DE602004010638T2 - Diversity-weiterleitung für mehrere benutzer - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kommunikationsnetzwerke und insbesondere auf Multi-Hop-Netzwerke und einen Weiterleitungsmechanismus für solche Netzwerke.
  • HINTERGRUND
  • Protokolle zum wirksamen gemeinsamen Benutzen eines Drahtlosmediums unter mehreren Benutzern sind im Allgemeinen bezeichnet als Mehrfachzugriffsprotokolle, Kanalzugriffsschemata oder Mediumzugriffschemata. Mehrfachzugriffsprotokolle können, wie in [1] beschrieben, in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: konfliktfreie Protokolle und konkurrenzbasierte Protokolle.
  • Konfliktfreie Protokolle sind Protokolle, welche sicherstellen, dass eine Übertragung, wann immer vorgenommen, erfolgreich ist, das heißt nicht durch weitere Übertragungen gestört wird. Eine konfliktfreie Übertragung kann erzielt werden, indem der Kanal den Benutzern entweder statisch oder dynamisch zugewiesen wird. Dies wird oftmals jeweils als fixierte und dynamische Planung angegeben. Der Vorteil einer genauen Koordinierung unter Stationen ist, dass angenommen wird, dass sie eine hohe Wirksamkeit bereitstellt, aber auf Kosten einer Komplexität und einem Austausch von manchmal hohen Mengen von Steuerverkehr kommt.
  • Konkurrenzbasierte Protokolle unterscheiden sich im Prinzip von konfliktfreien Protokollen darin, dass Übertragungen nicht als erfolgreich garantiert werden. Das Protokoll sollte daher eine Prozedur zum Lösen von Konflikten, sobald sie auftreten, festsetzen, so dass alle Meldungen eventuell erfolgreich übertragen werden.
  • Es können Mehrfachzugriffsprotokolle, basierend auf dem Szenario oder der Anwendung, für welche sie bestimmt wurden, unterteilt werden. Manche Protokolle sind zum Zugriff auf/von einer einzelnen Station, beispielsweise eine Basisstation in einem Zellular-System, geeignet, wohingegen weitere Protokolle zum Betrieb in einer verteilten Umgebung entworfen sind. Eine wichtige Unterscheidung für den verteilten Fall ist, ob das Protokoll primär für einen Single-Hop-Fall, das heißt eine Kommunikation lediglich mit einem bestimmten Nachbar innerhalb der Reichweite, entworfen ist, oder ob es insbesondere für ein Multi-Hop-Szenario entworfen ist.
  • In einem Multi-Hop-Szenario kann eine Information über mehrere Hops zwischen einer Quelle und einem Ziel, anstelle von direkt in einem einzelnen Hop, übertragen werden. Im Allgemeinen bietet die Multi-Hop-Annäherung mehrere Vorteile an, wie beispielsweise ein geringerer Energieverbrauch und ein höherer Informationsdurchsatz, verglichen mit einer direkten One-Hop-Annäherung. In einem Multi-Hop-Netzwerk können Knoten, welche zueinander außer Reichweite sind, von unmittelbar lokalisierten Knoten profitieren, welche ihre Meldungen von der Quelle zum Ziel weiterleiten können. Multi-Hop-Netzwerke können sogenannte Ad-hoc-Netzwerke sein, wobei Knoten in den häufigsten Fällen mobil sind und keine zentrale Koordinierungsinfrastruktur besteht. Jedoch kann die Idee von einer Multi-Hop-Netzwerktechnik ebenfalls angewendet werden, wenn Knoten fixiert sind.
  • In Weiterleitungstechniken aus dem Stand der Technik, basierend auf einem unterliegenden Weiterleitungsprotokoll mit kürzestem Pfad (wie beispielsweise die Bellman-Ford basierte Weiterleitung), wird eine bestimmte Multi-Hop-Route von einer Quelle zum Ziel, basierend auf einer Weiterleitungs-Kosteninformation bestimmt, welche durch das System passiert wird. Vereinfach gesagt, kennt jeder Knoten oder jede Station die Kosten von ihren ausgehenden Verbindungen und strahlt diese Information an jeden der Nachbarknoten aus. Eine solche Verbindungs-Kosteninformation wird typischerweise in einer lokalen Datenbank in jedem Knoten beibehalten, und basierend auf der Information in der Datenbank wird eine Weiterleitungstabelle unter Verwendung eines geeigneten Weiterleitungs-Algorithmus berechnet. Im Allgemeinen führen Kürzester-Pfad- und ähnliche Weiterleitungs-Techniken zu dem Vorliegen von einer einzelnen Route für jedes Quellen-Ziel-Paar. Ein sehr einfaches Kürzester-Pfad basierendes Weiterleitungsschema, obwohl nicht das Wirksamste, kann beispielsweise das bekannte ALOHA wettbewerbsbasierende Mehrfachzugriffsprotokoll sein.
  • Es gibt bestehende Protokolle (welche ein unterliegendes Kürzester-Pfad-Protokoll verwenden können), basierend auf dem Konzept einer Ausnutzung von mehreren Knoten im Weiterleitungsprozess mit einer mehr oder weniger aktiven Weiterleitungsauswahl. Beispielsweise ist das mit EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) [2] benannte Protokoll ein Weiterleitungsprotokoll, welches hauptsächlich in einem fixierten Netzwerk verwendet wird, welches eine zufallsbasierte Weiterleitung an einen aus mehreren Routern erlaubt. Eine Random-but-Forward-Weiterleitung [3] von Sylvester und Kleinrock ist ähnlich dem EIGRP, das heißt eine zufallsbasierte Weiterleitung von Paketen an einen aus mehreren Paketfunknetzwerk-Routern, jedoch enthält sie ebenfalls eine wichtige Änderung; es wird nämlich sichergestellt, dass ein Paket stets in die im Allgemeinen richtige Richtung gelenkt wird. Eine abwechselnde Pfad-Weiterleitung [4] von DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) erlaubt, dass ein Paket, welches über eine Verbindung neu übertragen wird, dupliziert wird, während es an mehrere Knoten gemulticastet wird, von welchen aus das Paket abermals einer Kürzester-Pfad Weiterleitungs-Annäherung folgt. Eine primäre N/M-Weiterleitung [5] basiert auf der Idee, dass ein Knoten es versucht, ein Paket höchstens N Mal an einen Knoten zu senden, und dann, wenn ein Versagen auftritt, der nächste Knoten es bis zu N Mal versucht. Diese Prozedur wird bei maximal M-Knoten wiederholt, bevor das Paket verworfen wird. Der Vorteil von einer Abwechselnder-Pfad-Weiterleitung und einer primären N/M-Weiterleitung ist, dass sie an die lokale Kommunikationssituation adaptiert werden können, welche eine Überlastung und eine zeitweilig schlechte Kommunikation, beispielsweise aufgrund von Schwund oder Interferenz-Schwankungen, enthält.
  • Änderungen oder Schwankungen innerhalb des Systems über die Zeit können Fenster oder Spitzen einer Gelegenheit erzeugen, welche es ermöglichen, dass Signalübertragungen erfolgreicher als zu anderen Zeiten und Bedingungen sind. Einfache Kürzester-Pfad-Techniken und zugehörige Weiterleitungs-Techniken aus dem Stand der Technik besitzen nicht die Fähigkeit, diese Fenster der Gelegenheit zu erkennen, da es keine von jedem Knoten oder jeder Station gespeicherte relative Information gibt. Im Gegensatz dazu nutzt eine Gelegenheits-Weiterleitung [6, 7] auf ein gewisses Ausmaß die Gelegenheiten aus, welche Systemänderungen und Schwankungen bereitstellen. Im Kontext einer Drahtlos-Weiterleitung wird insbesondere eine Gesamtsystem-Leistung verringert, wenn die Verbindungsqualität über die Zeit schnell schwankt (beispielsweise aufgrund eines Rayleigh-Schwundes). Jedoch mindert die Gelegenheits-Weiterleitung teilweise diese Leistungsverringerung, indem eine Verwendung von den Fenstern einer Gelegenheit gemacht wird, welche diese Schwankungen bereitstellen. Mit einer Gelegenheits-Weiterleitung gibt es keine einzelne Route für jedes Quellen-Ziel-Paar, das heißt ähnlich dem EIGRP, Random-but-Forward, und auf ein gewisses Ausmaß ebenfalls der Abwechselnder-Pfad-Weiterleitung, und primär der N/M-Weiterleitung. Anstelle dessen folgen Datenpakete einer Route, welche auf ein gewisses Ausmaß zufällig ist, während sie immer noch von einer Quelle zu einem Ziel führt. Daraus folgend, wenn eine Kürzester-Pfad-Prozedur verwendet wird, werden aufeinanderfolgende Pakete im Allgemeinen über die gleiche Route gesendet, wohingegen, wenn eine Gelegenheits-Weiterleitung verwendet wird, aufeinanderfolgende Pakete über unterschiedliche Pfade, jedoch in die gleiche Richtung, weitergeleitet werden können.
  • Jedoch ist die allgemeine Überwachung in [6, 7] ein langsamer Prozess. Eine Überwachung wird entweder durch ein Abhorchen von Überbrückungs-Meldungen oder durch ein gelegentliches Aussenden von sogenannten Sonden gehandhabt. Wenn eine Sonde ausgesendet wird, wird eine Antwort, welche eine Information über beispielsweise einen Pfadverlust enthält, zurückerwartet. Wenn es eine Verzögerung zwischen der Sonde und der Datenübertragung gibt, dann kann die rückgegebene Eingabeinformation für den Weiterleitungs-Algorithmus durch die Zeit, mit welcher die Daten übertragen werden, obsolet werden. Eine bestimmte ungewünschte Konsequenz ist, dass bestehende Gelegenheits-Weiterleitungs- und ebenfalls einfache Kürzester-Pfad basierende Weiterleitungs-Techniken keine möglichen Diversität-Effekte wirksam behandeln.
  • Eine Auswahl-Diversität-Weiterleitung (SDF) [8] ist eine Technik zum wirksamen Behandeln von Diversität-Effekten auf eine nahezu optimale Weise. Diese neue Annäherung basiert auf einer Anweisung von einer Übertragung von einer Ursprungsstation an eine Gruppe von Empfängern oder nahen Relais-Knoten. Wenn ein oder mehrere der Empfangsknoten geantwortet haben, wird einer der Relais-Knoten ausgewählt, und es wird eine Befehlsmeldung an den ausgewählten Relais- Knoten übertragen, welche ihn dazu anweist, eine Verantwortung zum Weiterleiten der Datenmeldung anzunehmen. Der Prozess wird für alle nachfolgenden verantwortlichen Knoten wiederholt, bis die Information das Ziel erreicht. Indem dieser Annäherung gefolgt wird, können sowohl Zweig-Diversität- als auch Einfang-Effekte im Datenweiterleitungsprozess ausgenutzt werden. Insbesondere reduziert eine Zweig-Diversität die Notwendigkeit, verschachtelte Daten zusammen mit einer Codierung zu verwenden, um Schwund-Kanäle zu bekämpfen, welches wiederum eine geringere Verzögerung und daraus folgend einen höheren Durchsatz bedeutet. Der Einfang-Effekt bezieht sich auf ein Phänomen, bei welchem lediglich das Stärkere aus zwei Signalen, welche an oder nahe der gleichen Frequenz sind, demoduliert wird, während das schwächere Signal unterdrückt und als Rauschen verworfen wird. In Verbindung mit mehreren Empfangsstationen stellt der Einfang-Effekt einen höheren Grad an Robustheit bereit, wenn Datenübertragungen zusammenstoßen. SDF verwendet ein langsames unterliegendes Kostenprotokoll, erlaubt jedoch eine sofortige Adaption auf schnelle Kanalschwankungen an sich.
  • Ähnliche Ideen zum Ausnutzen von Schwankungen, jedoch für normale Zellular-Netzwerke mit einzelnen Hops, können in [9, 10 und 11] gefunden werden, welche sich jeweils auf High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), High Data Rate (HDR) und Opportunistic Beamforming (OB) beziehen. HSDPA und HDR sind sehr ähnlich zueinander. Opportunistic Beamforming ist jedoch vom funktionellen Gesichtspunkt unterschiedlich, als dass OB zufällig in unterschiedliche Richtungen zeigt oder kontinuierlich einen Antennenstrahl in unterschiedliche Richtungen streicht, wohingegen HSDPA und HDR keinen Hinweis auf eine Strahlausformung haben. Insbesondere nutzt Opportunistic Beamforming [11] die Gelegenheitsidee aus und verwendet dann die Gelegenheits-Annäherung mit Bezug auf eine Strahlausbildung, um eine Systemkapazität in einem Zellular-System oder an einer Basisstation zu erhöhen. Jedoch bezieht sich das Konzept von HSDPA, HDR und OB an sich nicht auf ein Multi-Hoping. OB ist im Wesentlichen eine Erweiterung von einer schnellen Planung an der Basisstation, welche schnelle Kanalschwankungen in Betracht zieht, welches sowohl für CDMA 2000 HDR und WCDMA HSDPA vorgeschlagen wurde.
  • UMRISS DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung löst diese und weitere Nachteile von den Anordnungen aus dem Stand der Technik.
  • Es ist eine allgemeine Aufgabe von der vorliegenden Erfindung, einen wirksamen Mechanismus zum Weiterleiten von einer Information in einem Multi-Hop-Netzwerk bereitzustellen.
  • Es ist eine Aufgabe von der Erfindung, die Leistung von einem Multi-Hop-Netzwerk mit Bezug auf Durchsatz, Verzögerungseigenschaften und/oder Leistungsverbrauch zu verbessern.
  • Es ist ebenfalls eine Aufgabe von der Erfindung, eine Dienstqualität(QoS)-Unterstützung im Netzwerk zu verbessern.
  • Eine weitere Aufgabe von der Erfindung betrifft Verbesserungen hinsichtlich einer Lastverteilung.
  • Es ist eine bestimmte Aufgabe von der Erfindung, ein Verfahren und System zur wirksamen Weiterleitung von einer Information in einem Multi-Hop-Netzwerk bereitzustellen.
  • Es ist ebenfalls eine Aufgabe, einen Kommunikationsknoten bereitzustellen, welcher eine wirksame Weiterleitung von einer Information in einem Paketfunk Multi-Hop-Netzwerk unterstützt.
  • Eine weitere Aufgabe von der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Steuerknotens, welcher eine wirksame Weiterleitung von einer Information in einem Paketfunk Multi-Hop-Netzwerk unterstützt.
  • Diese und weitere Aufgaben werden durch die Erfindung, wie durch die anliegenden Patentansprüche bestimmt, gelöst.
  • Ein Hauptaspekt von der Erfindung basiert auf der Idee, dass ein höherer Freiheitsgrad im Weiterleitungsprozess. erlangt werden kann, indem untersucht wird, welche Ziele und/oder Flüsse in einem Übertragungsknoten dargestellt sind und eine Weiterleitungsrichtung durch eine gute Auswahl des Ziels und/oder des Flusses ausgewählt wird. In der Wirkung wird der Weiterleitungs-Algorithmus, welcher durch die Erfindung vorgeschlagen ist, gemeinsam auswählen i) einen Weitergabeknoten unter mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten und ii) zumindest eines aus a) einen Fluss unter mehreren Flüssen und b) ein Ziel unter mehreren Zielen. Der Übertragungsknoten wählt dann einen Satz von einer Information aus, welcher an ein ausgewähltes Ziel gerichtet ist und/oder zu einem ausgewählten Fluss von der Übertragungs-Warteschlange gehört, und letztendlich die ausgewählte Information an den ausgewählten Weitergabeknoten übertragen.
  • Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung wirksam eine Auswahl unter mehreren Weitergabeknoten, verglichen mit der Situation, bei welcher lediglich ein geeigneter Weitergabeknoten für das erste Paket am Kopfe von der Übertragungs-Warteschlange ausgewählt wird. Der Hauptgrund für den hinzugefügten Freiheitsgrad liegt in der Tatsache begründet, dass unterschiedliche Pakete, oder allgemeiner unterschiedliche Sätze von Daten, in unterschiedliche Richtungen von den Übertragungsknoten gelenkt werden können, wodurch somit eine Auswahl eines Weitergabeknotens in mehrere allgemeine Weiterleitungsrichtungen ermöglicht wird. Die Auswahl basiert oftmals auf einem Kostenablauf und kann sogar einen Ablauf in einer geografischen Distanz weiterleiten. Es ist ebenfalls möglich, QoS (Qualitätsdienst)-Aspekte im Auswahlprozess in Betracht zu ziehen, da beispielsweise unterschiedliche Flüsse unterschiedliche QoS-Anforderungen haben können. Mittels eines Beispiels kann dann ein Fluss mit strikten Verzögerungsanforderungen höher priorisiert werden als ein Fluss mit zwangloseren Verzögerungsanforderungen. Eine Gerechtigkeit zwischen Zielen und/oder Flüssen ist ein weiterer Aspekt, welcher bei dem Auswahlprozess in Betracht gezogen werden kann. Jedenfalls geht die Auswahl eines Ziels/Flusses letztendlich in eine Auswahl von einer Information über, welche von der Übertragungs-Warteschlange zu übertragen ist.
  • Für eine weitere Verbesserung wird vorgeschlagen, eine Kombination aus einem Ziel/Fluss, einem Weitergabeknoten als auch ein oder mehrere Verbindungsparameter für eine Übertragung/einen Empfang von Daten gemeinsam auszuwählen. Dies bedeutet, dass die Erfindung eine Auswahl unter Weitergaben für mehrere Pakete erlaubt, während gleichzeitig Verbindungsparameter, wie beispielsweise ein Verbindungsmodus, Frequenzkanäle oder Unterträger, eine Übertragungsleistung und/oder Antennengewichtungen für eine optimale Kommunikation adaptiert werden. Die Verbindungsparameter können im Allgemeinen aus DLC (Data Link Control)-Parametern auf der Datenverbindungs-Schicht als auch unterliegenden physikalischen PHY-Schicht-Parametern ausgewählt werden.
  • Der Auswahlprozess, bei welchem unterschiedliche Ziele/Flüsse, Weitergabeknoten und optional ebenfalls Verbindungsparameter gemeinsam in Betracht gezogen werden, basiert normalerweise auf einer Information, welche eine Verbindungsleistung zwischen dem Übertragungsknoten in Betrachtung und jedem der Weitergabe-Kandidaten-Knoten darstellt. Aus diesem Grund wird eine Kommunikation vorzugsweise in drei oder vier Phasen unterteilt, nämlich eine Abfrage-Phase, eine Antwort-Phase, eine Daten-Phase und eine optionale Bestätigungs-Phase. Die zwei Anfangsphasen sind typischerweise dazu entworfen, um eine Verbindungsleistungs-Information, wie beispielsweise eine Kanal- und Übertragungsinformation in Relation zu jedem von den Weitergabe-Kandidaten-Knoten, beispielsweise durch die Meldung eines erwarteten Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses (SNR) oder eines Signal-zu-Rauschen + Interferenz-Verhältnisses (SINR) oder alternativ durch Anzeigen einer unterstützten Übertragungsrate, abzufragen und zu erlangen. Das SINR enthält sowohl Interferenz als auch Rauschen und wird daher oftmals bevorzugt. Sobald eine Auswahl eines Ziels/Flusses, eines Weitergabeknotens und eines geeigneten Satzes von Daten von der Übertragungs-Warteschlange mit oder ohne einer integrierten Verbindungs-Adaption vollständig ist, werden die Daten an den Weitergabeknoten in der Datenphase übertragen. Wenn gewünscht, kann der ausgewählte Weitergabeknoten einen Empfang von Daten in der Bestätigungsphase bestätigen. Vorzugsweise werden die obigen drei oder vier Phasen innerhalb einer Zeitperiode durchgeführt, welche eine kürzere Dauer als die Kanalkohärenzzeit hat, um eine schnelle Adaption zu erlauben. Es können ebenfalls weitere Bestätigungsschemata verwendet werden. Beispielsweise können Bestätigungen ganz bewusst verzögert und in einer angesammelten Bestätigungsmeldung, welche weniger häufig gesendet wird (eine Bestätigung muss nicht notwendigerweise innerhalb der Kohärenzzeit sein), eingesammelt werden.
  • Es wird bevorzugt, ein Ziel/Fluss, einen Weitergabeknoten und optionale Verbindungsparameter gemeinsam auszuwählen, welche in gewisser Hinsicht optimal sind. Um dazu in der Lage zu sein, über eine Optionalität in einer gut definierten Weise zu sprechen, wird eine objektive Funktion, basierend auf einem Qualitäts-Kostenablauf oder einem Informations-Kostenablauf bevorzugt eingeführt und mit Bezug auf ein Ziel/Fluss, einen Weitergabeknoten und optionale Verbindungsparameter optimiert. Beispielsweise erlaubt es das obige Schema, dass eine objektive Funktion für augenblickliche SNR/SINR-Situationen definiert und optimiert wird, beispielsweise um eine Maximierung eines Durchsatzes und eine Minimierung einer Verzögerung bereitzustellen.
  • Wenn mehrere Flüsse für ein bestimmtes Ziel bzw. bestimmte Ziele, unterstützt werden, kann die Auswahl dann eine Kombination aus einem Fluss und einem Ziel sein. Wenn ein Ziel als eine Optimierungsvariable verwendet wird, anstelle eines Flusses, wird das Auswahlergebnis einen ausgewählten Weitergabeknoten und ein Ziel enthalten. Jedoch mag es mehrere Flüsse an das ausgewählte Ziel geben, und es ist somit immer noch eine offene Frage, welcher Fluss auszuwählen ist. Natürlich kann eine zusätzliche separate Auswahl unter diesen Flüssen durchgeführt werden, beispielsweise basierend auf QoS-Anforderungen oder sogar willkürlich. Wenn jedoch ein Fluss als eine Optimierungsvariable verwendet wird, können QoS-Aspekte direkt in den gemeinsamen Optimierungsprozess integriert werden, welches zu der Auswahl von einem optimalen Fluss resultiert, und zwar sowohl im Hinblick auf eine Zielrichtung als auch im Hinblick auf QoS.
  • Es sollte verständlich sein, dass der gemeinsame Auswahlprozess direkt durch den Übertragungsknoten im Hinblick oder durch einen zugehörigen Steuerknoten, welcher für einen oder mehrere Übertragungsknoten verantwortlich ist, durchgeführt werden kann.
  • In einer bevorzugten Realisierung überträgt der Übertragungsknoten eine Abfragemeldung an mehrere Weitergabe-Kandidaten-Knoten im Netzwerk. Die Weitergabe- Kandidaten-Knoten können beispielsweise, basierend auf einer Multi-Hop-Kosteninformation, welche von einem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll erlangt wird, möglicherweise zusammen mit einer zusätzlichen Information, ausgewählt werden. Jeder Weitergabe-Kandidaten-Knoten antwortet dann in Ansprechen auf die Abfragemeldung (vorausgesetzt, dass sie empfangen wurde) mit einer Antwortmeldung, entweder an den Übertragungsknoten selber oder an einen Steuerknoten, welcher für den Übertragungsknoten verantwortlich ist. Der gemeinsame Auswahlprozess wird dann entweder durch den Übertragungsknoten selber oder durch den Steuerknoten, basierend auf den Antwortmeldungen von den Weitergabe-Kandidaten-Knoten, durchgeführt. Vorzugsweise bestimmt jeder Weitergabe-Kandidaten-Knoten eine Verbindungsleistung, welche eine Information für die entsprechende Verbindung zwischen dem Übertragungsknoten und dem Weitergabe-Kandidaten-Knoten, basierend auf der empfangenen Abfragemeldung, darstellt, und antwortet mit einer Verbindungsleistungs-Information. Alternativ bestimmt der Übertragungsknoten selber eine Verbindungsleistungs-Information, basierend auf der empfangenen Antwortmeldung von dem Kandidaten-Knoten, wobei eine Verbindungs-Reziprozität angenommen wird (und wobei eine Ahnung der Rauschen-plus-Interferenz-Eigenschaften am Weitergabeknoten vorliegt).
  • In einer vollständig zentralisierten Architektur werden eine Kosteninformation, eine Information darüber, welche Ziele/Flüsse in den jeweiligen Übertragungsknoten dargestellt sind, als auch eine relevante Verbindungsleistungs-Information an einen zentralen Steuerknoten übertragen, welcher dann eine Auswahl eines Ziels/Flusses, eines Weitergabeknotens, und von optionalen Verbindungsparametern für jeden der Übertragungsknoten im Multi-Hop-Netzwerk durchführen kann. Offenbar hat der zentrale Steuerknoten eine Information über ein ausgewähltes Ziel/Fluss und einen Weitergabeknoten, und optionale Verbindungsparameter an die jeweiligen Übertragungsknoten zu übertragen.
  • Normalerweise werden die Übertragungsknoten im Multi-Hop-Netzwerk, oder zumindest eine Teilmenge der Übertragungsknoten, zur zeitsynchronisierten Übertragung von Abfragemeldungen als auch einer zeitsynchronisierten Übertragung von Daten betrieben. Es ist ebenfalls wichtig, dass das SNR-SINR oder eine weitere Verbindungsleistungs-Anzeige, welche während der Abfrage-Antwort-Phase gemeldet wird, die gleiche (oder verbessert) über die gesamte Datenphase verbleibt. Daher wird jede Abfragemeldung vorzugsweise unter Verwendung von einem oder mehreren vorbestimmten Übertragungsparametern, wie beispielsweise ein Übertragungsleistungspegel und/oder Antennengewichtungen, übertragen. Während der nachfolgenden Datenphase werden im Wesentlichen der gleiche Übertragungsparameter oder die Parameter dann typischerweise zur Übertragung der ausgewählten Daten wiederverwendet. Auf diese Weise kann das SNR/SINR beispielsweise verbessert sein, wenn ein bestimmter Knoten entscheidet, nicht zu übertragen, kann jedoch im Allgemeinen nicht verschlechtert sein.
  • Es wurde erkannt, dass die Erfindung ebenfalls mit der Behandlung einer Mehrfachnutzer-Erfassung an einer Empfängerseite kombiniert werden kann oder daran adaptiert werden kann. In diesem Fall bestimmt ein Empfangsknoten, welcher Abfragemeldungen von mehreren Übertragungsknoten empfängt, im Allgemeinen die Verbindungsleistungs-Information, wie beispielsweise das SNR/SINR oder eine Raten-Information für jede Verbindung. In einer praktisch ausführbaren Implementierung antwortete der Empfangsknoten einfach nur an den Knoten bzw. die Knoten, welcher bzw. welche mit einer Hochleistungsverbindung bzw. Verbindungen in Zusammenhang stehen.
  • Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile an:
    • – wirksame Multi-Hop-Weiterleitung;
    • – erhöhte Netzwerkleistung;
    • – erhöhter Durchsatz und/oder reduzierte Verzögerung;
    • – Möglichkeit zur Beförderung einer höheren Verkehrslast, während Leistungskriterien, wie beispielsweise Durchsatz und Verzögerung, bei einem konstanten Pegel beibehalten werden;
    • – reduzierter Leistungsverbrauch für den gleichen Leistungspegel wie bei weiteren Schemata;
    • – erhöhter Freiheitsgrad, welcher durch die gemeinsame Auswahl eines Weitergabeknotens, eines Ziels/Flusses und möglicherweise ebenfalls von Verbindungsparametern ermöglicht wird;
    • – insbesondere führt der erhöhte Freiheitsgrad zu einer relativ größeren Anzahl einer potenziellen Weiterleitung oder Weitergabe an Knoten, unter welchen auszuwählen ist;
    • – wann immer QoS-Aspekte enthalten sind, kann eine erhöhte QoS-Leistung durch den erhöhten Freiheitsgrad erwartet werden, um QoS-Priorisierungen durchzuführen;
    • – reduziertes Risiko einer Überfüllung und eines Puffer-Überlaufs;
    • – verbesserte Flusssteuerung; und
    • – hoher Kostenablauf.
  • Weitere Vorteile, welche durch die vorliegende Erfindung angeboten werden, werden beim Studium der folgenden Beschreibung von den Ausführungsformen von der Erfindung anerkannt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung, zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen davon, wird am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verstanden, wenn sie zusammen mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, in welchen:
  • 1 ein schematisches Schaubild ist, welches ein beispielhaftes Vier-Phase-Kommunikationsschema gemäß einer bevorzugten Ausführungsform von der Erfindung darstellt;
  • 2 eine schematische Darstellung ist, welche ein Beispiel von einem Vier-Phase-Schema mit einer synchronisierten Übertragung von Zeitschlitzen in einem Multi-Hop-Netzwerk gemäß einer bevorzugten Ausführungsform von der Erfindung darstellt;
  • 3A–B schematische Ablaufdiagramme von einem beispielhaften Weiterleitungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform von der Erfindung jeweils an der Übertragerseite und Empfängerseite sind;
  • 4A die Auswahl von einem Weiterleitungsknoten gemäß dem Stand der Technik darstellt;
  • 4B die Auswahl von einem Ziel/Fluss und einem Weitergabeknoten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von der Erfindung darstellt;
  • 5 ein schematisches Schaubild ist, welches unterschiedliche Kurvenverläufe für einen Informations- Weiterleitungsablauf an unterschiedlichen Übertragungsleistungspegeln darstellt;
  • 6 ein schematisches Schaubild ist, welches Diversität-Vorteile bei einem Informations-Weiterleitungsablauf darstellt;
  • 7 ein schematisches Blockdiagramm von relevanten Teilen an der Übertragerseite gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von der Erfindung ist;
  • 8 ein schematisches Blockdiagramm von relevanten Teilen an der Empfängerseite gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von der Erfindung ist; und
  • 9 den Informationsfluss für einen Steuerknoten darstellt, welcher für den Auswahlprozess für einen oder mehrere Übertragungsknoten verantwortlich ist.
  • GENAUE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Über die Zeichnungen hinweg werden die gleichen Bezugszeichen für entsprechende oder ähnliche Elemente verwendet.
  • Die Erfindung bezieht sich auf Multi-Hop-Netzwerke, wie beispielsweise Paketfunk Multi-Hop-Netzwerke, und insbesondere auf ein neues Weiterleitungsschema für Multi-Hop-Netzwerke, welches als eine Mehrfachnutzer-Diversität-Weiterleitung (als MDF bezeichnet) benannt wird.
  • Das MDF-Schema, welches durch die Erfindung vorgeschlagen wird, kann zusammen mit jeglichem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll, wie beispielsweise ein Kürzester-Pfad-Protokoll, verwendet werden, welches Weiterleitungs-Kostentabellen oder ein Routen-Bestimmungsprotokoll, welches zur Diversität-Weiterleitung spezifischer ist, erzeugt. Natürlich kann die Erfindung in Zusammenhang mit weiteren netzwerkbezogenen Funktionen, wie beispielsweise Topologie-Steuermechanismen, angeordnet werden.
  • Das Mehrfachnutzer-Diversität-Weiterleitungs(MDF)-Schema, welches durch die Erfindung vorgeschlagen wird, integriert Aspekte von zumindest zwei der drei untersten Protokollschichten. Typischerweise werden diese drei Schichten als das OSI(Open Systems Interconnect)-Modell bezeichnet und enthalten die physikalische Schicht, die Verbindungsschicht und die Netzwerkschicht.
  • Am Kern wird ein Weiterleitungs-Algorithmus gefunden, welcher abfragt, welche Ziele/Flüsse im Übertragungsknoten dargestellt sind und eine Weitergaberichtung durch eine gute Auswahl eines Ziels/Flusses auswählt. Der Weiterleitungs-Algorithmus wählt gemeinsam aus i) einen Weitergabeknoten unter mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten und ii) in Abhängigkeit von einer Anwendung und von einem gewünschten Freiheitsgrad bei der Optimierung, zumindest eines aus a) einem Ziel unter mehreren Zielen und b) einem Fluss unter mehreren Flüssen, vorzugsweise zusammen mit iii) einem oder mehreren Verbindungsparametern. In Verbindung damit wird ein Satz von Informationen zur Übertragung, wie beispielsweise ein Datenpaket, von der Übertragungs-Warteschlange, basierend auf einem ausgewählten Ziel und/oder einem Fluss ausgewählt. Dies kann ein Satz von einer Information sein, welche für ein ausgewähltes Ziel und/oder einen Satz von Information, welche zum ausgewählten Fluss gehört, bestimmt ist. Die ausgewählten Daten werden schließlich an den ausgewählten Weitergabeknoten übertragen, welcher die Verantwortung für eine weitere Weiterleitung der Daten im Multi-Hop-Netzwerk trägt (es sei denn, dass er das Ziel ist). Natürlich, wenn der ausgewählten Kandidaten-Knoten der Zielknoten ist, wird der Zielknoten die Information nicht weiter weiterleiten. In seiner meist ausgearbeiteten Form erlaubt die Erfindung somit eine Auswahl unter Weitergaben von mehreren Paketen, während gleichzeitig Verbindungsparameter zur optimalen Kommunikation adaptiert werden.
  • Die Erfindung wird nun mittels Beispiel beschrieben. Zusätzlich zu einer Information darüber, welche Flüsse und/oder Ziele, welche im Übertragungsknoten dargestellt sind, und einer Kosteninformation von einem unterliegenden Routen/Kosten-Bestimmungsprotokoll, basiert der Auswahlprozess normalerweise auf einer Information, welche eine Verbindungsleistung zwischen dem Übertragungsknoten in Betracht und jedem aus den Weitergabe-Kandidaten-Knoten darstellt. Aus diesem Grund wird eine Kommunikation vorzugsweise in drei oder vier Phasen unterteilt, nämlich eine Abfrage-Phase, eine Antwort-Phase, eine Daten-Phase und eine optionale Bestätigungs-Phase, wie schematisch in 1 und 2 dargestellt.
  • Die obigen drei oder vier Phasen finden vorzugsweise innerhalb eines Zeitschlitzes oder einer weiteren Zeitperiode statt, welche eine kürzere Dauer als die Kanalkohärenzzeit hat, und die Zeitschlitze werden nacheinanderfolgend hintereinander wiederholt. Es ist zu erwähnen, dass die Phasen optional geordnet werden können, um weitere Anordnungen als einen einzelnen Zeitschlitz zu überspannen. In diesem Fall sollten zumindest jedoch die erste und die dritte Phase vorzugsweise einen stabilen Kanal erfahren (das heißt innerhalb der Kohärenzzeit des Kanals) und die gleiche (oder sehr ähnliche) Interferenz-Situation. Der Fokus im Folgenden wird jedoch auf dem Vier-Phase-Protokoll innerhalb eines Zeitschlitzes liegen, jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die zwei Anfangsphasen sind typischerweise derart entworfen, um eine Verbindungsleistungs-Information, wie beispielsweise eine Kanal- und Übertragungsinformation in Relation zu jedem aus den Weitergabe-Kandidaten-Knoten, beispielsweise über die Meldung eines erwarteten SNR/SINR oder alternativ durch Anzeigen einer unterstützten Übertragungsrate anzufordern und zu erlangen. Sobald eine Auswahl aus einem Ziel/Fluss, einem Weitergabeknoten und einem geeigneten Satz von Information von der Übertragungs-Warteschlange mit oder ohne einer integrierten Verbindungsadaption vollständig ist, wird die Information an den Weitergabeknoten in der Datenphase übertragen. Wenn eine Verbindungsadaption verwendet wird, werden ein geeigneter Verbindungsmodus und/oder weitere Verbindungsparameter, basierend auf dem gemeldeten SNR/SINR oder einer Rate vor der Übertragung der Daten ausgewählt. Wenn gewünscht, kann ein ausgewählter Weitergabeknoten einen Empfang von Daten in der optionalen Bestätigungsphase bestätigen. Anstelle eines Meldens einer SNR/SINR kann eine optimale Rate (Verbindungsmodus) alternativ direkt gemeldet werden, wie zuvor erwähnt.
  • 2 stellt ein Beispiel eines Vier-Phase-Schemas dar, welches eine Anzahl von Übertragungsknoten und eine Anzahl von potenziellen Empfangsknoten einbezieht. Das Schema ist für eine Anzahl von Übertragungsknoten TX1 bis TXN gezeigt, wobei jeder Übertragungsknoten eine Abfragemeldung an eine Anzahl von potenziellen Empfangsknoten überträgt. Aus Gründen der Vereinfachung sind lediglich Empfangsknoten RX1,1, RX1,2 und RX1,3 für den Übertragungsknoten TX1 in 2 gezeigt. Jeder Empfangsknoten schätzt das SNR/SINR ab und meldet das abgeschätzte SNR/SINR an den entsprechenden Übertragungsknoten, welcher dann eine Kombination aus einem Ziel/Fluss, einem Weitergabeknoten und einem optionalen Verbindungsmodus zur Übertragung von Daten an den ausgewählten Weitergabeknoten auswählt. Basierend auf dem ausgewählten Ziel/Fluss extrahiert der Übertragungsknoten einen Satz von Information von der Übertragungs-Warteschlange und überträgt schließlich die Daten in der Datenphase.
  • Um im Wesentlichen die gleichen Interferenzbedingungen während sowohl der Abfragephase als auch der nachfolgenden Datenphase sicherzustellen, sollten die Übertragungsknoten vorzugsweise ihre Rahmen in einer zeitsynchronisierten Weise übertragen und sollte im Wesentlichen der gleiche Übertragungs-Leistungspegel und/oder Antennengewichtungen während beider Phasen verwendet werden. Wie in 2 angezeigt, übertragen die Übertragungsknoten TX1 bis TXN ihre Rahmen auf eine solche Weise, dass die Zeitschlitze in der Zeit ausgerichtet sind. Dies stellt eine Basis zur Korrelation zwischen der Abfragephase und der Datenphase bereit. Zusätzlich werden ein oder mehrere Übertragungsparameter, wie beispielsweise ein Übertragungs-Leistungspegel und/oder Antennengewichtungen anfangs bestimmt und beide während der Abfragephase und der Datenphase verwendet, so dass das SNR/SINR, welches während der Abfrage-Antwort-Phase gemeldet wird, über die gesamte Datenphase gleich verbleibt (oder verbessert ist).
  • Wenn beispielsweise ein Knoten TXi in einem Multi-Hop-Netzwerk entschieden hat, in einem Zeitschlitz n zu übertragen, kann er eine Übertragungsleistung Pi für die nachfolgende Datenübertragung auswählen. Die Übertragungsleistung Pi kann oder kann nicht von einer Auswahl abhängen, welche erlaubt ist, von Übertragung zu Übertragung zu variieren (wobei der nicht variierende Fall als ein spezieller Fall des variierenden Falles behandelt wird). Beispielsweise kann Pi, und sollte vorzugsweise, Topologie-Änderungen widerspiegeln und vom Übertragungspuffer-Inhalt, zuvor fehlerhaften Übertragungen und/oder QoS-Faktoren abhängen. Es ist ebenfalls möglich, es einigen Knoten zu erlauben, eine niedrige oder alternativ hohe Leistungsannäherung in Abhängigkeit davon zu adoptieren, ob ein Leistungsverbrauch oder eine Leistung für den Knoten in Frage der relevanteste Faktor ist. Zusätzlich können weitere Übertragungsparameter außer der Übertragungsleistung ausgewählt werden, wie beispielsweise Antennengewichtungen, welches es erlaubt, dass bestimmte Sätze von potenziellen Weitergabeknoten als Ziel gesetzt sind. Eine Information über potenzielle Weitergabeknoten kann von einer zuvor erlangten Topologie-Information erlangt werden, kann jedoch ebenfalls durch einen Übertragungspuffer-Inhalt, zuvor fehlerhaften Übertragungen und QoS-Faktoren beeinflusst werden. Die Entscheidung zu übertragen erfordert, dass Pakete im Übertragungspuffer warten, und kann ebenfalls vom Medium-Zugriffsprinzip abhängen, welches adaptiert wurde, beispielsweise geschlitztes ALOHA mit willkürlich gezeichneten Übertragungsfällen.
  • Um es dem empfangenen Kandidatenknoten zu ermöglichen, zu identifizieren, welcher Knoten die Abfragemeldung gesendet hat, kann eine explizite Adresse der Meldung oder ein lokal eindeutiges Wort (verwendet zur Korrelation durch den Empfänger) angehängt werden.
  • Die Abfragephase kann unterschiedliche Verfahren adoptieren, wobei ein erstes beispielhaftes Verfahren auf der Idee basiert, dass jede übertragene Station oder Knoten eine Abfragemeldung bei einer Übertragungsleistung Pi überträgt. Ein Empfangsknoten RXi,j kann dann den Knoten identifizieren, welcher die Abfragemeldung gesendet hat, und bei welchem Leistungspegel sie empfangen wurde.
  • In einem zweiten beispielhaften Abfragephase-Verfahren ist die Übertrageradresse in der Abfragemeldung enthalten. Die Abfragemeldungen von verschiedenen Übertragungsknoten werden nachfolgend auf eine solche Weise übertragen, dass sie vorzugsweise (lokal) nicht kollidieren, beispielsweise durch Unterstützung eines geeigneten kollisionsfreien Protokolls. Zusätzlich befördert jede Meldung eine Information über den Übertragungs-Leistungspegel Pi, welcher zur nachfolgenden Datenübertragung zu verwenden ist. Basierend auf dieser Information, ähnlich dem ersten Abfragephase-Verfahren, kann ein Empfangsknoten RXi,j identifizieren, welcher Knoten die Abfragemeldung gesendet hat, und bei welchem Leistungspegel erwartet wird, dass ein nachfolgendes Datenpaket empfangen wird. Wenn gewünscht, können bei dem Verfahren zwei Abfragemeldungen ebenfalls eine Information über gewünschte Empfängerknoten oder Stationen enthalten.
  • Es ist zu erwähnen, dass die Abfragemeldung im zweiten Verfahren auf einem unterschiedlichen (im Allgemeinen höheren) Leistungspegel, verglichen mit dem Leistungspegel für die Datenmeldung, gesendet werden kann, vorausgesetzt, dass eine geeignete Versatz-Anzeige in der Abfragemeldung enthalten ist, oder dass der Versatz zuvor implizit bekannt ist. Dies stellt eine SNR-Verbesserung für die Abfragemeldung-Phase bereit, und bietet ebenfalls eine größere Flexibilität an.
  • Im Folgenden wird das zweite Verfahren hinsichtlich seiner größeren Flexibilität fokussiert.
  • In der Antwortphase sendet jeder Knoten eine Antwortmeldung, welche vorzugsweise eine SNR/SINR-Information enthält. In einer alternativen Ausführungsform bestimmt jeder Kandidatenknoten, welche Rate zum Empfang verwendet werden kann (da eine Kanalfrequenz-Selektivität einfach in der Entscheidung einbezogen werden kann), und antwortet anstelle dessen mit der Rate. Die Rate kann ein expliziter Wert oder ein impliziter Code für eine bestimmte Kombination aus einer Modulation (QPSK, 8PSK, 16QAM, ...) und einem Vorwärts-Fehlerkorrekturcode (Faltungs-Codierung, Turbo-Codierung, ...) und Encodierungsraten sein. In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird die Kanalabschätzung zurückgegeben, welches eine effizientere Raten- oder Verbindungsmodus-Auswahl an der Übertragungsseite ermöglicht. Bei Frequenz-Division- Schemata, wie beispielsweise dem Orthogonal-Frequenz-Division-Mehrfachzugriff (OFDMA), kann eine frequenzabhängige SNR/SINR-Darstellung zurückgegeben werden, welches eine wirksamere Auswahl eines Unterträgers (Frequenzkanal) oder eines Satzes von Unterträgern für einen Benutzer ermöglicht.
  • Im Folgenden wird die SNR/SINR-Meldung aus Gründen der Kürze angenommen. Der genaue Weg, auf welche das SNR/SINR gemeldet wird, hängt vom Typ des Detektors ab, welcher am Empfänger verwendet wird. In einem ersten Fall wird eine Einzelbenutzererfassung eingesetzt, und in einem zweiten Fall kann eine Mehrfachbenutzererfassung (MUD) verwendet werden. Wenn die Empfängerseite das Einzelbenutzererfassungs-Verfahren verwendet, dann wird das bestimmte SNR/SINR zusammen mit der Adresse, zu welcher das SNR/SINR gehört, gesendet. Wenn MUD-Empfänger ausgenutzt werden, dann kann ein Vektor von SNR/SINR-Werten mit den zugehörigen Übertragern übermittelt werden. Das SNR/SINR wird dann als ein Empfangsleistungspegel zur Summe von Rauschen und der Leistung von allen schwächeren Interferenzsignalen für das Signal von Interesse bestimmt (s. Anhang). Für den Fall des Einzelbenutzerdetektors wird das SNR/SINR als das stärkste empfangene Signal zur Summe der Leistung von Interferenz-Signalen und Rauschen bestimmt. Eher als ein Anzeigen von SNR/SINR-Pegeln können explizite Leistungspegel natürlich angezeigt werden, anstelle zusammen mit einer Anzeige des Rauschpegels. Die Antworten werden vorzugsweise derart gesendet, dass lokale Kollisionen vermieden werden, und zwar mittels eines geeigneten kollisionsfreien Protokolls.
  • Basierend beispielsweise auf den SNR/SINR-Pegeln oder einer rückgekehrten Rateninformation in den Antworten, führt jeder Übertrager nun zwei oder vorzugsweise drei Entscheidungen in einem gemeinsamen Prozess durch (wenn MUD-Empfänger ausgenutzt werden, dann sollte dies im Entscheidungsprozess betrachtet werden):
    • – Auswählen eines Ziels/Flusses, und basierend darauf, welches Paket oder allgemeiner welcher Satz von Information in der Schlange zu übertragen ist,
    • – Auswählen, welcher Weitergabeknoten das Paket empfangen wird und dies weiterleiten wird (es sei denn, dass er die Zielstation ist), und
    • – optionales Entscheiden, welche zusätzlichen Verbindungsparameter, abgesehen vom vorbestimmten Übertragungsleistungspegel, zu verwenden sind. Vorzugsweise enthalten die zusätzlichen Verbindungsparameter Verbindungsmodusparameter, wie beispielsweise eine Digitalsignal-Konstellation und eine Vorwärts-Fehlerkorrektur-Codierung, können jedoch ebenfalls beispielsweise Frequenzkanalparameter enthalten. Wenn zusätzliche Verbindungsparameter nicht ausgewählt werden können, werden lediglich die ersten zwei Schritte ausgeführt.
  • Zur Raten- oder Verbindungs-Adaption kann der Übertrager ebenfalls eine exaktere Kanalzustandskennung enthalten, und zwar entweder zurückgekehrt in der Antwortmeldung oder eine Abschätzung des Kanals, wenn die Antwortmeldung empfangen wird, unter der Annahme, dass eine Kanal-Reziprozität eine gültige Annahme ist.
  • In der Datenphase wird das ausgewählte Paket an den bestimmten Weitergabeknoten unter Verwendung der zugewiesenen Verbindungs- und Übertragungsparameter übertragen.
  • In der Bestätigungsphase antwortet der Empfangsknoten mit einer Bestätigung, welche anzeigt, ob das Paket korrekt empfangen wurde oder nicht.
  • Im Obigen sind semistationäre Bedingungen über zumindest einen Zeitschlitz, wie auch eine einigermaßen gute Genauigkeit einer relativen Messung und Übertragungsleistungs-Einstellungen angenommen.
  • Es ist zu erwähnen, dass zur Abfrage von Verfahren 2 mehrere aufeinanderfolgende Abfragepakete in der Abfragephase übertragen werden können. Auf die gleiche Weise können mehrere Antwortmeldungen in der Antwortphase, als auch mehrere Bestätigungen in der Bestätigungsphase übertragen werden.
  • 3A–B umreißen die Prinzipien eines beispielhaften Weiterleitungsverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform von der Erfindung, jeweils an der Übertragerseite und Empfängerseite. Die Prinzipien werden nun kurz umrissen, beginnend an der Übertragerseite.
  • Ein oder mehrere geeignete Übertragungsparameter, wie beispielsweise eine Übertragungsleistung und/oder Antennengewichtungen, werden anfangs in Schritt S1 bestimmt. In Schritt S2 wird eine Abfragemeldung gesendet, und zwar typischerweise mittels eines Broadcasting oder eines Multicasting. In Schritt S3 wird eine entsprechende Antwortmeldung, welche beispielsweise SNR/SINR oder eine Rateninformation enthält, von einem oder mehreren potenziellen Weitergabeknoten empfangen. In Schritt S4 wird der gemeinsame Auswahlprozess durchgeführt, um zu bestimmen, welche Daten zu übertragen sind, als auch ein Weitergabeknoten und Verbindungsparameter. In Schritt S5 wird ein Datenpaket, welches an ein ausgewähltes Ziel gerichtet ist oder zu einem ausgewählten Fluss gehört, an den ausgewählten Weitergabeknoten unter Verwendung der anfangs bestimmten Übertragungsparameter und der ausgewählten Verbindungsparameter übertragen. In Schritt S6 wird eine Bestätigung empfangen. In Schritt S7 können mögliche ARQ-Aktionen durchgeführt werden.
  • An der Empfangsseite wird die Abfragemeldung in Schritt S11 empfangen. In Schritt S12 wird ein SNR/SINR-Wert, eine unterstützte Rate oder ein weiterer geeigneter Parameter in Ansprechen auf die empfangene Abfragemeldung bestimmt. In Schritt S13 wird das SNR/SINR oder die Rate an den Übertragungsknoten in einer Antwortmeldung gemeldet. Wenn der Weitergabeknoten durch den Übertragungsknoten ausgewählt wurde, wird ein Datenpaket in Schritt S14 empfangen. In Schritt S15 wird eine Bestätigung an den Übertragungsknoten gesendet, welche anzeigt, dass das Paket korrekt empfangen wurde. Mögliche ARQ-Aktionen werden auf der Empfangsseite in Schritt S16 vorgenommen.
  • Dass das ARQ(Automatic Repeat Request)-Schema aus einem Bereich von ARQ-Schemata ausgewählt werden kann, sind die ARQ-Details nicht angezeigt. Die Grundfunktion liegt in der Sicherstellung, dass ein Paket neu übertragen wird, bis eine positive Bestätigung empfangen wird (obwohl ein oberes Limit der Anzahl von Neuübertragungen verwendet werden kann), und dann kann das Paket optional aus dem Übertragungspuffer entfernt werden. Die ARQ-Funktionalität kann Funktionen an der Übertragungsseite als auch an der Empfangsseite, wie üblich haben.
  • Natürlich können weitere Übertragungsparameter als eine Übertragungsleistung durch die Erfindung verwendet werden, beispielsweise Antennengewichtungen. Es sollte ebenfalls verständlich sein, dass eine Raten- oder Verbindungsadaption ein optionales, jedoch oftmals bevorzugtes Merkmal ist.
  • Abgesehen von einer opportunistischen Auswahl unter mehreren Weitergabeknoten, welche ähnlich dem in [8] vorgeschlagenen SDF ist, gibt die Erfindung zumindest zwei zusätzliche Hauptvorteile.
  • Der erste kommt aus der Möglichkeit unter mehreren Paketen (und somit Flüsse/Ziele), welche im Übertragungspuffer vorliegen, auszuwählen. Der Hauptgrund für diesen hinzugefügten Freiheitsgrad liegt in der Tatsache begründet, dass unterschiedliche Pakete (oder allgemeiner unterschiedliche Sätze von Daten) in verschiedene Richtungen von dem Übertragungsknoten gerichtet werden können, womit somit eine Auswahl eines Weitergabeknotens in mehrere allgemeine Weiterleitungsrichtungen ermöglicht wird.
  • Dieser Vorteil wird einfach anhand von 4A–B mit einer einfachen geografisch basierten Weiterleitungsablauf-Metrik anerkannt, wobei 4A das in [8] vorgeschlagene SDF-Verfahren zeigt und 4B das Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von der Erfindung zeigt.
  • Im Stand der Technik von 4A ist das erste Paket PCK X in der Übertragungs-Warteschlange das zu übertragene Paket. Dieses Paket gehört zu einem vorgegebenen Fluss und ist für einen gegebenen Zielknoten bestimmt, welcher dann die allgemeine Weiterleitungsrichtung für ein Paket PCK X bestimmt. Der Übertragungsknoten wählt unter einer Anzahl von potenziellen Weitergabeknoten aus, welche einen Weiterleitungsablauf in diese allgemeine Richtung geben. Der Übertragungsknoten überträgt typischerweise das Paket an den Weitergabeknoten mit einem maximalen Weitergabeablauf, welches hier lediglich bedeutet, dass das Paket über die längste projizierte Distanz in die Richtung des Zielknotens von dem Paket transportiert wird.
  • In der Erfindung ist es möglich, einen Weitergabeknoten in alle Ziel/Fluss-Richtungen von den Paketen auszuwählen, welche in der Übertragungs-Warteschlange 110 des betrachteten Übertragungsknotens dargestellt sind. Beispielsweise kann die Übertragungs-Warteschlange paketbasiert (1) mit unterschiedlichen Paketen, welche zur Übertragung fertig sind, sein. Alternativ enthält die Übertragungs-Warteschlange eine Anzahl von Puffern (2), wobei jeder Puffer Daten für ein vorgegebenes Ziel oder einen Fluss hält. In der zweiten Alternative werden Daten von den verschiedenen Puffern später in eine Paketform verkapselt, sobald ein geeignetes Verbindungsmodus-Schema ausgewählt wurde. Der Übertragungsknoten 100 hält eine Liste von Zielen/Flüssen bei, welche derzeit im Knoten dargestellt sind, wodurch somit eine Auswahl unter den unterschiedlichen Zielen/Flüssen ermöglicht wird. Dies ermöglicht in der Wirkung eine Auswahl eines Weitergabeknotens in mehrere allgemeine Weiterleitungsrichtungen. Anhand von 4B kann gesehen werden, dass ein Paket PCK Y für ein Ziel in eine vollständig unterschiedliche Richtung als ein Paket PCK X bestimmt ist. In dieser Richtung gibt es einen Weitergabeknoten 200, welcher einen absoluten maximalen Weiterleitungsablauf gibt, nahe des Übertragungsbereiches des Übertragungsknotens 100. Im Hinblick auf einen Weiterleitungsablauf ist es somit eindeutig weiter vorteilhaft, das Paket PCK Y als das PCK X zu übertragen.
  • Zusätzlich ist es ebenfalls möglich, beispielsweise QoS(Dienstqualitäts-)-Aspekte zu betrachten, da beispielsweise unterschiedliche Flüsse unterschiedliche QoS-Anforderungen haben können, als auch eine Gerechtigkeit zwischen Zielen und/oder Flüssen. Die Auswahl eines Ziels/Flusses geht ultimativ in eine Auswahl von Daten von der Übertragungs-Warteschlange über. Es ist somit möglich, basierend darauf, welche Übertragungen bemerkbar gelingen, das optimalste zu sendende Paket opportunistisch zu bestimmen.
  • Ein zweiter Hauptvorteil von der Erfindung liegt darin, dass eine Verbindungsleistung optimiert werden kann, in Verbindung mit einer Auswahl, welches Paket zu übertragen ist und welcher Weitergabeknoten zu verwenden ist.
  • Um dazu in der Lage zu sein, über eine Optimalität in einer gut bestimmten Weise zu sprechen, ist es wünschenswert, eine objektive Funktion f einzuführen. Im Allgemeinen wird die objektive Funktion f sorgsam ausgewählt und abhängig gemacht von a) einigen vorgegebenen Eingangsparametern, welche das (Drahtlos/Funk-)Multi-Hop-Netzwerk charakterisieren und b) einigen Variablen, welche sorgsam ausgewählt werden können, um die objektive Funktion f zu optimieren.
  • In diesem bestimmten Beispiel ist das Multi-Hop-Netzwerk dadurch gekennzeichnet, dass jeder Weitergabeknoten zumindest einen zugeordneten Kostenpunkt zu zumindest einem Ziel hat. Eine weitere Information, wie beispielsweise eine lokale Last, ein Warteschlangen-Status, Dienstqualität (QoS)-Anforderungen oder Restbatterie kann ebenfalls in die objektive Funktion einbezogen werden.
  • Die Optimierungsvariablen enthalten zumindest einen Weitergabeknoten und einen Fluss und/oder ein Ziel. Wenn mehrere Flüsse für ein bestimmtes Ziel bzw. Ziele unterstützt werden, kann die Auswahl dann eine Kombination aus einem Fluss und einem Ziel sein. Wenn ein Ziel als eine Optimierungsvariable anstelle eines Flusses verwendet wird, enthält das Auswahlergebnis ein ausgewähltes Ziel, jedoch kann es mehrere Flüsse an das ausgewählte Ziel geben, und es ist immer noch eine offene Frage, welcher Fluss auszuwählen ist. Selbstverständlich kann eine zusätzliche separate Auswahl unter diesen Flüssen durchgeführt werden, beispielsweise basierend auf QoS-Anforderungen oder sogar willkürlich. Jedoch, indem ein Fluss als eine Optimierungsvariable verwendet wird, können QoS-Aspekte direkt in dem gemeinsamen Optimierungsprozess integriert werden, welches zu der Auswahl eines optimalen Flusses führt, und zwar sowohl im Hinblick auf die Zielrichtung als auch im Hinblick auf QoS.
  • Zusätzlich kann die Rate, wenn gewünscht, als eine Variable enthalten sein. Raten werden dann durch jegliche geeignete Kombination aus einem Modulations-, Codierungs- und Spreiz-Schema bestimmt. Darüber hinaus, vorausgesetzt, dass eine optimale Rate ausgewählt wurde, ist es dem Übertragungsknoten erlaubt, (lediglich) seine Übertragungsleistung zu reduzieren, wenn die Verbindung SNR/SINR das übersteigt, was für die ausgewählte optimale Rate benötigt wird. Parameter werden im Allgemeinen bezeichnet als Modulation-, Codierungs- und Spreiz-Schema, Übertragungsleistung, Antennengewichtungen und Frequenzkanal-Parameter für Verbindungsparameter. Der Ausdruck „Verbindungsparameter" enthält somit DLC (Data Link Control)-Parameter auf der Datenverbindungs-Schicht, als auch unterliegende physikalische PHY-Schichtparameter. Die DLC-Parameter enthalten sowohl LLC(Logical Link Control)-Parameter als auch MAC (Medium Access Control)-Parameter, und somit kann ein Verbindungsparameter aus LLC-, MAC- und PHY-Parametern ausgewählt werden.
  • Die Ausgabe von der objektiven Funktion enthält einen ausgewählten Weitergabeknoten und ein ausgewähltes Ziel oder einen Fluss zu einem Ziel. Die Auswahl von einem Ziel oder einem Fluss beeinflusst die Information, welche gesendet wird. Zusätzlich kann die Optimierung von der objektiven Funktion ebenfalls eine geeignete Kombination aus einem Modulations-, Codierungs- und Spreiz-Schema, das heißt eine Raten-Auswahl, als auch einen geeigneten Satz von Unterträgern oder Frequenzkanälen, welche zu verwenden sind, bereitstellen. Resultierend aus der Raten-Auswahl ist eine Reduktion in der Übertragungsleistung eine weitere und zusätzliche Ausgabe.
  • Wenn eine Optimierung bezogen auf einen Weitergabeknoten, einen Fluss und Verbindungsparameter formalisiert wird, können die folgenden Bezeichnungen verwendet werden:
    • V
    kennzeichnet den Satz von allen Knoten im Netzwerk (oder den betrachteten Teil des Netzwerks).
    Ji
    ist der Satz von Kandidaten-Weitergabeknoten, das heißt Knoten, welche auf Knoten vi:s Sonde, vi ∊ V antworten.
    Φi
    ist der Satz von Flüssen im Knoten vi, vi ∊ V.
    ψ
    kennzeichnet einen oder eine Mehrzahl von Verbindungsparametern und kann somit multidimensional mit Bezug auf Verbindungsparameter sein, wobei jeder variable Parameter wie jener einen Definitionsraum hat, in welchem er kontinuierliche oder diskrete Werte annehmen kann. Der Verbindungsparameter kann vom Übertrager vi, vi ∊ V und Empfänger vj, vj ∊ V Knoten abhängen, dann wird ψ mit ψi,j gekennzeichnet.
  • Die objektive Funktion f wird dann zur Weiterleitung im Auftrag von Knoten vi unter Verwendung von Eingangsparametern von den obigen Sätzen Ji, Φi und ψ optimiert, um gemeinsam eine optimale Kombination aus einem Weitergabeknoten J ~, einem Fluss, als auch Verbindungsparametern zu bestimmen:
    Figure 00310001
    wobei:
    • J ~
    den ausgewählten Weitergabeknoten bestimmt:
    Figure 00320001
    Φ ~
    den ausgewählten Fluss bestimmt:
    Figure 00320002
    ψ ~
    den Satz von Verbindungsparameter-Werten für Knoten vi bestimmt und Übertragungs- und/oder Empfangs-Parameter enthalten kann:
    Figure 00320003
  • Qualitäts-Kostenablauf
  • Ein Beispiel von einer speziellen objektiven Funktion ist ein Qualitäts-Kostenablauf (ZQCP). Der Qualitäts-Kostenablauf (QCP) zwischen Knoten vi und Knoten vj für den Fluss φi ∊ Φi wird bestimmt als: ZQCPij = f(C(φi)i , C(φi)j , Qij, W(φi)i , ψij)wobei:
  • C (φi) / i bezeichnet die Kosten von Knoten vi, vi ∊ V zum Ziel für den Fluss φi ∊ Φi. Jedem Fluss ist ein Ziel zugeordnet.
  • Qi,j bezeichnet die Qualität (beispielsweise das Signal-zu-Interferenz- und Rausch-Verhältnis) von der Verbindung zwischen Knoten vi und Knoten vj.
  • W (φi) / i bezeichnet die Gewichtungs-Parameter für Knoten vi, vi ∊ V oder für den Fluss φi ∊ Φi.
  • Die Gewichtungsparameter können jegliche Kombination von zumindest fixierten Priorisierungs-Gewichtungen, adaptiven Priorisierungs-Gewichtungen, QoS bezogenen Parametern (wie beispielsweise Frist, Latenz, usw.), Gerechtigkeits-Kriterien usw. sein. Es kann etwas natürlicher und zielgerichteter sein, die QoS-Parameter in der Optimierung einzubeziehen, wenn der Fluss als eine Optimierungsvariable betrachtet wird, da jeder Fluss normalerweise mit vorgegebenen QoS-Anforderungen in Zusammenhang steht.
  • Dies erlaubt die Optimierung (hier als Maximierung angenommen) von der objektiven Funktion basierend auf QCP zu schreiben als:
    Figure 00330001
    welches zu einer Kombination aus einem Verbindungsknoten, einem Fluss und einem oder mehreren Verbindungsparametern führt. Es ist zu erwähnen, dass, wenn
    Figure 00330002
    negativ ist, keine Weiterleitung ausgeführt wird.
  • Eine weitere beispielhafte objektive Funktion basiert auf dem Informations-Kostenablauf (ZICP). Die folgende zusätzliche Schreibweise kann verwendet werden:
  • Γij bezeichnet das Signal-zu-Rauschen-plus-Interferenz-Verhältnis (SINR) in diesem Beispiel. Das SINR kann dann ein augenblickliches oder mittleres SINR sein. Beispielsweise kann das SINR bestimmt werden, indem es allen Weitergabestationen, welche beabsichtigen zu übertragen, ermöglicht wird, eine Abfragemeldung zu senden (Multicast/Broadcast), welche es ermöglicht, das augenblickliche SNR zu messen.
  • Rij der Satz von erreichbaren Raten zwischen Knoten vi und Knoten vj, vorgegeben durch das SINR Γij. Die Raten werden durch eine Kombination von Modulations-, Codierungs- und Spreiz-Schemata zusammengebaut.
  • Der Informations-Kostenablauf (ICP) zwischen Knoten vi und Knoten vj für den Fluss φi ∊ Φi unter Verwendung der Rate rij wird bestimmt als: ZICPij = f(C(φi)i , C(φi)j , W(φi)i , rij).
  • Dies ermöglicht es, die Optimierung (hier als Maximierung angenommen) von der objektiven Funktion basierend auf ICP zu schreiben als:
    Figure 00340001
    welches zu einer Kombination aus einem Weitergabeknoten, einem Fluss und einer ausgewählten Rate führt. Es ist zu erwähnen, dass, wenn
    Figure 00340002
    negativ ist, keine Weiterleitung ausgeführt wird.
  • Wenn ein Kostenablauf in einer bestimmten Form verwendet wird, kann eine Kosteninformation durch ein unabhängiges Routenbestimmungsprotokoll, wie beispielsweise jegliches bekannte Kürzester-Pfad-Protokoll (beispielsweise Bellman-Ford), beispielsweise unter Verwendung von Energie, Verzögerung oder Hop-Metrik, oder ein Routenbestimmungsprotokoll, welches zur Diversität-Weiterleitung spezifischer ist, bereitgestellt werden.
  • Das Routen-Bestimmungsprotokoll oder alternativ ein weiteres Topologie-Steuerprotokoll kann die Grundeinstellung von einer Übertragungsleistung bereitstellen.
  • Zusätzlich können weitere Auswahlkriterien verwendet werden, wenn bestimmt wird, welches Paket zu senden ist. Wie zuvor erwähnt, kann ein wichtiges Auswahlkriterium das QoS sein, das heißt, eine vorgegebene Priorität für Pakete mit bestimmten Zuführanforderungen auf beispielsweise Verzögerung oder Bandbreite. Somit kann die Kostenablauf-Metrik mit QoS-Parametern kombiniert werden, wie beispielsweise Verzögerung oder Frist-Daten, als eine erweiterte QoS-Metrik. Darüber hinaus ist es natürlich wichtig, eine bestimmte Art von Gerechtigkeit an Quellen im Netzwerk bereitzustellen, um eine Entkräftigung, einen Kanalfang usw. zu vermeiden.
  • Offensichtlich führt die Verwendung eines Flusses als eine Optimierungsvariable implizit zu einer Auswahl von einer Zielrichtung, da jeder Fluss ein eindeutiges Ziel hat. Alternativ kann ein Ziel direkt als eine Optimierungsvariable verwendet werden, um eine Richtung in Betracht zu ziehen, wie nachstehend beispielhaft ausgeführt wird.
  • Ein bestimmtes Beispiel von einer Informations-Kostenablauf-Funktion, bestimmt als die Ratenzeiten des Differenzial-Kostenablaufes (eine Kostenreduktion vom Übertragungsknoten i zum Empfangsknoten j, unter Annahme von Kosten, welche vom Ziel zunehmen) ist im Folgenden gegeben: Z(D)ij = f(C(D)i , C(D)j )·rij(SNRij/SINRij), wobei Zij (D) der Informations-Kostenablauf für ein Paket ist, welches in die Richtung zum Ziel D gerichtet ist, und wobei i der Übertragungsknoten ist und j ein Abfrageknoten ist. Ferner ist rij (SNRij/SINRij) eine unterstützte Rate zwischen Knoten i zum Knoten j für ein vorgegebenes SNR/SINR zwischen Knoten i und Knoten j. Diese Funktion kann beispielsweise gemeinsam mit Bezug auf einen Weitergabeknoten, einen Zielknoten und eine Rate optimiert werden. Die Kosten zum Zielknoten D und die objektive Funktion f können jegliches aus einer Mehrzahl von Faktoren widerspiegeln. Beispielsweise können die Kosten und die objektive Funktion den Weiterleitungsablauf in einer geografischen Distanz widerspiegeln, jedoch kann ein weiteres Kostenablauf-Maß ebenfalls verwendet werden. Ein Weiterleitungs-Ablauf in einer geografischen Distanz kann beispielsweise basierend auf einer Positionsinformation, wie beispielsweise eine GPS (Global Positioning System)-Information bestimmt werden, oder basierend auf Pfadverlust-Berechnungen abgeschätzt werden.
  • Das Informations-Kostenablauf-Maß wird bestimmt, nachdem ein Knoten eine oder mehrere Antwortmeldungen mit Bezug auf SNR/SINR-Werten empfangen hat, jedoch bevor die nachfolgende Datenmeldung übertragen ist. In der Praxis bedeutet dies für gewöhnlich, dass der Übertrager durch den Puffer geht und den Kostenablauf für jedes Paket bestimmt. Da mehrere Pakete das gleiche Ziel haben können, reicht es aus, das Maß für das wichtigste „mit gleichem Ziel"-Paket zu bestimmen, dies jedoch derart für alle Ziele oder Flüsse, welche im Puffer dargestellt sind, zu tun.
  • In der Referenz [12] wurden der optimale Übertragungsbereich und die Coderaten in einem hochbelasteten Frequenz-Hoping-Paketfunk-Netzwerk durch ein sogenanntes informationswirksames Weiterleitungsablauf-Leistungsmaß untersucht. Die Differenz hier ist jenes, welches nicht als informationseffizienter Weiterleitungsablauf als ein Leistungsmaß verwendet wird, jedoch als eine zu optimierende objektive Funktion. Dies wird ermöglicht durch die Abfrage-Antwort-Phase und die Auswahl unter mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten. Die Rationalität hinter einer objektiven Funktion basierend auf einem Informations-Weiterleitungsablauf liegt darin, dass die „Geschwindigkeit über Grund" für ein Paket oder äquivalent die Ratenzeiten der durchlaufenden Distanz zum Ziel so hoch wie möglich sein sollte. Der Ausdruck für einen Informations-Weiterleitungsablauf, wie im Folgenden bestimmt, ist zu Berechnungszwecken hilfreich und stellt das Vorliegen von einem Maximum dar. Es ist zu erwähnen, dass die Analyse von der Metrik im Folgenden nicht der Referenz [12] folgt. Es wird beispielsweise angenommen, dass eine unendliche Anzahl von Weitergabeknoten entlang einer Linie in der gewünschten Richtung der Weiterleitung positioniert sind, und einer den optimalen Knoten sucht, an welchem zu senden ist, als auch welche Rate verwendet werden sollte. Ein gutes Maß zur Verwendung ist dann der Informations-Weiterleitungsablauf Z, welcher durch die Shannon-Kanalkapazität-Formel multipliziert mit der Hop-Distanz gegeben ist:
    Figure 00370001
    wobei P die Übertragungsleistung ist, N die Rauschleistung ist, A die Verbreitungskonstante ist (typischerweise zwischen 2–4 und 2 für eine Freiraumverbreitung), Const eine Verbreitungskonstante ist, B die Bandbreite ist und R die Distanz zwischen dem Übertrager und Empfänger ist.
  • Mit B = 20 MHz, N = k·T·B·NF (wobei NF = 10 dB, T = 273 + 25 K, k = 1,38e – 23 sind), α = 2,6 ist das Optimum für unterschiedliche Übertragungsleistungspegel klar in 5 evident. Der Maximum-Weiterleitungsablauf kann jedoch selber nicht in einer geschlossenen Form ausgedrückt werden. Jedoch kann die optimale Distanz ROpt die obere Grenze von der Kanaleffizienz erreichen als:
    Figure 00380001
  • Dies stellt dar, dass hohe Signalkonstellationen im Allgemeinen nicht notwendig sind, das heißt für α = 2, wobei eine Signalkonstellation mit 3 bps/Hz ausreichen wird. Sogar obwohl die Verbindungsoptimierung mit einer Kosten-Metrik, basierend auf einer Distanz und einer Information beispielhaft ausgeführt wurde, können weitere Metriken, welche ähnliche objektive Kriterien einhalten, verwendet werden.
  • Es kann eine Verbindungsadaption verwendet werden, wobei eine Funktionalität zur Fragmentierung, ein Zusammenbauen und möglicherweise ebenfalls ein Multiplexing/Demultiplexing durch die Knoten bei der Kommunikation ausgeführt werden.
  • Es wird nun dargestellt, dass die vorgeschlagene Erfindung ebenfalls Vorteile in einer (Rayleigh)-Schwund-Umgebung Vorteile hat. Man kann zur Einfachheit von der Analyse annehmen, dass der Sendeknoten eine hohe Anzahl von konzentrischen Kreisen hat, an welchen potenzielle Empfangsknoten positioniert werden können. Der optimale Informations-Weiterleitungsablauf kann abgeschätzt werden durch die Beziehung:
    Figure 00380002
    wobei Z(β,γ0,R) = R·B·1g2(1 + β·γ0)der Informations-Weiterleitungsablauf ist, und
    Figure 00390001
    die pdf (Power Density Funktion) zur Selektions-Diversität mit der Ordnung M-Diversität ist, und
    Figure 00390002
    das mittlere SNR/SINR als eine Funktion der Distanz R ist, und M = Const·R2 die mittlere Anzahl von Knoten auf einem konzentrischen Kreis bei der Distanz R ist. Dies bedeutet, dass die Diversität-Ordnung stark für große Distanzen ansteigt, jedoch ebenfalls von der Dichte der Knoten abhängt, welche in den Parameter Const widergespiegelt wird.
  • Eine numerische Berechnung ergibt die Kurvenverläufe in 6 für die gleichen Parameter wie oben, mit P = 1 W, und mehreren Const-Werten. Es ist zu erwähnen, dass in der Praxis eine Diversitäts-Reihenfolge beschränkt werden wird, im Gegensatz zu dem Fall, bei welchem ein mathematisch bestimmtes PDF für das SNR/SINR verwendet wird, welches einen sehr langen Ausläufer mit einem Nicht-Null-Wert für hohe SNR/SINR-Werte hat. Es ist auf jeden Fall klar, dass eine Diversität einen Informations-Weiterleitungsablauf erhöht.
  • Optimierungen
  • Da hohe Anzahlen von Steuermeldungen gesendet werden, ist es entscheidend, den Overhead und den Energieverbrauch so klein wie möglich beizubehalten. Dies kann erzielt werden, indem die Anzahl von Information in den Paketen durch ein implizites Signalisieren minimiert wird. Beispielsweise, anstelle dass die vollständige Adresse von dem Kandidaten-Knoten verwendet wird, können lokal (und eindeutig) zugewiesene Adressen verwendet werden (beispielsweise unter der Steuerung von einem Routen-Bestimmungsprotokoll). Da die Adressen lokal sind, werden kurze Adressen ausreichen. Ein weiteres Verfahren liegt in der Übertragung an lediglich jene Kandidaten-Knoten, welche einen positiven Kostenablauf oder einen Kostenablauf innerhalb eines spezifischen Bereiches oder Intervalls haben (beispielsweise einen positiven Stellwert übersteigen). Somit wird das Adressfeld durch ein kürzeres Kosten-Anforderungsfeld ersetzt. Es können ebenfalls Kandidaten-Knoten implizit adressiert werden, indem angezeigt wird, dass sie (ein Satz von) Nachbarn oder ein bestimmter Nachbar von einem Übertragungsknoten sind. Beispielsweise wird ein Kandidaten-Knoten explizit im Paket adressiert, und ein oder mehrere weitere geeignete Weitergabe-Kandidaten-Knoten werden implizit adressiert, indem in dem Paket angezeigt wird, dass sie Nachbarn von dem explizit adressierten Kandidaten-Knoten sind. Dies erfordert ein auszuführendes Protokoll, welches Nachbarbeziehungen aufbaut, beispielsweise eine einbezogene Funktion in einem Routen-Bestimmungsprotokoll, welches im Internet bekannt ist (HALLO-Meldungen). Dies bedeutet, dass der Overhead nicht so groß zu sein braucht, wie man zunächst annimmt.
  • Es ist ebenfalls zu erwähnen, dass die Schritte, welche t1 folgen, das heißt, was einen Knoten zur Übertragung auslöst, normalerweise davon abhängen, welcher Kanal oder welches Medium-Zugriffsverfahren verwendet wird. Beispielsweise kann ein geschlitztes ALOHA, CSMA (Carrier Sense Multiple Access) oder sogar ein Schema mit geplanten Übertragungsfällen (wie im STDMA) verwendet werden.
  • Die Erfindung ermöglicht es Gruppen von Knoten in Kooperation zueinander zu agieren, um eine Kommunikations-Genauigkeit zu verbessern, beispielsweise durch Diversität. Eine weitere Option liegt in der Zuweisung von vorbestimmten Stationen, welche Steuerfunktionen ausführen, indem Steuermeldungen empfangen und übertragen werden.
  • Warteschlangen-Disziplinen sind wichtig, da sie der Schlüssel dazu sind, um die Netzwerkressourcen gerecht gemeinsam zu benutzen, und stellen leistungskritische Anwendungen mit Leistungsgarantien bereit. Im Allgemeinen wird eine Differenz erstellt zwischen Weiterleitungs-Disziplinen, welche für Bestleistungs-Anwendungen entwickelt sind (beispielsweise Anwendungen ohne QoS-Anforderungen) und Disziplinen, welche für garantierte Serviceanwendungen entwickelt sind (das heißt Anwendungen mit QoS-Anforderungen). Für Bestleistungs-Verbindungen liegt die wichtigste Aufgabe darin, die Ressourcen auf eine gerechte Weise gemeinsam zu benutzen, und Beispiele von Warteschlangen-Algorithmen, welche für diesen Servicetyp entwickelt sind, sind: 1) Weighted Round Robin; 2) Deficit Round Robin; und 3) Weighted Fair Queuing, wobei alle von ihnen versuchen, den Generalised Processor Sharing Algorithm zu emulieren. Natürlich, für garantierte Dienstanwendungen, liegt die wichtigste Aufgabe darin, Leistungsgarantien zu geben, und Beispiele von Warteschlangen-Disziplinen, welche diese Aufgabe erfüllen, sind: 1) Weighted Fair Queuing; 2) Virtual Clock; und 3) Earliest Due Date.
  • Implementierungsaspekte
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm von relevanten Teilen auf der Übertragerseite gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von der Erfindung. Der Übertragerknoten 100 von 7 enthält grundlegend eine allgemeine Steuerung 105, einen Übertragungspuffer 110, eine Abfrage/Sonde- Einheit 120, eine Verkapselungseinheit 130, eine Coder- und Modulations-Einheit 140, eine herkömmliche Übertragungskette 150, welche mit einer Antenne oder einem Antennensystem verbunden ist, eine Übertragungsparameter-Steuerung 160, eine herkömmliche Empfängerkette 170, eine Demodulations- und Decoder-Einheit 180, eine Einheit 190 zur Durchführung eines gemeinsamen Entscheidungsprozesses zum Auswählen von Daten, eines Weitergabeknotens und eines optionalen Verbindungsmodus, einen Empfangspuffer 192 und eine Einheit 194 zur Bereitstellung einer Multi-Hop-Kosteninformation.
  • In der ersten Runde (1) wird eine Abfragesonde an die Verkapselungseinheit 130 zur Verkapselung und (explizit und/oder implizit) Adressierung übertragen. Von der Perspektive einer Adressierung aus verwendet der Übertragungsknoten typischerweise ein Broadcasting oder Multicasting, um die Abfragemeldung an ausgewählte Weitergabe-Kandidaten-Knoten im Multi-Hop-Netzwerk zu übertragen. Die Weitergabe-Kandidaten-Knoten können beispielsweise durch die allgemeine Steuerung 105, basierend auf einer Multi-Hop-Kosteninformation, welche von einem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll erlangt wird, möglicherweise zusammen mit einer zusätzlichen Information ausgewählt werden. Die verkapselte Abfrageprobe wird an die Codierungs- und Modulations-Einheit 140 zur Codierung 142 und Modulation 144, und weiter auf der Übertragungskette 150 zur Übertragung an die Weitergabe-Kandidaten-Knoten übertragen. Der Übertragungsleistungspegel und/oder die Antennengewichtungen, welche zur Übertragung verwendet werden, werden durch die Übertragungsparameter-Steuerung 160 angegeben.
  • In der zweiten Runde (2) empfängt der Übertragungsknoten 100 die Antwortmeldungen von einer Anzahl von Weitergabe-Kandidaten-Knoten über die Empfängerkette 170 und die Einheit 180 zur Demodulation 182 und Decodierung 184. Die Antwortmeldungen werden dann an die Entscheidungseinheit 190 übertragen, welche dann Daten, einen Weitergabeknoten und optional ebenfalls einen Verbindungsmodus zur Übertragung in einem gemeinsamen Entscheidungsprozess auswählt. Vorzugsweise führt die Entscheidungseinheit 190 eine gemeinsame Optimierung, basierend beispielsweise auf einen Kostenablauf, wie zuvor detailliert beschrieben, durch. Im Entscheidungs-/Optimierungsablauf macht die Entscheidungseinheit 190 normalerweise Gebrauch von einer Verbindungsleistungs-Information, wie beispielsweise das SNR/SINR, welches in den Antwortmeldungen gemeldet wird, eine Information über Ziele/Flüsse, welche im Knoten dargestellt sind, als auch eine Multi-Hop-Kosteninformation von einem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll, wie beispielsweise das Bellman-Ford oder ein ähnliches Protokoll. Im Übertragungsknoten 100 wird eine solche Kosteninformation vorzugsweise angesammelt und/oder in der Multi-Hop Kosteninformations-Einheit 194 erzeugt, welche mit der Entscheidungseinheit 190 verbunden ist. Eine Information über auswählbare Ziele und/oder Flüsse kann beispielsweise durch ein Untersuchen der Übertragungs-Warteschlange oder durch ein Beibehalten von einer separaten Liste von Zielen/Flüssen, welche derzeit im Knoten vorliegen, erlangt werden.
  • Die ausgewählten Daten werden dann von der Übertragungs-Warteschlange 110 an die Verkapselungseinheit 130 übertragen, welche die Daten verkapselt und die Adresse auf den ausgewählten Weitergabeknoten einstellt. Die verkapselte Paketinformation wird dann an die Codierungs- und Modulations-Einheit 140 übertragen, welche eine Codierung und Modulation gemäß dem ausgewählten Verbindungsmodus durchführt, bevor die Paketinformation an den ausgewählten Weitergabeknoten übertragen wird.
  • In der dritten Runde (3) kann eine Datenbestätigung, welche vom ausgewählten Weitergabeknoten empfangen wird, optional dazu verwendet werden, um entsprechende Daten von der Übertragungs-Warteschlange 110 zu entfernen.
  • Individuelle Steuer- und Informationseinheiten, wie beispielsweise die Übertragungsparameter-Steuerung 160, die gemeinsame Entscheidungs-Ablaufeinheit 190 und die Multi-Hop Kosteninformations-Einheit 194, können mit der allgemeinen Steuerung 109 zusammenarbeiten oder sogar darin integriert sein, welche selber eine zusätzliche Steuerfunktionalität enthalten kann.
  • 8 ist ein schematisches Blockdiagramm von relevanten Teilen auf der Empfängerseite gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von der Erfindung. Der Weitergabe-Kandidaten-Knoten von 8 enthält grundlegend eine herkömmliche Empfängerkette 210, welche mit einer Antenne oder einem Antennensystem verbunden ist, einen Verbindungsleistungs-Abschätzer 220, eine Einheit 230 zur Demodulation und Decodierung, einen Empfangspuffer 240, eine Bestätigungseinheit 250, eine Übertragungsknoten-Kennungseinheit 260, eine Verkapselungseinheit 270, eine Codierungs- und Modulationseinheit 280, eine herkömmliche Übertragungskette 290, welche mit einer Antenne oder mit einem Antennensystem verbunden ist, und eine Übertragungs-Warteschlange 295.
  • Der Weitergabe-Kandidaten-Knoten empfängt eine Abfragemeldung von einem oder mehreren Übertragungsknoten im Multi-Hop-Netzwerk über die Empfängerkette 210. Zum Multicasting enthält der Weitergabe-Kandidaten-Knoten eine Funktionalität (nicht gezeigt), um zu bestimmen, ob eine Abfragemeldung für einen Weitergabeknoten gedacht ist, indem explizit und/oder implizit eine Adressierungsinformation in der empfangenen Abfragemeldung untersucht wird. Im Folgenden wird der Fall in Betracht gezogen, bei welchem die Abfragemeldung tatsächlich für den Weitergabe-Kandidaten-Knoten vorgesehen ist.
  • In der Runde (1A) schätzt der Verbindungsleistungs-Abschätzer 220 eine Verbindungsleistungsgröße, wie beispielsweise das SNR/SINR (oder wandelt alternativ den SNR/SINR-Wert in eine unterstützte Rate um), zur Rückübertragung an den Abfrageknoten in einer Antwortmeldung ab. Die Abschätzung wird an die Verkapselungseinheit 270 zur Verkapselung und Adressierung übertragen. Die verkapselte Antwortinformation wird dann an den Abfrage-Übertragungsknoten unter Verwendung von der Einheit 280 zur Codierung 282 und Modulation 284, als auch an die Übertragungskette 290 übertragen.
  • Wenn die Übertrageradresse in der Abfragemeldung enthalten ist, wird die Meldung ebenfalls in Runde (1B) über die Einheit 230 zur Demodulation 232 und Decodierung 234 an den Empfangspuffer 240 übertragen. Die Übertragungsknoten-Kennungseinheit 260 untersucht die empfangene Abfragemeldung und extrahiert die Übertrageradresse zur Übertragung an die Verkapselungseinheit 270. Die Übertrageradresse kann dann durch die Verkapselungseinheit 270 verwendet werden, so dass die Antwortmeldung den Abfrage-Übertragungsknoten erreicht.
  • Wenn der Weitergabe-Kandidaten-Knoten 200 durch den Abfrage-Übertragungsknoten ausgewählt ist, empfängt der Weitergabeknoten typischerweise ein Paketsignal vom Übertragungsknoten über die Empfängerkette 210. In der zweiten Runde (2) wird das empfangene Paketsignal dann in Paketdaten demoduliert und decodiert, welche an den Empfangspuffer 240 übertragen werden. Die Bestätigungseinheit 250 kann dann eine Datenbestätigung (ACK) zur Übertragung an den entsprechenden Übertragungsknoten ausgeben.
  • Die Paketdaten im Empfangspuffer 240 können nachfolgend an die Übertragungs-Warteschlange 295 zur späteren Übertragung an Weitergabe-Kandidaten-Knoten weiter auf dem Multi-Hop-Netzwerk übertragen werden.
  • Es sollte erwähnt werden, dass der Empfänger eine Verstopfungssteuerung durchführen kann, beispielsweise wenn der Empfangspuffer einen vorgegebenen Speicherschwellwert übersteigt. Dies kann umgesetzt werden, wenn eine Abfragemeldung nicht durch Antwort empfangen wird oder indem in der Antwort eine Anzeige enthalten ist, dass der Empfänger nicht empfangen kann.
  • Verteilter Auswahlablauf
  • Wie zuvor erwähnt, sollte verständlich sein, dass der gemeinsame Auswahlablauf an einen zugehörigen Steuerknoten verteilt werden kann, welcher für einen oder mehrere Übertragungsknoten verantwortlich ist.
  • 9 stellt den Informationsfluss für einen Steuerknoten dar, welcher für den Auswahlablauf für einen oder mehrere Übertragungsknoten verantwortlich ist. Der Steuerknoten 300 ist typischerweise für eine Multi-Hop-Kosteninformation, welche beispielsweise von einem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll erlangt wird, eine Information über Ziele/Flüsse, welche in den jeweiligen Übertragungsknoten dargestellt sind, als auch eine Verbindungsleistungs-Information, wie über Antwortmeldungen gemeldet, verantwortlich. Dies bedeutet, dass Weitergabe-Kandidaten-Knoten ihre Antwortmeldungen an den Steuerknoten 300 senden können. Der Steuerknoten 300 kann dann den gemeinsamen Entscheidungsablauf durchführen, um eine Kombination aus einem Ziel/Fluss, einem Weitergabeknoten und optional Verbindungsparameter für jeden Übertragungsknoten in Zusammenhang mit dem Steuerknoten auszuwählen. Schließlich überträgt der Steuerknoten, welcher eine mehr oder weniger zentrale Rolle haben kann, eine Information über ein ausgewähltes Ziel/Fluss, einen Weitergabeknoten und optionale Verbindungsparameter an jeden seiner zugehörigen Knoten.
  • MDF und MUD
  • Wie oben angezeigt, kann ein MDF kombiniert als auch adaptiert sein, um den Fall von Empfängern handzuhaben, welche Mehrfachnutzer-Detektoren (MUD) benutzen, das heißt dazu in der Lage sind, mehrere Signale zur gleichen Zeit zu decodieren. In einer beispielhaften Ausführungsform von der Erfindung mit Bezug auf MUD und MDF wird eine einzelne festgelegte Datenrate (oder oberhalb beschränkte Rate) über das Netzwerk hinweg verwendet, und es wird angenommen, dass sie durch alle Knoten bekannt ist. Unter der Annahme, dass jeder von einer Anzahl von Weitergabe-Kandidaten-Knoten dazu in der Lage ist, Abfragemeldungen von mehreren Übertragungsknoten zu empfangen und zu decodieren. Jeder Knoten, welche mehrere Abfragemeldungen empfängt, bestimmt typischerweise, welche Übertragungsknoten decodiert werden können und bestimmt im Allgemeinen eine Verbindungsleistungsinformation, wie beispielsweise ein SNR/SINR oder eine Rateninformation für jede Verbindung. In einer praktisch durchführbaren Implementierung bestimmt jeder Empfangsknoten einen sogenannten SNR/SINR-Vektor, welcher mehrere empfangene Abfragemeldungen darstellt, und wählt dann aus, an welchen Abfrageknoten oder an welche Knoten jene Abfragemeldung gesendet werden sollte, und zwar basierend auf SNR/SINR, normalerweise unter Auswahl lediglich von Knoten mit Hochleistungs-Verbindungen. Der Knoten, welcher die Antwortmeldung empfängt, bewertet die Meldung zusammen mit möglichen oder weiteren Antwortmeldungen von weiteren Kandidaten-Knoten und überprüft, an welchen Weitergabeknoten er übertragen kann und welches Datenpaket das Optimalste zur Übertragung ist. Nach der Auswahl eines Datenpakets sendet der Übertragungsknoten das Paket und wartet eine Bestätigung in der Antwort ab. In einer Erweiterung des oben zusammengefassten MDF- und MUD-Schemas bestimmt ein Übertragungsknoten jene Verbindungsparameter, welche eine gewünschte Rate zur Übertragung enthalten und befördert die Raten-Information in der Abfragemeldung. Ein Knoten, welcher mehrere Abfragemeldungen empfängt, kann dann eine Rateninformation im Ablauf eines Bestimmens von einem durchführbaren Übertrager bzw. von Übertragern in Betracht ziehen.
  • MDF und weitere Techniken
  • Wenn Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) verwendet wird, kann die Erfindung ferner eine opportunistische Auswahl durchführen, um auszuwählen, welcher Unterträger (Frequenzkanal) oder Satz von Unterträgern (Frequenzkanäle) unter mehreren Unterträgern zu verwenden ist, das heißt ein Multiplexen von Daten auf mehrere Benutzer auf einzelne OFDM-Symbole. In diesem Fall werden die Weitergabeknoten über die Auswahl zur korrekten Decodierung informiert. Der Multiplex-Aufbau kann beispielsweise im Dateikopf des Datenpakets angezeigt werden. Es ist ebenfalls zu bemerken, dass mehrere Ziele und/oder Flüsse durch ein Verwenden von unterschiedlichen Teilen des Spektrums als Ziel gesetzt sein können, und die gemeinsame Auswahl nimmt dann dies in Betracht.
  • Ebenfalls kann die Erfindung mit Standard-SDF zusammengefasst werden, wie in [8] umrissen, wenn zusätzliche Steuermeldungen auf vorgeschlagenen MDF-Meldungen hinzugefügt werden oder Huckepack genommen werden (oder dies erlaubt wird). In einem solchen Fall wird ein Satz von Kandidaten-Knoten, auf welchem SDF wirkt, nach der Antwortphase ausgewählt.
  • Das neue Weiterleitungsschema, welches durch die Erfindung vorgeschlagen ist, kann ebenfalls mit einer Strahlenformung kombiniert werden. Im MDF kann eine Weitergabestation Strahlenformungs-Aspekte beinhalten, wenn eine Übertragung vorbereitet wird. Dadurch, abgesehen von einer Auswahl eines Leistungspegels und einer Strahlrichtung, können die Strahiparameter ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass eine ausreichende und geeignete Anzahl von potenziellen Weitergabeknoten oder Stationen höchstwahrscheinlich angetroffen werden. Dies bedeutet, dass es ein Zwischenspiel zwischen einem Antennengewinn und einer Antennenbandbreite gibt. Die spezifische Auswahl von Antennen-Übertragungsparametern kann zufällig sein, spiegelt jedoch vorzugsweise eine Topologie wider und enthält QoS-Aspekte. Im Übrigen haften die gleichen Übertragungsparameter der Übertragung von der Abfragemeldung als auch der Datenmeldung an. Alternativ kann MDF ebenfalls im Kontext von MIMO (Multiple Input Multiple Output) Kommunikation beim Auswählen eines einzelnen Flusses an einen Benutzer verwendet werden.
  • Allgemeine Diskussion über Unterschiede zwischen MDF und dem Stand der Technik
  • Ferner, neben der Tatsache, dass keine Technik aus dem Stand der Technik eine gemeinsame Auswahl von einer Kombination von einem Ziel/Fluss unter mehreren Zielen/Flüssen, einem Weitergabeknoten unter mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten, als auch optionalen Verbindungsparametern erlaubt, wird eine Anzahl von zusätzlichen Unterschieden im Folgenden zusammengefasst:
  • Unterschiede zwischen MDF und einer HSDPA/HDR/Opportunistik-Strahlformung
    • – HSDPA-HDR- und Opportunistik-Strahlformung (OB) sind auf ein zellulares Netzwerk gerichtet, wobei MDF gerichtet ist auf:
    • – ein Multi-Hop-Netzwerk mit
    • – einem verteilten Mehrfachzugriff-Protokoll, und mit
    • – potenziellen Mobilstationen.
    • – HSDPA, HDR und OB müssen jegliches Paket direkt an ihre Ziel-Mobilstation (MS) senden, wobei MDF unter mehreren Weitergabeknoten auswählen kann (welches in HSDPA, HDR oder OB überhaupt keinen Sinn macht und nicht möglich ist). Dies bedeutet, dass MDF einen höheren Grad an Diversität als auch zusätzliche Freiheitsgrade beim Auswählen eines Empfangsknotens anbieten kann. Die größere Flexibilität (inbegriffen durch die zusätzlichen Freiheitsgrade) kann ebenfalls dazu verwendet werden, um das QoS im größeren Ausmaß auf die mehr beschränkte Auswahl zu formen und zu verbessern, welche in HSDPA und dergleichen angeboten wird.
    • – HSDPA und HDR haben normalerweise keine Koordination zwischen Basisstationen und einem langsameren Steuerzyklus als der von MDF, welches einbezieht, dass sich die aktuelle SNR/SINR Situation von der Meldung bis die Daten übertragen sind ändern kann. Im MDF stellt das Drei/Vier-Phase-Protokoll sicher, dass das gemeldete SNR/SINR von der Abfrage-Antwort-Phase über die gesamte Datenphase hinweg gleich verbleibt (oder verbessert ist). Das SNR/SINR im MDF kann beispielsweise verbessert werden, wenn es eine bestimmte Station entscheidet, nicht zu übertragen, kann jedoch nicht verschlechtert werden.
    • – HSDPA und HDR verwenden eine kontinuierliche Aufwärtsstrecke-Meldung von einer SNR/SINR-Information für aktive HSDPA-Benutzer, wohingegen es die Abfrage-Antwort-Phasen von MDF erlauben, auf einer momentanen Basis einen beschränkten Satz von Kandidaten-Stationen über ihr jeweiliges momentanes SNR/SINR abzufragen. HSDPA kann sogar bis zu 100 Stationen haben, welche kontinuierlich ihr erwartetes SNR/SINR signalisieren.
  • Übrigens, da OB in der Praxis nicht realisiert wurde und Protokoll-Aspekte nicht in jeglichem Detail diskutiert wurden, ist es nicht bekannt, wie sich OB verhalten wird. Es wurde jedoch angezeigt, dass keine Änderungen auf MS (möglicherweise CDMA gemeint) benötigt werden. Dies bedeutet, dass sich OB wahrscheinlich ähnlich dem HDR verhalten wird.
  • Unterschiede zwischen MDF und opportunistischer Weiterleitung
    • – Eine opportunistische Weiterleitung verwendet im Allgemeinen ein Überwachungsmerkmal, welches auf einer langsamen Zeitskala agiert (welches bedeutet, dass sie eine Hintergrund-Aktivität ist) und welche eine Weitergabe-Station Weiterleitungsdatenbank aktualisiert. Im Gegensatz dazu verwendet MDF eine schnelle Adaption durch die Abfrage-Antwort-Phase, um schnelle lokale Weiterleitungsentscheidungen durchzuführen.
    • – Eine opportunistische Weiterleitung unterstützt keine parallelen Übertragungen, das heißt ein Paket (beispielsweise Steuerung oder Daten), welches an zumindest zwei angrenzende Stationen übertragen wird, wohingegen MDF die Möglichkeit ausnutzen kann, Steuerpakete (Abfrage- und Antwort-Pakete) an mehrere angrenzende Stationen zu senden.
    • – Eine opportunistische Weiterleitung verwendet kein Broadcasting/Multicasting von Abfragemeldungen und/oder Daten.
  • Unterschied zwischen MDF und SDF
  • In Bezug auf das Standard-SDF, wie in [8] umrissen, welches am nächsten anverwandt ist, garantiert die vorgeschlagene Erfindung stets besser als das Standard-SDF zu arbeiten – welches sich selber als den herkömmlichen Kürzester Pfad-Weiterleitungsschemata überlegen gezeigt hat –, vorausgesetzt, dass der Kanal über den 3/Vier-Phasen-Austausch stationär ist, und dass eine Leistungspegel-Messung und Einstellung präzise sind.
    • – Der Grund dafür, warum die vorgeschlagene Erfindung besser arbeitet, ist, dass, im Gegensatz zum Standard-SDF, bei welchem ein einzelnes Paket bei einer bestimmten Datenrate unter einem beschränkten Satz von Weiterleitungen auswählt, die Erfindung erlaubt, unter mehreren Weiterleitungen für mehrere Pakete auszuwählen, während adaptiv die Verbindungsparameter zur optimalen Kommunikation optimiert werden. Sogar mit leichten Leistungsmess- und Einstellfehlern wird erwartet, dass die Leistung überlegen ist. Der relative Vorteil von MDF über SDF wird am signifikantesten sein, wenn die Übertragungsleistung niedrig ist. Dies ist so, weil bei großen Kommunikationsbereichen es sogar bei SDF mit einer gezwungenen „Richtung" der Weiterleitung wahrscheinlich ist, mehreren Knoten nahe des Kommunikationsbereiches und in der richtigen „Richtung" zu finden.
    • – Ein weiterer Unterschied ist, dass das „Standard-SDF" (hauptsächlich) rückwirkende Entscheidungen nimmt, und dass die Erfindung hier eine Entscheidung vor der Datenübertragung nimmt. Dennoch, mit Bezug auf [8], wird eine alternative Ausführungsform von SDF, basierend auf Multicast-RTS und Unicast-CTS ebenfalls vorgeschlagen. Dies ist ähnlich dem IEEE 802.11 DCF, welcher einen Bodenbereich reserviert, jedoch verbessert mit einem Multicast-RTS und gerichtet zur Multi-Hop-Weiterleitung. Sogar wenn die Entscheidung in der gleichen Reihenfolge genommen wird, mangelt es ihr an der Auswahl unter mehreren Paketen als auch der vorgeschlagenen opportunistischen Verbindungsadaption.
  • Mit anderen Worten fokussiert sich das SDF auf die Auswahl eines Weitergabeknotens und der Durchführung einer Weiterleitung für ein Paket zu einer Zeit, wohingegen das MDF opportunistisch aus mehreren Paketen auswählen kann. Zusätzlich kann in der Hauptausführungsform von SDF die Idee einer rückwirkenden Weiterleitungsentscheidung (nachdem das Datenpaket gesendet wurde) angewendet. Das MDF entscheidet andererseits exakt, welches Paket zu senden ist (basierend auf dem Abfrage-Antwort-Ablauf).
  • Zusammengefasst ist ein Ausnutzen von Mehrfachnutzer-Diversität-Effekten im Allgemeinen ein gutes Merkmal. Abgesehen davon kann eine Weitergaberichtung (Weitergabeknoten) durch eine gute Paketentscheidung ausgewählt werden, und es kann ebenfalls ein Vorteil von einem Schwund-Kanal ausgenutzt werden. Es ist zu erwähnen, dass Vorteile in SNR/SINR sowohl von Schwund-Spitzen des gewünschten Signals als auch von Schwund-Minima von störenden und ungewünschten Quellen kommen. Zusätzlich erlaubt das Schema, dass eine Metrik für momentane SNR/SINR-Situationen bestimmt und optimiert wird, und dessen Aufbau erlaubt eine Maximierung eines Durchsatzes und eine Minimierung einer Verzögerung. Ein spezielles Beispiel von einer solchen Metrik kann eine gemeinsame Messung über die zu sendende Informationsgröße in Kombination mit dem Ablauf zur Zielquelle sein.
  • Das Obige vorausgesetzt, sollte erkannt werden, dass die obige Erfindung weitere Aspekte einbeziehen oder ausnutzen kann. Beispielsweise können weitere MAC-Protokolle, wie beispielsweise SEEDEX [13] verwendet werden. Es kann eine Vielzahl von Routen-Bestimmungsprotokollen und Kosten-Metriken angewendet werden. Die Erfindung kann mit Verstopfungs-Steuermechanismen, beispielsweise über ein adaptives Variieren der Übertragungswahrscheinlichkeit kombiniert werden. Die Erfindung kann ebenfalls mehrere Pakete aufeinanderfolgend in einem Zeitschlitz senden, solange es einen Raum im Zeitschlitz gibt und die Übertragung an vorgegebenen Regeln von der Erfindung anhängt (beispielsweise ein Multiplexen von mehreren Paketen innerhalb eines Zeitschlitzes).
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich als Beispiele gegeben, und es sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Ferner sind Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen, welche die grundlegenden unterliegenden Prinzipien, wie offenbart und hier beansprucht, beibehalten, innerhalb des Umfangs von der Erfindung.
  • ANHANG
  • SNR MUD-Definition
  • Um das SNR für einen MOD-Decoder zu bestimmen, werden die empfangenen Signale gemäß den Leistungspegeln geordnet: P1 ≤ P2 ≤ P3 ... PN
  • Eine Liste der Identitäten der Übertragungsknoten wird dann gemäß der geordneten Liste zusammengesetzt, um Leistungen zu empfangen. Zu jedem Element in der Liste gibt es ein zugehöriges SNRk, welches bestimmt ist gemäß
    Figure 00550001
    wobei N die Rauschleistung ist, Pk die Empfangsleistung ist.
  • Die Liste von Übertrager-Identitäten und der zugehörigen SNRs wird dann beispielsweise durch den Knoten selber verwendet, um auszuwählen, welchem Übertragungsknoten bzw. welchen Übertragungsknoten er antworten sollte, oder in der Antwortmeldung multicasted/broadcasted. Alternativ können Raten (oder Kommunikations-Modi mit einem bestimmten FEC und einer Modulation) bestimmt werden und in der Antwortmeldung zurückgesendet werden. Dies ermöglicht, dass detaillierte Kanalaspekte, wie beispielsweise eine Frequenz-Selektivität, in Betracht gezogen werden.
  • QUELLENANGABE
    • [1] R. Rom, M. Sidi, "Multiple Access Protocols, Performance and Analysis", Springer-Verlag, New York, 1990, ISBN-0-387-97253-6, Seiten 1–5.
    • [2] "Enhanced Interior Gateway Routing Protocol" ausgedruckt am 7 April 2003 von www.cisco.com/warp/public/103/eigrp-toc.pdf.
    • [3] R. Nelson und L. Kleinrock, "The spatial Capacity of a slotted ALOHA multihop packet radio network with capture", in Trans. On Com., Juni 84.
    • [4] J. Jubin und J. D. Tornow, "The DARPA packet radio network protocols," in IEEE Proceedings, Januar 87. Seiten 21–32.
    • [5] M. B. Pursely und H. B. Russel, "Network protocols for frequency-hop packet radios with decoder side information", in IEEE J. Selected Areas of Com., 12(4)1994, Seiten 155–174.
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    • [7] International Patent Application Publication WO 98/56140 .
    • [8] US Patent Application Publication US 2002/0051425 A1 .
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Claims (54)

  1. Verfahren zum Weiterleiten von einer Information in einem Multi-Hop-Netzwerk, welches mehrere Knoten hat, wobei das Verfahren die Schritte enthält: Gemeinsames Auswählen als zumindest ein Übertragungsknoten (100) von: i) einem Weitergabeknoten unter mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten (200), und ii) zumindest einem aus: a) einem Ziel unter mehreren Zielen, welche in der Übertragungs-Warteschlange (110) von dem zumindest einen Übertragungsknoten dargestellt sind; und b) einem Fluss unter mehreren Flüssen, welche in der Übertragungs-Warteschlange (110) von dem zumindest einen Übertragungsknoten dargestellt sind; Auswählen eines Informationssatzes von der Übertragungs-Warteschlange (110) von dem zumindest einen Übertragungsknoten, basierend auf zumindest einem aus einem ausgewählten Ziel und einem Fluss; und Übertragen des ausgewählten Informationssatzes an den ausgewählten Weitergabeknoten (200).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des gemeinsamen Auswählens ferner ein Auswählen iii) von zumindest einem Verbindungsparameter enthält, und der Schritt des Übertragens des ausgewählten Informationssatzes an den ausgewählten Weitergabeknoten (200) basierend auf den ausgewählten zumindest einen Verbindungsparameter durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des gemeinsamen Auswählens den Schritt eines gemeinsamen Auswählens von einer Kombination von einem Weitergabeknoten und einem Ziel unter den mehreren Weitergabeknoten und den mehreren Zielen enthält, und der Schritt des Auswählens eines Informationssatzes den Schritt eines Auswählens eines Informationssatzes, welcher auf das ausgewählte Ziel von der Übertragungs-Warteschlange (110) zusteuert, enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des gemeinsamen Auswählens den Schritt eines gemeinsamen Auswählens von einer Kombination von einem Weitergabeknoten und einem Fluss unter den mehreren Weitergabeknoten und den mehreren Flüssen enthält, und der Schritt des Auswählens eines Informationssatzes den Schritt eines Auswählens eines Informationssatzes, welcher zu dem ausgewählten Fluss von der Übertragungs-Warteschlange (110) gehört, enthält.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des gemeinsamen Auswählens basierend auf einer Information durchgeführt wird, welche eine Verbindungsleistung zwischen dem zumindest einen Übertragungsknoten und jedem aus den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten darstellt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des gemeinsamen Auswählens basierend auf einer Optimierung von einer Objektivfunktion durchgeführt wird, welche einen Informations-Kostenablauf enthält.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des gemeinsamen Auswählens basierend auf zumindest einem Dienstqualität QoS-Parameter durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner die Schritte enthält: der zumindest eine Übertragungsknoten (100) überträgt eine Abfragemeldung an die mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten in dem Netzwerk; und jeder von den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten antwortet, in Ansprechen auf die Abfragemeldung, mit einer Antwortmeldung für den zumindest einen Übertragungsknoten; wobei der Schritt des gemeinsamen Auswählens zumindest teilweise basierend auf den Antwortmeldungen von den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, welches ferner die Schritte enthält: jeder von den Weitergabe-Kandidaten-Knoten bestimmt eine Verbindungsleistung, welche eine Information über die entsprechende Verbindung zwischen dem zumindest einen Übertragungsknoten (100) und dem Weitergabe-Kandidaten-Knoten basierend auf der empfangenen Abfragemeldung darstellt; und jeder von den Weitergabe-Kandidaten-Knoten antwortet an den zumindest einen Übertragungsknoten (100) mit einer Antwortmeldung, welche die eine Verbindungsleistung darstellende Information enthält; wobei der Schritt des gemeinsamen Auswählens zumindest teilweise basierend auf der die Verbindungsleistung darstellenden Information durchgeführt wird, welche in den Antwortmeldungen von den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten enthalten ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Abfragemeldung unter Verwendung von zumindest einem vorbestimmten Übertragungsparameter übertragen wird und der ausgewählte Informationssatz nachfolgend an den ausgewählten Weitergabeknoten unter Verwendung von im Wesentlichen dem gleichen zumindest einen vorbestimmten Übertragungsparameter, welcher zur Übertragung von der Abfragemeldung verwendet wurde, übertragen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die mehreren Übertragungsknoten zur zeitsynchronisierten Übertragung von Abfragemeldungen als auch zur zeitsynchronisierten Übertragung von einer Information betrieben werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der zumindest eine vorbestimmte Übertragungsparameter zumindest eines aus einem Übertragungs-Leistungspegel und Antennen-Gewichtungen enthält.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die Schritte eines Übertragens von einer Abfragemeldung, eines Antwortens mit einer Antwortmeldung, eines gemeinsamen Auswählens, und eines Weiterleitens von einer Information innerhalb von einer Zeitperiode durchgeführt werden, welche eine kürzere Dauer als die Kanal-Kohärenzzeit hat.
  14. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der zumindest eine Übertragungsknoten (100), basierend auf jeder empfangenen Antwortmeldung, eine die Verbindungsleistung darstellende Information für die entsprechende Verbindung zwischen dem zumindest einen Übertragungsknoten und dem antwortenden Weitergabe-Kandidaten-Knoten bestimmt, und der Schritt des gemeinsamen Auswählens basierend auf der die Verbindungsleistung darstellenden Information durchgeführt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 8, welches für zumindest einen aus den Weitergabe-Kandidaten-Knoten die Schritte enthält: Empfangen, von den mehreren Übertragungsknoten, von entsprechenden Abfragemeldungen; Bestimmen, in Ansprechen auf jede Abfragemeldung, von einer Verbindungsleistungs-Information für die Verbindung zwischen dem entsprechenden Übertragungsknoten und dem Weitergabe-Kandidaten-Knoten; und Antworten, an zumindest einen Übertragungsknoten, welcher mit einer Verbindung in Zusammenhang steht, welche eine relativ hohe Verbindungsleistung hat, mit einer Antwortmeldung, welche eine Information über die entsprechende Verbindungsleistung enthält.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt enthält, dass der ausgewählte Weitergabe-Kandidaten-Knoten an den zumindest einen Übertragungsknoten mit einer Bestätigungsmeldung antwortet, welche einen Empfang von dem ausgewählten Informationssatz bestätigt.
  17. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der zumindest eine Verbindungsparameter zumindest einen Frequenzkanal-Parameter oder Parameter, welche eine Modulation und ein Kodierungsschema darstellen, enthält.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Multi-Hop-Netzwerk ein Paket-Funknetzwerk ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des gemeinsamen Auswählens basierend auf einer Optimierung von einer Objektivfunktion durchgeführt wird, wobei die Objektivfunktion von vorgegebenen Eingangsparametern, welche das Multi-Hop-Netzwerk charakterisieren, und Optimierungsvariablen, welche zur Optimierung der Objektivfunktion ausgewählt werden können, abhängt, wobei die Optimierungsvariablen zumindest einen Weitergabeknoten und einen Fluss und/oder ein Ziel enthalten.
  20. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des gemeinsamen Auswählens zumindest teilweise auf einer Multi-Hop-Kosteninformation von einem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll basiert.
  21. System zum Weiterleiten von einer Information in einem Multi-Hop-Netzwerk, welches mehrere Knoten hat, wobei das System enthält: ein Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen als zumindest ein Übertragungsknoten (100) von: i) einem Weitergabeknoten unter mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten (200); und ii) zumindest einem aus: a) einem Ziel unter mehreren Zielen, welche in der Übertragungs-Warteschlange (110) von dem zumindest einen Übertragungsknoten dargestellt sind; und b) einem Fluss unter mehreren Flüssen, welche in der Übertragungs-Warteschlange (110) von dem zumindest einen Übertragungsknoten dargestellt sind; ein Mittel (190) zum Auswählen eines Informationssatzes von der Übertragungs-Warteschlange (110) von dem zumindest einen Übertragungsknoten, basierend auf zumindest einem aus einem ausgewählten Ziel und einem Fluss; ein Mittel (130, 140, 150) zum Übertragen des ausgewählten Informationssatzes an den ausgewählten Weitergabeknoten (200).
  22. System nach Anspruch 21, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen zu einem weiteren Auswählen iii) von zumindest einem Verbindungsparameter konfiguriert ist, und das Mittel zum Übertragen des ausgewählten Informationssatzes an den auswählten Weitergabeknoten basierend auf den ausgewählten zumindest einen Verbindungsparameter durchgeführt wird.
  23. System nach Anspruch 21, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen zum gemeinsamen Auswählen von einer Kombination aus einem Weitergabeknoten und einem Ziel unter den mehreren Weitergabeknoten und den mehreren Zielen konfiguriert ist, und das Mittel (190) zum Auswählen eines Informationssatzes zum Auswählen eines Informationssatzes, welcher auf das ausgewählte Ziel von der Übertragungs-Warteschlange (110) zusteuert, konfiguriert ist.
  24. System nach Anspruch 21, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen zum gemeinsamen Auswählen von einer Kombination aus einem Weitergabeknoten und einem Fluss unter den mehreren Weitergabeknoten und den mehreren Flüssen konfiguriert ist, und das Mittel (190) zum Auswählen eines Informationssatzes zum Auswählen eines Informationssatzes, welcher zu dem ausgewählten Fluss von der Übertragungs-Warteschlange (110) gehört, konfiguriert ist.
  25. System nach Anspruch 21, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um, basierend auf einer Information, welche eine Verbindungsleistung zwischen dem zumindest einen Übertragungsknoten und jedem von den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten darstellt, zu arbeiten.
  26. System nach Anspruch 21, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen zur Optimierung von einer Objektivfunktion konfiguriert ist, welche einen Informations-Kostenablauf enthält.
  27. System nach Anspruch 21, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um basierend auf zumindest einen Dienstqualität QoS-Parameter zu arbeiten.
  28. System nach Anspruch 21, welches ferner enthält: ein Mittel (120, 130, 140, 150) zum Übertragen von einer Abfragemeldung von dem zumindest einen Übertragungsknoten (100) an die mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten; und ein Mittel, welches in jedem von den Weitergabe-Kandidaten-Knoten bereitgestellt ist, zum Antworten, in Ansprechen auf die Abfragemeldung, mit einer Antwortmeldung für den zumindest einen Übertragungsknoten; wobei das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um zumindest teilweise basierend auf den Antwortmeldungen von den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten zu arbeiten.
  29. System nach Anspruch 28, welches ferner enthält: ein Mittel (220), welches in jedem von den Weitergabe-Kandidaten-Knoten bereitgestellt ist, zum Bestimmen von einer Verbindungsleistung, welche eine Information für die entsprechende Verbindung zwischen dem zumindest einen Übertragungsknoten und dem Weitergabe-Kandidaten-Knoten basierend auf der empfangenen Abfragemeldung darstellt; und ein Mittel (270, 280, 290), welches in jedem von den Weitergabe-Kandidaten-Knoten bereitgestellt ist, zum Antworten an den zumindest einen Übertragungsknoten mit einer Antwortmeldung, welche die eine Verbindungsleistung darstellende Information enthält; wobei das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um zumindest teilweise basierend auf der die Verbindungsleistung darstellenden Information, welche in den Antwortmeldungen von den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten enthalten ist, zu arbeiten.
  30. System nach Anspruch 29, bei welchem das Mittel zum Übertragen von einer Abfragemeldung dazu konfiguriert ist, um die Abfragemeldung unter Verwendung von zumindest einem vorbestimmten Übertragungsparameter zu übertragen, und das Mittel zum Übertragen eines ausgewählten Informationssatzes dazu konfiguriert ist, um den Informationssatz an den ausgewählten Weitergabeknoten unter Verwendung von im Wesentlichen dem gleichen zumindest einen vorbestimmten Übertragungsparameter, welcher zur Übertragung von der Abfragemeldung verwendet wurde, zu übertragen.
  31. System nach Anspruch 30, bei welchem mehrere Übertragungsknoten dazu konfiguriert sind, um zur zeitsynchronisierten Übertragung von Abfragemeldungen als auch zur zeitsynchronisierten Übertragung von einer Information zu arbeiten.
  32. System nach Anspruch 30, bei welchem der zumindest eine vorbestimmte Übertragungsparameter zumindest einen Übertragungs-Leistungspegel und Antennen-Gewichtungen enthält.
  33. System nach Anspruch 28, bei welchem der zumindest eine Übertragungsknoten und die mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten dazu konfiguriert sind, um derart zu arbeiten, dass die drei Phasen von einer Abfrage, einem Antworten und einem Übertragen von einem ausgewählten Informationssatz an einen ausgewählten Weitergabeknoten innerhalb von einer Zeitperiode durchgeführt werden, welche eine kürzere Dauer als die Kanal-Kohärenzzeit hat.
  34. System nach Anspruch 28, bei welchem der zumindest eine Übertragungsknoten ein Mittel zum Bestimmen, basierend auf jeder empfangenen Antwortmeldung, von einer Verbindungsleistung enthält, welche eine Information für die entsprechende Verbindung zwischen dem zumindest einen Übertragungsknoten und dem antworteten Weitergabe-Kandidaten-Knoten darstellt, und das Mittel zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um, basierend auf der die Verbindungsleistung darstellenden Information, zu arbeiten.
  35. System nach Anspruch 28, bei welchem der zumindest eine Übertragungsknoten ferner ein Mittel zum unbedingten Adressieren von zumindest einen aus den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten, basierend auf einer Anzeige, dass er ein Nachbar von einem deutlich adressierten Weitergabe-Kandidaten-Knoten ist, enthält.
  36. System nach Anspruch 28, bei welchem zumindest einer aus den Weitergabe-Kandidaten-Knoten Abfragemeldungen von mehreren Übertragungsknoten empfängt, und der zumindest eine Weitergabe-Kandidaten-Knoten enthält: ein Mittel zum Bestimmen, in Ansprechen auf jede Abfragemeldung, von einer Verbindungsleistungs-Information für die Verbindung zwischen dem entsprechenden Übertragungsknoten und dem Weitergabe-Kandidaten-Knoten; und ein Mittel zum Antworten, an zumindest einen Übertragungsknoten, welcher mit einer Verbindung in Zusammenhang steht, welche eine relativ hohe Verbindungsleistung hat, mit einer Antwortmeldung, welche eine Information über die entsprechende Verbindungsleistung enthält.
  37. System nach Anspruch 21, welches ferner ein Mittel (250) zum Antworten von dem ausgewählten Weitergabe-Kandidaten-Knoten an den zumindest einen Übertragungsknoten mit einer Empfangsbestätigung enthält, welche einen Empfang von dem ausgewählten Informationssatz bestätigt.
  38. System nach Anspruch 22, bei welchem der zumindest eine Verbindungsparameter zumindest einen Frequenzkanal-Parameter oder Parameter, welche eine Modulation und ein Kodierungsschema darstellen, enthält.
  39. System nach Anspruch 21, bei welchem das Multi-Hop-Netzwerk ein Paket-Funknetzwerk ist.
  40. System nach Anspruch 21, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen zur Optimierung von einer Objektivfunktion konfiguriert ist, wobei die Objektivfunktion von vorgegebenen Eingangsparametern, welche das Multi-Hop-Netzwerk charakterisieren, und Optimierungsvariablen, welche zur Optimierung der Objektivfunktion ausgewählt werden können, abhängt, wobei die Optimierungsvariablen zumindest einen Weitergabeknoten und einen Fluss und/oder ein Ziel enthalten.
  41. System nach Anspruch 21, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um zumindest teilweise basierend auf einer Multi-Hop-Kosteninformation von einem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll zu arbeiten.
  42. Kommunikationsknoten (100) für ein Paketfunk Multi-Hop-Netzwerk, wobei der Kommunikationsknoten enthält: ein Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen von: i) einem Weitergabeknoten unter mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten (200); und ii) zumindest einem aus: a) einem Ziel unter mehreren Zielen, welche in der Übertragungs-Warteschlange von dem Kommunikationsknoten dargestellt sind; und b) einem Fluss unter mehreren Flüssen, welche in der Übertragungs-Warteschlange (110) von dem Kommunikationsknoten dargestellt sind; ein Mittel (190) zum Auswählen eines Informationssatzes von der Übertragungs-Warteschlange von dem Kommunikationsknoten, basierend auf zumindest einem aus einem ausgewählten Ziel und einem Fluss; ein Mittel (130, 140, 150) zum Übertragen des ausgewählten Informationssatzes an den ausgewählten Weitergabeknoten (200).
  43. Kommunikationsknoten nach Anspruch 42, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen zu einem weiteren Auswählen iii) von zumindest einem Verbindungsparameter konfiguriert ist, und das Mittel zum Übertragen des ausgewählten Informationssatzes an den auswählten Weitergabeknoten basierend auf den ausgewählten zumindest einen Verbindungsparameter durchgeführt wird.
  44. Kommunikationsknoten nach Anspruch 42, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen zum gemeinsamen Auswählen von einer Kombination aus einem Weitergabeknoten und einem Ziel unter den mehreren Weitergabeknoten und den mehreren Zielen konfiguriert ist, und das Mittel (190) zum Auswählen eines Informationssatzes zum Auswählen eines Informationssatzes, welcher auf das ausgewählte Ziel von der Übertragungs-Warteschlange (110) zusteuert, konfiguriert ist.
  45. Kommunikationsknoten nach Anspruch 42, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen zum gemeinsamen Auswählen von einer Kombination aus einem Weitergabeknoten und einem Fluss unter den mehreren Weitergabeknoten und den mehreren Flüssen konfiguriert ist, und das Mittel (190) zum Auswählen eines Informationssatzes zum Auswählen eines Informationssatzes, welcher zu dem ausgewählten Fluss von der Übertragungs-Warteschlange gehört, konfiguriert ist.
  46. Kommunikationsknoten nach Anspruch 42, bei welchem das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um, basierend auf einer Information, welche eine Verbindungsleistung zwischen dem Kommunikationsknoten und jedem von den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten darstellt, zu arbeiten.
  47. Kommunikationsknoten nach Anspruch 42, welcher ferner ein Mittel (120, 130, 140, 150) zum Übertragen von einer Abfragemeldung von dem zumindest einen Übertragungsknoten an die mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten enthält, wobei das Mittel (190) zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um zumindest teilweise, basierend auf den Antwortmeldungen, welche von den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten empfangen werden, zu arbeiten.
  48. Kommunikationsknoten nach Anspruch 47, welcher ferner ein Mittel zum unbedingten Adressieren von zumindest einen aus den mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten, basierend auf einer Anzeige, dass er ein Nachbar von einem deutlich adressierten Weitergabe-Kandidaten-Knoten ist, enthält.
  49. Kommunikationsknoten nach Anspruch 43, bei welchem der zumindest eine Verbindungsparameter Parameter enthält, welche eine Modulation und ein Kodierungsschema darstellen.
  50. Kommunikationsknoten nach Anspruch 42, bei welchem das Mittel zum gemeinsamen Auswählen zur Optimierung von einer Objektivfunktion konfiguriert ist, wobei die Objektivfunktion von vorgegebenen Eingangsparametern, welche das Multi-Hop-Netzwerk charakterisieren, und Optimierungsvariablen, welche zur Optimierung der Objektivfunktion ausgewählt werden können, abhängt, wobei die Optimierungsvariablen zumindest einen Weitergabeknoten und einen Fluss und/oder ein Ziel enthalten.
  51. Kommunikationsknoten nach Anspruch 42, bei welchem das Mittel zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um zumindest teilweise basierend auf einer Multi-Hop-Kosteninformation von einem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll zu arbeiten.
  52. Steuerknoten (300) für ein Paketfunk Multi-Hop-Netzwerk, wobei der Steuerknoten enthält: ein Mittel (310) zum gemeinsamen Auswählen als zumindest ein Übertragungsknoten im Multi-Hop-Netzwerk von: i) einem Weitergabeknoten unter mehreren Weitergabe-Kandidaten-Knoten; und ii) zumindest einem aus: a) einem Ziel unter mehreren Zielen, welche in dem zumindest einen Übertragungsknoten dargestellt sind; und b) einem Fluss unter mehreren Flüssen, welche in der Übertragungs-Warteschlange (110) von dem zumindest einen Übertragungsknoten dargestellt sind; ein Mittel zum Übertragen von einer Information über das ausgewählten Ziel und/oder den Fluss und Weitergabeknoten an den zumindest einen Übertragungsknoten, wobei ein Weiterleiten von Daten, welche auf den ausgewählten Zielknoten zusteuern und/oder zu dem ausgewählten Fluss von dem zumindest einen Übertragungsknoten an den ausgewählten Weitergabeknoten gehören, ermöglicht wird.
  53. Steuerknoten nach Anspruch 52, bei welchem das Mittel zum gemeinsamen Auswählen zur Optimierung von einer Objektivfunktion, wobei die Objektivfunktion von vorgegebenen Eingangsparametern, welche das Multi-Hop-Netzwerk charakterisieren, abhängt, und zur Optimierung von Variablen, welche zur Optimierung von der Objektivfunktion ausgewählt werden können, konfiguriert ist, wobei die Optimierungsvariablen zumindest einen Weitergabeknoten und einen Fluss und/oder ein Ziel enthalten.
  54. Steuerknoten nach Anspruch 52, bei welchem das Mittel zum gemeinsamen Auswählen dazu konfiguriert ist, um zumindest teilweise basierend auf einer Multi-Hop-Kosteninformation von einem unterliegenden Routen-Bestimmungsprotokoll zu arbeiten.
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