CN113347651A - 利用通用网关节点设置网状网络的系统和方法 - Google Patents

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CN113347651A CN202110664560.7A CN202110664560A CN113347651A CN 113347651 A CN113347651 A CN 113347651A CN 202110664560 A CN202110664560 A CN 202110664560A CN 113347651 A CN113347651 A CN 113347651A
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A.阿克坎
M.卡拉卡
D.芒甘
C.伊尔汗
M.I.塔斯金
B.哈蒂波格卢
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Abstract

一种在网状无线局域网(WLAN)的网状网关中使用的方法，所述方法包括：在检测到触发事件的情况下，向网状接入点(MAP)发送指示检测到触发事件的消息；与所述MAP建立AP到站(STA)模式连接；向所述MAP发送包括所述网状网关是替代网状网关的指示的网状通告消息；在STA模式下从所述MAP接收与所述网状WLAN相关联的配置信息；以及使用所述配置信息与所述MAP建立网状模式连接。

Description

利用通用网关节点设置网状网络的系统和方法
本申请是申请日为2018年1月19日、申请号为201880013026.6、发明名称为“利用通用网关节点设置网状网络的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
相关应用的交叉引用
本申请要求保护2017年1月20日提交的美国临时申请62/448,718的权益，其内容通过引用结合于此。
背景技术
网状网络(mesh network)是通信网络，其中每个节点可以直接或通过网络中的其他节点与另外的一个或多个节点通信。混合网状网络是其中所有或部分节点具有一个以上的接口来相互通信的网状网络，其中每个接口可以利用不同的通信介质。
无线网络通常用于给出网络的最后一跳入口。例如，考虑家庭网络，光纤线路将互联网带到家庭，并且移动站(即膝上型计算机、台式计算机、互联网设备、移动电话等)经由无线接入点连接到网络。蜂窝系统也是这种网络的示例，其中回程基础设施利用基站之间的高容量连接，低容量末端用户终端经由它们的无线接口连接到(多个)接入点(accesspoint，AP)或(多个)基站。在这样的网络中，无线接入点可以被认为是无线末端用户终端访问互联网(或网络本身)的入口点。
这种网络结构的缺点是无线接入点和末端用户终端两者的无线覆盖范围有限。在蜂窝系统中，要覆盖的区域被划分成小区(因此称为蜂窝)，每个小区在频域中是分开的，并且每个小区通过高容量专用有线或无线连接而连接到其他小区。在其中网络的入口点由Wi-Fi(基于IEEE 802.11协议)AP提供的无线网络中，覆盖范围受到限制，这不仅是由于AP的发送功率限制，还由于移动末端用户的发送功率限制。
在典型的家庭设施中，网关(gateway，GW)设备充当末端用户终端到外部世界的入口点。GW设备通常是调制解调器设备，其能够调制和解调来自陆线或光纤电缆的信号，使得末端用户能够访问互联网。GW设备通常包括以太网交换机和Wi-Fi接口。在典型的实施方式中，末端用户经由网关设备提供的无线接口连接到互联网。网关设备通常由互联网服务提供商(Internet Service Provider，ISP)提供、维护和控制。ISP向他们的订户提供网关设备，作为他们提供的互联网服务的一部分。
ISP提供的网关设备通常配备有最新的无线技术，使得它们可以跟上家庭中数量不断增加的无线客户端，并且还具有宽带主干网提供的可用容量。注意，随着IEEE802.11ac标准的引入，每秒数千兆比特的Wi-Fi通信成为可能。网关设备在主干网侧和末端用户侧都是容量不断增加的高容量设备。然而，尽管末端用户侧(即网关的无线入口)在其能够发送的最大速度方面正在提高，但是这些网关设备的覆盖范围并没有提高。事实上，IEEE 802.11ac可以实行的高速只能在网关设备附近实现。远离网关的用户不仅会受到影响，而且会降低总可用容量，从而导致整个无线网络受到影响。因此，需要改进的网关设备和具有扩展操作范围的其他网络节点。
发明内容
用于提高网络覆盖范围并且还用于可用无线介质容量的最佳利用的一个可能选择是，将通用中继器(universal repeater，UR)与网关设备一起使用。UR是具有并存的AP和站点(station，STA)能力的设备。UR经由其STA接口连接到网关(或AP)，并通过其AP接口向无线客户端提供无线服务。也就是说，从UR所连接的网关(或AP)的角度来看，UR是站点；而从无线站的角度来看，UR是可以与之关联的AP。
提高网络覆盖范围的另一可能的选择是使用网状接入点(mesh access point，MAP)，它们与网关一起连接在网状网络中。尽管MAP比UR具有明显的性能优势，但由于网状网络的设置、配置和维护所牵涉的复杂性，MAP在许多网络中仍未得到广泛应用。在一些方面，由于不同芯片组平台中协议栈实施方式之间的差异，可能难以在使用不同芯片组平台的设备之间建立网状网络。因此，需要改进的网状网络的设计和实施方式，其特征在于降低在使用不同芯片组平台的节点之间建立连接的复杂性。
根据本公开的各方面，提供了一种方法，包括：由至少一个处理器发送第一通告消息，第一通告消息被发送到第一设备；由至少一个处理器从第一设备接收请求消息；由至少一个处理器向第一设备发送响应消息；由至少一个处理器建立与第一设备的第一网状连接；由至少一个处理器接收从局域网中的站点始发的一个或多个消息，该一个或多个消息是通过第一网状连接从第一设备接收的，并且该一个或多个消息具有局域网外部的目的地；以及由至少一个处理器将一个或多个消息转发向局域网外部的目的地。
根据本公开的各方面，提供了一种在IEEE 802.11设备中使用的方法，该方法包括：由设备无线连接到作为无线局域网(WLAN)的一部分的网关，网关被配置为作为WLAN的接入点(AP)进行操作并将WLAN桥接到互联网；由设备从网关接收通告消息，通告消息包括WLAN的子网的网络标识符(network identifier，NI)，子网包括网关和第一节点，第一节点也被配置为作为WLAN的AP进行操作；由设备向网关发送加入子网的请求消息；由设备从网关接收响应消息，响应消息包括用于连接到子网的机密凭证；基于机密凭证和NI建立对第一节点的第一连接，并开始作为WLAN的AP进行操作，第一连接是单跳数据链路层连接；由设备接收从经由设备连接到WLAN的站点(STA)始发的数据，该数据具有WLAN外部的目的地；以及由设备将数据转发到第一节点，以用于转发向网关和WLAN外部的目的地。
根据本公开的各方面，提供了一种装置，包括：发送器；接收器；以及可操作地耦合到发送器和接收器的处理电路，其中：接收器被配置为从网关设备接收通告消息，网关设备被安排为作为无线局域网(WLAN)的接入点(AP)进行操作并将WLAN桥接到互联网，通告消息包括WLAN的子网的网络标识符(NI)，子网包括网关设备和第一节点，第一节点也被配置为作为WLAN的AP进行操作，发送器被配置为向网关设备发送加入子网的请求消息，接收器还被配置为从网关设备接收包括用于连接到子网的机密凭证的响应消息，处理电路被配置为基于机密凭证和NI建立对第一节点的第一连接，并且开始作为WLAN的AP进行操作，第一连接是单跳数据链路层连接，接收器还被配置为接收从经由该装置连接到WLAN的站点(STA)始发的数据，该数据具有WLAN外部的目的地，并且发送器还被配置为将该数据发送到第一节点，以用于向网关设备和WLAN外部的目的地发送。
根据本公开的各方面，提供了一种在网状无线局域网(WLAN)的网状网关中使用的方法，所述方法包括：在检测到触发事件的情况下，向网状接入点(MAP)发送指示检测到触发事件的消息；与所述MAP建立AP到站(STA)模式连接；向所述MAP发送包括所述网状网关是替代网状网关的指示的网状通告消息；在STA模式下从所述MAP接收与所述网状WLAN相关联的配置信息；以及使用所述配置信息与所述MAP建立网状模式连接。
根据本公开的各方面，提供了一种网状网关，包括：处理器，被配置为检测触发事件；发送器，被配置为向网状接入点(MAP)发送指示检测到触发事件的消息；所述处理器和发送器被配置为与所述MAP建立AP到站(STA)模式连接；所述发送器被配置为发送包括所述网状网关是替代网状网关的指示的网状通告消息；接收器，被配置为在STA模式下从所述MAP接收与所述网状WLAN相关联的配置信息；以及所述处理器和所述发送器被配置为使用所述配置信息与所述MAP建立网状模式连接。
附图说明
以下描述的附图仅用于说明目的。附图不意图限制本公开的范围。在各种实施方式中，图中所示的相似的附图标记表示相同的部分。
图1A是根据本公开各方面的网络的示例的图；
图1B是根据本公开各方面的网络的示例的图；
图2A是根据本公开各方面的具有支持网状的接入点(MAP)模块的示例的图；
图2B描绘了根据本公开各方面的网状路由子处理器所采用的转发规则的示例；
图2C是根据本公开各方面的结合了图2A的MAP模块的支持网状的接入点网关(MAPGW)的示例的图；
图2D是根据本公开各方面的结合了图2A的MAP模块的接入点的示例的图；
图3A是根据本公开各方面的通信网络的示例的图；
图3B是根据本公开各方面的过程的序列图；
图4是示出根据本公开各方面的过程的示例的图；
图5是示出根据本公开各方面的过程的示例的图；
图6是示出根据本公开各方面的过程的示例的图；
图7是根据本公开各方面的过程的示例的序列图；
图8是根据本公开各方面的过程的示例的流程图；
图9是示出根据本公开各方面的在图3A的网络中的网关被替代之前和之后的网络的图；
图10是根据本公开各方面的过程的示例的流程图；
图11是根据本公开各方面的通信网络的示例的图；以及
图12是根据本公开各方面的通信网络的示例的图。
具体实施方式
根据本公开的各方面，公开了一种改进的支持网状的接入点(MAP)。此外，公开了一种能够将网状能力引入通用网关设备的网状处理器。网状处理器可以以硬件(例如，通过使用硬连线逻辑)、软件(例如，通过使用一个或多个处理器可执行指令)和/或硬件和软件的组合来实施。当该网状处理器由通用无线网关设备执行时，通用网关设备变成处理网状能力并且能够连接到其他MAP以形成网状网络的启用MAP的网关。从末端用户的角度来看，网络可能看起来由单个接入点(AP)组成，而实际的网络可以包括多个AP(例如，一个或多个MAP和启用MAP的GW节点)。网络可以比使用通用中继器(UR)来扩大范围的网络更有优势，因为它可以具有更少的瓶颈和更高的数据吞吐量。
图1A是根据本公开各方面的使用通用中继器来扩展网络范围的通信网络100A的示例的图。通信网络100A包括网关(GW)102和通用中继器(UR)112-116，它们用于扩展GW102的范围。网络100A根据树形拓扑来组织，其中GW 102是根节点，并且UR 112-116是站点(STA)122-128的父节点。更具体地，UR 112和114以及STA 128直接连接到GW 102。此外，STA122经由UR 112连接到GW 102，UR 116经由UR 112连接到GW 102，STA 124经由UR 114连接到GW 102，以及STA 126经由UR 116和UR 116连接到GW 102。作为该布置的结果，来自STA122-128的所有输出流量必须穿过GW 102，这可能导致较低的端到端吞吐量(end-to-endthroughput)。
在某些应用中，UR不是扩展无线GW的范围的最佳选择。例如，考虑两个UR直接连接到GW的情况。此外，考虑连接到其中一个UR的移动站，并且该移动站尝试流式传输由连接到另一UR的数字视频录像机(digital video recorder，DVR)提供的视频。在这种拓扑中，分组必须通过网关，因为UR之间没有直接连接，尽管它们可能彼此非常接近而可以允许直接通信(例如，参考图1A，UR 116不能直接与UR 114通信，而是必须经由UR112和GW 102通信)。这种限制(UR之间缺乏直接通信能力)是UR的操作中固有的。
图1B是根据本公开各方面的通信网络100B的示例的图，其中使用支持网状的接入点(MAP)而不是UR来扩展网络范围。MAP优于UR，因为MAP能够在每个MAP之间形成无线连接，从而提高网络100B的数据吞吐量。网络100B包括MAP 142-148和支持网状的接入点网关(MAP GW)152。如图1B所示，MAP 142-148彼此之间具有活跃(active)的连接。这些连接在本文中被称为“网状连接”。MAP 142-148能够利用这些网状连接进行最短路径分组路由，而不需要总是穿过GW 152以在通信网络100B中进行不同MAP之间的通信。应该注意的是，这里讨论的路由是数据链路层(即第2层)路由，并且不应该与网络层路由混淆。
图2A是根据本公开各方面的网状处理器200的示例的图。网状处理器200可以实施为软件、硬件和/或软件和硬件的组合。网状处理器可以在远程服务器中实施，并且可以经由通信接口将其命令从远程服务器发送到MAP设备。网状处理器200可以集成到通用网关和/或无线站点(例如，无线客户端)中。当网状处理器200集成到通用网关中时，该网关可以变成MAP网管。
在一些实施方式中，网状处理器200可以包括事件处置器(event handler)201、网状控制子处理器203、网状路由子处理器204、定制守护进程205-206、MAP间通信子处理器207、抽象层208和接口特定的驱动程序214中的一个或多个。网状控制子处理器203负责网状网络的建立和维护。网状路由子处理器204负责数据链路层中的分组路由。网状处理器200可以运行几个定制守护进程，诸如守护进程205、206。守护进程是作为后台进程运行的软件程序，而不是在交互式用户的直接控制下。定制守护进程205、206可以在单独的子处理器中运行，或者更一般地可以由网状处理器200运行。在一个实施方式中，客户端指导守护进程可以被实施为定制的子处理器。此外，动态信道选择守护进程可以用作定制的子处理器。事件处置器201通过抽象层208将由诸如网状控制子处理器203、网状路由子处理器204和定制守护进程之类的子处理器(如果有的话)生成的事件和命令与接口特定的驱动程序绑定。同样地，由接口特定的驱动程序214生成的事件经由抽象层208通过事件处置器201被传递给子处理器202-207。在另一实施方式中，事件处置器201可以在不使用抽象层208的情况下将命令和事件绑定在子处理器202-207和接口特定的驱动程序214之间。抽象层208在接口特定的驱动程序214和子处理器202-207之间提供了公共消息平台(common messagingplatform)。接口特定的驱动程序的示例是基于IEEE 802.11的物理层无线空中接口驱动程序(例如，2.4GHz无线驱动程序、5GHz无线驱动程序)、电力线通信(power linecommunication，PLC)驱动程序、同轴多路复用(multiplexing over coaxial，MoCA)驱动程序、以太网驱动程序等。驱动程序钩子(driver hook)209是驱动程序代码内的控制点，其能够根据外部输入而动态(即时)改变代码的操作。此外，驱动程序钩子209是驱动程序代码内的监控点，其便于在运行时间期间监控各种变量的状态。上述子处理器可以实施为不同的结构处理器或组件，或者更有可能实施为运行在网关设备中的网状处理器200上的软件例程。
为了进一步说明上述情况，考虑5GHz无线接口中的无线保护设置(wirelessprotected setup，WPS)事件。通常，与WPS过程相关联的命令是启动(start)，以及与WPS过程相关联的事件是(1)超时(timeout)、(2)成功(success)和(3)失败(fail)。网状控制子处理器203可以通过抽象层208触发5GHz无线驱动程序中的WPS启动命令。此外，网状控制子处理器203可以通过事件处置器210和抽象层208监控相应的无线接口的超时、成功和/或失败事件。
事件/命令可以触发多个组合的事件/命令，或者事件/命令可以触发连续的事件/命令，或者事件/命令可以触发多个并行的事件/命令。此外，命令可以包含将由命令的接收者执行的一组指令。例如，WPS启动PIN命令包括(1)基本服务集(basic service set，BSS)的接口名称，例如2.4GHz无线接口，(2)BSSID(要执行WPS而利用的节点MAC地址)，以及(3)PIN(personal identification number，个人识别码)。由网状控制子处理器203发起的WPS启动PIN命令经由抽象层208通知无线驱动程序：将使用所提供的PIN在具有所提供的BSSID的无线驱动程序上触发WPS命令。无线驱动程序开启(initiate)WPS命令，并再次经由抽象层208和事件处置器210将结果(超时、成功或失败)通知给网状控制子处理器203。
为了进一步说明，考虑与2.4GHz无线接口驱动程序通信的客户端指导(clientsteering)守护进程。客户端指导守护进程可以请求特定客户端的当前的接收信号强度指示(receive signal strength indicator，RSSI)。为此，客户端指导守护进程生成“获取客户端RSSI”命令，该命令的有效载荷中包含各种信息。有效载荷中的典型信息包括客户端的MAC地址、所请求的测量样本的数量、以及测量周期。例如，客户端操作守护进程可以为客户端生成“获取客户端RSSI”命令，以便在1分钟内以10秒的频率进行RSSI测量。抽象层208中的相应函数被调用，通过该函数调用驱动程序钩子。注意，驱动程序钩子是可以通过抽象层208从外部调用的函数，并且它通过抽象层208将输出返回给事件处置器。
云控制子处理器202能够从远程服务器接收指令，将这些指令转发给网状处理器200中的相应子处理器和守护进程，并将(从相应的子处理器和守护进程获取的)日志推回远程服务器。云控制子处理器202可以用于定制子处理器(例如，网状控制子处理器203、网状路由子处理器204和各种定制子处理器)的操作。为了更好地说明云控制子处理器202的使用，考虑以下示例：云控制子处理器202通过抽象层208和事件处置器201接收来自无线接口的客户端认证请求事件以及来自相应的驱动程序钩子的接收信号强度指示(RSSI)信息。此外，云控制子处理器202通过抽象层208，或者通过定制的守护进程(诸如客户端指导守护进程)，接收来自相应的驱动程序钩子的每个相关联的客户端的RSSI信息，其中具有相应的客户端的MAC地址和测量的时间戳。云控制子处理器202将该信息发送给云服务器。云控制子处理器202可以在该信息被创建时推送该信息，或者它可以在将该信息与在该时间段期间收集的其他信息一起推送(它可以发送一捆信息)之前等待预定的时间段，或者它可以等待远程云服务器的请求，响应于该请求，将该信息提供给云服务器。
远程云服务器从多个GW、AP和家庭收集信息。因此，远程云服务器能够对收集的数据(可能分散到几天、几个月甚至几年，以及若干客户端(在数百万或更高的数量级上))执行复杂的分析。远程云服务器所采取的动作的细节不在本公开的范围内。然而，云控制子处理器202与云控制服务器兼容，使得云服务器发出的命令可被云控制子处理器202理解，同样，云控制子处理器202提供的日志/信息可被云服务器理解。
在示例实施方式中，云服务器指示云控制子处理器202改变网状网络中特定客户端或网络中所有客户端的数据收集频率。此外，云服务器指示云控制子处理器202指示客户端指导守护进程，使特定客户端(STA)免于客户端指导守护进程的动作(即仅针对该特定STA禁用指导(steering))。或者，云服务器可以指示云控制子处理器202指示客户端指导守护进程在执行指导决策时使用不同的参数集(其控制客户端指导守护进程的行为)。
本质上，远程云服务器能够控制所有子处理器和守护进程的行为，并且实际上控制GW和/或AP的行为，从而通过利用云控制子处理器202实现对网络的完全控制。为了实现这一点，远程云服务器和云控制子处理器202需要知道在网状处理器200上运行的子处理器和守护进程的能力(和特征)，以便云服务器可以根据需要与它们通信并对它们进行指示。
在一个实施方式中，驻留在网状处理器200中的子处理器和守护进程可以被单独升级。例如，可以向如网状路由子处理器204或客户端指导守护进程引入额外的能力，而不需要升级整个固件或固件。
在一个实施方式中，驻留在网状处理器200中的子处理器和守护进程可以经由MAP间通信子处理器207，与在另一MAP中的、驻留在另一网状处理器200中的其他子处理器和守护进程进行通信。MAP中的子处理器可以利用其特定的通信协议与另一MAP中的相应的子处理器进行通信。然而，MAP间通信子处理器207为驻留在MAP中的任何子处理器提供统一及通用的MAP间通信平台。子处理器可以通过抽象层208与MAP间通信子处理器207进行通信。子处理器订阅MAP间通信子处理器207，以用于根据有效载荷传递和接收其消息。例如，子处理器将其消息以有效载荷块(chunk)的形式传送给MAP间通信子处理器207，以传递给网络中的一个或多个特定节点，并且子处理器向MAP间通信子处理器207请求转发寻址到其自身的任何有效载荷。
MAP间通信子处理器207可以采用各种加密方法；因此，附接于它的子处理器和守护进程不需要使用它们自己的加密方法，或者它们可以利用该子处理器提供的加密来获得额外的保护。MAP间通信子处理器207在发送侧将有效载荷分割(fragment)成多个较小的有效载荷以免它们超过传输介质允许的最大发送有效载荷，并且在接收侧对有效载荷重组(defragment)以形成原始有效载荷。MAP间通信子处理器207可以利用基于肯定确认的消息传递；因为未确认的消息被重传一定次数，直到它们被确认或者达到最大重传次数。
MAP间通信子处理器207使子处理器和守护进程减轻实施它们自己的消息平台的负担。然而，网状处理器200中包含MAP间通信子处理器207并不要求其他子处理器采用MAP间通信子处理器207来进行它们自己的通信。其他子处理器可以利用它们自己的通信协议与其他GW和/或MAP中的相应的子处理器进行通信。因此，在本文的剩余部分中，当提到子处理器或守护进程通过发送/接收消息与驻留在另一MAP中的另一子处理器或守护进程进行通信时，这可以用两种可能的方式来解释。第一，不同MAP的子处理器/守护进程之间的通信是通过使用MAP间通信子处理器进行的。第二，不同MAP的子处理器/守护进程之间的通信不使用MAP间通信子处理器，而是经由它们自己的通信协议在相应的子处理器/守护进程之间直接通信。
网状网络中的数据链路层分组路由由驻留在网状处理器200内的网状路由子处理器204处置。网状路由子处理器204实施确定到网络中每个节点的最佳路由的方法。基于所发现的路由，网状路由子处理器204为输入和输出分组指定转发规则。在一个实施方式中，网状路由子处理器204实施周期性或按需路由发现机制，以确定节点之间的分组传递成本。在一个实施例中，路径发现(path discovery)利用从源节点到目的地节点的路径上各个连接的成本来计算端到端成本。
网状路由子处理器204实施评估节点对(node pair)之间的连接的质量的方法。这些方法可以利用以下参数来评估连接的质量：分组差错率(packet error rate，PER)、可实现的物理速率、可实现的调制和编码方案(modulation and coding scheme，MCS)、RSSI、延迟、抖动等。评估的质量用成本度量来表示。成本度量可以是各种质量参数的函数。在一个实施方式中，成本度量可以与可实现的物理速率成反比，因此随着连接上的可实现的物理速率的增加，使用该连接的成本降低。
网状路由子处理器204生成连接监控命令以了解连接的状态。连接监控命令可以是周期性的或按需的。连接监控命令提示驱动程序返回被查询接口与被查询接收器的当前连接质量度量。例如，连接监控命令可以要求5GHz无线驱动程序返回在wds0.1连接上发送的最后一个分组(对于接收到其的确认)的物理速率(见图2B)。注意，wds0.1连接指定附接到5GHz无线接口的特定接收节点。因此，wds0.1的连接质量只不过是与连接在5GHz无线接口上的相应的节点进行通信的质量。如前所述，连接监控命令可以包含有效载荷，该有效载荷向驱动程序指定正在请求哪种类型的信息。例如，有效载荷可以包括在连接上观测到的RSSI、物理速率、PER。
网状路由子处理器204利用各个连接成本来确定端到端路径成本。端到端路径可以由按需类型的路由发现协议来确定，诸如AODV(ad hoc on demand distance vectorrouting，自组织按需距离矢量路由)，该协议在路由发现和路由响应消息经由中间节点在源节点和目的地节点之间交换时计算路径成本。端到端路径也可以通过集中式方法来确定，其中整个网络的连接成本度量信息在每个节点或一个主节点处被收集，其为网络中每个可能的源-目的地对(source-destination pair)计算最短路径。基于所确定的路由，网状路由子处理器204定义用于不同分组流(flow)的接口。例如，如果GW和MAP2之间的最短路径是通过MAP1，其中GW-MAP1连接是以太网(eth0.1)并且MAP1-MAP2连接是5GHz无线(通过wds0.1)，则MAP1上的网状路由子处理器204定义来自MAP2的去往GW的分组在wds0.1上传递，并且它们将被转发到eth0.1。
网状路由子处理器204设置接口特定的驱动程序中的分组转发规则。在一个实施方式中，可以依据源MAC地址、目的地MAC地址和下一跳节点的MAC地址以及用于分组转发的一个或多个接口来给出分组转发规则，该规则将被解释为：从源始发的、用于传递到目的地的分组将被转发到指定的一个或多个接口上的下一跳节点。在另一实施方式中，转发规则可以仅指定目的地和下一跳节点的MAC地址以及接口。在又一实施方式中，分组转发规则可以结合流和基于服务质量(QoS)的度量来区分和路由不同路径上的不同流。
例如，转发规则可以指定从节点A始发、去往节点Z的分组将经由无线5GHz接口被转发到节点F。转发规则可以指定进一步的细节，诸如从具有视频标签的节点A始发、去往节点Z的分组将经由以太网接口被转发到节点K，并且从具有尽力而为(BestEffort)标签的节点A始发、去往节点Z的分组将经由无线5GHz接口被转发到节点Y。转发规则可以指定进一步的细节，诸如对分组的延迟要求的限制等。
网状路由子处理器204对接口特定的驱动程序设置转发规则。例如，在一个实施方式中，如果转发规则指定如果分组去往节点D，则其将被转发到无线5GHz接口上的节点E，则网状路由子处理器204对无线5GHz接口的驱动程序进行编程，以将去往节点D的分组转发到与节点E相关联的WDS连接。
图2B描绘了网状路由子处理器204采用的转发规则的示例。注意，转发规则可以指定目的地、下一跳节点和接口。转发规则中可以指定的细节数量部分取决于驱动程序的能力，因为驱动程序也可以实施自己的转发表(forwarding table)。例如，如果驱动程序期望目的地MAC地址信息以检查将分组转发到哪个逻辑连接，则网状路由子处理器204不能指示驱动程序区分试图向同一目的地节点发送分组的源，因为驱动程序不实施区分源地址的方法。
在节点之间建立新的连接时，分组路由子处理器更新转发规则。例如，如果两个MAP之间启用了以太网连接，则每个MAP的以太网接口生成接口启动事件(interface upevent)。该以太网启动事件经由抽象层208被传递到网状控制子处理器203和网状路由子处理器204。网状控制子处理器203开始将新可用的以太网接口用于网状通告消息、加入请求/加入响应消息、配置请求/配置响应消息等；网状路由子处理器204对每个网状对等体(mesh-peer)启动路径发现。在一些方面，利用新可用的以太网连接，可以增加可能的路径替代方案。
在MAP节点被关闭的情况下，终止和始发于该MAP节点的连接被断开。在这种情况下，相邻MAP的网状路由子处理器204识别断开连接(broken connection)，并将相应的断开连接的成本度量更新为无穷大(或为可以分配给连接的最高成本)。由于使用断开连接的成本达到无穷大，使用的最短路径发现方法不会选择通过(多个)断开连接的路径。作为更新的连接度量的结果，找到了避免(多个)断开连接的新的最短路径，并且因此转发规则被相应地更新。
此外，当MAP节点被关闭时，尽管它已从网状网络中其他节点的转发规则中移除，但该MAP仍然保留在网状对等体列表中。GW节点保持在其网状对等体列表(WDS对等体列表)中通告关闭MAP。因此，如果在上述MAP关掉的同时向网状网络添加新MAP，则新MAP将关掉的MAP添加到其网状对等体列表中。当关掉的MAP被重新打开时，它在STA模式下连接到GW或MAP，获得还包括网状对等体列表的配置，切换到AP模式，并建立与网状对等体列表中的节点的网状连接。
在某些实施方式中，网状控制子处理器203可以控制网状网络在哪个无线信道中操作。网状控制子处理器203可以依据通话时间(airtime)统计、干扰统计向无线驱动程序请求任何无线信道中的信道可用性测量。在一些实施方式中，第一设备的网状控制子处理器203也可以向第二设备的网状控制子处理器203请求相同的测量。该请求可以通过第一设备的MAP间通信子处理器207来执行。基于所提供的结果，第一设备的网状控制子处理器203可以为网络选择另一操作Wi-Fi信道(频率)。
图2C是根据本公开各方面的MAP 250的示例的图。如图所示，MAP250包括处理电路251、存储器253和(多个)通信接口255。根据本公开的各方面，处理电路251可以包括任何合适类型的处理电路。例如，处理电路251可以包括通用处理器(例如，基于ARM的处理器)、通信接口芯片组、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)和现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)中的一个或多个。存储器253可以包括任何合适类型的易失性和非易失性存储器，诸如随机存取存储器(random-accessmemory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、闪存、云储存装置或网络可访问储存装置(network accessible storage，NAS)等。通信接口255可以包括任何合适类型的通信接口，诸如Wi-Fi接口、以太网接口、长期演进(Long-Term Evolution，LTE)接口、蓝牙接口、红外接口、电力线通信(PLC)接口、同轴多路复用(MoCA)接口等。
根据本公开的各方面，MAP 250可以结合上面参考图2A-图2B讨论的网状处理器200的实例。MAP 250中的网状处理器200的实例可以以硬件(例如，通过使用硬连线逻辑)、软件(例如，通过使用一个或多个处理器可执行指令)和/或硬件和软件的组合来实施。
图2D是根据本公开各方面的MAP GW 260的示例的图。如图所示，MAP GW 260包括处理电路261、存储器263和(多个)通信接口265。根据本公开的各方面，处理电路261可以包括任何合适类型的处理电路。例如，处理电路261可以包括通用处理器(例如，基于ARM的处理器)、通信接口芯片组、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)中的一个或多个。存储器263可以包括任何合适类型的易失性和非易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、云储存装置或网络可访问储存装置(NAS)等。通信接口265可以包括任何合适类型的通信接口，诸如Wi-Fi接口、以太网接口、长期演进(LTE)接口、蓝牙接口、红外接口、电力线通信(PLC)接口、同轴多路复用(MoCA)接口等。
根据本公开的各方面，MAP GW 260可以结合上面参考图2A-图2B讨论的网状处理器200的实例。MAP GW 260中的网状处理器200的实例可以以硬件(例如，通过使用硬连线逻辑)、软件(例如，通过使用一个或多个处理器可执行指令)和/或硬件和软件的组合来实施。
现在进一步详细描述MAP 250和MAP GW 260的操作。更具体地，在操作中，MAP GW260周期性地发送“网状通告”消息。在一个典型的实施方式中，该通告的周期是1秒。这些消息通过MAP GW 260的所有可用接口在数据链路层中广播。例如，如果MAP GW 260包括PLC、以太网、2.4GHz Wi-Fi和5GHz Wi-Fi接口，它通过这些接口中的每一个来广播“网状通告”消息。在进一步的实施方式中，MAP GW 260可以选择将通告限制到一些或仅一个接口。应当注意，网状通告消息以广播模式发送，并且消息的接收方也以广播模式转发相同的消息。因此，由MAP GW 260发送的网状通告消息到达网络中的每个MAP。
利用“网状通告”消息，MAP GW 260向网络中的其他节点通知其能力和非机密网状配置。非机密网状配置至少包括以下内容：设备能力、配置通用唯一标识符(configurationuniversally unique identifier，CUUID)、将要在其上建立网状网络的GW MAC地址、WDS(网状)对等体的MAC地址列表。在一个实施方式中，可以以5GHz接口建立网状网络，因此MAPGW 260通告其5GHz接口的MAC地址作为网状接口。同样，WDS对等体的列表是依据WDS对等体的5GHz接口MAC地址给出的。当MAP GW 260提供关于其能力的信息时，它可以提供MAP GW260支持的协议(例如，IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax)的指示、MAP GW 260可以在哪个频率进行操作的指示、所支持的带宽的指示等。在一个实施方式中，根据由MAP GW 260的无线接口支持的相应的IEEE 802.11标准，网状通告中提供的设备能力与信标和探测响应消息中提供的能力信息相同。
在一个实施方式中，CUUID是24字节的值，其中的16字节用作网络标识符(NI)，并且其中的8字节用作配置序列号(configuration sequence number，CSN)。对于给定的网状网络，NI是唯一的且不会改变。获得不同NI的两个网状网络不会在彼此之间建立网状通信连接。对于具有相同NI的网状网络，CSN表示配置的新鲜度。如果支持网状的节点接收到CSN高于其当前CSN的网状配置，则它使用由最新的CSN表示的配置来更新其网状配置。
在另一实施方式中，想要形成与MAP GW 260的网状连接的任何MAP首先需要通过接口之一与MAP GW 260建立连接，使得它可以接收“网状通告”消息。例如，MAP节点250可以经由以太网连接到MAP GW 260。在这种情况下，MAP节点260从以太网接口接收“网状通告”。
在另一实施方式中，MAP GW 260和MAP 250之间的无线连接可以通过利用无线保护系统(WPS)协议来建立。具体地，标准按钮WPS事件可以在MAP GW 260和MAP节点处触发，从而在MAP GW 260和MAP节点之间产生AP-STA连接。特别地，可以按下MAP GW 260的WPS按钮和MAP 250的WPS按钮，触发MAP GW 260和MAP 250之间的WPS事务。注意，在这种情景下，MAP GW 260是注册者，并且MAP 250是参与者，即MAP GW 260是分发凭证的节点，而MAP 250从MAP GW 260获取凭证。
应当注意，在MAP GW 260和MAP 250之间建立网状连接之前，通过使用WPS按钮事件形成的无线连接是AP-STA类型的连接。也就是说，MAP250作为站点连接到MAP GW 260，而不是作为AP。除非MAP 250与MAP GW 260建立网状连接，否则MAP 250作为无线连接到MAPGW 260的站点进行操作。在进一步的实施方式中，在与MAP GW 260建立网状连接之前，MAP250可以作为连接到MAP GW 260的UR进行操作。
在MAP 250节点已经通过其接口中的至少一个与MAP GW 260建立连接之后，MAP250接收由MAP GW 260广播的网状通告消息。此外，其中MAP 250与MAP GW 260建立网状连接而不首先建立另一连接的替代实施方式是可能的。在这种情况下，MAP 250以单播模式通过其通信接口中的每一个向MAP GW 260发送“加入请求”消息。例如，如果MAP 250通过以太网和Wi-Fi接口两者连接到MAP GW 260，则MAP 250通过以太网和Wi-Fi接口发送“加入请求”消息，其中MAP GW 260的相应接口的MAC地址作为目的地地址。
响应于MAP 250发送的“加入请求”消息，MAP GW 260在加密的“加入响应”消息中向MAP 250发送机密凭证。如上所述，机密凭证可以包括与MAP 250相关联的可信PIN。“加入响应”消息中提供的机密凭证是一些或所有接口(例如，Wi-Fi 2.4GHz和5GHz接口，以及PLC接口)的可信PIN、SSID和密码(如果存在的话)。加入响应消息被加密，以便避免由于MAP250和MAP GW 260之间的未加密连接而可能遇到的安全漏洞。也就是说，即使MAP 250和MAPGW 260之间的连接不受任何加密方法(诸如在WPA2等中定义的加密方法)保护，加入响应消息也被加密以保护机密凭证，最重要的是，保护可信PIN。
如果在MAP 250和MAP GW 260之间的每个可能接口上发送“加入响应”消息，则加密尤为重要，因为它防止附接到网络的节点(通过以太网)通过窃听MAP 250和MAP GW 260之间的通信来解码机密凭证。在进一步的实施方式中，MAP GW 260可以限制其发送加入响应消息所通过的接口。例如，MAP GW 260可以选择仅利用无线5GHz接口来发送加入响应消息，尽管它具有可用于到达MAP GW 260的以太网接口和/或其他接口。
如上所述，在一些实施方式中，MAP 250可以作为站点(例如，无线客户端)连接到MAP GW 260，并且通过作为MAP 250作为站点连接到MAP GW 260的结果而建立的连接来交换“加入请求”和“加入响应”消息。当MAP 250作为站点连接到MAP GW 260时，它在STA模式下操作，并且MAP 250和MAP GW 260之间的连接被称为站点模式连接。当MAP 250在STA模式下从MAP GW 260接收凭证时，它将其操作模式改变为AP，并且应用凭证：根据接收到的凭证更新其SSID和密码，根据MAP GW 260共享的网状对等体列表创建WDS连接，将这些WDS连接添加到其桥接口，设置配置UUID，并且将供应商信息元素(information element，IE)添加到其管理分组。
如果在5GHz无线接口上建立网状连接，则MAP 250和MAP GW 260都将从5GHz接口的主SSID密码导出的CCMP(Counter Mode Cipher Block Chaining MessageAuthentication Code Protocol，计数器模式密码块链式消息认证码协议)密钥设置到WDS连接。在该过程之后，MAP GW 260和MAP 250形成网状网络，并且MAP 250和MAP GW 260之间的无线通信在WDS连接上执行。
图3A是根据本公开的各方面的网络300的示例的图。网络300可以是任何合适类型的网络。在一些实施方式中，网络300可以包括无线网络(例如，802.11a/b/g/ac网络)。附加地或可替换地，在一些实施方式中，网络300可以包括有线网络(例如，以太网)。如图所示，网络300可以包括被配置为作为网络300的接入点进行操作的支持网状的接入点网关(MAPGW)302、支持网状的接入点(MAP)304和MAP 306。此外，MAP GW 302以及MAP 304和306可以经由网状连接(例如，WDS链路)彼此连接，以形成网状网络310。网状网络310可以是网络300的子网。在一些实施方式中，网状网络310可以仅包括被配置为作为网络300的接入点进行操作的节点。附加地或可替换地，在一些实施方式中，网状网络310可以包括除了被配置为作为网络300的接入点进行操作的节点之外的其他节点。
网络300包括站点(STA)314和316。STA 314经由站点模式连接而连接到MAP 304。STA316经由站点模式连接而连接到MAP 306。换句话说，网络300中的站点经由站点模式连接而连接到网状网络310中的节点，而网状网络310内的节点经由网状连接而连接。在一些实施方式中，任何网状连接可以是WDS连接和/或允许MAP 304连接到MAP 306并执行整个说明书描述的至少一些路由功能的任何其他合适类型的连接。本公开不限于用于建立网状连接的任何特定类型的协议。此外，尽管在本示例中，网络310是网状网络，但是网络310具有任何其他合适类型的拓扑的替代实施方式也是可能的。因此，本公开不限于网络310的任何特定拓扑。
图3B是当建立连接MAP GW 302和MAP 304的网状连接时，由MAP GW 302和MAP 304执行的过程350的示例的序列图。
在步骤351处，MAP 304通过其任何接口，诸如以太网、PLC或Wi-Fi接口，与MAP GW302建立无线站点模式连接。应当注意，对于要与MAP GW 302建立无线站点模式连接的MAP304，它可以首先作为站点节点与MAP GW 302相关联。为此，MAP 304可以利用各种方法。例如，MAP 304可以通过WPS按钮方法与MAP GW 302或任何MAP(例如，MAP 306)相关联。具体地，一旦按下MAP 304和MAP GW 302的WPS按钮，就在这两个节点之间发起WPS事务。在事务结束时，MAP 304建立到MAP GW 302的站点模式连接。当MAP 304作为连接到MAP GW 302的STA进行操作时，它被称为在STA模式(例如，IEEE 802.11STA模式)下操作。
在步骤352处，MAP 304接收由MAP GW 302发送的“网状通告”消息。在一些实施方式中，“网状通告”消息可以包括与网状网络310相对应的CCUID。如上所述，CUUID可以是24字节的值，其中的16字节用于表示与网状网络310相对应的网络标识符(NI)，并且其中的8字节用于表示识别网状网络310的配置的配置序列号(CSN)。
在步骤353处，一旦接收到“网状通告”消息，MAP 304向MAP 302发送“加入请求”消息。该“加入请求”消息是单播的，并且它可以包括被设置为MAP GW 302的MAC地址的目的地地址字段、被设置为MAP 304的MAC地址的源地址字段、以及都被设置为MAP 304的MAC地址的发送方/发送器地址字段。
在步骤354处，当接收到由MAP 304发送的“加入请求”消息时，MAP GW 302经由加密的“加入响应”消息向MAP 304发送网络300的机密凭证。如上所述，机密凭证可以包括用于连接到网状网络310和/或网状网络310中的一个或多个节点的可信PIN。
在步骤355处，随接收到“加入响应”消息之后，MAP 304应用配置参数，并设立与MAP GW 302的网状连接(例如，WDS连接)，以及与作为网状网络310的一部分(例如，网状对等体)的其他MAP的附加网状连接(例如，WDS连接)，诸如与MAP 306的附加网状连接，倘若MAP 306已经被连接。在一些实施方式中，任何网状连接可以是单跳数据链路层连接。在(多个)网状连接建立之后，MAP 302可以转换到AP模式(例如，IEEE 802.11AP模式)，并且开始作为网络300的AP进行操作。
在一些实施方式中，在步骤351处建立的站点模式连接可以在步骤355处建立一个或多个网状连接之后终止。在这种情况下，MAP 302可以退出STA模式并开始在AP模式下操作。可替换地，在一些实施方式中，在步骤351处建立的站点模式连接可以在步骤355处建立一个或多个网状连接之后被保持。在这种情况下，MAP 302可以同时在STA模式和AP模式下操作。可以容易地理解，在MAP 302在AP模式和STA模式两者下操作时，站点模式连接可以用于向MAP GW 302和/或网络320中的节点发送数据，该数据从经由MAP 302连接到网络300的STA(例如，图4中示出的STA 314)被接收。附加地或可替换地，在MAP 302在AP模式和STA模式两者下操作时，站点模式连接可以用于接收指向STA的数据。
图4是根据本公开各方面的用于向网络300添加附加节点的过程400的示例的图。在步骤410处，MAP 306通过与MAP 304建立站点模式连接而作为站点连接到网络300。例如，当站点模式连接是IEEE 802.11ac连接时，MAP 306可以以任何设备可以连接到家庭无线路由器或商业接入点的相同方式连接到MAP 304。在一些实施方式中，站点模式连接可以是MAP 306和MAP 304之间的直接连接(例如，单跳数据链路层连接)。当MAP 306作为站点连接到网络300时，它被称为在站点(STA)模式(例如，IEEE 802.11站点模式)下操作。当在STA模式下操作时，MAP 306可以是由网络300拓扑定义的图形中的端节点(或叶子)。
在步骤420处，在MAP 306和网状网络310中的节点之间建立一个或多个网状连接(例如，WDS连接)。网状连接可以根据参照图3B讨论的过程来建立。在一些实施方式中，一个或多个网状连接可以是单跳数据链路层连接。更具体地，MAP 306可以通过站点模式连接接收由MAP GW 302(或网络300中的另一节点)发送的“网状通告”消息，并发送“加入请求”消息作为响应。之后，MAP 306可以从MAP GW 302(或网状网络310中的另一节点)接收“加入响应”消息，该“加入响应”消息包含用于与MAP GW 302建立网状连接(例如，WDS连接)的配置参数。配置参数也可以用于与网状网络310中的其他节点(例如，MAP 304)建立网状连接。网状网络310中的其他节点可以由MAP 306基于由MAP GW 302提供给MAP 306的对等体列表来识别。当执行步骤420时，对等体列表可以识别作为网状网络310的一部分的一个或多个设备，并且它可以包括与当前是网状网络310的一部分的设备中的每一个的至少一个相应的通信接口相对应的标识符(例如，地址，诸如MAC地址)。
应当注意，在设立网状连接之前，MAP 306仅连接到MAP节点304，并且它经由MAP304连接到MAP GW 302。然而，在它成功地设立它的网状连接(例如，WDS连接)之后，它成为网状网络310的一部分，并且因此它获得对MAP GW 302的直接网状连接(例如，WDS连接)。该对MAP GW 302的直接网状连接(例如，WDS连接)提供了到MAP GW 302的替代路径，这在MAP306在STA或UR模式下保持连接到MAP 304的情况下将不是选项。根据本公开的各方面，两个设备之间的直接连接可以是允许数据以两个设备之间的单跳来传输而不经过任何中间节点的连接。
在一些方面，当MAP 306经由一个或多个网状连接而连接到网状网络310时，MAP306被称为在AP模式(例如，IEEE 802.11AP模式)下操作。当在AP模式下操作时，MAP 306可以是由网络300拓扑定义的图形中的中间节点。这样，当在AP模式下操作时，MAP 306可以位于将MAP GW 302连接到网络300中的另一节点(例如，STA316)的任何网络路径上。此外，当在AP模式下操作时，MAP 306可以作为网络300的接入点进行操作。
在步骤430处，STA316经由MAP 306连接到网络300。在连接到网络300之后，STA316可以经由MAP GW 302以及MAP 304和306向位于网络300外部的目的地发送消息(或数据)。MAP 306可以接收消息并将其路由到MAP 304。在从MAP 306接收到消息时，MAP 304可以将消息转发给MAP GW 302。在接收到消息时，MAP GW 302可以进一步将消息转发到位于网络300外部的节点。例如，MAP GW 302可以向位于网络320中的节点发送消息。网络320可以是互联网和/或任何其他合适类型的网络，诸如广域网。
根据本公开的各方面，网状网络310的配置可以在其操作期间改变。例如，用户可以改变网络300的SSID和/或密码，或者用户可以改变Wi-Fi接口的操作信道，或者用户甚至可以用另一网关节点来替代MAP GW 302。对于需要网状配置更新的情况，下面进一步公开了在网状网络310中保持连接性的方法的示例。
根据本公开的各方面，由于政府规定，在雷达信道中操作的AP必须能够以至少给定的概率检测雷达，并且在检测的情况下，改变其操作信道，并且在规定指定的持续时间内不返回到其先前的操作信道。这被称为动态频率选择(dynamic frequency selection，DFS)；需要雷达探测能力的信道称为DFS信道，并且其他可用的信道称为非DFS信道。地方当局管理用于在5GHz频带操作的设备的规定，例如，欧洲的ETSI和美国的FCC。例如，根据ETSI，落入5150-5250MHz范围内的信道称为非DFS信道，而落入5250-5350MHz和5490-5725MHz范围内的信道称为DFS信道。在网状网络在5GHz频带的DFS信道中操作的情况下(即网状连接在5GHz DFS信道上)，如果MAP节点检测到雷达，则它通知网关节点雷达的存在。注意，由于规定，检测雷达的节点必须在预定的时间段内停止在该DFS信道中的传输，然后切换到无雷达信道。在检测到雷达后停止DFS信道中的传输之前，AP只被允许在一小部分允许时间段内进行传输。
图5是示出用于响应于检测到信道正被一个或多个系统(例如，雷达系统)使用而改变网络300所使用的信道的过程500的示例的图，该一个或多个系统比网络300中的设备具有更高的使用信道的优先级。
在步骤510处，网络300在当前信道(例如，信道100)中操作，并且MAP 306检测到当前信道被雷达使用。响应于检测到雷达的存在，MAP 306向其网状对等体发送两个消息：(i)指定要切换到的候选信道的信道切换通告(channel switch announcement，CSA)消息被发送到网络300中的每个节点，包括MAP GW 302、MAP 306和站点节点，以及(ii)雷达检测消息(radar-detected message)被广播到网状网络310中的每个MAP(例如，MAP 304)、和MAP GW302。如果节点(例如，MAP GW 302和MAP 304)成功接收到CSA消息，则网络切换到CSA消息中指定的信道；从而在切换的信道中重新设立WDS连接。然而，如果CSA消息没有成功传递，则无法接收CSA的节点将不能切换到指定的信道。在一个实施方式中，雷达检测消息包括要切换到的替代信道的指示或者要切换到的替代信道的列表。在另一实施方式中，雷达检测消息可以仅用于通知网络300中的其他MAP(例如，MAP 304)或MAP GW 302：当前信道正被更高优先级的系统使用，而不指示或建议替代信道。在进一步的实施方式中，可以使用扩展信道切换通告(Extended Channel Switch Announcement，ECSA)来代替CSA。
在步骤520处，MAP GW 302成功接收到CSA消息，但是MAP 304没有。之后，MAP GW302和MAP 306切换为使用在CSA消息中指定的替代信道。然而，因为MAP 304没有接收到CSA消息，所以它继续在同样的信道中操作。结果，MAP 304和MAP GW 302之间的网状连接丢失，并且MAP304和MAP 306之间的网状连接也丢失。MAP 304认识到它已经丢失了它的网状连接，因为它不能通过网状连接接收周期性的“网状通告”消息。应当注意，如果MAP 304和MAPGW 302通过另一接口(例如，以太网接口)连接，则MAP 304可以经由在另一接口上接收的“网状通告”消息了解更新的信道信息。然而，如果MAP和网关之间的唯一连接选项是丢失的网状连接，则随着MAP GW 302的信道切换，MAP 304丢失其对MAP GW 302的连接。
在步骤530处，当MAP 304丢失其对MAP GW 302的连接时，它返回到STA模式，并扫描可用信道以找到已为MAP 304所知的MAP GW 302的MAC地址。扫描可以是被动扫描(意味着扫描节点监听消息，例如，信标)、主动扫描(意味着扫描节点向广播地址或先前已知的MAC地址发送探测请求消息)、或者两者的组合。
在步骤540处，MAP 304重新连接到网状网络310，并重新建立在MAP306和MAP 304改变信道时丢失的与MAP 306和MAP GW 304的网状连接。更具体地，一旦找到MAP GW 302，MAP 304就切换到AP模式，并且将其操作信道改变为其中找到MAP GW 302和MAP 304的信道。
在MAP GW 302没有接收到CSA消息但成功接收到雷达检测消息的情况下，也遵循上述过程，在这种情况下，MAP GW 302改变其操作信道。MAP GW 302用更新的信道信息以及用递增的CSN在新切换的信道中发送网状通告。如果MAP 304和306成功接收到CSA消息，则网状网络310切换到CSA消息中指定的信道；从而在切换信道中重新设立WDS连接。
图6是示出用于响应于检测到信道正被一个或多个系统(例如，雷达系统)使用而改变网络300所使用的信道的过程600的示例的图，该一个或多个系统比网络300中的设备具有更高的使用信道的优先级。在过程500和过程600两者中，MAP 306检测到网状网络310所占用的当前信道正被一个或多个具有更高的使用信道的优先级的系统使用，并发送CSA消息和雷达检测消息作为响应。然而，与过程500不同，在过程600中，CSA消息和/或雷达检测消息不能被传递到MAP GW 302。对此，过程600示出了当MAP GW 302未能接收到由网络中的MAP节点发送的CSA消息和/或雷达检测消息时由网状网络310执行的步骤。
在步骤610处，MAP 306检测到第一信道被雷达使用。响应于检测到雷达的存在，MAP 306向其网状对等体传送(例如，广播)两个消息：(i)指定要切换到的候选信道的CSA消息被发送到网络300中的每个节点，包括MAP GW 302、MAP 304和站点节点，以及(ii)雷达检测消息被广播到网状网络310中的每个MAP(例如，MAP 304)、和MAP GW 302。
在步骤620处，MAP 304接收在步骤610处发送的CSA消息和/或雷达检测消息。然而，MAP GW 302未能接收在步骤610处发送的CSA消息和雷达检测消息。结果，MAP 304和306切换为使用在CSA消息和/或雷达检测消息中指定的替代信道，而MAP GW 302未能这样做。
在步骤630处，随切换到指定信道之后，MAP 304和306检测到它们已经丢失了它们的对MAP GW 302的相应的网状连接，并且转换回STA模式。MAP 304和306建立与MAP GW 302的相应的站点模式连接，并重新发送CSA消息和/或雷达检测消息，该消息包括替代信道的指示。在接收到一个或多个消息时，MAP GW 302切换为使用替代信道。
在步骤640处，MAP 304和306在替代信道处重新连接到网状网络310，并重新建立在步骤630处丢失的网状连接。如以上关于图3B所讨论的，为了重新连接到网状网络310，MAP 304和MAP 306中的每一个都可以与MAP GW 302执行握手，该握手涉及“加入请求”和“加入响应”消息的交换。
图7是根据本公开各方面的用于响应于用于连接到MAP GW 302的密码的改变来重新配置网状网络310的过程700的示例的流程图。出于该示例的目的，将假设MAP GW 302与MAP 304和306之间的网状连接是使用作为MAP GW 302的一部分的5GHz接口建立的。
在步骤710处，MAP GW 302检测为无线5GHz接口密码指定新密码的重新配置事件。可以响应于MAP GW 302接收到指定新密码的用户输入来检测事件。当无线5GHz接口密码在MAP GW 302处改变时，用于在MAP GW 302与MAP 304和306之间建立网状连接的密钥(例如，WDS密钥)也需要更新，因为它是从更新的密码导出的。在一个实施方式中，密钥总是从主SSID的密码中导出，并且因此，当主SSID的密码改变时，密钥会自动改变。在另一实施方式中，密钥可以被导出和设置一次，并且当5GHz接口的主SSID密码被改变时，密钥不会被更新。在进一步的实施方式中，密钥(例如，WDS密钥)可以从专用于网状连接(例如，WDS连接)的单独密码中导出。在本例中，密码的改变需要密钥更新。
在步骤720处，MAP GW 302在发送的“网状通告”消息中通告密码更新。“网状通告”消息不需要声明密码要被更新或者它们不需要指定哪个参数要被更新，而是通过在“网状通告”消息中使用递增的CSN，MAP GW 302通知其网状对等体(例如，MAP 304和306)配置更新。
在步骤730处，MAP 304和306接收一个或多个“网状通告”消息，并检测到主SSID密码已经改变。
在步骤740处，响应于检测到密码已经改变，MAP 304和306通过发送加密的配置请求消息向MAP GW 302请求更新的配置。在一个实施方式中，每个配置请求消息包括已经发送配置请求消息的MAP的当前配置的标识。
在步骤750处，响应于由MAP 304和306发送的配置请求消息，MAP GW 302向MAP304和MAP 306中的每一个发送相应的加密的配置响应消息。每个相应的配置响应消息包括更新的密码。在一个实施方式中，每个相应的配置响应消息包含MAP GW 302的所有配置参数。
在步骤760处，MAP GW 302应用新的密码。在一些实施方式中，MAP GW 302可以仅在MAP GW 302已经从网状网络310中的每个MAP节点接收到配置响应消息已被接收的确认之后应用密码。在一个实施方式中，MAP GW 302仅在其已经从所有活动网状对等体(例如，在该示例中MAP 304和306两者)接收到配置请求消息并且已经用配置响应消息响应所有活动网状对等体之后，才更新密码。在另一实施方式中，MAP GW 302在其应用密码更新之前等待预定数量的网状通告。例如，在一个实施方式中，MAP GW 302等待5个网状通告周期，其中每个通告具有1秒的周期。接收到更新的密码后，网状网络310中的MAP(例如，MAP 304和306)根据新的密码信息更新WDS密钥。在MAP GW310应用新的密码之后，所有WDS连接使用从新密码导出的WDS密钥而变得活跃。
图8是根据本公开各方面的在重启后由MAP 306执行的过程800的示例的流程图。
在步骤810处，在启动(boot-up)之后，MAP 306(网状网络310的前对等体)在STA模式下操作，并尝试经由在IEEE 802.11标准中定义的WPS-PIN方法与MAP GW 302建立连接。根据本公开的各方面，MAP GW 302将两个PIN存储在存储器中：(1)MAP GW 302的默认PIN，其用于与不支持MAP的设备的基于PIN的WPS连接，以及(2)可信PIN，其用于与支持MAP的设备的基于PIN的WPS连接。当MAP 306尝试使用可信PIN经由WPS-PIN方法与MAP GW 302建立连接时，MAP GW 302检测请求的MAP是否属于存储在MAP GW 302的存储器中的WDS对等体列表，并且该列表识别已经被认证为与MAP GW 302建立网状连接的一个或多个MAP。如果MAP302在WDS对等体列表中未被识别，则MAP GW 302不使用可信PIN发起WPS-PIN方法。在一些实施方式中，在MAP GW 302的WDS对等体列表中未被识别的节点可以使用MAP GW 302的默认PIN来发起WPS-PIN。另一方面，如果MAP 306在网状对等体列表中被识别，则可以建立MAP306和网状网络中的其他节点(例如，MAP 304)之间的网状连接。
在步骤820处，MAP 306检测与MAP GW 302建立WPS-PIN连接的尝试是否成功。如果尝试成功，过程结束。否则，如果尝试不成功，过程进行到步骤830。
在步骤830处，如果MAP 306与MAP GW 302没有直接连接，则它建立对MAP 304的连接。MAP 306使用其在与MAP GW 302的初始连接期间获取的可信PIN，以用于与MAP 304建立基于PIN的站点模式连接。在MAP 306与MAP 304(或另一MAP)建立STA站点模式连接之后，它经由与MAP 304的站点模式连接接收一个或多个“网状通告”消息，并且使用那些“网状通告”消息来与MAP GW 302和/或MAP 304建立网状连接。
在一些实施方式中，如果MAP 306节点通过以太网连接而连接到MAP GW 302，则其经由以太网连接接收“网状通告”消息。例如，在MAP 306经由以太网连接连接到MAP GW 302的情况下，MAP 306不需要使用在IEEE 802.11标准中定义的WPS-PIN方法来建立与MAP GW302的站点模式连接。
图9是根据本公开各方面的示出替代网关节点的示例的网络300的图。如图所示，在时间t0处，MAP GW 302是网络300中的网关节点，并且MAP 304和306连接到MAP GW 302，如图所示。在时间t1处，MAP GW 302被MAP GW 902替代，并且MAP 304和306经由新的网状连接而连接到MAP GW 902。
图10是用于在MAP GW 302已经被MAP GW 902替代之后、将MAP GW 902合并到网状网络310中的过程1000的示例的流程图。在步骤1010处，MAP GW 902检测触发事件，并发送包含触发事件的指示的消息。因为MAP GW 902没有与网状网络310的先前连接，所以它需要触发事件来发起连接。该触发事件可以是WPS按钮事件，其可以通过按压MAP GW 902和MAP304上的WPS按钮来实现，或者该触发事件可以是通过MAP GW 902的用户界面发起的另一事件，或者该触发事件可以使用运行在智能电话或平板电脑等上的用户应用来生成，该用户应用可以向MAP GW 902与MAP 304和306中的任何一个发送触发事件命令以用于开始WPS事务。
在步骤1020处，MAP 304接收包含触发事件的指示的消息，并与MAP GW 902建立站点模式连接，同时也从AP模式转换到STA模式。在步骤1030处，MAP GW 902发送“网状通告”消息，该消息包括第一CUUID，尤其是包括不同于与网状网络310相关联的第二NI的第一NI(为第一CUUID的一部分)，而MAP GW 302是网状网络310的一部分。
在步骤1040处，MAP 304检测MAP GW 902是否是替代网关。根据本公开的各方面，“替代网关”可以包括以前从未成为网状网络的一部分的网关，或者已经被重置以删除与网关已经成为其一部分的网状网络相关联的一些或所有信息的网关。
在一些实施方式中，MAP 304可以通过将包含在“网状通告”消息中的第一NI与存储在MAP 304的存储器中(并且先前被MAP GW 302用于识别网状网络310)的第二NI进行比较，来检测MAP GW 902是替代网关。如上所述，第二NI与网状网络310相关联，尤其是与MAPGW 302相关联。当第一NI和第二NI不匹配时，MAP 304从NI推断出“网状通告”消息的源(即MAP GW 902)是替代网关。
此外，当“网状通告”消息不包括识别与其他MAP的先前网状配置的网状对等体列表时，MAP 304可以确定MAP GW 302是替代网关。如上所述，网状对等体列表可以包括先前已经经由网状连接而连接到MAP GW 902(和/或网状网络310)的MAP列表。因此，当“网状通告”消息不包括WDS对等体列表时，MAP 304可以再次推断出MAP GW 902是替代网关，因为先前没有MAP节点连接到它。
当MAP 304检测到MAP GW 902不是替代网关时，过程前进到步骤1050。在步骤1050处，MAP 304向MAP GW 902发送第一“加入请求”，MAP GW 902用“加入响应”消息向MAP 304进行响应，并且以参照图3B讨论的方式在MAP 304和MAP GW 902之间建立网状连接。
当MAP 304检测到MAP GW 902是替代网关时，过程前进到步骤1060。在步骤1060处，MAP GW 902向MAP GW 902传递其网状配置，即其对等体列表(例如，与网状网络310相对应的WDS对等体列表)。更具体地，在步骤1060处，MAP 304向MAP GW 902发送第二“加入请求”消息，在该消息中其包含了网状配置(例如，网状网络310的网状对等体列表和/或MAPGW 302用来识别网状网络310的第二NI)。与第一“加入请求”消息不同，第二“加入请求”消息可以包括网状网络310的第二NI和网状网络310的网状对等体列表中的至少一个。在步骤1070处，MAP GW 902向MAP 304发送“加入响应”消息，并且在MAP 304和MAP GW 902之间建立网状连接。
在步骤1080处，MAP GW 902采用网状网络310的配置信息。更具体地，MAP GW 902开始在其“网状通告”消息中通告网状网络310的网状对等体列表。此外，MAP GW 902开始用所采用的第二NI和递增的CSN进行网状通告。这样，具有网状网络300的NI(例如，第二NI)的MAP可以通过它们的网状连接(例如，WDS连接)来接收“网状通告”消息，并相应地更新它们的配置。
在步骤1090处，MAP GW 902通过使用MAP GW 302采用的配置设置来建立与一个或多个其他MAP(例如，MAP 306)的网状连接。当MAP GW 302被MAP GW 902替代时，MAP 306保留网状网络310的配置设置，并对丢失的GW(即MAP GW 302)执行扫描。注意，当MAP GW 302关闭时，网状网络310中的所有MAP(例如，MAP 306)恢复到STA模式，以努力找到MAP GW302。由于MAP GW 302被关闭，所以MAP(例如，MAP 306)保持在搜索MAP GW 302的STA模式。当MAP GW 302打开或者当MAP从具有相同NI的新GW节点(例如，MAP GW 902)接收到“网状通告”消息时，停止该搜索。网状网络310中的MAP(例如，MAP 306)可以在将MAP连接到网状网络310的网关节点(例如，MAP GW 902)的接口上接收“网状通告”消息。新网关节点(例如，MAP GW 902)可以从在步骤1060发送的对等体列表中获得网状网络310中的MAP(例如，MAP306)的接口地址。已经切换到STA模式的MAP可以接收网状通告，例如，如果它通过以太网连接到MAP GW 902的话。
网状网络310中的剩余MAP(例如，MAP 306)和MAP GW 902利用网状网络310的机密凭证建立网状网络，该机密凭证是在MAP GW 302被MAP GW 902替代之前使用的。在一个实施方式中，MAP GW 902和网状网络310中的MAP(例如，MAP 306)可以采用并保持网状网络310的机密凭证，诸如SSID、密码、可信PIN。在另一实施方式中，MAP GW 902可以临时使用网状网络310的机密凭证来连接到网状网络310中的MAP节点，并且它可以在连接之后立即用其默认凭证来更新这些凭证。MAP GW 902通过递增CSN向网状网络通知新的机密凭证。在一个实施方式中，网状网络310中接收到CSN高于其当前CSN状态的“网状通告”消息的任何MAP向MAP GW 902发送配置请求消息。MAP GW 902用具有新的机密凭证的加密的配置响应消息进行响应。
图11描绘了网络1100的示例，其中网状处理器200被并入MAP GW 1103，并且通过使用MAP 1107、1112和1117来设立混合网状网络。虚线代表2.4GHz或5GHz的Wi-Fi连接，并且实线代表以太网或PLC。更具体地，连接1110b和1116b是PLC连接，连接1117b是以太网连接，并且网络1101代表互联网。根据本示例，如果MAP 1107、1112和1117采用MAP GW 1103不支持的通信技术，诸如PLC，则它们可以利用该通信介质在彼此之间传输；从而增加公共通信介质之外的可用容量。MAP 1107、1112和1117利用混合网络中所有可用的通信介质，同时创建它们的转发表，并做出路由决定。
图12描绘了被分成网状分区1220和1221的网络1200的示例。分区1220包括MAP GW1203和MAP 1212，并且分区1221包括MAP 1207和1217。网状分区1220和1221在单独的无线信道中操作；因此，属于这些分区的节点不竞争对无线介质的访问。分区1220和1221之间的通信通过连接1216b实现；因此，混合网络仍然完全连接。
图1A-图12仅作为示例提供。在整个说明书中提供的示例中描述的至少一些步骤可以同时执行、以不同的顺序执行或者完全省略。应当理解，本文描述的示例的提供以及措辞为“诸如”、“例如”、“包括”、“在一些方面”、“在一些实施方式中”等的条款不应被解释为将所公开的主题限制于特定示例。
已经详细描述了实施例，本领域技术人员将理解，给定本公开，在不脱离本文描述的发明构思的精神的情况下，可以对实施例进行修改。因此，并不意味着实施例的范围局限于图示和描述的特定实施方式。

Claims (20)

1.一种在网状无线局域网(WLAN)的网状网关中使用的方法，所述方法包括：
在检测到触发事件的情况下，向网状接入点(MAP)发送指示检测到触发事件的消息；
与所述MAP建立AP到站(STA)模式连接；
向所述MAP发送包括所述网状网关是替代网状网关的指示的网状通告消息；
在STA模式下从所述MAP接收与所述网状WLAN相关联的配置信息；以及
使用所述配置信息与所述MAP建立网状模式连接。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用所述配置信息与至少一个其他MAP建立至少一个其他网状模式连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网状网关是替代网状网关的指示包括与与所述网状WLAN相关联的网络标识符(NI)不同的NI。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述网状网关从未是所述网状WLAN的一部分时，所述网状网关是替代网状网关。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述网状网关已经被重置时，所述网状网关是替代网状网关。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网状网关是替代网状网关的指示是网状通告消息中不存在网状对等体列表。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述配置信息包括与所述MAP相关联的对等体列表。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在加入请求消息中从所述MAP接收所述配置信息。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述配置信息与所述MAP建立网状模式连接包括向所述MAP发送加入响应消息。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述触发事件包括至少在所述网状网关处的无线保护设置(WPS)按钮激活。
11.一种网状网关，包括：
处理器，被配置为检测触发事件；
发送器，被配置为向网状接入点(MAP)发送指示检测到触发事件的消息；
所述处理器和发送器被配置为与所述MAP建立AP到站(STA)模式连接；
所述发送器被配置为发送包括所述网状网关是替代网状网关的指示的网状通告消息；
接收器，被配置为在STA模式下从所述MAP接收与所述网状WLAN相关联的配置信息；以及
所述处理器和所述发送器被配置为使用所述配置信息与所述MAP建立网状模式连接。
12.根据权利要求11所述的网状网关，其中，所述处理器和所述发送器被配置为使用所述配置信息与至少一个其他MAP建立至少一个其他网状模式连接。
13.根据权利要求11所述的网状网关，其中，所述网状网关是替代网状网关的指示包括与与所述网状WLAN相关联的网络标识符(NI)不同的NI。
14.根据权利要求11所述的网状网关，其中，当所述网状网关从未是所述网状WLAN的一部分时，所述网状网关是替代网状网关。
15.根据权利要求11所述的网状网关，其中，当所述网状网关已经被重置时，所述网状网关是替代网状网关。
16.根据权利要求11所述的网状网关，其中，所述网状网关是替代网状网关的指示是在所述网状通告消息中不存在网状对等体列表。
17.根据权利要求11所述的网状网关，其中，所述配置信息包括与所述MAP相关联的对等体列表。
18.根据权利要求11所述的网状网关，其中，在加入请求消息中从所述MAP接收所述配置信息。
19.根据权利要求11所述的网状网关，其中，所述处理器和发送器被配置为通过向所述MAP发送加入响应消息，使用所述配置信息建立与所述MAP的网状模式连接。
20.根据权利要求11所述的网状网关，还包括：
无线保护设置(WPS)按钮，其中所述触发事件包括至少在网状网关处的WPS按钮激活。
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