EP1423948A1 - Verfahren zum identifizieren einer station mit besonderer funktionalität in einem funkgestützten ad-hoc-netz und netzstation zum durchführen eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zum identifizieren einer station mit besonderer funktionalität in einem funkgestützten ad-hoc-netz und netzstation zum durchführen eines solchen verfahrens

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Publication number
EP1423948A1
EP1423948A1 EP02797668A EP02797668A EP1423948A1 EP 1423948 A1 EP1423948 A1 EP 1423948A1 EP 02797668 A EP02797668 A EP 02797668A EP 02797668 A EP02797668 A EP 02797668A EP 1423948 A1 EP1423948 A1 EP 1423948A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
station
stations
functionality
special
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02797668A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Enric Mitjana
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG filed Critical Siemens AG
Priority to EP02797668A priority Critical patent/EP1423948A1/de
Publication of EP1423948A1 publication Critical patent/EP1423948A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/04—Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user

Definitions

  • the invention relates to a method for identifying a station with special functionality in an ad hoc network with the generic features of claim 1 and a network station for performing such a method.
  • a wireless or radio-supported ad hoc network is, for example, a type of a self-organizing local radio network (LAN: Wireless Local Area Network).
  • a particular advantage lies in the great mobility, through which the topology of the network can change as desired.
  • this also means that there may be a particularly good connection to a large number of other network stations at certain times at certain locations, while under certain circumstances no connection to another network station is possible at other times at the same location.
  • the situation is similar with the quality of radio connections between individual network stations, so that data rates, time delays (delay), quality of service (QoS: Quality of Service) etc. can fluctuate greatly from time to time and from place to place.
  • IP Internet Protocol
  • Bluetooth Simple ad hoc communication systems, such as the communication system known under the name "Bluetooth”, serve as a replacement for cable connections, for example as access to local networks by means of a notebook and the like. Bluetooth is said to have some capabilities
  • GPS-specific GPS-specific
  • Global Positioning System determines and optimizes the geographic positions of the individual network stations.
  • this procedure is not always possible in indoor environments or is not precise enough for small networks, for example with 5 terminals in a 50sqm room with GPS accuracies of around 100m, since no such precise positioning can be determined.
  • examples are known from "Towards Mobile Ad-hoc WANs: Terminodes", IEEE WCNC'2000 Conference, Chicago, September 2000 ".
  • a distinction is made between a local view and a remote view of a network station. In the local approach, a network station tries to get a spatial picture of the distribution of various network stations in the immediate vicinity.
  • unique end system identification numbers (EUI: End-System Unique Identifier) of the network stations in the area of the so-called neighborhood are determined, network stations in the neighborhood or neighbors being understood to mean network stations that can be reached with a few jumps or hops , Furthermore, the path or route to such neighbors and their location must be determined and saved. If necessary, the network stations try to establish a distant view by determining information from non-neighboring network stations.
  • the distant view is z. B. built on the basis of anchored geodetic points, the shortest geodetic route to distant network stations, with knowledge of their direction, searched for and calculated.
  • a route is sought within the smallest possible angle in the target direction in which network stations with the possibility of forwarding are located.
  • a route vector is built up from a list of anchor points and / or network station identification numbers, this list being sent as header information for the subsequent transmission of user data for routing the data.
  • proactives With regard to the prior art, a distinction can thus be made between two types of routing protocols, so-called proactive and reactive protocols.
  • Protocols are attempted to discover a route, and the discovered routes are constantly checked for their durability regardless of whether the routes are used or not. Examples of this in existing different types of communication systems are the traditionally known link status and distance vector protocols.
  • the reactive protocols on the other hand, only set up a route if there is a need for it. Examples of this are dynamic route formation from the source network station (DSR: Dynamic Source Routing) and distance vector routes on request (AODV: Ad-hoc On demand Distance Vector Routing).
  • DSR Dynamic Source Routing
  • AODV Ad-hoc On demand Distance Vector Routing
  • all the useful packets are sent via the predefined route, the individual data packets being forced based on the header information to use the network stations determined on this route.
  • a change in the link layer for example due to the mobility of the network stations, can result in one of the network stations no longer being in the suitable position that existed at the time the connection was established. Interruptions in the route must first be sent back to the source network station so that it determines a new route for the transmission of further data packets.
  • the object of the invention is a method for identifying a network station with special functionality and an improved routing method for setting up and
  • Sending messages or information about the special functionality of a network station advantageously supplies surrounding network stations with the necessary data in order to recognize on the one hand that a specific functionality of an external network station can be used and on the other hand which network station and / or services are concerned acts.
  • the interposed network stations when the functionality information is transmitted via interposed further network stations, the interposed network stations additionally count up a counting value, so that the receiving network station can use the counting value to recognize how many jumps or hops the network station is, which is the offers special service or functionality. On the one hand, this enables the with several possible routes
  • Enabling special service or the station requesting the special functionality is particularly advantageous in small local networks with a small number of subscribers or number of ad hoc network stations, since in such small networks the network load due to the signaling is not critical with regard to the overall performance of the network.
  • the forwarding of information present in a network station to a directly adjacent network station which in turn receives this data or information and forwards it as separate data to other network stations directly adjacent to it, enables effective routing, which has advantageous aspects of both conventional short-sighted as well as a conventional far-sighted routing method.
  • each of the network stations knows which functionality the directly adjacent network station itself has or can convey.
  • a directly adjacent network station is understood above to mean a network station that can be reached with a direct connection without jumps.
  • Fig. 1 shows an arrangement of ad hoc network stations, one of these stations is equipped with a special functionality and
  • Fig. 2 schematically signaling information.
  • an ad hoc network consists of two or more network stations S1-S3, which can establish radio connections V2, V3 with one another. Additional network devices for managing the ad hoc network are more advantageous
  • the entire network management for a single one of these network stations Sl-S3 takes place in the individual network stations Sl-S3 itself.
  • the network stations S1-S3 expediently have corresponding transmitting and receiving devices with control and storage devices, these devices being outlined as an ad-hoc network module AL.
  • a radio connection V2 is established between the first network station S1 and the second network station S2.
  • Another radio link V3 is established between the second network station S2 and the third network station S3.
  • the second network station S2 can communicate independently with the two directly adjacent network stations S1 and S3 via the radio connections V2, V3, but can also act as a relay station with a corresponding release by the user of the second network station S2 to establish a radio connection V2 + V3 from to establish the first network station S1 to the third network station S3 for their communication with one another.
  • the radio interface between the first network station S1 and the third network station S3 should not be possible because of the distance between them or because of a radio obstacle M between them.
  • the first network station S1 is to be equipped with a special functionality in a function module F.
  • the functionality should consist in the fact that the first network station S1 can establish a radio link VI with a UMTS network (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System) via the function module F.
  • the corresponding remote station would be, for example, a base station BS of the UMTS network.
  • the gateway function of the first network station S1 can optionally also be deactivated by its user, for example in order not to consume the power of the battery of the network station too quickly.
  • the capability of the special functionality of the first network station S1 is advantageously communicated to the other network stations S2, S3 which do not have such a functionality. This can take place, for example, via a message or broadcast or a point-to-point channel, via which communication with the neighboring stations S2 takes place.
  • This functionality signaling it is advantageously possible to access channels which are provided, for example, for setting up routing tables for network stations S2, S3 or which, as a shared channel, enable more or less proper access to the air interface. in order to be able to take changes in the network topology into account at all times and to always supply the individual network stations S1-S3 with current routing information.
  • the information about the special functionality of the first network station S1 is regularly sent repeatedly and after loading may be updated.
  • Fig. 1 the signaling of the functionality is shown by an arrow a between the first network station S1 and the second network station S2. If the second network station S2 is able to serve as a relay station for this special functionality and is also approved by the user, the second network station S2 can forward corresponding functionality information to other network stations, here the third network station S3 (arrow a).
  • FIG. 2 shows exemplary information data for the different signaling and data blocks.
  • the first signaling block describes a signaling of the special functionality to other network stations, as shown by the arrow a in FIG. 1.
  • S1-ID station identification number of the network station S1
  • further information fields are provided. These can relate, for example, to general information about the available special functionality F-Info, the number of jumps or hops (no. Hops), the quality of service QoS of the special functionality offered, a data rate, etc.
  • each relay station S2 expediently updates the value entered in this field no-hops by addition by one.
  • a network station S3 remote from the first network station S1 equipped with the special functionality and wishing to access the special functionality can thus recognize whether it is a direct connection or an indirect connection with one or more jumps.
  • Each hop also means an additional delay, which can be critical, for example, with real time services. Unnecessary hops must be avoided with certain services, which can be advantageously taken into account by routing that can be adapted continuously.
  • the information about the required number of hops can also be used to select different available routes, for example if different routes via different relay stations are possible between the network station S1 offering the special functionality and the network station S3 requesting the special functionality.
  • the possible quality of service or information about the maximum possible data rate can also be used as a selection criterion when various routes are available.
  • the requesting third network station receives a further criterion for determining whether access to a remote network station S1 with the special functionality makes sense S3 by informing the possible quality of service QoS.
  • the information about the available quality of service QoS can also be changed by relay stations S2 if a relay station allows the transmission of data for a particular functionality, but cannot transmit the required data rate or quality of service in the originally possible quality. If the requested quality of service cannot be offered, a reduction to an at least required quality of service can also be undertaken.
  • the requesting third network station S3 expediently sends a request (arrow b) to the first network station S1 offering the functionality.
  • the request b is in turn transmitted via the second network station S2 serving as a relay station.
  • the request expediently also checks whether the first network station S1 offering the special functionality can provide the functionality in the required form and whether the route is sufficient for the requested parameters. For example, an access to esp * onders shame services in the remote, foreign UMTS network be required, would be so to check whether serving as a gateway first network station Sl with the special functionality only general services or the specially requested service from the UMTS - may request network. Furthermore, the reliability of the route or of the
  • an exemplary request b sent from the third network station S3 requesting the special functionality to the first network station S1 offering the special functionality can be one Contains a lot of information.
  • this can include a sender information, e.g. B. a sender identification number S3-ID, a destination address, for example the identification number S1-ID of the network stations S1 offering the special functionality, a function request F-Info, a request for an at least required quality of service QoS etc.
  • the actual routing can advantageously be carried out using any routing method.
  • a route is established and a radio connection is established via radio interfaces V2, V3, packets with user data and signaling can be exchanged between the communicating network stations S1, S3, which is shown by arrows c.
  • the first network station S1 which offers the special functionality, enables access to an external network, for example the UMTS network, it serves as a relay station and enables access and data transmission to the UMTS network.
  • the data transmission c can only be carried out in one direction or else in both directions.
  • header sections for data transmission blocks are shown in FIG. 2, the sender and destination addresses S3-ID, S1-ID being expediently specified in the header sections. Furthermore, information about the identifier of the special functionality, the route to be used, etc. can be contained in the header section.
  • no fixed route is specified, but instead transmission from network station to network station is carried out.
  • tables are created in the individual network stations S1 - S3, in which a separate or communicable external functionality or connection requirement is stored.
  • a special information identification number is stored together with this information.
  • the table shows which whose network station received such a request or information and to which other network station such information or request was sent or forwarded.
  • each individual network station S1 - S3 no longer has to have knowledge of the entire network stations in the area or possible routes, including the entire identification numbers of all network stations on the route. In such a case, only a request or information identification number and the own sender identification number are then entered in the header data in order to enable automatic routing.
  • the network station S3 requiring the special functionality knows nothing of the existence of the network station S1 providing the special functionality.
  • the required network station S3 only needs to know that it can access the special functionality via the network station S2 which is directly adjacent to it.
  • the intervening network station S2 in turn knows that the functionality is provided by the providing network station S1 and forwards the corresponding signaling, information and data packets. This saves on the routing overheads of the network.
  • a network station according to this embodiment only needs to know that the functionality is offered somewhere in the network and via which neighboring network stations or via which next hop or hop it is conveyed the functionality.
  • both the signaling of a special functionality and the requirements of such a special functionality are regularly sent repeatedly in order to continuously provide information about special functionalities or to enable optimal routing and access to special functionalities on an ongoing basis.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Identifizieren von Netzstationen (S1) mit besonderer Funktionalität (F) in einem Ad-hoc-Netz mit zumindest zwei Netzstationen (S1 - S3), von denen zumindest eine Netzstation (S1) die besondere Funktionalität (F) anderen der Netzstationen (S2, S3) anbietet, wobei die Fähigkeit zum Ausführen einer besonderen Funktionalität (F) den anderen Netzstationen (S2) und/oder eine entsprechende Weitervermittlungsmöglichkeit den anderen Netzstationen (S3) mittels einer Signalisierung (a) mitgeteilt wird. Als besondere Funktionalität kann insbesondere ein Zugang zu einem anderen Kommunikationssystem, z.B. dem UMTS-Netz angeboten werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Identifizieren einer Station mit besonderer Funktionalität in einem funkgestützten Ad-hoc-Netz und Netz- Station zum Durchführen eines solchen Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Identifizieren einer Station mit besonderer Funktionalität in einem Ad- hoc-Netz mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentan- Spruchs 1 sowie eine Netzstation zum Durchführen eines solchen Verfahrens .
Bei derzeit in der Entwicklung befindlichen Ad-hoc-Netzen ist eine Vielzahl von Netzstationen in der Lage, eigenständig oh- ne eine vermittelnde zentrale Netzeinrichtung eine Funkverbindung zu anderen derartigen Netzstationen aufzubauen. Dabei soll der Aufbau einer Funkverbindung zwischen jeweils zwei derartigen Netzstationen automatisch erfolgen. Ad-hoc-Netze für kleine lokale Bereiche, z. B. Bürogebäude, sollen in der Lage sein, eine Kommunikation zwischen einer geringen Anzahl von derartigen Netzstationen zu ermöglichen, während gemäß anderer Konzeptionen auch Ad-hoc-Netze in Entwicklung sind, bei denen eine große Vielzahl von Netzstationen über einen großen Raum verteilt miteinander kommunizieren können soll. Bei einem drahtlosen bzw. funkgestützten Ad-hoc-Netz handelt es sich beispielsweise um eine Art eines selbstorganisierenden lokalen Funknetzes ( LAN: Wireless Local Ae- rea Network) . Ein besonderer Vorteil liegt in der großen Mobilität, durch die sich die Topologie des Netzes beliebig än- dern kann. Dies bedingt jedoch auch, dass zu bestimmten Zeitpunkten an bestimmten Orten eine besonders gute Verbindung zu einer Vielzahl anderer Netzstationen bestehen kann, während am gleichen Ort zu anderen Zeitpunkten unter Umständen überhaupt keine Verbindung zu einer anderen Netzstation möglich ist. Ähnlich verhält es sich mit der Qualität von Funkverbindungen zwischen einzelnen Netzstationen, so dass auch Datenraten, zeitliche Verzögerungen (Delay) , Dienstegüte (QoS: Quality of Service) usw. von Zeit zu Zeit und von Ort zu Ort stark schwanken können.
Für Netzstationen derartiger Ad-hoc-Netze bestehen Überlegun- gen, Sonderfunktionen oder Sonderdienste verfügbar zu machen. Beispielsweise ist in „Towards Mobile Ad-Hoc- ANs: Termino- des", IEEE CNC'2000 Conference, Chicago, September 2000 angesprochen, eine derartige Netzstation individuell mit Internetfähigkeit auszustatten, wobei dies zum Vorteil für die Ge- samtheit der Netzstationen im Bereich dieser Station gereichen soll. Vorausgesetzt wird dabei, dass eine solche denkbare. Erweiterung jedoch nicht zum Betrieb des Netzes zwingend erforderlich sein soll.
Ein derartiges Einbinden einer Internet-Funktionalität oder • einer sonstigen Funktionalität in eine Station, wobei die Funktionalität auch für andere Netzstationen verfügbar sein soll, ist nicht in naheliegender Art und Weise umsetzbar. Einerseits fehlt anderen Netzstationen ohne eine derartige Funktionalität überhaupt die Kenntnis der Möglichkeit der entsprechenden Funktionalitätsnutzung. Weiterhin muss ein Netzpfad bzw. eine Route zwischen den eine solche Funktionalität benötigenden und den eine solche Funktionalität anbietenden Netzstationen aufgebaut werden, wobei die Route unter Umständen über eine Vielzahl dazwischen befindlicher Netzstationen führt, wobei derartige Übermittlungen über mehrere Stationen auch als „Hopping" bzw. „Hops" bezeichnet werden.
Ein Vergleich mit andersartigen KommunikationsSystemen zeigt, dass eine direkte Übertragung von Technologien in den Bereich der Ad-hoc-Netztechnik nicht nahe liegt. Beim Internet wird beispielsweise . eine Adresse eines Gateways, welches eine bestimmte Funktionalität oder einen Internetzugang anbietet, fest in den darauf zugreifenden Terminals eingetragen, wobei einem Terminal vorliegend eine Ad-hoc-Netzstation entsprechen würde. Findet das- Terminal die gesuchte IP-Adresse (IP: Internet Protocol) im lokalen Netz nicht, schickt es die Pakete an ein anderes Gateway weiter. Die dabei eingerichteten Routen bleiben über große Zeiträume fest bestehen, wobei auch die definierenden Fähigkeiten hinsichtlich Datendurchsatz, Dienstegüte usw. über die Zeit fast statisch bleiben. Eine Übertragung auf Ad-hoc-Netzstationen liegt jedoch fern, da der Vorteil von Ad-hoc-Netzen gerade darin besteht, dass die einzelnen Netzstationen sich beliebig untereinander verbinden können, ohne auf fest definierte Netzstrukturen und Netzadressen zurückgreifen zu müssen.
Einfache Ad-hoc-Kommunikationssysteme, wie beispielsweise das unter der Bezeichnung „Bluetooth" bekannte KommunikationsSystem, dienen als Ersatz für Kabelverbindungen, beispielsweise als Zugänge zu lokalen Netzen mittels eines Notebooks und dergleichen. Bluetooth soll dabei einige Fähigkeiten mit
Blick auf InternetZugänge unterstützen. Beim gegenseitigen „Entdecken" zweier derartiger Stationen werden Informationen über die möglichen Dienste zwischen den Terminals ausgetauscht. Dabei handelt es sich um Dienste, die sich über die Zeit nicht nennenswert ändern, beispielsweise Druckfunktionen oder Kopierfunktionen, um Daten -von einem Notebook in einen Zentralspeicher eines Netzes zu kopieren. Funktionen zum Aufbau einer Route über mehrere Stationen liegen bei Bluetooth jedoch fern, da es sich um direkte Punkt-zu-Punkt- Verbindungen handelt.
Erste Entwicklungen von Ad-hoc-Netzen stammen aus dem militärischen Bereich, um Daten auf beispielsweise einem Schlachtfeld zwischen entsprechend verteilten Netzstationen auszutau- sehen. Dabei wird das Routing anhand GPS-bestimmter (GPS:
Global Positioning System) geographischer Positionen der einzelnen Netzstationen bestimmt und optimiert. Diese Vorgehensweise ist in Innenrau umgebungen jedoch nicht immer möglich oder bei kleinen Netzen nicht genau genug, z.B. bei 5 Ter i- nals in einem 50qm Raum mit GPS-Genauigkeiten um die 100m, da sich keine derart -genaue Positionierung ermitteln lässt. Hinsichtlich des Bestimmens von Routen zwischen zwei Netzstationen sind Beispiele aus „Towards Mobile Ad-hoc-WANs: Termi- nodes", IEEE WCNC'2000 Conference, Chicago, September 2000" bekannt. Unterschieden wird dabei zwischen einer lokalen Sicht und einer entfernten Sicht einer Netzstation. Bei der lokalen Betrachtungsweise versucht eine Netzstation sich ein räumliches Bild der Verteilung verschiedener Netzstationen im näheren Umfeld zu machen. Dazu werden eindeutige Endsyste - Identifizierungsnummern (EUI : End-System Unique Identifier) der Netzstationen in dem Bereich der sogenannten Nachbarschaft ermittelt, wobei unter Netzstationen in der Nachbarschaft bzw. Nachbarn Netzstationen zu verstehen sind, die mit einigen wenigen Sprüngen bzw. Hops zu erreichen sind. Weiterhin ist der Pfad bzw. die Route zu solchen Nachbarn sowie de- ren Lage zu ermitteln und abzuspeichern. Bei Bedarf versuchen die Netzstationen eine Fernsicht durch das Ermitteln von Informationen von nicht benachbarten Netzstationen aufzubauen. Die Fernsicht ist dabei z. B. auf Basis von verankerten geodätischen Punkten aufgebaut, wobei zu entfernten Netzstatio- nen bei Kenntnis von deren Richtung, der kürzeste geodätische Weg gesucht und berechnet wird. Befinden sich auf diesem geodätisch kürzesten Weg keine Netzstationen mit der Möglichkeit, die Daten oder Informationen weiter zu vermitteln, wird ein Weg innerhalb eines möglichst geringen Winkels in der Zielrichtung gesucht, in dem sich Netzstationen mit Weiter- vermittlungsmöglichkeit befinden. Bei dem Vermitteln einer Route auf diese Art und Weise wird ein Routenvektor aus einer Liste von Ankerpunkten und/oder Netzstations- Identifizierungsnummern aufgebaut, wobei diese Liste für das spätere Versenden von Nutzdaten als Kopfabschnittsinformation (Header Information) zum Leiten der Daten mitgesendet wird.
Mit Blick auf den Stand der Technik kann somit zwischen zwei Arten von Routingprotokollen, sogenannten proactiven und reactiven Protokollen unterschieden werden. Bei proactiven
Protokollen wird versucht, eine Route zu entdecken, wobei die entdeckten Routen ständig auf deren Beständigkeit überprüft werden und zwar unabhängig davon, ob die Routen benutzt werden oder nicht. Beispiele dazu sind in bestehenden andersartigen Kommunikationssystemen der traditionell bekannte Verbindungsstatus (Link Status) und Abstandsvektor-Protokolle (Distance Vector Protocols) . Die reactiven Protokolle bauen hingegen nur dann eine Route auf, wenn dafür Bedarf besteht. Beispiele dazu sind das dynamische Routenbilden von der Quell-Netzstation aus (DSR: Dynamic Source Routing) und das Abstandsvektorrouten auf Anforderung (AODV: Ad-hoc On demand Distance Vector Routing) . Letzteres hat den Vorteil einer geringeren Signalisierungslast . Nachteilhaft ist bei beispielsweise dem DSR, dass im Fall einer angeforderten Verbindungs- initiierung die anfordernde Quell-Netzstation zuerst eine Routensuche durchführen muss . Dieser Aufbau nimmt dabei nur eine geringe Zeit in Anspruch. Nach dem Auffinden einer Route werden alle Nutzpakete über die vordefinierte Route gesendet, wobei die einzelnen Datenpakete anhand der Kopfabschnittsinformationen gezwungen werden, die auf dieser Route ermittelten Netzstationen zu benutzen. Eine Änderung in der Verbin- dungsschicht (Link layer) , beispielsweise durch die Mobilität der Netzstationen, kann dazu führen, dass eine der Netzstationen sich nicht mehr in der geeigneten Lage befindet, die zum Zeitpunkt des Verbindungsaufbaus vorlag. Unterbrechungen in der Route müssen zuerst zu der Quell-Netzstation zurücküber- mittelt werden, damit diese für die Übertragung weiterer Datenpakete eine neue Route ermittelt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Identifizieren einer Netzstation mit besonderer Funktionali- tat sowie ein verbessertes Routingverfahren zum Aufbauen und
Unterhalten von Routen vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Identifizieren von Netzstationen mit besonderer Funktionalität gemäß den Merkma- len des Patentanspruchs 1 bzw. eine Netzstation mit besonderer Funktionalität gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Das Aussenden von Mitteilungen bzw. Informationen über die besondere Funktionalität einer Netzstation versorgt umliegende Netzstationen vorteilhafterweise mit den erforderlichen Daten, um einerseits zu erkennen, dass eine bestimmte Funktionalität einer fremden Netzstation nutzbar ist und anderer- seits, um welche Netzstation und/oder Dienste es sich dabei handelt .
In zweckmäßiger Weise wird bei einer Übertragung der Funktionalitätsinformation über zwischengeschaltete weitere Netzsta- tionen jeweils zusätzlich von den zwischengeschalteten Netzstationen ein Zählwert hochgezählt, so dass die empfangende Netzstation anhand .des Zählwertes erkennen kann, wie viele Sprünge bzw. Hops die Netzstation entfernt ist, welche den besonderen Dienst oder die besondere Funktionalität anbietet . Dies ermöglicht einerseits bei mehreren möglichen Routen die
Auswahl einer Route mit möglichst wenigen Sprüngen und ermöglicht andererseits auch eine Abschätzung über die Sicherheit der Verbindung über einen längeren Zeitraum sowie die Qualität der Verbindung.
Der Einsatz einer solchen Verfahrensweise mit einer Signalisierung von verfügbaren Sonderdiensten über die Netzstation, welche die Sonderfunktionalität bzw. die Sonderdienste anbietet, oder weitere Netzstationen, welche eine Verbindungsver- mittlung zwischen einer solchen Netzstation und einer den
Sonderdienst oder die Sonderfunktionalität anfordernden Station ermöglichen, ist insbesondere in kleinen lokalen Netzen mit einer geringen Teilnehmeranzahl bzw. Anzahl von Ad-hoc- Netzstationen vorteilhaft, da in derartigen kleinen Netzen die Netzbelastung durch die Signalisierung mit Blick auf die Gesamtleistung des Netzes nicht kritisch ist. Die Weiterleitung von Informationen, die in einer Netzstation vorliegen, an eine direkt benachbarte Netzstation, die diese Daten bzw. Informationen wiederum aufnimmt und als eigene Daten gegenüber weiteren zu dieser direkt benachbarten Netzsta- tionen weitergibt, ermöglicht ein effektives Routing, welches vorteilhafte Aspekte sowohl einer herkömmlichen kurzsichtigen als auch einer herkömmlichen weitsichtigen Routingmethode aufweist. Durch einen periodischen Austausch von Informationen mit Nachbar-Netzstationen weiß jede der Netzstationen, welche Funktionalität die direkt benachbarte Netzstation selber aufweist oder vermitteln kann. In den einzelnen Netzstationen müss somit lediglich die Information von angebotenen Funktionen und Diensten von sich selber und direkt benachbarten Netzstationen abgespeichert werden, wobei bei der Weiter- Vermittlung oder dem weiteren Anbieten derartiger Funktionen und Dienste an dritte direkt benachbarte Netzstationen zweckmäßigerweise Identifizierungsinformationen einerseits mit den Routingdaten übertragen und andererseits in der entsprechenden Netzstation abgespeichert werden. Dies ermöglicht ein Routing ohne einerseits eine regionale Kenntnis der weiteren Nachbarschaft und andererseits ein Routing nach dem herkömmlichen Routingverfahren für weit entfernte Netzstationen mit jeweils starren Routen und aufwendigen Kopfabschnittinforma- tionen mit den gesamten erforderlichen Daten der Route. Jede Ne zstation routet bzw. leitet eigene oder hereinkommende Datenpakete entsprechend ihrer eigenen aktuellsten Kenntnisse weiter. Die Quell-Netzstation muss keine detaillierte Route in jeden einzelnen Paket-Kopfabschnitt eintragen, was wiederum zu einer geringeren Systembelastung führt . Insbesondere wird das Verhältnis von Informationslast zu Nutzlast in den
Datenpaketen deutlich verbessert.. Unter direkt benachbarter Netzstation wird vorstehend eine Netzstation verstanden, die mit einer direkten Verbindung ohne Sprünge erreichbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Anordnung von Ad-hoc-Netzstationen, wobei eine dieser Stationen mit einer Sonderfunktionalitat ausgestattet ist und
Fig. 2 schematisch Signalisierungsinformationen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht ein Ad-hoc-Netz aus zwei oder mehr Netzstationen Sl - S3 , die untereinander Funkverbindungen V2, V3 aufbauen können. Zusätzliche Netzeinrichtun- gen zum Verwalten des Ad-hoc-Netzes sind in vorteilhafter
Weise nicht erforderlich. Die gesamte Netzverwaltung für eine einzelne dieser Netzstationen Sl - S3 findet jeweils in den einzelnen Netzstationen Sl - S3 selber statt. In zweckmäßiger Weise weisen die Netzstationen Sl - S3 dafür entsprechende Sende- und Empfangseinrichtungen mit Steuer- und Speichereinrichtungen auf, wobei diese Einrichtungen als Ad-hoc- Netzmodul AL skizziert sind.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Funkverbin- düng V2 zwischen der ersten Netzstation Sl und der zweiten Netzstation S2 aufgebaut. Eine weitere Funkverbindung V3 ist zwischen der zweiten Netzstation S2 und der dritten Netzstation S3 aufgebaut. Die zweite Netzstation S2 kann über die Funkverbindungen V2 , V3 eigenständig mit den beiden direkt benachbarten Netzstationen Sl bzw. S3 kommunizieren, kann a- ber bei entsprechender Freigabe durch den Benutzer der zweiten Netzstation S2 auch als Relaisstation wirken, um eine Funkverbindung V2 + V3 von der ersten Netzstation Sl zur dritten Netzstation S3 für deren Kommunikation untereinander aufzubauen. Eine direkte Kommunikation über eine direkte
Funkschnittstelle zwischen der ersten Netzstation Sl und der dritten Netzstation S3 soll beim vorliegenden Ausführungsbei- spiel aufgrund einer zu großen Entfernung zwischen diesen o- der aufgrund eines Funkhindernisses M zwischen diesen nicht möglich sein. Wie dargestellt, soll die erste Netzstation Sl mit einer besonderen Funktionalität in einem Funktionsmodul F ausgestattet sein. Beispielhaft soll die Funktionalität darin bestehen, dass die erste Netzstation Sl über das Funktionsmodul F eine Funkverbindung VI mit einem UMTS-Netz (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System) aufbauen kann. Die entsprechende Gegenstelle wäre beispielsweise eine Basisstation BS des UMTS-Netzes. Möglich ist aber z.B. auch die Bereitstellung einer Datenbank als besondere Funktionalität.
Durch das Anbieten der besonderen Funktionalität kann nicht nur die erste Netzstation Sl auf das UMTS-Netz zugreifen, sondern der Benutzer der ersten Netzstation Sl kann dies auch den weiteren Netzstationen S2, S3 ermöglichen, wobei die ers- te Netzstation Sl dann als Relaisstation bzw. Gateway betrieben wird. In zweckmäßiger Weise kann die Gateway-Funktion der ersten Netzstation Sl durch deren Benutzer optional auch deaktiviert werden, beispielsweise um die Leistung der Batterie der Netzstation nicht zu schnell zu verbrauchen.
In vorteilhafter Weise wird die Fähigkeit der Sonderfunktio- nalität der ersten Netzstation Sl den weiteren Netzstationen S2 , S3, die über eine solche Funktionalität nicht verfügen, mitgeteilt. Dies kann beispielsweise über einen Nachrichten- bzw. Broadcast- oder einen Punkt-zu-Punkt-Kanal erfolgen, ü- ber den eine Kommunikation mit den Nachbarstationen S2 stattfindet. In vorteilhafter Weise kann für diese Funktionali- tätssignalisierung auf Kanäle zugegriffen werden, die z.B. für den Aufbau von Routing-Tabellen der Netzstationen S2, S3 vorgesehen sind oder als gemeinsam verwendeter Kanal (shared Channel) einen mehr oder weniger ordentlichen Zugriff auf die Luftschnittstelle ermöglichen, um jederzeit Änderungen der Netztopologie berücksichtigen zu können und die einzelnen Netzstationen Sl - S3 stets -mit aktuellen Routing- Informationen zu versorgen. In vorteilhafter Weise wird die Information über die besondere Funktionalität der ersten Netzstation Sl regelmäßig wiederholt ausgesendet und nach Be- darf aktualisiert. Insbesondere kann auch eine Zusatzinformation über die Qualität der Funkschnittstelle VI zwischen der ersten Netzstation Sl und der Basisstation BS des UMTS-Netzes bzw. allgemein die Qualität der besonderen Funktionalität zu- sammen mit der Information über die Fähigkeit zur Durchführung der besonderen Funktionalität an die weiteren Netzstationen S2, S3 übermittelt werden.
In Fig. 1 ist das Signalisieren der Funktionalitätsfähigkeit durch einen Pfeil a zwischen der ersten Netzstation Sl und der zweiten Netzstation S2 dargestellt. Sofern die zweite Netzstation S2 in der Lage ist, für diese besondere Funktionalität auch als Relaisstation zu dienen und vom Benutzer dafür auch freigegeben ist, kann die zweite Netzstation S2 eine entsprechende Funktionalitätsinformation an weitere Netzstationen, hier die dritte Netzstation S3 weiterleiten (Pfeil a) .
Fig. 2 stellt beispielhafte Informationsdaten für die ver- schiedenen Signalisierungen und Datenblöcke dar. Der erste Signalisierungsblock beschreibt eine Signalisierung der besonderen Funktionalität an andere Netzstationen, wie dies in Fig. 1 durch den Pfeil a dargestellt ist. Neben der Angabe einer Stations-Identifizierungsnummer Sl-ID der Netzstation Sl, die die besondere Funktionalität anbietet, sind weitere Informationsfelder vorgesehen. Diese können beispielsweise eine allgemeine Information über die verfügbare besondere Funktionalität F-Info, die Anzahl von Sprüngen bzw. Hops (Nr. -Hops), die Dienstegüte QoS der angebotenen besonderen Funktionalität, eine Datenrate usw. betreffen.
Mit Blick auf die Angabe der erforderlichen Sprünge aktualisiert zweckmäßiger Weise jede Relaisstation S2 den in diesem Feld Nr-Hops eingetragenen Wert durch Addition um eins. Eine von der mit der besonderen Funktionalität ausgestatteten ersten Netzstation Sl entfernte Netzstation S3 , die auf die besondere Funktionalität zugreifen möchte, kann somit erkennen, ob es sich um eine direkte Verbindung oder eine indirekte Verbindung mit einem oder mehreren Sprüngen handelt. Je größer die Anzahl der Sprünge bzw. Hops ist, desto größer ist die Gefahr eines Verbindungsverlustes durch den Ausfall einer der Relaisstationen S2. Außerdem besteht bei einer größeren Anzahl erforderlicher Sprünge auch die Gefahr von Datenfehlern bei der Übertragung durch die einzelnen Relaisstationen S2. Jeder Hops bedeutet außerdem eine zusätzliche Zeitverzögerung (Delay) , was beispielsweise bei Echtzeitdiensten (Real Time Services) kritisch sein kann. Unnötige Hops müssen bei bestimmten Diensten entsprechend vermieden werden, was in vorteilhafter Weise durch ein ständig anpassbares Routing berücksichtigt werden kann.
Auch um Ressourcen zu sparen, beispielsweise die Batterie von Netzstationen S2 anderer Teilnehmer, die als Relaisstation dienen, ist es vorteilhaft, die Anzahl der erforderlichen Sprünge zwischen einer anfordernden Netzstation S3 und einer als Gateway fungierenden Netzstation Sl zu berücksichtigen. Je geringer die Anzahl der Sprünge, desto geringer ist der
Gesamtverbrauch von Energie der Gesamtheit aller in die Übertragung eingebundenen Netzstationen Sl - S3. In vorteilhafter Weise kann die Information über die erforderliche Anzahl von Sprüngen auch zur Auswahl verschiedener verfügbarer Routen verwendet werden, beispielsweise wenn zwischen der die besondere Funktionalität anbietenden Netzstation Sl und der die besondere Funktionalität anfordernden Netzstation S3 verschiedene Routen über verschiedene Relaisstationen möglich sind. Neben der Anzahl von erforderlichen Sprüngen kann bei- spielsweise auch die mögliche Dienstegüte oder eine Information über die maximal mögliche Datenrate als Auswahlkriterium bei der Verfügbarkeit verschiedener Routen herangezogen werden.
Ein weiteres Kriterium zum Feststellen, ob der Zugriff auf eine entfernte Netzstation Sl mit der besonderen Funktionalität sinnvoll ist, erhält die anfordernde dritte Netzstation S3 durch die Information der möglichen Dienstegüte QoS . Insbesondere kann auch die Information über die verfügbare Dienstegüte QoS von Relaisstationen S2 verändert werden, wenn eine Relaisstation zwar die Weitervermittlung von Daten zu einer besonderen Funktionalität ermöglicht, jedoch die erforderliche Datenrate oder Dienstegüte nicht in der ursprünglich möglichen Qualität übertragen kann. Kann die angeforderte Dienstegüte nicht angeboten werden, so kann auch eine Reduzierung auf eine zumindest erforderliche Dienstegüte vorge- nommen werden.
Wenn eine Netzstation, hier die dritte Netzstation S3 auf die besondere Funktionalität einer anderen Netzstation, hier der ersten Netzstation Sl zugreifen möchte, sendet die anfordern- de dritte Netzstation S3 zweckmäßiger Weise eine Anforderung (Pfeil b) zu der die Funktionalität anbietenden ersten Netzstation Sl . Im vorliegenden Ausführungsfall erfolgt die Übertragung der Anforderung b wiederum über die als Relaisstation dienende zweite Netzstation S2. Mit der Anforderung wird zweckmäßiger Weise zugleich überprüft, ob die erste, die besondere Funktionalität anbietende Netzstation Sl die Funktionalität in der erforderlichen Form bereitstellen kann und ob die Route für die angeforderten Parameter ausreicht. Beispielsweise könnte ein Zugriff auf bes*ondersartige Dienste in dem entfernten, fremden UMTS-Netz erforderlich sein, so dass zu überprüfen wäre, ob die als Gateway dienende erste Netzstation Sl mit der besonderen Funktionalität nur allgemeine Dienste oder auch den speziell angeforderten Dienst aus dem UMTS-Netz anfordern darf. Ferner kann mit dem Aussenden der Anforderung b auch die Zuverlässigkeit der Route bzw. des
Pfades zu der die besondere Funktionalität anbietenden ersten Netzstation Sl überprüft werden.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann eine beispielhafte Anforde- rung b, die von der dritten, die besondere Funktionalität anfordernden Netzstation S3 zu der ersten, die besondere Funktionalität anbietenden Netzstation Sl gesendet wird, eine Vielzahl von Informationen enthalten. Dies können insbesondere eine Absenderangabe, z. B. eine Sender- Identifikationsnummer S3-ID, eine Zieladresse, beispielsweise die Identifikationsnummer Sl-ID der die besondere Funktiona- lität anbietenden Netzstationen Sl, eine Funktionsanforderung F-Info, eine Anforderung einer zumindest erforderlichen Dienstegüte QoS usw. sein.
Das eigentliche Routing kann vorteilhafter Weise mit beliebi- gen Routingverfahren durchgeführt werden. Nachdem eine Route festgelegt ist und eine Funkverbindung über Funkschnittstellen V2, V3 aufgebaut ist, können Pakete mit Nutzdaten und Signalisierungen zwischen den kommunizierenden Netzstationen Sl, S3 ausgetauscht werden, was durch Pfeile c dargestellt ist. Für den Fall, dass die erste, die besondere Funktionalität anbietende Netzstation Sl einen Zugriff auf ein fremdes Netz, beispielsweise das UMTS-Netz ermöglicht, dient sie als Relaisstation und ermöglicht einen Zugriff sowie eine Datenübermittlung zum UMTS-Netz. Die Datenübertragung c kann dabei nur in einer Richtung oder aber auch in beiden Richtungen durchgeführt werden.
Beispielhafte Kopfabschnitte für Datenübertragungsblöcke sind in Fig. 2 dargestellt, wobei in den Kopfabschnitten in zweck- mäßiger Weise Absender- und Ziel-Adressen S3-ID, Sl-ID angegeben sind. Ferner können Angaben über die Kennung der besonderen Funktionalität, über die zu verwendende Route usw. in dem Kopfabschnitt enthalten sein.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird keine feste Route vorgegeben, sondern eine Übertragung von Netzstation zu Netzstation vorgenommen. Dazu werden in den einzelnen Netzstationen Sl - S3 Tabellen angelegt, in denen eine eigene oder vermittelbare fremde Funktionsfähigkeit oder Verbindungsanforde- rung hinterlegt wird. Zusammen mit dieser Information wird eine spezielle Informations-Identifizierungsnummer hinterlegt. Ferner wird in der Tabelle eingetragen, von welcher an- deren Netzstation eine solche Anforderung oder Information empfangen wurde und zu welcher anderen Netzstation eine solche Information oder Anforderung gesendet oder weitergeleitet wurde. Dadurch muss jede einzelne Netzstation Sl - S3 nicht mehr die Kenntnis über die gesamten Netzstationen in der Umgebung oder mögliche Routen unter Einbezug der gesamten Identifizierungsnummern aller Netzstationen auf der Route haben. In einem solchen Fall wird in die Kopfabschnittdaten dann lediglich eine Anforderungs- bzw. Informations- Identifizierungsnummer sowie die eigene Absender- Identifizierungsnummer eingetragen, um ein automatisches Routing zu ermöglichen.
Möglich ist bei einer derartigen Verfahrensweise, dass die die besondere Funktionalität benötigende Netzstation S3 nichts von der Existenz der die besondere Funktionalität bereitstellenden Netzstation Sl weiss. Die benötigende Netzstation S3 muss nur wissen, dass sie über die ihr direkt benachbarte Netzstation S2 auf die besondere Funktionalität zugrei- fen kann. Die dazwischen liegende Netzstation S2 weiss wiederum, dass die Funktionalität von der bereitstellenden Netzstation Sl angeboten wird und leitet die entsprechenden Signalisierungen, Informationen und Datenpakete weiter. Dadurch kommt eine Einsparung bei der Routingüberbelastung (routing overheads) des Netzes. Mit anderen Worten muss eine Netzstation gemäß dieser Ausführungsform nur wissen, dass die Funktionalität irgendwo im Netz angeboten wird und über welche benachbarte Netzstationen bzw. über welchen nächsten Sprung bzw. Hop sie die Funktionalität vermittelt bekommt.
In zweckmäßiger Weise werden sowohl die Signalisierung einer besonderen Funktionalität als auch die Anforderungen einer solchen besonderen Funktionalität regelmäßig wiederholt ausgesendet, um fortlaufend über besondere Funktionalitäten zu informieren bzw. fortlaufend ein optimales Routing und Zugreifen auf besondere Funktionalitäten zu ermöglichen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Identifizieren und/oder Nutzen von Netzsta- tionen (Sl) mit besonderer Funktionalität (F) in einem Ad- hoc-Netz mit zumindest zwei Netzstationen (Sl - S3) , von denen zumindest eine Netzstation (Sl) die besondere Funktionalität (F) anderen der Netzstationen (S2, S3) anbietet, wobei - die Fähigkeit zum Ausführen einer besonderen Funktionalität (F) den anderen Netzstationen (S2) und/oder eine entsprechende Weitervermittlungsmöglichkeit zu einer Netzstation (Sl) mit einer solchen Funktionalität den anderen Netzstationen (S3) mittels einer Signalisierung (a) mitgeteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Signalisierung (a) über einen Nachrichten- und/oder einen Kommunikationskanal durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , bei dem mit der Signalisierung (a) Zusatzinformationen, insbesondere über die angebotene besondere Funktionalität (F) , Dienstegüte (QoS) und/oder Anzahl erforderlicher Sprünge (Nr. -Hops) übermittelt wird.
4. Verfahren, nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die besondere Funktionalität in der Ermöglichung eines Zugriffs auf ein fremdes Kommunikationsnetz (UMTS) und/oder einen Datenspeicher besteht.
5. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem eine Anforderung (b) der besonderen Funktionalität durch eine anfordernde Netzstation (S3) abhängig von möglichen Dienstegüten (QoS), Anzahl erforderlicher Sprünge (Nr. -Hops) und/oder speziellen besonderen Funktionalitäten (F) durchge- führt wird.
6. Ad-hoc-Netzstation (Sl) mit einer Sende- und Empfangseinrichtung (AL) zum Aufbauen einer Funkverbindung (V2) zu zumindest einer anderen Netzstation (S2) , dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass die Ad-hoc-Netzstation (Sl) ein Funktionsmodul (F) zum Bereitstellen einer besonderen Funktionalität aufweist, wobei diese Funktionalität den anderen Netzstationen (S2, S3) angeboten wird.
7. Ad-hoc-Netzstation (Sl) nach Anspruch 6, bei der das Funktionsmodul (F) ,als besondere Funktionalität einen Zugang zu einem anderen KommunikationsSystem, insbesondere UMTS-Netz aufweist.
8. Ad-hoc-Netzstation (Sl) nach Anspruch 6 oder 7 , mit einer Signalisierungseinrichtung zum Signalisieren der besonderen Funktionalität an andere Netzstationen (S2, S3) .
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