專利名稱：確定移動專用網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其涉及移動專用無線網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
在過去10年間，無線網(wǎng)絡(luò)得到極大的發(fā)展。發(fā)展最迅速的一個領(lǐng)域是移動專用網(wǎng)絡(luò)。物理上，移動專用網(wǎng)絡(luò)包含多個地理上分布的、共享公共無線信道的可能移動的節(jié)點(diǎn)。與其它類型的網(wǎng)絡(luò)，例如蜂窩網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)相比，移動專用網(wǎng)絡(luò)的最顯著特性是缺乏任何固定基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)僅由移動節(jié)點(diǎn)組成，并且當(dāng)在運(yùn)行時刻節(jié)點(diǎn)彼此進(jìn)行發(fā)送時，才產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)不取決于特定節(jié)點(diǎn)，并且隨著某些節(jié)點(diǎn)加入或其它節(jié)點(diǎn)離開網(wǎng)絡(luò)而動態(tài)調(diào)整。
在固定通信基礎(chǔ)設(shè)施不可靠或不可用，例如在戰(zhàn)場或受地震或颶風(fēng)襲擊的自然災(zāi)害區(qū)域的非友善環(huán)境中，專用網(wǎng)絡(luò)能夠迅速部署并提供有限但更加需要的通信。
雖然軍用仍然是這些網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)的主要動力，然而專用網(wǎng)絡(luò)正在民用或商用領(lǐng)域迅速找到新的應(yīng)用。除了通過簡單接通其計算機(jī)或PDA產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之外，專用網(wǎng)絡(luò)會允許人們不經(jīng)使用任何其它網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而在現(xiàn)場或教室交換數(shù)據(jù)。
隨著無線通信日益滲透到日常生活中，移動專用網(wǎng)絡(luò)的新應(yīng)用會繼續(xù)出現(xiàn)并變成通信結(jié)構(gòu)的重要部分。移動專用網(wǎng)絡(luò)對設(shè)計人員提出了很大的挑戰(zhàn)。由于缺乏固定基礎(chǔ)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)必須隨著它們移動，加入或離開網(wǎng)絡(luò)而自組織和重新配置。所有節(jié)點(diǎn)基本上相同，并且在網(wǎng)絡(luò)中不存在自然層次結(jié)構(gòu)或中央控制器。所有功能必須分布在節(jié)點(diǎn)中間。節(jié)點(diǎn)通常由電池供電，并且具有有限的通信和計算能力。系統(tǒng)的帶寬通常是有限的。
2個節(jié)點(diǎn)之間的距離通常超過無線傳輸范圍，并且傳輸在到達(dá)其目的地之前必須由其它節(jié)點(diǎn)來中繼。因此，網(wǎng)絡(luò)具有多轉(zhuǎn)發(fā)段(multihop)拓?fù)?，并且這種拓?fù)潆S著節(jié)點(diǎn)的四處移動而改變。
互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)的移動專用網(wǎng)絡(luò)(MANET)工作組正在積極評估和標(biāo)準(zhǔn)化包含組播的路由協(xié)議。由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S著節(jié)點(diǎn)移動而任意改變，信息易于過時，并且不同節(jié)點(diǎn)常常具有不同的網(wǎng)絡(luò)視圖，無論是在時間上(信息可能在某些節(jié)點(diǎn)上是過時的，但在其它節(jié)點(diǎn)上是最新的)還是在空間上(節(jié)點(diǎn)可能僅知道其附近的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌恢肋h(yuǎn)離其自身的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。
路由協(xié)議需要適應(yīng)頻繁的拓?fù)渥兓?，并且具有不太精確的信息。由于這些獨(dú)特需求，這種網(wǎng)絡(luò)中的路由非常不同于其它網(wǎng)絡(luò)。收集關(guān)于整個網(wǎng)絡(luò)的最近信息常常代價昂貴和不切實(shí)際。許多路由協(xié)議是被動反應(yīng)式(reactive)(按需)協(xié)議它們僅當(dāng)必要且針對其需要路由到的目的地時才收集路由信息，并且不維護(hù)未使用的路由。與始終維護(hù)到所有目的地的最優(yōu)路由的主動反應(yīng)式協(xié)議(pro-active protocols)相比，這種方式大大降低了路由開銷。協(xié)議的自適應(yīng)性是重要的。專用按需距離向量(AODVAd Hoc on Demand Distance Vector)，動態(tài)源路由(DSRDynamic Source Routing)和臨時排序路由算法(TORATemporally Ordered Routing Algorithm)是MANET工作組提出的按需路由協(xié)議的代表。
其它各種路由協(xié)議的例子包含Perkins的美國專利5,412,654中公開的目的地定序距離向量(DSDVDestination SequencedDistance-Vector)路由，和Haas的美國專利6,304,556中公開的帶路由協(xié)議(ZRPZone Routing Protocol)。ZRP是使用主動反應(yīng)式和被動反應(yīng)式方案的混合協(xié)議。
這些常規(guī)路由協(xié)議在選擇從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由時使用盡力而為(best effort)方案。通常，在這種盡力而為方案中，轉(zhuǎn)發(fā)段的數(shù)量是主要準(zhǔn)則。換言之，具有最小數(shù)量轉(zhuǎn)發(fā)段的路由被選作傳輸路由。
移動專用網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由正得到關(guān)注。為提供服務(wù)質(zhì)量，協(xié)議需要不僅找到路由，而且需要保證路由上的資源。由于網(wǎng)絡(luò)的有限共享帶寬，以及缺乏能夠考慮和控制這些有限資源的中央控制器，節(jié)點(diǎn)必須彼此協(xié)商以管理QoS路由所需的資源。頻繁的拓?fù)渥兓勾烁訌?fù)雜。由于這些約束，對QoS路由的要求比盡力而為路由更多。
在Chenxi Zhu的出版物″Medium Access Control andQuality-of-Service Routing for Mobile Ad Hoc Networks″，2001和M.Mirhakkak等人的出版物″Dynamic Quality-of-Service forMobile Ad Hoc Networks″，MITRE公司，2000中提出了QoS路由方案的某些例子。Zhu討論了在其拓?fù)湟缘偷街械鹊乃俾首兓妮^小網(wǎng)絡(luò)中如何確立帶寬保證QoS路由。Mirhakkak等人的出版物涉及指定QoS數(shù)值范圍的資源保留請求，而網(wǎng)絡(luò)則確認(rèn)提供該范圍內(nèi)的服務(wù)。
在每個節(jié)點(diǎn)上，執(zhí)行準(zhǔn)入控制以轉(zhuǎn)發(fā)來自其它節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)(traffic)。通常，常規(guī)準(zhǔn)入控制協(xié)議提供有關(guān)路由和連接的完整公開。換言之，每個節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)共享所有路由和連接數(shù)據(jù)，使得總體上選擇盡力而為路由。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述背景，本發(fā)明的一個目的是提供移動專用網(wǎng)絡(luò)中多轉(zhuǎn)發(fā)段路由的保證服務(wù)質(zhì)量約束的路由確定。
通過用于確定移動專用網(wǎng)絡(luò)中從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由的方法來提供本發(fā)明的這些和其它目的，特性和優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)包含多個移動節(jié)點(diǎn)，移動節(jié)點(diǎn)包含源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間有中間節(jié)點(diǎn)。該方法包含發(fā)送來自源節(jié)點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由，并且路由請求包含流標(biāo)識和QoS鏈路度量。
此外，該方法包含每個中間節(jié)點(diǎn)確定節(jié)點(diǎn)是否能夠支持QoS路由請求的所請求QoS參數(shù)，并且如果能夠支持，則更新QoS鏈路度量，傳遞QoS路由請求到其它中間節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之一，以及臨時為具有可支持QoS參數(shù)的QoS路由請求保留節(jié)點(diǎn)資源。在接收到QoS路由請求時，目的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生包含每個發(fā)現(xiàn)的路由的流標(biāo)識和更新QoS鏈路度量的針對源節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答，并且源節(jié)點(diǎn)根據(jù)來自所發(fā)現(xiàn)路由的目的節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答中的更新QoS鏈路度量產(chǎn)生QoS路由或路徑度量。路由應(yīng)答不必通過與路由請求相同的路徑返回到源節(jié)點(diǎn)。
并且，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)QoS路由度量選擇到目的節(jié)點(diǎn)的路由，并且源節(jié)點(diǎn)向選擇路由上的中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由確認(rèn)。
QoS參數(shù)最好包括基于可用帶寬，差錯率，端到端延遲，端到端延遲變化，轉(zhuǎn)發(fā)段計數(shù)，預(yù)計路徑持續(xù)時間和優(yōu)先級中的至少一個的需求。并且，可在發(fā)送或不發(fā)送確認(rèn)到至少一個后備路由上的中間節(jié)點(diǎn)的情況下選擇該至少一個后備路由。通過后備路由發(fā)送的確認(rèn)會確保路由被所有中間節(jié)點(diǎn)維護(hù)，并且資源會繼續(xù)得到保留。對其既不發(fā)送確認(rèn)也不發(fā)送業(yè)務(wù)的任何后備路由均易于失去保留。這種后備路由也可以被用于復(fù)制傳輸。后備路徑上的復(fù)制傳輸可被用于提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，或允許當(dāng)在主路徑上出現(xiàn)故障時以較少的中斷可能切換到后備路徑。后備路徑也可以通過在路徑上發(fā)送周期性確認(rèn)來保持活躍，并且也允許當(dāng)在主路徑上出現(xiàn)故障時以較少的中斷可能切換到后備路徑。任何時候，中間節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)可以檢測節(jié)點(diǎn)是否能夠繼續(xù)支持QoS路由請求的所請求的QoS參數(shù)，并且如果不能，則產(chǎn)生到源節(jié)點(diǎn)的QoS差錯通知。并且，源節(jié)點(diǎn)可以在接收到QoS差錯通知時保持選擇的路由，同時發(fā)送第二服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)的新路由。
源節(jié)點(diǎn)也可以在接收到QoS差錯通知時選擇后備路由并且切換到后備路由。源節(jié)點(diǎn)也可以向后備路由上的中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)。
本發(fā)明的系統(tǒng)方面涉及移動專用網(wǎng)絡(luò)，該移動專用網(wǎng)絡(luò)包含多個移動節(jié)點(diǎn)，和將多個移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路。每個移動節(jié)點(diǎn)包含通過無線通信鏈路與多個節(jié)點(diǎn)中的其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線和單向或雙向的通信的通信設(shè)備，和通過通信設(shè)備路由通信的控制器。該控制器包含向其它節(jié)點(diǎn)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)到目的節(jié)點(diǎn)的路由的路由發(fā)現(xiàn)單元，并且路由請求包含流標(biāo)識和QoS鏈路度量。
并且，路由請求處理單元確定節(jié)點(diǎn)是否能夠支持QoS路由請求的所請求的QoS參數(shù)并且更新QoS鏈路度量，而臨時資源保留表包含針對具有可支持QoS參數(shù)的QoS路由請求的臨時節(jié)點(diǎn)資源保留。此外，路由度量形成單元根據(jù)來自具有節(jié)點(diǎn)資源保留的節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答中的更新QoS鏈路度量產(chǎn)生QoS路由度量，并且路由選擇單元根據(jù)QoS路由度量選擇到目的節(jié)點(diǎn)的路由，并且向選擇的路由上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由確認(rèn)。


圖1-4是根據(jù)本發(fā)明的包含QoS的移動專用網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖5的流程圖說明了根據(jù)本發(fā)明的移動專用網(wǎng)絡(luò)中的QoS路由方法步驟。
圖6的示意圖說明了根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的路由器。
圖7的示意圖說明了圖6中路由器的控制器的細(xì)節(jié)。
圖8-10是根據(jù)本發(fā)明的包含準(zhǔn)入控制的移動專用網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖11的流程圖說明了根據(jù)本發(fā)明的移動專用網(wǎng)絡(luò)中的準(zhǔn)入控制方法步驟。
圖12的流程圖說明了根據(jù)本發(fā)明的移動專用網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)視業(yè)務(wù)準(zhǔn)入控制的方法步驟。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的包含業(yè)務(wù)跟蹤的移動專用網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖14的流程圖說明了根據(jù)本發(fā)明的移動專用網(wǎng)絡(luò)中的跟蹤業(yè)務(wù)方法步驟。
圖15-17是根據(jù)本發(fā)明的包含動態(tài)信道分配的移動專用網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖18的流程圖說明了根據(jù)本發(fā)明的移動專用網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)信道分配方法步驟。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
然而本發(fā)明可以通過許多不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)該被解釋為限于這里提出的實(shí)施例。提供這些實(shí)施例以便這里的公開徹底和完全，并且完全地向本領(lǐng)域的技術(shù)人員表達(dá)本發(fā)明的范圍。用類似編號表示類似組成部分，并且最初的符號被用來指示可選實(shí)施例中的類似組成部分。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的各部分可以被實(shí)施為方法，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或計算機(jī)程序產(chǎn)品。
因此，本發(fā)明的這些部分可以具有完全硬件實(shí)施例，完全軟件實(shí)施例或組合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。此外，本發(fā)明的各個部分可以是在其上具有計算機(jī)可讀程序代碼的計算機(jī)可用存儲介質(zhì)上的計算機(jī)程序產(chǎn)品?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)可讀介質(zhì)，包含但不局限于靜態(tài)和動態(tài)存儲設(shè)備，硬盤，光學(xué)存儲設(shè)備和磁存儲設(shè)備。
下面參照有關(guān)根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的方法，系統(tǒng)和計算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，流程圖說明的每個塊和流程圖說明中塊的組合可以通過計算機(jī)程序指令來實(shí)現(xiàn)。這些計算機(jī)程序指令可以被提供給通用計算機(jī)，專用計算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生機(jī)器，使得通過計算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令實(shí)現(xiàn)一或多個塊中指定的功能。
這些計算機(jī)程序指令也可以被存儲在能夠指示處理器或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定方式操作的計算機(jī)可讀存儲器或存儲介質(zhì)中，使得計算機(jī)可讀存儲器中存儲的指令產(chǎn)生制造產(chǎn)品，其包含實(shí)現(xiàn)流程圖塊中規(guī)定的功能的指令。計算機(jī)程序指令也可以被加載到計算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備中，使得在計算機(jī)或其它可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟，以產(chǎn)生計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，使得計算機(jī)或其它可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)流程圖塊中規(guī)定的功能的步驟。
開始參照圖1-5，現(xiàn)在描述用于確定移動專用網(wǎng)絡(luò)20中從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由的方法。網(wǎng)絡(luò)20包含多個移動節(jié)點(diǎn)30，所述移動節(jié)點(diǎn)30包含源節(jié)點(diǎn)1和目的節(jié)點(diǎn)4，在其間具有中間節(jié)點(diǎn)2，3和5。例如膝上型計算機(jī)，個人數(shù)字助理(PDA)或移動電話的節(jié)點(diǎn)30通過無線通信鏈路32相連，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的。方法開始(塊100)，并且包含從源節(jié)點(diǎn)1發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)針對目的節(jié)點(diǎn)4的路由，如圖5中的塊102所示。如下面會更詳細(xì)討論的，QoS參數(shù)最好基于可用帶寬，差錯率，端到端延遲，端到端延遲變化，轉(zhuǎn)發(fā)段計數(shù)，預(yù)計路徑使用期，和/或優(yōu)先級。路由請求RREQQ包含QoS流標(biāo)識和可更新QoS鏈路度量。
此外，在塊104處，該方法包含每個中間節(jié)點(diǎn)2，3和5確定節(jié)點(diǎn)是否能夠支持QoS路由請求RREQQ的所請求QoS參數(shù)。如果節(jié)點(diǎn)不能支持特定請求RREQQ的QoS參數(shù)，則請求被拒絕，或節(jié)點(diǎn)簡單地不轉(zhuǎn)發(fā)該請求(塊106)。如果例如節(jié)點(diǎn)3的節(jié)點(diǎn)能夠支持特定請求RREQQ的QoS參數(shù)，則節(jié)點(diǎn)更新QoS鏈路度量，向其它中間節(jié)點(diǎn)2和5轉(zhuǎn)發(fā)QoS路由請求，并且為該QoS路由請求臨時保留節(jié)點(diǎn)資源(塊108)。中間節(jié)點(diǎn)2和5也必須確定它們是否能夠支持從節(jié)點(diǎn)3轉(zhuǎn)發(fā)的QoS路由請求RREQQ的所請求QoS參數(shù)。如果是，則將具有更新QoS鏈路度量的路由請求RREQQ轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)4。
在接收到QoS路由請求RREQQ時，目的節(jié)點(diǎn)4產(chǎn)生對源節(jié)點(diǎn)1的應(yīng)答RREPQ，包含每個發(fā)現(xiàn)的路由的流標(biāo)識和更新QoS鏈路度量(塊110)。換言之，目的節(jié)點(diǎn)4會接收到來自包含例如1-2-4或1-3-5-4的各種可能路由中的任何路由的轉(zhuǎn)發(fā)路由請求RREQQ。在每種情況下產(chǎn)生應(yīng)答RREPQ。在塊112處，源節(jié)點(diǎn)1根據(jù)來自目的節(jié)點(diǎn)4的應(yīng)答RREPQ中的更新QoS鏈路度量產(chǎn)生所發(fā)現(xiàn)路由的QoS路由度量。并且，在塊114處，源節(jié)點(diǎn)1接著根據(jù)QoS路由度量選擇到目的節(jié)點(diǎn)4的路由，并且在塊116處，源節(jié)點(diǎn)向選擇的路由上的中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由確認(rèn)CONFQ。這將確認(rèn)使用選擇的路由上的、在塊108處臨時保留的資源。通過不在已發(fā)現(xiàn)但沒有選擇的路由上發(fā)送CONFQ，可允許其它在那些路由上的臨時保留資源超時。
并且，源節(jié)點(diǎn)1可以在向至少一個后備路由上的中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送或不發(fā)送確認(rèn)CONFQ的情況下選擇該后備路由(塊122)。這種后備路由可用于復(fù)制傳輸，額外的可靠性，或可在路由和/或QoS故障的情況下被用作備份路由。在塊118處，中間節(jié)點(diǎn)2，3和5，和/或目的節(jié)點(diǎn)4可以在任何時候檢測節(jié)點(diǎn)是否能夠繼續(xù)支持QoS路由請求RREQQ的所請求QoS參數(shù)。如果節(jié)點(diǎn)能夠在整個業(yè)務(wù)傳輸中繼續(xù)支持請求RREQQ，則在塊126處，如果確定不活躍，可以允許保留的資源和相關(guān)路由超時，并且如果在一段時間內(nèi)沒有被數(shù)據(jù)傳輸或周期性CONFQ消息的發(fā)送所使用，則在塊128處被釋放。
如果節(jié)點(diǎn)不能繼續(xù)支持請求RREQQ，則節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生對源節(jié)點(diǎn)1的QoS差錯通知RERRQ(塊120)。這里，在接收到QoS差錯通知RERRQ時，源節(jié)點(diǎn)1可以保持選擇的路由，同時再次發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)4的新路由路徑(塊102)。源節(jié)點(diǎn)1也可以在接收到QoS差錯通知RERRQ時切換到后備路由(塊124)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述方法能夠適用于任何類型的按需或被動反應(yīng)式路由協(xié)議，例如動態(tài)源路由(DSRDynamic SourceRouting)或?qū)Ｓ冒葱杈嚯x向量(AODVAd-Hoc On-DemandDistance Vector)路由，或適用于任何混合主動反應(yīng)式/被動反應(yīng)式協(xié)議，例如帶路由協(xié)議(ZRP)。
現(xiàn)在描述考慮最小帶寬分配和最大延遲約束作為QoS類別的更加具體的例子。對于固定帶寬分配，假定節(jié)點(diǎn)30能夠保留某個數(shù)量的容量或帶寬。并且，傳輸流的源節(jié)點(diǎn)1會針對每個所需的流發(fā)送QoS路由請求RREQQ(符號中最后的Q指示QoS請求)。RREQQ消息執(zhí)行發(fā)現(xiàn)能夠支持所需QoS的路由的功能。向目的地4轉(zhuǎn)發(fā)RREQQ的節(jié)點(diǎn)會在傳遞RREQQ之前注意到它們是否能夠滿足所請求的QoS，并且如果需要，它們會臨時保留資源。從目的地返回路由應(yīng)答RREPQ包，該包具有有關(guān)在該路徑上能夠滿足所請求的QoS的指示。
源節(jié)點(diǎn)1則在決定提供期望QoS的最優(yōu)選擇之前收集到目的地4的多個潛在路徑。一旦確定這個路徑，沿著指示的路徑向目的地4發(fā)送確認(rèn)CONFQ消息。沿著這個路徑上的通路，任何臨時資源保留均被確認(rèn)為固定保留。如果在規(guī)定時間段內(nèi)沒有使用，則QoS保留超時。如果鏈路在路由上失敗，或如果不能滿足QoS要求，則產(chǎn)生路由差錯(RERRQ)包并且返回到源節(jié)點(diǎn)。
更具體地，當(dāng)需要針對指定目的節(jié)點(diǎn)4的新QoS路由時，源節(jié)點(diǎn)1向目的節(jié)點(diǎn)廣播RREQQ包。這是類似于例如DSR或AODV的協(xié)議中使用的常規(guī)RREQ包的特殊類型的包。常規(guī)RREQ廣播被用于″盡力而為″服務(wù)。本發(fā)明的方法仍然可以遵循用于盡力而為服務(wù)的協(xié)議所建立的常規(guī)過程。
如果傳輸流需要指定的最小容量或帶寬，則特殊RREQQ包被用于保留到目的地4的指定容量的流。在這種情況下，流ID被分配給源節(jié)點(diǎn)1的RREQQ，該流ID與源節(jié)點(diǎn)地址組合可唯一標(biāo)識到網(wǎng)絡(luò)20中正轉(zhuǎn)發(fā)流的任何節(jié)點(diǎn)的流。RREQQ包也指示要保留的容量。
在到目的地4的路徑中的每個節(jié)點(diǎn)2，3和5處，針對可用容量檢查最小容量或帶寬要求以確定是否能夠針對流進(jìn)行保留。如果節(jié)點(diǎn)能夠接受所需的傳輸流，則針對該流ID臨時保留容量。如果在短時間段內(nèi)沒有接收到CONFQ消息，則釋放這個臨時保留。如果RREQQ意味著確保能夠找到不超過指定最大延遲的路徑，則該路徑上的每個節(jié)點(diǎn)必須能夠估計其對總路徑延遲的貢獻(xiàn)，并且進(jìn)行檢查以確定迄今為止路徑上的總延遲加上其貢獻(xiàn)是否超過指定最大延遲極限。
不同于DSR和AODV的針對″盡力而為″傳輸?shù)某Ｒ?guī)應(yīng)用，必須允許RREQQ一直傳播到目的節(jié)點(diǎn)4以確定是否存在滿足QoS要求的有效路徑。如果找到這種路徑，則目的節(jié)點(diǎn)4產(chǎn)生要返回到源節(jié)點(diǎn)1的RREPQ消息。這個消息向源節(jié)點(diǎn)指示已經(jīng)找到到目的節(jié)點(diǎn)4的、滿足所請求QoS的有效路徑，并且已經(jīng)建立路由(在DSR的情況下，返回源路由)。在針對尋求延遲保證的請求，以及針對保證容量的路徑的RREPQ中包含估計的路徑延遲。
源節(jié)點(diǎn)1可以接收針對到目的節(jié)點(diǎn)4的、能夠滿足所需QoS的路徑的多個RREPQ。它會對這些進(jìn)行排序，并且在最高序的路徑上發(fā)出指示其路徑選擇的CONFQ消息。
其它路徑可以被保留為備份路徑，但是如果不在這些路徑上發(fā)送CONFQ，則在需要作為備份替代路徑的情況下，不保證所需資源可用。
如果在任何中間節(jié)點(diǎn)2，3和5處，或在目的節(jié)點(diǎn)4處違反并且不能滿足所請求的QoS，則在知道通過此節(jié)點(diǎn)的路徑不能滿足所請求QoS的情況下丟棄RREQQ包。
然而，發(fā)現(xiàn)過程可找到其它路徑。如果在任何時候鏈路在路由上失敗，或如果不能滿足QoS要求，則針對受故障影響的每個傳輸流，產(chǎn)生路由差錯RERRQ包并且返回到源節(jié)點(diǎn)1。在這種情況下，或者必須使用備份路徑，或者再次啟動路由發(fā)現(xiàn)過程。
所描述的過程易于被用于DSR協(xié)議。常規(guī)DSR消息類型RREQ，RREP，RRER被定義成可選包類型，并且能夠如針對協(xié)議的常規(guī)操作所定義的那樣被用于在向后兼容模式中支持″盡力而為″傳輸。定義新的可選包類型以支持包含被用于管理QoS路徑的RREQQ，RREPQ，RRERQ和CONFQ包類型的QoS。這些類型的所需頭字段的定義直接基于上述定義的功能。也會包含用于QoS任務(wù)數(shù)據(jù)的特殊類型的QoS源路由包。這個包會包含流ID以標(biāo)識包所屬的流，以及允許流傳輸?shù)挠嬃俊?br> 如果故障導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)發(fā)出RERRQ包，則會使用以下過程。如果在源節(jié)點(diǎn)處接收到RERRQ包，則丟棄當(dāng)前路由并且嘗試備份路由。備份路由上發(fā)送的第一個包會是另一種特殊QoS源路由包RREQT，其包含流ID和QoS參數(shù)。這個包也可以包含任務(wù)數(shù)據(jù)。
路徑上的每個節(jié)點(diǎn)將必須進(jìn)行檢查以確定它們是否仍然保持針對該流的臨時保留。如果不，它們會重新檢查以確定它們是否能夠支持流和進(jìn)行臨時保留。如果包通過每個中間節(jié)點(diǎn)處支持的流到達(dá)目的地，則目的節(jié)點(diǎn)會返回RREPQ包，該RREPQ包向源通知路徑有效。
如果任何節(jié)點(diǎn)不能支持流，則丟棄包，并且節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)返回RERRQ包，以向源節(jié)點(diǎn)通知路徑不能支持所請求QoS參數(shù)。如果源節(jié)點(diǎn)接收到RREPQ包，則沿著選擇的路徑發(fā)送CONFQ消息，以便除了繼續(xù)發(fā)送該傳輸流的任務(wù)數(shù)據(jù)之外，確認(rèn)路徑選擇。
如果源節(jié)點(diǎn)接收到RERRQ包，則對下一可用備份路徑嘗試相同的過程。如果源節(jié)點(diǎn)沒有更多的到目的地的備份源路由，則源節(jié)點(diǎn)開始針對到目的節(jié)點(diǎn)的新QoS路徑的另一個路由發(fā)現(xiàn)過程。中斷任務(wù)數(shù)據(jù)流，直到找到新路由。對于任何具體協(xié)議，能夠定義管理分配給每個傳輸流的資源所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且也可以定義如何標(biāo)識流和如何查找分配給每個流的路由。
現(xiàn)在另外參照圖6和7描述本發(fā)明的系統(tǒng)方面。移動專用網(wǎng)絡(luò)20包含多個移動節(jié)點(diǎn)30，和將多個移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路32。每個移動節(jié)點(diǎn)包含路由器40(圖6)，路由器40具有通過無線通信鏈路32與其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線和單向或雙向通信的通信設(shè)備42，和通過通信設(shè)備42傳送通信的控制器44。并且，可以作為控制器44的一部分或與控制器結(jié)合而包含存儲器46。
如圖7所示，控制器44包含路由發(fā)現(xiàn)單元50，路由發(fā)現(xiàn)單元50向其它節(jié)點(diǎn)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)到目的節(jié)點(diǎn)的路由。并且，路由請求包含流標(biāo)識和QoS鏈路度量。并且，路由請求處理單元52確定節(jié)點(diǎn)是否能夠支持QoS路由請求的所請求QoS參數(shù)以及更新QoS鏈路度量，并且臨時資源保留表54包含針對具有可支持QoS參數(shù)的QoS路由請求的臨時節(jié)點(diǎn)資源保留。此外，路由度量形成單元56根據(jù)來自具有節(jié)點(diǎn)資源保留的節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答中的更新QoS鏈路度量產(chǎn)生QoS路由度量，并且路由選擇單元58根據(jù)QoS路由度量選擇到目的節(jié)點(diǎn)的路由，并且向選擇的路由上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由確認(rèn)。
路由選擇單元58可以在向后備路由上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送或不發(fā)送確認(rèn)CONFQ的情況下選擇該后備路由，例如用于備份或復(fù)制傳輸。路由請求處理單元52檢測節(jié)點(diǎn)是否能夠繼續(xù)支持QoS路由請求的所請求QoS參數(shù)，并且如果不能，則產(chǎn)生QoS差錯通知RERRQ。在從另一個節(jié)點(diǎn)接收到QoS差錯通知時，路由選擇單元58最好保持選擇的路由，同時路由發(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)到目的節(jié)點(diǎn)的新路由。路由選擇單元58可以在從另一個節(jié)點(diǎn)接收到QoS差錯通知RERRQ時切換到后備路由。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例提供了針對移動專用網(wǎng)絡(luò)22中多轉(zhuǎn)發(fā)段路由的傳輸準(zhǔn)入控制，同時保持所需的服務(wù)質(zhì)量，下面將參照圖8-11對其進(jìn)行描述。
這種準(zhǔn)入控制方法會自適應(yīng)地允許節(jié)點(diǎn)為其自身的傳輸保留某些資源，同時公平地共享其它傳輸?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)。并且，專用網(wǎng)絡(luò)由多個無線移動節(jié)點(diǎn)30和將多個節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路32構(gòu)成。
控制移動專用網(wǎng)絡(luò)22中傳輸準(zhǔn)入的方法開始(塊200)，并且包含源節(jié)點(diǎn)發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)傳輸路由(塊202)。在塊208處，網(wǎng)絡(luò)22中的每個節(jié)點(diǎn)30計算節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值以作出傳輸準(zhǔn)入控制決定。節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值是至少一個節(jié)點(diǎn)特定QoS度量的函數(shù)。QoS參數(shù)可以基于例如帶寬，差錯率，端到端延遲，端到端延遲變化，轉(zhuǎn)發(fā)段計數(shù)，預(yù)計路徑使用期和/或優(yōu)先級，而節(jié)點(diǎn)特定QoS度量可以包含例如一或多個可用功率，節(jié)點(diǎn)的可用帶寬，最近差錯率，最近延遲，一范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)的可用帶寬和節(jié)點(diǎn)隊列長度。QoS標(biāo)記值可以是每項(xiàng)的加權(quán)和數(shù)，或以每一項(xiàng)為一元素的向量。
每個節(jié)點(diǎn)30根據(jù)計算的QoS標(biāo)記值和QoS路由請求RREQQ的QoS參數(shù)確定準(zhǔn)入，并且可以應(yīng)答源節(jié)點(diǎn)以告知是否響應(yīng)QoS路由請求而準(zhǔn)許傳輸(塊214)。此外，每個節(jié)點(diǎn)30可以計算與節(jié)點(diǎn)相關(guān)的路由和連通性信息(塊210)，并且向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由和連通性信息以及QoS標(biāo)記值，以進(jìn)行傳輸路由選擇(塊212)。
計算節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值208可以包含向一個范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)查詢有關(guān)至少一個QoS度量的信息(塊204)，以及處理從其它節(jié)點(diǎn)接收的QoS度量信息和至少一個節(jié)點(diǎn)特定QoS度量以計算節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值。計算節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值還可以包括驗(yàn)證該范圍內(nèi)的每個其它節(jié)點(diǎn)已經(jīng)用QoS度量信息作出應(yīng)答(塊206)。
更具體地，大部分QoS度量項(xiàng)，例如可用功率，節(jié)點(diǎn)的可用帶寬，最近差錯率，最近延遲和節(jié)點(diǎn)隊列長度，是節(jié)點(diǎn)本地已知的。然而，例如一個范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)的可用帶寬不是本地已知的。于是，參照圖8，如果節(jié)點(diǎn)1向節(jié)點(diǎn)4發(fā)出關(guān)于11Mbps傳輸介質(zhì)的5Mbps帶寬的請求，則節(jié)點(diǎn)4必須進(jìn)行檢查以確定該范圍內(nèi)的任何其他節(jié)點(diǎn)(這里為節(jié)點(diǎn)1，和5)是否已經(jīng)作出禁止性確認(rèn)。所以，節(jié)點(diǎn)4廣播檢查消息，并且范圍內(nèi)已經(jīng)確認(rèn)帶寬的任何節(jié)點(diǎn)會回送指示這種情況的檢查應(yīng)答。節(jié)點(diǎn)4確保其已經(jīng)收到來自其近來曾經(jīng)接收過的所有節(jié)點(diǎn)的檢查應(yīng)答。利用接收的信息，節(jié)點(diǎn)4現(xiàn)在可以決定其是否能夠支持路由請求RREQQ的QoS參數(shù)。
應(yīng)答QoS路由請求(塊214)可以包括在節(jié)點(diǎn)不能支持路由請求的QoS參數(shù)時根據(jù)節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值指示節(jié)點(diǎn)能夠支持的傳輸路由。例如，如果節(jié)點(diǎn)4不能確認(rèn)請求，它可以發(fā)出描述其最多能夠支持的程度的應(yīng)答。因此，源節(jié)點(diǎn)能夠決定該級別是否足夠的好，或是否將請求降級并且發(fā)出條件放寬的QoS請求RREQQ。
如上所述，常規(guī)方案提供有關(guān)路由和連通性的完整公開。換言之，每個節(jié)點(diǎn)30與其它節(jié)點(diǎn)共享所有其知道的信息，使得總體上選擇″最優(yōu)″(通常為轉(zhuǎn)發(fā)段最少)的路由。在本發(fā)明中，將這個路由和連通性信息標(biāo)記上一個值，該值允許其它節(jié)點(diǎn)根據(jù)所需的服務(wù)質(zhì)量對其加以利用。另外，共享信息的節(jié)點(diǎn)能夠決定將被允許使用該信息的QoS級別。這個決定能夠基于公共規(guī)則集合，或基于每個節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槟承┕?jié)點(diǎn)會是有利的。例如，發(fā)現(xiàn)其本身正轉(zhuǎn)發(fā)許多包、其電池要耗盡和難以找到用于其自身傳輸?shù)膸挼墓?jié)點(diǎn)可以將其路由和連通性通知給具有幾乎不接受最重要(高優(yōu)先級)包的標(biāo)記的某些其它節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明的這個實(shí)施例的系統(tǒng)方面涉及移動專用網(wǎng)絡(luò)22，移動專用網(wǎng)絡(luò)22包含多個移動節(jié)點(diǎn)30，和將多個移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路32。如前參照圖6和7所述，每個移動節(jié)點(diǎn)具有路由器40，路由器40包含通過無線通信鏈路與其它設(shè)備進(jìn)行無線和單向或雙向通信的通信設(shè)備42，以及通過通信設(shè)備傳送通信的控制器44?？刂破?4包含路由發(fā)現(xiàn)單元50，路由發(fā)現(xiàn)單元50向其它節(jié)點(diǎn)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)到目的節(jié)點(diǎn)的路由。這里，QoS標(biāo)記計算單元60計算節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值以作出傳輸準(zhǔn)入控制決定。傳輸準(zhǔn)入控制器62根據(jù)計算的QoS標(biāo)記值和QoS路由請求的QoS參數(shù)確定是否響應(yīng)QoS路由請求而準(zhǔn)許傳輸。
控制器44也可以包含計算與節(jié)點(diǎn)相關(guān)的路由和連通性信息的連通性計算器64，路由和連通性信息可以被發(fā)送到其它節(jié)點(diǎn)以進(jìn)行傳輸路由選擇。QoS標(biāo)記計算單元60可以包含向一個范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)查詢有關(guān)至少一個QoS度量的信息，以及處理從其它節(jié)點(diǎn)接收的QoS度量信息和至少一個節(jié)點(diǎn)特定QoS度量以計算節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值。
并且，QoS標(biāo)記計算單元60可以包括驗(yàn)證該范圍內(nèi)的每個其它節(jié)點(diǎn)已經(jīng)用QoS度量信息作出應(yīng)答。
此外，路由請求處理單元52應(yīng)答QoS路由請求以指示節(jié)點(diǎn)是否能夠支持路由請求的QoS參數(shù)，以及是否準(zhǔn)許傳輸。并且，路由請求處理單元52可以在節(jié)點(diǎn)不能支持路由請求的QoS參數(shù)時根據(jù)節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值指示節(jié)點(diǎn)能夠支持的傳輸路由。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例提供了針對移動專用網(wǎng)絡(luò)22中多轉(zhuǎn)發(fā)段路由的傳輸管制，下面將參照圖12對其進(jìn)行描述。如前所述，網(wǎng)絡(luò)22包含多個無線移動節(jié)點(diǎn)30和將多個節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路32。如在其它實(shí)施例中描述的，方法在塊300處開始，并且包含節(jié)點(diǎn)發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求RREQQ以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)傳輸路由(塊302)。這里，QoS路由請求RREQQ至少包含傳輸流標(biāo)識。在塊304處，每個節(jié)點(diǎn)計算節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值以作出傳輸準(zhǔn)入控制決定，并且每個節(jié)點(diǎn)根據(jù)計算的QoS標(biāo)記值和QoS路由請求的QoS參數(shù)確定是否響應(yīng)QoS路由請求而準(zhǔn)許傳輸(塊306)。并且，在塊308處，每個節(jié)點(diǎn)應(yīng)答QoS路由請求以指示節(jié)點(diǎn)是否能夠支持路由請求的Q0S參數(shù)，以及是否準(zhǔn)許傳輸。然而在這個實(shí)施例中，每個節(jié)點(diǎn)根據(jù)傳輸流標(biāo)識管制準(zhǔn)許的傳輸，以保證準(zhǔn)許的傳輸不超過QoS路由請求RREQQ的QoS參數(shù)(塊310)。
并且，QoS參數(shù)可以基于例如可用帶寬，差錯率，端到端延遲，端到端延遲變化，轉(zhuǎn)發(fā)段計數(shù)，預(yù)計路徑使用期和/或優(yōu)先級，而節(jié)點(diǎn)特定QoS標(biāo)記值可以是例如可用功率，節(jié)點(diǎn)的可用帶寬，最近差錯率，最近延遲，一范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)的可用帶寬和節(jié)點(diǎn)隊列長度中的至少一個的函數(shù)。換言之，如果請求RREQQ包含例如對某個數(shù)量的帶寬的要求，并且節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)許與請求相關(guān)的傳輸，則節(jié)點(diǎn)管制其本身以保證準(zhǔn)許的傳輸不超過請求的帶寬。
該方法最好包含每個節(jié)點(diǎn)防止傳輸?shù)膫鞑コ^QoS路由請求的QoS參數(shù)(塊312)。這個步驟可以包含緩沖超過QoS路由請求的QoS參數(shù)的傳輸，并且按照QoS路由請求的QoS參數(shù)傳播緩沖的傳輸?？蛇x地，每個節(jié)點(diǎn)可以在所需資源變得可用時傳播緩沖的傳輸，或簡單地丟棄超過QoS路由請求的QoS參數(shù)的傳輸。此外，如其它實(shí)施例中所描述的，應(yīng)答QoS路由請求可以包括在節(jié)點(diǎn)不能支持路由請求的QoS參數(shù)時根據(jù)節(jié)點(diǎn)QoS標(biāo)記值指示節(jié)點(diǎn)能夠支持的傳輸路由。
再次參照圖7，控制器44包含傳輸管制單元84，傳輸管制單元84根據(jù)傳輸流標(biāo)識管制準(zhǔn)許的傳輸，以保證準(zhǔn)許的傳輸不超過QoS路由請求的QoS參數(shù)。并且，傳輸管制單元84最好包含用于存儲過度傳輸?shù)倪^度傳輸緩沖區(qū)86。
更具體地，在路由表和QoS包(控制和數(shù)據(jù))中使用傳輸流ID。如上所述，這提供了用于執(zhí)行準(zhǔn)入控制的標(biāo)識。已經(jīng)獲得針對到目的節(jié)點(diǎn)的某個容量的路徑的保留的源節(jié)點(diǎn)能夠使用流ID，并且對傳輸進(jìn)行計量以執(zhí)行傳輸管制。這保證其從不對該流ID準(zhǔn)許超過同意的容量的容量。另外，到目的地的路徑中的每個節(jié)點(diǎn)能夠針對分配的容量執(zhí)行管制。當(dāng)然，能夠?qū)⒊丝捎萌萘恐獾臏?zhǔn)則用作用于決定是否支持指定流請求的準(zhǔn)則。
例如，電池電量趨低的節(jié)點(diǎn)可能不希望支持指定傳輸流。于是在這種情況下，能夠忽略RREQQ消息，從而不接受將該節(jié)點(diǎn)用作所請求的傳輸流的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例提供了針對移動專用網(wǎng)絡(luò)中多轉(zhuǎn)發(fā)段路由的傳輸跟蹤，下面將參照圖13和14對其進(jìn)行描述。如圖13所示，網(wǎng)絡(luò)24包含多個無線移動節(jié)點(diǎn)30和將多個節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路32。該方法在塊400處開始(圖14)，并且包含每個節(jié)點(diǎn)監(jiān)視在網(wǎng)絡(luò)24的節(jié)點(diǎn)30之間傳送的傳輸(塊402)。每個節(jié)點(diǎn)30根據(jù)有多少傳輸正在網(wǎng)絡(luò)24的各個節(jié)點(diǎn)之間傳送來產(chǎn)生傳輸信息(塊404)，并且每個節(jié)點(diǎn)在作為傳輸數(shù)據(jù)庫的緩沖區(qū)中本地存儲傳輸信息(塊406)。
在該方法中，傳輸信息最好基于帶寬，并且可以包含差錯率，端到端延遲，端到端延遲變化，轉(zhuǎn)發(fā)段計數(shù)，預(yù)計路徑使用期和/或優(yōu)先級。傳輸數(shù)據(jù)庫可以包括1轉(zhuǎn)發(fā)段傳輸矩陣。換言之，針對特定節(jié)點(diǎn)1的數(shù)據(jù)庫會包含針對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)2-8之間的每個鏈路32的傳輸信息。在圖13中，節(jié)點(diǎn)1需要到節(jié)點(diǎn)6的傳輸路由A。這里，如果節(jié)點(diǎn)7和8正發(fā)送大量傳輸，但是節(jié)點(diǎn)1-6沒有正發(fā)送大量傳輸，則最好將傳輸路由通過1-2-3-4-5-6，而不是通過1-7-8-6，即使會產(chǎn)生更多的轉(zhuǎn)發(fā)段。
該方法對路由協(xié)議選擇，協(xié)議參數(shù)優(yōu)化和路由選擇是有利的。在下面的例子中示出了傳輸矩陣。對于一個7節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，矩陣中的每個元素表示有多少傳輸(如果有)正在從該行上的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到該列上的目的節(jié)點(diǎn)。這里，按照某個間隔根據(jù)帶寬對傳輸進(jìn)行量化(最近使用的帶寬可以有更大的加權(quán))，并且可以包含包損耗率，延遲等等。如果傳輸矩陣被稀疏地填充(多數(shù)為零或接近零帶寬的項(xiàng))，則被動反應(yīng)式路由協(xié)議會更加有利，因?yàn)椴辉偈褂玫穆酚刹槐活l繁更新。反之，密集傳輸矩陣會指示節(jié)點(diǎn)30之間的大量交互，并且主動反應(yīng)式或混合協(xié)議會更加有利。因此，該方法可以包含每個節(jié)點(diǎn)根據(jù)存儲的傳輸信息和選擇例如被動反應(yīng)式，主動反應(yīng)式或混合協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議(塊412)。

傳輸數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)知道它們正發(fā)送，接收和轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸。為知道它們不直接參與的傳輸，它們能夠監(jiān)視或被明確發(fā)送包含傳輸數(shù)據(jù)的消息。例如DSR、混雜地收集路由信息(通過收聽其它節(jié)點(diǎn)的請求RREQ和應(yīng)答RREP，或通過觀察數(shù)據(jù)分組中的源路由)的路由協(xié)議能夠適于構(gòu)建許多傳輸矩陣。例如優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由(OLSR)的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議已經(jīng)共享路由信息，并且能夠擴(kuò)展為共享傳輸矩陣信息，因?yàn)槊總€節(jié)點(diǎn)知道其向誰發(fā)送什么，以及具有何質(zhì)量。并且，協(xié)議能夠根據(jù)傳輸矩陣帶寬設(shè)置基于通過一個轉(zhuǎn)發(fā)段序列的預(yù)計延遲的定時器，因?yàn)樗鼤纻鬏斪枞A(yù)計會造成多少延遲。這可以減少或排除不必要超時的出現(xiàn)。
此外，在塊408處，每個節(jié)點(diǎn)30可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)24各個節(jié)點(diǎn)中的每個與多少目的地進(jìn)行通信來產(chǎn)生傳輸目的地信息，并且在目的地量數(shù)據(jù)庫中存儲(塊410)傳輸目的地信息。于是，每個節(jié)點(diǎn)30也可以根據(jù)存儲的傳輸目的地信息發(fā)現(xiàn)和選擇傳輸路由。換言之，目的地量數(shù)據(jù)庫會揭示每個特定節(jié)點(diǎn)正與之通信的目的地的數(shù)量。
再次參照圖7，根據(jù)這個實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)24中的路由器40的控制器44包含傳輸監(jiān)視單元70，傳輸監(jiān)視單元70監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)30之間進(jìn)行的傳輸。傳輸信息產(chǎn)生器76根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點(diǎn)之間正傳送多少傳輸來產(chǎn)生傳輸信息，并且傳輸信息緩沖區(qū)78在傳輸數(shù)據(jù)庫中存儲傳輸信息。
傳輸監(jiān)視單元70可以廣播傳輸活動查詢，并且處理應(yīng)答傳輸活動查詢?？蛇x地，傳輸監(jiān)視單元70可以被動監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)24的節(jié)點(diǎn)30之間的傳輸。路由發(fā)現(xiàn)單元50根據(jù)存儲的傳輸信息發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由，并且路由選擇單元58根據(jù)存儲的傳輸信息選擇到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸路由。
并且，路由發(fā)現(xiàn)單元50可以處理傳輸數(shù)據(jù)庫中存儲的傳輸信息以選擇被動反應(yīng)式，主動反應(yīng)式和混合路由發(fā)現(xiàn)過程之一，并且發(fā)現(xiàn)具有選擇的路由發(fā)現(xiàn)過程的傳輸路由。每個傳輸路由包括無線通信鏈路32的組合。
傳輸目的地信息產(chǎn)生器72根據(jù)網(wǎng)絡(luò)24中各個節(jié)點(diǎn)30中的每個與多少目的地進(jìn)行通信來產(chǎn)生傳輸目的地信息，并且目的地信息緩沖區(qū)74在目的地量數(shù)據(jù)庫中存儲傳輸目的地信息。路由發(fā)現(xiàn)單元50也可以根據(jù)存儲的傳輸目的地信息發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由，并且路由選擇單元58可以根據(jù)存儲的傳輸目的地信息選擇到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸路由。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例在移動專用網(wǎng)絡(luò)中提供高效利用多個信道的動態(tài)信道分配。下面參照圖15-18描述動態(tài)信道分配方法。這里，網(wǎng)絡(luò)26包含多個無線移動節(jié)點(diǎn)30和通過多個信道將多個節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路32。類似802.11a的IEEE802.11派生協(xié)議會利用5GHz頻帶中的ISM頻譜。在這個頻帶中，存在更多可用于支持許多信道的帶寬。結(jié)果，自動向802.11節(jié)點(diǎn)分配信道的處理是重要的。這種信道決定會基于當(dāng)前信道利用率和其它信道的采樣。使用動態(tài)頻道選擇會提供更好的性能，因?yàn)轭l譜會得到平均利用。另外，信道利用能夠得到節(jié)制，使得針對使用信道的當(dāng)前站點(diǎn)保持QoS。
方法在塊500處開始(圖18)，并且包含每個節(jié)點(diǎn)30監(jiān)視第一個信道的鏈路性能。鏈路性能基于服務(wù)質(zhì)量(QoS)閾值，例如帶寬，差錯率，端到端延遲，端到端延遲變化，轉(zhuǎn)發(fā)段計數(shù)，預(yù)計路徑使用期和優(yōu)先級。在塊504處，當(dāng)?shù)谝恍诺郎媳O(jiān)視的鏈路性能低于QoS閾值，例如最小帶寬或最大延遲時，每個節(jié)點(diǎn)搜索一或多個其它可用信道。搜索可以包含周期性地監(jiān)視其它信道的鏈路性能。
搜索可以包括切換到第二信道(塊512)，廣播信道活動查詢以確定第二信道的鏈路性能(塊516)，和處理對信道活動查詢的應(yīng)答以確定第二信道的鏈路性能(塊518)。此外，每個節(jié)點(diǎn)30可以在第二信道上的鏈路性能高于QoS閾值的情況下切換回到第一信道并且廣播信道改變消息(塊506)，或在前一信道上的鏈路性能低于QoS閾值的情況下切換到后續(xù)信道并且廣播信道活動查詢以確定那些信道的鏈路性能(塊504)。
可選地，搜索可以包括切換另一個信道(塊512)，并且被動監(jiān)視第二信道的鏈路性能(塊514)。并且，每個節(jié)點(diǎn)30可以在第二信道上的鏈路性能高于QoS閾值的情況下切換回到第一信道并且廣播信道改變消息(塊506)，或在前一信道上的鏈路性能低于QoS閾值的情況下切換到后續(xù)信道并且被動監(jiān)視那些信道的鏈路性能(塊504)。并且，每個節(jié)點(diǎn)30可以存儲多個信道中的每個的鏈路性能信息(塊508)并且/或者存儲相鄰節(jié)點(diǎn)的信道信息(塊510)。換言之，每個節(jié)點(diǎn)30可以跟蹤其它節(jié)點(diǎn)正使用什么信道。
例如，如圖15-17所示，網(wǎng)絡(luò)26包含節(jié)點(diǎn)30和鏈路32。節(jié)點(diǎn)1A-5A當(dāng)前正使用第一信道，而節(jié)點(diǎn)1B-5B當(dāng)前正使用第二信道。節(jié)點(diǎn)2B確定第二信道的鏈路性能正下降或已經(jīng)低于QoS閾值，例如低于最小帶寬。節(jié)點(diǎn)2B切換到第一信道并且向節(jié)點(diǎn)2B的1轉(zhuǎn)發(fā)段內(nèi)的節(jié)點(diǎn)廣播信道活動查詢CAQ(圖16)。節(jié)點(diǎn)1A，2A和3A向節(jié)點(diǎn)2B發(fā)送具有關(guān)于第一信道的鏈路性能的信息的信道活動應(yīng)答CAR(圖17)。如果第一信道上的帶寬對于節(jié)點(diǎn)2B可接受，它會返回到第二信道并且廣播信道改變消息，以向任何節(jié)點(diǎn)1B，3B，4B和5B通知它正改變到第一信道。這些節(jié)點(diǎn)則會注意在哪里能夠找到節(jié)點(diǎn)2B以供將來參考。如果帶寬不可接受，則節(jié)點(diǎn)2B會轉(zhuǎn)移到第三信道并且重復(fù)步驟。如果已經(jīng)訪問所有信道并且節(jié)點(diǎn)2B尚未找到高于QoS閾值的帶寬，則會選擇最優(yōu)的一個，并且可以周期性地搜索更好的信道。
本發(fā)明的這個實(shí)施例的系統(tǒng)方面涉及移動專用網(wǎng)絡(luò)26，移動專用網(wǎng)絡(luò)26包含多個移動節(jié)點(diǎn)30，和通過多個信道將多個移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路32。參照圖6和7，每個移動節(jié)點(diǎn)包括路由器40，路由器40包含通過無線通信鏈路32與其它節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行無線和單向或雙向通信的通信設(shè)備42，以及通過通信設(shè)備傳送通信的控制器40?？刂破?0包含監(jiān)視第一信道上的鏈路性能的鏈路性能監(jiān)視器80。當(dāng)?shù)谝恍诺郎媳O(jiān)視的鏈路性能低于QoS閾值時，信道搜索單元82搜索一或多個其它可用信道。
信道搜索單元82切換到第二信道，廣播信道活動查詢以確定第二信道的鏈路性能，并且處理對信道活動查詢的應(yīng)答以確定第二信道的鏈路性能。并且，信道搜索單元82在第二信道上的鏈路性能高于QoS閾值的情況下切換回到第一信道并且廣播信道改變消息，或在前一信道上的鏈路性能低于QoS閾值的情況下切換到后續(xù)信道并且廣播信道活動查詢以確定那些信道的鏈路性能?？蛇x地，信道搜索單元82可以切換到另一個信道并且被動監(jiān)視第二信道的鏈路性能。鏈路性能信息存儲器66存儲多個信道中的每個的鏈路性能信息，并且信道信息存儲器68存儲相鄰節(jié)點(diǎn)的信道信息。
權(quán)利要求
1.一種用于確定移動專用網(wǎng)絡(luò)中從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由的方法，所述移動專用網(wǎng)絡(luò)包括在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的多個中間移動節(jié)點(diǎn)，該方法包括在源節(jié)點(diǎn)處，發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由，該路由請求包含流標(biāo)識和QoS鏈路度量；在每個中間節(jié)點(diǎn)處，確定中間節(jié)點(diǎn)是否能夠支持QoS路由請求的所請求QoS參數(shù)，并且如果能夠支持，則更新QoS鏈路度量，向其它中間節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)中的一個轉(zhuǎn)發(fā)QoS路由請求，并且針對具有可支持QoS參數(shù)的QoS路由請求臨時保留節(jié)點(diǎn)資源；在目的節(jié)點(diǎn)處，在接收到QoS路由請求時，產(chǎn)生針對源節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答，該應(yīng)答包含針對每個發(fā)現(xiàn)的路由的流標(biāo)識和更新QoS鏈路度量；在源節(jié)點(diǎn)處，根據(jù)來自目的節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答中的更新QoS鏈路度量產(chǎn)生所發(fā)現(xiàn)路由的QoS路由度量；在源節(jié)點(diǎn)處，根據(jù)QoS路由度量選擇到目的節(jié)點(diǎn)的路由；和在源節(jié)點(diǎn)處，通過選擇的路由向中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由確認(rèn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中QoS參數(shù)基于可用帶寬，差錯率，端到端延遲，端到端延遲變化，轉(zhuǎn)發(fā)段計數(shù)，預(yù)計路徑使用期和優(yōu)先級中的至少一個。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括，在中間節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)處，檢測節(jié)點(diǎn)是否能夠繼續(xù)支持QoS路由請求的所請求QoS參數(shù)，并且如果不能支持，則產(chǎn)生對源節(jié)點(diǎn)的QoS差錯通知。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括，在源節(jié)點(diǎn)處，在接收到QoS差錯通知時保持選擇的路由，同時發(fā)送第二服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)到目的節(jié)點(diǎn)的新路由。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在源節(jié)點(diǎn)處選擇后備路由；在源節(jié)點(diǎn)處，在接收到QoS差錯通知時切換到后備路由。
6.一種移動專用網(wǎng)絡(luò)，包括多個移動節(jié)點(diǎn)；和將多個移動節(jié)點(diǎn)連接在一起的多個無線通信鏈路；每個移動節(jié)點(diǎn)包括通過無線通信鏈路與多個節(jié)點(diǎn)中的其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信的通信設(shè)備，和通過通信設(shè)備傳送通信的控制器，并且包括向其它節(jié)點(diǎn)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)到目的節(jié)點(diǎn)的路由的路由發(fā)現(xiàn)單元，該路由請求包含流標(biāo)識和QoS鏈路度量，確定節(jié)點(diǎn)是否是否支持QoS路由請求的所請求QoS參數(shù)并且更新QoS鏈路度量的路由請求處理單元，包含針對具有可支持QoS參數(shù)的QoS路由請求的臨時節(jié)點(diǎn)資源保留的臨時資源保留表，根據(jù)來自具有節(jié)點(diǎn)資源保留的節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答中的更新QoS鏈路度量產(chǎn)生QoS路由度量的路由度量形成單元，和根據(jù)QoS路由度量選擇到目的節(jié)點(diǎn)的路由并且通過選擇的路由向節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由確認(rèn)的路由選擇單元。
7.如權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)，其中QoS參數(shù)基于可用帶寬，差錯率，端到端延遲，端到端延遲變化，轉(zhuǎn)發(fā)段計數(shù)，預(yù)計路徑使用期和優(yōu)先級中的至少一個。
8.如權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)，其中路由選擇單元選擇至少一個后備路由但沒有通過后備路由向節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)。
9.如權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)，其中路由選擇單元選擇至少一個后備路由并且通過后備路由向節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)。
10.如權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)，其中路由請求處理單元檢測節(jié)點(diǎn)是否能夠繼續(xù)支持QoS路由請求的所請求QoS參數(shù)，并且如果不能支持，則產(chǎn)生QoS差錯通知。
全文摘要
該方法包含發(fā)送服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由請求(102)以根據(jù)QoS參數(shù)發(fā)現(xiàn)路由，并且路由請求(102)包含流標(biāo)識和QoS鏈路度量。此外，該方法包含每個中間節(jié)點(diǎn)確定節(jié)點(diǎn)是否能夠支持請求的QoS參數(shù)(104)，并且如果能夠支持，更新QoS鏈路度量，傳遞QoS路由請求，以及臨時保留節(jié)點(diǎn)資源(108)。在接收到QoS路由請求時，目的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生包含每個發(fā)現(xiàn)的路由的流標(biāo)識和更新QoS鏈路度量的應(yīng)答(110)，并且源節(jié)點(diǎn)根據(jù)應(yīng)答中的更新QoS鏈路度量產(chǎn)生QoS路由度量(112)。源節(jié)點(diǎn)根據(jù)QoS路由度量選擇到目的節(jié)點(diǎn)(114)的路由，并且向選擇路由(116)上的中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由確認(rèn)。
文檔編號H04L12/56GK1650573SQ03809639
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