專利名稱：用于多跳分組轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及無(wú)線通信，并且更具體地涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的多 跳分組轉(zhuǎn)發(fā)。
背景技術(shù)：
基于基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一般包括具有固定和有線網(wǎng)關(guān)的通信網(wǎng)
絡(luò)。許多基于基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用與固定基站通信的移動(dòng)單元或
主機(jī)，該固定基站被耦合到有線網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)移動(dòng)單元通過(guò)無(wú)線鏈路與基
站通信時(shí)，其可以在地理上進(jìn)行移動(dòng)。當(dāng)移動(dòng)單元移出一個(gè)基站的范
圍之外時(shí)，它可以連接或"切換"到新的基站，并且通過(guò)新的基站開 始與有線網(wǎng)絡(luò)的通信。
與諸如蜂窩式網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之類的基于基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相 比，自組織網(wǎng)絡(luò)(ad hoc network)是自形成網(wǎng)絡(luò)，其可以在沒有任何 固定基礎(chǔ)設(shè)施的情況下操作，并且在一些情況下自組織網(wǎng)絡(luò)完全由移 動(dòng)節(jié)點(diǎn)形成。自組織網(wǎng)絡(luò)一般包括多個(gè)在地理上分布的、可能會(huì)移動(dòng) 的單元，有時(shí)被稱為"節(jié)點(diǎn)"，其借助一個(gè)或多個(gè)鏈路(例如，無(wú)線 電頻率通信信道)彼此無(wú)線連接。所述節(jié)點(diǎn)可以在沒有基于基礎(chǔ)設(shè)施 的網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)的支持的情況下通過(guò)無(wú)線介質(zhì)彼此通信。隨著現(xiàn)有 的節(jié)點(diǎn)在自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)移動(dòng)、新的節(jié)點(diǎn)加入或進(jìn)入自組織網(wǎng)絡(luò)，或者網(wǎng)絡(luò)，這些節(jié)點(diǎn)之間的鏈路或連接可以 依照任意的方式動(dòng)態(tài)地改變。因?yàn)樽越M織網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇赡軙?huì)顯著地發(fā) 生改變，所以需要一種可以允許自組織網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)地適應(yīng)這些改變的技 術(shù)。由于缺乏中央控制器，所以許多網(wǎng)絡(luò)控制功能可以分布在節(jié)點(diǎn)之 間，以致節(jié)點(diǎn)可以響應(yīng)于拓?fù)涓淖儊?lái)進(jìn)行自組織織和重新配置。
節(jié)點(diǎn)的一個(gè)特性是每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以經(jīng)過(guò)短距離直接與單"跳"以外 的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。這樣的節(jié)點(diǎn)有時(shí)被稱為"鄰節(jié)點(diǎn)"。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)向 目的節(jié)點(diǎn)發(fā)射分組并且所述節(jié)點(diǎn)被一個(gè)以上的跳分隔時(shí)(例如，兩個(gè) 節(jié)點(diǎn)之間的距離超過(guò)所述節(jié)點(diǎn)的無(wú)線電傳輸范圍，或者在所述節(jié)點(diǎn)之 間存在物理障礙)，可以經(jīng)由中間節(jié)點(diǎn)來(lái)中繼分組("多跳")直到 分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。在這種情況下，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)沿著路線把分組(例 如，數(shù)據(jù)和控制信息)路由到下一節(jié)點(diǎn)，直到分組到達(dá)它們的最終目 的地。為了把分組中繼到下一節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)維護(hù)通過(guò)與鄰節(jié)點(diǎn) 的會(huì)話所收集的路由信息。還可以在網(wǎng)絡(luò)中定期地廣播路由信息以反 映當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。作為選擇，為了減少用于維護(hù)準(zhǔn)確的路由信息而 發(fā)射的信息量，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以僅在其需要時(shí)才交換路由信息。依照被
稱為網(wǎng)狀可擴(kuò)展路由(Mesh Scalable Routing MSR)的方法，節(jié)點(diǎn)定期 地發(fā)送HELLO消息(例如，每秒一次)，所述HELLO消息包含路由 信息和與到網(wǎng)關(guān)的路線相關(guān)聯(lián)的量度。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用從HELLO消息中 所提取的信息來(lái)判定用于執(zhí)行切換的最高效的方式。


附圖用于進(jìn)一步圖示各個(gè)實(shí)施例并且解釋根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)原理 和優(yōu)點(diǎn)，其中貫穿各個(gè)視圖，同樣的附圖標(biāo)記指代相同的或功能上類 似的元素，并且附圖連同下面的詳細(xì)描述一起結(jié)合到說(shuō)明書中，并且 構(gòu)成所述說(shuō)明書的一部分。
圖1是使用依照本發(fā)明至少一些實(shí)施例的系統(tǒng)和方法的示例性通 信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是用于圖示依照本發(fā)明至少一些實(shí)施例的、在圖1中所示出
的通信網(wǎng)絡(luò)中所使用的示例性通信設(shè)備的框圖。
圖3圖示了依照本發(fā)明至少一些實(shí)施例的、在每個(gè)可路由設(shè)備上
維護(hù)的示例性代理表和路由表。
圖4圖示了依照本發(fā)明至少一些實(shí)施例的示例性RREQ分組格式。 圖5圖示了依照本發(fā)明至少一些實(shí)施例的示例性RREP分組格式。 圖6圖示了依照本發(fā)明至少一些實(shí)施例的示例性網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)DATA
分組格式。
圖7圖示了依照本發(fā)明至少一些實(shí)施例的到入口的示例性代理捆 綁更新過(guò)程。
技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只是為簡(jiǎn)單和清楚起見而圖示了附圖中的元 素并且不必按比例繪制。例如，可能相對(duì)于其它元素而放大了圖中的 某些元素的尺寸，以幫助改善對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)描述依照本發(fā)明的實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)注意到，所述實(shí)施例 主要在于與介質(zhì)訪問控制(MAC)層多跳分組轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)的方法步驟和 裝置部件的組合。據(jù)此，在附圖中已經(jīng)用常規(guī)符號(hào)表示了裝置部件和 方法步驟，只示出了那些與理解本發(fā)明的實(shí)施例有關(guān)的具體細(xì)節(jié)，以 免用對(duì)受益于這里描述的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯的細(xì)節(jié)而模 糊了本公開。
在此文檔中，諸如第一和第二、頂部和底部等關(guān)系術(shù)語(yǔ)可以僅僅 用于區(qū)分一個(gè)實(shí)體或動(dòng)作與另一實(shí)體或動(dòng)作，而不必要求或意味著在 這些實(shí)體或動(dòng)作之間實(shí)際上就是這種關(guān)系或次序。術(shù)語(yǔ)"包括"、"包 括著"或其任何其它變化意在覆蓋非排他性的包括，使得包括元件列 表的過(guò)程、方法、物品或裝置并不只包括那些元素，而且還可以包括 沒有明確列出的其它元素或這種過(guò)程、方法、物品或裝置所固有的元 素。在沒有更多約束的情況下，在"包括...一種"之后的元素并不排除
在包括該元素的過(guò)程、方法、物品或裝置中還另外存在附加的相同元 素。
應(yīng)當(dāng)理解，這里所描述的本發(fā)明實(shí)施例可以由一個(gè)或多個(gè)常規(guī)處 理器和唯一存儲(chǔ)的程序指令組成，所述程序指令控制一個(gè)或多個(gè)處理
器結(jié)合某些無(wú)處理器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這里所描述的MAC層多跳分組轉(zhuǎn)發(fā) 的一些、大部分或全部功能。無(wú)處理器電路可以包括但不局限于無(wú)線 電接收機(jī)、無(wú)線電發(fā)射機(jī)、信號(hào)驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘電路、電源電路和用戶 輸入設(shè)備。因而，這些功能可以被解釋為用于執(zhí)行MAC層多跳分組轉(zhuǎn) 發(fā)的方法步驟。作為選擇， 一些或所有功能可以由沒有存儲(chǔ)程序指令 的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，或?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)中，其中 每個(gè)功能或特定功能的一些組合被實(shí)現(xiàn)為定制邏輯。當(dāng)然，可以使用 兩種方法的組合。從而，這里已經(jīng)描述了用于這些功能的方法和裝置。 此外，預(yù)期到，當(dāng)受這里所公開的概念和原理的指導(dǎo)時(shí)，盡管可能需 要大量努力以及存在由例如可用時(shí)間、當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)考慮所引起的 許多設(shè)計(jì)選擇，但一個(gè)普通技術(shù)人員能夠容易地以最小的實(shí)驗(yàn)來(lái)產(chǎn)生 這種軟件指令和程序以及IC。
本發(fā)明提供了一種用于在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組的系統(tǒng)和方 法。作為示例性的實(shí)現(xiàn)方式，這里所描述的方法可以利用在IEEE 802.11 數(shù)據(jù)幀類型中可用的四個(gè)地址字段來(lái)在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。該 方法考慮有基礎(chǔ)設(shè)施(具有入口)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施(沒有入口)網(wǎng) 絡(luò)二者，并且為它們提供統(tǒng)一的解決方案。還可以在網(wǎng)狀可擴(kuò)展路由 (MSR)上構(gòu)建所提供的方法，網(wǎng)狀可擴(kuò)展路由使用六個(gè)地址來(lái)在多 跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。
圖1圖示了使用本發(fā)明至少一些實(shí)施例的示例性通信網(wǎng)絡(luò)100的 結(jié)構(gòu)圖。為了圖示目的，通信網(wǎng)絡(luò)100包括自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。例 如，自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可以是具有網(wǎng)狀體系結(jié)構(gòu)(MEA)的網(wǎng)絡(luò)或 802.11網(wǎng)絡(luò)(即802.11a、 802.1 lb或802.1 lg)。那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依照本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)100可以進(jìn)一步包括任何分組
化的通信網(wǎng)絡(luò)。例如，通信網(wǎng)絡(luò)100可以進(jìn)一步利用諸如TDMA (時(shí) 分多址)、GPRS (通用分組無(wú)線電服務(wù))和EGPRS (增強(qiáng)GPRS)之
類的分組數(shù)據(jù)協(xié)議。
如圖1中所示，通信網(wǎng)絡(luò)100包括多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)102-1到102-n(通 常被稱為節(jié)點(diǎn)102或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)102或移動(dòng)通信設(shè)備102)，并且可以但 并不是必須包括具有多個(gè)智能接入點(diǎn)(IAP) 106-1、 106-2、…106-n(通 常被稱為節(jié)點(diǎn)106或接入點(diǎn)106)的固定網(wǎng)絡(luò)104，所述智能接入點(diǎn)用 于向節(jié)點(diǎn)102提供對(duì)固定網(wǎng)絡(luò)104的訪問。固定網(wǎng)絡(luò)104例如可以包 括核心本地接入網(wǎng)(LAN)和多個(gè)服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)路由器，以向網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)提供對(duì)諸如其它自組織網(wǎng)絡(luò)、公用交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)和因特網(wǎng) 之類的其它網(wǎng)絡(luò)的訪問。通信網(wǎng)絡(luò)100進(jìn)一步可以包括多個(gè)固定路由 器107-1到107-n (通常被稱作為節(jié)點(diǎn)107或固定路由器107或固定通 信設(shè)備107)，用于在其它節(jié)點(diǎn)102、 106或107之間路由數(shù)據(jù)分組。 應(yīng)當(dāng)注意，為了便于討論，上述節(jié)點(diǎn)可以被共同稱為"節(jié)點(diǎn)102、 106 和107"，或者被簡(jiǎn)單稱為"節(jié)點(diǎn)"，或者替換地被稱為"通信設(shè)備"。
一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，節(jié)點(diǎn)102、 106和107能夠彼此間 直接通信，或經(jīng)由作為用于在節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送分組的一個(gè)或多個(gè)路由器 操作的一個(gè)或多個(gè)其它節(jié)點(diǎn)102、 106或107進(jìn)行通信。如圖1中所示， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)使用與該節(jié)點(diǎn)和每個(gè)鄰節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的發(fā)射鏈路和接收鏈路來(lái) 與其它鄰節(jié)點(diǎn)通信。例如，如所示出的，節(jié)點(diǎn)102-N使用發(fā)射鏈路110-A 和接收鏈路120-A與節(jié)點(diǎn)107-N通信、使用發(fā)射鏈路110-B和接收鏈 路120-B與節(jié)點(diǎn)106-N通信，并且使用發(fā)射鏈路110-C和接收鏈路120-C 與節(jié)點(diǎn)102-7通信。
圖2是依照本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)200的一個(gè)實(shí)施例的電子框圖。例如， 節(jié)點(diǎn)200可以例示圖1的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)102、 106和107。如所圖示， 節(jié)點(diǎn)200包括天線205、收發(fā)信機(jī)(或調(diào)制解調(diào)器)210、處理器215
和存儲(chǔ)器220。
天線205攔截從通信網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)102、 106、 107 所發(fā)射的信號(hào)，并且把信號(hào)發(fā)射到通信網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn) 102、 106、 107。天線205被耦合到收發(fā)信機(jī)210，收發(fā)信機(jī)210使用 常規(guī)的解調(diào)技術(shù)在處理器215的控制下從節(jié)點(diǎn)200接收和向其發(fā)射通 信信號(hào)，諸如經(jīng)分組的信號(hào)。經(jīng)分組的數(shù)據(jù)信號(hào)例如可以包括語(yǔ)音、 數(shù)據(jù)或多媒體信息，以及經(jīng)分組的控制信號(hào)，包括節(jié)點(diǎn)更新信息。當(dāng) 收發(fā)信機(jī)210接收來(lái)自處理器215的命令時(shí)，收發(fā)信機(jī)210經(jīng)由天線 205向通信網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備發(fā)送信號(hào)。在替換實(shí)施例(未 示出)中，節(jié)點(diǎn)200包括用于從通信網(wǎng)絡(luò)100接收信號(hào)的接收天線和 接收機(jī)，以及用于向通信網(wǎng)絡(luò)100發(fā)射信號(hào)的發(fā)射天線和發(fā)射機(jī)。一 個(gè)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于節(jié)點(diǎn)200來(lái)說(shuō)，可以使用相同 的或可替換類型的其它類似的電子框圖。
收發(fā)信機(jī)210被耦合到處理器215，處理器215利用常規(guī)的信號(hào)處 理技術(shù)來(lái)處理接收到的消息。 一個(gè)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可 以根據(jù)需要使用附加處理器來(lái)應(yīng)付處理器215的處理需求。
IEEE 802.11s推薦[802.11s要求]使用IEEE 802.11 MAC DATA報(bào)
頭來(lái)在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。因此多跳分組轉(zhuǎn)發(fā)完成在MAC層本 身中，并且對(duì)較高層來(lái)說(shuō)是透明的，所述較高層把802.11s網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)視 為單個(gè)的局域網(wǎng)(LAN)段。沒有轉(zhuǎn)發(fā)能力或不可路由的設(shè)備(例如 802.11站(STA))由可路由的設(shè)備(例如能夠路由的接入點(diǎn)(AP)) 來(lái)代理。典型情況下，可路由設(shè)備代表STA承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)分組。這使得不 必在終端站維護(hù)/運(yùn)行任何路由協(xié)議并且提供了對(duì)IEEE 802.11的向后 兼容。例如，當(dāng)節(jié)點(diǎn)200是可路由設(shè)備時(shí)，節(jié)點(diǎn)200可以包括圖2中 所圖示的分組轉(zhuǎn)發(fā)管理器230，用于代表網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)的不可路由站來(lái)轉(zhuǎn) 發(fā)分組。
依照本發(fā)明，處理器215包括分組轉(zhuǎn)發(fā)管理器230，用于管理通信 網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)的分組轉(zhuǎn)發(fā)。那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，分組轉(zhuǎn) 發(fā)管理器230可以在制造期間被硬編碼或編程到節(jié)點(diǎn)200中、可以在 客戶預(yù)訂時(shí)借助空中(over-the-air)來(lái)編程，或者可以是可下載的應(yīng)用。 應(yīng)當(dāng)理解，可以利用其它編程方法來(lái)把分組轉(zhuǎn)發(fā)管理器230編程到節(jié) 點(diǎn)200中。 一個(gè)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，分組轉(zhuǎn)發(fā)管理 器230可以是節(jié)點(diǎn)200內(nèi)的硬件電路。依照本發(fā)明，如所圖示，分組 轉(zhuǎn)發(fā)管理器230可以包含在處理器215內(nèi)，或者替換地可以是操作地 耦合到處理器215的單個(gè)塊(未示出)。
為了執(zhí)行節(jié)點(diǎn)200的必要功能，處理器215和/或分組轉(zhuǎn)發(fā)管理器 230均耦合到存儲(chǔ)器220，存儲(chǔ)器220優(yōu)選地包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM) 和閃速存儲(chǔ)器。依照本發(fā)明，存儲(chǔ)器220包括用于存儲(chǔ)代理表235和 路由表240的存儲(chǔ)位置。
那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，存儲(chǔ)器220可以被集成在節(jié) 點(diǎn)200內(nèi)，或者作為選擇可以至少部分地包含在諸如存儲(chǔ)貯存設(shè)備之 類的外部?jī)?chǔ)存器內(nèi)。存儲(chǔ)貯存設(shè)備例如可以是用戶標(biāo)識(shí)模塊(SIM)卡。 SIM卡是一般包括微處理器單元和存儲(chǔ)器的電子器件，適于封裝在小 型軟質(zhì)塑料卡內(nèi)。SIM卡另外包括用于與節(jié)點(diǎn)200通信的某種形式的 接口。
IEEE 802.11 MAC DATA報(bào)頭具有四個(gè)地址字段。這些字段中的 兩個(gè)用來(lái)標(biāo)識(shí)緊接的下一跳以及目前正在轉(zhuǎn)發(fā)分組的節(jié)點(diǎn)。其余兩個(gè) 地址可以用來(lái)標(biāo)識(shí)DATA分組的始發(fā)源和最終目的地。在業(yè)務(wù)的源和 目的地二者都是可路由設(shè)備的情況下，四個(gè)地址足以轉(zhuǎn)發(fā)任何直接的 業(yè)務(wù)。然而，如果目的地是不可路由設(shè)備，那么特別需要注意路由協(xié) 議設(shè)計(jì)本身，以使得中間節(jié)點(diǎn)在接收分組之后知道向哪個(gè)可路由設(shè)備 轉(zhuǎn)發(fā)分組。通常使用在每個(gè)可路由設(shè)備處的代理表來(lái)完成這點(diǎn)。在目
的地是不可路由設(shè)備的情況下，中間節(jié)點(diǎn)在接收分組之后使用它們的 代理表來(lái)識(shí)別對(duì)應(yīng)的代理的可路由設(shè)備，并且使用路由表來(lái)識(shí)別緊接
的下一跳以便轉(zhuǎn)發(fā)DATA分組。這是使用IEEE 802.il MAC報(bào)頭來(lái)轉(zhuǎn) 發(fā)分組的一般機(jī)制。在圖3中圖示了在諸如節(jié)點(diǎn)200之類的每個(gè)路由 設(shè)備處所維護(hù)的代理表235和路由表240的典型布局。因此，在四地 址轉(zhuǎn)發(fā)方案中維護(hù)代理表235是一個(gè)重要的任務(wù)。本發(fā)明假定基于四 地址的MAC層分組轉(zhuǎn)發(fā)使用代理表。
像自組織按需距離向量(AODV)的協(xié)議被設(shè)計(jì)成在多跳無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。然而，這些協(xié)議被設(shè)計(jì)成用于網(wǎng)際協(xié)議(IP)層，并且 沒有考慮MAC層的地址限制。MAC層分組轉(zhuǎn)發(fā)的一個(gè)例子是網(wǎng)狀可 擴(kuò)展路由(MSR)，其使用6個(gè)地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組。此方法通常被稱為 MSR6。本發(fā)明在MSR6之上構(gòu)建并且使用相同的基本原理。這里本發(fā) 明被稱為MSR4。本發(fā)明解決了只有四地址解決方案才會(huì)有的問題。
MSR4描述
在MSR4中，如圖2和3所示，每個(gè)可路由設(shè)備維護(hù)兩個(gè)表。除 路由表240之外，還維護(hù)代理表235來(lái)標(biāo)識(shí)不可路由設(shè)備及其對(duì)應(yīng)的 AP (可路由設(shè)備)。還可以組合這些表來(lái)創(chuàng)建單個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)表。在下面描 述中，首先描述了自組織模式(沒有入口)中的MSR4操作，之后描 述在存在入口的情況下的MSR4。
自組織模式中的MSR4操作 RREQ產(chǎn)生
當(dāng)可路由設(shè)備接收去往未知目的地的分組，并且該分組由其本身 或由其本身所代理的一些不可路由設(shè)備發(fā)起時(shí)，可路由設(shè)備產(chǎn)生路由 請(qǐng)求(RREQ)分組。在圖4中示出了依照本發(fā)明的RREQ分組400的 典型格式。本發(fā)明的RREQ分組格式(即MSR4)包括附加的始發(fā)設(shè) 備字段405以及源字段410。 RREQ分組400的源字段410被設(shè)置為發(fā) 起RREQ400的可路由設(shè)備的地址。當(dāng)業(yè)務(wù)由可路由設(shè)備自己產(chǎn)生時(shí)，
始發(fā)設(shè)備字段405包括被設(shè)置為該可路由設(shè)備地址的地址。替換地， 在業(yè)務(wù)是由目前可路由設(shè)備所代理的不可路由設(shè)備產(chǎn)生的情況下，始
發(fā)設(shè)備字段405可以包括被設(shè)置為不可路由設(shè)備地址的地址。
RREQ分組400的最終終止設(shè)備字段415包括被設(shè)置為業(yè)務(wù)目的 地地址的地址，其可以是可路由設(shè)備或不可路由設(shè)備的地址。
可以利用被設(shè)置為真或假的"只是目的地(Destination Only)" 比特來(lái)產(chǎn)生RREQ分組。在RREQ 400的源知道終止設(shè)備是可路由的 情況下，它可以發(fā)送具有"只是目的地"比特為真或假的RREQ分組 400。然而，如果RREQ 400的源不知道終止設(shè)備的類型，那么它把"只 是目的地"比特設(shè)置為真。這避免了由于舊的代理?xiàng)l目而從中間節(jié)點(diǎn) 發(fā)送RREP。
RREQ分組的轉(zhuǎn)發(fā)-
在接收到RREQ分組400之后，中間節(jié)點(diǎn)更新/創(chuàng)建針對(duì)RREQ 400 的源字段410的反向條目。另外，它們比較RREQ分組400的始發(fā)設(shè) 備字段405和源字段410。在始發(fā)設(shè)備字段405的地址不同于源字段 410的地址的情況下，節(jié)點(diǎn)把始發(fā)設(shè)備的代理?xiàng)l目更新為源的代理?xiàng)l 目。然后節(jié)點(diǎn)査閱其代理表235以及其路由表240，以便査看它是否為 RREQ分組400的目的地或者所述目的地目前是否由其自身來(lái)代理。如 果兩個(gè)條件中任何一個(gè)為真，那么節(jié)點(diǎn)就產(chǎn)生路由應(yīng)答(RREP)分組 并且把該分組發(fā)送到源。否則，節(jié)點(diǎn)使用與MSR6中相同的機(jī)制來(lái)轉(zhuǎn) 發(fā)RREQ分組。應(yīng)當(dāng)理解，可以在如圖2中所圖示的節(jié)點(diǎn)200的分組 轉(zhuǎn)發(fā)管理器230內(nèi)執(zhí)行以上操作。
RREP產(chǎn)生
在圖5中示出了 RREP分組500的典型格式。MSR4中的RREP 分組500的格式包括終止設(shè)備字段505以及目的地字段510。 RREP分 組500的目的地字段510被設(shè)置為用于產(chǎn)生RREP 500的可路由設(shè)備的
地址。當(dāng)業(yè)務(wù)是去往可路由設(shè)備本身時(shí)，終止設(shè)備字段505的地址可 以被設(shè)置為可路由設(shè)備的地址。替換地，當(dāng)業(yè)務(wù)是去往目前由可路由
設(shè)備本身所代理的不可路由設(shè)備時(shí)，終止設(shè)備字段505的地址可以被
設(shè)置為不可路由設(shè)備的地址。
在接收到RREP分組500之后，中間節(jié)點(diǎn)更新/創(chuàng)建針對(duì)RREP 500 的目的地字段510的反向條目。另外，它們比較RREP分組500的終 止設(shè)備字段505和目的地字段510。當(dāng)終止設(shè)備字段505的地址不同于 目的地字段510的地址時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)把終止設(shè)備的代理?xiàng)l目更新為目 的地的代理?xiàng)l目。然后中間節(jié)點(diǎn)使用與AODV和MSR6中相同的機(jī)制 來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)RREP分組500。應(yīng)當(dāng)理解，可以在如圖2中所圖示的節(jié)點(diǎn)200 的分組轉(zhuǎn)發(fā)管理器230內(nèi)執(zhí)行以上操作。
網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)
通過(guò)利用在802.11 MAC報(bào)頭中可用的四個(gè)地址來(lái)完成MSR4中 的DATA轉(zhuǎn)發(fā)。在圖6中圖示了典型的MSR4分組600的格式。
對(duì)于直接業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，DATA分組600中的終止設(shè)備字段605可以 是可路由或不可路由設(shè)備。中間可路由設(shè)備在接收到DATA分組600 之后查閱其代理表235和路由表240 二者以便轉(zhuǎn)發(fā)DATA分組600。
網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的廣播分組轉(zhuǎn)發(fā)遵循以下三個(gè)步驟
1. 不可路由設(shè)備可以使用基本IEEE 802.11分組格式來(lái)向其接入 點(diǎn)(AP)轉(zhuǎn)發(fā)廣播(3地址轉(zhuǎn)發(fā))。
2. 沒有相關(guān)聯(lián)的不可路由設(shè)備的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)(MP)(自組織模式 中的非AP的MP)可以使用802.11s網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組格式來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)廣 播業(yè)務(wù)(3地址轉(zhuǎn)發(fā))。這里ToDS和FromDS比特二者都被設(shè)置為0。 當(dāng)MP在基礎(chǔ)設(shè)施模式下操作并且目前沒有相關(guān)聯(lián)的不可路由設(shè)備時(shí)， MP還可以使用具有802.11s網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組格式的4地址轉(zhuǎn)發(fā)。
3. 具有相關(guān)聯(lián)的不可路由設(shè)備的MAP使用4個(gè)地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)廣播
分組。ToDS和FromDS比特被設(shè)置為0禾卩1。 IEEE 802.11的第四地址 被設(shè)置為基本服務(wù)集標(biāo)識(shí)符(BSSID)本身。MP在接收到廣播分組之 后，忽略ToDS和FromDS比特，并且檢查MAC報(bào)頭的地址2是否與 地址4相同。如果它們是相同的，那么MP接受該廣播并且按照類似的 機(jī)制來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組。當(dāng)它們不同時(shí)，只是對(duì)BSS進(jìn)行廣播。
因此，當(dāng)MP沒有相關(guān)聯(lián)的不可路由設(shè)備時(shí)，廣播分組遵循網(wǎng)狀 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組格式。否則廣播分組遵循基本IEEE 802.11分組格式。
RERR產(chǎn)生
MSR4中的RERR產(chǎn)生過(guò)程遵循與MSR6和AODV中相同的機(jī)制， 對(duì)于未知目的地和鏈路故障產(chǎn)生路由錯(cuò)誤。
切換
當(dāng)不可路由設(shè)備從一個(gè)可路由設(shè)備切換到另一個(gè)可路由設(shè)備時(shí)， 新的可路由設(shè)備發(fā)送兩個(gè)跳的代理更新以便使相鄰路由設(shè)備中的路由 條目無(wú)效。在切換期間，如果先前的可路由設(shè)備接收了相同的不可路 由設(shè)備的新分組，那么它按照這里先前所描述的機(jī)制來(lái)向源產(chǎn)生 RERR。
基礎(chǔ)設(shè)施模式中的MSR4操作(其中存在入口) 基礎(chǔ)設(shè)施模式MSR4構(gòu)建在如這里先前所描述的自組織模式操作 之上并且與MSR6類似地工作。在此部分中，我們略述MSR4的特征。
綁定更新
在啟動(dòng)期間以及在切換期間，每個(gè)可路由設(shè)備向其相關(guān)聯(lián)的入口 發(fā)送綁定更新消息，概述目前由其本身代理的不可路由設(shè)備的列表。 在MSR4中，向入口轉(zhuǎn)發(fā)這種綁定更新的中間可路由設(shè)備還學(xué)習(xí)并更 新其本地代理表中的代理信息。
在圖7中圖示了借助綁定更新消息進(jìn)行代理更新的機(jī)制。如圖7
所示，在初始化階段期間，STA 700首先通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11過(guò) 程來(lái)與MAP3 705相關(guān)聯(lián)。 一旦關(guān)聯(lián)，MAP3 705就代表STA 700向入 口 (MPP) 710發(fā)起綁定更新過(guò)程。為了完成這點(diǎn)，它代表STA 700 向網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)入口 710發(fā)送綁定更新消息。MAPI 715在接收到綁定更新 消息之后關(guān)于STA 700修改其所擁有的代理表并且向網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)入口 710轉(zhuǎn)發(fā)該代理表。由此MAPI 715學(xué)習(xí)得知STA 700正由MAP3 705 代理。以類似方式，MPP可以利用STA 700的新/更新的條目來(lái)更新其 代理表，其中擁有者被設(shè)置為MAP3 705。然后MPP創(chuàng)建綁定應(yīng)答消 息，該綁定應(yīng)答消息被發(fā)送到MAP3 705。 一旦MAP3 705接收到關(guān)于 STA 700的綁定確認(rèn)，就建立用于STA 700的代理路由。在STA 700 切換期間使用類似的機(jī)制。
可選地，中間節(jié)點(diǎn)可以不根據(jù)綁定更新來(lái)更新它們的代理?xiàng)l目。 作為替代，按要求更新代理?xiàng)l目。例如，狀態(tài)請(qǐng)求(SREQ)分組遵循 包括"始發(fā)設(shè)備"的RREQ分組的類似機(jī)制，并且中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)SREQ 來(lái)更新它們的代理?xiàng)l目。
狀態(tài)請(qǐng)求
除SREQ請(qǐng)求的目的地之外，包括始發(fā)設(shè)備的地址。 狀態(tài)應(yīng)答
IAP在其SREP中包括始發(fā)設(shè)備和目的地二者。在目的地與相同的 IAP相關(guān)聯(lián)情況下，發(fā)起狀態(tài)請(qǐng)求的路由設(shè)備使用此信息來(lái)創(chuàng)建用于目 的地的RREQ分組。
維護(hù)序列號(hào)
當(dāng)站獲得廣播分組時(shí)，它像正常那樣處理所述分組，并且忽略序 列號(hào)(與802.11標(biāo)準(zhǔn)相同)。
當(dāng)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獲得廣播分組時(shí)，如果它把DA (RA)檢測(cè)為廣 播分組，那么它會(huì)不同于處理其它無(wú)線分布式系統(tǒng)(WDS)格式分組 來(lái)處理所述分組。它仍然把地址2解釋為TA地址，但是跳過(guò)地址3， 并且把地址4解釋為原始的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)，并且使此地址與序列號(hào) (其為在源網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中維護(hù)的組型(group cast)序列號(hào))配對(duì)， 以便消除復(fù)制的廣播分組。當(dāng)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)設(shè)備重新廣播分組時(shí)，它把廣 播地址放入地址1的字段中，把其自己的地址放入地址2的字段中， 復(fù)制所接收分組中的地址3的字段、序列號(hào)字段和地址4的字段，以 相應(yīng)地重播分組的地址3的字段、序列號(hào)字段和地址4的字段。
在上述說(shuō)明書中，已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例。然而， 一個(gè) 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離以下權(quán)利要求所闡明的本發(fā) 明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改和變化。據(jù)此，說(shuō)明書和附圖應(yīng) 當(dāng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而并非是限制性的，并且所有這種修改旨在包括 在本發(fā)明的范圍內(nèi)。益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案和可能導(dǎo)致任何益 處、優(yōu)點(diǎn)或解決方案出現(xiàn)或變得更加明確的任何一個(gè)或多個(gè)元素不應(yīng) 當(dāng)被解釋為任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵性、必需的或基本的特征或元 素。本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求以及所發(fā)布的那些權(quán)利要求的所有等效 物來(lái)限定，所附權(quán)利要求包括本申請(qǐng)待決期間所作出的任何修正。
權(quán)利要求
1.一種用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法，所述方法包括在第一可路由設(shè)備處接收去往目的地的分組；確定在所述第一可路由設(shè)備內(nèi)沒有存儲(chǔ)關(guān)于所述目的地或所述目的地的代理的有效路由信息；并且產(chǎn)生路由請(qǐng)求分組，該路由請(qǐng)求分組包括包括始發(fā)設(shè)備地址的始發(fā)設(shè)備字段，其中所述始發(fā)設(shè)備最初產(chǎn)生所述分組；和源字段，其中所述源字段包括產(chǎn)生所述路由請(qǐng)求分組的所述第一可路由設(shè)備的地址。
2. 如權(quán)利要求l所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 其中所述始發(fā)設(shè)備是可路由設(shè)備。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 其中所述路由請(qǐng)求分組是去往未知目的地的。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 其中所述始發(fā)設(shè)備包括所述第一可路由設(shè)備。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 其中所述始發(fā)設(shè)備包括由所述第一可路由設(shè)備代理的不可路由設(shè)備。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 所述方法包括在目的地可路由設(shè)備處 接收所述路由請(qǐng)求分組；并且當(dāng)所述目的地可路由設(shè)備包括從下述組中所選擇的設(shè)備之一時(shí)產(chǎn)生路由應(yīng)答分組，所述組包括所述路由請(qǐng)求的終止設(shè)備和所述終止設(shè) 備的代理，其中所述路由應(yīng)答分組進(jìn)一步包括終止設(shè)備字段，其中所述終止設(shè)備字段包括終止設(shè)備的地址，其 中所述終止設(shè)備是所述路由請(qǐng)求分組所去往的設(shè)備；和目的地字段，其中所述目的地字段包括所述目的地可路由設(shè)備的地址。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 其中所述終止設(shè)備是可路由設(shè)備。
8. 如權(quán)利要求6所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 其中所述終止設(shè)備是不可路由設(shè)備。
9. 如權(quán)利要求6所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 進(jìn)一步包括在中間節(jié)點(diǎn)處接收所述路由應(yīng)答；創(chuàng)建針對(duì)所述目的地字段的反向條目；比較所述路由應(yīng)答的所述終止設(shè)備字段和所述目的地字段；并且當(dāng)所述終止設(shè)備字段地址不同于所述目的地字段地址時(shí)，將 代理表內(nèi)的關(guān)于所述終止設(shè)備的代理?xiàng)l目更新為所述目的地地址。
10. 如權(quán)利要求1所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 其中所述路由請(qǐng)求分組進(jìn)一步包括"只是目的地"比特，并且此外， 其中當(dāng)所述第一可路由設(shè)備不知道終止設(shè)備的類型時(shí)，所述"只是目 的地"比特被設(shè)置為真。
11. 如權(quán)利要求1所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法， 進(jìn)一步包括在中間節(jié)點(diǎn)處 接收所述路由請(qǐng)求分組。
12. 如權(quán)利要求11所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方 法，進(jìn)一步包括在所述中間節(jié)點(diǎn)處創(chuàng)建針對(duì)所述路由請(qǐng)求分組的源字段的反向條目。
13. 如權(quán)利要求11所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方 法，進(jìn)一步包括在所述中間節(jié)點(diǎn)處比較所述路由請(qǐng)求分組的所述始發(fā)設(shè)備字段和所述源字段；并且 當(dāng)所述始發(fā)設(shè)備字段不同于所述源字段時(shí)，把所述始發(fā)設(shè)備的代 理?xiàng)l目更新為所述源字段內(nèi)的地址。
14. 如權(quán)利要求11所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方 法，進(jìn)一步包括在所述中間節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生對(duì)所述第一可路由設(shè)備的路由應(yīng)答，其中所述路由應(yīng)答包括 目的地字段，其中所述目的地字段包括所述中間節(jié)點(diǎn)的地址；和 終止設(shè)備字段，其中所述終止設(shè)備字段包括所述分組的目的地設(shè) 備的目的地地址，其中所述目的地設(shè)備是可路由設(shè)備。
15. 如權(quán)利要求11所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方 法，進(jìn)一步包括在所述中間節(jié)點(diǎn)處在所述中間節(jié)點(diǎn)的本地代理表中搜索所接收分組的終止設(shè)備地址；識(shí)別代理所述終止設(shè)備的所述目的地可路由設(shè)備；并且通過(guò)使用所述中間節(jié)點(diǎn)的路由表，朝向所述目的地設(shè)備把所述分 組轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳。
16. —種用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方法，所述方法包括 在第一可路由設(shè)備處接收分組；并且向智能接入點(diǎn)(IAP)產(chǎn)生狀態(tài)請(qǐng)求分組，其中所述第一可路由設(shè) 備目前與所述IAP相關(guān)聯(lián)，所述狀態(tài)請(qǐng)求分組包括包括始發(fā)設(shè)備地址的始發(fā)設(shè)備字段，其中所述始發(fā)設(shè)備最初產(chǎn)生 所述數(shù)據(jù)分組；終止設(shè)備字段，其中所述終止設(shè)備字段包括狀態(tài)被請(qǐng)求的終止設(shè) 備的地址；所述第一可路由設(shè)備的地址；和 所述IAP的地址。
17. 如權(quán)利要求16所述的用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的方 法，所述方法進(jìn)一步包括在所述IAP處 接收所述狀態(tài)請(qǐng)求分組；檢查關(guān)聯(lián)表，以確定所述終止設(shè)備目前是否與所述IAP相關(guān)聯(lián)；并且利用所述終止設(shè)備的狀態(tài)，向進(jìn)行所述狀態(tài)請(qǐng)求的所述第一可路 由設(shè)備產(chǎn)生狀態(tài)應(yīng)答，其中所述狀態(tài)應(yīng)答包括包括始發(fā)設(shè)備地址的始發(fā)設(shè)備字段，其中從所述狀態(tài)請(qǐng)求分組復(fù) 制所述始發(fā)設(shè)備的地址；終止設(shè)備字段，包括狀態(tài)請(qǐng)求被發(fā)送的終止設(shè)備的地址；和狀態(tài)比特，其中當(dāng)所述終止設(shè)備與所述IAP相關(guān)聯(lián)時(shí)，所述狀態(tài) 比特被設(shè)置為真，并且當(dāng)所述終止設(shè)備沒有與所述IAP相關(guān)聯(lián)時(shí)，所 述狀態(tài)比特被設(shè)置為假。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在多跳無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行多跳分組轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)和方法。該方法使用至少包括四個(gè)地址字段的數(shù)據(jù)幀格式來(lái)在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。該方法包括響應(yīng)于接收到去往未知目的地的分組而在可路由設(shè)備處產(chǎn)生路由請(qǐng)求分組。該路由請(qǐng)求分組包括始發(fā)設(shè)備字段，該始發(fā)設(shè)備字段包括始發(fā)設(shè)備的地址，其中該始發(fā)設(shè)備最初產(chǎn)生該分組；并且該路由請(qǐng)求分組還包括源字段，其中該源字段包括第一可路由設(shè)備的地址，該第一可路由設(shè)備產(chǎn)生路由請(qǐng)求分組。
文檔編號(hào)G01R31/08GK101375171SQ200780003215
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者凱特·J·戈?duì)柕仑惛? 塞布紐·佐爾盧·厄澤爾, 威廉·V·黑斯蒂, 曾蘇蓉, 查爾斯·R·巴克爾, 沙馬爾·拉馬錢德蘭, 潘卡伊·阿加爾瓦爾, 赫里希凱什·戈賽因, 鄭和云, 阿維那希·喬希 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司