CN1934829B - 无线自主或多跳网络中的方法和装置 - Google Patents
无线自主或多跳网络中的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1934829B CN1934829B CN2004800421560A CN200480042156A CN1934829B CN 1934829 B CN1934829 B CN 1934829B CN 2004800421560 A CN2004800421560 A CN 2004800421560A CN 200480042156 A CN200480042156 A CN 200480042156A CN 1934829 B CN1934829 B CN 1934829B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- beacon
- radio node
- network
- node
- parameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
- H04W40/248—Connectivity information update
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
- H04L45/26—Route discovery packet
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
- H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
- H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters
- H04W28/22—Negotiating communication rate
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
- H04W52/02—Power saving arrangements
- H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
- H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
- H04W52/0219—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave where the power saving management affects multiple terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
- H04W40/08—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on transmission power
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
- H04W40/246—Connectivity information discovery
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
- H04W40/30—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update for proactive routing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
- H04W52/02—Power saving arrangements
- H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
- H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
- H04W52/0216—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave using a pre-established activity schedule, e.g. traffic indication frame
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
- H04W52/02—Power saving arrangements
- H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
- H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
- H04W52/0245—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal according to signal strength
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
- H04W52/04—TPC
- H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
- H04W52/32—TPC of broadcast or control channels
- H04W52/325—Power control of control or pilot channels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W60/00—Affiliation to network, e.g. registration; Terminating affiliation with the network, e.g. de-registration
- H04W60/02—Affiliation to network, e.g. registration; Terminating affiliation with the network, e.g. de-registration by periodical registration
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W8/00—Network data management
- H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及无线多跳或自主通信网络中信标或“hello”消息的使用。在本发明的方法中,信标消息(HELLO消息)在自主或多跳网络中的多个无线电节点(205、215)之间发送。无线电节点发送其信标的速率基于对网络动态特性的估计。此外,信标的发送功率优选地基于对网络动态特性的估计。无线电节点基于从相邻无线电节点接收的信标对网络动态特性作出估计。
Description
技术领域
本发明涉及无线多跳或自主(ad hoc)通信网络。更具体地说,本发明涉及在这样的网络中信标或“hello”消息的使用。
背景技术
移动通信的自组织无线网络的概念至少从七十年代就已公知,但是在早些年对这样的系统的研究和使用局限于军事和紧急应用场合。人们确实认识到了用于各种通信的该系统的潜力,但是设备的成本和系统的复杂性使其应用非常有限。
近些年来,自组织网络已经为人们所关注。人们希望为大量设备提供各种类型通信,认识到如果所有的设备可替代地与具有长距离无线通信能力的另一设备进行短程通信,则它们并不需要长距离的无线通信能力,从而增加对诸如膝上型电脑、个人数字助理(PDA)和数码相机之类的移动设备的使用,并且如果可能与或从不在其“内部环境”的网络进行通信,可能明显增加其有用性,尤其是因特网的存在为寻求这种通信提供了理由。同时该技术在收发器、电池、无线传输技术方面逐渐发展-它已经使得提供大量的带有无线通信单元(例如收发器、编码器/解码器等)的不同类型的设备变得技术上可行和经济上合理。自主网络和多跳网络就属于这些引起了大量注意的自组织网络。在该类型的网络中,多个并最好所有的移动节点(例如蜂窝电话/移动终端、PDA或膝上型电脑)能够用作无线电基站或其它移动节点的路由器(移动主机)。因此,消除了对固定基础设施的需求,通过访问到固定网络(比如因特网),便良好完成了全面的自主操作。因此,从源移动节点到目的地移动节点发送 的数据分组在到达目的地移动节点之前通常通过若干中间移动节点(多跳)进行路由。由于路由路径(跳跃序列)没有按照任何方式预先确定,自主网络通常完全自组织,尽管可以用完善的优化路由来发现最好的路径。自主网络一般使用多跳,多跳网络可以有一些预定的优选跳跃方案,即多跳网络未必是自主网络。
网络中的节点通常最好保持有最近更新的路由表,规定本节点能够将数据分组发送到的移动节点。在多跳网络中,使用数据分组路由或类似方式,为所路由的各分组执行以下步骤:当节点接收分组时,它为将数据分组导向目的地的下一跳节点检查其路由表。如果接收节点没有任何的下跳节点,但不是目的地节点,则路由表状态在多跳网络中是不连续的。为更新状态,接收节点可以例如发起到目的地的路由搜索,等到状态被自动更新(可以基于常规执行)或简单地响应不具有正确操作路由的前面的站,并且所述前面的站可尝试另一路由。然而,后例并不能真正解决全部的问题,而是轻微的将其缓解。该过程继续,直到数据分组最终到达目的地节点。或者,没有路由列表保持在移动节点中并且路由路径经由会话建立。路由过程和对路由列表的更新可以按多种方式执行,并且现有技术中已报导了许多。
今天预想的自主和多跳网络不仅可提供在不同种类的移动节点之间的通信,而且使得移动节点能访问固定网络并因而与其它类型的终端进行通信,访问数据库的信息并且下载用于资料或娱乐等的文件。上述固定网络包括公共交换电话网(PSTN)、公共陆地移动网(PLMN)、局域网(LAN)和因特网。对于自主和多跳网络的全面描述给出在M.Frodigh等人的“无线自主建网-无需网络的建网技术”(参见“Wireless ad hoc networking-The art of networking withouta network”,Ericsson Review,pp 248-263(4)2000)中。图1示出了示范性的自主网络,包括比如移动终端105的移动节点、PDA 105、膝上型电脑110和其它设有比如数码相机115的通信设备、以及比 如LAN 120的设有无线接入点125的通信网络和适用于GPRS的无线蜂窝通信网络130。这些网络通常经由路由器140与因特网或者公司IP网互连。移动节点形成个人局域网135(PAN),在其中它们进行通信并且在不同PAN中的移动节点连接到在其它PAN中的节点,并且连接到其它的通信网络。从而各移动节点可通过多跳与所有的其它节点以及通信网络进行通信。
自主和多跳网络的组织和优化决非微不足道。在某些情况下,自主或多跳网络会产生不具生产性的大范围的信令,因为该信令并不将有效载荷数据提供给目的地节点。自主网的优化表明需要节省无线电资源和功率,这在大多情况下体现为电池寿命。由于节点的移动性,网络拓扑可能频繁并且按照不可预测的方式改变。而且,设备可能突然接通或关断(或进入某睡眠模式),导致新的链路出现或者现有链路消失。在这种动态环境中进行路由是一个困难的任务。在该领域已作了大量研究工作,并在例如WIPO出版物WO02/35779和WO 03/079611中有描述。功率问题在上述引用的“爱立信评论”(″Ericsson Review″)中有描述。WO 02/35779通过考虑和交换将数据分组转发到其目的地的“成本”,讲授了按有效方式执行多跳的方法。在WO O3/079611中,讲授了基于对路径损耗和噪声电平估计的、调节用于传输的功率的方法。
为了能够执行路由并在该环境移动节点中(一般还在固定网络中)保持连接有效,按小分组的形式交换所谓的信标消息(或HELLO消息)。在一些例子中,节点还用信标来为各相邻节点维持一跳路由入口的表格,例如允许节点来执行路由建立和路由维护。优化算法一般大量依赖于信标设置(beaconing)的结果。在执行服务质量QoS路由时信标设置特别重要,因为在这种情况下必须对拓扑结构有良好了解。信标还可以用于邻居发现、同步(在接收信标帧之后,一个站使用时间标记值来更新其本地时钟),并用来了解由其它节点支持的数据速率。
尽管需要在自主和多跳网络中进行通信,但是信标设置使用很少的电池功率用于发送、接收和处理信标以及干扰节点的睡眠周期。而且,信标会干扰正常的数据传输。从而,数据分组会被破坏并且需要重传,这样就消耗更多的电池功率,降低网络中的容量并且引入附加的延迟。此外,使用功率节省模式的站将需要消耗更多的功率,因为它们需要被更经常地被叫醒,这减少了功率节省模式的好处。对于用过的发送功率也可作类似的推理。
发明内容
在所有的自主和多跳网络中信标设置非常重要(特别对于QoS路由),因为拓扑结构需要在多跳网络中被良好反映以利于有效操作。然而,信标传输所生成的开销量会相当大,用于传输所消耗的功率降低了电池寿命、占用了无线资源并且增加了不容忽略的干扰。
现在的课题是提供对自主或多跳网络在拓扑结构获知上所要求的精度并且同时限制上述信标设置的缺陷。
本发明的目的是提供一种克服现有技术的缺陷的方法、系统和程序。该目的通过权利要求1和12所定义的方法、权利要求30所定义的系统、权利要求23所定义的无线电节点和权利要求28所定义的程序产品来实现。
在根据本发明的方法中,信标消息(HELLO消息)在自主或多跳网络的多个无线电节点之间发送。无线电节点发送其信标的速率基于对网络动态特性的估计。此外,信标的发送功率最好也基于对网络动态特性的估计。无线电节点将它们对网络动态特性的估计基于从相邻无线电节点接收的信标。
WO01/92992和WO/0173959教导网络中无线电节点或路由器向另一个无线电节点传送信标信息的方法。上述节点/路由器传送其信标的速率是自适应的。该速率例如根据物理速度、在与附近的邻居节点的无线电连通性的改变或进一步移动的预期计划来确定。该速 率还会受到上述节点/路由器的启动状态的影响。上述物理速度(仅指所讨论的节点/路由器的速度)可根据例如定位装置确定或通过在一段时间监测附近节点的速率来确定。
根据本发明的方法可包括以下步骤。本方法应当至少在一个无线电节点中执行,但是最好在网络中尽可能多的无线电节点中执行。
a)-定义邻居的子集;其中第一无线电节点:
b)-记录并存储与来自至少第二无线电节点的信标消息相关的信标消息或信标参数,该第二无线电节点是子集的一部分;
c)-至少根据第二无线电节点基于所接收的信标或信标参数估计网络动态特性;
d)-基于对网络动态特性的估计确定信标传输速率。
该方法可包括比较网络动态特性估计的步骤,其中如果对网络动态特性的当前估计与对网络动态特性的先前估计有至少预定数量的不同,则该方法进到确定步骤d),否则该方法继续对子集中的相邻无线电节点进行监控(步骤a-c)。
根据本发明的多个无线电节点的系统形成了自主或多跳网络,其中无线电节点在彼此之间发送信标消息(HELLO消息)。系统的无线电节点中的至少一个发送其信标的速率是基于对网络动态特性的估计。
根据本发明的无线电节点适合与在自主或多跳网络中的多个其它无线电节点进行通信,其中对于多个无线电节点中的无线电节点中的至少一个,无线电节点发送和接收信标消息(HELLO消息)。系统的无线电节点中的至少一个发送其信标的速率基于对网络动态特性的估计。
根据本发明的一个实施例,无线电节点包括发送部分和接收部分,它包括发送器和接收器以及分别与之关联的信号处理单元。接收部分被设置用来接收、存贮和处理多个信标消息以确定对网络动态特性的估计,并且在这一点上发送部分被设置用来调节速率,无线电节点发送信标的速率基于对网络动态特性的估计。这可优选地被实现使得接收部分包括用于记录多个信标消息的信标记录模块,并且确定信标参数,该信标参数包括例如各自所接收的信号功率以及所接收的信标消息的到达时间。接收部分还包括用于存储信标参数的存储模块,以及用于执行对由存储模块提供的信标参数进行统计分析的统计处理模块。发送部分最好包含一个信标调节模块,用以基于对由统计处理模块提供的网络动态特性的估计来确定和调节 发送的信标消息的传输速率和/或功率。
本发明使得在自主或多跳网络中将与信标消息相关的开销最小化成为可能。
本发明的一个优点是拓扑图的精度良好,并且在例如由移动无线电节点之间的移动性引起拓扑结构改变时有效地维持连接。这将改善在网络中用于连接的吞吐量。比如由本发明的方法提供的有效的信标协议,对于提供具有带宽(即数据速率)保证的QoS(服务质量)的多跳网络特别重要。
另一优点是本发明的该方法和装置能显著降低无线电节点的功耗,同时确保拓扑图的精度良好,这将提高无线电节点的电池寿命。
本发明的实施例在从属权利要求中规定。若结合附图和权利要求书一起考虑,本发明的其它目的、优点和新颖技术特征将变得显而易见。
附图说明
现在将参考附图来详细描述本发明,其中
图1是关于多个自主网和到固定网络的接入点的示意图(现有技术);
图2是关于形成可利用本发明的方法的自主网的节点的示意图;
图3是关于本发明的方法的流程图;
图4a-f说明了在会影响按照本发明的方法对网络动态特性的估计的网络中的不同情形;
图5是根据本发明的无线电节点的示意图。
具体实施方式
图2是说明其中可有利地使用本发明的方法和装置的自主或多跳无线通信网络200的示例的示意图。该网络包括多个移动无线电节点205:1、205:2、...、205:v、...、205:n。最好各移动无线电节点205具有用作路由器的能力。移动无线电节点的示例包括但不限于: 移动终端(蜂窝电话)、膝上型电脑和带有无线通信接口的PDA以及这些设备的组合。可使用各种无线电传输技术,例如时分多址(TDMA)、空间时分多址(STDMA)、码分多址(CDMA)、载波监听多址(CSMA)或者比如蓝牙TM和WLAN标准。该网络还可包括具有有限(或没有)路由能力的设备(未示出),它们能与网络中的其它实体进行通信,但是不传送消息。此外,该网络可包括固定无线电节点215,它最好提供到诸如LAN、PLMN(即蜂窝系统)和PSTN之类的其它通信网络的接入点。
移动无线电节点205到处移动、进入睡眠模式、例如通过关断而离开网络,其它无线电节点205可以添加到该网络。于是就形成了一个一直在改变着的通信网络,其中对于不同的网络和部分网络,改变率和改变幅度会显著不同,而且特定网络例如在不同时间会有不同的特性。在后文中使用的术语“网络动态特性”,指表现出自主网或多跳无线通信网络的动态特性,并且该特性基于对网络中的改变率和改变幅度的测量。
前面描述的无线电节点205,通过用信标(或HELLO)消息重复发送信令来维持网络,它们需要建立可能的路由路径。信标消息一般代表着网络中的大量的开销和功耗。
在根据本发明的方法和装置中,自主网或多跳无线通信网络的移动无线电节点205以及也可能有的固定无线电节点215,基于网络的动态特性在其发送的信标消息和/或在发送信标消息中使用的发送功率中修改周期。根据本发明方法,无线电节点205、215基于来自其它无线电节点的输入信标消息决定网络动态特性。从而,可认为本发明的方法分布到各个无线电节点,各节点最好基于网络的本地拓扑结构进行其自身分析和修改。
考虑无线电节点205:v,本发明的第一实施例包括以下主要步骤,最好在各无线电节点205、215中执行,该步骤说明在图3的流程图中。
305:定义一个邻居的子集。
将网络中的所有无线电节点纳入考虑通常是不可行的。因此,为移动无线电节点205:v定义了一个相邻无线电节点的子集。表示为NBv的子集可包含预定数量的最接近的无线电节点,例如十个最接近的邻居。或者,在一个子集中包含预定距离内的无线电节点。最好,将距离与信标消息的无线电信号的路径损耗相关,但可使用其它形式的距离测量,如果可用的话,比如使用GPS。
310:记录和存储信标。
移动无线电节点205:v记录来自子集NBv中的各邻居的信标消息并存储各个信标消息的信标参数。信标参数例如可包括接收功率、到达时间、发送节点的距离或位置的测量。参数可以通过接收无线电节点导出,另一种方式是可以由发送无线电节点包含在信标消息中,或者是这两种方式的结合。
315:估计网络动态特性。
基于来自在子集NBv的邻居的所接收的信标消息的信标参数,移动无线电节点205:v对该无线电节点所经受的网络动态特性进行估计。预定数量的先前接收的信标,或者在预定时间周期中接收的信标被考虑。所述估计中可考虑对在邻居的子集NBv中的改变幅度和改变率,最好通过测量相对路径损耗,即测量移动无线电节点205:v与其相邻无线电节点相比的相对速度。从而,在子集NBv中接近移动无线电节点205:v的并以某速度运动的无线电节点,将比以相同速度运动但距离无线电节点205:v较远的另一无线电节点对网络动态特性的估计有更大的影响。换言之,在网络动态特性的估计中,移动无线电节点205:v的本地区域中的改变将比远程区域中的改变被给予较高的权重。
320:比较网络动态特性的估计值。
如果对网络动态特性的当前估计值与先前不同,或者最好是具有预定数量的差异,则算法进到步骤325。否则,即在估计值中没有 改变或改变不明显,移动无线电节点205:v继续监控相邻无线电节点以检测网络动态特性的改变,即步骤305-320。
325:确定信标速率。
移动无线电节点205:v基于从步骤315对网络动态特性的估计值确定信标消息的发送速率。
330:发送信标。
移动无线电节点205:v发送适于网络动态特性的信标消息。重复步骤305-320以确定信标发送速率和/或发送功率是否应当被更新。
如前所述,按照与信标发送速率相同的方式,信标的发送功率可有利地基于网络动态特性被调节。本方法还可包括以下的附加步骤:
327:确定信标发送功率。
移动无线电节点205:v确定从步骤315基于网络动态特性的估计值来确定信标消息的发送功率。
在本发明的第二实施例中,移动无线电节点205:v为其将发送的各信标确定信标速率和(可能时)发送功率。步骤315-325(327)将由步骤315′替代,且步骤330将相应地由330′替代,以对应于:
315′:确定信标速率和发送功率。
移动无线电节点205:v基于在子集NBv中的无线电节点的路径损耗历史确定下一个信标的信标速率和(可能时)发送功率
330′:发送信标。
移动无线电节点205:v按照在步骤315′中的确定来发送适于网络动态特性的信标。
这个备选实施例可用更形式化的方式描述,其中无线电节点205:v的第i个信标的发送功率PTX i(v)和信标速率Brate i(v)可作为路径损耗历史的函数计算:
其中,Gjk是从无线电节点k接收的第j个信标的前往无线电节点k的路径损耗,Jk是从无线电节点k接收的信标的(可被截短)历史,并且NBv是节点v的邻居,以及f1和f2是一些将发送功率和信标速率调整到某预定性能目标的任意目标函数。该等目标函数应当从广义上理解,因为它涉及输入参数的简单线性处理或者更多的含有各种数学工具比如变换、迭代等的高级处理。从上面的公式可以推出,相对于节点的重心具有最大的相对速度的邻居会对发送功率和信标速率有最大的影响。路径损耗(或路径增益)可优选地由那些在信标消息的报头中指明的使用功率电平的信标来确定。基于接收功率电平和对发送电平的认识,不难确定(开环)路径增益。还可使用其它的路径损耗确定方法(例如闭环方法)。除了使用关系式(1)和(2)外,无线电节点205:v的第i个信标的发送功率PTX i(v)和信标速率Brate i(v)还可根据通过搜索PTX i(v)Brate i(v)的定义空间而被优化的单个目标函数加以确定。
相对于其相对速度的邻居对网络动态特性的估计值的影响在图4a-f中示出。图4a所示的移动无线电节点205:v是对于移动无线电节点205:1静止的情形。两个无线电节点很可能都静止不动,但是静止的情形还可能出现在两个无线电节点以基本相同的速度运动时。在图4b中,由无线电节点205:v接收的来自无线电节点205:1的信标被描写为接收信号强度相对于时间的曲线图。这还能看作信标历史Jk(k=1)的图示。如图所示,来自移动无线电节点205:1的信标以基本恒定的强度接收,除了由于无线电信道的时间中的变化的一些变化之外。在图4c和d中,移动无线电节点205:2在距离移动无线电节点205:v的相当大距离处以速度v运动。因为在移动无线电节点205:v和205:2之间的相对速度在它们之间的距离大时会比较小,在由移动无线电节点205:1发送以及由移动无线电节点205:v接收的信标的接收信号强度中的时间上的改变会缓和,这可以在图4d中看出。如果在另一方面,移动无线电节点205:3接近移动无线电节点 205:v,如图4e所示,并且例如以相同的速度v运动,在移动无线电节点205:v和205:2之间的相对速度会较大。这反映在图4f所示的信标的历史中,其中可看出接收的信号强度中的显著改变。
由移动无线电节点205:v接收的信标的历史可用公知方法进行分析,例如作为在连续信标之间相对差异的简单测量、在所接收信号强度的导数中的改变,或使用更完善的统计方法。
在上述情形中,移动无线电节点205:3会对由移动无线电节点205:v所经受的网络动态特性有最大的影响,它必须将其信标传输速率调整到该无线电节点,通常为较高速率。如果移动无线电节点205:3不存在,则移动无线电节点205:v将看到一个几乎静止的网络并且因而会使用较低速率。信标的传输功率一般大部分由较远的邻居支配,而不取决于具有高相对速度的近邻居。然而,信标的历史可用来例如预测快速运动的无线电节点不久将需要高的发送功率,如在下文中将进一步讨论。
为简单起见,在图4b、d和f中,信标速率被说明为相等和恒定的。如果本发明的方法由网络中的无线电节点使用,则信标速率为可变参数。这不一定会限制对所接收信标的分析。事实上,一个无线电节点发送其信标的速率反映出该无线电节点如何感受网络,因此由另一无线电节点接收的信标速率可被结合到网络动态特性的估计中。注意,在具有高的相对移动性的区域中,信标速率将会高以反应实际拓扑的改变,然而在相对移动性较低的其它区域中,速率会低,因为在网络拓扑结构中没有变化或变化不明显。
根据对网络动态特性的估计,在本发明的示范实施例中,可能对网络的未来行为并因此而对适当的未来信标速率和发送功率下结论。这些类型的结论之所以能作出,是由于对来自各无线电节点的历史作了分析。由此能就例如移动无线电节点的相对速度作出结论。预测器可利用该知识,可结合先验知识或所取得的知识来估计未来时间区段的信标速率和发送功率。适当的预测器已成为公知的现有 技术,但是会例如基于指数光滑或某种滤波器,这取决于所需的精度。在本发明的第三实施例中,功能性预测包括在其中信标速率和发送功率被确定的步骤中,分别对应于在第一和第二实施例中的步骤325、327和315′。
本发明的方法可以按各种方式实现。本发明的第四实施例给出了一个可能的实现示例,在本发明的该实施例中,发送功率和信标速率基于先前的发送功率和信标速率以及在路径损耗中的相对差异的绝对值|ΔGjk|,即:
因而发送功率和信标速率可以计算为:
其中I为由移动无线电节点205:v发送的信标的历史(可被截短)。该实施例方便和有效,因为在考虑相对差异ΔGjk时信标历史被“重新使用”。
本发明使得在自主或多跳网络中与信标消息相关的开销能最小化。拓扑图的精度良好,并且在例如在移动无线电节点之间的移动性引起拓扑结构改变时连接被有效维持。这将改善网络中连接的吞吐量。例如有本发明的方法所提供的有效信标协议,对于提供具有带宽(即数据速率)保证的QoS(服务质量)特别重要。
适合使用本发明的方法的无线电节点(205)在图5中示意说明。本发明的无线电节点包括发送部分501和接收部分502,它分别包括发送器和接收器以及与之相关的信号处理单元。接收部分被设置用来接收、存贮和处理多个信标消息以确定对网络动态特性的估计,并且发送部分设置成基于对网络动态特性的估计来调节无线电节点发送信标的速率。这可被优选地实现,使得接收部分502包括用于 记录多个信标消息(步骤310)的信标记录模块505,并且确定信标参数,该信标参数包括例如各自接收的信号功率以及所接收的信标消息的到达时间,用于存储信标参数的存储模块510,以及统计处理模块515,用于执行对由存储模块510提供的信标参数进行统计分析(步骤315、320)。
发送部分501最好包括信标调节模块(520),用以基于对由统计处理模块提供的网络动态特性的估计来确定和调节被发送信标消息的发送速率和/或功率(步骤325、327和330)。
以上描述的实现应当视为非限定性示例。显然,对于本领域技术人员来说,上述“模块”应当视为功能性单元,而不必为物理实体,并且在该意义上涵盖一些功能上联接的模块。
本方法和装置将进一步地明显降低无线电节点的功耗,并且同时保证拓扑图的精度良好。这将改善移动无线电节点205的电池寿命。
本发明的方法最好借助于包括用于执行本方法的步骤的软件代码的程序产品或程序模块产品来实现。所述程序产品最好在自主或多跳网络内的多个无线电节点205、215上执行。所述程序由计算机可用介质(比如软盘、CD)配送或从中下载,也可通过因特网等传送。
虽然本发明结合当前被认为最实际可行的优选实施例而被描述,但是应当理解,本发明并不限于所公开的实施例,相反,本说明书涵盖在所附权利要求书的精神和范围内包括的各种修改和等价物。
Claims (14)
1.一种自主或多跳网络中第一无线电节点将信标消息发送到至少第二无线电节点的无线电节点(205)中的信标发送方法,其中自主或多跳网络包含多个另外的无线电节点(205、215),其中无线电节点发送其信标的速率是自适应的,所述第一无线电节点中的信标发送方法的特征在于包括以下步骤:
a)-确定一个邻居子集NBv(305);
b)-记录来自作为所述子集一部分的无线点节点的多个信标消息(310),并根据所记录的各自的多个信标消息确定所述子集中的无线电节点的相对速度;
c)-基于所述子集中的无线电节点的相对速度估计网络动态特性(315);
d)-基于对所述网络动态特性的估计确定信标速率(325)。
2.如权利要求1所述的信标发送方法,其中:第一无线电节点无线发送其信标的信标发送功率基于对网络动态特性的估计。
3.如权利要求1或2所述的信标发送方法,其中:所述对网络动态特性的估计基于对多个相邻无线电节点的相对速度的分析,且其中与第一无线电节点相比呈现最大相对速度的相邻无线电节点被给予对所述网络动态特性的估计的最大影响。
4.如权利要求1-3中任一项所述的信标发送方法,其中所述方法包括在所述确定步骤d)前要执行的如下步骤:
-比较对网络动态特性的估计值(320),其中:如果网络动态特性的当前估计值与网络动态特性的先前估计值有至少预定量的不同,则所述方法进到所述确定步骤d),否则所述方法首先继续执行步骤a-c。
5.如权利要求1-4中任一项所述的信标发送方法,其中:所述估计网络动态特性的步骤中,所述对网络动态特性的估计至少部分地基于从所述子集中的无线电节点接收的信标的路径损耗历史。
6.如权利要求1-5中任一项所述的信标发送方法,还包括存储有关的信标消息的信标参数的步骤。
7.如权利要求6所述的信标发送方法,其中:所述信标参数包含至少一个与信标消息的接收信号强度有关的参数和至少一个与所述信标消息的到达时间有关的参数。
8.如权利要求6或7所述的信标发送方法,其中:所述信标参数包含由发送无线电节点包括在所述信标消息中的参数。
9.如权利要求8所述的信标发送方法,其中:由发送无线电节点包括在所述信标消息中的参数中的至少一个参数包含关于发送节点的位置的参数。
10.一种适合于在自主或多跳网络中通信的无线电节点(205),所述无线电节点包括适合于发送信标消息的发送部分和适合于接收信标消息的接收部分,所述无线电节点的特征在于包括:
-信标记录单元(505),用于记录来自多个其它无线电节点的多个信标消息并确定信标参数,所接收信标参数至少包含有关的接收信号功率和所接收信标消息的到达时间;
-存储单元(510),用于存储所接收信标参数;
-统计处理单元(515),用于对所存储的多个信标参数进行统计分析,由此基于各其它无线电节点的相对速度产生对网络动态特性的估计;
-信标调节单元(520),用于调节所发送信标消息的传输速率和/或功率。
11.如权利要求10所述的无线电节点,其中:所述统计处理单元(515)至少部分地基于对至少一个其它无线电节点与第一无线电节点相比的相对速度的分析来估计所述网络动态特性。
12.如权利要求11所述的无线电节点,其中:所述统计处理单元(515)至少部分地基于对多个相邻无线电节点的相对速度的分析来估计所述网络动态特性,且其中与第一无线电节点相比呈现最大相对速度的相邻无线电节点被给予对所述网络动态特性的估计的最大影响。
13.如权利要求10-12中任一项所述的无线电节点,其中:所述信标接收单元(505)适合于确定相邻无线电节点的子集NBv,且所述存储单元(510)适合于记录并存储从作为所述子集的一部分的至少第二无线电节点接收的信标参数。
14.一种自主或多跳网络中无线电节点将信标消息发送到至少第二无线电节点的无线电节点(205)中的装置,其中自主或多跳网络包含多个另外的无线电节点(205、215),其中无线电节点发送其信标的速率是自适应的,所述无线电节点中的所述装置包括:
a)确定部件,用于确定一个邻居子集NBv(305);
b)记录及确定部件,用于记录来自作为所述子集一部分的无线点节点的多个信标消息(310),并根据所记录的各自的多个信标消息确定所述子集中的无线电节点的相对速度;
c)估计部件,用于基于所述子集中的无线电节点的相对速度估计网络动态特性(315);
d)确定部件,用于基于对所述网络动态特性的估计确定信标速率(325)。
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0303584-7 | 2003-12-30 | ||
SE0303584A SE0303584D0 (sv) | 2003-12-30 | 2003-12-30 | Method and arrangement in wireless ad hoc or multihop networks |
SE03035847 | 2003-12-30 | ||
EP04015198.7 | 2004-06-29 | ||
EP04015198A EP1551134A1 (en) | 2003-12-30 | 2004-06-29 | Method and arrangement in wireless ad hoc or multihop networks |
PCT/EP2004/014668 WO2005064863A1 (en) | 2003-12-30 | 2004-12-23 | Method and arrangement in wireless ad hoc or multihop networks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1934829A CN1934829A (zh) | 2007-03-21 |
CN1934829B true CN1934829B (zh) | 2011-09-07 |
Family
ID=30768892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2004800421560A Active CN1934829B (zh) | 2003-12-30 | 2004-12-23 | 无线自主或多跳网络中的方法和装置 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20080107089A1 (zh) |
EP (2) | EP1551134A1 (zh) |
CN (1) | CN1934829B (zh) |
AT (1) | ATE359644T1 (zh) |
DE (1) | DE602004005900T2 (zh) |
ES (1) | ES2285552T3 (zh) |
HK (1) | HK1104949A1 (zh) |
SE (1) | SE0303584D0 (zh) |
TW (1) | TW200534647A (zh) |
WO (1) | WO2005064863A1 (zh) |
Families Citing this family (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005086802A2 (en) | 2004-03-08 | 2005-09-22 | Proxense, Llc | Linked account system using personal digital key (pdk-las) |
KR100637079B1 (ko) * | 2005-02-17 | 2006-10-23 | 삼성전자주식회사 | 트랜시버의 턴-온 시간을 적응적으로 제어하는 디바이스 및트랜시버의 턴-온 시간 제어방법 |
US8385193B2 (en) * | 2005-10-18 | 2013-02-26 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for admission control of data in a mesh network |
US7937102B2 (en) * | 2005-12-22 | 2011-05-03 | Motorola Mobility, Inc. | Method of operating a multi-camp mobile communication device while engaged in a call and receiving a dispatch call |
US11206664B2 (en) | 2006-01-06 | 2021-12-21 | Proxense, Llc | Wireless network synchronization of cells and client devices on a network |
US8219129B2 (en) | 2006-01-06 | 2012-07-10 | Proxense, Llc | Dynamic real-time tiered client access |
US8774072B2 (en) | 2006-03-03 | 2014-07-08 | Garmin Switzerland Gmbh | System and method for adaptive network technique using isochronous transmission |
US8412949B2 (en) | 2006-05-05 | 2013-04-02 | Proxense, Llc | Personal digital key initialization and registration for secure transactions |
US9269221B2 (en) | 2006-11-13 | 2016-02-23 | John J. Gobbi | Configuration of interfaces for a location detection system and application |
CN101013912B (zh) * | 2007-02-05 | 2010-05-19 | 北京邮电大学 | 集中式无线多跳接入网的功率控制方法 |
FR2915044B1 (fr) * | 2007-04-16 | 2009-09-18 | France Telecom | Procede de determination de la dynamique d'un reseau logique |
CN101127542B (zh) * | 2007-09-14 | 2010-09-22 | 东南大学 | 多跳无线通信系统中分布式功率分配的方法 |
WO2009062194A1 (en) | 2007-11-09 | 2009-05-14 | Proxense, Llc | Proximity-sensor supporting multiple application services |
US8208391B2 (en) * | 2007-11-30 | 2012-06-26 | Motorola Solutions, Inc. | Method and apparatus for operating a node within a mobile ad hoc cognitive radio network |
US8171528B1 (en) | 2007-12-06 | 2012-05-01 | Proxense, Llc | Hybrid device having a personal digital key and receiver-decoder circuit and methods of use |
US9251332B2 (en) | 2007-12-19 | 2016-02-02 | Proxense, Llc | Security system and method for controlling access to computing resources |
CN101217500B (zh) * | 2008-01-21 | 2012-02-01 | 重庆邮电大学 | 一种基于maodv协议的无线自组织网组播路由能量改进方法 |
US8508336B2 (en) | 2008-02-14 | 2013-08-13 | Proxense, Llc | Proximity-based healthcare management system with automatic access to private information |
US11120449B2 (en) | 2008-04-08 | 2021-09-14 | Proxense, Llc | Automated service-based order processing |
US9848314B2 (en) * | 2008-05-19 | 2017-12-19 | Qualcomm Incorporated | Managing discovery in a wireless peer-to-peer network |
US9198017B2 (en) | 2008-05-19 | 2015-11-24 | Qualcomm Incorporated | Infrastructure assisted discovery in a wireless peer-to-peer network |
US8411638B2 (en) | 2008-06-23 | 2013-04-02 | Qualcomm Incorporated | Methods and systems for background scanning in OFDMA mobile stations |
US7984132B2 (en) * | 2008-06-27 | 2011-07-19 | Qualcomm Incorporated | Multi-rate peer discovery methods and apparatus |
US8521893B2 (en) * | 2008-06-27 | 2013-08-27 | Qualcomm Incorporated | Multi-rate proximity based peer discovery methods and apparatus |
US8576760B2 (en) | 2008-09-12 | 2013-11-05 | Qualcomm Incorporated | Apparatus and methods for controlling an idle mode in a wireless device |
US8478820B2 (en) | 2009-08-26 | 2013-07-02 | Qualcomm Incorporated | Methods and systems for service discovery management in peer-to-peer networks |
US8478776B2 (en) * | 2009-10-30 | 2013-07-02 | Qualcomm Incorporated | Methods and systems for peer-to-peer network discovery using multi-user diversity |
JP4865048B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2012-02-01 | 株式会社東芝 | 情報処理装置、その接続確立方法、および無線通信機器 |
US9418205B2 (en) | 2010-03-15 | 2016-08-16 | Proxense, Llc | Proximity-based system for automatic application or data access and item tracking |
KR20150092359A (ko) * | 2010-06-23 | 2015-08-12 | 퀄컴 인코포레이티드 | 이벤트-트리거식 피어 발견 |
US8918854B1 (en) | 2010-07-15 | 2014-12-23 | Proxense, Llc | Proximity-based system for automatic application initialization |
ITVR20100168A1 (it) * | 2010-08-06 | 2012-02-07 | Nice Spa | Sistema di automazione |
US8934596B2 (en) * | 2010-09-28 | 2015-01-13 | Qualcomm Incorporated | Methods and apparatuses for synchronization of wireless devices in wireless networks |
US9265450B1 (en) | 2011-02-21 | 2016-02-23 | Proxense, Llc | Proximity-based system for object tracking and automatic application initialization |
DE102011077882A1 (de) | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Mobiles Ad-hoc-Netzwerk |
JP5833364B2 (ja) * | 2011-07-08 | 2015-12-16 | 京セラ株式会社 | 通信制御方法及び基地局 |
US9204368B2 (en) * | 2012-04-30 | 2015-12-01 | Calamp Corp. | Dynamic beacon rates and fixed ad hoc modes in ad hoc networks |
FR2992133B1 (fr) * | 2012-06-18 | 2015-06-19 | Sagem Defense Securite | Procede et systeme de communication avec adaptation de frequence d'envoi de messages de decouverte de voisinage reseau |
US9405898B2 (en) | 2013-05-10 | 2016-08-02 | Proxense, Llc | Secure element as a digital pocket |
US9380517B2 (en) * | 2013-12-10 | 2016-06-28 | Cisco Technology, Inc. | Adjusting number of discovery frames sent based on access point deployment |
CN107770819B (zh) * | 2017-10-31 | 2020-10-09 | 乐鑫信息科技(上海)股份有限公司 | 一种用于无连接Wi-Fi网络的速率控制方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6512935B1 (en) * | 2000-03-24 | 2003-01-28 | Gte Internetworking Incorporated | Energy conserving network protocol |
AU2001263498A1 (en) * | 2000-06-01 | 2001-12-11 | Bbnt Solutions Llc | Method and apparatus for varying the rate at which broadcast beacons are transmitted |
US6990080B2 (en) * | 2000-08-07 | 2006-01-24 | Microsoft Corporation | Distributed topology control for wireless multi-hop sensor networks |
US6975614B2 (en) * | 2002-09-04 | 2005-12-13 | Harris Corporation | Intelligent communication node object beacon framework in a mobile ad hoc network |
DE60305696T2 (de) * | 2003-08-25 | 2006-10-12 | Hitachi, Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von einer Kontrollmitteilungszeitperiode in Kommunikationsnetzen |
-
2003
- 2003-12-30 SE SE0303584A patent/SE0303584D0/xx unknown
-
2004
- 2004-06-29 EP EP04015198A patent/EP1551134A1/en not_active Withdrawn
- 2004-12-23 AT AT04804262T patent/ATE359644T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-12-23 CN CN2004800421560A patent/CN1934829B/zh active Active
- 2004-12-23 DE DE602004005900T patent/DE602004005900T2/de active Active
- 2004-12-23 US US10/585,787 patent/US20080107089A1/en not_active Abandoned
- 2004-12-23 EP EP04804262A patent/EP1716674B1/en not_active Not-in-force
- 2004-12-23 WO PCT/EP2004/014668 patent/WO2005064863A1/en active Application Filing
- 2004-12-23 ES ES04804262T patent/ES2285552T3/es active Active
- 2004-12-29 TW TW093141158A patent/TW200534647A/zh unknown
-
2007
- 2007-09-14 HK HK07110035.9A patent/HK1104949A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE359644T1 (de) | 2007-05-15 |
SE0303584D0 (sv) | 2003-12-30 |
ES2285552T3 (es) | 2007-11-16 |
HK1104949A1 (en) | 2008-01-25 |
US20080107089A1 (en) | 2008-05-08 |
WO2005064863A1 (en) | 2005-07-14 |
EP1716674A1 (en) | 2006-11-02 |
TW200534647A (en) | 2005-10-16 |
DE602004005900T2 (de) | 2007-09-27 |
DE602004005900D1 (de) | 2007-05-24 |
EP1716674B1 (en) | 2007-04-11 |
EP1551134A1 (en) | 2005-07-06 |
CN1934829A (zh) | 2007-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1934829B (zh) | 无线自主或多跳网络中的方法和装置 | |
Tong et al. | Sensor networks with mobile agents | |
Hasan et al. | Analysis of cross-layer design of quality-of-service forward geographic wireless sensor network routing strategies in green internet of things | |
CN100505912C (zh) | 无线通信设备中的业务及无线资源控制 | |
Tilwari et al. | MCLMR: A multicriteria based multipath routing in the mobile ad hoc networks | |
CN1886942B (zh) | 用于在ad hoc网中路由业务的方法和系统 | |
EP1411679B1 (en) | Data transmitting method for opportunity driven multiple access (ODMA) system | |
US20070136473A1 (en) | Method for selecting a communications network mode having an optimum efficiency | |
Vallikannu et al. | Autonomous localization based energy saving mechanism in indoor MANETs using ACO | |
JP2007506337A (ja) | ルーティング方法および当該方法を無線通信システムで実行する携帯端末 | |
Gogu et al. | Review of optimization problems in wireless sensor networks | |
Munusamy et al. | Role of Clustering, Routing Protocols, MAC protocols and Load Balancing in Wireless Sensor Networks: An Energy-Efficiency Perspective | |
Cheng et al. | Exploiting geographic opportunistic routing for soft qos provisioning in wireless sensor networks | |
CN101567754A (zh) | 基于无线Mesh网络的速率自适应方法 | |
Varma et al. | Base station initiated dynamic routing protocol for Heterogeneous Wireless Sensor Network using clustering | |
Basak et al. | Spectrum-aware outage minimizing cooperative routing in cognitive radio sensor networks | |
Cui et al. | Optimal cooperative spectrum aware opportunistic routing in cognitive radio ad hoc networks | |
Dahlstrom et al. | Performance analysis of routing protocols in Zigbee non-beacon enabled WSNs | |
Kumar et al. | Real-Time Reliable Routing for Industrial Wireless Sensor Networks. | |
Kumar et al. | Efficient load aware evolutionary routing protocol in hybrid wireless network using MOEAD/D | |
Badia et al. | On the exploitation of user aggregation strategies in heterogeneous wireless networks | |
Narayandas et al. | Energy Efficient Mobile Adhoc Networks for LoRa for self-organizing network in Internet of Things | |
Chaudhary et al. | A new dynamic energy efficient latency improving protocol for wireless sensor networks | |
Hamadani et al. | Centralised Multi-hop Routing for Device-to-Device communication: simulation and results | |
Jin et al. | Primary User-Awareness-Based Energy-Efficient Duty-Cycle Scheme in Cognitive Radio Networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 1104949 Country of ref document: HK |
|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: GR Ref document number: 1104949 Country of ref document: HK |