TWI384824B - 用於在跳頻展頻網路中提供路由協定的方法 - Google Patents

用於在跳頻展頻網路中提供路由協定的方法 Download PDF

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TWI384824B
TWI384824B TW097122200A TW97122200A TWI384824B TW I384824 B TWI384824 B TW I384824B TW 097122200 A TW097122200 A TW 097122200A TW 97122200 A TW97122200 A TW 97122200A TW I384824 B TWI384824 B TW I384824B
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Description

用於在跳頻展頻網路中提供路由協定的方法
本發明之領域通常係關於網路以及網路式電腦系統，並且更特別係關於一種用於提供公共設施以及家用範圍服務之網路以及路由協定的方法與系統。
相較於電錶、瓦斯錶、以及水錶之手動計量讀數來說，自動計量讀數(Automated Meter Reading，AMR)係一種用於公共設施計量資料蒐集之更為有效以及準確的方法。在一典型的自動計量讀數網路中，該等公共設施裝置係為完全電子式的資料讀數、資料儲存、以及數位封裝通訊能力。該等裝置係以一無線區域網路組態而被所有地鏈路在一起。在此組態中，每一個裝置係為一網路節點。每一個節點係能與其他節點相互通訊，並且係能透過中繼器以及閘道器而與網路管理系統(Network Management System，NMS)相互通訊。
係已經有許多在使用中的不同網路以及資料鏈路協定，以用於支持公共設施網路所使用之類型的特定(adhoc)無線網路。美國專利第5,115,433號以及專利第5,453,977係敘述多個中繼網路的實例。係有數個參考著一新節點如何自其之相鄰經建立節點中獲取封包路由資訊的技術。另一個公共設施路由技術係被敘述於美國專利第6,044,062號中。在此技術中，一給定節點係以無線電接觸該網路之僅一個收發器。該技術係被設計為最小化自該等 客戶至該等伺服器的跳躍(hop)數目，理論上：越少的跳躍數目，越佳的網路效能。上文所敘述該等路由技術假設：不具有太多的處理功率以及具有最小的跳躍數目之網路節點係為一重要的效能度量。它們大部分係亦基於一單一網路出口情節。
該等示範性實施例係說明一種在以跳頻展頻(FHSS)模式運作之一射頻(Radio Frequency，RF)網路(地面或無線區域網路)中之路由機制及協定，以致能公共設施以及家用裝置(諸如：電錶、水錶、瓦斯錶、自動化配電(Distribution Automation;DA)裝置及室內(in-premise)裝置)之間的雙向通訊，該等公共設施以及家用裝置係為該射頻LAN網路中之網際網路通訊協定(Internet Protocol，IP)主機，其係與該公共設施主機系統(亦被稱為後端辦公室伺服器(Back Office Server)或BOS)互相連結，其中該公共設施主機系統係為在一無線或有線廣域網路(Wide Area Network，WAN)基礎設施中之一網際網路通訊協定主機。在該示範性實施例中之網際網路通訊協定的版本係為第六版網際網路通訊協定(Internet Protocol version 6，IPv6)。該等第六版網際網路通訊協定封包係被囊封於第四版網際網路通訊協定(IPv4)中以用於透過該典型第四版網際網路通訊協定式廣域網路雲端(cloud)的傳輸。在該無線LAN網路中用於路由第六版網際網路通訊協定封包之方法係包含提供一存取點(Access Point， AP)，其係能在其之容量下實行囊封(例如，將第六版網際網路通訊協定封入第四版網際網路通訊協定封包內)以作為區域網路及廣域網路之間的閘道器(gateway)；以及提供複數個第六版網際網路通訊協定端點或裝置，其係似乎以第六版網際網路通訊協定階層而被直接地連接至該存取點。
實際上，該等端點或裝置係能夠建立無線電傳輸路而直接地至該存取點(單一跳躍至存取點)或是至其他第六版網際網路通訊協定裝置(多重跳躍至存取點)，而此發明之演算法以及方法係敘述在該存取點下之網路拓僕如何被建立並且封包如何使用資料鏈路層(data link layer，OSI模型中之第2層)而被路由。裝置或節點係開始、發現可利用網路、挑選該等網路以參加、選擇一組經排序可行上行(upstream)候選者作為在其之路由機制中的下一個跳躍、註冊具有最佳路徑以及鏈路成本之上行節點、並且最終地註冊關聯於該等可利用網路中一者或更多之存取點。由該等節點所進行之網路發現過程係確保存有將封包上行轉送至該存取點以用於進入該公共設施主機系統的路線，而與該等上行節點以及存取點之明確註冊係提供存取點之網路當前的大部分概念並且係確保該流量亦能下行(downstream)流向該節點。此係一多重出口、多重進入(multi-egress、multi-ingress)之路由機制，其中一網路節點係能為透過一個或更多存取點(閘道器)之多重網路的部分。
該等上文以及其他包含實施方式與元件結合之各種新穎細節的較佳特色現在係將參考該等後附圖式而更特別地被敘述，並且係被指出於該等申請專利範圍中。將要被理解的是：本文所述特定方法以及系統僅係經由說明而被顯示並且不作為限制。如熟習此項技術人士將理解地，本文所述原理以及特色係可被運用在各種與多種實施例中，而不脫離本發明之範疇。
在接下來的說明中，為解釋之目的，特定命名法係被提出以提供對本文中所揭示各種創新觀念之一全盤了解。然而，對於熟習該項技術人士將顯明的是：該些特定細節係為不必要的，以爲實現本文中所揭示各種創新觀念。
以下該些詳細說明之一些部分係按照於一電腦記憶體內之資料位元上的演算法以及象徵性運算表示方式而被呈現。此等演算說明以及表示方式係為熟習資料處理技術所使用之方法，以最有效率地傳達其之成果的主旨至其他熟習該項技術人士。本文中之演算法通常係被構想成導致一理想結果之一連串自我一致的連續以及平行步驟。該等步驟係為需要操縱實際物理量彼等者。
然而應該要謹記在心的是：所有該些以及類似措辭係均要被關聯於適當的物理量，並且僅係為被施加至該些物理量的便利性符號。除非用別的方法所作出特定陳述而顯明自以下討論中，要被理解的是：在整個說明中，利用諸如「處理」或「計算」或「估計」或「決定」或「顯示」 或類似措辭的討論均係指涉一電腦系統或是類似電子計算裝置之動作以及過程，其係操縱以及將如於該電腦系統內之暫存器與記憶體內所代表作為實際(電子)物理量之資料轉換成如於該電腦系統記憶體或暫存器或其他資訊儲存、傳輸或顯示裝置內所類似地代表作為物理量之其他資料。
本發明亦係關於用於實行本文中操作之設備。此設備係可為所需目而被特定地建構，或者其係可包含一由該電腦中所儲存之一電腦程式而挑選性地被啟動或是被重新組態的通用電腦。此一電腦程式係可被儲存在一電腦可讀取儲存媒體中，諸如但不限於任何類型之磁碟其包含軟碟、光學碟片、光碟片、以及磁性光學碟片、唯讀記憶體(「ROM」)、隨機存取記憶體(「RAM」)、電氣可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、磁性或光學記憶卡、或是適合儲存電子指令之任何類型的媒體，並且每一者係可被耦合至一電腦系統匯流排。
本文中所呈現該等演算法、過程以及方法並非係固有地關於或是被限制於任何特定電腦或其他設備。各種通用系統係可依據本文中該等教示而搭配程式一起使用，或者其係可證明方便建構更特別地設備以實行所需的方法步驟。對於各種該些系統的必須結構係將自下文說明而顯明的。此外，本發明係不參考任何特定程式語言而被敘述。要被理解的是：各種程式語言係可被用來實施如本文中所 述之本發明教示。
無線網路
參考圖1A，一通訊網路100係包含複數個裝置140及130(「節點」)，其係被鏈路至另一個裝置(至少一個或是更多)以及被鏈路至一無線區域網路160內之一個或更多存取點(AP)。除非另外指明，存取點係替代地被稱為「閘道器」。該等存取點依次係可經由典型地為廣域網路(WAN)之一個或更多網路110而被鏈路至一個或更多後端辦公室系統(BOS)150。後端辦公室系統係可被實施在一個或更多計算裝置上，例如一諸如在圖1B中所示中央伺服器150的一中央伺服器；並且係可被實施跨於一個或更多個網路上。
參考圖1B，諸如電池供電裝置(battery powered devices，BPD)130及/或恆定供電裝置(constant powered devices，CPD)140之節點係可藉由監聽所有其能與之建立鏈路的鄰節點(neighbor)來發現多個可利用網路110、係可挑選一個應該參加之網路、並且係可選擇一組可行上行候選者作為下一個跳躍。注意到在一個目前較佳實施例中，恆定供電裝置係可充當用於電池供電裝置的代理伺服器(proxy)。然而，替代性實施例係可允許電池供電裝置能夠在沒有代理伺服器下直接地參與作為該無線網路中的節點。
實例1
圖1A中一恆定供電裝置140的節點M-1係自其之鄰 節點聽到關於該WAN網路110(具有獨特的網路位址)類型的二個網路WAN-1及WAN-2，並且係註冊於提供出口至該等WAN之存取點120類型的存取點-1以及存取點-2兩者。該節點M-1係透過該固定供電裝置140類型之上行節點M-5、M-6、M-18、M-2以及M-12而作出此行動，以爲與該中央伺服器150類型之BOS-1相通訊。該些節點中每一者均係可建構一具有一經排序的下一個跳躍以及相對應鏈路成本(本地節點以及下一個跳躍之間的鄰接成本)與該等路徑成本(由下一個跳躍所宣告的出口成本)之路由表。每一個節點接下來係註冊其本身於其之上行鄰節點以及閘道器120。閘道器120係可持續追蹤網路拓僕以及在其之控制下的所有裝置之能力並且還有其他裝置。節點係可維持本地狀態以及它們緊鄰鄰節點之狀態，並且係可週期性地更新它們的註冊。
無線公共設施網路
以下示範性實施例係提供一種監測以及控制在一公共設施網路中之一公共設施儀錶的網路式系統與方法。
圖1C係一可被用來實施本發明實施例之一公共設施網路170的廣義方塊圖。公共設施網路170係可包含一個或更多電子裝置171，或是節點。在一較佳實施例中，該等電子裝置171係可被連接在一無線區域網路(LAN)172上。在一公共設施網路之實例中，該區域網路係可為一對應於對於該公共設施之一鄰域或服務區域的鄰近區域網路(neighborhood area network，NAN)。如該示範性實施例 中所示，可為或是並未重疊的多重區域網路係可被使用，使得一給定電子裝置係能被連接至僅有(或是成為其之部分)一個無線區域網路或多重無線區域網路。該等節點係可為任何類型的電子裝置。電子裝置或節點之實例係包含公共設施節點，其係可包含一公共設施儀錶或是係可連接至一公共設施儀錶。一公共設施儀錶係為一能夠測量一經計量數量之裝置，該經數量典型地係為像是電力、自來水、天然瓦斯等等的日用商品。連接至一公共設施儀錶之公共設施節點係可包含一用於通訊於一網路上的網路介面卡(network interface card，NIC)、係可包含一個或更多用於通訊在一個或更多無線區域網路上的射頻收發器、並且係可包含一個或更多個公共設施儀錶介面裝置(一給定公共設施節點係可介接多重儀錶，其係可或並未計量不同日用商品量，諸如電力、瓦斯、自來水等等)。公共設施節點係亦以包含一室內裝置介面，以透過一室內網路(其係可或並未為一無線網路)來連接至室內裝置。室內裝置介面係連接至室內裝置以提供在該公共設施節點以及該等室內裝置之間的一通訊鏈路。此外，該公共設施節點係可提供在該等室內裝置以及被連接至該公共設施節點的無線通訊網路之的一通訊鏈路。電子裝置之其他實例係包含通訊裝置，諸如電視機上盒(set top boxe)(如可被使用在有線電視或衛星電視傳遞中)、家用電器(例如：電冰箱、電暖器、電燈、烹調電器等等)、電腦或計算裝置(例如：電視遊樂器、儲存裝置、個人電腦、伺服器等等)、諸如 中繼器、閘道器、存取點、路由器、或其他網路裝置的網路裝置、電話或蜂巢式電話、電池儲存裝置、運輸裝置、交通運輸工具(例如：一電力或混合式車輛或是其他交通工具，其係可或並未能夠「插入」一公共設施輸送網格以接收一諸如電力之經計量/經監測的日常商品)、娛樂裝置(例如：電視、數位影音光碟播放器、電視機上盒、電視遊樂器等等)，或是其他可在一家庭、企業、路面、停車格、或其他場所發現之裝置。中繼器係可處理介於電子裝置171以及無線區域網路172之間的通訊。例如，一中繼器係能提供在該電子裝置以及該無線網路的基礎設施之間的通訊。除非另外指明，否則在該網路中諸如儀錶、電子裝置、閘道器等等的其他裝置係亦實行作為中繼器，並且中繼器係可實行在該網路上之其他裝置或是軟體的功能。該無線區域網路172係可為任何類型的無線網路，並且係可使用任何頻率、通訊通道或是通訊協定。在一個目前較佳實施例中，該等無線區域網路172中一者或更多係為跳頻展頻(Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS)網路。
該等區域網路172典型地係被連接至一個或更多個存取點(AP)173。一給定區域網路係可被連接至僅有一單一存取點，或是係可被連接至二個或更多存取點。該等存取點173係可被連接至一個或更多廣域網路(WAN)174。該等廣域網路174係可被連接至一個或更多後端辦公室系統(BOS)175。該等後端辦公室系統係可處理多種事務或 管理任務，其係包含參與計量資訊之搜集、管理計量裝置、用於該網路之安全措施、或是當在一進階計量基礎設施(Advanced Metering Infrastructure，AMI)網路中可為理想之其它功能。後端辦公室系統之實例係包含帳目以及會計系統、代理伺服器、運作中斷偵測系統(如可被使用在一公共設施網路中)、資料儲存系統等等。
於通訊網路(其係可為一區域網路或一廣域網路、或二者之組合)內之節點係可使用一個或更多協定來通訊。節點係可包含一電子裝置、一中繼器、一存取點、一路由器、或是一後端辦公室系統。某些節點係可為能夠使用IPv6來通訊，某些節點可為能夠使用IPv4來通訊，而某些節點則係可為能夠在IPv6或是IPv4上通訊。某些節點係可為能夠將IPv6封包囊封於一IPv4封包中。此外，某些節點可為能夠透過一IPv6網路來建立一IPv4隧道。節點之間的通訊以及於連接節點之無線通訊網路內所使用的路由係在下文中作更完整的敘述。
在一個目前較佳實施例中，一所使用之路由協定係為一逐跳躍(hop-by-hop)多重出口/多重進入演算法，以用於決定往返一目的地之最佳路線，其係可使用路徑成本及/或穩定上行及/或下行路由之歷史作為度量，以用於決定爲路由一封包的下一個跳躍。在該目前較佳實施例中，跳躍計數係並未被用來評估該路徑成本，但係被用來避免路由迴圈(routing loops)，其如下文中所述。在此一實施例中，一節點係可挑選具有最低度量之路線作為該較佳路線 以傳送封包。
在一個目前較佳實施例中，一路由協定係由該新節點透過所有通訊槽(slot)或通道而被使用在該初始網路發現掃描過程中，以得到所有(最好是)其之鄰節點並且以得到確認以及對該些經發現鄰節點之鏈路品質評估的一初始數值。此初始鏈路品質評估係可被用來挑選一些最佳上行鄰節點以與之交談(所挑選數目係為可組態的)。
在該目前較佳實施例中，一節點與其之上行節點的註冊係意謂該節點傾向使用該些上行節點以用於出口至另一個網路。爲回應與該上行節點之註冊，該上行節點係將註冊下行節點加入至由該上行節點所維持的下行路由表登錄中。該等上行節點係亦可繼續進行維持關於該註冊節點之最新時序資訊，以回應由該下行節點的註冊。透過彼此來路由之節點係較佳地被建立而週期性地交換時序資訊，以爲在利用跳頻展頻技術之射頻區域網路中保持同步及交換封包。在該當前實施例中，該等時序更新係揹負(piggyback)在任何資料傳送信息上，但假如已經無資料交換經過一預先組態隔內，則一明確時序資訊交換係可被觸發。
一節點與該等存取點中一者或更多之註冊接著係可發生。此註冊過程係將較佳地促使該存取點增加該註冊節點至其之路由表，並且以確保該節點之狀態係為最新的。一節點與該存取點之註冊係可週期性地發生，但係較不頻繁於與一上行節點之註冊。在該目前較佳實施例中，該頻率 係為每12小時一次之級數。
定址 IPv6定址：
在該無線通訊網路中之每一個節點130、140係可藉由一獨特IPv6位址對於在任何特定網路中之末端對末端路由而被識別。IPv6位址典型地係由二個邏輯部分組成：一64位元網路前置碼以及一64位元主機部分。在由一節點與該存取點之成功註冊時，該存取點係可將一組包含該網路組態之類型長度數值(Type Length Values，TLV)傳遞給該節點，其係包括關聯於該節點正在參加之子網路(subnet)的IPv6全球可路由前置碼。該節點接著係可發送一動態網域名稱服務(Domain Name Service，DNS)更新請求(RFC 2136)至網路主機公共設施系統(後端辦公室系統)網域名稱服務伺服器。當一應用伺服器希望發送流量至無線區域網路時，其係可將該節點之網域名稱服務名稱解析至一用於第3層(網際網路通訊協定)的IPv6位址，以路由透過該廣域網路至該正確的存取點。假如該廣域網路以IPv4為基礎，則IPv6封包係可以適當前置碼而被囊封於IPv4內，以用於穿隧透過該IPv4雲端。於該後端辦公室系統處係將解囊封該經接收IPv6封包。
一節點係可在相同存取點上或是多重存取點上註冊於多重網路，此種情況中，其係可基於其之最低成本路徑的評估或估算而設定對於其所屬該等網路之優先權順序。在該目前較佳實施例中，該節點係將具有對於其與之註冊的 每一個網路之一IP位址。該網域名稱服務伺服器係可依據在該網域名稱服務伺服器上所定義之原則，而以一較佳順序來將該些IP位址關聯至該節點之主機名稱。當一在該WAN網路中之後端辦公室系統伺服器想要發送流量至該無線區域網路時，該網域名稱服務伺服器在解析該節點之主機名稱的時後係將依序經歷候選者IPv6位址。如上文所述，藉由於該後端辦公室系統伺服器處以適當前置碼而將IPv6封包囊封在一IPv4封包中以致能穿隧，該廣域網路IPv4雲端係可被橫越。
鏈路層定址
每一個節點130、140係可藉由一被分派至其之無線電介面的獨特鏈路層位址而被識別，以用於路由在該無線區域網路中。在此實施例中，每一個節點係僅具有單一介面。其他實施例係能具有多重不連續鏈路層位址。鏈路層位址典型地係為8個位元組長度，並且係為該裝置之媒體存取控制(Medium Access Control，MAC)位址。該鏈路層廣播位址係可為十六進位ff: ff: ff: ff: ff: ff(所有均為1)。以此本地廣播位址所傳送之封包係可被接收它們的每一者作較佳地處理。
射頻鏈路層封包轉送
圖2係說明可攜帶如下文表中所解釋資訊之鏈路層標頭200的位元組成。
由圖2中所示該鏈路層標頭所攜帶之旗標係顯示於表一：
如圖2中所示，該等旗標係由產生該封包之節點的來源位址所跟隨。在該目前較佳實施例中，該旗標之來源位址係絕不被設定為該廣播位址。
如圖2中所示，該來源位址係由該封包要被發送至之下一個跳躍的位址所跟隨。在該目前較佳實施例中，假如該來源路線位元被設定，則結束在該目的地位址中之整個跳躍位址列表係被包含，否則僅有詳述下一個跳躍。在兩個情況中，該最終位址係為封包要被路由至的目的地。
假如該來源路線位元被設定，則該封包標頭係包含該封包將採用之全部路徑。要注意的是：一封包係被來源路由在二個節點之間而沒有中間跳躍(也就是，位址計數係為2，而該目的地位址係為一節點或是廣播位址)。此係為一種機制，其係可被用來詢問來自諸如一偵錯行動站台之一終端的個別節點120、140。
假如該來源路線位元未被設定，則在一節點上之L2轉送碼係可基於該位址計數欄位之數值而作出一決定。例如，假如在一正要被發送自射頻LAN網路朝WAN網路(117)或是中央伺服器(150)之封包上的位址計數等於1，則意謂該封包係能被轉送至該系統中之任何出口節點或是存取點。假如該位址計數大於1，則意謂在該節點處之轉送表中的所有額外位址係均為允許的L2出口目的地。在該對於一網路之轉送表中的位址係藉由優先權而自最不理想至最為理想地被排序。
假如該位址計數大於1，則在擁塞或故障的情況下該封包係能被轉送至一不同之L2目的地。當一不同之L2目的地被選擇時，該先前網路係應該被移除(藉由遞減目前偏移量(Current Offset)之值或將先前之欄位歸零)。移 除該先前網路係傾向助於降低路由迴圈之發生，其中一封包係能被重新注入至相較於該原始來源更為遠離之目的地。
較佳地，該存活時間欄位在一封包經歷一節點之L2轉送時係得到遞減。經歷L2轉送之封包在存活時間變為零時係被丟棄；被目的地至該區域主機之且有一零存活時間的信息係被遞傳送至堆疊上。正在發送信息至該存取點(閘道器)120而沒有使用全部來源路線之節點130、140係必須較佳地將存活時間設定成為至少在它們所具有導引至往存取點120之最長路徑上的跳躍數目。該最大存活時間係可由管理者所組態。在該目前較佳實施例中，以被設定成L2廣播之目的地位址所發送的封包係不被轉送。
單播封包之遞送較佳地係由該DLC(資料鏈路控制)層所確認。廣播封包係可以該跳頻展頻方案而被實施為單播封包，並且較佳地係亦被確認。發送未經確認之單播封包係不可能的。當一節點130、140發送封包至一鄰節點時，該媒體存取控制層係可回報嘗試的數目以及最後的傳輸成功。該網路層係可以每一個鄰節點之基礎而持續此等資訊的計數。
路由子系統
在該較佳實施例中，該路由子系統係可被分割成為四個功能成分：-鄰節點掃描以及發現
-鄰節點維持
-與上行鄰節點之節點註冊
-與存取點之節點註冊
該路由子系統之目前較佳實施例係利用用於第2層路由之編碼實體資料鏈路轉送器(Data Link Forwarder，DLF)，並且係利用用於獲取鄰節點節點以及維持鄰節點之間的時序資訊之編碼實體媒體存取控制子層管理實體(M edia Access Control Sub-L ayerM anagementE ntity，LME)。該資料鏈路轉送器係透過一組存取點介面(Access Point Interface，API)而被介接至該媒體存取控制子層管理實體。
鄰節點掃描以及發現
諸如一恆定供電裝置140之節點係可在例如下列時而初始網路發現：‧係沒有可行的出口節點(係未關聯於任何存取點)
‧與上行節點之通訊係已經被中斷，其係無論在管理上或是係由於不件故障抑或傳播損失
‧一對其之存取點中一者之週期性註冊信息係已經失敗至少三次
‧一新網路係被宣告
例如，假如至其之指定主站(恆定供電裝置節點140)之鏈路中斷，則諸如電池供電裝置130之節點係可初始網路發現。
在該示範性實施例中，一節點係使用以下二種基本過程來發現相鄰節點：廣播發現以及鄰節點查詢。當一節點 開始時，該媒體存取控制子層管理實體係可透過一「廣播發現過程」而找出該節點之所有鄰接(或是經直接連接射頻鏈路)。其係可隨機地進行以決定何時應開始發送廣播發現訊框並且接著選擇在哪一個頻道上發送該廣播發現訊框(通道切割係可被隨機地進行)。其接著係可透過每一個通訊槽來循環，在下一個通訊槽上傳送每一個接連之廣播發現訊框，於最後一個通訊槽處回繞(wrap)。在該較佳實施例中，此過程係保證一廣播發現訊框以該跳頻展頻式網路之跳躍序列而被發送在每一個通道上。
在該等示範性實施例中，對廣播發現係有二種模式：主動(aggressive)及被動。當電力開啟，該裝置係可進入主動進取式發現模式，其中該裝置係以隨機時間間隔來發送出發現訊框，該等時間間隔係可為毫秒(milliseconds)之等級。當該主動發現期間已經過期時，該裝置係可進入被動發現模式。在被動發現模式中，一節點係可在發送多個廣播發現訊框之間等待一較長時間，其典型地係為數分鐘之等級。
一旦該發現過程找到一鄰節點(鄰接)或是一組鄰節點時，該媒體存取控制子層管理實體接著係可對該等經發現鄰節點查詢與它們的直接鄰節點(較佳地在回應中係將提供所有該等直接鄰節點)。此查詢係可被完成以更快速地發現該網路環境(在相較於廣播大量訊框以期待接觸任何一個特定裝置)。該鄰節點查詢機制較佳地係為一簡單查詢/回應：一接收一鄰節點查詢之節點係在其之列表中將 準則施加至所有節點，並且較佳地所有「符合」該準則之節點係被置放在該鄰節點回應中。假如沒有給定準則，則在該列表上之所有該等節點係可被置放在該鄰節點回應中。
該媒體存取控制子層管理實體在發現結束時係通知該資料鏈路轉送器，意即，所有(較佳地)節點係已經爲它們的鄰節點而被查詢，並且一嘗試係已經被作出以聯繫該些鄰節點。
使用由該媒體存取控制子層管理實體所建立之鄰節點列表，該資料鏈路轉送器係將嘗試並且係找出經宣告出口路線。係藉由監聽來自該媒體存取控制子層管理實體之鄰節點列表中的裝置之「網路宣告(Network Advertisement)」(NADC)信息而可完成此任務。
該網路宣告信息係可宣告一組出口路線，其係可包含該出口路線之路徑成本以及跳躍計數。路徑成本係為在所有候選路徑之間關聯於該出口(存取點)之最低成本。跳躍計數係為必須被採用以抵達該出口之最高跳躍數目。跳躍計數係被用來避免路由迴圈，而且係並未被用在配合該路徑成本。該網路宣告信息之格式係被顯示於圖3中。該目的地媒體存取控制位址係為該網路宣告最終來源之裝置的媒體存取控制位址。在多數情況中，因為網路被它們的出口節點所識別，所以該裝置係為該出口點(或該存取點)。
由以網路宣告信息形式所接收之宣告，每一個節點係 能建構一路由表，其係列表可利用網路、識別該等網路中每一者之出口節點(存取點)、以及至該出口節點之可利用路徑。較佳地，該等可利用路徑中每一者係以一下一個跳躍、敘述該路徑類型之旗標、以及該等鏈路與路徑成本而被敘述。該等旗標係指示一種路線-不論該路線是否係為該表中之一永久登錄、不論該路線是否係能由該節點所宣告等等。在該較佳實施例，該節點係將決定註冊於其中至該網路之總成本(鏈路及路徑成本)為最低之上行節點。其他實施例係可使用其他準則，其係包含在提供長期出口至該網路上該鏈路之有效可靠度。其中可在該路由表中所擷取之資訊的一實例係被展示在圖4中。
由該路由表資訊，節點係可建構一具有一轉送或下一個跳躍表，其係具有一目的地媒體存取控制位址列表、一關聯於每一個位址之類型、以及對於其之路徑成本。在該目前較佳實施例中，該類型係反映出關聯於該目的地之挑選偏好，並且係可為下列五個中一者：來源路由、逐跳躍、直接鄰接、導覽蹤跡(bread-crumb)、或是本地(local)。圖5係提供可被列表之路由類型的一實例。在該逐跳躍類型之一目的地情況的目前較佳實施例中，該目的地係沿著來自該來源節點而被列表。在一來源路由之一目的地的情況中，一跳躍陣列隨著該目的地而被明確地陳述於該轉送表中。對於相同目的地之多重登錄係可依偏好程度而被列表，該偏好程度係可由該旗標類型以及該路徑成本而被決定。在該目前較佳實施例中，當嘗試抵達在下文實例中之 目的地4時，該節點首先係將使用該等逐跳躍登錄中一者，其係被維持在一藉著遞增路徑成本之排序的經鏈路列表中。在其他實施例中，藉由組織一至該目的地位址的一組轉送路徑，該路由演算法係允許於該來源節點處所維持之路由資訊以創造一對於目的地4之來源路線登錄。還有在其他實施例中，該節點係將使用導覽蹤跡路線，其係已經揀選自某一時點上之通過流量中。
鄰節點維持
在該目前較佳實施例中，上行鄰節點以及下行鄰節點係經常地透過媒體存取控制子層管理實體信標(beacon)或是目標週期持續存活(keepalive)信息而被維持，該信標以及信息係被使用於同步該等時中並且確保節點仍能彼此交換封包。此經常接觸以及回授係可由該第二層路由層而被使用以爲多重目的，其係可包含：‧鄰節點更新係以時序更新信標而被通訊至下行裝置。
‧節點係使用該媒體存取控制子層管理實體，以偵測其之下行或是上行是否已經離開
一節點之上行鏈路特徵係可改變，例如，當：‧上行節點係離開
‧偵測一新較佳上行
‧鏈路品質係改變(隨著時間被平滑化)
在該目前較佳實施例中，該些規則係遞迴地被施加至一路徑中之所有上行節點。當一調整發生時，該節點係重 新計算至其之出口節點中每一者的成本。當一節點至其之上行的成本顯著地改變至該節點路由經過之該等網路中一者的成本時，該節點係在下一組媒體存取控制子層管理實體信標中將此資訊散佈至其之下行節點。在該目前較佳實施例中，在網路資訊上之一改變係以一「鄰節點列表」信息而被傳播，以及該協定類型欄位係被設定成0x2以指示一部分的列表改變正被散佈。在一個實施例中，此係能反映加入新網路或是改變現存網路之成本。當一上行消失以造成一特定網路有效地變為不在可路由時，一「鄰節點列表」信息係以該協定類型被設定成0x3而被發送，來指示該網路係已經被移除自該上行節點網路列表中。
在該目前較佳實施例中，該存取點係藉由單播至其之週期性網路註冊信息而被通知關於在網路拓僕上的改變。該些信息係可藉由於該存取點之網路內的每一節點而被發送，並且係可含有其之上行節點的一完整列表，及/或至上行節點中每一者的鏈路成本。
在該目前較佳實施例中，該媒體存取控制子層管理實體係保留二個經平滑化平均值，其係能被該資料鏈路轉送器所使用以為決定用於路由目的的鏈路成本：一平滑RSSI以及一平滑化info成功百分比。該措辭「平滑化」係提及在該資料上所作出的平均類型。在該目前較佳實施例中，該平均係使用下列公式：平滑平均值=A*平均值+B*取樣值；B=(1-A)。此平均類型係不需要一大量之記憶體以用於儲存(如相對於儲存最後N個取樣值而言)， 並且係亦具有一可控制的「歷史」數量。該措辭「歷史」係提及該新數值影響該目前平滑平均值之程度。此係可受控制於該A值以及該B值：較大A值係意謂該平均值具有超過較小A值的歷史。其他實施例係能使用在普遍網路條件下理想的其他平均技術。
該RSSI係為接收訊號強度指示(received signal strength indicator)。此數值係可對自一節點所接收之所有訊框進行測量。在一些實施例中，當該數值並未給定該鏈路之位元錯誤率的一清楚指示時，此數值在該鏈路品質計算上係僅有有限使用。較佳地，當任何訊框被接收自一節點時，該訊框之接收訊號強度指示係利用該公式而被平均成為該平滑接收訊號強度指示。
在該目前較佳實施例中，該「info」成功百分比準則被使用作為鏈路品質之最佳測量並且因此在作出路由決定上。該「info」成功百分比係為封包成功率之一形式。該措辭「info」係被用來指稱除了開始該等通訊之訊框的訊框。被發送至在其之跳躍序列上所目標的節點之第一訊框係能由於干擾或是由於該接收器正在忙線中而失敗。在僅包含該目標節點正在監聽之訊框而不包含於該通訊開始時之訊框上，該「info」成功百分比係提供一不隨著該接收器之負載而大幅變化的鏈路品質測量。此「info」成功百分比係被視為鏈路品質之最佳指示。
與上行鄰節點之節點註冊
每一個節點係可明確地註冊於其傾向使用在一網路中 的上行節點。此註冊係意謂該上行節點將嘗試保持關於該註冊節點之最新時序資訊，並且保持一下行路由表登錄。此係確保該流量能不僅流向該出口，而且能回流至該節點。
該節點係藉由發送一「上行註冊」信息而其之上行節點註冊。此「上行註冊」信息係含有該裝置之型態，以及一鄰域健全度量。該鄰域健全度量係被用來在一上行變為過載時來剔除下行節點。具有一低鄰域健全度量(並且因此推測為低路徑多樣性)之裝置係優先地被挑選在該裝置具有高鄰域健全度量之前。
對於該「上行註冊」信息之格式係被詳述於圖6中。該信息類型係指示其為一上行註冊。該鄰域成本係為基於潛在上行節點數目以及主動上行節點數目之組合的鄰域健全度量。
潛在上行節點係使用一「上行註冊確認」信息而正性地或負性地確認「上行註冊」信息。一裝置之「鄰域健全」係基於此確認數值而被更新。潛在上行節點係給定少於經確認上行節點的權重。
對於該「上行註冊確認」信息之格式係被給定在圖7中。該類型係指示其為一「上行註冊確認」信息。該「Seq Num」係為由請求者所發送於「上行註冊」信息中的順序編號。該回應之狀態碼(status code)係能為下列中一者：‧0x0，節點係成功地加入
‧0x1，節點係加入失敗
‧0x2，節點係由於高負載而被拒絕
‧0x3，節點係已經被維持
與存取點之節點註冊
一節點係藉由發送一單播「存取點註冊」信息(AREG)而將其本身註冊於一存取點。該存取點註冊信息係含有在該存取點之網路上的節點位址列表，該註冊節點係用作為一上行節點；以及關聯於該些上行節點中每一者之鏈路成本。該存取點註冊信息係亦包含有一其他候選網路(由該些網路之出口節點所代表)列表以及其之成本。
該存取點註冊信息之格式係被給定於圖8中。該類型欄位係被設定以指示其係為一存取點註冊信息。假如有更多資料要發送，則該M位元係被設定。Seq Number係為該註冊信息之順序編號。信息編號係在該註冊信息以多重部分被發送時而被使用。每一個存取點註冊鄰節點在由該註冊節點所使用之路徑中係敘述一上行節點。
對於該存取點註冊信息內之一存取點註冊鄰節點敘述之格式係被給定於圖9中。該媒體存取控制位址係對應該上行節點或是係對應該註冊節點知會該存取點所關於的一網路出口點。成本係為對於該上行節點或是要被敘述之網路出口點的經記錄成本。該E位元係為該網路出口節點位元。假如該鄰節點敘述代表一網路出口點而非代表一上行鄰節點，則該E位元係被設定。
當節點成功地註冊於該存取點時，該存取點係將該節點置放在其之路由表中，並且係確保該存取點保持在該節 點上之狀態為最新。該節點係發送週期性註冊信息至該存取點(大約每12小時一次)。該存取點在看見後續存取點註冊信息時係將更新其之路由表。假如該存取點錯失三個連續註冊信息，該節點係將被剔除自該存取點之路由表，並且該節點係將需要重新註冊其本身。
爲回應一首次成功註冊，該存取點較佳地係將向下發送一組含有任何網路組態資訊之類型長度數值。除了別的以外，此列表係能包含該存取點之全球可路由IPv6前置碼、存取點之媒體存取控制位址、網域名稱服務伺服器位址、網路傳輸計時器，以及關於第2層/第3層路由之任何其他變數。
假如一存取點隨著太多節點而變成過載，該存取點係能開始剔除具有其他候選網路之節點。該存取點係可留意在該存取點註冊信息中所回報的不同網路來評估，並且係可自該網路中移除最健全候選者。
一節點開始之目前較佳過程係能使用該等圖10及圖11而被總論如下。圖10係顯示具有提供出口至網路1 (1010)之存取點1 (1021)以及存取點(2) 1022的網路布局。中繼點R1 (1031)、R2 (1032)、以及R3 (1033)與存取點AP1以及AP2係被假設已經運作。M1 (1041)係為該第一末端-節點，其在該網路中之開始過程係被敘述在下文中。表2a以及表2b係列表所有被偵測並且被建立之鏈路的鏈路成本。
當M1 (1041)開始時，媒體存取控制子層管理實體鄰節點掃描在該第1步驟中係發現R2 (1032)以及R3 (1033)之鄰接。在鄰接建立時，R2 (1032)以及R3 (1033)係發送網路宣告信息。具體而言，在該第2步驟中，R2 (1032)係發送一網路宣告信息，其係宣告一個經由存取點1 (1021)而至網路1 (1010)之出口路線。該信息係 含有存取點1 (1021)之媒體存取控制位址、該網路位址類別或是子網路遮罩(IPv6或IPv4位址)、由R1 (1031)所看見至M1 (1041)的鄰接成本、抵達該出口節點所採取之最大跳躍數目(2)、以及至該網路之最低路徑成本(35)。使用一簡短註記，我們係能陳述為[R2 (1032)發送網路宣告(30, MAC_ADDRESS(存取點1 (1021)), 2, 35)]。要注意的是：R2 (1032)係並未宣告其具有至存取點1 (1021)之直接路線，其係因為該路徑成本45遠大於35。接下來，在該第3步驟中，R3 (1033)係發送網路宣告信息以回應宣告一個經由存取點2 (1022)之出口路線。以該簡短註記，我們係能寫為[R3 (1033)發送網路宣告(15, MAC_ADDRESS(存取點2 (1022)), 1, 40)]。隨之在後於該第4步驟中，M1 (1041)係藉由加入該路徑成本以及該鏈路成本來計算該網路之總成本，並且係建立一經排序下一個上行跳躍列表來使用。上行節點R3 (1033)係具有55之一總成本，而上行節點R2 (1032)係具有65之一總成本。R3 (1033)因此係為較佳地，並且在該列表中係如上文該表2a以及該表2b中所指示被置放於R2 (1032)上。在該第5步驟中，M1 (1041)係藉由發送一上行註冊信息至R3 (1033)而嘗試著註冊於R3 (1033)，並回報沒有其它用於此出口之可能節點。該第6步驟係在R3 (1033)發送一上行註冊確認信，息至M1 (1041)時而發生接受M1 (1041)。M1 (1041)係因為其不具有其它用於此出口之潛在節點而被接受。隨之在後為該第7步驟，其 中M1 (1041)係藉由發送一上行註冊信息至R2 (1032)而嘗試註冊於R2 (1032)，並回報沒有其它用於此出口之可能節點。接著來到該第8步驟，其中R2 (1032)係發送一上行註冊信息至M1(1041)以接受M1(1041)。M1(1041)係因為不具有其他用於此出口之潛在節點而被接受。在該第9步驟中，M1 (1041)係藉由發送存取點註冊信息而嘗試著註冊於存取點2(1022)進行。M1(1041)回報R3(1033)作為其傾向使用之一上行節點。該第10步驟係隨之在後，其中存取點2 (1022)係藉由發送存取點註冊信息而接受M1 (1041)，並且將該網路組態(尤其是IPv6位址、網域名稱服務位址、存取點2 (1022)之網路前置碼)傳通至M1(1041)。存取點2(1022)現在係能路由至M1(1041)。
下一個步驟或是該第11步驟，其中M1 (1041)係藉由發送存取點註冊信息而嘗試註冊存取點1 (1021)。M1 (1041)係回報R2(1032)作為其傾向使用之一上行節點。在該第12步驟中，存取點1 (1021)係藉由發送存取點註冊信息而接受M1 (1041)，並且係將該網路組態(尤其是IPv6位址、網域名稱服務位址等等、存取點1 (1021)之網路前置碼，)傳通至M1 (1041)。存取點1 (1021)同樣係能路由至M1 (1041)。接下來在該第13步驟中，M1 (1041)係以其之IPv6位址透過存取點2 (1022)而發送一動態網域名稱服務(RFC 2136)更新信息至該網路1網域名稱服務伺服器。該最後一步驟發生在：M1 (1041)係以其之第二IPv6位址透過存取點1 (1021)而發送一動態 網域名稱服務(RFC 2136)更新信息至網路1網域名稱服務伺服器。
用於當一改變發生在該網路中時更新路由的方法係使用在1000之網路中改變的一鏈路成本之一實例而被說明。 該經改變網路係被描繪在圖12中，以及為黑線之僅有差異係指示自R1 (1031)至存取點1 (1021)之路徑成本已經自20改變成5。
首先，因為R2 (1032)使用R1 (1031)作為至存取點2 (1021)之上行，R1 (1031)係透過媒體存取控制子層管理實體來更新R2 (1032)。R2 (1032)係重新計算其至存取點2(1021)之成本。該成本現在係為15。R2(1032)係透過媒體存取控制子層管理實體來更新M1 (1041)關於該新路徑成本20。M1 (1041)接著係藉由加入該路徑成本以及鏈路成本來重新計算網路之總成本，並且係建立一經排序下一個上行跳躍列表來使用。上行節點R3 (1033)係具有55之一總成本，而上行節點R2 (1032)係具有50之一總成本。R2 (1032)因此現在係為較佳地，並且於列表中係被置在R3 (1033)上。該經重新排序路線資訊列表係被顯示於圖13中。最後，R1 (1031)、R2 (1032)、以及M1 (1041)係經由其之下一個週期性存取點註冊信息而發送該經更新資訊至存取點2 (1021)以及存取點2 (1022)兩者。
描繪於圖14中之一小型射頻網路接下來係將被用來說明該路線決定以及傳播如何作用在一典型情境中之較佳實 施例，其中該等存取點(1520系列)以及中繼點(1530系列)係先出現並且接著末端-節點(1540系列)係再出現。如圖15中所示，該等鏈路成本係被映射在彼此建立通訊於射頻層中的節點之間。圖16係配合圖17被使用以說明該較佳實施例，其中一完整交換序列係發生在該等節點之間，以建立用於將封包傳遞上行至該經宣告網路內或自該經宣告WAN網路下行至該射頻網路之路線以及路徑。
要被注意的是：在圖17之步驟4中，R2 (1532)係從不回頭對R1 (1531)宣告經由R1 (1531)進入Netl之3跳躍路徑。此種不沿著一已經橫越路徑往回宣告路由資訊之技術係被稱為「水平分隔(split horizon)」技術並且係避免路由迴圈。
在一個目前較佳實施例中，該路由機制係被調適為相容於以及受益於在該較佳實施例之無線網路中所使用的跳頻展頻(FHSS)存取方案，並且係槓桿作用一些跳頻展頻之固有運作特性。在該跳率技術中規律之時序更新係需要的以對付於各種節點內之時鐘漂移，該等節點係須要保持同步以同步地交換封包。該路由協定係藉由使用該跳率時序更新作為用於發送鏈路狀態資訊之「持續存活」信息而將封包額外負擔(overhead)保持為最小。另或者，時序更新係亦能揹負在任何被轉送之資料封包上。除非另外指明，否則持續存活信息係為被發傳送以更新資訊之信息，並且係可規律地被發送。亦可被用來更新路由資訊之「仍然存活(I'm alive)」信息典型地係被發送，以例如在一 節點被初始供電或是被引入一網路內時來宣告。
在此一實施例中，在傳統認知的路由協定上，係不能有廣播在使用跳頻展頻方案之一網路上。節點係直接地一次次被目標為封包交換。在本發明揭示內容之路由協定係使用一廣播之一抽象概念，藉此使用所有設為1(以十六進位計之ff: ff: ff: ff: ff: ff)之8位元組媒體存取控制位址的鏈路層廣播訊框係被傳輸在每一通訊槽或是開始於一隨機選擇通訊槽處之頻道，並且係被傳輸在每一個傳輸之間的一預等待時間內。
在本經揭示發明之較佳實施例中，本文中所述路由協定係使用在一跳頻展頻無線網路中之信標能力，其中一信標係一為在某一已知跳率序列上所有鄰節點均能辨認之週期性廣播。能由多重鄰節點所接收之廣播信標係遠有效率於發送一路由更新至每一個鄰節點。相較於，一信標係亦為一具有較小於一路由更新之額外負擔的較短傳輸，其係因為沒有確認信息並且在失敗時係有較少重新傳輸封包。
在一個目前較佳實施例中，本文中所述路由協定係被設計為係利用在該網路中之網路裝置(節點)的共同計算資源，來代替中繼在該無線網路之根源處的閘道器上，以計算以及散佈路線至所有節點。基於具有對於每一條路徑以及每一個跳躍之相關聯路徑成本的出口路線宣告，該末端-節點係挑選一組較佳之經排序上行節點多重性，以使用作為下一個透過多重存取點(係亦被稱為閘道器)而離開至一WAN網路的跳躍。在該主要路線上行或至該存取 點失敗時，退回至該末端-節點之資料庫中的次級路線及/或存取點係為立即地而無須等待任何路由演算法，以重先收斂自從已經預先收斂的路線。
在一個目前較佳實施例中，該路由協定係允許節點自一個WAN網路遷移至另一個WAN網路。當一上行節點宣告其之已知路線至一下行節點時，該上行節點係發送出一組出口路線至所有可利用WAN網路。於每一節點處之路由表系列表對於所有可利用WAN網路之通過多重存取點的下一個跳躍，而在該主要或是預設網路並為不可用時作出一快速遷移。
在一個目前較佳實施例中，每一節點係將其本身註冊於其傾向使用之所有上行節點。該上行節點現在係能對於該等節點之一下行路由表登錄。通往一末端-節點之流量係能主要逐跳躍地被路由，其中僅有自該來源或是任何節點之下一個跳躍係後續地被加入該封包之信息標頭。當然，該目的地位址係慣例地被包含。其中該封包必須通過之整個經排序節點列表由該閘道器所明確陳述於信息標頭中的來源路由係亦於此演算法之範疇內。在本發明中所揭示之路由協定係允許每一個節點在其之知識庫中具有多重下一個跳躍，並且係給予其之能力以自該等跳躍中選擇以用於逐跳躍轉送。這樣作，該等封包係能繞行有問題鏈路而沒有傳輸失敗以及重新傳輸，並且係在一無線網路中遠較為有利的，其中該等射頻鏈路本質上傾向為短暫的。此外，本發明係避免開放末-端路線發現迴圈，其中該來源 路由技術係被強迫在故障鏈路存在時。
本文中所示該示範性路由協定係具有「導覽蹤跡」路線之準備，其係為由一節點自通過其之流量中所蒐集的交替路線。當該經分配記憶體已滿以及當「導覽蹤跡」路線在一特定時間數額之後變為老舊時，該等路線係被丟棄自該節點之路由表中。除了經宣告路線之外的該些路線係服務為擴大一節點可利用之冗餘鏈路列表，以用於確保一封包之成功傳輸。
本文中所述路由協定係致能對一節點可利用之下一個跳躍得分類以及優先排序，以將封包路由至一IPv6網路中的一目的地。該分類邏輯係可以不同實施方式來變化。在該目前實施例中，該分類邏輯係使用該路線資訊之起源以及至該目的地之路徑成本與至該希望跳躍之鏈路成本兩者。例如，自一「導覽蹤跡」路線中所揀選之一下一個跳躍(其係被零碎蒐集自使用一不經常路徑通過之流量)相較於被標示為頻繁使用於「逐跳躍」流量中的一下一個跳躍係被給定較少偏好。於該「導覽蹤跡」種類或是該「逐跳躍」種類內之多重下一個跳躍係將依據該路徑成本而被分類成為一經排序列表。係有其它可利用於路線挑選之選項，並且該些選項係被敘述於本發明之細節中。
本文中所述示範性路由協定係允許該分類邏輯之延伸，以偏好該大部分目前使用鏈路或是該通過在一可組態視窗上之最多流量的鏈路(並且因此被視為「性能強大的」)較大之偏好度，因而致能較高的流量控制。為繞行 過載鏈路，當一節點選擇下一個最佳跳躍來使用時，在每一個至一下一個可能跳躍之可利用鏈路上的一目前流量負載測量係亦被考量。
藉著一節點被允許註冊於多重網路上(造成該節點得到多重網際網路通訊協定位址)以及該網域名稱服務伺服器能夠依據用於解析該節點之主機名稱的可組態，現在係有一種用於控制流量進入該射頻區域網路內之方法。
用於路由之負載平衡以及強健輪替(rollover)機制
圖18係顯示一特別網路佈署情節，其係槓桿作用此申請案中所述之路由演算法以提出負載平衡以及強健輪替機制。
本文中所述演算法係可特別地調適為諸如圖18中所示的一種部署。註冊於多重出口點之見解以及可調整鏈路成本之見解係可被槓桿操作，以致能多層的(幾乎)瞬間容錯移轉(fallover)。例如，假如該存取點類型(1810)之一裝置存取點-1故障，則該下一個可利用存取點-2基本上係可立即地被選擇。再者，假如存取點-2故障，封包係能容錯移轉至經由存取點-3之路由，並且依此類推。聯合所有該等存取點於一較為中央位置處係促進網路透過所有該等存取點至該等末端-節點之路線宣告，以造成該些末端-節點註冊於所有該等存取點而不是一個或兩個存取點(如在一其中該等存取點係分散於各處之情節中)。該些上至中央位置處之不同存取點的路線就鏈路成本來說係看起來非常類似，以確保該些路線係成功至該等節點之路由 表(在該較佳實施例中)並且因而提供一強健容錯移轉機制。中繼點(1830)係可被用來延伸該些宣告之可及範圍，以爲較佳的存取點至末端-節點比。再者，在該等存取點上之流量管理原則係可被用來調整於該存取點處之鏈路或是路徑成本，以達成負載平衡或是致能資源保存以用於某些流量類型。
本發明係已經藉著參考特定實施例而被敘述。然而，對於熟習本項技術人士將立即顯明的是：將本發明以除了上文所述該等較佳實施例之形式以外的特定形式來具體化係可行的。此係可被完成而沒有脫離本發明之精神。
因此，該較佳實施例僅僅係為說明性並且係不應該以任何方式被視為限制性。本發明之範疇係由該等附加申請專利範圍所給定而不是該先前說明，並且屬於該等申請專利範圍內之所有變化以及對等物均係傾向被包括於其中。
100‧‧‧通訊網路
110‧‧‧廣域網路
120‧‧‧存取點/閘道器
130‧‧‧裝置/電池供電裝置/節點
140‧‧‧裝置/恆定供電裝置/節點
150‧‧‧中央伺服器
160‧‧‧無線區域網路
170‧‧‧公共設施網路
171‧‧‧電子裝置
172‧‧‧無線區域網路
173‧‧‧存取點
174‧‧‧廣域網路
175‧‧‧後端辦公室系統
200‧‧‧鏈路層標頭
300‧‧‧網路宣告信息格式
1010‧‧‧網路1
1021‧‧‧存取點1
1022‧‧‧存取點
1031/1032/1033‧‧‧中繼點
1041‧‧‧末端節點
1510‧‧‧網路1
1520‧‧‧存取點系列
1530‧‧‧中繼點系列
1540‧‧‧末端-節點系列
1810‧‧‧存取點類型
R‧‧‧中繼點
M-1‧‧‧節點
M-5, M-6, M-18, M-2, M-12‧‧‧上行節點
圖1A係說明一個可行實施例的整個網路架構。
圖1B係一個可行實施例之整個網路架構之替代表示方式。
圖1C係一個可行實施例之一無線公共設施網路的一廣義方塊圖。
圖2係一正被路由之封包的鏈路層標頭之逐位元結構的一表示方式。
圖3係顯示由一節點所發送關於至該節點已知之一特定網路的最佳路徑之網路宣告信息(Network Advertisement message)的格式。
圖4係一在一節點自其之鄰節點接收網路宣告後於該節點處所建構的路由表(routing table)之經簡化表示方式。
圖5係一目前可於一節點處不同路線類型之一路線列表的實例。
圖6係顯示對於由一節點所發送至另一上行節點之一「上行註冊(Upstream Registration)」信息的格式。
圖7係一對於由該上行節點所發送至該註冊節點之「上行註冊確認(Acknowledgement)」信息的示範性格式。
圖8係一由一節點所發送至該節點想要註冊的存取點(AP)之一「存取點註冊」信息的示範性實例。
圖9係進一步說明於該「存取點註冊」信息內所含有之AREG鄰節點敘述的內容。
圖10係顯示一其中一末端-節點透過多重中繼點而被連接至超過一個提供進入一個WAN網路之存取點的網路廣域網路。
圖11係一圖10中所描繪之網路裡的開始過程期間在該末端節點M 1041中所產生用於出口至網路之經排序上行跳躍列表的表示方式。
圖12係描繪圖11其中在該等鏈路成本中一者已經發生一改變的網路。
圖13係一圖12中所描繪之網路裡的路由更新過程期間在該末端節點M中所產生用於出口至一網路之經排序上行跳躍列表的表示方式。
圖14係代表一其中多重存取點、中繼點以及端點裝置逐一出現的樣本網路。
圖15係顯示一個可行實施例中在能彼此建立射頻通訊鏈路的所有節點之間的鏈路成本之映圖。
圖16係提供在圖17中所使用的記號說明。
圖17係一當一節點在圖14之網路中被啟動時所發生之路線決定以及傳播過程的總結。
圖18係敘述一用於適應性路由之多重出口/多重網路組態。
100‧‧‧通訊網路
110‧‧‧廣域網路
120‧‧‧存取點/閘道器
130‧‧‧裝置/電池供電裝置/節點
140‧‧‧裝置/恆定供電裝置/節點
150‧‧‧中央伺服器
160‧‧‧無線區域網路
M-1~M-20‧‧‧末端-節點/節點

Claims (40)

  1. 一種一來源節點之電腦實施方法，該方法係包括：藉由廣播至少一個發現訊框至一無線跳頻展頻(FHSS)通訊網路中的複數個節點，來發現在該無線跳頻展頻通訊網路中的鄰近節點；經由一被接收自該等經發現鄰近節點以回應該廣播至少一個發現訊框的確認路線宣告信息，來接收關於該無線跳頻展頻通訊網路之至少一個出口節點的資訊；經由所接收以回應一節點之持續存活信息的路由更新信息以及新路由確認路線宣告信息，來接收關於該無線跳頻展頻通訊網路之至少一個出口節點的資訊；以及自該等經發現鄰近節點中挑選一鄰近節點，以用於轉送一封包至該出口節點。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其係進一步包含：計算鄰近節點之一優先權列表，該鄰近節點之優先權列表係使用在挑選一用於轉送一封包至該出口節點的鄰近節點，其中計算該優先權列表係基於多個路徑成本，該等路徑成本係用於至少一個使用該相對應鄰近節點而在節點之間沿著一路線之一區段通往該出口點的跳躍，以及其中包含一路徑成本之出口節點資訊係被接收以回應路線發現以及該來源節點之持續存活信息，該路徑成本係用於至少一個在節點之間沿著一路線的一區段通往該出口點之跳躍。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中廣播之路線發現以及持續存活信息係使用一被傳送至一預定位址的鏈路層廣播訊框而被發送，其係由該無線跳頻展頻通訊網路中複數個節點所辨識作為指示一廣播信息。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該鏈路層廣播訊框係被傳送在一預先定義的頻率以及時槽上。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其係進一步包含：使用一跳頻展頻信標來發送一時序更新信息至該無線跳頻展頻通訊網路中至少一個其它節點。
  6. 如申請專利範圍第2項之方法，其係進一步包含：註冊於至少一個出口節點。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其係進一步包含：註冊於至少一個在該無線跳頻展頻通訊網路中之中間節點，該中間節點係使用該相對應鄰近節點而沿著一路線之一區段通往該出口點。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其係進一步包含：回報一關聯於具有一域名稱服務伺服器之註冊節點的網路位址。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其係進一步包含：接收一來自該無線跳頻展頻通訊網路中之一節點的註冊信息；以及註冊在一節點列表中之節點以用於接收出口路線資訊。
  10. 一種在一無線跳頻展頻通訊網路中路由之方法，該 方法係包含：藉由廣播至少一個發現訊框通往一無線跳頻展頻通訊網路中的複數個節點，來發現在該無線跳頻展頻通訊網路中之下一個跳躍節點；自該廣播至少一個發現訊框至該無線跳頻展頻通訊網路中的該等節點，來發現至少一個存取點通往該無線跳頻展頻通訊網路；註冊於該至少一個通往該無線跳頻展頻通訊網路的存取點；挑選複數個節點作為用於與至少一個存取點相通訊的下一個跳躍節點；接收來自該等經發現下一個跳躍節點中至少一者的路由資訊；以及建構一來自由該等經發現下一個跳躍節點中所接收之路由資訊的路由表，其中該路由表係包含至少一個通往該無線跳頻展頻通訊網路中一給定目的地節點的交替路徑。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中接收自該等經發現下一個跳躍節點中至少一者的路由資訊係以回應一路線發現信息。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中接收自該等經發現下一個跳躍節點中至少一者的路由資訊係以回應一來自一來源節點的持續存活信息。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中來自該等經發現下一個跳躍節點的回應係為先前經接收路線宣告信息 的更新。
  14. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該路由表係進一步包含偏好資訊，該偏好資訊係詳述通往該無線跳頻展頻通訊網路中一給定目的地節點之交替路徑的優選順序。
  15. 如申請專利範圍第10項之方法，其係進一步包含：轉送路由表資訊至該無線跳頻展頻通訊網路中之至少一個其他節點，其中該路由表資訊係包含詳述通往該無線跳頻展頻通訊網路中一給定目的地節點之優選交替路徑順序的偏好資訊。
  16. 如申請專利範圍第10項之方法，其係進一步包含：接收一為該無線跳頻展頻通訊網路中一特定目的地節點的封包；挑選一適於傳送該經接收封包至該特定目的地節點的下一個跳躍；以及轉送該封包至該經挑選下一個跳躍。
  17. 如申請專利範圍第12項之方法，其係進一步包含：接收一為該無線跳頻展頻通訊網路中一特定目的地節點的封包；挑選一適於傳送該經接收封包至該特定目的地節點的下一個跳躍，其中該適於傳送該經接收封包之下一個跳躍的挑選係依據該偏好資訊而被作出，該偏好資訊係詳述交替路徑的優選順序；及轉送該封包至該經挑選下一個跳躍。
  18. 如申請專利範圍第10項之方法，其中下一個跳躍節點之發現係包含廣播至少一個發現訊框至該無線跳頻展頻通訊網路中的複數個節點。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其係進一步包含：接收網路出口宣告信息以回應該廣播至少一個發現訊框至該無線跳頻展頻通訊網路中的該等節點，該等網路出口宣告信息係包含在該無線跳頻展頻通訊網路之至少一個出口節點上的資訊。
  20. 如申請專利範圍第10項之方法，在出口節點發現以及自該相關聯存取點中網路位址識別的接收之後，該等節點係註冊於一網域名稱服務伺服器。
  21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該無線跳頻展頻通訊網路之網路位址係為IPv4或是IPv6中一者。
  22. 一種在一無線跳頻展頻網路中通訊之方法，該方法係包含：接收一於該無線跳頻展頻網路中一轉送節點處的封包，該經接收封包係包含一對應於該無線跳頻展頻網路中一目的地節點之目的地位址以及至少一部分通往該目的地節點之路線；決定一優選路線是否係存在以用於傳送該封包至該目的地節點，並且在決定該優選路線係存在的事件上，以該優選路線取代來自該封包之經接收路線；以及依據在該封包中所包含的路線來轉送該封包至該無線跳頻展頻網路中的另一個節點。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該至少部分路線係被包含在源自於一存取點的經接收封包中。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該至少部分路線係為一完整路線，該完整路線係詳述該封包在該存取點以及該目的節點之間要橫越的節點。
  25. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該優選路線係被決定自該轉送節點之一路由表中的至少兩條路線，該等至少兩條路線係自該轉送節點至該目的地節點。
  26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中在該等至少兩條路線之間的決定係基於一關聯於該等至少兩條路線中一路線的偏好數值。
  27. 如申請專利範圍第22項之方法，其係進一步包含：發現在該無線跳頻展頻通訊網路中之下一個跳躍節點；自該等經發現下一個跳躍節點中至少一者接收在一持續存活信息中的路由資訊，該持續存活信息係被包含在一跳頻展頻時序更新信息中；及建構一來自由該等經發現下一個跳躍節點中所接收之路由資訊的路由表，其中該路由表係包含至少一個通往該無線跳頻展頻通訊網路中之一給定目的地節點的交替路線。
  28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該給定目的地節點係為一存取點。
  29. 如申請專利範圍第27項之方法，其中計算一交替 路線係基於自該轉送節點至該目的地節點的一路徑成本。
  30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該路徑成本係包含一用於至少一個在節點之間沿著一交替路線之一區段的跳躍之鏈路成本。
  31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該等下一個跳躍鄰近節點之一優選列表係被建立以使用在發送或是接收封包。
  32. 如申請專利範圍第31項之方法，其中關聯於自該轉送節點到該目的地節點之一路線的偏好數值係基於該路線之路徑成本。
  33. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該路徑成本係基於下列中至少一者：沿著關聯於該路徑成本之路線中至少一區段的鏈路品質、鏈路可靠度、或是一封包傳輸成功率。
  34. 如申請專利範圍第33項之方法，其中一權重準則係被使用在該路徑成本的成分之間，以決定用於一候選路線的偏好數值。
  35. 如申請專利範圍第22項之方法，其係進一步包含：在一持續存活信息中傳送所包含且在轉送該封包至該無線跳頻展頻通訊網路中至少一個其他節點上所使用的路線，其中該持續存活信息係被包含在一跳頻展頻時序更新信息中。
  36. 如申請專利範圍第35項之方法，其中在決定該優選路線係存在的事件上，傳送所包含且在轉送該封包至該 無線跳頻展頻通訊網路中至少一個其他節點上所使用的路線係被實行。
  37. 如申請專利範圍第36項之方法，其中在該封包中所包含之路線係被傳送至一存取點。
  38. 如申請專利範圍第35項之方法，其中以該經傳送路線所傳送之資訊係包含關聯於該經傳送路線和該經傳送路線之路徑成本的偏好數值中至少一者。
  39. 如申請專利範圍第35項之方法，其中藉由廣播至少一個發現訊框至一無線跳頻展頻通訊網路中的複數個節點，在該無線跳頻展頻通訊網路中的鄰近節點係被發現。
  40. 如申請專利範圍第22項之方法，其中在該無線跳頻展頻通訊網路中之節點係藉由發送周期性時序信標以及時序對準廣播信息，來維持時序同步以及頻率跳躍同步。
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