CN102364977B - 用于运行具有多个网络节点的无线网状数据网络的方法 - Google Patents

Abstract

本文说明了一种用于运行具有多个网络节点的无线网状数据网络的方法，在该方法中，数据帧从源节点（SN）经由一个或多个中间节点（IN）传输给目标节点（DN），其中源节点（SN）、一个或多个中间节点（IN）和目标节点（DN）是数据网络的网络节点（MN），在该方法中，在传输数据帧时，至少一些接收到该数据帧的网络节点（MN）借助于分配给该数据帧的目标节点（DN）的、针对目标节点（DN）的前身列表检查：发送该数据帧的网络节点（MN）是否包含在该前身列表中，其中在肯定的情况下该数据帧被传输给另一网络节点（MN），而在否定的情况下该数据帧被丢弃，或者执行错误处理例程。

Description

用于运行具有多个网络节点的无线网状数据网络的方法

本申请是申请号为200880021805.7、申请日为2008.6.6、发明名称为“用于运行具有多个网络节点的无线网状数据网络的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于运行具有多个网络节点的无线网状数据网络的方法，其中数据帧从源节点经由一个或多个中间节点传输给目标节点，其中源节点、一个或多个中间节点和目标节点是数据网络的网络节点。

背景技术

在网状数据网络的情况下，在源节点与目标节点之间传输数据帧原则上可以经由不同的路由进行。路由应被理解为多个网络节点，这些网络节点相互相邻地设置并且在其端部具有到源节点和目标节点的数据连接。为了使从源节点到目标节点的数据帧传输不具有偶然性，源节点向所有相邻网络节点发出（所谓的广播）所谓的路线（Weg）查询消息（所谓的routerequest；路由请求），该所有相邻网络节点同样将该路线查询消息在广播的范围内转发给与它们相邻的网络节点，直到该路线查询消息最终到达目标节点。目标节点发起路线答复消息（所谓的routereply；路由答复）。在传输路线查询消息时以及在定向地将路线答复消息回传（所谓的单播）给源节点时，在每个网络节点的所谓路线选择表（所谓的路由表）中创建录入项。由此得出用于在源节点与目标节点之间传输数据帧的限定路径（Pfad）。

因此，在本发明的范围内，路径或者数据路径（英语：route）应被理解为经由源节点与目标节点之间的一个或多个特定中间节点来传输数据帧。沿着数据路径从源节点向目标节点传输的数据帧在前向路由（所谓的forwardroute）上传输。如果数据帧从目标节点传输给源节点，则这在下述说明中被称为反向路由（所谓的reverseroute）。

在这种无线网状数据网络的情况下，存在如下问题：各个数据帧在源节点与目标节点之间的路径上可能被错发，由此产生回路或数据回路。由此影响源节点与目标节点之间的数据通信。对数据帧的错误传输可能在所有公知的传输协议（所谓的routingprotocol；路由协议）的情况下发生。这种非期望数据回路的形成可能通过错误的网络节点产生，或者偶然地或恶意地在将数据帧传输给如下网络节点时产生：该网络节点位于传输方向的路径上并且在进行传输的网络节点之前。在形成回路的情况下，数据帧被转发给位于路径的前向方向上距源节点较近的网络节点。结果，由此可能减少可使用的网络带宽。

为了避免对错发的数据帧进行继续传输，公知的是在数据帧中集成寿命信息。这例如在按照互联网协议（IP）的数据分组中以及在根据规定IEEE802.11s的数据分组中进行转换。寿命信息被称为TimetoLive（ttl；寿命）。这是一个整数值，其通常由数据帧的发送方设为255。在每次将数据帧转发给新的网络节点时，该值便减1。一旦该寿命的值为0，则丢弃该数据帧并且不再在数据网络中对其进行继续传输。

另一公知的安全机制是所谓的“sourcerouting（源路由）”。在此，数据帧的接收方可以检查该数据帧的发送方（发射方）是否拥有将该数据帧转发给接收方的许可。在此，该检查基于在数据帧中所包含的路径信息。

此外公知的是，在传输数据帧时使用单义的序列号。由此可以验证数据帧是否已经被传输。借助于该序列号可以在数据帧第二次或者重复地到达一个网络节点时推断出形成了回路。

从在RFC3561中针对IPMANET路由所说明的Ad－hocOn－demandDistanceVectorRouting（AODV；Ad－hoc按需距离矢量路由）算法中公知了所谓前身列表的使用。该前身列表被用于网络节点的错误通知。在此，既为数据路径的前向方向创建前身列表，也为数据路径的反向方向创建前身列表。这在处理由目标节点所发出的路线答复消息期间进行。这种方法基于：两个方向（前向方向和发向方向）都遵循同一路径。然而，由此在AODV范围内使用的前身列表不能阻止回路的出现。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种方法，利用该方法可以在无线网状数据网络中传输数据帧时避免数据回路。

本发明的另一任务是提供一种方法，利用该方法，在无线网状数据网络中传输数据帧允许最有效地使用由该数据网络提供的资源。

在根据本发明用于运行具有多个网络节点的无线网状数据网络的方法中—其中数据帧从源节点经由一个或多个中间节点传输给目标节点，源节点、一个或多个中间节点和目标节点是数据网络的网络节点。在传输数据帧时，至少一些接收到该数据帧的网络节点借助于分配给该数据帧的目标节点的前身列表检查：发送该数据帧的网络节点是否包含在该前身列表中。在肯定的情况下，该数据帧被传输给另一网络节点。在否定的情况下，该数据帧被丢弃，或者执行错误处理例程,其中前身列表中的录入项包括介质访问控制地址或IP地址以及该录入项的寿命,而且如果该录入项的寿命过期的话,则删除前身列表中的录入项。

本发明提出使用前身列表，以便追踪源自未被授权或者未被设置对有关数据帧进行传输的网络节点的数据帧。前身列表是具有关于直接相邻的网络节点的说明的列表。由此可以在无线网状数据网络中避免数据回路。通过避免数据回路，可以在数据网络中避免对宝贵带宽的浪费。

为了可靠地避免等待回路，网络节点必须检查：在前身列表中是否包含发送该数据帧的网络节点。适当的是，所有网络节点都执行该检查。由目标节点进行的检查则是不必要的。

还可以考虑一种变型方案，其中除了目标节点和目标节点以及直接在目标节点前面的中间节点以外，所有网络节点都进行检查。相应地，当源节点是消息的目标时（所谓的反向路径），直接在源节点前面的中间节点也不执行检查。

根据一种构造方案，分别为目标节点、目标节点和中间节点设置路线选择表（所谓的路由表），其中每个路线选择表包括至少一个录入项。为路线选择表的每个录入项设置前身列表，该前身列表包括可以将数据帧传输给有关网络节点的直接相邻节点。因此，为每个网络节点确定：允许由数据路径中的哪个相邻节点接收数据帧。

在传输由源节点发起的路线查询消息以及由目标节点发起的路线答复消息的范围内进行对路由选择表的创建。路线查询消息也被称为路由请求消息。路线答复消息也被专业人士称作路由答复消息。源节点将路线查询消息作为广播消息发出。与此相反，由目标节点发起的路线答复消息采取单播消息的形式。在路线选择表中针对数据路径的前向方向以及针对数据路径的反向方向设置录入项。数据路径的前向方向从源节点延伸到目标节点。反向方向相应地从目标节点指向源节点。

根据另一构造方案，在由目标节点发起的路线答复消息的范围内进行对前身列表的创建和/或更新。

根据另一构造方案，数据帧包括源节点的地址、目标节点的地址、发送该数据帧的网络节点的地址以及接收该数据帧的网络节点的地址。接收该数据帧的网络节点检查：分配给该网络节点的地址是否与数据帧中的目标节点的地址相对应。在该检查是肯定的情况下，将该数据帧输送给另一单元以用于处理，尤其是输送给OSI参考模型中的更高层。这表示该数据帧已经到达目标节点。

根据另一构造方案，前身列表中的录入项包括介质访问控制（MediaAccessControl=MAC）地址或IP地址以及录入项的寿命。因此，前身列表是MAC地址或IP地址的列表。前身列表的元素是与该网络节点直接相邻的、允许将数据帧传输给该网络节点的网络节点。由此得出，该将数据帧传输给有关网络节点的网络节点位于通向目标节点的数据路径上。在此，为每个路线选择表录入项创建前身列表。在许多路由协议中，这表示每个目标节点一个录入项，因为每个目标节点只存在唯一一个路由表录入项。结果，这表示针对目标节点的前身列表可以具有n个录入项，其中n∈[1,N]。N是可以具有经由这些节点（N≥1）的活跃数据路径的源的数量。

除了使用前身列表来检测错发的数据帧之外，本发明提出一种用于创建和维护被用于此目的的前身列表的方法。

在本发明中，MAC地址或IP地址以及寿命构成的值对被作为录入项保存在前身列表中。录入项的寿命可以与AODV算法中的寿命值相比较。所基于的原理是，网络节点的前身列表的录入项的寿命被复位到起始值，如果该网络节点从地址与录入项中的MAC地址相对应的网络节点接收到数据帧的话。如果在接收到相应的数据帧时，路由表录入项在前向方向和反向方向上的寿命也被更新，则在前向方向上和反向方向上为录入项更新寿命。此外，当录入项的寿命过期时，删除前身列表中的该录入项。由此可以保证使数据回路形成的危险最小化。

前身列表中的录入项的寿命最大与从源节点到目标节点的路径寿命值一样长，其中在路由表录入项中包含该路径寿命值作为信息。

根据一种构造方案，对前身列表中的录入项的寿命和对有关路由表录入项中的路径寿命值同时进行更新。对寿命的更新还可以例如通过路线答复消息（路由答复消息）来进行。然而，本文没有提供由路线查询消息（路由请求消息）对前身列表进行更新。

对此的理由如下：前身列表被在所谓的路由发现期间创建，利用该路由发现来确定源节点与目标节点之间的数据路径。在此，该基本机制源自对AODV的最初的规定。与此相关的公开文献见于[1]。在此，通过向前身列表的录入项中添加寿命来补充根据现有技术而公知的方法。由源节点向数据网络的所有网络节点发出的路线查询消息生成从所有网络节点到源节点的反向方向。在该反向路由从终点、即从目标节点形成以后，在先的网络节点仍是未知的，因此不能在源节点的路线选择表录入项的前身列表中录入任何内容。相反，在使用单播机制的情况下从目标节点传输给源节点的路线答复消息导致在前身列表中既针对前向路由也针对反向路由生成录入项。在此，从路线答复消息的对应字段中获悉信息“destination_node（目标节点）”和“source_node(源节点)”。

进行下列步骤以用于填充路由表：

●routingtable(destination_node).create;

●routingtable(destination_node).lifetime.update(RREP.lifetime);

●routingtable(destination_node).precursor_list.add(routingtable(source_node)next_hop,RREP.lifetime);

●routingtable(source_node).precursor_list.Add(weg-antwortnachricht.transmitter,routingtable(source_node).lifetime)。

当中间节点在目标节点与源节点之间的数据帧传输路由中与源节点相邻，或者中间节点在源节点与目标节点之间的数据帧传输路由中与目标节点相邻时，在该中间节点上为相应的路由表录入项创建前身列表是不必要的。但是，在这些情况下创建前身列表还是简化并加速了本方法。

如果中间节点认识通向目标节点的有效路由，则AODV和HWMP（HybridWirelessMeshProtocol,混合无线网状网络协议）都允许该中间节点用路线答复消息来答复路线查询消息。在这种情况下，必须在生成路线查询消息的中间节点的路线选择表中进行下列更新。在此，从该路线查询消息的对应字段中获悉字段“destination_node（目标节点）”和“source_node(源节点)”。

–routingtable(destination_node).precursor_list.add(routingtable(source_node).next_hop,routingtable(destination_node).lifetime)

-routingtable(source_node).precursor_list.add(routingtable(destination_node).next_hop,routingtable(source_node).lifetime)。

如果不是源节点、目标节点或者源节点与目标节点之间的数据路径上的中间节点之一的另一网络节点在接收到源节点的路线查询消息（但是不是路线答复消息）之后将数据帧经由另一中间节点传输给源节点，该另一中间节点是在通向源节点的反向路径上的下一网络节点，并且该另一中间节点在源节点的路由表录入项的前身列表中不包含所述另一网络节点，则该另一中间节点根据实施例将由所述另一网络节点所接收的数据帧丢弃。

根据另一实施例，在所述另一网络节点与源节点之间形成的数据路径在另一网络节点中被标明为无效。为了避免将数据帧从所述另一网络节点不必要地发送给源节点，标记这种路径，从而该另一网络节点可以执行到源节点的路由发现。这不是使用在路由发现的范围内形成在源节点与所述另一网络节点之间的反向路径来进行的。

在可替换的构造方式中，在所述另一网络节点将数据帧传输给源节点之前，填充所述另一网络节点与源节点之间的路径的前身列表。这可以例如通过由所述另一网络节点向源节点发送路线答复消息来进行。

在另一可替换的改进方案中，在接收到路线查询消息时，与网络节点相邻的所有网络节点的地址与过期值一起被录入到该网络节点的前身列表中作为临时录入项。

在此，根据另一改进方案，与已发出路线查询消息的所述网络节点相邻的网络节点不被录入到该网络节点的前身列表中。

另一改进方案提供，所述前身列表中的临时录入项配备有过期值（例如互联网协议报头如IPV4中的TTL（Time-to-Live-Wert）），该过期值与通过路线查询请求所建立的反向路径具有同样的值。

在另一可选的改进方案中，当在由目标节点发起的路线答复消息的范围内创建前身列表中的录入项时，从前身列表中删除所述临时录入项。

在针对所谓的HWMP中的TreeRouting（树路由）进行主动（pro-aktiv）扩展时，对于主动路线查询消息也存在同样的问题。来自开始节点（roottree，根树）的单向树被路线查询消息触发，其中该路线查询消息被传输给所有与该开始节点连接的网络节点。该方法生成通向开始节点的反向路径，但是其中不能生成前身列表。在此，HWMP利用与本发明所提出的解决方案类似的解决方案。如果对主动的路线答复消息标记置位，则发出路线答复消息以响应路线查询消息。由此可以像通常那样填充前身列表。如果没有对主动的路线答复消息标记置位，则可以在数据帧之前发送路线答复消息，从而可以“justintime（及时）”地创建前身列表。

本发明提出一种用于追踪错发的数据帧的简单机制，以避免由于故意或者错误转发而生成数据回路。这通过使用前身列表来追踪错发的数据帧来实现。在此，将数据帧的发送方与位于前身列表中的被允许的前身（=发送方或者发射方）相比较。在此，本发明扩展了针对AODV所规定的前身列表的机制。在前身列表中向录入项分配寿命，从而前身列表的内容现在与无线网状数据网络中的活跃的数据路径相对应。

本发明还提供一种用于在包含多个网络节点的无线网状数据网络中运行网络节点的方法，其中源节点、一个或多个中间节点和目标节点是所述数据网络的网络节点，数据帧从源节点经由一个或多个中间节点传输给目标节点。在传输数据帧时，接收到该数据帧的网络节点借助于分配给该数据帧的目标节点的前身列表检查：发送该数据帧的网络节点是否包含在该前身列表中，其中该前身列表中的录入项包括介质访问控制地址或IP地址以及该录入项的寿命。在肯定的情况下该数据帧被传输给另一网络节点。在否定的情况下该数据帧被丢弃，或者执行错误处理例程。如果该录入项的寿命过期的话,则删除前身列表中的录入项。

本发明还提供一种相应的用于在包含多个网络节点的无线网状数据网络中运行网络节点的装置，其中源节点、一个或多个中间节点和目标节点是所述数据网络的网络节点，数据帧从源节点经由一个或多个中间节点传输给目标节点。所述装置包括：在传输数据帧时由接收到该数据帧的网络节点用于借助于分配给该数据帧的目标节点的前身列表检查发送该数据帧的网络节点是否包含在该前身列表中的装置，其中该前身列表中的录入项包括介质访问控制地址或IP地址以及该录入项的寿命；用于在肯定的情况下将该数据帧传输给另一网络节点的装置；用于在否定的情况下将该数据帧丢弃或者执行错误处理例程的装置；用于在该录入项的寿命过期的话删除前身列表中的录入项的装置。

附图说明

下面参照附图进一步阐述本发明。在此：

图1示出具有多个网络节点的网状数据网络，借助于该数据网络阐述本发明所基于的方法，

图2示出从中出现有在说明书中所使用术语的定义的图示，

图3－8分别示出用于图1所示的网络节点的路由表，其中阐释在建立根据图1的数据网络的两个网络节点之间的数据路径时该路由表以及其中包含的前身列表的填充，并且

图9示出在图3至8中所使用名称的符号。

具体实施方式

图1示例性示出具有多个网络节点MN的网状数据网络。网络节点MN部分地经由通信段KS相互连接以用于数据交换。通信段KS被构造为无线的。向每个网络节点MN分配唯一的地址，借助于该地址可以将数据帧从源节点传输到目标节点。在图1中，利用附图标记S，B，A，C，D，F和G来标明网络节点MN的地址。将数据帧从网络节点MN经由通信段KS传输给相邻的网络节点MN通过箭头标明。将数据帧从数据网络的源节点经由一个或多个中间节点传输给数据网络的目标节点—其中源节点、目标节点和中间节点由数据网络的网络节点构成—以hop-by-hop(逐跳)的形式、即以从网络节点到网络节点的形式进行。

例如如果根据图1将数据帧从数据网络的源节点S传输到目标节点D，则必须首先确定数据路径，在该数据路径中确定位于源节点S与目标节点D之间的中间节点（在该实施例中是网络节点B，A和C），其中为相应的网络节点都分配路线选择表。在下面的说明中，路线选择表被称为路由表。所述路由表在图1中配备有附图标记RT。在所示出的实施例中，路由表RT的录入项包括三个值。第一个值说明目标节点的地址。第二个值表示路径度量,这与要到达目标节点之前的跳数具有相同意义。第三个值表示数据帧下一个要传输到的网络节点的地址。这也被称为“nexthop（下一跳）”。

对数据路径的确定借助于从运行无线网状数据网络中充分公知的所谓的“routediscovery（路由发现）”来进行。为此，源节点S生成路线查询消息，并将其传输给所有与该源节点连接的网络节点。该被称为广播的传输方法同样由已经接收到这种路线查询消息（在后面也被称为路由请求消息或者路由请求）的中间节点来执行。如果目标节点D接收到这种路由请求消息，则该目标节点D用路线答复消息（在后面也被称为路由答复或者路由答复消息）来答复。然而，与路由请求消息不同，该路由答复消息被有针对性地传输给源节点S。这也被称为单播。

在路由发现范围内，可以为数据路径中的各中间节点创建路由表并填充该路由表。

图2示出在说明网状数据网络时的通常惯例。为了简化起见，在此假定，源节点SN只经由一个中间节点IN与目标节点DN连接。在源节点SN与中间节点IN之间以及在中间节点IN与目标节点DN之间分别构造有无线通信段KS。网络节点SN，IN和DN位于数据路径DP中，经由该数据路径DP来传输数据帧。通过上述路由发现方法来确定该数据路径DP。从源节点SN向目标节点DN传输的数据帧以前向方向或者在前向路由FR上传输。从目标节点DN向源节点SN传输的数据帧以反向方向或者在反向路由RR上传输。下面参考该惯例。

在下面对问题情况的简要说明中，根据图1假设，在作为源节点的网络节点S与作为目标节点的网络节点D之间的数据路径如下：S-B-A-C-D。在作为源节点的网络节点G与作为目标节点的网络节点D之间形成另一数据路径。对此的数据路径例如是：G-F-B-A-C-D。

作为中间节点的网络节点B具有包含网络节点D作为目标节点的路由表录入项。在到达网络节点D之前需要三跳，其中由B所接收到的数据帧必须传输给网络节点A（同样是中间节点）。以相应的方式，网络节点A具有包含网络节点D作为目标节点的路由表录入项。在到达目标节点D之前需要两跳，其中由A所接收到的数据帧必须传输给网络节点C（中间节点）。以相应的方式，网络节点C具有包含网络节点D作为目标节点的路由表录入项。在到达目标节点D之前需要一跳，其中由C接收到的数据帧必须传输给网络节点D（目标节点）。如果网络节点F（同样是中间节点）接收到针对目标节点D的数据帧，则该网络节点F从路由表录入项中获得信息：在到达目标节点之前还要完成四跳。由网络节点F接收到的数据帧必须被继续传输给网络节点B。

在网络节点A发生错误行为的情况下，该错误行为可能是故意性质的或者是错误性质的，数据帧可能未被传输给网络节点C，而是被传输给网络节点F。这可能例如通过网络节点A从网络节点F接收到的路线查询消息中的信息来支持。由此得出在图1中用虚线箭头所标明的数据回路。因为网络节点F由于其路由表录入项而将数据帧转发给B，该B又将该数据帧传输给A。

因为该回路形成花费了无线网状数据网络中的宝贵带宽，所以在本发明中，路由表录入项被分别添加了前身列表。通过提供该前身列表，可以查明来自如下网络节点的数据帧：所述网络节点不被允许将数据帧发送给接收该数据帧的网络节点。由此避免了数据回路。

为每个路由表录入项创建的各个前身列表表示MediaAccessControl（MAC；介质访问控制）地址的列表。前身列表的元素是与具有前身列表的网络节点直接相邻的网络节点，这些直接相邻的网络节点根据由路由协议所确定的路由将数据帧传输给该具有前身列表的网络节点。因此，网络节点的路由表录入项的前身列表可以具有个录入项，其中N是具有经由有关节点的活跃数据路径的源节点的数量。

在标准IEEE802.11s（WLANMeshNetworking；WLAN网状网络）中定义了用于数据帧的格式，该格式包括六个地址。其中所定义的数据帧包括传输数据帧的网络节点的地址（发射方地址）等等。该网络节点是数据路径中的在先网络节点（跳）。换句话说，该网络节点是先驱或者前身。该地址、即发射方地址与包含在通向期望目标节点的路径上的前身列表中的地址相比较。如果接收方节点是目标节点，则不再需要执行该比较，因为将数据帧传输给目标节点不会导致数据回路。

为了执行该方法需要三个地址。目标节点的地址、传输数据帧的网络节点的地址、以及接收该数据帧的网络节点的地址。如所阐述的那样，进行比较以确定目标地址是否与接收该数据帧的网络节点的地址相对应。如果情况如此，则所接收的数据帧被输送给更高的处理层。如果目标地址不与接收该数据帧的网络节点的地址相对应，则检查进行发送的网络节点（发射方）的地址是否包含在针对目标节点的路由表录入项的前身列表中。如果情况如此，则数据帧被正确传输。于是，接收该数据帧的网络节点将该数据帧传输给包含在相应的路由表录入项中作为下一跳的网络节点。在检查为否定的情况下，数据帧被视为错发，因为发射方不是数据路径上的在先网络节点，并因此不应被允许将数据帧传输给其相邻网络节点。因此，该数据帧或者被丢弃、或者被输送到错误处理例程。

此外，前身列表的录入项被补充有寿命值（lifetime；寿命）。因此，前身列表中的录入项包含值对{MAC地址，寿命}。补充寿命值使得前身列表能够与数据网络中的活跃数据路径相符。换句话说，因此保证了前身列表中的录入项也只为活跃的数据路径设置。

当前身列表中的录入项的寿命过期时，从前身列表中删除相应的录入项。总是在网络节点接收到数据帧时以及存在相应的前身列表录入项时，对寿命值进行检查或更新。在此，可以在两个方向上—即在数据路径的前向方向上和反向方向上—来对前身列表录入项的寿命进行更新。这与在AODV/HWMP情况下所述的方法相符。

寿命录入项的新值是寿命的最大可能值。适当的是，不使前身列表录入项的寿命值大于数据路径的相应寿命。对前身列表中的寿命值的更新原则上与对路由表录入项的寿命值的更新同时进行。当路由答复消息通过有关网络节点时，也对前身列表录入项的寿命值进行更新。相反，路由请求消息不引起对前身列表寿命录入项的更新。

同样在路由发现的范围内生成分配给路由表录入项的前身列表。在此，在路由发现过程期间可能出现特殊情况。如果源节点S想要与目标节点D通信，则源节点S发起路由发现，由此路由请求消息被传输给数据网络中的所有网络节点。该路由请求消息生成从所有网络节点到源节点S的反向路径。然而，如在开始时所述，在源节点S与目标节点D之间只形成唯一的数据路径，在该数据路径上，目标节点D反向发送路由答复。该路由答复消息导致在网络节点中生成前身列表，其中这只在位于S与D之间的数据路径上的那些网络节点中进行。如在开始时所述，该数据路径是S-B-A-C-D。然而，在其它网络节点中—在该实施例中是网络节点F和G，在所属的路由表录入项中不生成这种前身列表。尽管如此，从网络节点G到源节点S的反向路径实际上是有效的。

如果网络节点G将数据帧传输给该反向路径上的源节点S，则该网络节点G将数据帧发送给在该实施例中是网络节点F的下一网络节点。然而，该网络节点F—其与网络节点G相邻—不具有针对网络节点G的前身列表录入项。因此，由G所传输的数据帧在网络节点F处被丢弃，即使这些数据帧是在自身有效的路径上所传输的。

为了解决这个问题，存在三种可能性以供使用。

1.将在G和S之间形成的反向路径视为无效路径。为了避免对数据帧的不必要的发送，该路径必须被相应地标记，使得网络节点G可以发起至网络节点S的路由发现，而不是使用到S的反向路径，其中该反向路径被由S发起的路由发现发起。

2.可以通过在将真正的数据帧从G向S传输之前将路由答复消息传输给S来生成前身列表。

3.可替换地，可以将所有相邻网络节点的地址添加到针对反向路径的前身列表中。这对已发出路由请求消息的网络节点是不必要的。对于网络节点F来说，这些是相邻网络节点A和G。相邻网络节点B不需要被包括在前身列表中，因为该网络节点B已发出路由请求消息。这些录入项被配备有与反向路由具有相同值的Timeout（超时），其中该反向路由通过路由请求消息建立。然而，该简单的解决方案所具有的缺点是，在路由发现期间存在一个较短的时期，在此期间不存在对于数据回路形成的预防措施。

现在，在下面的图3至8中阐述，以什么方式来生成分配有前身列表的路由表录入项，其中这参照图1所示的数据网络来进行。图9示出在图3至8中所选择的名称的符号以便于更好地理解。

路由表RT包括五个录入项：目标节点的地址（“destination”，目标）、位于数据路径中目标节点之前的中间节点的数量（“distance（hops）”，距离（跳数））、下一网络节点的地址（“nexthop”，下一跳）、路由表录入项的寿命值（“timeout（lifetime）”，超时（寿命））、以及前身列表，其中前身列表的每个录入项都包括网络节点的地址以及寿命录入项（“前身列表（节点，寿命）”）。

在本说明的范围内，使用两种消息类型NT。RREQ表示路由请求或者路线查询消息。RREP表示路由答复消息或者路线答复消息。两种路由消息RN都包括下列值：时间点（“time/at”）、进行发送的网络节点的地址（“发送方”）、源节点的地址（“源”）、目标节点的地址（“目标”）、达到目标节点之前的网络节点的数量（“跳数”）、寿命（“寿命”）。

在图3中，在步骤S1至S6示出在作为源节点的网络节点G与作为目标节点的网络节点D之间的数据路径的建立。在此，尤其明显的是，如何在源节点G发送完路由请求消息之后生成每个网络节点S，B，A，C，D，F和G的路由表。各个表中被突出的字段示出路由请求消息的发送方以及路由表中由于对该路由请求消息进行处理而引起改变的那些字段。

在步骤S1，网络节点G发送路由请求消息RREQ。因此，网络节点G是该消息的发送方。同时，G是该数据网络的源节点，从而在字段“源”中同样录入G。该路由请求消息包含网络节点D（目标）作为目标。因为该消息的发送方和源相同，所以对于跳数值录入0。任意选择值8来作为寿命值。在网络节点G和F所属的路由表中明显的是，G是消息的发送方。在从G接收到路由请求消息RREQ的网络节点F的路由表中，存储有关反向路由的信息。因此，网络节点G的地址被列为目标（destination），因为该网络节点G是该路由请求消息的源节点。到该网络节点G的距离等于一跳。为了达到反向路由的目标、即源，必须到达节点G作为下一节点（nexthop，下一跳）。从路由请求消息中选择8个时间单位作为到源节点G的反向路由的路由表录入项的寿命。

在步骤S2，路由请求消息RREQ被发送给与网络节点F经由通信段KS连接的网络节点。这在该实施例中按照图1是网络节点B，A和G。路由请求消息RREQ包含下列信息：该消息的发送方、即发射方是网络节点F。该路由请求消息RREQ由源节点G发起，从而在字段源中录入该网络节点G。此外，目标是目标节点D，所以在字段目标中录入该目标节点D。网络节点F和G相互距离一个跳数。寿命保持在设定的值8。在从F接收到路由请求消息的每个网络节点B，A和G中，分别设置路由表录入项：在网络节点B和A中，即针对发送方网络节点F又针对源节点G；在网络节点G中只针对发送方网络节点F。到反向路由目标（源）的距离与值2匹配。

以这种方式，路由请求消息RREQ被继续传输，直到该路由请求消息RREQ最终在步骤6到达目标节点D。网络节点D具有两个路由表录入项，其中一个包含针对作为目标的网络节点C的信息，而另一个包含针对作为目标的网络节点G的信息。

在图4中，在步骤S7至S11示出由目标节点D发出的路由答复消息。在此，源节点G是该路由答复消息的接收方。在此，可以从相应的路由表中获悉，为一些路由表录入项录入了前身列表，该前身列表包括寿命值和数据路径中的在先网络节点的地址。

由网络节点D来进行对路由答复消息的发送。在相邻网络节点C处进行对路由答复消息的传输。此外，在字段“源”中存在发起路由请求消息的源节点G。此外，目标节点是源节点G想要与其建立数据路径的网络节点D。从路由答复消息的发送方的角度来对跳数进行计数，所以该值为0。寿命被对应于路由请求消息的寿命而设为8，然而原则上可以任意选择。从网络节点D接收路由答复消息的网络节点C现在可以一方面为网络节点D设置新的路由表录入项。另一方面，可以为网络节点G和D（分别是目标）的路由表录入项设置前身列表录入项。如果消息应从网络节点C发送到作为目标的网络节点G，则网络节点D是数据路径中的前身。相反地，如果数据帧应从网络节点C发送给作为接收方的网络节点D，则网络节点A是数据路径中的前身。该信息可以从作为接收方的网络节点G的路由表录入项中获取，因为在此包含A作为下一跳。

相应地，路由答复消息从网络节点C传输给网络节点A，并且从该网络节点A传输给网络节点B，然后传输给网络节点F，最后传输给网络节点G。在此，分别以所述方式补充路由表录入项并且生成相应的前身列表。

在图5连同图6以及在图7中说明与图3和4相对应的方法。然而，在此网络节点S作为源节点发出路由请求消息，其中网络节点D被确定为目标节点。例如从图5、步骤S13中所得知的那样，利用该路由请求消息所生成并更新的路由表录入项的寿命的时间点不同（时间点11而不是时间点8）。在观察步骤S18至S21时还可以看出，在一些路由表录入项中（参见例如步骤S20，针对网络节点D的路由表录入项），前身列表还补充有另一录入项。在此，图7中的步骤S21示出图1的示例性数据网络的全部网络节点的最终的路由表。如果现在—如结合图1所述那样—网络节点A错误地将特定于网络节点D的数据发送给网络节点F而不是网络节点C，则该数据帧被丢弃，从而防止了数据回路的出现。

再次借助下面的实施例来示出根据本发明方法的结果（Konsequenz）。在此使用下面的缩写：

RA进行接收的网络节点的地址（“receiveraddress”，接收方地址）

TA发送数据帧的网络节点的地址（“transmitteraddress”，发送方地址）

DA目标节点的地址（“destinationaddress”，目标地址）

SA最初发送数据帧的地址（“sourceaddress”，源地址）。

对网络节点A的观察：

步骤1：网络节点A接收数据帧，其中RA＝A，TA＝B，DA＝D，SA＝G或者S；

步骤2：网络节点A不是该数据帧的目标（A≠D），即目标节点的地址与该网络节点的地址不对应，

步骤3：数据帧被正确接收，因为进行发送的网络节点B在针对目标节点D的路由表录入项的前身列表中（[D-2-C-11-(B,11)]）。

进一步假设，网络节点A应当将数据帧转发给C（针对网络节点D的路由表录入项是：[D-2-C-11-(B,11)]）。实际上假定，网络节点A将该数据帧错误地传输给网络节点F。

对网络节点F的观察：

步骤1：网络节点F接收数据帧，其中RA＝F，TA＝A，DA＝D，SA＝G或者S，

步骤2：网络节点F不是该数据帧的目标节点（F≠D），

步骤3：数据帧被错误地接收，因为发送方B不在针对网络节点D的路由表录入项的前身列表中（[D-4-B-8-(G,8)]）。因此，该数据帧被丢弃。

因此，如果错误的网络节点将数据帧传回已经接收过该数据帧的网络节点，则本发明禁止数据回路的形成。

假设，图1中的网络节点B将特定于网络节点D的数据帧传回网络节点S或者F。S和F都具有到目标节点D的有效路径，其中网络节点B是下一目标节点、即nexthop（下一跳）。

对网络节点B的观察：

步骤1：网络节点B接收数据帧，其中RA＝B，TA＝S或者F，DA＝D，SA＝S或者G，

步骤2：网络节点B不是数据帧的目标（B≠D），

步骤3：该数据帧被正确接收，因为发送方S或者F在针对网络节点D的路由表录入项的前身列表中([D-3-A-11-(F,8)(S,11)])。

网络节点B被设计为将数据帧传输给网络节点A。这可以从针对网络节点的路由表录入项中看出：[D-3-A-11-(F,8)(S,11)]。然而，在该实施例中假设，数据帧被错误地传输给网络节点F或者S。

对网络节点S的观察：

步骤1：网络节点S接收数据帧，其中RA＝S，TA＝B，DA＝D，SA＝S或者G，

步骤2：网络节点S不是该数据帧的目标（S≠D），

步骤3：该数据帧被错误地接收，因为发送方B不在针对网络节点D的路由表录入项的前身列表中：（[D-4-B-11-()]）。因此，该数据帧被丢弃。

对网络节点F的观察：

步骤1：网络节点F接收数据帧，其中RA＝F，TA＝B，DA＝D，SA＝S或者G，

步骤2：网络节点F不是该数据帧的目标（F≠D），

步骤3：该数据帧被错误地接收，因为发送方B不在针对网络节点D的路由表录入项的前身列表中：（[D-4-B-8-(G,8)]）。

该数据帧因此被丢弃。

图8进一步示出对重合数据路径的前身列表的永久更新。例如从网络节点S，B，A，C，D，F和G的路由表中获悉，由于路由表录入项的寿命过期，所以所属的前身列表录入项被删除。这通过突出的、空的表录入项来表示。因此，当路由表录入项的寿命过期时，路由表录入项和前身列表录入项本身被移除。在此，在该实施例中假设，网络节点G与D之间的数据路径过期。然而，在网络节点B，A和C中的到目标节点D的数据路径并未过期，因为在这里在网络节点S与D之间仍存在活跃数据路径。网络节点B具有针对其到D的数据路径的前身，即针对G与D之间的数据路径和针对S与D之间的数据路径的前身。在此，只有用于G与D之间的数据路径过期，并且从前身列表中被删除。

参考文献：

[1]C.E.Perkins,E.M.Belding-Royer,S.R.Das:AdhocOn-demandDistanceVector(AODV)Routing,IETFExperimentalRFC3561,2003年7月。

Claims (22)

1.一种用于运行具有多个网络节点（MN）的无线网状数据网络的方法，其中，数据帧从源节点（SN）经由一个或多个中间节点（IN）传输给目标节点（DN），其中所述源节点（SN）、所述一个或多个中间节点（IN）和所述目标节点（DN）是所述数据网络的网络节点（MN），其特征在于，在传输数据帧期间，至少一些接收到该数据帧的网络节点（MN）借助于分配给该数据帧的目标节点（DN）以及包含直接相邻的网络节点的细节的前身列表检查：发送该数据帧的网络节点（MN）是否包含在该前身列表中，其中如果结果是肯定，则该数据帧被传输给另一网络节点（MN），而如果结果是否定则该数据帧被丢弃，或者执行错误恢复例程,

其中前身列表中的项包括介质访问控制（MAC）地址或IP地址以及该项的寿命,而且当该项的寿命过期时,删除前身列表中的项。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

—在每种情况下为所述源节点（SN）、所述目标节点（DN）和所述一个或多个中间节点（IN）设置路由表（RT），其中每个路由表（RT）包括至少一个项，并且

—为路由表（RT）的每个项设置前身列表，并且该前身列表包括能够将数据帧传输给有关网络节点（MN）的直接相邻节点。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在传输由所述源节点（SN）发起的路由请求以及由所述目标节点（DN）发起的路由应答的上下文中进行对路由表（RT）的创建。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在由所述目标节点（DN）发起的路由应答的上下文中进行对所述前身列表的创建或者更新。

5.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其中数据帧包括目标节点（DN）的地址、发送该数据帧的网络节点的地址、接收该数据帧的网络节点的地址，其中接收该数据帧的网络节点检查分配给该网络节点的地址是否与该数据帧中的目标节点的地址相对应，并且如果该检查的结果是肯定，则将该数据帧输送给另一单元以用于处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其中数据帧还包括源节点的地址。

7.根据权利要求5所述的方法，其中如果该检查的结果是肯定，则接收该数据帧的网络节点将该数据帧输送给OSI参考模型中的更高层。

8.根据权利要求1所述的方法，其中当该网络节点从其地址与该项中的MAC地址或IP地址相对应的网络节点接收到数据帧时，网络节点的前身列表中的项的寿命被复位到起始值。

9.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中前身列表中的项的寿命最大与从源节点到目标节点的路径寿命值一样长，其中该路径寿命值被包含作为在路由表项中的信息。

10.根据权利要求9所述的方法，其中对前身列表中的项的寿命和对有关路由表项中的路径寿命值同时进行更新。

11.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其中在任何中间节点上为针对目标节点的路由表项创建前身列表是不必要的，所述任何中间节点

—在目标节点（DN）与源节点（SN）之间的数据帧传输路由情况下与源节点（SN）相邻，或者

—在源节点（SN）与目标节点（DN）之间的数据帧传输路由情况下与目标节点（DN）相邻。

12.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其中不是源节点（SN）、目标节点（DN）或者源节点（SN）与目标节点（DN）之间的数据路径（S-B-A-C-D）上的中间节点（IN）之一的另一网络节点在接收到源节点的路由请求之后将数据帧经由另一中间节点传输给源节点，该另一中间节点是通向源节点的反向路径上的下一网络节点，并且该另一中间节点在针对源节点（SN）的路由表项的前身列表中不包含所述另一网络节点，并且该另一中间节点将由所述另一网络节点所接收的数据帧丢弃。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述另一网络节点与所述源节点之间形成的数据路径（G-B-F-S）被标明为无效。

14.根据权利要求13所述的方法，其中由所述另一网络节点执行到所述源节点的路由发现。

15.根据权利要求12所述的方法，其中在数据帧从所述另一网络节点传输给所述源节点（SN）之前，所述另一网络节点被包含在针对通向所述另一中间节点上的源节点的反向路径的路由表项的前身列表中。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述另一网络节点被包含到针对通向所述另一中间节点上的源节点的反向路径的路由表项的前身列表中通过向源节点发送路由应答来实现，将所述另一网络节点指定作为目标而源节点作为源。

17.根据权利要求12所述的方法，其中在接收到路由请求时，与网络节点相邻的所有网络节点的地址与过期值一起被录入到该网络节点的前身列表中作为临时项。

18.根据权利要求17所述的方法，其中与广播路由请求的所述源节点相邻的网络节点不被录入到该网络节点的前身列表中。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述前身列表中的临时项给予有过期值，该过期值与通过路由请求所建立的反向路径具有同样的值。

20.根据权利要求19所述的方法，其中当在由目标节点发起的路由应答的上下文中在前身列表中创建项时，从前身列表中删除所述临时项。

21.一种用于运行包含多个网络节点（MN）的无线网状数据网络中的网络节点的方法，其中源节点（SN）、一个或多个中间节点（IN）和目标节点（DN）是所述数据网络的网络节点（MN），其中数据帧从源节点（SN）经由一个或多个中间节点（IN）传输给目标节点（DN），

其特征在于，

在传输数据帧期间，接收到该数据帧的网络节点（MN）借助于分配给该数据帧的目标节点（DN）以及包含直接相邻的网络节点的细节的前身列表检查：发送该数据帧的先前网络节点（MN）是否包含在该前身列表中，其中该前身列表中的项包括介质访问控制（MAC）地址或IP地址以及该项的寿命，

其中如果结果是肯定则该数据帧被传输给另一网络节点（MN），

而如果结果是否定则该数据帧被丢弃，或者执行错误恢复例程,

而且当该项的寿命过期时,则删除前身列表中的项。

22.一种用于运行包含多个网络节点（MN）的无线网状数据网络中的网络节点的装置，其中源节点（SN）、一个或多个中间节点（IN）和目标节点（DN）是所述数据网络的网络节点（MN），其中数据帧从源节点（SN）经由一个或多个中间节点（IN）传输给目标节点（DN），

其特征在于，所述装置包括：

用于在传输数据帧期间由接收到该数据帧的网络节点（MN）借助于分配给该数据帧的目标节点（DN）以及包含直接相邻的网络节点的细节的前身列表检查发送该数据帧的先前网络节点（MN）是否包含在该前身列表中的部件，其中该前身列表中的项包括介质访问控制（MAC）地址或IP地址以及该项的寿命,

用于如果结果是肯定的话将该数据帧传输给另一网络节点（MN）的部件，

用于如果结果是否定话将该数据帧丢弃或者执行错误恢复例程的部件,以及

用于当该项的寿命过期时删除前身列表中的项的部件。