CN102160423A - 适用多跳网络中的电磁环境的路由 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多跳网络中路由的方法，该方法包括，对于至少一个多跳网络节点(N₁，...，N₇)：a/获取所述节点附近的电磁场数值(E_t，B_t)；b/预先确定所述获取的数值与预先定义的电磁场阈值(E_M，B_M)之间的比值；c/使用预先确定的比值选择性选择所述节点作为多跳网络中的至少一个消息的路由节点。

Description

适用多跳网络中的电磁环境的路由

本发明涉及在多跳网络中路由的领域，尤其是在该网络中至少有部分终端能够作为通过消息的节点。

因此，由称之为源的第一节点发送至远离第一节点的称之为目的的第二节点的消息可通过由网络的终端所构建的第三节点。适合该网络的路由协议用于确定这种可能的第三节点以及能通过该消息的其它可能节点。

对于多跳网络，可能会提及网状网络(例如WiFi网状网络)和Ad Hoc网络。后者可实现无线通信并包括相对移动的节点。

一些被称为主动式的路由协议为该网络的各个节点提供一个保持更新的路由表并广播控制数据，以便估算网络的拓扑。其可能涉及例如OLSR(最优链接状态路由)和TBRPF(基于反向路径转发的拓扑广播)。

其它称为被动式的路由协议，仅当源节点请求时才提供源节点和目的节点之间路径的生成。其可能涉及AODV(Ad hoc按需距离矢量路由)和DSR(动态源路由)。

众所周知，无论是有线传输还是无线传输的数字数据的传输，都会产生电磁场。当地理区域处于相对强大的电磁场时，一方面担心会影响其它周围的传输(干扰)，另一方面担心有可能影响在该区域附近的人的健康。

有一些建议，如与WHO相关的ICNIRP(国际非电离辐射保护委员会)的建议，再如法国的ARCEP(电信邮政管理总司)的决定，都固定了传输功率限定数值。这些限定数值，除了别的以外，还取决于使用的区域(例如，就ARCEP决定而言，法国的本土或者其他法国领土)、使用的位置(建筑物的内部或外部)以及使用的频带。

在多跳网络中进行消息的路由过程中，就需要限制相对较高的电和/或磁场功率的区域或至少能够获知这些区域。

根据本发明的第一方面为了响应这类需求提出了一种在多跳网络中的路由方法，对于多跳网络的至少一个节点包括：

a/获取此节点附近区域的电磁场数值；

b/确定所述获取的数值与预先定义的电磁场阈值(E_M，B_M)之间的比值；

c/根据确定的比值，选择或不选择所述节点作为该多跳网络中的至少一个消息的路由节点。

于是，通过与一个或多个节点的附近区域的电磁场阈值进行比较从而考虑电磁场(即电和/或磁)的数值来实施路由。因而，能够分配用于对消息路由的使用的节点，以便避免或最小化那些具有相对较高的电和/或磁场的功率的并且更精确地超过阈值的区域的数量。

因此，该方法有可能实现可适用于构成多跳网络的站点附近区域的电和/或磁场环境的路由。本发明可具有多样化不同的应用，例如，在家庭无线网络领域、医疗医院网络以及在医疗环境中使用的“卫生保健”类型的网络。

根据本发明一个方面的方法可以特别允许在处于较少干扰的网络路由上或在会产生较少电磁干扰的路由上设置数据路由(例如，在家庭网络的情况下，可能会从孩子的房间附近经过的路由)，并以相对简单的方式来实现。

根据本发明一个方面的方法能够允许更好地控制设备周围的元件的电磁兼容性(EMC)。实际上，无线终端的使用有可能对周围的设备产生电磁影响，尤其是在医院医疗网络或在医疗环境中使用的“卫生保健”类型的网络的情况。

该方法还能够限制或至少更好地控制由无线网络本身产生的或由无线网络周围的整体环境产生的生物组织的电磁辐射(incidence)，尤其适用于家庭无线网络或者“卫生保健”类型的网络。

本发明的方法还有可能以指定频带的指定集合方式对指定环境的电磁干扰进行整体和累积的估算，无论此干扰是由节点自身生成还是由讨论中的网络的外部设备生成。

在本文中，术语“消息”是指构成在网络中传输数据块的数据集合。根据该定义，消息可称之为帧、数据包或诸如此类的其它表述方式。

多跳网络可以具体为Ad Hoc网络或者网状网络。

该多跳网络可为无线网络或者有线网络。例如，消息可通过以太网或者电力线载波通信(PLC)技术进行传输。尤其是，多跳网络可以是不同类型的，即，至少一些节点可能包括具有不同性质的通信接口，例如Wifi和以太网，或者以太网和PLC，或者WIFI和蓝牙(注册商标)。

在不同类型网络的情况下，所述方法可使得指定的节点选择一个有效接口。

节点的相邻区域通常可理解为该节点的所有邻接点，即，与所讨论的节点直接通信的所有节点。换句话讲，节点的相邻区域包括所有无需经过一个或多个中间节点便可访问所讨论的节点的所有节点。

然而，在步骤a/的内容中，“节点相邻区域中的磁场数值”还可理解为该节点自身层面的场数值以及该节点所属地理区域中的该场数值，例如，由已考虑了其相邻区域节点的无线接口的不同射频范围区域的一起定义的区域。可以想到的是，该射频范围区域通常是由半径为射频通信接口的最大范围的圆形区域所定义的，其半径还被称为传输半径。

在步骤c/期间，所确定的比值用于选择或不选择该节点作为消息路由节点。此步骤可例如根据被动式的路由协议来执行：节点接收请求消息，例如RREQ(路由请求)消息，并根据在步骤a/中所获取的数值对其作出有利或不利的响应。在该实施例中，步骤a/，b/和c/可由单一节点来实现。

当然，本发明并不受限于所使用的路由模式。例如，有可能根据主动式的路由协议提供将要执行的步骤c/：指定的节点将在步骤b/中将所确定的比值传输至相邻的节点用于更新路由表，并且这些相邻的节点根据在此指定节点的相邻区域中的电和/或磁场的传输数值确定是否将消息发送至指定的节点，以便传递到其它节点。因此，在该实施例中，步骤a/，b/和c/可由多跳网络的多个节点来实现。

在步骤a/中所获取数值的磁和/或电场可由多跳网络的消息传输单独产生。也就是说，该场数值的确定只考虑多跳网络的消息传输的影响。

另外一种选择是，在步骤a/获取数值的场可由多跳网络中消息传输和其它因素产生，尤其涉及该节点的环境，例如在其它网络上的其它数据的传输、与该节点邻近的家用设备(例如，熨斗或微波炉)的功能，等等。本发明并不受限于步骤a/中所获取数值的性质，并假设后者表示电磁场。例如，该数值可包括电磁功率(例如单位为瓦特)、功率密度(单位为每平方米瓦特)、磁通密度(例如单位为特斯拉(Teslas)或单位为安培每米(通量密度)和/或电场密度(例如单位为伏特每米)，等等。

在步骤a/中所获取的数值可仅涉及某些频率。例如，可以一个指定频带，例如2.4GHz-5GHz，来测量电磁场功率。

另外一种选择是，在步骤a/中所获取的数值可考虑频谱的所有频率分量，即，该数值尤其可考虑除了通信接口的工作频率之外的频率，例如，电和/或磁场的dc分量，50-60Hz的分量以及其它分量。

因此，根据本发明一个方面的方法有可能选择避免特别是受到电磁干扰的区域的路由。

获取步骤a/可基于电和/或磁场数值的测量来执行，从而所获取的数值可能是相当准确的。

本发明并不受限于执行该测量的使用的传感器类型。

测量可在该节点的相邻区域中执行，例如，籍助于集成在该节点外壳内(casing)的传感器来实现非常可靠的测量。另外一种选择是，传感器与节点分离，通过例如一种有线链接方式与节点相连接，使得该传感器能够测量该节点相邻区域中的电和/或磁场的数值。

另外一种选择是，测量可通过一个或多个远程传感器来执行，这些传感器属于例如与多跳网络分离的传感器网络。

根据本发明一个实施例的方法包括，对于至少一个远程传感器，接收该传感器附近区域中的电和/或磁场的测量结果的步骤，所接收到的测量结果由该传感器产生。该节点附近区域中的电和/或磁场的数值是由这一或这些所接收到的测量结果来估算的。

采用这种方法可避免各个节点都装配传感器。尤其是可使用一种用于测量温度或空气质量的传感器网络类型的传感器网络。这些网络的设置相对较为简单和便宜。

此外，在一个传感器产生故障的情况下，仍有可能通过使用从其它传感器所获取的测量结果来估算该节点相邻区域中的场的数值。

可直接从传感器接收到在该传感器相邻区域中的各个场的测量结果，使得该节点仅接收来自与该节点直接通讯的传感器的且未经过另一节点(因此称之为与该节点相隔一跳的传感器)的测量结果。因此，有可能根据所接收到的测量结果的相关性进行假设，以便估算该节点附近区域中的场的数值。

另外一种选择是，传感器相邻区域中的场测量结果可例如通过另一传感器或另一节点的传递间接地来自该传感器。

该节点除了接收所测量的数值外，还可接收对应传感器位置的信息，例如，该节点的绝对位置或相对位置。可在估算节点相邻区域中的电和/或磁场的计算过程中考虑这些位置信息项。此外，这些位置信息项有可能用于消除被认为由节点较远距离的传感器所产生的测量数值。

实际上，有可能提供用于接收多个传感器各自附近区域中的电和/或磁场的多个测量结果，并从这些所接收的多个测量结果中选择那些认为是相关的测量结果，例如对应于相对接近该节点的传感器的测量结果。根据所选择的测量结果来估算该节点附近区域中的电和/或磁场的数值。

例如，这种选择可由节点来执行，并通过使用节点和传感器之间的距离(例如，与一个预先确定的最大数值进行比较)、节点和传感器之间的跳数、频带中出现的测量结果或其他类型的准则。

另外一种选择是，有可能在节点产生请求之后由网关设备来接收测量结果，该网关提供节点的多跳网络和传感器网络之间的互连。

网关可将从传感器集合中的所有传感器处接收的测量结果并广播至节点集合中的所有节点。因而，这被称为扩散。各个节点从所接收到的测量结果中选择那些认为是与在节点相邻区域中场的估算相关的测量结果。例如，可使用距离准则进行选择；在这种情况下，节点接收各个测量结果，同时还接收对应于该测量结果的传感器的位置信息项。

另外一种选择是，该网关可选择地仅将认为是与在该节点相邻区域中场的估算相关的测量结果传输给指定节点。那么，由网关从多个测量结果中选择被认为是与在该节点相邻区域中的估算场数值相关的测量结果。这就有可能使节点将其自身位置相关的信息项传输至网关，该网关自身根据该信息来选择测量结果。

根据另一实施例，获取步骤a/可根据电磁场数值的预测来执行。该预测可依据至少一个上下文参数来执行，例如前期的工程知识。例如，可使用具有咨询软件的良好实用辅助服务器。这类服务器基于上下文参数用于预测在指定位置的电磁场数值。该上下文参数包括所期望的上下文数据，例如期望流量信息：在期望的家用设备项目使用的时间或信息功能。该上下文参数包括所测量的上下文数据，例如当前使用的家用设备项目的数量的测量信息。该实施例可在没有电磁场传感器的情况中使用。

根据另一实施例，基于在步骤a/获取的电磁场数值、预先获得的电磁场数值和预先定义的电磁场阈值来估算度量数值，并且，在步骤c/期间，所述度量数值用于选择或不选择所述节点作为在多跳网络中至少一个消息的路由节点。

根据另一实施例，该度量数值由下式估算：

$c_t=\frac{1}{\mathrm{\α}\·M_t{+(1-\mathrm{\α})\·M}_{t-1}}$

其中c_t是该度量数值，0＜α≤1，

$M_t=\max (\frac{E_t}{E_M},\frac{B_t}{B_M}),$ 并且 $\left(\mathrm{ET}\right)M_{t-1}=\max (\frac{E_{t-1}}{E_M},\frac{B_{t-1}}{B_M})$

式中E_M和B_M是预先确定的数值，E_t是在步骤a/中所获得的电场数值，并且E_t-1是预先获得的电场数值，B_t是在步骤a/中所获得的磁场数值，以及B_t-1是预先获得的磁场数值。

根据另一实施例，对于至少一个候选路由集合中的各个候选路由，根据所述候选路由的节点的度量数值来确定路由参数，以及比较因此所确定的路由参数，以便从这些候选路由中选择一个路由。根据本发明，对于各个候选路由，都可使用该度量数值的组合的凹法(concave law)来确定该路由参数。

根据另一方面，提出了一种计算机程序，当这些指令由一处理器执行时包括用于实现上述路由方法的指令。

根据另一方面，提出了一种可由计算机读取的记录介质，并且在所述记录介质上记录了上述计算机程序。

根据另一方面，提出了一种用于在多跳网络中进行路由的系统，包括，对于该网络的至少一个节点，获取此节点附近区域中的电磁场数值的装置，确定所述获得的数值与预先定义的电磁场阈值之间的比值的装置，以及构成用于使用所确定的比值来选择或不选择所述节点作为该多跳网络中至少一个消息的一个路由节点的路由选择装置。

该系统包括多个设备，例如，网络的多个节点。例如，有可能为获得电磁场数值的装置提供包括用于实施电和/或磁场测量的传感器，以及如果可能的话，还提供用于与节点进行通信的网关设备。还有可能为获取装置提供包括与传感器或网关设备进行通信的装置。还有可能为获取装置提供包括用于预测电和/或磁场数值的装置，例如良好实用的辅助服务器和/或与这类设备进行通信的装置。

根据另一方面，提出了用于多跳网络的节点，此节点包括获得该节点附近区域的电磁场数值的装置，确定所述已获得的数值与已预先定义的电磁场阈值之间的比值的装置，以及构成使用该获得数值装置所确定的比值来选择或不选择其本身作为在多跳网络中的至少一个消息的路由节点的选择路由的装置。

根据另一方面，提出了构成上述多跳网络节点的通信终端。

本发明的其它特征和优点将在参考附图的下文详细说明中作明确阐述，附图包括：

图1示出了根据本发明第一实施例包括路由系统的多跳网络的部分的示例；

图2示出了根据本发明第一实施例的路由系统的示例；

图3示出了根据本发明一个实施例由计算机程序执行的方法示例的流程图；

图4A至4E图示说明了在图2所示多跳网络中选择路由的示例；

图5示出了根据本发明第二实施例包括路由系统的多跳网络的部分的示例；

图6示出了根据本发明第二实施例的路由系统的示例；

图7示出了根据本发明第三实施例包括路由系统的多跳网络的部分的示例；

图8示出了根据本发明第三实施例的路由系统的示例；

图9示出了根据本发明第四实施例包括路由系统的多跳网络的部分的示例；

图10示出了根据本发明第四实施例的路由系统的示例。

在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。

图1和图2涉及本发明的第一实施例，其中在该网络节点的相邻区域中直接进行电和/或磁场数值的测量。在选择路由的过程中，这些测量的数值用于选择或不选择一个节点作为多跳网络中的一个消息路由节点。

首先参考图1，图1示出了根据本发明第一实施例包括路由系统的多跳网络的部分的示例。

所示出的网络部分的各个终端或节点N₁，N₂，...，N₇，通过有线或无线的通信链接连接至各自的传感器C₁，C₂，...，C₇。这种电磁传感器可以直接集成在节点中或位于该节点附近。

在不同节点N₁，N₂，...，N₇之间的通信通过有线或无线的通信链接来实现。该多跳网络例如可为一种无线多跳网状网络或一种无线多跳ad hoc网络；也可为异类网络，例如其中某些节点可通过有线链接连接而另一些节点通过无线链接连接。

图2以功能化的方式示出了根据本发明第一实施例的路由系统的示例。不同的组件3，4，5，6，7，8根据其功能放置：因此组件3，4，7提供接口功能，组件5，6提供路由功能以及组件8提供应用功能。

节点N₂是一个通信终端，包括用于与网络中的其它节点通信的接口3。该接口可为无线或有线的，例如以太网802.3。根据可使用的无线技术的示例，可以涉及例如802.11a/b/g/n、蓝牙(已注册商标)、UWB(超宽带)。

由节点N₁，N₂，...，N₇集合构成的网络部分可依赖于单一类型的通信接口，例如图2的节点N₂，或依赖于多种类型的通信接口。在后者的情况下，该网络被称为异类多跳网络。

此外，节点N₂还包括路由选择装置5，使得多跳路由组件适用于在节点N₂的通信接口3上进行路由控制和数据包。

路由组件5可执行OLSR、TBRPF或其它类型的主动式的Ad Hoc路由协议、AODV DSR或其它类型的被动式的Ad Hoc协议。组件5可另外选择执行混合Ad Hoc路由协议，根据条件采用主动式的或被动式的方法。例如，可使用ZRP(区域路由协议)协议。另外一种选择是，路由组件5可执行所谓“非平面”或分层级或其它协议。

组件5包括电和/或磁场度量的估算装置6。以下参考图3具体阐述度量的估算。

组件5能够根据估算出的电和/或磁场量度来选择路由。

特别地，这种路由协议旨在支持服务质量或QoS，例如INSIGNIA或BRulT(在干扰影响下的带宽预留)。还可能涉及将干扰考虑在内，以便为主动式的协议提高服务质量，特别是D.Q.Nguyen和P.Mine撰写的文章‘Interference-aware QoS for mobile ad-hoc network routing’，详见ACIS-IEEE int.Workshop on Self-Assembling Wireless Networks，SAWN′05，Towson，Maryland，May 2005，具体讨论了OLSR协议的情况。

这些协议有可能在选择路由时考虑延迟或带宽度量。组件5可根据旨在支持服务质量的路由协议来设置，除非所使用的度量是由装置6估算的电和/或磁场度量。

传感器C₂籍助于有线或无线链接与节点N₂链接。传感器C₂和节点N₂分别包括接口器件7、4，用于提供传感器C₂和节点N₂之间的通信。还可提供将传感器直接集成在节点中。

传感器C₂包括用于测量电和/或磁场的器件8，例如，简单的单轴电磁场传感器或甚至三轴场传感器，从而有可能在不需要操作者干预的情况下实现测量。

电磁场条件由时间t表示的数对(E，B)定义，电场的强度和磁场的强度由组件8以一个或多个给定和预定的频带进行测量。

图3示出了由估算装置6执行的方法示例的流程图。

传感器8在给定频带内以固定的间隔来进行电场和磁场的测量。

在步骤301中，估算装置6，例如为处理器或处理器的部分，接收在给定频带内的电场数值E_t和磁场数值B_t。

在步骤302中，数值M_t由下式确定：

$M_t=\max (\frac{E_t}{E_M},\frac{B_t}{B_M}),$

式中E_M和B_M分别是所讨论频带中的电场和磁场的阈值，通常为给定标准所能容差的最大数值。该标准例如由颁布的N°2002-775所指定，即在2.4GHz-5GHz的频带中E_M＝61V/m和B_M＝0.2μT。因此，数值M_t表示电磁场数值和电磁场阈值之间的比值。

然后，在步骤303中，使用在时间索引为t-1时刻所接收到的且由数值E_t-1和B_t-1先前估算出的数值M_t-1，来估算度量数值c_t并保留在内存中：

$c_t=\frac{1}{\mathrm{\α}\·M_t{+(1-\mathrm{\α})\·M}_{t-1}},$ 式中0＜α≤1。

若所使用的传感器仅允许测量电场强度

(或分别测量磁通强度

)，则在任意时刻t假定B_t(或分别的E_t)为零。在这两种情况下，步骤302和303的等式均保持有效。

与节点N₂相关的度量c_t，在每次测量后由传感器8更新。它必须为正和非归一化的数值。

若c_t≤1，则传感器8周围的电磁场条件在由指定标准认证和/或推荐的限制等级外。

若c_t＞1，则传感器8周围的电磁场条件遵守由指定标准认证和/或推荐的限制等级。如果c_I大于1，可预见传感器周围的电磁场效应在所讨论的频带内很小。

节点N₂可将数值c_t广播至网络的其它节点。路由的选择可根据网络多个节点的度量数值c_t来执行。例如，对于各个候选路由而言，可根据该候选路由节点的度量数值c_t来确定路由参数。例如，将路由节点的度量c_t的数值相加或相乘，并且所选择的候选路由是所获得和或乘积最高的那个路由。

具体地说，仍可使用标准的路径选择算法，例如Dijkstra算法、Bellman-Ford算法以及它们的变化例。

更为有利的是，不采用之和或乘积，而是选择度量数值c_t组合的凹法用于确定路由参数。实际上，只要不选择存在度量c_t的数值低于阈值的节点作为路由。对应于电和/或磁场数值的认证或推荐的限制的阈值可等于1。该阈值严格的说应该大于1。

在多跳网络中广播度量数值c_t以及在选择路由时考虑这些度量数值都可遵照在旨在提供支持服务质量的路由协议中所定义的规则，除了所使用的度量是电和/或磁场度量c_t之外。

图4A至4E示出了图2所示多跳网络中的路由选择的示例。在该示例中，遵守了考虑到服务质量的被动式Ad Hoc协议DSR，并不是传统使用的服务质量度量，例如延迟或带宽度量。

在图4A至4E的当前描述中，除非另外指定，所描述的协议符合实验的RFC 4728，‘适用于IPv4的移动Ad Hoc网络的动态源路由协议(DSR)’。为增加此默认功能，使得各个节点具有在本地保持度量数值c_t并在任意控制数据包的中继期间考虑该数值的可能性。

各个节点保持了度量数值c_t，还可称之为EMFC(电磁场条件)，如图4A所示。例如，度量数值c_t＝0.75对应于节点N₆，即在该节点N₆附近区域内的电和/或磁场是相当强的。

在所示示例中，节点N₂希望能确定至节点N₅的路由。节点N₂广播路由请求(RouteRequest)类的控制消息，用于表示寻找至节点N₅的路由的请求。该路由请求数据包包含{S，D，EMFC_min，L}类结构，它包含源(S)和目标(D)节点的参考信息、为构建路由的各个节点所接受的EMFC度量的最小数值以及该数据包曾经过的节点列表L。

该列表L另外还包含当该路由请求消息经过这些节点时且与该列表中的各个节点相关的EMFC数值。在图4B所示的示例中，节点N₂发送包含结构(2.5，1，{(N_2.2)})的路由请求消息，表示该消息来自于节点N₂、它的目标是节点N₅、限制为构建路由的各个节点的EMFC度量的最小数值c_t＝1、并已经过节点N₂且在经过该节点的时刻t时具有EMFC数值c_t(N₂，t)＝2。

该路由请求消息被在该消息传输范围内的节点N₁和N₃接收。节点N₁分析该路由请求消息并检查其在遵循DSR规范中的默认规则条件下中继该消息的能力。此外，节点N₁检测当路由请求消息经过此节点N₁时在该节点N₁附近区域测量出的EMFC数值高于在路由请求消息自身所限制的最小EMFC数值。在这种情况下，对于节点N₁来说，c_t＝3，这明显超过阈值EMFC_min＝1。因此，N₁就传播该路由请求消息，并将其自身添加至所经过的节点列表。换句话讲，节点N₁广播包含(2.5，1，{(N_2.2)；(N_1.3)})类结构的路由请求消息，如图4C所示。

同样地，节点N₃也广播路由请求消息，其包含(2.5，1，{(N_2.2)；(N₃，1.5)})类结构。

节点N₆接收源于N₃的路由请求消息。N₆根据DSR协议中的默认规则应当广播该消息。然而，对应于此节点的度量数值c_t为0.75，即，它低于最小阈值1。因此，节点N₆不会广播该路由请求消息，如图4D所示。

节点N₇接收源于N₁的路由请求消息，其符合DSR协议中的默认规则。对应于该节点N₇的度量数值c_t为2，即，高于最小阈值1。因此，节点N₇广播包含结构(2.5，1，{(N_2.2)；(N_1.3)；(N_7.2)})的路由请求消息。

同样，节点N₄接收源于N₃的路由请求消息，并因此广播包含结构(2.5，1，{(N_2.2)；(N_3.1，5)；(N_4.2)})的路由请求消息。

目标节点N₅接收分别源于N₇和N₄的两个路由请求类型的消息。就DSR基本规则而言，这两个消息都是有效的。

节点N₅选择以节点数量来算最短的路径。在多个较短路径的情况下，最佳路径可通过对各个较短路径、路径节点中度量c_t的最低数值的搜索和选择数值最高的路径确定。参考图4E的示例，应当选择经过节点N₁和N₇的路径。

图5和图6涉及本发明的第二实施例，其中使用了传感器网络C₁...，C₉的示例。

这种传感器网络是公知的，例如用于测量温度或空气的质量。

在这样的实施例中，节点和传感器是例如相同多跳网络的部分，只不过并不再是直接连接的。

图6示出了传感器C_i0和节点N_k0。该传感器C_i0和节点N_k0的距离预先不可知，并可通过例如射频识别技术(RFID)直接估算。然而，在第二实施例中，节点N_k0和传感器C_i0都具有能够确定它们自身位置的定位装置70，65。

传感器C_i0包括电和/或磁场测量器件64，连接着路由组件66。该组件66还包括设置成根据结构S_i＝[ID_i，Loc_i，Val_i)来格式化控制消息的组件67，

式中：ID_i是传感器C_i的标识符，i指示传感器；

Loc_i是由装置65所接收到的传感器C_i的坐标，以及，

Val_i是包含由传感器C_i的装置64所观察到的q_i频带集合的数对(E，B)的测量数值q_i的系列结构：

VaI_i＝{(BF_i，1，E_i，1，B_i，1)，(BF_i，2，E_i，2，B_i，2)，...，(BF_i，qi，E_i，qi，B_i，qi)}，

这些由传感器C_i所观察到的q_i频带可利用从1至q_i变化的q值进行索引。

此外，传感器C_i0还包括与这些节点通信的接口68。传感器C_i0可周期性地根据例如多跳路由协议在它的一跳相邻区域中广播E和B场的测量数值，从而这些测量数值包含在至一跳相邻节点的控制消息中。另外一种选择是，测量数值可以采用多跳网络的路由协议支持的另一类型控制消息进行发送，或还还可以采用标准控制消息的扩展类型(例如HELLO类型的消息)进行发送。

节点N_k0或N包括用于与其它节点和传感器通信的通信接口63。

在第二实施例中，节点N_K0包括节点N_k0附近区域的场评估装置69。这些装置69连接着定位装置70和接口63，以接收下列参数作为输入：

-节点N_k0的坐标Loc_N，

-由节点N_k0考虑的r个频带(BF_N，1，BF_N，2，...，BF_N，r)的列表，这些r个频带由从1到r变化的j进行索引，

-对于节点N_k0的各个一跳相邻传感器C_i，结构S_i包含传感器坐标Loc_i和Val_i，在由传感器C_i观察到的q_i个不同频带中所测量到的数对集合(E_i，q，B_i，q)。

装置69有可能评估在节点N_k0相邻区域中的场数值，并对节点N_k0所观察到的各个频带进行这样操作。装置69应用在下文中详细描述的准则，以便在对节点N_k0的附近区域中的场数值进行评估的过程中选择使用的测量结果。

如果节点N_k0中不具有先前已将有效结构S_I发送至节点的相邻一跳传感器，或者如果该频带BF_N，j并不包括在至少一个由与节点N_k0相邻为一跳并已发送有效结构S_i的传感器C_i所观察到的频带中，那么节点N_k0就为频带BF_N，i分配默认的EMFC度量数值：

EMFC(N，BF_N，j)＝EMFC_DEFAULT(BF_N，j)

默认数值固定为例如1。因此，当对于频带BF_N，j来说缺少在节点N_k0层面有关电磁场的信息时，则假定最不利的度量数值EMFC，但其在认可数值的限制范围内。节点N_k0即使受到默认EMFC度量数值的不利影响，但仍然保持作为可选的中转节点。

有可能将EMFC_DEFAULT(BF_N，j)分配严格低于1的数值。因此，该节点随后不会被选择为路由数据包的路径的中间节点。

最后，还有可能决定为EMFC_DEFAULT(BF_N，j)分配严格大于1的数值；该节点N_k0然后可被优先选作中转节点，且与节点的电磁条件将产生为1的实际评估的EMFC度量相关。

如果节点N_k0具有至少一个先前已将有效结构S_I发送至节点的相邻一跳传感器并且如果频带BF_N，j包含在至少一个由与节点N_K0相邻为一跳并已发送一个有效S_i结构的传感器C_i所观察到的频带中，那么可为对于与节点N_k0相邻为一跳的传感器C_i集合G考虑了三元组(BF_i，q，E_i，q，B_i，q)，其表示由传感器C_i在频带BF_i，q中的测量条件(E_i，q，B_i，q)，后者必须满足

还需考虑数对(ID_i，Loc_i)，使得节点能够定位传感器C_i，并根据其自身坐标Loc_N来推断出从传感器C_i和节点N_k0之间的距离d_i。

如果，对于该集合G的所有传感器来说，该距离d_i大于定义的阈值d₀，那么就认为不存在与N_k0相邻为一跳的传感器C_i，该传感器与节点N_k0足够接近则可将由此传感器C_i测量到的数值考虑在内。因而，该节点为该频带BF_N，j分配的默认EMFC数值。

在相反的情况中，认为有可能根据属于集合G并足够接近节点N_k0的传感器C_i的数值集合(E_i，q，B_i，q)来推导节点N_k0的EMFC数值(N_j，BF_N，j)。此外，对这些数值的考虑还可由分隔这些传感器C_i和节点N_k0的距离d_i＜d_o进行加权。

可使用本领域技术人员公知的方法来估算EMFC数值(N_j，BF_N，j)。

例如，对于各个频带BF_N，j来说，存在测量数值(E_i，q，B_i，q)，估算对应于频带BF_N，j的最低频率的波长的距离D_j。例如，在频带BF_N，j＝[2400MHz；2483.5MHz]中，

其中T₀＝1s和c＝3.10⁸m/s，则得到D_j＝12.5cm。

对于各个考虑了其测量数值来评估节点N_k0相邻区域中的电场数值的传感器来说，假设由传感器C_i在频带BF_N，j中测量到的场E_i，q仅由位于节点N_k0坐标位置上的无线传输源所产生的，则希望能估算出在距离D_j处的电场强度E_i，j，max。

如果D_j≥d_i，可估算出

在相反的情况下，认为与所期望的精度相比，该距离太小，并且E_i，j，max的数值可任意固定为：

$E_{i,j,\max }=\min (E_{i,q},\frac{\sqrt{30.P_0}}{D_j}),$

式中：P₀是一个位于节点N_k0坐标位置上的全相天线所辐射出、在频带BF_N，j中的视在最大功率。

当已经为距离D_j估算出了E_i，j，max数值的集合时，就选择最大的E_i，j，max数值作为数值E_j。

可为组件69提供简单的返回数对(E_j，0)。实际上，认为E_j的估算就已经足够，并且不需要或者不能有效地估算B_j。根据图3所示方法，估算装置72所执行的EMFC度量(N_j，BF_N，j)的后续估算然后仅使用在距离D_j处估算的电场强度来执行。

节点N_k0包括多跳路由组件71，其与图2所示的组件5的类型相同。

图7和图8涉及第三实施例，其使用传感器网络C₁...，C₉的示例、包括节点N₁...，N₇的多跳网络的示例、以及提供这两个网络之间相互连接的网关设备P的示例。图8示出了传感器81、节点83和网关设备82或P。

传感器81可与参考图6所描述的传感器C_i0类型相同，不同的是，该传感器设置用于与网关P通信。因此，由传感器C₁...，C₉传输的数据包在节点网络N₁...，N₇中广播前会经过网关P。于是，传感器81可包括路由组件86，其设置用于向网关82广播由与图6的组件67基本相似的组件67所定义结构。传感器81可包括通信接口88，其可相同或不同与节点的通信接口93。

节点83包括用于估算其自身位置的定位装置96、多跳路由组件97和通信接口93。

多跳路由组件97包括组件94，设置用于选择性地检索由传感器广播的信息。

多跳路由组件97包括在节点83附近区域中获取电和/或磁场数值的装置98。将这些装置98连接着组件94并能够以与图6所示装置69相同的方式进行设置。

可选择是，有可能提供用于广播节点95位置的组件，以允许网关82能够将来自于传感器的结构S广播至认为与该传感器足够接近的一个或多个节点。

网关82包括用于收集来自于传感器的控制消息的收集组件90a和用于将这些控制消息在节点网络中进行广播的广播组件90b。

可选择是，有可能提供组件91，其能够使用来自于传感器的结构S_i的位置上的信息。实际上，组件90b的默认行为包括通过扩散至整个节点网络来广播该结构S_i。当同时使用节点的可选组件95时，网关82能够获知节点N₁，N₂，...，N₇的位置。组件91可提供地理路由范围，其允许网关82仅向结构S_i所指示的传感器C_i坐标附近的一个或多个节点广播该结构S_i。因而，这些组件91，95的激活有可能实现节省在节点网络中的信号消耗的目的。

当然，网关82包括用于与传感器网络89通信的接口和用于与节点网络92通信的接口。

图9和图10涉及第四实施例，其根据上下文的参数预测出电磁场的数值。该多跳网络的节点S拥有一个用于估算电磁干扰的应用服务器。因而，图9所示网络是一个不具有电磁场传感器。

在图10中标记为101的服务器，包括预测装置100，用于计划过程来测定为考虑围绕节点网络的节点集合的子集合SE周围的EMFC电磁场分配度量数值的时间。尤其是，该服务器101，在应用功能的用户安排的多个不同时刻t，能为子集合SE的各个节点N生成：U_N(t)＝{(BF_N，1，c_t(N，BF_N，1))，(BF_N，2，c_t(N，BF_N，2))，...，(BF_N，r，c_t(N，BF_N，r，))}，

c_t(N，BF_N，j)，其中j由1至r变化，表示在频带BF_N，j中用于节点N的EMFC度量的预测数值。

预测装置生成电磁场的预测结果，例如使用在过去所获得的基本测量结果，在预期事件的信息上，例如晚上办公楼中计算机的关闭，或由另一设备传送的信息。例如，可由办公楼的一个服务器提供仍然打开的计算机的数量。

这些预测装置100可被设置以多种方式执行计划。例如，可由供应商(例如建造者或经营者)或者服务提供商(例如建造者认证的电气技师)在将组件100安装于网络部署站点之前或安装过程之中所定义的规则。

根据另一示例，这些规则可直接由网络的最终用户来定义，例如若其为家庭网络则为某个个人，或者若其为医院系统则为数据处理或电气系统的管理器，并籍助于合适的人/机界面方法来实现。例如，其可为图形化的接口，便于在组件100上可直接访问，如果在具有屏幕的终端上使用后者的话。其还可为Web接口，其允许拥有此界面访问权的最终用户能够通过合适的终端远程访问该组件100。

还有可能为该计划规则提供下载，尤其是旨在升级的目的。

这些规则可通过外部系统自动升级，该系统可为部署网络地方的家庭自动化系统。例如，如果该家庭自动化系统在指定时间在该网络覆盖的区域内打开电地热，则组件100的规则可有利地通过家庭自动化系统升级，以这种方式考虑由最新启动的无线电设备生成的电磁干扰。

服务器101包括路由组件108，其包括消息生成装置109，该装置109用于将结构U_N(t)插入将用于节点N的控制消息中。

此外，服务器101还包括通信接口104，其用于向节点发送或从节点接收数据。节点102，例如为一种移动终端，包括路由组件105，设置用于考虑称为考虑周围EMFC电磁场度量的度量。

该度量由服务器101的装置100来预测。

路由组件105包括识别来自于服务器101的控制消息的识别装置107。该识别装置107设置用于从所接收到的控制消息中提取结构U_N(t)，并将它们传输至考虑度量c_t的装置106。此外，节点102还具有一个通信接口103，用于与网络中的其它节点交换数据，尤其是节点S。

当然，本发明不仅只限于上述实施例及其拓展的其它变化例。例如，讨论了通过对两个连续系数权重的附加系数的计算，但也可假设能加权较大数量的系数的其它实施例。

Claims (15)

1.一种在多跳网络中的路由的方法，其特征在于包括，对于多跳网络的至少一个节点(N₁...，N₇)具有下述步骤：

a/获取(301)所述节点附近区域中的电磁场数值(E_t，B_t)，

b/确定(302)所述获取的数值与一个预先定义的电磁场阈值(E_M，B_M)之间的比值，

c/根据所确定的比值，选择或不选择所述节点作为该多跳网络中的至少一个消息的一个路由节点。

2.根据权利要求1所述方法，包括，在步骤a/中，测量所述节点(N₁...，N₇)附近区域中的电磁场。

3.根据权利要求1所述方法，包括，在步骤a/中，

对于至少一个远程传感器(C₁...，C₉)，接收所述传感器附近区域中的电磁场的测量结果，

其特征在于，根据所述至少一个所接收到的测量结果来估算所述节点(N₁...，N₇)附近区域中的电磁场数值。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，对于至少一个远程传感器(C₁...，C₉)，直接从所述传感器接收所述传感器附近区域中的电磁场的测量结果。

5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，对于至少一个远程传感器(C₁...，C₉)，从一个网关设备接收所述传感器附近区域中的电磁场的测量结果。

6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，在步骤a/中，

接收多个传感器各自附近区域中的电磁场的多个测量结果，

根据所述接收到的多个测量结果，选择对应于位于与节点(N₁...，N₇)相隔一个预先确定的最远距离的传感器的测量结果，以及，

根据所选择的测量结果，获取所述节点的附近区域中的电磁场数值。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在步骤a/中，

根据至少一个上下文参数来预测所述节点附近区域中的电磁场数值。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，根据在步骤a/中获取的电磁场数值(E_t，B_t)，一个先前获取到的电磁场数值(E_t-1，B_t-1)，以及预先定义的电磁场阈数值(E_M，B_M)来估算一个度量数值(c_t)；

并且其中，在步骤c/中，所述度量数值被用于选择或不选择所述节点作为多跳网络中至少一个消息的一个路由节点。

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述度量数值(c_t)通过下式估算

$c_t=\frac{1}{\mathrm{\α}\·M_t{+(1-\mathrm{\α})\·M}_{t-1}},$

式中：c_t是该度量数值，0＜α≤1，

$M_t=\max (\frac{E_t}{E_M},\frac{B_t}{B_M}),$ 和

$M_{t-1}=\max (\frac{E_{t-1}}{E_M},\frac{B_{t-1}}{B_M})$

式中：E_M和B_M是预先确定的数值，E_t是在步骤a/中获取的一个电场数值，E_t-1是一个先前获取的电场数值，B_t是在步骤a/中获取的一个磁场数值，并且以及B_t-1是一个先前获取的磁场数值。

10.根据权利要求8所述方法，其中，对于含有至少一个候选路由的集合中的各个候选路由，根据所述候选路由的节点的度量数值来确定一个路由参数，以及，比较所确定的路由参数以便从这些候选路由中选择一个路由，

其特征在于，对于每个候选路由，使用度量数值的组合凹法来确定路由参数。

11.包括指令的计算机程序，当所述指令由一处理器执行时，用于实现根据权利要求1的方法。

12.用于包括多个节点的多跳网络的路由系统，所述系统包括

获取一个节点附近区域中的电磁场数值的装置(4)，

确定所述获取的数值与一个预先定义的电磁场阈值(E_M，B_M)之间的比值的装置(6)，

被设置用于使用确定的比值来选择或不选择所述节点作为多跳网络中至少一个消息的一个路由节点的路由选择装置(5)。

13.用于包括多个节点(N₁...，N₇)的多跳网络的节点(N_i0)，所述节点包括：

获取所述节点附近区域中的电磁场数值的装置(69)，

确定所述获取的数值与一个预先定义的电磁场阈值(E_M，B_M)之间的比值的装置，

被设置用于使用确定的比值来选择或不选择其自身作为多跳网络中至少一个消息的一个路由节点的路由选择装置(71)。

14.构成根据权利要求13所述多跳网络的节点(N_i0)的通信终端。

15.可由计算机读取的记录介质，其上记录了根据权利要求11所述计算机程序。

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