CN101455106A - 用于自组织无线通信网络中检测时隙干扰并且从时隙干扰中恢复的系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

在包括源、目的地以及沿源和目的地之间的路由的中间节点的网络中，提供了一种基于发射特定数据流的QoS要求来分配一个或多个时隙以沿路由发射特定数据流的技术。在一个实施方式中，从源到目的地发送侦察请求消息(SRM)以沿路由分配时隙，从而向目的地发射特定数据流。SRM可以包括发射特定数据流的QoS要求。沿路由的每个中间节点可以基于沿路由发射特定数据流所需要的QoS要求来分配一个或多个时隙以发射特定数据流。

Description

用于自组织无线通信网络中检测时隙干扰并且从时隙干扰中恢复的系统、方法和装置

技术领域

本发明一般涉及无线通信并且尤其涉及自组织(ad hoc)无线通信网络中的时隙干扰。

背景技术

无线网络的类型包括基于基础设施的无线网络和自组织无线网络。

自组织网络是可以在没有任何固定基础设施的情况下进行操作的自形成网络，并且在一些情况下所述自组织网络完全由移动节点形成。自组织网络一般包括多个在地理上分布的、潜在移动的单元，有时被称为“节点”，其通过一个或多个链路(例如，无线电频率通信信道)彼此无线连接。所述节点可以在没有基于基础设施或有线网络的支持的情况下通过无线媒体彼此通信。当现有的节点在自组织网络内移动时，当新的节点加入或进入自组织网络时，或者当现有的节点离开或退出所述自组织网络时，在这些节点之间的链路或连接可以以任意方式动态地改变。因为自组织网络的拓扑可以有较大的改变，所以需要可以使自组织网络动态地适应这些改变的技术。由于缺乏中央控制器，所以许多网络控制功能可以分布在节点之间，以便所述节点可以响应于拓扑改变而自我组织并重新配置。

节点的一个特性是每个节点可以通过短程直接与单“跳”之隔的节点进行通信。这种节点有时被称为“邻居节点”。当节点向目的地节点发射分组并且所述节点被分隔一跳以上时(例如，在两个节点之间的距离超过所述节点的无线电传输范围，或者在所述节点之间存在物理障碍)，可以经由中间节点来中继所述分组(“多跳”)直到所述分组到达目的地节点。在这种情况中，每个中间节点沿着所述路由把分组(例如，数据和控制信息)路由到下一节点，直到所述分组到达它们的最终目的地。为了把分组中继到下一节点，每个节点应当保持通过与邻居节点的会话所收集的路由信息。还可以在网络中定期地广播路由信息以反映当前的网络拓扑。作为选择，为了减少用于保持准确的路由信息所发射的信息量，网络节点可以只在需要路由信息时才交换所述路由信息。在美国专利申请20040143842中描述了被称为网格可升级路由(MSR)的方法中，在此将全文参引该专利申请。

自组织网络的一个接入方案是时分多址(TDMA)，其中无线电频率的传输资源被划分为时隙(time slot)，并且一个单元可以在一个或几个时隙中发射。这允许多个用户共享相同的传输介质(例如无线电频率)，而只使用其一部分带宽。通常在数字蜂窝标准、卫星系统和局域网中使用TDMA方案。已知TDMA方案对于周期性和时间性敏感的业务来说比载波侦听多路接入(CSMA)工作得更好。大部分通常使用的TDMA系统利用集中式时隙分配来工作。例如在蜂窝系统中，基站是中央机构，而在局域网中，接入点是中央节点，用于负责为所有附连的节点分配用于通信的时隙。

集中式时隙分配要求交换大量的网络管理信息，这消耗了宝贵的通信带宽。集中式时隙分配技术一般应用在其中通信路径长度相对小(例如，只有一跳)的网络中。在多跳网络中应用集中式时隙分配技术可能是有问题的，这是因为从处于网络外围的节点向中央节点传播信息以及把信息从所述中央节点传播回到所述网络外围节点需要大量的时间。集中式时隙分配技术对于到达所有网络节点来说是低效的，这是由于节点的移动性以及向网络中的每个节点传播信息需要相对长的时间的缘故。为此，在移动多跳网络中，在节点拓扑频繁改变的情况下，利用集中式时隙分配技术是被禁止的。

在节点之间可以存在多个路由，但是并非所有路由都可以支持特定数据流的服务质量(QoS)要求，这在采用TDMA媒体接入控制(MAC)的系统中尤为正确，因为路由可能甚至没有足够的时隙(slot)来维持数据流。由此需要以分布式的方式来发现这样的路由并分配适当的时隙，分布式的方式可以满足数据流的QoS要求。

附图说明

附图连同下面的具体实施方式一起被并入说明书中并且形成说明书的一部分，用来依照本发明进一步说明各个实施例并且解释各个原理和优点，其中遍及各个视图的同样的附图标记指相同或在功能上类似的元件。

图1是示例性的自组织通信网络的框图；

图2是用在本发明一些实施例的操作中的示例性节点的框图；

图3是根据一个示例性实施方式用于在本地通信映射(LCM)中的信息存储的示例性表；

图4是根据一个示例性实施方式示出在图3的LCM中所使用的字段描述的表；

图5是根据一个示例性实施方式示出LCM中条目的可能组合以及本地LCM中的信息怎样被用来生成其它有用的映射的表；

图6是根据一个示例性实施方式示出时隙分配表(SAT)中条目的表；

图7是根据一个示例性实施方式示出在时隙利用映射(TSUM)中所存储的信息的表；

图8是根据一个示例性实施方式示出可以怎样将图3的本地通信映射(LCM)映射到图7的时隙利用映射(TSUM)的表；

图9是根据一个示例性实施方式示出可以怎样将图3的本地通信映射(LCM)映射到传输可能时隙映射(TPSM)和接收可能时隙映射(RPSM)的表；以及

图10是依照本发明的一些实施例示出在时隙分配过程期间的示例性侦察消息交换的消息流图；

图11是依照本发明的一些实施例示出用于确定沿自组织多跳网络中的源节点和目的地节点之间的通信路由的时隙分配的示例性方法的流程图；

图12是依照本发明的一些实施例示出用于确定沿自组织多跳网络中的源节点和目的地节点之间的通信路由的时隙分配的另一示例性方法的流程图；

图13是示出示例性的时隙干扰情景的消息流图；

图14是依照本发明的一些实施例示出用于时隙干扰检测和恢复的示例性方法的流程图；以及

图15是依照本发明的一些实施例示出用于处理时隙干扰信息的示例性方法的流程图。

技术人员应当理解，只是为了简单和清楚起见而图示了附图中的元素并且不必按比例绘制所述元素。例如，可能相对于其它元素而放大了图中某些元素的尺寸以改进对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

在详细描述依照本发明的实施例之前，应当观察到，所述实施例主要在于与向自组织网络中的节点分配时隙相关的方法步骤和设备组件的组合。据此，已经在附图中合适的地方用常规符号表示了装置组件和方法步骤，附图只示出了那些与理解本发明的实施例有关的具体细节以免对具有这里描述的益处的本领域普通技术人员来说是显而易见的细节模糊本公开内容。

在此文档中，诸如第一和第二等相关术语可以仅仅用来把一个实体或动作与另一实体或动作相区分，而不必要求或暗示在这种实体或动作之间任何实际上的这种关系或次序。术语“包括”、“包括着”或其任何其它变化意在覆盖非排他性的内含物，使得包括元素列表的过程、方法、物品或装置并不只包括那些元素，而且还可以包括没有明确列出或为这种过程、方法、物品或装置所固有的其它元素。在以“包括...一”开始的元素在没有更多限制的前提下，不排除包括所述元素的过程、方法、物品或设备中有另外完全相同元素的存在。

应当理解，这里所描述的本发明实施例可以包括一个或多个常规的处理器和唯一存储的程序指令，所述程序指令控制一个或多个处理器结合某些非处理器电路来实施这里所描述的用于向自组织网络中的节点分配时隙的一些、大部分或全部功能。非处理器电路可以包括但不局限于无线电接收机、无线电发射机、信号驱动器、时钟电路、电源电路和用户输入设备。因而，这些功能可以被解释为用于向自组织网络中的节点分配时隙的方法的步骤。作为选择，一些或所有功能可以由没有存储的程序指令的状态机或在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实施，在专用集成电路中每个功能或某些功能的一些组合被实施为定制逻辑。当然，可以使用这两种方法的组合。因此，这里描述了用于这些功能的方法和装置。此外，期待的是，一个普通技术人员尽管可能付出巨大的努力和有由例如可用时间、当前技术和经济考虑所激发的许多设计选择，但当受这里所公开的概念和原理的指导时，将能够容易地以最少的实验来生成这种软件指令和程序以及IC。

这里所使用的词“示例性的”意指“作为例子、实例或说明”。这里作为“示例性的”所描述的任何实施例不必被解释为比其它实施例更为优选的或有益的。在具体实施方式中所描述的所有实施例是被提供来使本领域技术人员能够实施或使用本发明的示例性实施例，而不是限制本发明范围的示例性实施例，所述本发明的范围由权利要求来定义。

示例性的自组织多跳网络

图1是包括许多个现有节点120A-G的示例性的自组织通信网络100的框图。

节点120A-120G一般支持在无基础设施模式和基础设施模式中的同时操作并且可以在基于基础设施的网络(例如包括接入点AP 130的那些网络)和基于客户端的对等网络之间进行无缝地移动，所述基于客户端的对等网络没有任何基础设施。

可以在多个节点120A-120G以及可选地有线接入点(AP)130之间创建自组织多跳通信网络100，所述每个节点具有无线中继器和路由能力。客户端可以在基于基础设施的网络和基于客户端的对等网络之间无缝地移动。那些本领域普通技术人员应当理解，虽然图1中的自组织网络100被示为在基础设施模式(例如，包括AP和/或蜂窝基站)中操作，但是图1的自组织网络100并不要求存在任何网络基础设施。相反，节点120A-120G一般支持在无基础设施模式和基础设施模式中的同时操作。

在自组织多跳网络100中，去往和/或来自节点120A-120G的通信可以“跳”穿过彼此以到达网络中的其它节点120A-120G。节点120A-120G通常可以是能够接收分组化音频、视频和/或数据信息的无线设备。下面在图2中描述了示例性节点中的一些组件，诸如示例性的处理器、发射机、接收机和天线。节点120A-120G可以交换作为通过载波频率发射的数据分组的信息，每个载波频率包括一个或多个无线通信信道。

在基础设施模式中，接入点AP 130一般被耦合到有线网络(未示出)并且可以提供一个或多个音频、视频和/或数据信息源。接入点AP130例如可以是蜂窝基站或其它无线接入点。

尽管在图1中并未示出，但是本领域普通技术人员应当理解，节点120A-120G还可以通过无线通信介质与基于蜂窝的网络(未示出)传送信息分组，每个无线通信介质包括一个或多个无线通信信道，取决于在基于蜂窝的网络中所利用的多路接入方案。

网络中的每个节点120A-G被同步到共用时钟。使控制传输时间的时钟与唯一的时隙分配同步可以防止在任何特定的邻近区域在任何特定的时间来自多于一个的节点的信号传输。所述节点可以经由分布式同步技术被同步到该时钟，所述分布式同步技术诸如在2005年6月29日提交的美国专利申请序号11/169815中所描述的技术，题目为“Method And System For Implementing The Time Division MultipleAccess Method To Ad Hoc Multihopping Wireless Networks”并且也为本发明的拥有者/受让人所有，此处全文参引。

示例性的节点

图2是示例性节点200的框图。节点200包括处理器201、包括发射机电路203和接收机电路205的收发机202、天线206、显示器207、输入设备208、用于存储由处理器201执行的操作指令的程序存储器209、缓冲存储器211、一个或多个通信接口213以及可移动贮存单元215。尽管并未示出，但是节点200还优选地包括天线开关、双工器、循环器或其它高度隔离的装备(未示出)，用于从发射机电路203向天线206以及从天线206向接收机电路205间歇地提供信息分组。节点200优选是集成单元，至少包括图2中所描绘的所有元件以及节点200执行其特定功能所必须的任何其它元件。作为选择，节点200可以包括适当互连的单元或设备的集合，其中这种单元或设备执行与由节点200的元件所执行的功能等效的功能。例如，节点200可以包括膝上型计算机和无线LAN(局域网)卡。

处理器201优选地包括一个或多个微处理器、微控制器、DSP(数字信号处理器)、状态机、逻辑电路或任何其它一个或多个设备，所述设备基于操作或编程指令来处理信息。这种操作或编程指令优选地被存储在程序存储器209中。程序存储器209可以是IC(集成电路)存储器芯片，包括任何形式的RAM(随机存取存储器)或ROM(只读存储器)、软盘、CD-ROM(光盘只读存储器)、硬盘驱动器、DVD(数字视频光盘)、快闪存储卡或用于存储数字信息的任何其它介质。一个本领域普通技术人员应当认识到当处理器201具有由状态机或逻辑电路执行的一个或多个功能时，包括相应操作指令的存储器209可以被嵌入在状态机或逻辑电路内。下面详细描述由处理器201和节点200的其余所执行的操作。

发射机电路203和接收机电路205使节点200能够向其它节点传送信息分组并且从其它节点获取信息分组。在这方面，发射机电路203和接收机电路205包括用于实现通过无线通信信道的数字或模拟传输的常规电路。发射机电路203和接收机电路205被设计成通过蜂窝空中接口(例如，全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、通用移动通讯系统(UMTS)等)和自组织联网空中接口(例如，蓝牙、802.11 WLAN(无线局域网)、802.16 WiMax等)进行操作。

发射机电路203和接收机电路205的实施方式取决于节点200的实施方式。例如，发射机电路203和接收机电路205可以被实施为适当的无线调制解调器，或者双向无线通信设备的常规发射和接收组件。在发射机电路203和接收机电路205被实施为无线调制解调器的情况下，所述调制解调器可以在节点200内部或者可插入到节点200中(例如，包括在个人计算机存储器卡国际联合会(PCMCIA)卡上实施的无线无线电频率(RF)调制解调器中)。对于无线通信设备来说，发射机电路203和接收机电路205依照公知技术优选地被实施为无线设备硬件和软件体系结构的一部分。发射机电路203和/或接收机电路205的大部分或者全部功能可以在诸如处理器201的处理器中实施。然而，处理器201、发射机电路203和接收机电路205这里已经被人为划分以易于更好地理解。

如果与最近设备的通信处于除网络通信之外的频带中，则接收机电路205能够接收来自至少一个带宽以及可选地更多带宽的RF信号。接收机电路205可以可选地包括第一接收机和第二接收机，或者能够在两个或多个带宽中进行接收的一个接收机。收发机202包括至少一组发射机电路203。至少一个发射机203可以能够在多个频带上向多个设备进行发射。就像接收机205一样，可以可选地采用双发射机203，其中一个发射机用于向最近节点的传输或去往WLAN的直接链路的建立以及另一个发射机用于向蜂窝基站的传输。

天线206包括用于在包括无线载波频率的频率范围内辐射和接收电磁能量的任何公知或开发的结构。

缓冲存储器211可以是任何形式的易失性存储器，诸如RAM，并且用于依照本发明暂时地存储接收到的信息分组。

当节点200被构造来从视频源接收视频信息时，节点200优选地进一步包括能够解码当前的活动图像专家组(MPEG)标准或一些其它视频解码标准的视频解码器。当节点200进一步能够发射视频信息时，节点200优选地进一步包括能够把视频数据编码到至少一个上述视频标准中的视频编码器。这种视频编码器和解码器优选地被实施为处理器201的一部分。

示例性的时隙管理技术

提供了将传输时间划分为超帧的帧结构，所述超帧被进一步划分为帧。多级成帧结构支持子信道的不同时基。较低级帧时序提供了支持数据传输的快速重现时基。较高级成帧是基于较低级成帧的，并且为问候信道(hello channel)提供了较不频繁重现的时基。使用多级成帧结构定义了问候信道。每个较低级帧的一部分被作为时隙分配，以及这些时隙被编号并且使用较高级成帧来分派。为在邻近区域中所期望数目的节点分配足够的时隙。所述时隙可以位于帧的任何部分，并且可以彼此分离，但是它们的位置为网络中的所有节点所知。时隙定位可以在所有节点中预先配置，或者可以是能够被所述节点得知的参数。

提供了用于在没有中央调度器帮助的情况下以分布式的方式来调度时隙的技巧和技术。调度技术使用由路由选择协议所提供的路由信息来发现可以支持数据流的QoS要求的路由。调度过程利用任何路由选择协议来进行工作，并且在具有可以向目的地节点提供多个路由的路由选择协议的情况下是特别有用的。时隙调度包括时隙分配、所分配的时隙的维护、以及时隙的解除分配。为每个数据流分配时隙。在一个实施方式中，数据流由流号来唯一地标识，所述流号是元组<源的MAC地址、目的地的MAC地址、流ID>。这些可以是真正的MAC地址或速记(short hand)地址。

一旦所分配的时隙没有用于传递数据，那么可以释放所分配的时隙使得其它节点可以有效地重新使用它们。时隙的分配被这样完成以便可以经过多跳仍保持数据流的QoS要求。执行时隙分配以最大化空间重新使用；这包括向邻近区域及时通知所述分配，以便远方节点可以重新使用所述时隙。在初始时隙分配之后，所分配的时隙可以开始经历例如由节点移动性所引起的干扰。需要适当的机制来检测时隙干扰并且解决时隙干扰。在去往目的地节点的路由中的改变或多个改变之后，也需要用于重新分配时隙的技术。一旦所分配的时隙未被用于传递数据，就应当释放所述时隙(“时隙的解除分配”)以便其它节点可以重新使用那些时隙。

时隙信息数据结构

本地通信映射

网络中的节点保持本地通信映射(LCM)，所述本地通信映射存储关于每个时隙的信息。当接收到问候消息(hello message)或侦察消息时由节点更新LCM。

图3是根据一个示例性实施方式示出在本地通信映射(LCM)中存储的信息结构的表。图4是根据一个示例性实施方式示出在图3的LCM中使用的字段描述的表400。表400包括时隙号字段(时隙#字段)、自发射字段(Self Tx字段)、自接收字段(Self Rx字段)、邻居发射字段(Nbr Tx字段)、邻居接收字段(Nbr Rx字段)、邻居发射列表字段(NbrTx列表字段)和邻居接收列表字段(NbrRx列表字段)。

时隙#字段指定了相对于帧的开始的时隙号。LCM中条目的数目等于帧中时隙的数目。Self Tx字段包括表示节点自身是否在此时隙进行发射的一个比特的值(例如，1-发射，0-未发射)。Self Rx字段包括表示节点自身是否在此时间帧进行接收的一个比特的值(例如，1-接收，0-未接收)。Nbr Tx字段包括表示邻居节点之一是否正在进行发射的一个比特的值(例如，1-发射，0-未发射)。Nbr Rx字段包括表示邻居节点之一是否在此时隙进行接收的一个比特的值(例如，1-接收，0-未接收)。NbrTx列表字段指向当前正在此时隙上进行发射的所有邻居的链路列表。NbrRx列表字段指向当前正在此时隙上进行接收的所有邻居的链路列表。

图5是根据一个示例性实施方式示出LCM中条目的可能组合以及本地LCM中的信息怎样用来生成其它有用的映射的表500。预先应当注意，尽管存在16种可以用一和零填满此表的可能的方式，但是由于诸如SelfTx和SelfRx同时为1的一些情况被认为是无效的，所以只存在八种有效的情况。当交换侦察消息时，填充LCM表中的条目(SelfTx，SelfRx，NbrTx和NbrRx)。这在下面进行详细描述。

在表500中，符号→指向所有已经指示它们正在此时隙上进行发射的邻居的链路列表。只有当所有这些邻居已经另外指示时，值1才会改变为0。符号→指向所有已经指示它们正在此时隙上进行接收的邻居的链路列表。只有当所有这些邻居已经另外指示时，值1才会改变为0。

在情况1中，当前节点没有关于邻近区域中的任何传输或接收的信息，并且当前节点既未发射也未接收。在情况2中，一个或多个邻居已经指示它们正在此时隙上进行接收。由于没有一个邻居节点关于传输做出指示，所以发射机节点一定是两跳的邻居。在情况3中，一个或多个邻居已经指示它们正在此时隙上进行发射。由于没有一个邻居节点关于接收做出指示，所以接收机节点一定是两跳的邻居。在情况4中，一个或多个邻居已经指示它们正在发射并且一个或多个邻居已经指示它们正在接收。所指示的传输和接收可以是相同的或者彼此独立的。在情况5中，当前节点正在时隙中进行接收。当前节点可以只从其邻居之一进行接收，且由此当所述当前节点正在接收时Nbr Tx字段始终被标记为1。在情况6中，当前节点正在时隙中进行接收。当前节点可以只从其邻居之一进行接收，且由此Nbr Tx字段的值为1。邻居之一也已经指示它正在此时隙中进行接收。一种可能性是多播传输以及另一可能性是以下情景：

A--------->B----------C<----------D        (情景1)

其中当前节点B正从邻居A进行接收，而邻居C正从节点D进行接收。

在情况7中，当前节点正在发射并且其邻居之一正在接收。节点将只在与其邻居交换侦察消息之后才在LCM中构造关于其传输的条目，且由此可以在该时隙内把特定的邻居标记为接收节点。因此当当前节点正在发射时，Nbr Rx字段始终被标记为1。在情况8中，当前节点正向其邻居之一进行发射(因此在Nbr Rx中比特为1)并且其它邻居之一也在发射。在以下情景中这是可能的：

A<---------B----------C---------->D        (情景2)

其中B是当前节点并且正在向节点A进行发射，C是B的邻居但是它正在向节点D进行发射。

图6是根据一个示例性实施方式示出时隙分配表(SAT)中的条目的表。调度使用流号来唯一地标识在源节点和目的地节点之间的数据流。时隙的每个分配或保留可以由在所关注的所有节点处的唯一流号来标识。为了保证流号的唯一性，由数据的始发方来控制流号。例如，可以利用一对<源节点的MAC地址、流ID>来标识流，其中流ID是每当源节点开始新的数据流时由所述源节点增加的整数。每个节点把各个流的数据时隙分配保持在时隙分配表(SAT)中。

如图6所示，SAT中的条目例如可以包括：唯一地标识在源和目的地节点之间的数据流的流号条目(Strm#条目)、标识数据流的源MAC地址的源地址(Src Addr)条目、标识数据流的目的地MAC地址的目的地地址(Dest Addr条目)、标识由此节点为数据传输所分配的时隙的分配的数据时隙条目(Data Slot allocated)、标识在释放时隙之前的阈值时间(利用此时隙上的每个分组传输刷新)的Exp时间条目(Exp time)、标识从其接收数据的前一跳的MAC地址(对源节点来说无效)的前一跳(Prev Hop)条目、标识向其发射数据的下一跳的MAC地址(对目的地节点来说无效)的下一跳(Next Hop)条目、标识用于在调度进行中存储数据分组的缓冲器的数据缓冲器条目(DataBuffer)、标识此节点正从前一跳接收分组的时隙的自接收时隙(SelfRxSlot)条目、标识数据流的数据速率要求的数据速率(Data Rate)条目、和标识迄今为止数据流所遭遇的总延迟的延迟条目(Delay)。

问候消息中的信息

问候消息被所有节点按周期性基础发射并且它可以具有专用的时隙，如例如在诸如2006年2月6日提交的美国专利申请序号为11/348607、题目为“System，Method And Apparatus For ReliableExchange Of Information Between Nodes Of A Multi-Hop WirelessCommunication Network”中所公开的系统中所解释的，所述申请被转让给本发明的受让人，在此将其内容全部引用以供参考。问候消息包括时隙利用映射(TSUM)以及其它信息。如下所述根据在本地LCM中所存储的信息来构建TSUM。

图7是根据一个示例性实施方式示出时隙利用映射的表。在此实施方式中，TSUM包括一个值，所述值包括关于每个时隙的两比特信息。所述值描述了相应时隙的状态。现在将描述TSUM中的不同值。

关于值“00”，当当前节点没有关于任何进行着的传输或接收的信息时，直接为情况1。可以经由以下例子描述情况2：

A----------B----------C<----------D       (情景3)

其中节点B是当前节点并且邻居节点C正在时隙上从节点D进行接收。对于节点A来说，此时隙是空闲的因为它可以取决于节点B以及其它邻居的状态向它们进行发射。关于值“01”，在情况7和8中，当前节点正在发射(其在这里是不管邻居状态的支配性条件)。关于值“10”，在情况5和6中，当前节点正在接收(其在这里是不管邻居状态的支配性条件)。关于值“01”，在情况3和4中，当前节点的邻居之一正在发射(其在这里是不管其它邻居状态的支配性条件)。

传输可能时隙映射(TPSM)和接收可能时隙映射(RPSM)

节点还支持传输可能时隙映射(TPSM)和接收可能时隙映射(RPSM)，其在侦察消息中用于决定在哪个时隙上通信将发生。可以使用下述表从LCM导出TPSM和RPSM。

图8是根据一个示例性实施方式示出可以怎样把图3的本地通信映射(LCM)映射到图7的时隙利用映射(TSUM)的表。图9是根据一个示例性实施方式示出可以怎样把图3的本地通信映射(LCM)映射到传输可能时隙映射(TPSM)和接收可能时隙映射(RPSM)的表。现在将解释TPSM和RPSM值。

在情况1中，由于当前节点没有关于邻近区域内的任何传输或接收的信息并且当前节点既不发射也不接收，所以当前节点可自由地接收和发射。在情况2中，一个或多个邻居正在此时隙上进行接收，并且来自当前节点的任何传输可干扰接收；因此TPSM为0。由于没有一个邻居已经指示传输，所以发射机一定处于两跳之外并且当前节点可自由地从其它邻居进行接收；因此RPSM为1。作为选择，在下面例子中：

A--------->B----------C<----------D    (情景4)

节点B是当前节点并且其邻居C已经指示接收。节点B仍然可自由地从A进行接收。

在情况3中，一个或多个邻居正在此时隙上进行发射。因而，当前节点由于干扰(RPSM＝0)所以无法在相同的时隙上进行接收，但是它可以向一些其它邻居进行发射。作为选择，在下面例子中，其中节点B是当前节点并且其邻居节点C正在向节点D进行发射。

A<---------B----------C---------->D    (情景5)

其中节点B在不干扰任何正在进行的传输的情况下仍然可以向邻居节点A进行发射。

在情况4中，一个或多个邻居已经指示它们正在发射(因此无法接收)并且一个或多个邻居已经指示它们正在接收(因此无法接收)。在情况5中，当前节点正在时隙中进行接收，它一次只能接收一个传输并且无法在接收的同时进行发射。在情况6中，当前节点正在时隙中进行接收，且由此所述当前节点一次只可以接收一个传输并且无法在接收的同时进行发射(此条件压倒由邻居节点接收的条件)。在情况7中，当前节点正在进行发射并且一次只可以发射一个流(TPSM＝0)。当前节点无法同时进行接收和发射(RPSM＝0)。在情况8中，当前节点正在进行发射并且一次只可以发射一个流(TPSM＝0)。当前节点无法同时进行接收和发射(RPSM＝0)(此条件压倒由另一邻居传输的条件)。

时隙的分配、解除分配和维护

当节点需要与网络中的任何其它节点通信时，它向所述节点中的路由模块指示它期望这么做。路由模块提供到目的地的至少一个路由但是不保证时隙的可用性。为了确定给定路由是否具有足够的时隙来适应业务的QoS要求，所述节点需要侦察用于时隙的路由。为了侦察路由，源节点发起时隙分配过程并且发送出用于时隙分配的侦察消息。

侦察消息可以包括侦察请求消息、侦察回复消息、侦察应答消息、侦察证实消息和侦察错误消息中的一个。还应当理解，每当中间节点发现它无法满足数据流的QoS要求或者当当前的时隙分配期满时可以发送侦察错误消息。现在参考图10来提供对每个消息的详细解释。

图10是根据本发明的一些实施例示出在时隙分配过程期间的示例性侦察消息交换的消息流图。

根据一个技术，在步骤1030，源节点A朝向目的地节点Z发送侦察请求消息，所述侦察请求消息包括可用于传输的时隙的映射。第一中间节点B(下一跳)将其与它可以在其上进行接收的时隙相比较并且挑选适当的时隙。

侦察请求

如上所述，每个节点保持可用于传输和接收的时隙列表，所述时隙在上面被称做传输可能时隙映射(TPSM)和接收可能时隙映射(RPSM)。

当在源节点从应用层接收到数据分组并且在时隙分配表中不存在为此流号“分配的数据时隙”时，源节点通过向目的地发送到下一跳的侦察请求消息(按照路由表)来发起调度。侦察请求消息包括从LCM表导出的TPSM(例如，在源节点上可用的时隙的映射)。侦察请求消息可以是单播分组。

生成侦察请求消息

当生成侦察请求消息时，源节点将在侦察请求消息中提供以下信息：流号、源MAC地址、目的地MAC地址、最小数据速率和最大延迟。

流号可以用来保留时隙。源MAC地址是发起侦察请求消息的节点的MAC地址。目的地MAC地址是需要为其保留时隙的数据流的最终目的地的MAC地址。最小数据速率是需要在所有中间节点保持以满足此特定数据流的QoS要求的数据速率。(此值可以被原样发射或者可以被转换为在给定数据速率下每个帧所要求的时隙数目)。最大延迟是此数据流的分组在沿着路由来回移动并且仍然保持QoS要求时可以维持的最大延迟。(此值可以被原样发射或者可以被转换为帧或时隙的数目)。

上面所列出的信息被保持在侦察请求消息中并且由中间节点原样转发。源节点还将包括源节点的TPSM(例如，源节点将包括自身的传输可能时隙映射)、源节点的数据速率和迄今为止所遭遇的延迟。当前节点的数据速率指定将由其用来与下一跳进行通信的数据速率。(此值可以被原样发射或者可以被转换为将由源节点占用以遵守QoS要求的每个帧的时隙数目)。迄今为止所遭遇的延迟字段被源节点初始化为零并且被所有中间节点更新以反映总延迟，所述总延迟是如果选择了当前路由那么数据帧在到达当前节点时将遭遇的总延迟。

侦察请求消息中的信息然后可以在转发到下一跳之前被每个中间节点修改。

用于生成侦察请求消息的节点然后可以在时隙分配表中创建关于流号的条目。“分配的数据时隙”字段将保持无效并且当接收到侦察回复消息时被填充。

处理侦察请求消息

侦察请求消息是定向的消息并且只被其所去往的节点处理；其它节点会简单地丢弃它。处理侦察请求消息的节点首先检查以确定所述侦察请求消息是否满足数据流的要求。为了这样做，在一个实施方式中，侦察请求消息经过以下检查。目的地节点首先将由前一跳所发送的TPSM映射与本地接收可能时隙映射(RPSM)相比较以确定它是否可以在时隙(或依赖于数据速率的时隙)上进行接收，所述时隙在TPSM中被指示为空闲。如果目的地节点在TPSM和RPSM映射中找到共同的时隙(或多个时隙)，那么它将检查对于此数据流来说是否满足QoS和总延迟要求。下面详细描述用于检查是否可以满足QoS和总延迟要求的技术。如果无法满足QoS和总延迟要求，那么如下所述将发送侦察错误消息。

如果满足QoS要求，那么将发送侦察回复消息并且将向朝向目的地的下一跳转发侦察请求消息。在转发侦察请求消息之前，在侦察请求消息中更新多个字段。例如，中间节点追加其修改的TPSM、更新当前节点字段的数据速率以反映在其自身和朝向目的地的下一跳之间的数据速率、并且更新迄今为止所遭遇的延迟(根据由其在侦察回复消息中向前一节点所提议的时隙来进行计算)。

侦察回复消息

在步骤1070，下一跳节点B在侦察回复消息中还指示选择的时隙。当中间节点可以找到必要的时隙，所述必要的时隙在前一节点的TPSM及其自己的RPSM中是共同的，以及迄今为止所遭遇的延迟低于最大可允许的延迟时，节点生成侦察回复消息并且将它发送到前一跳。侦察回复消息是单播消息(例如，不被接收节点转发)，该消息具有关于已经被中间节点挑选来接收数据的时隙的信息。侦察回复消息可以包括流号和分配的时隙字段。流号唯一地标识源、目的地对业务(pairtraffic)。分配的时隙字段指示被选择供下一跳接收(或用于前一跳的传输)的时隙号(多个)。生成侦察回复消息的节点为此流号在SAT中添加条目并且填充SelfRx时隙、前一跳和期满时间字段。生成侦察回复的节点为所选择的时隙在其LCM表中标记SelfRx＝1。听到侦察回复消息的所有节点(前一跳节点和邻居节点，此消息并未打算去往邻居节点)通过使NbrRx＝1(如果尚未为1)来更新它们的LCM表并且在NbrRx列表中添加侦察回复始发方节点(如果尚未存在)。前一跳节点在接收到侦察回复消息之后在时隙分配表(SAT)中添加为传输所分配的时隙并且广播侦察应答(Scout Ack)消息。

侦察Ack消息

在步骤1080，源节点A在侦察Ack消息中宣布所挑选的时隙。在接收并处理侦察回复消息之后生成侦察应答(侦察Ack)消息。侦察Ack传输允许邻居节点在它们的本地LCM表中更新时隙状态。侦察Ack消息包括此节点将用于传输的时隙号(多个)。侦察Ack消息包括唯一地标识源、目的地对业务的流号字段以及指定被选择用于传输的时隙的分配的时隙字段。侦察Ack消息是广播消息并且不会被进一步转发。生成侦察Ack消息的节点将为分配的时隙(多个)在其LCM表中更新其SelfTx＝1。接收侦察Ack消息的节点使用该消息通过使NbrTx＝1(如果尚未为1)来更新它们的LCM表并且在NbrTx列表中添加始发方(如果尚未存在)。

此三向消息交换(侦察请求、侦察回复和侦察Ack)在源节点A处完成时隙分配。此交换还允许邻近节点根据所选择的时隙来更新LCM表。在所有中间节点重复该过程(步骤1030，1070，1080)。

侦察证实消息

在步骤1090，目的地节点Z发送标记端-到-端分配完成的侦察证实消息。侦察证实消息是由目的地节点向其前一跳所发送的单播消息，如果包括该节点自身的所有中间节点具有用于满足数据流的QoS要求所必须的时隙。侦察证实消息被转发到朝向源节点的下一跳但是没有包括时隙号的字段(时隙号/多个时隙号字段只被用来由目的地节点保存一个侦察回复消息)。侦察证实消息包括时隙号(或多个时隙号)，在所述时隙号上它将从前一跳接收数据。生成侦察证实消息的节点为所分配的时隙在其LCM表中更新其SelfRx＝1。听到侦察证实消息的所有节点(前一跳及其它邻居节点，此消息并未打算去往所述邻居节点)通过使NbrRx＝1(如果尚未为1)来更新它们的LCM表并且在NbrRx列表中添加始发方节点(如果尚未存在)。

侦察错误

在多种不同的情况中生成侦察错误消息。例如，如果在发射节点的TPSM和接收节点的RPSM之间没有找到共同的时隙或找到的共同时隙的数目不够，那么生成侦察错误消息。如果所遭遇的总延迟大于对于数据流允许的最大延迟，那么也生成侦察错误消息。当时隙表条目期满时也生成侦察错误消息。由检测上述任何条件的节点(错误检测节点)来生成侦察错误消息。接收侦察错误消息的所有节点在LCM中将时隙(多个)状态复位为空闲，为所述消息中指示的特定流号保留。可以利用广播或单播地址来发送侦察错误消息。侦察错误消息包括有效或无效的时隙号、流号、时隙号(多个)和错误类型字段。

当节点未能分配时隙或者总延迟增加了在时隙分配过程期间的最大延迟时，它利用无效的时隙号发送出单播反向侦察错误消息(针对朝向源节点的前一跳)。前一跳节点将通过为此流号移除侦察表条目并且释放时隙来处理它。然后前一跳节点在朝向源节点的方向上转发侦察错误消息。当此侦察错误消息到达源节点时，它将广播侦察错误消息以告诉邻居所述时隙将是空闲的。

每个时隙分配具有期满时间。在每次数据分组传输/接收时，刷新期满定时器。如果时隙在某个时间段没有被使用，那么它被认为是未使用的并且需要被释放。在时隙期满的情况下，节点通过列出期满的时隙来广播侦察错误消息。此侦察错误消息由所有邻居节点处理并且不被进一步转发。邻居节点释放在侦察错误消息中所指示的时隙。

示例性的时隙分配方法

图11是用于依照本发明的一些实施例示出用于确定沿自组织多跳网络中的源节点和目的地节点之间的通信路由的时隙分配的示例性方法1100的流程图。该路由沿源节点和目的地节点之间的路由可以包括(但是不必须包括)至少一个中间节点。

在步骤1110，当源节点试图向网络中的目的地节点传送给定数据流时，路由模块提供到目的地节点的路由但是不保证时隙的可用性。为了找到给定路由是否具有足够的时隙来适应特定的数据流的QoS要求，所述节点针对时隙侦察路由。例如，在针对所期望的目的地节点从路由模块接收到路由(下一跳)之后，在步骤1120，源节点沿所述路由选择下一跳节点。

在步骤1130，源节点生成并向朝向目的地的下一跳节点发送侦察请求消息(SRM)。SRM包括在源节点可用的时隙的映射。源节点向下一跳节点发送SRM以请求所述下一跳节点分配时隙用于发射特定数据流。SRM可以包括分组，所述分组包括流号、源MAC地址、目的地MAC地址和用于发射特定数据流的QoS要求。

流号可以用来保留时隙。源MAC地址是发起侦察请求分组的节点的MAC地址。目的地MAC地址是需要为其保留时隙的数据流的最终目的地的MAC地址。QoS要求例如可以包括数据流的多个字段中的至少一个。多个字段例如可以包括最小数据速率字段、最大延迟字段、抖动字段和遭遇的总延迟字段。最小数据速率字段包括需要在中间节点保持以满足特定数据流的QoS要求的数据速率。此值可以被原样发射(例如，以kbps)或者可以被转换为在给定数据速率下每个帧所要求的时隙数目。最大延迟字段包括此数据流的分组当沿路由来回移动并且仍然保持QoS要求时可以维持的最大延迟。此值可以被原样发射(例如，以毫秒)或者可以被转换为帧或时隙的数目。遭遇的总延迟字段指示(迄今为止)所遭遇的总延迟，并且可以在每个中间节点被更新。

SRM还可以包括诸如当前节点的传输可能时隙映射(TPSM)、当前节点的数据速率(例如，可由当前节点用来与下一跳通信的数据速率)以及迄今为止所遭遇的延迟的信息。(此值可以被原样发射或者可以被转换为源节点所占用以遵守QoS要求的每个帧的时隙数目)。迄今为止所遭遇的延迟可以被源节点初始化为零并且被所有中间节点更新以反映总延迟，所述总延迟是如果选择了当前路由那么数据帧在到达当前节点时所遭遇的总延迟。

SRM将被中间节点原样转发，并且可以在向下一跳转发之前由每个中间节点进行修改。

在步骤1140，当接收到SRM时，下一跳节点确定它是否可以分配时隙以便它可以满足用于发射特定数据流的QoS要求。下一跳节点可以根据对SRM中的至少一个字段的分析做出此确定。例如，下一跳节点可以通过执行如下所述的多个检查中的任何一个来做出此确定。

如果下一跳节点确定它无法分配时隙以便可以满足用于发射特定数据流的QoS要求，那么在步骤1150，下一跳节点可以朝向源节点发射侦察错误消息(SEM)。例如，如果(a)在发射节点的TPSM和接收节点的RPSM之间找到的共同时隙的数目不够，或者(b)所遭遇的总延迟大于对于数据流所允许的最大延迟要求，那么下一跳节点可以生成SEM。错误检测节点向朝向源节点的下一跳单播侦察错误消息。SEM可以包括使能的“scouting_failed”标志。源节点然后需要沿不同的路由(如果存在的话)发送新的侦察请求消息。在步骤1155，从下一跳节点接收SEM的每个节点可以将LCM中的时隙状态(在SEM中被指示为被保留给特定的流号)复位为“空闲”。

如果下一跳节点确定它可以分配时隙以便可以满足用于发射特定数据流的QoS要求，那么在步骤1160，下一跳节点(例如，第一中间节点)将它可以在其上进行接收的时隙与在SRM中指定的时隙(可用于源节点)相比较，并且然后可以选择或挑选适当的时隙(多个)来分配用于发射特定的数据流。例如在包括节点A-D的线性网络中，其中节点A是源节点并且节点D是目的地节点，如果在节点B和节点C之间的数据速率为X Mb每秒，并且在节点C和节点D之间的数据速率为2X Mb每秒，那么节点B将要求两倍于节点C的时隙数目。

如果所有“检查”成功(例如，下一跳节点可以满足QoS要求)，那么在步骤1165，下一跳节点可以生成并发射侦察回复消息，例如当下一跳节点(或其它中间节点)确定了在前一节点的TPSM以及其自己的RPSM中共同的时隙，并且迄今为止遭遇的延迟小于在SRM中所指定的最大可允许的延迟时。侦察回复消息包括被指派用于发射特定数据流的所选择的时隙。侦察回复消息可以是被发送到前一跳的单播消息并且不被接收节点转发。它具有关于已经被中间节点挑选来接收数据的时隙的信息。当接收到侦察回复消息时，节点利用定时器将LCM中相应时隙的Self Tx字段标记为1，如果在SCOUT_TIMEOUT时段内没有接收到侦察证实消息，那么所述定时器将把该值改变回0。SRM还可以被转发到朝向目的地节点的下一跳。

在步骤1167，源节点(其早先发送了侦察请求消息)当接收到侦察回复消息时，发射侦察Ack消息以向在其传输范围内的邻居节点宣布所挑选的时隙。侦察Ack消息包括被挑选用于传输的数据流号和时隙。它宣布所选择的时隙以便邻居节点可以更新时隙状态。在一对节点之间的此三向消息交换(侦察请求，侦察回复和侦察Ack)完成在它们之间的时隙分配。在路由中的所有节点之间重复该过程。

在步骤1170，下一跳节点可以确定它是否为目的地节点。

如果下一跳节点确定它不是目的地节点，那么所述过程循环回到步骤1120，在该步骤新的下一跳节点被选择。此循环允许在每个中间节点处重复步骤1120-1185，直到到达目的地节点。在步骤1185，下一跳节点可以在转发SRM之前更新SRM。下一跳节点可以对SRM进行的更新例如可以包括，追加其修改的TPSM、更新当前节点字段的数据速率以反映在朝向目的地的下一跳节点和新的下一跳之间的数据速率、通过将基于由前一节点提议的时隙计算的延迟包括在侦察回复消息中来更新迄今为止所遭遇的延迟字段、以及添加前一跳的MAC地址和在其中它被调度发射的时隙号。

一旦确定下一跳节点为目的地节点(在步骤1180为是)，那么在步骤1190，目的地节点可以发射侦察证实消息(SCM)。如果沿路由的每个中间节点，包括目的地节点，具有可用于满足数据流的QoS要求所必需的时隙，那么所述目的地节点发送SCM。SCM可以是由目的地节点向其前一跳发送的单播消息。SCM可以包括一个或多个时隙号，目的地节点将在所述时隙号上从前一跳接收数据。前一跳当接收到SCM时更新LCM表。然后SCM将被转发到朝向源节点的下一跳，但是没有包括时隙号的字段。

图12是依照本发明的一些实施例示出用于确定沿自组织多跳网络中的源节点和目的地节点之间的通信路由的时隙分配的示例性方法1200的流程图。方法1200类似于在图11中所示出的方法，但是根据此实施例减少了将不被目的地节点发射的侦察回复消息的数目。

在图12中，步骤1210到1260与图11中的步骤1110到1160相同，并且为清楚起见将不再重复。如果在步骤1240所有“检查”都成功(例如，下一跳节点可以满足QoS要求)并且在步骤1260已经选择了特定的第一时隙，那么在步骤1270，下一跳节点可以确定它是否为目的地节点。

如果下一跳节点确定它不是目的地节点，那么在步骤1280，所述下一跳节点可以生成并发射侦察回复消息。下一跳节点(或其它中间节点)可以确定在前一节点的TPSM以及其自己的RPSM中共同的时隙，并且确定迄今为止所遭遇的延迟是否低于在SRM中指定的最大可允许的延迟，并且如果是的话，那么下一跳节点将向前一跳发送侦察回复消息。上面参考图11的步骤1165描述了关于侦察回复消息的进一步信息，并且为了简洁起见将不再重复。

在步骤1283，源节点广播侦察Ack消息以向其邻居节点宣布所挑选的时隙。在步骤1285，下一跳节点可以在转发SRM之前更新SRM。下一跳节点可以对SRM进行的更新例如可以包括，追加其修改的TPSM、更新当前节点字段的数据速率以反映在朝向目的地的下一跳节点和新的下一跳之间的数据速率、通过将基于由前一节点提议的时隙计算的延迟包括在侦察回复消息中来更新迄今为止所遭遇的延迟字段、以及添加前一跳的MAC地址和在其中它被调度发射的时隙号。该过程循环回到步骤1220，在该步骤新的下一跳节点被选择。此循环允许在每个中间节点重复过程1220-1299，直到到达目的地节点。

一旦确定下一跳节点为目的地节点(在步骤1280为是)，那么在步骤1290，目的地节点可以发射侦察证实消息(SCM)，而不是侦察回复消息(由中间节点发送出)。由目的地节点发送代替侦察回复消息的侦察证实消息使所发送的消息数目减少一。换句话说，当节点发现它是目的地节点时，它将发送侦察证实来代替侦察回复从而与图11对比节省了一个侦察回复消息，这是由于在图11中，包括目的地的每个节点发送侦察回复消息，并且目的地将另外发送侦察证实。如果沿路由的每个中间节点，包括目的地节点，具有可用于满足数据流的QoS要求所必需的时隙，那么所述目的地节点发送SCM。SCM可以是由目的地节点向其前一跳发送的单播消息。SCM可以包括一个时隙号或多个时隙号，目的地节点将在所述时隙号上从前一跳接收数据。前一跳当接收到SCM时更新LCM表。SCM然后将被转发到朝向源节点的下一跳，但是没有包括时隙号的字段。(一个时隙号/多个时隙号字段只被目的地节点用来保存一个侦察回复消息)。

在步骤1296，朝向源的第一节点(前一跳)发送侦察Ack以肯定SCM接收。在步骤1297，当前节点确定它是否为源节点。如果当前节点不是源节点，那么在步骤1298，所述当前节点朝向源节点转发侦察证实消息。换句话说，前一跳节点发送侦察Ack并且朝向源转发侦察证实。所有其它节点将持续朝向源转发此侦察证实，然而它们不会继续发送侦察Ack。过程1200在步骤1299结束。

如果当前节点为源节点，那么当侦察证实到达源节点时完成调度并且过程1200在步骤1299结束。

用于确定下一跳节点是否可以满足QoS要求的技术

如上面在步骤1140和1240中所述，下一跳节点可以确定它是否可以依照这样的方式分配时隙使得它可以满足用于发射特定数据流的QoS要求。下一跳节点可以基于对SRM中的至少一个字段的分析做出此确定。现在将描述下述技术，通过该技术，下一跳节点在接收到侦察请求消息时可以确定该下一跳节点是否可以满足用于发射特定数据流的QoS要求。

当下一跳节点接收到侦察请求消息(SRM)时，所述下一跳节点然后可以通过执行如下所述的一组检查来确定下一跳节点是否可以满足用于发射特定数据流的QoS要求。

例如，下一跳节点可以将由前一跳所发送的TPSM映射与下一跳节点的本地RPSM相比较并且确定所述下一跳节点是否可以在前一跳节点的TPSM中被指示为空闲的时隙上进行接收。如果下一跳节点可以确定在前一跳节点的TPSM和下一跳节点的RPSM中共同的时隙，那么所述下一跳节点可以执行下一检查。否则，下一跳节点可以发射侦察错误消息(SEM)。

在下一检查，下一跳节点然后可以计算如果实际上选择了先前挑选的时隙那么将遭遇的总延迟。

接下来，下一跳节点可以确定总延迟是否小于在侦察请求消息(SRM)中所指示的最大延迟。如果是的话，那么下一跳节点将执行下一检查。否则，中间的下一跳节点将发射侦察错误消息(SEM)。

在下一检查，下一跳节点然后将检查它是最终目的地还是中间节点。

如果下一跳节点不是最终目的地，那么下一跳节点检查去往朝向目的地的下一、下一跳的数据速率并且还检查(基于已经挑选的时隙修改的)本地TPSM映射。基于所述检查，下一跳节点可以确定其下一跳是否具有足够的时隙来满足在侦察请求消息(SRM)中所指示的最小数据速率。如果下一跳节点不是最终目的地(即中间节点)，那么通过检查修改的TPSM映射和在其自身和朝向目的地的下一跳之间的数据速率，它可以确定是否剩下足够的时隙来支持用于向朝向目的地的下一跳的传输的最小数据速率。

如果发现足够的时隙来满足要求，那么如上所述下一跳节点将向前一跳节点发送侦察回复消息。否则，下一跳节点将发射侦察错误消息(SEM)。

时隙干扰

在一些情况中，如果两个节点的传输不干扰(空间重新使用)，那么它们可以被分配相同的时隙用于传输。由于移动性的缘故，这些节点可能后来才移入到彼此的传输范围内引起干扰，并且在此时隙上所发送的数据可冲突并且在接收机处丢失。将参考图13描述这可以怎样发生的示例。

图13是示出示例性的时隙干扰情景的消息流图1300。为了图示示例性的时隙干扰情景，图13示出了两个路由，携带从源节点A到目的地节点E的第一数据流(STREAM 1)和从源节点W到目的地节点Z的第二数据流(STREAM 2)。

第一路由包括源节点A、中间节点B-D和目的地节点E。在节点A和节点B之间的链路使用时隙2来携带第一数据流(STREAM 1)，在节点B和节点C之间的链路使用时隙3来携带第一数据流(STREAM1)，在节点C和节点D之间的链路使用时隙4来携带第一数据流(STREAM 1)，并且在节点D和节点E之间的链路使用时隙5来携带第一数据流(STREAM 1)。在图13中，携带流1的节点A-E和携带流2的节点W-Z最初都使用时隙3(在节点B到节点C之间的链路上，以及在节点Y到节点Z的链路上)。

第二路由包括源节点W、中间节点X、Y和目的地节点Z。在节点W和节点X之间的链路使用时隙1来携带第二数据流(STREAM 2)，在节点X和节点Y之间的链路使用时隙6来携带第二数据流(STREAM2)，并且在节点Y和节点Z之间的链路使用时隙3来携带第二数据流(STREAM 2)。

在图13中，在第一时刻(其中使用实线圈来表示所有节点)，携带第一数据流(STREAM 1)的节点B和C以及携带第二数据流(STREAM 2)的节点Y和Z最初都使用时隙3(在节点B到节点C之间的链路上，以及在节点Y到节点Z之间的链路上)。在第一时刻，携带流1的节点A-E在携带流2的节点W-Z的通信范围之外。由于携带流1的节点A-E在携带流2的节点W-Z的通信范围之外，所以此分配方案正常工作(例如，不存在时隙干扰问题)。

然而，在第二时刻(其中使用虚线圈来表示节点Y和Z)，节点Y，Z(携带第二数据流(STREAM 2))重新定位(如虚线箭头所指示的)，使得节点Y、Z现在处于携带流1的节点B、C的通信范围内，所以在时隙3上可发生时隙干扰。例如，来自节点B和节点Y的数据分组在节点C和/或节点Z冲突。

综述：时隙干扰检测&恢复

提供了用于检测并解决时隙干扰的技术。可以在发射机节点或接收机节点检测时隙干扰。例如在图14所示出的示例中，发射机节点(节点B或节点Y)或接收机节点(节点C或节点Z)可以检测此干扰。

一旦检测到时隙干扰，提供了用于释放由沿源节点和目的地节点之间的路由的节点所使用的时隙，并且重新分配免于干扰的新生时隙。

图14是依照本发明的一些实施例示出用于时隙干扰检测和恢复的示例性方法1400的流程图。

在步骤1410，在特定时隙上进行接收的节点可以检测时隙干扰(例如，被分配用于接收的特定时隙处于干扰之中)。节点可以根据多种不同的技术来检测时隙干扰，下面将描述其中的一些技术。

在步骤1420，当检测到时隙干扰时，节点可以将时隙的状态标记为被干扰，并且在两个方向上发射时隙干扰消息(朝向源节点的反向时隙干扰消息以及朝向目的地节点的前向时隙干扰消息)。此时隙在一定的时间内将不会被用于将来的分配。

在步骤1430，接收时隙干扰消息的节点将所分配的时隙标记为空闲。

时隙干扰检测技术

如上所述，在步骤1410，接收机节点或发射机节点可以使用多种技术来检测在时隙上的时隙分配冲突或“干扰”。下面将描述几种示例性的技术。

在发射机节点处的时隙干扰检测技术

在一个实施方式中，发射机节点可以通过检测在相同时隙上连续丢失的分组的数目(例如，三个)来检测时隙干扰。在此实施方式中，每个节点保持其时隙的冲突计数。此信息被作为侦察表条目存储在SAT中。在TDCH上发送的每个数据分组要求时隙应答(用于通知在相同的时隙内的分组的正确接收的信号)用于对连续的冲突进行计数，但是在冲突的情况下没有重新传输。在每次成功的数据分组传输下，冲突计数被复位为零。当在相同的时隙上检测到一定数目的连续冲突时，发射机节点将宣布在此时隙上的干扰，然后发起干扰恢复。

在可选实施方式中，发射机节点可以通过测量在特定时隙上的平均分组完成率(例如，使用所发送信息的最后10个分组)来检测时隙干扰。每个节点保持其单个时隙的平均分组完成率。在先前实施方式中，如果两个节点被分配了相同的时隙，但是以不同的分组间到达率(packet inter-arrival rate)进行发射，那么3个连续的分组将冲突可能不是必然的(例如，分组将不时地冲突)。为了在此情况下检测时隙干扰，节点可以保持在特定时隙上所发送的一定数目的分组(例如，最后的10个分组)的平均分组完成率。如果平均分组完成率值在阈值以下，那么发射机/源节点可以宣告时隙干扰。

在可选实施方式中，如果发射机节点接收到指示其不止一个邻居正在与其进行发射的相同时隙上进行接收的问候消息并且假定数据流并不打算用于多播时，那么所述发射机节点可以检测时隙干扰。

在可选实施方式中，如果发射机节点接收到指示其邻居之一正在时隙上进行接收并且该邻居并不在所打算去往的目的地的列表中的问候消息，当数据流打算用于多播时，那么所述发射机节点可以检测时隙干扰。

在接收机节点的时隙干扰检测技术

在一个实施方式中，接收机节点可以通过接收一定数目(例如，三个)的连续错误分组来检测时隙干扰。节点在用于发射(TX)和接收(RX)的帧中被分配不同的时隙。节点可以在其它时间休眠并且在其TX和RX时隙期间唤醒。如果节点在被分配用于接收的时隙上接收到能量(例如，它可以在信号上同步但是无法正确地解码分组)，那么这意味着在此时隙上已经发生了冲突。在一定数目(例如，三个)的连续冲突之后，如下所述，接收机节点宣告时隙干扰并且执行恢复。

在可选实施方式中，当接收机节点从邻居接收到问候消息并且断定其不止一个邻居正在其进行接收的相同时隙上进行发射时，所述接收机节点可以检测时隙干扰。在节点正在其上进行接收的时隙，该节点保持正在向其进行发射的邻居节点的信息(涉及SAT字段)。当当前节点从邻居接收到指示它正在与此节点进行接收的相同时隙上进行发射的问候消息时，当前节点将此邻居(问候消息的始发方)与其所期望的发射机(流的源)相比较。如果这些节点是不同的，那么当前节点将断定它正在相同的时隙上从不止一个传输进行接收并且宣告时隙干扰。

时隙干扰恢复

当检测到时隙干扰时，检测节点发送出时隙干扰消息、一个反向时隙干扰消息(朝向源节点)和一个前向时隙干扰消息(朝向目的地节点)。将使用每个时隙干扰处理来处理这些干扰消息并且将这些干扰消息在它们各自的方向上转发以解决时隙干扰。

图15是依照本发明的一些实施例示出用于处理时隙干扰信息的示例性方法1500的流程图。接收时隙干扰消息的节点可以使用下述技术来处理所述消息(依赖于在所述消息内的信息)。时隙干扰消息可以包括用于数据流的传输的时隙号、流ID以及时隙干扰消息是反向或是前向时隙干扰消息的指示。

当节点接收到时隙干扰消息时，该节点处理所述消息并且更新其LCM表条目(NbrTx、NbrRx、SelfTx和SelfRx)。所述过程开始于步骤1510，在那里节点确定时隙干扰消息中的时隙号是否有效。(注释：如果时隙干扰消息由目的地节点生成，那么时隙号是无效的，这是因为所述目的地节点不使用任何时隙用于发射而只用于接收)。

如果节点确定时隙号有效，那么过程前进至步骤1512，在那里所述节点从NbrTX列表中移除此Nbr(时隙干扰消息的始发方)，并且更新所述NbrTX。如果在NbrTX列表中没有剩下邻居，那么NbrTx被设置为0。然后过程前进至步骤1514，在那里节点确定它是否正从此邻居(Nbr)进行接收。如果是的话，那么它将用于接收的时隙标记为空闲，使SelfRX等于零。然后过程前进至步骤1516，在那里节点更新TPSM/RPSM，即更新每个时隙的状态用于反映当前传输/接收的可用性。然后它前进至步骤1520，在那里节点确定时隙干扰消息是否以该节点为目的地。

如果该节点确定时隙号无效，那么过程前进至步骤1520，在那里所述节点确定时隙干扰消息是否以该节点为目的地。如果时隙干扰消息不以该节点为目的地，那么在步骤1530所述节点丢弃时隙干扰消息。如果时隙干扰消息以该节点为目的地，那么在步骤1542所述节点发送肯定接收到时隙干扰消息的时隙ACK，并且在步骤1544从所述时隙干扰消息得到数据流的流号。在步骤1546，节点释放由其自身使用用于此流号的时隙(注释：流号用来查找时隙分配表，所述时隙分配表保持为每个唯一的数据流所分配的所有时隙)。节点将SelfTX设置为等于零并且在步骤1548，节点从NbrRX列表移除接收机节点(其传输的)，并且在步骤1550更新TPSM/RPSM。

所述过程然后前进至步骤1560，在那里节点确定时隙干扰消息是否为反向时隙干扰消息。如果所述节点确定时隙干扰消息为反向时隙干扰消息，那么在步骤1570，所述节点朝向源节点发送反向时隙干扰消息。相反，如果节点确定时隙干扰消息不是反向时隙干扰消息(即，是前向时隙干扰消息)，那么在步骤1580，所述节点朝向目的地节点发送前向时隙干扰消息。

时隙干扰恢复选项

时隙干扰恢复例如可以通过执行完全恢复或局部恢复来执行。完全恢复包括移除贯穿在源和目的地节点之间的整个路径的当前时隙分配并且重新调度新生的时隙用于通信。局部恢复包括局部修复干扰的时隙，即只释放干扰的时隙并且重新调度新的时隙。现在将详细描述这些时隙干扰恢复选项。

完全恢复

在完全恢复中，检测干扰的节点将把干扰的时隙的状态标记为“被干扰”并且在两个方向上(例如，朝向源节点和目的地节点)发送出时隙干扰消息。时隙干扰消息朝向源和目的地节点传播并且沿整个路由清除正被使用的所有时隙。源节点将在此路由上开始新的时隙分配过程(保持干扰的时隙的前后关系)。

如果由发射机节点检测到干扰，那么所述发射机节点清除用于发射(TX)的时隙号的SelfTX、将所述时隙号的状态设置为被干扰(此状态在短时间之后可以被清除)以避免重新使用相同的时隙、从NbrRX列表中移除在此时隙内进行接收的目的地节点(如果在NbrRx列表中没有更多Nbr那么将NbrRx设置为0)、发送反向时隙干扰消息(单播到朝向源节点的前一跳地址)、发送前向时隙干扰消息(单播到朝向目的地节点的下一跳地址)、以及移除此流号的侦察表条目。接收时隙干扰消息的节点将释放在分组中所提及的时隙并且创建前向或反向时隙干扰(依赖于接收到的时隙干扰分组类型)。将朝向流的源节点和目的地节点转发时隙干扰消息。接收时隙干扰消息的每个节点将释放它们用于此流的时隙。源节点然后将开始新生的侦察请求过程(没有Local_Recovery标志的侦察请求)。

如果由接收机节点检测到干扰，那么所述接收机节点清除用于接收机节点的时隙号的SelfRX、将所述时隙号的状态设置为被干扰(此状态在短时间之后可以被清除)以避免重新使用相同的时隙、从NbrTx列表中移除在此时隙内进行发送的前一跳节点(如果在NbrTx列表中没有更多Nbr那么将NbrTx设置为0)、发送反向时隙干扰消息(单播到朝向源节点的前一跳地址)和前向时隙干扰消息(单播到朝向目的地节点的下一跳地址)、以及移除此流号的侦察表条目。

局部恢复

局部恢复过程使时隙重新调度能够仅用于干扰的节点(而不是整个路由)。当发射机节点检测到干扰时，所述发射机节点发送出时隙干扰消息(具有广播地址作为目的地)接着是侦察请求消息。时隙干扰消息可以是孤立的消息或者侦察错误消息可以利用某些标志被用于相同的目的。

接收此时隙干扰消息的节点清除时隙并且不转发它。在生成侦察请求消息时，发射机节点在其TPSM表中将干扰的时隙标记为“被干扰”。将发送出具有“Local_Recovery”标志的侦察请求消息。下一跳节点处理侦察请求消息但是不进一步转发它。然后进行三路分组交换(侦察请求、侦察回复和侦察Ack)以得到新的时隙。

在上述说明书中，已经描述了本发明的特定实施例。然而，一个本领域普通技术人员应当理解在不脱离如以下权利要求所阐明的本发明范围的情况下，可以进行各种修改和改变。

据此，说明书和附图应当被认为是说明性的而并非是限制性的，并且所有这种修改旨在包括在本发明的范围内。益处、优点、问题的解决方案以及可能引起任何益处、优点或解决方案出现或使其变得更加显著的任何元件(多个)不被解释为任何或所有权利要求的关键的、要求的或本质的特征或元件。本发明仅仅由所附权利要求以及所公布那些权利要求的所有等效物来限定，所附权利要求包括在本申请待决期间所进行的任何修正。

Claims (10)

1.在包括第一节点和第二节点的自组织网络中，其中向所述第一节点分配用于第一数据流的传输的特定时隙，向所述第二节点分配用于第二数据流的传输的所述特定时隙，一种方法包括：

在以下的一处或多处检测所述特定时隙上的时隙干扰：

接收机节点，当所述特定时隙上所述第一数据流的所述传输干扰所述特定时隙上所述第二数据流的所述传输时，以所述特定时隙进行接收；以及

发射机节点，当所述特定时隙上所述第一数据流的所述传输干扰所述特定时隙上所述第二数据流的所述传输时，以所述特定时隙进行发射。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在以所述特定时隙上进行发射的所述发射机节点处检测所述特定时隙上的时隙干扰包括，：

当所述特定时隙上所述第一数据流的所述传输干扰所述特定时隙上所述第二数据流的所述传输时，检测所述特定时隙上的冲突；

对所述特定时隙上的连续冲突的数目进行计数，其中当所述特定时隙上的传输成功时复位所述计数；以及

确定所述特定时隙上连续冲突的数目超过预定数目。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在以所述特定时隙进行发射的所述发射机节点处检测所述特定时隙上的时隙干扰包括：

确定所发送的预定数目的分组的分组完成率；

测量在所述特定时隙上发送的所述预定数目的分组的平均分组完成率；以及

确定所述平均分组完成率小于阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在以所述特定时隙进行发射的所述发射机节点处检测所述特定时隙上的时隙干扰进一步包括：

在所述发射机节点处接收问候消息，所述问候消息指示所述发射机节点的不止一个邻居节点正在所述发射机节点正进行发射的所述特定时隙上进行接收；以及

确定正被发射的所述数据流不是多播数据流。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在以所述特定时隙进行发射的所述发射机节点处检测所述特定时隙上的时隙干扰进一步包括：

在所述发射机节点处接收问候消息，所述问候消息指示所述发射机节点的邻居节点正在指示所述特定时隙上的接收；

检查正由所述发射机节点多播的数据流所打算去往的目的地节点的列表；以及

确定所述邻居节点不在所述多播的数据流所打算去往的目的地节点的所述列表上。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在以所述特定时隙进行接收的所述接收机节点处检测所述特定时隙上的时隙干扰包括：

在所述特定时隙上在所述接收机节点处接收分组；

检测在以所述特定时隙进行接收的所述接收机节点处的错误分组，其中每当所述接收机节点在所述特定时隙上接收到能量但是无法解码所述分组时检测到所述错误分组；

累积在所述接收机节点处在所述特定时隙上接收到的连续错误分组的数目；以及

确定在所述特定时隙上接收到的连续错误分组的所述数目超过阈值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收机节点保持邻居节点的标识符列表，所述接收机节点当前正从所述邻居节点进行接收，并且其中在以所述特定时隙进行接收的所述接收机节点处检测所述特定时隙上的时隙干扰包括：

在所述接收机节点处从不止一个邻居节点接收问候消息；以及

将正在发射所述问候消息的每个所述邻居节点的标识符与所述标识符列表相比较，以确定所述接收机节点的不止一个邻居节点是否正在所述特定时隙上进行发射。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

从所述特定时隙上的时隙干扰进行恢复。

9.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

如果所述特定时隙上的所述连续冲突的数目超过所述预定数目，那么发射时隙干扰消息。

10.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

如果在特定时隙上发送的预定数目的分组的所述平均分组完成率小于所述阈值，那么发射时隙干扰消息。

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