專利名稱：分組傳送系統(tǒng)、無線基站以及分組傳送路徑最佳化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)分段間的無線分組通信的分組傳送技術(shù)，具體涉及可在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)構(gòu)筑把多個(gè)無線基站作為根(Root)站的樹形傳送路徑來保持路徑最佳化的同時(shí)，防止局部負(fù)荷集中的分組傳送系統(tǒng)和無線基站以及分組傳送時(shí)的路徑最佳化。
背景技術(shù)：
有一種通過由無線信道連接多個(gè)終端、并使終端自身具有分組傳送功能來在終端之間建立相互連接的網(wǎng)絡(luò)，這樣的網(wǎng)絡(luò)被稱為無線自組網(wǎng)或無線多跳網(wǎng)。在這種網(wǎng)絡(luò)中，無需特定控制站，終端自身自主分散地構(gòu)成局域網(wǎng)。在無線自組網(wǎng)中，即使在不能直接通信的終端之間，也可以通過使位于其間的第3終端進(jìn)行分組中繼，在不提高各無線通信終端的發(fā)送功率的條件下，擴(kuò)大通信范圍。作為無線自組網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，制定了對分組傳送時(shí)的路徑進(jìn)行控制的若干協(xié)議(例如，參照非發(fā)明專利文獻(xiàn)1)。
另一方面，在有線網(wǎng)絡(luò)中，使用網(wǎng)橋進(jìn)行分組傳送。公知有一種分組傳送方式(例如，參照非發(fā)明專利文獻(xiàn)2)，該方式通過把特定的一個(gè)網(wǎng)橋或基站設(shè)定成根(Root)站，利用樹連接協(xié)議來形成樹形傳送路徑，這樣，不僅可避免環(huán)路的形成，而且可提高承受故障的能力。該方法如圖1所示，從成為根站的網(wǎng)橋1生成非環(huán)路的樹形傳送路徑，把多個(gè)接口和分組的傳送目的地相互對應(yīng)地登錄到學(xué)習(xí)表內(nèi)。
為了把使用上述有線網(wǎng)橋的分組傳送應(yīng)用于無線分組網(wǎng)的分組傳送，需要具有每個(gè)傳送目的地地址的無線接口。然而，如果使其具有多個(gè)接口，則分別需要天線和調(diào)制解調(diào)電路，由此會增加成本。
因此，(例如，參照發(fā)明專利文獻(xiàn)1)，提出了一種通過把通信對方地址視為假想接口，而假設(shè)具有多個(gè)無線接口，以實(shí)質(zhì)上為一個(gè)的無線接口，把有線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展樹傳送方法應(yīng)用于無線分組網(wǎng)的分組傳送的方法。在該方法中，各無線基站具有把對方目的地地址和傳送目的地構(gòu)成相互對應(yīng)的地址表，接收到分組的無線基站，參照地址表，向?qū)?yīng)對方目的地地址的傳送目的地傳送分組。
并且，為了消除無效的傳送路徑，(例如，參照發(fā)明專利文獻(xiàn)2)，提出了這樣一種方法，該方法利用即使在自身不是通信對方的情況下，只要在通信范圍內(nèi)，也能夠接收到分組的這樣一種無線的特征，對在樹狀傳送路徑上朝接近本站的方向所傳送的分組進(jìn)行監(jiān)視，生成把由該分組的發(fā)送源地址所表示的無線終端和由發(fā)送站地址所表示的無線基站構(gòu)成相互對應(yīng)的表，由此來縮短途中的路徑。
而且，(例如，參照發(fā)明專利文獻(xiàn)3)，還提出了一種在形成樹形傳送路徑時(shí)，判斷來自無線基站的信號的接收電平是否大于等于閾值，在信號的接收電平低的情況下，通過不擴(kuò)展信道來實(shí)現(xiàn)通信質(zhì)量的提高。
另外，在無線自組網(wǎng)中，在進(jìn)行分組傳送時(shí)，以及在使用樹形傳送路徑的情況下形成樹時(shí)，需要在短時(shí)間內(nèi)檢索出最佳路徑。與有線通信路徑相比較，使用無線的通信路徑其網(wǎng)絡(luò)狀況容易發(fā)生變化，為了考慮無線狀況的變化來選擇最佳路徑，(例如，參照發(fā)明專利文獻(xiàn)4)，公知有一種把鄰近的無線終端(無線基站)間的誤碼率和傳送速度設(shè)定為加權(quán)值。這種方法在進(jìn)行路徑檢索時(shí)，通過將對應(yīng)無線終端間的鏈路而設(shè)定的加權(quán)值依次相加，來決定最佳路徑。
S.Corson，J.Macker，“Mobile Ad hocNetworking(MANET)Routing Protocol Performance Issues andEvaluation Considerations”Internet標(biāo)準(zhǔn)RFC2501，January 1999[非發(fā)明專利文獻(xiàn)2]ISO/IEC 10038，ANSI/IEEE Std802.ID，“Information technology-Telecommunications and informationexchange between systems-Local area networks-Media accesscontrol(MAC)bridges”，1993[發(fā)明專利文獻(xiàn)1]特開2000-69046號公報(bào) 特開2000-78147號公報(bào)[發(fā)明專利文獻(xiàn)3]特開2003-188811號公報(bào)[發(fā)明專利文獻(xiàn)4]特開2003-152786號公報(bào)在非發(fā)明專利文獻(xiàn)1公開的通信方式中，加入網(wǎng)絡(luò)的所有終端必須具備分組傳送功能。反而言之，功能差的終端不能加入網(wǎng)絡(luò)，因此，為了增加功能，將會導(dǎo)致設(shè)備的增大和成本的增加。
把非發(fā)明專利文獻(xiàn)2的有線分組傳送方法應(yīng)用于無線分組網(wǎng)的發(fā)明專利文獻(xiàn)1的方法，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只能具有一個(gè)樹形傳送路徑。因此，如圖2所示，在把分組從無線終端(Station)S向無線終端(Station)D傳送的情況下，沿著把Bridge(網(wǎng)橋)a作為根站的虛線的路徑，按照網(wǎng)橋x7、網(wǎng)橋x8、網(wǎng)橋a、網(wǎng)橋x3、網(wǎng)橋x4的順序傳送分組。這樣，不僅產(chǎn)生無效的傳送路徑，而且負(fù)荷集中在樹的根(Root)的部分。
發(fā)明專利文獻(xiàn)2公開的分組傳送方法雖然可以通過對向本站接近的分組進(jìn)行監(jiān)視，來簡化途中路徑，然而該方法也同樣存在著負(fù)荷集中在成為根(Root)的單一無線基站上，網(wǎng)絡(luò)整體的效率低下的問題。
在發(fā)明專利文獻(xiàn)3公開的分組傳送方法中，是以來自該無線基站的接收功率為基準(zhǔn)，來判斷在無線基站間是否進(jìn)行信道擴(kuò)展，然而無線環(huán)境容易變化，并且也需要具備根據(jù)環(huán)境而自動改變通信速度的無線接口。另外，還存在著不能算出將通信速度都考慮在內(nèi)的鏈路成本、網(wǎng)絡(luò)整體的傳輸效率低、網(wǎng)絡(luò)的連接性低下的問題。
發(fā)明專利文獻(xiàn)4公開的路徑檢索方法雖然考慮了無線環(huán)境，然而未考慮到對應(yīng)分組的有效負(fù)載的長度而變化的對數(shù)據(jù)傳送時(shí)間的額外消耗。
這樣，在利用第3層的以往的傳送方法中，不具備傳送功能的終端裝置不能加入網(wǎng)絡(luò)，另一方面，利用MAC(Media Access Control媒體接入控制)層網(wǎng)橋的傳送方法，在無線中的應(yīng)用還未成熟，不能避免由使用單一的樹形傳送路徑而引起的對局部的負(fù)荷集中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是，在自主分散的無線網(wǎng)絡(luò)中，不管無線終端的功能高低，通過以最佳路徑進(jìn)行分組傳送來分散負(fù)荷，提高網(wǎng)絡(luò)整體的效率。
為了達(dá)到上述目的，避免在無線自組網(wǎng)中的負(fù)荷集中，實(shí)現(xiàn)分組傳送的最佳化，在分組傳送系統(tǒng)中，構(gòu)筑和使用2個(gè)或2個(gè)以上樹形傳送路徑。并且，在進(jìn)行路徑檢索時(shí)，除了考慮網(wǎng)絡(luò)的無線環(huán)境以外，還考慮分組的有效負(fù)載長度來實(shí)現(xiàn)分組傳送路徑的最佳化。
在前者的方法中，把無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的2個(gè)或2個(gè)以上無線網(wǎng)橋作為根(Root)站，同時(shí)構(gòu)成多個(gè)樹形傳送路徑，在各節(jié)點(diǎn)，對所傳送的各分組，可判別出應(yīng)使用哪個(gè)樹進(jìn)行傳送。由此來實(shí)現(xiàn)路徑的最佳化和負(fù)荷分散。
在此情況下，通過使作為無線網(wǎng)橋行使功能的無線基站具有分組傳送功能，并使功能低的終端與最近的無線基站連接，不管無線終端的功能如何，都能加入網(wǎng)絡(luò)。也可以使具有分組傳送功能的無線終端加入網(wǎng)絡(luò)，使其自身作為無線網(wǎng)橋而行使功能。
在后者的方法中，不管樹形傳送路徑的有無和數(shù)量，在分組傳送時(shí)和/或樹形傳送路徑形成時(shí)，通過使分組的有效負(fù)載長度反映在通信鏈路的成本上，決定與現(xiàn)實(shí)的分組傳送對應(yīng)的最佳路徑。
具體地說，在本發(fā)明的第1側(cè)面，提供一種分組傳送系統(tǒng)，該分組傳送系統(tǒng)由多個(gè)無線基站和1個(gè)或1個(gè)以上無線終端構(gòu)成。在該分組傳送系統(tǒng)中，使用把多個(gè)無線基站中的2個(gè)或2個(gè)以上無線基站作為根站的樹形傳送路徑；各個(gè)無線基站具有把各根站與對應(yīng)該根站的樹形傳送路徑的識別信息建立關(guān)聯(lián)的樹表；當(dāng)接收到分組時(shí)，判別傳送該分組所使用的樹形傳送路徑，把上述分組傳送到在所判別出的樹形傳送路徑上的成為下一中繼站的無線基站。
作為在分組傳送中使用的樹形傳送路徑的判別方法，(1)使各個(gè)無線基站具有使1個(gè)或1個(gè)以上無線終端和該無線終端所屬的無線基站建立關(guān)聯(lián)的定位表；當(dāng)接收到分組時(shí)，參照定位表，根據(jù)接收到的分組內(nèi)所包含的發(fā)送源地址或目的地地址，指定發(fā)送源或目的地的無線終端所屬的無線基站，導(dǎo)出把所指定的無線基站作為根站的樹形傳送路徑，傳送上述分組。或者，(2)使分組包含有在分組傳送中使用的樹形傳送路徑的ID信息或者成為該樹形傳送路徑的根站的無線基站的地址信息；各個(gè)無線基站當(dāng)接收到分組時(shí)，根據(jù)分組內(nèi)所包含的上述樹形傳送路徑的ID信息或者成為根站的無線基站的地址信息來判別傳送分組所使用的樹形傳送路徑。
在分組傳送系統(tǒng)中使用的樹形傳送路徑是根據(jù)反映了接收信號的功率水平、誤碼率、延遲等無線信道狀況的鏈路成本而生成的。
在本發(fā)明的第2側(cè)面，提供一種構(gòu)成利用無線分組網(wǎng)的分組通信系統(tǒng)的無線基站。無線基站具有(a)樹表，將與在分組通信系統(tǒng)中使用的2個(gè)或2個(gè)以上樹形傳送路徑相關(guān)的信息與成為該樹形傳送路徑的根站的無線基站建立關(guān)聯(lián)，進(jìn)行存儲；(b)接收任意分組的分組接收部；(c)樹判別單元，根據(jù)接收到的分組，判別傳送該分組所使用的樹形傳送路徑；以及(d)分組發(fā)送部，參照上述樹表，把上述分組傳送到所判別出的樹形傳送路徑上的下一中繼目的地。
在本發(fā)明的第3側(cè)面，提供一種在由多個(gè)無線基站構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)中使分組傳送路徑最佳化的方法。該方法(a)對應(yīng)與分組長度有關(guān)的多個(gè)不同基準(zhǔn)，在上述各無線基站中，設(shè)定把目的地地址與傳送路徑各自對應(yīng)進(jìn)行記錄的多個(gè)樹形傳送路徑；(b)在上述多個(gè)無線基站中的任意無線基站，當(dāng)接收到本站以外的分組時(shí)，判斷該分組的分組長度；(c)根據(jù)上述判斷結(jié)果，參照上述多個(gè)路由選擇表中的任何一個(gè)來指定下一傳送地址，把上述分組傳送到上述下一傳送地址。
根據(jù)該方法，在總是變化的無線環(huán)境中，由于不僅考慮鏈路的傳送速度，而且還考慮分組長度來決定路徑，因而能夠以降低了額外消耗的最佳路徑進(jìn)行分組傳送。
并且，可在使用把多個(gè)站作為根(Root)站的樹形傳送路徑來保持路徑的最佳性的同時(shí)，防止負(fù)荷集中在網(wǎng)絡(luò)的局部，可構(gòu)筑自主分散的網(wǎng)絡(luò)。
而且，由于在鏈路成本的計(jì)算中，考慮了無線信道的狀態(tài)和分組的有效負(fù)載長度，所以可實(shí)現(xiàn)考慮到了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和分組大小的路徑的最佳化。
在本文中，術(shù)語“樹形傳送路徑”(transmission tree)包括路由選擇表、生成樹(spanning tree)、和任何適當(dāng)?shù)穆酚蛇x擇手段。


圖1是表示使用以往的有線網(wǎng)絡(luò)中的非環(huán)路樹形傳送路徑的分組傳送的圖。
圖2是表示使用以往的無線網(wǎng)絡(luò)中的單一根站的樹形傳送路徑的分組傳送的圖。
圖3是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的分組傳送系統(tǒng)的概要的圖，是用于對把多個(gè)無線基站作為根站、使用多個(gè)樹形傳送路徑的分組傳送進(jìn)行說明的圖。
圖4是表示網(wǎng)絡(luò)上的各無線基站保持的樹表的構(gòu)成例的圖。
圖5是表示在圖3的網(wǎng)絡(luò)中使用的分組的地址部分的格式例的圖。
圖6是表示在第1實(shí)施方式中把多個(gè)站作為根站的樹形傳送路徑的構(gòu)成例的圖。
圖7是用于對判別在分組傳送中使用的樹形傳送路徑的第1方法進(jìn)行說明的圖，是表示各無線基站具有的定位表的構(gòu)成例的圖。
圖8是表示各無線基站中的學(xué)習(xí)表的生成例的圖。
圖9是用于對判別在分組傳送中使用的樹形傳送路徑的第2方法進(jìn)行說明的圖，是表示分組的報(bào)頭部分的追加字段的構(gòu)成例的圖。
圖10是表示在樹形傳送路徑的生成中使用的鏈路的成本明細(xì)的圖。
圖11是表示樹形傳送路徑形成步驟的一例的圖。
圖12是表示第1實(shí)施方式的無線基站的構(gòu)成例的圖。
圖13是用于對本發(fā)明第2實(shí)施方式的分組傳送路徑最佳化方法進(jìn)行說明的圖，是表示無線幀的構(gòu)成例的圖。
圖14是用于對有效負(fù)載長度和最佳路徑的關(guān)系進(jìn)行說明的圖。
圖15是表示第2實(shí)施方式的無線基站的構(gòu)成例的圖。
圖16是表示第2實(shí)施方式的與分組長度對應(yīng)的路徑控制的流程圖。
圖17是表示應(yīng)用于第2實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成例的圖。
圖18(a)是表示短分組的傳送路徑一例的圖，圖18(b)是表示長分組的傳送路徑一例的圖。
圖19是記錄了所有中繼節(jié)點(diǎn)的路由選擇表的一例，圖19(a)是表示短分組表的圖，圖19(b)是表示長分組表的圖。
圖20是僅記錄了下一跳的路由選擇表的一例，圖20(a)是表示短分組表的圖，圖20(b)是表示長分組表的圖。
圖21是表示第2實(shí)施方式的成本計(jì)算例的圖。
圖中10A、10B、50…無線基站；11、51…信號接收發(fā)送部；12…樹表；13A、13B…樹判別部；16…定位表；20、60…成本計(jì)算部；56…分組長度判別部；57…短分組表(路由選擇表)；58…長分組表(路由選擇表)具體實(shí)施方式
參照圖3～圖11，對本發(fā)明第1實(shí)施方式的分組傳送系統(tǒng)進(jìn)行說明。在第1實(shí)施方式中，為了實(shí)現(xiàn)分組傳送的最佳化，在系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)筑2個(gè)或2個(gè)以上樹形傳送路徑。
圖3是用于對本發(fā)明第1實(shí)施方式的分組傳送系統(tǒng)的概要進(jìn)行說明的圖。在第1實(shí)施方式中，通過使網(wǎng)絡(luò)具有把多個(gè)無線基站作為根站的樹形傳送路徑，來提高網(wǎng)絡(luò)整體的傳輸效率，實(shí)現(xiàn)傳送路徑的縮短。另外，作為實(shí)施方式，以把本發(fā)明應(yīng)用于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線LAN的情況為例進(jìn)行說明。
在圖3中，Bridge(網(wǎng)橋)a～f表示無線基站，在各網(wǎng)橋間相互傳送無線分組。Station A～E表示無線終端。無線網(wǎng)橋(基站)無論是移動式還是固定式均可。各無線基站可以在其下面具有一個(gè)或多個(gè)無線終端，下面的無線終端和無線網(wǎng)橋之間的連接無論是有線還是無線均可。在第1實(shí)施方式中，把構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的無線基站中的2個(gè)或2個(gè)以上無線基站作為根站，形成多個(gè)樹形傳送路徑，然而在圖3的例中，所有無線基站生成把本站作為根站的非環(huán)路樹形傳送路徑。不過，考慮網(wǎng)絡(luò)的大小和額外消耗，也可消除無用的樹形傳送路徑。
網(wǎng)絡(luò)上的各無線基站(網(wǎng)橋)具有成為根站的無線基站；以及樹表，使把該無線基站作為根站的樹形傳送路徑的ID和樹上的鄰接網(wǎng)橋?qū)?yīng)來進(jìn)行存儲。
圖4表示圖3的網(wǎng)橋d保持的樹表作為樹表的一例。對網(wǎng)絡(luò)上的各根站，記錄對應(yīng)的樹形傳送路徑的ID、以及在該樹上鄰接的無線基站(前站和下站)的地址。
在網(wǎng)絡(luò)上使用多個(gè)樹形傳送路徑的情況下，在各無線基站接收到分組時(shí)，需要判別使用哪個(gè)樹形傳送路徑進(jìn)行分組的中繼。其中，例如考慮了以下2種方法。
(1)第1方法是使各無線基站具有定位表的方法，該定位表使網(wǎng)絡(luò)上的無線基站和位于各自下屬的無線終端相對應(yīng)。各無線基站(網(wǎng)橋)根據(jù)在分組內(nèi)寫入的發(fā)送源終端的地址或者成為目的地的終端的地址，參照定位表，指定發(fā)送源的無線終端或目的地的無線終端所屬的無線基站。然后，從樹表中指定把所指定的無線基站作為根站的樹，按照該樹，把分組傳送到下一無線基站。
(2)第2方法是，使發(fā)送源的無線終端或者第一個(gè)從發(fā)送源的無線終端接收到分組的無線基站，在分組內(nèi)寫入使用把哪個(gè)無線基站作為根站的樹形傳送路徑的信息。在分組內(nèi)可以寫入樹形傳送路徑ID，也可以寫入成為該樹形傳送路徑的根站的無線基站的地址。
這些方法的詳細(xì)內(nèi)容將在后面說明，根據(jù)第1或第2方法，當(dāng)在各無線基站判別應(yīng)使用的樹形傳送路徑時(shí)，按照樹表，可把分組傳送到下一中繼地址。通過在網(wǎng)絡(luò)上使用多個(gè)樹形傳送路徑，可更有效地進(jìn)行路徑的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)路徑的縮短。并且，可避免負(fù)荷集中到特定無線基站的周邊，可提高網(wǎng)絡(luò)整體的效率。
圖5是表示在圖3的網(wǎng)絡(luò)上收發(fā)的分組的地址部分的格式一例的圖。圖5的上段是從無線終端(Station)發(fā)送到無線基站(Bridge)的分組的格式例，中段是在無線基站(Bridge)間傳送的分組的格式例，下段是從無線基站(Bridge)發(fā)送到無線終端(Station)的分組的格式例。
發(fā)送源地址是表示最初生成和發(fā)送了分組的無線通信設(shè)備的地址的ID。目的地地址是表示成為分組的最終目的地的無線通信設(shè)備的地址的ID。發(fā)送站地址是為了在樹上將分組進(jìn)行中繼而發(fā)送該分組的無線通信設(shè)備的地址ID。接收站地址是在樹上將分組進(jìn)行中繼時(shí)，接收該分組的無線通信設(shè)備的地址ID。
“DS”表示無線通信設(shè)備，“To”表示接收側(cè)，“From”表示發(fā)送側(cè)。當(dāng)“To DS”的值是0時(shí)，表示無線終端是接收側(cè)，當(dāng)是1時(shí)，表示無線基站是接收側(cè)。當(dāng)“From DS”的值是O時(shí)，表示無線終端是發(fā)送側(cè)，當(dāng)是1時(shí)，表示無線基站是發(fā)送側(cè)。當(dāng)“To DS”是1并且“From DS”是1時(shí)，表示分組在無線基站間被傳送。通過把“To DS”字段和“From DS”字段插入到分組內(nèi)，可判別分組是否在無線基站間進(jìn)行中繼中。
例如，在根據(jù)圖3的構(gòu)成發(fā)送從無線終端(Station)A發(fā)往無線終端(Station)E的分組的情況下，從無線終端(Station)A發(fā)送的分組，如圖4的上段所示，包含以下作為地址信息，即作為發(fā)送源地址的無線終端A的地址，作為目的地地址的無線終端E的地址，以及作為接收站地址的無線終端A當(dāng)前所屬的網(wǎng)橋a的地址。
將該分組從網(wǎng)橋a進(jìn)行中繼的網(wǎng)橋b，如圖4的中段所示，傳送除了發(fā)送源地址和目的地地址以外，還插入有作為發(fā)送站地址的自己地址、以及作為接收站地址的下一中繼地址的網(wǎng)橋c的地址的分組。
圖6是表示把本發(fā)明應(yīng)用于與根據(jù)以往技術(shù)生成的圖2的樹形傳送路徑相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞睦膱D。在傳送從無線終端(Station)S到無線終端(Station)D的分組的情況下，如虛線箭頭所示，由于可使用把網(wǎng)橋b作為根站的樹形傳送路徑來傳送分組，因而與圖2所示，僅把一站作為根站的情況相比較，路徑大幅縮短。在圖6的例中，為了便于說明，把網(wǎng)橋a和網(wǎng)橋b這2個(gè)無線基站作為根站來生成樹形傳送路徑，然而根據(jù)網(wǎng)絡(luò)大小，可使用3個(gè)以上樹形傳送路徑，更高密度地布置樹。
下面，以圖6的網(wǎng)絡(luò)為例，對判別在分組傳送中使用的樹形傳送路徑的2例進(jìn)行說明，即(1)使各無線基站具有定位表的方法，該定位表使網(wǎng)絡(luò)上的無線基站和下屬的無線終端相對應(yīng)；以及(2)把與樹形傳送路徑有關(guān)的信息寫入到分組內(nèi)的第2方法。
圖7是表示為實(shí)現(xiàn)上述第1方法而設(shè)定在各無線基站內(nèi)的定位表的構(gòu)成例的圖。網(wǎng)絡(luò)上的各無線基站將當(dāng)前本站下屬存在的無線終端的信息進(jìn)行交換，生成定位表。在圖7的例中，在各無線基站，網(wǎng)橋a的地址A和其下屬存在的無線終端P相對應(yīng)，網(wǎng)橋b的地址B和其下屬存在的無線終端S和O相對應(yīng)，網(wǎng)橋c的地址C和其下屬存在的無線終端D相對應(yīng)。盡管圖示省略，然而對于其他無線基站，也可使其下屬存在的無線終端相對應(yīng)來記錄。通過具有這種定位表，所有無線基站可把握當(dāng)前哪個(gè)無線終端位于哪個(gè)無線基站的下屬。
考慮了在圖6的網(wǎng)絡(luò)上把分組從無線終端S發(fā)送到無線終端D的情況。無線終端S把自己地址設(shè)定成發(fā)送源地址，把無線終端D的地址設(shè)定成對方地址，把所屬的網(wǎng)橋b的地址B設(shè)定成接收站地址，發(fā)送分組。
網(wǎng)橋b在接收分組時(shí)，按照把本站作為根站的樹形傳送路徑，把分組發(fā)送到下一中繼地址。中繼途中的任意網(wǎng)橋查看分組的地址部分，識別出該分組的發(fā)送源是無線終端S。然后，根據(jù)定位表，把握發(fā)送源的無線終端S當(dāng)前所屬的是網(wǎng)橋b。因此，從樹表中導(dǎo)出把網(wǎng)橋b作為根站的樹形傳送路徑，按照該樹形傳送路徑把分組傳送到下一節(jié)點(diǎn)(中繼地址)。
網(wǎng)橋b在從下屬的無線終端S接收分組時(shí)，按照樹形傳送路徑把分組傳送到網(wǎng)橋x7、x8、x9。網(wǎng)橋x7根據(jù)定位表和分組的地址信息，導(dǎo)出把網(wǎng)橋b作為根站的樹形傳送路徑，把分組傳送到后面的中繼地址x4、x6。同樣，網(wǎng)橋x8也判別樹形傳送路徑，然而識別出在所判別的樹形傳送路徑上沒有下一中繼地址，廢棄該分組。在網(wǎng)橋x9進(jìn)行與網(wǎng)橋x7相同的處理。通過按照樹順次進(jìn)行該處理，分組到達(dá)網(wǎng)橋c，最終到達(dá)無線終端D。
當(dāng)使用把發(fā)送側(cè)的無線基站作為根站的樹形傳送路徑時(shí)，在樹的分支點(diǎn)，分組被傳送到2個(gè)或2個(gè)以上網(wǎng)橋。在未指定目的地的廣播發(fā)送的情況下，這也可以，然而在把特定無線終端作為目的地的單播的情況下，分組被發(fā)送到與最終目的地的無線終端沒有關(guān)系的網(wǎng)橋，發(fā)生浪費(fèi)。為了減少這種浪費(fèi)，期望的是采用以下提出的構(gòu)成中的至少一項(xiàng)。
(a)在指定有對方地址的單播的情況下，使用把目的地的無線終端所屬的無線基站作為根站的樹形傳送路徑。
(2)生成學(xué)習(xí)表，對于第2次以后的分組傳送，將學(xué)習(xí)表并用來傳送分組。
在(a)的采用把對方的無線基站作為根站的樹形傳送路徑的構(gòu)成中，在圖6的例中，為了傳送從無線終端(Station)S發(fā)往無線終端(Station)P的分組，使用目的地的無線終端P所屬的網(wǎng)橋a的樹形傳送路徑。中繼途中的各無線基站根據(jù)接收到的分組的目的地地址以及定位表，判別把無線終端P所屬的無線基站(網(wǎng)橋a)作為根站的樹形傳送路徑。通過使用把對方側(cè)的無線基站作為根站的樹形傳送路徑，各無線基站可以倒著追溯樹，把分組僅傳送到單一的中繼地址。在該例中，網(wǎng)橋b節(jié)省了在網(wǎng)橋x7和x8將分組進(jìn)行中繼的浪費(fèi)，把分組僅傳送到網(wǎng)橋x9。
這樣，通過把目的地的無線終端所屬的無線基站作為根站，可減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。另一方面，在未指定目的地的廣播的情況下，或者在目的地的無線終端的所屬地址不明的情況下，通過使用把發(fā)送源的無線終端所屬的無線基站作為根站的樹形傳送路徑，可使分組到達(dá)最終發(fā)送地址。
另外，對于位于網(wǎng)絡(luò)末端的網(wǎng)橋，還考慮了不具有把本站作為根站的樹形傳送路徑的情況。例如，圖6的網(wǎng)橋c就是這樣。在此情況下，各無線基站首先優(yōu)先參照目的地地址(Station D)，在沒有把目的地的無線終端所屬的無線基站作為根站的樹形傳送路徑的情況下，可以采用使用發(fā)送側(cè)的無線基站的樹形傳送路徑的構(gòu)成。
然后，對于將學(xué)習(xí)表并用的構(gòu)成(b)，在各無線基站，把從發(fā)送源地址表示的無線終端發(fā)送的分組從哪個(gè)無線基站發(fā)送來的情況記錄在學(xué)習(xí)表內(nèi)。對于學(xué)習(xí)表的生成，可采用公知方法。
圖8是表示學(xué)習(xí)表一例的圖。在圖6的網(wǎng)絡(luò)上，在發(fā)送從無線終端S發(fā)往無線終端D的分組的情況下，分組首先從無線終端S被發(fā)送到網(wǎng)橋b(箭頭(1))，按照把網(wǎng)橋b作為根站的樹形傳送路徑，經(jīng)由網(wǎng)橋x7被傳送到網(wǎng)橋x4(箭頭(2))。在網(wǎng)橋x4，根據(jù)分組的發(fā)送源地址，知道是從無線終端S發(fā)送的分組，并且根據(jù)發(fā)送站地址，知道該分組是從網(wǎng)橋x7發(fā)送來的。因此，把該信息寫入到學(xué)習(xí)表內(nèi)(符號(3))。即，在學(xué)習(xí)表的Station欄內(nèi)記入發(fā)送源的無線終端S的地址或ID，在Bridge欄內(nèi)記入前一個(gè)網(wǎng)橋x7的地址或ID。分組從網(wǎng)橋x4經(jīng)由網(wǎng)橋c到達(dá)目的地的無線終端D。
無線終端D響應(yīng)于接收到的分組向無線終端S回復(fù)(箭頭(4))。回復(fù)分組從網(wǎng)橋c被發(fā)送到網(wǎng)橋x4(箭頭(5))。網(wǎng)橋x4根據(jù)分組的地址信息，識別出發(fā)送源是無線終端D，并且該分組是從網(wǎng)橋c傳送來的，并將該情況記入到學(xué)習(xí)表內(nèi)(符號(6))。
分組進(jìn)一步從網(wǎng)橋x4經(jīng)由網(wǎng)橋x7被傳送到網(wǎng)橋b(箭頭(7))。在網(wǎng)橋b，把網(wǎng)橋x7接收到從無線終端D發(fā)送的分組這一情況記錄到學(xué)習(xí)表內(nèi)(符號(8))，把該分組傳送到無線終端S。
盡管省略說明，然而在上例中，在網(wǎng)橋x7和網(wǎng)橋c，每當(dāng)接收分組時(shí)，都記錄到學(xué)習(xí)表內(nèi)。并且，在學(xué)習(xí)前最初傳送分組的情況下，由于在分支地點(diǎn)，分組被傳送到各自的分支地址，因而在分支地址的網(wǎng)橋(x3、x8等)，也同樣記錄到學(xué)習(xí)表內(nèi)。
網(wǎng)橋b在接收到隨后發(fā)往無線終端D的分組的情況下，從學(xué)習(xí)表的記錄中知道無線終端D在網(wǎng)橋x7的方向。因此，把該分組僅傳送到網(wǎng)橋x7，而不傳送到網(wǎng)橋x8及其他分支地址。同樣，在網(wǎng)橋x4，在接收到隨后發(fā)往無線基站D的分組的情況下，把分組僅傳送到網(wǎng)橋c，而不傳送到其他分支地址。這樣，即使在使用把發(fā)送側(cè)的無線基站作為根站的樹形傳送路徑的情況下，也能削減無用的分組。
另外，在根據(jù)第1方法使用定位表的情況下，當(dāng)新的無線終端所屬于各無線基站時(shí)，或者當(dāng)無線終端移動而所屬于別的無線基站時(shí)，無線基站按照樹形傳送路徑，把通知無線終端所屬于本站的分組進(jìn)行廣播發(fā)送。接收到通知分組的各無線基站把新的所屬關(guān)系登錄到定位表內(nèi)。此時(shí)，各無線基站可以采用以下構(gòu)成，即使通知分組的發(fā)送源的無線基站和傳送來該通知分組的前一個(gè)無線基站的地址相對應(yīng)來寫入到學(xué)習(xí)表內(nèi)。
每當(dāng)無線終端所屬于任意無線基站時(shí)，與定位表的更新同時(shí)，通過也登錄到學(xué)習(xí)表內(nèi)，可更有效地進(jìn)行樹形傳送路徑上的路徑選擇。
下面，參照圖9對判別樹形傳送路徑的第2方法進(jìn)行說明。在第2方法中，使所傳送的分組包含使用把哪個(gè)無線基站作為根站的樹形傳送路徑的信息。
圖9(a)是在使用發(fā)送側(cè)的根站的樹形傳送路徑的情況下的分組的構(gòu)成例，圖9(b)是在使用目的地側(cè)的根站的樹形傳送路徑的情況下的分組的構(gòu)成例。圖9(a)的分組構(gòu)成在單獨(dú)采用第2方法的情況下使用，圖9(b)的分組構(gòu)成在與第1方法(定位表)組合起來使用的情況下是有效的。
在圖6的網(wǎng)絡(luò)中，考慮了把分組從位于網(wǎng)橋b的下屬的無線終端S發(fā)送到位于網(wǎng)橋c的下屬的無線終端D的情況。在此情況下，與第1方法不同，網(wǎng)絡(luò)上的各無線基站不會知道哪個(gè)終端所屬于哪個(gè)無線基站。因此，在發(fā)送側(cè)嵌入在分組內(nèi)使用的樹形傳送路徑的ID或者成為根站的無線基站的地址信息。中繼途中的各無線基站(網(wǎng)橋)根據(jù)分組內(nèi)所包含的信息來判別應(yīng)使用的樹形傳送路徑，參照樹表把分組傳送到下一中繼地址。
在圖9(a)的例中，從無線終端S最初接收到分組的網(wǎng)橋b指定把本站作為根站的樹形傳送路徑。在分組的追加字段內(nèi)寫入本站地址作為根站信息，或者寫入把本站作為根站的樹形傳送路徑ID作為樹ID信息。另外，向追加字段的寫入可以在無線終端S發(fā)送分組時(shí)進(jìn)行。在此情況下，在追加字段內(nèi)寫入自身所屬的無線基站(網(wǎng)橋b)的地址作為根站信息。
途中路徑的網(wǎng)橋x7根據(jù)在分組的追加字段內(nèi)寫入的根站信息(或者樹形傳送路徑信息)，識別出使用把網(wǎng)橋b作為根站的樹形傳送路徑。然后，把作為樹形傳送路徑上的下一中繼地址的網(wǎng)橋x4的地址作為接收站地址寫入到地址字段1內(nèi)，把本站地址作為發(fā)送站地址寫入到地址字段2內(nèi)。
在無線基站位于樹的分支點(diǎn)的情況下，根據(jù)樹表把分組傳送到各分支地址。因此，在第2方法中，將圖8所示的學(xué)習(xí)表并用。使按照分組的發(fā)送源地址所指定的發(fā)送源的無線終端和按照接收站地址所指定的前一個(gè)網(wǎng)橋相對應(yīng)，存儲到學(xué)習(xí)表內(nèi)。如上所述，在無線通信中，由于一般從目的地的無線終端接收接收確認(rèn)響應(yīng)和回復(fù)數(shù)據(jù)，因而當(dāng)隨后發(fā)往相同目的地的分組到來時(shí)，可以不從分支點(diǎn)進(jìn)行組播，而是僅朝目的地的無線終端所在的方向傳送分組。
在圖9(b)的例中，在分組的追加字段內(nèi)寫入目的地的無線終端所屬的無線基站的地址作為根站信息。在此情況下，前提是各無線基站具有定位表。從無線終端最初接收到分組的無線基站參照定位表，指定目的地的無線終端所屬的無線基站。把所指定的無線基站的地址或者對應(yīng)的樹形傳送路徑的ID寫入到分組的追加字段內(nèi)，在倒著追溯所指定的樹形傳送路徑的路徑上，把分組傳送到下一中繼地址。中繼途中的無線基站不參照定位表，而是可根據(jù)分組的地址信息，參照樹表把分組傳送到下一中繼地址。
下面，參照圖10和圖11對樹形傳送路徑的生成方法進(jìn)行說明。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，根據(jù)考慮了無線環(huán)境的成本計(jì)算來生成樹形傳送路徑。
圖10(a)表示在樹形傳送路徑形成時(shí)使用的各網(wǎng)橋的成本一覽例，圖10(b)表示在IEEE802.1t規(guī)定的通信速度和鏈路成本的框架。以往，在有線網(wǎng)絡(luò)中，在生成樹形傳送路徑時(shí)，按照僅基于跳數(shù)或者圖8(b)所示的固定通信速度的鏈路成本來生成樹形傳送路徑。然而，在無線分組網(wǎng)中，由于調(diào)制方式根據(jù)無線信道的狀況而改變，分組差錯(cuò)的發(fā)生也多，因而實(shí)際通信速度不是恒定值。并且，與沒有干擾的有線網(wǎng)橋不同，對于無線，可不一定僅按照跳數(shù)來決定成本。
因此，在生成樹形傳送路徑時(shí)，通過根據(jù)無線接口間的無線信道的狀況和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的擁擠情況來變更鏈路成本，生成適合于狀況的樹形傳送路徑。
作為第1實(shí)施方式中的一例，在成本計(jì)算中使用從接近網(wǎng)橋接收的信號的功率水平和誤碼率。在圖10(a)的成本一覽中，“Bridge”欄是在要著眼的網(wǎng)橋的接近位置的網(wǎng)橋的ID?！癝ignal”欄表示來自接近網(wǎng)橋的接收功率水平?！癚ueue size”欄表示在樹生成時(shí)通知給樹生成分組的發(fā)送隊(duì)列的大小，“Error Rate”欄表示分組的接收失敗率(誤碼率)。根據(jù)分組的接收功率，判斷在該接口間的鏈路上使用的調(diào)制方式，從而可求出通信速度來反映在鏈路成本上。
在使用這些參數(shù)進(jìn)行要著眼的網(wǎng)橋和接近網(wǎng)橋之間的成本計(jì)算時(shí)，可使用將各參數(shù)在成本計(jì)算用方面規(guī)范化的值α、β、γ，按下式表示。
cost＝α×(Signal)+β×(Queue size)+γ×(Error Rate)圖11是表示樹形傳送路徑形成一例的圖。在圖11中，虛線部分表示可物理通信的網(wǎng)橋之間的鏈路。例如，在網(wǎng)橋a成為根站而生成樹的情況下，網(wǎng)橋a把樹生成分組廣播發(fā)送到接近基站(箭頭(1))。在分組中具有記入成本的字段，從根站發(fā)送的分組的成本是零。
接收到分組的網(wǎng)橋b根據(jù)圖10(a)作為一例表示的成本一覽，算出網(wǎng)橋a和網(wǎng)橋b之間的成本“ab”，將其寫入到樹生成分組的成本記入字段內(nèi)，發(fā)送到接近網(wǎng)橋(或者節(jié)點(diǎn))(箭頭(2))。
同樣，接收到來自網(wǎng)橋a的分組的網(wǎng)橋c也算出網(wǎng)橋a和網(wǎng)橋c之間的成本“ac”，將其寫入到樹生成分組的成本記入字段內(nèi)，發(fā)送到接近節(jié)點(diǎn)(箭頭(3))。
接收到來自網(wǎng)橋b的樹生成分組的網(wǎng)橋c把自己具有的根站(在此情況下是網(wǎng)橋a)之前的成本“ac”和接收到的分組的成本“ab+bc”進(jìn)行比較，舍去成本高的路徑。例如，在ac＜ab+bc的情況下，不使用在把網(wǎng)橋a作為根站的情況下的從網(wǎng)橋b到網(wǎng)橋c的路徑。通過使網(wǎng)橋b(箭頭(4))、網(wǎng)橋d(箭頭(5))、網(wǎng)橋f(箭頭(6))連接起來進(jìn)行上述動作，可生成圖11的實(shí)線所示的沒有環(huán)路的樹。
這種樹形傳送路徑的生成，每隔一定時(shí)間，或者在具有傳送功能的無線移動終端加入網(wǎng)絡(luò)而作為無線網(wǎng)橋行使功能的情況等下，根據(jù)狀況進(jìn)行動態(tài)更新和生成。與所更新或生成的樹形傳送路徑有關(guān)的信息被供給網(wǎng)絡(luò)上的各無線基站，各無線基站更新樹表。通過使無線信道的狀態(tài)反映在通信鏈路的成本上，可構(gòu)成適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、通信業(yè)務(wù)量等的現(xiàn)狀的樹形傳送路徑。
圖12是根據(jù)第1實(shí)施方式的無線基站的概略構(gòu)成圖。圖12(a)是使用定位表的情況的構(gòu)成例，圖12(b)是利用分組內(nèi)所包含的樹形傳送路徑ID信息的情況的構(gòu)成例。在任何例中，無線基站10A、10B具有樹表12，使與2個(gè)或2個(gè)以上樹形傳送路徑有關(guān)的信息與各自樹的根站相關(guān)聯(lián)來進(jìn)行存儲；收發(fā)部11，進(jìn)行分組的收發(fā)；以及樹判別部13A、13B，根據(jù)接收到的分組判別所使用的樹形傳送路徑。收發(fā)部11參照樹表12，把分組傳送到所判別的樹形傳送路徑上的下一節(jié)點(diǎn)。
在圖12(a)的例中，樹判別部13A具有分組分析部15和定位表16，根據(jù)分組的發(fā)送源地址或目的地地址以及定位表16，決定應(yīng)成為根站的無線基站，判別與該根站對應(yīng)的樹形傳送路徑。在此情況下，收發(fā)部11通過正向或反向追溯樹形傳送路徑來指定下一傳送地址，傳送分組。
在圖12(b)的例中，樹判別部13B具有分組分析部15，取出分組內(nèi)所包含的樹形傳送路徑ID，判別應(yīng)使用的樹形傳送路徑。
無線基站10A、10B還具有成本計(jì)算部20。信道監(jiān)視部22監(jiān)視信道狀況，根據(jù)信道狀況來更新成本表21的成本值。在收發(fā)部11接收到樹生成分組的情況下，參照成本表21，寫入從前一跳到本站的成本，把樹生成分組發(fā)送到鄰近節(jié)點(diǎn)。在本站成為根站的情況下，收發(fā)部11拋棄最初的樹生成分組。
另外，在圖12中，為了簡化圖示，描繪成單一的接口和單一的收發(fā)部11，然而可以單獨(dú)具有在無線網(wǎng)橋(無線基站)間進(jìn)行收發(fā)的骨干系統(tǒng)、以及與下屬的終端(Station)進(jìn)行收發(fā)的接入系統(tǒng)的接口。
以上，以全面進(jìn)行無線連接的無線網(wǎng)絡(luò)為例對第1實(shí)施方式作了說明，然而可以采用有線進(jìn)行無線基站(網(wǎng)橋)和終端裝置的連接等、使局部包含有線的無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。并且，也可把具有傳送功能的移動終端合適作為無線基站(網(wǎng)橋)來裝入。在移動終端作為無線網(wǎng)橋加入了網(wǎng)絡(luò)的情況下，由于動態(tài)生成反映了該時(shí)刻的無線信道狀況的樹形傳送路徑，因而可使用2個(gè)或2個(gè)以上樹形傳送路徑更有效地實(shí)現(xiàn)路徑的最佳化和防止負(fù)荷集中。
并且，以IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線LAN為例作了說明，然而不限于此，也可以應(yīng)用于WCDMA和下一代無線通信方式的無線網(wǎng)絡(luò)。而且，通過使各無線基站具有接口和協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，即使是混有不同通信方式的網(wǎng)絡(luò)的無線分組網(wǎng)，也能應(yīng)用第1實(shí)施方式的方法。
也可將網(wǎng)絡(luò)中使用的多個(gè)樹形傳送路徑的一部分或全部集中成一個(gè)，減輕樹保持的負(fù)荷。在此情況下，作為寫入到分組的追加字段和樹表內(nèi)的信息，可使用所集中的樹ID。
下面，參照圖13～圖21對本發(fā)明第2實(shí)施方式的分組傳送路徑最佳化方法進(jìn)行說明。在第2實(shí)施方式中，為了在無線網(wǎng)絡(luò)中決定最佳路徑，在鏈路成本計(jì)算時(shí)，除了傳送速度的值以外，還加進(jìn)分組長度(更具體地說，分組的有效負(fù)載長度)。
圖13是表示IEEE802.11a中的無線幀構(gòu)成的圖。在許多無線系統(tǒng)中，分組由固定長度的頭和可變長度的有效負(fù)載構(gòu)成。分組發(fā)送時(shí)的協(xié)商時(shí)間和頭部分的發(fā)送時(shí)間成為針對實(shí)際數(shù)據(jù)傳送時(shí)間的額外消耗。該額外消耗根據(jù)傳送速度和有效負(fù)載長度而變化，理想的是，在分組傳送時(shí)額外消耗少。
在圖13的例中，每當(dāng)發(fā)送一幀時(shí)，在被稱為SIFS(Short Inter FrameSpacing短幀間間隔)的短等待時(shí)間之后，接收作為確認(rèn)響應(yīng)的Ack幀，經(jīng)過用于選擇補(bǔ)償時(shí)間的CW(Contention Window)期間，發(fā)送下一幀?，F(xiàn)在，令有效負(fù)載為x字節(jié)，數(shù)據(jù)速率為kMbps，則幀中的報(bào)頭傳送時(shí)間約20μs，有效負(fù)載的傳送時(shí)間為8x/k[μs]，SIFS約16μs，Ack傳送時(shí)間為(16+134/k)μs左右，CW期間為101.5μs左右。即，1幀所需要的傳送時(shí)間約為[(20+16+16+101.5)+(8x+134)/k]μs。
表示數(shù)據(jù)傳送速度的k(兆位)的值根據(jù)按照無線基站(接入點(diǎn))間的電波環(huán)境所采用的調(diào)制方式和編碼率而不同。例如，在電波強(qiáng)的情況下，位速率高，當(dāng)電波弱時(shí)，位速率低。在圖13的例中，根據(jù)無線環(huán)境來設(shè)定6Mbps和27Mbps的傳送速度。為便于說明，僅使用2種傳送速度，然而當(dāng)然也可設(shè)定3種以上傳送速度。
在分組的有效負(fù)載是1000字節(jié)的情況下(x＝1000)，按照上述計(jì)算式，在6M模式時(shí)的分組傳送所需時(shí)間約1510μs，在27M模式時(shí)約454μs。
在分組的有效負(fù)載是100字節(jié)的情況下(x＝100)，在6M模式時(shí)的分組傳送時(shí)間約310μs，在27M模式時(shí)約189μs。
如圖14所示，根據(jù)無線基站(接入點(diǎn))間的無線狀況，考慮了以6Mbps的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行單跳傳送的情況，以及以27Mbps的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行兩跳傳送的情況。
當(dāng)有效負(fù)載是1000字節(jié)時(shí)，當(dāng)在6Mbps的傳送路徑上進(jìn)行單跳傳送時(shí)，1幀傳送所花時(shí)間約1510μs×單跳＝1510μs。將其換算成數(shù)據(jù)速率，約5.3Mbps。
當(dāng)在27Mbps的傳送路徑上將相同1000字節(jié)的有效負(fù)載進(jìn)行兩跳傳送時(shí)，1幀傳送所需時(shí)間約454μs×兩跳＝908μs，換算成數(shù)據(jù)速率，約8.6Mbps。即，有效負(fù)載長度大的分組(長分組)，即使跳數(shù)多，選擇發(fā)送位速率高的路徑也是有利的。
另一方面，當(dāng)有效負(fù)載是100字節(jié)時(shí)，當(dāng)在6M模式進(jìn)行單跳傳送時(shí)，1幀傳送所花時(shí)間約310μs×單跳＝310μs，換算成數(shù)據(jù)速率，約2.6Mbps。當(dāng)在27M模式進(jìn)行兩跳傳送時(shí)，1幀傳送所需時(shí)間約189μs×兩跳＝378μs，換算成數(shù)據(jù)速率，約1.9Mbps。
即，有效負(fù)載長度小的分組(短分組)，由于頭等的傳送所需額外消耗的比率高，因而即使是低位速率，跳數(shù)少的路徑也是有利的。
這樣，在無線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)制和編碼的情況下，最佳路徑根據(jù)所傳送的分組的有效負(fù)載長度而不同。因此，在第2實(shí)施方式中，使構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)的無線基站具有分組長度判別部、以及描述了與分組長度對應(yīng)的最佳路徑的多個(gè)路由選擇表，作為路徑選擇基準(zhǔn)，除了傳送速度以外，還加進(jìn)分組長度。
圖15是根據(jù)第2實(shí)施方式的無線基站的概略方框圖。無線基站50具有收發(fā)部51，收發(fā)分組；分組長度判斷部56，當(dāng)接收到中繼分組時(shí)，判斷分組長度或者有效負(fù)載長度；短分組表57，把在分組長度小于等于規(guī)定基準(zhǔn)的情況下的路徑與目的地建立關(guān)聯(lián)，進(jìn)行存儲；以及長分組表58，把在分組長度大于規(guī)定基準(zhǔn)的情況下的路徑與目的地建立關(guān)聯(lián)，進(jìn)行存儲。收發(fā)部51根據(jù)分組長度判斷部判斷的分組長度，參照短分組表57或長分組表58中的任何一方，把中繼分組傳送到下一節(jié)點(diǎn)。
在圖15中，作為多個(gè)路由選擇表的例，表示了短分組表57和長分組表58，然而可以根據(jù)按分組長度區(qū)分具有2個(gè)或2個(gè)以上的表。另外，這些路由選擇表是分組傳送系統(tǒng)中使用的多種樹形傳送路徑的示例或一部分。
成本計(jì)算部60在接收到路徑檢索分組和樹生成分組等的鏈路成本請求分組的情況下，使用短分組用和長分組用這2種計(jì)算與本站和前一站的節(jié)點(diǎn)之間的傳送速度對應(yīng)的鏈路成本。然后，把所計(jì)算的2種鏈路成本寫入到路徑檢索分組和樹生成分組內(nèi)，發(fā)送到接近節(jié)點(diǎn)。無線基站50根據(jù)從系統(tǒng)的最終成本信息中選擇的路徑，合適更新短分組表57和長分組表58。
這種無線基站50與第1實(shí)施方式相同，無論是移動站還是固定站都可以。
圖16是表示第2實(shí)施方式的無線基站的動作的流程圖。無線基站當(dāng)接收分組時(shí)(步驟S1001)，在分組分析部55判斷接收到的分組是否是本節(jié)點(diǎn)地址(步驟S1002)。在是發(fā)往本節(jié)點(diǎn)的分組的情況下(在步驟S1002為“是”)，由于沒有傳送的必要，因而在該無線基站進(jìn)行處理(步驟S1004)。在分組的目的地是另一節(jié)點(diǎn)的情況下(在步驟S1002為“否”)，分組判斷部56判斷分組長度或者有效負(fù)載長度是否小于等于規(guī)定基準(zhǔn)值，例如100字節(jié)(步驟S1003)。在小于等于規(guī)定基準(zhǔn)值的情況下(在步驟S1003為“是”)，無線基站參照短分組表57，選擇與目的地相關(guān)聯(lián)的路徑，把分組傳送到下一節(jié)點(diǎn)(步驟S1005)。在分組長度或者有效負(fù)載長度超過規(guī)定基準(zhǔn)值的情況下(在步驟S1003為“否”)，無線基站參照長分組表58，選擇與目的地相關(guān)聯(lián)的路徑，把分組傳送到下一節(jié)點(diǎn)(步驟S1006)。
圖17表示采用第2實(shí)施方式的分組傳送路徑最佳化方法的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成例。網(wǎng)絡(luò)包含無線基站A～F，可在由虛線連接的2個(gè)節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信。無線基站A～F作為無線網(wǎng)橋，具有進(jìn)行分組中繼和傳送的功能。另外，盡管未作圖示，然而可以在各無線基站的下屬使不具有中繼功能的終端裝置連接。
圖18(b)是表示在圖17的網(wǎng)絡(luò)中，把無線基站E作為目的地的短分組的傳送路徑例的圖。如上所述，短分組的傳送，由于頭等的傳送所花額外消耗的比率高，因而發(fā)送次數(shù)(跳數(shù))少的路徑是有利的。在傳送從無線基站A到E的分組的情況下，可在A→F→E的路徑上把跳數(shù)抑制得較小。在傳送從無線基站B到E的分組的情況下，采用B→C→E，減少跳數(shù)來傳送。從D到作為接近節(jié)點(diǎn)的E直接傳送。
圖18(b)是表示在圖17的網(wǎng)絡(luò)中，把無線基站E作為目的地的長分組的傳送路徑例的圖。在長分組的情況下，由于針對數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間的額外消耗比率小，因而即使跳數(shù)增加，選擇發(fā)送位速率高的路徑也是有利的。在把分組從無線基站A傳送到E的情況下，選擇發(fā)送位速率高的區(qū)間，選擇總發(fā)送時(shí)間最小的A→B→C→D→E的路徑。在從無線基站F傳送到E的情況下，在圖18(b)的例中，選擇F→E的路徑。不過，根據(jù)無線狀況，例如F→D→E的路徑的傳送時(shí)間短(即位速率高)的情況下，選擇后者的路徑。
圖19是無線基站A具有的路由選擇表的一例。圖19(a)表示短分組表的例，圖19(b)表示長分組表的例。各自與目的地地址對應(yīng)，描述了目的地之前的所有中繼節(jié)點(diǎn)。
圖20是無線基站A具有的路由選擇表的另一例。圖20(a)表示短分組表，圖20(b)表示長分組表，各自與目的地地址對應(yīng)，描述了應(yīng)傳送的下一節(jié)點(diǎn)。
圖21是表示用于生成圖19和圖20所示的路由選擇表的鏈路成本計(jì)算例的圖。根據(jù)當(dāng)前的無線狀況，針對各節(jié)點(diǎn)間的鏈路設(shè)定有6Mbps或27Mbps的傳送速度。
在把分組從無線基站A傳送到E的情況下，無線基站A把例如路徑檢索分組發(fā)送到接近節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)F和節(jié)點(diǎn)B接收路徑檢索分組，各自針對短分組和長分組的雙方的情況計(jì)算從前一節(jié)點(diǎn)A到本站的成本，把計(jì)算結(jié)果寫入到分組內(nèi)。在節(jié)點(diǎn)F，根據(jù)AF間的當(dāng)前傳送速度，對于短分組，成本計(jì)算為310μs，對于長分組，成本計(jì)算為1510μs，把該值寫入到路徑檢索分組內(nèi)。同樣，在節(jié)點(diǎn)B，根據(jù)AB間的傳送速度，對于短分組，計(jì)算為189μs，對于長分組，計(jì)算為454μs，把這些值寫入到路徑檢索分組內(nèi)。
接收到來自節(jié)點(diǎn)F的路徑檢索分組的節(jié)點(diǎn)E針對短分組和長分組這2種計(jì)算FE間的成本，并與AF間的成本相加。同樣，接收到來自節(jié)點(diǎn)B的路徑檢索分組的節(jié)點(diǎn)C針對短分組和長分組這2種計(jì)算BC間的成本，并與AB間的成本相加。順次重復(fù)該過程，為了把分組從A傳送到E，例如可取以下路徑路徑1A→F→E；路徑2A→B→C→E；路徑3A→B→C→D→E。在路徑檢索分組到達(dá)E的時(shí)刻，針對上述各路徑，算出短分組時(shí)的總成本和長分組時(shí)的總成本。在短分組的情況下，成本1最低廉，為620μs，傳送速度低而跳數(shù)少的路徑1被選擇為最佳路徑。在長分組的情況下，成本3最低廉，為1816μs，跳數(shù)多而傳送速度高的路徑3被選擇為最佳路徑。
對短分組和長分組的各方所選擇的最佳路徑被通知給所有節(jié)點(diǎn)，在各節(jié)點(diǎn)更新短分組表和長分組表。之后，當(dāng)無線基站A發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，在發(fā)送短分組的情況下，參照短分組表，傳送到在表中被描述為下一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)F。在發(fā)送長分組的情況下，參照長分組表，傳送到被描述為下一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)B。
在圖21中，對針對路徑檢索分組計(jì)算最佳路徑用的鏈路成本的例作了說明，然而如第1實(shí)施方式那樣，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用1個(gè)或2個(gè)或2個(gè)以上樹形傳送路徑的構(gòu)成也可采用第2實(shí)施方式的最佳路徑的決定方法。在此情況下，把短分組用的鏈路成本和長分組用的鏈路成本的雙方寫入到來自根站的樹生成分組內(nèi)，把樹生成分組傳送到接近節(jié)點(diǎn)，把最終所選擇的非環(huán)路樹形傳送路徑通知給各節(jié)點(diǎn)。各節(jié)點(diǎn)(無線基站)具有針對短分組的樹形傳送路徑表和針對長分組的樹形傳送路徑表。
以IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)為例對第2實(shí)施方式的分組傳送路徑最佳化方法作了說明，然而不限于此，在任意方式的系統(tǒng)中，也可采用相同方法計(jì)算鏈路成本，可決定考慮了傳送速度和分組長度的最佳分組傳送路徑。并且，可以把分組長度(有效負(fù)載長度)分類成3階段以上來進(jìn)行鏈路計(jì)算。
根據(jù)第2實(shí)施方式，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜔o線狀況根據(jù)位置和時(shí)間而變化的無線自組網(wǎng)中，根據(jù)所收發(fā)的分組長度來選擇最佳分組傳送路徑。
權(quán)利要求
1.一種分組傳送系統(tǒng)，由多個(gè)無線基站和1個(gè)或1個(gè)以上無線終端構(gòu)成，其特征在于，所述系統(tǒng)使用多個(gè)樹形傳送路徑；上述無線基站的各方具有樹表，該樹表相關(guān)聯(lián)地記錄各根站和關(guān)于樹形傳送路徑的識別信息；當(dāng)接收到分組時(shí)，上述各無線基站判別在該分組的傳送中使用的樹形傳送路徑，把上述分組傳送到在所判別的樹形傳送路徑上成為下一節(jié)點(diǎn)的另一個(gè)無線基站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組傳送系統(tǒng)，其特征在于，上述無線基站的各方還具有定位表，該定位表相關(guān)聯(lián)地記錄上述1個(gè)或1個(gè)以上無線終端和對應(yīng)的無線基站；當(dāng)接收到上述分組時(shí)，上述各無線基站根據(jù)接收到的分組內(nèi)所包含的發(fā)送源地址或目的地地址，識別發(fā)送源或目的地的無線終端所對應(yīng)的無線基站，確定把該識別的無線基站作為根站的樹形傳送路徑，沿著所確定的樹形傳送路徑把上述分組傳送到上述下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分組傳送系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)新的無線終端連接到上述無線基站之一時(shí)，上述一個(gè)無線基站沿著上述樹形傳送路徑廣播一個(gè)用于向其它無線基站報(bào)告上述連接的消息分組；每個(gè)上述其它無線基站在接收到上述消息分組時(shí)更新上述定位表。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組傳送系統(tǒng)，其特征在于，上述分組包含有在該分組的傳送中當(dāng)前使用的樹形傳送路徑的ID信息或者根站的地址信息；上述無線基站的各方當(dāng)接收到上述分組時(shí)，根據(jù)該分組內(nèi)所包含的上述ID信息或者地址信息來判別當(dāng)前使用的樹形傳送路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組傳送系統(tǒng)，其特征在于，上述樹形傳送路徑是根據(jù)反映了無線信道狀況的鏈路成本而生成的。
6.一種無線基站，在無線分組傳送網(wǎng)絡(luò)中使用，其特征在于，該無線基站具有樹表，相關(guān)聯(lián)地記錄與在上述分組傳送網(wǎng)絡(luò)中使用的多個(gè)樹形傳送路徑有關(guān)的信息和對應(yīng)的根信息；分組接收部，接收任意分組；樹判別單元，根據(jù)上述接收到的分組內(nèi)包含的信息，選擇在該分組的傳送中使用的一個(gè)樹形傳送路徑；以及分組發(fā)送部，參照上述樹表，把上述分組傳送到上述所選擇的樹形傳送路徑上的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線基站，其特征在于，還具有定位表，該定位表相關(guān)聯(lián)地記錄上述分組傳送網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)無線基站和當(dāng)前所屬于各無線基站的無線終端；上述樹判別單元識別上述接收到的分組內(nèi)所包含的發(fā)送源或目的地地址表示的無線終端，參照上述定位表，決定無線終端當(dāng)前所屬的對應(yīng)無線基站，并確定把所決定的無線基站作為根信息的樹形傳送路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線基站，其特征在于，在新的無線終端連接到上述無線基站的情況下，上述分組發(fā)送部把通知該連接的消息分組沿著上述樹形傳送路徑進(jìn)行廣播。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線基站，其特征在于，還包括分組檢查單元，提取在上述接收到的分組內(nèi)所包含的樹形傳送路徑的ID信息或者根站信息，上述樹判別單元根據(jù)所提取的信息判別在上述分組的傳送中使用的樹形傳送路徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線基站，其特征在于，在上述無線基站從當(dāng)前所屬于本站的無線終端接收到分組的情況下，上述分組發(fā)送部將把本站作為根站的樹形傳送路徑的ID信息寫入到上述分組內(nèi)，按照該樹形傳送路徑發(fā)送上述分組。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線基站，其特征在于，還具有成本表，該成本表描述了反映無線信道狀況的鏈路成本；上述分組發(fā)送部在生成把本站作為根站的樹形傳送路徑時(shí)，發(fā)送第1樹生成分組，以及在上述分組接收部接收到從無線分組傳送網(wǎng)絡(luò)中的另一無線基站發(fā)送來的第2樹生成分組的情況下，上述發(fā)送部根據(jù)上述成本表，把在該無線基站估計(jì)的鏈路成本寫入到上述第2樹生成分組內(nèi)進(jìn)行發(fā)送。
12.一種在無線分組傳送網(wǎng)絡(luò)中使用的分組傳送方法，該無線分組傳送網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無線基站和屬于各無線基站的一個(gè)或多個(gè)無線終端，其特征在于，包含以下步驟生成分別把上述多個(gè)無線基站中的一個(gè)無線基站作為根站的兩個(gè)或更多個(gè)樹形傳送路徑；把各根站和與該根站對應(yīng)的樹形傳送路徑的信息對提供給上述無線基站的各方；當(dāng)在上述無線基站中的任意無線基站接收到分組時(shí)，判別在上述分組的傳送中使用的樹形傳送路徑，以及把上述分組傳送到在所判別的樹形傳送路徑上的下一節(jié)點(diǎn)。
13.一種在無線通信網(wǎng)絡(luò)中使用的無線基站，其特征在于，該無線基站具有收發(fā)部，用于發(fā)送和接收分組；分組大小判斷部，判斷上述接收到的分組的分組大?。欢鄠€(gè)樹形傳送路徑，與跟分組大小有關(guān)的多個(gè)不同基準(zhǔn)對應(yīng)，每個(gè)樹形傳送路徑相關(guān)聯(lián)地描述目的地信息和分組傳送路徑；上述收發(fā)部根據(jù)上述分組大小，參照上述多個(gè)樹形傳送路徑中的一個(gè)，把上述接收到的分組傳送到下一節(jié)點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線基站，其特征在于，上述樹形傳送路徑包含短分組路由選擇裝置，針對具有規(guī)定基準(zhǔn)以下的分組大小的短分組，相關(guān)聯(lián)地描述目的地信息和分組傳送路徑；長分組路由選擇裝置，針對具有超過規(guī)定基準(zhǔn)的分組大小的長分組，相關(guān)聯(lián)地描述目的地信息和分組傳送路徑；上述收發(fā)部參照上述短分組路由選擇裝置和長分組路由選擇裝置中的任何一個(gè)，把上述接收到的分組傳送到下一節(jié)點(diǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線基站，其特征在于，還具有成本計(jì)算部，該成本計(jì)算部針對上述每個(gè)分組大小基準(zhǔn)，考慮信道的傳送速度來計(jì)算鏈路成本。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線基站，其特征在于，上述成本計(jì)算部當(dāng)接收到成本計(jì)算請求分組時(shí)，針對基于上述每個(gè)分組大小基準(zhǔn)，計(jì)算前一個(gè)節(jié)點(diǎn)和上述無線基站之間的信道的鏈路成本，把計(jì)算結(jié)果寫入到上述成本計(jì)算請求分組內(nèi)；上述收發(fā)部把寫入有上述計(jì)算結(jié)果的成本計(jì)算請求分組發(fā)送到鄰近節(jié)點(diǎn)。
17.一種無線網(wǎng)絡(luò)中的分組傳送路徑最佳化方法，該無線網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無線基站，其特征在于，上述方法包括以下步驟與跟分組大小有關(guān)的多個(gè)不同基準(zhǔn)對應(yīng)，設(shè)置多個(gè)樹形傳送路徑，每個(gè)樹形傳送路徑相關(guān)聯(lián)地記錄目的地信息和傳送路徑；在上述多個(gè)無線基站中的一個(gè)無線基站，當(dāng)接收到分組時(shí)，判斷該分組的分組大??；根據(jù)上述判斷結(jié)果，根據(jù)上述多個(gè)樹形傳送路徑中的一個(gè)，把上述分組傳送到下一節(jié)點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的分組傳送路徑最佳化方法，其特征在于，還包括以下步驟當(dāng)在上述無線基站之一接收到成本計(jì)算請求分組時(shí)，針對上述每個(gè)分組大小基準(zhǔn)，考慮鏈路的傳送速度來計(jì)算前一節(jié)點(diǎn)和上述一個(gè)無線基站之間的鏈路成本；把上述計(jì)算結(jié)果寫入到上述成本計(jì)算請求分組內(nèi)，并將其發(fā)送到鄰近無線基站；針對上述每個(gè)分組大小基準(zhǔn)，選擇鏈路成本最低的到達(dá)目的地的路徑；以及根據(jù)上述所選擇的路徑，更新上述各無線基站的各樹形傳送路徑。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)可在保持路徑最佳化的同時(shí)，避免網(wǎng)絡(luò)局部負(fù)荷集中的分組傳送。在由多個(gè)無線網(wǎng)橋構(gòu)成的分組傳送自組系統(tǒng)中，使用把上述多個(gè)無線網(wǎng)橋中的2個(gè)或2個(gè)以上無線網(wǎng)橋作為根(Root)站的樹形傳送路徑，無線網(wǎng)橋的各方具有使各根站和與該根站對應(yīng)的樹形傳送路徑的識別信息相關(guān)聯(lián)的樹表，當(dāng)接收到分組時(shí)，判別在該分組的傳送中使用的樹形傳送路徑，把上述分組傳送到在所判別的樹形傳送路徑上成為下一節(jié)點(diǎn)的無線網(wǎng)橋。
文檔編號H04L12/56GK1658586SQ20051000851
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月18日
發(fā)明者柳生健吾, 竹田真二, 青木秀憲 申請人:株式會社Ntt都科摩