EP2484152A1 - Method for establishing a bidirectional communication path in a wireless network - Google Patents

Method for establishing a bidirectional communication path in a wireless network

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Publication number
EP2484152A1
EP2484152A1 EP10742474A EP10742474A EP2484152A1 EP 2484152 A1 EP2484152 A1 EP 2484152A1 EP 10742474 A EP10742474 A EP 10742474A EP 10742474 A EP10742474 A EP 10742474A EP 2484152 A1 EP2484152 A1 EP 2484152A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
node
path
requested
sink node
nodes
Prior art date
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Ceased
Application number
EP10742474A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Bahr
Torsten Meyer
Norbert Vicari
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 filed Critical Siemens AG
Publication of EP2484152A1 publication Critical patent/EP2484152A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/26Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update for hybrid routing by combining proactive and reactive routing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/242Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update aging of topology database entries
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/18Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the invention relates to a method for building a bidi ⁇ -directional communication path in a wireless network, particularly a wireless sensor network, wherein the network node comprises in the form of a sink node and a plurality of subscriber nodes, between the sink node and at least one requested node of the subscriber node of the communication path is set up for bidirectional About Mitt ⁇ development of data packets.
  • the invention further relates to a computer program product and a network, in particular a wireless sensor network.
  • Wireless networks are often implemented in the form of wireless sensor networks (also called sensor networks).
  • a wireless sensor network is formed by a collection of sensors, the nodes or sensor nodes of the sensor network, with a radio interface.
  • the respective sensors übertra ⁇ gene, for example, measured values and status information (general ⁇ my: data) to, at least, which is typically a sink node acts as a gateway. If the sensors are not in direct reach of the sink node, they also pass the data on to others of the sensors. Thus, a so-called multi-hop data transmission is established.
  • the information about the respectively next node for forwarding to the sink node, ie via the path is kept in the sensor node. This information is commonly referred to as a routing table entry.
  • the sensor nodes as well as the sink nodes are typically designed for extreme energy efficiency as well as low cost in implementation. This means that the nodes have very low resources, in particular a low computing power and a small main memory. The latter indicates that even the routing tables can only contain a few entries. In addition, only low data rates can be achieved via the radio interface, with the resource also having to be used as sparingly as possible, since the radio interface has a particularly high energy consumption relative to the other components, such as sensor or CPU.
  • Paths from a respective sensor to the sink node can be set up in a simple and resource-saving manner using so-called collection tree protocols.
  • Such protocols are based on the periodi ⁇ rule exchange of packets between neighboring nodes, which indicate the respective shortest distance to the sink in the form of a metric. These packets are called beacons.
  • Each node maintains a path to the Senkenkno ⁇ th by abspei ⁇ chert the neighboring node with the smallest distance to the sink for transmission of its data packets.
  • messages eg configuration packages, should be sent from the sink node to a selected node. For this, corresponding paths have to be set up in the opposite direction, ie the so-called downlink direction, which is not supported by the class of collection tree protocols. Therefore, additional mechanisms are required when using this protocol.
  • ZigBee supports a reactive AODV-based multi-hop protocol.
  • the cluster tree protocol assigns addresses depending on the Topolo ⁇ gie, which efficiently solves the above problem, but in practice leads to significant limitations on the usability, because the entire application logic also mo with changes in the topology and related address changes ⁇ must be modified. Since this is not practical, ZigBee's Cluster Tree method is not used in current applications. Therefore, in recent ZigBee Pro Feature Set the cluster tree protocol is not supported and complemented the AODV based Proto col ⁇ by many-to-one and source routing.
  • a com munication ⁇ from the sink node to individual nodes can be realized both by a targeted construction of routes with the reaction ven AODV mechanism and via the source-routing option.
  • the reactive establishment of routes results in a network-wide broadcast. Due to the low Spei ⁇ cherkapaztician the node with respect to the routing tables must be frequently repeated this process, which results in an increased consumption of resources, including energy.
  • Source routing requires the recording of all intermediate nodes in data packets that are transmitted from a node to the sink node. This list of intermediate nodes is then carried in the data packet which is transmitted from the sink node to one of the nodes (sensors). Disadvantages of this method are the reduction of the maximum size of the payload data of the packets (in the standard IEEE 802.15.4 maximum 128 bytes including the packet header) depending on the distance (counted in hops, ie the number of intermediate nodes) between node and sink nodes and the additional effort for the realization of a second class of routing protocols.
  • WirelessHART supports both table-based and source routing.
  • routing is centrally controlled by a network manager who knows the topology.
  • the table-based routing is gurationspens by the elaborate Confi- more for longer-term relationships
  • the resource constraint of the memory makes frequent reconfiguration of the routing tables inevitable, since not all communication relationships between the sink node and all nodes of the sensor network can be held in memory.
  • Source routing solves the memory problem, but is limited to a total of four hops in WirelessHART. Also, the effort for the implementation of two routing protocols is not negligible.
  • the IEEE 802.11 Wi-Fi protocols Pfa ⁇ de are also known to build to the sink node.
  • the current draft standard IEEE 802.11s D2.02 also includes the mesh routing protocol HWMP (published in [1]).
  • HWMP mesh routing protocol
  • a root MP is a sink node or gateway.
  • two different methods are angege ⁇ ben: proactive PREQ mode and RANN mode.
  • proactive PREQ mode a so-called path
  • the bidirectional paths in the root MP to each node can be generated in HWMP proactive PREQ mode using two different methods.
  • a set flag "proactive PREP” each node that has received the PREQ message to the broadcast address responds with a corresponding path reply message (PREP) .
  • PREP path reply message
  • N * L transmissions of PREP packets per transmitted PREQ message from the root MP are necessary, where N represents the number of nodes in the tree and L the mean tree depth
  • the method is not energy efficient and generates overhead, and the root MP would have a path to all nodes in the network, which would lead to resource problems due to the size of the routing table.)
  • the flag is "proactive PREP "is not set, the node sends only one PREP alert when he needs ei ⁇ nen bidirectional path, ie a path from the root MP to the node.
  • the initiator here is the node, whereby the sending of PREP messages is maintained as long as the node sends data to the root MP.
  • the routing table in the root MP is smaller, but it would cover all sensor nodes in the sensor network and therefore be too large for a resource limited wireless network because each node sends data to the sink node.
  • Another problem with this method is that the need for a bidirectional path is known only at the sink node / root MP, but the bidirectional path is initiated only from the node in the tree and there is no possibility in HWMP of this need for the node tree to convey.
  • the RANN mode of HWMP differs only in the on ⁇ construction of the bidirectional routes. This is a so-called.
  • Root Announcement message (RANN message) according to the above flooded in the network described proactive PREQ message. However, no entry is made in the routing table, only the best predecessor node to the root MP is determined. The information is not used for forwarding data packets, but merely for forwarding routing messages, in particular Path Request
  • PREQ PREQ
  • the paths between the node in the tree and the root MP are created via a unicast PREQ / PREP message exchange. This exchange of routing messages is also initiated by the node in the tree. It is also not possible to communicate the need for a bidirectional path present at the sink node / root MP to the nodes in the tree. Besides, one would have to
  • PREQ / PREP message exchanges are made for each node to achieve the functionality of a collection tree protocol.
  • HWMP allows multiple destination addresses in the PREQ messages. By definition, either one or more destination addresses for individual nodes in reactive mode or only the broadcast address for the tree in PREQ may be used. This reduces energy-intensive request messages.
  • the method should be suitable for being able to be executed efficiently in a wireless network with low resources.
  • the invention provides a method for establishing a bidirectional communication path in a wireless network, in particular a wireless sensor network, wherein the network comprises nodes in the form of a sink node and a plurality of subscriber nodes, wherein the communication path between the sink node and at least one requested node of the subscriber node is set up for bidirectional About Mitt ⁇ development of data packets.
  • an uplink path from a respective subscriber node to the sink node is determined by a periodic exchange of path messages, that is to say messages with path information, between adjacent nodes of the network, wherein a respective path message to the respective shortest distance to the sink node, in particular in the form of a metric signals, and each of the nodes characterized manages a path to the sink node, that it the address of the neighboring node with the bes ⁇ th metric to the sink node for forwarding the pa- kete stores.
  • the path messages can be so-called beacons, as they are known from collection tree protocols. Using this procedure to determine the uplink path the shortest paths between the sink nodes and a respective subscriber node are determined. This approach is collectively known as Collection Tree Protocol, which has been described above.
  • the exchanged messages are called beacons.
  • the best metric includes the least number of subscriber nodes located on the path.
  • a downlink path to the at least determined by the sink node a requested node in that in at least one of, sent from the sink node path message is an address list is inserted, which includes the address of a respective one is in question ⁇ th node.
  • Each participant node receives a path message with an address list, adds the Adresslis ⁇ a te of the light emitted by it Path message.
  • the subscriber node addressed in the address list upon receiving the path message with the address list, transitions into a dedicated send state as requested nodes.
  • the inventive method thus proposes to insert the address or addresses of the requested node (s) into a beacon in accordance with the collection tree protocol.
  • An ⁇ hang an address list of the requested node to the path message (Beacon) it is possible that the requested node Report explicitly at the sink node, without the latter having to flood the wireless network ⁇ factory energy-intensive with an additional request message , This will be the marginalized ⁇ energy resources in particular carried a wireless sensor network, billing in a wireless network.
  • the routing table of the sink node contains only those subscriber nodes with which it actually communicates. This adds up to the very limited storage capacity of the sink node and the subscriber nodes that are intermediate nodes are taken into account.
  • the invention can be used in many forms of wireless networks.
  • a requested node when a path message is received with the address list, a requested node removes its address from the address list before the requested node sends its path message with the address list to the nodes adjacent to it.
  • a subscriber node only considers path messages from such an adjacent node, which is selected as the next hop to the sink node due to the path message.
  • the resources available in the nodes are used sparingly.
  • the invention provides a further method for establishing a bidirectional communication path in a wireless network, in particular a wireless sensor network, wherein the network comprises nodes in the form of a sink node and a plurality of subscriber nodes, wherein between the sink node and at least one requested node of the subscriber node, the communication path for bidirectional About ⁇ mediation is to build data packets.
  • an uplink path from a respective one of the subscriber nodes to the sink node is determined by periodically exchanging path messages between adjacent nodes of the network, each path message being the shortest distance to the sink node, especially in the form of a metric, and each of the nodes manages its path to the sink node by assigning it the address of the neighboring node with the particular node.
  • a downlink path from the sink node to the at least one requested node according to the invention determined in that in addition to the periodically gesende- th path messages by the sink node comprising a request- message with an address list, the address of each ⁇ sewage requested node , is sent out; the request message through each of these request message emp ⁇ scavenging node, is sent to the respective adjacent nodes continue; and pass the one or more addressable ⁇ th subscriber node in the address list upon receipt of the request message with the address list as requested node in a dedicated transmit state.
  • the request message updates automatically in all Kno ⁇ th, which receive this request message, the Kommunikati ⁇ onspfad to sink node.
  • This process principle is similar to the on-demand mode of HWMP sure to send a expli ⁇ deficits request message with multiple destination addresses.
  • Such an explicit request message only needs to be distributed once in the wireless network, so that the number of additional routing packets can be kept small. This allows energy-efficient operation of the wireless network.
  • Another advantage is that a combination of a request message with the path ⁇ construction to the sink node brings an additional update of the paths to the sink node with it.
  • a request message initiated by the sink node automatically updates the path to the sink node in all nodes receiving this request message.
  • the subscriber nodes which are addressed in the address list, their ad ⁇ ress from the address list prior to forwarding to the respective adjacent nodes. Since nodes that receive a request message and their ad ⁇ ress is included in the list of destination addresses to delete their address before forwarding it from the list, it may happen that the list of destinations is empty, but not all participants have received the request message to Aktuali ⁇ Sieren the paths to the sink node. Although this does not lead to a malfunction of the network if these subscriber nodes do not receive the request message, the timeliness of the paths to the sink node can be increased by forwarding. For this, the subscriber node must be informed to also forward a request with an empty list of destination addresses. There are the following options:
  • the subscriber node, the one initiated by the sink node request message are received, ⁇ gen continue to lead, these adjacent to their nodes. This is preferably done regardless of whether destination addresses are present in the address list or not.
  • the broadcast address then requires special treatment because not everyone, but only certain user nodes are to mark the data packets.
  • an indicator is inserted in the request message, which signals to the request message receiving node that the request message is to forward even with an empty address list to the neighboring nodes. If the indicator is set, the query Message forwarded even if the destination address list is empty. If the indicator is not set, the request message will not be forwarded if the destination address list is empty.
  • the requested node provides at least the next data packet to be sent to the sink node in a predefined manner with a marking which is interpreted by the subscriber nodes lying on the communication path to the sink node as an indicator for a forwarding message.
  • a further advantage of the method according to the invention is that, by the construction of local routing tables, the method scales in comparison to the source routing methods known from the prior art.
  • the subscriber nodes which lie on the path from a requested node to the sink node, as well as the sink node, the downlink path in their forwarding table when they receive a marked data packet from one of the requested nodes.
  • a destination address which is the address of the requested node, and corresponds to the source address of a labeled Since ⁇ tendigits; an address of a neighboring peer node (night vi ⁇ most hop), which is the address of the next subscriber ⁇ node on the path to the destination address.
  • the subscriber node is informed of the lifetime of the communication path in a configuration. Just ⁇ so it is possible to insert this value in the marked data packets, so that then this value is used for the routing table.
  • the maximum value for the lifetime of the path from the sink node to the requested node should be chosen such that this path still exists when the next data packet is sent by the sink node on this path.
  • a path metric for the paths from the sink node to the requested sensor nodes can be dispensed with since the path from the sink node to the requested sensor node corresponds exactly to the already existing path from the requested sensor node to the sink node.
  • a further expedient embodiment provides that a marked data packet is provided with a sequence number. If a tagged data packet contains a sequence number with which the order of the (marked) data packets can be determined unambiguously from one and the same requested sensor node, then it is useful to include this in the routing table entry, since the correct chronologi ⁇ processing is simplified in data transmission problems.
  • the association of a participant node with its predecessor in the tree structure may change to another parent node due to changing environmental conditions, which change the metric to the sink node.
  • a break in a communication connection between two adjacent subscriber nodes so that a transmission of data packets between the subscriber node and its predecessor node is no longer possible.
  • Constellations in the topology are possible in which the sink node does not notice the interruption of the path to the subscriber node and therefore the packets from the sink node can not be transmitted to the subscriber node. For this reason, all paths outgoing from the sink node that have passed through this unused or even unavailable link must be updated in all intermediate nodes and in the sink node. This process is referred to below as path maintenance.
  • the uplink paths are automatically, e.g. via the received path messages (beacons), updated. So that the paths are also updated in the downlink direction, the data packets of the requested nodes must be marked as long as the corresponding downlink path should exist.
  • the necessity of path maintenance of a downlink path in the relevant requested node is expediently characterized by a flag, whereby in the case of mark flag the data packets at the sink nodes are marked with the marking.
  • the lifetime of a downlink path is stored in the relevant requested node.
  • a timer initialized with the maximum path lifetime is started when generating a downlink path.
  • the generation of the path is the time when the first marked data packet is sent after a request from the requested node.
  • the initial lifetime for the downlink path from the sink node to this subscriber node in that subscriber node corresponds to the lifetime set in the intermediate nodes for that downlink path.
  • An embodiment of this first variant provides that the marker flag and a further flag characterizing a first data packet are set by a subscriber node as soon as it becomes a requested node, the further flag including the transmission of the first marker Data packets are deleted at the sink node.
  • the at least one node is asked ⁇ no longer provides a transmitting to the sink node to data packet with the marker when the timer has expired and the further flag and the marker flag are not set.
  • the additional flag with a non ⁇ negative mark resource is combined, taking into account the number of at least selected data packets according to each request by the sink node.
  • a flag for the existence of a downlink path verwen ⁇ det wherein the questioned node in question from him to Marks the data packets sent to sink nodes as long as the flag is set.
  • the flag is set by
  • a subscriber node need only once in the path messages for the duration of a downlink path be requested regardless because of ⁇ , how many path messages intervals this path exists. This allows independent exist on the maximum permissible size of the path message as many downlink paths simultaneously solan ⁇ ge the sink node transmits on these downlink paths packets despite the limited number of requested user nodes in the path message. Also, the path message interval and the lifetime of the downlink path can be selected completely independently of each other.
  • the setting of the flag by data packets which the requested node receives from the sink node can also be omitted in principle. However, only a limited number of downlink paths can then exist at the same time, since the requested nodes must always be requested again with each path message and the space for the addresses of the subscriber nodes in the path messages is limited. In addition, it should be noted that the lifetime of the downlink path is greater than the path message interval if a continuous presence of the downlink path is desired.
  • the flag is reset when a predetermined number of data packets provided with a marker are sent to the sensor. node was sent from a respective requested node.
  • An alternative of the second variant provides that the flag is reset if the requested Kno ⁇ th is no longer included in the address list in a predetermined number of received path messages.
  • the invention further includes a computer program product that can be loaded directly into the internal memory of a digital computer and comprises software code sections are executed with de ⁇ NEN the steps of the inventive method when the product is run on the computer.
  • the invention further provides a network, in particular a wireless sensor network, wherein the network has nodes in the form of a sink node and a plurality of subscriber nodes, between the sink node and at least one requested node of the subscriber node, the communication path for the bidirectional transmission of data ⁇ packets is buildable.
  • an uplink path from a respective subscriber node to the sink node can be determined by periodically exchanging path messages between adjacent nodes of the network, wherein a respective path message is the shortest distance to the sink node, in particular in the form of a metric, and each of the nodes manages its path to the sink node by storing the address of the neighboring node with the best metrics to the sink node for forwarding the data packets.
  • a downlink path from the sink node to the to- ⁇ least a requested node is determined by the fact that in at least one of, sent from the sink node path message is an address list is inserted, which includes the address of a respective requested node; each subscriber node receiving a path message with an address list sends the address list to its inserted path message; and that the or addressed in the ad ⁇ ressliste subscriber node upon receipt of the path message having the address list of the requested node pass into a dedicated transmit state.
  • the network according to the invention has the same advantages as have been described in connection with the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic, exemplary sensor network with a plurality of nodes and a respective path of a subscriber node to a sink node;
  • FIG. 1 shows two possible implementations of path messages with requests to the sensor nodes of the sensor network according to FIG. 1, FIG.
  • Fig. 1 shows an exemplary sensor network NET, which comprises bone ⁇ th in the form of a sink node SK and a plurality of subscriber nodes SE.
  • the subscriber nodes represent, for example, sensor nodes and have a unique address, which is identified in FIG. 1 by A, B, C, K, L.
  • Between existing subscriber node SE existing communication links (so-called links) are shown in Fig. 1 with a thin dotted line.
  • Grease lines between two nodes represent a communication path between the connected nodes.
  • the paths between the individual subscriber nodes SE have been constructed in accordance with the collection tree protocol which has already been explained in the introduction.
  • the paths of the subscriber node SE to the sink node SK are established by each of the subscriber nodes A to L communicating its shortest distance to the sink node SK in path messages designated with beacons.
  • the sink node SK makes himself with beacons with distance "0" or a ande ⁇ ren initial start value, which is the smallest value in its environment known to himself.
  • the subscriber node After adding the distance to the subscriber node from which another participant node Beacon has received, at the distance to the sink node communicated in the beacon, the subscriber node knows the corresponding distances to the sink node via its neighboring subscriber node A subscriber node SE sends data destined for the sink node SK to the adjacent subscriber node SE, via the It has the shortest distance to the sink node SK After finite time, the information about the distance to the sink node SK, starting from the sink node SK, has reached all the subscriber nodes SE in the network.
  • the sink node SK wishes to send three data and control packets to the subscriber node with the address "J."
  • a communication path from the sink node SK to the particular subscriber node must first be determined, with this subscriber node being requested Node SO is called.
  • a list of addresses of the subscriber nodes to which the sink node SK wishes to send data is attached to the beacon emitted by the sink node SK for setting up respective paths to the sink node SK. In the present case, this is the subscriber node SE with the address "J".
  • Each part ⁇ participants node that receives such a beacon this address list adds in his next beacon with one. This addresses all subscriber nodes SE of the sensor network NET are reported. Receives a Subscriber node SE, which is contained in this address list (here: node "J”) such a
  • FIG. 2A shows a possible realization of a beacon with a request to a specific subscriber node SE of the sensor network NET.
  • N indicates the number of requested subscriber nodes SE.
  • IDl (SO), IDN (SO) are the identifiers (addresses) the requested subscriber node called.
  • the address list can in principle, as shown in Fig. 2A, have a number N of requested nodes, wherein the number N> 0.
  • Field N can also be omitted if the number and position of the requested subscriber nodes are unambiguous from the
  • Fig. 2B shows a preferred embodiment according to which
  • Beacon additionally has a request flag SOF, with the beacon receiving subscriber node SE is signaled that subscriber nodes for a bidirectional communication ⁇ connection between the sink node and them are queried and these requested subscriber nodes are included in the inserted address list. Only if the request flag SOF is set are the additional fields (number N of the requested nodes and the identifiers (addresses) of the requested nodes) appended to the beacon. Again, the field N could be omitted if the end of the address list without the field N is clearly recognizable (eg by the end of the message).
  • the requested node SO (here node J) marks its next data packet by an appropriate mechanism, such as a flag, for processing in the routing algorithm. If a subscriber node SE has been requested, it must provide at least the next data packet to the sink node SK with this marking. However, since the timings for sending data packets are dependent upon receipt of a beacon with a request, it ⁇ it laubt the set on the requested nodes marking (eg in the form of a marking flags or similar data structure) to determine whether the data packets Invention ⁇ according must be marked. If the flag is set accordingly, then all data packets of the requested node are SO marked. If the requested node SO is requested in a beacon, the requested node SO sets the marking. The way in which the mark can be reset is described below.
  • the intermediate nodes on the path to the sink node SK (here the nodes E and B) and the sink node SK itself treat a marked data packet similar to a response message and enter the corresponding route to the requested node SO (node J) in its routing table. At least the following information must be entered in the entry in the routing table:
  • Next hop to the destination node The address of the next sensor node en route to the requested sensor node, i. the sender address of the marked data packet.
  • a lifetime of the path The length of time after which the path to the requested node SO is deleted from the routing table.
  • the maximum value for the lifetime of the path from the sink node SK to the requested node SO should be selected so that it still exists on the path when the next data packet is sent by the sink node SK. advantage.
  • a path metric is not needed, since the path from the sink node SK to the requested node SO corresponds exactly to the already existing path from the requested sensor node to the sink node.
  • an explicit request message with multiple destination addresses can, similar to the on-demand mode of HWMP be ge ⁇ sends. Although this requires additional routing packets, but together with the other mechanisms of the method, such an explicit request message need only be distributed once in the sensor network so that the number of additional routing packets is small. Not all nodes of the sensor network need to receive the request message. In meshed networks, however, the request message is usually forwarded to all nodes. Therefore, a combination of a request message with the path structure to the sink node SK brings an additional update of the paths to the sink node SK. A request message, which was initiated by the sink node SK, automatically updated in all participating nodes that contain this request message, the path to the sink node ⁇ .
  • nodes that receive such a request message and de ⁇ ren address is included in the list of destination delete their address before forwarding it from the list, it may happen that the list of destinations is empty, but not all subscriber node SE received the request message to update the paths to the sink node SK. However, it does not lead to a malfunction of the network NET if these subscriber nodes SE do not receive the request message.
  • the timeliness of the paths to the sink node SK can be increased by forwarding.
  • the subscriber node SE is informed to also forward a request with an empty list of destination addresses. There are several ways to do this: There are generally all request messages that were initiated by lowering accounts SK forwarded, inde ⁇ pendent of whether a destination address in the inquiry
  • the broadcast address is specified as the destination address.
  • the broadcast address requires a special treatment, since not every sensor node, but only certain sensor nodes require a response.
  • a flag is used in the request message. When the flag is set, the request message is forwarded even when lee ⁇ rer destination list. If the flag is not set, the request message is not olivegelei ⁇ tet, if the destination address list is empty.
  • the requested nodes SO respond to receiving a request message as when receiving a beacon in which they are listed in the list of destination addresses, i. with the marking of their data packets to the sink node SK.
  • the lifetime of the path PF is reset to the initial value by forwarding data packets on this path with each data packet.
  • a pa ⁇ ket renews the life of both directions of a path PF.
  • pake ⁇ te which are not marked in the manner described, refresh the life time only for the direction of the path, in which they are forwarded.
  • the path PF is updated from the sink node SK to the requested node SO (downlink path) by packets which the sink node SK transmits to a subscriber node SO, but not by unmarked data packets which the subscriber node SO sends to the sink node SK in the context of its normal function. Otherwise, this would cause a once attached, bidirectional path permanently remains bidirectional.
  • the method also takes into account the maintenance of a once constructed bidirectional path between the sink node SK and a requested node SO when the topology changes.
  • the association of a subscriber node SE to its repeat procedure ⁇ ger in the tree structure of the network may change due to fluctuating ambient conditions to another parent node, thus increasing the metric changes to the sink node.
  • a link break occurs, so that a transmission of data packets between the subscriber node and its predecessor node is no longer possible.
  • Constellations in the network topology are possible in which the sink node does not notice the interruption of the path to the subscriber node and therefore the data packets from the sink node SK can not be transmitted to a subscriber node SE or the requested node SO located on the path. For this reason, all paths originating from the sink node SK that pass through this unused or unavailable link must be updated in all intermediate nodes and in the sink node SK.
  • the paths in the uplink direction ie from a subscriber node SE or the requested node SO in the direction of the sink node SK, are automatically updated via the beacons obtained.
  • a requested node SO also knows whether there is a path from the sink node SK to it, which must be serviced, the lifetime of the downlink path from the sink node SK to the requested node SO (abbreviated SK -> SO) is also carried in the requested node SO , It is therefor a timer vorgese ⁇ hen that is initialized with the maximum lifetime of the path and in generating the path from the sink node SK for turning requested node SO (sensor node) is started. This is the time at which the first highlighted data packet after ei ⁇ ner such a request from the requested node SO is sent.
  • the initial lifetime for the path from the sink node SK to the requested node SO in this sensor node corresponds to the lifetime set in the intermediate nodes for that path.
  • the marked data packet sets the timer to the start value and can be recognized by means of another flag, the so-called first data packet flag EDPF. If the first data packet flag EDPF is set, when sending a marked data packet, the timer is set to the initial value and the first data packet flag EDPF is deleted. The first- Data packet flag EDPF is set upon receipt of a beacon with Anfra ⁇ ge for the requested node SO.
  • the flag MF is reset, so that subsequent data packets are no longer marked by the requested node SO.
  • the first data packet flag EDPF may also be combined with the flag MF in a non-negative integer tag resource MR.
  • the following rules apply:
  • Timer will ge ⁇ set to start value
  • Timer will ge ⁇ set to start value
  • n 1
  • the above behavior when resetting the lifetime to the maximum value is slightly different in the requested sensor node SO than in the intermediate node and the sink node SK.
  • the timer in the requested sensor node SO can run earlier than the timers for the lifetime of the downlink path SK -> SO in the intermediate node and in the sink node SK. This leads to no misconduct, because the crucial timer for the final transmission of data packets to the requested node is located in the intermediate node, which is the direct predecessor of the requested sensor node SO.
  • the faster time-out on the requested node SO is intended, because in fact this timer corresponds to the time or the statement that the downlink path SK -> SO is to be maintained, ie the data packets from the requested node SO to the sink node SK be marked. If the timer expires on the requested node SO, the lifetime of the downlink path SK -> SO is no longer renewed by the data packets that are no longer marked and is deleted after the timers have expired in the intermediate nodes and in the sink node SK.
  • the requested node SO receive a data packet from the sink node SK, he again sets the marker flag MF initialized its timer with the maximum value for the lifetime and marks again as long as his data packets ⁇ he invention, as the timer is active. This is shown by way of example in FIG. 3.
  • Fig. 3 processes according to the invention in angefrag- th node N at the address "J" shows not just be in accordance with the method described ⁇ A, wherein the marker flag MF and the first data packet flag EDPF be used.
  • a The set flag is marked with "ns”, a set flag is marked with "s”.
  • the (Rx) or transmitted (Tx) data packets received by the requested node SO with the address J are shown.
  • the data packets are read as follows: "B (E), (J)” means that a beacon of the subscriber node is received with the address E (originator of the beacon), the beacon a request for the node with the address J "D (J) ⁇ SK" means that a data packet is transmitted / sent from the node with the address J to the sink node SK. A data packet directed to the sink node SK and marked is marked D (J) -> SK (m). The chronological sequence is shown in the figure from top to bottom. First, both the first data packet flag EDPF and the flag flag are not set.
  • the requested node SO with the address J receives a beacon from the subscriber node E in which node J is requested (B (E), (J)). Thereafter, both the first data packet flag EDPF and the flag MF are set (ie, the flags change from "ns" to "s", respectively).
  • node J receives further beacons from nodes F and I in which node J is requested.
  • node J sends a marked data packet to the sink node SK (D (J) -> SK (m)).
  • the timer T is set to its start value SW.
  • the first data packet flag EDPF is changed to "not set-ns.”
  • the flag MF remains set “s”.
  • the timer T decrements as time progresses.
  • node J receives a data packet from sink node SK
  • Node J sends a data packet from the sink node SK (D (SK) ⁇ J), whereupon the flag changes its status to "set-s" and the timer is set to its start value SW Between node ts and tg, node J receives a beacon B (E) in which no node is requested, therefore the states of the first
  • Data packet flags EDPF and the flag MF not ver ⁇ changes. Also, the timer T reaches the value 0, and the flag MF is set to "not set-ns.” At the time tg at which the node J sends a data packet to the sink node SK, the timer T already has a value from 0 to, the flag is now "not set-ns". A data packet sent from node J to sink node SK is therefore not marked (D (J) -> SK).
  • An alternative and on the requested node SO timerless method includes a corresponding flag MF (B.l) or
  • the requested node SO marks its data packets as long as the flag MF is set.
  • Bl or B.2 characterize here ⁇ two different methods, which will be explained in more detail below.
  • the flag MF is set
  • Destination address is included, so is requested, and / or by the data packets of the requested node SO receives Sen ⁇ kenknoten SK.
  • a node only needs to be requested once in the beacons for the duration of a downlink path SK -> SO, regardless of how many beacon intervals that path exists.
  • any number of downlink paths SK -> SO can exist simultaneously in the beacon, regardless of the maximum permissible size of the path message, despite the limited number of requested nodes SO, as long as the sink node SK sends data packets on these paths.
  • This also allows the beacon interval and the lifetime of the path to be selected completely independent of one another.
  • the flag MF is reset
  • n (where n> 1) marked data packets to the sink node SK.
  • n 1
  • the counter of the marked data packets still to be sent is set to n again after receiving a beacon in which a node was requested, and / or receiving a data packet from the sink node SK.
  • This approach corresponds to the Ver ⁇ go Bl
  • the sink node SK strongly from the traffic offer between the sink node SK and the requested node SO, ie the number and times of the data packets. Therefore, it is expedient to choose the lifetime of the downlink path SK -> SO so large that, in as many cases as possible, the path still exists if the sink node SK wishes to send the data packet to the requested node SO. The lifetime should be greater than that Period between the sending of the marked data packet and the next data packet from the sink node SK to the requested node SO. If the downlink path SK -> SO has already been deleted, the sink node SK must explicitly restart the path by entering the requested node SO into the list of destination addresses in the next beacon.
  • a requested node SO removes its own address from the list of destination addresses in the beacon before it sends it out. If he receives this beacon again later, he would stop marking his data packets. Maybe he did not even send a tagged data packet. This situation can be considered as follows:
  • At least one data packet at the sink node SK after receiving the beacon in which a subscriber node has been requested is marked and the lifetime of the downlink path SK -> SO is chosen to be so large that at least the transmission of the next beacon round in the
  • Lifetime falls. The life time is thus greater than the beacon interval and the life time is greater than (n * beacon interval), if (n - 1) beacon failures to ⁇ are lerierbar.
  • the list of destination addresses is only checked if the sequence number of the beacon is greater than the sequence number of the beacon, through which the current path to the sink node SK has been entered or if the distance to the sink node SK is better for the same sequence number.
  • the node J sends a data packet to the sink node SK (D (J) -SK).
  • node J receives a beacon of the neighboring node E in which node J is requested (B (E), (J)), whereupon the marker flags MF (Bl) or MF (B.2) their status is set to "s" än ⁇ countries.
  • the node J receives beacons from other nodes F and I, in which it is requested in each case, but this leads to no change in the Markie ⁇ approximately flags.
  • Turn (D (J) -SK (m)) changes the status of the marker flag MF (Bl), while the marker flag of the procedure B.2 un ⁇ changed "set-s" remains.
  • the method described is to time t 2 maintained. at time t 3, the node J receives a beacon of the node e (B (e)), in which the node J is not requested, whereupon the marker flag Gurss overall the procedure B.2 MF (B .2) changes its status to "not set-ns".
  • a time t i4 emitted ⁇ data packet of the node J to the sink node SK is accordingly in both methods Bl and B.2 not highlighted (D (J) -SK).
  • the tagged data packets from J require the following entries in the routing tables of the corresponding sensor nodes.
  • the routing table below applies to all procedures A, Bl and B.2 .:
  • the persistence of the downlink path SK -> SO depends on whether data packets are sent on this path. If the path also vorgehal ⁇ th, when no data packets are sent from the sink node to the queried node SO, the sink node SK must be timely that the requested sensor node SO to include in the list of destination addresses in the beacon so that the timer for the marking of data packets is again set to the maximum value in the requested node SO. Alternatively, it is also possible to send empty data packets.

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Abstract

The invention relates to a method for establishing a bidirectional communication path (PF) in a wireless network (NET), particularly in a wireless sensor network, wherein the network (NET) comprises nodes in the form of a sink node (SK) and a plurality of subscriber nodes (SE), and wherein the communication path (PF) for the bidirectional transmission of data packets is to be established between the sink node (SK) and at least one queried node (SO) of the subscriber nodes (SE). An uplink path from a particular subscriber node (SE) to the sink node (SK) is determined in that a periodic exchange of path messages takes place between adjacent nodes (SK, SE) of the network (NET), wherein a particular path message signals the respectively shortest distance to the sink node (SK), particularly in the form of a metric. Furthermore, each of the nodes (SE) administers the path thereof to the sink node (SK) by saving the address of the adjacent node (SE) having the best metric to the sink node (SK) for forwarding the data packets. A downlink path from the sink node (SK) to the at least one queried node (SO) is determined in that an address list is inserted into at least one of the path messages sent by the sink node (SK), which list comprises the address of a respectively queried node (SO). Each subscriber node (SE) that receives a path message having an address list inserts the address list to the path message it sends out, and the subscriber node(s) (SE) addressed in the address list change as queried nodes (SO) to a dedicated transmission state upon receiving the path message with the address list.

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Aufbau eines bidirektionalen Kommunikationspfads in einem drahtlosen Netzwerk Method for establishing a bidirectional communication path in a wireless network
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau eines bidi¬ rektionalen Kommunikationspfads in einem drahtlosen Netzwerk, insbesondere einem drahtlosen Sensornetzwerk, wobei das Netzwerk Knoten in Form eines Senkenknotens und einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten aufweist, wobei zwischen dem Senkenknoten und zumindest einem angefragten Knoten der Teilnehmerknoten der Kommunikationspfad für die bidirektionale Übermitt¬ lung von Datenpaketen aufzubauen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt sowie ein Netzwerk, insbe- sondere ein drahtloses Sensornetzwerk. The invention relates to a method for building a bidi ¬-directional communication path in a wireless network, particularly a wireless sensor network, wherein the network node comprises in the form of a sink node and a plurality of subscriber nodes, between the sink node and at least one requested node of the subscriber node of the communication path is set up for bidirectional About Mitt ¬ development of data packets. The invention further relates to a computer program product and a network, in particular a wireless sensor network.
Drahtlose Netzwerke sind häufig in der Gestalt drahtloser Sensornetzwerke (auch Sensornetze genannt) realisiert. Ein drahtloses Sensornetz wird durch eine Ansammlung von Senso- ren, den Knoten oder Sensorknoten des Sensornetzes, mit einer Funkschnittstelle gebildet. Die jeweiligen Sensoren übertra¬ gen beispielsweise Messwerte und Statusinformationen (allge¬ mein: Daten) zu zumindest einem Senkenknoten, welcher typischerweise als Gateway fungiert. Falls die Sensoren nicht in direkter Reichweite zu dem Senkenknoten sind, leiten sie auch die Daten für andere der Sensoren weiter. Es wird somit eine sog. Multi-Hop-Datenübertragung etabliert. Hierzu wird in den Sensorknoten die Information über den jeweils nächsten Knoten für die Weiterleitung zu dem Senkenknoten, d.h. über den Pfad, vorgehalten. Diese Information wird im Allgemeinen als Routing-Tabelleneintrag bezeichnet . Wireless networks are often implemented in the form of wireless sensor networks (also called sensor networks). A wireless sensor network is formed by a collection of sensors, the nodes or sensor nodes of the sensor network, with a radio interface. The respective sensors übertra ¬ gene, for example, measured values and status information (general ¬ my: data) to, at least, which is typically a sink node acts as a gateway. If the sensors are not in direct reach of the sink node, they also pass the data on to others of the sensors. Thus, a so-called multi-hop data transmission is established. For this purpose, the information about the respectively next node for forwarding to the sink node, ie via the path, is kept in the sensor node. This information is commonly referred to as a routing table entry.
Die Sensorknoten als auch der Senkenknoten sind typischerweise auf extreme Energieeffizienz sowie günstige Kosten in der Realisierung ausgelegt. Dies bedeutet, dass die Knoten über sehr geringe Ressourcen verfügen, insbesondere eine geringe Rechenleistung und einen kleinen Hauptspeicher. Letzteres be- deutet, dass auch die Routing-Tabellen nur wenige Einträge enthalten können. Darüber hinaus sind über die Funkschnittstelle nur geringe Datenraten erreichbar, wobei die Ressource zudem möglichst sparsam eingesetzt werden muss, da die Funk- Schnittstelle relativ zu den anderen Komponenten, wie Sensor oder CPU, einen besonders hohen Energieverbrauch aufweist. The sensor nodes as well as the sink nodes are typically designed for extreme energy efficiency as well as low cost in implementation. This means that the nodes have very low resources, in particular a low computing power and a small main memory. The latter indicates that even the routing tables can only contain a few entries. In addition, only low data rates can be achieved via the radio interface, with the resource also having to be used as sparingly as possible, since the radio interface has a particularly high energy consumption relative to the other components, such as sensor or CPU.
Pfade von einem jeweiligen Sensor zu dem Senkenknoten (Gateway), d.h. in sog. Uplink-Richtung, können einfach und Res- sourcen sparend mit sog. Collection-Tree-Protokollen aufgebaut werden. Derartige Protokolle basieren auf dem periodi¬ schen Austausch von Paketen zwischen benachbarten Knoten, welche den jeweils kürzesten Abstand zur Senke in Form einer Metrik signalisieren. Diese Pakete werden als Beacons be- zeichnet. Jeder Knoten verwaltet einen Pfad zu dem Senkenkno¬ ten, indem er den benachbarten Knoten mit dem geringsten Abstand zur Senke zur Weiterleitung seiner Datenpakete abspei¬ chert. Allerdings sollen gelegentlich auch Nachrichten, z.B. Konfigurationspakete, von dem Senkenknoten an einen ausge- wählten Knoten geschickt werden. Dafür müssen entsprechende Pfade in der entgegengesetzten Richtung, d.h. der sog. Down- link-Richtung, aufgebaut werden, was von der Klasse der Col- lection-Tree-Protokolle nicht unterstützt wird. Es sind des¬ halb bei Verwendung dieses Protokolls zusätzliche Mechanismen erforderlich. Paths from a respective sensor to the sink node (gateway), ie in the so-called uplink direction, can be set up in a simple and resource-saving manner using so-called collection tree protocols. Such protocols are based on the periodi ¬ rule exchange of packets between neighboring nodes, which indicate the respective shortest distance to the sink in the form of a metric. These packets are called beacons. Each node maintains a path to the Senkenkno ¬ th by abspei ¬ chert the neighboring node with the smallest distance to the sink for transmission of its data packets. However, occasionally messages, eg configuration packages, should be sent from the sink node to a selected node. For this, corresponding paths have to be set up in the opposite direction, ie the so-called downlink direction, which is not supported by the class of collection tree protocols. Therefore, additional mechanisms are required when using this protocol.
Daneben besteht die Problematik, dass in einem großen Sensornetz der Aufbau der Pfade besonders effizient erfolgen muss, insbesondere da der verfügbare Speicher nicht ausreicht, um Pfade für alle Knoten in der Senke bzw. in den der Senke naheliegenden Knoten vorzuhalten. Dies führt dazu, dass die Pfade von dem Senkenknoten zu dem ausgewählten Knoten detek- tiert und wiederholt aufgebaut werden müssen, da sie nicht permanent vorgehalten werden können. There is also the problem that in a large sensor network the structure of the paths must be particularly efficient, in particular because the available memory is not sufficient to maintain paths for all nodes in the sink or in the nodes close to the sink. As a result, the paths from the sink node to the selected node must be detected and rebuilt repeatedly because they can not be permanently maintained.
Im Zusammenhang mit drahtlosen Sensornetzwerken sind zwei Spezifikationen bekannt, die sich mit dem Kommunikationsver- halten in Multi-Hop-Netzwerken beschäftigen: ZigBee und Wire- lessHAR . In the context of wireless sensor networks, two specifications are known which relate to the communication keep busy in multi-hop networks: ZigBee and WirelessHAR.
ZigBee unterstützt neben dem Cluster-Tree-Protokoll ein reak- tives, auf AODV basierendes Multi-Hop-Protokoll . Das Cluster- Tree-Protokoll vergibt Adressen in Abhängigkeit der Topolo¬ gie, was das oben genannte Problem effizient löst, aber in der Praxis zu erheblichen Einschränkungen der Bedienbarkeit führt, da die gesamte Applikationslogik bei Änderungen in der Topologie und damit bedingten Adressänderungen ebenfalls mo¬ difiziert werden muss. Da dies nicht praktikabel ist, wird das Cluster-Tree-Verfahren von ZigBee in aktuellen Anwendungen nicht benutzt. Im neueren ZigBee Pro-Feature Set wird deshalb das Cluster- Tree-Protokoll nicht unterstützt und das AODV-basierte Proto¬ koll durch Many-to-One- und Source-Routing ergänzt. Eine Kom¬ munikation von dem Senkenknoten zu einzelnen Knoten kann sowohl durch einen gezielten Aufbau von Routen mit dem reakti- ven AODV-Mechanismus als auch über die Source-Routing-Option realisiert werden. Der reaktive Aufbau von Routen hat einen netzwerkweiten Broadcast zur Folge. Durch die geringe Spei¬ cherkapazität der Knoten bezüglich der Routing-Tabellen muss dieser Vorgang häufig wiederholt werden, was zu einem erhöh- ten Verbrauch der Ressourcen, insbesondere von Energie, führt . In addition to the cluster tree protocol, ZigBee supports a reactive AODV-based multi-hop protocol. The cluster tree protocol assigns addresses depending on the Topolo ¬ gie, which efficiently solves the above problem, but in practice leads to significant limitations on the usability, because the entire application logic also mo with changes in the topology and related address changes ¬ must be modified. Since this is not practical, ZigBee's Cluster Tree method is not used in current applications. Therefore, in recent ZigBee Pro Feature Set the cluster tree protocol is not supported and complemented the AODV based Proto col ¬ by many-to-one and source routing. A com munication ¬ from the sink node to individual nodes can be realized both by a targeted construction of routes with the reaction ven AODV mechanism and via the source-routing option. The reactive establishment of routes results in a network-wide broadcast. Due to the low Spei ¬ cherkapazität the node with respect to the routing tables must be frequently repeated this process, which results in an increased consumption of resources, including energy.
Source-Routing erfordert die Aufzeichnung aller Zwischenknoten in Datenpaketen, die von einem Knoten zum Senkenknoten übertragen werden. Diese Liste der Zwischenknoten wird dann im Datenpaket, welches von dem Senkenknoten zu einem der Knoten (Sensoren) übertragen wird, mitgeführt. Nachteile dieses Verfahrens sind die Verringerung der maximalen Größe der Nutzdaten der Pakete (im Standard IEEE 802.15.4 maximal 128 Byte einschließlich des Paket-Headers) in Abhängigkeit von der Entfernung (gezählt in Hops, d.h. der Anzahl der Zwischenknoten) zwischen Knoten und Senkenknoten sowie der zu- sätzliche Aufwand für die Realisierung einer zweiten Klasse von Routing-Protokollen. Source routing requires the recording of all intermediate nodes in data packets that are transmitted from a node to the sink node. This list of intermediate nodes is then carried in the data packet which is transmitted from the sink node to one of the nodes (sensors). Disadvantages of this method are the reduction of the maximum size of the payload data of the packets (in the standard IEEE 802.15.4 maximum 128 bytes including the packet header) depending on the distance (counted in hops, ie the number of intermediate nodes) between node and sink nodes and the additional effort for the realization of a second class of routing protocols.
WirelessHART unterstützt sowohl tabellenbasiertes als auch Source-Routing . Bei WirelessHART wird das Routing zentral von einem Netzwerkmanager, der die Topologie kennt, gesteuert. Das tabellenbasierte Routing ist durch den aufwändigen Konfi- gurationsprozess eher für längerfristige Kommunikationsbezie¬ hungen geeignet. Die Ressourcenbeschränkung des Speichers macht eine häufige Rekonfiguration der Routing-Tabellen unumgänglich, da nicht alle Kommunikationsbeziehungen zwischen dem Senkenknoten und allen Knoten des Sensornetzes im Speicher gehalten werden können. Das Source-Routing löst das Speicherproblem, ist allerdings bei WirelessHART auf insge- samt vier Hops eingeschränkt. Ebenfalls ist der Aufwand für die Implementierung von zwei Routing-Protokollen nicht zu vernachlässigen . WirelessHART supports both table-based and source routing. At WirelessHART, routing is centrally controlled by a network manager who knows the topology. The table-based routing is gurationsprozess by the elaborate Confi- more for longer-term relationships Kommunikationsbezie ¬ suitable. The resource constraint of the memory makes frequent reconfiguration of the routing tables inevitable, since not all communication relationships between the sink node and all nodes of the sensor network can be held in memory. Source routing solves the memory problem, but is limited to a total of four hops in WirelessHART. Also, the effort for the implementation of two routing protocols is not negligible.
In der Welt der drahtlosen Datenkommunikation, insbesondere IEEE 802.11 WLAN, sind ebenfalls Protokolle bekannt, die Pfa¬ de zu Senkenknoten aufbauen. Der derzeitige Draft-Standard IEEE 802.11s D2.02 enthält auch das Mesh-Routing-Protokoll HWMP (veröffentlicht in [1]) . Neben dem On-Demand-Mode ist es auch möglich, einen Routenbaum, der auch bidirektional sein kann, von einem bestimmten Knoten, dem sog. Root-MP, aus aufzubauen. In der Regel ist ein Root-MP ein Senkenknoten oder Gateway. Hierfür sind zwei unterschiedliche Verfahren angege¬ ben: proaktives PREQ-Modus und RANN-Modus . Im proaktiven PREQ-Modus wird periodisch eine sog. Path-In the world of wireless data communication, in particular the IEEE 802.11 Wi-Fi protocols Pfa ¬ de are also known to build to the sink node. The current draft standard IEEE 802.11s D2.02 also includes the mesh routing protocol HWMP (published in [1]). In addition to the on-demand mode, it is also possible to construct a route tree, which may also be bidirectional, from a specific node, the so-called root MP. Typically, a root MP is a sink node or gateway. For this, two different methods are angege ¬ ben: proactive PREQ mode and RANN mode. In proactive PREQ mode, a so-called path
Request-Nachricht (PREQ) mit einer Broadcast-Adresse als ge¬ suchtes Ziel von dem Root-MP in das Netz gesendet. Hierdurch wird in jedem Knoten des Netzes ein unidirektionaler Pfad zu dem Root-MP aufgebaut. Das Ergebnis dieses Verfahrens ent- spricht dem Collection-Tree-Routing in den betrachteten Sensornetzen. Allerdings wird die PREQ-Nachricht in der Regel „geflutet", d.h. es wird von dem Knoten, der die Nachricht empfangen hat, sofort mit aktualisierter Pfadmetrik per Request message (PREQ) sent with a broadcast address as ge ¬ searched destination of the root MP in the network. As a result, a unidirectional path to the root MP is established in each node of the network. The result of this procedure corresponds to the collection tree routing in the considered sensor networks. However, the PREQ message is usually "flooded", ie it is sent by the node that receives the message received immediately with updated path metric per
Broadcast an alle benachbarten Knoten weitergeleitet . Broadcast forwarded to all neighboring nodes.
Die bidirektionalen Pfade im Root-MP zu den einzelnen Knoten können im proaktiven PREQ-Modus von HWMP nach zwei unterschiedlichen Methoden erzeugt werden. Bei einem gesetzten Flag „proaktives PREP" antwortet jeder Knoten, der die PREQ- Nachricht an die Broadcast-Adresse erhalten hat, mit einer entsprechenden sog. Path-Reply-Nachricht (PREP). Dieses Ver- fahren ist selbst in WLAN-Netzen nicht besonders effizient, und somit auch nicht in ressourcenbeschränkten drahtlosen Netzwerken. Es würden nämlich N*L Übertragungen von PREP- Paketen pro ausgesendeter PREQ-Nachricht vom Root-MP notwendig sein. N stellt hierbei die Anzahl der Knoten in dem Baum und L die mittlere Baumtiefe dar. Das Verfahren ist nicht e- nergieeffizient und erzeugt Overhead. Zudem würde der Root-MP einen Pfad zu allen Knoten in dem Netzwerk haben, was zu Ressourcen-Problemen wegen der Größe der Routing-Tabelle führen würde. Ist das Flag „proaktives PREP" nicht gesetzt, so schickt der Knoten nur dann eine PREP-Nachricht , wenn er ei¬ nen bidirektionalen Pfad benötigt, d.h. einen Pfad vom Root- MP zum Knoten. Initiator ist hier der Knoten, wobei das Verschicken von PREP-Nachrichten aufrecht erhalten wird, solange der Knoten Daten an den Root-MP sendet. Mit dieser Methode ist die Routing-Tabelle im Root-MP kleiner, allerdings würde sie in dem Sensornetz alle Sensorknoten umfassen und deshalb für ein ressourcenbeschränktes drahtloses Netzwerk zu groß sein, da ja jeder Knoten Daten zum Senkenknoten schickt. Ein weiteres Problem mit diesem Verfahren ist, dass der Bedarf für einen bidirektionalen Pfad nur am Senkenknoten/Root-MP bekannt ist, der bidirektionale Pfad aber nur von dem Knoten im Baum initiiert wird und es keine Möglichkeit in HWMP gibt, diesen Bedarf an den Knotenbaum zu übermitteln. Der RANN-Modus von HWMP unterscheidet sich lediglich im Auf¬ bau der bidirektionalen Routen. Dabei wird eine sog. Root- Announcement-Nachricht (RANN-Nachricht ) entsprechend der oben beschriebenen proaktiven PREQ-Nachricht in dem Netzwerk geflutet. Es wird jedoch kein Eintrag in der Routing-Tabelle vorgenommen, sondern nur der beste Vorgängerknoten zum Root- MP ermittelt. Die Information wird nicht zum Weiterleiten von Datenpaketen verwendet, sondern lediglich zum Weiterleiten von Routing-Nachrichten, insbesondere von Path-Request The bidirectional paths in the root MP to each node can be generated in HWMP proactive PREQ mode using two different methods. With a set flag "proactive PREP", each node that has received the PREQ message to the broadcast address responds with a corresponding path reply message (PREP) .This method is not even in WLAN networks This means that N * L transmissions of PREP packets per transmitted PREQ message from the root MP are necessary, where N represents the number of nodes in the tree and L the mean tree depth The method is not energy efficient and generates overhead, and the root MP would have a path to all nodes in the network, which would lead to resource problems due to the size of the routing table.) If the flag is "proactive PREP "is not set, the node sends only one PREP alert when he needs ei ¬ nen bidirectional path, ie a path from the root MP to the node. The initiator here is the node, whereby the sending of PREP messages is maintained as long as the node sends data to the root MP. With this method, the routing table in the root MP is smaller, but it would cover all sensor nodes in the sensor network and therefore be too large for a resource limited wireless network because each node sends data to the sink node. Another problem with this method is that the need for a bidirectional path is known only at the sink node / root MP, but the bidirectional path is initiated only from the node in the tree and there is no possibility in HWMP of this need for the node tree to convey. The RANN mode of HWMP differs only in the on ¬ construction of the bidirectional routes. This is a so-called. Root Announcement message (RANN message) according to the above flooded in the network described proactive PREQ message. However, no entry is made in the routing table, only the best predecessor node to the root MP is determined. The information is not used for forwarding data packets, but merely for forwarding routing messages, in particular Path Request
(PREQ) -Nachrichten . Die Erstellung der Pfade zwischen dem Knoten im Baum und dem Root-MP erfolgt über einen PREQ-/PREP- Nachrichtenaustausch per Unicast. Dieser Austausch von Routing-Nachrichten wird ebenfalls vom Knoten im Baum initiiert. Es ist ebenfalls nicht möglich, den am Senkenknoten/Root-MP vorliegenden Bedarf für einen bidirektionalen Pfad an den Knoten im Baum zu kommunizieren. Außerdem müsste ein (PREQ) messages. The paths between the node in the tree and the root MP are created via a unicast PREQ / PREP message exchange. This exchange of routing messages is also initiated by the node in the tree. It is also not possible to communicate the need for a bidirectional path present at the sink node / root MP to the nodes in the tree. Besides, one would have to
PREQ/PREP-Nachrichten-Austausch für jeden Knoten gemacht werden, um die Funktionalität eines Collection-Tree-Protokolls zu erreichen. PREQ / PREP message exchanges are made for each node to achieve the functionality of a collection tree protocol.
In HWMP wird beim Senden eines Datenpakets auf dem Pfad die Lebenszeit des entsprechenden Hin- als auch des dazugehörigen Rückpfades wieder auf den maximalen Wert gesetzt. In den oben beschriebenen Sensornetzen würde das dazu führen, dass ein einmal aufgesetzter bidirektionaler Pfad immer bidirektional bleibt, da immer wieder Datenpakete von den Sensoren an den Senkenknoten geschickt werden und dadurch auch die Lebenszeit des entsprechenden Pfads vom Senkenknoten zum Sensorknoten immer mit erneuert werden würde. Der bidirektionale Pfad wür¬ de dadurch nie durch ein Verstreichen der Lebenszeit, sog. Time-out, gelöscht werden. In HWMP, when a data packet is sent on the path, the lifetime of the corresponding return path and its associated return path is reset to the maximum value. In the sensor networks described above, this would result in a once established bi-directional path always remaining bidirectional, because data packets were sent to the sink node again and again by the sensors, thereby also renewing the lifetime of the corresponding path from the sink node to the sensor node. The bidirectional path Wür ¬ de thereby never called by a passage of life. Time-out will be deleted.
HWMP erlaubt mehrere Zieladressen in den PREQ-Nachrichten . Definitionsgemäß dürfen dabei entweder eine oder mehrere Zieladressen für einzelne Knoten im reaktiven Modus oder nur die Broadcast-Adresse für den Baum im PREQ stehen. Dadurch werden energieaufwändige Anfrage-Nachrichten reduziert. HWMP allows multiple destination addresses in the PREQ messages. By definition, either one or more destination addresses for individual nodes in reactive mode or only the broadcast address for the tree in PREQ may be used. This reduces energy-intensive request messages.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein bidirektionaler Kommunikationspfad in einem drahtlosen Netzwerk, insbesondere einem drahtlosen Sensornetzwerk, aufgebaut werden kann. Dabei soll das Verfahren geeignet sein, in einem drahtlosen Netzwerk mit geringen Ressourcen effizient ausgeführt werden zu können. Es ist wei- terhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Netzwerk anzugeben, in welchem eine bidirektionale Datenübertragung bei geringem Ressourcenverbrauch möglich ist. Diese Aufgaben werden gelöst durch Verfahren gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 4, ein Computerprogrammpro¬ dukt gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 23, sowie ein Netzwerk gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 24. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Pa- tentansprüchen . It is therefore an object of the present invention to specify a method with which a bidirectional communication path in a wireless network, in particular a wireless sensor network, can be established. In this case, the method should be suitable for being able to be executed efficiently in a wireless network with low resources. It is a further object of the present invention to provide a computer program product and a network in which a bidirectional data transmission with low resource consumption is possible. These objects are achieved by methods according to the features of claims 1 and 4, a Computerprogrammpro ¬ product according to the features of claim 23, and a network according to the features of claim 24. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent patent claims.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Aufbau eines bidirektionalen Kommunikationspfads in einem drahtlosen Netzwerk, insbesondere einem drahtlosen Sensornetzwerk, wobei das Netz- werk Knoten in Form eines Senkenknotens und einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten aufweist, wobei zwischen dem Senkenknoten und zumindest einem angefragten Knoten der Teilnehmerknoten der Kommunikationspfad für die bidirektionale Übermitt¬ lung von Datenpaketen aufzubauen ist. Bei dem erfindungsgemä- ßen Verfahren wird ein Uplink-Pfad von einem jeweiligen der Teilnehmerknoten zu dem Senkenknoten dadurch ermittelt, dass ein periodischer Austausch von Pfad-Nachrichten, das heißt von Nachrichten mit Pfadinformationen, zwischen benachbarten Knoten des Netzwerks erfolgt, wobei eine jeweilige Pfad- Nachricht den jeweils kürzesten Abstand zu dem Senkenknoten, insbesondere in Form einer Metrik, signalisiert, und jeder der Knoten einen Pfad zu dem Senkenknoten dadurch verwaltet, dass dieser die Adresse des benachbarten Knotens mit der bes¬ ten Metrik zu dem Senkenknoten zur Weiterleitung der Datenpa- kete abspeichert. Die Pfad-Nachrichten können sog. Beacons darstellen, wie diese aus Collection-Tree-Protokollen bekannt sind. Mit diesem Vorgehen zur Ermittlung des Uplink-Pfads werden die jeweils kürzesten Pfade zwischen den Senkenknoten und einem jeweiligen Teilnehmerknoten ermittelt. Dieses Vorgehen ist insgesamt als Collection-Tree-Protokoll bekannt, das eingangs beschrieben wurde. Die ausgetauschten Nachrich- ten werden als Beacons bezeichnet. Die beste Metrik umfasst z.B. die geringste Anzahl an auf dem Pfad liegenden Teilnehmerknoten . The invention provides a method for establishing a bidirectional communication path in a wireless network, in particular a wireless sensor network, wherein the network comprises nodes in the form of a sink node and a plurality of subscriber nodes, wherein the communication path between the sink node and at least one requested node of the subscriber node is set up for bidirectional About Mitt ¬ development of data packets. In the method according to the invention, an uplink path from a respective subscriber node to the sink node is determined by a periodic exchange of path messages, that is to say messages with path information, between adjacent nodes of the network, wherein a respective path message to the respective shortest distance to the sink node, in particular in the form of a metric signals, and each of the nodes characterized manages a path to the sink node, that it the address of the neighboring node with the bes ¬ th metric to the sink node for forwarding the Datenpa- kete stores. The path messages can be so-called beacons, as they are known from collection tree protocols. Using this procedure to determine the uplink path the shortest paths between the sink nodes and a respective subscriber node are determined. This approach is collectively known as Collection Tree Protocol, which has been described above. The exchanged messages are called beacons. For example, the best metric includes the least number of subscriber nodes located on the path.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Downlink-Pfad von dem Senkenknoten zu dem zumindest einen angefragten Knoten dadurch ermittelt, dass in zumindest eine der, von dem Senkenknoten gesendeten Pfad-Nachrichten eine Adressliste eingefügt wird, welche die Adresse eines jeweiligen angefrag¬ ten Knotens umfasst. Jeder Teilnehmerknoten, der eine Pfad- Nachricht mit einer Adressliste empfängt, fügt die Adresslis¬ te an die von ihm ausgesendete Pfad-Nachricht ein. Der oder die in der Adressliste adressierten Teilnehmerknoten gehen hierbei beim Empfang der Pfad-Nachricht mit der Adressliste als angefragte Knoten in einen dedizierten Sendezustand über. In the inventive method, a downlink path to the at least determined by the sink node a requested node in that in at least one of, sent from the sink node path message is an address list is inserted, which includes the address of a respective one is in question ¬ th node. Each participant node receives a path message with an address list, adds the Adresslis ¬ a te of the light emitted by it Path message. In this case, the subscriber node addressed in the address list, upon receiving the path message with the address list, transitions into a dedicated send state as requested nodes.
Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt somit vor, die Adresse oder Adressen des oder der angefragten Knoten in ein Beacon gemäß dem Collection-Tree-Protokoll einzufügen. Durch das An¬ hängen einer Adressliste der angefragten Knoten an die Pfad- Nachricht (Beacon) ist es möglich, dass sich die angefragten Knoten explizit bei dem Senkenknoten melden, ohne dass dieser mit einer zusätzlichen Anfrage-Nachricht das drahtlose Netz¬ werk energieaufwändig fluten muss. Hierdurch wird den be¬ grenzten Energieressourcen in einem drahtlosen Netzwerk, ins- besondere einem drahtlosen Sensornetzwerk, Rechnung getragen. The inventive method thus proposes to insert the address or addresses of the requested node (s) into a beacon in accordance with the collection tree protocol. By An ¬ hang an address list of the requested node to the path message (Beacon), it is possible that the requested node Report explicitly at the sink node, without the latter having to flood the wireless network ¬ factory energy-intensive with an additional request message , This will be the marginalized ¬ energy resources in particular carried a wireless sensor network, billing in a wireless network.
Durch die Beschränkung auf wenige angefragte Sensorknoten ergibt sich zusätzlich der positive Effekt, dass die Routing- Tabelle des Senkenknotens nur diejenigen Teilnehmerknoten enthält, mit denen dieser tatsächlich kommuniziert. Dadurch wird der sehr begrenzten Speicherkapazität des Senkenknotens und der Teilnehmerknoten, die Zwischenknoten sind, Rechnung getragen . Due to the restriction to a few requested sensor nodes, there is the additional positive effect that the routing table of the sink node contains only those subscriber nodes with which it actually communicates. This adds up to the very limited storage capacity of the sink node and the subscriber nodes that are intermediate nodes are taken into account.
Durch eine vorteilhafte Konfiguration von maximaler Lebens- zeit, Pfad-Nachrichten-Intervall (Beacon-Intervall) und Zu¬ sammenstellung der Listen der angefragten Sensorknoten kann die Erfindung in vielen Ausprägungen von drahtlosen Netzwerken zur Anwendung kommen. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung entfernt ein angefragter Knoten beim Empfang einer Pfad-Nachricht mit der Adressliste seine Adresse aus der Adressliste, bevor der angefragte Knoten seine Pfad-Nachricht mit der Adressliste an die zu ihm benachbarten Knoten aussendet. By an advantageous configuration of maximum life time, path messages interval (beacon interval) and To ¬ sammenstellung of lists of the requested sensor nodes, the invention can be used in many forms of wireless networks. According to an expedient embodiment, when a path message is received with the address list, a requested node removes its address from the address list before the requested node sends its path message with the address list to the nodes adjacent to it.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung berücksichtigt ein Teilnehmerknoten Pfad-Nachrichten nur von einem solchen benachbarten Knoten, der aufgrund der Pfad-Nachricht als nächster Hop zu dem Senkenknoten ausgewählt wird. Hierdurch werden die in den Knoten verfügbaren Ressourcen sparsam eingesetzt. According to another embodiment, a subscriber node only considers path messages from such an adjacent node, which is selected as the next hop to the sink node due to the path message. As a result, the resources available in the nodes are used sparingly.
Die Erfindung schafft ein weiteres Verfahren zum Aufbau eines bidirektionalen Kommunikationspfads in einem drahtlosen Netzwerk, insbesondere einem drahtlosen Sensornetzwerk, wobei das Netzwerk Knoten in Form eines Senkenknotens und einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten aufweist, wobei zwischen dem Senkenknoten und zumindest einem angefragten Knoten der Teilnehmerknoten der Kommunikationspfad für die bidirektionale Über¬ mittlung von Datenpaketen aufzubauen ist. Bei diesem Verfah- ren wird ein Uplink-Pfad von einem jeweiligen der Teilnehmerknoten zu dem Senkenknoten dadurch ermittelt, dass ein periodischer Austausch von Pfad-Nachrichten zwischen benachbarten Knoten des Netzwerks erfolgt, wobei eine jeweilige Pfad- Nachricht den jeweils kürzesten Abstand zu dem Senkenknoten, insbesondere in Form einer Metrik, signalisiert, und jeder der Knoten seinen Pfad zu dem Senkenknoten dadurch verwaltet, dass dieser die Adresse des benachbarten Knotens mit der bes- ten Metrik zu dem Senkenknoten zur Weiterleitung der Datenpakete abspeichert. Ein Downlink-Pfad von dem Senkenknoten zu dem zumindest einen angefragten Knoten wird erfindungsgemäß dadurch ermittelt, dass zusätzlich zu den periodisch gesende- ten Pfad-Nachrichten durch den Senkenknoten eine Anfrage- Nachricht mit einer Adressliste, welche die Adresse eines je¬ weiligen angefragten Knotens umfasst, ausgesendet wird; die Anfrage-Nachricht durch jeden, diese Anfrage-Nachricht emp¬ fangenden Knoten, an die jeweils benachbarten Knoten weiter- geleitet wird; und der oder die in der Adressliste adressier¬ ten Teilnehmerknoten beim Empfang der Anfrage-Nachricht mit der Adressliste als angefragte Knoten in einen dedizierten Sendezustand übergehen. Die Anfrage-Nachricht aktualisiert automatisch in allen Kno¬ ten, die diese Anfrage-Nachricht erhalten, den Kommunikati¬ onspfad zum Senkenknoten. Dieses Verfahrensprinzip beruht, ähnlich wie der On-Demand-Modus von HWMP darauf, eine expli¬ zite Anfrage-Nachricht mit mehreren Zieladressen zu senden. Eine solche explizite Anfrage-Nachricht braucht lediglich einmal in dem drahtlosen Netzwerk verteilt zu werden, so dass die Anzahl zusätzlicher Routing-Pakete gering gehalten werden kann. Hierdurch ist ein energieeffizienter Betrieb des drahtlosen Netzwerks möglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Kombination einer Anfrage-Nachricht mit dem Pfad¬ aufbau zum Senkenknoten eine zusätzliche Aktualisierung der Pfade zum Senkenknoten mit sich bringt. Eine Anfrage- Nachricht, die vom Senkenknoten initiiert wurde, aktualisiert automatisch in allen Knoten, die diese Anfrage-Nachricht er- halten, den Pfad zum Senkenknoten. The invention provides a further method for establishing a bidirectional communication path in a wireless network, in particular a wireless sensor network, wherein the network comprises nodes in the form of a sink node and a plurality of subscriber nodes, wherein between the sink node and at least one requested node of the subscriber node, the communication path for bidirectional About ¬ mediation is to build data packets. In this method, an uplink path from a respective one of the subscriber nodes to the sink node is determined by periodically exchanging path messages between adjacent nodes of the network, each path message being the shortest distance to the sink node, especially in the form of a metric, and each of the nodes manages its path to the sink node by assigning it the address of the neighboring node with the particular node. stored metric to the sink node for forwarding the data packets. A downlink path from the sink node to the at least one requested node according to the invention determined in that in addition to the periodically gesende- th path messages by the sink node comprising a request- message with an address list, the address of each ¬ weiligen requested node , is sent out; the request message through each of these request message emp ¬ scavenging node, is sent to the respective adjacent nodes continue; and pass the one or more addressable ¬ th subscriber node in the address list upon receipt of the request message with the address list as requested node in a dedicated transmit state. The request message updates automatically in all Kno ¬ th, which receive this request message, the Kommunikati ¬ onspfad to sink node. This process principle is similar to the on-demand mode of HWMP sure to send a expli ¬ deficits request message with multiple destination addresses. Such an explicit request message only needs to be distributed once in the wireless network, so that the number of additional routing packets can be kept small. This allows energy-efficient operation of the wireless network. Another advantage is that a combination of a request message with the path ¬ construction to the sink node brings an additional update of the paths to the sink node with it. A request message initiated by the sink node automatically updates the path to the sink node in all nodes receiving this request message.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung entfernen die Teilnehmerknoten, die in der Adressliste adressiert sind, ihre Ad¬ resse aus der Adressliste vor dem Weiterleiten an die jeweils benachbarten Knoten. Da Knoten, die eine Anfrage-Nachricht erhalten und deren Ad¬ resse in der Liste der Zieladressen enthalten ist, ihre Adresse vor dem Weiterleiten aus der Liste zu löschen, kann es vorkommen, dass die Liste der Zieladressen leer ist, aber noch nicht alle Teilnehmer die Anfrage-Nachricht zum Aktuali¬ sieren der Pfade zum Senkenknoten bekommen haben. Es führt zwar zu keinem Fehlverhalten des Netzwerks, wenn diese Teilnehmerknoten die Anfrage-Nachricht nicht erhalten, allerdings kann die Aktualität der Pfade zum Senkenknoten durch ein Wei- terleiten erhöht werden. Dazu muss dem Teilnehmerknoten mitgeteilt werden, auch eine Anfrage mit einer leeren Liste von Zieladressen weiterzuleiten. Hierzu gibt es folgende Möglichkeiten : According to an expedient embodiment remove the subscriber nodes which are addressed in the address list, their ad ¬ ress from the address list prior to forwarding to the respective adjacent nodes. Since nodes that receive a request message and their ad ¬ ress is included in the list of destination addresses to delete their address before forwarding it from the list, it may happen that the list of destinations is empty, but not all participants have received the request message to Aktuali ¬ Sieren the paths to the sink node. Although this does not lead to a malfunction of the network if these subscriber nodes do not receive the request message, the timeliness of the paths to the sink node can be increased by forwarding. For this, the subscriber node must be informed to also forward a request with an empty list of destination addresses. There are the following options:
In einer ersten Variante leiten die Teilnehmerknoten, die eine von dem Senkenknoten initiierte Anfrage-Nachricht empfan¬ gen, diese an ihre benachbarten Knoten weiter. Dies erfolgt bevorzugt unabhängig davon, ob Zieladressen in der Adressliste vorhanden sind oder nicht. In a first variant, the subscriber node, the one initiated by the sink node request message are received, ¬ gen continue to lead, these adjacent to their nodes. This is preferably done regardless of whether destination addresses are present in the address list or not.
Gemäß einer anderen Variante leiten die Teilnehmerknoten, die eine von dem Senkenknoten initierte Anfrage-Nachricht mit ei¬ ner darin enthaltenen Broadcast-Adresse als Zieladresse der Anfrage-Nachricht erhaltendie Anfrage-Nachricht auch mit lee¬ rer Zieladressenliste an alle Teilnehmerknoten weiter und interpretieren diese Broadcast-Adresse nicht als Anfrage. Da aber Teilnehmerknoten mit den enthaltenen Zieladressen darüber aufgefordert werden, ihre Datenpakete an den Senkenkno¬ ten zu markieren, benötigt die Broadcast-Adresse dann eine Sonderbehandlung, da nicht jeder, sondern nur bestimmte Teilnehmerknoten die Datenpakete markieren sollen. According to another variant direct the subscriber node, the further one-initiated by the sink node request message with ei ¬ ner contained therein broadcast address as the destination address of the request message erhaltendie request message with lee ¬ rer destination list to all participants nodes and interpret this Broadcast Address not as request. But as subscriber node with the contained destination addresses are also invited to mark their packets to the Senkenkno ¬ th, the broadcast address then requires special treatment because not everyone, but only certain user nodes are to mark the data packets.
Gemäß einer weiteren Variante wird in die Anfrage-Nachricht ein Indikator eingefügt, welcher den die Anfrage-Nachricht empfangenden Knoten signalisiert, dass die Anfrage-Nachricht auch bei leerer Adressenliste an die benachbarten Knoten weiterzuleiten ist. Bei gesetztem Indikator wird die Anfrage- Nachricht auch bei leerer Ziel-Adressenliste weitergeleitet. Ist der Indikator nicht gesetzt, wird die Anfrage-Nachricht nicht weitergeleitet, wenn die Zieladressenliste leer ist. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung versieht der angefragte Knoten zumindest das nächste, an den Senkenknoten zu sendende Datenpaket in einer vorgegebenen Weise mit einer Markierung, welche von den auf dem Kommunikationspfad zu dem Senkenknoten liegenden Teilnehmerknoten als Indikator für ei- ne Weiterleitungs-Nachricht interpretiert wird. According to a further variant, an indicator is inserted in the request message, which signals to the request message receiving node that the request message is to forward even with an empty address list to the neighboring nodes. If the indicator is set, the query Message forwarded even if the destination address list is empty. If the indicator is not set, the request message will not be forwarded if the destination address list is empty. According to a further expedient embodiment, the requested node provides at least the next data packet to be sent to the sink node in a predefined manner with a marking which is interpreted by the subscriber nodes lying on the communication path to the sink node as an indicator for a forwarding message.
Durch die Integration der Funktionalität von Antwort- Nachrichten in reguläre Datenpakete ergibt sich eine weitere Einsparung von Routing-Paketen. Der Aufbau von Kommunikati- onspfaden wird dadurch in dem drahtlosen Netzwerk ermöglicht, ohne zusätzlichen Signalisierungsverkehr zu erzeugen. Hierdurch wird so gut wie keine zusätzliche Energie benötigt: das Hinzufügen einiger Bytes zu existierenden Datenpaketen benötigt deutlich weniger Energie als das Versenden zusätzlicher Pakete. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch den Aufbau von lokalen Routing- Tabellen das Verfahren im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Source-Routing-Verfahren skaliert. By integrating the functionality of response messages into regular data packets, there is a further saving on routing packets. The establishment of communication paths is thereby enabled in the wireless network without generating additional signaling traffic. As a result, virtually no additional energy is required: adding a few bytes to existing data packets requires significantly less energy than sending additional packets. A further advantage of the method according to the invention is that, by the construction of local routing tables, the method scales in comparison to the source routing methods known from the prior art.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung tragen die Teilnehmerknoten, die auf dem Pfad von einem angefragten Knoten zu dem Senkenknoten liegen, sowie auch der Senkenknoten, den Downlink-Pfad in ihre Weiterleitungs-Tabelle ein, wenn diese ein markiertes Datenpaket von einem der angefragten Knoten erhalten. According to a further expedient embodiment, the subscriber nodes, which lie on the path from a requested node to the sink node, as well as the sink node, the downlink path in their forwarding table when they receive a marked data packet from one of the requested nodes.
Zweckmäßigerweise werden in die Weiterleitungs-Tabelle zumin¬ dest folgende Informationen eingetragen: eine Zieladresse, welche die Adresse des angefragten Knotens ist, und der Quelladresse eines markierten Da¬ tenpakets entspricht; eine Adresse eines benachbarten Teilnehmerknotens (näch¬ ster Hop) , welche die Adresse des nächsten Teilnehmer¬ knotens auf dem Pfad zur Zieladresse ist. Dies ent¬ spricht der Sender-Adresse des markierten Datenpakets; - eine einer Lebensdauer eines Kommunikationspfads ent¬ sprechende Information, wobei diese angibt, nach welcher Zeitdauer der Pfad zum angefragten Knoten aus der Wei- terleitungs-Tabelle gelöscht wird. Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Lebensdauer eines Pfads bei Eintritt eines der folgenden Ereignisse auf ihren Maxi¬ malwert zurückgesetzt wird: bei Erhalt oder Weiterleiten eines mit einer Markierung versehenen Datenpakets von dem angefragten Knoten, welches an den Senkenknoten übertragen wird, oder Expediently, at least ¬ entered following information in the forwarding table: a destination address which is the address of the requested node, and corresponds to the source address of a labeled Since ¬ tenpakets; an address of a neighboring peer node (night vi ¬ most hop), which is the address of the next subscriber ¬ node on the path to the destination address. This corresponds ¬ what the sender address of the selected data packet; - one of a life of a communication path ent ¬ speaking information, which specifies after how long the path cleared for the requested node from the Wei terleitungs table. It is further contemplated that the life of a path on the occurrence of the following events on their Maxi ¬ malwert reset: when receiving or relaying a provided with a marking packet of data from the requested node, which is transmitted to the sink node, or
bei Erhalt oder Weiterleiten eines von dem Senkenknoten gesendeten Datenpakets, das an den angefragten Knoten adressiert ist.  upon receipt or forwarding of a data packet sent from the sink node addressed to the requested node.
Insbesondere wird den Teilnehmerknoten die Lebensdauer des Kommunikationspfads bei einer Konfiguration mitgeteilt. Eben¬ so ist es möglich, diesen Wert in die markierten Datenpakete einzufügen, so dass dann dieser Wert für die Routing-Tabelle verwendet wird. In particular, the subscriber node is informed of the lifetime of the communication path in a configuration. Just ¬ so it is possible to insert this value in the marked data packets, so that then this value is used for the routing table.
Der Maximalwert für die Lebenszeit des Pfads vom Senkenknoten zum angefragten Knoten sollte so gewählt werden, dass dieser Pfad beim Senden des nächsten Datenpakets durch den Senken- knoten auf diesem Pfad noch existiert. The maximum value for the lifetime of the path from the sink node to the requested node should be chosen such that this path still exists when the next data packet is sent by the sink node on this path.
Auf eine Pfadmetrik für die Pfade vom Senkenknoten zu den angefragten Sensorknoten kann verzichtet werden, da der Pfad vom Senkenknoten zum angefragten Sensorknoten genau dem be- reits existierenden Pfad vom angefragten Sensorknoten zum Senkenknoten entspricht. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass ein markiertes Datenpaket mit einer Sequenznummer versehen wird. Wenn ein markiertes Datenpaket eine Sequenznummer enthält, mit der eindeutig die Reihenfolge der (markierten) Datenpake- te von ein und demselben angefragten Sensorknoten ermittelt werden kann, dann ist es zweckmäßig, diese in den Routing- Tabellen-Eintrag zu übernehmen, da die korrekte chronologi¬ sche Verarbeitung bei Datenübertragungsproblemen vereinfacht wird . A path metric for the paths from the sink node to the requested sensor nodes can be dispensed with since the path from the sink node to the requested sensor node corresponds exactly to the already existing path from the requested sensor node to the sink node. A further expedient embodiment provides that a marked data packet is provided with a sequence number. If a tagged data packet contains a sequence number with which the order of the (marked) data packets can be determined unambiguously from one and the same requested sensor node, then it is useful to include this in the routing table entry, since the correct chronologi ¬ processing is simplified in data transmission problems.
Die Assoziation eines Teilnehmerknotens zu seinem Vorgänger in der Baumstruktur kann aufgrund von sich ändernden Umgebungsbedingungen, wodurch sich die Metrik zum Senkenknoten ändert, auf einen anderen Vorgängerknoten wechseln. Im schlimmsten Fall geschieht ein Bruch einer Kommunikationsverbindung zwischen zwei benachbarten Teilnehmerknoten, so dass eine Übermittlung von Datenpaketen zwischen dem Teilnehmerknoten und seinem Vorgängerknoten nicht mehr möglich ist. Es sind Konstellationen in der Topologie möglich, bei denen der Senkenknoten die Unterbrechung des Pfads zum Teilnehmerknoten nicht mitbekommt und deshalb die Pakete vom Senkenknoten nicht an den Teilnehmerknoten übermittelt werden können. Aus diesem Grund müssen alle vom Senkenknoten ausgehenden Pfade, die über diesen nicht mehr benutzten oder sogar nicht mehr verfügbaren Link gingen, in allen Zwischenknoten und im Senkenknoten aktualisiert werden. Dieser Vorgang wird nachfolgend als Pfadwartung bezeichnet. The association of a participant node with its predecessor in the tree structure may change to another parent node due to changing environmental conditions, which change the metric to the sink node. In the worst case, a break in a communication connection between two adjacent subscriber nodes, so that a transmission of data packets between the subscriber node and its predecessor node is no longer possible. Constellations in the topology are possible in which the sink node does not notice the interruption of the path to the subscriber node and therefore the packets from the sink node can not be transmitted to the subscriber node. For this reason, all paths outgoing from the sink node that have passed through this unused or even unavailable link must be updated in all intermediate nodes and in the sink node. This process is referred to below as path maintenance.
Die Uplink-Pfade werden automatisch, z.B. über die erhaltenen Pfad-Nachrichten (Beacons) , aktualisiert. Damit auch die Pfa- de in Downlink-Richtung aktualisiert werden, müssen die Datenpakete der angefragten Knoten solange markiert werden, wie der entsprechende Downlink-Pfad existieren soll.  The uplink paths are automatically, e.g. via the received path messages (beacons), updated. So that the paths are also updated in the downlink direction, the data packets of the requested nodes must be marked as long as the corresponding downlink path should exist.
Die Notwendigkeit der Pfadwartung eines Downlink-Pfades in dem betreffenden angefragten Knoten wird zweckmäßigerweise durch ein Markierungs-Flag gekennzeichnet, wobei bei gesetz- tem Markierungs-Flag die Datenpakete an den Senkenknoten mit der Markierung gekennzeichnet werden. The necessity of path maintenance of a downlink path in the relevant requested node is expediently characterized by a flag, whereby in the case of mark flag the data packets at the sink nodes are marked with the marking.
Hierzu stehen zwei Varianten zur Verfügung. There are two variants available for this purpose.
Damit ein angefragter Knoten weiß, ob ein Downlink-Pfad vom Senkenknoten zu ihm existiert, der gewartet werden muss, wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens die Lebenszeit eines Downlink-Pfads in den betreffenden angefrag- ten Knoten gespeichert. Zweckmäßigerweise wird ein mit der maximalen Pfad-Lebenszeit initialisierter Timer beim Erzeugen eines Downlink-Pfads gestartet. Das Erzeugen des Pfads ist der Zeitpunkt, wann das erste markierte Datenpaket nach einer Anfrage vom angefragten Knoten verschickt wird. Insbesondere entspricht die initiale Lebenszeit für den Downlink-Pfad vom Senkenknoten zu diesem Teilnehmerknoten in diesem Teilnehmerknoten der Lebenszeit, die in den dazwischen liegenden Knoten für diesen Downlink-Pfad gesetzt wird. Eine Ausgestaltung dieser ersten Variante sieht vor, dass durch einen Teilnehmerknoten das Markierungs-Flag und ein weiteres, ein erstes Datenpaket kennzeichnendes Flag gesetzt werden, sobald dieser zu einem angefragten Knoten wird, wobei das weitere Flag mit der Übertragung des ersten, mit einer Markierung gekennzeichneten Datenpakets an den Senkenknoten gelöscht wird. Insbesondere versieht der zumindest eine ange¬ fragte Knoten ein an den Senkenknoten zu sendendes Datenpaket nicht mehr mit der Markierung, wenn der Timer abgelaufen ist und das weitere Flag und das Markierungs-Flag nicht gesetzt sind. Alternativ wird das weitere Flag mit einer nicht¬ negativen Markierungsressource kombiniert, welche die Anzahl der mindestens markierten Datenpakete nach jeder Anfrage durch den Senkenknoten berücksichtigt. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird ein Markierungs-Flag für die Existenz eines Downlink-Pfads verwen¬ det, wobei der betreffende angefragte Knoten die von ihm an den Senkenknoten gesendeten Datenpakete mit der Markierung versieht, solange das Markierungs-Flaggesetzt ist. Das Mar- kierungs-Flag wird gesetzt durch In order for a requested node to know whether there is a downlink path from the sink node to it that has to be serviced, according to an advantageous embodiment of the method, the lifetime of a downlink path is stored in the relevant requested node. Conveniently, a timer initialized with the maximum path lifetime is started when generating a downlink path. The generation of the path is the time when the first marked data packet is sent after a request from the requested node. In particular, the initial lifetime for the downlink path from the sink node to this subscriber node in that subscriber node corresponds to the lifetime set in the intermediate nodes for that downlink path. An embodiment of this first variant provides that the marker flag and a further flag characterizing a first data packet are set by a subscriber node as soon as it becomes a requested node, the further flag including the transmission of the first marker Data packets are deleted at the sink node. In particular, the at least one node is asked ¬ no longer provides a transmitting to the sink node to data packet with the marker when the timer has expired and the further flag and the marker flag are not set. Alternatively, the additional flag with a non ¬ negative mark resource is combined, taking into account the number of at least selected data packets according to each request by the sink node. According to a further expedient embodiment, a flag for the existence of a downlink path verwen ¬ det, wherein the questioned node in question from him to Marks the data packets sent to sink nodes as long as the flag is set. The flag is set by
eine Pfad-Nachricht, in der der Teilnehmerknoten in der Adressliste enthalten ist (d.h. angefragt ist) und/oder a path message in which the subscriber node is included in the address list (i.e., requested) and / or
Datenpakete, die der angefragte Knoten von dem Senken¬ knoten empfängt. Data packets received from the node ¬ lowering the requested node.
Durch die Kombination dieser beiden Bedingungen braucht ein Teilnehmerknoten nur einmal in den Pfad-Nachrichten für die Dauer eines Downlink-Pfads angefragt werden, unabhängig da¬ von, über wie viele Pfad-Nachrichten-Intervalle dieser Pfad existiert. Dadurch können auch trotz der beschränkten Anzahl von angefragten Teilnehmerknoten in der Pfad-Nachricht unab- hängig von der maximal zulässigen Größe der Pfad-Nachricht beliebig viele Downlink-Pfade gleichzeitig existieren, solan¬ ge der Senkenknoten auf diesen Downlink-Pfaden Datenpakete überträgt. Auch können dadurch das Pfad-Nachrichten-Intervall und die Lebenszeit des Downlink-Pfads vollkommen unabhängig voneinander gewählt werden. By combining these two conditions, a subscriber node need only once in the path messages for the duration of a downlink path be requested regardless because of ¬, how many path messages intervals this path exists. This allows independent exist on the maximum permissible size of the path message as many downlink paths simultaneously solan ¬ ge the sink node transmits on these downlink paths packets despite the limited number of requested user nodes in the path message. Also, the path message interval and the lifetime of the downlink path can be selected completely independently of each other.
Das Setzen des Markierungs-Flags durch Datenpakete, die der angefragte Knoten von dem Senkenknoten empfängt, kann prinzipiell auch entfallen. Allerdings kann dann lediglich eine be- grenzte Anzahl an Downlink-Pfaden gleichzeitig existieren, da die angefragten Knoten mit jeder Pfad-Nachricht immer wieder angefragt werden müssen und der Platz für die Adressen der Teilnehmerknoten in den Pfad-Nachrichten begrenzt ist. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass die Lebensdauer des Downlink-Pfads größer ist als das Pfad-Nachrichten-Intervall, wenn ein kontinuierliches Vorhandensein des Downlink-Pfads gewünscht ist. The setting of the flag by data packets which the requested node receives from the sink node can also be omitted in principle. However, only a limited number of downlink paths can then exist at the same time, since the requested nodes must always be requested again with each path message and the space for the addresses of the subscriber nodes in the path messages is limited. In addition, it should be noted that the lifetime of the downlink path is greater than the path message interval if a continuous presence of the downlink path is desired.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird die das Markierungs-Flag zurückgesetzt, wenn eine vorgegebene Anzahl an mit einer Markierung versehenen Datenpaketen an den Sen- kenknoten von einem jeweiligen angefragten Knoten gesendet wurde . According to a further expedient embodiment, the flag is reset when a predetermined number of data packets provided with a marker are sent to the sensor. node was sent from a respective requested node.
Eine Alternative der zweiten Variante sieht vor, dass das Markierungs-Flag zurückgesetzt wird, wenn der angefragte Kno¬ ten in einer vorgegebenen Anzahl an empfangenen Pfad- Nachrichten nicht mehr in der Adressliste enthalten ist. An alternative of the second variant provides that the flag is reset if the requested Kno ¬ th is no longer included in the address list in a predetermined number of received path messages.
Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Rechners geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit de¬ nen die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Rechner läuft. Die Erfindung schafft weiterhin ein Netzwerk, insbesondere ein drahtloses Sensornetzwerk, wobei das Netzwerk Knoten in Form eines Senkenknotens und einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten aufweist, wobei zwischen dem Senkenknoten und zumindest einem angefragten Knoten der Teilnehmerknoten der Kommu- nikationspfad für die bidirektionale Übermittlung von Daten¬ paketen aufbaubar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Netzwerk ist ein Uplink-Pfad von einem jeweiligen der Teilnehmerknoten zu dem Senkenknoten dadurch ermittelbar, dass ein periodischer Austausch von Pfad-Nachrichten zwischen benachbarten Knoten des Netzwerks erfolgt, wobei eine jeweilige Pfad-Nachricht den jeweils kürzesten Abstand zu dem Senkenknoten, insbesondere in Form einer Metrik, signalisiert, und jeder der Knoten seinen Pfad zu dem Senkenknoten dadurch verwaltet, dass dieser die Adresse des benachbarten Knotens mit der besten Met- rik zu dem Senkenknoten zur Weiterleitung der Datenpakete abspeichert. Ein Downlink-Pfad von dem Senkenknoten zu dem zu¬ mindest einen angefragten Knoten ist dadurch ermittelbar, dass in zumindest eine der, von dem Senkenknoten gesendeten Pfad-Nachrichten eine Adressliste eingefügt wird, welche die Adresse eines jeweiligen angefragten Knotens umfasst; dass jeder Teilnehmerknoten, der eine Pfad-Nachricht mit einer Adressliste empfängt, die Adressliste an die von ihm ausgesen- dete Pfad-Nachricht einfügt; und dass der oder die in der Ad¬ ressliste adressierten Teilnehmerknoten beim Empfang der Pfad-Nachricht mit der Adressliste des angefragten Knotens in einen dedizierten Sendezustand übergehen. The invention further includes a computer program product that can be loaded directly into the internal memory of a digital computer and comprises software code sections are executed with de ¬ NEN the steps of the inventive method when the product is run on the computer. The invention further provides a network, in particular a wireless sensor network, wherein the network has nodes in the form of a sink node and a plurality of subscriber nodes, between the sink node and at least one requested node of the subscriber node, the communication path for the bidirectional transmission of data ¬ packets is buildable. In the network according to the invention, an uplink path from a respective subscriber node to the sink node can be determined by periodically exchanging path messages between adjacent nodes of the network, wherein a respective path message is the shortest distance to the sink node, in particular in the form of a metric, and each of the nodes manages its path to the sink node by storing the address of the neighboring node with the best metrics to the sink node for forwarding the data packets. A downlink path from the sink node to the to-¬ least a requested node is determined by the fact that in at least one of, sent from the sink node path message is an address list is inserted, which includes the address of a respective requested node; each subscriber node receiving a path message with an address list sends the address list to its inserted path message; and that the or addressed in the ad ¬ ressliste subscriber node upon receipt of the path message having the address list of the requested node pass into a dedicated transmit state.
Das erfindungsgemäße Netzwerk weist die gleichen Vorteile auf, wie diese in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. The network according to the invention has the same advantages as have been described in connection with the method according to the invention.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungs beispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen: ein schematisches, beispielhaftes Sensornetz mit einer Mehrzahl von Knoten und einem jewei ligen Pfad eines Teilnehmerknotens zu einem Senkenknoten, The invention will be explained in more detail by way of example embodiments in the drawing. 1 shows a schematic, exemplary sensor network with a plurality of nodes and a respective path of a subscriber node to a sink node;
Fig. 2A, 2B zwei mögliche Realisierungen von Pfad- Nachrichten mit Anfragen an den Sensorknoten des Sensornetzes gemäß Fig. 1, 2A, 2B show two possible implementations of path messages with requests to the sensor nodes of the sensor network according to FIG. 1, FIG.
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Ablauf der Kommunikation im angefragten Knoten J gemäß einem ersten Verfahren zur Pfadwartung, und 3 shows a flow of communication according to the invention in the requested node J according to a first method for path maintenance, and
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Ablauf der Kommunikation im angefragten Knoten J gemäß einem zweiten Verfahren zur Pfadwartung. Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Sensornetz NET, welches Kno¬ ten in Form eines Senkenknotens SK und einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten SE aufweist. Die Teilnehmerknoten stellen beispielsweise Sensorknoten dar und weisen eine eindeutige Adresse auf, welche in Fig. 1 mit A, B, C, K, L gekenn- zeichnet ist. Zwischen jeweiligen Teilnehmerknoten SE bestehende Kommunikationsverbindungen (sog. Links) sind in Fig. 1 mit einer dünnen gepunkteten Linie dargestellt. Fett darge- stellte Linien zwischen zwei Knoten repräsentieren einen Kommunikationspfad zwischen den verbundenen Knoten. Die Pfade zwischen den einzelnen Teilnehmerknoten SE sind gemäß dem Collection-Tree-Protokoll aufgebaut worden, das eingangs be- reits erläutert wurde. Ein später genauer diskutierter Kommunikationspfad zwischen dem Senkenknoten SK und dem Teilnehmerknoten SE mit der Adresse „J" (kurz: Knoten J) ist mit PF gekennzeichnet. Auf diesem Kommunikationspfad liegende Teil¬ nehmerknoten B und E werden als Zwischenknoten bezeichnet. 4 shows a flow of communication according to the invention in the requested node J according to a second method for path maintenance. Fig. 1 shows an exemplary sensor network NET, which comprises bone ¬ th in the form of a sink node SK and a plurality of subscriber nodes SE. The subscriber nodes represent, for example, sensor nodes and have a unique address, which is identified in FIG. 1 by A, B, C, K, L. Between existing subscriber node SE existing communication links (so-called links) are shown in Fig. 1 with a thin dotted line. Grease lines between two nodes represent a communication path between the connected nodes. The paths between the individual subscriber nodes SE have been constructed in accordance with the collection tree protocol which has already been explained in the introduction. A detail later discussed communication path between the sink node SK and the subscriber node SE with the address "J" (abbreviated node J) is marked with PF to this communication path lying part ¬ slave nodes B and E are referred to as intermediate nodes..
Die Pfade der Teilnehmerknoten SE zum Senkenknoten SK werden dadurch aufgebaut, dass jeder der Teilnehmerknoten A bis L in mit Beacons bezeichneten Pfad-Nachrichten seine kürzeste Distanz zum Senkenknoten SK mitteilt. Der Senkenknoten SK macht sich selbst mit Beacons mit der Distanz „0" oder einem ande¬ ren initialen Startwert, der der kleinste Wert ist, zu sich selbst in seiner Umgebung bekannt. Nach Hinzufügen der Distanz zu dem Teilnehmerknoten, von dem ein anderer Teilnehmerknoten ein Beacon empfangen hat, zu der im Beacon mitgeteil- ten Distanz zum Senkenknoten, kennt der Teilnehmerknoten die entsprechenden Distanzen zum Senkenknoten über seine benachbarten Teilnehmerknoten. Ein Teilnehmerknoten SE schickt Daten, die für den Senkenknoten SK bestimmt sind, an den benachbarten Teilnehmerknoten SE, über den er die kürzeste Dis- tanz zum Senkenknoten SK hat. Nach endlicher Zeit hat die Information über die Distanz zum Senkenknoten SK, ausgehend vom Senkenknoten SK, alle Teilnehmerknoten SE im Netz erreicht. The paths of the subscriber node SE to the sink node SK are established by each of the subscriber nodes A to L communicating its shortest distance to the sink node SK in path messages designated with beacons. The sink node SK makes himself with beacons with distance "0" or a ande ¬ ren initial start value, which is the smallest value in its environment known to himself. After adding the distance to the subscriber node from which another participant node Beacon has received, at the distance to the sink node communicated in the beacon, the subscriber node knows the corresponding distances to the sink node via its neighboring subscriber node A subscriber node SE sends data destined for the sink node SK to the adjacent subscriber node SE, via the It has the shortest distance to the sink node SK After finite time, the information about the distance to the sink node SK, starting from the sink node SK, has reached all the subscriber nodes SE in the network.
In der nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der Senkenknoten SK drei Daten- und Steuerpakete an den Teilnehmerknoten mit der Adresse „J" schicken möchte. Hierzu muss zunächst ein Kommunikationspfad von dem Senkenknoten SK zu dem bestimmten Teilnehmerknoten ermittelt werden, wobei dieser Teilnehmerknoten als angefragter Knoten SO bezeichnet wird. An das von dem Senkenknoten SK ausgesendete Beacon zum Aufbau jeweiliger Pfade zum Senkenknoten SK wird hierzu eine Liste von Adressen der Teilnehmerknoten angehängt, an die der Senkenknoten SK Daten senden möchte. Im vorliegenden Fall ist dies der Teilnehmerknoten SE mit der Adresse „J". Jeder Teil¬ nehmerknoten, der solch ein Beacon empfängt, fügt diese Adressliste in sein nächstes Beacon mit ein. Hierdurch werden die Adressen allen Teilnehmerknoten SE des Sensornetzwerks NET mitgeteilt. Empfängt ein Teilnehmerknoten SE, der in die- ser Adressliste enthalten ist (hier: Knoten „J") solch einIn the following description, it is assumed that the sink node SK wishes to send three data and control packets to the subscriber node with the address "J." For this purpose, a communication path from the sink node SK to the particular subscriber node must first be determined, with this subscriber node being requested Node SO is called. For this purpose, a list of addresses of the subscriber nodes to which the sink node SK wishes to send data is attached to the beacon emitted by the sink node SK for setting up respective paths to the sink node SK. In the present case, this is the subscriber node SE with the address "J". Each part ¬ participants node that receives such a beacon, this address list adds in his next beacon with one. This addresses all subscriber nodes SE of the sensor network NET are reported. Receives a Subscriber node SE, which is contained in this address list (here: node "J") such a
Beacon, so entfernt er seine Adresse aus der Adressliste be¬ vor er sie in seinem nächsten Beacon an die ihm benachbarten Teilnehmerknoten SE weiterleitet. Prinzipiell ist es ausreichend, nur diejenigen Beacons zu be¬ rücksichtigen, die von einem benachbarten Teilnehmerknoten SE empfangen werden, welcher dann aufgrund dieses Beacons als nächster Knoten (Hop) zum Senkenknoten SK ausgewählt wird. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 trägt der Senkenkno¬ ten SK deshalb die Adresse des Teilnehmerknotens SE mit der Adresse „J" als angefragter Knoten in sein Beacon ein. Nach endlicher Zeit erreicht diese Anfrage in dem Beacon eines seiner benachbarten Teilnehmerknoten (hier die Knoten I, E, F oder K) den Knoten J. Im Ausführungsbeispiel werden dabei nur diejenigen Beacons berücksichtigt, die von einem benachbarten Teilnehmerknoten SE empfangen werden, welcher dann aufgrund dieses Beacons als nächster Hop zum Senkenknoten SK, auch wiederholt, ausgewählt wird. Im Ausführungsbeispiel sind dies die Beacons des Knotens E. Beacon, he removes his address from the address list be ¬ before he forwards it in his next beacon to the subscriber node SE adjacent to him. In principle, it is sufficient that only those beacons to be ¬ taken into account, which are received from a neighboring peer nodes SE which then due to this beacon as the next node (hop) is selected to sink node SK. In the embodiment according to Fig. 1 of the Senkenkno ¬ th SK therefore carries the address of the subscriber node SE with the address "Y" as a node of requested in its beacon a After a finite time this request achieved in the beacon of one of its neighboring peer nodes (here the node. I, E, F or K) the node J. In the exemplary embodiment, only those beacons are considered which are received by an adjacent subscriber node SE, which is then selected as the next hop to the sink node SK, also repeatedly, on the basis of this beacon these are the beacons of node E.
In Fig. 2A ist eine mögliche Realisierung eines Beacons mit einer Anfrage an einen bestimmten Teilnehmerknoten SE des Sensornetzwerks NET dargestellt. Mit EF sind hierbei in einem herkömmlichen Beacon bereits vorhandene Felder gekennzeichnet. N kennzeichnet die Anzahl angefragter Teilnehmerknoten SE. Mit IDl(SO), IDN(SO) sind die Kennzeichner (Adressen) der angefragten Teilnehmerknoten bezeichnet. Die Adressliste kann prinzipiell, wie in Fig. 2A dargestellt, eine Anzahl N an angefragten Knoten aufweisen, wobei die Anzahl N > 0 ist. Feld N kann auch weggelassen werden, wenn sich Anzahl und Po- sition der angefragten Teilnehmerknoten eindeutig aus derFIG. 2A shows a possible realization of a beacon with a request to a specific subscriber node SE of the sensor network NET. With EF, existing fields are already marked in a conventional beacon. N indicates the number of requested subscriber nodes SE. IDl (SO), IDN (SO) are the identifiers (addresses) the requested subscriber node called. The address list can in principle, as shown in Fig. 2A, have a number N of requested nodes, wherein the number N> 0. Field N can also be omitted if the number and position of the requested subscriber nodes are unambiguous from the
Struktur des Beacons ergeben. Das ist der Fall, wenn die Ad¬ ressen der angefragten Teilnehmerknoten SE unmittelbar nach EF als letztem Datenfelder folgen. Fig. 2B zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung, gemäß der dasStructure of the beacon result. This is the case when the ad ¬ ests of the requested subscriber node SE follow immediately after EF as the last data fields. Fig. 2B shows a preferred embodiment according to which
Beacon zusätzlich ein Anfrage-Flag SOF aufweist, mit dem das Beacon empfangenden Teilnehmerknoten SE signalisiert wird, dass Teilnehmerknoten für eine bidirektionale Kommunikations¬ verbindung zwischen dem Senkenknoten und ihnen angefragt wer- den und diese angefragten Teilnehmerknoten in der eingefügten Adressliste enthalten sind. Nur dann, wenn das Anfrage-Flag SOF gesetzt ist, sind die zusätzlichen Felder (Anzahl N der angefragten Knoten sowie die Kennzeichner (Adressen) der angefragten Knoten) dem Beacon angehängt. Auch hier könnte das Feld N wegfallen, wenn das Ende der Adressenliste auch ohne das Feld N eindeutig erkennbar ist (z.B. durch das Ende der Nachricht) . Beacon additionally has a request flag SOF, with the beacon receiving subscriber node SE is signaled that subscriber nodes for a bidirectional communication ¬ connection between the sink node and them are queried and these requested subscriber nodes are included in the inserted address list. Only if the request flag SOF is set are the additional fields (number N of the requested nodes and the identifiers (addresses) of the requested nodes) appended to the beacon. Again, the field N could be omitted if the end of the address list without the field N is clearly recognizable (eg by the end of the message).
Nach dem Empfang eines Beacons durch den angefragten Knoten, der in der Adressliste des Beacons enthalten ist, markiert der angefragte Knoten SO (hier Knoten J) sein nächstes Datenpaket durch einen geeigneten Mechanismus, wie z.B. ein Flag, zur Bearbeitung im Routing-Algorithmus. Wurde ein Teilnehmerknoten SE angefragt, so muss er mindestens das nächste Daten- paket an den Senkenknoten SK mit dieser Markierung versehen. Da die Zeitpunkte zum Versenden von Datenpaketen jedoch unabhängig vom Erhalt eines Beacons mit einer Anfrage sind, er¬ laubt es die auf dem angefragten Knoten gesetzte Markierungs (z.B. in Gestalt eines Markierungs-Flags oder einer ähnlichen Datenstruktur) festzustellen, ob die Datenpakete erfindungs¬ gemäß markiert werden müssen. Ist die Markierung entsprechend gesetzt, so werden alle Datenpakete des angefragten Knotens SO markiert. Wird der angefragte Knoten SO in einem Beacon angefragt, so setzt der angefragte Knoten SO die Markierung. Auf welche Weise die Markierung zurückgesetzt werden kann, wird weiter unten beschrieben. After receiving a beacon by the requested node contained in the address list of the beacon, the requested node SO (here node J) marks its next data packet by an appropriate mechanism, such as a flag, for processing in the routing algorithm. If a subscriber node SE has been requested, it must provide at least the next data packet to the sink node SK with this marking. However, since the timings for sending data packets are dependent upon receipt of a beacon with a request, it ¬ it laubt the set on the requested nodes marking (eg in the form of a marking flags or similar data structure) to determine whether the data packets Invention ¬ according must be marked. If the flag is set accordingly, then all data packets of the requested node are SO marked. If the requested node SO is requested in a beacon, the requested node SO sets the marking. The way in which the mark can be reset is described below.
Die Zwischenknoten auf dem Pfad zum Senkenknoten SK (hier die Knoten E und B) sowie der Senkenknoten SK selbst behandeln ein markiertes Datenpaket ähnlich einer Antwortnachricht und tragen die entsprechende Route zum angefragten Knoten SO (Knoten J) in ihre Routing-Tabelle ein. In dem Eintrag in der Routing-Tabelle müssen mindestens die folgenden Informationen eingetragen werden: The intermediate nodes on the path to the sink node SK (here the nodes E and B) and the sink node SK itself treat a marked data packet similar to a response message and enter the corresponding route to the requested node SO (node J) in its routing table. At least the following information must be entered in the entry in the routing table:
Zieladresse: Dies ist die Adresse des angefragten Kno¬ tens SO (hier: Knoten J) , d.h. die Quelladresse des mar- kierten Datenpakets. Destination: This is the address of the requested bone ¬ least SO (here: node J), ie the source address of the MAR-labeled data packet.
Nächster Hop zum Zielknoten: Die Adresse des nächsten Sensorknotens auf dem Weg zum angefragten Sensorknoten, d.h. die Sender-Adresse des markierten Datenpakets.  Next hop to the destination node: The address of the next sensor node en route to the requested sensor node, i. the sender address of the marked data packet.
Eine Lebenszeit des Pfads: Die Zeitdauer, nach der der Pfad zum angefragten Knoten SO aus der Routing-Tabelle gelöscht wird.  A lifetime of the path: The length of time after which the path to the requested node SO is deleted from the routing table.
Verschiedene Mechanismen setzen die Lebenszeit auf ihren Ma¬ ximalwert zurück, die unten beschrieben werden. Auf alle Fälle geschieht dies bei Erhalt eines erfindungsgemäß markierten Datenpakets vom angefragten Sensorknoten SO (Zieladresse) und beim Erhalt von Datenpaketen vom Senkenknoten SK, die an den angefragten Sensorknoten SO adressiert sind. Der Maximalwert der Lebenszeit kann dem Zwischenknoten durch Konfiguration mitgeteilt werden. Es ist auch möglich, diesen Wert in die markierten Datenpakete einzufügen, so dass dieser Wert für die Routing-Tabelle genommen wird. Various mechanisms put the life back into her Ma ¬ ximalwert described below. In any case, this is done upon receipt of a data packet marked according to the invention from the requested sensor node SO (destination address) and upon receipt of data packets from the sink node SK, which are addressed to the requested sensor node SO. The maximum value of the lifetime can be communicated to the intermediate node by configuration. It is also possible to insert this value in the marked data packets so that this value is taken for the routing table.
Der Maximalwert für die Lebenszeit des Pfads vom Senkenknoten SK zum angefragten Knoten SO (sog. Downlink-Pfad) sollte so gewählt werden, dass dieser beim Senden des nächsten Datenpakets durch den Senkenknoten SK auf diesem Pfad noch exis- tiert. Eine Pfadmetrik wird nicht benötigt, da der Pfad vom Senkenknoten SK zum angefragten Knoten SO genau dem bereits existierenden Pfad vom angefragten Sensorknoten zum Senkenknoten entspricht. The maximum value for the lifetime of the path from the sink node SK to the requested node SO (so-called downlink path) should be selected so that it still exists on the path when the next data packet is sent by the sink node SK. advantage. A path metric is not needed, since the path from the sink node SK to the requested node SO corresponds exactly to the already existing path from the requested sensor node to the sink node.
Alternativ kann, ähnlich wie im On-Demand-Modus von HWMP, eine explizite Anfrage-Nachricht mit mehreren Zieladressen ge¬ sendet werden. Das erfordert zwar zusätzliche Routing-Pakete, aber zusammen mit den anderen Mechanismen des Verfahrens braucht eine solche explizite Anfrage-Nachricht nur einmal im Sensornetz verteilt werden, so dass die Anzahl zusätzlicher Routing-Pakete gering ist. Es müssen nicht alle Knoten des Sensornetzwerks die Anfrage-Nachricht empfangen. In vermasch- ten Netzwerken wird die Anfrage-Nachricht jedoch meistens an alle Knoten weitergeleitet. Deshalb bringt eine Kombination einer Anfrage-Nachricht mit dem Pfadaufbau zum Senkenknoten SK eine zusätzliche Aktualisierung der Pfade zum Senkenknoten SK. Eine Anfrage-Nachricht, die vom Senkenknoten SK initiiert wurde, aktualisiert automatisch in allen Teilnehmerknoten, die diese Anfrage-Nachricht enthalten, den Pfad zum Senken¬ knoten . Alternatively, an explicit request message with multiple destination addresses can, similar to the on-demand mode of HWMP be ge ¬ sends. Although this requires additional routing packets, but together with the other mechanisms of the method, such an explicit request message need only be distributed once in the sensor network so that the number of additional routing packets is small. Not all nodes of the sensor network need to receive the request message. In meshed networks, however, the request message is usually forwarded to all nodes. Therefore, a combination of a request message with the path structure to the sink node SK brings an additional update of the paths to the sink node SK. A request message, which was initiated by the sink node SK, automatically updated in all participating nodes that contain this request message, the path to the sink node ¬.
Da Knoten, die eine solche Anfrage-Nachricht erhalten und de¬ ren Adresse in der Liste der Zieladresse enthalten ist, ihre Adresse vor dem Weiterleiten aus der Liste löschen, kann es vorkommen, dass die Liste der Zieladressen leer ist, aber noch nicht alle Teilnehmerknoten SE die Anfrage-Nachricht zum Aktualisieren der Pfade zum Senkenknoten SK bekommen haben. Es führt jedoch zu keinem Fehlverhalten des Netzwerks NET, wenn diese Teilnehmerknoten SE die Anfrage-Nachricht nicht erhalten . Since nodes that receive such a request message and de ¬ ren address is included in the list of destination delete their address before forwarding it from the list, it may happen that the list of destinations is empty, but not all subscriber node SE received the request message to update the paths to the sink node SK. However, it does not lead to a malfunction of the network NET if these subscriber nodes SE do not receive the request message.
Allerdings kann die Aktualität der Pfade zum Senkenknoten SK durch ein Weiterleiten erhöht werden. Dazu wird den Teilneh- merknoten SE mitgeteilt, auch eine Anfrage mit einer leeren Liste von Zieladressen weiterzuleiten. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten: Es werden generell alle Anfrage-Nachrichten, die vom Senkenkonten SK initiiert wurden, weitergeleitet, unab¬ hängig davon, ob eine Zieladresse in der Anfrage-However, the timeliness of the paths to the sink node SK can be increased by forwarding. For this purpose, the subscriber node SE is informed to also forward a request with an empty list of destination addresses. There are several ways to do this: There are generally all request messages that were initiated by lowering accounts SK forwarded, inde ¬ pendent of whether a destination address in the inquiry
Nachricht enthalten ist oder nicht. Message is included or not.
Es wird die Broadcast-Adresse als Zieladresse angegeben. The broadcast address is specified as the destination address.
Da aber die Sensorknoten mit den enthaltenen Sensorknoten eigentlich aufgefordert werden, eine Antwort- Nachricht an den Senkenknoten zu senden, benötigt die Broadcast-Adresse eine Sonderbehandlung, da nicht jeder, sondern nur bestimmte Sensorknoten eine Antwort-Since, however, the sensor nodes with the contained sensor nodes are actually requested to send a response message to the sink node, the broadcast address requires a special treatment, since not every sensor node, but only certain sensor nodes require a response.
Nachricht schicken sollen. To send message.
Es wird ein Flag in der Anfrage-Nachricht verwendet. Bei gesetztem Flag wird die Anfrage-Nachricht auch bei lee¬ rer Zieladressenliste weitergeleitet. Ist das Flag nicht gesetzt, wird die Anfrage-Nachricht nicht weitergelei¬ tet, wenn die Zieladressenliste leer ist. A flag is used in the request message. When the flag is set, the request message is forwarded even when lee ¬ rer destination list. If the flag is not set, the request message is not weitergelei ¬ tet, if the destination address list is empty.
Die angefragten Knoten SO reagieren auf den Erhalt einer Anfrage-Nachricht wie beim Erhalt eines Beacons, in dem sie in der Liste der Zieladressen aufgeführt sind, d.h. mit dem Markieren ihrer Datenpakete zum Senkenknoten SK. The requested nodes SO respond to receiving a request message as when receiving a beacon in which they are listed in the list of destination addresses, i. with the marking of their data packets to the sink node SK.
Die Lebenszeit des Pfads PF wird durch das Weiterleiten von Datenpaketen auf diesem Pfad mit jedem Datenpaket wieder auf den Ausgangswert gesetzt. In der Regel erneuert ein Datenpa¬ ket die Lebenszeit beider Richtungen eines Pfads PF. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es notwendig, dass Datenpake¬ te, die nicht in der beschriebenen Weise markiert sind, die Lebenszeit nur für die Richtung des Pfads erneuern, in die sie weitergeleitet werden. Dies bedeutet, dass der Pfad PF vom Senkenknoten SK zu dem angefragten Knoten SO (Downlink- Pfad) durch Pakete, die der Senkenknoten SK, an einen Teilnehmerknoten SO überträgt, aktualisiert wird, jedoch nicht durch unmarkierte Datenpakete, die der Teilnehmerknoten SO an den Senkenknoten SK im Rahmen seiner normalen Funktion schickt. Ansonsten würde dies dazu führen, dass ein einmal aufgesetzter, bidirektionaler Pfad dauerhaft bidirektional bleibt . The lifetime of the path PF is reset to the initial value by forwarding data packets on this path with each data packet. Usually a Datenpa ¬ ket renews the life of both directions of a path PF. For the inventive process it is necessary that Datenpake ¬ te, which are not marked in the manner described, refresh the life time only for the direction of the path, in which they are forwarded. This means that the path PF is updated from the sink node SK to the requested node SO (downlink path) by packets which the sink node SK transmits to a subscriber node SO, but not by unmarked data packets which the subscriber node SO sends to the sink node SK in the context of its normal function. Otherwise, this would cause a once attached, bidirectional path permanently remains bidirectional.
Eine Ausnahme hiervon bilden die in beschriebener Weise mar- kierten Datenpakete des angefragten Knotens SO, die an den Senkenknoten SK übertragen werden. Durch die mit ihrer Markierung mitgeteilte Routing-Funktionalität setzen sie die Le¬ benszeit des Downlink-Pfads vom Senkenknoten SK zum angefrag¬ ten Knoten SO auch wieder auf den Ausgangswert. An exception to this is the data packets of the requested node SO marked in the manner described, which are transmitted to the sink node SK. By communicated with their marking routing functionality they put the Le ¬ benszeit the downlink path from the sink node SK to the node is in question ¬ th SO again to the initial value.
Das Verfahren berücksichtigt auch die Wartung eines einmal aufgebauten bidirektionalen Pfads zwischen dem Senkenknoten SK und einem angefragten Knoten SO bei Änderungen der Topolo- gie . The method also takes into account the maintenance of a once constructed bidirectional path between the sink node SK and a requested node SO when the topology changes.
Die Assoziation eines Teilnehmerknotens SE zu seinem Vorgän¬ ger in der Baumstruktur des Netzwerks kann aufgrund von schwankenden Umgebungsbedingungen auf einen anderen Vorgängerknoten wechseln, wodurch sich die Metrik zum Senkenknoten ändert. Im schlimmsten Fall erfolgt ein Link-Bruch, so dass eine Übermittlung von Datenpaketen zwischen dem Teilnehmerknoten und seinem Vorgängerknoten nicht mehr möglich ist. Es sind Konstellationen in der Netzwerk-Topologie möglich, bei denen der Senkenknoten die Unterbrechung des Pfads zum Teil- nehmerknoten nicht mitbekommt und deshalb die Datenpakete vom Senkenknoten SK nicht an einen auf dem Pfad befindlichen Teilnehmerknoten SE oder den angefragten Knoten SO übermittelt werden können. Aus diesem Grund müssen alle vom Senkenknoten SK ausgehenden Pfade, die über diesen nicht mehr be- nutzten oder nicht mehr verfügbaren Link gehen, in allen Zwischenknoten und im Senkenknoten SK aktualisiert werden. The association of a subscriber node SE to its repeat procedure ¬ ger in the tree structure of the network may change due to fluctuating ambient conditions to another parent node, thus increasing the metric changes to the sink node. In the worst case, a link break occurs, so that a transmission of data packets between the subscriber node and its predecessor node is no longer possible. Constellations in the network topology are possible in which the sink node does not notice the interruption of the path to the subscriber node and therefore the data packets from the sink node SK can not be transmitted to a subscriber node SE or the requested node SO located on the path. For this reason, all paths originating from the sink node SK that pass through this unused or unavailable link must be updated in all intermediate nodes and in the sink node SK.
Die Pfade in Uplink-Richtung, d.h. von einem Teilnehmerknoten SE oder dem angefragten Knoten SO in Richtung des Senkenkno- tens SK, werden automatisch über die erhaltenen Beacons aktualisiert. Damit auch die Downlink-Pfade in umgekehrter Rich¬ tung vom Senkenknoten SK zum angefragten Knoten SO aktuali- siert werden, müssen die Datenpakete der angefragten Knoten SO solange in der beschriebenen Weise markiert werden, wie der entsprechende Pfad vom Senkenknoten SK zum angefragten Knoten SO existieren soll. The paths in the uplink direction, ie from a subscriber node SE or the requested node SO in the direction of the sink node SK, are automatically updated via the beacons obtained. Thus the downlink paths in reverse Rich ¬ tung from the sink node SK to the queried node SO updated Siert, the data packets of the requested node SO must be marked in the manner described as long as the corresponding path from the sink node SK to the requested node SO should exist.
Verfahren A Method A
Damit ein angefragter Knoten SO auch weiß, ob ein Pfad vom Senkenknoten SK zu ihm existiert, der gewartet werden muss, wird die Lebenszeit des Downlink-Pfads vom Senkenknoten SK zum angefragten Knoten SO (abgekürzt SK -> SO) auch im angefragten Knoten SO mitgeführt. Es ist dafür ein Timer vorgese¬ hen, der mit der maximalen Lebenszeit des Pfads initialisiert wird und beim Erzeugen des Pfads vom Senkenknoten SK zum an- gefragten Knoten SO (Sensorknoten) gestartet wird. Dies ist der Zeitpunkt, an dem das erste markierte Datenpaket nach ei¬ ner solchen Anfrage vom angefragten Knoten SO verschickt wird. Insbesondere entspricht die initiale Lebenszeit für den Pfad vom Senkenknoten SK zum angefragten Knoten SO in diesem Sensorknoten der Lebenszeit, die in den dazwischen liegenden Knoten für diesen Pfad gesetzt wird. So that a requested node SO also knows whether there is a path from the sink node SK to it, which must be serviced, the lifetime of the downlink path from the sink node SK to the requested node SO (abbreviated SK -> SO) is also carried in the requested node SO , It is therefor a timer vorgese ¬ hen that is initialized with the maximum lifetime of the path and in generating the path from the sink node SK for turning requested node SO (sensor node) is started. This is the time at which the first highlighted data packet after ei ¬ ner such a request from the requested node SO is sent. In particular, the initial lifetime for the path from the sink node SK to the requested node SO in this sensor node corresponds to the lifetime set in the intermediate nodes for that path.
Die Lebenszeit für den Downlink-Pfad SK -> SO im angefragten Knoten SO wird mit jedem vom Senkenknoten SK erhaltenen Paket auf den vorgegebenen Ausgangswert, d.h. die maximale Lebens¬ zeit, zurückgesetzt. Datenpakete, d.h. auch markierte Daten¬ pakete, die der angefragten Knoten SO als Originator an den Senkenknoten SK schickt, verändern den Timer des angefragten Knotens SO in der Regel nicht. Eine Ausnahme ist das erste markierte Datenpaket nach Erhalt eines Beacons, in dem derThe lifetime for the downlink path SK -> SO in the queried node SO with each received from the sink node SK package to the specified output value, ie the maximum life ¬ time reset. Data packets, that is also tagged data ¬ packets, sends the requested node SO as originator to the sink node SK, do not alter the timer of the requested node as a rule. An exception is the first marked data packet after receiving a beacon in which the
Knoten SO angefragt wurde. Das markierte Datenpaket setzt den Timer auf den Startwert und kann über ein weiteres Flag, das sog. Erste-Datenpaket-Flag EDPF, erkannt werden. Ist das Ers- te-Datenpaket-Flag EDPF gesetzt, wird beim Senden eines mar- kierten Datenpakets der Timer auf den Ausgangswert gesetzt und das Erste-Datenpaket-Flag EDPF gelöscht. Das Erste- Datenpaket-Flag EDPF wird bei Erhalt eines Beacons mit Anfra¬ ge für den angefragten Knoten SO gesetzt. Node SO was requested. The marked data packet sets the timer to the start value and can be recognized by means of another flag, the so-called first data packet flag EDPF. If the first data packet flag EDPF is set, when sending a marked data packet, the timer is set to the initial value and the first data packet flag EDPF is deleted. The first- Data packet flag EDPF is set upon receipt of a beacon with Anfra ¬ ge for the requested node SO.
Wenn der Timer abläuft und zu diesem Zeitpunkt das Erste- Datenpaket-Flag EDPF nicht gesetzt ist, wird das Markierungs- Flag MF zurückgesetzt, so dass nachfolgende Datenpakete von dem angefragten Knoten SO nicht mehr markiert werden. If the timer expires and at this time the first data packet flag EDPF is not set, the flag MF is reset, so that subsequent data packets are no longer marked by the requested node SO.
Das Erste-Datenpaket-Flag EDPF kann auch mit dem Markierungs- Flag MF in einer nicht negativen ganzzahligen Markierungsressource MR kombiniert werden. Bei dieser Alternative gelten die folgenden Regeln: The first data packet flag EDPF may also be combined with the flag MF in a non-negative integer tag resource MR. In this alternative, the following rules apply:
Initialisierung MR := 0 Initialization MR: = 0
Erhalt eines Beacons mit MR := MR + n  Receiving a beacon with MR: = MR + n
Anfrage SO n > 1  Request SO n> 1
Senden eines Datenpaketes MR := 0  Send a data packet MR: = 0
bei MR = 0 Datenpaket unmarkiert  at MR = 0 data packet unmarked
Senden eines Datenpaketes MR := 1  Send a data packet MR: = 1
bei MR = 1 und Timer > 0 Datenpaket wird markiert  at MR = 1 and Timer> 0 data packet is highlighted
Timer unverändert  Timer unchanged
Senden eines Datenpaketes MR := 1  Send a data packet MR: = 1
bei MR = 1 und Timer = 0 Datenpaket wird markiert  at MR = 1 and Timer = 0 data packet is marked
Timer wird auf Startwert ge¬ setzt Timer will ge ¬ set to start value
Senden eines Datenpaketes MR := MR - 1  Sending a data packet MR: = MR - 1
bei MR > 1 Datenpaket wird markiert  at MR> 1 data packet is marked
Timer wird auf Startwert ge¬ setzt Timer will ge ¬ set to start value
Timer läuft ab MR := MR - 1  Timer expires MR: = MR - 1
Erhalt eines Datenpakets MR := 1  Receipt of a data packet MR: = 1
vom Senkenknoten SK bei Timer wird auf Startwert ge¬ MR = 0 setzt from the sink node SK at timer is set to starting ge ¬ MR = 0 sets
Erhalt eines Datenpakets MR := MR  Receipt of a data packet MR: = MR
vom Senkenknoten SK bei Timer wird auf Startwert ge¬ MR > 0 setzt Der Summand n entspricht hierbei der Anzahl der mindestens markierten Datenpakete nach jedem Beacon mit einer Anfrage. Es ist ausreichend, wenn n = 1 ist. Obiges Verhalten beim Zurücksetzen der Lebenszeit auf den Maximalwert ist etwas anders im angefragten Sensorknoten SO als in den Zwischenknoten und dem Senkenknoten SK. Es führt dazu, dass der Timer im angefragten Sensorknoten SO eher ablaufen kann als die Timer für die Lebenszeit des Downlink-Pfads SK -> SO in den Zwischenknoten und im Senkenknoten SK. Das führt zu keinem Fehlverhalten, denn der entscheidende Timer für die finale Übertragung von Datenpaketen zum angefragten Knoten befindet sich in dem Zwischenknoten, der der direkte Vorgänger des angefragten Sensorknotens SO ist. Der schnellere Time-out auf dem angefragten Knoten SO ist beabsichtigt, denn genau genommen entspricht dieser Timer der Zeit bzw. der Aussage, dass der Downlink-Pfad SK -> SO gewartet werden soll, d.h. die Datenpakete vom angefragten Knoten SO an den Senkenknoten SK markiert werden. Läuft der Timer auf dem angefrag- ten Knoten SO ab, so wird die Lebenszeit des Downlink-Pfads SK -> SO durch die nicht mehr markierten Datenpakete nicht mehr erneuert und wird nach Ablauf der Timer in den Zwischenknoten und im Senkenknoten SK gelöscht. Sollte in diesem Zeitraum (d.h. der Timer ist im angefragten Knoten SO abgelaufen, der Downlink-Pfad SK -> SO existiert je¬ doch noch) der angefragte Knoten SO ein Datenpaket vom Senkenknoten SK erhalten, setzt er erneut das Markierungs-Flag MF, initialisiert seinen Timer mit dem Maximalwert für die Lebenszeit und markiert wieder solange seine Datenpakete er¬ findungsgemäß, wie der Timer aktiv ist. Dies ist exemplarisch in Fig. 3 dargestellt. from sink node SK at timer is set to starting value ge ¬ MR> 0 sets The addend n here corresponds to the number of at least marked data packets after each beacon with a request. It is sufficient if n = 1. The above behavior when resetting the lifetime to the maximum value is slightly different in the requested sensor node SO than in the intermediate node and the sink node SK. As a result, the timer in the requested sensor node SO can run earlier than the timers for the lifetime of the downlink path SK -> SO in the intermediate node and in the sink node SK. This leads to no misconduct, because the crucial timer for the final transmission of data packets to the requested node is located in the intermediate node, which is the direct predecessor of the requested sensor node SO. The faster time-out on the requested node SO is intended, because in fact this timer corresponds to the time or the statement that the downlink path SK -> SO is to be maintained, ie the data packets from the requested node SO to the sink node SK be marked. If the timer expires on the requested node SO, the lifetime of the downlink path SK -> SO is no longer renewed by the data packets that are no longer marked and is deleted after the timers have expired in the intermediate nodes and in the sink node SK. If during this period (ie the timer expires, the queried node SO, the downlink path SK -> SO still exists per ¬ but) the requested node SO receive a data packet from the sink node SK, he again sets the marker flag MF initialized its timer with the maximum value for the lifetime and marks again as long as his data packets ¬ he invention, as the timer is active. This is shown by way of example in FIG. 3.
Fig. 3 zeigt dabei die erfindungsgemäßen Abläufe im angefrag- ten Knoten SO mit der Adresse „J" entsprechend dem eben be¬ schriebenen Verfahren A, wobei das Markierungs-Flag MF und das Erste-Datenpaket-Flag EDPF verwendet werden. Ein nicht gesetztes Flag ist mit „ns" gekennzeichnet, ein gesetztes Flag durch „s" gekennzeichnet. Rechts daneben sind die von dem angefragten Knoten SO mit der Adresse J empfangenen (Rx) bzw. gesendeten (Tx) Datenpakete dargestellt. Die Datenpakete sind dabei wie folgt zu lesen: „B(E), (J)" bedeutet, dass ein Beacon des Teilnehmerknotens mit der Adresse E (Originator des Beacons) empfangen wird, wobei das Beacon eine Anfrage für den Knoten mit der Adresse J enthält. „D(J)^SK" bedeutet, dass ein Datenpaket von dem Knoten mit der Adresse J an den Senkenknoten SK übertragen/gesendet wird. Ein an den Senkenknoten SK gerichtetes und markiertes Datenpaket ist mit D(J)- >SK (m) gekennzeichnet. Der chronologische Ablauf ergibt sich in der Figur von oben nach unten. Zunächst sind sowohl das Erste-Datenpaket-Flag EDPF als auch das Markierungs-Flag nicht gesetzt. Zum Zeitpunkt ti erhält der angefragte Knoten SO mit der Adresse J (kurz: Knoten J) ein Beacon vom Teilnehmerknoten E, in welchem Knoten J angefragt ist (B(E), ( J) ) . Daraufhin werden sowohl das Erste- Datenpaket-Flag EDPF als auch das Markierungs-Flag MF gesetzt (d.h. die Flags wechseln jeweils von „ns" nach „s") . Zwischen dem Zeitpunkt ti und t2 empfängt Knoten J weitere Beacons von den Knoten F und I, in welchen jeweils der Knoten J angefragt ist. Zum Zeitpunkt t2 sendet Knoten J ein markiertes Datenpa- ket an den Senkenknoten SK (D ( J) ->SK (m) ) . Daraufhin wird der Timer T auf seinen Startwert SW gesetzt. Ebenfalls wird das Erste-Datenpaket-Flag EDPF auf „nicht gesetzt-ns" geändert. Das Markierungs-Flag MF verbleibt gesetzt „s". Der Timer T dekrementiert mit fortschreitender Zeit. Zum Zeitpunkt t3 empfängt Knoten J ein Datenpaket vom Senkenknoten SK Fig. 3 processes according to the invention in angefrag- th node N at the address "J" shows not just be in accordance with the method described ¬ A, wherein the marker flag MF and the first data packet flag EDPF be used. A The set flag is marked with "ns", a set flag is marked with "s". On the right side, the (Rx) or transmitted (Tx) data packets received by the requested node SO with the address J are shown. The data packets are read as follows: "B (E), (J)" means that a beacon of the subscriber node is received with the address E (originator of the beacon), the beacon a request for the node with the address J "D (J) ^ SK" means that a data packet is transmitted / sent from the node with the address J to the sink node SK. A data packet directed to the sink node SK and marked is marked D (J) -> SK (m). The chronological sequence is shown in the figure from top to bottom. First, both the first data packet flag EDPF and the flag flag are not set. At the time ti, the requested node SO with the address J (in short: node J) receives a beacon from the subscriber node E in which node J is requested (B (E), (J)). Thereafter, both the first data packet flag EDPF and the flag MF are set (ie, the flags change from "ns" to "s", respectively). Between time ti and t 2 , node J receives further beacons from nodes F and I in which node J is requested. At the time t 2 , node J sends a marked data packet to the sink node SK (D (J) -> SK (m)). Thereafter, the timer T is set to its start value SW. Also, the first data packet flag EDPF is changed to "not set-ns." The flag MF remains set "s". The timer T decrements as time progresses. At time t3, node J receives a data packet from sink node SK
(D(SK)->J), woraufhin der Timer T auf seinen Startwert SW zu¬ rückgesetzt wird. Gleiches passiert zum Zeitpunkt t4. Zum Zeitpunkt t5 empfängt Knoten J ein Beacon von Knoten E, in welchem Knoten J angefragt ist (B(E), ( J) ) , woraufhin das Ers- te-Datenpaket-Flag EDPF seinen Status auf „gesetzt-s" ändert. Zwischen t5 und te ist der Timer T von seinem Startwert SW auf den Wert 0 gefallen. Das Markierungs-Flag MF verbleibt gesetzt „s", da das Erste-Datenpaket-Flag EDPF gesetzt „s" ist. Der Timer T verbleibt auf 0 bis zum Zeitpunkt te, zu dem er auf seinen Startwert SW gesetzt wird, da Knoten J ein mar¬ kiertes Datenpaket an den Senkenknoten SK überträgt (D (SK) -> J), whereupon the timer T is reset to its start value SW to ¬ . The same happens at time t 4 . At time t 5 , node J receives a beacon from node E in which node J is requested (B (E), (J)), whereupon the first data packet flag EDPF changes its status to "set-s". Between t 5 and te, the timer T has dropped from its start value SW to the value 0. The flag MF remains set "s" because the first data packet flag EDPF is set to "s". The timer T remains at 0 until the time te, at which it is set to its start value SW, since node J transmits a mar ¬ kiertes data packet to the sink node SK
(D ( J) ->SK (m) ) . Gleichzeitig wird das Erste-Datenpaket-Flag EDPF in seinem Status auf „nicht gesetzt-ns" geändert. Zum Zeitpunkt t7 ist der Timer auf seinen Wert 0 gefallen, woraufhin auch das Markierungs-Flag MF seinen Status auf „nicht gesetzt-ns" ändert, da das Erste-Datenpaket-Flag EDPF eben- falls „nicht gesetzt-ns" ist. Zum Zeitpunkt tg empfängt der(D (J) -> SK (m)). At the same time, the first data packet flag EDPF is changed in its status to "not set-ns." At time t 7 , the timer has fallen to its value 0, whereupon the flag MF also changes its status to "not set-ns". because the first data packet flag EDPF is also "not set-ns"
Knoten J ein Datenpaket vom Senkenknoten SK(D(SK)^J), woraufhin das Markierungs-Flag seinen Status auf „gesetzt-s" ändert und der Timer auf seinen Startwert SW gesetzt wird. Zwischen ts und tg erhält Knoten J ein Beacon B(E), in dem kein Knoten angefragt ist. Deshalb werden die Zustände des Erste-Node J sends a data packet from the sink node SK (D (SK) ^ J), whereupon the flag changes its status to "set-s" and the timer is set to its start value SW Between node ts and tg, node J receives a beacon B (E) in which no node is requested, therefore the states of the first
Datenpaket-Flags EDPF und des Markierungs-Flags MF nicht ver¬ ändert. Ebenfalls erreicht der Timer T den Wert 0, und das Markierungs-Flag MF wird auf „nicht gesetzt-ns" gesetzt. Zum Zeitpunkt tg, an dem Knoten J ein Datenpaket an den Senken- knoten SK schickt, weist der Timer T bereits einen Wert von 0 auf, ebenso ist das Markierungs-Flag mittlerweile „nicht ge- setzt-ns". Ein vom Knoten J an den Senkenknoten SK gesendetes Datenpaket ist deshalb nicht markiert (D(J)->SK) . Verfahren B Data packet flags EDPF and the flag MF not ver ¬ changes. Also, the timer T reaches the value 0, and the flag MF is set to "not set-ns." At the time tg at which the node J sends a data packet to the sink node SK, the timer T already has a value from 0 to, the flag is now "not set-ns". A data packet sent from node J to sink node SK is therefore not marked (D (J) -> SK). Method B
Ein alternatives und auf dem angefragten Knoten SO timerloses Verfahren enthält ein entsprechendes Flag MF(B.l) bzw. An alternative and on the requested node SO timerless method includes a corresponding flag MF (B.l) or
MF(B.2) für die Existenz des Downlink-Pfads SK - SO. Der an- gefragte Knoten SO markiert so lange seine Datenpakete, wie das Markierungs-Flag MF gesetzt ist. B.l bzw. B.2 kennzeich¬ nen hierbei zwei unterschiedliche Verfahren, welche weiter unten näher erläutert werden. Das Markierungs-Flag MF wird gesetzt MF (B.2) for the existence of the downlink path SK - SO. The requested node SO marks its data packets as long as the flag MF is set. Bl or B.2 characterize here ¬ two different methods, which will be explained in more detail below. The flag MF is set
- durch Beacons, in denen der Knoten in der Liste der - by beacons in which the node in the list of
Zieladresse enthalten ist, also angefragt wird, und/oder durch Datenpakete, die der angefragte Knoten SO vom Sen¬ kenknoten SK erhält. Destination address is included, so is requested, and / or by the data packets of the requested node SO receives Sen ¬ kenknoten SK.
Durch die Kombination dieser beiden Bedingungen braucht ein Knoten nur einmal in den Beacons für die Dauer eines Down- link-Pfads SK -> SO angefragt werden, unabhängig davon, über wie viele Beacon-Intervalle dieser Pfad existiert. Dadurch können auch trotz der beschränkten Anzahl von angefragten Knoten SO im Beacon unabhängig von der maximal zulässigen Größe der Pfad-Nachricht beliebig viele Downlink-Pfade SK -> SO gleichzeitig existieren, solange der Senkenknoten SK auf diesen Pfaden Datenpakete schickt. Auch können dadurch das Beacon-Intervall und die Lebenszeit des Pfads vollkommen un¬ abhängig voneinander gewählt werden. By combining these two conditions, a node only needs to be requested once in the beacons for the duration of a downlink path SK -> SO, regardless of how many beacon intervals that path exists. As a result, any number of downlink paths SK -> SO can exist simultaneously in the beacon, regardless of the maximum permissible size of the path message, despite the limited number of requested nodes SO, as long as the sink node SK sends data packets on these paths. This also allows the beacon interval and the lifetime of the path to be selected completely independent of one another.
Das Markierungs-Flag MF wird zurückgesetzt The flag MF is reset
nach dem Versenden von n (wobei n > 1 ist) markierten Datenpaketen an den Senkenknoten SK. Insbesondere bei n > 1 ist es vorteilhaft, wenn der Zähler der noch zu sendenden markierten Datenpakete nach dem Erhalt eines Beacons, in dem ein Knoten angefragt wurde, und/oder Erhalt eines Datenpakets vom Senkenknoten SK wieder auf n gesetzt wird. Diese Vorgehensweise entspricht dem Ver¬ fahren B.l. after sending n (where n> 1) marked data packets to the sink node SK. In particular, when n> 1, it is advantageous if the counter of the marked data packets still to be sent is set to n again after receiving a beacon in which a node was requested, and / or receiving a data packet from the sink node SK. This approach corresponds to the Ver ¬ go Bl
durch das n-te (wobei n > 1 ist) Beacon, in dem der das Beacon empfangende Sensorknoten in der Liste der Zieladressen nicht enthalten ist, also nicht angefragt wird (Verfahren B.2) . Im Verfahren B.l hängt die Existenz des Downlink-Pfads SK -> by the nth (where n> 1) beacon, in which the sensor node receiving the beacon is not included in the list of destination addresses, that is to say it is not requested (method B.2). In method B.l, the existence of the downlink path SK -> depends
SO stark vom Verkehrsangebot zwischen dem Senkenknoten SK und dem angefragten Knoten SO, d.h. der Anzahl und Zeitpunkte der Datenpakete, ab. Deshalb ist es zweckmäßig, die Lebenszeit des Downlink-Pfads SK -> SO so groß zu wählen, dass in mög- liehst vielen Fällen der Pfad noch existiert, wenn der Senkenknoten SK das Datenpaket an den angefragten Knoten SO schicken möchte. Die Lebenszeit sollte also größer als die Zeitspanne zwischen dem Schicken des markierten Datenpakets und dem nächsten Datenpaket vom Senkenknoten SK an den angefragten Knoten SO sein. Falls der Downlink-Pfad SK -> SO doch schon gelöscht sein sollte, muss der Senkenknoten SK den Pfad explizit wieder aufsetzen, indem er den angefragten Knoten SO in die Liste der Zieladressen im nächsten Beacon einträgt. SO strongly from the traffic offer between the sink node SK and the requested node SO, ie the number and times of the data packets. Therefore, it is expedient to choose the lifetime of the downlink path SK -> SO so large that, in as many cases as possible, the path still exists if the sink node SK wishes to send the data packet to the requested node SO. The lifetime should be greater than that Period between the sending of the marked data packet and the next data packet from the sink node SK to the requested node SO. If the downlink path SK -> SO has already been deleted, the sink node SK must explicitly restart the path by entering the requested node SO into the list of destination addresses in the next beacon.
Im Verfahren B. 2 kann ein Konflikt mit dem eingangs beschriebenen Verfahren, Adressen aus der Zieladressenliste zu löschen, entstehen: Ein angefragter Knoten SO entfernt seine eigene Adresse aus der Liste der Zieladressen im Beacon, bevor er es aussendet. Empfängt er diese Beacon später noch einmal, würde er aufhören, seine Datenpakete zu markieren. Eventuell hat er auch noch gar kein markiertes Datenpaket ge- sendet. Diese Situation kann wie folgt berücksichtigt werden: In method B. 2, a conflict with the method described above for deleting addresses from the destination address list may arise: A requested node SO removes its own address from the list of destination addresses in the beacon before it sends it out. If he receives this beacon again later, he would stop marking his data packets. Maybe he did not even send a tagged data packet. This situation can be considered as follows:
Mindestens ein Datenpaket an den Senkenknoten SK nach dem Erhalt des Beacons, in dem ein Teilnehmerknoten angefragt wurde, wird markiert und die Lebenszeit des Downlink-Pfads SK -> SO wird so groß gewählt, dass min- destens die Aussendung der nächsten Beacon-Runde in die At least one data packet at the sink node SK after receiving the beacon in which a subscriber node has been requested is marked and the lifetime of the downlink path SK -> SO is chosen to be so large that at least the transmission of the next beacon round in the
Lebenszeit fällt. Die Lebenszeit ist somit größer als das Beacon-Intervall bzw. die Lebenszeit ist größer als (n*Beacon-Intervall) , falls (n - 1) Beacon-Ausfalle to¬ lerierbar sind. Lifetime falls. The life time is thus greater than the beacon interval and the life time is greater than (n * beacon interval), if (n - 1) beacon failures to ¬ are lerierbar.
- Angefragte Knoten SO löschen sich nicht aus der Liste der Zieladresse im Beacon beim Weiterleiten. - Requested nodes SO do not delete themselves from the list of the destination address in the beacon during forwarding.
Die Liste der Zieladressen wird lediglich dann überprüft, wenn die Sequenznummer des Beacons größer ist als die Sequenznummer des Beacons, durch welches der aktuel- le Pfad zum Senkenknoten SK eingetragen wurde oder bei gleicher Sequenznummer die Distanz zum Senkenknoten SK besser ist.  The list of destination addresses is only checked if the sequence number of the beacon is greater than the sequence number of the beacon, through which the current path to the sink node SK has been entered or if the distance to the sink node SK is better for the same sequence number.
Fig. 4 zeigt die chronologischen Abläufe im angefragten Kno- ten SO mit der Adresse „J" (kurz: Knoten J) entsprechend den Verfahren B.l und B.2. Bei beiden Varianten B.l und B.2 ist n = 1. Die Lebenszeit des Pfads ist etwas länger als dreimal das Intervall zum Versenden von Daten durch den Knoten J. 4 shows the chronological sequences in the requested node SO with the address "J" (in short: node J) in accordance with the methods B1 and B.2 In both variants B1 and B.2, n = 1. The lifetime of the path is slightly longer than three times the interval for sending data through node J.
Zum Zeitpunkt ti sendet der Knoten J ein Datenpaket an den Senkenknoten SK (D(J)—SK) . Zu diesem Zeitpunkt sind in beiden Verfahren B.l und B.2 die Markierungs-Flags MF (B.l) bzw. At the time ti, the node J sends a data packet to the sink node SK (D (J) -SK). At this time, in both methods B.l and B.2, the flag flags MF (B.l) and
MF(B.2) „nicht gesetzt-ns". Zum Zeitpunkt t2 empfängt der Knoten J ein Beacon des benachbarten Knotens E, in welchem Knoten J angefragt ist (B(E), ( J) ) , woraufhin die Markierungs- Flags MF (B.l) bzw. MF (B.2) ihren Status auf „gesetzt-s" än¬ dern. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und t3 empfängt der Knoten J weitere Beacons von den Knoten F und I, in welchen er jeweils angefragt ist, was jedoch zu keinerlei Änderung der Markie¬ rungs-Flags führt. Erst zum Zeitpunkt t3 mit dem Aussenden eines markierten Datenpakets vom Knoten J an den Senkenknoten SK (D ( J) -SK (m) ) ändert das Markierungs-Flag MF(B.l) gemäß Verfahren B.l seinen Status auf „nicht gesetzt-ns", während das Markierungs-Flag MF (B.2) des Verfahrens B.2 seinen Status „gesetzt-s" beibehält. Mit dem Empfang eines Datenpakets vom Senkenknoten SK (D(SK)—J) zum Zeitpunkt t4 ändert das Markie¬ rungs-Flag MF (B.l) gemäß dem Verfahren B.l seinen Status und ist wiederum „gesetzt-s". Das Aussenden eines markierten Datenpakets zum Zeitpunkt t5 an den Senkenknoten SK MF (B.2) "not set-ns" At time t 2 , node J receives a beacon of the neighboring node E in which node J is requested (B (E), (J)), whereupon the marker flags MF (Bl) or MF (B.2) their status is set to "s" än ¬ countries. Between time t 2 and t 3, the node J receives beacons from other nodes F and I, in which it is requested in each case, but this leads to no change in the Markie ¬ approximately flags. Only at the time t 3 with the sending of a marked data packet from the node J to the sink node SK (D (J) -SK (m)) does the flag MF (Bl) change its status to "not set-ns" according to method Bl while the flag MF (B.2) of the method B.2 maintains its status "set-s". With the reception of a data packet from the sink node SK (D (SK) -J) at the time t 4, the Markie ¬ approximately flag MF (Bl) changes according to the method Bl its status and is again "set-s". The transmission of a labeled Data packets at time t 5 to the sink node SK
(D ( J)—SK (m) ) ändert wiederum den Status des Markierungs-Flags MF (B.l), während das Markierungs-Flag des Verfahrens B.2 un¬ verändert „gesetzt-s" bleibt. Das beschriebene Verfahren wird bis zum Zeitpunkt ti2 beibehalten. Zum Zeitpunkt ti3 empfängt der Knoten J ein Beacon des Knotens E (B(E)), in dem der Knoten J nicht angefragt ist, woraufhin das Markierungs-Flag ge- mäß dem Verfahren B.2 MF (B.2) seinen Status auf „nicht ge- setzt-ns" ändert. Ein zum Zeitpunkt ti4 ausgesendetes Daten¬ paket des Knotens J an den Senkenknoten SK ist demgemäß in beiden Verfahren B.l und B.2 nicht mehr markiert (D(J)—SK) . Da nach dem Zeitpunkt ti4 durch den Knoten J kein Beacon mehr empfangen wird, in welchem dieser angefragt ist, bleiben die Markierungs-Flags unverändert auf „nicht gesetzt-ns". Die markierten Datenpakete von J setzen die folgenden Einträge in den Routing-Tabellen der entsprechenden Sensorknoten voraus. Die unten stehende Routing-Tabelle gilt hierbei für sämtliche Verfahren A, B.l und B.2.: Turn (D (J) -SK (m)) changes the status of the marker flag MF (Bl), while the marker flag of the procedure B.2 un ¬ changed "set-s" remains. The method described is to time t 2 maintained. at time t 3, the node J receives a beacon of the node e (B (e)), in which the node J is not requested, whereupon the marker flag Mäss overall the procedure B.2 MF (B .2) changes its status to "not set-ns". A time t i4 emitted ¬ data packet of the node J to the sink node SK is accordingly in both methods Bl and B.2 not highlighted (D (J) -SK). Since after the time t i4 by the node J beacon is no longer received in which this is requested, the flag flags remain unchanged to "not set-ns". The tagged data packets from J require the following entries in the routing tables of the corresponding sensor nodes. The routing table below applies to all procedures A, Bl and B.2 .:
Ändert sich der Pfad J -> SK beim Weiterleiten der Beacons, so wird das nächste erfindungsgemäß markierte Datenpaket von J dem Pfad SK -> J auf diesen neuen Pfad gelegt. If the path J -> SK changes when forwarding the beacons, then the next data packet marked according to the invention is placed by J in the path SK -> J onto this new path.
Bei den vorgestellten Verfahren A, B.l und B.2 hängt die E- xistenz des Downlink-Pfads SK -> SO davon ab, ob Datenpakete auf diesem Pfad gesendet werden. Soll der Pfad auch vorgehal¬ ten werden, wenn keine Datenpakete vom Senkenknoten zum ange- fragten Knoten SO geschickt werden, so muss der Senkenknoten SK rechtzeitig diesen angefragten Sensorknoten SO in die Liste der Zieladressen im Beacon einfügen, damit der Timer für das Markieren der Datenpakete im angefragten Knoten SO wieder auf den Maximalwert gesetzt wird. Alternativ können auch lee- re Datenpakete geschickt werden. In the presented methods A, Bl and B.2, the persistence of the downlink path SK -> SO depends on whether data packets are sent on this path. If the path also vorgehal ¬ th, when no data packets are sent from the sink node to the queried node SO, the sink node SK must be timely that the requested sensor node SO to include in the list of destination addresses in the beacon so that the timer for the marking of data packets is again set to the maximum value in the requested node SO. Alternatively, it is also possible to send empty data packets.
Weiterhin darf allgemeiner Datenverkehr, welcher von den Sensorknoten zu dem Senkenknoten gesendet wird, keine neuen Pfadeinträge im Senkenknoten generieren. Dies ist nur bei spe- ziell markierten Datenpaketen, wie oben beschrieben, möglich. Dadurch wird die Anzahl der Pfadeinträge auf dem Senkenknoten SK reduziert. Es werden nur die Knoten eingetragen, zu welchen der Senkenknoten senden möchte. Literaturverzeichnis Furthermore, general traffic sent from the sensor nodes to the sink node must not generate new path entries in the sink node. This is only possible with specially marked data packets as described above. This reduces the number of path entries on the sink node SK. Only the nodes to which the sink node wants to send are entered. bibliography
[1] IEEE 802. lls/D2.02 Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 10: Mesh Networking, Kapitel 11 B.9. [1] IEEE 802.1ls / D2.02 Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 10: Mesh Networking, Chapter 11 B.9.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Aufbau eines bidirektionalen Kommunikationspfads (PF) in einem drahtlosen Netzwerk (NET) , insbesondere einem drahtlosen Sensornetzwerk, wobei das Netzwerk (NET) Knoten in Form eines Senkenknotens (SK) und einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten (SE) aufweist, wobei zwischen dem Senkenknoten (SK) und zumindest einem angefragten Knoten (SO) der Teilnehmerknoten (SE) der Kommunikationspfad (PF) für die bidirektionale Übermittlung von Datenpaketen aufzubauen ist, bei dem: Method for establishing a bidirectional communication path (PF) in a wireless network (NET), in particular a wireless sensor network, wherein the network (NET) has nodes in the form of a sink node (SK) and a plurality of subscriber nodes (SE), wherein between the sink node (SK) and at least one requested node (SO) of the subscriber node (SE) the communication path (PF) is to be set up for the bidirectional transmission of data packets, in which:
ein Uplink-Pfad von einem jeweiligen der Teilnehmerkno¬ ten (SE) zu dem Senkenknoten (SK) dadurch ermittelt wird, dass an uplink path of a respective one of Teilnehmerkno ¬ th (SE) to the sink node (SK) is determined in that
-- ein periodischer Austausch von Pfad-Nachrichten  a periodic exchange of path messages
zwischen benachbarten Knoten (SK, SE) des Netzwerks (NET) erfolgt, wobei eine jeweilige Pfad-Nachricht den jeweils kürzesten Abstand zu dem Senkenknoten (SK) , insbesondere in Form einer Metrik, signali- siert, und  between adjacent nodes (SK, SE) of the network (NET), whereby a respective path message signals the respectively shortest distance to the sink node (SK), in particular in the form of a metric, and
jeder der Knoten (SE) seinen Pfad zu dem Senkenknoten (SK) dadurch verwaltet, dass dieser die Adresse des benachbarten Knotens (SE) mit der besten Metrik zu dem Senkenknoten (SK) zur Weiterleitung der Da- tenpakete abspeichert;  each of the nodes (SE) manages its path to the sink node (SK) by storing the address of the neighboring node (SE) with the best metric to the sink node (SK) for forwarding the data packets;
ein Downlink-Pfad von dem Senkenknoten (SK) zu dem zumindest einen angefragten Knoten (SO) dadurch ermittelt wird, dass  a downlink path from the sink node (SK) to the at least one requested node (SO) is determined by
in zumindest eine der, von dem Senkenknoten (SK) gesendeten Pfad-Nachrichten eine Adressliste eingefügt wird, welche die Adressen der jeweiligen ange¬ fragten Knoten (SO) umfasst; an address list is inserted in at least one of the, by the sink node (SK) transmitted path messages comprising the addresses of the respective been ¬ requested node (SO);
jeder Teilnehmerknoten (SE) , der eine Pfad- Nachricht mit einer Adressliste empfängt, die Ad- ressliste an die von ihm ausgesendete Pfad- each subscriber node (SE) receiving a path message with an address list sends the address list to the path
Nachricht einfügt, und der oder die in der Adressliste adressierten Teilnehmerknoten (SE) beim Empfang der Pfad-Nachricht mit der Adressliste als angefragte Knoten (SO) in einen dedizierten Sendezustand übergehen. Insert message, and the one or more addressed in the address list subscriber node (SE) on receipt of the path message with the address list as queried nodes (SO) in a dedicated send state.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein angefragter Knoten (SO) beim Empfang einer Pfad-Nachricht mit der Adressliste seine Adresse aus der Adressliste entfernt, bevor der ange¬ fragte Knoten seine Pfad-Nachricht mit der Adressliste an die zu ihm benachbarten Knoten aussendet. 2. The method of claim 1, wherein a requested node (SO) on receipt of a path message with the address list removes its address from the address list, before the ¬ asked node its path message with the address list to the neighboring nodes to it sending out.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Teilnehmerknoten (SE) Pfad-Nachrichten nur von einem solchen benachbarten Knoten berücksichtigt, der aufgrund der Pfad-Nachricht als nächster Hop zu dem Senkenknoten (SK) ausgewählt wird. A method according to claim 1 or 2, wherein a subscriber node (SE) considers path messages only from such an adjacent node selected as the next hop to the sink node (SK) due to the path message.
4. Verfahren zum Aufbau eines bidirektionalen Kommunikationspfads (PF) in einem drahtlosen Netzwerk (NET) , insbesondere einem drahtlosen Sensornetzwerk, wobei das Netzwerk (NET) Knoten in Form eines Senkenknotens (SK) und einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten (SE) aufweist, wobei zwischen dem Senkenknoten (SK) und zumindest einem angefragten Knoten (SO) der Teilnehmerknoten (SE) der Kommunikationspfad (PF) für die bidirektionale Übermittlung von Datenpaketen aufzubauen ist, bei dem: 4. A method for establishing a bidirectional communication path (PF) in a wireless network (NET), in particular a wireless sensor network, wherein the network (NET) node in the form of a sink node (SK) and a plurality of subscriber node (SE), wherein between the sink node (SK) and at least one requested node (SO) of the subscriber node (SE) the communication path (PF) is to be set up for the bidirectional transmission of data packets, in which:
ein Uplink-Pfad von einem jeweiligen der Teilnehmerkno¬ ten (SE) zu dem Senkenknoten (SK) dadurch ermittelt wird, dass an uplink path of a respective one of Teilnehmerkno ¬ th (SE) to the sink node (SK) is determined in that
ein periodischer Austausch von Pfad-Nachrichten zwischen benachbarten Knoten (SK, SE) des Netzwerks a periodic exchange of path messages between adjacent nodes (SK, SE) of the network
(NET) erfolgt, wobei eine jeweilige Pfad-Nachricht den jeweils kürzesten Abstand zu dem Senkenknoten(NET), with a respective path message the shortest distance to the sink node
(SK) , insbesondere in Form einer Metrik, signalisiert, und (SK), in particular in the form of a metric signaled, and
-- jeder der Knoten (SE) seinen Pfad zu dem Senkenknoten (SK) dadurch verwaltet, dass dieser die Adresse des benachbarten Knotens (SE) mit der besten Metrik zu dem Senkenknoten (SK) zur Weiterleitung der Datenpakete abspeichert; each of the nodes (SE) manages its path to the sink node (SK) by providing it with the address of the neighboring node (SE) with the best metric to the sink node (SK) stores for forwarding the data packets;
ein Downlink-Pfad von dem Senkenknoten (SK) zu dem zumindest einen angefragten Knoten (SO) dadurch ermittelt wird, dass  a downlink path from the sink node (SK) to the at least one requested node (SO) is determined by
zusätzlich zu den periodisch gesendeten Pfad- Nachrichten durch den Senkenknoten (SK) eine Anfrage-Nachricht mit einer Adressliste, welche die Ad¬ resse eines jeweiligen angefragten Knoten (SO) um- fasst, ausgesendet wird, in addition to the periodically transmitted Path message by the sink node (SK) a request message to an address list that summarizes the Ad ¬ ress of each requested node (SO) environmentally, is emitted,
die Anfrage-Nachricht durch jeden diese empfangen¬ den Knoten an die jeweils benachbarten Knoten weitergeleitet wird, und the request message is forwarded by each of these received ¬ the node to the respective adjacent nodes, and
der oder die in der Adressliste adressierten Teil- nehmerknoten (SE) beim Empfang der Anfrage- the subscriber node (s) addressed in the address list upon receipt of the request
Nachricht mit der Adressliste als angefragte Knoten (SO) in einen dedizierten Sendezustand übergehen. Transfer message with the address list as requested nodes (SO) in a dedicated send state.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Teilnehmerknoten (SE) , die in der Adressliste adressiert sind, ihre Adresse aus der Adressliste vor dem Weiterleiten an die jeweils be¬ nachbarten Knoten entfernen. 5. The method of claim 4, wherein the subscriber node (SE), which are addressed in the address list, remove their address from the address list before forwarding to each ¬ neighboring nodes.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Teilnehmerknoten (SE) , die eine von dem Senkenknoten initiierte Anfrage- Nachricht empfangen, diese an ihre benachbarten Knoten weiterleiten . The method of claim 5, wherein the subscriber nodes (SE) receiving a request message initiated by the sink node forward them to their neighboring nodes.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Teilnehmerknoten (SE) , die eine von dem Senkenknoten initiierte Anfrage- Nachricht mit einer darin enthaltenen Broadcast-Adresse als Zieladresse der Anfrage-Nachricht erhalten, diese Broadcast- Adresse nicht als Anfrage interpretieren und die Anfrage- Nachricht an ihre benachbarten Knoten weiterleiten. 7. The method of claim 5, wherein the subscriber node (SE), which receive a request initiated by the sink node request message with a broadcast address as the destination address of the request message, this broadcast address is not interpreted as a request and the request - Forward message to its neighboring nodes.
8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem in die Anfrage- Nachricht ein Indikator (Flag) eingefügt wird, welcher den die Anfrage-Nachricht empfangenden Knoten signalisiert, dass die Anfrage-Nachricht auch bei leerer Adressliste an die be¬ nachbarten Knoten weiterzuleiten ist. 8. The method of claim 5, wherein in the request message, an indicator (flag) is inserted, which the the request message receiving node signals that the request message is to be forwarded even with an empty address list to the ¬ neighboring nodes.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zumindest eine angefragte Knoten (SO) zumindest das näch¬ ste, an den Senkenknoten (SK) zu sendende Datenpaket in vorgegebener Weise mit einer Markierung versieht, welche von den auf dem Kommunikationspfad (PF) zu dem Senkenknoten (SK) lie- genden Teilnehmerknoten (SE) als Indikator für eine Antwort- Nachricht interpretiert wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one requested node (SO) at least the next ¬ th, to the sink node (SK) to be sent data packet in a predetermined manner with a marker, which of the on the communication path (PF ) to the sink node (SK) lying subscriber node (SE) is interpreted as an indicator for a response message.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Teilnehmerknoten (SE) , die auf dem Pfad von einem an- gefragten Knoten (SO) zu dem Senkenknoten (SK) liegen, als auch der Senkenknoten (SK) den Downlink-Pfad in ihre Weiter- leitungs-Tabelle eintragen, wenn diese ein markiertes Daten¬ paket von einem der angefragten Knoten (SO) empfangen. 10. Method according to one of the preceding claims, in which the subscriber nodes (SE) lying on the path from a requested node (SO) to the sink node (SK) as well as the sink node (SK) the downlink path in their further routing table register when they receive a selected data packet from a ¬ of the requested node (SO).
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem in die Weiterlei- tungs-Tabelle zumindest folgende Informationen eingetragen werden : 11. The method according to claim 10, wherein at least the following information is entered in the forwarding table:
eine Zieladresse, welche die Adresse des angefragten Knotens (SO) ist, und der Quelladresse eines markierten Datenpakets entspricht;  a destination address, which is the address of the requested node (SO), and the source address of a marked data packet;
eine Adresse eines benachbarten Teilnehmerknotens (SE) , welche die Adresse des nächsten Teilnehmerknotens (SE) auf dem Pfad zur Zieladresse ist;  an address of an adjacent subscriber node (SE) which is the address of the next subscriber node (SE) on the path to the destination address;
eine einer Lebensdauer eines Kommunikationspfads (PF) entsprechende Information, wobei diese angibt, nach wel¬ cher Zeitdauer der Pfad zum angefragten Knoten (SO) aus der Weiterleitungs-Tabelle gelöscht wird. one of a life of a communication path (PF) corresponding information, which indicates to wel ¬ cher duration of the path to the node requested (SO) is deleted from the forwarding table.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Lebensdauer eines Pfades vom Senkenknoten (SK) zum angefragten Knoten (SO) bei Eintritt eines der folgenden Ereignisse auf ihren Maximalwert zurückgesetzt wird: bei Erhalt oder Weiterleiten eines mit einer Markierung versehenen Datenpakets von dem angefragten Knoten (SO) , welches an den Senkenknoten (SK) übertragen wird, oder bei Erhalt oder Weiterleiten eines von dem Senkenknoten (SK) gesendeten Datenpakets, das an den angefragten Knoten (SO) adressiert ist. The method of claim 11, wherein the lifetime of a path from the sink node (SK) to the requested node (SO) is reset to its maximum value when one of the following events occurs: upon receipt or forwarding of a tagged data packet from the requested node (SO) transmitted to the sink node (SK), or upon receipt or forwarding of a data packet sent from the sink node (SK) sent to the requested node (SO ) is addressed.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein markiertes Datenpaket mit einer Sequenznummer verse- hen wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, in which a marked data packet is provided with a sequence number.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem eine Notwendigkeit der Pfadwartung eines Downlink-Pfades in dem betreffenden angefragten Knoten (SO) durch ein Markierungs- Flag (MF) gekennzeichnet wird, wobei bei gesetztem Markie- rungs-Flag (MF) die Datenpakete an den Senkenknoten (SK) mit der Markierung gekennzeichnet werden. 14. The method according to any one of claims 9 to 13, wherein a need for path maintenance of a downlink path in the respective requested node (SO) is characterized by a flag (MF), wherein when set flag (MF ) the data packets at the sink node (SK) are marked with the marking.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem ein mit der maximalen Pfad-Lebenszeit initialisierter Timer beim Erzeugen eines15. The method of claim 14, wherein a timer initialized with the maximum path lifetime when generating a
Downlink-Pfads gestartet wird. Downlink path is started.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem durch einen Teilnehmerknoten (SE) das Markierungs-Flag MF und ein weiteres Flag (EDPF) gesetzt wird, sobald dieser zu einem angefragten Knoten (SO) wird, wobei das weitere Flag (EDPF) mit der Übertra¬ gung des ersten, mit einer Markierung gekennzeichneten Datenpakets an den Senkenknoten (SK) gelöscht wird. 16. The method of claim 15, wherein the mark flag MF and another flag (EDPF) is set by a subscriber node (SE), as soon as this becomes a requested node (SO), wherein the further flag (EDPF) with the Übertra ¬ supply of the first, labeled with a label data packet to the sink node (SK) is deleted.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der zumindest eine angefragte Knoten (SO) ein an den Senkenknoten (SK) zu sendende Datenpaket nicht mehr mit der Markierung versieht, wenn der Timer abgelaufen ist und das weitere Flag (EDPF) sowie das Markierungs-Flag (MF) nicht gesetzt sind. 17. The method of claim 16, wherein the at least one requested node (SO) no longer provides a data packet to be sent to the sink node (SK) with the marking when the timer has expired and the further flag (EDPF) and the marking flag Flag (MF) are not set.
18. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Flag (EDPF) mit einer nicht-negativen Markierungsressource kombiniert wird, welche die Anzahl der mindestens markierten Datenpakete nach jeder Anfrage durch den Senkenknoten (SK) berücksichtigt. 18. The method of claim 16, wherein the flag (EDPF) is combined with a non-negative marking resource, which takes into account the number of at least marked data packets after each request by the sink node (SK).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem ein Markierungs-Flag (MF) für die Existenz eines Downlink-Pfades verwendet wird, wobei der betreffende angefragte Knoten (SO) die von ihm an den Senkenknoten (SK) gesendeten Datenpakete mit der Markierung versieht, solange das Markierungs-Flag (MF) gesetzt ist. 19. The method according to any one of claims 1 to 13, wherein a mark flag (MF) is used for the existence of a downlink path, wherein the respective requested node (SO) with it the data sent to the sink node (SK) data packets with the flag provides as long as the flag (MF) flag is set.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Markierungs-Flag (MF) zurückgesetzt wird, wenn eine vorgegebene Anzahl an mit einer Markierung versehenen Datenpaketen an den Senkenknoten (SK) von einem jeweiligen angefragten Knoten (SO) gesendet wurde. A method according to claim 19, wherein the flag (MF) is reset when a predetermined number of tagged data packets have been sent to the sink node (SK) from a respective requested node (SO).
21. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Markierungs-Flag (MF) zurückgesetzt wird, wenn der angefragte Knoten (SO) in einer vorgegeben Anzahl an empfangenen Pfad-Nachrichten nicht mehr in der Adressliste enthalten ist. 21. The method of claim 19, wherein the flag (MF) is reset if the requested node (SO) is no longer included in the address list in a predetermined number of received path messages.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, bei dem das Markierungs-Flag (MF) gesetzt wird durch: 22. The method according to any one of claims 14 to 21, wherein the flag (MF) is set by:
eine Pfad-Nachricht, in der der Teilnehmerknoten (SE) in der Adressliste enthalten ist, und/oder  a path message in which the subscriber node (SE) is included in the address list, and / or
Datenpakete, die der angefragte Knoten (SO) von dem Sen¬ kenknoten (SK) empfängt. Data packets that the requested node (SO) from the Sen ¬ kenknoten (SK) receives.
23. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Spei- eher eines digitalen Rechners geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Rechner läuft. 23. A computer program product that can be loaded directly into the internal storage rather a digital computer and comprises software code sections with which the steps according ei ¬ nem of the preceding claims are performed when the product runs on the computer.
24. Netzwerk (NET), insbesondere drahtloses Sensornetzwerk, wobei das Netzwerk (NET) Knoten in Form eines Senkenknotens (SK) und einer Mehrzahl von Teilnehmerknoten (SE) aufweist, wobei zwischen dem Senkenknoten (SK) und zumindest einem angefragten Knoten (SO) der Teilnehmerknoten (SE) der Kommunikationspfad (PF) für die bidirektionale Übermittlung von Da¬ tenpaketen aufbaubar ist, bei dem: 24. Network (NET), in particular a wireless sensor network, wherein the network (NET) has nodes in the form of a sink node (SK) and a plurality of subscriber nodes (SE), wherein between the sink node (SK) and at least one of the requested node (SO) of the subscriber node (SE) of the communication path (PF) can be built up for the bidirectional transmission of Da ¬ tenpaketen, wherein:
- ein Uplink-Pfad von einem jeweiligen der Teilnehmerkno¬ ten (SE) zu dem Senkenknoten (SK) dadurch ermittelbar ist, dass - An uplink path from a respective one of the Teilnehmerkno ¬ th (SE) to the sink node (SK) can be determined that
ein periodischer Austausch von Pfad-Nachrichten zwischen benachbarten Knoten (SK, SE) des Netzwerks (NET) erfolgt, wobei eine jeweilige Pfad-Nachricht den jeweils kürzesten Abstand zu dem Senkenknoten (SK) , insbesondere in Form einer Metrik, signalisiert, und  a periodic exchange of path messages between adjacent nodes (SK, SE) of the network (NET), wherein a respective path message the shortest distance to the sink node (SK), in particular in the form of a metric signals, and
jeder der Knoten (SE) seinen Pfad zu dem Senkenkno- ten (SK) dadurch verwaltet, dass dieser die Adresse des benachbarten Knotens (SE) mit der besten Metrik zu dem Senkenknoten (SK) zur Weiterleitung der Datenpakete abspeichert;  each of the nodes (SE) manages its path to the sink node (SK) by storing the address of the neighboring node (SE) with the best metric to the sink node (SK) for forwarding the data packets;
ein Downlink-Pfad von dem Senkenknoten (SK) zu dem zu- mindest einen angefragten Knoten (SO) dadurch ermittelbar ist, dass  a downlink path from the sink node (SK) to the at least one requested node (SO) can be determined by
in zumindest eine der, von dem Senkenknoten (SK) gesendeten Pfad-Nachrichten eine Adressliste eingefügt wird, welche die Adresse eines jeweiligen an- gefragten Knoten (SO) umfasst;  in at least one of the path messages sent by the sink node (SK) an address list is inserted, which comprises the address of a respective requested node (SO);
jeder Teilnehmerknoten (SE) , der eine Pfad- Nachricht mit einer Adressliste empfängt, die Ad¬ ressliste an die von ihm ausgesendete Pfad- Nachricht einfügt; und each subscriber node (SE), which receives a path message with an address list, inserts the ad ¬ ressliste to the transmitted by him path message; and
-- der oder die in der Adressliste adressierten Teilnehmerknoten (SE) beim Empfang der Pfad-Nachricht mit der Adressliste als angefragte Knoten (SO) in einen dedizierten Sendezustand übergehen.  - The one or more addressed in the address list subscriber node (SE) on receipt of the path message with the address list as requested nodes (SO) in a dedicated send state.
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