CN101517973B - 在无线多跳网状网络中绑定多路无线电 - Google Patents

Abstract

在包括多无线电节点的网状网络中，我们将每路无线电分配给多个信道中的一个，并将一对节点之间的多条链路看作一条逻辑链路(绑定链路)。在一些实施例中，路由选择协议适用于将每条绑定链路看作为具有至少一些组成物理链路的属性的组合的一条链路。沿路径发送的业务量基于每个接口的当前利用而在每个中间节点处的接口之间动态地进行负载平衡。在至少一个实施例中，路由发现分组记录离开节点的绑定链路每条组成链路的度量，但每对节点仅转发一个路由发现分组，与在节点对之间的每条组成链路上转发每个路由发现分组相比，减少了路由发现分组的业务量。

Description

在无线多跳网状网络中绑定多路无线电

技术领域

需要改进多无线电(multi-radio)网状网络以提供性能、效率、以及使用效用的改善。

背景技术

除非明确地被确认为公开或众所周知的，否则不应该把本文中提及的用于上下文、定义或比较的技术和构思被解释为承认这些技术和构思是之前公知的或者是现有技术的一部分。出于所有的目的，本文中所引用的所有参考文献(如果有)，包括专利、专利申请、以及出版物，均全部结合于此作为参考，无论它们是否被特定结合。

多无线电网状网络具有比单无线电网络更高的潜在业务量承载容量。网状节点(mesh node，网状网节点)的每个无线接口(或无线电)都可选择性地调谐至不同的信道，并且可以选择性地与该节点的其他无线接口并行使用。在理想的情况下，具有N个无线接口节点的容量是具有单个无线接口的节点的容量的N倍。当然，在非理想的情况下，当包括多于一个的节点时，不能像在理想情况下一样精确地换算该容量，这是因为例如，最终的容量还取决于环境条件。

发明内容

概要

本发明可以以多种方式实现，包括作为处理、一件产品、设备、系统、物质的成分、以及诸如计算机可读存储介质的计算机可读介质、或通过光通信链路或电子通信链路发送程序指令的计算机网络。在本说明书中，这些实施方式、或本发明可以采用的任何其他形式都可以被称作技术。通常，可以在本发明的范围内改变所公开的处理步骤的顺序。具体实施方式提供了本发明的一个或多个实施例的说明，该一个或多个实施例能够在以上确定的领域中提高性能、效率、以及使用效用。具体实施方式包括有助于更快理解具体实施方式的剩余部分的引言。引言包括简要概括根据本文所教导的构思的示例性系统和方法的示例性组合。正如在结论中更详细论述的，本发明包括在所提交的权利要求的范围内的所有可能的修改和变化。

附图说明

图1示出了在多个节点之间绑定的无线电。

具体实施方式

以下连同说明本发明原理的附图一起提供本发明的一个或多个实施例的详细描述。结合实施例来描述本发明。众所周知，没有必要、也不实际、或不可能去详尽地描述本发明的每一个实施例。因此，应该将本文中的实施例理解为仅是说明性的，而本发明并不专门限于本文中的任意或所有实施例或由本文的任意或所有实施例专门限定，并且本发明包含大量的可替换方式、改进和等同物。为避免说明的千篇一律，可以应用各种描述词(包括但不限于：首先、最后、某一、特定、选择、以及显著的)以区分各组实施例；本文使用的这些描述词并不专门意味着表达质量、或任何形式的偏爱或偏见，而仅在于方便地区分各个组。无论在什么情况下，多个实施例都用于说明在处理、方法、和/或程序指令特征上的变化，根据预定的或动态确定的准则设想出执行分别对应于多个实施例的多个操作模式之一的静态和/或动态选择的其他实施方式。在以下描述中阐述了多个具体细节以提供对本发明的彻底理解。出于示例的目的提供了这些细节，并且可以根据权利要求来实施本发明而不需要这些具体细节中的一些或全部。为了清楚起见，没有详细描述在有关本发明的技术领域中已知的技术材料，从而不会使本发明晦涩难懂。

引言

包括本引言仅为了有助于更快速的理解具体实施方式；本发明并不限于在引言中提出的构思(即使构成限制，也包括其显而易见的实例)，因为任何引言的段落必然是整个主题的简要观点而并不意味着是详尽或限制性描述。例如，以下引言仅为某些实施例提供了由空间和组织限制的概述信息。还存在在整个说明书的剩余部分中阐述的很多其他实施例，包括最终提取出权利要求的那些实施例。

在包括具有多路无线电的多个节点的网状网络的情况下，我们选择性地将每路无线电分配给多个信道中的一个，并将一对节点之间的链路看作一条逻辑链路(绑定链路，bonded link)。我们称之为无线链路无线电绑定的逻辑分组。沿一条路径发送的业务量在每个中间节点处的接口之间基于每个接口的当前利用而被选择性地进行动态负载平衡。这些多路无线电实施例的一个特定子集是在各节点对之间具有两条链路的双无线电实施例。

在至少一些实施例中，路由选择协议适于将每条绑定链路看作具有所选的至少一个物理链路属性子集的组合的一条链路；所选的属性子集包括以下属性中的至少一个：容量、损耗、和信号强度。在至少一些其他实施例中，对于每条绑定链路，路由选择协议被提供有关于相关联的多条下层物理链路及其特有属性的信息。根据预定的标准，路由选择协议选择性地选择将每条绑定链路作为一条逻辑链路或者使用各条物理链路。选择是基于多种因素进行的，该多种因素包括但不限于：节点的路由高速缓冲存储器的大小、其计算能力、以及在网络中所使用的信道数量。这些因素可以随着时间而改变，并且在这些实施例的另一子集中，路由选择协议对每条绑定链路的处理(作为一条逻辑链路或者作为各条链路)也选择性地随着时间而改变。

实例组合

在结束具体实施方式的引言后，接下来是一组示例性实施例，包括至少一些作为“EC”(实例组合)清楚列举的实例，以稍微非正式且简要的形式提供了补充描述以强调根据本文中所教导的构思的各种实施例类型；这些实例并不是相互排斥的、详尽的、或限制性的；以及本发明并不限于这些强调的实施例，而是包含在所提交的权利要求的范围内的所有可能的改进和变化。

EC1)一种在具有多个节点的网状网络中进行业务量管理的方法，多个节点中的每一个均具有多个无线电接口，该方法包括：

在至少一对节点之间建立各条链路的相应集合，每条链路具有相应的信道分配；

将至少一个集合的链路作为具有该集合中的各条链路的总容量的对应的单条逻辑链路进行管理；以及

对于这些逻辑链路中的至少一条，在相应集合的各条链路上对业务量进行动态负载平衡。

EC2)根据EC1所述的方法，还包括：

对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，至少部分地基于相应集合中的每条链路的当前利用来对负载进行平衡。

EC3)根据EC2所述的方法，还包括：

标识一个或多个类别的业务流中的每一个中的特定流；以及

对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，对负载进行平衡以在各条链路中所选的相应的一条上导引对应于所标识的特定流的所有业务量。

EC4)根据EC3所述的方法，还包括：

将这些类别中的一个定义为对应于多组应用相关流，多组应用相关流通过其源IP地址和目的IP地址的组合来区分。

EC5)根据EC3所述的方法，还包括：

将这些类别中的一个定义为对应于应用相关流，应用相关流通过其源IP地址、目的IP地址、源端口、和目的端口的组合来区分。

EC6)根据EC3所述的方法，还包括：

在每个所标识的特定流第一次进入网状网络的节点处，基于所选择的一个类别的业务流为所标识的特定流分配对应的流ID；以及

基于每个业务流的对应的流ID对每个业务流进行导引。

EC7)根据EC1所述的方法，还包括：

根据预定的标准生成路由发现分组；以及

仅在具有逻辑链路的每对节点之间转发每个路由发现分组的一个实例(instance)。

EC8)根据EC1所述的方法，其中，每个节点在每条逻辑链路上具有2路无线电。

EC9)根据EC1所述的方法，其中，至少一些节点具有多于2路的可用无线电，但每条逻辑链路最多分配2路无线电。

EC10)根据EC1所述的方法，其中，选择性地将各条链路作为单条逻辑链路来进行管理。

EC11)根据EC1所述的方法，其中，总是将各条链路作为单条逻辑链路来进行管理。

EC12)一种存储有一组指令的计算机可读介质，当通过处理装置执行该组指令时使处理装置在具有多个节点的网状网络中执行业务量管理程序，多个节点中的每一个均具有多个无线电接口，该程序包括：

在至少一对节点之间建立各条链路的相应集合，每条链路具有相应的信道分配；

将至少一个集合的链路作为具有该集合的各条链路的总容量的对应的单条逻辑链路进行管理；以及

对于这些逻辑链路中的至少一条，在相应集合的各条链路上对业务量进行动态负载平衡。

EC13)根据EC12所述的计算机可读介质，该程序还包括：

对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，至少部分地基于对应集合中的每条链路的当前利用来平衡负载。

EC14)根据EC13所述的计算机可读介质，该程序还包括：

标识一个或多个类别的业务流中的每一个中的特定流；以及

对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，对负载进行平衡以在各条链路中所选择的相应的一条上导引对应于所标识的特定流的所有业务量。

EC15)根据EC14所述的计算机可读介质，该程序还包括：

将这些类别中的一个定义为对应于多组应用相关流，多组应用相关流通过其源IP地址和目的IP地址的组合来区分。

EC16)根据EC14所述的计算机可读介质，该程序还包括：

将这些类别中的一个定义为对应于应用相关流，应用相关流通过其源IP地址、目的IP地址、源端口、和目的端口的组合来区分。

EC17)根据EC14所述的计算机可读介质，该程序还包括：

在每个所标识的特定流第一次进入网状网络的节点处，基于所选择的一个类别的业务流为所标识的特定流分配对应的流ID；以及

基于每个业务流的对应的流ID对每个业务流进行导引。

EC18)根据EC12所述的计算机可读介质，该程序还包括：

根据预定的标准生成路由发现分组；以及

仅在具有逻辑链路的每对节点之间转发每个路由发现分组的一个实例。

EC19)一种用于具有多个节点实例的网状网络中的多无线电节点，每个多无线电节点均包括：

多个无线电接口；

用于建立与至少一个其他多无线电节点实例的各条链路的相应集合的装置，其中，每条链路均具有相应的信道分配；

用于将至少一个集合的链路作为具有该集合的各条链路的总容量的对应的单条逻辑链路进行管理的装置；以及

用于对于这些逻辑链路中的至少一条，在相应集合的各条链路上对业务量进行动态负载平衡的装置。

EC20)根据EC19所述的多无线电节点，还包括：

用于对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，平衡负载的装置，所述平衡至少部分地基于相应集合中的每条链路的当前利用。

EC21)根据EC20所述的多无线电节点，还包括：

用于标识一个或多个类别的业务流中的每一个中的特定流的装置；以及

用于对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，对负载进行平衡的装置，该平衡使得在各条链路中所选择的相应的一条上导引对应于所标识的特定流的所有业务量。

EC22)根据EC21所述的多无线电节点，还包括：

用于将这些类别中的一个定义为对应于多组应用相关流的装置，多组应用相关流通过其源IP地址和目的IP地址的组合来区分。

EC23)根据EC21所述的多无线电节点，还包括：

用于将这些类别中的一个定义为对应于应用相关流的装置，应用相关流通过其源IP地址、目的IP地址、源端口、和目的端口的组合来区分。

EC24)根据EC21所述的多无线电节点，还包括：

用于确定所标识的特定流第一次是否通过该实例节点进入网状网络，并且当肯定地确定时，基于所选择的业务流类别中的一个类别为该特定标识的流分配对应的流ID的装置；以及

用于基于每个业务流的对应流ID对每个业务流进行导引的装置。

EC25)根据EC19所述的多无线电节点，还包括：

用于生成路由发现分组并且仅在具有逻辑链路的每对节点之间转发每个路由发现分组的一个实例的装置。

具体实施例

为了避免分组的重新排序，最好不要在多条链路或路径中划分属于相同应用层流(例如，通过四个因素来识别：源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口)的业务量。通过指定在业务量第一次进入网络的节点处转发流(例如，通过使ID与每个应用流或者应用层流的集合(例如，在源节点和目的节点对之间的所有业务流)相关联)来选择性地实现保持流信息。然后，基于在节点及其下一跳邻居之间的链路的链路利用，在每个中间节点处将每个流选择性地动态分配到接口。

在绑定链路的情况下非常有用的最优化是减少广播路由发现分组的转发。如果广播路由发现分组包括与之前看到的路由不同并具有与包括在路由发现分组的先前拷贝中的路径相同或更好的度量的路由(例如，至今已遍历的多个跳的列表)，则它们通过源网状节点发送，并由每个节点在其每个接口上转发。在绑定的情况下，与在未绑定网络中相比，这种转发会产生更多的广播传输。特别地，在上述实例中，如图1所示，假设所有链路都具有相同的度量，这意味着A将发送广播分组的2个拷贝，B将沿着其两个接口中的每一个转发这2个拷贝，现在将导致从B发出4个传输，这将导致在C处翻倍等等。在上述实例中，当在每对节点之间存在单条物理链路时，只有广播路由发现的单个拷贝将遍历从A到D的路径。

为了解决这一问题，同时能够发现所有遍历的链路，在至少一些实施例中，路由发现分组记录(经由嵌入式编码传送)离开节点的所有物理链路的度量，并且应当仅转发其每对节点中的一个拷贝。例如，在上图中的节点A会在其两个接口上都广播分组，其中包括在其两个接口上的链路度量，但节点B会仅沿着其接口中的每一个转发该分组的一个拷贝，其包含A与B之间的两条物理链路的链路度量。

以上的延伸包括网络，在该网络中，仅绑定了一些链路，并且一些节点可具有多于2路可用于使用每条绑定链路的无线电，但仅绑定了这些无线电中的2路无线电。

结论

存在实现本发明的多种方式。众所周知，不必要、不实际、或不可能详尽地描述本发明的每个实施例。因此，前述实施例应被理解为仅是示例性的，本发明并不专门限于文中的任意或所有实施例或不被其限制，并且本发明包括各种替换、改进、和等同物。

应该理解，架构、安排、及使用的许多变化可能与教导的内容一致，并处于所提交的专利的权利要求的范围之内。例如，互连及功能单元的并行度或示例度(即，尺寸、数量、或宽度)、所使用的时钟速度、以及技术类型通常在各个组件块中有所变化。赋予互连和逻辑的名称仅为说明性的，而不应该被解释为限制所教导的构思。流程图的顺序及安排及流程示意图处理、动作、以及功能元件通常会有变化。另外，除非特意相反地陈述，否则所指定的值范围、所使用的最大值及最小值、或其他特殊说明仅是那些示例性的实施例，可以期望在实现技术中跟踪改进和变化，而不应该被解释为限制。

可以采用本领域普通技术人员已知的功能上等同的技术来代替示出的那些实施例，以实现多种组件、子系统、功能、操作、程序、以及子程序。还应该理解，许多设计功能方面可以以硬件(即，一般是专用的电路)或者软件(即，通过可编程控制器或处理器的一些方式)实现，作为实现依赖设计约束条件的功能以及更快速的处理(其有利于将之前以硬件实现的功能移向软件)和更高的集成密度(其有利于将之前以软件实现的功能移向硬件)的技术趋势。

实例的变化可以包括但不局限于：分割中的差异；不同波形因数和配置；不同操作系统和其他系统软件的使用；不同接口标准、网络协议、或通信链路的使用；以及在根据专门应用的独特的工程技术及商业限制来实现本文中教导的内容时预期的其他变化。在任何情况下，多个实施例用于说明在处理、方法、和/或程序指令特征上的变化，根据预定的或动态确定的准则设想出其他实施方式执行分别对应于多个实施例的多个操作模式之一的静态和/或动态选择。

为了提供彻底理解，通过大大超出所教导的构思的许多方面的最小实现所要求的细节和环境上下文示出了多个实施例。变化可以省略所公开的元件或特征而不改变其余元件之间的基本协作。因此，根据权利要求来实现本发明而无需这些具体细节中的一些或全部。就区别于现有技术的其余元件来说，因此忽略的组件和特征不限于文中教导的构思。为了清楚，在与本发明相关的技术领域中已知的技术材料没有被详细描述，从而不会使本发明不必要地变得晦涩难懂。

仅出于便于准备正文和附图的原因而在提出本公开时已做出的某些选择。除非存在相反的指示，否则这些方便的选择不应该被解释为本身传达关于所示实施例的结构或质量的附加或隐含信息。这些方便的选择的示例性实例包括：用于附图编号的指定的特定组织或分配，以及用于标识和参考实施例的特征和元件的元件标识符(即，标注或数字标志符)的特定组织或分配。为避免说明的千篇一律，可以应用多种描述词(包括但不限于：首先、最后、某种、特定、选择、以及显著的)以区分各组实施例；本文使用的这些描述词并不专门意味着传达质量、或任何形式的偏爱或偏见，而仅在于方便地区分各个组。

设计上的所有这样的变化都包括由示例性实施例所传达的教导上的非实质性变化。还应该理解，本文中教导的构思具有广泛应用在其他计算和联网应用上的可应用性，并且不局限于示出的实施例的特定应用或行业。因此，本发明应该被理解为包括权利要求范围之内所包含的所有可能的改进和变化。

Claims (18)

1.一种在具有多个节点的网状网络中进行业务量管理的方法，所述多个节点中的每一个均具有多个无线电接口，所述方法包括：

在至少一对所述节点之间建立各条链路的相应集合，每条链路均具有相应的信道分配；

将至少一个所述集合的链路作为具有所述集合的各条链路的总容量的对应的单条逻辑链路进行管理；以及

对于逻辑链路中的至少一条，在所述相应集合的各条链路上对业务量进行动态负载平衡。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，至少部分地基于所述相应集合的每条链路的当前利用来对所述负载进行平衡。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

标识一个或多个类别的业务流中的每一个中的特定流；以及

对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，对所述负载进行平衡以在所述各条链路中所选择的相应的一条上导引对应于所标识的特定流的所有业务量。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

将一个所述类别定义为对应于多组应用相关流，所述多组应用相关流通过其源IP地址和目的IP地址的组合来区分。

5.根据权利要求3所述的方法，还包括：

将一个所述类别定义为对应于应用相关流，所述应用相关流通过其源IP地址、目的IP地址、源端口、和目的端口的组合来区分。

6.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在每个所标识的特定流第一次进入所述网状网络的节点处，基于所选择的一个所述类别的业务流为所标识的特定流分配对应的流ID；以及

基于每个业务流的对应的流ID对所述每个业务流进行导引。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

根据预定的标准生成路由发现分组；以及

仅在具有逻辑链路的每对节点之间转发每个路由发现分组的一个拷贝。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，每个节点在每条逻辑链路上具有2路无线电。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一些节点具有多于2路的可用无线电，但每条逻辑链路最多分配2路无线电。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，选择性地，将所述各条链路作为单条逻辑链路来进行管理。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，总是将所述各条链路作为单条逻辑链路来进行管理。

12.一种用于具有多个节点实例的网状网络中的多无线电节点，每个多无线电节点均包括：

多个无线电接口；

用于建立与至少一个其他多无线电节点实例的各条链路的相应集合的装置，其中，每条链路均具有相应的信道分配；

用于将至少一个所述集合的链路作为具有所述集合的各条链路的总容量的对应的单条逻辑链路进行管理的装置；以及

用于对于所述逻辑链路中的至少一条，在所述相应集合的各条链路上对业务量进行动态负载平衡的装置。

13.根据权利要求12所述的多无线电节点，还包括：

用于对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，平衡所述负载的装置，所述平衡至少部分地基于所述相应集合中的每条链路的当前利用。

14.根据权利要求13所述的多无线电节点，还包括：

用于标识一个或多个类别的业务流中的每一个中的特定流的装置；以及

用于对于经动态负载平衡的每条逻辑链路，对所述负载进行平衡的装置，所述平衡使得在所述各条链路中所选择的相应的一条上导引对应于所标识的特定流的所有业务量。

15.根据权利要求14所述的多无线电节点，还包括：

用于将一个所述类别定义为对应于多组应用相关流的装置，所述多组应用相关流通过其源IP地址和目的IP地址的组合来区分。

16.根据权利要求14所述的多无线电节点，还包括：

用于将一个所述类别定义为对应于应用相关流的装置，所述应用相关流通过其源IP地址、目的IP地址、源端口、和目的端口的组合来区分。

17.根据权利要求14所述的多无线电节点，还包括：

用于确定所标识的特定流是否第一次通过所述实例节点进入所述网状网络，并且当肯定地确定时，基于所选择的一个所述类别的业务流为所标识的特定流分配对应的流IP的装置；以及

用于基于每个业务流的对应的流ID对每个业务流进行导引的装置。

18.根据权利要求12所述的多无线电节点，还包括：

用于生成路由发现分组并且仅在具有逻辑链路的每对节点之间转发每个路由发现分组的一个拷贝的装置。

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