CN1985481A - 通信网络中的数据传输 - Google Patents
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Abstract
移动自组织网络描述了其中每个连接点或网络节点动态地改变其位置的自组织网络。所述网络因为快速改变网络拓扑公知，而每个节点能够动态加入和离开网络并且经常无需通知。这些动态改变可以导致网络节点之间的链路的稳定性的降级。根据本发明，提供了一种方法来使用稳定链路平滑地取代降级链路。有利地，这导致了更高的网络稳定性并且在动态改变网络中提供了路由的高度灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络领域并且涉及路由协议。具体地，本发明涉及通信网络中传输数据的方法、涉及相应的网络及其部件。
背景技术
除了固定网络之外，无线网络中的网络节点之间的连接不由固定线来完成。无线网络使用空中来相互连接两个或多个对等体。链路是无线通道并且因此路径质量可能变化。除了带宽限制之外的负面影响比如干扰、反射、由通信伙伴之间的距离引起的衰减对链路的质量产生影响。并且链路质量越差，对应可用速率的可用带宽越低。因此稳定链路可能随着通信设备的差异而降级(degrade)。
在下一代无线网络的发展中，目前有许多工作正在所谓“自组织”网络上进行，所述“自组织”网络不依赖于任何之前存在的网络基础设施。替代地，设备一在彼此的范围之内，这些网络就以按需方式来形成。这些类型的网络具有不需要任何固定的网络部件比如路由器和基站以及敷设电缆和中央管理的优点。
移动自组织网络(MANET)是一种自组织网络，其中每个连接点或节点动态地改变其位置。MANET因为在网络拓扑中迅速改变而著名，因为每个节点能够动态加入和离开网络并且经常无需通知。由于这个和无线节点的有限传输范围，当前的自组织网络使用称为多跳路由的东西来使两个节点能够当不在彼此的直接范围时进行通信。这通过使中间节点充当路由器从节点到节点转发信息来工作直到它到达目的地。寻找通过这些网络的通信路径的效力在于路由算法和其实现。用于MANET的一种流行路由协议是自组织按需距离矢量(AODV)。它依靠在中间节点处动态建立路由表格项，其意味着沿着特定路径的每个节点为向下沿着同一路径的每个目的地网络节点保持路由表格项。最广泛实施的无线LAN网络使用IEEE 802.11标准用于介质访问控制(MAC)层和物理(PHY)层。它的高速率版本(IEEE 802.11a和IEEE802.11g)支持高达54Mbps的八种原始的数据速率。结果，链路可以具有不同的传递速率。包括AODV的许多路由协议忽略了多速率网络在它们的性能上的影响，进行链路连通性的二进制分类。不管它们的速度和可靠性如何，链路划分为有效的和损坏的。
同时，多数路由协议使用最少数量的跳作为选择路由的准则。因此，协议趋向选择长范围的链路，其可以减少节点之间的跳的数量。因为链路的范围越大，其速率越低，最小跳准则通常选择慢的链路。同样低速率链路使用在将要崩溃的可靠性的边缘。
作为例子，AODV使用广播消息比如HELLO和RREQ(路由请求)消息来寻找网络中的通信路径。HELLO是一种消息类型，当该网络节点在规定的时间段内还未广播任何分组时，其定期地由网络节点发送到其邻近的网络节点。RREQ消息由任何源网络节点发送，所述源网络节点必须发送信息到通信网络中的目的地网络节点，但是没有到那个目的地的有效的数据传输路由。因为每个网络节点，其接收RREQ消息并且不具有到目的地的任何有效数据传输路由，发送RREQ消息给所有的其邻近的网络节点，该网络被有效地充斥(flood)直到找到有效的去往目的地的数据传输路由。在IEEE 802.11系统中，广播消息以对于802.11a版本来说为6Mbps的基本速率来发送，并且因此具有比它在设备的运转速率上具有的范围更高的范围，所述运转速率通常应当超过基本速率。这意味着该协议将找到路由，其能够以6Mbps传输数据，但不必以更高的速率传输数据。并且因此，通过接收HELLO消息而不考虑其速率和可靠性，稳定的链路可以使用具有少量跳的降级链路来替代。
在R.Dube等人在1997年发表在IEEE personal communication(个人通信)上的文章“Signal stability-based adaptiverouting(SSA)for ad hoc mobile networks”中，提出了一种路由协议，当选择路由时，考虑了信号强度的服务质量(QoS)参数绝对值和链路的稳定性两者。它显示了这不是一个很灵活的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的数据传输。
根据本发明的典型实施例，上述目的可以由一种在通信网络中传输数据的方法来解决，所述方法包括步骤：通过第一数据传输路由传输数据、确定第一数据传输路由的质量变化量以及基于质量变化量修正第一数据传输路由。
根据这个典型实施例的一个变例，路由的质量变化量可以在链路的基础上由网络中的所有节点来分布式地确定。每个节点估计到其邻近的链路质量。
有利地，由于确定了在第一数据传输路由上的质量变化量，例如可能确定质量的降级以及可能引起适当的反应。
有利地，这可以考虑改进的数据传输，因为基于所使用的数据传输的质量变化量，可以采取适当的动作。
根据如权利要求2所阐述的本发明的另一个典型实施例，第一数据传输路由的修正可以被如此执行使得开始从第一数据传输路由到第二更稳定的数据传输路由的切换。因此，在例如在第一数据传输路由上即通过第一数据传输路由传输的数据传输上已经检测到不适当的质量变化量的情况下，数据传输可以被重新路由到第二数据传输路由。
根据如权利要求3阐述的本发明的另一个典型实施例，确定了第一数据传输路由的降级条件。
有利地，当已经接收到降级条件例如误码率增加或不可译码分组的数量增加时，这可以允许例如从第一数据传输路由切换到第二数据传输路由。这个切换可以由每个节点基于链路质量来执行。
根据如权利要求4所阐述的本发明的另一个典型实施例，第一数据传输路由的质量变化量基于所接收的信号强度来确定。因此，例如当信号强度降级时，可以采取适当的动作来确保合理的数据传输质量。
根据如权利要求5所阐述的本发明的另一个典型实施例，使用和/或更新了两种不同的路由表格，其中第二路由表格包括数据传输路由，所述传输路由当降级条件在主路由表格中的数据传输路由上被确定时被选择用于数据传输。
根据如权利要求6所阐述的本发明的另一个典型实施例，所接收的消息被分析关于是否它通过降级链路(即，具有降级条件的链路)被接收。在确定消息是在具有降级条件的链路上被接收的情况下，该消息被丢弃。
根据如权利要求7所阐述的本发明的另一个典型实施例，数据传输路由通过调整第一数据传输路由的数据传输速率来修正，所述修正基于链路质量的局部测量和包括在路由控制消息中的链路质量信息进行。
因此，在确定了第一数据传输路由的不适当链路质量变化量的情况下，调整数据通过第一数据传输路由被传输的数据传输速率。例如，数据传输速率可以增加或减小。
例如，根据如权利要求8所阐述的本发明的另一个典型实施例，在确定了第一数据传输路由的降级条件的情况下，降低数据传输速率。在如权利要求9所阐述的情况下，如果确定了在第一数据传输路由上的改进条件，则增加数据传输速率。
根据如权利要求10所阐述的本发明的另一个典型实施例，提供了数据传输网络的网络节点，其中网络节点适合于通过经由第一数据传输路由的链路传输数据。根据本发明的这个典型实施例的网络节点适合于确定第一数据传输路由的链路质量变化量。此外，该网络节点适合于基于链路质量变化量修正第一数据传输路由。
有利地，这可以提供网络节点，其可以自动修正在可以允许改进的数据传输的质量变化的基础上选择的数据传输路由。
权利要求10-16中阐述了本发明的另外有利的典型实施例。
根据如权利要求17所阐述的本发明的另一个典型实施例，提供了一种通信网络。该通信网络是无线通信网络，包括至少第一网络节点和第二网络节点。第一网络节点适合于通过第一数据传输路由传输数据，其可以包括到第二网络节点的另外网络节点。第一网络节点适合于确定通过第一数据传输路由的数据传输的质量变化量。第一网络节点适合于基于质量变化量修正第一数据传输路由。
权利要求18和19中阐述了根据本发明的通信网络的另外有利的典型实施例。
可以看出，作为本发明的典型实施例的主旨，确定了提供关于链路质量的信息的物理参数。关于链路质量的变化的信息因此可以用于改变传输路由或者确实调整数据传输速率。
本发明的这些和其它方面将从参照下文所描述的实施例中变得显而易见并且本发明的这些和其它方面将参照下文所描述的实施例加以阐述。
本发明的典型实施例将在下面参照附图进行描述。
附图说明
图1示出了根据本发明的包括网络节点的典型数据传输网络的示意图。
图2示出了根据本发明的方法当其可以在图1的数据传输网络中执行时其典型实施例的SDL流程图。
图3示出了根据本发明确定降级链路的方法的典型实施例的SDL流程图。
图4示出了用来识别适合的传输速率到估计的SNR值的本发明的典型实施例的映射表格。
图5示出了根据本发明典型实施例的用于进一步解释交叉层交互工作的示意表示。
图6示出了根据本发明的典型实施例的RREP消息的数据分组格式。
图7示出了根据本发明的典型实施例的HELLO消息的数据分组格式。
图8示出了根据本发明的典型实施例的进一步解释速率控制算法的示意消息流图。
图9示出了根据本发明的典型实施例的用来进一步解释自动速率后退机制的流程图。
图10示出了根据本发明的典型实施例的网络节点的示意框图，该框图示出了网络节点的功能单元之间的逻辑链路。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的包括网络节点4，6，8的典型通信网络2的示意图。该图示出了三种类型的网络节点。网络节点的类型由其在网络中的角色来决定。源网络节点4(由字母S表示)，例如，是一种必须发送数据分组形式的信息给目的地网络节点5的网络节点。目的地网络节点8是第二种类型的网络节点(由字母D表示)。它是消息的接收者。第三种类型的网络节点如图1中所描绘的是一种中间网络节点6并且在图1中它用字母I表示。它负责中继从源网络节点4发送到目的地网络节点8的任何消息。图1中的通信网络2代表无线网络。该网络的结构建立在自组织的基础上。那意味着网络节点4，6，8不依赖于任何之前存在的网络基础结构。替代地，设备一在彼此的范围之内，网络就以按需的方式来形成。连接邻近节点4，6，8的链路7可以是无线电链路。它们的质量取决于环境参数比如干扰、反射或者由通信伙伴之间的距离引起的衰减。
然而，在这样的自组织网络2中，存在许多从源节点4传输数据到目的地网络节点8的可能性。由路由协议来完成寻找从源节点4通过中间节点6到达目的地节点8的路由。用于移动自组织网络的路由协议的例子是AODV(自组织按需距离矢量)协议，其仅在需要的基础上建立到目的地的路由。它依靠在中间节点6处动态地建立路由表格项，其意味着沿着特定路径的每个节点维持向下沿着同一路径的每个目的地节点8的路由表格。
由于自组织网络2中的节点4，6，8可以充当源节点4、中间节点6或目的地节点8，所以它应当能够对它接收的不同消息起反应。
图2示出了描绘网络节点如何对不同消息的接收起反应的SDL流程图。该SDL流程图还示出了根据本发明的用于使用次要路由的方法的典型实施例。由图2的SDL流程图所描述的程序使用本发明所建议的方法运行在每个网络节点上。它开始于步骤S1并且取决于从邻近网络节点接收的数据消息，它在自组织基础上通过多个无线电链路7与所述邻近节点连接，另外的过程被分叉。如果网络节点4充当源节点并且具有可用的必须被传送到目的地网络节点的数据，那么发送过程从步骤S2开始触发。节点现在必须寻找到目的地的路由并且因此它查询其主和次要路由表格并且检查到达目的地的路由是否可用。这个步骤在方法的步骤S3中示出。如果到达目的地的有效路由在主和次要路由表格之一中找到，那么不需要搜索任何路由。如果该有效路由在主表格中找到，那么在步骤S4中，这个路由可以立即用于数据传输。如果该有效路由在次要表格中找到，那么到目的地的路由取自次要路由表格并且主表格中的各个路由使用从次要路由表格中收集的路由来更新，如步骤S5中所表示的。接着删除来自次要路由表格的路由，现在有效路由在主路由表格中。在步骤S9中，使用到目的地的该有效路由，数据可以从源网络节点4传输到目的地网络节点8。如果没有找到到目的地网络节点8的有效路由，那么必须开始路由搜索。这通过在步骤S6中发送RREQ(路由请求)消息来完成。在发送RREQ消息之后，该节点必须等待RREP(路由应答)消息。RREP消息由任何其它的中间节点6或目的地节点8来发送，其具有到达目的地的有效路由。步骤S8表示一旦接收到有效路由，则主路由表格以及次要路由表格使用关于那个新路由的信息来更新。接着，使用这个到目的地的有效路由，数据可以如步骤S9中所示的被传送到目的地。
如果网络节点6接收到RREQ(路由请求)消息，那么确定它是中间网络节点6。在步骤S10中接收到RREQ消息之后，中间网络节点6在下面的步骤S11中必须检查其主路由表格。如果在中间网络节点6的主路由表格中存在到目的地网络节点8的路由，那么中间网络节点6在步骤S12中发送RREP消息，作为单播消息沿着由所接收的RREQ消息建立的路径返回到源网络节点4。接着并且在步骤S11中在主表格中未找到目的地网络节点8的情况下，那么在步骤S13中，中间网络节点查询次要路由表格。如果它在次要路由表格中找到了到目的地网络节点8的有效路由，那么在步骤S14中，它发送RREP消息作为单播消息沿着由RREQ消息建立的路径返回到是RREQ消息的起始地的源网络节点4。如果在步骤S13中没有找到路由，那么该节点在步骤S15中转发RREQ消息给所有其邻近网络节点。它然后在步骤S22中返回到空闲模式。一接收到RREP(路由应答)消息，如步骤S16中所示的，网络节点在步骤S17中识别出是否它是在RREP消息中描述的通信路径的一部分。如果RREP消息属于通信路径，其中网络节点是其一部分，那么它使用到被包括在接收的RREP消息中的目的地的信息来更新其主和次要路由表格。这个事件在步骤S18中执行。在步骤S20中它发送RREP消息，作为单播消息沿着由相关的RREQ消息建立的路径返回到源网络节点4。在随后的步骤S22中，到达空闲模式。如果步骤S17中判定的结果是网络节点不是通信路径的一部分并且RREP消息被指向另一个站点，那么该节点在步骤S19中更新其次要路由表格。在步骤S21中，它沿着由相关的RREQ消息建立的路径发送RREP消息回到已经请求相关RREP消息的网络节点。接着，该网络节点在步骤S22中返回到空闲模式。
除了主路由表格之外还采用次要路由表格的优势是可以降低寻找新路由的开销。如果该网络节点是有效通信路径的一部分，主路由表格仅保持到目的地节点8的路由。如果请求新路由，那么网络节点6必须通过用RREQ消息充斥网络来开始搜索到想要的目的地8的路由。因为次要路由表格还维持到目的地的路由信息，它不是活动的通信路径的一部分，所以它可能具有网络2中的可能目的地的更多信息。因此使用RREQ消息充斥整个网络可能是有限的。
采用次要路由表格的另一个有利方面可能是它增加找到可替换稳定路由的可能性。存储在主路由表格中的每个路由包括关于以下的信息：
-目的地
-下一跳
-跳数
-目的地的序列号
-用于路由的活动邻近
-路由表格项的截止时间
-下一跳链路稳定性的状态
次要路由表格包括：
-目的地
-下一跳
-跳数
-目的地的序列号
-用于路由的活动邻近
-路由表格项的截止时间
-下一跳链路稳定性的状态
除了关于下一跳、跳数等信息之外，到下一跳的链路7的稳定性被保存在两个路由表格中。因为稳定性涉及链路7，所以这个信息可以可替换地被存储在图5中所示的链路质量表格26、28中。
为了避免降级链路可能替代现有稳定路由，可以执行路由控制消息的过滤。作为例子，所接收的属于降级链路7的HELLO或RREP消息可能被丢弃，所述链路7将使用下一跳稳定链路替代已有路由。在搜索稳定路由期间，属于降级链路7的所有HELLO或RREP消息也可能被丢弃。
如在下面的例子中所示的，如在次要路由表格中所作的考虑链路稳定性，可能是有益的。AODV使用广播消息比如HELLO和RREQ消息来发现网络2中的通信路径。在IEEE 802.11a系统中，广播消息以6Mbps的基本速率发送，并且因此具有比在可以是54Mbps的设备运转速率上更高的范围。这意味着该协议将找到能够以6Mbps而不必以更高的速率来传输数据的路由。在这样链路7上以较高速率发送分组导致高分组损失，因为该速率不适合于链路7的质量。降级链路7通常具有差的服务质量(QoS)参数。差QoS的一种可能原因可能是网络节点4，6，8之间的大距离。使用低数据速率例如6Mbps传输消息是可能的而使用较高数据速率例如54Mbps的传输可能导致分组损失。如果路由协议根据最小数量的跳数而不根据链路7的速率和可靠性优化了其路由，则稳定链路可以被到目的地8较少跳数的降级链路来替换。
图3示出了根据本发明确定降级链路的方法的典型实施例的SDL流程图。图3中示出的方法在每个网络节点4，6，8上实现。该方法开始于步骤S30。每次接收到一个分组，如步骤S31中所示的，测量所接收的分组的所接收的信号强度(RSSI)。每次接收到分组时由网络节点4，6，8的物理层来测量RSSI值并且它是链路的QoS的指标。本发明推荐使用基于所接收的信号强度(ΔRSSI)的变化量的链路质量的预测值。在从邻近接收的每个分组的预置时间窗期间，测量它的RSSI水平(RSSI)并且更新累积平均(RSSIav)。根据下面的公式，从所接收的分组实际测量的RSSI(n)值被获得并且使用因子(1-α)来加权。α是在0到1之间的范围内的一个常数设计因子，其决定了链路变化的检测速度(例如，α＝0.6)。它在预测中控制了新近和过去历史的相对加权。α越小，在下面的预测中较多考虑最近的时段。
RSSIav(n+1)＝αRSSIav(n)+(1-α)RSSI(n)
RSSIav(n+1)是累积平均RSSIav的新预测值。RSSIav(n)是上次预测值并且RSSI(n)是上次测量的RSSI值。换言之，在时间(n)上，测量RSSI(n)的值并且结合上次预测的RSSIav(n)值预测RSSIav(n+1)的新值。
每次接收到分组时由步骤S32中的方法来计算这个值。在步骤S33中，到达空闲模式。
当在步骤S34中定时器表示当前时间窗的结束时，预测RSSI变化量。因此，在步骤S35中计算上面的两个时间窗(n)和(n-1)中的RSSI平均值之间的差ΔRSSI。根据下面的公式来计算所接收的信号强度的预测变化量ΔRSSI。
ΔRSSI＝RSSIav(n)-RSSIav(n-1)
RSSIav(n)是在时间(n)上预测的累积平均RSSI值并且RSSIav(n-1)是在时间(n-1)上预测的累积平均RSSI值。其中(n)和(n-1)表示时间上的两个不同的接连点。
在下面的步骤S36中从次要路由表格中读取旧链路状态。所预测的RSSI变化量(ΔRSSI)值是根据链路7的QoS的值。在步骤S37中，RSSI变化量与阈值进行比较，所述阈值取决于链路7的当前速率。如果ΔRSSI小于这个阈值，那么本方法在步骤S38中的链路状态被归类为降级。否则在步骤S39中链路状态被声称为稳定。在步骤S36中从次要路由表格中读取的旧链路状态在步骤S40中与在步骤S38或S39中确定的实际链路状态进行比较。如果这个测试实现了链路状态从稳定变化为降级，则在步骤S41中开始寻找稳定路由的方法。链路的实际状态在步骤S42中被写回到次要路由表格中的相关路由。接着使用步骤S43该节点返回空闲模式等待新事件。在搜索稳定路由期间，降级路由将仍使用直到找到稳定路由。这可以是路由之间的平滑过渡而不会降级QoS。仅当找不到稳定路由的情况下，创建可能由降级链路组成的路由。在图3中提出的方法的优势可能是结合信号强度的变化量考虑数据速率以归类链路的状态。换言之，从稳定性的角度看，路由具有信号强度的QoS参数变化量和数据速率之间的关系。因此考虑鉴定路由状态的这两种参数是有利的。此外，例如接收错误的斜率可以用于确定链路质量。正的斜率表示改进的情况，负的斜率表示降级情况。
图4示出了用来识别适合的传输速率到估计的SNR(信噪比)值的本发明的典型实施例的映射表格。这个映射用于链路的物理传输速率的速率控制。在表格的左侧，提供了所估计的以dB(分贝)为单位的SNR电平的阈值。该SNR值与链路7的信号强度有关。每个电平具有它被映射到的相应PHY模式。PHY模式是网络节点使用来发送数据分组到另一个网络节点的物理数据速率。如上所述，链路7归类为降级或稳定取决于与链路7的信号强度成适当比例的传输速率。如果该速率不够信道的信号强度，那么链路7可能被指定为降级。有利地，根据本发明的典型实施例，提出了一种速率控制算法。速率控制算法利用了有效改变自组织配置中的多速率系统如IEEE 802.11a的数据速率。该速率控制机制与较高层上的路由协议一起工作以考虑每个链路7的质量，这在较低协议层上检测。这个交叉层解决方案基于RSSI中的改变，结合在数据分组的接收节点上测量的SNR并且通过如图5所示的路由控制消息反馈到数据分组的发送网络节点。这个SNR值用于迅速地且准确地估计开始链路7的状况并且选择第一传输的PHY(物理)速率。由于例如节点的移动性而产生的链路状况的变化，通过计算RSSI中的变化来决定，RSSI中的变化与平均SNR具有线性关系。使用RSSI中的这个变化，在接收网络节点处的SNR值可以因此被估计如下。
SNRestim(n)＝SNRestim(n-1)+ΔRSSI
ΔRSSI是在步骤S32和S35之一中计算的预测RSSI变化量。
基于通过将所计算的SNRestim值和图4的表格左侧的固定阈值比较而在图4表格中所示的映射，各自的PHY模式可以在各个链路7上被选择用于下面的数据传输。由于信道情况可以随时间变化，所以SNR和最佳速率之间的关系是可变的。因此，替代选择基于图4中所示的固定阈值的速率，本发明可以使用自适应估计器，其将阈值动态适应信道。如上所述，SNR值12在接收网络节点10处被测量但它却是传输节点18，该传输网络节点18选择了用于传输的速率。这个SNR值12通过较高层中的路由协议的控制分组16被发送到传输网络节点18。
图5示出了根据本发明典型实施例的用于进一步解释交叉层交互工作的示意表示。在图5中示出了第一网络节点18和第二网络节点10。第一网络节点18需要传输信息到第二网络节点10。因此需要识别这个传输可能在哪个传输速率上。每次当网络节点18发送信息到第二网络节点10时，第二网络节点10测量SNR值12和RSSI值14。根据下面的格式它存储这两个值在其链路质量表格26，28中：
| 邻近IP地址下一跳邻近的IP地址来自分组的SNR值来自下一跳邻近所生成的RREP或HELLO分组的SNR值上次测量的SNR值在由下一跳邻近所生成的分组的接收机处所测量的SNR值上次测量的RSSI值在由下一跳邻近所生成的分组的接收机处所测量的RSSI值RSSI变化量(ΔRSSI)在从相同下一跳邻近接收的两个连续分组之间的RSSI值中的变化。缺省值为0。估计的SNR值(SNRestim)来自分组的SNR值+RSSI变化量速率由所估计的SNR值决定的链路的当前速率。如果没有估计值，则6Mbps的缺省值用于802.11a。 |
因为在发射机18处需要SNR值12，所以第二网络节点10封装这个PHY层测量到较高层消息(例如，RREP)16并且发送其到发射机18。通过完成这个，可以使用从一个节点到另一个节点传送数据的标准协议。在发射机18处，该值被去封装并且放到第一网络节点18的链路质量表格28中。第一网络节点还测量第二网络节点10的SNR值22和RSSI值24。使用这些值，第一网络节点18可以计算估计的SNR值27，该值被需要来确定链路的足够传输速率29。
可以从一个节点到另一个节点传送SNR值12的消息可能是被适应的RREP和HELLO分组。这两种消息格式需要的适应在图6和图7中示出。
图6示出了根据本发明的典型实施例的RREP消息的数据分组格式。数据分组通常被提供为成组的比特。为了更好的图示，比特被分组在列和行中。在图4中，包含32比特的一行等于4个字节。一个字节为一组8比特。图4中的前5行与AODV协议中使用的标准RREP消息62相同。下面的表格中示出了比特的含义：
| 比特 | 含义 |
| 1-8 | 类型 |
| 9 | R标记 |
| 10 | A标记 |
| 11-19 | 保留 |
| 20-24 | 前缀大小 |
| 25-32 | 跳计数 |
| 33-64 | 目的地IP地址 |
| 65-96 | 目的地序列号 |
| 97-128 | 起始地IP地址 |
| 129-160 | 寿命 |
除了AODV协议62中使用的标准RREP消息格式之外，用于SNR值传送的字段60(比特161-168)在本发明的这个典型实施例中被使用。
图7示出了根据本发明的典型实施例的HELLO消息的数据分组格式。图4中的前4行与AODV协议中使用的标准HELLO消息68相同。下面的表格中示出了比特的含义：
| 比特 | 含义 |
| 1-8 | 类型 |
| 9 | R标记 |
| 10 | A标记 |
| 11-19 | 保留 |
| 20-24 | 前缀大小 |
| 25-32 | 跳计数 |
| 33-64 | 目的地序列号 |
| 65-96 | 起始地IP地址 |
| 97-128 | 寿命 |
对比AODV协议68中使用的HELLO消息格式，增加了三个邻近地址(比特129-160、比特161-192、比特193-224)的字段66和各个SNR值64(比特225-232、比特233-240、比特241-248)。这可以实现，因为这些分组是广播分组并且必须传送三个邻近的信息。三个邻近可以是网络节点监控的最大数量的邻近。
图8示出了根据本发明的典型实施例的进一步解释速率控制算法的示意消息流图。它示出了使用较高层(例如，层3)协议(AODV)和较低层(例如，层2)协议(IEEE 802.11a)的例子的速率控制算法的行为。源节点18想要确定到目的地10的适当传输速率。首先，RREQ分组34按照IEEE 802.11通过网络以6Mps的强制速率被广播。当目的地节点10接收到这个RREQ消息时，它测量这个分组34的SNR值12和RSSI值14并且更新这个邻近在表格26的“上次测量的SNR值”和“上次测量的RSSI值”字段中的这些值。因为没有用于“估计的SNR值”的值，所以RREP消息36以6Mbps的缺省值将包括在分组36、16中的上次测量的SNR值发送回。源18去封装这个分组36、16，该取SNR值12，SNR值12然后被放在这个邻近10的表格28的“来自分组字段的SNR值”中。源18还测量其邻近10的RREP 36、16的SNR 22和RSSI 24值并且把这些值放在这个邻近10的上次测量的SNR值和上次测量的RSSI值。然后计算所估计的SNR值27并且然后计算各个PHY模式29。
在图8中，所谓的ACK(确认)分组38确认单播分组的正确接收，在这个例子中确认RREP消息36的接收。不管所计算的PHY模式如何，ACK分组38总是以最接近上次接收的分组的802.11强制数据速率发送。在这种情况下，上次所接收的分组是6Mbps的RREP分组36并且因此ACK分组38也以6Mbps传输。跟着的随后数据分组40使用这个所选的PHY模式来传输，其在这种情况下可以是54Mbps。来自目的地10的ACK分组42再次由用于数据分组传输40的PHY模式来确定。因此它可能以54Mbps的速率来发送，但是由于ACK分组42的传输速率的上限是24Mbps，该速率小于所接收的数据分组的速率。
当没有接收到ACK分组42并且数据分组40需要被重传时，本发明使用自动速率后退机制来降低速率。
图9示出了根据本发明的典型实施例的用来进一步解释自动速率后退机制的流程图。这个机制用于在特定数量的丢失的ACK(用于差链路质量的指示器)之后降低PHY模式。另一方面，在随后的连续数量的接收的ACK之后它增加PHY模式，通过在所增加的带宽上发送探头来测试链路质量。该方法开始于步骤S50，当定时器用信号通知已经较长时间段内没有接收到ACK分组时，表明相关链路7的质量对于实际传输速率来说可能太差。在下面的步骤S51中做出决定是否重试已经超出一定数量。如果没有超出该数量，那么在步骤S52中，检查重试数量是否超出一定的重试限度。如果该数量高于重试限度，那么该分组在下面的步骤S53中被丢下并且在步骤S54中重试次数被设置为0。如果重试计数器没有超出一定的重试限度，那么在步骤S55中重试计数器被检查是否超出自动速率后退参数。如果该重试计数器没有超出自动速率后退参数，那么在步骤S58中重传数据分组。在步骤S56中，在重试计数器超出自动速率后退参数的情况下，数据速率被检查是否它已经达到最低水平6Mbps。如果达到这个最低水平，则网络节点在步骤S58中使用那个数据速率连续重传该数据分组。如果这个最低水平还没达到，那么数据速率在步骤S57中被减小一级并且然后数据分组在S58中以这个减小的数据速率被重传。
图10示出了根据本发明的典型实施例的网络节点的示意框图，该示意框图示出了网络节点的功能单元之间的逻辑链路。每个网络节点包括用于主路由表格的存储器62和用于次要路由表格的存储器64。它们存储所发现的到目的地网络节点的路由，直到它们在截止定时器的截止之后被删除。稳定路由寻找机68寻找到目的地的稳定路由。它还监控它们的状态并且在降级稳定性的情况下触发新路由的搜索。为了识别路由的状态，它使用了RSSI变化量计算器56。作为输入，RSSI变化量计算器56接收由RSSI计量器50收集的测量值。RSSI计量器50测量有关链路的信号强度。稳定路由寻找机68比较RSSI变化量值与取决于传输速率的阈值并且使用比较的结果作为决定新路由的搜索是否已经被触发的基础。RSSI变化量计算器56存储其值在链路质量表格54的存储器中。从邻近网络节点接收的SNR值也被存储在该存储器中。它们从邻近网络节点被发送，它们被封装在控制消息16中并且由交叉层去封装功能60去封装。使用这两种值，SNR估计器54计算所估计的SNR。PHY模式选择器55使用该值来寻找适当的PHY模式。PHY模式选择器55控制物理传输速率。
SNR计量器52为由网络节点接收的每个分组测量实际的SNR值并且将它发送回传输邻近网络节点。因此，它使用交叉层封装功能58封装该值。它转换较低级别的值成较高级别的消息，该消息可以通过使用有关协议来作为标准消息发送。
功能块SNR估计器54、RSSI变化量计算器56、PHY模式选择器55、稳定路由寻找机68、交叉层封装功能58以及交叉层去封装功能可以在微处理器上实现。SNR计量器52和RSSI计量器50可以是被连接到微处理器的传感器并且在它们的接口处提供相关值。用于主路由表格的存储器62、用于次要路由表格的存储器和用于链路质量表格的存储器可以使用标准存储器单元例如SDRAM来实现。
应当看到，术语“包括”不排除其它部件或步骤并且“一个”或“一”不排除多个并且单个处理器或系统可以完成在权利要求中所述的几个装置的功能。此外结合不同实施例描述的部件可以被合并。
还应当注意到，权利要求中的任何参考符号不应当被视作对权利要求的范围的限制。
Claims (19)
1.一种用于在通信网络中传输数据的方法，包括步骤：
通过第一数据传输路由传输数据；
确定第一数据传输路由的质量变化量；以及
基于质量变化量修正第一数据传输路由。
2.根据权利要求1的方法，还包括步骤：
将第一数据传输路由切换到第二数据传输路由。
3.根据权利要求1的方法，还包括步骤：
确定第一数据传输路由的降级条件。
4.根据权利要求1的方法，还包括步骤：
基于所接收的信号强度确定第一数据传输路由的质量变化量。
5.根据权利要求1的方法，还包括步骤：
在主路由表格(62)中存储关于第三数据传输路由的信息；
在次要路由表格(64)中存储关于第四数据传输路由的信息；
其中，如果确定了第三数据传输路由的降级条件，那么通过第四数据传输路由开始数据传输。
6.根据权利要求1的方法，还包括步骤：
确定通过具有降级条件的第五数据传输路由接收的消息；以及丢弃所述消息。
7.根据权利要求1的方法，还包括步骤：
通过调整第一数据传输路由的数据传输速率来修正第一数据传输路由。
8.根据权利要求7的方法，还包括步骤：
确定了第一数据传输路由的降级条件；以及
在确定降级条件的情况下，降低数据传输速率。
9.根据权利要求7的方法，还包括步骤：
确定第一数据传输路由的改进条件；以及
在确定改进条件的情况下，增加数据传输速率。
10.一种数据传输网络的网络节点，
其中网络节点(4，6，8)适合于通过第一数据传输路由的链路(7)传输数据；
其中网络节点(4，6，8)适合于确定第一数据传输路由的链路质量变化量；
其中网络节点(4，6，8)适合于基于链路质量变化量修正第一数据传输路由。
11.根据权利要求10的网络节点，
其中网络节点(4，6，8)适合于将数据传输从第一数据传输路由切换到第二数据传输路由。
12.根据权利要求10的网络节点，
其中该网络节点适合于检测第一数据传输路由的降级条件。
13.根据权利要求10的网络节点，
其中网络节点(4，6，8)适合于基于所接收的信号强度确定第一数据传输路由的链路质量变化量。
14.根据权利要求10的网络节点，
其中网络节点(4，6，8)适合于通过调整第一数据传输路由上的数据传输速率来修正第一数据传输路由。
15.根据权利要求14的网络节点，
其中该网络节点适合于在降级链路质量的情况下降低链路(7)的数据传输速率。
16.根据权利要求14的网络节点，
其中该网络节点(4，6，8)适合于在改进链路质量的情况下增加链路(7)的数据传输速率。
17.一种通信网络，其中该通信网络是无线通信网络，该通信网络包括：
第一网络节点(18)和第二网络节点(10)；
其中第一网络节点(18)适合于通过第一数据传输路由传输数据到第二网络节点(10)；
其中第一网络节点(18)适合于确定通过第一数据传输路由的数据传输的质量变化量；以及
其中第一网络节点(18)适合于基于质量变化量修正第一数据传输路由。
18.根据权利要求17的网络，
其中第一网络节点适合于基于质量变化量将数据传输从通过第一数据传输路由的传输改变到通过第二数据传输路由的传输。
19.根据权利要求17的网络，
其中第一网络节点(18)适合于基于质量变化量来改变第一数据传输路由上的数据传输速率。
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