專利名稱：Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)會路由協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。具體地說，本發(fā)明涉及adhoc網(wǎng)絡(luò)中的機(jī) 會路由協(xié)議。
背景技術(shù)：
這個部分意欲提供用于在權(quán)利要求中所陳述的發(fā)明的背景或上下文。 在此的描述可以包括可以被推行的構(gòu)思，但并非一定是先前已經(jīng)構(gòu)想過或 者推行過的構(gòu)思。因此，除非在此另外指出，否則在這個部分中所描述的 內(nèi)容并非是用于該申請中的說明書和權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且不應(yīng)通過 被包括在這個部分中而被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。
ad hoc網(wǎng)絡(luò)可以凈皮定義為這樣的一種無線網(wǎng)絡(luò)，即其中站或設(shè)備與其它站或設(shè)備直接地并且不經(jīng)由接入點(diǎn)地進(jìn)行通信。ad hoc網(wǎng)絡(luò)一般用于建 立其中不存在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。
無線網(wǎng)絡(luò)或"空中接口"的混雜特性已經(jīng)典型地被認(rèn)為是對傳輸?shù)姆?br>
礙。在無線通信網(wǎng)絡(luò)中收聽其它參與方的業(yè)務(wù)被認(rèn)為是干擾，這一般是要
尋求補(bǔ)救的。僅在最近才考慮了使用對通信網(wǎng)絡(luò)有利的空中接口的基本廣
播特性。
ad hoc網(wǎng)絡(luò)可以4N"益，在ad hoc網(wǎng)絡(luò)中無線節(jié)點(diǎn)處于彼此的范圍之 內(nèi)并且在利用空中接口的廣播特性的情況下使用彼此來對消息進(jìn)行中繼。 然而，典型adhoc路由協(xié)議通常致力于發(fā)現(xiàn)對于連接的生存時間的一條良 好路由，而非利用在任何時刻可用的傳輸路徑分集。
adhoc網(wǎng)絡(luò)中的條件一貫在演變。在高動態(tài)系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)良好傳輸路 由是一個困難的任務(wù)。例如，衰落改變每一無線鏈路的條件，從而使得某些節(jié)點(diǎn)即刻消失，僅一會兒之后再次出現(xiàn)。節(jié)點(diǎn)的移動性也擾亂了節(jié)點(diǎn)對 之間的連接性。相應(yīng)地，無論在任何給定時間連接如何次優(yōu)，良好路由都 經(jīng)常以成為持續(xù)期望時間段的路由而結(jié)束。
某些已知系統(tǒng)利用空中接口的廣播特性。例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò)通過考慮某
種信道質(zhì)量指示符(CQI)而將分組從基站調(diào)度到移動終端，從而在每個 時隙，關(guān)于某種度量而選取最佳信道。然而，這種架構(gòu)過于特定于蜂窩架 構(gòu)，以至于無法應(yīng)用于adhoc網(wǎng)絡(luò)中。
雖然如此，但出于若干原因，機(jī)會協(xié)議很有益。例如，這對于考慮方 形區(qū)域的簡單情況4艮有幫助。為了在處于某些按對角線相對的角處的兩個 節(jié)點(diǎn)(表示為s和d)之間建立連接，節(jié)點(diǎn)經(jīng)由在方形中均勻分布的中繼 而被連接。每一節(jié)點(diǎn)對之間的連接性受某種衰落所影響。存在兩種廣義類 型的路由協(xié)議，被稱為被動式路由協(xié)議和主動式路由協(xié)議。主動式協(xié)議會 嘗試提前標(biāo)識節(jié)點(diǎn)之間的連接性，并且將信息存儲在路由表中。被動式協(xié) 議嘗試僅在連接建立時標(biāo)識路由。
在其中待建立單一連接的具有靜態(tài)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)中，主動式協(xié)議和被動 式協(xié)議二者表現(xiàn)相似。協(xié)議嘗試對將持續(xù)連接的長度的路由進(jìn)行標(biāo)識。如 果路由在連接時間期間演變，則這兩種類型的協(xié)議進(jìn)行不同的反應(yīng)。
在連接性僅受兩個固定點(diǎn)之間衰落所干擾的靜態(tài)環(huán)境中，這些協(xié)議的 性能取決于路由有多強(qiáng)健。通過實現(xiàn)并且部署ad hoc網(wǎng)絡(luò)的實驗結(jié)果已經(jīng) 表明，多數(shù)協(xié)議執(zhí)行得很糟糕。例如Douglas S. J. De Couto, Daniel Aguayo, John Bicket, Robert Morris, J歷》/r-77rro"gA/7wf /^/i M欲/c/or Mm/A-J^/ 附re/ess及卯riwg, Proceedings of the 9th ACM International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom ，03), San Diego, California, September 2003 (通過引用合并到此)表明在連接性僅受兩個固定點(diǎn)之 間的衰落所干擾的情況下，現(xiàn)有adhoc協(xié)議并非執(zhí)行得良好。
圖1示出使用具有相關(guān)Rayldgh衰落的已知路由協(xié)議對于ad hoc網(wǎng)絡(luò) 的仿真的結(jié)果。相關(guān)高斯過程(Correlated Gaussian process )用于生成相 關(guān)衰落分布，其于是被用于在方形中在節(jié)點(diǎn)之間建立連接性。假設(shè)連接性
ii在每一時隙上恒定。這說明信道的相干時間大于一個時隙。由于多數(shù)ad hoc 協(xié)議嘗試獲取具有最短跳數(shù)的路徑，因此圖1中繪制出每一時隙中的最短 路徑長度。對于該仿真，考慮由從50個節(jié)點(diǎn)至100節(jié)點(diǎn)變化的多個節(jié)點(diǎn)所 占據(jù)的500mx500m方形。兩個節(jié)點(diǎn)可以連接的距離也是可變的，并且取 決于模型。最大連接距離被設(shè)置為大約300m。
對于Gilbert-Elliot才莫型所描述的信道仿真相同的情形，如E. Gilbert, Ca戸"Xv °/ fl 6Mr對-朋/s^ c/ffl朋e/， Bell System Technical Journal, pp. 1253-65， 1960 (通過引用合并到此)中所討論的那樣。Gilbert-Elliot ( GE) 模型是用于仿真具有一些相關(guān)分組錯誤的信道的典型模型。從Ben Miler， Alastair James,爿《 jfm/j^/s1 戶"cA^ Z^s151 Mofife/s1 />/欲訪她</ 5^eec/i 及ec^"/"cm in Proc. ICSLP 2004， October 2004 (通過引用合并到此)獲得 GE模型的參數(shù)。Miler給出三種類型信道的參數(shù)，每一信道相隔3dB。考 慮信號的自由空間衰減，以將這些類型的信道映射到圖1的圖線中的距離， 從而使得距離的加倍與功率上的6dB下降對應(yīng)。對于最后范圍之外的節(jié)點(diǎn)， 假設(shè)沒有連接性。擴(kuò)展連接性范圍以包括這些節(jié)點(diǎn)將僅增加最短路徑長度 的可變性。所得到的仿真凈皮繪制為如圖2所示。
應(yīng)注意，在GE模型或Rayldgh模型中未考慮干擾。由于每一鏈路將 得到更高的丟棄分組的機(jī)會，因此干擾將僅增加跳數(shù)。這也將增加最短路 徑長度的可變性。在這兩種情況下可見，即j吏是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，最短路徑也經(jīng) 受某些顯著變化。對于被動式協(xié)議，多數(shù)當(dāng)前adhoc協(xié)議決定單個路由為 在建立時的最短路徑，或者對于主動式協(xié)議，多數(shù)當(dāng)前adhoc協(xié)議決定在 單個路由為在編輯路由表時的最短路徑。二者都證明對系統(tǒng)的性能無益， 這是因為協(xié)議要么滿足于不可維持的最短路徑，要么每當(dāng)存在更短路徑時 滿足于表現(xiàn)不佳的路徑。
當(dāng)前adhoc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)尚未完全利用機(jī)會路由的優(yōu)點(diǎn)。機(jī)會調(diào)度已經(jīng)廣 泛用于一對多傳輸，主要用于關(guān)于將節(jié)點(diǎn)連接到基站的信道的條件而調(diào)度 節(jié)點(diǎn)。然而，在adhoc的情況下，存在相關(guān)的工作，即考慮利用通過空中 接口上的多個用戶所提供的分集。關(guān)于該主題的最相關(guān)的工作是Sanjit Biswas, Robert Morris, Op/wWrm/對/c /" Afw/ft'"J (t /7附Ve/柳7V^wo由，Proceedings of the
Second Workshop on Hot Topics in Networking (HotNets-II), Cambridge, Massachusetts, November 2003 (通過引用合并到此)。Biswas和Morris 的這個工作起因于實踐問題。首先，使用傳統(tǒng)且標(biāo)準(zhǔn)化的媒體訪問控制 (MAC )層和網(wǎng)絡(luò)以及路由協(xié)議，部署RoofNet項目(如在http:〃www.pdos. lcs.mitedu/roofnet/所討論的那樣，通過引用合并到此)。然而，這些協(xié)議 最終執(zhí)4亍得有點(diǎn)糟粽"長口 Douglas S. J. De Couto， Daniel Aguayo， John Bicket， Robert Morris, /4 ^^A-7%n "g/i/wf尸fl^ Af"n.c /or A/w/A-iyo/; 附re/柳及ow&Vig, Proceedings of the 9th ACM International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom ，03)， San Diego, California, September 2003 (通過引用合并到此)所討論的那樣。
為了改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的整個性能，Douglas的第一直覺是改變性能度量，因 為典型路由協(xié)議基于使度量、跳計數(shù)最小化來選取路由，這導(dǎo)致表現(xiàn)不佳 的路由。Douglas探尋對重傳數(shù)量而不是跳數(shù)進(jìn)行最小化將如何改進(jìn)性能。
在同期的努力中，在RoofNet小組中的其他人考慮了機(jī)會路由。該構(gòu) 思在于，使用從一個發(fā)射機(jī)到多個接收機(jī)的分集。為了實現(xiàn)這個目的，他 們修改了兩個關(guān)鍵元素路由和MAC協(xié)議。路由協(xié)議被修改為使得沒有 了用于下一跳的一個單獨(dú)的候選，而是有了可能候選的列表會將分組更 接近地向目的地(在網(wǎng)絡(luò)拓樸的意義上)轉(zhuǎn)發(fā)的所有節(jié)點(diǎn)都被包括在路由 表中。
MAC適用于允許不同接收機(jī)接收相同分組。因此，用于下一跳的預(yù) 期接收機(jī)的列表被包括在MAC頭中。所述預(yù)期接收機(jī)依次進(jìn)行確認(rèn)，從 而使得發(fā)射機(jī)獲知至少一個接收機(jī)已經(jīng)成功地接收到分組。還假設(shè)所有接 收機(jī)都收聽該確認(rèn)，以判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)它們的該分組的拷貝。遺憾的是， Biswas中所討論的協(xié)議沒有被配置為在動態(tài)ad hoc網(wǎng)絡(luò)中操作。
圖4示出在Biswas中如何對轉(zhuǎn)發(fā)候選進(jìn)行排序。候選A是優(yōu)于B的 優(yōu)選中繼，而B優(yōu)于C。確認(rèn)連同最優(yōu)選候一起被返回給發(fā)射機(jī)。其它相關(guān)的工作包括GPSR，如Brad Karp， H.T. Kung, GPSR: Oee々 iPm'we妙5tete/艦附re/柳iV^MwA:s in Proc. of the 6th Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom 2000)(通過引用合并到此)中所討論的那樣。GPSR 是地理路由協(xié)議，因此其略微與機(jī)會路由有關(guān)。GPSR背后的構(gòu)思在于將 分組轉(zhuǎn)發(fā)到范圍之內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)于是將把分組推進(jìn)到最接近于分組的 目的地。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，因為確定哪個節(jié)點(diǎn)是下一跳是一個純粹的幾 何計算，所以在路由表中沒有可擴(kuò)展性問題。當(dāng)不存在比當(dāng)前節(jié)點(diǎn)更接近 于目的地的節(jié)點(diǎn)時，GPSR轉(zhuǎn)發(fā)切換到周界^^式(perimeter mode )。
該系統(tǒng)由Brian Blum, Tian He， Sang Son, and John Stankovic. /(7尸 sf"^:/^ n 6wst c0附附Mw/c她Vm / n toco/ /or w,Vr/ess sew仰r w^w由所描 述。技術(shù)才艮告CS-2003-11， University of Virginia CS Department, 2003 (通 過引用合并到此)與Biswas相似之處在于，修改了MAC層。節(jié)點(diǎn)將請求 發(fā)送給一組潛在中繼，并且錯開對于該請求的響應(yīng)，從而避免碰撞。此夕卜， 這組潛在中繼由彼此收聽的節(jié)點(diǎn)組成，從而使得節(jié)點(diǎn)之一進(jìn)行的該請求的 確認(rèn)被其它節(jié)點(diǎn)聽到。這樣，僅一個節(jié)點(diǎn)應(yīng)答，即第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)答。Blum 系統(tǒng)與Biswas的不同之處在于，潛在中繼的列表并非由發(fā)射機(jī)在MAC頭 中給出，而U于地理區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)的位置而被定義?？梢允褂梦恢玫腉PS 信息或某種定位算法來映射所述區(qū)域。然而，地理路由的一個缺點(diǎn)是需要 定位信息和地理尋址。
相應(yīng)地，需要一種路由協(xié)議，其機(jī)會主義地將自身適配于動態(tài)adhoc 網(wǎng)絡(luò)中的信道條件。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個實施例， 一種機(jī)會adhoc路由協(xié)議系統(tǒng)，包括動態(tài) adhoc網(wǎng)絡(luò)，其具有凈皮配置為彼此進(jìn)行無線通信的一個或多個節(jié)點(diǎn)。每一 節(jié)點(diǎn)被配置為實現(xiàn)這樣的路由協(xié)議，其中，在一個或多個節(jié)點(diǎn)中的每一個 的路由表中存儲可能中繼節(jié)點(diǎn)的列表。此外，每一節(jié)點(diǎn)被配置為實現(xiàn)適
14用于允許不同節(jié)點(diǎn)接收相同分組的協(xié)議。此外，每一節(jié)點(diǎn)適用于更新所 述可能中繼節(jié)點(diǎn)的列表，以捕獲所述adhoc網(wǎng)絡(luò)中的改變。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例， 一種用于在adhoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由的方 法，包括首先將包括一個或多個分組的廣播消息從源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給目的地 節(jié)點(diǎn)。在一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收所述廣播消息。每一中繼節(jié)點(diǎn)更新接 收的分組，在中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建路由條目，并且將所述更新的分組 重新廣播給一個或多個鄰近中繼節(jié)點(diǎn)?？梢栽谝粋€或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收 來自轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的另外的廣播消息。對所述另外的廣播消息的跳計數(shù)與所述 路由表中存儲的一個或多個跳計數(shù)值進(jìn)行比較。如果所述另外的廣播的跳 計數(shù)小于閾值，則在所述路由表中創(chuàng)建附加條目，以用于所述轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。 于是在目的地節(jié)點(diǎn)處接收所述廣播消息。所述目的地節(jié)點(diǎn)更新所述接收的 分組，在所述目的地節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建路由條目，并且向所述源節(jié)點(diǎn)發(fā) 送路由應(yīng)答消息。接下來，在所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收所述路由應(yīng) 答消息。相應(yīng)地，所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)更新其路由表，以標(biāo)識新的潛 在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)向目的地節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述路由應(yīng)答消 息,皮所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)接收的確認(rèn)，并且所述路由應(yīng)答消息被轉(zhuǎn)發(fā) 給所述源節(jié)點(diǎn)。
才艮據(jù)本發(fā)明又一實施例，如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的MAC地址 被包括在所述路由應(yīng)答消息的MAC頭中，則用于在ad hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī) 會路由的方法包括接收所述路由應(yīng)答，其中，所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn) 的去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的跳計數(shù)增加1。接下來，將等于去往所述源節(jié)點(diǎn) 的最小跳數(shù)的值插入在接收的分組的頭中。將用于標(biāo)識去往所述目的地節(jié) 點(diǎn)的潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的條目添加到所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)經(jīng)由本地廣播 地址接收所述路由應(yīng)答消息，則用于在adhoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由的方法 包括接收所述路由應(yīng)答，其中，所述方法確定所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn) 是否為用于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的候選。如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)是用于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn) 發(fā)的候選，則更新接收的分組和所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表。此夕卜，將確認(rèn)發(fā)送給所述轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)結(jié)合附圖時，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征連同其操作的組織和 方式將從以下詳細(xì)描述變得清楚，其中，貫穿以下所描述的幾個附圖，相 似的元件具有相似的標(biāo)號。
圖1是Rayleigh衰落仿真中的隨時間而變的關(guān)于跳數(shù)的最短路徑的圖線。
圖2是Gilbert-Elliot模型中隨時間而變的關(guān)于跳數(shù)的最短路徑的圖線。
圖3是示出在無線網(wǎng)絡(luò)中機(jī)會路由如何增加連接性的示圖。
圖4是示出機(jī)會MAC協(xié)議的示圖。
圖5是在其中可以實現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)的概覽示圖。
圖6是可以在本發(fā)明的實現(xiàn)方式中使用的移動電話機(jī)的透視圖。
圖7是圖6的移動電話機(jī)的電話機(jī)電路的示意性表示。
圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的ad hoc網(wǎng)絡(luò)。
圖9 (a)是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的路由請求廣播消息的接收的 流程圖。
圖9 (b)是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的路由請求廣播消息的接收的 流程圖。
圖9 (c)是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的路由應(yīng)答廣播消息的接收的 流程圖。
圖9 (d)是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于機(jī)會路由協(xié)議的路由條
目的建立的示圖。
圖IO是示出用于機(jī)會路由協(xié)議的路由條目的更新的示圖。
圖11是示出使用Gilbert-Elliot模型的、對于in and ad hoc網(wǎng)絡(luò)的機(jī)
會協(xié)議中的分組的路徑長度除以AODV協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中分組的分組長度的圖線。圖12是示出使用相關(guān)Rayleigh模型的、對于in and ad hoc網(wǎng)絡(luò)的機(jī) 會協(xié)議中的分組的路徑長度除以AODV協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中分組的分組長度的圖 線。
圖13是示出AODV協(xié)議與根據(jù)本發(fā)明所實現(xiàn)的協(xié)議的、對于1000個 時隙連接的在所有仿真輪次上取平均的路由修復(fù)平均數(shù)量的比的圖線。
具體實施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明實施例。應(yīng)理解，以下描述意欲描述本發(fā) 明示例性實施例，而并非限制本發(fā)明。
圖5示出其中可以利用本發(fā)明的系統(tǒng)10，其包括可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通 信的多個通信設(shè)備。系統(tǒng)10可以包括有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)的任何組合，包 括移動電話網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)(LAN)、藍(lán)牙個域網(wǎng)、以太網(wǎng)LAN、令牌 環(huán)LAN、廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等等，但不限于此。系統(tǒng)IO可以既包括有線通 信設(shè)備又包括無線通信設(shè)備。
為了舉例說明，圖1所示的系統(tǒng)10包括移動電話網(wǎng)絡(luò)ll和互聯(lián)網(wǎng)28。 至互聯(lián)網(wǎng)28的連接性可以包括長距離無線連接、短距離無線連接、以及各 種有線連接(包括電話線路、纜線線路、電源線路等等，但不限于此)， 但不限于此。
系統(tǒng)10的示例性通信設(shè)備可以包括移動電話機(jī)12，組合PDA和移動 電話機(jī)14、 PDA 16、集成消息傳送設(shè)備(IMD) 18、桌面計算機(jī)20以及 筆記本計算機(jī)22，但不限于此。通信設(shè)備可以是固定的，或當(dāng)由正在移動 的個人所攜帶時而移動的。通信設(shè)備也可以處于交通才莫式中，包括汽車、 卡車、出租車、公交車、船、飛機(jī)、腳踏車、摩托車等等，但不限于此。 通信設(shè)備中的一些或全部可以發(fā)送并且接收呼叫和消息，并且通過至基站 24的無線連接25與服務(wù)提供商進(jìn)行通信?；?4可以連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 26,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器26允許移動電話網(wǎng)絡(luò)11與互聯(lián)網(wǎng)28之間的通信。系統(tǒng) 10可以包括不同類型的附加通信設(shè)備和通信設(shè)備。
通信設(shè)備可以使用各種傳輸技術(shù)進(jìn)行通信，包括碼分多址(CDMA)、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)、時分多址 (TDMA)、頻分多址(FDMA)、傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)i義(TCP/IP)、 短消息傳送服務(wù)(SMS)、多媒體消息傳送服務(wù)(MMS)、電子郵件、即 時消息傳送服務(wù)(IMS)、藍(lán)牙、IEEE 802.il等等，但不限于此。通信設(shè) 備可以使用各種介質(zhì)進(jìn)行通信，包括無線電、紅外線、激光、纜線連接等 等，但不限于此。
圖6和圖7示出其中可以實現(xiàn)本發(fā)明的一個代表性移動電話機(jī)12。然 而，應(yīng)理解，本發(fā)明并非意欲受限于一種特定類型的移動電話機(jī)12或其它 電子設(shè)備。圖6和圖7的移動電話12包括外殼30、液晶顯示器形式的顯 示器32、鍵區(qū)34、麥克風(fēng)36、耳機(jī)38、電池40、紅外端口 42、天線44、 根據(jù)本發(fā)明一個實施例的UICC的形式的智能卡46、讀卡器48、無線電接 口電路52、編解碼器電路54、控制器56和存儲器58。各種電路和元件是 本領(lǐng)域中的(例如在Nokia移動電話機(jī)的范圍內(nèi))已知的所有類型。
圖8示出相L據(jù)本發(fā)明一個實施例的adhoc網(wǎng)絡(luò)IOO。如圖所示，多個 節(jié)點(diǎn)i被配置為與出現(xiàn)在adhoc網(wǎng)絡(luò)100上的其它節(jié)點(diǎn)^中的每一個進(jìn) 行無線通信。節(jié)點(diǎn)可以是被配置為用于無線通信的若干設(shè)備之一，包括 PDA 16、移動電話機(jī)12和筆記本計算機(jī)22,但不限于此。根據(jù)本發(fā)明實 施例，ad hoc網(wǎng)絡(luò)100 ;1^于802.11框架的。因此，所述多個節(jié)點(diǎn)丄中的 每一個具有IP能力，并且偵聽相同信道，以用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。802.11 框架允許節(jié)點(diǎn)i在處于動態(tài)環(huán)境中的同時與其它節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行通信。相應(yīng)地， 節(jié)點(diǎn)i無需協(xié)定用于通信的專用信道。adhoc網(wǎng)絡(luò)IOO中的每一節(jié)點(diǎn)i能 夠中繼用于其它節(jié)點(diǎn)i的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通常，節(jié)點(diǎn)i不了解它們的相對地理 位置。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，adhoc網(wǎng)絡(luò)100的路由協(xié)議被修改，從而使 得不存在用于下一跳的一個單獨(dú)的候選，而是存在可能候選的列表。因此， 對于給出的節(jié)點(diǎn)&會將分組更接近地向目的地轉(zhuǎn)發(fā)的所有節(jié)點(diǎn)都被包括 在節(jié)點(diǎn)iL的路由表中。此外，ad hoc網(wǎng)絡(luò)IOO的MAC協(xié)議適用于允許不 同節(jié)點(diǎn)接收相同分組。因此，用于下一跳的預(yù)期接收機(jī)的列表被包括在MAC頭中。所述預(yù)期接收機(jī)依次進(jìn)行確認(rèn)，從而使得發(fā)射機(jī)獲知至少一 個接收機(jī)已經(jīng)成功地接收到分組。還假設(shè)所有接收節(jié)點(diǎn)i收聽確認(rèn)，以判 斷是否轉(zhuǎn)發(fā)它們的該分組的拷貝。此外，如下將描述的那樣，如果在ad hoc 網(wǎng)絡(luò)有改變，每一節(jié)點(diǎn)i能夠更新自身。例如，改變可以是向網(wǎng)絡(luò)100添 加節(jié)點(diǎn)i或從網(wǎng)絡(luò)100刪除節(jié)點(diǎn)2。
為了描述，移動電話機(jī)被標(biāo)記S,以表示源節(jié)點(diǎn)，而筆記本計算機(jī)22 -故標(biāo)記g，以表示目的地節(jié)點(diǎn)。相應(yīng)地，其余節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記^，以表示為了 該討論這些節(jié)點(diǎn)是中繼節(jié)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，并且如圖9 (a)至 9(d)所示，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)i期望建立至目的地節(jié)點(diǎn)&的連接時，節(jié)點(diǎn)￡將廣 播消息發(fā)送給節(jié)點(diǎn)^ (步驟1000)。廣播消息是泛洪廣播，從而使得分組 ^J^送給ad hoc網(wǎng)絡(luò)100中出現(xiàn)的每個節(jié)點(diǎn)^。分組是在其行進(jìn)穿過網(wǎng)絡(luò) 時保持其完整性的信息片段。每一分組包含有包括這樣的信息的頭，所述 信息包括所述分組的業(yè)務(wù)類型并且標(biāo)識所述分組的源(在此情況下是節(jié)點(diǎn) 《)。廣播的格式是路由請求RREQ的格式，與AODV路由請求相似。 AODV是被動式路由協(xié)議，并且僅根據(jù)需要而建立至目的地的路由。下文 中，僅為了簡化討論，廣播消息將被稱為路由請求RREQ。應(yīng)理解，廣播 消息可以是適合于執(zhí)行本發(fā)明的目的的不同類型的。
首次接收路由請求RREQ (步驟1010 )的每一中繼節(jié)點(diǎn)i執(zhí)行一組任 務(wù)。首先，根據(jù)本發(fā)明一個實施例，接收來自源節(jié)點(diǎn)i的廣播的中繼節(jié)點(diǎn) i將分組頭中存儲的跳計數(shù)增加1，以創(chuàng)建更新的分組(步驟1020)。跳 計數(shù)表示分組在源節(jié)點(diǎn)i與目的地節(jié)點(diǎn)&之間所穿越的跨段的數(shù)量。此夕卜， 中繼節(jié)點(diǎn)l在其路由表中創(chuàng)建路由條目(步驟1030)。用于給出的中繼節(jié) 點(diǎn)i的路由條目是列表對，其標(biāo)識轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)^(將分組轉(zhuǎn)發(fā)到中繼節(jié)點(diǎn)s 的節(jié)點(diǎn))以及分組頭跳計數(shù)(w戶/i)。中繼節(jié)點(diǎn)i于是通過重新廣播更新 的分組而將更新的分組轉(zhuǎn)發(fā)給其他鄰近中繼節(jié)點(diǎn)《'(步驟1040 )。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，因為源節(jié)點(diǎn)&發(fā)送泛洪廣播消息，所以中繼 節(jié)點(diǎn)i可能接收路由請求RREQ的若干個拷貝(步驟1050 )。當(dāng)中繼節(jié) 點(diǎn)仏從鄰近節(jié)點(diǎn)w'接收到從源節(jié)點(diǎn)i向目的地節(jié)點(diǎn)2發(fā)送的廣播消息的另
19一拷貝時，其將分組頭中的跳計數(shù)/1 '與存儲在其路由表中的不同跳計數(shù)值
進(jìn)行比較(步驟1060)。如果分組頭中的跳計數(shù)/i'小于或等于用于中繼節(jié) 點(diǎn)s，去往源節(jié)點(diǎn)^的路由的路由表中存儲的最小值加上閾/，則中繼節(jié)點(diǎn)s 通過將新的列表對(w', A')添加到去往源節(jié)點(diǎn)&的路由表條目來更新其 路由表(步驟1070)。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，閾桐故/可以被修改。例如， 一個可能的閾 情形是如果另外的廣播的跳計數(shù)小于或等于(在分組頭中發(fā)現(xiàn)的)當(dāng)前 跳計數(shù)+1，則把新的列表對添加到中繼節(jié)點(diǎn)i路由表。通常，副本廣播消 息的分組中的跳計數(shù)的值將隨時間而增加，從而使得中繼節(jié)點(diǎn)i的路由表 將接受新的條目僅很短的時間，并且于是將忽略另外的廣播消息。此外， 中繼節(jié)點(diǎn)l不重新廣播副^i洛由請求。相應(yīng)地，由源節(jié)點(diǎn)￡發(fā)送的路由請 求RREQ建立回到源￡的不同路徑。以上所描述的一系列動作作為部分A 被顯示在例如圖9(d)中，其中，adhoc網(wǎng)絡(luò)IOO包括源節(jié)點(diǎn)^、目的地 節(jié)點(diǎn)^以及中繼節(jié)點(diǎn)Rl、 R2和R3。
此外，如圖9 (b)和9 (d)所示，除了目的地節(jié)點(diǎn)^不轉(zhuǎn)發(fā)廣4番消 息(RREQ )之外，目的地節(jié)點(diǎn)化與以上所描述的中繼節(jié)點(diǎn)^相似地處理 路由請求(RREQ)(步驟2000、 2010和2020)。然而，目的地節(jié)點(diǎn)^ 創(chuàng)建路由應(yīng)答消息RREP，并且將RREP消息發(fā)送給目的地節(jié)點(diǎn)^已經(jīng)在 其路由表中作為潛在轉(zhuǎn)發(fā)條目列出的所有中繼節(jié)點(diǎn)^ (步驟2030)。路由 應(yīng)答消息RREP被尋址至^，并且包括兩個計數(shù)。第一RREP計數(shù)/irf在 每一跳處增加，并且用于估計將分組從接收RREP的中繼節(jié)點(diǎn)i路由回到 目的地節(jié)點(diǎn)A的跳數(shù)。另一 RREP計數(shù)Zi,存儲去往源節(jié)點(diǎn)i的跳數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，目的地節(jié)點(diǎn)&使用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)發(fā)過程。相應(yīng)地， 目的地節(jié)點(diǎn)讓使用這樣的MAC頭，該MAC頭帶有以增加跳計數(shù)的方式 排序的、在路由表中作為朝向么的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)所列出的所有條目。有限的本 地廣播地址被附接在列表的結(jié)尾。
在發(fā)送路由應(yīng)答消息RREP之后，目的地節(jié)點(diǎn)2等待確認(rèn)(步驟2040 )。 在一個特定實施例中，等待時間由MAC協(xié)議來定義。如果目的地節(jié)點(diǎn)^接收到確認(rèn)，則該過程完成(步驟2050 )。如果目的地節(jié)點(diǎn)2沒有接收到 確認(rèn)，則其重傳RREP消息分組(步驟2060)。在嘗試預(yù)定數(shù)量的失敗傳 輸之后，分組#:完全丟棄(步驟2070)。
如圖9 (c)和9 (d)所示，{部分8},接收來自鄰近節(jié)點(diǎn)w'的路由應(yīng) 答消息RREP (步驟3000)的中繼節(jié)點(diǎn)i更新其路由表。如果中繼節(jié)點(diǎn)s 具有MAC頭中特別包括的其MAC地址(步驟3010)，則其如下更新其 路由表(步驟3020):中繼節(jié)點(diǎn)丄將去往目的地節(jié)點(diǎn)2的跳計數(shù)增加1。 此外，中繼節(jié)點(diǎn)i在RREP分組的頭中插7^示朝向源節(jié)點(diǎn)^的最小跳數(shù) 的值。此外，中繼節(jié)點(diǎn)i將列表對(n'， h，2)作為條目添加到其朝向目的 地節(jié)點(diǎn)^的潛在轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)i的列表中。
中繼節(jié)點(diǎn)i于是等待來自在MAC頭列表上列在中繼節(jié)點(diǎn)i之前的鄰 近中繼節(jié)點(diǎn)w'的潛在確認(rèn)(步驟3030)。如果中繼節(jié)點(diǎn)丄接收到確認(rèn)，則 中繼節(jié)點(diǎn)丄不進(jìn)行任何操作(步驟3040)。如果中繼節(jié)點(diǎn)i沒有檢測到確 認(rèn)，則中繼節(jié)點(diǎn)i使用相同MAC格式，將路由應(yīng)答消息RREP轉(zhuǎn)發(fā)給在 中繼節(jié)點(diǎn)i的朝向源節(jié)點(diǎn)￡的潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的列表中的鄰近節(jié)點(diǎn)"'(步驟 3050)。
在替換方式中，如果中繼節(jié)點(diǎn)i通過有限本地廣播地址的方式接收(收 聽)到RREP分組，則首先，中繼節(jié)點(diǎn)i對其在路由表中的用于源節(jié)點(diǎn)《 的條目進(jìn)行比較(步驟3060)。如果RREP分組中所包括的跳計數(shù)的值 h，s大于中繼節(jié)點(diǎn)^的路由表中存儲的最小跳計數(shù)值hs，則中繼節(jié)點(diǎn)^是 用于轉(zhuǎn)發(fā)的良好候選節(jié)點(diǎn)。相應(yīng)地，中繼節(jié)點(diǎn)丄增加其跳計數(shù)，并且更新 其路由表(步驟3070)。在此階段，中繼節(jié)點(diǎn)i不嘗試轉(zhuǎn)發(fā)RREP分組。 中繼節(jié)點(diǎn)i而是將確認(rèn)信號發(fā)送給這樣的節(jié)點(diǎn)w'，即該節(jié)點(diǎn)w'在中繼節(jié)點(diǎn) l從目的地節(jié)點(diǎn)^接收分組的最近確認(rèn)時隙中轉(zhuǎn)發(fā)了路由應(yīng)答RREP (步 驟3080)。其后，鄰近節(jié)點(diǎn)fi'以列表對(^， hs)更新其路由表(步驟30卯)。 一旦分組(或潛在的多個分組)返回到源節(jié)點(diǎn)&就已經(jīng)在兩個方向上建 立了路由。于是在源節(jié)點(diǎn)￡與目的地節(jié)點(diǎn)2之間建立了連接(步驟3100)。 此外，中繼節(jié)點(diǎn)^將確認(rèn)發(fā)送給目的地節(jié)點(diǎn)^。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，通過與用于路由應(yīng)答消息RREP的規(guī)則相似 的規(guī)則來轉(zhuǎn)發(fā)分組。由于可以通過收聽并且響應(yīng)有限本地廣播而添加新的 節(jié)點(diǎn)，因此被發(fā)送的每一分組增強(qiáng)并且可能更新中繼節(jié)點(diǎn)2、源節(jié)點(diǎn)丄和 目的地節(jié)點(diǎn)2的路由表中的信息。
ad hoc網(wǎng)絡(luò)IOO中的節(jié)點(diǎn)中的每一個的路由表中的所有條目僅被保存 連接的時間。在表中條目應(yīng)該被設(shè)置為具有一些往返時間的順序的默認(rèn) TTL值。在高度動態(tài)環(huán)境中無需將信息保存更長時間，并且這確保了協(xié)議 的可擴(kuò)展性。本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是使得協(xié)議可以是無循環(huán)的?？梢葬槍ο?息分組所攜帶的頭中的值而檢查去往目的地節(jié)點(diǎn)2的跳數(shù)。
圖IO示出簡單情況，以進(jìn)一步描述本發(fā)明。如圖所示，源節(jié)點(diǎn)i期望 建立至目的地節(jié)點(diǎn)^_的連接，其中，以R1、 R2和R3表示的中繼節(jié)點(diǎn)^ 在其之間潛在地有效。
使用所示路由表進(jìn)行在建立連接之后的分組轉(zhuǎn)發(fā)。如果某些傳輸?shù)谝?輪失敗，則在接下來的成功傳輸之后更新路由表。例如，在圖10中，中繼 節(jié)點(diǎn)R2與源節(jié)點(diǎn)i之間的RREP消息被丟棄，提示中繼節(jié)點(diǎn)Rl再次發(fā)
送RREP (4000)。如果中繼節(jié)點(diǎn)R2發(fā)送到源節(jié)點(diǎn)丄的下一分組通過， 則源節(jié)點(diǎn)^在其路由表中包括朝向目的地節(jié)點(diǎn)2至中繼節(jié)點(diǎn)R2的項。
圖10進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例在連接期間如何更新節(jié)點(diǎn)路 由表中的路由條目。中繼節(jié)點(diǎn)R1向么發(fā)送分組，該分組帶有其路由表中 的發(fā)自源節(jié)點(diǎn)i的和去往目的地節(jié)點(diǎn)^的跳計數(shù)(4010)。如圖所示，分 組被從中繼節(jié)點(diǎn)Rl發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)R2，并且于是繞過中繼節(jié)點(diǎn)R3而被 發(fā)送到目的地節(jié)點(diǎn)^ (4010、 4020 )。中繼節(jié)點(diǎn)R3收聽從中繼節(jié)點(diǎn)R2至 目的地節(jié)點(diǎn)&的分組傳輸(4030)。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，在其路由表 中沒有去往源節(jié)點(diǎn)l的條目的中繼節(jié)點(diǎn)R3在其路由表中創(chuàng)建條目。根據(jù) 本發(fā)明另一實施例，中繼節(jié)點(diǎn)R3的去往目的地節(jié)點(diǎn)！的跳計數(shù)小于R2 的去往目的地節(jié)點(diǎn)^_的跳計數(shù)。相應(yīng)地，中繼節(jié)點(diǎn)R3向中繼節(jié)點(diǎn)R2進(jìn) 行宣告，從而使得中繼節(jié)點(diǎn)R2在其路由表中包括R3。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，中繼節(jié)點(diǎn)R3的去往源節(jié)點(diǎn)^的跳計數(shù)小于中繼節(jié)點(diǎn)R2的去往&的跳計數(shù)。相應(yīng)地，當(dāng)將分組從目的地節(jié)點(diǎn)￡_發(fā)送 回中繼節(jié)點(diǎn)R2時，中繼節(jié)點(diǎn)R3收聽分組傳輸(4040)。因為從中繼節(jié)點(diǎn) R3至源節(jié)點(diǎn)i的跳計數(shù)小于從中繼節(jié)點(diǎn)R2至源節(jié)點(diǎn)^的跳計數(shù)，所以中 繼節(jié)點(diǎn)R3對去往目的地節(jié)點(diǎn)叢的分組進(jìn)行確認(rèn)，并且將其去往源節(jié)點(diǎn)《 的和目的地節(jié)點(diǎn)2的跳計氣t送給目的地節(jié)點(diǎn)2 (4050)。其后，目的地 節(jié)點(diǎn)2將中繼節(jié)點(diǎn)R3包括在其路由表中。相應(yīng)地，在從源節(jié)點(diǎn)i接收到 另一分組時，目的地節(jié)點(diǎn)l將返回分組發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)R2和R3兩者 (4060)。中繼節(jié)點(diǎn)R3確認(rèn)從2發(fā)送的分組，并且將該分組發(fā)送給源節(jié) 點(diǎn)5 (4070)。因此，無線網(wǎng)絡(luò)的混雜性允許節(jié)點(diǎn)R3收聽分組傳輸，并且 利于從目的地節(jié)點(diǎn)&到源節(jié)點(diǎn)￡的未來分組的更可靠并且直接的傳輸。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，與如上所述的MAC層相反，可以在互聯(lián)網(wǎng) 協(xié)議(IP)層實現(xiàn)機(jī)會ad hoc路由協(xié)議。因此，ad hoc網(wǎng)絡(luò)100的IP協(xié) 議適用于允許不同節(jié)點(diǎn)i接收相同分組。因此，用于下一跳的預(yù)期接收機(jī) 的列表被包括在IP分組頭中。預(yù)期接收機(jī)依次進(jìn)行確認(rèn)，從而使得發(fā)射機(jī) 獲知至少一個接收機(jī)已經(jīng)成功地接收到分組。還假設(shè)所有接收節(jié)點(diǎn)i收聽 確認(rèn)，以判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)它們的分組的拷貝。此外，如下所述，如果在adhoc 網(wǎng)絡(luò)中有改變，每一節(jié)點(diǎn)i能夠更新自身。例如，改變可以是向網(wǎng)絡(luò)100 添加節(jié)點(diǎn)丄或者從網(wǎng)絡(luò)100刪除節(jié)點(diǎn)2。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)i期望建立至目的地節(jié)點(diǎn)么的連接 時，節(jié)點(diǎn)丄將廣播消息或RREQ發(fā)送給節(jié)點(diǎn)2 (步驟1000 )。所述廣播 消息是泛洪廣播，從而使得分組被發(fā)送給ad hoc網(wǎng)絡(luò)100中出現(xiàn)的每個節(jié) 點(diǎn)2。
首次接收路由請求RREQ (步驟1010 )的每一中繼節(jié)點(diǎn)i執(zhí)行一組任 務(wù)。首先，根據(jù)本發(fā)明一個實施例，接收來自源節(jié)點(diǎn)￡的廣播的中繼節(jié)點(diǎn) i將IP分組頭中存儲的跳計數(shù)增加l，以創(chuàng)建更新的分組(步驟1020)。 跳計數(shù)表示分組在源節(jié)點(diǎn)i與目的地節(jié)點(diǎn)^之間所穿越的跨段的數(shù)量。此 外，中繼節(jié)點(diǎn)i在其路由表中創(chuàng)建路由條目(步驟1030)。用于給出的中 繼節(jié)點(diǎn)i的路由條目是列表對，其標(biāo)識轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)W/ (將分組轉(zhuǎn)發(fā)到中繼節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn))以及IP分組頭跳計數(shù)("/，/!)。中繼節(jié)點(diǎn)i于是通過重新
廣播更新的分組而將更新的分組轉(zhuǎn)發(fā)給其他鄰近中繼節(jié)點(diǎn)w'(步驟1040 )。 此外，如圖9( b )和9( d )所示，除了目的地節(jié)點(diǎn)2不轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息(RREQ ) 之外，目的地節(jié)點(diǎn)l與以上所描述的中繼節(jié)點(diǎn)匯相似地處理路由請求 (RREQ)(步驟2000、 2010和2020)。然而，目的地節(jié)點(diǎn)2創(chuàng)建路由 應(yīng)答消息RREP，并且將RREP消息發(fā)送給目的地節(jié)點(diǎn)么已經(jīng)在其路由表 中作為潛在轉(zhuǎn)發(fā)條目列出的所有中繼節(jié)點(diǎn)^ (步驟2030)。路由應(yīng)答消息 RREP被尋址至^，并且包括兩個計數(shù)。第一RREP計數(shù)/irf在每一跳處增 加，并且用于估計將分組從接收RREP的中繼節(jié)點(diǎn)i路由回到目的地節(jié)點(diǎn) ^_的跳數(shù)。另一RREP計數(shù)/i,存儲去往源節(jié)點(diǎn)i的跳數(shù)。
當(dāng)節(jié)點(diǎn)w接收到分組時，該節(jié)點(diǎn)對其路由表中的去往目的地2的其跳 計數(shù)與當(dāng)前跳計數(shù)進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，如果(在路由表中 的去往目的地2的跳計數(shù))+ (在IP分組頭中的當(dāng)前跳計數(shù))的和小于(在 IP分組頭中的目標(biāo)跳計數(shù))+閾值，則轉(zhuǎn)發(fā)分組。如果閾值為零，則經(jīng)由 最短路徑和/或多個最短路徑來轉(zhuǎn)發(fā)分組。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，節(jié)點(diǎn)w被配置為限制所發(fā)送的分組的數(shù)量。 在轉(zhuǎn)發(fā)分組之前，節(jié)點(diǎn)"等待與(去往目的地Z)的跳計數(shù))+ (當(dāng)前跳計 數(shù))-(目標(biāo)跳計數(shù))成比例的時間長度。相應(yīng)地，如果在節(jié)點(diǎn)n正等待由 以上等式給出的時間長度的同時，節(jié)點(diǎn)n從另一節(jié)點(diǎn)w接收到分組，則這 指示相同分組已經(jīng)被朝向目的地進(jìn)一步向下轉(zhuǎn)發(fā)了。響應(yīng)于此，節(jié)點(diǎn)w取 消其自身已調(diào)度的傳輸。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的簡單估算。在500x500方形區(qū)域中進(jìn)行仿真，嘗試 經(jīng)由均勻分布在方形中的7V個中繼節(jié)點(diǎn)來連接位于方形的對角處的兩個節(jié) 點(diǎn)。7V被設(shè)置為75，并且本發(fā)明的性能使用D仰g/as描述的GE模型。
在靜態(tài)情況下，AODV協(xié)議收斂于在整個仿真中始終穩(wěn)定的路由上。 然而，這種收斂性朝向次優(yōu)化的路由。圖ll是對于本發(fā)明所實現(xiàn)的協(xié)議的 每一分組的路徑長度除以對于不同實現(xiàn)方式的AODV的路徑長度的比率 的圖線。如圖ll所示，本發(fā)明所實現(xiàn)的協(xié)議一貫地發(fā)現(xiàn)較短路徑，其平均是AODV路徑的長度的77%。
圖12使用相關(guān)Rayldgh衰落信道模型而不是GE信道模型來執(zhí)行與 圖ll相同的測量。如圖所示，對于使用本發(fā)明所實現(xiàn)的協(xié)議的路徑長度平 均是以AODV實現(xiàn)的路徑長度的四分之三長度。
為了分析路由修復(fù)的影響，考慮其中節(jié)點(diǎn)移動的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)。在此情況 下，存在固定連接性半徑，并且連接性的變化是僅由于節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動而導(dǎo)致 的。iV=50并且連接性半徑是250m。每個節(jié)點(diǎn)挑選速率和方向。當(dāng)節(jié)點(diǎn)觸 及邊界時，其挑選另一速率和方向，從而使得其停留在方形內(nèi)。均勻地挑 選速率和方向。速度被限制在較小的最小值之下，從而使得沒有節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn) 堅持停留在低速率上卡住。
路由修復(fù)對于很多參數(shù)(例如連接性半徑、節(jié)點(diǎn)數(shù)量、仿真長度、移 動性模型等等)是敏感的。圖13示出AODV協(xié)議與根據(jù)本發(fā)明所實現(xiàn)的 協(xié)議的、對于1000個時隙連接的在所有仿真輪次上取平均的路由修復(fù)平均 數(shù)量的比。路由修復(fù)的數(shù)量被繪制為隨移動節(jié)點(diǎn)的最大速率而變。如圖所 示，AODV需要比根據(jù)本發(fā)明所實現(xiàn)的協(xié)議明顯更多的路由修復(fù)。
在以上實施例中描述的本發(fā)明具有優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)的若干優(yōu)點(diǎn)。例如， 可以將分組轉(zhuǎn)發(fā)給目的地節(jié)點(diǎn)的并且位置比源節(jié)點(diǎn)"更接近，，的adhoc網(wǎng) 絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行竟?fàn)巵磙D(zhuǎn)發(fā)分組。此外，可以使用相對簡單的現(xiàn)成的 組件來實現(xiàn)本發(fā)明。此外，本發(fā)明具有用于與有線協(xié)議相互操作的能力， 以確保ad hoc網(wǎng)絡(luò)可以與遺留的有線基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行通信。
在方法步驟的一般情境中描述了本發(fā)明，其可以由程序產(chǎn)品在一個實 施例中實現(xiàn)，所述程序產(chǎn)品包括由網(wǎng)絡(luò)化的環(huán)境中的計算機(jī)所執(zhí)行的計算 機(jī)可執(zhí)行指令，例如程序代碼。通常，程序^^莫塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn) 特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。計算機(jī)可 執(zhí)行指令、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序模塊表示用于執(zhí)行在此所公開的方法的步 驟的程序代碼的示例。這樣的可執(zhí)行指令或關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特定順序表示 用于實現(xiàn)在這些步驟中所描述的功能的對應(yīng)動作的示例。
可以通過具有基于規(guī)則的邏輯以及其它邏輯的標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)來實現(xiàn)本
25發(fā)明的軟件和web實現(xiàn)方式，以實現(xiàn)各個數(shù)據(jù)庫搜索步驟、相關(guān)步驟、比 較步驟和判斷步驟。應(yīng)注意，在此以及在權(quán)利要求中所使用的文字"組件，， 和"模塊"意欲包括使用一個或多個系列的軟件代碼的實現(xiàn)方式、和/或硬 件實現(xiàn)方式、和/或用于接收手動輸入的設(shè)備。
為了進(jìn)行說明和描述，已經(jīng)提出了本發(fā)明優(yōu)選實施例的前面的描述。 這并非意欲對本發(fā)明進(jìn)行無遺漏的描述，或者將本發(fā)明限制為在此所公開 的形式，有可能根據(jù)上述技術(shù)進(jìn)行修改和變形或者可以從本發(fā)明的實踐獲 取修改和變形。選取并且描述實施例，以解釋本發(fā)明的原理，并且作為實 際應(yīng)用使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠以各個實施例并且以適用于預(yù)期的特定使 用的各種修改來使用本發(fā)明。本發(fā)明的范圍傾向于由所附權(quán)利要求及其等 同物所定義。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)會ad hoc路由協(xié)議系統(tǒng)，包括動態(tài)ad hoc網(wǎng)絡(luò)，其具有被配置為彼此進(jìn)行無線通信的一個或多個節(jié)點(diǎn)，其中，每一節(jié)點(diǎn)被配置為實現(xiàn)這樣的路由協(xié)議，其中，可能中繼節(jié)點(diǎn)的列表被存儲在所述一個或多個節(jié)點(diǎn)中的每一個的路由表中；實現(xiàn)適用于允許不同節(jié)點(diǎn)接收相同分組的協(xié)議；以及更新所述可能中繼節(jié)點(diǎn)的列表，以捕獲所述ad hoc網(wǎng)絡(luò)的改變。
2. 如權(quán)利要求1所述的ad hoc路由協(xié)議系統(tǒng)，其中，所述 一個或多個節(jié)點(diǎn)是蜂窩電話機(jī)、個人數(shù)字助理或膝上型計算機(jī)中 的一種。
3. —種用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由的方法，包括 將廣播消息從源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給目的地節(jié)點(diǎn)，所述廣播消息包括一個或多個分組；在一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收所述廣播消息； 在所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處從轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)接收另外的廣播消息；在目的地節(jié)點(diǎn)處接收所述廣播消息；在所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收路由應(yīng)答消息，其中，所 述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)更新它們的路由表，以標(biāo)識潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；在所述目的地節(jié)點(diǎn)處從所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)接收由所述 一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)接收到所述路由應(yīng)答消息的確認(rèn)；以及在所述源節(jié)點(diǎn)處接收所述路由應(yīng)答消息。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，其中，路由條目是對所述轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和所述跳計數(shù)進(jìn)行標(biāo) 識的列表對。
5. 如權(quán)利要求3所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，其中，所述廣播消息是泛洪廣播AODV路由請求。
6. 如權(quán)利要求3所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，進(jìn)一步包括于在所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收所述廣 4番消息之后更新接收的分組；在所述中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建路由條目；以及 將所更新的分組重新廣播給一個或多個鄰近中繼節(jié)點(diǎn)。
7. 如權(quán)利要求3所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，進(jìn)一步包括:在接收所述另外的廣播消息之后對所述另外的廣播消息的跳計數(shù)與所述路由表中存儲的一個 或多個跳計數(shù)值進(jìn)行比較；以及如果所述另外的廣播的跳計數(shù)小于閾值，則在所述路由表中 創(chuàng)建附加條目，以用于所述轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
8. 如權(quán)利要求3所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，進(jìn)一步包括于在所述目的地節(jié)點(diǎn)處接收所述廣播消息之 后更新接收的分組；在所述目的地節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建路由條目；以及 將路由應(yīng)答消息發(fā)送給所述源節(jié)點(diǎn)。
9. 一種用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)4幾會路由的方法，包括以 下步驟在中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自源節(jié)點(diǎn)的廣播消息；在所述中繼節(jié)點(diǎn)處接收另外的廣播消息；在所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自目的地節(jié)點(diǎn)的路由應(yīng) 答消息，其中，所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)更新它們的路由表，以 標(biāo)識潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；將確認(rèn)從所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送給所述目的地節(jié)點(diǎn)；以及將所述路由應(yīng)答消息轉(zhuǎn)發(fā)給所述源節(jié)點(diǎn)。
10. 如權(quán)利要求9所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，進(jìn)一步包括:于在中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自源節(jié)點(diǎn)的所述廣播 消息之后創(chuàng)建更新的分組；在所述中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建路由條目；以及 將所述更新的分組重新廣播給一個或多個鄰近中繼節(jié)點(diǎn)。
11. 如權(quán)利要求9所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，進(jìn)一步包括于在所述中繼節(jié)點(diǎn)處接收所述另外的廣播消 息之后對所述另外的廣播消息的跳計數(shù)與所述路由表中存儲的一個 或多個跳計數(shù)值進(jìn)行比較；以及如果所述另外的廣播的跳計數(shù)小于閾值，則在所述中繼節(jié)點(diǎn) 的路由表中創(chuàng)建附加條目。
12. 如權(quán)利要求9所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，進(jìn)一步包括如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的MAC地址 被包括在所述路由應(yīng)答消息的MAC頭中，則將所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的跳計數(shù) 增力口 1;將等于去往所述源節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)的值插入到接收的分組的 頭中；以及將用于標(biāo)識去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的條目添加 到所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中。
13. 如權(quán)利要求9所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，進(jìn)一步包括如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的IP地址被 包括在所述路由應(yīng)答消息的IP分組頭中，則將所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的跳計數(shù)增力口 1;將等于去往所述源節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)的值插入到接收的分組的 頭中；以及將用于標(biāo)識去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的條目添加 到所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中。
14. 如權(quán)利要求9所述的用于在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)機(jī)會路由 的方法，進(jìn)一步包括:如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)經(jīng)由本地廣播 地址接收所述路由應(yīng)答消息，則確定所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)是否為用于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的候選； 如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)是用于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的候選，則更 新接收的分組和所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表；以及 將確認(rèn)發(fā)送給轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
15. —種在計算機(jī)可讀介質(zhì)中具體化的計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于在中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自源節(jié)點(diǎn)的廣播消息的計算機(jī)代碼；用于在所述中繼節(jié)點(diǎn)處接收另外的廣播消息的計算機(jī)代碼；用于在所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自目的地節(jié)點(diǎn)的路 由應(yīng)答消息的計算機(jī)代碼，其中，所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)更新 它們的路由表，以標(biāo)識潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；用于將確認(rèn)從所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送給所述目的地節(jié) 點(diǎn)的計算機(jī)代碼；以及用于將所述路由應(yīng)答消息轉(zhuǎn)發(fā)給所述源節(jié)點(diǎn)的計算機(jī)代碼。
16. 如權(quán)利要求15所述的在計算機(jī)可讀介質(zhì)中具體化的計算 機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼，于 在中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自源節(jié)點(diǎn)的所述廣播消息之后創(chuàng)建更新的分組；在所述中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建路由條目；以及將所述更新的分組重新廣播給一個或多個鄰近中繼節(jié)點(diǎn)。
17. 如權(quán)利要求15所述的在計算機(jī)可讀介質(zhì)中具體化的計算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼，于在中繼節(jié)點(diǎn)處接收所述另外的廣播消息之后對所述另外的廣播消息的跳計數(shù)與所述路由表中存儲的一個或多個跳計數(shù)值進(jìn)行比較；以及如果所述另外的廣播的跳計數(shù)小于閾值，則在所述中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建附加條目。
18. 如權(quán)利要求15所述的在計算機(jī)可讀介質(zhì)中具體化的計算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼，如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的MAC地址被包括在所述路由應(yīng)答消息的MAC頭中，則在接收所述路由應(yīng)答之后將所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的去往目的地節(jié)點(diǎn)的跳計數(shù)增加1;將等于去往所述源節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)的值插入到接收的分組的頭中；以及將用于標(biāo)識去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的條目添加到所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中。
19. 如權(quán)利要求15所述的在計算機(jī)可讀介質(zhì)中具體化的計算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼，如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的IP地址被包括在所述路由應(yīng)答消息的IP分組頭中，則在接收所述路由應(yīng)答之后將所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的去往目的地節(jié)點(diǎn)的跳計數(shù)增加將等于去往所述源節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)的值插入到接收的分組的頭中；以及將用于標(biāo)識去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的條目添加到所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中。
20. 如權(quán)利要求15所述的在計算機(jī)可讀介質(zhì)中具體化的計算機(jī)程序產(chǎn)品，進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)經(jīng)由本地廣播地址接收路由應(yīng)答消息，則在接收所述路由應(yīng)答之后確定所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)是否為用于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的候選；以及如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)是用于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的候選，則更新接收的分組和所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表；以及將確認(rèn)發(fā)送給轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
21. —種電子設(shè)備，包括處理器；以及存儲器單元，其通過通信方式連接到所述處理器，并且包括用于在中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自源節(jié)點(diǎn)的廣播消息的計算機(jī)代碼；用于在所述中繼節(jié)點(diǎn)處接收另外的廣播消息的計算機(jī)代碼；用于在所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自目的地節(jié)點(diǎn)的路由應(yīng)答消息的計算機(jī)代碼，其中，所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)更新它們的路由表，以標(biāo)識潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；用于將確認(rèn)從所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送給所述目的地節(jié)點(diǎn)的計算機(jī)代碼；以及用于將所述路由應(yīng)答消息轉(zhuǎn)發(fā)給所述源節(jié)點(diǎn)的計算機(jī)代碼。
22. 如權(quán)利要求22所述的電子設(shè)備，其中，所述存儲器單元進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼，于在中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自源節(jié)點(diǎn)的所述廣播消息之后創(chuàng)建更新的分組；在所述中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建路由條目；以及將所述更新的分組重新廣播給一個或多個鄰近中繼節(jié)點(diǎn)。
23. 如權(quán)利要求22所述的電子設(shè)備，其中，所述存儲器單元進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼，于在所述中繼節(jié)點(diǎn)處接收來自源節(jié)點(diǎn)的所述另外的廣播消息之后對所述另外的廣播消息的跳計數(shù)與所述路由表中存儲的一個或多個跳計數(shù)值進(jìn)行比較；以及如果所述另外的廣播的跳計數(shù)小于閾值，則在所述中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中創(chuàng)建附加條目。
24. 如權(quán)利要求22所述的電子設(shè)備，其中，所述存儲器單元進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的MAC地址被包括在所述路由應(yīng)答消息的MAC頭中，則在接收所述路由應(yīng)答之后將所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的跳計數(shù)增加1;將等于去往所述源節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)的值插入到接收的分組的頭中；以及將用于標(biāo)識去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的條目添加到所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中。
25. 如權(quán)利要求22所述的電子設(shè)備，其中，所述存儲器單元進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的IP地址被包括在所述路由應(yīng)答消息的IP分組頭中，則在接收到所述路由應(yīng)答之后將所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的跳計數(shù)增加1;將等于去往所述源節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)的值插入到接收的分組的頭中；以及將用于標(biāo)識去往所述目的地節(jié)點(diǎn)的潛在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的條目添加到所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表中。
26.如權(quán)利要求22所述的電子設(shè)備，其中，所述存儲器單元進(jìn)一步包括用于進(jìn)行以下操作的計算機(jī)代碼如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)經(jīng)由本地廣播地址接收所述路由應(yīng)答消息，則在接收所述路由應(yīng)答之后確定所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)是否為用于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的候選；以及如果所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)是用于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的候選，則更新接收的分組和所述一個或多個中繼節(jié)點(diǎn)的路由表；以及將確認(rèn)發(fā)送給轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
一種機(jī)會ad hoc路由協(xié)議系統(tǒng)以及方法，包括動態(tài)ad hoc網(wǎng)絡(luò)，其具有被配置為彼此進(jìn)行無線通信的一個或多個節(jié)點(diǎn)。每一節(jié)點(diǎn)被配置為實現(xiàn)這樣的路由協(xié)議，其中在一個或多個節(jié)點(diǎn)中的每一個的路由表中存儲可能中繼節(jié)點(diǎn)的列表。此外，每一節(jié)點(diǎn)被配置為實現(xiàn)適用于允許不同節(jié)點(diǎn)接收相同分組的協(xié)議。此外，每一節(jié)點(diǎn)適用于更新所述可能中繼節(jié)點(diǎn)的列表，以捕獲所述ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的改變。
文檔編號H04L12/56GK101496360SQ200780028246
公開日2009年7月29日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者C·韋斯特法爾 申請人:諾基亞公司