TW200522750A - Probing method for a multi-station network - Google Patents

Description

200522750 玖、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域3 發明背景 本發明係關於一種操作多重站台通訊網路的方法，該 5 多重站台通訊網路被說明於國際專利申請序號 W096/19887和WO98/56140案中。本發明同時也是關於此 網路之本身。 【先前技術3 上述之網路可被使用於商業上，使用者是為所使用的 10 網路之付費用戶。另外地，此種網路可以被使用於安全防 衛方面，例如，警方或者軍隊。 此類網路之進一步應用被稱為無線社區網路 (WLAN)，其中一無線網路可與習見的網路結構組合以服務 固定式和活動式網路使用者。此類網路通常是，但不必定 15 是，電腦網路。 【發明内容】 發明概要 依據本發明，提供一種操作通訊網路之方法，該通訊 網路包含各可發送且接收資料之多數個站台，因而該網路 20 可從一起源站台經由至少一組隨機地被選擇之中間站台而 發送資料至一目的地站台，該方法包含： a) 定義至少一組探查頻道，其有別於至少一組資料頻 道； b) 在各站台且依據首先預定之準則，而選擇一組探查 200522750 頻運，以供發送探查信號至其他站台；

c) 從該被選擇之探查頻道上之各站A 5 10 15 20 號，因而自-探查站台接收該第一探查=适第一探查信 接地或者間接地反應，以指示它們作為二：其他站台直 台之可利用性至該探查站台； 、4者中間站 d) 在各站台，保留包含利用步驟 的其他站台細節之-鄰近者列表；MW之可供使用 e) 從需要傳送資料至不是鄰近站么 一站厶旅、、，教 . 目的地站台之 該鄰該鄰近者列表中之站… 近者列表中之站台接收第二探查信號；並且 各目=需要時，在各站台保留包含關於與不是鄰近站台之 、也站台通訊成本之資料的_組梯度表， 因而允許各站台選擇預定數 小成本從—以紐之中間站台’而供以最 (雜.向讀料料至—目的地站台。 利用步驟(C)被辨識之其他 其他可供用站台所需的通道台的細節包含抵達 目時最好是二當該站台之鄰近者列表包含進八項 弟二楝查信號方從各站台被發送。 、 算用=法可包含，對於在該鄰近者列表中之各站 :起源站台經由該鄰近者列表中各此類於 最二—目的地站台之成本的目的地成本值。 臨時記錄。 4/、自己之目的地成本值的 對於目的地成本值，最好是從該起源站台經由該鄰近 200522750 者列表中各此類站台與任何中間站台發送訊息至該目的地 站台之累計成本。 最好疋’該方法包含之步驟有：在其他站台可更新它 們獨有的目的地成本值之週期，保留對於各站台所計算之 5目的地成本值為固定數，以防止該等站台在它們獨有的計 算中使用其他站台之過時的目的地成本值。 依據本發明另一論點，其提供包含各可發送與接收資 料之多數個客戶站台之通訊網路，因而該網路可從一起源 客戶站台而經由至少一組隨機地被選擇之中間客戶站台而 10發送包含多數個資料封包之訊息至一目的地客戶站台，並 且其中该網路進一步地包含： 多數個閘道，其被配置以作為客戶站台至該網路的存 取點； 客戶站台可與其通訊之多數個子站台，各子站台與至 15少一組閘道通訊，該等多數個子站台延伸該客戶站台的有 致連線範圍；以及 至少一組用以監視該等客戶站台之用戶網路 其中各客戶站台是適用於： a)定義至少一組探查頻道，其有別於至 20 ^ . 組貝枓頻 ^ b)在各客戶站台且依據首先預定之準則，而選擇一組 1 采查頻道’以供發送探查信號至其他客戶站台； C)從該被選擇之探查頻道上之各客戶站台發送第一探 查信號，因而自一探查站台接收該第一探查信號的其他客 200522750 戶站台直接地或者間接地反應，以指示它們作為目的地或 者中間客戶站台之可利用性至該探查客戶站台； $ d)在各客戶站台，保留包含利用步驟⑷被辨識之可供 使用的其他客戶站台細節之一鄰近者列表； 5 從需要傳送:歸至只_客戶站台之—目的地客 戶站台之-客戶站台發送第二探查信號至該鄰近者列表中 之客戶站台，且從該鄰近者列表中之客戶站台接收第二探 查信號；並且 之 10 f)在各客戶站台保留包含關於與不是鄰近客戶站台 各目的地客戶站台通訊成本之資料的-組梯度表， 因而允許各客戶站台選擇預定數目之中間客戶站台 的 而供以最小成本從—起源客戶站台向前發送資料至-目 地客戶站台。 圖式簡單說明 15第頂是展示彻本發明之方法和㈣的WLAN網路 之全部系統圖； 第2圖疋被使用於第丄圖之網路中客戶裝置的分解方塊 圖； 第3圖是被使用於第2魏置中之單_晶片收發器的詳 20 細分解圖； 第4圖疋第1圖網路之系統層級結構的分解圖； 第5圖是本發明網路之分解圖，於其中各站台經由中間 站台彼此通訊； 第6圖是本發明之緩慢探查機構的分解圖； 200522750 第7圖是快速探查機構之相似的分解圖； 第8圖是展示採用向量徑由方法之網路中迴路形成的 簡化分解圖；以及 第9至11圖是展示本發明用以避免徑由迴路形成之方 5 法的分解圖。 t實施方式3 實施例之說明 本發明係關於操作多重站台通訊網路的方法，如被說 明於國際專利申請序號W096/19887和WO98/56140案中 10 者，其内容配合此處參考。概要地，此網路的基本操作如 下所述。 多重站台網路包含一些獨立站台，其可以是固定式或 者活動式，各站台可發送和接收資料以便從起源站台發送 訊息隨機地經由中間站台至目的地站台。為了使在一位置 15 上之一起源站台經由許多可能中間站台之被選擇的一站台 而傳送一組新訊息至一目的地站台，一般，各站台必須在 任何時間與許多其他站台接觸。這同時也適用於需要從一 起源站台分程傳遞一訊息至一目的地站台之站台的情況 中。 20 為了完成這目的，各站台選擇一些可能探查頻道之一 頻道以發送探查信號至其他站台。探查信號包含辨識考慮 中的站台資料並且包含連線至其他站台之細節。接收探查 信號之其他站台直接地反應至該探查站台或者經由中間站 台間接地反應至該探查站台，因而指示該探查站台和其他 200522750 站台它們作為目的地或者中間站台的可 評估=?或者間接反應以辨識可最佳通訊之其:站―二 /、疋，網路之站台W監視域另所需 計功率’因而定義至其他站台之一功率梯度該其他站： 是選擇經由在-起源站台和—目的地站台之間的網路線ς :使该功率梯度最佳化之站台。這使經由網路之資料吞吐 置被最大化’而將在站台之間的干擾和競爭最小化。 10 網路中之各站台包含一組收發器，其可從範圍内之任 何其他站台接收且發送資料。網路可以是_種封包無線網 路’如上面國際專利申請案中之說明，但是應了解到，本 發明是可應用於其他網路’其中使用者站台可經由網路中 之中間站台而彼此通訊。 上面所說明在網路站台間的隨機資料發送方法此處被 稱為機會驅動多重存取(ODMA)。

本發明之實施例接著將參考依據802.11b標準之WLAN 系統被說明。此WLAN配置之範例被展示於第1圖分解圖 中。 第1圖中，第一和第二閘道10和12各作為對於一般是網 路使用者之用戶單元（客戶裝置）14網路的存取點。這實施例 20中之客戶裝置一般是無線網路卡，其可使用ODMA技術， 直接地或者間接地經由其他客戶裝置而與分別的閘道10和 12通訊。此外，一些子站台μ，其是無線路由器，策略性 地被部署而接近閘道1〇和12。子站台利用延伸客戶裝置連 線範圍而有效地延伸覆蓋範圍和網路資料吞吐量，尤其是 200522750 在困難的環境中。 〇DMA協定可於無線鏈路之上操作，以隨機地在用戶 單元(客戶裝置)和子站台之間、在有線網路之上(例如，社 區、’周路）、以及於無線介接站或者光纖鏈路18和20上分程傳 5遞貝料，如第項之展示。從站台至站台之分程傳遞可以& · s經由無線介接站之有線和無線中繼器，如所展示。 . 網路隨機地從用戶無線地安排路徑傳送訊息至用戶且 經由子站台進入閘道並且接著經由點到點鏈路進入光纖， 而進入另一區域。 鲁 1〇 以此方式，使用0DMA之國内和國際網路，經由各種 型式網路’可允許訊息從世界各地之任何使用者被傳送至 任何其他使用者。該網路將自動地找到訊息封包遵循之最 佳通道並且利用找到經由網路的不同通道而提供負載平衡 · 且使中斷鏈路恢復。ODMA網路中的所有單元具有被稱為 - 15 SID(系統ID)的唯一位址。 用戶網路官理器22監視網路中各種站台之健康狀況並 且管理網路彳π!嫌。 ® 在上面說明之範例中，客戶裝置可以用上述國際專利 申請案說明之方式，直接地經由子站台16或者經由:組或 20者多組中間客戶裝置，而與閘道10和12通訊。此外，客^ … 裳置可立即地形成與其他相似裝置之網點對網點網路。 一 此類網路中隨機多重中繼器徑由的使用改進網路的健 全，如它們目前閘道失去作用時，客戶裝置可中繼至不同 的閘道，且易於消除瓶頸並且改進全部的網路性处。、羽 与匕於習 11 200522750 見的802.11b系統中，範圍大大地減低，一般是較小於一百 米。為了增加遠距離的客戶裝置之覆蓋範圍，資料速率必 須被減低。接著，低資料率之使用導致客戶裝置較長時間 地停留在資料頻道上，因而WLAN的所有客戶裝置之呑吐 5量遭受耗損。隨機多重中繼器徑由的使用解決這問題，因 為甚至遠距客戶裝置可經由子站台和鄰近的客戶裝置，使 用多數個中繼器，以最高資料速率，發送資料至目的地， 而避免網路擁塞。頻道和功率適應性之最佳使用減低衝突 並且最佳化被提供至使用者之呑吐量。 10 第2圖展示802.11bWLAN客戶裝置形成部份之分解方 塊圖。客戶裝置包含一組嵌入式之ARM940T RISC的三星 (Samsimg)S3C2500微控制器40。其同時也提供i〇/100Mbps 之以太控制器、一組記憶體控制器、I2C和GPI0以與LAN晶 片、SIM卡讀取器以及ZD1201基頻帶處理器通訊。S3C2500 15晶片具有32Mbit快閃和128Mbit之SDRAM記憶體。 該裝置包含一組高度被整合之ZD1201 WLAN組合晶 片42 ’其使用高速DSP硬體邏輯以進行802.11和802.11b基 頻帶調變和解調變。為遵循由ΪΕΕΕ802.11族群所定義之進 一步的MAC標準，ARM7 RISC處理器被嵌進ZD1201晶片。 20 這允許簡單地提升軟體驅動器而使用最新的WLAN特點。 客戶裝置包含一組被設計用於2.45GHz無線LAN (WLAN)應用之SA2400完全地被整合之單一 IC RF收發器 44。其是一種被製造於一組先進的3〇GHz fT BiCMOS處理 程序上之直接轉換無線電結構。SA2400A組合一組接收 12 200522750 器、發送器以及LO產生部成為一組單一IC。接收器包含一 組低雜訊放大器、向下轉換混合器，完全地被整合之頻道 濾波器以及一組具有一組晶片閉迴路之自動增益控制器 (AGC)。發送器包含功率躍升器、濾波器、向上轉換器、以 5及預驅動器。L0產生部利用一組完全之晶片上vc〇和一組 分量N合成器被形成。一般用於接收器的系統性能參數是 93dB增益，7.5dB雜訊數量，+idBm之輸入參考三階截取點 (IIP3) ’ 8ms之AGC穩定時間，以及3ms之TX至Rx切換時間。 發送器一般的系統性能參數是以ldB階級從_7dBm至 10 +8dBm之輸出功率範圍，在校正之後的-4〇dBc載波洩漏， 22dB之邊帶抑制’ 30dB之同頻帶共模排斥，以及3ms之Rx 至Tx切換時間。 該裝置包含ΑΡ1091之一組線性功率放大器級，具有 2.4GHz頻帶之高輸出功率之二級功率放大器46。該裝置傳 15 送遵從IEEE802.11b標準之26dBm的線性輸出功率。功率放 大器同時也包含一組晶片上功率檢測器，提供成比例於裝 置輸出功率之直流電壓。 該裝置進一步地包含一組DC-3GHz SPDTRF開關48， 其具有低插入損耗且具有非常低之直流功率消耗的正電壓 20 操作。 接近天線54和56之第一 RF開關52提供選擇哪一個天線 被使用以發送或者接收之能力。從被選擇之天線，被接收 之輸入被施加至一組2.45GHz之帶通濾波器5〇。這滤波器排 斥在2.4GHz ISM頻帶之外的干涉。接近2.45GHz帶通濾波 13 200522750 器之第二RF開關58提供TX/RX切換。這開關於接收模式時 引導信號進入SA2400之LNA部份。接著，信號利用正交向 下轉換器被向下混合至基頻帶成為I和Q成分。最後，信號 到達ZD1201之ADC。基頻帶電路將波形取樣並且接著將被 5 接收之資料解展延且解調變。 於發送鏈路，資料可以是DBPSK、DQPSK或者CCK調 變，而導致具I和Q成分之一組基頻帶正交信號。信號接著 抵達向上轉換混合器的輸入以供轉換至2.4GHz-2.5GHz頻 帶。SA2400以高功率模式或者低功率模式被操作以覆蓋一 10 組高輸出功率範圍。當以高功率模式被操作時， TX一〇U TJLO被選擇且抵達AP10 91放大器以提供高輸出功 率。當以低功率模式被操作時，TX_OUT__HI被選擇且信號 直接地通至RF開關。注意到，TXAGC功能利用ZD1201基 頻帶處理器42而被提供。 15 第3圖之分解圖更詳細地展示SA2400收發器之内部電 路。 第4圖展示第1圖網路之系統層級結構。該系統主要包 含用戶單元或者使用者（客戶裝置）、子站台以及鏈路該客戶 裝置至一WAN之閘道。客戶裝置可利用直接地在它們自己 20 之間或者經由子站台地分程傳遞訊息而彼此通訊。如果使 用者想要使用其他的網路，例如，網際網路，則訊息經由 一閘道被分程傳遞至WAN以及接著之一組徑由器網路而進 入其他的網路。閘道作用如同轉譯機，從被客戶裝置和子 站台使用之ODMA協定轉譯至其他的協定，例如TCP/IP。 200522750 接著將參考第5至11圖之分解圖說明上面所說明之網 路操作。 第5圖中，一起源站台A是可與五個“附近的”站台B至F 通訊，並且經由中間站台B、I和Μ發送資料至一目的地站 5 台0。站台Α至Μ以及Ο—般將是使用者站台，其包含上述 之客戶裝置，但是一些可以例如是子站台。 為了使網路效率最大化，於需要傳送或者接收訊息之 站台情況中，所需的是，各站台應該具有一些可與其通訊 之“鄰近者”站台。另一方面，如果所給予的站台發送資料 10 至一組被選擇之鄰近站台，其所需的是，該發送應該對其 他站台導致最小之干擾，否則，在站台之間產生的衝突將 減低網路之資料呑吐量。 如上所述，目前網路企圖調整各站台之操作，因而其 可在任何時間傳送資料至一些鄰近站台或者從一些鄰近站 15 台接收資料，以最高的可能資料速率，但是以最低的可能 發送功率，因此減低與其他站台之干擾。 考慮中的此類通訊網路包含試圖於相同頻道組上通訊 的許多站台。該頻道可被定義而具有不同的頻率、不同的 媒體、不同的編碼(例如，不同的展開碼）、不同的天線、不 20 同的時槽等等，或者這些之任何組合。為了最佳化頻道之 重新使用，站台試圖保持最接近的鄰近站台之限定數目， 一般是5個鄰近站台。鄰近站台被定義作為可與所給予的站 台通訊之另一站台。 一站台可限制其所見或被見之鄰近者數量，其利用改 200522750 變其發送頻率、改變數碼(PN序列）、增加其資料率、、 降低其發送功率。所有的站台將聚集在減被定義的探 頻道中，它們使用探查信號找到與之通訊的其他站台二j 旦另一站台被發現且任何具有傳送至其他站台的資料之: 5台接著將可移動至一較少被使用的資料頻道。 本發明之方法包含二種探查程序，“緩慢探查”和“、、 抓查。緩慢探查程序被各網路站台所使用以收集鄰近站 台，而迅速探查程序被使用以構成在起源和目的地站A站 間的梯度。 ^ 1〇 關於第—種緩慢探查程序，當有-些緊鄰的鄰近站心 時，它們將結束利用較高資料速率和低發送功率的探=台 站台將偶爾反應至站台，其正以較低資料速率做探者 不具有足夠的鄰近者以幫助任何單獨的（遠離的）站台= 也被稱為翔的鄰近站纟），其*驗緣高的資料料I . 15者不具有足夠的鄰近站台。當站台是單獨的且不能以較高 資料速率和最大功率找到足夠的鄰近者時，站台將僅2 較低的資料速率。 鲁 各站ϋ將在固定的區間（利用緩慢探查時序器被決定） ^ i^緩丨又探查钆號而試圖找到其他站台。該站台在它們緩 20 ΙΆ查中指不它們可檢測其他站台之探查並且該站台將卩 … 那方式變化它們的探查功率，直至某一預定數目站台指示 ·· 匕們可k测抓查為止。如果一站台從未取得所需的鄰近者 數目，則其將保持在最低的資料速率和最大發送功率。 各站台將隨機地變化在緩慢探查信號發送之間的緩慢 16 200522750 探查時序器，以避免與其他站台衝突。如任何站台開始接 收另一站台之發送，其將以新的區間重新裝載上緩慢探查 時序器。 於活動式站台之網路中，站台不斷地移動，且因此鄰 5 近者之數量將不斷地改變。如果鄰近者數量超出所需的數 目，則站台將開始於探查頻道上增加其資料速率。其將繼 續增加資料速率直至不再超出所需的鄰近者數目為止。如 果其達到最大資料速率，其將以l〇dB增量開始降低其緩慢 探查發送功率直至達到最小發送功率或者不再超出所需的 10 鄰近者數目為止。 當一站台於探查頻道上回覆另一站台的緩慢探查時， 其將限制其資料封包長度於緩慢探查時序區間。這避免其 他站台在其回覆之上探查。如果回覆站台具有比適合於小 封包中傳送之更多的資料待傳送時，其將於封包檔頭中指 15 示其他的站台必須移動至一特定資料頻道。 可有一些被定義以用於各探查頻道之資料頻道。要求 改變之站台將隨機地選擇一組可用的資料頻道。（當其他的 站台接收該要求時，其將即時地改變至該資料頻道，其中 該等兩站台將繼續通訊直至任何一站台有任何資料待傳送 20 為止，或者如果於資料頻道上之剩餘的最大時間終止（利用 資料計時器被設定)）。另外的資料運送協定也可被使用。 當一站台改變至資料頻道時，其裝載資料計時器。只 要資料計時器所允許其將保存於資料頻道上。當資料計時 器終止時，站台將回復至探查頻道且再次地開始探查。 200522750 第6圖之分解圖展示本發明之緩慢探查程序。 緩k捺查程序包含三種基本功能： 工·鄰近站台收集 2·功率學習 3·鄰近站台之躍升 鄰近者收集之程序包含一種以被增加功率層級之站么 探^直至鄰近的站台指示它們正以它們獨有的探查而i 測該第一站人…-. 惊 10 止

、、 之彳木查為止。這稱為鄰近站台收集。探查功 率被增加直至預定數目之鄰近者指打們正_該探查為 所有的楝查站台增加及減少它們的探查功率直至所

有的站台收集到預定數目之鄰近者為止。這程序包含増力D 及減少探查之功率層級且於探查中指示哪些其他站台的探 查被得知。以這方式，所有的站台可學習它們需要什麼的 15 功率層級以抵達各鄰近站台。

母人站口探查到時，其指示其發送功率和雜訊層以 及作為鄰近站台之站台。每一次，一站台得知另一站台探 查時，其從該探查計算通道耗損且從該通道耗損和該站台 雜‘層4异抵達該站台所需的功率。至鄰近者之通道耗損 20和抵達遠鄰近者所需的功率被儲存於被保留在各站台被稱 為鄰近者列表之列表中。如果鄰近者不再被得知，則通道 耗扣和抵達列表中之站台所需的功率層級被增加或者“被 躍升，直至被達到某一層級為止，在該層級點鄰近者從鄰 近者列表被移除。 18 200522750 本發明的緩慢探查程序將更詳細地於下面範例中被說 明： 缓慢探查參齡 •最小探查功率(ppmin) 5 •隶大採查功率(PPmax) •探查功率步階(ppstep) •探查區間（Pint) •探查區間標準偏差(PS(jev) •每功率步階之探查區間（npps) 10 •鄰近者暫停時間區間（TNint) •接近的鄰近者暫停時間區間(TCNint)(TCNint<TNint) •收集接近的鄰近者數量(nNbrs) •包含於探查中之最大鄰近者數量（nPNbrs) •站台雜訊層（Nfloor) 15 •耗損躍升時間（tine) •耗損躍升增量（Line)(dB) •耗損躍升超量（Lex)(dB) 訊息型式 •探查 20 •探查認可 定義 •鄰近者：一站台，其已發送可在這站台被察知之探 查或者探查認可。 •接近的鄰近者：一鄰近站台，其已發送包含這站△ 19 200522750 之ID的探查。 協定（對於各站合 在一般的區間（Pint+/-Psdev)，各站台向外傳送探查。 初始以功率Ppmin發送。在各npps區間以ppstep增加功率直 5 至至少nNbrs組接近的鄰近者被發現為止（它們利用這站台 之ID而在它們的探查訊息中反應）或者該功率抵達ppmax為 止（在該步驟繼續在這功率層級之探查發送）。如果多於 nNbrs組接近的鄰近者數量可被發現，則開始躍動使其功率 下降。 10 一組探查包含下面的資訊： a·在這站台之雜訊層（Nfl〇or)。 b·這探查訊息之發送功率。 c·這站台之鄰近者總數(非目前被使用者）。 d·這站台之接近的鄰近者總數。 15 e.最接近之nPNbrs組（或者較少）鄰近者（或者可能所有 的鄰近者-一種選擇）之站台ID。 (鄰近者之接近程歧取決於該鄰近者最後探查訊息 之被接收的功率） 當不探查時，站台留神來自其他站台之探查（或者探查 20認可）。當另一站台之探查被得知時，探查訊息中之發送功 率資訊被使用以決定至該站台之通道耗損。雜訊層資訊接 著被使用以決定傳送訊息至那站台所需要的最小發送功率 並且该鄰近者列表適當地被更新。 如果一站台被得知，其： 20 200522750 (a) 以PPmax功率發送其探查， (b) 宣稱有比nNbrs組接近的鄰近者較少的鄰近者數量’ (c) 不是這站台接近的鄰近者之中的一個，並且 (d) 這站台可與之通訊， 5 則該遠處站台被考慮為一組“單獨的鄰近者，，。於這情 況中，即時地(+/-Psdev)以適當的功率傳送可被遠處站台所 得知的一組探查認可訊息。 該探查認可包含下面的資訊： a ·在這站台之雜訊層 10 b ·這探查認可訊息之T X功率 c·這“單獨的鄰近者”之站台Π) 如果這站台得知包含這站台之1〇的一組探查 息，則該發送站台被加標籤作為一接近的鄰近者。 15 20 如果一鄰近者列表項目在時間tinc之後不被更新（利拜 來自該鄰近者之探查被更新），則增加〇11(：至該項目中被南 告之耗損。在tine區間重複這事，直至任一項目利用探杳） 更新為止，或者直至使用所報告之抵達該鄰近者所♦ ^ 送功率的耗損超出最大允許功率為Lex dB為+ “的毛 情況中，設定該耗損為無窮大。注意到，此處之改 導致既有之梯度凍結（參看下面）。 變可ΰ 可能發生於上面說明之方法中，以及於向息％ 他方法中之一個問題是，其中在起源和目的地站4 有徑由上的站台不是已知的，至該目的地站台之 含該起源站台，有效地產生功率梯度迴路。 由可

一丄丄、… s ^^由的$ 之間; 21 200522750 如果該耗損是無限且沒有項目存在於包含鄰近者之梯 度表中，則該鄰近者列表項目應該被刪除。 如果經過Tnmt時間，探查/探查認可無法從一鄰近者被 得知，則除去該鄰近者。如果一組經過7(：_時間，探查/ 5探查認可無法從-接近的鄰近者被得知，則將該接近的鄰 近者回復至鄰近者狀態。 至-特疋鄰近者的成本可利用抵達該鄰近者之發送功 率被計算。 10 15 20 巧別，平父成本工 較少於0dBm=成本2 較少於10dBm=成本3 較少於17dBm=成本4 該成本是抵達一鄰近者所需的功率之指示。所需要 功率更多則干擾更多，且功率（電池)消耗成本愈高等等 如果對於多數個中繼器的所有成本被加在一起， 果訊息遵循著那些中繼器的話，則總成本將是多少功率 使用之指示，或者產生多少干擾之指示。 緩慢探查發展纽物近者所需功率的指示。 息，:：二台具有不是其鄰近者之-目的地站台之 探杳η I偏祕之1邮纟，㈣_發送快 為梯度且是抵達目的地的累計成：也=該資訊被 速探查時，指干苴正夺抖 曰丁 §站台開始:_快速探::們^目的地得知其鄰近者之你

22 200522750 速探查為止。該梯度接著經由相加累計的成本被建構，直 至梯度到達其來源為止，並且該來源可開始傳送訊息至到 達目的地具有較低梯度的鄰近者，其接著可傳送它們至它 們的鄰近者直至抵達該目的地為止。 5 各站台保留著至各其鄰近者之各目的地的梯度記錄 (累计的成本）’以及其自己至該目的地的梯度。各站台僅傳 遞訊息至到達目的地具有較低累計成本的站台。站台可傳 遞訊息至到達目的地具有較低梯度的任何其鄰近者。經由 缓慢探查蒐集的鄰近者和經由快速探查之梯度產生允許站 10台發展一些至任何目的地具有較低成本且可傳送訊息至此 等目的地之站台的選擇。鄰近者經由緩慢探查在所有時間 保留著，並且梯度僅根據當訊息需要被傳送至不是其鄰近 者之站台之需求時被產生。 分解地被展㈣第7圖巾之快速探查程序或者演算法 15被使用，以沿著在起源和目的地站台之間的通道而構成梯 度。該梯度最好是利用至鄰近者(Cn)之成本被表示。當下 列事項發生時，程序開始： •訊息在站台被產生 或者 !0 •來自鄰近者之快速探查被攔截 ㈣㈣速探查模式直至保留之所有梯度被來 者目的地站台所取消或者梯度暫停為止。 •快速探查速率(FPRate)，以毫秒計。 23 200522750 •快速探查之最大中繼器（maxHops)。 •梯度暫停時間（Gtimeout)，以毫秒計。 •最大可接受成本(maxCost)。 •凍結項目暫停時間（Ftime)，以毫秒計 5 •站台資料結構 注意到，下面的資料結構之中可具有其他資訊，而不 直接地關於於該快速探查演算法。

鄰近者列表 •各鄰近者之項目。 10 鄰近者列表項目

•鄰近站台ID •至鄰近者(CN)之目前成本。 •用於目前被維持之各梯度的項目。 鄰近者梯度項目 15 •目的地站台ID。

•至目的地(CND)之鄰近者目前成本。 梯度列表 •用於目前被維持之各梯度的項目。每目的地為一項 20 梯度列表項目

•目的地站台ID •至目的地(CD)之目前最佳成本 •目前最佳成本之鄰近站台ID •凍結狀態（導通或者中斷） 24 200522750 •;東結暫停時間 •;東結成本(Cdf) •凍結之鄰近者id(nf) •梯度暫停時間 5 •來源站台列表，包含具有相同目的地之各來源站台 之項目。 來源站台項目 •來源站台ID •中繼器總數 10 •保留狀態（是或者不是） 快速探查資料形式 •發送站台ID •在站台之雜訊層 •發送功率 15 •一些梯度項目-一般是對於梯度列表中的各目的地項 目有一組，其發送站台保留一梯度且具有不超出最大成本 (maxCost)之鄰近者PDG 〇 快速探查梯度項目 •目的地站台ID。 20 •從發送站台至目的地之最佳成本(PDG)。 •來源站台列表。 來源站台項目 •來源站台ID •保留狀態（是或者不是） 200522750 •中繼器總數 5 當梯度列表包含-組或者多組項目時，快逮探 1貝&速楝查tfl息以FPmteii率被產生直至快速探查停1 為止。當沒有項目保留於梯度列表中時，快速探查心。 ，如果一新的鄰近者利用緩慢探查程序被添加；則用於 梯度列表巾各目的地之項目將被添加至鄰近者列表。如果 所有鄰近者被刪除，則梯度絲將_也_除並且站台 將離開快速探查模式。

當一來源站台（目前站台）產生資料訊息至一所給予的 10目的地或者從在別處被預定的—鄰近者接收資料訊息時， 三種可能性發生： 1.梯度列表包含對於訊息目的地之項目且至目的地之 最佳成本不超出最大成本。於這情況中，訊息可經由指定 鄰近者被發送。

2·梯度列表不包含對於訊息目的地之項目。於這情況 中，一新的梯度列表項目被產生(被保留的“是，，之狀態）並且 訊息必須排隊等候將來之發送。 於上面各情況中，梯度列表中之中繼器總數被設定為 最大中繼器數(maxHops) 〇 當起源站台完全地完成傳送資料至目的地時，其利用 設定保留狀態至“不是”而標誌其對應的梯度列表項目。這 標諸表示接著將利用未來之快速探查被傳播。 如果梯度列表已不包含對應至訊息目的地之項目，則 供用於來源/目的地之一項目被添加。供用於新的目的地之 26 200522750 項目被添加至各鄰近者列表。如果梯度列表包含用於訊息 目的地之項目，但是不具有一對應的來源站台項目則= 來源站台ID被添加至該項目之來源站台m列表。如果 Gtimeom之列表項目不被更新，則該項目被刪除。鄰近者 5 列表中之對應的項目被刪除。 . 快速探查訊息利用列舉被形成，以供用於梯度列表中 · 之各已知的目的地，對於該目的地，至目的地之最佳成本 是（對於所有的鄰近者N，CD=min(CN+CND)) 〇 如果梯度列表項目被;東結以及所有的Cnd>Cdf(對於所 _ 10有的鄰近者N)，則CD值從梯度列表被傳送，否則，如上面 所計鼻之至目的地的最佳成本Cd被使用，但是僅用於鄰近 者之子集，以至於CND<CDF。 如果梯度列表項目不被凍結且經由鄰近者的所有梯度 - 具有超出最大成本之Cn+CndS，則該 目的地項目不被包含於 _ 15 息中。如果梯度列表項目被凍結，則該目的地項目永 退被包含於該訊息中。如果用於該所給予的目的地之於梯 度列表中的項目具有所有的來源項目中繼器總數，則該 ^ 勺也項目不被包含於該訊息中。快速探查訊息中之來源 員目對應至梯度列表中的那些項目。快速探查訊息利用足 2〇夠的功率被發送而抵達所有接近的和單獨的鄰近者。所有 的來_2項目從梯度列表被刪除，如果它們具有“不是，， 、 之保邊狀恶。如果所有的來源項目被刪除，則對應的 ’ 地項目從梯度列表被刪除。 、 速k查訊息被接收時，訊息中之發送站台ID、雜 27 200522750 訊層以及發送功率資訊被使用以更新至鄰近者(Cn)成本而 ’則新的 目，鄰近 前的值。 ，如下所 5 供於發送之鄰近站台。如果沒有此類鄰近者存在 鄰近者列表項目被μ。對於錢物查梯度項 者梯度列細新的Cnd錄更新，^視於^先 對於各快迷探查梯度項目，梯度列表被更新 示： 改變梯度暫停時間，以反映目前時間 複製來自探查訊息列表之來源、站 對應的項目。 台項目至梯度列表中 將中繼器總數減少一個。 如果不是早已存在的，則增加新的項目 更新鄰近者梯度項目。 目的地更新梯度列表項目 具有至目的地之最佳成本 15 如下所示地對於被指定之 (假設快速探查梯度項目是來自 Cnd的鄰近者N) ·· 戈口禾梯度列表項目不被凍結 如果cN+cND是較大於或者等 成本cD且該成本是不經由鄰近者N，;目的地之目前最佳 如果Cn+Cnd是較小於至目的地c不做，處理。 該成本是不經由鄰近者N，則 j目則最佳成本且 少之值CN+CND。 、，則最佳成本cd為被減 =的地之目前最佳成本Cd且 、最佳成本cD為被減少之值 如果cN+cND是較小於至 該成本是經由N，則更新目 Cn+Cnd。 20 200522750 如果cN+cND是較大於至目的地之目前最佳成本(^並 且該成本是經由N，則梯度列表項目被凍結：被凍結之狀態 被δ又疋至開啟且被;東結之暫停時間被設定為Ftime，並且 CDF被設定為目前之cD值。設定cD為新的較高值CN+CND， 5且保留經由其被凍結之成本CDF被獲得的鄰近站台iD(Nf)。 · •如果梯度列表項目被凍結 ， A. 如果N=NF或者

B. 如果N<>NF且如果cND是較小於床結成本cDF 則： # 10 如果Cn+Cnd是較大於或者等於至目的地之目前最佳 成本CD且該成本是不經由鄰近者N，則不做任何處理。 如果CN+CND是較小於至目的地之目前最佳成本且 該成本是不經由鄰近者N，則更新目前最佳成本Cd為被減 _ 少之值Cn+Cnd。 15 如果Cn+Cnd是較小於至目的地之目前最佳成本cD且 該成本是經由N，則更新目前最佳成本Cd為被減少之值 Cn+Cnd ° 如果cN+cND是較大於至目的地之目前最佳成本且 該成本是經由N，則梯度列表項目再被凍結：被凍結之狀態 20保持“開啟”狀態且被凍結之暫停時間被重置為Ftime並且 · cD被設定為新的較咼值CN+CND。注意：經由其被;東結之成 . 本CDF被獲得的CDF或者站台id(Nf)不可被改變。 如果被凍結之暫停時間終止，則設定被凍結狀態為“切 斷”。 29 200522750 接著參看弟8圖，採用向篁控由形成於網路中之迴路的 問題，例如，本發明所使用之網路，將進一步地討論。第8 圖展示一些網路站台八至〗。各站台以固定區間發送探查信 號至其鄰近者，該探查信號包含經由被指示之站台至目的 5地之成本資料，而至—目的地站台之路程被保留。假設在 各情況中，所有其他站台發展至一目的地站台A之梯度，則 至鄰近者(CN)之成本是1，並且從站台直接地至站台c 之成本是10。之後，站台〗將辨別經由站台11至6至站台A之 總成本是8。如果在任何站台之間，例如，在之間， 10的成本增加，這將影響所有鏈路的路線而使成本提高並且 因為所有豈A的路線經過在B和C之間的鍵路，各站台增加 其至站台A之成本。 如果從B至C之成本忽然地提升至高數量（比方說，無限 地，由於B和C彼此失去接觸）並且C沒從b得知任何探查或 15者發送，則C改變其經由B至A之成本為無限。站台c繼續留 神其他站台之探查信號並且得知，例如，來自站台Z之探杳 信號，指示其具有至A之成本8。因為從C直接地至丨之成本 是10，這導致C思考其可以10加上8之總計成本或者18而經 由I至A，其是比無限較佳的。但是，這當然不是確實的， 20如果發送經由站台1被徑由，其結束而返回站台C並且迴路被 形成，因而訊息決不會到達站台A。 為了處理這情況，當事實上被選擇之中間站台不能抵 達目的地站台時，需要一種方法以防止一站台視另一站台 為用以發送訊息至一目的地站台之中間站台。實際上，這可 30 200522750 利用建立一預定時間週期之規定被完成，該規定是中間站台 不能被具有較高於“凍結”測試值之至目的地成本值的站台 所取代。該規定被保留一充分的週期以允許在路程上的所有 中間站台更新其新的成本資料。 5 在上面範例中，從C至A之成本的凍結測試值將是2。 除非站台c在凍結週期時從具有至目的地成本較小於2之另 一站台得知探查，否則其將不以另一站台取代站台B。在凍 結時間之時，由於各站台具有其過渡期間的自我凍結測試 值，提升路程的所有站台D至I將更新它們的成本為無限。 10例如，站台B將具有至A的成本3，並且如果其不能得知具 有至A之成本較小於3的站台則將不更新。 重要地’康結週期應該是足夠長以允許站台C可直接地 看見（以任何成本)之任何鏈路上站台將被更新。於本發明範 例中’站台C可以高成本1〇直接地看見站台f、G、Η以及I。 15因此’在允許C選擇它們其中之一站台作為路徑中至站台a 之中間站台之前，凍結週期必須允許足夠的時間以供探查 程序更新站台F至I。 於本發明範例中，如果凍結週期被設定為，比方說， 10個探查區間，則在7個探查區間之後，站台I將被更新且 20 將展示至站台A之無限成本。如果在這點，站台C解凍其測 試值2，其將僅從其他站台接收指示至站台A之無限成本之 探查信號，並且將不選擇它們中之任何站台，因這指示， 其他的那些站台同時也沒有至站台A之路徑。這防止迴路之 形成。 31 200522750 下面三範例將更詳細地展示凍結程序。 此部份將展示凍結和再凍結程序二個範例。第一範例 說明簡單情況，其中最佳的下一個鄰近者繼續保持不改 變。第二範例展示最佳的下一個鄰近者當其凍結時之改變。 5 範例1 此範例是依據第9圖之站台（M)。其展系各冰結操作之 暫停時間操作。 從S至D之梯度被產生。站台Μ之梯度列表（GT)如下所 示： GT(M) CD N D 10 ⑴ 10 假設CND從6改變至7，則： GT(M) CD N F C〇f Nf Ftime D 11 (1) Yes 10 (i) 100

Ftime是暫停時間計數，其代表在100ms之後凍結狀態 將被清除。如果在第一凍結項目暫停時間之前CND再次改 15 變，比方說從7改變至9，這被稱為再凍結。站台Μ之GT將 如下所示。在這瞬間，吾人將使用其中保持著Cdfnf和Ftime 之行動路線之再;東結列表。 GT(M) cD N F Cdf Nf Ftime D 13 (1) Yes 10 (1) 40 11 (1) 100 當其被產生時，第二項計時器（100ms)將被開始。 32 200522750 當第一項暫停時，將使用第二再;東結項目中之Cdf*Nf 值。在本製作中，將往前複製那些項目。 GT(M) Cd N F C〇f Nf Ftime D 13 (1) 10 (i) 0 11 (1) 60 再凍結可能發生許多次。 5 範例2

此範例是依據第10圖之站台（M)。 從S至D之梯度被產生。在穩定之後，]v[之GT是如下所 示： GT(M) cD N D 5 (3) 1〇 方案1 假設(3)之CND從3被改變至5。來自（3)之快速探查被接 收。（M)中之GT將被更新，如下所示。 GT(M) C〇 N F Cdf Nf Ftime D 7 (3) tes 5 (3) 100ms

在廷時間’來自（2)之快速探查將不影響（μ)之gt，因 15 為Cn+CNd=8 ’其是較大於cD=7。 來自（1)之快速探查將更新(M)之GT，因為CN+CND=6， 其是較小於CD=7。在更新之後，（mrgt將如下所示。接 著假設Ftime是40ms。 GT(M) CD N F Cdf Nf Ftime D \6~ (1) Yes 5 (3) 60ms 33 200522750 方案2

假設⑴之CN從2改變至3。這將導致GT項目再被;東結： GT(M) CD N F C〇f nf Ftime D 3+4=7 ⑴ Yes 5 (3) 50ms 6 (1) 100ms 當第一項目被暫停時，GT將如下所示： GT(M) Cd N F Cdf Np Ftime D 7 ⑴ Yes 5 (3) 0 6 (1) 50ms 範例3 10 15 當第二項目被暫停時時，GT將如下所示： GT(M) CD N F Cdf Nf Ftime D 7 (1) No 6 (1) 0 此範例展示當康結發生時許多站台之整體操作。第 圖中，在⑴和(4)之間的成本是10,因此至P)之交通將 由（3)、（2)以及（1)。

假設在(D)和⑴之間的成本增加，比方說從 20。其將導致(1)被凍結。 下面列表展示所有的梯度列表(至⑼之目 fs快速探查發生。下㈣表展示以毫秒計算之絕對 34 200522750

Nbr Station (1) (2) (3) (4) Time (ms) CD N Cdf Nf Cd N Cdf Nf Cd N C〇f Nf CD N C〇f Nf 0 1 (D) 2 ⑴ 3 (2) 4 (3) 10 20 (D) 1 (D) 20 η 21 ⑴ 2 ⑴ 30 22 (2) 3 (2) 40 23 ⑶ 4 ⑶ 50 … 100 20 (〇) 110 21 ⑴ …

演算法範例 *1·站台（1)接收來自（4)之FP。執行凍結站台之演算 5 法。FP(4)中之CD是4，其是較高於凍結成本CDF=1，因此其 將不改變站台1之GT。 【圖式簡單說明】 第1圖是展示利用本發明之方法和系統的WLAN網路 之全部系統圖； 10 第2圖是被使用於第1圖之網路中客戶裝置的分解方塊 圖； 第3圖是被使用於第2圖裝置中之單一晶片收發器的詳 細分解圖； 第4圖是第1圖網路之系統層級結構的分解圖； 15 第5圖是本發明網路之分解圖，於其中各站台經由中間 站台彼此通， 35 200522750 第6圖是本發明之緩慢探查機構的分解圖； 第7圖是快速探查機構之相似的分解圖； 第8圖是展示採用向量徑由方法之網路中迴路形成的 簡化分解圖；以及 5 第9至11圖是展示本發明用以避免徑由迴路形成之方 法的分解圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 10…第一閘道 42··· WLAN組合晶片 12…第二閘道 44—RF收發器 14…用戶單元(客戶裝置） 46···二級功率放大器 16…子站台 48-..SPDTRF 開關 18…無線介接站 50…帶通濾波器 20…光纖鍵路 52···第一 RF開關 22…用戶網路管理器 54，56···天線 40…微控制器 58…第二RF開關 36

Claims (1)

1. 200522750 拾、申請專利範圍： 1. 一種操作通訊網路之方法，該通訊網路包含各可發送且 接收資料之多數個站台，因而該網路可從一起源站台經 由至少一組隨機地被選擇之中間站台而發送資料至一 5 目的地站台，該方法包含： a) 定義至少一組探查頻道，其有別於至少一組資料 頻道； b) 在各站台且依據首先預定之準則，而選擇一組探 查頻道，以供發送探查信號至其他站台； 10 c)從該被選擇之探查頻道上之各站台發送第一探 查信號，因而自一探查站台接收該第一探查信號的其他 站台直接地或者間接地反應，以指示它們作為目的地或 者中間站台之可利用性至該探查站台； d) 在各站台，保留包含利用步驟(c)被辨識之可供使 15 用的其他站台細節之一鄰近者列表； e) 從需要傳送資料至不是鄰近站台之一目的地站 台之一站台發送第二探查信號至該鄰近者列表中之站 台，且從該鄰近者列表中之站台接收第二探查信號；並 且 20 f)當需要時，在各站台保留包含關於與不是鄰近站 台之各目的地站台通訊成本之資料的一組梯度表， 因而允許各站台選擇預定數目之中間站台，而供以 最小成本從一起源站台向前發送資料至一目的地站台。 2. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中利用步驟(c)被辨 37 200522750 識之其他可供用站台的細節包含抵達其他可供用站台 所需的通道耗損和功率。 3. 依據申請專利範圍第1項或者第2項之方法，其中僅當該 站台之鄰近者列表包含進入項目時，第二探查信號方從 5 各站台被發送。 4. 依據申請專利範圍第1至3項之任一項之方法，其中該方 法進一步地包含，對於在該鄰近者列表中之各站台，計 算用以從一起源站台經由該鄰近者列表中各此類站台 而發送一訊息至一目的地站台之成本的目的地成本值。 10 5.依據申請專利範圍第1至4項之任一項之方法，其中各站 台同時也保留其自己之目的地成本值的臨時記錄。 6.依據申請專利範圍第4或者5項之方法，其中目的地成本 值是，從該起源站台經由該鄰近者列表中各此類站台與 任何中間站台發送訊息至該目的地站台之累計成本。 15 7.依據申請專利範圍第4至6項之任一項之方法，其中該方 法包含之步驟有：在其他站台可更新它們獨有的目的地 成本值之週期，保留對於各站台所計算之目的地成本值 為固定數，以防止該等站台在它們獨有的計算中使用其 他站台之過時的目的地成本值。 20 8. —種通訊網路，其包含各可發送且接收資料之多數個客 戶站台，因而該網路可從一起源客戶站台而經由至少一 組隨機地被選擇之中間客戶站台而發送包含多數個資 料封包之訊息至一目的地客戶站台，並且其中該網路進 一步地包含： 200522750 多數個閘道，其被配置以作為客戶站台至該網路的 存取點； 客戶站台可與其通訊之多數個子站台，各子站台與 至少一組閘道通訊，該等多數個子站台延伸該客戶站台 5 的有效連線範圍；以及 至少一組用以監視該等客戶站台之用戶網路管理 32： · 裔， 其中各客戶站台是適用於： a) 定義至少一組探查頻道，其有別於至少一組資料 10 頻道； b) 在各客戶站台且依據首先預定之準則，而選擇一 組探查頻道，以供發送探查信號至其他客戶站台； c) 從該被選擇之探查頻道上之各客戶站台發送第 一探查信號，因而自一探查站台接收該第一探查信號的 15 其他客戶站台直接地或者間接地反應，以指示它們作為 目的地或者中間客戶站台之可利用性至該探查客戶站 台； d) 在各客戶站台，保留包含利用步驟(c)被辨識之可 供使用的其他客戶站台細節之一鄰近者列表； 20 e)從需要傳送資料至不是鄰近客戶站台之一目的 地客戶站台之一客戶站台發送第二探查信號至該鄰近 者列表中之客戶站台，且從該鄰近者列表中之客戶站台 接收第二探查信號；並且 f)在各客戶站台保留包含關於與不是鄰近客戶站台 39 200522750 之各目的地客戶站台通訊成本之資料的一組梯度表， 因而允許各客戶站台選擇預定數目之中間客戶站 台，而供以最小成本從一起源客戶站台向前發送資料至 一目的地客戶站台。

   40