CN101932085A - 无线网络中的对等协商 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“无线网络中的对等协商”。当两个无线通信装置发现彼此并准备与彼此关联时，它们执行与彼此的协商以判定哪个将充当该关联中的网络控制器。协商可以包括交换指示哪个装置更适合于充当网络控制器的信息。

Description

无线网络中的对等协商
技术领域
本发明涉及无线网络中的对等协商。
背景技术
在自组织无线通信网络中，网络中的所有装置都可能来和走，因此没有单个装置被指明为永久网络控制器。然而，为了可行地维护网络中调度的通信，需要将某个装置指明为当前网络控制器。在常规网络中，开始传送信标的第一装置成为网络控制器，并且邀请后续装置加入它的网络。然而，此过程可能不导致对于网络控制器的最佳选择。网络控制器一般需要具有比网络中其他装置更大的处理容量以及更大的通信带宽。因为网络控制器还可能需要保持在操作状态中而非周期性地在低功率模式中休眠，所以如果从AC电源而非从电池对其供电，则一般是更好的。简单地基于哪个装置首先传送信标来选取网络控制器并没有将任何这些因素纳入考虑，并可能导致对于网络控制器的差选择。
发明内容
本发明提供一种用于在无线网络中通信的设备，包括：第一无线通信装置，具有至少一个无线电和至少一个处理器。所述第一装置：通信发现消息；与第二无线通信装置通信对所述发现消息的响应；以及完成关联交换以与所述第二装置关联；其中所述发现消息包含第一信息，所述第一信息指示传送所述发现消息的装置作为网络控制器来操作的适合性；其中所述响应包含第二信息，所述第二信息指示传送所述响应的装置作为网络控制器来操作的适合性。
本发明还提供一种用于由第一无线通信装置在无线网络中通信的方法，所述方法包括：通信发现消息；与第二无线通信装置通信对所述发现消息的响应；以及完成关联交换以与所述第二装置关联；其中所述发现消息包含第一信息，所述第一信息指示传送所述发现消息的装置作为网络控制器来操作的适合性；其中所述响应包含第二信息，所述第二信息指示传送所述响应的装置作为网络控制器来操作的适合性。
本发明还提供一种用于在无线网络中通信的设备，所述设备包括无线通信装置，所述无线通信装置包括：用于通信发现消息的部件；用于与第二无线通信装置通信对所述发现消息的响应的部件；以及用于完成关联交换以与所述第二装置关联的部件；其中所述发现消息包含第一信息，所述第一信息指示传送所述发现消息的装置作为网络控制器来操作的适合性；其中所述响应包含第二信息，所述第二信息指示传送所述响应的装置作为网络控制器来操作的适合性。
附图说明
本发明的一些实施例可以通过参考用于示出本发明的实施例的附图和以下描述来理解。在这些图中：
图1示出根据本发明的一实施例的两个无线通信装置。
图2示出根据本发明的一实施例的用于组织指示充当网络控制器的适合性的信息的格式。
图3示出根据本发明的一实施例的确定网络控制器的方法的流程图。
图4示出根据本发明的一实施例的由第一装置来确定网络控制器的方法的流程图。
图5示出根据本发明的一实施例的由第二装置来确定网络控制器的方法的流程图。
具体实施方式
在下文描述中，陈述许多具体细节。然而，要理解，在没有这些具体细节的情况下，仍可实行本发明的实施例。在其他情况中，未详细示出公知的电路、结构和技术，以免混淆对本描述的理解。
对“一个实施例”、“一实施例”、“示范实施例”、“多种实施例”等的引用指示，如此描述的本发明的实施例可包括特定特征、结构或特性，但不是每个实施例都一定包括这些特定特征、结构或特性。此外，一些实施例可具有针对其他实施例描述的特征中的一些、全部或不具有这些特征。
在下文描述和权利要求中，可能使用术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词。应该理解到，这些术语并非旨在作为对于彼此的同义词。相反，在特定实施例中，“连接”用于指示两个或更多要素处于与彼此的直接物理或电接触中。“耦合”用于指示两个或更多要素与彼此交互或合作，但它们可能处于或可能不处于直接物理或电接触中。
当在本文中使用时，除非另行指定，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述共同的要素仅仅指示正在引用相似要素的不同实例，并非旨在暗示如此描述的要素在时间上、空间上、在排列中或在任何其他方式中必须处于给定的顺序中。
本发明的多种实施例可以在硬件、固件和软件之一或它们的任何组合中实现。本发明的实施例还可以作为在计算机可读媒体中或上包含的指令来实现，这些指令可以被一个或多个处理器来读取并执行以使本文描述的操作能够执行。计算机可读媒体可包括用于在一个或多个计算机可读的形式中存储信息的任何机制。例如，计算机可读媒体可包括有形的存储媒体，例如但不限于只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储媒体；光存储媒体；闪速存储器装置等。
术语“无线”可用于描述通过使用通过非固态媒体的调制的电磁辐射来通信数据的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道等。该术语不暗示关联的装置不包含任何线，虽然在一些实施例中它们可能不包含。无线装置可包括至少一个天线、至少一个无线电以及至少一个处理器，其中无线电通过天线来传送表示数据的信号，以及通过天线来接收表示数据的信号，而处理器可以处理要传送的数据和已接收的数据。处理器还可以处理既非传送的也非接收的其他数据。
术语“网络控制器”(NC)在本文用于描述调度与网络中与其关联的其他装置的无线通信的无线通信装置。术语“订户站”(SS)在本文用于描述与NC关联的无线通信装置，并且其与NC的通信很大程度由NC来调度。术语“关联”指示SS已经提供有关它自己的让NC知道该SS的存在的充分信息，并且NC和SS已经对它们能够与彼此通信的足够协议取得一致意见。还可以使用其他术语来描述NC，例如但不限于“接入点”、“基站”、“控制点”(CP)等。还可以使用其他术语来描述SS，例如但不限于移动台(MS)、STA、DEV等。本文档中使用的术语旨在涵盖用于这些功能装置的所有此类备选称号。
在多种实施例中，两个无线装置可以与彼此协商以判定在它们后续的通信中哪个将是网络控制器而哪个将是订户站。此协商中的判定可基于指示哪个装置更好地适合于作为网络控制器的多种因素。此类因素可包括但不限于例如：1)哪个装置具有作为网络控制器的功能能力、2)装置是否已经正在作为网络控制器来操作、以及3)装置是正在从电池电力还是外部电源来操作的事项。
图1示出根据本发明的实施例的两个无线通信装置。装置110可包括至少一个无线电113、至少一个处理器112、至少一个存储器111以及至少一个天线118，以有利于无线通信。以相似的方式，装置150可包括至少一个无线电153、至少一个处理器152、至少一个存储器151以及至少一个天线158，以有利于无线通信。一旦发现彼此并对必要的通信参数建立协定，装置110和150就可以与彼此无线地通信。本发明的多种实施例有关于这两个装置可如何发现彼此和/或对必要的通信参数取得一致意见。
在建立此通信之前，每个装置可能处于几种网络状况之一中。在一种状况中，这两个装置都不与任何其他无线装置关联。在另一种状况中，一个装置可能未关联，而另一个装置可能已经正在充当一个或多个其他装置的网络控制器。在第三种状况中，一个装置可能作为不同网络中的订户站来关联，但可能正在寻求与另一个装置的新关联。其他状况也可能存在。
在一个实施例中，第一装置(例如，装置110)可传送发现消息以尝试发现可能能够且愿意与它通信的任何其他装置。第二装置(例如，装置150)可接收该发现消息，并通过向第一装置传送回响应来应答它。在本文档的范围内，发现消息是其目的为发现要变成与其关联的装置的传送的消息。希望变成与第一装置关联的第二装置然后可以向第一装置传送回响应。这些传送的至少一个可包含1)对于确立两个装置是否希望与彼此关联所必需的信息、2)对于确立要使用的通信参数的至少一些所必需的信息、以及3)对于确定哪个装置将承担网络控制角色所必需的信息(如果此类关联要发生)。
一旦这两个装置已经确定哪个将充当它们的关联中的网络控制器，则它们可以通过完成关联交换来建立该关联，关联交换包括交换对于激活这两个装置之间的关联所需的消息。在一些实施例中，关联交换可包括响应之后这两个装置之间的一个或多个附加传送。这些附加传送可具有任何适合的格式。在其他实施例中，发现消息和响应可包含完成关联的充分信息。
图2示出根据本发明的一实施例的用于组织指示充当网络控制器的适合性的信息的格式。当这两个装置交换指示它们自己充当网络控制器的适合性的信息时，此信息可以包含在发现消息和响应中。此交换中的信息可在多种方式中格式化。例如，发现消息可以是在动作帧或探测请求的形式中，而响应可以在动作帧响应或探测响应的形式中。还可使用其他格式。并且在该较大的格式内，可以将此信息包含在多种具体格式中，例如包含在信息元素(IE)中。图2示出用于IE的一种可能格式，但是其他格式也是可能的并且被认为是在本发明的多种实施例的范围内。
在示出的实施例中，IE的首先两个字段示出为标准的类别和动作字段，各8位长，它们通常被用于指示IE。IE的其余部分可包含两个装置交换的具体信息。在示出的实施例中，此信息以具体的位指派被包装到单个八位字节中，但是其他实施例可使用其他位指派，可包括不同的格式化或字段大小，和/或可使用多于一个八位字节来包含该信息。可以在响应中使用与发现消息中的相同的格式，或者可为各自使用不同的格式。在这两种情况中，该信息都可以描述传送该信息的装置。
在此具体示例中，功能性字段描述传送装置是否具有用于订户站但不用于网络控制器的功能性(能作为订户站但不能作为网络控制器来操作)、是否具有用于网络控制器但不用于订户站的功能性或能作为二者中的任一个来操作。在一些实施例中，可不定义或保留该字段中的一个或多个值以用于将来使用。不定义的值可使过程中止，因为接收装置将不知道如何解释该字段。
关联字段可以描述传送装置的当前关联状态，如：未与任何其他装置关联、作为订户站关联或作为网络控制器关联。在一些实施例(未示出)中，另一个值可指示传送装置与多于一个其他装置关联，这可能在此字段中要求更多位来描述多种可能的组合。电源字段可描述传送装置是正在在电池电力上操作还是从AC电源来操作。如先前描述的，可以使用多种其他类型的信息作为先前描述的信息未导致对于哪个装置应该是网络控制器的明显选择的情况中的平局打破因素(tie-breaker)。
图3示出根据本发明的一实施例的确定网络控制器的方法的流程图。此流程图是从两个装置的观察者的角度而非从这些装置中仅一个的角度来提出的。稍后描述可由单个装置所遵循的过程。
在流程图300中，过程在305开始。通过交换信息要做出的最初确定之一是这些装置中的至少一个是否包括网络控制器(NC)的功能性。一些装置不具有作为NC来执行的功能性，但能仅作为订户站(SS)来执行。假定如果装置不能作为NC来执行，则它具有作为SS来执行的功能性，或它将不参与此交换。如果如在310所确定的，两个装置都不具有NC功能性，则过程可在315中止，因为这两个装置将不能形成与彼此的关联。如果如在320所确定的，这两个装置的一个且仅一个具有NC功能性，则如在325示出的，该装置可以成为NC。
仅在两个装置都能够承担NC角色的情况下，才可到达判定框330。在此类情况中，可以做出其他确定。例如，如果如在330所确定的，两个装置都已经作为网络中的SS来关联，则推测对于它们中任何一个都无需寻求与另一个装置的关联，并且过程可在335中止。然而，如果对于一个或两个装置有理由要改变其关联，则在一些实施例中可以否定此假设。
在340，如果两个装置中仅一个已经作为SS处于关联状态中，并且二者都能够作为NC来执行，则在345，未关联的装置可承担NC角色。如果两个装置都未处于关联状态中，并且二者都能够作为NC来执行，则在350，可以考虑它们相应的电源。因为NC通常相比SS可能在不具有(或至少更少的)休眠期的情况下操作，并且通常相比SS传送和接收更多的数据，所以它应该要求更多电力来操作。因此如果一个装置从AC电源来操作，而另一个装置从电池来操作，则在355，使用AC电力的装置可成为NC。
如果如360所确定的，两个装置具有相同类型的电源(都在AC电力上或都在电池电力上)，则在360可以考虑另一个因素来打破平局。几种其他因素可能被考虑，或者作为独立的因素来考虑或作为一系列因素之一来考虑。例如，具有最短(或最长)时序同步功能(TSF)的装置可能成为NC。备选的是，具有最高(或最低)MAC地址的装置可能成为NC。偶随机数可能用作平局打破因素。这些平局打破因素中的一些可指示哪个装置更好地适合于作为NC来执行，但其他平局打破因素不可指示该信息并且仅可作为打破平局的便利方式。
图4示出根据本发明的一实施例的由第一装置来确定网络控制器的方法的流程图。此过程是从发起交换的无线通信装置(此处称为发起装置)的角度来示出的。在流程图400中，在410，发起装置可以传送发现消息，该发现消息除其他之外包含有关发起装置作为NC来执行的能力的信息。此发现消息可以在多种格式中，例如探测请求或动作帧。接收到发现消息且希望响应它的装置(此处称为响应装置)可向发起装置传送回响应，在420，发起装置接收该响应。响应可以在多种格式中，例如探测响应或任何其他适合的格式。此响应可包含有关响应装置作为NC来执行的能力的信息。
在此点，发起装置和响应装置都具有足够的信息以在430做出有关哪个装置将是NC的判定。在一些实施例中，每个装置将单独做出此确定，但是因为二者正在使用相同的准则，所以它们将得出相同的结论而无需确认它们的协定。在其他实施例(未示出)中，可以在它们之间发送确认消息以宣告哪个装置将作为NC。在440，在它们的NC/SS角色已确立的情况下，发起装置可完成与响应装置的关联交换，从而导致这两个装置变成与彼此关联。
图5示出根据本发明的一实施例的由第二装置来确定网络控制器的方法的流程图。此过程是从与图4中的发起装置交互的响应装置的角度来示出的。在流程图500中，响应装置可接收发现消息，该发现消息包含有关发起装置作为NC来执行的能力的信息。此发现消息可以在多种格式中，例如探测请求或动作帧。在520，响应装置可向发起装置传送回响应。此响应可包含有关响应装置作为NC来执行的能力的信息。
在发起装置接收到此响应之后，发起装置和响应装置都具有足够的信息以在530做出有关哪个装置将是NC的判定。在一些实施例中，每个装置将单独做出此确定，但是因为二者正在使用相同的准则，所以它们将得出相同的结论而无需确认它们的协定。在其他实施例(未示出)中，可以在它们之间发送确认消息以宣告哪个装置将作为NC。在540，在它们的NC/SS角色已确立的情况下，响应装置可完成与发起装置的关联交换，从而导致这两个装置变成与彼此关联。应该注意，对于刚才描述的场景，发起装置或响应装置都可成为NC，而另一个装置成为SS。
前面的描述旨在说明而非限制。本领域技术人员将想到多种变化。这些变化旨在被包括在本发明的多种实施例中，本发明仅由所附权利要求的范围来限制。

Claims (22)

1.一种用于在无线网络中通信的设备，包括：
第一无线通信装置，具有至少一个无线电和至少一个处理器，所述第一装置：
通信发现消息；
与第二无线通信装置通信对所述发现消息的响应；以及
完成关联交换以与所述第二装置关联；
其中所述发现消息包含第一信息，所述第一信息指示传送所述发现消息的装置作为网络控制器来操作的适合性；
其中所述响应包含第二信息，所述第二信息指示传送所述响应的装置作为网络控制器来操作的适合性。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一信息包括从如下项组成的列表选择的至少一个指标：
a)所述第一装置是否包括网络控制器功能性；
b)所述第一装置当前是否与另一个装置关联；以及
c)所述第一装置是否正在在电池电力上操作。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述发现消息包括探测请求，以及所述响应包括探测响应。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述发现消息包括动作帧。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述第一装置要传送所述发现消息并接收所述响应。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述第一装置要接收所述发现消息并传送所述响应。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述第一装置包括至少一个天线。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述发现消息包括包含所述第一信息的信息元素。
9.一种用于由第一无线通信装置在无线网络中通信的方法，所述方法包括：
通信发现消息；
与第二无线通信装置通信对所述发现消息的响应；以及
完成关联交换以与所述第二装置关联；
其中所述发现消息包含第一信息，所述第一信息指示传送所述发现消息的装置作为网络控制器来操作的适合性；
其中所述响应包含第二信息，所述第二信息指示传送所述响应的装置作为网络控制器来操作的适合性。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一信息包括从如下项组成的列表选择的一个或多个指标：
a)所述第一装置是否包括网络控制器功能性；
b)所述第一装置当前是否与另一个装置关联；
c)所述第一装置是否正在在电池电力上操作。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述发现消息包括探测请求，以及所述响应包括探测响应。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述发现消息包括动作帧。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述通信所述发现消息包括传送所述发现消息，以及所述通信所述响应包括接收所述响应。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述通信所述发现消息包括接收所述发现消息，以及所述通信所述响应包括传送所述响应。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述通信所述发现消息包括通信包含所述第一信息的信息元素。
16.一种用于在无线网络中通信的设备，所述设备包括无线通信装置，所述无线通信装置包括：
用于通信发现消息的部件；
用于与第二无线通信装置通信对所述发现消息的响应的部件；以及
用于完成关联交换以与所述第二装置关联的部件；
其中所述发现消息包含第一信息，所述第一信息指示传送所述发现消息的装置作为网络控制器来操作的适合性；
其中所述响应包含第二信息，所述第二信息指示传送所述响应的装置作为网络控制器来操作的适合性。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述第一信息包括从如下项组成的列表选择的一个或多个指标：
a)所述第一装置是否包括网络控制器功能性；
b)所述第一装置当前是否与另一个装置关联；
c)所述第一装置是否正在在电池电力上操作。
18.如权利要求16所述的设备，其中所述发现消息被格式化为探测请求，以及所述响应被格式化为探测响应。
19.如权利要求16所述的设备，其中所述发现消息被格式化为动作帧。
20.如权利要求16所述的设备，其中用于通信所述发现消息的部件包括用于传送所述发现消息的部件，以及用于通信所述响应的部件包括用于接收所述响应的部件。
21.如权利要求16所述的设备，其中用于通信所述发现消息的部件包括用于接收所述发现消息的部件，以及用于通信所述响应的部件包括用于传送所述响应的部件。
22.如权利要求16所述的设备，其中用于通信所述发现消息的部件包括用于通信包含所述第一信息的信息元素的部件。
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