專利名稱：移動自組網(wǎng)絡(luò)中的許可控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其涉及移動自組無線網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
在過去的十年中，無線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了增長的發(fā)展。一個發(fā)展最迅速的區(qū)域是移動自組網(wǎng)絡(luò)(mobile ad hoc networks)。從物理上來說，一個移動自組網(wǎng)絡(luò)包括共享一個公共無線電信道的多個地理上分散的、潛在的移動節(jié)點。與其他類型的網(wǎng)絡(luò)相比，例如蜂窩網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，移動自組網(wǎng)絡(luò)最突出的特征在于沒有任何固定的基礎(chǔ)設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)僅由移動節(jié)點組成，并且一個網(wǎng)絡(luò)是在節(jié)點彼此傳輸信號時在空中創(chuàng)建中。網(wǎng)絡(luò)不依賴于一個特定的節(jié)點，并且當(dāng)某些節(jié)點加入或其他節(jié)點離開網(wǎng)絡(luò)時進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。
在一個固定通信基礎(chǔ)設(shè)置不可靠或不可用的敵對的環(huán)境中，例如在戰(zhàn)場上或在被地震或颶風(fēng)侵襲的自然災(zāi)害區(qū)域中，一個自組網(wǎng)絡(luò)可被迅速部署，并且提供有限的但是很必要的通信。雖然軍事仍是這些網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展背后的一個主要的驅(qū)動力量，但是自組網(wǎng)絡(luò)正在民用或商業(yè)領(lǐng)域中迅速找到新的應(yīng)用。自組網(wǎng)絡(luò)使得人們能夠在不使用任何網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的情況下(除了僅通過打開其計算機(jī)或PDA而創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之外)，在工作場地或在教室中交換數(shù)據(jù)。
隨著無線通信越來越多地滲透到日常生活中，移動自組網(wǎng)絡(luò)的新應(yīng)用將繼續(xù)涌現(xiàn)，并成為通信結(jié)構(gòu)一個重要部分。移動自組網(wǎng)絡(luò)向設(shè)計者提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。由于缺乏固定基礎(chǔ)設(shè)置，當(dāng)節(jié)點移動、加入或離開網(wǎng)絡(luò)時，必須自行組織并且重新配置。所有節(jié)點本質(zhì)上都是相同的，并且網(wǎng)絡(luò)中沒有自然的分級或中央控制器。所有功能都必須在節(jié)點之間分布。節(jié)點通常是由電池供電的，具有有限的通信和計算能力。系統(tǒng)的帶寬通常是有限的。兩個節(jié)點之間的距離通常超過了無線電傳輸?shù)姆秶粋€傳輸在到達(dá)其目標(biāo)之前必須通過其他節(jié)點中繼。因此，一個網(wǎng)絡(luò)具有多跳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著節(jié)點移動而改變。
互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)的移動自組網(wǎng)絡(luò)(MANET)工作組已經(jīng)在積極評估和標(biāo)準(zhǔn)化路由協(xié)議，包括多點傳送協(xié)議。由于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著節(jié)點移動而任意改變，因此信息可能變得過時，并且不同節(jié)點對于網(wǎng)絡(luò)通常有不同的看法，這種看法的不同既是時間上的(信息可能在某些節(jié)點已過時，但是在其他節(jié)點還是最新的)，也是空間上的(一個節(jié)點可能只了解其附近的并且不遠(yuǎn)離其自身的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))。
一個路由協(xié)議需要適應(yīng)頻繁的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，以及缺少精確的信息。由于這些獨特的要求，這些網(wǎng)絡(luò)中的路由與其他網(wǎng)絡(luò)是非常不同的。收集整個網(wǎng)絡(luò)的新鮮信息通常是花費昂貴的并且是不實際的。許多路由協(xié)議是反應(yīng)式(應(yīng)需式on-demand)協(xié)議它們只在必要時并且只對需要路由到的目標(biāo)收集路由信息，并且不保持未用到的路由。通過這種方式，與隨時保持到所有目標(biāo)的最佳路由的主動式協(xié)議路由相比，路由開銷大大降低了。這對一個協(xié)議具有適應(yīng)性是很重要的。自組應(yīng)需式距離矢量路由(AODV)、動態(tài)源路由(DSR)、臨時排序路由算法(TORA)是MANET工作組提出的應(yīng)需式路由協(xié)議的代表。
其他各種路由協(xié)議的例子包括由Perkins的美國專利5412654號提出的目標(biāo)排序距離矢量(DSDV)路由，以及由Haas的美國專利6304556號提出的地域路由協(xié)議(ZRP)。ZRP是一種既使用了主動式也使用了反應(yīng)式方法的混合協(xié)議。
這些常規(guī)路由協(xié)議在選擇從源節(jié)點到目標(biāo)節(jié)點的一個路由時，使用了一種盡力而為(best effort)方法。通常，在這種盡力而為方法中，跳點的數(shù)目是一個主要標(biāo)準(zhǔn)。換句話說，具有最少跳點的路由被選為傳輸路由。
移動自組網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由正在引起興趣。為提供服務(wù)質(zhì)量，協(xié)議不僅需要找到一個路由，并且還需要保證沿該路由的資源。由于網(wǎng)絡(luò)的有限的共享的帶寬，以及缺乏能夠解決和控制這些有限的資源的中央控制器，節(jié)點必須彼此協(xié)商來管理QoS路由所要求的資源。這被頻繁的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化進(jìn)一步復(fù)雜化了。由于這些限制，Qos路由比盡力而為路由要求更高。
QoS路由方法的某些例子由Chenxi Zhu在2001年的題為“移動自組網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問控制和服務(wù)質(zhì)量路由”的出版物中提出，以及由M.Mirhakkak等人在2000年的MITRE公司的題為“移動自組網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)服務(wù)質(zhì)量”的出版物中提出。Zhu討論了在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化與介質(zhì)率相比較低的小型網(wǎng)絡(luò)中建立保證帶寬的Qos路由。Mirhakkak等人關(guān)注指定QoS值范圍的資源預(yù)定請求，同時網(wǎng)絡(luò)保證在所述范圍內(nèi)提供服務(wù)。
在每個節(jié)點處執(zhí)行許可控制以便將通信轉(zhuǎn)發(fā)到其他節(jié)點。通常，常規(guī)的許可控制協(xié)議提供關(guān)于路由和連通性的全部信息。換句話說，每個節(jié)點與其他節(jié)點共享所有的路由和連通性數(shù)據(jù)，以便大體來說選擇盡力而為路由。

發(fā)明內(nèi)容
由于前述背景，因此本發(fā)明的一個目的是在保持服務(wù)質(zhì)量的同時提供一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中的通信許可控制。
根據(jù)本發(fā)明的這一個和其他目的、特征和優(yōu)點，將提供一種用于控制一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中的通信許可的方法。該網(wǎng)絡(luò)包括多個無線移動節(jié)點和將多個節(jié)點連接起來的多條無線通信鏈接。該方法包括發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求，以便根據(jù)一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)通信路由，每個節(jié)點計算一個節(jié)點QoS標(biāo)簽值，以做出通信許可控制決定，所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值是至少一個節(jié)點特定QoS度量的函數(shù)，并且每個節(jié)點根據(jù)計算出的QoS標(biāo)簽值和QoS路由請求的QoS參數(shù)來確定是否響應(yīng)QoS路由請求而許可通信。
QoS參數(shù)可包括一個基于可用帶寬、錯誤率、端到端延時、端到端延時變動、跳點數(shù)目、期望的路徑持續(xù)時間以及優(yōu)先級中至少之一的請求，而節(jié)點特定QoS度量可包括可用功率、節(jié)點可用的帶寬、近期的錯誤率、近期的延時、一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點可用的帶寬和節(jié)點隊列大小中的一個或多個。此外，每個節(jié)點可計算與該節(jié)點相關(guān)的路由和連通性信息，并將路由和連通性信息以及QoS標(biāo)簽值發(fā)送到其他節(jié)點，用于通信路由選擇。
計算節(jié)點QoS標(biāo)簽值可包括查詢一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點關(guān)于至少一個QoS度量的信息，并且處理從其他節(jié)點接收到的QoS度量信息以及所述至少一個節(jié)點特定QoS度量，以計算節(jié)點QoS標(biāo)簽值。計算節(jié)點QoS標(biāo)簽值可進(jìn)一步包括驗證所述范圍內(nèi)的每個其他節(jié)點已經(jīng)答復(fù)了QoS度量信息。此外，本方法最好包括每個節(jié)點答復(fù)QoS路由請求，以指示節(jié)點是否能夠支持路由請求的QoS參數(shù)并且許可通信。答復(fù)QoS路由請求可包括當(dāng)節(jié)點不能支持路由請求的QoS參數(shù)時，根據(jù)節(jié)點QoS標(biāo)簽值指示節(jié)點能夠支持什么通信路由。
本發(fā)明的一個系統(tǒng)方面指向一個移動自組網(wǎng)絡(luò)，它包括多個移動節(jié)點，以及將多個移動節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接。每個移動節(jié)點包括一個通信設(shè)備，用于通過無線通信鏈接無線地并且單向或雙向地與多個節(jié)點中的其他節(jié)點通信，以及一個控制器，用于通過所述通信設(shè)備路由通信?？刂破靼ㄒ粋€路由發(fā)現(xiàn)單元，用于向其他節(jié)點發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求，以根據(jù)至少一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到一個目標(biāo)節(jié)點的路由，一個QoS標(biāo)簽計算單元，用于計算一個節(jié)點QoS標(biāo)簽值，以做出通信許可控制決定，其中節(jié)點QoS標(biāo)簽值是至少一個節(jié)點特定QoS度量的函數(shù)，以及一個通信許可控制器，用于根據(jù)計算出的QoS標(biāo)簽值和QoS路由請求的QoS參數(shù)確定是否響應(yīng)QoS路由請求而許可通信。


圖1-4是根據(jù)本發(fā)明的一個包括QoS路由的移動自組網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖5是描述根據(jù)本發(fā)明的一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中的QoS路由的方法步驟的流程圖。
圖6是描述根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點的一個路由器的示意圖。
圖7是描述圖6的路由器的控制器的細(xì)節(jié)的示意圖。
圖8-10是根據(jù)本發(fā)明的一個包括許可控制的移動自組網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖11是描述根據(jù)本發(fā)明的一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中的許可控制的方法步驟的流程圖。
圖12是描述根據(jù)本發(fā)明的一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中的管理通信許可控制的方法步驟的流程圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個包括通信跟蹤的移動自組網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖14是描述根據(jù)本發(fā)明的一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中的跟蹤通信的方法步驟的流程圖。
圖15-17是根據(jù)本發(fā)明的一個包括動態(tài)信道分配的移動自組網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖18是描述根據(jù)本發(fā)明的一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)信道分配的方法步驟的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將參考附圖更完整的描述本發(fā)明，附圖中顯示了本發(fā)明的首選實施方式。但是本發(fā)明可以以許多不同的形式實現(xiàn)，不應(yīng)該被理解為限于此處提出的實施方式。相反，提供這些實施方式是為了使本發(fā)明詳盡和完整，并且將本發(fā)明的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)熟練者。由始至終相同的數(shù)字表示相同的元件，并且“’”號被用于表示替換實施方式中的相似元件。
正如本領(lǐng)域技術(shù)熟練者將意識到的那樣，本發(fā)明的部分將被實施為一種方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或計算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的這些部分將采取以下形式一個完全硬件的實施方式、一個完全軟件的實施方式或者一個結(jié)合了軟件和硬件方面的實施方式。此外，本發(fā)明的部分可為一個計算機(jī)可用存儲介質(zhì)上的一個計算機(jī)程序產(chǎn)品，在介質(zhì)上具有計算機(jī)可讀程序代碼?？刹捎萌魏芜m當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)可讀介質(zhì)，包括但不限于靜態(tài)和動態(tài)存儲設(shè)備、硬盤驅(qū)動器、光存儲設(shè)備和磁存儲設(shè)備。
以下參考根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的方法、系統(tǒng)和計算機(jī)程序產(chǎn)品的流程解說明本發(fā)明。將理解圖解的塊，以及圖解中的塊的結(jié)合，可由計算機(jī)程序指令實現(xiàn)。這些計算機(jī)程序指令可被提供給一臺通用計算機(jī)、專用計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的一個處理器，以產(chǎn)生一個機(jī)器，以便通過計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行的指令實現(xiàn)一個或多個塊中指定的功能。
這些計算機(jī)程序指令也可存儲在一個計算機(jī)可讀存儲器中，它可指示一臺計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以一種特定的方式起作用，以便存儲在計算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生一件產(chǎn)品，它包括實現(xiàn)流程圖的一個或多個塊中指定的功能。計算機(jī)程序指令也可加載到一臺計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，以引起在計算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟，以產(chǎn)生一個計算機(jī)實現(xiàn)的過程，以便計算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)流程圖的一個或多個塊中指定的功能的步驟。
首先參考圖1-5，現(xiàn)在將說明一種用于在一個移動自組網(wǎng)絡(luò)20中確定從一個源節(jié)點到一個目標(biāo)節(jié)點的路由的方法。網(wǎng)絡(luò)20包括多個移動節(jié)點30，其中包括源節(jié)點1和目標(biāo)節(jié)點4，其間有中間節(jié)點2、3和5。正如本領(lǐng)域技術(shù)熟練者會意識的那樣，諸如筆記本電腦、個人數(shù)據(jù)助手(PDA)或移動電話的節(jié)點30由無線通信鏈接32連接。本方法開始(塊100)，包括從源節(jié)點1發(fā)送一個服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ，以便根據(jù)一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到目標(biāo)節(jié)點4的路由，如圖5中的塊102所示。正如下文將詳細(xì)討論的那樣，QoS參數(shù)最好根據(jù)可用帶寬、錯誤率、端到端延時、端到端延時變動、跳點數(shù)目、期望的路徑持續(xù)時間和/或優(yōu)先級。路由請求RREQQ包括一個QOS流標(biāo)識符以及一個可更新的QoS鏈接度量。
此外，在塊104處，本方法包括每個中間節(jié)點2、3和5確定該節(jié)點是否能夠支持QoS路由請求RREQQ請求的QoS參數(shù)。如果該節(jié)點不能夠支持一個特定請求RREQQ的QoS參數(shù)，則請求被拒絕或者只是簡單地不被節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)(塊106)。如果該節(jié)點，例如節(jié)點3，能夠支持一個特定請求RREQQ的QoS參數(shù)，則節(jié)點更新QoS鏈接度量，將QoS路由請求轉(zhuǎn)發(fā)到其他中間節(jié)點2和5，并且為該QoS路由請求臨時預(yù)定節(jié)點資源(塊108)。中間節(jié)點2和5也必須確定它們是否能夠支持從節(jié)點3轉(zhuǎn)發(fā)來的QoS路由請求RREQQ請求的QoS參數(shù)。如果能夠，則具有更新后的QoS鏈接度量的路由請求RREQQ被轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)節(jié)點4。
目標(biāo)節(jié)點4在接收到QoS路由請求RREQQ后，生成一個到源節(jié)點1的答復(fù)RREPQ，它包括每個被發(fā)現(xiàn)的路由的流標(biāo)識符和更新后的QoS鏈接度量(塊110)。換句話說，目標(biāo)節(jié)點4可能從多個可能的路由中的任何一個接收到轉(zhuǎn)發(fā)的路由請求RREQQ，這些可能的路由包括，例如，1-2-4或1-3-5-4。在每種情況下生成一個答復(fù)RREPQ。在塊112處，源節(jié)點1根據(jù)用于發(fā)現(xiàn)的路由的來自目標(biāo)節(jié)點4的答復(fù)RREPQ中的更新后的QoS鏈接度量生成QoS路由度量。此外，在塊114處，源節(jié)點1還根據(jù)QoS路由度量選擇一個到目標(biāo)節(jié)點4的路由，并且在塊116處，源節(jié)點將路由確認(rèn)CONFQ發(fā)送到被選中的路由上的中間節(jié)點。這是用于確認(rèn)被選中的路由在塊108處被臨時預(yù)定的資源的使用。通過不向被發(fā)現(xiàn)但未被選中的其他路由發(fā)送CONFQ，可允許這些路由上的被臨時預(yù)定的資源超時。
此外，源節(jié)點1可通過向備用路由上的中間節(jié)點發(fā)送或不發(fā)送確認(rèn)CONFQ來選擇至少一個備用路由(塊122)。這種備用路由可用于雙重傳輸，用于附加的可靠性，或者可在路由和/或QoS失敗的情況下用作一個備用路由。在塊118處，中間節(jié)點2、3和5，和/或目標(biāo)節(jié)點4，可隨時檢測節(jié)點是否能夠繼續(xù)支持QoS路由請求RREQQ請求的QoS參數(shù)。若節(jié)點能夠在通信的整個傳播期間繼續(xù)支持請求的RREQQ，如果預(yù)定的資源和相關(guān)的路由被確定為不活動，則可在塊126處被允許超時，以及如果已有一段時間不被數(shù)據(jù)通信或者周期的CONFQ消息的發(fā)送所使用，則可在塊128處被釋放。
如果節(jié)點不能繼續(xù)支持請求RREQQ，則節(jié)點向源節(jié)點1生成一個QoS錯誤通知RERRQ(塊120)。此處，源節(jié)點1在接收到QoS錯誤通知RERRQ后，可保持被選中的路由，并且再次發(fā)送一個服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ，以便根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到目標(biāo)節(jié)點4的一條新的路由路徑(塊102)。源節(jié)點1還可在接收到QoS錯誤通知RERRQ后切換到備用路由(塊124)。
正如本領(lǐng)域技術(shù)熟練者會意識到的那樣，所述方法可用于任何類型的應(yīng)需式或反應(yīng)式路由協(xié)議，例如動態(tài)源路由(DSR)或自組應(yīng)需式距離矢量(AODV)路由，或者用于任何混合的主動式/反應(yīng)式協(xié)議，例如地域路由協(xié)議(ZRP)。
現(xiàn)在將說明一個更具體的例子，其中考慮作為QoS的種類的最小帶寬分配和一個最大延時限制。對于一個固定的帶寬分配，假設(shè)一個節(jié)點30能夠預(yù)定一個特定量的容量或帶寬。同樣，一個通信流的源節(jié)點1將為每個要求的流發(fā)送QoS路由請求RREQQ(符號中的最后一個Q表示一個QoS請求)。RREQQ消息執(zhí)行發(fā)現(xiàn)一個能夠支持要求的QoS的路由的功能。將RREQQ轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)4的節(jié)點在傳遞RREQQ之前將注意它們是否能滿足請求的QoS，并且如果需要的話將臨時預(yù)定資源。一個路由答復(fù)RREPQ分組從目標(biāo)返回，并指示在該路徑上能夠滿足請求的QoS。然后源節(jié)點1可在確定提供所需的QoS的最佳選擇之前收集到目標(biāo)4的多條可能的路徑。一旦此路徑被確定，則一條確認(rèn)CONFQ消息沿著指示的路徑被發(fā)送到目標(biāo)4。沿著此路徑的路途中的任何臨時資源預(yù)定被確認(rèn)為永久預(yù)定。如果一段特定的時間未被使用，則QoS預(yù)定超時。如果沿路由上的一條鏈接失敗，或者如果不能滿足QoS要求，則一個路由錯誤(RERRQ)分組被生成并被返回到源節(jié)點。
更具體地，當(dāng)需要到一個給定的目標(biāo)節(jié)點4的一個新的QoS路由時，源節(jié)點1向目標(biāo)節(jié)點廣播一個RREQQ分組。這是與用于諸如DSR或AODV協(xié)議中的常規(guī)RREQ分組相似的一種特殊類型的分組。常規(guī)RREQ廣播是用于“盡力而為”服務(wù)的。本發(fā)明的方法仍可遵循由盡力而為服務(wù)的協(xié)議所建立的常規(guī)程序。
如果一個通信流要求一個特定的最小容量或帶寬，則所述特殊RREQQ分組被用于預(yù)定一個到目標(biāo)4的特定容量的流。在此情況下，由源節(jié)點1將一個流標(biāo)識符分配給RREQQ，它與源節(jié)點地址結(jié)合，唯一標(biāo)識了到所述轉(zhuǎn)發(fā)流的網(wǎng)絡(luò)20中的任何節(jié)點的流。RREQQ分組還指示了要預(yù)定的容量。
在到目標(biāo)4的路徑上的每個節(jié)點2、3和5處，對照可用容量檢查最小容量或帶寬要求，以確定是否可為該流做出一個預(yù)定。如果節(jié)點能夠適應(yīng)所要求的通信流，則為該流標(biāo)識符臨時預(yù)定容量。如果在一段短時間內(nèi)未接收到一條CONFQ消息，則此臨時預(yù)定被釋放。如果RREQQ想要確保找到一條不超過一個指定的最大延時的路徑，則沿著路徑的每個節(jié)點必須能夠估計其對于總路徑延時的貢獻(xiàn)，并且檢查迄今為止沿路徑的總延時加上其貢獻(xiàn)是否超過指定的最大延時限制。
與用于“盡力而為”通信的DSR和AODV的常規(guī)應(yīng)用不同，RREQQ必須能夠一直傳播到目標(biāo)節(jié)點4，以確定是否存在一條滿足QoS要求的有效路徑。如果發(fā)現(xiàn)這樣一條路徑，則目標(biāo)節(jié)點4生成一條返回到源節(jié)點1的RREPQ消息。此消息向源節(jié)點指示已發(fā)現(xiàn)一條滿足所請求的QoS的到目標(biāo)節(jié)點4的有效路徑，并且一個路徑已建立(在DSR的情況下返回一個源路徑)。對于一個尋求延時保證的請求以及對于一條保證容量的路徑，在RREPQ中包括了估計的路徑延時。
源節(jié)點1可接收用于滿足要求的QoS的到目標(biāo)節(jié)點4的多條路徑的多個RREPQ。它將對這些路徑分等級，并且發(fā)出一條CONFQ消息，表示其選擇一條等級最高的路徑。其他路徑將被作為備用路徑，但是如果沒有在這些路徑上發(fā)送CONFQ，則不保證如果這些路徑需要用作備用替換路徑時所需的資源可用。
如果在任何中間節(jié)點2、3和5或目標(biāo)節(jié)點4處，請求的QoS被違反并且不能被滿足，則在知道通過此節(jié)點的路徑不能滿足請求的QoS的情況下，丟棄RREQQ分組。但是，可由所述發(fā)現(xiàn)過程發(fā)現(xiàn)其他路徑。如果任何時刻沿著路徑的一個鏈接失敗或者如果不能滿足QoS要求，則為被失敗所影響的每個通信流生成一個路由錯誤RERRQ分組，并將該RERRQ分組返回到源節(jié)點1。在此情況下，或者必須使用一條備用路徑，或者重新開始路由發(fā)現(xiàn)過程。
所述過程易應(yīng)用于DSR協(xié)議。常規(guī)DSR消息類型RREQ、RREP、RRER被定義為可選分組類型，并且被定義為可用作一個后向兼容模式中為支持“盡力而為”通信的協(xié)議的常規(guī)操作。新的可選分組類型被定義為支持QoS，包括用于管理QoS路徑的RREQQ、RREPQ、RRERQ和CONFQ分組。這些類型的要求的報頭域的定義是直接根據(jù)以上定義的功能的。也可包括一種特殊類型的用于QoS任務(wù)數(shù)據(jù)的QoS源路由分組。此分組將包括流標(biāo)識符，以標(biāo)識分組屬于哪個流，并且允許度量流通信。
如果一個失敗引起一個節(jié)點發(fā)送一個RERRQ分組，則將使用以下過程。如果在源節(jié)點處接收到一個RERRQ分組，則當(dāng)前路由被丟棄，并且嘗試一個備用路由。在備用路由上發(fā)送的第一個分組將為另一類型的特殊QoS源路由分組，RREQT，它包括流標(biāo)識符和QoS參數(shù)。此分組還可包括任務(wù)數(shù)據(jù)。沿路徑的每個節(jié)點將必須檢查它們是否還保持對于該流的一個臨時預(yù)定。如果沒有，則它們將再次檢查自己是否能夠支持流，并且做出一個臨時預(yù)定。如果分組到達(dá)目標(biāo)且每個中間節(jié)點支持所述流，則目標(biāo)節(jié)點將返回一個RREPQ分組，通知源該路徑有效。
如果任何節(jié)點不能支持流，則分組被丟棄，并且節(jié)點向源節(jié)點返回一個RERRQ分組，通知它路徑不能支持請求的QoS參數(shù)。如果源節(jié)點接收到一個RREPQ分組，則它沿選中的路徑發(fā)送一條CONFQ消息，確認(rèn)路徑的選擇，并且繼續(xù)發(fā)送該通信流的任務(wù)數(shù)據(jù)。
如果源節(jié)點接收到一個RERRQ分組，則它在下一條可用的備用路徑上嘗試相同的過程。如果源節(jié)點不再有到目標(biāo)的備用源路由，則源節(jié)點開始另一個路由發(fā)現(xiàn)過程，嘗試發(fā)現(xiàn)到目標(biāo)節(jié)點的一條新的QoS路徑。任務(wù)數(shù)據(jù)流被中斷，直到發(fā)現(xiàn)一個新的路由。對于任何特定協(xié)議，可定義用于管理分配給每個通信流的資源所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也可定義如何標(biāo)識流，以及如何查找分配給每個流的路由。
現(xiàn)在再參考圖6和7，將說明本發(fā)明的一個系統(tǒng)方面。一個移動自組網(wǎng)絡(luò)20包括多個移動節(jié)點30，以及將多個移動節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接32。每個移動節(jié)點包括一個路由器40(圖6)，它具有一個通信設(shè)備42，用于通過無線通信鏈接32無線地以及單向或雙向地與其他節(jié)點通信，以及一個控制器44，用于通過通信設(shè)備42路由通信。此外，一個存儲器46可作為控制器44的一部分被包含，或者連接到控制器44。
如圖7所示，控制器44包括一個路由發(fā)現(xiàn)單元50，用于向其他節(jié)點發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求，以根據(jù)至少一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到一個目標(biāo)節(jié)點的路由。同樣，路由請求包括一個流標(biāo)識符和一個QoS鏈接度量。此外，一個路由請求處理單元52確定節(jié)點是否能夠支持一個QoS路由請求請求的QoS參數(shù)，并更新QoS鏈接度量，并且一個臨時資源預(yù)定表54包括為具有可支持的QoS參數(shù)的QoS路由請求的臨時節(jié)點資源預(yù)定。此外，一個路由度量形成單元5b根據(jù)來自具有節(jié)點資源預(yù)定的節(jié)點的答復(fù)中的更新的QoS鏈接度量來生成QoS路由度量，并且一個路由選擇單元58根據(jù)QoS路由度量選擇到目標(biāo)節(jié)點的一個路由，并且將路由確認(rèn)發(fā)送到一個選中的路由上的節(jié)點。
路由選擇單元58可通過向備用路由上的節(jié)點發(fā)送或不發(fā)送確認(rèn)CONFQ來選擇一個備用路由，例如用于備用或雙重傳輸。路由請求處理單元52檢測節(jié)點是否能繼續(xù)支持QoS路由請求請求的QoS參數(shù)，如果不能，則生成QoS錯誤通知RERRQ。路由選擇單元58在從其他節(jié)點接收到一個QoS錯誤通知后，最好保持被選中的路由，而路由發(fā)現(xiàn)單元50發(fā)送另一個服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ，以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到目標(biāo)節(jié)點的新路由。路由選擇單元58在接收到來自另一節(jié)點的QoS錯誤通知RERRQ后，還可切換到備用路由。
本發(fā)明的另一個實施方式提供了在保持所需的服務(wù)質(zhì)量的情況下，用于移動自組網(wǎng)絡(luò)22中的多跳路由的通信許可控制，將參考圖8-11說明此實施方式。這種許可控制方法將適應(yīng)性地允許一個節(jié)點為其自身的通信保持某些資源，同時在轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點的通信中公平地共享。同樣，自組網(wǎng)絡(luò)是由多個無線移動節(jié)點30和將多個節(jié)點連接到一起的多個無線通信鏈接32組成的。
用于控制移動自組網(wǎng)絡(luò)22中的通信許可的方法開始(塊200)，包括從一個源節(jié)點發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ，以便根據(jù)一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)通信路由(塊202)。在塊208處，網(wǎng)絡(luò)22中的每個節(jié)點30計算一個節(jié)點QoS標(biāo)簽值，以做出通信許可控制決定。節(jié)點QoS標(biāo)簽值是至少一個節(jié)點特定QoS度量的函數(shù)。QoS參數(shù)可基于，例如，帶寬、錯誤率、端到端延時、端到端延時變動、跳點數(shù)目、期望的路徑持續(xù)時間和/或優(yōu)先級，而節(jié)點特定QoS度量可包括例如可用功率、節(jié)點可用的帶寬、近期的錯誤率、近期的延時、一個范圍內(nèi)其他節(jié)點可用的帶寬和節(jié)點隊列大小中的一個或多個。QoS標(biāo)簽值可為每一項的一個加權(quán)和，或者以每一項作為一個元素的一個矢量。
每個節(jié)點30根據(jù)計算出的QoS標(biāo)簽值和QoS路由請求RREQQ的QoS參數(shù)確定許可，并且可就是否將響應(yīng)QoS路由請求而許可通信來答復(fù)源節(jié)點(塊214)。此外，每個節(jié)點30可計算與節(jié)點相關(guān)的路由和連通性信息(塊210)，并且將路由和連通性信息以及QoS標(biāo)簽值發(fā)送到其他節(jié)點，用于通信路由選擇(塊212)。
計算節(jié)點QoS標(biāo)簽值208可包括查詢一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點關(guān)于至少一個QoS度量的信息(塊204)，并且處理從其他節(jié)點接收到的QoS度量信息以及所述至少一個節(jié)點特定QoS度量，來計算所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值。計算節(jié)點QoS標(biāo)簽值可進(jìn)一步包括驗證是否所述范圍內(nèi)的每個其他節(jié)點已經(jīng)用QoS度量信息進(jìn)行了答復(fù)(塊206)。
更具體地，大多數(shù)QoS度量項目，例如可用功率、節(jié)點可用的帶寬、最近錯誤率、最近延時和節(jié)點隊列大小，是節(jié)點在本地已知的。但是，例如，一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點可用的帶寬不是在本地已知的。從而，參見圖8，如果節(jié)點1向節(jié)點4發(fā)送一個請求，請求一個11Mbps傳輸介質(zhì)的5Mbps，則節(jié)點4必須檢查所述范圍內(nèi)的其他任何節(jié)點(此處為節(jié)點1、3和5)是否已做出限制承諾。因此，節(jié)點4廣播一條“檢查”消息，所述范圍內(nèi)任何已承諾帶寬的節(jié)點將發(fā)送回一條“檢查答復(fù)”，以指示這一點。節(jié)點4確保它已從最近聽到其消息的任何節(jié)點聽到一條“檢查答復(fù)”。有了接收到的信息，節(jié)點4現(xiàn)在可以決定它是否能夠支持路由請求RREQQ的QoS參數(shù)。
答復(fù)QoS路由請求(塊214)可包括在節(jié)點不能支持路由請求的QoS參數(shù)時，根據(jù)節(jié)點QoS標(biāo)簽值指示節(jié)點可支持什么通信路由。例如，如果節(jié)點4不能承諾請求，則它可發(fā)出一個答復(fù)，說明它最多能支持什么。因此，源可確定是否此水平足夠好，或者是否降低請求，發(fā)送一條不那么嚴(yán)格的QoS請求RREQQ。
正如已討論的，常規(guī)方法提供了關(guān)于路由和連通性的全部信息。換句話說，每個節(jié)點30與其他節(jié)點共享它所知的全部，以便大體說來“最佳”(通常是跳點最少的)路由被選擇。在本發(fā)明中，此路由和連通性信息被標(biāo)為一個值，其允許其他節(jié)點根據(jù)所需的服務(wù)質(zhì)量使用它。此外，共享所述信息的節(jié)點可確定將被允許使用該信息的QoS的級別。此決定可基于一個公共規(guī)則集合，或者基于每個節(jié)點的規(guī)則，因為某些節(jié)點將是優(yōu)先的。例如，一個發(fā)現(xiàn)自己在轉(zhuǎn)發(fā)許多分組、電池快用盡，并且無法為其自身的通信的帶寬找到帶寬的節(jié)點，可向其他某些節(jié)點廣播其路由和連通性，并附有一個標(biāo)簽表明不允許除最重要(高優(yōu)先級)分組外的所有分組。
本發(fā)明的此實施方式的一個系統(tǒng)方面旨在移動自組網(wǎng)絡(luò)20，它包括多個移動節(jié)點30，以及將多個移動節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接32。正如先前參考圖6和7所說明的那樣，每個移動節(jié)點具有一個路由器40，它具有一個通信設(shè)備42，用于通過無線通信鏈接32無線地以及單向或雙向地與其他節(jié)點通信，以及一個控制器44，用于通過所述通信設(shè)備路由通信?？刂破?4包括一個路由發(fā)現(xiàn)單元50，用于向其他節(jié)點發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求，以根據(jù)至少一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到一個目標(biāo)節(jié)點的路由。此處，一個QoS標(biāo)簽計算單元60計算節(jié)點QoS標(biāo)簽值，以做出通信許可控制決定。一個通信許可控制器62根據(jù)計算出的QoS標(biāo)簽值和QoS路由請求的QoS參數(shù)確定是否響應(yīng)QoS路由請求而許可通信。
控制器44還可包括一個連通性計算器64，用于計算與節(jié)點相關(guān)的路由和連通性信息，這些信息可被發(fā)送到其他節(jié)點，用于通信路由選擇。QoS標(biāo)簽計算單元60可查詢一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點關(guān)于至少一個QoS度量的信息，并且處理從其他節(jié)點接收到的QoS度量信息以及所述至少一個節(jié)點特定QoS度量，以計算所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值。此外，QoS標(biāo)簽計算單元60可驗證范圍內(nèi)的每個其他節(jié)點已經(jīng)用QoS度量信息進(jìn)行了答復(fù)。
此外，路由請求處理單元52答復(fù)QoS路由請求，以指示節(jié)點是否能夠支持路由請求的QoS參數(shù)并且許可通信。此外，當(dāng)節(jié)點不能支持路由請求的QoS參數(shù)時，路由請求處理單元52可根據(jù)節(jié)點QoS標(biāo)簽值指示節(jié)點能夠支持什么通信路由。
本發(fā)明的另一個實施方式提供了一個移動自組網(wǎng)絡(luò)22中的多跳路由的通信管理，將參考圖12對其進(jìn)行說明。如前所述，網(wǎng)絡(luò)20包括多個無線移動節(jié)點30，以及將多個節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接32。正如在其他實施方式中說明的那樣，本方法開始在塊300處，并且包括節(jié)點發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ，以便根據(jù)一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)通信路由。此處，QoS路由請求RREQQ至少包括通信流標(biāo)識符。在塊304處，每個節(jié)點計算一個節(jié)點QoS標(biāo)簽值，以做出通信許可控制決定，并且每個節(jié)點根據(jù)計算出的QoS標(biāo)簽值和QoS路由請求的QoS參數(shù)確定是否響應(yīng)QoS路由請求而許可通信(塊306)。此外，在塊308處，每個節(jié)點答復(fù)QoS路由請求，以指示節(jié)點是否能夠支持路由請求的QoS參數(shù)，并許可通信。但是，在此實施方式中，每個節(jié)點根據(jù)通信流標(biāo)識符來管理許可的通信，以確保許可的通信不超過QoS路由請求RREQQ的QoS參數(shù)(塊310)。
同樣，QoS參數(shù)可基于例如可用帶寬、錯誤率、端到端延時、端到端延時變動、跳點數(shù)目、期望的路徑持續(xù)時間和/或優(yōu)先級，而節(jié)點特定QoS標(biāo)簽值可為例如可用功率、節(jié)點可用的帶寬、近期的錯誤率、近期的延時、一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點可用的帶寬以及節(jié)點隊列大小中的至少之一的函數(shù)。換句話說，如果一個請求RREQQ包括例如對于特定量的帶寬的一個要求，并且節(jié)點許可與該請求有關(guān)的通信，則節(jié)點管理自身，以確保許可的通信不超過請求的帶寬。
本方法最好包括每個節(jié)點防止超過QoS路由請求的QoS參數(shù)的通信傳播(塊312)。此步驟可包括緩沖超過QoS路由請求的QoS參數(shù)的通信，并且以QoS路由請求的QoS參數(shù)傳播被緩沖的通信。作為替換，每個節(jié)點也可在所要求的資源變得可用時傳播緩沖的通信，或者只是簡單地丟棄超過QoS路由請求的QoS參數(shù)的通信。此外，正如其他實施方式中所說明的，答復(fù)QoS路由請求可包括當(dāng)節(jié)點不能支持路由請求的QoS參數(shù)時，根據(jù)節(jié)點QoS標(biāo)簽值指示節(jié)點能支持什么通信路由。
再參考圖7，控制器44包括一個通信管理單元84，用于根據(jù)通信流標(biāo)識符管理許可的通信，以確保許可的通信不超過QoS路由請求的QoS參數(shù)。此外，通信管理單元84最好包括一個超額通信緩沖器86，用于存儲超額的通信。
更具體地，通信流標(biāo)識符被用在路由表中以及用在QoS分組(有控制和數(shù)據(jù))中。正如所討論的那樣，這提供了一個用于執(zhí)行許可控制的標(biāo)識符。已獲得例如到目標(biāo)節(jié)點的具有一個特定容量的一條路徑的源節(jié)點，可使用所述流標(biāo)識符并度量通信，以執(zhí)行通信管理。這保證了它不會許可多于該流標(biāo)識符被同意的容量。此外，到目標(biāo)的路徑中的每個節(jié)點可執(zhí)行對分配的容量的管理。當(dāng)然，除可用容量外的其它標(biāo)準(zhǔn)可用作確定是否支持一個給定流請求的標(biāo)準(zhǔn)。例如，一個電池功率較低的節(jié)點可能不想支持一個給定的通信流。因而在此情況下，RREQQ消息可被忽略，從而不允許使用該節(jié)點作為被請求的通信流的一個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。
本發(fā)明的另一個實施方式提供了一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由的通信跟蹤，將參考圖13和14對其進(jìn)行說明。如圖13所示，網(wǎng)絡(luò)24同樣包括多個無線移動節(jié)點30，以及將多個節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接32。本方法開始在塊400處(圖14)，并且包括每個節(jié)點監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)24中的節(jié)點30之間傳輸?shù)耐ㄐ?塊402)。每個節(jié)點30根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)24的不同節(jié)點之間正在傳輸多少通信來生成通信信息(塊404)，并且每個節(jié)點將通信信息本地存儲在一個緩沖器中，作為一個通信數(shù)據(jù)庫(塊406)。
在本方法中，通信信息最好基于帶寬，并且可包括錯誤率、端到端延時、端到端延時變動、跳點數(shù)目、期望的路徑持續(xù)時間和/或優(yōu)先級。通信數(shù)據(jù)庫可包括一個1跳點通信矩陣。換句話說，一個特定節(jié)點1的數(shù)據(jù)庫可包括網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點2-8之間的每個鏈接32的通信信息。在圖13中，節(jié)點1需要一個到節(jié)點6的通信路由A。在這里，如果節(jié)點7和8在發(fā)送大量通信，但節(jié)點1-6沒有，則通過1-2-3-4-5-6而不是通過1-7-8-6路由通信是較好的，即使這將導(dǎo)致更多跳點。
本方法對于路由協(xié)議選擇、協(xié)議參數(shù)優(yōu)化和路由選擇是有利的。一個通信矩陣被顯示在以下例子中。對于一個7節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，矩陣中的每個元素表示從該行上的源節(jié)點向該列上的目標(biāo)節(jié)點發(fā)送了多少通信(如果有通信的話)。此處，通信根據(jù)某些時間間隔上的帶寬(最近使用的帶寬的權(quán)重更大)被量化，并且可包括丟失分組率、延時等。如果通信矩陣是稀疏的(有很多零或接近零的帶寬條目)，則一個反應(yīng)式路由協(xié)議將會更有利，因為不使用的路由不會被不斷更新。相反，一個密集通信矩陣將表示節(jié)點30之間的大量交互作用，一個主動式或混合協(xié)議可提供益處。因此，本方法可包括每個節(jié)點根據(jù)存儲的通信信息及選擇一個路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議，例如一個反應(yīng)式、主動式或混合協(xié)議(塊412)。

通信數(shù)據(jù)庫節(jié)點了解它們在發(fā)送、接收和轉(zhuǎn)發(fā)什么通信。為了了解它們不直接涉及的通信，它們可以監(jiān)控或者明確地發(fā)送包含通信數(shù)據(jù)的消息。諸如DSR這樣的不加選擇地(通過聽取其他節(jié)點的請求RREQ和答復(fù)RREP，或者通過觀察數(shù)據(jù)分組中的源路由)收集路由信息的路由協(xié)議可適用于建立許多通信矩陣。鏈接狀態(tài)路由協(xié)議，例如最優(yōu)化鏈接狀態(tài)路由(OLSR)，已經(jīng)共享了路由信息，并且可以擴(kuò)展到共享通信矩陣信息，因為每個節(jié)點了解它以什么質(zhì)量向誰發(fā)送什么。此外，一個協(xié)議可根據(jù)通信矩陣帶寬，根據(jù)一個跳點序列上期望的延時設(shè)置計時器，因為它將知曉由于通信阻塞將期望多少延時。這將減少或消除不必要的超時的發(fā)生。
此外，在塊408處，每個節(jié)點30可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)24中多個節(jié)點中的每一個節(jié)點與多少目標(biāo)通信來生成通信目標(biāo)信息，并在一個目標(biāo)數(shù)量數(shù)據(jù)庫中存儲通信目標(biāo)信息(塊410)。從而，每個節(jié)點30也可根據(jù)存儲的通信目標(biāo)信息發(fā)現(xiàn)和選擇通信路由。換句話說，目標(biāo)數(shù)量數(shù)據(jù)庫可顯示每個特定節(jié)點正在與之通信的目標(biāo)的數(shù)目。
再參見圖7，根據(jù)此實施方式的網(wǎng)絡(luò)24中的路由器40的控制器44，包括一個通信監(jiān)控單元70，用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點30之間傳輸?shù)耐ㄐ?。一個通信信息生成器76根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點之間正在傳輸多少通信來生成通信信息，并且一個通信信息緩沖器78在一個通信數(shù)據(jù)庫中存儲通信信息。
通信監(jiān)控單元70可廣播一個通信活動查詢，并且處理對通信活動查詢的答復(fù)。作為替換，通信監(jiān)控單元70也可被動地監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)24中的節(jié)點30之間的通信。路由發(fā)現(xiàn)單元50根據(jù)存儲的通信信息發(fā)現(xiàn)到一個目標(biāo)節(jié)點的路由，路由選擇單元58根據(jù)存儲的通信信息選擇到目標(biāo)節(jié)點的通信路由。此外，路由發(fā)現(xiàn)單元50可處理存儲在通信數(shù)據(jù)庫中的通信信息，以選擇反應(yīng)式、主動式和混合路由發(fā)現(xiàn)過程中的一個，并且以選中的路由發(fā)現(xiàn)過程來發(fā)現(xiàn)通信路由。每個通信路由包括無線通信鏈接32的組合。
一個通信目標(biāo)信息生成器72根據(jù)網(wǎng)絡(luò)24中各個節(jié)點30中的每一個與多少個目標(biāo)通信來生成通信目標(biāo)信息，一個目標(biāo)信息緩沖器74在一個目標(biāo)數(shù)量數(shù)據(jù)庫中存儲通信目標(biāo)信息。路由發(fā)現(xiàn)單元50也可根據(jù)存儲的通信目標(biāo)信息發(fā)現(xiàn)到一個目標(biāo)節(jié)點的路由，路由選擇單元58可根據(jù)存儲的通信目標(biāo)信息選擇到目標(biāo)節(jié)點的通信路由。
本發(fā)明的另一個實施方式提供移動自組網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)信道分配，以有效地利用多個信道。將在參考圖15-18的同時說明一種用于動態(tài)信道分配的方法。此處，網(wǎng)絡(luò)26包括多個無線移動節(jié)點30，以及在多個信道上將多個節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接32。IEEE 802.11的續(xù)件例如802.11a將使用5GHz頻帶中的ISM頻譜。在此頻帶中，有更多的帶寬可用，以支持許多信道。因此，自動分配信道給一個802.11節(jié)點的過程將是很重要的。這種信道決定可根據(jù)當(dāng)前信道使用和對其他信道的取樣。使用動態(tài)信道選擇可提供更好的性能，因為頻譜將被均勻使用。此外，信道使用可被抑制，以便為使用信道的當(dāng)前站保持QoS。
本方法開始于塊500(圖18)，并且包括每個節(jié)點30監(jiān)控一個第一信道上的鏈接性能。鏈接性能取決于一個服務(wù)質(zhì)量(QoS)閾值，例如帶寬、錯誤率、端到端延時、端到端延時變動、跳點數(shù)目、期望的路徑持續(xù)時間以及優(yōu)先級。在塊504處，當(dāng)?shù)谝恍诺郎媳槐O(jiān)控的鏈接性能降到QoS閾值(例如最小帶寬或最大延時)之下時，每個節(jié)點搜索一個或多個其他可用信道。搜索可包括周期性的監(jiān)控其他信道的鏈接性能。
搜索可包括切換到一個第二信道(塊512)，廣播一個信道活動查詢，以確定第二信道的鏈接性能(塊516)，并且在塊518處，處理對信道活動查詢的答復(fù)，以確定第二信道的鏈接性能。此外，如果第二信道上的鏈接性能高于QoS閾值，則每個節(jié)點30可切換回第一信道，并廣播一條信道更改消息(塊506)，或者如果先前信道上的鏈接性能低于QoS閾值，則切換到后面的信道，并廣播信道活動查詢，以確定那些信道的鏈接性能(塊504)。
作為替換，搜索可包括切換到另一信道(塊512)，并且在塊514處被動地監(jiān)控第二信道的鏈接性能。同樣，如果第二信道上的鏈接性能高于QoS閾值，則每個節(jié)點30可切換回第一信道，并廣播一條信道更改消息(塊506)，或者如果先前信道上的鏈接性能低于QoS閾值，則切換到后面的信道，并被動地監(jiān)控那些信道的鏈接性能(塊504)。此外，每個節(jié)點30可存儲多個信道中的每一個的鏈接性能信息(塊508)和/或在塊510處存儲鄰近節(jié)點的信道信息。換句話說，每個節(jié)點30可跟蹤其他節(jié)點在使用什么信道。
例如，如圖15-17所示，網(wǎng)絡(luò)26包括節(jié)點30和鏈接32。節(jié)點1A-5A當(dāng)前在使用一個第一信道，而節(jié)點1B-5B當(dāng)前在使用一個第二信道。節(jié)點2B確定第二信道的鏈接性能將降到或已降到一個QoS閾值以下，例如降到一個最小帶寬以下。節(jié)點2B切換到第一信道并廣播一個信道活動查詢CAQ到節(jié)點2B的一個跳點內(nèi)的節(jié)點(圖16)。節(jié)點1A、2A和3A向節(jié)點2B發(fā)送信道活動答復(fù)，其中帶有關(guān)于第一信道的鏈接性能的信息(圖17)。如果第一信道上的帶寬對于節(jié)點2B是可接受的，它將返回第二信道并廣播一條信道更改消息，以通知節(jié)點1B、3B、4B和5B中的任何一個，它將更改到第一信道。然后這些節(jié)點將注意到可在哪里找到節(jié)點2B，以備將來參考。如果帶寬不可接受，節(jié)點2B將移到一個第三信道并重復(fù)這些步驟。如果已經(jīng)訪問了所有信道，而節(jié)點2B還未找到高于QoS閾值的帶寬，則它將選擇最好的那個信道，并且將周期性地搜索一個更好的信道。
本發(fā)明的此實施方式的一個系統(tǒng)方面旨在移動自組網(wǎng)絡(luò)26，它具有多個移動節(jié)點30，以及在多個信道上將多個移動節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接32。參見圖6和7，每個移動節(jié)點包括一個路由器40，它具有一個通信設(shè)備42，用于通過無線通信鏈接32無線地并且單向或雙向地與其他節(jié)點通信，以及一個控制器40，用于通過通信設(shè)備路由通信?？刂破?0包括一個鏈接性能監(jiān)控器80，用于監(jiān)控一個第一信道上的鏈接性能。當(dāng)?shù)谝恍诺郎媳槐O(jiān)控的鏈接性能降低到QoS閾值之下時，一個信道搜索單元82搜索一個或多個其他可用信道。
信道搜索單元82切換一個第二信道、廣播一個信道活動查詢，以確定第二信道的鏈接性能，并且處理對信道活動查詢的答復(fù)，以確定第二信道的鏈接性能。此外，如果第二信道上的鏈接性能高于QoS閾值，則信道搜索單元82切換回第一信道，并且廣播一條信道更改消息，或者如果先前信道上的鏈接性能低于QoS閾值，則切換到后面的信道，并廣播信道活動查詢，以確定那些信道的鏈接性能。
作為替換，信道搜索單元82可切換到另一信道，并且被動地監(jiān)控第二信道的鏈接性能。一個鏈接性能信息存儲器66存儲多個信道中的每一個的鏈接性能信息，一個信道信息存儲器68存儲鄰近節(jié)點的信道信息。
權(quán)利要求
1.一種用于在一個移動自組網(wǎng)絡(luò)中控制通信許可的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括多個無線移動節(jié)點和將多個節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接，該方法包括在每個節(jié)點處，發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求，以便根據(jù)一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)通信路由；在每個節(jié)點處，計算一個節(jié)點QoS標(biāo)簽值，以做出通信許可控制決定，所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值是至少一個節(jié)點特定QoS度量的函數(shù)；以及在每個節(jié)點處，根據(jù)計算出的QoS標(biāo)簽值和QoS路由請求的QoS參數(shù)確定是否響應(yīng)QoS路由請求而許可通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中QoS參數(shù)是基于可用帶寬、錯誤率、端到端延時、端到端延時變動、跳點數(shù)目、期望的路徑持續(xù)時間以及優(yōu)先級中至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述節(jié)點特定QoS度量包括可用功率、節(jié)點可用的帶寬、近期的錯誤率、近期的延時、一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點可用的帶寬和節(jié)點隊列大小中的一個或多個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在每個節(jié)點處，計算與該節(jié)點相關(guān)的路由和連通性信息；以及在每個節(jié)點處，將所述路由和連通性信息以及QoS標(biāo)簽值發(fā)送到其他節(jié)點，用于通信路由選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中計算所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值包括查詢一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點關(guān)于至少一個QoS度量的信息；以及處理從所述其他節(jié)點接收到的QoS度量信息以及所述至少一個節(jié)點特定QoS度量，以計算所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括在每個節(jié)點處，答復(fù)QoS路由請求，以指示該節(jié)點是否能夠支持路由請求的QoS參數(shù)，并且許可通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中答復(fù)QoS路由請求包括，當(dāng)該節(jié)點不能支持路由請求的QoS參數(shù)時，根據(jù)所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值指示節(jié)點能夠支持什么通信路由。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中計算所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值包括查詢所述范圍內(nèi)的其他節(jié)點關(guān)于可用帶寬的信息；以及處理從所述其他節(jié)點接收到的可用帶寬信息和所述節(jié)點可用的帶寬以計算所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值。
9.一個移動自組網(wǎng)絡(luò)，包括多個移動節(jié)點；以及將多個移動節(jié)點連接起來的多個無線通信鏈接；每個移動節(jié)點包括一個通信設(shè)備，用于通過無線通信鏈接無線地與所述多個節(jié)點中的其他節(jié)點通信，以及一個控制器，用于通過所述通信設(shè)備路由通信，并且包括一個路由發(fā)現(xiàn)單元，用于向其他節(jié)點發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求，以根據(jù)至少一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到一個目標(biāo)節(jié)點的路由，一個QoS標(biāo)簽計算單元，用于計算一個節(jié)點QoS標(biāo)簽值，以做出通信許可控制決定，其中所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值是至少一個節(jié)點特定QoS度量的函數(shù)，以及一個通信許可控制器，用于根據(jù)計算出的QoS標(biāo)簽值和QoS路由請求的QoS參數(shù)確定是否響應(yīng)QoS路由請求而許可通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的網(wǎng)絡(luò)，其中QoS參數(shù)是基于可用帶寬、錯誤率、端到端延時、端到端延時變動、跳點數(shù)目、期望的路徑持續(xù)時間以及優(yōu)先級中至少一個。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的網(wǎng)絡(luò)，其中所述節(jié)點特定QoS度量包括可用功率、節(jié)點可用的帶寬、近期的錯誤率、近期的延時、一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點可用的帶寬和節(jié)點隊列大小中的一個或多個。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步包括一個連通性計算器，用于計算與該節(jié)點相關(guān)的路由和連通性信息；其中所述路由和連通性信息以及QoS標(biāo)簽值被發(fā)送到其他節(jié)點，用于通信路由選擇。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的網(wǎng)絡(luò)，其中QoS標(biāo)簽計算單元查詢一個范圍內(nèi)的其他節(jié)點關(guān)于至少一個QoS度量的信息；并且處理從所述其他節(jié)點接收到的QoS度量信息以及所述至少一個節(jié)點特定QoS度量，以計算所述節(jié)點QoS標(biāo)簽值。
全文摘要
移動自組網(wǎng)絡(luò)(20)包括多個無線移動節(jié)點(30)和將多個節(jié)點(30)連接起來的多條無線通信鏈接(32)。該方法包括發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求，以便根據(jù)一個QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)通信路由，每個節(jié)點(30)計算一個節(jié)點QoS標(biāo)簽值，以做出通信許可控制決定，節(jié)點QoS標(biāo)簽值是至少一個節(jié)點特定QoS度量的一個函數(shù)，并且每個節(jié)點(30)根據(jù)計算出的QoS標(biāo)簽值和QoS路由請求的QoS參數(shù)來確定是否響應(yīng)QoS路由請求許可通信。
文檔編號H04L12/56GK1650285SQ03809662
公開日2005年8月3日 申請日期2003年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月29日
發(fā)明者湯姆·比爾哈特茲, 約瑟夫·B.·凱恩 申請人:哈里公司