專利名稱：用于在無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)高吞吐量路由的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)路由。
背景技術(shù)：
用于超寬帶(UWB)系統(tǒng)的WiMedia規(guī)范定義了用于無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)的 全分布式介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議。由于規(guī)章限制，WPAN中節(jié)點的傳輸功率和傳輸范圍現(xiàn) 在被限制。WiMedia規(guī)范支持多個不同的信道速率，包括53. 3 Mbps,80 Mbps、106. 7 Mbps, 160 Mbps,200 Mbps,320 Mbps,400 Mbps 以及 480Mbps。為了擴展基于WiMedia的WPAN的通信范圍，啟用網(wǎng)格的MAC協(xié)議可以在這種網(wǎng)絡(luò) 中利用。啟用網(wǎng)格的MAC協(xié)議使得網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點能夠通過其它中間節(jié)點達到其直接通信范 圍之外的另一節(jié)點。中間節(jié)點將來自源節(jié)點的分組向目的地節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)/中繼。網(wǎng)格MAC協(xié) 議的操作在圖1中圖示。在網(wǎng)格的基于WiMedia的WPAN 100中，節(jié)點110-A不能直接與節(jié) 點110-F通信，因為它們在彼此的傳輸范圍之夕卜。然而，節(jié)點110-A可以通過啟用網(wǎng)格的節(jié) 點110-B和110-D來將分組發(fā)送到節(jié)點110-F。因此，用于將數(shù)據(jù)從源節(jié)點110-A傳輸?shù)侥?的地節(jié)點110-F的路由包括轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點110-B和110-D。啟用網(wǎng)格的節(jié)點是實施網(wǎng)格MAC協(xié) 議的節(jié)點?，F(xiàn)有的路由發(fā)現(xiàn)和路由選擇(routing)協(xié)議例如包括動態(tài)源路由選擇(DSR)協(xié)議 以及自組網(wǎng)按需距離矢量(AODV)協(xié)議。這些協(xié)議僅在存在流量傳遞的需要時才發(fā)現(xiàn)路由， 由此便利低路由維持開銷。如在圖2A中所圖示的，為了發(fā)現(xiàn)路由，源節(jié)點210-A廣播由節(jié)點 2IO-B和210-C接收的路由發(fā)現(xiàn)請求(RREQ)分組，然后所述節(jié)點210-B和210-C將RREQ轉(zhuǎn) 發(fā)到它們的相鄰設(shè)備。例如，如圖2B所示，節(jié)點210-B將所接收的RREQ轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點210-C、 210-D以及210-E，同時節(jié)點210-A將所接收的RREQ轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點210-B和210-D。相同的過 程由節(jié)點210-E和210-D執(zhí)行(參見圖2C)。在接收RREQ分組之后，目的地節(jié)點將路由發(fā)現(xiàn) 響應(yīng)(RREP)分組沿所接收的RREQ經(jīng)過的路由發(fā)送回源節(jié)點。這在圖2D中圖示，其中節(jié)點 210-F是目的地節(jié)點?；赗REP，源節(jié)點210-A確定用于將分組發(fā)送到目的地節(jié)點210-F 的路由。DSR和AODV協(xié)議典型地發(fā)現(xiàn)具有最小的跳計數(shù)的路由，即經(jīng)過最小數(shù)目的中間節(jié) 點的路由。因此，沿著該路由的每一跳具有接近最大通信范圍的跳距離。由此，所發(fā)現(xiàn)的路 由僅可以支持低傳輸速率。結(jié)果是，更高速率的好處未被完全利用。因此，在WiMedia網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中提供一種有效的路由發(fā)現(xiàn)解決方案將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特定實施例包括一種用于在網(wǎng)格的基于無線介質(zhì)(WiMedia)的網(wǎng)絡(luò)中發(fā) 現(xiàn)源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的路由的方法。該方法包括在由源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的中間節(jié)點接收到路由請求(RREQ)時，在RREQ中至少保存中間節(jié)點的標(biāo)識(ID)號以及在其 上接收RREQ的鏈路的傳輸信道速率；計算新的路由價格(route price)；確定新的路由價 格是否大于在所接收的RREQ中包括的價格；當(dāng)新的路由價格大于所接收的RREQ中的路由 價格時，更新所接收的RREQ以包括新的路由價格；以及將經(jīng)過更新的RREQ轉(zhuǎn)發(fā)給中間節(jié)點 的一個或者更多個相鄰節(jié)點。本發(fā)明的特定實施例還包括在其上存儲有計算機可執(zhí)行代碼的計算機可讀介質(zhì)， 當(dāng)計算機可執(zhí)行代碼被執(zhí)行時，導(dǎo)致處理器執(zhí)行在網(wǎng)格的基于無線介質(zhì)(WiMedia)的網(wǎng)絡(luò) 中發(fā)現(xiàn)源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的路由的過程。所述過程包括在由源節(jié)點與目的地節(jié)點 之間的中間節(jié)點接收到路由請求(RREQ)時，在RREQ中至少保存中間節(jié)點的標(biāo)識(ID)號以 及在其上接收RREQ的鏈路的傳輸信道速率；計算新的路由價格；確定新的路由價格是否大 于在所接收的RREQ中包括的價格；當(dāng)新的路由價格大于所接收的RREQ中的路由價格時，更 新所接收的RREQ以包括新的路由價格；以及將經(jīng)過更新的RREQ轉(zhuǎn)發(fā)給中間節(jié)點的一個或 者更多個相鄰節(jié)點。被視為本發(fā)明的主題在本說明書的結(jié)尾處的權(quán)利要求書中被特別指出并且明顯 地要求保護。本發(fā)明的上面和其它的特征和優(yōu)點將從結(jié)合附圖進行的以下的詳細描述中顯 而易見。


圖1為網(wǎng)格WiMedia WPAN的示意圖。圖2A、2B、2C和2D是在演示現(xiàn)有的發(fā)現(xiàn)協(xié)議的操作中有用的網(wǎng)絡(luò)的示意圖。圖3是描述根據(jù)本發(fā)明的實施例實現(xiàn)的路由發(fā)現(xiàn)方法的流程圖。圖4是描述根據(jù)本發(fā)明的實施例實現(xiàn)的計算路由價格的步驟的流程圖。圖5A、5B、5C、5D、5E、5F和5G是在演示根據(jù)本發(fā)明的實施例實現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)協(xié)議的操 作中有用的網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
具體實施例方式重要的是注意本發(fā)明公開的實施例僅為這里的創(chuàng)新教導(dǎo)的許多有利用途的示 例。通常，本公開的說明書中進行的陳述不需要限制各個所要求保護的發(fā)明中的任一個。此 外，一些陳述可以適用于某些發(fā)明特征，而不適用于其它發(fā)明特征。通常，除非另外指出，不 失一般性地，單數(shù)的元件可以是復(fù)數(shù)，并且反之亦然。在附圖中，遍布若干視圖，相似的標(biāo)號 指代相似的部件。這里公開的發(fā)現(xiàn)過程發(fā)現(xiàn)源節(jié)點與目的地節(jié)點之間具有最高吞吐量的路由。根據(jù) 本發(fā)明的原理，路由發(fā)現(xiàn)請求(RREQ)是被構(gòu)造來至少運送RREQ經(jīng)過的節(jié)點的標(biāo)識(ID)號、 沿著路由的鏈路用于傳輸RREQ所使用的信道速率、RREQ經(jīng)過的路由的價格以及最后節(jié)點 的相鄰節(jié)點的列表的分組。路由價格是為路由中的鏈路計算的有效速率的倒數(shù)和。最后節(jié) 點的相鄰節(jié)點的列表保持路由上同樣是RREQ經(jīng)過的最后節(jié)點的相鄰節(jié)點的節(jié)點的記錄。 網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點保持包括每個其相鄰節(jié)點的ID號的相鄰節(jié)點列表以及用于存儲近來接 收的RREQ的緩存器。圖3示出了描述根據(jù)本發(fā)明的實施例實現(xiàn)的用于在無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)路由的方法的示例和非限制性流程圖300。該方法由廣播至少運送上面提及的信息的RREQ的源節(jié) 點發(fā)起。該方法由接收RREQ的每個中間節(jié)點(即源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的路徑中的節(jié)點) 執(zhí)行。當(dāng)RREQ被從源節(jié)點傳輸時，RREQ包括源節(jié)點的ID。在S310，中間節(jié)點接收RREQ。 在S320，中間節(jié)點在RREQ中插入其ID以及在其上接收RREQ的鏈路的速率。在S330，計算 RREQ在其上傳播的路由(即源節(jié)點與中間節(jié)點之間的路由)的價格。
現(xiàn)在參照圖4，在圖4中，更詳細地示出了 S330的執(zhí)行。在S410，所接收的RREQ 經(jīng)過的路由R從RREQ中獲得。路由R表示為
權(quán)利要求
1.一種用于在網(wǎng)格的基于無線介質(zhì)(WiMedia)的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)源節(jié)點與目的地節(jié)點之 間的路由的方法(300)，包括在由源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的中間節(jié)點接收到路由請求(RREQ)時，在RREQ中至少 保存中間節(jié)點的標(biāo)識(ID)號以及在其上接收到該RREQ的鏈路的傳輸信道速率(S320)；計算新的路由價格(S330);確定新的路由價格是否大于在所接收的RREQ中包括的價格(S340)；當(dāng)新的路由價格大于所接收的RREQ中的路由價格時，更新所接收的RREQ以包括新的 路由價格(S350)；以及將經(jīng)過更新的RREQ轉(zhuǎn)發(fā)給中間節(jié)點的一個或者更多個相鄰節(jié)點(S370)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定是否存在在中間節(jié)點中緩存的一個或者更多 個RREQ (S360);在所緩存的一個或者更多個RREQ、經(jīng)過更新的RREQ以及所接收的RREQ中 找到具有較小的路由價格值的RREQ (S365);以及將被確定具有最小的路由價格的RREQ轉(zhuǎn) 發(fā)給中間節(jié)點的一個或者更多個相鄰節(jié)點(S370)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中路由價格是為路由中的鏈路計算的有效傳輸速率的 倒數(shù)和。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中計算路由價格還包括獲得所接收的RREQ已經(jīng)在其上經(jīng)過的路由(S410)；得到由沿著所述路由的鏈路使用的傳輸信道速率，其中每個鏈路在傳輸RREQ的節(jié)點 與接收RREQ的節(jié)點之間(S420)；為每個鏈路計算有效傳輸信道速率(S430)；創(chuàng)建鏈路列表(S450)；以及對鏈路列表中的所有鏈路的有效傳輸信道速率的倒數(shù)求和(S460)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中鏈路列表包括所有具有在最后節(jié)點的相鄰節(jié)點的列 表中指定的至少一個端節(jié)點或者作為中間節(jié)點的相鄰節(jié)點的至少一個端節(jié)點的鏈路。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中最后節(jié)點的相鄰節(jié)點的列表包括路由上作為將所接 收的RREQ傳輸?shù)街虚g節(jié)點的節(jié)點的相鄰節(jié)點的節(jié)點。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括創(chuàng)建最后節(jié)點的相鄰節(jié)點的列表以包括路由上同 樣是中間節(jié)點的相鄰節(jié)點的節(jié)點(S440)；并且將經(jīng)過更新的最后節(jié)點的相鄰節(jié)點的列表保 存在所接收的RREQ中。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在RREQ中保持最后節(jié)點的相鄰節(jié)點的列表、傳輸信 道速率以及RREQ在其上經(jīng)過的路由。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中鏈路的有效信道傳輸速率是通過將數(shù)據(jù)分組的有效 負載大小除以在鏈路上完成數(shù)據(jù)分組的傳輸所需要的時間來計算的。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中完成數(shù)據(jù)分組的傳輸?shù)臅r間等于至少數(shù)據(jù)幀(Tdata) 和肯定應(yīng)答(Tadt)幀的傳輸時間以及肯定應(yīng)答幀與數(shù)據(jù)幀之間的幀間間隔(Tift)的和。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過下式計算傳輸時間Tdata Hs +P= +，其中Tpreamble是幀的前同步碼的傳輸時間；ΗΡ是幀報頭的大小，P是有效負載的大小，Rc是鏈路的傳輸信道速率。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其中將源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的路由選擇為由目的 地節(jié)點接收的所有RREQ中具有最小的路由價格的RREQ傳播的路由。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括由目的地節(jié)點生成路由響應(yīng)(RREP);以及在所選 擇的路由上將RREP發(fā)送給源節(jié)點。
14.一種在其上存儲有計算機可執(zhí)行代碼的計算機可讀介質(zhì)，當(dāng)所述計算機可執(zhí)行代 碼被執(zhí)行時，導(dǎo)致處理器執(zhí)行在網(wǎng)格的基于無線介質(zhì)(WiMedia)的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)源節(jié)點與目 的地節(jié)點之間的路由的步驟，所述步驟包括在由源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的中間節(jié)點接收到路由請求(RREQ)時，在RREQ中至少 保存中間節(jié)點的標(biāo)識(ID)號以及在其上接收到該RREQ的鏈路的傳輸信道速率(S320)；計算新的路由價格(S330);確定新的路由價格是否大于在所接收的RREQ中包括的價格(S340)；當(dāng)新的路由價格大于所接收的RREQ中的路由價格時，更新所接收的RREQ以包括新的 路由價格(S350)；以及將經(jīng)過更新的RREQ轉(zhuǎn)發(fā)給中間節(jié)點的一個或者更多個相鄰節(jié)點(S370)。
15.如權(quán)利要求14所述的計算機可讀介質(zhì)，其中計算路由價格還包括獲得所接收的RREQ已經(jīng)在其上經(jīng)過的路由(S410)；得到由沿著所述路由的鏈路使用的傳輸信道速率，其中每個鏈路在傳輸RREQ的節(jié)點 與接收RREQ的節(jié)點之間(S420)；為每個鏈路計算有效傳輸信道速率(S430)；創(chuàng)建鏈路列表(S450)；以及對鏈路列表中的所有鏈路的有效傳輸信道速率的倒數(shù)求和(S460)。
全文摘要
一種用于在網(wǎng)格的基于無線介質(zhì)(WiMedia)的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的路由的方法(300)。該方法包括在由源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的中間節(jié)點接收到路由請求(RREQ)時，在RREQ中至少保存中間節(jié)點的標(biāo)識(ID)號以及在其上接收RREQ的鏈路的傳輸信道速率(S320)；計算新的路由價格(S330)；確定新的路由價格是否大于在所接收的RREQ中包括的價格(S340)；當(dāng)新的路由價格大于所接收的RREQ中的路由價格時，更新所接收的RREQ以包括新的路由價格(S350)；以及將經(jīng)過更新的RREQ轉(zhuǎn)發(fā)給中間節(jié)點的一個或者更多個相鄰節(jié)點(S370)。
文檔編號H04L12/56GK102124783SQ200980129997
公開日2011年7月13日 申請日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者翟虹強 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司