TW201008321A - Beaconing techniques in frequency hopping spread spectrum (FHSS) wireless mesh networks - Google Patents

Description

201008321 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 並且呈顯之主要内容通常係關於多個通訊網路， …、體來說係關於定位附近的多個節點 同步的時序資戒、w e + q # 於印點 方法。㈣資a U及在該4通訊網路中發佈路由資訊之 【先前技術】 該術語「信標係論及在一 傳道順序上週期性地 収廣播」多個訊框。廣播意思上係意謂該些訊框被發 送至廣播目的地位址而非一特定目的地MAC位址。該些作 標訊框係、可㈣來載送時序與路由資訊，並且又可在二^ 線網狀網路中充當—「廣播」形式。知道該信標頻道順序 以及時序之任何節點係可監聽來自—傳送節點的信標傳 輸。已知的特定（ad hQe )無線網路係、可將「信標」作為一 财式，以使其中多個網路節可實行相鄰節點發現（亦即： 疋4附近的其它節點）以及發佈路由 。一一 輸…系可由-個節點所產生、並且由在一傳輸=内： *亥等節點中一些或全部予以接收。 【發明内容】 本文中所呈顯之主要内容係關於多個方法，其中在一 跳頻展頻（FHSS )無線網路中多個節點可有彈性地經過組 〜、供L標傳輸以及接收的彼等者。該方法係可容許任何 201008321 節點與任何其它節點之 内接收來自欲同步之節點的：進仃同步，以在指定週期 -種在⑽個或更多（廣播）封包。 種在一網路中進行雨 節自& 方法係包括：藉由一第一 更多相鄰節點將—信息響庫=鄰節點；藉由該-個或 包含-信標頻率、—"，；逆：第一節點，該響應信息係 m m ,lIg & •矣〇不傳送時間、與致使一節點計算該 跳躍順序之資訊；以及藉 ., χ, ^ 精由w亥第—節點將其中之一接收器 參

週期性地程式規劃以於 盘# 彳°標傳送時間處調諧至該信標頻 年’並且使用該跳躍順序自 七紅m 序自該一個或更多相鄰節點接收 包括用於跳躍頻道同步之路由 的資訊。 路由資訊與時序更新中至少-者 【實施方式】 在-個實施例中，各個傳送節點係可被設定為具有特 定的-信標通信順序以及信標通信週期。此信標通信順序 以及信標通信週期之f訊係可在節點發現與註冊信息交換 期間被傳播至多個相鄰節點。此可能係不是註冊信息之一 部分但可為-同發信息。多個關注節點接著係可使用接收 的組態資訊而選擇性地㈣至任何特定相㈣點之信標頻 ^並且下載忒彳&標信息中可能含有之任何最新更新。 該等示範性方法係可容許在一跳頻展頻（FHSS)無線 網狀網路中之一節點自其所挑選的_相鄰節點處接收多個 時序更新，並且決定該其它節點在其跳躍順序（同步）中 的位置。該等示範性方法係亦可容許一節點自一個或更多 5 201008321 優選上游節點處接收多個路由更新以及路由公佈。在密集 的一跳頻展頻式無線網狀網路中，因為來自一節點之一個 k標傳輸現今可取代超過一個從該節點至其相鄰節點中各 者的各別傳輸，所以該信標模式係可顯著地改善流量擁塞。 信標组態-時序 在一個實施例中，具有信標通信能力之多個節點係可 藉著可組態的一信標傳送週期予以設定。當對一節點供電 時，該節點係可選擇何時欲開始信標通信之一隨機時間。 此隨機時間係可在該信標傳送週期予以隨機化，並且係可 被完成以減少該等節點將同時發送其信標之可能性。一旦 已經傳送第一信標，則後續各個信標係可以所組態之信標 傳送週期予以傳送。 信標组態-頻道順序 在一個實施例中，當一節點通電時，該節點不僅係可 選擇則何時將發送其之第一信標，而且係可選擇其之信標 頻道順序。依據該等示範性方法，該信標頻道順序係可以 一偽隨機形式予以選擇。該節點係可在其之跳頻展頻跳躍 順序中選擇一隨機頻道以傳送該第一信標。此隨機頻道之 數子接著係可作為「種子」以計算後續的信標傳送頻道。 在一個實施例中，除非起始頻道為〇，否則信標傳送種子可 月fc*係等於起始頻道，而該種子在此情況下係變為i(如同種 子在〇時為無效）。後續的各個信標傳送頻道係可藉由將 該種子加入先前之信標傳送頻道而予以計算。假如此信標 傳送頻道超過該系統中的總頻道數目，則該系統中一些頻

201008321 道係可從所計算頻道t予以減去，以取得有效的—信標傳 送頻道。後續示範性的偽代碼係說明此觀念·· A) 信標傳送頻道=先前之信標傳送頻道+信標傳送種子 B) 假如信標傳送頻道 > 系統镅道數目， 、 —標傳送頻道-系統^ "" ' " --—-- 信標组態-資訊格式 在一個實施例中，各個信標係可含有各種部分的資 訊。當形成-信標時，欲將資訊加入該信標之任何代碼層 係可使用—TLV(類型·長度_數值）而如此進行。在一個實 施例中，-旦所有代碼層業已提供其之資訊，則mac層係 將MAC t頭加人訊框中、並且係以適當信標時間來傳送該 信框。該信標中所包含之資訊類型的實例係可為時序資訊 =路由資訊°該時序資訊係可被用來準確地將多個訊框 標定至一相鄰節點。當該信標允許眾多節點發送/接收路由 更新資訊以及新路由發佈而不需要分別發送—封包至各個 相鄰節點時，則該路由資訊係可被發送在該信標中，因此 大大地將低該網路中路由流的前導位元一 範性信框格式係給定如下： 標之不

PHY標頭訊框控制來源心(：⑤段刻度路由資訊 其它 TLV CRG_32

信標組態•載送信標資訊 在-個實施例中，冑了使一節點監聽一相鄰節點之信 7 201008321 標，該節點係自該相鄰節點接收信標傳送時間以及頻首資 訊。此等資訊係可在鏈路資駭換期間由mac層管理^體 (mac Layer Management Entity，MLME)所載送，其中該 =路資訊交換係發生在相鄰節點發現程序期間的多個相鄰 即點之間。在一個實施例 1』甲在該鏈路資讯交換期間所載 送之係‘組態資訊係可包含用於跳躍頻道同步的資訊以及 時序更新，諸如： 11 *信標傳送種子 * k標傳送速率（以秒計） 於其上將傳送下一個信標之頻道 *直到傳送下一個信標之微秒數 在一個實施例中，吉丨# 4 f 、 直到傳送下一個信標之微秒數係可 被同步至該訊框的接#拄„ γ ’、 的接收時間（於該接收器處）。藉著 訊，一裝置係可知道後嬙Α Λ 、 後續來自一特疋相鄰節點之信標的時 間以及頻道β q 信棵组態-選擇性接收 在=實施例中，接收側之一節點係可具有發出信標 2相鄰郎點列表。該節點係可決定何時對該些信標進行 _ ^ 朋乂及该t標令所傳送之資訊類型， 該卽點係可決定不對一相粼

f相鄰知點之所有信標予以接收。A 一些實施例中，可能在一信桿 h知1f所傳送之資訊係可包 於跳躍頻道同步的時序更新 π更新4序更新可能係需要每15分 鐘：生广在一個實施例中，假如該節點每 Μ 一次’則接收節點係可僅對每3個信標卜者進= 201008321 聽。 此外在其它實施例中’節點係亦可經由該等信標接收 來自該等相鄰節點的路由資訊。此路由資訊對於來自上游 相鄰節點（由該接收節點所使用以供路由的相鄰節點）可 能係關鍵的。因此，如果有需要的話，來自下游或侧邊相 鄰節點以及非優選上游相鄰節點之路由資訊更新信標係才 ❹ ❹ 得以捿收。優先權係可被設定於來自一組選定之上游相鄰 節點的信標。 該等節點係可隨機且獨自地選擇其之信標傳送時間。 因此，由兩個或更多節點所初使化之信標在時間上可能係 發生抵觸。一信標接收器係可選擇對該些兩個信標中哪一 者進行監聽。在一個實施例中，多個示範性方法係致使該 mac層決定何時接收一信標、並且在如果發生一相衝時^ 定接收那-個信標。首先，應用層係可將—優先權指定至 來自相鄰節點的信標。在此其況下’具有最高優先權之信 =總是可被接收。再者，該應用層係亦可指；t希望接收信 標的-週期。例如：假如應用程式詳述欲每2G分鐘接收二 ^信標並且每15分鐘發送信標，則該信標接收 tr接收一信標之前先等…鐘（其係不會等待: 为鐘免得該信標在此時無法成功地予以接收）。基 述之週期以及自一特$ Μ # 、 MW a 特疋即點接收信標之歷史成功率，該 mac層係可決定何時 接收至少-個”上ΓΓ 仃以f試保證在 » ‘上具有一良好機率。例如： 收率為50%並且 如仏私接 ’、、*希望以88%的一機會來接收該 9 201008321 信標’則該節點在接收該等6標中至少一者時具有8 8 %的 一機會之前係先需要監聽三個信標《於一90%鏈路處，該 郎點係可監聽兩次。再者’多重應用層係可將不同優先權 或週期指定至來自一特定相鄰節點的信標。在此情況下， 該MAC層係可遵守一較嚴格需求（最小週期以及最高優先 權）。 示範性實例 路由上之一信標觀念係可進一部被說明在圖1中所敘 述地示範性實施例。一公用設施無線網路100係可由一個 _ 或更多存取點（AP) 103 (亦可被稱為閘道器）所組成，該 一個或更多存取點103係經由廣域網路（WAN)將複數個 節點101/102連接於一後端支援伺服器（Back 〇ffice Server)以及一網域名稱伺服務（DNS)伺服器1〇4。該複 數個節點1 01 /1 02係可使用該用於離開的一個或更多存取 點103。當使用一個或更多上游節點以用於將其多個封包路 由至該用於離開一個或更多存取點1〇3，該複數個節點ι〇ι 典型地係被成為「下游節點」。上游節點1〇2 一般係可提 © 供一封包轉送路徑以用於離開至一個或更多下游節點，並 且係可經常地與該一個或更多下游節點交換路由資訊。 在此實施例中，當一新節點1〇1進行操作（新安裝地 或者是一停電或停機隨之的重新開機後）時，該新節點ι〇ι 係可與個或更多相鄰節點交換相鄰節點發現信息丨〇 5。多 個響應節點典型地係為具有至存取點（以用於離開）之一 路線的上游相鄰節點。該等響應節點102係可將確認 10 201008321 (ACK，Acknowledgement) /鏈路資訊/信標資訊信息1〇6 發送回到該請求郎點1 01。該請求節點1 〇 1係可經由回應/ 鏈路資訊彳§息10 7以一嫁認信息加上本身所擁有之鍵路資 訊予以回應。響應節點102接著係可將路線發佈信息1〇8 發送至來源i卩點101 ’使得該來源節點1 〇丨係可決定以及組 態用於一其之封包的一路線。該來源節點！ 〇丨接著係可經 由卸點註冊（NREG )信息1 〇9而初始化與存取點1 〇3之註 冊。該存取點1 03接著係可經由節點註冊確認（NREG ACK ) 信息110將具有任何加入資訊之一響影發送至該來源節點 1 〇 1。此響應接著係可提示該來源節點1 〇丨利用由上游節點 102所提供之公佈路線，以經由網域名稱服務註冊（dns REG)信息111來初始化與該網域名稱服務伺服器1〇4的網 域名稱服務通知/註冊。該來源節點丨〇丨接著係經由存取點 103以及該複數個上游節點1〇2中一者以接收來自該網域名 稱伺服器104的一網域名稱服務確認（dns ACK )信息 112。該來源節點1〇1係可經由用於離開的一個或更多上游 節點102而藉著存取點1〇3完成其之最佳路線挑選。 在此實施例中，該上游節點1〇2係依詢其以定期間隔 發出#標信息114之程序。來自該上游節點1〇2之信標信 心係可在MAC從處以一訊框格式而被組態成一群TLV (類 ^長度數值），其之匯聚係來自一層或更多上層所接收的 資Λ (例如.可包含路由更新以及時序資訊）。該來源節 點1〇 1係可選擇使用其先前已經經由信息10 6而自該上游 節點102所接收之信標設定資訊、以及選擇將其之接收器 11 201008321 在排程時間處程式規劃至所希信標頻率，並且係可使用其 之必要跳躍順序以接收多個路由更新。該來源節點丨〇 1係 可選擇對來自一個或更多上游節點丨〇2之信標進行監聽， 及/或刪除其所選擇之任何上游節點以供進一步信標接收。 該來源節點1 〇 1係可被組態為處理該群TLV並且僅利用其 中所關注的TLV。例如：該來源節點丨〇丨係可僅處理該時 序更新以及路由更新TLV而忽略其它TLV。 上文所呈現之說明係致使熟習本項技術人士製造與使 用本文中所敘述的系統以及方法，並且上文說明係鑑於一⑮ 特疋應用及其必要條件而予以提供。對於該等實施例之各 種修改例對熟習本項技術人士來說係將立即顯明的並且 本文中所疋義之通用原則係可被應用至其它實施例以及應 用而不會悖離申請專利範圍的精神與範疇。因此，對所示 實施例作出限制之意欲係不存在的，反之係將給予與本文 中所揭不之原則與特色相符合的最廣範疇。 【圖式簡單說明】 © 如已經理解的是：多個不同實施例係可行的、並且本 之多個細筇係能夠以各種觀點予以修改，而全部皆不 =離後述申請專利範圍的範疇。據此，此等圖式以及說明 質上係被視為說明性而非限制性。 圖 1 m '、於在可利用信標通信之一無線網路中的多個 點之間進行信息交換的一示範性實施例。 12 201008321

【主要元件符號說明】 100 公用設施無線網路 101 下游/來源/請求節點 102 上游/響應節點 103 存取點 104 網域名稱服務伺服器 105 相鄰節點發現信息 106 確認/鏈路資訊/信標資訊信息 107 回應/鏈路資訊信息 108 路線發佈信息 109 節點註冊信息 110 節點註冊確認信息 111 網域名稱服務註冊信息 112 網域名稱服務確認信息 114 信標信息

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Claims (1)

1. 201008321 七、申請專利範圍： 點 種在網路中進行通訊之方法，該方法係包括： 藉由帛_點將一信息發送至一個或更多相鄰節 s個或更多相鄰節點將一信息響應至一 點，其中的響應佶自# 4 1 P ’ β心糸匕括一信標頻率 '一信標傳送時間、 一關於目前跳躍順序之資訊；以及 :由該第一節點將一接收器週期性地程式規劃以於該 以傳送_處調魅該信標頻率，並且使用該跳躍順序 ' ο個或更多相鄰節點接收包括用於跳躍頻道同步之 路由資訊與時序更新中至少一者的資訊。 下二如申請專利範圍第1項之方法，其中該第-節點係- 而該一個或更多相鄰節點係上游節點。 能巾1專利範圍第1項之方法，其係包括將該第一節 :為監聽所有或少於所有來自該一個或更多相鄰節點 相齠广"標’並且處理所有或少於所有自該-個或更多 相鄰印點所接收的資訊。 今二申請專利範圍第1項之方法’其中該信標頻率以及 该k標傳送時間係可組態的。 广申請專利範圍第4項之方法，其中經排程的-第-Z專送時間係在-信標傳送週期期間經過隨機挑選而起 括一 6.如中請專利範圍第4項之方法，其中該信標頻率係包 初使k標頻率以及用於後續傳送之—頻率順序。 14 201008321 7.如申請專利範圍第6項之方法，其中該初使信標頻率 係經過隨機挑選自一跳躍順序中的多個頻率之間。 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中基於對應於經過 隨機挑選之初使信標頻率的一信標傳送頻道號碼，對應於 各個後續傳輸之一頻率的一信標傳送頻道號碼係被計算 展頻鼓㊣°月專利範圍帛1項之方法，其中該網路係—跳頻 ❹ 展頻無線網狀網路。 那個利範圍第1項之方法’其中該第-節點對 鄰節點的-優先IS係基於由該第一節點所指定至-相 .如申睛專利範圍第丨之 那個相鄰節點推〜 *具中該第-卽點對 鄰節點的—時广聽係基於由該第一節點所指定至-相 ^時間週期而定。 _ 八、圖式： (如次頁） 15