CN104904273A - 在无线网状网络中优化消息转发 - Google Patents

Abstract

为了保证在无线网状网络中数据传送的可靠性，在降低传送的数据开销的同时，提供用于无线网状网络的节点和用于控制该相同的节点的方法，其中该节点被配置来基于发送节点是否与该节点共同具有布局图的至少一个布局元素来决定从发送节点所接收的消息的重传，布局图的布局元素中的至少一个是与该节点相关联的。

Description

在无线网状网络中优化消息转发

技术领域

本发明涉及用于无线网络的节点和操作相同的节点的方法，所述节点和方法两者都特别适合在无线网状网络中使用。

背景技术

现今，无线网状网络被越来越多地利用，例如用于照明系统、建筑自动化、监控应用、传感器系统以及医疗应用的远程控制（远程管理）。特别地，诸如街道照明设备之类的室外光源的管理变得越来越重要，这是因为建立为无线网状网络的照明系统例如通过将照明适配于实际的要求允许更加能量有效的操作。

在诸如按需照明（light-on-demand）之类的应用中，例如在检测到对象时，触发光源节点的传感器单元。该节点将被称为触发的节点。响应于该触发事件，由该节点执行启动（actuation）步骤，例如，光源的照明单元将被打开。另外，触发的节点通过使用无线节点到节点的通信发送触发消息来将对象的存在通知给直接和/或间接的邻居节点，以便邻居节点也可以执行启动步骤。因此，是否执行启动步骤的决定可以留给这些节点的应用层。

根据触发的节点具有多少邻居节点、检测消息被要求传播多少跳或者地理距离上多远以及所使用的通信协议，单个检测可以导致相同的消息的相当数量的传送。在用于这些应用的无线网状网络中，通过使用中间节点，将消息从发送者节点递送到接收者节点。通常，这是通过路由协议或者泛洪来达成。当使用泛洪作为网络层的通信协议时，接收消息的每个单个节点将进一步转发该消息。这可以被限制在下述情况：节点首次接收这个消息，并且尚未达到跳数/地理距离限制。例如，假设生成的消息被要求从触发的节点传播两跳，并且后者具有20个邻居节点（这是对现实的相当保守的估计），总计该消息将被发送21次。因此，使用简单的泛洪，原则上，在地理范围内的每个节点必须发送或重新发送消息，即使是在这样的传送不会到达附加的节点时。这是一种带宽的浪费，从而限制了网络在节点方面的最大大小。

因此，传送最优化在多个节点共享通信介质的系统中是关键的，例如，针对吞吐量性能以及拥塞减少。在关于传送的规则禁止节点随意发送（占空比规则，例如不允许节点占用通信信道超过一个小时的1%）的系统中，这也是很重要的。因此，由于限制允许节点使用无线介质的时间百分比的规则，降低每个节点的传送数量变得重要。此外，过多的传送将导致降低的传送成功率，这是由于碰撞的发生。附加地，为了用户的体验和安全，启动（actuate）至少必需的灯组是重要的。在最佳的情况下，仅仅这个灯组应该被启动。因此，减少传送不应该以应用的性能为代价。尽管最优化已经被提出，但是这些要求交换相对大量的信息，这在密集网络中是禁止的。

“采取Louvre方法”（Kevin C. LEE等人，车辆技术，2009年3月）（Taking the Louvre approach，Kevin C. LEE et al., The Vehicular Technology，March 2009）描述了使用用于城市车辆路由环境的地标覆盖的路由解决方案，其中为了在由连接点所表示的覆盖节点之间路由，使用链路状态表信息。

发明内容

考虑到在现有技术中的上述缺点和问题，本发明的目的是提供用于无线网状网络的节点以及控制相同的节点的方法，其中保证在无线网状网络中的数据传送的可靠性，同时减少了传送的数据开销。

本发明是基于在接收节点处将拓扑、功能和/或应用特定的方面用于转发决定的想法。特别地，节点的拓扑信息可以被使用以便就由该节点对所接收的消息的重传做出决定。这个拓扑信息可以指关于该节点的邻居的本地信息。在室外照明系统的示例中，这可以指城市地图的至少一部分。这些手段使得简单的传送协议（例如泛洪、广播或多播）能够被最优化，而不需要使用基于链路的传送策略。因此，转发开销可以被减少，例如，这在触发的节点到节点的通信设置中可能发生。

根据本发明的一个方面，提供了用于无线网络的节点，所述节点与布局图（layout plan）的至少一个布局元素相关联，其中该节点被适配来基于发送节点与该节点共同具有的布局图的一个或多个布局元素来决定是否转发消息，例如从发送节点所接收到的触发消息。优选地，网络的大部分或者全部节点具有与其相关联的至少一个布局元素。布局图可以涉及网络的空间布置。例如，对于街道照明系统或者建筑物的照明系统，布局图可以包括城市地图、工厂布局和/或楼层平面图（floor plan）。因此，被包含在布局图中的多个布局元素可以涉及街道、街道的一侧、交叉口、十字路口、停车场地区、楼层、走廊和/或房间等。布局图的至少一部分可以被存储在节点的存储器上。布局图和/或布局元素可以被限制于节点的邻居，以便可以保持将要被存储的信息量为最少。因此，重传可以是以共同的布局元素为条件。这些手段使得能够通过使用本地布局信息以及将节点映射到布局图上来改善整体应用行为。

优选地，在网络投入运行（commissioning）以及初始化期间，将布局图的至少一部分连同相应的布局元素上传到节点。另外，将节点关于布局图的位置、与节点相关联的主要的布局元素以及邻居信息中的至少一个提供给该节点。节点可以包括用于确定节点绝对位置（例如，GPS位置）和/或关于布局元素或其他节点的相对位置的空间单元。然后，该节点可以被适配来确定其主要布局元素以及与该节点相关联的可能的进一步的次要的布局元素。可替换地，节点可以例如通过分析来自其他节点的信标消息来识别次要的布局元素。在街道照明系统的场景下，主要的布局元素可以涉及该节点所位于的街道，而次要的布局元素可以涉及与那个街道相交的其他街道或者靠近该节点的其他街道。另外，节点可以确定关于布局参数（例如，它关于主要的布局元素的位置、街道的该侧、在节点位置的街道的弯曲、到下一个交叉口或其他街道的距离等等）的信息或者可以将所述关于布局参数的信息提供给该节点。此外，可以将邻居节点的绝对和/或相对位置通知该节点，可能地，它们的位置可以已经被包含在上传的布局图中。可替换地或者附加地，该节点可以通过交换邻居信息（例如，使用信标消息）来知晓邻居节点。

在一个实施例中，仅在发送节点和接收节点具有至少一个共同的布局元素的情况下，接收的消息可以由节点转发。换句话说，如果与发送节点相关联的全部布局元素都和与接收节点相关联的那些布局元素不同，则接收节点可以被配置来丢弃接收的消息。在进一步的实施例中，仅在接收节点确定发送节点和/或发起者节点具有与所述接收节点相同的主要的布局元素的情况下，才可以重传该消息。在街道照明系统的示例中，当节点已经由检测事件所触发并且向其邻居节点发送触发或检测消息时，仅相同街道的节点可以转发该消息，从而避免不需要的重传。这个实施例可以与跳数约束或地理约束相结合。但是，纯粹的跳数泛洪或地理约束的泛洪可能不会达成上文所描述的结果，这是由于其寻址在半径范围内的所有的节点。

关于重传的决定可以是基于包含在接收的消息中的指示符、节点的布局参数以及邻居信息中的至少一个。此处，指示符可以包括关于发送节点的消息，例如，发送节点的节点标识符、与发送节点相关联的布局元素的至少一个标识符、发送节点的位置等等。该指示符也可以包括发送节点的附加的布局信息或者布局参数。在街道照明系统的示例中，这可以是关于发送节点的布局元素（例如，发送节点所位于的街道的一侧、街道连接点的附近等等）的发送节点的位置。布局参数也可以关于发送节点的位置处的布局元素的特性，例如，街道的弯曲等。这些手段使得能够基于街道的侧和/或街道的形状来过滤接收的消息。因此，接收节点可以被配置来基于包含在接收的消息中的指示符来确定它与发送节点具有哪些共同的布局元素。可替换地或附加地，转发决定可以是基于接收节点自身的布局参数做出，例如关于与接收节点相关联的布局元素的接收节点的位置，在接收节点位置处与接收节点相关联的布局元素的特性等。并且，接收节点可以基于接收节点和发送节点的布局参数的比较来决定重传。例如，节点可以被配置来如果该节点是位于与发送节点和/或触发的节点的街道的同侧，则决定重传。如果仅街道的一侧需要被照明，则这可以是有利的。然后，避免了不是必需的重传，从而减少网络上的数据负载。在另一个示例中，如果位于靠近街道转弯处的节点位于与发送节点和/或触发的节点不同的街道另一侧，则位于靠近街道转弯处的该节点也可以决定转发接收的消息。这些手段使得能够即使在网络的有问题的地点处也可以提高数据传送的可靠性。此外，在节点处可以存储邻居信息，例如，包括邻居节点的标识符、邻居节点的位置、与相应的邻居节点相关联的布局元素的标识符、关于邻居节点的附加的布局信息等中的至少一个。这个信息可以被存储为在节点中的列表并且既可以在投入运行期间被上传又可以使用信标消息等在邻居节点之间交换。借助邻居信息，该节点可以使用包含在接收的消息中的发送节点的节点标识符或节点位置来识别发送节点的布局元素或布局参数。这使得可以减少消息中所需要的数据量。

在进一步的实施例中，节点可以被配置来在重传的决定中考虑与其相关联的布局元素的数量。此处，节点可以基于布局元素的数量来选择重传模式。优选地，当节点是与多于一个布局元素相关联时，该节点被配置来决定重传接收的消息。例如，这可以是在街道连接点处的光源节点的情况。这些手段使得消息的重传可以被扩散到不同于与触发节点相关联的（多个）布局元素的布局元素。在仅有一个相关联的布局元素的情况下，接收节点可以基于概率方法来选择重传模式，即，消息以某个概率来重传。重传概率可以取决于接收节点和/或发送节点的布局参数，例如，到发起者节点的距离（消息是由该发起者节点最初发出的）、到诸如连接点等之类的布局元素的距离、在节点位置处的街道转弯处的弯曲、相关联的布局元素的数量等。例如，到触发节点或到发起者节点的距离越远，则重传概率可以越高。同样地，与节点相关联的布局元素的数量越多，则重传概率可以越高。此外，与接收节点相关联的布局元素的数量可以影响重传概率。对概率方法而言，附加地或可替换地，重传模式可以包括基于计数器的方法，其中重传概率是基于在预定的时间段内从旁侧听到（overhear）的邻居节点消息重传的次数。该预定的时间段可以基于该节点和/或发送节点的布局参数（例如，到原始发出消息的触发的节点的距离，到诸如连接点等之类的布局元素的距离、在节点位置处的街道转弯的弯曲等）和/或可以基于与该节点相关联的布局元素的数量而设定。例如，与该节点相关联的布局元素的数量越多，则预定时间段可以越短。当然，这可以与其他准则相结合，例如跳数约束或者地理约束。

在优选的实施例中，节点可以被进一步配置来在转发决定作出过程中考虑接收的消息传送和/或重传的覆盖。当接收来自邻居节点的消息的重传时，该节点可以例如基于包含在重传的消息中的指示符和/或基于包括与相应的邻居节点相关联的至少一个布局元素的标识符的存储的邻居信息来确定重传的覆盖。此处，指示符另外可以包括关于发送节点的信息，例如，发送节点的节点标识符、与发送节点相关联的布局元素的至少一个标识符、发送节点的位置等等。例如，当包括邻居节点的节点身份时，该节点可以检查存储的邻居信息来查明多少布局元素是与相应的邻居节点相关联的。相似地，如果在接收的消息的重传中包括邻居节点的位置，则该节点可以使用布局图来确定与这个邻居节点相关联的布局元素的数量。如果该节点没有附加的布局元素，即不与邻居节点相关联的布局元素，则其可以决定丢弃该消息。在这个情况下，由该节点的重传将仅仅到达已经由邻居节点的重传所覆盖的节点。优选地，在节点具有不同于邻居节点的一个或多个布局元素的至少一个布局元素的情况下，该节点可以决定也重传该消息。在这个情况下，该节点可以重传包括将共同布局元素从进一步的重传中排除的指示符的消息。因此，提高了数据传送的效率。在节点与多于一个布局元素相关联的情况下，可以仅仅考虑也与多于一个布局元素相关联的邻居节点的重传。在一个实施例中，多于一个布局元素可以指多于除了发送节点的主要布局元素之外（即，除了发送节点已经从其中发出该消息的那个之外）的一个布局元素。与多于一个布局元素相关联的节点在下文中将被称之为关键转发节点。这些手段使得能够运用冗余以便在关键转发节点处进一步减少重传。

另外，该节点可以被配置来使用布局图来确定该消息实际传播的距触发节点的覆盖距离，即传播距离。因此，当决定接收的消息的重传时，地理和/或覆盖距离可以被该节点考虑。附加地或可替换地，带有覆盖距离的距离字段可以包含在消息中并且由每个转发节点来更新。这也就是说，该节点可以将其与发送节点的地理距离加到包含在距离字段中的数值上。因此，该消息的距离字段可以指示从触发节点的传播和/或覆盖距离。当然，替代覆盖距离，地理距离、欧氏距离或者视线距离也可以被使用。这些手段使得距离限制会被考虑以用于重传。

在优选的实施例中，节点与照明系统（例如，室外照明系统或者街道照明系统或者例如在大型建筑物内所使用的室内照明系统）的光源相关联。优选地，在收到触发消息时，启动光源，即，光源的照明单元可以被点亮。可替换地，节点可以与传感器系统（例如，交通感测系统或者突发事件感测系统）的节点相关联。

根据本发明的另一个方面，提供用于操作无线网络的系统，该系统包括根据上文所描述的实施例中的任何一个的网络的多个节点。特别地，该系统可以涉及被建立为无线网状网络的远程管理照明系统。

根据本发明的又另一个方面，提供一种控制无线网络的节点的方法，该节点与布局图的至少一个布局元素相关联，其中在来自发送节点的消息在接收节点处被接收到后，基于发送节点和接收节点是否具有至少一个共同的布局元素，来做出关于接收的消息的重传的决定。包括布局元素的布局图可以被存储在节点中。对于根据本发明的方法，针对节点所描述的上文的实施例中的任何一个可以被相应地适配。因此，可以借助于根据所描述的实施例中的任何一个的节点来执行该方法。根据本发明，可以提供在信息交换的开销以及传送可靠性之间的适当的折中。

附图说明

在附图中：

图1图示了用于根据本发明的实施例的无线网络的节点。

图2图示了根据本发明的实施例的无线网络。

图3示出了图示根据本发明建立节点的方法的流程图。

图4示出了图示根据本发明的一个实施例在接收节点处做出转发或重传决定的方法的流程图。

图5A和5B图示了街道拓扑。

图6A、6B和6C分别示出了根据本发明的进一步的实施例在接收节点处做出转发或重传决定的方法的流程图。

图7示出了根据本发明的进一步的实施例在接收节点处做出转发或重传决定的方法的流程图。

图8示出了根据本发明的进一步的实施例在接收节点处做出转发或重传决定的方法的流程图。

图9图示了进一步的街道拓扑。

图10图示了地理距离和欧氏距离之间的不同。

具体实施方式

本发明的优选的应用是启动器（actuator）网络、传感器网络或者照明系统，例如室外照明系统（例如，用于街道、停车场和其他公共区域）以及室内照明系统（例如，商场、竞技场、停车库、站点等）。本发明特别地适用于联网的室外/室内照明系统和/或基于传感器的照明控制的无线远程管理解决方案。但是，其他应用可以是智能交通系统和应用，例如意外事件告警系统。在下文中，本发明将被借助室外照明系统（即，街道照明系统）的示例来描述，其中所述网络的节点与沿着街道和在连接点处分布的光源相关联。但是，本发明不限于该应用。

在图1中，示出了节点10的示例。该节点包括控制单元110，用于在节点10中存储数据的存储器120以及用于在网络内发送或接收数据的发送/接收单元130。可选地，节点10也可以包括用于确定其节点位置（例如，GPS位置）的空间单元140。节点10可以与街道照明系统的光源相关联。

在图2中，借助两个街道S1和S2来举例说明街道照明系统的无线网络的一部分，其中S1和S2彼此交叉。节点10位于两条街道的任意一侧，例如，位于街道S1的上侧S1_a或者其下侧S1_b。

图3图示了例如在网络的投入运行或者初始化阶段期间，根据本发明最初建立节点10的进一步的方法。首先，将布局图提供给节点10（S300）。布局图可以被限制于节点的地理附近，因此不要求在节点10处大量的存储空间。另外，可以将进一步的布局信息提供给节点10，例如与其周围的布局元素相关联的节点10的精确或估计的数量，也就是，在布局图的每个表示的街道上的节点10的数量。节点10可以例如使用由节点的空间单元140所确定的节点位置或者使用连同布局图一起上传到节点10的节点位置来确定其在布局图上的位置（S130）。节点10然后识别其主要的布局元素（S320），例如其所位于的街道或者该街道以及该街道的一侧。对于图2中的节点111，主要的布局元素是街道S1，或者当该街道的两侧被认为是构成布局元素时，S1_a是主要的布局元素。通过测量其相对于其他相交的街道的距离，该节点也可以识别其是否应该将自身考虑来与进一步的次要布局元素相关联（S330）。这就是针对图2中的节点100（填充的圆圈）的情况，该节点100应该与街道S1和S2两者都相关联。如果节点100与比仅仅其主要的布局元素更多的元素相关联，即如果其也与次要的布局元素相关联，则将其表示为关键转发节点100（在图2中填充的圆圈）。只有与节点10的主要街道相交的街道被确定为次要布局元素是优选的。可选地，步骤S340被执行，其中节点可以确定进一步的布局参数，例如它关于它的主要布局元素的位置（例如，在其主要街道上的相对位置，街道的一侧等）、到进一步的布局元素的距离（例如，到下一个十字路口的距离）、关于节点位置的它的布局元素的特性（例如，在节点位置处街道的弯曲或坡度）等等。因此，节点10可以确定其是否位于街道的中心或者是否更靠近相交的街道（而不必成为关键转发节点）或者确定其位于街道的哪一侧。在下一个步骤S350中，节点可以例如通过在节点之间交换本地邻居信息或者通过使用上传的邻居信息来获取邻居节点信息。这些手段使得节点10能够确定其邻居节点10在布局图中的位置和识别其相关联的布局元素。因此，网络的每个节点10可以存储其邻居节点的列表和相对应的信息，例如与相应的邻居节点相关联的布局元素、相应的邻居节点的节点位置、相应的邻居节点的节点标识符以及关于邻居节点的附加的布局信息中的至少一个。可替换地，节点10使用相应的邻居节点的节点位置以及布局图来确定它们邻居节点的布局元素以及对应于邻居节点的附加的布局信息。附加的布局信息可以包括邻居节点的布局参数，例如街道的一侧或者街道弯曲或者该邻居节点是否是关键转发节点。这使得在消息转发过程中非常重要的节点10能够被识别，例如关键转发节点100。因此，节点10可以是簇集的，并且可以与它们的邻居节点交换关于地理上接近的可见的簇的信息。这个信息可以在本地被用来检验是否所有已知的簇都被覆盖以及消息的重传是否是必须的。这些手段使得重传（又：重新广播或转发）能够被基于准则来被管理，所述准则例如是街道的从属关系、节点10属于街道的哪一侧、概率准则、到触发节点或者最后的发送节点的距离等。

在按需照明应用中，当节点111（参见图1）被触发来发送触发消息时，该触发的节点111可以选择来包括其所属于的布局元素（街道）的标识符S1。根据在图4中所示出的方法，从旁听到消息（S400）的任何节点确定在消息中所识别的布局元素是否是其相关联的布局元素中的一个（S410）。如果节点10不与所识别的布局元素相关联，则其可以然后过滤出该消息并将其丢弃（S430），从而避免附加的重传。具有相同的布局元素的节点10可以重传该消息（S420）并且其也被优选地激活。因此，重传可以以布局元素的身份为条件。当街道是彼此平行地延伸时（如图5A所示），或者当街道的部分彼此靠近而街道不彼此交叉（如图5B所示），或者在彼此上方或下方交叉的分层的街道的情况下（这些街道是在彼此直接的视线中，正如在互通式立交（interchange）、桥梁或隧道的情况），这可以是很重要的。在这种情况下，仅激活所指示的街道的节点10，但是该激活不扩散到相邻的街道。仅基于跳数或者地理约束泛洪的传送协议在这样的情况下可能会失败，这是由于其寻址在半径范围内的所有的节点。

在图6A中，示出了根据本发明的进一步的实施例的决定重传的另一个方法。在这个方法中，当节点10接收消息（S500）时，其首先确定其自身以及发送消息的节点10（即，发送节点）是否具有至少一个共同的布局元素（例如，街道）（S510）。出于这个目的，发送节点10优选地将其节点标识符包含在消息中。可替换地或附加地，发送节点10可以将其节点位置和/或其相关联的布局元素的标识符包含在消息中。然后，接收节点10可以使用存储的邻居信息以及其所属于的布局元素的列表。可替换地，节点10可以使用布局图连同发送节点的节点位置来确定发送节点的布局元素。如果存在至少一个共同的布局元素，则节点10可以决定重传消息（S520）。如果不是这种情况，则节点10可以丢弃消息，而不进行进一步的重传（S530）。借助这些手段，消息的转发不受限于一个街道，这是由于消息可以被转发到所有与主要街道相交的街道，其中触发节点111是位于所述主要街道的。由于在汽车接近交叉口的情形下，无法提前决定汽车将驶向哪条路，激活所有相交街道的光源是有利的。但是，在本方法的变体中，对于重传可以要求不但发送节点具有共同的布局元素，而且触发的节点111也具有共同的布局元素。这可以在步骤S510中使用节点标识符、节点位置或者与触发的节点相关联的布局元素的标识符来检查，上述节点标识符、节点位置或者与触发的节点相关联的布局元素的标识符中的至少一个可以被包含在消息中。在图2的示例中，该变体会将重传限制在位于街道S1上的节点10以及限制在与街道S1相关联的关键转发节点100。

在图6A中所图示的方法可以进一步被改进来包括基于节点10与之相关联的布局元素的数量的概率重传，如图6B所示出的。在步骤S600中，节点10接收诸如触发消息之类的消息。然后，在步骤S610中，其检查其是否具有与发送节点（和/或与触发的节点111）共同的布局元素。如果存在，则该消息将作为用于重传的候选，如果不存在，则丢弃该消息（S650）。在步骤S620中，节点10确定其是否具有多于一个相关联的布局元素，即其是否是关键转发节点100。如果是，则其重传该消息（S640）。如果其具有仅仅一个相关联的布局元素，例如发送节点（和/或触发的节点111）也处于的街道，则节点10可以将概率方法应用来重传或者不重传消息（S631）。例如，节点10决定以50%的概率p来重传。这可以被称之为闲谈方法（gossiping approach）。在另一个示例中，重传的概率p可以被基于接收节点10的布局参数来进行加权，其中所述布局参数例如是到下一个十字路口的距离，距触发的节点111的距离，到下一个关键转发节点100的距离，在节点的位置处街道的弯曲程度等等。然后，当节点10更接近下一个十字路口时，或者距触发的节点的距离更远时（即，该消息已经传播了更远的距离），转发消息的概率p可以相应地更高。

在图6C所示出的在接收节点处做出转发决定的方法的进一步的实施例中，基于计数器的方法基于与接收节点相关联的布局元素的数量来被应用。在这个方法中，步骤S600、S610和S620可以与针对在图6B中所示出的概率方法所描述的相同。也就是，在节点10已经接收到消息（S600）之后，其确定（S610）其是否具有至少一个与发送节点（和/或触发的节点111）共同的布局元素。如果有，其确定其是否与多于一个布局元素相关联（S620）。在节点10仅具有一个相关联的布局元素的情况下，即其仅属于一个街道，则节点10可以应用等待和取消机制：节点10等待给定的时间段dt以便接收或者不接收来自邻居节点10的消息的重传（S632）。如果在这个时间dt期间，其听到它的某个定义数量N的重传消息的邻居节点，则其不进行其转发尝试并丢弃消息（S650）。否则，其将在步骤640重传消息。替代在步骤640中简单地重传消息，也可以应用针对步骤S631在上文所描述的概率方法。参数dt和N可以在每个节点10处根据其布局参数进行调整，所述布局参数例如是在该节点和触发的节点111之间的距离，到下一个十字路口的距离，到下一个关键的转发节点100的距离，在节点的位置处街道的弯曲程度等。可选地，当节点已经接收来自邻居节点的重传之后（S632），其可以附加地确定该邻居节点是否是关键转发节点。如果是，则该节点可以立刻丢弃消息（S650），自从那以后，可能已经达成足够的重传程度（extent）。如果确定邻居节点不是关键转发节点，则该节点继续等待（S632）。

在图7中示出了在接收节点处做出转发决定的方法的进一步的实施例的流程图，其中运用冗余以便在关键转发节点100处进一步减少重传。在关键转发节点100处的转发量可以保持是大量的，这是由于在满足其他条件（例如，跳数限制或者地理限制）的情况下，它们被请求重传每个接收到的消息。为了减少关键转发节点100上的负载，可以应用在位于相同街道十字路口的关键转发节点100之间的负载均衡。出于这个目的，每个关键转发节点100可以跟踪其直接的邻居节点并且将它们映射到它的布局图上以用于确定它们属于哪些街道。附加地或可替换地，节点也可以交换邻居信息以便将它们可以联系的街道以及它们实际上可以与在那个街道中的多少节点进行通信通知给它们的邻居节点。这可以在投入运行或者初始化阶段完成。

因此，如参考图6A、6B或6C在上文所描述的，当节点接收消息(S700)且已经确定其具有与发送节点（和/或触发的节点111，步骤S710）共同的布局元素时，其检查是否存在与其相关联的多于一个的布局元素，即其是否是关键转发节点（S720）。如果不是这种情况，则针对步骤S631在上文中所描述的概率方法或者针对步骤S632在上文所描述的基于计数器的方法可以在步骤S730中被应用。如果接收节点是多于一个布局元素与之相关联的关键转发节点，则其等待时间段dt以便接收或者不接收来自另一个关键转发节点的消息的重传（S740）。如果其没有接收任何来自另一个关键转发节点的重传，则重传该消息（S780）。如果其接收来自另一个关键转发节点的重传，该节点确定来自其他关键转发节点的重传的覆盖（S750）。出于这个目的，该节点可以使用存储的邻居信息或者其可以使用布局图以及其他关键转发节点的节点位置来确定该覆盖。因此，该节点可以确定哪些布局元素（例如，街道）是被其他关键转发节点的重传所覆盖的。如果覆盖是充分的，则其丢弃消息（S790）。如果覆盖不是充分的并且如果从接收消息的时刻起预定的时间限制T尚未超过（S770），则该节点可以再次等待又一时间量dt以便接收或者不接收来自另一个关键发送节点的重传（S740）。时间段dt可以是随机设置的，并且因此其不必对于每次迭代是相同的。如果节点确定已经超过时间限制T，在没有足够的重传程度的情况下，则重传消息（S780）。可选地，在已经确定了由其他关键转发节点进行的重传程度不足够（S750）之后，在步骤S760处，该节点可以确定其已经听到多少次消息重传。此处，该节点可以或者考虑全部收到的重传或者仅考虑来自其他关键转发节点的那些。如果重传的数量达到某个量，即等于N或者高于N，则丢弃消息（S790）。如果重传的数量少于N，则该节点确定时间限制T是否已经经过（S770）。

在这些方法的进一步的变体中，节点可以限制消息到尚未由其他重传所覆盖的布局元素的重传（S640，S780）。如上文所描述，可以确定覆盖以用于识别与发送节点相关联的布局元素，其中消息是从所述发送节点接收的。为了限制节点的重传，节点可以将指示例如与仍然要被覆盖的节点相关联的布局元素的标识符或者与应当从重传中排除的节点相关联的布局元素的标识符的指示符包含在消息的重传中。然后，当接收包括该指示符的这个重传消息时，在接收节点已经确定它具有与发送节点共同的布局元素（S610，S710）之后，该接收节点可以基于被包含在消息中的指示符来检查是否其相关联的布局元素的全部都被从重传中排除。如果是，则丢弃消息（S650，S790）。如果不是，则节点进行进一步的步骤（S620，S720）。当然，节点可以替换地确定其相关联的布局元素中的至少一个是否被指示将被覆盖。如果不是这种情况，则丢弃消息（S650，S790）。但是，如果是这种情况，节点进行进一步的步骤（S620，S720）。

在图8中图示了在接收节点处做出转发决定的进一步的方法，其中可以基于与在节点位置处的布局元素相关的进一步的布局参数，例如基于街道的各侧或者走廊的各侧，来过滤消息。此处，消息最初从其中到来的发起者节点可以选择包含与其相关联的布局元素的标识符以及进一步的布局参数的指示，例如街道的相对应侧或者走廊的一侧。例如，当触发事件使得节点发送检测或触发消息时，触发的节点111可以选择包含其所属于的街道（例如，S1）的标识符以及街道的一侧（例如，a侧）。不位于该街道的该侧的任何节点将丢弃该消息。因此，当接收到来自发送节点10的消息（S800）时，接收节点10确定其是否位于在消息中所识别的街道上（S810），并且如果是，接收节点10确定其是否位于在消息中所识别的该街道的该侧（S820）。在两个条件都满足的情况下，其重传消息（S830）。如果不满足，则丢弃消息（S840）。例如，这具有如下效果：被要求点亮的光源的数量被减少到位于其中对象被检测到的该街道的该侧的光源。除了过滤不需要的重传之外，这个方法也保证没有位于完全不同的相邻街道上的灯将被点亮，从而减少了在过滤出不相关的检测消息中应用层的牵扯。在此处，该街道的该侧可以被认为是节点10的布局参数。可替换地，某街道的该街道的该侧可以被认为是其自己的布局元素，以便在相同街道的左侧和右侧之间进行区分是可能的。当然，这个实施例可以与之前的实施例中的任何一个相结合。

当诸如街道或走廊之类的布局元素具有弯曲或转弯时，允许在发起者节点111的布局元素的相反侧的节点也重传消息可以是有利的。例如，参考在图9中所示出的街道转弯的示例，建筑物H可以降低在街道的相同侧S1_b的节点10b之间成功传送的概率。因此，当转发来自街道的该侧S1_b上的触发的节点111的消息时，节点10b可能无法到达目的节点D。因此，在图8中所示出的方法可以进一步包括检查节点10的进一步布局参数的步骤，例如，所述布局参数可以是节点10是否位于布局元素的弯曲处。如果节点10a没有位于与触发的节点111相同的街道的一侧S1_b，而是位于转弯处，则尽管其位于街道的不同侧，但是其可以重传消息。这些手段使得能够提高在布局图的有问题的地点处的传送可靠性。为了降低重传的总量，如上文所述，节点10a可以采取概率方法以用于重传。用于重传的概率p可以取决于布局元素的弯曲程度以及节点10相对于弯曲处的位置。替代概率方法，上文所描述的基于计数器的方法也可以被应用于重传，其中，节点10a可以保持计数其从旁听到相同消息的次数，并且基于此来决定是重传还是丢弃该消息。

在图10中，图示了视线或欧氏距离与实际转发距离（即，覆盖距离）之间的区别。消息可以包含距离限制（例如，基于跳数或者基于视线距离）。然后，仅需要覆盖从发起者节点111的这个距离而不进一步转发该消息。使用视线距离限制，以视线或者欧氏（在图10中的d_LOS）方式测量相对于发起者节点111的距离。但是，消息在转发过程中占据的路径的实际长度，即，覆盖的距离（例如，在图10中等于d1加上d2），很可能与这个视线距离是不同的。消息的覆盖的距离因而可以与在发送该消息的节点之间的地理距离的总和更相关。因此，根据本发明，接收节点10可以能够使用其布局图来确定消息已经从发起者节点111所传播的实际距离。这个数值可以然后与既可以被包含在消息中又可以针对节点10来预定的距离限制进行比较。可替换地，消息可以包含跟踪覆盖的距离的距离指示符。在发起者节点111，距离指示符指示0。每次节点10确定消息将被转发时，节点10将其与发送节点的地理距离加到距离指示符上，其中节点10已经从所述发送节点接收了该消息。当然，替代地理距离，也可以使用欧氏距离或者跳数。当接收到消息之后，每个节点10可以首先检查是否已经超过距离限制。如果已经超过距离限制，则将丢弃该消息。这些步骤可以被包含在上文所描述的在接收节点处做出转发决定的方法中的任何一个方法中。因此，全部方法可以与传送传播的跳约束和/或地理和/或覆盖距离约束相结合，一般潜在地，所述全部方法也可以与其他联网协议相结合以用于最优化，例如，地域群播（即，泛洪地理上定义的区域）。

如果网络的节点10无法与任何一个布局元素相关联，则节点10可以基于包含在消息中的跳数或者覆盖距离信息来决定或者丢弃接收的消息或者重传该消息。可替换地或附加地，节点10可以应用上文所描述的概率方法或者基于计数器的方法。

本发明也被定制而不必限于如在室外照明网络中一样沿着街道拓扑来部署节点。因此，通过使用本地街道布局信息以及本地特征，可以改善总体应用行为，从而使得能够降低要求的传送的数量或者保证在关键地理地点处做出足够的传送以便达成消息的递送。但是，根据某些准则，本发明也可以应用于节点在其中簇集的任何部署场景。

一般性地，已经示出了通过交换有限量的邻居信息，例如通过基于计数器的泛洪可以提高传送可靠性。这些手段使得能够实现在信息交换开销与传送可靠性之间的合适的折中。特别地，本发明允许在网状网络中最优化泛洪算法，即最优化传送的数量以便以有效的方式来覆盖从起点到目的地的多跳，从而改善吞吐量性能和达成拥塞降低。此外，相比诸如基于计数器的泛洪之类的从现有技术中已知的其他概率泛洪方法，可以提高消息递送的可靠性。另外，仅要求固定的小存储空间以用于本地邻居信息。相比于其他基于邻居知识的泛洪和路由方法，根据本发明的转发方法具有相当低的固定协议开销。此外，在局部化广播和/或（密集）多播通信中，本发明相比于泛洪允许降低传送的数量。本发明在存在限制节点访问通信信道的规则（对允许节点用其传送占用信道的一小部分时间所施加的占空比要求）的情况下是特别有价值的，这是由于它在每组中有多个发送者的情况下允许平均（如果可能）分布传送负载。

Claims (15)

1.一种无线网络的节点，其包括

控制单元，其被配置来基于发送节点是否具有与该节点共同的布局图的至少一个布局元素来决定从该发送节点所接收的消息的重传，

其中该布局图的至少一个布局元素是与所述节点相关联的。

2.根据权利要求1所述的节点，其中所述控制单元被配置来仅在该节点和该发送节点具有至少一个共同的布局元素的情况下，才重传该接收的消息。

3.根据权利要求1或2所述的节点，其中关于重传的决定基于包含在该接收的消息中的指示符和/或基于该节点的布局参数和/或基于存储的邻居信息。

4.根据权利要求3所述的节点，其中，该指示符包括该发送节点的标识符和/或与该发送节点相关联的布局元素的至少一个标识符和/或关于该发送节点的附加的布局信息。

5.根据上述权利要求中的任何一个所述的节点，其中该控制单元被配置来基于与该节点相关联的布局元素的数量来决定该接收消息的重传模式。

6.根据权利要求5所述的节点，其中所述重传模式包括概率方法和/或基于在预定时间内接收到的由邻居节点对该消息的重传数量的基于计数器的方法。

7.根据权利要求6所述的节点，其中基于到布局元素的距离、到第一个发出该消息的发起者节点的距离和与该节点相关联的布局元素的数量中的至少一个来设置用于重传的概率和/或该预定时间。

8.根据上述权利要求中的任何一个所述的节点，其中当从邻居节点接收该消息的重传和/或传送时，该控制单元被配置来基于该邻居节点的该重传和/或传送的覆盖来决定重传该消息。

9.根据权利要求8所述的节点，其中该覆盖是基于包含在该重传的消息中的指示符和/或基于存储的邻居信息而被确定的。

10.根据权利要求8或9所述的节点，其中如果该节点与多于一个的布局元素相关联，则仅考虑也与多于一个布局元素相关联的邻居节点的重传。

11.根据上述权利要求中任何一个所述的节点，其中该控制单元被配置来使用该布局图来确定由该接收的消息所传播的地理和/或覆盖的距离，并且被配置来在该确定的距离是在预定的距离限制内的情况下决定重传该消息。

12.根据上述权利要求中任何一个所述的节点，其中该节点进一步包括用于确定该节点的绝对位置和/或该节点的相对位置的空间单元。

13.根据上述权利要求中任何一个所述的节点，其中所述布局图包括城市地图、工厂布局、楼层平面图和/或其中该布局元素包括楼层、走廊、房间、街道、交叉口、停车场地区中的至少一个。

14.根据上述权利要求中任何一个所述的节点，其中该节点被包含在室外和/或室内照明系统中的光源中。

15.一种控制无线网络的节点的方法，该方法包括如下的步骤：

由接收节点接收来自发送节点的消息；

基于该发送节点和该接收节点是否具有共同的布局图中的至少一个布局元素，决定该接收的消息的重传，

其中该布局图的该布局元素的至少一个是与该节点相关联的。