CN113170373A - Wlan网络中具有备用路由的多跳路由协议 - Google Patents

Wlan网络中具有备用路由的多跳路由协议 Download PDF

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Abstract

一种用于在通信频带(例如，定向mmW)上执行数据传输的无线通信装置、系统或方法，其维护用于源站和目的地站之间的通信的主要路由和至少一个备用路由。在创建通过多跳的路由时，将路由发现消息发送到相邻站。沿着路由路径，确定与其它站共享的链路度量。路由发现和路由响应消息被传播到除发送站之外的邻居站。目的地站在接收到路由发现消息后，确定主要路由和至少一个备用路由，并在路由应答消息中将该信息发送回路由发现消息的始发者。站通过状态请求和状态应答消息维护这些主要路由和备用路由。

Description

WLAN网络中具有备用路由的多跳路由协议
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技术领域
本公开的技术一般而言涉及无线网络通信，并且更特别地涉及在主要和备用路由上的多跳路由。
背景技术
对更快和更健壮的无线网络通信的需求正在变得越来越重要。响应于对达到这些更高容量的需求，网络运营商已经开始采用各种概念来实现致密化(densification)。当前的6GHz以下无线技术不足以应对高数据需求。一种替代方法是利用30-300GHz频带中的附加频谱，该频谱通常被称为毫米波频带(mmW)。
为了高效地利用mmW无线联网系统，通常需要正确处理这些高频带的信道损伤和传播特性。高自由空间路径损耗、高穿透、反射和衍射损耗会降低可用的分集并限制非视线(NLOS)通信。但是，mmV的小波长使得能够使用实用维度的高增益电子可控定向天线，这可以提供足够的阵列增益来克服路径损耗并确保接收器处的高信噪比(SNR)。使用mmW频带的密集部署环境中的定向分发网络(DN)可能是一种用于实现站(STA)之间的可靠通信并克服视线信道限制的高效方法。
当新站(STA或节点)正在启动时，它将寻找(搜索)邻近的STA以发现要加入的网络。STA对网络的初始接入的处理包括扫描邻近的STA并发现本地附近的所有活动的STA。这可以或者通过新STA搜索要加入的具体网络或网络列表来执行，或者通过新STA发送加入将接受新STA的任何已经建立的网络的广播请求来执行。
连接到分布式网络(DN)的STA需要发现邻近的STA，以决定到达网关/门户DN STA的最佳方式以及这些邻近的STA中每一个的能力。新STA在具体时间段内检查用于可能的邻近的STA的每个信道。如果在那个具体时间之后未检测到活动的STA，那么新STA将移动以测试下一个信道。当检测到STA时，新STA收集足够的信息以配置其物理(PHY)层(例如，OSI模型)以在监管域(IEEE、FCC、ETSI、MKK等)中操作。由于定向传输，这个任务在mmW通信中更具挑战性。这个处理中的挑战可以归纳为：(a)了解周围的STA ID；(b)了解波束成形的最佳传输模式；(c)由于冲突和聋症(deafness)造成的信道接入问题；以及(d)由于阻塞和反射造成的信道损伤。设计邻域发现方法以克服上述一些或全部问题对于使mmW D2D和DN技术的普及至关重要。
用于以广播模式操作的网络的DN地址发现的大多数已有技术并不针对具有定向无线通信的网络。另外，在信标信号的生成方面，利用定向无线网络通信的那些技术通常具有非常高的开销需求。另外，这些技术缺乏足够的机制来减少执行发现所涉及的开销和时延。
当前的mmW通信系统依靠定向通信来获得传输器(Tx)和接收器(Rx)之间足够的链路预算。对于要接入信道的站，它首先侦听以检查介质是被占用还是空闲。侦听阶段通常使用准全向天线执行，并且在许多情况下，这会导致信道接入受阻，但是传输或接收方向不受实际定向信号的影响。
与低频带系统中的全向通信相比，由于方向性，在毫米波频带中建立多跳通信网络的任务更具挑战性。这个处理中的挑战可以被概括为：(a)了解周围节点ID；(b)了解用于向邻居进行波束成形的最佳传输模式；(c)由于冲突和聋症引起的信道接入问题；以及(c)由于阻塞和反射导致的信道损伤。
已有技术在使用定向mmW通信方面或在响应于阻塞和其它信道损伤进行恢复方面经常失败。
因此，需要高效地利用定向mmW通信并提供从阻塞和损伤中快速恢复的增强机制。本公开满足了这些需求并且提供了优于先前技术的其它益处。
发明内容
无线联网易受各种信道损害的影响，包括人为阻塞。在许多应用中，重要的是要能够快速检测和替换阻塞的链路，从而避免数据交付中的任何中断。本公开描述了一种无线多跳协议，该协议高效地发现并跟踪多个下一跳选项(一个主要路由以及一个到若干个备用路由)以到达目的地STA。在这种情况下，如果到主要下一跳的链路被阻塞，那么可以快速部署其它备选下一跳，从而避免为了找到备选链路而导致的任何中断或延迟。本公开适用于各种网络，并且不限于毫米波定向联网。
当前的多跳路由协议在STA处设置路由协议时没有考虑发现并跟踪多个下一跳选项。因此，在主要路由被阻塞的情况下，当前的无线协议会导致高延迟和重新发现开销。与此相比，本公开发现下一跳选项并对它们进行维护，使得它们随时可以在阻塞情况下容易地进行部署而无需任何附加的设置开销。
为了实现上述目的，教导了用于路由请求(RREQ)和路由应答(RREP)消息的新消息泛洪机制，以便发现始发STA与目的地STA之间的若干个路由。此外，STA部署转发表以最小化泛洪开销。最后，STA使用状态请求(SREQ)和状态应答(SREP)消息，主动确保其路由表条目(主要和备用)是最新的，并且多个下一跳选项是可达的并且准备好在任何时间进行部署。
本公开的教导可以应用于无线LAN(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)、设备到设备(D2D)、对等体到对等体(P2P)、网格(mesh)网络和室外无线通信。因此，所公开的技术可以在广泛的目标应用中利用，以下是以示例而非限制的方式提供的：Wi-Fi、WiGig、Wi-Fi类型网络、物联网(IoT)应用、数据的回传和前传、室内和室外分发网络、网格网络、具有D2D通信的下一代蜂窝网络等。
将在本说明书的以下部分中提出本文描述的技术的其它方面，其中详细描述是出于完全公开本技术的优选实施例的目的，而不是对其施加限制。
附图说明
通过参照以下仅出于说明性的目的的附图，将更充分地理解本文中描述的技术：
图1是在IEEE 802.11无线局域网(WLAN)中执行的主动扫描的时序图。
图2是分布式网络(DN)的站(STA)图，其示出了DN和非DN站的组合。
图3是数据字段图，其描述了IEEE 802.11WLAN的DN标识元素。
图4是数据字段图，其描述了IEEE 802.11WLAN的DN配置元素。
图5是IEEE 802.11ad协议中的天线扇区扫描(SSW)的示意图。
图6是示出IEEE 802.11ad协议中的扇区级扫描(SLS)的信令的信令图。
图7是数据字段图，其描述了IEEE 802.11ad的扇区扫描(SSW)帧元素。
图8是数据字段图，其描述了IEEE 802.11ad的SSW帧元素内的SSW字段。
图9A和图9B是数据字段图，其描绘了图9A中作为ISS的一部分传输时示出的SSW反馈字段和图9B中不作为ISS的一部分传输时示出的SSW反馈字段，如用于IEEE 802.11ad那样。
图10A至图10C是自组织(Ad-hoc)按需距离向量(AODV)路由协议的网络拓扑图。
图11是根据本公开的实施例使用的无线mmW通信站硬件的框图。
图12是根据本公开的实施例使用的图10的站硬件的mmW波束图案图。
图13是根据本公开的实施例的用于发现频带通信天线(即，6GHz以下)的波束图案图。
图14是根据本公开的实施例使用的四个示例站的网络拓扑图。
图15是根据本公开的实施例使用的三个示例站的网络拓扑图。
图16是根据本公开的实施例的路由请求帧(RREQ)的数据字段图。
图17是根据本公开的实施例的路由应答帧(RREP)的数据字段图。
图18是根据本公开的实施例的状态请求帧(SREQ)的数据字段图。
图19是根据本公开的实施例的始发站(STA)的状态应答帧(SREP)的数据字段图。
图20是根据本公开的实施例执行的路由请求(RREQ)逻辑的流程图。
图21是根据本公开的实施例的到单跳邻居的路由请求(RREQ)传播逻辑的流程图。
图22A至图22C是根据本公开的实施例的用于接收路由请求(RREQ)帧的逻辑的流程图。
图23是根据本公开的实施例的从目的地站(STA)发送路由应答(RREP)帧的流程图。
图24A至图24C是根据本公开的实施例的用于接收路由应答(RREP)帧的逻辑的流程图。
图25是根据本公开的实施例的将路由应答(RREP)消息传播到邻居站(STA)的流程图。
图26是根据本公开的实施例的用于发送状态请求(SREQ)消息的逻辑的流程图。
图27是根据本公开的实施例的用于接收和处理状态请求(SREQ)消息的逻辑的流程图。
图28是根据本公开的实施例的用于接收和处理状态应答(SREP)消息的逻辑的流程图。
图29是根据本公开的实施例使用的示例站及其互连度量的网络拓扑图。
图30A和图30B是根据本公开的实施例的在站之间的路由和控制消息的示例消息序列图。
图31至图34是示出根据本公开的实施例解决的链路阻塞示例的网络拓扑图。
具体实施方式
当在本公开中使用时，以下术语具有下面一般描述的含义。
AP：接入点；包含一个站(STA)并通过无线介质(WM)为关联的STA提供对分发服务的接入的实体。
AODV：自组织按需距离向量(AODV)是为无线和移动自组织网络设计的用于建立到目的地的按需路由的路由协议。
波束成形(BF)：来自定向天线系统或阵列而不是全向或准全向天线的定向传输，用于确定用于在预期接收器处改善接收信号功率或信噪比(SNR)的信息，并且在该站下可以获得用于使时间和方向分配信息相关的信息。
BI：信标间隔是表示信标传输时间之间的时间的循环超帧时段。
BRP：BF细化协议是BF协议，其使得能够进行接收器训练并且迭代地训练传输器和接收器侧以优化(实现最佳可能的)定向通信。
BSS：基本服务集，是已经与网络中的AP成功同步的一组站(STA)。围绕BSS构建的IEEE 802.11WLAN体系架构的组件，该BSS实际上是连接到允许STA彼此通信的无线介质的一组STA。
BTI：信标传输间隔，是连续的信标传输之间的间隔。
CBAP：基于竞争的接入时段是定向多千兆位(DMG)BSS的数据传送间隔(DTI)内的时间段，其中利用了基于竞争的增强型分布式信道接入(EDCA)。
CSMA/CA：具有冲突避免的载波侦听多路接入是其中利用载波侦听的网络多址接入方法。
DMG：定向多千兆位是IEEE 802中描述的高吞吐量无线通信的一种形式。
DN STA：分布式网络(DN)站(DN STA)是实现DN设施的站(STA)。在DN BSS中操作的DN STA可以为其它DN STA提供分发服务。
DTI：数据传送间隔是允许完全的BF训练然后进行实际数据传送的时段。DTI可以包括一个或多个服务时段(SP)和基于竞争的接入时段(CBAP)。
FCS：是帧校验序列，其提供了添加到通信协议中的帧的检错码。
LOS：视线，其中传输器和接收器表面上在彼此视线内、但不是反射信号的通信结果的通信；相反的情况是其中站不在彼此的LOS中的非视线的NLOS。
MAC地址：介质访问控制(MAC)地址。
MBSS：网格基本服务集是形成分布式网络(DN)站(DN STA)的自包含网络的基本服务集(BSS)，其可以用作分发系统(DS)。
全向：利用非定向天线的传输模式。
准全向：是利用具有可实现的最宽波束宽度的定向多千兆位(DMG)天线的通信模式。
NAV信息：是用于与无线网络协议(诸如IEEE 802.11)一起使用的虚拟载波侦听机制的信息。
RA：是要将数据传送到的接收方地址。
RREP：路由应答；由目的地STA生成的并且包含关于始发STA的信息的消息帧。
RREQ：路由请求；由始发STA生成的并且包含关于目的地STA的信息的消息帧。
接收扇区扫描(RXSS)：经由(跨)不同扇区接收扇区扫描(SSW)帧，其中在连续接收之间执行扫描。
RSSI：接收信号强度指示符(以dBm为单位)。
SLS：扇区级扫描阶段是BF训练阶段，其可以包括多达四个部分：用于训练发起者的发起者扇区扫描(ISS)、用于训练响应者链路的响应者扇区扫描(RSS)，诸如使用SSW反馈和SSW ACK。
SNR：接收信噪比，以dB为单位。
SP：服务时段是由接入点(AP)调度的时间段，其中调度的SP以固定的时间间隔开始。
频谱效率：在特定通信系统中可以在给定带宽上传输的信息速率，通常以位/秒或以赫兹表示。
SREQ：状态请求；由每个STA生成的并且用于检查下一跳STA是否活着以及路由表条目是否有效的消息帧。SREQ还用于更新链路度量。
SREP：状态应答；响应于状态请求(SREQ)消息而生成的消息帧。
SSID：服务集标识符是指派给WLAN网络的名称。
STA：站(或节点)是逻辑实体，其是到无线介质(WM)的物理层(PHY)接口和介质访问控制(MAC)的单个可寻址实例。
扫描：由短的波束成形帧间空间(SBIFS)间隔分开的传输序列，其中在传输之间改变传输器或接收器处的天线配置。
SSW：扇区扫描，是其中在不同扇区(方向)中执行传输并收集关于接收信号、强度等信息的操作。
TDD：时分双工允许通信链路被双工，其中通过在相同频带中分配不同的时隙来将上行链路与下行链路分开，以针对不同的上行链路和下行链路数据传输流进行调整。
TDD SP：时分双工服务时段是具有TDD信道接入的服务时段，其中TDD SP包括又包含TDD时隙序列的TDD间隔的序列。
传输扇区扫描(TXSS)：是经由不同扇区的多个扇区扫描(SSW)或定向多千兆位(DMG)信标帧的传输，其中在连续传输之间执行扫描。
1.现有的定向无线网络技术
1.1.WLAN系统
在诸如802.11之类的WLAN系统中，定义了两种扫描模式；被动和主动扫描。下述为被动扫描的特征。(a)尝试加入网络的新站(STA)检查每个信道并且等待信标帧最多达最大信道时间(MaxChannelTime)。(b)如果没有接收到信标，那么新STA移动到另一个信道，从而节省电池电量，因为新STA在扫描模式下不传输任何信号。STA应该在每个信道处等待足够的时间，以便它不会错过信标。如果信标丢失，那么STA应等待另一个信标传输间隔(BTI)。
下述为主动扫描的特征。(a)根据以下内容，想加入本地网络的新STA在每个信道上发送探测请求帧。(a)(1)新STA移动到信道，等待进入帧或探测延迟计时器过期。(a)(2)如果在定时器过期后没有检测到帧，那么认为该信道未被使用。(a)(3)如果信道未被使用，那么STA移动到新信道。(a)(4)如果信道被使用，那么STA使用一般的DCF获得对于介质的接入，并发送探测请求帧。(a)(5)如果信道从不忙，那么STA等待期望的时间段(例如，最小信道时间)以接收对探测请求的响应。如果信道忙碌且接收到探测响应，那么STA等待更多时间(例如，最大信道时间)。
(b)探测请求可使用唯一服务集识别符(SSID)、SSID的列表或广播SSID。(c)在一些频率频带中禁止主动扫描。(d)主动扫描可能是干扰和碰撞的来源，特别是如果许多新的STA同时到达并正试图接入网络。(e)与使用被动扫描相比，主动扫描是STA获得对网络的接入的快速方式(不太延迟)，因为STA不需要等待信标。(f)在基础架构基本服务集(BSS)和IBSS中，至少一个STA被唤醒以接收和响应探测。(g)在分布式网络(DN)基本服务集(MBSS)中的STA可能不会在任何时间点被唤醒以响应。(h)当无线电测量活动为主动时，STA可能不回答探测请求。(i)可能出现探测响应的碰撞。STA可以通过允许传输了最后信标的STA传输第一探测响应来协调探测响应的传输。其他STA可以跟随并使用后退时间和常规分布式协调功能(DCF)信道接入以避免碰撞。
图1描绘了在IEEE 802.11 WLAN中主动扫描的使用，其示出发送探测的扫描站与接收并响应探测的两个响应站。该图也示出最小与最大探测响应定时。值G1被显示为设定为SIFS，SIFS是确认的传输前的帧间间距，而值G3是DIFS，DIFS是DCF帧间间距，其表示发送器在发送RTS封装之前完成后退时段之后等待的时间延迟。
1.2.IEEE 802.11s分布式网络(DN)WLAN
IEEE 802.11s(在下文中称为802.11s)是将无线网格联网能力添加到802.11标准的标准。在802.11s中定义了新类型的无线电站以及用于启用网格网络发现的新信令、建立对等连接以及通过网格网络的数据的路由。
图2图示了网格网络的一个示例，其中非网格STA连接至网格STA/AP(实线)以及网格STA连接至包括网格门户的其它网格STA(虚线)的混合。在网格网络中的节点使用定义在802.11标准中的相同的扫描技术以用于发现邻居。网格网络的标识由包含在信标与探测响应帧中的网格ID元素给出。在一个网格网络中，所有的网格STA使用相同的网格简档。如果在网格简档中的所有参数都匹配，那么网格简档被认为是相同的。网格简档被包含在信标与探测响应帧中，使得网格简档可以由其邻居网格STA通过扫描获得。
当网格STA通过扫描处理发现邻居网格STA时，发现的网格STA被认为是候选对等网格STA。它可以成为网格网络的成员，其中发现的网格STA是该网格网络的成员，并且建立与邻居网格STA对等的网格。当网格STA使用与发现的邻居网格STA的接收信标或探测响应帧指示相同的网格简档时，该邻居网格STA可以被认为是候选对等网格STA。
网格STA尝试在网格邻居表中保持发现的邻居信息，网格邻居表包括：(A)邻居MAC地址；(b)操作信道编号；以及(c)最近观察到的链路状态和质量信息。如果没有检测到邻居，那么网格STA采用网格ID作为其最高优先级简档并保持活动。发现邻居网格STA的所有先前信令以广播模式执行。应当认识到，802.11s不是针对具有定向无线通信的网络的。
图3描绘了用于通告网格网络的标识的网格识别元素(网格ID元素)。网格ID由想要加入网格网络的新STA在探测请求中进行传输，以及由现有网格网络STA在信标和信号中进行传输。长度0的网格ID字段指示在探测请求帧内使用的通配符网格ID。通配符网格ID是防止非网格STA加入网格网络的特定ID。应该认识到，网格站是具有比非网格站更多特征的STA，例如，网格网络使STA除了一些其他模块外还作为用于服务网格功能的模块运行。如果STA没有此网格模块，那么不应允许其连接到网格网络。
图4描绘了包含在由网格STA传输的信标帧与探测响应帧中的网格配置元素，并且其被用于通告网格服务。网格配置元素的主要内容为：(a)路径选择协议识别符；(b)路径选择度量识别符；(c)拥塞控制模式识别符；(d)同步方法识别符；以及(e)认证协议识别符。网格配置元素的内容与网格ID一起形成网格简档。
802.11a标准定义了许多过程和网格功能，包括：网格发现、网格对等管理、网格安全、网格信标化与同步、网格协调功能、网格功率管理、网格信道切换、三地址、四地址和扩展地址帧格式、网格路径选择与递送、与外部网络的相互影响、网格内拥塞控制以及网格BSS中的紧急服务支持。
1.3.WLAN中的毫米波
毫米波频带中的WLAN通常需要使用定向天线进行传输、接收或两者，以解决高路径损耗并为通信提供足够的SNR。在传输或接收中使用定向天线也使得扫描处理具有方向性。IEEE 802.11ad与新标准802.11ay定义了用于在毫米波频带上进行定向传输和接收的扫描和波束成形的过程。
1.4.IEEE 802.11ad扫描和BF训练
mmW WLAN最新水平的系统的示例是802.11ad标准。
1.4.1.扫描
新STA在被动或主动扫描模式下操作，以扫描特定SSID、SSID列表或所有发现的SSID。对于被动扫描，STA扫描含有SSID的DMG信标帧。对于主动扫描：DMG STA传输含有所需SSID或者一个或多个SSID列表元素的探测请求帧。DMG STA可能还必须在探测请求帧的传输之前传输DMG信标帧或执行波束成形训练。
1.4.2.BF训练
BF训练为BF训练帧传输的双向序列，其使用扇区扫描并提供必要的信令以允许每个STA确定用于传输和接收两者的合适的天线系统设定。
802.11ad BF训练处理可在三个阶段中进行。(1)执行扇区级扫描阶段，从而对链路获取执行具有低增益(准全向)接收的定向传输。(2)执行对于组合的传输和接收增加接收增益和最终调整的细化阶段。(3)随后在数据传输期间执行追踪以对于信道改变进行调整。
1.4.3.802.11ad SLS BF训练阶段
这个SLS BF训练阶段集中于802.11ad标准的扇区级扫描(SLS)强制阶段。在SLS期间，STA对在不同的天线扇区上交换一系列的扇区扫描(SSW)帧(或在PCP/AP处传输扇区训练的情况下的信标)以找到提供最高信号质量的扇区。第一传输的站称为发起者；第二传输的站称为响应者。
在发射扇区扫描(TXSS)期间，SSW帧在不同扇区上传输，而配对的STA(响应者)利用准全向定向图案接收。响应者从提供了最佳链路质量(例如，SNR)的发起者确定天线阵列扇区。
图5描绘了在802.11ad中扇区扫描(SSW)的概念。在该图中，给出了一个示例，其中STA 1是SLS的发起者，STA 2是响应者。STA 1扫描所有发射天线图案精细扇区，而STA 2在准全向图案下接收。STA 2将它从STA 1接收的最佳扇区反馈给STA 2。
图6图示了如在802.11ad规范中实施的扇区级扫描(SLS)协议的信令。在发射扇区扫描中的每个帧包括关于扇区倒数指示(CDOWN)的信息、扇区ID以及天线ID。利用扇区扫描反馈与扇区扫描ACK帧来反馈最佳扇区ID与天线ID信息。
图7描绘了如在802.11ad标准中使用的扇区扫描帧(SSW帧)的字段，其中字段概述如下。持续时间字段设定为直到SSW帧传输结束的时间。RA字段含有STA的MAC地址，该STA是扇区扫描的预期接收器。TA字段含有扇区扫描帧的传输器STA的MAC地址。
图8图示了在SSW字段内的数据元素。SSW字段中传达的原则信息如下。方向字段被设定为0以指示帧由波束成形发起者传输，以及设定为1以指示帧由波束成形响应者传输。CDOWN字段是向下计数器，其指示到TXSS结束的剩余DMG信标帧传输的数量。扇区ID字段被设定以指示通过其传输含有该SSW字段的帧的扇区的编号。DMG天线ID字段指示传输器当前用于此传输的DMG天线。RXSS长度字段仅在CBAP中传输时有效，否则保留。该RXSS长度字段指明由传输STA所需的接收扇区扫描的长度，并且以SSW帧为单位定义。SSW反馈字段定义如下。
图9A和图9B描绘了SSW反馈字段。当作为内部子层服务(ISS)的一部分传输时利用显示在图9A中的格式，而当不作为ISS的一部分传输时利用图9B的格式。ISS字段中的总扇区指示发起者在ISS中使用的扇区总数量。Rx DMG天线编号子字段指示发起者在后续的接收扇区扫描(RSS)期间使用的接收DMG天线的编号。扇区选择字段含有在前一个扇区扫描中以最佳质量接收的帧内SSW字段的扇区ID子字段的值。DMG天线选择字段指示在前一个扇区扫描中以最佳质量接收的帧内SSW字段的DMG天线ID子字段的值。SNR报告字段被设定为来自在前一个扇区扫描期间以最佳质量接收的帧的SNR的值，其在扇区选择字段中指示。需要轮询字段由非PCP/非AP STA设定为1，以指示它需要PCP/AP发起与非PCP/非AP的通信。需要轮询字段被设定为0，以指示非PCP/非AP对PCP/AP是否发起通信没有偏好。
1.5.AODV路由协议
图10A至图10C图示了使用自组织按需距离向量(AODV)路由协议的示例。路由协议是一组规则，用于通过多跳(中间STA)在始发站(STA)和目的地STA之间建立通信路径。AODV是一种路由协议，其表示通过无线介质的当前多跳路由的一般本质。借助AODV，STA根据如在图10A至图10C的示例中所示的以下步骤生成路由。
该AODV路由处理的步骤1至5参见图10A。(1)STA 1是始发STA，并且它广播路由请求(RREQ)帧(RREQ1)。(2)STA 2接收RREQ1并测量其自身与RREQ1的传输器(STA 1)之间的链路质量，并且重新广播嵌入链路质量信息并传输路由请求的RREQ(RREQ2)。(3)STA3接收RREQ1、测量其自身与RREQ1的传输器(STA1)之间的链路质量，并且重新广播嵌入链路质量信息的RREQ(RREQ3)。(4)作为目的地STA的STA4从STA2接收RREQ2、测量其自身与RREQ2的传输器(STA2)之间的链路质量，并且将该值与RREQ2中嵌入的链路质量累加。响应于该处理，STA4获得关于经由STA2去往和来自STA1的端到端质量的信息。(5)STA4还从STA3接收RREQ3、测量其自身与RREQ3的传输器(STA3)之间的链路质量，并且将该值与嵌入在RREQ3中的链路质量累加。因此，STA4还获得关于经由STA3去往和来自STA1的端到端质量的信息。
该AODV路由处理的步骤6至步骤8在图10B中描绘。(6)STA4确定经由STA2到STA1的链路质量比经由STA3更好(例如，更高的信噪比(SNR))，并且因此STA4向STA2传输路由响应(RREP)帧(RREP1)以确认到中间和始发STA的最佳路由，并将STA2设置为到STA1的下一跳STA。(7)STA2从STA4接收该RREP1，并且将其自身识别为STA4和STA1之间的中间STA，并且将STA4设置为其到STA4的下一跳STA。(8)STA2然后进一步向始发STA1重新传输RREP(RREP2)，并且将STA1设置为到STA1的下一跳STA。
该AODV路由处理的步骤9至10在图10C中描绘。(9)STA1从STA2接收RREP2，并且识别出到STA4的多跳路径已经被确认，并且到STA4的下一跳STA是STA2。(10)响应于以上序列，建立STA1和STA4之间经由STA2的双向路由。
2.公开的站(STA)硬件配置
图11图示了STA硬件配置的示例实施例10，其示出了进入硬件块13中的I/O路径12，具有耦合到总线14的计算机处理器(CPU)16和存储器(RAM)18，该总线14耦合到给出STA外部I/O的I/O路径12，诸如耦合到传感器、致动器等。来自存储器18的指令在处理器16上执行以执行实现通信协议的程序，该通信协议被执行以允许STA执行“新STA”或已经在网络中的STA之一的功能。还应该认识到，编程被配置为以不同模式(源、中间、目的地)操作，具体取决于其在当前通信上下文中所起的作用。该主机机器被示出为配置有mmW调制解调器20，该mmW调制解调器20耦合到射频(RF)电路系统22a、22b、22c以耦合到多个天线24a至24n、26a至26n、28a至28n以与邻近的STA传输和接收帧。另外，还可以看到主机机器具有6GHz以下的调制解调器30，该调制解调器耦合至到(一个或多个)天线34的射频(RF)电路系统32。
因此，这个主机机器被示为配置有两个调制解调器(多频带)及其关联的RF电路系统，用于在两个不同的频带上提供通信。作为示例而非限制，预期的定向通信频带用mmW频带调制解调器及其相关联的RF电路系统实现，用于在mmW频带中传输和接收数据。在本文中通常称为发现频带的另一个频带包括6GHz以下的调制解调器及其相关联的RF电路系统，用于在6GHz以下的频带中传输和接收数据。
虽然在这个示例中针对mmW频带示出了三个RF电路，但是本公开的实施例可以被配置有耦合到任意数量的RF电路的调制解调器20。一般而言，使用大量RF电路将导致天线波束方向的覆盖范围更广。应当认识到的是，所利用的RF电路的数量和天线的数量由具体设备的硬件约束确定。当STA确定不必与邻居STA通信时，可以禁用其中一些RF电路系统和天线。在至少一个实施例中，RF电路系统包括变频器、阵列天线控制器等，并且连接到多个天线，这些天线被控制以执行波束成形从而用于传输和接收。以这种方式，STA可以使用多组波束图案来传输信号，每个波束图案方向被认为是天线扇区。
图12图示了mmW天线方向的示例实施例50，其可以被STA利用以生成多个(例如，36个)mmW天线扇区图案。在这个示例中，STA实现三个RF电路52a、52b、52c和连接的天线，并且每个RF电路系统和连接的天线生成波束成形图案54a、54b、54c。示出的天线图案54a具有十二个波束成形图案56a、56b、56c、56d、56e、56f、56g、56h、56i、56j、56k和56n(“n”表示可以支持任何数量的图案)。使用这个具体配置的示例站具有三十六(36)个天线扇区，但是本公开可以支持任何期望数量的天线扇区。为了清楚和易于解释，以下各节一般以天线扇区数较少的STA为例，但是这不应被解释为实施限制。应当认识到的是，任何任意波束图案都可以映射到天线扇区。通常，波束图案被形成为产生尖锐的波束，但是波束图案有可能被生成为从多个角度传输或接收信号。
通过选择由mmW阵列天线控制器命令的mmW RF电路系统和波束成形来确定天线扇区。虽然STA硬件组件有可能具有与上述功能分区不同的功能分区，但是可以将此类配置视为所解释的配置的变体。当STA确定不必与邻居STA通信时，可以禁用其中一些mmW RF电路系统和天线。
在至少一个实施例中，RF电路系统包括变频器、阵列天线控制器等，并且连接到多个天线，这些天线被控制以执行波束成形从而用于传输和接收。以这种方式，STA可以使用多组波束图案传输信号，每个波束图案方向被认为是天线扇区。
图13图示了假设使用附接到其RF电路系统72的准全向天线74的6GHz以下的调制解调器的天线图案的示例实施例70，但是可以利用其它电路系统和/或天线而没有限制。
3.具有备用的多跳路由的协议的简介
在典型的多跳网络中，通过为端到端路径选择中间STA来确定从始发STA到目的地STA的路由。通常，选择中间STA，使得选择使用的链路提供最佳的链路质量，如AODV示例中所示。
将认识到在mmW系统中，链路对阻塞和其它信道损害是敏感的。在对时间敏感的应用中，重要的是快速检测到阻塞的链路并用备选链路替换它。本公开描述了一种用于多跳mmW网络的协议，该协议提供用于到达目的地STA的多个下一跳选项(一个主要选项和若干个备用选项)。在这种情况下，如果到主要下一跳的链路被阻塞，那么可以快速部署其它备选下一跳。
为了提供具有多个下一跳选项的多跳通信，本公开描述了一种具有以下元素的系统。(A)每个站处的路由表，其包含为了到达目的地STA的多个下一跳选项。(B)每个STA主动确保其路由表条目是最新的，并且多个下一跳选项是可达的并且已准备好随时被部署。(C)为RREQ和RREP消息提出了一种新的泛洪机制，以发现始发STA与目的地STA之间的若干个路由。(D)STA部署转发表以最小化路由管理帧的泛洪开销。
因此，本公开是一种新颖的路由协议，其提供为了到达目的地STA的多个下一跳选项，并且包括以下组件。(1)STA高效地填充路由表，以每个目的地STA节点包括多个下一跳(一个主要和若干个备用)。作为示例而非限制，对于当前情况，假设每个目的地STA的下一跳选项的数量为2，一个主要下一跳和一个备用下一跳。但是，应该认识到的是，所公开的技术可以被配置用于获得任何期望数量的可用下一跳STA。(2)STA确保主要下一跳节点和备用下一跳节点是可达的并且在发生阻塞的任何时刻准备好被部署。
4.邻居列表和路由表
4.1.邻居列表
通过执行天线扇区扫描而获得的信息在建立数据库的STA中被使用，其在本文中被称为邻居列表，在该邻居列表内，它将针对STA的每个天线扇区的接收信号质量信息存储在其存储器中。在至少一个实施例中，邻居列表的每个实例还被配置为存储关于邻居STA的杂项信息。邻居列表的目的是允许每个STA知道其邻居STA，使得可以选择最佳的传输/接收扇区。
作为示例而非限制，考虑用于每个邻居的字段，在该字段中具有包含针对该站的每个方向的接收质量(RxQuality)的条目。对于考虑图10A至图10C的先前拓扑示例的示例，将注意到STA 1将STA2和STA3识别为其邻居STA，并创建邻居列表条目的2个实例。然后，STA1将接收链路质量信息存储到RxQuality[N]，其中N与邻居STA的Tx天线扇区相关联。
4.2.路由表
在以下描述中，始发站(源)被认为是发起与另一个站(STA)的通信的站(STA)，该另一个站被称为目的地站。路由表是作为路由发现处理的结果而构造的，这将在后面的段落中进行说明。在将数据帧传输到目的地STA之前，始发STA建立到目的地STA的路由。到目的地STA的路由是基于路由表进行管理的。路由表包含每个目的地STA的记录(本文以列的形式绘出)，使得始发STA可以查找目的地STA的记录，以准备将帧传输到目的地STA。
当STA具有要传输到目的地STA的数据帧时，它在路由表中查找该目的地，并将帧的接收地址(RA)字段设置为NextHop(下一跳)中存储的地址。每个STA维护提供关于到达目的地STA的信息的路由表。每个目的地STA的信息被存储在路由表的记录(例如，列)中。例如，在所描述的示例中，路由表的每一列包含以下信息：(a)目的地：指示目的地STA地址；(b)NextHop：指示为了到达目的地STA的直接下一跳STA；(c)度量：是使用NextHop STA确定到目的地STA的距离的值；(d)生存时间：指示使用NextHop的路由信息的到期时间；(e)备用NextHop：是在无法到达NextHop(例如，由于阻塞)的情况下，可以用于到达目的地STA的备用下一跳STA；(f)备用度量：是在备用下一跳被部署的情况下确定到目的地STA的距离的值。(g)备用生存时间：指示使用备用NextHop的路由信息的到期时间。
图14图示了示出多个站的示例网络90。在图中，每个边缘表示两个节点之间的双向链路，并用链路度量标记，具体地在这种情况下，该边缘在站之间的距离。源STA被标记为“S”，并且目的地STA被标记为“D”。因此，获得表1作为始发站S到达目的地站D的路由表。
4.3.转发表
每个STA具有一个转发表，通过转发表，它跟踪它已转发到其相邻STA的帧类型(RREQ或RREP)以及消息的序列号和度量。转发表对于每个邻居STA具有一列(记录)，并且在至少一个示例实施例中，它包含以下元素。(a)邻居：是邻居STA的地址。(b)OrigSTA：是已转发到邻居节点的路由管理帧的始发STA。(c)SeqNum：是已被发送到邻居节点的路由管理帧的序列号。(d)类型：是已被发送到邻居节点的路由管理帧的类型(RREQ/RREP)。(e)度量：是已被发送到邻居节点的路由管理帧的度量。
在STA处接收到相同路由管理帧(相同的OrigSTA和相同的SeqNum)的若干个副本后，STA(基于度量)选取最佳帧，并将它转发到其邻居STA，但不包括该消息的传输器。此后，STA为其邻居更新它的转发表条目。表2图示了图14中所示的网络的始发STA S的示例转发表。
4.4.具有多个下一跳节点的多跳路由
考虑了由若干个STA节点组成的mmW网络的示例，其中有若干个能够将数据业务从始发STA中继到目的地STA(取决于STA之间的连接性和链路配置)的中间STA。为了建立多跳路由，始发STA向其邻居STA发送路由请求(RREQ)，假设这些STA先前已经执行扇区扫描(SSW)。始发STA的每个单跳邻居(在直接范围内)接收RREQ帧，并使用到始发STA的条目更新其路由表。然后，每个相邻的STA也将RREQ转发到其单跳邻居，但不包括从其接收了RREQ的始发STA。
图15图示了示例实施例100，其示出了具有三个STA的网络，其中STA B从始发STA接收第一路由请求(RREQ)帧，并当STA A将RREQ转发到它的邻居(也包括B)时从其单跳邻居STA A接收另一个RREQ。因此，可以看出，随着RREQ的转发继续，中间STA可以从其它STA接收到重复的RREQ。
响应于接收到RREQ消息，协议根据度量确定最佳RREQ帧和第二最佳RREQ帧是什么，以在中继STA的路由表中决定到始发STA的下一跳和备用下一跳节点。在上面的示例中，STA B将A设置为到达节点S的备用下一跳，假设从S到B的直接链路度量是比链路度量S到A和A到B的总和更有益的(例如，更少的延迟、改善的SNR等)度量。
对于每个邻居STA，STA确定最佳接收的RREQ，不包括已从同一邻居STA接收到的RREQ，并将最佳RREQ转发给其邻居STA，并将转发动作记录在其转发表中。目的地STA可能接收到若干个RREQ消息，并向在目的地处从其接收到了RREQ的相同的STA发送路由应答(RREP)帧。接收到RREP消息的每个中继(中间)STA将其路由表更新为目的地STA。如果中继STA接收到多于一个RREP，它选择最佳RREP帧并将其转发到它的单跳邻居STA，并将转发操作记录在其转发表中。与RREQ帧类似，每个RREP帧及其重复版本确定下一跳和备用下一跳。继续转发RREP帧的处理，直到在始发STA处接收到RREP消息为止。根据该处理，始发STA可能接收到多于一个RREP消息，并且它基于RREP消息选择路由的层次结构，在本示例中为第一最佳和第二最佳，并将它们记录为到达目的地STA的下一跳和备用下一跳。
4.5.路由管理帧格式
4.5.1.路由请求(RREQ)和路由应答(RREP)
图16图示了RREQ帧112及其子字段114、116的示例实施例110。帧112包含：(a)指示帧类型的帧控制字段；(b)持续时间字段，其包含用于具有冲突避免的载波侦听多路接入(CSMA/CA)信道接入的NAV信息(虚拟载波侦听机制)；(c)接收方地址(RA)字段包含帧的接收方的地址；(d)传输地址(TA)字段包含传输帧的STA的地址；(e)RREQ字段，其包含下面描述的路由请求细节；以及(f)帧校验序列(FCS)字段被包括在RREQ帧中。
包含在RREQ字段内的子字段114包含：(a)长度：指示该帧的长度；(b)类型：作为该帧的类型(RREQ)；(c)始发STA：是始发STA的地址；(d)目的地STA：是目的地STA的地址；(e)SeqNum：是识别该路由建立的序列号，并且是始发STA每次尝试建立或维护路由时更新(例如，递增)的值；(f)度量：是携带到目的地STA的累加的度量值的测量结果；(g)生存时间：是直到该路由的到期时间的生存时间；(h)业务ID：是相关联的业务流的业务标识；(i)QoS规范：是该业务流的业务规范(即，带宽或类似的业务规范器)；(i)接入时间：传输地址(TA)STA用于向接收地址(RA)STA传输数据帧的信道时间；(j)TxAntSector：是TA STA用于向RASTA传输数据帧的发射(Tx)天线扇区。(k)路由列表：是到目前为止该帧已经到达(访问)的STA的ID，其中当STA接收到该帧时，STA的ID被附加到每个RREQ消息，如子字段116中所示。
图17图示了RREP帧132及其子帧层次结构134和136的示例实施例130。RREP帧132包含以下字段：(a)指示帧类型的帧控制字段；(b)持续时间字段，其包含用于具有冲突避免的载波侦听多路接入(CSMA/CA)信道接入的NAV信息(虚拟载波侦听机制)；(c)接收方地址(RA)字段包含帧的接收方的地址；(d)传输地址(TA)字段包含传输该帧的STA的地址；(e)RREP字段，其包含下面描述的路由请求细节；以及(f)帧校验序列(FCS)字段被包括在RREQ帧中。
上面的RREP字段内包含的子字段134包含以下子字段：(a)长度：指示该帧的长度；(b)类型：作为该帧的类型(RREP)；(c)始发STA：是始发STA的地址；(d)目的地STA：是目的地STA的地址；(e)SeqNum：是识别该路由应答的序列号，与被应答的RREQ相同；(g)生存时间：是直到该路由应答的到期时间的生存时间；(h)业务ID：是相关联的业务流的业务标识；(i)QoS规范：是该业务流的业务规范(即，带宽或类似的业务规范器)；(i)接入时间：传输地址(TA)STA用于向接收地址(RA)STA传输数据帧的信道时间；(j)TxAntSector：是TA STA用于向RA STA传输数据帧的发射(Tx)天线扇区。(k)路由列表：是到目前为止该RREP帧已经到达(访问)的STA的ID，其中当STA接收到该帧时，STA的ID被附加到每个RREP消息，如子字段136中所示。
4.5.2.状态请求(SREQ)和状态应答(SREP)。
图18图示了状态请求帧152及其子字段154的示例实施例150。SREQ帧152包含以下字段：(a)指示帧类型的帧控制字段；(b)持续时间字段，其包含用于CSMA/CA信道接入的NAV信息；(c)接收方地址(RA)字段包含帧的接收方的地址；(d)传输地址(TA)字段包含传输该帧的STA的地址；(e)SREQ字段，其包含下面描述的路由请求细节；以及(f)帧校验序列(FCS)字段被包括在RREQ帧中。
SREQ字段包含以下子字段154：(a)长度：该帧的长度；(b)类型：该帧的类型(SREQ)；(c)SeqNum：是识别该SREQ帧的序列号，并且每次TA发送新的状态请求消息时被更新(例如，递增)；(d)度量：是从传输器STA到接收器STA的链路度量；(e)生存时间：是直到该请求的到期时间的生存时间；(f)QoS规范：是该业务流的业务规范(即，带宽或类似的业务规范器)；(g)接入时间：是TA STA(由TA字段识别的STA)用于向RA STA(由RA字段识别的STA)传输数据帧的信道时间；(h)TxAntSector：是TA STA用于向RA STA传输数据帧的Tx天线扇区。
图19图示了状态应答帧172及其子字段174的示例实施例170。除了具有SREP字段而不是SREQ字段以外，SREP帧172包含与SREQ帧的字段相同的字段。
4.6.RREQ和RREP传输和接收行为
4.6.1.RREQ传输器STA
图20和图21图示了当始发STA向其邻居STA发出路由发现请求时，RREQ传输器步骤的示例实施例190、210。
4.6.1.1.RREQ传输器STA逻辑流程1
在图20中示出了始发STA的RREQ传输逻辑190，其始于方框192。为了传输路由发现请求，始发STA首先检查194路由表，并且如果没有针对目的地STA的下一跳条目，那么它在方框196处通过为RREQ帧设置初始值来发起RREQ传输，并且然后将RREQ帧传播198到其单跳邻居STA，并且例程结束200。在图21中详细示出了该传播198。另一方面，如果在方框194处确定存在到目的地的下一跳，那么执行从方框194移动到例程的结束200。
4.6.1.2.RREQ传输器STA逻辑流程2
图21图示了用于将RREQ帧传播到其单跳邻居STA的示例实施例210。执行开始于方框212。STA保留其单跳邻居STA的列表，该列表被称为邻居列表。具有用于传播到其邻居STA的RREQ帧的STA扫描其邻居列表，并逐个选择(选取)214STA。目标邻居被设置为所选取的邻居STA实例216。在流程图中可以看出，当且仅当以下条件均不为真时，STA才将RREQ转发到其邻居STA。在方框218处进行检查以确定邻居STA是RREQ的传输器或者邻居STA是RREQ的OrigSTA。如果是，那么执行从方框218遵循“是”路径直接移动到方框224。否则，如果邻居不是始发站，也不是传输器STA，那么执行遵循“否”路径进行到方框220，在方框220中针对目标邻居的条目检查转发表，以确定STA是否已经以较小的度量将相同的RREQ消息(相同的OrigSTA和相同的序列号)转发到邻居STA。如果它已经以较小的度量转发了相同的RREQ，那么执行遵循“是”路径到达方框224。否则，如果它尚未以较小的度量转发RREQ，那么执行遵循“否”路径到方框222。在方框222处，在准备将RREQ消息转发到它的邻居STA时，通过将RREQ.TA与它自身之间的估计链路度量添加到RREQ的度量字段来更新RREQ度量。执行移动到方框224，其仅指示遍历邻居列表以逐个选取所有邻居STA的循环构造(EOL)的结束，此后，执行结束226。
4.6.2.RREQ接收器STA行为
图22A至图22C图示了当STA接收到RREQ消息时STA操作的示例实施例230。该处理开始于图22A中的方框232，并且在方框234处，目标邻居被设置为与RREQ.TA匹配的邻居列表实例(条目)。在方框236中，它估计从STA(即，RREQ的接收器)到RREQ.TA的链路度量。执行检查238以确定是否已经存在可用于到达RREQ.TA的NextHop STA。如果没有可用的NextHop，那么执行到达方框240，在方框240处，将下一跳设置为RREQ.TA，并通过将度量设置为LinkMetric(链路度量)的适当值并且LifeTime(生存时间)被设置为RREQ LifeTime来填充对应于RREQ.TA的列，此后执行到达图22B中的方框244。否则，如果图22A中的方框238处的检查指示存在可用的下一跳，那么执行到达方框242，在方框242处，它将估计的链路度量的值与路由表中的现有度量进行比较，并根据需要更新NextHop和备用NextHop条目，此后执行到达图22B中的方框244。在方框244处，PathMetric(路径度量)被设置为RREQ.Metric和LinkMetric的和，其中执行到达方框246。
在方框246处进行检查以确定对应于始发STA的记录是否具有有效的下一跳选项可用。如果检查是肯定的，那么执行遵循“是”路径到方框250，其基于检查RREQ.RouteList、确定不存在循环并比较接收到的帧的度量，对于RREQ.OrigSTA根据需要更新路由表条目。否则，如果在方框246处确定与始发STA对应的记录不具有下一跳选项可用，那么到达方框248，其在执行到达图22C中的方框260之前，通过将NextHop设置为RREQ.TA、将Metric(度量)设置为PathMetric，并且将LifeTime设置为RREQ LifeTime，来更新RREQ.OrigSTA的路由表。
在方框260处，进行检查以确定目的地地址是否是其自己的STA地址。如果目的地是其自己的地址，那么在结束268处理之前，到达方框266，在方框266处传输RREP。否则，如果方框260确定目的地不是其自己的地址，那么处理到达方框262，此时，将字段从接收到的RREQ复制到为传输而构建的RREQ帧中，在该帧中用PathMetric覆盖RREQ度量，并通过将其自身的地址附加到RREQ.RoutingList中，然后是方框264，该方框在结束268例程之前将RREQ传播到相邻的STA。
因此，从上面可以看出，在该处理中进行了许多检查。STA检查并处理接收到的RREQ，以确定它是否是从RREQ.OrigSTA接收的重复的RREQ帧。如果之前尚未(例如，通过不同路径)接收到RREQ，那么STA更新主要下一跳条目的路由表。如果检测到RREQ是重复的，那么STA从RREQ消息中提取度量值，并基于重复的RREQ消息的度量和已经记录在路由表中的度量来更新路由表。如果RREQ帧中的DestSTA(目的地STA)地址与STA本身的地址相同，那么这意味着RREQ帧已接收到目的地STA。在这种情况下，STA应发起RREP传输。如果DestSTA不等于STA本身的地址，那么这意味着STA是中间节点，并且它需要根据以前流程图中描述的逻辑将RREQ传播到其邻居STA。这提供了根据这些检查的结果发出适当的RREQ或RREP。
4.6.3.RREP传输器STA行为
图23图示了在目的地STA处的逻辑的示例实施例270，该逻辑用于将RREP传输(单播)到它已从其接收到RREQ的STA。处理在方框272处开始，并且在方框274处，该目的地STA准备RREP帧并初始化值，包括设置RREP.Metric字段。在方框278处，在转发表上进行检查以确定它是否已经以较小的度量将相同的RREP消息转发到邻居STA。如果在方框278处确定转发表已经包含具有较小度量的RREQ.TA的条目，那么执行遵循“是”路径在方框280处结束执行。否则，如果它尚未以较小的度量转发相同的RREP消息，那么到达方框278，在方框278处，目的地STA将RREP消息发送到它已从其接收到RREQ帧的STA，并且该处理结束280。
4.6.4.RREP接收器STA行为
4.6.4.1.RREP接收器STA逻辑流程1
图24A至图24C图示了用于在STA处接收RREP帧的示例实施例290。执行在方框292处开始，并且在方框294处，将TargetNeighbor(目标邻居)设置为与RREP.TA匹配的邻居列表实例，此后，在STA自身与RREP.TA(TargetNeighbor)之间估计296链路度量。在方框298处，检查路由表以确定作为RREP.TA的目的地是否具有下一跳。如果存在下一跳，那么采用“是”路径到方框302，此时基于将链路度量与现有度量进行比较，根据需要更新用于RREP.TA的目的地的路由表，并且执行到达图24B中的方框304。否则，如果在方框298处没有找到下一跳，那么执行到达方框300，此时为RREP.TA更新路由表，其中NextHop被设置为RREP.TA、Metric被设置为LinkMetric，并且LifeTime被设置为RREP.LifeTime，然后执行到达图24B中的方框304，此时将路径度量更新为RREP.Metric和LinkMetric之和。
在方框306处，检查目的地(RREP.OrigSTA)的路由表列是否具有下一跳。如果存在下一跳，那么采用“是”路径到达方框310，此时基于检查RREP.RouteList并比较接收到的帧的度量，在没有循环的情况下根据需要更新RREP.OrigSTA的路由表。此后，执行到达图24C中的方框312。否则，如果在方框306处没有找到下一跳，那么执行到达方框308，此时为RREP.OrigSTA更新路由表，其中NextHop被设置为RREP.TA，Metric被设置为PathMetric，并且LifeTime被设置为RREP.LifeTime，执行然后到达图24C中的方框312。
在方框312处，检查RREP目的地(RREP.DestSTA)是否是其自己的STA地址。如果目的地是其自己的地址，那么执行遵循“是”路径以结束318该处理。否则，如果该STA不是目的地，那么到达方框314，其将接收到的RREP字段复制到为传输而构建的RREP帧，并用PathMetric覆盖RREP.Metric，并将其自己的地址附加在RREP.RoutingList中，然后在方框316处，在结束318之前传播RREP。
因此，在以上处理步骤中可以看出，如果之前(例如，通过不同路径)尚未接收到RREP，那么STA为主要下一跳条目更新路由表。如果检测到RREP是重复的，那么STA从RREP消息中提取度量值，并基于重复的RREP消息的度量和已经记录在路由表中的度量来更新路由表。如果RREP帧中的DestSTA地址与STA本身的地址相同，那么这意味着RREP帧已返回到最初请求RREQ的STA。如果DestSTA不等于STA本身的地址，那么这意味着STA是中间节点，并且它需要根据以下逻辑将RREP传播到其邻居STA。
4.6.4.2.RREP接收器STA逻辑流程2
图25图示了STA将RREP消息传播到单跳邻居STA的示例实施例330。该处理在方框332处开始，并在方框334处扫描其邻居列表。STA维护包含其单跳邻居STA列表的邻居列表。接收到RREP帧以传播到其邻居STA的STA逐个扫描334其邻居列表中的STA。STA遍历其邻居列表中列出的STA，并逐个选择(选取)STA。在方框336中，将TargetNeighbor设置为所选择(选取的)邻居实例。应当注意的是，随着STA遍历列表以逐个选择邻居STA，TargetNeighbor的实例被逐个选择。在方框338和340中存在检查，作为该传播逻辑的结果，一些邻居STA将不会接收到RREP消息，从而导致选择性传播。当且仅当发现多个条件中的任何一个都不为真时，STA才将RREP转发到其邻居STA。
进行检查338，以确定TargetNeighbor STA是RREP的传输器还是RREP的OrigSTA。如果这些条件中的任一个为真，那么执行分支到方框344。否则，如果这些条件都不满足，那么到达方框340，其检查转发表是否包含具有相同帧和较小度量(更好路径)的TargetNeighbor的条目。如果检查为真，那么执行移动到方框344。否则，如果不满足条件，那么到达方框342，并且更新RREP.Metric，将STA地址添加到RouteList，将RREP传输到TargetNeighbor，并且在到达循环构造344结束时更新转发表。
4.7.主动链路维护
图26图示了STA向其邻居STA发送SREQ的示例实施例350。该处理中的第一步352是执行主要和备用下一跳的主动维护。每个STA需要确保其路由表条目保持有效，并且对于每个条目下一跳和备用下一跳节点是可达的。路由表中的每个条目(主要和备用下一跳)有生存时间，并且每个STA负责使条目保持最新和有效。为此，每个STA定期向列为下一跳(或者主要或者备用)的STA发送状态请求(SREQ)消息。具体而言，这是通过STA选取(选择)354路由表中的每个目的地、随后将目标目的地设置356为所选择的目的地STA、随后检查358以确定主要或者备用下一跳生存时间是否即将到期来执行的。如果生存时间没有很快到期，那么执行结束362。否则，如果在358处的检查指示生存时间即将到期，那么执行方框360，其将SREQ消息发送到其生存时间将到期的下一跳STA，并且该处理结束362。
图27图示了STA从其邻居STA接收和处理SREQ的示例实施例370。第一步372是接收和处理SREQ消息。进行检查374以确定是否存在等于SREQ.TA的NextHop或备用NextHop。如果在任一情况下都没有NextHop，那么该处理结束378。否则，在方框376处对NextHop或备用NextHop进行处理，其重置该条目的生存时间并且更新链路度量。然后，向SREQ.TA传输378状态应答(SREP)消息，以结束该处理380。可以看出，当接收到SREQ时，接收器STA对于SREQ的传输器地址重置其生存时间。当接收到SREQ时，接收器STA将状态应答(SREP)消息发送回SREQ.TA。
图28图示了STA接收和处理状态应答(SREP)的示例实施例390。在接收到392SREP后，针对下一跳或备用下一跳进行检查394。如果在任一情况下都没有NextHop，那么该处理结束398。否则，在方框396处对NextHop或备用NextHop进行处理，其中SREQ.TA(SREQ的原始传输器)更新其与SREQ.RA对应的生存时间。除了重置生存时间计时器之外，STA在结束398该处理之前更新其对链路度量的估计。
4.8.示例1：填充路由和转发表
4.8.1.拓扑。
图29图示了具有四个站的示例网络拓扑400，这四个站是源(S)、目的站(D)以及中间(中继)站A和B。在这种情况下，所使用的每个双向链路均用该链路的度量标记，描绘为STA S和STA A之间的度量5、STA S和STA B之间的度量4、STA A和STA D之间的度量3、STA B和STA D之间的度量3，以及STA A和STA B之间的度量2。在这个特定示例中，为简单起见，我们假设链路互易性(reciprocity)，意味着A到B的成本与B到A的成本相同。但是，本报告中公开的协议通常适用，并且因此也可以与具有非互易链路的网络一起使用。
4.8.2.消息序列图
图30A和图30B是图29的示例拓扑中所示的各站之间的交互的消息序列图。在图30A中，该图在顶部描绘了STA S 412、STA A414、STA B 416、STA D 418，其中在下面的行中示出的特定通信描绘为在特定站之间。在这种情况下，STA S开始发送420RREQ消息，并且其邻居STA(STA A和STA B)接收RREQ。在行422中，可以看到STA A和STA B都更新了它们的路由表。在424处，STA A传递RREQ到其邻居STA B和STA D，它们各自分别更新其路由表426、428。
一旦STA D接收到RREQ，它就向从其接收到了RREQ的STA A发出RREP消息430，该站相应地更新432其路由表。然后，STA B将RREQ 434、436的副本传递到其邻居，响应于此，STAA和STA D分别更新其路由表438、440(如图30B中所示)。类似地，STA D通过向STA B发出RREP消息442使STA B更新444其路由表来响应于来自STA B的RREQ。
在接收到RREP后，STA A将RREP沿着(泛洪)446、448传递到STA S和STA B，STA S和STA B更新其路由表452，450。类似地，在接收到RREP之后，STA B将RREP沿着(泛洪)454、456传递到STA A和STA S，STA A和STA S更新其路由表458、460。因此，从上面可以看出，RREQ从源(STA S)泛洪到目的地(STA D)，并且RREP从目的地(STA D)泛洪回到源(STA S)，而中间节点填充其路由表。
4.8.3.STA S的路由表和转发表@步骤0
在表3中看到初始路由表，作为示例，业务目的地为STA D，其中目的地D的NextHop为不适用(N/A)。表4描绘了初始转发表，根据该表，STA S生成seqNum 0并且TA等于S且接收地址(RA)为A和B的RREQ消息。然后RREQ被转发到A和B，并且转发表被更新。
4.8.4.STA A的路由表和转发表@步骤1
STA A从S接收RREQ、估计链路度量并且将路由表更新为表5中看到的路由表。STAA将RREQ转发到节点B和节点D。STA A不转发到STA S，因为S是STA A从其接收到了RREQ消息的同一个邻居。STA A更新转发表，如表6中所看到的。
4.8.5.STA B的路由表和转发表@步骤1
STA B从STA S接收RREQ，它估计链路度量，并且更新路由表，如表7中所看到的。STA B将RREQ转发到STA A和STA D。节点B不将消息转发到STA S，因为它是从其接收到了消息的同一个邻居。STA B更新其转发表，如表8中所看到的。
4.8.6.STA A的路由表和转发表@步骤2
STA A从STA B接收RREQ并如下更新路由表。由于RREQ.TA是STA B，并且RREQ.OrigSTA是STA S，因此STA A识别出STA B可以直接或通过其它节点到达STA S。它还比较此RREQ和直接从S接收到的先前RREQ的度量，并确定主要和备用下一跳。STA A然后更新路由，如表9中所看到的，该路由现在包括到STA S的备用下一跳。STA A不会将接收到的RREQ转发到STA S，因为OrigSTA和RREQ.RA将相等。由于从STA B接收到的RREQ的度量等于6，而STA A已经以等于5的度量向D发送了相同的消息。因此，A不会将从STA B接收到的RREQ转发到STA D。作为结果，STA A的转发表看起来像在表10中所看到的。
4.8.7.STA B的路由表和转发表@步骤2
STA B从STA A接收RREQ并更新路由表，如表11中所看到的，其中STA A是到达STAS的备用下一跳。STA B不将接收到的RREQ转发到S，因为在这种情况下RREQ.OrigSTA和RREQ.RA将相等。当STA B从STA A接收到RREQ时，它检查其转发表，并看到它已经以度量4将RREQ消息转发到STA D。因此，它不以度量7(STA S到STA A(5)+STA A到STA B(2))将接收到的RREQ消息转发到STA D。表12描绘了STA B处所得的转发表。
4.8.8.STA D的路由表和转发表@步骤2
STA D从STA A接收度量等于8的RREQ。STA D从STA B接收度量等于7的RREQ。STA D比较度量值，并确定STA S的主要和备用下一跳。因此，它更新路由表，如表13中所看到的。STA D响应于其已接收到的每个RREQ生成RREP消息。因此，STA D将RREP消息转发到STA A和STA B，并更新其转发表，如表14中所看到的。
4.8.9.STA A的路由表和转发表@步骤3
STA A从STA D接收RREP消息，估计链路度量并更新其路由表，如表15中所看到的。STA A将RREP消息转发到STA S和STA B，并更新其转发表，如表16中所看到的。
4.8.10.STA B的路由表和转发表@步骤3
STA B从STA D接收RREP消息，然后估计链路度量并更新其路由表，如表17中所看到的。STA B将RREP消息转发到STA S和STA A，并更新其转发表，如表18中所看到的。
4.8.11.STA A的路由表和转发表@步骤4
STA A从STA B接收RREP消息，并且它估计度量并更新其路由表，如表19中所看到的，其中STA B现在具有到达STA D的备用下一跳。STA A不将RREP转发到STA D，因为在这种情况下OrigSTA将与RA相同。STA A不将RREP转发到STA B，因为它刚从STA B接收到RREP。
STA A不将该RREP转发到STA S，因为在STA A处的转发表在表20中示出，并且它已经将RREP消息转发到STA S，其中度量等于3。因此，STA A不以等于5的度量转发RREP。
4.8.12.STA B的路由表和转发表@步骤4
STA B从STA A接收RREP消息。如表21中所看到的，STA B更新路由表，其中STA A是到达STA D的备用下一跳。STA B不将RREP消息转发到STA D，因为在这种情况下，OrigSTA将与RA相同。STA B不将RREP转发到STA A，因为它刚从STA A接收到RREP。STA B不将该RREP消息转发到STA S，因为它已经以等于3的度量将RREP消息转发到STA S，因此它不以等于5的度量转发RREP。
4.8.13.STA S的路由表和转发表@步骤4
STA S从STA A接收度量值为8的RREP消息，并且从STA B接收度量为7的RREP消息。STA S更新其路由表，如表23中所看到的，其中STA B是到达STA D的主要下一跳；而STA A是到达STA D的备用下一跳。转发表如表24中所看到的。
4.9.示例2：链路阻塞。
图31图示了示例实施例470，该示例实施例470将各站之间的断开链路示出为十字符号。这个示例场景检查链路阻塞的情况。假设从STA S到STA B的链路在数据传输的中间被阻塞(例如，被人体)。
在这个场景中，STA S处的路由表包括STA A作为到达STA D的备用下一跳，如表25中所示。因此，基于路由表，STA S切换到其准备好进行部署的备用下一跳(STA A)。
从STA A处的路由表中可以看到STA A具有到达STA D的知识。此外，通过主动链路维护，STA A在其路由表中具有最新信息，如表26中所看到的。
因此，STA A具有STA D作为主要下一跳以便到达STA D，因此STA A将数据业务发送到STA D。
图32图示了示例实施例490，该示例实施例示出了更新后的网络拓扑，其中STA S已切换到其到达目的地STA D的备用下一跳(STA A)。
4.10.示例3：链路B到D被阻塞
图33图示了其中从STA B(中继节点)到STA D(目的地站)的链路被阻塞的场景的示例实施例510。在这种情况下，STA B处的路由表如示出STA B处的路由表的表27中所看到的，其中有到达STA D的备用下一跳。从表27中可以看到，STA B具有STA A作为备用下一跳以便到达目的地STA D。因此，在检测到断开的链路后，STA B将业务路由到STA A。从STA A处的路由表中可以看到STA A具有到达STA D的知识。此外，通过主动链路维护，STA A在其路由表中具有最新信息，如表28中所看到的。作为结果，STA A具有STA D作为主要下一跳以便到达STA D，因此STA A将数据业务发送到STAD。
图34图示了更新后的网络拓扑的示例实施例530，其示出了更新后的路由路径，其中STA B已经切换到其备用下一跳(STA A)以便到达STA D。
从拓扑中可以看到，备用路由不是最佳的端到端路由(从STA S到STA A到STA D的三跳而不是2跳)；这是可接受的，因为在由STA S发起的下一轮路由发现处理期间，将利用最佳的端到端路由。
将注意的是，根据本公开的到备用路由的转变应该是无缝的，因为活动数据业务传输期间是寻找最佳端到端路径的非常差的时间。而是，本公开获得具有将起作用的备选路由的路由解决方案，然后在下一轮路由发现中，将部署最优备选路由。
5.公开元素摘要
以下摘要公开了当前公开的某些重要元素，但是该摘要不应被解释为仅描述本公开的重要元素。
A.无线STA通过定向传输/接收进行通信(诸如mmW通信)，其中始发STA需要潜在地通过多跳将数据业务传输到目的地STA，执行以下各项：(a)当设置使得业务能够通过多跳行进的路由时，业务始发STA向其邻居STA发出路由发现消息；(b)在接收到路由发现消息后：(b)(i)STA计算与传输了该路由发现消息的邻居STA的链路度量，(b)(ii)如果STA不是业务的目的地，那么STA将路由发现消息传播到其邻居STA，(c)在目的地STA接收到路由发现消息后，它将路由应答消息发出到从其接收到路由发现消息的STA，(d)接收路由应答消息的STA将路由应答消息传播到其邻居STA，直到它被始发STA接收到为止。
B.元素A的无线STA，当接收到路由发现消息时，STA用到传输STA的条目和估计的链路度量来更新其路由表。
C.元素A的无线STA，当通过不同路径接收到若干个路由发现消息时，选取最好的两个消息，并将这些消息的发送器设置为到达路由发现消息的始发STA的主要下一跳和备用下一跳。
D.元素A的无线STA，当通过不同路径接收到若干个路由发现消息时，选取具有最小(即，最佳)度量的路由发现消息，并转发到其邻居STA，不包括路由发现消息的传输器。
E.元素A的无线STA，当将路由发现消息转发到其邻居时，将消息的信息记录在转发表中。
F.元素A的无线STA，将状态请求消息传输到其路由表中的每个条目的主要和备用下一跳STA，以确保路由表中的条目是最新的并且下一跳STA是可达的。
G.元素A的无线STA，当接收到目的地地址为STA自身的地址的路由发现消息时，向从其接收到路由发现消息的STA发送路由应答。
H.元素A的无线STA，当接收到路由应答消息时，用到传输STA的条目和估计的链路度量来更新其路由表。
I.元素A的无线STA，当通过不同路径接收到若干个路由应答消息时，选取最好的两个消息，并将这两个消息的发送器设置为到达路由应答消息的始发STA的主要下一跳和备用下一跳。
J.元素A的无线STA，当通过不同路径接收到若干个路由应答消息时，选取具有最小度量的路由应答消息，并转发到其邻居STA，不包括路由应答消息的传输器。
K.元素A的无线STA，当将路由应答消息转发到其邻居时，将消息的信息记录在转发表中。
6.实施例的一般范围
所提出的技术中描述的增强可以容易地在各种无线通信站的协议内实现。还应认识到，无线通信站优选地被实现为包括一个或多个计算机处理器设备(例如，CPU、微处理器、微控制器、启用计算机的ASIC等)以及相关联的存储指令的存储器(例如，RAM、DRAM、NVRAM、FLASH、计算机可读介质等)，其中在处理器上执行存储在存储器中的编程(指令)以执行本文描述的各种处理方法的步骤。
为了说明的简单起见，并未在每一个图中描绘计算机和存储器设备，因为本领域的普通技术人员认识到使用计算机设备来执行与控制无线通信站相关的步骤。就存储器和计算机可读介质而言，所呈现的技术是非限制性的，只要它们是非暂态的且因此不构成暂态电子信号即可。
本技术的实施例在本文中可以参照根据本技术的实施例的方法和系统的流程图图示、和/或也可以被实现为计算机程序产品的进程、算法、步骤、操作、公式或其他计算示出来描述。就这一点而言，流程图的每个方框或步骤、流程图中的方框(和/或步骤)的组合、以及任何进程、算法、步骤、操作、公式或计算示出可以通过各种手段来实现，诸如硬件、固件和/或包括包含在计算机可读程序代码中的一个或多个计算机程序指令的软件。如将意识到的，任何这样的计算机程序指令可以被一个或多个计算机处理器(包括但不限于通用计算机或专用计算机、或生成机器的其他可编程处理装置)执行，以使得在(一个或多个)计算机处理器或其他可编程处理装置上执行的计算机程序指令创建用于实现所指定的(一个或多个)功能的手段。
因此，本文描述的流程图的块和过程、算法、步骤、操作、公式或计算示出支持用于执行指定功能的手段的组合、用于执行指定功能的步骤的组合，和用于执行指定的功能的计算机程序指令(诸如体现在计算机可读程序代码逻辑手段中)。还将理解，本文描述的流程图图示的每个块以及任何过程、算法、步骤、操作、公式或计算示出及其组合，可以由执行指定的功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统，或专用硬件和计算机可读程序代码的组合来实现。
此外，诸如体现在计算机可读程序代码中的这些计算机程序指令也可以存储在一个或多个计算机可读存储器或存储器设备中，其可以指导计算机处理器或其他可编程处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器或存储器设备中的指令产生包括指令手段的制品，该指令手段实现在流程图的块中指定的功能。计算机程序指令还可以由计算机处理器或其他可编程处理装置执行，以使得在计算机处理器或其他可编程处理装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机处理器或其他可编程处理装置上执行的指令提供用于实现在流程图的块、过程、算法、步骤、操作、公式或计算示出中指定的功能的步骤。
还将认识到的是，本文使用的术语“编程程序”或“程序可执行”是指可以由一个或多个计算机处理器执行以执行如本文所述的一个或多个功能的一个或多个指令。指令可以体现为软件、固件或软件和固件的组合。指令可以本地存储到设备在非暂时性介质中，或者可以远程存储在诸如服务器上，或者可以本地和远程地存储全部或部分指令。远程存储的指令可以通过用户发起或者基于一个或多个因素自动地下载(推送)到设备。
还将认识到的是，如本文所使用的，术语处理器、硬件处理器、计算机处理器、中央处理单元(CPU)和计算机被同义地使用来表示能够执行指令以及与输入/输出接口和/或外围设备进行通信的设备，以及术语处理器、硬件处理器、计算机处理器、CPU和计算机旨在包括单个或多个设备、单核和多核设备及其变形。
从本文中的描述将认识到的是，本公开包含多个实施例，所述多个实施例包括但不限于以下实施例：
1.一种用于网络中的无线通信的装置，该装置包括：(a)无线通信电路，被配置为与至少一个其它无线通信电路直接地或通过一跳或多跳进行无线通信；(b)处理器，耦合到被配置为在无线网络上操作的站内的所述无线通信电路；(c)非暂态存储器，存储能够由处理器执行的指令；以及(d)其中所述指令在由处理器执行时执行包括以下操作的步骤：(d)(i)当建立使得能够通过多跳进行通信的路由时，将路由发现消息传输到邻居站；(d)(ii)在接收到路由发现消息后，计算链路度量，链路度量指示路由路径中与传输了路由发现消息的邻居站的链路的可取性(desirability)；(d)(iii)通过以下中的任一项对路由发现消息的接收进行响应：(A)如果接收到路由发现消息的站不是无线通信的目的地，那么将路由发现消息传播到其邻居站；或者(B)如果接收到路由发现消息的站是无线通信的目的地，那么向从其接收到路由发现消息的站发出路由应答消息；以及(d)(iv)将路由应答消息传播到邻居站，直到作为最初传输了路由发现消息的站的始发站通过一条或多条路径接收到一个或多个路由应答消息为止。
2.一种用于网络中的无线通信的装置，该装置包括：(a)无线通信电路，被配置为与至少一个其它无线通信电路直接地或通过一跳或多跳进行无线通信；(b)处理器，耦合到被配置为在无线网络上操作的站内的所述无线通信电路；(c)非暂态存储器，存储能够由处理器执行的指令；以及(d)其中所述指令在由处理器执行时执行包括以下操作的步骤：(d)(i)当建立使得能够通过多跳进行通信的路由时，将路由发现消息传输到邻居站；(d)(ii)在接收到路由发现消息后，计算链路度量，链路度量指示路由路径中与传输了路由发现消息的邻居站的链路的可取性；(d)(iii)通过以下中的任一项对路由发现消息的接收进行响应：(A)如果接收到路由发现消息的站不是无线通信的目的地，那么将路由发现消息传播到其邻居站；或者(B)如果接收到路由发现消息的站是无线通信的目的地，那么向从其接收到路由发现消息的站发出路由应答消息；以及(d)(iv)由接收到路由发现消息的站更新路由表，所述路由表是用针对传输了路由发现消息的站的条目来更新的，以及用估计的链路度量来更新路由表；(d)(v)将路由应答消息传播到邻居站，直到作为最初传输了路由发现消息的站的始发站通过一条或多条路径接收到一个或多个路由应答消息为止；(d)(vi)响应于在目的地站处通过不同路径接收到若干个路由发现消息，选择用于到达始发站的主要路由和至少一个备用路由。
3.一种在网络中执行无线通信的方法，包括：(a)当建立使得能够通过多跳进行通信的路由时，将路由发现消息从无线通信电路传输到邻居站；(b)在接收到路由发现消息后，计算链路度量，链路度量指示路由路径中与传输了路由发现消息的邻居站的链路的可取性；(c)通过以下中的任一项对路由发现消息的接收进行响应：(c)(A)如果接收到路由发现消息的站不是无线通信的目的地，那么将路由发现消息传播到其邻居站；或者(c)(B)如果接收到路由发现消息的站是无线通信的目的地，那么向从其接收到路由发现消息的站发出路由应答消息；以及(d)将路由应答消息传播到邻居站，直到作为最初传输了路由发现消息的站的始发站通过一条或多条路径接收到一个或多个路由应答消息为止。
4.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中指示路由路径中链路的可取性的所述链路度量包括路由路径长度、或路由路径质量、或路由路径长度与路由路径质量的组合。
5.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：由接收到路由发现消息的站更新路由表，所述路由表是用针对传输了路由发现消息的站的条目来更新的，以及用估计的链路度量来更新路由表。
6.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：响应于在目的地站处通过不同路径接收到若干个路由发现消息，选择用于到达始发站的主要路由和至少一个备用路由。
7.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过基于链路度量选择路由发现消息、并以更新后的链路度量将该路由发现消息转发到除传输了接收到的路由发现消息的站之外的邻居站，对通过不同路径接收到若干个路由发现消息进行响应。
8.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：当将路由发现消息转发到其邻居时，将来自接收到的路由发现消息的信息记录到转发表中。
9.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过将状态请求消息传输到其路由表中的每个条目的主要下一跳站和备用下一跳站来维护路由路径，以确保路由表中的条目是最新的并且下一跳站是可达的。
10.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：(a)确定接收到的路由发现消息的目的地地址是站本身，并且将路由应答消息传输回从其接收到路由发现消息的站。
11.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过用传输了路由应答消息的站的站条目和估计的链路度量更新路由表，对接收到的路由应答消息进行响应。
12.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过选择最可取的路由作为主要下一跳路径和至少一个备用下一跳路径、并将若干个路由应答消息的发送器设置为到达路由应答消息的始发站的主要下一跳和至少一个备用下一跳，对通过若干个不同路径接收到这些消息进行响应。
13.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过选择具有最可取的链路度量的路由应答消息、并将路由应答消息转发到除传输了路由应答消息的站之外的其邻居站，对通过不同路径接收到若干个路由应答消息进行响应。
14.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：当将路由应答消息转发到邻居站时，将来自接收到的路由应答消息的信息记录在转发表中。
15.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述无线通信电路包括被配置用于定向通信的毫米波站。
16.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述无线通信电路被配置为在网格网络和非网格网络两者中操作。
17.如任何前述实施例所述的装置或方法，其中所述无线通信电路被配置为在第一频带上进行定向通信并且在第二频带上进行准全向通信。
如本文所用，除非上下文中另有明确规定，否则单数术语“一”、“一个”和“该”可包括复数指示。除非明确说明，否则以单数形式提及对象并不旨在表示“一个与仅一个”，而是“一个或多个”。
如本文所用，术语“组”指的是一或多个物件的集合。因此，例如一组物件可以包括单个物件或多个物件。
如本文所用，术语“实质上”与“约”被用来描述和解释小的变化。当与事件或情况结合使用时，术语可以指事件或情况恰好发生的实例以及事件或情况类似发生的实例。当与数值结合使用时，术语可以指小于或等于该数值的±10％的变化范围，诸如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。例如，对齐的“实质上”可以指小于或等于±10°的角度变化范围，诸如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°。
另外，数量、比率和其他数值有时可以以范围格式呈现于本文中。应当理解，这种范围格式是为了方便和简洁而使用的，并且应该被灵活地理解为包括明确指明为范围限制的数值，而且包括包含在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确指明每个数值和子范围一样。例如，约1至约200的范围的比例应理解为包括明确列举的约1和约200的限制，而且包括单个的比例，诸如约2、约3和约4，以及诸如约10至约50、约20至约100等的子范围。
然而，本文的描述包含许多细节，这些细节不应被解释为限制本公开的范围，而是仅仅提供一些当前优选实施例的说明。因此，应当理解，本公开的范围完全地包括对于那些本领域技术人员可能变得显而易见的其它实施例。
那些本领域技术人员已知的所公开实施例的元素的所有结构和功能等同物通过引用明确地并入本文，并且旨在由本申请权利要求所涵盖。此外，无论元素、组件或方法步骤是否在权利要求中明确地陈述，本公开中的元素、组件或方法步骤都不旨在贡献于公众。本文中的权利要求元素不应被解释为“手段加功能”元素，除非使用短语“用于......的手段”明确地描述该元素。本文中的权利要求元素不应被解释为“步骤加功能”元素，除非使用短语“用于......的步骤”明确地描述该元素。
表1
STA S处的路由表
目的地 A B D
下一跳 A B B
度量 5 4 7
生存时间 999 999 999
备用下一跳 N/A N/A A
备用度量 N/A N/A 8
备用生存时间 N/A N/A 999
表2
STA S处的转发表
Figure BDA0003111549690000421
Figure BDA0003111549690000431
表3处于初始状态的路由表
目的地 A B D
下一跳 N/A N/A N/A
度量 N/A N/A N/A
生存时间 N/A N/A N/A
备用下一跳 N/A N/A N/A
备用度量 N/A N/A N/A
备用生存时间 N/A N/A N/A
表4
STA S处的转发表
下一跳 A B
始发STA S S
序列号 0 0
类型 RREQ RREQ
度量 N/A N/A
表5
STA A处的路由表
Figure BDA0003111549690000432
Figure BDA0003111549690000441
表6
STA A处的转发表
下一跳 B D
始发STA S S
序列号 0 0
类型 RREQ RREQ
度量 5 5
表7
STA A处的路由表
目的地 S A D
下一跳 S N/A N/A
度量 4 N/A N/A
生存时间 999 N/A N/A
备用下一跳 N/A N/A N/A
备用度量 N/A N/A N/A
备用生存时间 N/A N/A N/A
表8
STA B处的转发表
Figure BDA0003111549690000442
Figure BDA0003111549690000451
表9
STA A处的路由表
目的地 S B D
下一跳 S B N/A
度量 5 2 N/A
生存时间 999 999 N/A
备用下一跳 B N/A N/A
备用度量 6 N/A N/A
备用生存时间 999 N/A N/A
表10
STA A处的转发表
下一跳 B D
始发STA S S
序列号 0 0
类型 RREQ RREQ
度量 5 5
表11
STA B处的路由表
Figure BDA0003111549690000452
Figure BDA0003111549690000461
表12
STA B处的转发表
下一跳 A D
始发STA S S
序列号 0 0
类型 RREQ RREQ
度量 4 4
表13
STA D处的路由表
目的地 S A B
下一跳 B A B
度量 7 3 3
生存时间 999 999 999
备用下一跳 A N/A N/A
备用度量 8 N/A N/A
备用生存时间 999 N/A N/A
表14
STA D处的转发表
Figure BDA0003111549690000462
Figure BDA0003111549690000471
表15
STA A处的路由表
目的地 S B D
下一跳 S B D
度量 5 2 3
生存时间 999 999 999
备用下一跳 B N/A N/A
备用度量 6 N/A N/A
备用生存时间 999 N/A N/A
表16
STA A处的转发表
下一跳 B D S B
始发STA S S D D
序列号 0 0 0 0
类型 RREQ RREQ RREP RREP
度量 5 5 3 3
表17
STA B处的路由表
Figure BDA0003111549690000472
Figure BDA0003111549690000481
表18
STA A处的转发表
下一跳 A D S A
始发STA S S D D
序列号 0 0 0 0
类型 RREQ RREQ RREP RREP
度量 4 4 3 3
表19
STA A处的路由表
目的地 S B D
下一跳 S B D
度量 5 2 3
生存时间 999 999 999
备用下一跳 B N/A B
备用度量 6 N/A 5
备用生存时间 999 N/A 999
表20
STA A处的转发表
Figure BDA0003111549690000482
Figure BDA0003111549690000491
表21
STA B处的路由表
目的地 S A D
下一跳 S A D
度量 4 2 3
生存时间 999 999 999
备用下一跳 A N/A A
备用度量 7 N/A 5
备用生存时间 999 N/A 999
表22
STA B处的转发表
下一跳 A D S A
始发STA S S D D
序列号 0 0 0 0
类型 RREQ RREQ RREP RREP
度量 4 4 3 3
表23
STA S处的路由表
Figure BDA0003111549690000492
Figure BDA0003111549690000501
表24
STA S处的转发表
下一跳 A B
始发STA S S
序列号 0 0
类型 RREQ RREQ
度量 N/A N/A
表25
STA S处的路由表
目的地 A B D
下一跳 A B B
度量 5 4 7
生存时间 999 999 999
备用下一跳 N/A N/A A
备用度量 N/A N/A 8
备用生存时间 N/A N/A 999
表26
STA A处的路由表
Figure BDA0003111549690000502
Figure BDA0003111549690000511
表27
具有到达STA D的备用下一跳的STA B处的路由表
目的地 S A D
下一跳 S A D
度量 4 2 3
生存时间 999 999 999
备用下一跳 A N/A A
备用度量 7 N/A 5
备用生存时间 999 N/A 999
表28
STA A处的路由表
目的地 S B D
下一跳 S B D
度量 5 2 3
生存时间 999 999 999
备用下一跳 B N/A B
备用度量 6 N/A 5
备用生存时间 999 N/A 999

Claims (25)

1.一种用于网络中的无线通信的装置，所述装置包括：
(a)无线通信电路，被配置为与至少一个其它无线通信电路直接地或通过一跳或多跳进行无线通信；
(b)处理器，耦合到被配置为在无线网络上操作的站内的所述无线通信电路；
(c)非暂态存储器，存储能够由处理器执行的指令；以及
(d)其中所述指令在由处理器执行时执行包括以下操作的步骤：
(i)当建立使得能够通过多跳进行通信的路由时，将路由发现消息传输到邻居站；
(ii)在接收到路由发现消息后，计算链路度量，链路度量指示路由路径中与传输了路由发现消息的邻居站的链路的可取性；
(iii)通过以下中的任一项对路由发现消息的接收进行响应：(A)如果接收到路由发现消息的站不是无线通信的目的地，那么将路由发现消息传播到其邻居站；或者(B)如果接收到路由发现消息的站是无线通信的目的地，那么向从其接收到路由发现消息的站发出路由应答消息；以及
(iv)将路由应答消息传播到邻居站，直到作为最初传输了路由发现消息的站的始发站通过一条或多条路径接收到一个或多个路由应答消息为止。
2.如权利要求1所述的装置，其中指示路由路径中链路的可取性的所述链路度量包括路由路径长度、或路由路径质量、或路由路径长度与路由路径质量的组合。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：由接收到路由发现消息的站更新路由表，所述路由表是用针对传输了路由发现消息的站的条目来更新的，以及用估计的链路度量来更新路由表。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：响应于在目的地站处通过不同路径接收到若干个路由发现消息，选择用于到达始发站的主要路由和至少一个备用路由。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过基于链路度量选择路由发现消息、并以更新后的链路度量将该路由发现消息转发到除传输了接收到的路由发现消息的站之外的邻居站，对通过不同路径接收到若干个路由发现消息进行响应。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：当将路由发现消息转发到其邻居时，将来自接收到的路由发现消息的信息记录到转发表中。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过将状态请求消息传输到其路由表中的每个条目的主要下一跳站和备用下一跳站来维护路由路径，以确保路由表中的条目是最新的并且下一跳站是可达的。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：(a)确定接收到的路由发现消息的目的地地址是站本身，并且将路由应答消息传输回从其接收到路由发现消息的站。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过用传输了路由应答消息的站的站条目和估计的链路度量更新路由表，对接收到的路由应答消息进行响应。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过选择最可取的路由作为主要下一跳路径和至少一个备用下一跳路径、并将若干个路由应答消息的发送器设置为到达路由应答消息的始发站的主要下一跳和至少一个备用下一跳，对通过若干个不同路径接收到这些消息进行响应。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过选择具有最可取的链路度量的路由应答消息、并将路由应答消息转发到除传输了路由应答消息的站之外的其邻居站，对通过不同路径接收到若干个路由应答消息进行响应。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：当将路由应答消息转发到邻居站时，将来自接收到的路由应答消息的信息记录在转发表中。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述无线通信电路包括被配置用于定向通信的毫米波站。
14.如权利要求1所述的装置，其中所述无线通信电路被配置为在网格网络和非网格网络两者中操作。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述无线通信电路被配置为在第一频带上进行定向通信并且在第二频带上进行准全向通信。
16.一种用于网络中的无线通信的装置，所述装置包括：
(a)无线通信电路，被配置为与至少一个其它无线通信电路直接地或通过一跳或多跳进行无线通信；
(b)处理器，耦合到被配置为在无线网络上操作的站内的所述无线通信电路；
(c)非暂态存储器，存储能够由处理器执行的指令；以及
(d)其中所述指令在由处理器执行时执行包括以下操作的步骤：
(i)当建立使得能够通过多跳进行通信的路由时，将路由发现消息传输到邻居站；
(ii)在接收到路由发现消息后，计算链路度量，链路度量指示路由路径中与传输了路由发现消息的邻居站的链路的可取性；
(iii)通过以下中的任一项对路由发现消息的接收进行响应：(A)如果接收到路由发现消息的站不是无线通信的目的地，那么将路由发现消息传播到其邻居站；或者(B)如果接收到路由发现消息的站是无线通信的目的地，那么向从其接收到路由发现消息的站发出路由应答消息；以及
(iv)由接收到路由发现消息的站更新路由表，所述路由表是用针对传输了路由发现消息的站的条目来更新的，以及用估计的链路度量来更新路由表；
(v)将路由应答消息传播到邻居站，直到作为最初传输了路由发现消息的站的始发站通过一条或多条路径接收到一个或多个路由应答消息为止；以及
(vi)响应于在目的地站处通过不同路径接收到若干个路由发现消息，选择用于到达始发站的主要路由和至少一个备用路由。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过基于链路度量选择路由发现消息、并以更新后的链路度量将该路由发现消息转发到除传输了接收到的路由发现消息的站之外的邻居站，对通过不同路径接收到若干个路由发现消息进行响应。
18.如权利要求16所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：当将路由发现消息转发到其邻居时，将来自接收到的路由发现消息的信息记录到转发表中。
19.如权利要求16所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过将状态请求消息传输到其路由表中的每个条目的主要下一跳站和备用下一跳站来维护路由路径，以确保路由表中的条目是最新的并且下一跳站是可达的。
20.如权利要求16所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：(a)确定接收到的路由发现消息的目的地地址是站本身，并且将路由应答消息传输回从其接收到路由发现消息的站。
21.如权利要求16所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过用传输了路由应答消息的站的站条目和估计的链路度量更新路由表，对接收到的路由应答消息进行响应。
22.如权利要求16所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过选择最可取的路由作为主要下一跳路径和至少一个备用下一跳路径、并将若干个路由应答消息的发送器设置为到达路由应答消息的始发站的主要下一跳和至少一个备用下一跳，对通过若干个不同路径接收到这些消息进行响应。
23.如权利要求16所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：通过选择具有最可取的链路度量的路由应答消息、并将路由应答消息转发到除传输了路由应答消息的站之外的其邻居站，对通过不同路径接收到若干个路由应答消息进行响应。
24.如权利要求16所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时进一步执行以下操作：当将路由应答消息转发到邻居站时，将来自接收到的路由应答消息的信息记录在转发表中。
25.一种在网络中执行无线通信的方法，包括：
(a)当建立使得能够通过多跳进行通信的路由时，将路由发现消息从无线通信电路传输到邻居站；
(b)在接收到路由发现消息后，计算链路度量，链路度量指示路由路径中与传输了路由发现消息的邻居站的链路的可取性；
(c)通过以下中的任一项对路由发现消息的接收进行响应：(A)如果接收到路由发现消息的站不是无线通信的目的地，那么将路由发现消息传播到其邻居站；或者(B)如果接收到路由发现消息的站是无线通信的目的地，那么向从其接收到路由发现消息的站发出路由应答消息；以及
(d)将路由应答消息传播到邻居站，直到作为最初传输了路由发现消息的站的始发站通过一条或多条路径接收到一个或多个路由应答消息为止。
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