TWI248769B - Mobile ad hoc network (MANET) providing quality-of-service (QoS) based unicast and multicast features - Google Patents

Description

1248769 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種提供服務品質為基礎之單點廣播與多 點廣播特性的行動無線隨意網路。 【先前技術】 在諸如戰場上或在受地震或颶風侵襲之自然災害地區的 f劣環境中，其中一固定通信基礎架構不可靠或不可用 時’可迅速部署财贿以提供急需之通信。儘管軍事應用 仍為該等網路發展的主要驅動力，但是無線隨意網路很快 在民用及商用領域内找到了新的應^Manet將允許人們 及應用在野外或教室内交換資料而無需使用任何網路架 構’而僅需簡單地打開其電腦或pDA即可創建網路結構。 村在過去的十年裏，無線網路經歷了迅速發展。其中發展 最快的領域之一為行動無線隨意網路（μανετ^實體上， MANET包含共享一或多個共同無線電通道之諸二理上 分佈、潜在之行動節點。與諸如蜂巢式網路或衛星網路之 其它類型，網路相比’MANET最顯著之特性為不存在固定基 礎架構。該網路由行動(及潛在固定)節點形成，且在節點 彼此通信運作時創建。該網路不取決於特定節點，且當某 些節點加入或其它節點離開該網路時能夠作出動態調節。 决隨著無線通信日益深人日常生活，MANET的新應用將繼 績出現’且成為無線通信之重要因素。然、而，MANET對設 计者提出嚴峻挑戰。由於不存在固定基礎架構，節點必須 在移動、加入或離開網路時自我組織及重新組態。所有節 95940.doc 1248769 點大體上相同，且網路甲不存在自然階層或中央控制器。 所有功能必須分佈在節點之間。節點通常由電池供電，且 具有有限之通信及計算能力。而且，該系統之頻寬通常亦 有限。兩個節點間的距離通常超過無線電傳輪範圍，且傳 輸可在到達其目的地前由其它節點中繼。因此，manet網 路通常具有多躍點拓撲，且此拓樸隨節點移動而改變。 網際網路工程工作小組（IETF)2 MANET工作組一直在 積極評估並標準化包括多點廣播協定之路徑選擇協定。因 ㈣罔路拓撲隨節點移動而任意改變，所以資訊很容易過 時，且不同節點通常在時間（在某些節點上過時的資訊在另 外一些上卻是當前的）及空間上（某節點可僅知曉其鄰近的 網路拓樸以及距其不遠處的網路拓撲）對該網路均具有不 同視角。 路徑選擇協定需要適應頻繁的拓樸改變，而資訊可能不 很精確。由於此類特別要求，該等網路中之路徑選擇不同 於其它網路種之路徑選擇。收集關於整個網路的新鮮資訊 2代價很大且不切實際。某些路徑選擇協定為被動式（即 、、）協疋心即，其僅在需要時且僅對需要路徑所到達 之目的地收集路徑選擇資訊，且不維護未使用之路徑。应 一直保持到達所有目的地之最佳路徑的主動式協定相比， 以此方式可減少路徑選擇耗用。特用按需求導向距離向量 法（AODV)、動態來源路徑選擇法⑴狀)及臨時要求路徑選 擇演算法（咖从隐膽工作小組種所呈遞之被動式路 徑選擇協定之代表。 95940.doc 1248769 在Clausen等人所著題為’Optimized Link State Routing Protocol，’’（網際網路工程工作小組（IETF)MANET工作組， - 網際網路草案，2001年10月3 1日）的文章中找到主動式路徑 ， 選擇協定之一實例。其它各種路徑選擇協定之實例包括在 頒予Perkins之美國專利申請案第5,412,654號中揭示的目 的地循序距離向量路由法（DSDV)及在頒予Haas之美國專 利申請案第6,304,556號中揭示的區域路徑選擇協定 (ZRP)。ZRP為一使用主動式與被動式方法之混合式協定。 在選擇自源節點至目的地節點之路徑中，該等習知路徑 選擇協定使用最佳之工作方法。通常，該方法之主要標準 為將躍點數目最小化。 MANET中的月艮務品質（QoS)路徑選擇曰益引起關注。為 提供品質服務，協定不僅需要找到路徑，且亦需識別及/ 或確保沿該路徑之來源。因為潛在的有限、共享的網路頻 寬且不存在可說明並控制該等有限資源之中央控制器，所 以節點必須互相協商以管理QoS路徑所需之資源。由於頻 繁的拓樸改變使其更加複雜化。由於該等限制，QoS路徑 選擇比最佳工作或最小躍點路徑選擇要求更高。 在 Chenxi Zhu 在 2001 年申請之題為"Medium Access Control and Quality-of-Service Routing for Mobile Ad Hoc Networks，’’之的專利公開案中及在MITRE公司M. Mirhakkak等人在2000年申請之題為"Dynamic Quality-of-Service for Mobile Ad Hoc Networks/之專利公 開案中給出了 QoS路徑選擇方法之某些實例。Zhu論述了在 95940.doc 1248769 拓撲以低速率至中等速率改變之小型網路中建立保證頻寬 之QoS路徑。Mirhakkak等人涉及了指定QoS值之範圍的資 源保留請求，同時網路承諾在此範圍内提供服務。 由於MANET仍處於發展之初始階段，因此在MANET中 實施QoS功能的大多數嘗試很大程度上如上所描述之先前 技術方法之狀況主要集中於使用qos參數來建立路徑， 法。然而，隨著MANET規模及複雜度不斷增加，可能需要 進一步的QoS功能性以及在不同網路協定階層架構層上有 效分佈QoS操作之方式。 【發明内容】 根據上述背景’本發明之一目標在於提供一種MANET， 其提供服務品質（Q〇S)為基礎之單點廣播及多點廣播通信 及相關方法。 藉由包含可包括各包含一無線通信裝置及一與其連接之 控制器的複數個行動節點之行動隨意網路（MANET)來提供 根據本發明之此目標及其它目標、特性及優點。該無線通 信裝置可提供一可選擇訊號傳輸類型以構建單點廣播及多 點廣播傳輸。此外，該控制器可根據多層式協定階層架構 操作。更特定言之，該控制器可在上部協定層上建立一服 務α口質（Q〇S)臨限值以進行資料傳輸。 另外’在上部協定層下方之至少一中間協定層上，根據 該QoS臨限值，該控制器可在單點廣播通信模式與多點廣 播通k杈式中選擇。如此，在至少一層中間協定層下方之 下部協定層’該控制器可與無線通信裝置協作以基於所選 95940.doc 1248769 擇之通信模式經由至少一所選路徑將資料傳輸至至少一目 的地订動節點。因此’該控制器可有利地不僅基於QoS參 數’且亦基於給定傳輸所需求之特定通信模式來改變訊號 傳輸特性。 另外，在至少一中間協定層上，該控制器可基於Q〇S臨 限值選擇到達至少一目的行動節點之至少一路徑。如此， 該控制器亦可在下部協定層與無線通信裝置協作以經由至 少一所選路徑將資料傳輸至至少一目的地行動節點。 另外，在至少一中間協定層，該控制器可基於QoS臨限鲁 值來判定是否需要資料接收確認（即Ack或Nak)。在下部協 定層，該控制器可與無線通信裝置協作以判定用於至少一 所選路徑之QoS尺度，在至少一中間協定層，判定該Q〇s - 尺度是否低於Q〇S臨限值。 - 因此，在下部協定層，該控制器可與無線通信裝置協作 以基於QoS尺度已低於Q〇s臨限值之判定來改變至少一訊 唬特性。舉例而言，該至少一訊號特性可為功率、增益及/ _ 或訊號模式。因此，藉由調節此訊號特性，該控制器可有 利地增加與相鄰節點之訊號連接性，或減少訊號干擾。 類似地，在至少一中間協定層上，控制器可在傳輸前對 資料編碼。如此，該控制器亦可基於Q〇S尺度已低於Q〇s 臨限值之判定來改變編碼。此外，在下部協定層，若Q0S 尺度大於或等於QoS臨限值，擇該控制器可與無線通信裝 置協作以使用第一調變技術或另外使用第二調變技術來調 變資料。 - 95940.doc -10- 1248769 此外，在下部協定層，控制器可與無線通信裝置協作以 2料傳輸率傳輸資料。因此，該控制器亦可與該無線通 ^裝置協作以基於Qos尺度已低於Q〇s臨限值之判定來改 ’文貝料速率。同樣，此做法將增加節點連接性或減少干擾。 舉例而言，上部協定層可為一應用層。此外，至少一中 間協疋層可包含一會期層、一傳送層、一網路層及一無線 電傳送層。另外，下部協定層可為一實體層。同樣，舉例 而言，QoS臨限值可基於可用頻寬、錯誤率、端對端延遲、 端對端延遲變化、躍點計數、預期路徑持久性及優先順序 中的至少一個。 一種本發明之方法態樣係用於在MANET中如以上所簡 單描述的操作一行動節點。該方法可包含，在一上部協定 層建立服務品質（QoS)臨限值。此外，該方法可進一步包 括，在上部協定層下方之至少一中間協定層上基於臨 限值在單點廣播通信模式與多點廣播通信模式中選擇。另 外，該方法亦可包含在至少一中間協定層下方之一下部協 定層基於所選擇之通信模式，使無線通信裝置向至少一目 的地行動節點傳輸資料。 【實施方式】 下文將參照展示了本發明之較佳實施例的隨附圖式來更 充分描述本發明。然而，本發明可體現為諸多不同形式， 且不應揭示為限於本文所述之實施例。相反，提供該等實 施例使得此揭示深入且完整，且向熟習此項技術者充分傳 達了本發明之範圍。全文中類似數字代表類似元件，且使 95940.doc -11 - 1248769 用主符號及多重主符號來在替代性實施例中表示類似元 件。 首先參看圖1，根據本發明之一 MANET 20說明性地包括 複數個行動節點21 -28。在所說明的實例中，節點21充當源 節點’而行動節點25充當源節點試圖與其通信之目的地節 點。節點21-28可為諸如電腦、個人資料助理（pDA)等可在 MANET内通信的任何合適類型之行動裝置，其包括例如無 線通信裝置30及熟習此項技術者瞭解之其它裝置。當然應 瞭解’若需要，在某些應用中節點21-28中的某些可視需要 連接至固定通信基礎架構。 源行動卽點21進一步說明性地包括一控制器3 1，下文將 #明其操作。舉例而言，如熟習此項技術者所瞭解的，控 制器3 1可使用微處理器、記憶體、軟體等來實施。此外， 無線通is裝置30可包括無線數據機，無線區域網路（LaN) 裝置、蜂巢式電話裝置’及相關天線。舉例而言，如熟習 此項技術者所瞭解的，可使用一或多個相控陣列天線（及其 它適合天線）。應進一步瞭解，行動節點23_28較佳亦包括 適當無線通信裝置/控制器，其為簡潔起見而未在圖丨中顯 示0 控制器3 1所執行之功能為，在源行動節點21與目的地行 動節點25之間建立用於在其間傳送資料之一或多個路徑。 在示例性實施例中說明性地展示了穿過行動節點22_24，且 包括無線通信連接29a-29d之單一路徑。應注意，儘管為了 簡潔起見僅圖示了一單一路徑，但是根據本發明可使用任 95940.doc -12· 1248769 意數目之路徑。 如熟習此項技術者所瞭解的，例如視網路規模及節點間 的接近度而定，MANET路徑可包括任意個中間節點。沿路 徑之各中間節點通常被稱為”躍點”，因此，穿過多個中間 節點之路徑有時被稱為”多躍點”路徑。應注意，儘管為簡 潔起見’圖中僅圖示了相對較少的中間節點22-24，MANET 20可包括任意個節點。此外應瞭解，到達目的地行動節點 25之路徑的一部分亦可包括有線基礎架構。 亦應瞭解，控制器31建立路徑之方式取決於在MANET 20 中貫施之特定MANET路徑選擇協定。如上所述，此方法可 藉由使用保持路徑選擇資訊持續更新之主動式協定、藉由 使用當需要傳送資料至目的節點22時探索符合要求路徑之 被動式協定或藉由使用兩者之組合來實施。根據本發明， 可使用任何諸如上文所討論之合適的MANET協定來建立 路徑。 儘官MANET仍處於其相對初期，且至今尚未採用統一標 準，但疋如其它無線網路（例如無線LAN)，ΜΑΝΕτ内的資 料通#將可能遵循開放式系統互連（〇SI)架構（或其若干變 化）。k月景來看，OSI為一包括七種不同控制層之網路協 定階層架構，即(自最高至最低)應用層、表示層、會期層、 傳送層、網路層、資料鏈路層及實體層。 一般而s，在OSI模型中，在源節點或終端機處，會從應 用層上開始且持續至實體層，來將控制從某層傳遞至下一 層接著將貝料傳运過網路，且當其到達目的地終端機/ 95940.doc -13- 1248769 節點時，j： 、;L紙a 理 其以階層之逆序（即自實體層至應用層）來處 此外，通常會在在網路層級，以稱為封包的協定 xttf 一 9 早元（PDU)來組織對應於各個特定層之資料。 根據本發明，控制器3 1類似地根據多層式協定階層架構 32而操作以提供用於Q〇s操作之整合架構。一般而言，多 層式協定階層架構包括一上部協定層33，一或多個中間協 疋層34,及一在其上執行互補Q〇s操作以提供經改良之q〇s 功能的下部協定層35。 更詳細而言，在圖2中說明性地展示了多層式協定階層架 構32之示例性貫施例，且在圖8及圖9中說明使用相同協 疋式階層之相關方法。應注意，為簡潔起見及便於理解， 在其上執行圖8及圖9中所說明之方法步驟的各種協定層以 虛線說明性展示及標記。根據多層式協定階層架構32，，始 於方塊80,控制器31可在應用層36，上建立用於穿過manet 2〇傳送資料之服務品質（QoS)臨限值（方塊81)。更詳細而 言’該應用層36’較佳為其上製作或處理待傳輸之資料的 層。

QoS臨限值（或服務類型，T0S)將視在此於上部層執行之 特定應用而變化。舉例而言，諸如視訊或音訊資料之時間 敏感資料可需求比本文資料檔案更大之QoS臨限值以保持 其完整性。資料傳送可容許之端對端延遲為一界定特定應 用所需QoS臨限值之一般方法。然而，根據本發明，可使 用衆多其它QoS參數來界定QoS臨限值。舉例而言，如熟習 此項技術者所瞭解的，此類參數可包括可用頻寬、錯誤率、 95940.doc -14- 1248769 端對端延遲變化、躍點計數、預期路徑持久性、優先順序 專中的一或多個。 在方塊82中，在應用層36，下方之Q〇s支援層37，上，控制 為3 1基於Q〇s臨限值及模式來判定是否需要資料接收確 w 思即，如熟習此項技術者所瞭解的，在某些環境中需 要具有所傳輸之資料的接收行動節點確認（”Ackn)接受，及 /或當不可確認資料正確接收（”Nack")時通知源行動節點 21。如圖2中所說明性展示的，可將Q〇s支援層37，概念上理 解為關於OSI模式的一會期層及/或傳送層。 舉例而言，當源行動節點21需要對鄰近節點執行，，可靠，， 多點廣播操作時，資料封包接收確認可尤其有用。舉例而 言，若行動節點組織為叢集或組，且源行動節點21充當一 叢集前導節點，則可能需要向其叢集中的其它節點發送經 更新之網路拓撲資訊或其它控制資料。因此，源行動節點 21可要求該等節點確認接收此重要資料。當然，可基於資 料之重要性及額外Ack/Nack傳輸所需之耗用在諸多其它環 境中按需要使用資料確認。 此外，在QoS支援層37,中可執行之另一尤其有利之功能 為间層級允許控制。更詳細而言，始於方塊89(圖9)處，控 制器3 1可基於自其所接收的之個別Q〇s路徑選擇請求及用 於源節點21之内部Q0S尺度來判定是否允許來自其它行動 節點的通訊。意即，控制器31可基於其Q〇s需求/資源及其 它行動節點對存取源節點21之資源的請求來大體上判定其 當前可支援何種類型通訊。 95940.doc -15- 1248769 舉例而言，内部Q〇S尺度可包括可用功率，可用頻寬、 取近錯誤率及最近延遲中的一或多個。為使說明簡潔，在 圖中將允卉控制操作展示為在與支援層P，獨立之方 I Ο中執仃。然而’可藉由在Q()S支援層”,上之相同控制 器或處理ϋ來執行某些或所㈣㈣作（儘管其亦可藉由 蜀處理器及在其它層中執行）。在2〇〇2年4月29曰申請且 讓渡於本叉讓人之同在申請中的美國專利申請案第 10/134,173唬中提供了關於該允許控制操作之進一步詳 情’该案之全文以引用的方式併入本文中。 在方塊83中，在Q〇S支援層37,下方之QoS封包編碼層38, 上，控制器31對來自應用層36’的資料編碼以傳輸至目的地 行動節點（或節點群）25。當然，熟習此項技術者應瞭解， 自待應用層36,之控制器31使用的接收自其它行動節點之 資料ί匕亦可在q 〇 g封包編碼層3 8 ’及使用對由傳送行動 節點所使用的編碼演算法的互不解碼演算法來解碼。 種對控制器3 1尤其有利之編碼方法為使用前向誤差校 正（FEC) >貝异法對資料編碼以基於臨限值產生用於資 料之誤差校正資料。另外，控制器31亦可選擇用於向目的 地行動節點25傳輸資料之複數個路徑。在方塊91中，在此 狀況下控制器3 1可有利地父錯待傳輸之誤差校正資料及 資料封包’且將交錯的資料分佈於複數個所選路徑。 藉由執行FEC且將交錯的資料分佈於複數個路徑，因 此，即使當一路徑丟失時MANET亦允許校正被破壞之資料 封包，且在建立一新路徑是允許繼續傳輸（若需要）。此外， 95940.doc -16- 1248769 此緩和t:相關之額外量的資料可分佈於複數個路徑，因 為讓^加之頻寬需求。在_年2月19日申請且讓渡於本 在申請Μ美國專利申請案請咖^ =了 ^可在⑽封__，執行之助交錯操作的 更進一步的詳情，該案之全文以引用的方式併入本文中。 在方塊84内，可在⑽編碼層％，下方之⑽路徑選擇層 一9中執订路徑選擇。一般而言，控制器”導致向鄰近行動 即點發送QoS路徑選擇請求以探索到達所需目的地行動節 點（或節點群）之潛在路徑。接著，向源行動節隨返回包 =路㈣支援或提供何種QqS等級之指示或尺度的路徑確 w。接者可在路徑選擇表45，中儲存一列可用路徑，控制器 31可基於路徑選擇演算法來自其中選擇一所需路徑。在下 歹J申咕案中祝明了用於經MANET内之—個或多個路徑建 立及务迗貝料之若干尤其有利的方法·· 2〇〇2年8月8日申請

之同在巾請中的美國專财請案第1〇/214,997號、2002年6 月19曰申。月之同在申請中的美國專利申請案第ι〇/ΐ74,72ι 號及題為”route selecti〇n IN m〇bile ad-hoc NETWORKS BASED ON TRAFFIC STATE INFORMATION” 之同在申5月中的申請案（律師檔案號碼GCSD-1468 (51334))，所有該等申請案讓渡於本受讓人，且去全文以引 用的方式併入本文中。 另外，在方塊92中，控制器3 1可視需要基於Q〇s臨限值 及傳輸輸出資料所需之能量使用量（即功率）在Q〇s路徑選 擇層39’上對輸出資料執行負載均衡。此舉有利地允許功率 95940.doc -17- 1248769 消耗、可用QoS及給定應用所需的Q〇S對於給定情況適當平 衡。在題為”LOAD LEVELING IN MOBILE AD-HOC NETWORKS TO SUPPORT END-TO-END DELAY REDUCTION，Q〇S AND ENERGY LEVELING，’之同在申請 中的申請案（律師檔案號碼為GCSD-1470(51336))中提供了 關於負載均衡操作之進一步詳情，該案之全文以引用的方 式併入本文中。 另外’在方塊93中，在Q〇s路徑選擇層39,下方之QoS前 向層40’上，控制器31較佳在單點廣播通信模式與多點廣播 通信模式間選擇。更詳細而言，控制器3 1可在應用層36, 指定對於給定應用在Qos前向層4〇，待選擇之具體類型的通 信模式（例如，對於叢集前導節點廣播之可靠的多點廣播通 信）。 對於其它應用，在應用層36,上可能無需指定具體通信模 式。如此，控制器31可基於QoS臨限值來判定何種通信模 式為適當的。當然，該判定亦可考慮其它因素，諸如具體 無線通信裝置30資源之可用性、具體類型之傳輸是否可能 對其它行動節點引起無意之干擾等。詳細而言，即使在應 用層36’上指定具體通信模式，控制器亦可在Q〇s前向層糾， 上基於一或多個上述因素來判定應使用不同通信模式。 此外，在方塊85處，在Q0S前向層4〇，下方之Q〇s流量層 41’上，控制器31較佳地控制資料通訊流量且亦可管理其資 料仔列保持QoS臨限值。詳言之’在一有利實施例中，上 述QoS路徑選擇請求可具有各自通信流量識別符及與其相 95940.doc -18- 1248769 關之第二QoS臨限值或上限值。如此，在方塊94處，控制 裔31可基於各自通彳§流罝識別符來修正所允許的通訊以確 保所允許之通訊不會超過各自的第二QoS臨限值。在2〇〇2 年4月29日申請且讓渡於本受讓人之同在申請中的美國專 利申請案第10/1134,714號中提供了關於此通訊修正的進一 步詳情，該案之全文以引用的方式併入本文中。 此外，如熟習此項技術者所瞭解的，在Q〇S通信層41，下 方之至少一下部協定層’控制器3 1與無線通信裳置協作 以基於更高層所提供之指令/資料經由所選擇之路徑向目 的地行動節點25傳輸資料，因此結束圖8所說明之方法（方 塊 87) 〇 此外，當由控制器31實施單點廣播與多點廣播模式時， 控制器可有利地與無線通信裝置3〇協作以基於所選擇之具 體通彳έ模式來傳輸資料。意即，在方塊95_98處，可視所使 用之通信模式的具體類型及所選路徑之Q〇s尺度而定來調 節或調適各種訊號傳輸特性，因此結束圖9所說明之方法 (方塊99)。下文將討論訊號傳輸及接收特性之調節。 更具體而言，階層32,之下部協定層較佳地包括一位於 QoS通彳。層41下方之然線電調適層42’，一在無線電調適層 42’下方之媒體存取(^八❼層43，，及在馗八。層下方之實體 (PHY)層44’。無線電調適層42，提供了在上部協定層與mac 層及PHY層之間的界面，MAC層與ρΗγ層為控制器3 1實體 上與無線通信裝置3G建立界面之處。當然，熟習此項技術 者應瞭解，例如在階層32,中亦可包括諸如鏈路層之其它 95940.doc 1248769 層’且可在某些實施例中於不同層實施本文所述的某些功 能。 因此，在方塊95處，在實體層44,上，控制器31較佳地與 热線通信裝置30協作，以判定用於所選路徑的Q〇s尺度， 其可用於判疋疋否需要執行任何q〇s調節或在路徑上不再 可能簡單地執行通信。亦應瞭解Q〇s尺度不僅用於維持已 建立之路徑的QoS，且其亦可通常用於探索及選擇路徑， 其在圖2中由操作方塊46，說明性展示。亦應注意，儘管為 簡潔起見，方塊46’與無線電調適層42,分開展示，但是本文 所述之操作實際上可在無線電調適層（或其它層）上執行。 在方塊96處，藉由監視用於所選路徑之Q〇s尺度，控制 器31可在Q〇S路徑選擇層39,上判定QoS尺度是否低於q〇s 臨限值。在方塊97處，若QoS尺度低於QoS臨限值，則控制 器3 1在實體層44’上與無線通信裝置30協作，以調節一或多 個訊號特性以改良QoS尺度。 現在另外參看圖3-7及圖10-11 ’現將說明如何調節兮凡赛 特性以改良QoS之具體實例。第一實例為當QoS尺度表示對 諸如沿所選擇之路徑的下一行動節點所要的行動節點之訊 號之連接性已減少至不良等級（諸如低於QoS臨限值）。 關於圖3所說明之其包括一源行動節點51及與其鄰近的 行動節點52-58之MANET 50，源行動節點在半徑Γι界定的 區域59f内傳輸。因此，如圖4所說明性地展示的，在上述 建立QoS臨限值、判定QoS尺度及選擇所需路徑之步驟（方 塊100-103)後，當判定QoS尺度已低於QoS臨限值時（方塊 95940.doc -20- Ϊ248769 104)，控制器31在PHY層44,與無線通信裝置30協作以增大 訊號傳輸功率。如熟習此項技術者所瞭解的，可基於諸如 錯誤率、所接收之訊號強度等的一或多個Q〇S因素來作出 減少訊號連接性之判定。 因此’現藉由具有大於半徑Γ1之半徑為0的圓來界定 MANET 50’之傳輸區域59,。因此，例如若源行動節點51最 初一直與行動節點54通信，且其移出範圍外（如圖3所示）， 則增加訊號傳輸功率將使該節點處於傳輸區域59,内。 當然，可採用相反的方法來避免引起對鄰近相鄰行動節 點之無意干擾。考慮圖5中所展示的MANET 6〇，其說明性 地包括彼此干擾之一源行動節點61及一鄰近行動節點62。 尤其，自源行動節點61至行動節點63_67之傳輸在節點62上 引起無意之干擾。因此，例如若q〇s尺度表示來自行動節 點62的干擾導致了無法實現q〇s臨限值，則控制器3丨可判 定行動節點61及62該等兩個節點互相干擾，且相應地減少 其訊號傳輸功率。如此，其訊號傳輸面積68自由半徑〜界 疋的圓（圖5)減少為由半徑匕界定之較小的圓（圖6)，其不再 對行動節點62,引起干擾。 除訊號功率外，亦可調節其它訊號特性以達到類似結果 (即增加節點間的連接性或減少干擾性）。舉例而言，圖7所 說明的狀況中，如說明性地展示的，已改變訊號傳輸天線 核式（或光束形狀）以將行動節點62”自傳輸區域68”中排 除。如熟習此項技術者所瞭解的，另一類似技術為在所需 方向調節訊號傳輸增益，其亦影響傳輸區域。

9594〇.<iOC -21 - 1248769 此外，藉由基於QoS尺度已低於Q〇S臨限值之判定調節訊 號傳輸功率、訊號傳輸增益、及/或訊號傳輸模式，控制器 31亦可有利地調節訊號傳輸範圍併入更多行動節點。舉例 而言’當需要額外路徑或當新節點加入叢集或節點組時， 此舉尤為有利。 在方塊106處，亦可視需要調節其它訊號特性來提供經改 良之QoS。舉例而言，如熟習此項技術者所瞭解的，可改 變正在執行之誤差編碼。類似地，若Q〇s尺度大於或等於 QoS臨限值，則控制器31可與無線通信裝置3〇協作以使用 第一調變技術且另外使用第二調變技術來調變資料。舉例 而言，合適之調變技術可包括TDMA、CDMA、FDMA及 SDMA及其它技術。接著在方塊1〇7中傳輸便根據經調節之 訊號特性來執行傳輸，因此結束所說明的方法（方塊1〇8)。 此外，控制器31與無線通信裝置30協作來以所需資料傳 輸率傳輸資料。如此，控制器3 1亦可與無線通信裝置3〇協 作以基於可用QoS按需要調節資料傳輸率。 亦應瞭解亦可使用類似技術來減少一具體節點自鄰近干 擾節點接收之干擾。意即，目的地行動節點可判定用於經 其接收資料之路徑的QoS尺度已低於在應用層36,設定之 QoS臨限值（其可由源行動節點提供，由兩個節點協議或獨 立建立）。在方塊110,及111，（圖11)處，在該狀況下，例如與 以上所述類似，控制器3 1可調節全部訊號接收增益及/或訊 號接收模式以減少在接收資料時由干擾行動節點導致的干 擾0 95940.doc -22- 1248769 另外，無線通信裝置30亦可在圖2中厘从/印丫欄 47a'-47c，所說明性代表之複數個通道上操作。因此，若給 定路徑與該等複數個通道中的一個相關，則當所選路徑之 Q〇s等級低於Q〇s臨限值時，控制器31可與無線通信裝置％ 協作，以偵查或監視一或多個其它可使用實體通道。在2〇〇2 年4月29日申請且讓渡於本受讓人之美國專利申請案第 10/134,862號中提尚能夠了關於通道監視及選擇之進一步 詳情’該案之全文以引用的方式併入本文中。當然，應注 意，欄47af-47cf亦可對應於諸如調變類型、通信模式類型 等之其它實體層設定或”調整鈕”。 因此，熟習此項技術者將瞭解，本發明之協定階層架構 提供一種用於有效且便利地組織協同q〇s操作的q〇s架構 提供經改良之QoS。另外，本發明提供一種允許用於具體 應用及使用情況之基於組件的發展之整體及整合架構。此 外’其亦提供用於通訊狀態（諸如利用率、剩餘容量、躍點 數、傳送延遲等）以協助產生多個替代性源對目的地之封包 路徑。 另外，根據本發明，無線電調適層42,可有利地允許使用 多個無線電界面（例如不同的無線電類型、界面、實體通道 等）°此外，本發明亦提供q〇S驅動之phy層調適以改良覆 蓋率、減少干擾、增加所到達之鄰近節點的數目且改良可 罪性。另外，若需要，可在上部協定層編碼資料封包以提 供更大之誤差校正率等，且亦可有利地使用多個路徑來提 供更佳的可靠性及輸出，並縮短端對端延遲。 95940.doc -23- 1248769 【圖式簡單說明】 圖1為基於本發明之一 MANET之方塊示意圖表。 圖2為構建於圖1之MANET中多層式協定階層架構之— 可選擇實施例的方塊示意圖表。 圖3及4為方塊示意圖表，說明了基於本發明，在調節訊 號傳輸功率增加訊號連接性前後的MANET。 圖5及6為方塊示意圖表，說明了基於本發明，在源行動 節點調節訊號傳輸功率減少鄰近行動節點上訊號干擾前後 的 MANET。 圖7為一方塊示意圖表，基於本發明，在一源節點上調節 一 Λ號傳輸天線類型後，類似地降低鄰近行動節點之干擾。 圖8-11流線型圖表，說明基於本發明在一 ΜΑΝΕΤ中操作 一行動節點之方法。 【主要元件符號說明】 20 行動無線隨意網路（MANET) 21-28 行動節點 29a-29d 無線通信鏈路 30 無線通信裝置 31 控制器 32, 32’ 多層式協定階層架構 33 上部協定層 34 中間協定層 35 下部協定層 36， 應用層 95940.doc -24- 1248769 37f QoS支援層 38f QoS封包編碼層 39f QoS路徑選擇層 40f QoS前向層 41丨 QoS流量層 42， 無線電調適層 43f 媒體存取（MAC)層 44» 實體（PHY)層 45， 路徑選擇表 47af-47cf . MAC/PHY 行 50, 50， MANET 51，51’ 源行動節點 52-58, 52，-5『 行動節點 59, 59f 傳輸區域 60, 60，，60，， MANET 61，61，，61，， 源行動節點 62-67, 62f-67f，62，’-67M 行動節點 68, 68，，68，， 傳輸區域 95940.doc -25-

Claims (1)

1248769 十、申請專利範圍： 種行動無線隨意網路（MANET)，其包括·· 複數個订動節點，其各包含一提供一可選擇訊號傳輸 杈式之無線通信裝置及一與其連接之控制器； 該控制器可根據多層式協定階層架構操作以， 在一上部協定層建立一服務品質（QoS)臨限值； 在該上部協定層下方之至少一中間協定層，基於該 Q〇S臨限值在單點廣播通信模式及多點廣播通信模式 之間選擇；及 在該至少一中間協定層下方之一下部協定層與該無 線通信裝置協作，以基於該所選擇之通信模式將資料 傳輸至至少一目的地行動節點。 2·如請求項1之MANET，其進一步包含： 在該至少一中間協定層上，基於該q〇s臨限值選擇用於 連至至少一目的地行動節點之至少一路徑；及 在該下部協定層上與該無線通信裝置協作，以經由該 至少一所選擇之路徑將該等資料傳輸至該至少一目的地 行動節點。 3,如請求項1 2MANET，其中在該至少一中間協定層上，該 k制器基於δ亥Q〇 S 限值判定是否需要資料接收碟認。 4·如請求項1之MANET，其中在該下部協定層，該控制器與 忒無線通#裝置協作，以判定用於該至少一所選擇之路 徑之一 QoS尺度，且其中，在該至少一中間協定層上，該 控制器判定該QoS尺度是否低於該q〇s臨限值。 95940.doc 1248769 5。如請求項42MANET，其中在該下部協定層，該控制器與 该热線通信裝置協作，以基於一該Q〇s尺度已低於該q〇s 臨限值之判定來改變至少一訊號特性。 6· —種用於根據多層式協定階層架構來操作一在一包含複 數個行動節點之行動無線隨意網路（MANET)中的行動節 點之方法，該行動節點包含一提供一可選訊號傳輪模式 之無線通信裝置，且該方法包含： 在一上部協定層上建立一服務品質（卩〇3)臨限值； 在該上部協定層下方之至少一中間協定層上，基於該 Q〇s臨限值在單點廣播通信模式及多點廣播通信模式= 間選擇；及 在该至少一中間協定層下方之一下部協定層上，基於 該所選擇之通信模式來使該無線通信裝置將資料傳輸至 至少一目的地行動節點。 7·如請求項6之方法，其進一步包含： 在該至少一 連至該至少一 中間協定層，基於該Q〇S臨限值來選擇用於 目的地行動節點之至少一路徑；及 在該下部協定層，促使該無線通信裝置經由該至少— 所選擇之路徑來將該等資料傳輸至該至少-目的地行動 節點。 期 8 · 如Μ求項ό之方 六疋歹巴兮在該至少一中間協定 上基於該QoS臨限值來判定是否需要資料接收確切。 9.如請求項6之方法，其進_步包含在該下部協定層上使 该热線通信裝置以判定用於該至少一所選擇之路徑之 95940.doc 1248769 Qos尺度；及 t _至少一中間協定層上判定該Q〇S尺度是否低於該 Qos臨限值。 10.如請求項9之方法，其進一步包含在該下部協定層上基於 〆該QoS尺度已低於該QoS臨限值之判定來使得該無線 通信装置調節至少一訊號特性。 95940.d〇c