WO2006035059A2 - Routing module for forwarding messages in an ad-hoc multi-hop network - Google Patents

Routing module for forwarding messages in an ad-hoc multi-hop network Download PDF

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WO2006035059A2
WO2006035059A2 PCT/EP2005/054904 EP2005054904W WO2006035059A2 WO 2006035059 A2 WO2006035059 A2 WO 2006035059A2 EP 2005054904 W EP2005054904 W EP 2005054904W WO 2006035059 A2 WO2006035059 A2 WO 2006035059A2
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routing module
network
routing
terminal
destination
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Michael Bahr
Christoph Hielscher
Hubert JÄGER
Original Assignee
Nokia Siemens Networks Gmbh & Co. Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing

Definitions

  • Routing module for forwarding messages in an ad-hoc multi-hop network
  • the invention relates to a device for "routing" for message routing in an ad-hoc multi-hop network.
  • Ad-hoc network implies a wireless connection between two or more terminals that form nodes of a network. This network does not have a fixed infrastructure and must configure itself and adaptively organize itself.Each terminal can perform routing tasks.
  • ad-hoc multi-hop an ad-hoc network with multi-hop functionality
  • ad-hoc mesh an ad-hoc network with multi-hop functionality
  • each node can simultaneously act as terminal and router.
  • a router it allows multiple terminals to be connected in one network or in multiple networks with different protocols and architectures.
  • multiple routers are needed, whereby the routers can exchange routing information with each other. This is done with a routing protocol.
  • routing tables can be set up or updated. Such a table contains comprehensive and up-to-date directions through the network. In it all known routers are registered.
  • a terminal or computer must also be used as a router, which in turn energy and processor performance costs as the messages must be received, analyzed and forwarded. As a result of bottlenecks that may result, messages may be lost and the network is not working efficiently.
  • a routing protocol for an ad-hoc multi-hop network is a software solution.
  • the implementation of routing protocols is conventionally performed on the CPU of a computer, and uses functions and interfaces of the operating system of the computer. The implementations mentioned lead to
  • Performance degradation in computers as well as security and acceptance problems. For example, there is a risk that data that is to be forwarded by the CPU of a computer, read on this computer by third parties and / or manipulated.
  • the CPU of a computer by the
  • the invention has for its object to enable an efficient and secure forwarding of messages in an ad-hoc multi-hop network.
  • the invention consists of a routing module for forwarding messages or data packets in an ad-hoc multi-hop network.
  • This routing module is designed in a first implementation form for interaction with a terminal, eg computer, PDA, or mobile phone, of a network.
  • a terminal together with a routing module then forms a node of the network.
  • the routing module evaluates a destination information relating to a destination contained in a message sent by a node of the network.
  • the routing module checks if the destination is given by the terminal. If the terminal is the destination, the message is routed through the routing module to one Arithmetic unit of the terminal transmitted. Otherwise, the message is forwarded by the routing module in the direction of the destination in accordance with the address information.
  • a routing module is used for forwarding messages or data packets in an ad-hoc multi-hop network comprising a number of terminals representing nodes of the network.
  • This routing module is part of an additional node, which does not include a terminal of the network, which has an improved node
  • This additional node may be supplemented by an air interface for receiving and forwarding messages.
  • the routing module By means of the routing module, a destination message contained in a message sent by a terminal is concerned
  • Address information is evaluated, and the message is forwarded according to the address information in the direction of the destination.
  • the additional node formed by the routing module can improve the networking of the nodes and thus increase the frequency bandwidth of the network network. This favors e.g. Broadband applications such as HDTV (High Definition Television). Better networking usually also leads to more favorable routing paths, which can be found, for example, in in a reduced number of hops in message transmission between a source and a destination node can manifest.
  • the routing module may in the first case be a processor of the
  • Terminal be independent module with its own computing resources. Preferably, it is then either installed or deployed in a terminal, e.g. as a card, chip or separate component.
  • a routing module may comprise a processor and for the implementation of the functions of Routing module supporting software and / or programs.
  • Possible software-based features include an API (Application Programming Interface) to support communication protocols and queues.
  • routing tables in the routing module that allow forwarding of messages based on addresses, e.g. IP addresses (Internet Protocol) or MAC address (Medium Access Control).
  • addresses e.g. IP addresses (Internet Protocol) or MAC address (Medium Access Control).
  • IP addresses Internet Protocol
  • MAC address Medium Access Control
  • the routing protocol can be processed in the separate routing module.
  • the corresponding routing tables can also be stored there and evaluated.
  • a message not addressed to the network node does not need to be forwarded to the operating system of the terminal and processed with the aid of the CPU of the network node.
  • the processing is independent of the operating system, even the CPU of the terminal is not burdened with routing tasks.
  • the network has separate routing processing (i.e., no common operating system of the routing module with the processor of the terminal). This ensures the best possible protection against eavesdropping and transmission in the network.
  • the CPU of a terminal is not additionally burdened by the expense incurred in forwarding messages, i. the computing power of a terminal device is not affected by other devices.
  • an air interface may be provided for receiving and forwarding messages to the routing module. If necessary, this can also be configured for message adaptation when the communication protocol is changed when messages are forwarded, for example when changing the communication protocol between WiMAX (World Interoperability for Microwave Access, IEEE 802.16) and WLAN (Wireless Local Area Network, IEEE 802.11), also between Bluetooth (IEEE 802.15) and UWB (Ultra-Wide Band) switching is possible.
  • WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access, IEEE 802.16
  • WLAN Wireless Local Area Network, IEEE 802.11
  • Bluetooth IEEE 802.15
  • UWB Ultra-Wide Band
  • the routing module can be easily used in conjunction with various air interfaces.
  • Fig.2 ad-hoc multi-hop network
  • Fig.l shows a traditional wireless network (Wireless Local Area Network) and a mesh network in a building.
  • the two types of mesh are state of the art.
  • the wireless range is not very large in WLAN, it is usually necessary to introduce multiple access points for the construction of the network, all of which are connected by cables.
  • a mesh network In a mesh network, it allows a wireless meshing of the access points with each other. Each terminal can serve as a router for other devices. In such a network, many different ways of forwarding messages are possible. Here is the shortest route shown. The effort for access points and their administration also remain with the mesh network.
  • Fig. 2 shows an ad-hoc multi-hop network in a building.
  • an ad-hoc mult-hop network does not need access points, as it were, because the terminals of the network communicate with each other via their own routing modules and can organize themselves. Each device works like an access point. Thus, the cost of administration and costs of access points are avoided.
  • Fig. 3 shows a structure of a network node in an ad-hoc multi-hop network.
  • the network node consists of three parts, namely CPU and operating system of a terminal, a routing module according to the invention and an air interface.
  • a routing protocol can be processed in the routing module, and corresponding routing tables can also be stored there and evaluated. This allows the destination of a message to be determined and checked.
  • the destination of a message is a terminal connected to the routing module, the message is routed to the CPU of the terminal, otherwise it will be routed.
  • a message is received by an air interface from the routing module.
  • Such an interface can be used for a change of
  • Communication protocol for example, from WiMAX to WLAN, be designed to forward messages.
  • FIG. 4 the mode of operation of a routing in an ad-hoc multi-hop network is shown with the aid of three network nodes (as shown in FIG. 3).
  • the three nodes are designated A, B and C and each comprise a terminal and a routing module according to the invention.
  • FIG. 3 two cases are shown, a "single-hop" and a "multi-hop" transmission.
  • a message is sent from the CPU of the node A's terminal.
  • the routing engine of node A then processes this message and consults a routing table. This determines the destination of the message. Then the message can be sent via air interface from A to Node B. Through the air interface of B, the message reaches the routing module of node B. This routing module examines the message and determines if its destination is the Node B terminal. If the check leads to this result, the message is forwarded to the terminal by the node B, ie a "single-hop" transmission from the node A to the node B has taken place Message is again sent via the air interface to node C.
  • the message is checked by the routing module of C and forwarded, if necessary, to the CPU of the terminal of the node C. In this case, finds a Then, Node B is an intermediate node for routing from Node A to Node C. If the destination is Node C, the message is forwarded to and processed by C in the terminal, otherwise it will be directed towards the destination is routed to a neighboring node until the destination is reached, if the destination is unreachable an error will be reported.

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Abstract

The invention relates to a routing module for the forwarding of messages in an ad-hoc multi-hop network. Said routing module in a first embodiment is embodied for cooperation with a terminal in the network. Routing information is evaluated by the routing module and checks whether the target is defined by the terminal. In another embodiment said routing module is used in an ad-hoc multi-hop network, comprising a number of terminals, representing nodes of the network. The routing module then has an embodiment to provide an additional network node for improved networking for the terminals in the network. The above permits generation of more efficient and secure routing in ad-hoc multi-hop networks.

Description

Beschreibungdescription
Routingmodul zum Weiterleiten von Nachrichten in einem Ad-hoc multi-hop NetzRouting module for forwarding messages in an ad-hoc multi-hop network
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum „Routen" für ein Routing für Nachrichten in einem Ad-hoc multi-hop Netz.The invention relates to a device for "routing" for message routing in an ad-hoc multi-hop network.
Der Begriff „Ad-hoc Netz" impliziert eine drahtlose Verbindung zwischen zwei oder mehreren Endgeräten, welche Knoten eines Netzwerks bilden. Ein derartiges Netz besitzt keine feste Infrastruktur und muss sich selbst konfigurieren und adaptiv organisieren. Jedes Endgerät kann Routing- Aufgaben übernehmen.The term "ad-hoc network" implies a wireless connection between two or more terminals that form nodes of a network.This network does not have a fixed infrastructure and must configure itself and adaptively organize itself.Each terminal can perform routing tasks.
Beim Multi-hop Routing können alle Endgeräte eines Netzes über mehrere Knoten miteinander in Verbindung treten. Das Routing zwischen zwei Endgeräten kann dabei über mehrere Hops vorgenommen werden. Ein Ad-hoc Netz mit Multi-hop Funktionalität wird gebräuchlicherweise als „Ad-hoc multi- hop" oder „ad hoc mesh" Netz bezeichnet. In einem derartigen Netz kann in der Regel jeder Knoten gleichzeitig als Endgerät und Router fungieren. Als Router ermöglicht er mehrere Endgeräte in einem Netz oder in mehreren Netzen mit unterschiedlichen Protokollen und Architekturen zu verbinden. In einem Netz werden mehrere Router gebraucht, wobei die Router untereinander Routing-Informa-tionen austauschen können. Dies erfolgt mit einem Routing-Protokoll. Mittels der ausgetauschten Informationen können Routing-Tabellen aufgebaut bzw. aktualisiert werden. Eine derartige Tabelle enthält eine umfassende und aktuelle Wegbeschreibung durch das Netz. In ihr sind alle bekannten Router eingetragen.With multi-hop routing, all end devices of a network can communicate with one another via several nodes. The routing between two terminals can be made over several hops. An ad-hoc network with multi-hop functionality is commonly referred to as an "ad-hoc multi-hop" or "ad hoc mesh" network. In such a network, as a rule, each node can simultaneously act as terminal and router. As a router, it allows multiple terminals to be connected in one network or in multiple networks with different protocols and architectures. In a network, multiple routers are needed, whereby the routers can exchange routing information with each other. This is done with a routing protocol. Using the exchanged information, routing tables can be set up or updated. Such a table contains comprehensive and up-to-date directions through the network. In it all known routers are registered.
Es ist erstrebenswert, allen im Netz teilnehmenden Endgeräten die Kommunikation mit jedem anderen Endgerät zu ermöglichen. Somit muss ein Endgerät bzw. Rechner auch als Router verwendet werden, was wiederum Energie und Prozessorleistung kostet, da die Nachrichten empfangen, analysiert und weitergeschickt werden müssen. Infolge der dadurch möglichen Engpässe kann es zu Verlusten von Nachrichten kommen, und das Netz arbeitet nicht effizient.It is desirable to allow all the terminals participating in the network to communicate with any other terminal. Thus, a terminal or computer must also be used as a router, which in turn energy and processor performance costs as the messages must be received, analyzed and forwarded. As a result of bottlenecks that may result, messages may be lost and the network is not working efficiently.
Ein Routing-Protokoll für ein Ad-hoc multi-hop Netz ist eine Softwarelösung. Die Implementierung von Routing-Protokollen wird herkömmlich auf der CPU eines Rechners ausgeführt, und verwendet Funktionen und Schnittstellen des Betriebssystems des Rechners. Die genannten Implementierungen führen zuA routing protocol for an ad-hoc multi-hop network is a software solution. The implementation of routing protocols is conventionally performed on the CPU of a computer, and uses functions and interfaces of the operating system of the computer. The implementations mentioned lead to
Leistungseinbußen bei Rechnern, sowie zu Sicherheits- und Akzeptanzproblemen. Z.B. besteht die Gefahr, dass Daten, die durch die CPU eines Rechners weitergeleitet werden sollen, über diesen Rechner von Dritten gelesen und/oder manipuliert werden. Zudem wird die CPU eines Rechners durch den beimPerformance degradation in computers, as well as security and acceptance problems. For example, there is a risk that data that is to be forwarded by the CPU of a computer, read on this computer by third parties and / or manipulated. In addition, the CPU of a computer by the
Weiterleiten von Nachrichten entstehenden Aufwand zusätzlich belastet.Forwarding messages arising additional expenses burdened.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein effizientes und sicheres Weiterleiten von Nachrichten in einem Ad-hoc multi-hop Netz zu ermöglichen.The invention has for its object to enable an efficient and secure forwarding of messages in an ad-hoc multi-hop network.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.The object is solved by the subject matter of claims 1 and 2, respectively.
Die Erfindung besteht aus einem Routingmodul zum Weiterleiten von Nachrichten oder Datenpaketen in einem Ad-hoc multi-hop Netz. Dieses Routingmodul ist in einer ersten Realisierungsform für ein Zusammenwirken mit einem Endgerät, z.B. Computer, PDA, oder Mobiltelefon, eines Netzes ausgestaltet. Ein Endgerät zusammen mit einem Routingmodul bildet dann einen Knoten des Netzes. Durch das Routingmodul wird eine in einer von einem Knoten des Netzes gesendeten Nachricht enthaltene, ein Ziel betreffende Adressinformation ausgewertet. Das Routingmodul überprüft, ob das Ziel durch das Endgerät gegeben ist. Falls das Endgerät das Ziel ist, wird die Nachricht durch das Routingmodul an eine Recheneinheit des Endgeräts übermittelt. Anderenfalls wird die Nachricht wird durch das Routingmodul nach Maßgabe der Adressinformation in Richtung des Ziels weitergeleitet.The invention consists of a routing module for forwarding messages or data packets in an ad-hoc multi-hop network. This routing module is designed in a first implementation form for interaction with a terminal, eg computer, PDA, or mobile phone, of a network. A terminal together with a routing module then forms a node of the network. The routing module evaluates a destination information relating to a destination contained in a message sent by a node of the network. The routing module checks if the destination is given by the terminal. If the terminal is the destination, the message is routed through the routing module to one Arithmetic unit of the terminal transmitted. Otherwise, the message is forwarded by the routing module in the direction of the destination in accordance with the address information.
Im anderen Fall wird ein erfindungsgemäßes Routingmodul zum Weiterleiten von Nachrichten oder Datenpakete in einem Ad-hoc multi-hop Netz verwendet, welches eine Anzahl von Endgeräten umfasst, die Knoten des Netzes darstellen. Dieses Routingmodul ist Teil eines zusätzlichen, kein Endgerät des Netzes umfassenden Knotens, welcher eine verbesserteIn the other case, a routing module according to the invention is used for forwarding messages or data packets in an ad-hoc multi-hop network comprising a number of terminals representing nodes of the network. This routing module is part of an additional node, which does not include a terminal of the network, which has an improved node
Vernetzung der Endgeräte gewährleistet. Dieser zusätzliche Knoten wird evtl. durch eine Luftschnittstelle für Empfang und Weiterleiten von Nachrichten ergänzt. Mittels des Routingmoduls wird eine in einer von einem Endgerät gesendeten Nachricht enthaltene, ein Ziel betreffendeEnsuring networking of the terminals. This additional node may be supplemented by an air interface for receiving and forwarding messages. By means of the routing module, a destination message contained in a message sent by a terminal is concerned
Adressinformation auswertet, und die Nachricht wird nach Maßgabe der Adressinformation in Richtung des Ziels weitergeleitet.Address information is evaluated, and the message is forwarded according to the address information in the direction of the destination.
Durch den von Routingmodul gebildeten zusätzlichen Knoten kann die Vernetzung der Knoten verbessert und damit die Frequenzbandbreite des NetzeNetzwerks erhöht werden. Dies begünstigt z.B. Breitbandanwendungen wie HDTV (High Definition Television) . Eine bessere Vernetzung führt in der Regel auch zu günstigeren Routingwegen, was sich z.B. in einer reduzierten Anzahl der Hops bei der Nachrichtenübertragung zwischen einem Quell- und einem Zielknoten manifestieren kann.The additional node formed by the routing module can improve the networking of the nodes and thus increase the frequency bandwidth of the network network. This favors e.g. Broadband applications such as HDTV (High Definition Television). Better networking usually also leads to more favorable routing paths, which can be found, for example, in in a reduced number of hops in message transmission between a source and a destination node can manifest.
Das Routingmodul kann im ersten Fall ein vom Prozessor desThe routing module may in the first case be a processor of the
Endgerätes unabhängiges Modul mit eigenen Rechenmitteln sein. Vorzugsweise wird es dann in einem Endgerät entweder eingebaut oder eingesetzt, z.B. als Karte, Chip oder separates Bauteil.Terminal be independent module with its own computing resources. Preferably, it is then either installed or deployed in a terminal, e.g. as a card, chip or separate component.
Ein erfindungsgemäßes Routingmodul kann einen Prozessor umfassen und für die Implementierung von die Funktionen des Routingmodul unterstützender Software und/oder Programmen geeignet sein. Mögliche softwarebasierte Features sind z.B. ein API (Application Programming Interface) zur Unterstützung von Kommunikationsprotokollen und Warteschlangen.A routing module according to the invention may comprise a processor and for the implementation of the functions of Routing module supporting software and / or programs. Possible software-based features include an API (Application Programming Interface) to support communication protocols and queues.
Für das Routing von Nachrichten ist es günstig, Routing- Tabellen in dem Routingmodul vorzusehen, die eine Weiterleitung von Nachrichten anhand von Adressen, z.B. IP- Adressen (Internet Protocol) oder MAC-Adresse (Medium Access Control) , ermöglichen. Somit kann das Routing-Protokoll im separaten Routingmodul abgearbeitet werden. Die entsprechenden Routing-Tabellen können ebenfalls dort abgespeichert und auswertet werden.For the routing of messages, it is convenient to provide routing tables in the routing module that allow forwarding of messages based on addresses, e.g. IP addresses (Internet Protocol) or MAC address (Medium Access Control). Thus, the routing protocol can be processed in the separate routing module. The corresponding routing tables can also be stored there and evaluated.
Bei einem mit einem erfindungsgemäßen Routingmodul und einem Endgerät gebildeten Netzknoten braucht eine nicht an den Netzknoten adressierte Nachricht nicht an das Betriebssystem des Endgeräts weitergeleitet und mit Hilfe der CPU des Netzknotens bearbeitet zu werden. Die Bearbeitung erfolgt unabhängig vom Betriebssystem, auch die CPU des Endgeräts wird nicht mit Routing-Aufgaben belastet.In a network node formed with a routing module according to the invention and a terminal, a message not addressed to the network node does not need to be forwarded to the operating system of the terminal and processed with the aid of the CPU of the network node. The processing is independent of the operating system, even the CPU of the terminal is not burdened with routing tasks.
Ein Vorteil ist, dass im Netz eine getrennte Bearbeitung des Routings (d.h. kein gemeinsames Betriebssystem des Routingmoduls mit dem Prozessor des Endgerätes) vorliegt. Damit wird Abhör- und Übertragungssicherheit im Netz bestmöglich gewährleistet. Zudem wird die CPU eines Endgeräts durch den beim Weiterleiten von Nachrichten entstehenden Aufwand nicht zusätzlich belastet, d.h. die Rechenleistung eines Endgeräts wird Endgeräts wird nicht durch andere Endgeräte beeinflusst.One advantage is that the network has separate routing processing (i.e., no common operating system of the routing module with the processor of the terminal). This ensures the best possible protection against eavesdropping and transmission in the network. In addition, the CPU of a terminal is not additionally burdened by the expense incurred in forwarding messages, i. the computing power of a terminal device is not affected by other devices.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Selbstorganisation von Endgeräten die meisten Aspekte der Netz- und Infrastrukturadministration entfallen. Bei einem Netzknoten kann eine Luftschnittstelle für Empfang und Weiterleiten von Nachrichten zu dem Routingmodul vorgesehen sein. Diese ist bei Bedarf auch für eine Nachrichtenanpassung bei einem Wechsel des Kommunikationsprotokolls beim Weiterleiten von Nachrichten ausgestaltbar, beispielsweise bei Wechsel des Kommunikationsprotokolls zwischen WiMAX (World Interoperability for Microwave Access, IEEE 802.16) und WLAN (Wireless Local Area Network, IEEE 802.11), auch zwischen Bluetooth (IEEE 802.15) und UWB (Ultra-Wide Band) ist der Wechsel möglich.Another advantage is that the self-organization of endpoints eliminates most aspects of network and infrastructure administration. At a network node, an air interface may be provided for receiving and forwarding messages to the routing module. If necessary, this can also be configured for message adaptation when the communication protocol is changed when messages are forwarded, for example when changing the communication protocol between WiMAX (World Interoperability for Microwave Access, IEEE 802.16) and WLAN (Wireless Local Area Network, IEEE 802.11), also between Bluetooth (IEEE 802.15) and UWB (Ultra-Wide Band) switching is possible.
Durch die Nähe des Routingmoduls zu der physikalischen Luftschnittstelle erfolgt auf effiziente Weise die Durchreichung von Transitverkehr, welche mit einer hohenDue to the proximity of the routing module to the physical air interface, the transit of transit traffic, which takes place at a high rate, takes place in an efficient manner
Übertragungskapazität und geringen Verzögerung vorgenommen werden kann. Außerdem kann durch die Trennung von Luftschnittstelle und Funktionalität des Ad-hoc multi-hop Routings das Routingmodul leicht in Verbindung mit verschiedenen Luftschnittstellen verwendet werden.Transmission capacity and low delay can be made. In addition, by separating the air interface and functionality of the ad-hoc multi-hop routing, the routing module can be easily used in conjunction with various air interfaces.
Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below in the context of an embodiment with reference to figures.
Es zeigen:Show it:
Fig.l: Zwei unterschiedliche Ausgestaltungen herkömmlicher WLANsFig.l: Two different configurations of conventional WLANs
Fig.2: Ad-hoc Multi-hop NetzFig.2: ad-hoc multi-hop network
Fig.3: Struktur eines erfindungsgemäßen Knotens eines Ad-hoc multi-hop Netzes3: Structure of a node according to the invention of an ad-hoc multi-hop network
Fig.4: Routing mittels eine Routingmoduls in einem Ad-hoc multi-hop Netz Fig.l zeigt ein traditionales WLAN-Netz (Wireless Local Area Network) und ein Mesh-Netz in einem Gebäude. Die beiden Netztypen sind Stand der Technik. Da die Funkreichweite bei WLAN jedoch nicht sehr groß ist, müssen zum Aufbau des Netzes üblicherweise mehrere Zugangspunkte eingeführt werden, die alle durch Kabel verbunden sind.4 shows routing by means of a routing module in an ad-hoc multi-hop network Fig.l shows a traditional wireless network (Wireless Local Area Network) and a mesh network in a building. The two types of mesh are state of the art. However, as the wireless range is not very large in WLAN, it is usually necessary to introduce multiple access points for the construction of the network, all of which are connected by cables.
Bei diesem Netz sind die Kosten der Universalverkabelung, der Zugangsknoten, und der Administration beider Infrastrukturelemente (Zugangspunkte und Endgeräte) hoch.In this network, the cost of universal cabling, the access node, and the administration of both infrastructure elements (access points and terminals) are high.
In einem Mesh-Netz ermöglicht es eine drahtlose Vermaschung der Zugangspunkte untereinander. Jedes Endgerät kann als Router für andere Geräte dienen. In einem derartigen Netz sind viele unterschiedliche Wege für das Weiterleiten von Nachrichten möglich. Hier ist der kürzeste Routingweg gezeigt. Auch bei dem Mesh-Netz verbleibt der Aufwand für Zugangspunkte und deren Administration.In a mesh network, it allows a wireless meshing of the access points with each other. Each terminal can serve as a router for other devices. In such a network, many different ways of forwarding messages are possible. Here is the shortest route shown. The effort for access points and their administration also remain with the mesh network.
Fig.2 zeigt ein Ad-hoc multi-hop Netz in einem Gebäude.Fig. 2 shows an ad-hoc multi-hop network in a building.
Kommunikation zwischen einzelnen Etagen wird jeweils mittels eines Radio-Relais durchgeführt. Im Vergleich zu den in Fig. 1 dargestellten Netztypen braucht ein Ad-hoc mult-hop Netz sozusagen keine Zugangspunkte, weil die Endgeräte des Netzes über eigene Routingmodule miteinander kommunizieren, und sich selber organisieren können. Jedes Endgerät funktioniert wie einen Zugangspunkt. Somit werden der Aufwand für die Administration und Kosten von Zugangspunkten vermieden.Communication between individual floors is carried out in each case by means of a radio relay. In comparison to the network types shown in FIG. 1, an ad-hoc mult-hop network does not need access points, as it were, because the terminals of the network communicate with each other via their own routing modules and can organize themselves. Each device works like an access point. Thus, the cost of administration and costs of access points are avoided.
Fig.3 zeigt eine Struktur eines Netzknotens in einem Ad-hoc multi-hop Netz. Das Netzknoten besteht aus drei Teilen, nämlich CPU und Betriebsystem von einem Endgerät, ein erfindungsgemäßes Routingmodul und eine Luftschnittstelle.Fig. 3 shows a structure of a network node in an ad-hoc multi-hop network. The network node consists of three parts, namely CPU and operating system of a terminal, a routing module according to the invention and an air interface.
Mit Hilfe der im Routingmodul implementierten Software können ein Routing-Protokoll in dem Routingmodul abgearbeitet, sowie entsprechende Routing-Tabellen ebenfalls dort abgespeichert und auswertet werden. Damit kann das Ziel einer Nachricht ermittelt und überprüft werden.Using the software implemented in the routing module, a routing protocol can be processed in the routing module, and corresponding routing tables can also be stored there and evaluated. This allows the destination of a message to be determined and checked.
Falls das Ziel einer Nachricht ein mit dem Routingmodul verbundenes Endgerät ist, wird die Nachricht in die CPU des Endgeräts geleitet, sonst wird sie weitergeroutet.If the destination of a message is a terminal connected to the routing module, the message is routed to the CPU of the terminal, otherwise it will be routed.
Eine Nachricht wird durch eine Luftschnittstelle von dem Routingmodul empfangen bzw. gesendet. Eine derartige Schnittstelle kann für einen Wechsel desA message is received by an air interface from the routing module. Such an interface can be used for a change of
Kommunikationsprotokolls, beispielsweise von WiMAX zu WLAN, beim Weiterleiten von Nachrichten ausgestaltet sein.Communication protocol, for example, from WiMAX to WLAN, be designed to forward messages.
In Fig.4 wird mit Hilfe von drei Netzknoten (wie in Fig.3 gezeigt) die Funktionsweise eines Routings in einem Ad-hoc multi-hop Netz dargestellt. Die drei Knoten sind mit A, B und C bezeichnet und umfassen jeweils ein Endgerät und ein erfindungsgemäßes Routingmodul. In Fig.3 sind zwei Fälle gezeigt, eine „Single-hop" und eine „Multi-hop" Übertragung.4, the mode of operation of a routing in an ad-hoc multi-hop network is shown with the aid of three network nodes (as shown in FIG. 3). The three nodes are designated A, B and C and each comprise a terminal and a routing module according to the invention. In Figure 3, two cases are shown, a "single-hop" and a "multi-hop" transmission.
Eine Nachricht wird von der CPU des Endgeräts des Knotens A gesendet. Das Routingmodul des Knotens A bearbeitet dann diese Nachricht und konsultiert eine Routing-Tabelle. Damit wird das Ziel der Nachricht ermittelt. Dann kann die Nachricht über Luftschnittstelle von A nach Knoten B versendet werden. Durch die Luftschnittstelle von B erreicht die Nachricht das Routingmodul des Knotens B. Dieses Routingmodul überprüft die Nachricht und ermittelt, ob deren Ziel das Endgerät vom Knoten B ist. Falls die Überprüfung zu diesem Ergebnis führt, wird die Nachricht ins Endgerät vom Knoten B weitergeleitet, d.h eine „Single-hop" Übertragung von dem Knoten A zum Knoten B ist erfolgt. Bei dem anderen Fall wird als nächster Knoten der Knoten C ermittelt und die Nachricht wieder über die Luftschnittstelle zum Knoten C versendet. Anschließend wird die Nachricht vom Routingmodul von C überprüft und gegebenenfalls an die CPU des Endgeräts des Knotens C weitergeleitet. In diesem Fall findet eine „Multi-hop" Übertragung statt. Dann ist der Knoten B ein Zwischenknoten für das Routing vom Knoten A nach Knoten C. Ist das Ziel Knoten C, wird die Nachricht in Endgerät von C weitergeleitet und dort verarbeitet, sonst wird sie in Richtung des Ziels weiter zu einem Nachbarknoten geroutet, bis das Ziel erreicht ist. Wenn das Ziel nicht erreichbar ist, wird ein Fehler gemeldet. A message is sent from the CPU of the node A's terminal. The routing engine of node A then processes this message and consults a routing table. This determines the destination of the message. Then the message can be sent via air interface from A to Node B. Through the air interface of B, the message reaches the routing module of node B. This routing module examines the message and determines if its destination is the Node B terminal. If the check leads to this result, the message is forwarded to the terminal by the node B, ie a "single-hop" transmission from the node A to the node B has taken place Message is again sent via the air interface to node C. Subsequently, the message is checked by the routing module of C and forwarded, if necessary, to the CPU of the terminal of the node C. In this case, finds a Then, Node B is an intermediate node for routing from Node A to Node C. If the destination is Node C, the message is forwarded to and processed by C in the terminal, otherwise it will be directed towards the destination is routed to a neighboring node until the destination is reached, if the destination is unreachable an error will be reported.

Claims

Patentansprüche claims
1. Routingmodul zum Weiterleiten von Nachrichten in einem Ad- hoc multi-hop Netz, wobei - das Routingmodul für ein Zusammenwirken mit einem Endgerät eines Netzes ausgestaltet ist,A routing module for forwarding messages in an ad-hoc multi-hop network, wherein - the routing module is designed to interact with a terminal of a network,
- durch das Routingmodul eine in einer von einem Knoten des Netzes gesendeten Nachricht enthaltene, ein Ziel betreffende Adressinformation auswertbar ist, - durch das Routingmodul erkennbar ist, ob das Ziel durch das Endgerät gegeben ist,by the routing module a destination information relating to a destination contained in a message sent by a node of the network can be evaluated, the routing module can determine whether the destination is given by the terminal,
- die Nachricht durch das Routingmodul an eine Recheneinheit des Endgeräts übermittelbar ist, wenn das Ziel durch das Endgerät gegeben ist, und - die Nachricht durch das Routingmodul nach Maßgabe derthe message can be transmitted by the routing module to a computing unit of the terminal if the destination is given by the terminal, and the message is sent by the routing module in accordance with
Adressinformation in Richtung des Ziels weiterleitbar ist, wenn das Endgerät nicht das Ziel ist.Address information can be forwarded in the direction of the destination, if the terminal is not the destination.
2. Routingmodul zum Weiterleiten von Nachrichten in einem Ad- hoc multi-hop Netz, welches eine Anzahl von Endgeräten umfasst, die Knoten des Netzes darstellen, wobei2. Routing module for forwarding messages in an ad-hoc multi-hop network comprising a number of terminals representing nodes of the network, wherein
- ein zusätzlicher, kein Endgerät des Netzes umfassender Knoten zur verbesserten Vernetzung der Endgeräte gegeben ist,an additional node, which does not include any terminal of the network, is provided for improved networking of the terminals,
- das Routingmodul Bestandteil des zusätzlichen Knotens ist, - durch das Routingmodul eine in einer von einem Endgerät gesendeten Nachricht enthaltene, ein Ziel betreffende Adressinformation auswertbar ist, undthe routing module is part of the additional node, by the routing module a destination information relating to a destination contained in a message sent by a terminal can be evaluated, and
- die Nachricht nach Maßgabe der Adressinformation in Richtung des Ziels weiterleitbar ist.- The message in accordance with the address information in the direction of the destination is forwarded.
3. Routingmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass3. routing module according to claim 1, characterized in that
- das Routingmodul ein von den Rechenmitteln des Endgerätes unabhängiges Modul mit eigenen Rechenmitteln ist. - The routing module is independent of the computing means of the terminal module with its own computing means.
4. Routingmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass4. routing module according to one of claims 1 to 3, characterized in that
- Software und/oder Programme in dem Routingmodul implementierbar sind.- Software and / or programs can be implemented in the routing module.
5. Routingmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass5. routing module according to one of claims 1 to 4, characterized in that
- ein Routing-Protokoll zum Weiterleiten in dem Modul abarbeitbar ist, wobei eine vom Routing-Protokoll aufgebaute Routing-Tabelle in dem Modul auswertbar ist.- A routing protocol for forwarding in the module can be processed, wherein a routing table constructed by the routing protocol is evaluable in the module.
6. Netzknoten mit einem Routingmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche.6. network node with a routing module according to one of the preceding claims.
7. Netzknoten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass7. network node according to claim 6, characterized in that
- der Netzknoten eine Luftschnittstelle für Empfang und Weiterleiten von Nachrichten zu dem Routingmodul gegeben umfasst.- The network node comprises an air interface for receiving and forwarding messages given to the routing module.
8. Netzknoten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass8. network node according to claim 7, characterized in that
- die Luftschnittstelle für einen Wechsel des Kommunikationsprotokolls beim Weiterleiten von Nachrichten ausgestaltet ist. - The air interface is designed for a change of communication protocol when forwarding messages.
PCT/EP2005/054904 2004-09-30 2005-09-29 Routing module for forwarding messages in an ad-hoc multi-hop network WO2006035059A2 (en)

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