专利名称：用于减少无线通信网络中路由会聚时间和查找最优路由的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种系统和方法，用于在如果节点预期正在变弱或当前使用中的路由中断时，通过查找替换路由，减少无线通信网络中路由会聚时间，所述无线通信网络诸如无线自组织对等方到对等方(peer-to-peer)网络。更具体地，本发明涉及一种系统和方法，其允许反应式路由选择协议(reactive routing protocols)，以在当某些条件下不能查找到这些路由时，查找这些类型的网络中各节点之间的最优路由。
背景技术：
在过去的十年中，无线通信网络，诸如移动无线电话网络，已经变得越来越普及。这些无线通信网络共同被称为“蜂窝网络”，因为网络基础设施被配置为将服务区分成称为“小区”的多个区域。陆地蜂窝网络包括多个互连的基站或基本节点，它们在地理上分布在遍及服务区的指定位置。每个基本节点包括一个或多个收发信机，该收发信机能够向和从移动用户节点发射和接收电磁信号，诸如射频(RF)通信信号，所述移动用户节点诸如位于覆盖区内的无线电话。通信信号包括，例如，已经根据所需调制技术被调制并且被作为数据分组发射的语音数据。本领域技术人员应当理解，网络节点以多路复用的格式发射和接收数据分组通信，所述多路复用的模式诸如时分多址(TDMA)格式、码分多址(CDMA)、或频分多址(FDMA)格式，其第一节点处的允许单一收发信机同时与其覆盖内的若干其他节点通信。
近年来，已经发展了已知为“自组织”网络的移动通信网络类型。在这种类型的网络中，每个移动节点能够操作为其他移动节点的基站或路由器，由此了消除对基站的固定基础设施的需求。还发展了较为复杂的自组织网络，该网络除了如传统自组织网络那样允许移动节点相互通信之外，还允许移动节点接入到固定网络，并且因此与其他移动节点(诸如公共交换电话网络(PSTN))通信，或者在诸如互联网的其他网络上通信。在以下文献中描述了这些先进类型的自组织网络细节2001年6月29日提交的名称为“Ad Hoc Peer-to-Peer Mobile RadioAccess System Interfaced to the PSTN and Cellular Networks”的美国专利申请Serial No.09/897,790；2001年3月22日提交的名称为“TimeDivision Protocol for an Ad-Hoc，Peer-to-Peer Radio Network HavingCoordinating Channel Access to Shared Parallel Data Channels withSeparate Reservation Channel”的美国专利申请Serial No.09/815,157；以及，2001年3月22日提交的名称为“Prioritized-Routing for an Ad-Hoc，Peer-to-Peer，Mobile Radio Access System”的美国专利申请Serial No.09/815,164中，通过引用的方式将它们中每一个的全部内容合并在此。
被IETF考虑用于移动自组织网络(MANET)的两个路由选择协议是自组织按需距离向量(AODV)路由选择协议(Ad-Hoc On-DemandDistance Vector(AODV)Routing Protocol)，如在例如，Charles E.Perkins，Elizabeth M.Belding-Royer和Samir Das的名称为“Ad Hoc OnDemand Distance Vector(AODV)Routing.”IETF Experimental RFC，July2003(http//www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt)中所描述的，以及动态源路由(DSR)协议，如David B.Johnson，David A.Maltz和Yih-Chun Hu的名称为“The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad HocNetworks(DSR)”IETF Internet draft，draft-ietf-manet-dsr-10.txt，July2004(http//www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dsr-10.txt)的出版物中所描述的，通过引用的方式将以上两个文献的全部内容合并到此。
本领域技术人员应当理解，按需路由选择协议仅在源节点需要时才创建路由，源节点也就是尝试发射数据分组的节点。当节点要求至目的地的路由时，其在网络中发起路由发现过程。一旦查找到路由或已经检查了全部可能的路由排列，该过程完成。一旦已经建立了路由，通过某些形式的路由维持过程来保持该路由，直到自源沿相应路径中目的地变为不可接入的，或者直到不再需要路由为止。
如上文引用的Perkins等人的出版物，在以下情形中，遵从这些按需路由选择协议的节点发起对特定消息的处理，该特定消息被称为路由错误(RERR)消息如果节点在发射数据的同时检测到用于其路由表中活动路由的下一跳跃的链路中断(并且，如果尝试了路由修复但路由修复不成功时)，或者如果节点获得了这样的数据分组，即该数据分组的目的地为该节点不具有活动路由的节点并且没有修复(如果使用本地修复)，或者如果节点接收到来自一个或多个活动路由的近邻的RERR。总之，仅在节点绝对确信朝向下一跳跃的链路不可用时，才发送路由错误消息。
如在Perkins等人的出版物中进一步讨论的，为了检测链路的连接性(或中断)，节点可以使用以下技术之一。每次分组被发射到活动的下一跳跃时，可以使用任何适当的链路层通知(诸如由IEEE 802.11提供的那些)，以确定连接性。例如，如果缺失链路层ACK或在发送RTS之后甚至在重新传输尝试了最大数目之后仍不能获得CTS，则指出了至该活动的下一跳跃的链路丢失。如果层-2通知是不可用的，则当期望通过监听由下一跳跃进行传输尝试的信道来由下一跳跃转发分组时，应当使用被动确认。如果在NEXT_HOP_WAIT毫秒内没有检测到传输，或者下一跳跃是目的地(并且因此假设不再转发分组)，应当使用下述方法之一确定连接性接收到来自下一跳跃的任何分组(包括Hello消息)；向下一跳跃发出的路由请求(RREQ)单播，要求至下一跳跃的路由；或者向下一跳跃发出的互联网控制消息协议(ICMP)回波请求消息单播。
尽管这些技术在某种程度上是适当的，但是存在某些问题，这阻碍了它们检测链路连接性的能力。例如，这些技术可以错误地指出链路中断是因为分组传输失败，而分组传输可以因为拥塞而失败，而不是因为节点移动或链路中断而失败。发送路由错误消息删除由至被考虑节点的若干节点所保持的路由，这样强制这些节点关注于向被考虑的节点发送分组，以重启动耗费带宽的路由发现过程。第二，在链路层在其经过若干此重试之后仍未能发射分组之后，将仅通知上面的层，这可能隔了相当长的时间，并且因此，在触发上层作出响应之前会产生显著的延迟。
如上所讨论的被动确认技术还存在一些问题。即，尽管被动确认具有非常低的产生误报警的概率，但是它具有与报警过程相关联的非常长的延迟。例如，在通告链路中断之前需要丢失的hellos的数目需是约为n或更多，这是因为无线信道的低广播可靠性，其中n可以是高达5或10，或者可以更高。因此，在链路层通知和被动确认技术中，仅在尝试发送数据分组的节点已经确定存在链路中断之后，才发起修复路由或查找另一路由的任何尝试。因此，在这些技术中的任何一个中均不存在“中断前建立”(make before break)机制。
如上所讨论的按需协议的另一问题在于，它们在查找路由中通常用来减小开销的优化技术。优化技术典型地被已知为“扩展环搜索”(expanding ring search)，其中控制广播RREQ可以经历的跳跃数目，如上文引用的Perkins等人的出版物中所讨论的。具体地，为了防止RREQ不必要的网络范围的散布，始发节点应当使用扩展环搜索技术。在扩展环搜索中，始发节点初始时在RREQ分组IP报头中使用TTL＝TTL_START的生存时间(TTL)值，并且将用于接收路由应答(RREP)的超时设定为RING_TRAVERSAL_TIME毫秒。在计算RING_TRAVERSAL_TIME中使用的TTL_VALUE被设定为等于IP报头中的TTL字段值。如果在没有对应RREP的情况下RREQ超时，则始发方通过使TTL递增TTL_INCREMENT，再次广播RREQ。该操作继续，直到在RREQ中设定的TTL达到TTL_THRESHOLD，超过该值则使用TTL＝NET_DIAMETER用于每个尝试。每次，用于接收RREP的超时是RING_TRAVERSAL_TIME。当希望使所有的重试穿越整个自组织网络时，这可以通过以下方式实现将TTL_START和TTL_INCREMENT均配置为与NET_DIAMETER相同的值。因此，该优化(扩展环搜索技术)可以引发由
图1所示的下述示例网络中说明的问题。
具体地，如图1所示，圆形表示节点，并且线(虚线或实线)表示节点之间的无线链路。如所指出的，除了节点B和E之间的一个链路之外，全部链路(如果它们存在的话)均是好的。还假设节点不具有相互之间的路由。在该示例中，如果节点A希望与节点E通信，并且使用上文讨论的扩展环搜索，则其将开始于TTL＝1。因此，初始时RREQ将被节点B和C接收。假设这些节点不知道至节点E的路由，则它们在执行协议所要求的处理之后，将简单地删掉RREQ。由于初始时所使用的TTL是1，因此RREQ分组将不会被转发。在超时周期之后，节点A将重新发送具有增加的TTL的RREQ，在该情况下TTL将为2(新的TTL＝旧TTL的2倍)。这一次，RREQ将再次首先被节点B和C接收。由于这次TTL值是2，因此，RREQ将被它们转发。由节点C转发的RREQ在节点A和D处被接收。当节点A是RREQ的源时，其忽略该消息，并且节点D在更新协议所规定的路由表之后删掉它。节点D删掉RREQ，因为它既不能应答该RREQ(因为它不具有至E的路由)，也不能转发该RREQ(因为TTL被设定为2而且已经经历了2次跳跃)。由节点B转发的RREQ在节点A和E处被接收。节点A忽略该消息，因为它是RREQ的源。
应当注意，尽管节点B和E之间的链路是“差的“，但是仍然可以发送小的分组，这是因为无线信道特性和由MAC层进行的重复的重试。当节点E接收到RREQ，它立即用RREP应答，这是因为它是RREQ分组中标识的目的地。这次，节点A应当在其定时器期满前接收RREP，并且因此它将不生成具有较高TTL值的任何新RREQ。因此，节点A选择经由B至E的路由，并且没有计算通过节点C和D的路由。在该特定情况中，通过节点C和D的路由因为较好的链路而可能是最优的。然而，节点B和E之间的链路可以是差到以至于它不允许较大的数据分组通过，并且因此甚至不能成为有用的路由。如果是这种情况，并且节点B不能成功发送数据分组，则它将生成节点E至A的路由错误。节点A将因此重启动路由发现过程，并且由于以上解释的原因可以获得相同的路由。因此，不可能查找到最优路由，并且通过重复的路由发现，浪费了网络带宽。
按需路由选择协议的另一问题是它们的查找路由的瞬时性质。按需路由选择协议是根据需要来查找路由，并且不会尝试查找任何替换路由，除非当前路由中断。(基于所使用的度量)初始查找的路由可以是特定的瞬时时刻处的最优路由，但是随着时间的流逝，由于节点移动性、拥塞等原因，它可能不再是最佳路由。因此，这种行为可以导致效能低的路由和低利用的网络资源。
因此，存在对一种系统和方法的需要，其能够在无线通信网络中查找最优路由，而不具有与上述现有技术相关联的缺陷。
发明内容
本发明的实施例通过提供一种用于确定无线通信网络中节点之间路由的方法和一种节点，消除了上述缺陷，所述无线通信网络诸如无线自组织对等方到对等方网络，所述节点能够执行用于确定其自身和其他节点之间路由的操作。该操作包括保持网络节点中的一个节点和网络中其他节点之间多个相应链路中每一个的相应链路可靠性值，比较该相应链路可靠性值与阈值，并且控制该节点发出路由报警消息，该报警消息标识链路中的、在链路失败之前相应链路可靠性不能满足阈值的任何链路。对于每个相应链路，可以基于影响相应链路质量的条件，更新该相应链路可靠性值。
可以进一步控制该节点，以执行路由发现过程，用于发现用于代替相应链路可靠性值不能满足阈值的链路的其他链路，并且该过程可以以周期性间隔重复，基于以下各项确定该间隔与该节点近邻的节点数目、节点移动性、和“每跳度量”值，该“每跳度量”值表示该节点与目的地节点之间路由中链路的累积路由选择度量和/或该节点与目的地节点之间跳跃数目之比，其中，该目的地节点是所述节点正在尝试发送的分组所寻址的节点。
本发明的另一实施例通过提供一种用于确定无线通信网络中节点之间路由的方法和一种节点，消除了上述缺陷，所述无线通信网络诸如无线自组织对等方到对等方网络，所述节点能够执行用于确定其自身和其他节点之间路由的操作。该操作包括保持“每跳度量”值，该“每跳度量”值表示源节点和目的地节点之间路由的累积路由选择度量与源节点和目的地节点之间跳跃数目之比，其中源节点尝试发送分组，而目的地节点是该分组所寻址的节点；比较该“每跳度量”值与至少一个阈值；以及，控制源节点，以执行路由发现过程，用于发现代替“每跳度量”值不能满足阈值的路由中的链路的其他链路。可以基于影响路由中链路质量的条件，更新该“每跳度量”值。源节点可以使用生存时间值，执行路由发现过程，该生存时间值等于路由中跳跃数目加上这样的因子，该因子可以是路由中跳跃数目、路由的路由选择度量、和/或常数的函数。
因此，本发明的实施例减小了路由会聚时间，提供了用于查找最优路由的有效和高效能的方式，并且改进了与吞吐量、延迟、分组完成速率等等有关的网络的整体性能。
附图简述当结合附图，并且通过以下的详细描述，更加容易理解本发明的这些和其他目的、优点和新颖特征，在附图中
图1是概念图，说明了当执行扩展环搜索技术用于查找无线移动通信网络中节点之间的路由时可能出现问题的示例；图2是使用根据本发明实施例的系统和方法的示例性自组织无线通信网络的方框图，该通信网络包括多个节点；以及图3是方框图，说明了在如图2所示的网络中使用的移动节点的示例。
具体实施例方式
图2是方框图，说明了使用本发明实施例的自组织分组交换无线通信网络100的示例。具体地，网络100包括多个移动无线用户终端102-1～102-n(一般地被称为节点102或移动节点102)，并且可以但不必需地包括固定网络104，其具有多个接入点106-1、106-2、…106-n(一般地被称为节点106或接入点106)用于向节点102提供对固定网络104的接入。固定网络104可以包括，例如，核心局域网络(LAN)和多个服务器和网关路由器，以向网络节点提供对其他网络的接入，该其他网络诸如其他自组织网络、公共交换电话网络(PSTN)和互联网。网络100进一步可以包括多个固定路由器107-1～107-n(一般地被称为节点107或固定路由器107)，用于在其他节点102、106或107之间路由数据分组。应当注意，为了讨论的目的，以上讨论的节点可以共同地称为“节点”102、106和107，或者简单地被称为“节点”。
本领域技术人员可以理解，节点102、106和107可以相互直接通信，或经由一个或多个其他节点102、106或107通信，该一个或多个其他节点102、106或107操作为用于在节点之间发送的分组的一个路由器或多个路由器，如上述引用的美国专利申请Serial Nos.09/897,790、09/815,157和09/815,164中所描述的。
如图3所示，每个节点102、106和107均包括收发信机或调制解调器108，其耦合到天线110，并且能够在控制器112的控制下，向和从节点102、106或107接收和发射信号，诸如分组的信号。例如，分组的数据信号可以包括语音、数据、或多媒体信息，和分组的控制信号，该控制信号包括节点更新信息。
每个节点102、106和107进一步包括存储器114，诸如随机访问存储器(RAM)，其能够存储并且路由与其自身或网络100中其他节点有关的信息。如图3所进一步示出的，某些节点，特别是移动节点102，可以包括主机116，其由任何数目的设备组成，诸如笔记本计算机终端、移动电话单元、移动数据单元、或者任何其他适当的设备。每个节点102、106和107还包括合适的硬件和软件，用于执行互联网协议(IP)、地址解析协议(ARP)和自适应传输协议(ATP)，本领域技术人员可以容易地理解其目的。还可以包括合适的硬件和软件，用于执行传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。
现在将描述根据本发明实施例的路由技术。这些技术消除了与在背景技术部分讨论的诸如按需协议的现有技术相关联的问题。
根据本发明实施例的一个技术采用了由ATP模块提供的链路可靠性值。链路可靠性可以表示信号强度、分组完成速率、数据速率、电池功率、拥塞等。可以以多种方式确定链路可靠性，如以下文件中所描述的2004年6月4日提交的Avinash Joshi和Guenael T.Strutt的名称为“System and Method for Characterizing the Quality of a Link in aWireless Network”的美国专利申请Serial No.10/863,534；2004年2月24日提交的Guenal T.Strutt的名称为“A System and Method forProviding a Measure of Link Reliability to a Routing Protocol in an AdHoc Wireless Network”美国临时专利申请Serial No.60/546,940；2002年5月31日提交的Eric A.Whitehill等人的名称为“Embedded RoutingAlgorithms Under the Internet Protocol Routing Layer of a SoftwareArchitecture Protocol Stack”的美国专利申请Serial No.10/157,979；以及，2002年3月15日提交的John Belcea的名称为“System and Methodfor Providing Adaptive Control of Transmit Power and Data Rate in anAd-Hoc Communication Network”美国专利申请Serial No.10/087,016，公开号为No.2003/0189906，通过引用的方式将以上文献中的每一个合并在此。
在接收到来自近邻节点102、106或107的分组时，或者缺失来自近邻节点102、106或107的分组时，该链路可靠性值由ATP模块恒定地更新。这些值可以被索引为从0至255(8比特值)，并且可以具有表1指出的以下含义。
表1-与链路可靠性和质量有关的ATP索引值
根据表1，当某些近邻节点102、106或107的ATP索引值下落到低于50时，链路变为“极差”，并且如果仍然使用该链路来发送数据分组，则预期会有显著的分组丢失。如以上所讨论的，现在的按需路由选择协议甚至不会作出反应，直到发生链路中断。为了避免这种分组丢失，根据本发明实施例的该技术在一旦某节点自身和被用作某路由中下一跳跃的其他节点之间链路的ATP索引下落到某阈值以下时，就指定该节点发出路由报警消息。路由报警消息被发送并且被转发，类似于标准按需协议中的路由错误消息，并且该路由报警消息具有由于预见的链路中断而将会丢失的目的地(或目的地列表)。但是对该消息的处理是不同的。在简单地清除被考虑的路由(route in question)时，如果接收路由报警消息的节点将某些数据发出(sourcing)到相关的目的地，则该节点保持当前路由但是发起新的路由发现过程。该路由发现过程应当在当前路由中断之前计算至目的地的替换路由，并且因此提供“中断前建立”机制，或者换言之，它在反应式路由选择协议中添加了主动性。
可以使用图2中所示的示例网络描述本发明的实施例。假设在该示例中，网络节点102-1使用节点107-1作为到达目的地节点106-1的下一跳跃。具体地，其使用路由102-1-107-1-102-2-107-2-106-1，即它使用4个跳跃的路由，以到达目的地节点106-1。现在，如果节点107-2的节点102-2处的ATP索引下落到阈值(150)以下，则节点102-2将向有关节点的前身列表(precursor list)发射路由报警消息。在这种情况下，路由报警消息将被发送到节点107-1。由于节点107-1没有向目的地106-1发出任何分组，其将简单地将路由报警消息转发到节点102-1。由于节点102-1向节点106-1发出业务，其将重新发起路由发现过程，以查找目的地106-1的替换路由。该路由发现过程应当使用TTL，作为至目的地的当前跳跃计数加上X，其中X可以是以下内容的函数当前路由中的跳跃数目、当前路由的路由选择度量、近邻数目、某些常数、或以上全部各项的组合。该路由发现过程应当在当前路由中断之前引发计算至目的地替换路由(例如，在该示例中是通过节点102-3)，并且因此提供“中断前建立”机制，或者换言之，它在反应式路由选择协议中添加了主动性。
应当注意到，已经使用了路由报警消息，以报警网络中的拥塞，如Avinash Joshi的名称为“Load Balancing，Queueing and SchedulingMechanisms in Mobile ad hoc Networks”，MS Thesis，University ofCincinnati，EngineeringComputer Science and Engineering，http//www.ohiolink.edu/etd/view.cgi？ucin1004447615的出版物所描述的，并且用于报警节点的低电池功率，如Nishant Gupta的名称为“Resource Management in ad hoc Networks”MS Thesis，University ofCincinnati，EngineeringComputer Science and Engineering，2001，http//www.ohiolink.edu/etd/view.cgi？ucin992877546的出版物中所描述的，以上这两个文献全部合并在此。然而，这些文献没有描述路由报警消息可以用于提供告警链路正在变为有故障的。
根据本发明另一实施例的技术解决了由于上文背景技术中描述的扩展环搜索而产生非最优路由的问题。本实施例还提供了用于提供“中断前建立”机制的另一种方式。具体地，为了避免由于扩展环搜索而产生的问题，源节点(例如，节点102-1)的控制器112计算被称为“每跳度量”(metric-per-hop)的值，以确定整体路由的质量，并且采取下述行动。“每跳度量”简单地是源节点(例如节点102-1)和目的地节点(例如，106-1)之间的累积路由选择度量与它们之间跳跃数目之比。根据如下文献中描述的内容计算路由选择度量2004年6月7日提交的名称为“System and Method to Improve the Network Performanceof a Wireless Communication Network by Finding an Optimal RouteBetween a Source and a Destination“的美国专利申请No.10/863,183，通过引用将其全部内部合并在此。由于与任何路由相关联的度量可以随着时间改变，因此，度量应当与在源和目的地之间流动的每个数据分组一起发送。该度量可以存储在数据分组的某些报头中，并且在其穿越不同跳跃时进行更新，类似于上文引用的美国专利申请No.10/863,183中的在路由分组中更新路由选择度量。
在图2中，路由102-1-107-1-102-2-107-2-106-1的“每跳度量”值可以由源节点102-1使用，以执行特定操作。例如，如果“每跳度量”大于LINK_QUALITY_THRESHOLD，则源节点-1可以确定(具有某些错误概率)其与目的地之间的某个链路(或者某些链路)是差的，在该示例中，节点102-2和107-2之间的链路是差的。然后，源节点102-1可以重启动路由发现过程，且TTL等于当前使用中的路由的跳跃数目加上X，其中X可以是以下内容的函数当前路由中的跳跃数目、当前路由的路由选择度量、近邻数目、某些常数、或以上全部各项的组合。该路由发现过程应当引发计算至目的地的替换路由(例如在该示例中是通过节点102-3)。“每跳度量”值还可以用于QoS维持。例如，基于当前的“每跳度量”，可以拒绝或接受由某些应用生成的分组。
因此，参考如图1所示的示例，当节点A计算至目的地E的路由的“每跳度量”时，该节点A将意识到该“每跳度量”高于LINK_QUALITY_THRESHOLD，并且因此，在其自身和节点E之间的某个链路(或者某些链路)是差的。如在背景技术部分所讨论的，在该示例中，节点B和节点E之间的链路的差的。因此节点A将重新发出具有TTL＝2+X的RREQ，其中X可以是以下内容的函数当前路由中的跳跃数目、当前路由的路由选择度量、近邻数目、某些常数、或以上全部各项的组合。假设X仅是当前跳跃数目的函数并且值等于当前跳跃数目的0.5倍，则新的TTL将为3。该值将允许RREQ被节点D转发，以由节点E接收。这还将允许创建最优路由A-C-D-E，因此有效地避免了与上文背景技术部分中讨论的已知协议相关联的问题。
根据本发明另一实施例的技术确保了在全部时间保持源节点和目的地节点之间的最佳路由，并且避免了在上文背景技术部分中描述的相关问题。根据该技术，与执行路由发现过程只有一次的方式不同，源节点(例如节点102-1)以周期速率重复路由发现过程。可以由因子数目确定该周期速率，该因子数目诸如近邻节点数目、节点自身和/或其近邻节点的移动性、上文描述的“每跳度量”、或者任何其他适当的方式。例如，如果节点102-1自身是移动的，则周期速率应当是高的，并且如果节点是非常移动的(诸如以高速公路的速度移动的汽车中)，则避免使用该技术使有利的，因为移动性程度可以引发节点以过于频繁的速率执行路由发现过程。
然而，该技术在静止或相对低的移动网络中产生了优异的结果。根据该技术，在完成初始路由发现过程之后，源节点(例如在该示例中是节点102-1)以周期速率重新发送路由请求分组。在一个周期中发送一次RREQ分组，并且没有使用扩展环搜索方法。在TTL等于当前使用中的路由的跳跃数目加上X的情况下，发送RREQ分组，其中X可以是以下内容的函数当前路由中的跳跃数目、当前路由的路由选择度量、近邻数目、某些常数、或或以上全部各项的组合。特殊比特“P“也被插入到RREQ分组中，以允许其他节点102、106和107区分该周期性的RREQ和正常的RREQ。即设定“P“比特(例如设定为”1“)，以表示RREQ是周期性的RREQ。
当其他节点102、106或107接收到RREQ分组时，它们的控制器112检查RREQ的“P“比特。如果检测到所设定的“P”比特，则控制器112识别该RREQ是周期性的并且被源节点102-1设定为用于查看是否有更好路由可用的RREQ。当节点102、106或107接收到该RREQ时，这些相应节点102、106和107的控制器112检查其节点的相应路由表，以确定至始发节点(在该例子中是源节点102-1)的路由。如果不存在至源节点102-1的路由，则如所描述的，通过执行例如上文所述的AODV路由选择协议，创建新的路由。否则，控制器112比较分组中的度量与其节点路由表中的度量。如果分组中的度量较好，即，低于路由表中的现有度量，则更新路由表，并且根据AODV技术处理该分组，否则，该分组被安静地丢弃。应当注意，即使在RREQ中承载的始发节点的顺序号高于存储在本地路由表中的数目，分组也是被安静地丢弃。本领域技术人员可以理解，通过包括目的地和其发送到请求节点的任何路由信息，创建目的地顺序号。使用目的地顺序号确保了环路自由度，并且易于编程。假定至目的地的两个路由之间的选择，根据AODV技术，要求请求节点选择最有最大顺序号的那一个。
因此，上文讨论的安静丢弃分组的该方案不同于普遍使用的AODV技术，在普遍使用的AODV技术中，如果RREQ中承载的顺序号大于本地存储的数目，即使度量是较差的，也处理新的RREQ分组并且更新路由。该方案在始发方节点正试图查找至目的地较好第二路由而不是试图建立至目的地的第一路由时，避免建立不稳定的路由。因此，该周期性的路由发现技术确保了在全部时间保持最优路由。
尽管在上文中已经描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应当理解，可以对示例性实施例进行很多改变，而不会实质性地偏离本发明的新颖教导和优点。因此，全部这些改变均被认为是包括在下述权利要求所定义的本发明范围中。
权利要求
1.一种用于在无线通信网络中确定节点之间路由的方法，所述方法包括保持所述网络中所述节点中的一个节点与所述网络中其他节点之间的多个相应链路中每一个的相应链路可靠性值；比较所述相应链路可靠性值与阈值；以及控制所述节点发出路由报警消息，该路由报警消息标识了在所述链路失败之前、相应链路可靠性值不能满足所述阈值的任何链路。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述网络是无线自组织对等方到对等方网络；以及每个所述相应链路可靠性值表示所述无线自组织对等方到对等方网络中两个所述节点之间的相应链路的相应质量。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括控制接收所述路由报警消息并且正在向目的地节点发出数据分组的节点，通过所述路由报警消息标识其链路，以执行路由发现过程，用于发现至所述目的地节点的其他路由。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述路由发现过程使用生存时间(TTL)值加上因子，所述生存时间值是执行至所述目的地的所述路由发现过程的节点之间当前路由中的当前跳跃计数，所述因子是以下内容中至少一个的函数所述当前路由中的跳跃数目、所述当前路由的路由选择度量、近邻数目、和常数值。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述保持步骤包括基于影响所述相应链路质量的条件，更新每个所述相应链路的所述相应链路可靠性值。
6.一种用于在无线通信网络中确定节点之间路由的方法，所述方法包括控制正在向目的地节点发出数据分组的节点，以执行路由发现过程，用于发现至所述目的地节点的其他路由，并且以周期性间隔重复所述路由发现过程，基于以下内容中的至少一个确定所述周期性间隔与所述节点近邻的节点数目、所述节点的移动性、以及“每跳度量”值，该“每跳度量”值表示所述节点和目的地节点之间路由中链路的累积路由选择度量与所述节点同所述目的地节点之间跳跃数目之比，该目的地节点是所述节点正在尝试发送的分组所寻址的节点。
7.如权利要求5所述的方法，其中当所述节点在每个周期性间隔处执行所述路由发现过程时，所述节点在路由请求分组中包括周期性标识符，该路由请求分组是在所述路由发现过程期间由所述节点发送的，用于区分在周期性执行所述路由发现过程期间被发送的所述路由请求分组与正常的路由请求分组。
8.一种确定用于无线通信网络中节点之间路由的方法，所述方法包括保持“每跳度量”值，该“每跳度量”值表示尝试发送分组的源节点与该分组所寻址的目的地节点之间路由的累积路由选择度量与所述源同所述目的地节点之间跳跃数目之比；比较所述“每跳度量”值与至少一个阈值；以及控制所述源节点，以执行路由发现过程，用于发现用于代替“每跳度量”值不能满足所述阈值的路由中的链路的其他链路。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述网络是无线自组织对等方到对等方网络；以及所述路由是在所述无线自组织对等方到对等方网络所述源和所述目的地节点之间。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述保持步骤包括基于影响所述路由中链路质量的条件，更新所述“每跳度量”值。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述控制步骤控制所述源节点，以使用生存时间值加上因子来执行所述路由发现过程，该生存时间值等于路由中的跳跃数目。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述因子是以下各项中至少一项的函数所述路由中的跳跃数目、所述路由的路由选择度量、和常数。
13.如权利要求8所述的方法，进一步包括控制所述源节点，以连同在所述源节点和所述目的地节点之间流动的每个数据分组一起发送所述路由选择度量。
14.如权利要求8所述的方法，进一步包括在被从所述源节点发送到所述目的地节点的数据分组的报头中存储所述路由选择度量；以及当所述数据分组行进在所述源节点和所述目的地节点之间时穿越通过不同节点时，更新所述路由选择度量。
15.一种适于在无线通信网络中使用的节点，所述节点包括控制器，适于保持所述网络中的所述节点与其他节点之间的多个相应链路中每一个的相应链路可靠性值；适于比较所述相应链路可靠性值与阈值；以及适于控制所述节点发出路由报警消息，该路由报警消息标识了在所述链路失败之前、相应链路可靠性值不能满足所述阈值的任何链路。
16.如权利要求15所述的节点，其中所述网络是无线自组织对等方到对等方网络；以及每个所述相应链路可靠性值表示所述无线自组织对等方到对等方网络中所述节点与所述其他节点之间的相应链路的相应质量。
17.如权利要求15所述的节点，其中所述控制器进一步适于控制所述节点，以执行路由发现过程，用于发现用于代替相应链路可靠性值不能满足所述阈值的链路的其他链路。
18.如权利要求15所述的节点，其中所述控制器进一步适于，基于影响所述相应链路质量的条件，更新每个所述相应链路的所述相应链路可靠性值。
19.一种适于无线通信网络中的节点，所述节点包括控制器，其控制正在向目的地节点发出数据分组的节点，以执行路由发现过程，用于发现至所述目的地节点的其他路由，并且以周期性间隔重复所述路由发现过程，基于以下内容中的至少一个确定所述周期性间隔与所述节点近邻的节点数目、所述节点的移动性、以及“每跳度量”值，该每跳度量值表示所述节点和目的地节点之间的路由中链路的累积路由选择度量与所述节点同所述目的地节点之间跳跃数目之比，该目的地节点是所述节点正在尝试发送的分组所寻址的节点。
20.如权利要求19所述的节点，其中当所述节点在每个周期性间隔处执行所述路由发现过程时，所述节点在路由请求分组中包括周期性标识符，该路由请求分组是在所述路由发现过程期间由所述节点发送的，用于区分在周期性执行所述路由发现过程期间被发送的所述路由请求分组与正常的路由请求分组。
21.一种适于在无线通信网络中使用的节点，所述节点包括控制器，保持“每跳度量”值，该“每跳度量”值表示所述节点与从所述节点发送的分组所寻址的目的地节点之间路由的累积路由选择度量与所述节点和所述目的地节点之间跳跃数目之比；所述控制器进一步适于，比较所述“每跳度量”值与至少一个阈值；以及，适于控制所述节点，以执行路由发现过程，用于发现用于代替“每跳度量”值不能满足所述阈值的路由中的链路的其他链路。
22.如权利要求21所述的节点，其中所述网络是无线自组织对等方到对等方网络；以及所述路由是在所述无线自组织对等方到对等方网络中的所述节点和所述目的地节点之间。
23.如权利要求21所述的节点，其中所述控制器进一步适于，基于影响所述路由中链路质量的条件，更新所述“每跳度量”值。
24.如权利要求21所述的节点，其中所述控制器进一步适于，控制所述源节点，以使用生存时间值加上因子来执行所述路由发现过程，该生存时间值等于所述路由中的跳跃数目。
25.如权利要求24所述的节点，其中所述因子是以下各项中至少一项的函数所述路由中的跳跃数目、所述路由的路由选择度量、和常数。
26.如权利要求21所述的节点，其中所述控制器控制所述节点，以连同在所述节点和所述目的地节点之间流动的每个数据分组一起发送所述路由选择度量。
27.如权利要求21所述的节点，其中所述控制器在被从所述节点发送到所述目的地节点的数据分组报头存储所述路由选择度量，当所述数据分组行进在所述节点和所述目的地节点之间时穿越通过不同节点时，更新所述路由选择度量。
28.如权利要求6所述的方法，其中所述网络是无线自组织对等方到对等方网络。
29.如权利要求19所述的节点，其中所述网络是无线自组织对等方到对等方网络。
30.如权利要求7所述的方法，进一步包括当节点接收在周期性执行所述路由发现过程期间发送的所述路由请求分组时，如果路由请求分组中的所述度量好于已存储的所述当前度量，则所述节点接受所述路由请求分组，并且如果所述路由请求分组中的所述度量差于所述当前存储的度量，即使所述路由请求分组承载了相比于所述当前路由顺序号较高的顺序号，则丢弃所述路由请求分组。
31.如权利要求20所述的节点，其中当节点接收在周期性执行所述路由发现过程期间发送的所述路由请求分组时，如果路由请求分组中的所述度量好于已存储的所述当前度量，则所述节点接受所述路由请求分组，并且如果所述路由请求分组中的所述度量差于所述当前存储的度量，即使所述路由请求分组承载了相比于所述当前路由顺序号较高的顺序号，则丢弃所述路由请求分组。
全文摘要
一种系统和方法，用于通过在如果节点预期正在变弱或当前使用中的路由中断时查找替换路由，在无线通信网络中减小路由会聚时间，所述无线通信网络诸如无线自组织对等方到对等方网络。所述系统和方法允许反应式路由选择协议，以在当在某些条件下不能够查找到这些路由时，查找这些类型网络节点之间的最优路由。因此，所述系统和方法减小了路由会聚时间，提供了用于查找最优路由的有效率和有效能的方式，并且改进了与吞吐量、延迟、分组完成速率和其他因素有关的网络整体性能。
文档编号H04W40/24GK101057153SQ200580038236
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月3日 优先权日2004年11月8日
发明者阿维那希·乔希 申请人:网状网络公司