在一无线网状网络中使用的节点

申请号 CN200520113105.4 申请日 2005-07-08 公开(公告)号 CN200997615Y 公开(公告)日 2007-12-26
申请人 美商内数位科技公司; 发明人 珊门·R·雷曼; 朱安·C·强尼加; 马里恩·鲁道夫;
摘要 本实用新型提供一种在一无线网状网络中使用的 节点 ,其包括一状态装置、一依附列表、一触发装置、以及一依附装置。该状态装置维持该节点的一状态,其为发生在该节点中该节点与活动有关的状态。该依附列表与该状态装置通信连接,包括该节点所依附的所有其它节点。该触发装置与该状态装置通信连接,被装配以产生一触发,用以指示何时要形成一次网络。而该依附装置与该依附列表以及该触发装置通信连接,用以通知在该网状网络中的其它节点该节点状态的改变;接收来自该触发装置的该触发和在该网状网络中的其它节点的状态以及记录在该依附列表中的其它节点的状态。通过所述的节点可达到有效的操作以及通过简单的逻辑网络分离来使用网状网络。
权利要求

1.一种在一无线网状网络中使用的节点,其特征在于该节点包括:
一状态装置,该状态装置维持该节点的一状态,其为发生在该节点中该节 点与活动有关的状态;
一依附列表,与该状态装置通信连接,该依附列表包括该节点所依附的所 有其它节点;
一触发装置,与该状态装置通信连接,该触发装置被装配以产生一触发, 用以指示何时要形成一次网络;以及一依附装置,与该依附列表以及该触发装置通信连接,该依附装置包括:
一通知装置,与该依附装置通信连接,用以通知在该网状网络中的其它节 点该节点状态的改变;
一第一接收装置,与该依附装置通信连接,用以接收来自该触发装置的该 触发;
一第二接收装置,与该依附装置通信连接,用以接收在该网状网络中的其 它节点的状态;以及一记录装置,与该依附装置通信连接,用以记录在该依附列表中的其它节 点的状态。

说明书全文

技术领域

本实用新型总的有关一种无线网状网络,以及更特别地是,有关一种用于将 一网状网络分离成为较小的逻辑及/或物理网状次网络的节点

背景技术

由于无线局域网络(Wireless Local Area Networks,WLANs)的使用增加以 及部署的广泛分布,最近,对于无线网状网络的额外支持已经获得在标准社群 (standards community)之中的动,再者,一网状网络是一种用于连接无线节 点、补充基础架构及简易模式(the Infrastructure and Ad-Hoc modes)的第三 以及补偿方法,此外,网状网络应用的驱动力以及可能领域包括用于WLANs的低努 力覆盖延展,低努力及低复杂度自行部署网络,以及高度可靠及可错误容忍网络。
在基础架构模式中,一站台(STA)会专地与一基地台、或是一存取点(AP) 进行沟通,而在该简易模式(点对点(Peer-to-Peer))之中,该等STAs可以在 不会影响到该网络中的任何其它节点的情形下直接进行通信,至于网状网络则是会 提供基础架构以及简易模式的一混合,举例而言,在该网络中的节点(STAs,APs 等)可以作用为不在一基地台的范围中的其它节点的无线路由器。
当比较无线网状网络以及传统无线网络主要在基础架构模式、或简易模式中 的操作时,许多系统操作方面(例如,操作以及维持(Q&M),骨干连通性,节点 随着时间的连通性,无线电资源管理(radio resource management,RRM),使用 者行为等)会有相当大的差异,举例而言,取代一单一的100-节点网状网络,分 布式的软件可以出现在会自行将系统组织成为二、更多个分离的网状次网络的节点 的其中之一中,而这些网状次网络则是可以部分重叠、或是可以不具有重叠,但仍 然会相邻,因此,是有使有效的操作以及通过简单的逻辑网络分离来使用网状网络 成为可能的需要。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种在一无线网状网络中使用的节点,通过所述的 节点达到有效的操作以及通过简单的逻辑网络分离来使用网状网络。
本实用新型的在一无线网状网络中使用的节点,其特点是该节点包括:一 状态装置,该状态装置维持该节点的一状态,其为发生在该节点中该节点与活 动有关的状态;一依附列表,与该状态装置通信连接,该依附列表包括该节点 所依附的所有其它节点;一触发装置,与该状态装置通信连接,该触发装置被 装配以产生一触发,用以指示何时要形成一次网络;以及一依附装置,与该依 附列表以及该触发装置通信连接,该依附装置包括:一通知装置,与该依附装 置通信连接,用以通知在该网状网络中的其它节点该节点状态的改变;一第一 接收装置,与该依附装置通信连接,用以接收来自该触发装置的该触发;一第 二接收装置,与该依附装置通信连接,用以接收在该网状网络中的其它节点的 状态;以及一记录装置,与该依附装置通信连接,用以记录在该依附列表中的 其它节点的状态。
本实用新型包括数种用于通过一简单的逻辑网络分离而使得有效操作以 及网状网络使用成为可能以及,本实用新型包括大量产生一或多个次网络,以 取代一个大型网络,且该等次网络是可以为逻辑的、或是物理的。
假设一组节点,本实用新型允许一较高程度的组织以及借由导入物理以及 逻辑次网络而操作该网状网络的更高弹性,此外,数个额外的特征亦加以揭示, 例如,功能性实体以及信号发送,以使得此模式的操作成为可能。
一种用于在一无线网状网络中产生次网络是开始于,决定一产生一次网络 的触发条件是否存在,而若是该触发条件存在时,则在该网状网络中的节点就 会被选择来产生该次网络,接着,该次网络是会借由该等所选择的节点而加以 产生。
本实用新型具有以下优点:通过所述的节点可达到有效的操作以及通过简 单的逻辑网络分离来使用网状网络。
附图说明
图1是一完整物理网状网络的示意图;
图2是一主要逻辑网状网络的示意图;
图3是一次要逻辑网状网络的示意图;
图4是在该网络中的一节点的三个状态的一状态图;
图5是一种将一网状网络分离成为多个次网络的方法的一流程图;以及
图6是一加以建构以执行在图5中所显示的该方法的节点的一方图。

具体实施方式

此后,该名词″站台″(STA)包括,但不限于,一无线传输/接收单元(WTRU), 一使用者设备,一固定、或移动用户单元,一呼叫器,或是任何其它型态的能 够在一无线环境中操作的装置,再者,当于之后提及该名词″存取点″(AP) 时,其包括,但不限于,一基地台;一具有额外功能而能够在一星状拓朴(star topology)中作用为中心点的STA,类似于一基地台;一节点B;一位置控制 器;或是在一无线环境中任何型态的接口装置,同样地,当于之后提到该名词 ″网状点(mesh point)″(MP)时,其会包括,但不限于,一具有额外功能的 STA,因而能够在一网状拓朴中作用为一顺向节点,以及能够在该网络中产生、 发送、接收、及/或转传来自其它节点的通信,由于这些名词是关于逻辑的功 能,因此,其有可能一个物理装置仅具有一个逻辑功能、或是会将两个、或多 个逻辑功能节合成为一个物理装置,所以,当于之后提及时,该名词″网状存 取点″(MAP)会包括,但不限于,一具有AP以及MP功能的STA。
本实用新型包括数种用于通过一简单的逻辑网络分离而使得有效操作以 及网状网络使用成为可能的方法,目前,当在一特殊区域中部署一网状网络时, 共同的方式是,形成一单一的(以及,可能地,非常大的)网络,在某些通信 定义中,产生一个、或多个网状次网络来取代与一个大网络一起工作的情形是 比较有利的,而该次网络则是可以由一逻辑、或是由一物理的观点来进行定义。
图1显示一具有16个网状节点以及三个网关节点的网络的一个实例,其 中,该网络被分开成为三个不同的层次,一物理层次,一第一逻辑层次(A或 主要),以及一第二逻辑层次(B或次要),在此,该样品物理网络可以被视 为三个不同的网络,此外,图1也显示了所有存在的节点以及可能的互连。
网络节点可以分类成为网状节点、或是网关节点,其中,网状节点为可以 利用一网状方式进行互连的共同节点(例如,802.11MPs、或是MAPs),至于 网关节点则是会提供该网状域外的连通性的节点,并且,节点会根据,举例而 言,其与该网络的关联而被标示为主动、被动、或是待命。
可以利用的路径相当多,举例而言,若是于节点2中所产生的流量需要被 顺向递送至一网关时,可能的路径是包括,2-3-A,2-4-3-A,2-8-B,2-9-8-B 等,然而,若是仅考虑该等被标示为主动的节点时,则可能路径的数量就会大 大地减少,在此例子中,该等路径2-4-3-A以及2-9-8-B就不再视为有效。
图2显示,正如所见,当仅考虑主动节点时的相同网络。从数据流量的观 点来看,此于网络拓朴中的改变可以被用于不同的目的,例如,分离流量,并 且,借由仅考虑主动节点,流量将会变得在可以帮助保持服务品质(quality of service,QoS)需求的更确定路径中进行顺向传递。
用于决定哪些节点是主动的准则,是可以利用较佳的RRM特性,例如,可 靠的连结、电池平、流量产生特性、节点的安全及认证内容,或是资源利用 的水平,来作为基础,而该等所使用的准则以及它们用以评估的方式则是具有 执行的独特性,并且,被选择来决定哪些节点是主动的特别执行并不会改变本 实用新型的架构、或是操作。
另一种逻辑网络则是可以在,除了主动节点之外,若考虑被动节点时进行 定义,此即暗示,有效路径的数量可以获得增加,请参阅图3,其是显示,正 如所见,相同网络在同时考虑主动以及被动节点时的状况,此时,该路径 2-9-8-B是再次变得有效,并且,由于路径的数量获得增加的关系,因此,顺 向递送的数据就变得较不具决定性,而当该数据顺向递送变得较不具决定性 时,(从该QoS的观点来看)其就会变得较不需要,不过,这对其他理由,例 如,路径冗余(path redundancy)而言是有利的,举例而言,高优先权信号 传送可以通过此等的网络,利用一较短的路径而进行顺向传递,以允许较低的 等待时间。
主动以及被动节点之间主要的差异是在于,通过它们的流量的量以及性质 都相当的不同,而这就使得在执行RRM功能时会出现一相当程度的差异,并且, 其预期主动节点会需要比被动以及待命节点更多的资源,另外,该等RRM功能 可以在仅考虑主动节点时加以应用,而此将会降低该等RRM功能的复杂性,并 且会使得它们更为有效率,这是因为主动节点应该比该网络的其余节点获得更 仔细的管理的关系。
待命节点为可以在一能源节省模式中的节点,这些节点是为了数种可能的 理由而可以处于该待命模式之中:该等节点并未正在产生流量,该等节点正在 执行电池节省,或是因为这些以及其它理由的结合。
虽然,此实例仅显示了仅三个节点状态(亦即,主动,被动,以及待命), 但是,额外的节点状态对于熟悉本技术的人而言同样是可以轻易地进行想象。
一种保持对于该等不同逻辑网络的追踪的简单方法,是借由在每一个节点 执行一状态机器(state machine)而加以达成,因此,不同的逻辑网络可以 借由获知邻近节点的状态而快速地加以定义。
图4则是显示该三个所建议的状态的一状态机器。每一个节点的当前状态 可以借由于该网状网络中的节点间的信号发送交换(无线、或有线接口)而获 得宣告,此信号发送交换可以在各种可能的通讯协议层(protocol layers) 处执行,并且可以为广播、多点广播(点对多点)、或是专用的(点对点)形 式,或者,二者择一地,一组预先决定的规则可以在每一个节点之中执行,以 使得该网络可以推论出该网络的该当前状态,而取代根据观察某些特征,类似, 流量流动、品质、延迟等而明确地发送该网络的该当前状态的情形。
将该网络分开成为不同分类的标准可以有很多,并且,这些分类并不需要 是其它分类的次群组,举例而言,可以有不同组的节点被定义为主动,但却会 掌控不同分类的用于数据流量的服务。
将一个网络划分成为多个网状次网络可以在该网络的操作期间的一开始、 或是任何间点时完成,并且,划分该网络可以由于在网络状态(例如,流量负 载)中的一改变而可以执行,以实行最佳化及/或可靠性,所以,当该流量负 载减少时,该等次网络可以相结合,以形成一大的网状网络。
一个可以将该网络分离成为多个次网络的方式是,具有一个用于决定其具 有一个大的网状网络、或多的较小的网络是否具有意义的简单公式(例如,跳 跃(hops)的数量,延迟等),一般而言,有两种用于管理网状网络的方式: 集中式、或分布式,其中,网络分离可以根据在该网络中的一中心控制点、或 是,个别地,借由该等节点的每一个,而加以执行,另外,也可以使用一混合 方法,而其中,一个次组的节点(例如,主动节点)会是做出决定的该些节点, 并且,在该混合方法之中,该等节点会具有通知该新架构的次级(或被动)节 点的选择,或者,该等节点可以简单地作用为代理节点(proxy nodes)以及 对该等次级节点隐藏该架构,再次地,该两网状网络是可以进行、或是可以不 进行彼此散置、或者仅设置边界(bordering),再者,其亦有可能在该两个 网状网络之间具有一网关,除了用以对每一个网状节点将会具有的网关进行陆 上布线(landline)的该网状之外。
整体来看,将在该网状网络中的某些节点组织成为逻辑次网络为一种减缓 该网状网络的管理的手段,而在该网状网络中的任何特定节点则都可以同时地 属于在该网络中的一个、或多个逻辑次网络,并且,可以产生不同的逻辑次网 络,以实现下列(但不限于)的目的:
(1)一组专属于网状网络维持的节点(例如,RRM,Q&M,监控等)。
(2)一组专属于按照路线发送的主要节点。
(3)一组专属于按照路线发送的次要节点,以在有问题的例子中作为一 备用系统。
(4)一组专属于特殊流量分类的节点。
(5)一组位在整个网状网络的边缘的节点,其是专属于该网络的广播以 及广告。
(6)分离来自不同服务提供者,或是具有分享相同物理网络的不同QoS 需求的流量。
属于某一个物理、或是逻辑网状次网络的情形并非为长久的,虽然说,这 对一些目的而言是可实施的,因此,以各种的决定准则作为基础,在操作的正 常程序期间里的任何时间点,于该网络中的任何特定节点都可以被释放,然后, 重新依附至另一个物理、或逻辑次网络,至于对于一节点的重新依附的可能触 发点则是可以包括,在:RRM条件、流量条件、或安全或认证内容中的改变。
为了管理在该网络中的物理以及逻辑次网络,是可以使用接下来组件的其 中之一或一个以上:
(1)在一节点中用以维持该节点的电流依附的一个或多个状态机器/数据 库。在一较佳实施方式中,每一个节点会处理其本身所拥有的状态机器,以及 附加装置,并会在该状态无论何时改变时经由信号发送而通知其它的节点,在 集中式的方式中,仅有该中心、或主要节点需要被通知于状态中的改变,在分 布式的方式中,于状态中的改变则是会广播至整个网络,以及,在混合的方式 中,该丛集主要节点(cluster master)会被通知在通知该等依附节点的状态 中的改变,且当该混合方法较佳的是同时,根据该网络的特殊尺寸,部署特征 等,会具有相关于该等集中式以及分布式方式的优点,只要每一个节点处理其 本身的依附装置,该按照路线发送的机制就可以利用基于电源(source-base)、 基于跳跃(hop-base)、或基于中心(central-base)的方式而加以执行(后 者会于一主要节点处执行)。
(2)在节点(有线以及无线接口,所有可能的通讯协议层)间的信号发 送机制,以通知其它的节点有关来自其它节点的要求、或是强制在该网络中的 其它节点的一状态改变。
(3)一组在该等节点中所执行的规则,以决定、或推论依附装置。
该次网络的概念可以应用在不同的通信方案之中。举例而言,可能的一个 例子是,一物理网状网络会由于动力系统环境,节点的移动等而改变拓朴,此 会造成该原先的网络在某一点处完全地断开,而这则是会导致该网络划分成为 两个不同的网络,假设在该两个网络之间仍然有通信时(例如,通过有线、一 些其它型态的分配系统(Distribution System),回传装置(backhaul), 核心网络等),则该两个分离的网络仍然可以被视为一个允许所有的原先网络 架构被维持在适当地方的单一逻辑网络(或是多个),因此,两个、或多个物 理网状网络就可以不顾动力拓朴改变,而被视为一单一的、或是多个逻辑网络, 此概念亦可以加以执行,以借由考虑该逻辑架构及/或连接来取代该等物理状 况,来保持该组应用于不同网络节点的规则不受该物理网络拓朴的支配。
图5显示一种将一网状网络分离成为多个次网络的方法500,该方法500, 一开始,会决定在该网络中的所有该等节点的状态(步骤502),决定一触发 条件是否符合将该网络分开成为次网络(步骤504),若是该触发条件不符合 时,则该网络会继续操作为一单一的网络,直到该触发条件符合为止,若是该 触发条件符合时,则节点会被选择来产生一次网络(步骤506),在此,需要 注意的是,多个准则可以被使用来选择将会是该次网络的一部分的该些节点, 正如前述。
该等多个次网络会加以产生(步骤508),并且,将会继续被操作为次网 络,直到符合一重新恢复条件为止(步骤510),若是该重新恢复条件符合时, 则该等多个次网络将会重新结合成为一个网络(步骤512),接着,该方法终 止(步骤514),而且,正如前述,多个准则可以被用以决定何时要重新结合 该等次网络。
上述的该等方法是可以有关于任何型态的网状网络而加以使用,包括,但 不限于,802.11 WLAN(例如,802.11s)、802.15无线个人局域网络(wireless personal area network,WPAN,例如,802.15.5),以及802.21网络。
图6为一架构以执行该方法500的节点600的一方块图。该节点600包括: 一状态装置602、一依附列表604、一触发装置606、一依附装置608、一传输 器/接收器610,以及一天线612,其中,该状态装置602会维持该节点600的 当前状态(亦即,主动、被动、或待命),并且,会将该节点600的该状态与 该依附列表604以及该触发装置606进行沟通,再者,该依附装置604会包含 该节点600目前所依附的所有其它节点以及那些节点的当前状态的一列表,该 触发装置606会被用来决定该节点600何时应该离开目前所依附的网络,而此 决定则是可以,部分地,以该节点的该当前状态作为基础,在此,应该要注意 的是,该触发装置606可能无法在所有网络架构中操作,特别地是,在形成次 网络的决定是借由一中心实体而完成的一网络之中。
该依附装置608会将该节点600于状态中的改变以及该节点600是否要通 过接收来自该触发装置606的一触发改变网络的信息,与在该依附列表604中 的所有节点进行沟通,以及,该传输器/接收器610会经由该天线612而将该 等改变自该依附装置608发送出去,并且,该传输器/接收器610亦会接收有 关于在不断更新的该依附列表604之中的节点的状态的信息。
虽然本实用新型的特征以及组件四以较佳实施方式,以特别的结合而加以 叙述,不过,每一个特征或组件都可以单独使用(在不需要该等较佳实施方式 的其它特征以及组件的情况下),或是可以与、或不与本实用新型的其它特征 以及组件进行各式结合而加以使用。
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