用于形成通信网络的频率扫描 相关申请
本申请要求于2007年4月7日提交的美国临时申请第60/910,661号的优先权，以及于2007年5月8日提交的美国临时申请第60/916,804号的优先权，其全部内容作为参考被并入于此。
【技术领域】
本公开一般针对通信网络，以及具体地，针对使用频率扫描来形成通信网络。
背景技术
在一些网络环境中，当在公共介质上通信的多个可互相协作的节点检测到其它节点的存在时，可形成一个通信网络。这种网络的一个实施例是根据同轴电缆多媒体联盟(Media over Coax Alliance，MoCA)MAC/PHY规范1.0版工作的网络。在这种网络中，节点可具有“客户机(clicnts)”或“从站(slave)”节点的功能，或具有“主机”/“网络控制器”/“网络协调器(network coordinator，NC)”节点的功能。网络将通常具有单个NC节点和任意数量的客户机节点，并且NC节点可传输信标和其它控制信息以管理该网络。
当应用电源或复位时，节点可扫描可能的频率的有效范围以确定操作位置、搜索来自NC节点的信号。如果发现NC节点信号，表示存在网络，节点可连接该已有的网络。加入网络涉及一节点遵循网络准入规定的协议。加入网络一般包括：接收由NC节点传输的网络信息、确定传输网路准入请求(network admission request)的时隙以及发送包括所指定的时隙上的识别消息的网络准入请求。该请求节点从NC节点接收用于网络准入的确认信息。
如果未发现已有的网络，该节点通过作为NC节点工作可在特定的频率上建立一个网络，并且等待其它节点检测其存在并加入该网络。在很多节点同时扫描可能的频率的情况下，有可能几个节点将无法检测到已建立的网络的存在，而形成新网络。因此，在旨在或期望形成包含所有节点的单个网络的情况下(例如，在家庭环境下)，在可能的频率内，有可能形成多个网络。
【发明内容】
一种实施方式是通过扫描搜索已有的网络来形成网络的节点。如果未发现已有的网络，则该节点作为第一网络的网络控制器节点工作，并将至少一个客户机节点接纳至该第一网络。作为网络控制器节点，该节点指定客户机节点之一作为侦察节点。该侦察节点从第一网络移出并扫描搜索第二网络。如果在预定的时间后，该侦察节点未返回到所述第一网络，则认为该侦察节点发现了第二网络。接着，第一网络的网络控制节点指定剩余的客户节点为搜索节点，然后，其作为客户机节点加入第二网络。从而避免了多个网络。
【附图说明】
图1是根据一种实施方式的网络的框图。
图2是根据一种实施方式的节点的框图。
图3是当根据一种实施方式的图2的节点作为NC节点启动侦察节点时或该节点作为成为侦察节点的客户机节点时，该节点的功能的流程图。
图4是当根据一种实施方式的图2的节点在网络上作为NC节点、一优选的NC节点试图被该网络接纳时，该图2的节点的功能流程图。
图5是示出了根据公开的方法和装置的实施方式的两节点的时间线(timeline)的框图。
【具体实施方式】
一种实施方式是一NC节点，其在一个频率上形成网络，然后采取行动确定是否另一网络也在不同的频率上形成了。如果发现了第二网络，则该NC节点迁移其网络到第二网络，并作为网络节点最终加入第二网络。从而避免了多个网络。
图1是根据一种实施方式的网络10的框图。网络10包括NC节点12和客户机节点13-15。在一种实施方式中，网络10是家庭环境中的网络，节点12-15与家庭中的设备集成或连接，彼此通信数字数据。这些设备的例子包括机顶盒、数字录像机(DVR)、计算机、电视机、路由器等。节点12-15被连接到网络介质16，网络介质16提供在其上传递数字数据的介质。在一种实施方式中，网络介质16是同轴电缆。然而，网络介质16可以是任意其他类型的介质，包括其他的有线介质或无线介质。在一种实施方式中，网络10是全网状网格，以便网络上地任何节点能够与网络上的任何其他节点以任意方向进行直接通信。
在一种实施方式中，网络10由一节点形成，该节点扫描一系列频率通道以搜索已有的网络。如果发现已有的网络，则该节点将作为客户机节点加入该网络。如果未发现已有的网络，则该节点将作为NC节点开启一个新网络(例如网络10)，而客户机节点将加入该新网络。在一种实施方式中，在同轴电缆多媒体联盟(Media over Coax Alliance，MoCA)MAC/PHY规范1.0版(在下文中，表示为“MoCA 1.0”)的允许频率内，网络10作为一个网络工作。MoCA 1.0中的频率范围是875-1500MHz，频率通道存在于25MHz或50MHz的间隔。从而，一频率通道具有中心频率为875MHz，另一处频率通道在900MHz，另一处频率通道在925MHz等，直到1000MHz，然后频率通道跳至中心频率为1150MHz，从中心频率为1150MHz到中心频率为1500MHz，通道间隔为50MHz，中心频率分别为1150MHz、1200MHz等，直到中心频率为1500MHz。图1的实施例中，网络10在频率通道B1(例如900MHz)工作，而具有一NC节点和多个客户机节点的另一网络可在频率通道D2(例如1200MHz)工作。
在一种实施方式中，当开始形成网络10时或当接纳了新的客户机节点时，从网络的每个节点到每一个其他节点执行链路维持操作(“LMO”)。LMO由NC节点控制，其指定执行LMO的节点。通常，LMO涉及将使用预定的比特序列和长度构成的探测消息(probe message)从一个节点传输到另一个节点，以评估节点之间的通道性能。进行接收的节点处理所接收的探测消息，并确定发射机和接收机之间出现的缺损。基于测量到的通道缺损，调整发射机和接收机之间的调制。在一种实施方式中，使用加载比特(bitloading)调整该调制。加载比特是将高阶信号群分配到具有较高信噪比的载波而将低阶信号群分配到具有较低信噪比的载波的方法。在一种实施方式中，然后可基于单独的点对点LMO结果计算网络的最大公约数(GCD)调制分布(modulation profile)，在另一实施方式中，可发送GCD探测消息以确定GCD调制分布。
在一种实施方式中，网络10使用正交频分复用(OFDM)调制在节点之间传输数字数据。在这种实施方式中，在每个调制为携带信息的256个载波上发射链路上通信的数字数据，并且所有的载波以不同的频率被并行传输到相同的接受者。因此，网络10包括256个载波，在一种实施方式中，其中的224个载波通常被用于携带内容。在一种实施方式中，使用二相相移键控(BPSK)、四相相移键控(QPSK)或其他正交幅度调制(QAM)来调制224个内容携带载波的每一个。
图2是根据一种实施方式的节点21的框图。节点21能够起NC节点(例如图1中的节点12)的功能，或起客户机节点(例如图1中的节点13-15)的功能。节点21包括处理器20、收发器27和存储器22。处理器20可以是通用处理器或专用处理器的类型。收发器27可以是传输并接收数字数据的任意设备。存储器22储存由处理器20执行的信息和指令。存储器22可以由随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、例如磁盘或光盘的静态存储或任意其他类型的计算机可读介质的任意组合组成。
计算机可读介质可以是能够被处理器20访问的任意可用介质，并且包括易失性和非易失性的介质、移动和非移动介质以及通信介质。通信介质可包括计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制的数据信号中的其他数据(例如载波)或其他传输机制，并且包括任意信息传递介质。
在一种实施方式中，存储器22储存了被处理器20执行时提供功能性的软件模块。该模块包括操作系统24、网络启动模块25和多网络避免模块26。尽管在图2中以软件示出了这些模块的功能，但是在其他实施方式中，这些功能可以由硬件或软件的任意组合来实现。
在一种实施方式中，操作系统24提供允许处理器20操作节点21的功能，包括控制收发器27和存储器22。在一种实施方式中，网络启动模块25允许节点21作为NC节点形成网络或作为客户机节点加入已经形成的网络。在一种实施方式中，网络启动模块25根据MoCA 1.0执行其功能。在这种实施方式中，当节点21被供电或复位时，节点21首先扫描搜索通道频率通道的初始列表。如果节点21在某个频率发现信标，则节点21将尝试作为客户机节点被在该频率的网络接纳。如果扫描频率通道的初始列表中的所有频率通道(即，通道875-1500MHz)至少一次或预定次数之后，节点21仍不能发现任何信标或不能被任何网络接纳，则节点21将尝试作为NC节点在所选的频率通道上形成一个网络。
为形成网络，节点21将历经频率通道的第二列表。在每个频率通道，节点21再次侦听信标。如果其侦听到已有的网络的信标，则该节点将加入该网络。如果没有听到信标，节点21将变成NC节点，并且在一频率通道上广播信标，条件是该通道不是禁止通道(即，要避免的通道)，如同在已有的网络的信标中做通告。此信标邀请其他的节点加入该网络。在一种实施方式中，网络使用用于通信的时分双工(TDD)协议。在TDD系统中，接收数据和传输数据通常使用相同的频带在不同的时间间隔内被通信。不同的节点通过使用时分多址(“TDMA”)而共享一公共频率通道。在TDMA系统中，每一节点在不同的时间间隔中发送数据。以包含多时隙的帧结构分配给节点一个或多个预定长度的时隙。所有的节点由诸如由网络NC节点广播的信标或介质访问计划(Media Access Plan，MAP)等消息同步。信标和MAP消息提供对客户节点的公共时间参考，并且可包括其他的网络管理信息。MAP是由NC发送的消息，用于定义到时隙的节点分配，如MoCA 1.0中所述。
包含网络(例如图1的网络10)的单个房屋或其它设施可包括大量节点。在一种实施方式中，最多16个节点可以是单个网络的一部分。而在电源故障的事件或导致所有这些节点复位的其它事故的情况下，如以上公开的，每个节点将扫描搜索已有的网络，当未发现已有的网络时，每个节点作为NC节点形成新网络。在节点数量多的情况下，可能导致在不同的通道上或者甚至在相同的通道上形成多个独立的网络，原因是多个节点将无法找到已有的网络。然而，因为不同的网络上的节点将不能交换数据，所以多个独立的网络存在于单个房屋或其它设施中是不可取的。
在一种实施方式中的多网络避免模块26提供功能：当其相应的节点(即，节点21)正在作为NC节点或客户机节点时防止形成多个独立的网络。在一种实施方式中，这种功能包括使用一客户机节点作为“侦察”节点以搜索多个网络。图3是当根据一种实施方式的图2的节点21作为NC节点启动侦察节点时或该节点作为成为侦察节点的客户机节点时，该节点的功能流程图。在一种实施方式中，图3以及以下公开的图4的流程图的功能由储存在存储器或其它计算机可读或有形介质中的软件来实现，并且由处理器执行。在一种实施方式中，可以由软件或硬件和软件的任意组合来完成该功能。
在302中，已经在频率通道A1、D2等上形成了诸如网络10的网络。该网络形成之后，当作为NC节点操作时，节点21向客户机节点中的一个发布侦察命令，指示该客户机节点成为侦察节点。该NC节点也开启侦察返回计时器，该计时器在预定时间后到期。在一种实施方式中，仅在最初形成新的网络时，网络才发起侦查节点。在一种实施方式中，如果当NC节点正在等待侦察节点返回时，新的节点加入该网络，则由于新的节点可能干扰侦察节点重新加入并延迟其返回，因此复位侦察返回计时器。
如果节点21是客户机节点，则在320，节点21接收侦察命令并成为侦察节点。
在321中，节点21作为侦察节点从已有的网络移出并以一个方向扫描频率通道以搜索重复网络。该方向可以逐渐提高(例如，通道1150MHz，然后通道1200MHz，然后通道1250MHz等)，当达到最高通道时(即，在一种实施方式中的1500MHz)，则反向(即，降低方向)。在另一实施方式中，可以通过降低通道开始方向。作为侦察节点的所有节点应该在同一初始方向(向上或者向下)扫描，以便来自两个不同网络的两个不同侦察不以相反的方向扫描并加入彼此的原网络。即便两个不同侦察节点在搜索重复网络时的同一时刻以加入两个不同网络而终止，通过重复搜索过程，这些侦察节点也将最终聚合到同一网络中。
在322中，判断在扫描进程中是否已经发现新网络。如果侦察节点在不同于其原网络的频率的一频率上检测到信标时，新网络将被发现，然后，该侦察节点被新网络的NC节点捕获。在一种实施方式中，加入新网络的结果是确定发现新网络。
在324中，如果已经发现新网络，则侦察节点已经作为客户机节点加入新网络。
在323中，如果未发现新网络，则侦察节点将作为客户机节点重新加入原网络。如果侦察节点已经以一个方向扫描至终点(即，最高或最低频率通道)、反向并扫描回到原网络通道，则未发现新网络。
与此同时，在307中，在侦察节点返回前，NC节点等待侦察计时器到期。
在308，判断是否侦察计时器已经到期且侦察节点未返回。
在305，如果在侦察计时器已经到期之前，侦察节点已经返回，则由于侦察节点未发现重复网络，因此NC节点维持已有网络。在一种实施方式中，如果侦察节点返回，NC节点不再发出另一侦察节点。
在306中，如果在计时器已经到期之前，侦察节点仍未返回，则NC节点将假定存在重复网络并且侦察节点已经加入该网络。然后，NC节点将剩余的客户机节点作为侦察节点一次一个地发出，这将导致这些客户机节点加入另一网络。在一种实施方式中，发出侦察节点之间的时间被间隔开，以降低侦察节点尝试在同一时间加入该重复网络的可能。
在307中，当所有的客户机节点已经作为侦察节点离开网络之后，NC节点本身将搜索重复网络，并最终作为客户机节点加入该网络。
在一种实施方式中，一个地址(例如房屋)中的一个(或多个)节点可被指定为“优选的”NC节点。优选的NC节点将具有对未被这种指定的其他节点的优先性，以确保优选的NC节点承担NC节点的功能。可基于诸如以下的因素将一节点选择作为优选的NC节点：网络中的节点的优选的物理地址以优化与其它节点的通信、节点的能力、其稳定性、延迟、其与网络之外的其它设备的连接等。被指定为优选的NC节点的节点可以是最不可能断电的节点。例如，在一些网络实施方式中，光学网络终端(ONT)节点可以被置于房屋外，并且可以由与房屋的其它部分不同的电源供电。
如果一节点被配置为优选的NC节点，则该节点将在其网络准入的过程中向该网络发出指定信号。在一种实施方式中，每个节点包括当加入网络时传输到NC节点的能力位。在一种实施方式中，优选的NC节点的能力位指示该节点是优选的NC节点。
图4是当根据一种实施方式的图2的节点21在网络上作为NC节点、优选的NC节点试图被该网络接纳时，该节点的功能流程图。
在402，当前NC节点(如果其本身不是优选的NC节点)读取新节点的能力位并将NC功能转移到新加入的优选的NC节点。在一个实施方式中，这种功能转移仅发生在该优选NC节点有机会与网络中的现有节点进行加载比特(例如，执行LMO)之后。
在一种实施方式中，网络根据MoCA标准操作，在404中，如果当前的NC节点是优选的NC节点且一个或多个其它优选的NC节点加入该网络，则如果优选的NC节点的最高MoCA版本高于当前的NC节点自身的MoCA版本，当前的NC节点必须转移功能到具有最高MoCA版本的优选的NC节点。如果有多个优选的NC节点具有最高MoCA版本，当前的NC节点必须转移功能到在该时刻具有最佳GCD加载比特的优选的NC节点。具有最佳GCD加载比特的优选的NC节点是具有最高GCD比特率的优选的NC节点。在一种实施方式中，转移只发生于转移至的节点已经有机会与网络中的所有已有节点加载比特之后。
在一种实施方式中，网络根据MoCA标准操作，在406中，如果当前的NC节点是优选的NC节点，且具有与当前的NC节点本身相同MoCA版本的一个或多个其它优选的NC节点尝试加入网络，以及没有具有更高MoCA版本的优选的NC节点，则当前的NC节点必须基于滞后的最佳GCD加载比特使用在MoCA 1.0中公开的NC转移标准而转移功能到具有相同MoCA版本的另一优选的NC节点。在一种实施方式中，转移将只发生于被转移到的节点已经有机会与网络中所有的节点加载比特之后。
如上所述，当多个节点在近似同一时间发送信标以尝试作为NC节点启动网络时，能够形成多个网络。在现有的网络形成技术中，例如根据MoCA 1.0的网络形成，节点将传输信标，然后等待客户机节点的响应。与此相反，在本公开的方法和装置的一种实施方式中，诸如节点21的节点将在发出信标之间包括侦听时段。在侦听时段的过程中，节点将侦听其它NC节点的信标，并且如果检测到信标，则加入该网络。
图5是示出了根据本公开的方法和装置的实施方式的两节点500、502的时间线的框图。在图5的实施例中，节点500在510中发出信标，然后在侦听时段511的过程中侦听信标，然后在512中发送另一信标。与此同时，节点502在520中发出信标，然后在侦听时段521的过程中侦听信标，然后在522中发送另一信标。在一种实施方式中，节点将在作为发送信标的通道的同一频率通道上侦听信标。这就防止了在同一通道上形成两个或多个网络。进一步地，在一种实施方式中，为提高另一节点的信标将在侦听时段的过程中被侦听到的可能性，侦听的时段比发送信标的时段长的多。在一种实施方式中，节点500或502中的只有一个将“侦听到”另一个节点的信标并停止发送其自己的信标，从而确保只有一个节点发送信标，并且由于只有一个NC节点，因此只能够形成一个网络。
如所公开的，实施方式形成具有NC节点和一个或多个客户机节点的网络，同时防止形成多个或重复网络。实施方式包括指定客户机节点作为侦察节点，并包括信标传输间的侦听时段。进一步地，当节点具有使其比其他节点优先的特性时，该节点可被指定为优选的NC节点。
本文具体说明和/或描述了一些实施方式。然而，将被理解的是，在不脱离本发明的精神和预期的范围内，上述教导涵盖公开的实施方式修改和变更并在所附权利要求的权限中。