CN111756611A - 无线联机方法及主动确认候选节点是否为网状闸口的方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了无线联机方法及主动确认候选节点是否为网状闸口的方法。一种无线联机方法，是由一网状基本服务集(MBSS)中的一网络装置来执行，该MBSS包含N个网状闸口，该无线联机方法包含：当该网络装置不是该N个网状闸口的其中之一且未连接该N个网状闸口的任一个时，允许该网络装置与该MBSS中的闸口候选节点联机，禁止该网络装置与该MBSS中的非闸口候选节点联机，其中该闸口候选节点宣称其为或连接该N个网状闸口的其中之一，该非闸口候选节点未宣称其是也未宣称其连接该N个网状闸口的任一个；以及当网络装置是该N个网状闸口的其中之一或连接该N个网状闸口的任一个时，允许网络装置与该闸口候选节点联机，也允许该网络装置与该非闸口候选节点联机。

Description

无线联机方法及主动确认候选节点是否为网状闸口的方法

技术领域

本发明涉及网状网络，尤其涉及用于网状网络的无线联机方法、主动确认候选节点是否为网状闸口的方法、以及决定主要网状闸口的方法。

背景技术

IEEE 802.11s标准规范用于网状网络的建立(mesh networking)。依据目前的IEEE 802.11s标准规范，一网状站点(mesh station)若与另一网状站点具有相同的网状轮廓(mesh profile)以及双方的基本速率和加密能力符合，这两个站点就是彼此的候选节点(candidate peer)，而能够直接地互连，所有具有相同网状轮廓且直接地或间接地互连的网状站点就组成了一网状基本服务集(Mesh Basic Service Set,MBSS)。在一MBSS中，所有能够直接地通过一分布式系统(Distributed System,DS)与其他非网状网络连接的网状站点被称为网状闸口(mesh gate)，该MBSS中的其他网状站点可通过该MBSS中一或多个网状闸口间接地存取该MBSS之外的网络资源。本技术领域中，前述分布式系统是一种用于基本服务集互连的架构。

然而，依据目前的IEEE 802.11s标准规范，两个网状站点只要具有相同的网状轮廓就能互连，这可能会让一群具有相同网状轮廓的网状站通过不同信道(例如：无线局域网络的信道，如2.4GHz频段的14个信道)形成多个不互通的MBSS，且这些MBSS中可能有部分的MBSS不包含网状闸口，从而该部分的MBSS无法与外部网络沟通。

另外，依据目前的IEEE 802.11s标准规范，一MBSS中作为一网状闸口的网状站点，是通过一广播封包来宣称该网状站点作为网状闸口，由于目前的IEEE 802.11s标准规范缺少重传及确认机制，该MBSS中其它的网状站点无法主动确认该网状站点是否还作为网状闸口，也无法主动确认该MBSS中是否有其它可用的网状闸口。

另外，当一MBSS中有多个网状闸口可存取同一分布式系统时，此MBSS与此分布式系统之间会存在一个以上的路径，因此，该MBSS与该分布式系统结合而成的网络可能会产生路径循环导致网络广播风暴。IEEE 802.11标准规范是通过快速生成树协议(RapidSpanning Tree Protocol,RSTP)来解决网络广播风暴的问题。RSTP会在网络拓扑中阻断让网络形成路径循环的关键路径，不只广播(broadcast)及多播(multicast)封包不能经由此路径传送，单播(unicast)封包也无法通过此路径传送，因此，单播封包的传输路径的选择受到限制，甚至会有传输瓶颈产生。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种无线联机方法、一种主动确认候选节点是否为网状闸口的方法、以及一种决定主要网状闸口的方法，以避免先前技术的问题。

本发明的无线联机方法的一实施例是由一网状基本服务集(Mesh Basic ServiceSet,MBSS)中的一网络装置来执行，该MBSS包含N个网状闸口，该N为正整数，该实施例包含下列步骤：当该网络装置不是该N个网状闸口的其中之一且未连接该N个网状闸口的任一个时，允许该网络装置与该MBSS中的一闸口候选节点(gate candidate peer)联机，禁止该网络装置与该MBSS中的一非闸口候选节点联机，其中该闸口候选节点宣称其是该N个网状闸口的其中之一，或宣称其连接该N个网状闸口的其中之一，该非闸口候选节点未宣称其是该N个网状闸口的任一个，也未宣称其连接该N个网状闸口的任一个；以及当该网络装置是该N个网状闸口的其中之一或连接该N个网状闸口的任一个时，允许该网络装置与该闸口候选节点联机，也允许该网络装置与该非闸口候选节点联机。根据上述，本实施例确保该网络装置是一网状闸口或确保该网络装置直接地或间接地连接至一网状闸口。

本发明的主动确认一候选节点是否为一网状闸口的方法的一实施例是由一网状基本服务集(MBSS)中的一网络装置来执行，该MBSS包含该候选节点，该实施例包含下列步骤：当该网络装置的一目前记录指出该候选节点不是该网状闸口时，若该网络装置收到来自该候选节点的一第一通知指出该候选节点是该网状闸口，令该网络装置更新该目前记录并开始计数一预设时间，以确认该候选节点在该默认时间的计数结束前是该网状闸口；当该网络装置未在该默认时间的计数结束前收到来自该候选节点的一更新第一通知指出该候选节点是该网状闸口，令该网络装置发送一询问封包给该候选节点以确认该候选节点是否为该网状闸口；以及在该网络装置发送该询问封包后，当该网络装置收到该更新第一通知或收到来自该候选节点的一第一回复封包指出该候选节点是该网状闸口时，令该网络装置重新计数该默认时间并再次确认该候选节点在该默认时间的计数结束前是该网状闸口。根据上述，本实施例确保该网络装置能够主动得知该候选节点是否为一网状闸口，而无需被动地等待该候选节点的声明。

本发明的决定一网状基本服务集(MBSS)中的一主要网状闸口的方法的一实施例是由该MBSS中的一网络装置来执行，该MBSS包含多个网状闸口，该实施例包含下列步骤：当该网络装置不是该多个网状闸口的其中之一，令该网络装置接收该多个网状闸口的信息，以令该网络装置依据一默认算法处理该多个网状闸口的信息以得知该多个网状闸口的其中之一为该主要网状闸口；当该网络装置是该多个网状闸口的其中之一以及该多个网状闸口包含该网络装置与M个网状闸口，令该网络装置接收该M个网状闸口的信息，从而令该网络装置依据该默认算法处理该网络装置的信息以及该M个网状闸口的信息以得知该多个网状闸口的那一个作为该主要网状闸口；以及禁止该多个网状闸口中该主要网状闸口以外的网状闸口通过一分布式系统收送一非单播封包。根据上述，本实施例只允许该主要网状闸口通过该分布式系统收送一非单播封包，从而避免多个网状闸口存取该分布式系统所造成的广播风暴。

有关本发明的特征、实际操作与效果，配合图式作优选实施例详细说明如下。

附图说明

[图1]显示本发明的无线联机方法的一实施例；

[图2]显示本发明的无线联机方法的另一实施例；

[图3]显示本发明的主动确认一候选节点是否为一网状闸口的方法的一实施例；

[图4]显示第一/第二回复封包的一实施例；

[图5]显示本发明的主动确认一候选节点是否为一网状闸口的方法的另一实施例；

[图6]显示一有限状态机来呈现图3与图5的实施例；以及

[图7]显示本发明的决定一网状基本服务集中的一主要网状闸口的方法的一实施例。

具体实施方式

图1显示本发明的无线联机方法的一实施例，该实施例是由一网状基本服务集(Mesh Basic Service Set,MBSS)中的一网络装置来执行，该MBSS包含N个网状闸口(meshgate)，该N为正整数。图1的实施例包含下列步骤：

步骤S110：当该网络装置不是该N个网状闸口的其中之一且该网络装置未连接(未直接连接且未间接连接)该N个网状闸口的任一个时，允许该网络装置与该MBSS中任一闸口候选节点(gate candidate peer)联机，禁止该网络装置与该MBSS中任一非闸口候选节点(non-gate candidate peer)联机，其中每个闸口候选节点宣称其是该N个网状闸口的其中之一，或宣称其连接(直接连接或间接连接)该N个网状闸口的其中之一，每个非闸口候选节点未宣称其是该N个网状闸口的任一个，也未宣称其连接该N个网状闸口的任一个。值得注意的是，该MBSS中，各个网络装置均会周期性地发送信标(beacon)，以让其它装置得知是否有闸口候选节点的存在。

步骤S120：当该网络装置是该N个网状闸口的其中之一或该网络装置连接(直接地或间接地连接)该N个网状闸口的任一个时，允许该网络装置与任一闸口候选节点联机，也允许该网络装置与任一非闸口候选节点联机。

图2显示本发明的无线联机方法的另一实施例，其中该网络装置是一无线网络装置。相较于图1，图2的实施例进一步包含：

步骤S210：在该网络装置不是该N个网状闸口的其中之一且未连接(未直接连接且未间接连接)该N个网状闸口的任一个的情形下，当该网络装置在一预定时间内无法经由一目前信道(例如：无线局域网络的信道，如2.4GHz频段的14个信道)连接至该MBSS中的其它装置，令该网络装置从M个信道中采用一选择信道或留在该目前信道。更详细地说，在该M大于0的情形下，步骤S210令该网络装置从M个信道中采用该选择信道；在该M等于0的情形下，步骤S210令该网络装置继续使用该目前信道。据上所述，图2的实施例能够在该网络装置长时间无法通过该目前信道与该N个网状闸口的任一个进行联机(直接联机与间接联机)时，令该网络装置尝试通过其它信道与该N个网状闸口的任一个进行联机(直接联机或间接联机)。在一实际操作范例中，步骤S210包含：令该网络装置执行一信道扫描操作以发现该M个信道，其中该M个信道的每一个存在着该MBSS中的一候选节点的信息宣称该候选节点作为或连接(直接连接或间接连接)该N个网状闸口的其中之一；以及令该网络装置依据一默认规则(例如：依据信号的强弱、信号的稳定性、联机速率…)从该M个信道中采用该选择信道。

值得注意的是，前述实施例中，为确保该MBSS中的所有装置均能直接地或间接地连上一网状闸口，该网络装置与该MBSS中的其它装置均执行该无线联机方法；然而这并非本发明的实施限制。还值得注意的是，前述实施例中，该MBSS符合目前IEEE 802.11s之标准规范；然而这并非本发明的实施限制。

图3显示本发明的主动确认一候选节点是否为一网状闸口的方法的一实施例，该实施例是由一网状基本服务集(MBSS)中的一网络装置来执行，该MBSS包含该候选节点。图3的实施例包含下列步骤：

步骤S310：当该网络装置的一目前记录指出该候选节点不是该网状闸口时，若该网络装置收到来自该候选节点的一第一通知(例如：图6的“GANN of Mesh_A＝1”)指出该候选节点是该网状闸口，令该网络装置更新该目前记录并开始计数一预设时间，以确认该候选节点在该预设时间的计数结束前是该网状闸口。

步骤S320：当该网络装置未在该预设时间的计数结束前收到来自该候选节点的一更新第一通知(例如：图6的“GANN of Mesh_A＝1”)指出该候选节点是该网状闸口，令该网络装置发送一询问封包(例如：图6的“Tx PREQ to Mesh_A”)给该候选节点以确认该候选节点是否为该网状闸口。

步骤S330：在该网络装置发送该询问封包后，当该网络装置收到该更新第一通知或收到来自该候选节点的一第一回复封包(例如：图6的“PREP from Mesh_A＝1”)指出该候选节点是该网状闸口时，令该网络装置重新计数该预设时间并再次确认该候选节点在该预设时间的计数结束前是该网状闸口。在一实际操作范例中，该询问封包与该第一回复封包的每一个是一单播(unicast)封包。在一实际操作范例中，该询问封包符合IEEE 802.11s标准规范对于一路径要求封包(path request packet,PREQ)的规范，该第一回复封包符合IEEE 802.11s标准规范对于一路径回复封包(path reply packet,PREP)的规范；举例而言，如图4所示，该第一回复封包400通过一标志(Flags)字段410中一位B0的值(例如：0或1)来指出该候选节点是该网状闸口，该位B0按照IEEE 802.11s标准规范是一保留位，该字段410包含位B0～B7。

图5显示本发明的主动确认一候选节点是否为一网状闸口的方法的另一实施例。相较于图3，图5的实施例进一步包含：

步骤S510：当该网络装置的该目前记录指出该候选节点是该网状闸口时，若该网络装置收到来自该候选节点的一第二通知(例如：图6的“GANN of Mesh_A＝0”)指出该候选节点不是该网状闸口，令该网络装置更新该目前记录以确认该候选节点不是该网状闸口。

步骤S520：在该网络装置发送该询问封包后，当该网络装置收到来自该候选节点的一第二回复封包(例如：图6的“PREP from Mesh_A＝0”)指出该候选节点不是该网状闸口、或在未收到该更新第一通知与该第二通知的情形下在另一预设时间(例如：前述预设时间)内未收到该第一回复封包与该第二回复封包的任一个，令该网络装置更新该目前记录以确认该候选节点不是该网状闸口。在一实际操作范例中，该询问封包、该第一回复封包、与该第二回复封包的每一个是一单播封包。在一实际操作范例中，该第一回复封包与该第二回复封包的每一个符合IEEE 802.11s标准规范对于一路径回复封包的规范；举例而言，该第一回复封包通过该路径回复封包的标志字段的一位的第一值(例如：1)来指出该候选节点是该网状闸口，该第二回复封包(例如：图4的封包400)通过该位的一第二值(例如：0)来指出该候选节点不是该网状闸口，该位按照IEEE 802.11s标准规范是一保留位。

图3与图5的实施例可通过图6的有限状态机(Finite State Machine)来表示。图6的有限状态机包括三个状态分别是“该网络装置判断该候选节点不是一网状闸口”、“该网络装置判断该候选节点是一网状闸口”、以及“该网络装置主动询问该候选节点是否为一网状闸口”；在该三个状态之间的路径代表状态变更，路径的箭头方向代表状态如何变更；各路径的批注的说明如下表1所示，这些批注中，非粗体字代表状态变更的条件，粗体字代表符合条件时所执行的动作。

表1

图7显示本发明的决定一网状基本服务集(MBSS)中的一主要网状闸口(primarymesh gate)的方法的一实施例，该实施例是由该MBSS中的一网络装置来执行，该MBSS包含多个网状闸口，图7的实施例包含下列步骤：

步骤S710：当该网络装置不是该多个网状闸口的其中之一，令该网络装置接收该多个网状闸口的信息，以令该网络装置依据一预设算法处理该多个网状闸口的信息以得知该多个网状闸口的其中之一为该主要网状闸口。在一实际操作范例中，步骤S710令该网络装置周期性地/非周期性地接收该多个网状闸口的信息，以得知是否有新的主要网状闸口。

步骤S720：当该网络装置是该多个网状闸口的其中之一且该多个网状闸口包含该网络装置与M个网状闸口，令该网络装置接收该M个网状闸口的信息，从而令该网络装置依据该预设算法处理该网络装置的信息以及该M个网状闸口的信息以得知该多个网状闸口的哪一个作为该主要网状闸口。在一实际操作范例中，步骤S710令该网络装置周期性地/非周期性地发送该网络装置的信息给该M个网状闸口，以及令该网络装置周期性地/非周期性地接收该M个网状闸口的信息，从而在该网络装置的信息与该M个网状闸口的信息的至少其中之一发生变化时，令该网络装置再次依据该预设算法、该网络装置的信息、以及该M个网状闸口的信息来得知该多个网状闸口的那一个作为该主要网状闸口。在一实际操作范例中，该预设算法优先考虑通过一分布式系统传输广播及多播封包的稳定性来决定该主要网状闸口；举例来说，当该多个网状闸口的其中之一是经由以太网络连接至一分布式系统，而其它网状闸口是经由无线网络连接至该分布式系统时，依据该预设算法，经由以太网络连接至该分布式系统的网状闸口会作为该主要网状闸口。在一实际操作范例中，当该多个网状闸口的传输条件相同时，该多个网状闸口中具有最小媒体访问控制(Media AccessControl,MAC)地址的网状闸口作为该主要网状闸口。

步骤S730：禁止该多个网状闸口中该主要网状闸口以外的网状闸口通过一分布式系统(distributed system,DS)收送一非单播(non-unicast)封包。在一实际操作范例中，该主要网状闸口被允许通过该分布式系统收送非单播封包以及单播封包；其它网状闸口被禁止通过该分布式系统收送非单播封包，但被允许通过该分布式系统收送单播封包。在一实际操作范例中，该非单播封包是一广播封包(broadcast packet)或一多播封包(multicast packet)。

请注意，在实施为可能的前提下，本技术领域具有通常知识者可选择性地实施前述任一实施例中部分或全部技术特征，或选择性地实施前述多个实施例中部分或全部技术特征的组合(例如：图5与图7的实施例的组合)，由此增加本发明实施时的弹性。另请注意，本发明的各方法的步骤在实施为可能的前提下，无顺序限制。再请注意，本发明的各方法可以是一软件及/或固件的形式，并由一已知的或自行开发的网络装置来执行/实现。

综上所述，本发明的无线联机方法能够确保一网络装置是一网状闸口或确保该网络装置直接地或间接地连接至一网状闸口；本发明的主动确认一候选节点是否为一网状闸口的方法能够确保一网络装置主动得知该候选节点是否为一网状闸口，而无需被动地等待该候选节点的声明；本发明的决定一网状基本服务集中的一主要网状闸口的方法能够避免多个网状闸口存取一分布式系统所造成的广播风暴。

虽然本发明的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求范围所界定者为准。

【符号说明】

S110～S120 步骤

S210 步骤

S310～S330 步骤

400 封包

410 标志字段(Flags)

B0～B7 位

S510～S520 步骤

S710～S730 步骤

Claims (10)

1.一种无线联机方法，是由一网状基本服务集(MBSS)中的一网络装置来执行，该网状基本服务集包含N个网状闸口，该N为正整数，该无线联机方法包含：

当该网络装置不是该N个网状闸口的其中之一且未连接该N个网状闸口的任一个时，允许该网络装置与该网状基本服务集中的一闸口候选节点联机，禁止该网络装置与该网状基本服务集中的一非闸口候选节点联机，其中该闸口候选节点宣称其是或连接该N个网状闸口的其中之一，该非闸口候选节点未宣称其是也未宣称其连接该N个网状闸口的任一个；以及

当该网络装置是该N个网状闸口的其中之一或连接该N个网状闸口的任一个时，允许该网络装置与该闸口候选节点联机，也允许该网络装置与该非闸口候选节点联机。

2.根据权利要求1所述的无线联机方法，进一步包含：在该网络装置不是该N个网状闸口的其中之一且未连接该N个网状闸口的任一个的情形下，当该网络装置在一预定时间内无法经由一目前信道连接至该网状基本服务集中的其它装置，令该网络装置从M个信道中采用一选择信道，其中该M为正整数。

3.根据权利要求2所述的无线联机方法，其中，令该网络装置采用该选择信道的步骤包含：

令该网络装置执行一信道扫描操作以发现该M个信道，其中该M个信道的每一个存在着该网状基本服务集中的一候选节点的一信息宣称该候选节点作为或连接该N个网状闸口的其中之一；以及

令该网络装置依据一默认规则从该M个信道中采用该选择信道。

4.根据权利要求1所述的无线联机方法，进一步包含：在该网络装置不是该N个网状闸口的其中之一且未连接该N个网状闸口的任一个的情形下，当该网络装置在一预定时间内无法经由一目前信道连接至该网状基本服务集中的其它装置，在M大于0的情形下令该网络装置从M个信道中采用一选择信道，以及于该M等于0的情形下令该网络装置继续使用该目前信道，其中该M为不小于0的整数。

5.根据权利要求1所述的无线联机方法，其中该网状基本服务集符合IEEE802.11s的标准规范。

6.一种主动确认一候选节点是否为一网状闸口的方法，是由一网状基本服务集中的一网络装置来执行，该网状基本服务集包含该候选节点，该方法包含：

当该网络装置的一目前记录指出该候选节点不是该网状闸口时，若该网络装置收到来自该候选节点的一第一通知指出该候选节点是该网状闸口，令该网络装置更新该目前记录并开始计数一预设时间，以确认该候选节点在该预设时间的计数结束前是该网状闸口；

当该网络装置未在该预设时间的计数结束前收到来自该候选节点的一更新第一通知指出该候选节点是该网状闸口，令该网络装置发送一询问封包给该候选节点以确认该候选节点是否为该网状闸口；以及

在该网络装置发送该询问封包后，当该网络装置收到该更新第一通知或收到来自该候选节点的一第一回复封包指出该候选节点是该网状闸口时，令该网络装置重新计数该预设时间并再次确认该候选节点在该预设时间的计数结束前是该网状闸口。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包含：

当该网络装置的该目前记录指出该候选节点是该网状闸口时，若该网络装置收到来自该候选节点的一第二通知指出该候选节点不是该网状闸口，令该网络装置更新该目前记录以确认该候选节点不是该网状闸口；以及

在该网络装置发送该询问封包后，当该网络装置收到来自该候选节点的一第二回复封包指出该候选节点不是该网状闸口、或在未收到该更新第一通知与该第二通知的情形下在另一预设时间内未收到该第一回复封包与该第二回复封包的任一个，令该网络装置更新该目前记录以确认该候选节点不是该网状闸口。

8.根据权利要求7所述的方法，其中该询问封包、该第一回复封包、与该第二回复封包的每一个是一单播封包。

9.一种决定一网状基本服务集中的一主要网状闸口的方法，是由该网状基本服务集中的一网络装置来执行，该网状基本服务集包含多个网状闸口，该方法包含：

当该网络装置不是该多个网状闸口的其中之一，令该网络装置接收该多个网状闸口的信息，以令该网络装置依据一默认算法处理该多个网状闸口的信息以得知该多个网状闸口的其中之一为该主要网状闸口；

当该网络装置是该多个网状闸口的其中之一以及该多个网状闸口包含该网络装置与M个网状闸口，令该网络装置接收该M个网状闸口的信息，从而令该网络装置依据该默认算法处理该网络装置的信息以及该M个网状闸口的信息以得知该多个网状闸口的哪一个作为该主要网状闸口；以及

禁止该多个网状闸口中该主要网状闸口以外的网状闸口通过一分布式系统收送一非单播封包。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，当该多个网状闸口的传输条件相同时，该多个网状闸口中具有一最小媒体访问控制地址的一网状闸口作为该主要网状闸口。

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