TWI643509B - 在無線環網路中傳播資料包的設備和方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種無線通信設備及在無線環網路中傳播資料包的方法。作為邊緣節點的無線通信設備包括無線收發器和控制器。無線收發器在無線環網路中執行無線發送和接收。控制器確定無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制以響應於在無線環網路中向目的地發起資料包的傳輸,當無線通信設備支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制時確定是否存在朝向目的地的有效路由,以及當存在有效路由時,在資料包的包頭中設置路由指示並使用基於路由的傳播機制來通過無線收發器發送資料包。
Description
本發明涉及無線通信,更具體地,涉及用於在無線環網路中傳播資料包的設備和方法,該無線環網路包括啟用環路由的節點(Mesh Routing-enabled node)和僅支持洪泛(flooding)的節點。
無線環網路(mesh network)的使用近年來有所增加,以提高無線通信的範圍。無線環網路通常包括彼此通信以傳播資料包(data packet)的多個無線節點。例如,在多跳(multi-hop)無線環網路中,通過從一個無線節點“跳”到另一個無線節點直到資料包到達目的節點,資料包從源節點或始發節點傳播到目的節點。這樣,無線環網路中的每個節點都作為接收機和發射機兩者在中間節點之間傳送資料包。
洪泛是一種常見的網路操作,其中資料包由無線環網路中的一個節點發送到每個其他節點。接收該資料包並且之前並沒有接收到的每個無線節點將其轉發到除始發節點之外的每個其他已知的相鄰節點。可以在單播(unicast)或廣播傳輸中執行資料包的洪泛。單播傳輸是點到點,一個節點到另一個節點,一個確認包作為回復發送回來。單播傳輸是可靠的通
信手段,但是它們在非常密集的網路中可能是有問題的,因為執行洪泛操作所需的單播資料包的數量隨著無線環網路中的節點數量呈平方增加。廣播傳輸是點到多點,一個節點到無線通信範圍內的每個其他節點。在廣播傳輸中,洪泛所必需的資料包數量隨節點的數量呈線性增加。在這方面,廣播傳輸的洪泛比單播傳輸的洪泛更有效。然而,廣播傳輸不能確認資料包的接收,因此它們被認為比單播傳輸更不可靠。
有鑑於此,本發明提供一種無線通信設備和在無線環網路中傳播資料包的方法,以解決上述問題。
依據本發明第一方面,提供一種作為邊緣節點的無線通信設備,包括無線收發器和控制器。無線收發器在無線環網路中執行無線發送和接收。控制器確定該無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制以響應於在該無線環網路中向目的地發起資料包的傳輸,當該無線通信設備支持該基於路由的傳播機制和該基於洪泛的傳播機制時確定是否存在朝向該目的地的有效路由,以及當存在該有效路由時,在該資料包的包頭中設置路由指示並使用該基於路由的傳播機制來通過該無線收發器發送資料包。
依據本發明第二方面,提供一種無線通信設備作為邊緣節點在無線環網路中傳播資料包的方法,該方法包括步驟:確定該無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制以響應於在該無線環網路中向目的地發起該資料包的傳輸;當該無線通信設備支持該基於路由的傳播機制
和該基於洪泛的傳播機制時,確定是否存在朝向該目的地的有效路由;以及當存在該有效路由時,在該資料包的包頭中設置路由指示並使用該基於路由的傳播機制來發送資料包。
依據本發明第三方面,提供一種作為中繼節點的無線通信設備。該無線通信設備包括無線收發器和控制器。無線收發器被配置為在無線環網路中執行無線發送和接收。控制器被配置為確定資料包的包頭中的路由指示是否被設置以及確定該無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制以響應於從該無線環網路中另一無線通信設備接收該資料包,以及根據所確定的結果,使用該基於路由的傳播機制或該基於洪泛的傳播機制來通過該無線收發器在該無線環網路中轉發該資料包。
依據本發明第四方面,提供一種無線通信設備作為中繼節點在無線環網路中傳播資料包的方法,包括步驟:確定該資料包的包頭中的路由指示是否被設置以及確定該無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制以響應於從該無線環網路中另一無線通信設備接收該資料包;以及根據所確定的結果,使用該基於路由的傳播機制或該基於洪泛的傳播機制來在該無線環網路中轉發該資料包。
上述無線通信設備和在無線環網路中傳播資料包的方法提供了基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制的優點,用於無線環網路中的資料包傳遞。
為了對本發明的上述及其它方面有更佳的瞭解,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
10‧‧‧收發器
11‧‧‧基帶處理裝置
12‧‧‧RF裝置
13‧‧‧天線
20‧‧‧控制器
30‧‧‧顯示裝置
40‧‧‧輸入裝置
50‧‧‧存儲裝置
S210-250,S310-370‧‧‧步驟
100,200‧‧‧無線環網路
第1圖示出根據本申請實施例的無線通信設備的方塊圖。
第2圖是根據本申請實施例的無線通信設備用作邊緣節點以在無線環網路中傳播資料包的方法流程圖。
第3圖是根據本申請實施例的無線通信設備用作中繼節點以在無線環網路中傳播資料包的方法流程圖。
第4圖是根據本申請實施例的使用基於路由的傳播機制在無線環網路中轉發資料包的方塊圖。
第5圖是根據本申請實施例的使用基於洪泛的傳播機制在無線環網路中轉發資料包的方塊圖。
在下面的詳細描述中,為了解釋的目的,闡述了許多具體細節,以便提供對本申請實施例的透徹理解。然而,顯而易見的是,可以在沒有這些具體細節的情況下實現一個或多個實施例。在其他情況下,為了簡化附圖,示意性地示出了眾所周知的結構和裝置。
在下面的詳細描述中,許多具體的細節通過實施例,以便提供相關的教導的全面理解。基於本文中所描述的教導的任何變化,衍生物和/或附加信息都在本公開的保護範圍內。在一些情況下,為了避免不必要模糊本公開的教導,習知的方法,過程,組件,和/或關於本文所公開的一個或多個示例實施方式可以較高水平無揭露細節地描述。
以下描述是為了說明本申請的一般原理而不應被
認為是限制性的。應當理解,實施例可以以軟體、硬體、韌體或其任何組合來實現。藍牙規範用於教授本申請的精神,並且本申請不限於此。
第1圖示出根據本申請實施例的無線通信設備的方塊圖。無線通信設備包括無線收發器10、控制器20、顯示裝置30、輸入裝置40和存儲裝置50。例如,無線通信設備可以是移動電話、平板個人計算機(PC)、筆記本電腦、智能電視、遊戲機或支持諸如藍牙通信之類的無線通信的任何計算設備。
無線收發器10包括基帶處理裝置11、射頻(RF)裝置12和天線13。基帶處理裝置11可以包含多個硬體組件來執行基帶信號處理,包括類比數位轉換(ADC)/數位類比轉換(DAC)、增益調整、調製/解調、編碼/解碼等。RF裝置12可以經由天線13接收RF無線信號,將接收到的RF無線信號轉換為由基帶處理裝置11處理的基帶信號,或者從基帶處理裝置11接收基帶信號並將接收到的基帶信號轉換為RF無線信號,其隨後經由天線13進行發送。RF裝置12還可以包含多個硬體組件用於執行射頻轉換。例如,RF裝置12可以包括混頻器以將基帶信號與在所支持的無線技術的射頻中振盪的載波相乘,其中該射頻可以是在藍牙技術使用的2.4-2.485GHz,或在WiFi技術中使用的2.4GHz、3.6GHz、4.9GHz或5GHz,或其他射頻,取決於使用的無線技術。
控制器20可以是通用處理器、微控制單元(Micro-Control Unit,MCU)、數字信號處理器(DSP)、應用處理器等,其包括用於提供資料處理和計算功能的各種電路,控
制無線收發器10用於無線通信、向顯示裝置30發送一系列資料框(frame data)(例如表示文本消息,圖形,圖像等)、從輸入裝置40接收信號、或者向存儲裝置50存儲資料和從存儲裝置50擷取資料。具體地,控制器20協調無線收發器10、顯示裝置30、輸入裝置40和存儲裝置50的上述操作,以執行本申請的方法。在另一個實施例中,控制器20可以是可由通用處理器、微控制單元(MCU)、數字信號處理器(DSP)、應用處理器等等執行的軟體或韌體或程序命令,以執行無線收發器10、顯示裝置30、輸入裝置40和存儲裝置50的上述操作,用於執行本申請的方法。
如所屬領域具有通常知識者將理解的,電路將典型地包括電晶體,以根據本文所述的功能和操作以控制電路的操作的方式來配置。如將進一步理解的,電晶體的具體結構或互連通常由諸如寄存器傳輸語言(register transfer language,RTL)編譯器之類的編譯器來確定。RTL編譯器可以由處理器操作,其腳本與匯編語言代碼非常相似,將腳本編譯成用於最終電路的佈局或製造的形式。實際上,RTL在促進電子和數字系統設計過程中的作用和用途是眾所周知的。
在另一個實施例中,控制器20可以併入無線收發器10中,用作基帶處理器。
顯示裝置30可以是用於提供顯示功能的液晶顯示器(Liquid-Crystal Display,LCD)、發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)顯示器或電子紙顯示器(Electronic Paper Display,EPD)等。或者,顯示裝置30還可以包括設置在其上
或其下的一個或多個觸摸傳感器,用於感測物體(例如手指或觸控筆)的觸摸、觸點或近似。
輸入裝置40可以包括一個或多個按鈕、鍵盤、鼠標、觸摸板、攝像機、麥克風和/或揚聲器等,作為人機界面(Man-Machine Interface,MMI)用於與用戶進行交互。
存儲裝置50是非暫時性機器可讀存儲介質,包括諸如閃速存儲器或非易失性隨機存取存儲器(Non-volatile Random Access Memory,NVRAM)的存儲器,或者諸如硬碟、或磁帶、或光碟、或其任何組合的磁存儲裝置,用於存儲通信協議或應用的指令或程序代碼。
應當理解,第1圖的實施例中描述的組件僅用於說明目的,並不旨在限制本申請的範圍。例如,無線通信設備可以包括更多的組件以支持其他無線技術,例如全球移動通信系統(GSM)技術、通用分組無線業務(GPRS)技術、用於全球演進的增強資料速率(EDGE)技術、寬帶碼分多址(WCDMA)技術、碼分多址2000(CDMA2000)技術、時分同步碼分多址(TD-SCDMA)技術、全球微波接入互操作技術(WiMAX)技術、長期演進(LTE)技術、時分LTE(TD-LTE)技術和高級LTE(LTE-A)技術等。
第2圖是根據本申請實施例的無線通信設備用作邊緣節點(edge node)以在無線環網路中傳播資料包的方法流程圖。首先,無線通信設備在無線環網路中向目的地發起資料包的傳輸(步驟S210)。響應於發起資料包的傳輸,無線通信設備確定其是否支持基於路由(routing-based)的傳播機制和基
於洪泛(flooding-based)的傳播機制(步驟S220)。
利用基於路由的傳播機制,通過從一個節點跳到另一個節點來沿著路徑/路由傳播資料包直到其到達目的地,並且在無線環網路中源和目的地之間可能存在一個以上的路徑/路由。利用基於洪泛的傳播機制,每個輸入資料包都通過除了其到達的呼出鏈路(outgoing link)之外的每個呼出鏈路而轉發。
如果無線通信設備同時支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制,則確定是否存在有效的路由到目的地(步驟S230)。如果存在有效路由,則無線通信設備在資料包的包頭(packet header)中設置路由指示,以及使用基於路由的傳播機制來發送資料包(步驟S240),並且該方法結束。
無線通信設備可以預先執行路由發現程序以找到朝向目的地的一個或多個有效路徑/路由,並繼續監視有效路徑/路由的狀態。請注意,本文中省略了有關路由發現和維護的詳細說明,因為它超出了本申請的範圍,並且可以參考藍牙網格路由規範v1.1。
在一個實施例中,路由指示可以是路由協議(Routing Protocol,RP)標誌,其指示當其被設置為TRUE時使用基於路由的傳播機制,並指示當未被設置(即,初始設置值為FALSE)時使用基於洪泛的傳播機制。
在步驟S230之後,如果沒有存在有效的路由,則無線通信設備在資料包的包頭中不設置路由指示,以及使用基於洪泛的傳播機制來發送資料包(步驟S250),並且該方法結
束。
在步驟S220之後,如果無線通信設備僅支持基於洪泛的傳播機制,則方法流程進入步驟S250。
第3圖是根據本申請實施例的無線通信設備用作中繼節點以在無線環網路中傳播資料包的方法流程圖。首先,無線通信設備從無線環網路中的其他無線通信設備接收資料包(步驟S310)。響應於接收到資料包,無線通信設備確定無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制(步驟S320)。
如果無線通信設備同時支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制,則確定資料包的包頭中的路由指示是否有被設置(步驟S330)。如果路由指示被設置,則無線通信設備使用基於路由的傳播機制來轉發無線環網路中的資料包(步驟S340),並且該方法結束。否則,如果路由指示未被設置,則無線通信設備使用基於洪泛的傳播機制來轉發無線環網路中的資料包(步驟S350),並且該方法結束。
在步驟S320之後,如果無線通信設備僅支持基於洪泛的傳播機制,則確定資料包的包頭中的路由指示是否有被設置(步驟S360)。如果設置了路由指示,則無線通信設備丟棄資料包,即不轉發資料包(步驟S370)。否則,如果未設置路由指示,則方法流程進行到步驟S350。
第4圖是根據本申請實施例的使用基於路由的傳播機制在無線環網路中轉發資料包的方塊圖。無線環網路100包括多個無線通信設備A~L,其中無線通信設備A,K,L,I,J,
H是不能轉發資料包的邊緣節點,無線通信設備C,D,G是具有使用基於路由的傳播機制和/或基於洪泛的傳播機制來轉發資料包的能力的高端(high-end)中繼節點,無線通信設備B,E,F是普通(normal)中繼節點。具體地,支持使用基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制來轉發資料包的無線通信設備可以被稱為高端中繼節點,並且以粗虛線包圍的圓形圖描繪,而支持僅使用基於洪泛的傳播機制來轉發資料包的無線通信設備可以被稱為普通中繼節點,並且它們以細虛線包圍的圓形圖描繪。
如第4圖所示,無線通信設備A發起到無線通信設備J的資料包傳輸。在本實施例中,假設在無線通信設備A和無線通信設備J之間存在有效的路由。由於存在有效的路由朝向目的地以及無線通信設備A支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制兩者,無線通信設備A在資料包的包頭中設置路由指示並使用基於路由的傳播機制來發送資料包。
根據路由信息,將資料包從無線通信設備A發送到無線通信設備C,然後將其發送到無線通信設備D。當接收到資料包時,無線通信設備D轉發該資料包到無線通信設備G,其中資料包最終被轉發到無線通信設備J。
請注意,沿著路由,所有中繼節點都支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制兩者,並且當確定在接收到的資料包的包頭中設置了路由指示時,他們選擇使用基於路由的傳播機制來轉發資料包。
或者,如果無線通信設備A和J之間沒有有效的路
由,則無線通信設備A可以不設置路由指示,而是使用基於洪泛的傳播機制來發送資料包。
第5圖是根據本申請實施例的使用基於洪泛的傳播機制在無線環網路中轉發資料包的方塊圖。無線環網路200包括多個無線通信設備A’~L’,其中無線通信設備A’,K’,L’,I’,J’,H’是不能轉發資料包的邊緣節點,無線通信設備B’,C’,D’,E’,F’,G’是具有使用基於路由的傳播機制和/或基於洪泛的傳播機制來轉發資料包的能力的中繼節點。第5圖中的網路拓撲結構類似於第4圖中的網路拓撲,除了第5圖中的無線通信設備A’以方形圖描繪,這意味著它僅支持基於洪泛的傳播機制。
如第5圖所示,當向無線通信設備J’發起資料包傳輸時,無線通信設備A’不在資料包的包頭中設置路由指示,而是使用基於洪泛的傳播機制來發送資料包。使用基於洪泛的傳播機制,接收資料包的每個中繼節點簡單地通過除其到達的呼出鏈路之外的每個呼出鏈路來將其轉發。
鑒於前述實施例,應當理解,本申請通過在將被傳送的資料包的包頭中指定路由指示來實現基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制的理想集成,用於無線環網路中的資料包傳送。因此,提供了基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制的優點,用於無線環網路中的資料包傳遞,其中基於洪泛的傳播機制可以實現較低的部署成本和更好的可達性,而基於路由的傳播機制可以降低通信開銷。
雖然本發明的實施例及其優點已揭露如上,但應
理解的是,本發明並未侷限於揭露之實施例。任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可做些許更動與潤飾,因此本發明的保護範圍當以申請專利範圍第所界定為准。凡依本發明申請專利範圍第所做的均等變化與修飾,皆應屬本發明的涵蓋範圍。
Claims (12)
- 一種無線通信設備,作為邊緣節點,其中,包括:無線收發器,被配置為在無線環網路中執行無線發送和接收;以及控制器,被配置為確定該無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制以響應於在該無線環網路中向目的地發起資料包的傳輸,當該無線通信設備支持該基於路由的傳播機制和該基於洪泛的傳播機制時,確定是否存在朝向該目的地的有效路由,以及當存在該有效路由時,在該資料包的包頭中設置路由指示並使用該基於路由的傳播機制來通過該無線收發器發送資料包,當該有效路由不存在時,在該資料包的包頭中不設置該路由指示並使用該基於洪泛的傳播機制經由該無線收發器來發送該資料包。
- 根據申請專利範圍第1項所述之無線通信設備,其中,該控制器還被配置為當該無線通信設備僅支持該基於洪泛的傳播機制時,在該資料包的包頭中不設置該路由指示並使用該基於洪泛的傳播機制經由該無線收發器來發送該資料包。
- 根據申請專利範圍第1項所述之無線通信設備,其中,該無線通信設備是啟用藍牙網狀路由的節點。
- 一種無線通信設備作為邊緣節點在無線環網路中傳播資料包的方法,其中,該方法包括:確定該無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於 洪泛的傳播機制以響應於在該無線環網路中向目的地發起該資料包的傳輸;當該無線通信設備支持該基於路由的傳播機制和該基於洪泛的傳播機制時,確定是否存在朝向該目的地的有效路由;以及當存在該有效路由時,在該資料包的包頭中設置路由指示並使用該基於路由的傳播機制來發送資料包,當該有效路由不存在時,在該資料包的包頭中不設置該路由指示並使用該基於洪泛的傳播機制來發送該資料包。
- 根據申請專利範圍第4項所述之方法,其中,還包括:當該無線通信設備僅支持該基於洪泛的傳播機制時,在該資料包的包頭中不設置該路由指示並使用該基於洪泛的傳播機制來發送該資料包。
- 根據申請專利範圍第4項所述之方法,其中,該無線通信設備是啟用藍牙網狀路由的節點。
- 一種無線通信設備,作為中繼節點,其中,包括:無線收發器,被配置為在無線環網路中執行無線發送和接收;以及控制器,被配置為確定資料包的包頭中的路由指示是否被設置以及確定該無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制以響應於從該無線環網路中另一無線通信設備接收該資料包,以及根據所確定的結果,使用該基於路由的傳播機制或該基於洪泛的傳播機制來通過該無線收發器在該無線環網路中轉發該資料包; 其中,該控制器具體被配置為當該路由指示未被設置時,使用該基於洪泛的傳播機制來通過該無線收發器在該無線環網路中轉發該資料包。
- 根據申請專利範圍第7項所述之無線通信設備,其中,該控制器還被配置為當該路由指示被設置以及該無線通信設備支持該基於路由的傳播機制和該基於洪泛的傳播機制時,使用該基於路由的傳播機制來通過該無線收發器在該無線環網路中轉發該資料包。
- 根據申請專利範圍第7項所述之無線通信設備,其中,該控制器還被配置為當該路由指示被設置以及該無線通信設備僅支持該基於洪泛的傳播機制時,丟棄該資料包。
- 一種無線通信設備作為中繼節點在無線環網路中傳播資料包的方法,其中,包括:確定該資料包的包頭中的路由指示是否被設置以及確定該無線通信設備是否支持基於路由的傳播機制和基於洪泛的傳播機制以響應於從該無線環網路中另一無線通信設備接收該資料包;以及根據所確定的結果,使用該基於路由的傳播機制或該基於洪泛的傳播機制來在該無線環網路中轉發該資料包;其中,根據所確定的結果,使用該基於路由的傳播機制或該基於洪泛的傳播機制來在該無線環網路中轉發該資料包包括:當該路由指示未被設置時,使用該基於洪泛的傳播機制來在該無線環網路中轉發該資料包。
- 根據申請專利範圍第10項所述之方法,其中,根據所確定 的結果,使用該基於路由的傳播機制或該基於洪泛的傳播機制來在該無線環網路中轉發該資料包還包括:當該路由指示被設置以及該無線通信設備支持該基於路由的傳播機制和該基於洪泛的傳播機制時,使用該基於路由的傳播機制來在該無線環網路中轉發該資料包。
- 根據申請專利範圍第10項所述之方法,其中,根據所確定的結果,使用該基於路由的傳播機制或該基於洪泛的傳播機制來在該無線環網路中轉發該資料包還包括:當該路由指示被設置以及該無線通信設備僅支持該基於洪泛的傳播機制時,丟棄該資料包。
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