CN105075203B - 基于竞争的共享介质的计算机网络中的基于调度的优先化 - Google Patents
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Abstract
在一个实施例中，基于竞争的共享介质的计算机网络中的中间节点确定被调度的窗口，在该被调度的窗口中，分组(具有指定的优先级)应由中间节点发送。具体地，中间节点可特定地确定实际传输时间是在该窗口之前，在该窗口期间，还是在该窗口之后，并且将分组的优先级设置为以下各项中的一项i)当实际传输时间在该窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当实际传输时间在该窗口期间时，为指定的优先级，或者iii)当实际传输时间在该窗口之后时，为经增加的优先级。因此，中间节点可随后在实际传输时间时，从中间节点以所设置的优先级发送分组。
Description
相关申请
本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求在2013年3月12日提交的美国临时申请No.13/796,176的优先权，其全部内容通过引用被结合于此。
技术领域
本公开一般涉及计算机网络，并且更具体地，涉及在基于竞争的共享介质的计算机网络中的分组传输。
背景技术
网状网络，诸如用于传感器网络的低功率和低损耗网络(LLN)，具有无数的应用程序，诸如智能电网和智能城市。网状网络通常共享作为共享介质的通信网络(诸如，无线网络或电力线通信(PLC)网络(一种经由电力线的通信类型))的特性。网状网络，尤其是LLN面临着各种挑战，诸如有损链路、低带宽、电池操作、低存储器和/或处理能力等等。具体来说，在网状网络中，由于许多网状网络拓扑的“扇入”本质，当外出分组(朝向根节点前进以到达该网状网络外部的分组)接近网络的根时，它们有发生冲突的趋向。
发明内容
根据本公开的一个实施例，提供了一种用于在基于竞争的共享介质的计算机网络中进行分组传输的方法，包括：确定被调度的窗口，在该被调度的窗口中，分组应由基于竞争的共享介质的计算机网络中的中间节点发送，所述分组具有指定的优先级，其中所述窗口考虑所期望的重传次数(ETX)、等待时间和确认的接收；确定实际传输时间是在所述窗口之前，在所述窗口期间，还是在所述窗口之后；响应于确定实际传输时间是在所述窗口之前、在所述窗口期间、还是在所述窗口之后，将所述分组的报头中的所述分组的优先级动态地调整为以下各项中的一项i)当所述实际传输时间在所述窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当所述实际传输时间在所述窗口期间时，为指定的优先级，或iii)当所述实际传输时间在所述窗口之后时，为经增加的优先级；并且在所述实际传输时间时，以所述所设置的优先级从所述中间节点发送所述分组。
根据本公开的另一实施例，提供了一种用于在基于竞争的共享介质的计算机网络中进行分组传输的设备，包括：一个或多个网络接口，所述网络接口用于在基于竞争的共享介质的计算机网络中作为中间节点通信；处理器，所述处理器被耦接到所述网络接口，并且适用于执行一个或多个处理；以及存储器，所述存储器被配置用于存储可由所述处理器执行的处理，所述处理当被执行时可操作为：确定被调度的窗口，在该被调度的窗口中，分组应由所述中间节点发送，所述分组具有指定的优先级，其中所述窗口考虑所期望的重传次数(ETX)、等待时间和确认的接收；确定实际传输时间是在所述窗口之前，在所述窗口期间，还是在所述窗口之后；响应于确定实际传输时间是在所述窗口之前、在所述窗口期间、还是在所述窗口之后，将所述分组的报头中的所述分组的优先级动态地调整为以下各项中的一项i)当所述实际传输时间在所述窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当所述实际传输时间在所述窗口期间时，为指定的优先级，或者iii)当所述实际传输时间在所述窗口之后时，为经增加的优先级；以及在所述实际传输时间时，以所述所设置的优先级从所述中间节点发送所述分组。
根据本公开的又一实施例，提供了一种在其上编码软件的有形、非暂态计算机可读介质，所述软件当由处理器执行时可操作为：确定被调度的窗口，在该被调度的窗口中，分组应由基于竞争的共享介质的计算机网络中的中间节点发送，所述分组具有指定的优先级，其中所述窗口考虑所期望的重传次数(ETX)、等待时间和确认的接收；确定实际传输时间是在所述窗口之前，在所述窗口期间，还是在所述窗口之后；响应于确定实际传输时间是在所述窗口之前、在所述窗口期间、还是在所述窗口之后，将所述分组的报头中的所述分组的优先级动态地调整为以下各项中的一项i)当所述实际传输时间在所述窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当所述实际传输时间在所述窗口期间时，为指定的优先级，或者iii)当所述实际传输时间在所述窗口之后时，为经增加的优先级，以及在所述实际传输时间时，以所述所设置的优先级从所述中间节点发送所述分组。
附图说明
通过结合附图并参考以下描述可更好地理解本文的实施例，在附图中类似的参考标号指示相同或在功能上类似的元素，其中：
图1示出了示例性通信网络；
图2示出了示例性网络设备/节点；
图3示出了图1的通信网络中的示例性有向非循环图(DAG)；
图4示出了示例性分组格式；
图5示出了示例性传输调度；以及
图6示出了用于基于竞争的共享介质的计算机网络中的基于调度的优先化的示例性简化过程。
具体实施方式
概述
根据本公开的一个或多个实施例，基于竞争的共享介质的计算机网络中的中间节点确定被调度的窗口，在该窗口内，(具有指定优先级的)分组应由中间节点发送。具体地，中间节点可特别确定实际传输时间是在该窗口之前，在该窗口期间，还是在该窗口之后，并且将该分组的优先级设置为以下各项之一i)当实际传输时间在该窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当实际传输时间在该窗口期间时，为指定优先级，或者iii)当实际传输时间在该窗口之后时，为经增加的优先级。因此，中间节点可随后在实际传输时间处，从该中间节点以所设置的优先级发送分组。
描述
计算机网络是通过用于在端节点(诸如个人计算机和工作站，或者其他装置，诸如传感器等等)之间传送数据的通信链路和区段互连的节点在地理上分布的集合。从局域网(LAN)到广域网(WAN)，许多类型的网络是可用的。LAN通常通过位于相同的一般物理位置(诸如，建筑物或者园区)上的专用私有通信链路连接节点。另一方面，WAN通常通过远距离通信链路(诸如，公用载波电话线、光学光路、同步光纤网络(SONET)、同步数字体系(SDH)链路、或者电力线通信(PLC)(诸如，IEEE 61334、IEEE P1901.2)等等)来连接地理上分散的节点。此外，移动自组织网络(MANET)是一种无线自组织网络，该网络通常被视为由无线链路连接的移动路由器(和相关主机)的自配置网络，它们的联合形成任意拓扑结构。
智能对象网络，诸如传感器网络，具体来说是具有空间分布的自主设备(诸如，传感器、执行器等等)的特定类型的网络，自主装置协作地监测不同位置处的物理或者环境条件，诸如能量/功率消耗、资源消耗(例如，用于高级量测基础设施或“AMI”应用的水/气体/等等)、温度、压力、振动、声音、辐射、运动、污染物等等。其他类型的智能对象包括例如负责开启/关断引擎或者执行任何其他动作的执行器。传感器网络是一种类型的智能对象网络，它一般是共享介质的网络，诸如无线网络或者PLC网络。也就是说，除了一个或多个传感器之外，传感器网络中的每一传感器设备(节点)可通常被装备有无线电收发机或者其他通信端口，诸如PLC、微控制器和能量源(诸如，电池)。往往，智能对象网络被视为场域网(FAN)、邻域网(NAN)等等。通常，对智能对象节点(例如，传感器)的大小和成本约束导致对资源(诸如，能量、存储器、计算速度和带宽)的相应约束。
图1是示例性计算机网络100的示意性框图，示例性计算机网络100说明性地包括通过各种通信方法进行互连的节点/设备200(例如，如图所标记的，“根”、“11”、“12”……“45”，以及如在下面的图2中所描述的)。例如，链路105可为有线链路或者共享介质(例如，无线链路、PLC链路等等)，其中某些节点200(诸如，路由器、传感器、计算机等等)可以例如基于距离、信号强度、当前操作状态、位置等等来与其他节点200通信。本领域的技术人员将理解，在计算机网络中可使用任意数量的节点、设备、链路等等，而本文所示的视图仅仅是为了简明。此外，本领域的技术人员还将理解，虽然网络被示为处于某一方向中，尤其是具有“根”节点，但是网络100仅仅是示例性的图解，而非意欲限制本公开。
在适当的情况下，通过使用预定义的网络通信协议(诸如某些已知的有线协议、无线协议(例如，IEEE Std.802.15.4、WiFi、等等)、PLC协议，或者其他共享介质协议)可以在计算机网络100的节点/设备之间交换数据分组140(例如，在设备/节点之间发送的流量和/或消息)。在这种背景下，协议由一组定义了节点如何与彼此进行交互的规则组成。
图2是可以与本文所描述的一个或多个实施例一起使用的示例性节点/设备200的示意性框图，节点/设备200例如是在上面的图1中所示出的任意节点。设备可包括由系统总线250互连的一个或多个网络接口210(例如、有线的、无线的、PLC等等)、至少一个处理器220，和存储器240，以及电源260(例如，电池、插件等等)。
(一个或多个)网络接口210包含用于通过被耦接到网络100的链路105传送数据的机械、电气和信令电路。网络接口可被配置成使用各种不同的通信协议来发送和/或接收数据。此外，应注意的是，节点可具有两种不同类型的网络连接210，例如无线和有线/物理连接，而本文所示的视图仅仅是为了说明。而且，虽然网络接口210被示为与电源260分离，但是对于PLC来说，网络接口210可通过电源260通信，或者可以作为电源的整体组件。在一些特定配置中，PLC信号可被耦接到馈送到电源的电力线。
存储器240包括多个可由处理器220和网络接口210寻址的、用于存储与本文所描述的实施例相关联的软件程序和数据结构的存储位置。应注意的是，某些设备可具有有限的存储器或者没有存储器(例如，没有用于存储除了在设备和关联的高速缓存上运行的程序/处理以外的存储器)。处理器220可包括适用于执行软件程序和操纵数据结构245的硬件元件或者硬件逻辑。操作系统242的部分通常被驻存在存储器240中并且由处理器执行，操作系统242尤其通过调用支持在设备上执行的软件过程和/或服务的操作来在功能上组织该设备。这些软件过程和/或服务可包括路由处理/服务244，以及说明性的“优先化”处理248，如本文所描述的。应注意的是，虽然优先化处理248被示为在集中式存储器240中，但是替代性的实施例提供为该处理特定地在网络接口210中运行，诸如MAC层组件或者其他通信/传输处理(处理“248a”)。
对本领域的技术人员来说将显而易见的是，其他处理器和存储器类型，包括各种计算机可读介质，可被用于存储和执行关于本文所描述的技术的程序指令。而且，虽然描述说明了各种处理，但是可明确设想到的是，各种处理可被体现为被配置以根据本文的技术(例如，根据类似处理的功能)操作的模块。此外，虽然已经分别示出了各处理，但是本领域的技术人员将理解，这些处理可以是其他处理内的例程或者模块。
路由处理(服务)244包含计算机可执行指令，该计算机可执行指令由处理器220执行以实现由如本领域的技术人员将理解的一个或多个路由协议(诸如，先应式路由协议或者反应式路由协议)提供的功能。这些功能可在有能力的设备上被配置用于管理路由/转发表(数据结构245)，该路由/转发表包含例如被用于做出路由/转发决定的数据。具体地，在先应式路由中，在计算至网络中的任何目的地的路由(例如，链路状态路由，诸如开放式最短路径优先(OSPF)，或者中间系统到中间系统(ISIS)，或者优化链路状态路由(OLSR))之前，连接性被发现和已知。另一方面，反应式路由发现邻居(即，不具备网络拓扑的先验知识)，并且响应于需要到目的地的路由，向网络中发送请求，以确定哪个邻居节点可被用于到达所期望的目的地。示例性反应式路由协议可包括自组网按需距离向量(AODV)、动态源路由(DSR)、动态MANET按需路由(DYMO)等等。值得注意的是，在不能存储或者未被配置用于存储路由条目的设备上，路由处理244可仅由源路由技术所必需的提供机制组成。也就是说，对于源路由，网络中的其他设备能够准确地告知能力较小的设备将分组发送至何处，从而该能力较小的设备如被指导地简单地转发分组。
值得注意的是，近年来网状网络已变得日益普及和实用。具体地，共享介质的网状网络，诸如无线或者PLC网络等等，往往存在于被称为低功率和低损耗网络(LLN)的网络上，LLN是一类在其中的路由器和它们的互连两者都受约束的网络：LLN路由器一般在诸如处理能力、存储器和/或能量(电池)之类的约束下操作，并且路由器的互连的特点说明性地在于高丢失率、低数据速率和/或不稳定性。LLN由从几十到多达数千或甚至上百万的LLN路由器的任何数量的路由器组成，并且支持点到点流量(在LLN内的设备之间)、点到多点流量(从例如位于根节点处的中央控制点到LLN内的设备的子集)和多点到点流量(从LLN内的多个设备朝向中央控制点)。
LLN的示例性实施方式是“物联网”网络。宽泛地，术语“物联网”或“IoT”可由本领域的技术人员用来指代在基于网络的体系结构中可唯一标识的对象(事物)及其虚拟表示。具体地，在互联网进化中的下一前沿是连接不仅仅是计算机与通信设备的能力，而是连接一般“对象”(诸如，灯、电器、交通工具、HVAC(加热、通风和空气调节)、窗户和遮光窗帘及百叶窗、门、锁等等)的能力。“物联网”因此通常指代诸如，传感器和致动器之类的对象(例如，智能对象)通过计算机网络(例如，IP)的互连，该计算机网络可以是公共互联网或者专用网络。此类设备通常以经由协议转换网关被连接到IP网络的非IP或者专有协议的形式已经在行业中使用了几十年。随着诸如，智能电网、智能城市、建筑物和工业自动化、以及车辆(例如，车辆能够使上百万的物体互连，以感测像电能质量、轮胎压力和温度这样的事物，并且车辆能够驱动引擎和灯)之类的无数应用的涌现，将IP协议扩展为适用于这些网络已经至关重要。
由Winter等人在因特网工程任务组(IETF)所提出的标准，请求评论(RFC)6550中所规定的标题为“RPL：用于低功率和低损耗网络的IPv6路由协议(RPL:IPv6 RoutingProtocol for Low Power and Lossy Networks)”(2012年3月)的示例性协议中提供了一种支持从LLN内部的多个设备朝向中央控制点(例如，通常为LLN边界路由器(LBR)或者“根节点/设备”)的多点到点(MP2P)流量，以及从中央控制点到LLN内部的多个设备的点到多点(P2MP)流量(也被称为点到点，或“P2P”流量)的机制。RPL(发音同“ripple”)通常可被描述为距离向量路由协议，该协议除了定义了一组用以约束控制流量、支持修复等等的特征之外，还建立了供路由流量/分组140使用的有向非循环图(DAG)。值得注意的是，如本领域的技术人员可理解的，RPL还支持多拓扑路由(MTR)的概念，由此多个DAG可被建立成根据个别要求携带流量。
此外，有向非循环图(DAG)是一种具有下述属性的有向图，其中所有边缘都以使得没有循环(环路)应当存在的方式被定向。所有边缘都被包含在朝向一个或多个根节点(例如，“簇首”或“汇点”)进行定向并且终止于该一个或多个根节点的路径中，通常通过较大的基础设施(诸如互联网、广域网，或者其他域)使DAG的设备进行互连。此外，面向目的地的DAG(DODAG)是以单一目的地为根的DAG，即，在单一DAG根处不具备外出边缘。DAG中的特定节点的“父”节点是该特定节点在朝向DAG根的路径上的直接后继，从而父节点相较于该特定节点本身具有较低的“秩数”，其中节点的秩数标识该节点相对于DAG根的位置(例如，节点距离根越远，则节点的秩数越高)。还应该注意的是，树是一种DAG，在该DAG中的每一设备/节点通常具有一个父节点或者一个优选父节点。DAG通常可(由DAG处理和/或路由处理244)基于目标函数(OF)来建立。目标函数的作用通常是规定关于如何建立DAG的规则(例如，父节点、备用父节点的数量等等)。
图3示出了示例性简化DAG 310，DAG 310可以例如通过如上所述的技术被建立在图1的网络100中。例如，可以针对每一节点选择某些链路105来与特定的父节点通信(因此，反过来，如果存在子节点的话，则与子节点通信)。这些所选择的链路组成了DAG 310(如粗线所示)，该DAG 310从根节点朝向一个或多个叶节点(没有子节点的节点)延伸。流量/分组140(在图1中示出)随后可沿朝向根的向上方向或者朝向叶节点的向下方向遍历DAG 310，如本文所具体描述的。
如上文进一步所指出的，在网状网络中，由于许多网状网络拓扑的“扇入”本质，当外出分组(朝向根节点前进以到达该网状网以外的分组)接近网络的根时，它们有发生冲突的趋向。冲突避免(例如，载波侦听介质访问/冲突避免，即“CSMA/CA”)产生了呈指数递增的退避时间，其带有的影响是降低了在到根的最后一跳(也是从根的第一跳)上的可用带宽。这种影响是极度不希望的，因为它降低了在到根的链路上的吞吐量，该吞吐量实际上决定整个网状网的吞吐量。因此控制在该链路上的冲突并且将静默时间维持在最小是至关重要的。
传统上利用轮询(例如，使用同步数据链路控制，即“SDLC”)或者校验(例如，使用请求发送/清除发送，即“RTS/CTS”)来避免在数据网络中的冲突，但是这些方法在大多数多跳网状网络中都是不可行的，这是因为此将消耗被认为应当保护的带宽。
在工业应用中，尝试利用呼叫允许控制(CAC)和时分多路复用(TDM)的混合体来进行冲突避免。例如，在此类系统中，带宽被开有缝隙，并且时隙针对特定节点对之间的通信被保留。集中式路径计算引擎(PCE)计算针对每一已接纳的流(例如，ISAl00.11a中的“协定”，如本领域将理解的)的经优化的时隙序列。不幸地是，所述计算是NP完全的，因此该解决方案的扩展性不是很好。值得注意的是，在没有重试并且没有外部干扰的情况下，该方法将很有用。然而，一旦重试分组，该分组将错过它的时隙序列(它的“队列”)并且最终与其他“尽力而为”的分组一起被发送。相应地，在此之后，不再存在抖动或者延时方面的任何保障。因此，即使具有超重模型，仍然会有百分之70到80的分组被偏离调度而传递。这种方法的另一个问题是TDM时隙充当保留区，其中一旦分组错过它的队列，那么整个时隙序列将从头到尾被浪费。
基于调度的优先化
本文的技术基于分组的所期望的调度，说明性地递增或者递减该分组的优先级(例如，LLN网状网中的外出或者“向上”分组)，该调度可被携带在带内或者被安装在中间节点中，以便当分组遍历网状网时，将该分组保持在调度内，从而避免了当分组到达根时的竞争。在一个实施例中，调度被集中地计算(例如，由PCE)，并且该分组可能在其被调度的时间之前以较低的优先级被发出，以便受益于可能的静默而及早到达。
具体地，根据下面所详细描述的本公开的一个或多个实施例，基于竞争的共享介质的计算机网络中的中间节点确定被调度的窗口，在该被调度的窗口中，分组(具有指定的优先级)应由中间节点发送。具体地，中间节点可特定地确定实际传输时间是在该窗口之前，在该窗口期间，还是在该窗口之后，并且将该分组的优先权设置为以下各项中的一项i)当实际传输时间在该窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当实际传输时间在该窗口期间时，为指定的优先级，或者iii)当实际传输时间在该窗口之后时，为经增加的优先级。因此，中间节点可随后在实际传输时间时，从中间节点以所设置的优先级发送该分组。
说明性地，本文所描述的技术可以诸如根据“优先化”处理248/248a由硬件、软件和/或固件来执行，"优先化"处理可包含由处理器220(或者接口210的独立处理器)执行以实现关于本文描述的技术的功能的计算机可执行指令。例如，本文的技术可被视作对常规传输协议的扩展，常规传输协议诸如是各种共享介质的通信协议，因此，本文的技术可相应地由本领域中所理解的执行那些协议的类似组件来处理。具体地，本文的技术涉及时分多路复用(TDM)协议(例如，ISA100.11a、TSMP、WiHART)和基于竞争的解决方案(例如，IEEE802.11或者IEEE 802.15.4)，并且一般基于呼叫允许控制(CAC)。此外，诸如在通过网络同步的各种已知的协议(例如，TSMP、WiHART和ISA100.11a)中，调度通常还需要时间常识。
在操作上，本文的技术通过调度流或者通信“窗口”开始，通信窗口可被集中计算并被分配到网络中的中间节点。在常规的流调度中每一跳具有基于TDM的调度时隙，与常规的流调度不同，虽然调整分组的优先级以使分组保持在它们所指派的调度内，但是本文的技术在网络中一直使用竞争。也就是说，如本文所描述的，分组可以在调度之前以低优先级发出，并且由于该分组相较于其调度变得延迟，可以增加的优先级进行转发。例如，响应于分组在共享介质的计算机网络中向上朝向共享介质的计算机网络的根节点行进，来设置该分组的优先级。
图4示出了示例性简化分组400(例如，上文所述的详细分组140)，其中分组400包括报头410和有效负载420，如在本领域中将理解的。在报头410内的是用于引导分组通过网络的一个或多个字段，诸如源地址和目标地址，以及其他有用的字段，诸如优先级字段412(例如，最高到最低优先级的范围，诸如分别为0-7)，以及可选的指定窗口字段414，该指定窗口字段414用于携带针对分组的所规定的调度的指示。
此外，图5示出了示例性传输调度500的简化概念，其中存在被调度的窗口510，以及因此存在分别被指定为505和515的、在窗口510“之前”(在调度之前)以及在窗口510“之后”的时间段。
针对分组所计算的调度可一般地计量跳数和在每一跳处具有短等待时间间隔的所期望的重传次数(ETX)，这是因为可能期望没有或几乎没有竞争。(注意，总是存在冲突，这是因为频带，主要是开放带，无法被完全控制，并且将总是存在来自设备(诸如便携式电话或者其他无线设备)的不受控制的信号。)换一种说法，分组的被调度的窗口表示该分组在计算机网络内从源节点到目标节点的完整传输。例如，如果T是分组的传输时间(或者重传时间)，该传输时间包括等待时间和确认(ACK)的接收，则分组的时间窗口在调度时间S和S+T*ETX之间的调度窗口内。
值得注意的是，到达根处的针对先前调度的分组可能不干扰在较大网络的边缘处所发出的分组。此外，“幸运”分组(较少次的重试)显著地在其调度之前到达根处。本文的技术通过允许比调度早一些时间E发送分组而解决了该影响。但是随后该分组被标记为比正常更低的优先级，直到其时间到达，所以在竞争的情况下该分组是等待的分组。
以相同的方式，“不幸运”分组(多次重试)仍然可试图在其调度窗口之后到达根。为了解决与在其本身的调度之内的分组的竞争，被延迟的分组被标记为比正常更高的优先级。也就是说，当实际传输时间远在窗口之后时，将分组的优先级设置为被进一步增加的(较高的)优先级。
在本文技术的简单无状态版本中，在分组(字段414)中标记/携带端到端调度窗口，并且在进入该窗口之前，降低该分组的优先级(412)，并且在经过该窗口之后，增加其优先级。
更细化的无状态方法允许沿着分组路径的一个或多个中间节点计算针对分组的更紧密的局部调度窗口。在这种情况下，与考虑在网状网中分组应当花费的整个时间窗口相比，这种计算包括沿着路径的此节点的位置，以计算在进行计算的特定中间节点中所期望的分组的更精确的窗口。本文的技术的这种实例要求在分组(例如，在窗口字段414内)中同样标记用于计算调度的ETX和所执行的跳数(以及取决于可用的路由信息，待执行的跳数)。如果时间同步是不适当的，那么可能通过要求接收和发送硬件在刚刚接收时间和刚刚发送时间之间适当地标记中间节点中的分组来测量和聚合到此点为止该分组所花费的时间(应注意的是，标记发送时间当前存在并且被用于同步化，而本文的技术在接收侧上执行标记并且执行在发送时间时在节点中所花费的时间的计算。
根据本文的技术的另一实施例，在有状态的版本中，状态分布在沿着每一流的路径的每一节点中，类似于ISA100.11a中的“协定”。在此实例中，调度器能够指示每一节点处分组被期望的精确的时间窗口，以使得该节点能够应用优先级递增或者递减。换言之，被调度的窗口可基于特定于沿着分组的路径的每一中间节点的期望窗口，其中每一期望窗口被集中计算并且被分配到每一中间节点。
值得注意的是，当添加分组流到调度中时，如果分组一般趋向于比所期望的早到达，那么调度器能够推断出能够降低其对ETX的估计。以类似的方式，分组迟到是对ETX过小的指示。相应地，当改变ETX时，根可重新分配调度。
图6示出了根据本文所描述的一个或多个实施例的用于在基于竞争的共享介质的计算机网络中的基于调度的优先化的示例性简化过程600。过程600可起始于步骤605，并且进行到步骤610，其中如在上文中所更加详细地描述的，基于竞争的共享介质的计算机网络中的中间节点确定被调度的窗口510，在该被调度的窗口510中，分组400(具有指定的优先级412)应由中间节点发送。如上文所详细描述的，窗口可以在中间节点处，诸如在分组内(窗口414)被接收或者从集中式计算设备被接收，或可以由中间节点本身计算窗口。在步骤615中，节点可随后确定实际传输时间是在该窗口之前，在该窗口期间，还是在该窗口之后，并且在步骤620中节点可将分组的优先级设置为以下各项中的一项i)当所述实际传输时间在该窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当所述实际传输时间在窗口期间时，为指定的优先级，或者iii)当所述实际传输时间在该窗口之后时，为经增加的优先级(例如，或者针对进一步的延迟而被进一步增加)，如上所述。在步骤625中，中间节点随后可在实际传输时间处以所设置的优先级发送分组，并且简化过程600在步骤630处结束。值得注意的是，针对重传，所述过程600可在步骤605处再次开始，其中可相应地基于与被调度的窗口510有关的时间推移来调节重传分组的优先级。
应当注意的是，虽然过程600中的某些步骤可如上所述是可选的，但是在图6中所示出的步骤仅仅是用于说明的示例，并且根据需要可包括或排除某些其他步骤。此外，虽然示出了步骤的具体顺序，但是此顺序仅仅是说明性的，并且在不脱离本文的实施例的范围的情况下可使用这些步骤的任何合适的排列。
因此，本文所描述的技术在基于竞争的共享介质的计算机网络中提供了基于调度的优先化。具体地，与TDM保留模型相比，本文的技术受益于对分组的截止时间敏感的统计多路复用，来优化对可用带宽的使用，同时避免了接近于根处的竞争，从此优化了吞吐量、延时和抖动。换句话说，本文的技术通过取决于分组的优先级是先于还是晚于调度而动态地调整分组的优先级，从而在分组接近根部时，有效地管理流量的增加。
虽然已经示出和描述了提供用于基于竞争的共享介质的计算机网络中基于调度的优先化的说明性实施例，但是应当理解的是，在本文实施例的精神和范围内可做出各种其他改变和修改。例如，本文已经关于无线网络示出和描述了实施例。然而，这些实施例在其广义上并非是限制性的，而是实际上可以和其他类型的共享介质网络和/或协议(例如，电力线通信或即PLC)一起使用。此外，虽然示出了某些协议，诸如RPL或者其他特定的LLN协议，但是也可相应地使用其他合适的协议，并且其他基于竞争的共享介质的网络环境也可利用本文的技术。
已经针对特定实施例进行了先前的描述。然而，将显而易见的是，可对所描述的实施例做出其他改变和修改，以达到它们的一些或者所有优点。例如，可以清楚设想到本文所描述的组件和/或元件能够被实施为被存储在有形的(非暂态的)计算机可读介质(例如，磁盘/CD/RAM/EEPROM/等等)上的、具有在计算机上执行的程序指令的软件，硬件、固件，或者它们的组合。相应地，此描述仅以示例的方式被提出，并非以其他方式限制本文的实施例的范围。因此，所附权利要求的目的在于涵盖落入本文的实施例的真正精神和范围内的所有此类变化和修改。
Claims (19)
1.一种用于在基于竞争的共享介质的计算机网络中进行分组传输的方法，包括：
确定被调度的窗口，在该被调度的窗口中，分组应由基于竞争的共享介质的计算机网络中的中间节点发送，所述分组具有指定的优先级，其中所述窗口考虑所期望的重传次数(ETX)、等待时间和确认的接收；
确定实际传输时间是在所述窗口之前，在所述窗口期间，还是在所述窗口之后；
响应于确定实际传输时间是在所述窗口之前、在所述窗口期间、还是在所述窗口之后，将所述分组的报头中的所述分组的优先级动态地调整为以下各项中的一项i)当所述实际传输时间在所述窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当所述实际传输时间在所述窗口期间时，为指定的优先级，或iii)当所述实际传输时间在所述窗口之后时，为经增加的优先级；并且
在所述实际传输时间时，以所述所设置的优先级从所述中间节点发送所述分组。
2.如权利要求1所述的方法，其中发送所述分组和所述实际传输时间是针对由所述中间节点进行的所述分组的重传。
3.如权利要求1所述的方法，其中设置包括：
当所述实际传输时间远在所述窗口之后时，将所述分组的优先级设置为经进一步增加的优先级。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述窗口表示在所述计算机网络内从源节点到目标节点的所述分组的完整传输。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述窗口被携带在所述分组内。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述窗口被集中计算并且被分配到至少所述中间节点。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述窗口基于特定于沿着所述分组的路径的每一中间节点的期望窗口，每一期望窗口被集中计算并且被分配到每一中间节点。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述窗口特定于所述中间节点，所述方法还包括：
由所述中间节点计算所述窗口。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：
响应于所述分组在所述共享介质的计算机网络中向上朝向所述共享介质的计算机网络的根节点行进，设置所述分组的优先级。
10.一种用于在基于竞争的共享介质的计算机网络中进行分组传输的设备，包括：
一个或多个网络接口，所述网络接口用于在基于竞争的共享介质的计算机网络中作为中间节点通信；
处理器，所述处理器被耦接到所述网络接口，并且适用于执行一个或多个处理；以及
存储器，所述存储器被配置用于存储可由所述处理器执行的处理，所述处理当被执行时可操作为：
确定被调度的窗口，在该被调度的窗口中，分组应由所述中间节点发送，所述分组具有指定的优先级，其中所述窗口考虑所期望的重传次数(ETX)、等待时间和确认的接收；
确定实际传输时间是在所述窗口之前，在所述窗口期间，还是在所述窗口之后；
响应于确定实际传输时间是在所述窗口之前、在所述窗口期间、还是在所述窗口之后，将所述分组的报头中的所述分组的优先级动态地调整为以下各项中的一项i)当所述实际传输时间在所述窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当所述实际传输时间在所述窗口期间时，为指定的优先级，或者iii)当所述实际传输时间在所述窗口之后时，为经增加的优先级；以及
在所述实际传输时间时，以所述所设置的优先级从所述中间节点发送所述分组。
11.根据权利要求10所述的设备，其中发送所述分组和所述实际传输时间是针对由所述中间节点进行的所述分组的重传。
12.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理当被执行时，还可操作为：
当所述实际传输时间远在所述窗口之后时，将所述分组的优先级设置为经进一步增加的优先级。
13.根据权利要求10所述的设备，其中所述窗口表示在所述计算机网络内从源节点到目标节点的所述分组的完整传输。
14.根据权利要求10所述的设备，其中所述窗口被携带在所述分组内。
15.根据权利要求10所述的设备，其中所述窗口被集中计算并且被分配到至少所述中间节点。
16.根据权利要求10所述的设备，其中所述窗口基于特定于沿着所述分组的路径的每一中间节点的期望窗口，每一期望窗口被集中计算并且被分配到每一中间节点。
17.根据权利要求10所述的设备，其中所述窗口特定于所述中间节点，所述处理当被执行时，还可操作为：
由所述中间节点计算所述窗口。
18.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理当被执行时，还可操作为：
响应于所述分组在所述共享介质的计算机网络中向上朝向所述共享介质的计算机网络的根节点行进，设置所述分组的优先级。
19.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
确定被调度的窗口，在该被调度的窗口中，分组应由基于竞争的共享介质的计算机网络中的中间节点发送，所述分组具有指定的优先级，其中所述窗口考虑所期望的重传次数(ETX)、等待时间和确认的接收；
确定实际传输时间是在所述窗口之前，在所述窗口期间，还是在所述窗口之后；
响应于确定实际传输时间是在所述窗口之前、在所述窗口期间、还是在所述窗口之后，将所述分组的报头中的所述分组的优先级动态地调整为以下各项中的一项i)当所述实际传输时间在所述窗口之前时，为经降低的优先级，ii)当所述实际传输时间在所述窗口期间时，为指定的优先级，或者iii)当所述实际传输时间在所述窗口之后时，为经增加的优先级，以及
在所述实际传输时间时，以所述所设置的优先级从所述中间节点发送所述分组。
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