專利名稱：用于創(chuàng)建和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域總體上涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，更具體地，涉及用于創(chuàng)建和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在有線基礎(chǔ)設(shè)施不存在、已陳舊、或者不能實(shí)施的許多區(qū)域中需要高速和高性能的網(wǎng)絡(luò)接入。固定無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)可以滿足這種需要。然而，由于技術(shù)上的限制和高部署成本的組合，導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)有固定無(wú)線寬帶技術(shù)的應(yīng)用很有限。例如，無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)需要多個(gè)接入點(diǎn)，每個(gè)接入點(diǎn)必須經(jīng)由纜線連接到有線主干基礎(chǔ)設(shè)施。因此，網(wǎng)絡(luò)部署變得困難且昂貴。
為處理這些問(wèn)題，已經(jīng)研究了無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作為成為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的一部分并且為用戶提供無(wú)線接入的系統(tǒng)。然而，由于需要節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)彼此的分組，所以無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)受限于其網(wǎng)絡(luò)容量。例如，具有隨機(jī)業(yè)務(wù)量模式的均勻隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有1/n1/2的端對(duì)端吞吐量，其中n是節(jié)點(diǎn)的總數(shù)。因此，吞吐量隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)增加而趨近于零。
有兩個(gè)導(dǎo)致吞吐量減小的根本原因。第一，在多跳(multi-hop)環(huán)境中，當(dāng)前的802.11媒體訪問(wèn)控制(MAC)協(xié)議是低效且不公平的。例如，802.11無(wú)線電通信不能同時(shí)發(fā)送和接收；802.11MAC協(xié)議不能正確解決網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的隱藏終端問(wèn)題；沿著多跳鏈的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)/清除發(fā)送(CTS)調(diào)度可能引起傳輸控制協(xié)議(TCP)公平性問(wèn)題和退避(back-off)效率低下。其次，僅使用了可用頻譜的一小部分。例如，802.11b/g具有三個(gè)不重疊的信道，802.11a具有十二個(gè)不重疊的信道，但是802.11被設(shè)計(jì)成在任意給定時(shí)間僅使用單個(gè)信道頻率。
過(guò)去，有一種改善802.11MAC層的可能的解決方案。然而，該方案需要對(duì)MAC和硬件進(jìn)行改變，這完成起來(lái)成本昂貴且耗費(fèi)大量的時(shí)間。
另選地，可以通過(guò)使用多無(wú)線電和多信道來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)容量。例如，已經(jīng)提出了一種稱為多無(wú)線電統(tǒng)一協(xié)議(Multi-radio UnificationProtocol)(MUP)的鏈路層協(xié)議來(lái)對(duì)調(diào)諧到不重疊頻率信道的多個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)。然而，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的全部節(jié)點(diǎn)都使用相同的固定信道來(lái)與其相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)話，所以可用頻率的使用效率低下。結(jié)果，不能獲得頻率重復(fù)使用。此外，無(wú)法完全避免相同無(wú)線電分組中繼或者不能同時(shí)發(fā)送和接收分組的情況。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)了一種創(chuàng)建并部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括以下步驟設(shè)置具有多個(gè)無(wú)線電的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器。該網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器在覆蓋一地理區(qū)域的多個(gè)小區(qū)中的一小區(qū)中使用。為所述多個(gè)無(wú)線電分配信道。這些信道是從多個(gè)信道中按使得可以在全部的所述多個(gè)小區(qū)中進(jìn)行信道重復(fù)使用的方式來(lái)選擇的。
現(xiàn)在將參照附圖更具體地描述并在權(quán)利要求中指出上述以及其它優(yōu)選特征，包括部件的實(shí)施和組合的各種新穎細(xì)節(jié)。應(yīng)該理解，本文描述的具體方法和系統(tǒng)僅僅是作為示例而不是作為限制而示出的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下在各種眾多實(shí)施例中采用本文描述的原理和特征。


被并入為本說(shuō)明書的一部分的附圖例示出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，并且與以上給出的總體描述和下文給出的對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的具體描述一起用于說(shuō)明和教授本發(fā)明的原理。
圖1例示出現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖2例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖3例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)六邊形小區(qū)的框圖；
圖4例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有包括對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的信道分配的多個(gè)六邊形小區(qū)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖5例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性無(wú)線卡的框圖；圖6例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器進(jìn)行通信的示例性無(wú)線局域網(wǎng)路由器的框圖；圖7例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的框圖；圖8例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中分配信道的示例性處理的流程圖；圖9例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性網(wǎng)絡(luò)分組流處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
公開(kāi)了一種創(chuàng)建和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括以下步驟設(shè)置具有多個(gè)無(wú)線電的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器。該網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器在覆蓋一地理區(qū)域的多個(gè)小區(qū)中的一小區(qū)中使用。為所述多個(gè)無(wú)線電分配信道。這些信道是從多個(gè)信道中按使得可以在全部的所述多個(gè)小區(qū)中進(jìn)行信道重復(fù)使用的方式來(lái)選擇的。
在下面的描述中，為了說(shuō)明的目的，提出了特定的術(shù)語(yǔ)以提供對(duì)本文公開(kāi)的各種發(fā)明構(gòu)思的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，這些特定細(xì)節(jié)并非實(shí)踐本文公開(kāi)的各種發(fā)明構(gòu)思所必需的。
以下的詳細(xì)描述中的一些部分是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的角度給出的。這些無(wú)線網(wǎng)絡(luò)描述和說(shuō)明是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的技術(shù)人員使用的方式以最有效地將其工作實(shí)質(zhì)傳達(dá)給本領(lǐng)域其他技術(shù)人員。這里，通常將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想為使用無(wú)線電波作為其載波在兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信的系統(tǒng)。通常，但是并非必要地，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間傳送的信息采用分組的形式。此外，由于公用的原因，將分組的組成部分稱為比特、值、元素、碼元、字符、項(xiàng)、數(shù)字等。
然而應(yīng)該想到，這些和類似的術(shù)語(yǔ)全部都與適當(dāng)物理量相關(guān)聯(lián)并且僅是應(yīng)用于這些量的便利標(biāo)記。除非特別指出，否則如從以下論述中顯而易見(jiàn)的，應(yīng)該理解，在整個(gè)說(shuō)明書中，使用諸如“路由器”或者“無(wú)線電”或者“頻率”或者“信道”或者“主干”或者“分組”或者“通信”等的術(shù)語(yǔ)的論述表示網(wǎng)絡(luò)或者如下的類似通信系統(tǒng)的部件和動(dòng)作及處理其從一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向另一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳送該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器或其它這種信息存儲(chǔ)部、發(fā)送裝置或者顯示裝置中的表示為物理(電子)量的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明也涉及用于執(zhí)行本文的操作的裝置。該裝置可以是針對(duì)要求的目的而專門構(gòu)造的，或者該裝置可以包括由存儲(chǔ)于其中的計(jì)算機(jī)程序選擇性地激活或者重新配置的通用計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，例如(但不限于)任何類型的盤(包括軟盤、光盤、CD-ROM、和磁光盤)、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或者適于存儲(chǔ)電子指令的任何類型的介質(zhì)，并且各自連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線。
本文提出的方法并非必然地涉及任何特定計(jì)算機(jī)或者其它裝置。根據(jù)本文的教義，可以結(jié)合程序來(lái)使用各種通用系統(tǒng)，或者，可以證明構(gòu)造較專用的裝置來(lái)執(zhí)行所需要方法步驟是很方便的。各種這些系統(tǒng)所需要的結(jié)構(gòu)將從以下的描述中顯現(xiàn)。此外，本發(fā)明不是參照任何具體編程語(yǔ)言來(lái)描述的。應(yīng)該理解，可以使用多種編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)施如本文所述的本發(fā)明的教義。
圖1例示出現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)199的框圖。在圖1中，因特網(wǎng)100連接到各種網(wǎng)絡(luò)，所述各種網(wǎng)絡(luò)中的任一個(gè)可以是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。例如，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋鄰域110、辦公樓120、政府區(qū)域130、和/或大專院校140。因特網(wǎng)100可以是相互連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)、或者被配置為通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(例如網(wǎng)際協(xié)議)進(jìn)行分組交換來(lái)傳送數(shù)據(jù)的其它網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。相互連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有助于對(duì)信息和業(yè)務(wù)的傳送，這可以包括電子郵件、文件共享、以及對(duì)環(huán)球網(wǎng)的訪問(wèn)。各種網(wǎng)絡(luò)110至140可以具有多種無(wú)線架構(gòu)(例如無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)、無(wú)線廣域網(wǎng)、或者其它類似無(wú)線網(wǎng)絡(luò))中的任一種。
圖2例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的框圖。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)200可以是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一部分，例如鄰域212。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將鄰域212分為多個(gè)六邊形小區(qū)210，其中各個(gè)單獨(dú)小區(qū)211包括無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)200的一個(gè)或更多個(gè)用戶220。對(duì)鄰域212的劃分是邏輯劃分，網(wǎng)絡(luò)200中的小區(qū)之間的物理邊界僅僅是邏輯網(wǎng)絡(luò)操作的表示。六邊形小區(qū)211可能擁有用戶220或者可能沒(méi)有用戶220，因?yàn)樘囟ㄐ^(qū)可能處于沒(méi)有用戶恰巧位于其區(qū)域中的狀態(tài)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用戶220是被授權(quán)訪問(wèn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)200的鄰域212的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。用戶220可以設(shè)置在鄰域住宅內(nèi)、汽車內(nèi)、或者網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何位置。應(yīng)該理解，除了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，也可以使用采用本文的各種教義的其它系統(tǒng)來(lái)實(shí)踐本發(fā)明的各個(gè)方面，并且同樣認(rèn)為這種系統(tǒng)在本發(fā)明的整個(gè)范圍內(nèi)。
圖3例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)六邊形小區(qū)399的框圖。六邊形小區(qū)399是邏輯網(wǎng)絡(luò)表示，并不意味著定義實(shí)際物理邊界。這多個(gè)六邊形小區(qū)399的各個(gè)小區(qū)211包括網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300與示例性用戶330至350進(jìn)行通信。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300可以具有三個(gè)主干無(wú)線電310和一個(gè)接入無(wú)線電320。這三個(gè)主干無(wú)線電310用于與其它網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器進(jìn)行通信。接入無(wú)線電可以用于與多個(gè)用戶330至350進(jìn)行通信。三個(gè)主干無(wú)線電310分配有三個(gè)獨(dú)立信道，接入無(wú)線電320也分配有獨(dú)立信道。分配的一個(gè)示例性方法是使用針對(duì)本地接入的802.11b/g無(wú)線電和針對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)回程(backhaul)的802.11a無(wú)線電。雖然描述了具有三個(gè)主干無(wú)線電310和一個(gè)本地接入無(wú)線電320的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300，但是使用其它網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器配置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300通過(guò)接入無(wú)線電320與用戶330至350進(jìn)行通信。用戶330至350需要建有用戶賬號(hào)以獲得經(jīng)過(guò)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(例如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)200)的接入。這些用戶可以包括無(wú)線個(gè)人數(shù)字助理(PDA)340、無(wú)線局域網(wǎng)(LAN)路由器350、或者無(wú)線膝上型電腦330。無(wú)線PDA 340可以包括具有無(wú)線功能的掌上導(dǎo)航(Palm Pilot)、Blackberry、或者具有無(wú)線功能的其它手持裝置。無(wú)線LAN路由器350可以包括能夠與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300進(jìn)行通信的任何網(wǎng)絡(luò)路由器。無(wú)線膝上型電腦330可以包括具有無(wú)線功能的任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。雖然描述了無(wú)線PDA 340、無(wú)線LAN路由器350、以及無(wú)線膝上型電腦330，但是具有無(wú)線功能的任何裝置都可以視為用戶。
網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300還可以用作到因特網(wǎng)100的網(wǎng)關(guān)390。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器/網(wǎng)關(guān)390具有至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，例如經(jīng)由諸如以太網(wǎng)的通信鏈路370連接到因特網(wǎng)100的以太網(wǎng)控制器。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，可以存在多個(gè)網(wǎng)關(guān)390。網(wǎng)關(guān)390使得網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300可以接入因特網(wǎng)。
圖3的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥€可以包括網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360。網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360可以通過(guò)因特網(wǎng)100連接到網(wǎng)關(guān)390。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360指定對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300的信道分配。
圖4例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有多個(gè)六邊形小區(qū)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)499的框圖，其包括對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器400至407的信道分配。根據(jù)圖8中描述的示例性處理，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器400至407中的每一個(gè)被分配有三個(gè)不同的信道。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器400至407中的每一個(gè)具有三個(gè)主干無(wú)線電310，在整個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)499上這三個(gè)主干無(wú)線電310利用七個(gè)不重疊的頻率或信道(信道1至7)。這七個(gè)不重疊的信道在所有的相鄰小區(qū)之間提供直接鏈路。
例如，小區(qū)411具有六個(gè)相鄰小區(qū)412至417。小區(qū)411具有用于與這六個(gè)相鄰小區(qū)412至417進(jìn)行通信的三個(gè)回程信道(3、4、5)。按兩個(gè)相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器具有一個(gè)共同的回程無(wú)線電信道的方式向網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401至407分配信道。例如，相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器402、403具有與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401共同的回程信道3。信道3是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401至403共同具有的唯一信道。類似地，信道4是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器404、405共同的唯一信道。信道5是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器406、407共同的唯一信道。
在近旁但不相鄰的小區(qū)中對(duì)各個(gè)信道進(jìn)行重復(fù)使用。對(duì)于各個(gè)信道，存在大約兩個(gè)小區(qū)寬的緩沖區(qū)，其中不重復(fù)使用信道，使得可以良好地隔離并且同信道干擾低。例如，相鄰小區(qū)414至422中的任何網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器都不使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401至403使用的信道3。換言之，在重復(fù)使用信道3之前有兩跳。通過(guò)系統(tǒng)地間隔開(kāi)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器400和它們的信道組，在整個(gè)地理區(qū)域499內(nèi)散布可用信道，并且只要同信道網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器之間的干擾保持在可接受電平下，就可以根據(jù)需要多次重復(fù)使用可用信道。
此外，因?yàn)榫W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器400使用三個(gè)不同信道，所以網(wǎng)狀回程網(wǎng)絡(luò)499避免了相同無(wú)線電分組中繼。因?yàn)榫W(wǎng)狀回程網(wǎng)絡(luò)499避免了相同無(wú)線電分組中繼，所以端對(duì)端吞吐量不會(huì)隨著網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器400數(shù)量增大而減小。這使得體系結(jié)構(gòu)可以攀升(scale)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如上所述，通過(guò)對(duì)各個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器配置在三個(gè)不同信道上的三個(gè)回程無(wú)線電來(lái)支持有效的攀升。假設(shè)使用802.11a無(wú)線電，各個(gè)回程無(wú)線電的吞吐量高達(dá)54Mbps。因?yàn)橥恍诺郎系娜齻€(gè)相鄰回程無(wú)線電由回程WLAN構(gòu)成并且共享帶寬，所以各個(gè)回程無(wú)線電的吞吐量大致為54Mbps的1/3。因?yàn)閺氐妆苊饬怂械南嗤瑹o(wú)線電分組中繼，所以中繼節(jié)點(diǎn)的吞吐量不會(huì)減半而是全部業(yè)務(wù)量(無(wú)論本地還是遠(yuǎn)程)，不會(huì)改變各個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器可用的端對(duì)端吞吐量。
例如，各個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器可用的端對(duì)端回程吞吐量T是T＝54Mbps×(1/3)×3＝54Mbps (1)注意在(1)中，各個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器可用的端對(duì)端吞吐量T是常量，與網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)n不相關(guān)。換言之，各個(gè)節(jié)點(diǎn)可用的端對(duì)端吞吐量是0(1)，這完全意味著該體系結(jié)構(gòu)攀升。應(yīng)該注意，雖然通常假定基于IEEE802.11的無(wú)線電，但本發(fā)明的本實(shí)施例絕不限于使用802.11無(wú)線電。如果發(fā)現(xiàn)有好處，則完全可以也使用高度靈活和無(wú)線電未知(radio-agnostic)的其它無(wú)線電技術(shù)。
網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)499不共享接入和回程的頻譜，進(jìn)一步改善了容量。如果使用基于IEEE 802.11的技術(shù)，則網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器400可以使用用于本地接入的802.11b/g無(wú)線電(例如無(wú)線電320)和用于網(wǎng)狀回程網(wǎng)絡(luò)的802.11a無(wú)線電(例如無(wú)線電310)。
圖5例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的示例性無(wú)線卡500的框圖。無(wú)線卡500可以用于膝上型計(jì)算機(jī)或者臺(tái)式計(jì)算機(jī)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，無(wú)線網(wǎng)卡500具有將該網(wǎng)卡500連接到計(jì)算機(jī)的外設(shè)部件互連(PCI)接口520。無(wú)線網(wǎng)卡500還具有與隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)模塊530和802.11控制器540相連接的處理器510。802.11控制器540使得網(wǎng)卡的處理器510可以與802.11天線550進(jìn)行通信。
圖6例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性無(wú)線路由器600的框圖。在圖6中，無(wú)線局域網(wǎng)路由器600使得用戶可以建立其自己的局域網(wǎng)。無(wú)線局域網(wǎng)路由器600可以是Wi-Fi路由器，例如路由器350。無(wú)線局域網(wǎng)路由器600具有與電源620、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)模塊630、以太網(wǎng)控制器640、以及802.11控制器650相連接的處理器610。以太網(wǎng)控制器640使得處理器610可以與以太網(wǎng)適配器660進(jìn)行通信。802.11控制器650使得處理器610可以與802.11天線670進(jìn)行通信。
圖7例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700的框圖。在圖7中，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700具有與電源720、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)模塊730、以及無(wú)線電控制器740相連接的處理器710。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700可以是諸如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器。無(wú)線電控制器740可以包括三個(gè)回程無(wú)線電控制器740a、740b、740c以及一個(gè)本地接入無(wú)線電控制器740d。各個(gè)回程無(wú)線電控制器740a、740b、740c使得處理器710可以與回程無(wú)線電天線750a、750b、750c進(jìn)行通信。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為了減小同信道干擾，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700使用120°扇形定向天線。本地接入無(wú)線電控制器740d使得處理器710可以與本地接入無(wú)線電天線750d進(jìn)行通信。雖然描述了三個(gè)無(wú)線電控制器，但是根據(jù)可用的路由器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300可以包括更多或更少的控制器。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700還可以包括使得能夠與因特網(wǎng)進(jìn)行通信的至少一個(gè)通信接口770(例如以太網(wǎng)接口)，并且用作網(wǎng)絡(luò)中其它網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的網(wǎng)關(guān)390。接口控制器760使得處理器710可以與接口770進(jìn)行通信。在另選實(shí)施例中，通信接口770是無(wú)線通信接口。此外，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700的部件可以彼此集成在一起。
圖8例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的示例性處理800的流程圖。在圖8中，網(wǎng)絡(luò)提供商可以通過(guò)以下操作來(lái)建立網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，首先將網(wǎng)絡(luò)部署的地理區(qū)域劃分成多個(gè)小區(qū)210，其中這些小區(qū)可以是六邊形的(802)。這種劃分是邏輯網(wǎng)絡(luò)表示，并非意味著定義實(shí)際的物理邊界。在各個(gè)六邊形小區(qū)中安裝至少一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器300(804)。當(dāng)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700最初加電時(shí)(例如在對(duì)其分配任何信道之前)，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700首先試圖使用其回程無(wú)線電750a、750b、750c在默認(rèn)信道上找到相鄰路由器(806)。
如果找到具有網(wǎng)關(guān)的任何相鄰路由器(808)，則網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700通過(guò)該相鄰路由器向網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360發(fā)送信道分配請(qǐng)求和它自己的配置信息(810)。網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360連接到網(wǎng)關(guān)390并且負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)(例如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)499)的信道分配。當(dāng)接收到來(lái)自網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700的信道分配請(qǐng)求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360使用存儲(chǔ)在其數(shù)據(jù)庫(kù)中的一組簡(jiǎn)單規(guī)則和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?lái)確定將哪些信道分配給該網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700。網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360隨后將信道分配發(fā)送給網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700(812)。
如果在特定的超時(shí)時(shí)間段之后，使用默認(rèn)信道未能找到具有到網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360的網(wǎng)關(guān)的相鄰路由器，則網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700自動(dòng)開(kāi)始掃描信道，試圖找到具有網(wǎng)關(guān)390的相鄰路由器，并且繼續(xù)嘗試直到成功(814)。在遞增部署(incremental deployment)期間可能發(fā)生這種情況。遞增部署典型地包括向由網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360已為其分配了信道的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器組成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)加入新的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的情況。在此情況下，新網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的相鄰路由器可能都不使用默認(rèn)信道。因此，新網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器700需要掃描信道以與其相鄰路由器進(jìn)行通信并找到具有到網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器360的網(wǎng)關(guān)的相鄰路由器。
圖9例示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的怎樣通過(guò)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組的示例性處理900。在圖9中，位于包括網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器(例如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401)的小區(qū)中的用戶220發(fā)送分組(902)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401接收該分組并且確定該分組的目的地是否是在其邊界411內(nèi)的用戶(904)。如果是，則將該分組發(fā)送到目的地計(jì)算機(jī)或者系統(tǒng)(910)。如果不是，則根據(jù)預(yù)定的路由表將該分組發(fā)送到相鄰小區(qū)412中的下一個(gè)適當(dāng)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器(906)。下一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器402接收該分組并且仿效與先前網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器401相同的確定處理(904)。
網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的這些實(shí)施例解決了在部署現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中遇到的許多問(wèn)題。本網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的一些優(yōu)勢(shì)包括但不限于可攀升性、容量、成本效率、靈活性、簡(jiǎn)單性、以及健壯性。本網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)通過(guò)使用多個(gè)無(wú)線電、利用基于小區(qū)的廣域?qū)拵Ц采w、并且使各個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器可用的端對(duì)端回程吞吐量保持在恒定水平(即，吞吐量不隨節(jié)點(diǎn)數(shù)增大而減小)，從而提供可攀升性。此網(wǎng)絡(luò)容量比現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的容量至少大一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且無(wú)需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)802.11MAC和硬件進(jìn)行任何改變就可以實(shí)現(xiàn)。此外，通過(guò)最小化部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)所需要的回程無(wú)線電數(shù)量，減小了成本。在另一實(shí)施例中，為了進(jìn)一步減小成本，可以使用具有一個(gè)接入無(wú)線電和一個(gè)回程無(wú)線電的更緊湊簡(jiǎn)單的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器作為邊緣節(jié)點(diǎn)或者將其用來(lái)結(jié)束網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
已經(jīng)公開(kāi)了一種用于創(chuàng)建和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的方法和系統(tǒng)。雖然已經(jīng)針對(duì)具體示例和子系統(tǒng)描述了本方法和系統(tǒng)，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，其并不限于這些具體示例或子系統(tǒng)，而是還可以擴(kuò)展到其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括以下步驟設(shè)置具有多個(gè)無(wú)線電的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器，其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器在覆蓋一地理區(qū)域的多個(gè)小區(qū)中的一小區(qū)中使用；以及向所述多個(gè)無(wú)線電分配信道，其中，這些信道是從多個(gè)信道中按使得可以在全部的所述多個(gè)小區(qū)中進(jìn)行信道重復(fù)使用的方式來(lái)選擇的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器包括在三個(gè)不同信道上的三個(gè)回程無(wú)線電；其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器位于具有六個(gè)相鄰小區(qū)的六邊形小區(qū)內(nèi)，各個(gè)相鄰小區(qū)具有相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器；并且其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器通過(guò)所述三個(gè)回程無(wú)線電與所述相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器進(jìn)行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟將所述三個(gè)不同信道中的一公共信道分配給第一相鄰小區(qū)內(nèi)的第一相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器和第二相鄰小區(qū)內(nèi)的第二相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器，其中，所述第一相鄰小區(qū)、所述第二相鄰小區(qū)和所述小區(qū)彼此相鄰；以及向所述第一相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器和所述第二相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器分配另加的信道，其中，所述另加信道不是所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的所述三個(gè)信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在不相鄰的小區(qū)中重復(fù)使用所述公共信道，其中，所述不相鄰小區(qū)與所述第一相鄰小區(qū)、所述第二相鄰小區(qū)、或者所述小區(qū)都不相鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器使用扇形定向天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述多個(gè)信道包括七個(gè)不重疊的信道。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括從網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器接收信道分配的步驟；并且，其中，分配信道的步驟進(jìn)一步包括對(duì)所述多個(gè)信道進(jìn)行掃描的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述地理區(qū)域包括邊緣小區(qū)，所述邊緣小區(qū)包括具有一個(gè)接入無(wú)線電和一個(gè)回程無(wú)線電的簡(jiǎn)單網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟當(dāng)所述多個(gè)信道不足以允許進(jìn)行信道重復(fù)使用時(shí)，關(guān)斷所述三個(gè)回程無(wú)線電中的一個(gè)或更多個(gè)回程無(wú)線電。
10.一種其上存儲(chǔ)有多個(gè)指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述多個(gè)指令當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟設(shè)置具有多個(gè)無(wú)線電的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器，其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器在覆蓋一地理區(qū)域的多個(gè)小區(qū)中的一小區(qū)中使用；以及向所述多個(gè)無(wú)線電分配信道，其中，這些信道是從多個(gè)信道中按使得可以在全部的所述多個(gè)小區(qū)中進(jìn)行信道重復(fù)使用的方式來(lái)選擇的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器包括在三個(gè)不同信道上的三個(gè)回程無(wú)線電；其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器位于具有六個(gè)相鄰小區(qū)的六邊形小區(qū)內(nèi)，各個(gè)相鄰小區(qū)具有相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器；并且其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器通過(guò)所述三個(gè)回程無(wú)線電與所述相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器進(jìn)行通信。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有附加指令，所述附加指令當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得所述計(jì)算機(jī)進(jìn)一步執(zhí)行以下步驟將所述三個(gè)不同信道中的一公共信道分配給第一相鄰小區(qū)內(nèi)的第一相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器和第二相鄰小區(qū)內(nèi)的第二相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器，其中，所述第一相鄰小區(qū)、所述第二相鄰小區(qū)和所述小區(qū)彼此相鄰；以及向所述第一相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器和所述第二相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器分配另加的信道，其中，所述另加信道不是所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的所述三個(gè)信道。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有附加指令，所述附加指令當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得所述計(jì)算機(jī)進(jìn)一步執(zhí)行以下步驟在不相鄰的小區(qū)中重復(fù)使用所述公共信道，其中，所述不相鄰小區(qū)與所述第一相鄰小區(qū)、所述第二相鄰小區(qū)、或者所述小區(qū)都不相鄰。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器使用扇形定向天線。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述多個(gè)信道包括七個(gè)不重疊的信道。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有附加指令，所述附加指令當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得所述計(jì)算機(jī)進(jìn)一步執(zhí)行從網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器接收信道分配的步驟；并且，其中，分配信道的步驟進(jìn)一步包括對(duì)所述多個(gè)信道進(jìn)行掃描的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述地理區(qū)域包括邊緣小區(qū)，所述邊緣小區(qū)包括具有一個(gè)接入無(wú)線電和一個(gè)回程無(wú)線電的簡(jiǎn)單網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有附加指令，所述附加指令當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得所述計(jì)算機(jī)進(jìn)一步執(zhí)行以下步驟當(dāng)所述多個(gè)信道不足以允許進(jìn)行信道重復(fù)使用時(shí)，關(guān)斷所述三個(gè)回程無(wú)線電中的一個(gè)或更多個(gè)回程無(wú)線電。
19.一種網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器，包括處理器；與所述處理器相連接的存儲(chǔ)器；以及連接所述處理器和存儲(chǔ)器的總線；其中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)由所述處理器執(zhí)行以向網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器中的多個(gè)無(wú)線電分配信道的指令，其中這些信道是從多個(gè)信道中按使得在覆蓋一地理區(qū)域的多個(gè)小區(qū)中到處可以進(jìn)行信道重復(fù)使用的方式來(lái)選擇的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的服務(wù)器，其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器包括在三個(gè)不同信道上的三個(gè)回程無(wú)線電；其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器位于具有六個(gè)相鄰小區(qū)的六邊形小區(qū)內(nèi)，各個(gè)相鄰小區(qū)具有相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器；并且其中，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器通過(guò)所述三個(gè)回程無(wú)線電與所述相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器進(jìn)行通信。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的服務(wù)器，其中，所述指令使得所述處理器可以執(zhí)行以下步驟將所述三個(gè)不同信道中的一公共信道分配給第一相鄰小區(qū)內(nèi)的第一相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器和第二相鄰小區(qū)內(nèi)的第二相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器，其中，所述第一相鄰小區(qū)、所述第二相鄰小區(qū)和所述小區(qū)彼此相鄰；以及，向所述第一相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器和所述第二相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器分配另加的信道，其中，所述另加信道不是所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器的所述三個(gè)信道。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的服務(wù)器，其中，所述指令使得所述處理器可以在不相鄰的小區(qū)中重復(fù)使用所述公共信道，其中所述不相鄰小區(qū)與所述第一相鄰小區(qū)、所述第二相鄰小區(qū)、或者所述小區(qū)都不相鄰。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的服務(wù)器，其中，所述多個(gè)信道包括七個(gè)不重疊的信道。
24.一種網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器，包括處理器；與所述處理器相連接的存儲(chǔ)器；多個(gè)無(wú)線電；以及連接所述處理器和存儲(chǔ)器的總線；其中，所述多個(gè)無(wú)線電被分配有信道，并且，這些信道是從多個(gè)信道中按使得在覆蓋一地理區(qū)域的多個(gè)小區(qū)中到處可以進(jìn)行信道重復(fù)使用的方式來(lái)選擇的。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的服務(wù)器，其中，所述多個(gè)無(wú)線電包括在三個(gè)不同信道上的三個(gè)回程無(wú)線電，這三個(gè)回程無(wú)線電位于具有六個(gè)相鄰小區(qū)的六邊形小區(qū)中，各個(gè)相鄰小區(qū)具有相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器；并且其中，所述多個(gè)無(wú)線電通過(guò)所述三個(gè)回程無(wú)線電與所述相鄰網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器進(jìn)行通信。
全文摘要
公開(kāi)了一種創(chuàng)建和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括以下步驟設(shè)置具有多個(gè)無(wú)線電的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器。該網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由器在覆蓋一地理區(qū)域的多個(gè)小區(qū)中的一小區(qū)中使用。為所述多個(gè)無(wú)線電分配信道。這些信道是從多個(gè)信道中按使得可以在全部的所述多個(gè)小區(qū)中進(jìn)行信道重復(fù)使用的方式來(lái)選擇的。
文檔編號(hào)H04L12/24GK1823504SQ200580000836
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者趙福勇, 王曉東, 吳方 申請(qǐng)人:阿德利亞科技(北京)有限責(zé)任公司