[發(fā)明專利]區(qū)域限定的臨時(shí)自組網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)調(diào)度方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210292255.0
• 申請(qǐng)日: 2012-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN103596286A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張銀東;王煒;笪斌;于海華;孫琰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社理光
• 主分類號(hào): H04W72/12
• 分類號(hào): H04W72/12;H04W74/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 黃小臨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種區(qū)域限定的Ad-hoc（臨時(shí)自組）網(wǎng)絡(luò)（ARANet，Area-RestrictedAd-hoc?Network）中數(shù)據(jù)調(diào)度的方法以及使用該方法的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

Ad-Hoc網(wǎng)是一種多跳的、無中心的、自組織無線網(wǎng)絡(luò)，又稱為多跳網(wǎng)（Multi-hop?Network）、無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)（Infrastructureless?Network）或自組織網(wǎng)（Self-or-ganizing?Network）。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是移動(dòng)的，并且都能以任意方式動(dòng)態(tài)地保持與其它節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系。在這種網(wǎng)絡(luò)中，由于終端無線覆蓋取值范圍的有限性，兩個(gè)無法直接進(jìn)行通信的用戶終端可以借助其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)或主機(jī)同時(shí)是一個(gè)路由器，它們能完成發(fā)現(xiàn)以及維持到其它節(jié)點(diǎn)路由的功能。在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)主機(jī)的通信范圍有限，因此路由一般都由多跳組成，數(shù)據(jù)通過多個(gè)主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)目的地。故Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)也被稱為多跳無線網(wǎng)絡(luò)。在Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中，通信的主機(jī)一般是便攜式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）等移動(dòng)終端設(shè)備，采用無線鏈路連接方式。Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)主機(jī)的移動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變。因此，Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)如有獨(dú)立性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化、帶寬有限、主機(jī)能源有限、分布式網(wǎng)絡(luò)、抗毀性、生存周期短、以及物理安全有限等特點(diǎn)。

Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)由于其特點(diǎn)而具有很廣的應(yīng)用范圍。近年來，Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究在民用和商業(yè)領(lǐng)域也受到了重視。在民用領(lǐng)域，Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)可以用于災(zāi)難救助。在發(fā)生洪水、地震后，有線通信設(shè)施很可能因遭受破壞而無法正常通信，通過Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)可以快速地建立應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，保證救援工作的順利進(jìn)行，完成緊急通信需求任務(wù)。Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)可以用于偏遠(yuǎn)或不發(fā)達(dá)地區(qū)通信。在這些地區(qū)，由于造價(jià)、地理環(huán)境等原因往往沒有有線通信設(shè)施，Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)可以解決這些環(huán)境中的通信問題。Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)還可以用于臨時(shí)的通信需求，如商務(wù)會(huì)議中需要參會(huì)人員之間互相通信交流，在現(xiàn)有的有線通信系統(tǒng)不能滿足通信需求的情況下，可以通過Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)來完成通信任務(wù)。

在無線Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度問題是最關(guān)鍵的問題之一。一個(gè)好的調(diào)度方案能夠有效地減少數(shù)據(jù)沖突次數(shù)并極大地改善網(wǎng)絡(luò)性能。在ARANet中，數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度依然非常重要。由于網(wǎng)絡(luò)中的某些節(jié)點(diǎn)是由電池供電，這就要求數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度必須保證節(jié)點(diǎn)的能量有效性。目前為止，已經(jīng)提出了許許多多的數(shù)據(jù)調(diào)度算法，然而大部分的算法僅僅考慮了一個(gè)性能指標(biāo)，如服務(wù)質(zhì)量、設(shè)備類型及節(jié)點(diǎn)剩余能量等等。

IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)為無線Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)定義了一個(gè)用戶優(yōu)先級(jí)（User?Priority）。這里用戶優(yōu)先級(jí)可以是0到7這八個(gè)整數(shù)中的一個(gè)。盡管如此，當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于多個(gè)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)可能相同，依然可能存在較為嚴(yán)重的數(shù)據(jù)沖突問題。

專利號(hào)為7852816B2的專利提出了一個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制，該機(jī)制能夠降低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的能耗。該專利的發(fā)明人采用ATIM幀中兩個(gè)信息來定義數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)。這兩個(gè)信息分別是需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量和連續(xù)的傳輸失敗次數(shù)。然而，在ARANet中，某些節(jié)點(diǎn)可能會(huì)移動(dòng)至區(qū)域外，因此這些節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)需要盡可能地傳輸完，而此發(fā)明無法滿足這一需求。

在專利US20060028984A1中，發(fā)明人提出了一個(gè)針對(duì)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的能量有效的MAC協(xié)議。在這一協(xié)議中，ATIM攜帶了一個(gè)名為工作周期的信息，用來表示緩存的數(shù)據(jù)幀數(shù)量。當(dāng)ATIM窗口結(jié)束時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道其他節(jié)點(diǎn)的工作周期。然后基于這一信息，具有最短工作周期的節(jié)點(diǎn)擁有最高的優(yōu)先級(jí)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。然而這一發(fā)明存在著與7852816B2專利一樣的缺陷。同時(shí)，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作周期很長(zhǎng)，他有可能永遠(yuǎn)無法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為區(qū)域限定Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)(ARANet)提供一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度機(jī)制。在該網(wǎng)絡(luò)中，僅當(dāng)節(jié)點(diǎn)處在同一個(gè)限定區(qū)域內(nèi)時(shí)，彼此之間才能進(jìn)行會(huì)話及數(shù)據(jù)傳輸。因此，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)離邊界較近時(shí)，它有可能在較短的時(shí)間內(nèi)離開這個(gè)區(qū)域，而一旦離開了這個(gè)區(qū)域，它與其他節(jié)點(diǎn)之間的會(huì)話將不得不中斷。而且，網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點(diǎn)是由電池供電，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)的電池電量耗完，這個(gè)節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)將無法得到傳輸。另外，網(wǎng)絡(luò)中的一些應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)性有較高的要求，這就要求我們必須考慮調(diào)度機(jī)制在服務(wù)質(zhì)量方面的表現(xiàn)。正是因?yàn)檫@些因素，已有的調(diào)度協(xié)議不再適用于ARANet。