对等网络环境中同步站的选择制造技术

本发明专利技术公开了用于在对等通信环境中选择一个或多个同步站或主设备的系统、装置和方法。同步站广播周期性同步帧以通告未来的可用性窗口，设备在所述可用性窗口期间会合以进行发现和通信。可以作为同步站的设备对优先值进行通告，该优先值指示它们对于该角色的优先级或适用性。所有设备执行相同算法来对优先值进行排序并辨识根同步站和任意数量的分支同步站；叶子设备与根同步站或分支同步站同步。该被动同步方案允许各个设备节省电力，因为它们不需要主动地发现其他设备和服务，并且可以在多个时间周期关闭其无线电部件而不牺牲可发现性。本文所提供的同步和对等通信与其它设备的要求共存，例如操作和基于基础结构的通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对等网络环境中同步站的选择
技术介绍
本专利技术涉及通信领域。更具体地，本专利技术提供了一种系统、装置和方法来在同步的对等联网环境内选择一个或多个主设备。对等网络协议或技术允许各个节点或设备直接与其它对等实体通信，并且可以与基于基础结构的环境形成对比，在基于基础结构的环境中，必要的中央节点(例如服务器、路由器、开关、接入点)在不同节点之间传递通信。直接对等通信的一个优点是其避免了通过其他设备的通信的不必要的额外路由和处理。但是，现有对等网络技术具有减弱其可用性、可扩展性和/或性能的局限。例如，一些技术只提供受限的对等通信能力，因为它们着眼于基于基础结构的方案并且因此需要中央节点。这些环境中的对等通信需要与中央节点协商，并且可能在不共用一个共有中央节点的设备之间是不可能的。此外，对等实体之间的通信可能受到中央节点的能力(例如频带、带宽、调制)的限制。由于其突出的作用，中央节点可能变得拥塞，并且因此增大通信延迟并减少该环境内的通信吞吐量。而且，中央节点起到单点故障的作用。即使另一节点可以接手发生故障或丢失的中央节点的功能，但是在此之前，网络可能已经严重劣化。允许对等通信的一些其他技术要求各个节点需要显著的功率消耗，而这对于依赖于电池电力的设备(例如智能电话、平板电脑、膝上型电脑和笔记本计算机)而言是一个重要的关注点。对等实体的过量功率消耗可能是由于对服务和/或其他设备的低效率发现、由于不得不作为中央节点、由于对设备的收发器效率低下的使用、和/或由于其他原因而导致的。例如，要求设备连续地或定期地轮询或查询其他设备将使其消耗相当量的电力，尤其是对于行进通过不同空间区域的无线设备而言。另外，支持对等通信的一些联网技术或协议不与其它技术共存。例如，在无线环境中，典型的对等协议的灵活性不足以与其他协议或者在应用之间共享设备的无线电部件、天线或频谱(例如为了保持连接)。一些对等技术还不允许多播通信，而是要求设备单个地接触多个对等实体，并且/或者当环境变得更加密集地占用时不能很好地扩展。
技术实现思路
在本专利技术的一些实施例中，提供了一种系统、装置和方法，用于在多个试图进行对等通信的设备中选择一个或多个同步站。在这些实施例中，所选择的站广播会合调度，以对设备进行同步并在逻辑上将它们安排到分级结构(例如，树)中。单个根同步站或顶部主站充当该分级结构的根，设置会合调度，并且充当被同步设备的主时钟。任何数量(即零个或更多个)分支同步站将会合调度传播遍及整个环境，这延伸了该分级结构的范围。根同步站不充当通信的中央切换点，并且可以容易地被另一设备替代，而对设备通信的影响很小(如果有影响的话)。每个同步站在一个或多个社交信道上发出周期性同步帧。这些同步帧为一个或多个即将到来的设备会合辨识信道和时间。会合可以被称为“可用性窗口”。同步帧还可以传送其他信息，诸如将被设备用来将站选择作为同步站的数据、发出同步帧的根同步站和/或分支同步站的属性、时间戳等。所有设备应用相同的算法来辨识应该充当同步站的那些设备。在一些具体实施中，设备应用该算法来首先确定其是否应该是根同步站，然后确定其是否应该是分支同步站。如果没有被放置到同步站的角色中，则其将会是分级结构内的叶子设备。附图说明图1示出了根据本专利技术的一些实施例使用周期性同步帧来在设备之间实现和保持同步。图2是根据本专利技术的一些实施例展示周期性同步帧中所辨识的可用性窗口序列的示意图。图3是根据本专利技术的一些实施例展示无线通信环境中设备与对等实体社区同步的流程图。图4是根据本专利技术的一些实施例展示带外交换的示意图。图5A至5D根据本专利技术的一些实施例示出了在一组对等通信设备内对同步站的选择。图6是根据本专利技术的一些实施例展示一种用于在对等通信环境中选择一个或多个同步站的方法的流程图。图7A至7E根据本专利技术的一些实施例示出了图6中所示的方法的执行。图8是根据本专利技术一些实施例的一种对等设备的框图。图9A至9B根据本专利技术的一些实施例示出了在对等环境中通信设备的分级集合内组的创建。图10A至10C示出了根据本专利技术一些实施例的多个组的合并。具体实施方式给出以下描述是为了使本领域的技术人员能够实现和使用本专利技术，并且以下描述是在特定应用及其要求的上下文背景下被提供的。本领域技术人员将很容易想到所公开的实施例的各种修改形式，并且本文中所限定的一般性原则可应用于其他实施例和应用，而不脱离本专利技术的范围。因此，本专利技术并不旨在限于所示的实施例，而是要符合根据本文公开的原理和特征的最广泛范围。在本专利技术的一些实施例中，提供了一种系统、装置和方法，用于对在分级社区中工作于对等通信环境中的设备进行同步，同时允许在不离开该社区的情况下对设备进行局部分组。因此，默认的设备分级结构提供用于对环境中所有设备进行同步的构架，而各个组或组分级结构允许设备的局部协作，而不丧失在更大的分级结构中与设备进行交互的能力。简介无线通信环境可以通过任意数量的相同类型和/或不同类型的设备来表征，所述设备诸如智能电话、平板电脑、个人数字助理、膝上型电脑和桌上型计算机等。不同的设备将具有不同的特征，可以执行不同的应用程序，可能具有不同的功率级(例如电池强度)、不同的通信需要、不同的负载(例如在处理器上、在天线上)，可能以变化的信号强度被其他设备监听到，等等。此外，通信环境可能是易变的，设备不断地进入、移动通过以及离开构成该环境的空间区域。本文中所公开的一个专利技术的一些实施例提供了一种协议、机制和/或过程，用于使这样的环境中的设备能够相互发现并且直接对等地通信。这些实施例：有助于即使在使设备和服务能够很容易被发现的同时也实现低功率消耗；与其他通信技术(例如)共存；支持多频段操作(例如2.4GHz和5GHz)；避免网络基础结构(例如接入点)经常遭遇的吞吐量和延迟劣化，同时保持与基于基础结构的技术的兼容性；如果以及当充当同步站(或主设备)的设备离开该环境时，容易地且快速地恢复；并且是可扩展的，以适应具有许多设备的密集环境。在下文中将描述这些和其他特征和优点。在本专利技术的实施例中，设备被同步，从而它们在预定信道上在预定时间会合。设备会合的时间段被称为可用性窗口，并且所有同步站广播或通告可用性窗口的相同或相似调度。在可用性窗口期间，对等实体可以交换多播和/或单播数据通信，以及发现其他设备和服务。设备可以延伸其在可用性窗口处的出席，以适应与对等实体的持续通信。一个或多个即将到来的会合的参数(例如时间和信道)经由在一个或多个社交信道上广播的周期性同步帧(PSF)来进行通信。设备被预编程为周期性地在至少一个社交信道上进行监听长达足以监听到至少一个PSF的时间长度。因此，当设备启动或者进入到对等设备环境中时，该设备将调谐到预定的社交信道并且快速地获悉它在哪里以及何时可以与其他设备会合。如果该设备没有监听到PSF，则它将假设其应当充当主设备，并且开始发布其自身的PSF以促进与可能存在或者随后将出现的其他设备的同步。在一些具体实施中，同步参数(例如，即将到来的可用性窗口的调度)也可以在可用性窗口期间被通告，从而节省设备将其无线电部件切换到社交信道以接收这些参数的花费。设备甚至可以在不监听PSF、参与可用性窗口或者将其用于其他某种目的时关闭其无线电部件。参与被同步的分级结构的设备因此可以与该设备的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从对等通信环境内的多个对等设备中选择一个或多个同步站的装置，所述装置包括：处理器；无线通信模块；存储优先值的存储器部件，其中所述优先值反映所述装置作为同步站的优先级；第一逻辑，所述第一逻辑能够被所述处理器执行以从所述多个对等设备与所述装置的排序列表中辨识所述一个或多个同步站；和第二逻辑，所述第二逻辑能够被所述处理器执行以在所述装置被辨识为同步站的情况下广播同步帧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.13 US 61/586,664;2012.06.29 US 61/666,547;1.一种用于从对等通信环境内的多个对等设备中选择同步站的装置，其中所述装置包括所述多个对等设备中的对等设备，所述装置包括：处理器；无线通信模块，所述无线通信模块耦接到所述处理器；存储器部件，所述存储器部件耦接到所述处理器，所述存储器部件被配置为存储优先值，其中所述优先值被用于选择所述同步站；所述处理器被配置为：从所述多个对等设备的排序列表中选择所述同步站；确定所述装置已经被选择作为分支同步站；以及广播同步帧，所述同步帧包括：所述优先值和根同步站的优先值，接收对等设备使用所述优先值和所述根同步站的优先值来选择同步站。2.根据权利要求1所述的装置，其中至少部分基于所述装置的量度来计算所述装置的所述优先值。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述排序列表包括根据所述多个对等设备的优先值进行排序的所述多个对等设备。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器还被配置为：辨识负责为所述多个对等设备设置会合调度的所述根同步站；以及辨识负责在整个所述对等通信环境中传播所述会合调度的一个或多个分支同步站。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器还被配置为：辨识所述装置的第一范围内的第一同步站；以及辨识所述装置的第二范围内的第二同步站。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述广播同步帧包括可用性窗口，所述多个对等设备在所述可用性窗口期间在指定的时间在指定的通信信道上会合。7.一种对等通信设备，包括：处理器，被配置为：辨识所述对等通信设备在对等通信设备的网络内的角色，其中所述对等通信设备的角色为下列之一：根同步站；分支同步站；或叶子设备；确定所述对等通信设备已经被辨识为分支同步站；生成同步帧，所述同步帧包括：所述对等通信设备的优先值和根同步站的优先值，接收对等通信设备使用所述对等通信设备的优先值和所述根同步站的优先值来将所述接收对等通信设备自身辨识为以下之一：根同步站、分支同步站或叶子设备；和数据，所述数据被配置为辨识所述对等通信设备的所述网络中的会合；以及无线电部件，所述无线电部件耦接到所述处理器，所述无线电部件用于广播所述同步帧。8.根据权利要求7所述的对等通信设备，还包括：存储器模块，所述存储器模块耦接到所述处理器，所述存储器模块被配置为存储包括多个相应对等通信设备的优先值，其中所述优先值被用于选择同步站。9.根据权利要求8所述的对等通信设备，其中至少部分基于对相应对等通信设备的可用电力的测量来计算所述优先值中的优先值。10.根据权利要求8所述的对等通信设备，其中至少部分基于下列来计算所述对等通信设备的所述优先值：所述对等通信设备的功率消耗的速率；所述对等通信设备能够使用的频带；所述对等通信设备的处理器的负载；所述对等通信设备的通信范围；和所述对等通信设备的类型。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·斯泰西，P·B·万德瓦尔，C·A·哈特曼，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US