專利名稱：用于多站網(wǎng)絡(luò)的隱式肯定應(yīng)答數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運行在國際專利No.WO 96/19887和WO98/56140所述的通用類型的多站通信網(wǎng)絡(luò)中的方法。具體地，本發(fā)明涉及此網(wǎng)絡(luò)所使用的一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。
背景技術(shù)：
用戶可商業(yè)性地利用上述提到的類型的網(wǎng)絡(luò)，其中該用戶作為向其網(wǎng)絡(luò)使用付費的訂戶?？蛇x地，可由諸如警察或軍隊的安全力量利用這種類型的網(wǎng)絡(luò)。
對于提到類型的網(wǎng)絡(luò)的進一步應(yīng)用是在無線局域網(wǎng)(WLAN)中，其中無線網(wǎng)絡(luò)可與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)合，以便為固定以及移動網(wǎng)絡(luò)的用戶提供服務(wù)。這樣的網(wǎng)絡(luò)通常但不必是計算機網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種操作包括多個站的通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其中每個站能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以便網(wǎng)絡(luò)可通過根據(jù)機會選擇的至少一個中間站將消息從源站發(fā)送到目的站，此方法包括從每個站發(fā)送探測信號，從探測站接收探測信號的其它站直接作出響應(yīng)或間接地通過其它站作出響應(yīng)，以便向探測站指示其作為目的或中間站的可用性；從具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站，向其它可用站發(fā)送包括請求發(fā)送消息的探測信號，該請求發(fā)送消息指示將數(shù)據(jù)發(fā)送到特定目的站的需要，并包括與之前所接收到的、用于由具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)相關(guān)的識別信息；從具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的所述站，根據(jù)機會發(fā)送數(shù)據(jù)以到達(dá)站，以便轉(zhuǎn)發(fā)給所述目的站；以及從接收用于轉(zhuǎn)發(fā)的所述數(shù)據(jù)的站，發(fā)送包括請求發(fā)送消息的另一個探測信號，該請求發(fā)送消息包括與所述數(shù)據(jù)相關(guān)的識別信息，從而向具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站以及其它可用站提供對接收數(shù)據(jù)的隱式肯定應(yīng)答。
由于多個站已接收了用于轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，在來自轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)的站的另一個探測信號中的請求發(fā)送的傳輸，將向接收到該信號的所有其它站(包括發(fā)送該信號的站)會發(fā)送數(shù)據(jù)接收的隱式肯定應(yīng)答。這將防止過多的站前向發(fā)送對該數(shù)據(jù)的復(fù)制。這是一種限制洪泛(flood)處理，因為將數(shù)據(jù)發(fā)送(至少可能地)到多個站，多個站都發(fā)送其自身包括請求發(fā)送消息的探測信號，并將數(shù)據(jù)前向發(fā)送到另外的多個站。請求發(fā)送消息的使用限制了洪泛作用。
優(yōu)選地，當(dāng)具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送包括請求發(fā)送消息的所述探測信號時，只有比還具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站具有較低目的成本(cost todestination)的站，才對所述探測信號作出響應(yīng)，以指示其作為目的或中間站的可用性。
因此，按需將待發(fā)送數(shù)據(jù)從站發(fā)送到站，每個另外的站具有比前一個站更低的目的成本。
如果具有較高目的成本的站從具有較低目的成本的另一個站處獲悉關(guān)于同一數(shù)據(jù)的請求發(fā)送消息，則將此數(shù)據(jù)處理為已肯定應(yīng)答。
因此，將數(shù)據(jù)從源站轉(zhuǎn)發(fā)到目的站的站不需要向數(shù)據(jù)的源站發(fā)送專用的肯定應(yīng)答消息。相反，通過在探測信號的自身請求發(fā)送消息中包括與所接收到的數(shù)據(jù)相關(guān)的信息，站轉(zhuǎn)發(fā)對數(shù)據(jù)接收的數(shù)據(jù)隱式肯定應(yīng)答，其中作為識別附近的可用站的處理的一部分來發(fā)送該探測信號并特別由發(fā)送該數(shù)據(jù)的站接收。
此方法在包括多個客戶站以及一個或多個網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)中具有特定應(yīng)用，該網(wǎng)關(guān)被布置用作到客戶站網(wǎng)絡(luò)的接入點。
這樣的網(wǎng)絡(luò)可包括多個種子站(seed station)，客戶站可與該種子站通信，多個種子站擴展了客戶站的有效連接范圍，此外，該網(wǎng)絡(luò)還可包括用于監(jiān)控客戶站的至少一個訂戶網(wǎng)絡(luò)管理器。
典型地，從源站發(fā)送的消息數(shù)據(jù)包括多個數(shù)據(jù)分組。
該方法可包括在每個站處選擇與一個或多個數(shù)據(jù)信道不同的探測信道，以便用于將探測信號發(fā)送到其它站。
請求發(fā)送消息可包括諸如高優(yōu)先級消息數(shù)據(jù)的消息數(shù)據(jù)，因此站可通過在探測信道上傳輸探測信號的機制以有效地通信高優(yōu)先級的信息，而不必在數(shù)據(jù)信道上傳輸數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，包括在請求發(fā)送消息中的消息數(shù)據(jù)包括與此方法的其它數(shù)據(jù)傳輸中的數(shù)據(jù)量相比相對小或相對有限的數(shù)據(jù)量。
此選項加速了通信處理，這是因為它可發(fā)生在探測信道上。這有益于需要很快地經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的少量高優(yōu)先級數(shù)據(jù)，因為它避免了信道變化的延遲。
由接收用于轉(zhuǎn)發(fā)的所述數(shù)據(jù)的站所發(fā)送的請求發(fā)送消息可包括偽信息，其中接收站沒有需要請求發(fā)送消息的待發(fā)送消息數(shù)據(jù)，由此向具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站提供了對于接收數(shù)據(jù)的隱式肯定應(yīng)答。
此方法可包括從已接收到消息的所有數(shù)據(jù)分組的每個目的站向源站發(fā)送端到端肯定應(yīng)答，該端到端肯定應(yīng)答包括在請求發(fā)送消息中。
每個源站優(yōu)選地保留消息的所有數(shù)據(jù)分組，直到源站從目的站接收到端到端肯定應(yīng)答。
此外，每個目的站可保留消息的所有數(shù)據(jù)分組，直到目的站向源站發(fā)送了端到端肯定應(yīng)答。
優(yōu)選地，具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的每個站都保留至少一個數(shù)據(jù)分組，直到具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站已將所述至少一個數(shù)據(jù)分組發(fā)送到接收站，并且直到接收站通過發(fā)送請求發(fā)送消息來確認(rèn)對所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的成功接收，該請求發(fā)送消息包含與所述發(fā)送數(shù)據(jù)分組相關(guān)的信息。
當(dāng)站具有大量待發(fā)送數(shù)據(jù)時，可發(fā)送請求發(fā)送消息，以請求可用站發(fā)送清除發(fā)送消息，從而通知具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站存在準(zhǔn)備好接收該傳輸?shù)恼荆哂写l(fā)送數(shù)據(jù)的站以及發(fā)送清除發(fā)送消息的站切換到用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信道。
在上述情況下，所述請求發(fā)送消息可包括限制其它站返回清除發(fā)送消息的需要的數(shù)據(jù)專用標(biāo)準(zhǔn)。
例如，該標(biāo)準(zhǔn)可包括一個或多個被允許響應(yīng)的一列站，以及只響應(yīng)接收所述請求發(fā)送消息的站的需要，被響應(yīng)的站具有比具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站更低的目的成本。
本發(fā)明擴展成包括多個站的通信網(wǎng)絡(luò)，其中每個站能夠發(fā)送并接收數(shù)據(jù)，這樣此網(wǎng)絡(luò)可通過根據(jù)機會選擇的至少一個中間站從源站向目的站發(fā)送消息，其中，網(wǎng)絡(luò)中的每個站適配于發(fā)送探測信號，從探測站接收探測信號的其它站直接作出響應(yīng)或間接地通過其它站，以向探測站指示其作為目的或中間站的可用性；當(dāng)站具有待發(fā)送數(shù)據(jù)時，向其它可用站發(fā)送包括請求發(fā)送消息的探測信息，此請求發(fā)送消息指示了向特定目的站發(fā)送數(shù)據(jù)的需要，并包括與之前所接收到的、用于由具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)相關(guān)的識別信息；根據(jù)機會發(fā)送所述數(shù)據(jù)以到達(dá)可用站，此可用站用于將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述目的站；以及在站接收到用于轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)時，發(fā)送另一個包括請求發(fā)送消息的探測信息，請求發(fā)送消息包括與所述數(shù)據(jù)相關(guān)的識別信息，由此向具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站以及其它可用站提供對接收數(shù)據(jù)的隱式肯定應(yīng)答。


圖1是示出了利用本發(fā)明的方法及系統(tǒng)的WLAN網(wǎng)絡(luò)的總體系統(tǒng)框圖；圖2是用于圖1的網(wǎng)絡(luò)的客戶站的示意方框圖；圖3是用于圖2的站的單一碼片收發(fā)機的詳細(xì)示意圖；圖4是圖1的網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)級結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的示意圖，其中站通過中間站相互通信；圖6是示出了由網(wǎng)絡(luò)用于聚集鄰近站的慢探測方法的簡化示意圖；以及圖7是示出了由網(wǎng)絡(luò)用于在站之間保持成本梯度的快探測方法的簡化示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種運行在國際專利No.WO 96/19887以及WO98/56140所述類型的多站通信網(wǎng)絡(luò)中的方法，該方法的內(nèi)容一并在此作為參考。簡要地，這種網(wǎng)絡(luò)的基本操作如下所示。
多站網(wǎng)絡(luò)包括多個獨立的站，這些站可以是固定或移動的，其中每個站可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以便根據(jù)機會(opportunistically)通過中間站將消息從源站發(fā)送到目的站。為了使一個位置的源站通過幾個可能中間站中的選定一個將新消息發(fā)送到目的站，每個站通常必須隨時與幾個其它站聯(lián)系。這還應(yīng)用到需要站將來自源站的消息中繼到目的站的情況。
為此，每個站選擇多個可能探測信道中的一個來將探測信號發(fā)送到其它站。探測信號包括用于識別正在討論(in question)的站的數(shù)據(jù)，并包括到其它站的連通性的細(xì)節(jié)。接收探測信號的其它站直接對探測站作出響應(yīng)，或間接地通過中間站作出響應(yīng)，從而向探測站和其它站指示其作為目的或中間站的可用性。探測站對直接或間接的響應(yīng)做出評估，以識別能夠利用其進行最優(yōu)通信的其它站。
具體地，網(wǎng)絡(luò)的站可監(jiān)控到達(dá)其它站所需的累積功率，從而定義了到其它站的功率梯度，站通過源站和目的站之間最優(yōu)化了功率梯度的網(wǎng)絡(luò)來選擇路線。這使數(shù)據(jù)吞吐量能夠通過網(wǎng)絡(luò)來最大化，在站之間具有最小干擾以及競爭。
網(wǎng)絡(luò)中的每個站包括能夠從范圍內(nèi)的任意其它站接收數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)發(fā)送到范圍內(nèi)的任意其它站的收發(fā)機。此網(wǎng)絡(luò)可以是如上面提到的國際專利申請中所描述的分組無線網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)理解，本發(fā)明可應(yīng)用于其它網(wǎng)絡(luò)，其中的用戶站可通過此網(wǎng)絡(luò)中的中間站相互通信。
這里，將上面所述網(wǎng)絡(luò)的站之間的機會數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǚQ作機會驅(qū)動多址接入(ODMA)。
現(xiàn)在參考基于802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN系統(tǒng)來描述本發(fā)明的實施例。這種WLAN設(shè)置的示例如圖1的示意框圖所示。
在圖1中，第一和第二網(wǎng)關(guān)10和12各用作針對多個訂戶單元或客戶設(shè)備14(下文中通?？蛻粽?的網(wǎng)絡(luò)接入點。典型地，這個實施例中的客戶站包括使用ODMA技術(shù)可直接、或通過其它客戶設(shè)備間接地與各自的網(wǎng)關(guān)10和12進行通信的無線網(wǎng)卡。此外，多個種子站16(典型為無線路由器)，在戰(zhàn)略上被布置在網(wǎng)關(guān)10和12附近。具體地，在惡劣環(huán)境或具有低密度客戶站的環(huán)境下，種子站有效地通過擴展客戶站的連接范圍來擴展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和吞吐量。
如圖1所示，ODMA協(xié)議可在無線鏈路、諸如局域網(wǎng)的有線網(wǎng)絡(luò)以及無線回傳或光纖鏈路18和20上進行操作，以便在客戶站和種子站之間根據(jù)機會來中繼數(shù)據(jù)。從站到站的中繼可包括通過所示無線回傳的有線跳和無線跳。
網(wǎng)絡(luò)根據(jù)機會將消息從訂戶無線路由到訂戶(客戶站到客戶站)，并通過種子站進入網(wǎng)關(guān)，然后通過點到點鏈路進入光纖，從而進入另一個區(qū)域。
這樣，通過各種類型的網(wǎng)絡(luò)來使用ODMA的國內(nèi)和國際網(wǎng)絡(luò)，可允許消息從任意網(wǎng)絡(luò)用戶傳送到世界任意部分的任意其它用戶。此網(wǎng)絡(luò)自動為消息分組找到最佳路徑，以遵循并提供負(fù)載平衡以及通過網(wǎng)絡(luò)找到可選路徑來恢復(fù)已斷開的鏈路。ODMA網(wǎng)絡(luò)中的所有單元具有唯一的地址，稱為SID(系統(tǒng)ID)。
訂戶網(wǎng)絡(luò)管理器22檢測網(wǎng)絡(luò)中各種站的健康狀態(tài)，并管理網(wǎng)絡(luò)的安全和計費。
在上面所描述的示例中，按照上述國際專利申請中所描述的方式，客戶站可與網(wǎng)關(guān)10和12直接通過種子站16通信，或者通過一個或多個中間客戶站通信。此外，客戶站可立即與其它相似的設(shè)備形成對等網(wǎng)絡(luò)。
在這種網(wǎng)絡(luò)中使用機會多跳路由改善了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，因為客戶站在當(dāng)其網(wǎng)關(guān)失敗時可跳到可選網(wǎng)關(guān)，并傾向于消除瓶頸以及提高總體網(wǎng)絡(luò)性能。在傳統(tǒng)的802.11b系統(tǒng)中，此范圍傾向于被顯著減小，典型減少到小于100米。為了增加遠(yuǎn)距離客戶站的會聚，必須降低數(shù)據(jù)速率。接著，低數(shù)據(jù)速率的使用使客戶站在數(shù)據(jù)信道停留更久，因此使WLAN的所有客戶站的吞吐量遭受損害。機會多跳路由的使用解決了這個問題，因為即使是遠(yuǎn)距離的客戶站也能以最高數(shù)據(jù)速率通過種子站和相鄰的客戶站使用多跳，來將數(shù)據(jù)發(fā)送到目的站，從而避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞。信道以及功率調(diào)節(jié)的最優(yōu)使用減少了競爭，并最優(yōu)化了提供給用戶的吞吐量。
圖2示出了形成802.11 WLAN的一部分的客戶站的示意方框圖。該客戶站包括內(nèi)嵌了ARM940TRISC的三星S3C2500微處理器。該客戶站還提供了10/100Mbps以太網(wǎng)控制器、存儲控制器、I2C以及與LAN芯片、SIM卡讀取器以及ZD1201基帶處理器進行通信的GPI0s。S3C2500芯片裝配有32Mbit Flash和128Mbit SDRAM存儲器。
該站包括高度集成的ZD1201 WLAN組合芯片42，芯片42使用高速DSP硬件邏輯來執(zhí)行802.11和802.11b基帶調(diào)制和解調(diào)。為符合由IEEE 802.11組所定義的未來MAC標(biāo)準(zhǔn)，在ZD1201芯片中內(nèi)嵌了ARM7 RISC處理器。這允許通過簡單地更新軟件驅(qū)動程序來使用最新WLAN特性。
該客戶站包括完成集成到單一IC RF收發(fā)機44的SA2400，收發(fā)機44被設(shè)計用于2.45GHz的無線LAN(WLAN)的應(yīng)用。它是在高級30GHz fT BiCMOS工藝基礎(chǔ)上制作的直接轉(zhuǎn)換無線電結(jié)構(gòu)。SA2400A將接收機、發(fā)送機以及LO發(fā)生器組合到單一IC。接收機包括低噪聲放大器、下變換混頻器、完全集成的信道濾波器、以及具有芯片上閉環(huán)的自動增益控制器(AGC)。發(fā)送機包括功率波動(ramping)、濾波器、上變換、以及預(yù)驅(qū)動器。LO發(fā)生器由完全芯片上VCO以及小數(shù)N頻率合成器形成。接收機的典型系統(tǒng)性能參數(shù)為93dB的增益、7.5dB的噪聲系數(shù)、+1dBm的輸入三階交調(diào)截取點(IIP3)、8ms的AGC穩(wěn)定時間、3ms的發(fā)送到接收的切換時間。發(fā)送機典型的系統(tǒng)性能參數(shù)是1dB步長的-7dBm到+8dBm的輸出功率范圍、-40dBc的校準(zhǔn)后的載波泄漏、22dB的邊帶抑制、30dB的帶內(nèi)共模抑制、以及3ms的發(fā)送到接收的切換時間。
該站包括AP1091線性形式的功率放大級，在2.4GHz波段上具有高輸出功率的兩級功率放大器46。該站根據(jù)IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生26dBm的線性輸出功率。該功率放大器還包括芯片上功率檢測器，用于提供與該站的輸出功率成比例的DC電壓。
該站還包括DC-3GHz SPDTRF開關(guān)48，此開關(guān)48具有低插入損耗以及具有非常低DC功率消耗的正電壓操作。
靠近天線54和56的第一RF開關(guān)52提供了選擇用于發(fā)送或接收的天線的能力。從所選擇的天線，將所接收的輸入施加到2.45GHz的帶通濾波器50。此濾波器抑制了2.45GHz ISM的帶外干擾?？拷?.45GHz帶通濾波器的第二RF開關(guān)59提供了TX/RX切換。此開關(guān)在處于接收模式時引導(dǎo)信號進入SA2400的LNA部分。接著，使用正交下變頻器將信號下混頻到基帶，成為I和Q分量。最后，信號到達(dá)ZD1201的ADC?；鶐щ娐穼Σㄐ芜M行采樣，然后對所接收到的數(shù)據(jù)進行解擴以及解調(diào)。
在發(fā)送鏈路上，可以對數(shù)據(jù)進行DBPSK、DQPSK或CCK調(diào)制，從而產(chǎn)生具有I和Q分量的基帶正交信號。然后，信號到達(dá)上變頻混頻器的輸入端，以變換到2.4-2.5GHz的波段。SA2400在高功率模式或低功率模式下操作，以覆蓋高輸出功率范圍。當(dāng)在高功率模式下操作時，選擇TX_OUT_LO，并進入AP1091放大器，以提供高輸出功率。在低功率模式下操作時，選擇TX_OUT_HI，并且信號直接經(jīng)過RF開關(guān)。注意，TX AGC功能是由ZD1201基帶處理器42提供的。
SA2400收發(fā)機的內(nèi)部電路如圖3中更詳細(xì)的示意框圖所示。
圖4示出了圖1的網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)級結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)主要包括訂戶單元或用戶(客戶設(shè)備或站)、種子站、以及將客戶站連接到WAN的網(wǎng)關(guān)?？蛻粽究芍苯油ㄟ^在其間中繼消息或通過種子站來相互通信。如果用戶想要訪問諸如因特網(wǎng)的其它網(wǎng)絡(luò)，則可通過網(wǎng)關(guān)將消息中繼到WAN，然后通過路由網(wǎng)絡(luò)進入其它網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)用作從客戶站和種子站所使用的ODMA協(xié)議到諸如TCP/IP的其它協(xié)議的轉(zhuǎn)譯器。
現(xiàn)在，參考圖5到圖9的示意圖，對上面所述網(wǎng)絡(luò)的操作進行描述。
在圖5中，源站A能夠與五個“鄰近的”站B到站F通信，并通過中間站B、I和M將數(shù)據(jù)發(fā)送到目的站O。站A到站M以及站O通常為用戶站，此用戶站包括上面所描述的客戶站，但有些可能是例如種子站。
在站需要發(fā)送或接收消息的情況下，為了使網(wǎng)絡(luò)的效率最大化，希望每個站都應(yīng)具有多個可與其通信的“相鄰”站。另一方面，如果給定站正在向所選擇的相鄰站發(fā)送數(shù)據(jù)，希望此傳輸應(yīng)對其它站的干擾最小，否則所產(chǎn)生的站之間的競爭將減少網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)吞吐量。
考慮到上面的問題，該網(wǎng)絡(luò)試圖調(diào)整每個站的操作，使得該網(wǎng)絡(luò)可以隨時以最高可能數(shù)據(jù)速率但最低可能傳輸功率，向多個相鄰站發(fā)送數(shù)據(jù)，或從多個相鄰站接收數(shù)據(jù)，從而減少了與其它站的干擾。
所討論類型的通信網(wǎng)絡(luò)包括試圖在同一信道集合上進行通信的多個站。這些信道可以被定義為具有不同頻率、不同介質(zhì)、不同代碼(例如，不同擴頻碼)、不同天線、不同時隙等，或者這些的任意組合。為了最優(yōu)化重用信道，站設(shè)法保持有限數(shù)量的中間相鄰站，典型為5個相鄰站。將相鄰站定義為可與給定站進行通信的另一個站。
站可通過改變其傳輸頻率、改變代碼(PN序列)、提高其數(shù)據(jù)速率、以及降低其傳輸功率來限制此站可看到的或可看到此站的相鄰站的數(shù)量。所有站聚集到預(yù)定的探測信道，這些站將在該探測信道上使用探測信號來找到可與其通信的其它站。一旦找到另一個站，并且這些站沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送到其它站，則這些站可移動到較少使用的數(shù)據(jù)信道。
本發(fā)明的方法使用兩種類型的探測過程“慢探測”和“快探測”。由本申請人提出、標(biāo)題為“Probing Method for Multi-Station Network”的美國專利No.60/531,309這些探測系統(tǒng)進行了詳細(xì)描述，其內(nèi)容一并在此作為參考。然而，為了完整性，重復(fù)以下信息。
由每個網(wǎng)絡(luò)站使用慢探測過程來聚集相鄰站，而快探測過程則用于構(gòu)造源和目的站之間的梯度。
首先處理慢探測過程，在非常接近的相鄰距離內(nèi)存在多個站時，慢探測過程以較高的數(shù)據(jù)速率和較低的傳輸功率進行探測。站偶爾響應(yīng)以低數(shù)據(jù)速率進行探測或沒有足夠的相鄰站的站，來幫助任意不能使用較高數(shù)據(jù)速率或不具有足夠相鄰站的單獨(遠(yuǎn)距離的)站(在下文中也指單獨相鄰站)的站。當(dāng)站單獨存在并且不能以較高速率和最大功率找到足夠的相鄰站時，則只使用較低的數(shù)據(jù)速率。
每個站以規(guī)則的時間間隔(由慢探測定時器確定)發(fā)送慢探測信號，以設(shè)法找到其它的站。站在其慢探測中指示了能夠檢測其它站的探測，并且按照這種方式，站將改變其探測的功率，直至特定預(yù)定數(shù)量的站指示其能夠檢測到該探測。如果站從未獲得需要數(shù)量的相鄰站，則此站保持最低數(shù)據(jù)速率以及最大發(fā)送功率。
每個站將隨機地稍微改變慢探測信號傳輸之間的慢探測定時器，以避免與其它站的沖突。任意站在開始接收其它站的傳輸時，將重新加載具有新的時間間隔的慢探測定時器。
在移動站的網(wǎng)絡(luò)中，站經(jīng)常地移動，并且同樣相鄰站數(shù)也經(jīng)常改變。如果相鄰站數(shù)超過所需要的數(shù)量，站開始增大其在探測信道上的數(shù)據(jù)速率。站繼續(xù)增大其數(shù)據(jù)速率，直至不再超過所需的相鄰站數(shù)。如果站達(dá)到最大數(shù)據(jù)速率，則該站以10dB的增量開始降低其慢探測發(fā)送功率，直至到達(dá)最小發(fā)送功率，或不再超過所需要的相鄰站數(shù)。
當(dāng)站在探測信道上應(yīng)答另一個站的慢探測時，該站將其數(shù)據(jù)分組的長度限制為慢探測定時器的間隔。這是為了避免其它站基于該應(yīng)答進行探測。如果正在應(yīng)答的站具有比小分組中所能容納的數(shù)據(jù)多的數(shù)據(jù)要發(fā)送，則在分組的報頭中指示其它站必須移到專用數(shù)據(jù)信道。
可存在為每個探測信道所定義的多個數(shù)據(jù)信道。請求變化的站將隨機地選擇可用數(shù)據(jù)信道之一。(當(dāng)其它站接收到請求時，將立刻變到該數(shù)據(jù)信道，其中兩個站將在數(shù)據(jù)信道上繼續(xù)通信，直到兩個站都沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，或如果在數(shù)據(jù)信道中保持的最大時間計滿(由數(shù)據(jù)定時器設(shè)置))。還可使用可選的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。
當(dāng)站改變到數(shù)據(jù)信道時，加載數(shù)據(jù)定時器。只要數(shù)據(jù)定時器允許，該站就保持在數(shù)據(jù)信道。當(dāng)數(shù)據(jù)定時器計滿時，站回到探測信道，并再次開始探測。
圖6的示意圖示出了本發(fā)明的慢探測過程。
此慢探測過程由三個基本功能組成1.相鄰站收集2.功率獲悉3.相鄰站漸變(ramping)
相鄰站收集的過程包括站以不斷增大的功率電平進行探測，直到相鄰站在其自身探測中指示其正在檢測第一站的探測。這被稱為相鄰站收集。增大探測的功率，直到預(yù)定數(shù)量的相鄰站指示其正在檢測該探測。
所有的探測站增加和減少其探測功率，直至所有的站都收集到預(yù)定數(shù)量的相鄰站。這個過程包括增加和減少探測的功率電平；在探測中指示獲悉了哪個其它站的探測。按照這種方式，所有站可獲悉其到達(dá)各個相鄰站所需的功率電平。當(dāng)每一次站進行探測時，它就指示其發(fā)送功率和固有噪聲及其具有的相鄰站。當(dāng)每一次站獲悉另一個站在進行探測時，根據(jù)探測計算路徑損耗以及到達(dá)該站所需的功率，以及從該站的路徑損耗得到固有噪聲。將到相鄰站的路徑損耗以及需要用以到達(dá)相鄰站的固有噪聲存儲在每個站所保存的表中，將該表稱為相鄰站表。如果不再獲悉相鄰站，則表中的路徑損耗和到達(dá)該站所需的功率電平減少或“漸變(ramped)”，直到達(dá)到一定的電平，在該點將相鄰站從相鄰站表中移除。
將在以下示例中對本發(fā)明的慢探測過程進行更詳細(xì)的描述慢探測參數(shù)最小探測功率(PPmin)最大探測功率(PPmax)探測功率步長(PPstep)探測間隔(Pint)探測間隔標(biāo)準(zhǔn)偏移(Psdev)每功率步長的探測間隔(nPPs)相鄰站超時間隔(TNint)靠近的相鄰站超時間隔(TCNint)(TCNint＜TNint)待聚集的靠近相鄰站數(shù)(nNbrs)一個探測中所包括的最大相鄰站數(shù)(nPNbrs)站固有噪聲(Nfloor)損耗漸變時間(tinc)
損耗漸變增量(Linc)(dB)損耗漸變余量(Lex)(dB)消息類型ProbeProbe Ack定義相鄰站發(fā)送在本站可看到的Probe或Probe Ack的站。
靠近的相鄰站發(fā)送包括本站ID的Probe的相鄰站。
協(xié)議(對于每個站)以規(guī)則的時間間隔(Pint+/-Psdev)，每個站發(fā)送一個Probe。最初以功率PPmin發(fā)送。在每個nPPs間隔，以PPstep增加功率，直到發(fā)現(xiàn)至少nNbrs個靠近的相鄰站(已由其Probe消息中的站ID所響應(yīng))或功率達(dá)到PPmax(在這個階段，以該功率電平繼續(xù)Probe發(fā)送)。如果多于nNbrs個靠近相鄰站可見，則開始向下漸變功率。
Probe包括以下信息a.本站的固有噪聲(Nfloor)。
b.探測消息的傳輸功率。
c.本站的所有相鄰站數(shù)(當(dāng)前不使用)。
d.本站的所有靠近的相鄰站數(shù)。
e.最靠近的nPNbrs個(或更少)相鄰站(或可能可能是所有的相鄰站-可選)。
(相鄰站的靠近基于該相鄰站的最終Probe消息的接收功率)當(dāng)不探測時，站監(jiān)聽來自其它站的Probe(或Probe Acks)。當(dāng)監(jiān)聽到另一個站的Probe時，Probe消息中的發(fā)送功率信息被用于確定到該站的路徑損耗。然后，將固有噪聲信息用于確定發(fā)送消息到該站所需的最小發(fā)送功率以及適當(dāng)更新的相鄰站表。
如果監(jiān)聽到一個站(a)正在以PPmax的功率發(fā)送其Probe，(b)聲稱具有比nNbrs少的靠近相鄰站，(c)并非本站的靠近相鄰站之一以及(d)本站可與其進行通信，則，該遠(yuǎn)程站被認(rèn)為是“單獨相鄰站”。在這種情況下，立即(+/-Psdev)以遠(yuǎn)程站可監(jiān)聽到該消息的合適功率發(fā)送Probe Ack消息。
Probe Ack包括以下信息a.本站的固有噪聲b.此Probe Ack消息的發(fā)送功率c.“單獨相鄰站”的站ID如果本站監(jiān)聽到包括本站ID的Probe Ack消息，則正在發(fā)送的站被標(biāo)記為靠近相鄰站。
如果在時間tinc之后沒有更新(由該相鄰站的probe)相鄰站表條目，則將Linc添加到條目中的報告損失。以間隔tinc重復(fù)這個(將Linc加到條目中的報告損失)，或由Probe更新該條目，或直到通過使用報告損失，使到達(dá)相鄰站所需的發(fā)送功率超過最大允許功率LexdB。在后一種情況下，將損耗設(shè)置為無窮大。
如果損耗是無窮大的，并且在包括相鄰站的梯度表中不存在條目，則應(yīng)刪除相鄰站表條目。
如果在TNint內(nèi)沒有從相鄰站監(jiān)聽到Probe/Probe Ack，則丟棄此相鄰站。如果在TCNint內(nèi)沒有從靠近相鄰站監(jiān)聽到Probe/Probe Ack，則將靠近相鄰站恢復(fù)成相鄰站狀態(tài)。
可根據(jù)到達(dá)相鄰站所需的發(fā)送功率來計算到特定相鄰站的成本。
例如，小于-10dB＝Cost1小于0dB＝Cost2小于10dB＝Cost3小于17dB＝Cost4
此成本是到達(dá)相鄰站所需功率的指示。所需功率越大，則干擾越大，并且在功率(電池)消耗等方面的成本更高。
如果將多跳的所有成本加在一起，則全部成本是所要使用的功率量或所產(chǎn)生的干擾量的指示，如果有一個消息緊接在這些跳之后。
慢探測生成了到達(dá)相鄰站所需功率的指示。
如果站具有不以其相鄰站之一為目的的消息，例如該網(wǎng)絡(luò)另一端的遠(yuǎn)程站，則此站開始發(fā)送快探測信號以獲得關(guān)于如何達(dá)到目的的信息。此信息被稱作是梯度，并且是到達(dá)目的的累積成本的指示。當(dāng)站開始快探測時，指示正在尋找目的，并且監(jiān)聽到該快探測的相鄰站快速探測其自身，直到目的站獲悉其相鄰站的快探測。然后，通過增加累積成本來建立梯度，直到梯度到達(dá)源，并且源可以開始向?qū)δ康恼揪哂休^低梯度的相鄰站發(fā)送消息，然后相鄰站將其發(fā)送到它自己的相鄰站，直至達(dá)到目的站。構(gòu)造了從目的到源以及從源到目的的梯度。圖7中簡明地示出了此快探測過程。
每個站保持對到其每一個相鄰站的每個目的站以及來自其每一個相鄰站的每個目的站的梯度(累積成本)及其自身到所述目的站以及來自所述目的站的梯度的記錄。每個站只將消息傳送到具有較低目的站累積成本的站。站可將消息傳送到具有到目的比其自身到目的更低的梯度的任意相鄰站。通過慢探測進行的相鄰站聚集以及通過快探測進行的梯度生成允許站生成對于任意目的站具有較低成本的多個站的選擇，所述站可發(fā)送消息到該目的站。始終通過慢探測來保持相鄰站，并且在需要將消息發(fā)送到作為非相鄰站的站時，只基于需要來產(chǎn)生梯度。
本發(fā)明的方法提供了一種可選的數(shù)據(jù)傳輸算法，該算法使用了對不同相鄰站之間所發(fā)送數(shù)據(jù)的接收的隱式肯定應(yīng)答。
在先前公開的系統(tǒng)中，具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站可以發(fā)送請求發(fā)送(RTS，Request to Send)消息。然后，可用站發(fā)送清除發(fā)送(CTS，Clear to Send)消息作為答復(fù)，然后，具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站根據(jù)機會選擇可用站，發(fā)送該數(shù)據(jù)，然后接收該數(shù)據(jù)的站發(fā)送分組肯定應(yīng)答(Packet Acknowledge)消息，以確認(rèn)對所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的成功接收。
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議被簡化了；具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站不等待從可用站接收清除發(fā)送(CTS)消息，而是只要一發(fā)送請求發(fā)送(RTS)消息就發(fā)送數(shù)據(jù)。(RTS可包括少量數(shù)據(jù)。這尤其與在站之間只發(fā)送相對少量數(shù)據(jù)有關(guān)。)該協(xié)議可用于在分離的數(shù)據(jù)信道或探測信道本身發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。下面的描述假設(shè)使用分離的數(shù)據(jù)信道。
如更詳細(xì)所述，此數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議提供了與數(shù)據(jù)分組相關(guān)的信息內(nèi)容(inclusion)，特定站在由該站所發(fā)送的后續(xù)RTS消息中接收到所述數(shù)據(jù)分組。向正在監(jiān)聽這些RTS消息的站以及具體是先前已發(fā)送過數(shù)據(jù)分組的站，提供隱式肯定應(yīng)答(即，與所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的接收相關(guān)的信息)，這樣由該站所發(fā)送的特定數(shù)據(jù)分組已由可用站接收。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議還使用站之間的端到端肯定應(yīng)答(ETE ACK)以及端到端否定應(yīng)答(ETE NAK)，以指示目的站是否接收到消息。典型地，一旦目的站接收到全部消息(即所有的數(shù)據(jù)分組)，則通過在從站輸出的RTS傳輸中包括信息(ETE ACK/NAK)來將ETE ACK發(fā)送回消息的源站。在目的站處產(chǎn)生這個特定肯定應(yīng)答，以通知源消息的所有分組都已被接收以及發(fā)送(deliver)。
算法必須將消息或數(shù)據(jù)塊分成長度不超過Psize的較小塊或數(shù)據(jù)分組。給每個分組從1到Nmsg進行標(biāo)號，其中Nmsg為所需要的分組數(shù)。典型地，最后一個分組(標(biāo)為Nmsg)比Psize小。這些數(shù)據(jù)分組被添加到源站的消息隊列中。
與每個分組相關(guān)聯(lián)的是六項(1)源站ID；(2)目的站ID；(3)消息ID，對源站是唯一的；(4)分組號(1到Nmsg之間)；(5)Nmsg(即，所需要的分組數(shù))；以及(6)使用期限(time to live)(初始化為TTL)。
如果駐留在該消息的目的站的消息的分組具有降到TTL-Tnak以下的使用期限，則以消息的源站為目標(biāo)產(chǎn)生端到端否定應(yīng)答(ETENAK)，ETE NAK包括每秒丟失的分組的列表。正如提到的，這個ETENAK被包括在輸出RTS傳輸?shù)南⒅?，在消息的目的站處產(chǎn)生所述輸出RTS傳輸，以便請求源重傳該消息的一個或多個分組。
應(yīng)注意，在站處分組的產(chǎn)生開始于快探測過程(如果還沒有處于進行中)。典型地，在原始站或源站接收到的端到端ACK引起梯度的下降。
源站將消息的所有分組都保持在消息隊列中，直至從具有該消息ID的目的站接收到端到端ACK。該目的站將消息的所有分組保持在消息隊列中，直至所有的Nmsg個分組到達(dá)；該消息已被發(fā)送(deliver)，并且已經(jīng)發(fā)送了端到端ACK。
既不是消息分組的源站也不是消息分組的目的站的站將分組保持在消息隊列中，直至該消息分組被發(fā)送到另一個站，并且直到此發(fā)送站已從包括已發(fā)送數(shù)據(jù)分組消息ID的相鄰站接收到的RTS消息。來自包括已發(fā)送數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)分組消息ID的相鄰站的RTS消息，是對另一個站的數(shù)據(jù)分組的接收的隱式肯定應(yīng)答。
當(dāng)在目的站處接收到消息的所有分組并且已產(chǎn)生端到端ACK消息時，在目的站處傳送該消息。
具有一個或多個正在等待發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的站選擇具有最短使用期限的分組，并廣播請求發(fā)送(RTS)消息，此RTS消息具有關(guān)于該消息以及關(guān)于隨機選擇的數(shù)據(jù)信道的信息。(如果僅有的可用信道都具有過多的噪聲，則選擇具有最小噪聲的信道)RTS消息包括以下內(nèi)容a.待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的唯一分組消息ID(可包括少量數(shù)據(jù))。在分組的接收或目的站希望通信其已接收到數(shù)據(jù)分組并且沒有其它數(shù)據(jù)要發(fā)送(即沒有理由發(fā)送RTS消息)的情況下，這可以是特定的“虛擬”分組消息ID(或可包括虛擬目的站)。這可在下文中更詳細(xì)地描述。
b.待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的目的站ID。
c.發(fā)送站的分組目的的成本。
d.用于發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信道。
e.由發(fā)送站(不包括待發(fā)送的那個)所接收的最后Nmsg個數(shù)據(jù)分組消息的ID。Nmsg為1或更大，并且應(yīng)當(dāng)足夠大以在單一傳輸中包括至少所有分組ID。例如，應(yīng)當(dāng)可以在單一傳輸中發(fā)送20個數(shù)據(jù)分組，那么Nmsg至少應(yīng)該是20。接收站使用該信息來確定接收站在其隊列中所具有的數(shù)據(jù)分組是否可以丟棄。這將在此后詳細(xì)描述。
f.此站所保存的任意ETE ACK(端到端肯定應(yīng)答)或ETE NAK(端到端否定應(yīng)答)分組ID。這可以只是與(e)中的分組消息ID相關(guān)聯(lián)的一個標(biāo)記。
在下面的附錄A中提供了關(guān)于RTS消息的附加信息。
在消息隊列中的任意分組都具有“未決”狀態(tài)，直至發(fā)送站接收到包括已發(fā)送的Nmsg個數(shù)據(jù)分組消息ID的RTS傳輸。
以足夠的功率將RTS消息發(fā)送到達(dá)靠近的相鄰站以及任意附加站，可以從該附加站接收RTS消息(見上文的(e))中所列舉的數(shù)據(jù)分組。
如果在想要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時沒有可用的數(shù)據(jù)信道，則傳輸管制(blackout)條目被用于確定發(fā)送RTS的合適時間。如果可能，有必要在該站的“信道外(off channel)”時間期間保證不出現(xiàn)有意的數(shù)據(jù)傳輸。分組的實際傳輸時間取決于所使用的數(shù)據(jù)速率。如果使用多數(shù)據(jù)速率，則時間保留應(yīng)基于最小的數(shù)據(jù)速率。
在目的站處，所有的分組被收集并重新組裝到消息中，一旦接收到完整的消息，在目的站的下一個RTS消息中將包括端到端ACK?？蛇x地，如果沒有輸出消息分組可用于發(fā)送，則由目的站產(chǎn)生一個虛擬RTS消息。
在發(fā)送RTS消息之后，站切換到RTS消息中所指定的數(shù)據(jù)信道，并發(fā)送數(shù)據(jù)分組。除非RTS消息實際上是虛擬RTS消息(隨后沒有傳輸?shù)那闆r)，否則不會發(fā)生這種情況。在發(fā)送數(shù)據(jù)分組之后，站立即切換回探測信道，并繼續(xù)發(fā)送新的RTS消息，以發(fā)送其它數(shù)據(jù)分組。
只要站在探測信道上監(jiān)聽到RTS消息，這個監(jiān)聽站就可以根據(jù)到發(fā)送站和監(jiān)聽站的目的成本、到目的站的路徑/梯度、消息隊列以及一列最近接收到的保持在每個站的數(shù)據(jù)分組(保留的分組列表)來采取以下任意動作·如果監(jiān)聽站沒有到目的站的路徑/梯度，監(jiān)聽站什么都不做。
·在發(fā)送站具有與監(jiān)聽站相同或較低的目的成本的情況下，監(jiān)聽站再次什么都不作。然而，如果監(jiān)聽站具有正在發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的拷貝并且發(fā)送站具有較低的目的成本，則應(yīng)丟棄監(jiān)聽站的數(shù)據(jù)分組。
·在發(fā)送站具有比監(jiān)聽站高的目的成本、并且在監(jiān)聽站上不存在待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的拷貝的情況下，監(jiān)聽站將切換到數(shù)據(jù)信道(如果使用單獨的數(shù)據(jù)信道)并準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。然后，發(fā)送站應(yīng)具有比監(jiān)聽站高的目的成本，但監(jiān)聽站上已存在待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的拷貝，則監(jiān)聽站將什么都不做。(數(shù)據(jù)分組ID已處于監(jiān)聽站的保留分組列表中)。
·在發(fā)送站具有比監(jiān)聽站高的目的成本、并且在監(jiān)聽站處存在之前待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的拷貝、并且除此之外此站沒有待發(fā)送數(shù)據(jù)(因此，通常不發(fā)送RTS消息)的情況下，出現(xiàn)以下情況。監(jiān)聽站發(fā)送具有消息信息的“虛擬”RTS消息，發(fā)送站以足夠的功率發(fā)送此消息信息以達(dá)到發(fā)送站。在發(fā)送站有時間來在數(shù)據(jù)信道上發(fā)送數(shù)據(jù)分組并切換回探測信道(如果必要的話)之后，確定發(fā)送“虛擬”RTS消息的時間?！疤摂M”RTS消息有效地向其它監(jiān)聽站通知數(shù)據(jù)分組已發(fā)送但應(yīng)該不會對切換到數(shù)據(jù)信道來接收數(shù)據(jù)造成干擾。
·如果發(fā)送站發(fā)送具有“虛擬”消息ID或目的站的RTS消息，監(jiān)聽站將什么都不做。
如果監(jiān)聽站之前發(fā)送了存在于最近接收到的分組(保留分組列表)的發(fā)送站RTS消息列表中的任意數(shù)據(jù)分組，則監(jiān)聽站不會丟棄該分組。這就是對數(shù)據(jù)分組的“隱式”肯定應(yīng)答。
此外，如果輸入消息包括ETE ACK或ETE NAK分組ID，并且任意這些分組ID(即源消息分組的源)的目的站比發(fā)送站更靠近(目的成本)，那么應(yīng)該將那些ETE ACK/NAK添加到下一個待發(fā)送的RTS。如果沒有調(diào)度發(fā)送RTS消息，則應(yīng)發(fā)送包括這些ETE ACK/NAK的虛擬RTS。
一旦在數(shù)據(jù)信道上接收到數(shù)據(jù)分組，已接收到數(shù)據(jù)分組的站將切換回探測信道(如果有必要的話)。然后，將已接收的分組的ID添加到用于在后續(xù)RTS消息中發(fā)送的保留分組列表上。
如果數(shù)據(jù)分組的目的站是剛接收到該數(shù)據(jù)分組的站，并且不存在等待發(fā)送的分組(即，通常不發(fā)送RTS消息)，則該站應(yīng)當(dāng)在所接收到的分組列表中進行構(gòu)造和調(diào)度，以便發(fā)送具有此分組ID的“虛擬”RTS消息。此虛擬RTS消息向該站的相鄰站告知已接收到該分組。還應(yīng)當(dāng)添加ETE ACK項，以向源站通知分組到達(dá)其目的站。
如果在任意的超時周期(比方說，集中在5ms左右)之后，未決的數(shù)據(jù)分組(已發(fā)送的一個)仍然未決，則如上述重傳該數(shù)據(jù)分組，并重新設(shè)置超時周期。注意，一旦發(fā)送站從具有較低目的成本的任意站監(jiān)聽到該分組的RTS消息，或從具有較低目的成本并且當(dāng)前接收到的列表中具有分組的任意站監(jiān)聽到RTS，則應(yīng)丟棄該分組。
在一定的特定超時周期(比方說，10次傳輸)之后，如果數(shù)據(jù)分組仍然未決，則應(yīng)當(dāng)放棄該數(shù)據(jù)分組。
在一定的特定時間之后，如果在該消息的目的站存在該消息的遺漏(missing)分組，則應(yīng)該產(chǎn)生一個或多個ETE NAK并將其添加到來自該站的下一個輸出RTS消息中。如果沒有RTS消息可調(diào)度，那么應(yīng)發(fā)送“虛擬”RTS消息，以傳播該ETE NAK。
利用一些簡單修改，上面的算法還可用于將數(shù)據(jù)廣播到所有站如上所述(數(shù)據(jù)在RTS之后)地發(fā)送廣播分組。在發(fā)送分組之后，該發(fā)送站保留數(shù)據(jù)分組，直至該站從其靠近的所有相鄰站監(jiān)聽到RTS傳輸，此靠近的相鄰站在所發(fā)送的分組或當(dāng)前接收到的列表中包括分組ID。當(dāng)每次監(jiān)聽到具有被包括的ID的RTS時，則將該信息添加到與分組相關(guān)聯(lián)的列表上。如果，在適當(dāng)?shù)拈g隔(比方說，50ms)之后，該站在所述列表中沒有所有其靠近的相鄰站，則應(yīng)重傳該分組。
將數(shù)據(jù)分組發(fā)送到相鄰站，以便隨后發(fā)送到目的站。由于數(shù)據(jù)消息的時間保留基于最低可用的數(shù)據(jù)速率，如果使用較高的數(shù)據(jù)速率，則應(yīng)可能以較高速率從同一消息(或從具有相等或更長使用期限，并具有同一目的的分組)中發(fā)送兩個或多個分組，因此全部傳輸時間小于或等于之前所保留的時間。
注意如果在一次傳輸中發(fā)送多個分組，則必須在數(shù)據(jù)消息中包括唯一識別每個分組的附加數(shù)據(jù)，這樣接收站才可以對分組進行分解。
在源站接收到ETE ACK分組的時候，源站可釋放到/來自目的站的梯度。還應(yīng)丟棄所有來自消息隊列的特定消息的數(shù)據(jù)分組。其它接收或監(jiān)聽站應(yīng)將數(shù)據(jù)進行排隊以發(fā)送到具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)分組的源站。如果保留分組列表中的任意數(shù)據(jù)分組是特定消息的一部分，則應(yīng)該將其丟棄。
如果在消息中的分組的使用期限終止(從到達(dá)的可能ETE NAK中減去適當(dāng)?shù)牡却芷?之前，沒有接收到可應(yīng)用的ETE ACK或ETENAK，則其后該消息中所有的分組被重新調(diào)度用于重傳。
當(dāng)消息中所指定的源站接收到端到端NAK消息時，該源站必須重新調(diào)度發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)分組。
如果非源或監(jiān)聽接收站在其保留分組流表中具有任意丟失的數(shù)據(jù)分組的拷貝，則該分組被轉(zhuǎn)移到消息隊列中，并且將丟失的分組參考從ETE NAK消息中去除。如同正常數(shù)據(jù)分組(除非沒有丟失分組參考)留在消息中，傳輸?shù)皆凑镜南乱粋€RTS消息中包括該ETE NAK，在這種情況下可以從RTS消息中丟棄ETE NAK。
如果在消息中的分組的使用期限終止(從到達(dá)的可能ETE NAK中減去適當(dāng)?shù)牡却芷?之前，沒有接收到可應(yīng)用的ETE ACK或ETENAK，則其后該消息中所有的分組被重新調(diào)度用于重傳。
應(yīng)理解，在發(fā)送大量數(shù)據(jù)的情況下，適于在算法中采用清除發(fā)送(CTS)步驟。一般地，本發(fā)明的方法設(shè)想希望發(fā)送消息的站發(fā)送RTS，切換到數(shù)據(jù)信道，并發(fā)送該數(shù)據(jù)。監(jiān)聽到RTS的站也切換到數(shù)據(jù)信道，以接收該發(fā)送，在此之后該站返回探測信道。其后，接收站發(fā)送關(guān)于下一個傳輸跳的新RTS，此RTS向發(fā)送該傳輸?shù)某跏颊咎峁┝穗[式肯定應(yīng)答。初始站可以保留數(shù)據(jù)以便重傳，直到接收到此隱式肯定應(yīng)答。
然而，存在大量數(shù)據(jù)待發(fā)送時，合適地，需要監(jiān)聽站發(fā)送CTS，以讓希望發(fā)送消息的站知道已經(jīng)有站準(zhǔn)備好接收該傳輸。這具有優(yōu)點在沒有站可用于接收數(shù)據(jù)時，該站避免了浪費時間來切換信道以便發(fā)送數(shù)據(jù)。然而，缺點是希望發(fā)送數(shù)據(jù)的站必須在等待以及處理所接收到的CTS消息上浪費時間。
此后的處理如上面所描述的，也就是說，希望發(fā)送數(shù)據(jù)的站以及發(fā)送CTS的站切換到數(shù)據(jù)信道，并且初始發(fā)送站將在接收站發(fā)出其自身的RTS時接收到隱式肯定應(yīng)答。
在上述方法中，應(yīng)理解，可接收許多CTS數(shù)據(jù)。因此，為了減少所占用的時間，發(fā)出的RTS可以包括指定一定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，該標(biāo)準(zhǔn)限制了站返回CTS的需要。例如，可指定被允許響應(yīng)的一列站；或可為響應(yīng)提供其它需求，例如只有監(jiān)聽RTS并具有較低目的成本的站是待響應(yīng)的。此外，一旦在希望發(fā)送消息數(shù)據(jù)的站處進行處理，所發(fā)送的數(shù)據(jù)可被限制成以CTS來響應(yīng)的站的子集。
可以理解，如上面所討論的相似的協(xié)議可用于僅定義了探測信道的站。具體地，這對于可在探測信道上發(fā)送的短數(shù)據(jù)分組是有用的。在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，站將不需要在信道之間切換。
附錄A參數(shù)nRTSPackets在Packets中報告的最大分組數(shù)RTS廣播狀態(tài)是指定所要廣播的待發(fā)送數(shù)據(jù)的布爾值。
分組可用范圍發(fā)送站所提供的分組的范圍。這些是給定消息中的所有分組。
需要的ETE如果在完全接收到廣播消息時，源站需要網(wǎng)絡(luò)中的站發(fā)送ETE肯定應(yīng)答時，為真。
Psize分組大小(bits)。在一次傳輸中待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的最大長度(除了開銷數(shù)據(jù))。如果消息塊比Psize大，則將此塊分成兩個或多個分組。應(yīng)針對最小數(shù)據(jù)速率選擇Psize。
Pmax用于慢切換傳輸?shù)淖畲蠓纸M數(shù)。如果等待通過特定相鄰站傳送的分組的數(shù)量為Pmax或更少，則在探測信道上發(fā)送該分組。如果分組的數(shù)量超過Pmax，則在數(shù)據(jù)信道上發(fā)送該數(shù)據(jù)。(僅用于慢切換算法)TTL消息使用期限(msec)消息中分組的使用期限。在其產(chǎn)生時將分組的使用期限初始設(shè)置成TTL。如果分組的使用期限在傳送到其目的之前降為0，則丟棄該分組(假定這里所描述的其它機制將重傳丟棄的分組，如果有必要)。
Tnak到NAK的消息時間(msec)。小于TTL。在這個時間之后，如果目的站處的分組到達(dá)這個階段，將產(chǎn)生端到端NAK以找回丟失的分組。
Tretain在保留分組列表中保留沒有目標(biāo)的數(shù)據(jù)分組的時間(msec)。
Tack在發(fā)送數(shù)據(jù)消息之后等待ACK的最大時間(msec)。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)消息隊列包括等待傳輸?shù)拿總€數(shù)據(jù)分組的條目。
條目包括數(shù)據(jù)分組，包括源ID、分組ID、使用期限。
狀態(tài)等待傳輸、等待隱式肯定應(yīng)答、等待ETE ACK/NAK的其中之一保留的分組列表包括由站所接收的每個數(shù)據(jù)分組的條目。
條目包括數(shù)據(jù)分組，包括源ID、分組ID、使用期限保留數(shù)據(jù)分組的時間管制時間段列表包括針對每一個時間段的條目，在所述時間段期間，調(diào)度已知的數(shù)據(jù)傳輸、接收是否干擾該已知傳輸、或可能干擾。
規(guī)則是如果站A從站B監(jiān)聽到RTS(在探測信道上)，則RTS將針對來自站B的(可能的)后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸定義時間、持續(xù)時間以及信道。站A必須在該持續(xù)時間內(nèi)避免調(diào)度任意的接收(即，如果安排的時間重疊，則必須響應(yīng)其它RTS消息)，以避免干擾。這就是接收管制。
條目包括接收。指定這是一個接收管制起始時間(相對于站時鐘)傳輸?shù)某掷m(xù)時間(msec)用于接收管制的發(fā)送站ID發(fā)送信道信道外的時間這是指定此站將在指定的一段時間期間為“信道外”(即，將在數(shù)據(jù)信道而不是探測信道上被監(jiān)聽到)的變量。如果單一信道用于探測和數(shù)據(jù)信道，則不可用。
所發(fā)送消息的格式所有消息以通常的發(fā)送站ID、發(fā)送功率以及針對發(fā)送消息的信道的發(fā)送站固有噪聲開始。這個消息被用于識別相鄰站表中的發(fā)送機以及更新條目，盡管這些消息中沒有一個被用于創(chuàng)建新的相鄰站(這個任務(wù)僅限于相鄰站(慢)探測消息)。在標(biāo)題為“Probing Method for aMulti-Station Network”的國際專利申請NO.PCT/IB2004/004111中描述了相應(yīng)的ODMA方法，特別是針對相鄰站表以及梯度表的使用，這里將該專利申請的內(nèi)容一并在此作為參考。
每個消息還包括指定了成本功能ID的字段。這確定用于路由消息的梯度表(更多信息見Fast Probing文件)。典型地，在產(chǎn)生消息時選擇這個成本功能ID，以控制該消息類型的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。隨后導(dǎo)出的消息(例如RTS等)將相同的成本功能ID作為源消息來繼承。
注意在多信道系統(tǒng)中，只有在探測信道上發(fā)送的消息可用于更新相鄰站的表條目。數(shù)據(jù)信道上的消息不能更新相鄰站的表信息。
RTS內(nèi)容待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的唯一消息ID待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的源站ID待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的分組號(注意唯一的消息ID(對于源站唯一的)與源站ID以及分組號一起唯一地識別系統(tǒng)內(nèi)的分組)待發(fā)送數(shù)據(jù)分組的目的站ID數(shù)據(jù)分組的使用期限數(shù)據(jù)分組的隨機數(shù)*數(shù)據(jù)分組的發(fā)送大小數(shù)據(jù)分組的發(fā)送時間(所設(shè)計的)數(shù)據(jù)發(fā)送信道數(shù)據(jù)發(fā)送信道的固有噪聲發(fā)送站到分組目的站的成本(注意如果目的站的梯度不變，則發(fā)送CDF而不是CD)最后Nmsg個由發(fā)送站所接收的數(shù)據(jù)分組消息的ID(不包括將要發(fā)送的那個)。Nmsg為1或更大，并應(yīng)該足夠大，以便在單一傳輸中包括至少所有的分組ID。例如，如果可以在單一傳輸中發(fā)送20個數(shù)據(jù)分組，則Nmsg應(yīng)該至少為20。這個信息由接收站使用，以確定接收站在其隊列中所具有的數(shù)據(jù)分組是否可以被丟棄。這將在此后進行更詳細(xì)的描述。
由該站保存的任意ETE ACK(端到端肯定應(yīng)答)或ETE NCK(端到端否定應(yīng)答)分組ID。
*典型地，這個隨機數(shù)是由隨機數(shù)發(fā)生器為此RTS消息產(chǎn)生的短(8bit)隨機整數(shù)，在啟動時使用(例如)站的唯一ID初始化種子，如下文所示。
端到端ACK這是具有特定標(biāo)記的單一分組消息，所述特定標(biāo)記指定它是一個ETE ACK。它以數(shù)據(jù)消息的發(fā)源或源站為目標(biāo)。
此消息分組本身包括在目的站處成功接收到的消息的唯一消息ID。
端到端NAK這是具有特定標(biāo)記的短消息，所述特定標(biāo)記指定它是一個ETENAK。它以數(shù)據(jù)消息的源站為目標(biāo)。該消息分組本身包括在目的上不成功接收的消息的唯一消息ID沒有被成功接收的一列分組號。
權(quán)利要求
1.一種操作包括多個站的通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其中每個站都能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以便網(wǎng)絡(luò)可通過根據(jù)機會選擇的至少一個中間站將消息從源站發(fā)送到目的站，所述方法包括i.從每個站發(fā)送探測信號，從探測站接收探測信號的其它站直接作出響應(yīng)或間接地通過其它站作出響應(yīng)，以便向所述探測站指示其作為目的或中間站的可用性；ii.從具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站，向其它可用站發(fā)送包括請求發(fā)送消息的探測信號，所述請求發(fā)送消息指示將數(shù)據(jù)發(fā)送到特定目的站的需要，并包括與之前所接收到的、用于由具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)相關(guān)的識別信息；iii.從具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的所述站，根據(jù)機會發(fā)送數(shù)據(jù)以到達(dá)可用站，以便轉(zhuǎn)發(fā)給所述目的站；以及iv.從接收用于轉(zhuǎn)發(fā)的所述數(shù)據(jù)的站，發(fā)送包括請求發(fā)送消息的另一個探測信號，所述請求發(fā)送消息包括與所述數(shù)據(jù)相關(guān)的識別信息，從而向具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站以及其它可用站提供對接收數(shù)據(jù)的隱式肯定應(yīng)答。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的所述站發(fā)送包括請求發(fā)送消息的探測信號時，只有比具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站具有較低目的成本的站，才對所述探測信號作出響應(yīng)，以指示其作為目的或中間站的可用性。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，如果具有較高目的成本的站從具有較低目的成本的另一個站處獲悉關(guān)于同一個數(shù)據(jù)的請求發(fā)送消息，則將所述數(shù)據(jù)處理為已肯定應(yīng)答。
4.如權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其中，所述方法適于在包括多個客戶站以及一個或多個網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)中使用，所述網(wǎng)關(guān)被布置用作到客戶站網(wǎng)絡(luò)的接入點。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述方法適于在包括多個種子站的網(wǎng)絡(luò)中使用，所述種子站可與客戶站和/或網(wǎng)關(guān)進行通信，多個種子站擴展了客戶站的有效連接范圍。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述網(wǎng)絡(luò)還包括至少一個訂戶網(wǎng)絡(luò)管理器，用于監(jiān)控客戶站的動作。
7.如權(quán)利要求1到6之一所述的方法，其中，從所述源站發(fā)送的消息數(shù)據(jù)包括多個數(shù)據(jù)分組。
8.如權(quán)利要求1到7之一所述的方法包括在每個站選擇與一個或多個數(shù)據(jù)信道不同的探測信道，以便探測信號到其它站的傳輸。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述請求發(fā)送消息包括消息數(shù)據(jù)，以便站可通過在所述探測信道上傳輸?shù)奶綔y信號的機制來有效地通信信息，而不必在數(shù)據(jù)信道上傳輸數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，包括在請求發(fā)送消息中的消息數(shù)據(jù)包括與數(shù)據(jù)信道上數(shù)據(jù)傳輸中的數(shù)據(jù)量相比相對小或有限的數(shù)據(jù)量。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，包括在請求發(fā)送消息中的消息數(shù)據(jù)包括高優(yōu)先級消息數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求1到11之一所述的方法，其中，由接收用于轉(zhuǎn)發(fā)的所述數(shù)據(jù)的站所發(fā)送的請求發(fā)送消息包括偽信息，其中接收站沒有需要請求發(fā)送消息的待發(fā)送消息數(shù)據(jù)，由此向具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站提供了對于接收數(shù)據(jù)的隱式肯定應(yīng)答。
13.如權(quán)利要求1到12之一所述的方法，包括從已接收到消息的所有數(shù)據(jù)分組的每個目的站向源站發(fā)送端到端肯定應(yīng)答，所述端到端肯定應(yīng)答包括在請求發(fā)送消息中。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其中，每個源站保留消息的所有數(shù)據(jù)分組，直至所述源站從所述目的站接收到所述端到端肯定應(yīng)答。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，每個目的站保留所述消息的所有數(shù)據(jù)分組，直至所述目的站向所述源站發(fā)送了所述端到端肯定應(yīng)答。
16.如權(quán)利要求1到15之一所述的方法，其中，具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的每個站都保留至少一個數(shù)據(jù)分組，直到具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的所述站已將所述至少一個數(shù)據(jù)分組發(fā)送到接收站，并且直到所述接收站通過發(fā)送請求發(fā)送消息來確認(rèn)對所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的成功接收，所述請求發(fā)送消息包含與所述發(fā)送數(shù)據(jù)分組相關(guān)的信息。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，一個站具有大量待發(fā)送數(shù)據(jù)時，可發(fā)送請求發(fā)送消息，以請求可用站發(fā)送清除發(fā)送消息，以便向具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站通知存在準(zhǔn)備好接收該傳輸?shù)恼荆哂写l(fā)送數(shù)據(jù)的站以及發(fā)送清除發(fā)送消息的站切換到用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信道。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述請求發(fā)送消息包括限制其它站返回清除發(fā)送消息的需要的數(shù)據(jù)專用標(biāo)準(zhǔn)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)包括以下內(nèi)容中的一個或多個被允許應(yīng)答的一列站，以及只響應(yīng)接收所述請求發(fā)送消息的站的需要，被響應(yīng)的站具有比具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站較低的目的成本。
20.一種包括多個站的通信網(wǎng)絡(luò)，其中的每個站都能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以便網(wǎng)絡(luò)可通過根據(jù)機會選擇的至少一個中間站將消息從源站發(fā)送到目的站，其中，所述網(wǎng)絡(luò)中的每個站適于i.發(fā)送探測信號，從探測站接收到探測信號的其它站直接作出響應(yīng)或間接地通過其它站作出響應(yīng)，以便向所述探測站指示其作為目的或中間站的可用性；ii.當(dāng)所述站具有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，向其它可用站發(fā)送包括請求發(fā)送消息的探測信號，所述請求發(fā)送消息指示將數(shù)據(jù)發(fā)送到特定目的站的需要，并包括與之前所接收到的、用于由具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)相關(guān)的識別信息；iii.根據(jù)機會發(fā)送所述數(shù)據(jù)以到達(dá)可用站，以便轉(zhuǎn)發(fā)給所述目的站；以及iv.當(dāng)所述站接收到用于轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)時，發(fā)送包括請求發(fā)送消息的另一個探測信號，所述請求發(fā)送消息包括與所述數(shù)據(jù)相關(guān)的識別信息，從而向具有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站以及其它可用站提供對接收數(shù)據(jù)的隱式肯定應(yīng)答。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種操作包括多個站的通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其中每個站都能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)可通過根據(jù)機會選擇的至少一個中間站將消息從源站發(fā)送到目的站。希望發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送由其它站響應(yīng)的探測信號，從而識別可用站。當(dāng)站有數(shù)據(jù)待發(fā)送時，該站發(fā)送包括請求發(fā)送消息的探測信號，以識別待發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)站接收到用于轉(zhuǎn)發(fā)的這種數(shù)據(jù)時，該站發(fā)送其自身的探測信號，該探測信號包括請求發(fā)送消息并包括與數(shù)據(jù)有關(guān)的識別信息。由鄰近的其它站接收該請求發(fā)送消息，所以這些請求發(fā)送消息作為轉(zhuǎn)發(fā)站接收到數(shù)據(jù)的隱式肯定應(yīng)答，而無需發(fā)送明確的確認(rèn)消息。本發(fā)明擴展到用于實現(xiàn)此方法的網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04L12/56GK101084656SQ200580043622
公開日2007年12月5日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者詹姆斯·戴維·拉爾森, 保羅·喬納森·羅德曼 申請人:Iwics公司