BRPI0721229B1

BRPI0721229B1 - Método e sistema para estabelecer uma rota de ponta a ponta para dados atravessarem uma rede sem fio e nó em uma rede sem fio

Info

Publication number: BRPI0721229B1
Application number: BRPI0721229-1A
Authority: BR
Inventors: Hang Liu; Lin Luo
Original assignee: Thomson Licensing
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2019-09-24
Also published as: RU2423010C2; EP2115961B1; US20100074194A1; TW200847695A; KR20100014385A; MX2009008500A; JP5021769B2; EP2115961A1; JP2010518745A; US8432820B2; CN101647238A; BRPI0721229A2; RU2009133344A; WO2008097221A1; TWI461029B; KR101342323B1; CN101647238B

Abstract

métrica de roteamento ciente de rádio e largura de banda para redes sem fio de múltiplos saltos de múltiplos radios múltiplos canais são descritos um método e sistema para estabelecer uma rota de ponta a ponta para dados atravessarem uma rede sem fio, incluindo calcular uma função de métrica de enlace, calcular uma função de métrica de enlace quantificada usando a função de métrica de enlace calculada, calcular uma métrica quantificada de cada uma de uma pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio, em que a métrica quantificada de cada uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio é executada usando a função de métrica de enlace quantificada e selecionar uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio com base na métrica quantificada de cada uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta. também é descrito um nó em uma rede sem fio configurado para participar no estabelecimento de uma rota de ponta a ponta bidirecional para dados atravessarem a rede sem fio.

Description

“MÉTODO E SISTEMA PARA ESTABELECER UMA ROTA DE PONTA A PONTA PARA DADOS ATRAVESSAREM UMA REDE SEM FIO E NÓ EM UMA REDE SEM FIO”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a uma métrica de roteamento ciente de rádio e de tráfego para redes sem fio e especificamente a um método e aparelho para selecionar a rota ou caminho para dados atravessarem uma rede em malha sem fio em que um ou mais nós têm múltiplos rádios, cada rádio operando em um ou mais canais diferentes, ou em que um ou mais nós têm um único rádio operando em um ou mais canais.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A maioria dos protocolos de roteamento em malha atuais usa a contagem de saltos mínima como a métrica para tomar decisões de seleção de caminho/rota. Tal como usado neste documento, “/” indica nomes alternativos para os componentes iguais ou similares. Com esta abordagem, a qualidade de enlaces de rádio, a carga de tráfego e a largura de banda disponível dos enlaces não são consideradas. A rota com o número mínimo de saltos é selecionada para enviar os dados, os quais são na forma de pacotes ou quadros. Entretanto, rotas de contagem de saltos mínima podem ter desempenho inferior por causa de as rotas tenderem a incluir enlaces de rádio entre nós distantes e a qualidade de enlaces ao longo da rota pode não ser boa. Enlaces de rádio com uma grande extensão física podem ser com perdas, incorrendo em diversas retransmissões e em uma baixa taxa de dados de camada física. Muitos sistemas de transmissão de rádio, por exemplo, os rádios IEEE 802.11 e IEEE 802.16, adaptam a taxa de dados de camada física dependendo da qualidade de enlace. Isto realmente resulta em velocidade de transferência de dados inferior e reduz a eficiência de utilização de rede quando comparado a selecionar um caminho com mais saltos, mas melhor qualidade de enlace.

Na técnica anterior, uma métrica chamada de “número esperado de transmissões” (ETX) tem sido usada como uma métrica de roteamento. A ETX estima o número esperado de transmissões de camada MAC necessárias para entregar de forma bem-sucedida um pacote através de um enlace sem fio. A rota com a soma mais baixa dos ETXs de todos os enlaces ao longo do caminho (o caminho com o custo ETX mais baixo) é selecionada. A ETX captura os efeitos das taxas de perda de pacotes de um enlace, mas não leva em conta diferentes taxas de transmissão e a largura de banda disponível dos enlaces.

Em um outro esquema da técnica anterior reportada, uma métrica chamada de “tempo esperado de transmissão” (ETT) tem sido proposta para melhorar o ETX ao se considerar a diferença de taxas de transmissão de enlace. O ETT de um enlace é definido como a duração de camada MAC esperada para uma transmissão bem-sucedida de um pacote através do enlace. O custo de uma rota é a soma dos ETTs de todos os enlaces ao longo da rota. A ETT leva em conta o impacto de diferentes taxas de transmissão de enlace. EntrePetição 870190061154, de 01/07/2019, pág. 9/38

2/14 tanto, ela não captura inteiramente o impacto da carga de tráfego e da largura de banda disponível do enlace, assim como a interferência nas redes por causa da mídia compartilhada. Um enlace carregado pesadamente pode ser selecionado para inclusão na rota de maneira que estes enlaces se tornam mais carregados e o congestionamento ocorre.

Em uma aplicação relacionada anteriormente, uma métrica de roteamento ciente de rádio e carga de tráfego pesado (WRALA) foi descrita. A métrica descrita captura o impacto de vários aspectos de um enlace sem fio em redes em malha, incluindo a taxa de transmissão de rádio, taxa de perdas, carga de tráfego e largura de banda disponível do enlace assim como a interferência por causa da mídia compartilhada nas redes.

Entretanto, nenhuma das métricas de roteamento indicadas anteriormente considera o impacto de múltiplos rádios múltiplos canais no desempenho de roteamento. Em uma rede em malha, um ponto de nó/malha pode ser equipado com múltiplos rádios e cada um dos rádios pode operar em um canal/frequência diferente para aprimorar capacidade de rede. Ao contrário de um nó com um único rádio, um nó de múltiplos rádios múltiplos canais pode receber pacotes de dados em um canal e simultaneamente transmitir pacotes de dados em um outro canal. Portanto, é preferível selecionar um nó de retransmissão com múltiplos rádios, cada rádio operando em um canal diferente. Além disso, mesmo com um único rádio, um nó tendo um rádio que pode operar em múltiplos canais pode receber dados em um canal e então comutar para um outro canal para enviar/retransmitir/transmitir os dados.

Seria vantajoso ter um sistema para selecionar uma rota para dados atravessarem uma rede em malha que usasse uma métrica que não estivesse ciente somente de tráfego e largura de banda, mas que também capturasse o impacto de ter um ou mais nós tendo múltiplos rádios, cada rádio operando em um canal diferente, ou onde um ou mais nós tivessem um único rádio operando em múltiplos canais.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em redes em malha sem fio de múltiplos rádios múltiplos canais, um caminho de único salto ou de múltiplos saltos necessita ser selecionado para enviar dados na forma de pacotes ou quadros de um ponto de nó/malha de origem para um ponto de nó/malha de destino. A seleção de caminho/rota é baseada em uma métrica. Uma métrica de roteamento como esta é importante para otimizar o projeto de mecanismos de roteamento e envio em redes em malha. A presente invenção descreve uma métrica ciente de rádio e largura de banda que captura o impacto de múltiplos rádios e múltiplos canais no desempenho de roteamento e um aparelho e método que usa a métrica para selecionar uma rota para dados atravessarem uma rede em malha. Deve ser notado que a métrica na presente invenção não está limitada a uma rede em malha sem fio, embora uma rede em malha sem fio seja usada como um exemplo para explicar a presente invenção. A presente invenção também pode ser usada para outras topologias de rede, por exemplo, redes sem fio de múltiplos salPetição 870190061154, de 01/07/2019, pág. 10/38

3/14 tos do tipo árvore para selecionar a rota entre um nó e a raiz de árvore.

O valor da métrica de roteamento pode mudar frequentemente por causa das dinâmicas de qualidade de enlace e de carga de tráfego, o que pode resultar em instabilidade de rota. É importante assegurar a estabilidade de rota com bom desempenho de roteamento mesmo na situação de qualidade de enlace e variações de carga mudando rapidamente. Portanto, a presente invenção também descreve um método para alcançar respostas rápidas para vincular mudanças de estado e topologia de rede enquanto mantendo a estabilidade de rota ao quantificar a métrica de roteamento.

Um método e sistema estão descritos para estabelecer uma rota de ponta a ponta para dados atravessarem uma rede sem fio, incluindo calcular uma função de ponderação de enlace, calcular uma função de ponderação de enlace quantificado usando a função de ponderação de enlace calculada, calcular um custo quantificado de cada uma de uma pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio, em que a pluralidade de rotas de ponta a ponta inclui rotas entre um mesmo conjunto de nós na rede sem fio através de canais diferentes, em que o custo quantificado de cada uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio é executado usando a função de ponderação de enlace quantificado e selecionar uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio com base no custo quantificado de cada uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta. Também está descrito um nó em uma rede sem fio configurado para participar no estabelecimento de uma rota de ponta a ponta bidirecional para dados atravessarem a rede sem fio, incluindo dispositivo para medir a qualidade e a utilização de cada canal do nó, cada nó tendo múltiplos canais, dispositivo para calcular métricas de roteamento usando a qualidade e utilização medidas do cada canal, dispositivo para atualizar tabela de roteamento com as métricas de roteamento calculadas, dispositivo para selecionar a rota de ponta a ponta bidirecional para dados atravessarem a rede sem fio com base na tabela de roteamento. Também estão descritos um método e sistema para estabelecer uma rota de ponta a ponta para dados atravessarem uma rede sem fio, incluindo calcular uma função de ponderação de enlace, calcular um custo de cada uma de uma pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio, em que a pluralidade de rotas de ponta a ponta inclui rotas entre um mesmo conjunto de nós na rede sem fio através de canais diferentes, em que o custo de cada uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio é executado usando a função de ponderação de enlace e selecionar uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a rede sem fio com base no custo de cada uma da pluralidade de rotas de ponta a ponta.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A presente invenção é mais bem entendida a partir da descrição detalhada a seguir

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4/14 quando lida em conjunto com os desenhos anexos. Os desenhos incluem as seguintes figuras descritas resumidamente a seguir:

A figura 1 é um fluxograma do método de estabelecer uma rota de ponta a ponta bidirecional de acordo com os princípios da presente invenção.

A figura 2 é um fluxograma do cálculo do procedimento de função de ponderação de enlace da presente invenção.

A figura 3 é um fluxograma da determinação da função de ponderação para a utilização de canal da presente invenção.

A figura 4 é um fluxograma da estimativa de canal da presente invenção.

A figura 5 é um fluxograma do cálculo da função de ponderação de enlace quantificado da presente invenção.

A figura 6 é um fluxograma do cálculo do custo quantificado das rotas da presente invenção.

A figura 7 é um diagrama esquemático de uma rede em malha sem fio.

A figura 8 é um diagrama de blocos de um nó de uma rede em malha sem fio tendo módulos para operar de acordo com os princípios da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Façamos com que Toh indique um parâmetro representando a sobrecarga de protocolo nas camadas de controle de acesso a mídia (MAC) e física. Façamos com que S indique o tamanho de quadro/pacote de teste. Dado um sistema de transmissão de rádio IEEE 802.11a, por exemplo, Toh pode ser 185 μs. Para simplicidade, Toh também pode ser estabelecido para 0. O tamanho de pacote de teste S pode ser uma constante predeterminada e pré-configurada, por exemplo, 8224 bits. Também é possível escolher o tamanho de quadro/pacote de teste como o tamanho médio ou o tamanho máximo dos pacotes transmitidos por um nó. Além disso, façamos com que R indique a taxa de dados de enlace na qual o nó transmite dados na forma de um pacote ou quadro do tamanho padrão S sob as condições de canal atuais. A taxa de dados de enlace depende da implementação local da adaptação de taxa de enlace. Façamos com que Er indique a taxa de erro de pacote/quadro se o nó transmitir pacotes/quadros (dados) do tamanho padrão S na taxa de transmissão R. Dados são elaborados de bits de informação. Dados são formados em pacotes ou quadros para facilidade de transmissão. Er pode ser medido e/ou estimado por um nó na rede em malha localmente. Façamos com que p indique a carga/utilização do canal para o enlace que está relacionado à largura de banda disponível do canal. A métrica de roteamento da presente invenção é uma função de ponderação de enlace Ciente de Rádio e Largura de Banda (RABA) ponderada. A função de ponderação RABA para um enlace de rádio L pode ser calculada como

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Raba(l)= I T + - lx (p)xW, (e,) (1) onde W1(p) e W2(Er) são duas funções de ponderação de utilização de canal p e de taxa de erro de pacote/quadro Er, respectivamente. Algumas formas possíveis de Wi(p) são:

(a) W1(p) = 1

Neste caso, todos os enlaces são ponderados igualmente em termos de utilização de canal.

(b) W,(p)=-b

- P

Neste caso, aos enlaces são dados pesos aumentando com sua carga/utilização de canal.

(c) W (p)=<

P Po ^po < ^P — ^pmáx ^{P > P}máx

Neste caso, enlaces com carga/utilização de canal menor do que p0 são ponderados igualmente. Aos enlaces com carga/utilização de canal entre p0 e pmáx são dados pesos aumentando com sua carga/utilização de canal. Enlaces com utilização de canal maior do que pmáx não são considerados na seleção de caminho porque seu custo é infinito. De uma maneira geral, o projetista de sistema pode escolher valores adequados de pmáx e p0 dependendo de algum rendimento de rede direcionado e exigências de aplicação.

De forma similar, algumas formas possíveis de W2(Er) são:

(a) W2(Er) = 1

Neste caso, todos os enlaces são ponderados igualmente em termos de taxa de erro de pacote.

(b) W₂ (Er ) =

- Er

Neste caso, aos enlaces são dados pesos aumentando com sua taxa de erro de pacote.

(c) W (Er) = <

- Er ^Eo < ^Er < ^E _máx ^Er > ^Emáx

Neste caso, enlaces com taxa de erro de pacote/quadro menor do que E0 são ponderados igualmente. Aos enlaces com taxa de erro de pacote entre E0 e Emáx são dados pesos aumentando com sua taxa de erro de pacote. Enlaces com taxas de erro de pacote maiores do que Emáx não são considerados na seleção de caminho porque seu custo é infinito. De uma maneira geral, o projetista de sistema pode escolher valores adequados de E0 e

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Emáx dependendo de algum rendimento de rede direcionado e exigências de aplicação.

Nota-se que as funções de ponderação Wi(p) e W2(Er) não estão limitadas às formas indicadas anteriormente. Elas podem ser em outras formas igualmente.

A função de ponderação de enlace RABA representa uma métrica de roteamento composta que captura a quantidade de recurso de rádio consumido ao enviar um pacote de dados/quadro através de um enlace particular e a carga e largura de banda disponível no enlace. A função de ponderação de enlace RABA leva em conta a interferência interfluxo na mídia compartilhada sem fio. Um caminho/rota com maior taxa de dados de enlace, maior largura de banda disponível e menor taxa de erro de pacote é favorecido na seleção de caminho/rota.

Tanto a qualidade de enlace/canal quanto carga variam assim o valor da RABA muda frequentemente. Se a RABA for usada diretamente como a métrica de roteamento, o caminho pode mudar frequentemente, resultando em instabilidade de rota. A presente invenção também inclui um método não somente para alcançar resposta rápida para as mudanças de estado de enlace e de topologia de rede, mas também para manter estabilidade de rota. A fim de aprimorar estabilidade de rota, uma versão quantificada da RABA é usada como a função de ponderação de enlace. A RABA quantificada (QRABA) para um enlace L pode ser formulada como

QRABA(L) = Teto(MxRABA(L)/Q)(2) ou

QRABA(L * ^RABA^L'^{)I Q}

Teto(M x RABA(L)/ Q) < M

Teto(M x RABA(L)/Q) > M (3) ou

QRABA(L )=Ν^(Μ * ^{RABAL Q)} * ^{V 7} M +1

Teto(M x RABA(L)/ Q) < M

Teto(M x RABA(L)/Q) > M (4) onde M é o número de níveis de quantificação e Q é o fator de quantificação. De uma maneira geral, o projetista de sistema pode escolher valores adequados de M e Q dependendo de algumas trocas compensatórias direcionadas de estabilidade de rota e tempo de resposta de rede para mudanças de estado de enlace e de topologia. Por exemplo, o nível de quantificação desejado, M, pode ser 16 e Q pode ser o valor máximo ou a faixa de RABA(L). A fim de usar um número limitado de bits (um campo de tamanho fixado) para representar o valor de QRABA, o valor de QRABA pode ser truncado para M+1 se ele for maior que M+1.

Um nó pode estimar a carga/utilização do canal usado por um enlace para seus vizinhos. Um método possível para estimar a carga/utilização de canal é usar o tempo de canal ocupado. Por causa da natureza compartilhada dos canais sem fio, o canal está ocupado quando qualquer nó dentro da faixa de interferência executa transmissão. Quando um nó

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7/14 usa o canal para transmitir dados na forma de um quadro ou pacote através de um canal então este canal está ocupado. Outros nós dentro da faixa de interferência não podem transmitir simultaneamente com a mesma frequência ou uma colisão ocorre e os quadros/pacotes (dados) transmitidos estariam em erro. Além disso, um nó pode receber uma mensagem de controle de um outro nó, na qual o nó reserva o canal para um período de tempo. O canal está ocupado se um nó estiver em um dos estados seguintes. Primeiro, o nó está transmitindo ou recebendo dados usando este canal/frequência. Segundo, o nó recebe uma mensagem de controle/gerenciamento de um outro nó, o qual reserva o canal para um período de tempo. Terceiro, o nó detecta uma portadora ocupada com intensidade de sinal maior do que um limiar neste canal/frequência. Se o tempo de canal ocupado estimado for Tocupado durante um período de medição Tp, a carga de canal é p = Tocupado/Tp.

Um caminho de um nó de origem para um nó de destino inclui múltiplos enlaces Li e nós intermediários Ni. Li representa o enlace entre o nó Ni e o seu salto anterior Ni-1 ao longo do caminho/rota. O custo RABA de um caminho P é calculado como se segue, RABA(p)= Σ[«ι(·/γ. , fu+1 )x RABA(Li) + «₂ (f_Li , fLi+1 )] (5)

Li^P

Se a quantificação for usada para melhorar a estabilidade de rota, o custo QRABA de um caminho P é calculado como

QRABA(P PXhMi, f„+i )x QRABA(L>)+··<. ff+1 )](6)

Li^P onde o enlace Li+1 é o próximo enlace seguindo o enlace Li ao longo do caminho P, e fLi e fLi+1 representam os canais/frequências designados para os enlaces Li e Li+1, respectivamente. As funções af fLi+1) e a2(fu, fLi+1) são duas funções de ponderação de mudança de canal (CCW), dependendo dos canais/frequências designados para dois enlaces consecutivos ao longo do caminho. Algumas formas possíveis de a1(fLi, fLi+1) são (a) a1(fLi, fLi+1) = 1

Neste caso, todos os enlaces são ponderados igualmente em termos de canais designados para transmissão.

^(b) ^U, fu+1 ) a

b ^ci d se Li = Últimoenlace ^se f f ^se fu* fu+1 ^se fu* fu+1 e único - rádio e múltiplos - rádios

Neste caso, para o último enlace ao longo do caminho, isto é, o enlace através do qual o nó de destino recebe o pacote/quadro (dados), a função CCW af fLi+1) é igual a a1. Deve-se notar que o nó de destino não transmitirá os dados de novo. Se dois enlaces consecutivos Li e Li+1 ao longo do caminho usarem o mesmo canal/frequência, isto é, o nó intermediário Ni recebe dados pelo enlace Li com o canal/frequência fLi e envia/transmite da

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8/14 dos pelo enlace Li+1 com o canal/frequência fu+1 = fu, a função CCW a.i(fu,fu+i) é igual a bi. Se dois enlaces consecutivos Li e Li+1 ao longo do caminho usarem canais/frequências diferentes, mas com o mesmo rádio, isto é, um nó intermediário Ni recebe dados pelo enlace Li com um canal/frequência fLi usando uma interface de rádio e envia/transmite dados pelo enlace Li+1 com um canal/frequência ílí+1 * fu usando a mesma interface de rádio, a função CCW «1(fLi,fLi+1) é igual a ci. Se dois enlaces consecutivos Li e Li+1 ao longo do caminho usarem canais/frequências diferentes e com rádios diferentes, isto é, um nó intermediário Ni recebe dados pelo enlace Li com o canal/frequência fLi usando uma interface de rádio e envia/transmite dados pelo enlace Li+1 com um canal/frequência ílí+i * fLi usando uma interface de rádio diferente, a função CCW a1(ÍLí,fLí+1) é igual a d1. Os parâmetros a1, b1, c1 e d1 são parâmetros de projeto que podem ser predeterminados por um projetista de sistema. Por exemplo, a1 = 1, b1 = 2, c1 = 1,5 e d1 = 1. Aos caminhos que usam o mesmo canal/frequência e o mesmo rádio em enlaces consecutivos são dados um maior peso/custo do que aos caminhos que usam canais/frequências diferentes e rádios diferentes em enlaces consecutivos.

De forma similar, algumas formas possíveis de a2(fu,fu+1) são:

(a) a2(fLi,ÍLi+1) = 0

Neste caso todos os enlaces são ponderados igualmente em termos de canais de signados para transmissão.

^(b) «2 (fu, fu+1 ) =

«2	se	Li = Últimoenlace
^b2	se	^fLi = fLi+1
^C2	se	^fLi * ^fLi +1	e único - rádio
^d'2	se	^fLi * ^fLi +1	e múltiplos - rádios

Neste caso, para o último enlace ao longo do caminho, isto é, o enlace no qual o destino recebe os dados, a função CCW a2(fLi,fu+1) é igual a a2. Deve-se notar que o nó de destino não transmitirá os dados de novo. Se dois enlaces consecutivos Li e Li+1 ao longo do caminho usarem o mesmo canal/frequência, isto é, o nó intermediário Ni recebe dados pelo enlace Li com o canal/frequência fLi e envia/transmite dados pelo enlace Li+1 com o canal/frequência ílí+1 = fu, a função CCW a2(ÍLí,fLí+1) é igual a b2. Se dois enlaces consecutivos Li e Li+1 ao longo do caminho usarem canais/frequências diferentes, mas com o mesmo rádio, isto é, um nó intermediário Ni recebe dados pelo enlace Li com um canal/frequência f_uusando uma interface de rádio e envia/transmite dados pelo enlace Li+1 com um canal/frequência f_u+1 * fu com a mesma interface de rádio, a função CCW a2(fui,fu+1) é igual a c2. Se dois enlaces consecutivos Li e Li+1 ao longo do caminho usarem canais/frequências diferentes e com rádios diferentes, isto é, um nó intermediário Ni recebe dados pelo enlace Li com o canal/frequência fLi usando uma interface de rádio e envia/transmite dados pelo enlace Li+1 com um canal/frequência f_u+1 * fu usando uma interface de rádio diferente, a

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9/14 função CCW a2(fLi,fLi+i) é igual a d2. Os parâmetros a2, b2, C2 e d2 são parâmetros de projeto que podem ser predeterminados pelo projetista de sistema. Por exemplo, a2 = 0, b2 = 5, ci = 3, d1 = 0. Aos caminhos/rotas que usam o mesmo canal/frequência e o mesmo rádio em enlaces consecutivos são dados um maior peso/custo do que aos caminhos/rotas que usam canais/frequências diferentes e rádios diferentes em enlaces consecutivos.

Nota-se que as funções CCW a.1(fu,fu+1) e a2(fu,fLtn) não estão limitadas às formas indicadas anteriormente. Elas podem ser em outras formas.

As funções CCW a1(fu,fLi+1) e a2(fu,fLtn) na métrica de caminho/roteamento capturam o impacto de múltiplos rádios múltiplos canais na capacidade de rede e interferência de fluxo e entre fluxos de rede. Caminhos/rotas que usam canais diferentes e múltiplos rádios são preferidos no esquema de seleção de caminho/rota da presente invenção. Deve-se notar que único rádio e único canal é um caso especial de múltiplos rádios e múltiplos canais na presente invenção.

A figura 1 é um fluxograma do método de estabelecer uma rota de ponta a ponta bidirecional de acordo com os princípios da presente invenção. Em 105 a função de ponderação de enlace tal como descrito anteriormente é calculada. Os resultados deste cálculo são usados para calcular a função de ponderação de enlace quantificado em 110. Em 115 o custo quantificado de rotas é calculado usando os custos de enlaces quantificados. A melhor rota de ponta a ponta bidirecional para dados atravessarem uma rede sem fio é selecionada em 120 com base no custo calculado das rotas.

A figura 2 é um fluxograma do cálculo do procedimento de função de ponderação de enlace da presente invenção. Em 205 a sobrecarga de protocolo para as camadas de controle de acesso a mídia e física é determinada. O tamanho de pacote/quadro (dados) é determinado em 210. Em 215 a taxa de dados de enlace é determinada periodicamente. A taxa de erro de pacote/quadro é determinada periodicamente em 220. Em 225 a função de ponderação para utilização de canal é determinada. Isto é, a função de ponderação pode ser selecionada de uma pluralidade de funções de ponderação disponíveis que são livres e a ponderação a ser aplicado para o cálculo da função de ponderação de enlace para um enlace particular é determinado. A função de ponderação para a taxa de erro de pacote/quadro é então determinada em 230. Mais uma vez, a função de ponderação pode ser selecionada de uma pluralidade de funções de ponderação disponíveis que são livres e a ponderação para ser aplicado para o cálculo da função de ponderação de enlace para um enlace particular é determinado.

A figura 3 é um fluxograma da determinação da função de ponderação para a utilização de canal da presente invenção. Em 305 a utilização de canal é estimada periodicamente.

A figura 4 é um fluxograma da estimativa de canal da presente invenção. Em 405 o

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10/14 período de medição de canal é determinado e então em 410 o tempo de canal ocupado é determinado periodicamente. Estas duas determinações são usadas para estimar periodicamente a utilização de canal.

A figura 5 é um fluxograma do cálculo da função de ponderação de enlace quantificado da presente invenção. Em 505 o número de níveis de quantificação é determinado e o fator de quantificação é determinado em 510. Estes dois valores são usados para calcular a função de ponderação de enlace quantificado em 515.

A figura 6 é um fluxograma do cálculo do custo das rotas da presente invenção. Em 605 a primeira função de ponderação de mudança de canal é determinada e a segunda função de ponderação de mudança de canal é determinada em 610. Estes dois valores são usados no cálculo do custo das rotas.

A métrica de caminho/roteamento QRABA da presente invenção pode ser aplicada para selecionar o caminho/rota em redes em malha sem fio. A métrica de roteamento QRABA pode ser incorporada ao projeto de protocolos/algoritmos de roteamento, incluindo protocolos de roteamento sob demanda, proativos e híbridos para selecionar a rota/caminho. O caminho/rota com o valor mínimo de QRABA entre os caminhos entre um ponto de nó/malha de origem e um ponto de nó/malha de destino é selecionado. Se existirem múltiplos caminhos/rotas com o mesmo valor mínimo do QRABA, o caminho com contagem de saltos mínima é selecionado.

Referindo-se à figura 7, uma rede em malha de exemplo está mostrada para ajudar a entender a presente invenção. Por exemplo, um caminho do nó A para o nó C consiste dos enlaces AB, BC e um nó intermediário B.

Por exemplo, se a métrica de caminho QRABA estiver incorporada em um protocolo de roteamento de estado de enlace proativo tal como o protocolo de Roteamento de Estado de Enlace Otimizado (OLSR) e o protocolo de Abrir Primeiro o Caminho Mais Curto (OSPF), o custo de enlace QRABA para cada um dos enlaces na rede em malha necessita ser estimado. Um nó na rede em malha estima localmente os custos de enlace QRABA para cada um de seus vizinhos e anuncia o custo QRABA e o canal/frequência do enlace para cada um de seus vizinhos para outros nós na rede como parte de informação de estado de enlace nas mensagens de controle de roteamento. Cada nó mantém uma tabela de roteamento/envio que permite a ele enviar dados na forma de pacotes ou quadros destinados para os outros nós na rede. A tabela de roteamento/envio é gerada e atualizada com base na informação de estado de enlace de armazenamento intermediário de provisão gerada por cada nó. Usando a QRABA da presente invenção como a métrica de caminho, um nó calcula a rota/caminho para um destino usando a equação (6). Como um exemplo mostrado na figura 7, o nó A tem dois caminhos para o destino C, A-B-C e A-D-E-F-C. A qualidade de enlace BC é muito inferior e/ou a carga no enlace BC é muito alta e/ou a largura de banda disponíPetição 870190061154, de 01/07/2019, pág. 18/38

11/14 vel do enlace BC é muito pequena e/ou o mesmo canal/frequência designado para o enlace AB e o enlace BC de maneira que o custo QRABA para o caminho A-B-C é maior do que aquele para o caminho A-D-E-F-C. Mesmo se o caminho A-B-C tiver menos saltos do que o caminho A-D-E-F-C, o caminho A-D-E-F-C seria selecionado pelo nó A para enviar dados na forma de pacotes ou quadros destinados para o nó C. Na tabela de roteamento do nó A, o próximo salto será o nó D, não o nó B, para o destino C.

Um outro exemplo é que a métrica de caminho QRABA é incorporada em um protocolo de roteamento sob demanda tal como o protocolo de Vetor de Distância Sob Demanda (AODV). O caminho com o valor mínimo de custo de caminho QRABA é descoberto, criado e mantido quando um nó de origem deseja enviar dados na forma de pacotes ou quadros para algum nó de destino. Cada nó tem um mecanismo para determinar o custo de enlace QRABA para cada um de seus vizinhos e conhece o canal/frequência usado para cada um dos enlaces dinamicamente ou de forma estática. Quando um nó de origem deseja enviar dados para algum nó de destino e não tem uma rota válida para este destino, o nó de origem inicia uma descoberta de rota ao inundar a rede com uma mensagem de Solicitação de Rota (RREQ) para todos os nós na rede. Além de outra informação, o endereço de destino, o campo de métrica de roteamento e o campo de contagem de saltos são contidos na mensagem RREQ. Deve-se notar que cada nó pode receber múltiplas cópias da mesma RREQ que é originada pelo nó de origem. Cada uma destas RREQs atravessa um caminho exclusivo do nó de origem para o nó de recebimento. O nó de recebimento pode ser o nó de destino ou pode ser um nó intermediário. Quando um nó intermediário Ni recebe uma RREQ ele atualiza o campo de métrica com base na equação (6). Especificamente, este nó intermediário Ni acrescenta o custo de enlace ponderado entre o nó do qual ele recebeu a mensagem RREQ e, por si mesmo, a1(fu,fu+1) x QRABA(Li) + a2(fu,fu+1) para o valor no campo de métrica RREQ. As funções de ponderação de mudança de canal a1(fLi,fLi+1) e a2(fLi,fLi+1) dependem do canal/frequência do enlace e interface de rádio para receber a RREQ assim como do enlace e interface de rádio para encher (inundar novamente) a rede com RREQs. O nó intermediário estabelece a sua rota inversa para o nó de origem se ele não tiver uma rota inversa, ou atualiza a sua rota inversa para o nó de origem se esta RREQ representar uma nova rota que é melhor do que a rota atual para o nó de origem. O nó intermediário transmite (inunda novamente) a RREQ atualizada. O campo de métrica na RREQ retransmitida é a métrica atualizada, a qual reflete a métrica cumulativa da rota entre o nó de origem das RREQs e o nó enviando.

Quando o nó de destino recebe uma RREQ ele atualiza o campo de métrica com base na equação (6). O nó de destino cria uma rota inversa para o nó de origem na sua tabela de roteamento se não existir rota para o nó de origem na sua tabela de roteamento. O nó de destino atualiza a sua rota inversa atual para o nó de origem se a RREQ fornecer uma

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12/14 nova rota que seja melhor do que a rota inversa atual para o nó de origem. Após criar ou atualizar a sua rota inversa para o nó de origem, o nó de destino envia uma mensagem de Resposta de Rota (RREP) de difusão ponto a ponto na direção do nó de origem. Além de outra informação, a mensagem RREP contém um campo de métrica para carregar a informação de métrica. A RREP estabelece uma rota para envio para o nó de destino nos nós intermediários e eventualmente no nó de origem. Deve-se notar que um nó (fonte e/ou intermediário) pode receber múltiplas RREPs para o mesmo nó de destino. Quando um nó intermediário recebe a mensagem RREP, ele atualiza a informação de métrica na sua tabela de roteamento de acordo com a equação (6). O nó intermediário estabelece então uma rota para o nó de destino, se ele não tiver uma rota para o nó de destino, ou atualiza a sua rota atual para o nó de destino se a nova RREP fornecer uma rota melhor do que a rota atual para o nó de destino. Se uma rota for criada ou modificada, o nó intermediário transmite a RREP em difusão ponto a ponto para o próximo nó a montante (na direção do nó de origem) ao longo da rota inversa estabelecida. O campo de métrica na RREP é a métrica atualizada, a qual reflete a métrica cumulativa da rota para o nó de destino a partir do nó enviando. Após uma RREP ter sido enviada, se o nó de destino receber RREQs adicionais com uma métrica melhor, então o destino atualiza a sua rota para o nó de origem e também envia uma nova RREP para o nó de origem ao longo da rota atualizada. Assim uma rota de métrica de ponta a ponta ideal bidirecional com o valor ideal da métrica de caminho QRABA é estabelecida entre o nó de origem e o nó de destino. Em uma modalidade alternativa, os nós intermediários com uma rota válida para o nó de destino também podem enviar uma mensagem RREP de difusão ponto a ponto de volta para o nó de origem.

A métrica de caminho QRABA da presente invenção pode ser aplicada para selecionar o caminho em redes sem fio de múltiplos saltos baseadas em uma topologia de árvore. A rota métrica QRABA pode ser incorporada ao projeto de protocolos/algoritmos de roteamento baseados em árvore para construir a árvore de topologia enraizada em um nó raiz e selecionar o pai e caminho. Um nó seleciona seu pai com um valor mínimo de QRABA entre a raiz e si mesmo.

Um nó raiz envia periodicamente mensagens de anúncio de nó raiz (RANN) ou mensagens de solicitação de rota (RREQ) especial com o endereço de nó de destino para todos os nós na rede. Além de outra informação, a RANN e a RREQ contêm o campo de métrica e campo de número de sequência. O campo de métrica é inicializado e o número de sequência é aumentado quando a raiz envia uma nova RANN ou RREQ. Quando qualquer nó na rede recebe uma RANN ou RREQ com o endereço de nó de destino para todos os nós, ele atualiza o campo de métrica com base na equação (6). O nó cria a sua informação de roteamento/envio para a raiz se ele não tiver informação com relação ao roteamento para o nó raiz. O nó do qual a RANN ou RREQ é recebida é o pai para o nó raiz. Deve-se notar

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13/14 que cada nó pode receber múltiplas cópias de mensagens RANN ou RREQ. O nó atualiza a sua informação de pai e de roteamento/envio para a raiz se a RANN ou RREQ representar uma nova rota melhor do que a rota atual para o nó raiz. Por exemplo, o nó atualiza a sua informação de pai e de roteamento/envio atual para o nó raiz se a RANN ou RREQ contiver um maior número de sequência, ou se o número de sequência for igual ao da rota atual e a mensagem RANN ou RREQ oferecer uma métrica melhor do que a rota atual para o nó raiz. Após criar ou atualizar a sua informação de pai e de roteamento/envio para o nó de origem, o nó transmite (inunda novamente) as mensagens RANN ou RREQ atualizadas através da rede. A informação a respeito da presença de raiz(s) e métricas para raiz(s) disponível(s) é disseminada para todos os nós na rede. Um nó pode enviar um registro (REGS) ou uma mensagem de resposta de rota (RREP) ou uma solicitação de rota (RREQ) para o nó raiz após receber mensagens RANN ou RREQ com o endereço de nó de destino para todos os nós ou quando ele tem dados para enviar para o nó raiz e necessita caminho bidirecional para o nó raiz. As mensagens REGS ou RREP ou RREQ estabelecem/atualizam a rota do nó raiz para este nó.

A figura 8 é um diagrama de blocos ilustrando os detalhes de um nó usando a métrica de roteamento da presente invenção. O nó consiste de, entre outros, um módulo de seleção de rota 815, um módulo de medição de carga/utilização de canal e qualidade de enlace 805, um módulo de cálculo de métrica de roteamento 810 e um ou mais módulos de interface de radiocomunicação 820a, ... 820n. O módulo de medição de carga/utilização de canal e qualidade de enlace 805 mede periodicamente a qualidade e a carga/utilização do enlace/canal para cada um de seus vizinhos por meio dos módulos de interface radiocomunicação 820a, ... 820n. Ele fornece os resultados de medição para o módulo de cálculo de métrica de roteamento, o qual calcula periodicamente as métricas de roteamento. As métricas de roteamento incluem a função de ponderação de enlace, a função de ponderação de enlace quantificado e a função de ponderação de rota quantificada. Deve-se notar que um nó pode ter múltiplos vizinhos, múltiplas interfaces de rádio e múltiplos canais físicos/lógicos e enlaces. A qualidade e carga de todos estes enlaces necessitam ser medidas periodicamente pelo módulo de medição. O módulo de seleção de rota executa os protocolos/algoritmos de roteamento e determina a rota e a interface de rádio para enviar dados. Ele também troca as mensagens de controle de roteamento com outros nós na rede por meio dos módulos de interface de radiocomunicação 820a, ... 820n. Deve-se notar que um nó pode ter uma ou mais interfaces de radiocomunicação e outras de comunicação.

Em protocolos de roteamento proativos, para manter a estabilidade de rota ao mesmo tempo que alcançando uma resposta razoavelmente rápida para as mudanças de estado de enlace e de topologia, um nó pode anunciar imediatamente a mudança de estado para o enlace para um de seus vizinhos (nós vizinhos) ao enviar as mensagens de controle

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14/14 de roteamento se e somente se as mudanças na métrica RABA para este enlace forem maiores do que um limiar, quando comparado ao valor no seu último anúncio. Isto é, se e somente se (RABA(atual)-RABA(última))/RABA(última) x 100% > T%, o nó imediatamente envia mensagens de controle de roteamento para anunciar a mudança no estado de enlace. De outro modo, as mudanças de métrica de rota são anunciadas no próximo anúncio periódico.

É para ser entendido que a presente invenção pode ser implementada em várias formas de hardware, software, firmware, processadores de uso especial, ou em uma combinação dos mesmos. Preferivelmente, a presente invenção é implementada como uma combinação de hardware e software. Além disso, o software é preferivelmente implementado como um programa de aplicação incorporado de modo tangível em um dispositivo de armazenamento de programa. O programa de aplicação pode ser transferido para uma máquina, e executado por ela, compreendendo qualquer arquitetura adequada. Preferivelmente, a máquina é implementada em uma plataforma de computador tendo hardware tal como uma ou mais unidades centrais de processamento (CPU), uma memória de acesso aleatório (RAM) e interface(s) de entrada/saída (I/O). A plataforma de computador também inclui um sistema de operação e código de microinstrução. Os vários processos e funções descritos neste documento podem ser parte do código de microinstrução ou parte do programa de aplicação (ou uma combinação dos mesmos), a qual é executada por meio do sistema de operação. Além do mais, vários outros dispositivos periféricos podem ser conectados à plataforma de computador tais como um dispositivo de armazenamento de dados adicional e um dispositivo de impressão.

É para ser entendido adicionalmente que, por causa de alguns dos componentes de sistema constituinte e etapas de método representados nas figuras anexas serem preferivelmente implementados em software, as conexões reais entre os componentes de sistema (ou as etapas de processo) podem diferir dependendo da maneira na qual a presente invenção é programada. Dado os preceitos neste documento, uma pessoa de conhecimento comum na técnica relacionada será capaz de considerar estas e implementações ou configurações similares da presente invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para estabelecer uma rota de ponta a ponta para dados atravessarem uma rede sem fio compreendendo uma pluralidade de nós, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

calcular, em um nó da dita pluralidade de nós, uma função de métrica de enlace, em que a dita função de métrica de enlace usa uma sobrecarga de protocolos de camada de controle de acesso à mídia e de camada física e tamanho de dados no dito cálculo da função de métrica de enlace;

calcular uma função de métrica de enlace quantificada usando a dita função de métrica de enlace calculada;

determinar uma primeira função de ponderação de mudança de canal, a dita primeira função de ponderação de mudança de canal dependendo das frequências de canais atribuídas a dois enlaces consecutivos ao longo da dita rota de ponta a ponta, em que a dita primeira função de ponderação de mudança de canal tem o valor de 1 se todos os enlaces têm a mesma ponderação em termos de canais designados para transmissão e em que a dita primeira função de ponderação de mudança de canal tem um primeiro valor predeterminado se um primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos é um último enlace na dita rota de ponta a ponta, um segundo valor predeterminado se uma primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e uma segunda frequência usada para um segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos forem iguais, um terceiro valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não for a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem uma única interface de rádio, e um quarto valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não é a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem interfaces múltiplas de rádio;

determinar uma segunda função de ponderação de mudança de canal, a dita segunda função de ponderação de mudança de canal dependendo das frequências de canais atribuídas a dois enlaces consecutivos ao longo da dita rota de ponta a ponta, em que a dita função de ponderação de mudança de canal tem um valor de 0 se todos os enlaces têm a mesma ponderação em termos de canais designados para transmissão e em que a dita segunda função de ponderação de mudança de canal tem um primeiro valor predeterminado se um primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos é um último enlace na dita rota de ponta a ponta, um segundo valor predeterminado se uma primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e uma segunda frequência usada

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2/8 para um segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos forem iguais, um terceiro valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não for a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem uma única interface de rádio, e um quarto valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não for a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem interfaces múltiplas de rádio;

calcular uma métrica quantificada de cada uma de uma pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a dita rede sem fio aplicando a dita primeira função de ponderação de mudança de canal e a dita segunda função de ponderação de mudança de canal para a função de métrica de enlace quantificada, em que a dita pluralidade de rotas de ponta a ponta inclui rotas entre um mesmo conjunto de nós na dita rede sem fio; e selecionar uma de uma pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a dita rede sem fio com base na dita métrica quantificada de cada uma da dita pluralidade de rotas de ponta a ponta, em que a dita pluralidade das ditas rotas de ponta a ponta entre o mesmo conjunto de nós na dita rede sem fio sobre diferentes canais inclui a pluralidade de interfaces de rádio e, adicionalmente, em que cada uma da dita pluralidade de rotas de ponta a ponta é bidimensional.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede sem fio é uma rede em malha sem fio.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

determinar uma sobrecarga de protocolos de camada de controle de acesso à mídia e de camada física;

determinar um tamanho de dados;

determinar uma taxa de dados de enlace periodicamente;

determinar uma taxa de erro de pacote periodicamente;

determinar uma função de ponderação para utilização de canal; e determinar uma função de ponderação para a dita taxa de erro de pacote.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente estimar utilização de canal periodicamente.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

determinar período de medição de canal; e determinar um tempo de canal ocupado periodicamente.

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3/8
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

determinar diversos níveis de quantificação; e determinar um fator de quantificação.
7. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede em malha sem fio é uma rede proativa.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

anunciar os resultados da dita função de métrica de enlace calculada como informação de estado em uma mensagem de controle; e usar a dita função de métrica de enlace calculada para gerar e manter uma tabela de roteamento.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente anunciar de forma imediata os ditos resultados da dita função de métrica de enlace calculada como informação de estado em uma mensagem de controle se os ditos resultados forem maiores do que um valor limiar predeterminado.
10. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede em malha sem fio é uma rede sob demanda.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

iniciar descoberta de rota; e usar a dita função de métrica de enlace calculada para gerar e manter uma tabela de roteamento.
12. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede em malha sem fio é uma rede em malha híbrida.
13. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede em malha sem fio é baseada em uma topologia de árvore.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

executar um de transmitir um anúncio de nó raiz e iniciar uma descoberta de rota, incluindo um campo de métrica inicializada e um campo de número de sequência;

atualizar o dito campo de métrica;

atualizar o dito campo de número de sequência;

atualizar uma tabela de roteamento; e estabelecer a dita rota de ponta a ponta bidirecional.
15. Sistema compreendendo uma rede sem fio que compreende a pluralidade de nós, o dito sistema para estabelecer uma rota de ponta a ponta para dados atravessarem a

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4/8 dita rede sem fio, CARACTERIZADO pelo fato de que um nó do dito sistema compreende:

pelo menos uma unidade central de processamento;

uma memória de acesso aleatório;

um ou mais interfaces de entrada/saída; e adicionalmente compreende:

dispositivo para calcular uma função de métrica de enlace, em que a dita função de métrica de enlace usa uma sobrecarga de protocolos de camada de controle de acesso à mídia e de camada física e tamanho de dados no dito cálculo de função de métrica de enlace;

dispositivo para calcular uma função de métrica de enlace quantificada usando a dita função de métrica de enlace calculada;

dispositivo para determinar uma primeira função de ponderação de mudança de canal, a dita primeira função de ponderação de mudança de canal dependendo de frequências de canais atribuídas a dois enlaces consecutivos ao longo da dita rota de ponta a ponta, em que a dita primeira função de ponderação de mudança de canal tem um valor de 1 se todos os enlaces têm a mesma ponderação em termos de canais designados para transmissão e em que a dita primeira função de ponderação de mudança de canal tem um primeiro valor predeterminado se um primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos são um último enlace na dita rota de ponta a ponta, um segundo valor predeterminado se uma primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e uma segunda frequência usada para um segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos forem iguais, um terceiro valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não for a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem uma única interface de rádio, e um quarto valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não é a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem interfaces múltiplas de rádio;

dispositivo para determinar uma segunda função de ponderação de mudança de canal, a dita segunda função de ponderação de mudança de canal dependendo de canais atribuídos a dois enlaces consecutivos ao longo da dita rota de ponta a ponta, em que a dita segunda função de ponderação de mudança de canal tem um valor de 0 se todos os enlaces têm a mesma ponderação em termos de canais designados para transmissão e em que a dita segunda função de ponderação de mudança de canal tem um primeiro valor predeterminado se um primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos é um último enlace na dita rota de ponta a ponta, um segundo valor predeterminado se uma primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e uma segunda fre

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5/8 quência usada para um segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos forem iguais, um terceiro valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não for a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem uma única interface de rádio, e um quarto valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não é a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem interfaces múltiplas de rádio;

dispositivo para calcular uma métrica quantificada de cada uma de uma pluralidade de rotas para dados atravessarem a dita rede sem fio aplicando a dita primeira função de ponderação de mudança de canal e a dita segunda função de ponderação de mudança de canal para a função de métrica de enlace quantificada, em que a dita pluralidade de rotas de ponta a ponta inclui rotas entre um mesmo conjunto de nós na dita rede sem fio; e dispositivo para selecionar uma de uma pluralidade de rotas de ponta a ponta para dados atravessarem a dita rede sem fio com base na dita métrica quantificada de cada uma da dita pluralidade de rotas de ponta a ponta, em que a dita pluralidade das ditas rotas de ponta a ponta entre um mesmo conjunto de nós na dita rede sem fio sobre diferentes canais inclui uma pluralidade de interfaces de rádio e, adicionalmente, em que cada uma da dita pluralidade de rotas de ponta a ponta é bidimensional.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede sem fio é uma rede em malha sem fio.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó compreende adicionalmente:

dispositivo para determinar uma sobrecarga de protocolos de camada de controle de acesso a mídia e de camada física;

dispositivo para determinar um tamanho de dados;

dispositivo para determinar uma taxa de dados de enlace periodicamente; dispositivo para determinar uma taxa de erro de pacote periodicamente;

dispositivo para determinar uma função de ponderação para utilização de canal; e dispositivo para determinar uma função de ponderação para a dita taxa de erro de pacote.
18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó compreende adicionalmente dispositivo para determinar utilização de canal periodicamente.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó compreende adicionalmente:

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6/8 dispositivo para determinar período de medição de canal; e dispositivo para determinar um tempo de canal ocupado periodicamente.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó compreende adicionalmente:

dispositivo para determinar diversos níveis de quantificação; e dispositivo para determinar um fator de quantificação.
21. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede em malha sem fio é uma rede proativa.
22. Sistema, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó compreende adicionalmente:

dispositivo para anunciar os resultados da dita função de métrica de enlace calculada como informação de estado em uma mensagem de controle; e dispositivo para usar a dita função de métrica de enlace calculada para gerar e manter uma tabela de roteamento.
23. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó compreende adicionalmente dispositivo para anunciar imediatamente os ditos resultados da dita função de métrica de enlace calculada como informação de estado em uma mensagem de controle se os ditos resultados forem maiores do que um valor limiar predeterminado.
24. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede em malha sem fio é uma rede sob demanda.

29. Sistema, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó compreende adicionalmente:

dispositivo para iniciar descoberta de rota; e dispositivo para usar a dita função de métrica de enlace calculada para gerar e manter uma tabela de roteamento.
25. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede em malha sem fio é uma rede em malha híbrida.
26. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita rede em malha sem fio é baseada em uma topologia de árvore.
27. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó compreende adicionalmente:

dispositivo para executar um dentre transmitir um anúncio de nó raiz e iniciar uma descoberta de rota, incluindo um campo de métrica inicializada e um campo de número de sequência;

dispositivo para atualizar o dito campo de métrica;

dispositivo para atualizar o dito campo de número de sequência; e

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7/8 dispositivo para atualizar uma tabela de roteamento.
28. Nó em uma rede sem fio que compreende uma pluralidade de nós, dito nó configurado para participar no estabelecimento de uma rota de ponta a ponta bidirecional para dados atravessarem a dita rede sem fio, o dito nó CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

pelo menos uma unidade central de processamento;

uma memória de acesso aleatório;

um ou mais interfaces de entrada/saída; e adicionalmente compreende:

dispositivo para medir periodicamente a qualidade e a utilização de cada canal do dito nó, o dito nó tendo múltiplos canais;

dispositivo para determinar uma primeira função de ponderação de mudança de canal, a dita primeira função de ponderação de mudança de canal dependendo das frequências dos canais atribuídas a dois enlaces consecutivos ao longo da dita rota de ponta a ponta, em que a dita primeira função de ponderação de mudança de primeiro canal tem um valor de 1 se todos os enlaces têm a mesma ponderação em termos de canais designados para transmissão e em que a dita primeira função de ponderação de mudança de canal tem um primeiro valor predeterminado se um primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos é um último enlace na dita rota de ponta a ponta, um segundo valor predeterminado se uma primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e uma segunda frequência usada para um segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos forem iguais, um terceiro valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não for a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem uma única interface de rádio, e um quarto valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não é a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem interfaces múltiplas de rádio;

dispositivo para determinar uma segunda função de ponderação de mudança de canal, a dita segunda função de ponderação de mudança de segundo canal dependendo dos canais designados a dois enlaces consecutivos ao longo da dita rota de ponta a ponta, em que a dita segunda função de ponderação de mudança de canal tem um valor de 0 se todos os enlaces têm a mesma ponderação em termos de canais designados para transmissão e em que a dita segunda função de ponderação de mudança de canal tem um primeiro valor predeterminado se um primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos é um último enlace na dita rota de ponta a ponta, um segundo valor predeterminado se a primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e uma se

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8/8 gunda frequência usada para um segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos forem iguais, um terceiro valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não for a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem uma única interface de rádio, e um quarto valor predeterminado se a dita primeira frequência usada para o dito primeiro enlace dos ditos dois enlaces consecutivos não é a mesma que a dita segunda frequência usada para o dito segundo enlace dos ditos dois enlaces consecutivos e nós associados a cada um dos ditos dois enlaces consecutivos usarem interfaces múltiplas de rádio;

dispositivo para calcular periodicamente métricas de roteamento usando as ditas qualidade e utilização medidas do dito cada canal, em que as ditas métricas de roteamento incluem uma função de métrica de enlace, uma função de métrica de enlace quantificada, e uma função de métrica de rota quantificada, e em que dita função de métrica de enlace usa uma sobrecarga de protocolos de camada de controle de acesso à mídia e de camada física e tamanho de dados no dito cálculo de função de métrica de enlace, em que a dita métrica de rota quantificada é determinada pela aplicação da dita primeira função de ponderação de mudança de canal e da dita segunda função de ponderação de mudança de canal para a dita função de métrica de enlace quantificada;

dispositivo para atualizar periodicamente uma tabela de roteamento com as ditas métricas de roteamento calculadas;

dispositivo para selecionar a dita rota de ponta a ponta bidirecional para dados atravessarem a dita rede sem fio com base na dita tabela de roteamento.
29. Nó, de acordo com a reivindicação 28, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito nó tem pelo menos uma interface de rádio.