用于具有部分不相交路径的多通道发现的方法与流程

本发明一般涉及无线通信网络，并且更具体地涉及诸如蓝牙网状网络的网状网络中的数据消息的转发的改进。

背景技术：

1、蓝牙tm通常指可用于在2.4-ghz工业、科学和医疗ism频带中使用无线电传输和接收在短距离上在设备之间交换数据的标准化技术组。蓝牙标准的颁布和管理是由蓝牙sig的各种委员会完成，超过30,000个公司是蓝牙sig的成员。

2、蓝牙低功耗le是在2010年首先由蓝牙特殊利益集团sig标准化的特定版本的蓝牙技术。蓝牙le通常以可容许比例如更传统的蓝牙应用更低速率的通信的低功率应用为目标。此外，蓝牙le适合于在存储器和计算资源方面受限的便宜的设备。

3、即使如此，蓝牙le利用在40个信道上发送数据的稳健的跳频扩展频谱方法。此外，蓝牙le兼容无线电包括支持从125kb/s至2mb/s的数据速率、从1mw至100mw的多个功率水平、以及多个安全性选项的多个物理层(phy)选项。

4、蓝牙le还支持多个网络拓扑，包括用于在两个设备之间建立一对一(1:1)通信的常规点对点拓扑。另外，蓝牙le支持广播(一对多，或1：m)设备通信。广播拓扑可以用于局部信息共享和用于位置服务，诸如零售兴趣点信息、室内导航和寻路、和物品/资产跟踪。

5、最后，蓝牙le支持可用于建立多对多(m：m)设备通信的网状拓扑。基于蓝牙le的网状拓扑可以使能创建大规模设备网络，诸如用于其中几十、几百、或几千个设备需要彼此可靠并且安全通信的控制、监测、和自动化系统。在蓝牙le网状拓扑中，网状网络中的每个设备可以潜在地与网状网络中的每个其它设备通信。通信使用消息实现，并且设备可以将消息中继到其它设备，使得端到端通信范围延伸远超过每个单独设备的无线电范围。

6、作为蓝牙le网状网络的一部分的设备常常被称为“节点”，而不作为网状的一部分的其它设备(例如，即使在网状的范围内)常常被称为“未配网设备(unprovisioneddevice)”。将未配网设备转换为节点的过程常常被称为“配网(provisioning)”，而负责将节点添加到网络并且配置其行为的设备常常被称为“配网者(provisioner)”。配网是导致未配网设备处理一系列加密密钥并且为配网者所知的安全过程，诸如平板电脑或者智能电话。

7、如上文所提到的，蓝牙网状网络中的通信是“面向消息的”，并且定义了各种消息类型。例如，当节点需要查询其它节点的状态或者需要以某种方式控制其它节点时，其可以发送适合类型的消息。如果节点需要将其状态报告给其它节点，则其可发送适合类型的消息。消息必须从一个地址发送到另一地址。蓝牙网状拓扑支持三种不同类型的地址。单播地址唯一地标识单个元件(例如，设备可包括一个或多个元件)，并且单播地址在配网过程期间被分配给设备。组地址是表示一个或多个元件的多播地址。虚拟地址可跨越一个或多个节点分配给一个或多个元件。

8、为了进一步促进网状拓扑中的蓝牙le的使用，蓝牙sig在2017年7月颁布了网状协议规范。图1示出了如由蓝牙sig说明的基于蓝牙le的示例性分层网状架构。在顶部是模型层，其定义用于标准化典型用户场景的操作的模型，诸如用于照明和传感器的模型。模型层在包括蓝牙网状模型规范的其它蓝牙规范中进一步定义。基础模型层定义配置和管理网状网络要求的状态、消息、和模型。接入层定义更高层应用可如何使用上传输层。其定义应用数据的格式；其定义并且控制在上传输层中执行的应用数据加密和解密；并且其在将到来的应用数据转发给更高层之前检查到来的应用数据是否已经在正确的网络和应用密钥的上下文中接收。

9、传输层被再分成上传输层和下传输层。上传输层加密、解密、并且验证应用数据并且被设计为提供接入消息的机密性。其还定义在节点之间传输控制消息如何用于管理上传输层，包括何时由“朋友”特征使用。下传输层定义上传输层消息如何被分割并且被重新组装为多个下传输协议数据单元(pdu)以将大的上传输层消息递送到其它节点。其还定义管理分割和重新组装的单个控制消息。

10、网络层定义传输消息如何朝向一个或多个元件寻址。其定义允许传输pdu由承载层传输的网络消息格式。网络层决定是否中继/转发消息，接收它们用于进一步处理，或者拒绝它们。其还定义网络消息如何加密和验证。承载层定义网络消息如何在节点之间传输。存在定义的两个承载，广告承载和gatt承载。

11、在图1所示的示例性架构的底部是蓝牙le无线电层。图2示出了蓝牙网状网络与图1所示的蓝牙le架构的示例性集成。在图2中，阴影用于指示作为蓝牙le规范的一部分的框或层。在底部是蓝牙le物理(phy)和链路层，其典型地可以实现在蓝牙控制器中。链路层上面的层典型地可以实现在蓝牙主设备上。在图2的左边是可以独立于网状网络功能使用的蓝牙le的更高层。链路层上面的右边的非阴影框对应于图1所示的网状网络架构(加上配网)。以这种方式，(在图2中最顶部层处所示的)应用可以使用底层蓝牙le技术的网状和非网状功能两者。

12、当前，蓝牙网状网络基于使用在一组共享信道-广告信道上的广播的“泛洪”。充当蓝牙网状网络中的中继节点的节点扫描网状消息。当消息被检测并接收时，节点检查其是否是消息的目的地。消息可以通过重新发送它来在网状网络中转发，以使得节点的邻居可以接收它。借助于该分布式机制，消息从节点被转发到网络中的(一个或多个)节点，使得消息到达目的地。

13、如蓝牙网状规范的版本1.0中说明的，泛洪具有一些缺点，包括增加的干扰和能量消耗，特别地随着网络中的业务水平增加。如此，蓝牙网状规范的后续版本被期望实现将分组转发限于仅沿着朝向(一个或多个)预期接收机的特定路径发生的机制。这被期望在转发不帮助改进成功递送的概率的方向上减少业务量(并且因此减轻所提到的示例性缺点)。

14、图3示出了包括源节点(s)、目的地节点(d)、和多个中继节点的示例性网状网络(例如，蓝牙网状网络)中泛洪的消息。如在图3中可见，存在到达目的地(d)的消息的多个副本，从而经由该冗余度增加由d成功接收的机会。

15、在源与一个或多个目的地之间构建转发路径的一种已知技术是通过根据“自组织(ad hoc)按需距离向量(aodv)”的路径发现，诸如由因特网工程任务组(ietf)公开的请求评论rfc 3561中说明的。aodv可以利用动态链路条件的迅速适配确定到自组织网络内的目的地的单播路由，同时要求相对低的处理和存储器开销和低的网络利用。另外，aodv使用目的地序列号来促进免于环路，甚至在路由选择控制消息的异常递送之后。

16、更具体地，aodv方法借助于由始发者泛洪的路径请求(也被称为“路由请求”)消息和由目的地单播回来的路径应答(也被称为“路由应答”)消息建立路径。接收路径应答消息的中间中继将路径信息存储在转发表中并且有资格转发分组。序列号(也被称为“转发号”)随着每个新路径请求消息增加，并且如此，可以用于将新路径请求消息与在网络中已经转发的路径请求消息的副本区分。

17、图4示出了rfc 3561中说明的aodv路由协议中使用的路由请求(rreq)消息的示例性格式。在图4所示的格式中，源节点生成新序列号并且将其插入路径请求消息的“始发者序列号”字段中，利用相关值按需填充其它消息字段。注意，图4所示的最顶部的32位字包括跳跃计数字段和保留字段。类似地，图5示出了rfc 3561中说明的aodv路由协议中使用的路由应答(rrep)消息的示例性格式。在图5所示的格式中，“目的地序列号”可以对应于路径请求消息的序列号。注意，图5所示的格式中的最顶部的32位字也包括跳跃计数字段和保留字段。

18、最终，aodv选择源节点与目的地节点之间的单个路径，诸如图6所示的示例性网状网络中示出的。然而，由于蓝牙网状中使用的固有损耗介质接入技术和底层蓝牙le无线电的低占空比(用于减少能量消耗)，单个路径可能不足以维持保证的成功接收率。换句话说，在源与目的地之间可能需要多个路径，各种路径是至少部分地不相交和/或独立的。存在与根据这些要求建立多个路径有关的各种难题、问题、和/或缺点。

技术实现思路

1、本公开的实施例提供对无线网状网络中的节点之间的通信的特定改进，诸如通过提供用于经由网状网络中的多个中间节点在源节点与目的地节点之间建立多个(或冗余)独立路径的新颖技术。以这种方式，当使用在网状网络(例如，蓝牙网状网络)中时(例如，与现有单路径aodv发现相比较)实施例可以增加冗余度和/或可靠性，使得朝向目的地的成功消息递送的可能性在更宽范围的部署场景中改进。

2、本公开的一些示例性实施例包括用于无线网状网络中第一节点与第二节点之间的多通道路径发现的方法和/或过程。示例性方法和/或过程可由无线网状网络(例如，蓝牙网状网络)中的中间节点(例如，用户设备、无线设备、iot设备、蓝牙低功耗设备等或其组件)执行。

3、示例性方法和/或过程可包括：接收用于在第一节点与第二节点之间建立路径的路径请求，其中，路径请求包括与第一节点与第二节点之间的路径有关的节点计数信息。例如，路径请求可以是自组织按需距离向量(aodv)路由请求(rreq)消息。示例性方法和/或过程还可包括：确定接收的节点计数信息是否小于或等于对应于存储在中间节点的发现表中的第一节点与第二节点之间的路径的节点计数信息。

4、示例性方法和/或过程还可包括：如果确定接收的节点计数信息小于或等于存储的节点计数信息，则执行进一步的操作。在各种实施例中，进一步的操作可包括：利用接收的节点计数信息更新存储的节点计数信息，确定中间节点的转发表是否包括对应于第一节点与第二节点之间的路径的条目，和/或基于转发表是否包括条目来修改路径请求中的节点计数信息。

5、本公开的其它示例性实施例包括用于无线网状网络中第一节点与第二节点之间的多通道路径发现的其它方法和/或过程。示例性方法和/或过程可由无线网状网络(例如，蓝牙网状网络)中的中间节点(例如，用户设备、无线设备、iot设备、蓝牙低功耗设备等或其组件)执行。

6、这些示例性方法和/或过程可包括：接收用于建立用于第一节点与第二节点之间的路径的通道的通道请求，其中，通道请求包括与第一节点相关联的源地址和与第二节点相关联的目的地地址。示例性方法和/或过程还可包括：基于源地址和目的地地址，确定由中间节点存储的转发表是否包括对应于第一节点与第二节点之间经由中间节点的路径的条目。示例性方法和/或过程还可包括：如果确定转发表包括条目，则使包括条目的值增加，该值指示第一节点与第二节点之间经由中间节点的通道数。

7、在一些实施例中，示例性方法和/或过程还可包括：如果确定转发表不包括条目，则将条目添加到转发表，其中，添加的条目包括源地址、目的地地址、和指示第一节点与第二节点之间经由中间节点的通道数等于一的值。在一些实施例中，示例性方法和/或过程还可包括：将通道请求转发到无线网状网络中的一个或多个其它的节点。在一些实施例中，通道请求可以包括自组织按需距离向量(aodv)路由请求(rreq)消息。

8、其它示例性实施例包括被配置为执行对应于上文所描述的示例性方法和/或过程的各个的操作的无线网状网络节点(例如，用户设备、无线设备、iot设备、蓝牙低功耗设备或其组件)。其它示例性实施例包括存储程序指令的非暂态计算机可读介质，所述程序指令当由至少一个处理器执行时，将这样的节点配置为执行对应于上文所描述的示例性方法和/或过程的操作。

9、在阅读本公开的示例性实施例的以下详细说明之后，本公开的示例性实施例的这些和其它目标、特征和优点将变得清楚。