專利名稱：用于多跳網(wǎng)絡中建立的連接的快速/機會性分布式資源重新分配的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明一般涉及一種實施反應式路由選擇協(xié)議的多跳網(wǎng)絡，節(jié)點使用該協(xié)議來響應多跳網(wǎng)絡中的拓撲改變持續(xù)調(diào)整多跳網(wǎng)絡的資源，以優(yōu)化源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的性能。
相關技術說明多跳網(wǎng)絡(無線自組織網(wǎng)絡)固有的一個問題是它們具有隨時間改變的拓撲，因為節(jié)點是移動的，這可能導致為特定連接中繼業(yè)務的兩個節(jié)點之間的連接中斷。除了移動節(jié)點外還有若干其他導致拓撲隨時間改變的原因。例如，拓撲改變可能發(fā)生在甚至沒有節(jié)點移動的情況下，例如由無線電波在其上反射的移動物體所導致的變化或通信媒體的改變。這些拓撲改變包括例如，(本身和/或干擾信道的)信道變化、業(yè)務模式改變、發(fā)射模式改變和資源分配改變。為了適應這些拓撲改變，多跳網(wǎng)絡可以采用主動式路由選擇協(xié)議或反應式路由選擇協(xié)議。在采用主動式路由選擇協(xié)議的多跳網(wǎng)絡中，通常通過持續(xù)地更新節(jié)點之間的路由選擇路徑來調(diào)整拓撲改變。以及，在采用反應式路由選擇協(xié)議的多跳網(wǎng)絡中，首先在通常稱為路由發(fā)現(xiàn)階段的過程中建立節(jié)點之間的路由選擇路徑。一旦路徑建立完成，則轉(zhuǎn)到路由維持階段。面對拓撲改變時，該階段負責維持活動源/目的地對之間的路徑，例如當在朝目的節(jié)點的路徑上的兩個節(jié)點已經(jīng)移開太遠而導致連接中斷時，則調(diào)用路由修復過程(路由維持階段的部分)作為恢復操作來嘗試并修復節(jié)點之間的連接。如果該恢復操作未成功，則需要執(zhí)行新一輪的路徑發(fā)現(xiàn)。反應式路由選擇協(xié)議的例子包括在IETF MANET工作組內(nèi)開發(fā)的AODV(自組織按需距離矢量)和DSR(動態(tài)源路由選擇)，如下的文獻中對它們有描述·“自組織按需距離矢量路由選擇”(C.Perkins、E.M.Royer和S.R.Das，″Ad Hoc On-demand Distance Vector Routing″，RFC 3561，2003年7月)。
·“自組織無線網(wǎng)絡中的動態(tài)源路由選擇”(D.Johnson和D.Maltz，″Dynamic Source Routing in Ad Hoc Wireless Networks″，draft-ietf-manet-dsr-09.txt，2003年4月)。
這些文獻的內(nèi)容由此通過引用結合于本文。
雖然這些路由選擇協(xié)議一般表現(xiàn)不錯，但是它們?nèi)杂腥秉c，它們無法做到足以優(yōu)化兩個節(jié)點之間的連接的性能。因此，需要一種實施優(yōu)化兩個節(jié)點之間的連接的性能的新反應式路由選擇協(xié)議的多跳網(wǎng)絡。通過本發(fā)明的多跳網(wǎng)絡、節(jié)點和方法滿足該需求以及其他需求。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一種實施反應式路由選擇協(xié)議的多跳網(wǎng)絡，該協(xié)議使節(jié)點能夠響應多跳網(wǎng)絡內(nèi)的拓撲改變以分布式/機會性方式持續(xù)調(diào)整網(wǎng)絡資源，以優(yōu)化源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的性能。可以調(diào)整的資源的類型包括例如(1)路由；(2)信道；和/或(3)物理層參數(shù)。以及，可能發(fā)生的不同類型的拓撲改變包括例如(1)節(jié)點的移動；(2)源節(jié)點與目的節(jié)點之間的信道的質(zhì)量變化；(3)多跳網(wǎng)絡中業(yè)務模式的改變；(4)多跳網(wǎng)絡中發(fā)射模式(例如功率、波束賦形方向)的改變；以及(5)多跳網(wǎng)絡(100、400)中資源分配的改變。
附圖簡要說明可以參考以下詳細說明同時結合附圖來獲得對本發(fā)明的更全面的理解，圖中


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明具有實施反應式路由選擇協(xié)議的節(jié)點的示范多跳網(wǎng)絡的框圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明用于在圖1的多跳網(wǎng)絡內(nèi)實施反應式路由選擇協(xié)議的優(yōu)選方法的步驟的流程圖；圖3是根據(jù)圖2的方法中的步驟202可以從圖1的多跳網(wǎng)絡內(nèi)的活動節(jié)點發(fā)射的示范信標的框圖；以及圖4A-4D是說明可以使用反應式路由選擇協(xié)議來調(diào)整圖1的多跳網(wǎng)絡中源節(jié)點與目的節(jié)點之間的路由的不同方式的框圖。
附圖的詳細說明參考圖1，公開一種示范多跳網(wǎng)絡100的框圖，它具有實施根據(jù)本發(fā)明的方法200的反應式路由選擇協(xié)議的節(jié)點102a、102b、…、102q(示出17個)。如圖所示，多跳網(wǎng)絡100具有多個在無線媒體中操作的節(jié)點102a、102b、…、102q，其中在兩個節(jié)點(例如)102a與102m之間發(fā)送的業(yè)務稱為流104(示出1個)。始發(fā)傳輸在流104中的數(shù)據(jù)的節(jié)點稱為源節(jié)點102a，以及終接數(shù)據(jù)的節(jié)點稱為目的節(jié)點102m。在每個瞬時，多跳網(wǎng)絡100可以在任何兩個節(jié)點102a、102b、…、102q之間具有零個、一個或多個流104。每個流104在連接106中承載，其中示出節(jié)點102a與102m之間的僅一個連接106。應該認識到多個流104可以復用到連接106中，以及可以為每個源節(jié)點102a以及為每個目的節(jié)點102m建立多個連接106。此外，相同的源節(jié)點102a與目的節(jié)點102m可以具有多個連接106以及多個流104。限定每個連接106通過路徑108(路由)并由如下項表征(1)活動節(jié)點(例如)102a、102f、102h、102k、102l和102m的身份；(2)信道；以及(3)沿路徑108的鏈路參數(shù)。在本發(fā)明的替代實施例中，連接106由如下項表征(1)路徑108；(2)鏈路參數(shù)；以及(3)發(fā)射實例。后一種類型的連接106在時域中與非時隙發(fā)射相關聯(lián)，而前一種類型的連接106更面向TDMA(時分多址)、FDMA(頻分多址)以及OFDMA(正交頻分多址)。
如圖所示，路徑108由構成連接106的相鄰活動節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l和102m之間的較短鏈路組成。與沿路徑108的流104的發(fā)射相關聯(lián)的鏈路的參數(shù)由例如如下項表征(1)發(fā)射功率；(2)調(diào)制；(3)方向；以及(4)MIMO(多輸入多輸出)參數(shù)。以及，與沿路徑108的流104的接收相關聯(lián)的鏈路的參數(shù)可以包括例如有關天線陣列的調(diào)諧的信息，前提是這些參數(shù)被使用。每個連接106通常具有數(shù)據(jù)速率上限，以及流104可以使用可用的數(shù)據(jù)速率的一部分或全部帶寬。在彼此達到范圍內(nèi)的節(jié)點102a、102b、…、102q稱為鄰節(jié)點。術語“在達到范圍內(nèi)”有若干定義。例如，無論何時只要當在發(fā)送節(jié)點使用最大允許發(fā)射功率且不存在干擾節(jié)點時一個節(jié)點在接收時具有超過預定電平的平均SNR(信號噪聲比)，這些節(jié)點可以在彼此的“達到范圍內(nèi)”。最后，應該認識到多跳網(wǎng)絡100內(nèi)的通信是在通常為正交的分離信道上，因此應該不會彼此干擾。以及，節(jié)點102a、102b、…、102q中從一個信道改變到另一個信道稱為信道切換。
根據(jù)本發(fā)明，多跳網(wǎng)絡100內(nèi)的節(jié)點102a、102b、…、102q中的每個節(jié)點實施在前述常規(guī)反應式路由選擇協(xié)議之上顯著改進的反應式路由選擇協(xié)議(方法200)。同樣，像AODV和DSR的常規(guī)反應式路由選擇協(xié)議有無法做到足以優(yōu)化兩個節(jié)點之間的連接的性能的缺點。本發(fā)明的多跳網(wǎng)絡100通過實施一種新的反應式路由選擇協(xié)議(方法200)來解決該需要，該新反應式路由選擇協(xié)議響應多跳網(wǎng)絡100中的拓撲改變調(diào)整多跳網(wǎng)絡100中的一個或更多個資源，以優(yōu)化源節(jié)點102a與目的節(jié)點102m之間的連接106的性能?？梢哉{(diào)整的資源的類型包括例如(1)路由；(2)信道；和/或(3)物理層參數(shù)。以及，可能發(fā)生的不同類型的拓撲改變包括例如(1)節(jié)點102a、102b、…、102q的移動；(2)源節(jié)點102a與目的節(jié)點102m之間的信道的質(zhì)量變化(不一定僅限于正在為考慮的連接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的鏈路，而且還有可以替代使用的鏈路)；(3)多跳網(wǎng)絡100中業(yè)務模式的改變；(4)多跳網(wǎng)絡100中發(fā)射模式(例如功率、波束賦形方向)的改變；以及(5)多跳網(wǎng)絡100中資源分配的改變。以下參考圖2-4提供有關反應式路由選擇協(xié)議(方法200)的不同方面和特征的更詳細說明。
參考圖2，有說明用于在多跳網(wǎng)絡100內(nèi)實施反應式路由選擇協(xié)議的優(yōu)選方法200的步驟的流程圖。開始于步驟202，位于連接106內(nèi)的活動節(jié)點(例如)102a、102f、102h、102i、102l和102m發(fā)射含有連接106的一個或更多個性能測量的信標302(參見圖3)。在一個實施例中，可以一個幀304一次地生成信標302，信標包括控制部分306和TDMA數(shù)據(jù)承載部分308?？梢詫π艠?02指定小型時隙310，以便它將不會與從相鄰節(jié)點發(fā)射的信標302(未示出)沖突?？梢砸阅硞€功率電平和數(shù)據(jù)速率來發(fā)射信標302，以使在選擇該功率電平和數(shù)據(jù)速率的情況下信標302具有與由節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l和102m發(fā)送的其他消息一樣遠或比之更遠的達到。
信標302還包括普通廣播部分312和連接特定部分314。在普通廣播部分312中，指示信標302的功率。這使“在達到范圍內(nèi)”的任何節(jié)點102a、102b、…、102q可以確定開環(huán)路徑損耗。還指示發(fā)射節(jié)點(例如)102a、102f、102h、102i、102l或102m的ID。在連接特定部分314中，可以指示連接ID、連接速率、發(fā)射/接收ID和/或發(fā)射功率/CIR(載波干擾比)。此外，連接特定部分314指示每個連接106的性能測量。性能測量可以是整個連接106的累積成本。每個時隙或等效連接的最大允許功率Pmax是另一性能測量。Pmax反映發(fā)射節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l或102m的功率能力或可以使用的而不會與其他正在進行的連接106相干擾的最大功率。
在步驟204，相鄰節(jié)點(例如)102b、102d、102e、102g、102i、102j、102q、102p和/或102o接收從活動節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l和102m發(fā)射的信標302中的一個或更多個。活動節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l或102m還接收從其他活動節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l或102m發(fā)射的信標302。例如，活動節(jié)點102f和102k從活動節(jié)點102h接收信標302。
在步驟206，每個相鄰節(jié)點102b、102d、102e、102g、102i、102j、102q、102p和/或102o基于每個接收的信標302中的性能測量和其他信息(任選)計算成本函數(shù)。相似地，每個活動節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l和/或102m基于每個接收的信標302中的性能測量和其他信息(任選)計算成本函數(shù)。
在步驟208，每個相鄰節(jié)點102b、102d、102e、102g、102i、102j、102q、102p和/或102o以及活動節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l或102m確定是否可以通過調(diào)整多跳網(wǎng)絡100中的至少一個資源(例如路由、信道和/或物理層參數(shù))來改進源節(jié)點102a與目的節(jié)點102m之間的連接106的成本函數(shù)。如果在步驟208的答案是“是”，則由相關的相鄰節(jié)點(例如)102g或活動節(jié)點(例如)102f來執(zhí)行步驟210，調(diào)整至少一個資源來改進源節(jié)點102a與目的節(jié)點102m之間的連接106的成本函數(shù)。通常，相鄰節(jié)點(例如)102g會如以下參考圖4A、4B和4D更詳細描述的來調(diào)整路由資源。以及，活動節(jié)點(例如)102f會如參考圖4C更詳細描述的來調(diào)整路由資源、信道資源或物理層參數(shù)資源。在一個實施例中，當使用拓撲改變的如平均路徑損耗的平均性能來確定是否可以在源節(jié)點102a與目的節(jié)點102m之間改進連接106的成本函數(shù)時，相關的相鄰節(jié)點(例如)102g或活動節(jié)點(例如)102f可以較快地以分布式方式調(diào)整或重新分配資源。在另一個實施例中，當使用如瞬時CIR的瞬時或?qū)崟r拓撲改變的性能測量來確定是否可以在源節(jié)點102a與目的節(jié)點102m之間改進連接106的成本函數(shù)時，相關的相鄰節(jié)點(例如)102g或活動節(jié)點(例如)102f可以以機會性方式調(diào)整或重新分配資源。在任何一個實施例中，相關的相鄰節(jié)點(例如)102g或活動節(jié)點(例如)102f被允許在調(diào)整不會負面影響多跳網(wǎng)絡100中另一連接的性能的情況下調(diào)整資源。如果在步驟208的答案是“否”，則執(zhí)行步驟212，其中相鄰節(jié)點102b、102d、102e、102g、102i、102j、102q、102p和/或102o或活動節(jié)點102a、102f、102h、102k、102l或102m只是維持源節(jié)點102a與目的節(jié)點102m之間的連接106中的資源。
以下參考圖4A-4D提供有關可以使用方法200和反應式路由選擇協(xié)議來調(diào)整源節(jié)點與目的節(jié)點之間的路由的一些不同方式的更詳細說明。為了更好地描述本發(fā)明的一些特征，以下使用的多跳網(wǎng)絡400具有比多跳網(wǎng)絡100更簡單的配置。當然，應該注意，多跳網(wǎng)絡100和400內(nèi)示出的節(jié)點的數(shù)量是為簡化說明而選擇的，以及節(jié)點的數(shù)量和它們的配置不應該是對本發(fā)明的限制。
參考圖4A-4D，關于可以如何根據(jù)方法200的步驟210調(diào)整源節(jié)點A與目的節(jié)點E之間的連接的路由，示出四種基本情況。在圖4A所示的第一種情況中，節(jié)點F在時間t0監(jiān)聽由活動節(jié)點(例如)B和D發(fā)送的信標302(未示出)。然后在時間t1，節(jié)點F將自己插入該連接，并將節(jié)點C從源節(jié)點A與目的節(jié)點E之間的連接中排除，前提是根據(jù)方法200的步驟206、208和210優(yōu)化目標成本函數(shù)。應該注意，在該情況以及反應式路由選擇協(xié)議以分布式方式調(diào)整資源的以下所述的其他例子中，則優(yōu)選地一次發(fā)生一個事件以避免并發(fā)調(diào)整。
在圖4B所示的第二種情況中，節(jié)點F在時間t0監(jiān)聽由活動節(jié)點(例如)A、B、C、D和E發(fā)送的信標302(未示出)。然后在時間t1，節(jié)點F將自己插入該連接，并將多個節(jié)點B、C和D從源節(jié)點A與目的節(jié)點E之間的連接中排除，前提是根據(jù)方法200的步驟206、208和210優(yōu)化目標成本函數(shù)。
在圖4C所示的第三種情況中，活動節(jié)點C在時間t0監(jiān)聽由活動節(jié)點(例如)B和D發(fā)送的信標302(未示出)。然后在時間t1，節(jié)點C注意到它提供次優(yōu)路徑并啟動路徑改變，其中它將自己從源節(jié)點A與目的節(jié)點E之間的連接中排除，前提是根據(jù)方法200的步驟206、208和210優(yōu)化目標成本函數(shù)。正如可以看到的，在該情況中活動節(jié)點C能夠執(zhí)行方法200中的步驟204、206、208和210。
有關可以如何根據(jù)方法200來實施這三種情況，存在若干方式。在一個例子中，一個好的選擇是利用沿路徑分布且在信標302中聲明的累積成本(性能測量)。然后可以將沿路徑的成本與由偵聽信標302并檢查它是否應該在源節(jié)點A與目的節(jié)點E之間的連接中插入/排除自己的節(jié)點所確定的成本比較。
在另一個例子中，可以使用發(fā)射功率(性能測量)作為成本度量。例如，考慮基于來自節(jié)點j-1的實際成本估計節(jié)點j+1的成本的節(jié)點j。從節(jié)點j-1到j以及從節(jié)點j到j+1產(chǎn)生的成本以ΔC和相關的指標來表示。在節(jié)點j+1的總估計成本則為C^j+1=ΔCj,j+1+ΔCj-1,j+Cj-1]]>如果估計的成本低于舊的現(xiàn)有成本，則考慮新路徑，如下所示 德爾塔成本ΔC與滿足SNR目標Г0(對于考慮的所需速率)所需的最小功率有關。以節(jié)點j-1到j為例，可以按如下公式計算最小功率PPj-1=Γ0·σj2Gj-1,j]]>其中Gj-l，j是從節(jié)點j-1到j的路徑增益，以及σj2是節(jié)點j的接收器噪聲和干擾功率。除此之外，還可以確保任何節(jié)點(在本例子中為節(jié)點j-2)不被允許以足夠強到將其他現(xiàn)有連接的CIR降低到它們各自的目標CIR以下的功率發(fā)射，如下所示 可以為每個時隙(并由此為每個連接)確定節(jié)點的Pmax，并以信標302分配Pmax。為每個信道優(yōu)選地執(zhí)行該過程，從而使節(jié)點j還可以確定最優(yōu)信道。除了上述功率最小化準則以及CIR保證準則外，還可以包括其他準則。此類準則的例子可以包括成本的濾波(例如時間平均)、滯后(以避免乒乓(ping-pong)效應)以及時間相關的條件。
在圖4A-4B中示出的是僅一個節(jié)點F將自己插入源節(jié)點A與目的節(jié)點E之間的連接406。但是，還可以以相似的方式通過提供將成本函數(shù)最小化的路徑來將節(jié)點F和G的鏈插入源節(jié)點A與目的節(jié)點E之間的連接(參見圖4D)。具體來說，節(jié)點F和G在時間t0監(jiān)聽由活動節(jié)點(例如)A、B、C、D和E發(fā)送的信標302(未示出)。然后在時間t1，節(jié)點F和G將它們自己插入該連接，并將多個節(jié)點C和D從源節(jié)點A與目的節(jié)點E之間的連接中排除，前提是根據(jù)方法200的步驟206、208和210優(yōu)化目標成本函數(shù)。
使節(jié)點F和G能夠插入連接的一種方式，如圖4D中所示的一種方式是沿著連接構建從每個節(jié)點A、B、C、D和E引出的(合理地長的)最短路徑樹。當與現(xiàn)有連接路徑比較時，經(jīng)過節(jié)點F和G進而經(jīng)過現(xiàn)有連接的下游的最短路徑評估是否改進由任何最短路徑樹提供的成本。與圖4A和4B中所示的第一和第二種情況相似，節(jié)點F和G不是現(xiàn)有連接的一部分，但是屬于扎根于沿該連接的一個或更多個節(jié)點的一個或更多個最短路徑樹，它們可以在發(fā)現(xiàn)改進的路徑的前提下主動插入它們自己。為了限制本實施例的復雜性，對于最短路徑樹可以允許有限數(shù)量的跳躍。
為了實施圖4D中所示的情況，目標成本函數(shù)還可以結合附加成本因子Cextr，它確保通過步驟210的任何調(diào)整向使用最短路徑連接源節(jié)點A和目的節(jié)點E的方向趨近?？梢砸匀缦路绞酱_定該額外成本因子，其中每個節(jié)點使用(例如)貝爾曼-福特(Bellman Ford)算法通過慢的主動路由選擇生成最短路徑樹(性能測量)。然后每個節(jié)點i具有從它自己到每個其他節(jié)點j的成本。該成本表示為Cij。節(jié)點i然后可以如下所示根據(jù)它到任何兩個節(jié)點S和D(未示出)的成本來確定該額外成本Cextra＝f(CiS，CiD)其中該函數(shù)可以是加法或乘法。這確保該額外成本隨節(jié)點i更遠離源節(jié)點和目的節(jié)點而增加。然后還通過簡單的加法或其他運算將該成本與步驟208中的基本成本確定結果包括在一起。
再次參考方法200中的調(diào)整步驟210，應該認識到反應式路由選擇協(xié)議可以使多跳網(wǎng)絡100和400的資源能夠響應多跳網(wǎng)絡100和400內(nèi)的拓撲改變以“分布式方式”來調(diào)整，以優(yōu)化源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的性能。對于表現(xiàn)好的分布式操作，即避免控制信號之間的時間競賽潛在地導致低效優(yōu)化(或潛在的死鎖)，可能需要對控制信令實施特殊的調(diào)度。該調(diào)度以如下方式布置優(yōu)選地一次僅發(fā)生本地區(qū)中的一個事件即資源優(yōu)化。這種特征，我們表示為本地原子性(locally atomic)。為了確保多跳網(wǎng)絡100和400對于控制業(yè)務的本地原子性，其中一次僅發(fā)生一個事件，多跳網(wǎng)絡100和400可以使用具有所需特征的任何分布式多址協(xié)議，如R.Rozovsky等人的文獻“SEEDEX自組織網(wǎng)絡的MAC協(xié)議”(″SEEDEXA MAC protocolfor ad hoc networks″Mobilhoc 2001 proceedings)中所述的協(xié)議，其內(nèi)容結合于本文。除了當重新分配資源時使用多址協(xié)議外，還可以在指定信標302的發(fā)射時間時使用。
根據(jù)上文，本領域技術人員可以容易地認識到，本發(fā)明提供一種幫助優(yōu)化源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的性能或質(zhì)量的多跳網(wǎng)絡、節(jié)點和反應式路由選擇協(xié)議。如所公開的，本發(fā)明操作以響應多跳網(wǎng)絡的拓撲改變持續(xù)調(diào)整多跳網(wǎng)絡的資源，以優(yōu)化源與目的節(jié)點之間的連接的性能。當響應拓撲改變調(diào)整連接時，可以聯(lián)合地且持續(xù)地調(diào)整路由、信道和物理(例如功率)層參數(shù)。在另一個實施例中，資源調(diào)整可以在足夠快以跟隨例如由信道衰落導致的瞬時信道波動的瞬時信道波動以及業(yè)務波動的時間標度(timescale)上來發(fā)生，因此這種類型的資源調(diào)整會具有利用信道機會的峰值的機會性特征。
如下是本發(fā)明的多跳網(wǎng)絡、節(jié)點和反應式路由選擇協(xié)議的一些附加特征、優(yōu)點和應用·可以將多跳網(wǎng)絡與自組織網(wǎng)絡相關聯(lián)，其中節(jié)點大多數(shù)是移動的且不存在中央?yún)f(xié)調(diào)基礎設施。這種網(wǎng)絡中的節(jié)點可以是膝上型計算機、移動電話和/或個人數(shù)字助理(PDA)。但是，當節(jié)點是固定的時，可以應用多跳網(wǎng)絡。一個這種場合以鄉(xiāng)村地區(qū)因特網(wǎng)接入為目標并使用連接到屋頂、燈柱等的固定節(jié)點。
·本發(fā)明的一個優(yōu)點是，當以大約是或大于資源指配響應時間的相干時間發(fā)生信道波動時，則多跳網(wǎng)絡內(nèi)的信道指配將是機會性的。
·本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，聯(lián)合地且持續(xù)地優(yōu)化多層功能，這保證多跳網(wǎng)絡中改進的性能。
雖然在附圖中示出了以及在前述的詳細說明中描述了本發(fā)明的若干實施例，但是應該理解本發(fā)明并不局限于所公開的實施例，而是可以在不背離由以下權利要求書闡述和限定的本發(fā)明精神的前提下進行多種重新布置、修改和替換。
權利要求
1.一種多跳網(wǎng)絡(100、400)，包括源節(jié)點(102a、A)；以及目的節(jié)點(102m、E)，其特征在于實施反應式路由選擇協(xié)議，其中響應多跳網(wǎng)絡中的拓撲改變持續(xù)地調(diào)整多跳網(wǎng)絡的資源，以優(yōu)化所述源節(jié)點與所述目的節(jié)點之間的連接(106)的性能。
2.如權利要求1所述的多跳網(wǎng)絡，其中所述資源包括如下項中的一個或更多個路由(108)；信道；或物理層參數(shù)。
3.如權利要求1所述的多跳網(wǎng)絡，其中所述拓撲改變包括如下項中的一個或更多個節(jié)點的移動；所述源節(jié)點與所述目的節(jié)點之間的信道的質(zhì)量變化；多跳網(wǎng)絡中業(yè)務模式的改變；多跳網(wǎng)絡中發(fā)射模式的改變；或多跳網(wǎng)絡中資源分配的改變。
4.如權利要求1所述的多跳網(wǎng)絡，其中響應多跳網(wǎng)絡中的瞬時拓撲改變，以機會性方式調(diào)整所述資源。
5.如權利要求1所述的多跳網(wǎng)絡，其中以分布式方式調(diào)整所述資源，在所述分布式方式中，將至少一個相鄰節(jié)點(F、G)插入所述源節(jié)點與所述目的節(jié)點之間的連接以及將至少一個活動節(jié)點(C、D)從所述源節(jié)點與所述目的節(jié)點之間的連接中移除。
6.如權利要求1所述的多跳網(wǎng)絡，其中以分布式方式調(diào)整所述資源，在所述分布式方式中，將至少一個活動節(jié)點(C、D)從所述源節(jié)點與所述目的節(jié)點之間的連接中移除。
7.如權利要求1所述的多跳網(wǎng)絡，其中以分布式方式調(diào)整所述資源，以滿足如下條件中的一個或更多個滿足載波干擾比；確?，F(xiàn)有連接滿足它們的載波干擾比；最小化多跳網(wǎng)絡中的集合功率；以及使用最低成本連接所述源節(jié)點和所述目的節(jié)點。
8.一種用于優(yōu)化多跳網(wǎng)絡(100、400)中源節(jié)點(102a、A)與目的節(jié)點(102m、E)之間的連接(106)的性能的方法(200)，所述方法的特征在于如下步驟從與源節(jié)點和目的節(jié)點之間的連接相關聯(lián)的至少一個活動節(jié)點(102f、102h、102k、102l、B、C和D)發(fā)射(202)含有連接(106)的性能測量的信標(302)；在與源節(jié)點和目的節(jié)點之間的連接相關聯(lián)的至少一個相鄰節(jié)點(102b、102d、102e、102g、102i、102j、102p、102o、F和G)接收(204)發(fā)射的信標中的至少一個；在每個相鄰節(jié)點基于每個接收的信標中的性能測量計算(206)成本函數(shù)；在每個相鄰節(jié)點確定(208)是否可以通過調(diào)整多跳網(wǎng)絡中的至少一個資源來改進源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的成本函數(shù)；以及如果是的話，調(diào)整(210)至少一個資源以改進源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的成本函數(shù)；或如果否的話，維持(212)源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接中的至少一個資源。
9.如權利要求8所述的方法，其中每個活動節(jié)點能夠執(zhí)行接收步驟、計算步驟、確定步驟、調(diào)整步驟和維持步驟。
10.如權利要求9所述的方法，其中在所述調(diào)整步驟期間調(diào)整的所述至少一個資源包括路由(108)；信道；或物理層參數(shù)。
11.如權利要求9所述的方法，其中所述調(diào)整步驟包括將相鄰節(jié)點中的至少一個插入源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接以及從源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接中移除活動節(jié)點中的至少一個。
12.如權利要求9所述的方法，其中所述調(diào)整步驟包括從源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接中移除活動節(jié)點中的至少一個。
13.如權利要求8所述的方法，其中當多跳網(wǎng)絡中有拓撲改變時，執(zhí)行所述調(diào)整步驟，所述拓撲改變包括節(jié)點的移動；源節(jié)點與目的節(jié)點之間的信道的質(zhì)量變化；多跳網(wǎng)絡中業(yè)務模式的改變；多跳網(wǎng)絡中發(fā)射模式的改變；或多跳網(wǎng)絡中資源分配的改變。
14.如權利要求8所述的方法，其中響應多跳網(wǎng)絡中的瞬時拓撲改變，以機會性方式調(diào)整多跳網(wǎng)絡的所述至少一個資源。
15.如權利要求8所述的方法，其中每個信標包括普通廣播部分(312)和含有性能測量的連接相關部分(314)，所述性能測量包括如下項中的一個或更多個源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的累積成本；或發(fā)射活動節(jié)點的最大允許功率。
16.一種實施反應式路由選擇協(xié)議以優(yōu)化源節(jié)點(102a、A)與目的節(jié)點(102m、E)之間的連接(106)的性能的無線多跳網(wǎng)絡(100、400)，所述無線多跳網(wǎng)絡的特征在于位于源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接中的至少一個活動節(jié)點(102f、102h、102k、102l、B、C和D)，其中每個活動節(jié)點能夠發(fā)射(202)含有源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的性能測量的信標(302)；與源節(jié)點和目的節(jié)點之間的連接相關聯(lián)的至少一個相鄰節(jié)點(102b、102d、102e、102g、102i、102j、102p、102o、F和G)，其中每個相鄰節(jié)點能夠接收(204)發(fā)射的信標中的至少一個；基于每個接收的信標中的性能測量計算(206)成本函數(shù)；如果改進源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的成本函數(shù)是可能的，則調(diào)整(210)無線多跳網(wǎng)絡中的至少一個資源。
17.如權利要求16所述的無線多跳網(wǎng)絡，其中每個活動節(jié)點能夠執(zhí)行接收步驟、計算步驟和調(diào)整步驟。
18.如權利要求17所述的無線多跳網(wǎng)絡，其中每個相鄰節(jié)點通過重新分配包括如下項的至少一個資源來執(zhí)行調(diào)整步驟路由(108)；信道；或物理層參數(shù)。
19.如權利要求17所述的無線多跳網(wǎng)絡，其中所述調(diào)整步驟包括將相鄰節(jié)點中的至少一個插入源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接以及從源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接中移除活動節(jié)點中的至少一個。
20.如權利要求17所述的無線多跳網(wǎng)絡，其中所述調(diào)整步驟包括從源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接中移除活動節(jié)點中的至少一個。
21.如權利要求16所述的無線多跳網(wǎng)絡，其中當無線多跳網(wǎng)絡中有拓撲改變時，每個相鄰節(jié)點執(zhí)行調(diào)整步驟，所述拓撲改變包括節(jié)點的移動；所述源節(jié)點與所述目的節(jié)點之間的信道的質(zhì)量變化；無線多跳網(wǎng)絡中業(yè)務模式的改變；無線多跳網(wǎng)絡中發(fā)射模式的改變；或多跳網(wǎng)絡中資源分配的改變。
22.如權利要求16所述的無線多跳網(wǎng)絡，其中每個相鄰節(jié)點響應無線多跳網(wǎng)絡中的實時拓撲改變，以機會性方式執(zhí)行調(diào)整步驟。
23.如權利要求16所述的無線多跳網(wǎng)絡，其中每個信標包括普通廣播部分和含有性能測量的連接相關部分，所述性能測量包括如下項中的一個或更多個源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的累積成本；或發(fā)射活動節(jié)點的最大允許功率。
24.一種實施反應式路由選擇協(xié)議(200)以優(yōu)化源節(jié)點(102a、A)與目的節(jié)點(102m、E)之間的連接(106)的性能的無線多跳網(wǎng)絡(100、400)內(nèi)的節(jié)點(102a-102q和A-G)，所述節(jié)點可以是活動節(jié)點(102f、102h、102k、102l、B、C和D)或相鄰節(jié)點(102b、102d、102e、102g、102i、102j、102p、102o、F和G)，其中所述活動節(jié)點位于源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接上，其中所述活動節(jié)點能夠發(fā)射(202)含有源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的性能測量的信標(302)；所述相鄰節(jié)點與源節(jié)點和目的節(jié)點之間的連接相關聯(lián)，其中所述相鄰節(jié)點能夠接收(204)發(fā)射的信標中的至少一個；基于每個接收的信標中的性能測量計算(206)成本函數(shù)；如果改進源節(jié)點與目的節(jié)點之間的連接的成本函數(shù)是可能的，則調(diào)整(210)無線多跳網(wǎng)絡中的至少一個資源。
全文摘要
本文描述實施反應式路由選擇協(xié)議的多跳網(wǎng)絡(100、400)和節(jié)點(102a－102q和A－G)，該協(xié)議使多跳網(wǎng)絡(100、400)的資源能夠響應多跳網(wǎng)絡(100、400)內(nèi)的拓撲改變以分布式/機會性方式來持續(xù)地調(diào)整，以優(yōu)化源節(jié)點(102a、A)與目的節(jié)點(102m、E)之間的連接的性能?？梢哉{(diào)整的資源的類型包括例如(1)路由；(2)信道；和/或(3)物理層參數(shù)。以及，可能發(fā)生的不同類型的拓撲改變包括例如(1)節(jié)點(102a－102q和A－G)的移動；(2)源節(jié)點(102a、A)與目的節(jié)點(102m、E)之間的信道的質(zhì)量變化；(3)多跳網(wǎng)絡(100、400)中業(yè)務模式的改變；(4)多跳網(wǎng)絡(100、400)中發(fā)射模式(例如功率、波束賦形方向)的改變；以及(5)多跳網(wǎng)絡(100、400)中資源分配的改變。
文檔編號H04L12/54GK1886937SQ200380110869
公開日2006年12月27日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權日2003年12月19日
發(fā)明者P·拉森, N·約翰森 申請人:艾利森電話股份有限公司