功率信息的获取/提供方法、装置及处理系统 【技术领域】
本发明涉及通信领域，特别是一种功率信息的获取/提供方法、装置及处理系统。
背景技术
无线网状网络或无线Mesh网络(Wireless Mesh Network，简称WMN)也称“多跳”网络，是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络。在传统的无线局域网(Wireless Local Area Network，简称WLAN)中，每个客户端均通过一条与接入点(Access Point，简称AP)相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的接入点，这种网络结构被称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为接入点和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。这种结构的最大好处在于：如果最近的节点由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据包可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止，这种网络结构被称为多跳网络。
无线Mesh网络主要由两类网络节点组成：Mesh路由器和Mesh客户端。采用无线Mesh网络作为接入网络时，Mesh客户端通过相邻的其他节点，以无线多跳的方式接入到因特网。一个无线Mesh网络的基础结构包括多个Mesh节点(Mesh Point，简称MP)、Mesh接入节点(Mesh Access MAP)、工作站(Station，简称STA)和Mesh网关节点(Mesh Portal Point，简称MPP)。其中MP为数据转发节点，MAP为带有接入功能的数据转发节点，MPP为网关节点。
在无线Mesh网络中，对Mesh路由器虽然没有能量限制，但也需要功率控制，目的是保证无线Mesh网络的连通性，控制网络干扰，提高频率复用率。适当的传输功率可以减小无线信道信号间干扰，提高频谱复用效率。与Mesh路由器不同，Mesh客户端一般是移动节点，节点的能量有限。因此，设计网络协议需要考虑功率的有效性。对于一些无线Mesh网络应用，实现功率控制将优化网络的连接性，提高网络性能。
而在无线Mesh网络中，进行有效的功率调节之前，必须获得相关节点充分的功率信息。现有的功率控制只是根据所获取的节点的功率信息对节点的功率进行的功率调整，但是节点的功率信息并未包含节点的邻居节点的功率信息即邻居节点的功率信息，导致了所进行的功率调整缺乏全局性，无法使得网络性能达到最优化。
【发明内容】
本发明实施例提供一种功率信息的获取/提供方法、装置及处理系统，能够充分获取本节点和邻居节点的功率信息，使得根据上述功率信息所进行的功率调整具有全局性，网络性能达到最优化。
本发明实施例提供了一种功率信息的获取方法，包括：
节点逐级调整节点的功率等级，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上向所述节点的每个邻居节点广播第一功率探测帧，以供每个邻居节点分别确认处于所述节点的第一探测范围，并分别记录包含所述第一探测范围的第一功率信息；
所述节点分别根据接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于所述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含所述第二探测范围的第二功率信息，所述第二功率探测帧为所述每个邻居节点分别逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在所述节点所在的信道上所发送的；
所述节点分别与每个邻居节点进行交互，获取每个邻居节点的第一功率信息。
本发明实施例提供了一种功率信息的提供方法，包括：
邻居节点根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于节点的第一探测范围，并分别记录包含所述第一探测范围的第一功率信息，所述第一功率探测帧为所述节点逐级调整节点的功率等级，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上所广播的；
所述邻居节点逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在所述节点所在的信道上向所述节点发送所述第二功率探测帧，以供所述节点分别确认处于所述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含所述第二探测范围的第二功率信息；
所述每个邻居节点分别与所述节点进行交互，向所述节点提供所述邻居节点的第一功率信息。
本发明实施例还提供了一种功率信息地获取装置，包括：
正向探测模块，用于逐级调整节点的功率等级，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上向所述节点的每个邻居节点广播第一功率探测帧，以供每个邻居节点分别根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于所述节点的第一探测范围，并分别记录包含所述第一探测范围的第一功率信息；
第一响应模块，用于分别根据接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于所述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含所述第二探测范围的第二功率信息，所述第二功率探测帧为所述每个邻居节点分别逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在所述节点所在的信道上所发送的；
信息获取模块，用于分别与每个邻居节点进行交互，获取每个邻居节点的第一功率信息。
本发明实施例还提供了一种功率信息的提供装置，包括：
第二响应模块，用于根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于节点的第一探测范围，并分别记录包含所述第一探测范围的第一功率信息，所述第一功率探测帧为所述节点逐级调整节点的功率等级，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上所广播的；
反向探测模块，用于逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在所述节点所在的信道上向所述节点发送所述第二功率探测帧，以供所述节点分别确认处于所述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含所述第二探测范围的第二功率信息；
信息处理模块，用于与所述节点进行交互，向所述节点提供所述第二响应模块所记录的所述邻居节点的第一功率信息。
本发明实施例又提供了一种功率信息的处理系统，包括节点和所述节点的邻居节点；其中，所述节点包括：
正向探测模块，用于逐级调整节点的功率等级，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上广播第一功率探测帧；
第一响应模块，用于分别根据接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于所述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含所述第二探测范围的第二功率信息；
信息获取模块，用于获取每个邻居节点的第一功率信息；
所述邻居节点包括：
第二响应模块，用于根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于所述节点的第一探测范围，并分别记录包含所述第一探测范围的第一功率信息；
反向探测模块，用于逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在所述节点所在的信道上向所述第一响应模块发送所述第二功率探测帧；
信息处理模块，用于向所述信息获取模块提供所述邻居节点的第一功率信息。
由上述技术方案可知，本发明实施例节点通过有秩序的正向探测和反向探测，以及与邻居节点所进行的信息交换，充分地获取了本节点和邻居节点的功率信息，即节点获得了双向的功率信息，使得根据上述功率信息所进行的功率调整具有全局性，网络性能达到最优化。
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
【附图说明】
图1为本发明实施例功率信息的获取方法的第一实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例功率信息的获取方法的第二实施例的流程示意图；
图3为本发明实施例功率信息的获取方法的第三实施例的流程示意图；
图4为本发明实施例功率信息的提供方法实施例的流程示意图；
图5为本发明实施例功率信息的获取装置实施例的结构示意图；
图6为本发明实施例功率信息的提供装置实施例的结构示意图；
图7为本发明实施例功率信息的处理系统实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
本发明实施例中的节点可以是运营商部署的设备，还可以是具有无线转发功能的用户终端设备。也就是说，本发明实施例中的节点可以包括所有具有无线转发功能的设备，也可以包括专门用于转发数据的MP、用于转发数据和接入用户的MAP以及与有线网络相连的MPP。
图1为本发明实施例功率信息的获取方法的第一实施例的流程示意图，如图1所示，本实施例可以包括以下步骤：
步骤101、节点逐级调整节点的功率等级，分别在节点的每个功率等级上进行正向功率探测，即依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上向上述节点的每个邻居节点广播第一功率探测帧。
每个邻居节点可以分别根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于上述节点的第一探测范围，并分别记录包含上述第一探测范围的第一功率信息；
步骤102、上述节点分别根据接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于上述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含上述第二探测范围的第二功率信息。
其中的第二功率探测帧为每个邻居节点分别逐级调整邻居节点的功率等级，分别在邻居节点的每个功率等级上进行反向功率探测，即依次以邻居节点的每个功率等级分别在所述节点所在的信道上所发送的；
步骤103、上述节点分别与每个邻居节点进行交互，获取每个邻居节点的第一功率信息。
本实施例中的第一功率探测帧和第二功率探测帧可以为一个新的管理帧，还可以是一个对已有管理帧进行扩展后所形成的新管理帧。
本实施例中，本节点通过有秩序的正向探测和邻居节点的反向探测，以及与邻居节点所进行的功率信息交换，充分地获取了本节点和邻居节点的功率信息，即节点获得了双向的功率信息，使得根据上述功率信息所进行的功率调整具有全局性，网络性能达到最优化。
图2为本发明实施例功率信息的获取方法的第二实施例的流程示意图，如图2所示，本实施例可以包括以下步骤：
步骤201、节点A侦听信道以等待信道空闲。
节点A初始功率设置为最大功率等级；
步骤202、节点A按照功率从大到小逐级调整功率，并在各个信道以每级功率向节点A的邻居节点广播第一功率探测帧，该第一功率探测帧中可以携带有请求被探测的标识。
例如：节点A一共存在3个功率等级，分别可以为：
等级1：2dBm；
等级2：3dBm；
等级3：4dBm。
节点A先将功率等级调整到等级3，在各个信道以等级3所示的功率向节点A的邻居节点广播第一功率探测帧；再将功率等级调整到等级2，在各个信道以等级2所示的功率向节点A的邻居节点广播第一功率探测帧；最后将功率等级调整到等级1，在各个信道以等级1所示的功率向节点A的邻居节点广播第一功率探测帧。
可替换地，本步骤中节点A还可以按照功率从小到大逐级调整功率。优选地，为从大到小调整功率等级，因为一开始以最大功率发送可以把信道占用下来，从而减少碰撞。
其中的第一功率探测帧拥有和其它管理帧一样的帧头结构，包括表示占用信道时间的帧时间(duration)域等。帧时间域的具体数值可以由下述方法确定：功率等级数×(包时长+帧时间间隔+RTS时长+CTS时长)；第一功率探测帧的帧体结构可以如下表所示：
帧域 描述 ProbeReq 请求被探测标志
LocalAddr 本节点地址 Current Power Level index 本功率等级 Current Power Level 本功率大小
可选地，本步骤之后，节点A还可以将功率等级调回初始功率等级；
步骤203、节点A的邻居节点接收到不同功率等级的第一功率探测帧后，分别根据所接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于上述节点的第一探测范围，并分别记录包含上述第一探测范围的第一功率信息。
例如：节点A的邻居节点B能够侦听到以等级2所示的功率所广播的第一功率探测帧，而没有侦听到以等级3所示的功率所广播的第一功率探测帧，那么邻居节点B则可以确定处于节点A的等级2与等级3所示的功率之间，即第一探测范围为3dBm～4dBm；
步骤204、节点A的邻居节点在上述帧时间域所指示的时间结束后，退避一段随机时间开始竞争信道。
其中，竞争信道可以采用双向握手形式，从而可以避免隐藏终端问题，例如：采用以最大功率发送请求发送-允许发送(Request to Send-Clear to Send，简称RTS-CTS)帧，目的地址为节点A的地址。
步骤205、竞争信道成功的邻居节点按照功率从大到小逐级调整功率，在节点A所在的信道上以每级功率向节点A单播发送第二功率探测帧。
例如：竞争信道成功的邻居节点一共存在3个功率等级，分别可以为：
等级1：2dBm；
等级2：3dBm；
等级3：4dBm。
节点A先将功率等级调整到等级3，在各个信道以等级3所示的功率向节点A单播发送第二功率探测帧；再将功率等级调整到等级2，在各个信道以等级2所示的功率向节点A单播发送第二功率探测帧；最后将功率等级调整到等级1，在各个信道以等级1所示的功率向节点A单播发送第二功率探测帧。
可替换地，本步骤中邻居节点还可以按照功率从小到大逐级调整功率；
步骤206、节点A接收到不同功率等级的第二功率探测帧后，分别根据所接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于上述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含上述第二探测范围的第二功率信息，并向上述邻居节点返回确认(ACK)帧。
例如：节点A能够侦听到竞争信道成功的邻居节点的邻居节点B以等级2所示的功率所发送的第二功率探测帧，而没有侦听到以等级3所示的功率所发送的第二功率探测帧，那么节点A则可以确定处于邻居节点B的等级2与等级3所示的功率之间，即第一探测范围为3dBm～4dBm。
可选地，本步骤之后，邻居节点还可以将功率等级调回初始功率等级；
步骤207、其它邻居节点等待信道空闲时继续依次竞争信道；
步骤208、节点A等待一段时间确定所有邻居节点都反向探测完成后，分别与每个邻居节点进行交互，节点A获取每个邻居节点的第一功率信息，以及邻居节点获取节点A的第二功率信息。
其中的第一功率信息以及第二功率信息可以包含在功率信息帧中进行传送，功率信息帧的格式可以如下表所示：
帧域 描述 LocalAddr 本节点地址 Forward Neighbor Number 前向邻居数目 Forward Power Level(#k) 前向功率等级 Forward Neighbor MAC Address(#k，#m) 前向邻居MAC地址 Backward Neighbor Number 反向邻居数目 Backward Power Level(#k) 反向功率等级 Backward Neighbor MAC Address(#k，#m) 反向邻居MAC地址
本步骤中的功率信息交换的过程可以采用多种形式，例如：可以采用广播更新的邻居节点的功率信息方式；也可以采用合适功率建立部分链路，在获得路由后采用单播交换的方式等等。交换的功率信息可以是全部功率信息，也可以是部分功率信息(例如：具有功率选择性)，根据局部算法策略有关。
本实施例在新节点加入网络的情况下，通过逐级进行功率探测，并采用竞争信道的方式，依次控制新节点的邻居节点进行反向拓扑信息收集的过程，以及相关帧内容。本实施例中的新节点和他的各个邻居节点都获取了相关邻居的功率等级信息，各节点可以根据交换后的功率信息确定本结点需要的数据传输功率，从而使得根据上述功率信息所进行的功率调整具有全局性，网络性能达到最优化。
图3为本发明实施例功率信息的获取方法的第三实施例的流程示意图，如图3所示，与上一实施例相比，本实施例中步骤208之后还可以包括以下步骤：
步骤301、节点A根据第一功率信息和第二功率信息以及预设功率调整策略确定所要调整的功率结果，并向每个邻居节点广播功率调整请求帧。
其中的功率调整请求帧的格式可以如下表所示：
类型 描述 Node MAC Address 节点的MAC地址 Regulatory Power Level 调整后的功率等级
步骤302、节点A根据接收到的邻居节点分别所返回的信道调整响应帧判断是否取消功率调整，如果是，则执行步骤303；否则执行步骤304；
步骤303、节点A向对应的邻居节点发送功率调整取消帧；
步骤304、节点A向对应的邻居节点发送功率调整通告帧，并执行相应的功率调整。
本实施例中节点A如果在固定时间内没有接收到表示拒绝的信道调整响应帧，则广播功率调整通告帧，并开始进行相应的功率调整，如果接收到表示拒绝的信道调整响应帧，则广播功率调整取消帧。
上述本发明实施例的功率信息的获取方法若节点需要退出，则该节点以最大功率向每个邻居节点广播退出帧，邻居节点接收到退出帧以后，把节点的相关信息从邻居节点的功率信息里删除，并广播邻居更新信息。然后可以同时进行重新决策功率调整，如果传输功率需要变化，等待随机时间后竞争信道，并同时广播发送调整信息。
进一步地，若有链路建立或断裂时，等待链路状态稳定一段时间后，节点根据预设规则检测是否发生所述邻居节点异常退出或移动的现象，如果是，则可以重新进行功率探测，即重新获取每个邻居节点的第一功率信息。可选地，按照预设策略，可以设置不再进行探测，例如：如果只有一条链路断裂，则节点也可以不再进行探测。
本实施例在节点正常退出的情况下，退出节点向邻居节点广播退出通告，并使邻居节点更新邻居节点的功率信息，以及相关帧内容；在节点异常退出或移动的情况下，等待链路稳定后触发再探测的过程。
本发明功率信息的获取方法的上述实施例中，通过采用从大到小的功率逐级探测，既减少了碰撞的可能，又提高了获取邻居节点的功率信息的效率；通过竞争信道的反向探测方法，避免了邻居节点同时广播而发生碰撞的概率；直接交换邻居节点的功率信息可以得到双向邻居关系，甚至包括部分或全部两跳以内的邻居关系，以及或者再交换邻居节点的功率信息可以携带除了功率以外的其它信息例如：业务流量等信息，使得功率调整有了比较客观的依据。
图4为本发明实施例功率信息的提供方法实施例的流程示意图，如图4所示，本实施例可以包括以下步骤：
步骤401、邻居节点根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于节点的第一探测范围，并分别记录包含上述第一探测范围的第一功率信息。
其中的第一功率探测帧为上述节点逐级调整节点的功率等级，分别在节点的每个功率等级上进行正向功率探测，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上所广播的；
步骤402、上述邻居节点逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在上述节点所在的信道上向上述节点发送上述第二功率探测帧。
上述节点可以分别根据接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于上述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含上述第二探测范围的第二功率信息；
步骤403、上述每个邻居节点分别与上述节点进行交互，向上述节点提供上述邻居节点的第一功率信息。
图5为本发明实施例功率信息的获取装置实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例可以包括正向探测模块51、第一响应模块52和信息获取模块53。其中，正向探测模块51用于逐级调整节点的功率等级，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上向所述节点的每个邻居节点广播第一功率探测帧，以供每个邻居节点分别根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于所述节点的第一探测范围，并分别记录包含所述第一探测范围的第一功率信息；第一响应模块52用于分别根据接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于所述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含所述第二探测范围的第二功率信息，所述第二功率探测帧为所述每个邻居节点分别逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在所述节点所在的信道上所发送的；信息获取模块53用于分别与每个邻居节点进行交互，获取每个邻居节点的第一功率信息。
本实施例中正向探测模块51按照功率从大到小逐级调整节点的功率等级，分别在节点的每个功率等级上进行正向功率探测，即依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上向上述节点的每个邻居节点广播第一功率探测帧。每个邻居节点可以分别根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于上述节点的第一探测范围，并分别记录包含上述第一探测范围的第一功率信息。每个邻居节点分别按照功率从大到小逐级调整邻居节点的功率等级，分别在邻居节点的每个功率等级上进行反向功率探测，即依次以邻居节点的每个功率等级分别在上述节点所在的信道上向上述节点发送第二功率探测帧。第一响应模块52分别根据接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于上述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含上述第二探测范围的第二功率信息。信息获取模块53分别与每个邻居节点进行交互，获取每个邻居节点的第一功率信息，以及邻居节点获取节点的第二功率信息。
本实施例中的节点和他的各个邻居节点都获取了相关邻居的功率等级信息，各节点可以根据交换后的功率信息确定本结点需要的数据传输功率，从而使得根据上述功率信息所进行的功率调整具有全局性，网络性能达到最优化。
进一步地，本实施例还可以包括功率调整模块54，用于根据所述第一功率信息和所述第二功率信息对所述节点的功率进行调整。
进一步地，功率调整模块54还可以用于当正向探测模块51完成正向功率探测后，将节点的功率等级调整回初始的功率等级。
图6为本发明实施例功率信息的提供装置实施例的结构示意图，如图6所示，本实施例可以包括第二响应模块61、反向探测模块62和信息处理模块63。其中，第二响应模块61用于根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于节点的第一探测范围，并分别记录包含上述第一探测范围的第一功率信息，上述第一功率探测帧为上述节点逐级调整节点的功率等级，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上所广播的；反向探测模块62用于逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在上述节点所在的信道上向上述节点发送上述第二功率探测帧，以供上述节点分别确认处于上述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含上述第二探测范围的第二功率信息；信息处理模块63用于与上述节点进行交互，向上述节点提供上述第二响应模块所记录的上述邻居节点的第一功率信息。
图7为本发明实施例功率信息的获取系统实施例的结构示意图，如图7所示，本实施例可以包括节点50和节点50的邻居节点60。其中，节点50可以包括正向探测模块51、第一响应模块52和信息获取模块53，正向探测模块51用于逐级调整节点的功率等级，依次以节点的每个功率等级分别在每个信道上广播第一功率探测帧；第一响应模块52用于分别根据接收到的不同功率等级的第二功率探测帧确认处于所述邻居节点的第二探测范围，并分别记录包含所述第二探测范围的第二功率信息；信息获取模块53用于获取每个邻居节点的第一功率信息。邻居节点60可以包括第二响应模块61、反向探测模块62和信息处理模块63，第二响应模块61用于根据接收到的不同功率等级的第一功率探测帧确认处于所述节点的第一探测范围，并分别记录包含所述第一探测范围的第一功率信息；反向探测模块62用于逐级调整邻居节点的功率等级，依次以邻居节点的每个功率等级分别在所述节点所在的信道上向第一响应模块52发送所述第二功率探测帧；信息处理模块63用于与信息获取模块53进行交互，向信息获取模块53提供所述邻居节点的第一功率信息，并获取所述节点的第二功率信息。
进一步地，本实施例中节点50还可以包括功率调整模块54，用于根据所述第一功率信息和所述第二功率信息对所述节点的功率进行调整。
进一步地，功率调整模块54还可以用于当正向探测模块51完成正向功率探测后，将节点的功率等级调整回初始的功率等级。
本实施例中的节点和各个邻居节点都获取了相关邻居的功率等级信息，各节点可以根据交换后的功率信息确定本结点需要的数据传输功率，从而使得根据上述功率信息所进行的功率调整具有全局性，网络性能达到最优化。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。