專利名稱：同步協議的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于同步無線網絡上的兩個站(station)的方法。本發 明尤其有關于網狀無線網絡(mesh wireless network )，特別l基于IEEE 802. lls標準的網狀WLAN (無線局域網)。
背景技術：
IEEE 802. lls標準化委員會小組目前正在制定用于這樣類型網絡的 802.11標準的擴展。當前的IEEE 802. lls標準規范，版本Dl. 03，被通過 引用方式合并于此，該IEEE 802. lls標準規范使用IEEE 802.11 MAC/PHY 層定義了IEEE 802.11無線LAN (WLAN)網狀網(mesh),該網狀網支持在 自配置多跳拓樸上的個別尋址和群尋址遞送。按照802. lls標準的網狀網 絡，或者所謂的網狀網，作為在大量個體無線收發信機之間的無線協作通 信基礎設施而運行。網狀網可以是集中型或分散型的。網狀網中的站或網 狀網節點(MP)僅與它們附近的相鄰節點通信，并因此充當中繼器將消息 數據從附近節點傳送到那些太遠以至于不能到達的對等體(peer)。在以 下的段落中，將使用特定于802. lls標準的術語來闡明本發明，而且在適 用時，所用的術語應當^L理解為如在802. lls標準中所定義的那樣。
依據定義，在基于802. lls標準的網絡中，網格點(mesh point ) MP 在網上進行通信。網狀網包括兩個或更多個網格點。網格點MP是IEEE 802. ll實體，其包含到無線介質的、符合IEEE 802. ll的介質接入控制和 物理層接口 ，該無線介質支持在802. lls標準中所定義的網狀網業務。
當網格點已經建立公共時間基準時，它們被同步，由此使得能有效地 預留無線介質來用于數據傳遞、設立信標和高級功率節省模式。當前的 802. lls規范定義了在網格點想要相互同步的情況下的同步協議。網狀網 上的同步不是強制性的，然而當可行時，它大大地改善了網格點之間的通 信。802. lis Dl. 03定義了同步能力字段(參見802. lis Dl. 03 7. 3. 2. 53. 5 同步能力字段)，它具有3個子字段支持同步子字段、與對等MP同步子 字段以及與對等MP同步子字段。如果MP支持與對等MP的定時同步，則支持 同步子字段被設置為l，否則為0。如果MP請求試圖與它通信的MP對等體與 它同步，則請求從對等體同步子字段被設置為l，否則為0。如果非接入點MP當前是同步MP,則與對等MP同步子字段設置為1，否則為0。如在802. lis 7. 3. 2. 53中所解釋的，同步能力字段被包含在網狀網能力單元中，用來通 告網狀網業務。它被包含在由MP傳送的信標幀中，并且也被包含在探測請 求/響應消息和(重新)關聯請求/響應消息中。在當前的同步規程 (procedure)中，同步被當作網狀網范圍(mesh-wide)的屬性來對待， 并且用于這個網狀網范圍的屬性的參數由發起該網狀網的MP來建立，見第 11A10. 3. 2節。
但是，這一規程具有多種缺點。首先，可能出現建立網狀網的MP沒 有發起同步，而之后這可能永不改變，那么該網狀網不能發展成同步的網 狀網。其次，這個規程并不清楚當兩個或更多MP同時啟動網狀網時將發生 什么。第三，這個規程不清楚如果兩個同步的網狀網需要合并時將發生什么。
發明內容
本發明的 一 個目的是提出 一 種在網狀網中的簡單的同步規程。
本發明的另一個目的是克服在當前的802. lls同步規程中定義的網狀 網范圍同步的缺點。
為此，本發明涉及在網狀無線網絡上的第一和第二站之間的同步方 法。這兩個站首先建立它們之間的通信鏈路。根據本發明，第一站傳送包 含能力信息比特和狀態信息比特的同步單元到第二站，該能力信息比特指 示第一站與另一站同步的能力，該狀態信息比特指示第一站是否已經與第 二站所屬的網狀網中的另一站建立了同步的對等鏈路。這兩個站之一還向 其他站傳送同步請求，接收代表第二站接受該同步規程的響應。如果該同 步與另 一 當前的同步不沖突的話，則該其他站被強制去接受該同步。
在任何同步規程之前，必須在兩個站之間建立鏈路。在對等鏈路建立 期間，站可以相互通告它們各自的屬性。對等鏈路建立往往是特定于在無 線網絡上所使用的通信標準的，這里將不提供細節。同步和對等鏈路建立 可以被分離，然而這兩個步驟可以很容易^皮合并且在這兩個站之間的握手 交換中并行地實行。
本發明的同步方法采用兩個比特來傳達給定的網格點的同步狀態。這 兩個比特的狀態是特定于給定的網格點的且并不指示整個網狀網的總體 同步，盡管人們可以從存在于網狀網中的所有網格點的兩個比特的狀態來 推斷出網狀網是完全同步、未同步、還是部分同步。網狀網可以包括通常不能夠同步的網格點，并且這樣的網狀網至多只是部分同步。此外，網狀 網可以具有并存的、不同的同步簡檔。
能力信息比特相當于802. lis Dl. 03的支持同步比特，因為它指示與 之相關聯的網格點是否支持與對等網格點的定時同步。
在示范性實施例中，如果站被同步則狀態信息比特可被設置為l,如 果站沒有與網狀網中它的對等站同步則狀態信息比特可被設置為O。如果 第一站目前正在進行同步過程，該同步過程還沒有最終完成，則狀態信息 比特也可以被設置為O。狀態l指示第一站與網狀網中它的對等站同步，或 至少與那些也指示狀態信息比特l的站同步。然而，狀態信息比特設置為l
也未必指示第一站與第二站同步。事實上，舉例來說，第一和第二站可屬 于不同的、獨立地與非公共時鐘同步的網狀網。在這種情形下，狀態l將 只指示第一站與它所屬的網狀網中的對等網格點同步，而并不與包括第二 站的另一網狀網中的網格點同步。 本發明覆蓋下列案例情景。
首先，第一和第二站可屬于同一網狀網，并且兩個站之一最近加入該 網狀網。該網狀網先前被同步。本發明提供了一種規程，即新的站——要 么是第一站要么是第二站——將跟著采用該網狀網的同步參數。在一個示 范性實施例中，第一站加入現有的網狀網，并且請求同步。在另一個示范 性實施例中，笫二站加入該網狀網，并且存在于該網狀網中的第一站傳送 所述請求給加入該網絡的第二站。
接下來，在另一種情景中，第一和第二站屬于兩個不同的網狀網，并 且試圖相互同步。這種情況可能會出現在兩個網狀網合并時。正如下文將 解釋的， 一旦這些站成對地被同步，則同步協議可被傳播到還未在任一網 狀網中同步的其他對等網格點。
本發明還覆蓋第三種情況，其中網狀網中并存兩種同步協議。各自具 有其自己的同步參數組的第一和第二站試圖同步，目的是最終在網狀網中 僅有一個同步筒檔。
發明人已經認識到，簡化802. lis Dl. 03標準的現有同步協議是十分 必要的，并且因此設計了一種同步規程，其允許最初把同步限制在有限數 量的網格點或者甚至是一對網格點MP。 一個或多個實施例的另外的優點在 于，本發明在最佳狀態中使用了在網狀網上有機地散布信息和控制數據的 能力。事實上，網格點MP充當中繼器以在整個網狀網上傳達同步參數。上面已經相當概括地略述了本發明的特征和技術優勢，使得本領域技 術人員可以更好地理解下面的附圖的說明。任何人都應當明白，他可以容 易地使用所公開的概念和特定實施例作為基礎來修改或設計用于完成本 發明的相同目的的其他結構。
為了更全面的理解本發明及其優勢，現在參考以下結合附圖所做的說
明，在附圖中同樣的數字標明同樣的對象，以及其中 圖l是根據本發明的網狀網； 圖2顯示了兩個網格點之間同步的握手圖3顯示了一個網狀網，用來舉例說明根據本發明的、在該網狀網中 的兩個站之間的同步；以及
圖4顯示了兩個網狀網，其中在每個網狀網的網格點之間發生同步。
具體實施例方式
圖1顯示了基于802. lis Dl. 03失見范的網狀網100。網狀網100包^"網才各 點(MP) 110-170。在這個實施例中，網狀網100是分散型的，即沒有中央 控制器，而且MP 110-170使用多跳技術通信，其中MP 110-170只可以與已 經建立了鏈路的附近的MP進行通信。當兩個站成功地完成鏈路建立過程 時，它們就建立了鏈路。例如，802. lis Dl. 03在第11A, l節中描述了鏈路 建立規程。鏈路建立規程和同步規程在時間上可以是分開的、或者取決于 實現而同時;也進4亍。
圖1顯示了在MP 110-170之間設立的鏈路。例如，MP 120只可以與MP 130、 140和110直"l妄通信，以及MP 120還可以經由MP IIO或MP 140與MP 150 間才妄i也通信。
為了便于網狀網100上的數據傳遞和控制，網狀網100可以被同步。如 果兩個MP共享一組時間參數的值，并且已經商定用于維持這些參數的過 程，則這兩個MP已經建立了同步鏈路。這些參數可以例如是網狀網時間， 網狀網超幀的開始時間，下一超幀的開始，和/或網狀網超幀的持續時間。 在本發明中，與先前的802. lis Dl. 03標準相反，同步是在MP對而不是網 狀網范圍的屬性的級別上進行處理的。這種方法的優點在于，它使整個同 步規程更靈活。同步因此是特定于兩個MP之間的通信或所謂的對等鏈路 的。因而，網狀網100可以是完全同步的(在這種情形下，所有MP110-170 共享相同的同步參數)、部分同步的(即僅所選定的MP 110-170共享相同的同步簡檔)、或根本不同步的。盡管如此，給定的MP將不把與當前打開
的其他鏈路關聯的其他簡檔相沖突的同步簡檔關聯到鏈路。所提出的協議 還定義了給定的同步簡檔可以如何通過網狀網^f皮傳播。傳播可以不是強制 性的，這可以留給實施者來選擇。
在一個示范性實施例中，網狀網100允許各個MP 110-170維持兩組同 步簡檔空簡檔(因此不同步)和同步簡檔。人們還可以設計這樣的協議， 其中在給定的MP上存在兩個以上的簡檔，不過將不描述這樣的實現，但是 其從下面的說明中可以很容易地設計出來。
在設立期間，MP 110-170可以知道相互的同步能力。假設每個MP只持 有兩個同步簡檔，則MP可以借助于1比特的同步能力單元來通告它們的同 步能力。如果相應的MP能支持同步，則這一同步能力單元^L設置為1，否 則為O。同步能力單元可被包括在所有MP都傳送的網狀網信標中，或者被 包括在對等鏈路建立規程期間所交換的控制和/或數據幀中。如果MP能支 持更多的同步簡檔，則同步單元可以包括指示支持哪些簡檔的若干比特。 存儲簡檔的查找表可能在所有MP上可得到，且MP參考該表中的條目以指示
所支持的(多個)簡檔。
在本發明中，引入了第二附加單元，即狀態信息單元，用來發信號通 知傳送它的MP是否已經建立了與另一MP的同步鏈路。
圖2顯示了 MP1和MP2之間針對同步的通信握手。在試圖相互同步之前， MP1和MP2已經按照在802. lis Dl. 03標準中所定義的規程建立了對等鏈路。 在該規程期間，上文提到的MP1和MP2的空同步簡檔默認地被關聯起來，以 指示該鏈路最初未同步。在本發明的一個實施例中，可以只有一個簡檔與 兩個MP之間的任何鏈路相關聯。借助于所提出的過程，MP必須達成對這個 簡檔的一致意見。此外，該簡檔不可以與其他已經存在的簡檔沖突。因此， 最初地而且默認地，把空簡檔與該鏈路相關聯，并且MP1和MP2知道這一事 實。這不會與可能存在的任何其他簡檔沖突，因為空簡檔與任何其他簡檔 都協調一致。
在這個實施例中，MP1試圖把MP1和MP2之間的現有非同步鏈路修改成 同步鏈路。為了做到這一點，MP1傳送請求同步消息210到對等MP2。消息 210可以包括同步能力單元和狀態信息單元，它們分別代表MP1的同步能力 和同步狀態，即比特"11"。
消息210可以進 一 步包括針對要與MP 1和MP 2之間的鏈路相關聯的簡檔，MP1所建議的同步簡檔。所建議的同步簡檔可以當前由MP1在它與另一
對等MP的通信中支持。替換地，消息210可以不包含簡檔，并且MP1留待MP2 來建議簡檔。
必須指出的是，在原則上，如果MP2支持同步，則MP1將只是試圖同步 在MP1和MP2之間的對等鏈路。通過由MP2在鏈路建立期間使用本發明的兩 個l比特單元來預先通告它的能力和狀態，MP1可以知道MP2的能力。然而， 缺乏同步能力并且仍然接收到上述類型的同步請求消息的MP可以簡單地 忽略或拒絕該i青求。
在圖2的例子中，MP2能夠與另一對等MP同步，因此借助于同步響應消 息220對消息210做出反應。消息220可以包含4妄受、拒絕、或帶有建議的 改變的簡檔的拒絕。如果MP1最初沒有提交對于簡檔的建議，則消息220還 可以包含用于同步簡檔的參數。如果MP2接受從MP1接收的同步參數，則MP1 和MP2之間的對等鏈路從這一點起被同步。同步也可以取決于網狀網上適 當的通信協議，在消息220被發送之后的一段固定時間后^皮建立，或者一 旦確認響應消息220被傳送便被建立。接下來，MP1和MP2更新其各自的狀 態信息比特，以使得它反映當前的同步狀態。
在消息220包括絕對的拒絕的情況下、或者如果MP2忽略請求210并且 不傳送消息220， MP1和MP2之間的對等鏈路保持非同步。這種情況可能發 生在當MP1和MP2屬于支持非兼容的同步參數的不同網狀網時，或者發生在 當MP2對于MP1的網狀網來說是新的并且不能夠同步時。
在消息220包括帶有改變的同步參數的拒絕的情況下，MP1可以在同步 響應230中進一步地接受或拒絕。以類似的方式，如果MP1最初沒有提供同 步參數，則消息220可以包括所建議的參數，所迷建議的參數可以^皮MP1接 受或拒絕。上述情景典型地可發生在兩個不同的網狀網合并時。MP1和MP2 各屬于兩個獨立的網狀網之一(或屬于其中有幾個同步簡檔并存的同一網 狀網的組成部分)，并且它們試圖同步。如果所建議的握手成功，那么同 步是否-波傳播到任一 網狀網的其他對等MP超出了本發明的范圍。在MP 1和 MP2之間已經采用了新參數的兩者之一通過在與其他對等體建立的鏈路上 使用所描述的握手來這樣做。
通常應用下列規則。
如果同步請求消息210包含MP1的非空筒檔、并且MP2未與其他對等體 同步，則MP2接受該非空簡檔。如果同步請求消息210包含MP1的非空筒檔、并且MP2與其他對等體同 步，則MP2可以接受MP1的非空簡檔、拒絕MP1的非空簡檔、或者建議它自 己的非空簡檔。
如果同步請求消息210包含MP1的空簡檔、并且MP2與其他對等體同步， 則MP2在消息220中向MP1建議它當前的非空簡檔。
如果同步請求消息210包含MP1的空簡檔、并且MP2未與其他對等體同 步，則MP2在消息220中向MP1建議它當前的非空簡檔。
第 一和第三種情況往往對應這樣的情況，即其中MP 1或MP2之一對于同 步的網狀網來說是新的。必須指出，在這種情形下，同步可以或是由加入 網狀網的節點或是由該同步網狀網的節點之一來發起。替換地，像第四種 情況一樣，它們還可以對應這樣一種情況，即其中節點通過將它的鏈路與 鄰居同步而將同步引入網狀網中。
第二種情況典型地將對應于其中兩個網狀網合并的情形。兩個網狀網
可以經由非同步的鏈路合并，即MP1和MP2都不試圖與這兩個網狀網之間的 新鏈路同步。替換地，MP1或MP2試圖通過發送具有特定簡檔的同步請求消 息21 O給它的對等體從而同步該鏈路。
經常地，當MP2在消息210中接收到MP1的非空簡檔時，它將把該非空
簡檔與它自己的簡檔進行比較。至少，它將檢查其是相沖突還是相一致。 圖3中描繪了一種典型情況，其中在網狀網300中只存在簡檔A。所有的MP 31 0-340已經與它們各自的附近的對等體建立了同步鏈路，并且全部共享 同步簡檔A。只有MP 330和340之間的對等鏈路(以虛線顯示)未同步。MP 330和340試圖使用先前參照圖2詳述的握手交換來同步。在這種情況下， MP 340將接受該簡檔(假設MP 330是該過程的發起者)而無需改變它自己 的簡檔。網狀網300的同步將因此而成功。
圖4中描繪了另一種情況，其中MP 410-430共享相同的簡檔A，而MP 440-460共享相同的與簡檔A不兼容的簡檔B。 MP 410 - 460可以全部屬于 同一網狀網、或者屬于兩個不同的網狀網。MP 430和460試圖同步，并且 為此目的，MP 430發起所述過程，在消息210中傳送它的簡檔。MP 460檢 查所接收的MP 430的簡檔，并且認識到該簡檔與它自己的簡檔并不相一致 且相沖突。MP 460不能在不改變它自己簡檔的情況下接受該簡檔。
如果MP 460決定接受與它當前的簡檔相沖突的該簡檔，則MP 460將把 它的1比特狀態信息單元設置為0，以便發信號通知它附近的對等體(例如MP 450 ):它不與它們同步。當對等MP更新與它們的同步簡檔相關聯的參 數時，它們將暫時忽略MP 460。 MP 460可以之后發送同步請求消息210給 那些它已用不同且相沖突的同步簡檔(在本實施例中為簡檔B)與之建立 對等鏈路的對等MP。 MP 460為這個存在的鏈路協商一個與它自己鏈路的簡 檔(即簡檔A)不沖突的新同步簡檔。所協商的簡檔可以是空簡檔，以指 示該鏈路未同步。"重新"同步也意味著撕毀在MP之間的、依賴于同步的 其他協定。用于可能已存在于這兩個MP之間的數據通信的預留時隙(在 802. lls的草案版本Dl. 03中稱作MDA0P)給出了這方面的一個例子。
一旦MP 460已經與它的至少 一個對等的鄰近MP達到同步，那么它就把 其狀態信息單元設置為l,以便發信號通知它與對等MP同步。
在另一實施例中，在同步請求消息210中還可包括優先級值，用來把 優先級與所建議的簡檔相關聯，以便強制(coerce)給定的簡檔。
此外，作為主動發送同步請求消息210的替代方案，MP1可以在比如信 標的廣播幀中設置請求比特，并且該請求比特可以迫使鄰居們復制同步簡 檔。
權利要求
1.一種用于同步網狀無線網絡上的第一和第二站的方法，該方法包括在第一站和第二站之間建立通信鏈路；從第一站傳送同步單元到第二站，該同步單元包含指示第一站同步能力的能力信息單元和指示第一站是否已經與該網狀無線網絡中的另一站建立同步對等鏈路的狀態信息單元；由第一或第二站中的一個站傳送同步請求到這兩個站中的另一站；接收來自該另一站的、代表該另一站接受所述同步的響應，該另一站在該同步與當前由該另一站支持的另一同步不沖突的情況下接受該同步。
2. 根據權利要求l的方法，其特征在于，它進一步包括由該另 一 站嘗試改變與由第 一 和第二站中的該 一 個站傳送的同步請 求相沖突的現有同步的參數。
3. 根據權利要求l的方法，其中所述能力信息單元和所述狀態信息單 元是1比特字。
4. 根據權利要求l的方法，其特征在于，所述同步單元包含一個以上 的能力信息比特。
5. 根據權利要求l的方法，其特征在于，所述同步請求包括指示同步 參數的同步簡檔。
6. 根據權利要求5的方法，其特征在于，所述響應代表該另一站接受 所述同步簡檔。
7. 根據權利要求6的方法，其特征在于，所述第一和第二站更新它們 各自的狀態信息單元，以指示每個相應的另 一站被同步。
8. 根據權利要求l的方法，其特征在于，它進一步包括 在第一站處，接收來自第二站的另一同步信息單元，該另一同步信息單元包含指示第二站與另外的站同步的能力的能力信息比特和指示第二 站是否已經與該網狀無線網絡中另外的站建立同步對等鏈路的狀態信息 比特。
9. 根據權利要求8的方法，其特征在于，該方法還包括 在第一站處，依據從第二站接收的同步信息單元的能力信息單元來確定第二站是否能夠與第一站同步；以及如果第二站能夠與第 一站同步，則從第 一站傳送所述請求。
10. 根據權利要求l的方法，其特征在于，所述能力信息單元被包含 在以下幀之一中網狀網信標；以及在第一和第二站之間的對等鏈路建立 過程期間在第 一和第二站之間交換的幀。
11. 根據權利要求l的方法，其特征在于，所述建立通信鏈路的步驟 和所述傳送同步單元的步驟是同時的。
12. 根據權利要求l的方法，其特征在于，所述無線網絡以及第一和 第二站是基于802. lls標準。
13. —種在網狀無線網絡中的站，包括 收發裝置，用于建立與第二站的通信鏈路；同步簡檔裝置，用于存儲同步簡檔和生成同步單元并傳送該同步單元 到第二站，其中該同步單元包含指示該第一站與另一站同步的能力的能力 信息單元和指示第一站是否已經與該網狀無線網絡中的另一站建立同步 對等鏈路的狀態信息單元；同步裝置，用于傳送同步請求到第二站到另一站，并且基于來自第二 站的、代表第二站接受所述同步簡檔的響應來確定是否修改所述同步單 元，第二站在所述同步與當前由第二站支持的另一同步不沖突的情況下接 受該同步。
14. 根據權利要求13的站，其特征在于，所述同步裝置還傳送代表同 步簡檔的 一組同步參數到第二站。
15. —種計算機程序產品，用于存儲用以實現如權利要求1所要求的 方法的計算機可執行指令。
全文摘要
提出了一種適用于基于802.11s標準的網狀WLAN的有效的同步規程。第一和第二站發起該過程，并且在它們之間建立通信鏈路。接下來，第一站將同步單元傳送到第二站，該同步單元包含指示第一站同步能力的能力信息單元，以及指示第一站是否已經與另一站建立同步對等鏈路的狀態信息單元。這兩個站之一然后可以發起實際的同步握手。發起方傳送同步請求，并且接收來自該另一站的、代表該另一站接受所述同步的響應，所述請求和所述接受是受限制的，因為這些站可能不接受對于不同鏈路相沖突的同步規程。所述請求可以包括一組同步簡檔。
文檔編號H04L12/28GK101682550SQ200880020127
公開日2010年3月24日 申請日期2008年6月9日 優先權日2007年6月13日
發明者T·J·J·鄧特尼爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司