CN104509168A - 网状网络中的功率优化行为 - Google Patents

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CN104509168A CN201380040513.9A CN201380040513A CN104509168A CN 104509168 A CN104509168 A CN 104509168A CN 201380040513 A CN201380040513 A CN 201380040513A CN 104509168 A CN104509168 A CN 104509168A
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C·E·阿贾尔
G·王
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D·贝兰斯凯
D·马尼
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Abstract

本文公开了网状通信方面，其中，多个移动设备位于通信区域之内，这些设备执行直接通信以建立网状网络。该网状网络中所包括的每一个设备节点向网络上的其它节点提供功率简档信息。当要由这些节点在网状网络上传输的网消息被生成时，自适应路由机制基于所提出的目标节点的功率简档来确定传输路径。这种选择性和自适应性的路由确定允许在网状网络内有效地节省功率。

Description

网状网络中的功率优化行为
技术领域
概括地说，本公开内容的方面涉及无线通信系统，且更具体地说，涉及网状网络(mesh network)中的功率优化行为。
背景技术
随着现代无线通信设备功能的增加，人们投入了大量的时间去实现省电机制，以增加这些设备的电池或便携式能源的寿命。在诸如飓风、地震、恐怖袭击等的紧急情况下，蜂窝基础设施通常由于大量用户同时尝试接入网络而不堪重负。接入尝试的溢出不仅造成用户连接失败，而且还可能阻碍应急响应人员或公共安全机构为了发起通信和从紧急事件受害者接收通信和信息而进行的关键的通信接入。
已尝试各种解决方案来缓解或适应在这些情形下出现的问题。然而，实现针对这些紧急情况通信解决方案的高效且实用的改进将是有益的。
发明内容
本公开内容的各个方面针对一种无线通信系统，其中，位于选定的通信区域内的多个移动设备执行直接通信以建立网状网络。该网状网络中所包括的每一个设备节点向网络上的其它节点提供功率简档信息。当要由这些节点在网状网络上传输的网消息(mesh message)被生成时，自适应路由机制基于所提出的目标节点的功率简档来确定传输路径。通过选择性和适应性地确定该传输路径，网状网络中的每一个节点可以智能地节省功率使用，以使该网络的健全度和持续时间最大化。
在维持该网状网络时，如果具有较强功率简档的节点进入该通信区域，则该网络中的其它节点可以自适应地且动态地改变传输路由决策，以考虑该新节点。相反地，如果任何特定节点的功率简档下降，则该网状网络中的其它节点将相应地调整传输路由决策。随着功率简档的改变，当移动设备遇到具有相同或相似功率简档的两个或更多个潜在的网状网络节点时，该设备可以使用随机选择过程来进行传输路径选择，以便在分发时维持公平性。网状网络的这种自适应本质使得成员节点能够除了基于新节点或者可能不再可用的现有节点之外，还基于网状网络节点的功率简档的改变，来调整其传输路径选择。
本公开内容的另外的方面针对一种无线通信的方法，该方法包括：在无线通信网络的通信区域中建立具有一个或多个无线通信实体的网状网络；在移动设备处，生成至少一个网消息；由所述移动设备确定针对所述一个或多个无线通信实体的目标节点的传输路径，其中，所述传输路径是基于所述目标节点的功率简档来确定的；以及使用所确定的传输路径，将所述网消息从所述移动设备发送给所述目标节点。
本公开内容的进一步的方面针对一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质包括：用于在无线通信网络的通信区域中建立具有一个或多个无线通信实体的网状网络的代码；用于在移动设备处生成至少一个网消息的代码；用于由所述移动设备确定针对所述一个或多个无线通信实体的目标节点的传输路径的代码，其中，所述传输路径是基于所述目标节点的功率简档来确定的；以及用于使用所确定的传输路径，将所述网消息从所述移动设备发送给所述目标节点的代码。
本公开内容的进一步的方面针对一种用于无线通信的装置，该装置包括：用于在无线通信网络的通信区域中建立具有一个或多个无线通信实体的网状网络的单元；用于在移动设备处生成至少一个网消息的单元；用于由所述移动设备确定针对所述一个或多个无线通信实体的目标节点的传输路径的单元，其中，所述传输路径是基于所述目标节点的功率简档来确定的；以及用于使用所确定的传输路径，将所述网消息从所述移动设备发送给所述目标节点的单元。
附图说明
图1A-图1C是示出了根据本公开内容的一个方面配置的示例性通信系统的框图。
图2示出了基站和移动设备的设计的框图，该基站和移动设备可以是图1A-图1C中的基站里的一个和图1A-图1C中的移动设备里的一个。
图3是示出了被执行用于实现本公开内容的一个方面的示例性方框的功能框图。
图4是示出了根据本公开内容的一个方面配置的移动设备的框图。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，而不是限制本公开内容的范围。更确切地说，为了提供对本发明主题内容的透彻理解，详细描述包括具体细节。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，并非在每种情况下都需要这些具体细节，并且在一些实例中，为了呈现的清晰性，将公知的结构和组件以框图的形式示出。
在本公开内容的各个方面的一个实际应用中，可以解决紧急情况期间的通信。已经尝试各种想法以减少在紧急情况下发生的通信问题或使其最小化，例如，通过划分通信业务的优先级，甚至引入临时的移动接入点资源，例如，通过诸如轻型卡车基站(cell-on-light-truck，COLT)和车载基站(cell-on-wheel，COW)之类的应急相关的快速响应移动通信装置。在用户侧，建议了在紧急事件区域中形成ad hoc应急网状网络，以确保位于该紧急事件区域内的个体之间的通信的解决方案。
图1A是示出了根据本公开内容的一个方面配置的示例性通信系统的框图。图1示出了紧急事件区域100，该紧急事件区域100标识了新近紧急事件在时间t1的位置。紧急事件可能是地震、恐怖袭击、龙卷风、飓风等。紧急事件区域100表示该紧急事件影响了通信的区域。基站101为位于其覆盖区域之内的各种兼容的移动设备提供对无线广域网(WWAN)通信的接入点。WWAN通信包括诸如全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)等的技术。由于该紧急事件，致使基站101不可操作。基站101可以因多种原因而不可操作，包括物理破坏或损害、电源故障、或者简单地，严重超出负载容量。由于基站101的不可操作，位于其覆盖区域之内的所有移动设备都不能建立WWAN通信。
在紧急事件期间，移动设备102a-e与它们的用户一起位于紧急事件区域100内。移动设备102a-e中的每一个设备不仅装备有用于WWAN通信的WWAN无线模块和组件，而且还装备有用于促进无线局域网(WLAN)通信的WLAN无线模块和组件，例如以便无线地连接到互联网、网络、其它移动设备等。WLAN通信包括蓝牙、蓝牙低功耗(LE)、WIFITM(通过IEEE 802.11被标准化的)、WIFI DIRECTTM、ZIGBEETM等。当移动设备102a-e确定紧急情况时，每一个设备开始应急操作模式，该应急操作模式尝试与范围内的其它具备WLAN能力的设备建立应急网状网络107。移动设备102a开始发送信号，以与其WLAN无线范围之内的其它移动设备(例如，移动设备102b、102c和102d)建立ad hoc通信链路。每个其它这样的移动设备102b-e也发送信号，与其它邻近的移动设备建立ad hoc通信链路。移动设备102a-e之间的各个连接被用于形成应急网状网络107。移动设备102a-e还可以尝试与WLAN接入点(例如，WIFITM接入点103和接入点104)进行通信。这些WLAN接入点可以用于将紧急消息或紧急信标路由到应急网状网络107中的其它设备。
由于建立了应急网状网络107，移动设备102a-e可以根据应急通信系统的配置，发送各种类型的紧急消息或信标。在一个方面中，应急网状网络107中的每一个移动设备都可以发送紧急信标。该紧急信标可以包括诸如唯一用户标识符(ID)、时间戳、位置、用户的状况(通过已经植入到很多智能移动设备中的各种现有的传感器来获得)等的重要信息。经由位于紧急事件区域100内的移动设备，用户定义的消息也可以被发送为紧急消息。还可以划分各种紧急消息和信标的优先级，从而当由于某种原因使得通信受到限制时，高优先级消息将被给予优先权。
由于紧急情况的动态本质，因此可以在各个方面的ad hoc应急网状网络中，实现诸如路由信息协议(RIP)、开放式最短路径优先(OSPF)等的自适应路由协议。与用于典型网络的路由方案不同，应急网状网络提供在确定路由方案时，应当考虑的唯一境况。在紧急情况下，一些用户可能被困或者受伤。这些被困或者受伤的用户与应急人员是隔绝的，应急人员可能无法在数小时或者甚至数天之内抵达被困或者受伤的用户。因此，保存这些被隔绝的用户的紧急信标或消息中的信息是一个重要的需要考虑的事项。功耗是将确定这样的信息可以被保存多长时间的重要参数之一。因此，本公开内容的各个方面提供了自适应路由方案，其在做路由决策时考虑处于应急网状网络中的移动设备节点的功率简档。
可以通过对给定的移动设备周围的环境中存在的多种变量和因素的考虑，来计算或获得该给定的移动设备的功率简档。例如，功率简档可以是基于剩余的电池寿命、在路由单个消息时消耗的平均功率等等。在计算时还可以包括另外的因素，例如，用于发送的可用的无线接口、那些可用的无线接口的带宽和功率特性、与下一个消息跳或支路的接近度、要发送的数据的大小等等。可以基于这些因素中的任何一个或其组合，来确定根据本公开内容的各个方面配置的移动设备的功率简档。
返回参见图1A，在移动设备102a-e的ad hoc应急网状网络107中，根据本公开内容的各个方面的路由方案提供了基于特定移动设备的功率简档的边权。例如，在考虑将消息从移动设备102b路由到移动设备102a时，与边(移动设备102a、移动设备102b)相关联的权重将是移动设备102a的功率简档P的某一函数。如上面所提到的，功率简档可以包括剩余的电池电量、在路由单个消息时消耗的平均功率等等。移动设备102b还可以将消息路由到移动设备102e。在确定移动设备将该消息路由到哪个设备时，移动设备102b可以将边(移动设备102a、移动设备102b)的边权与边(移动设备102e、移动设备102b)的边权进行比较。如果与移动设备102a的功率简档相比，移动设备102e的功率简档更低，则移动设备102b可以确定将该消息路由到移动设备102a，而不是路由到移动设备102e。在本公开内容的选定方面中，如果移动设备102e和102a具有等同的或者相似的功率简档，则如本领域所知晓的，移动设备102e可以使用随机选择过程来确保公平分配。
应当注意的是，对于移动设备102e和102a具有等同的或者相似的功率简档的情形，可以使用任意数量的不同方法或方式来选择该消息的路径。如上面所提到的，随机选择过程只是一个例子。其它例子包括循环式方案、基于移动设备102e和102a周围的其它设备的功率简档、设备的类型的加权选择等等。本公开内容的各个方面并不限于用于在具有等同或者相似的功率简档的路径之间进行选择的特定方法。
选择具有较高边权的路径可以节省移动设备102e的功率。节省功率将允许移动设备102e工作更长时间，并因此提供从移动设备102e更长时间地广播紧急消息和信标的机会。在一些方面中，自适应路由方案可以选择具有较低功率简档的移动设备。例如，假定在应急网状网络107中，移动设备102a具有最高的功率简档。如果所有其它移动设备(例如，移动设备102b、102c、102d、WIFITM接入点104和接入点103)均向移动设备102a发送紧急消息和信标，以向紧急事件区域100之外的设备或接入点进行转发或者尝试转发，则移动设备102a的功率将很快耗尽，或者，可能非常快速地耗尽。因此，自适应路由方案使路由决策至少部分地以应急网状网络107的成员的功率简档为基础。然而，该决策不应当是简单地选择具有最高功率简档的路径。
除了在紧急事件区域100内的被隔绝的移动设备之外，另外的移动设备也可能在紧急事件发生之后进入紧急事件区域100。自这些路过的移动设备(例如，移动设备102f)进入紧急事件区域100起，它们便可以临时地加入应急网状网络107，并开始从应急网状网络107的其它移动设备接收紧急消息和信标。在移动设备102f到达之前，位于应急网状网络107内的移动设备102a-e中的每一个设备已生成和传送紧急消息和信标。取决于各移动设备的功率简档，来自每个移动设备的传输的数量可以不同。例如，具有较高功率简档的移动设备(例如，移动设备102a)可以按照给定的周期性速率来发送其紧急信标，而具有较低功率简档的移动设备(例如，移动设备102c)只可以按照为移动设备102a用于发送其紧急信标的速率的一部分的速率来发送其紧急信标。另外，如果移动设备102a的功率简档下降，则其可以将自己的传输速率调整到更低的速率，以适应功率降低的特性。来自移动设备102a-e中的每一个设备的紧急消息或信标被处于应急网状网络107中的每一个其它移动设备进行存储和转发。因此，应急网状网络107的每一个成员节点具有处于应急网状网络107中的每一个其它移动设备的紧急消息或信标的记录。
应当注意的是，在本公开内容的各个方面中，随着任何一个或多个移动设备的功率简档开始变低，在这些移动设备中的每一个设备内操作的自适应路由方案也可以根据功率简档来改变该移动设备的“中继”行为。例如，中继行为包括：存储所接收的紧急信标或消息，转发所接收的紧急信标或消息，向网状网络中可用作中间节点的其它节点通告等等。因此，如果其功率简档达到某更低的门限的话，移动设备可以通过丢弃任何低优先级的紧急信标，以自我保护的模式进行工作。
还应当注意的是，移动设备可以按照不同的速率来发送不同优先级的消息。例如，可以按照比高优先级消息(例如，紧急消息)更低的速率来发送常规网消息。另外，在非常拥塞的情形下，甚至可以完全丢弃更低优先级的消息。
自移动设备102f进入紧急事件区域100起，其开始从移动设备102a接收紧急消息和信标，移动设备102a是处于移动设备102f的范围之内的当前位于应急网状网络107中的唯一移动设备。在移动设备102f处接收的信号提示移动设备102f通过经由移动设备102a向应急网状网络107发送其自己的紧急信标或消息来加入应急网状网络107。除了作为应急网状网络107的一部分之外，移动设备102f还位于处于紧急事件区域100之外的移动设备102j的WLAN范围之内。移动设备102j自身位于移动设备102k的WLAN范围之内。移动设备102k位于基站105的覆盖区域108之内。基站105是完全可操作的。移动设备102f在从应急网状网络107接收到紧急消息和信标之后，通过WLAN向移动设备102j发送消息和信标，并且移动设备102j向移动设备102k发送那些紧急消息和信标。一旦移动设备102k接收到这些消息，其可以通过基站105，经由WWAN通信来将这些消息传送到它们所针对的应急服务。
在本公开内容的另外的方面中，可以将应急网状网络107划分成多个设备域。任何单独域的形成都是基于多种不同的标准，例如，设备类型、设备的集体健全、功率简档等等。域的健全可以是基于多个参数的度量。例如，可以基于处于该域中的设备的平均剩余功率、域中的设备用于发送单个消息所消耗的平均功率、域内连接、域间连接以及在该域中存在的不同无线接口(例如，WIFITM、蓝牙TM等等)来确定健全度量。对于一些足够大的值k而言，基于域中的节点集的k连接来测量域内连接。这种域内连接可以是网状网络稳定性的指示。此外，如果特定域具有到外部可访问网络(例如，互联网或其它WAN)的多条传输路径，则可以将该域的健全度视为比隔绝域的健全度更高。
根据在不同域之间发生的通信的量来确定域间连接。在进行域间通信时，使用域间路由策略。被配置用于将应急网状网络107划分成多个域的方面的自适应路由方案可以考虑域间路由策略，例如，对通过具有比预定门限更低的健全度的域的高优先级紧急消息或信标的路由进行限制。
再次参见图1A，处于紧急事件区域100中的两个移动设备(移动设备102b和102c)中的每一个设备都具有较低的健全度量，这基于每一个设备的较低剩余功率和用于发送单个消息的较高平均功耗。因此，当形成应急网状网络107时，创建包括域109中的移动设备102b和102c的分区。其余设备(移动设备102a、102d、102e和102f、WIFITM接入点103和接入点104)组成应急网状网络107内的另一个域。类似于所描述的不将应急网状网络107划分成多个域的方面，根据接收域的健全度，对用于域间路由的自适应路由方案进行加权。例如，当考虑将消息从包括移动站102a的第一域路由到域109时，移动站102a将考虑域109的整体健全度。
图1B是示出了在紧急事件之后的时间t2时的该示例性通信系统的框图。具有移动设备102f的用户移动到紧急事件区域100之外，因此离开了移动设备102a、102d、102e和WIFITM接入点103以及接入点104的域。分别具有移动设备102g和102h的两个新用户现在进入紧急事件区域100。自移动设备102g和102h中的每一个开始从应急网状网络107接收到紧急消息和信标起，对每一个移动设备进行评估，并将其添加到相应域中。由于有较高的剩余电池电量和高效发射机，因此将移动设备102g添加到移动设备102a、102d、102e和WIFITM接入点103以及接入点104的域中。移动设备102h具有低得多的剩余电池电量，因此被添加到具有移动设备102b和102c的域109中。
这两个新移动设备(移动设备102g和102h)在移动设备102j的WLAN范围之内，移动设备102j位于紧急事件区域100之外，并可通过位于基站105的覆盖区域108之内的移动设备102k来访问基站105的WWAN通信。因此，可以将移动设备102g和102h中的任意一个所接收的紧急消息或信标转发到最终收件人应急服务。
在本公开内容的一个方面中，位于应急网状网络107之内的各个节点发送紧急信标的速率可以基于其功率简档(例如，其剩余的电池电量)而变化。例如，随着时间推移到t2，移动设备102a开始失去电池电量。该电平仍然足够将移动设备102a维持在其域之内。然而，考虑开始以降低的电池电量来发送其紧急信标。在时间t2，由于移动设备102a的剩余电池电量下降到低于最大值的60％，因此移动设备102a将其紧急信标传输速率从每分钟20次降低到每分钟10次。可以根据下面的公式来确定传输速率：
R A = f ( P ) = 20 , P &GreaterEqual; 60 % 10 , P < 60 % 5 , P < 30 % - - - ( 1 )
其中，RA是紧急信标传输速率，P是剩余电池电量。
应当注意的是，以上信标传输速率的特定例子仅仅只是一种示例性实施方式。在本公开内容的各个方面中，可以针对每一种分立的功率状态来配置实际传输速率。因此，本公开内容的各个方面可以基于移动设备的功率状态来实现任意数量的不同配置的传输速率。
虽然移动设备102a可以减少其用于紧急信标的传输速率，但接入点104可以维持相同的速率来转发来自应急网状网络107的各种紧急消息和信标。接入点104连接到非电池供电电源，因此不会像移动设备102a-e那样承受相同的省电考虑。因此，接入点104可以是用于应急网状网络107中的业务的优选中继节点。
图1C是示出了在紧急事件之后的时间t3时的该示例性通信系统的框图。在时间t3处，与应急相关的快速响应移动通信装置106(例如，COLT或COW)到达了位于紧急事件区域100附近的位置。移动通信装置106将提供额外的容量，或许弥补由于基站101的不可操作而损失的容量。从紧急事件发生的时间到时间t3，应急网状网络107已能够保持来自移动设备102a-e的紧急消息和信标。在这段时间期间，移动设备102c已耗尽了电池电量。因此，来自移动设备102c的通信已停止。然而，由于应急网状网络107提供了对发送的消息和信标的存储和转发，因此从移动设备102c发送的消息和信标仍然在应急网状网络107的其余节点内循环。因此，如果通过移动设备102g、102j和102k经由WLAN发送紧急消息，或者通过移动设备102a、102b、102g、102j或102k的连接经由WWAN发送紧急消息，则仍然可以将与移动设备102c相关联的信息中继到适当的应急服务。
本公开内容的各个方面还允许位于应急网状网络107之内的节点选择性地挑选在发送时使用哪个无线接口，以便进一步省电。例如，在时间t3，移动设备102e可以将其消息通过WIFITM发送给WIFITM接入点103，通过蓝牙TM或WIFITM发送给移动设备102b和102d，以及通过WWLAN潜在地发送给移动通信装置106。当确定路由决策时，移动设备102e可以考虑在发送其消息时使用哪个无线技术接口。移动设备102e在向处于较低功率域109的移动设备102b发送紧急消息或信标时，可以通过WIFITM或蓝牙TM来发送。然而，由于与WIFITM相比，蓝牙TM通常使用更少的功率，因此移动设备102e将选择使用其蓝牙TM无线模块来向移动设备102b发送消息。类似地，如果移动设备102e也期望节省其自己的功率，则它也可以选择使用其蓝牙TM无线模块来发送紧急消息和信标。如果移动设备102e的剩余电源达到较低的状态，则其可以选择只进行蓝牙TM发送，因此停止去往WIFITM接入点103的任何新消息。
本公开内容的各种另外的或替代的方面允许用户输入，以影响传输路径选择过程。参见图1C，在时间t3处，与应急相关的快速响应移动通信装置106已到达，并且与应急相关的其它响应人员也到达，以救援紧急事件区域100中的受害者。由于受害者即将与应急响应人员取得联系，因此受害者/用户可以向他或她的移动设备提供输入，指示要通过该移动设备发送或者路由更多的紧急消息。例如，如果移动设备102a的用户知道应急响应人员在附近，则他或她可以向移动设备102a提供输入，该输入标识路由覆盖消息(routing override message)，并向其它移动设备102b-e、WIFITM接入点103和接入点104进行发送，以向移动设备102a路由尽可能多的紧急消息。因此，当应急响应人员与移动设备102a的受害者/用户取得联系时，应急响应人员可以容易地获得关于其它受害者的信息。该路由覆盖消息临时地覆盖了基于功率简档的路由机制中的任何一个机制，而尽可能直接地将该消息简单地路由到发送的移动设备(移动设备102a)。在一定的时间(其可以通过覆盖时钟或者其它这样的机制来跟踪)之后，其它移动设备102b-e将返回到基于功率简档的路由方案以实现省电。
图2示出了基站200和移动设备102的设计的框图，基站200和移动设备102可以是图1A-图1C中的基站里的一个和图1A-1C中的移动设备里的一个。基站200可以装备有天线234a到234t，移动设备102可以装备有天线252a到252r。
在基站200处，发送处理器220可以从数据源212接收数据，并从控制器/处理器240接收控制信息。发送处理器220可以对数据和控制信息进行处理(例如，编码和符号映射)，以分别获得数据符号和控制符号。发送处理器220还可以生成参考符号(例如，用于PSS、SSS)和小区特定参考信号。发射(TX)多输入多输出(MIMO)处理器230可以对这些数据符号、控制符号和/或参考符号(如适用)进行空间处理(例如，预编码)，并向调制器(MOD)232a到232t提供输出符号流。每一个调制器232可以处理相应的输出符号流(例如，用于OFDM等)以获得输出采样流。每一个调制器232可以进一步处理(例如，转换成模拟、放大、滤波和上变频)输出采样流以获得下行链路信号。可以分别经由天线234a到234t发送来自调制器232a到232t的下行链路信号。
在移动设备102处，天线252a到252r可以从基站200接收下行链路信号，并将接收的信号分别提供给解调器(DEMOD)254a到254r。每一个解调器254可以对相应的接收信号进行调节(例如，滤波、放大、下变频和数字化处理)以获得输入采样。每一个解调器254还可以进一步处理这些输入采样(例如，用于OFDM等)以获得接收的符号。MIMO检测器256可以从所有解调器254a到254r获得接收的符号，对接收的符号执行MIMO检测(如适用)，以及提供经检测的符号。接收处理器258可以对经检测的符号进行处理(例如，解调、解交织和解码)，向数据宿260提供关于移动设备102的经解码的数据，以及向控制器/处理器280提供经解码的控制信息。
在上行链路上，在移动设备102处，发送处理器264可以接收并处理来自数据源262的数据以及来自控制器/处理器280的控制信息。发送处理器264还可以生成用于参考信号的参考符号。来自发送处理器264的符号可以由TX MIMO处理器266进行预编码(如适用)，再由解调器254a到254r进行处理，并被发送到基站200。在基站200处，来自移动设备102的上行链路信号可以由天线234接收，由调制器232处理，由MIMO检测器236检测(如适用)，再由接收处理器238处理，以获得移动设备102发送的经解码的数据和控制信息。处理器238可以向数据宿239提供经解码的数据，向控制器/处理器240提供经解码的控制信息。
控制器/处理器240和280可以分别指导在基站200和移动设备102处的操作。基站200处的控制器/处理器240和/或其它处理器和模块可以执行或指导用于本文所描述的技术的各种过程的执行。移动设备102处的控制器/处理器280和/或其它处理器和模块也可以执行或指导图3中示出的功能模块的实施和/或用于本文所描述的技术的其它过程。存储器242和282可以分别存储用于基站200和移动设备102的数据和程序代码。调度器244可以调度移动设备在下行链路和/或上行链路上的数据传输。
现转到图3，该图描绘了一种功能框图，其示出了被执行用于实现本公开内容的一个方面的示例性方框。虽然紧急通信情况提供了本公开内容的各个方面的一种示例性实现，但本公开内容的另外的方面也可以应用于非紧急情况，其中，省电目标建议形成这样的网状网络，例如，在特定的通信区域(例如，办公大楼或购物中心)中形成用于具有移动设备的租户或访客的网状网络。另外的应用也可以存在以用于网络卸载技术，或者存在于诸如游戏、社交媒体应用、推荐应用等的基于接近度的应用中。在方框300中，在通信区域中建立具有一个或多个无线通信实体的网状网络。无线通信实体可以包括移动设备、接入点、中继器等等。在方框301中，生成至少一个网消息。在方框302中，移动设备确定针对该网状网络中的无线通信实体的目标节点的传输路径，其中，该传输路径是基于目标节点的功率简档来确定的。在方框303中，使用所确定的传输路径，将该网消息从移动设备发送给目标节点。
图4是示出了根据本公开内容的一个方面配置的移动设备102的框图。移动设备102包括用于控制各种组件和执行任何软件或固件的控制器/处理器280，其中这些软件或固件用于操作移动设备102的功能和特征。当检测到用于形成网状网络的可能性时，控制器/处理器280访问存储器282以运行通信组网方案400。在控制器/处理器280的控制之下，该通信组网方案使用WWAN无线模块401、WIFITM无线模块402和蓝牙TM(BT)无线模块403中的任何一个无线模块向一个或多个相邻设备发送对等连接消息。连接消息也通过这些无线模块来接收，并用于与可用的相邻设备建立网状网络。这些组件和动作的组合提供了用于与通信区域中的一个或多个无线通信实体建立网状网络的方式。
当处于网状通信模式时，在控制器/处理器280的控制之下，使用存储器282中存储的、或者在控制器/处理器280的控制下可导出的各种数据和信息，由网消息生成器406来生成网消息和信标。这些组件和动作的组合提供了用于生成至少一个网消息的方式。
控制器/处理器280访问存储器282以执行自适应路由方案404。自适应路由方案404确定移动设备102将发送的路径。作为从网状网络中的其它节点接收的通信信号的一部分，该节点的功率简档被包括。功率简档可以是反映该节点的可用功率或者功率效率的任意数量的不同测量值或度量。例如，该功率简档可以是剩余的电池电量、用于发送单个消息的功率等等、或者这些参数的任意组合。自适应路由方案404使用被考虑用于传输的各个目标节点的功率简档，并基于该功率简档信息来确定边路径。这些组件和动作的组合提供了用于确定针对一个或多个无线通信实体的目标节点的传输路径的方式，其中该传输路径是基于目标节点的功率简档来确定的。
一旦选择了传输路径，则控制器/处理器280通过WWAN无线模块401、WIFITM无线模块402和BT无线模块403中所选定的一个无线模块来发送网消息。这些组件和动作的组合提供了用于使用所确定的传输路径，从该移动设备向目标节点发送所述至少一个网消息的方式。
移动设备102还可以针对要向网状网络中的其它节点发送的信号，对其自己的功率简档进行评估，并且还可以确定其它传输特性，例如，网状信标传输频率、无线模块选择、存储和转发行为等等。在控制器/处理器280的控制之下，执行功率管理代码405，该代码分析电池407中剩余的电量，以及通过WWAN无线模块401、WIFITM无线模块402和BT无线模块403中的任何一个无线模块发送所需要的功率。
本领域技术人员应当理解，信息和信号可以使用任意多种不同的技术和方法来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任意组合来表示。
图3中的功能框和模块可以包括处理器、电子设备、硬件设备、电子组件、逻辑电路、存储器、软件代码、固件代码等或其任意组合。
本领域技术人员还应当意识到，结合本文的公开内容描述的各种说明性逻辑框、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可交换性，以上各种说明性组件、方框、模块、电路和步骤均围绕它们的功能来概括性描述。这样的功能被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加在整个系统上的设计约束。技术人员可以针对各个具体应用以变通方式来实现所描述的功能，但是这种实现决策不应当被解释为使得脱离本公开内容的范围。
利用被设计用于执行本文所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列信号(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意组合可以实现或执行结合本文的公开内容所描述的各种说明性逻辑框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合、或者任何其它此种结构。
结合本文的公开内容所描述的方法或算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或这二者的组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域知晓的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质中读取信息，且向该存储介质写入信息。或者，存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。或者，处理器和存储介质可以作为分立组件位于用户终端中。
在一个或多个示例性设计中，可以使用硬件、软件、固件或其任意组合来实现描述的功能。如果使用软件实现，则可以将这些功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或者在计算机可读介质上进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用计算机或专用计算机能够存取的任何可用介质。通过举例而非限制性的方式，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够由通用计算机或专用计算机或通用处理器或专用处理器存取的任何其它介质。另外，可以将任何连接适当地称作计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或其它远程源发送的，则同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在介质的定义中。如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。上面的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围之内。
提供以上对公开内容的描述以使本领域任何技术人员能够实施或使用本公开内容。对本领域技术人员而言，对本公开内容的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，可以将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本公开内容并不旨在要受限于本文描述的例子和设计，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特征相一致的最广泛的范围。

Claims (50)

1.一种无线通信方法，包括：
在无线通信网络的通信区域中建立具有一个或多个无线通信实体的网状网络；
在移动设备处，生成至少一个网消息；
由所述移动设备确定针对所述一个或多个无线通信实体的目标节点的传输路径，其中，所述传输路径是基于所述目标节点的功率简档来确定的；以及
使用所确定的传输路径，将所述至少一个网消息从所述移动设备发送给所述目标节点。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述移动设备处，从所述一个或多个无线通信实体中的至少一个无线通信实体接收外部的网消息；
确定在所述移动设备处的本地功率简档；
响应于超过门限值的所述本地功率简档：
存储所述外部的网消息；以及
根据所述确定所述传输路径和发送，来转发所述外部的网消息。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
响应于未超过所述门限值的所述本地功率简档：
确定所述外部的网消息的优先级；
响应于超过优先级门限的所述优先级，执行所述存储和转发；以及
当所述优先级未超过所述优先级门限时，丢弃所述外部的网消息。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：
以修改后的传输速率来重新发送所述至少一个网消息，其中，所述修改后的传输速率是根据所述本地功率简档来变化的。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
以修改后的传输速率来重新发送所述至少一个网消息，其中，所述修改后的传输速率是根据所述至少一个网消息的优先级来变化的。
6.根据权利要求2所述的方法，还包括：
选择多种无线接口中的一种来执行所述发送，其中，所述选择基于所述本地功率简档。
7.根据权利要求2所述的方法，还包括：
从所述移动设备的用户接收用于标识传输路径覆盖消息的输入；
向所述网状网络内的所述一个或多个无线通信实体中的每一个无线通信实体发送所述传输路径覆盖消息；以及
响应于所标识的传输路径覆盖消息，覆盖所确定的本地功率简档，其中，所述存储和转发是在不考虑所述本地功率简档的情况下执行的。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测进入所述网状网络的一个或多个新目标节点；
标识针对所述一个或多个新目标节点中的每一个目标节点的新功率简档；以及
基于所述新功率简档，来更新所述传输路径。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测进入所述网状网络的一个或多个新目标节点；
标识针对所述一个或多个新目标节点中的每一个目标节点的新功率简档；以及
基于所述新功率简档，来周期性地更新所述传输路径。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测所述一个或多个无线通信实体的可用性；并且
其中，所述确定还基于所述目标节点的所述可用性。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测在所述移动设备处的功率特性的改变；以及
响应于所检测到的改变，更新所述移动设备的本地功率简档。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述更新所述本地功率简档是仅当所述移动设备处于活动模式时才执行的。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定所述一个或多个无线通信实体中的至少两个潜在目标节点的功率简档是等同的；并且
其中，对所述传输路径的所述确定包括：
选择具有等同的功率简档的所述至少两个潜在目标节点中的一个目标节点。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述选择包括以下操作中的一项：
随机地选择所述至少两个潜在目标节点中的一个目标节点；
根据循环式选择方案，来顺序地选择所述至少两个潜在目标节点中的一个目标节点；以及
根据至少部分地基于所述至少两个潜在目标节点的每一个邻居节点的功率简档的权重，来选择所述至少两个潜在目标节点中的一个目标节点。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述移动设备检测在所述目标节点处的消息业务；以及
响应于超过门限的所述消息业务，使用所述一个或多个无线通信实体的新目标节点来选择新传输路径。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述检测包括：
从所述目标节点接收过载消息广播。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括：
选择多种无线接口中的一种来执行所述发送，其中，所述选择基于所述目标节点的所述功率简档。
18.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述一个或多个无线通信实体分组到多个域中，其中，每一个域对应于与所述一个或多个无线通信实体相关联的功率简档的范围。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述确定包括：
确定针对所述目标节点所位于的目标域的所述传输路径，其中，所述确定基于所述目标域的域健全度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述域健全度包括以下各项中的一项或多项：
所述目标域中的所述一个或多个无线通信实体的平均功率简档；
所述目标域中的所述一个或多个无线通信实体的平均剩余功率；
所述目标域中的所述一个或多个无线通信实体用于发送单个消息所消耗的平均功率；
域内连接；
域间连接；以及
所述网状网络中的所述一个或多个无线通信实体的一个或多个无线接口。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述更高级别的通信网络包括以下各项的一项或多项：
互联网；以及
广域网(WAN)。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述功率简档是基于以下各项中的一项或多项来确定的：
剩余的电池电量；
在路由所述网消息时消耗的平均功率；
可用于传输的无线接口；
所述可用于传输的无线接口的带宽；
所述可用于传输的无线接口的功率特性；
所述目标节点的接近度；以及
所述网消息的大小。
23.根据权利要求1所述的方法，还包括：
接收路由覆盖消息，其中，所述路由覆盖消息基于所述目标节点的所述功率简档来覆盖所述确定，并且基于所述路由覆盖消息来创建所确定的传输路径。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述路由覆盖消息源自于以下各方中的一方：
用户；以及
所述无线通信网络。
25.一种计算机程序产品，包括：
非暂时性计算机可读介质，包括：
用于在无线通信网络的通信区域中建立具有一个或多个无线通信实体的网状网络的代码；
用于在移动设备处生成至少一个网消息的代码；
用于由所述移动设备确定针对所述一个或多个无线通信实体的目标节点的传输路径的代码，其中，所述传输路径是基于所述目标节点的功率简档来确定的；以及
用于使用所确定的传输路径，将所述至少一个网消息从所述移动设备发送给所述目标节点的代码。
26.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于在所述移动设备处，从所述一个或多个无线通信实体中的至少一个无线通信实体接收外部的网消息的代码；
用于确定在所述移动设备处的本地功率简档的代码；
响应于超过门限值的所述本地功率简档，可执行以下操作的代码：
存储所述外部的网消息；以及
根据所述用于确定所述传输路径和发送的代码，来转发所述外部的网消息。
27.根据权利要求26所述的计算机程序产品，还包括：
响应于未超过所述门限值的所述本地功率简档，可执行以下操作的代码：
确定所述外部的网消息的优先级；
响应于超过优先级门限的所述优先级，执行所述用于存储的代码和所述用于转发的代码；以及
当所述优先级未超过所述优先级门限时，丢弃所述外部的网消息。
28.根据权利要求26所述的计算机程序产品，还包括：
用于以修改后的传输速率来重新发送所述至少一个网消息的代码，其中，所述修改后的传输速率是根据所述本地功率简档来变化的。
29.根据权利要求28所述的计算机程序产品，还包括：
用于以修改后的传输速率来重新发送所述至少一个网消息的代码，其中，所述修改后的传输速率是根据所述至少一个网消息的优先级来变化的。
30.根据权利要求26所述的计算机程序产品，还包括：
用于选择多种无线接口中的一种来执行所述用于发送的代码的代码，其中，所述用于选择的代码基于所述本地功率简档。
31.根据权利要求26所述的计算机程序产品，还包括：
用于从所述移动设备的用户接收用于标识传输路径覆盖消息的输入的代码；
用于向所述网状网络内的所述一个或多个无线通信实体中的每一个无线通信实体发送所述传输路径覆盖消息的代码；以及
用于响应于所标识的传输路径覆盖消息，可执行用于覆盖所确定的本地功率简档的代码，其中，所述用于存储的代码和所述用于转发的代码是在不考虑所述本地功率简档的情况下执行的。
32.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于检测进入所述网状网络的一个或多个新目标节点的代码；
用于标识针对所述一个或多个新目标节点中的每一个目标节点的新功率简档的代码；以及
用于基于所述新功率简档，来更新所述传输路径的代码。
33.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于检测进入所述网状网络的一个或多个新目标节点的代码；
用于标识针对所述一个或多个新目标节点中的每一个目标节点的新功率简档的代码；
用于基于所述新功率简档，来周期性地更新所述传输路径的代码。
34.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于检测所述一个或多个无线通信实体的可用性的代码；并且
其中，所述用于确定的代码还基于所述目标节点的所述可用性。
35.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于检测在所述移动设备处的功率特性的改变的代码；以及
用于响应于所检测到的改变，更新所述移动设备的本地功率简档的代码。
36.根据权利要求35所述的计算机程序产品，其中，所述用于更新所述本地功率简档的代码是仅当所述移动设备处于活动模式时才执行的。
37.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于确定所述一个或多个无线通信实体中的至少两个潜在目标节点的功率简档是等同的代码；并且
其中，所述用于确定所述传输路径的代码，包括：
用于选择具有等同的功率简档的所述至少两个潜在目标节点中的一个目标节点的代码。
38.根据权利要求37所述的计算机程序产品，其中，所述用于选择的代码包括以下各项中的一项：
用于随机地选择所述至少两个潜在目标节点中的一个目标节点的代码；
用于根据循环式选择方案，来顺序地选择所述至少两个潜在目标节点中的一个目标节点的代码；以及
用于根据至少部分地基于所述至少两个潜在目标节点的每一个邻居节点的功率简档的权重，来选择所述至少两个潜在目标节点中的一个目标节点的代码。
39.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于由所述移动设备检测在所述目标节点处的消息业务的代码；以及
用于响应于超过门限的所述消息业务，使用所述一个或多个无线通信实体的新目标节点来选择新传输路径的代码。
40.根据权利要求39所述的计算机程序产品，其中，所述用于检测的代码包括：
用于从所述目标节点接收过载消息广播的代码。
41.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于选择多种无线接口中的一种来执行所述发送的代码，其中，所述用于选择的代码基于所述目标节点的所述功率简档。
42.根据权利要求25所述的计算机程序产品，还包括：
用于将所述一个或多个无线通信实体分组到多个域中的代码，其中，每一个域对应于与所述一个或多个无线通信实体相关联的功率简档的范围。
43.根据权利要求42所述的计算机程序产品，其中，所述用于确定的代码包括：
用于确定针对所述目标节点所位于的目标域的所述传输路径的代码，其中，所述确定基于所述目标域的域健全度。
44.根据权利要求43所述的计算机程序产品，其中，所述域健全度包括以下各项中的一项或多项：
所述目标域中的所述一个或多个无线通信实体的平均功率简档；
所述目标域中的所述一个或多个无线通信实体的平均剩余功率；
所述目标域中的所述一个或多个无线通信实体用于发送单个消息所消耗的平均功率；
域内连接；
域间连接；以及
所述网状网络中的所述一个或多个无线通信实体的一个或多个无线接口。
45.根据权利要求44所述的计算机程序产品，其中，所述更高级别的通信网络包括以下各项的一项或多项：
互联网；以及
广域网(WAN)。
46.根据权利要求25所述的方法，其中，所述功率简档是基于以下各项中的一项或多项来确定的：
剩余的电池电量；
在路由所述网消息时消耗的平均功率；
可用于传输的无线接口；
所述可用于传输的无线接口的带宽；
所述可用于传输的无线接口的功率特性；
所述目标节点的接近度；以及
所述网消息的大小。
47.根据权利要求46所述的方法，还包括：
接收路由覆盖消息，其中，所述路由覆盖消息基于所述目标节点的所述功率简档来覆盖所述确定，并且基于所述路由覆盖消息来创建所确定的传输路径。
48.根据权利要求47所述的方法，其中，所述路由覆盖消息源自于以下各方中的一方：
用户；以及
所述无线通信网络。
49.一种用于无线通信的装置，包括：
用于在无线通信网络的通信区域中建立具有一个或多个无线通信实体的网状网络的单元；
用于在移动设备处生成至少一个网消息的单元；
用于由所述移动设备确定针对所述一个或多个无线通信实体的目标节点的传输路径的单元，其中，所述传输路径是基于所述目标节点的功率简档来确定的；以及
用于使用所确定的传输路径，将所述至少一个网消息从所述移动设备发送给所述目标节点的单元。
50.一种用于无线通信的装置，包括：
至少一个处理器；以及
耦合到所述至少一个处理器的存储器，
其中，所述至少一个处理器被配置为：
在无线通信网络的通信区域中建立具有一个或多个无线通信实体的网状网络；
生成至少一个网消息；
确定针对所述一个或多个无线通信实体的目标节点的传输路径，其中，所述传输路径是基于所述目标节点的功率简档来确定的；以及
使用所确定的传输路径，将所述至少一个网消息从所述装置发送给所述目标节点。
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