基于有向非循環(huán)圖成員關(guān)系的用于路徑計(jì)算的控制集標(biāo)識(shí)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般涉及對(duì)具有大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)(例如，具有成千(上萬)個(gè)傳感器設(shè)備的低功率損耗網(wǎng)絡(luò)(LLN))中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的時(shí)隙化信道跳躍(channel hopping)路由進(jìn)行優(yōu)化的路徑計(jì)算元件(PCE)。
【背景技術(shù)】
[0002]這部分描述了可以被采用的方法，但并不一定是此前已經(jīng)被設(shè)想或采用的方法。因此，除非明確指出，否則這部分所描述的任何方法均不是本申請(qǐng)的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且這部分所描述的任何方法不因?yàn)楸话ㄔ谶@部分中而被承認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]低功率和損耗網(wǎng)絡(luò)(LLN)允許大量(例如，成千上萬)的資源受限設(shè)備被互聯(lián)以形成無線網(wǎng)狀網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)已經(jīng)提出了使用基于IEEE 802.15.4e的時(shí)隙化信道跳躍(TSCH)來提供IPv6路由的路由協(xié)議(“6TiSCH” )。盡管諸如路徑計(jì)算實(shí)體(PCE)之類的集中式實(shí)體可以被用于小數(shù)目的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的路由計(jì)算，但是PCE計(jì)算TSCH調(diào)度的復(fù)雜度將網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)目限制為少于一百(100)個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，或者更典型地不多于約三十(30)個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這是因?yàn)镻CE不能維持較大數(shù)目的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的對(duì)等。因此，PCE不能計(jì)算包含較大數(shù)目的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的6TiSCH路由。
【附圖說明】
[0004]參考附圖，其中具有相同參考數(shù)字標(biāo)號(hào)的元素自始至終表示相似的元素，并且其中:
[0005]圖1根據(jù)示例性實(shí)施例示出具有用于將屬于有向非循環(huán)圖的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備歸類為屬于用于生成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的經(jīng)優(yōu)化的路由的控制集(dominating set)的裝置的示例性系統(tǒng)；
[0006]圖2根據(jù)示例性實(shí)施例示出具有圖1的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的經(jīng)優(yōu)化的路由的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的示例性控制集；
[0007]圖3根據(jù)示例性實(shí)施例示出圖1的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或路徑計(jì)算設(shè)備中的任何一個(gè)的示例性實(shí)施方式；
[0008]圖4根據(jù)示例性實(shí)施例示出圖1的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和路徑計(jì)算設(shè)備的示例性方法，該方法導(dǎo)致生成低功率損耗網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的經(jīng)優(yōu)化的路由。
【具體實(shí)施方式】
[0009]
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，方法包括:路徑計(jì)算設(shè)備接收來自成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備信息，每一個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬于到低功率損耗網(wǎng)絡(luò)中的目的地的有向非循環(huán)圖；以及路徑計(jì)算設(shè)備將屬于有向非循環(huán)圖的每一個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備歸類為屬于用于生成不同于任何有向非循環(huán)圖的經(jīng)優(yōu)化的路由的控制集，該經(jīng)優(yōu)化的路由用于到達(dá)該控制集中的任何一個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
[0011]在另一實(shí)施例中，裝置包括網(wǎng)絡(luò)接口電路和處理器電路。網(wǎng)絡(luò)接口電路被配置為接收來自成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備信息，每一個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬于到低功率損耗網(wǎng)絡(luò)中的目的地的有向非循環(huán)圖。處理器電路被配置為將屬于有向非循環(huán)圖的每一個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備歸類為屬于用于生成不同于任何有向非循環(huán)圖的經(jīng)優(yōu)化的路由的控制集，以到達(dá)該控制集中的任何一個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
[0012]在另一實(shí)施例中，方法包括:低功率損耗網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加入到目的地的有向非循環(huán)圖；以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備響應(yīng)于加入有向非循環(huán)圖，向路徑計(jì)算設(shè)備發(fā)送設(shè)備信息，使該路徑計(jì)算設(shè)備能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)設(shè)備添加至用于由路徑計(jì)算設(shè)備生成用于到達(dá)低功率損耗網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的經(jīng)優(yōu)化的路由的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制集，該經(jīng)優(yōu)化的路由不同于任何有向非循環(huán)圖。
[0013]詳細(xì)描述
[0014]圖1根據(jù)示例性實(shí)施例示出示例性系統(tǒng)10，該示例性系統(tǒng)10具有用于將屬于有向非循環(huán)圖(DAG)16的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14歸類為屬于用于生成網(wǎng)絡(luò)18內(nèi)的經(jīng)優(yōu)化的路由(圖2中的30)的控制集(圖2中的28)。
[0015]具體實(shí)施例基于使用作為DAG16的成員的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14，使能對(duì)要被路徑計(jì)算元件(PCE)設(shè)備12用于生成低功率損耗網(wǎng)絡(luò)18(其可包含成千上萬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14、20)中的經(jīng)優(yōu)化的時(shí)隙化信道映射路由30的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備16的有效識(shí)別。在網(wǎng)絡(luò)18中使用時(shí)隙化信道映射路由(例如，根據(jù)6TiSCH)需要沿著該時(shí)隙化信道映射路由的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14在多個(gè)不同的頻率信道上是時(shí)間同步的，以建立用于傳輸數(shù)據(jù)流的確定性網(wǎng)絡(luò)?！按_定性網(wǎng)絡(luò)”是可在需要網(wǎng)絡(luò)資源的精確時(shí)間處保證網(wǎng)絡(luò)資源(例如，數(shù)據(jù)緩沖器、處理器容量、網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問等等)的分配的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。因此，所標(biāo)識(shí)的需要經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備“B” 14從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備“A” 14發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備“C” 14的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)分組可以被分配有規(guī)定的6TiSCH時(shí)隙化信道映射路由(或“路徑”)，該路由具有這樣的順序:在時(shí)隙“t0”處網(wǎng)絡(luò)設(shè)備“A”在頻率信道“10”上將數(shù)據(jù)分組發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備“B”，隨后在時(shí)隙“tI”處網(wǎng)絡(luò)設(shè)備“B”在頻率信道“3”上將數(shù)據(jù)分組發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備“C”。術(shù)語“路徑”被定義為由時(shí)隙序列同步的、沿著多跳路徑映射的頻率信道的確定性序列，其中“時(shí)隙序列”可以包括一個(gè)或多個(gè)用于重傳嘗試的重試縫隙(例如，每一跳對(duì)應(yīng)于一個(gè)重試縫隙)，并且多調(diào)路徑可以根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)施，例如美國專利公告號(hào)N0.2012/0300668中所述的弧形鏈和幀復(fù)制。
[0016]從前述內(nèi)容可以明顯得知，計(jì)算確定性網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)隙化信道映射路由30的相對(duì)復(fù)雜度對(duì)PCE設(shè)備12是不可伸縮的，特別是因?yàn)樵S多優(yōu)化限制(例如，延遲、吞吐量、最小誤差率等等)可以導(dǎo)致NP完全問題(不確定性的多項(xiàng)式時(shí)間)，該NP完全問題導(dǎo)致隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
14、20的數(shù)量增加，找到針對(duì)增加數(shù)量的受限路徑的可接受方案的計(jì)算成本呈指數(shù)增長。
[0017]具體實(shí)施例基于將任何屬于到規(guī)定目的地的有向非循環(huán)圖16的成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14歸類為屬于用于計(jì)算經(jīng)優(yōu)化的時(shí)隙化信道映射路由30的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制集(DS)28，使能對(duì)要被用于計(jì)算較低功率損耗網(wǎng)絡(luò)18中的經(jīng)優(yōu)化的時(shí)隙化信道映射路由30的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的有效識(shí)別?！翱刂萍笔蔷W(wǎng)絡(luò)中被連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可識(shí)別集合，其中網(wǎng)絡(luò)中的任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是控制集的成員14，或經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路22與控制集的成員14(8卩“成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”)距離僅僅一跳的“葉子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”20。本文(以及權(quán)利要求)中所使用的術(shù)語“葉子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”被定義為這樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:(I)附連到有向循環(huán)圖16的成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14;和(2)具有任何與之附連的“子”網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。換句話說，如下面針對(duì)操作54所述的，在另一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如，“Y”)附連到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如，“X” )的情況下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備“X的狀態(tài)可以從“葉子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”改變?yōu)椤俺蓡T網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”。因此，每一個(gè)葉子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備20經(jīng)由相應(yīng)的數(shù)據(jù)鏈路22是一個(gè)或多個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14的鄰居，并且每一個(gè)成員設(shè)備14可以提供到網(wǎng)絡(luò)18中的任何其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14、20的可達(dá)性。圖1示出一般簡化的用于與有向非循環(huán)圖16通信的葉子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備20的數(shù)據(jù)鏈路22:將很容易理解的是實(shí)際的數(shù)據(jù)鏈路22將在葉子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備20和一個(gè)或多個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14之間。
[0018]另外，具體實(shí)施例響應(yīng)于創(chuàng)建或加入到目的地(例如，骨干路由器)24的DAG16的任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14加入DAG 16，使能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14 (例如，經(jīng)由有線數(shù)據(jù)鏈路32)向PCE設(shè)備12發(fā)送設(shè)備信息，該設(shè)備信息包括唯一設(shè)備標(biāo)識(shí)符和關(guān)于成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14所使用的用于連接網(wǎng)絡(luò)18中的任何其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14、20的任何數(shù)據(jù)鏈路22、26的設(shè)備鏈路信息。例如RFC6550、美國公告號(hào)N0.2012/0300668和/或美國專利號(hào)N0.7,860,025中所述，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14可以根據(jù)所規(guī)定的限制或參數(shù)獨(dú)立決定創(chuàng)建和/或加入有向非循環(huán)圖(DAG)16，該限制或參數(shù)根據(jù)規(guī)定的參數(shù)使能對(duì)DAG 16的優(yōu)化:根據(jù)規(guī)定的參數(shù)對(duì)DAG 16的優(yōu)化在RFC 6550中也被稱作“目標(biāo)函數(shù)”。由于成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14基于成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14之間的分布式計(jì)算建立DAG 16，對(duì)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14和這些成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14所提供的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路22、26的標(biāo)識(shí)使能PCE 12將每一個(gè)成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14歸類為屬于用于生成經(jīng)優(yōu)化的路由30的控制集28。
[0019]因此，有向非循環(huán)圖16的成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14表示覆蓋鏈路層網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的初步優(yōu)化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(根據(jù)所規(guī)定的目標(biāo)函數(shù))，該鏈路層網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)18中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14、20的總數(shù)的子集，其中成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14的總數(shù)可以比葉子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備20的總數(shù)小一個(gè)或多個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0020]因此，PCE設(shè)備12可以基于成員網(wǎng)絡(luò)設(shè)備14的明顯小得多的子集，通過對(duì)低功率損耗網(wǎng)絡(luò)18的進(jìn)一步優(yōu)化來生成經(jīng)優(yōu)化的路由30，以保證由PCE設(shè)備12生成經(jīng)優(yōu)化的路由30的可伸縮性。如圖1和圖2所示，經(jīng)優(yōu)化的路由30與DAG 16不同，并且經(jīng)優(yōu)