[發明專利]無線網格網絡中用于基于干擾的路由方法和裝置

有效

• 申請號: 200580046380.1
• 申請日: 2005-12-30
• 公開（公告）號: CN101099349A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: A·西蒙森;J·彼得森
• 申請（專利權）人: 艾利森電話股份有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04Q7/32;H04L12/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 程天正;張志醒

技術領域

該技術領域一般涉及無線通信，更特別地涉及通過無線網格(mesh)網絡來選擇路由。

背景技術

由于能隨由固定有線網絡所提供的多種完善的應用提供移動性支持，無線網絡變得越來越重要和受歡迎。無線網絡包括傳統的蜂窩網絡，該蜂窩網絡帶有耦合至無線電網絡基礎結構的無線電基站。在范圍內移動終端與一個或多個基站通信，當移動終端移出該范圍，則可以執行向另一個基站的切換過程以維持持續的通信。另一種類型的無線網絡是網格網絡。網格網絡處理多對多的連接，并且能夠動態地優化這些連接。

無線網格網絡通常作為無線“自組網(ad?hoc)”網絡而公知，其通常由移動的、電池操作的計算設備所構成，所述設備在無線媒質上通信。該網絡不依賴于固定路由器，且所有節點都能夠移動并能夠以任意的方式被動態連接。每個節點都起到路由器的作用，在自組網網絡中發現其他節點并維持至其他節點的路由。路由是用來將一個或多個分組在源節點和目的地節點之間傳遞的路徑。路由可以包含一個或多個“跳”。一跳相當于從一個節點到另一個節點而無需任何中介節點的直接傳輸。帶有自組網能力的無線技術的例子包括IEEE?802.11無線局域網(WLAN)以及藍牙個人區域網(PAN)。

在無線網格網絡中一般采用兩種類型的路由協議：表驅動(table-driven)路由協議和源啟動的按需路由協議。表驅動路由協議在網絡中通過周期性地從網絡中的所有其它節點更新，而將最新的路由信息從每個節點更新到該網絡中的每一個其它節點，以試圖維持一致性，而不管網絡可能不是根據數據業務量而被激活的這一事實。對于按需的方法，用于到目的地的路由請求僅當源節點有數據分組要發送給所述目的地節點時才發送。表驅動的自組網路由協議的例子包括開放最短路徑優先(OSPF)路由，目標序列距離矢量路由，簇首(clusterhead)網關交換路由和無線路由協議。源啟動的按需路由的例子包括自組網按需距離向量或動態源路由，臨時排序路由，基于關聯性的路由和信號穩定性路由。

在開放最短路徑優先(OSPF)路由中，每個無線節點維護一個描述網絡拓撲的相同的數據庫。從該數據庫，可以通過構建最短路徑樹來計算路由表。最短路徑是是具有最低累計“代價”的路徑。對于無線電鏈路或跳，所述“代價”可以作為該無線電跳上的所期望的數據速率的倒數而測量。結果，由于低數據速率導致更長的時間來發送分組，所以其為高代價的。OSPF最初是為固定網絡而設計的，而無線路由協議(WRP)和動態源路由(DSR)在它們對于無線網絡的路由選擇方法上是類似的。

無線自組網網絡必須處理與無線通信介質相關聯的某些限制，包括功率/干擾限制，低帶寬、高差錯率。由于無線網絡節點是典型地電池操作的，且由于無線電通信網絡的容量受限于共享的頻譜，對于試圖尋找最小能量路由路徑的路由協議有特殊的關注。能量有效的路由方案可以很大地降低節點處的能量消耗，導致更長的電池壽命，還可以通過降低網絡中的干擾而改善網絡容量。在能量消耗方面表驅動路由方案通常比按需方案更昂貴，這是由于維護不同的表所要求的大的開銷造成的。但是最小能量路由技術不應僅集中于節約移動節點的電池。這樣的路由算法也應嘗試改善網絡容量。

大多數無線自組網絡，特別是那些采用IEEE?801.11的網絡，在時間上共享無線電頻率，并且同樣的頻率被用來發送和接收兩者。為了協調使用共享的頻率媒介，采用了一些類型的協議。例如，帶有沖突避免的載波偵聽多路存取(CSMA/CA)要求想要發送分組的節點必須“偵聽”以保證沒有其它的節點正在發送。如果信道在某個時間段都是空閑的，則該節點可以直接發送分組；否則節點設置隨機的“后退”定時器。當定時器到期，該節點發送。可以采用空閑信道評估(CCA)功能來確定公共頻率是否可用。CCA功能通常包括載波偵聽和能量檢測兩者。如果兩者中任一被觸發，則認為公共頻率忙。當接收機能夠檢測到另一個節點所發送的信號時，則觸發載波偵聽。當接收的總能量(不管源)超出閾值，則觸發能量檢測機制。