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针对无线网格节点中的基础设施操作主动重评估周围信道 的可用性和质量的系统、 装置和方法
    【技术领域】
     本发明总地涉及无线设备连通性的领域。更具体而言， 本发明的一个或多个实施 例涉及用于主动管理构成无线网络的节点之间的连通性和无线信道选择的装置和方法。背景技术
     无线网络可提供灵活的数据通信系统， 这种系统可以取代或扩展有线网络。利用 射频 (RF) 技术， 无线网络在没有有线线缆的情况下穿过墙壁、 天花板、 甚至水泥建造物在 空气中发送和接收数据。例如， 无线局域网 (WLAN) 提供了诸如以太网和令牌环之类的传统 LAN 技术的所有特征和益处， 但却没有被线缆束缚在一起的限制。 这提供了更大的自由和更 高的灵活性。
     当前， 根据电气与电子工程师学会 (IEEE)802.11 标准 ( 例如 IEEE Std.802.11a/ b/g/n) 工作的无线网络可被配置在基础设施模式或自组织模式中工作。截至今日， 大多数 安装的无线网络被配置成基础设施模式并在基础设施模式中工作， 其中一个或多个接入点 (AP) 被配置为对有线分布网络 ( 例如以太网 ) 的接口。在基础设施模式中， 具有无线连通 性的移动设备 ( 例如具有无线电网络接口卡 “NIC” 的膝上型计算机 ) 能够与 AP 建立通信 并与 AP 相关联， 从而， 这些设备的用户能够访问与有线网络相连的服务器内的内容。
     然而， 作为一个可选的特征， IEEE 802.11 标准规定了自组织模式， 其允许每个无 线设备内的无线电 NIC 在独立基本服务集 (IBSS) 网络配置中工作。因此， 无线设备相互间 执行对等通信， 而不是利用 AP 来支持这种无线通信。
     一类自组织网络被称为网格网络 (mesh network)， 其允许通过从一个设备 “跳” 到 另一设备直到到达目的地， 来进行绕过断开或阻塞的路径的连续连接和重配置。网格网络 与其他网络的不同之处在于， 设备全都可以在没有基础设施 ( 例如有线 AP) 的情况下经由 多跳相互连接， 并且这些设备可以是移动的或静止的。 与网格网络相关地， 移动自组织网络 (MANET) 是移动路由器的自配置网络， 其中路由器可以自由重定位。
     传统的网格网络的主要优点之一是其不能有效地管理与移动设备的连通性以便 最小化干扰。当前， 网格网络的信道选择是通过网络管理员或家庭用户物理地访问每个 AP 并为该 AP 选择无线通信信道来实现的。在一些情形中， 此判决是基于该信道的流量的量的 ( 例如与其他 AP 相关联的流量 )， 以便实现更好的负载均衡。不幸的是， 传统的信道选择过 程没有有效地最小化干扰， 因为其不会针对系统配置的变化而自动调整。 因此， 传统的信道 选择过程不会阻碍由单跳分隔的邻居节点具有非重叠的无线信道 ( 例如具有不重叠的频 率带的信道 ) 的可能性。因此， 需要一种为在基础设施模式中工作的节点提供优化的自动 非重叠信道选择的系统和机制。 附图说明
     在附图中以示例方式而非限制方式图示了本发明的实施例， 附图中 ：图 1 是图示出三层级无线自组织网格网络的实施例的框图。
     图 2A 是图示出图 1 的网络内的网格层级 2 节点的第一实施例的框图。
     图 2B 是图示出图 1 的网络内的网格层级 2 节点的第二实施例的框图。
     图 3 是图示出无线网格网络协议体系架构的实施例的框图。
     图 4 是图示出图 2A 和图 2B 的层级 2 节点内实现的自动信道选择逻辑的操作的示 例性实施例的框图。
     图 5 图示出根据本发明一个实施例的通用 WMN 消息分组格式。
     图 6 图示出设定信道消息的示例性格式。
     图 7 图示出信道不可用消息的示例性格式。
     图 8A 至图 8D 图示出自动信道选择逻辑的操作的第一示例性实施例。
     图 9A 至图 9C 图示出自动信道选择逻辑的操作的第二示例性实施例。
     图 10A 至图 10C 图示出自动信道选择逻辑的操作的第三示例性实施例。
     图 11A 至图 11C 图示出自动信道选择逻辑的操作的第四示例性实施例。 具体实施方式
     在以下描述中， 出于说明目的， 阐述了许多具体细节以帮助透彻理解本发明。然 而， 本领域的技术人员将会清楚， 没有这些具体细节中的一些也可以实现本发明。此外， 以 下描述提供了示例， 并且附图出于例示目的示出了各种示例。 然而， 这些示例不应当被解释 为限制性的， 因为它们只是想要提供本发明的实施例的示例， 而不想要提供所有可能的实 现方式的详尽列表。 例如， 本发明可应用于根据任何 IEEE 802.11 标准 ( 例如 IEEE 802.11 a/b/g/n/… ) 以及其他标准 ( 例如 HiperLAN) 或者支持利用非重叠信道的无线通信的专有 通信协议来工作的网络。 在一些情况下， 未以框图形式示出公知的结构和设备， 以避免模糊 所描述的各种实施例的公开特征的细节。
     系统体系架构
     在以下描述中， 使用了特定的术语来描述本发明的特定特征。例如， 术语 “节点” 一般被定义为具有数据处理并可能具有无线通信能力的电子设备。 自组织网络可被规划为 “OEM 特定的” ， 意思是访问限于由同一实体或同一组实体制造和 / 或认可和 / 或销售的那些 无线节点。例如， OEM 特定无线网格网络 (WMN) 的示例是包括与 Sony Playstation 游 戏机、 Sony VAIO 计算机、 Sony 手持式设备或者任何基于 Sony 的具有联网能力的 产品通信的 Sony BRAVIA 数字电视的网络。
     这里， 有两大类节点。第一类是 “网格节点” ， 其具体适合于加入诸如 OEM 特定 WMN 之类的 OEM 特定自组织网络并成为该网络的成员。第二类是 “非网格节点” ， 其只能通过网 格节点间接获得对 OEM 特定 WMN 的访问。这种访问可通过无线或有线通信进行。对于本 发明的范围， 除非另有指明， 否则术语 “节点” 将等同于 “网格” 或 “非网格” 节点， 并且术语 “WMN” 或 “WM 网络” 将等同于任何类型的自组织网络。
     术语 “逻辑” 和 “逻辑单元” 一般被定义为被配置为执行一个或多个功能的硬件和 / 或软件。特定类型的逻辑的一个示例是特有一无线芯片集的无线电网络接口卡 (NIC)， 该 无线芯片集是一个或多个集成电路， 这些集成电路进行操作以发送和 / 或接收信号以便访 问无线网络， 其是通过关联消息发起的。 “软件” 一般描述为应用、 小应用程序或者甚至例程形式的一系列可执行指令。软件可被存储在任何类型的机器可读介质中， 所述机器可读介 质例如是可编程电子电路、 半导体存储器设备 ( 比如易失性存储器 ( 例如随机访问存储器 等等 ) 和 / 或非易失性存储器 ( 例如任何类型的只读存储器 (ROM) 或闪存 ))、 便携式存储 介质 ( 例如 USB 驱动器、 光盘、 数字磁带 ) 等等。
     术语 “消息” 表示被配置用于在网络上传送的信息。一类消息是帧， 帧一般被定义 为总体作为单个数据单元工作的一组信息比特。术语 “内容” 表示视频、 音频、 图像、 数据或 其任何组合。
     参考图 1， 描述了多层级无线网格网络 100 的示例性实施例。 多层级无线网格网络 ( 以下称为 “WMN” 或 “WM 网络” )100 包括作为具有多个 (M ≥ 1) 子网络 1101-110M( 以下特 别称为 “层级” ) 的分散的无线网格网络工作的节点的集合。通常， WM 网络 100 的每个节点 被配置为向其他节点转发数据并且基于其性能能力和电力约束被指派到特定的层级。 节点 到层级的指派是至少部分基于节点的性能能力的判决， 而路由判决是由节点基于网络连通 性和该特定节点转发数据的能力来作出的。
     例如， WM 网络 100 的一个实施例特有一种分层次体系架构， 其包括基于 OEM 特定 节点的能力来指派的三个 (3 个 ) 层级。第一层级 ( “层级 1” )1101 负责确立和控制对诸如 因特网之类的外部网络的访问。例如， 第一层级 1101 可经由线缆或直接订户线路 (DSL) 连 接或 3G/WiMax/ 室外网格来模拟传统的因特网连接。如图所示， 第一层级 1101 包括第一节 点 120， 该第一节点 120 通常被称为 “网关节点” 。网关节点 120 可包括但不限制于或局限 于线缆或 DSL 调制解调器、 无线路由器或网桥， 等等。虽然没有示出， 但在 WM 网络 100 内可 存在多个网关节点， 以便提供到 ( 一个或多个 ) 外部网络的多个通信路径。
     WM 网络 100 的第二层级 (“层级 2” )1102 可代表互连各种适用于经由无线通信 介质 ( 例如射频 (RF) 波 ) 通信的静止 ( 固定位置 )OEM 特定无线节点的无线网络回程 (backhaul)。如这里所述， “层级 2 节点” 包括但不限制于或局限于 ： 平板电视 130、 131 和 132、 游戏机 140、 计算机 150、 或任何其他通常静止并电耦合到交流 (AC) 电源插座的具有无 线能力的设备。因此， 层级 2 无线节点不受移动节点中通常存在的电力约束， 在移动节点中 电力使用被最小化以延长再充电之间的电池寿命。
     如图所示， 计算机 150 适于在两种模式中工作。作为无线网格节点， 它可以利用适 当的网格协议与其他网格节点无线地通信并且被用户配置为加入一个现有的 WMN。作为非 网格节点， 它可以与具有由一不同的制造商生产的以太网和 / 或 WiFi 网络卡的无线非网格 节点通信， 以允许它们利用标准 IEEE 802.11 或以太网协议访问 WM 网络 100。从效果上来 说， 它使得非网格节点能够访问 WM 网络 100 上的内容和资源。例如， 平板电视 131 可以使 用它的根据所选的通信协议 ( 例如 IEEE 802.11a/b/g/a ； HiperLAN， 等等 ) 工作的 Wi-Fi 无 线电装置与计算机 150 相关联并实际上访问 WM 网络 100。另外， 计算机 150 允许有线的非 网格节点与 WM 网络 100 相关联并加入 WM 网络 100。虽然没有示出， 但一有线非网格节点 ( 例如传真机 ) 可利用标准以太网线缆连接到计算机 150。在两种情况下， 都可以在没有任 何额外的硬件或软件修改的情况下实现这种连通性。
     为了维持简单的体系架构并且使漫游容易， 设想了充当 AP 的层级 2 节点使用相同 的网络标识 (SSID) 和安全性简档 ( 例如保存的一组安全性设定， 比如 Wi-Fi 受保护访问 “WPA” 、 临时密钥完整性协议 “TKIP” 等等 )。这在层级 3 节点运行主动扫描以发现更好质量 ( 例如更强信号 ) 的 AP 时将极大地辅助 AP 发现。通过忽略具有不同 SSID 或安全性简 档的网络， 可以迅速处理主动扫描的结果。
     仍参考图 1， WM 网络 100 的第三层级 ( “层级 3” )1103 可包括属于第二层级 1102 的 节点与一个或多个层级 3 节点 (160、 162、 164、 166、 168 和 169) 之间的链路。 “层级 3 节点” 可以是任何具有无线连通性的由电池供电的电子设备， 包括但不限制于或局限于膝上型计 算机、 便携式手持设备 ( 例如个人数字助理、 超级移动设备、 蜂窝电话、 便携式媒体播放器、 无线相机、 遥控器等等 ) 或者任何非静止消费类电子设备。由于层级 3 节点通常具有资源 约束 ( 例如有限的电力供应、 有限的处理速度、 有限的存储器等等 )， 所以第三层级 110 3 可 提供缩减的网络服务。在一个实施例中， WM 网络 100 的层级 3 节点可充当直接连接到层级 2 节点的从动者或孩子， 这可进一步限制其在 WM 网络 100 内的功能。
     由于回程 170 上的流量可包括高清晰度 (HD) 视频、 音频剪辑和视频剪辑以及用户 数据， 所以无线电 NIC 可被结合在 WM 网络 100 的一些静止节点内。例如， 通过多路复用压 缩 HD 视频的流、 多个因特网视频会话、 多个音频 / 视频会话以及一些间歇性的 http 数据流 量， 回程链路 170 上的负载对于 TCP/UDP 类型流量可达到大约 60 兆比特每秒， 考虑到媒体 访问控制 (MAC) 层效率， 这可要求至少 100 兆比特每秒的原始无线电支持。根据此示例， 层 级 2 节点可能需要 802.11n 型无线电装置 ( 例如在 5GHz 频带 ) 来满足这种带宽要求。 参考图 2A， 示出了诸如层级 2 节点 132 之类的层级 2 节点的第一示例性实施例。 这 里， 层级 2 节点 132 包括嵌入式无线网络芯片集 200， 该芯片集 200 包括一个或多个处理器 210、 存储器 220、 通信接口 230 和用户接口 (UI)250。根据此实施例， 层级 2 节点 132 适于 利用部署在通信接口 230 内的同一无线电逻辑单元 235 以时分多路访问 (TDMA) 方式在两 种模式 ( 自组织和基础设施 ) 中工作。无线电逻辑单元 235 被处理器 210 或专用电路 ( 未 示出 ) 所控制， 以经由一个或多个天线 2401-240N(N ≥ 1) 调谐并接收特定信道上的传入无 线信号并且通过该特定信道将传出的无线信号发送到其他节点。这里， 当形成图 1 的 WM 网 络 100 的层级 2 节点在自组织模式中工作时， 处理器 210 执行存储在存储器 220 中的自动 信道选择逻辑 225。层级 2 节点利用以下所述的网格通信协议和网格邻居表来对基础设施 模式操作协商其信道分配。
     现在参考图 2B， 示出了层级 2 节点 132 的第二示例性实施例。这里， 层级 2 节点 132 包括第一无线电逻辑单元 250 和第二无线电逻辑单元 260。根据本发明的一个实施例， 第一无线电逻辑单元 250 和第二无线电逻辑单元 260 中的每一个包括可在相互不同的信道 上工作以避免干扰的单频带或双频带 Wi-Fi 无线电装置。第一无线电逻辑单元 250 和第二 无线电逻辑单元 260 分别经由天线 2401 和 2402 接收 / 发送消息。这里， 第一逻辑单元 250 使得层级 2 节点 132 能够在自组织模式中工作以根据自动信道选择逻辑 225 协商信道分 配并且与 ( 层级 2 节点之间的 ) 自组织网络建立通信， 而第二逻辑单元 260 使得层级 2 节 点 132 能够在基础设施模式中工作以与进行扫描以与接入点相关联的无线节点 ( 层级 3 节 点 ) 建立通信。
     当然， 设想到了自动信道选择逻辑 225 可被部署为层级 2 节点内的固件或硬件。 例 如， 如图 2B 中的虚线所示， 自动信道选择逻辑 225 可被实现为与芯片集 200 通信的可编程 电路， 而不是存储器 220 中的可执行程序。这里描述的信道选择算法允许了逻辑单元 260 在其处于基础设施模式中时在正交信道上工作。
     返回参考图 1， 平板电视 132 适于与其他层级 2 节点 ( 例如计算机 150、 游戏机 140 和平板电视 131) 通信， 并且已经是 WM 网络 100 的一部分。在信道选择期间， 平板电视 132 可与邻居节点交换数据， 其中包括设定信道消息。如下所述， 为了信道选择， 平板电视 132 发送设定信道消息并且从它的由单跳分隔的邻居节点 ( 例如计算机 150、 游戏机 140 和平板 电视 131) 接收设定信道消息。
     如在图 3 中代表性地示出的， 在用于层级 2 节点的协议体系架构 300 中， 与无线网 格网络 (“WMN” ) 功能 330 相关联的逻辑被放置在 MAC 层 320 与网络 (IP) 层 340 之间， 以 提供独立于所部署的更高 OSI 层并且能够被更容易地重配置的方案。因此， WMN 层 330 大 体上构成 “OSI 层 2.5” 方案。WMN 层 330 的放置提供了对于更低和更高 OSI 层都透明的增 强功能。
     在一个实施例中， WMN 层 330 可执行针对 WMN 配置的功能， 例如自动信道选择逻辑 225。根据本发明的此实施例， 自动信道选择逻辑 225 适于在自组织模式期间基于利用若干 个参数辨别信道可用性的信号分析来选择非重叠信道。 这些参数可包括但不限制于或局限 于以下参数 ： (1) 与 WM 网络支持的特定通信标准相关联的非重叠信道的数目 (“Nc” )； (2) 网络度 ( 例如特定节点的邻居节点的数目的计数， “Nd” )； (3) 节点的 MAC 地址 (“Maddr” )； 以及 (4) 对于此计算执行自动信道选择逻辑的反复次数 (“iCount” )。 一般地， 每个节点知道工作频谱的非重叠信道的可用性和数目。当 WM 网络最初被 形成时， 出于基本通信的目， 每个节点首先在预定的共同信道上在自组织模式中工作。 每个 节点随后选择随机信道号 ( 为了其将来在基础设施模式中的操作 ) 并且与其邻居节点交换 信息以查明在所选信道中是否存在重叠， 其中邻居节点也就是与该节点相隔单跳的那些节 点。交换的信息包括提供这种信息的节点的 Nd、 Maddr 和 iCount。每个节点等待接收到来自 其所有邻居节点的信息以判定是否发生冲突。
     在检测到信道选择的冲突的情况下， 根据本发明的一个实施例， 具有较低的 Nd 的 节点被指定选择新信道， 递增其 iCount 值， 并重复信道选择过程。选择具有较低 Nd 的节点 是为了降低对整个 WM 网络的影响。然而， 在两个冲突的节点具有相同的网络度的情况下， 冲突的节点比较其 iCount 值。具有较低 iCount 的节点改变其信道并且递增其 iCount 值。 较高的 iCount 表明节点已经经过了几轮协商， 最好保持其信道不变以最小化对其附近的 其他节点的影响。在 iCount 和 Nd 都相同的情况下， 可使用其他参数来选择哪个节点要再 次经历信道选择。 对于此实施例， 每个节点特有的参数可用于比较目的， 例如在冲突的节点 之间比较 Maddr。然后， 具有较低 Maddr 的节点作出以下判决 ： 是递增其 iCount 值并选择一不 同的信道 ( 如果另一非重叠信道可用的话 )， 还是如下所述向其他 ( 一个或多个 ) 冲突节点 中的至少一个发送信道不可用消息。
     在每次信道更新之后， 节点通过广播其新选择以及 Nd、 Maddr 和 iCount 值来通知其 邻居节点。这是一个 1 跳广播， 从而只有紧邻的层级 2 节点接收到该广播， 从而减轻了网络 洪泛问题。如果节点的网络度高于 Nc， 则其肯定具有与其邻居节点之一的重叠信道。从而， 该节点将尝试基于特定参数来选择最少干扰的信道， 所述参数例如是干扰和噪声水平和 / 或该信道上的 AP 的数目 ( 或者这两个参数的组合 )。 作为最小干扰标准的附加或与最小干 扰标准相组合， 它还可以使用其他参数来作出此判决。 在此信号分析期间， 节点根据此特定 实施例将其已经尝试过的信道标记为 “不可使用” 并且从剩余信道集合中选择新信道。因
     此， 在节点未能找到可使用信道的情况下， 其向每个冲突的邻居节点发送单播的信道不可 用消息。在接收到来自其邻居节点的信道不可用消息时， 节点尝试改变其自己的信道。在 接收到信道不可用消息后的这个信道选择超越了 Nd、 Maddr 和 iCount 标准。将实现适当的超 时和重试机制来考虑到无线介质中的消息丢失。此外， 将使用适当的安全性技术来保护邻 居之间的消息交换免遭任何形式的攻击。
     参考图 4， 示出了节点 ( 例如层级 2 节点 ) 内实现的自动信道选择逻辑的操作的 示例性实施例。最初， 在确定使用哪个无线信道来发送和 / 或接收无线信号之前， 此节点 ( 称为 “第一节点” ) 有多个参数可用。这些参数包括 ： (1) 非重叠信道的数目 (Nc) ； (2) 网 络度 (Nd) ； (3) 节点的 MAC 地址 (Maddr) ； 以及 (4) 信道选择计数值 (iCount)， 如项目 400 中 所示。然后， 如项目 405 中所示， 在层级 2 节点选择无线信道之前， iCount 值被初始化到开 始值 ( 例如 iCount ＝ 1)。
     这里， 第一节点从非重叠信道的集合中随机或伪随机地选择信道 ( 项目 410)。当 然， 与非重叠信道相关联的细节可基于 WM 网络和部署的国家所支持的所选无线通信协议 而有所不同。 出于例示目的， 根据在美国实行的 IEEE 802.11(b) 标准， 有十一 (11) 个信道， 其中由于其频率带的邻近， 信道 1、 6 和 11 被认为是非重叠信道。根据 HiperLAN/x 或专有 通信协议， 非重叠信道的集合可与用于例示目的信道 (Ch1、 Ch6 和 Ch11) 不同。
     一旦第一节点选择了特定的信道， 如项目 415 中所述， 就根据 WMN 通信协议发送设 定信道消息。 设定信道消息包括所选择的信道号， 以及与第一节点相关联的网络度 (Nd)、 选 择计数值 (iCount) 和 MAC 地址 (Maddr) 参数， 如下所述。这些参数可被称为 “自身 Nd” “自 ； 身 iCount” ； 以及 “自身 Maddr” 。
     图 5 图示了 WMN 消息 500 的示例性格式， 其代表了节点用于与图 1 的 WHM 网络 100 内的其他节点通信的消息传递格式。 更具体而言， 如图 5 中所示， 作为例示性实施例， WMN 消 息 500 包括 ： (i) 消息头部 502， (ii) 消息内容 510， 以及 (iii) 消息尾部 520。
     这里， 根据此示例性实施例， 消息头部 502 包括 WMN 版本 504、 事务 ( 消息 )ID 506 和类型子字段 508。WMN 版本 504 被配置为标识支持网络连通性的软件的特定版本。事务 ( 消息 )ID 506 被配置为标识用以发送该消息的特定会话。这是用于确保消息在会话期间 不被复制的安全性机制。最后， 类型子字段 508 被配置为指示消息的类型。例如， 基于 WMN 的协议的每个消息类型被指派以唯一的标识符以帮助对消息的内容的处理。
     消息内容 510 是消息的一部分， 该部分适于包括数据， 例如如果 WMN 消息 500 是控 制消息的话则包括控制信息。 数据可被编码以保护数据对抗入侵者并且确保数据仅能由目 标无线节点访问。
     消息尾部 520 包括 WMN( 网格 ) 代码 522。 在本发明的一个实施例中， 每个 WMN 消息 结束于 WMN 代码 522， 该 WMN 代码 522 重复预定的次数以确保整个消息被没有差错地接收。 如果在消息的发送、 接收或处理期间有差错， 则接收到的网格代码将不匹配预定的模式。 如 果发生此情况， 则整个消息被丢弃。可利用标准的 802.11 帧验证 ( 例如 CRC) 来检测消息 的主体中的其他差错。
     图 6 图示了特定类型的 WMN 消息即设定信道消息 600 的示例性格式。设定信道消 息 600 是层级 2 节点选择无线信道用于自组织模式期间的通信并且在基础设施模式中的 工作之前发出的广播消息。根据本发明的一个实施例， 设定信道消息 600 特有 ： (i)WMN 版本子字段 604， 其标识支持网络连通性的软件的特定版本 ； (ii) 事务 ID 子字段 606， 其被配 置为标识此消息的传送期间的特定会话 ； 以及 (iii) 类型子字段 608， 其指示出此消息是层 级 2 信道选择消息 ( 称为 “T2 AP 信道广播消息” )。此外， 设定信道消息 600 的消息内容 包括计数值 (iCount)612、 网络度 (Nd)614 和所选信道号 616( 例如作为例示性示例的 IEEE 802.11(b) 的信道 1、 6 或 11)。
     返回参考图 4， 在层级 2 节点发送设定信道消息之后， 第一节点等待， 直到预定的 超时时段已过去或者接收到来自其邻居节点的设定信道消息为止 ( 项目 420)。然后， 第一 节点能够判定是否发生了冲突 ( 项目 425)。根据本发明的一个实施例， 第一节点只考虑相 隔仅单跳的邻居层级 2 节点的设定信道消息。无论所选择的实施例如何， 层级 2 节点都处 理并保存关于 Nc、 其自己的 Nd、 iCount 和 Maddr 以及每个邻居节点的 Nd( 邻居 Nd)、 iCount( 邻 居 iCount) 和 MAC 地址 ( 邻居 Maddr) 的信息。
     在未检测到信道冲突的情况下， 第一节点在其选择的无线信道上工作 ( 项目 430)。然而， 如果检测到信道冲突， 则第一节点判定其是否需要重新选择其无线通信信道。 此判定可基于存储在第一节点内的参数。这些参数包括关于 WM 网络 ( 例如 Nc)、 第一节点 (Nd、 iCount 和 Maddr) 的信息以及与从其接收到设定信道消息的邻居节点相对应的参数 ( 例 如邻居节点的 Nd“邻居 Nd” ， 邻居节点的 iCount“邻居 iCount” ， 以及邻居节点的 MAC 地址 “邻居 Maddr” )。
     例如， 根据本发明的一个实施例， 作为一个可选的特征， 第一节点可判定邻居 Nd， 亦即邻居节点的邻居节点的数目， 是否大于可用的非重叠信道的数目 (Nc)( 项目 435)。如 果是， 则第一节点从非重叠信道的集合中重新选择一不同的信道， 以期选择最小化干扰的 无线信道， 其中可能基于干扰和噪声水平和 / 或被指派到该特定信道的层级 2(AP) 节点的 数目 ( 项目 440)。第一节点的 iCount 被更改 ( 例如递增 )， 以便监视第一节点在这个信道 选择会话期间重新选择其通信信道的次数 ( 项目 445)。
     如果 Nc 大于邻居 Nd， 则第一节点判定邻居 Nd 是否大于其 Nd( 自身 Nd)， 如项目 450 中所述。如果是， 则第一节点负责从非重叠信道的集合中重新选择另一无线信道并且递增 其 iCount 值 ( 项目 445 和 455)。在邻居 Nd 不大于 Nd 的情况下， 第一节点判定邻居 Nd 是否 等于 Nd( 项目 460)。如果否， 这表示第一节点具有比冲突的邻居节点更高的网络度， 则第一 节点在其选择的信道上工作， 而邻居节点将负责重新选择其无线信道 ( 项目 430)。
     然而， 在邻居 Nd 等于 Nd 的情况下， 第一节点通过对于 ( 一个或多个 ) 冲突的邻 居节点中的每一个， 比较 iCount( 自身 iCount) 与邻居 iCount， 来进行第二判定， 如项目 465 处所示。在判定邻居 iCount 大于 iCount 时， 第一节点负责重新选择无线信道并且递 增 iCount( 项目 470 和 445)。在邻居 iCount 不大于 iCount 的情况下， 第一节点判定邻居 iCount 是否等于 iCount( 项目 475)。如果否， 这表示第一节点具有比冲突的邻居节点中的 至少一个更高的 iCount 值， 则第一节点在其选择的信道上工作， 而冲突的邻居节点将负责 重新选择其无线信道 ( 项目 430)。然而， 在邻居 iCount 等于 iCount 的情况下， 第一节点通 过在冲突节点所拥有的唯一值 ( 例如其 MAC 地址 ( 邻居 Maddr 与自身 Maddr)) 之间进行比较 来进行决定性的判定， 如项目 480 所示。在节点收到来自不同邻居节点的多个冲突的情况 下， 改变其信道的优先级将基于比较 Nc、 Nd、 iCount 和 Maddr 的顺序。
     由于每个 Maddr 是唯一值， 所以将作出关于哪个节点将负责重新选择其信道的判决。对于此例示性实施例， 如果 Maddr 小于邻居 Maddr， 则第一节点负责重新选择无线信道并递 增 iCount， 或者如果第一节点对信道的任何改变都将影响其他邻居节点则发送信道不可用 消息 ( 项目 485 和 490)。在 Maddr 大于邻居 Maddr 的情况下， 第一节点将等待， 直到接收到来 自邻居节点的信道不可用消息为止， 或者直到超时时段已过去为止 ( 项目 495)。
     图 7 图示了特定类型的 WMN 消息即信道不可用消息 700 的示例性格式。信道不可 用消息 700 是层级 2 节点在判定其不能重新选择非重叠信道时向邻居节点发出的单播消 息。根据本发明的一个实施例， 信道不可用消息 700 特有 ： (i)WMN 版本子字段 704， 其标识 支持此消息传递的软件的特定版本 ； (ii) 事务 ID 子字段 706， 其被配置为标识此消息的传 送期间的特定会话 ； 以及 (iii) 类型子字段 708， 其指示出此消息是层级 2 信道不可用消息 ( 称为 “T2AP 信道不可用” )。
     当然， 设想到了可以对参数的分析重排序。 另外， 可以更改关于冲突节点的唯一值 的分析， 以使得第一节点可以决定是重新选择信道， 还是发送信道不可用消息， 如果其唯一 值大于邻居节点的唯一值、 具有更少或更多个逻辑比特 “1” 或 “0” 的话， 或者可以使用任何 定义的标准。
     现在参考图 8A-8D， 示出了例示自动信道选择逻辑的操作的第一示例性实施例。 这 里， 存在如下状况 ： WM 网络 800 包括多个充当 AP 的节点 ； 即节点 810-815。最初， 对于每个 节点 810-815 增大 iCount， 并且每个节点选择非重叠无线信道， 如图 8B 中所示。 通常， 这个 最初的信道选择是随机性或伪随机性的。这里， 根据此例示性实施例， 节点 810 和 812 选择 了第一信道 (Ch1)， 而节点 811 和 813 选择了第二信道 (Ch6)。节点 814 和 815 选择了第三 信道 (Ch11)。 节点 810 向其邻居节点亦即节点 811、 812、 和 813 中的每一个发送设定信道消息 820， 并且从这些节点接收消息 825。消息 825 可以是响应于设定信道消息 820 的任何消 息或者单独的设定信道消息， 只要这些消息包括关于发送方邻居节点的网络度 (Nd)、 计数 (iCount) 和 MAC 寻址 (Maddr) 的信息即可。在交换消息 820 和 825 后， 节点 810 判定与邻居 节点 812 发生了信道冲突。从而， 节点 810 判定邻居节点 812 的 Nd 是否大于 Nd( 邻居 Nd ＝ 5 ＞ Nd ＝ 3)。由于 Nd 小于邻居 Nd， 所以节点 810 更改 iCount( 例如对于此实施例是递增 ) 并且选择另一非重叠信道， 例如第三信道 (Ch11)。 然后， 节点 810 发送第二组设定信道消息 830， 如图 8C 中所示。
     现在参考图 8C， 节点 814 接收到了来自其邻居节点中的每一个的设定信道消息， 并且基于此信息， 其判定了与节点 815 存在冲突。然而， 由于两个节点具有相同的 Nd 和 iCount 值， 所以节点 814 负责判定是重新选择另一非重叠信道还是发送信道不可用消息， 因为其具有较低的 Maddr。然而， 节点 814 判定没有非重叠信道可用。如图所示， 节点 812 使 用第一信道 (Ch1)， 节点 813 使用第二信道 (Ch6)， 并且节点 814 使用第三信道 (Ch11)。结 果， 节点 814 向节点 815 发送信道不可用消息。
     现在参考图 8D， 在接收到来自节点 814 的信道不可用消息后， 节点 815 递增其 iCount 值， 选择新信道 ( 例如第一信道 “Ch1” )。该信道选择是基于环境和信号分析 ( 例如 负载、 信号强度等等 ) 的。在信道选择的过程期间， 节点 815 意识到由于节点 812 的高网络 度， 其将不可能避免与其的信道冲突。
     现在参考图 9A-9C， 示出了例示自动信道选择逻辑的操作的第二示例性实施例。 这
     里， WM 网络 900 包括多个充当 AP 的节点 ； 即节点 910-914。最初， 对于每个节点 910-914 增 大 iCount， 并且每个节点选择非重叠无线信道， 如图 9A 中所示。 这里， 节点 910-914 中的每 一个选择了第一信道 (Ch1)。由于节点 912 具有最高的网络度 (Nd ＝ 4)， 所以所有其他节 点 910-911 和 913-914 都递增其 iCount 并且选择不同的非重叠信道， 如图 9B 中所示。
     在图 9B 中， 节点 913 选择了第二非重叠信道 (Ch6)， 而节点 910-911 和 914 选择了 第三非重叠信道 (Ch11) 并发送第二组设定信道消息。在接收到来自邻居节点 910 和 914 的消息并判定这些节点具有相同的 Nd 和 iCount 值后， 节点 911 判定其具有最低的 Maddr 并 从而递增其 iCount 并且选择先前未被选择过的另一非重叠信道， 即第二重叠信道 (Ch6)， 如图 9C 中所示。然后， 没有检测到另外的冲突， 并且建立了 WM 网络内的层级 2 节点的无线 信道。
     现在参考图 10A-10C， 示出了例示自动信道选择逻辑的操作的第三示例性实施 例。这里， WM 网络 1000 包括多个充当 AP 的节点 ； 即节点 1010-1014。最初， 对于每个节点 1010-1014 增大 iCount， 并且每个节点选择非重叠无线信道， 如图 10A 中所示。这里， 节点 1010-1014 选择了第一信道 (Ch1)。由于节点 1012 具有最高的网络度 (Nd)， 所以所有其他 节点 1010-1011 和 1013-1014 都递增其 iCount 并且选择不同的非重叠信道， 如图 10B 中所 示。 在图 10B 中， 节点 1010-1011 和 1013-1014 中的每一个选择了第三非重叠信道 (Ch11) 并且重新发送第二组设定信道消息。在接收到来自其邻居节点的消息后， 节点 1010-1011 和 1013-1014 全都具有相同的 Nd 和 iCount 值。然而， 节点 1010 和 1014 在其邻 居节点当中具有较低的 Maddr， 从而， 节点 1010 和 1014 都递增其 iCount 值并选择另一不同 的非重叠信道， 即第二重叠信道 (Ch6)， 如图 10C 中所示。然后， 没有检测到另外的冲突， 并 且建立了 WM 网络内的层级 2 节点的无线信道。
     现在参考图 11A-11C， 示出了例示自动信道选择逻辑的操作的第四示例性实施 例。这里， WM 网络 1100 包括多个充当 AP 的节点 ； 即节点 1110-1114。最初， 对于每个节点 1110-1114 增大 iCount， 并且每个节点选择非重叠无线信道， 如图 11A 中所示。这里， 节点 1110-1114 选择了第一信道 (Ch1)。由于节点 1112 具有最高的网络度 (Nd)， 所以所有其他 节点 1110-1111 和 1113-1114 都递增其 iCount 并且选择不同的非重叠信道， 如图 11B 中所 示。
     在图 11B 中， 节点 1113 选择了第二非重叠信道 (Ch6)， 而节点 1110-1111 和 1114 选择了第三非重叠信道 (Ch11)。 所有这些节点都重新发送第二组设定信道消息到其邻居节 点。在接收到第二组设定信道消息后， 节点 1110 和 1114 判定其邻居节点具有相同的 Nd 和 iCount 值， 但它们具有比节点 1111 低的 Maddr。从而， 由于节点 1110 和 1114 无法选择不与 已知被邻居节点使用的信道相冲突的非重叠信道， 所以节点 1110 和 1114 向节点 1111 发送 信道不可用消息。
     在接收到来自节点 1110 和 1014 的信道不可用消息后， 节点 1111 递增其 iCount 值， 选择新的非重叠信道 ( 例如第一信道 “Ch6” )。然后， 没有检测到另外的冲突， 并且建立 了 WM 网络内的层级 2 节点的无线信道。
     在已经公开了示例性实施例和最佳模式后， 可以在保持在所附权利要求限定的本 发明实施例的范围内的同时对所公开的实施例作出修改和变化。