CN102461314B - 用于无线通信网络中的对等装置的发现信道和发现信标 - Google Patents

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Abstract

在多信道无线通信环境中，信道中的至少一个可以用于以下目的：允许装置发现彼此，使得这些装置可以后续在另一信道上彼此通信。在一些实施例中，可以在该信道上使用特殊发现信标，其专用于允许装置发现彼此的目的。

Description

用于无线通信网络中的对等装置的发现信道和发现信标
背景技术
大多数无线通信网络以集中式控制方式进行操作，其中各个装置仅直接与网络控制器进行通信，该网络控制器调度并调节这些通信。然而，正在开发对等（P2P）操作，其中装置可以直接彼此通信而不将其消息路由通过预先存在的网络控制器。在没有网络控制器将P2P装置彼此识别的情况下，P2P装置可能难以找到彼此。P2P装置中的一个必须发送信标，而另一个需要同时监听信标。如果存在多个信道可用于每个装置（如24个信道），则两个装置同时处于正确的发送/接收状态以及处于相同信道上可能会花费长时间。
附图说明
可以参照用于示意本发明实施例的以下描述和附图来理解本发明的一些实施例。在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的多信道通信环境中的信道的列表。
图2示出了根据本发明的实施例的发现彼此的两个对等装置。
图3示出了根据本发明的实施例的发现过程的流程图。
图4示出了根据本发明的实施例的与操作信标中的信息元（IE）不同的发现信标中的信息元（IE）的内容。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节。然而，要理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他情况中，未详细示出公知的电路、结构和技术，以便不使对该描述的理解模糊。
对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“各个实施例”等的引用指示如此描述的本发明的（一个或多个）实施例可以包括特定特征、结构或特性，但不是每个实施例都必须包括这些特定特征、结构或特性。此外，一些实施例可以具有针对其他实施例而描述的特征中的一些、全部或不具有任何这些特征。
在以下描述和权利要求中，可以使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语并不意在作为彼此的同义词。相反，在具体实施例中，“连接”用于指示两个或更多个元件彼此直接物理或电气接触。“耦合”用于指示两个或更多个元件彼此协作或交互，但是它们可以或可以不直接物理或电气接触。
如权利要求中所使用的，使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等描述公共元件仅指示了参照类似元件的不同实例，并不意在暗示如此描述的元件必须在时间上、空间上、排序上或以任何其他方式依照给定的顺序，除非另外指出。
可以以硬件、固件和软件中的一个或任何组合来实现本发明的各个实施例。本发明还可以被实现为包含在计算机可读介质中或其上的指令，所述指令可以由一个或多个处理器读取并执行以便使得能够执行这里描述的操作。计算机可读介质可以包括用于以一个或多个计算机可读的形式存储信息的任何机构。例如，计算机可读介质可以包括有形存储介质，诸如但不限于：只读存储器（ROM）；随机存取存储器（RAM）；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存器件等。
术语“无线”可以用于描述通过使用经过非固体介质的调制电磁辐射对数据进行传送的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并不暗示关联的装置不包含任何导线，尽管在一些实施例中关联的装置可能不包含导线。无线装置可以包括至少一个无线电装置和至少一个处理器，其中无线电装置发送表示数据的信号并接收表示数据的信号，而处理器可以处理要发送的数据和已接收的数据。处理器还可以处理既不被发送又不被接收的其他数据。
这里，术语“无线装置（WD）”用于描述具有与至少一个其他无线装置进行无线通信的能力的无线通信装置。术语“关联的”、“关联”及其派生词每一个均指示两个无线装置已经向彼此提供了与自身有关的充足信息以使得每一个都知道另一个的存在，并且这两个无线装置已协定了足够的通信协议以使得它们可以彼此进行无线通信。
这里，术语“组拥有者”用于描述已与另一WD建立关联并调度与该另一WD的通信的WD。还可以使用各种其他术语来描述组拥有者，诸如但不限于“接入点”（AP）、“基站”（BS）、“控制点”（CP）、“网络控制器”等。本文中使用的术语“组拥有者”意在包含该功能装置的所有这种备选标签。
术语“客户端装置”用于描述当另一WD是组拥有者时已与该另一WD建立关联的WD。还可以使用各种其他术语来描述客户端装置，诸如但不限于“STA”、“订户站”（SS）、“移动站”（MS）、“DEV”等。术语“客户端”意在包含这些功能装置的所有这种备选标签。
这里，术语“对等装置”用于描述以下无线通信装置：该无线通信装置尚未被指定为组拥有者或客户端，但可以后续在它变为与另一对等装置相关联时被指定为组拥有者或客户端。
这里，术语“社交信道”用于描述多信道环境内的以下无线通信信道：其已被具体指定用于允许多个无线装置彼此定位和识别（装置发现），以便后续在不同信道上彼此通信。非社交信道是未被指定为社交信道的多个信道中的任一个，并且不可用于这种装置发现。在一些实施例中，多个信道中的多于一个信道可以被指定为社交信道。在一些实施例中，（一个或多个）社交信道还可以用于其他通信。可以以‘发现’信标的形式发送与装置进行关联的请求，这意味着信标的目的在于定位和识别社交信道上的其他装置以便进行关联。在一些实施例中，发现信标可以具有与标准操作信标（用于在进行关联之后在非社交信道上进行正常通信的信标）相同的格式。在其他实施例中，发现信标可以具有与操作信标不同的格式，并可以在（一个或多个）社交信道上仅用于装置发现，而操作信标可以用于其他目的。
在一些实施例中，当对等装置从另一对等装置接收到发现信标时，接收对等装置然后可以发送接受进行关联的邀请的响应。请求和响应可以包括用于确定这两个对等装置中的哪一个将在后续关联中具有组拥有者角色的信息。接收到响应的对等装置可以发送确认，以对响应的接受进行肯定应答并确认哪个装置将是组拥有者。在一些实施例中，组拥有者还可以接受其他装置进入该组以形成更大的网络。
图1示出了根据本发明的实施例的多信道通信环境中的信道的列表。在所示意的实施例中，存在24个信道可用于在无线装置之间进行通信，但是可以使用任何可行数目的信道。在传统网络中，可以以相同方式使用所有这些信道，其中装置发现能够在任何信道上进行。但是在所示意的实施例中，仅被指定为社交信道22、23和24的3个信道可以用于装置发现，而其他信道被指定为不可用于装置发现的非社交信道。在该示例中，搜索另一装置以进行关联的装置将仅必须在这3个社交信道上搜索，知道在其他21个信道上将不许可装置发现。与允许所有24个信道用于装置发现相比，这可以极大地减少两个装置为发现彼此所花费的时间。尽管在示例中示出了3个社交信道，但是在其他实施例中，可以将1个、2个、4个或多于4个的信道指定为社交信道。
图2示出了根据本发明的实施例的发现彼此的两个对等装置。每个装置可以包括至少一个处理器、至少一个存储器、至少一个无线电装置以及至少一个用于无线通信的天线。所示意的实施例示出了装置WD1为笔记本计算机并示出了装置WD2为独立显示器，但是可以使用具有无线通信能力的任何可行类型的装置。在示例中，装置WD1可以在社交信道上以信标的形式发送请求。该信标可以包括各种类型的信息，诸如但不限于：1）请求装置的标识；2）请求装置的能力；3）要在后续通信中使用的协议类型；4）等等。在一些实施例中，可以以有规律的间隔广播该信标。
如果装置WD2接收到这些信标之一并确定了将其自身与WD1进行关联将是有益的，则WD2可以将响应发送回WD1。该响应还可以包括各种类型的信息，诸如但不限于：1）响应装置的标识；2）响应装置的能力；3）对请求中指示的协议的接受或对替换协议的建议；4）等等。当WD1接收到该响应时，其然后可以将确认发送回WD2，从而确认两个装置的关联以进行后续通信。该确认可以包括各种类型的信息，诸如但不限于：1）先前响应和/或请求中包含的信息中的一些的重复；2）对这两个装置中的哪一个将充当后续通信中的组拥有者的指示；3）要针对那些后续通信而切换至的信道号；4）等等。
确定哪个装置将是组拥有者可以基于各种考虑。在一个实施例中，请求装置将自动变为组拥有者。在其他实施例中，基于这两个装置的各种参数的协商过程可以确定哪个装置将变为组拥有者。这种参数可以包括诸如但不限于以下的内容：1）每个装置的相对能力；2）每个装置上的相对通信和/或处理负担；3）可用于每个装置的相对操作功率；4）等等。在一些实施例中，每个装置可以首先将其各种参数转换为单个参数，该单个参数提供对该装置作为组拥有者进行操作的能力的总体相对指示。不论是单个参数还是多个参数用于比较该能力，都应当将该（一个或多个）参数包括在响应中，使得WD1可以将其能力与WD2的能力进行比较并做出与哪个装置将是组拥有者有关的决定。在一些实施例中，可以将该（一个或多个）参数包括请求中，使得WD2可以将其能力与WD1的能力进行比较并做出与哪个装置将是组拥有者有关的建议。
图3示出了根据本发明的实施例的发现过程的流程图。流程图300示出了两个装置的一系列操作，这两个装置已被标为WD1和WD2以与图2所示的装置相对应，但是该图还可以应用于任何两个可行装置。在所示意的实施例中，在310处，WD1在社交信道上发送信标，该信标充当针对其他装置的与WD1进行关联的开放请求。如果如320处所确定的，未接收到响应，则WD1可以等待指定的时间段，之后在310处发送另一信标。在一些实施例中，不论是否接收到响应，WD1都可以以有规律的间隔在社交信道上发送信标。
当WD2在315处接收到信标时，其在325处检查内容以确定是否进行响应。出于各种原因，装置可能选择不进行响应，这些原因诸如但不限于：1）装置的能力与信标中通告的能力不兼容；2）信标信号弱到不太可能与该另一装置成功通信；3）该装置已经与另一装置相关联并且不具有与两个装置进行关联的能力和/或容量和/或动机；4）等等。如果WD2未进行响应，则其可以继续监听其他信标。
如果WD2决定对信标进行响应，则其可以在345处编写该响应并在355处将该响应发送至WD1。该响应的内容可以用于多种目的，诸如但不限于：1）提供与WD2有关的对操作通信将需要的信息，包括为确定哪个装置将变为组拥有者将需要的信息；2）同意在信标中指定的特定操作参数；3）对于信标中指定的操作参数中的一些建议替换值；4）等等。
当WD1在320处接收到响应时，其可以在330处检查该响应的内容并做出与后续操作通信有关的特定确定。例如，WD1可以在340处决定是WD1还是WD2将是那些操作通信中的组拥有者。WD1可以在350处编写确认以发送回WD2。该确认可以包含各种信息，包括这两个装置针对后续操作通信将切换至的操作信道、以及所述装置针对这种操作通信将使用的参数的声明。通过使用请求/响应/确认过程，这两个装置能够获知另一装置的能力，协商特定操作参数，并确定在操作通信开始时将使用的最终参数。
在360处，WD1将确认发送至WD2，WD2在365处接收该确认。此时，这两个装置可以在370、375处切换至操作信道，以在380、385处开始彼此的操作通信。一旦这两个装置已发现彼此并已交换信息，这两个装置就可以切换至操作信道，并且然后进行关联。
在一些实施例中，可以在上述过程完成之前终止上述过程（未示出）。例如，当由于未发送确认或者由于发送了确认但从未成功接收到确认，而WD2未接收到确认时，可以终止该过程。备选地，该过程可以通过响应或确认中所包含的明确终止而终止。这可以例如由于这两个装置的能力不兼容而发生。
如上所述，在一些实施例中，在社交信道上用于关联的发现信标可以具有与在该关联发生后用于操作通信的操作信标不同的格式。图4示出了根据本发明的实施例的与操作信标中的信息元（IE）不同的发现信标中的信息元（IE）的格式。其他实施例可以与所示的实施例不同。所示意的实施例包含8个字段，其中7个字段在大小上是1个八位字节（8比特）。
类别和动作字段可以用于其通常的目的，诸如识别帧的类型（如公共动作帧）和/或IE的类型。发现信标间隔字段可以用于指定发现信标之间将有多长。国家字符串字段可以指示要遵循哪个国家的规则。操作调节类字段可以用于指示操作信道的调节类，而操作信道号可以用于指示装置应当在发现序列后切换至哪个信道进行通信。P2P能力字段可以用于指示发送装置的能力。该字段的内容可以用于如上所述的那样确定哪个装置将变为组拥有者等等。P2P发现字段可以提供有助于发现过程的信息。示出了该字段的内容的一个示例，具有当前关联状态（已经关联或未关联）、当前操作模式、AC功率状态（电池或AC供电）以及装置可以支持的客户端关联的数目。其他实施例可以不同。
以上描述意在示意而非限制。本领域技术人员将想到变型。这些变型意在包括在本发明的各个实施例中，本发明的各个实施例仅由以下权利要求的范围限定。

Claims (25)

1.一种用于无线通信网络中的对等装置的发现信道和发现信标的设备，包括：
第一无线装置，其包括处理器和无线电装置，所述无线电装置能够在包括指定用于对等装置发现的社交信道和在其上不允许装置发现的非社交信道的无线局域网（WLAN）的多个无线信道上进行无线通信，
其中所述第一无线装置在所述社交信道上执行第一通信序列以发现与所述第一无线装置对等的第二无线装置，并在所述非社交信道上执行与所述第二无线装置的第二通信序列以形成关联；并且
其中所述第一无线装置将在所述第一通信序列期间传送发现信标，所述发现信标包括指示在其上将执行所述第二通信序列的所述非社交信道的标识的操作信道号、指示所述第一无线装置的能力的能力字段和指示所述第一无线装置的当前状态的发现字段。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一通信序列包括：
针对装置关联的请求；
对所述请求的响应；以及
对所述响应的确认。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述发现信标具有与操作信标相同的格式。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述发现信标具有与操作信标不同的格式。
5.根据权利要求2所述的设备，其中所述响应包括用于确定在所述第二通信序列期间是所述第一无线装置还是所述第二无线装置将是组拥有者的信息。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述组拥有者在所述第二通信序列期间发送操作信标。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一无线装置包括至少一个天线。
8.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一无线装置发送所述请求和所述确认并接收所述响应。
9.根据权利要求2所述的设备，其中所述第二无线装置接收所述请求和所述确认并发送所述响应。
10.一种用于无线通信网络中的对等装置的发现信道和发现信标的方法，包括：
由第一无线装置在指定用于装置发现的社交信道上执行第一通信序列以发现第二无线装置；以及
由所述第一无线装置在于其上不执行装置发现的非社交信道上执行与所述第二无线装置的第二通信序列以形成关联；
其中所述第一无线装置将在所述第一通信序列期间传送发现信标，所述发现信标包括指示在其上将执行所述第二通信序列的所述非社交信道的标识的操作信道号、指示所述第一无线装置的能力的能力字段和指示所述第一无线装置的当前状态的发现字段。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一通信序列包括：
针对装置关联的请求；
对所述请求的响应；以及
对所述响应的确认。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述发现信标具有与操作信标相同的格式。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述发现信标具有与操作信标不同的格式。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述响应包括用于确定在所述第二通信序列期间是所述第一无线装置还是所述第二无线装置将是组拥有者的信息。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述组拥有者在所述第二通信序列期间发送操作信标。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一无线装置发送所述请求和所述确认并接收所述响应。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二无线装置接收所述请求和所述确认并发送所述响应。
18.一种用于无线通信网络中的对等装置的发现信道和发现信标的设备，包括：
用于由第一无线装置在指定用于装置发现的社交信道上执行与第二无线装置的第一通信序列以发现所述第二无线装置的部件；以及
用于由所述第一无线装置在于其上不允许装置发现的非社交信道上执行与所述第二无线装置的第二通信序列以形成关联的部件；
其中所述第一无线装置将在所述第一通信序列期间传送发现信标，所述发现信标包括指示在其上将执行所述第二通信序列的所述非社交信道的标识的操作信道号、指示所述第一无线装置的能力的能力字段和指示所述第一无线装置的当前状态的发现字段。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述第一通信序列包括：
针对装置关联的请求；
对所述请求的响应；以及
对所述响应的确认。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述发现信标具有与操作信标相同的格式。
21.根据权利要求19所述的设备，其中所述发现信标具有与操作信标不同的格式。
22.根据权利要求19所述的设备，其中所述响应包括用于确定在所述第二通信序列期间是所述第一无线装置还是所述第二无线装置将是组拥有者的信息。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述组拥有者在所述第二通信序列期间发送操作信标。
24.根据权利要求19所述的设备，其中所述第一无线装置发送所述请求和所述确认并接收所述响应。
25.根据权利要求19所述的设备，其中所述第二无线装置接收所述请求和所述确认并发送所述响应。
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