CN1943188B - 确定用于经由无线特设网络的信道转播在节点中接收的分组的延迟的方法 - Google Patents

Abstract

一种方法确定用于经由无线网络信道转播在节点中所接收的分组的延迟。在接收分组之后，所述节点测量网络的信道的质量。确定接收节点的广播的度，设置用于转播分组的延迟为质量和广播的度的函数。

Description

确定用于经由无线特设网络的信道转播在节点中接收的分组的延迟的方法

技术领域

本发明通常涉及无线网络，更具体而言涉及在广播期间的冲突避免。

背景技术

为了遍及节点的整个无线网络广播分组，如果一些节点的通信范围小于整个网络的跨距，那么可能需要这些节点转播该分组。这就是所谓的多跳。

在一种现有技术方法中，网络中的每个节点确切地转播一次接收的分组。但是，这种方法产生了“广播风暴问题”。

一种方法通过让每个节点在转播分组之前使用不同的延迟来避免冲突。另一种方法使用基于复制分组数量的概率方案确定是否需要在所有点上转播分组，参见Ni等人的“The Broadcast Storm Problemin a Mobile Ad Hoc Network”，MobiCom，1999年8月。

另一种方法使用根据随机分布选择的延迟，参见Williams等人的“Comparison of Broadcasting Techniques for Mobile Ad HocNetworks”，MobiHoc，2002年。

又一种方法使用随机延迟和发送机与接收机之间的相对距离来确定是否要转播分组，参见Tseng等人的“Adaptive Approaches toRelieving Broadcast Storms in a Wireless Multi-hop Mobile Ad HocNetwork”，IEEE Trans.on Computers，52(5)：第545-557页，2003年。

如果已知全局网络拓扑信息，选择最小数量转播节点的问题则是NP完全的。但是，如果可获得节点位置信息，那么这个问题能够利用恒定比率来近似，参见Lim等人的“Flooding in Wireless Ad HocNetworks”，Computer Communication Journal，24(3-4)，第353-363页，2001年。

转播策略也能够基于局部网络拓扑信息，诸如1跳或2跳邻居的列表，参见Dai等人的“Performance Analysis of Broadcast Protocolsin Ad Hoc Networks Based on Self-Pruning”，IEEE Trans.onParallel and Distributed Systems，2004年9月。可替换地，节点能够分配其邻居的子集以转播分组，参见Lou等人的“LocalizedBroadcasting in Mobile Ad Hoc Networks Using NeighborDesignation”，Handbook of Mobile Computing，CRC Press，2003年7月。

已经范围广泛地研究了广播中的能量效率。一种方法使用集中过程，参见Cagalj等人的“Minimum-Energy Broadcast in All-WirelessNetworks：NP-Completeness and Distribution Issues”，MobiCom，2002年。但是，这是NP完全问题。局部过程不能近似最佳解决方案，参见Cartigny等人的“Localized Minimum-Energy Broadcasting inAd-Hoc Networks”，InfoCom 2003。

在1997年6月3日授予Valdevit的美国专利5636345，1998年8月11日授予Fowler的美国专利5793978，2001年2月6日授予Bass等人的美国专利6185185，以及2001年7月3日授予Joh的美国专利6256312中也提及广播风暴。

所以，需要在现有技术上改进的转播策略。

发明内容

一种方法确定用于经由无线网络的信道转播在节点中所接收的分组的延迟。

在接收分组之后，所述节点测量网络的信道的质量。

确定接收节点的广播的度，设置用于转播分组的延迟为质量和广播的度的函数。

所述节点还能够确定树的度，并且只有当树的度大于零时才进行转播。

附图说明

图1是在无线网络中延迟转播分组的方法的方框图；以及

图2是根据本发明的程序图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种确定用于在节点的无线网络中转播分组的延迟131的方法。该方法测量110信道的质量(LQI)111和确定120广播的度121，以确定130在特定节点转播接收的分组之前的延迟T 131。该方法还确定140树的度141。如果树的度141是零，则不存在广播。

信道质量

在根据IEEE802.15.4标准设计的网络中，在需要确定是由于经受干扰的低信号强度还是高信号强度而破坏分组的情况下，能够根据信号强度、信噪比(SNR)、或二者来估计信道或链路质量指标(LQI)。

如果信道质量相对好，则所述延迟相对长，而如果信道质量相对差，则所述延迟相对短。这里假设如果质量相对好，那么发送节点相对靠近接收节点，发送和接收节点的广播范围基本上重叠。在这种情况下，转播不大可能到达没有接收到分组的节点。但是，如果质量低，发送和接收节点的范围几乎不重叠，所述转播有可能到达仍未接收到分组的更多节点。

广播的度

广播的度从网络的局部拓扑即一跳邻近节点的列表得出。广播的度是还没有接收到要转播的分组的邻近节点的数量。

所述广播的度根据每个节点所保持的邻近节点的列表而确定。能够通过在网络业务上进行‘窃听’构造该节点列表。在根据本发明的adhoc(特设)网络中，当构造网络时分层地分配各节点的地址。即，每个父母节点分配一个范围的地址给子节点，并且这些子节点再分配该范围的部分给其孩子，依此类推。所以，一个窃听节点能够‘获悉’位于它广播范围的节点的分层结构并且构造指示该分层结构的邻居列表，即父母节点及其孩子。

现在，如果特定节点从源节点接收分组，其中该源节点是在该特定节点广播范围内目的地节点的父母，那么对于孩子节点该分组的转播将不会有用，因为多半所述孩子节点也会已接收到该分组。

所以，所述广播的度是未接收到分组的节点总数。如果广播的度相对大，那么所述延迟相对短，而如果广播的度小，那么延迟应该长。如果有可能到达仍未接收到分组的大量节点，本发明支持早转播。

树的度

该树的度是可能没有接收到分组的节点的树邻居的总数。树的度初始包括父母节点以及接收将要转播的分组的节点的所有兄弟节点。使用‘窃听’，节点能够获悉它的树邻居中哪些位于广播范围内。每当检测到这种节点时，树的度都减小1。当树的度达到零时，该节点不转播接收的分组。

延迟T

延迟T以封闭形式的函数表示为

a.T＝f(α×LQI，β×广播的度)，

其中α和β是权重，并且该函数满足

一种满足上述约束条件的函数是T＝k×(α×LQI)/(β×广播的度)，这里k是将T定标成适当时间分辨率的参数。加权LQI和广播的度以反映其减小由于转播分组所引起的冲突的可能性的相对有效性。还应该注意到树的度＝0的节点从不转播。而且，在等待时间T期间，如果树的度变成零，节点将不会转播。

图2所示为实现根据本发明的方法的程序的伪代码。如果第一次接收201分组p，那么在缓冲器中存储202该分组，记录203发送者ID，测量204信道质量(LQI)，确定205广播的度，以及设置206延迟T，除非树的度是零。否则，如果之前接收到207该分组，那么更新208所述延迟，否则，丢弃209该分组。

尽管已经通过优选实施例的方式描述了本发明，但是应理解在本发明的精神和范围内可以作出各种其他适配和修改。所以，所附权利要求书的目的在于覆盖位于本发明真实精神和范围内的所有这种变型和修改。

Claims (6)

1.一种确定用于经由无线网络的信道转播在节点中接收的分组的延迟的方法，包括：

在接收节点中接收分组；

在该接收节点中测量网络的信道的质量；

确定该接收节点的广播的度，所述广播的度是所述接收节点的未接收到所述分组的邻近节点的数量；

设置用于转播该分组的延迟为所述质量和广播的度的函数；以及

以封闭形式将所述延迟T表示为：

T＝f(α×LQI，β×广播的度)，

其中，α和β是权重，LQI表示信道的质量，并且满足

$\frac{\∂f}{\∂(\mathrm{\α}\×\mathrm{LQI})}>0,$

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定该接收节点的树的度，所述树的度是所述节点的未接收到所述分组的树邻居的总数；以及

只有当该树的度大于零时才转播所述分组。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

根据接收的分组的信号强度估计所述质量。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

根据接收的分组的信噪比估计所述质量。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

根据接收的分组的信号强度和信噪比估计所述质量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中函数f是k×(α×LQI)/(β×广播的度)，这里k是定标延迟T的参数。

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