CN107113628B

CN107113628B - 视线通信网络中的关联

Info

Publication number: CN107113628B
Application number: CN201580072481.XA
Authority: CN
Inventors: 卡西克·尤格斯瓦兰; 阿里·亚兹丹·帕纳赫; 耶尔·马圭尔
Original assignee: Facebook Inc
Current assignee: Meta Platforms Inc
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2018-12-18
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: AU2015343290B2; MX356224B; BR112017009597A2; KR20170080657A; IL252023B; JP6364549B2; MX2017005880A; CN107113628A; CA2966329A1; US9661552B2; JP2018503282A; WO2016073508A1; US20160135110A1; KR101836198B1; CA2966329C; AU2015343290A1; US20170223605A1; IL252023A0

Abstract

公开的各种实施例涉及视线(LOS)，例如基于光学的网络。提供了系统和方法，用于根据其在视线通信网络中的拓扑位置来连接节点。一些实施例可通过“主干”和“子网络”排名来表示每个节点。节点排名的确定可防止形成从主干断开的隔离的节点的“岛”。排名还可提供节点相对于“光纤跳(fiberpop)”节点的总排序，该“光纤跳(fiberpop)”节点可用于修复和路由行为。

Description

视线通信网络中的关联

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月6日提交的美国专利申请No.14/534,709的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

所公开的实施例涉及视线(LOS)网络的部署和操作，例如用于提供无线互联网接入。

背景技术

现代社会在很大程度上依赖于大量信息的快速传播。无论是经由互联网还是经由社区内联网，全球社区的参与经常基于网络连接。与其网络对等相比，无法接入这些网络的个人和社区处于相当的劣势。断线的社区不仅缺乏对其他世界社区提供的信息和服务的访问，而且还通常缺乏改善社区内部通信的基础设施。

虽然对这些社区的互联网或本地网络接入的需求可能是巨大的，但地理和经济限制可能使典型的传送机制变得不可行。此外，这些社区可能缺乏财务资源以支持商业集团提供的高带宽路由器和接入点的引入。

因此，存在对在不同地理条件下向社区引入网络接入的经济方法的需要。

附图说明

结合附图通过参考以下详细描述可更好地理解这里介绍的技术，其中相同的附图标记表示相同或功能上相似的元件：

图1是在一些实施例中可能发生的部署的光网络的原位图像；

图2是在一些实施例中可能发生的节点中的一些组件的框图；

图3是在一些实施例中可能发生的与节点相关的视线角度和范围的三维描绘；

图4是描绘在一些实施例中可能发生的节点网络的非常高级实例部署和操作的流程图；

图5是描绘在一些实施例中可能发生的节点放置规划算法中的操作的流程图；

图6是在一些实施例中可能发生的在路径规划算法期间与节点相关的视线角度和范围的自上而下的二维描绘；

图7是在一些实施例中可能发生的节点放置过程的实例迭代；

图8是图7的节点放置过程的实例迭代；

图9是图7的节点放置过程的实例迭代，描述了在一些实施例中可能发生的整体定向增长标准的效应；

图10是图7的节点放置过程的实例迭代，描述了在一些实施例中可能发生的贪婪定向增长标准的效应；

图11是在一些实施例中可能发生的图7的节点放置过程的实例合成路径；

图12是在一些实施例中可能发生的图7的节点放置过程的实例合成路径；

图13是在一些实施例中可能发生的图7的节点放置过程的实例合成路径；

图14是在一些实施例中可能发生的在节点放置过程上的覆盖驱动增长标准的实例结果；

图15是描绘在一些实施例中可能发生的节点放置过程中的覆盖驱动增长标准的叶生成过程的流程图；

图16是在一些实施例中可能发生的节点放置过程上的需求驱动增长标准的实例结果；

图17是描绘在一些实施例中可能发生的节点放置过程中的需求驱动增长标准的叶生成过程的流程图；

图18是在一些实施例中可能发生的发现/对齐和关联之后的部署的笛卡尔网格中的节点关系的拓扑框图；

图19是在一些实施例中可能发生的发现/对齐之前的部署的笛卡尔网格中的节点关系的拓扑框图；

图20是描绘在一些实施例中可能发生的部署的笛卡尔网格中的发现/对齐期间被动的基于用户的信息传播的拓扑框图；

图21是在一些实施例中可能发生的放置节点和进行相对气压读数的斜面的横截面透视图；

图22是在一些实施例中可能发生的几个节点及其相对于第一节点的气压读数的三维透视图；

图23是描绘在一些实施例中可能发生的在对齐期间基于其对等的气压数据定向对等节点的过程的流程图；

图24是描绘在一些实施例中在部署的笛卡尔网格中可能发生的在发现/对齐之后并且在关联之前的孤立构造的拓扑框图；

图25是描绘在一些实施例中在部署的笛卡尔网格中可能发生的在关联之后的最终排名的拓扑框图；

图26是描绘在一些实施例中可能发生的用于更新节点排名的本地过程的流程图；

图27是描绘在一些实施例中可能发生的发现/对齐之后的星形网络的拓扑框图；

图28是描绘在一些实施例中可能发生的笛卡尔网络中的高速缓存拓扑的拓扑框图；

图29是描绘在一些实施例中可能发生的笛卡尔网络中的重新路由事件的拓扑框图；以及

图30是可用于实现某些实施例的特征的计算机系统的框图。

本文提供的标题仅为方便起见，并不一定影响所要求保护的实施例的范围或含义。进一步地，附图不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可被扩展或缩小以帮助改进对实施例的理解。类似地，出于讨论一些实施例的目的，一些组件和/或操作可被分成不同的块或组合成单个块。此外，尽管各种实施例可适用于各种修改和替代形式，但是已经通过附图中的实例示出了具体实施例，并且在下面详细描述。但是，意图不是限制所描述的具体实施例。相反，实施例旨在覆盖落入由所附权利要求限定的所公开的实施例的范围内的所有修改、等同和替代。

具体实施方式

一般说明

现在将更详细地描述所公开技术的各种实例。以下描述提供了对这些实例的透彻理解和实现描述的具体细节。但是，本领域的技术人员将理解，可在没有这些细节的许多的情况下实践本文讨论的技术。同样，本领域的技术人员也将理解，这些技术可包括本文中未详细描述的许多其它明显特征。另外，一些众所周知的结构或功能可能在下面不能被显示或描述，以避免不必要地模糊相关描述。

以下使用的术语将以其最广泛的合理方式进行解释，即使其与实施例的某些具体实例的详细描述结合使用。的确，下面甚至可强调某些术语；但是，任何旨在以任何限制的方式解释的术语将在本节中公开和明确地定义。

网络概述

所公开的各种实施例涉及视线(LOS)，例如基于光学的网络。提供了系统和方法，用于确定将网络节点放置在地理区域中的何处，使节点与其对等对齐，然后关联对等，以便实现所需的网络拓扑。所公开的实施例中的一些可用于向远程区域和社区提供互联网接入。通过在网络部署的不同阶段将本地和整体优先级相结合，可形成稳健且高效的LOS网络。

图1是在一些实施例中可能发生的部署的光网络100的原位图像。多个节点105a-c可经由LOS连接115a、115b彼此本地通信。每个节点可例如经由无线WIFI接入向其本地区域提供网络接入110a-c。一些节点可连接到主干125，诸如可连接到互联网的光纤主干(尽管其它主干是可能的)。当放置以便提供向社区群体提供所需接入时，节点也可被定位成适应自然障碍物135和人造障碍物130的存在。

硬件

图2是在一些实施例中可能发生的节点200中的一些组件的框图。电源模块205可是到电源的任何合适的连接，例如，到基于陆地的电源(基于网格的交流电)、到太阳能电池、到蓄电池源、到自然介质中的电压差等的连接。网络接入模块210可以是用于提供本地网络接入的节点200中的组件。例如，网络接入模块210可是WIFI无线接入点、有线以太网终端等。连接隔区215可包括用于与对等节点通信的多个连接模块215a-n。连接模块215a-n不需要是相同的通信形式，例如，它们可以是微波、视线光学、基于激光、射频、定向天线系统，硬线连接等。连接模块215a-n可能具有不同的带宽和通信速率。连接模块215a-n可包括发送和接收组件，并且可与相同或不同的对等节点相关联。一些连接模块215a-n可被专门设计用于与主干通信。连接模块215a-n可包括用于对齐和定向发送/接收的单独或共享致动器。

位置模块220可包括用于确定位置和/或取向的一个或多个组件，诸如GPS接收系统、罗盘、高度计、压力传感器等。压力传感器可用于获取与如本文进一步描述的对等节点相比的相对气压测量测量。存储器模块230可包括一个或多个存储器设备，其可是固态存储器、硬盘存储器等。高速缓存235可用于存储用户请求的信息，如本文更详细地讨论的。对等拓扑信息240可包括例如在关联期间确定的对等位置的记录、它们相对于主干节点的排名等的记录，如本文所讨论的。路由信息245可包括基于信道状况、业务负载、天气状况、网络负载等经由不同对等发送信息的协议。逻辑250可包括维持连接模块215a-n的操作逻辑，以将信息转发和重定向到用户，以通常维护节点200等的操作。一个或多个处理器255可用于运行逻辑250。尽管该实例描绘了公共存储器处理器指令架构，但是将容易地认识到所描述的操作可使用其他工具，例如现场可编程门阵列(FPGA)来实现。可包括用户接口260已用于场内操作者或用户与节点200交互的用户，例如以指定其操作模式、配置其位置、接收数据等。

在一些实施例中，连接模块215a-n可包括回程子系统模块。回程子系统可被设计为承载从节点到节点的大数据速率，并且可在具有接入子系统的每个节点处共享一部分容量。与相邻节点的回程子系统链接可被设计为承载能够提供许多接入子系统的大量数据。这可能有助于将许多这样的节点链接在一起。在一些实施例中，节点在部署之后很少重新定位。由于建筑物的沉降和温度变化，节点可能会有一些小的运动，但是当节点要物理移动到另一个位置时，例如出于环境的原因，可能会发生较大的运动。

接入模块210可被设计为在直接围绕节点的区域(并且可能对于比其他对等节点更靠近该节点的用户)处与移动和固定的最终用户设备共享连接。接入子系统可使用广域覆盖的无线技术来连接其附近的许多终端用户。回程子系统而不是物理光纤可利用窄波束通信系统(光学，具有高增益天线的RF等)将高数据速率有效地传递到相邻节点并且最小化其他回程节点之间的通信干扰。

用于回程子系统的窄波束技术可包括(但不限于)，RF、毫米波和光学。用于回程子系统的波束发散角对于系统可以是大约3-5度，对于毫米波系统可以是1-3度，对于光学系统可以是0.05到0.5度，尽管这些范围是作为实例提供的，并且人们将容易地认识到其他范围是可能的。

建筑物摆动、建筑沉降、温度漂移等可能影响这些不同范围的可行性。在对齐系统上诱导的这种变化可能导致一定程度的小部分变化。在一些实施例中，该运动可利用小的视场转向技术来处理，或者将装置对齐波束中心，使得该运动在波束发散角内。在安装过程中，回程子系统可能需要在X-Y平面上的180度的角度范围和Z轴上的30度的范围内搜索以定位附近的节点进行连接。

图3是在一些实施例中可能发生的与节点305相关的视线(LOS)角度和范围的三维描绘。根据致动器配置，节点305可能能够将其LOS发射器/接收器定向在具有范围345的LOS区域335内。节点305可能能够围绕垂直接入(即偏转轴)旋转360度。该区域可从平面345关于水平轴(例如俯仰轴)延伸到平面340上方的最大角度320a和平面340下方的最大角度320a。区域330a、330b可相应地在边界315a从节点305的可视性排除。这些区域不一定按比例缩放并且将随着各种实施例而变化(例如，在一些实施例中，区域330a可是空区域和节点305的可见性可接入的顶点)。半径345可取决于节点305的硬件和传输信道状况(例如，湿度、来自其他源的干扰等)。窗口325可反映在沿着范围345的给定位置处由节点305看到的实际区域(可针对不同设备存在多个这样的窗口)。窗口在这里被看作由于发散度因素沿着该范围尺寸增加。由于窗口325可能相对较窄，如果要在合理的周期内与其建立通信，则可能需要精确地识别相邻的对等节点位置。没有这样的信息，节点305可跨远离对等节点的区域扫描窗口325。

注意，此处描述的LOS范围可能与其他模块的无线接入范围、射频和/或微波通信方法无关。

部署概述

图4是描绘在一些实施例中可能发生的节点网络的非常高级实例部署和操作的流程图。在框405处，可在模拟环境中确定节点布置。在此阶段，一个或多个规划者可在给定的地理和人口环境中识别节点的最佳物理和逻辑拓扑。此操作的实例方面将在本文中更详细地讨论，例如在具有标题“节点放置规划”的部分中。

在框410处，节点可物理地放置在地理区域中。专门的技术人员组可安装节点，或者可由社区成员以自组织的方式建立节点。例如，可将节点邮寄给参与社区成员，并附有安装说明。

在框415处，节点可参与发现和对齐过程以定位和定向到他们的对等。在这个阶段期间，节点可确定它们最近的对等的相对物理位置以及与这些对等中的一个或多个进行视线通信所必需的取向。这个操作的实例方面在本文中更详细地讨论，例如在具有标题“发现和对齐”的部分中。

在框420处，节点可参与关联以确定其相对于主干的拓扑关系。在这个阶段期间，节点可确定它们应该与哪个邻居形成LOS连接，以获得对网络主干的接入。主干可以是与互联网或子网络的连接。这些构造可阻止节点子组与主干连接隔离。本文更详细地讨论了该操作的实例方面，例如在具有标题“关联”的部分中。

在框425处，节点可执行各种稳态操作，包括例如路由、网络管理、数据高速缓存等。

节点放置规划

图5是描绘在一些实施例中可能发生的节点放置规划算法中的操作的流程图。在框505，系统可接收各种目标约束。例如，网络的规划者可指定可用的节点的最大数量、每个区域的期望覆盖率、某些社区或区域的优先级，本文更详细地讨论的迭代参数等。

在框510处，可提供用于目标区域的特定的真实世界信息。该信息可包括目标区域的人口分布(平均值，或不同时间段)、区域中的障碍(自然和人为)、区域的高程、主干连接的位置等。

在框515，系统可选择要考虑的下一个主干连接。例如，可沿着主干以规则的间隔指定多个连接点。每个点都可提供各种好处和/或缺点。为了简化说明，在此讨论了一次单个主干连接的考虑，但是将会容易地认识到，所讨论的方法可被扩展到在多个主干连接被同时考虑的一些实施例中的方法。

在框520，系统可在当前考虑的主干的叶之间执行迭代。最初，可能只有一个叶(主干连接)，但是基于各种提供的参数，在该步骤期间将产生提出的对等。这些提出的对等本身可在后续迭代中用作叶，以生成额外的对等/叶。

在框525，系统可确定是否已经达到停止条件。例如，当预期路径中的每一个已经耗尽了最大可用数量的节点时，系统可决定生成过程。类似地，如果指定了所需的覆盖级别，并且路径提供了这种覆盖，则可能不再为路径生成叶。将认识到的是，即使其他路径可能已经满足条件，系统也可继续生成与尚未满足停止条件的路径相关联的那些节点的叶。在一些实施例中，可通过忽略停止条件来避免局部最小值，但是对于给定的路径(其本身可生成新路径，例如，较大路径的子路径)做出已经满足了的记录。例如，这可防止满足较低优先级停止条件(例如，优选成本)的路径阻止满足较高优先级停止条件(例如，实现的所期望的覆盖)的路径的生成。

在框530，系统可确定是否考虑了所有主干位置。如果不是，系统可为下一个主干连接生成一系列新的节点和路径。这些可与在先前主干节点迭代中生成的那些分开考虑，或者可在下面的框535考虑路径之间的协同作用。

在框535，系统可基于目标约束来识别和记录路径。例如，尽管约束可先前规定不再产生叶，但是约束在这里用于“修剪”可能的连接以识别与最高度量值相关联的那些路径。例如，对于分支因子为3的树，其中，执行了5次迭代，可考虑多达364个节点(1+3+9+27+81+243)(这仅仅是实例，可执行许多多于5次的迭代，并且在一些实施例中可使用不同于3的分支因子)。在这364个节点中，243个节点可是叶(剩余节点是到主干的中间节点)。对于这243个叶中的每一个，可能存在一个或多个可能的到主干的路径(基于相邻节点的LOS限制)。从中间节点到主干也可能有很多子路径。可针对这些路径中的每一个来确定基于约束(例如，成本、实现的覆盖、安装难度等)的度量确定。

在框540处，系统可确定是否已经确定了所需数量的路径。如果不是，则可确定附加路径及其对应的度量。一旦已经识别出期望数量的路径，则在框545，系统和/或人规划者可选择与优选度量值相关联的一个或多个路径。规划者可在框550手动调整节点位置，以生成用于原位安装的最终节点拓扑。

节点放置规划-迭代叶表示

图6是在一些实施例中可能发生的在路径规划算法期间与节点相关的实现角度和范围的自上而下的二维描绘。虽然反映这些变量的数据结构可能出现在规划系统中，但是图6的二维表示仅仅是为了便于解释，并且将容易地认识到，当评估对等交互时，系统预期到图3的三维结构。

在放置过程的对等生成方面的迭代期间，系统可考虑先前放置的节点605及其子节点610，其当前是在该迭代中考虑的叶。这里，节点的LOS范围由范围圆圈615和620描绘，尽管如前所述，系统可考虑由地形、硬件等施加的范围和限制的三维特征。子节点610先前被放置在节点605的LOS范围的外围。为了现在将一个或多个相对于子节点610叶放置，系统可考虑具有限制625a和625b的优先方向640和跨度630。跨度不需要沿着圆圈，而是可以是沿着子节点610的可视性假设的任何形式的周边的线路径。候选子节点可根据所需的分支因子沿着该跨度630放置。优先方向640可确定跨度630的宽度(例如，基于到加权质心的距离、关于加权质心的方差、优先方向周围的局部拓扑等)和限制625a和625b，并且基于一个或多个约束生成。例如，在系统寻求服务最大数量的社区的情况下，系统可识别人口密度中的质心，以优先权加权质心，然后基于子节点640的位置与加权平均值(在本实例中，加权平均值将在页面顶部的方向)之间的关系确定优先方向640。

节点放置规划-实例迭代

图7是在一些实施例中可能发生的节点放置过程的实例迭代。人口密度数据可表明社区成员频繁地区705a-e。这些区域705b-e中的一些，例如办公室或市中心，可紧密组合在一起。其他区域705a可被隔离，例如描绘孤立的村庄、维修站等。海拔数据可指示该区域中存在大的山710。

给定对于目标的这个特定的真实世界信息，系统可从主干730开始，寻求识别向各个区域提供网络接入的最佳节点放置。连接点725可用作预期网络中的初始节点。在该实例中，第一节点715a已经被放置在连接点725的光学范围内。在该简化实例中，系统已经识别优先方向740，例如，基于服务于由区域705b-e反映的社区的愿望。对于每个叶生成迭代，系统还可迭代不同的约束简档以考虑不同的优先方向740(尽管为了简单起见，在这里仅考虑一个方向-考虑在每次迭代时的多个优先方向可产生多于在上面的实例中所呈现的364个节点)。

图8是图7的节点放置过程的实例迭代。这里，对于分支因子3，系统已经放置了三个新的叶节点815a-c。如所指出的，这些叶节点815a-c中的每一个具有不同的优点/缺点。节点815a可以以比其他选项更低的成本最终提供对区域705a的接入。但是，节点815b可提供区域705b-e的最直接的路径。节点815c可避免某些高度的限制，但是从人口稠密区域移动更远。

图9是图7的节点放置过程的实例迭代，描述了在一些实施例中可能发生的整体定向增长标准的效应。例如，根据约束和随后的优先方向930a-c，已经为节点815a-c中的每一个生成叶。优先方向930a-c不必相同(尽管在本实例中它们是相同的)，并且可根据约束如何解释当前节点的情况以“贪心的方式”变化。在该实例中，已经根据“整体”优先级生成新的叶节点915a-c、920a-c、925a-c以到达最大可服务群体，即区域705b-e。

图10是图7的节点放置过程的实例迭代，描述了在一些实施例中可能发生的贪心定向增长标准的效应。与上述实例相比，已经为每个节点815a-c对优先方向1030a-c进行了本地重新评估。这里，节点815a到达区域705a的可能性已经占据了其他约束/优先级，并且相应地调整了优先方向1030a。类似地，节点815b达到区域705b-e的可能性和/或其达到较高高度的能力(以及可能具有较大LOS范围的子节点)已经占据了其他约束/优先级。因此，调整优先方向1030b。在某些情况下，管理创建优先方向的规则可考虑存在其他节点和优先方向。例如，可能产生优先方向1030c，因为右下角的区域未被其他路径探索。可调整对应于不同优先级的权重，使得通过每次迭代生成的优先方向和随后的叶提供了期望的多样性的路径选项以供考虑。

图11是在一些实施例中可能发生的图7的节点放置过程的实例合成路径。节点放置可继续，直到达到如本文所讨论的停止条件。然后，系统可识别放置的节点之间的所有可行路径，然后分配它们适当的度量。例如，图11描绘从主干经由节点1130a-j到区域705b-e的路径。该路径可接收相对较低价值的度量，因为它需要相当数量的节点，并且不能服务于区域705a。

图12是在一些实施例中可能发生的图7的节点放置过程的实例合成路径。该实例路径可接收比节点1230a-h为所有区域705a-e提供服务的图11的实例更高的相对度量值。但是，这个路径仍然需要相当多的节点。

图13是在一些实施例中可能发生的图7的节点放置过程的实例合成路径。此实例说明，修剪可能不仅会删除考虑路径之外的节点，而且可能删除被考虑的路径中的节点，如果它们被认为是无关紧要的。例如，系统已经发现，在山710顶部放置节点1330a允许它显着扩展其LOS范围。事实上，战略上放置的外围节点1330b和1330c允许网络以比图11和图12的实例少许多的节点为区域705a-e提供服务。

将认识到的是，代表节点715a的LOS范围的简单的圆圈已经在这里被使用，仅仅是为了便于理解在较低高度处的更有限的LOS选项，并且在图7-13的任一个中没有被描绘为相互延伸到山顶上的节点1330a的，虽然节点715a和1330a的相互的LOS区域(节点1330b和1330c与节点1330b的相互重叠也没有被描绘)。实际上，在实现的实施例中，与每个节点相关联的LOS区域可是复杂的三维结构，而不是这些简单的二维圆圈。规划系统可确定关于节点的LOS区域是“一团”，而不是作为局部地形的结果的几何实体(例如半球)的一部分。但是，缺乏地形或天气考虑，LOS区域可能类似于半球(或者甚至作为失去其下半球中的某个区域的球体，例如，如山710顶部的节点1330a的情况)。但是，在图13的实例中，山将减去关于节点715a的半球LOS区域的一部分。但是，节点715a的LOS区域的半球的剩余部分仍将延伸到山710的顶部，以到达节点1330a。因此，规划系统可最初假设LOS区域335的最大可能尺寸，然后“划出”局部障碍物，或者基于聚集条件(例如，具有恒定高湿度的区域)来减小范围345。

因此，当这些描述性实例讨论沿着跨度630放置候选节点时，将会理解，一些实施例将在考虑的节点的LOS区域与接地平面相交的地方放置候选节点。这些相交点可被限制到对应于跨度630的角度范围。对于非常复杂的LOS区域，跨度630可被表示为沿着考虑的节点的LOS区域与接地平面的交相交的线路径，而不是作为角度。线路径可被选择为使得其中心点与从所考虑的节点向优先方向向外延伸的线重合。

在每次迭代中，候选节点可基于例如：人口质心；环境因素；土地拥有者的权限；电力可用性(太阳能、电网连接等)；邻居节点的接入强度放置。度量评估可考虑相似或相同的因素。

节点房子规划-覆盖驱动

图14是在一些实施例中可能发生的在节点放置过程上的覆盖驱动的增长标准的实例结果。在一些实施例中，规划者可指定当选择优先方向时，“覆盖”优先于其他因素。因此，系统可生成提供最大覆盖的节点放置和选择路径，如图14所示。

图15是描绘在一些实施例中可能发生的节点放置过程中的覆盖驱动生长标准的叶生成过程的流程图。在框1505，系统可确定未覆盖区域(例如，尚未被维护的区域)的质心。例如，这些区域可被解释为泰森(Voronoi)图，质心作为各个泰森区域的中心(例如，生成在K均值集聚之后)。在框1510处，系统可识别针对考虑下的特定叶节点的最接近和/或最大质心的方向。在框1515，系统可确定要生成的叶数(例如，分支因子可根据优先级而变化)。在框1520，系统可确定叶扩展，并且在框1525，系统可生成新叶。

节点放置规划-需求驱动

图16是在一些实施例中可能出现的节点放置过程上的需求驱动增长标准的实例结果。在一些实施例中，计划者可指定当选择优先方向时，“需求”优先于其他因素。因此，系统可生成服务于最大个人数的节点放置和选择路径。

图17是描绘在一些实施例中可能发生的节点放置过程中的需求驱动增长标准的叶生成过程的流程图。在框1705，系统可确定到人口质心的距离。例如，人口可基于例如K均值或类似的分组方法再次分组。在框1710处，系统可识别对于考虑下的叶节点的最近/最大人口质心的方向。在框1715，系统可确定要生成的叶数(例如，分支因子可根据优先级而变化)。在框1720，系统可确定叶扩展，并且在框1725，系统可生成新叶。

发现和对齐

在规划阶段完成之后，节点可物理地放置在区域中其确定位置。在放置之后，节点然后可定位他们的对等并形成适当的连接以实现在规划阶段识别的期望的服务水平。相邻对等的识别通常在本文中被称为“发现”，对等的定向被称为为“对齐”，以及在规划期间确定的适当连接的形成(经由第一或随后的取向)被称为“关联”。出于简化说明的目的，以下对“对齐”，“发现”和“关联”的讨论通常将参考笛卡尔布局，尽管将很容易地认识到，不一定是这样的布局，并且可能发生其他布局(例如，如本文所讨论的“星”网络)。作为上述规划阶段的结果，可能会产生不同的布局。

图18是在一些实施例中可能发生的发现、对齐和关联之后的部署的笛卡尔网格中的节点关系的拓扑框图。每个列可能从相应主干连接开始的规划分析生成。例如，包括节点1815a-c的列可源于从主干连接1805b开始的规划迭代。如在一些实施例中所想到的，并且在上述实例中示出，可存在3种类型的回程硬件：光纤输入(网络到干线的连接)；高速硬件(例如，100GB)；和常规速度(例如1GB)。

图19是在一些实施例中可能发生的发现/对齐之前的部署的笛卡尔网格中的节点关系的拓扑框图。虽然图18通常是指节点之间的逻辑关系(即它们之间的路由连接)而不是它们的地理位置，图19描绘了反映节点1815b和1825b的LOS的范围1910a和1910b。在“发现”期间，节点1815b应当基于它们各自的位置来识别对等1815a在LOS范围内。类似地，节点1825b可识别对等节点1820a和1825a中的每一个在LOS范围内。由于节点1825b具有多种替代方案，所以在对齐节点1825b期间可与节点1820a和1825a的任一(或在一些实施例中，两者)形成默认连接。这些默认连接可在关联期间随后进行细化(例如，补充或删除)，以便实现与主干节点的所需连接。

发现-被动用户传播

在一些实施例中，节点可例如通过查询GPS系统或从现场技术人员接收坐标来主动地确定它们的位置信息。在一些实施例中，安装技术人员可在安装之后拍摄节点的图像，包括图像中的一个或两个地标。这些地标然后可与数据库图像交叉参考，以推断节点的位置。一些实施例可组合各种这些公开的技术来推断更准确的聚集读数。

在一些实施例中，每个节点还可依赖(代替，除了或与其他技术相互补充)用户在其对等之间被动地传送信息。例如，图20是描绘在一些实施例中可能发生的在部署的笛卡尔网格中发现期间的被动的基于用户的信息传播的拓扑框图。具有移动设备的用户可从位置2010a移动到位置2010b，然后到位置2010c。在安装之后，即使节点A-F尚未与主干连接通信，每个节点A-F也可具有激活的本地网络接入(例如，WIFI)。因此，当用户在不同节点之间通过时，用户的移动通信设备可与每个节点相关联。例如，用户可首先将识别其GPS位置的节点B传递为“32.22.21|28.22.11”(节点B可从用户设备的GPS坐标推断这些坐标)。移动通信设备可运行应用或以其他方式能够将该信息在位置日志2015a中本地存储在其存储器中。当用户到达位置2010b时，移动设备可将(例如，形成802.11关联)与节点C相关联。在该实例中，GPS位置值仅为了便于理解而提供，并且不反映可能在实施例的现实世界实现中使用的值。

节点C可从移动设备拉动位置日志2015a，自己创建节点B的位置的内部记录，并且用自己的位置信息补充用户的移动设备位置日志2015b，以及任何它以前获得的已经不存在的位置。例如，如果节点C先前遇到已经通过节点A的用户，则节点A的位置信息将被包含在位置日志2015b中。在用户达到位置2010c时，用户已经从节点D、E和F中的每一个接收位置信息并向节点D、E和F中的每一个提供位置信息。

因此，用户/订户最初可被给予所有节点接入点的成员资格(802.11认证等)。例如，在WIFI系统中，这可通过提供通用的SSID/密码或通过提供开放接入来实现。当每个用户经过未配置的节点时，接入点子系统向用户发送消息。消息可例如包含以下信息：节点的MAC地址(或其他唯一识别符)；节点的GPS坐标；来自节点的高度计数据；各种节点通信系统的硬件类型；以及节点的关联信息(例如，是否与规划过程优选的主干节点进行通信)。用户设备可存储该信息并随后将其传送给未来遇到的节点。

通过这种机制，随机移动的人可将节点的位置携带到其他节点。最终，每个节点可具有所有相邻节点的完整列表。

对齐-LOS搜索变体

在一些实施例中，在对齐期间，节点可执行具有窄波束(例如，小窗口325)的随机搜索。在这些实施例中，节点可使用波束宽度的一半的步长(例如，窗口325)和至少两倍于在两个角度之间踏步时间的停留时间。例如，波束转向系统可能需要5ms来在两个位置之间切换，并在每个位置停留10ms。在RF波束宽度为4度的情况下，可使用2度的角度步长。在这个实例中，每个节点都将在90*15＝1350步进行搜索。为了在该实例中节点检测相邻节点，两个窄波束可能需要对齐，这将需要182万步。每步15ms，对齐一对节点的总时间可能需要7.6小时。具有2度波束宽度和1度步长的毫米波系统可允许每个节点搜索5400步。检测将需要2910万步，这将需要121小时。

作为另一实例，具有0.1度步长的0.2度波束宽度的光学系统将要求每个节点搜索54万步。这种对齐可能需要291亿步和138年。因此，对于具有较宽波束宽度的实施例，通常考虑窄波束随机搜索方法。

一些实施例采用具有较宽波束的随机搜索(例如，较大的窗口325)。例如，一些节点实施例使用具有较宽波束的分离信号用于对齐，但是在正常操作期间使用具有较高速度数据的较窄波束。这种较宽的波束信号可用于将窄波束的搜索区域缩小到其波束宽度。

在一些实施例中，全向接收天线/传感器或全向发射天线/源可连接到节点。这种全向设备可将每个节点的搜索步的数量减少到设定时间的平方根，因为它不需要每个节点精确地确定其与其对等的相对对齐，以使两者彼此识别。

一些实施例实现可使用附加的远程广域无线技术的GPS辅助搜索。每个节点可配备高度计(例如，使用本文描述的气压方法)和GPS接收器来确定其在空间中的位置。然后，节点可与相邻对等共享该信息以帮助对齐。还可使用另外的全向无线电来共享信息。可选择该无线电的频率和发射电源以允许信号充分到达附近的节点(例如，如上所述的规划阶段所确定的)。碰撞避免技术可执行并且可用于共享许多节点之间的信道。

GPS数据可允许节点将搜索区域限制在其位置数据的误差带和对等节点的位置数据的误差带上。该误差范围可从非常接近的范围(80米)的水平面上的8度的最差情况和Z轴的1度到在10km处的水平方向的0.6度的最差情况和Z轴的0.006度。这可允许在对齐期间更快的搜索过程。

一些实施例采用使用接入子系统的GPS辅助搜索。这些方法可能会消除仅用于对齐目的的额外通信系统的需要。例如，接入子系统无线范围可允许节点彼此直接通信并且中继其地址和坐标信息。由于可以以低数据速率发送该信息有效载荷，所以可能使用较低比特率(较少比特/Hz)来传递消息。

不幸的是，接入技术的范围可使得在一些情况下使用接入子系统方法的GPS辅助搜索是不可行的。有限的范围可阻止地址和坐标信息传递到相邻节点。在这些情况下，可使用如本文所述在节点之间行进的用户的对等信息的被动传送。

对齐-气压高度推论

在一些实施例中，节点可能能够仅从GPS信息、由安装技术人员提供的信息等来推断它们的位置。但是，在一些实施例中，可从多个源推断位置信息。在一些实施例中，节点可使用相对压力信息来补充GPS信息，以便更准确地确定节点的相对取向。例如，图21是在一些实施例中可能发生的放置节点2115a-c和进行相对气压读数的斜面2110a的横截面透视图。位置日志或节点之间被动地传送的其他信息可包括节点的气压读数。节点可比较它们自己的气压读数和对等读数之间的差异，以推断高度(以及扫描窗口的相应角度)的差异。在该实例中，节点2115a相对于节点2115b位于较低的高度。因此，节点2115a处的压力高于节点2115b处的压力，并且注意到小的正(+10)差。相比之下，节点2115c位于比节点2115b高得多的高度。因此，节点2115c处的压力低于节点2115b处的压力，并且注意到大的负(-75)差。角度对应的压力可从表中推断或动态确定。

图22是在一些实施例中可能发生的若干节点2205a-d及其相对于第一节点的气压读数的三维透视图。基于相对气压读数和相对于地面平面的对等节点位置，每个节点可能能够推断其局部环境的拓扑映射。例如，节点2205d可例如基于GPS坐标识别在地面平面2215内(即，垂直于从节点到地球中心的线的平面)，是从节点2205a的距离2210a，从节点2205b距离2210b，从节点2205c的距离2210c。相对于节点2205d，相应的节点2205a-c中的每一个可具有+80、-75和-25的相对压力距离。根据这些差异，节点2205d可针对节点2205a-c中的每一个推断相对垂直高度2225a-c。在已知高度2225a-c和距离2210a-c的情况下，节点2205d可容易地推断出到每个节点的欧几里德距离2220a-c和相对于地面平面2215的相应角度。

图23是描绘如在一些实施例中可能发生的在对齐期间基于其对等的气压数据定向对等节点的过程的流程图。在框2305处，节点可确定在地面平面上最近的对等节点。在框2310，节点可确定与对等的平面内距离。在框2315处，节点可确定相对气压三角区(delta)做最近的对等和对应的高度值。在框2320，节点可确定到最近的对等的欧几里德距离。在框2325，节点可确定与最近的对等的角度。在框2330，节点可更新其本地存储的关于最近对等的信息以反映其相对定位。在框2340处，节点可定向到最近的对等，例如，作为关联之前的默认连接的一部分。

关联

在每个节点仅具有足够的通信链路以到达其一些相邻节点的系统中，系统可能非常希望根据规划阶段选择正确的相邻节点来链接。如果系统另外具有不同速度的通信链路，则可特别优选的是建立正确的链路对(例如，如规划过程中所指定的)。关联阶段包括确保形成适当链接的一个或多个过程。

从对齐过程到关联的过渡可基于一个或多个条件发生，或者可在每个节点获取关于他们的对等的足够的信息时以有组织的方式逐个节点发生。例如，在一些实施例中，在固定的时间段之后、在已经获取了足够量的对等位置信息之后、或者在当收到其他信号时，每个节点可从对齐过程转换到关联过程。

一旦对齐完成，节点之间的默认关联可能不能正确反映所需的规划关联。图24是描绘在一些实施例中在部署的笛卡尔网格中可能发生的对齐之后和关联之前的隔离构造的拓扑框图。隔离的“岛”网络2405a、2405b形成了缺乏主干连接，更不用说在规划期间确定的适当的主干连接。在该实例中，只有节点2410a在规划期间正确地与主干连接2415a正确地相关联。尽管节点2410b可将节点2410c和2410a识别为处于LOS范围内，但是节点2410b可能已经形成与节点2410c的默认关联。类似的默认推理可能导致节点2410d无法与节点2415a相关联，节点2410e未能与具有主干2415c的节点2410f和2410f相关联。如本文所讨论的，隔离网络2405a、2405b中的节点可识别出它们与主干2415b缺乏连接。每个节点可与其对等共享路径信息，直到已经识别到主干连接的路径。

图25是描绘在一些实施例中在部署的笛卡尔网格中可能发生的关联之后的最终排名的拓扑框图。在这个实例中，给每个节点赋予两部分拓扑参考，这里称为排名：(X，Y)。排名的第一部分(X，主干组件)表示节点与主干的关系(例如，与高速网络设备的关系)。排名的第二部分(Y，子网络组件)表示节点与子网络中的其他节点的关系(例如，与常规速度网络设备的关系)。关系可是例如与子网络相关联的主干节点的跳数。主干输入到节点硬件的存在可能导致节点自动为主干排名分配0，对于子网络排名分配0。例如，最初的节点2505a-d可具有排名0,0。当他们开始彼此通信时，他们将选择唯一的主干排名识别符，如所示。未连接到主干的节点可以以任意的非零排名(例如9999)开始。

具有硬编码(0,0)排名的节点2505a可查看其相邻节点坐标的列表，并确定哪些节点是最接近的并具有排名(X，0)，其中X是任何值(节点2505b-d会将其他X排名假定为节点2505a的知识传播)。节点2505a可基于在规划阶段中指定的硬编码优先(例如，安装技术人员的文字硬编码，逻辑代码中建立的规则等)来保留(0,0)排名。然后，该节点可在相邻节点的方向上利用其高速光学头(或实施例的任何其它可用通信模块)开始搜索。

当(0,0)排名的节点的位置在其他设备之间传播时，其他设备将开始使用(0,0)节点的GPS坐标在(0,0)节点的方向上搜索。当节点找到(0,0)节点时，它可查看排名信息以确定它是否落在0,0节点的子网络内。如果是，则节点2510a可将其排名更新为(1,0)。节点之间的距离可控制分配的优先级，导致在连接到(0,0)节点2505a的主干上最终只有一个(1,0)排名节点2505b。该排名在传递给相邻节点的广播消息中被更新。具有排名(X,0)的每个其他节点然后开始寻找节点(1,0)的搜索，直到建立链接并且新节点2505c被给予排名(2,0)等。

以类似的方式，最接近节点2505a的常规速度节点链路可用(0,Y)寻找节点，其中Y是任何数字(基于与距离相关联的总排序，X的优先级再次为零)。已经通知具有(0,Y)排名的附近节点的每个节点可开始搜索节点的GPS坐标周围的坐标区域。(0,Y)节点可在最近(X,Y)节点的方向上开始搜索。当建立链路时，节点2510a-d将其排名更新为(1,Y)，并且在与相邻节点共享的消息中更新该排名。以具有(1,Y)节点的设备接收消息的没有关联硬件的其他节点在(1,Y)节点的方向上开始搜索，并且该过程从那里继续。

在节点确定其已经移动通过连接丢失或通过其GPS坐标的改变的情况下，它可将其排名重置为默认值，并允许/使该过程重新开始。类似地，如果节点检测到具有比适当排名的节点更近的坐标的节点，则可推断出存在新的节点，或者节点已被移动。因此，节点可重置其排名，从而允许搜索过程重新启动。因此，在一些实施例中，节点关联过程可通常如下进行：1)从初始启动状态(例如，在安装或重置之后)，每个节点选择1和N之间的随机排名，其中N是网络中节点的数目，不包括节点0。节点0选择排名0；2)每当节点接收到位置列表更新(例如，从传递的人或从邻居节点)时，它将通过列表来查看具有较高排名的第一个已知节点和具有较低排名的第一个已知节点的位置，入列表给出的；和3)节点然后尝试首先连接到较低排名的节点(即更接近节点0)。

在该实例中，如果连接成功，则节点将其排名更新为其连接到+1的节点的排名。然后它尝试连接到较高排名的节点。如果与较高排名的节点的连接成功连接到其连接的节点，则将其排名更新为连接节点的排名+1。例如，具有Y排名5的节点(任意称为“节点Z”)接收列表，该列表识别具有Y排名0、2、8、10的节点的位置。节点Z首先尝试连接到具有Y排名2的节点。如果连接成功，则节点Z的Y排名被更新为排名3。节点Z可尝试连接到排名为8的节点Y，并且如果成功，排名为8的节点Y将其Y排名更新为6。

图26是描绘在一些实施例中可能发生的用于更新节点排名的本地过程的流程图。在框2605，节点可主动地从其对等中请求排名信息。在框2610，节点可确定所获取的排名信息是否包括主干节点。在框2615，节点可通知其对等调整其排名的决定。在框2620，节点可调整其排名。随后的排名信息请求现将包括这个新的排名。在框2625，节点可被动地从其对等中收集排名信息。

如上所述，排名信息可反向传播到主干上的连接节点。主干节点具有所需网络拓扑的知识，并且可将排名信息重新提交到网络中以符合优选排名。因此，在框2630处，节点可确定是否已经识别出较高优先级路径，例如由主干节点指定。如果是，则可根据框2615和2620调整排名。如果没有接收到更高优先信息，则节点可继续被动地收听输入的排名信息。

网络拓扑变体

图27是描绘在一些实施例中可能发生的关联之后的星形网络2700的拓扑框图。规划阶段可施加排名条件，使得节点2710a、2710b便于分支，或者不便于从主干节点分支。如本文所讨论的，分支可适用于高海拔点(建筑物、山脉等)以及具有许多不同通信组件的节点(例如，更多的光学组件和更多的存储器)。

数据高速缓存

图28是描绘在一些实施例中可能发生的笛卡尔网络中的高速缓存拓扑的拓扑框图。在规划阶段期间，在可能会在发生大量使用或流量的情况下，可策略性地确定位置。在这些战略要点，可提供缓存(或附加的高速缓存)存储器来提高网络运行时的效率。

路由应用

图29是描绘在一些实施例中可能发生的笛卡尔网络中的重新路由事件的拓扑框图。例如，可在节点2910a和2910b之间形成雾2905。在规划阶段期间，可考虑预期的天气模式，并且替代路由优选包括在分布式节点中。例如，节点2910a可被重定向以形成与节点2910c的光学连接。在一些实施例中，可动态地执行该路由，例如通过重新启动与主干断开连接的节点的关联过程。在一些实施例中，该关联过程可能与原始关联不同，并且可考虑从规划阶段提供的重新路由指导。路由调整可能不仅包括创建新连接，还可能包括通信模块更改。例如，雾2905在光波长而不是微波波长可能是不可穿透的。因此，节点2910a和2910b可切换到另一个通信介质(例如微波)，直到条件废除。

计算机系统

图30是可用于实现某些实施例的特征的计算机系统的框图(例如，可用于执行规划过程或可出现在节点200中)。计算系统3000可包括一个或多个中央处理单元(“处理器”)3005、存储器3010、输入/输出设备3025(例如，键盘和指点设备、显示设备)、存储设备3020(例如，磁盘驱动器)和连接到互连3015的网络适配器3030(例如，网络接口)。互连3015被示出为表示任何一个或多个通过适当的桥接器、适配器或控制器连接的单独的物理总线、点对点连接或两者的抽象。因此，互连3015可包括例如系统总线、外围组件互连(PCI)总线或PCI-Express总线、超传输或工业标准架构(ISA)总线、小型计算机系统接口(SCSI)总线、通用串行总线(USB)、IIC(I2C)总线或电气和电子工程师协会(IEEE)标准1394总线，也称为“火线”。

存储器3010和存储设备3020是可存储实现各种实施例的至少一部分的指令的计算机可读存储介质。另外，可经由数据传输介质(例如，通信链路上的信号)来存储或发送数据结构和消息结构。可使用各种通信链路，例如互联网、局域网、广域网或点到点拨号连接。因此，计算机可读介质可包括计算机可读存储介质(例如，“非暂时”介质)和计算机可读传输介质。

存储在存储器3010中的指令可被实现为软件和/或固件，以对处理器3005进行编程以执行上述动作。在一些实施例中，可通过计算系统3000(例如，经由网络适配器3030)从远程系统下载该软件或固件来初始地向处理系统3000提供此类软件或固件。

本文中介绍的各种实施例可通过例如用软件和/或固件编程的可编程电路(例如，一个或多个微处理器)或完全在专用硬连线(不可编程)电路中或在这些形式的组合中实现。专用硬连线电路可以是例如一个或多个ASIC、PLD、FPGA等的形式。

备注

上述描述和附图是说明性的，并且不应被解释为限制性的。描述了许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。但是，在某些情况下，不会描述公知的细节以避免模糊描述。进一步地，可在不脱离实施例的范围的情况下进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，实施例不受限制。

在本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合实施例描述的具体特征、结构或特点包括在本公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的不同地方的出现并不一定都是指相同的实施例，也不是与其他实施例相互排斥的单独的或替代的实施例。此外，描述了可由一些实施例而不是由其他实施例展现的各种特征。类似地，描述了可能是一些实施例的要求但不是其他实施例的各种要求。

在本说明书中使用的术语在本公开的上下文中以及使用每个术语的具体上下文中通常具有其本领域的普通含义。用于描述本公开的某些术语在下文或说明书的其他地方进行讨论，以向实践者提供关于本公开描述的附加指导。为了方便起见，可突出显示某些术语，例如使用斜体和/或引号。使用突出显示对术语的范围和含义没有影响；在相同的上下文中，术语的范围和含义是相同的，不管它是否被突出显示。可理解的是，同样的事物可用多种方式说出来。将认识到的是，“存储器”是“存储”的一种形式，有时术语可互换使用。

因此，替代的语言和同义词可用于本文中讨论的任何一个或多个术语，对于术语是否在本文中进行阐述或讨论也没有任何特别的意义。提供某些术语的同义词。一个或多个同义词的独奏不排除使用其他同义词。在本说明书中的任何地方使用实例，包括本文所讨论的任何术语的实例仅是说明性的，并不旨在进一步限制本公开或任何示例性术语的范围和含义。同样，本公开不限于本说明书中给出的各种实施例。

不意图进一步限制本公开的范围，上面给出了根据本公开的实施例的仪器、装置、方法及其相关结果的实例。注意，为了方便读者可在实例中使用标题或字幕，这绝对不应限制本公开的范围。除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。在冲突的情况下，本文件(包括定义)将控制。

Claims

1.一种在第一节点中用于建立与网络中的主干的连接的计算机实现的方法，包括：

确定所述第一节点的排名的初始值，所述第一节点的排名包括：

反映至与所述主干具有连接性的节点的通信距离的第一排名部分；和

反映至所述网络的第一子网络中的一个或多个节点的通信距离的第二排名部分，其中，所述第一子网络包括所述第一节点和所述一个或多个节点；

从对等节点接收排名信息，所述排名信息包括所述对等节点的排名，所述对等节点的排名与所述对等节点和所述主干的用于防止所述第一节点从所述网络隔离的连接性关联，所述对等节点的排名包括：

反映至所述网络的第二子网络中的一个或多个节点的通信距离的第二排名部分，其中，所述第二子网络包括所述对等节点和所述一个或多个节点；

基于所述排名信息，通过所述第一节点尝试经由视线(LOS)通信建立与所述对等节点的通信；

通过所述第一节点，建立与所述对等节点的通信；

更新所述第一节点的第一排名部分中的第一值，所述第一值是与所述对等节点的第一排名部分相同的值；和

更新所述第一节点的第二排名部分中的第二值，所述第二值从应用于所述对等节点的第二排名部分的算术运算生成。

2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述第一子网络和所述第二子网络是相同的子网络。

3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述对等节点在所述第一节点接收所述排名信息之前与所述主干进行通信。

4.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述排名信息包括从规划阶段确定的关联元数据。

5.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述排名信息包括优先级指示，所述优先级指示表示所述排名信息的优先级高于由所述第一节点先前接收的排名信息。

6.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述排名信息表示所述子网络内的节点的总排序。

7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述排名信息描绘了与所述主干直接连接的节点的总排序。

8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，从对等节点接收排名信息包括主动地查询所述对等节点的排名信息，所述方法进一步包括：

在将所述第一值分配给所述第一节点的第一排名部分之后，被动地查询所述对等节点的排名信息。

9.一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令被配置为使计算机系统执行包括如下的方法：

确定第一节点的排名的初始值，所述第一节点的排名包括：

反映至与网络中的主干具有连接性的节点的通信距离的第一排名部分；和

反映至与所述主干具有连接性的节点的通信距离的第一排名部分；

通过所述第一节点，建立与所述对等节点的通信；

10.根据权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述第一子网络和所述第二子网络是相同的子网络。

11.根据权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述对等节点在所述第一节点接收所述排名信息之前与所述主干进行通信。

12.根据权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述排名信息包括从规划阶段确定的关联元数据。

13.根据权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述排名信息包括优先级指示，所述优先级指示表示所述排名信息的优先级高于由所述第一节点先前接收的排名信息。

14.根据权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述排名信息表示所述子网络内的节点的总排序。

15.根据权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述排名信息描绘与所述主干直接连接的节点的总排序。

16.根据权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，从对等节点接收排名信息包括主动地查询所述对等节点的排名信息，所述指令进一步包括：

17.一种计算机系统，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，包括被配置为使所述至少一个处理器执行包括如下的方法的指令：

确定第一节点的排名的初始值，所述第一节点的排名包括：

反映至所述网络的第二子网络中的一个或多个节点的关系的第二排名部分，其中，所述第二子网络包括所述对等节点和所述一个或多个节点；

通过所述第一节点，建立与所述对等节点的通信；

18.根据权利要求17所述的计算机系统，其中，所述对等节点在所述第一节点接收所述排名信息之前与所述主干进行通信。

19.根据权利要求17所述的计算机系统，其中，所述排名信息包括从规划阶段确定的关联元数据。

20.根据权利要求17所述的计算机系统，其中，所述排名信息包括优先级指示，所述优先级指示表示所述排名信息的优先级高于由所述第一节点先前接收的排名信息。

21.根据权利要求17所述的计算机系统，其中，所述排名信息表示所述子网络内的节点的总排序。

22.根据权利要求17所述的计算机系统，其中，所述排名信息描绘了与主干直接连接的节点的总排序。

23.根据权利要求17所述的计算机系统，其中，从对等节点接收排名信息包括主动地查询所述对等节点的排名信息，所述方法进一步包括：

24.一种保持包括多个地理分布节点的通信网络中的连接性的计算机实现的方法，所述方法包括：

在非主干节点选择随机值作为自分配排名，所述非主干节点包括在所述多个地理分布节点中，其中，所述非主干节点缺乏主干网络连接，其中，在所述多个地理分布节点中的每个节点了解每个节点的地理位置，其中，在所述多个地理分布节点中的每个节点保持各自的查找表；并且

在所述非主干节点迭代地执行以下操作：

接收列表，所述列表指定所述非主干节点的相邻的节点的排名；

基于在所述列表中的信息，更新与所述非主干节点相关联的查找表，更新包括：

从所述列表搜索(i)和与所述非主干节点的自分配排名相比的低排名相关联的第一节点和(ii)和与所述非主干节点的自分配排名相比的高排名相关联的第二节点，其中，所述第一节点和所述第二节点包括在所述多个地理分布节点中，

尝试通信与所述非主干节点相关联的路由信息至所述第一节点和所述第二节点，其中，所述路由信息包括所述非主干节点的地理位置，其中，所述路由信息包括所述非主干节点的对等节点的排名，对等节点的排名与所述非主干节点和连接至主干网络的主干节点的用于防止所述非主干节点从所述网络隔离的连接性关联，以及

当在所述非主干节点和所述第一节点之间建立成功的通信时，通过所述非主干节点将所述非主干节点的自分配排名调整为所述第一节点的值加1。

25.根据权利要求24所述的计算机实现的方法，其中，调整所述非主干节点的自分配排名包括在与所述非主干节点相关联的查找表中将所述非主干节点的自分配排名提高一名。

26.根据权利要求24所述的计算机实现的方法，还包括：

当在所述非主干节点和所述第二节点之间建立成功的通信时，通过所述第二节点将在与所述第二节点相关联的查找表中的所述第二节点的自分配排名调整为所述非主干节点的值加1。

27.根据权利要求26所述的计算机实现的方法，其中，调整在与所述第二节点相关联的查找表中的所述第二节点的自分配排名包括在与所述第二节点相关联的查找表中将所述第二节点的自分配排名提高一名。

28.根据权利要求24所述的计算机实现的方法，其中，所述随机值是在1和N之间的非零整数，其中，N是在所述多个地理分布节点中的节点的总数。

29.根据权利要求24所述的计算机实现的方法，其中，指定所述非主干节点相邻的节点的排名的所述列表是从所述多个地理分布节点中的节点获得的。

30.根据权利要求24所述的计算机实现的方法，其中，指定所述非主干节点的相邻的节点的排名的所述列表是从用户获得的。