專利名稱：利用鄰居信息和通告的傳輸時間的無沖突傳輸調(diào)度系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自組織(ad hoc)網(wǎng)絡(luò)中無沖突的傳輸調(diào)度，在自組織網(wǎng)絡(luò)中，路由器能夠移動，并使主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接于其上。
背景技術(shù)：
對于無線網(wǎng)絡(luò)已提出許多媒體接入控制(MAC)協(xié)議。載波檢測多址(CSMA)協(xié)議是最先用在多跳分組無線電網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議。多跳網(wǎng)絡(luò)中CSMA的局限性在于相互隱藏的源不能檢測它們的傳輸，這將CSMA的性能降低到純ALOHA協(xié)議的性能。為了解決CSMA的隱藏終端問題，提出并實現(xiàn)了許多MAC協(xié)議。CSMA協(xié)議的吞吐量很好，只要在相同接收機(jī)的范圍內(nèi)的多個發(fā)射器能夠檢測彼此的傳輸。不幸的是，“隱藏終端”問題顯著降低了CSMA的性能，因為這種情況下，載波檢測不能避免沖突。
忙音多址(BTMA)協(xié)議(F.A.Tobagi和L.Kleinrock，“Packetswitching in radio channelsPart II-the hidden terminal problem incarrier sense multiple-access modes and the busy-tone solution”，IEEETrans.Commun.，Vol.COM-23，no.12，pp1417-1433，1975)是解決CSMA的隱藏終端問題的第一個協(xié)議。BTMA是為基于臺站的網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計的，將信道分成消息信道和忙音信道。只要基站在數(shù)據(jù)信道上檢測到載波，基站就在忙音信道上傳送忙音信號。由于基站在所有終端的視線之內(nèi)，每個終端能夠檢測忙音信道，從而確定數(shù)據(jù)信道的狀態(tài)。BTMA的局限性在于使用單獨的信道來傳送數(shù)據(jù)信道的狀態(tài)，需要接收器在檢測數(shù)據(jù)信道中的載波的時候，傳送忙音，以及難以檢測窄帶信道中的忙音信號。
還提出一種用于分組無線電網(wǎng)絡(luò)的接收器發(fā)起忙音多址協(xié)議(C.Wu.和V.O.K.Li，“Receiver-initiated busy-tone multiple access in packet radionetworks”，ACM SIGCOMM 87 WorkshopFrontiers in ComputerCommunications Technology，Stowe，VT，USA，11-13，Aug.1987)。在這種方案中，在發(fā)送數(shù)據(jù)分組之前，發(fā)送器向接收器傳送請求發(fā)送(RTS)。當(dāng)接收器獲得正確的RTS時，它在單獨的信道中傳送忙音，提醒其它源它們應(yīng)后退。正確的源總是被告知它可繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分組的傳輸。這種方案的局限性在于它仍然需要單獨的忙音信道，以及位于接收器的全雙工操作。
根據(jù)與小的控制分組有關(guān)的，并且當(dāng)數(shù)據(jù)分組的源不能彼此聽見時意欲避免數(shù)據(jù)沖突的不同類型的“防撞”信號交換，提出了數(shù)種協(xié)議?，F(xiàn)有技術(shù)中的防撞方法遵守Tobagi和Kleinrock在Split-ChannelReservation Multiple Access(SRMA)協(xié)議(F.A.Tobagi和L.Kleinrock，“Packet switching in radio channelsPart III-polling and(dynamic)split-channel reservation multiple access”，IEEE Trans.Commun.，vol.COM-24，no.8，pp832-845，1976)中首先提出的基本原理。在SRMA以及多數(shù)后續(xù)的防撞協(xié)議中，通過或者在發(fā)送RTS之間檢測信道，或者在RTS傳輸之前不檢測信道，發(fā)送器節(jié)點向預(yù)定的接收器發(fā)送請求發(fā)送(RTS)分組。收到無錯RTS的接收器清除發(fā)送(CTS)表示回答，在收到無錯的CTS之后，發(fā)送器可發(fā)送數(shù)據(jù)分組。
轉(zhuǎn)讓給Echelon Systems Corp.的美國專利No.5319641公開一種通過引入一旦臺站具有要發(fā)送的分組時，它們必須等待偵聽信道的隨機(jī)等待時間，改進(jìn)CSMA p-持久協(xié)議的方法。所公開的方法在具有隱藏終端的網(wǎng)絡(luò)中無效。
轉(zhuǎn)讓給Apple Computer，Inc.的美國專利No.4661902公開一種方法，該方法實際上是在單一信道中實現(xiàn)SRMA，在臺站發(fā)送RTS之前，臺站在所述單一信道中使用載波檢測。
MACA(P.Karn，“MACH-a new channel access method for packetradio”，ARRL/CRRL Amateur Radio 9thComputer NetworkingConference，pp134-40，ARRL，1990)包括一種在單一信道上執(zhí)行SRMA的技術(shù)，在不進(jìn)行載波檢測的情況下，在所述單一信道中發(fā)送請求發(fā)送(RTS)分組。沒有關(guān)于如何支持分組串的任何描述。
轉(zhuǎn)讓給Proxim，Inc.的美國專利No.5231634公開一種同樣在單一信道上應(yīng)用SRMA的基本途徑的方法。RTS規(guī)定來臨的數(shù)據(jù)分組的長度。
轉(zhuǎn)讓給International Business Machines Corporation的美國專利No.5502724公開一種方法，該方法擴(kuò)展防撞信號交換，以便多個數(shù)據(jù)分組在一對通信站之間流動。打算與第二臺站建立連接的第一臺站檢測信道。如果信道空閑，則它向預(yù)定的接收器站發(fā)送連接請求(CR)分組。CR規(guī)定連接包括的數(shù)據(jù)分組的數(shù)目。預(yù)定的接收器向發(fā)送站發(fā)送連接確認(rèn)(CC)分組；CC也規(guī)定連接中分組的數(shù)目。在交換正確的CR和CC分組之后，發(fā)送站可發(fā)送一個或多個數(shù)據(jù)分組，接收站可發(fā)送說明哪些數(shù)據(jù)分組被正確接收的確認(rèn)分組。為了終止連接，發(fā)送站發(fā)送斷開請求(DR)，接收站發(fā)出斷開確認(rèn)(DC)。接收CR分組的臺站后退對于要發(fā)送給接收器的通告數(shù)目的數(shù)據(jù)分組來說足夠長的一段時間。在收到CR或CC之后，當(dāng)與連接中要發(fā)送的分組的數(shù)目成比例的計時器期滿時，或者當(dāng)其收到DR或DC分組時，臺站可嘗試接入信道。美國專利No.5502724中公開的方法的局限性在于即使在接收器傳送CC分組的情況下，該方法也不能確保數(shù)據(jù)分組的無沖突傳輸。Fullmer和Garcia-Luna-Aeeves(C.L.Fullmer和J.J.Garcia Luna-Aceves，“Solutionsto Hidden Terminal Problems in Wireless Networks”，Proc.ACMSIGCOMM 97，Cannes，F(xiàn)rance，September 14-18，1997)證明了需要基于逐個分組的從接收器到其鄰居的反饋。由于接收器發(fā)送的CC分組可能與接收器鄰域的另一分組沖突，因此CC分組不能向隱藏節(jié)點提供充分的反饋；此外，F(xiàn)ullmer和Garcia-Luna-Aceves(C.L.Fullmer和J.J.Garcia-Luna-Aceves，“Floor Acquisition Multiple Access(FAMA)forPacker-Radio Networks”，Proc.ACM SIGCOMM 95，Cambridge，MA，Aug.28-Sept.1，1995)還證明了需要反饋分組長于請求分組。另外，即使公開的方法提到發(fā)送給臺站的所有鄰居的廣播分組，它也沒有提供確保不受發(fā)送站的所有鄰居的干擾，接收廣播或組播分組的任何措施。
轉(zhuǎn)讓給Xerox Corp.的美國專利No.5721725公開一種類似于SRMA的方法，并將其描述成對MACH的改進(jìn)。所公開的方法通過在RTS分組中規(guī)定數(shù)據(jù)分組的理想數(shù)據(jù)速率，并允許發(fā)送器和接收器協(xié)商傳輸數(shù)據(jù)速率，擴(kuò)展了MACH。該方法不能保證具有隱藏終端的網(wǎng)絡(luò)中的無沖突傳輸，因為對于大于任意RTS的長度的CTS的長度沒有做出任何規(guī)定，以確保隱藏臺站檢測到RTS和CTS的沖突。
DFWMAC IEEE802.11(K.C.Chen，“Medium Access Control ofWireless LANs for Mobile Computing”，IEEE Network，vol.8，no.5，pp50-63，1994)，F(xiàn)AMA-NCS(C.L.Fullmer和J.J.Garcia-Luna-Aceves，“Solutions to Hidden Terminal Problems in Wireless Networks”，Proc.ACM SIGCOMM97，Cannes，F(xiàn)rances，September 14-18，1997)，和RIMA(J.J.Garcia-Luna-Aceves和A.Tzamaloukas，“Reversing theCollision Avoidance Handshake in Wireless networks”，Proc.ACM/IEEEMobicom 99，August 1999)是防撞協(xié)議的三個最新例子。IEEE802.11是一種非常類似于具有關(guān)于RTS傳輸?shù)妮d波檢測的SRMA的方法。FAMA-NCS的目的對于具有要發(fā)送的數(shù)據(jù)的臺站，在發(fā)送任意數(shù)據(jù)分組之前，獲得接收器(我們將其稱為“the floor”)附近的信道的控制，并確保在接收器無數(shù)據(jù)分組與其它任意分組沖突。FAMA-NCS使CTS的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于RTS的長度，以便檢測RTS與CTS的沖突，這在現(xiàn)有的防撞協(xié)議中是不能實施的。RIMA包括一系列的協(xié)議，所述一系列協(xié)議倒轉(zhuǎn)首先在SRMA中提出的防撞信號交換方法，并使接收器輪詢數(shù)據(jù)的發(fā)送器。對于基于類似的RTS-CTS交換，或者以其后跟隨暫停的RTS為基礎(chǔ)的單信道無線網(wǎng)絡(luò)或有線局域網(wǎng)，提出了幾種其它的媒體接入控制(MAC)協(xié)議。但是，不管過去幾年內(nèi)，防撞協(xié)議和基于這些協(xié)議的系統(tǒng)獲得的普及，所有防撞MAC協(xié)議的兩個關(guān)鍵性能局限性在于(a)它們不能提供信道接入延遲保證，對實時應(yīng)用來說這是一個較大的問題；和(b)它們?nèi)鄙贌o沖突組播或廣播的明確支持，這意味著節(jié)點必須多次向每個組播組鄰哉傳送相同的組播分組，或者在接收可能性和ALOHA協(xié)議一樣低的情況下發(fā)送分組。另外，防撞協(xié)議要求載波檢測，在碼片速率很高的直接序列擴(kuò)頻無線電中，從技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上來說，這是不可能正確實現(xiàn)的。
為了避免隱藏終端干擾問題，可向接收器或發(fā)送器分配唯一的代碼(擴(kuò)展碼或跳頻序列)。
這種方法的一個例子是Metricom網(wǎng)絡(luò)。但是，面向接收器的代碼分配(ROCA)和面向發(fā)射器的代碼分配(TOCA)要求利用節(jié)點-代碼映像預(yù)先配置無線電，或者查找相鄰發(fā)射器或接收器正在使用的代碼。此外，簡單地通過確定TOCA方法，不能確保有效廣播；因為發(fā)射器的所有鄰居必須同意同時偵聽發(fā)射器，以使傳輸?shù)臄?shù)目降至最小。
在多跳無線網(wǎng)絡(luò)中使用的另一種信道接入方法包括建立傳輸時間表，即按照不發(fā)生沖突的方式，將臺站分配給不同的時間和數(shù)據(jù)信道(例如，頻率，擴(kuò)展碼，或者它們的組合)。傳輸調(diào)度可以是靜態(tài)的或者動態(tài)的；基于動態(tài)傳輸調(diào)度的MAC協(xié)議研究無線電信道的空間復(fù)用，從而和諸如TDMA和FDMA之類固定調(diào)度方法相比，具有高得多的信道利用率。
在TDMA協(xié)議時，時間被分成包含時隙的幀。時隙被分配給特定的節(jié)點，或者集中式臺站被用于分配時隙。TDMA的局限性源于相對于節(jié)點的時隙固定分配，以及集中式分配的應(yīng)用，所述固定分配較慢，不適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化，并且如果節(jié)點是通信的突發(fā)性來源，則使信道的利用效率不高。
在現(xiàn)有技術(shù)中存在基于動態(tài)TDMA方法的許多方法，在這些方法中，臺站在上行鏈路中使用ALOHA、分片ALOHA或其它連接協(xié)議向基站請求時隙。這種方法的一個例子是在轉(zhuǎn)讓給NEC USA，Inc.的美國專利5638371中公開的系統(tǒng)。本發(fā)明無需基站進(jìn)行時隙分配。
最近提出了許多協(xié)議，以便在不需要中央基站的情況下提供動態(tài)時隙分配。這些協(xié)議可被分類成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無關(guān)的時間調(diào)度協(xié)議和與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相關(guān)的時間調(diào)度協(xié)議。
Shepard(T.Shepard，“A Channel Access Scheme for Large DensePacket Radio Networks”，Proc.SIGCOMM 96，1996；T.Shepard，“Scalable，Self-Configuring Packet Radio Network Having DecentralizedChannel Management Providing Collision-Free Packet Transfer”，美國專利5682382，1997年10月28日)，Chlamtac等(I.Chlamtac等，“Time-Spread Multiple-Access(TSMA)Protoeols for Multihop MobileRadio Networks”，IEEE/ACM Transactions on Networking，Vol.5，no.6，1997年12月)，以及Ju和Li(Ji-Her Ju，Victor O.K.Li，“An OptimalTopology-Transparent Scheduling Method in Multihop Packet RadioNetworks”，IEEE/ACM Transactions on Networking，Vol.6，no.3，1998年6月)提出了與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無關(guān)的時間調(diào)度協(xié)議。在這些協(xié)議中，節(jié)點被預(yù)先分配(例如借助它們的節(jié)點ID)，或者采用它們發(fā)布的傳輸時間表，這種時間表規(guī)定節(jié)點發(fā)射和接收的時間。協(xié)議保證或提供節(jié)點的時間表中的至少一個傳輸時間不會與一個或兩個中繼段之外的任意節(jié)點沖突的高可能性。在Chlamtac和Ju的方法中，節(jié)點不能確定哪些傳輸會取得成功，使高層(例如鏈路層)協(xié)議的工作變得復(fù)雜。這些方法還需要網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點總數(shù)的數(shù)值，以及每個節(jié)點的鄰居的最大數(shù)目，作為算法的輸入?yún)?shù)，從而使它們?yōu)樽顗那闆r條件而設(shè)計(從而，如果網(wǎng)絡(luò)不如預(yù)期那樣密集，則效率低)，或者對實際的網(wǎng)絡(luò)條件敏感(如果網(wǎng)絡(luò)比預(yù)期的大或者更密集)。通過假定節(jié)點與它們的鄰居同步，了解其鄰居的時間表，并且能夠同時從多個發(fā)射鄰居接收，Shepard的方法避免沖突。這種決定性的假定要求相當(dāng)復(fù)雜的無線電硬件。
Zhu和Corson(C.Zhu.，M.S.Corson，“A Five-Phase ReservationProtocol(FPRP)for Mobile自組織Networks”，Proc.IEEE INFOCOM98)及Tang和Garcia-Luna Aceves(Z.Tang和J.J.Garcia-Luna-Aceves，“A Protocol for Topology-Dependent Transmission Scheduling”，Proc.IEEE Wireless Communications and Networking Conference 1999(WCNC 99)，New Orleans，Louisiana，September 21-24，1999；Z.Tang和J.J.Garcia-Luna-Aceves，“Hop-Reservation Multiple Access(HRMA)for Multichannel Packet Radio Networks”，Proc.IEEE IC3N 98SeventhInternational Conference on Computer Communications and Networks，Lafayette，Louisiana，October 12-15，1998)提出了取決于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)度協(xié)議，從而節(jié)點獲得允許節(jié)點在不受離其一到兩個中繼段的節(jié)點干擾的情況下，進(jìn)行發(fā)射的傳輸時間表，從而隨著每個節(jié)點的鄰居數(shù)目的降低，信道復(fù)用被增大。這些協(xié)議要求節(jié)點競爭，以便保存無沖突時隙，在每個小時隙上完成競爭。此外，它們依賴于將每個時隙分成數(shù)個小時隙。所有這些限制了時隙可具有的最小持續(xù)時間。本發(fā)明不要求細(xì)分時隙，不要求節(jié)點在小于一幀時間內(nèi)對鄰居作出響應(yīng)。
提出了基于TDMA的數(shù)種方法，這些方法需要初始的與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無關(guān)的時間表，隨后在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中進(jìn)行通信，以便協(xié)商最終的時間表。Chlamtac(I.Chlamtac，“Fair Algorithms for Maximal Link Activation inMultihop Radio Networks”，IEEE Transactions on Communications，Vol.COM-35，no.7，July，1987)提出一種算法，所述算法以在算法的多次迭代之后，能夠適用于通信要求的重復(fù)鏈路時間表為基礎(chǔ)。該算法開始于“每個鏈路單一時隙”時間表，例如通過按照其節(jié)點ID向每個節(jié)點分配一個傳輸時隙提供的時間表。在每次重復(fù)，在路由樹(借助現(xiàn)有算法建立)來回發(fā)送調(diào)度信息和調(diào)度“權(quán)標(biāo)”，根據(jù)其未滿足的通信要求的程度，向節(jié)點或鏈路分配額外的時隙。Ephremides和Truong(A.Ephremides，T.Truong，“Scheduling Broadcasts in Multihop RadioNetworks”，IEEE Transactions on Communications，Vol.COM-38，No.4，April，1990)提出一種類似的算法，其中一開始，每個節(jié)點被分配對應(yīng)于其節(jié)點ID的一個時隙，隨后每個節(jié)點使用它們的分配時隙向其鄰居傳送“骨架”時間表。在接下來的兩幀(通信時間表的兩次重復(fù))內(nèi)，根據(jù)固定的節(jié)點優(yōu)先權(quán)，節(jié)點能夠搶奪可用時隙，直到所有可用時隙被占用為止(即，在不導(dǎo)致沖突的情況下，不再存在可分配的任意時隙)。由于關(guān)于固定時間表的需要，需要反復(fù)幾次才收斂，以及由于調(diào)度-幀大小等于網(wǎng)絡(luò)的最大大小，因此這些方法的可擴(kuò)展性和相對于移動性或其它動態(tài)的魯棒性有限。Young(C.D.Young，“USAPA Unifying DynamicDistributed Multichannel TDMA Slot Assignment Protocol”，Proc.IEEEMILCOM 96 OCTOBER 1996)提出的方法也需要每個節(jié)點一個時隙的初始分配，隨后要求關(guān)于其它時隙的分配的調(diào)度分組的協(xié)商。但是，初始分配的時隙被局限于每“幀”中的第一時隙。從而，每N個幀出現(xiàn)每個節(jié)點的分配時隙，這里N是最大網(wǎng)絡(luò)大小。由此，該方法不依比例縮放。另外，就適應(yīng)動態(tài)通信條件來說，該方法相當(dāng)緩慢，因為在鄰居確認(rèn)提出的時間表增加(addition)之前，節(jié)點需要等待多達(dá)N幀。
結(jié)合近鄰建立的傳輸調(diào)度(NETS)協(xié)議(J.J.Garcia-Luna-Aceves，D.Beyer和C.Fullmer，“A Protocol for Neighborhood EstablishedTransmission Scheduling”，Docket No.003867.P005，1999年10月15日)，利用魯棒環(huán)境自適應(yīng)鏈路/MAC(REALM)協(xié)議(D.Beyer，J.J.Garcia-Luna-Aceves，和C.Fullmer，“Adpative CommunicationProtocol for Wireless Networks”，美國專利申請，1999年2月10日，Docket No.003867.P001)消除了現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于MAC協(xié)議的多數(shù)上述局限性。
REALM是一種無需發(fā)送器和接收器之間的信號交換，實現(xiàn)防撞的MAC協(xié)議。REALM采取組織成分成時隙的時間幀的同步網(wǎng)絡(luò)。在REALM中采取的同步量和利用跳頻無線電，例如設(shè)計成在ISM波段工作，目前可從市場購得的那些跳頻無線電工作的任意網(wǎng)絡(luò)中所需的同步類型相同。實施REALM的節(jié)點必須了解其單跳和雙跳鄰居的身份和網(wǎng)絡(luò)中的當(dāng)前時間(例如當(dāng)前幀的編號)。根據(jù)該信息，以及輔助信息，每個節(jié)點評估某一函數(shù)(例如，散列函數(shù))，所述函數(shù)確定性地規(guī)定哪個節(jié)點應(yīng)在幀的哪個時隙中傳送。通過改變每幀中，指定節(jié)點能夠在幀的某一時隙中傳送的優(yōu)先權(quán)，REALM實現(xiàn)公平性。一旦節(jié)點的雙跳鄰域中的所有節(jié)點具有關(guān)于其鄰域的一致信息，由于所有節(jié)點使用相同的確定性算法選擇指定時隙的優(yōu)勝者，避免了沖突。
Bao和Garcia-Luna-Aceves(L.Bao和J.J.Garcia-Luna-Aceves，“ANew Approach to Channel Access Scheduling for自組織Networks”，Proc.ACM MobiCom 2001-Seventh Annual International Conference onMobile Computing and networking，July 16-21，2001，Rome，Italy；L.Bao和J.J.Garcia-Luna-Aceves，“Channel Access Scheduling in自組織Network with Unidirectional Links”，Proc.ACM Dia1M 2001-FifthInternational Workshop on Discrete Algorithms and Methods for MobileComputing and Communications，July 21，2001 Rome，Italy；L.Bao和J.J.Garcia-Luna-Aceves，“A New Collision-Free Medium AccessControl Protocol”，Proc.IEEE MILCOM 2000，Los Angeles，California，October 22-25，2000)提出了信道接入算法，所述信道接入算法按照和REALM類似的方式，在無需發(fā)送器和接收器之間的特定信號交換的情況下，實現(xiàn)防撞。這些算法要求每個節(jié)點具有雙跳鄰域內(nèi)所有節(jié)點的標(biāo)識符，并根據(jù)該鄰居信息，在指定的時隙內(nèi)向節(jié)點賦予傳輸優(yōu)先權(quán)。采取非特指的算法散布鄰居信息。
單獨使用REALM或者Bao和Garcia-Luna-Aceves提出的算法的局限性在于這些方法以雙跳鄰域中的所有節(jié)點競爭在指定給這種無沖突接入的幀的每個時隙中進(jìn)行傳輸為基礎(chǔ)。如果能夠在先前一幀中傳送的那些節(jié)點通報其鄰居，它們將持續(xù)一段時間不競爭傳輸時隙，則可實現(xiàn)信道的更高效應(yīng)用，這可有效減輕節(jié)點間的競爭，以及指定節(jié)點接入信道時經(jīng)歷的延遲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述提及的不足、缺陷和問題，通過閱讀和研究下面的說明，易于理解本發(fā)明。
本發(fā)明包括一種無沖突地將分組傳輸?shù)叫诺乐械拿襟w接入控制(MAC)協(xié)議，從而根據(jù)節(jié)點獲得的關(guān)于其本地鄰域的全體節(jié)點的信息，以及當(dāng)本地鄰域中的節(jié)點試圖再次傳送時，時隙的通告，向節(jié)點分配用于無沖突傳輸?shù)臅r隙。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，調(diào)度程序可利用網(wǎng)絡(luò)的年齡以及與節(jié)點相關(guān)的獨特標(biāo)識符。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，利用其它節(jié)點通告的后續(xù)傳輸時間的列表，確定每個節(jié)點的候選傳輸時間。節(jié)點從潛在傳輸時間的列表中丟棄通告的傳輸時間，并利用為不斷變化的輸入樣本，提供不斷變化(偽隨機(jī))的輸出分布的函數(shù)，計算其候選傳輸時間。該函數(shù)可以是散列函數(shù)，加密函數(shù)或者查表函數(shù)。候選傳輸時間的計算使用關(guān)于其未獲得任何通告的傳輸時間的那些節(jié)點的標(biāo)識符。


圖1圖解說明了本發(fā)明可在其中工作的自組織網(wǎng)絡(luò)；圖2圖解說明了關(guān)于IR A-E分配的時隙的例證幀；圖3圖解說明用于選擇物理鄰居的列表，以便在網(wǎng)絡(luò)配置分組的壓縮鄰居部分中報告的程序；圖4圖解說明傳輸調(diào)度的程序；圖5表示了基本鄰域選舉的程序；圖6圖解說明了網(wǎng)絡(luò)配置傳輸程序；圖7圖解說明了當(dāng)從鄰居接收網(wǎng)絡(luò)配置分組時的程序；圖8圖解說明了物理鄰居老化的程序；圖9根據(jù)本發(fā)明，圖解說明了網(wǎng)絡(luò)配置分組的內(nèi)容。
具體實施例方式
在本發(fā)明的例證實施例的下述詳細(xì)說明中，參考了附圖，附圖構(gòu)成所述詳細(xì)說明的一部分，并且附圖舉例表示了實踐本發(fā)明的具體例證實施例。足夠詳細(xì)地說明每個實施例，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，當(dāng)然可以利用其它實施例，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可做出其它改變。于是，下述詳細(xì)說明不應(yīng)被理解為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的范圍只由附加的權(quán)利要求限定。
在說明書和權(quán)利要求書內(nèi)，下述術(shù)語采用這里明確相關(guān)的含意，除非上下文明確規(guī)定。參見附圖，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。另外，對單數(shù)的引用包括對復(fù)數(shù)的引用，除非另外指出或者與這里公開的內(nèi)容不一致。
下面說明自組織網(wǎng)絡(luò)中傳輸調(diào)度的系統(tǒng)和方法。在下面的說明中，陳述了眾多的具體細(xì)節(jié)，以便充分理解本發(fā)明。但是，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，實踐本發(fā)明顯然不需使用這些具體細(xì)節(jié)。在其它情況下，為了避免不必要地使本發(fā)明難以理解，沒有詳細(xì)說明眾所周知的結(jié)構(gòu)和電路。
簡要地說，本發(fā)明的目的在于為信道中分組的無沖突傳輸提供一種媒體接入控制(MAC)協(xié)議，從而根據(jù)節(jié)點獲得的關(guān)于其本地鄰域的全體節(jié)點(constituency)的信息，以及當(dāng)本地鄰域中的節(jié)點試圖再次發(fā)射時，時隙的通告，向節(jié)點分配用于無沖突傳輸?shù)臅r隙。
I.定義，基本服務(wù)和假定為了便于說明，網(wǎng)絡(luò)中使用的無線電接收裝置是半雙工的，并且每次被調(diào)到一個信道，不過無線電接收裝置可轉(zhuǎn)換到任意一個可用信道。類似于以前的基于傳輸調(diào)度的MAC協(xié)議，本發(fā)明假定時間被分片，時隙被組合成幀。幀進(jìn)一步被組織成epoch。但是，注意根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中使用的無線電接收裝置，即使基于防撞的協(xié)議(例如IEEE 802.11)也要求時間被分片，并被組織成幀。對于跳頻無線電接收裝置來說，情況就是這樣，因為所有無線電接收裝置必須一致同意跳頻的起始時間，以及跳變序列的長度。
本發(fā)明集中于通過共用信道的廣播傳輸用時隙的分配，從而節(jié)點能夠傳送用于建立多個數(shù)據(jù)信道的傳輸時間表的控制分組，或者數(shù)據(jù)分組。本發(fā)明假定相鄰節(jié)點之間的雙向物理鏈接；防撞MAC協(xié)議的情況也是一樣的。
在本發(fā)明的一個實施例中，利用指定幀中時隙的位置，以及epoch中幀的位置的獨物標(biāo)識符，識別時隙。借助時間同步算法，利用節(jié)點之間達(dá)成一致的當(dāng)前時間識別epoch。在本發(fā)明的說明中，術(shù)語時隙ID表示基于網(wǎng)絡(luò)的“網(wǎng)絡(luò)年齡(network age)”的時隙的標(biāo)識符。每個epoch具有固定數(shù)目的幀，每幀具有固定數(shù)目的時隙。
執(zhí)行本發(fā)明中描述的方法的節(jié)點被稱為因特網(wǎng)無線電接收裝置(IR)。在本發(fā)明的說明中，交替使用“節(jié)點”和“因特網(wǎng)無線電接收裝置”。
在本發(fā)明的一個實施例中，節(jié)點利用發(fā)射器分配的本地鏈路標(biāo)識符(用XLID表示)，識別節(jié)點的每個鄰居。在本發(fā)明的另一實施例中，可利用節(jié)點的MAC地址識別節(jié)點。在這里給出的本發(fā)明的說明中，我們僅僅使用術(shù)語節(jié)點標(biāo)識符來表示XLID或節(jié)點的MAC地址。借助這兩種節(jié)點標(biāo)識符，ATOM正確工作。每個有效的單跳鄰居被賦予一個節(jié)點標(biāo)識符；并且假定節(jié)點向有效鄰居指派連續(xù)的節(jié)點標(biāo)識符。借助在本發(fā)明范圍之外的方法，實現(xiàn)向鄰居的節(jié)點標(biāo)識符的指派。
圖1根據(jù)本發(fā)明，表示了本發(fā)明可在其中工作的例證自組織網(wǎng)絡(luò)。自組織網(wǎng)絡(luò)由許多子網(wǎng)20、30、40和50組成，每個子網(wǎng)通過多個IR(100、110、120、130、140、150、160、170和180)擴(kuò)展因特網(wǎng)。每人IR，100-180是具有IP地址和MAC地址的無線路由器。自組織網(wǎng)絡(luò)20通過接入點IR 110連接到因特網(wǎng)900上。IR 110通過局域網(wǎng)40，與因特網(wǎng)路由器200耦接。
在有限時間之后，自組織網(wǎng)絡(luò)20中的IR(100-180)具有存在于網(wǎng)絡(luò)中的IR的相同列表。換句話說，IR知道其鄰居。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個IR了解在離其預(yù)定數(shù)目中繼段范圍內(nèi)，構(gòu)成其鄰域的IR的獨特節(jié)點ID。例如，IR可了解離其一個、兩個、三個或更多中繼段的鄰居。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，借助鄰居發(fā)現(xiàn)和管理協(xié)議，可能還結(jié)合控制分組，IR獲悉其直接(單跳)鄰居的存在。借助控制分組，了解雙跳鄰居和離該節(jié)點兩個中繼段之外的節(jié)點。
不同的協(xié)議可用于通過自組織網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息的通信。
II.交換和保持的信息圖2根據(jù)本發(fā)明，圖解說明了為IR A-E分配的時隙的例證幀。如圖所示，時隙220(s0-s11)表示在幀230中。向每個時隙分配一個IR(參見220)。為了便于說明，IR按照順序被置于時隙s0-s11之下。IR A-F被賦予一個時隙，從而避免沖突。網(wǎng)絡(luò)中的IP被同步，并關(guān)于其間將調(diào)度分組(例如控制分組)的周期(稱為幀)達(dá)成一致。每個幀與因幀而異，并且在整個網(wǎng)絡(luò)中已知的“網(wǎng)絡(luò)年齡”(NetAge)相關(guān)。例如，在每幀恒定整數(shù)(S)的時隙，以及每個epoch恒定整數(shù)(F)的幀的情況下，借助epoch、幀和時隙使網(wǎng)絡(luò)同步。在每個epoch中，從1到F連續(xù)對幀編號(“幀編號”)。同樣連續(xù)對epoch編號，在E個epoch之后，最終繞回Epoch Number 1。上述網(wǎng)絡(luò)年齡可以是與epoch編號聯(lián)系的Frame Number，或者如果epoch中幀的數(shù)目足夠大，則僅僅是FrameNumber。
為了便于說明，本發(fā)明中在節(jié)點之間交換的控制分組被稱為“網(wǎng)絡(luò)配置分組”。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個節(jié)點包含一個物理鄰域列表，每項包含下述字段地址32位MAC地址距離用該鄰居離當(dāng)前節(jié)點的中繼段表示距離。如果最近從該鄰居成功收到分組(后面說明)，則認(rèn)為其相隔1個中繼段。
節(jié)點標(biāo)識符 網(wǎng)絡(luò)配置分組中用于更高效地識別該節(jié)點的編號(或者編號組)對于直接(1-中繼段)鄰居Nbr ID-表示該節(jié)點已分配給該鄰居的鄰居編號的編號。
對于間接的2-中繼段鄰居Rep ID-表示該鄰居正在報告該2-中繼段鄰居的編號。
Rep Nbr ID 直接(報告)鄰居用于識別該2-中繼段鄰居節(jié)點的Nbr ID對于間接的3-中繼段鄰居(如果繼續(xù)存在)Rep ID 表示鄰居正在報告該3-中繼段鄰居的編號。
Rep Rep ID 報告鄰居用于識別其該3-中繼段鄰居節(jié)點的報告鄰居的Nbr ID。
Rep Rep Nbr ID 直接鄰居用于識別該3-中繼段鄰居的NbrID。
Xmt Holdoff Time該節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置分組傳輸之間的最小數(shù)目的幀。節(jié)點可增大該釋放(holdoff)時間，并開始報告增大的數(shù)目。為了降低其釋放時間，在轉(zhuǎn)換到降低的時間之前，節(jié)點必須在使用舊的釋放時間的同時，首先持續(xù)指定數(shù)目的幀，通告新的釋放時間。
Next Xmt Time在其之前保證該節(jié)點不傳送網(wǎng)絡(luò)配置分組的幀&時隙編號。它被初始化成NEXT_XMT_TIME_NOW。作為老化程序的一部分，并且為了避免翻轉(zhuǎn)問題，每當(dāng)Next Xmt Time加上節(jié)點的XmtHoldoff Time等于或小于當(dāng)前時間時，該Next Xmt Time也被重置為該值。
Reported Flag 如果在網(wǎng)絡(luò)配置分組中，該節(jié)點報告了該NextXmt Time，則設(shè)置為TRUE，否則設(shè)置成FALSE。
網(wǎng)絡(luò)配置分組的內(nèi)容圖9根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖解說明了網(wǎng)絡(luò)配置分組的內(nèi)容。
管理消息類型901表示消息的類型。
NumNbrEntries 902是在消息中報告的鄰居的數(shù)目。報告的鄰居的數(shù)目可能是該節(jié)點已知的全體鄰居的一部分。在其后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)配置傳輸中，節(jié)點可報告鄰居的后續(xù)子集。
NumBSEntries 903是在該消息中報告的網(wǎng)格(mesh)BS鄰居的數(shù)目。
嵌入分組標(biāo)記904表示在網(wǎng)絡(luò)配置分組中是否存在嵌入的分組。
Xmt Power 905以2dBm步進(jìn)，開始于8dBm(即，1111表示38dBm)。
Xmt Antenna 906是用于傳輸消息的邏輯天線。這便于自適應(yīng)天線系統(tǒng)(AAS)支持多達(dá)8個天線方向。
NetEntry MAC地址標(biāo)記907表示是否存在該項。
網(wǎng)絡(luò)基本信道908是節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中正在使用的基本信道，它是物理信道的邏輯編號，用于廣播調(diào)度控制信息。在網(wǎng)絡(luò)描述符中，可能的物理信道編號的子集被映像成邏輯信道。
保留字段909被保留。
Netconfig計數(shù)910是該節(jié)點傳送的網(wǎng)絡(luò)配置分組的計數(shù)器。
時間戳記911被鄰居用于檢測錯過的傳輸。對于該節(jié)點的每次網(wǎng)絡(luò)配置傳輸，該計數(shù)被加1。當(dāng)使網(wǎng)絡(luò)同步時，同步跳躍計數(shù)被用于確定節(jié)點之間的優(yōu)越性。節(jié)點可被指派為從外部(例如利用GPS)，使之同步的主時間保持器。這些節(jié)點傳送為0的同步跳躍計數(shù)。節(jié)點與具有較低同步跳躍計數(shù)的節(jié)點同步，或者如果計數(shù)相同，則與具有較小節(jié)點ID的節(jié)點同步。
Netconfig時間表信息912被用于保存Next Xmt Mx和Xmt HoldoffExponent。Xmt Holdoff Time是在Next Xmt Time之后，網(wǎng)絡(luò)配置傳送機(jī)會的數(shù)目(該節(jié)點不適于不傳送網(wǎng)絡(luò)配置分組的每個網(wǎng)絡(luò)控制子幀，存在網(wǎng)絡(luò)配置-1次機(jī)會)。
Xmt Holdoff Time＝2(Xmt Holdoff Exponent+4)，下一Xmt Mx包括Next XmtTime，Next Xmt Time是關(guān)于該鄰居的下一網(wǎng)絡(luò)配置合格間隔，并被計算成范圍2(Xmt Holdoff Exponent+4)*Next Xmt Mx＜Next Xmt Time＜2(Xmt Holdoff Exponent+4)*(Next Xmt Mx+1)。
例如，如果Next Xmt Mx＝3，并且Xmt Holdoff Exponent＝4，則在49和64(由于粒性(granularity)的緣故)傳輸機(jī)會之間，該節(jié)點將被認(rèn)為有資格進(jìn)行其下一網(wǎng)絡(luò)配置傳輸，在該時間之前，無資格進(jìn)行其下一網(wǎng)絡(luò)配置傳輸。如果Next Xmt Mx字段被置為Ox1F(都為1)，則應(yīng)認(rèn)為該鄰居有資格從該值表示的時間開始，以及之后的每個網(wǎng)絡(luò)配置機(jī)會進(jìn)行傳輸(即，視為Xmt Holdoff Time＝0)。
NetEntry MAC地址913表示新節(jié)點的存在或發(fā)起者。BS節(jié)點ID是報告的網(wǎng)格BS節(jié)點的節(jié)點ID。
跳躍數(shù)914是報告節(jié)點和報告的網(wǎng)格BS節(jié)點之間的跳躍的數(shù)目。
Xmt能量(energy)/位915因子是通過該節(jié)點需要到達(dá)的網(wǎng)格BS的能量/位的指示。Xmt能量/位被計算為Ei＝min/J∈Ni*[Ej->i+Ej]mW*μs，其中N是報告網(wǎng)格BS的一組鄰居，Ei->j＝PTx/Ri->j，其中PTx是從節(jié)點i到節(jié)點j的傳輸功率(mW)，Ri->j是從節(jié)點i到節(jié)點j的數(shù)據(jù)速率(Mbps)。Ej是鄰居j報告的Xmt能量/位。報告的Xmt能量/位因子是除以2(Xmt Energy Unit Exponent-4)的計算Xmt能量/位。Xmt Energy Unit Exponent是在網(wǎng)絡(luò)描述符中報告的4位字段。Nbr節(jié)點ID 916是報告的鄰居節(jié)點的節(jié)點ID。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，網(wǎng)絡(luò)配置分組包括下述信息My MAC Adr 32位MAC地址(作為TSync報頭的一部分)Next Xmt Time 我的Next Xmt Time
Xmt Holdoff Time 我的Xmt Holdoff Time每個網(wǎng)絡(luò)配置分組還包括具有下述字段的項的列表(長度Y，TBD)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，從節(jié)點的1中繼段鄰居(如果在3中繼段調(diào)度模式下，還在2中繼段鄰居中)，按照循環(huán)方式選擇該列表?？砂凑掌渌绞竭x擇該列表。
Nbr MAC Adr 32位MAC地址距離 1-中繼段(間接)鄰居或2-中繼段鄰居節(jié)點標(biāo)識符或者(Nbr ID)或者(Nbr ID和Rep ID)Next Xmt TimeXmt Holdoff Time另外，每個網(wǎng)絡(luò)配置分組包含具有下述壓縮字段的項的列表(長度Z，TBD)。
距離1-中繼段(直接)鄰居或2-中繼段鄰居節(jié)點標(biāo)識符或者(Nbr ID)或者(Nbr ID和Rep ID)Next Xmt TimeXmt Holdoff Time圖3圖解說明了用于選擇物理鄰居的列表，以便在網(wǎng)絡(luò)配置分組的壓縮鄰居部分中報告的程序。在開始方框之后，邏輯流動到方框310，在方框310，排除在上面說明的循環(huán)列表中報告的鄰居。邏輯轉(zhuǎn)到方框320，當(dāng)按照2-跳躍-調(diào)度模式操作時，排除所有3-跳躍鄰居項。隨后，在方框330，排除具有“Reported Flag”的所有鄰居項。轉(zhuǎn)到方框340，依據(jù)NextXmt Time對剩余的鄰居項排序。在該網(wǎng)絡(luò)配置分組中報告具有未來最遠(yuǎn)的Next Xmt Time的Z項。通常，獲悉具有未來最遠(yuǎn)的Next Xmt Time的節(jié)點比獲悉具有很快副近的Next Xmt Time的節(jié)點更有價值，因為在其失時效之前，鄰居將有更多的時間使用該信息。轉(zhuǎn)移到方框350，當(dāng)傳輸該網(wǎng)絡(luò)配置分組時，上述任意列表中關(guān)于所有鄰居的“Reported Flag”被設(shè)置成TRUE。該程序隨后轉(zhuǎn)移到結(jié)束方框，并返回處理其它操作。
III.傳輸調(diào)度圖4根據(jù)本發(fā)明，圖解說明傳輸調(diào)度的程序。在節(jié)點的當(dāng)前傳輸(“Xmt”)時間(即，當(dāng)節(jié)點傳輸其網(wǎng)絡(luò)配置分組時的時隙)中，節(jié)點使用下述程序確定其Next Xmt Time。
在開始方框之后，邏輯轉(zhuǎn)到方框410，在方框410，按照下一傳輸時間對物理鄰居表排序。轉(zhuǎn)到方框420，對于鄰居表中的每項，將節(jié)點的Next Xmt Time加入節(jié)點的傳輸釋放時間(Transmit Holdoff Time)，以便達(dá)到節(jié)點的最近后續(xù)傳輸Xmt Time。轉(zhuǎn)到方框430，程序?qū)emp Xmt Time設(shè)置成等于節(jié)點的通告Xmt Holdoff Time和當(dāng)前XmtTime時間之和。在方框440，成功標(biāo)記被設(shè)置成FALSE。在判定方框450，確定成功標(biāo)記是否為FALSE。當(dāng)是時，程序轉(zhuǎn)到方框455，在方框455，如果Temp Xmt Time等于物理鄰居列表中任意節(jié)點的Next XmtTime，則程序?qū)emp Xmt Time設(shè)置成等于下一網(wǎng)絡(luò)配置幀/時隙。否則，程序轉(zhuǎn)到方框460，在方框460，程序確定有資格的競爭節(jié)點，所述有資格的競爭節(jié)點是物理鄰居列表中，具有等于或小于Temp Xmt Time的最早后續(xù)Xmt Time的所有節(jié)點。在方框465，利用Temp Xmt Time作為seed，和所有有資格競爭的節(jié)點的MAC地址，在該組有資格競爭的節(jié)點中進(jìn)行鄰域選舉。轉(zhuǎn)到判定方框470，確定該節(jié)點是否贏得該選舉。如果該節(jié)點未贏得鄰域選舉，則程序轉(zhuǎn)到方框475，在方框475，Temp Xmt Time被設(shè)置成等于下一網(wǎng)絡(luò)配置幀/時隙。否則，在方框480，將成功標(biāo)記設(shè)置成TRUE，程序轉(zhuǎn)到方框485，在方框485，節(jié)點的NextXmt Time被設(shè)置成等于Temp Xmt Time。
在本發(fā)明的一個實施例中，在上面的程序中執(zhí)行的鄰域選舉和在REALM協(xié)議中進(jìn)行的選舉相同(同時待審的申請No.09/248738，“Adaptive Communication Protocol for wireless Networks”，申請日1999年2月10日)。
圖5根據(jù)本發(fā)明，表示了基本鄰域選舉的程序。在開始方框之后，程序轉(zhuǎn)到方框510，在方框510中，在每幀中，每個節(jié)點(i)通過利用全局已知的函數(shù)(SlotFunc)，計算其候選傳輸時隙(CS(i))，函數(shù)(SlotFunc)接受網(wǎng)絡(luò)年齡和節(jié)點的ID作為輸入。這可表示成CS(i)＝SlotFunc(ID(i)，NetAge)。
轉(zhuǎn)到方框520，通過利用它們的節(jié)點ID，全局已知的網(wǎng)絡(luò)年齡，以及相同的SlotFunc函數(shù)(CS(i)＝SlotFunc(ID(i)，NetAge))，每個節(jié)點計算其2-中繼段鄰域中每個節(jié)點(j)的候選傳輸時隙。
當(dāng)然，每個節(jié)點的CS(k)將給出相同的結(jié)果，和哪個節(jié)點進(jìn)行計算無關(guān)(本地節(jié)點，或者其2-中繼段鄰域中的節(jié)點之一)。于是，每個節(jié)點能夠確定其2-中繼段鄰域中的哪些節(jié)點共享相同的候選傳輸時隙(如果有的話)。根據(jù)CG(i)＝(jCS(i)＝CS(j))，將這些的ID置于節(jié)點i的關(guān)于該幀的競爭者組(CG(i))中。
轉(zhuǎn)到方框530，利用節(jié)點ID，調(diào)度幀編號，以及節(jié)點的優(yōu)先權(quán)偏移(可選)作為全局已知的優(yōu)先權(quán)函數(shù)(PriorityFunc)的輸入，每個節(jié)點(i)計算其競爭者組中每個節(jié)點的優(yōu)先權(quán)PR(j)，確定這些競爭者中，哪個節(jié)點具有關(guān)于該幀的優(yōu)先權(quán)。這可用PR(j)＝PriorityFunc(ID(j)，NetAge)+PB(j)表示。PriorityFunc(a，b)產(chǎn)生對每個可能的輸入“a”來說，唯一的編號。如果不使用優(yōu)先權(quán)偏移，則PB(j)被置為0。
隨后，在方框540，如果PR(i)大于競爭者組中的任意PR(j)，或者如果PR(i)與最大值相同，如果所有的優(yōu)先權(quán)偏移都為0，則理應(yīng)成為最大值，則節(jié)點(i)將它自己看作競爭的優(yōu)勝者。
如果節(jié)點(i)是其競爭者組中的優(yōu)勝者，并且如果其PR(i)等于或大于優(yōu)先權(quán)閾值，則節(jié)點(i)可在當(dāng)前幀中傳送其候選傳輸時隙CS(i)。
程序隨后轉(zhuǎn)到結(jié)束方框，并返回處理其它操作。
圖6根據(jù)本發(fā)明，圖解說明了網(wǎng)絡(luò)配置傳輸程序。當(dāng)達(dá)到當(dāng)前節(jié)點的Next Xmt Time時，系統(tǒng)執(zhí)行圖6所示的程序。
在開始方框之后，程序轉(zhuǎn)到方框610，在方框610，程序利用Xmit_Scheduling程序，確定節(jié)點的Next Xmt Time。轉(zhuǎn)到方框615，程序確定其Next Holdoff Time(基于其物理鄰居表的大小的函數(shù)，具有如上所述關(guān)于如何處理減少的一些限制)。轉(zhuǎn)到方框620，確定是否設(shè)置了“SKIP THIS NETWORK CONFIGURATION TRANSMIT”標(biāo)記。當(dāng)設(shè)置了該標(biāo)記時，程序跳過剩余步驟，轉(zhuǎn)到結(jié)束方框，程序返回處理其它操作。轉(zhuǎn)到方框652，程序產(chǎn)生(如上所述)網(wǎng)絡(luò)配置分組)。隨后，在方框630，對于在循環(huán)列表或壓縮列表中報告的所有鄰居項，程序?qū)ⅰ癛eported Flag”設(shè)置成TRUE。在方框635，在適當(dāng)?shù)膸?時隙邊界，傳送網(wǎng)絡(luò)配置分組。
圖7根據(jù)本發(fā)明，圖解說明了當(dāng)從鄰居接收網(wǎng)絡(luò)配置分組時的程序。在開始方框之后，程序轉(zhuǎn)到方框710，在方框710，如果需要的話，發(fā)射節(jié)點的距離被更新為1-中繼段(直接)。轉(zhuǎn)到方框720，對于通過鄰居，越過最小數(shù)目的中繼段到達(dá)的每個報告節(jié)點，到報告節(jié)點的距離被更新為1加上所報告的內(nèi)容。轉(zhuǎn)到方框730，更新發(fā)射節(jié)點和所有報告的節(jié)點的Next Xmt Time和Xmt Holdoff Time。轉(zhuǎn)到方框740，如果找到具有等于當(dāng)前節(jié)點的Next Xmt Time的Next Xmt Time的任意報告鄰居，則設(shè)置“SKIP THIS NETWORK CONFIGURATION TRANSMIT”標(biāo)記(上面使用的)。這可表現(xiàn)為具有起因于信道動力學(xué)或活動性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的瞬時情況。隨后，在方框750，如果利用物理鄰居表中的信息，不能將壓縮鄰居表中任意報告節(jié)點的節(jié)點標(biāo)識符還原成鄰居項(具有MAC地址)，則跳過該項。
圖8根據(jù)本發(fā)明，圖解說明了物理鄰居老化的過程。周期性地，該程序在物理鄰居列表上運行。在開始方框之后，程序轉(zhuǎn)到方框810，在方框810，對于Next Xmt Time加上其Xmt Holdoff Time等于或小于當(dāng)前時間的任意鄰居，將Next Xmt Time設(shè)置成NEXT_XMT TIME NOW。轉(zhuǎn)到方框820，項的Aging Time被重置為現(xiàn)在。轉(zhuǎn)到方框830，對于具有NEXT XMT TIME NOW和等于過去某一(TBD)時間的Aging Time的任意鄰居，到該鄰居的距離被加1。轉(zhuǎn)到方框840，如果這種增大導(dǎo)致距離3-中繼段(或者在3-中繼段調(diào)度模式下，導(dǎo)致4-中繼段)，則刪除該鄰居項。否則，程序轉(zhuǎn)到方框850，在方框850，鄰居項的Aging Time被再次重置為現(xiàn)在。
壓縮方法在網(wǎng)絡(luò)配置分組中，Next Xmt Time可被壓縮成3-4位，形成相對于某一整體塊邊界四舍五入的Next Xmt Time(每個塊包含許多網(wǎng)絡(luò)配置傳輸機(jī)會)。利用公式Xmt Holdoff Time＝2(x+4)，可將Xmt Holdoff Time量化成范圍為16～2048幀/時隙的3位。
上述說明，例子和數(shù)據(jù)提供了本發(fā)明的組成物的制造和使用的完整說明。由于在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可做出本發(fā)明的許多實施例，因此本發(fā)明的范圍由下面附加的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種分發(fā)分組調(diào)度的系統(tǒng)，包括物理鄰域列表，其中所述物理鄰域列表是與自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且包括傳輸時間參數(shù)；和響應(yīng)于所述傳輸時間參數(shù)而傳送的控制分組。
2.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于壓縮物理鄰域列表的壓縮器。
3.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制分組是網(wǎng)絡(luò)配置分組。
4.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸時間參數(shù)是傳輸釋放(holdoff)時間。
5.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸時間參數(shù)是下一傳輸時間。
6.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸時間參數(shù)包括傳輸釋放時間和下一傳輸時間。
7.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述物理鄰域列表包括與傳輸時間參數(shù)相關(guān)的報告標(biāo)記。
8.一種分發(fā)分組調(diào)度的方法，包括確定與自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點相關(guān)的物理鄰域信息，其中所述物理鄰域信息包括節(jié)點標(biāo)識符和傳輸時間參數(shù)；根據(jù)所述物理鄰域信息，產(chǎn)生控制分組；和根據(jù)所述傳輸時間參數(shù)，傳送所述控制分組。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述控制分組是網(wǎng)絡(luò)配置分組。
10.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述控制分組包括距離參數(shù)；節(jié)點標(biāo)識符；下一傳輸時間；和傳輸釋放時間。
11.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述控制分組是可配置的。
12.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述控制分組是自適應(yīng)的。
13.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中所述控制分組還包括MAC地址。
14.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述物理鄰域信息還包括對所述傳輸時間參數(shù)作出反應(yīng)的報告標(biāo)記。
15.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述傳輸時間參數(shù)是傳輸釋放時間。
16.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述傳輸時間參數(shù)是下一傳輸時間。
17.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述傳輸時間參數(shù)包括傳輸釋放時間和下一傳輸時間。
18.一種將多個鄰居項壓縮到包含在網(wǎng)絡(luò)配置分組中的鄰域列表中的方法，包括當(dāng)在循環(huán)列表中報告鄰居項；當(dāng)按照雙跳調(diào)度模式操作時，如果鄰居項是三跳鄰居項；以及設(shè)置與所述鄰居項相關(guān)的報告標(biāo)記時，排除所述鄰居項；和如果鄰居項未被排除，則將所述鄰居項包含在所述壓縮鄰域列表中。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其中當(dāng)傳輸所述網(wǎng)絡(luò)配置分組時，所述報告標(biāo)記被設(shè)置成“true”。
20.按照權(quán)利要求18所述的方法，還包括根據(jù)與所述鄰居相關(guān)的傳輸參數(shù)，對所壓縮的鄰域列表排序的步驟。
21.一種傳送和自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)配置分組的方法，包括確定與所述節(jié)點相關(guān)的下一傳輸時間；確定與所述節(jié)點相關(guān)的下一釋放時間；評估跳過傳輸標(biāo)記，如果設(shè)置了跳過傳輸標(biāo)記產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)配置分組；根據(jù)所述鄰居項是否已被報告，產(chǎn)生和所述鄰居項相關(guān)的報告標(biāo)記；和傳送所述網(wǎng)絡(luò)配置標(biāo)記。
22.一種自組織網(wǎng)絡(luò)中傳輸調(diào)度的方法，包括根據(jù)與鄰居項相關(guān)的下一傳輸時間，在物理鄰居列表中對所述鄰居項排序；計算每個鄰居項的最早后續(xù)傳輸時間；將與鄰居節(jié)點相關(guān)的臨時傳輸時間設(shè)置成等于與所述鄰居節(jié)點的通告?zhèn)鬏斸尫艜r間和與所述鄰居節(jié)點相關(guān)的當(dāng)前傳輸時間之和；舉行鄰域選舉；和根據(jù)所述鄰域選舉，調(diào)度下一傳輸時間。
23.按照權(quán)利要求22所述的方法，其中所述計算最早的后續(xù)傳輸時間的步驟還包括計算與所述鄰居項相關(guān)的下一傳輸時間和與所述鄰居項相關(guān)的傳輸釋放時間的和。
24.按照權(quán)利要求22所述的方法，其中有資格的競爭節(jié)點包括物理鄰居列表中，最早的后續(xù)傳輸時間等于或小于臨時傳輸時間的鄰居節(jié)點。
25.按照權(quán)利要求24所述的方法，其中所述舉行鄰域選舉的步驟還包括確定有資格的競爭節(jié)點；和當(dāng)有資格的競爭節(jié)點未贏得選舉時，將臨時時間設(shè)置成等于下一網(wǎng)絡(luò)配置幀。
26.按照權(quán)利要求25所述的方法，還包括確定與所述節(jié)點相關(guān)的臨時傳輸時間何時等于所述物理鄰居列表中節(jié)點的下一傳輸時間；并且將所述臨時傳輸時間設(shè)置成等于下一網(wǎng)絡(luò)配置幀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無沖突地將分組傳輸?shù)叫诺乐械拿襟w接入控制(MAC)協(xié)議，從而根據(jù)節(jié)點獲得的關(guān)于其本地鄰域的全體節(jié)點的信息，以及當(dāng)本地鄰域中的節(jié)點試圖再次傳送時，時隙的通告，向節(jié)點分配用于無沖突傳輸?shù)臅r隙。調(diào)度程序可利用網(wǎng)絡(luò)的年齡以及與節(jié)點相關(guān)的獨特標(biāo)識符。利用其它節(jié)點通告的后續(xù)傳輸時間的列表，確定每個節(jié)點的候選傳輸時間。節(jié)點從潛在傳輸時間的列表中丟棄通告的傳輸時間，并利用為不斷變化的輸入樣本，提供不斷變化(偽隨機(jī))的輸出分布的函數(shù)，計算其候選傳輸時間。該函數(shù)可以是散列函數(shù)，加密函數(shù)或者查表函數(shù)。候選傳輸時間的計算使用關(guān)于其未獲得任何通告的傳輸時間的那些節(jié)點的標(biāo)識符。
文檔編號H04B7/26GK1547860SQ02816670
公開日2004年11月17日 申請日期2002年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月25日
發(fā)明者戴維·貝爾, 約瑟·J.·格斯?fàn)枺芳{－俄思維斯, J. 格斯?fàn)?路納-俄思維斯, 戴維 貝爾 申請人:諾基亞公司