專(zhuān)利名稱(chēng)：在無(wú)線多跳自組織網(wǎng)絡(luò)中用于地址解析映射的方法、通信裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)，特別是在自組織網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并且具體地說(shuō)，涉及使用附加的地址解析協(xié)議(ARP)消息類(lèi)型的基于分組的路由選擇方案。
背景技術(shù)：
移動(dòng)用戶(hù)之間的無(wú)線通信正隨著裝置和技術(shù)的發(fā)展而變得越來(lái)越普遍?；A(chǔ)設(shè)施延伸范圍在電信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)不斷擴(kuò)展。今天，電信系統(tǒng)也在不斷增加使用分組交換網(wǎng)絡(luò)，并且趨勢(shì)是明顯向著此基于分組的路由選擇的方案發(fā)展。在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中已使用此系統(tǒng)許多年，因此，存在許多用于此目的的標(biāo)準(zhǔn)化路由選擇協(xié)議。然而，對(duì)于例如像所謂的自組織網(wǎng)絡(luò)等快速變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，它們并未作好準(zhǔn)備。
無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的特征在于它們不具有像普通有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施一樣的靜態(tài)性質(zhì)，基于自組織的網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有集中控制，因此經(jīng)常以自發(fā)的方式創(chuàng)建。它通過(guò)分散式概念維護(hù)控制。與標(biāo)準(zhǔn)固定網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)相比，節(jié)點(diǎn)可以以不受控的方式連接或斷開(kāi)；節(jié)點(diǎn)可快速加入和離開(kāi)，這形成了動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｒ恍┣闆r下，此類(lèi)自組織網(wǎng)絡(luò)由作為基礎(chǔ)設(shè)施組件的用戶(hù)/客戶(hù)端裝置本身形成。用戶(hù)四處移動(dòng)，進(jìn)入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)小區(qū)，從這方面而言，這些組件因而確實(shí)是移動(dòng)的，因此，基礎(chǔ)設(shè)施將四處移動(dòng)并相應(yīng)地動(dòng)態(tài)變化。這是一種令人激動(dòng)并有前途的構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施的方式；然而，它對(duì)路由選擇協(xié)議提出了極高的要求。
無(wú)線環(huán)境中的其它問(wèn)題是由于將使網(wǎng)絡(luò)流的性能和效率降級(jí)的無(wú)線電特定問(wèn)題?？赡艽嬖谟捎诨A(chǔ)設(shè)施節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)或無(wú)線電環(huán)境中對(duì)象的移動(dòng)而引起的衰落問(wèn)題，并且可能存在由于來(lái)自范圍內(nèi)其它無(wú)線電源的干擾而引起的問(wèn)題。
這些種類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D已在軍事環(huán)境中使用，但現(xiàn)在還正轉(zhuǎn)移到民用領(lǐng)域。無(wú)線系統(tǒng)現(xiàn)在用于為例如住宅區(qū)或商業(yè)區(qū)中的無(wú)線寬帶接入快速構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域。它可用于暫時(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施組建，例如，在緊急情況下、在災(zāi)難地區(qū)中或在戰(zhàn)場(chǎng)上用于軍事用途。它還可用于在像例如音樂(lè)會(huì)、會(huì)議、集會(huì)或季節(jié)性旅游區(qū)等事件期間組建臨時(shí)接入覆蓋區(qū)。在這些種類(lèi)的區(qū)域中，不必全年覆蓋而只需要在特定時(shí)期期間覆蓋，因此，在此類(lèi)情況下固定基礎(chǔ)設(shè)施組建會(huì)顯得太昂貴。
今天，幾個(gè)因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)在諸如機(jī)場(chǎng)、餐廳、咖啡館和酒店等公共或半公共區(qū)域，使用固定無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)提供無(wú)線接入。這些系統(tǒng)經(jīng)常稱(chēng)為所謂的熱點(diǎn)。
隨著用戶(hù)獲得接入的需求增長(zhǎng)，在考慮覆蓋和帶寬的情況下，一種擴(kuò)展無(wú)線覆蓋或帶寬范圍的方式是安裝更多的基礎(chǔ)設(shè)施組件，然而，通過(guò)普通的固定無(wú)線組件進(jìn)行此擴(kuò)展是昂貴的，因此，出現(xiàn)了使用無(wú)線路由器構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的想法。這種情況下，自組織路由選擇協(xié)議可用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的安裝過(guò)程。
在論述自組織網(wǎng)絡(luò)時(shí)，基本上有兩種網(wǎng)絡(luò)使用；第一種使用是組建局域網(wǎng)而無(wú)任何提供到例如因特網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)的接入的外部網(wǎng)關(guān)。此方案可在涉及災(zāi)難地區(qū)的安裝或戰(zhàn)場(chǎng)上的軍事安裝中找到。另一種可能更常見(jiàn)的使用是在一個(gè)或幾個(gè)網(wǎng)關(guān)為網(wǎng)絡(luò)提供到例如基于IP(因特網(wǎng)協(xié)議)的專(zhuān)用或公共網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))的外部連接時(shí)。在此類(lèi)網(wǎng)絡(luò)配置中，視例如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型、擁塞或路由選擇成本而定，數(shù)據(jù)分組可采用不同的路由和/或使用不同的網(wǎng)關(guān)。
基于分組的路由選擇方案經(jīng)常圍繞例如OSI參考模型等分層模型構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通信軟件或硬件劃分為以分級(jí)方式工作的幾個(gè)更小的子單元、層。信息和通信控制參數(shù)在本地上下傳遞，并在發(fā)送端與接收端之間的相同層之間傳遞。每個(gè)上述層按通信順序負(fù)責(zé)不同的任務(wù)。對(duì)于路由選擇而言，根據(jù)OSI參考模型的前三層最為重要。
第1層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)比特的物理傳輸；物理工具的示例例如可以為基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中的有線鏈路或無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)中的無(wú)線鏈路。
第2層經(jīng)常稱(chēng)為鏈路層或MAC層并負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)塊、檢錯(cuò)和網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)調(diào)。
第3層經(jīng)常稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)層；它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中任何對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的通信。此層例如可負(fù)責(zé)路由選擇計(jì)算和某一擁塞控制。為此，已開(kāi)發(fā)了取決于網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型的不同路由選擇協(xié)議。
基于IP的網(wǎng)絡(luò)中的分組路由選擇協(xié)議一般是基于路由選擇算法，這些算法使用距離向量或鏈路狀態(tài)信息為網(wǎng)絡(luò)中的每對(duì)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)查找和維護(hù)路由?；旧希诰嚯x向量路由選擇算法中，每個(gè)路由器向其鄰路由器廣播到所有主機(jī)的距離，并且接收該信息的每個(gè)路由器計(jì)算到網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)主機(jī)的最短路由。在鏈路狀態(tài)路由選擇算法中，每個(gè)路由器向其鄰路由器廣播其每個(gè)相鄰網(wǎng)絡(luò)鏈路的狀態(tài)信息，并且接收該信息的每個(gè)路由器維護(hù)從鏈路狀態(tài)信息得到的網(wǎng)絡(luò)完整圖形的數(shù)據(jù)庫(kù)，并基于數(shù)據(jù)庫(kù)中的鏈路成本計(jì)算到每個(gè)主機(jī)的最短路由。這些路由選擇算法設(shè)計(jì)用于相對(duì)靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，并且因此新的路由選擇算法必須設(shè)計(jì)用于其拓?fù)漕l繁變化的自組織網(wǎng)絡(luò)。
基本上有兩種類(lèi)別的現(xiàn)有路由選擇協(xié)議用于自組織網(wǎng)絡(luò)。它們?yōu)椤爸鲃?dòng)式”(表驅(qū)動(dòng))和“反應(yīng)式”(按需)路由選擇協(xié)議。具有這些協(xié)議的組合的協(xié)議也是可能的。
主動(dòng)式路由選擇協(xié)議不斷并定期計(jì)算到自組織網(wǎng)絡(luò)中所有主機(jī)的路由，并因此在需要發(fā)送分組到某個(gè)特殊目的主機(jī)時(shí)始終有路由可用。結(jié)果被保存在所有節(jié)點(diǎn)中的路由選擇表中。
為維護(hù)到每個(gè)主機(jī)的路由，在路由器之間交換控制消息以通知網(wǎng)絡(luò)配置和鏈路狀態(tài)的變化。距離向量路由選擇協(xié)議和鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議均被歸類(lèi)為主動(dòng)式協(xié)議。應(yīng)注意的是，控制消息產(chǎn)生了開(kāi)銷(xiāo)并可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率降低。此外，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕l繁變化時(shí)，主動(dòng)式協(xié)議可能難以維護(hù)有效的路由。
DSDV(目的地排序的距離向量路由選擇)是一種基于距離向量算法、使路由選擇信息協(xié)議(RIP)適應(yīng)自組織網(wǎng)絡(luò)的主動(dòng)式路由選擇協(xié)議。每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)路由選擇表，在該表中節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)下一跳節(jié)點(diǎn)和到所有可達(dá)目的主機(jī)中每個(gè)主機(jī)的跳數(shù)。在DSDV中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期或在它檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瘯r(shí)廣播或多播路由選擇更新。增量更新只更新與自上一次更新后的變化有關(guān)的信息，增量更新還用于減少控制業(yè)務(wù)。
反應(yīng)式協(xié)議只在有數(shù)據(jù)分組要發(fā)送時(shí)執(zhí)行控制消息交換以查找/更新路由。源節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，它發(fā)起控制協(xié)議以通過(guò)發(fā)送路由請(qǐng)求消息到其鄰節(jié)點(diǎn)來(lái)查找路由。根據(jù)此原理，反應(yīng)式方案優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)分組要傳送時(shí)不浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。然而，第一次必須形成路由時(shí)發(fā)送分組要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。AODV和DSR是典型的反應(yīng)式協(xié)議。
AODV(自組織按需距離向量路由選擇)協(xié)議使用DSDV算法，并按需、即只在源節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)創(chuàng)建/更新路由。這減少了為查找/更新路由所需的廣播數(shù)。
在AODV中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)檢測(cè)到的鄰節(jié)點(diǎn)列表。鄰居列表通過(guò)以下三種方式之一進(jìn)行更新a)在從鄰節(jié)點(diǎn)收到分組時(shí)，b)通過(guò)從鄰節(jié)點(diǎn)接收本地通告、即問(wèn)候消息，或者c)通過(guò)來(lái)自鏈路層的反饋。定期從每個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播問(wèn)候消息到其鄰節(jié)點(diǎn)以將其存在通知其鄰節(jié)點(diǎn)。
在AODV中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)關(guān)于所有目的地的路由選擇表，節(jié)點(diǎn)代表其它節(jié)點(diǎn)與每個(gè)目的地進(jìn)行通信或者將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到每個(gè)目的地。對(duì)于每個(gè)目的地，在路由選擇表中存在一個(gè)項(xiàng)目，它包含有關(guān)該目的地的信息，如IP地址、該目的節(jié)點(diǎn)的序號(hào)、到該目的地的跳數(shù)、到該目的地的下一跳節(jié)點(diǎn)及路由的壽命。
一個(gè)節(jié)點(diǎn)要與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信、即發(fā)送數(shù)據(jù)分組到目的地時(shí)，則源節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制，在該機(jī)制中，源節(jié)點(diǎn)向所有檢測(cè)到的鄰節(jié)點(diǎn)廣播路由請(qǐng)求(RREQ)。鄰節(jié)點(diǎn)收到RREQ消息并在其路由選擇表中具有關(guān)于到該目的地的足夠新的路由的項(xiàng)目時(shí)，則它將路由回復(fù)(RREP)消息發(fā)回源節(jié)點(diǎn)。如果鄰節(jié)點(diǎn)未找到關(guān)于該目的地的路由項(xiàng)目，則它將RREQ消息轉(zhuǎn)發(fā)到其自己檢測(cè)到的鄰節(jié)點(diǎn)。目的節(jié)點(diǎn)收到RREQ時(shí)，它返回RREP消息到源節(jié)點(diǎn)。
在轉(zhuǎn)發(fā)RREQ分組的進(jìn)程中，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)記錄收到的廣播RREQ的第一副本所來(lái)自的鄰節(jié)點(diǎn)的IP地址，由此建立反向路由。以后收到的相同RREQ消息的副本全部被丟棄。中間節(jié)點(diǎn)將關(guān)于目的地的項(xiàng)目添加到其路由選擇表，在表中收到的RREP所來(lái)自的鄰節(jié)點(diǎn)被記錄為去往該目的地的下一跳節(jié)點(diǎn)。目的地序號(hào)和路由的壽命從RREP中復(fù)制并記錄在該項(xiàng)目中。RREP消息最終返回源節(jié)點(diǎn)時(shí)，形成從源到目的地的前向路由。
在節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到路由由于路由上關(guān)聯(lián)鏈路的故障而變得不可用時(shí)，它發(fā)送路由錯(cuò)誤(RERR)消息到使用該路由的所有鄰節(jié)點(diǎn)。發(fā)送RERR消息到其鄰節(jié)點(diǎn)，并以此類(lèi)推，直至RERR消息到達(dá)源節(jié)點(diǎn)。源節(jié)點(diǎn)然后可決定是停止發(fā)送數(shù)據(jù)分組還是發(fā)起新路由發(fā)現(xiàn)。
DSR(動(dòng)態(tài)源路由選擇)協(xié)議使用一種源路由選擇機(jī)制，在該機(jī)制中，源節(jié)點(diǎn)按需確定沿路由的完整節(jié)點(diǎn)序列，并在分組報(bào)頭中設(shè)置中間節(jié)點(diǎn)列表以指示路由的節(jié)點(diǎn)序列。這樣，每個(gè)分組必須承載用于分組路由選擇的開(kāi)銷(xiāo)。然而，中間節(jié)點(diǎn)無(wú)需維護(hù)任何有關(guān)路由的信息，并且它們可在輸送數(shù)據(jù)分組時(shí)了解路由。
在DSR中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)(高速緩沖)它已了解的路由。在源節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)分組到目的節(jié)點(diǎn)并且在高速緩沖存儲(chǔ)器中無(wú)關(guān)于該目的地的項(xiàng)目，則它通過(guò)在其鏈路層上廣播RREQ消息而發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。收到RREQ消息的每個(gè)節(jié)點(diǎn)將其IP地址附加到RREQ消息并然后再將其轉(zhuǎn)發(fā)。進(jìn)行此進(jìn)程直至找到到目的地的路由或者另一節(jié)點(diǎn)可以提供到目的節(jié)點(diǎn)的路由。然后返回包含到目的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)跳序列的路由回復(fù)(RREP)消息到源節(jié)點(diǎn)。
在DSR中，在一個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到鏈路故障時(shí)(即分組已被重新傳送最大次數(shù)時(shí))，該節(jié)點(diǎn)將該鏈路從其路由高速緩沖存儲(chǔ)器中刪除，并發(fā)送路由錯(cuò)誤(RERR)消息到自上次收到確認(rèn)以來(lái)已使用該鏈路的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。那些節(jié)點(diǎn)必須刪除包括該鏈路的路由。來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分組的重新傳輸然后由諸如傳輸控制協(xié)議(TCP)等高層來(lái)處理。
TCP/IP協(xié)議的一個(gè)問(wèn)題在于它只利用IP地址，并且在以太網(wǎng)或令牌環(huán)示例中的數(shù)據(jù)鏈路中，網(wǎng)絡(luò)組件具有其自己的尋址方案，任何使用該數(shù)據(jù)鏈路的網(wǎng)絡(luò)層必須符合該方案。例如，在以太網(wǎng)中，幾個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)層可同時(shí)合作，幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可使用相同的物理電纜。將以太網(wǎng)幀或分組從一個(gè)位置發(fā)送到另一位置時(shí)，它使用48比特的以太網(wǎng)地址確定分組的目的地和源。獨(dú)特的48比特的以太網(wǎng)地址在所有以太網(wǎng)連網(wǎng)硬件中都有，并經(jīng)常稱(chēng)為MAC地址(介質(zhì)訪問(wèn)控制)。此48比特的地址可與IPv4(因特網(wǎng)協(xié)議版本4)中使用的32比特的IP地址相比較。地址解析提供了這兩種不同形式的地址之間的映射方案。此映射由ARP(地址解析協(xié)議)完成。ARP提供以下機(jī)制，在稱(chēng)為ARP高速緩沖存儲(chǔ)器的暫時(shí)存儲(chǔ)器空間中將硬件MAC地址動(dòng)態(tài)映射到IP地址。換而言之，ARP將IP地址轉(zhuǎn)換成MAC地址。
ARP的基本操作如下在IP層要與網(wǎng)絡(luò)上的另一裝置進(jìn)行通信時(shí)，它檢查ARP高速緩沖存儲(chǔ)器(以了解是否存在以太網(wǎng)地址的匹配項(xiàng))。如果在ARP高速緩沖存儲(chǔ)器中無(wú)匹配項(xiàng)目，則發(fā)出ARP廣播數(shù)據(jù)報(bào)，基本上內(nèi)容為“具有此IP地址的裝置，回復(fù)您的以太網(wǎng)地址？”。(具有該IP地址的)接收站以如下ARP數(shù)據(jù)報(bào)響應(yīng)，內(nèi)容為“這是我的IP地址，并且以下是我的以太網(wǎng)地址”。更新ARP高速緩沖存儲(chǔ)器，并且將原始IP層信息傳遞到MAC層以作處理。
此方案對(duì)于固定線路網(wǎng)絡(luò)效果良好，但在無(wú)線自組織和/或多跳網(wǎng)絡(luò)中，不是所有網(wǎng)絡(luò)單元可相互聽(tīng)到，這種情況下，標(biāo)準(zhǔn)ARP解決方案將不足以解決問(wèn)題。為此，開(kāi)發(fā)了一些不同的2.5層解決方案用于映射IP地址和MAC地址。
主要有兩種不同的路由選擇協(xié)議作為第2層與第3層之間的中介工作，即所謂的2.5層協(xié)議1.輕型底層網(wǎng)絡(luò)(Lightweight Underlay Network，LUNAR)。ARP業(yè)務(wù)由轉(zhuǎn)換底層網(wǎng)絡(luò)(Translating Underlay Network，SelNet)捕獲并改寫(xiě)成可擴(kuò)展解析協(xié)議(eXtensible Resolution Protocol，XRP)，而不是利用純ARP。XRP允許比標(biāo)準(zhǔn)ARP豐富得多的表達(dá)式集。為維護(hù)LUNAR中的路由，每隔兩秒清除所有路由，并且重新進(jìn)行路徑發(fā)現(xiàn)過(guò)程。
2.第2層DSR(原版本)。在路由發(fā)現(xiàn)進(jìn)程中，用于路由選擇的分組類(lèi)似于ARP，但記錄沿途的所有節(jié)點(diǎn)地址。由于協(xié)議是源路由選擇協(xié)議，因此，還將整個(gè)路由添加到數(shù)據(jù)分組的每個(gè)報(bào)頭。此類(lèi)地址的數(shù)量有限，并因而導(dǎo)致跳數(shù)有限。路由維護(hù)的操作是通過(guò)為傳送的每個(gè)數(shù)據(jù)分組逐跳檢測(cè)確認(rèn)(ack.)。未獲得確認(rèn)時(shí)，重新傳送該分組一定的次數(shù)，直至認(rèn)為鏈路斷開(kāi)，并且搜索另一路由。
上述解決方案的問(wèn)題可概括如下1.標(biāo)準(zhǔn)ARP只可用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的本地對(duì)等通信。
2.在自組織路由選擇協(xié)議中通常不再使用網(wǎng)絡(luò)中的分組。
3.LUNAR協(xié)議限于網(wǎng)絡(luò)小區(qū)中總數(shù)最多10-15個(gè)節(jié)點(diǎn)和最多3跳。為保存更新的映射表，它經(jīng)常淹沒(méi)網(wǎng)絡(luò)，這導(dǎo)致附加的控制業(yè)務(wù)。此外，它利用外部附加的協(xié)議實(shí)現(xiàn)多跳功能。
4.第2層上的DSR限于某一跳數(shù)，這是因?yàn)樗芯W(wǎng)絡(luò)地址存儲(chǔ)在所有分組(數(shù)據(jù)分組和控制業(yè)務(wù)分組兩者)中。此解決方案需要附加的資源，并且引入新的類(lèi)似于ARP的協(xié)議。
相應(yīng)地，上述解決方案在基于標(biāo)準(zhǔn)IP的網(wǎng)絡(luò)中不會(huì)是透明的，并會(huì)從可用的網(wǎng)絡(luò)資源和涉及的路由選擇組件的計(jì)算能力兩者中占用額外的資源。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)目的是糾正上述問(wèn)題和缺陷中的至少一些。
這通過(guò)在ARP消息中引入新特性但不更改ARP消息結(jié)構(gòu)而得以實(shí)現(xiàn)。這樣，使用標(biāo)準(zhǔn)ARP功能的網(wǎng)絡(luò)組件不會(huì)受此新ARP消息結(jié)構(gòu)的影響。然而，使用根據(jù)本發(fā)明的ARP解決方案的網(wǎng)絡(luò)組件將能夠利用有效的ARP映射。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為無(wú)線多跳數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)提供一種用于“地址解析映射”的方法，該方法包括以下步驟將地址解析協(xié)議(ARP)請(qǐng)求從第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)廣播到第二節(jié)點(diǎn)；第二節(jié)點(diǎn)接收ARP請(qǐng)求、確定ARP消息的目的地；在ARP請(qǐng)求被確定為是到第三節(jié)點(diǎn)去時(shí)傳送ARP請(qǐng)求；以及將ARP回復(fù)從目的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)經(jīng)中間網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
該方法還包括在節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的、檢測(cè)到的先前ARP請(qǐng)求和ARP轉(zhuǎn)發(fā)的未決列表。
該方法還可包括以下步驟限制在未決列表中存儲(chǔ)的先前ARP請(qǐng)求或轉(zhuǎn)發(fā)的存儲(chǔ)時(shí)間，限制允許節(jié)點(diǎn)發(fā)送到特定目的地的ARP轉(zhuǎn)發(fā)的速率，在ARP消息過(guò)程期間測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的鏈路質(zhì)量并將鏈路質(zhì)量信息分發(fā)到節(jié)點(diǎn)，使用鏈路質(zhì)量信息確定何時(shí)應(yīng)更新ARP表，將鏈路質(zhì)量信息與閾值進(jìn)行比較以便確定是否要進(jìn)行更新，以及在轉(zhuǎn)播或轉(zhuǎn)發(fā)ARP請(qǐng)求前修改ARP請(qǐng)求。
根據(jù)該方法，在一個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)法與某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，可生成ARP錯(cuò)誤消息并分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)中的偵聽(tīng)節(jié)點(diǎn)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種通信裝置，其中該裝置在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中具有路由選擇工具，并且該裝置包括指令集存儲(chǔ)器；至少一個(gè)無(wú)線收發(fā)信機(jī)；用于在指令集存儲(chǔ)器中提供地址解析協(xié)議(ARP)指令的工具；以及用于在指令集存儲(chǔ)器中提供ARP消息轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)播指令的工具。
在該裝置中，用于ARP轉(zhuǎn)發(fā)和廣播的工具可包括用于確定ARP消息的目的地的工具。
該裝置可以為諸如但不限于膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話(huà)或嵌入式計(jì)算機(jī)等客戶(hù)端系統(tǒng)或諸如但不限于WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))基礎(chǔ)設(shè)施裝置及移動(dòng)電話(huà)基礎(chǔ)設(shè)施裝置等基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。
ARP轉(zhuǎn)發(fā)或轉(zhuǎn)播指令可修改ARP消息以顯現(xiàn)為源于修改消息的裝置。
在本發(fā)明仍有的另一實(shí)施例中，提供一種用于多跳無(wú)線數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)通信裝置；這些通信裝置包括指令集存儲(chǔ)器；至少一個(gè)無(wú)線收發(fā)信機(jī)；用于在指令集存儲(chǔ)器中提供地址解析協(xié)議(ARP)指令的工具；以及用于在指令集存儲(chǔ)器中提供ARP轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)播指令的工具；以及由這些通信裝置組建的通信網(wǎng)絡(luò)。
該數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的通信裝置還包括用于確定ARP消息的目的地的工具。
該通信裝置可以為客戶(hù)端系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)或這兩種類(lèi)型的裝置的組合?？蛻?hù)端系統(tǒng)的示例可以為但不限于膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話(huà)或嵌入式計(jì)算機(jī)?；A(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的示例可以為但不限于WALN(無(wú)線局域網(wǎng))基礎(chǔ)設(shè)施裝置和移動(dòng)電話(huà)基礎(chǔ)設(shè)施裝置。
該系統(tǒng)還可包括至少一個(gè)連接到諸如因特網(wǎng)或?qū)Ｓ肐P網(wǎng)絡(luò)等外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。
本發(fā)明還涉及一種在無(wú)線多跳數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中用于“地址解析映射”的指令集，該指令集包括用于將地址解析協(xié)議(ARP)請(qǐng)求從第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)廣播到第二節(jié)點(diǎn)的第一指令集；在第二節(jié)點(diǎn)中用于接收ARP請(qǐng)求、確定ARP消息的目的地的第二指令集；在ARP請(qǐng)求被確定為是到第三節(jié)點(diǎn)去時(shí)傳送ARP請(qǐng)求的第三指令集；以及用于將ARP回復(fù)從第三節(jié)點(diǎn)經(jīng)第二節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的第四指令集。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明下面將參照附圖中所示的示范實(shí)施例，以非限制性方式更詳細(xì)地描述本發(fā)明，圖中

圖1以示意圖方式示出小型多跳網(wǎng)絡(luò)。
圖2是通過(guò)小型多跳網(wǎng)絡(luò)帶有不同通信消息的流程圖。
圖3示出ARP消息的示意性消息結(jié)構(gòu)。
圖4示出與固定網(wǎng)絡(luò)連接的更大型多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的概念，其中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通過(guò)使用所謂的多跳路由選擇系統(tǒng)相互進(jìn)行通信。這些節(jié)點(diǎn)既充當(dāng)主機(jī)/客戶(hù)端系統(tǒng)，又充當(dāng)路由器，即基礎(chǔ)設(shè)施裝置。經(jīng)這些節(jié)點(diǎn)對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行路由選擇，并在必要時(shí)路由選擇到可接入例如因特網(wǎng)等外部IP網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)關(guān)。
在本發(fā)明中，提供一種關(guān)于ARP(地址解析協(xié)議)的新解決方案，其中通過(guò)使用位于ARP請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)與ARP消息的最終接收方之間的路徑上的中間節(jié)點(diǎn)，將ARP消息轉(zhuǎn)發(fā)到接收方節(jié)點(diǎn)。
在圖1中，示出多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)101、102、103和104。這些節(jié)點(diǎn)101、102、103和104相互進(jìn)行通信，然而，并非所有節(jié)點(diǎn)相互有聯(lián)系。這意味著在一些情況下一些節(jié)點(diǎn)會(huì)中繼消息并充當(dāng)路由選擇單元。例如，如果節(jié)點(diǎn)101要與節(jié)點(diǎn)104進(jìn)行通信，則節(jié)點(diǎn)102或節(jié)點(diǎn)102和103需要參與分組交易，這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)101和104無(wú)法在此情況下直接相互“聽(tīng)到”，即無(wú)法直接相互進(jìn)行通信。
要將消息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到另一節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要解析這些節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址。在本發(fā)明中，提出一種新ARP過(guò)程，其中添加新ARP消息以使ARP消息結(jié)構(gòu)變化，從而實(shí)現(xiàn)ARP轉(zhuǎn)發(fā)或轉(zhuǎn)播。這意味著位于需要相互知道網(wǎng)絡(luò)地址的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的節(jié)點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)此類(lèi)ARP請(qǐng)求，直至ARP請(qǐng)求到達(dá)尋求的目的地。
假設(shè)根據(jù)圖1節(jié)點(diǎn)101要與節(jié)點(diǎn)104進(jìn)行通信，通過(guò)示意性逐步進(jìn)行的過(guò)程示出此操作1.節(jié)點(diǎn)101要發(fā)送數(shù)據(jù)到節(jié)點(diǎn)104。
2.節(jié)點(diǎn)101自動(dòng)廣播ARP請(qǐng)求“誰(shuí)是104，告訴101？”。
3.此消息由相鄰節(jié)點(diǎn)102接收，該節(jié)點(diǎn)立即轉(zhuǎn)播請(qǐng)求“誰(shuí)是104，告訴102？”。
4.此請(qǐng)求由相鄰節(jié)點(diǎn)103接收，該節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)播請(qǐng)求“誰(shuí)是104，告訴103？”。然而，在此特定情況下，節(jié)點(diǎn)104也收到該請(qǐng)求，節(jié)點(diǎn)104通過(guò)發(fā)送“節(jié)點(diǎn)102，我是104”來(lái)回復(fù)。
5.節(jié)點(diǎn)103傳送的請(qǐng)求由節(jié)點(diǎn)104接收，該節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送“節(jié)點(diǎn)103，我是104”來(lái)回復(fù)。
6.從節(jié)點(diǎn)104到節(jié)點(diǎn)102的回復(fù)由節(jié)點(diǎn)102接收。
7.節(jié)點(diǎn)102通過(guò)發(fā)送ARP轉(zhuǎn)發(fā)“節(jié)點(diǎn)101，使用節(jié)點(diǎn)102作為到節(jié)點(diǎn)104的網(wǎng)關(guān)”而回復(fù)請(qǐng)求的起源(節(jié)點(diǎn)101)。
8.從節(jié)點(diǎn)104到節(jié)點(diǎn)103的回復(fù)由節(jié)點(diǎn)103接收。節(jié)點(diǎn)103通過(guò)發(fā)送“節(jié)點(diǎn)102，使用節(jié)點(diǎn)103作為到節(jié)點(diǎn)104的網(wǎng)關(guān)”而回復(fù)節(jié)點(diǎn)102。
在如圖2所示的另一示例中，在小型網(wǎng)絡(luò)中連接三個(gè)節(jié)點(diǎn)(201、202、203)。節(jié)點(diǎn)201要與節(jié)點(diǎn)203進(jìn)行通信，但無(wú)法直接進(jìn)行通信。然而，節(jié)點(diǎn)202的位置使得它可在節(jié)點(diǎn)201與203之間中繼消息。在圖2中，節(jié)點(diǎn)201要發(fā)送通常稱(chēng)為PING的ICMP(因特網(wǎng)控制消息協(xié)議)回送請(qǐng)求到節(jié)點(diǎn)203。圖2中的消息框205、207、211和213指示根據(jù)本發(fā)明在這些節(jié)點(diǎn)之間傳遞的新消息類(lèi)型。
1.節(jié)點(diǎn)201開(kāi)始其通信過(guò)程時(shí)，它先發(fā)送ARP消息，請(qǐng)求它要與其進(jìn)行通信的IP號(hào)碼的位置。這在方框204中示出。
2.此ARP請(qǐng)求由節(jié)點(diǎn)202接收。節(jié)點(diǎn)202確定消息是指定給另一節(jié)點(diǎn)而不是其本身。改變消息以顯現(xiàn)為源于節(jié)點(diǎn)202，并如方框205中所示由節(jié)點(diǎn)202轉(zhuǎn)播。
3.消息由節(jié)點(diǎn)203接收，并且將ARP回復(fù)發(fā)送到節(jié)點(diǎn)202(方框206)，以及節(jié)點(diǎn)202將ARP回復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)到節(jié)點(diǎn)201(方框207)。
4.節(jié)點(diǎn)201然后具有節(jié)點(diǎn)203的坐標(biāo)，并發(fā)送ICMP請(qǐng)求到節(jié)點(diǎn)203(方框208)，并且ICMP請(qǐng)求由節(jié)點(diǎn)202中繼(方框209)。
5.節(jié)點(diǎn)203接收此ICMP請(qǐng)求，并然后要發(fā)送ICMP回復(fù)。然而，它需要知道節(jié)點(diǎn)201的MAC地址以便發(fā)送回復(fù)，并因此發(fā)送關(guān)于節(jié)點(diǎn)201的ARP請(qǐng)求。這在方框210中示出。
6.此消息由節(jié)點(diǎn)202接收。節(jié)點(diǎn)202確定消息是指定給另一節(jié)點(diǎn)而不是其本身。改變消息以顯現(xiàn)為源于節(jié)點(diǎn)202，并如方框211所示由節(jié)點(diǎn)202轉(zhuǎn)播。
7.消息由節(jié)點(diǎn)201接收，并且將ARP回復(fù)發(fā)送到節(jié)點(diǎn)202(方框212)，以及節(jié)點(diǎn)202將應(yīng)答轉(zhuǎn)發(fā)到節(jié)點(diǎn)203(方框213)。
8.節(jié)點(diǎn)203然后具有節(jié)點(diǎn)201的坐標(biāo)，并發(fā)送ICMP回復(fù)(方框214)，該回復(fù)由節(jié)點(diǎn)202中繼(方框215)到節(jié)點(diǎn)201，并且ICMP通信過(guò)程得以結(jié)束。
上述通信方法已通過(guò)ICMP回送請(qǐng)求示出，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可使用任何類(lèi)型的通信過(guò)程、協(xié)議或方案。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)交易中可涉及不止三個(gè)節(jié)點(diǎn)。
上述消息并不全屬于標(biāo)準(zhǔn)ARP過(guò)程。然而，通過(guò)使用操作碼(op)字段，即使非標(biāo)準(zhǔn)消息也可包括到標(biāo)準(zhǔn)消息中。這樣，符合標(biāo)準(zhǔn)ARP請(qǐng)求的路由選擇單元將能夠處理由使用本發(fā)明的新ARP轉(zhuǎn)發(fā)方案的路由選擇單元作出的ARP請(qǐng)求。標(biāo)準(zhǔn)路由選擇單元將只忽略此類(lèi)新ARP消息類(lèi)型。能夠處理本發(fā)明的新ARP轉(zhuǎn)發(fā)方案的修改的路由選擇單元將能夠利用op字段中包括的新代碼。op字段定義傳送或接收的消息類(lèi)型。因此，無(wú)需更改ARP標(biāo)準(zhǔn)就可實(shí)施ARP轉(zhuǎn)發(fā)方案。地址解析協(xié)議中op字段中使用的普通消息類(lèi)型包括ARP請(qǐng)求、ARP回復(fù)、RARP請(qǐng)求和RARP回復(fù)。本發(fā)明中提出的新消息類(lèi)型包括ARP轉(zhuǎn)發(fā)、ARP錯(cuò)誤和ARP鏈路質(zhì)量。例如，在下面的表1中，示出在以太網(wǎng)消息系統(tǒng)中的三個(gè)不同的ARP消息類(lèi)型及其相應(yīng)內(nèi)容和傳輸報(bào)頭。表1.A示出標(biāo)準(zhǔn)ARP請(qǐng)求消息，表1.B示出根據(jù)本發(fā)明的ARP回復(fù)消息，以及表1.C示出根據(jù)本發(fā)明的ARP轉(zhuǎn)發(fā)消息。在表1.A-C中的表右側(cè)有消息中包含的實(shí)際信息并且在字段類(lèi)型、硬件類(lèi)型、協(xié)議類(lèi)型及操作碼中示出描述項(xiàng)和實(shí)際發(fā)送的十六進(jìn)制代碼(在括號(hào)中)表1A.ARP請(qǐng)求


B.ARP回復(fù)

C.ARP轉(zhuǎn)發(fā)


現(xiàn)在將描述ARP消息類(lèi)型的新類(lèi)型ARP轉(zhuǎn)發(fā)如果此類(lèi)型包括在ARP消息的op字段中，則任何具有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施的路由選擇裝置理解此消息是ARP轉(zhuǎn)發(fā)消息，并將它作為ARP回復(fù)處理，但在消息處理方面有一些不同。它還是本發(fā)明中引入的ARP轉(zhuǎn)發(fā)方案實(shí)施中的一個(gè)功能。此功能中繼路由選擇到節(jié)點(diǎn)。消息包含最終目的地及離最終目的地最近的跳是誰(shuí)。
在節(jié)點(diǎn)認(rèn)識(shí)到它無(wú)法與某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，生成ARP錯(cuò)誤。這在節(jié)點(diǎn)無(wú)法找到任何到某個(gè)尋求的節(jié)點(diǎn)的替代路由時(shí)生成。將ARP錯(cuò)誤消息廣播(到相鄰節(jié)點(diǎn)，即單跳鄰居)，并且ARP錯(cuò)誤消息包含有關(guān)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)生成該錯(cuò)誤消息及無(wú)法到達(dá)的節(jié)點(diǎn)的信息。ARP錯(cuò)誤生成節(jié)點(diǎn)刪除包含丟失節(jié)點(diǎn)的路由的所有項(xiàng)目和丟失節(jié)點(diǎn)充當(dāng)網(wǎng)關(guān)的所有路由。廣播的ARP錯(cuò)誤消息的接收方刪除包含丟失節(jié)點(diǎn)的所有活動(dòng)路由。如果在接收節(jié)點(diǎn)中不存在替代路由，則生成ARP錯(cuò)誤消息并廣播。
ARP鏈路質(zhì)量消息包含有關(guān)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的鏈路質(zhì)量的信息。
還應(yīng)考慮的是，中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)播的消息還由通信鏈中前面的節(jié)點(diǎn)接收。在圖2的示例中，節(jié)點(diǎn)202轉(zhuǎn)播ARP請(qǐng)求時(shí)，節(jié)點(diǎn)201將收到相同的消息。為減少控制業(yè)務(wù)量，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可通過(guò)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)未決列表而記錄每個(gè)請(qǐng)求和回復(fù)。通過(guò)在轉(zhuǎn)發(fā)ARP請(qǐng)求前查看此最近請(qǐng)求和回復(fù)的列表，節(jié)點(diǎn)可能能夠減少在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上廣播的控制業(yè)務(wù)量。如果收到的消息被確定為是關(guān)于已經(jīng)在未決列表中的節(jié)點(diǎn)集，則它將被丟棄。在未決列表中，存儲(chǔ)有關(guān)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)在請(qǐng)求哪個(gè)節(jié)點(diǎn)、發(fā)出此請(qǐng)求的時(shí)間、是否已收到回復(fù)及是否已將回復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)到另一節(jié)點(diǎn)等信息。
在該解決方案中，還可能引入有關(guān)節(jié)點(diǎn)可以多快地轉(zhuǎn)播到特定節(jié)點(diǎn)去的請(qǐng)求的時(shí)間限制。在請(qǐng)求遍歷兩個(gè)或更多個(gè)不同的路徑并在某個(gè)節(jié)點(diǎn)接收時(shí)，只應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)它一次。這通過(guò)在某個(gè)時(shí)間限制內(nèi)不允許節(jié)點(diǎn)將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到特定節(jié)點(diǎn)而得以解決。反之亦然，只要未發(fā)送轉(zhuǎn)播，便只允許發(fā)送ARP回復(fù)或轉(zhuǎn)發(fā)消息一次到每個(gè)起源。
由于本發(fā)明不更改ARP標(biāo)準(zhǔn)，因此，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的ARP發(fā)起例程。然而，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可將鏈路質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)與上述ARP解決方案一起引入以便進(jìn)一步減少控制業(yè)務(wù)量和提高業(yè)務(wù)速度。通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的鏈路質(zhì)量，例如無(wú)線電質(zhì)量、確認(rèn)信息、誤碼率或數(shù)據(jù)率吞吐量(例如根據(jù)傳輸控制協(xié)議TCP)，在檢測(cè)到鏈路質(zhì)量下降時(shí)主動(dòng)更新ARP清單是可能的。此類(lèi)方案可減少丟失數(shù)據(jù)分組量，并減少基礎(chǔ)設(shè)施中的控制業(yè)務(wù)量。在PCT/SE03/002074(通過(guò)引用結(jié)合于本文中)中，介紹了一種在自組織網(wǎng)絡(luò)中用于鏈路質(zhì)量監(jiān)督的類(lèi)似方案，并且該方案通過(guò)引用結(jié)合于本文中。相同的系統(tǒng)可用于決定何時(shí)更新ARP表。
根據(jù)本發(fā)明的ARP實(shí)施中的可控參數(shù)包括但不限于節(jié)點(diǎn)隔多久可以發(fā)送ARP請(qǐng)求、未決列表中項(xiàng)目有效的時(shí)長(zhǎng)及允許存儲(chǔ)在ARP路由選擇表中未使用的路由選擇項(xiàng)目保留在ARP路由選擇表中的時(shí)間量。
將請(qǐng)求存儲(chǔ)在接收節(jié)點(diǎn)中，這樣，在從其它節(jié)點(diǎn)收到回復(fù)時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)可發(fā)送回復(fù)到請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)。
節(jié)點(diǎn)可以為任何計(jì)算裝置，包括但不限于膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、嵌入式計(jì)算機(jī)或移動(dòng)電話(huà)。此類(lèi)裝置包括至少一個(gè)無(wú)線收發(fā)信機(jī)和指令集存儲(chǔ)器，該指令集存儲(chǔ)器帶有處理地址解析協(xié)議指令和地址解析協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)與轉(zhuǎn)播指令的編程代碼。該裝置還包括在指令集存儲(chǔ)器中用于確定消息的最終目的地的工具和用于根據(jù)本發(fā)明修改ARP消息的工具。
本發(fā)明既可用于不提供外部連接的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，如在災(zāi)難地區(qū)網(wǎng)絡(luò)建立或戰(zhàn)場(chǎng)上的軍事網(wǎng)絡(luò)建立中，也可用于連接在一起的無(wú)線組件群集，并且在群集中存在至少一個(gè)到外部網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng)或獨(dú)立IP網(wǎng)絡(luò))的連接。圖4中示出后一情況的實(shí)施例，其中，多個(gè)無(wú)線組件602...60n(其中n是整數(shù))連接到網(wǎng)關(guān)607，該網(wǎng)關(guān)具有到例如因特網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)的連接。外部連接600可以為任何類(lèi)型，包括但不限于固定有線連接(例如以太網(wǎng)、光纖或類(lèi)似連接)或固定無(wú)線(例如LMDS)。
該通信方案獨(dú)立于使用的無(wú)線電編碼方案，并且可使用任何無(wú)線電類(lèi)型。例如，在IEEE 802.11系列(例如IEEE 802.11a、IEEE802.11b、IEEE 802.11g等等)、IEEE 802.15、IEEE 802.16、HiperLAN、HomeRF、藍(lán)牙、IR(紅外)、UWB(超寬帶)、JTRS(聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電系統(tǒng))、3G(第三代移動(dòng)通信)、GPRS(通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù))或EDGE(全球演進(jìn)的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)率)中的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)。然而，可能的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)不限于以上所述。它可以為在100kHz到100PHz的頻帶內(nèi)操作的任何合適的基于電磁輻射的傳輸方案；這包括無(wú)線電頻率、微波頻率和紅外范圍、可見(jiàn)范圍和紫外范圍中的頻率。
根據(jù)本發(fā)明的ARP方法可在許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域中使用，如一般情況下或特殊事件期間由警察使用，災(zāi)難或意外期間由救援部隊(duì)使用，在戰(zhàn)場(chǎng)上或訓(xùn)練中由軍隊(duì)使用，或者用于為住宅和商業(yè)網(wǎng)絡(luò)接入構(gòu)建通信用無(wú)線接入?yún)^(qū)。例如，使用這些自組織網(wǎng)絡(luò)在其它寬帶接入技術(shù)稀少或太昂貴難以連接的住宅區(qū)中使用近距離、低成本的無(wú)線設(shè)備組建寬帶接入是可能的。它還可用于商業(yè)區(qū)，用于提供到企業(yè)或小型公司的寬帶接入，或用于在所謂熱點(diǎn)的無(wú)線連接。熱點(diǎn)的特征在于它們根據(jù)商業(yè)模型為付費(fèi)客戶(hù)或免費(fèi)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)提供通信接入，例如，在機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳或酒店中。
即使在上述示例中為說(shuō)明本發(fā)明使用了三或四個(gè)節(jié)點(diǎn)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)理解在此類(lèi)網(wǎng)絡(luò)安裝中可使用更多或更少數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。對(duì)涉及的節(jié)點(diǎn)數(shù)量沒(méi)有特殊限制。
雖然出于說(shuō)明的目的而詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解上述細(xì)節(jié)只是為了該目的，并且在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在其中進(jìn)行變化，本發(fā)明的精神和范圍可受隨附權(quán)利要求書(shū)的限制。
權(quán)利要求
1.一種在無(wú)線多跳數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中用于“地址解析映射”的方法，所述方法包括以下步驟-將地址解析協(xié)議(ARP)請(qǐng)求從第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)廣播到第二節(jié)點(diǎn)；-所述第二節(jié)點(diǎn)接收所述ARP請(qǐng)求、確定所述ARP消息的目的地；-在所述ARP請(qǐng)求被確定為是到第三節(jié)點(diǎn)去時(shí)傳送所述ARP請(qǐng)求；以及-將ARP回復(fù)從所述第三節(jié)點(diǎn)經(jīng)所述第二節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到所述第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二節(jié)點(diǎn)包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的、檢測(cè)到的先前ARP請(qǐng)求和ARP轉(zhuǎn)發(fā)的未決列表。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括以下步驟限制在所述未決列表中所述存儲(chǔ)的先前ARP請(qǐng)求或轉(zhuǎn)發(fā)的存儲(chǔ)時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟限制允許節(jié)點(diǎn)發(fā)送到特定目的地的ARP轉(zhuǎn)發(fā)的速率。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在ARP消息過(guò)程期間測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的鏈路質(zhì)量并將鏈路質(zhì)量信息分發(fā)到節(jié)點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鏈路質(zhì)量信息至少包括確認(rèn)信息、無(wú)線電鏈路質(zhì)量、數(shù)據(jù)率吞吐量及誤碼率之一。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，還包括以下步驟使用所述鏈路質(zhì)量信息確定何時(shí)應(yīng)更新所述ARP表。
9.如權(quán)利要求6或7所述的方法，還包括以下步驟將所述鏈路質(zhì)量信息與閾值進(jìn)行比較以便確定是否要進(jìn)行更新。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在一個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)法與某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，生成ARP錯(cuò)誤消息并分發(fā)到所述網(wǎng)絡(luò)中的偵聽(tīng)節(jié)點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在轉(zhuǎn)播或轉(zhuǎn)發(fā)所述ARP請(qǐng)求前修改所述ARP請(qǐng)求。
12.一種在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中具有路由選擇工具的通信裝置，所述裝置包括-指令集存儲(chǔ)器；-至少一個(gè)無(wú)線收發(fā)信機(jī)；-用于在所述指令集存儲(chǔ)器中提供地址解析協(xié)議(ARP)指令的工具；以及-用于在所述指令集存儲(chǔ)器中提供ARP消息轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)播指令的工具。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述用于ARP轉(zhuǎn)發(fā)和廣播的工具包括用于確定ARP消息的目的地的工具。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述通信裝置是客戶(hù)端系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述客戶(hù)端系統(tǒng)可以為膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話(huà)或嵌入式計(jì)算機(jī)中的一個(gè)或幾個(gè)。
16.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述通信裝置是基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)是WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))基礎(chǔ)設(shè)施裝置和移動(dòng)電話(huà)基礎(chǔ)設(shè)施裝置中的一個(gè)或幾個(gè)。
18.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述ARP轉(zhuǎn)發(fā)或轉(zhuǎn)播指令修改所述ARP消息以顯現(xiàn)為源于所述裝置。
19.一種用于多跳無(wú)線數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個(gè)通信裝置；所述通信裝置包括-指令集存儲(chǔ)器；-至少一個(gè)無(wú)線收發(fā)信機(jī)；-用于在所述指令集存儲(chǔ)器中提供地址解析協(xié)議(ARP)指令的工具；以及-用于在所述指令集存儲(chǔ)器中提供ARP轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)播指令的工具；以及-由所述通信裝置組建的通信網(wǎng)絡(luò)。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，所述通信裝置還包括用于確定所述ARP消息的目的地的工具。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置是客戶(hù)端系統(tǒng)。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述客戶(hù)端系統(tǒng)可以為膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話(huà)或嵌入式計(jì)算機(jī)中的一個(gè)或幾個(gè)。
23.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置是基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)可以為WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))基礎(chǔ)設(shè)施裝置和移動(dòng)電話(huà)基礎(chǔ)設(shè)施裝置中的一個(gè)或幾個(gè)。
25.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)連接到外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。
26.一種在無(wú)線多跳數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中用于“地址解析映射”的指令集，所述指令集包括-用于將地址解析協(xié)議(ARP)請(qǐng)求從第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)廣播到第二節(jié)點(diǎn)的第一指令集；-在所述第二節(jié)點(diǎn)中用于接收所述ARP請(qǐng)求、確定所述ARP消息的目的地的第二指令集；-在所述ARP請(qǐng)求被確定為是到第三節(jié)點(diǎn)去時(shí)傳送所述ARP請(qǐng)求的第三指令集；以及-用于將ARP回復(fù)從所述第三節(jié)點(diǎn)經(jīng)所述第二節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到所述第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的第四指令集。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在無(wú)線多跳通信網(wǎng)絡(luò)中用于地址解析映射的方法，其中，該網(wǎng)絡(luò)由客戶(hù)端裝置和/或基礎(chǔ)設(shè)施裝置組建，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)是基于使用ARP轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)播定位在此類(lèi)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的裝置。本發(fā)明還包括用于此類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的裝置，并且描述了完整的通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1926835SQ200480042631
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2004年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者L·阿克塞爾森, A·倫德斯特羅姆, M·韋斯特伯格 申請(qǐng)人:艾利森電話(huà)股份有限公司