CN1218543C - 通信格网 - Google Patents
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Abstract
公开了用于从多个结点(A-H)和各结点(A-H)之间多个潜在传输链路(2)形成结点(A-H)的网络(1)的方法。还公开了使初始格网通信网络适配为通信配置的方法。还公开了方法,使得作为适配最终格网通信网络配置部分所需要的对初始格网通信网络配置的至少某些改变,形成一组变化,使得组内所有的变化能够基本上同时发生。
Description
在一种方式中,本发明涉及用于形成结点网络的方法和设备,特别是在互连结点的通信格网的场合。在另一方式中,本发明涉及用于适配通信格网的方法和设备。在另一方式中,本发明涉及格网通信网络。在又一种方式中,本发明涉及在操作现有格网通信网络时测量拟议中的格网通信网络行为的方法。本发明还涉及实现这些方法相关的软件和硬件。
这一说明书中,使用了各种标题和子标题。应注意,标题和子标题只是网络清晰和方便,而不具有任何逻辑上的效果。
背景
在我们的国际专利申请WO-A-98/27694中,其全部的公开在此结合以资对比,公开了包括以互连结点的“格网”的形式的网络的通信设备。借助于沿链路基本上单向的(即高度方向性的)无线传输,格网中每一结点能够通过结点之间各点对点无线链路与多个其它结点通信,即信号不是广播而是被定向到特定的结点,使信号能够沿链路在两个方向通过。使用的频率例如至少为大约1GHz。可以使用高于2.4GHz或4GHz的频率。实际上,40GHz,60GHz甚至200GHz的频率也可使用。超过射频,可以使用其它更高诸如量级为100,000GHz(红外)的频率。在优选实施例中,格网中每一结点有多个天线,它们向其它结点提供多个潜在的点对点传输链路。例如,每一结点可以有四个或八个天线,每一个分别提供到另一结点的一链路。(应当理解,在本说明书中“天线”是被广泛构成的,并包括能够发送和接收高定向束的结构。例如多个天线可以由多个物理上离散的分别可选择的天线,由一个或多个物理上可操纵的天线,或由相控阵天线提供)。在一例子中,通过把发送和接收时间帧划分为离散时间片,在结点使用时分双向(TDD)交替发送和接收。
这一“格网”方法的主要优点是在WO-A-98/27694阐述的,并包括带宽在整个格网上的分布,及其胜过其它系统(诸如一点对多点或广播系统)相关的容量的优点;至少对大多数结点可使用多种不同的通信通路,这潜在地允许不论特定的结点是否失效都能够维持服务,从而给出高度的弹性;对不同结点提供数据通信量广泛变化的水平的潜能,无需多于一种类型的无线链路,只要简单使用可变数目的数据通路传送数据通信量。无线系统对有线系统明显的优点在于,不需要挖掘道路等敷设和维护电缆。
在完全建立的互连结点的格网中至少某些并最好是大多数结点将与用户相关联,用户可以是自然人或组织,诸如公司,大学等。每一用户结点的作用一般将是作为该用户专用链路的终点(即作为数据通信量的源和汇),并还作为分布式网络的集成部分用于传送对其它结点提供的数据。然而格网网络的经营者最初可采用在“种子网络”中的“种子”结点集。种子结点一般将是非用户结点(虽然后来可转换为用户结点),这是在对潜在的用户提供网络服务之前由网络经营者设置的,并一般用作为对大量潜在用户是高度可见的。(字“可见”和短语“视线”或类似的术语在这里将是在两个结点或站点被称为彼此“可见”或彼此处于“视线”中的意义上使用的,当适当的发送和接收设备安装在站点处时,结点或位于站点处的结点原则上能够彼此以网络中使用的频率或多个频率无线通信)。在种子网络中,每一结点至少对其它一个结点是可见的。当网络服务由经营者提供时,种子网络允许适当的最小数目的用户结点直接通过这些种子结点连接到格网。种子结点一般将作为网络通信量的过渡结点而不是作为源和汇(例如或者是用户通信量或者是网络管理通信量)。种子结点可适时地与用户相关,因而成为用户结点。
形成
一旦建立了适当的种子网或其它结点集,其中每一结点至少对于其它一个结点基本上是可见的,就必须从结点之间选择那些最适合用作为结点之间实际的无线传输链路的所有可能的视线。这一过程在这里将以“格网形成”或类似的短语称谓。应当理解,格网形成过程能够用于任何格网,并例如可用于格网初始形成期间及格网生长期间,并可被反复使用。应当记住,WO-A-98/27649中的公开和以上所讨论类型的互连结点的格网的形成问题是在其它网络系统中没有引起的一个问题。例如,在通常的电话网或例如因特网中,已经存在用户之间有链路的一种网络;这种网络中的网络问题只是涉及从现有网络中的一个用户向另一用户的路由问题,考虑到某些链路可能失效或否则不可使用这样的事实。反之,给定如我们的WO-A-98/27649所公开并在以上所讨论的要被连接以形成互连结点的格网的一个结点集,一般对于任何一个结点的通信链路能够被建立起以便链接该结点与许多其它结点之一(或其它预定数目)。换言之,有很多提供格网的链接结点选择的方式。因而,首先要提及的问题之一是如何形成互连的结点即给定的结点集的格网,如何确定应当对哪些结点到哪些其它结点提供通信链路。这种链路最好应当这样选择,使得这些链路对所有通过这些链路被路由的数据通信量提供适当的容量。
格网形成问题通常将是一个数学上困难的问题,给定类型的(非连接的)结点集,将存在给定的大量的潜在的链路,以及潜在的通信链路的组合数目比结点数目快得多地增加这样的事实。此外,因为实际的问题,诸如在每一结点处存在数目有限的可用的天线,每一结点处的数据通信量限制或可用的RF频谱(包括发送和接收可用的时间片数目的限制),以及结点之间通信通路长度的限制(按各链路的物理长度和数据从源结点到目标结点通过的过渡结点数目两者测量的),因而不是所有的拓扑结构上正确的格网都适用作为格网网络。
在格网的一种实现中,格网将是自包含的或“非访问”的网络,即网络不连接到任何外部网络。这种非访问网络例如作为局域网或广域网是有用的,它们例如可由单个的组织用来向其用户提供网络服务。
然而在优选的实现中,格网一般将连接到外部网络。例如格网是访问网络,而外部网络是核心网络诸如主干网。通信量从外部网络进入格网并反之通过的点这里将被称为主干网连接点(“TNCP”);应当理解,这一术语将被广泛地解释为对任何外部网络的连接点,而不限于连接到传统的主干网。在这里的详细说明中被称为格网插入点(“MIPs”)的特别结点一般将由网络经营者放置,并将具有附加的指向TNCP的链路(一般使用任何技术)。这种情形下格网形成的过程通常将需要保证格网中所有结点(直接,或通过其它结点非直接)连接到MIP。该过程最好还应当保证对所有被路由的数据通信量提供足够的容量,考虑直到TNCP的所有链路(使用任何技术)。在另外的情形下,或只在网络的某些部分中,MIP和TNCP可用是相同的装置,这种情形下格网形成过程仍然与这里所述的情形相同。
根据本发明的第一方式,提供了从多个结点和各结点之间多个潜在的传输链路形成结点网络的一种方法,至少结点之一是提供往来于形成的网络的数据连接的连接结点,且其中对不是连接的结点的每一结点,对于从所述结点到连接结点的传输通路有一最大可接受链路数,形成的网络中每一结点能够通过所述每一结点和所述至少一个其它结点之间的一传输链路与至少一个其它结点通信,形成的网络中与所述连接结点或多个连接结点不同的每一个结点由至少一个传输通路被链接到至少一个连接结点,该传输通路或者包括该结点与连接结点之间的一个单个的传输链路,或者该结点与连接结点之间通过一个或多个中间结点的各传输通路,该方法包括以下步骤:
对于不是连接的结点且还没有被链接到连接结点的结点:
(a)其中有一个单个的连接结点,识别从所述结点到所述单个连接结点不超过所述最大链路数的所有传输通路,或其中有多个连接结点,识别从所述结点到任何所述连接结点不超过所述最大链路数的所有传输通路;
(b)对至少一个可接受性标准测试所述通路,直到找到可接受通路,并在可接受通路上的结点或每一结点之间提供链路,使得可接受通路上结点或每一结点由传输通路链接到连接结点,该传输通路或者包括结点与连接结点之间单个的传输链路,或者包括结点与连接结点之间通过一个或多个中间结点的各传输链路;以及,
(c)对所有不是连接结点以及还没有链接到连接结点的结点重复步骤(a)和(b)。
根据本发明的第二方式,提供了一种方法,该方法通过确定应当使结点之间多个潜在的传输链路的哪些成为结点之间实际的传输链路,对结点和结点之间实际的传输链路的网络提供拓扑结构,至少一个结点是提供进出已形成的网络的数据连接的连接结点,并且其中对于不是连接结点的每一结点有一对于从所述结点到连接结点的传输通路可接受的链路的最大数,形成的网络中的每一结点与至少一个其它结点通过所述每一结点与所述至少一个其它结点之间的传输链路通信,形成的网络中非所述连接结点或多个连接结点的每一结点通过至少一个传输通路被链接到至少一个连接结点,该传输通路或者包括该结点与连接结点之间的一个单个的传输链路,或者该结点与连接结点之间通过一个或多个中间结点的各传输通路,该方法包括以下步骤:
对于不是连接的结点且还没有被链接到连接结点的结点:
(a)其中有一个单个的连接结点,识别从所述结点到所述单个连接结点不超过所述链路最大数的所有传输通路,或其中有多个连接结点,识别从所述结点到任何所述连接结点不超过所述链路最大数的所有传输通路;
(b)对至少一个可接受性标准测试所述通路,直到找到一可接受通路,并在计算机数据库或数据结构中标记表示该可接受通路上结点或每一结点的一个变量,以便指示该可接受通路上所述结点或每一结点被链接到连接的结点;以及,
(c)对所有不是连接结点以及还没有被标记为链接到一连接结点的所有结点重复步骤(a)和(b);
从而提供了表示结点网络的拓扑结构及结点之间传输链路的数据集。
这些第一和第二方式允许包括结点的访问网络的形成。提供了一种方法,使得经营者能够在有限的实际上很短的时间内确定如何链接结点,以便对结点提供所需程度的服务。在一典型的实施例中,该方法的结果将是指示或表示一种拓扑结构的一种数据库或数据结构,该拓扑结构表明对所有能够连接到格网的结点它们应当如何被链接到其它结点。然后网络经营者实际上能够取得这种数据库或数据结构,并按照由这种数据库或数据结构指示或表示的拓扑结构,通过使用实际的传输链路链接实际的结点,进行一般如上所述或在我们的WO-A98/27694中所述的格网的物理实现。
在两种式中,每一传输链路可以是无线链路。另外,某些传输链路可以是无线链路,而其余的传输链路是缆接传输链路。应当理解的是,“缆结”广泛意义上构成的,包括任何适当有形介质,例如包括导线连接,光纤等。
在两种方式中,步骤(a)到(c)最好以对于结点预期的数据流率需求的降序施加到结点。这样,在这实施例中,具有最高带宽需求的结点首先被连接,从而有助于使通过网络的带宽·中继段或带宽·距离的乘积最小化。平均来说,最大量的数据将具有往来于结点的最短行进距离。“数据流需求”例如可以是对于结点的被承诺(committed)的源速率或被承诺的汇速率或它们的和。可选地包括用于网管通信量的固定或可变开销。
该方法在步骤(a)之后和步骤(b)之前可包括确定所述通路的优先权序的步骤,且其中在步骤(b)中,就所述优先权序的可接受性对所述通路进行测试。
在至少某些链路为无线传输链路的该方法中,步骤(a)可包括识别从所述结点到至少一个连接结点的所有通路,以及通路的优先权可按那些通路中无线传输链路数的升序被确定。在这例子中,在连接到一连接结点的通路中带有最小数无线传输链路的结点被首先连接,这又有助于尽量减小通过网络的带宽·中继段或带宽·距离的乘积。
在该方法中,步骤(a)可包括识别从所述结点到至少一个连接结点的所有通路,并且可以按所述通路通向的连接结点当前总的承诺的数据流率升序确定通路的优先权序。在这一例子中,具有最低当前承诺的数据流率的连接结点是首选的,应当理解的是,在重复该方法的迭代期间结点链接到连接结点时,该连接结点的承诺的数据流率增加。
其中至少某些链路是无线传输链路,通路的序可以按所述通路内无线传输链路的物理总长的升序确定。在这例子中,通路中具有任何无线传输链路最短物理总长的通路是首选的。
通路的序可按形成先前已确定为可接受的通路的至少一部分通路中链路数的降序被确定。在这例子中,当有通路已经被确定可接受时,在该通路上将有链路已经承诺于传送数据通信量。当确定了通路的序时,最好重新使用最大可能数目的先前承诺的链路,以便尽量减少在网络形成的这一阶段所使用的链路总数。
在一优选实施例中,通路的序是通过按以下顺序使用这些标准而被确定的:按这些通路中无线传输链路数的升序,按所述通路通向的连接结点当前总数据流率的升序,按所述通路中任何无线传输链路的物理总长的升序,以及按形成先前已被确定为可接受的通路至少一部分的通路中链路数的降序。在另一实施例中,通路的序是通过按以下顺序使用这些标准而被确定的:按所述通路中任何无线传输链路的物理总长的升序,按所述通路通向的连接结点当前总数据流率的升序,按这些通路中无线传输链路数的升序,以及按形成先前已被确定为可接受的通路至少一部分的通路中链路数的降序。
在步骤(b)中,如果链接通路上的结点或每一结点到连接结点超过对于该连接结点的最大数据通信量流率,则确定通路是不可接受的。
在所形成的格网中,可能在不同的时间片发生往来于一个连接结点的传输,这种情形下如果链接通路上结点或每一结点到连接结点超过在该连接结点可用的时间片数,最好在步骤(b)确定通路为不可接受的。
在形成的格网中,往来于连接结点的传输可在不同的时间片发生,这种情形下如果链接通路上结点或每一结点到连接结点超过在该通路上任何结点处可用的时间片数,最好在步骤(b)确定通路是不可接受的。
在步骤(b)被测试的通路上的结点或每一结点可具有多个天线,每一天线能够提供各自的与其它结点的无线传输链路,这种情形下如果链接通路上结点或每一结点到连接结点的结果是任何结点不具有至少一个自由天线,则最好在步骤(b)确定通路是不可接受的。在这例子中,如果结果是通路上任何结点不具有自由天线,则通路被拒绝。希望每一结点具有自由天线,该天线不是承诺于网络通常的操作的,以便允许进行实际的信号或干扰测量。此外,具有自由天线使得能够检验对以下进而要讨论的优选的“适配”步骤中使用而提出的每一视线可用作为一无线链路。具有自由天线还使得能够或至少简化了适配顺序已经实现之后对链路将正确地操作的检验。此外,自由天线使得能够进行格网的适配而无需中断通信流。
在步骤(b)被测试的通路上的结点或每一结点可具有多个天线,每一天线能够提供各自的与其它结点的无线传输链路,这种情形下步骤(b)最好包括进一步的步骤,如果该结点被链接到一连接结点并只有一个自由天线,或者如果该结点是连接结点并只有一个自由天线,则该步骤标记所有往来于一结点的潜在的链路对于通路中使用是不可用的。这一例子防止了该方法探查向结点指定已知不可行或不是优选的链路。
步骤(b)可包括进一步的步骤,如果所述两个结点被链接到一连接结点,则该步骤标记该两个结点之间所有潜在的链路对于通路中的使用是不可用的。这一例子免除了考虑不再适用的结点之间的链路,因为在这一实施例或至少在该方法的这一阶段不允许冗余通路。
步骤(b)可包括进一步的步骤,如果所述结点被链接到一连接结点,则该步骤标记一结点和连接结点之间的所有潜在的链路为对于通路中的使用是不可用的。这一例子再次免除了考虑不再适用的结点之间的链路,因为在这一实施例或至少在该方法的这一阶段不允许冗余通路。
在把一结点链接到一连接结点之前,最好对所有还没有链接到一连接结点的其它结点进行检验,以确定如果所述第一结点被链接到所述连接结点,是否使任何所述其它结点不可连接到这一连接结点。如果所述第一结点被链接到所述连接结点而使得有任何结点不可连接到一连接结点,则最好是所述第一结点不被链接到该连接结点。
在步骤(a)之前,该方法对于具有单个潜在的到另一结点的链路的一结点可包括这样的步骤,使用所述单个潜在的链路链接该结点到另一结点,并标记所述单个潜在的链路在另一通路中使用为不可用。这是这里称为“反孤立”过程的部分,并防止这种结点被“孤立”或从格网其余部分分隔开。
该方法可包括提供至少某些结点之间进一步的链路的步骤,以便对于至少一个连接结点生成到连接结点的冗余通路。在这一优选实施例中,只要可能最好添加冗余通路,使得尽可能多的通路具有到连接结点完全独立的通路,以便提供弹性(在原来的通路中任何组件失效的情形下备用通路可用的意义上),并提供多样性(例如使得来自一个结点的大量的数据能够被划分通过不同通路发送的较小量数据)。
根据本发明的第三方式,提供了一种从多个结点和各结点之间多个潜在的传输链路形成结点的网络方法,在形成的网络中每一个结点通过所述每一结点与所述至少另一结点之间的传输链路,能够与至少另一个结点通信,所形成的网络中每一结点由至少一个传输通路被链接到至少一个被指定的锚定结点,该传输通路或者包括该结点与被指定的锚定结点之间的一个单个的传输链路,或者包括该结点与被指定的锚定结点通过一个或多个中间结点的各传输链路,其中在形成的网络中所有的结点被链接到所有其它的结点,且其中对于不是被指定的锚定结点的每一结点,有一对从所述结点到被指定的锚定结点的传输通路最大可接受链路数,该方法包括以下步骤:
对于不是被指定的锚定结点且没有被链接到被指定的锚定结点的结点:
(a)其中有一个单个的被指定的锚定结点,识别从所述结点到所述单个被指定的锚定结点不超过所述链路最大数的所有传输通路,其中有多个被指定的锚定结点,识别从所述结点到任何所述被指定的锚定结点不超过所述最大链路数的所有传输通路;
(b)对至少一个可接受性标准测试所述通路,直到找到可接受通路,并在可接受通路上的结点或每一结点之间提供链路,使得可接受通路上结点或每一结点由一传输通路链接到被指定的锚定结点,该传输通路或者包括结点与被指定的锚定结点之间单个的传输链路,或者包括结点与被指定的锚定结点之间通过一个或多个中间结点的各传输链路;以及,
(c)对所有不是被指定的锚定结点以及还没有链接到被指定的锚定结点的结点重复步骤(a)和(b)。
根据本发明的第四方式,提供了一种方法,该方法通过确定应当使结点之间多个潜在的传输链路的哪些成为结点之间实际的传输链路,对结点和结点之间实际的传输链路的网络提供拓扑结构,形成的网络中的每一结点通过所述每一结点与所述至少一个其它结点之间的传输链路与至少一个其它结点通信,形成的网络中每一结点通过至少一个传输通路被链接到至少一个被指定的锚定结点,该传输通路或者包括该结点与被指定的锚定结点之间的一个单个的传输链路,或者该结点与被指定的锚定结点之间通过一个或多个中间结点的各传输通路,其中在形成的网络中所有的结点被链接到所有其它的结点,且其中对于不是被指定的锚定结点的每一结点,对于从所述结点到被指定的锚定结点的传输通路有一个最大可接受链路数,该方法包括以下步骤:
对于不是被指定的锚定结点且还没有被链接到被指定的锚定结点的结点:
(a)其中有一个单个的被指定的锚定结点,识别从所述结点到所述单个被指定的锚定结点不超过所述最大链路数的所有传输通路,或其中有多个被指定的锚定结点,识别从所述结点到任何所述被指定的锚定结点不超过所述最大链路数的所有传输通路;
(b)对至少一个可接受性标准测试所述通路,直到找到一可接受通路,并在计算机数据库或数据结构中标记表示该可接受通路上结点或每一结点的一个变量,以便指示该可接受通路上所述结点或每一结点被链接到被指定的锚定的结点;以及,
(c)对所有不是被指定的锚定结点以及还没有被标记为链接到一被指定的锚定结点的所有结点重复步骤(a)和(b);
从而提供了表示结点及结点之间传输链路的网络拓扑结构的数据集,其中形成的网络中所有结点被链接到所有其它结点。
这些第三和第四方式允许自包含的或“非访问”的网络,这种网络包括结点并依赖于如对于上述与第一和第二方式相联系类似的步骤。如果有一个锚定结点,则这些方法产生完全互连的结点集合。在一个以上锚定结点的情形下,如果锚定结点本身是互连的,则产生一完全互连的结点集合。这可以在应用该方法之后或之前通过任何装置进行。这可以通过把这里所述的方法用于锚定结点之间视线集合而实现。
这些第三和第四方式的优选实施例和详细例子一般类似于对于上述第一和第二方式所述的例子。
根据本发明的另一方式,提供了一种计算机程序,该程序包括用于引起计算机执行上述方法的程序指令。
根据本发明的另一方式,提供了一种存储介质,在其上或其中存储了上述计算机程序。
该存储介质可以是计算机存储器。存储介质可以是只读存储介质。适用的只读存储介质包括CD-ROM或半导体ROM。存储介质可以是可重写存储介质。适用的可重写存储介质包括硬和软磁盘及可重写CD。
根据本发明的又一方式,提供了一种被编程以执行上述方法的计算机。
应当理解的是,术语“计算机”是被广泛构成的。术语“计算机”可包括若干分布式的分离的计算装置或其组件。
在许多无线系统中,无线传输方法把传输划分为有关或多个片,诸如在TTD系统中时间片的重复模式,如以上在关于形成方法的优选实施例之一简略提及的。此外,可这样设计带有多个天线的无线结点,使得每一时间片在整个的结点内对于发送或接收的目的至多可被使用一次。以下进一步讨论的优选的形成方法,通过保证要求每一结点使用不多于时间片可用总数,计算与这种限制相容的格网。
优选的形成方法允许根据经营者希望对网络强加的要求对其设置一目标数。这些包括:
1.提供传送向或在格网的各结点之间提供服务所需的规定等级通信量的能力;
2.提供用于这种通信量的备用通路,以避免这种服务在格网链路或结点失效情形下的中断;
3.限制整个格网拓扑结构内一定的结点位置。
上述的第三条款的一个例子涉及为了维护的目的要被安装、拆卸或使其失效的结点。优选的形成方法允许这些结点在格网中这样就位,使得如果这些结点不能操作到其它结点的通信量不被破坏。这样,在安装之前,拆卸之后或在维护期间,能够操作优选的形成方法以保证其它的通信量能够由格网传送。
由优选的形成方法形成的格网具有以下组件:
1.结点之间无线链路、或缆接链路或无线链路与缆接链路组合的一个集合;
2.对于每一无线链路,每一方向所需的数个时间片。以及
3.穿过格网的通信通路的一个集合,根据对形成方法设置的目标集每服务一个或多个。
形成的过程这样进行格网的计算,以至实现为其设置的一个或多个目标。
提供高峰通信量负荷
根据本发明的另一方式,提供了从多个结点和各结点之间多个潜在的传输链路形成结点网络的一种方法,在形成的网络中每一结点能够通过所述每一结点与所述至少一个其它结点之间的传输链路与至少一个其它结点通信,其中至少一个结点具有对网络另一点的通信量高峰通信率的要求,且所述结点具有到网络中所述点原本的通信通路,该方法包括以下步骤:
确定所述原本原本的通信容量;
标识网络中从所述结点到所述点不同于所述原本原本的其它通路,使得所述原本原本的通信容量与所述其它通路的通信容量之和,等于或大于对所述结点的所述高峰通信率的要求;以及
除了所述原本原本之外,使所述其它通路可用于从网络中所述结点向所述点传送通信量;
从而在形成的网络中,如果对于从所述结点到网络中所述点的通信量的通信率超过所述原本原本的通信容量,则通信量能够被划分为分离的部分,它们分别通过原本原本和所述其它通路向网络中所述点输送。
这一方法允许高峰通信率被提供给用户。应当理解,实际上高峰通信率能够在某些时间提供,但是这些时间完全与依赖于其它用户通信量水平以及网络中失效设备或链路的任何关联。优选的方法使用了这里称为“反向多路复用”,这一过程是把必须从A到B发送的单个的数据流在A处划分为分离的部分,每一部分沿着多个(即原本和其它的)通路之一传输,并且这些部分在B处被集合在一起重新生成原来的流。
根据本发明的另一方式,提供了从多个结点和各结点之间多个潜在的传输链路形成结点网络的一种方法,在形成的网络中每一结点能够通过所述每一结点与所述至少一个其它结点之间的传输链路与至少一个其它结点通信,其中至少一个结点具有对网络中另一点的通信量高峰通信率的要求,且每一所述结点具有到网络中每一所述点原本的通信通路加零或更多的其它通路,该方法包括以下步骤:
确定每一所述通路的通信容量;以及
向网络中的链路按优先序添加容量,以便提供在所述结点高峰通信量的需求。
这提供了一种替代的附加的方法,允许向用户提供高峰通信率。
连锁
根据本发明的另一方式,提供了一种格网通信网络,该网络包括多个结点和结点之间的传输链路,且其中时间片分配给用于通过链路在结点之间发送和接收信号的传输链路,其中在至少一个链路上至少两个相继的时间片分配用于传输,使得用户通信量在使用中连续地通过一个以上时间片在所述至少一个链路上传输。
如以下更为详细的讨论,相继的时间片能够在无线传输链路上被组合,其中在该链路上同一方向需要两个或多个时间片,以便能够在该链路上提供附加的容量,或在该链路上所需的时间片数能够被减少。
所有的时间片最好具有相同的持续时间。
着色
“着色”在这里是用来指向格网中链路上每一时间片分配时间片的过程。在这里使用这一术语是因为能够与图论进行类比。回忆起在格网的优选实现中时间被划分为在时间帧内被编号的分离的时间片。例如,在一个无线传输链路上从第一结点到另一结点的无线传输可发生在时间片1期间;在另一无线传输链路上从第一结点到不同的另一结点的无线传输可发生在后继的时间片2期间;在第一结点从另一结点的无线传输的接收可发生在时间片3期间;等等。在以下,使用术语“着色”表示这些时间片号码,使得时间帧中不同的时间片在概念上与不同的“颜色”相关联。假如任何特定的结点希望在相同时间片号码期间避免发生从其它结点的接收或到其它结点的传送(即最好是任何特定的结点在任何时刻只是向一其它结点传送或从另一结点接收),则在这一实施例中往来于该结点的每一链路必须有不同的时间片号码或“颜色”。(这假设所有传输和接收发生在相同载频。可使用不同频道的更一般的情形的讨论在以下给出)。这样,向结点上的链路分配不同时间片的问题类似于图论中已知的着色问题。
着色共同未决专利申请no.的主题。
在该共同未决专利申请中,公开了向用于在往来中结点之间传送和接收信号的时间片指定时间片号码的一种方法,其中每一结点能够与至少另一结点通过所述每一结点和所述至少另一结点之间的传输链路通信,至少某些结点具有到多个其它结点的每一个的各自的传输链路,信号通过链路从第一结点到第二结点的每一传输发生在一时间片期间,该方法包括以下步骤:
按每一时间片处的时间片号码可用的选择的号码升序顺序向每一时间片指定时间片号码。
在该共同未决专利申请中,还公开了向用于在结点网络中的结点之间传送和接收信号的时间片指定时间片号码的一种方法,其中每一结点能够与至少另一结点通过所述每一结点和所述至少另一结点之间的传输链路通信,至少某些结点具有到多个其它结点的每一个的各自的传输链路,信号通过链路从第一结点到第二结点的每一传输发生在一时间片期间,该方法包括以下步骤:
(a)识别具有用于信号的传送和接收的最大时间片总数的结点;
(b)对于步骤(a)中识别出的结点,向该结点处的每一所述时间片指定不同的时间片号码;
(c)确定那些还没有被指定时间片号码的时间片具有时间片号码的最小可用选择,并向这样不确定的该时间片指定一时间片号码;以及,
(d)重复步骤(c)直到所有时间片已经被指定时间片号码为止。
在这一方式的步骤(a)中,如果有多个结点具有用于信号传送和接收的相同的时间片总数,则任何那些结点都了被选择。
在这一方式的步骤(b)中,时间片号码可被任意指定。
在该共同未决专利申请中,还公开了向用于在结点网络中的结点之间传送和接收信号的时间片指定时间片号码的一种方法,其中每一结点能够与至少另一结点通过所述每一结点和所述至少另一结点之间的传输链路通信,至少某些结点具有到多个其它结点的每一个的各自的传输链路,信号通过链路从第一结点到第二结点的每一传输发生在一时间片期间,该方法包括以下步骤:
(a)对于没有时间片,设置一变量具有等于两倍可用时间片号码最大数的值;
(b)识别具有用于信号的传送和接收的最大时间片总数的结点;
(c)对于步骤(b)中识别出的结点,向该结点处的每一所述时间片指定不同的时间片号码;
(d)对与在步骤(c)被指定了时间片号码的时间片共享结点的每一其它时间片,按对于结点的所述共享每一情况的一常量减少变量值;
(e)选择具有最小变量值的时间片;
(f)对于与在步骤(e)所选择的时间片共享一结点的每一其它时间片,按对于结点的所述共享每一情况的一常量减少变量值;
(g)重复步骤(e)和(f)直到所有时间片已经被选择为止;以及,
(h)随按照在步骤(e)到(g)所作的选择,向在步骤(e)到(g)选择的每一个时间片指定时间片号码。
在这一方式的步骤(b)中,如果有多个结点具有用于信号传送和接收的相同的时间片总数,则任何那些结点都了被选择。
在这一方式的步骤(c)中,时间片号码可被任意指定。
在任何这些方式中,指定给一时间片的时间片号码最好是在该时间片两端的结点处空闲的第一时间号码。
时间片号码可被确定为可用,考虑到可能作为另一链路上传输的结果在一个链路上使用中引起的干扰。
当向时间片指定一时间片号码时,例如可通过以下方法试图实现降低干扰,(i)选择最小使用的时间片号码,或(ii)选择最大使用的时间片号码,或(iii)对于最小的但被指定了时间片号码的时间片数,选择减少选项的时间片号码。
该方法可包括向每一在该时间片期间发生无线传输的时间片指定一频道的步骤。这还能够用作为降低结点之间干扰的一种方法。被指定的频率例如可以是最少使用或最多使用的频率。
指定给至少一个链路上时间片或每一时间片的频道的选择,可考虑在通过所述至少一个链路传输期间,可能在使用中对于不是所述结点网络的一部分的传送/接收装置或从其引起的干扰。这样,否则可能会对另一(“外来的”)传输/接收装置或从其引起的干扰效果,能够在格网工作之前被考虑到,从而防止这种干扰发生。
可用的频道最好按从一个结点到另一结点的链路数的降序排序,对于这种结点在传输期间往来于非所述结点网络部分的传输/接收装置的干扰将是不可接受的,并且其中指定给所述至少一个链路上时间片或每一时间片的频道是按所述排序第一个可接受的频道。
确定一个频道是否可接受最好考虑在使用中可能引起的干扰,这种干扰在传输期间在该频道上可能对不是所述结点网络一部分的传送/接收装置引起或从其发生。
在至少一个链路上,至少两个相继的时间片可被分配用于传输,使得用户通信量在使用中在所述至少一个链路上通过一个以上时间片被连续地传输。最好在时间片号码指定给任何没有被分配用于传输的两个相继时间片的任何链路之前,把时间片号码指定给所述至少一个链路。
所有时间片最好具有相同的持续时间。
适配
当格网网络操作时,实际上一般当对于格网的目标和参数被改变时,好象将需要新的格网配置。这些例子是,当一结点被添加到网络或从其去除时;当现有用户的通信量需求改变时;当网络的经营者决定添加或去除种子或其它结点时;当两个结点彼此不再可见时(可能因为两个结点之间树已经生长或建筑物已经建立);当当前的格网拓扑结构变得不是最优或者落到某种质量阈值之下时;当在两个现有的结点之间添加或去除无线或其它传输链路时;当添加、去除或重新分配两个现有的结点之间无线传输链路上的时间片时;当用于现有的用户通信量主要的或备用的通路被重新配置时;以及这些事件的任何组合。
原则上,能够通过“从零开始”有效地形成新的格网而获得新的格网的配置,即使用形成方法以形成新的格网满足新的需求,而不考虑任何当前格网的配置。这时对于构成新的格网期间,要使当前的格网不工作。然而,这种操作由于当前用户所遭受的临时服务的损失一般的商用上是不可接受的。另一种操作通过“反复试验”可能是有效的,其中例如经营者以特定方式试图简单地通过实际添加新的结点并试图对其指定链路和时间片等,而添加一新的结点,并然后测试新的格网以确定新的格网配置是否能够成功操作。然而,由于整个格网上结点与每一其它结点之间的相关性要获得成功的操作,特别包括它们的链路和时间片的指定等,这种方法一般似乎不大可能成功。
这样实际上,似乎需要一种过程,以便以一种被控制的并可预见的方式把一个格网的配置改变为另一格网的配置。术语“格网适配”或类似的在这里用来一般地指,按这一方式把一个格网配置改变为另一格网配置所需的过程。格网适配最好应当这样进行,使得格网在适配过程期间保持其传送所有用户数据通信量的能力。
格网适配的问题,如同格网形成那样,在数学上通常是难题,因为有大量存在的潜在的链路,造成典型的(未连接的)结点集合,以及潜在的通信链路的组合数比结点数增加快得多这样的事实。此外,如上所述,不是所有拓扑结构上有效的格网就是适于作为格网网络使用的,因为实际的问题,诸如在每一结点处可用的天线数有限制,每一结点处数据通信容量的限制,或可用的RF频谱有限制(包括对传送和接收可用的时间片数的限制),以及对结点之间通信通路长度的限制(按各链路物理长度,以及数据从源结点到目标结点通过其传送的过渡结点数目的测量)。在适配的情形下,问题实际上由所进行的适配的优选目标所加重,这目标是要使格网在整个适配过程中保持其传送所有用户数据通信量的能力。
这样根据本发明的另一方式,提供了一种方法,把初始格网通信网络配置适配为最终格网通信网络配置,其中:
初始格网通信网络配置包括第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配以及通过格网的通信通路;
最终格网通信网络配置包括第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配以及通过格网的通信通路;
第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路不同于第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;以及,
其中有一种方法,从结点集和结点之间潜在的传输链路形成格网通信网络配置,并且向传输链路分配时间片;
该方法包括这样的步骤,即通过按以下两者或之一操作形成格网的方法,形成至少一部分最终格网通信网络配置,(i)基于第二集结点之间潜在传输链路的被限制集合,这样限制通过格网形成产生的结果,使得初始格网配置能够适配最终格网配置,以及(ii)通过向形成格网的方法添加一个或多个附加的步骤或测试,限制通过格网形成产生的结果,使得初始格网配置能够适配最终格网配置。
就一个或多个结点(即它们是否出现),结点之间的传输链路,向传输链路的时间片分配以及通过格网的通信通路而言,第一集可用不同于第二集。就其它因素而言,例如包括要求它们实现的目标,这种目标的例子在以下给出,第一集可以按附加的或另外的方式不同于第二集。
在一个实施例中,初始格网通信网络的配置,具有从第一集合每一结点到第一集合的连接结点的非冗余通路集合的初始原本拓扑结构,且最终格网通信网络的配置,具有从第二集合每一结点到第二集合的连接结点的非冗余通路集合的最终原本拓扑结构,且其中在最终格网通信网络配置中有至少一个新的结点不是在初始格网通信网络配置中,
形成最终格网通信网络配置的至少一部分的步骤最好包括,操作在第二集的结点之间潜在的传输链路的限制集合上形成格网的方法,以便产生最终的原本拓扑结构,该结构与初始原本拓扑结构向新的或每一新的结点加至少一个传输链路相同,且其中新的或每一新的结点配置为处于原本原本末端的一个结点,并且它不是被配置为用于其它结点通信量的最终原本拓扑结构内的过渡结点。这样在这一实施例中,对现有的原本拓扑结构没有作出改变,因而对现有的通信量服务的原本通信通路没有作出改变;除了其中每一链路的至少一端处于新的结点处的传输链路之外,没有传输链路用于不包含在当前格网的新的格网中。这一实施例包括了这里称为“供应”的适配方法。
第二集合结点之间潜在传输链路的限制集,可以是初始格网通信网络配置中的所有原本拓扑结构传输链路,加新的或每一新的结点与初始格网网络配置中的一个结点之间的所有潜在的传输链路的组合,从而最终的原本拓扑结构,与初始原本的拓扑结构向新的或每一新的结点加至少一个传输链路相同。这一实施例提供了一种方法,如这里被称为“供应”的适配类所要求的那样,该方法保证了最终原本的拓扑结构,与初始拓扑结构向新的或每一新的结点加至少一个初始链路相同。一般来说,供应需要对格网作出最少的改变,因而是最为容易实现的,并且一般应当首先被尝试,虽然平均来说该方法似乎很少能够成功。
在一实施例中,初始格网通信网络配置的初始原本的拓扑结构,是从第一集的每一结点到第一集的连接结点的通路的非冗余集合,而形成最终格网通信网络配置的步骤被限制,以便防止原本原本被添加,即向初始原本拓扑结构中的任何传输链路添加时间片,或者需要时间片从任何传输链路中被去除。这对应于在优选实施例中这里被称为“限制供应”的情形,其中整个的当前格网,对其没有任何修改地,形成新的格网的一部分。不需要对当前格网作出任何影响用于现有服务的现有格网链路或通路的改变。在实际的实现中所需的对格网唯一的改变在于,添加或去除结点,通向它们的链路,而通向它们的服务和通信通路是作为安装/拆除过程的一部分。
在另一实施例中,初始格网通信网络配置的初始原本的拓扑结构,是从第一集的每一结点到第一集的连接结点的通路的非冗余集合,其中在形成最终格网通信网络配置的步骤中,向初始原本拓扑结构中的链路添加了一个或多个时间片。这对应于在这里的优选实施例中称为“附加的供应”的方式。在该优选施例中,时间片被添加到现有的链路,假如是在当前格网中任何链路上不改变使用中已有的时间片配置的情形下能够这样作。
在另一实施例中,初始格网通信网络配置的初始原本的拓扑结构,是从第一集的每一结点到第一集的连接结点的通路的非冗余集合,其中形成最终格网通信网络配置的步骤包括去除一个或多个链路的步骤,这些链路在初始格网通信网络配置中而不在初始原本拓扑结构中。这对应于优选实施例中这里称为“解除供应”的方式,其中“弹性链路”(即如以下进而要通路的,那些不在原本拓扑结构中并用来对通信量提供另外的,备用通路的链路)可按需要被去除以便在原本拓扑结构中给新的链路让路。
在另一实施例中,初始格网通信网络配置的初始原本的拓扑结构,是从第一集的每一结点到第一集的连接结点的通路的非冗余集合,并且最终格网通信网络配置的最终原本拓扑结构,是从第二集的每一结点到第二集的连接结点的通路的非冗余集合,并且其中在最终格网通信网络配置中可以有至少一个新的结点,它不在初始格网通信网络配置中,以及
在形成最终格网通信网络配置的至少一部分的步骤中,第二集合中结点之间潜在的传输链路的所述被限制的集合,最好是初始格网网络配置中的所有传输链路,加新的或每一新的结点与初始格网通信网络配置中的结点之间所有潜在的传输链路,其中在最终格网通信网络配置中至少有一个新的结点不在初始格网网络配置中。这一实施例对应于这里被称为“再分布”的适配类。在这些方法的优选的实现中,除了每一链路的至少一端是一新的结点的传输链路之外,没有任何传输链路用于不包含在当前格网中的新的格网中,其中在最终格网通信网络配置中至少有一个新的结点不在初始格网通信网络配置中。然而,没有强加其它的限制,于是新的原本拓扑结构能够使用格网中任何现有的链路。从当前格网出发的链路可能不一定出现在新的格网中。这些方法例如能够用于一个或多个新的结点要被安装到现有的格网中的情形。这些方法还适合于作为调节原本拓扑结构的方法,使得规定的结点离开或者在格网的所有的参数需要被调整的情形。
从初始格网通信网络配置到最终格网通信网络配置的改变,最好作为单独的被触发的步骤进行。
根据本发明的另一方式,提供了一种方法,把初始格网通信网络配置适配为最终格网通信网络配置,其中:
初始格网通信网络配置包括第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
最终格网通信网络配置包括第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路不同于第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
初始格网通信网络配置有初始原本的拓扑结构,是从第一集的每一结点到第一集的连接结点的通路的非冗余集合,并且最终格网通信网络配置有最终原本拓扑结构,是从第二集的每一结点到第二集的连接结点的通路的非冗余集合;
其中存在一种方法,对于格网通信网络配置从结点和结点之间潜在的传输链路集合形成一种原本拓扑结构,并向传输链路分配时间片;
该方法包括运用形成格网的方法的步骤,以便形成最终原本拓扑结构,使得它能够与初始原本拓扑结构共存,从而能够使初始格网配置适配最终格网配置。
本发明的这一方式对应于这里被称为“共存原色方法”的适配类。在这些方法的优选实现中,产生了一种新的格网,其中在现有的结点之间添加了新的传输链路。这样,在这些方法中,一般需要在现有的格网内某些天线的移动。这些方法最好约束形成过程以产生新的格网,使得只需要一个或两个天线移动群,并且使得改变的步骤涉及的只是操作一个中间格网。这些方法试图找到一个新的格网,使得老到的原本拓扑结构和新的拓扑结构所需的所有天线能够同时被分配。因而,能够达到对于新的格网原本拓扑结构所需的天线位置,而不会损害当前原本拓扑结构一通过格网传送所有已承诺的通信量的能力。
在形成最终原本拓扑结构的方法中,在以下情形下最好确定通路为不可接受的,即如果通路上任何结点处,可用于通路而不是初始原本拓扑结构中的链路的那些潜在的传输链路数,按在操作初始原本拓扑结构的链路时基于在结点处的时间片和留待空闲的天线数目计算,超过在最终拓扑结构中结点能够支持的新的链路数。
根据本发明的另一方式,提供了一种方法,把初始格网通信网络配置适配为最终格网通信网络配置,其中:
初始格网通信网络配置包括第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
最终格网通信网络配置包括第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路不同于第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
初始格网通信网络配置有初始原本的拓扑结构,是从第一集的每一结点到第一集的连接结点的通路的非冗余集合,并且最终格网通信网络配置有最终原本拓扑结构,是从第二集的每一结点到第二集的连接结点的通路的非冗余集合;
其中存在一种方法,对于格网通信网络配置从结点和结点之间潜在的传输链路集合形成一种原本拓扑结构,并向传输链路分配时间片;
该方法包括以下步骤:
(A)运用形成格网的方法,以便形成一中间原本拓扑结构,使得它能够与初始原本拓扑结构共存,
(B)运用形成格网的方法,以便形成一进一步中间原本拓扑结构,它能够与先前的中间拓扑结构共存,
(C)重复步骤(B),直到进一步的中间拓扑结构能够与最终原本拓扑结构共存为止,
从而通过一系列共存的原本拓扑结构,能够使初始格网配置适配于最终格网配置。
本发明的这一方式对应于这里所称的“重复交迭原色”方式。一般来说,这是这里所述的适配方法中最可能成功的方法,尽管可能需要最多的改变,以及因而最多的破坏,而且最大的计算强度。
在一个实施例中,适配过程使用形成过程进行,以便产生达到其目标的目标格网。这时该适配过程或者是从目标和从当前的格网开始,并然后运用形成的过程的修改版本,其中修改是要计算一个或多个中间格网。然后在实际中可执行对应的数目的改变步骤,以便把当前格网转换为目标格网。应当理解,中间格网(多个)的计算能够从或者是当前格网或者是目标格网开始,因为中间格网或每一中间格网,在改变序列中必须具有能够与其相邻的格网原本拓扑结构共存的原本拓扑结构。
在以上所述的适配方法中,所述形成方法最好是按以上一般地并在以下更详细描述的方法。需要在任何特定适配方法中使用的形成方法的实际的实施例,将取决于对适配过程本身的需求,以及初始和最终格网通信网络配置的性质。因而,在适配方法中实际使用的实际的形成方法,可以使用对于这里详细讨论的形成方法的一个或多个变种。
于是概括来说,一般根据本发明的这些方式,适配方法实际上使用任何用来形成上述类型格网的方法,当作为适配方法的一部分时使用适当约束的形成方法。适配方法使用的形成方法最好提供上述能力,即:1.提供传送规定的通信量水平的容量,该容量是向或在格网中各个结点之间提供服务所需要的;2.对这种通信量提供备用通路,以避免在格网链路或结点失效情形下这种服务的中断;以及,3.限制在整个格网拓扑结构内一定的结点的位置。
这样,一般来说本发明这一方式的优选实施例提供了一种适配方法,其中修改形成方法以产生一格网,该格网不仅满足新的目标而且还能够在从当前工作的格网起一系列一个或多个改变步骤中被实现,并且使得在序列中每一改变步骤,格网在整个适配过程中保持其传送所有用户数据通信量的能力。这样通过适配过程产生了一个新的格网,它满足对其设置的目标,并能够从当前工作的格网在一系列一个或多个改变步骤中实现。
施加于该形成方法的修改最好属于以下范畴之一或两者:
1.允许从其进行形成过程以选择新格网的各种组件的链路集合,被限制在形成过程的一个或多个阶段,被限制的集合(多个)是这样被选择的,可保证新的格网能够从当前工作的格网起在一系列一个或多个改变步骤中达到;以及
2.在形成过程的一个或多个阶段添加一个或多个附加的限制或测试,这种限制或测试的结果保证了能够从当前工作的格网在一个或多个改变步骤达到新的格网。
应当理解,在适配过程需要链路集合的限制时,允许形成过程从其选择新格网的各种组件,这时不同的限制集合可用于形成过程的不同阶段。
有很多由不同的修改集合组成的适配方法,能够用于形成过程以产生用于适配的有效改变步骤序列。换言之,一般来说,可以有多个不同的改变序列,以便从初始格网配置适配到最终格网配置,并通过向当初过程施加不同的修改集合,能够获得这些不同的改变序列。形成适配过程的改变序列将在途径的数目上有所不同。实际的实现中适配序列某些重要特性将包括:
1.假设可行的改变步骤的集合。可行的改变步骤的集合取决于从其过程格网的联网设备的规范。这种规范可以这样的方式选择,使其引起具体的方法。最好与这里所述的适配方法组合地提供的规范的要素在以下提出。
2.所产生的改变步骤数目。
3.执行每一改变步骤所需的时间。
4.在这些步骤期间格网的特性。
5.最终格网的特性。
6.可能会阻碍序列正确执行的联网设备中可能的失效集合,以及这些失效发生的可能性。会阻碍适配序列正确执行的失效的例子,可以是方向可遥控以便移动到新的所需位置的天线的失效。只要是需要一个或多个天线重新定位,则适配方法将对这种失效是脆弱的。
这些上述的因素将影响格网在适配期间或之后工作的可靠性,因而影响整个网络的可靠性。例如,中间步骤期间格网的特性可能包括比初始或最终格网的情形很低水平的备用能力。因而在该步骤设备或无线链路的失效将承担服务失败的高风险。由于以不同方法产生的最终格网在其备用能力水平上也可能有变化,因而尽量降低服务失败的格网长期的可靠性也取决于所使用的方法。在以不同方法产生的格网之间变化的有许多其它的特性,诸如它们处理高峰通信负荷的能力。
7.根据该方法适配序列存在的可能性。每一适配方法潜在地对格网形成过程可适用的选择施加了不同的限制,这样影响到通过该方法能够产生解决方案的可能性。
对于每一方法,结果的适配序列能够针对一个或多个以上标准被评价。通过把这与特定网络的操作要求进行组合,能够选择最适合的方法。
共同的操作要求在于,每一适配的进行要尽量减少步骤失败的风险,以便能够正确完成。例如,如果发现天线重新定位是一特别不可靠的过程,则使用最小数目重新定位操作的方法可能是最佳的。
这里所述的适配方法不同的例子,一般在产生成功适配序列的可能性上是不同的。在优选的实现中,这些方法能够按使得这种可能性增加的顺序被排序,复杂性和适配序列的长度都增加以及还有计算有效序列所需的时间也增加。因而,在一个优选实现中,通过试验这些方法按它们产生的解决方案可靠性的升序(即首先试验成功可能性最小的方法)和/或适配方法的复杂性计算适配序列,直到一种方法产生了一解决方案为止。
于是,根据本发明的另一方式,提供了一种把初始格网通信网络配置适配为最终格网通信网络配置的方法,其中:
初始格网通信网络配置包括第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
最终格网通信网络配置包括第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路不同于第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;以及
其中存在适配技术的一个集合,可用于把初始格网通信网络配置适配为最终格网通信网络配置,这些技术可按适配成功的可能性和/或执行的复杂性的升序排序;
该方法包括按所述升序施加所述适配技术的集合的步骤,直到所述技术之一成功把初始格网通信网络配置适配为最终格网通信网络配置为止。
预加载和触发器功能
作为对于适配最终格网通信网络配置一部分的需要,至少对初始格网通信网络配置的某些改变形成一组改变,使得该组内所有的改变能够基本上同时发生,该方法包括通过以下执行一组这样的改变的步骤:
向在适配期间将参与所述组的任何改变的每一结点,传送关于组中改变的相关信息;以及,
向每一所述结点相继传送一指令,以执行所述组的所述改变,从而引起每一所述结点基本上同时地实现所述组的所述改变。
在本发明的另一方式中,提供了一种方法,把初始格网通信网络配置适配为最终格网通信网络配置,其中:
初始格网通信网络配置包括第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
最终格网通信网络配置包括第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
第一结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路不同于第二结点集,结点之间的传输链路,向传输链路时间片的分配,以及通过格网的通信通路;
其中作为对于适配最终格网通信网络配置一部分所需要的,至少对初始格网通信网络配置的某些改变形成一组改变,使得该组内所有的改变能够基本上同时发生,该方法包括通过以下执行一组这样的改变的步骤:
向在适配期间将参与所述组的任何改变的每一结点,传送关于组中改变的相关信息;以及,
向每一所述结点相继传送一指令,以执行所述组的所述改变,从而引起每一所述结点基本上同时地实现所述组的所述改变。
在有多组所述改变时,信息传送步骤最好包括向在适配期间将参与任何改变的每一结点,传送关于所有组的改变相关信息的步骤。
在随指令传送步骤预定的时间之后,该方法最好包括询问每一所述结点以确定改变是否已成功发生的步骤。
如以下将进一步所讨论的,从初始格网通信网络配置适配为最终格网通信网络配置最好作为一个或多个改变步骤进行。执行这些步骤所用的时间一般将影响网络整个的可靠性。于是一般最好使用小量的步骤数执行适配,以尽量减少对于每一步骤所用的时间,并尽量增加每一步骤被成功命令的可能性。如以上所讨论的,改变步骤的命令最好通过“预加载和触发器”序列执行,其特定的一例在以下详述。
管理连接性
为了实际操作格网,通常在每一格网结点与一个或多个管理系统之间有连接性。一般来说,为了从一个或多个控制中心监视网络的状态,这种连接性是必须的。一般,这种连接性还用来配置和重新配置结点。在以上所讨论的适配的场合,这种连接性可用来从适配控制器向结点发送适配指令,并监视每一适配改变步骤的成功。很希望管理连接能够使用从控制中心到任何结点任何可能的通路:例如,假设有管理连接,这能够用来存储非管理或用户通信连接性。当一系列适配步骤被执行时,最大可能的管理连接性是重要的。这允许在适配期间发生的错误能够被检测到,并在相关的结点引起发生校正行动。然而,由于所发生的网络拓扑结构改变,适配的持续时间是保证连续的管理连接性的一个困难时期。
根据本发明的另一方式,提供了一种格网通信网络,该网络包括多个结点和结点之间按一种网络拓扑结构排布的传输链路,至少某些结点通过传输链路被链接到多个其它结点,所述至少某些结点的每一个具有一路由表,用于通过规定链路经过网络路由信号,信号沿这些链路从一个结点向另一结点被发送,并能够根据网络中链路的状态更新路由表,所述至少某些结点的每一个被这样排布,使得对于网络拓扑一定的预定改变,被更新的路由表并立即适用于通过网络路由信号。
最好适配所述至少某些结点的每一个进入对于网络拓扑结构所述一定的预定改变的分拆表模式,在所述发生的一定的预定改变之前曾对这种网络拓扑使用的路由表,继续用于通过网络路由信号,同时计算并分开存储一分开的更新的路由表,在拆分的表模式退出之后,更新的路由表用来通过网络路由信号。
所述一定的预定的改变了包括一个或多个失效或恢复、链路的生成或链路所需功能性的修改。在这种情形下,“所需功能性”可以指以下作为链路的“成本”描述中所称。
根据本发明的另一方式,提供了一种方法,测量提出的格网通信网络的行为,同时操作一现有的格网通信网络,其中:
提出的格网通信网络包括一提出的结点网络,其中每一结点能够与至少一个其它结点通过所述每一结点与所述至少一个其它结点之间的无线链路通信,信号从第一结点到第二结点通过链路的每一传输发生在一个时间片期间;以及其中:
现有的格网通信网络包括一现有的结点网络,其中每一结点能够与至少一个其它结点通过所述每一结点与所述至少一个其它结点之间的无线链路通信,信号从第一结点到第二结点通过链路的每一传输发生在一个时间片期间;
该方法包括以下步骤:
使用在现有格网通信网络内一个或多个辅助时间片,模拟通过链路的一个或多个提出的传输配置的无线传输环境,这些链路在所提出的格网通信网络中存在。
这一方法例如可用于新的结点安装期间,以便验证它是否可与现有的格网相容地操作。作为另一例子,当对一个新的链路的改变和着色排布发生时,这时辅助的时间片能够用来验证这一新的排布是否在整个格网兼容,同时仍然操作以前的链路和着色排布。能够对每一正规的时间片轮流测试出新的排布。
现在将通过例子参照附图说明本发明的实施例,其中:
图1简略示出由互连的结点提供的并连接到主干的网络的一例;
图2A和2B对于根据本发明的形成方法的一例,一同示出一简化的流程图;
图3是一示意图,表示反孤立过程的一例的操作;
图4简略示出由互连的结点提供的并通过交换中心连接到主干的网络的另一例;
图5简略示出用于确定一链路集合是否将自一致地(selfconsistently)操作的传输模式的第一例;以及
图6简略示出用于确定一链路集合是否将自一致地操作的传输模式的第二例。
I.格网网络
首先参见附图的图1,通信网络1有多个结点A-H(图2只示出八个),它们通过结点对A-H之间各个点对点的数据传输链路2彼此逻辑上互连,提供一互连结点的格网。结点对A-H之间的链路2由基本上单一方向(即高度方向性的)无线传输提供,即信号不是广播的,而是指向特定的结点,信号能够沿链路2在两个方向通过。传输频率一般至少在1GHz。每一结点A-H有多个天线,提供到其它结点潜在的点对点传输链路。在一典型的例子中,每一结点A-H有四个天线,因而能够连接到多达四个或更多的其它结点。
在图1简略所示的例子中,互连结点A-H的格网1连接到主干3。来自主干3的数据通信量在其通过的那点这里称为主干网络连接(“TNCP”)点4。如上所述,应当理解到,这一术语应当被广义解释为到任何外部网络的连接结点,而不限于到传统主干网的连接。TNCP4与格网网络1之间的连接典型地是通过格网插入点(“MIP”)5。MIP5典型地将由标准结点51组成,该结点与格网网络1的结点A-H有相同的物理结构,并通过馈线链路53连接到特别适配结点52。特别适配点52通过适当的(无线)链路54提供到TNCP 4高的数据传输率连接,TNCP 4转而有适当的设备用于以这些高的数据传输率发送与接收。在一例子中,将有一个MIP 5和一个TNCP 4。在另一些例子中,将有至少两个MIP 5和两个TNCP 4,并可能有若干MIP 5通过各TNCP 4提供到主干3(或到多个主干)的若干连接。TNCP 4或每一TNCP 4可连接到一个以上的MIP 5。
一般,TNCP 4的场所将主要由形成现有主干3缆线所经过路线决定。MIP 5的位置一般将由格网网络1的经营者考虑若干因素选择,这些因素包括可用的TNCP 4的场所及格网网络1的结点A-H的位置。如上所述,格网网络1的经营者最初可能部署一组关键的或“种子”结点,以便在向潜在的用户提供网络服务之前建立一个种子网络,以保证大量的潜在用户在需要时能够立即连接到格网网络1。应当理解的是,结点A-H(用户结点或种子结点)的位置和场所主要由对于安置设备适当的站点的可用性确定。用户结点通常将位于或接近相关用户的建筑物附近。
如从图1可理解并可见,一旦确立了结点A-H的物理场所和位置,就确定了结点A-H之间的视线。换言之,能够确定那些结点对于那些其它结点是“可见”的(在上述的意义下,即两个彼此“可见”的或“视线”的结点能够以格网物理1中使用的频率或多个频率彼此无线通信)。确定那些结点实际上彼此可见能够以若干方式进行,例如通过在相关的结点站点实际的物理观察和测试,或使用适当的勘测方法或两者的组合。实际中发现,某些结点彼此是不可见的。例如图1中,虽然结点A对每一结点C,D,F,G是可见的,但结点A对于结点B,E或H是不可见的,因为高建筑物6妨碍了结点A和B之间以及结点A和E以及结点A和H之间的传输。此外,那些结点对于那些其它结点是可见的这个问题是随时间变化的,如建筑物的建立或拆除,树木的生长或砍伐等等。
II.格网的形成
II.1.引言
已经建立了一个结点集合,其中每一结点原则上对于至少一个其它结点是可见的,必须从结点之间所有可能的视线,选择那些最适合作为格网网络1中结点之间实际的无线传输链路的结点。如上所述,这一过程这里被称为“格网的形成”或类似的称谓。可以看到,对于任何合理数目的结点,在结点之间有一最大视线或潜在的传输链路数,以及数目巨大的那些潜在的传输链路子集可能的组合。
这样,已经建立了一个结点集合(这可能都是种子结点或都是用户结点或混合)以及至少一个MIP,以及所有结点与MIP或每一MIP之间可用的视线(即潜在的链路)的集合,然后必须选择那些视线的哪些应当实际用作为无线传输链路。这一过程期间,当确定哪些可用的视线应当作为链路时,有经营者可考虑的若干因素。这些因素将包括格网总的可用数据容量;网络对信号结点失效的弹性;用户对其它结点的无线发送;无线带宽的使用效率;格网网络的管理便利;网络的可伸缩性(即在不进行基础性重构情形下增长的可能性);以及添加或去除个别结点的影响。当形成互连结点的格网网络时,可考虑所有这些因素。然而,最重要的因素通常与格网网络的数据通信量传送能力相关。
以下用于形成格网网络1的一种方法的一具体例子的详细说明,有意尽量减少了必须在整个格网网络分配以传送承诺的通信量负荷的链路时间片的数目,这是通过在整个格网1试图尽量减小乘积“带宽·中继段”或乘积“带宽·距离”达到的,因为相信这是形成满足所有通信量需求的格网的有效途径。简而言之,就是以最短的可用通路把最大通信量的用户链接到格网网络来实现。
由于各种原因,包括希望提供一种设备以便能够对实际的信号或干扰进行测量,最好传送所有承诺的通信量负荷,同时在每一结点保留至少一个自由天线。干扰可包括“直接”干扰,这是由一个结点到另一结点的传输直接在第三个结点被接收而引起的,以及“间接”干扰,例如这由被传输的信号的反射或散射或来自格网之外的源的干扰所引起。此外,有了自由天线能够检验打算用于以下进而要讨论的优选的适配步骤的每一视线,能够用作为一个无线链路。有了自由天线还使得能够或至少简化了在适配序列已经实现之后检验链路的正确工作。进而,自由天线使得格网的适配能够在没有对通信流干扰的情形下进行。
应当理解的是,这里所描述的方法一般由运行在适当的计算机设备上的适当的软件执行,并一般使用计算机技术中一般所知道的变量或变量标记或标志表示结点,视线及链路,以及对结点赋予的属性。于是一般来说,例如这里在说道“结点”以及说道它被“标记”,可认为这意思是指或能够被理解为,一个计算机程序变量(包括在面向对象编程等意义下的一个“对象”),表示结点被赋予属性或另外“被标志”。基于计算机的数据库和/或适当的数据结构一般用来存储和组织数据。
在以下将详细说明的示例性的方法中,在每一阶段之前该方法最好寻找只有一个到MIP的可用通路的结点,并早于它们带宽使用的指定把这些结点装入格网网络,以便不会忽略任何结点能够连接到格网。
图2简略示出根据本发明一种方式的方法一例的局部流程图。从以下说明可以明白,该方法可能有若干分支和回路,为了清晰在图2中没有示出。而且许多步骤可能要重复施加。例如,以下将详细讨论的“反孤立”程序的一个调用,可能引起该程序按需要的第二次调用,因为第一次调用对独立点定位并将它们集成到格网中,其本身可能引起其它结点(个别的或成组的)本身变为独立的。
在以下要详细讨论的优选实施例中,首先执行某些初始化步骤。然后,构成链接每一结点到MIP的非冗余通路的一个集合,以提供这里称为“原本拓扑结构”的结构。(非冗余通路集合是其中从每一结点到一MIP只有一个通路的集合,即没有“冗余”的通路。)作为其一部分,在一定阶段执行所谓“反独立”程序并重复。原本拓扑结构中从一阶段到一MIP的每一通路这里被称为原本原本。为了提供网络范围的弹性,这些通路也被看作从结点到MIP的延伸,并然后直通到格网与其连接的核心网络。
然后,尽可能添加冗余通路,使得尽可能多的结点完全具有到核心网络的独立的通路,以便提供弹性(在原本原本中任何组件失效的意义下),并提供多样性(例如使得大量来自一个结点的数据能够划分为通过不同通路发送的较小量)。
如所提及,“原本拓扑结构”是从每一结点到MIP通路的非冗余集合。在许多优选示例中,原本拓扑结构具有适当的时间片传送所有承诺的通信量,并且原本拓扑结构中结点与MIP之间任何通路都不超过该结点最大允许中继段数,并且此外,原本拓扑结构在每一结点留有至少一个自由天线。在优选实施例中,后来添加到原本拓扑结构的冗余通路能够被分组为两个或多个集合之一。第一个多样性集合是对各种路由/备用提供的附加的通路集合;可变拓扑结构加第一多样性集合在每一结点留有至少一个自由天线。第二多样性集合是对各种路由/备用提供的又一个通路集合,并对每一通路至少一个结点上使用最后的天线。可以添加进一步的多样性集合,具体对某些结点或服务于其它目的提供各种通路。
II.2.初始化
现在参见图2,在步骤F1,每一结点标以其承诺的通信量汇和源速率。“承诺”通信率是经营者同意对该结点提供的最小数据通信率。应当理解,对于某些类型的服务规范速率一般是(大大)高于承诺速率的。在步骤F1,对任何种子结点承诺的通信汇和源速率被设置为零。
在步骤F2,每一结点标有从该结点出发的当前可用视线数。每一结点还标有自由天线的数目。对于结点或者要被安装或者被拆除的情形(这意味着格网的形成必须在安装和/拆除之前和之后都可能),这种结点标记为只有一个可用于原本拓扑结构的天线。在需要时,可标记其它结点以指示它们应当是原本拓扑结构中的“树叶”,就是说被配置为这样的结点,它在原本原本的末端,并且不被配置为原本拓扑结构内用于其它结点通信量的过渡结点。从经营者的观点而言,对于新结点或对于不可靠的结点可能需要这种配置。
在步骤F3,MIP或每一MIP标有由该MIP当前处理的承诺的通信量。对于所有MIP初始这具有零值。
在步骤F4,对于每一结点,计算该结点与MIP(如果只有一个MIP)或最近的MIP(如果有多于一个MIP)之间使用任何可用的视线的最小“中继段”数。这能够以若干途径实现。在一个例子中,所有结点首先标以无限的中继段;然后具有到MIP可用的视线的所有结点标记为需要一个中继段;然后所有当前处于无限而且具有到1-中继段结点视线的所有结点标为需要两个中继段;重复这一过程直到没有结点具有无限中继段为止。应当理解的是,这一序列没有完成,即有结点仍然具有无限中继段,它们都不能由这一过程其它迭代连接,那就是有结点不能连接到MIP。在这一点,经营者例如可决定提供进一步的种子决定,以便允许这种结点被连接到MIP。
对于每一结点,该结点与原本拓扑结构中有一个通路通向的连接结点之间最大可接受的中继段数,现在被标记在该结点处。设置中继段最大可接受数的原因的一个例子是,某些数据传输服务是延迟-苛刻的。例如这包括对语音传输或实时视频的服务。这种延迟-苛刻通信量可能意味着,如果超过一定的之间段数,由于在任何由数据实际的链路穿越中所经历的有限时间延迟的缘故,MIP与特定结点之间的通路,将不适合传送这种通信量。此外对于不同延迟-苛刻服务的最大中继段数,对于格网内不同的结点可能是不同的,据此对于不同结点的服务提供特定的设备,诸如在语音服务情形下的回声消除。这样,在该方法的这一阶段,可能希望检验是否有任何结点需要多于预定的中继段数连接该结点与MIP,并如果有任何这样的结点,则标记那些结点为不能连接到格网网络(或至少对于位于这种结点的用户所需的一定的服务不能)。其它服务,诸如文件传输或视频点播服务,不一定是延迟-苛刻的,于是可能不需要对这种服务设置中继段数的任何限制。当然可能有限制通路的可允许中继段数和/或适用性的其它约束。
II.3.反-孤立程序
在该方法的任何结阶段,可能有一个或多个结点,还没有链接到连接结点,并只有一个可用的视线,并如果那些结点要被链接到一连接结点,则必须明确地对那些单独的视线分配一链路;这样,在通过对这样的结点分配一可用视线作为链路进行把结点链接到格网网络其余部分之前,最好对任何只有一个可用视线结点都进行一检验,并如果有任何这种结点,则它们通过那些单独的视线被链接。这一检验这里一般称为反-孤立程序。
这种反-孤立程序的一个例子是在步骤F5中查找任何只有一个到其它结点可用视线的结点。对于任何这种结点,从该结点出发的视线被指定为一链路,并在链路的另一端重新对该结点指定源和汇速率。然后在链路另一端结点处承诺的通信率标以相反的值“-1”。这在图3中以例子的方式简略示出,其中可用的视线由虚线表示,指定的链路表示为实线。在步骤F5的反-孤立程序运行之前,确定结点A具有四个可用视线,承诺的源速率为1.4Mb/s,且承诺的汇速率为1.1Mb/s,并需要最少三个中继段到最近的MIP;结点B具有一个可用视线(到结点A),承诺的源速率1.3Mb/s和承诺的汇速率1.2Mb/s,并需要需要最少四个中继段到最近的MIP。在这点,传送先前作为在B承诺的源和汇速率标记的通信量所需的时间片分配给链路A-B。在运行了反-孤立程序之后,结点A和B之间的视线被指定为一链路;因而结点A只有三个可用的视线,而结点B没有可用的视线。在运行反-孤立程序之后对于结点A承诺的源速率为2.7Mb/s,而在运行反-孤立程序之后对于结点A承诺的汇速率为2.3Mb/s(分别是对于A和B先前的速率之和),而对于结点B承诺的源和汇速率各设置为-1。
明显地,对于没有结点A、B到最近MIP的最小中继段数没有被改变。如果从B到连接代码最大可接受中继段数小于从A到连接代码最大可接受中继段数加一,则A应当被重新标记为具有最大可接受中继段数hB减一。
如以上简略提及,应当注意到,只要通过反-孤立程序指定任何链路,则这可能或者个别地或者按组,引起一个或多个其它结点的可用视线减少一。因而,在指定任何链路之后,最好搜索任何其它带有单个可用视线的链路,并重复运行反-孤立程序,直到没有这种结点为止。
还应当注意,反-孤立程序能够把一个结点连接到一MIP。此外,在以下将要讨论的步骤中,例如如果图3中的结点A被标记为连接到MIP,结点B也应当这样标记,从其与结点A相邻以及-1的设置可识别出结点B。例如在格网大的反-孤立部分连接到MIP时,这可能重复发生。此外,如果反-孤立程序引起另一结点的可用视线降低到零,则不能消除有效的格网。对于网络经营者有各种克服这种情形的选择。例如,虽然这不是最好的,但网络经营者可尝试在某些降低分配最后(或者是保留的)的天线。
II.4.生成原本拓扑结构
一旦满意地完成了反-孤立程序,选择没有连接的结点作为下一个用于向MIP连接的候选。最好在步骤F6对带有最大承诺源速率或承诺的汇速率或它们的和而还没有连接到MIP的结点进行搜索。下面后继的步骤F7到F11施加到该结点。然后这一程序(选择结点,最好是带有最大承诺源速率或承诺的汇速率或它们的和而还没有连接到MIP的结点,并对该结点施加以下后继的步骤)对其它尚未连接的结点重复,直到所有结点能够达到MIP为止。另一确定选择对其施加后来的步骤的结点顺序的方式,可基于由网络经营者根据本地用户的密度、通信量的需求等选择的其它标准。例如,可通过以下的方式对结点排序,即选择那些尚未连接到MIP结点或另一已经连接到MIP的结点,并然后按具有物理最短通路,或需要最最小中继段数连接到MIP或已经连接到MIP的另外的结点的顺序,向这些结点施加以下步骤。
这样,在步骤F7,在该优选实施例中,对于在F6所选结点进行搜索以便通过可用的视线和/或先前指定的链路找出所有通路,那些链路是从这一结点以少于h个中继段导向任何MIP的,这里h是对于这一结点的限制集合,例如由于通信量延迟。在这一阶段,如果结点到MIP的方向随后的通路包含已有原本原本到MIP的结点,并在这之后该结点横断一可用的至此在原本拓扑结构尚未使用的视线,则最好忽略任何这样的通路。这保证了生成冗余拓扑结构的通路被拒绝,应当注意,冗余拓扑结构,是其中有多个通路,是由从任何一个结点到任何一个MIP可用的链路组成的拓扑结构。
一旦这些通路已经找到,在步骤F8通路被排序。通路在步骤F8被设置的序可基于若干准则。一个较好的选择是通路首先根据中继段数目被排序,对于最小数为优选;作为它们据以导向哪个MIP的第一个判据,优选是对于带有最低当前承诺通信率的MIP;作为第二个判据,按构成该通路的每一链路/视线的物理距离之和,优选是对于最短物理距离;以及对于第三级判据,按通路中作为已承诺链路的中继段数,优选是对于最大承诺链路数。这样,在这一实施例中,通路被排序,使得最小中继段数离开的连接结点最优,具有最低当前承诺数据流率的连接结点是作为第一判据的优选,以最短通路物理距离为其次的判据,并对于再使用最大可能先前承诺链路数是第三判据。在另一选择中,通路首先根据构成通路的每一链路/视线的物理距离之和被排序,优选是对于最短物理距离;作为它们据以导向那个MIP的第一判据,优选是对于带有最低当前承诺通信率的MIP;作为第二判据,按中继段数目,优选是对于最小数目;并对于第三级判据,按通路中作为已承诺链路的中继段数目,优选是对于最大承诺链路数。
在步骤F9,认为每一通路处于F8中确定的排序,并试图把每一通路上所有可用视线转为链路。这样,在步骤F9,通路被测试。第一个测试是确定,如果该通路上所有可用视线被转换为链路,是否有任何结点处于具有少于一个自由天线的通路中;如果有任何这样的结点,该通路被拒绝。第二个测试考虑这样的事实,即把通路上的视线转换为链路将把一个或多个结点连接到单个的MIP。这样,第二个测试检验是要确定这些结点到MIP的连接,是否将引起在该MIP处的总承诺带宽超过对于该MIP允许的最大承诺通信量速率。如果如此,通路再次被拒绝。就此来说,网络经营者可设置每MIP被允许的通信量最大承诺速率;该最大允许的承诺速率可以是该MIP容量的一部分,以保留MIP用于备用通路的容量部分。第三个测试检验来自其它结点的中继段,这些结点是作为对那些其它结点各最大中继段限制添加这一通路的结果而变为连接的。第四测试检验,为了传送来自任何新被连接的结点的承诺通信量,沿该通路任何点处所需的任何时间片或附加的时间片,能够在所述链路每一末端结点处被分配。可以施加这些测试的一个或多个。最好是施加所有这四个测试。
在步骤F10,对于在测试步骤F9尚未被拒绝的通路,该通路上所有结点被标记为连接到一MIP。此外,各视线标记为可用:那些视线是来自通路上任何现在具有一个自由天线的结点或MIP所有未使用的视线;两个现在都连接到MIP的结点之间运行的任何视线;那样的两个结点之间的任何视线,这两个结点任何之一不自由具有生成链路所需的最小时间片数;以及运行在MIP与连接到某其它MIP的结点之间的任何视线。步骤F10中视线的这种标记,是为了消除进一步考虑作为添加这一通路的结果将不再可用的视线,并且这允许该方法识别出这一通路添加将或可能引起的问题。
在已经进行步骤F10的标记之后,在步骤F11对于所有尚未连接到MIP的结点重新计算到MIP的最大中继段数以及可用的视线数。对表现出违反一定准则的结点总数进行计数。这些准则可包括,现在还没有可用视线的结点,以及从该结点到MIP的最小中继段数,超过对该结点通信量预定可接受最大中继段数的结点。如果违反的数为零,则保持原来通路上的链路与标记;所有新连接的结点的承诺通信率被添加到,该新连接的结点已经标记为连接到的MIP的承诺速率上;使每一新连接的结点的承诺通信率为零;并然后必要时最好重复步骤F5的反-孤立程序。另一方面,如果违反的数非零,则与违反数一同作出在步骤F10刚刚标记的该通路的记录,并然后在步骤F10作出的标记和通路本身及在步骤F9作出的任何时间片分配统统撤销。此后,考虑来自步骤F8的下一个的通路。
如果发现来自F7的通路都不带有零违反,则该方法最好返回产生最小违反数的通路;对这一通路考虑所有显示一个违反的结点,则最好选择带有最大承诺源速率或承诺汇速率或它们的和的结点,代替先前在步骤F6选择的结点,并任何向该结点施加步骤F7到F11。可能需要一程序防止从结果到这一步骤的无限循环。为了终止这种循环,在这一步骤期间对其作出试图将其添加到格网的每一结点被标记为“闭锁”。在重新访问已标记为闭锁的一结点时,该结点被忽略,并试图连接到一结点,该结点最好又是带有最大承诺源速率或承诺汇速率或它们的和的结点,但这尚未达到MIP并且不会被闭锁,直到添加了一个通路或所有结点被闭锁为止。
一旦已经添加了一个通路,任何标记为闭锁的结点被撤销标记,且然后该方法返回到步骤F6,并重复直到所有结点通过指定给可用视线的链路被连接到MIP,或者已确定在不违反上述一个或多个准则(诸如希望在每一结点留有一个自由天线)之下,一定的结点不能连接到MIP为止。
以上步骤建立了链接每一结点到MIP的非冗余通路的一个集合,并提供了这里所称的“原本拓扑结构”。如所提及,在优选实施例中,原本拓扑结构是一种非冗余拓扑结构,其中从每一结点到MIP只有一个通路,并且其中每一结点上至少有一个自由天线,并能够传送所有承诺的通信量。在另一实施例中,原本拓扑结构可不被约束为在每一结点留有一个自由天线。
11.5.MIP、结点和链路“障碍”
上述的步骤试图把每一结点连接到MIP。对于一定的拓扑结构,以上方法是要优先把结点连接到可用的MIP的一个子集,其结果是过度使用那些MIP,而同时格网中其它MIP保持在使用不足的状态。这可能妨碍原本拓扑结构形成,或可能产生整个格网不可接受通信量平衡。处理这种失效或不平衡最好的方法是向形成方法引入附加的参数,这里称为“MIP障碍”,并然后重复带有所述附加参数的形成方法。在一优选的安排中,从形成方法的第一通过中出现所看见的带有过度通信量的MIP或多个MIP,被指定一附加的中继段计数障碍,该障碍被添加对所有在那些MIP终止的通路计算中继段计数上。例如,如果步骤F7到F11没能添加一个通路,这可能是,要不是在步骤F9它超过MIP上最大允许的负荷这样的事实,则通路本来会被接受。这种MIP是对于障碍的候选。应当注意,这一障碍只在对用于选择路线的另外的通路排序时才被施加,并且当估计延迟苛刻的通信量中继段数时,不使用这一中继段障碍。在一优选的方法中,这种精细化用来对每一MIP调节MIP障碍,其结果是格网有更均匀的到MIP通信量的分布。应当理解到,如果需要,这种MIP障碍还能够用来向形成方法引入其它类型的阻碍,例如引起通信量优选路由到特定的MIP。
重复带有添加的障碍的形成方法本身可能导致不能形成原本拓扑结构,或不能产生可接受的平衡通信量分布,这种情形下,指定同一或另外的MIP作为进一步障碍的候选。在这种情形下,形成方法可以一个或障碍在一个或多个MIP重复多次。如果或者是所有MIP已经获得相同的非零障碍等级,或者在某种固定的最大重复数之后,最好停止这种重复。
应当理解到,可以向形成方法引入其它类型的障碍,以便向格网形成引入其它类型的阻碍。例如,步骤F2允许结点阻碍引入以减少所选降低上可以天线数,且这将限制能够形成的链路数。在步骤F2,这用作为迫使特定的结点配置为格网中的“树叶”的选项,就是说被配置为在原本原本末端的一个结点,并且它不被配置为用于其它结点通信量的原本拓扑结构内的过度结点。这种配置从经营者观点来看,对于新的结点或对于并可靠的结点可能是需要的。
障碍的又一种形式是链路障碍。某些情形下,一些链路对于其它链路而言不大希望其在格网中的包含。在不希望的链路是完全不能接受的情形下,在形成过程中简单地不予以考虑对应的视线,这可能阻止形成的完成。然而,在其它情形下,希望形成过程完成,同时尽可能少使用不希望的链路。这样的一个实际的例子发生在这样的情形,即大量的结点位于近乎直线中,因而许多的视线遵从这一近乎的直线。建立在近乎直线的河流两岸的城市可能导致这种例子。这种情形下,通过尽量使用不遵循这一直线的无线链路,而尽可能少用那些遵从直线的链路,能够改进格网中的干扰电平因而改进其频谱效率。另一实际的这种例子出现在,无线链路的通信容量是链路长度的非线性函数的情形,例如由于能够用于链路上的调制类型阶越变化(例如每符号位数)。因而能够采用反映可用于每一链路上调制的障碍。
最好在步骤F8通过调节被障碍的链路的值,向格网形成添加链路障碍。如果在步骤F8首先按中继段数排序,则可对每一被障碍的链路指定一值H,而不是1中继段。对于其它排序,另外可加权其它因素;例如,物理链路距离可乘以在被障碍的链路的情形下的H。H值能够被调节以便规定对被障碍的链路优选的等级。
注意,至于MIP障碍,只有当在步骤F8以另外的方式对通路排序时,才施加链路障碍;当对延迟苛刻的通信量估计最大中继段数时,不使用链路障碍。
II.6.添加冗余通路
在优选实施例中,以上方法步骤的结果是一数据库或数据结构,表示所有结点,在它们之间的连接的链路,以及它们之间仍然可用的视线。至此生成的格网网络的拓扑结构是非冗余的(即每一结点只有一个单个的通路到一个MIP)。为了对格网网络提供弹性,并为了对选择的用户提供高的带宽,最好对尽可能多的结点添加冗余通路。这可以通过若干方式实现。
在有一个以上的MIP时,在一优选实施例中,该方法首先试图提供具有到不同MIP的独立通信量通路的最大结点数,使得在那些结点处的用户对网络中任何单个的失效充分受到保护(当然与用户结点本身的失效相区别)。在有一个以上的TNCP时,在另一优选实施例中,该方法首先试图提供具有通向不同TNCP的独立通信量通路的最大结点数。在TNCP通过共用设备在单个的访问点被链接到核心网络时,在另一优选实施例中,该方法首先试图提供具有到核心网络的独立通信量通路的最大结点数。在第一阶段,首先选择冗余通路,以便保留在每一结点处的天线;这些附加的通路这里称为“第一多样性集合”。然后在第二阶段,使用在一个或多个结点处保留的或空闲的天线添加进一步的冗余性。在这一阶段最好在非MIP的结点处优选使用空闲天线。在这一阶段,只要能这样作而不会引起干扰问题,最好还向可用的视线指定一链路。在这一第二阶段生成附加通路这里称为“第二多样性集合”。
这样,在用于添加冗余通路的第一阶段,对于格网中的每一结点,添加一标志independent_paths,指示该结点是否有完全独立的通路返回不同的MIP。所有标志初始被设置为FALSE。对于具有最大可允许中继段计数的那些结点,在这一阶段,如上所讨论,最好只包括不超过预定的最大中继段数的那些通路。应当认识到,可用来生成第一多样性集合的视线,已经在由用于形成原本拓扑结构的上述方法步骤产生的数据库或数据结构中被标识:可用的视线只是那些运行在结点对之间的视线,这些结点对都至少有两个未使用的天线,并在两端至少有充分的时间片。(所有在只带有一个未使用天线的结点上结束的视线已在步骤F10被标记为不可用)。
然后取每一可用的视线,对如果要使这一视线成为链路而其independent_paths标志从FALSE变为TRUE的结点数目进行计数。为此的一个方法是,对每一当前标志为FALSE的结点,从在以上所述方法步骤确定的该结点到MIP的原本原本开始。对这一通路上每一中间结点,考虑带有该中间结点但所有其附属链路被抛弃的格网。在每一情形下试图找出到一MIP的通路,该通路仍然可用并且不违反对于该结点的最大中继段约束。如果在每一情形下对于每一中间结点的去除转而有一个这样的通路,则标志将转变为TRUE。(应当注意,这一程序可能找到两个或多个独立的通路,它们都不是在以上所述方法步骤中确定的通路)。然后选择这样的视线,其添加将产生最大数标志的变化并且可被添加而没有时间片分配失效,并对其指定一链路;然后对那些根据上述方法步骤现已获得独立通路的结点改变适当的标志设置;而且,把不再有两个自由天线的结点之间的任何视线标记为不可用。(对于一个判据,对所有结点求和,产生带有每结点到MIP平均最小中继段总数的新的通路的视线可被选择)。
任何对其它可用视线重复添加链路的这一程序,直到没有可用的视线会引起标志变化为止。应当注意,每次重复该程序时,最好从最初开始重新计算每可用视线的标志变化数,因为最后冗余链路的包含将会影响现在从其它潜在链路获得的结果。
以上第一阶段对于添加冗余通路,一旦不可能再有标志变化,则或者所有的结点有到MIP独立的通路,或者只可能通过至此还最好保留在每一结点处的天线,添加进一步的冗余性。为了这样作,重新定义可用视线的集合为运行在任何这样的结点对之间的视线集合,其每一具有至少一个空闲天线并在两端至少有足够的时间片。从先前用于添加冗余通路的阶段结束起继续进行标志的设置,以可用视线新的允许集合重复用于添加冗余通路第一阶段的链路添加回路,直到一旦再次不发生标志变化。
这一阶段最好以两个细分的阶段进行。第一细分部分不允许使用其任一端处于只有一个空闲天线的MIP处的视线;第二细分部分允许它们的使用。
在希望冗余包含另外的TNCP或核心网络访问点时,能够使用以上的程序,但在决定何时发生标志变化时分别代替MIP,要考虑对于通向不同TNCP或核心访问点的通路的要求。
作为对上述添加冗余通路过程进一步的加细,可添加只提供局部多样性的冗余通路。局部多样性这里用来指带有一个或多个备用通路的结点,这些备用通路在只去除中间结点一个子集的情形下,提供到核心网络的连接。应当理解的是,其它中间结点的失效可能会造成对该结点原本原本与所有备用通路两者的失效。
在以上全部和局部冗余的两种情形下,这些可通过一个或多个备用结点实现。在另外的一实现方式中,将首先搜寻只需要一个备用通路的全多样通路。如果与依次每一中间结点相反,所有中间结点一次被去除,那么通过对以上标志的变化进行测试能够找到这种通路。
在链路或结点失效的情形下所使用的选择多样通路或局部多样通路的方法,最好应考虑到由任何单个失效的结果通信量分布的整个变化。例如,给定链路的失效预料会造成正在使用该链路的所有通信量到适当备用通路的重新路由;以及给定结点的失效会造成,除了在所述结点处有其源或汇的通信量之外,通过该结点的所有通信量的重新路由。在优选实现方式中,对于各种备用通路的所需容量的计算将考虑所述重新路由,这允许备用通路取得网格容量的优点,该容量是由跟随任何给定的链路或结点失效之后由所述重新路由释放的。其结果是,可能有对于结点或服务选择的比纯粹基于拓扑所需的较大数目的备用通路。
“服务”可定义为以其向用户传送通信量的最小单位。例如,在ATM网络中,服务可对应于一个ATM PVC(永久性虚拟电路)。在附属在一个结点的一个或多个用户有两个租用线路连接,以及通过核心网的因特网访问的情形下,这些构成三个服务。在选择多样通路过程的任何阶段,对于服务的“残余相关”这里定义为沿原本原本的那些结点或其它装置(核心网络访问),对于该服务它们的失效将引起服务的失效。
在对一个服务提供一个或多个备用通路的情形下,对这些通路最好应当有一固有的优先顺序,使得在用户站点和核心网络处都能够执行一种逻辑过程,通过该过程优选完整的最高优先权的通路,选择最佳通路用于网络任何失效的情形。这种选择最好能够在用户站点和核心网络处局部进行,而并涉及或无需知道网络的状态,而只基于对哪个通路是完整的了解。这种局部决策的集合的结果最好可提供作为整体的整个格网的最佳性能。
在该优选的方法中,提供执行以下一系列步骤能够实现满足这些目的企图。
作为第一步骤,每一链路的每一方向标以“结点失效表”,这包括对每一可能结点失效的项,其中所述项给出可用来指定给这一链路方向备用通路的空闲容量的总量。每一情形下的空闲容量是在非失效情形下当前时间片分配内的空闲量,加假如所述结点失效不再使用其作为原本原本的通信量。而且,所有可用视线标以在每一方向包含所有零的结点失效表。
作为第二步骤,对于每一服务初始残余相关的一集合被标记,是原本原本相关的所有结点和其它装置,应当注意,这是围绕其寻找另外路线的通路。
作为第三步骤,选择所有服务的某种排序。在一个实施例中,这一排序是每服务带宽的降序(承诺的源加汇通信量)。在路另一实施例中,这一排序是由服务的不同商业上的重要性规定的(可能反映在对服务所支付不同的通信量中)。在另一实施例中,服务的排序是残余相关的降序。应当认识到,取决于网络经营者的目标可采用其它的排序规则,并且上述的排序能够以对每一因素给定的不同的优先性组合使用。
作为第四步骤,对于在这一顺序中所取的每一服务,识别所有可能到MIP的通路,包括使用可用但还没有用作为链路的视线的那些通路。这些这些首先按如果通路被选择就存在的最小残余相关数被排序,然后作为按通路中中继段上链路成本之和的总“成本”次排序这些通路;每一链路成本最好是形式的一函数(每中继段常数k1,加传送通信量所需的每额外时间片常数k2,0<=k1<k2)。这一顺序内,测试每一通路以确定它是否可用。则该备用通路只有在以下情形才是可用的,即如果它能够被指定,由于通过添加备用通路每一其余的相关将被去除,但不会把结点失效表(如以上第一步骤中所定义)中的空闲容量项,在通路中任何链路两个方向任一方向,降低到0以下。然而可能有一个或多个时间片可于在一个或多个链路上分配,它们如果被添加将增加链路容量,使得这时结点失效表中没有空闲容量在任一方向项降低到0以下。这种情形下,该通路是可用的。
选择在第四步骤找到的第一可使用通路,并添加任何所需的时间片,使第一步骤中对获得时间片的每一链路每一方向定义的结点失效表中的所有项,按该时间片容量增加。通过添加这一通路被去除的来自结点列表的有关的残余相关,从其残余相关列表中被去除,并记录备用通路与其优先性。在这些这一方法中,如果一个备用通路早于另一备用通路产生,则该备用通路的优先性高于所述另一备用通路。结点失效表中沿所述备用通路两个方向所有其它表项被调整,以反映残余相关由备用通路去除。
在对每一服务执行以上第四步骤时,对每一服务的残余相关不会降低到零。在一个实施例中,反复考虑每一服务,直到其残余相关或者已降低到零,或者不能被进一步降低。在另一实施例中,考虑每一服务一次,然后根据最初用于它们排序的准则重新对服务排序,对没有零残余相关的每一服务再考虑一次等等,直到不再有残余相关可被去除。在第三个优选实施例中,在已经记录了每一备用通路之后,完全重新计算重新排序,选择另一备用通路等等,直到不再有残余相关可被去除。
应当注意,对于每一结点,其初始残余相关应当被认为包含本身。在结点A具有对结点B的残余相关时,这一残余相关不能由使用任何被连接到B的链路去除,除非A=B,这种情形下,它能够包括任何连接到B的链路,除非该链路在从B到核心网络的原本原本中。这两个规则的目的是要提供备用通路的一个集合,这些通路可应对任何一个装置以及任何一个链路两者的失效。
如上所述,在添加通路的过程中所允许的时间片的添加,被允许包含视线转为链路的情形,支持这种链路所需的天线和时间片的可用性的主题。
在一个实施例中,备用通路的指定跟随使用基于independent_paths FLAG的过程链路的选择。这一排序跟随以上描述的排序。在另一实施例中,免去了使用基于independent_pathsFLAG过程链路的选择的或者一个或所有阶段,然后是备用通路的指定。在这种情形下,链路的选择部分地或整体地是添加备用通路过程的产物。
II.7.提供高峰通信量负荷
II.7.1引言
至此所描述的所有形成步骤涉及的是提供整个格网足够容量,以便支持与每一服务相关的往来于每一用户承诺的通信率。对于某些通信量类型,这是足够的。例如,两个电话交换机之间的链路可能在所有时间都真正需要这种承诺的通信率。然而,其它的通信量类型的特征可能在于:
承诺的通信率,即按需要赋予用户的速率;
高峰通信率,即提供给用户的最大的速率;以及
最小通信率,即用户采用的最小速率。
头两个速率定义了提供给用户的服务。不论其它用户的通信量水平如何,承诺的通信率应当在所有的时间提供。高峰通信率将在某些时间提供,但这些时间将完全依赖于其它用户通信率的水平,及格网中失效设备或链路任何影响。
最小的通信率是对其服务相关使用的自然性质。例如,因特网访问服务对用户在所有时候都是可用的,但用户在某些时候可能完全不使用它。这种情形下,最小通信率为零。作为另一例子,当在摄像机的视野中没有恒活动时,监视摄像机的输出可能是低的(最小通信率),而当有活动时就较高(承诺的通信率)。两个电话交换机之间的链路可能具有相等的承诺,高峰和最小速率。一般来说,能够通过往来于用户承诺的,高峰和最小速率的组合描述任何通信量服务。
为了满足能够在某些时候提供高峰通信率的要求,只要保证在所有其它服务只采用它们的最小速率时,能够提供对每一服务的高峰速率:这种要求可称为“高峰服务供应要求”。由于多个服务一般将使用格网中每一链路,某种高峰通信容量水平一般沿每一服务的原本原本就是可得的(即沿原本拓扑结构提供的通路)。在某些情形下,这种容量将足以满足高峰服务供应要求。在其它情形下,对原本拓扑结构中某些链路增加附加的时间片将允许高峰服务供应要求得到满足。
然而,在另一些情形下,由于两个原因不同的方法可能是更好的。首先,高峰通信率可能远远大于承诺的通信率。例如,高峰通信率可能是承诺通信率的8倍。这意味着,原本拓扑结构中许多链路将需要时间片的分配,附加到已分配的传送承诺通信率的时间片;这就明显降低了格网承诺通信率传送容量,因为当形成原本拓扑结构时,必须对这些附加的时间片作出某种允许。
其次,前一节所述用于添加冗余通路的过程,当有多个时间片可用来分配给冗余通路时,一般产生较好的结果;如果时间片必须保留在原本拓扑结构中,那么冗余通路的提供将受到影响。由于高峰通信容量和冗余通路的提供都是重要目的,这时最好使用一种方法,使其中一个的提供不以另一个的提供为代价,而是对另一个提供的补充。
优选提出用于提供高峰容量优选的一种方法。该优选的方法依赖于使用这两个点之间通过格网的多个通路,“反向多路复用”用于在两个点A与B之间一个服务的通信量的能力。反向多路复用是这样一种过程,其中必须从A向B发送的单个的数据流,在A被划分为分离的部分,向其每一部分添加一标签,指示一个唯一的部分号码,这个部分号码(一般)是每次形成一个增加一。然后每一加标签的部分沿多个通路之一被传送。在B,部分号码用来记录通过多个通路到达的数据;这些部分按号码顺序被结合在一起,标签标签被去除,这样重新生成原来的流。
对于每一服务,点A最好在用户结点处。对于每一服务。点B最好在用于该服务的原本拓扑通路上某个点。对于每一服务,点B最好在尽量靠近格网边缘的一点处;例如它可以在链接所有TNCP到核心网络的共同设备处。
假如格网提供一种反向多路复用能力,用于满足高峰通信率需求的一种优选方法大概是:确定由原本拓扑通路已经满足了多大的高峰需求;然后寻找将补充原本原本的通过格网的附加的通路,直到这些通路总共满足了高峰速率需求;然后可配置一个在原本拓扑结构上操作的反向多路复用,以及所有必须附加的通路。
更为详细来说,通过格网提供的每一服务能够以六参数刻画:到用户的最小速率,到用户的承诺速率,到用户的高峰速率,来自用户的最小速率,来自用户的承诺速率,来自用户的高峰速率。这些将在这里分别标记为MT,CT,PT,MF,CF,PF。
实际上,可能希望把这些参数约束到值的一个范围,诸如把它们所有约束为64.000位/秒的倍数。还可能希望把高峰容量约束在可能与第一个范围相关的值的另一个范围。在以下的说明中将假设这种约束,同时理解如果需要这些一可被去除,一般允许使用任何分配的粒度。
每一链路的每一方向首先被标以其可用的突发容量Cb1。这是该链路在这一方向的总容量,这小于用于每一使用该链路作为其在该方向的原本原本的服务的最小负荷(MT或MF)之和。
现在,对于其高峰速率超过其承诺速率的每一服务,扫描其原本原本以便对每一方向找出对沿该通路任何链路的Cb1的最低值。对每一方向记录这一最低值加这一服务的最小速率之和,作为由原本拓扑结构为这一服务提供的高峰通信容量,标记为PT0和PF0。对于该服务还记录量值Sf,St,它们是当这些数字PT0和PF0被向下舍入到最近允许的容量值时,相对于所需PT,PF短缺的量。
II.7.2.通过现有链路分配新的高峰通路
以下步骤最好对每一服务执行,其中Sf,St是非零的,以便确定通路的一个集合,该集合当一同被反向多路复用时对该服务提供所需的PT,PF。(这里不考虑CT和CF,因为它们由原本原本提供)。在这些步骤中考虑服务的顺序是不重要的。
对每一链路的每一方向对这一服务,复制反映对这一服务在每一链路方向可用的高峰容量的所有Cb1到变量Cbs。在向下舍入到最近允许的容量值之后,沿该原本原本中所有链路以对这一服务记录的PT0和PF0值降低Cbs。
在Sf,St对这一服务保持非零时,重复以下循环:
对于这一服务确定通过格网中点A与B之间链路的所有可能的通路;
如果Sf<St,按通向用户的方向在这一通路中任何链路上Cbs的最小值的降序将这些通路排序。否则,来自用户的方向该通路中任何链路上Cbs的最小值的降序将这些通路排序;
如果所有的通路产生的Cbs的最小值小于最小允许容量值,则脱离这一循环:高峰容量不能由当前格网中的链路容量供应;
否则,在排序开头的通路是能够提供未满足的高峰容量最大部分的通路。把这一通路添加到对该服务附加通路的列表中。如果这是这样标识的第n个附加通路,则在n=1开始以高峰容量PTn,PFn记录这一通路,其中PTn,PFn来自这一通路可用的高峰容量(即使这些高峰容量超过未分配的高峰容量);
调节St,Sf,当向下舍入到最近允许的容量值时,以对于该服务记录的这些值PTn,PFn降低它们。在沿这一通路每一方向以相同的调节量降低Cbs。如果St,Sf之一变为负值,则设它们为0。
在这一循环的末尾,服务的高峰容量,或尽可能接近其大小的容量,已由格网当前链路的容量提供。如果有任何未满足的容量,则最好使用以下的步骤提供之。
II.7.3.最近现有链路的容量
如果有至少一个服务其St,Sf之一非零,则最好整体重复以下过程,以便在每一重复中向格网添加一个附加的时间片,直到不再留有任何时间片,其使用将满足至少一个服务的至少某些突出的高峰容量。
对每一无线链路建立一标志,以指示是否在链路端头的两个结点都具有至少一个空闲的时间片可用。这对于有用的时间片的添加指出作为候选的所有链路。如果没有设置标志,则没有余留有用的时间片,且该这一过程终止。
在每一无线链路上每一方向,建立一计数Nes,初始为0,这将在以下步骤中用来指示,其高峰容量将通过在这一方向添加时间片而被增加的通路的数目。
对于其St,Sf非零的每一服务:
对每一服务每一方向,复制反映对这一服务在每一链路方向可用的高峰容量的所有Cb1到变量Cbs。沿对该服务记录的所有通路的所有链路,以对这些通路记录的PT0/PF0值降低Cbs。
如果St非零,则对在朝向用户方向每一记录的通路,扫描该通路以便找出带有最小Cbs值的链路。对该链路和该方向使Nes加一。
如果Sf非零,则对在来自用户方向每一记录的通路,扫描该通路以便找出带有最小Cbs值的链路。对该链路和该方向使Nes加一。
注意,这里考虑所有交替的通路,因为它们的任何一个可增加服务的高峰容量。作为对于同一服务两个通路收缩点的一个链路将引起Nes在这一通路上增加两次。这是有意的:完全新的时间片可通过两个通路添加容量。
如果被标志指示可用时间片的所有链路在两个方向都有Nes=0,则这一过程结束。
否则,对于出自那些标志指示有可用时间片带有最高Nes的链路和方向,向该链路添加时间片并适当更新其Cbs。
对于使用这一链路和方向的服务的每一通路:
更新对于该通路记录的PTn/PFn,以反映该通路现在能够维持的实际高峰容量。如果对于该服务的任何St,Sf之一为非零,则也更新这些以便反映对于该服务可用的高峰容量;
如果对于该服务一个以上的通路使用这一链路和方向,这一标步骤最好不附加的容量双重计数。因而,这种情形下:
最好按它们的Pn的降序作为用于附加容量的候选考虑该通路,其中Pn是在PTn与PFn任何之一被更新之前的较大者;
对这一顺序中第一个通路从它沿整个通路能够采用的链路分配任何带宽;
对于第二个候选只考虑第一候选没有采用而留下的新的链路容量,等等。
对于每一服务,在以上诸步骤的末尾将有由带有高峰容量PT0,PF0的原本原本,加零或带有高峰容量PTn,PFn的更多附加通路组成的一通路集合。这一通路集合中诸通路共同允许服务的高峰容量被供应,或如果对于该服务St,Sf之一在以上这些步骤中没有降低为零,则部分地被供应。
分配给一个通路集合中附加通路的通路数n,以上被选择为反映它们对高峰容量贡献的降序。这时任何被添加到格网链路的时间片可能已经引起这一排序变化。因而,通路数最好被重新排序,当只考虑通路数0...n-1的容量时,通过对于n=1以上向通路分配通路数n,该通路按St,Sf中任何为较大的给出最大的降低。
然后重新排序的PTn,PFn的最好都被下舍为允许的最近容量值,并从n=0向上被求和,直到它们等于或超过对于该服务的PT和PF。然后这些构成最终的其上将出现反向多路复用的通路集合。可能不需要一个或多个较高编号的通路,并在这种情形下它们不包含在该集合中。
在一个实施例中,用于上述高峰容量分配的步骤执行用来添加冗余链路和备用通路的以下那些步骤。在另一实施例中,用于上述高峰容量分配的步骤,执行用来添加冗余链路,并在那些步骤之前用来添加备用通路的以下那些步骤。
在另一实施例中,执行用于高峰容量分配的步骤排除了那些用来选择附加高峰通路的那些步骤,并在添加冗余链路之前执行其余的步骤。这一方式通过向原本拓扑结构添加时间片,提供了不依赖于对它们的操作作反向多路复用的高峰通信量通路的一个集合。如以上所指出,这种方法为提供备用通路可能减少格网的容量,但它避免了需要格网支持反向多路复用。
II.8.缆线链路的结合
一个网络可能既包含缆线又包含无线链路。这种情形下,这里所讨论的方法的详细例子自然适用于那样的方法。这种网络例子的情形包括其中一对格网结点由缆线链接在一起的网络,例如在两个这种结点提供在该位置视线数目有用的增加的位置。另一情形出现在数个用户通过中间交换设备由缆线链路被链接到格网结点。在一种进一步的例子中,在图1的例子中,MIP标准结点51与MIP水平结点52之间的馈线链路53是缆线链路,它从TNCP 4连接到主干3。最后,从主干3到一中央通信量交换中心可能有缆线链路。
这里所述的方法能够有利地适用于既包含缆线又包含无线链路的整个网络,诸如以上的例子。具体的好处包括使用这里所述的方法,提供了到中央交换中心所有途径有弹性的通信量通路,从而提供了在整个格网中针对所有结点及缆线和无线链路失效的弹性。
为了把该方法用于缆线链路,可实现以下附加的程序。在链路是缆线链路的情形,当考虑一个通路中链路可能的使用时,不用考虑余留的自由天线。而是要检验有足够的时间片能够在每一结点分配以支持该链路,代之是要针对传送所需的通信量测试缆线链路的总容量。当计算“结点实现列表”时,总容量被类似地使用。在原本拓扑结构已经产生之后以及添加冗余通路之前,所有不包括在原本拓扑结构中的缆线链路,应当被结合到第一多样性集合中。
在使用与格网无线链路相同的技术实现馈线链路时,它们最好能够作为每一个带有多个天线但只有一个视线的一对结点之间的链路对待,这一视线是彼此相互的。
这里所述的方法能够用于其链路都是缆线链路的网络的情形,例如为了计算整个这种网络的原本和冗余通路集合。
II.9.MIP的添加
如果在格网工作期间必须使结点之一变为一个MIP,这可能因为需要到核心网络的另一连接附加的通信容量的需求,那么最好按以下从网络中所有(适当的)结点选择要变为MIP的结点。依次考虑每一结点,并对每一结点找出到所有其它结点的最小中继段计数。这样作的一个方法先前已经描述过。在已知每一结点的通信量需求的情形下,和最好是一加权和,其中对每一这种其它结点的最小中继段计数,乘以在该结点处的通信量需求。现在对每一结点计算最小中继段计数之和;要成为MIP的结点最好是给出最小和的那个结点。
II.10.用于非访问的网络的网络
在更一般的情形下,这里所述的方法能够用来形成其主要目的不是用来从用户向核心网络传送通信量的网络。这种使用的例子是链接多个结点的通用弹性拓扑结构的构成,以便往来于核心网络或这些网络的某种组合传送通信量,这些通信量的特性在网络形成时不一定知道,并且它们可能在整个网络内流动。在知道两个结点之间被传送的通信量的情形下,那么所需的源和汇容量针对这种结点被标记。如果不知道网络中被传送的通信量的水平,则最好可对每一结点指定一同一水平。
为了在没有核心网络的情形下形成这种网络,指定一个或多个结点为锚定结点,然后如同它们是连接结点那样执行该方法。如果有一个这种锚定结点则该方法将产生一完全连接的网络。如果使用多个这种锚定结点,则如果锚定结点本身被互连,那么将产生一充分互连的网络。这可通过任何方式,在使用本方法之前或之后作到。这可通过把这里所述的方法用于锚定结点之间视线的一个集合来实现。
如果要有一个锚定结点,最好按以下从网络中所有结点选择。依次考虑每一结点,并对每一结点找出到所有其它结点的最小中继段计数。前面已经描述了这样作的一种方法。任何对到其它所有这种结点的最小中继段计数求和。在已知每一结点的通信量需求的情形下,和最好是一加权和,其中对每一这种其它结点的最小中继段计数,乘以在该结点处的通信量需求。现在对每一结点计算最小中继段计数之和;锚定结点最好是给出最小和的那个结点。
II.11.结论
以上详细说明的示例性形成方法的结果,是指示或表示一种拓扑结构的数据库或数据结构,该拓扑结构对于所有能够连接到格网的结点示出结点应当如何链接到其它应当分配给链路的结点。然后网络经营者实际上能够运用这一数据库或数据结构,并按以上和/或我们的WO-A-98/27694中一般所述,依赖于该数据库或数据结构所指示或表示的拓扑结构,通过使用实际的传输链路链接实际的结点,付诸物理实现。
III.“着色”
III.1.引言
如上所述的优选的形成方法,能够用于使用各种不同无线传输技术的格网。如上所述,执行包括一类格网,其中所有无线链路上的传输以离散的时间片的重复时间帧执行,例如以时分双工(TDD)模式操作的格网。有各种以TDD模式操作格网的方式。在一种优选的操作方式中,在每一离散的时间片中每一结点能够向一个其它结点发送,从一个其它结点接收,或不活动。每一离散的时间片将被指定一时间片号码,用于以下讨论的目的。如果有numTimeSlots个离散时间片,则它们从1到numTimeSlots被编号。
该优选形成过程产生适用于这种TDD操作的格网,由于这能够保证对每一链路分配足够的时间片传送对该链路所分配的通信量,同时保证了在任何一个结点分配给所有链路的时间片总数不多于一TDD帧中的时间片数。
在格网操作在TDD模式的情形下,在形成过程之后及格网网络部署之前,最好执行一附加的过程,其中对格网中每一无线链路上所需的每一时间片分配一时间片号码。如以上已经简略讨论的并从以下明显可知,该过程能够与图论领域中一个著名的数学问题类比,这问题称为着色问题,并于是在这里称为对一格网“着色”或类似的称谓:一时间帧中不同的时间片在概念上与不同的颜色相关联。然而对于一格网,有些这一过程应当实现的另外的目标,它们在图论中标准的着色问题中并不出现。这些目标涉及无线通信格网操作的实际方式。
在这一类比中,标准的着色问题只涉及向链路指定时间片,使得每一结点需要编号的时间片有效用于至多一个无线链路。换言之,假设在任何结点都希望避免从其它结点接收或向其发送发生在相同的时间片号码(即任何特定的结点在任何时刻或者只是向其它结点发送或者只是从其接收),在这一实施例中用于往来于该结点传输的每一时间片必须有不同的时间片编号或“颜色”。(这假设所有的发送和接收发生在相同的载频)。用于一格网的该过程最好还应当考虑以下一个或多个附加的因素。
只要时间片由一结点用于任何一个链路上的发送,则把同一时间片用于接收的所有其它结点可能从这一发送结点接收到某些干扰。如果发送结点位于与另一结点足够远,根据结点之间的距离与所述时间片的时间长度,这一其它结点也可能在随后的时间片收到某些干扰。格网中高度方向性通信的使用降低了这种干扰的效果,但是着色过程最好产生一个时间片分配集合,以允许每一链路的操作使得在每一接收时间片接收的所需的信号强度,以一个适当的余量大于在该时间片收到的总干扰的强度。
为了产生操作将相容的格网链路的一个集合,着色过程最好产生一个在每一链路每一时间片应当以其操作的功率电平集合。
与无线链路工作频率有关,那些链路上的衰减可能受到变化着的天气条件的影响。在某些通信模式下,诸如移动的重雨锋,格网内各种信号或干扰通路可能在同一时间在不同途径受到天气条件的影响。通过着色过程所产生的功率电平集合最好产生一链路配置集合,这些配置能够考虑这种天气条件对于高的时间比例相容地操作。
一般可对格网网络指定多个操作频道;在每一时间片期间结点最好能够使用任何一个这样的频道。一个链路上的发送器与另一链路上的接收器,在它们工作在不同频道上时,它们之间的干扰电平将被降低;着色过程在多频道格网中最好采纳这一事实,以便在工作在较少频道的格网中不能实现这种着色的情形下实现满意的着色。
在格网装有多个离散天线时,由于成本的原因,这些天线可能使用单个无线发送器和单个的无线接收器被操作。在这种情形下,实际上每一所需的发自意向天线的发送可能伴随着(通常较低的功率)在所有其它天线上的发送,同时在所希望的天线上接收的每一信号,可能伴随着来自其它天线的附加干扰效果。在其它天线上发送和接收的电平最好比通过所希望的天线弱得多。着色过程最好适应这一附加的干扰,并最好不仅在所有天线为静态而在规定的位置,而且在除了所需天线的任何所有天线或者为移动或者在随机方向时,都能够这样作。这保证了格网在诸如适配序列期间可能发生的天线移动期间,继续正确地工作。
III.2.示例性的着色方法
考虑这些附加的因素对格网着色的一个优选方法如下。该方法基于Knig(1916)和Vizing(1964)的定理,以及以这些定理为基础的公共域算法。重力将概述本文所使用的公共域算法,然后将描述考虑一定的格网特定因素所添加的优选的或可选的附加步骤。为了这些算法的目的:
每一格网结点被看作一个图的顶点;
对于从结点N1向结点N2传输所需的每一时间片看作为一个边。边上发送的方向对于干扰计算的目的是重要的;
在一顶点处相遇的边的数目是用于作为该顶点的结点处或者发送或者接收的时间片总数;
一个边通过向其指定一时间片号码而被“着色”。
在格网的情形下,优选的着色过程还包括向边指定频道和适当的功率电平。
如果首先对带有最小可用选择数目的边着色,则找到一种成功着色的机会最大(虽然这并不能保证)。因而,每执行以下的步骤:
C1)扫描所有顶点以找出带有最大边数的顶点;
C2)对这些边任意着色。一个边的每一着色使其每一末端顶点处可用颜色数减少了一;
C3)对于每一边,一变量dblMaxChoice初始设置为两倍可用的颜色数,表示在其每一末端顶点处可用的颜色数之和;
C4)对于每一与刚刚着色的边共用一末端顶点的边,对于每一共用的事例使dblMaxChoice减少1;
C5)选择带有最小dblMaxChoice值的边之一,并把这一个边放置在要被着色的边的列表中位置1处;
C6)对于与这一边共用的每一顶点的每一其它边的dblMaxChoice减1;
C7)重复以上两个步骤,每次在列表中下一个最高位置放置带有最小dblMaxChoice的边之一。继续进行直到列表被完全排序。
C8)指定下一个边被着以在两末端顶点处自由的第一色;
C9)如果在两端没有自由的颜色,则去除先前的颜色的指定(这被称为“回溯”)并考虑在该边两端顶点处自由的下一个颜色;
C10)重复前面两个步骤,直到或者过程已经回溯到被着色的第一边且没有可尝试的颜色,或者所有边已经被着色。
这一程序有能力的放弃之前探索到每一可能的着色,但一般要回溯多次而不是最好,于是着色可能要花过多的时间。这是因为该程序常常在步骤C8发现按两个顶点处没有共同的颜色是自由的。
为了减少这种情形下的回溯量,可使用以下的方法,该方法对应于由Knig使用他的定理发表的方法。这方法处理了在边的每一端处时间片自由但是在每一顶点不同的时间片的情形。这方法试图重新指定现有的时间片分配,直到共同的时间片成为可用。因而,替代当在边的两端没有自由的共同颜色时的回溯,可在步骤C8尝试Knig的方法。如果这失败,则算法可回溯。
在以上所描述的基本算法步骤中,有在步骤C1到C7进行的边的一次性排序。另一优选的实现方式是每当一个边被着色时重新排序。不是象前面所述那样维护一dblMaxChoice变量,而是在每一着色步骤确定对每一边多少颜色实际可用,并然后使具有最少可用颜色的边着色。这一附加的处理可节省较大的处理量,这是通过Knig方法减少回溯或重新指定的量而避免的。因为需要考虑在每一颜色重新指定期间的干扰效果,Knig的重新指定方法在格网的情形下不如标准的图着色问题中有效(当然它是为此设计的)。
III.3.适应格网内部的干扰
为了获得适应从格网结点之间发生的干扰而出现的干扰约束的着色,最好使用两个矩阵。第一个是干扰矩阵inter[][],其中inter[i][j]指示在两个边以相同频道着色情形下边[i]向边[j]引入的干扰程度。注意,这一矩阵(一般)不是对称的:inter[i][j](一般)不等于inter[j][i]。为了建立inter[][],必须首先执行对每一边选择信号电平的方法。
对于每一边在边的接收端信号功率最好被选择为,在接收器对信号解码所需的最小电平。这一般通过参照接收设备的噪声功率电平确定的,一般称其为“噪声基准”。所需的信号功率电平将是噪声基准的倍数。这一倍数一般称为“解调余量”。在不同的边上它可能不同,例如作为无线调制功能施加到该边。
设置接收功率电平的这种方式一般作用是尽量减小格网中总共被发送能量,并允许链路以它们最大可能的长度工作。然而,发送器的动态范围可能受到限制,使得在某些短的链路上接收器最小可能的信号功率,以解调余留大于超过噪声基准所需的功率。
所有无线链路最好这样操作,使得对每一边接收的功率电平保持不变。在天气和其它条件变化时,这需要对每一边所传输的功率减小调节,以补偿功率损失沿链路变化的电平。这最好通过每一链路上的反馈技术实现,从而链路的接收端向发送端指示,发送端应当增加或减少多少其发送功率电平,以便把接收的功率电平恢复到其所需的电平。
对于每一边,最好选择最大的发送功率,使得链路能够操作在不利天气和其它条件的某种最大电平下。如果来自接收器的反馈指示需要比这一最大值更多的功率,则发送功率被保持在这一最大值。例如,在特定的位置可能已知一定的降雨水平平均超过时间的0.01%;将需要允许该链路操作在这一降雨水平的最大发送功率,以便允许该链路对于其余99.99%时间发挥功能。最好增加最大发送功率以允许无线系统中在接收器和发送器两部分内,有任何的功率设置或测量允差或误差,这样保证了实际上能够达到对于这种时间百分率的操作。
给定接收功率电平和调制余量的一个集合,能够构成一矩阵Allowed[j],以表示在一个边的接收端可允许的最大干扰电平,这是按调制余留加对于上述类型允差或误差所需的任何容差,在接收信号功率之下的干扰电平。
如果已经确定对每一边的最大发送功率,则现在能够建立Inter[i][j]。由于在格网的这一优选实施例中,边i和j都对应于沿每一边排列的有向天线对,从边i到边j的干扰一般将按天线排列远离干扰通路的程度而降低。干扰还与天气及其它条件有关。
在一个优选实施例中,根据将对于边j产生最大干扰的天气条件,但基于对在边i上产生最小接收信号的天气条件计算的信号电平,计算干扰电平。这考虑到在存在天气锋面,例如在链路的通路经过大雨时,能正确操作,使得其发送的功率增加,但干扰通路不经过雨,因而干扰不会被雨减少。
在另一优选实现方式中,干扰电平被计算的较大:
当信号和干扰通路都经过一个极端的天气条件时发生的;以及
当信号和干扰通路都经过另一个极端的天气条件时发生的。
这第二种方式基于这样的前提,即信号和干扰通路之间极其不同的条件很少发生,并能够包含在链路不能正确发挥功能的时间百分率中。这一方式可能偏向于先前的一个,因为它顾及信号与干扰之间明显降低的余量,因而增加了能够使用传输频道固定分配支持的通信量密度。
在每一天线与一分开的无线接收器和发送器相关联的情形下,最好只参照对应于相关边的天线位置计算干扰。如上所述,在多个天线与公共的无线接收器及发送器单元组合时,这实际上可能通过所有这样相关联的天线引起干扰,这最好在天线没有通过在每一结点中实现的孤立的余量分配给链路的情形下被减少。为了确定考虑到在静态操作格网中组合的天线干扰效果,通过考虑以下所有的组合确定最坏情形干扰的出现:
对于干扰在源结点组合天线任何之一;以及
对于干扰在接收器结点组合天线任何之一。
最好还使这种情形适应在这种组内一天线不指定给任何一个边并被指向任意方向。如上所述,这可防止特别是在天线移动期间引起的干扰效果,诸如在适配序列期间可能发生的。通过考虑对于干扰在源结点和接收器结点处天线的两种情形的全部四种组合,能够使这种情形适应:两个情形是天线指定给该边,在其被指定的方向,加组中另一天线,直接指向另一结点但服从孤立余量。
已经确定:
从每一边到每一其它边相关的干扰电平;以及
到每一边总共允许的干扰;
这一信息可用来修改先前所述着色过程的行为。
当向一个边指定一种颜色时,那么在有多个频道可用的情形下,每一指定组合包括频道号码。频道号码一般将影响与其它边的干扰。算法最好首先试图分配在所有颜色中的最低频道号码,并只在下述情形下考虑其它频道。
当向一个边[i]指定一种颜色时,这颜色成为对所有将引起该颜色中的总干扰超过Allowed[j]的边[j]不可用。注意,这与在边的两端顶点适应一种颜色不同,因为如果它们没有受到来自[i]的干扰,则该颜色仍然保持为对在边[j]任一端终止的其它边可用。
因而优选的算法施加了这样的条件,即在新着色的边与现有的着色的边之间,除了需要在一边的任一末端顶点处有相同的可用的时间片之外,不能有过多的干扰。如果这排除了所有用于该边的时间片,只考虑最低频道,则可考虑使用其它频道,最好是最低编号可用的频道。
注意,在干扰的源和干扰的接收器彼此靠近就位的情形下,在一具体时间片中的传输一般将只在相同编号的时间片中引起干扰。然而,在较大的分开的情形下,干扰可能在随后的时间片中附加地或交替地发生。这最好要考虑确定所受到的干扰。就此而言,应当回想起,因为时间片模式重复,时间片号码1是跟随时间片号码numTimeSlots的时间片。
可对以上的程序作出某些变化,这些将是现在要讨论的。
III.4.被约束的着色
在当前正在操作第一格网并提出要改变到第二格网,例如作为格网适配的一个步骤时,一般将有边的一个集合在两个格网都出现。最好能够对第二格网计算一着色,使得来自第一格网尽可能多的共同的颜色被保留。在这里这被称为“被约束的着色”。
以下半链路定义为用来从结点N1向结点N2传输的边的一个集合。用于被约束的着色一个优选的方法把着色过程划分为三个部分。部分1处理每一个这样的半链路,它在第二格网中与在第一格网中相比需要相同数目或更多的边被指定:对于来自第一格网的这个半链路的着色是简单地被复制到第二个格网;对于这些半链路所需的任何附加的边将在部分3中被着色。部分2处理所有其它的既出现在第一又出现在第二格网中的半链路。由于这些不在部分1中处理,因而它们在第二格网比在第一格网有较少的边着色。对于这些半链路,运行以上的完全着色算法,但对于每一边只是被允许的候选的着色为在第一格网中曾使用的那些着色。然后部分3对于需要附加边被着色的半链路处理附加的边。在部分3,着色过程整个不被修改地运行。注意,回溯只可能在部分3发生,但可能改变在部分1和部分2被指定的着色。
对于被约束的着色计算最好能可选地设置一时间限制,例如时间限制可以是在第二格网上执行非约束着色所用时间的一个小的倍数。这可防止在以下情形下计算连续不断地进行,即在明显的回溯发生时,以及由于回溯期间所作的改变,对于第二格网结果的着色不那么有效,比对于非约束着色更类似于第一格网的情形。
III.5.连锁
在格网无线设备支持时间片连锁的情形下,能够强化着色过程以产生需要使用减少频道数的格网,现将对此进行讨论。
一般只有时间片持续时间小于100%的p%用于通信量的传输。其余是为额外的传输保留的,例如用于无线链路的维护,并还用来允许“防护频带”。在优选的格网的场合采用防护频带的一个原因,是考虑到从结点N1到结点N2在一时间片中发送的无线信号的飞行时间,要保证在结点N2在随后的时间片期间需要开始与另一结点通信之前,该信号已经完全被接收。
如果C个相继编号的时间片被连锁,这意味着它们在相同的半链路上使用并带有相同的附加着色参数,诸如功率电平及频道号码。因而发送结点能够连续通过C个时间片发送,这样就使用了连锁中的100%的前C-1个时间片加p%最后的时间片。这能够减少传送给定通信量所需的时间片。这转而又减少了在某些顶点所需的边数;实际上这些通常是大多数被约束的顶点,这意味着能够使用较少的频道潜在地执行着色任务。
在一种实现方式中,所有半链路上所需的总容量应当使得这一容量能够在不使用连锁的情形下仍然能够被提供,而无需在任一顶点处可用的边数被超出。在这种情形下,连锁的成功的着色能够有助于增加频谱性能,但这不是为达到规定容量的一个前提。
为了利用连锁的好处,着色算法最好知道每一半链路所需的总容量,从时间片100%使用获得的容量,以及还有p的值。应当注意,p的值一般依赖于半链路的物理长度。
给定以上信息,就能够计算所有对格网优化的连锁。在任何半链路上,如果其在半链路上代替非连锁时间片的使用将允许至少一个时间片小于在半链路上被使用而提供总的所需容量,则C个时间片的连锁就是有益的。对于存在至少一个有益的连锁的半链路,并对于直到D个时间片能够由这种连锁的使用而被丢弃,则最好的单个连锁是最短的有益连锁,长度为允许D个时间片不丢弃的B个时间片。如果最好的连锁不能拆分为两个或多个使用总共B个时间片并允许丢弃D个时间片较小的连锁,则最好的单个连锁是对该半链路最优的连锁。否则对于该半链路最优连锁是这种两个或多个较小的连锁。在存在这种较小的连锁的一个以上集合时,最优的连锁最好是带有任何较小连锁最小的最大长度的集合。
假设在某种格网中对于半链路的一个子集存在最优连锁,着色算法能够被修改而将它们结合。所有这些连锁最好在着色过程开始,而不是在带有最大边数的顶点处开始,被完全被着色。最优连锁最好按C的降序被着色。对于连锁的着色,着色算法搜寻可与功率设置/频道号码的单个值使用的C个时间片的相继的块。在每一种情形下,如果任何这样的块都不可用,则必须对全数非连锁边着色。在试图对连锁着色之后,这时对其余单个边的着色过程如前所述进行。
在被约束的着色与连锁都使用时,这时在以上讨论的被约束的着色方法部分1和2中,所有来自第一格网没有改变的最优连锁,最好作为如以上所述被约束的着色过程的一部分被复制。然后通过首先试图使余留的连锁并然后所有余留的单个边着色,以上讨论的被约束的着色方法的部分3开始。
III.6.与其它无线系统共存
可能至少有一个“异类”无线系统(不是该格网一部分的无线系统),包括工作在与由该格网使用的一个或多个频道相同或接近的一个发送器和/或接收器,使得格网的一个或多个边,如果不适当地被着色,将受到来自或引起对这种异类无线系统的干扰。给定关于这种异类无线系统特性的某些信息,最好向着色过程添加附加的步骤,使得产生这种干扰不会发生的着色。
现在给出往来于一格网的干扰的例子。
III.6.1.对一格网的干扰
可能有一格网工作在同一地理区域无线系统,这格网使用与该格网中所使用的频道接近。例如这可能是蜂窝式无线系统。一般能获得关于这种蜂窝式系统中基地台的位置,频率的使用,发送功率及天线外形的信息。这基地台将发射可能引起对格网的一个或多个边干扰的高功率信号。
更一般来说,可能或者在与格网同一地理区域,接近或远离该格网,有一种异类干扰发送器,以格网中正在使用的一个或多个频率接近或相同的频率发送,使得格网中一个或多个边可能潜在地接收来自这种异类发送器的干扰。可能引起干扰的远程发送器的一个例子卫星无线发送器。这种发送器的存在,及其如上的位置和其它特性,可能通知给格网系统经营者,并这样构成在着色过程期间能够使用的信息。
如果不能获得关于异类发送器的信息,或无论如何为了安全,结点处的格网无线装置可用指定某些时间分配以便检测来自异类发送器的主要干扰电平。来自装置测量电平的信息能够在着色过程期间使用。例如,如这里其它地方所述,可为干扰测量保留时间片。在当前的上下文,某些这种保留的时间片可这样分配,使得在这些时间片期间任何格网装置都不进行传输。在这些时间片中,安排格网装置测量由于异类装置产生的所有干扰,对一个或多个频道和一个或多个天线位置进行这种测量。
在某些情形下,可能不知道异类发送器准确的位置,或者该位置可能随时间变化,这样可能行为产生一种着色,使得能够容忍在某些地理区域中来自任何地方高达某种干扰功率的干扰。例如,可能在附近区域有一种无线网络其拓扑结构随时间变化,而其最大发送功率是已知的。
在所有这些情形下,对于格网的边与可用于格网中频道的每一组合可计算来自异类发送器的总干扰。在干扰已被测量时,其值能够直接包含在总的干扰计算中。在预计干扰来自特定发送器位置或区域的情形下,可考虑接收该干扰的格网装置的天线位置,天线外形及频道带阻。
作为上述优选的着色过程的一部分(参见以上11.3节),假设对格网中每一边已选择发送信号功率电平。用于在该优选实施例中,已经确定对每一边缘的发送信号电平,也能够确定每一边上的干扰阈值电平,在这阈值电平以上该边将不能正确操作。如果边/频道组合表明来自异类系统的干扰在这电平之上。则该边/频道组合可被标记为不可使用。否则,异类干扰在着色过程期间可能与格网干扰组合。
一般来说,异类发送器将不会使用与格网中所使用的相同的时间片模式。这种情形下,计算出的干扰最好被看作施加到如同在特定边特定频道上使用的所有的时间片,而不是特别施加到个别边/时间片/频率组合。
III.6.2.来自共轭格网的干扰
来自一格网的干扰的例子,包括工作在与一格网同一地理区域的无线系统的情形,这一格网使用的频道接近在该格网中所使用的频道。例如这可能是蜂窝式无线系统。这种情形下,一般将能获得关于这种蜂窝式系统中基地台的位置,频率的使用,干扰敏感度及天线外形的信息。格网的一个或多个边可能潜在地引起对这种基地台的干扰。
更一般来说,可能有一种异类无线接收器,它可能与格网在同一地理区域,接近或远离该格网,以格网中正在使用的一个或多个频率接近或相同的频率接收,使得格网中一个或多个边可能潜在地引起对这种异类接收器的干扰。这种发送器的存在,及其如上的位置和其它特性,可能通知给格网系统经营者,并这成成在着色过程期间能够使用的信息。这种接收器的一个例子是检测频率与格网中所使用的频率相同或接近的信号的射电望远镜。
在某些情形下,不能知道异类接收器准确的位置,或它可能随时间变化,这样可能希望产生一种着色,在规定的地理区域中不会产生大于一定的干扰电平。例如,在附近的区域中可能有一已知特性的无线网络,不知道其各个无线系统的位置。
如上所述,作为作为以上所述优选着色过程的一部分(参见以上节11.3),已经对格网中每一边选择了发送信号功率电平。给定这种信号电平,能够对由格网使用的每一频道上的传输,计算从每一边到每一异类接收器的位置或区域的最坏情形的干扰。这种最坏情形的干扰计算最好考虑与异类接收器比较的格网发送器的方向,以及格网发送器天线外形。在可得到适当的信息时,最好还考虑异类接收器的指向及其天线外形。作为这一过程的结果,边和频道每一组合被标记以指示在该边该频道是否可用:只有当对所有异类接收器的干扰电平低于可接受的电平,边和频道特定的组合才可使用。
一般来说,异类接收器将不使用与格网中所使用的相同的时间片模式。这种情形下,计算的干扰最好被看作施加到如果在特定边特定频道使用的所有的时间片,而不是更具体地施加到各时间片/频率的组合。
III.6.3.对颜色选择期间异类干扰的说明
作为执行上述步骤的结果,能够对每一边/频道组合进行标记以指示:
如果边/频道组合是不可接受的,则关于更为与异类系统之间的干扰的考虑;
如果不是这样,则是由于异类发送器在边/频道组合引起的干扰电平。
以上描述的优选着色过程,每当对边上的使用指定一颜色时,能够以考虑来自格网其它边的干扰相同的方式,考虑到这些因素。就此而言,再次参照以上节II.3。
假设不可接受的边/频道组合数是全部组合很小的比例,则适应这种共存要求的着色以便能够实现,而无需对操作格网所需的频道数的改变。
与典型的格网共同配置的典型的蜂窝式系统的分析表明,能够对位于相同工作区域中的基地台,潜在提供不可接受干扰电平的格网发送器的比例不大于2.5%,并且只是对格网发送器那些可用的频道中一个特定频道。这一数字还没有考虑链接到这些格网发送器的格网边的指向。假设优选的格网系统适应高度方向性的天线,则格网发送器对基地台潜在干扰,将只是对于在格网发送器处可能的边的指向的一个特定子集:这进一步减少了不可接受的边/频道组合数。类似的讨论适用于可能潜在接收来自基地台干扰的边的比例。
实际上,能够围绕蜂窝式基地台规定一“安全区”,使得只有在安全区内的格网发送器可能(但不一定)引起对基地台的干扰,而安全区之外的任何格网发送器将不会引起对基地台的干扰(因为由格网发送器发送的信号的衰减导致任何干扰降落到可接受电平之下)。在一典型的例子中,围绕基地台的安全区可具有半径范围大约为60到200m。在考虑对异类接收器干扰的优选着色过程中,只需考虑来自位于安全区内的格网发送器的发送即可。这可有助于加速加速过程,但对以上讨论的更一般方法不是本质性的。
最好使用以下对着色程序的一个变种,以便在共存约束影响边/频道组合的显著比例的情形下,避免或尽量减少对附近频道的需求。频道按对其每一频道不可用边的数目的降序被排序。当频率要被指定给任何一个边时,根据这一顺序频道考虑作为候选的频道,直到找到基于干扰电平为可接受的一频道(格网内并对于异类系统两者)。这种考虑的顺序的效果是最多使用了具有最大异类干扰约束的频道,这样当必须使带有严重异类干扰约束的边适应时,给出了最佳选择。
应当注意,通过格网网络适当的着色,而无需格网经营者与异类无线系统之间任何特别的协调,就能够避免往来于异类无线系统的干扰。一般对格网网络的频谱效率还没有可感知的效果。
III.7.其它的变种
当对一个新边找到一种颜色,并有对这一边有多个时间片的选择时,它们之间选择的策略包括:
a)偏好最少使用的时间片(通过至此指定的边的号码),或
b)偏好最多使用的时间片(通过至此指定的边的号码),或
c)选择对将被着色的边的最小数目减少选项的时间片。
注意,时间片的选择将不改变受干扰影响的其它边数目,除了在超过累积的极限的情形下。这里只对拓扑的范围进行时间片的选择。例如,(c)目标是引入尽可能小的新的拓扑约束。
选项(c)寻求时间片数的最大化,由此选择可通过着色过程潜在地进行。选项(a)目的是要尽可能均匀地使用时间片,以便减少由于干扰的组合在所有它们中达到死端位置的可能性。选项(b)基于留下某些时间片尽可能少地使用而操作,然后这些能够用来解决最有限制性的干扰约束。当没有时间片选择可用时,最低编号可用频道的选择操作在类似于选项(b)基础上,因为这留下最高编号频道尽可能少地使用。
在某些格网中,有彼此很靠近定点的结点。例子是在TNCP 4,其中多个结点可能共同定位以降低对回程网络的访问成本。这种情形下,与天线偏心拒斥和解调余量有关,以下的情形不大可能:
用于在这些结点之一的传输的时间片可能用于另一结点处的接收;以及:
相同的时间片和频道组合能够在两个这种结点处用于接收。
由于这些可能是对着色过程很严格的限制,那么按以上一般方式,最好首先涉及它们,以避免实质的回溯。因而在一种优选实现方式中,只要往来于这样的结点的一个链路上的一个边被着色,就试图使用相同的时间片号码对每一其它靠近定位的结点上的一边着色。
为了方便,所有以上技术在本说明书其余部分一般被称为“着色”,尽管要明白,这一术语只是作为类比使用,并且该技术表示不仅如通常在图论中所定义或适用的着色。
IV.联网设备规范的要素
联网设备的以下性质在这里所述的一个或多个适配方法中是必须的或有优势的。
IV.1.无线链路的重新着色
两个结点N1与N2之间的无线链路使用一个或多个时间片用于从N1到N2传输,可能从N1到N2使用的时间片要被改变,或任何它们的无线操作参数要被改变,而不中断链路的操作,假设在改变之前与之后都至少有一个时间片从N1到N2在使用。这种操作这里被称为“对链路重新着色”或类似称谓。一般,对于不中断链路操作之下进行重新着色,N1和N2需要有共享的重新着色将发生的时间认知。
在重新着色的一种实现中,设备一外部件对两个结点指示它们应当进行这一重新着色的时间。以下将对此将更为详细的描述。在另一实现中,两个结点实现一种传信协议,借助于该协议它们约定重新着色发生的时间。N1与N2之间的这一传信协议,可能遵从与以下所述在设备的外部件与结点之间相同或类似的设计。
在任何情形下,链路的重新着色的优选实施例的效应是不中断的链路操作。(应当注意,重新着色可能引起由使用该链路改变的通信量经历的网络延迟。例如,这可能起因于对通路上时间片序列的改变,诸如在链路11,12,13上时间片的分配1,3,5,这包括邻近通路改变到时间片分配1,7,5,从而对使用该通路通信量的延迟增加一个帧周期)。
IV.2.路线切换
能够使正在用来在两个结点之间传送服务的通信通路被改变而不破坏该服务。
在一优选的实现中,借助于两个路线切换实体执行改变或转换,这两个实体既位于老的通路上又位于新的通路上。在服务在格网中两个结点之间进行的情形下,对于这两个实体优选的定位是在作为服务端点的结点处。参见图4,服务在格网中一个结点与一外部网络或主干3之间进行的情形下(即服务结点的情形),优选的定位是在作为服务端点的结点处的一个实体,以及在TNCP(多)4和主干3之间插入的切换中心10处的另一个实体,这是通信量收敛到TNCP(多)上的那个点。
由于它们允许路线切换发生在能够由优选形成过程产生的任何一对通路之间,故对路线切换实体的这些定位是最优的。例如如果路线切换实体刚好定位在位于当前正使用的通信通路上的任何一对结点处,则路线切换可能只能对与所述结点对之间的该通路不同的通路进行。例如,如果路线切换实体从切换中心被移动到TNCP 4,则这将把形成过程可用的通路限制为通过相同的TNCP的那些通路,因而降低了基于优选形成过程的适配结果。另外,这将需要改变形成过程,以允许通过TNCP被路由的通路通过主干3被路由向另一TNCP。
在路线切换的一优选实现中,路线切换实体允许一个通路集合,即主通路加一个或多个备用通路,由一个新的相同方向的通路集合代替。在一实施例中,所有通路在任何指定时间被禁用或启用,被启用的通路进一步被指定主通路,第一备用通路,第二备用通路等。为了执行路线切换,首先在两个两个路线切换实体之间配置新的通路集合并被指定为禁用,然后发生路线切换,在该过程中通路被重新指定,这时最后去除老的通路集合。
一个通路不是必须在禁用和启用之间被切换:它可以另外在两个不同的启用通路分类,诸如主和第二备用通路之间被切换。此外,在一多步骤适配中,路线切换可以发生多次。一个通路可在一个阶段从启用到禁用被改变,并在一稍后的阶段回到启用。用于相同的服务的所有的通路最好在适配之前、期间及之后在计划适配期间进行比较,并确定在以相同或不同的指定步骤期间被启用两次或更多次的通路。那些在适配期间或结束的任何阶段需要,但在初始格网中没有被启用的通路,在路线切换操作之前被添加到网络;只有那些在适配结束时留为被禁用的通路在路线切换操作之后从网络被去除。
根据被切换的服务的性质,可以采用各种程序执行实际的路线切换操作,同时满足不中断服务的优选要求。什么程序是可接受的将依赖于服务的性质。
IV.3.“同步化的”或“同时的”格网改变
对于两个或多个网络装置能够在同一时间或基本上同一时间,对它们的操作状态作出改变。在一优选实现中,这些改变包括在多个结点处任何数目的重新着色操作,及在多个路线切换实体处的任何数目的路线切换操作。
由于能够对单个结点处的所有链路同时重新着色,这一优选实现优选允许链路被组合而能够不是单独出现地重新着色,例如在单个链路上使用的时间片被交换。通过在格网部分或整个对此进行交换,能够在单个步骤进行时间片的重新分配,这本来或者不能单独进行或者需要长序列步骤的。
由于一般能够同时进行多个路线切换,这一优选的实现允许通路被组合地改变,这种改变在不中断服务时不能单独发生。例如每一个利用由其它放弃的网络容量的分配。通过在格网部分或整个施加这操作,能够在单个的步骤进行容量的重新分配,这本来或是不能单独进行或需要长步骤序列。
由于能够同时对一个或多个链路重新着色并进行一个或多个路线切换,这一优选实现允许通过重新着色链路容量被重新分配(由于重新着色能够改变分配给链路上每一方向的时间片数目,假设在重新着色之前和之后至少一个时间片被分配),与此同时通信量被路线切换到作为赢得传送这一通信量容量的结果的通路上。又这允许在一个步骤实现对格网的一组改变,这些改变本来不能单独地实现或需要长的步骤序列。
IV.4.共享时间基准
如果格网中所有的结点,以及所使用命令这些改变的外部装置(这里称谓“格网改变控制器”或“MCC”),至少在预定的精确度内共享时间的认知,则便于进行多个联网设备装置同步化改变的执行。例如,时间片重新着色最好在共同规定的时间片边界实现;对于路线切换,精确度最好对于整个格网的通信通路在最小延迟时间内。
在一优选实现中,每一结点装有能够从时间发布服务获得定时信号的时间接收装置。这种服务的一个例子是全球定位系统或GPS,该系统允许GPS接收器不仅能够确定它们的位置,而且能够确定时间。
在另一优选实现中,一个结点作为主计时器并向它链接的每一结点发送传播时间的消息。这些结点再向它们链接的每一结点传播该时间。每一结点在同一或分开的消息中还指出,时间信息自从由主计时器发送以来已被传播的链路号码。这允许每一结点放弃来自主计时器但不是通过最短可用中继段到达的消息。然后每一结点通过所有离开该链路的其它链路传播该时间,通过这些链路它具有到主计时器最短链路数的通路。(沿从单个源起最短通路传播信息的方法,类似于用来在RIP路由协议中建立距离向量路由表的方法,该协议与例如使用IP和IPX通信协议数据通信网络相关)。这具有使用最小消息发送数并通过到每一结点的最小链路数向所有结点发布时间信息的效果,它复制了消息在回路中循环,并当链路被添加到或从格网去除时,允许用于时间传播消息的新的通路被自动选择。这是通过允许结点使经过某时段没有通过其收到传播的链路“超时暂停”,并在超时达到时重新在这种其它链路之间选择通过其仍然接收传播消息的链路而实现的。
在第三个优选的实现中,格网中结点的每一子集装有能够从时间发布服务获得定时信号的时间接收装置,并然后这些结点每一个作为主计时器。这种情形下,以上的距离向量方法的运用保证了,不是主计时器的每一结点传播从距离它最小链路数的主计时器收到的时间信息。在这一布局中,只是结点的一个子集必须装有特定的时间接收装置,而单个的主计时器失效不会阻止格网中所有其它结点接收时间消息。(一个结点可重新指定本身不再是主计时器,并在这样作时变为从属的。在只是其时间接收装置失效时,这允许该结点继续操作)。
IV.5.预加载与触发功能
如上所述,从初始格网配置到最终格网配置的适配可最好作为一个或多个改变步骤进行,每一步骤可包括一个或多个重新着色操作和/或一个或多个路线切换操作。多个联网设备装置最好能够同时执行多个这种操作。
如上所述,执行这些步骤所用的时间一般将影响网络整体的可靠性。在特定的步骤期间网络的备用能力低于适配之前和之后的情形下,具体就是这种情形。因而,尽量结点执行每一步骤的时间量是有益的。
在每一步骤期间的失效概率一般也将影响网络整体的可靠性。除了上述的失效类型之外,最好还要考虑在适配控制过程本身中的失效。例如,最好考虑控制系统与网络装置本身之间控制消息丢失或破坏的效应。控制消息最好通过格网链路本身发送。对于通过任何通信频道发送的任何消息,都有被破坏或丢失的某种概率。一般来说,某种类型的校验和附加在通过通信频道发送的控制消息上,借助于它能够检测到消息中零或更多的错误并被校正,并能够检测出零或更多进一步的错误,但不被校正。如果错误被检测到但不校正,则控制消息一般被抛弃,并且通过频道通信的装置执行如同与该消息被丢失相同的程序。
于是一般使用小数目的步骤进行适配是有益的,以尽量减少每一步骤所用的时间,并使每一步骤被成功命令的概率达到最大。即使在较小的序列期间网络的备用能力降低许多,如果例如每步骤的时间小,步骤成功的概率高,则由一序列少量的步骤组成的一个适配可能常常比另一带有较大数目步骤的适配更好。
改变步骤的命令最好通过预加载和触发序列执行,以下将详细说明这样的一个例子。预加载和触发序列被设计为尽量减小每一步骤所用的时间,尽量使每一步骤被成功命令的概率最大,并提供一种可靠的方法以便使多个结点处多个改变同步化。
总之,在一优选实施例中,包括一完整适配序列的改变步骤由MCC分开为一个或多个组,使得要求在一个组中所有的改变同时发生,并且每一组被指定一个“触发号码”。MCC把关于各组所有相关的信息,包括与每一改变相关的触,发器号码发送给在适配期间将参与任何同步改变的每一结点。一旦所有的信息已发送给相关的结点,这时MCC通过向该触发中涉及的所有结点发送触发执行请求,引起每一改变步骤:触发执行请求是指令在规定时间执行与触发相关的所有改变。在对于触发规定的时间之后,MCC轮询所涉及的每一结点,以确定改变是否已成功发生。如果是这样,则它能够在新的规定时间命令下一个触发。一旦MCC准备对该触发号码发送触发执行请求,则由MCC选择触发时间。这允许MCC按它能够确定每一先前的步骤已经成功那样快速地通过改变序列。
为了支持被触发的格网改变的执行,结点最好能够存储关于未来路线切换操作和未来重新着色操作的信息。
在路线切换的情形下,该过程最好以四个分开的部分进行。首先,支持该路线切换改变所需的关于任何新的通路的信息,被安装到带有被指定为禁用的通路的相关结点。然后关于所需的路线切换操作的信息被发送到路线切换项,标以相关的触发号码(多)。然后触发执行请求通过MCC被发送到路线切换项。最后,在最终格网中不需要的并因而在这点被指定为禁用的通路,从相关的结点去除。应当注意,通路的添加和去除不需要同步化;只是路线切换操作本身需要通过预加载和触发序列执行。如果一适配改变序列包括在一个以上的触发号码处的路线切换操作,则最好在关于所需的路线切换操作信息预加载到路线切换项之前,加载将在任何触发号码被重新指定为启用的所有新的通路。
一般来说,适配将既包括重新着色又包括路线切换,于是于是四个步骤成为:
1.安装所有新的所需的通路;
2.预加载所有路线切换和着色信息;
3.命令触发;
4.在最终格网中撤销所有不需要的通路。
这些阶段只是第三阶段涉及格网操作状态的任何改变。在这阶段,必须在MCC与阶段之间交换的信息量接近最小化,因为这只由触发这些请求组成。(用于每一触发的时间可能已在第二阶段预加载,以减少触发这些请求的内容。然而,它是作为分开的阶段被包含的,以便允许触发执行根据来自结点状态的反馈以可变的速率进行,因而整体以最大速率进行)。
脱离第三阶段后,在格网稳定操作期间发生消息交换;假如保证了所有相关数据的可靠传送,则交换和交换协议的速度对于适配的成功是不重要的。在第三阶段期间,触发执行请求机制操作的方式直接关系到适配的成功。
触发执行请求机制最好使用短的请求消息操作。由于这些消息通过其传送的通信频道具有限定的每一被发送的信息的符号被破坏的概率,因而消息越短,则被破坏的概率越低。在传输介质支持带有固定的最小长度(诸如带有基于单元成帧的无线链路)时,消息最好为最小长度。消息的格式最好结合如上所述的校验和。
触发执行请求程序最好包括以下消息类型:
trigger_activate(trigger number,activate time)
trigger_activate_acknowledge(trigger number,accepted?)
trigger_abandon(trigger number,activate time)
trigger_abandon_acknowledge(trigger number)
并最好还有
trigger_rollback(trigger number,activate time)
trigger_rollback_acknowledge(trigger number,accepted?)
roundtrip_measure(sending time)
roundtrip_measure_acknowledge(sending time,respondingtime)
具有以确认结束的名称的那些消息从结点向MCC发送,而其它消息从MCC向结点发送。
结束消息X的结点总是以消息X_acknowledge回答。此外:
对于trigger_active,结点记下号码及时间并设置触发为挂起。在每一防止其执行触发的问题时它回答accepted=YES;否则它回答accepted=NO。
对于trigger_abandon,如果触发挂起,它将其标记为不再挂起。
当达到挂起触发的时间时,结点执行所有与触发相关的行动。
有多种在MCC可能的操作方法。以下的方法最好用于通常的使用。它需要知道到当前距离MCC最远的结点往返行程的时间。MCC最好知道每一触发必须被施加到的结点的列表,并只向这些结点发送消息。
给出所知网络拓扑结构,就能通过加速确定往返行程时间。另外,可使用roundtrip_measure和roundtrip_measure_acknowledge消息测量,从而MCC向一个或多个结点发送一个或多个roundtrip_measur消息,每一结点每次以roundtrip_measure_acknowledge消息响应。MCC能够比较在消息中标记的(以及在确认中返回的)发送时间与接收确认的时间,以确定往返行程时间。如果MCC还不知道这一时间,确认中的响应时间还能够用来把MCC中的时间设置为结点中所知道的共同时间。
假定MCC知道所有结点所知道往返行程时间和当前时间,最好执行如下的一个序列。在选择了至少为当前时间之后五倍的往返行程时间的激活时间之后:
在激活时间之前5个往返行程时间时:
MCC向所有结点发送trigger_activate;
在激活就之前从这时直到4个往返行程时间:
MCC记下它收到的所有确认;
在激活时间之前4个往返行程时间:
如果任何收到的trigger_activate_acknowledge具有accepted=NO
OR MCC已被通知网络中出现了任何故障
THEN MCC向所有结点发送trigger_abanon;
ELSE MCC向所有从其还没有收到trigger_activate_acknowledge的结点发送trigger_activate
在激活时间之前从这时直到3个往返行程时间:
MCC继续记下它收到的所有确认;
在激活时间之前3个往返行程时间处:
IF trigger_abanon已被发送
THEN MCC向从其还没有收到abanon_acknowledge的所有装置发送trigger_abanon
ELSEIF任何收到的trigger_activate_acknowledge具有accepted=NO
OR trigger_activate_acknowledge至少还没有从p%的结点被收到
OR MCC已被通知网络中出现了任何故障
THEN MCC向所有结点发送trigger_abanon;
ELSE MCC向所有从其还没有收到trigger_activate_acknowledge的结点发送trigger_activate
在激活时间之前从这时直到2个往返行程时间:
MCC继续记下它收到的所有确认;
在激活时间之前2个往返行程时间处:
IF trigger_abanon已被发送
THEN MCC向从其还没有收到abanon_acknowledge的所有装置发送trigger_abanon
ELSEIF任何收到的trigger_activate_acknowledge具有accepted=NO
OR trigger_activate_acknowledge还没有从所有的结点被收到
OR MCC已被通知网络中出现了任何故障
THEN MCC向所有结点发送trigger_abanon;
ELSE MCC向从其还没有收到trigger_activate_acknowledge的所有结点发送trigger_activate
在激活时间之前从这时直到1个往返行程时间:
MCC继续记下它收到的所有确认;
在激活时间之前1个往返行程时间处:
IF trigger_abanon已被发送
THEN MCC向从其还没有收到abanon_acknowledge的所有装置发送trigger_abanon
在激活时间处:
IF trigger_abanon还没有被发送,被触发的改变应当在所有结点发生。
以上程序目的是为了实现这样的结果,即或者所有结点执行被触发的改变,或者它们都不执行。如果触发被放弃,例如由于结点回答激活请求的失效,则整个过程可重新再试。
为了使该过程或多或少能够实现以上结果,以上序列中阶段的长度和数目可在对格网配置的改变之间变化。就此来说,较不重要的改变可被迅速触发,而较重要的改变触发较慢。
在以下各部分,将讨论使用被触发的干扰测量。启动这种测量失败不会导致破坏;如果它们失败,可尝试另一启动,只要它们比重新着色操作不那么重要,重新着色操作如果只是部分成功可能导致网络不能操作。
触发协议的同步化性质对于格网改变的组件是有用的,这包括必须同时发生的重新着色和/或类型切换操作。它还可适用于更为改变更广泛的任何步骤,包括要用相当多时间的步骤。例如,适配中的一个步骤,无线链路启动之后当达到新的位置时,可能需要重新定位机械操纵的天线。这一行动可被指定到一触发号码,并以其它更为改变数据预加载。当相关的触发被激活时,天线开始移动,并在其行程的末尾无线链路将启动。
触发协议最好用来初始化,在适配序列期间除了通路的添加和去除之外,发生的所有改变。这保证了整个改变步骤期间,需要最小的信息改变和执行时间。MCC能够轮询以确定当每一步骤完成时,在诸如天线重新定向这种它们能够改变时间量的操作的情形下,哪个是特别有用的能力。
贯穿格网改变使用被触发的改变这便于从改变序列期间可能发生的问题中恢复。如果过程中向前的步骤由于某种原因而不能进行,则能够向后退回改变到开始位置,而无需传送关于被修改的改变序列任何新的信息。
这是在以上优选实施例中提及的trigger_rollback消息的目的,即如果在序列期间发生问题,则允许格网改变步骤的序列被反向。trigger_rollback及其确认能够在以上序列中在MCC处用于代替以上序列中trigger_activate。在这些结点处,如果收到trigger_rollback消息,规定的触发号码行动的反向变为挂起;如果到时没有被放弃删除,在规定的时间将发生反向。
回退功能的提供允许在适配步骤序列由于某种原因,诸如链路失效而不能启动,或在序列中途检测到潜在的干扰问题,而不能完成时的逃逸程序。类似于前向触发机制,除了回退请求本身之外回退不需要向结点发送任何数据,因而提供了用于处理问题的快速的程序。由于已经使用序列内所有格网改变步骤预先配置了结点因而它们能够回退以及激活任何被命令的改变步骤。
在格网改变中快速并以最小的数据交换从错误恢复的可能有重要好处,因为在格网改变期间某些网络特性诸如备用能力可能暂时消失。这包括链路失效形式的错误的情形,它们特别影响控制消息的传送。这样,控制消息向没有迅速确认消息的结点反复传送,是格网改变触发序列的一个重要部分。
IV.6.管理连接性的提供
为了操作格网,通常在每一格网结点与一个或多个管理系统之间有连接性。一般来说,需要这种连接性,是为了能够从一个或多个控制中心监视网络状态。一般,这种连接性还用来配置和重新配置结点。在适配的场合,这种连接性能够用来从格网改变控制器向结点发送适配指令,并监视每一适配改变步骤的成功。
非常希望这种连接性以无线的方式实现。最好通过构成格网相同的链路实现。非常希望管理连接性至少象格网的通信连接性那样有弹性。尽管如果与特定服务相关的所有固定通路,由于一个或多个故障的结果而被破坏,通信连接性被中断可能是可接受的,但非常希望管理连接性能够使用从控制中心到任何结点任何可能的通路:例如,假设有管理连接性,这能够用来恢复非管理或用户通信连接性。
当正在执行一系列适配步骤时,最大可能的管理连接性是重要的。这允许在适配期间方式的故障被检测到,并引起在相关结点发生校正行动。然而,适配持续期间是一困难的时期,其中由于正在发生的对网络拓扑结构的改变,要保证连续的管理连接性。
最好通过对网络中每一结点,或至少那些与多个其它结点连接的结点的安排,使它们起到作为管理通信量路由器的作用。在这种场合的路由器类似于典型地用来构成数据通信网,诸如构成因特网的装置类型。在每一结点管理路由器的功能,有到每一其它结点对应的路由器功能的链路,到这些结点它不时地有无线或其它链路。
每一路由器最好借助于“最短通路优先”或“链路状态”路由协议操作。这种协议在文献中有很好的描述。格网管理路由器功能的一种可注意的例子和优选的实现基础,是由因特网工程任务组作为RFC2328产生的OSPF标准。
在链路状态协议中,每一路由器借助于网络本身向每一其它路由器广播关于它向其它路由器连接的信息,称为“链路状态广告”这些既指出路由器存在又指出附属于它的哪些链路可操作。以这种方法,每一路由器获得整个网络的拓扑结构和任何链路状态改变的新情况的一数据库。当发现一链路失效或被恢复操作时,每一路由器通过广播机制收到通知。然后每一路由器基于取得的每一条新的信息与它保有的现有的数据库,重新计算其路由表。路由表是从该路由器R到网络所有其它点的最佳路线的一个列表,形式为“链路L是到点P的最佳路线上的下一个中继段”,其中这一路由器R附加到链路L。由于所有的路由器保有相同的网络拓扑数据库并使用相同的规则计算它们的本地路由表,这些路由表有组合的效果,使得从R到P的消息将取最短通路穿过网络到达目标。
链路状态协议与其它路由需要比较,需要每一路由器保持一大的数据库。然而,与其它路由需要比较的好处在于,每一路由表一旦收到关于拓扑结构改变的信息能够立即重新计算其路由表。这产生了被路由的网络在拓扑结构发生变化时的快速收敛。
在某些情形下,R与P之间的一通路上的链路数可能不是最佳通路唯一确定的。例如,链路可以有非常不同的通信容量,使得通过三个高容量链路的一个通路最好到通过两个较低容量链路的一个通路。通过向每一链路指定一“成本”能够使该路由协议顾及到这一点,使得一个通路上链路成本和越低,它越是所希望的,而不是仅仅考虑通路中的链路数目。可以把每一链路的成本通知到或配置到直接连接到所述链路的路由器中;可以在链路状态广告广播中把成本通知给其它路由器。通过这种方法,网络中的各路由表实现了考虑到与每一链路相关成本的路由表的一个一致性集合。
链路状态协议的有效性与网络中改变的速率有关:尽管快速收敛,但重要改变的周期可能导致暂时的次优化操作,例如其中每一点处的路由表不一致,并且一对直接连接路由表可能每一个认为,到P的最佳路线是通过一链路到作为下一个中继段的其它的链路。
在进行适配时许多链路可能被立即解除或启动,作为保证在适配场合连续和一致的连接性的一种方法,某些特定的修改可结合到路由功能中。
第一个优选的修改是,当生成链路时,它以非常高的指定成本被添加到路由数据库中。(非常高意思是指足够高,以至如果只通过低成本链路的通路是可用的则它永远不会被使用)。这可通过在链路每一端只需重新配置路由器进行,或另一方式是把成本改变同时通知给所有路由器。
第二个优选修改是,能够重新指定链路的成本。在删除一个或多个链路之前,对要被取消的链路重新指定一非常高的成本。而且,以高成本生成并且现在稳定的链路可被改变为低成本。而且,只需通过在链路的每一端路由器的重新配置,或另外的方式是把成本的改变同时通知给所有路由器即可进行这些成本的重新指定。
第三个优选的修改是,能够把每一个路由器设置为“拆分表模式”。在这一模式下,对于网络拓扑结构一定的改变的情形,路由器重新计算其路由表,但保持该结果与用于转发数据的路由表分开。继续用于转发数据的路由表是在拆分表模式进入之前是的路由表。当取消这一操作模式时,最后重新计算的路由表开始用于转发数据。上述对网络拓扑结构一定的改变最好是被指定了高于某阈值的成本的链路的失效或恢复或生成,加链路成本的重新指定。如果发生任何其它的网络改变,则重新计算的路由表被立即投入转发数据的操作。
这些机制的组合能够用来保证适配期间最佳可能的管理连接性。适配期间没有任何出乎预料改变的优选操作如下。
在一步骤涉及去除链路时,这时在去除之前,路由器都进入拆分表模式。被去除的链路都被指定一高成本,在重新计算路由表所需的时间过后,退出拆分表模式。由于在链路已被删除之后格网必须保持充分连接,因而新的路由表将不使用任何要被删除的链路,因为将总有较低成本的通路可用。当链路被去除时,这时由于它们任何一个都不在任何路由表中使用,故随后从通知它们的去除的链路状态广告的重新计算,将不会引起淋巴液的任何改变,使得网络将保持稳定。
当一步骤涉及生成链路时,这些链路可作为带有高成本的新链路被生成。通知它们的生成的链路状态广告将不会引起路由表的任何改变,使得在生成被广告时网络将保持稳定。一旦链路都操作起来,路由器都进入拆分表模式。新的链路都被指定一低成本,然后在重新计算路由表所需的时间过后,退出拆分表模式。
借助于以上程序,管理连接性在整个无故障适配期间都保持稳定。此外,对失效情形下所有可能的结点保持连接性。应当注意到,带有高成本的通路只是相对于低成本的通路较少偏好。在高成本通路成为唯一可能的选择的情形下,这时路由表将被重新计算,并且这一通路将用来实现管理连接性。以上的规定拆分表模式停止新的路由表只用于拓扑结构改变一定的情形,这意味着在这一模式期间低成本链路的失效,将不会妨碍连接性通过高成本路线被保持。
明显地,对操作模式或链路成本的改变,链路的删除及链路的生成都能够通过触发机制执行。这样,如同在优选的适配期间所有其它改变那样,在然后改变步骤执行之前它们能够被预加载,并然后在适配期间以最小数据传输被执行。
应当注意到,RFC2328规定,在拓扑结构改变通知一路由器的情形下,该路由器停止转发数据,直到它已重新计算其路由表为止,以免路由失稳。在另一对格网的优选实现中,如果拓扑结构改变涉及只是对高成本链路的操作状态的改变,则这一规则不适用。
在适配的情形下,这保证了通信流不会由对不造成路由表改变的拓扑结构的改变而被中断。
这还能够用来保证新的结点的安装、维护或拆除不会破坏格网中其它地方无关的通信流。在这样的操作期间,到这种结点的链路可良性地反复成为操作与然后的非操作状态。在该过程期间这种链路可被指定一高成本。在这时期最好不采用拆分表模式。因而路由表将被重新计算并采用,使得每一路由器将向受到影响的结点按链路状态指示添加/删除一路线。然而,在重新计算期间将不会有通信流的暂停,因而所有其它路线不受影响。
IV.7.格网网络设备的其它相关性质
一般来说,在当前没有链路操作的两个结点之间要建立文献链路时,则该链路建立过程宁可要用相当的时间,并且其成功可能没有保证。如果启动新链路所用的时间,超过通路能够被中断而相信不会使服务被破坏的时间,则不允许进行使通信量转向该链路同时开始链路的启动的格网任何改变。换言之,在这种情形下一个链路启动和通信量路线切换到该链路不能作为同时的步骤发生。为了避免服务由于适配的破坏,还可能希望新启动的链路的操作,能够在通信量维护到该链路之前受到检验。这里所述优选的方法允许适应这两种情形。
V.适配
一般来说,这里所述的适配方法,能够通过对过去或现在用来形成格网网络的过程适当的修改实现。要记住,一般来说,总是需要某种形成过程形成格网,并且这种形成过程可能或可能不象本说明书中描述的形成过程,一般这里描述的适配方法可能或可能不使用这里所述的形成方法。
然而,尽管以上的一般性,这里所述的适配方法最好使用这里以上一般和详细说明的形成方法。这基本上是由因为,通过这一优选形成方法产生的格网,如这里所述,具有若干性质,这些性质增加了特定适配方法成功率,使得某些否则本来不可行的适配方法成为可能,并降低了其它方面的复杂性。
具体来说,由优选形成方法产生的所有格网不可原本拓扑结构。如上所讨论,这是一种非冗余的拓扑结构,其容量满足由该格网支持的所有服务的所有通信量承诺,并且其中在每一结点不需要至少一个天线的使用。(为此,应当回忆起,馈线链路最好作为一对结点对待,每一个带有多个天线,但只有一个视线,如节II.7所讨论)。对于每一服务,用于该服务的原本原本沿原本拓扑结构运行。
进而,如所提及,在优选形成方法中能够约束格网包含规定的结点作为格网的“树叶”,即迫使这种结点到原本拓扑结构只有唯一的连接。这允许格网其余部分在有或没有这些结点时都能发挥功能,使得树叶位置适用于例如被安装,被拆除或不可靠的结点。这转而允许一种可称为“适配然后安装”的操作模式,其中格网被计划为其中所有新结点都是树叶,并且可涉及当前格网的适配。这总能分解为首先是一只涉及现有结点的适配,然后是不需要当前格网任何改变的一个或多个安装。由于各种原因,这一分离是重要的。首先,可能希望在低度网络使用期间诸如夜晚时间进行适配,同时可能希望当人员费用最低且有顾客访问站点时,诸如正规工作时间,进行安装。适配和安装的分离允许每一类型的操作安排在其最适当的时间。还允许格网影响的改变在任何一次,按人员的步调并服从现场不可预料的因素,被限制为或者是适配(最好被自动执行和监视)或者是安装行动。这种分离最好是为了尽量减少不希望的相互作用,以及为了监视、了解并保证网络正确的操作。
应当注意,在多个结点每一个都被规定为树叶时,可推断出对于一个这种结点的原本原本不可能通过另一这种结点展开。为了对格网作出需要向格网添加结点或从其去除结点的改变,这提供了重要的操作上的好处,适当这些安装能够以任何顺序进行。在已经计算格网改变之后,这允许诸如作业现场之间最佳路线等地理因素及其它因素,诸如能够获得对站点访问的时段,用作为编排安装任务的基础。例如这允许在作业执行期间适应站点可用性的变化。
在使每一结点成为树叶另一优选方式中,形成过程可被修改,以便通过以结点群集定义的另一约定代替这一约定。结点群集可以是位于一公共站点的结点集合。例如,在一个站点可能有两个无线结点,一个顾客访问结点及连接到它们的切换装置结点,都通过缆线连接。这种情形下,它们的安装可能希望是一单独的作业,与先前基于树叶的限制相容的事情。在一种方法中,为保证新的结点群集安装形成能够以任何顺序进行的作业,所有结点被标以群集标识符,并且要被安装的每一群集内的结点也被标记。然后,在节11.4中讨论的优选形成方法中步骤F7和F8之间包含以下附加的步骤。以上并在图2中示出的“生成原本拓扑结构”:抛弃所有这样的通路,即当考虑在所考虑的结点开始的方向时,通过两个结点群集之间的一个或多个边界并然后遇到还没有安装的一个结点。
某些情形下,安装作业能够按任何顺序进行可能是不重要的,但仍然需要“适配然后安装“的性质。这种情形下,安装顺序无关性的舒缓可以增加出现带有小步骤数适配的概率,而这可能是所希望的。为了产生符合这一模式的格网,改变上述步骤F7与F8之间的步骤,以便抛弃所有那样的通路,即当在所考虑的结点处开始的方向考虑时,它们遇到当前被安装的一结点,穿过两个结点群集之间的以上个或多个边界,并然后遇到要被安装的一个结点。
与以上类似的考虑和程序适用于拆除的情形。
V.1.辅助时间片分配的使用
在格网无线系统由离散的时间片构成时,上述的优选着色过程能够用来产生相容操作的无线链路的稳定结构。有若干功能,如果结合到格网结点中,将改进适配成功执行的概率,但是它们要求结点在不同于在当前格网中使用的着色所占据的那些时间片的时间片上传输,而不影响当前着色配置中操作的链路的稳定性。
例如,传输的目的可以是测试所计算的颜色的分配,是否实际上将能够相容地操作,并这应当以这样的方式进行,使得测试将不影响当前格网的稳定性。
这些功能能够通过对“辅助时间片”分配某些时间执行。这些是正规的时间片分配之外的时间分配。提供辅助时间片的一种方法是“掠夺”:不时地,掠夺分配给特定时间片的时段,并改为用来提供替代的时间片。另一时间片要添加辅助时分配。例如,如果无线系统的定时结构被划分为触发的标准帧,每一标准帧包含一个每一正规时间片的出现,在n个这种标准帧之后,在下一个标准帧之前添加一辅助帧。在以上两种情形下,辅助时间片可被编排比正规时间片以少得多的频率发生,使得它们对格网通信容量的降低只是一个小的余量。这两种机制都能够用来产生辅助时间片。在两种情形下,最好辅助时间片总是作为时间片的连续组产生。如果辅助时间片用于形成信号测量,则被测信号最好在辅助时间片组的中间发送,使得在其前和之后有“警卫”辅助时间片。最好有警卫时间片,是因为这样的事实:如上所述,一个传输结点能够在用于传输的时间片之外在另一结点处产生干扰,如果这些结点彼此位于足够远。因而,
如果信号要在辅助时间片中被嵌入并测量,则先前的正规时间片与测量时间片之间的警卫时间片,保证了来自正规格网操作的信号不会向测量过程添加错误;
如果信号要在辅助时间片中被嵌入并测量,则发射时间片与下一个正规时间片之间的警卫时间片,保证了被发射的信号不会干扰正规格网操作。
辅助时间片在增加适配过程成功率方面有若干应用。首先是它们能够用来建立使用组内一对时间片的特别的无线链路。如果所使用的两个时间片由警卫时间片包围,则能够建立这种链路,而没有特别无线链路与操作格网之间的干扰问题。
这种特别的无线链路能够在适配之前,用来检验拟用于适配步骤的每一视线对于用作为无线链路可行。最好在计算适配序列发生之前,作为候选所包含的视线都已被检验。这能够作为长时段上一个背景任务被执行,最好使视线周期地被反复测试,以校验由于变化的生长所至的任何新的效应等。该过程要求在链路的每一末端取得“闲置”的天线并使其沿被检验的视线指向。应当注意,这利用了以上所讨论的形成方法优选实现方式的优势,其中形成对不需要的每一结点的一个天线安排传送原本拓扑结构上的通信量。
这种特别的无线链路还能够在安装新的结点期间,用来检验它将与现有的格网相容地操作。作为新的格网优选计算的一部分,到新的结点的链路,作为着色过程的一部分,将已被指定正规的时间片。首先,只使用利用警卫时间片隔离的辅助时间片,从新的结点到现有的一个结点启动一个无线链路。现在对格网中所有的结点能够确定,这一新的链路向其指定的正规时间片的转移是否会干扰它们当前的操作。为了实现这一点,假设对新链路的一个方向指定正规的时间片T1,但是当前在辅助时间片A1上操作。在T1上接收的结点N1测量当前在A1上接收的干扰功率。如果N1在T1上接收的这一功率大于A1上的功率为至少是其所需的解调余量,则新的链路将不会引起干扰问题。否则,T1是一不适用于新的链路的时间片。到新的结点的该链路还可能对T1之后的时间片干扰。这还能够在A1之后的警卫时间片中测试。例如,可能在时间片T1+1上受到影响的结点N2测量当前在A1+1上收到的干扰功率。如果N2在T1+1上收到的这一功率大于在A1+1上收到的功率为至少是其所需的解调余量,则该新的链路将不会引起干扰问题。否则,T1是一不适用于新的链路的时间片。
还能够在适配步骤本身期间使用辅助时间片。例如,当对新的链路和着色排列的改变要发生时,辅助时间片能够用来检验这一新的排列在整个格网上相容,同时仍然操作先前的链路和着色排列。能够对每一正规的时间片依次测试出新的排列。假设在新的排列中时间片T1上有t1个发送器,并且一个这种发送器X将在链路L上向接收器R发送。为了检验链路L将正确操作,这时首先所有t1个发送器在辅助时间片A1上发送。R测量在A1中收到的功率。然后所有t1个发送器除了X之外发送,并且R再次测量A1中的功率。如果第二个功率读数小于第一个至少为其所需的解调余量,则链路L将在新的排列中正确操作。
为了形成以上的排列,所有将使用T1的发送器和接收器,必须在新的着色排列中将用于T1的位置放置一个天线。在某些适配序列中,所有的天线能够这样排列,使得它们同时满足对所有正规时间片的需要。在其它情形下,这是不可能的。然而,假设当前格网每一结点至少有一个“闲置”的天线,即在如以上讨论的优选实施例中不是作为原本拓扑结构一部分所需要的,则该闲置天线能够被移动到用于时间片T2的位置等。应当理解的是,允许对所有正规时间片进行测量而无需在测量期间移动天线的适配序列,就执行速度而言是有益的。
最好如下对时间片T1所有的测量在单独的同步化序列种进行。测量可在时间片A1的(t1+1)·c相继出现中进行,其中c是接收器必须在其间测量收到的功率的时间片数目,以便使结果有可接受的精确度。在测量序列之前,向t1个发送器的每一个通知c和t1的值,并对其指定范围2到t1+1中唯一的号码。对每一个将从t1个发送器之一接收的接收器给出相同的信息。向所有这些接收器和发送器通知测量序列将在其开始的A1特定的出现;这可借助于诸如上述的触发协议的方法进行。此后在第一批c个A1出现时,所有发送器发送发送且所有接收器测量收到的功率电平。然后一次一个发送器(由于发送器每一个被给定唯一的号码),发送器对所有A1的c个出现停止发送。在A1的c个出现之后,已经停止的发送器恢复发送,并且利用发送器停止,直到所有t1个发送器已经这样作为止。这一发送模式简略地示于图5中。当一个发送器停止发送时,对应的接收器进行功率测量。在序列的末尾,每一接收器有两个功率测量:一个是对于其发送器加所有干扰,另一个只对于干扰。如果第二个功率读数小于第一个为至少其所需的解调余量,则这一链路将在新的排列中正确操作。这一方法这里称为总计的干扰测量。
另一方法是分量干扰测量,其中引起t1个发送器逐个发送,但没有初始的所有发送器的发送。然后排列将如图6中简略所示。在这另一方法中,每一接收器测量从t1个发送器每一个收到的功率。在测量序列之前向接收器通知,在发送序列中何处“它的”发送器将发送。因而每一接收器能够比较来自“它的”发送器的信号与所有其它干扰。为了确定链路将是否正确操作,这种分量干扰测量方法需要在比较它们与所需的信号之前对干扰求和。相比之下,总计干扰测量方法是直接测量总计的干扰。在链路不能正确操作的情形下,分量干扰测量方法使接收器能够识别哪一个发送器是问题的来源。
如上所述的这两种方法都允许只在时间片T1的所有用户之间进行干扰测试。在T1-1上发送的发送器在T1上接收的结点处引起干扰的情形,也能在某些情形下被调整。为了在上述的格网中使这成为可能,应当使天线同时指向它们用于T1-1和T1两者的位置。这种情形下,修改用于总计干扰测量的程序,使得除了在A1中发送和测量之外,所有将在T1-1中发送的发送器在立即进到A1的警卫时间片A1-1中整个的序列发送。来自T1-2的干扰如果有关,能够类似地借助于A1-2中的发送测试,假设对于T1-2天线的位置也同时是可能的。
对于分量干扰测量方法,时间片之间效应的测量稍有不同。必须首先设置对于T1和T1+1所有天线的位置。t1个发送和测量序列如上所述保持。此外,所有对于T1+1的接收器在紧跟A1之后的警卫时间片A1+1中,进行t1个分开的干扰测量。如果相关,该技术也可被延伸到T1+2。
未来链路和时间片相容性的测量是适配的另一选择部分。这对适配的执行添加了额外的时间。然而,这减少了由于链路之间不可预料的干扰所至链路在适配期间失效的机会。
除了它们在适配期间的使用之外,分量干扰测量方法和总计干扰测量方法之一或两者,能够在正规格网操作期间在辅助时间片中执行。这样使用,它们能够提供变化的干扰状态的早期警告,并指出这种状态的原因。
V.2.适配方法
能够使用的格网适配的方法在它们涉及的改变程度和类型上是不同的。能够根据它们改变的程度或类型对格网适配方法分类。应当理解这种分类仅用于本说明书中以有助于理解概念,而不是要限制这种方法对实际格网的应用。在优选的实现中,这种分类基于诸如所需的天线移动准则,原本原本路由的改变,和/或时间片重新分配。
V.2.1.按供应分类的方法
在这些方法中,对现有的原本拓扑结构不作任何改变,因而对现有的原本通信通路不作任何改变。在不包含在当前格网中的新的格网中,除了在每一链路至少一端在新的结点处的无线链路之外,不使用无线链路。因而除了形成到新结点的链路之外,没有天线被移动。这些方法例如能够用于一个或多个新的结点要被安装在现有的格网中。此外,在这些方法中,除了向每一新结点条件一个新的链路之外,新的格网配置的原本拓扑结构被约束为等同于初始格网配置的原本拓扑结构。
在执行这些方法的优选实施例中,除了形成方法被允许从其选择的链路,被限制为当前格网中所有那些链路加新的结点与现有结点之间的所有链路的组合之外,新的原本拓扑结构是提供正规的形成方法获得的。此外,所有新的结点被约束为新的原本拓扑结构中的树叶。这些约束的结果是产生了满足以上要求(如果存在)的原本拓扑结构。
在满足这些约束的有效的原本拓扑结构存在的情形下,能够安装每一新结点,而不影响现有服务的原本通路。
各种选项可用来计算优选实施例中其余的格网拓扑结构,这样提供了另一供应方法。第一是严格的供应。这种情形下,整个当前的格网,无需对其作任何修改,必须形成新的格网的一部分。这样,只有当能够向新的链路分配适当的时间片而无需改变当前格网中任何无线链路上的时间片配置时,新的原本拓扑结构才是有效的。为了保证这一条件成立,可在原本形成过程中添加一约束,以防止向任何现有原本链路添加时间片的原本原本被添加。在弹性通路添加期间,在所有现有弹性链路不作改变已被结合之后,该形成算法使用只适用于这些选择的正规程序,试图添加任何弹性链路,其中每一链路至少一端处于一新的结点。在备用通路添加期间,在所有现有通路已经无改变地被结合之后,该形成算法使用只适用于这些选择的正规程序,试图对新的服务添加任何备用通路,其中每一链路至少一端处于一新的结点。在重新着色期间,所有现有着色必须被保持;新的链路时间片必须与这些着色相容。
在执行严格的供应中,不需要对格网作影响用于现有服务的现有格网链路或通路的任何改变。对格网唯一的改变在于,作为安装程序的一部分添加新的结点、链路和服务。
供应的第二个方法是附加的供应。这种情形下,允许向现有的格网链路添加一个或多个时间片,假设能够这样作,而不改变当前格网中任何无线链路上已在使用的时间片配置。这是如以上对于严格供应计算的,除了原本拓扑结构形成期间,允许时间片添加到原本拓扑结构链路,假设受到影响的每一结点具有未分配的可用时间片。
第三方法是减去的供应,其中从已有的加通向新结点的链路和通路选择原本链路和通路,但弹性链路可按需要被去除,以便给原本拓扑结构中新的链路让路。
第四是替代的供应:这是前者两个的组合,其中也允许时间片的重新着色。
这些供应类型按以上给出的顺序,提供了逐渐增加的成功概率。对于通过供应适配的执行步骤依赖于以上所使用的哪些选项。除了在严格的供应情形之外,将需要对格网的改变以允许一个或多个新结点的安装。这些改变是对于以下要说明的重新分布所需的那些改变的一个子集。在供应和重新分配的所有类型之间有重要的区别:在供应的所有类型中没有对原本原本的改变,因而不需要路线切换。
一般来说,供应需要对格网所作的改变最少,因而最容易实现,并一般应当首先尝试。然而,供应可能无法找到可接受的解法。例如这可能是因为,没有从新结点到现有结点带有至少两个自由天线的视线(应当理解,这是对于产生有效原本拓扑结构必须的条件,这种拓扑结构带有在每一结点保有一个闲置天线的优选约定),或是因为唯有到新的结点可能的链路的结果是违反最大中继段计数,或结果是超过链路之一上的通信量。这种情形下,将需要更复杂的适配类。
V.2.2.重新分布的方法
在这些方法中,除了对于每一链路至少一端在新的结点处的无线链路之外,在不包含在当前格网的新的格网中不使用无线链路。然而,不施加任何其它的限制,因而新的拓扑结构能够使用格网中任何现有的链路。来自当前格网的链路可能不一定出现在新格网中。
这些方法例如能够在一个或多个新的结点安装到一现有的格网时使用。(如以下简略讨论,存在类似的方法用于从当前格网去除一结点)。这些方法还适用于作为调节原本拓扑结构的方法,使得规定的结点成为树叶,或其中格网所有的参数需要被调节。
使用完全没有修改的形成过程能够产生一重新分布,除了整个过程期间作为候选给出的链路限制为包含在当前格网的那些链路,加上每一链路至少一端在新的结点的那些链路之外。
如果重新分布在任何特定的情形下可行,从该给出的输出是一新的格网,其中不需要任何新的无线链路(除了每一链路的至少一端在新的结点的无线链路之外),虽然某些无线链路的使用可能暂停。其结果是,从老格网到新格网的改变能够作为单个的触发改变步骤执行。在格网的优选实现中,新的格网应当在适配能够实现之前被着色。
单个的触发改变步骤有任意的组合既包括路线切换又包括重新着色操作。在预加载和触发程序中,序列遵从上述四个一般的步骤;只有一个被触发的步骤需要执行程序分布,且没有中间格网的操作。
在一优选的实现中,要进行干扰测量和讨论成本调节,这种情形下,详细的操作可如下进行。在以下的讨论中,参照称为MESH(A)的起始格网以及称为MESH(B)的目标格网。为了这一序列的目的,MESH(B)是通过形成过程产生的格网,但省略了要被安装的任何新的结点和链路。一旦这一格网操作,遵循“适配然后安装”的原则这些新的项目可被安装:
步骤1:预加载下述触发步骤期间所需的所有改变信息;
步骤2:添加将在MESH(B)中使用并且不在MESH(A)中使用的所有通信通路;
步骤3:启用对于所有管理路由器功能的拆分表模式;
步骤4:在管理路由数据库中改变包含在MESH(A)但不包含在MESH(B)的所有链路为高成本;
步骤5:在路由表重新收敛所需时间过后,禁用对于所有管理路由器功能的拆分表模式;
步骤6:依次对MESH(B)测量每一时间片的干扰行为。由于所有在MESH(B)中使用的天线在这一阶段正确就位,测量可考虑时间片之间的干扰进行;
如果步骤6指出任何链路将受到干扰使得接收的信号没有按所需的解调余量超过干扰,则该适配过程必须被放弃,分析结果并计算不同的适配(例如,当执行着色时,考虑关于链路之间新的信息)。如果适配被放弃,则以上步骤5到步骤2必须被反向进行。
如果干扰测量满意,则过程进到步骤7:
步骤7:对用于它们的MESH(B)配置的所有操作链路重新着色。这可能包括破坏某些MESH(A)链路。把所有服务的路线切换到它们的MESH(B)通路配置;
在任何链路不能正常操作的情形下,必须再次放弃该适配并反向问题,使步骤7反向不任何是以上的步骤5到2反向。否则等待一时段直到MESH(B)确认为稳定并然后进到步骤8。
步骤8:去除所有在MESH(A)中使用并且不在MESH(B)中使用的通信通路。
以上通过例子详述的这类适配避免了天线的移动(与在安装期间形成到新的结点的链路所需的移动不同),并且不需要中间格网的操作,因而一般来说供应之后下面的最容易实现。
作为适配的又一方法,能够使用一种适配类,其中新格网“PRI(B)”的原本拓扑结构由老格网MESH(A)的拓扑结构重叠,但其中任何视线可看作是冗余链路。这方法需要天线移动,但不建立新的拓扑结构,并在某种情形下其可能的结果是格网有较好的冗余性。至于重新分布要计算的是,除了一旦原本拓扑结构已被计算之外,然后在后继步骤考虑所有链路,而不仅是来自当前格网的链路。这种类型适配的执行是关于按以下讨论的共存原色的适配。
如果以上通过例子所述的任何适配类型都没有通过可接受的解决方案,则可考虑包括天线移动的其它更复杂适配类。
V.2.3.共存或重叠原色的方法
这些方法中,产生一种新的格网,其中新的无线链路添加在现有的结点之间。这样,这些方法中,在现有格网内需要某些天线的移动。这些方法最好约束形成方法产生一个新的格网,使得只需要一个组或两组天线移动,并且改变步骤只涉及操作一个中间格网。
这些方法试图找到一个新的格网,使得对于老的原本拓扑结构和新的原本拓扑结构所需的所有无线天线都能够在相同时间分配。换言之,用于原本拓扑结构的天线能够在不超过任何结点处给定的天线数之下就位。因而,对于新格网原本拓扑结构所需的天线位置,能够在不损害当前拓扑结构能力之下实现,以便通过格网传送所有承诺的通信量。
以下参照称为MESH(A)具有原本拓扑结构PRI(A)的起始格网,以及称为MESH(B)具有原本拓扑结构PRI(B)的目标格网,通过一详细的例子对此讨论。
在与通信通路向它们转移的相同时间新的无线链路被启动是可接受的情形下,能够这执行重新着色,其中所有老的原本链路以所有新的原本链路代替。由于它适用于先前没有操作的链路,这实际上是上述重新着色的扩充版本。
在需要新的无线链路在通信通路转移到它们之前启动的情形下,这增加了附加的要求,即在每一结点处必须有足够的时间片,既要支持传送其所有承诺的通信量负荷的当前原本拓扑结构,又要加上启动在PRI(B)中但不在PRI(A)出现的每一链路所需的最小时间片数。这时这允许使用包括链路的这一组合中间格网MESH(I)。MESH(I)允许在实际作出对PRI(B)的使用的改变之前,启动PRI(B)中所有新的链路并检验它们的操作。通过中间格网MESH(I)的适配只需要使用标准的、未扩充的重新着色功能。
这一节中其余的描述中,假设需要在通信通路转移到它们之前启动链路,因而就需要使用这一MESH(I)。然后描述对其它情形的修改。
以下这一类适配中步骤计算的优选方法的讨论,将参照以上详细描述的非约束格网形成过程中的形成步骤。
第一个操作是计算PRI(B)。这可以通过如对于非约束格网形成过程那样进行,所不同的是有以下的修改。如同在非约束格网形成过程那样,(但与先前两个适配类型中不同),向形成过程提供格网结点之间所有视线作为用于PRI(B)的候选。
在该优选方法中,对用于计算PRI(B)的形成过程的修改,包括在形成过程开始之前的两个附加步骤。在第一个步骤中,所有视线标以指示它们是否被用于PRI(A)的标志。在第二步骤中,计算能够由每一结点支持的用于PRI(B)的新的链路数。如果在形成PRI(A)的部分的链路上的一结点处没有使用的天线数为aFree,在形成PRI(A)的部分的链路上该结点处没有使用的时间片数为tFree,一个无线链路所需的最小时间片数为2,并且pFree是tFree个时间片对总数,于是pFree=tFree/2对于tFree为偶数,(tFree-1)/2对于tFree为奇数,这时能够由该结点支持的用于PRI(B)的新的链路数是aFree与PFree的较小者。例如,如果有16个时间片和4个天线的一个结点在PRI(A)中使用13个时间片和2个天线,则它能够支持用于PRI(B)的一个新的链路。对于在PRI(A)中使用12个时间片和3个天线的4-天线结点的例子,同样是正确的。
对优选实施例中形成过程的修改还包括一附加的测试,这是在用于计算PRI(B)的过程的非约束格网形成方法中步骤F9的一部分添加的。当对于在PRI(B)中的使用评估一通路时,在该通路中每一结点处,对将要使用(对于这一通路是新使用的)但在PRI(A)中不使用的视线数进行计数。如果按以上计算,这一数超过该结点能够支持的新的PRI(B)链路数,则该通路被拒绝。如果它等于该数,则在非约束格网形成方法中步骤F10,所有来自该结点没有标记为在PRI(A)中使用的未使用视线,被标记为不可用。
在步骤F11,如果违反的数目为零,使得通路是作为PRI(B)的一部分被选择,则在通路中每一结点处该结点能够支持的新的PRI(B)链路数,减少已被使用(对于这一通路是新使用)但没有在PRI(A)中使用的视线数。
一旦PRI(B)已被计算,两个选项可被用于计算其余的新的格网MESH(B),这样通过共存原色形成适配的另一方法。
这两个方法不同,是根据适配能够被执行,是否只使用天线(多个)必须被移动的一个格网改变步骤还是两个这样的步骤。只使用一个步骤降低了适配期间失败分风险。另一方面,使用两个步骤增加了形成过程产生备用能力的能力,因为MESH(B)在其拓扑结构中较少受到约束。
可以看到,如果要在重新着色之前执行干扰测量,则单个的移动情形允许对所有时间片的测量完全集合与天线一同被移动到它们新的原本拓扑结构中,但对来自老的原本拓扑结构的通信量没有任何破坏。这些测量能够包含所有时间片间效应的测量。
在两个移动的情形下,以上情形不成立。过程中用于进行这种测量的优选点在以下陈述。
对于以两个移动步骤的适配,一旦PRI(B)已被计算,能够使用没有进一步修改的并且带有从所有视线自由选择的形成过程计算新的格网MESH(B)的其余部分。
对于使用一个移动步骤的适配,当选择了弹性链路时,则要对形成过程作进一步的修改。在弹性链路选择过程的开始,在进到第一弹性链路之前插入三个额外的步骤。首先,对应于PRI(A)中但不是PRI(B)中链路的所有视线标以一个标志(诸如表示MESH(B)中某些候选弹性链路的这种链路)。然后,对于每一结点,“可移动天线”数,意思是没有在PRI(A)和PRI(B)的共存格网中使用因而仍然在单个天线移动步骤中被自由移动的数,被标记。最后,这一数等于零的所有结点处,来自每一这种结点的所有视线,除了标志为对应于在PRI(A)中但不在PRI(B)中的链路之外,被标记为不可用。
一个额外的步骤是在已添加每一弹性链路之后插入的。当没有标志为已在PRI(A)中的链路被添加时,该链路两端处可移动天线数被减量。在该链路的每一端,如果自由天线数成为零,则所有来自该结点的视线,除了标志为已在PRI(A)中的,标记为不可用。
在该优选方法中,这种计划的适配实际上通过一序列适配改变步骤对格网配置进行。这些步骤首先将通过对于单个天线移动情形的例子描述:
步骤1:预加载下述触发步骤期间所需的所有改变信息;
步骤2:添加将在MESH(B)中使用并且不在MESH(A)中使用的所有通信通路;
步骤3:启用对于所有管理路由器功能的拆分表模式;
步骤4:在管理路由数据库中改变包含在MESH(A)但不包含在MESH(B)的所有链路为高成本;
步骤5:在路由表重新收敛所需时间过后,禁用对于所有管理路由器功能的拆分表模式;
移动注意到,步骤3和4能够作为单个的触发行动执行;这种情形下,步骤5也可能被触发。触发是可选的,因为还没有弹性从网络中被去除。然而,由于所添加的人工成本,路由表处于一种次优的排列。因而,最好是触发操作,因为这缩短了路由表成为次优的时间。从步骤6,最好使用触发,因为弹性现在开始耗尽,因而希望有通过这些步骤的最大速度。
步骤6:抛弃其至少一个指定的天线将被移动的所有链路,并向它们在MESH(B)中的位置移动这些天线;
最好执行步骤7和8,以便在执行任何重新着色之前对每一MESH(I)和MESH(B)进行干扰测试:
步骤7:依次对MESH(I)每一时间片测量干扰行为。由于所有MESH(I)中使用的天线在这阶段正确就位,故测量可考虑时间片间的干扰进行;
步骤8:依次对MESH(B)每一时间片测量干扰行为。由于所有MESH(B)中使用的天线在这阶段正确就位,故测量可考虑时间片间的干扰进行;
如果步骤7或8指出有任何链路将受到干扰,以至收到的信号不能以所需解调余量超过干扰信号,那么如同对于重新分布所述,该适配必须被放弃并分析问题,反向以上步骤6到2。否则进到步骤9:
步骤9:对用于它们的MESH(I)配置的所有操作链路重新着色。使用它们的MESH(I)着色启动所有新的MESH(I)无线链路。注意,在这一步骤只需要使用建立每一链路所需的最小可能时间片数。步骤9全部作为触发行动执行。
在任何链路不能启动或者不能正确操作的情形下,必须抛弃该适配并分析问题,于是反向步骤9然后是以上的步骤6到2。否则等待一时段直到确信MESH(I)稳定并然后进到步骤10。
可注意到,现在操作的中间格网MESH(I),是支持传送PRI(A)通信量所需的所有时间片,加出现在PRI(B)但不出现在PRI(A)中的每链路至少两个时间片的格网;如可能这还可能包含出现在MESH(A)中的某些备用通路。
步骤10:对所有用于MESH(B)配置的操作链路重新着色。这可包括破坏某些MESH(I)链路。把所有服务的路线切换到它们的MESH(B)通路配置。使用它们的MESH(B)着色启动所有新的MESH(B)无线链路。全部步骤10作为一个触发行动执行。
在任何链路不能启动或者不能正确操作的情形下,必须抛弃该适配并分析问题,于是反向步骤10,步骤9然后是以上的步骤6到2。否则等待一时段直到确信MESH(B)稳定并然后进到步骤11。这一等待最好比步骤9之后的等待长,因为在这时段之后,将失去迅速反向整个序列的可能。
步骤11:对所有管理路由器功能启动拆分表模式;
步骤12:在管理路由数据库中把所有包含在MESH(B)中但不包含在MESH(A)中的链路更改为低成本;
步骤13:在路由表重新收敛所需时间之后,对所有管理路由器功能禁用拆分表模式;
如上,步骤11和12及13每一个可构成一单个的触发步骤。
步骤14:去除所有在MESH(B)中使用但不在MESH(A)中使用的通信通路。
以上的程序是对于通信量不能在它们启动的同时转移到无线链路的情形下,用于单个移动适配。
对于链路能够同时被启动并以通信量加载的情形:(i)在计算阶段PFree以至新的可用于PRI(B)的天线数aFree不再使用;并且(ii)MESH(I)不再需要因而不执行步骤7和9。
对于带有双天线移动的适配:(i)步骤9成功之后使用一额外的步骤把不用于MESH(I)的那些天线移动到它们的MESH(B)的位置;并且(ii)对于MESH(B)的干扰测量,以上步骤8,被执行,而不是在以上新的步骤之后。
关于重叠原色方法的一个变种是要没有任何适配约束计算一个所需的的格网,并然后测试这是否形成一满足上述的单或双移动适配条件的MESH(B)。该计算可如下进行。在通过发约束形成计算所需的格网之后,施用重叠原色方法,但只允许非约束格网中的原本链路和PRI(B)链路作为用于PRI(B)的候选。如果该方法没有失败,这格网最好通过以上方法产生。
V.2.4.重复重叠原色的方法
这里所述的适配中最可能成功的又一类适配,是作为通过以上详述的共存原色的一个重复的适配集合实现的。首先,通过非约束形成计算一个新的目标拓扑结构。如果这是一个其原本拓扑结构与当前原本拓扑结构共存的目标格网,则适配能够如上在一个序列中执行。否则,必须找到一系列这种序列(其每一个本身是通过共存原色的适配),实现所需的的目的。
总的来说,这类方法首先使用非约束形成计算一目标格网MESH(T),使得MESH(T)满足某种新的目标集。从满足当前目标集的当前格网MESH(C)开始,然后计算其每一个满足对于MESH(T)的目标集一系列原本拓扑结构P1...Pn,使得P1是PRI(C),Pn是PRI(T),并且对于x<n,Px和Px+1是一对共存原色。最后这一性质意味着,使用n-1个先前所述共存原色方法的重复,从MESH(C)到MESH(T)的渐进适配因而是可达到的。根据每一重复之后所需的格网性质,该方法的任何一个变种可用于每一个n-1重复中。
这样,执行该适配将只需要以上已经讨论的那些技术。所需的唯一新的技术用于计算P1...Pn的方法。优选的方法组合了重叠原色的计算与上述与形成过程相联系的链路障碍法(节11.5)。以y=1开始,重复地试图形成新的格网Py+1,使得Py和Py+1为共存原色。遵循以上给出的对于共存原色PRI(B)的计算过程,带有这样的附加修改,即向不出现在PRI(C)的所有链路施加一障碍,并向出现在PRI(C)的那些链路不施加障碍。
施加这种障碍的结果是产生一序列趋向PRI(C)的拓扑结构Py+1。能够施加到该计算的选项包括所施加的障碍H的水平以及提供给每一Py+1的计算的视线的整个集合。视线集合可以是在Py中的那些视线加上PRI(C)中的那些视线;另外,该集合可以是所有视线。一个优化的选择是对于每一Py+1执行以下的序列。首先使用大于两个格网结点之间允许的中继段计数的一H值,只考虑Py加PRI(C)中的视线。如果这没有产生与Py不同的结果,则反复降低H并重试该过程。如果仍然没有产生不同于Py的结果,则重复以上降序的H序列,这时考虑所有的视线。这时,只有当结果不同于Py并且还包括来自PRI(C)比Py更多的链路时,结果才是可接受的。
应当看到,因为对于x<nPx与Px+1是一对共存原色的要求,以上过程还能够这样执行,使得P1是PRI(T)而Pn是PRI(C)。这种情形下除了这时格网改变按Pn到P1运行而不是P1到Pn之外,执行的方法是同样的。
V.3.其它适配选项
虽然以上适配的描述在几处涉及了为添加结点所需的适配,但如上所述的适配可能在其它场合也需要,诸如当从当前格网去除结点时;为了适应结点处特定用户服务水平的改变(例如带宽需求);以及如果例如当前格网变为次优或落到某种质量阈值之下,为了优化格网。
为了去除一结点,“适配然后安装”的程序可由“适配然后拆除”的程序代替;假设这些结点在适配过程期间已被约束为树叶结点,被调节的格网适用于相关结点(多个)的去除。
某些情形下,可能希望把同时的格网改变的数为限制为一个或某其它小的数。这种情形下,有两个优选的途径。一个途径中,更改上述的方法,使得它们产生限制为这一最大改变数的步骤。另外,这些方法不变,但它们产生的每一大的步骤变换为较小的步骤的一个集合,其最后的结果与大的步骤类似。
虽然这里参照附图所述的本发明的实施例,原则上包括在计算机设备上执行的计算机进程,以及计算机设备本身,但本发明还可扩展到计算机程序,特别是在适于将本发明付诸实现的载体上的计算机程序。该程序可以是以源代码、对象代码、代码中间源与对象代码形式,诸如以特别的编译形式,或以任何其它适用于实现根据本发明的进程的形式。载体是能够携带该程序的任何实体或装置。例如,载体可包括存储介质,诸如ROM。落入CD ROM或半导体ROM,或磁记录介质,例如软盘或硬盘。
已经具体参照附图中图示的例子对本发明的实施例进行了说明。然而,应当看到,在本发明的范围内可对所述的例子作出变种和改型。
Claims (42)
1.从多个结点和各结点之间多个潜在的传输链路形成结点网络的一种方法,至少结点之一是提供往来于形成的网络的数据连接的连接结点,且其中对不是连接的结点的每一结点,对于从所述结点到连接结点的传输通路有一最大可接受链路数,形成的网络中每一结点能够通过所述每一结点和所述至少一个其它结点之间的一传输链路与至少一个其它结点通信,形成的网络中与所述连接结点或多个连接结点不同的每一个结点由至少一个传输通路链接到至少一个连接结点,该传输通路或者包括该结点与连接结点之间的一个单个的传输链路,或者该结点与连接结点之间通过一个或多个中间结点的各传输通路,该方法包括以下步骤:
对于不是连接的结点且还没有链接到连接结点的一结点:
(a)其中有一个单个的连接结点,识别从所述结点到所述单个连接结点不超过所述最大链路数的所有传输通路,或其中有多个连接结点,识别从所述结点到任何所述连接结点不超过所述最大链路数的所有传输通路;
(b)对至少一个可接受性标准测试所述通路,直到找到可接受通路,并在可接受通路上的结点或每一结点之间提供链路,使得可接受通路上结点或每一结点由传输通路链接到连接结点,该传输通路或者包括该结点与连接结点之间单个的传输链路,或者包括该结点与连接结点之间通过一个或多个中间结点的各传输链路;以及,
(c)对所有不是连接结点以及还没有链接到连接结点的结点重复步骤(a)和(b)。
2.一种方法,该方法通过确定应当使结点之间多个潜在的传输链路的哪些成为结点之间实际的传输链路,对结点和结点之间实际的传输链路的网络提供拓扑结构,至少一个结点是提供进出已形成的网络的数据连接的连接结点,并且其中对于不是连接结点的每一结点有一对于从所述结点到连接结点传输通路的可接受的最大链路数,形成的网络中的每一结点与至少一个其它结点通过所述每一结点与所述至少一个其它结点之间的传输链路通信,形成的网络中非所述连接结点或多个连接结点的每一结点通过至少一个传输通路被链接到至少一个连接结点,该传输通路或者包括该结点与连接结点之间的一个单个的传输链路,或者该结点与连接结点之间通过一个或多个中间结点的各传输通路,该方法包括以下步骤:
对于不是连接的结点且还没有被链接到连接结点的结点:
(a)其中有一个单个的连接结点,识别从所述结点到所述单个连接结点不超过所述最大链路数的所有传输通路,或其中有多个连接结点,识别从所述结点到任何所述连接结点不超过所述最大链路数的所有传输通路;
(b)对至少一个可接受性标准测试所述通路,直到找到一可接受通路,并在计算机数据库或数据结构中标记表示该可接受通路上结点或每一结点的一个变量,以便指示该可接受通路上所述结点或每一结点被链接到一连接结点;以及,
(c)对所有不是连接结点以及还没有被标记为链接到一连接结点的所有结点重复步骤(a)和(b);
从而提供了表示结点网络的拓扑结构及结点之间传输链路的一数据集。
3.根据权利要求1或权利要求2的一种方法,其中每一传输链路是无线链路。
4.根据权利要求1或权利要求2的一种方法,其中某些传输链路是无线链路,而其余的传输链路是缆接传输链路。
5.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中步骤(a)到(c)以对于结点预期的数据流率需求的降序施加到结点。
6.根据任何权利要求1或2的一种方法,在步骤(a)之后与步骤(b)之前包括确定所述通路的优先权序的步骤,且其中在步聚(b)中,就所述优先权序的可接受性对所述通路进行测试。
7.根据权利要求6的一种方法,至少某些链路为无线传输链路,其中步骤(a)包括识别从所述结点到至少一个连接结点的所有通路,以及其中通路的优先权按那些通路中无线传输链路数的升序被确定。
8.根据权利要求6的一种方法,其中步骤(a)包括识别从所述结点到至少一个连接结点的所有通路,并且其中按所述通路通向的连接结点当前总的承诺的数据流率升序确定通路的优先权序。
9.根据任何权利要求6的一种方法,至少某些链路是无线传输链路,其中通路的序按所述通路内无线传输链路的物理总长的升序确定。
10.根据任何权利要求6的一种方法,其中通路的序按形成先前已确定为可接受的通路的至少一部分通路中链路数的降序被确定。
11.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中在步骤(b),如果链接通路上的结点或每一结点到连接结点超过对于该连接结点的最大数据通信量流率,则确定通路是不可接受的。
12.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中所形成的格网中,在不同的时间片期间发生往来于一个连接结点的传输,且其中如果链接通路上结点或每一结点到连接结点超过在该连接结点可用的时间片数,则在步骤(b)确定通路为不可接受的。
13.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中在形成的格网中,在不同的时间片期间发生往来于连接结点的传输,且其中如果链接通路上结点或每一结点到连接结点超过在该通路上任何结点处可用的时间片数,则在步骤(b)确定通路是不可接受的。
14.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中在步骤(b)被测试的通路上的结点或每一结点具有多个天线,每一天线能够提供各自的与另一结点的无线传输链路,其中如果链接通路上结点或每一结点到连接结点的结果是任何结点不具有至少一个自由天线,则在步骤(b)确定通路是不可接受的。
15.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中在步骤(b)被测试的通路上的结点或每一结点具有多个天线,每一天线能够提供各自的与另一结点的无线传输链路,且其中步骤(b)包括进一步的步骤,如果该结点被链接到一连接结点并只有一个自由天线,或者如果该结点是连接结点并只有一个自由天线,则该步骤标记所有往/来于一结点的潜在的链路对于通路中使用是不可用的。
16.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中步骤(b)包括进一步的步骤,如果所述两个结点被链接到一连接结点,则该步骤标记该两个结点之间所有潜在的链路对于通路中的使用是不可用的。
17.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中步骤(b)包括进一步的步骤,如果所述结点被链接到一连接结点,则该步骤标记一结点和连接结点之间的所有潜在的链路为对于通路中的使用是不可用的。
18.根据任何权利要求1或2的一种方法,其中在把一结点链接到一连接结点之前,对所有还没有链接到一连接结点的其它结点进行检验,以确定如果所述第一结点被链接到所述连接结点,是否使任何所述其它结点不可连接到这一连接结点。
19.根据权利要求18的一种方法,其中如果所述第一结点被链接到所述连接结点而造成有任何结点不可连接到一连接结点,则所述第一结点不被链接到该连接结点。
20.根据任何权利要求1或2的一种方法,在步骤(a)之前,对于具有单个潜在的到另一结点的链路的一结点包括这样的步骤,使用所述单个潜在的链路链接该结点到另一结点,并标记所述单个潜在的链路在另一通路中使用为不可用。
21.根据任何权利要求1或2的一种方法,包括提供至少某些结点之间进一步的链路的步骤,以便对于至少一个连接结点生成到连接结点的冗余通路。
22.一种从多个结点和各结点之间多个潜在的传输链路形成结点网络方法,在形成的网络中每一个结点通过所述每一结点与所述至少其它一结点之间的传输链路,能够与至少其它一个结点通信,所形成的网络中每一结点由至少一个传输通路被链接到至少一个被指定的锚定结点,该传输通路或者包括该结点与被指定的锚定结点之间的一个单个的传输链路,或者包括该结点与被指定的锚定结点通过一个或多个中间结点的各传输链路,其中在形成的网络中所有的结点被链接到所有其它的结点,且其中对于不是被指定的锚定结点的每一结点,有一对从所述结点到被指定的锚定结点的传输通路最大可接受链路数,该方法包括以下步骤:
对于不是被指定的锚定结点且没有被链接到被指定的锚定结点的结点:
(a)其中有一个单个的被指定的锚定结点,识别从所述结点到所述单个被指定的锚定结点不超过所述链路最大数的所有传输通路,其中有多个被指定的锚定结点,识别从所述结点到任何所述被指定的锚定结点不超过所述最大链路数的所有传输通路;
(b)对至少一个可接受性标准测试所述通路,直到找到可接受通路,并在可接受通路上的结点或每一结点之间提供链路,使得可接受通路上结点或每一结点由一传输通路链接到被指定的锚定结点,该传输通路或者包括结点与被指定的锚定结点之间单个的传输链路,或者包括结点与被指定的锚定结点之间通过一个或多个中间结点的各传输链路;以及,
(c)对所有不是被指定的锚定结点以及还没有链接到被指定的锚定结点的结点重复步骤(a)和(b)。
23.一种方法,该方法通过确定应当使结点之间多个潜在的传输链路的哪些成为结点之间实际的传输链路,对结点和结点之间实际的传输链路的网络提供拓扑结构,形成的网络中的每一结点通过所述每一结点与所述至少一个其它结点之间的传输链路与至少一个其它结点通信,形成的网络中每一结点通过至少一个传输通路被链接到至少一个被指定的锚定结点,该传输通路或者包括该结点与被指定的锚定结点之间的一个单个的传输链路,或者该结点与被指定的锚定结点之间通过一个或多个中间结点的各传输通路,其中在形成的网络中所有的结点被链接到所有其它的结点,且其中对于不是被指定的锚定结点的每一结点,有一个对于从所述结点到被指定的锚定结点的传输通路最大可接受链路数,该方法包括以下步骤:
对于不是被指定的锚定结点且还没有被链接到被指定的锚定结点的结点:
(a)其中有一个单个的被指定的锚定结点,识别从所述结点到所述单个被指定的锚定结点不超过所述最大链路数的所有传输通路,或其中有多个被指定的锚定结点,识别从所述结点到任何所述被指定的锚定结点不超过所述最大链路数的所有传输通路;
(b)对至少一个可接受性标准测试所述通路,直到找到一可接受通路,并在计算机数据库或数据结构中标记表示该可接受通路上结点或每一结点的一个变量,以便指示该可接受通路上所述结点或每一结点被链接到所指定的锚定结点;以及,
(c)对所有不是被指定的锚定结点以及还没有被标记为链接到一被指定的锚定结点的所有结点重复步骤(a)和(b);
从而提供了表示结点及结点之间传输链路的网络的拓扑结构的数据集,其中形成的网络中所有结点被链接到所有其它结点。
24.根据权利要求22或权利要求23的一种方法,其中每一传输链路是无线链路。
25.根据权利要求22或权利要求23的一种方法,其中某些传输链路是无线链路,而其余的传输链路是缆接传输链路。
26.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中步骤(a)到(c)以对于结点预期的数据流率需求的降序施加到结点。
27.根据任何权利要求22或23的一种方法,在步骤(a)之后与步骤(b)之前包括确定所述通路的优先权序的步骤,且其中在步骤(b)中,就所述优先权序的可接受性对所述通路进行测试。
28.根据权利要求27的一种方法,至少某些链路为无线传输链路,其中步骤(a)包括识别从所述结点到至少一个指定的锚定结点的所有通路,以及其中通路的优先权按那些通路中无线传输链路数的升序被确定。
29.根据权利要求27的一种方法,其中步骤(a)包括识别从所述结点到至少一个指定的锚定结点的所有通路,并且其中按所述通路通向指定的锚定结点当前总的承诺的数据流率的升序,确定通路的优先权序。
30.根据任何权利要求27的一种方法,至少某些链路是无线传输链路,其中通路的序按所述通路内无线传输链路的物理总长的升序确定。
31.根据任何权利要求27的一种方法,其中通路的序按形成先前已确定为可接受的通路的至少一部分通路中链路数的降序被确定。
32.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中在步骤(b),如果链接通路上的结点或每一结点到指定的锚定结点超过对于该连接结点的最大数据通信量流率,则确定通路是不可接受的。
33.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中所形成的格网中,在不同的时间片期间发生往来于一个被指定的锚定结点的传输,且其中如果链接通路上结点或每一结点到指定的锚定结点超过在该连接结点可用的时间片数,则在步骤(b)确定通路为不可接受的。
34.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中在形成的格网中,在不同的时间片期间发生往来于被指定的锚定结点的传输,且其中如果链接通路上结点或每一结点到所指定的锚定结点超过在该通路上任何结点处可用的时间片数,则在步骤(b)确定通路是不可接受的。
35.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中在步骤(b)被测试的通路上的结点或每一结点具有多个天线,每一天线能够提供各自的与另一结点的无线传输链路,其中如果链接通路上结点或每一结点到所指定的锚定结点的结果是任何结点不具有至少一个自由天线,则在步骤(b)确定通路是不可接受的。
36.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中在步骤(b)被测试的通路上的结点或每一结点具有多个天线,每一天线能够提供各自的与另一结点的无线传输链路,且其中步骤(b)包括进一步的步骤,如果该结点被链接到一指定的锚定结点并只有一个自由天线,或者如果该结点是一被指定的锚定结点并只有一个自由天线,则该步骤标记所有往/来于一结点的潜在的链路对于通路中使用是不可用的。
37.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中步骤(b)包括进一步的步骤,如果所述两个结点被链接到一指定的锚定结点,则该步骤标记该两个结点之间所有潜在的链路对于通路中的使用是不可用的。
38.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中步骤(b)包括进一步的步骤,如果所述结点被链接到一连接结点,则该步骤标记一结点和指定的锚定结点之间的所有潜在的链路为对于通路中的使用是不可用的。
39.根据任何权利要求22或23的一种方法,其中在把一结点链接到一指定的锚定结点之前,对所有还没有链接到一连接结点的其它结点进行检验,以确定如果所述第一结点被链接到所述连接结点,是否使任何所述其它结点不可连接到这一连接结点。
40.根据权利要求39的一种方法,其中如果所述第一结点被链接到所述指定的锚定结点而造成有任何结点不可连接到一指定的锚定结点,则所述第一结点不被链接到该指定的锚定结点。
41.根据任何权利要求22或23的一种方法,在步骤(a)之前,对于具有单个潜在的到另一结点的链路的一结点包括这样的步骤,使用所述单个潜在的链路链接该结点到另一结点,并标记所述单个潜在的链路在另一通路中使用为不可用。
42.根据任何权利要求22或23的一种方法,包括提供至少某些结点之间进一步的链路的步骤,以便对于至少一个连接结点生成到指定的锚定结点的冗余通路。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: INTEL CORP Free format text: FORMER OWNER: CALY CORP Effective date: 20061208 |
|
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20061208 Address after: American California Patentee after: Intel Corporation Address before: Essex Patentee before: Radiant Networks PLC |
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C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050907 Termination date: 20131009 |