TWI251410B - Mobile ad hoc network (MANET) providing connectivity enhancement features and related methods - Google Patents

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1251410 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種提供連接性改良特性之行動無線隨音 網路及其相關方法。 ^ 【先前技術】 無線網路在過去十年中經歷了快速發展。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包括共享-或多個共同無線電通道之諸多地理上 分佈、潛在之行動節點。與諸如蜂巢式網路或衛星網路之 其它類型的網路相Λ，MANET最顯著之特性為不存在任 ::固定基礎架構。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建立。網路不依賴於特定節點且在一 些節點加入或其它節點離開網路時作出動態調節。 在諸如戰場或被地震或驅風侵襲之自然災害地區的有害 環境中，其中固定通信基礎架構不可靠或不可用時，可^ 速部署MANET來提供急需之通信。儘管軍事應用仍為此 等網路發展背後之主要驅動力，但是無線隨意網路很快在 民用或商用領域找到了新的應用。MANET將允許人們及 應用在野外或教室中交換資料而無需使用任何網路結構， 而，需簡單地打開其電腦或P D A即可建立網路結構。 隨著無線通信逐漸滲透入日f生活，财贿之新的岸 用將繼續出現，且其變成無線通信中之重要因辛。缺而， ^ανε丁對設計者提出了嚴峻挑戰。由於不存在固定基礎 木構’即點在其移動、加入或離開網路時必須自我組織及 95937.doc ^251410 新組態。所有節點大體上相同，且 或中央栌剎哭％ 士 ，，’同路令無自然階層 由雷：… 功能必須分佈於節點之間。節點通當 “池供電，且具有有限之通信及計曾处/ 诵赍介士· rm 斤此力。系統之頻寬 ’、有限。兩個節點之間的距離通 、 圍，且值於卢d 4 β Ρ^無線電傳輸範 #輸在到達其目的地前可能必 因此，ΜΑ耐網路通常具有多躍 匕即，.』中、七。 點移動而改變。 彳夕躍點拓撲’且此拓撲隨節 網際網路工程卫作丨ό , 極坪估# .隹 （F)之MANEt作組一直在積 並‘準化包括多點廣播協定之 網路拓撲〈峪仫璉擇協定。因為 不同任意改變’所以資訊變得陳舊，且 點通“時間(資訊可在某些節點為過時的但在其 匕郎點為當前的）及空間 八 ^ 二間（即點僅可知曉其鄰近及自其不遠 处網路拓撲）上均對網路具有不同視角。 :徑選擇協定需要適應頻繁之抬撲改變，而資訊可能不 Π。因為此等獨特要求，所以此等網路中之路徑選擇 :二罔路中之路徑選擇極其不同。收集關於整體網路之 ”、羊貝訊通常代價昂貴且不切實際。某些路徑選擇協定為 $動式（即按需要）協定。即，其僅在需要時且僅對其需要 路徑:到達之目的地收集路徑選擇資訊，且不維護未使用 A &與始終保持到達所有目白勺之最優路徑㈤主動式協 定才目比，以，If古斗、、上 方式可減小路徑選擇耗用。特用按需求導向 E離向里法（AODV)、動態來源路徑選擇法（DSR)及臨時要 求路k 4m法（T〇RA)為MANET工作組中所遞呈之被 動式路梭遥擇協定中的典型代表。 95937.doc 1251410 在 CIaUSen等人所著之名為 ”〇Ptimlzed Llnk State R〇utmg Protocol，”（網際網路工程工作小組（ietf)manet工作组， 網際網路草案，細丨㈣月則^找到了主動式路徑選 擇協定之-實例。其它各種路徑選擇協定之實例包括在頒 予Perkins之美國專利案第5,412,654號中所揭示之目的地地 循序距離向量路由法（DSDV)路徑選擇法及在頒予之 美國專利案第6,304,556號中所揭示之區域路徑選擇協定 (ZRP)。ZRP為-種同時使用主動式及被動式方法之混合 式協定。 在述擇自源節點至目的地節點之路徑中，此等習知路徑 選擇協定使用最佳之工作方法。通常，使躍點之數目最小 化為該等方法中之主要準則。 在MANET中之服務品質（QoS)路徑選擇日益引起關注。 為提供服務品質，協定不僅需要找到路徑，亦需要識別及 /或確保沿該路徑之資源。因為網路潛在的有限並共享之 頻寬且不存在可說明並控制此等有限資源之中央控制器， 所以節點必須彼此協商以管理Q〇S路徑所需之資源。由於 頻繁改變拓撲，此進一步複雜化。由於此等約束，Q〇s路 控選擇比最佳工作或最小躍點路徑選擇要求更高。 在由Chenxi Zhu在2001年申請之名為，，Medium Access Control and Quality-of-Service Routing f〇r Mobile Ad Hoc Networks，”之公開案中及在由MITRE公司Mirhakkak等人在 2000 申請之名為”Dynamic Quality-of-Service f〇r Mobile

Ad Hoc Net works，’’之公開案中陳述了 Q〇s路徑選擇方法之 95937.doc 1251410 某些實例。Zhu討論了在拓撲以低速率至中速率改變之小 型網路中建立保證頻寬之qgS路徑。紹咖咖等人涉及了 指定QoS值之範㈣資源保留請求，㈣網路承諾在此範 圍内提供服務。 由於ΜΑΝΕΊΓ仍處於發展之初始階段 實施⑽功能性之大多數嘗試如以上所述使用先前技術: 法之狀況主要集中在使用Q〇S參數來建立路徑。然而，隨 著MANET規模及複雜度不斷增加，可能需要進—步q〇s功 能性以及在不同網路協定階層架構中有效分佈q〇s操作之 方式。 【發明内容】 根據上述背景，因此本發明之一目的為提供一種具有改 良之行動節點連接性特性的MANET及相關方法。 藉由可包括各個包括一無線通信裝置及一與其連接且根 據多層式協定階層架構操作之控制器的複數個行動節點之 MANET來提供根據本發明之此及其它目的、特性及優 點。更具體言之，控制器可在上部協定層建立服務品質 (QoS)臨限值。此外，在上部協定層下之至少一中間協定 層^工制态可基於Q0 s s品限值選擇用於向至少一目的地行 動節點傳輸資料之至少一路徑且判定用於所選擇路徑之 Q〇s尺度是否低於q〇s臨限值。 此外，在至少一中間協定層下之一下部協定層，控制器 可與無線通化裝置協作以判定用於至少一所選擇路徑之 Q〇s尺度，且經由至少一所選擇之路徑向至少一目的地行 95937.doc 1251410 動節點傳輸資料。控制器亦可在下部協定層與無線通信裝 置協作以基於Q〇s尺度已低於QoS臨限值之判定來調節訊 號傳輸功率。 類似地，控制器可在下部協定層與無線通信裝置進一步 協作以基於QoS尺度已低於Q〇s臨限值之判定來調節在所 要的方向上之訊號傳輸增益。此外，無線通信裝置可提供 可調節訊號（即天線）傳輸模式。照此，在下部協定層，控 制為亦可與無線通信裝置協作以基於Q〇s尺度已低於Q〇s 臣品限值之判定來調節訊號傳輸模式。 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，控制器可有 利地調節其訊號範圍（即藉由調節其傳輸功率）以併入更多 行動節點或向其訊號範圍内已存在之節點提供更多連接 f生。此外，亦可有利地使用該調節來調節訊號範圍使得控 制器不會引起對鄰近行動節點或網路中之節點的干擾。 此外’在至少一中間協定層，控制器可在傳輸前對資料 編碼。因此，控制器可基於Q〇S尺度已低於臨限值之 判定來調節其執行之編碼的量，其亦可用於改良節點之間 的連接性及/或減少其間之干擾。 類似地，在下部協定層，控制器可與無線通信裝置協作 以在QoS尺度大於或等於Q〇s臨限值時使用第一調變技術 且另外使用第二調變技術來調變資料。即，控制器可在調 變技術之間轉換以在網路拓撲改變時增大訊號連接性或減 少干擾以維持QoS臨限值。 95937.doc -10- 1251410 夕卜，少 下部協定層，控制器可與無線通信裝置協作來 、資料傳輪率傳輸資料。照此，控制器亦可與無線通信 衣置協作卩基於Q0S尺度已低於⑽臨限值之判定來調節 貧料傳輸率，亦按需要提供改良之連接性或減少之干擾。 牛例而a ’上部協定層可為應用層。此外，至少一中間 協定層可包括會期層、傳送層、網路層及無線電傳送層中 的-或多個。此外，下部協定層可為一實體層。此外， QoS臨限值可基於如可用頻寬、錯誤率、端對端延遲、端 對端延遲變化（即抖動）、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中根據多層式 協定階層架構操作諸如上文簡述之節點的行動節點。方法 可包括在上部協定層建立服務品質（Qos)臨限值之步驟。 此外，在上部協定層下方之至少一中間協定層，可基於

QoS臨限值選擇用於向至少一目的地行動節點傳輸資料之 至少一路徑，且亦可判定所選擇路徑之Q〇s尺度是否低於 QoS臨限值。 此外，該方法亦可包括在至少一中間協定層下方之下部 協疋層使用無線通#裝置以判定用於至少一所選擇路徑之 QoS尺度，使彳于無線通#裝置經由該至少一所選擇路徑向 至少一目的地行動節點傳輸資料。在此層，亦可基於 尺度已低於QoS臨限值之判定使得無線通信裝置調節訊號 傳輸功率。該方法可進一步包括使得無線通信裝置基於 QoS尺度已低於QoS臨限值之判定來調節在所要的方向上 95937.doc -11 - 1251410 之訊號傳輸增益及/或訊號傳輸模式的步驟。 【實施方式】 下文將荟看其中展示了本發明之較佳實施例的隨附圖式 更充分地說明本發明。然而本發明可體現為諸多不同形式 且不應解釋為限於本文所述之實施例。相反，提供此等實 方也例使得此揭示更徹底完整，且將向熟習此項技術者充分 傳達本發明之範疇。全文中類似數字表示類似元件，且使 用主付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MANET 20說明性地包括複 數個行動節點21 -28。在所說明之實例中，行動節點2丨充 當源節點’而行動節點25充當源節點尋求與其通信之目的 地節點。節點21-28可為諸如電腦、個人資料助理（pDA)等 之可在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。當然亦應瞭解，若需要，在某些應用中節點21-28中 之某些可視需要連接至固定通信基礎架構。 源行動郎點21進一步說明性地包括一控制器3 1，下文將 說明其操作。舉例而言，如熟習此項技術者所瞭解的，可 使用微處理器、記憶體、軟體等來實施控制器3丨。此外， 如說明性地展示的，無線通信裝置3〇可包括無線數據機、 無線區域網路（LAN)裝置、蜂巢式電話裝置等以及相關天 線。舉例而言，如熟習此項技術者瞭解的，可使用一或多 個相控陣列天線（以及其它適當天線）。應進一步暸解，行 95937.doc 12 1251410 動節點23.28亦較佳地包括適#的無線通信裝置/控制器 其同樣為說明簡潔之目的地而未在圖丨中展示。 一控制器31所執行之功能為在源行動節點门與目的地行動 節點25之間建立-或多個路徑以在其間傳送資料。在例示 性實施例中說明性地展示了穿過行動節點2 2 _ 2 4且包括盔 線通信鏈路W之單-路徑。應注意，儘管為說明簡 潔之目的僅展示了單-路徑，但根據本發明可使用任何數 目之路徑。 如A!此項技術者所瞭解的’例如視網路規模及節點之 間的接近度而$，MANET路徑内可包括任意數目之中間 節點。沿路徑之各個中間節點通常稱作，，躍點"，因此穿過 多個中間節點之路徑有時稱作"多躍點"路徑。應注意，儘 管為說明簡潔之目的在本實例中展示了相對較少數目之中 間節點22-24,但MANET 2〇内可包括任意數目之節點。此 外應瞭解，到達目的地行動節點25之路徑中的一部分亦可 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ΜΑΝΕΤ 2〇中實施之特定MANET路徑選擇協定。如上所述，此可 使用保持路徑選擇資訊連續最新之主動式協定、使用當需 要向目的地節點22傳送資料時探索適合需要之路徑的被動 式協定或使用其兩者之組合來實施。根據本發明可使用諸 如上述所討論之任何適當的MAnet協定來建立路徑。 儘管MANET仍處於其相對初期，且仍未採用統一標 準，但是如其它無線網路（例如無線LAN)，MANET内之資 95937.doc 13 1251410 料通信將可能遵循開放式系統互連（0SI)架構（或其若干變 化）。根據f景，OSI為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。 一般而言’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 -層。接著將資料傳送過網路，且t其到達目的地終端機 /節點時’其以沿階層之逆序（即自實體層至應用層）來處 t此外，通常會在在網路層級，以稱為封包的協定資料 單兀（PDU)來組織對應於各個特定層之資料。 根據本發明，控制器31類似地根據多層式協定階層架構 32來操作吨供用於⑽操作之整合架構。通常而言，多 :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-在其上執行互補QqS操作以提供經改良之 Q〇S功能性的下部協定層35。 更/、體5之’在圖2中說明性展示了多層式協定階層架 構32’之-例示性實施例，且在圖8及9中說明了使用相同協 疋階層架構之相關方法。應注意為說明及理解之簡潔，在 =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 性展示及標記。根據多層式協定階層架構32，，在方 :二處開始，控制器，可在應用層π建立用於穿過 傳送資料的服務品限值㈣Μ)。 資料㈣之，應用層36,較佳地為其上製作或處理待傳輸之 95937.doc 14 1251410 Q〇s臨限值（或服務類型，T〇s)將視在此上部層上執行 之特定應用而變化。舉例而言，諸如視訊或音訊資料之時 間敏感資料可需要比本文資料播案更大之q 〇 s臨限值以维 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 諸多其它QoS參數來界定Q〇s臨限值。如熟習此項技術者 所瞭解的，參數例如可包括可用頻寬、錯誤率、端對端延 遲變化、躍點計數、預期路徑持久性、優先順序等等中的 一或多個。 在方塊82處，於應用層36，下方之Q〇s支援層^，，控制琴 3!基於QoS臨限值及模式來判定是否需要資料接收確認; 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（"Ack”）接收，及/或當 不可確認資料之正確接& (”Nack，，）時通知源行動節點 21。如在圖2中說明性展示的，可將Q〇s支援層”，概念地 認為係關於0SI模型之會期層及/或傳送層。 舉例而吕，當源行動節點21需要對鄰近節點執行，，可靠” 之夕點廣播操作時，資料封包接收確認可尤其有用。舉例 而。若將行動節點組織為叢集或組，且源行動節點2 1充 當叢集前導節點，則可能需要向在其叢集中之其它節點發 运經更新之網路拓撲資訊或其它控制資料。因此，源行動 即點21可請求此等節點確認接收此重要資料。當然，可美 於育料之重要性及額外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。 〃 95937.doc -15- 1251410 此外’在QoS支援層37,上可執行之另一尤其有利的功能 為高層級允許控制。更具體言之，在方塊89(圖9)處開始， 控制器3 1可基於自其所接收到之個別Q〇s路徑請求及用於 源節點2 1之内部QoS尺度來判定是否允許來自其它行動節 點之流量。即控制器31基於其Q0S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。 ^舉例而言，内部QoS尺度可包括可用功率、可用頻寬、 最近錯誤率及最近延遲中的-或多個。為使說明簡潔，圖 2中將允許控制操作展示為在與Q〇s支援層”,獨立之方塊 47,内執行，可藉由在⑽支援層37，上之相同控制器 或處理器來執行某些或所有此等操作（儘f其可藉由獨立 處理器且在其它層上執行）。在2⑼2年4月29日申請且讓渡 於本受讓人之同在中請中的美國專财請案第削4，173 號中提供了關於該允許_㈣之進 全文以引用的方式併入本文中。 亥案之 在方塊83處，於Q0S支援層37,下之⑽封包編碼層. 控制器31對來自應用層36,之資料編碼以傳輸至目的地行動 節點25,(或節點群）。當然，熟習此項技術者應瞭解自待應 用曰36之控制益31使用的其它行動節點所接收之資料封包 亦可在QoS封包編碼層38，及 編石使用對傳运行動節點所使用之 、，為碼次异法的互補解碼演算法來解碼。 一種對控制器31尤其有利 正（咖）演算法來對資料編巧以2方法為使用前向誤差校 、扁馬以基於Q〇s臨限值產生用於資 95937.doc 1251410 料之誤差校正資料。此外，控制器3丨亦可選擇用於向目的 地行動筇點25傳輸資料之複數個路徑。在方塊91處，在嗲 狀況下，控制器3 1可有利地交錯待傳輸之誤差校正資料及 資料封包，且將交錯之資料分佈於複數個所選擇之路俨 中〇 藉由執行FEC且將交錯之資料分佈於複數個路徑中，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，且在建立新的路徑時允許繼續傳輸（若需要）。此 外，與FEC編碼相關之額外量的資料可分佈於複數個路徑 中，因此緩和了增大之頻寬需求。在2〇〇3年2月19日申^ 且讓渡於本受讓人之同在申請中的美國申請案= 10/3 69,313號中提供了關於可在卩〇8封包編碼層38，執/行之 FEC/交錯操作的進—步詳情，該案之全文以引用的方 入本文中。 在方塊84處，可在QoS編碼層38,下之Q〇s路徑選擇層外， 執行路徑選擇。通常而·r ’控制器31導致向鄰近行動節點 發送Q〇S路徑請求以探㈣達所要的目的地行動節點（或節 點群）之潛在路徑。接著向源行動節點21返回包括路徑可 支援或提供何種QoS等級的指示或尺度之路徑確認。=著 可在路徑選擇表45，中儲存一列可用路徑，控 徑選擇演算法來自其中選擇所要的路徑。在下列申= 汍明了用於經MANET内之一或多個路徑建立及發送資料 之右干尤其有利的方法：2002年8月8日申請之同在申請= 的美國申請案第10/2^997號、2002年6月19日申請之同月在 95937.doc 17 1251410 申請中的美國申請案第l〇/174,721號及名為"ROUTE SELECTION IN MOBILE AD-HOC NETWORKS BASED ON TRAFFIC STATE INFORMATION”之同在申請中的申請案 (律師檔案號碼GCSD-1468(5 1334))，所有該等申請案讓渡 於本受讓人且其全文以引用的方式併入本文中。 此外，在方塊92處，控制器31可視需要基於QoS臨限值 及傳輸輸出資料所需之能量使用量（即功率）在QoS路徑選 擇層39’對輸出資料執行負載均衡。此舉有利地允許功率消 耗、可用QoS及給定應用所需之QoS對於給定情況適當平 衡。在名為，，LOAD LEVELING IN MOBILE AD-HOC NETWORKS TO SUPPORT END-TO-END DELAY REDUCTION, QoS AND ENERGY LEVELING”之同在申請 中的申請案（律師檔案號碼為GCSD-1470(5 1336))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。 此外，在方塊93處，於QoS路徑選擇層39’下方之QoS前 向層40’，控制器3 1較佳地在單點廣播通信模式與多點廣播 通信模式之間選擇。更具體言之，在應用層361，控制器3 1 可指定對於給定應用在QoS前向層4(V待選擇之通信模式的 具體類型（例如，對於叢集前導節點廣播之可靠的多點廣 播通信）。 對於其它應用而言，在應用層36f可能無需指定具體通 信模式。照此，控制器3 1可基於Q〇s臨限值來判定何種通 信模式為適當的。當然，此判定亦可考慮其它因素，諸如 95937.doc -18^ 1251410 具體無線通信裳置30之資源的可用性、一種具體類型之傳 輸疋否可能對其它行動節點引起無意的干擾等。詳言之， 即使在應用層36,指定了具體通信模式，控制器亦可在⑽ 前向層40’基於—或多個上述因素來衫應使用不同通信模 式。 此外，在方塊85處，於Q〇s前向層4〇,下方之Q〇s流量層 41，’控帝J器31較佳地控制資料通訊流量且亦可管理其資料 仔列以維持QoS臨限值。詳言之，在一有利實施例中、，、上 述QoS路控請求可具有個別通訊流量識別符及與其相關之 第二QoS臨限值或上限值。照此，在方塊料處，控制器^ 可基於個別通訊流量識別符來修正所允許之通訊以確保所 允許之通訊不會超過個別第二Q〇s臨限值。在2〇〇2年4月Μ 曰申請且讓渡於本受讓人之同在申請中的美國申請案第 10/134,714號中提供了關於該通訊修正之進一步的詳情， 5亥案之王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流量層41，下 方之至J -下部協定層’控制器3 j與無線通信裝置观作 以基於由更高層提供之指令/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中說明之方法（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30協作以基於所選擇之具 體通信模式來傳輸資料。即，在方塊95_98處，可視正使 用之通信模式的具體類型以及所選擇路徑之Q〇s尺度而定 95937.doc 1251410 來调即或加工各種訊號傳輪特徵，因此結束圖9說明之方 (方塊99)。下文將討論訊號傳輸及接收特徵之調節。 更具體言之，階層32,之下部協定層較佳地包括一在Q〇s 机里層41下方之無線電調適層42，、一在無線電調適層下 之媒體存取（MAC)層43’及一在MAC層下之實體（phy)層 …、線電调適層42’提供了在上部協定層與mac及PHY 層之間的界面，其後者為控制器31實體上與無線通信裝置 3〇建立界面之處。當然，熟習此項技術者應瞭解，例如在 階層32’内亦可包括諸如鏈路層之其它層，且可在某些實施 例中於不同層實施本文所述之某些功能。 相應地，在方塊95處，在實體層44,，控制器31較佳地 與無線通信裝置3〇協作以判定用於所選擇之路徑的卩〇§尺 度，其可用於判定是否需要執行任何QoS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 持已建立路徑之Q〇S，且其亦可通常用於探索及選擇路 /、在圖2中由操作方塊46’說明性地展示。亦應注音， 儘管為使說明簡潔，方塊46,展示為與無線電調適層42，獨 立，但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，藉由監視用於所選擇路徑之q〇s尺度，控 制器31可在Qos路徑選擇層39,判定Q〇s尺度是否低於 臨限值。在方塊97處，若Q〇s尺度低於Q〇s臨限值，則在 貫體層44’上控制器3 1可與無線通信裝置30協作以調節一或 多個訊號特性以改良QoS尺度。 95937.doc -20- 1251410 現另外參看圖3-7及1 Π Ί Ί Ώ -’現將說明如何調節訊號特性 以改良⑽之具體實例。第—實例為tQGS尺度表示對諸 如沿所選擇之路徑的下-行動節點所要的行動節點之訊號 連接性已降至不良等級（例如低於Q。s臨限值）。 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中的-或多個qgS因素來 做出減少訊號連接性之判定。 關於圖3中說明之包括—源行動節點51及與其鄰近之行 動節點52-58的職Ετ 50，源行動節點在由半U定之 區域59,内傳輸。因此，如在圖4中說明性展示的，在上述 建立QOS臨限值、判定Qos尺度及選擇所要的路徑之步驟 (方塊1〇〇_1〇3)後，當判定⑽尺度低於Q〇s臨限值（方塊 1〇4)時，控制器31在贿層44•與無線通信裝置3〇協作以增 因此，現藉由具有大於半徑ri之半徑〇的圓來界定 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（如圖3所示），則增 大訊號傳輸功率將使此節點處於傳輸區域59，内。 當然’可採取相反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中展示之MANET 60，其說明性地包 括彼此干擾之一源行動節點61及一相鄰行動節點62。更具 體言之，自源行動節點61至行動節點63-67之傳輸在行動 節點62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之干擾導致了 Q〇S臨限值未滿足，則控制器3 i 可判定行動節點61及62此等兩節點彼此干擾，且相應地減 95937.doc -21 - 1251410 少其訊號傳輸功率。照此，其訊號傳輸區域68自由半徑〜 界疋之圓（圖5)減少為由半徑界定之較小的圓（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成類似結果 (即增大節點之間的連接性或減少干擾）。舉例而言，在圖7 所示之狀況下，如說明性地展示的，已改變訊號傳輸天線 模式（或波束形狀）以行動節點62，，自傳輸區域68，，排除。如 热習此項技術者所瞭解的，另一類似技術為調節在所要的 方向上之訊號傳輸增益，其亦影響傳輸區域。 此外，藉由基於Q〇S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3 1亦可有利地調節訊號傳輸範圍以併入更多行動節點。 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，此舉可尤其有利。 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，如熟習此項技術者瞭解的，可改 變正在執行之誤差編碼。類似地，控制器3 1可與無線通信 裝置30協作，以在q〇s尺度大於或等於q〇s臨限值時使用 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，適當調變技術可包括TDMA、CDMA、FDMA及 SDMA，以及其它技術。接著在方塊1〇7處，根據經調節之 訊號特性來執行傳輸，因此結束所說明之方法（方塊1〇8)。 此外’控制器3 1與無線通#裝置3 0協作來以所要的資料 傳輸率來傳輸資料。照此，如熟習此項技術者瞭解的，控 95937.doc -22- 1251410 制裔31亦可與無線通信裝置3〇協作，以基於可用按需 要來調節資料傳輸率。 2應瞭解亦可使用類似技術來減少一具體節點自相鄰干 擾節點接收到之干擾。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 Q〇s臨限值（其可由源行動節點提供、由兩節點協議或獨立 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31可調節整體訊號接收增益及/或訊 號接收模式，以減少在接收資料時由干擾行動節點引起之 干擾。 此外，無線通信裝置30亦可在由圖2中MAC/PHY攔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，則當所選擇之路徑的 QoS等級低於QoS臨限值時，控制器3丨可與無線通信裝置 30協作，以偵查或監視一或多個其它可用實體通道。在 2002年4月29曰申請且讓渡於本受讓人之美國申請案第 10/134,862號中提供了關於該通道監視及選擇之進一步的 詳情，該案之全文以引用的方式併入本文中。當然，應注 意欄47a’-47c’亦可對應於諸如調變類型、通信模式類型等 等之其它實體層設定或π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 以提供經改良之QoS。此外，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。 95937.doc -23- 1251410 此外，其亦提供使用通訊狀態（例如利用率、剩餘容量、 躍點之數目、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。 此外，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（例如不同無線電類型、界面、實體通道 寻）。此外，本發明亦提供Q〇s驅動之ρΗγ層調適以改良覆 |率減少干擾、增加所到達之鄰近節點的數目並改良可 罪性。此外需要，可在上部協定層對資料封包編碼以 提i、更大之5吳差杈正率等，且亦可有利地使用多個路徑來 提供更高之可靠性及輸出，並縮短端對端延遲。 【圖式簡單說明】 圖1為根據本發明iMANET的示意性方塊圖。 圖2為圖1之ΜΑΝΕΤ中實施的多層式協定階層架構之替 代性貫施例的示意性方塊圖。 圖3及4為分別說明在根據本發明調節訊號傳輸功率以增 加訊號連接性之前及之後的ΜΑΝΕΤ^意性方塊圖。 圖5及6為分別說明在根據本發明調節在源行動節點處之 Λ唬傳輸功率以減少鄰近行動節點處之訊號干擾之前及之 後的MANET之示意性方塊圖。 圖7為在根據本發明調節在源行動節點處之訊號傳輸天 模式以類似地減少在鄰近行動節點處之干擾之後的圖5 之MANET之示意性方塊圖。 圖8 11為說明用於根據本發明操作在Manet中的行動節 點之方法的流程圖。 95937.doc -24- 1251410 【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 37f QoS支援層 38， Q 〇 S封包編碼層 39f QoS路徑選擇層 40f QoS前向層 41， QoS流量層 42f 無線電調適層 43， 媒體存取（MAC)層 44f 實體（PHY)層 451 路徑選擇表 47a，-47cf MAC/PHY 行 50, 50’ MANET 51，51’ 源行動節點 52-58, 52f-58f 行動節點 95937.doc -25- 1251410 59, 59， 60, 60，，60，， 61，61，，61，， 62-67, 62，-67，，62，，-67’， 傳輸區域 MANET 源行動節點 行動節點 傳輸區域 68, 68，，68，， 95937.doc -26-

Claims (1)

1. >J4,.^ Ϊ25 11祕12734l·鱗财請* —…中文申諝荨珂範哥¥換本(94年U月） 十、申請專利範圍： 1 · 種行動無線隨意網路，其包含： 複數個行動節點，其各個包含一無線通信裝置及一與 其連接之控制器； 該控制器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 QoS臨限值選擇用於向至少一目的地行動節點傳輸資 料之至少一路徑，且判定一用於該所選擇之路徑的 Q〇s尺度是否低於該q〇s臨限值；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 判定用於該至少一所選擇路徑之該Q〇S尺度， 經由該至少一所選擇之路徑傳輸資料至該至少一 目的地行動節點，及 基於一該QoS尺度已低於該Qos臨限值之判定來 調節訊號傳輸功率。 2·如申請專利範圍第1項之行動無線隨意網路，其中在^ 下部協定層，該控制器亦與該無線通信裝置協作，以声 於一該QoS尺度已低於該Q0S臨限值之判定來調節在^ 所要的方向上之訊號傳輸增益。 3·如申請專利範圍第1項之行動無線隨意網路，复 線通信裝置提供一可調節訊號傳輪模★· 口 # 內A，且其中在該 部協定層’該控制器亦與該無線通作择 A 衣置協作，以基於 O:\95\95937-941130.doc 1251410 -該⑽尺度已低於該⑽臨限值之料來調節該訊號 傳輸模式。 4. 如申請專利範圍第旧之行動無線隨意網路，其中在該 至少-中間協定層’該控制器在傳輸前對資料編碼；且 其中該控制器亦基於-該Q0S尺纟已低於該Q〇s臨限值 之判定來調節一定量之誤差校正編碼。 5. 如申請專利範圍第丨項之行動無線隨意網路，其中在該 下部協定層，該控制器與該無線通信裝置協#，以在該 QoS尺度大於或等於該Q〇s臨限值時使用—第一調變技 術且另外使用一弟一調變技術來調變該等資料。 6· 一種在一行動無線隨意網路中操作一行動節點之方法， 該行動無線網路包含複數個行動節點，該方法係根據多 層式協定階層架構來操作，該行動節點包含一無線通信 裝置’且該方法包含以下步驟： 在一上部協定層建立一服務品質（Q〇S)臨限值； 在該上部協定層下方之至少一中間協定層，基於該 QoS臨限值選擇用於向至少一目的地行動節點傳輸資料 之至少一路桉’且判定一用於該所選擇路徑之q〇s尺度 是否低於該QoS尺度；及 在該至少一中間協定層下方之一下部協定層， 使用該無線通信裝置以判定用於該至少一所選擇路 徑之該QoS尺度； 使該無線通信裝置基於一該QoS尺度已低於該QoS 臨限值之判定來調節訊號傳輸功率；及 O:\95\95937-941130.doc 砬51410 使該無線通信裳置 5 、 麵由該至少一所選擇路徑傳輸資 枓至该至少一目的地 , 订動節點。 如申請專利範圍第6項> + ^ ^ & ^ 、又方法，其進一步包含在該下部 協疋層使該無線通传步 、I亦基於一該QoS尺度已低於該 QoS臨限值之判定來調 J即在一所要的方向上之訊號傳輸 增益之步驟。 8. 如申請專利範圍第6項之士丄 貝之方法，其中該無線通信裝置提 供一可調節訊號傳輸模式· 、式，且該方法進一步包含在該下 部協定層使該無線通信裳置亦基於-該QoS尺度已低於 4 QoS臨限值之判定來調節該訊號傳輸模式之步驟。 9.如申請專利範圍第6項之方法，其進一步包含在該至少 一中間協定層： 在傳輸前對資料編碼；及 基於一該QoS尺度已低於該qos臨限值之判定來調節 一定量之編碼的步驟。 10 ·如申請專利範圍第6項之方法，其進一步包含在該下部 協定層，使該無線通信裝置在該QoS尺度大於或等於該 QoS臨限值時使用一第一調變技術且另外使用一第二調 變技術來調變該等資料之步驟。 O:\95\95937-941130.doc