TWI433481B - 收集及報告關於無線網路中無線裝置的通信頻道情況的資料 - Google Patents

Description

收集及報告關於無線網路中無線裝置的通信頻道情況的資料

此發明係關於無線裝置及無線網路，且更具體言之，其關於收集有關用於一無線裝置之通信頻道之情況之資料，及將該資料報告給一無線網路。

無線網路逐漸普遍用以提供各式各樣裝置之增強能力一種類之無線網路係一無線個人區域網路(PAN)。用於一無線PAN中之通信之一合適格式係藉由如ZigBoe聯盟所定義之用於低成本、低功率無線無線電鏈路之ZigBee規格而說明。ZigBee無線PAN特別合適用於例如用以控制光、安全系統、消防警報、加熱通風與空氣調節(HVAC)系統等家庭自動化網路中。

圖1顯示包含複數個無線裝置120之一無線網路100的一示範具體實施例。無線網路100可為一ZigBee無線PAN。在該無線網路100中，將無線裝置120分類成三不同種類：PAN協調器120a、路由器120b，及末端裝置120c。在一ZigBee無線PAN之內容中，此等無線裝置之每一無線裝置有時亦稱為一"節點"。

每一ZigBee無線網路包含一PAN協調器120a。PAN協調器120a係該ZigBee裝置，其負責起動該無線網路100之形成。PAN協調器120a能夠儲存有關該無線網路100之資訊(例如：安全金鑰)。PAN協調器120a選擇該PAN ID，而且習知具有一0之ZigBee位址。

無線網路100可包含複數個路由器120b。路由器120b具有將資料從一無線裝置120傳遞至另一無線裝置120之能力，而且亦可充當資料通信的一來源及目的地。

反之，末端裝置120c包含正好足夠與其"上代節點"(其可為一路由器120b或PAN協調器120a)通信之功能性。末端裝置120c無法直接在兩其他無線裝置120間傳遞訊息。因此，末端裝置120。要求最少數量之記憶體，因而一般而言可以較PAN協調器120a或路由器120b更低的一成本加以製造。

在一ZigBee無線PAN中，節點120間之通信發生於若干"實體頻道"之一。ZigBee無線PAN及無線裝置利用IEEE標準802.15.4－2003中說明之功能性。IEEE 802.15.4－2003具有兩實體(PHY)層，其操作於個別之上及下頻率範圍：868/915 MHz及2.4 GHz。下頻率PHY同時覆蓋868 MHz歐洲頻帶及915 MHz頻帶，用於例如美國及澳洲等國家。較高頻率PHY層實際上用於全球。

該2.4 GHz通信頻帶含有16個分離之IEEE 802.15.4頻道，所以若干ZigBee無線PAN可同時操作，其中每一ZigBee無線PAN在其本身之頻道上操作，並且藉此不彼此干擾。有可能一ZigBee無線PAN以上使用一單一頻道，尤其若其係以(>10至100m遠的)一長距離分離，或者若兩者具有合理之低使用率(低負載循環)。

其他裝置(例如，所謂"WiFi"裝置)亦操作於該2.4 GHz頻帶，而且WiFi訊務將與ZigBee訊務干擾。WiFi訊息可在較 ZigBee訊息又更高的一功率位準發射，而且一WiFi頻道之頻寬與若干ZigBee頻道一樣寬。為了使兩此類系統共存，有利的係，能夠徹底找出哪些頻道係清楚，而且取得與其干擾之網路(例如，該ZigBee無線PAN)，以便在此等清楚頻道上操作。

為此，該ZigBee規格提供一機制，藉此一PAN協調器可指示另一無線裝置實現一或多個通信頻道的一"能量偵測掃描"(ED掃描)。IEEE標準802.15.4－2003第6.7.7節指定：一ED測量係在一通信頻道之頻寬內之已接收信號功率的一估計。該ED測量使用8個IEEE 802.15.4符號週期的一時間間隔。該規格提供：一能量偵測掃描從在一指定掃描期間於每一已要求通信頻道上所執行之複數個ED測量獲得通信頻道之"峰值能量"的一測量，其係藉由回報對應於掃描週期期間之最大ED測量結果的一能量值。

就這方面而言，該ZigBee規格提供一管理網路更新請求("Mgmt_NWK_Update_req")，其可由一PAN協調器直接或者經由一路由器120b而發射至該ZigBee無線PAN中之另一無線裝置(例如一路由器)。

表1說明該ZigBee規格中之Mgmt_NWK_Update_req命令之格式： 表1中，欄位包含： －ScanChannels指定應執行該能量偵測掃描之通信頻道；－ScanDuration指定應執行每一能量偵測掃描之持續時間；－ActiveChannel係ScanChannels參數的一子集，而且代表在其上操作該PAN之預計頻道的一清單；以及－nwkManagerAddr指定其節點描述符中具有已設定之網路管理員位元之裝置之NWK位址。

回應該PAN協調器所發出的一管理網路更新請求，一無線裝置執行每一指定通信頻道之指定掃描週期的一單一ED掃描；儲存對應於該掃描週期期間所偵測之最大能量之能量值，而且發送包含該等能量值的一管理網路更新回應("Mgmt_NWK_Update_rsp")訊息。

表2說明該ZigBee規格中之Mgmt_NWK_Update_rsp訊息之格式： 表2中：－Status指定Mgmt_NWK_UPdate_rsp命令之狀態(例如：SUCCESS；INVALID REQUEST；NOT_SUPPORTED)；－ScannedChannels係由該請求所掃描之頻道的一清單；－SeannedChannelsListCount係含有EdandTXfailureList參數中所含紀錄數目的一清單；以及 －EDandTXfailuroList係描述符的一清單，各用於該管理網路更新請求之結果所建立之能量值及傳輸失效報告描述符之ScannedChannelsListCount中之每一頻道。

上述程序具有若干缺失。

尤其，僅基於能量值而特徵化一通信頻道之可用性存在若干缺點，其中每一能量值對應於在一單一能量偵測掃描中所偵測的一最大能量。例如，某些干擾裝置可以也許具有一低負載循環的一間歇性方式發送資料。該情況中，上述之能量偵測掃描可能引起誤導結果。

一開始，若該能量偵測掃描在一間歇性干擾裝置未發射的一時間週期期間執行，則該能量值可能非常低，僅指示背景雜訊之存在，而且未辨識一間歇性干擾之存在。

為了因應此問題，可將該掃描週期延長，以試圖確保：在該能量偵測掃描中擷取間歇性傳輸。然而該情況中，由於在一能量偵測掃描中所產生之能量值僅反應於該掃描週期所偵測之最大能量，不可能知道該已接收功率位準實際上可更小於最大能量位準為時多少時間(若有的話)。亦即，若該能量偵測掃描係於一間歇性干擾裝置剛好發射的一掃描週期期間執行，則最大能量可能非常高，而未精確地指示該通信頻道的一完全不可用性。然而，實際上，若該負載循環夠低，此一通信頻道仍然可用於其中不要求100%頻道可用性之某些類型通信。所以，不管可能如何調整該掃描週期，存在藉由使用能量值而適當地特徵化通信頻道的一問題，其中每一能量值對應於在一單一能量偵 測掃描中所偵測的一最大能量。

此外，不同ZigBee無線裝置可發送具有相異資料率要求、不同負載循環、不同潛時要求等之不同類型之封包承載資料。因此，可能令該通信頻道不合適由一無線裝置進行通信之一通信頻道中之干擾可能不會使藉由具有不同資料通信要求之另一無線裝置之通信呈現一主要問題。然而，反應從一單一能量偵測掃描所測量之一最大能量值的一能量值將不顯露此微妙之處。

一般而言，對應於在一單一能量偵測掃描中所偵測之一最大能量之每一通信頻道之能量值的一簡單清單並未提供促進用以選擇通信頻道之最佳決策的一穩健資料集。

此外，雖然上述問題已相對於在一ZigBee PAN中操作之一無線裝置之細節加以說明，但一般而言，當僅使用一單一能量值試圖特徵化一通信頻道之可用性時，問題可能出現在其他通信網路中，甚至該能量值並非一最大已偵測能量或從一掃描以外之一單一測量獲得之網路中。

因此，將期望提供一種無線裝置，其能夠收集及報告關於一無線網路中之一無線裝置之通信頻道情況並且可克服一或多個以上缺點之資料。將進一步期望提供一種收集及報告關於一無線網路中之一無線裝置之通信頻道情況之資料之改良式方法。

在本發明之一態樣，提供一種方法，其用於報告被調適成在一無線網路中操作之一無線裝置之通信頻道情況。該 方法包括：對於將該無線裝置調適成在其上進行通信之複數個通信頻道中之一或多個選定通信頻道之每一選定通信頻道，執行複數個能量偵測掃描，以便獲得複數個能量值，每一能量值對應於在每一能量偵測掃描週期期間於該對應通信頻道中所偵測的一最大能量；對於每一選定通信頻道，從在該複數個能量偵測掃描中所獲得之能量值計算至少一統計值；對於每一選定通信頻道，基於該至少一統計值而確定與通信頻道之通信可用性相關之至少一度量；及將每一已掃描通信頻道之至少一度量報告給該無線網路中之至少一其他無線裝置。

在本發明之另一態樣，一種操作一無線裝置之方法包含獲得關於將該無線裝置調適成在其上進行通信之一或多個通信頻道之每一者之統計資料，及將有關用於通信之一或多個通信頻道之每一者之一可用性之至少一度量從該無線裝置報告給至少一其他無線裝置。

在本發明之另一態樣，一種調適成與一無線網路中之至少一節點進行通信之無線裝置包含一發射器；調適成在複數個通信頻道上操作的一接收器；耦合至該接收器並且被調適成在一選定通信頻道中執行一能量偵測掃描的一能量偵測器；及一或多個處理器。該(等)處理器係組態成用以執行一演算法，其包含：利用該能量偵測器對將該無線裝置調適成在其上進行通信之複數個通信頻道中之一或多個選定通信頻道之每一者執行複數個能量偵測掃描，以便獲得各對應於在一能量偵測掃描週期期間於該對應通信頻道 中所偵測的一最大能量之複數個能量值；對於每一選定通信頻道，從在該複數個能量偵測掃描中所獲得之能量值計算至少一統計值；對於每一選定通信頻道，基於該至少一統計值而確定有關通信頻道之通信可用性之至少一度量；及將每一選定通信頻道之至少一度量提供給該發射器以便發射。

在本發明之又另一態樣，將一裝置調適成與一無線網路中之至少一節點無線地通信。該裝置係調適成用以獲得關於將該無線裝置調適成在其上進行通信之一或多個選定通信頻道之每一者之統計資料，及將有關用於通信之一或多個選定通信頻道之每一者之一可用性之至少一度量從該無線裝置報告給至少一其他無線裝置。

以上已參考其中顯示本發明之較佳具體實施例的附圖而更全面地說明本發明。不過，此發明可以用許多的不同形式執行而不限於本文所述的具體實施例。反而，此等具體實施例係提供作為本發明之教導範例。

圖2顯示一無線裝置200之一具體實施例的一功能圖，其可用以作為圖1之無線網路100中的一無線裝置120。如熟諳此技術者將了解，圖2中所示的一或多個各種"零件"可使用一軟體控制微處理器、硬佈線邏輯電路或其一組合而實體實施。同時，雖然圖2中將該等零件功能上隔離，但為了解釋之用途，可在任何實體實施方案中將其變化組合。

無線裝置200包含發射器210、接收器220、能量偵測器230、處理器240，及記憶體250。處理器240係組態成用以結合記憶體250而執行一或多個軟體演算法，以便對發射器210、接收器220及/或能量偵測器230供應資料、接收資料及/或控制其操作。有利的係，處理器240包含其本身之記憶體(例如非揮發性記憶體)，用於儲存允許其控制發射器210、接收器220及/或能量偵測器230之操作之可執行軟體碼。另一選擇為：可將可執行碼儲存於記憶體250內之指定記憶體定位中。同時，雖然為了說明之用途，圖2中將處理器240顯示成一特異元件，但在一實際之實體實現中，可將一或多個處理器或控制器嵌入發射器210、接收器220及/或能量偵測器230內，而且可彼此協同，以執行無線裝置200之操作，其藉由以下處理器240之執行而說明。

無線裝置200係調適成在複數個通信頻道(例如在800/900 MHz頻帶及2.4 GHz頻帶之ZigBee規格所指定之通信頻道)之一或多個通信頻道中選擇性通信。在此內容中，一通信頻道包括頻譜的一已定義部分。該情況中，接收器220可根據該無線網路(例如一ZigBee無線PAN)之協定在一或多個選定通信頻道上接收來自其他無線裝置之訊息，其可包含封包承載資料。類似地，發射器210係調適成根據該無線網路(例如：一ZigBee無線PAN)之協定將可包含封包承載資料之訊息發送至其他無線裝置。某些具體實施例中，無線裝置200可操作以作為一路由器，其可藉由經由接收 器220接收來自一第一無線裝置之訊息或資料並且接著經由發射器210將該訊息或資料重發送至一第二無線裝置，從而將訊息或資料從一無線裝置中繼至另一無線裝置。

有利的係，無線裝置200係調適成收集關於其被調適成在其上操作之通信頻道之可用性之資料。可起始此類資料收集，以回應於接收自另一無線裝置的一或多個訊息，例如由無線裝置200操作於其中之一無線網路中之一PAN協調器所發端的一訊息。該(等)訊息可要求：無線裝置200執行區域通信頻道情況的一評價。此外，該(等)訊息可指示欲評價的一或多個選定通信頻道。可對於將無線裝置200調適成在其中進行操作之所有通信頻道或者僅在也許甚至一單一通信頻道的一頻道之選定子集執行資料收集。

在無線裝置200中，可收集關於無線裝置200之通信頻道情況之資料，其係藉由將接收器220調諧至已選定欲調查的一通信頻道，接著操作能量偵測器230以執行一能量測量，而偵測在該測量週期期間存在於該通信頻道中之能量。

在一具體實施例中，能量偵測器230係組態成執行一能量偵測掃描。該情況中，該’能量偵測掃描係於一預定掃描週期所執行的一系列能量測量，其回報對應於在該掃描週期期間於該通信頻道中所偵測之一最大能量的一能量值。此具體實施例可對應於根據IEEE標準802.15.4－2003所執行的一能量偵測掃描。然而，在其他配置中，一能量偵測掃描可回報一不同能量值，例如對應於在該掃描週期期間於 該通信頻道中所偵測之一平均能量的一能量值。此外，在某些配置中，一能量偵測掃描可回報複數個能量值，例如：一最小能量測量、最大能量測量，及/或平均能量測量，或者也許反應該等個別能量測量之每一能量測量之能量值。

此程序可對於欲調查之所有選定通信頻道加以重複，藉此收集可用以評價用於資料通信之選定通信頻道之可用性之資料。

有利的係，在一具體實施例中，無線裝置200係調適成用以執行所調查之每一通信頻道之複數個能量偵測掃描，而且獲得每一掃描週期之每一通信頻道的一能量值。

此情況中，有益的係，在一具體實施例中，無線裝置200可於第一次執行所有選定通信頻道之能量偵測掃描，而且然後重複程序，所以掃描遍及所有選定通信頻道N次，以獲得每一選定通信頻道之N個能量值(N2)。該情況中，處理器240可控制接收器220及能量偵測器230，以便調諧至一第一選定通信頻道達一預定時間週期、獲得一能量值並將其儲存於記憶體250中，調諧至一第二選定通信頻道達一預定時間週期，獲得另一能量值並將其儲存於記憶體250中等。處理器240可根據儲存於記憶體250中的一或多個軟體演算法而執行此類操作。

另一選擇為：無線裝置200可在一第一選定通信頻道中測量該能量N次、獲得N個掃描週期之每一掃描週期的一能量值，而且然後調諧至一第二通信頻道、執行該第二頻 道之N個能量偵測掃描等、對於所有選定通信頻道重複該程序。該情況中，處理器240可控制接收器220，以便調諧至一第一通信頻道，而且進一步控制能量偵測器230，以便偵測一第一預定時間週期之頻道能量、將已偵測能量值儲存於記憶體250中。然後，雖然接收器220仍然調諧至相同通信頻道，但該處理器240可控制能量偵測器230，以便偵測另一預定時間週期之頻道能量、將該已偵測能量值儲存於記憶體250中。可重複此直到獲得N個能量值，此時，處理器240可將接收器220調諧至一下一選定通信頻道，而且重複該程序。處理器240可根據儲存於記憶體250中的一或多個軟體演算法執行此類操作。可能為其他配置。

在任何情況，都可一個接一個快速或者在其間具有延遲而實現能量偵測掃描。延遲長度可選定為偽隨機。有利的係，掃描間具有隨機延遲可最小化由於以有關一干擾器之週期性(其某一倍數)的一週期性取樣而得到誤導結果之可能性。

有益的係，一通信頻道之能量偵測掃描之執行可於其間具有一充分延遲，使該等掃描相對於一或所有可能間歇性干擾發射器實質上為統計獨立。

雖然N可為任何整數，但實務上良好結果係於3N10之N值獲得。

有利的係，藉由在不同時間週期執行每一選定通信頻道之複數個能量偵測掃描，有可能獲得關於在任何通信頻道上操作之任何干擾發射器之存在性及本質之較精確而且穩 健之資訊。例如，若一間歇性發射器係在一特定通信頻道中操作，若該頻道中之能量係於複數個掃描週期加以偵測，則可較可靠地偵測其存在性。該情況中，一或多個能量偵測掃描可產生相對較低之能量值，僅反應該頻道中之背景雜訊，同時一或多個其他能量偵測掃描可產生又更高之能量偵測，因此指示一間歇性發射器之存在性。此外，藉由觀察該等能量值升高之能量偵測掃描之百分比，可估計間歇性傳輸之頻率及持續時間。

有利的係，可將無線裝置200調適成從在該複數個能量偵測掃描中所獲得之能量值計算至少一統計值。此類計算可由處理器240根據儲存於記憶體250中的一或多個軟體演算法加以執行，其係基於來自能量偵測器230所執行之能量偵測掃描並且儲存於記憶體250中之能量值。

表3列表某些示範統計值，其可由無線裝置200對於每一選定通信頻道從在該通信頻道之複數個(N )能量偵測掃描中獲得之能量值所計算。

有利的係，所計算之特定統計值係考慮該無線裝置200之應用及預期進行操作的一典型環境加以選定。例如，不同無線裝置200可發送具有相異資料率要求、不同負載循環、不同潛時要求之不同類型之封包承載資料。因此，可能令該通信頻道不合適由一無線裝置200用於通信之一通信頻道中之干擾可能不會使藉由具有不同資料通信要求之另一無線裝置200之通信呈現一主要問題。因此，可將無線裝置200調適成用以收集對於確定用於通信之通信頻道之可用性尤其有用之統計值，及/或用以收集各類型應用之通信頻道之合適性之統計值。可將無線裝置200進一步調適成用以收集有關經由該通信頻道之其他附近裝置之通信情況之資訊。

例如，如表3中所示，可計算的一統計值係其中所獲得之能量值小於一臨限值之N個能量偵測掃描的一百分比。該情況中，可選擇該臨限值以對應於一能量位準E_TH ，該能量位準E_TH 經預期足夠低因而可達成與一鄰近無線裝置之可靠通信。所以，例如，若通信頻道i上之N個能量偵測掃描之90%產生指示小於E_TH 之一已偵測頻道能量位準之能量值，則可預期：可在通信頻道i上將一非常高百分比之訊息可靠地傳達至及自無線裝置200。在許多應用中，此一訊息成功率可係高於可接受的，因而即使可能一間歇性 干擾發射器操作於該頻道中，該頻道仍然可視為"可用於"通信_。

同時有益的係，對於每一已掃描通信頻道，無線裝置200確定與通信頻道之通信可用性相關之至少一度量(例如由無線裝置200)。有利的係，處理器240可根據儲存於記憶體250中的一或多個軟體演算法而確定一或多個度量，其係至少部分基於從藉由能量偵測器230進行能量偵測掃描期間所獲得之能量值所計算之統計值。的確，在一具體實施例中，一或多個度量可與由無線裝置200所計算的一或多個統計值相同。在另一具體實施例中，一度量可基於每一已選定通信頻道之一單一能量偵測掃描之結果加以確定。然而，一般而言，此一具體實施例可能未提供如將在有利情況中所獲得般有用而且穩健之資訊，其中該有利情況係對於每一通信頻道執行多個能量偵測掃描。在又另一具體實施例中，一或多個度量可基於從該等能量偵測掃描期間獲得之能量值所計算之統計值之某種組合連同一般表示該通信頻道之通信可用性的一或多個其他值或統計值而確定。此等其他值或統計值可包含：與使用該通信頻道之一或多個其他無線裝置進行前一通信嘗試期間由無線裝置200所觀察之傳輸失效(例如：TX失效)的一數字或百分比；已接收信號強度指示(RSSI)值；鏈路品質指標(LQI)值等。

表4列表某些示範度量，其可由無線裝置200加以確定並且與用於通信之一頻道之通信可用性相關。

如表4中所指示，一可能度量可為用以識別由無線裝置200用於通信之頻道之可用性的一數字值。例如，從0至7的一標度可具有一"0"，其對應於看似有利於通信的一通信頻道，而且一"7"對應於看似完全不可用於通信的一頻道。該情況中，該無線裝置可使用從能量值所計算之統計值及/或一般而言表示如上述之通信頻道之通信可用性之其他值或統計值確定用於通信之通信頻道之可用性，而且指派從0至7的一對應數字值。

在一較簡單之配置中，無線裝置200可作成一通信頻道的一簡單"進行/不進行"評價，其係基於從能量值所計算之統計值及/或通信值的一傳輸失效值。該情況中，無線裝置200可指派一二進制值給每一通信頻道，指示其是否視為可供用於通信。

在另一配置中，複數個不同通信方案可相對於用於不同類型裝置或資料傳輸之一通信頻道之可用性而定義。此等方案可就以下各方面加以定義：傳輸資料率要求；傳輸潛 時要求；傳輸頻率(例如：連續；偶爾；或罕見)；發送之資料類型(例如控制資料；(由網路標準所支援之)音訊/視訊資料；環境資料等)；資料安全位準；可執行該等通信之無線裝置之類別等。每一方案可結合例如表中之一數字值的一識別符，以作為一度量“該情況中，無線裝置200可指派此等識別符的一或多個識別符給每一選定通信頻道，其係基於從能量值所計算之統計值及/或該通信頻道的一傳輸失效值。

同時，該ZigBee路由演算法例如使用在路由尋找及維護期間用於路由比較的一路徑成本度量。為了計算此度量，將稱為鏈路成本的一成本與該路徑中之每一鏈路結合，並將鏈路成本值加總，以產生整體路徑之成本。因此，在另一配置中，無線裝置200可指派一成本給每一已選定通信頻道，以作為用於通信之通信頻道之已估計可用性的一指示。該情況中，例如，一PAN協調器可在一演算法中使用由其網路中之某些或所有無線裝置200所報告之成本確定在其上進行操作的一或多個通信頻道。例如，在一簡單情況中，該PAN協調器可簡單地加總從某些或所有無線裝置200報告之成本，並且選擇具有最低總成本之(若干)通信頻道。當然，可能為其他配置。

於確定關於欲掃描之每一選定通信頻道的一或多個度量後，無線裝置200可將每一已掃描通信頻道之度量報告給該無線網路中之至少一其他無線裝置，有利的係將該(等)度量轉遞至該PAN協調器之PAN協調器或一路由器。無線 裝置200可以具有一特定格式的一訊息(例如：一Mgmt_NWK_Update_rsp訊息)傳送或報告該等度量，其範例將說明於下。在一具體實施例中，無線裝置200可包含該訊息中之其他資訊，具體言之，其包含一TX失效值，用以指示在先前與使用該通信頻道之一或多個其他無線裝置之一通信嘗試期間由無線裝置200所觀察之傳輸失效的一數字或百分比。因此該PAN協調器可從該無線網路中之一或所有無線裝置獲得度量，並且藉此作成關於該網路應在其上進行操作之頻道之智慧決策。

圖3顯示一方法300之一具體實施例的一流程圖，其收集及報告關於一無線網路中之一無線裝置(例如無線裝置200)之通信頻道情況之資料。

於一第一步驟310中，一無線裝置接收一或多個訊息，其要求：該無線裝置基於通信頻道內之已偵測能量而處理該無線裝置之通信頻道情況之一評價。該(等)訊息可要求：對於將該無線裝置調適成在其中進行操作之所有通信頻道或者僅在包含也許一單一通信頻道的一頻道之子集中執行該評價。此(等)訊息可發端自該無線裝置在其中操作之一無線網路的一PAN協調器。在一ZigBee無線PAN之情況，該請求可為一Mgmt_NWK_Update_req訊息之形式。

有利的係，由該無線裝置所接收之訊息可包含下列之一或多個：(1)欲掃描之一或多個通信頻道的一清單；(2)由該無線接收器所計算之一或多個統計值的一指示；及(3)由該無線裝置所報告之一或多個度量的一指示。

在一具體實施例中，可將一無線裝置同時或取而代之組態成用以評價該無線裝置之通信頻道情況，無需接收任何請求。例如，可將該無線裝置中的一處理器組態成在固定或隨機之時間間隔處理通信頻道情況的一評價。

於一步驟320，該無線裝置執行欲評價之一或多個選定通信頻道之每一選定通信頻道之複數個(N)能量偵測掃描，以便獲得複數個能量值，各用於每一能量偵測掃描。有利的係，每一能量值反應在該能量偵測掃描期間所偵測的一最大能量。

於一步驟330，對於每一選定通信頻道，該無線裝置從在該複數個能量偵測掃描中所獲得之能量值計算至少一統計值。以上表3中顯示此類統計值的一示範但非限制清單。

於一步驟340，對於每一選定通信頻道，該無線裝置基於至少一統計值而確定與用於通信之通信頻道之可用性相關之至少一度量。以上表4中顯示此類度量的一示範但非限制清單。

然後，於一步驟350，該無線裝置將每一選定通信頻道之至少一度量報告給該無線網路中之至少一其他無線裝置。該無線裝置可在一或多個訊息(例如：一Mgmt_NWK_Updae_rsp訊息)中通信或報告該等度量。

表5顯示一網路環境狀態訊息之一封包承載格式的一具體實施例，該網路環境狀態訊息係由圖2中所示之例如無線裝置200的一無線裝置所發送。表5中說明之封包承載格 式包含三欄位，供該無線裝置報告每一已掃描通信頻道之三度量，每一度量(最大、最小及平均值)對應於從該複數個能量偵測掃描期間獲得之N個能量值所計算的一統計值“

表6顯示來自一無線裝置之一網路環境狀態訊息之一封包承載格式的一第二具體實施例。在表6之具體實施例中，如以上較詳細之討論，該封包承載包含複數個由無線裝置200所指派之成本值，各指示使用該對應通信頻道之通信的一已估計可用性。

表7顯示來自一無線裝置之一網路環境狀態訊息之一封包承載格式的一第三具體實施例。為了額外靈活性，一無線裝置及一PAN協調器例如可具有將一識別符指派給每一預定義度量的一預定義度量表。該情況中，該無線裝置可利用表6中說明之封包承載格式，其包含一欄位，用以提供欲報告之度量的一識別符。

表8顯示來自一無線裝置之一網路環境狀態訊息之一封包承載格式的一第四具體實施例。表8之封包承載格式包含由一無線裝置用以指示欲報告之複數個度量類型之欄位，連同其對應欄位長度。

表9顯示來自一無線裝置之一網路環境狀態訊息之一封包承載格式的一第五具體實施例。表9之格式包含一變數長度欄位，用於報告基於在每一通信頻道之能量偵測掃描期間所獲得之能量值的一度量，連同由該無線裝置在與使用該通信頻道之一或多個其他無線裝置之前一通信嘗試期間所觀察之傳輸失效計數或百分比資料。

當然，雖然表5至9各說明供一無線裝置所發送之一訊息報告有關複數個通信頻道之情況之有利特徵，但應瞭解：此等表係示範性而非限制，而且可構想其他封包承載資料格式。

雖然本文揭示較佳具體實施例，但有可能為許多變動，其仍然在本發明之概念及範疇內。於檢查本文之說明書、圖式及申請專利範圍後，此類變動對於熟諳此技術者而言是很清楚。為了解釋之清楚與具體，以上已將範例提供於一ZigBee無線PAN之內容中及IEEE標準802.15.4－2003。然而，雖然在一ZigBee無線PAN之內容中，以上揭示之特徵具有特定益利及效力，但應瞭解：原理係廣泛而且可適當應用於使用各式各樣較低層規格及標準之各式各樣無線網路中。於回顧此申請案之說明書及圖式時，熟諳此技術者可非常瞭解此類應用。因此，除了隨附之申請專利範圍之範疇以內，本發明並未加以限制。

100‧‧‧無線網路

120a‧‧‧無線個人區域網路協調器

120b‧‧‧路由器

120c‧‧‧末端裝置

200‧‧‧無線裝置

210‧‧‧發射器

220‧‧‧接收器

230‧‧‧能量偵測器

240‧‧‧處理器

250‧‧‧記憶體

圖1顯示包含複數個無線裝置之一無線網路的一具體實施例；圖2顯示一無線裝置之一具體實施例的一功能圖；圖3顯示一種收集及報告關於一無線網路中之一無線裝置之通信頻道情況之資料之方法之一具體實施例的一流程圖

200‧‧‧無線裝置

210‧‧‧發射器

220‧‧‧接收器

230‧‧‧能量偵測器

240‧‧‧處理器

250‧‧‧記憶體

Claims (56)

1. 一種報告通信頻道情況(communication channel conditions)之方法，該等通信頻道情況係用於經調適成在一無線網路中操作之一無線裝置，該方法包括下列步驟：對於針對該無線裝置調適成在其上進行通信之複數個通信頻道中之一或多個選定通信頻道之每一者，執行複數個能量偵測掃描(energy detection scan)以獲得複數個能量值，該複數個能量值各對應於在一能量偵測週期(period)期間於該對應通信頻道中所偵測的一最大能量；針對該等選定通信頻道之每一者，從在該複數個能量偵測掃描中所獲得之該等能量值計算至少一個統計值(static)；針對該等選定通信頻道之每一者，基於該至少一個統計值而確定與該通信頻道之通信可用性相關之至少一個度量(metric)；以及將該等選定通信頻道之每一者之該至少一個度量報告給該無線網路中之至少一個其他無線裝置，其中該至少一個統計值包含選自下列群組之至少一者：在該複數個能量偵測掃描中所獲得之最低P個能量值之一平均值；藉由排除在該複數個能量偵測掃描中所獲得之M 個最高能量值及最低P 個能量值而獲得的一平均能量值； 在該複數個能量偵測掃描中所獲得之一最大能量值與一最小能量值間的一差；其中所獲得之該能量值大於一臨限值之該等能量偵測掃描的一百分比；以及其中所獲得之該能量值小於一臨限值之該等能量偵測掃描的一百分比。
2. 如請求項1之方法，其進一步包括在該無線裝置接收請求該無線裝置實施對該無線裝置之若干通信頻道情況之一評價的一或多訊息。
3. 如請求項2之方法，其中該一或多訊息指示該一或多個欲選擇的通信頻道。
4. 如請求項2之方法，其中該一或多個訊息指示該一或多個欲計算的統計值。
5. 如請求項2之方法，其中該一或多個訊息指示欲由該無線裝置報告之該度量。
6. 如請求項1之方法，其中該至少一個度量係與至少一個經計算統計值相同。
7. 如請求項1之方法，其中該至少一個統計值係在該複數個能量偵測掃描中所獲得的該最小能量值。
8. 如請求項1之方法，其中該至少一個統計值係在該複數個能量偵測掃描中所獲得的一平均能量值。
9. 如請求項1之方法，其中該至少一個統計值係在該複數個能量偵測掃描中所獲得的該最大能量值。
10. 如請求項1之方法，其中該至少一個度量係在該通信頻 道上接收來自另一無線裝置之一任意訊息之機率的一指示。
11. 如請求項1之方法，其中該至少一個度量係識別是否確定該通信頻道可供用於通信的一二進制值。
12. 如請求項1之方法，其中該至少一個度量係識別用於通信之該通信頻道之一可用性之一頻道可用性標度中的一數字值。
13. 如請求項1之方法，其中該至少一個度量識別用於該通信頻道之使用之複數個列舉方案之一者。
14. 如請求項13之方法，其中該等列舉方案包含指示僅供偶爾使用之該通信頻道之可用性之至少一個方案。
15. 如請求項13之方法，其中該等列舉方案包含可在該通信頻道上通信之一資料類型的一指示。
16. 如請求項1之方法，其中該至少一個度量係指示用於通信之該對應通信頻道之一經估計可用性的一成本數字。
17. 如請求項1之方法，其進一步包含將可報告之複數個可能度量中經報告之該至少一個度量的一指示傳達至該至少一個其他無線裝置。
18. 如請求項1之方法，其包含從在該複數個能量偵測掃描中所獲得之該等能量值計算複數個統計值。
19. 如請求項1之方法，其中該無線裝置報告與該通信頻道之通信可用性相關之複數個度量。
20. 如請求項1之方法，其中在每一通信頻道之若干能量偵測掃描間提供一偽隨機選定延遲。
21. 一種操作一無線裝置之方法，其包括獲得關於將該無線裝置調適成在其上進行通信之一或多個選定通信頻道之每一者之統計資料，及將與用於通信之該一或多個選定通信頻道之每一者之一可用性相關之至少一個度量從該無線裝置報告給至少一個其他無線裝置，其中該統計資料包含選自下列群組之至少一者：在複數個能量偵測掃描中所獲得之最低P個能量值之一平均值；藉由排除在該複數個能量偵測掃描中所獲得之M 個最高能量值及最低P 個能量值而獲得的一平均能量值；在該複數個能量偵測掃描中所獲得之一最大能量值與一最小能量值間的一差；其中所獲得之該能量值大於一臨限值之該等能量偵測掃描的一百分比；以及其中所獲得之該能量值小於一臨限值之該等能量偵測掃描的一百分比。
22. 如請求項21之方法，其中該統計資料及該至少一個度量各從該對應通信頻道的一單一能量偵測掃描所獲得。
23. 如請求項21之方法，其中該至少一個度量係在該通信頻道上接收來自另一無線裝置之一任意訊息之一機率的一指示。
24. 如請求項21之方法，其中該至少一個度量係識別是否確定該通信頻道可供用於通信的一二進制值。
25. 如請求項21之方法，其中該至少一個度量係識別用於通 信之該通信頻道之一可用性之一頻道可用性標度中的一數字值。
26. 如請求項21之方法，其中該至少一個度量識別用於頻道使用之複數個列舉方案之一者。
27. 如請求項26之方法，其中該等列舉方案包含指示僅供偶爾使用之該通信頻道之可用性之至少一個方案。
28. 如請求項26之方法，其中該等列舉方案包含可在該通信頻道上傳達之一資料類型的一指示。
29. 如請求項21之方法，其中該至少一個度量係指示用於通信之該對應通信頻道之一經估計可用性的一成本數字。
30. 如請求項21之方法，其進一步包含將可報告之複數個可能度量中經報告之該至少一個度量的一指示傳達至該至少一個其他無線裝置。
31. 一種調適成與一無線網路中之至少一個節點進行通信之裝置，該裝置包括：一發射器；一接收器，其調適成在複數個通信頻道上操作；一能量偵測器，其耦合至該接收器並且調適成在一選定通信頻道中執行一能量偵測掃描；以及一或多個處理器，其組態以執行一演算法，其包含：利用該能量偵測器對於將該裝置調適成在其上進行通信之複數個通信頻道中之一或多個選定通信頻道之每一者執行複數個能量偵測掃描，以便獲得對應於在一能量偵測週期期間於該對應通信頻道中所偵測之一最大能 量的一能量值；對於該等選定通信頻道之每一者，從在該複數個能量偵測掃描中所獲得之該等能量值計算至少一個統計值；對於該等選定通信頻道之每一者，基於該至少一個統計值而確定與該通信頻道之通信可用性相關之至少一個度量；以及將該等選定通信頻道之每一者之該至少一個度量提供給該發射器用於發射，其中該至少一個統計值包含選自下列群組之至少一者：在該複數個能量偵測掃描中所獲得之最低P個能量值之一平均值；藉由排除在該複數個能量偵測掃描中所獲得之M 個最高能量值及最低P 個能量值而獲得的一平均能量值；在該複數個能量偵測掃描中所獲得之一最大能量值與一最小能量值間的一差；其中所獲得之該能量值大於一臨限值之該等能量偵測掃描的一百分比；以及其中所獲得之該能量值小於一臨限值之該等能量偵測掃描的一百分比。
32. 如請求項31之裝置，其中至少一個度量係與至少一個經計算統計值相同。
33. 如請求項31之裝置，其中該至少一個統計值係在該複數 個能量偵測掃描中所獲得的該最小能量值。
34. 如請求項31之裝置，其中該至少一個統計值係在該複數個能量偵測掃描中所獲得的一平均能量值。
35. 如請求項31之裝置，其中該至少一個統計值係在該複數個能量偵測掃描中所獲得的該最大能量值。
36. 如請求項31之裝置，其中該至少一個度量係在該通信頻道上接收來自另一裝置之一任意訊息之一機率的一指示。
37. 如請求項31之裝置，其中該至少一個度量係識別是否確定該通信頻道可供用於通信的一二進制值。
38. 如請求項31之裝置，其中該至少一個度量係識別用於通信之該通信頻道之一可用性之一頻道可用性標度中的一數字值。
39. 如請求項31之裝置，其中該度量係對應於用於該通信頻道之使用之複數個列舉方案之一者的一數值。
40. 如請求項39之裝置，其中該等列舉方案包含指示僅供偶爾使用之該通信頻道之可用性之至少一個方案。
41. 如請求項39之裝置，其中該等列舉方案包含欲在該通信頻道上傳達之一資料類型的一指示。
42. 如請求項31之裝置，其中該演算法進一步包含將可報告之複數個可能度量中經報告之該至少一個度量的一指示提供給該發射器用於發射。
43. 如請求項31之裝置，其中該演算法包含從在該複數個能量偵測掃描中所獲得之該等能量值計算複數個統計值。
44. 如請求項31之裝置，其中該裝置報告與該通信頻道之可用性相關之複數個度量。
45. 如請求項31之裝置，其中該至少一個度量係指示用於通信之該對應通信頻道之一經估計可用性的一成本數字。
46. 如請求項31之裝置，其中在每一通信頻道之若干能量偵測掃描間提供一偽隨機選定延遲。
47. 一種調適成與一無線網路中之至少一個節點無線地通信之裝置，其中該裝置係調適成獲得關於將該裝置調適成在其上進行通信之一或多個選定通信頻道之每一者之統計資料，及將與用於通信之該一或多個選定通信頻道之每一者之一可用性相關之至少一個度量從該裝置報告給至少一個其他裝置，其中該統計資料包含選自下列群組之至少一者：在該複數個能量偵測掃描中所獲得之最低P個能量值之一平均值；藉由排除在該複數個能量偵測掃描中所獲得之M 個最高能量值及最低P 個能量值而獲得的一平均能量值；在該複數個能量偵測掃描中所獲得之一最大能量值與一最小能量值間的一差；其中所獲得之該能量值大於一臨限值之該等能量偵測掃描的一百分比；以及其中所獲得之該能量值小於一臨限值之該等能量偵測掃描的一百分比。
48. 如請求項47之裝置，其中該裝置係調適成在該一或多個 選定通信頻道之每一者上執行一能量偵測掃描，且其中該統計資料及該至少一個度量各從該對應通信頻道的一單一能量偵測掃描所獲得。
49. 如請求項47之裝置，其中該至少一個度量係在該通信頻道上接收來自另一裝置之一任意訊息之一機率的一指示。
50. 如請求項47之裝置，其中該至少一個度量係識別是否確定該通信頻道可供用於通信的一二進制值。
51. 如請求項47之裝置，其中該至少一個度量係識別用於通信之該通信頻道之一可用性之一頻道可用性標度中的一數字值。
52. 如請求項47之裝置，其中該至少一個度量識別用於頻道使用之複數個列舉方案之一者。
53. 如請求項52之裝置，其中該等列舉方案包含指示僅供偶爾使用之該通信頻道之可用性之至少一個方案。
54. 如請求項52之裝置，其中該等列舉方案包含可在該通信頻道上傳達之一資料類型的一指示。
55. 如請求項47之裝置，其中該至少一個度量係指示用於通信之該對應通信頻道之一經估計可用性的一成本數字。
56. 如請求項47之裝置，其中該裝置係進一步調適成將可報告之複數個可能度量中經報告之該至少一個度量的一指示傳達至該至少一個其他裝置。