CN103999512A - 无线网络的物理映射 - Google Patents

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Abstract

一种经由以太网或基础结构模式通信协议连接到网络的用于识别无线启用邻居的计算机。该计算机切换到第一自组织无线协议并执行发现操作，随后切换到第二自组织无线协议并执行发现操作。该计算机切换回以太网或基础结构模式通信协议并将该邻居信息传输到存储设备。

Description

无线网络的物理映射
技术领域
本发明总体涉及在无线网络中的拓扑发现，并且尤其涉及无线网络的物理映射。
背景技术
网络拓扑发现是在网络中识别可以获得的所有节点的处理。通常，拓扑发现处理的输出通过可获得的主机、路由器以及子网的列表来代表。拓扑发现方法也可以是识别其它网络资源，诸如在网络的指定范围内的打印机或网关。各种各样的技术可以用来进行拓扑发现。例如，有些技术查询网络中的路由器和动态主机配置协议(DHCP)服务器并从路由表、有效租期(lease)中收集英特网协议(IP)地址以及从DHCP服务器收集定义的子网列表。其它技术使用诸如简单网络管理协议(SNMP)、ping(网络数据包探测器)、traceroute(跟踪路由)等机制将查询引导到各个网络设备。拓扑发现方法通常可以被用于产生例如该网络中的“被链接-列表”报告列表设备，其指示了它们是如何连接的，或者产生一种图形化标识，其显示了具有指示为实体之间连接线的连通(connection)的网络设备和节点。
发明内容
本发明的实施例提供了一种用于计算机的识别无线启用邻居的系统、方法以及程序产品，计算机经由以太网或无线架构模式通信协议连接到网络。计算机切换到第一自组织(ad hoc)无线通信协议，经由所述第一自组织无线协议传输第一无线协议发现消息，以及从响应所述第一无线自组织协议发现消息的无线设备接收并存储响应消息，所述响应消息包括识别所述响应无效设备的信息。计算机切换到第二自组织无线通信协议，经由所述第二自组织无线协议传输第二无线协议发现消息；以及从响应所述第二无线自组织协议发现消息的无线设备接收并存储响应消息。计算机切换到以太网或无线架构模式通信协议以及传输所存储响应消息到中心资料库。
在其它实施例中，在切换到第一自组织无线通信协议之前，计算机高速缓存接收到的以太网或无线架构模式消息数据包；以及在切换回以太网或无线架构模式通信协议之后，所述计算机处理被高速缓存的以太网或无线架构模式消息数据包。在进一步实施例中，所述自组织无线协议为802.11无线协议和802.15无线协议之一或两者。
本发明的实施例还提供了一种用于计算机的确定移动无线设备的物理位置的系统、方法以及程序产品。计算机从移动无线设备接收1-跳(hop)邻居信息，并且该计算机基于存储在数据库中的与对该移动无线设备发送的发现请求作出响应的多个无线设备对应的无线设备的固定物理位置，确定该移动无线设备的最有可能的物理位置。在其他实施例中，计算机还从移动无线设备接收2-跳(hop)邻居信息，并且使用1-跳和2-跳(hop)邻居信息确定该移动无线设备的最有可能的物理位置。
在进一步实施例中，所述计算机确定存储在数据库中的与对所述移动无线设备发出的发现请求作出响应的多个无线设备对应的无线设备的固定物理位置的计数，或者将置信度值赋予所确定的最可能物理位置。如果具有固定物理位置的被发现无线设备的数量低于阈值或者所赋予的置信度值低于阈值，则所述计算机从所述移动无线设备接收2-跳邻居信息，以有助于确定该移动无线设备的最有可能的物理位置。
附图说明
图1是根据本发明实施例的混合(hybrid)有线和无线计算环境的功能框图。
图2是图释根据本发明实施例的定位业务程序的一个方面的流程图。
图3是图释根据本发明实施例的定位业务程序的第二方面的流程图。
图4是图释根据本发明实施例的其中设备执行邻居扫描的无线网络的二维平面视图。
图5是图释根据本发明实施例的其中设备执行邻居扫描的无线网络的第二个二维平面视图。
图6是图释根据本发明实施例的其中专家系统确定无线设备位置的无线网络的二维平面视图。
图7是图释根据本发明实施例的其中专家系统确定无线设备位置的无线网络的第二个二维平面视图。
图8是图释根据本发明实施例的图内的硬件和软件的框图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明实施例。
图1是根据本发明实施例的混合有线和无线计算环境100的功能框图。计算环境100包括通过网络140全部相互连接的计算设备110a和110b、定位服务器120和打印机130。
在本发明优选实施例中，计算设备110a和110b以及打印机130全都能够进入以太网以及无线连接。尤其是，计算设备110a和110b以及打印机130都支持以下协议：IEEE Std802.3-2008第3部分：“Carrier Sense MultipleAccess with Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical LayerSpecifications(“Ethernet”)”、IEEE Std802-1ln-2009第11部分：“WirelessLAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications”、以及IEEE Std802.15.4a-2007第15.4部分：“Wireless Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications for Low-rate Wireless PersonalArea Networks(WPANs)(“802.15”)”。IEEE和802为电力电子工程学会集团的注册商标。
IEEE Std802.1ln-2009无线协议通常被称之为802.1In，是IEEE Std802.11-1999无线协议的最新版本。使用的802.1In无线协议的计算设备通常具有多达70米的无线范围，尽管在工作环境中的实际范围可能明显要小一些。802.11-1999标准的其他版本，诸如共同使用的802.1lb-1999和802.1lg-2003无线协议，其范围大约为802.1In无线协议的一半。尽管在优选实施例中，计算设备110支持802.1In无线协议，但是本领域技术人员将认识到，本发明的实施例可以利用IEEE Std802.11-1999无线协议以及该协议的包括802.1lb和802.1lg的任何最新版本来实施。802.1In无线协议以及IEEE Std802.11-1999无线协议的其他版本在此被统称为802.11无线协议。
IEEE Std802.15.4a-2007是基于蓝牙的IEEE Std802.15.1-2002无线协议的最新版本。使用802.15.4a无线协议的计算设备通常具有大约10米的无线范围，尽管某种实施方式，诸如超宽带物理层(UWB PHY)具有大约1米的精确搜索(ranging)能力。尽管在优选实施例中，计算设备110支持802.15.4a无线协议，但是本领域技术人员将认识到，本发明实施例可以利用IEEE Std802.15.1-2002无线协议以及该协议的任何最新版本来实施。802.15.4a无线协议以及IEEE Std IEEE Std802.15.1-2002无线协议的其它版本在此被统称为802.15无线协议。
在优选实施例中，网络140代表包括有线以太网网络以及在一种架构模式下运行的无线协议网络的混合有线/无线网络。网络140包括以太网和具有固定物理位置的802.11无线协议路由器(未示出)。关于以太网路由器，被用于连接到诸如计算设备110a和110b以及打印机130的无线启用设备的每个端口可以与物理位置相关联。例如，尽管以太网路由器可以位于一设备间(equipment closet)内，但是路由器上的端口可以通过建筑物布线连接到建筑物的具体办公室。路由器端口可以通过例如一种关联数据库而关联到建筑物办公室。因此，根据网络透视图，通过在所述数据库中执行路由器端口到物理位置的查询，能够将表示为被连接到路由器端口的设备映射到物理位置。
802.11无线协议路由器位于固定物理位置。例如，无线路由器可以防止在建筑物内的某一位置以便为建筑物内的无线启用设备提供最佳覆盖。
在优选实施例中，计算设备110a和110b以及打印机130使用802.11无线协议的基础架构和自组织模式。使用802.11无线协议网络的最普通方式是采用“基础结构”模式。在该模式中，无线设备与例如802.11无线协议路由器的无线接入点通信。无线路由器起到了到有线局域网((LAN)或广域网(WAN)的桥梁的作用。在这种网络中，无线设备彼此之间不直接通信，而是经由无线接入点并通常在LAN或WAN上进行通信。经由具体无线接入点而与网络连接的所有无线设备被配置为使用相同的服务集标识符(SSID)，该服务集标识符起到了用于连接到具体无线接入点的所有设备的标识符的作用。在802.11无线协议基础结构模式中，用于无线接入点的SSID通常是接入点的介质存取控制(MAC)地址。MAC是由制造商赋予每个无线设备的网络接口卡(NIC)的唯一的48-比特数字。
在802.11无线协议自组织模式中，在计算机和设备之间建立临时无线网络。在自组织无线网络中，计算机和设备彼此之间直接连接而不是连接到无线接入点。为了建立自组织无线网络，每个无线是诶其必须配置为自组织模式而不是基础结构模式。此外，在自组织无线网络中的所有无线适配器必须使用相同SSID和相同的频道数。每个无线设备在任何给定时间内可以仅仅是发射器(TX)或接收器(RX)。这些无线设备之间的通信限制到某一传输范围或距离。并且在自组织无线网络内的无线设备共享用于通信的相同频域。在这样的范围内，仅仅使用一个传输频道，覆盖整个频宽。
在优选实施例中，计算设备110a和110b以及打印机130也支持802.15无线协议。与自组织模式内的802.11无线协议类似，802.15无线协议也能够在无线启用设备之间直接建立无线连接。在两个或多个启用设备之间建立的802.15无线协议网络被称之为个人无线区域网络(WPAN)。802.15无线协议是具有主-从结构的基于数据包的协议。一个主设备可以与“微微网(piconet)”网络中的多达七个从设备进行通信，并且该微微网中的从设备只能与该主设备通信。802.15无线协议网络通常在可发现(discoverable)模式中的一个802.15无线协议启用设备(所述从设备)对来自另一个启用设备的寻求其他设备(所述主设备)以便进行连接的询问作出响应时建立。在可发现模式中的设备采用识别可以包括其MAC地址的信息来对该询问作出响应。
通常，网络140和与其连接的无线设备可以支持其中至少两种协议或单一协议的两种模式为支持直接对等通信的无线协议的通信协议的任何组，其中一种协议的无线范围比另一种协议的无线范围要大。此外，在网络140中的无线计算设备的一个或多个必须与固定物理位置相关联。
在图1中，在网络140中的以太网和802.11无线协议基础结构模式连接通过实线表示。例如，实线150代表计算设备110b和网络140之间的连接。802.11无线协议自组织连接和在无线启用设备之间的802.15无线协议连接采用虚线代表。例如，虚线152代表802.11无线协议自组织或在计算设备110a和110b之间的802.15无线协议连接。如图1所示，802.11无线协议自组织网络可能存在为包括计算设备110a、计算设备110b以及打印机130。该自组织无线网络由虚线152、153以及154来代表。
计算设备110a和110b分别包括定位服务程序112a和112b、内部组件800a和800b以及外部组件900a和900b。定位服务程序112a和112b安装在计算设备110a和110b上并且在启动时运行为后台处理。定位服务程序112执行初始化和对无线扫描作出响应的功能，以便识别附近无线启用计算机。这些功能在两种模式下执行。第一种模式为管理模式，其通过来自诸如定位服务器120的管理员节点的请求发起。在该模式下，定位服务器120上的专家系统122向例如计算设备110a传输请求以便识别在其无线范围内的所有无线邻居或1-跳无线邻居。计算设备110a发起自组织无线模式扫描以便识别其所有邻居或1-跳邻居并将该信息经由网络140返回传输到专家系统122。专家系统122还能够发起串联扫描，其中，在网络140中的每个无线启动计算设备110发起自组织无线模式扫描以便识别其1-跳邻居或自组织邻居。具体无线设备的自组织邻居是一种无线设备，其可以在该具体无线设备的无线范围之外或者不在该范围之外,但是可以通过一个或多个中间无线设备的链而联系。在节点已经识别了其无线邻居之后，该信息在网络140上被传输回专家系统122用于存储在知识库126中。
其中运行定位服务程序112的第二模式是一种用户发起“定位我”的模式。在该模式中，计算设备110经由802.11无线协议连接被连接到网络140。用户发起对计算设备110的自组织无线扫描一遍识别其1-跳邻居。该邻居信息在网络140上被传输回专家系统122用于存储在知识库126中。在本发明的某些实施例中，发起所述定位我请求的用户计算机的每个1-跳邻居发起它们自身的自组织无线扫描以便识别它们的1-跳或自组织邻居。在每个节点都已经识别其无线邻居后，该信息在网络140上被传输回专家系统122。该管理模式以及定位我模式在下面将进一步详细描述。
在优选实施例中，定位服务程序112彼此通信以及与使用如英特网工程任务组(IETF)标准RFC786所描述的用户数据报协议(UDP)的专家系统122通信。也可以使用满足本发明的实施例的实施需求的其它消息格式和协议，例如如在IETF标准5444中描述的广义移动自组织网络(MANET)数据包/消息格式。在优选实施例中，定位服务程序112使用包生成器，诸如由Salvator Sanfilippo所开发和许可的hping或Antirez，来创建和解析输入和输出的消息。在优选实施例中，定位服务程序112和专家系统122从UDP数据包有效载荷中抽取所有必要信息，诸如MAC地址、IP地址等，并询问由不同TCP/IP层所封装的所有标头信息。定位服务程序112和专家系统122也创建所述数据报所流过其中的网络设备MAC地址的列表，这些地址被用于计算位置确定置信度值。在有些实施例中，专家系统122运行跟踪路由函数返回到计算设备110之一以便确定来自计算设备的UDP消息经过的第一相邻网络设备，并抽取第一相邻网络设备的IP地址。该IP地址随后针对已知网络设备IP-对-MAC地址和位置细节的列表而相关联。
图2是根据本发明实施例的流程图，图释了在接收到来自诸如定位服务器120的管理员节点的扫描请求时定位服务程序112执行的步骤。管理员节点发起的扫描的主要目的是收集网络140中无线节点的相邻信息，其最后被存储在知识库126中为专家系统122的推理机124所使用。例如，结合后来的用户发起的定位我扫描，该历史信息可以被用来帮助确定该定位我计算设备的最可能物理位置。
在步骤200处，计算设备110中的定位服务程序112经由网络140接收来自诸如定位服务器120上的专家系统122的管理节点的扫描请求。在步骤202，根据计算设备110是否经由以太网连接或802.11无线协议基础结构模式连接而被连接到网络140，可以采取两个处理路径之一。
如果经由以太网连接计算设备110连接到网络140，随后在步骤204处，计算设备110维持以太网连接。在本发明实施例中，计算设备110可以维持并行的以太网和802.11无线协议连接。其中计算设备110可以维持并行的以太网和802.11无线协议连接的一种安排为，以太网和802.11无线协议连接是否使用从不同DHCP服务器获得的不同IP地址，所述不同DHCP服务器例如一个支持以太网LAN的DHCP服务器以及支持802.11无线协议LAN的第二DHCP服务器。
在步骤206处，定位服务程序112使得802.11无线协议NIC切换到自组织模式。在步骤208处，定位服务程序112使得802.11无线协议NIC执行发现操作，并且在步骤210处，与其1-跳无线邻居交换MAC地址。对计算设备110的所有可发现邻居重复所述发现和交换步骤。在步骤212处，在与所有可发现邻居交换MAC地址后，定位服务程序112使得被发现邻居MAC地址在网络140上经由计算设备110的以太网连接被传输到专家系统122以便存储在知识库126中。在步骤214处，计算设备110的802.11无线协议NIC被切换回基础结构模式。
在本发明的计算设备110不支持以太网和802.11无线协议连接的某些实施例中，定位服务程序112通过发出“ipconfig/release”命令在在步骤204处终止以太网网络连接，禁用以太网NIC，启用802.11无线协议NIC，以及发出“ipconfig/renew”命令以便建立802.11无线协议网络连接。
定位服务程序112继续如上所述步骤206-210，并随后刚好在步骤212之前终止802.11无线协议连接并重新建立以太网连接。如上所述执行步骤212。步骤214不会被执行因为计算设备经由以太网连接被连接到网络140并且802.11无线协议NIC不会有效。
如上所述，在优选实施例中，由于来自专家系统122的管理员节点的请求，计算设备110执行无线邻居扫描而同时经由以太网有线连接而被连接到网络140。在优选实施例中，如果用户调用定位服务程序112的所述定位我函数，同时计算设备110经由以太网连接被连接到网络140，那么定位服务程序112识别网络连接时经由有线NIC。定位服务程序112在网络140上向专家系统122传输计算设备110的以太网NIC的MAC地址以及其他识别信息，例如，NIC所连接的以太网路由器端口地址、以太网路由器的MAC地址等等。在该情形下，确定计算设备110的物理位置可以仅仅需要在知识库126中查找与计算设备110所连接到的以太网路由器端口相关联的位置。
如果计算设备110经由802.11无线协议基础结构模式连接而被连接到网络140，则在步骤216处，输入的802.11无线协议基础结构模式消息被高速缓存。步骤218到226按照上述相同方式被处理。在步骤228处，在计算设备110的802.11无线协议NIC被切换回到基础结构模式之后，被高速缓存的输入消息被处理，并且802.11无线协议连接返回到常规操作。
在某些实施例中，专家系统122将发起级联扫描用于识别返回到与固定位置相关联的无线设备的用于每个无线启用计算设备110邻居链。这可以例如通过使得每个计算设备110识别其所有1-跳和2-跳邻居来实现。专家系统122使用存储在知识库126中的信息确定每个计算设备110是否已经识别了到与固定物理位置相关联的无线设备的1-跳或2-跳邻居链。如果计算设备110还没有识别在其1-跳或2-跳邻居链中的与固定物理位置相关联的无线设备，则专家系统122发起对该计算设备110的无线扫描以便识别其3-跳或4-跳邻居。计算设备110随后进行的处理与针对图2所描的处理类似，除了计算设备110正在从相邻计算设备而不是从专家系统122接收请求以便发起邻居扫描。此外，被交换的MAC地址信息还能够包括起初请求多跳邻居扫描的计算设备110的地址。多跳邻居信息被传输回发起该扫描的计算设备110，在其中该多跳邻居信息被收集并被传输到专家系统122以便存储在知识库126中。所述多跳邻居信息也可以被每个邻居节点直接传输到专家系统122。
图3是根据本发明优选实施例的流程图，图释了在用户调用计算设备110上的定位我功能时定位服务程序112执行的步骤。在该优选实施例中，在所述定位我功能被调用时，计算设备110经由802.11无线协议基础结构模式连接被连接到网络140。
在步骤300处，计算设备110接收用户请求以便调用所述定位我功能。该请求可以例如通过用户鼠标点击计算设备110的显示屏幕920(参见图8)的工具栏图标而被调用。在步骤302处，输入的802.11无线协议基础结构模式消息被高速缓存。在步骤304处，定位服务程序112使得802.11无线协议NIC切换到自组织模式。在步骤306处，定位服务程序112使得802.11无线协议NIC执行发现操作以便发现其所有1-跳无线邻居，并且在步骤308处与它们交换MAC地址。对于计算设备110的所有可发现邻居重复步骤306和308。
在本发明的某些实施例中，计算设备110是802.15无线协议启用的，并且步骤310和312被执行以便识别计算设备110的802.15无线协议1-跳邻居。如果期望使用具有较小范围的无线界面的邻居发现处理，则使用802.15无线协议NIC执行邻居发现可能有利。例如，如果由计算设备110执行的802.11无线协议发现处理识别建筑物内的作为邻居的无线设备，则期望更可选择的发现处理。802.15无线协议NIC通常具有大30米的范围，尽管这可能会在实际中更小一些，并且如果使用UWB PHY实施方式时可能方位笑道1米。
在步骤314处，802.11无线协议NIC被切换回基础结构模式。在步骤316处，被收集的1-跳邻居MAC地址信息在网络140上被除数到定位服务器120上的专家系统122用于存储在知识库126中。在步骤318处，任何被高速缓存的802.11无线协议基础结构模式消息被处理，并且所述802.11无线协议连接返回到常规操作。
在本发明的优选实施例中，发起定位我请求的用户使得所述发起计算设备的每个1-跳邻居发起其自身的1-跳或多跳邻居发现处理，并且将该信息传输到专家系统122。这种两股途径有助于确保来自向具有固定物理位置的无线设备发起定位我请求的计算设备的邻居链能够得到建立，并且附加邻居信息可以有助于识别该发起计算设备的最可能物理位置。该途径在其中发起定位我请求的计算设备不在与固定物理地址相关联的无线设备的范围内的情况下也有帮助，该与固定物理地址相关联的无线设备例如无线路由器后无线启用台式计算机。在该情形下，该发起设备不能直接传输其已经收集的邻居信息。不过，该发起设备的1-跳或多跳邻居可以能传输它们的聚集的邻居信息，这些信息将包括发起所述定位我请求的MAC地址的表示。
图4描绘了根据本发明实施例的邻居发现处理的方面的图形表示。在圆圈400内的无线设备可以代表在计算设备W2所发起的根据步骤208-210、220-222或306-308的发现处理期间所发现的无线设备。如图所示，计算设备W2已经识别了计算设备W3和W4、无线路由器Rl以及无线打印机P2作为邻居。在该实例中，打印机P2、路由器Rl与知识库126中的固定物理位置相关联，也可能与计算设备W3和W4中的一个或两个相关联。圆圈402内的设备代表由计算设备W2通过802.15无线协议扫描可发现的那些设备。如图所示，圆圈402内的设备不包括任何打印机或路由器，因此，计算设备W2采用该扫描可能不能识别与固定物理位置相关联的任何邻居。
在本发明的一些实施例中，通过所述扫描发现的邻居信息被传输回专家系统122，其使用该信息确定计算设备W2的可能物理位置。根据视觉透视，参见图4，计算设备W2的可能物理位置被确定为W2在其中作为圆圈400的中心移动的区域，因为圆圈400被移动通过包括固定位置设备路由器R1和打印机P2的所有位置。
图5描绘了根据本发明实施例的2-条邻居发现过程的方面的图形表示。在圆圈500内的设备代表计算设备W3可以发现的无线设备。如图所示，路由器Rl以及计算设备W2和W5被计算设备W3识别为邻居。如果路由器Rl与物理位置相关联，但是计算设备W2和W5不与物理位置相关联，则专家系统122将能够建立只与路由器R1周围具有计算设备W3的无线连接范围的半径的区域一样精确的用于计算设备W3的物理位置。在管理员发起的扫描的上下文中，专家系统122可以向计算设备W3所识别的所有邻居计算设备发送扫描请求。如图所示，圆圈502的设备可被计算设备W2发现。这些包括与固定物理位置相关联的路由器R2和打印机P2以及计算设备W3。专家系统122现在具备附加信息，采用该附加信息，以便更好识别计算设备W3的可能物理位置。根据视觉透视，计算设备W3的可能物理位置通过首先识别路由器R2和打印机P2的覆盖范围，随后当设备W2在路由器R2和打印机P2的覆盖范围内时识别其中设备W3在路由器Rl和设备W2两者的范围内的区域而得到确定。如果在网络罗中的更多设备与固定物理位置相关联并且可能使用更小和更大范围的扫描，计算设备W3的可能物理位置可能能够被进一步收窄。
定位服务器120包括专家系统122、用户界面128、内部组件800c(参见图8)、以及外部组件900c(参见图8)。专家系统122还包括推理机124以及知识库126。专家系统122运行以便在网络140内的计算设备110中发起邻居扫描，以便将这些扫描结果存储在知识库126中，将某些额外的相对永久的信息存储在知识库中，以及在定位服务程序112的定位我功能被调用时基于一组生产规则确定计算设备110的物理位置。更通常而言，专家系统可以被视为一种体现用于解决具体问题的知识体。在本发明优选实施例中，专家系统122可商业上获得或者是一种开放源软件包，或者是采用一种被设计用于逻辑编程或人工智能的语言的用户编写的专家系统程序，该语言诸如Prolog或Lisp。Prolog和Lisp编程环境是可以通过商业途径或开放源而获得。
知识库126存储关于网络140中的所有固定位置无线设备的信息，该无线设备诸如无线路由器、无线打印机、具有无线能力的台式计算机等等。关于固定点网络端口的信息也被存储，例如与在网络140中的以太网路由器上的具体端口相关联的建筑物位置。用于每个固定位置无线设备和固定点网络端口所包括的信息可以包括例如建筑物楼层编号、网格基准或办公室编号、无线设备MAC地址、以太网端口编号、以太网路由器MAC地址以及无线路由器MAC地址。非专用与具体设备的以太网端口，例如作为会议室并根据使用会议室的人所需要而被使用的以太网端口可以具有知识库126中的入口。来自连接到会议室以太网端口的设备的发现请求响应可以包括以太网路由器的MAC地址以及端口编号。在优选实施例中，用户界面128提供计算机用户界面，通过该界面定位服务器120的管理员可以直接与知识库126进行交互，以便例如输入和编辑固定位置信息、向知识库提交查询、对知识库执行维护功能等等。
知识库126还存储网络中的计算设备110所返回的邻居扫描信息作为执行定位服务程序112的结果。该信息可以被抽取以确定例如用于给定无线网络设备的代表1-跳或多跳邻居信息的邻居链。该邻居链信息可以采用MAC地址的链接列表的形式。每个MAC地址还可以与附加数据库信息相关联，诸如在无线网络设备上的其它NIC的MAC地址、或用于无线设备的物理位置。在本发明的某些实施例中，来自多个邻居扫描的历史信息也被存储。
在该优选实施例中，知识库126为关系数据库，诸如IMB的DB2(R)数据库，其支持数据库查询语言，诸如SQL。通常，知识库126可以是任何数据库，其能够存储由定位服务程序112所返回的邻居信息以及向推理机124提供界面，支持根据本发明实施例的推理机和专家系统122的所需要的功能。
推理机124是一种计算机程序，其运行以便向也存储在知识库126中的邻居扫描信息施加生产规则(production rule)，以便确定调用计算设备110上的定位我功能的用户的最可能位置。在优选实施例中，推理机124在正向推理过程(forward chaining process)中将该生产规则施加到知识库126中的扫描信息。通常，基于正向推理规则的过程采取可以获得的事实并基于满足规则条件试图得出结论，这导致动作被执行。在专家系统122可能处理的生产规则的伪代码中的某些实例为：
If fixed_ref>1and neighbour_MAC_total>1then            (1)
call evaluate_position,halt；
If fixed_ref＝0and neighbour_MAC_total<＝1then         (2)
call full_scan,call historial_data_match,
call re-evaluate position,halt；
if evaluate_position_weight_factor>＝50and<85then      (3)
call historical_data_medium_scan,
call re-evaluate_position,halt；
这些实例规则可以被用于确定专家系统122仿效通过调用计算设备110上的定位服务程序112的定位我功能而发起的邻居扫描的结果的初始处理的步骤。实例规则(1)确定如果邻居扫描结果表示两个或多个固定位置无线设备被发现并且两个或多个MAC地址被返回，则调用(call)所述估计位置例程。实例(2)确定如果没有固定位置无线设备被发现并且零个或一个MAC地址从初始邻居扫描被返回，则发起进一步多跳扫描、引入可以识别所述定位我发起设备的位置的历史扫描数据以及重新估计该数据以便确定所述定位我设备的位置。实例(3)使用与所述估计位置例程所确定的位置相关的置信度值来确定是否应该使用更宽的扫描和历史数据来进一步精选(refine)所述定位我设备的所确定位置。例如，邻居扫描可以发现几个固定位置设备，但是它们都位于彼此靠近的附近。在这种情况下，估计位置例程只能识别在固定位置设备周围的半径为大约固定位置设备的无线范围的可探测区域。在优选实施例中，估计位置例程将低置信度值赋予根据这种邻居扫描数据确定的位置。在实例(3)中，如果与由估计位置例程所确定的位置相关联的置信度值在50和85之间，并且附加历史扫描数据被拉进，并且定位为我设备的位置被重新估计。在该情况中的不同生产规则可以要求来自将在802.15无线协议模式下执行的定位我计算设备的附加扫描。
图6和7视觉地图释了专家系统122如何能够确定已经调用位置服务程序112的定位我功能的计算设备110的位置的实例。如图6所示，区域，例如办公室的地板，已经被细分为网格区域11-15、21-25等。这些网格位置可以代表办公室、柱和杆编号等。在办公室区域中，根据本发明那个实施例的几个无线设备被定位。例如，计算设备110，被标记的Wl，并定位在网格区域31中，无线路由器Rl被定位在网格区域12，以及无线启用打印机P1被定位在网格区域51。在该实例中，只有路由器Rl、R2印机P1、P2与固定位置相关联。计算设备Wl、W2、W3、W4以及W5多是移动的并且不与固定位置相关联。
在该实例中，网格区域23中的计算设备W3调用所述定位我功能。圆圈600代表其中W3能够使用802.11无线协议自组织模式发现处理发现其它无线设备的区域。计算设备W2和W5以及路由器Rl被发现。W3上的定位服务程序112从该发现处理收集邻居信息，将该信息格式化为邻居链，以及在802.11无线协议网络140上将该信息传输到定位服务器120上的专家系统122。邻居链信息由以下三个链构成：
W3→R1
W3→W2
W3→W5
在该实例中，邻居链被传输到专家系统122，并且推理机124基于生产规则处理该信息，以便确定例如是否需要多跳扫描用于具有可接受置信度值的定位确定。例如，邻居链信息可以采用上述生产规则(1)处理。在该实例中，W3已经发现了三个具有固定位置的邻居，生产规则(1)不会需要附加扫描。
图7采用图形图释了专家系统122在确定计算设备W3的可能物理位置时所采取的下一步骤。在该步骤中，推理机124确定满足根据W3的发现处理获得的每个邻居链的计算设备110的可能位置，随后减少可能结果以便识别满足所有邻居链的位置。如图所示，推理机124识别路由器Rl以及计算设备W2和W5能都同时“看见”W3的位置。参见图7，这将是圆圈700、702以及704的交叉处。
专家系统122包含定义网络中每个固定位置无线设备的发现范围内的位置的规则。例如，该信息可以由专家系统管理员人工输入，或者从管理扫描信息中推导出来。用于W3所发现的邻居，路由器Rl以及计算设备W2和W5，的定位规则如下：
如果为Rl，则可能位置为：11、12、13、21、22、23、31、32、33；     (4)
如果为W2，则可能位置为：21、22、23、24、31、32、33、34、41、42、43、44、52、53；                                                        (5)
如果为W5，则可能位置为：13、14、15、23、24、25、33、34、35；     (6)
推理机124从设备能够发现路由器Rl的位置开始。因为W3能够看见Rl和W2两者，因此推理机124处理定位规则(4)和(5)以便识别Rl和W2都能被发现的位置。该操作，被称之为修剪(trimming)，产生位置21、22、23、31、32以及33。因为W3也能看见W5，推理机124还处理规则(6)以便包括W5能够被发现的位置，并且对结果进行再次修剪以便识别Rl、W2以及W5都能被发现的位置。这样产生位置23和33作为用于计算设备W3的可能位置。推理机124可以基于W3所发现的所有设备具有固定位置这一事实赋予该结果高置信度值，并且该结果被修剪为在办公区域内的刚好两个位置。
在优选实施例中，在确定了用于定位我计算设备的可能位置和置信度值后，推理机124采用诸如上述实例规则(3)的一组生产规则来处理所述可能位置和置信度值，以便确定是否需要进一步邻居扫描。例如，如果置信度值75被赋予通过来自计算设备110的定位我请求发起的一个或多个邻居扫描所获得一组可能位置，那么根据例如上述生产规则(3)，可以将附加历史邻居扫描信息包含在定位规则集合中并且重新确定可能位置。
尽管该实例图释了本发明的实施例的一个方面如何能够在只包括建筑物的一个楼层的环境中工作，但是将认识到该实施例可以以相同方式在包括建筑物的多个楼层的环境中执行。例如，定位规则(4)可以包括在其他建筑楼层上的可以发现路由器Rl的位置。
图8描绘了根据本发明实施例的包含在诸如用户计算设备110和定位服务器120的数据处理系统800、900中的组件的框图。应该理解到，图8仅仅提供了一种实施方式的视图并不意味着对其中可以实现不同实施例的环境的任何限制。可以基于设计和实现的要求对所图示的实施例进行多种修改。
数据处理系统800、900是能够执行机器可读程序指令的任何电子设备的代表。数据处理系统800、900可以代表计算机系统或其他电子设备。数据处理系统800、900所代表的计算系统、环境和/或配置的实例包括但不限于，个人计算机系统、服务器计算机系统、薄客户机、厚客户机、手持式或膝上设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、网络PC、微计算机系统以及包括任何上述系统或设备的分布式与计算环境。
用户计算设备110，或定位服务器120，包括图8中所示的各组内部组件800a、800b、800c以及外部组件900a、900b、900c。该组内部组件800a、800b、800c的每一个包括一个或多个处理器820、一个或多个计算机可读RAM822、在一个或多条总线826上的一个或多个计算机可读ROM824、一个或多个操作系828以及一个或多个计算机可读有形存储设备830。用户计算设备110中的所述一个或多个操作系统828以及程序112以及定位服务器120中的程序124和128被存储在所述各个计算机可读有形存储设备830的一个或多个上，用于经由各个RAM822(其通常包括超高速缓存器)的一个或多个由一个或多个各个处理器820执行。在图8所示的实施例中，每个计算机可读有形存储设备830为内部硬驱动的磁盘存储设备。或者，每个计算机可读有形存储设备830可以是诸如ROM824、EPROM、闪存的半导体存储设备或能够存储计算机程序和数字信息的任何其他计算机可读有形存储设备。
每组内部组件800a、800b、800c还包括R/W驱动或接口832，以便从诸如的CD-ROM、DVD、记忆棒、磁带、磁盘、光盘或半导体存储设备的一个或多个便携式计算机可读有形存储设备936读取和向其写入。用户计算设备110中的程序112和定位服务器120中的程序124和128可以存储在一个或多个各个便携式计算机可读有形存储设备936，可以经由R/W驱动或接口832被读取并被加载到各个硬驱动器830。
每组内部组件800a、800b、800c还包括网络适配器或接口836，诸如TCP/IP适配器卡、无线wi-fi接口卡或3G或4G无线接口卡或其他有线或无线通信连接。用户计算设备110中的程序112和定位服务器120中的程序124和128可以从外部计算机经由网络(例如英特网、局域网或其它广域网)和各个网络适配器或接口836被下载到各个计算机110和120。用户计算设备110中的程序112和定位服务器120中的程序124和128从网络适配器或接口836被加载到各个硬驱动器830。网络140可以包括铜线、光纤、无线传输、路由器、防火墙、切换器、网关计算机和/或边界(edge)服务器。
每组外部组件900a、900b、900c可以包括计算机显示监视器920、键盘930以及计算机鼠标934。外部组件900a、900b、900c还可以包括触屏、虚拟键盘、触板、指点设备以及其他人工接口设备。每组内部组件800a、800b、800c还包括设备驱动器840用于接口到计算机显示监视器920、键盘930以及计算机鼠标934。设备驱动器840、R/W驱动后接口832以及网络适配器或接口836包括硬件和软件(存储在存储设备830和/或ROM824中)。
本发明的方面已经针对根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的框图和/或流程图描述了本发明的方面。将理解到框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以通过计算机指令来实现。这些计算机指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置，以便产生一种机器，使得指令在经由计算机或其他可编程处理装置的处理器执行时创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指明的功能/行为的部件。
前述程序可以一种或多种编程语言的任何组合方式编写，包括：低级、高级面向对象或非面向对象的编程语言，诸如Java、Smalltalk、C++等。程序代码可以完全在用户计算机上执行，作为独立于操作系统的软件包部分在用户计算机上执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户计算机上，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)、或者可以(例如通过使用英特网服务提供商的英特网)连接到外部计算机。或者，前述程序的功能可以整体或部分由计算机电路或其他硬件(未示出)来实现。
基于前述，已经披露了根据本发明的计算机系统、方法以及机程序产品。不过，在不偏离本发明的范围的情况下可以作出各种修改和替换。因此本发明已经通过举例而非限制进行了披露。

Claims (16)

1.一种用于计算机的识别无线启用邻居的方法，计算机经由以太网或无线架构模式通信协议连接到网络，该方法包括步骤：
计算机切换到第一自组织无线通信协议；
计算机经由所述第一自组织无线协议传输第一无线协议发现消息；
计算机从响应所述第一无线协议发现消息的无线设备接收并存储响应消息，所述响应消息包括识别所述响应无效设备的信息；
计算机切换到第二自组织无线通信协议；
计算机经由所述第二自组织无线协议传输第二无线协议发现消息；
计算机从响应所述第二无线协议发现消息的无线设备接收并存储响应消息，所述响应消息包括识别所述响应无效设备的信息；
计算机切换到以太网或无线架构模式通信协议；以及
计算机传输所存储响应消息到中心资料库。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述计算机切换到第一自组织无线通信协议的步骤还包括步骤：
计算机高速缓存接收到的以太网或无线架构模式消息数据包；以及
计算机切换到第一自组织无线通信协议；
以及其中所述计算机切换到以太网或无线架构模式通信协议的步骤还包括：
所述计算机处理被高速缓存的以太网或无线架构模式消息数据包。
3.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二自组织无线协议之一是802.11无线协议。
4.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二自组织无线协议之一是802.15无线协议。
5.一种用于识别无线启用邻居的计算机程序产品，用于在经由以太网或无线架构模式通信协议连接到网络的计算机上执行，该计算机程序产品包括：
一个或多个计算机可读存储设备以及存储在一个或多个有形存储设备中的至少一个上的程序指令，这些程序指令包括：
用于切换到第一自组织(ad hoc)无线通信协议的程序指令；
用于经由所述第一自组织无线协议传输第一无线发现消息的程序指令；
用于从响应所述第一无线协议发现消息的无线设备接收并存储响应消息的程序指令，所述响应消息包括识别所述响应无效设备的信息；
用于切换到第二自组织无线通信协议的程序指令；
用于经由所述第二自组织无线协议传输第二无线协议发现消息的程序指令；
用于从响应所述第二无线协议发现消息的无线设备接收并存储响应消息的程序指令，所述响应消息包括识别所述响应无效设备的信息；
用于切换到以太网或无线架构模式通信协议的程序指令；以及
用于传输所存储响应消息到中心资料库的程序指令。
6.根据权利要求5所述的计算机程序产品，
其中所述切换到第一自组织无线通信协议的程序指令还包括步骤：
高速缓存接收到的以太网或无线架构模式消息数据包的程序指令；
以及
切换到第一自组织无线通信协议的程序指令；
以及其中所述切换到以太网或无线架构模式通信协议的程序指令还包括：
处理被高速缓存的以太网或无线架构模式消息数据包的程序指令。
7.根据权利要求5所述的计算机程序产品，其中第一和第二自组织无线协议之一是802.11无线协议。
8.根据权利要求5所述的计算机程序产品，其中第一和第二自组织无线协议之一是802.15无线协议。
9.一种确定移动无线设备的物理位置的方法，该方法包括步骤：
计算机从移动无线设备接收1-跳邻居信息，其中所述1-跳邻居信息包括该移动无线设备的、对该移动无线设备以自组织无线通信协议发送的发现请求作出响应的一个或多个无线邻居的标识；以及
该计算机部分基于存储在数据库中的与对该移动无线设备发送的发现请求作出响应的一个或多个无线设备对应的无线设备的固定物理位置，确定该移动无线设备的最有可能的物理位置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述计算机接收信息的步骤还包括：计算机从所述移动无线设备的一个或多个响应无线邻居中的每一个接收2-跳邻居信息，其中所述2-跳邻居信息包括该移动无线设备的、对该移动无线设备的所述一个或多个无线邻居的每一个以自组织无线通信协议发送的发现请求作出响应的所述一个或多个响应无线邻居的一个或多个无线邻居的标识。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括步骤：
所述计算机确定存储在数据库中的与对所述移动无线设备发出的发现请求作出响应的一个或多个无线设备对应的无线设备的固定物理位置的计数；以及
基于所确定的计数低于阈值，所述计算机向对所述移动无线设备发出的发现请求作出响应的所述一个或多个无线设备发送请求，以便采用识别该无线邻居的信息作出响应；以及
所述计算机从所述移动无线设备的一个或多个响应无线邻居中的每一个接收2-跳邻居信息，其中所述2-跳邻居信息包括该移动无线设备的、对该移动无线设备的所述一个或多个无线邻居的每一个以自组织无线通信协议发送的发现请求作出响应的所述一个或多个响应无线邻居的一个或多个无线邻居的标识。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括步骤：
计算机将置信度值赋予所确定的最可能物理位置；
基于所赋予的置信度值低于阈值，所述计算机向对所述移动无线设备发出的发现请求作出响应的所述一个或多个无线设备发送请求，以便采用识别该无线邻居的信息作出响应；以及
所述计算机从所述移动无线设备的一个或多个响应无线邻居中的每一个接收2-跳邻居信息，其中所述2-跳邻居信息包括该移动无线设备的、对该移动无线设备的所述一个或多个无线邻居的每一个以自组织无线通信协议发送的发现请求作出响应的所述一个或多个响应无线邻居的一个或多个无线邻居的标识。
13.一种确定移动无线设备的物理位置的计算机程序产品，该计算机程序产品包括：
一个或多个计算机可读存储设备以及存储在一个或多个有形存储设备中的至少一个上的程序指令，这些程序指令包括：
用于从移动无线设备接收1-跳邻居信息的程序指令，其中所述1-跳邻居信息包括该移动无线设备的、对该移动无线设备以自组织无线通信协议发送的发现请求作出响应的一个或多个无线邻居的标识；以及
部分基于存储在数据库中的与对该移动无线设备发送的发现请求作出响应的一个或多个无线设备对应的无线设备的固定物理位置，用于确定该移动无线设备的最有可能的物理位置的程序指令。
14.根据权利要求13所述的计算机程序产品，其中所述接收信息的程序指令还包括：从所述移动无线设备的一个或多个响应无线邻居中的每一个接收2-跳邻居信息的程序指令，其中所述2-跳邻居信息包括该移动无线设备的、对该移动无线设备的所述一个或多个无线邻居的每一个以自组织无线通信协议发送的发现请求作出响应的所述一个或多个响应无线邻居的一个或多个无线邻居的标识。
15.根据权利要求13所述的计算机程序产品，还包括：
确定存储在数据库中的与对所述移动无线设备发出的发现请求作出响应的一个或多个无线设备对应的无线设备的固定物理位置的计数的程序指令；以及
基于所确定的计数低于阈值，用于向对所述移动无线设备发出的发现请求作出响应的所述一个或多个无线设备发送请求，以便采用识别该无线邻居的信息作出响应的程序指令；以及
从所述移动无线设备的一个或多个响应无线邻居中的每一个接收2-跳邻居信息的程序指令，其中所述2-跳邻居信息包括该移动无线设备的、对该移动无线设备的所述一个或多个无线邻居的每一个以自组织无线通信协议发送的发现请求作出响应的所述一个或多个响应无线邻居的一个或多个无线邻居的标识。
16.根据权利要求13所述的计算机程序产品，还包括：
将置信度值赋予所确定的最可能物理位置的程序指令；
基于所赋予的置信度值低于阈值，向对所述移动无线设备发出的发现请求作出响应的所述一个或多个无线设备发送请求，以便采用识别该无线邻居的信息作出响应的程序指令；以及
从所述移动无线设备的一个或多个响应无线邻居中的每一个接收2-跳邻居信息的程序指令，其中所述2-跳邻居信息包括该移动无线设备的、对该移动无线设备的所述一个或多个无线邻居的每一个以自组织无线通信协议发送的发现请求作出响应的所述一个或多个响应无线邻居的一个或多个无线邻居的标识。
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