CN106060936A - 用于在无线网状网络中通信的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本文描述一种用于在无线网状网络中通信的方法的实施例、一种用于在蓝牙低功耗(BLE)网状网络中通信的方法的实施例以及一种无线通信装置的实施例。在一个实施例中，一种用于在无线网状网络中通信的方法包括：在第一无线通信装置处，在单位时段中扫描所述无线网状网络以发现所述单位时段内由所述无线网状网络中的第二无线通信装置使用的第一传输时隙；在所述第一无线通信装置处，为所述第一无线通信装置选择所述单位时段内的第二传输时隙，其中所述第二传输时隙不同于所述第一传输时隙；以及从所述第一无线通信装置，在后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述无线网状网络中广播数据。

Description

用于在无线网状网络中通信的方法和系统

技术领域

本发明涉及无线网状网络以及用于在无线网状网络中通信的方法和系统。

背景技术

无线网状网络可以用于方便无线通信装置之间的通信。典型的无线网状网络包括在网状拓扑中无线地连接的无线通信装置。

发明内容

本文描述一种用于在无线网状网络中通信的方法的实施例、一种用于在蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy，BLE)网状网络中通信的方法的实施例以及一种无线通信装置的实施例。在实施例中，一种用于在无线网状网络中通信的方法包括：在第一无线通信装置处，在单位时段中扫描无线网状网络以发现单位时段内由无线网状网络中的第二无线通信装置使用的第一传输时隙；在第一无线通信装置处，为第一无线通信装置选择单位时段内的第二传输时隙；以及从第一无线通信装置，在后续单位时段内的第二传输时隙期间在无线网状网络中广播数据。在实施例中，单位时段被划分为将由无线网状网络中的无线通信装置使用的传输时隙，第二无线通信装置位于第一无线通信装置的通信范围内，并且第二传输时隙不同于第一传输时隙。还描述了其它实施例。

在实施例中，用于在无线网状网络中通信的方法进一步包括：在后续单位时段内的第二传输时隙期间在无线网状网络中从第一无线通信装置广播数据之前，从第一无线通信装置，在为加入无线网状网络预留的传输时隙或第二后续单位时段内的第二传输时隙期间向第二无线通信装置传输加入无线网状网络的请求。

在实施例中，用于在无线网状网络中通信的方法进一步包括：在后续单位时段内的第二传输时隙期间在无线网状网络中从第一无线通信装置广播数据之前，在第一无线通信装置处，在第二后续单位时段内的第一传输时隙期间从第二无线通信装置接收确认消息，所述确认消息确认由第一无线通信装置使用第二传输时隙。

在实施例中，用于在无线网状网络中通信的方法进一步包括：在第一无线通信装置处，在为第一无线通信装置选择每个单位时段内的第二传输时隙之前，为第一无线通信装置选择每个单位时段内的第三传输时隙，其中第三传输时隙不同于第一传输时隙和第二传输时隙；以及在第一无线通信装置处，在第二后续单位时段内的第一传输时隙期间从第二无线通信装置接收消息，所述消息反对由第一无线通信装置使用第三传输时隙。

在实施例中，在第一无线通信装置处，在单位时段中扫描无线网状网络包括：在第一无线通信装置处，创建邻居表，所述邻居表列出第二无线通信装置以及由第二无线通信装置使用的第一传输时隙。

在实施例中，在第一无线通信装置处，为第一无线通信装置选择单位时段内的第二传输时隙包括：在第一无线通信装置处产生随机数，所述随机数对应于每个单位时段内的第二传输时隙的位置。

在实施例中，在第一无线通信装置处在单位时段中扫描无线网状网络包括：在第一无线通信装置处，以第一频带在无线网状网络中接收信号。从第一无线通信装置，在无线网状网络中广播数据包括：从第一无线通信装置，以第二频带在无线网状网络中传输信号，其中第一频带不与第二频带重叠。

在实施例中，用于在无线网状网络中通信的方法进一步包括：在第一无线通信装置处，在第二后续单位时段内的第一传输时隙期间从第二无线通信装置接收数据包；以及从第一无线通信装置，在第二后续单位时段或第三后续单位时段内的第二传输时隙期间在无线网状网络中传输接收到的数据包。

在实施例中，无线网状网络是点对点网络。

在实施例中，一种用于在蓝牙低功耗(BLE)网状网络中通信的方法包括：在第一BLE兼容装置处，在单位时段中扫描BLE网状网络以发现单位时段内由BLE网状网络中的第二BLE兼容装置使用的第一传输时隙；在第一BLE兼容装置处，为该BLE兼容装置选择单位时段内的第二传输时隙；以及从第一BLE兼容装置，在后续单位时段内的第二传输时隙期间在BLE网状网络中广播数据。在实施例中，单位时段被划分为将由BLE网状网络中的BLE兼容装置使用的传输时隙，第二BLE兼容装置位于第一BLE兼容装置的通信范围内，并且第二传输时隙不同于第一传输时隙。

在实施例中，用于在BLE网状网络中通信的方法进一步包括：在后续单位时段内的第二传输时隙期间在BLE网状网络中从第一BLE兼容装置广播数据之前，从第一BLE兼容装置，在为加入BLE网状网络预留的传输时隙或第二后续单位时段内的第二传输时隙期间向第二BLE兼容装置传输加入BLE网状网络的请求。

在实施例中，用于在BLE网状网络中通信的方法进一步包括：在后续单位时段内的第二传输时隙期间在BLE网状网络中从第一BLE兼容装置广播数据之前，在第一BLE兼容装置处，在第二后续单位时段内的第一传输时隙期间从第二BLE兼容装置接收确认消息，所述确认消息确认由第一BLE兼容装置使用第二传输时隙。

在实施例中，用于在BLE网状网络中通信的方法进一步包括：在第一BLE兼容装置处，在为第一BLE兼容装置选择每个单位时段内的第二传输时隙之前，为第一BLE兼容装置选择每个单位时段内的第三传输时隙，其中第三传输时隙不同于第一传输时隙和第二传输时隙；以及在第一BLE兼容装置处，在第二后续单位时段内的第一传输时隙期间从第二BLE兼容装置接收消息，所述消息反对由第一BLE兼容装置使用第三传输时隙。

在实施例中，在第一BLE兼容装置处，在单位时段中扫描BLE网状网络包括：在第一BLE兼容装置处，创建邻居表，所述邻居表列出第二BLE兼容装置以及由第二BLE兼容装置使用的第一传输时隙。

在实施例中，在第一BLE兼容装置处，为第一BLE兼容装置选择单位时段内的第二传输时隙包括：在第一BLE兼容装置处产生随机数，所述随机数对应于每个单位时段内的第二传输时隙的位置。

在实施例中，在第一BLE兼容装置处在单位时段中扫描BLE网状网络包括：在第一BLE兼容装置处，以第一频带在BLE网状网络中接收信号。从第一BLE兼容装置，在BLE网状网络中广播数据包括：从第一BLE兼容装置，以第二频带在BLE网状网络中传输信号，其中第一频带不与第二频带重叠。

在实施例中，用于在BLE网状网络中通信的方法进一步包括：在第一BLE兼容装置处，在第二后续单位时段内的第一传输时隙期间从第二BLE兼容装置接收数据包；以及从第一BLE兼容装置，在第二后续单位时段或第三后续单位时段内的第二传输时隙期间在BLE网状网络中传输接收到的数据包。

在实施例中，BLE网状网络是点对点网络。

在实施例中，一种无线通信装置包括天线模块和收发器模块，该天线模块被配置成接收射频(RF)信号或传输RF信号，该收发器模块被配置成在单位时段中扫描无线网状网络以发现单位时段内由无线网状网络中的第二无线通信装置使用的第一传输时隙、为该无线通信装置选择单位时段内的第二传输时隙、以及在后续单位时段内的第二传输时隙期间在无线网状网络中广播数据。在实施例中，单位时段被划分为将由无线网状网络中的无线通信装置使用的传输时隙，第二无线通信装置位于该无线通信装置的通信范围内，并且第二传输时隙不同于第一传输时隙。

在实施例中，收发器模块进一步被配置成在为加入无线网状网络预留的传输时隙或第二后续单位时段内的第二传输时隙期间，向第二无线通信装置传输加入无线网状网络的请求。

通过结合借助于本发明原理的实例而描绘的附图进行的以下详细描述中，将显而易见本发明的实施例的其它方面和优点。

附图说明

图1描绘无线网状网络的网络架构。

图2描绘无线网状网络的实例网络拓扑。

图3A是图2中示出的无线网状网络的一个区域的实例传输时隙图。

图3B是图2中示出的无线网状网络的另一个区域的实例传输时隙图。

图3C是图2中示出的无线网状网络的实例传输时隙图。

图4是根据本发明的实施例的无线通信装置的示意框图。

图5描绘包括公告时隙的超帧。

图6是示出无线通信装置的发现阶段的流程图。

图7是示出无线通信装置的加入阶段的流程图。

图8是示出无线通信装置的关联阶段的流程图。

图9示出可以在BLE网状网络中使用的公告频道和数据信道。

图10示出图2中描绘的无线网状网络中的无线通信装置的状态图。

图11示出协作方和图2中描绘的无线网状网络，该协作方发送命令包到该无线网状网络。

图12是根据本发明的实施例的用于在无线网状网络中通信的方法的过程流程图。

图13是根据本发明的实施例的用于在BLE网状网络中通信的方法的过程流程图。

在整个描述中，可以使用类似的附图标记来表示类似的元件。

具体实施方式

容易理解的是，本文中大体描述且在附图中示出的实施例的组成部分能够以各种各样不同的配置来布置和设计。因此，以下如图所表示的各种实施例的详细描述并非意图限制本发明的范围，而仅仅是表示各种实施例。虽然图示中呈现了实施例的各个方面，但是除非有特别地说明，否则图示未必是按比例绘制的。

所描述的实施例应视为在所有方面均仅为说明性而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由此详细描述来指定。在权利要求书的等效物的含义和范围内的所有变化均涵盖在权利要求书的范围内。

本说明书通篇凡是提及特征、优点或类似措辞，并不暗示本发明可以实现的所有特征和优点都应在任何单一实施例中或在任何单一实施例中。实际上，提及特征和优点的措辞应理解成意味着结合一个实施例所描述的特定特征、优点或特性包括于至少一个实施例中。因此，本说明书通篇对特征和优点以及类似措辞的论述可以(但不一定必须)参考同一实施例。

此外，本发明的所描述的特征、优点和特性可以在一个或多个实施例中用任何合适方式组合。鉴于本文中的描述，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定实施例的特定特征或优点中的一个或多个特定特征或优点的情况下实践本发明。在其它情况下，在某些实施例中可能会认识到另外一些特征和优点，这些特征和优点可能不是在本发明的所有实施例中都存在。

本说明书通篇提及“一个实施例”、“实施例”或类似措辞，意味着结合指定实施例所描述的特定特征、结构或特性包括于至少一个实施例中。因此，本说明书通篇中的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似措辞可以(但不一定必须)全部参考同一实施例。

在典型无线网状网络中，例如，在基于泛洪路由(flood routing)的网状网络中，每个通信装置连续地扫描/监听用于来自无线网状网络中的其它通信装置的信号的通信信道，以便避免通信冲突并执行数据中继。然而，连续的信道扫描会增加通信装置的功率消耗。对于电池供电的通信装置，连续的信道扫描会导致电池功率快速损耗，这样会使电池供电的通信装置的非通信功能(例如，感测/报警功能)失效。

无线网状网络可以用于方便无线通信装置之间的通信。基于网络拓扑，无线网状网络可以分类为静态网状网络、半静态网状网络或动态网状网络。在静态网状网络中，所有通信装置/节点的物理方位/位置是固定的，使得静态网状网络的拓扑结构相对稳定。静态网状网络的一个实例是由固定装置构成的智能家庭网络，例如具有蓝牙低功耗(BLE)通信能力的灯。在半静态网状网络中，与静态网状网络不同，一些通信装置/节点可以缓慢移动，使得半静态网状网络的拓扑结构能够改变。例如，如果医院中的患者持有BLE智能手环，该BLE智能手环是半静态医院网状网络的一部分，那么可以通过医院网状网络监控患者的健康状况的实时记录，甚至当患者在医院内移动时也可以进行监控。在动态网状网络中，许多通信装置/节点移动，并且动态网状网络的拓扑结构不断改变。例如，如果携带智能手机的一群朋友参加聚会，而这些智能手机形成临时动态网状网络，那么这群朋友中的一个人可以经由临时动态网状网络与其他人通信/交谈。

在一些实施例中，在无线网状网络内，通信装置可以充当控制器或路由器。控制器是充当无线网状网络的控制单元的通信装置，例如蜂窝电话。路由器是负责使装置关联到无线网状网络中以及切断装置与无线网状网络的关联的通信装置。

图1描绘无线网状网络(wireless mesh network)的网络架构100。如图1中所示，无线网状网络的网络架构包括网状层(mesh layer)102、在网状层之上的网络层(network layer)104以及在网络层之上的应用层(application layer)106。网络层与应用层和网状层通信。网络层为应用层提供路由和控制功能。网络层使用网状层来传输网络层中的信号命令并且提供到应用层的接口。

图2描绘无线网状网络200的实例网络拓扑。如图2中所示，无线网状网络包括七个无线通信装置/节点202-1、202-2、202-3、202-4、202-5、202-6、202-7，这些无线通信装置/节点也标记为无线通信装置/节点“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”。无线装置可以使用射频(RF)通信信号无线地通信。无线装置的实例包括(但不限于)手持式无线装置，例如手机、移动电话、智能手机、平板电脑、个人数字助理(Personal DigitalAssistants，PDA)；手持式游戏装置等；以及嵌入式无线装置，例如灯开关、报警控制器和无线传感器。无线装置可以支持各种不同的RF通信协议，包括但不限于蓝牙(例如，蓝牙低功耗(蓝牙LE、BLE或蓝牙智能)、WiFi(802.111))、全球移动通信系统(Global System for Mobilecommunications，GSM)、通用移动通讯系统(Universal MobileTelecommunications System，UMTS)、码分多址(Code Division MultipleAccess，CDMA)、全球微波接入互操作性(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，WiMax)、以及由第三代合作伙伴计划(3^rd GenerationPartnership Project，3GPP)或第三代合作伙伴计划2(3^rd GenerationPartnership Project 2，3GPP2)、4G长期演进(4G Long Term Evolution，LTE)和IEEE 802.16标准机构限定的通信协议。尽管在本文中指出了一些无线通信协议，但是应理解，本发明不限于所列举的无线通信协议。另外，尽管无线网状网络在图2中示出为包括七个无线通信装置，但是在其它实施例中，无线网状网络可以包括少于七个无线通信装置或多于七个无线通信装置。在典型实施方案中，无线网状网络包括数十个或数百个无线通信装置。

可以在无线网状网络200中“听到”彼此而无需中间通信装置的无线通信装置202被称为邻居/相邻无线通信装置。对于一个无线通信装置，在其通信范围(例如，RF通信范围)内的任何无线通信装置都被视为能够“听到”另一个装置的装置，并且因此是该无线通信装置的邻居或相邻无线通信装置。例如，无线通信装置202-1、202-3和202-4是无线通信装置202-2的邻居，而无线通信装置202-3、202-4、202-6和202-7是无线通信装置202-5的邻居。无线通信装置可以仅与无线网状网络中的邻居直接通信。例如，无线通信装置202-2可以仅从无线通信装置202-1、202-3和202-4直接接收信号或传输信号到无线通信装置202-1、202-3和202-4，而无线通信装置202-3、202-4、202-6和202-7可以仅从无线通信装置202-5直接接收信号或传输信号到无线通信装置202-5。如图2中所示，无线网状网络中的每个无线通信装置维护一份邻居表，该邻居表列出该通信装置的所有邻居/相邻无线通信装置。例如，无线通信装置202-1具有邻居表[2,3]，列出其邻居通信装置202-2、202-3，无线通信装置202-2具有邻居表[1,3,4]，列出其邻居通信装置202-1、202-3、202-4，无线通信装置202-3具有邻居表[1,2,5]，列出其邻居通信装置202-1、202-2、202-5，无线通信装置202-4具有邻居表[2,5]，列出其邻居通信装置202-2、202-5，无线通信装置202-5具有邻居表[3,4,6,7]，列出其邻居通信装置202-3、202-4、202-6、202-7，无线通信装置202-6具有邻居表[5,7]，列出其邻居通信装置202-5、202-7，并且无线通信装置202-7具有邻居表[5,6]，列出其邻居通信装置202-5、202-6。

在一些实施例中，无线网状网络200利用时分复用(time-division-multiplexing，TDM)并且被称为时分网络。在这些实施例中，单位时段内的不同传输时隙由无线网状网络200的某一区域中的每个无线通信装置202使用。与典型无线网状网络中通信装置不断扫描/监听来自无线网状网络中的其它通信装置的信号相比，对于不同通信装置使用不同传输时隙，可以减少因连续信道扫描/监听以及数据传输冲突导致的功率消耗。与典型无线网状网络中通信装置不断扫描/监听来自无线网状网络中的其它通信装置的信号相比，对于不同通信装置使用不同传输时隙，允许通信装置选择性地接收来自无线网状网络中的其它通信装置的信号，并且减少因连续信道扫描/监听引起的功率消耗。因此，可以延长电池供电的无线网状装置的操作持续时间/使用寿命。另外，因为通信装置了解其邻居通信装置的数据传输时间/调度，所以能够减少数据传输冲突。

在实施例中，无线通信装置202和无线通信装置202在无线网状网络200中的所有邻居无线通信装置使用每个单位时段内的不同传输时隙。图3A是图2中示出的无线网状网络的区域210的实例传输时隙图。例如，参考图3A，无线通信装置202-2和其邻居通信装置202-1、202-3、202-4可以分别使用每个单位时段306-1内的传输时隙S2、S1、S3、S4，单位时段306-1包括传输时隙S1、S2、S3、S4、另一传输时隙S5、以及用于试图加入无线网状网络的新的通信装置的传输时隙S0。图3B是图2中示出的无线网状网络的区域220的实例传输时隙图。参考图3B，无线通信装置202-5可以使用每个单位时段306-2内的传输时隙S5，而无线通信装置202-6、202-7可以使用每个单位时段内的传输时隙S1、S2。尽管无线通信装置202-6、202-7与无线通信装置202-1和202-2使用相同的传输时隙，但是这些无线通信装置之间的物理分离防止了数据传输冲突。例如，无线通信装置202-1和202-2的通信范围不覆盖无线通信装置202-6和202-7，并且无线通信装置202-6和202-7的通信范围不覆盖无线通信装置202-1和202-2。在一些实施例中，可以将随机性(例如，传输时隙内的随机传输起始点)引入到包传输中以避免冲突。单位时段可以是任何合适的持续时间，例如1毫秒、2毫秒、5毫秒或10毫秒。在实施例中，单位时段取决于所需网络容量(例如，无线网状网络中可以容纳的独特装置的最大数目和/或无线网状网络中的无线通信装置的数目)。例如，单位时段可以包括用于无线网状网络中的无线通信装置的预期数目的一半或四分之一的时隙。对于具有100个无线通信装置的无线网状网络，单位时段(例如，5毫秒)包括相等持续时间(例如，0.1毫秒)的50个时隙。在一些实施例中，可以例如基于无线网状网络的网络容量和/或网络性能的变化来动态地调整每个单位时段中的时隙的数目。

在一些实施例中，无线网状网络200中的每个无线通信装置202利用单位时段内的不同传输时隙。图3C是图2中示出的无线网状网络200的实例传输时隙图。例如，参考图3C，无线通信装置202-1、202-2、202-3、202-4、202-5、202-6、202-7分别使用单位时段306-3内的传输时隙S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，单位时段306-3包括传输时隙S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7以及为试图加入无线网状网络的新的通信装置预留的传输时隙S0。

在一些实施例中，由试图加入无线网状网络的通信装置202选择传输时隙。可由无线网状网络中的其它通信装置确认所选传输时隙。在一些实施例中，为无线网状网络中的通信装置分配或指派传输时隙。

图4是根据本发明的实施例的无线通信装置(例如，图2中描绘的无线通信装置202-1、202-2、202-3、202-4、202-5、202-6或202-7)的示意框图。在图4中描绘的实施例中，无线通信装置402包括天线模块412、收发器模块414、处理器模块416、定时模块418和功能模块420。图4中描绘的无线通信装置是图2中描绘的无线通信装置的一个可能的实施例。然而，图2中描绘的无线通信装置不限于图4中示出的实施例。

无线通信装置402的天线模块412被配置成接收RF信号和传输RF信号。无线通信装置的收发器模块414被配置成解调接收到的RF信号和调制待传输的RF信号。无线通信装置的处理器模块416被配置成处理接收到的信号和执行管理功能，例如选择无线通信装置的传输时隙。处理器模块可以包括中央处理单元(central processing unit，CPU)。在某些实施例中，处理器模块执行存储器中存储的软件或固件。存储器可以是或可以包括随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、快闪存储器等或此类装置的组合，并且可以包括计算机系统的主存储器。处理器模块可以是或可以包括一个或多个可编程的通用或专用微处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、可编程控制器、可编程逻辑装置(programmable logic device，PLD)等或此类装置的组合。无线通信装置的定时模块418被配置成为收发器模块和处理器模块提供时钟信号。定时模块可以是时钟源或其它定时装置。无线通信装置的功能模块420被配置成执行某一功能(例如，控制报警、控制灯开关和感测)。功能模块可以是控制器(例如，报警控制器、灯控制器)或传感器(例如，光传感器、温度传感器、湿度传感器)。在一些实施例中，无线通信装置不包括定时模块和/或功能模块。

在实施例中，无线通信装置402通过公告来发送数据以及通过扫描来接收数据。为了防止公告干扰，可以为无线网状网络200中的每个通信装置预留公告时隙/信道。图5描绘超帧(super frame)500，其包括公告时隙。如图5中所示，作为逻辑结构的超帧被划分为n个公告时隙/信道CH0、CH1、CH2、CH3、...、CHn，其中n是大于1的正整数。信道CH1、CH2、CH3、...、CHn中的每一个信道由无线网状网络中的不同无线通信装置使用。信道CH0用作处理一些常见事件(例如，新的通信装置加入无线网状网络)的控制信道。

在一些实施例中，构建无线网状网络200的过程划分为三个阶段，包括发现阶段、加入阶段和关联阶段。在无线通信装置/节点202加入无线网状网络200之前，无线通信装置/节点202在一个或多个单位时段中扫描无线网状网络，以找出邻居无线通信装置/节点并根据发现阶段期间的扫描结果创建邻居表。

图6是示出无线通信装置202或402的发现阶段的流程图。在步骤602处，无线通信装置开始操作。在步骤604处，无线通信装置创建邻居表，该邻居表可以是空邻居表。在创建邻居表之后，无线通信装置开始扫描无线网状网络200以寻找邻居无线通信装置(例如，在一个或多个单位时段中监听无线网状网络以发现邻居无线通信装置以及由所发现的邻居无线通信装置使用的每个单位时段内的传输时隙)，并且在步骤606处将信道/时隙扫描的当前数目“i”设置为零且将n设置为等于预定义范围“scanTimes”(这会限制/控制扫描量以管理电池功率使用)。在步骤608处，无线通信装置检查信道扫描的当前数目i是否超出预定义范围“scanTimes”(即，信道扫描程序是否结束)。如果信道扫描的当前数目i低于/小于预定义范围scanTimes，那么在步骤610处无线通信装置扫描无线网状网络200以寻找邻居无线通信装置。在步骤612处，无线通信装置检查是否找到任何邻居无线通信装置。如果找到了邻居无线通信装置，那么在步骤614处，无线通信装置将邻居无线通信装置和由邻居无线通信装置使用的传输时隙添加到邻居表。如果未找到邻居无线通信装置，那么无线通信装置返回到步骤608。如果信道扫描的当前数目i等于或大于预定义范围scanTimes，那么在步骤616处无线通信装置检查邻居表是否为空的。如果邻居表是空的，那么在步骤618处无线通信装置在一段时间中进入休眠模式，并且过程转回至步骤606。如果邻居表不是空的，那么在步骤620处无线通信装置进入加入阶段并加入无线网状网络。

在加入阶段期间，无线通信装置202根据邻居表选择适当的时隙/信道，在控制时隙信道或所选择的时隙/信道内发送“加入请求包”以请求加入无线网状网络200。一旦接收到‘加入响应包’，无线通信装置就成功地加入了无线网状网络。否则，无线通信装置返回到发现阶段。

图7是示出无线通信装置202或402的加入阶段的流程图。在步骤702处，无线通信装置开始操作。在步骤704处，无线通信装置选择适当的传输时隙/信道。例如，基于在发现阶段期间创建的邻居表来选择适当的传输时隙/信道。如果邻居表显示了一个或多个邻居通信装置，那么无线通信装置选择每个单位时段内的与无线网状网络200中的邻居通信装置所使用的传输时隙不同的传输时隙。例如，无线通信装置产生对应于单位时段内的所需传输时隙的随机数。如果邻居表显示没有邻居通信装置，那么无线通信装置选择单位时段内的这样的传输时隙：该传输时隙可以是单位时段内的任何传输时隙，但已经使用的时隙/为例如控制通信等某种其它目的预留的传输时隙除外。在选择时隙/信道之后，无线通信装置在步骤706处将加入请求的当前数目“i”设置为零且将n设置为等于预定义范围“requestTimes”(例如，这会阻止无线通信装置不断地发送加入请求并耗尽电池功率)，并且在步骤708处将加入请求发送/广播到无线网状网络。在步骤710处，无线通信装置检查是否接收到加入响应。加入响应的接收能确认无线通信装置对传输时隙的使用。如果(例如，在由n控制的某一时限内)接收到加入响应，那么在步骤712处，无线通信装置转至关联阶段。如果(例如，在由n控制的某一时限内)未接收到加入响应，那么在步骤714处，无线通信装置检查加入请求的当前数目i是否小于预定义范围“requestTimes”。如果加入请求的当前数目i小于预定义范围requestTimes，那么过程转回至步骤706。如果加入请求的当前数目i大于或等于预定义范围requestTimes，那么在步骤716处，过程转回至发现阶段。

在关联阶段期间，无线通信装置202执行无线网状网络200的组件的功能，并且处理来自无线网状网络中的无线邻居通信装置的加入请求/路由请求/数据包。

图8是示出无线通信装置202或402的关联阶段的流程图。在步骤802处，无线通信装置开始操作。在步骤804处，无线通信装置检查是否接收到来自无线网状网络200中的邻居通信装置的加入请求。如果(例如，在某一时限内)接收到加入请求，那么在步骤806处，无线通信装置发送加入响应，假设加入请求中的所选传输时隙未被试图加入无线网状网络的无线通信装置的通信范围内的其它无线通信装置使用。如果加入请求中的所选传输时隙已被另一无线通信装置使用，那么无线通信装置向试图加入无线网状网络的无线通信装置发送反对使用所选传输时隙的消息。在发送加入响应之后，在步骤808处，无线通信装置检查是否接收到路由包。如果(例如，在某一时限内)未接收到加入请求，那么过程又转至步骤808。如果(例如，在某一时限内)未接收到路由包，那么过程转回至步骤804。如果(例如，在某一时限内)接收到路由包，那么在步骤810处，无线通信装置检查自己是否为数据包的目的地。如果无线通信装置是数据包的目的地，那么在步骤812处，无线通信装置发送/广播路由响应(例如，确认在数据包的预期目的地处接收到数据包的确认包)。如果无线通信装置不是数据包的目的地，那么在步骤814处，无线通信装置将该包转发到其它通信装置，并且过程转回至步骤804。在发送路由响应之后，在步骤816处，无线通信装置检查接收到的数据包是否为命令包。如果接收到的数据包是命令包，那么在步骤818处，无线通信装置处理该命令包。如果接收到的数据包不是命令包，或在无线通信装置处理该命令包之后，在步骤820处，无线通信装置检查邻居通信装置是否丢失(例如，不再能到达)。如果没有邻居通信装置丢失，那么过程转回至步骤804。如果邻居通信装置丢失，那么无线通信装置在步骤822处更新其邻居表以移除丢失的邻居通信装置，并在步骤824处检查邻居表是否为空的。如果邻居表是空的，那么在步骤826处，无线通信装置转至发现阶段。如果邻居表不是空的，那么无线通信装置转回至步骤824。

无线通信装置202扫描无线网状网络200的频带通常与无线通信装置202传输数据(例如，携载有效负载的数据包)的频带相同或至少部分地重叠。然而，在一些实施例中，无线通信装置扫描无线网状网络的频带与无线通信装置传输数据(例如，携载有效负载的数据包)的频带不同(例如，不重叠)。例如，蓝牙低功耗(BLE)装置在公告频道中扫描BLE网状网络以找出邻居BLE装置，随后在数据频道中传输或广播携载数据有效负载的数据包。图9示出可以在BLE网状网络中使用的三个公告频道和三十七个数据信道。

表1示出在两个无线通信装置202之间传递的命令包的实例。如表1中所示，命令包包括业务数据部分、业务识别号(UUID)部分和网状信号命令部分。所有命令经由公告包而发送并通过扫描而接收。根据公告数据的格式，网络层包被封装成业务数据AD类型。

八位字节：1个字节	2	N
			业务数据(0x16)	业务UUID	网状信号命令

表1命令包

报告命令允许无线通信装置202向邻居无线通信装置报告其自身的状态和信息。表2示出报告命令包的实例。

表2报告命令包

如表2中所示，报告命令包的格式包括以下数据字段：

·Src(源)网络地址

此字段描述在无线网状网络200中使用的本地装置网络地址。

·信道ID

信道ID是传输时隙中的信道索引。

·ACK_id(确认ID)

在加入阶段，ACK_id必须与加入请求的相同字段相匹配。

·有效负载

网络层有效负载。

表3示出由试图加入无线网状网络200的无线通信装置202使用的加入请求包的实例。

表3加入请求包

如表3中所示，加入请求包的格式包括以下数据字段：

·Dst(目的地)网络地址

邻居的网络地址

·Src(源)BT(蓝牙)地址

本地装置网络地址。

·信道ID

本地装置计划使用的信道ID。

·ACK_ID

在加入阶段，ACK_ID在加入请求和报告命令中是相同的。

·网络ID

网络ID字段表示本地装置在无线网状网络200中的层级(例如，本地装置的ID号)。

表4示出用于应答加入请求的加入响应包的实例。

表4加入响应包

如表4中所示，加入响应包的格式包括以下数据字段：

·Dst网络地址

目的地地址，目的地地址是加入请求中的源地址。

·Src BT地址

本地装置网络地址。

·状态

本地装置的状态信息

·信道ID

本地装置的信道ID

·网络ID

网络ID字段表示本地装置在无线网状网络200中的网络ID号。

表5示出离开通知包的实例，无线通信装置202使用离开通知包通知无线网状网络200中的其它装置该无线通信装置无法听到其它装置(即，无法从其它装置接收信号)。

八位字节：1个字节	1	1
			操作码＝0x04	Dst网络地址	Src网络地址

表5离开通知包

如表5中所示，离开通知包的格式包括以下数据字段：

·Dst网络地址

目的地地址，目的地地址是加入请求中的源地址。

·Src BT地址

本地装置网络地址。

表6示出状态码包的实例。

值	描述
		0x00	操作成功
0x01
		0x02

表6状态码包

如表6中所示，状态码包包括操作成功部分，该部分描述无线网状网络200中的无线通信装置202的操作状态。

图10示出无线网状网络200中的无线通信装置202的状态图。如图10中所示，状态图包括以下过程：

·NWK_DISCOVERY-在发现阶段，无线通信装置扫描其通信范围内的其它装置。

·NWK_JOIN-如果无线网状网络不是满的，那么无线通信装置将加入无线网状网络。

·NWK_FORM-如果未检测到无线网状网络，那么无线通信装置形成无线网状网络。

·SEND_JOIN_REQ-如果无线网状网络是满的，那么无线通信装置将加入子网络。

·SEND_JOIN_RSP-路由器接收加入请求并响应此加入请求。

·DEVICE-已经接收到加入响应。

·ROUTER-已经接收到Device，来自终端装置的报告命令。

无线网状网络200可以使用各种路由协议。在实施例中，无线网状网络使用自组网按需距离矢量(Ad hoc On Demand Distance Vector，AODV)路由协议。

通常，通过来自协作方(collaborator)的命令起始无线网状网络200内的数据传输。图11示出协作方1100和无线网状网络200，该协作方1100发送命令包到该无线网状网络200。协作方可以用类似于无线网状网络中的节点的方式加入无线网状网络。然而，协作方并不处理路由消息或加入请求。协作方发送命令到无线网状网络的一个或一组装置。与协作方相关联的通信装置/节点202-1充当处理路由过程的代理。如果未找到现有路由路径，那么节点202-1将启动路由过程以创建新的路由路径并发送命令包到目的地。

下文描述在对等装置上的两个网络层实体之间传递的命令包的实例。所有命令可以在网状层102中发送。网络帧格式包括控制标头和应用有效负载。可以如表7中所示来制定帧控制字段的格式。

·帧控制

位：0	1-2	3	4-5	6	7
						有效	帧类型	广播标记	对象类型	预留	预留

表7帧控制字段

示出的字段为：

·有效(1个位)

值	描述
		0	帧无效
1	有效

·帧类型(2个位)

值	描述
		0	路由请求
1	路由响应

·广播标记(1个位)

值	描述
		0	单播
1	广播

·对象类型(2个位)

值	描述
		0	目的地ID
1	群组ID

表8中示出路由请求命令的实例。路由请求命令允许无线通信装置202请求其它无线通信装置参与搜索特定目的地装置并在无线网状网络202内建立一种状态，这种状态将允许消息在未来更容易且更经济地被路由到该目的地。

字节0

1

2

3

4

5

6

变量

帧控制

下一跳地址

序列号

源ID

目的地ID/群组ID

跳信息

数据长度

数据

表8路由请求包

数据字段为：

·下一跳地址(1个字节)

下一跳地址的长度为1个字节，并且表示前往目的地的下一跳的网络地址

·序列号(1个字节)

路由请求序列号是路由请求的8位序列号，并且每当特定装置上的网络层发出路由请求时递增二。

·源ID(1个字节)

源ID(例如，源地址)表示路由请求命令帧的预期的源。

·目的地ID(1个字节)

目的地ID(例如，目的地地址)表示路由请求命令帧的预期目的地。

·跳信息(1个字节)

跳信息包括跳数和生存时间(time-to-live，TTL)值。跳数是最低有效4位且TTL是最高有效4位。

·数据长度(1个字节)

数据有效负载长度

·数据

数据有效负载字段应包含应用层已经请求网络层传输的八位字节的序列。

路由响应命令的实例在表9中示出。路由响应命令允许路由请求命令的指定目的地装置通知路由请求的发起者已经接收到了请求。

字节0

1

2

3

4

5

6

变量

帧控制

下一跳地址

序列号

源ID

目的地ID

跳数

数据长度

数据

表9路由响应包

数据字段为：

·下一跳地址(1个字节)

下一跳地址的长度为八位字节，并且表示前往目的地的下一跳的网络地址

·序列号(1个字节)

路由请求序列号是路由请求中序列号加上1。

·源ID(1个字节)

源ID(例如，源地址)表示路由响应命令帧的预期的源。

·目的地ID(1个字节)

目的地ID(例如，目的地地址)表示路由响应命令帧的预期目的地。

·跳数(1个字节)

跳数是最低有效4位。

·数据长度(1个字节)

数据有效负载长度

·数据

数据有效负载字段应包含应用层已经请求网络层传输的八位字节的序列。

图12是根据本发明的实施例的用于在无线网状网络中通信的方法的过程流程图。在框1202，在第一无线通信装置处，在单位时段中扫描无线网状网络以发现每个单位时段内由无线网状网络中的第二无线通信装置使用的第一传输时隙，其中每个单位时段被划分为将由无线网状网络中的无线通信装置使用的传输时隙，并且其中第二无线通信装置位于第一无线通信装置的通信范围内。在框1204，在第一无线通信装置处，为第一无线通信装置选择每个单位时段内的第二传输时隙，其中第二传输时隙不同于第一传输时隙。在框1206，从第一无线通信装置，在后续单位时段内的第二传输时隙期间在无线网状网络中广播数据。第一无线通信装置和第二无线通信装置可与图2和图4中描绘的无线通信装置202、402相似或相同。无线网状网络可与图2中描绘的无线网状网络200相似或相同。

图13是根据本发明的实施例的用于在蓝牙低功耗(BLE)网状网络中通信的方法的过程流程图。在框1302，在第一BLE兼容装置处，在单位时段中扫描BLE网状网络以发现每个单位时段内由BLE网状网络中的第二BLE兼容装置使用的第一传输时隙，其中每个单位时段被划分为将由BLE网状网络中的BLE兼容装置使用的传输时隙，并且其中第二BLE兼容装置位于第一BLE兼容装置的通信范围内。在框1304，在第一BLE兼容装置处，为BLE兼容装置选择每个单位时段内的第二传输时隙，其中第二传输时隙不同于第一传输时隙。在框1306，在后续单位时段内的第二传输时隙期间在BLE网状网络中从第一BLE兼容装置广播数据。第一BLE兼容装置和第二BLE兼容装置可与图2和图4中描绘的无线通信装置202、402相似或相同。BLE网状网络可与图2中描绘的无线网状网络200相似或相同。

虽然以特定次序示出和描述了本文中的方法的操作，但是可以更改该方法的操作次序，以使得可以用相反的次序执行某些操作，或使得可以至少部分地与其它操作同时执行某些操作。在另一实施例中，可以间断的和/或交替的方式实施不同操作的指令或子操作。

还应指出的是，可以使用通过计算机执行的存储在计算机可用存储介质上的软件指令实施该方法的操作中的至少一些操作。举例来说，计算机程序产品的实施例包括存储计算机可读程序的计算机可用存储介质，该计算机可读程序当在计算机上执行时致使计算机执行如本文所描述的操作。

此外，本发明的至少一些部分的实施例可以采用可从计算机可用或计算机可读介质获得的计算机程序产品的形式，计算机可用或计算机可读介质提供计算机可执行指令或程序代码，以供计算机或任何指令执行系统使用或结合计算机或任何指令执行系统使用。出于此描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是任何这样的设备：该设备可以包含、存储、传达、传送或输送供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序。

计算机可用或计算机可读介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统(或者设备或装置)。计算机可读介质的实例包括半导体或固态存储器、磁带、可装卸计算机磁盘、随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、硬磁盘和光盘。目前，光盘的实例包括具有只读存储器的高密度磁盘(compactdisk with read only memory，CD-ROM)、具有读取/写入的高密度磁盘(compact disk with read/write，CD-R/W)和数字视频光盘(digital videodisk，DVD)。

另外，虽然已经描述或描绘的本发明的特定实施例包括本文中描述或描绘的若干组成部分，但是本发明的其它实施例可以包括更少或更多组成部分以实施更少或更多特征。

此外，虽然已经描述和描绘了本发明的特定实施例，但是本发明不限于如此描述和描绘的部分的特定形式或布置。本发明的范围将由在此所附的权利要求书及其等效物限定。

Claims (20)

1.一种用于在无线网状网络中通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

在第一无线通信装置处，在单位时段中扫描所述无线网状网络以发现所述单位时段内由所述无线网状网络中的第二无线通信装置使用的第一传输时隙，其中所述单位时段被划分为将由所述无线网状网络中的多个无线通信装置使用的多个传输时隙，并且其中所述第二无线通信装置位于所述第一无线通信装置的通信范围内；

在所述第一无线通信装置处，为所述第一无线通信装置选择所述单位时段内的第二传输时隙，其中所述第二传输时隙不同于所述第一传输时隙；以及

从所述第一无线通信装置，在后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述无线网状网络中广播数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述无线网状网络中从所述第一无线通信装置广播数据之前，从所述第一无线通信装置，在为加入所述无线网状网络预留的传输时隙或第二后续单位时段内的所述第二传输时隙期间向所述第二无线通信装置传输加入所述无线网状网络的请求。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述无线网状网络中从所述第一无线通信装置广播所述数据之前，在所述第一无线通信装置处，在第二后续单位时段内的所述第一传输时隙期间从所述第二无线通信装置接收确认消息，所述确认消息确认由所述第一无线通信装置使用所述第二传输时隙。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在为所述第一无线通信装置选择每个单位时段内的所述第二传输时隙之前，在所述第一无线通信装置处，为所述第一无线通信装置选择每个单位时段内的第三传输时隙，其中所述第三传输时隙不同于所述第一传输时隙和第二传输时隙；以及

在所述第一无线通信装置处，在第二后续单位时段内的所述第一传输时隙期间从所述第二无线通信装置接收消息，所述消息反对由所述第一无线通信装置使用所述第三传输时隙。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一无线通信装置处，在所述单位时段中扫描所述无线网状网络包括：在所述第一无线通信装置处创建邻居表，所述邻居表列出所述第二无线通信装置以及由所述第二无线通信装置使用的所述第一传输时隙。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一无线通信装置处，为所述第一无线通信装置选择所述单位时段内的所述第二传输时隙包括：在所述第一无线通信装置处产生随机数，所述随机数对应于每个单位时段内的所述第二传输时隙的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一无线通信装置处，在所述单位时段中扫描所述无线网状网络包括：在所述第一无线通信装置处，以第一频带在所述无线网状网络中接收信号，其中，从所述第一无线通信装置，在所述无线网状网络中广播数据包括：从所述第一无线通信装置，以第二频带在所述无线网状网络中传输信号，并且其中所述第一频带不与所述第二频带重叠。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述第一无线通信装置处，在第二后续单位时段内的所述第一传输时隙期间从所述第二无线通信装置接收数据包；以及

从所述第一无线通信装置，在所述第二后续单位时段或第三后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述无线网状网络中传输所述接收到的数据包。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线网状网络是点对点网络。

10.一种用于在蓝牙低功耗(BLE)网状网络中通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

在第一BLE兼容装置处，在单位时段中扫描所述BLE网状网络以发现所述单位时段内由所述BLE网状网络中的第二BLE兼容装置使用的第一传输时隙，其中所述单位时段被划分为将由所述BLE网状网络中的多个BLE兼容装置使用的多个传输时隙，并且其中所述第二BLE兼容装置位于所述第一BLE兼容装置的通信范围内；

在所述第一BLE兼容装置处，为所述BLE兼容装置选择所述单位时段内的第二传输时隙，其中所述第二传输时隙不同于所述第一传输时隙；以及

从所述第一BLE兼容装置，在后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述BLE网状网络中广播数据。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述BLE网状网络中从所述第一BLE兼容装置广播数据之前，从所述第一BLE兼容装置，在为加入所述BLE网状网络预留的传输时隙或第二后续单位时段内的所述第二传输时隙期间向所述第二BLE兼容装置传输加入所述BLE网状网络的请求。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述BLE网状网络中从所述第一BLE兼容装置广播数据之前，在所述第一BLE兼容装置处，在第二后续单位时段内的所述第一传输时隙期间从所述第二BLE兼容装置接收确认消息，所述确认消息确认由所述第一BLE兼容装置使用所述第二传输时隙。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在为所述第一BLE兼容装置选择每个单位时段内的所述第二传输时隙之前，在所述第一BLE兼容装置处，为所述第一BLE兼容装置选择每个单位时段内的第三传输时隙，其中所述第三传输时隙不同于所述第一传输时隙和第二传输时隙；以及

在所述第一BLE兼容装置处，在第二后续单位时段内的所述第一传输时隙期间从所述第二BLE兼容装置接收消息，所述消息反对由所述第一BLE兼容装置使用所述第三传输时隙。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述第一BLE兼容装置处，在所述单位时段扫描所述BLE网状网络包括：在所述第一BLE兼容装置处，创建邻居表，所述邻居表列出所述第二BLE兼容装置以及由所述第二BLE兼容装置使用的所述第一传输时隙。

15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述第一BLE兼容装置处，为所述第一BLE兼容装置选择所述单位时段内的所述第二传输时隙包括：在所述第一BLE兼容装置处产生随机数，所述随机数对应于每个单位时段内的所述第二传输时隙的位置。

16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述第一BLE兼容装置处，在所述单位时段中扫描所述BLE网状网络包括：在所述第一BLE兼容装置处，以第一频带在所述BLE网状网络中接收信号，其中，从所述第一BLE兼容装置，在所述BLE网状网络中广播数据包括：从所述第一BLE兼容装置，以第二频带在所述BLE网状网络中传输信号，并且其中所述第一频带不与所述第二频带重叠。

17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述第一BLE兼容装置处，在第二后续单位时段内的所述第一传输时隙期间从所述第二BLE兼容装置接收数据包；以及

从所述第一BLE兼容装置，在所述第二后续单位时段或第三后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述BLE网状网络中传输所述接收到的数据包。

18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述BLE网状网络是点对点网络。

19.一种无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置包括：

天线模块，所述天线模块被配置成接收射频(RF)信号或传输RF信号；以及

收发器模块，所述收发器模块被配置成：

在单位时段中扫描无线网状网络以发现所述单位时段内由所述无线网状网络中的第二无线通信装置使用的第一传输时隙，其中所述单位时段被划分为将由所述无线网状网络中的多个无线通信装置使用的多个传输时隙，并且其中所述第二无线通信装置位于所述第一无线通信装置的通信范围内；

为所述无线通信装置选择所述单位时段内的第二传输时隙，其中所述第二传输时隙不同于所述第一传输时隙；以及

在后续单位时段内的所述第二传输时隙期间在所述无线网状网络中广播数据。

20.根据权利要求19所述的无线通信装置，其特征在于，所述收发器模块进一步被配置成在为加入所述无线网状网络预留的传输时隙或第二后续单位时段内的所述第二传输时隙期间，向所述第二无线通信装置传输加入所述无线网状网络的请求。