專利名稱：移動特設(shè)網(wǎng)中的臨時轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的制作方法
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)絡(luò)在過去十年中已經(jīng)經(jīng)歷了快速發(fā)展。一個最快速發(fā)展的領(lǐng)域是移動ad hoc(特設(shè))網(wǎng)。物理上，移動ad hoc網(wǎng)包括通過一個或多個射頻信道無線連接的多個地理上分布的、潛在移動節(jié)點(diǎn)。與諸如蜂窩網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的其他類型的網(wǎng)絡(luò)相比，移動ad hoc網(wǎng)的最與眾不同的特征是缺少任何固定的體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)僅由移動節(jié)點(diǎn)形成，以及當(dāng)節(jié)點(diǎn)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送或從其他節(jié)點(diǎn)接收時，隨心所欲地創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)通常不依賴于特定節(jié)點(diǎn)并且隨著一些節(jié)點(diǎn)加入或其他節(jié)點(diǎn)離開該網(wǎng)絡(luò)而動態(tài)地調(diào)整。
在固定通信體系結(jié)構(gòu)不可靠或不可用的不利環(huán)境下，諸如在戰(zhàn)場中或在受到地震或颶風(fēng)侵襲的自然災(zāi)害地區(qū)中，能快速地部署ad hoc網(wǎng)并提供非常需要的通信。盡管軍用仍然是開發(fā)這些網(wǎng)絡(luò)的主要驅(qū)動力量，ad hoc網(wǎng)正在民用或商用領(lǐng)域中快速尋找新的應(yīng)用。ad hoc網(wǎng)將允許人們在野外或教室中交換數(shù)據(jù)，而除了他們通過簡單地開啟他們的計(jì)算機(jī)或PDA來創(chuàng)建的一個外，不使用任何網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
隨著無線通信日益滲透到日常生活中，移動ad hoc網(wǎng)的新應(yīng)用將繼續(xù)顯現(xiàn)并且成為通信結(jié)構(gòu)的重要部分。移動ad hoc網(wǎng)對設(shè)計(jì)者提出了嚴(yán)肅的挑戰(zhàn)。由于缺少固定的體系結(jié)構(gòu)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動、加入或離開網(wǎng)絡(luò)時必須自組織和重構(gòu)。所有節(jié)點(diǎn)可能功能上相同以及在網(wǎng)絡(luò)中可能沒有任何固有分級或中央控制器。許多網(wǎng)絡(luò)控制功能分布在節(jié)點(diǎn)中。節(jié)點(diǎn)通常由電池供電并具有有限通信和計(jì)算能力。系統(tǒng)的帶寬通常是有限的。兩個節(jié)點(diǎn)之間的距離通常超出無線電傳輸范圍，以及在到達(dá)其目的地之前，傳輸必須由其他節(jié)點(diǎn)中繼。因此，網(wǎng)絡(luò)具有多跳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且當(dāng)節(jié)點(diǎn)四處移動時該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變。
Internet工程任務(wù)組(IETF)的移動ad hoc網(wǎng)(MANET)工作組已經(jīng)有效地評價和標(biāo)準(zhǔn)化路由選擇，包括多播協(xié)議。因?yàn)楫?dāng)節(jié)點(diǎn)移動時網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨意地改變，信息常變得過時，以及不同節(jié)點(diǎn)通常在時間上(在一些節(jié)點(diǎn)處信息可能是過時的，而在其他節(jié)點(diǎn)處則是當(dāng)前的)和空間上(節(jié)點(diǎn)可以僅了解其附近通常離其自身不遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))具有對網(wǎng)絡(luò)的不同認(rèn)識。
路由選擇協(xié)議需要適應(yīng)頻繁的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化以及較不精確的信息。由于這些獨(dú)特需求，這些網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇與其他非常不同。收集有關(guān)整個網(wǎng)絡(luò)的最新信息通常昂貴且不實(shí)際。許多路由選擇協(xié)議是反應(yīng)式(按需)協(xié)議它們僅當(dāng)需要時收集路由選擇信息并至它們需要路由到的目的地，以及通常在一段時間后，不再保持不用的路由。與始終保持到所有目的地的路由的主動式(proactive)協(xié)議相比，該方法大大地減少了路由選擇開銷。自適應(yīng)對協(xié)議來說很重要。ad hoc按需距離向量(AODV)、動態(tài)源路由選擇(DSR，Dynamic SourceRouting)和臨時要求的路由選擇算法(TORA，Temporally OrderedRouting Algorithm)是MANET工作組提出的按需路由選擇協(xié)議的代表。
其他各種路由選擇協(xié)議的例子包括在Perkins的U.S.專利No.5,412,654中公開的目的地順序距離向量(DSDV，Destrination-Sequenced Distance Vector)路由選擇以及在Haas的U.S.專利No.6,304,556中公開的區(qū)域路由選擇協(xié)議(ZRP，Zone RoutingProtocol)。ZRP是使用基于離源節(jié)點(diǎn)的距離的主動式和反應(yīng)式方法兩者的混合協(xié)議。
這些傳統(tǒng)的路由選擇協(xié)議在選擇從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由過程中，使用最佳嘗試方法。通常，跳的次數(shù)是這種最佳嘗試方法的主要標(biāo)準(zhǔn)(度量)。換句話說，具有最少跳數(shù)的路由被選擇為傳輸路由。
包括用于ad hoc網(wǎng)的那些的現(xiàn)有通信節(jié)點(diǎn)通告和相鄰?fù)ㄐ殴?jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)方法僅使用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境無關(guān)的機(jī)制，諸如來自節(jié)點(diǎn)的恒定傳輸率或隨機(jī)傳輸率“hello”消息來通知或通告它們的存在。這些發(fā)送的通知被稱為“信標(biāo)”以及在傳統(tǒng)方法下，這些信標(biāo)未被賦予任何智能度。其他節(jié)點(diǎn)可以檢測這些信標(biāo)并且從無到有形成網(wǎng)絡(luò)，或?qū)⑿聶z測的節(jié)點(diǎn)添加到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述背景，因此，本發(fā)明的目的是提供一種“智能化通信節(jié)點(diǎn)對象信標(biāo)框架”(ICBF，Intelligent Communication Node ObjectBeacon Framework)，用于由任何通信節(jié)點(diǎn)對象智能化、自適應(yīng)地通告其存在，連同經(jīng)由臨時轉(zhuǎn)換處理以及移動ad hoc網(wǎng)中的事件的路由發(fā)現(xiàn)和相關(guān)處理的管理和控制。
通過用于管理和控制移動ad hoc網(wǎng)中的路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)的方法，提供根據(jù)本發(fā)明的這一和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。該網(wǎng)絡(luò)包括多個移動節(jié)點(diǎn)和將移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路。該方法包括從每個移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送信標(biāo)信號；在每個移動節(jié)點(diǎn)確定節(jié)點(diǎn)或組狀態(tài)；以及基于所確定的節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)，改變信標(biāo)信號。還通過主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理中的第一個，在每個移動節(jié)點(diǎn)處構(gòu)造和更新路由表以定義網(wǎng)絡(luò)中的路由，路由是從源到目的地的無線通信鏈路和移動節(jié)點(diǎn)的集合。在每個節(jié)點(diǎn)處接收信標(biāo)信號并存儲節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息?；诠?jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息，預(yù)測路由隨時間的穩(wěn)定性；以及當(dāng)預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第一轉(zhuǎn)換參數(shù)時，該方法切換到主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理中的第二個。
該方法最好包括當(dāng)預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第二轉(zhuǎn)換參數(shù)時，切換回主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理中的第一個，以及第一和第二轉(zhuǎn)換參數(shù)最好指定時間相關(guān)的狀態(tài)。改變信標(biāo)信號可以包括改變傳輸率、傳輸頻率和傳輸模式中的至少一個。而且，信標(biāo)信號的傳輸率不應(yīng)當(dāng)超出基于可用帶寬的速率閾值。
節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)可以包括節(jié)點(diǎn)/組移動，以及改變信標(biāo)信號可以包括基于增加的節(jié)點(diǎn)/組移動而增加傳輸率，以及基于減小的節(jié)點(diǎn)/組移動而降低傳輸率。節(jié)點(diǎn)/組移動包括相應(yīng)移動節(jié)點(diǎn)或移動節(jié)點(diǎn)組的節(jié)點(diǎn)/組速度、節(jié)點(diǎn)/組加速度和節(jié)點(diǎn)/組移動模式中的至少一個。節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息基于節(jié)點(diǎn)移動性、鏈路故障、鏈路創(chuàng)建、節(jié)點(diǎn)/組穩(wěn)定性和鏈路質(zhì)量，以及存儲節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息可包括創(chuàng)建和更新時間相關(guān)路由穩(wěn)定性文檔(profile)。此外，存儲節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息還可以包括創(chuàng)建和更新時間相關(guān)路由段穩(wěn)定性文檔。段是定義一個或多個路由中的可再用實(shí)體的鏈路和節(jié)點(diǎn)的集合。
根據(jù)本發(fā)明的移動ad hoc網(wǎng)包括多個移動節(jié)點(diǎn)和將移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路。每個移動節(jié)點(diǎn)包括經(jīng)由無線通信鏈路與多個節(jié)點(diǎn)的其他節(jié)點(diǎn)無線通信的通信設(shè)備，以及控制器，經(jīng)由通信設(shè)備路由通信?？刂破骶哂袪顟B(tài)確定單元，用于確定移動節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)組的狀態(tài)，以及信標(biāo)信號發(fā)生器，用于生成并發(fā)送信標(biāo)信號。信標(biāo)信號發(fā)生器基于確定的移動節(jié)點(diǎn)/組的狀態(tài)，改變信標(biāo)信號。
路由表定義網(wǎng)絡(luò)中的路由。路由是從源到目的地的無線通信鏈路和移動節(jié)點(diǎn)的集合。控制器還包括路由發(fā)現(xiàn)模塊，用于通過多個路由發(fā)現(xiàn)處理中的一個，發(fā)現(xiàn)路由并更新路由表；狀態(tài)模塊，用于接收信標(biāo)信號并存儲節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息；路由穩(wěn)定性預(yù)測器，用于基于節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息，預(yù)測路由隨時間的穩(wěn)定性；以及路由發(fā)現(xiàn)處理選擇器，用于基于預(yù)測的路由穩(wěn)定性，在多個路由發(fā)現(xiàn)處理間進(jìn)行選擇。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的移動ad hoc網(wǎng)的示意圖；圖2是示例說明根據(jù)本發(fā)明，管理和控制路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)的方法步驟的流程圖；圖3是示例說明根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)的路由器的示意圖；圖4是示例說明圖3中的路由器的控制器的詳細(xì)情況的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參考示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖，更全面地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以用許多不同形式具體化，不應(yīng)當(dāng)視為限制于在此所述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施以便該公開內(nèi)容全面和完整，以及對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，將全面地覆蓋本發(fā)明的范圍。相同的數(shù)字始終表示相同的元件，以及在另外的實(shí)施例中，使用主要符號來表示類似的元件。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到的，本發(fā)明部分可以具體化為方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的這些部分可以采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。此外，本發(fā)明部分可以是計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，具有介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。可以使用任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括但不限于靜態(tài)或動態(tài)存儲介質(zhì)、硬盤、光學(xué)存儲器件和磁存儲器件。
下面，將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖示例說明來描述本發(fā)明。將理解到示例說明塊，以及示例說明中的塊的組合可以用計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算機(jī)程序指令可以提供給通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器來產(chǎn)生一個機(jī)器，使得經(jīng)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行的指令實(shí)現(xiàn)在塊或多個塊中指定的功能。
這些計(jì)算機(jī)程序指令也可以存儲在能控制計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，以特定的方式起作用，使得存儲在計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生制造產(chǎn)品，包括實(shí)現(xiàn)在流程圖塊或多個塊中指定的功能的指令。計(jì)算機(jī)程序指令也可以加載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置上以便使一系列操作步驟在計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置上執(zhí)行以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置實(shí)施的處理，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖塊或多個塊中指定的功能的步驟。
由主動式或反應(yīng)式方法提供的現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)存在通告方法(近鄰發(fā)現(xiàn)信標(biāo))和獨(dú)立的近鄰發(fā)現(xiàn)信標(biāo)不發(fā)送節(jié)點(diǎn)移動屬性，不根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)正如何移動而智能地和實(shí)時地調(diào)整它們的傳輸率，以及不通告節(jié)點(diǎn)組的移動和存在，這會降低這些通告的開銷通信量。
本發(fā)明在移動ad hoc網(wǎng)中使用臨時轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(TTNP，temporal transition network protocol)，以經(jīng)由臨時轉(zhuǎn)換處理以及移動ad hoc網(wǎng)中的事件有效地利用路由發(fā)現(xiàn)和相關(guān)處理的管理和控制，如在由記錄的同一受讓人于2002年4月29日提交的共同待審申請序列號No.10/134,856中所述，其內(nèi)容在此引入以供參考。此外，本發(fā)明利用“智能化通信節(jié)點(diǎn)對象信標(biāo)框架(ICBF)”，由任何通信節(jié)點(diǎn)對象智能、自適應(yīng)地通知其存在，和/或由另一節(jié)點(diǎn)對象或發(fā)送信標(biāo)的那些節(jié)點(diǎn)對象的網(wǎng)絡(luò)通知相應(yīng)檢測(近鄰發(fā)現(xiàn))，所述信標(biāo)如由記錄的同一受讓人于2002年9月4日提交的共同待審申請序列號No.10/235,242中所述，其內(nèi)容在此引入以供參考。
首先參考圖1和2，現(xiàn)在將描述用于發(fā)現(xiàn)移動ad hoc網(wǎng)10中從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由的方法。網(wǎng)絡(luò)10包括多個移動節(jié)點(diǎn)12，包括源節(jié)點(diǎn)S和目的節(jié)點(diǎn)D以及兩者之間的中間節(jié)點(diǎn)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到的，節(jié)點(diǎn)12，諸如膝上型計(jì)算機(jī)、個人數(shù)字助理(PDA)或移動電話通過無線通信鏈路14連接。臨時轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(TTNP)臨時組合、控制和管理任何網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的主動式和反應(yīng)式方法(和/或其他路由發(fā)現(xiàn)方法)，不管它是平面的還是結(jié)構(gòu)化為諸如在分層網(wǎng)絡(luò)中。
TTNP提供協(xié)議集和轉(zhuǎn)換參數(shù)，用于在網(wǎng)絡(luò)10的時間順序發(fā)展過程中，支持多個路由發(fā)現(xiàn)方法，諸如任何主動式和反應(yīng)式網(wǎng)絡(luò)路由發(fā)現(xiàn)方法間的來回切換。協(xié)議集不僅支持在此定義的轉(zhuǎn)換參數(shù)(發(fā)信號TTNP以便開始從主動式到反應(yīng)式方法的轉(zhuǎn)換的量或相反)，而且還支持由系統(tǒng)設(shè)計(jì)員定義的其他轉(zhuǎn)換參數(shù)。TTNP將支持網(wǎng)絡(luò)10中的節(jié)點(diǎn)12和鏈路14的各個子集間的協(xié)商并與服務(wù)質(zhì)量(QoS)和通信量管理(包括準(zhǔn)入控制、調(diào)度、緩沖器管理和流量控制)、電源管理和控制、安全性和TTNP內(nèi)部或外部的任何其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組件交互以便收集提供該支持所需的信息。
智能化通信節(jié)點(diǎn)對象信標(biāo)框架(ICBF)將能與節(jié)點(diǎn)的其他臨時或永久聯(lián)盟通信的節(jié)點(diǎn)的臨時或永久聯(lián)盟定義為“節(jié)點(diǎn)通信對象聯(lián)盟”(NCOA，Node Communication Object Association)和將用于該聯(lián)盟的相應(yīng)信標(biāo)定義為“NCOA信標(biāo)”。在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)10中，移動節(jié)點(diǎn)12的組G(NCOA)包括多個移動節(jié)點(diǎn)的多于一個的臨時或永久聯(lián)盟。
該方法開始(圖2，塊100)并包括從每個移動節(jié)點(diǎn)102發(fā)送信標(biāo)信號、在每個移動節(jié)點(diǎn)104處確定節(jié)點(diǎn)或組狀態(tài)，并基于所確定的節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)106，改變信標(biāo)信號。該方法還包括通過主動式或反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議/處理，在每個節(jié)點(diǎn)12處建立并更新路由表(塊108)以便定義網(wǎng)絡(luò)中的路由，即，建立和維護(hù)有效路由。路由是從源到目的地的鏈路和節(jié)點(diǎn)的集合。如上所述，許多路由選擇協(xié)議是反應(yīng)式(按需)協(xié)議，因?yàn)樗鼈儍H當(dāng)需要時才收集路由選擇信息并收集到它們需要路由到的目的地的信息，以及不保持不用的路由。與始終保持到所有目的地的路由的主動式協(xié)議相比，該方法大大地降低了路由選擇開銷。ad hoc按需距離向量(AODV)、動態(tài)源路由選擇(DSR)和臨時要求的路由選擇算法(TORA)是反應(yīng)式路由協(xié)議的例子。主動式路由選擇協(xié)議的例子包括目的地順序距離向量(DSDV)路由選擇、無線路由選擇協(xié)議(WRP)和最佳鏈路狀態(tài)路由選擇(OSLR)。
該方法還包括在每個節(jié)點(diǎn)處接收信標(biāo)信號并存儲節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息(塊110)?；诠?jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，隨時間預(yù)測或估計(jì)或跟蹤路由穩(wěn)定性(塊112)，以及在塊114，當(dāng)預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第一轉(zhuǎn)換參數(shù)時(塊116)，該方法切換到主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)和它們的相關(guān)處理中的第二個。當(dāng)然，然后，在切換到的路由發(fā)現(xiàn)和處理下，執(zhí)行建立和更新路由表(塊118)、在每個節(jié)點(diǎn)處存儲信息(塊120)和隨時間預(yù)測/估計(jì)/跟蹤路由穩(wěn)定性(塊122)。此外，該方法最好包括當(dāng)預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第二轉(zhuǎn)換參數(shù)時(塊124)，在塊126處切回到主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)和它們的相關(guān)處理中的第一個。
信標(biāo)信號包括與相應(yīng)移動節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)組的狀態(tài)有關(guān)的信息。而且，信標(biāo)信號可以包括與移動ad hoc網(wǎng)10的狀態(tài)有關(guān)的信息，諸如有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)12之間的鏈路14的狀態(tài)的信息。發(fā)送信標(biāo)信號可以進(jìn)一步包括使用信標(biāo)屬性信號來發(fā)送信標(biāo)信號信息，以便通告正發(fā)送到移動ad hoc網(wǎng)10的多個節(jié)點(diǎn)12的信標(biāo)信號的類型。
信標(biāo)信號最好由共同定義信標(biāo)波形的傳輸速率、傳輸頻率和傳輸模式組成。而且，所述狀態(tài)最好包括相應(yīng)移動節(jié)點(diǎn)或移動節(jié)點(diǎn)(NCOA)組G的節(jié)點(diǎn)/組運(yùn)動，諸如速度、加速度和/或運(yùn)動模式。其中，改變信標(biāo)信號包括基于增加的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動而增加傳輸速率和基于減小的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動而降低傳輸速率。使用全球定位衛(wèi)星(GPS)、本地陸標(biāo)、三角測量和/或通過測量移動節(jié)點(diǎn)12的慣性，來確定節(jié)點(diǎn)運(yùn)動。
所述狀態(tài)也可以或者包括信息的優(yōu)先級和/或服務(wù)質(zhì)量測量(OoS)，諸如位/分組差錯率和/或可用可獲得的帶寬。其中，改變信標(biāo)信號可以包括基于降低的QoS或增加的信息優(yōu)先級，增加傳輸速率和/或改變傳輸頻率或模式。同樣地，改變信標(biāo)信號可以包括基于增加的QoS或降低的信息優(yōu)先級，減小傳輸速率和/或改變傳輸頻率或模式。信標(biāo)信號的傳輸速率不應(yīng)當(dāng)超出基于可用帶寬的速率閾值。通過移動節(jié)點(diǎn)12的組G的移動節(jié)點(diǎn)12的子集，發(fā)送組信標(biāo)信號。該子集包括從一個移動節(jié)點(diǎn)12到組G的所有移動節(jié)點(diǎn)12的范圍。最大值將為組G的所有移動節(jié)點(diǎn)12，而最小值將僅是發(fā)送信標(biāo)的組G的一個節(jié)點(diǎn)12。
第一和第二轉(zhuǎn)換參數(shù)最好指定時間相關(guān)的狀態(tài)，可以包括閾值，例如基于用于至少一個源節(jié)點(diǎn)的源-目的地子集對的變化率的閾值，如下面詳細(xì)所述。源目的地子集(SDS，Source Destination Subset)是對于指定源節(jié)點(diǎn)的可能目的地節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)許子集。極限情形是整個網(wǎng)絡(luò)。值得注意的特定情形是形式子網(wǎng)。節(jié)點(diǎn)或組狀態(tài)信息可以基于節(jié)點(diǎn)移動性、鏈路故障、鏈路創(chuàng)建或能影響路由的時間相關(guān)穩(wěn)定性的其他量或質(zhì)量。
前向轉(zhuǎn)換參數(shù)(FXP，F(xiàn)orward Transition Parameter)是用來指定何時從使用初始化整個網(wǎng)絡(luò)或正式指定的節(jié)點(diǎn)子集的路由發(fā)現(xiàn)方法種類(即主動式或反應(yīng)式)切換(轉(zhuǎn)換)到不同路由發(fā)現(xiàn)種類的參數(shù)。反向轉(zhuǎn)換參數(shù)(RXP，Reverse Transition Parameter)是用來指定何時從使用整個網(wǎng)絡(luò)或正式指定的節(jié)點(diǎn)子集的正使用的當(dāng)前而不是初始的路由發(fā)現(xiàn)方法種類切換到(轉(zhuǎn)換到)初始化網(wǎng)絡(luò)/節(jié)點(diǎn)子集的方法的參數(shù)。
此外，收集和存儲節(jié)點(diǎn)或組狀態(tài)信息(塊110)可以包括創(chuàng)建和更新時間相關(guān)的路由穩(wěn)定性文檔和/或時間相關(guān)的路由段穩(wěn)定性文檔。路由段(RS，route segment)是具有某些共性組合在一起以便形成可能多于一個路由的可重新使用實(shí)體的鏈路和節(jié)點(diǎn)的集合。路由段將包括至少一個鏈路和一個節(jié)點(diǎn)。定義中未要求這些鏈路空間上鄰近或節(jié)點(diǎn)與RS中的至少一個其他節(jié)點(diǎn)相鄰(在一跳內(nèi))。空間上相鄰的鏈路對被定義為僅由連接網(wǎng)絡(luò)圖中的兩個鏈路的單個節(jié)點(diǎn)分開的兩個鏈路。
TTNP缺省池(TDP)包含用于在TTNP需要一種性能，但不能由一些其他方法，諸如經(jīng)由應(yīng)用或路由發(fā)現(xiàn)技術(shù)來提供的事件中，TTNP將用來實(shí)現(xiàn)其從主動式切換到反應(yīng)式或反之的性能，諸如QoS、通量管理、鏈路衰變分布、路由維護(hù)等等的內(nèi)部缺省對象。
現(xiàn)在，將進(jìn)一步參考圖3和4，描述本發(fā)明的系統(tǒng)方面。如所述，移動ad hoc網(wǎng)10具有多個無線移動節(jié)點(diǎn)12，以及將節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路14。每個移動節(jié)點(diǎn)12包括路由器20，具有經(jīng)由無線通信鏈路14與多個節(jié)點(diǎn)的其他節(jié)點(diǎn)無線通信的通信設(shè)備22。而且，路由器包括經(jīng)由通信設(shè)備22路由通信的控制器24。而且，存儲器26可被包括作為控制器24的一部分或與控制器連接。
控制器24包括定義網(wǎng)絡(luò)10中的路由的路由表36。同時，路由是從源到目的地的鏈路14和節(jié)點(diǎn)12的集合?？刂破?4還包括通過主動式或反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理發(fā)現(xiàn)路由并更新路由表36的路由發(fā)現(xiàn)模塊30。控制器還包括生成并發(fā)送信標(biāo)信號的信標(biāo)信號發(fā)生器50，以及確定移動節(jié)點(diǎn)12狀態(tài)的狀態(tài)確定單元52。信標(biāo)信號發(fā)生器50基于確定的移動節(jié)點(diǎn)12的狀態(tài)而改變信標(biāo)信號。而且，信標(biāo)信號包括與移動節(jié)點(diǎn)12的狀態(tài)有關(guān)的信息。信標(biāo)信號可以進(jìn)一步包括與移動節(jié)點(diǎn)12的組G的狀態(tài)有關(guān)的信息，如上所述，組G是多個移動節(jié)點(diǎn)12的至少兩個的臨時或永久聯(lián)盟。
這里，狀態(tài)確定單元52進(jìn)一步確定移動節(jié)點(diǎn)12的組G的狀態(tài)，以及信標(biāo)信號發(fā)生器50基于確定的移動節(jié)點(diǎn)12的組G的狀態(tài)而改變信標(biāo)信號。同樣地，信標(biāo)信號由傳輸速率、傳輸頻率和傳輸模式組成。
節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)可以包括節(jié)點(diǎn)/組運(yùn)動，以及信標(biāo)信號發(fā)生器50可以通過基于增加的節(jié)點(diǎn)/組運(yùn)動而增加傳輸速率或改變傳輸頻率或模式，以及基于減小的節(jié)點(diǎn)/組運(yùn)動而減小傳輸速率或改變傳輸頻率或模式，來改變信標(biāo)信號。節(jié)點(diǎn)/組運(yùn)動包括相應(yīng)移動節(jié)點(diǎn)12或節(jié)點(diǎn)的組G的節(jié)點(diǎn)/組速度、節(jié)點(diǎn)/組加速度和/或節(jié)點(diǎn)/組運(yùn)動模式。狀態(tài)確定單元52可以包括用于確定節(jié)點(diǎn)/組運(yùn)動的全球定位衛(wèi)星(GPS)設(shè)備，和/或通過使用三角測量跟蹤相對速度和/或通過測量移動節(jié)點(diǎn)12或節(jié)點(diǎn)組G的慣性，使用本地陸標(biāo)來確定節(jié)點(diǎn)/組運(yùn)動。
此外，節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)可以包括服務(wù)質(zhì)量(QoS)和/或信息的優(yōu)先級，以及信標(biāo)信號發(fā)生器50通過基于降低的QoS或增加的信息優(yōu)先級而增加傳輸速率和/或改變傳輸頻率或模式，和基于增加的QoS和/或減小的信息優(yōu)先級而減小傳輸速率或改變傳輸頻率或模式。信標(biāo)信號發(fā)生器50不應(yīng)當(dāng)使信標(biāo)信號的傳輸速率增加到超出基于可用帶寬的速率閾值。而且，信標(biāo)信號也可以包括有關(guān)移動ad hoc網(wǎng)10的狀態(tài)的信息，諸如有關(guān)連接網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)12的鏈路14的信息。另外，信標(biāo)信號發(fā)生器50可以使用信標(biāo)屬性信號來發(fā)送信標(biāo)信號信息，以便通告正發(fā)送到移動ad hoc網(wǎng)10的多個節(jié)點(diǎn)12的信標(biāo)信號的類型。
路由穩(wěn)定性預(yù)測器32基于節(jié)點(diǎn)或組狀態(tài)信息，預(yù)測或估計(jì)或跟蹤隨時間的路由穩(wěn)定性，以及路由發(fā)現(xiàn)處理選擇器34基于預(yù)測的路由穩(wěn)定性，在主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理之間進(jìn)行選擇。而且，應(yīng)當(dāng)理解到示例說明塊或示例說明塊的組合能通過可以提供給處理器的計(jì)算機(jī)程序指令來實(shí)現(xiàn)，以便實(shí)現(xiàn)在塊或多個塊中指定的功能。
總的來說，網(wǎng)絡(luò)10將初始地使用主動式(例如OLSR、基本鏈路狀態(tài)、TBRPF)或反應(yīng)式(例如DSR、AODV)協(xié)議來發(fā)現(xiàn)并保持源S和目的地D對之間的路由以便在那個源節(jié)點(diǎn)處構(gòu)造初始路由表。在網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建時，可以通過對于每個路由表預(yù)定義一組路由，知道那些路由會隨時間變化，初始化用于一些或全部節(jié)點(diǎn)12的路由表。隨著時間前移，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將通常通過節(jié)點(diǎn)移動性或鏈路故障/創(chuàng)建而改變。TTNP在一個或多個轉(zhuǎn)換參數(shù)中考慮這些動態(tài)拓?fù)渥兓沟卯?dāng)這些參數(shù)的一些子集達(dá)到某一轉(zhuǎn)換級時，將發(fā)生從使用主動式路由發(fā)現(xiàn)到使用反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)或相反的切換(轉(zhuǎn)換)。該轉(zhuǎn)換將在整個網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生或限制到其任何部分，如由TTNP文檔定義的。
注意只要發(fā)生路由發(fā)現(xiàn)方法轉(zhuǎn)換，TTNP最好自動地轉(zhuǎn)換與路由發(fā)現(xiàn)方法有關(guān)的其他功能性，諸如路由保持。TTNP的一個獨(dú)特性能是在使用由路由發(fā)現(xiàn)方法(主動式或反應(yīng)式)提供的和由來自例如第三方或來自TTNP缺省池的一些其他“插入”提供的之間發(fā)生沖突的事件中，減輕冗余或類似支持功能性，諸如路由保持或QoS的選擇。
TTNP將適當(dāng)?shù)匾云鋬蓚€最基本情形中的任何一個進(jìn)行操作。首先，初始網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)使用主動式路由發(fā)現(xiàn)處理開始，然后在達(dá)到可應(yīng)用的前向轉(zhuǎn)換參數(shù)(FXP)的閾值時，網(wǎng)絡(luò)10轉(zhuǎn)換到使用其相伴的按需/反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理。當(dāng)已經(jīng)達(dá)到相關(guān)反向轉(zhuǎn)換參數(shù)(RXP)閾值時，發(fā)生從使用按需路由發(fā)現(xiàn)處理的狀態(tài)轉(zhuǎn)換回使用主動式路由發(fā)現(xiàn)處理。該RXP可以是與FXP相同或不同的參數(shù)，但即使是相同的參數(shù)，賦予RXP的值也可以不與FXP值相同。記住FXP和RXP的主要原則是這些參數(shù)是時間本身或具有定義用于描述這些參數(shù)的動態(tài)(實(shí)際，估計(jì)或預(yù)測)的一些類型的時間相關(guān)關(guān)系的一些其他參數(shù)。
注意TTNP不需要使用種類(主動式或反應(yīng)式)內(nèi)的任何特定方法。例如，應(yīng)用或系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以判斷使用何種主動式和何種反應(yīng)式技術(shù)。TTNP不做出這些判斷，但它確實(shí)確定何時使用應(yīng)用特定的主動式和何時使用應(yīng)用特定的反應(yīng)式方法。TTNP既不確定何處使用主動式也不確定何處使用反應(yīng)式方法來初始化網(wǎng)絡(luò)或節(jié)點(diǎn)的形式子集。那同樣是由應(yīng)用或系統(tǒng)設(shè)計(jì)員控制。
權(quán)利要求
1.一種用于管理和控制移動ad hoc網(wǎng)中的路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)的方法，所述ad hoc網(wǎng)包括多個移動節(jié)點(diǎn)和將所述移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路，所述方法包括從每個移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送信標(biāo)信號；在每個移動節(jié)點(diǎn)確定節(jié)點(diǎn)狀態(tài)；基于所確定的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，改變所述信標(biāo)信號；通過主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理的第一個，在每個移動節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和更新路由表以便定義所述網(wǎng)絡(luò)中的路由，路由包括從源到目的地的無線通信鏈路和移動節(jié)點(diǎn)的集合；在每個節(jié)點(diǎn)接收所述信標(biāo)信號并存儲節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息；基于所述節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，預(yù)測隨時間的路由穩(wěn)定性；以及當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第一轉(zhuǎn)換參數(shù)時，切換到所述主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理的第二個。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第二轉(zhuǎn)換參數(shù)時，切換回所述主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理的所述第一個。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一和第二轉(zhuǎn)換參數(shù)指定時間相關(guān)的狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，改變所述信標(biāo)信號包括改變傳輸速率、傳輸頻率和傳輸模式中的至少一個。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息基于節(jié)點(diǎn)移動性、鏈路故障、鏈路創(chuàng)建、節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性和鏈路質(zhì)量。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，存儲節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息包括創(chuàng)建和更新時間相關(guān)的路由穩(wěn)定性文檔。
7.一種用于管理和控制移動ad hoc網(wǎng)中的路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)的方法，所述ad hoc網(wǎng)包括多個無線移動節(jié)點(diǎn)和將所述移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路，移動節(jié)點(diǎn)組包括所述多個移動節(jié)點(diǎn)的至少兩個的臨時或永久聯(lián)盟，所述方法包括使用信標(biāo)信號，從組的至少一個移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送組狀態(tài)信息；確定移動節(jié)點(diǎn)組的組狀態(tài)；基于所確定的組狀態(tài)，改變所述信標(biāo)信號；通過主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理的第一個，在每個移動節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和更新路由表以便定義所述網(wǎng)絡(luò)中的路由，路由包括從源到目的地的鏈路和移動節(jié)點(diǎn)的集合；在每個節(jié)點(diǎn)接收信標(biāo)信號并存儲組狀態(tài)信息；基于所述組狀態(tài)信息，預(yù)測隨時間的路由穩(wěn)定性；以及當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第一轉(zhuǎn)換參數(shù)時，切換到所述主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理的第二個。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第二轉(zhuǎn)換參數(shù)時，切換回所述主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理的所述第一個。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，改變所述信標(biāo)信號包括改變傳輸速率、傳輸頻率和傳輸模式中的至少一個。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述組狀態(tài)信息基于所述移動節(jié)點(diǎn)組內(nèi)的節(jié)點(diǎn)移動性、鏈路故障、鏈路創(chuàng)建、節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性、組穩(wěn)定性和鏈路質(zhì)量。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，存儲組狀態(tài)信息包括創(chuàng)建和更新時間相關(guān)的路由穩(wěn)定性文檔。
12.一種移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)，包括多個移動節(jié)點(diǎn)；將所述移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路；每個移動節(jié)點(diǎn)包括通信設(shè)備，經(jīng)由所述無線通信鏈路，與所述多個節(jié)點(diǎn)的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，以及控制器，經(jīng)由所述通信設(shè)備路由通信，并包括狀態(tài)確定單元，用于確定所述移動節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)；信標(biāo)信號發(fā)生器，用于生成并發(fā)送信標(biāo)信號，所述信標(biāo)信號發(fā)生器基于所確定的移動節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，改變所述信標(biāo)信號；路由表，用于定義所述網(wǎng)絡(luò)中的路由，路由包括從源到目的地的無線通信鏈路和移動節(jié)點(diǎn)的集合；路由發(fā)現(xiàn)模塊，用于通過多個路由發(fā)現(xiàn)處理中的一個，發(fā)現(xiàn)路由并更新所述路由表；狀態(tài)模塊，用于接收信標(biāo)信號并存儲節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息；路由穩(wěn)定性預(yù)測器，基于所述節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，預(yù)測隨時間的路由穩(wěn)定性；以及路由發(fā)現(xiàn)處理選擇器，基于所預(yù)測的路由穩(wěn)定性，在所述多個路由發(fā)現(xiàn)處理之間進(jìn)行選擇。
13.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述多個路由發(fā)現(xiàn)處理包括主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理，以及其中，當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第一轉(zhuǎn)換參數(shù)時，所述路由發(fā)現(xiàn)處理選擇器選擇所述主動式路由發(fā)現(xiàn)處理，以及當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第二轉(zhuǎn)換參數(shù)時，選擇所述反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理。
14.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述多個路由發(fā)現(xiàn)處理包括主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理，以及其中，當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第一轉(zhuǎn)換參數(shù)時，所述路由發(fā)現(xiàn)處理選擇器選擇所述反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理，以及當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第二轉(zhuǎn)換參數(shù)時，選擇所述主動式路由發(fā)現(xiàn)處理。
15.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述信標(biāo)信號發(fā)生器通過改變傳輸速率、傳輸頻率和傳輸模式中的至少一個，改變所述信標(biāo)信號。
16.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述信標(biāo)信號進(jìn)一步包括與移動節(jié)點(diǎn)組的狀態(tài)有關(guān)的信息，所述移動節(jié)點(diǎn)組包括所述多個移動節(jié)點(diǎn)的至少兩個的臨時或永久聯(lián)盟，其中，所述狀態(tài)確定單元進(jìn)一步確定所述移動節(jié)點(diǎn)組的狀態(tài)，以及其中，所述信標(biāo)信號發(fā)生器基于所確定的移動節(jié)點(diǎn)組狀態(tài)，改變所述信標(biāo)信號。
17.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息基于節(jié)點(diǎn)移動性、鏈路故障、鏈路創(chuàng)建、節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性和鏈路質(zhì)量。
18.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述狀態(tài)模塊包括時間相關(guān)的路由穩(wěn)定性文檔。
全文摘要
移動ad hoc網(wǎng)包括多個無線移動節(jié)點(diǎn)(12)和將節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路(14)。用于管理和控制網(wǎng)絡(luò)中的路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)的方法包括從每個移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送信標(biāo)信號，在每個移動節(jié)點(diǎn)確定節(jié)點(diǎn)或組狀態(tài)，以及基于所確定的節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)，改變信標(biāo)信號。通過主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理中的第一個，在每個移動節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和更新路由表以便定義網(wǎng)絡(luò)中的路由。在每個節(jié)點(diǎn)接收信標(biāo)信號并存儲節(jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息?；诠?jié)點(diǎn)/組狀態(tài)信息，預(yù)測隨時間的路由穩(wěn)定性，以及當(dāng)所預(yù)測的路由穩(wěn)定性達(dá)到第一轉(zhuǎn)換參數(shù)時，該方法切換到主動式和反應(yīng)式路由發(fā)現(xiàn)處理中的第二個。
文檔編號H04L12/56GK1689357SQ03824469
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者羅伯特·A.·肯尼迪 申請人:哈里公司