DE10053809A1 - Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals zur Bestimmung von Terminals als Controller von Sub-Netzwerken - Google Patents
Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals zur Bestimmung von Terminals als Controller von Sub-NetzwerkenInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals zur Bestimmung von Terminals als Controller zur Steuerung von wenigstens zwei Sub-Netzwerken. Den Terminals ist jeweils eine Identifizierung zugeordnet. Ein Terminal überträgt seine Identifizierung an die anderen Terminals, die in einem vorgegebenen Bereich liegen. DOLLAR A Dasjenige Terminal mit der größten Identifizierung ist als Controller eines ersten Sub-Netzwerkes vorgesehen. Eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen wird dem ersten Sub-Netzwerk zugeordnet. Dasjenige nicht eingebundene Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung ist als Controller eines zweiten Sub-Netzwerks vorgesehen. Eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen ist dem zweiten Sub-Netzwerk zugeordnet.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals zur Bestim
mung von Terminals als Controller zur Steuerung von wenigstens zwei Sub-Netzwerken.
Solche Adhoc-Netzwerke sind selbstorganisierend und können beispielsweise aus mehreren
Sub-Netzwerken bestehen.
Aus dem Dokument "J. Habetha, A. Hettich, J. Peetz, Y. Du: Central Controller Handover
Procedure for ETSI-BRAN HIPERLAN/2 Ad Hoc Networks and Clustering with Quality
of Service Gutantees, 1st IEEE Annual Workshop on Mobile Ad Hoc Networking &
Computing, Aug. 11, 2000" ist ein Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals bekannt.
Wenigstens ein Terminal ist als Controller zur Steuerung des Adhoc-Netzwerkes vorge
sehen. Unter bestimmten Bedingungen kann es erforderlich sein, dass ein anderes Termi
nal Controller wird. Zur Bestimmung eines neuen Controllers werden u. a. die LDV- und
die ICT-Methode vorgeschlagen. Bei der LDV-Methode (LDV = Lowest Distance Value)
berechnet jedes Terminal die Summe der Entfernungen zu seinen jeweiligen benachbarten
Terminals und teilt diese Summe durch die Anzahl der benachbarten Terminals. Das
Terminal mit dem geringsten Wert wird der neue Controller. Bei der ICT-Methode (ICT
= Highest In-Cluster Traffic) wird dasjenige Terminal als Controller ausgesucht, welches
den höchsten Verkehr mit den benachbarten Terminals hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Netzwerk zu schaffen, welches Maß
nahmen zur einfachen Findung eines Terminals mit einer Steuerungsfunktion (Controller)
aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Netzwerk der eingangs genannten Art durch folgende Maß
nahmen gelöst:
Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals zur Bestimmung von Terminals als Controller zur Steuerung von wenigstens zwei Sub-Netzwerken,
Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals zur Bestimmung von Terminals als Controller zur Steuerung von wenigstens zwei Sub-Netzwerken,
- - denen jeweils eine Identifizierung zugeordnet ist,
- - die zur Übertragung ihrer Identifizierung an die anderen Terminals in einem vorgegebenen Bereich liegenden Terminals vorgesehen sind,
- - von denen dasjenige Terminal mit der größten Identifizierung als Controller eines ersten Sub-Netzwerks vorgesehen ist,
- - eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem ersten Sub-Netzwerk zugeordnet sind,
- - von denen dasjenige nicht eingebundene Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung als Controller eines zweiten Sub-Netzwerks vorgesehen ist und
- - eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem zweiten Sub-Netzwerk zugeordnet sind.
Erfindungsgemäß wird ein Terminal mit der höchsten Identifizierung Controller eines
ersten Sub-Netzwerkes. Ein Controller ist ein Terminal, das Steuerungsfunktionen in
einem Sub-Netzwerk durchführt. Es werden eine bestimmte Anzahl von Terminals mit
den niedrigsten Identifizierungen in das erste Sub-Netzwerk eingebunden. Die bestimmte
Anzahl von in einem Sub-Netzwerk einzubindenden Terminals von der kann beispiels
weise von der Übertragungskapazität in dem Sub-Netzwerk abhängen. Ein zweites Sub-
Netzwerk wird eröffnet, falls noch nicht eingebundene oder freie Terminals vorliegen.
Controller wird von den freien Terminals dasjenige Terminal mit der höchsten Identifi
zierung also das Terminal, welches in dem vorgegebenen Bereich die zweithöchste Identi
fizierung aufweist. Der vorgegebene Bereich kann beispielsweise der Bereich sein, in dem
die auf eine Einbindung in ein Sub-Netzwerk wartenden Terminals Daten direkt aus
tauschen können. In das zweite Sub-Netzwerk werden dann eine bestimmte Anzahl von
freien Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen eingebunden.
Weitere nicht eingebundene Terminals mit der jeweils höchsten Identifizierung sind als
Controller von weiteren Sub-Netzwerken vorgesehen. Eine bestimmte Anzahl von weiteren
nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen sind den weiteren
Sub-Netzwerken zugeordnet.
Eine Neukonfigurierung eines Sub-Netzwerkes oder des gesamten Netzwerkes ist dann
erforderlich, wenn ein Controller eines Sub-Netzwerkes ein Terminal mit einer höheren
Identifizierung detektiert. In diesem Fall wird die Controller-Funktion an das Terminal
mit der höheren Identifizierung übergeben.
Die Controller jedes Sub-Netzwerkes können jeweils auch Daten über Brückenterminals
austauschen, die wenigstens zwei Sub-Netzwerke verbinden. Ein Controller ist dann bei
einer Veränderung im Netzwerk anhand der zwischen den Controllern ausgetauschten
Daten zum Start einer Neukonfigurierung wenigstens eines Sub-Netzwerkes vorgesehen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Bestimmung von Terminals als
Controller zur Steuerung von wenigstens zwei Sub-Netzwerken in einem Adhoc-Netzwerk.
Die Daten, welche im Netzwerk übertragen werden, können z. B. nach einem Paketüber
tragungsverfahren erzeugt sein. Die Pakete können insgesamt oder als Teilpakete nach
Hinzufügung weiterer Informationen über das drahtlose Medium übertragen werden.
Unter einer drahtlosen Übertragung ist eine Funk-, Infrarot-, Ultraschallübertragung etc.
zu verstehen. Als Paketübertragungsverfahren kann beispielsweise der asynchrone
Transfermodus (ATM) angewendet werden, der Pakete fester Länge erzeugt, die Zellen
genannt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Adhoc-Netzwerk mit drei Sub-Netzwerken, die jeweils zur Funk
übertragung vorgesehene Terminals enthalten,
Fig. 2 ein Terminal des lokalen Netzwerks nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Funkvorrichtung des Terminals nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Ausführung eines zur Verbindung von zwei Sub-Netzwerken
vorgesehenen Brücken-Terminals und
Fig. 5 MAC-Rahmen von zwei Sub-Netzwerken und die MAC-Rahmenstruktur
eines Brückenterminals.
Das im folgenden dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf Adhoc-Netzwerke, die
im Gegensatz zu traditionellen Netzwerken selbstorganisierend sind. Jedes Terminal in
einem solchen Adhoc-Netzwerk kann einen Zugang zu einem Fest-Netzwerk ermöglichen
und ist sofort einsetzbar. Ein Adhoc-Netzwerk ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Struktur und die Anzahl von Teilnehmern innerhalb vorgegebener Grenzwerte nicht
festgelegt ist. Beispielsweise kann eine Kommunikationsvorrichtung eines Teilnehmers aus
dem Netzwerk genommen oder eingebunden werden. Im Gegensatz zu traditionellen
Mobilfunknetzen ist ein Adhoc-Netzwerk nicht auf eine fest installierte Infrastruktur
angewiesen.
Die Größe der Fläche des Adhoc-Netzwerks ist in der Regel sehr viel größer als der Über
tragungsbereich von einem Terminal. Eine Kommunikation zwischen zwei Terminals kann
daher die Einschaltung weiterer Terminals erforderlich machen, damit diese Nachrichten
oder Daten zwischen den beiden kommunizierenden Terminals übertragen können. Solche
Adhoc-Netzwerke, bei denen eine Weiterleitung von Nachrichten und Daten über ein
Terminal notwendig ist, werden als Multihop-Adhoc-Netzwerke bezeichnet. Eine mögliche
Organisation eines Adhoc-Netzwerkes besteht darin, regelmäßig Sub-Netzwerke oder
Cluster zu bilden. Ein Sub-Netzwerk des Adhoc-Netzwerks kann beispielsweise durch
über Funkstrecken verbundene Terminals von um einen Tisch sitzenden Teilnehmern
gebildet werden. Solche Terminals können z. B. Kommunikationsvorrichtungen zum
drahtlosen Austausch von Dokumenten, Bildern usw. sein.
Es lassen sich zwei Typen von Adhoc-Netzwerken angeben. Das sind dezentralisierte und
zentralisierte Adhoc-Netzwerke. In einem dezentralisierten Adhoc-Netzwerk ist die
Kommunikation zwischen den Terminals dezentralisiert, d. h. jedes Terminal kann mit
jedem anderen Terminal unter der Voraussetzung direkt kommunizieren, dass die
Terminals jeweils in dem Übertragungsbereich des anderen Terminals liegen. Der Vorteil
eines dezentralisierten Adhoc-Netzwerks ist dessen Einfachheit und Robustheit gegen
Fehler. Bei einem zentralisierten Adhoc-Netzwerk werden bestimmte Funktionen, wie z. B.
die Funktion des Mehrfachzugriffs eines Terminals zum Funkübertragungsmedium
(Medium Access Control = MAC) von einem bestimmten Terminal pro Sub-Netzwerk
gesteuert. Dieses Terminal wird als zentrales Terminal oder zentraler Controller (Central
Controller = CC) bezeichnet. Diese Funktionen müssen nicht immer von demselben
Terminal ausgeführt werden, sondern können von einem als zentraler Controller arbeiten
den Terminal zu einem anderen dann als zentraler Controller agierenden Terminal über
geben werden. Der Vorteil eines zentralen Adhoc-Netzwerks ist, dass in diesem auf ein
fache Art eine Vereinbarung über die Dienstgüte (Quality of Service = QoS) möglich ist.
Ein Beispiel für ein zentralisiertes Adhoc-Netzwerk ist ein Netzwerk, welches nach der
HiperLAN/2 Home Environment Extension (HEE) organisiert ist (vgl. J. Habetha,
A. Hettich, J. Peetz, Y. Du, "Central Controller Handover Procedure for ETSI-BRAN
HIPERLAN/2 Ad Hoc Networks and Clustering with Quality of Service Gurantees", 1st
IEEE Annual Workshop on Mobile Ad Hoc Networking & Computing,, Aug. 11, 2000).
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Adhoc-Netzwerks mit drei Sub-Netzwerken 1
bis 3 dargestellt, die jeweils mehrere Terminals 4 bis 16 enthalten. Bestandteil des Sub-
Netzwerks 1 sind die Terminals 4 bis 9, des Sub-Netzwerks 2 die Terminals 4 und 10 bis
12 und des Sub-Netzwerks 3 die Terminals 5 und 13 bis 16. In einem Sub-Netzwerk
tauschen die jeweils zu einem Sub-Netzwerk gehörenden Terminals Daten über Funk
strecken aus. Die in Fig. 1 eingezeichneten Ellipsen geben den Funkbereich eines Sub-
Netzwerks (1 bis 3) an, in dem zwischen den zu dem Sub-Netzwerk gehörenden Terminals
eine weitgehend problemlose Funkübertragung möglich ist.
Die Terminals 4 und 5 werden Brücken-Terminals genannt, weil diese einen Datenaus
tausch zwischen zwei Sub-Netzwerken 1 und 2 bzw. 1 und 3 ermöglichen. Das Brücken-
Terminal 4 ist für den Datenverkehr zwischen den Sub-Netzwerken 1 und 2 und das
Brücken-Terminal 5 für den Datenverkehr zwischen den Sub-Netzwerken 1 und 3
zuständig.
Ein Terminal 4 bis 16 des lokalen Netzwerks nach Fig. 1 kann eine mobile oder feste
Kommunikationsvorrichtung sein und enthält beispielsweise mindestens eine Station 17,
eine Verbindungskontrollvorrichtung 18 und eine Funkvorrichtung 19 mit Antenne 20,
wie dies Fig. 2 zeigt. Eine Station 17 kann beispielsweise ein tragbarer Computer,
Fernsprecher usw. sein.
Eine Funkvorrichtung 19 der Terminals 6 bis 16 enthält, wie Fig. 3 zeigt, außer der An
tenne 20 eine Hochfrequenzschaltung 21, ein Modem 22 und eine Protokollvorrichtung
23. Die Protokollvorrichtung 23 bildet aus dem von der Verbindungskontrollvorrichtung
18 empfangenen Datenstrom Paketeinheiten. Eine Paketeinheit enthält Teile des Daten
stroms und zusätzliche von der Protokollvorrichtung 23 gebildete Steuerinformationen.
Die Protokollvorrichtung verwendet Protokolle für die LLC-Schicht (LLC = Logical Link
Control) und die MAC-Schicht (MAC = Medium Access Control). Die MAC-Schicht
steuert den Mehrfachzugriff eines Terminals zum Funkübertragungsmedium und die
LLC-Schicht führt eine Fluß- und Fehlerkontrolle durch.
Wie oben erwähnt, ist in einem Sub-Netzwerk 1 bis 3 eines zentralisierten Adhoc-Netz
werks ein bestimmtes Terminal zuständig für die Kontroll- und Managementfunktionen
und wird als zentraler Controller bezeichnet. Der Controller arbeitet außerdem als
normales Terminal im zugehörigen Sub-Netzwerk. Der Controller ist z. B. für die
Registrierung von Terminals, die den Betrieb im Sub-Netzwerk aufnehmen, für den
Verbindungsaufbau zwischen wenigstens zwei Terminals im Funkübertragungsmedium,
für die Resourcenverwaltung und für die Zugriffssteuerung im Funkübertragungsmedium
zuständig. So erhält beispielsweise ein Terminal eines Sub-Netzwerks nach der Regi
strierung und nach der Anmeldung eines Übertragungswunsches vom Controller Über
tragungskapazität für Daten (Paketeinheiten) zugewiesen.
In dem Adhoc-Netzwerk können die Daten zwischen den Terminals nach einem TDMA-,
FDMA- oder CDMA-Verfahren (TDMA = Time Division Multiple Access, FDMA =
Frequency Division Multiplex Access, CDMA = Code Division Multiplex Access) ausge
tauscht werden. Die Verfahren können auch kombiniert werden. Jedem Sub-Netzwerk 1
bis 3 des lokalen Netzwerks sind eine Anzahl von bestimmten Kanälen zugeordnet, die als
Kanalbündel bezeichnet werden. Ein Kanal ist durch einen Frequenzbereich, einen
Zeitbereich und z. B. beim CDMA-Verfahren durch einen Spreizungscode bestimmt.
Beispielsweise kann jedem Sub-Netzwerk 1 bis 3 zum Datenaustausch ein bestimmter,
jeweils unterschiedlicher Frequenzbereich mit einer Trägerfrequenz fi zur Verfügung
stehen. In einem solchen Frequenzbereich können beispielsweise Daten mittels des
TDMA-Verfahrens übertragen werden. Dabei kann dem Sub-Netzwerk 1 die Trägerfrequenz
f1, dem Sub-Netzwerk 2 die Trägerfrequenz f2 und dem Sub-Netzwerk 3 die
Trägerfrequenz f3 zugewiesen werden. Das Brücken-Terminal 4 arbeitet einerseits, um mit
den anderen Terminals des Sub-Netzwerks 1 einen Datenaustausch durchführen zu
können, mit der Trägerfrequenz f1 und andererseits, um mit den anderen Terminals des
Sub-Netzwerks 2 einen Datenaustausch durchführen zu können, mit der Trägerfrequenz
f2. Das zweite im lokalen Netzwerk enthaltene Brücken-Terminal 5, welches Daten
zwischen den Sub-Netzwerken 1 und 3 überträgt, arbeitet mit den Trägerfrequenzen f1
und f3.
Wie oben erwähnt, hat der zentrale Controller beispielsweise die Funktion der Zugriffs
steuerung. Das bedeutet, dass der zentrale Controller für die Bildung von Rahmen der
MAC-Schicht (MAC-Rahmen) verantwortlich ist. Hierbei wird das TDMA-Verfahren
angewendet. Ein solcher MAC-Rahmen weist verschiedene Kanäle für Steuerinformati
onen und Nutzdaten auf.
Ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Brücken-Terminals ist in Fig. 4
dargestellt. Die Funkschaltvorrichtung dieses Brücken-Terminals enthält jeweils eine
Protokollvorrichtung 24, ein Modem 25 und eine Hochfrequenzschaltung 26 mit Antenne
27. Mit der Protokollvorrichtung 24 ist eine Funkschaltvorrichtung 28 verbunden, die des
weiteren an eine Verbindungskontrollvorrichtung 29 und einer Zwischenspeichervor
richtung 30 angeschlossen ist. Die Zwischenspeichervorrichtung 30 enthält in dieser
Ausführungsform ein Speicherelement und dient zur Zwischenspeicherung von Daten und
ist als FIFO-Baustein realisiert (First In First Out), d. h. die Daten werden in der
Reihenfolge aus der Zwischenspeichervorrichtung 30 gelesen, in der sie eingeschrieben
worden sind. Das in Fig. 4 dargestellte Terminal kann ebenfalls als normales Terminal
arbeiten. An die Verbindungskontrollvorrichtung 29 angeschlossene Stationen, die nicht in
Fig. 4 eingezeichnet sind, liefern dann über die Verbindungskontrollvorrichtung 29 Daten
zur Funkschaltvorrichtung 28.
Das Brücken-Terminal nach der Fig. 4 ist abwechselnd mit einem ersten und zweiten Sub-
Netzwerk synchronisiert. Unter Synchronisation wird der gesamte Prozess der Einbindung
eines Terminals im Sub-Netzwerks bis zum Austausch von Daten verstanden. Wenn das
Brücken-Terminal mit dem ersten Sub-Netzwerk synchronisiert ist, kann es Daten mit
allen Terminals und mit dem Controller dieses ersten Sub-Netzwerks austauschen. Werden
von der Verbindungskontrollvorrichtung 29 Daten an die Funkschaltvorrichtung 28
geliefert, deren Bestimmungsort ein Terminal oder der Controller des ersten Sub-
Netzwerks oder ein Terminal oder Controller eines anderen Sub-Netzwerks ist, die über
das erste Sub-Netzwerk zu erreichen sind, leitet die Funkschaltvorrichtung diese Daten
direkt an die Protokollvorrichtung 24 weiter. In der Protokollvorrichtung 24 werden die
Daten solange zwischengespeichert, bis der vom Controller bestimmte Zeitabschnitt für die
Übertragung erreicht ist. Wenn die von der Verbindungskontrollvorrichtung 29
ausgegebenen Daten zu einem Terminal oder dem Controller des zweiten Sub-Netzwerks
oder zu einem anderen über das zweite Sub-Netzwerk zu erreichenden Sub-Netzwerk
gesendet werden soll, muss die Funkübertragung bis zu dem Zeitabschnitt verzögert
werden, in dem das Brücken-Terminal mit dem zweiten Sub-Netzwerk synchronisiert ist.
Daher leitet die Funkschaltvorrichtung die Daten, deren Bestimmungsort im zweiten Sub-
Netzwerk liegt oder deren Bestimmungsort über das zweite Sub-Netzwerk zu erreichen ist,
zu der Zwischenspeichervorrichtung 30, welche die Daten solange zwischenspeichert, bis
das Brücken-Terminal mit dem zweiten Sub-Netzwerk synchronisiert ist.
Wenn Daten von einem Terminal oder dem Controller des ersten Sub-Netzwerks vom
Brücken-Terminal empfangen werden und deren Bestimmungsort ein Terminal oder der
Controller des zweiten Sub-Netzwerks oder ein Terminal oder Controller eines anderen
über das zweite Sub-Netzwerk zu erreichenden Sub-Netzwerks ist, werden diese Daten
ebenfalls bis zur Synchronisation mit dem zweiten Sub-Netzwerk in der Zwischenspeicher
vorrichtung 30 abgelegt. Daten, deren Bestimmungsort eine Station des Brücken-
Terminals ist, werden direkt über die Funkschaltvorrichtung 28 zur Verbindungskontroll
vorrichtung 29 gegeben, die dann die empfangenen Daten zu der gewünschten Station
leitet. Daten, deren Bestimmungsort weder eine Station des Brücken-Terminals noch ein
Terminal oder Controller des zweiten Sub-Netzwerks ist, werden beispielsweise zu einem
weiteren Brücken-Terminal gesendet.
Nach dem Synchronisationswechsel des Brücken-Terminals vom ersten zum zweiten Sub-
Netzwerk werden die in der Zwischenspeichervorrichtung 30 befindlichen Daten in der
Einschreibreihenfolge wieder aus der Zwischenspeichervorrichtung 30 gelesen.
Anschließend können während der Dauer der Synchronisation des Brücken-Terminals mit
dem zweiten Sub-Netzwerk alle Daten, deren Bestimmungsort ein Terminal oder der
Controller des zweiten Sub-Netzwerks oder ein anderes über das zweite Sub-Netzwerk zu
erreichende Sub-Netzwerk ist, sofort von der Funkschaltvorrichtung 28 zur Protokoll
vorrichtung 24 weitergegeben und nur die Daten, deren Bestimmungsort ein Terminal
oder der Controller des ersten Sub-Netzwerks oder ein anderes über das erste Sub-Netz
werk zu erreichende Sub-Netzwerk ist, in der Zwischenspeichervorrichtung 30 gespeichert
werden.
Die MAC-Rahmen von zwei Sub-Netzwerken SN1 und SN2 sind in der Regel nicht
synchronisiert. Daher ist ein Brücken-Terminal BT mit einem Sub-Netzwerk SN1 oder
SN2 nicht nur während einer Umschaltzeit Ts sondern auch während einer Wartezeit Tw
nicht verbunden. Dies lässt sich aus Fig. 5 entnehmen, welche eine Folge von MAC-
Rahmen der Sub-Netzwerke SN1 und SN2 und die MAC-Rahmenstruktur des Brücken-
Terminals BT zeigt. Die Umschaltzeit Ts ist diejenige Zeit, die erforderlich ist, damit das
Brücken-Terminal sich mit einem Sub-Netzwerk synchronisieren kann. Die Wartezeit Tw
gibt die Zeit zwischen dem Ende der Synchronisation mit dem Sub-Netzwerk und dem
Beginn eines neuen MAC-Rahmens dieses Sub-Netzwerks.
Unter der Annahme, dass das Brücken-Terminal BT nur jeweils für die Dauer eines MAC-
Rahmens mit einem Sub-Netzwerk SN1 oder SN2 verbunden ist, weist das Brücken-
Terminal BT nur eine Kanalkapazität von 1/4 der verfügbaren Kanalkapazität eines Sub-
Netzwerks auf. In dem anderen extremen Fall, dass das Brückenterminal BT für eine
längere Zeit mit einem Sub-Netzwerk verbunden ist, beträgt die Kanalkapazität die Hälfte
der verfügbaren Kanalkapazität eines Sub-Netzwerks.
Wie oben beschrieben, enthält jedes Sub-Netzwerk einen zentralen Controller zur Steue
rung des zugeordneten Sub-Netzwerks. Bei der Inbetriebnahme eines Sub-Netzwerks muss
sichergestellt werden, dass nur ein Terminal die Funktion des zentralen Controllers über
nimmt. Es sei vorausgesetzt, dass nicht jedes Terminal die Funktion des zentralen Con
trollers übernehmen kann. Es wird zur Bestimmung eines zentralen Controllers beispielsweise
so vorgegangen, dass jedes Terminal, welches eine Controller-Funktion übernehmen
kann, prüft, ob in ihrem Empfangsbereich ein anderes Terminal ist, welches die Con
troller-Funktion ausführen kann. Ist dies der Fall, stellt das detektierende Terminal fest,
dass es nicht Controller wird. Führen alle anderen Terminals ebenfalls diese Über
prüfungen durch, bleibt am Ende ein Terminal über, welches kein anderes Terminal mit
einer Controller-Funktion detektiert und somit die Controller-Funktion übernimmt.
Es kann vorkommen, dass ein Sub-Netzwerk neu konfiguriert werden muss. Es können
folgende Gründe vorliegen:
- - Abschaltung des zentralen Controllers,
- - ungenügende Leistungsbedingungen des zentralen Controllers,
- - schlechte Verbindungen von einem oder mehreren Terminals,
- - ungenügende Kapazitätsbedingungen in einem oder mehreren Sub-Netzwerken,
- - neue einzubindende oder abgeschaltete Terminals in dem Sub-Netzwerk und
- - Wegbewegen eines Terminals aus dem Sub-Netzwerk.
Zur Rekonfigurierung oder erstmaligen Konfigurierung wenigstens eines Sub-Netzwerks
wird die folgende Prozedur verwendet, welche als HID-Prozedur (Highest-ID-with-traffic)
bezeichnet wird:
Alle Terminals haben eine einzigartige Identifizierung (ID) im Netzwerk. Jedes Terminal verteilt seine Identifizierung periodisch zu allen Terminals, welche in seinem Übertra gungsbereich liegen. Ein Terminal, welches Identifizierungen von verschiedenen Terminals erhalten hat, vergleicht seine eigene Identifizierung mit den Identifizierungen der direkten Nachbarterminals (im Übertragungsbereich liegenden Terminals). Ein Terminal ent scheidet autonom, dass es Controller wird, wenn seine eigene Identifizierung größer als jede empfangene Identifizierung anderer Terminals ist.
Alle Terminals haben eine einzigartige Identifizierung (ID) im Netzwerk. Jedes Terminal verteilt seine Identifizierung periodisch zu allen Terminals, welche in seinem Übertra gungsbereich liegen. Ein Terminal, welches Identifizierungen von verschiedenen Terminals erhalten hat, vergleicht seine eigene Identifizierung mit den Identifizierungen der direkten Nachbarterminals (im Übertragungsbereich liegenden Terminals). Ein Terminal ent scheidet autonom, dass es Controller wird, wenn seine eigene Identifizierung größer als jede empfangene Identifizierung anderer Terminals ist.
Das HID-Prozedur sieht also vor, dass das Terminal mit der höchsten Identifizierung
Controller wird. Dieser neue Controller verbindet seine direkten Nachbarn in dem Sub-
Netzwerk in aufsteigender Reihenfolge beginnend mit dem Terminal mit der kleinsten
Identifizierung. Ein Terminal kann nur dann in ein Sub-Netzwerk eingebunden werden,
wenn noch Übertragungskapazität innerhalb des Sub-Netzwerkes verfügbar ist. Wenn die
gesamte verfügbare Übertragungskapazität in dem Sub-Netzwerk belegt sind, muss ein
zusätzliches Sub-Netzwerk eröffnet werden. In diesem zusätzlichen Sub-Netzwerk wird
dasjenige Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung der Controller. Dieses Terminal
ist mit Sicherheit bisher nicht in das erste Sub-Netzwerk eingebunden worden, weil die
Einbindung der Terminals in aufsteigender Reihenfolge erfolgte. Im Umkehrschluss
bedeutet dies, dass, wenn noch nicht einem Sub-Netzwerk zugeordnete Terminals
existieren, dies die freien Terminals mit den höchsten Identifizierungen sind. Weitere
zusätzliche Sub-Netzwerke werden eröffnet, wenn noch Terminals vorhanden sind, die
bisher nicht in die vorhandenen Sub-Netzwerke eingebunden worden sind. Dabei wird,
wie zuvor, jeweils das freie Terminal mit der höchsten Identifizierung zum Controller,
dem sich anschließend die restlichen freien Terminals in der Reihenfolge aufsteigender
Identifizierungen zuordnen.
Falls das Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung nicht in das Sub-Netzwerk des
Terminals mit der höchsten Identifizierung aufgenommen werden kann, wird das
Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung dies entweder durch die Ablehnung seines
Assoziierungsversuchs oder durch eine direkte Mitteilung des Terminals mit der höchsten
Identifizierung erkennen. Daraufhin überprüft das Terminal mit der zweithöchsten
Identifizierung, ob es verglichen mit allen seinen direkten freien Nachbarn die höchste
Identifizierung (freier oder nicht eingebundener Terminals) hat. Falls dies der Fall ist,
macht es sich zu einem zusätzlichen Controller, um die noch nicht zugeordneten bzw.
freien Nachbarterminals aufzunehmen. Gibt es nach der Eröffnung des neuen Sub-
Netzwerkes durch das Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung immer noch freie
Terminals, erfolgt analog zu der zuvor beschriebenen Prozedur die Eröffnung eines neuen
Sub-Netzwerkes durch das Terminal mit der höchsten Identifizierung, das noch keinem
Sub-Netzwerk zugeordnet ist. Die Neueröffnung von Sub-Netzwerken und anschließende
Einbindung von freien Terminals wird solange durchgeführt, bis jedes Terminal einem
Sub-Netzwerk angehört.
Nach einer erstmaligen Konfigurierung kann eine Neukonfigurierung des Netzwerkes
kontinuierlich erfolgen, sobald ein Controller feststellt, dass ein anderes, direktes
Nachbarterminal existiert, das eine höhere Identifizierung hat als der Controller selbst. In
diesem Fall wird eine Übergabe der Controller-Funktion an dieses Nachbarterminal
durchgeführt. Das Nachbarterminal bzw. der neue Controller bindet dann alle Terminals
des Subnetzwerkes des alten Controllers ein, sofern diese in seinem Übertragungsbereich
bzw. in seiner Reichweite liegen und ggf. andere noch freie Terminals in sein neues Sub-
Netzwerk ein. Die Einbindung erfolgt, wie zuvor beschrieben, in aufsteigender Reihen
folge der Identifizierungen. Sollten aufgrund erschöpfter Übertragungskapazität oder der
Tatsache, dass Terminals nicht in Reichweite des neuen Controllers sind, noch freie
Terminals existieren, läuft der Algorithmus wie zu Beginn beschrieben ab. Das bedeutet,
dass das Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung ein zusätzliches Sub-Netzwerk
begründet, und, falls nicht alle freien Terminals in dieses neu zu begründende Sub-
Netzwerk eingebunden werden können, weitere Sub-Netzwerke entstehen.
Alternativ kann die Neukonfigurierung auch in periodischen Zeitabständen lokal oder im
gesamten Netzwerk erfolgen. Dabei würde entweder ein Terminal das Signal zur Neukon
figurierung an alle anderen Terminals (im Rundsendemodus) verschicken oder alle
Terminals könnten zu bestimmten (periodischen) Zeitpunkten selbständig mit der
Neukonfigurierung beginnen, falls eine systemweit synchronisierte Systemzeit existiert.
Bei der bisher beschriebenen dezentral organisierten HID-Prozedur ist davon ausgegangen
worden, dass ein Terminal seine Identifizierung nur an seine direkten Nachbarn sendet.
Diese müssen die empfangene Identifizierung dann nicht mehr weiterleiten, d. h. jedes
Terminal verschickt nur seine eigene Identifizierung im Rundsendemodus an seine
direkten Nachbarn. Es könnte aber auch eine zentral von den jeweiligen Controller durch
geführte Prozedur durchgeführt werden, bei der die jeweiligen Controller bei einer Neu
konfigurierung die neuen Controller und die jeweilige Einbindung der Terminals in das
zugeordnete Sub-Netzwerk steuern. Die Controller tauschen dabei die jeweiligen Matrix
informationen über Brücken-Terminals aus. Hierbei ist beispielsweise jedes Terminal des
Netzwerks in einer Matrix mit seinen Nachbarterminals aufgelistet und anhand der Matrix
kann jeder alte Controller bestimmen, ob der bisherige Controller auch der neue Con
troller ist oder ein anderes Terminal neuer Controller wird.
Claims (6)
1. Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals zur Bestimmung von Terminals als
Controller zur Steuerung von wenigstens zwei Sub-Netzwerken,
denen jeweils eine Identifizierung zugeordnet ist,
die zur Übertragung ihrer Identifizierung an die anderen Terminals in einem vorgegebenen Bereich liegenden Terminals vorgesehen sind,
von denen dasjenige Terminal mit der größten Identifizierung als Controller eines ersten Sub-Netzwerks vorgesehen ist,
eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem ersten Sub-Netzwerk zugeordnet sind,
von denen dasjenige nicht eingebundene Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung als Controller eines zweiten Sub-Netzwerks vorgesehen ist und
eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem zweiten Sub-Netzwerk zugeordnet sind.
denen jeweils eine Identifizierung zugeordnet ist,
die zur Übertragung ihrer Identifizierung an die anderen Terminals in einem vorgegebenen Bereich liegenden Terminals vorgesehen sind,
von denen dasjenige Terminal mit der größten Identifizierung als Controller eines ersten Sub-Netzwerks vorgesehen ist,
eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem ersten Sub-Netzwerk zugeordnet sind,
von denen dasjenige nicht eingebundene Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung als Controller eines zweiten Sub-Netzwerks vorgesehen ist und
eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem zweiten Sub-Netzwerk zugeordnet sind.
2. Adhoc-Netzwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass weitere nicht eingebundene Terminals mit der jeweils höchsten Identifizierung als Controller von weiteren Sub-Netzwerken vorgesehen sind und
eine bestimmte Anzahl von weiteren nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen den weiteren Sub-Netzwerken zugeordnet sind.
dass weitere nicht eingebundene Terminals mit der jeweils höchsten Identifizierung als Controller von weiteren Sub-Netzwerken vorgesehen sind und
eine bestimmte Anzahl von weiteren nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen den weiteren Sub-Netzwerken zugeordnet sind.
3. Adhoc-Netzwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die bestimmte Anzahl von in einem Sub-Netzwerk einzubindenden Terminals von der
Übertragungskapazität in dem Sub-Netzwerk abhängt.
4. Adhoc-Netzwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Controller eines Sub-Netzwerkes nach Detektierung eines Terminals mit einer
höheren Identifizierung zur Übergabe der Controller-Funktion an das Terminal mit der
höheren Identifizierung vorgesehen ist.
5. Adhoc-Netzwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Controller jedes Sub-Netzwerkes jeweils zum Austausch von Daten über
Brückenterminals vorgesehen sind, die wenigstens zwei Sub-Netzwerke verbinden, und
dass ein Controller bei einer Veränderung im Netzwerk anhand der zwischen den
Controllern ausgetauschten Daten zum Start einer Neukonfigurierung wenigstens eines
Sub-Netzwerkes vorgesehen ist.
6. Verfahren zur Bestimmung von Terminals als Controller zur Steuerung von wenigstens
zwei Sub-Netzwerken in einem Adhoc-Netzwerk mit mehreren Terminals
denen jeweils eine Identifizierung zugeordnet ist,
die zur Übertragung ihrer Identifizierung an die anderen Terminals in einem vorgegebenen Bereich liegenden Terminals vorgesehen sind,
von denen dasjenige Terminal mit der größten Identifizierung als Controller eines ersten Sub-Netzwerks vorgesehen ist,
eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem ersten Sub-Netzwerk zugeordnet sind,
von denen dasjenige nicht eingebundene Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung als Controller eines zweiten Sub-Netzwerks vorgesehen ist und
eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem zweiten Sub-Netzwerk zugeordnet sind.
denen jeweils eine Identifizierung zugeordnet ist,
die zur Übertragung ihrer Identifizierung an die anderen Terminals in einem vorgegebenen Bereich liegenden Terminals vorgesehen sind,
von denen dasjenige Terminal mit der größten Identifizierung als Controller eines ersten Sub-Netzwerks vorgesehen ist,
eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem ersten Sub-Netzwerk zugeordnet sind,
von denen dasjenige nicht eingebundene Terminal mit der zweithöchsten Identifizierung als Controller eines zweiten Sub-Netzwerks vorgesehen ist und
eine bestimmte Anzahl von weiteren Terminals mit den nicht eingebundenen Terminals mit den niedrigsten Identifizierungen dem zweiten Sub-Netzwerk zugeordnet sind.
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