CN101076970A - 逻辑及物理网状网络分离 - Google Patents

Abstract

一种用于在一无线网状网络中产生次网络的方法开始于，决定一用于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，则选择在该网状网络中的节点以产生该次网络，接着，该次网络接着会被产生为具有这些所选择的节点，再者，在一无线网状网络中所使用的节点包括，用于维持该节点之一状态的一状态装置，且该节点的该状态与发生在该节点处的活动有关，一与该状态装置通信的依附列表，一与该状态装置通信的触发装置，以及一与该依附列表以及该触发装置通信的依附装置。

Description

逻辑及物理网状网络分离

技术领域

本发明总的相关于一种无线网状网络，以及更特别地是，相关于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方法。

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，因此，最近，对于无线网状网络的额外支持已经在标准社群(standards community)之中获得动力，再者，一网状网络为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。

在基础架构模式之中，一站台(STA)会专门地与一基地台、或是一访问点(AP)进行通信，而在该简易模式(点对点(Peer-to-Peer))之中，这些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)，用户行为等)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之中，而这些网状次网络则是可以部分重迭、或是可以不具有重迭，但仍然会相邻，因此，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。

发明内容

本发明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，以及，本发明包括大量产生一个或多个次网络，以取代一个大型网络的方法，且这些次网络可以是逻辑的、或是物理的。

假设有一组节点，则本发明允许一较高程度的组织以及借助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，数个额外的特征也加以揭示，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的方法是开始于，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，该次网络系会借助这些所选择的节点而加以产生。

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，其会与该状态装置进行通信，以维持该节点的一状态，且该节点相关于活动力的该状态会发生在该节点处；一触发装置，其会与该状态装置进行通信；以及一依附装置，其会与该依附列表以及该触发装置进行通信。

附图说明

本发明更详尽的了解可以于接下来通过作为举例用的一较佳实施例的叙述而加以获得，并且，可以关联于所附图式而进行了解，其中：

图1：其系显示一完整物理网状网络的图式；

图2：其系显示一主要逻辑网状网络的图式；

图3：其系显示一次要逻辑网状网络的图式；

图4：其系显示在该网络中的一节点的三个状态的一状态图；

图5：其系显示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：其系显示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块图。

具体实施方式

此后，该名词″站台″(STA)系包括，但不限于，一无线传输/接收单元(WTRU)，一用户设备，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″访问点″(AP)时，其会包括，但不限于，一基地台；一具有额外功能而能够在一星状拓扑(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扑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″网状访问点″(MAP)会包括，但不限于，一具有AP以及MP功能的STA。

本发明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，可能的路径包括，2-3-A，2-4-3-A，2-8-B，2-9-8-B等，然而，若是仅考虑这些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，这些路径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，此于网络拓扑中的改变可以被用于不同的目的，例如，分离流量，并且，借助仅考虑主动节点，流量将会变得在可以帮助保持服务质量(qualityof 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，可以利用较佳的RRM特性，例如，可靠的连结，电池水平，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，而这些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发明的架构、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这样的网络，利用一较短的路径而进行顺向传递，以允许较少的等待时间。

主动以及被动节点之间主要的差异在于，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，这些RRM功能可以在仅考虑主动节点时加以应用，而此将会降低这些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：这些节点并未正在产生流量，这些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。

一种保持对于这些不同逻辑网络的追踪的简单方法，是借助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助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助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(protocollayers)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、质量、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，这些次网络可以相结合，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，借助这些节点的每一个，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，这些节点会具有通知该新架构的次级(或被动)节点的选择，或者，这些节点可以简单地作用为代理节点(proxynodes)以及对这些次级节点隐藏该架构，再次地，该两网状网络可以进行、或是可以不进行彼此散置、或者仅设置边界(bordering)，再者，其也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，可以使用接下来组件的其中之一或多个：

(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。在一较佳实施例中，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)会被通知在会通知这些依附节点的状态中的改变，且当该混合方法为较佳的同时，根据该网络的特殊尺寸，部署特征等，会具有相关于这些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)一组在这些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，可以有一个例子是，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扑，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会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扑改变，而被视为一单一的、或是多个逻辑网络，此概念也可以加以执行，以借助考虑该逻辑架构及/或连接来取代这些物理状况，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扑的支配。

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这些节点的状态(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，则节点系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这些节点，正如前述。

这些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，则这些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这些次网络。

上述的这些方法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，802.11WLAN(例如，802.11s)，802.15无线个人局域网络(wirelesspersonal 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(也即，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进行通信，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助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是否要改变网络的讯息，与在该依附列表604中的所有节点进行通信，以及，该传输器/接收器610系会经由该天线612而将这些改变自该依附装置608发送出去，并且，该传输器/接收器610也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。

虽然本发明的特征以及组件是以较佳实施例，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(在不需要这些较佳实施例的其它特征以及组件的情况之下)，或是可以与、或不与本发明的其它特征以及组件进行各式结合而加以使用。

Claims (19)

1.一种用于在一无线网状网络中产生次网络的方法，包括下列步骤：

决定一用于产生一次网络的触发条件是否存在；

若是该触发条件存在时，选择在该网状网络中用以产生该次网络的节点；以及

产生具有这些所选择节点的次网络。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该触发条件包括一在该网状网络中条件的改变。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该触发条件是借助在该网状网络中的一中心控制点所产生。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该触发条件是借助在该网状网络中的各节点所个别产生。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该触发条件是借助在该网状网络中的一节点次组所产生。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括下列步骤：

决定在该网状网络中所有节点的一状态。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，各节点会维持其当前状态的一记录。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，各节点会将其当前的状态发送至在该网状网络中的其它节点。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该选择步骤包括以该节点的该状态作为基础而选择节点。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括下列步骤：

决定一重新储存条件是否存在；以及

若是该重新储存条件存在时，将次网络结合成为一单一网络。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该重新储存条件包括恢复至在该触发条件存在前的一条件的网状网络。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一节点可以属于多于一个的次网络。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该节点可以在任何时间改变次网络。

14.一种在一无线网状网络中使用的节点，包括：

一状态装置，该状态装置维持该节点的一状态，且该节点与活动力有关的该状态会发生在该节点；

一依附列表，与该状态装置进行通信；

一触发装置，与该状态装置进行通信；以及

一依附装置，与该依附列表以及该触发装置进行通信。

15.(删除)

16.根据权利要求14所述的节点，其特征在于，该触发装置决定何时要形成一次网络。

17.根据权利要求14所述的节点，其特征在于，该依附装置会：

通知在该网状网络中的其它节点，该节点状态的改变；以及

接收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这些其它节点的这些状态。

18.根据权利要求17所述的节点，其特征在于，该节点可以属于多于一个的次网络。

19.根据权利要求17所述的节点，其特征在于，该节点可以在任何时间点改变次网络。

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