CN113261344B - 多跳路由中的快速阻塞发现和恢复 - Google Patents

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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，该无线通信装置、系统或方法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。在维护从源站到目的地站的主要路由和一个或多个备用路由时，路由发现和响应消息与路由请求和应答更新消息一起使用。本地克服阻塞条件以选择另一条路由(如果其可用)，并将路由状态信息传送到邻居站，其中每个站主动确保其路由表条目是最新的，并且多个下一跳选项可达并准备好在任何时间被部署。

Description

多跳路由中的快速阻塞发现和恢复
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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
对更快和更稳健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可视距离(NLOS)通信。但是，mmW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方处的高信噪比(SNR)。使用mmW频带的密集部署环境中的定向分布式网络(DN)可能是一种用于实现站(STA)之间的可靠通信并克服可视距离(line-of-sight)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)相邻的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相邻的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发送用于加入将接受新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需要发现相邻的STA，以决定到达网关/门户DN STA的最佳方式以及这些相邻的STA中每一个的能力。新STA在具体时间段内关于可能的相邻的STA检查每个信道。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)了解波束赋形的最佳传输模式；(c)由于冲突和聋症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对于使mmW D2D和DN技术普及至关重要的上述一些或全部问题。
用于以广播模式操作的网络的DN地址发现的大多数现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方(Tx)和接收方(Rx)之间足够的链路预算。对于要接入信道的站，它首先要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，尽管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mmW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)知道周围节点ID；(b)知道用于向邻居进行波束赋形的最佳传输模式；(c)由于冲突和聋症(deafness)引起的信道访问问题；以及(d)由于阻塞和反射导致的信道损伤。
现有技术在使用定向mmW通信以提供快速发现并从阻塞和其它信道障碍中恢复方面经常失败。
因此，需要增强的机制，以高效地利用定向mmW通信来快速地检测并提供从阻塞和损伤的恢复。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
公开了一种装置和方法，用于网络站高效地切换到替代路由选项，并将该改变通知其它邻居站(STA)。在本发明人的先前工作中，当出现阻塞时，路由协议需要交换更多的路由消息以找到替代路由。本公开提供了具有新型消息交换的新颖的本地恢复动作。另外，该协议跟踪多个下一跳选项，并确保它们准备好在需要时可以立即被部署。如果任何备用选项都不可达，那么本公开利用路由发现的低系统开销(轻量级)版本在相邻STA之间找到替代。
为了实现该目标，本公开教导了一种新颖的方法，用于由STA采取本地动作，以减少恢复端到端路由所需的时间。另外，在该协议中，其它STA被通知该路由改变。此外，公开了一种新颖的方法，通过该方法，协议确定被阻塞的STA的替代邻居STA，或不再可达的STA的替代STA。因此，本公开解决了在无线通信系统中的链路阻塞下找到替代路由的问题。
因此，所公开的无线站协议描述了当从始发STA到目的地STA的主要路由被阻塞时，利用一组动作来实现多跳路由选项之间的无缝过渡。本公开的一个重要特征是其由被阻塞的STA执行本地动作以避免在确定全局最佳路由选项之前数据传输中的任何中断，从而当获得最佳路由时显著减少诸如由现有技术系统所需的延迟(开销)的能力。
描述了一种用于替换被阻塞的STA的机制，其中该链路的传输方STA试图在其邻居STA中获得被阻塞的STA的替换，并因此它维持其路由表用替代的下一跳STA选项填充。而且，根据该协议的所有STA利用主动链路维护处理来确保其路由表条目是有效的且最新的。这是使用邻居STA之间的状态请求(SREQ)和状态应答(SREP)消息实现的。但是，如果路由表中的其中一个条目没有响应SREQ ping消息，那么认为该邻居不可达并且它需要被替换。为了维护路由表，本公开利用向邻居STA的补集发送路由请求更新(RREQU)并找到不可达邻居STA的替换。
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(P2P)、网状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：Wi-Fi、WiGig、Wi-Fi类型网络、物联网(IoT)应用、数据的回传和前传、室内和室外分布式网络、网状网络、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掠(SSW)的示意图。
图6是示出IEEE 802.11ad协议中的扇区级扫掠(SLS)的信令的信令图。
图7是数据字段图，其描述了IEEE 802.11ad的扇区扫掠(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，其描绘了如用于IEEE 802.11ad的当作为图9A中的ISS的一部分被传输时和当不作为图9B中的ISS的一部分被传输时所显示的SSW反馈字段。
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)消息的数据字段图。
图17是根据本公开的实施例的路由应答帧(RREP)消息的数据字段图。
图18是根据本公开的实施例的状态请求帧(SREQ)消息的数据字段图。
图19是根据本公开的实施例的始发站(STA)的状态应答帧(SREP)消息的数据字段图。
图20是根据本公开的实施例的路由请求更新(RREQU)消息的数据字段图。
图21是根据本公开的实施例的路由应答更新(RREPU)消息的数据字段图。
图22是根据本公开的实施例的用于响应于阻塞状况而使用路由请求更新消息来执行恢复的更新逻辑的流程图。
图23是根据本公开的实施例的用于响应于接收到路由请求更新消息而传送路由应答更新消息的更新逻辑的流程图。
图24至图32是根据本公开的实施例交互的四个示例站的网络拓扑图。
图33至图37是根据本公开的实施例交互的五个示例站的网络拓扑图。
图38是根据本公开的实施例的用于生成和传输路由请求更新消息的逻辑的流程图。
图39是根据本公开的实施例的用于处理接收到的路由请求更新消息并传输对应的路由应答更新消息的逻辑的流程图。
图40至图45是根据本公开的实施例交互的六个示例站点的网络拓扑图。
具体实施方式
本公开提供了快速检测阻塞状况并执行本地动作以选择另一条路由(如果可用)，然后将路由状态信息传送到一个或多个邻居站，其中每个站均主动确保其路由表条目处于最新并且多个下一跳选项可达并且准备好在任何时间被部署。
当在本公开中使用时，以下术语具有下面一般描述的含义。
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。
波束赋形(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方处改善接收信号功率或信噪比(SNR)的信息，并且基于此，站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。
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，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：基于竞争的访问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访问是其中利用载波侦听的网络多址访问方法。
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提供分布服务。
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：可视距离，其中传输方和接收方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中的非可视距离的NLOS。
MAC地址：介质访问控制(MAC)地址。
MBSS：网状基本服务集是基本服务集(BSS)，其形成分布式网络(DN)站(DN STA)的自包含网络，该分布式网络(DN)站可以用作分布系统(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。
RREQU：路由请求更新；生成的用于从相邻STA获得信息以更新路由信息的消息帧。
RREPU：路由应答更新；生成的用于应答RREQU的消息帧。
接收扇区扫掠(RXSS)：经由(跨)不同扇区接收扇区扫掠(SSW)帧，其中在连续接收之间执行扫掠。
RSSI：接收信号强度指示符(以dBm为单位)。
SLS：扇区级扫掠阶段是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掠(ISS)、用于训练响应者链路的响应者扇区扫掠(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是否活动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)的介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)接口的单个可寻址实例。
扫掠：由短的波束赋形帧间空间(SBIFS)间隔分开的传输序列，其中在传输之间改变传输方或接收方处的天线配置。
SSW：扇区扫掠是其中在不同扇区(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TDD间隔序列，TDD间隔又包括TDD时隙序列。
传输扇区扫掠(TXSS)：是经由不同扇区的多个扇区扫掠(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掠。
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)如果使用信道，那么STA使用一般的DCF获得对于媒体的接入，并发送探测请求帧。(a)(5)如果信道从不忙，那么STA等待期望的时间周期(例如，最小信道时间)以接收对探测请求的回应。如果信道忙碌且接收到探测回应，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设定识别符(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较快方式(较少延迟)，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被唤醒以接收和回应探测。(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回应。(h)当无线电测量活动为主动时，STA可能无法回答探测请求。(i)可能出现探测回应的碰撞。STA可以通过允许传输最后信标的STA传输第一探测回应来协调探测回应的传输。其他STA可以跟随并使用后退时间与一般分布式协调功能(DCF)信道接入以避免碰撞。
图1描绘了在IEEE 802.11WLAN中主动扫描的使用，其示出发送探测的扫描站与接收并回应探测的两个回应站。该图也示出最小与最大探测回应时序。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封装之前完成后台周期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)是将无线网状网络能力添加到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状网络发现、建立对等连接以及通过网状网络的数据路由的新信令。
图2图示了网状网络的一个示例，其中非网状STA连接至网状STA/AP的混合(实线)以及网状STA连接至包括网状入口的其它网状STA(虚线)。在网状网络中的节点使用定义在用于发现邻居的802.11标准中的相同的扫描技术。网状网络的识别由包含在信标与探测回应帧中的网状ID元素给出。在一个网状网络中，所有的网状STA使用相同的网状简档。如果在网状简档中的所有参数都匹配，那么网状简档被认为是相同的。网状简档被包含在信标与探测回应帧中，使得网状简档可以通过扫描由其邻居网状STA获得。
当网状STA通过扫描处理发现邻居网状STA时，发现的网状STA被认为是候选对等网状STA。它可以成为网状网络的成员，其中发现的网状STA是该网状网络的成员，并且建立与邻居网状STA的网状对等。当发现的邻居网状STA使用与接收的信标相同的网状简档或探测回应帧指示邻居网状STA时，该网状STA可以被认为是候选对等网状STA。
网状STA尝试在网状邻居表中保持发现的邻居信息，网状邻居表包括：(A)邻居MAC地址；(b)操作信道数量；以及(c)最近观察到的链路状态和品质信息。如果没有检测到邻居，那么网状STA采用网状ID作为其最高优先级简档并保持活动。发现邻居网状STA的所有先前信令都以广播模式执行。应当认识到，802.11s不是针对具有定向无线通信的网络。
图3描绘了用于通告网状网络的识别的网状识别元素(网状ID元素)。网状ID通过将想加入网状网络的新STA在探测请求中进行传输以及通过现有网状网络STA在信标和信号中进行传输。长度0的网状ID字段指示在探测请求帧内使用的通配符网状ID。通配符网状ID是防止非网状STA加入网状网络的特定ID。应该认识到，网状站是具有比非网状站更多特征的STA，例如网状网络，它使得STA作为模块与一些其他模块一起运行用以服务网状功能。如果STA没有此网状模块，那么不应允许其连接到网状网络。
图4描绘了包含在信标帧与通过网状STA传输的探测回应帧中的网状配置元素，并且其被用于通告网状服务。网状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。网状配置元素的内容与网状ID起形成网状简档。
802.11a标准定义了许多过程和网状功能，包括：网状发现、网状对等管理、网状安全、网状信标化与同步、网状协调功能、网状功率管理、网状信道切换、三地址、四地址以及扩展的地址帧格式、网状路径选择与转发、与外部网络相互影响、网状内拥塞控制以及网状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定义用于在毫米波频带上进行定向传输和接收的扫描和波束赋形的过程。
1.4.IEEE 802.11ad扫描和BF训练
mmW WLAN现有技术系统的示例是802.11ad标准。
1.4.1.扫描
新STA在被动或主动扫描模式下操作，用以扫描特定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信标帧或执行波束赋形训练。
1.4.2.BF训练
BF训练为BF训练帧传输的双向序列，其使用扇区扫掠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天线系统设定。
802.11ad BF训练处理可分三个阶段进行。(1)执行扇区级扫掠阶段，从而对链路获取执行具有低增益(准全向(quasi-omni))接收的定向传输。(2)执行对于结合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调整信道改变。
1.4.3.802.11ad SLS BF训练阶段
这个SLS BF训练阶段集中于802.11ad标准的扇区级扫掠(SLS)强制阶段。在SLS期间，一对STA在不同的天线扇区上交换一系列的扇区扫掠(SSW)帧(或在PCP/AP处的传输扇区训练的情况下的信标)以找到提供最高信号品质的扇区。首先传输的站称为发起者；第二传输的站称为响应者。
在传输扇区扫掠(TXSS)期间，SSW帧在不同扇区上传输，而配对STA(响应者)利用准全向定向图案接收。响应者从发起者确定提供最佳链路品质(例如，SNR)的天线阵列扇区。
图5描绘了在802.11ad中扇区扫掠(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扫掠所有发射天线方向图精细扇区，而STA 2在准全向图案下接收。STA 2将从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掠(SLS)协议的信令。在传输扇区扫掠中的每个帧包括关于扇区倒数指示(CDOWN)、扇区ID以及天线ID的信息。利用扇区扫掠反馈与扇区扫掠ACK帧反馈最佳扇区ID与天线ID信息。
图7描绘了在802.11ad标准中使用的扇区扫掠帧(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是扇区扫掠的预期接收方。TA字段含有扇区扫掠帧的传输方STA的MAC地址。
图8图示了在SSW字段内的数据元素。SSW字段传达的主要信息如下。方向字段被设定为0以指示帧由波束赋形发起者传输，设定为1以指示帧由波束赋形响应者传输。CDOWN字段是向下计数器，其指示至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字段的帧的扇区号。DMG天线ID字段指示传输方当前用于此传输的DMG天线。RXSS长度字段仅在CBAP中传输时有效，否则保留。RXSS长度字段指明由传输STA所需的接收扇区扫掠的长度，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)的部分传输时利用显示在图9A中的格式，而当不作为ISS的部分传输时利用图9B的格式。ISS中的总扇区字段指示发起者在ISS中使用的扇区总数量。RX DMG天线的数量子字段指示发起者在后续的接收扇区扫掠(RSS)期间使用的接收DMG天线的数量。扇区选择字段含有在前个扇区扫掠中以最佳品质接收的帧内SSW字段的扇区ID子字段的值。DMG天线选择字段指示在前个扇区扫掠中以最佳品质接收的帧内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个扇区扫掠期间以最佳品质接收的帧并且在扇区选择字段中指示的SNR的值。需要轮询字段通过非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没有关于PCP/AP是否发起通信的偏好。
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，其表示当前通过无线介质进行的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的传输方(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的传输方(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的传输方(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经由STA2获得关于去往和来自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的传输方(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的更好(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。应该认识到，编程被配置为以不同模式(源、中间和目的地)操作，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以与相邻的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，该调制解调器耦合到射频(RF)电路系统32，再到(一个或多个)天线34。
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赋形以用于传输和接收。以这种方式，STA可以使用多个波束方向图集合来传输信号，每个波束方向图的方向都被认为是天线扇区。
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天线扇区方向图。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赋形图案54a、54b、54c。示出的天线方向图54a具有十二个波束赋形图案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，任何任意波束方向图都可以映射到天线扇区。通常，波束方向图被形成为产生尖锐的波束，但是波束方向图有可能被生成为从多个角度传输或接收信号。
通过选择mmW RF电路系统和由mmW阵列天线控制器命令的波束赋形来确定天线扇区。虽然STA硬件组件有可能具有与上述组件不同的功能分区，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赋形以用于传输和接收。以这种方式，STA可以使用多组波束方向图传输信号，每个波束方向图方向被认为是一个天线扇区。
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以下调制解调器的天线方向图的示例实施例70，但是可以利用其它电路系统和/或天线而没有限制。
3.关于快速阻塞发现和恢复的介绍
在众多无线应用中，重要的是快速检测并替换阻塞的链路，以避免数据输送中断。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处设置路由协议时不考虑发现和跟踪多个下一跳选项。因此，当主路由被阻塞时，这些现有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其进行维护，使得它们准备好在任何时间被部署，而无需阻塞场景下的任何附加的设置开销。
为了实现上述目的，教导了一种新的消息泛洪机制，其利用路由请求(RREQ)和路由应答(RREP)消息以及路由请求更新(RREQU)和路由应答更新(RREPU)消息来发现始发STA与目的地STA之间的多条路由，并维护路由表条目，包括主路由和备用路由。
在典型的多跳联网中，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。如AODV示例中所看到的，通常选择提供最佳链路质量的中间STA。但是，在mmW中，链路对阻塞和其它信道损害敏感。但是，对于时间敏感的应用，必须快速检测到阻塞的链路并用备用链路替换它。
本公开基于受让人先前的申请而构建，该申请描述了一种多跳路由协议，该协议维护多个路由选项(例如，主选项和至少一个备用选项)以到达目的地STA。
根据本公开的协议被配置为响应于检测到如下列出的错误情况而自动执行一个或多个动作过程：(a)当检测到断开的链路时；以及(b)当下一跳选项之一不可达并且它需要用另一个STA替换时。
为了提供具有多个下一跳选项的多跳通信以及快速发现错误情况并响应于错误情况恢复通信的能力，所公开的协议包括以下动作：(a)在阻塞情景下，被阻塞的STA将在可能的情况下采取本地动作，然后它使用路由信息更新其某些邻居STA；(b)每个STA主动确保其路由表条目是最新的，并且具有可达且准备好在任何时间被部署的多个下一跳选项。在这种情况下，如果下一跳STA(主要的或备用的STA)不可达(例如，被阻塞)，那么STA向其邻居的补集(不包括那些可达的STA)发送路由请求更新，以便找到不可达的STA的替代。
因此，本公开提供了一种用于通信站的协议，作为在错误情况下(诸如，当出现阻塞时或当用于到达目的地STA的下一跳STA之一不可达并因此需要被替换时)发现和恢复替代路由的机制。
4.邻居列表和路由表
4.1.邻居列表
在STA中使用通过执行天线扇区扫掠而获得的信息来建立数据库，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在邻居STA上存储杂项信息。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。对于图10A至图10C的先前拓扑示例，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NextHop不可达(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：是如果部署了备用下一跳那么确定到目的地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。应当认识到的是，本文所例示的该拓扑和其它拓扑仅以示例的方式给出，因为本公开不限于使用任何特定的网络拓扑。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，特别是在这种情况下，用站之间的边缘的距离标记。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都有一个转发表，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)的几个副本后，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方。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
考虑了由几个STA节点组成的mmW网络的示例，其中有几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先前已经执行了扇区扫掠(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接收重复的RREQ。
响应于接收到RREQ消息，协议确定根据度量，最佳RREQ帧和第二最佳RREQ帧是什么，以决定中继STA的路由表中到始发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确定最佳接收到的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可能接收到几个RREQ消息，并向在目的地处从其接收到RREQ的同一STA发送路由应答(RREP)帧。接收到RREP消息的每个中继(中间)STA更新其到目的地STA的路由表。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访问(CSMA/CA)信道访问的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)；(j)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；(k)TxAntSector：是TA STA用于向RASTA传输数据帧的发射(Tx)天线扇区。(l)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访问(CSMA/CA)信道访问的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；(f)生存时间：是直到该路由应答的到期时间的生存时间；(g)业务ID：是相关联的业务流的业务标识；(h)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信道访问的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：是从传输方STA到接收方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帧相同的字段。
4.5.3.路由请求更新(RREQU)
图20图示了示出字段192的路由请求更新(RREQU)帧(消息)的示例实施例190。RREQU帧包含以下字段：(a)帧控制字段指示帧的类型；(b)持续时间字段包含用于CSMA/CA信道访问的NAV信息；(c)RA字段包含帧接收方的地址；(d)TA字段包含传输帧的STA的地址；(e)RREQU字段包含下面描述的子字段194；以及(f)帧检查序列(FCS)字段被包括在RREQ帧中。
RREQU元素194包含以下字段：(a)长度：该帧的长度；(b)类型：该帧的类型(RREQU)；(c)始发STA：生成RREQU的始发STA的地址；(d)目的地STA：应接收RREQU的目的地STA的地址；(e)SeqNum：识别此路由请求更新的序列号；(f)生存时间：该路由应答的直至到期时间的生存时间；(g)业务ID：相关联的业务流的业务ID；(h)QoS规范：该业务流的业务规范，即带宽等；(i)接入时间：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；(j)TxAntSector：TA STA用于向RA STA传输数据帧的Tx天线扇区。
4.5.4.路由应答更新(RREQU)
图21图示了路由应答更新(RREPU)帧(消息)的示例实施例212，该帧具有以下字段：(a)帧控制字段指示帧的类型；(b)持续时间字段包含用于CSMA/CA信道访问的NAV信息；(c)RA字段包含帧的接收方的地址；(d)TA字段包含传输帧的STA的地址；(e)RREPU字段的子字段如下所述；以及(f)帧检查序列(FCS)字段。
RREPU元素214包含以下字段：(a)长度：该帧的长度；(b)类型：该帧的类型(RREPU)；(c)始发STA：生成RREPU的始发STA的地址；(d)目的地STA：应接收RREPU的目的地STA的地址；(e)SeqNum：识别该路由应答更新帧的序列号；(f)度量：将累积的度量值携带到目的地STA；(g)生存时间：该路由应答更新的直至到期时间的生存时间；(h)业务ID：相关联的业务流的业务ID；(i)QoS规范：该业务流的业务规范，诸如带宽等；(j)接入时间：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；(k)TxAntSector：TA STA用于向RA STA传输数据帧的Tx天线扇区；(l)LocRecov标志：本地恢复标志，如果STA已采取本地动作并已切换到其备用下一跳STA，则被设置为真(true)。否则，LocRecov标志被设置为假(false)。
4.6.路由请求更新和路由应答更新逻辑
在通信操作期间，假设传输方STA将数据业务发送到作为接收方STA的下一跳选项。响应于数据业务，来自下一跳节点的确认消息被发送回传输方。本公开的协议考虑几个指示符来检测从传输方STA到接收方STA的链路是否被阻塞，至少包括以下各项。(a)如果没有从接收方STA接收到确认，那么在这种情况下，传输方STA检测到存在阻塞。(b)如果(除了传输方/接收方STA之外的)STA从传输方STA接收到路由应答更新消息，那么通告链路(在传输方STA和接收方STA之间)上存在阻塞，并且应该采取一些动作从阻塞中恢复。这两种情景都触发如下所述的在阻塞下恢复的动作。
4.6.1.阻塞恢复
图22图示了用于在阻塞下执行恢复的更新逻辑的示例实施例230。响应于阻塞，该处理开始232，并且首先检查234路由表，以查看是否存在到达目的地STA的任何备用选项。
如果在方框234处检测到备用选项，那么STA切换236到备用选项，并生成(创建)240RREPU消息，并将本地恢复标志设置为真。如果在方框234处没有检测到备用选项，那么执行到达方框238，并且STA仅生成具有设置为假的本地恢复标志的RREPU，并且STA将RREPU传播到其活动邻居列表中的STA。
在方框240和238之后，进行242检查STA是否与数据业务的原始STA相同(即，STA是中继节点)。如果站与数据业务的原始STA相同，那么执行在方框246处结束。否则，如果它是不同的站，那么STA将RREPU发送244到那些依赖于STA用于其路由目的的STA。这些STA被称为活动邻居列表，并且包括那些从其已接收到状态请求消息或已向STA发送数据业务的邻居STA。
4.6.2.路由应答更新接收
上面已经看到，当出现阻塞时，根据该协议的STA生成RREPU帧并将其传播到其活动邻居列表，下面描述用于接收和处理RREPU消息的逻辑。
图23图示了用于接收和处理RREPU消息的示例实施例250。当邻居STA接收252具有反映阻塞情况的度量的RREPU时，它首先更新254其路由表。接下来，进行256检查RREPU的传输方是否采取了任何本地恢复动作。如果没有采取本地动作，那么STA在可能的情况下自行执行本地动作来执行阻塞下恢复的处理258，并且处理结束264。但是，如果已存在本地恢复动作，那么STA无需采取任何本地动作(即，它无需切换到其备用选项)。在这种情况下，进行260检查STA是否等于原始STA。如果地址是其自己的地址，那么执行结束264，否则在结束264之前，它将RREPU消息传播262到其自身的活动邻居列表中列出的STA。
4.7.示例1：在具有备用下一跳的始发STA处的阻塞
在图14中，示例网络拓扑被示出具有四个站，即源STA、目的地STA、中继STA A和中继STA B。为该拓扑描绘了每个双向链路，并带有该链路的度量。在这个特定示例中，并且为了简单起见，假设了链路互易性，这意味着从STA A到STA B的链路的成本与从STA B到STAA的链路的成本相同。但是，应该认识到的是，所公开的协议是通用的，并且被配置为也与具有不互易的链路的网络一起操作。假设STA S已运行如上一节中描述的路由发现处理，并且作为其结果，STA S处的路由表出现为表1中所看到的。作为该路由协议的结果，STA S具有到达目的地STA D的备用下一跳选项。
图24图示了具有STA S 272、STA D 274、以及中继STA A 276和中继STA B 278的示例实施例270，并绘出了指示当试图沿着从源STA 272通过中继STA B 278到目的地STA274的路径进行通信时STA S 272和STA B 278之间的链路阻塞的“X”(例如，可能被人体或其它障碍物阻塞)。
在这种情景下，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1中所示。因此，STA S基于路由表切换到准备好被部署的其备用下一跳(STA A)。这是其链路被阻塞的STA采取的本地动作。因此，STA S将其备用下一跳选项与其主要下一跳选项切换。而且，现在不再有到达STA B的下一跳选项。表3中示出了STA S处的更新后的路由表。
从STA A处的路由表中，STA A具有关于到达STA D的知识。此外，通过按照本公开执行的主动链路维护，STA A在其路由表中具有最新信息，如图4中所示。
作为上述结果，STA A将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25图示了更新后的网络拓扑的示例实施例290，其中由箭头示出的通信路径从源STA 272通过中继STA A 276连接到目的地STA 274。在这种情况下，由于STA S遇到阻塞，并且因为STA S也是始发STA，因此它不像图22中所述的那样传播RREPU帧。
4.8.示例2：具有备用下一跳的中继STA处的阻塞
图26图示了其中从中继STA B 278到目的地STA D 274的链路被阻塞的场景的示例实施例310。表5中示出了节点B处的路由表。从该表中可以看到，STA B将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时，STA B执行将业务路由到STA A的本地动作。从STAA处的路由表中，STA A具有关于到达STA D的知识。此外，通过使用本公开的主动链路维护，STA A在其路由表中具有最新信息，如表6中所示。因此，STA A将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27图示了以上操作的示例实施例330，其中数据从源STA S272路由到中继STA B278，再中继到STA A 276，最后到目的地STA D 274，这是因为STA B已切换到其备用下一跳STA A以到达STA D。表7描绘了STA B的更新路由表，其中备用下一跳接管主要下一跳以便到达目的地D。
图28图示了当STA B切换到其备用下一跳STA A以到达STA D并发送更新时的示例实施例350。一旦STA B切换到其备用下一跳STA，它就生成路由应答更新(RREPU)，其中它将本地恢复标志设置为真。STA B向那些依靠STA B进行路由目的的邻居STA发送RREPU消息。在这种情况下，STA S依靠STA B作为到达STA D的主要下一跳STA。此外，STA A依靠STA B作为到达STA D的备用下一跳选项。因此，STA B将RREPU发送到STA S和STA A两者，如图中被标记RREPU的虚线箭头所示。
一旦STA A从STA B接收到RREPU消息，它也更新其路由表，使得STA B不再是到达STA D的备用选项。因此，在表8中示出了在STA A处的更新后的路由表。
从表5中应该注意到，STA B具有通过STA A到达STA D的估计成本度量，该度量等于5，因此，向STA S发送的RREPU消息中包含的度量的值为5。在STA S处接收到RREPU时，如果具有通过到STA A的直接链路到达STA D的成本的RREPU的度量已存储在STA S的路由表中，则进行比较。在这种情况下，两跳路由STA S到STA A到STA D的成本为8(来自STA S处的路由表)，而保持由STA B固定的路由的成本为9(基于RREPU中的度量)。因此，根据本公开，STA S因此切换成直接发送到STA A而不是先发送到STA B，并且在STA S处的更新后的路由表在表9中示出。
图29图示了在接收到RREPU之后，并且因此允许STA S直接通过STA A重新路由到目的地STA D，而不是间接通过STA B然后再到STA A，然后再到目的地STA D的更新后的拓扑的示例实施例370。
从以上步骤中应该认识到的是，图28中所看到的网络拓扑是瞬时拓扑，并且在接收到RREPU消息之后，STA S切换到全局最佳路由STA S到STA A到STA D，从而导致图29中所示的拓扑。应当注意的是，到备用路由的转换应该是无缝的，使得数据业务传输完全不被中断。因此，所公开的方法找到了可行的瞬时拓扑，并且它使端到端路由保持有效，然后它找到全局最佳路由。
4.9.示例3：没有备用下一跳的情况下中继STA处的阻塞
在前面的示例中，考虑了其中被阻塞的STA具有到达目的地STA的备用下一跳选项的场景。但是，在这个例子中，考虑了其中被阻塞的STA没有要切换到的备用选项的场景。
图30图示了示例实施例390，其中STA B不具有备用下一跳选项。现在，考虑从STAB 278到STA D 274的链路被阻塞的情况。在这种情况下，假设STA B已经尝试了所有其它NLOS(非可视距离)光束并且仍然无法到达STA D，那么STA B没有任何备用下一跳来到达STA D。因此，虽然STA B需要切换到备用下一跳，但是没有备用链路，因此STA B不能采取任何本地恢复动作。在这种情况下，STA B将本地恢复(LocRecov)标志设置为假，这意味着它没有采取任何本地动作。
图31图示了示例实施例410，其中STA B向STA S发送路由应答更新(RREPU)消息作为其无法到达目的地STA D的通知，并因此将RREPU中的度量值设置为无穷大(infinity)。应该认识到的是，在实践中，度量本身不必设置为无穷大，而仅需要设置为非常大的路径长度度量值，诸如设置为在本公开的一些表中例示的“999”或指示路径不适合的任何类似的值。在接收到该数据包后，STA S将发送到STA B的成本(现在由于RREPU度量而变为无穷大)与发送到作为到达STA D的成本为8的STA A的其备用选项进行比较。因此，STA S切换到作为STA A的其备用下一跳节点。
图32图示了更新后的拓扑的示例实施例430，其中STA S自身基于从STA B接收到的来自RREPU的度量信息，通过STA A重新路由业务。
在此转换之后，在STA S处的更新后的路由表在表10中示出，其中STA S已将通过STA B的路由替换为通过STA A的路由作为到达STA D的主要下一跳。此外，由于从STA B到STA D的链路已断开/被阻塞，因此没有备用选项用于STA S到达STA D。
从STA A的角度来看，它必须更新路由表以便到达STA D，如表11中所示。数据业务从STA S路由到STA A，然后STA A将业务转发到STA D，而不会发生任何中断以找到路由。
4.10.示例4：没有备用下一跳的情况下远程中继处的阻塞
在先前的示例中，考虑了阻塞链路的传输方没有将数据业务进行转发的任何备用选项的情况。在那种情况下，被阻塞的STA将RREPU发送到始发STA，其中本地恢复(LocRecov)标志设置为假(即，由于没有备用选项，因此本地动作是不可能的)。但是，始发STA与被阻塞的STA相距一跳，因此它直接从被阻塞的STA接收RREPU。
图33图示了示出网络拓扑的示例实施例450，其中STA S 452是源，并且STA D 454是目的地，而STA A 456、STA B 458和STA C 460是中继站(节点)。该图描绘了与所示的在站之间连接的链路相邻的度量。如前所述，在出现阻塞之前，为不同的STA获得以下路由表。STA S处的路由表在表12中示出，STA C处的路由表在表13中示出，STA A处的路由表在表14中示出，STA B处的路由表在表15中示出，并且STA D处的路由表在表16中示出。
图34图示了示例实施例470，其中考虑从STA A 456到STA D454的链路被阻塞。可以看到，被阻塞的链路与始发STA S 452相距两跳。与前面的示例类似，被阻塞的STA没有可以切换到的任何备用选项。一旦STA A检测到阻塞，它就如表17中所示更新其路由表。
图35图示了被阻塞的STA向其邻居STA C发送路由应答更新的示例实施例490。在检测到阻塞后，STA A向其包括STA C的活动邻居集发送RREPU消息。STA C接收RREPU消息，并且如表18中所示更新其路由表，其中STA A不能再用作到达STA D的下一跳。
图36图示了中间(中继)站STA C 460的示例实施例510，该站由于没有任何备用选项而无法采取任何本地动作，并且将RREPU消息转发到其邻居STA S 452。因此，如果STA C可以采取任何本地动作，它将采取并切换到其备用选项。但是，从该网络情况可以看到，STAC没有任何备用选项，因此STA C只能将RREPU转发到仅包含STA S的其自己的活动邻居集。
因此，本地恢复标志被设置为假的RREPU消息的这个反向传播处理继续，直到站节点之一具有备用下一跳选项来采取本地动作。采取本地动作的站然后将LocRecov标志设置为真。RREPU的这种反向传播继续，直到它被始发STA接收到，始发STA可以通过切换到其备用下一跳选项来采取更多的全局动作。
图37图示了网络拓扑的示例实施例530，其中阻塞的链路与始发STA相距不止一跳，始发STA接收到带有LocRecov标志为假的传播的RREPU消息，并且自身切换到为STA B的其备用下一跳选项。表19中示出了STA S处的更新后的路由表，其中STA C不再是到达STA D的有效下一跳，并由备用选项代替。此后，STA B已经根据表20中的路由表建立了到达STA D的路由表，因此它将从STA S接收到的数据包转发给STA D。
4.11.在错误情况下更换阻塞的STA
下面考虑两个主要的错误情况。
情况1：当链路被阻塞并且因此主要下一跳选项不再可到达时。先前的示例讨论了根据本公开的阻塞链路的传输方将执行以便恢复数据路由的正常操作而不会中断的动作。在那种情况下，动作包括：(a)采取本地动作并切换到备用下一跳(如果有备用下一跳可用)；(b)将路由应答更新传播给一些邻居STA；以及(c)作为最后的动作，如果有任何可能的路由，那么替换路由表中被阻塞的STA的位置。
情况2：当备用下一跳选项不响应状态请求(SREQ)消息时。先前已经讨论了状态请求和状态应答消息的使用，并且当备用STA不响应状态请求消息时，需要用替代邻居STA替换备用STA，从而也确保备用链路上的主动链路维护。
图38图示了用于传输RREQU的逻辑的示例实施例550。在上述两种情况下，如果可能，传输方STA将替换被阻塞链路的接收方(情况1)或不响应状态请求(SREQ)消息的备用选项(情况2)。为了在以上两种情况下都实现此目标，并且从存储在传输方STA的邻居列表中，STA将RREQU发送到单跳邻居节点，除了那些其最新度量在传输方STA的路由表中可用的邻居外。
执行在方框552处开始，并且目标站选取(选择)554在邻居列表中但在路由表中既没有被列为主要下一跳，也不是将被替换的站的邻居STA。然后创建556RREQU消息，其中RREQU.RA被设置为目标STA，并且RREQU.TA被设置为其自己的地址，并且RREQU被传输558到目标STA，此后，该处理结束560。
单跳邻居接收到RREQU帧，它们提取与RREQU请求的目的地STA对应的链路度量。然后，STA响应于RREQU消息而生成RREPU消息以进行应答。RREPU被设置为：(a)度量根据路由表来设置；(b)RREPU的原始STA设置为等于RREQU地址的传输方；以及(c)由于从STA到目的地STA没有阻塞，因此本地恢复标志被设置为真。
图39图示了处理接收到的RREQU消息，并且作为应答生成RREPU消息的示例实施例570。处理在方框572处开始，其中接收到的RREQU帧在方框574处被处理，其中基于从路由表中提取与RREQU.DestSTA对应的度量设置TargetMetric。然后创建576RREPU消息，其中RREPU.RA被设置为RREQU.TA，RREPU.TA被设置为其自己的STA地址，RREPU.Metric被设置为TargetMetric，RREPU.Orig STA被设置为RREQU.TA，并且RREPU.LocRecov标志被设置为真。该RREPU消息然后被传输578到RREPU.RA，并且该处理结束580。
RREPU消息被传输到RREQU.TA STA。一旦RREPU被发送，另一个STA就遵循RREPU RX逻辑，如图23中所述。
4.12.示例5：在阻塞的链路上找到替换的STA
图40图示了示例拓扑590，其中有多于一个备用选项供STA S到达STA D。该图描绘了源STA S 592、目的地STA D 594和中间站STA A 596、STA B 598、STA C 600和STA E602。再次在与表示路径的线相邻之处示出了每条路径的链路度量(例如，时间成本)。在这种情况下，STA S 592处的路由表在表21中示出，作为示例而非限制假设STA S在其路由表中跟踪一个备用选项，但是本公开是一般性的并且可以用于维护任意数量的备用选项。从表21中看出，STA B是到达STA D的主要下一跳，并且STA A是备用选项。
图41图示了情况1的示例实施例610，其中假设从STA S到STA B的链路如图所示在源STA S 592和中间STA B 598之间被阻塞。
图42图示了针对这种情况的示例实施例630，其中STA S 592切换到其备用下一跳，即STA A 596。然后，STA S更新其路由表，如表22中所示，其中STA A成为主要下一跳选项。
响应于STA S 592缺少备用选项，编程被配置为填充这些空白点。在这种情况下，STA S 592将路由请求更新(RREQU)发送到除活动的那些邻居之外的其单跳邻居。在这种情况下，根据路由表，STA A是活动的。
图43图示了示例实施例650，其中STA S被配置为通过将RREQU发送给如由STA C600和STA E 602所表示的其它邻居来获得关于备用选项的信息。在STA C和STA E接收到RREQU消息之后，它们被配置为使用RREPU进行应答，该RREPU包括其到达目的地STA D的度量。STA S从STA C和STA E接收RREPU，并比较路径度量。在这种情况下(图40中示出的路径度量)，STA C可以以4的成本到达STA D，而STA E可以以5的成本到达STA D。因此，STA S选择STA C作为其新的备用下一跳选项，并更新其路由表，如表23中所示。
4.13.示例6：无响应状态的替换备用
先前的图40描绘了在针对情况2的这个示例中所考虑的拓扑，其中备用STA不响应状态请求消息。从先前的示例可以看到，STA B是源STA S到达目的地STA D的主要下一跳，而STA A是到达STA D的第一个备用下一跳选项。如先前所描述的，还针对备用选项执行主动链路维护，以便使它们准备好在任何时刻被部署。
在具有通过STA B 598的主要路由的STA S 592的情况下，STA A 596是良好的备用路由。考虑其中状态请求消息从STA S发送到STA A，但是STA A不响应的情况。因此，该协议必须假定STA A不再可达。例如，这种无响应性可能是由于STA A不再通电，或者节点已移离STA S的覆盖范围或多种原因中的任何一种。
图44图示了在其中从STA S向STA A传送状态请求(SREQ)消息失败的情况下的示例实施例670，如在图中看到的从STA S和STA B的虚线箭头所绘出的。在这种情况下，STA S和STA B被配置为找到不包括STA A的替换路由。对于STA B，没有其它邻居STA，因此STA B在本地没有太多可做的。对于STA S，还有其它邻居STA。
图45图示了示例实施例690，其中看到STA S 592向其余的邻居STA(即，如图中所看到的STA C 600和STA E 602)发送路由请求更新(RREQU)消息。响应于RREQU，STA C和STAE用其RREPU应答，使得它们中的一个将替换STA S路由表中的STA A。STA S从邻居STA C和STA E接收RREPU消息，并且STA S比较度量，并选择具有最佳度量值(例如，最低长度/延迟、噪声或其它因子或因子组合)的路径。然后，STA S将该节点分配为新的备用下一跳，并替换STA A。因此，STA S更新了路由表，如表24中所示，其中它将STA C替换为新的备用选项。
5.公开元素摘要
以下摘要公开了本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。
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，使得所使用的链路提供最佳的链路质量，如AODV示例中看到的。在诸如mmW之类的无线系统中，链路对阻塞和其它信道损害敏感。但是，在对时间敏感的应用中，必须快速检测到这些被阻塞的链路并用备用链路替换它们。
本公开基于受让人关于多跳路由协议的先前工作构建，在该多跳路由协议中，存在到达目的地STA的几个路由选项，诸如一个主要选项和至少一个备用选项。
本公开描述了在不同错误情况下在该协议下执行的动作，错误情况包括但不限于：(a)当检测到断开的链路时，以及(b)当下一跳选项之一不可达时并且当合适的STA可用时，其用另一个STA进行替换。
为了向多跳通信提供用于在错误情况下快速发现和恢复的选项，所公开的协议被配置如下。(a)在阻塞场景中，被阻塞的STA被配置为在可能的情况下采取本地动作，然后更新一个或多个其邻居STA。(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可达并且准备好在任何时间被部署。在这种情况下，如果下一跳STA(主要STA或备用STA)不可达(例如，被阻塞)，那么STA向其邻居的补集(不包括那些可达的STA)发送路由请求更新消息，以便找到不可达的STA的替代。
因此，本公开提供了一种新颖的机制来发现和恢复在不同错误条件下的替代路由，诸如当出现阻塞时或者当到达目的地STA的下一跳STA之一不可达并且因此它需要被替换时。
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都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规定的(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、公式或计算描述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，本文描述的流程图说明的每个块以及任何过程、算法、步骤、操作、公式或计算描述及其组合，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中指定的功能、过程、算法、步骤、操作、公式或计算性描述的步骤。
还将认识到的是，本文使用的术语“编程”或“可执行程序”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。指令可以本地存储在非暂时性介质的设备中，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，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或通过一跳或多跳进行无线通信；(b)在被配置为在无线网络上操作的站内耦合到所述无线通信电路的处理器；(c)非暂态存储器，存储可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相邻站；(d)(ii)在接收到路由发现消息后，计算指示与传输该路由发现消息的邻居站的路由路径中的链路的合意性的链路度量；(d)(iii)通过将路由应答消息传播到邻居站来响应路由发现消息的接收，直到作为最初传输该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；以及(d)(iv)检测沿着源站和目的地站之间的路由的阻塞情况，并执行本地动作以选择另一个路由，如果其可用，然后将路由状态信息传送到一个或多个邻居站，其中每个站主动确保其路由表条目是最新的，并且多个下一跳选项可达并且准备好在任何时间被部署。
2、一种在网络中执行无线通信的方法，所述方法包括以下步骤：(a)从无线通信电路传输路由发现消息，该无线通信电路被配置为在建立使得能够通过多跳进行通信的路由时与相邻站进行无线通信；(b)在接收到路由发现消息后，计算指示在与传输该路由发现消息的邻居站的路由路径中的链路的合意性的链路度量；(c)通过将路由应答消息传播到相邻站来响应路由发现消息的接收，直到作为最初传输该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；以及(d)检测沿着源站和目的地站之间的路由的阻塞情况，并执行本地动作以选择另一个路由，如果其可用，然后将路由状态信息传送到一个或多个邻居站，其中每个站主动确保其路由表条目是最新的，并且多个下一跳选项可达并且准备好在任何时间被部署。
3、如前述任一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还执行一个或多个步骤，所述一个或多个步骤包括：当主要下一跳站或备用下一跳站不可达时，向不包括可达的站的相邻站发送一个或多个路由请求更新消息，以找到不可达的站的替代。
4、如前述任一实施例所述的装置或方法，其中所述一个或多个路由请求更新消息中的每一个包括关于以下各项的信息：帧的类型、接收方地址(RA)、传输方地址(TA)、帧长度、始发站地址、目的地站地址、识别该路由请求更新的序列号、该路由应答的至到期时间的生存时间、相关联业务流的业务标识及其业务规范，以及天线扇区加上接入时序信息。
5、如前述任一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还执行一个或多个步骤，所述一个或多个步骤包括：通过发送路由应答更新消息来响应对所述路由请求更新消息之一的接收。
6、如前述任一实施例所述的装置或方法，其中所述一个或多个路由应答更新消息中的每一个包括关于以下各项的信息：帧的类型、接收方地址(RA)、传输方地址(TA)、帧长度、始发站地址、目的地站地址、识别该路由请求更新的序列号、关于连接长度和/或质量的累积度量、该路由应答的至到期时间的生存时间、相关联业务流的业务标识及其业务规范、天线扇区加上接入时序信息，以及指示站已执行本地动作并切换到其备用下一跳STA的为真的本地恢复标志。
7、如前述任一实施例所述的装置或方法，其中所述检测阻塞条件基于检测到缺少沿着路由来自接收方的确认，或者接收到通告存在链路阻塞的路由应答更新(RREPU)消息，来确定路由阻塞。
8、如前述任一实施例所述的装置或方法，其中由检测到路由阻塞但没有到达目的地站的下一跳选项的站传输路由应答更新(RREPU)消息，该消息包含未执行本地恢复的指示。
9、如前述任一实施例所述的装置或方法，其中在接收到路由应答更新(RREPU)消息后，另一个站向其它站反向传播指示没有执行本地恢复的RREPU消息，直到接收到反向传播的路由应答更新(RREPU)消息的站中的一个具有克服阻塞的备用下一跳选项。
10、如前述任一实施例所述的装置或方法，其中由检测到路由阻塞并执行切换到备用路由的本地动作的站传输路由应答更新(RREPU)消息，该消息包含执行了本地恢复的指示。
11、如前述任一实施例所述的装置或方法，其中响应于接收到路由应答更新(RREPU)消息，如果确定存在比通过本地恢复所确定的路由更高效的路由，那么进行到这个更高效的路由的转换。
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。当与事件或情况一起使用时，术语可以指事件或情况恰好发生的实例以及事件或情况非常近似发生的实例。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，“实质上”对准可以指小于或等于该±10°，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°，的角度变化范围。
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，但是也包括包含在该范围内的所有单独数值或子范围，如同明确指明的每个数值和子范围。例如，约1至约200的范围中的比例应理解为包括明确列举的约1和约200的极值，但也包括单独的比例，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较佳实施例的说明。因此，应当理解到本公开的范围完全地包括对于本领域技术人员可以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併入本文，并且旨在由本申请专利范围所涵盖。此外，无论元素、组件或方法步骤是否在申请专利范围中明确地陈述，本公开中的元素、组件或方法步骤都不旨在对公众专用。本文中的要求保护的元素不应被解释为“装置加功能”元素，除非使用短语“用于......的装置”明确地描述该元素。本文中的要求保护的元素不应被解释为“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
NextHop A B B
度量 5 4 7
生存时间 999 999 999
备用NextHop 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
邻居 A B
始发STA S S
序列号 0 0
类型 RREQ RREQ
度量 N/A N/A
表3
阻塞之后在节点S处更新后的路由表
表4
节点A处的路由表
目的地 S B D
NextHop S B D
度量 5 2 3
生存时间 999 999 999
备用NextHop B N/A B
备用度量 6 N/A 5
备用生存时间 999 N/A 999
表5
在B处具有到D的备用下一跳的路由表
目的地 S A D
NextHop S A D
度量 4 2 3
生存时间 999 999 999
备用NextHop A N/A A
备用度量 7 N/A 5
备用生存时间 999 N/A 999
表6
站A处的路由表
目的地 S B D
NextHop S B D
度量 5 2 3
生存时间 999 999 999
备用NextHop B N/A B
备用度量 6 N/A 5
备用生存时间 999 N/A 999
表7
B站处更新后的路由表
目的地 S A D
NextHop S A A
度量 4 2 5
生存时间 999 999 999
备用NextHop A N/A N/A
备用度量 7 N/A N/A
备用生存时间 999 N/A N/A
表8
站A处更新后的路由表
表9
在接收到RREPU之后在站S处更新后的路由表
目的地 A B D
NextHop A B A
度量 5 4 8
生存时间 999 999 999
备用NextHop N/A N/A B
备用度量 N/A N/A 9
备用生存时间 N/A N/A 999
表10
在接收到RREPU之后在站S处更新后的路由表
表11
站A处的路由表
目的地 S B D
NextHop S N/A D
度量 5 N/A 3
生存时间 999 N/A 999
备用NextHop 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12
S站处的路由表
目的地 C A B D
NextHop C C B C
度量 2 5 4 6
生存时间 999 999 999 999
备用NextHop N/A N/A N/A B
备用度量 N/A N/A N/A 7
备用生存时间 N/A N/A N/A 999
表13
站C处的路由表
表14
站A处的路由表
目的地 S C B D
NextHop C C N/A D
度量 5 3 N/A 1
生存时间 999 999 N/A 999
备用NextHop N/A N/A N/A N/A
备用度量 N/A N/A N/A N/A
备用生存时间 N/A N/A N/A N/A
表15
站B处的路由表
表16
站D处的路由表
目的地 S C A B
NextHop A A A B
度量 6 4 1 3
生存时间 999 999 999 999
备用NextHop B N/A N/A N/A
备用度量 7 N/A N/A N/A
备用生存时间 999 N/A N/A N/A
表17
在检测到阻塞之后站A处的更新后的路由表
目的地 S C B D
NextHop C C N/A N/A
度量 5 3 N/A N/A
生存时间 999 999 N/A N/A
备用NextHop N/A N/A N/A N/A
备用度量 N/A N/A N/A N/A
备用生存时间 N/A N/A N/A N/A
表18
在接收到RREPU之后站C处的更新后的路由表
目的地 S A B D
NextHop S A N/A N/A
度量 2 3 N/A N/A
生存时间 999 999 N/A N/A
备用NextHop N/A N/A N/A N/A
备用度量 N/A N/A N/A N/A
备用生存时间 N/A N/A N/A N/A
表19
站S处的更新后的路由表
目的地 C A B D
NextHop C C B B
度量 2 5 4 7
生存时间 999 999 999 999
备用NextHop N/A N/A N/A N/A
备用度量 N/A N/A N/A N/A
备用生存时间 N/A N/A N/A N/A
表20
站B处的路由表
表21
站S处的路由表
目的地 A B C E D
NextHop A B C E B
度量 5 4 5 5 7
生存时间 999 999 999 999 999
备用NextHop N/A N/A N/A N/A A
备用度量 N/A N/A N/A N/A 8
备用生存时间 N/A N/A N/A N/A 999
表22
在阻塞之后站S处的更新后的路由表
目的地 A B C E D
NextHop A B C E A
度量 5 4 5 5 8
生存时间 999 999 999 999 999
备用NextHop N/A N/A N/A N/A N/A
备用度量 N/A N/A N/A N/A N/A
备用生存时间 N/A N/A N/A N/A N/A
表23
在从站C和E进行RREPU之后在站S处的更新后的路由表
目的地 A B C E D
NextHop A N/A C E A
度量 5 N/A 5 5 8
生存时间 999 N/A 999 999 999
备用NextHop N/A N/A N/A N/A C
备用度量 N/A N/A N/A N/A 9
备用生存时间 N/A N/A N/A N/A 999
表24
在从站C和E进行RREPU之后在站S处的更新后的路由表
目的地 A B C E D
NextHop N/A B C E B
度量 N/A 4 5 5 7
生存时间 N/A 999 999 999 999
备用NextHop N/A N/A N/A N/A C
备用度量 N/A N/A N/A N/A 9
备用生存时间 N/A N/A N/A N/A 999

Claims (20)

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或通过一跳或多跳进行无线通信；
(b)在被配置为在无线网络上操作的站内耦合到所述无线通信电路的处理器；
(c)非暂态存储器，存储可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相邻站；
(ii)在接收到路由发现消息后，计算指示与传输该路由发现消息的邻居站的路由路径中的链路的合意性的链路度量；
(iii)通过将路由应答消息传播到邻居站来响应路由发现消息的接收，直到作为最初传输该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；
(iv)维持具有指示下一跳站和链路度量的主路由和备用路由两者的路由表，每个站主动生成到邻居站的状态请求消息，并用状态应答消息对来自邻居站的状态请求消息进行响应；以及
(v)检测沿着源站和目的地站之间的路由的阻塞情况，并执行本地动作以在另一个路由可用的情况下选择另一个路由，然后将路由状态信息传送到一个或多个邻居站，其中每个站主动确保其路由表条目是最新的，并且多个下一跳选项可达并且准备好在任何时间被部署。
2.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还执行一个或多个步骤，所述一个或多个步骤包括：当主要下一跳站或备用下一跳站不可达时，向不包括可达的站的相邻站发送一个或多个路由请求更新消息，以找到不可达的站的替代。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述一个或多个路由请求更新消息中的每一个包括关于以下各项的信息：帧的类型、接收方地址(RA)、传输方地址(TA)、帧长度、始发站地址、目的地站地址、识别该路由请求更新的序列号、该路由应答的至到期时间的生存时间、相关联业务流的业务标识及其业务规范，以及天线扇区加上接入时序信息。
4.如权利要求2所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行一个或多个步骤，所述一个或多个步骤包括：通过发送路由应答更新消息来响应对所述路由请求更新消息之一的接收。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述一个或多个路由应答更新消息中的每一个包括关于以下各项的信息：帧的类型、接收方地址(RA)、传输方地址(TA)、帧长度、始发站地址、目的地站地址、识别该路由请求更新的序列号、关于连接长度和/或质量的累积度量、该路由应答的至到期时间的生存时间、相关联业务流的业务标识及其业务规范、天线扇区加上接入时序信息，以及本地恢复标志，本地恢复标志为真指示站已执行本地动作并切换到其备用下一跳STA。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述检测阻塞条件基于检测到缺少沿着路由来自接收方的确认，或者接收到通告存在链路阻塞的路由应答更新(RREPU)消息，来确定路由阻塞。
7.如权利要求1所述的装置，其中由检测到路由阻塞但没有到达目的地站的下一跳选项的站传输路由应答更新(RREPU)消息，该消息包含未执行本地恢复的指示。
8.如权利要求7所述的装置，其中在接收到路由应答更新(RREPU)消息后，另一个站向其它站反向传播指示没有执行本地恢复的RREPU消息，直到接收到反向传播的路由应答更新(RREPU)消息的站中的一个具有克服阻塞的备用下一跳选项。
9.如权利要求1所述的装置，其中由检测到路由阻塞并执行切换到备用路由的本地动作的站传输路由应答更新(RREPU)消息，该消息包含执行了本地恢复的指示。
10.如权利要求9所述的装置，其中响应于接收到路由应答更新(RREPU)消息，如果确定存在比通过本地恢复所确定的路由更高效的路由，那么进行到这个更高效的路由的转换。
11.一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或通过一跳或多跳进行无线通信；
(b)在被配置为在无线网络上操作的站内耦合到所述无线通信电路的处理器；
(c)非暂态存储器，存储可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相邻站；
(ii)在接收到路由发现消息后，计算指示与传输该路由发现消息的邻居站的路由路径中的链路的合意性的链路度量；
(iii)通过将路由应答消息传播到邻居站来响应路由发现消息的接收，直到作为最初传输该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；
(iv)维持具有指示下一跳站和链路度量的主路由和备用路由两者的路由表，每个站主动生成到邻居站的状态请求消息，并用状态应答消息对来自邻居站的状态请求消息进行响应；
(v)检测沿着源站和目的地站之间的路由的阻塞情况，并执行本地动作以在另一个路由可用的情况下选择另一个路由，然后将路由状态信息传送到一个或多个邻居站，其中每个站主动确保其路由表条目是最新的，并且多个下一跳选项可达并且准备好在任何时间被部署；以及
(vi)当主要下一跳站或备用下一跳站不可达时，向不包括可达的站的相邻站发送一个或多个路由请求更新消息，以找到不可达的站的替代。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述一个或多个路由请求更新消息中的每一个包括关于以下各项的信息：帧的类型、接收方地址(RA)、传输方地址(TA)、帧长度、始发站地址、目的地站地址、识别该路由请求更新的序列号、该路由应答的至到期时间的生存时间、相关联业务流的业务标识及其业务规范，以及天线扇区加上接入时序信息。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述指令在由处理器执行时还执行一个或多个步骤，所述一个或多个步骤包括：通过发送路由应答更新消息来响应对所述路由请求更新消息之一的接收。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述一个或多个路由应答更新消息中的每一个包括关于以下各项的信息：帧的类型、接收方地址(RA)、传输方地址(TA)、帧长度、始发站地址、目的地站地址、识别该路由请求更新的序列号、连接长度和/或质量的累积度量、该路由应答的至到期时间的生存时间、相关联业务流的业务标识及其业务规范、天线扇区加上接入时序信息，以及本地恢复标志，本地恢复标志为真指示站已执行本地动作并切换到其备用下一跳STA。
15.如权利要求11所述的装置，其中所述检测阻塞条件基于检测到缺少沿着路由来自接收方的确认，或者接收到通告存在链路阻塞的路由应答更新(RREPU)消息，来确定路由阻塞。
16.如权利要求11所述的装置，其中由检测到路由阻塞但没有到达目的地站的下一跳选项的站传输路由应答更新(RREPU)消息，该消息包含未执行本地恢复的指示。
17.如权利要求16所述的装置，其中在接收到路由应答更新(RREPU)消息后，另一个站向其它站反向传播指示没有执行本地恢复的RREPU消息，直到接收到反向传播的路由应答更新(RREPU)消息的站中的一个具有克服阻塞的备用下一跳选项。
18.如权利要求11所述的装置，其中由检测到路由阻塞并执行切换到备用路由的本地动作的站传输路由应答更新(RREPU)消息，所述消息包含执行了本地恢复的指示。
19.如权利要求18所述的装置，其中响应于接收到路由应答更新(RREPU)消息，如果确定存在比通过本地恢复所确定的路由更高效的路由，那么进行到这个更高效的路由的转换。
20.一种在网络中执行无线通信的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)从无线通信电路传输路由发现消息，该无线通信电路被配置为在建立使得能够通过多跳进行通信的路由时与相邻站进行无线通信；
(b)在接收到路由发现消息后，计算指示在与传输该路由发现消息的邻居站的路由路径中的链路的合意性的链路度量；
(c)通过将路由应答消息传播到相邻站来响应路由发现消息的接收，直到作为最初传输该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；
(d)维持具有指示下一跳站和链路度量的主路由和备用路由两者的路由表，每个站主动生成到邻居站的状态请求消息，并用状态应答消息对来自邻居站的状态请求消息进行响应；以及
(e)检测沿着源站和目的地站之间的路由的阻塞情况，并执行本地动作以在另一个路由可用的情况下选择另一个路由，然后将路由状态信息传送到一个或多个邻居站，其中每个站主动确保其路由表条目是最新的，并且多个下一跳选项可达并且准备好在任何时间被部署。
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