可动态设置两个无线节点装置之间的资料传送路径的无线网状网路

摘要

本发明提出一种无线网状网路，该无线网状网路包含：一来源无线节点装置、一目标无线节点装置、以及至少一个邻近无线节点装置。来源无线节点装置设置成可在一第一频段与一第二频段中进行信号传输。目标无线节点装置设置成可在第一频段与第二频段中进行信号传输。一或多个邻近无线节点装置皆设置成可在第一频段与第二频段中进行信号传输。来源无线节点装置测量第一频段的一收信强度值、第一频段的收信强度值的一变化率、以及第二频段的收信强度值的变化率，并根据测量结果动态设置从来源无线节点装置至目标无线节点装置的一资料传送路径。

说明书

技术领域

本发明涉及无线网状网路(wireless mesh network)的技术，尤指一种可动态设置资料传送路径的无线网状网路及其方法。

背景技术

无线网状网路是由复数个无线节点装置以网状拓朴方式架构而成的通信网路。在运作时，无线网状网路中的每个无线节点装置必需找出一条适合的资料传送路径，以将资料传送至另一个无线节点装置。

虽然越来越多的无线节点装置具有可在两个不同频段(例如，5GHz与2.4GHz)传输信号的通信电路，但传统的无线节点装置在选择资料传送路径时，只会考虑在同一频段中的信号路径。这是因为一旦把跨频段的通信也纳入考虑的话，资料传送路径的选择过程将会变得相当复杂。因此，很显然无线节点装置所选择的资料传送路径，通常不是无线网状网路中最好的路径，因而局限了无线网状网路的整体效能。

发明内容

有鉴于此，如何降低无线网状网路在多(两)个不同的频段中选择资料传送路径所需的运算量，实为有待解决的问题。

本说明书提供一种无线网状网路的实施例，其包含：一来源无线节点装置，包含：一第一无线通信电路，设置成在一第一频段中进行信号传输；一第二无线通信电路，设置成在一第二频段中进行信号传输；以及一第一控制电路，耦接于该第一无线通信电路与该第二无线通信电路；一目标无线节点装置，设置成可在该第一频段与该第二频段中进行信号传输；以及一或多个邻近无线节点装置，皆设置成可在该第一频段与该第二频段中进行信号传输；其中，该第一控制电路设置成进行以下运作：测量该第一无线通信电路的一收信强度值，以产生该第一频段所对应的一当前信号强度值；若该当前信号强度值小于一临界强度值，则测量该第一无线通信电路的收信强度值的一变化率，以产生一第一测量值；测量该第二无线通信电路的收信强度值的一变化率，以产生一第二测量值；根据该第一测量值与该第二测量值决定出一目标信号强度值；以及根据该当前信号强度值与该目标信号强度值两者的相对大小，动态设置从该来源无线节点装置至该目标无线节点装置的一资料传送路径。

本说明书提供一种用于一无线网状网络的传输控制方法，该无线网状网络包含有一来源无线节点装置、一目标无线节点装置以及一或多个邻近无线节点装置，其中，该来源无线节点装置、该目标无线节点装置以及该邻近无线节点装置设置成可在一第一频段与一第二频段中进行信号传输，该传输控制方法包含：该来源无线节点装置测量在该第一频段的一收信强度值，以产生该第一频段所对应的一当前信号强度值；若该当前信号强度值小于一临界强度值，则测量在该第一频段的收讯强度值的一变化率，以产生一第一测量值；该来源无线节点装置测量在该第二频段的一收信强度值的一变化率，以产生一第二测量值；该来源无线节点装置根据该第一测量值与该第二测量值决定出一目标信号强度值；以及根据该当前信号强度值与该目标信号强度值两者的相对大小，动态设置从该来源无线节点装置至该目标无线节点装置的一数据传送路径。

上述实施例的优点之一，是来源无线节点装置会监测两个不同频段的无线环境，以动态地决定出目标信号强度值，并根据当前信号强度值与目标信号强度值的比较结果，来决定资料传送路径的选择策略。

上述实施例的另一优点，是来源无线节点装置在决定资料传送路径时，不需要耗费大量的运算资源与电量来比较所有可能的资料传送路径的评估结果，所以能简化资料传送路径的选择流程，因此能在提升来源无线节点装置的资料传送路径的选择速度与选择效率的同时，大幅降低来源无线节点装置的运算负担与电量消耗。

本发明的其他优点将搭配以下的说明和图式进行更详细的解说。

附图说明

图1为本发明一实施例的无线网状网路简化后的功能方块图。

图2为图1的无线网状网路中的部分无线节点装置简化后的功能方块图。

图3为本发明一实施例的来源无线节点装置的两个不同频段简化后的特征线示意图。

【符号说明】

100…无线网状网路(wireless mesh network)

111、112、113、114、115、116、117、118…无线节点装置(wireless node)

211…第一无线通信电路(first wireless communication circuit)

213…第二无线通信电路(second wireless communication circuit)

215…第一控制电路(first control circuit)

217、219、227、229、237、239…天线(antenna)

221…第三无线通信电路(third wireless communication circuit)

223…第四无线通信电路(fourth wireless communication circuit)

225…第二控制电路(second control circuit)

231…第五无线通信电路(fifth wireless communication circuit)

233…第六无线通信电路(sixth wireless communication circuit)

235…第三控制电路(third control circuit)

310…第一特征线(first characteristic line)

312、314、316…线段(segment)

320…第二特征线(second characteristic line)

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

以下将配合相关图式来说明本发明的实施例。在图式中，相同的标号表示相同或类似的元件或方法流程。

图1为本发明一实施例的无线网状网路100简化后的功能方块图。无线网状网路100包含以固定的或动态的网状拓朴方式架构而成的复数个无线节点装置，例如，图1中的示例性无线节点装置111～118。无线网状网路100中所布署的无线节点装置的数量，取决于实际应用的需求，而不局限于一特定数量。

无线网状网路100中的每个无线节点装置皆可在两个不同频段(例如，5GHz与2.4GHz)中传送与接收信号。在本实施例中，无线网状网路100中的所有无线节点装置可具有类似的主电路架构。

例如，图2为图1的无线网状网路100中的无线节点装置111、112、以及113简化后的功能方块图。如图2所示，无线节点装置111包含一第一无线通信电路211，设置成可透过天线217在5GHz频段收发信号；一第二无线通信电路213，设置成可透过天线219在2.4GHz频段收发信号；以及一第一控制电路215，耦接于第一无线通信电路211与第二无线通信电路213，并设置成控制无线节点装置111的运作。实作上，天线217与219可用分离的天线元件来实现，也可以整合在一起。

无线节点装置112包含一第三无线通信电路221，设置成可透过天线227在5GHz频段收发信号；一第四无线通信电路223，设置成可透过天线229在2.4GHz频段收发信号；以及一第二控制电路225，耦接于第三无线通信电路221与第四无线通信电路223，并设置成控制无线节点装置112的运作。相仿地，天线227与229可用分离的天线元件来实现，也可以整合在一起。

无线节点装置113包含一第五无线通信电路231，设置成可透过天线237在5GHz频段收发信号；一第六无线通信电路233，设置成可透过天线239在2.4GHz频段收发信号；以及一第三控制电路235，耦接于第五无线通信电路231与第六无线通信电路233，并设置成控制无线节点装置113的运作。实作上，天线237与239可用分离的天线元件来实现，也可以整合在一起。

实作上，每个无线通信电路211、213、221、223、231、以及233被设计为可同时运作且可各自独立运作。故，皆可用可支援相应频段的通信标准的各种合适的无线收发电路来实现。每个控制电路215、225、以及235皆可用一或多个微控制器、微处理器、或其他具有运算与资料处理能力的特殊应用积体电路(ASICs)来实现。

无线网状网路100中的其余无线节点装置的主电路架构，都与前述图2所示的无线节点装置111、112、以及113相似。然而，不同的无线节点装置在实作上可设置不同的额外电路元件。亦即，本发明并不限定所有的无线节点装置都要有完全相同的电路架构。

在运作时，无线网状网路100中的每个无线节点装置在运作的过程中可能需要传送资料至另一个无线节点装置。在此情况下，无线节点装置必需找出一条适合的资料传送路径来将资料传送至另一个无线节点装置。

在以下说明中，需要传输资料的无线节点装置称为一来源无线节点装置，而前述资料所指向的目的地无线节点装置称为一目标无线节点装置。另外，位于来源无线节点装置的无线信号通信范围内的无线节点装置称为邻近无线节点装置。基于网状网路拓扑的性质，无线网状网路100中的每个无线节点装置皆可在需要传送资料至另一个无线节点装置时，扮演一来源无线节点装置的角色，并可在接收另一个无线节点装置传来的资料时，扮演一目标无线节点装置的角色。

众所周知，个别无线节点装置的无线信号环境可能会随着时间变化。当无线网状网路100中的某一个无线节点装置扮演来源无线节点装置的角色时，该来源无线节点装置在选择资料传送路径时，会将不同频段的无线信号环境同时纳入考虑，这与习知技术有所不同。

具体而言，来源无线节点装置会监测不同频段(例如，本实施例中的5GHz频段与2.4GHz频段)中的无线信号环境的变化，并在需要选择用于传送资料的资料传送路径时，将监测的结果纳入考虑。

如前所述，无线网状网路100中的每个无线节点装置皆可在两个不同频段中传送与接收信号。这表示每个无线节点装置皆可透过5GHz频段或2.4GHz频段来传输资料。因此，来源无线节点装置与目标无线节点装置之间的资料传送路径，可以用5GHz频段中的一或多个传送点来形成、可以用2.4GHz频段中的一或多个传送点来形成，或是可以用5GHz频段中的一或多个传送点与2.4GHz频段中的一或多个传送点的组合来形成。由前述可知，来源无线节点装置与目标无线节点装置之间存在许多可能的资料传送路径可供选择，且当涉及的无线节点装置的数量愈多，可能的资料传送路径的数量也会愈多。

然而，很明显地，无线节点装置如果对所有可能的资料传送路径都进行评估，并将所有可能的资料传送路径的评估结果进行比较，将会非常耗费无线节点装置的运算资源与电量。

为了降低所需的运算负担与电量消耗，无线网状网路100中的来源无线节点装置会采用较经济的策略来选择资料传送路径。为说明起见，在此假设来源无线节点装置为无线节点装置111，并假设目标无线节点装置为无线节点装置112。在此并假设目标无线节点装置112与无线节点装置113～116都位在第一无线通信电路211的无线通信范围内。在此情况下，无线节点装置113～116属于来源无线节点装置111的邻近无线节点装置。

在来源无线节点装置111运作的期间，第一控制电路215会动态测量第一无线通信电路211的收信强度值，以产生5GHz频段所对应的一当前信号强度值。例如，第一控制电路215可测量目标无线节点装置112传送给第一无线通信电路211的信标信号或其他广播信号的信号强度值，并产生一相应的信号强度值指标来代表5GHz频段所对应的当前信号强度值。

另外，第一控制电路215也会动态测量第一频段(例如，本实施例中的5GHz频段)与第二频段(例如，本实施例中的2.4GHz频段)的无线环境，以取得第一频段的特征线以及第二频段的特征线。换句话说，第一频段的特征线可用以表示第一频段当前的无线环境，而第二频段的特征线则可用以表示第二频段当前的无线环境。

例如，第一控制电路215可动态测量第一无线通信电路211的收信强度值的变化率，以产生用来代表5GHz频段的无线信号环境的稳定程度的一第一测量值。同时，第一控制电路215可动态测量第二无线通信电路213的收信强度值的变化率，以产生用来代表2.4GHz频段的无线信号环境的稳定程度的一第二测量值。

实作上，前述的当前信号强度值可为第一无线通信电路211的收信强度值的一移动平均值。第一测量值可为第一无线通信电路211的收信强度值的变化率的一移动平均值。相仿地，第二测量值可为第二无线通信电路213的收信强度值的变化率的一移动平均值。

请参考图3，图3为本发明一实施例的来源无线节点装置111的两个不同频段简化后的特征线示意图。

在图3中，第一特征线310代表5GHz频段所对应的路径成本指标与收信强度值两者之间的特性关系。第二特征线320代表2.4GHz频段所对应的路径成本指标与收信强度值两者之间的特性关系。第一特征线310是由线段312、线段314、以及线段316所形成的一折线，而第二特征线320则是一直线。SSt代表一临界强度值的大小，其对应于线段312与线段314的相交点的信号强度值。TSS代表一目标信号强度值的大小，其对应于第一特征线310与第二特征线320的相交点的信号强度值。

在图3的实施例中，倘若当前信号强度值大于临界强度值，则表示来源无线节点装置111与目标无线节点装置112之间的5GHz频段的无线环境的信号够强且够理想。在此情况下，5GHz频段所对应的路径成本指标与收信强度值两者之间的特性关系可用下列算式来表示：

路径成本指标＝SH–Wss*Rssi 算式(1)

其中，SH代表在当前信号强度值大于临界强度值时，5GHz频段所对应的一常数项；Wss代表在当前信号强度值大于临界强度值时，5GHz频段所对应的信号强度值的变化率；而Rssi则代表5GHz频段所对应的收信强度值。

前述算式(1)可用第一特征线310的线段312来表示，如图3所示。

另一方面，倘若当前信号强度值小于临界强度值，则表示在来源无线节点装置111与目标无线节点装置112之间的5GHz频段的无线环境的信号相对微弱且可能不是很理想。在此情况下，5GHz频段所对应的路径成本指标与收信强度值两者之间的特性关系可用下列算式来表示：

路径成本指标＝SWH–Wws*Rssi 算式(2)

其中，SWH代表在当前信号强度值小于临界强度值时，5GHz频段所对应的一常数项；而Wws代表在当前信号强度值小于临界强度值时，5GHz频段所对应的信号强度值的变化率。

前述算式(2)可用第一特征线310的线段314与316来表示，如图3所示。

在图3的实施例中，2.4GHz频段所对应的路径成本指标与收信强度值两者之间的特性关系可用下列算式来表示：

路径成本指标＝SL–Ws*Rssi 算式(3)

其中，SL代表2.4GHz频段所对应的一常数项；而Ws代表2.4GHz频段所对应的信号强度值的变化率。

算式(2)中的常数项SWH的大小，会大于前述算式(3)中的常数项SL的大小。

由前述说明可知，在本实施例中，前述算式(1)中的Wss也代表第一无线通信电路211在当前信号强度值大于临界强度值时的信号强度值的变化率；前述算式(2)中的Wws也代表第一无线通信电路211在当前信号强度值小于临界强度值时的信号强度值的变化率；而前述算式(3)中的Ws也代表第二无线通信电路213的信号强度值的变化率。

在图3中，路径成本指标愈低，代表无线信号环境愈好。如图3所示，5GHz频段的路径成本指标与所对应的收信强度值具有一折线关系。在当前信号强度值大于目标信号强度值时，第一特征线310会在第二特征线320下方，这代表5GHz频段的当前无线信号环境相对上比2.4GHz频段的当前无线信号环境好。另一方面，在当前信号强度值小于目标信号强度值时，第一特征线310会在第二特征线320上方，这代表5GHz频段的当前无线信号环境相对上比2.4GHz频段的当前无线信号环境差。

因此，当来源无线节点装置111需要传送资料至目标无线节点装置112时，倘若当前信号强度值大于临界强度值的大小SSt，则第一控制电路215可直接选择利用5GHz频段中的一单一传送点来形成从来源无线节点装置111至目标无线节点装置112的资料传送路径。亦即，第一控制电路215会控制第一无线通信电路211透过天线217将资料直接传送至目标无线节点装置112，而无需使用其他节点装置作为中介。

另一方面，倘若当前信号强度值的大小小于临界强度值的大小SSt，则第一控制电路215可计算目标信号强度值的大小TSS，并将当前信号强度值的大小与目标信号强度值的大小TSS进行比较，以决定资料传送路径的选择策略。

具体而言，由前述算式(2)与算式(3)可以得知，5GHz频段在目标信号强度值下所对应的路径成本指标可用下列算式来表示：

SWH–Wws*TSS＝SL–Ws*TSS 算式(4)

将算式(4)进行移项后可获得下列算式：

TSS＝SWH–SL/Wws-Ws 算式(5)

由上述算式(5)可以得知，在当前信号强度值的大小小于临界强度值的大小SSt时，第一控制电路215可根据5GHz频段所对应的信号强度值的变化率(亦即，Wws)与2.4GHz频段所对应的信号强度值的变化率(亦即，Ws)，计算出目标信号强度值的大小TSS。

在大多数情况下，目标信号强度值会小于临界强度值。

在本实施例中，倘若当前信号强度值的大小大于目标信号强度值的大小TSS，则第一控制电路215可选择利用5GHz频段中的一或多个传送点来形成从来源无线节点装置111至目标无线节点装置112的资料传送路径，且无须考虑2.4GHz频段中的其他可能的资料传送路径。例如，第一控制电路215可控制第一无线通信电路211透过天线217直接传送资料至目标无线节点装置112，而无需利用其他节点装置作为中介。或者，第一控制电路215可控制第一无线通信电路211将资料传送至邻近无线节点装置113～116中的其中一个，并请求该邻近无线节点装置直接或间接将资料透过5GHz频段传送至目标无线节点装置112。

倘若当前信号强度值的大小小于目标信号强度值的大小TSS，则第一控制电路215可选择利用2.4GHz频段中的一或多个传送点来形成从来源无线节点装置111至目标无线节点装置112的资料传送路径，且无须考虑5GHz频段中的其他可能的资料传送路径。例如，第一控制电路215可控制第二无线通信电路213透过天线219直接传送资料至目标无线节点装置112，而无需利用其他节点装置作为中介。或者，第一控制电路215可控制第二无线通信电路213将资料传送至邻近无线节点装置113～116中的其中一个，并请求该邻近无线节点装置直接或间接将资料透过2.4GHz频段传送至目标无线节点装置112。

来源无线节点装置111可根据两个频段的无线信号环境的最新情况，适时改变前往目标无线节点装置112的资料传送路径。

为避免资料传送路径的切换过于频繁，第一控制电路215可对前往目标无线节点装置112的当前的资料传送路径的持续使用时间设置一预定时限，且在该预定时限内都不会更换当前的资料传送路径。如此一来，便可避免对资料传送路径做不必要的更换。

由前述说可知，来源无线节点装置111的第一控制电路215会监测5GHz频段与2.4GHz频段两者的无线环境，以动态地决定该目标信号强度值，并根据当前信号强度值与目标信号强度值的比较结果，来决定资料传送路径的选择策略。

透过这种方式，来源无线节点装置111便得以将两个不同频段的无线信号环境同时纳入考虑，而不需要耗费大量的运算资源与电量来比较所有可能的资料传送路径的评估结果。

如此一来，前述的方法不仅能简化资料传送路径的选择流程，也能在提升来源无线节点装置111的资料传送路径的选择速度与选择效率的同时，大幅降低来源无线节点装置111的运算负担与电量消耗。

无线网状网路100中其余的无线节点装置在需要传送资料至其他无线节点装置时，可采用前述的方式来选择资料传送路径。

在说明书及申请专利范围中使用了某些词汇来指称特定的元件，而本领域内的技术人员可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及申请专利范围并不以名称的差异来做为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来做为区分的基准。在说明书及申请专利范围中所提及的「包含」为开放式的用语，应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或通过其它元件或连接手段间接地电性或信号连接至第二元件。

在说明书中所使用的「和/或」的描述方式，包含所列举的其中一个项目或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的含义。

以上仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。