專利名稱：無(wú)線節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是涉及無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)Mesh網(wǎng)絡(luò)(麗N， wirelessMesh Network)。
背景技術(shù)：
無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是基于IP協(xié)議的無(wú)線寬帶接入技術(shù)，它融合了無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN， Wireless LAN)和Adhoc網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，支持多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有自組網(wǎng)、自修復(fù)、多 跳級(jí)聯(lián)、節(jié)點(diǎn)自我管理等智能優(yōu)勢(shì)以及移動(dòng)寬帶、無(wú)線定位等特點(diǎn)，是一種大容量、高速率、 覆蓋范圍廣的網(wǎng)絡(luò)，成為寬帶接入的一種有效手段。從某種意義上講，Mesh網(wǎng)絡(luò)更主要的 是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思想，主要功能體現(xiàn)在無(wú)中心、自組網(wǎng)、多級(jí)跳接和路由判斷選擇等。
在采用Mesh技術(shù)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)中，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈格柵狀，典型結(jié)構(gòu)如圖l所示。整個(gè) 網(wǎng)絡(luò)由無(wú)線接入點(diǎn)(AP)、無(wú)線路由器(WR)、終端設(shè)備(CLIENT)組成。其中，一個(gè)AP能在幾 十至上百米的范圍內(nèi)連接多個(gè)WR， AP的主要作用是將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)，其次將各個(gè)與 WR相連的終端設(shè)備連接在一起，使裝有無(wú)線網(wǎng)卡的終端設(shè)備能通過(guò)AP共享核心網(wǎng)的資源。 此外，所述AP可由智能接入點(diǎn)(IAP)替換，IAP是在AP的基礎(chǔ)上增加了 Adhoc路由選擇功 能的設(shè)備。另外，AP/IAP還具有網(wǎng)管功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的控制和管理，將傳統(tǒng)的智 能性分散到接入點(diǎn)(AP/IAP)中，大大節(jié)省骨干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，提高網(wǎng)絡(luò)的可延展性。作 為IAP下層配置的WR，其功能是為底層的終端設(shè)備(即用戶)提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，并 且從IAP下載并實(shí)現(xiàn)無(wú)線廣播軟件更新。根據(jù)當(dāng)時(shí)可使用的節(jié)點(diǎn)配置臨時(shí)決定轉(zhuǎn)發(fā)分組信 息的路由，即實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由。在該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使用WR可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端設(shè)備與AP間 通信范圍的彈性延展。而終端設(shè)備則兼?zhèn)渲鳈C(jī)和路由器兩種角色。 一方面，終端設(shè)備作為 主機(jī)運(yùn)行相關(guān)的應(yīng)用程序；另一方面，終端設(shè)備作為路由器需要運(yùn)行相關(guān)的路由協(xié)議，參與 路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)等常見(jiàn)的路由操作。 在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無(wú)線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可同時(shí)作為路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn) 都能發(fā)送和接收信號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能與一個(gè)或多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。這種結(jié)構(gòu)的最 大好處在于如果最近的AP由于流量過(guò)大而導(dǎo)致?lián)砣脑挘瑪?shù)據(jù)可以自動(dòng)重新路由到一個(gè) 通信流量較小的鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況，繼續(xù)路由到 與之最近的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，直到到達(dá)最終目的地為止。這樣的訪問(wèn)方式即為多跳訪 問(wèn)。 在進(jìn)行本發(fā)明創(chuàng)造過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)至少存在以下問(wèn) 題 針對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議不可用于移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)，主要問(wèn)題是無(wú)線鏈路的 不可靠性。選擇距離最短的通道通常不是這些移動(dòng)無(wú)線協(xié)議最重要的特性。諸如快速路由 匯聚、高反應(yīng)能力、鏈路可靠性、避免擁塞、負(fù)載平衡、限制每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行的處理、電池 性能和傳輸功率(自干擾)等才是無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)更重要的特性。 對(duì)最初找到連接至對(duì)端的路由時(shí)的延遲及當(dāng)前路由發(fā)生故障時(shí)找到另一個(gè)替代路由時(shí)的延遲來(lái)說(shuō)，路由設(shè)置時(shí)延非常重要，它與蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的越區(qū)切換類似。較低路由成 本對(duì)最大限度提高用戶系統(tǒng)的吞吐量非常重要。網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性會(huì)受路由成本的影響，因?yàn)?一旦達(dá)到允許的路由成本限值，就不能再擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。此外，移動(dòng)性支持在無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中 進(jìn)行越區(qū)切換以及在有線網(wǎng)橋必須進(jìn)行的上下文切換。但當(dāng)終端設(shè)備從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到另 外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)置，終端設(shè)備需要進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)切換以 及上下文切換會(huì)在通信中產(chǎn)生很大的延遲，甚至使得通信中斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施方式要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)線節(jié)點(diǎn)，可以保障網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)通 信的連續(xù)性和可靠性。 提供一種無(wú)線節(jié)點(diǎn)，包括天線，用于無(wú)線連接本無(wú)線節(jié)點(diǎn)與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；
第一無(wú)線網(wǎng)卡，用于與本無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他無(wú)線節(jié)點(diǎn)以及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)
備進(jìn)行無(wú)線通信；第二無(wú)線網(wǎng)卡，連接所述第一無(wú)線網(wǎng)卡，用于通過(guò)所述天線將本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其
他無(wú)線節(jié)點(diǎn)及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 較佳實(shí)施方式中，所述天線無(wú)線連接本無(wú)線節(jié)點(diǎn)與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的其他
無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是指其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。 較佳實(shí)施方式中，所述天線是定向天線，其無(wú)線發(fā)射與接收的角度正對(duì)所述其他 無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。 較佳實(shí)施方式中，進(jìn)一步包括功放，用于將所述天線需要進(jìn)行發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行放 大。 較佳實(shí)施方式中，所述第一無(wú)線網(wǎng)卡與第二無(wú)線網(wǎng)卡通過(guò)處理單元連接，所述處 理單元還連接雙數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器、設(shè)備的小型多協(xié)議串行端口 以及RS-232端口。 較佳實(shí)施方式中，所述本無(wú)線節(jié)點(diǎn)是終端設(shè)備或無(wú)線路由器。 較佳實(shí)施方式中，進(jìn)一步包括路由單元，用于計(jì)算路徑的預(yù)期傳輸時(shí)間SMETT并 形成路由計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)所述結(jié)果控制所述第一、第二無(wú)線網(wǎng)卡中的分組路由或轉(zhuǎn)發(fā)操 作，所述SMETT是路徑上所有單跳的METT的總和，以下述公式表示
■!'=1.
其中，所述METT是激勵(lì)預(yù)期傳輸時(shí)間，定義為
媳,
/萬(wàn)= 其中，S是分組的大小，而Dk是鏈路k發(fā)送數(shù)據(jù)速率，ETXk表示鏈路k預(yù)期的傳輸 次數(shù)，TIFk是傳輸感染因子，分別定義為 互3^=^^申4^
口 l一p
5<formula>formula see original document page 6</formula> 其中，S(k) = p(k-l)*(l_p) *，p = Hi,) X (l-Pr)，S(K)表示分組從x到y(tǒng)經(jīng) k次嘗試后成功發(fā)送的概率，p表示從x到y(tǒng)的分組傳輸不成功的概率，pf和pr表示前向 和反向鏈路上的分組損失概率。 較佳實(shí)施方式中，所述預(yù)期傳輸時(shí)間SMETT進(jìn)一步受信道差異性的影B向，該影響 定義為附加項(xiàng)Xi，如下 <formula>formula see original document page 6</formula>
佶坦ji的單挑i 其中，Xj是信道j上單跳的傳輸時(shí)間總和，則，
<formula>formula see original document page 6</formula> 其中，|3是可調(diào)參數(shù)。 以上技術(shù)方案可以看出，由于在無(wú)線節(jié)點(diǎn)中至少包括兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡，多出的一塊 專用于通過(guò)天線將本網(wǎng)絡(luò)下其他節(jié)點(diǎn)以及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述其他無(wú) 線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，這樣，在本網(wǎng)絡(luò)下移動(dòng)的終端設(shè)備在進(jìn)入其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不需要重 新登錄和進(jìn)行移動(dòng)上下文切換等動(dòng)作，直接通過(guò)原網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線節(jié)點(diǎn)的專用網(wǎng)卡來(lái)與其他無(wú) 線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接，因此有效提高無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性，保障網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)通信的連續(xù) 性和可靠性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)示意圖；
圖2是本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)第一實(shí)施方式的原理框圖；
圖3是本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)第二實(shí)施方式的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下參照附圖并舉實(shí)施 方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明的一個(gè)方面是在無(wú)線節(jié)點(diǎn)已有網(wǎng)卡的基礎(chǔ)上再增設(shè)一無(wú)線網(wǎng)卡，用于在本
網(wǎng)絡(luò)下移動(dòng)的終端設(shè)備在進(jìn)入其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不需要終端設(shè)備重新登錄和進(jìn)行移
動(dòng)上下文切換等動(dòng)作，而是直接通過(guò)本無(wú)線節(jié)點(diǎn)的所述網(wǎng)卡來(lái)與實(shí)現(xiàn)所述終端設(shè)備與其他
無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的連接，也就等于在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)置一個(gè)連接點(diǎn)，形成一個(gè)橋梁的作用，
使進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)的終端設(shè)備可以通過(guò)這些橋梁在網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。 本發(fā)明應(yīng)用于無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，所述無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
完全不同的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在傳統(tǒng)的WLAN中，每個(gè)客戶端均通過(guò)一條與AP相連的無(wú)
線鏈路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，用戶若要進(jìn)行相互通信，必須首先訪問(wèn)一個(gè)固定的AP，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)稱為
單跳網(wǎng)絡(luò)。而在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無(wú)線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可同時(shí)作為路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能發(fā)送和接收信號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能與一個(gè)或多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。
這種結(jié)構(gòu)的最大好處在于如果最近的AP由于流量過(guò)大而導(dǎo)致?lián)砣脑?，?shù)據(jù)可 以自動(dòng)重新路由到一個(gè)通信流量較小的鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù) 網(wǎng)絡(luò)的情況，繼續(xù)路由到與之最近的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，直到到達(dá)最終目的地為止。這樣 的訪問(wèn)方式就是多跳訪問(wèn)。 參閱圖2，本發(fā)明提供無(wú)線節(jié)點(diǎn)第一實(shí)施方式，包括 第一無(wú)線網(wǎng)卡，包括覆蓋本網(wǎng)絡(luò)的第一天線，用于與本無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他 無(wú)線節(jié)點(diǎn)以及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信；這里的其他無(wú)線節(jié)點(diǎn)可以是WR。
第二無(wú)線網(wǎng)卡，連接所述第一無(wú)線網(wǎng)卡，并包括用于無(wú)線連接本無(wú)線節(jié)點(diǎn)與其他 無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的第二天線，所述第二無(wú)線網(wǎng)卡通過(guò)所述第二天線將本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他無(wú)線節(jié) 點(diǎn)及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 所述本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)可以是AP，主要作用是將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)，其次將各個(gè)
與WR相連的終端設(shè)備連接在一起，使裝有無(wú)線網(wǎng)卡的終端設(shè)備能通過(guò)AP共享核心網(wǎng)的資
源。此外，所述AP可由智能接入點(diǎn)(IAP)替換。另外，AP/IAP還具有網(wǎng)管功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)
線接入網(wǎng)絡(luò)的控制和管理，將傳統(tǒng)的智能性分散到接入點(diǎn)(AP/IAP)中。 在其他實(shí)施方式中，所述本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)也可以是WR，為本網(wǎng)絡(luò)底層的所述終端
設(shè)備提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，并且從IAP/AP下載并實(shí)現(xiàn)無(wú)線廣播軟件更新。根據(jù)當(dāng)時(shí)可
使用的節(jié)點(diǎn)配置臨時(shí)決定轉(zhuǎn)發(fā)分組信息的路由。具體上，本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)通過(guò)第一無(wú)線網(wǎng)
卡連接本網(wǎng)絡(luò)其他普通無(wú)線節(jié)點(diǎn)，為這些無(wú)線節(jié)點(diǎn)提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，還直接通過(guò)
第一無(wú)線網(wǎng)卡與本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋下的終端設(shè)備提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能。 在本網(wǎng)絡(luò)下的終端設(shè)備移動(dòng)到本網(wǎng)絡(luò)與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交界處時(shí)，所述終端
設(shè)備通過(guò)本無(wú)線節(jié)點(diǎn)的第二無(wú)線網(wǎng)卡連接至其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。所述與本無(wú)
線節(jié)點(diǎn)連接的其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與本無(wú)線節(jié)點(diǎn)相同或類似，都具備第二
無(wú)線網(wǎng)卡。終端設(shè)備通過(guò)分屬不同網(wǎng)絡(luò)的這兩個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)，和其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)下的終
端設(shè)備或普通無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋下的終端設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫連接，不需要重新登陸與切換上下文。 以上技術(shù)方案可以看出，由于在無(wú)線節(jié)點(diǎn)中增設(shè)一塊無(wú)線網(wǎng)卡，用于通過(guò)天線將
本網(wǎng)絡(luò)下其他節(jié)點(diǎn)以及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，這
樣，在本網(wǎng)絡(luò)下移動(dòng)的終端設(shè)備進(jìn)入其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不需要重新登錄和進(jìn)行移動(dòng)
上下文切換等動(dòng)作，直接通過(guò)原網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線節(jié)點(diǎn)的專用網(wǎng)卡來(lái)與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連
接，也就等于在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)置一個(gè)連接點(diǎn)，形成一個(gè)橋梁的作用，使進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)的
終端設(shè)備可以通過(guò)這些橋梁在網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，因此有效提高無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)中的移
動(dòng)性，保障網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)通信的連續(xù)性和可靠性。 具體地，所述無(wú)線節(jié)點(diǎn)位于無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)中，所述第二天線無(wú)線連接本無(wú)線節(jié)點(diǎn) 與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，是指其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線節(jié) 點(diǎn)，即兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中都存在帶有兩個(gè)網(wǎng)卡的本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)第一實(shí)施方式。無(wú)線節(jié)點(diǎn)下面連 接WR或終端設(shè)備。無(wú)線節(jié)點(diǎn)下面的終端設(shè)備則兼?zhèn)渲鳈C(jī)和路由器兩種角色。 一方面，終端 設(shè)備作為主機(jī)運(yùn)行相關(guān)的應(yīng)用程序；另一方面，終端設(shè)備作為路由器需要運(yùn)行相關(guān)的路由 協(xié)議，參與路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)等常見(jiàn)的路由操作。 在本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)第二實(shí)施方式中，所述第二天線是定向天線，其無(wú)線發(fā)射與接收的角度正對(duì)所述其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的特定無(wú)線節(jié)點(diǎn)，所述的特定無(wú)線節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)可以 和本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)相同。也就是說(shuō)，兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各具有一個(gè)雙無(wú)線網(wǎng)卡的 無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)可以是普通的帶有一個(gè)網(wǎng)卡的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，也可以是帶有兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡 的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。 在實(shí)際應(yīng)用中，可以進(jìn)一步包括功放，用于將所述第二天線需要進(jìn)行發(fā)射的信號(hào) 進(jìn)行放大。 上述的其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，可以是其他AP覆蓋下的網(wǎng)絡(luò)，也可以是其他AP下面 WR所覆蓋的小型網(wǎng)絡(luò)。上述的第一天線可以是全向天線。 以下介紹本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)所在網(wǎng)絡(luò)采用的無(wú)線頻率。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為典型的 多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化，網(wǎng)管需要定期收集各節(jié) 點(diǎn)的連接信息，這將會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，加大網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí)，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，受外界環(huán) 境各種衰落的影響，信號(hào)的質(zhì)量變化較大，又會(huì)造成信道的不穩(wěn)定。因此，本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn) 所在的無(wú)線Mesh系統(tǒng)中通過(guò)4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊來(lái)根據(jù)客戶需要進(jìn)行靈活配置，有效解決 鏈路回傳與終端設(shè)備接入的信道共享問(wèn)題，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和頻譜利用率。
其中，一套Mesh系統(tǒng)中有兩套標(biāo)準(zhǔn)的802. 11(Wi-Fi)射頻組件和兩套摩托羅拉 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(MEA)移動(dòng)寬帶射頻組件，其中一套Wi-Fi和MEA射頻組件工作在2.4GHz 免許可頻段，另一套工作頻率為4. 9GHz公共安全許可頻段，即2. 4GHz-WiFi/24GHz-MEA/4 .9GHz-WiFi/4. 9GHz-MEA。 2. 4GHz頻段使用的頻率范圍為2400MHz 2483. 5MHz，共分為4 個(gè)信道，3個(gè)Mesh信道(其中第一個(gè)為控制信道)，1個(gè)802. llg信道，4個(gè)信道帶寬均為 20MHz。 4. 9GHz頻段所使用的頻率范圍為4940MHz 4990MHz，共分為2個(gè)信道，第一個(gè)信 道為Mesh信道，信道帶寬為20MHz，控制和數(shù)據(jù)共享該信道。第二個(gè)為802. lla信道，信道 帶寬為lOMHz。 上述的Mesh架構(gòu)采用多套射頻組件和多個(gè)頻段，所以能為公共安全、市政工程和 公共接入提供彼此獨(dú)立的專用無(wú)線寬帶接入服務(wù)。其中IAP的雙重獨(dú)立同傳連接又實(shí)現(xiàn)公 共網(wǎng)絡(luò)與其他無(wú)關(guān)回傳網(wǎng)絡(luò)的物理分離，提高公共安全用戶的通信安全性。 本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)所在的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，可以采用網(wǎng)狀可擴(kuò)展路由(MSR)，MSR是 專有的距離矢量路由算法，可提供多種已知路由，但不維持關(guān)于某個(gè)地區(qū)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)的 信息。這種距離矢量算法沿著最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，同時(shí)維持兩個(gè)備份路由。通過(guò)衡量鏈 路規(guī)格選擇最佳路由。多種鏈路規(guī)格的組合可提高系統(tǒng)在數(shù)據(jù)包可靠性、延遲和抖動(dòng)方面 的性能。提供備份路由是為了支持在混亂的環(huán)境中迅速改變的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)特征。
因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)具備根本不同的特性，所以針對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議不可用于 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)，主要問(wèn)題是無(wú)線鏈路的不可靠性。選擇距離最短的通道通常不是這些移 動(dòng)無(wú)線協(xié)議最重要的特性。諸如快速路由匯聚、高反應(yīng)能力、鏈路可靠性、避免擁塞、負(fù)載平 衡、限制每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行的處理、電池性能和傳輸功率(自干擾)等才是無(wú)線移動(dòng)自組織 網(wǎng)絡(luò)更重要的特性。 本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)所在的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)還采用自適應(yīng)控制傳輸協(xié)議(ATP) ， ATP是 負(fù)責(zé)確定傳輸功率和數(shù)據(jù)率的算法，可用于確保在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)最可靠的接收。選擇路由 時(shí)必須對(duì)連接至所有可用相鄰節(jié)點(diǎn)的鏈路的輸入質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，以便在選擇連接至每個(gè)對(duì) 端的下一個(gè)跳躍點(diǎn)時(shí)，做出考慮周全的決策。該質(zhì)量值主要以能量值的形式表示，其中包含了與每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通話時(shí)所使用的功率水平和數(shù)據(jù)率。能量值轉(zhuǎn)換為鏈路阻值，并且沿整個(gè)路由擴(kuò)散。能量值是用于評(píng)估能否成功地將數(shù)據(jù)包發(fā)送至相鄰節(jié)點(diǎn)或通過(guò)特定路由發(fā)送數(shù)據(jù)包的重要規(guī)格。 ATP可提供關(guān)于鏈路丟失的實(shí)時(shí)信息。由ATP算法確定鏈路丟失，以衡量傳輸成功和傳輸失敗的信號(hào)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)良好信號(hào)瞬間丟失與真正的壞信號(hào)之間的平衡。當(dāng)路由選擇收到該通知時(shí)，將該相鄰節(jié)點(diǎn)用作下一個(gè)跳躍點(diǎn)的任何對(duì)端均必須立即切換至另一個(gè)替代路由。該相鄰鏈路狀態(tài)被設(shè)置為斷開(kāi)，在重新設(shè)置之前，不可被用作下一個(gè)跳躍點(diǎn)。ATP業(yè)務(wù)旨在支持MSR協(xié)議以數(shù)據(jù)包為單位，平衡地實(shí)現(xiàn)可靠的傳輸和盡可能最高的數(shù)據(jù)率。
本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)所在的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)還采用正交分割多址接入技術(shù)(QDMA)，無(wú)線通信平臺(tái)運(yùn)行在2. 4GHzISM頻段和4. 9GHz頻段，是專門(mén)為廣域范圍內(nèi)通信的最優(yōu)化以及移動(dòng)網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。在2.4GHz的ISM頻段，由于在接入控制(MAC)子層使用多信道方式(3個(gè)數(shù)據(jù)信道和1個(gè)控制信道)，因此與單個(gè)信道相比，更適用于高密度的麗N終端設(shè)備。QDMA技術(shù)提供一個(gè)高性能的射頻前端，該前端包含類似于多抽頭Rake接收機(jī)的功能和一種克服射頻環(huán)境快速變化的公平算法。 QDMA可在較廣的移動(dòng)通信范圍內(nèi)提供較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，同時(shí)，增強(qiáng)的抗干擾能力和信號(hào)的靈敏度可為基于QDMA技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)提供達(dá)到250mph的移動(dòng)速度，適于部署在直升飛機(jī)中，理論上可提供最高達(dá)6Mbps的突發(fā)數(shù)據(jù)率，并且可在超過(guò)80mph的速度下保持1Mbps的吞吐量。 本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)所在的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)還采用正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)。其中，無(wú)線Mesh系統(tǒng)物理層可采用OFDM技術(shù)。OFDM技術(shù)是將高速的數(shù)據(jù)流通過(guò)串/并變換，分配到傳輸速率相對(duì)較低的若干個(gè)正交子信道中，在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，減少子信道之間的相互干擾。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此，每個(gè)子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的，大大消除符號(hào)間干擾。所采用的數(shù)字信息調(diào)制有時(shí)間差分移相健控(TDPSK)和頻率差分移相鍵控(FDPSK)，以快速傅里葉變換(IFFT和FFT)算法實(shí)施數(shù)字信息調(diào)制和解調(diào)功能。由于無(wú)線信道的頻率選擇性，所有的子信道不會(huì)同時(shí)處于深衰落中，因此，可以通過(guò)動(dòng)態(tài)比特分配以及動(dòng)態(tài)子信道分配的方法，利用信噪比高的子信道提升系統(tǒng)性能。由于窄帶干擾只能影響一小部分子載波，因此OFDM系統(tǒng)在某種程度上能抵抗這種干擾。OFmi技術(shù)結(jié)合了分集、時(shí)空編碼、干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術(shù)，最大程度地提高系統(tǒng)性能，使無(wú)線Mesh系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。 另外，除了可采用MSR路由算法，本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)所在網(wǎng)絡(luò)還可以采用基于多網(wǎng)卡多信道MESH網(wǎng)的路由協(xié)議。無(wú)線MESH網(wǎng)不同于傳統(tǒng)的無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)，路由器是固定的，移動(dòng)性不是主要問(wèn)題。因此迫切需要一種新的準(zhǔn)則適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)。麗N使用多網(wǎng)卡和多信道以提高網(wǎng)絡(luò)容量。WCETT是為多網(wǎng)卡多信道無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，但是必需的帶寬計(jì)算很復(fù)雜。為此本發(fā)明提出一種新的路由準(zhǔn)則SMETT，以避免復(fù)雜的帶寬計(jì)算，并且設(shè)計(jì)一種名為傳輸感染因子(TIF)的傳輸干擾模型使ETT更接近真正的傳輸。為此在本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)中增設(shè)路由單元，用于計(jì)算路徑的預(yù)期傳輸時(shí)間SMETT并形成路由計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)所述結(jié)果控制所述第一、第二無(wú)線網(wǎng)卡中的分組路由或轉(zhuǎn)發(fā)操作。 無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)(麗N)在近幾年里已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。由于它的一些特殊的應(yīng)用已經(jīng)引起了商業(yè)的注意和巨大的興趣。雖然麗N是由Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)，但它是一種
9全新的拓?fù)?，Ad Hoc的路由已經(jīng)不再適用于麗N。絕大部分傳統(tǒng)的Ad Hoc路由準(zhǔn)則是選擇從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)。如果麗N也使用最小跳數(shù)準(zhǔn)則，則容易在路由中包括較長(zhǎng)的無(wú)線鏈路，導(dǎo)致較低的吞吐量，從而影響其達(dá)到最佳性能。因此路由準(zhǔn)則可以根據(jù)無(wú)線鏈路的質(zhì)量來(lái)選擇較好的路徑。MESH路由問(wèn)題的關(guān)鍵就在于改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)容量和提高個(gè)別傳輸?shù)男阅苌稀？梢酝ㄟ^(guò)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上安裝多個(gè)網(wǎng)卡來(lái)改進(jìn)麗N容量的方法。這樣可以使節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)地傳輸和接收數(shù)據(jù)。同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多個(gè)網(wǎng)卡，也能提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)多信道的策略。
本發(fā)明提供的新路由準(zhǔn)貝U，稱為SMETT(S咖of Motivated ExpectedTransmissionTime)，是為多網(wǎng)卡多信道環(huán)境而設(shè)計(jì)的。與WCETT不同的是它不考慮無(wú)線鏈路的帶寬。因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)路的帶寬不容易計(jì)算，該如何避免帶寬的計(jì)算是一個(gè)主要議題。而且在研究中，當(dāng)計(jì)算ETT(預(yù)期的傳輸時(shí)間)的時(shí)候，也考慮到鏈路的干擾。在無(wú)線網(wǎng)路中，如果它們?cè)诒舜说母蓴_范圍里，無(wú)線鏈路上的傳輸可能互相干擾。因此，進(jìn)一步提供一種傳輸感染因子(TIF)用于我們的準(zhǔn)則SMETT。 在無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)(麗N)體系結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多個(gè)網(wǎng)卡和多條信道。這里不考慮如何分配頻道。假設(shè)體系結(jié)構(gòu)的每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)都是相對(duì)固定的，在給定區(qū)域的每個(gè)點(diǎn)至少被一個(gè)AP覆蓋。為了覆蓋一個(gè)大的區(qū)域，需要很多的AP。通常情況下，把每個(gè)AP連接到以太網(wǎng)上，再依次連接到Internet是不現(xiàn)實(shí)的。因此只有一些AP連進(jìn)有線基礎(chǔ)設(shè)施，作為網(wǎng)關(guān)工作。移動(dòng)終端用戶直接從AP或從多跳AP訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。 在有線網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)楦鞴?jié)點(diǎn)是獨(dú)立的，所以鏈路上的任何傳輸都不會(huì)干擾其他鏈路上的傳輸。然而，在本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)所在的無(wú)線Mesh網(wǎng)路中，如果它們?cè)诒舜说母蓴_范圍內(nèi)， 一個(gè)無(wú)線鏈路上的傳輸就有可能干擾其他的鏈路。 這里采用IEEE 802. 11DCF子程序，其利用一個(gè)簡(jiǎn)單的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA)算法。當(dāng)一個(gè)分組想要傳輸時(shí)，它通過(guò)傳輸分組占用介質(zhì)。如果偵聽(tīng)到介質(zhì)是空閑的，那么分組將會(huì)被傳輸。否則，在當(dāng)前沖突窗口大小內(nèi)任意選擇的退避計(jì)算器工作，并且讓退避計(jì)算器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，直到媒體空閑。當(dāng)它感覺(jué)媒體忙碌時(shí)，節(jié)點(diǎn)中止計(jì)算器的倒計(jì)時(shí)窗口。這稱為二進(jìn)制指數(shù)退避。 當(dāng)本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)傳輸一個(gè)分組時(shí)，它需要為可能的重傳將發(fā)送的分組存在緩沖器中。當(dāng)分組被確認(rèn)收到時(shí)，緩沖器中的分組才被移去。如果有任何傳輸失敗，緩沖器會(huì)為重傳保護(hù)丟失的分組。因此緩沖器不空的時(shí)候?qū)?huì)增加。由于如果一個(gè)分組仍然存在緩沖器中，節(jié)點(diǎn)會(huì)試著占用媒體，這會(huì)影響在它的干擾范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)的傳輸。
為此，本發(fā)明進(jìn)一步提出預(yù)期傳輸時(shí)間(ETT)，之前，首先簡(jiǎn)短地描述ETX準(zhǔn)則。ETX度量準(zhǔn)則用于測(cè)量傳輸?shù)念A(yù)期數(shù)量，包括重傳(需要在鏈路上發(fā)送一個(gè)單播分組)。ETX的推導(dǎo)開(kāi)始于前向和反向鏈路的分組損失概率的測(cè)量，分別用pf和pr表示，然后計(jì)算預(yù)期傳輸數(shù)量。 從計(jì)算分組傳輸不成功概率開(kāi)始，因?yàn)?02. 11協(xié)議需要的是傳輸成功，所以分組必須成功地被應(yīng)答。讓P表示從x到y(tǒng)的分組傳輸不成功的概率
p = Hi,) X (1-Pr) (1) 802. 11MAC將會(huì)重傳一個(gè)傳輸不成功的分組。讓S (K)表示分組從x到y(tǒng)經(jīng)k次嘗
試后成功發(fā)送的概率。 S(k) = p(k-l)*(l_p) (2)
最后，從x到y(tǒng)成功地傳送一個(gè)分組的必需的預(yù)期傳輸數(shù)量用ETX表示
00 ， EIT- J> =
l-P (3) ETX準(zhǔn)則用于路由選擇。它將選擇最低的積累ETX的路徑。但是ETX準(zhǔn)則不一定能為麗N選擇較高吞吐量的路徑。例如，它可能選擇802. llb鏈路，但不選損失概率比較低的802. 11a鏈路。因此，本發(fā)明給出一個(gè)信道差異性優(yōu)先選擇，提供一種新的準(zhǔn)則，稱為預(yù)期傳輸時(shí)間(ETT)。它定義為"帶寬修正ETX"。讓S表示分組的大小(例如1024個(gè)字節(jié))，B表示鏈路的帶寬(原始數(shù)據(jù)率)。那么ETT表示為
ETT = ETX*S/B (4) 根據(jù)方程(3)和(4)來(lái)計(jì)算ETT，需要知道向前和反向損失率(pf和pr)以及每個(gè)鏈路的帶寬。有兩種方法可以獲得每個(gè)鏈路的帶寬。 一種方法是每個(gè)802. 11網(wǎng)卡給定值的固定帶寬，但是固定速率不可能適合實(shí)際傳輸。另一個(gè)方法是讓網(wǎng)卡自動(dòng)地為每個(gè)分組選擇帶寬，這也是不現(xiàn)實(shí)的。 在前面，已經(jīng)闡述802. 11DCF如何工作，說(shuō)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)的緩沖器能影響鏈路上的傳輸。如果緩沖器是空的，只要它接受，節(jié)點(diǎn)能發(fā)送分組。那么它不影響其他傳輸。然而，如果無(wú)線節(jié)點(diǎn)緩沖器長(zhǎng)時(shí)間不空，就不會(huì)傳輸剛剛收到的分組。因此節(jié)點(diǎn)緩沖器不空的時(shí)間會(huì)影響鏈路上其它的傳輸。 TIF不但解釋一個(gè)鏈路上最初的傳輸負(fù)載，而且解釋因丟失分組重傳而增加的負(fù)載。例如，傳輸時(shí)間是方程(4)ETT的2倍，如果鏈路的損失率是0，即ETX二 l，那么TIF二0.5，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的緩沖器一半時(shí)間不空，節(jié)點(diǎn)的傳輸是忙碌的。然而，如果鏈路的損失率是0.5，緩沖器由于重傳不會(huì)是空的。那么，TIF二1。 由于ETT表示鏈路的損失概率，因此TIF與它有關(guān)?，F(xiàn)在假設(shè)鏈路K_l和鏈路K是連續(xù)的鏈路，它們的ETT分別是ETXK—i和ETXK。當(dāng)ETXK/ETXK—工小于1. 0時(shí)，鏈路K會(huì)比鏈路K-1有較多的空閑時(shí)間，那么TIFK可表示為T(mén)IFK—^ETXk/ETXk—lt)當(dāng)大于1. 0時(shí)，意味著節(jié)點(diǎn)K緩沖器是充滿的，一些分組可能被丟棄。因此，TIFK可以表示為^ - M<1， *
、 必瑪畫(huà)i乂 (5) 這里，進(jìn)一步提出激勵(lì)預(yù)期傳輸時(shí)間METT， METT考慮了傳輸干擾。它是一種"干擾調(diào)整的ETT"。首先，假設(shè)路徑的源節(jié)點(diǎn)是處于無(wú)干擾理想狀態(tài)。因此，首先設(shè)定TIF初值為T(mén)IF1 = 1 。然后，讓ETXk表示鏈路k預(yù)期的傳輸次數(shù)，S是分組的大小(例如1024字節(jié))，而Dk是鏈路k發(fā)送數(shù)據(jù)速率。因此，鏈路的干擾調(diào)整k定義為 破7^
z丑瑪* S、、A 乂
^, (6) 因?yàn)楦蓴_，如果緩沖器不空，所有的分組將會(huì)競(jìng)爭(zhēng)占用媒體。如TIF定義，如果真正的傳輸時(shí)間是方程(4)的2倍，那么TIF二0.5。因此TIF與METT是反比，且最初的ETT被定義為(4)，鏈路的激勵(lì)ETT(METT)必須分開(kāi)TIFk。因?yàn)門(mén)IF能表示真正的傳輸，所以使用B(鏈路的帶寬)是不必要的，因此在這里改為使用Dk(鏈路的發(fā)送速率)。
根據(jù)方程(3) 、 (5)和(6)計(jì)算METT，還需要了解正向和反向的損失概率(Pf和p》、傳輸率、每個(gè)鏈路的傳輸感染因子(TIF)。 Pf和Pr的值可通過(guò)用廣播分組技術(shù)來(lái)估計(jì)，無(wú)線節(jié)點(diǎn)定期地(每秒一次)送出廣播探測(cè)分組。廣播分組不由802. IIMAC轉(zhuǎn)發(fā)。無(wú)線節(jié)點(diǎn)跟蹤從每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)在滑動(dòng)時(shí)間窗口期間(十秒)收到的探測(cè)分組數(shù)，包括它們自己的探測(cè)信息。無(wú)線節(jié)點(diǎn)能從相鄰節(jié)點(diǎn)在時(shí)間窗口內(nèi)收到的探測(cè)分組數(shù)直接計(jì)算Pr，還可以使用從相鄰節(jié)點(diǎn)收到的最后一個(gè)探測(cè)分組有關(guān)它們自己的信息來(lái)計(jì)算Pf。然后計(jì)算ETX。同樣，也能使用方程(5)計(jì)算TIF。 通過(guò)計(jì)算，可以得到所有鏈路的METT。下面提出如何計(jì)算在源節(jié)點(diǎn)上所有的METT。本發(fā)明提出的路徑準(zhǔn)則稱為SMETT(激勵(lì)ETT的總和)。它是路徑的預(yù)期傳輸時(shí)間。因此能設(shè)定SMETT是路徑上所有單跳的METT的總和。麗iT-;l;層n;
'.=1 (7) 同時(shí)，SMETT需要考慮信道差異性的影響。只是增加METT不能保證這個(gè)特性，因?yàn)椴荒軈^(qū)別在不同的頻道上的單跳。為了反映這一點(diǎn)，本發(fā)明提出的路徑準(zhǔn)則定義附加項(xiàng)&。S鵬r^ k
佶道ji的單挑i (8) Xj是信道j上單跳的傳輸時(shí)間總和，總吞吐量受瓶頸頻道支配，瓶頸頻道有最大的Xj。另外，可以引入一個(gè)可調(diào)參數(shù)13用來(lái)計(jì)算SMETT。諫iT +釣《MErri + / *撫一；
■ i=i '仏J".' (9) 上述的新路由準(zhǔn)則可以避免計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且考慮可能是整個(gè)傳輸?shù)钠款i的干擾，因此它更適合真實(shí)的世界。 在本發(fā)明人進(jìn)行的路由仿真中，顯示這個(gè)新的路由準(zhǔn)則工作得很好與單跳計(jì)數(shù)準(zhǔn)則和WCETT準(zhǔn)則相比較，平均吞吐量比單跳計(jì)數(shù)準(zhǔn)則改進(jìn)20%以上，比WCETT改進(jìn)10%以上，整個(gè)丟失概率也減少。 此外，本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)可以應(yīng)用到以下兩種Mesh系統(tǒng)模式中
1)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)狀網(wǎng)模式(Infrastructuremeshing) 這里本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)可以是無(wú)線路由器，該模式在AP與終端用戶之間形成無(wú)線回路。移動(dòng)終端通過(guò)本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)的路由選擇和中繼功能與IAP形成無(wú)線鏈路，IAP通過(guò)路由選擇及管理控制等功能，為移動(dòng)終端選擇與目的節(jié)點(diǎn)通信的最佳路徑，從而形成無(wú)線回路。同時(shí)，移動(dòng)終端通過(guò)IAP可與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線寬帶接入。采用該結(jié)構(gòu)可降低系統(tǒng)成本，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和可靠性。
2)終端用戶網(wǎng)狀網(wǎng)模式(Clientmeshing) 這里本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)可以是終端設(shè)備，終端設(shè)備自身配置無(wú)線收發(fā)裝置-網(wǎng)卡，通過(guò)無(wú)線信道的連接形成一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，這是一種任意網(wǎng)狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。在這種環(huán)境中，由于終端設(shè)備的無(wú)線通信覆蓋范圍有限，兩個(gè)無(wú)法直接通信的終端設(shè)備可以借助其他終端的分組轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)
通信。在任一時(shí)刻，終端設(shè)備在不需要其他基礎(chǔ)設(shè)施的條件下可獨(dú)立運(yùn)行，它可支持移動(dòng)終
端較高速率的移動(dòng)，快速形成寬帶網(wǎng)絡(luò)，終端用戶模式事實(shí)上就是一個(gè)Adhoc網(wǎng)絡(luò)，它可以
在沒(méi)有或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種通信支撐環(huán)境。 由于兩種模式具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)性，因此，本發(fā)明可以應(yīng)用到同時(shí)支持兩種模式的無(wú)
線Mesh網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)能在一個(gè)廣闊的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多跳的無(wú)線通信，移動(dòng)終端設(shè)備既可以
與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)無(wú)線寬帶接入，又可以在不具備基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的條件下
與其他用戶進(jìn)行直接通信，并且可以作為中間的路由器轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，送往目的節(jié)點(diǎn)。 參閱圖3，所述本發(fā)明無(wú)線節(jié)點(diǎn)是作為星型Mesh網(wǎng)絡(luò)的二級(jí)基站。所述基站包括 第一無(wú)線網(wǎng)卡和第二無(wú)線網(wǎng)卡。所述第一無(wú)線網(wǎng)卡包括第一天線，為全向天線，所述第二無(wú) 線網(wǎng)卡包括第二天線，是定向天線。其中第一無(wú)線網(wǎng)卡與第二無(wú)線網(wǎng)卡通過(guò)處理單元連接， 所述處理單元還連接雙數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DDR2)、閃速存儲(chǔ)器(FLASH)、電可 擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、兩個(gè)設(shè)備的小型多協(xié)議串行端口 (WAN1， WAN2)、通用串行 總線(USB)、JTAG調(diào)試端口、處理器跟蹤端口 (TRACE PORT)、熱感應(yīng)器(TEMP&THEMEL)、時(shí)鐘 振蕩器(RTC) 、 RS-232端口以及多個(gè)LED指示燈。上述各單元參數(shù)詳細(xì)如下
處理單元AMCC PPC 405Ex (667Mhz) 第一無(wú)線網(wǎng)卡Atheros 802. lln Mini-PCI-E，通過(guò)PCI-E-1線路與處理單元連 接。 第二無(wú)線網(wǎng)卡Atheros 802. 11a/b/g/n Mini-PCI-E，通過(guò)PCI-E-2線路與處理單 元連接。雙數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DDR2) :4*512Mb，200Mhz，1.8v。
閃速存儲(chǔ)器(FLASH) :Spansion(S29GL512N)。
電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPR0M) :AT2402。 兩個(gè)設(shè)備的小型多協(xié)議串行端口 (WAN1，WAN2):通過(guò)88E1111與處理單元連接。
通用串行總線(USB):通過(guò)RTU433與處理單元連接。
JTAG調(diào)試端口 (2 X 8)。 熱感應(yīng)器(TEMP&THEMEL):通過(guò)I2C與處理單元連接。
時(shí)鐘振蕩器(RTC) :X1205，通過(guò)I2C與處理單元連接。 本發(fā)明所指的路由單元可由EEPROM和處理單元共同組成，路由單元的功能由 EEPROM和處理單元共同實(shí)現(xiàn)，比如路由計(jì)算規(guī)則、程序可以固化在所述EEPROM中，在計(jì)算 時(shí)由處理單元從所述EEPROM調(diào)出，并在處理單元內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可 以暫存在所述DDR2或FLASH中，最后的運(yùn)算結(jié)果用于控制第一、第二無(wú)線網(wǎng)卡進(jìn)行實(shí)際的 分組路由或轉(zhuǎn)發(fā)操作。 值得說(shuō)明的是，本發(fā)明中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)不限于只包括兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡，根據(jù)需要，可以
配備第三、第四或更多無(wú)線網(wǎng)卡。 綜上，本發(fā)明至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果 1)在網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接； 2)有效提高無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性，保障網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)通信的連續(xù)性和可靠性；
13
3)成本低，只需要在網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)中增設(shè)一無(wú)線網(wǎng)卡； 4)新路由準(zhǔn)則可以避免計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶寬，更適合真實(shí)的世界，平均吞吐量比單跳計(jì) 數(shù)準(zhǔn)則改進(jìn)20%以上，比WCETT改進(jìn)10%以上，整個(gè)丟失概率也減少。
此外，本發(fā)明應(yīng)用在無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)中，還具備以下優(yōu)點(diǎn)
1)自組織 無(wú)線節(jié)點(diǎn)和授權(quán)最終用戶可即時(shí)加入網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并可連接至所有
其他節(jié)點(diǎn)。 2)自愈 如果網(wǎng)絡(luò)中的某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障或從其拓?fù)湮恢蒙喜鹦叮W(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)適應(yīng)這種改 變。既使發(fā)端與對(duì)端之間的連接涉及多臺(tái)中繼設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)也會(huì)找到從發(fā)端到對(duì)端的新的路由。 3)多跳式 每個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備均能轉(zhuǎn)發(fā)和路由發(fā)送至另一個(gè)對(duì)端的數(shù)據(jù)包，能選擇并
確定一個(gè)從發(fā)端到對(duì)端的最佳路由。 4)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 自組織網(wǎng)絡(luò)通常由平等的網(wǎng)元構(gòu)成，只要發(fā)端和對(duì)端的距離足夠近，就能直接連 接發(fā)端和對(duì)端。而不必通過(guò)中央管理節(jié)點(diǎn)。 以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種無(wú)線節(jié)點(diǎn)通過(guò)具體實(shí)施方式
進(jìn)行了詳細(xì)介紹，以上實(shí)
施方式的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人 員，在了解本發(fā)明所揭露的技術(shù)內(nèi)容后可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保
護(hù)范圍之內(nèi)，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
權(quán)利要求
一種無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括天線，用于無(wú)線連接本無(wú)線節(jié)點(diǎn)與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；第一無(wú)線網(wǎng)卡，用于與本無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他無(wú)線節(jié)點(diǎn)以及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信；第二無(wú)線網(wǎng)卡，連接所述第一無(wú)線網(wǎng)卡，用于通過(guò)所述天線將本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他無(wú)線節(jié)點(diǎn)及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是指其他 無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述天線是定向天線，其無(wú)線發(fā)射與 接收的角度正對(duì)所述其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其特征在于，進(jìn)一步包括功放，用于將所述天 線需要進(jìn)行發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行放大。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述第一無(wú)線網(wǎng)卡與第二無(wú)線網(wǎng)卡 通過(guò)處理單元連接，所述處理單元還連接雙數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器、設(shè) 備的小型多協(xié)議串行端口以及RS-232端口 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述本無(wú)線節(jié)點(diǎn)是終端設(shè)備或無(wú) 線路由器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其特征在于，進(jìn)一步包括路由單元，用于計(jì)算路徑 的預(yù)期傳輸時(shí)間SMETT并形成路由計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)所述結(jié)果控制所述第一、第二無(wú)線網(wǎng) 卡中的分組路由或轉(zhuǎn)發(fā)操作，所述SMETT是路徑上所有單跳的激勵(lì)預(yù)期傳輸METT的總和， 以下述公式表示<formula>formula see original document page 2</formula>其中，所述METT定義為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，S是分組的大小，而Dk是鏈路k發(fā)送數(shù)據(jù)速率，ETXk表示鏈路k預(yù)期的傳輸次數(shù)， TIFk是傳輸感染因子，分別定義為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，S(k) =p(k-l)*(l-p)，p = l-(l-pf)X(l-Pr)，S(K)表示分組從x到y(tǒng)經(jīng)k次嘗 試后成功發(fā)送的概率，P表示從x到y(tǒng)的分組傳輸不成功的概率，pf和Pr表示前向和反向 鏈路上的分組損失概率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述預(yù)期傳輸時(shí)間SMETT進(jìn)一步受信 道差異性的影響，該影響定義為附加項(xiàng)Xi，如下<formula>formula see original document page 3</formula>但坦j上的單銃i ，其中，Xj是信道j上單跳的傳輸時(shí)間總和，則， <formula>formula see original document page 3</formula> 其中，P是可調(diào)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種無(wú)線節(jié)點(diǎn)。所述無(wú)線節(jié)點(diǎn)包括天線，用于無(wú)線連接本無(wú)線節(jié)點(diǎn)與其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；第一無(wú)線網(wǎng)卡，用于與本無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他無(wú)線節(jié)點(diǎn)以及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信；第二無(wú)線網(wǎng)卡，連接所述第一無(wú)線網(wǎng)卡，用于通過(guò)所述天線將本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他無(wú)線節(jié)點(diǎn)及本無(wú)線節(jié)點(diǎn)覆蓋的終端設(shè)備連接至所述其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明可以有效提高無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性，保障網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)通信的連續(xù)性。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101729335SQ20081021673
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者曾小云, 黃帆波 申請(qǐng)人:深圳市華訊盈通訊技術(shù)有限公司