[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里帶寬預(yù)留的多跳路由方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680037193.1
• 申請(qǐng)日: 2006-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101283523A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾銳明;陳軍;李欣霖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 香港應(yīng)用科技研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/00
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/00
• 代理公司: 深圳創(chuàng)友專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 江耀純

發(fā)明領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及一種全分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里進(jìn)行無(wú)線通信的方法和系統(tǒng)。特別涉及在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)里的一種多跳路由方法，其中每個(gè)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)被使用作為一個(gè)信息包傳送載體或轉(zhuǎn)發(fā)載體，從而信息包從源節(jié)點(diǎn)被逐跳路由(hop?by?hop)地分程傳遞到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

相關(guān)技術(shù)描述

[0002]超寬帶(UWB)技術(shù)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，給居室和辦公室環(huán)境里設(shè)備的高速互聯(lián)帶來(lái)無(wú)線通信的便利性和移動(dòng)性。UWB專(zhuān)為短距離、無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)(WPANs)而設(shè)計(jì)，UWB是將人從有線環(huán)境解放出來(lái)的技術(shù)，使多個(gè)設(shè)備的無(wú)線連接能夠用來(lái)傳送視頻、音頻和其它高帶寬數(shù)據(jù)。基于短距離無(wú)線電通信，UWB是其它長(zhǎng)距離無(wú)線技術(shù)如無(wú)線仿真(Wi-Fi)，寬帶無(wú)線接入(WiMAX)，和蜂窩廣域通信的一個(gè)補(bǔ)充。UWB被用來(lái)從主機(jī)設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)到附近區(qū)域里(高達(dá)10米或30英尺)的其它設(shè)備。

[0003]當(dāng)然，UWB有許多優(yōu)點(diǎn)，諸如低能耗和高數(shù)據(jù)率，其也有短傳輸距離(最大為10米)的限制。這個(gè)缺點(diǎn)不能僅通過(guò)提高傳輸功率來(lái)克服，因?yàn)樗鼘⑦`反FCC的規(guī)定并縮短設(shè)備的電池壽命。基于一種新的多跳路由方法，本發(fā)明的一個(gè)目的是為UWB短距離傳輸問(wèn)題提供一個(gè)解決方案。

[0004]設(shè)備里的路由協(xié)議已經(jīng)被用來(lái)擴(kuò)展其通信覆蓋超過(guò)其鄰近設(shè)備。主要工作是從源設(shè)備路由信息包到目標(biāo)設(shè)備，而目標(biāo)設(shè)備與源設(shè)備沒(méi)有直接連接。在有線網(wǎng)絡(luò)里如互聯(lián)網(wǎng)，其中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫窍喈?dāng)穩(wěn)定的，路由協(xié)議周期性地更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ虼嗽诼酚尚畔埃饺魏文繕?biāo)節(jié)點(diǎn)的路徑是已知的。這些路由協(xié)議被分類(lèi)作為主動(dòng)式路由協(xié)議。

[0005]但是，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里，如基于UWB技術(shù)的那些網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)淇梢院苎杆俚匕l(fā)生變化。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里的設(shè)備是移動(dòng)的，且信道條件也是變化的。在某一時(shí)間上的拓?fù)湫畔⒃谝欢螘r(shí)間之后可能不是有效的。基于這些理由，響應(yīng)式路由協(xié)議取代主動(dòng)式路由協(xié)議，被建議用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。響應(yīng)式路由協(xié)議不保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅰ?/p>

[0006]路徑的帶寬預(yù)留在資源預(yù)留設(shè)置協(xié)議(RSVP)里被首次提出用于有線網(wǎng)絡(luò)。其從目標(biāo)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，預(yù)留從設(shè)備到設(shè)備的路徑。由于其被用于有線網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫孪仁且阎摹Ｒ虼耍總€(gè)路由設(shè)備能夠非常有效地將帶寬預(yù)留請(qǐng)求引導(dǎo)到源地址。但是，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里使用這種帶寬預(yù)留方法有困難。第一，每個(gè)設(shè)備保留的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑹欠浅Ｓ邢薜摹５诙嬖陔[藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，其中兩方的帶寬預(yù)留可能影響到一方周?chē)泥徑?jié)點(diǎn)的帶寬利用。這使得在設(shè)備之間的預(yù)留是相互關(guān)聯(lián)的。第三，信道質(zhì)量在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里是不穩(wěn)定的。一些服務(wù)質(zhì)量(QoS)性能可能被要求保留以有一條穩(wěn)定的路徑。

[0007]為了處理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里的隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，Lin等提出一種能夠避免隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題同時(shí)也能夠優(yōu)化帶寬利用的方法(Lin?C.R.et?al.，QoSRouting?in?ad?Hoc?Wireless?Networks，IEEE?Journal?on?Selected?Areasin?Comm.，Aug?1999)。但是，此方法要求在帶寬預(yù)留開(kāi)始前應(yīng)該完成路由發(fā)現(xiàn)階段。由此，帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題：慢響應(yīng)時(shí)間和低成功率。這主要是因?yàn)榇朔椒▽掝A(yù)留階段和路由發(fā)現(xiàn)階段分離開(kāi)來(lái)。

[0008]為了處理有限網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯?wèn)題和提高響應(yīng)時(shí)間和成功率，有人提出將路由發(fā)現(xiàn)階段和帶寬預(yù)留階段結(jié)合在一起，并支持多路徑預(yù)留。其還提出引進(jìn)一個(gè)額外狀態(tài)用于預(yù)留帶寬的時(shí)隙，以處理潛在的隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題(時(shí)隙被用于時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)，作為帶寬的一個(gè)單元)。通過(guò)這樣的處理，成功率和響應(yīng)時(shí)間得以改善。但是，多余帶寬預(yù)留的數(shù)量會(huì)大幅增加，并可能抵消在成功率上取得的改進(jìn)。因此，有必要在路由方法上作出改進(jìn)以克服本領(lǐng)域面臨的問(wèn)題。

發(fā)明概述

[0009]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改善的無(wú)線通信系統(tǒng)和方法，用于擴(kuò)展無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里源設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備之間的距離，此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無(wú)線移動(dòng)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)，它們由多個(gè)無(wú)線通信鏈接互連，本系統(tǒng)和方法具有以下特征：

(a)沒(méi)有管理網(wǎng)絡(luò)事務(wù)的集中式節(jié)點(diǎn)；

(b)所有節(jié)點(diǎn)在分布式狀態(tài)下工作；

(c)使用一種多路訪問(wèn)結(jié)構(gòu)，如TDMA；和

(d)所有節(jié)點(diǎn)應(yīng)該能夠獲得其鄰近節(jié)點(diǎn)的鄰近節(jié)點(diǎn)信息。(即每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得多于一跳的節(jié)點(diǎn)信息)

[0010]如圖2所示，實(shí)施本系統(tǒng)和方法有三個(gè)主要部件。它們是(a)路由發(fā)現(xiàn)實(shí)體；(b)路徑管理實(shí)體，和(c)時(shí)隙管理實(shí)體。