WO2008092513A1 - Verfahren zum betreiben eines drahtlosen, vermaschten datennetzes mit einer mehrzahl an netzknoten und netzknoten - Google Patents

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WO2008092513A1
WO2008092513A1 PCT/EP2007/058918 EP2007058918W WO2008092513A1 WO 2008092513 A1 WO2008092513 A1 WO 2008092513A1 EP 2007058918 W EP2007058918 W EP 2007058918W WO 2008092513 A1 WO2008092513 A1 WO 2008092513A1
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node
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PCT/EP2007/058918
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Michael Bahr
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Siemens Enterprise Communications Gmbh & Co. Kg
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/30—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update for proactive routing

Definitions

  • a method of operating a wireless, meshed data network having a plurality of network nodes and network nodes
  • the invention relates to a method for operating a wireless mesh data network having a plurality of network nodes, between which at least partly consist Kommunikati ⁇ onstagenen, wherein at least some of the network nodes at least forward received data frames to a network node and wherein at least one of the network node as a predetermined, Data frame is formed of non-forwarding network node.
  • the invention further relates to a network node for operation in a wireless, meshed data network having a plurality of network nodes, between which at least partially communication links exist, wherein at least some of the network nodes forward received data frames to at least one of the network nodes.
  • the transfer of data frames between one, known as source node, network node and a designated as the destination node, network node can in wireless mesh data networks principally via different routes, also called Pfa ⁇ de or data paths, take place.
  • a route comprising a number of network nodes which are adjacent and arranged in a series with one another, which have a data or Kommunikati ⁇ onstress each other and enable a data connection between the source node and the destination node.
  • Pfa ⁇ de or data paths take place.
  • a route comprising a number of network nodes which are adjacent and arranged in a series with one another, which have a data or Kommunikati ⁇ onstress each other and enable a data connection between the source node and the destination node. In order not to leave the transmission of the data frames from the source node to the destination node to chance, is of the
  • Source node a so-called route request message (so-called route request or route request message) sent to all adjacent network nodes (so-called broadcast), which also forward the route request message in the context of a broadcast to the adjacent network nodes to the way - Request message finally reached the destination node.
  • the destination node initiates a route reply message (so-called route reply or route reply message).
  • route reply message In the transmission
  • routing tables In the route request message and in the purposeful return transmission of the way-response message (so-called unicast) to the source node, entries are created in so-called routing tables on each network node (so-called routing tables). This results in a defined path for the transmission of data frames between the source node and the destination node.
  • a path or data path (English: route) is meant the Sprinttra ⁇ gungsweg of data frames via one or more intermediate nodes as a designated network nodes between the source node and the destination node.
  • a non-forwarding network node in this case is a network node, which participates in the creation of the data path, but does not forward data frames to other network nodes of the data network. This means that a non-forwarding network node has only one endpoint, i. may represent a source node or a destination node of a data path of the wireless mesh data network.
  • Network nodes which do not support the forwarding of data frames which they have received from other network nodes, are reluctant to tolerate in a wireless, meshed data network because they do not cooperate and reduce the connectivity of the data network.
  • Routing protocols for wireless, meshed data networks usually assume that a network node forwards the data frames or data packets it receives.
  • Mechanical- ⁇ men which take into account such network nodes, which are part of the data network, but not forward data frames are missing in many routing protocols. This also applies, for example, to the Hybrid Wireless Mesh routing protocol
  • HWMP HyperText Transfer Protocol
  • Stub nodes wireless terminals (STAs)
  • STAs wireless terminals
  • MAP Access Point
  • Forwarding network nodes they can not process routing messages nor participate in the definition of the data path.
  • the object of the present invention is therefore to enable the integration of non-forwarding (mesh) network nodes in existing routing protocols, so that sol ⁇ che network nodes can participate on the one hand in the definition of the data path and on the other hand, a source node or destination node of data transfers could be. It is a further object of the present invention to provide a network node which can participate as a non-forwarding network node in a wireless, meshed data network with a plurality of network nodes using existing routing protocols.
  • the inventive method for operating a wireless mesh data network having a plurality of network nodes, between which at least partly consist Kommunikati ⁇ onstagenen, wherein at least some of the data frames Netzkno ⁇ th received to forward at least one of the network nodes and wherein at least one of the network node as a predetermined, Data frame is formed of non-forwarding network node, the predetermined network node suppresses the forwarding of the data frame and the forwarding and / or answering the data frames to the network nodes, which are transmitted in connection with the creation of a data path in the data network and are not addressed to the predetermined network node ,
  • the method according to the invention thus describes a possibility of how data frames, eg of the protocol HWMP, are handled by the predetermined, ie non-forwarding network nodes.
  • a corresponding procedure is not provided in the draft IEEE 802.11s Dl .0 so far.
  • the idea underlying the method is that routing messages, ie messages which are transmitted in connection with the creation of a data path in the data network, which are usually answered, forwarded or returned by the network nodes, are not forwarded by non-forwarding network nodes and only be answered under certain conditions.
  • this routing messages are also called "management frames."
  • the term of the data frame is basically to be understood broadly in the vorlie ⁇ constricting application.
  • a data frame is to include those data frames in the present description, the user data and / or routing data This means that the propagation of routing messages as well as data broadcast messages stops at the predetermined, non- forwarding network node.
  • the method according to the invention does not require any changes to existing routing protocols with respect to normal network nodes. All changes only concern the at least one predetermined, ie not forwarding, network node.
  • one or more of the subsequent messages comprising at least one of the data frames are processed by the predetermined network node:
  • Such a way-response message is processed as usual in the standard IEEE 802.11s, for example. Because the route reply message is addressed to the predetermined node, it is not erfor ⁇ sary, therefore, that an updated route reply message is sent.
  • the resulting entries in the routing tables show that the predetermined network node knows a path to the network node (so-called root network node) which sends out the proactive route request message, but no network node NEN path to which the proactive route request message from ⁇ sending network node created including the predetermined network node, since the predetermined network node does not forward the proactive route request message. It follows that the predetermined network node does not have to transfer data frames to the network node which sends out the proactive route request message for other network nodes. The predetermined network node therefore becomes a leaf node of the root tree. For example, the predetermined network node generates a proactive route response message when a proactive route response message flag is set.
  • a point-to-point route request message in which the predetermined network node is not addressed as a destination node will be processed according to HWMP, but no updated point-to-point route request message will be forwarded.
  • a point-to-point ⁇ route request message a skilled worker understands what is known. Unicast route request, that is, a path request message that was sent to just one network node.
  • a path response message not intended for the predetermined network node is relevant if the predetermined network node receives a non-addressed to him way-response message, which may be the case only by way of exception. In this case, the information contained in the message is still processed, e.g. to update the routing table of the predetermined node. However, no updated route response message will be sent.
  • a path error message signaling a failure of an existing data path. This ge ⁇ schieht to appropriate measures for the treatment of erroneous data path to make, which may be initiated by the predetermined network node, for example.
  • a further embodiment of the invention addresses and sends the predetermined network node a path response message to one of a route request message initiie ⁇ leaders network node when the predetermined node of the addressee of the route request message, said path request message and the route reply message in each case at least ⁇ comprise a data frame. That is, if the predetermined network node is the addressee of a route request message (ie, the predetermined network node is the requested destination), then the predetermined network node replies as usual with a route reply message.
  • the predetermined network node suppresses addressing and transmission of a route-response message to a network node initiating a route request message, if included in the route request message
  • the predetermined network node expediently suppresses ei ⁇ ne transmission of an updated proactive route request message to its neighboring network nodes.
  • the briefly ⁇ agreed network node knows, as already explained, the path to the originator of the route request message. By not forwarding the proactive route request message, no path is created by one of the network nodes that includes the predetermined network node in the determined data path. As a result, the non-forwarding or predetermined network node becomes a leaf node of the tree structure.
  • the predetermined network node upon receipt of a point-to-point route request message from one of the network nodes in which the predetermined network node is not addressed as the destination node, the predetermined network node suppresses the sending of an updated point-to-point route request message.
  • the predetermined network node suppresses forwarding of a non-addressed to him route response message, i. an updated route reply message is not sent.
  • the predetermined network node takes when receiving a path error message that sondere particular one he initiated route request message be ⁇ true, action to build the desired path again. It may be provided that the predetermined Netzkno ⁇ th suppressing a forwarding of the route error message and / or a reply to the path error message. This implies that there is no need to reply or forward the route error message because there is no path through the predetermined network node, as explained above.
  • the predetermined network node processes a so-called "Root Announcement” message (RANN) and suppresses a forwarding to other network nodes.
  • RANN Root Announcement
  • a root announcement message does not generate a path
  • the predetermined network node is hereby merely a leaf node of the tree, so that no network node data frame is transmitted to the route network node by the predetermined network node For this reason, the predetermined network node processes the RANN as stipulated in the standard, but does not transfer updated RANN.
  • the predetermined network node discards data frames received from it which are not addressed to it. If the routing protocol HWMP works with the extension for the predetermined network node as described above, a predetermined network node will never receive a data frame that is not intended for itself. Nonetheless, this can happen. The non-forwarding network node could then, for example, have a valid path to the addressee of a received data frame. If the data frame were not discarded, this would result in normal forwarding, which according to the above definition is not intended for the predetermined network node. For this reason, a predetermined network node discards all data frames that are not intended for itself. Whether a data frame is intended for the predetermined network node can be determined, for example, from the destination address (destination address / address 3), which in this case is the MAC address of the predetermined network node.
  • the predetermined network node processes the data frames broadcast by one of the network nodes.
  • the predetermined network node suppresses forwarding of the data frames which were broadcast by one of the network nodes.
  • Broadcast data frames are usually transmitted in the draft standard IEEE 802.11s by the ⁇ receiving network node once by broadcast to its neighboring network nodes.
  • a predetermined network node according to the invention performs processing of the broadcasted data frames, it does not forward to its neighboring network nodes.
  • the predetermined network node is a "Portal Annoucement" message (PANN) verar ⁇ beitet and suppresses forwarding of an updated PANN to other network nodes.
  • PANN Portal Annoucement
  • a portal Annoucement- message is not defined in HWMP message. It is Part of a separate protocol which the existence and He ⁇ reichiana a network provision (. So-called mesh portal, which is a node with the connection to an external network, such as a gateway), announcing, and is similar in basic features of a RANN. Since network nodes can not reach network access through a predetermined network node due to the unscheduled forwarding of data frames, a predetermined network node processes a PANN as usual, but suppresses updating and forwarding of the PANN.
  • the invention further relates to a network node for operation in a wireless, meshed data network having a plurality of network nodes, between which at least partially communication links exist, wherein at least some of the network nodes forward received data frames to at least one of the network nodes.
  • the network node according to the invention includes fully means for suppressing a forwarding of the data frame to the network node, and for suppressing a transmission and / or a reply to the data frame having a routing message transmitted in connection with the preparation ei ⁇ nes data path in the data network and are not addressed to the network node.
  • the network node according to the invention ⁇ corresponds to the predetermined non Tenden forward each network node of the inventive method described above and has the same advantages as have been described already be ⁇ .
  • the network node according to the invention may further comprise further means to carry out all Ausgestal ⁇ obligations of the described method.
  • 1 shows a data network with a plurality of network nodes, one of which is designed as a non-forwarding network node, 2 is a logical representation of the data network of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows an embodiment in which two data paths are shown in the data network according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a logical representation of the data network shown in FIG. 3 with the two data paths
  • FIG. 5 is a further illustration of the data network, as compared to FIG. 3, an additional, third data path is ⁇ is characterized in the exclusion of the non-forwarding mesh node,
  • FIG. 6 shows a logical representation of the data network shown in FIG. 5,
  • FIG. 1 shows an exemplary data network with a plurality of network nodes MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP. Between each two of the network nodes MP 1, ..., NF MP at least partially exists a communication link KV.
  • the communication link KV is wireless nature.
  • the data network shown in Fig. 1 is therefore also referred to as a wireless, meshed data network.
  • Each of the network nodes has an address which corresponds to the reference symbols MP S, MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP D, NF MP and in the following Description used to distinguish the network nodes.
  • the network node NF MP represents a so-called non-forwarding network node, which is also called a "non-forwarding mesh point.”
  • a non-forwarding network node is a network node that suppresses data frames received from neighboring network nodes and does not forward them to its neighboring network nodes However, this does not mean that a non-forwarding network node such as the network node NF MP represents a leaf node in a meshed data network An actual leaf node has only a single communication link to an adjacent network node As can be readily appreciated from FIG but, the non-forwarding network node NF MP communications ⁇ connections to the network nodes MP 1, MP 2 and MP 3. non-forwarding network node therefore represent "multiple" leaf node.
  • NF MP ' in the form of three network nodes NF MP ', NF MP' and NF MP ''shown
  • Each of these real leaf nodes NF MP ', NF MP''and NF MP''' has in each case a single communication connection to the network nodes MP 1 or MP 2 or MP 3.
  • FIG. 3 illustrates a situation in which the network node NF MP has set up a data path Pl to the network node MP 4 and a data path P2 to the network node MP D.
  • the data path P1 includes the network node MP2 as septkno ⁇ th.
  • the data path P2 includes the network node MP 3 as an intermediate node. While FIG. 3 shows the real communication links
  • FIG. 4 shows the logical communication connections, which mainly relate to the non-forwarding network node NF MP.
  • the illustration in FIG. 4 corresponds to the illustration already described in FIG. 2.
  • FIG. 7 shows the routing tables generated after creation of the data paths P1 and P2 for the network nodes MP.sub.S, NF.sub.MP, MP.sub.D, MP.sub.1, MP.sub.2, MP.sub.3 and MP.sub.4 of the data network.
  • the respective routing tables comprise three table entries: "dest” (destination) denotes the destination, i.e. the destination node, of a message, "next" (next node) identifies the next network node in the data path. "Hops" indicates the number of hops or the number of network nodes to be bridged up to the destination node.
  • the network node NF MP has two entries: The first line of the routing table relates to the data path Pl to the network node MP4 as the destination. From the point of view of the network node NF MP, the next network node is the network node MP 2. Furthermore, two hops are needed to reach the destination node, the network node MP 4. The second line relates to the second data path P2 for reaching the destination node MP D. From the point of view of the non-forwarding network node NF MP, the next network node is the network node MP 3. Again, two hops are required to reach the destination node MP D.
  • the routing table for the network node MP D includes an entry. This concerns the reverse route from the Netzkno ⁇ th MP D to the non-forwarding network node NF MP as the destination node. From the point of view of MP D, the next network node is to the destination node of network node MP 3, two hops being required to reach the destination node NF MP. In a corresponding manner, the routing tables for the network nodes MP 2, MP 3 and MP 4 are constructed.
  • the network node MP S wishes to establish a data path to the network node MP D.
  • MP S represents a source node
  • MP D represents a destination node of the data path to be created.
  • the impression could arise that the shortest path from MP S to MP D through the non-forwarding network node NF MP. If the network node NF MP were included in the data path, this would require passing the data frames from MP S to MP D, and vice versa, through NF MP.
  • NF MP is a non-forwarding network node, e.g. a communication terminal, such forwarding is not provided.
  • NF MP must be omitted from the data path between MP S to MP D, so that a forwarding of data frames by the network node NF MP is not required.
  • the omission of NF MP takes place in that the network node NF MP processes messages that are transmitted in connection with the creation of the data path in the data network, but suppresses a response and / or forwarding of such messages or data frames. This procedure is explained in more detail below with reference to FIG. 8, in which the routing tables for the network nodes of the data network of the exemplary embodiment are shown.
  • the network node MP S transmits a route request message (so-called route request RREQ) to the destination node MP D.
  • the route request message is broadcast here to all those connected to MP S via a data connection Network node of the data network (here: MP 1) sent out.
  • MP 1 a data connection Network node of the data network
  • the Request message creates a table entry in the routing table of the network node MP 1.
  • the table entry does not affect the forward route towards the destination node MP D, but rather the backward route to the source node MP S, since this is initially the only information which the network node MP 1 can obtain from the Route Request message. For this reason, the destination of the network node MP S, registered as the next network node of the network node MP S, wherein the distance between the network node MP 1 and the destination node (destination) MP S is a hop.
  • an updated route request message or route request message is sent by the network node MP 1 in response to the route request message of the source node MP S, that of all network nodes connected to MP 1 is received (MP S, MP 2, NF MP).
  • the non-forwarding network node NF MP suppresses the sending of an updated version of this route request message and leaves it unanswered. Furthermore, the non-forwarding network node NF MP does not respond with a route reply message (RREP) in a possible function as an intermediate node between the source node MP S and the destination node MP D.
  • RREP route reply message
  • This updated route request message is from the network nodes NF MP, MP 3 and MP 4 as well as MP 1 received.
  • the non-forwarding network node NF MP suppresses such transmission of an updated version of this route request message.
  • NF MP also does not respond with a Route Reply message in its function as a potential intermediate node. This shall also apply is if the "Destination only flag" not ge ⁇ sets, although NF MP already knows a valid path to the destination node MP D.
  • the updated route request message transmitted by the network node MP 2 is received by the network nodes MP 1, MP 3, MP 4 and the non-forwarding network node NF MP.
  • table entries are generated in the routing tables of these network nodes.
  • the network node NF MP obtains information relating to a path to the network node MP 2.
  • the network node MP 1 also gains information about a path to the network node MP 2.
  • the network node MP 3 also gains information in addition to the information about the network node MP 2 via a path to the source node MP S. The same applies to the network node MP 4.
  • an updated route request message is sent out by the network node MP 4, the network node MP D being designated as the destination. This merely leads to a change in the routing table of the
  • Network node MP 2 since this is the only one, which receives the ak ⁇ tualinstrumente route request message from MP 4.
  • an updated route request message is sent out by the network node MP 3, in which MPD is again designated as the destination. This is received by the network node MP 2, the destination node MP D and the non-forwarding network node NF MP. According to the procedure described above, NF MP does not send an updated version of this Route Request message. NF MP ant ⁇ wortet even with a route reply message in his role as intermediate nodes. This is also valid, if a "destination only flag" is not set, even though NF MP knows a valid path to MP D.
  • the updated route request message receiving network node MP 2, MP D and NF MP update their routing tables in response to the approach entspre ⁇ accordingly the previous stated.
  • Step 4 and step 5 of the described method can also be done in a twisted order.
  • MP D transmits a route reply message (RREP) to the source node MP S initiating the route request message via the established reverse path MP D-MP 3-MP 2-MP 1-MP S.
  • RREP route reply message
  • This path is indicated in Figs. 5 and 6 with P3 and a thick solid line. 5 shows the data network with the real communication connections, while FIG. 6 shows the logical communication connections of the non-forwarding network node NF MP.
  • the routing tables of the network nodes MP S, MP 1, MP 2 and MP 3 are updated. This is done in accordance with the previously be ⁇ written procedure.
  • the structure of the data path between the source node MP S and the destination node MP D is terminated, wherein the non-forwarding network node NF MP is not included in the data path P3 due to its behavior.
  • the network node MP 2 will forward data frames intended for the network node MP D to the network node MP 3.
  • NF MP could forward it to destination node MP D because it knows a valid path to MP D.
  • NF MP basically does not forward such data frames, but rejects them.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen, vermaschten Datennetzes mit einer Mehrzahl an Netzknoten (MP1, MP2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP) beschrieben, zwischen denen zumindest teilweise Kommunikationsverbindungen (KV) bestehen. Zumindest manche der Netzknoten (MP1, MP2, MP 3, MP 4, MP S, MP D) leiten empfangene Datenrahmen an zumindest einen der Netzknoten (MP1, MP2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP) weiter. Zumindest einer der Netzknoten (NF MP) ist als vorbestimmter Netzknoten ausgebildet. Der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) unterdrückt die Weiterleitung von Datenrahmen und die Weiterleitung und/oder die Beantwortung von Datenrahmen an die Netzknoten (MP1, MP2, MP 3, MP 4, MP S, MP D), welche im Zusammenhang mit der Erstellung eines Datenpfads in dem Datennetz übertragen werden und nicht an den vorbestimmten Netzknoten (NF MP) adressiert sind.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen, vermaschten Datennetzes mit einer Mehrzahl an Netzknoten und Netzknoten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen, vermaschten Datennetzes mit einer Mehrzahl an Netzknoten, zwischen denen zumindest teilweise Kommunikati¬ onsverbindungen bestehen, wobei zumindest manche der Netzkno- ten empfangene Datenrahmen an zumindest einen Netzknoten weiterleiten und wobei zumindest einer der Netzknoten als vorbestimmter, Datenrahmen nicht weiterleitender Netzknoten ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Netzknoten für den Betrieb in einem drahtlosen, vermaschten Datennetz mit einer Mehrzahl an Netzknoten, zwischen denen zumindest teilweise Kommunikationsverbindungen bestehen, wobei zumindest manche der Netzknoten empfangene Datenrahmen an zumindest einen der Netzknoten weiterleiten.
Die Übertragung von Datenrahmen zwischen einem, als Quellknoten bezeichneten, Netzknoten und einem, als Zielknoten bezeichneten, Netzknoten kann bei drahtlosen, vermaschten Datennetzen prinzipiell über unterschiedliche Routen, auch Pfa¬ de oder Datenpfade genannt, erfolgen. Eine Route umfasst eine Anzahl an Netzknoten, welche benachbart und in einer Reihe zueinander angeordnet sind, die eine Daten- oder Kommunikati¬ onsverbindung zueinander aufweisen und eine Datenverbindung zwischen dem Quellknoten und dem Zielknoten ermöglichen. Um die Übertragung der Datenrahmen von dem Quellknoten zu dem Zielknoten nicht dem Zufall zu überlassen, wird von dem
Quellknoten eine sog. Weg-Anfragenachricht (sog. Route Re- quest oder Route Request-Nachricht ) an alle benachbarten Netzknoten ausgesendet (sog. Broadcast) , welche die Weg- Anfragenachricht ebenfalls im Rahmen eines Broadcasts an die ihnen benachbarten Netzknoten weiterleiten bis die Weg- Anfragenachricht schließlich den Zielknoten erreicht. Von dem Zielknoten wird eine Weg-Antwortnachricht (sog. Route Reply oder Route Reply-Nachricht ) initiiert. Bei der Übertragung der Weg-Anfragenachricht und bei der zielgerichteten Rück¬ übertragung der Weg-Antwortnachricht (sog. Unicast) zu dem Quellknoten werden auf jedem Netzknoten Einträge in sog. Wegewahl-Tabellen (sog. Routing-Tabellen) erstellt. Hierdurch ergibt sich ein definierter Pfad zur Übertragung von Datenrahmen zwischen dem Quellknoten und dem Zielknoten. Unter einem Pfad oder Datenpfad (englisch: route) wird der Übertra¬ gungsweg von Datenrahmen über einen oder mehrere als Zwischenknoten bezeichnete Netzknoten zwischen dem Quellknoten und dem Zielknoten verstanden.
Das Prinzip drahtloser, vermaschter Datennetze basiert hierbei auf dem grundsätzlichen Weiterleiten von Datenrahmen durch die Netzknoten des Datennetzes. Der gegenwärtige Ent- wurf der WLAN Mesh Networking Task Group IEEE 802.11s (Dl.00) [1] erlaubt ferner sog. nicht weiterleitende Netzknoten (sog. non-forwarding mesh points) . Ein nicht weiterleitender Netzknoten ist hierbei ein Netzknoten, der an der Erstellung des Datenpfades teilnimmt, jedoch Datenrahmen an andere der Netz- knoten des Datennetzes nicht weiterleitet. Dies bedeutet, dass ein nicht weiterleitender Netzknoten lediglich einen Endpunkt, d.h. einen Quellknoten oder einen Zielknoten eines Datenpfades des drahtlosen vermaschten Datennetzes darstellen kann .
Netzknoten, welche die Weiterleitung von Datenrahmen, welche diese von anderen Netzknoten empfangen haben, nicht unterstützen, werden in einem drahtlosen, vermaschten Datennetz nur ungern geduldet, da sich diese nicht kooperativ verhalten und die Konnektivität des Datennetzes verringern.
Nichtsdestotrotz wurde ein Verhalten der Netzknoten, bei dem Datenrahmen nicht weitergeleitet werden, in dem Standard IEEE 802.11s akzeptiert, da eine Vielzahl von Netzknoten oder po- tentiellen Netzknoten Geräte mit einer begrenzten Stromversorgung, wie z.B. einen Personal Digital Assistant (PDA), darstellen. Das Weiterleiten von Datenrahmen, die von anderen Netzknoten empfangen werden, kann nämlich zu einer hohen Ak- tivität der Funkschnittstelle führen, was den Energiehaushalt nachteilig beeinflussen kann.
Routing-Protokolle für drahtlose, vermaschte Datennetze gehen üblicherweise davon aus, dass ein Netzknoten die von ihm empfangenen Datenrahmen oder Datenpakete weiterleitet. Mechanis¬ men, welche solche Netzknoten berücksichtigen, die zwar Teil des Datennetzes sind, jedoch keine Datenrahmen weiterleiten, fehlen in vielen Routing-Protokollen. Dies trifft beispiels- weise ebenso für das Routing-Protokoll Hybrid Wireless Mesh
Protocol (HWMP) von IEEE 802.11s zu. Jedoch beschreibt dieses Routing-Protokoll einen Mechanismus für tatsächliche Blatt¬ knoten (sog. Stub Nodes, WLAN Terminals (STAs)), welche au¬ ßerhalb des Mesh-Netzes liegen und mit einem Netzknoten ver- bunden sind, welcher einen Zugangspunkt (Mesh Access
Point (MAP)) darstellt. Dies ist im Anhang P2.1 von [1] beschrieben. Hierbei erzeugt und verarbeitet der Zugangspunkt MAP, welcher den Netzknoten vor dem Blattknoten darstellt, Routing-Nachrichten in Stellvertretung für den Blattknoten STA. Blattknoten STAs können keine Datenrahmen für andere
Netzknoten weiterleiten, sie können keine Routing-Nachrichten verarbeiten und auch nicht bei der Festlegung des Datenpfades teilnehmen .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, die Integration von nicht weiterleitenden (Mesh-) Netzknoten in bestehende Routing-Protokolle zu ermöglichen, so dass sol¬ che Netzknoten einerseits an der Festlegung des Datenpfades teilnehmen können und andererseits auch ein Quellknoten oder Zielknoten von Datenübertragungen sein können. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Netzknoten anzugeben, welcher als nicht weiterleitender Netzknoten in einem drahtlosen, vermaschten Datennetz mit einer Mehrzahl an Netzknoten unter Verwendung existierender Routing-Protokolle teilnehmen kann. Diese Aufgaben werden durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen, vermaschten Datennetzes mit einer Mehrzahl an Netzknoten, zwischen denen zumindest teilweise Kommunikati¬ onsverbindungen bestehen, wobei zumindest manche der Netzkno¬ ten empfangene Datenrahmen an zumindest einen der Netzknoten weiterleiten und wobei zumindest einer der Netzknoten als vorbestimmter, Datenrahmen nicht weiterleitender Netzknoten ausgebildet ist, unterdrückt der vorbestimmte Netzknoten die Weiterleitung der Datenrahmen sowie die Weiterleitung und/oder die Beantwortung der Datenrahmen an die Netzknoten, welche im Zusammenhang mit der Erstellung eines Datenpfades in dem Datennetz übertragen werden und nicht an den vorbestimmten Netzknoten adressiert sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt damit eine Möglich- keit, wie Datenrahmen, z.B. des Protokolls HWMP, durch die vorbestimmten, d.h. nicht weiterleitenden Netzknoten, behandelt werden. Ein entsprechendes Vorgehen ist in dem Entwurf IEEE 802.11s Dl .0 bislang nicht vorgesehen. Die dem Verfahren zugrunde liegende Idee besteht darin, dass Routing- Nachrichten, d.h. Nachrichten, welche im Zusammenhang mit der Erstellung eines Datenpfades in dem Datennetz übertragen werden, welche üblicherweise durch die Netzknoten beantwortet, weitergeleitet oder zurückgesandt werden, durch nicht- weiterleitende Netzknoten nicht weitergeleitet und nur unter bestimmten Bedingungen beantwortet werden. Im Protokoll IEEE 802.11 werden diese Routing-Nachrichten auch „Management Frames" genannt. Der Begriff des Datenrahmens ist in der vorlie¬ genden Anmeldung grundsätzlich weit zu verstehen. Ein Datenrahmen soll im Rahmen der vorliegenden Beschreibung solche Datenrahmen umfassen, die Nutzdaten und/oder Routingdaten enthalten. Dies bedeutet, die Ausbreitung von Routing- Nachrichten als auch von Daten-Ausbreitungsnachrichten (Data Broadcast Messages) stoppt an den vorbestimmten, nicht- weiterleitenden Netzknoten. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert hierbei keinerlei Änderungen an bestehenden Rou¬ ting-Protokollen bezüglich normaler Netzknoten. Alle Änderungen betreffen lediglich den zumindest einen vorbestimmten, d.h. nicht weiterleitenden, Netzknoten.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden eine oder mehrere der nachfolgenden, zumindest einen der Datenrahmen umfassenden, Nachrichten durch den vorbestimmten Netzknoten verarbeitet:
Eine Weg-Anfragenachricht, in welcher einer der Netzkno¬ ten als Zielknoten adressiert ist. Der vorbestimmte Netzknoten kennt damit den Pfad zum Initiator oder Ori- ginator (= Quellknoten) der Weg-Anfragenachricht. Auf- grund des oben beschriebenen Verhaltens des vorbestimmten Netzknotens wird dieser nicht Teil eines Pfads zu dem Originator der Weg-Anfragenachricht, da dieser die Weg-Anfragenachricht nicht weiterleitet bzw. nicht mit einer Weg-Antwortnachricht beantwortet. Aus diesem Grund muss der vorbestimmte Netzknoten keinerlei Datenrahmen für andere Netzknoten weiterleiten. Dies bedeutet, der vorbestimmte Netzknoten wird ein Blattknoten eines Quel¬ lenbaums (sog. Source-Tree) . - Eine an den vorbestimmten Netzknoten adressierte Weg- Antwortnachricht. Eine derartige Weg-Antwortnachricht wird wie z.B. in dem Standard IEEE 802.11s üblich verarbeitet. Da die Weg-Antwortnachricht an den vorbestimmten Netzknoten adressiert ist, ist es deshalb nicht erfor¬ derlich, dass eine aktualisierte Weg-Antwortnachricht ausgesendet wird.
Eine proaktive Weg-Anfragenachricht, mit welcher alle Netzknoten des Datennetzes als Zielknoten adressiert werden, um eine Baumstruktur des Datennetzes mit dem Root-Netzknoten als Wurzel auszubilden. Die hieraus re- sultierenden Einträge in den Wegewahl-Tabellen ergeben, dass der vorbestimmte Netzknoten einen Pfad zu dem, die proaktive Weg-Anfragenachricht aussendenden Netzknoten (sog. Root-Netzknoten) kennt, jedoch kein Netzknoten ei- nen Pfad zu dem die proaktive Weg-Anfragenachricht aus¬ sendenden Netzknoten unter Einschluss des vorbestimmten Netzknotens erstellt, da der vorbestimmte Netzknoten die proaktive Weg-Anfragenachricht nicht weiterleitet. Hier- aus ergibt sich, dass der vorbestimmte Netzknoten ein Weiterleiten von Datenrahmen zu dem die proaktive Weg- Anfragenachricht aussendenden Netzknoten für andere Netzknoten nicht übernehmen muss. Der vorbestimmte Netzknoten wird daher ein Blattknoten des Root-Baumes. Der vorbestimmte Netzknoten erzeugt z.B. eine proaktive Weg- Antwortnachricht, wenn ein proaktives Weg- Antwortnachricht-Flag gesetzt ist.
Eine Punkt-zu-Punkt-Weg-Anfragenachricht , in welcher der vorbestimmte Netzknoten nicht als Zielknoten adressiert ist. Diese wird z.B. entsprechend HWMP verarbeitet, es wird aber keine aktualisierte Punkt-zu-Punkt-Weg- Anfragenachricht weitergeleitet. Unter einer Punkt-zu¬ Punkt-Weg-Anfragenachricht versteht ein Fachmann einen sog. Unicast Route Request, das heißt, eine Weg- Anfragenachricht, die an genau einen Netzknoten gesendet wurde .
- Eine Weg-Anfragenachricht, in welcher der vorbestimmte Netzknoten als Zielknoten adressiert ist. Diese wird z.B. entsprechend HWMP verarbeitet und mit einer ent- sprechenden Weg-Antwortnachricht entsprechend HWMP be¬ antwortet .
Eine nicht für den vorbestimmten Netzknoten bestimmte Weg-Antwortnachricht. Dieser Fall ist relevant, wenn der vorbestimmte Netzknoten eine nicht an ihn adressierte Weg-Antwortnachricht erhält, was nur ausnahmsweise der Fall sein kann. In diesem Fall werden die in der Nachricht enthaltenen Informationen dennoch verarbeitet, um z.B. die Wegewahl-Tabelle des vorbestimmten Knotens zu aktualisieren. Es wird aber keine aktualisierte Weg- Antwortnachricht weitergeschickt.
- Eine Weg-Fehlernachricht, mit welcher ein Fehler eines existierenden Datenpfads signalisiert wird. Dies ge¬ schieht, um entsprechende Maßnahmen zur Behandlung des fehlerhaften Datenpfads vornehmen zu können, welcher z.B. durch den vorbestimmten Netzknoten initiiert sein kann .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung adressiert und überträgt der vorbestimmte Netzknoten eine Weg- Antwortnachricht an einen, eine Weg-Anfragenachricht initiie¬ renden Netzknoten, wenn der vorbestimmte Netzknoten der Adressat der Weg-Anfragenachricht ist, wobei die Weg- Anfragenachricht und die Weg-Antwortnachricht jeweils zumin¬ dest einen Datenrahmen umfassen. Dies bedeutet, ist der vorbestimmte Netzknoten Adressat einer Weg-Anfragenachricht (d.h. der vorbestimmte Netzknoten ist das angeforderte Ziel) so antwortet der vorbestimmte Netzknoten wie üblich mit einer Weg-Antwortnachricht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform unterdrückt der vorbestimmte Netzknoten eine Adressierung und Übertragung einer Weg-Antwortnachricht an einen, eine Weg-Anfragenachricht ini- tiierenden Netzknoten, wenn in der Weg-Anfragenachricht ein
„Destination only"-Flag nicht gesetzt ist und der vorbestimm¬ te Netzknoten einen gültigen Pfad zu dem in der Weg- Anfragenachricht als Ziel bestimmten Netzknoten kennt. Das Unterdrücken der Weg-Antwortnachricht in Reaktion auf die Weg-Anfragenachricht ist hierbei konträr zu einem herkömmli¬ chen Netzknoten in einem Datennetz.
Zweckmäßigerweise unterdrückt der vorbestimmte Netzknoten ei¬ ne Übertragung einer aktualisierten proaktiven Weg- Anfragenachricht an seine benachbarten Netzknoten. Der vorbe¬ stimmte Netzknoten kennt, wie bereits erläutert, den Pfad zum Originator der Weg-Anfragenachricht. Durch das Nicht- Weiterleiten der proaktiven Weg-Anfragenachricht wird kein Pfad von einem der Netzknoten erstellt, der den vorbestimmten Netzknoten in dem ermittelten Datenpfad einschließt. Dadurch wird der nicht weiterleitende oder vorbestimmte Netzknoten zu einem Blattknoten der Baumstruktur. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung unterdrückt der vorbestimmte Netzknoten nach Erhalt einer Punkt-zu-Punkt Weg-Anfragenachricht eines der Netzknoten, in welcher der vorbestimmte Netzknoten nicht als Zielknoten adressiert ist, das Versenden einer aktualisierten Punkt-zu-Punkt-Weg- Anfragenachricht .
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform unterdrückt der vorbestimmte Netzknoten ein Weiterleiten einer nicht an ihn adressierten Weg-Antwortnachricht, d.h. eine aktualisierte Weg-Antwortnachricht wird nicht gesendet.
Gemäß einer weiteren Ausbildung ergreift der vorbestimmte Netzknoten beim Empfang einer Weg-Fehlernachricht, die insbe- sondere eine von ihm initiierte Weg-Anfragenachricht be¬ trifft, Maßnahmen, um den gewünschten Pfad wieder aufzubauen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der vorbestimmte Netzkno¬ ten eine Weiterleitung der Weg-Fehlernachricht und/oder eine Beantwortung der Weg-Fehlernachricht unterdrückt. Dies ergibt sich hieraus, dass keine Notwendigkeit zum Antworten oder Weiterleiten der Weg-Fehlernachricht besteht, da kein Pfad durch den vorbestimmten Netzknoten besteht, wie dies vorstehend erläutert wurde.
Es ist ferner vorgesehen, dass der vorbestimmte Netzknoten eine sog. „Root Announcement"-Nachricht (RANN) verarbeitet und eine Weiterleitung an andere Netzknoten unterdrückt. Eine Root Announcement-Nachricht erzeugt keinen Pfad. Sie verteilt lediglich Distanzinformationen zu dem diese aussendenden Netzknoten (sog. Root-Netzknoten) . Der vorbestimmte Netzknoten ist hierbei lediglich ein Blattknoten des Baumes, so dass kein Netzknoten Datenrahmen zu dem Route-Netzknoten durch den vorbestimmten Netzknoten übertragen wird. Aus diesem Grund verarbeitet der vorbestimmte Netzknoten die RANN wie im Stan- dard festgelegt, überträgt aber keine aktualisierte RANN.
Dieses Vorgehen vermeidet die Mitteilung der Distanz zu dem Root-Netzknoten durch den vorbestimmten Netzknoten an andere Netzknoten . Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der vorbestimmte Netzknoten von ihm empfangene Datenrahmen, die nicht an ihn adressiert sind, verwirft. Falls das Routing-Protokoll HWMP mit der Erweiterung für den vorbestimmten Netzknoten, wie oben beschrieben, arbeitet, wird ein vorbestimmter Netzknoten niemals einen Datenrahmen erhalten, der nicht für ihn selbst bestimmt ist. Nichtsdestotrotz kann dies passieren. Der nicht weiterleitende Netzknoten könnte dann z.B. einen gültigen Pfad zu dem Adressaten eines empfangenen Datenrahmens haben. Falls der Datenrahmen nicht verworfen würde, würde dies zu einem normalen Weiterleiten führen, was gemäß der obigen Definition für den vorbestimmten Netzknoten nicht vorgesehen ist. Aus diesem Grund verwirft ein vorbestimmter Netzknoten sämtliche Datenrahmen, die nicht für ihn selbst bestimmt sind. Ob ein Datenrahmen für den vorbestimmten Netzknoten bestimmt ist, kann z.B. anhand der Zieladresse (Destination Address/Adresse 3) festgestellt werden, die in diesem Fall die MAC-Adresse des vorbestimmten Netzknotens ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verarbeitet der vorbestimmte Netzknoten die Datenrahmen, die per Broadcast von einem der Netzknoten ausgesendet wurden. Hierbei unterdrückt der vorbestimmte Netzknoten eine Weiterleitung der Datenrah- men, die per Broadcast von einem der Netzknoten ausgesendet wurden. Per Broadcast ausgesendete Datenrahmen werden üblicherweise im Draft-Standard IEEE 802.11s durch den empfangen¬ den Netzknoten einmal per Broadcast an seine Nachbar- Netzknoten übertragen. Ein vorbestimmter Netzknoten gemäß der Erfindung nimmt zwar eine Verarbeitung der per Broadcast ausgesendeten Datenrahmen vor, jedoch keine Weiterleitung an seine Nachbar-Netzknoten.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der vorbestimmte Netzknoten eine „Portal Annoucement"-Nachricht (PANN) verar¬ beitet und eine Weiterleitung einer aktualisierten PANN an andere Netzknoten unterdrückt. Eine Portal Annoucement- Nachricht ist keine in HWMP definierte Nachricht. Sie ist Teil eines separaten Protokolls, welche die Existenz und Er¬ reichbarkeit eines Netzzugangs (sog. Mesh Portal; dies ist ein Netzknoten mit der Verbindung zu einem externen Netzwerk, wie z.B. ein Gateway), ankündigt und in Grundzügen einer RANN ähnlich ist. Da Netzknoten einen Netzzugang durch einen vorbestimmten Netzknoten aufgrund des nicht vorgesehenen Weiter- leitens von Datenrahmen nicht erreichen können, verarbeitet ein vorbestimmter Netzknoten eine PANN wie üblich, wobei jedoch eine Aktualisierung und Weiterleitung der PANN unter- drückt wird.
Die Erfindung betrifft ferner einen Netzknoten für den Betrieb in einem drahtlosen, vermaschten Datennetz mit einer Mehrzahl an Netzknoten, zwischen denen zumindest teilweise Kommunikationsverbindungen bestehen, wobei zumindest manche der Netzknoten empfangene Datenrahmen an zumindest einen der Netzknoten weiterleiten. Der erfindungsgemäße Netzknoten um- fasst Mittel zur Unterdrückung einer Weiterleitung der Datenrahmen an die Netzknoten und zur Unterdrückung einer Weiter- leitung und/oder einer Beantwortung der Datenrahmen mit einer Routing-Nachricht, die im Zusammenhang mit der Erstellung ei¬ nes Datenpfads in dem Datennetz übertragen werden und nicht an den Netzknoten adressiert sind. Der erfindungsgemäße Netz¬ knoten entspricht hierbei dem vorbestimmten, nicht weiterlei- tenden Netzknoten des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens und weist die gleichen Vorteile auf, wie sie be¬ reits beschrieben wurden. Der erfindungsgemäße Netzknoten kann ferner weitere Mittel umfassen, um sämtliche Ausgestal¬ tungen des beschriebenen Verfahrens auszuführen.
Die Erfindung wird nachfolgend weiter anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Datennetz mit einer Mehrzahl an Netz- knoten, von denen einer als nicht weiterleitender Netzknoten ausgebildet ist, Fig. 2 eine logische Darstellung des Datennetzes aus Fig. 1,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, in dem in dem Datennetz gemäß Fig. 1 zwei Datenpfade eingezeichnet sind,
Fig. 4 eine logische Darstellung des in Fig. 3 dargestellten Datennetzes mit den zwei Datenpfaden,
Fig. 5 eine weitere Darstellung des Datennetzes, in dem gegenüber Fig. 3 ein zusätzlicher, dritter Datenpfad unter Ausschluss des nicht weiterleitenden Netzknotens einge¬ zeichnet ist,
Fig. 6 eine logische Darstellung des in Fig. 5 gezeigten Datennetzes,
Fig. 7 Wegewahl-Tabellen für jeden Netzknoten des Datennetzes in einem der Fig. 3 ent¬ sprechendem Zustand des Datennetzes, und
Fig. 8a) bis f) Wegewahl-Tabellen der Netzknoten des Datennetzes und deren inhaltliche Verände¬ rung während der Erstellung des in Fig. 5 gezeigten, dritten Datenpfades.
Fig. 1 zeigt ein exemplarisches Datennetz mit einer Mehrzahl an Netzknoten MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP . Zwischen jeweils zwei der Netzknoten MP 1, ..., NF MP existiert zumindest teilweise eine Kommunikationsverbindung KV. Die Kommunikationsverbindung KV ist drahtloser Natur. Das in Fig. 1 dargestellte Datennetz wird deshalb auch als drahtloses, vermaschtes Datennetz bezeichnet. Jeder der Netzknoten weist eine Adresse auf, welche den Bezugszeichen MP S, MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP D, NF MP entsprechen und in der nachfolgenden Beschreibung zur Unterscheidung der Netzknoten verwendet werden .
Der Netzknoten NF MP stellt einen sog. nicht-weiterleitenden Netzknoten dar. Dieser wird auch als „Non-forwarding Mesh Point" bezeichnet. Ein nicht-weiterleitender Netzknoten ist ein Netzknoten, der von benachbarten Netzknoten erhaltene Datenrahmen unterdrückt und nicht an seine benachbarten Netzknoten weiterleitet. Dies bedeutet jedoch nicht, dass ein nicht-weiterleitender Netzknoten, wie der Netzknoten NF MP, einen Blattknoten in einem vermaschten Datennetz darstellt. Ein tatsächlicher Blattknoten weist lediglich eine einzige Kommunikationsverbindung zu einem benachbarten Netzknoten auf. Wie aus Fig. 1 unschwer zu erkennen ist, weist der nicht-weiterleitende Netzknoten NF MP jedoch Kommunikations¬ verbindungen zu den Netzknoten MP 1, MP 2 und MP 3 auf. Nicht-weiterleitende Netzknoten stellen damit „multiple" Blattknoten dar. Dies bedeutet, sie können eine Kommunikati¬ onsverbindung zu mehr als einem benachbarten Netzknoten auf- weisen. Es besteht jedoch keine interne Verbindung zwischen diesen „Blättern". Im Gegensatz dazu weist ein weiterleitender Netzknoten diese interne Verbindung auf, was für das Wei¬ terleiten von Datenrahmen notwendig ist. Ein nicht- weiterleitender Netzknoten kann daher logisch als eine Mehr- zahl an tatsächlichen Blattknoten angesehen werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der nicht-weiterleitende Netzkno¬ ten NF MP aus Fig. 1 ist in Fig. 2 in Form dreier Netzknoten NF MP', NF MP'' und NF MP''' dargestellt. Jeder dieser realen Blattknoten NF MP', NF MP'' und NF MP''' weist jeweils eine einzige Kommunikationsverbindung zu den Netzknoten MP 1 bzw. MP 2 bzw. MP 3 auf.
In Fig. 3 ist eine Situation dargestellt, in welcher der Netzknoten NF MP einen Datenpfad Pl zu dem Netzknoten MP 4 und einen Datenpfad P2 zu dem Netzknoten MP D aufgebaut hat. Der Datenpfad Pl umfasst den Netzknoten MP 2 als Zwischenkno¬ ten. Der Datenpfad P2 umfasst den Netzknoten MP 3 als Zwischenknoten. Während Fig. 3 die realen Kommunikationsverbin- düngen in dem Datennetz darstellt, zeigt Fig. 4 die logischen Kommunikationsverbindungen, welche vor allem den nicht- weiterleitenden Netzknoten NF MP betreffen. Die Darstellung in Fig. 4 korrespondiert hierzu zu der bereits beschriebenen Darstellung in Fig. 2.
Fig. 7 zeigt die nach Erstellung der Datenpfade Pl und P2 erzeugten Wegewahl-Tabellen für die Netzknoten MP S, NF MP, MP D, MP 1, MP 2, MP 3 und MP 4 des Datennetzes. Die jeweiligen Wegewahl-Tabellen umfassen drei Tabelleneinträge: mit „dest" (Destination) ist das Ziel, d.h. der Zielknoten, einer Nachricht gekennzeichnet, mit „next" (Next Node) ist der in dem Datenpfad nächste Netzknoten gekennzeichnet. Mit „hops" ist die Anzahl der Hops bzw. die Anzahl der zu überbrückenden Netzknoten bis zum Zielknoten gekennzeichnet.
Nachdem die Netzknoten MP S und MP 1 in keinem der Datenpfade Pl und P2 gelegen sind, existieren für diese keine Einträge in den betreffenden Wegewahl-Tabellen. Der Netzknoten NF MP weist zwei Einträge auf: Die erste Zeile der Wegewahl-Tabelle betrifft den Datenpfad Pl zu dem Netzknoten MP 4 als Ziel. Aus Sicht des Netzknotens NF MP ist der nächste Netzknoten der Netzknoten MP 2. Ferner werden zwei Hops benötigt, um den Zielknoten, den Netzknoten MP 4, zu erreichen. Die zweite Zeile betrifft den zweiten Datenpfad P2 zur Erreichung des Zielknotens MP D. Aus Sicht des nicht-weiterleitenden Netzknotens NF MP ist der nächste Netzknoten der Netzknoten MP 3. Es werden wiederum zwei Hops benötigt, um zu dem Zielknoten MP D zu gelangen.
Die Wegewahl-Tabelle für den Netzknoten MP D umfasst einen Eintrag. Dieser betrifft die Rückwärtsroute von dem Netzkno¬ ten MP D zu dem nicht-weiterleitenden Netzknoten NF MP als Zielknoten. Aus Sicht von MP D ist der nächste Netzknoten zu dem Zielknoten der Netzknoten MP 3, wobei zwei Hops benötigt werden, um zum Zielknoten NF MP zu gelangen. In entsprechender Weise sind die Wegewahl-Tabellen für die Netzknoten MP 2, MP 3 und MP 4 aufgebaut.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 wird im Weiteren davon ausgegangen, dass der Netzknoten MP S einen Datenpfad zu dem Netzknoten MP D aufbauen möchte. MP S stellt in diesem Sinne einen Quellknoten und MP D einen Zielknoten des zu erstellenden Datenpfades dar. Bei Betrachtung der Topologie des Datennetzes gemäß Fig. 1 oder Fig. 3 könnte der Eindruck entste- hen, dass der kürzeste Pfad von MP S zu MP D durch den nicht- weiterleitenden Netzknoten NF MP führt. Wäre der Netzknoten NF MP in dem Datenpfad eingeschlossen, so würde dies ein Weiterleiten der Datenrahmen von MP S zu MP D, und umgekehrt, durch NF MP erfordern. Aufgrund der Annahme, dass NF MP ein nicht-weiterleitender Netzknoten ist, wie z.B. ein Kommunikationsendgerät, ist eine solche Weiterleitung jedoch nicht vorgesehen. Deshalb muss NF MP aus dem Datenpfad zwischen MP S zu MP D ausgelassen werden, so dass eine Weiterleitung von Datenrahmen durch den Netzknoten NF MP nicht erforderlich ist. Das Auslassen von NF MP erfolgt dadurch, dass der Netzknoten NF MP Nachrichten, die im Zusammenhang mit der Erstellung des Datenpfades in dem Datennetz übertragen werden, zwar verarbeitet, eine Beantwortung und/oder Weiterleitung derartiger Nachrichten bzw. Datenrahmen jedoch unterdrückt. Dieses Vorgehen wird nachfolgend anhand der Fig. 8 näher erläutert, in welcher die Wegewahl-Tabellen für die Netzknoten des Datennetzes des Ausführungsbeispiels dargestellt sind.
In einem ersten Schritt (Fig. 8a)) überträgt der Netzknoten MP S eine Weg-Anfragenachricht (sog. Route Request RREQ) an den Zielknoten MP D. Die Route Request-Nachricht wird hierbei per Broadcast an alle mit MP S über eine Datenverbindung verbundene Netzknoten des Datennetzes (hier: MP 1) ausgesendet. Gegenüber der in den Wegewahl-Tabellen der Fig. 7 dargestell- ten grundsätzlichen Ausgangssituation wird durch die Route
Request-Nachricht ein Tabelleneintrag in der Wegewahl-Tabelle des Netzknotens MP 1 erzeugt. Der Tabelleneintrag betrifft hierbei nicht die Vorwärtsroute in Richtung des Zielknotens MP D, sondern vielmehr die Rückwärtsroute zu dem Quellknoten MP S, da dies zunächst die einzige Information ist, welche der Netzknoten MP 1 aus der Route Request-Nachricht gewinnen kann. Aus diesem Grunde ist als Ziel der Netzknoten MP S, als nächster Netzknoten der Netzknoten MP S eingetragen, wobei der Abstand zwischen dem Netzknoten MP 1 und dem Zielknoten (Destination) MP S ein Hop ist.
In einem zweiten Schritt (Fig. 8b)) wird eine aktualisierte Weg-Anfragenachricht oder Route Request-Nachricht von dem Netzknoten MP 1 als Antwort bzw. Reaktion auf die Weg- Anfragenachricht des Quellknotens MP S ausgesendet, die von allen mit MP 1 verbundenen Netzknoten empfangen wird (MP S, MP 2, NF MP) . Der nicht-weiterleitende Netzknoten NF MP un- terdrückt das Versenden einer aktualisierten Version dieser Weg-Anfragenachricht und lässt diese unbeantwortet. Ferner antwortet der nicht-weiterleitende Netzknoten NF MP nicht mit einer Weg-Antwortnachricht (einer sog. Route Reply-Nachricht RREP) in einer möglichen Funktion als Zwischenknoten zwischen dem Quellknoten MP S und dem Zielknoten MP D. Dies gilt auch dann, wenn das „Destination only Flag" in der Weg- Anfragenachricht nicht gesetzt ist, obwohl der Netzknoten NF MP bereits einen gültigen Pfad zu dem Netzknoten MP D kennt. Das Aussenden der aktualisierten Weg-Anfragenachricht durch den Netzknoten MP 1 führt zu einer Aktualisierung der Wegewahl-Tabellen der Netzknoten MP S, NF MP und MP 2. In der Wegewahl-Tabelle des Netzknotens NF MP werden zwei Tabellenein¬ träge für das Ziel der Netzknoten MP 1 und MP S angelegt. In entsprechender Weise werden in der Wegewahl-Tabelle des Netz- knotens MP 2 für die Netzknoten MP 1 und MP S als Ziele (Des¬ tination) zwei Einträge angelegt. Ferner wird in der Wege¬ wahl-Tabelle von MP S ein Eintrag für MP 1 als Zielknoten angelegt .
In einem dritten Schritt (Fig. 8c)) wird eine aktualisierte
Route Request-Nachricht durch den Netzknoten MP 2 ausgesandt, in welcher der Netzknoten MP D als Ziel benannt ist. Diese aktualisierte Route Request-Nachricht wird von den Netzknoten NF MP, MP 3 und MP 4 sowie MP 1 empfangen. Der nicht- weiterleitende Netzknoten NF MP unterdrückt ein derartiges Aussenden einer aktualisierten Version dieser Route Request- Nachricht. NF MP antwortet auch nicht mit einer Route Reply- Nachricht in seiner Funktion als potentieller Zwischenknoten. Dies gilt auch, falls das „Destination only-Flag" nicht ge¬ setzt ist, obwohl NF MP bereits einen gültigen Pfad zu dem Zielknoten MP D kennt.
Die von dem Netzknoten MP 2 ausgesendete, aktualisierte Route Request-Nachricht wird von den Netzknoten MP 1, MP 3, MP 4 und dem nicht-weiterleitenden Netzknoten NF MP empfangen. In entsprechender Weise werden in den Wegewahl-Tabellen dieser Netzknoten Tabelleneinträge erzeugt. Der Netzknoten NF MP ge- winnt Informationen bezüglich eines Pfades zu dem Netzknoten MP 2. Der Netzknoten MP 1 gewinnt ebenfalls Informationen ü- ber einen Pfad zu dem Netzknoten MP 2. Der Netzknoten MP 3 gewinnt neben den Informationen zu dem Netzknoten MP 2 auch Informationen über einen Pfad zu dem Quellknoten MP S. Glei- ches gilt für den Netzknoten MP 4.
In einem vierten Schritt (Fig. 8d) ) wird eine aktualisierte Route Request-Nachricht durch den Netzknoten MP 4 ausgesendet, wobei der Netzknoten MP D als Ziel benannt ist. Dies führt lediglich zu einer Änderung der Wegewahl-Tabelle des
Netzknotens MP 2, da dieser der einzige ist, welcher die ak¬ tualisierte Route Request-Nachricht von MP 4 empfängt.
In einem weiteren Schritt (Fig. 8e) ) wird eine aktualisierte Route Request-Nachricht durch den Netzknoten MP 3 ausgesendet, worin wiederum MP D als Ziel benannt ist. Diese wird von den Netzknoten MP 2, dem Zielknoten MP D sowie dem nicht- weiterleitenden Netzknoten NF MP empfangen. Entsprechend der vorhin beschriebenen Vorgehensweise sendet NF MP keine aktua- lisierten Version dieser Route Request-Nachricht. NF MP ant¬ wortet auch nicht mit einer Route Reply-Nachricht in seiner Funktion als zwischenliegender Netzknoten. Dies gilt auch, falls ein „Destination only-Flag" nicht gesetzt ist, obwohl NF MP einen gültigen Pfad zu MP D kennt.
Die die aktualisierte Route Request-Nachricht empfangenden Netzknoten MP 2, MP D und NF MP aktualisieren in Reaktion darauf ihre Wegewahl-Tabellen, wobei das Vorgehen entspre¬ chend der vorherigen Beschreibung erfolgt.
Schritt 4 und Schritt 5 des beschriebenen Verfahrens können auch in verdrehter Reihenfolge erfolgen.
In einem letzten Schritt (Fig. 8f) ) überträgt MP D eine Weg- Antwortnachricht (Route Reply-Nachricht RREP) an den die Weg- Anfragenachricht initiierenden Quellknoten MP S über den auf- gebauten Rückwärtspfad MP D-MP 3-MP 2-MP 1-MP S. Dieser Pfad ist in den Fig. 5 und 6 mit P3 und einer dicken durchgehenden Linie gekennzeichnet. Fig. 5 zeigt dabei das Datennetz mit den realen Kommunikationsverbindungen, während Fig. 6 die logischen Kommunikationsverbindungen des nicht-weiterleitenden Netzknoten NF MP darstellt. Im letzten Schritt werden noch die Wegewahl-Tabellen der Netzknoten MP S, MP 1, MP 2 und MP 3 aktualisiert. Dies erfolgt entsprechend der vorher be¬ schriebenen Vorgehensweise.
Damit ist der Aufbau des Datenpfades zwischen dem Quellknoten MP S und dem Zielknoten MP D beendet, wobei der nicht- weiterleitende Netzknoten NF MP aufgrund seines Verhaltens nicht in dem Datenpfad P3 enthalten ist. Unter normalen Umständen wird der Netzknoten MP 2 Datenrahmen, die für den Netzknoten MP D bestimmt sind, an den Netzknoten MP 3 weiterleiten. Falls MP 2, aus welchen Gründen auch immer, einen Datenrahmen stattdessen an NF MP weiterleitet, könnte NF MP diesen an den Zielknoten MP D weiterleiten, da er einen gültigen Pfad zu MP D kennt. Ein solches Vorgehen ist im Rahmen der Erfindung jedoch nicht vorgesehen. NF MP leitet derartige Datenrahmen grundsätzlich nicht weiter, sondern verwirft diese . [1] IEEE P802.11s™/D1.00, Draft Amendment to Standard for
Information Technology - Telecommunications and Informa¬ tion Exchange Between Systems - LAN/MAN Specific Re- quirements - Part 11: Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications : Amend¬ ment: ESS Mesh Networking. IEEE 802.11 Working Group, November 2006, work in progress

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen, vermaschten Datennetzes mit einer Mehrzahl an Netzknoten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP), zwischen denen zumindest teilweise Kommunikationsverbindungen (KV) bestehen, wobei zumindest manche der Netzknoten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D) empfangene Datenrahmen an zumindest einen der Netzknoten (MP
1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP) weiterleiten und wo- bei zumindest einer der Netzknoten als vorbestimmter, Datenrahmen nicht weiterleitender Netzknoten (NF MP) ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) die Weiterleitung der Da- tenrahmen sowie die Weiterleitung und/oder die Beantwortung der Datenrahmen an die Netzknoten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D) unterdrückt, welche im Zusammenhang mit der Erstel¬ lung eines Datenpfads in dem Datennetz übertragen werden und nicht an den vorbestimmten Netzknoten adressiert sind (NF MP) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine oder mehrere der nachfolgenden, zumindest einen der Datenrahmen umfassenden, Nachrichten durch den vorbestimmten Netzknoten (NF MP) verar- beitet werden:
- eine Weg-Anfragenachricht, in welcher einer der Netzkno¬ ten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP) als Zielknoten adressiert ist; eine an den vorbestimmten Netzknoten (NF MP) adressierte Weg-Antwortnachricht; eine proaktive Weg-Anfragenachricht, mit welcher alle Netzknoten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP) des Datennetzes als Zielknoten adressiert werden, um ei¬ ne Baumstruktur des Datennetzes auszubilden; - eine Punkt-zu-Punkt-Weg-Anfragenachricht , in welcher der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) nicht als Zielknoten adressiert ist; eine Weg-Anfragenachricht, in welcher der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) als Zielknoten adressiert ist; eine nicht für den vorbestimmten Netzknoten (NF MP) bestimmte Weg-Antwortnachricht; - eine Wegfehlernachricht, mit welcher ein Fehler eines existierenden Datenpfads signalisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) eine Weg-Antwortnachricht an einen, eine Weg-Anfragenachricht initiierenden Netzknoten, adressiert und überträgt, wenn der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) der Adressat der Weg-Anfragenachricht ist, wobei Weg- Anfragenachricht und Weg-Antwortnachricht jeweils zumindest einen Datenrahmen umfassen.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) eine Adressierung und Übertragung einer Weg-Antwortnachricht an einen, eine Weg- Anfragenachricht initiierenden Netzknoten, unterdrückt, wenn in der Weg-Anfragenachricht ein „Destination Only"-Flag nicht gesetzt ist und der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) einen gültigen Pfad zu dem in der Weg-Anfragenachricht als Ziel be¬ stimmten Netzknoten kennt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) eine Übertragung einer aktualisierten proaktiven Weg-Anfragenachricht an seine benachbarten Netzknoten unterdrückt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) nach Erhalt einer Punkt-zu¬ Punkt-Weg-Anfragenachricht eines der Netzknoten, in welcher der vorbestimmte Netzknoten nicht als Zielknoten andressiert ist, das Versenden einer aktualisierten Punkt-zu-Punkt-Weg- Anfragenachricht unterdrückt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) ein Weiterleiten einer nicht an ihn adressierten Weg-Antwortnachricht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) beim Empfang einer Wegfehlernachricht, die insbesondere eine von ihm initiierte Weg- Anfragenachricht betrifft, Maßnahmen ergreift, um den ge¬ wünschten Pfad wieder aufzubauen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) eine Weiterleitung der Wegfehlernachricht und/oder eine Beantwortung der Wegfehlernachricht unterdrückt .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) eine Root Announcement- Nachricht verarbeitet und eine Weiterleitung an andere Netz¬ knoten unterdrückt .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) von ihm empfangene Datenrahmen, die nicht an ihn adressiert sind, verwirft.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) die Datenrahmen, die per Broadcast von einem der anderen Netzknoten ausgesendet wurden, verarbeitet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der vorbestimmte
Netzknoten (NF MP) eine Weiterleitung der Datenrahmen, die per Broadcast von einem der anderen Netzknoten ausgesendet wurden, unterdrückt.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der vorbestimmte Netzknoten (NF MP) eine Portal Announcement- Nachricht verarbeitet und eine Weiterleitung an andere Netz¬ knoten unterdrückt .
15. Netzknoten (NF MP) für den Betrieb in einem drahtlosen, vermaschten Datennetz mit einer Mehrzahl an Netzknoten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP), zwischen denen zumin- dest teilweise Kommunikationsverbindungen bestehen, wobei zumindest manche der Netzknoten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D) empfangene Datenrahmen an zumindest einen der Netzkno¬ ten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D, NF MP) weiterleiten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass dieser Mittel umfasst zur Unterdrückung einer Weiterleitung der Datenrahmen an die Netzknoten (MP 1, MP 2, MP 3, MP 4, MP S, MP D) und zur Unterdrückung einer Weiterleitung und/oder einer Beantwortung der Datenrahmen mit einer Routing- Nachricht, die im Zusammenhang mit der Erstellung eines Da- tenpfads in dem Datennetz übertragen werden und nicht an den Netzknoten (NF MP) adressiert sind.
16. Netzknoten nach Anspruch 15, bei dem dieser weitere Mittel umfasst, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14 auszuführen.
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