CN108811079A

CN108811079A - 用于在集群选择中的跳数使用的方法、装置和计算机程序产品

Info

Publication number: CN108811079A
Application number: CN201810573337.XA
Authority: CN
Inventors: M·卡斯林; J·马林
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2018-11-13
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: PL2835915T3; US10004033B2; US9432925B2; CN104349285B; CN104349285A; EP2835915A3; CN108811079B; EP2835915A2; US20150036540A1; US20160309404A1; EP2835915B1

Abstract

实施例使得能够访问无线通信介质。在示例实施例中，一种方法包括接收来自在第一邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的第一同步消息，第一同步消息包含：至第一集群中的第一锚主设备的第一跳数值，以及描述第一锚主设备的第一主设备排名值的信息；接收来自在第二邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的第二同步消息，第二同步消息包含：至第二集群中的第二锚主设备的第二跳数值，以及描述第二锚主设备的第二主设备排名值的信息；以及基于第一跳数值和第二跳数值和第一主设备排名值和第二主设备排名值中的至少一个值来选择第一邻居感知网络集群或第二邻居感知网络集群。

Description

用于在集群选择中的跳数使用的方法、装置和计算机程序产品

分案申请

本申请是申请日为2014年8月5日，申请号为201410380777.5并且发明名称为“用于在集群选择中的跳数使用的方法、装置和计算机程序产品”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的领域涉及无线短距通信，以及更具体地涉及无线通信介质的设备的集群的选择。

背景技术

出于各种目的，诸如，使无线通信设备的用户与其它用户连接，现代社会已经采用了并且变得依赖于无线通信设备。无线通信设备能够从电池供电的手持型设备到使用电网作为电源的日常和/或商用设备而各不相同。由于无线通信设备的快速发展，已经出现了能够启用全新类型的通信应用的许多领域。

蜂窝网络促进了在大地理区域上的通信。通常已经将这些网络技术划分成代，从1970年代末期开始到1980年代初期的提供基线的语音通信的第一代(1G)模拟蜂窝电话开始，到现代数字蜂窝电话。GSM是在欧洲中的900MHZ/1.8GHZ以及在美国中的1.9GHZ中广泛使用的2G数字蜂窝网络通信的示例。虽然由于成本、业务和法律问题，长距通信网络(诸如GSM)是用于传送和接收数据的广泛接受的手段，但是这些网络可能不适合于所有的数据应用。

短距通信技术提供避免大蜂窝网络中见到的问题中的一些问题的通信解决方案。蓝牙^TM是在市场中快速获得接受的短距无线技术的示例。除了蓝牙^TM外，其它流行的短距通信技术包含蓝牙^TM低能量、IEEE 802.11无线局域网(WLAN)、无线USB(WUSB)、超宽带(UWB)、ZigBee(IEEE 802.15.4，IEEE 802.15.4a)以及超高频射频标识(UHF RFID)技术。所有这些无线通信技术具有使得它们适合于各种应用的特征。

用于短距无线设备的应用正演进到包含感知应用，该感知应用向设备提供关于本地网络环境的感知。感知应用具有通过使得用户能够通过使用他们的移动无线设备以点对点的方式分享本地上下文数据来延伸商业和社交联网的希望。例如，用户能够实时地分享针对本地商业联网、社交联网、约会、个人安全、广告、出版和搜索的信息。

发明内容

方法、装置和计算机程序产品的示例实施例使得能够确定无线通信介质的类型。

根据本发明的示例实施例，一种方法包括：

1.一种方法，包括：

由装置接收来自在第一邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的一个或多个第一同步消息，所述第一同步消息包含：至所述第一集群中的第一锚主设备的第一跳数值，以及描述所述第一锚主设备的第一主设备排名值的信息；

由所述装置接收来自在第二邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的一个或多个第二同步消息，所述第二同步消息包含：至所述第二集群中的第二锚主设备的第二跳数值，以及描述所述第二锚主设备的第二主设备排名值的信息；以及

由所述装置基于所述第一跳数值和第二跳数值和所述第一主设备排名值和第二主设备排名值中的至少一个值来选择所述第一邻居感知网络集群或所述第二邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种方法包括：

由所述装置比较所述第一跳数值和第二跳数值，以及选择对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种方法包括：

由所述装置比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值，以及选择对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种方法包括：

由所述装置比较所述第一跳数值和第二跳数值和从一个或多个其它邻居感知网络集群接收的同步消息中的跳数值，以及选择对应于具有最低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种方法包括：

由所述装置比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值和从一个或多个其它邻居感知网络集群接收的同步消息中的主设备排名值，以及选择对应于具有最高主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种方法包括：

由所述装置比较所述第一跳数值和第二跳数值，以及在对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群中进行操作。

根据本发明的示例实施例，一种方法包括：

由所述装置比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值，以及在对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群中进行操作。

根据本发明的示例实施例，一种方法包括：

由所述装置执行被动式扫描所述同步消息。

根据本发明的示例实施例，一种装置包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，其包含计算机程序代码；

所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为使用所述至少一个处理器使得所述装置至少：

接收来自在第一邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的一个或多个第一同步消息，所述第一同步消息包含：至所述第一集群中的第一锚主设备的第一跳数值，以及描述所述第一锚主设备的第一主设备排名值的信息；

接收来自在第二邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的一个或多个第二同步消息，所述第二同步消息包含：至所述第二集群中的第二锚主设备的第二跳数值，以及描述所述第二锚主设备的第二主设备排名值的信息；以及

基于所述第一跳数值和第二跳数值和所述第一主设备排名值和第二主设备排名值中的至少一个值来选择所述第一邻居感知网络集群或所述第二邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种装置包括：

比较所述第一跳数值和第二跳数值，以及选择对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种装置包括：

比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值，以及选择对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种装置包括：

比较所述第一跳数值和第二跳数值和从一个或多个其它邻居感知网络集群接收的同步消息中的跳数值，以及选择对应于具有最低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种装置包括：

比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值和从一个或多个其它邻居感知网络集群接收的同步消息中的主设备排名值，以及选择对应于具有最高主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，一种装置包括：

比较所述第一跳数值和第二跳数值，以及在对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群中进行操作。

根据本发明的示例实施例，一种装置包括：

比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值，以及在对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群中进行操作。

根据本发明的示例实施例，一种装置包括：

由所述装置执行被动式扫描所述同步消息。

根据本发明的示例实施例，一种计算机程序产品包括记录在计算机可读的非短暂性的存储介质上的计算机可执行的程序代码，所述计算机可执行的程序代码包括：

用于由装置接收来自在第一邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的一个或多个第一同步消息的代码，所述第一同步消息包含：至所述第一集群中的第一锚主设备的第一跳数值，以及描述所述第一锚主设备的第一主设备排名值的信息；

用于由所述装置接收来自在第二邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的一个或多个第二同步消息的代码，所述第二同步消息包含：至所述第二集群中的第二锚主设备的第二跳数值，以及描述所述第二锚主设备的第二主设备排名值的信息；以及

用于由所述装置基于所述第一跳数值和第二跳数值和所述第一主设备排名值和第二主设备排名值中的至少一个值来选择所述第一邻居感知网络集群或所述第二邻居感知网络集群的代码。

根据本发明的示例实施例，一种计算机程序产品包括：

用于由所述装置比较所述第一跳数值和第二跳数值以及选择对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群的代码。

根据本发明的示例实施例，一种计算机程序产品包括：

用于由所述装置比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值以及选择对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群的代码。

根据本发明的示例实施例，一种计算机程序产品包括：

用于执行被动式扫描所述同步消息的代码。

由此生成的示例实施例使得能够选择无线通信介质的设备的集群。

附图说明

图1说明了两个邻居感知网络(NAN)集群和在发现模式中的无线设备的示例网络的示意图。每个NAN集群包含：锚主设备，它的TSF(定时同步功能)值在信标帧中被分发给集群中的所有设备。在该集群中的其它主设备跟随锚主设备以及通过传送信标帧在该集群内分发锚主设备的同步信息。在集群中的锚主设备和一个或多个其它主设备(其跟随锚主设备的TSF)的序列形成多跳集群。关于至锚主设备的跳数距离的信息在由每个主设备传送的信标帧中进行传递。依照本发明的至少一个实施例，当每个主设备相继地在跳序列中传送它的信标时，跳数逐一增加。

图2示出了依照本发明的至少一个实施例的由nan集群中的主设备传送的信标分组的示例格式。

图2A示出了依照本发明的至少一个实施例的由第一NAN集群中的主设备传送的图2的信标分组的示例格式，该信标包含针对该集群中的锚主设备的第一跳数值4和主设备排名值10。

图2B示出了依照本发明的至少一个实施例的由第二NAN集群中的主设备传送的图2的信标分组的示例格式，该信标包含针对该集群中的锚主设备的第一跳数值3和主设备排名值9。

图3是依照本发明的至少一个实施例的图1的无线设备110中的操作步骤的示例流程图，该流程图做出关于加入哪个NAN集群的决定。

图4是依照本发明的至少一个实施例的在发现模式中的无线设备110接收来自NAN集群中的一个NAN集群中的主设备的信标的示例功能框图。

图5是依照本发明的至少一个实施例的本发明的示例实施例，其中示出了基于磁、电和/或光技术的可移动的存储介质的示例，诸如磁盘、光盘、半导体存储电路设备和微-SD(micro-SD)存储卡(SD指安全数字标准)，以用于存储数据和/或如示例计算机程序产品的计算机程序代码。

具体实施方式

这部分被组织成如下的主题：

A.WLAN通信技术

B.感知网络技术

C.邻居感知联网(NAN)

D.在NAN集群选择中的跳数使用

A.WLAN通信技术

IEEE 802.11标准规定了示例性的无线局域网(WLAN)操作的方法和技术。示例包含IEEE 802.11b和802.11g无线局域网规范，其已经是用于在2.4GHz ISM波段中的传统的WLAN应用的主要技术。对于IEEE 802.11a,b,d,e,g,h,i,j,k,n,r,s,u,v和z协议，对IEEE802.11标准的各种修订被整理成IEEE 802.11-2012，无线媒体访问控制(MAC)和物理层 (PHY)规范，2012年2月。从那以后，出现的宽带应用已经激发了开发针对短距通信(例如，计划的IEEE 802.11ac和计划的IEEE 802.11ad WLAN规范，其将在各种频率段提供非常高的吞吐量)的非常高速的无线网络的兴趣。这些IEEE 802.11标准的应用包含诸如用于家庭和办公室两者的消费电子、电话、个人计算机和接入点的产品。

WLAN可以被组织成独立基本服务集(IBSS)或基础设施基本服务集(BSS)。在独立基本服务集(IBSS)中的无线设备或站(STA)彼此直接通信，以及在IBSS中没有接入点。WLAN自组织网络具有独立的配置，其中移动设备彼此直接通信，而没有来自固定接入点的支持。WLAN自组织网络支持类似于蓝牙^TM微微网络的分布式活动的分布式活动。IEEE 802.11标准向无线设备提供类似于蓝牙^TM查询和扫描特征的服务查询特征。

独立基本服务集(IBSS)具有BSS标识符(BSSID)，BSSID是用于特定的自组织网络的唯一的标识符。它的格式与IEEE 48比特地址一样。在自组织网络中，BSSID是由启动该自组织网络的设备随机生成的本地管理的个体地址。

同步是自组织网络中的设备彼此步调一致的过程，以便能够可靠的通信。MAC提供了同步机制以允许使用跳频或其它基于时间的机制的物理层的支持，其中物理层的参数随着时间而改变。该过程涉及发送信标以通告自组织网络的存在，以及查询以发现自组织网络。一旦发现自组织网络，则设备加入该自组织网络。在自组织网络中，这个过程完全是分布式的，以及依赖于由定时同步功能(TSF)提供的共同时间基础。TSF可以维护运行在1MHz的以及由来自其它设备的信息来进行更新的64比特的定时器。当设备开始操作时，它可以将定时器重置为零。可以由在信标帧中接收的信息来更新定时器。

每个无线设备或STA维护具有2⁶⁴模数的微秒增量计数的TSF定时器。STA预期以标称速率来接收信标帧。信标帧之间的时间间隔由STA的信标周期参数来定义。发送信标帧的STA设置信标帧的时间戳的值，以便该信标帧的时间戳的值等于在含有该时间戳的第一比特的数据符号被传送给PHY时STA的TSF定时器的值加上通过它的本地PHY从MAC-PHY接口到具有天线或发光二极管(LED)发射表面的它的接口的传送STA时延的值。

在自组织网络中，因为没有接入点(AP)来担当用于该自组织网络的中央时钟源，因此在该自组织网络的移动设备之间，定时器同步机制完全是分布式的。因为没有AP，所以启动自组织网络的移动设备将通过将它的TSF定时器重新设置为零以及传送信标，选择信标周期来开始。这建立了用于这个自组织网络的基本的发送信标的过程。在已经建立了自组织网络后，在该自组织网络中的每个设备在到达目标信标传输时间(TBTT)后将尝试发送信标。为了最小化在介质上传送的信标帧的实际冲突，在自组织网络中的每个设备可以选择随机时延值，在每个设备尝试它的信标传输前，可以允许该随机时延值期满。

一旦设备已经执行了查询，该查询导致了一个或多个自组织网络的描述，则该设备可以选择以加入自组织网络中的一个自组织网络。加入过程是完全的本地过程，全部在移动设备的内部进行。对外部世界没有设备已经加入特定自组织网络的指示。加入自组织网络可以要求所有的移动设备的MAC和物理参数与期望的自组织网络同步。为了做到这一点，设备可以使用来自自组织网络描述的定时器的值来更新它的定时器，通过增加自从获得该描述后的时间流逝来进行修改。这将使该定时器与自组织网络同步。可以采用自组织网络的BSSID，以及能力信息字段中的参数。一旦这个过程完成，则移动设备已经加入到该自组织网络，以及准备好以开始与该自组织网络中的设备进行通信。

在IEEE 802.11协议中有三种主要类型的媒体访问控制(MAC)帧：管理帧、控制帧和数据帧。管理帧提供管理服务。数据帧载有效载荷数据。控制帧帮助数据帧和管理帧的递送。这些类型的MAC帧中的每种MAC帧由MAC报头、帧体和帧校验序列(FCS)组成。报头含有用于定义802.11MAC帧的类型的控制信息以及提供处理MAC帧的必要信息。帧体含有被包含在管理类型帧或数据类型帧中的数据或信息。帧校验序列是表示在MAC报头的所有字段和帧体字段上的循环冗余校验的值。

1.信标

信标帧是管理帧，周期地传送信标帧以允许移动设备定位和识别自组织网络。在IBSS中信标生成是分布式的。信标周期的值被包含在信标和探测响应帧中，以及当加入IBSS时，设备或STA采用该信标周期。IBSS的所有成员参与信标生成。每个STA维护它自己的TSF定时器，该TSF定时器用于信标周期定时。当在设备内执行启动(START)请求原语以建立IBSS时，由STA来建立IBSS内的信标时间间隔。这定义的一系列的目标信标传输时间(TBTT)，精确的信标周期间距，其是在该时间自组织设备必须发送信标的时间。时间零被定义为TBTT。在每个TBTT，STA等待随机的退回时间间隔，以及然后如果随机时延已经期满以及在该时延周期期间没有来自IBSS(该STA是该IBSS的成员)的其它信标帧到达，则发送信标帧。

信标帧包含以下字段：时间戳、信标时间间隔和能力信息。时间戳含有帧被传送时的设备的同步定时器(TSF)的值。能力信息字段是16比特字段，其指示设备的能力。在信标帧中的信息元素是服务集标识符(SSID)、支持的速率、一个或多个物理参数集、可选的无竞争参数集、可选的自组织网络参数集以及可选的业务指示图。在32字节SSID的格式或内容上没有限制。

变成活动的第一自组织设备建立IBSS以及开始发送信标，该信标用于维护设备之间的同步。在接收到信标以及接受该信标帧中发现的IBSS参数(诸如信标时间间隔)后，其它自组织的设备可以加入该网络。

如果加入自组织网络的每个设备在信标应该被发送后的短的随机时延周期内没有听到来自其它设备的信标，则它可以周期性地发送信标。如果设备在随机时延周期内没有听到信标，则该设备假设没有其它设备是活动的，以及需要发送信标。信标信号是从自组织网络周期性地发送的。周期性地发送信标帧，以及该信标帧包含发送设备的地址。

2.探测请求

探测请求帧是管理者，由尝试快速定位无线LAN的移动设备传送。它可以用于定位具有特定SSID的无线LAN或定位任何无线LAN。探测请求帧可以含有服务属性请求。接收探测请求的效果是使得设备使用探测响应进行响应。当无线设备到达自组织网络的任何成员的通信范围内时，它的探测请求帧查询信号由检测到该查询的自组织网络的成员进行应答。在自组织网络中的设备使用含有进行响应的设备的地址的探测响应来对探测请求帧查询信号进行响应。探测请求帧还包含：时间戳、信标时间间隔、能力信息、SSID的信息元素、支持的速率、一个或多个物理参数集、可选的无竞争参数集以及可选的自组织网络参数集。

对于主动扫描，WLAN无线电可以使用探测请求中的广播SSID在它正在扫描的介质上广播探测请求。WLAN无线电会将任何接收的信标或探测响应添加到缓存的基本服务集标识符(BSSID)扫描列表。对于被动扫描，WLAN无线电不发送探测请求，而是相反地，在时间周期内在介质上进行监听，以及将任何接收的信标或探测响应添加到它的缓存的BSSID扫描列表。WLAN无线电可以扫描基础设施网络和自组织网络两者，而不管当前设置的它的网络模式。WLAN无线电可以使用主动扫描方法或被动扫描方法，或这两种扫描方法的组合。当执行主动扫描时，WLAN无线电将BSSID设置到它发送的探测请求中的广播MAC地址。WLAN无线电跨域它支持的所有频率介质和波段来执行扫描。

3.探测响应

如果在IBSS中的设备或STA在给定时间是唤醒的以接收并且响应于探测请求，则它对探测请求进行响应。在IBSS中，发送信标帧的STA仍然处于唤醒状态以及响应于探测请求，直到接收到具有当前的BSSID的信标帧。在IBSS中可能有超过一个的STA响应于任何给定的探测请求，特别是在最近的TBTT后超过一个的STA传送信标帧的情况下，或者由于没有成功地接收到先前的信标帧或由于信标传输之间的冲突。在IBSS中，当探测请求中的SSID是通配SSID或匹配STA的特定SSID时，接收信标探测帧的STA使用探测响应进行响应。在IBSS中，自从上个TBTT后传送信标帧的STA响应于组地址的探测请求帧。在IBSS中的STA响应于被发送给该STA的个体地址的探测请求帧。探测响应帧作为定向帧被发送给生成探测请求的STA的地址。

4.载波侦听多路访问冲突避免(CSMA/CD)

根据示例实施例，IEEE 802.11WLAN可以使用两种类型的传输：分布式协调功能(DCF)和点协调功能(PCF)。DCF使用载波侦听多路访问冲突避免(CSMA/CD)。被发送的分组可以由接收者肯定地确认。传输可以从请求发送(RTS)开始，以及接收器可以使用允许发送(CTS)来响应。信道可以由这两种消息来清理，因为听到CTS和CTS中的至少一个的所有STA将抑制它们自己的传输开始。由发送者发送的请求发送(RTS)分组和由预期的接收者在回复中发送的允许发送(CTS)分组，可以警告在该发送者和接收者的范围内的所有其它设备，以抑制在主分组的持续时间内进行传输。

根据示例实施例，当传送数据分组时，每个数据分组可以具有网络分配向量(NAV)，该NAV含有持续时间值以便为发送者和接收者在当前的分组之后的时间间隔(等于NAV持续时间)内预留信道。网络分配向量(NAV)是可以由每个STA来维护的当在无线介质上的传输将不会由该STA来发起而不管该STA的物理载波感知功能是否感知到该介质是繁忙的时间周期的指示符。用于载波感知的NAV的使用被称为虚拟载波感知。接收到有效帧的STA可以使用用于所有帧的持续时间字段中接收的信息来更新它们的NAV，其中新的NAV值大于当前的NAV值，包含RTS和CTS分组以及数据分组。NAV的值随着时间的推移而递减。一旦发送者和接收者已经预留了信道，则它们可以在NAV值的剩余的持续时间内来持有该信道。最后的确认分组(ACK)含有NAV值零以释放该信道。

在块确认(BA)中，替代传送针对每个MAC协议数据单元(MPDU)的个体ACK，可以使用单个BA帧来一起确认多个MPDU。块确认(BA)含有64*16比特的位图大小。这个位图中的每个比特表示MPDU的成功或失败状态。

根据示例实施例，在前一个帧的最后一个符号的结束与下一个帧的第一个符号的开始之间，在IEEE 802.11规范中定义了标准间距的时间间隔，该标准间距的时间间隔使站延时对介质的访问。短的帧间间距(SIFS)，最短的帧间间距，可以允许确认帧(ACK)和允许发送(CTS)帧在其它帧之前访问介质。较长持续时间的分布协调功能(DCF)帧间间距(IFS)或DIFS时间间隔可以用于传送数据帧和管理帧。

根据示例实施例，在已经释放了信道后，IEEE 802.11无线设备在SIFS时间间隔或DIFS时间间隔期间通常利用频谱感知能力，以检测信道是否繁忙。可以使用载波感知方案，其中希望传送数据的节点必须首先在预定的时间量内监听信道以确定在无线范围内的另一个节点是否在信道上进行传送。如果信道被感知为是空闲的，则可以允许节点开始传输过程。如果信道被感知是忙的，则该节点可以在被称为退后时间间隔的随机时间周期内使它的传输延时。在IEEE 802.11网络中使用的DCF协议中，在DIFS时间间隔内感知信道空闲时，站点可以使用0到CW_min之间的随时值进入退后阶段。只要信道被感知是空闲的，则退后计数器可以从这个选择的值递减。

根据示例实施例，算法(诸如二进制指数退后)可以用于随机地延时传输，以便避免冲突。可以使传输延时一个时间量，该时间量是时隙时间与伪随机数乘积。开始时，每个发送者可以随机地等待0或1个时隙时间。在检测到繁忙信道后，发送者可以在从0至3个时隙时间之间随机地等待。在第二次检测到信道是繁忙的后，发送者可以在从0至7个时隙时间之间随机地等待，诸如此类。随着传输尝试的数量的增加，用于延时的随机概率数指数地增加。一种可替代地退后算法是截短的二进制指数退后，其中在增加到某一数后，传输超时到达上限，以及随后不再进一步地增加。

根据示例实施例，在没有RTS-CTS信令的情况下直接开始数据传送也是可能的，以及在那种情况下，第一分组载有类似于RTS的信息以启动保护。

IEEE 802.11无线设备通常使载波侦听多路访问(CSMA)，其中在如SIFS时间间隔、DIFS时间间隔或AIFS时间间隔的时间间隔期间使用频谱感知能力，以检测信道是否繁忙。可以使用载波侦听方案，其中希望传送数据的节点必须首先在预定的时间量内监听信道以确定在无线范围内另一个节点是否正在该信道上进行传送。如果信道被感知是空闲的，则可以允许节点开始传输过程。如果信道被感知是忙的，则该节点可以在被称为退后时间间隔的随机时间周期内延时它的传输。在IEEE 802.11网络中使用的DCF协议中，在DIFS时间间隔内感知到信道空闲时，站点可以使用0到CW_min之间的随时值来进入退后阶段。只要该信道被感知是空闲的，则退后计数器可以从这个选择的值递减。二进制指数退后可以用于随机地延时传输，以便避免冲突。可以使传输延时一个时间量，该时间量是时隙时间与伪随机数乘积。开始时，每个发送者可以随机地等待0或1个时隙时间。在检测到繁忙信道后，发送者可以在从0至3个时隙时间之间随机地等待。在第二次检测到信道是繁忙的后，发送者可以在从0至7个时隙时间之间随机地等待，诸如此类。随着传输尝试的数量的增加，用于延时的随机概率数指数地增加。

启动自组织网络的移动设备将通过将它的TSF定时器重新设置为零以及传送信标，选择信标周期来开始，这建立了用于这个自组织网络的基本发送信标过程。在已经建立的自组织网络后，在该自组织网络中的每个设备在到达目标信标传输时间(TBTT)后将尝试发送信标，选择随机延时值以避免冲突。在信标组中的每个设备接收包含该信标组(该设备是该信标组的成员)的定时同步的信标。在发现时间间隔期间，在该信标组中同步的设备应当同时地可以用于监听以及交换消息。发现时间间隔可以与TBTT对齐。发现时间间隔的开始可以与TBTT对齐，或可替代地，发现时间间隔可以被认为在TBTT后信标的接收或传输时启动。

5.同步

同步是自组织网络中的设备彼此步调一致的过程，以便能够可靠的通信。MAC可以提供同步机制以允许使用跳频或其它基于时间的机制的物理层的支持，其中物理层的参数随着时间而改变。该过程涉及发送信标以通告自组织网络的存在，以及查询以发现自组织网络。一旦发现自组织网络，则设备可以加入该自组织网络。在自组织网络中，这个过程是完全分布式的，以及可以依赖于由定时同步功能(TSF)提供的共同时间基础。TSF可以维护运行在1MHz的以及由来自其它设备的信息来进行更新的64比特的定时器。当设备开始操作时，它可以将定时器重置为零。可以由在信标帧中接收的信息来更新定时器。

因为没有AP，所以启动自组织网络的移动设备将通过将它的TSF定时器重新设置为零以及传送信标，选择信标周期来开始。这建立了用于这个自组织网络的基本的发送信标过程。在已经建立的自组织网络后，在该自组织网络中的每个设备在到达目标信标传输时间(TBTT)后将尝试发送信标。为了最小化在介质上传送信标帧的实际冲突，在自组织网络中的每个设备可以选择随机时延值，在每个设备尝试它的信标传输前，可以允许该随机时延值期满。

一旦设备已经执行了查询，该查询导致一个或多个自组织网络的描述，则该设备可以选择以加入自组织网络中的一个自组织网络。加入过程是完全的本地过程，全部在移动设备的内部进行。对外部世界没有设备已经加入特定自组织网络的指示。加入自组织网络可以要求所有的移动设备的MAC和物理参数与期望的自组织网络同步。为了做到这一点，设备可以使用来自自组织网络描述的定时器的值来更新它的定时器，通过增加自从获得该描述后的时间流逝来进行修改。这将使该定时器与自组织网络同步。可以采用自组织网络的BSSID，以及能力信息字段中的参数。一旦这个过程完成，则移动设备已经加入到该自组织网络，以及准备好以开始与该自组织网络中的设备进行通信。

6.服务质量(QoS)

在IEEE 802.11 WLAN协议中的服务质量(QoS)支持由访问类别(AC)和多个独立的退后实体来提供。服务质量(QoS)支持定义了MAC过程以支持具有服务质量(QoS)要求的局域网(LAN)应用，包含语音、音频和视频的运输。

由在同一WLAN设备内操作的并行退后实体来递送分组，其中使用AC特定的竞争参数来优先化退后实体。有四种访问类别(AC)，以及因此在每个WLAN设备中存在四种退后实体。AC特定的竞争参数是根据它们的目标应用来标记的：AC_VO用于语音或音频分组，AC_VI用于视频分组，AC_BE用于基于尽力而为来递送的分组，以及AC_BK用于背景分组。通过设置每个访问类别(AC)的个体帧间间距、竞争窗口和其它介质访问参数，这四种访问类别(AC)定义了在访问介质中的优先级。

通过使用用于AC特定的竞争参数的不同的参数值，在每个退后实体中执行基于竞争的介质访问。经由信标帧中的信息字段来通告AC特定的竞争参数。相同的AC特定的竞争参数由网络中的不同WLAN设备的退后实体来使用。

在WLAN设备内的每个退后实体独立地竞争分组的传输机会(TXOP)。在检测到在由仲裁帧间间距(AIFS)定义的持续时间(其是基于将被传送的分组的AC特定的竞争参数的值)内介质是空闲的，它开始向下计数退后计数器。仲裁帧间间距(AIFS)定义WLAN设备可以传送分组的最早的访问时间。具有AC特定竞争参数AC_VO的语音分组和具有AC特定竞争参数AC_VI的视频分组具有用于访问优先级的高值。具有AC特定竞争参数AC_BE的基于尽力而为的分组具有用于访问优先级的中间值。具有AC特定竞争参数AC_BK的背景分组具有用于访问优先级的低值。

用于分组传输的竞争窗口的最小尺寸，CWmin，是依赖于AC特定竞争参数的另一个参数。CWmin越小，则用于访问介质的分组的优先级越高。具有AC特定竞争参数AC_VO的语音分组具有最小的竞争窗口，而具有AC特定竞争参数AC_BK的背景分组具有最长的竞争窗口。

B.感知网络技术

用于短距无线设备的应用正演进到包含感知应用，该感知应用向设备提供关于本地网络环境的感知。非限制性的示例感知网络架构是诺基亚的感知网(AwareNet)框架，无线移动设备自组织的网络以支持各种应用，范围从社交网络到服务发现。感知信息可以由在自组织网络上发送可以包含查询的匿名的洪范消息的短距无线设备来共享。邻近的短距无线设备可以使用响应(诸如指向发现的基于位置的服务)对在自组织网络上的洪范消息进行回复。

感知信息可以包含关于本地网络环境以及该本地网络环境内的用户和通信设备的任何信息和/或上下文。无线设备可以不断地收集信息以及与本地网络环境中的其它设备交换信息。运行在短距无线设备上的感知应用可以创建用于共享感知信息的网络，定位和组织感知信息，形成用于共享感知信息的社区，管理针对参与共享感知信息的设备的功率消耗，开发应用以利用感知信息以及维护共享感知信息的用户的隐私和匿名性。

运行在短距无线设备上的感知应用建立在一种方案上，其中每个设备负责参与发送信标以及使自组织网络保持在操作中的所有其它基本操作。可以将自组织网络设计为具有一个网络标识符(NWID)，网络中的所有设备共享该NWID。可以在由设备传送的信标中通告NWID。在整体设计中，在相同NWID下操作的那些设备被驱使着使用共同和共享的调度以考虑到在范围内的所有设备之间收集的感知信息。可以由网络实例定时器值来做出由设备使用哪种调度的确定，在信标中在定时同步功能(TSF)值参数中来传递这种定时器值。可以要求设备通过假定被包含在所接收的表示具有NWID的网络(在该网络中，该设备正在操作)的信标中的最旧的TSF值(即，最大的TSF值)来操作。可替代地，可以要求设备基于除了TSF值之外的一些其它标准来选择哪种调度来遵循。作为示例，信标可以含有除了TSF之外的一些其它信息，该一些其它信息可以由设备使用以确定使用哪种调度。

当无线设备的无线电和MAC传送信标时，信标MAC报头含有设备自己当前的TSF值。当设备接收到来自另一个网络的信标时，它可以自动地传送回复消息，在本文中，该回复消息被称为信标响应消息。信标响应消息含有回复网络的当前的TSF值。可替代地，信标响应消息可以含有用于确定使用哪种调度的其它信息。

无线设备形成网络，其中在邻近范围中的所有设备可以彼此通信。当形成网络的两个或更多实例的两组或更多组的设备彼此接近时，该两个或多个实例可以合并以成为一个网络实例。设备可以基于在扫描周期期间接收的从信标收集的TSF信息或基于从接收的信标响应消息收集的TSF信息，自动地做出合并或加入决定以改变实例。当设备接收到来自另一个无线设备的具有更旧(更大)的TSF值的信标或信标响应消息时，可以执行合并决定。可替代地，可以基于来自另一个无线设备的信标或信标响应消息中可以获得的一些其它信息来执行合并决定。在由设备已经执行了合并决定后，该设备移动到新的网络实例中。

可以在感知架构中的四个层之间来划分短距无线设备中的感知功能。感知层和社区层向应用提供服务，即，提供感知API。在不同层之间的大概的功能切分如下。

感知层

根据实施例，感知层(AwL)具有感知架构的控制的最高水平。AwL向应用提供的示例服务包括发布与订阅。感知层接收来自应用的发布和订阅，以及将这些映射到查询和查询响应，该查询和查询响应进而被映射作为从设备移动到设备的感知消息(网络层PDU)。它还将由设备接收的感知消息映射到应用。网络层不表现为用于应用的数据管道。单个感知消息是自我包含的和短的，AwL将消息压缩以便使它们消耗尽可能少的资源。

感知层可以包括感知数据项目的内部存储设备。发布项目通常意味着将它存储在这个内部存储设备(被动发布)中。此类项目对本地邻近区域中的其它设备是可见的，以及可以使用订阅服务来发现。还能够使用主动发布，该主动发布使得感知层发出从设备传播到设备的发布消息。确定接收的消息是否导致应用的通知(过滤)是AwL的责任。项目可以被标记为仅对某些社区是可见的，以便它们仅对由此类社区的成员做出的搜索是可见的。

订阅请求使得感知层发出单个或重复的查询消息(多个)，该单个或重复的查询消息(多个)最后传播到本地邻近区域中的其它设备(通过使用较低的感知层的功能)。当此类查询消息到达碰巧持有匹配的信息项目的设备的AwL时，它使用回复消息进行响应。感知架构的较低层应付将此类消息路由回到查询设备的AwL，其通知发出订阅请求的其它设备的应用。

社区层

社区的思想已经被集成到感知架构中。感知通信可以对所有设备是可见的，或仅对属于某一社区的那些设备是可见的。不管这种可见性，所有的无线设备参加消息的路由。社区层(CoL)的作用是实现社区可见性规则。只有对某一设备可见的那些消息(即，设备属于与该消息相同的社区)被传递给AwL。作为社区隐私性的附加级别，由社区层对消息进行加密。为了允许此类消息的过滤和加密/解密，CoL存储用于设备的用户属于的那些社区的社区证书。缺省的感知社区(所有的本地用户)不使用任何证书，以及因此它的消息简单地通过社区层。

根据示例实施例，感知架构包括三种不同类型的社区：缺省的感知社区，对等的社区和个人社区。还可以使用它们的隐私性来对社区进行分类。公共社区的消息作为纯文本来传送，而私有社区的消息被加密进行传送。缺省的感知社区是用于所有无线设备的缺省社区。感知社区的消息不进行加密以及每个节点可以发送和接收感知社区消息(公共社区)。在对等社区中，所有成员是对等的，以及每个成员可以接收所有该社区特定的消息。对等社区可以是公共的，或它可以是私有的(意味着使用从该社区特定的共享密钥所导出的临时密钥来加密社区消息)。加密函数可以是基于具有128比特密钥的高级加密标准，EAX模式(AES/EAX)。个人社区具有管理该社区的社区拥有者。非拥有者社区的成员可以与该拥有者通信但是不与该社区的成员通信。个人社区是私有的，意味着可以对从拥有者至其它成员的社区消息进行加密。

网络层

网络层(NL)应付感知消息的本地分发。这是通过智能洪范算法来实现的，智能洪范算法试图适应于周围的设备密度。在高密度，非常少的设备参与给定消息的传输。在低密度，所有设备可以重传每个消息(正常的洪范)。感知网络具有扁平层级；没有一个设备可以承担任何特定作用。因此，在高密度，所有设备将近似地传送相同数量的业务(没有聚类)。网络层还可以应付将回复路由回到发出搜索的设备。为此，它收集来自流过它的消息的路由信息。它还跟踪所有邻居和它们的近似距离。通常，回复路由使用单播传输，而洪范消息总是被广播。由物理层接收的所有消息被传递给社区层以便检查该消息是否应当在AwL中进行处理。

链路层

链路层执行底层无线电技术(例如，IEEE 802.11 WLAN物理层)和网络层之间的适应。它将无线电技术的特定信息(诸如无线电标识符和接收的信号强度)映射到由物理层(NL)使用的技术中立的信息中。可以由NL使用多个链路层实例，例如以用于同时使用不同的无线电技术。

链路层可以被切分成两个子层：逻辑链路控制(LLC)和媒体访问控制(MAC)。LLC向网络层提供无线电技术不可知的服务。它隐藏了无线电接技术特定MAC之间的差异。LLC向网络层提供单个服务访问点。LLC知道如何将通用提供的服务映射到由技术特定的MAC提供的服务。LLC内部数据结构包含邻居表，该邻居表含有在最近的过去已经监听到的所有的邻居设备的信息。

链路层设法使用传送数据(TransmitData)功能经由给定的介质来传送数据。传输可能成功或它可能失败。内部地，如果介质是临时繁忙的，则链路层可以试着传输若干次。链路层将它接收的所有消息传递给网络层。这也包含旨在用于其它节点的单播消息。

逻辑链路控制(LLC)知道无线电技术特定的MAC。在IEEE 802.11 WLAN MAC示例的情况下，LLC执行以下WLAN MAC特定的动作：

控制(重置，配置)WLAN MAC。

决定何时合并WLAN网络。

构建将从传出消息发送给WLAN MAC的消息封装。

选择将发送哪个消息以及直接忽略哪个消息，例如如果有太多的消息将被发送。

提取被包含在接收报告中的传入数据消息。

当接收到接收报告和扫描报告时，更新邻居表。

WLAN网络的合并可以是逻辑链路控制(LLC)的责任。LLC可以确定何时将两个WLAN网络实例或信标组合并成单个更大的网络实例或信标组。LLC可以计算它自己的WLAN网络大小的估计。估计可以基于由网络层提供的信息、在LLC邻居表中找到的信息和由其它节点共享的网络大小分类。网络大小分类是从估计的网络大小来计算的。

IEEE 802.11WLAN MAC感知节点使得无线设备能够高效地使用它的功率。在感知节点中，WLAN无线电大多数时间是睡眠的，因此减少了功率消耗。以批量模式来传送和接收消息，即LLC在单个封装中来传递MAC在单个唤醒周期期间将传送的所有消息。MAC在单个接收报告中传递在单个唤醒周期期间接收的所有消息。LLC在单个封装中收集将被传送的消息。当MAC被唤醒时，LLC将该封装传递给MAC，以及该MAC尝试传送该消息。当MAC即将睡眠时，它向LLC发送含有关于它已经成功地传送的消息以及关于它未能传送的消息的信息的传输报告。另外，MAC向LLC传递接收报告。该报告含有在唤醒周期期间接收的消息。

根据实施例，合并和加入过程是完全地本地过程，该本地过程全部是在无线设备的内部。对外部世界而言，没有设备已经加入特定自组织网络的指示。加入自组织网络可以要求所有的移动设备的MAC和物理参数与期望的自组织网络同步。为此，该设备可以使用来自自组织网络的描述的定时器的TSF值来更新它的定时器，通过增加自从取得该描述之后流逝的时间来进行修改。这将使该设备的定时器与自组织网络同步。可以采用自组织网络的BSSID，以及在能力信息字段中的参数。一旦完成这个过程，则无线设备已经加入该自组织网络，以及准备好与在该自组织网络中的无线设备进行通信。

IEEE 802.11WLAN MAC感知模式提供以下功能：

重置MAC。

配置MAC。

加入WLAN网络或创建新的网络。

加入现有的WLAN网络(BSSID是已知的)。

设置用于信标帧的模板，以便在WLAN信标帧中能够放入LLC参数。

尝试传送一组消息。

接收一组传入消息。

接收一组WLAN扫描消息。

消息传播

根据实施例，在不同设备的感知架构层中进行感知搜索消息的传播。应用通过使用由感知层提供的订阅服务来启动设备中的订阅。感知层通过向其它设备发送查询消息来实现订阅。在所有设备中，该消息前往至少上到社区层。然而，只有在属于该消息旨在的社区的那些设备中，该消息前进到AwL。不需要在回复设备中使应用呈现。它足以仅使感知平台活动。

C.邻居感知联网(NAN)

依照示例实施例，本发明可以在由Wi-Fi联盟(WFA)正在标准化的邻居感知联网(NAN)计划的逻辑架构中使用。NAN协议栈被预期包括两个组件：1)NAN发现引擎，2)具有NAN支持的MAC。具有NAN支持的MAC提供用于NAN设备在时间和频率中同步的手段以提供用于来自/去往NAN发现引擎的服务发现帧的公共可用性周期。

NAN发现引擎

NAN发现引擎向应用提供用于服务发现目的的发布和订阅服务。

发布是使用由邻居感知联网计划认证的协议和机制使使用订阅来寻找信息的其它NAN设备可以获得关于例如能力和服务的应用选择的信息的能力。使用发布的NAN设备可以以非恳求或恳求的方式来提供发布的信息。

订阅是使用由邻居感知联网计划认证的协议和机制来发现在使用发布的其它NAN设备已经可以获得的信息的能力。使用订阅的NAN设备可以被动地监听或主动地寻找发布的信息。

应用可以请求发布和订阅服务以运行在某种类型的NAN网络中、在任何类型的NAN网络中或在所有类型的NAN网络中。NAN网络类型选择确定所发现的发布和订阅服务是否是旨在在隔离的集群、接近的NAN设备之间或在在该NAN设备的范围内的所有NAN设备之间发生。网络类型选择(每个NAN发现引擎服务)被反映在NAN栈的较低层中，处理NAN网络和集群选择功能。当发布/订阅服务已经被配置为运行一种类型的网络中时，使得对应的功能和发现协议消息交换仅在相同类型的网络中发生。如本文中论述的，术语小区和集群指相同的事。

发布和订阅服务被预期为利用发现协议，由NAN发现引擎来实现该发现协议，以及该发现协议是针对NAN设计。该协议被预期为具有三种不同的协议消息：1)发现查询消息，2)发现响应消息以及3)发现通告消息。订阅服务被预期为使用发现查询消息以进行主动发现。订阅服务可以被配置为仅操作在被动模式中。在这种模式中，不传送发现查询消息，而是监听发现响应和发现通告消息以找到所寻找的信息。发布服务被预期为使用发现响应消息和发现通告消息以向发现设备通告应用选择信息的可用性。发现响应消息旨在被用作对符合响应标准的接收的发现查询的响应。发现通告消息旨在被用于实现非恳求的发布服务。

订阅服务已经被激活的处于活动模式中的设备传送发现查询消息以触发发布设备来传送发现响应消息。并行地，订阅设备监测接收的发现响应以及发现通告消息以确定服务的可用性和正在寻找的信息。监测被设想为是应用于在订阅服务是活动的时接收的所有发现响应和发现通告消息的连续的过程。使用这种方法，订阅设备可以收集独立于它自己的发现查询消息传输的来自发现响应和来自发现通告消息的有价值的信息。

具有NAN支持的MAC

MAC负责在接近的设备之间获取和维护时间和频率同步，以便设备可用于同时在相同信道中交换的发现协议消息。同步是通过由所谓的主设备(缺省的)在可以使用的周期开始时传送的专用同步帧而发生。在某些信道中周期性地传送同步帧。每个设备需要能够担当主设备以及每个设备被预期为确定在每个可以使用的周期内它是否是主设备。这种确定是通过主设备选举算法来实现的。同步帧确定同步帧传输和可以使用的周期或发现窗口两者的调度(时间和频率)。

NAN网络包括一组NAN设备，该组NAN设备在共同的网络标识符(NAN ID)下操作以及共享共同的同步帧和发现窗口参数。NAN网络包括一个或多个NAN集群。每个NAN集群可以是竞争组或信标组，以及可以被认为是NAN网络的本地表示。NAN集群包括一组NAN设备，该组NAN设备在具有一个NAN ID的网络中操作，以及关于同步帧传输和发现窗口两者来同步。为了使NAN设备形成NAN集群，它们中的至少一些NAN设备需要在彼此的范围内。至少在可以具有信标帧格式的同步帧中携带NAN ID。每个信标含有NAN ID字段，在接收信标的NAN设备中使用该NAN ID字段以确定(作为示例)该信标是否是来自NAN网络(在该NAN网络中，该NAN设备正在操作)以及来自什么类型的NAN网络(其传送该信标帧)。在本发明的一个实施例中，NAN ID是数值值，该数值值使用NAN网络中使用的信标帧或同步帧中的6个八位字节字段来指示，以提供NAN集群内的基本同步。在本发明的一个实施例中，没有将在信标帧中携带的NAN集群标识符，但是NAN小区使用尤其是从同步帧(信标)调度的视角使用不同的调度来进行区分。

NAN操作的基本原理

●在激活设备中的NAN功能后，该设备首先借助于被动发现来寻找NAN网络。当在NAN发现引擎中没有服务活动时，由设备中的应用请求激活订阅或发布服务来激活NAN功能。

a)缺省地，有在NAN规范中确定的至少一个NAN ID，以及NAN设备寻找此类网络和它的集群。

●加入NAN网络/NAN集群：如果设备找到该设备可以加入的至少一个NAN集群，则该设备选择集群并加入该集群。如果设备没有找到该设备可以加入的NAN集群，则该设备建立它自己的NAN集群。在被动模式中，应用也可能已经请求激活发布服务。

在此类情况下，该设备永远不会建立NAN集群，但是它仅操作在由其它设备已经建立的NAN集群中。

a)当符合以下标准时，NAN设备可以加入NAN集群：

1.该设备接收来自集群的具有超过预定阈值RSSI_C(例如，-50dBm)的信号水平的至少一个同步帧。

●在加入NAN集群时，NAN设备使它自己与集群的同步帧传输和发现窗口调度两者同步。

a)另外，该设备负责运行主设备选举算法以确定它是否是负责传输同步帧的主设备。

●一旦在NAN集群中，则NAN设备可以继续在该NAN集群中操作，只要符合以下标准中的一个：

a)该设备接收来自集群的具有超过预定阈值RSSI_C(例如，-50dBm)的信号水平的至少一个同步帧。

b)该设备作为传输同步帧的主设备进行操作。

●当在NAN集群中操作时，NAN设备负责维护该集群的基础时钟(根据需要通过传送同步帧)以及该集群的发现窗口调度。

●另外，NAN设备有时负责进行被动发现以算出在该设备应当被认为加入的范围内是否有其它的NAN集群。

a)当NAN设备检测到不同于该设备操作在的NAN集群的NAN集群的同步帧，但是这两个集群属于该设备操作在的NAN网络，以及接收的同步帧具有超过预定阈值RSSI_C(例如，-50dBm)的信号水平时，则该设备进行如下：

1.如果来自外部集群的同步帧含有指示外部集群优于自己集群的参数值，则该设备将它的操作移动到该外部集群。

2.否则，该设备在当前的集群中继续操作。

网络感知联网网络

-NAN网络包括一组NAN设备，该组NAN设备在共同的网络标识符(NAN ID)下操作，以及共享共同的同步帧和发现窗口参数。

-NAN网络包括一个或多个NAN集群。

-依照本发明的示例实施例，两个NAN网络类型定义如下：

a)同步集群的网络。

b)隔离集群的网络。

-网络标识符(NAN ID)取决于网络类型。

a)在优选的实现方式中，NAN规范确定至少两个NAN ID值，以及对于每个ID值，该规范还确定网络类型。

-网络类型确定跨越集群边界(同步集群的网络)发现窗口调度是否对齐，或者发现窗口调度是否是本地于集群(从发现窗口的视角，目标尤其是使得邻近的/重叠的集群不同步)。

a)在同步集群的网络中，目标是同一发现窗口调度的最大化使用。

b)在隔离集群的网络中，目标是使得集群使用它们自己的发现窗口调度来操作，以便仅有在相同集群中操作的那些设备可用于在同一时间在相同信道中的NAN发现帧。

集群

在具有一个NAN ID的NAN网络中操作的以及关于同步帧传输和发现窗口两者同步的一组NAN设备形成NAN集群。

为了使NAN设备形成NAN集群，它们中的至少一些NAN设备需要在彼此的范围内。

在NAN集群内的同步意味着设备分享同步帧传输的负担以及同时可用于发现窗口期间的NAN发现。

取决于集群是属于同步集群的网络还是属于隔离集群的网络，从一个集群移动到另一个集群的NAN设备具有某些义务，随后将更详细地论述该义务。

同步帧

同步帧形成NAN网络中的时间和频率同步的基础。根据主设备作用选择规则，所有的NAN设备负责参与同步帧传输。

根据确定多久一次以及在哪个信道(多个)中传送同步帧的同步帧参数来传送同步帧。

同步帧提供用于NAN设备的基础时钟，以及当指定发现窗口调度时，该基础时钟用作参考。

基础时钟建立于在WLAN中使用的时间同步功能(TSF)，以及每个同步帧被预期为含有TSF时间戳值指示符。

同步帧可以被实现成信标帧。

发现窗口

发现窗口是时间周期，在该时间周期期间，NAN设备可以用于NAN发现帧交换。

发现窗口根据确定多久一次以及在哪个信道(多个)中发现窗口出现的发现窗口参数而出现。

发现窗口调度建立于同步帧中可以获得的信息。

取决于NAN网络类型，发现窗口调度可以是NAN集群特定的或跨越NAN集群边界相同的。

在NAN网络中的设备操作

在激活设备中的NAN时，该设备首先借助于被动发现来寻找NAN网络。

缺省地，有在NAN规范中确定的一个缺省的NAN ID，以及该NAN设备寻找此类网络和它的集群。

加入NAN网络/NAN集群：

如果该设备找到该设备可以加入的至少一个NAN集群，则该设备选择集群并且加入该集群。

如果该设备没有找到该设备可以加入的NAN集群，则该设备建立它自己的NAN集群。如果在被动模式中NAN发现引擎已经请求激活订阅服务，则该设备还可以决定不建立它自己的NAN集群，而是它仅在它发现的NAN集群中操作。

当NAN设备操作在NAN集群中时，它周期性地进行被动发现以查明NAN网络(该设备操作在该NAN网络中)的其它NAN集群是否是可以使用的。

加入NAN集群

当符合以下标准时，NAN设备可以加入NAN集群。

●该设备接收到来自集群的具有超过预定阈值RSSI_C(例如，-50dBm)的信号水平的至少一个同步帧。

在加入NAN集群时，NAN设备使它自己与该集群的同步帧传输和发现窗口调度进行同步。

另外，该设备负责运行主设备选举算法以确定它是否是负责传送同步帧的主设备。

在NAN集群中进行操作

NAN设备可以在NAN集群中继续操作，只要符合以下标准：

●该设备作为传送同步帧的主设备进行操作。

当在NAN集群中进行操作时，NAN设备负责维护该集群的基础时钟(根据需要通过传送同步帧)以及该集群的发现窗口调度两者。

主设备选举

依照本发明的示例实施例，节点、设备或STA可以在两种作用中的一种作用中进行操作：作为主设备同步STA，它与其它主设备STA竞争以传送信标。作为非主设备同步STA，它不竞争来传送信标。可以由用于邻居感知联网的主设备选举算法来确定主设备同步STA作用。自组织网络的每个节点、设备或STA可能需要能够在两种作用中进行操作，以及主设备选举算法可以需要由每个节点、设备或STA偶尔地或周期性地来运行。

操作在NAN集群中的NAN设备可能需要负责根据主设备选举算法来确定在每个发现窗口中它是否是主设备。

来自外部集群的同步帧

当NAN设备检测到不同于该设备操作在的NAN集群的NAN集群的同步帧，但是这两个集群属于该设备操作在的NAN网络，以及接收的同步帧具有超过预定阈值RSSI_C(例如，-50dBm)的信号水平时，则该设备进行如下：

-如果来自外部集群的同步帧中的时间戳(例如，TSF值)大于该NAN设备自己的集群中的时间，则该NAN设备将它的操作移动到该外部集群。

-可替代地，对来自外部集群的同步帧中的一些其它信息进行分析以确定该设备是否将它的操作移动到外部集群。

-否则，该设备在当前的集群中继续操作。

移动操作到新的集群

当NAN设备在同步集群的网络中操作时，当通过被动发现在检测到存在新的集群时将它的操作移动到新的集群时，它将进行以下操作：

a)如果在当前/旧的集群中该设备是主设备，则规则如下：

-该设备作为当前/旧集群中的主设备来传送含有关于新的集群的信息的至少一个同步帧。这包含至少关于新集群的TSF值和发现窗口调度的信息。

-一旦该设备已经在当前/旧集群中传送了具有关于新集群的信息的至少一个同步帧，则它将开始在新的集群中进行操作，以及中止在旧集群中的所有操作。

b)如果在当前/旧集群中该设备是非主设备，则规则如下：

-该设备将开始在新的集群中进行操作，以及中止在旧的集群中的所有操作。

当NAN设备在隔离集群的网络中进行操作时，在将它的操作移动到新的集群中时它将进行以下：

a)不管在当前/旧的集群中该设备是主设备还是非主设备，该设备将开始在新的集群中进行操作，以及中止在旧的集群中的所有操作。

对齐发现窗口调度

当NAN设备在同步集群的网络中操作时，在从含有关于新的集群的信息的接收的同步帧检测到存在新的集群，以及该新的集群被指示为是将使用它的发现窗口的集群时，它将进行如下操作：

a)如果在当前/旧的集群中该设备是主设备，则规则如下：

-该设备作为在当前/旧的集群中的主设备可以传送含有关于新的集群的信息的至少一个同步帧。

-该设备开始使用新集群的发现窗口调度。

-该设备可以激活被动发现以查明它是否能够检测到该新的集群以及它是否能够接收到来自该新的集群的具有足够高的信号水平的同步帧以便从同步帧传输视角进行同步。

b)如果在当前/旧的集群中该设备是非主设备，则规则如下：

-该设备开始使用新集群的发现窗口调度。

D.在NAN集群选择中的跳数使用

图1说明了两个邻居感知网络(NAN)集群100A和100B以及在发现模式中的无线设备110的示例网络图。在具有一个NAN ID的NAN网络中操作的以及关于同步帧传输和发现窗口同步的一组NAN设备形成NAN集群。NAN集群中的NAN设备将是锚主设备、主设备、同步设备或非同步设备。锚主设备(诸如NAN集群100A中的锚主设备)是在NAN集群中具有最高主设备排名的NAN设备。NAN主设备(诸如在集群100A中的主设备M2(A))发送发现和同步信标。NAN同步设备(诸如在集群100A中的同步设备S5(A))发送同步信标。在非同步状态的NAN设备(诸如在集群100A中的非同步设备N6(A))不发送信标。每个NAN集群100A和100B分别包含NAN锚主设备A和NAN锚主设备B，它们的TSF(时间同步功能)值在信标帧中被分发给在各自集群中的所有设备。

例如，NAN集群100A包含NAN锚主设备A，它的TSF值TSF(A)在它的信标帧B(A)中进行传送。

在NAN集群100A中的NAN主设备M2(A)接收第一跳中的信标B(A)，以及传送它信标B(M2)(A)。

在NAN集群100A中的NAN主设备M3(A)接收第二跳中的信标B(M2)(A)，以及传送它信标B(M3)(A)。

在NAN集群100A中的NAN主设备M4(A)接收第三跳中的信标B(M3)(A)，以及传送它信标B(M4)(A)。

在发现模式中的无线设备110接收第四跳中的信标B(M4)(A)。

当每个主设备在跳序列中相继地传送它的信标时，跳数是逐一递增的。对应于从锚主设备A到最后发送的主设备M4(A)的距离的跳数值4在信标帧B(M4)(A)中进行传递，该信标帧B(M4)(A)由无线设备110来接收。

在另一个示例中，NAN集群100B包含NAN锚主设备B，它的TSF值TSF(B)在它的信标帧B(B)中进行传送。

在NAN集群100B中的NAN主设备M2(B)接收第一跳中的信标B(B)，以及传送它信标B(M2)(B)。

在NAN集群100B中的NAN主设备M3(B)接收第二跳中的信标B(M2)(B)，以及传送它信标B(M3)(B)。

在发现模式中的无线设备110接收第三跳中的信标B(M3)(B)。

当每个主设备在跳序列中相继地传送它的信标时，跳数是逐一递增的。对应于从锚主设备B到最后发送的主设备M3(B)的距离的跳数值3在信标帧B(M3)(B)中进行传递，该信标帧B(M3)(B)由无线设备110来接收。

集群的锚主设备是该集群中的具有最高主设备排名的设备。每个设备维护主设备排名值，该主设备排名值表示该设备作为主设备进行操作的乐意度。较高数值的主设备排名值意味着较高的主设备优先权。每个发送信标的设备在它的信标帧中将它的主设备排名信息传递给其它设备。由接收信标的每个设备使用这种接收的主设备排名信息以确定哪个主设备是锚主设备(它的TSF将被跟随)。主设备排名被预期为包括三种组件：1)主设备优先权值，2)随机数，3)设备的MAC地址。可能的是，这三种组件而不是主设备排名本身在信标帧中进行传递。设备的排名还确定该设备是否需要承担如传送信标的主设备的作用。当主设备传送信标时，它不仅传递它自己的主设备排名和它自己的TSF值，而且它还传送关于锚主设备的主设备排名和从锚主设备到传送设备的跳数距离的信息。依照本发明的示例实施例，在信标中的信息可以由发现设备使用以确定它们应当选择哪个集群以在其中进行操作。

图2示出了依照本发明的至少一个实施例的由NAN集群中的主设备传送的信标分组140的示例格式。信标分组包含用于目的地址232、源地址234、集群ID 236、锚主设备TSF238、至锚主设备的跳数240、锚主设备的主设备排名242、发送者的主设备排名244以及循环冗余码(CRC)246的字段。

图2A示出了图2的信标分组的示例格式，如由第一NAN集群100A中的最终的锚主设备M4(A)传送的信标B(M4)(A)。依照本发明的至少一个实施例的，信标B(M4)(A)包含针对NAN集群100A中的锚主设备A的第一跳数值4和主设备排名值10。

图2B示出了图2的信标分组的示例格式，如由第二NAN集群100B中的最终主设备M3(B)传送的信标B(M3)(B)。依照本发明的至少一个实施例的，信标B(M3)(B)包含针对NAN集群100B中的锚主设备B的第一跳数值3和主设备排名值9。

图3是依照本发明的至少一个实施例的图1的无线设备110中的操作步骤的示例流程图300，该流程图做出关于选择哪个NAN集群的决定。该流程图的步骤表示存储在RAM和/或ROM存储器中的计算机代码指令，当由中央处理器(CPU)CPU1和/或CPU2来执行该计算机代码指令时，该计算机代码指令实现本发明的示例实施例的功能。可以以不同于示出的其它顺序来执行该步骤，以及个体步骤可以被组合或分离成组件步骤。该流程图具有以下步骤：

步骤302：由装置接收来自在第一邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的一个或多个第一同步消息，所述第一同步消息包含：至所述第一集群中的第一锚主设备的第一跳数值，以及描述所述第一锚主设备的第一主设备排名值的信息；

步骤304：由所述装置接收来自在第二邻居感知网络集群中传送同步消息的无线设备的一个或多个第二同步消息，所述第二同步消息包含：至所述第二集群中的第二锚主设备的第二跳数值，以及描述所述第二锚主设备的第二主设备排名值的信息；以及

步骤306：由所述装置基于所述第一跳数值和第二跳数值和所述第一主设备排名值和第二主设备排名值中的至少一个值来选择所述第一邻居感知网络集群或所述第二邻居感知网络集群。

根据本发明的示例实施例，该方法可以通过由所述装置比较所述第一跳数值和第二跳数值和从一个或多个其它邻居感知网络集群接收的同步消息中的跳数值，以及选择对应于具有最低跳数值的同步消息的所述邻居感知网络集群而继续下去。例如，在图1中示出的场景中，由第一NAN集群100A中的最终主设备M4(A)传送的信标B(M4)(A)包含第一跳数值4，而由第二NAN集群100B中的最终主设备M3(B)传送的信标B(M3)(B)包含第二跳数值3。因此，无线设备110可以选择对应于较低跳数值的第二NAN集群100B。

根据本发明的示例实施例，该方法可以通过由所述装置比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值和从一个或多个其它邻居感知网络集群接收的同步消息中的主设备排名值，以及选择对应于具有最高主设备排名值的同步消息的所述邻居感知网络集群而继续下去。例如，在图1中示出的场景中，由第一NAN集群100A中的最终主设备M4(A)传送的信标B(M4)(A)包含用于锚主设备A的主设备排名值10，而由第二NAN集群100B中的最终主设备M3(B)传送的信标B(M3)(B)包含用于锚主设备B的主设备排名值9。因此，无线设备110可以选择对应于较高主设备排名值的第一NAN集群100A。

根据本发明示例实施例，已经执行被动扫描以及具有超过一个集群以选择用于操作的设备使用至锚主设备的跳数作为标准来选择集群。该设备选择具有最低跳数值的集群，同时考虑其它标准，诸如主设备排名和集群大小估计。

该设备面对这种情况，当

a)它在集群中操作以及检测到一个或多个其它集群

b)它还没有在集群中操作以及检测到至少两个集群

根据本发明的示例实施例，当设备已经执行了扫描或者已经使用一些其它手段获得了关于可以使用的集群的信息，以及它具有超过一个集群以从中进行选择时，它使用关于该集群的至少以下信息来对该集群进行排名：a)锚主设备排名，b)至锚主设备的跳数。例如从由在该集群中操作的设备传送的信标帧来获得这种信息。

排名备选方案1：

首先，设备基于锚主设备排名值来对集群进行排名，以及选择具有最高锚主设备排名值的集群。如果存在具有最高锚主设备排名值的多个集群，则该设备选择具有最高锚主设备排名值和最低跳数值的集群。如果存在具有最高锚主设备排名值和最低跳数值的多个集群，则该设备选择从其接收的具有最高信号水平的集群。

排名备选方案2：

首先，设备基于跳数值来对集群进行排名，以及选择具有最低跳数值的集群。如果存在具有最低跳数值的多个集群，则该设备选择具有最高锚主设备排名值和最低跳数值的集群。如果存在具有最高锚主设备排名值和最低跳数值的多个集群，则该设备选择从其接收的具有最高信号水平的集群。

图4是依照本发明的至少一个实施例的在发现模式中的无线设备110接收来自NAN集群100B中的主设备M3(B)的信标M(M3)(B)的示例功能框图。

在本发明的示例实施例中，无线设备110和无线主设备M3(B)可以是通信设备、PDA、蜂窝电话、膝上型或掌上型计算机或诸如此类，或它可以是固定接入点、汽车仪表盘接口、家用电子接口或其它固定接口或设备。无线设备110和无线主设备M3(B)可以是远程控制器、医护监视器、运动传感器、讯标(token)、钥匙坠存储器、手表、无线键盘、游戏板、身体传感器、玩具、医疗保健设备、人机接口设备、娱乐设备、无线麦克风、GPS传感器或诸如此类。

在本发明的示例实施例中，无线设备110和无线主设备M3(B)可以包含处理器220(其包含单核或多核中央处理器(CPU)260和261)、随机存取存储器(RAM)262、只读存储器(ROM)264和接口电路266以与无线电收发器208进行接口。无线设备110和无线主设备M3(B)每一个还可以包含电池和其它电源、小键盘、触摸屏、显示器、麦克风、扬声器、耳机、相机或其它成像设备等。根据本发明的实施例，RAM 262和ROM 264可以是可移动存储设备，诸如智能卡、SIM、WIM、半导体存储器(诸如RAM、ROM、PROM、PROMS、闪速存储设备)等。根据本发明的示例实施例，无线设备110和无线主设备M3(B)每个包含感知协议栈202。

在本发明的示例实施例中，感知协议栈202可以包含NAN发现引擎205和具有NAN支持的MAC 210。在本发明的示例实施例中，感知协议栈202可以包含感知层、社区层、网络层和链路层。

在本发明的示例实施例中，处理器220、协议栈202和/或应用程序200可以被具体化成存储在RAM 262和/或ROM 264中的以程序控制的指令序列的形式的程序逻辑，当在CPU260和/或CPU 261中执行该程序逻辑时，该程序逻辑实现所公开的实施例的功能。程序逻辑可以被递送给来自以如图5中说明的计算机可以使用的介质(诸如驻留存储器设备、智能卡或其它移动存储设备)形式的计算机程序产品或制造品的无线设备110和无线主设备M3(B)的可写的RAM、PROMS、闪速存储设备等262。可替代地，可以将它们具体化成以程序控制的逻辑阵列或定制设计的专用集成电路(ASIC)形式的集成电路逻辑。在每个无线设备110和无线主设备M3(B)中的每一个设备的无线电208可以是分离的收发器电路，或可替代地，无线电208可以是能够以高速、时间和频率复用的方式响应于处理器220来处理一个或多个信道的单个无线电模块。可以将用于指令装置执行它的各种操作的程序代码存储在计算机可读介质中，例如磁盘、CD ROMS或闪速存储设备。可以从此类计算机可读介质来下载该程序代码以将其存储在例如无线设备110和无线主设备M3(B)的RAM 262或可编程ROM 264中以用于由CPU 260和/或CPU 261来执行该程序代码。在图5中示出了可移动存储介质126。

图5说明依照本发明的至少一个实施例的本发明的示例实施例，其中示出了基于磁、电和/或光技术的可移动的存储介质126的示例，诸如磁盘、光盘、半导体存储电路设备和微-SD(micro-SD)存储卡(SD指安全数字标准)，以用于存储数据和/或如示例计算机程序产品的计算机程序代码。

尽管已经公开了特定的示例实施例，但是本领域的技术人员将理解的是，在不背离本发明的范围的情况下能够对特定示例实施例做出修改。

Claims

1.一种用于针对通信的集群的选择的方法，包括：

由装置接收来自第一无线设备的一个或多个第一同步消息，所述第一同步消息具有第一信号水平并且包含：指示所述第一无线设备属于第一邻居感知网络集群的集群ID，指示至所述第一邻居感知网络集群中的第一锚主设备的跳数的第一跳数值，以及描述所述第一锚主设备的第一主设备排名值的信息；

由所述装置接收来自第二无线设备的一个或多个第二同步消息，所述第二同步消息具有第二信号水平并且包含：指示所述第二无线设备属于第二邻居感知网络集群的集群ID，指示至所述第二邻居感知网络集群中的第二锚主设备的跳数的第二跳数值，以及描述所述第二锚主设备的第二主设备排名值的信息；以及

当所述第一同步消息和所述第二同步消息的信号水平都超过阈值信号水平时，由所述装置比较所述第一主设备排名值和所述第二主设备排名值，并且由所述装置选择对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

如果所述主设备排名值的比较指示所述第一主设备排名值和所述第二主设备排名值实质上相同，则由所述装置比较所述第一跳数值和第二跳数值，以及选择对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值信号水平是预定义的。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

如果所述同步消息的信号水平超过阈值信号水平，则由所述装置比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值和从一个或多个其它邻居感知网络集群接收的同步消息中的主设备排名值，以及选择对应于具有最高主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

如果所述主设备排名值的比较指示所述第一主设备排名值和所述第二主设备排名值实质上相同，则由所述装置比较所述第一跳数值和第二跳数值，以及在对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群中进行操作。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所选择的邻居感知网络集群中进行操作。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

由所述装置执行被动式扫描所述同步消息。

8.一种用于针对通信的集群的选择的装置，包括：

用于接收来自第一无线设备的一个或多个第一同步消息的构件，所述第一同步消息具有第一信号水平并且包含：指示所述第一无线设备属于第一邻居感知网络集群的集群ID，指示至所述第一邻居感知网络集群中的第一锚主设备的跳数的第一跳数值，以及描述所述第一锚主设备的第一主设备排名值的信息；

用于接收来自第二无线设备的一个或多个第二同步消息的构件，所述第二同步消息具有第二信号水平并且包含：指示所述第二无线设备属于第二邻居感知网络集群的集群ID，指示至所述第二邻居感知网络集群中的第二锚主设备的跳数的第二跳数值，以及描述所述第二锚主设备的第二主设备排名值的信息；以及

用于当所述第一同步消息和所述第二同步消息的信号水平都超过阈值信号水平时，比较所述第一主设备排名值和所述第二主设备排名值，并且由选择对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群的构件。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括：

用于如果所述主设备排名值的比较指示所述第一主设备排名值和所述第二主设备排名值实质上相同，则比较所述第一跳数值和第二跳数值，以及选择对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群的构件。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述阈值信号水平是预定义的。

11.根据权利要求8所述的装置，还包括：

用于如果所述同步消息的信号水平超过阈值信号水平，则比较所述第一主设备排名值和第二主设备排名值和从一个或多个其它邻居感知网络集群接收的同步消息中的主设备排名值，以及选择对应于具有最高主设备排名值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群的构件。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括：

用于如果所述主设备排名值的比较指示所述第一主设备排名值和所述第二主设备排名值实质上相同，则比较所述第一跳数值和第二跳数值，以及在对应于具有较低跳数值的所述同步消息的所述邻居感知网络集群中进行操作构件。

13.根据权利要求8所述的装置，还包括：

用于在对应于具有较大主设备排名值的所述同步消息的所选择的邻居感知网络集群中进行操作的构件。

14.根据权利要求8所述的装置，还包括：

用于执行被动式扫描所述同步消息的构件。