CN104703233B - 用于进行对等通信的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于在两个或更多个无线信道之间实施信道跳频的同时进行对等通信的方法与装置，其中至少一个信道是受限信道。一种受限信道需要使用DFS(动态频率选择)或类似方案，以用于避免在特定环境期间使用所述信道(例如，为了雷达回避)。通信对等实体可以使信道跳频序列与所述受限信道的TBTT(目标信标传输时间)同步，使得它们及时切换到此类信道以捕获信标并确定所述信道是否为空闲的。如果所述信道为空闲的，或者如果未接收到信标，则它们可以立即开始或重新开始其通信。它们还可以恰好在另一TBTT之前保持静默，以便捕获该信标。因此，所述对等通信不减弱对等设备的接收并遵守信道切换通告的能力。

Description

用于进行对等通信的设备及方法
技术领域
本专利申请的主题涉及以下共同未决的非临时性美国专利申请的主 题：(a)专利申请13/625,752，名称为“Selection of a Master in a Peer-to-Peer NetworkEnvironment”[APL-P16176US1]，2012年9月24日提交；(b)专利 申请13/625,766，名称为“Synchronization of Devices in a Peer-to-Peer Network Environment”[APL-P16176US2]，2012年9月24日提交；(c)专利 申请13/657,707，名称为“Selection ofSynchronization Stations in a Peer-to- Peer Network Environment”[APL-P16176USX1]，2012年10月22日提交； (d)专利申请13/736,725，名称为“Group FormationWithin a Synchronized Hierarchy of Peer-to-Peer Devices”[APL-P16176USX2]，2013年1月8日提 交；以及(e)专利申请13/913,278，名称为“Method and Apparatus forCooperative Channel Switching”[APL-P19557US1]，2013年6月7日提交。
背景技术
本公开涉及数据通信领域。更具体地，提供了用于在受限通信信道上 实施对等通信的方法与装置。
无线通信对数据和语音均有许多益处，但并非没有局限性。例如，在 美国，不允许消费者使用5.25-5.35GHz和5.47-5.725GHz的射频波段，以 免干扰特定类型的雷达系统(例如，多普勒气象雷达)。在检测到指示受 保护雷达系统的信号时，任何被配置为或可配置为使用受限波段的设备都 必须自动且快速地切换到不干扰的信道。
通常使用动态频率选择(DFS)算法来促进频率改变。即使在非受限制的 频带中，也使用DFS以允许无线电设备(例如，无线接入点)自动选择多 个频率信道之一，通常是为了避免对其他信道产生干扰或拥塞。
然而，当通信对等实体连接到不同接入点时，在对等通信环境内应用 DFS以遵守信道限制是不可能的、或至少是困难的。例如，当两个对等设备直接通信且其接入点需要它们之一从其当前(受限)信道改变为离开时，对等通信可能中断，尤其是如果这种改变与已经为设备安排的一系列信道改变冲突时。
发明内容
在一些实施例中，提供了用于在两个或更多个无线信道之间实施信道跳频的同时实施对等通信的方法与装置，其中至少一个信道是受限信道。在这些实施例中，受限信道是需要顺从优选信号源或信号类型的信道。示例性受限信道是需要使用DFS(动态频率选择)或类似方案以用于雷达回避或避免干扰某种其他类型信号的信道。
在一些实施例中，通信对等实体在多个信道之间同步跳频，并将其跳频对准到具有在信道上工作的接入点的TBTT(目标信标传输时间)或主设备DFS的受限信道。例如，每个信道跳频序列可以在受限信道上开始，它们可以非常接近TBTT(例如几毫秒之前)调谐到该信道。然后它们保持静默，以避免非法传输，并方便检测信标。如果它们已经在受限信道上通信 (即，与刚刚跳频到该信道相反)，则它们也可以刚好在TBTT之前保持静默。
如果信标指示信道空闲，则它们可以立即开始或重新开始其通信。否则，它们遵守任何信道切换通告或它们检测到的其他指令。在TBTT附近的静默期确保对等帧不与信标的传输冲突或造成其延迟。因此，对等通信不减弱对等设备接收并遵守信道避免通告的能力。
通信对等设备可以将其信道跳频与它们调谐到的多个受限信道和/或某个其他信道(例如另一个基础结构信道、社交信道)的信标对准，以便保持与另一接入点的联系或保持与其他对等设备的集合的同步。根据各种信道上的信标间隔，对等设备可能必须动态确定它们停留在特定信道上的时间长度，不仅在信道跳频序列周期开始时返回到“基础”信道(例如，受限信道)，而且捕获(或允许对等实体发布)信标。
附图说明
图1示出根据一些实施例使用发现信标以用于实现并维持群集设备之间的同步。
图2为流程图，该图示出根据一些实施例的设备的同步和操作，该设备在无线通信环境中的对等实体群集内。
图3是示出根据一些实施例的在对等设备之间的带外交换的图表。
图4A-图4B示出了根据一些实施例的信道设备的序列将调谐到一定的状态，以便满足冲突通信需求，同时进行数据传输操作。
图5示出了根据一些实施例在通信对等设备之间共享的信道开关的调度。
图6示出了根据一些实施例的两个无线信道上的对等信道跳频通信。
图7A示出了根据一些实施例的两个无线信道上的对等信道跳频通信，这两个无线信道之一为受限信道。
图7B示出了根据一些实施例的两个受限无线信道上的对等信道跳频通信。
图8示出了根据一些实施例的社交信道和一个或多个受限信道之间的对等信道跳频通信。
图9是根据一些实施例的对等通信设备的框图。
具体实施方式
提供以下描述是为了使本领域的技术人员能够实现和使用本发明所公开的实施例，并且以下描述是以一个或多个特定应用及其要求为背景而提供的。本领域技术人员将很容易想到本发明所公开的实施例的各种修改形式，并且本文中所限定的一般性原理可应用于其他实施例和应用，而不脱离本发明所公开的实施例的波段。因此，本公开并非旨在限于所示的实施例，而是要与以下描述一致的最宽波段相符合。
在一些实施例中，提供了用于在受限信道上执行对等无线通信的方法与装置。描述的实施例适用于5GHz射频频带的受限部分内，诸如分配给未经授权的国家信息基础结构(U-NII-2、U-NII-2e和U-NII-3)的那些频率波段，其中要求设备在检测到预定信号(例如，气象雷达签名)时退出。
具体地，描述的实施例与DFS(动态频率选择)兼容，这是一种用于遵守雷达回避要求的技术。从以下讨论可以容易地开发出用于其他操作环境和限制的其他实施例。
在这些实施例中，多个对等设备同步地在多个信道之间跳频，多个信道中的至少一个是受限的(例如，需要DFS以避免干扰受保护的信号或发射器)。设备可以动态地计算它们在不同信道上的停留时间(或使用固定长度的时隙)，并对其跳频进行定时，以允许它们与其他对等设备会合、维持与基础结构节点的通信、捕获各种信标和/或其他管理帧等。
简介
对等无线通信环境可以由任何数量的相同类型和/或不同类型的设备来表征，诸如智能电话、平板电脑、个人数字助理、膝上型电脑和台式计算机、媒体设备(例如，用于对多媒体内容进行流传输)等。不同的设备将具有不同的特征，可以执行不同的应用，可能具有不同的功率级(例如电池充电)、不同的通信需求、不同的负载(例如在处理器上、在天线上)，可能以变化的信号强度被其他设备监听到(或监听其他设备)，等等。此外，通信环境还可能是可改变的，设备不断地进入、移动通过以及离开构成该环境的空间区域。
本文所公开的一些实施例使得在这种环境中的设备能够发现彼此并直接对等地通信。这些实施例：有助于即使在使设备和服务能够很容易被发现的同时也实现低功率消耗；与其他通信技术(例如)共存；支持多频段操作(例如2.4GHz和5GHz)；避免网络基础结构(例如接入点)经常遭遇的通过量和延迟劣化，同时保持与基于基础结构的技术的兼容性；如果以及当充当主设备的设备退出该环境时，容易且快速地恢复；是可扩展的，以适应具有许多设备的密集环境；以及避免干扰设备的其他集合。在下文中将描述这些和其他特征与优点。
在一些实施例中，对环境中的设备集合进行同步，使得它们在预定信道上在预定时间会合。可以将设备的同步集合称为群集。单个群集的设备会合的时间周期称为可用性窗口，群集内的所有主设备通告可用性窗口的相同调度。在可用性窗口期间，对等实体可以交换多播和/或单播数据通信，方便群集的管理或操作，并发现其他设备和服务。
经由在一个或多个社交信道上广播的发现信标来传送一个或多个即将到来的可用性窗口的参数(例如，信道、开始时间和持续时间)。在不同的具体实施中，可以应用遇到信标的不同策略。例如，设备可以在给定社交信道上侦听连续的时间周期，在该时间周期内，足以听到至少一个发现信标，可以周期性地侦听短的时间周期，等等。
因此，当设备启动、上线或进入到对等设备环境中时，它将调谐到预定的社交信道并且快速地获悉它在哪里以及何时可以与其他设备会合。如果设备没有监听到发现信标，则它可假设其应当充当主设备并且开始发布其自身的发现信标以促进与可能存在或者可能随后出现的其他设备同步。
在一些具体实施中，同步参数(例如，即将到来的可用性窗口的调度)也可以在可用性窗口期间被通告，从而节省设备将其无线电部件切换到社交信道以接收这些参数的花费。设备甚至可以在未侦听发现信标、参与可用性窗口、直接与对等实体通信或将其用于某种其他目的时将其无线电部件断电。
参与群集的设备因此可以在多个设备功能之间共享无线电部件、天线和/或其他通信资源，诸如基础结构连接或链路。然而，同步对等环境的通信要求，诸如周期性调谐到社交信道以接收发现信标、出席会合信道上的可用性窗口、以及遵守通信信道限制，可能会与针对那些资源的其他需求有冲突。
在对等设备社区内，应用选择过程来确定哪些设备将成为主设备并且假定负责同步其他设备。所选择的主设备数目可取决于存在的对等设备数量、它们的信号强度、信号传播模式、操作参数等。
虽然在通信环境中的设备在没有基础结构要求负担的情况下参加对等通信，但是为了同步的目的，对主设备的选择将在逻辑上将群集的设备安排到分级结构中。在分级结构内，“锚定主设备”(或顶端主设备)负责经由其广播的发现信标传送的同步参数对群集进行总体同步。每个次级主设备，称为同步主设备，与锚定主设备或居间同步主设备同步，在其自己的发现信标内重新传输或重新封装锚定主设备的同步参数，从而扩展总体同步的波段。参与该分级结构的其他设备成为非主设备。
单个无线设备(例如锚定主设备)的无线电波段是有限的，这通常会阻止该设备安排超过本地区域之外的设备。需要次级主设备来重新广播其同步参数的步骤允许单个无线设备同步分散在更大区域上的设备集合。整个群集社区享受所得到的有益效果(例如准备好发现服务和其他设备、较少的功率消耗)。
与具有基础结构要求(例如其要求经由接入点进行协调)的环境不同，因为主设备的主要任务仅仅是传播会合/同步参数，所以主设备的缺失很容易被校正。例如，由缺失的锚定主设备发布的会合调度将仅由群集的同步主设备维持，同时选择替代锚定主设备，从而保持所有设备同步。并且，那个替代实体一般将保持相同的调度。
用于选择主设备的不同算法可以在不同时间和/或在不同环境中被应用，但是一般都用于促进这些目的中的任何目的或所有目的：主设备在整个环境中均匀的空间分布、环境内主设备的可调节的密度、以及对构成环境的地理区域的大小的控制。
在一些实施例中，用于选择或辨识主设备的算法定期地执行，以基于设备的各种量度或属性来确保最适当的设备充当主设备。选择过程还可以考虑在区域中已经存在多少主设备、给定对等设备可以监听多少主设备、它们距离多远(例如基于信号强度或其他某种距离测量)等。
以下描述中提到的一些实体在其他语境中可能通过不同术语获知，因此提供以下映射以辨识一些可选的术语，但并非旨在穷举。例如，可以将一般主设备称为“同步站”。充当锚定主设备的设备也可以称为“根”、“根主设备”、“根同步站”或“顶端主设备”。除锚定主设备之外的同步主设备也可以称为“分支同步站”、“分支”主设备或次级主设备。非主设备也可以称为“叶”设备或“从设备”。或者可以将发现信标称为“周期性同步帧”(或PSF)，可以将可用性窗口称为“发现窗口”。或者可以将设备群集称为树、同步树或分级结构。下文介绍的其他术语包括“同步信标”，也可以将其称为“主指示帧”(或MIF)。
下面的部分根据一些实施例，讨论在对等通信环境内对设备进行同步以形成群集、合作对等通信、在限制环境内进行对等通信，以及例示性对等设备。
设备的同步
如上所述，根据一些实施例的无线通信环境内的设备的同步允许这些设备容易地发现彼此、辨识可用服务以及参与直接对等通信(单播和/或多播)，而同时节省电力资源并且与其他通信过程共存。
设备一上线或者一移动到运行兼容协议的至少一个其他设备的波段内，就开始同步以形成群集，并且只要该设备在围绕被同步设备的空间区域内在线(例如只要其在主设备的波段内)，同步就可以被保持。
通过同步和主设备选择过程，设备被自动地组织到分级群集中，其中在该分级结构的每个级别(或层级)处的主设备周期性地广播同步参数，以便实现和保持区域内设备之间的同步。发现信标(DB)是一种用于传播同步参数的机制，并且被所有同步设备使用。
发现信标用于传送信息，诸如但不限于用于对设备的时钟进行同步的信息、群集设备可以会合的一个或多个即将到来的可用性窗口的描述，以及已传输DB的锚定主设备和同步主设备的量度(或属性)。在其他实施例中，DB可以包括不同的信息集合，但是通常将包括辨识至少一个可用性窗口的标准。
群集的形成以及其中设备的同步可能受到配置或操作参数的影响，诸如但不限于：群集的最大深度或层级、发现信标的周期性、主设备的数量 (例如总数量和/或给定设备波段内的数量)、用于选择主设备的选择算法、选择算法所考虑的设备量度或属性等。在不同的实施例中，可以应用不同的参数。2012年10月22日提交的名称为“Group Formationwithin a Synchronized Hierarchy of Peer-to-Peer Devices”的美国专利申请13/736,725 公开了在对等网络中选择主设备并形成专有组的方法，在此通过引用将其并入本文。
图1示出了根据一些实施例使用发现信标以用于实现并维持两个或更多个设备之间的同步。
在这些实施例中，在基于一个或多个社交信道120(例如，信道A 120a、信道B120b、信道N 120n)上定期传输发现信标110(例如，信标 110a、110b、110n)。
不同的主设备可以在相同或不同社交信道上传输发现信标，且任何给定主设备都可以使用一个或多个社交信道(和/或其他信道)传送其DB。单个群集中的不同主设备可以使用不同社交信道，这或许是为了避免相互干扰，因为一个主设备所使用的社交信道可能被不同主设备用于不同目的 (例如基础结构连接)，和/或出于其他某种原因。可以在社交信道上实施或不实施可用性窗口。
尽管图1中示出了多个社交信道120，但在一些具体实施中，在一个群集中的所有主设备都可以使用同一社交信道并通告可用性窗口的相同调度。本文讨论的社交信道和/或其他信道可以是具有或没有限制的IEEE 802.11无线信道。例如，用于传输信标或在对等设备之间通信的社交信道或其他类型的信道可能服从DFS(动态频率选择)，且可能涉及对其使用的限制。后续部分中讨论的一个这样的限制需要在检测到特定类型的信号 (例如气象雷达脉冲)时将设备退出信道。如后续部分中所述，这可能需要修改对等设备的正常通信。
在社交信道120a、120b、120n上，由负责的主设备在定期的基础上广播相应的发现信标110a、110b、110n。单个主设备在单个信道上广播的 DB中的每个(例如信标110a)可以相同或可以一定程度地不同。
虽然在图1中每个信道的发现信标的周期(PA、PB、PN)是不同的，但是在多个社交信道被使用的一些实施例中，两个或更多个信道的信标周期可以是相同的。在一个信道上的DB之间的例示性周期可以为大约100毫秒，但可能并非精确地为100ms。不同的主设备可以使用相同或不同的DB 周期。在一些具体实施中，发现信标周期的长度或持续时间可以与广播DB 的主设备的总数量(或特定区域中广播的主设备数量)成反比。
可以指出的是，本文表示为毫秒(ms)的时间周期另选地可以按照相同或等价量值的时间单位(TU)来实现。如IEEE 802.11标准中规定的那样，时间单位为等于1,024微秒。因此，本文提到的100ms的时间周期可以替代地被实现为100个时间单位或等价数量的时间单位(例如，大约98TU)，可以将102.4ms实现为100TU等。
在一些实施例中，DB在每个社交信道上的周期将各不相同；然而，由发布DB的主设备实现的可用性窗口周期可以相同。因此，在一个群集内，可以实现多个DB周期和单个可用性窗口周期。
在传输DB时，发布主设备仅仅需要将其无线电部件调谐到正确的信道并且将其通电长到足以发送该信标。不需要在发布DB后仍然保持在该信道上，而相反可以关闭其无线电部件以节省电力、将其切换到不同的社交信道(例如以准备在不同的信道上传输DB)，或者将其用于其他目的 (诸如出席可用性窗口(如下所述))、处理基础结构通信、与另一设备交换数据等。
在一些实施例中，发现信标不必遵守严格的定期调度。相反，可以尽可能定期地发送信标，但遵从批准的其他设备操作。在一些具体实施中，仅需要足够频繁地发布发现信标以产生至少最小的平均周期，使得新的对等设备能够以某种概率或在某种有限时间长度内发现设备群集。
图1的DB 110x是在一些实施例中由主设备广播的例示性信标。在其他实施例中，发现信标可以包含例示要素的子集或超集。例如，尽管在本文主要将DB描述为由主设备发布，但非主设备也可以发布发现信标或其他类型的信标或帧，但这些非主信标或帧可以仅包括由DB 110x承载的信息元的子集，且可以以更长周期发布。
在例示的实施例中，信道130、时间132和周期134(可能还有持续时间136)的信息元可以被统称为“同步参数”或“可用性窗口参数”，因为它们允许侦听设备获悉由发布DB的主设备(或由超级主设备)施加的可用性窗口的序列。信道130辨识将发生所有可用性窗口(或至少下一个可用性窗口)的信道(例如802.11无线信道)，时间132辨识何时将发生窗口，周期134辨识将允许侦听设备计算相继可用性窗口起始时间的可用性窗口周期。持续时间136辨识可用性窗口的持续时间。
多组同步参数可包括在DB中，以通告在不同信道上的可用性窗口序列，或通知其他设备从一个序列变化到另一个序列，或出于某种其他原因。
例示性发现信标110x的同步参数的时间要素132可以辨识绝对起始时间(例如基于被同步时钟、UTC(协调世界时)或其他某种通用基准)和/ 或相对时间。在一些具体实施中，时间戳字段携带已发布DB 110x的站的 TSF(时间同步功能)。
在一些实施例中，时间132包括对等设备用于计算下一个可用性窗口的起始时间的多个值。例如，时间132可以包括“目标”时间戳和“实际”时间戳，“目标”时间戳被配置为指示在进行发布的主设备内DB 110x何时被形成和排队等待传输(例如，DB何时被放置到传输缓冲中)，“实际”时间戳被配置为指示DB实际上何时经由主设备的天线被发送。
例示性地，可以将DB视为由主设备计算的时间“主偏置”参数形成。作为时间132的一部分或者作为不同的信息要素也包括在DB 110x内的主偏置值表示从发布DB时测量的发布主设备相对于下一可用性窗口开始的内部偏置。因此，主偏置测量由已发布发现信标的站所计算的从目标时间戳到可用性窗口开始的时间周期。
利用这些值，使用DB 110x的对等设备能够如下计算相对于可用性窗口起始时间的偏置：
偏置＝主偏置–(实际时间戳–目标时间戳)
具体地，对等设备接收主偏置，并且可以根据目标时间戳和实际时间戳来测量已经经过了该主偏置时间周期的多少；其然后将经过的时间周期从主偏置中减去，以确定在可用性窗口之前仍然剩余的时间量。
周期134辨识由发布主设备实施的可用性窗口的周期。对等设备的整个群集可以应用可用性窗口的相同周期和相同调度，由群集的锚定主设备例示性设置。
在一些具体实施中，DB 110x的持续时间136是任选的，但在提供时表示在可用性窗口期间已发布DB 110x的设备将侦听并可用于通信的最少时间量。持续时间还可以适用于使用信标110x的已同步设备；也就是说，出席该窗口的设备可以被要求至少在该时间周期中可用，这是从该窗口开始时算起的。
在一些实施例中，只要至少一个站在可用性窗口期间与主设备通信，该主设备就可以自动地延展其可用性窗口(例如，递增地匹配持续时间136 或其他某个持续时间)。因此，即使多个站希望与该主设备通信，它们也可以能够这样做，而不需要等待另一个可用性窗口，这是因为窗口将被延展。
类似地，出席该可用性窗口的对等设备可以延展其窗口，只要其对等实体中至少一者与其进行通信。因此，希望与另一对等实体通信的一个对等实体可以简单地在可用性窗口期间向该另一个对等实体发布第一组分组、数据报、消息或其他通信单元。然后，这两个对等实体由于活动的通信而将自动地延展它们的窗口。有利地，这允许在可用性窗口延展期间进行大量的对等通信，而不会在可用性窗口期间占满或独占带宽。
因此，主设备在可用性窗口期间存在的最长持续时间可以在DB 110x 中指定，和/或可以在可用性窗口期间被通告。例示地，主设备可能需要离开该窗口以便在不同的信道上发布DB，以将其无线电部件用于另一通信功能、或用于其他某种原因。至于各个设备，如果它们没有什么要进行通信并且如果没有其他设备在该窗口内的某个时间周期期间与其通信的话，则它们可以离开可用性窗口。
在其他实施例中，发现信标的可用性窗口参数可明确地辨识一个或多个可用性窗口而非仅辨识一个周期并供应周期。可以在主设备和/或其他对等设备不能投入到可用性窗口的规则定期调度的环境中来实施这些实施例。在其他实施例中，可以应用定期调度，但可以向调度明确添加一个或多个可用性窗口，或者可以取消周期性窗口的一次或多次出现。
因此，DB的同步参数或数据可以辨识任何数量的可用性窗口(例如，一个或多个)。在相同或不同社交信道上传输的以及由不同主设备传输的不同DB可以辨识相同或不同的可用性窗口。然而，通常在整个群集中应用由锚定主设备(包括可用性窗口的调度或序列)设置的同步参数。因此，在这些实施例中，在整个群集中广播的所有发现信标都报告可用性窗口的相同调度。
在一些实施例中，可用性窗口被编号并实施为重复序列。例如，可以将一个序列中实施的n个可用性窗口编号为0到n-1。在一个迭代之后，可用性窗口序列号将重复(即从0到n-1)。在DB 110x之后出现的下一个可用性窗口的序列号可以在信标中明确标识(例如，在图1中未示出的信息要素中)，可以在可用性窗口期间确定，或者可以通过某种其他方式获悉。
图1的例示性发现信标110x还报告了一个或多个优先值(或者称为主秩、主优先值或选择值)。优先值是用于辨识设备为主设备的适用性或优先性的值(例如，整数)。设备的优先值是利用相应设备的多种量度、属性或特性、并且可能还有通信环境或设备群集的特性来计算的。用于计算设备优先值的例示性度量包括设备的可用电力资源(例如，电池强度或电荷、到交流电源的连接)、处理器负载、信号强度、设备的名称和/或地址 (例如，MAC地址)、设备的锚定主设备的名称或地址、时间戳、设备在群集内的层次或层级(例如，来自锚定主设备的跳频数)、设备的发现信标的周期性(或平均周期)、由站使用的社交信道、站必须周期性调谐到的基础结构信道、其他设备职责(例如，蓝牙共存、基础结构连接)等。
作为选择过程的一部分，可以比较已同步设备的优先值，以确定哪些设备应当是一个群集内的主设备。该过程可以在定期的基础上执行，诸如在每个可用性窗口序列期间或在每个可用性窗口序列之后、按固定的日程等等。
在DB 110x中，同步主优先值140是广播发现信标110x的同步主设备的主优先值，表示设备的适用性或优先性是其群集内的主设备。通过通告其优先值，该主设备波段内的所有设备可以正确地应用选择过程，并且例如确定它们是否更适于作为主设备。
类似地，锚定主设备优先值142是针对广播信标110x的群集的锚定主设备的主优先值，表示设备的适用性或优先性为主设备。例示性地，通过在整个群集中传播锚定主设备优先值142，处在群集边缘处或与多个独立群集重叠的区域中的设备可确定加入哪个群集。此外，在一个群集中的所有设备可确定它们是否更适于作为锚定主设备。
当DB 110x由群集的锚定主设备发布时，优先值140、142将匹配。或者，可以省略优先值字段之一。
在一些具体实施中，发现信标可以包括除图1的DB 110x中所示的那些之外的信息要素。例如，信标可以辨识用于选择主设备的算法，指定对主设备的限制(例如，有多少可以位于相互波段内)，通告用于设备的群集的最大深度，提供设备离开群集的通知等。
尽管主设备可能具有规定的周期来发布发现信标，但如前文已经所述，该周期是灵活的，并且对于变化可能有高的容限。给定DB可能由于对主设备的无线电部件的其他要求、由于在通信信道上的争用、或者由于某种其他原因而在时间上提前或延后。在一些具体实施中，DB可能每100 毫秒变化大约+/-20毫秒。在一些其他的具体实施中，变化可能大到+/- 100ms，只要发现信标的长期平均周期为大约100ms即可。
发现信标可以伺机被传输，也就是说，如果主设备的无线电部件在其通常会在社交信道上发布DB时被调谐到不同的信道，则其可以改为在其当前信道上发布信标。发现信标广播将在能够的情况下返回到其在社交信道上的正常调度。
其中在非社交信道上发送DB以辨识将来可用性窗口的这种类型的场景对于设备的局部群集可能是有用的。此类设备可能将与相同(非社交) 信道上的同一基础结构网络相关联。在该信道上传输DB的步骤为这些设备节省信道切换(即切换到社交信道)的成本，并且避免干扰其基础结构通信。
在最坏的情况下，如果主设备在不同的信道上繁忙的话，则被调谐到主设备正常社交信道的新的设备可能丢失有限数量的发现信标。然而，主设备可以被调谐到常用频率(例如特定应用所要求的基础结构信道，如上所述)，并且因此可以在不同时间到达同一设备。
可能包括在DB中的其他信息为发布主设备用于发送发现信标的(平均)周期，以及广播信标所在的信道。这允许对等设备确定其为了监听DB 和获悉可用性窗口调度而需要在特定社交信道上侦听的时间量。
由主设备所调度的可用性窗口可以按规则周期、也可以不按规则周期出现，并且可以与主设备的DB同步、也可以不与主设备的DB同步。换句话讲，可用性窗口不需要以与发现信标相同的偏置来出现。可用性窗口的完整序列所占据的时间的例示性持续时间可以为大约几秒，但是本发明实施例的具体实施可以使用更短或更长的持续时间。
在一些实施例中，关于可用性窗口周期的公差比关于发现信标周期的公差小，可用性窗口可能为大约每秒+/-100微秒(而对于DB而言为每秒 +/-200毫秒)。而DB非常短(例如，少于1毫秒)但频繁发布，可用性窗口较长且实施不频繁。例如，可用性窗口可以持续16ms、50ms或更长。由于发现信标持续时间短，因此可以伺机调度发现信标，但可用性窗口是针对设备发现和通信配置的，因此一般不可以自发地或伺机实施。
虽然相对不频繁，但是可用性窗口可以独占无线电接口长达显著的时间周期；因此，遵循严格的调度是有利的，尤其是如果有其他无线电技术 (例如蓝牙)存在的话。此外，其他(被同步)设备正依赖于所通告的窗口调度来进行发现和/或对等通信，这留出较少的变化空间。
因此，在一些实施例中，发现信标周期将具有相对高的变化公差，而可用性窗口周期具有相对低的变化公差。这种策略的一个优点是其允许Wi- Fi争用在每次传输发现信标时出现。传输发现信标只有在所选择的社交信道没有被使用时才是可能的，并且对信道或无线电部件的争用可能延迟、也可能不延迟发布DB。因此，所有DB传输的严格调度会很难实现。
当对等设备首先与主设备同步并且开始出席可用性窗口时，在第一窗口(和/或要求所有设备出席的第一窗口)中，其可以发布消息辨识其自身、辨识其优先值、提供其选择量度、通告其服务等。然后希望与其通信的任何设备都可以进行联系。
虽然可用性窗口被提供作为用于对等设备相互发现以及发现所提供的服务的主要机制，但是设备(包括主设备)可以跳过序列中的一个或多个窗口。例如，如果对等设备出于某种其他目的每隔一定时间需要将其无线电部件与可用性窗口偶尔重叠，则它可能根本不会出席冲突的可用性窗口，可能迟到或可能早退。设备可以也可以不向主设备或其他设备通告其缺席(例如经由多播消息)。
在一些实施例中，设备可以为自身设置“存在模式”，并向其主设备 (即，已经与之同步的主设备)和/或其他对等实体通告该值，以指示它将如何频繁地调谐到或出席通告的可用性窗口。在一些具体实施中，存在模式(或PM)是整数值，诸如1、2、4等。设备的PM的倒数是指示在其将出席的序列中多少可用性窗口的分数。例如，如果设备的PM为等于1，则该设备将出席每个可用性窗口；如果PM为等于2，则该设备将出席每个序列号为2的倍数的窗口(即窗口的1/2)；如PM为等于4，则其将出席每个序列号为4的倍数的窗口(即窗口的1/4)。
较高的存在模式值允许设备跳越更多的窗口并且关闭其无线电部件，从而节省电力。最终，等于在序列中的可用性窗口的数量的存在模式表示设备对于每个序列将只出席一个可用性窗口。PM值为零可以表示设备始终可供使用(即不仅仅在可用性窗口期间)。
在一些实施例中，每个被同步设备必须出席在由其主设备所通告的序列中的至少一个可用性窗口。例如，设备可能被要求出席每个序列的可用性窗口0。因此，在这种情况下，等于可用性窗口序列的长度的PM值表明设备将只在序列号为0的可用性窗口期间出现。
可用性窗口序列的长度一般为2的幂(例如8、32、256)。在一些实施例中，由主设备所实施的可用性窗口的序列号从零开始，并且每次增加 1，直到值为长度-1(例如7、31、255)，之后序列号将重复。需要同步主设备以采用并重复(在其信标中)其主设备(即，更高层次的同步主设备或锚定主设备)的当前序列号。因此，在一个锚定主设备下同步的所有设备(即，一个群集内的所有对等设备)将约定哪个可用性窗口具有序列号 0。
在一些实施例中，由不同主设备通告的可用性窗口的序列可以是不同长度。但是，所有序列都将对齐，从而具有某个存在模式值的所有设备将出席相同的窗口。换句话讲，所有设备将约定哪些具体窗口是给定数的倍数。
例如，考虑这样一种群集，其中长度为8、16和64的可用性窗口序列在不同设备集(例如与不同主设备同步的设备)中使用。在实现八个窗口的序列的设备中，每第八个窗口将被认为是序列号为0的可用性窗口。对于那些设备而言序列号为0的每个可用性窗口将被认为是对于具有长度为 16个窗口的序列的那些设备而言序列号为0或8的可用性窗口，并且被认为是对于在其序列中具有64个可用性窗口的那些设备而言序列号为0、8、 16、24、32、40、48或56的可用性窗口。
设备可以出席多于其PM所指示的可用性窗口，但是通过通告其存在模式值(例如经由可用性窗口序列号0中的多播消息)，其他设备将知道它们何时可以与其交互。而且，如先前所述，只要一个对等设备在由接收设备出席的窗口期间向设备发送通信，该设备就将在该信道上延长其存在，以便进行通信(如果可能的话)，并也将能够被其他对等实体联系到。
此外，在一些实施例中，每当存在模式为大于1(或其他某个阈值) 的对等设备接收通信时，其就可以自动地将其存在模式设置为1(或某个其他更小值)，以便促进所希望的通信。另外，具有低存在模式(例如零或一)的设备在一个可用性窗口中接收到多播帧之后可以在一个或多个后续窗口中对其进行重复，以帮助使其到达其对等实体。
主设备可以具有任何PM值；虽然其按周期性间隔(可能甚至在可用性窗口期间)发送发现信标，但是其在可用性窗口期间当其不是正在发送信标时可以关闭其无线电部件或者将其无线电部件或天线用于其他通信要求。
在一些实施例中，希望进行相对延长的通信周期(例如用于文件传输，为了参与游戏或其他应用)的两个或更多个对等设备可以与总体同步并行地、但是在调度的可用性窗口之外或作为调度的可用性窗口的补充，还建立其自身的同步用于交换数据的目的。在这些实施例中，这两个或更多个设备中的一者可以担当非选择主设备的角色，也就是说，其不参与正式的主设备选择过程，但是可供其他设备用于同步到或与之同步(例如为了进行文件传输，为了玩游戏)。与非选择主设备同步的设备可以形成独立的基本服务集(IBSS)。
非选择主设备可以发布信标，将与非选择主设备进行通信的其他对等设备将用该信标与非选择主设备同步，但是群集中的其他设备将忽略该信标。例示性地，这些信标可以在可用性窗口期间和/或在约定的信道上被传输。主设备的信标可以指定该设备是非选择主设备，使得不需要直接与其通信的那些设备将知道它们不应与其同步。当已与非选择主设备进行通信的设备终止该通信时，它可以重新与正规主设备同步并重新加入该主设备的群集(例如，如果与非选择主设备同步引起其失去与群集的同步)。
希望与对等实体的群集同步或保持同步的设备可能不能这样做，这可能是因为其不能监视群集的社交信道、在调度的可用性窗口期间具有其他承诺、或者出于其他某种原因。在这种情况下，该设备可以成为非选择主设备(并且辨识其何时可供使用)来帮助其他设备发现它。或者，它可以请求改变群集的可用性窗口调度以适应设备，或者如果其选择优先值指示其应当则可以变成主设备。作为主设备，尤其是锚定主设备，它可以改变可用性窗口调度。
在一些实施例中，在会合信道上的可用性窗口期间，主设备或其他设备(例如非选择主设备)可以广播被称为同步信标(SB)的不同类型的信标。在这些实施例中，同步信标提供帮助对等设备实现或保持同步(要么与发布定期DB的主设备、要么与设备可与之同步来直接交换数据的非选择主设备)的信息。同步信标可以在可用性窗口期间被发送，但是一般将不会在社交信道上被发送，除非例如一个同步信标在正在社交信道上发生的可用性窗口期间被发送。
同步信标可以包括发现信标可以包括的任何数据和/或其他信息。例如，SB可以被主设备发送以报告其将开始使用不同的社交信道以用于发送 DB，可以由非选择主设备发送以报告其将在特定时间的特定信道上具有可用性的窗口，可以由另一设备发送以报告其从其他某个主设备监听到的同步数据或以通告其可用性，等等。
在可用性窗口与正常发送DB的时间(即根据发布主设备的DB周期)重叠时，可以在实施可用性窗口所在的信道上(而不在社交信道上，假设不在社交信道上实施可用性窗口)发送定期的发现信标。在不与主设备的DB周期的届满重叠的可用性窗口期间，主设备仍然可以发送同步信标以确保与其同步的设备具有必要的同步数据，而不必调谐到用于定期DB的社交信道中。然而，设备仍然可以在一个或多个社交信道上周期性地侦听以获悉其他主设备和/或出于其他原因。
因为存在模式值为大于1的对等设备不可能出席每个可用性窗口，但是可能被要求在序列号为0的可用性窗口期间出现，所以主设备可以在默认情况下始终在这些窗口期间广播DB或SB。DB短但是频繁，而SB较长且不太频繁，并且可以包络延伸的服务和设备能力有效载荷。
值得注意的是，发现信标频繁地被发送，通常在可用性窗口之外被发送，以便帮助未同步的设备与其对等实体同步。在设备的群集被同步之后，那些设备可以仅(或主要)在相对稀疏的可用性窗口期间相遇，尤其是那些已经调整其存在模式以更少地使用其无线电部件并因此节省电力的设备。为了保持同步，这些设备可以依赖于在可用性窗口期间发送的同步信标。
在一些实施例中，设备被要求在一些(或全部)可用性窗口开始时实现保护周期，在该保护周期期间，它们侦听并且可以接收通信，但是不传输。在不同实施例中，该限制可以始终适用于、也可以不始终适用于发布定期DB的主设备，但是一般将始终适用于非选择主设备。
图2是示出根据一些实施例在无线通信环境中的对等实体群集内的设备的同步和操作的流程图。
在操作202中，设备通电或进入群集环境，并开始在一个或多个预定的社交信道上针对发现信标(DB)进行侦听。其可以被编程带有关于默认或可能的DB周期性的信息，并且因此可以只需要在给定社交信道上侦听有限数量的那些周期(例如一个、两个)，以便截获由主设备在该信道上广播的DB。
在操作204中，设备监听一个或多个DB并提取所提供的同步数据。在例示的实施例中，在由同一设备群集内的主设备发布的所有DB通告同一可用性窗口序列或调度。主设备可以在相同或不同的社交信道上传输其 DB，并且可以在相同的非社交信道上实施可用性窗口。
如果设备未监听到任何发现信标，它可以假设在波段内没有主设备。因此，其可以承担根主设备的角色，并开始发布其自身的DB以便使波段内的其他设备同步。
在操作206中，设备将其无线电部件调谐到指定的信道，并且出席下一可用性窗口，假设其无线电部件没有被另一应用或服务先占的话。如果不能出席，则该设备将出席其能出席的下一可用性窗口，尽管其可能需要再次在社交信道上监听以接收下一组同步数据并辨识会合信道和起始时间。设备可以推迟出席可用性窗口直到下一窗口序列开始，并且因此调谐到下一个所要求的窗口(通常是序列号为0的窗口)。
在操作208中，在可用性窗口期间，由该设备现在与之同步的主设备广播包含同步数据(例如，DB或SB)的信标。这可以使设备不需要扫描一个或多个社交信道。在可用性窗口开始时的初始防护期间或静默期间，可以例示性地传输信标，在该期间非主设备可以不传输。，
在操作210中，设备在必要或期望的情况下(例如如果设备不能出席可用性窗口的完整序列)设置其存在模式。至少在其出席的第一个可用性窗口和/或序列号为0的第一可用性窗口期间，设备在对所有被同步设备的消息广播中辨识其自身(例如地址、名称、服务信息)。其可以同时通告其存在模式。
在可选操作212中，设备可以直接与其被同步的对等实体中的一者或多者在可用性窗口期间和/或带外通信，或者它们可以与该设备通信。如上所述，该设备可以将其在窗口的出席扩展一次或多次，以便有利于通信，将向其活动对等实体通告其是否以及何时在其正常终止之前必须离开窗口 (例如，将其无线电部件用于某种其他目的)，并可以布置与一个或多个对等实体独立的会合(在相同或不同的信道上)。
在一些实施例中，可以在一些或所有可用性窗口期间实施通信减少或限制措施，以便减少通信拥塞和冲突。例示性地，控制可用性窗口序列的主设备可以指定措施何时就位。在一些具体实施中，业务量减少措施只在可用性窗口期间被应用，而不在可用性窗口扩展期间被应用。在强制可用性窗口(即序列号为0的可用性窗口)中，业务量减少措施可以是强制性的。
以举例的方式，业务量减少措施可以用于针对设备在一个可用性窗口期间可以传输的多播帧的数量(例如大约三个)来对设备进行限制。单播帧的传输也可以被限制。
例如，可以只允许到(和/或来自)存在模式值未知或者值为大于1 (或其他某个阈值)的设备的单播传输。对单播帧或多播帧传输的限制可以不应用于为了有限目的(诸如文件传输)而在相互之间(例如与非选择主设备)同步的设备。
在操作214中，设备可以在不需要侦听在社交信道上的DB或出席可用性窗口时关闭其无线电部件。
图2中所示的方法仅仅是例示性的，并不限制根据其他实施例的方法。
如上所述，在任何可用性窗口外面或者除了任何可用性窗口之外，两个或更多个对等实体还可以进行其自身的同步。例如，它们中的一者可以担当非选择主设备的角色并且在可用性窗口期间发布同步信标或其他发现信标，以向其对等实体通告它们何时以及在哪里(即时间和信道)可以与其同步。
但是，一个对等实体可能希望在不同步的情况下与另一个对等实体进行简短的通信交换。例如，在一个群集内同步的设备可能希望发现由不同 (例如相邻)群集内同步的一个对等实体(或多个对等实体)提供的服务，群集设备可能希望轮询相邻对等实体或可能希望向其主设备发送一些信息，等等。至少在初始，它们不期望参与重要的数据交换(例如，像文件传输那样)。一些实施例以带外查询和响应的形式提供这种能力。
图3是示出根据一些实施例的对等设备之间的带外交换的图表。如同上面所描述的发现信标的定时那样，传输设备必须考虑在其自身内将发生的在其释放或准备用于传输的查询时与其实际被传输时之间的延迟。
查询时间线310反映在查询设备处的活动，而响应时间线330反映在响应对等设备处的活动。在发布查询时，查询设备必须选择适当的查询寿命350，使得响应设备将有时间来接收、处理查询并对查询做出反应。
在例示性查询和响应中，查询在目标传输时间312处排队等待从查询设备传输。由于天线或介质的争用、和/或其他延迟(在图3中被总体地表示为争用314)，查询在实际传输时间316之前没有被物理地传输。
停留时间318是查询寿命的剩余时间，在该剩余时间期间，响应对等设备必须接收查询并且生成并传输其响应。停留时间318的持续时间取决于由查询设备所设置的查询寿命以及争用314的持续时间。响应设备也可能经历在其目标传输时间332和响应的实际传输时间336之间的延迟；该延迟被表示为争用334。
查询可以(在带外查询中)辨识相关时间参数(例如查询寿命、目标传输时间、实际传输时间、争用)中的任何或全部，使得响应对等实体可以确定其是否将能够在查询到期之前进行响应。如果不能，则其可能丢弃该查询或者中断其响应。如果查询设备在查询寿命期间没有接收到响应，则其可以重试(例如以更长的寿命)、放弃该查询或者进行其他动作。
在一些实施例中，对等设备可以向其可以监听到、但是并没有同步到的主设备发布带外查询，以便辨识由该主设备和/或同步到该站的设备所提供的服务。在一些具体实施中，它可以诸如在其可用性窗口中的一个或多个的期间向其主设备和/或同步的对等实体中继关于其他主设备(或另一个群集)的信息。可以揭示的关于另一个主设备、设备或群集的信息可以包括诸如其使用的社交信道、其可用性窗口调度(例如，时间、信道、周期)、(平均)发现信标周期、主偏置、其提供的服务、地址等内容。因此带外查询可以充当准DB或准SB之处在于，它可以方便一个设备同步到另一个设备或与另一个设备同步。
一些未同步的主设备(例如，没有对等设备与之同步的主设备)可以采用低功率操作模式。该低功率操作模式可以在站的发现信标中被指示，或者可以由可用性窗口的序列或调度和/或在发现信标中所通告的存在模式来推断。
在一个这样的操作模式中，未同步的主设备仍然可以发送发现信标，但是提供具有长周期(例如几秒)的短可用性窗口。由于可用性窗口短、稀疏的本质，对等实体可能要花一些时间来发现由未同步的主设备所提供的服务。
在根据一些实施例的通信环境内对等实体同步期间，由于群集内的对等设备被组织成同步树，因此非主设备与波段内的同步主设备同步；那些同步主设备(可能还有其他非主设备)与更高的同步主设备同步，等等，在树顶端处的一个锚定主设备为整个环境提供同步信息。如果非主设备在波段之内，则非主设备可以直接与锚定主设备同步。
设备的工作参数可以指定群集的同步树的最大深度，可以将其定义为主设备的层次或层级数目。锚定主设备的位置被定义为零层，同步主设备将驻留于编号为1到D的层中，其中D是主设备可以在其处驻留的最大层。树的深度可以被定义为D(或D+1，以考虑到非主设备)，在锚定主设备和非主设备(例如叶)之间的最大跳频数为D+1。
默认情况下，在组织群集时，对等设备可以发布发现信标，直到其作为非主设备进入位置中为止，在此时它可能停止或不停止传输信标。即使可应用的选择算法可能以其它方式使设备为主设备，该设备也可以选择作为非主设备，除非在该设备的波段中没有主设备。如果在波段中没有主设备，则该设备必须担当该角色。
所有主设备继续发布DB以维持其区域内的同步，并且可以以作为其在群集内的级别或层级的函数的周期性来继续发布。例如，在0层处的锚定主设备可以大约每100毫秒发布DB，在1层处的同步主设备可以大约每 150ms发布DB，在2层处的同步主设备可以每500ms发布DB，等等。这些值仅仅是示例性的，而决不是要限制或限定DB周期的持续时间；在不同层级内的主设备可以采用相同的周期，而在相同层级中的主设备可以采用不同的周期。
主设备的层级通常将在其DB中被报告。该信息允许侦听设备确定群集在其群集区域内有多深。根据该深度和/或其他信息(例如，它能够监听到多少主设备发布DB，最大群集深度)，该设备可以确定其应当是非主设备还是其应当继续发布DB并保持为主设备。
群集的最大深度参数可以被编程到设备中和/或在发现信标和/或其他信标内被通告。还可能施加其他限制，诸如主设备的最大数量、要求主设备只有在其只能够监听到不多于阈值数量的其他主设备(例如在特定波段内，在特定层级处，总体地)的情况下才继续其角色等等。
例如，如果群集的最大深度为D，则位于层级S≥1(即，除了锚定主设备的层级之外的所有层级)处的主设备可以只被允许监听D–S个在层级 S中工作的其他主设备，并且仍然继续作为主设备(假设那些其他主设备具有较高或较好的主设备优先值)。此规定可允许集中在锚定主设备附近的上层同步主设备并使同步主设备的分散更远。
在一些实施例中，主设备选择算法或过程可能更愿意保持现任主设备而不是可能以其它方式被给予优先级的另一设备，除非该另一设备的选择优先值超过现任的阈值。这样可以帮助避免主设备的振摆或过度切换。然而，因为主设备的主要任务仅仅是广播同步数据，所以切换主设备的步骤并不会对群集或单个设备带来高的交易成本。
在一些实施例中，设备将与其能监听到的最佳主设备同步(即，具有最高优先值的主设备)、或者其能在给定波段内(例如，以超过特定阈值的信号强度)监听到的最佳主设备同步。
当设备在环境中上线并侦听发现信标时，如果仅从处在群集的最深或最大许可层处的同步主设备侦听，它可能同步到该站作为非主设备。然而，如果设备还能够侦听在不同群集中的另一个主设备(例如，由在发现信标中通告的锚定主设备属性确定)，如果其他主设备不在最大深度或最大层级处，或如果其他主设备具有较好的主设备优先值，则它可能偏爱加入该群集。
只能监听到在群集中相对深处(例如高的层级值)的其他设备的设备可能能够确定其处于同步环境的边缘处。如果这些其他设备中的大多数或全部都已经处于最大深度处，则新的群集可以产生，尤其是如果具有高优先值的设备出现的话。
新的环境/群集还可能在现有的环境跨越太大空间区域时出现。例如，群集的深度、对等设备有多近的测量、和/或其他因素的组合可以导致新的群集产生。在对等实体之间检测到的信号强度可能是确定对等实体的邻近的一种方式。
要求对等实体只与与其相对近的主设备同步的步骤可以使群集相对紧凑。相比之下，对树的最大深度的高限制可允许群集覆盖更多区域。通过调整这些(和/或其他参数)，可以形成适当的群集。
用于配置群集的不同参数将根据设备密度、通信负载和/或其他因素而适于不同的环境。例如，如果负载相对轻(例如设备是低功率传感器)，则与隐藏节点问题相关联的缺点应该被限制，并且可以实施相对深的群集 (例如大约10到15个级别)。另外，在更稀疏的环境中，用于选择主设备的过程可以更快分辨。
隐藏节点问题是指这样的场景，其中不在相互波段内的多个设备试图与共同的对等实体通信。因为它们不能监听到相互的传输，所以它们不能避开这些传输，并且它们与该共同的对等实体的通信可能冲突。虽然这可能由于需要在相对短的时间周期期间(即在可用性窗口内)通信而加剧，但是轻的负载可以帮助减轻该问题，并且允许比在具有更重负载的更密集环境中将可能实现的群集更深的群集。
如果没有本文中所描述的同步方法，则为了发现在环境中的所有设备而需要的发现信标或帧的总数量可能接近设备数量的平方(即每个设备都可能需要发送至少一个帧给其他每个设备)。这些帧会在随机的时间在任何信道上被发送。
相比之下，由一些实施例所提供的集体同步使得能够实现基于来自所选设备集(即主设备)的定期传输的同步，并且很好地扩展。在完全同步的环境中，所有设备相互发现所需要的帧的数量与设备的数量成比例。在序列号为0的可用性窗口期间广播的一个发现信标将到达波段内的所有其他设备。
合作信道切换
在一些实施例中，基于多个包括数据传输或数据交换操作的争用需求，对等设备规划或调节将无线电部件调谐到的信道序列。例如，且如先前所述，作为同步对等网络的一部分，可以要求设备出席在会合信道上的一个或多个可用性窗口，并可能需要在一个或多个社交信道上广播或接收发现信标(DB)。其他设备功能还可能需要使用共享的天线以维持与接入点的连接，扫描除当前信道之外的一个或多个信道，支持操作等。
在共享通信资源上满足多个需求的传统方法通常涉及一个功能接一个功能地相继授予资源。在这些方法中，例如，可能中断设备与另一个设备的对等通信会话(例如，用于数据传输)以适应联系另一个实体的蓝牙需求，然后可以重新开始对等会话，仅由调谐到社交信道的需求中断，以捕获发现信标，然后返回到数据传输操作，之后改变频率以进行信道扫描，等等。
满足对设备的无线电部件的争用需求的这些传统方法的一个问题是由设备进行的数据传输操作的通过量将受影响。具体地，每次必须要将无线电部件从通信伙伴失谐，数据通信必须要停止某个时间周期。
因此，在一些实施例中，对等设备将把其无线电部件调谐到的信道序列被设计为促进正在进行的数据交换或其他通信，同时设备满足一个或多个争用通信需求。在这些实施例中，必须要在与一个或多个对等实体进行数据传输的同时在多个功能或操作之间共享通信资源(例如无线电部件、天线)的设备将设计会满足那些需求的频率变化序列，建议调度的那些对等实体，并在改变序列期间，继续尽可能地交换数据。
因为每次频率变化可能具有预定的持续时间(例如60ms、100ms)，且该设备可能仅需要该时间的一小部分以满足调谐到特定信道所需的工作负荷(例如，进行主动或被动扫描，发布信标或其他信号，捕获信标)，在调谐到信道所花的时间的其余部分中，该设备可以与能够满足频率变化中的一些或全部的对等实体继续传输数据。
在一些实施例中，一对对等设备可以设法交换数据以传输文件、玩游戏、发现服务和/或出于其他原因。为了支持数据交换，在不同的具体实施中，该对设备可以形成其同步群集内的专有组，它们之一可以变成非选择主设备，在这种情况下，另一个将与它同步，它们可以进行带外通信，或者可以进行某种其他形式的合作。
为了解释一些实施例，假设设备是同步的，要么是一个同步到另一个、要么它们均与相同分级群集内的一个或多个同步站同步。它们可以是一组或一组的一部分，一个可以是非选择主设备，或者它们可能已经实现某种其他形式的一对一同步。
因为它们是一个分级结构的部分，所以它们具有维持与该群集同步的共同承诺，在这些示例实施例中，这样需要它们调谐到指定的信道以接收 DB和/或出席可用性窗口。出于例示性的目的，它们各自还具有独立的要求，以定期联系不同的接入点或其他基础结构设备。
图4A示出了根据一些实施例在本文所述的对等网络环境内进行数据传输的两个对等设备的信道序列。
在这种例示性场景中，模型序列410是一种模板，示出了在一个操作循环中的设备将其无线通信资源投入到的功能序列。在这种场景中，整个循环持续960ms，被分成16个各自为60ms长的时隙。功能简述如下：
功能 设备A的信道 设备B的信道
S1：社交信道1 6 6
S2：社交信道2 112 112
D：数据信道 157 157
I：基础结构信道 36 5
因为设备A和B是在同一分级结构内(或相互)同步的，所以它们使用相同的社交信道“S1”和“S2”——信道6和112。如上所述，社交信道是一个或多个主站在其上广播发现信标的信道。因此，对等设备将调谐到社交信道以接收DB。例示性地，两个社交信道之一(例如S1)可以在 2.4GHz频带中，另一个(例如S2)在5GHz频带中。设备A和B可以是双频带设备，因此监测两个信道。
数据信道“D”是选择供设备A和B用于进行其数据交换的信道。专用信道(例如信道157)可以是信道预定列表中试图使用的一个，两个设备之一可能已经指定或请求该信道，它可以在DB或SB中被辨识，或者可以已经以某种其他方式选择或指定。
基础结构信道“I”由设备A和B用于维持与其相应接入点或某个其他基础结构部件的联系。如在模型序列410中所示，每个设备必须周期性地使用其无线电部件以支持基础结构连接。因为假设它们参与独立的基本服务集(BSS)，所以每个具有不同的基础结构承诺(即，信道36用于设备 A，信道5用于设备B)。
信道序列430、450示出了分别由设备A和B实施的信道切换序列，且是根据模型序列410配置的。可以指出，该设备已经针对相同时隙调度了数据信道的使用，并将使用这些时隙进行其数据交换。
在一些实施例中，信道序列430、450与由主设备发布的可用性窗口调度相称。例如，为信道157上的数据交换而调度的时隙中的一些或所有可以匹配在该信道上调度的可用性窗口。如先前一部分中所述，可用性窗口序列可能较长(例如，多秒)，设备不必出席每个可用性窗口。因此，信道序列430、450可以包括与可用性窗口重合的一个或多个时隙。
在一些实施例中，关于其信道序列，每个设备了解其对等实体的调度。因此，设备A、B中的每个知道在通信周期的第一个、第三个、第九个和第十一个时隙期间另一个设备被调谐到同一社交信道。此外，因为设备A、B中的每个还知道另一个设备的存在模式值，所以他们知道另一个设备将出席哪个可用性窗口。
在一些具体实施中，在旨在允许捕获DB的时隙期间，设备可以在其已接收信标之后继续其数据交换，或者可以如通常在这些时隙期间那样进行其数据交换，并允许要发送DB的主设备与对等实体争用信道的使用。然而，在其他具体实施中，完整的时隙可以专用于在社交信道时隙期间接收发现信标和/或出席可用性窗口。
在图4A中所示的通信操作序列中，需要信道切换，但在不同通信功能之间仅有有限的争用。具体地讲，每个设备具有维持基础结构连接的承诺；这些连接在不同信道上，因此不允许伺机进行数据交换。然而，因为这些基础结构要求是在相同时隙期间调度的，所以两个设备并行满足它们。
每个设备还参与对等通信环境，这要求它们周期性地捕获信标和/或采取其他动作(例如，出席可用性窗口)。最后，设备从事与基础结构连接要求直接冲突并还可能与对等同步要求冲突的数据交换操作。具体地，对等网络的同步要求可能允许伺机进行数据交换，但基础结构要求可能不允许。
图4B示出了设备操作的其他变化之处在于设备A现在要求在多个不同信道-信道1、7和11上进行扫描。出于例示的目的，假设每次扫描可以在一个时隙内完成。当一个或两个设备必须满足对在设备多个功能之间共享的通信资源的不同类型需求时，也可以应用其中设备进行合作以伺机继续其数据交换、同时它们之一进行信道扫描的方式。
在传统的对等通信方案中，会中止在设备A、B之间的数据交换，同时设备A调谐到信道1、7和11并进行必要的扫描。在例示的具体实施中，这会将数据交换的通过量削减25％。尽管它们已经在图4A中周期的16个时隙中的12个期间交换数据，但现在那12个时隙中的3个被用于不兼容的功能。
然而，根据一些实施例，设备A将在其具体实施之前将设备A的新的信道序列470通告设备B。例如，设备A可以描述序列470(或仅仅描述其相对于序列430的变动)并指示将何时实施(例如，在下一个通信周期开始时)。设备A可以在其数据交换的过程中将此信息传递到设备B，可以进行带外通信，可以在可用性窗口期间通告其新的信道序列，可以发布同步信标(SB)等。
响应于此通知，设备B将确定其是否可以适应信道切换中的一些或所有。在其可以的程度上，它将这样做，且设备将在那些时隙期间在新的信道上继续其数据交换。
在一些实施例中，设备A将试图通过在多个通信周期上而非仅在如图 4B中所示的一个周期上满足对共享通信资源的冲突需求，来使由该需求引起的数据交换操作的中断最小化。例如，并非将全部三个信道扫描都放入序列470中，设备A可以在三个独立通信周期的每个(可以是相继或不相继的)期间在三个指定信道(即信道1、7、11)之一上进行扫描。这将会延迟信道扫描的完成，但会使得对数据交换的中断更少。
在这些实施例中，设备A可以在所有三个序列改变之前通知设备B，或者一次将一个变化通知设备B。在任一种情况下，设备B可以在指定时间调谐到目标信道时伴随设备A并在设备A执行其扫描的同时继续其数据交换。
类似地，如果设备A需要超过一个时隙以用于扫描，诸如需要两个相继时隙的被动扫描，它将调度变化的信道序列并通知设备B。在设备B能够适应变化的程度上，它将这样做，且数据交换将继续。
在一些具体实施中，由对等设备(例如，设备A)发布的发现信标或同步信标可以包括“邀请”字段，该字段用于邀请其他设备在指定信道序列上加入设备，例如，如果他们需要与设备通信。邀请字段可以辨识被邀请加入发布对等设备的一个或多个特定对等设备，或者可以是对所有对等设备的一般邀请。
图5示出了根据一些实施例共享信道切换调度的一对对等设备。在这些实施例中，如上所述，两个设备必须维持基础结构连接并周期性地出席社交信道。
然而，在这些实施例中，并非在独立信道(数据信道)上会合以执行其数据交换，它们在其相应基础结构信道之间交替，以便交换数据，同时满足其基础结构要求。因此，信道序列520和530是等价的并涉及两个不同的社交信道，如先前所述，以及基础结构信道切换的交替模式。
设备A和B可以是同一群集的一部分，在这种情况下，不论其数据交换如何，它们都会周期性地调谐到社交信道1和信道2。或者，仅设备之一可以是使用那些社交信道的群集的一部分，另一个设备可以调谐到相同信道，以便与其通信伙伴伺机进行数据交换。
在图5中所示的环境中，可以在16时隙调度的全部16个时隙期间进行数据传输，而不是必须暂停以适应基础结构要求。有利地，一个或多个额外的设备可以参与数据交换，具有不同基础结构信道的每个将出席，并可以将那些信道并入公共调度中。
在受限信道上的对等通信
在一些实施例中，可以采用一个或多个受限信道作为社交信道(例如，用于发布和使用发现信标)、会合信道(例如，用于实施可用性窗口)、数据信道(例如，用于执行对等数据交换)和/或基础结构信道(例如，用于维持与接入点的基础结构连接)。信道的使用可以受到管理机构 (例如，联邦通信委员会或FCC)、管理或控制射频(RF)频谱的一部分的机构或某个其他实体的限制。
在一些具体实施中，受限信道托管优选或特许的信号发射器或收发器 (例如，气象雷达系统)，该信道的使用必须遵从该优选源。例如，可能要求设备在检测到由优先源使用信道之后短时间内退出受限信道，或至少在处于该信道上同时保持静默，并可以要求其配置其使用以便于检测该源 (或至少不降低检测该源的能力)。
DFS(动态频率选择)是用于选择和改变无线通信信道的一种方案，在一些状况下是需要的(例如，对于由一些雷达系统使用的5GHz频带的部分)。该部分中描述的对等通信方法的实施例被配置为满足对等设备的通信要求，同时使用DFS并遵守信道的限制(例如，用于雷达回避)。
在这些实施例中，两个对等设备连接到不同的基础结构部件(例如，接入点)并进行通信(或布置成进行通信)以进行文件传输、流媒体、玩游戏、或执行需要更长交互时间的某种其他活动。它们还必须周期性地访问其基础结构信道。
如先前的部分中所述，对等设备可以通过在多个不同信道之间的跳频来进行其通信，可能伺机合作，同时满足基础结构要求并周期性地访问社交信道进行发现。通常，在前面的描述中采用固定长度的时隙，表示设备每次跳频到不同信道，它们在那里保持固定长度的时间周期。然而，现在它们必须还适应在一个或多个信道上的限制，这可能会破坏其规划的调度。
在一些实施例中，对等设备接入点中的一个或两个是DFS主设备， DFS主设备在调谐到受限信道时能够检测到优先或特许的射频信号(例如，受保护的雷达系统的签名)，并将命令DFS从设备(例如，对等实体)退出该信道或保持静默。检测到此类命令的对等设备将遵守它，即使发布的接入点不是该对等设备的相关联的接入点。两个对等设备(或如果超过两个在彼此通信，那么就是所有设备)能够侦听两个(或全部)接入点的传输，并将静默到它们从接入点侦听到的任何信道切换通告。因此，可以要求对等设备服从由其不相关联的接入点执行的限制。
此外，本部分中描述的实施例确保设备的检测在受限信道上的优先RF 信号的概率、或者检测退出或抑制使用受限信道的命令的概率与不实施对等通信的对应方法一样好。对等通信固有地独立于DFS主设备(以及在不被其了解的情况下)而发生，因此它们不能影响或形成那些通信。因此，可能重要的是确保对等通信不干扰现有的DFS回避过程。如下文将要讨论的，这可能需要对在受限DFS信道上特定时间的信道跳频和静默期的实施进行智能调度。
图6示出了根据一些实施例的在两个无线信道上的对等信道跳频通信。这些实施例展示了可以如何在非受限信道上进行对等通信；然后描述在一个或多个受限信道上进行对等通信的方法，以例示可以如何修改对等通信方案以遵守限制。
在图6中反映的实施例中，两个或更多个对等设备在进行信道跳频的同时进行通信。例示性地，设备之一可以是智能电话(例如，)，而另一个是利用与对等通信协议兼容的或某种其他媒体流传输程序向(或从)智能电话进行媒体流传输的媒体设备(例如，Apple设备)。尽管设备的信道跳频限于图6中的两个信道，但所述方法容易针对在超过两个信道之间的跳频而进行修改。
在图6中，信道1和信道2由接入点(AP)占用，这些接入点是独立且不同的基本服务集(BSS)的主设备。具体地，接入点1(或AP1)工作于信道1上，是第一BSS的主设备，第一BSS包括对等设备之一，而接入点2 (或AP2)工作于信道2上，是第二BSS的主设备，第二BSS包括另一个设备(或者如果超过两个对等设备正在通信，则包括其他设备之一)。
两个接入点均在以接近100ms持续时间但并不对准的固定间隔发布信标帧(或信标)。例如，AP1的信标间隔可以是大约102.4ms，而AP2的信标间隔可以是大约104ms。因此，信标帧在两个信道上是不同步的。
如上所述，对等设备能够在信道1和信道2之间进行同步跳频时继续通信，并满足其基础结构连接要求。在图6中，设备采用分成两个相等大小(128ms)时隙的256ms信道跳频序列，在该时隙期间，设备停留在两个独立信道上。时隙不与任一接入点的信标间隔同步，因此其发生将与AP的目标信标传输时间(TBTT)有可变的偏置。
假设对等设备之一充当非选择主设备(或作为包括通信对等实体的专有组的主设备)，该设备可能尝试和与其同步的AP的信标或常规群集主设备(例如锚定主设备、分支主设备)的信标同步，但那样其他对等设备将不可避免地与这一个对等设备同步。
因为信道1或信道2都不受限制，所以对等设备可以以固定长度的时隙继续其固定调度的信道跳频，只要是执行其数据传输所必要的。在它们按序列切换到每个信道时，它们能够以最小延迟立即开始或重新开始其传输，并能够继续传输，直到切换到另一个信道的时间。由于其长度短，因此由当前信道的AP发布的信标容易被该信道争用到，但仍有这样的可能性：对等实体可能会占用AP的信标，但信标和设备的数据传输都不依赖于彼此或不要求考虑到彼此。
然而，如果由对等设备用于对等通信的信道之一是DFS信道，或者如果两个都是DFS信道，那么图6的信道跳频方案就有违反限制的风险。例如，如果信道1是DFS信道且AP1(充当DFS主设备)在对等设备调谐到信道2的同时发布具有信道切换通告要素的信标，对等实体不会接收到信道切换通告，并会在返回信道1时立刻重新开始其数据传输。这会违反DFS要求/限制，因为对等实体通过DFS主设备在该信道上发布要求它们遵守的信道切换通告之后，对等实体会在信道1上传输数据帧。
此外，继续在受限信道上进行的对等数据传输可能使得对等设备错过一个或多个报告信道切换通告的信标。具体地，它们的对等通信可能会与信道切换通告冲突或使信道切换通告延迟。因此，即使它们在已做出第一信道切换通告时被调谐到信道1(并进行对等通信)，它们也可能会错过它并且不能遵从受保护信号。
因此，在将一个或多个DFS信道包括在由设备使用的信道跳频序列中进行对等通信的一些实施例中，实施一种或多种预防措施。
一种预防措施要求对等设备在切换到DFS信道时保持静默，直到它们从与该信道相关联的AP或DFS主设备接收到信标为止，或者接收到指示信道是否没有限制的某种其他适当的管理帧或动作帧为止。设备还在AP的 TBTT附近保持静默，可能总时间为5-10ms，以避免与信标冲突。
如果由设备接收的信标或其他帧指示信道是畅通的(例如，它不包括信道切换通告要素)，或者如果在时间上接近TBTT时未接收到信标，并且如果预防措施到位以确保设备的对等通信不降低成功接收信道切换通告的概率(例如，TBTT附近的静默期)，则设备可以开始或重新开始其对等数据传输。
为了补充这个方案，当对等设备在其信道跳频序列中包括受限的DFS 信道时，它们可以将序列与和DFS信道相关联的AP的TBTT对准。如果使用多个DFS信道，它们可以与所有信道上的TBTT对准(或试图对准)。如将要讨论的，这可能需要动态设定大小的通信时隙，而不是如图6 中所示的固定大小时隙，因为不同AP的TBTT将彼此漂移。
图7A示出了根据一些实施例的在两个无线信道上的对等信道跳频通信，这两个无线信道之一为受限信道。在这些实施例中，信道1是受限 DFS信道；因此，对等设备将其信道序列周期与接入点1(AP1)的多个信标间隔对准。在该实例中，信道序列的周期是信标间隔长度的3倍：307.2ms (或300TU)。在其他具体实施中，可以使用其他倍数(例如，在1和4 之间，包括1和4)。不同的倍数可以促进对等实体与在多个信道上的不同 TBTT或TBTT的不同组合对准的需求。
因为AP1和AP2的信标间隔不是同步的，所以对等设备在信道2上花费的信道序列周期和时隙将不会与AP2的TBTT对准。然而，因为信道2 不是受限信道，所以设备不需要遵从在该信道上的另一个信号源，相反，能够在它们切换到信道2时立即开始/重新开始其数据传输。
然而，它们每次切换到在时间上接近调度的信标帧的信道1时，它们都会观测大约5-10ms的静默期，以便捕获信标。在一些具体实施中，配置信道跳频序列，使得设备在AP1的TBTT之前短时间(例如1-3ms)内切换到受限信道。
图7A中所示的同步信道跳频被配置为使得所有数据传输时隙都约等于信道跳频基准周期的一半。然而，在其他具体实施中，时隙可以是不同大小的。
例如，因为通信在信道2上可能更有效，所以在信道1上的时隙可以比在信道2上的时隙更短。即使对于AP1信标间隔三倍的信道跳频周期，在信道1上的时隙也可以为小于信标间隔，只要设备根据调度返回到信道1 即可。相反地，如果信道1没有信道2拥塞，例如，在信道1上的时隙可以比在信道2上的时隙显著更长。
如上所述，对等设备将不仅在它们在时间上接近AP1的TBTT切换到信道1时保持静默，而且还将在它们在信道1上(并主动地进行通信)且 TBTT即将到来时保持静默。如果信标或其他帧指示信道是畅通的，或者如果未接收到信标，则可以重新开始数据传输。如果信道不是畅通的，则它们不能在信道1上重新开始其传输。在这种情况下，它们可以改变信道跳频序列以在信道2上花费更多时间，但周期性地返回到信道1(例如，每三个TBTT)，以确定信道是否释放，或采取其他动作以继续其数据传输，同时能够检测信道1何时可用。
图7B示出了根据一些实施例的在两个受限无线信道上的对等信道跳频通信。在这些实施例中，对等设备将其跳频与信道2对准，以与AP2的目标信标传输时间相符，使得将能够在两个信道上都捕获信道切换通告(和/ 或其他限制消息)并可以避免非法传输。
在图7B中反映的实施例中，所有信道切换都与目标信道的TBTT对准，并在每个TBTT附近观测静默期。因此，检测限制消息(例如，具有信道切换通告的信标)的可能性决不比设备未在这些信道上进行对等通信时更差。
在这些实施例中，切换时间的计算是动态的，以便不仅适应不同的信标间隔，而且允许在AP之间漂移。可以在一个信道上、两个信道上、或不在任一信道上实施最小停留时间(例如，大约一个信标间隔)。因为信道跳频基准周期是AP1信标间隔的3倍(即，在图7A和图7B中N＝3)，且因为两个信标间隔的持续时间都非常接近，所以设备可以在每个信道上停留至少完整的信标间隔，并将因此在每个信道跳频周期期间几乎可以在每个信道上捕获至少一个信标。
为了确定图7B的实施例中何时切换到另一个信道，对等设备记录它们在每个信道上捕获上一个信标的时间，并使用该时间计算在该同一信道上的将来TBTT。这些值将用于确定在从该信道切换离开之后何时切换回去。参考图7B解释了这种情况的实例。
对等设备已经跟踪了信道1的TBTT，因此它们知道每个信道跳频周期何时开始/结束，以及它们何时必须切换回信道1(例如，在时间t2)。同时，在信道2上的先前时隙期间，设备注意到在信道2上发布信标的时间t1。因为它们知道信道2的信标间隔(即104ms)，所以设备因此能够计算AP2的一个或多个将来的TBTT(例如，接下来的两个或三个)。
在结合时间t2考虑时，这些时间允许设备辨识要返回到信道2的正确或适当时间t3。例示性地，设备可以选择t2之后默认或最小时间周期之后发生的第一个TBTT作为返回信道2的时间，使得设备将在信道1上停留足以捕获至少一个TBTT的时间周期。例示性地，可以由信道的信标间隔，由诸如100ms的固定值等确定这个时间周期。如上所述，实际上可以在目标信道的TBTT之前稍早发生信道切换。
不论其信道跳频的次序和持续时间如何，图8的数据传输中涉及的对等设备都在信道1和信道2上花费足够长的时间，以确保它们每两秒或数秒从AP1和AP2中的每个接收至少一个信标。因为用于典型设备(例如，具有Wi-Fi和/或蓝牙功能的设备)的时钟以距其标称值大约+/-20ppm的精确度为特征，所以设备跟踪接入点的信标传输时钟并以在几百微秒内的精确度可靠预测将来的TBTT是相当容易的。
尽管在受限DFS信道上的数据传输周期被示为图7A和图7B中的不中断框，但应当理解，如上所述，在包括AP或DFS主设备的TBTT的每个周期期间发生的数据传输将在TBTT附近暂停。
在一些实施例中，可能要求在一个或多个受限通信信道上进行对等通信的一些或全部设备还在社交信道(例如，用于使包括对等设备的群集同步的独立信道)上花费时间。例示性地，设备可能需要调谐到社交信道以发送或接收发现信标(或同步信标)，或出席可用性窗口(假设可用性窗口是在社交信道上实施的)。如果可用性窗口不是在社交信道上实施的，则还可以要求设备周期性地调谐到会合信道，以出席至少与其存在值指示的一样多的可用性窗口。
倾向于这些要求将不会从设备的直接对等通信方案转移大量的时间。例如，为了捕获定期调度的发现信标，可能每150ms需要大约5-15ms，而出席可用性窗口可能每1秒或2秒需要大约100-120ms。
在当前讨论的实施例中，社交信道决不是受限信道。因此，对等设备可以在任意时间调谐到社交信道，这意味着在社交信道上出席可以与在某个其他信道(例如，设备进行对等通信的受限DFS信道)上的接入点信标间隔同步。然而，在设备离开社交信道时，它可以调谐到受限信道，在这种情况下，切换的时间不是任意的(即，因为切换可以与受限信道的TBTT 对准)。
图8示出了根据一些实施例的在社交信道和一个或多个受限信道之间的对等信道跳频通信。
可以认为这些实施例类似于图7B中所示的实施例之处在于基准信道跳频周期是从受限信道接入点的信标间隔计算的。在图8中，如在图7B中那样，基准信道跳频周期是AP1的信标间隔的3倍；在其他实施例中可以采用其他基准周期。群集主设备(例如，锚定主设备、分支主设备)可以是对等设备之一，在社交信道上以大约150ms的平均周期发布发现信标(或其他信标)。
对等设备将动态地计算每个时隙的长度以满足各种目标-包括在每个周期开始时返回到信道1，使跳频到所有受限信道与在那些信道上的TBTT同步，根据其存在值出席可用性窗口(对等设备可以采用相同的优先值以帮助它们使所有信道切换同步)，以及在社交信道上发布/捕获尽可能多的信标。
因此，在每个时隙期间，设备可以计算一个或多个将来的信道切换，上文所枚举的目标中的任何者(和/或其他)的优先权可能影响信道选择。因为每次从社交信道切换开都将是切换到受限信道(在图8的实施例中)，所以社交信道上的时隙末端不是任意的。
在一些实施例中，出席可用性窗口的步骤可以相对于下述情况具有优先权：大部分甚至所有其他目标-或至少在每个可用性窗口序列的可用性窗口编号0处出席。如先前一部分中所述，所有同步的对等设备都必须出席这个可用性窗口；通过这样做，使得对等设备能够保持同步并获得当前的调度信息。
在这些实施例中，将调度信道切换以确保对等实体至少出席由其优先值指定的那些可用性窗口。有利地，如果图8的信道跳频数据传输中涉及的对等实体之一是负责设置可用性窗口调度的锚定主设备，则该设备可以将可用性窗口与一个或多个其他目标同步。
在图8中，在信道1上的数据传输810a在被选择允许设备调谐到社交信道的时间终止，发布/接收信标，然后恰好在AP2的TBTT之前切换到信道2。将在信道2上的数据传输820a定时到恰好在下一个社交信道信标之前结束，使得设备能够切换到针对信标的社交信道，然后在下一个信道跳频序列开始时返回到用于数据传输810b的信道1。
在数据传输810b之后，设备调谐到社交信道以出席可用性窗口830a，在此期间可以发送同步信标(例如，取代发现信标)。在可用性窗口之后，设备返回到用于下一周期的信道1，其开始于数据传输810c，随后是另一个社交信道信标，然后切换到用于另一个数据传输时隙的信道2。
如先前一部分中所述，在社交信道上发布的发现信标不必遵守刚性的周期调度。因此，如果正由参与数据传输的对等实体之一传输在图8中的社交信道上发布的信标，则可以灵活且动态地调度那些信标，以便至少提供阈值密度。例如，可以如图8中那样设计信道跳频序列以在每个新的信道跳频序列之前(即，恰好在返回信道1之前)在社交信道上传输发现信标。可以伺机调度另外的发现信标，以在时间上与来往于信道2的跳频接近地发生。
在一些实施例中，在社交信道上被调度为适应社交信道信标的时隙 (非可用性窗口)可以为大约10ms，这足够长以在信标时间之前极少毫秒调谐到该信道，传输或接收信标，多停留几毫秒，然后退出。根据设备必须出席窗口的最少量时间和/或其他因素，调度以适应可用性窗口的社交信道时隙更长，可以为大约150ms到200ms。
如果信道2不是受限信道，则可以任意地调度到信道2的跳频而不是必须要与AP2的TBTT同步。在信道跳频序列中具有非受限(且非社交) 信道在一些情况下可以提高设备数据传输的效率或通过量。例如，尽管 AP1和AP2的TBTT由于其不同的信标间隔而不能完全同步，但将在一些时间期间它们彼此在时间上相近地发生，且在此期间调度社交信道信标以在两个AP信标间隔的中点附近发生。
在图8的实施例中(即，其中两个数据信道都是受限的)，这种场景可能需要跳过社交信道信标，因为如果设备被调谐到用于信标的社交信道，它们可能不会切换回去几十毫秒，直到下一个TBTT。然而，利用非受限信道，设备可以切换到用于信标的社交信道，然后切换到非受限信道以继续其数据传输。或者，当然，对等设备可以在社交信道上伺机执行数据传输，直到它们能够在接近TBTT的时间返回到受限信道。
对等设备
图9是根据一些实施例的对等通信设备的框图。在设备900内示出了两个主要协议层或操作层——逻辑链路层和数据链路层。在逻辑链路层之上，一个或多个应用程序和/或实用程序(例如mDNS，Bonjour)可以工作；在数据链路层之下是物理层，负责通过传输介质传输帧以及从传输介质接收帧。
在一些实施例中，逻辑链路层和数据链路层可以由单独的处理器或者由位于单个部件上的集成电路来物理地实现。出于清楚的目的省略了设备 900的一些部件，诸如处理器、存储器、显示器、天线和通信端口部件等等。
在数据链路层内，由同步状态机910发布和/或接收同步帧(例如，发现信标或DB、同步信标或SB)。传入的同步帧被路由到主设备数据库 920，并且然后向上传递到逻辑链路层。数据帧被分组队列922处理。
在一些具体实施中，同步状态机910具有两个模式(主设备和非主设备)并且连续运行。如先前所述，主设备是发布发现信标以方便设备同步的设备，而非主设备可以发布某种类型的信标并可以请求或不请求其他设备与其同步。
同步状态机负责对等设备与其当前主设备的同步。如果设备900是主设备，则状态机910管理其发现信标和/或同步信标的传输，还管理其可用性窗口的存在。同步状态机910还可以负责计算停留时间和切换时间，诸如设备900何时与另一个设备进行数据传输，同时在多个信道之间跳频。
扫描状态机912扫描社交信道以查找信标。无线电信道管理器914管理与其他实体(例如基础结构模块)以及在不同无线电部件(例如Wi-Fi、蓝牙)之间的无线电资源(例如共享的天线)。同步状态机910与无线电信道管理器914交互以在适当时间将设备的无线电部件切换到正确信道，用于可用性窗口、数据传输、捕获信标和/或出于其他目的。出于其他目的 (例如扫描信道以寻找新的设备)，扫描状态机912和/或设备900的其他部件可以与无线电信道管理器交互。
对等高速缓存916存储主机对等设备900正在与之通信或者将要与之通信的有限数量的其他设备的相关信息。该高速缓存的使用可以帮助缓解在一些硬件/固件具体实施中与存储器限制相关联的问题。例如，数据链路层可以由专用Wi-Fi芯片组实现，其通常不具有对大存储体的访问权限。在对等高速缓存916中的信息与在对等数据库936中的信息同步。
主设备选择代码918被周期性地执行，以利用来自对等数据库936的信息和/或其他信息来执行用于选择或辨识主设备的选择过程。例如，该代码的执行可以导致基于主设备数据库920中的设备作为主设备的适用性来对这些设备排名。
主设备数据库920存储关于对等设备900知道的所有主设备的数据。此类数据可用于同步和/或主设备选择，并可包括但不限于RSSI(接收信号强度指示)(例如最近的帧、多个帧的平均值、最小值、最大值)、主设备优先值、用于计算主设备优先值的选择度量、群集大小和同步参数。
在一些实施例中，主设备数据库920被填充或更新，并且主设备选择代码918在接收到每个发现信标时执行。
数据链路层的分组队列922存储传入和/或传出数据帧。逻辑链路层的分组队列932存储从其他设备传入的以及传出到其他设备的对等通信。
分组调度器930调度到被同步设备的多播、广播和单播通信，以及到对等实体没有与之同步的主设备(“未同步主设备”)和到与未同步主设备同步的设备的带外查询/响应。分组调度器还可以负责选择信道序列供设备900切换(例如，满足对设备的无线电部件的争用需求，进行数据传输)。或者，可以实现诸如任选信道序列控制940的独立部件以辨识用于设备的信道序列。
对等数据库936存储关于未同步主设备的可用性窗口的信息、存在模式，以及其他定时相关的信息。存在模式管理器934基于可包括但不限于如下因素的因素来控制对等设备的存在模式：到被同步设备的当前活动的数据链路、到那些设备的当前数据率、扫描要求、带外查询要求、功率管理状态、蓝牙要求、其他无线电要求等。
对等数据库936辨识对等设备900知道的所有设备，并存储关于每个设备的信息。该信息可包括但不限于其身份(例如，网络地址)、其锚定主设备的身份、主设备优先值、能力(例如，受支持的频带、信道带宽、调制/数据率)、存在模式、由设备支持的服务、未决块ACK协议等。对等数据库936因此可以通过提供可按优先值和/或其他标准排序的候选设备列表来协助主设备选择过程。
应用界面938包括到较高系统层和模块的接口，其可包括但不限于：配置和网络管理、GUI(图形用户界面)、服务通告和发现等等。GUI可以向设备使用者呈现周围对等实体的列表、它们的物理接近度、波段或信号强度、它们的服务列表、和/或其他信息。
图9中所示的对等设备900的配置是示例性的。在其他实施例中，对等设备的配置可以在不同程度上有所不同。例如，设备900的部件的功能可以以不同方式被组合，单个部件的功能可以被划分，和/或多个部件的功能可以被合并。
在一些实施例中，对等设备包括应用处理器来支持应用程序(例如在设备900中位于上层中的应用程序和实用程序)。应用处理器提供存储器管理、图形处理和/或应用需要的其他功能。在一些实施例中，对等设备还包括无线接口，诸如基带处理器，用于进行无线通信，连同对应的存储器和收发器，用于支持无线通信和通信处理。
无线接口可以包括在图9的逻辑链路层和数据链路层中所示的所有部件以及结合这些部件所述的功能性。无线接口还可以处理通常与物理层相关联的一些任务(例如信道编码)。
因此，在一些实施例中，对等设备的“通信模块”或“无线通信模块”可以是指上面刚刚描述的稳健无线接口部件。在其他一些实施例中，通信模块可以包括基带处理器和用于操作或管理设备的天线的相应无线收发器、和可能的由基带处理器使用的存储器。在其他实施例中，通信模块可以包括设备900的逻辑链路层和数据链路层的部件、以及向对等设备传输数据和从对等设备接收数据所必需的其他部件。
上述一些实施例在其中执行的环境可以包含通用计算机或专用设备，诸如手持式计算机、智能电话或其他移动设备。为了清楚说明，可以省略此类设备的一些细节(例如处理器、存储器、数据存储装置、显示器)。一个或多个任务或功能所归属的部件，诸如处理器或存储器，可以是暂时配置成执行指定任务或功能的一般部件，或者可以是制造成执行该任务或功能的特定部件。本文所使用的术语“处理器”是指配置成处理数据和/或计算机程序代码的一个或多个电子电路、设备、芯片、处理内核和/或其他部件。
该具体实施方式中描述的数据结构和程序代码通常存储在非暂态计算机可读存储介质上，其可以是能够存储供计算机系统使用的代码和/或数据的任何设备或介质。非暂态计算机可读存储介质包括但不限于易失性存储器、非易失性存储器、磁性和光学存储设备(诸如磁盘驱动器、磁带、CD (光盘)、DVD(数字通用光盘或数字视频光盘))，固态硬盘和/或现在已知或以后开发布的其他非暂态计算机可读介质。
具体实施方式中所述的方法和过程可实施为代码和/或数据，其可存储在如上所述的非暂态计算机可读存储介质中。当处理器或计算机系统读取和执行存储在该介质上的代码并操控存储在该介质上的数据时，处理器或计算机系统执行实施为代码和数据结构并存储在该介质内的方法和过程。
此外，可以将方法和过程编程到硬件模块中，诸如但不限于专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)和其他现在已知或以后开发的可编程逻辑设备。在激活此类硬件模块时，它执行该模块内包括的方法和过程。
已提供的前述实施例仅用于例示和描述性目的。它们并非旨在是穷举性的或将本公开限制于所公开的形式。因此，对于本领域的技术人员而言许多修改和变型将是显而易见的。本发明的范围由所附权利要求而非由前面的公开内容限定。

Claims (17)

1.一种用于进行对等通信的设备，所述设备包括：
处理器；
存储器；和
无线收发器，所述无线收发器用于进行无线通信；
其中所述处理器和所述无线收发器被配置为：
确定受限信道的目标信标传输时间TBTT；
至少部分地基于所述TBTT，将信道跳频序列与所述受限信道的所述TBTT对准，其中所述受限信道包括要求遵从其他设备的信道；
在所述TBTT之前调谐到所述受限信道；
在调谐到所述受限信道之后：
在包括所述TBTT的时间间隔期间抑制传输；以及
在包括所述TBTT的所述时间间隔之后，响应于(i)接收到指示所述受限信道是畅通的信标或管理帧、或(ii)确定在包括所述TBTT的所述时间间隔期间未接收到信标或管理帧，在所述受限信道上传输。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述存储器被配置为存储多个信道的频率的身份，所述多个信道包括所述受限信道；并且
所述处理器和所述无线收发器被进一步配置为在进行所述对等通信的同时以重复序列在所述多个信道之间跳频。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述重复序列具有周期，所述周期等于在所述受限信道上工作的中央节点的信标间隔的倍数。
4.一种进行对等通信的方法，所述方法包括：
计算用于通信信道的信道跳频序列，在所述通信信道上进行所述对等通信，其中所述通信信道包括受限信道，第一主设备在所述受限信道上以信标间隔发布信标帧，并且所述计算将所述信道跳频序列与所述受限信道的目标信标传输时间TBTT对准；
调谐到所述受限信道，其中所述受限信道包括要求遵从其他设备的信道；
在包括所述TBTT的时间周期内抑制传输；以及
在包括所述TBTT的所述时间周期之后，响应于(i)接收到信标帧，所述信标帧指示所述受限信道为空闲的、或(ii)确定在包括所述TBTT的所述时间周期期间内未接收到信标帧，在所述受限信道上传输所述对等通信。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括在所述通信信道的所述信道跳频序列之间跳频，其中所述跳频包括：
计算所述信道跳频序列的周期，其中所述周期约等于所述信标间隔的倍数；
计算从所述受限信道调谐到其他非受限信道的时间；以及
在下一个跳频周期调谐到所述受限信道。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在下一个跳频周期调谐到所述受限信道的步骤包括在所述TBTT之前约1-3毫秒调谐到所述受限信道。
7.根据权利要求5所述的方法，其中计算从所述受限信道调谐到所述其他非受限信道的时间的步骤包括计算固定长度时隙以用于在所述受限信道和所述其他非受限信道上进行所述对等通信。
8.根据权利要求4所述的方法，还包括在所述通信信道的所述信道跳频序列之间跳频，其中所述跳频包括：
计算所述信道跳频序列的周期，其中所述周期约等于所述信标间隔的倍数；
计算从所述受限信道调谐到其他受限信道的时间；以及
在下一个跳频周期调谐到所述受限信道。
9.根据权利要求8所述的方法，其中计算从所述受限信道调谐到所述其他受限信道的所述时间的步骤包括：
辨识其他信标间隔，其他主设备以所述其他信标间隔在所述其他受限信道上发布信标帧；
至少部分地基于所述其他信标间隔计算其他TBTT；以及
选择在所述其他TBTT之前的时间以调谐到所述其他受限信道。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述其他TBTT之前的所述时间为在所述其他TBTT之前的约1-3毫秒。
11.一种进行对等通信的方法，所述方法包括，在第一对等设备处：
辨识两个或更多个通信信道，在所述两个或更多个通信信道上进行所述对等通信；
至少部分地基于第一信道的信标间隔选择时间周期，以用于在所述两个或更多个信道之间进行多信道跳频序列；
在每次跳频到第一信道时，延迟在所述第一信道上传输，直到出现如下情况之一：
从第一管理节点接收到通信，所述通信指示所述第一信道为空闲的；以及
经过预定持续时间的时间窗口，在此期间未从所述第一管理节点接收到通信；以及
对切换到社交信道进行定时，以与如下之一符合：
在所述社交信道上的对等信标，所述对等信标用于与其他对等设备的群集保持同步；以及
在所述社交信道上的可用性窗口，所述可用性窗口用于发现所述群集中的其他对等设备。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括，在延迟在所述第一信道上传输之后：
重新开始所述对等通信；以及
在所述第一管理节点的下一个目标信标传输时间(TBTT)之前重复所述延迟。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
对切换到第二信道进行定时，以使切换在任意时间发生；以及
在切换到所述第二信道时立即重新开始所述对等通信。
14.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述第一管理节点包括接入点，所述接入点与所述第一对等设备之外的一个或多个对等设备相关联；
所述第一对等设备与在第二信道上工作的第二管理节点相关联；以及
所述方法还包括：
遵守由所述第一管理节点发布的信道切换通告。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
响应于所述第一对等设备是所述群集的锚定主设备，则使位于所述社交信道上的可用性窗口的调度与所述第一信道的所述信标间隔同步。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述预定持续时间为约10ms。
17.根据权利要求11所述的方法，其中：
在所述第一信道上要求动态频率选择DFS；并且
所述第一管理节点包括DFS主设备。
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