WO2008122674A2 - Verfahren zum betreiben eines nach art des mesh, insbesondere gemäss dem standard ieee 802.11s, aus einer vielzahl von netzwerkknoten gebildeten netzwerks - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines nach art des mesh, insbesondere gemäss dem standard ieee 802.11s, aus einer vielzahl von netzwerkknoten gebildeten netzwerks Download PDF

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WO2008122674A2
WO2008122674A2 PCT/EP2008/054379 EP2008054379W WO2008122674A2 WO 2008122674 A2 WO2008122674 A2 WO 2008122674A2 EP 2008054379 W EP2008054379 W EP 2008054379W WO 2008122674 A2 WO2008122674 A2 WO 2008122674A2
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network
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nodes
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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
    • H04W40/34—Modification of an existing route
    • H04W40/36—Modification of an existing route due to handover
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/20—Hop count for routing purposes, e.g. TTL
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the invention relates to a network according to the type of mesh, in particular according to the standard IEEE802.11s, formed from a plurality of network nodes according to the preamble of claim 1.
  • HWMP Hybrid Wireless Mesh Protocol
  • the proposed "Radio-aware Optimized Link State Routing (RA-OLSR)" protocol which is an optional, proactive routing protocol of the IEEE 802. lls standard [1, Section IIA.7], uses a proactive mechanism to: to make all mappings between stations and mesh access points known to all other mesh nodes
  • Each mesh access point has a local database known as the local association base (LAB) that contains all the stations associated with that mesh access point
  • the local database is periodically sent to all nodes in the mesh network via so-called local association base announcing (LABA) messages, which store the data from the received messages in their so-called global association base (GAB) global data to which mesh access point data packets destined for specific stations have to be forwarded.
  • the object underlying the invention is to specify an improved solution in comparison with the prior art.
  • an essential advantage of the invention is that even for short-lived images or assignments of mesh network external network mesh internal network nodes, they can be transmitted in a timely manner.
  • the inventive method is particularly suitable for an environment in which mobile mesh network external stations from a connection point, so for example a mesh edge node that has as a mesh portal connection to another communication network or a mesh access point, the Mesh external stations allowed communication with the mesh network, to be able to move to the next connection point.
  • it is suitable for a mesh network environment in which mobile stations do not experience new address assignment upon access point switching.
  • the invention is developed in such a way that an access table assigned to a mesh network node is structured such that it is divided into a first subarea and a second subarea, wherein the first subarea for all assignments of the mesh node to which the allocation table is assigned, contains at least one piece of information and the second subregion for him known assignments of other mesh nodes of the mesh network, at least one information contains, and the first and / or second subarea has an assignment property, in particular structured as a table column, which contains an information representing an activity status.
  • routing error message is structured in such a way that information that is configured in particular as a so-called flag is attachable, so that erroneous assignment information can be signaled.
  • the structured routing error message is based only on manipulations of the second table area.
  • the structured routing error message is broadcast by all the mesh nodes that have a path to a mesh node functioning as a termination point specified in the routing error message, all of which have assignment information to those of the sending mesh node has no path to be deleted from the structured routing error message before broadcast.
  • the structured routing error message may be unicast sent from all the mesh nodes to all adjacent mesh nodes.
  • the activity status information of the allocation table of the mesh network node represents a state "active" when the mesh network node arrives at a data packet which signals either a source or sink a disjoint node Assignment status.
  • a further advantageous development consists in that the information of the allocations information, in particular structured as a column, over a first period of validity when the activity status information is set to a "active" state, the value of the first validity period is entered, and when the first validity period expires, the activity status information is set to a "inactive" state. This ensures timely and up-to-date adjustment of the assignment status.
  • a message is structured by the left out first network node and sent by broadcast so that it contains all association information of the second table area of the first network node identified as "active".
  • the value of the validity period is determined in such a way that it correlates to a validity period of a path to which the update carried out is related to the nodes involved; in particular, the determination takes place on the basis of path-forming protocol messages according to the one valid for the mesh network Protocol.
  • At least the activity status information of the first table area is updated on the basis of events triggered according to access procedures prescribed for the disjoint station. This supports the connection of disjoint non-meshed stations to the mesh network.
  • a further development of the invention provides that at least the activity information of the second table area is updated on the basis of events prescribed for the mesh network, in particular routing procedures, triggered events. This ensures the usual functionality of the mesh network.
  • the information obtained is discarded on the basis of information about a mesh network node already contained in the first table area. This captures possible temporal constellation problems as well as addressing problems.
  • assignment messages formed according to the routing protocol valid for the mesh network are structured in such a way that they can be specifically assigned values, in particular an actually remaining validity period of the relevant assignment information, for the determination of the first validity period. This supports the update of mapping information, particularly in the second table space.
  • FIG. 1 6 address scheme according to IEEE 802.11s
  • FIG. 5 Assignment message (assignment announcement)
  • FIG. 6a First snapshot of the network in the case of the method implementation according to the exemplary embodiment
  • FIG. 6b Associated allocation tables
  • FIG. 7a Second snapshot of the network in process execution according to the exemplary embodiment
  • FIG. 7b Associated allocation tables
  • FIG. 8a Third snapshot of the network after completion of the process execution according to the exemplary embodiment
  • FIG. 8b Associated allocation tables
  • FIG. 9b Associated allocation tables
  • FIG. 3 shows, by way of example, a mesh network which, as an exemplary embodiment of the invention, makes it possible to carry out the method according to the invention and which further explanations of the invention are based on.
  • this network only the mesh edge nodes necessary for the explanation, ie a first mesh edge node M1, a second mesh edge node M2, a third mesh edge node M3 and a fourth mesh edge node M4 are shown.
  • the present embodiment may even contain far more mesh nodes than shown. Paths between two displayed mesh edge nodes can pass over multiple mesh nodes.
  • an external source node S1 and an external sink node D1 are indicated and displayed as an excerpt from the generally large number of external nodes. Between them and the corresponding mesh edge nodes Ml ... 4, there may also be other nodes.
  • exital nodes those network nodes are called, which are not mesh nodes and therefore outside the mesh network.
  • messages edge node refers to a mesh node which, in addition to connections to other mesh nodes, also has connection to nodes that do not belong to the mesh network. This may be “mesh access points” in the context of the IEEE 802.11s, with which normal WLAN stations (user nodes) can connect to communicate over the mesh network, or so-called “mesh portals” that connect to other networks, such as a wired Ethernet.
  • a mesh edge node which connects an external source node to the mesh network, is also referred to as a mesh source node.
  • a mesh edge node which connects an external sink node to the mesh network, is also referred to as a mesh sink node.
  • mesh access points and mesh portals can be treated equally. However, they differ in the way they receive the information about nodes outside the mesh network that can be reached through them. The topology and the possible number of external nodes that can be reached via them can also be different.
  • mapping tables are defined to include the mappings between mesh edge nodes and external nodes An entry in the mapping table describes over which mesh edge node the specified external node can be reached out of the mesh network.
  • the assignment table according to the exemplary embodiment can be converted, on the one hand, into a "local part of the assignment table", which stores all assignments of this mesh
  • allocation table can be implemented as two separate tables or as a common table. It is true that every mesh node has an assignment table.
  • the table index of the mapping table is the external node: Mesh nodes find the matching mesh edge node for a given external node.
  • assignment messages are messages with which associations are made known to other mesh nodes in the mesh network An embodiment of the structure and further details of such messages is described in FIG.
  • external source node Sl which can transmit data packets into the mesh network according to representation via the first mesh edge node M1
  • the external sink node D 1 can receive data packets from the mesh network via a third mesh edge node M 3.
  • Dl may e.g. a node in a wired Ethernet and M3 a mesh portal.
  • the source node S1 for the (unidirectional) communication from the source node S1 to the sink node D1 is functionally the source node and the sink node D1 is functional the sink node
  • the sink node Dl for the (FIG. unidirectional) from the sink node Dl to the source node Sl directed communication of the source node Sl functional is the sink node and the sink node Dl functionally as a source node.
  • the minimum requirement for the allocation table with respect to the existing columns is the following information types provided as columns:
  • the allocation table is extended by the following column:
  • o inactive The assignment is currently not used for the forwarding of data packets. It may be that there is no path to the corresponding mesh edge node M1 ... M4.
  • o active The assignment is currently used for the forwarding of data packets. There is a path to the corresponding mesh edge node M1 ... M4.
  • the "inactive / active" column of the corresponding entry in the allocation table is occupied by a value that reproduces the information "active", in particular coded value If the timer expires, ie no packet was forwarded or received by the mesh edge node to the corresponding external node for a specific time, the column "inactive / active" becomes the information with one "Inactive", in particular coded value, occupied.
  • the start value of the timer of an assignment should match the timeout of the associated path in the mesh network. Therefore, in the invention, the start value of the timer is taken from the corresponding routing messages, usually in accordance with IEEE 802.11s defined RREQ, RREP message, or used for the start value of the same value as for the determined mesh path.
  • the entries are set and deleted via external methods, for example the association and dissociation defined in IEEE 802.11 of an IEEE 802.11 station, ie an external node, with a mesh access point. A mesh path to this external node will not be established. Therefore, the inactive / active column is initialized inactive according to the invention.
  • the entries are set by routing messages from the mesh network. So there is a corresponding mesh path for a new entry. For this reason, according to the invention, the column is inactive / actively initialized with active. The mesh path is also set to active so that the corresponding assignment must also be active. At the same timer of the assignment is started.
  • mappings are deleted by external methods, e.g. the dissociation of a station from a mesh access point.
  • sequence numbers are related to the originator of the routing messages, and indicate that old routing messages with outdated information can not overwrite the current information.
  • the corresponding originators of associations are the external nodes. External nodes can not be extended and therefore can not bind sequence numbers to the assignments.
  • a method variant according to the invention consists in that the corresponding mesh edge nodes M1... M4 bind a sequence number to the assignments. Then, however, according to the variant of the invention, it is necessary that when the external node Sl, D1 is changed from one mesh edge node Ml..M4 to another, the sequence number is also transferred so that the temporal continuity can be maintained. Although this ensures the function according to the embodiment, but is possible only with a lot of protocol.
  • a development of the invention provides a simpler solution by following certain rules according to the invention when updating the allocation tables. This avoids most of the timing conflicts. Should a conflict actually occur in the rare case, there will be short-term disturbances in the mesh network, which will be remedied by the routing protocol.
  • Entries in the local part of the assignment table are only set and deleted via external procedures, for example in the association and dissociation of an IEEE 802.11 station with a mesh access point. Only these external methods may update associations in the local part.
  • a mesh edge node receives a routing message or a mapping message that contains an association whose external node already has an association in the local part of the mesh boundary node mapping table, that mapping will not be applied and the existing mapping will be in the local part of the mesh Mapping table not updated. This case may occur due to timing constellations when changing a station. But it can also be an indicator of configuration problems in the network, as they occur, for example, with duplicate MAC addresses.
  • Assignments of routing messages are entered in the global part of the assignment table. If an entry already exists for the external node of the new assignment, it will be updated.
  • mapping messages are considered as useful information only.
  • the mappings contained in a mapping message may not have been updated for a long time. Therefore, an assignment from an assignment message is only accepted if it is for the same External node does not have a mapping in the local part and no active mapping is in the global part of the mapping table of the recipient of the mapping message.
  • mappings from mappings messages o can not update existing mappings in the local part of the mappings table o can not update existing mappings active in the global part of the mappings table o update inactive mappings in the global part of the mappings table because an inactive mapping usually does is older than an active one (from the assignment message).
  • inactive maps in the global part of the mapping table can also be deleted. If they are still available, then only as additional, historical and possibly still valid information that can be overwritten by newer.
  • the remaining validity period of the allocations can also be transmitted in the assignment messages in a further advantageous embodiment of the assignment message.
  • a simple comparison can decide which assignment has the longer validity. This mapping is then used in the mesh node for the corresponding external node.
  • the source node S1 in FIG. 3 changes from the first mesh edge node M1 to the second mesh edge node M2.
  • the association between the source node Sl and the first mesh edge node Ml is active.
  • the abandoned first mesh edge node Ml broadcasts a Route Error (RERR) message to the entire network containing this deleted mapping.
  • RERR Route Error
  • An RERR can be used because the mapping was a piece of the path between the external source node Sl and the external sink node Dl.
  • the RERR message is extended from the HWMP standard RERR message to include not only the mesh edge node but the entire mapping and thus advantageously for the 6-address scheme used in IEEE 802.11s. is reversible.
  • this field can also be omitted.
  • the processing of an extended RERR with an "incorrect assignment" flag set in accordance with the invention differs from the processing of the previous HWMP-RERR message.
  • the extended RERR message may only be applied to the global part of the assignment table Both addresses - that is, mesh edge node and external node - match in the mapping table deleted. Entries in the routing table are not deleted.
  • the extended RERR message is retransmitted by all mesh nodes that provide a path to one of the
  • RERR have led mesh edge nodes. If several assignments are contained in the RERR, all assignments are deleted from the RERR prior to the renewed broadcast to which the mesh node has no path. Alternatively, the RERR message may be unicast to all neighboring nodes if, for example, they are known by a list of neighbors. If the routing protocol manages precursor lists (so-called precursor lists), the RERR message can also be sent by unicast only to the predecessor mesh nodes of the path to the mesh edge node specified in the RERR.
  • this assignment for example via the association of a station (S1) with the second mesh node Access point (M2) has been entered into the allocation table of the second mesh node M2, the different cases outlined below may occur when used by the source node Sl as a new access second mesh access point M2 data packets from the external source node Sl to the external sink node Dl to forward:
  • the second mesh edge node M2 has an entry for the sink node D1 in its allocation table and a path to the corresponding third mesh edge node M3.
  • the second mesh edge node M2 has a path to the third mesh (edge) node M3. via the data packets to the external sink node Dl must be sent, but no entry for the external sink node Dl in its allocation table.
  • the second mesh edge node M2 has neither an entry for the external sink node D1 in its allocation table nor a path to the corresponding third mesh edge node M3.
  • the second mesh edge node M2 has an entry for the sink node D1 in its allocation table and none Path to the corresponding third mesh edge node M3
  • the second mesh edge node M2 sends a route request message (RREQ) with the searched target address of the sink node Dl when it receives external data packets from the external source node S1 Sink node DI gets to forward.
  • RREQ route request message
  • the second mesh edge node M2 and for the external source node S1 are entered for the mesh source node.
  • DO flag destination only flag
  • the third mesh edge node M3 learns the new mapping for the source node Sl and enters it in its mapping table.
  • RREP Route Reply message
  • the second mesh edge node M2 learns the new mapping and also the path to the corresponding mesh edge node for the sink node Dl, and the communication between the external nodes Sl, Dl can continue.
  • a route to the corresponding mesh edge node that is, the third mesh edge node M3, can be established by means of the RREQ: searched internal mesh node node is the third mesh edge node M3, mesh source node is the second mesh node Edge node M2, external source node is the external node Sl.
  • the route request is actually initiated and not considered an error situation. In the latter case, the route request for the external sink node D 1 would then have to be initiated.
  • the destination-only flag (DO flag) is not set in the RREQ, so that intermediate nodes can already respond with an RREP. This would shorten the waiting time for a path to the sink node D1, in particular since the old first mesh edge node M1, which is used as access, has an active assignment between the sink node D1 and the third mesh node.
  • Node M3 is in the case of a mobile station in the vicinity of the used as a new access second mesh edge node M2.
  • the reply-and-forward flag must be set so that the RREQ is forwarded to the corresponding mesh edge point via broadcast and that he learns the new assignment of the source node S1.
  • an intermediate node If an intermediate node has an active entry in the assignment table for the searched node of the RREQ, it responds with an RREP for the node in question. For the sink addresses, the corresponding values are taken from the allocation table (mesh and external sink nodes).
  • the first mesh edge node Ml Since the second mesh edge node M2 of an external node Sl used as a new access is often not far away from the old access, the first mesh edge node Ml, this can be very quickly build a path between the external nodes Sl and Dl. This path passes over the old mesh edge node. After some time, the RREQ / RREP messages will have found the best path, which will then be used.
  • the first mesh edge node M1 which was previously used as access, broadcasts a special assignment message as shown in FIG. 5, which contains all active allocations from the global part of its allocation table, if an active assignment from the local Part of the allocation table is deleted by an external process, such as a dissociation of a station from a mesh access point.
  • an external process such as a dissociation of a station from a mesh access point.
  • TTL time-to-live
  • the TTL value determines the number of forwardings of the assignment message.
  • the initial TTL value should be so large that the likely new access point, the second mesh edge point M2, over which the external node S1 can now be reached, is also reached by the mapping message.
  • this value can be smaller than the mesh diameter.
  • Nodes enter the assignments from the assignment message into their assignment table in accordance with the rules set out above.
  • the new mesh edge node, the second mesh node M2 thereby learns the assignment from the sink node D1 to the third mesh node M3, and can immediately forward data to the third mesh node M3 if it already has a path to the third mesh node M3.
  • Edge node M3 has (so case b)).
  • no RREQ / RREP needs to be sent as described above for the general case.
  • the assignment message brings no advantage, because then still a path to the third mesh edge node M3 would have to be searched.
  • the RREQ should immediately search for the external sink node Dl.
  • the old mesh edge node M1 receives data packets containing it as a mesh sink node and destined for the external node S1 (external sink node). He can not forward this via his external interface to the external sink node Sl.
  • the first mesh edge node M1 can have an assignment from the sink node S1 to the second mesh node M2 and a mesh path to the sink node S1 via the second mesh edge node M2 used as the new access.
  • the first mesh edge node M1 sends the data packets back into the mesh network and then via the new assignment (S1-M2) to the external sink node S1.
  • a route request is initiated with the external node S1 as the sought sink node and the first mesh edge node M1 as the mesh source node.
  • a path from the first mesh edge node M1 to the sink node S1 is set up, via which the packets, which are still incorrectly sent to the first mesh node M1 as mesh sink nodes, can be forwarded to the sls acting as external sink nodes.
  • the external source node D1 can be entered as the external source node in the route request. This allows the new access point, the second mesh edge point M2, to learn the association between the third mesh edge point M3 and the external source node Dl.
  • the buffered data packets can be forwarded to the external sink node Sl. If no path to the external sink node Sl is established, the first mesh edge node Ml can either itself a path build up (see previous point) or discard the data packets. In the latter case, the source node may need to be notified.
  • the first mesh edge node Ml previously used as access will no longer receive data packets for the external sink node S1 as soon as the route-modified message modified for mappings has arrived at the third mesh edge node M3 and the assignment between the external sink node S1 and the first Mesh edge node Ml was deleted in the third mesh edge node M3.
  • the third mesh edge node M3 After receiving the RERR message modified for assignments, the third mesh edge node M3 no longer knows which mesh edge node it can use to reach the external sink node S1, since the corresponding assignment for the external sink node S1 has been deleted.
  • the standard solution to this problem is that the third mesh edge node M3 initiates a route request for the external sink node Sl when it receives data packets for the external sink node Sl. This is the default HWMP behavior. As a result, the current, best path to the external sink node Sl is found and at the same time all affected allocations are updated.
  • the third mesh edge node M3 should set the destination-only flag in the route request for the external sink node S1, so that only the corresponding second mesh edge node M2 used as the new access responds with the new, correct assignment. This prevents the response of mesh nodes with the old, incorrect association if they have not (yet) received the modified RERR message. Such a response would be possible if the destination-only flag in RREQ is not set.
  • a technical realization that also allows the useful response of intermediate nodes to an RREQ initiated by the new mesh edge node, described above, is that For a time, the mesh edge node notices whether an assignment for an external node has been deleted by a modified RERR message as described in the invention. If so, the destination-only flag must be set in a route request for this external node.
  • the method of the invention provides a simple method of supporting the mobility of external nodes sending data into or through a wireless mesh network.
  • the inventive method is based on a reactive routing protocol for the wireless mesh network, for the embodiment, the protocol HWMP from the IEEE 802.11s standardization. It also assumes a 6-address scheme as in IEEE 802.11s standardization.
  • the invention extends the existing RERR from HWMP with a Missing Assignment flag, which controls the interpretation of the addresses in the RERR as an association between external nodes and mesh edge nodes, so that it is possible to also change the assignments in the wireless mesh network. It can also be seen that only a few processing rules for existing HWMP routing messages are extended according to the invention.
  • a major advantage of the invention which has thus become apparent, is the support for the mobility of external nodes with very little impact on the existing mechanisms of HWMP and minimal additional overhead through the necessary routing messages.
  • routing tables and assignment tables resulting from the scenario are shown in FIG. 6b. They were filled using routing messages that also support the 6-address scheme.
  • the first external source node dissociates from the first mesh edge node M1 and associates with the second mesh edge node M2. Since the new assignment is entered in the local part of the assignment table, it is initialized with inactive. Further, since the old association between the first external source node Sl and the first mesh edge node Ml was active, a modified route error message is sent into the mesh network by the first mesh edge node Ml according to the invention. In this case, the RERR contains the assignment "Sl-Ml."
  • Figure 7a shows the network resulting therefrom, and in Figure 7b the corresponding entries in the tables of the nodes are after these first, a first method step mapping actions.
  • further method steps follow, such as a second method step, a third method step and a fourth method step, which run partly independently of one another, whereby, depending on the specific time points of the initiation of the individual method steps, they may run parallel to one another in terms of time. It can also happen that one step is not executed at all because of the current constellation in the mesh network got to. This can occur, for example, for the fourth method step to be described later.
  • the first source node Sl sends data packets to the second mesh edge node M2, which are intended for the first external sink node Dl.
  • the data packets S1-M2 are set to active by the data packets received from the first external source node S1. Since the second mesh rank node M2 has no association for the first external sink node D1 in its mapping table, it sends out a route request with the first external sink node D1 as the searched sink node and the first external source node S1 as the external source node and the second mesh edge node M2 as a mesh source node.
  • the destination-only flag is set.
  • the third mesh edge node M3 receives the route request message and learns therefrom the new assignment for the external source node Sl.
  • the third mesh edge node M3 sends a route reply message with itself as a mesh sink node and with the searched first external sink node Dl as an external sink node.
  • the second mesh edge node M2 receives this route reply message, it learns from this the assignment for the first external sink node D1.
  • the mesh path is established between mesh source nodes and mesh sink nodes. It already exists in the exemplary embodiment, so that it is only updated by the RREQ / RREP.
  • Example net and assignment and routing tables after the first process step and the first intermediate step of the second process step are shown in Figure 8a and Figure 8b.
  • the first mesh edge node M1 has an active allocation for the searched first external sink node D1 and responds with an RREP according to the invention.
  • the third mesh edge node M3 is made up of the assignment D1-M3 as the mesh sink node, and the first external sink node D1 sought as an external sink node.
  • the data for the mesh path to the third mesh edge node M3 is taken from the routing table and linked accordingly.
  • the second mesh edge node M2 receives this route reply message, it learns from it the assignment for the first external sink node D1.
  • the RREQ is forwarded by the first mesh edge node Ml according to the rules of HWMP and the supplement according to the invention and reaches the third mesh edge node M3, thereby learning the new assignment of the first external source node S1 to the second mesh edge node M2. This is also possible through RREQs that reach the third mesh edge node M3 via other paths.
  • the mesh edge node M3 responds with an RREP as in the first intermediate step of the second process step.
  • the network resulting after the first method step and the second intermediate step in the context of the second method step can be seen in FIG. 8a.
  • the resulting tables and assignments are shown in FIG. 8b.
  • the second mesh edge node M2 used as a new access node receives this assignment message and enters the assignment D1-M3 contained therein into the global part of its allocation table in accordance with the updating rules of this invention. Since the second mesh edge node M2 already has a mesh path to the third mesh edge node M3, the data packets for the external first sink node D1 can now be forwarded. the.
  • the assignment S1-M2 is set to active in the second mesh edge node M2 as soon as the first data packets are transmitted between the first external source node S1 and the second mesh edge node M2.
  • the resulting example mesh network looks thereafter, ie after performing the first method step and the third method step as shown in FIG. 8a, and with respect to the assignment and tables except for a difference as shown in FIG. 8b.
  • the difference arising from the fact that the third method step can not communicate the new assignment of the first external source node Sl to the second mesh edge node M2 to the third mesh edge node M3 is that the entry for the first external source node Sl in the Mapping table of the third mesh edge node M3 would be missing at this point after the first step and the third step.
  • the third mesh edge node M3 no longer knows any assignment for the first external source node S1. If it receives data packets for the first external source node S1 from the first external sink node D1 (bidirectional communication), it must initiate a route request because of the missing assignment for the first external source node S1. For this purpose, the third mesh edge node M3 sends a RREQ into the first Mesh network with the first external source node Sl as the searched sink node and with the first external sink node Dl as the external source node and the third mesh edge node M3 as the mesh source node.
  • the destination-only flag is set, so that only the second mesh edge node M2 of the first external source node S1 acting as a new access point responds with a route reply message.
  • the third mesh edge node M3 receives the RREP, it thereby learns the new assignment for the first external source node S1.
  • a mesh path is established between the corresponding mesh edge nodes. Since this already exists in the exemplary embodiment, it is only updated.
  • the second mesh used as a new access node learns Edge node M2 also the assignment from the first external sink node Dl to the third mesh edge node M3.
  • the communication between the first external source node Sl and the first external sink node Dl can be continued.
  • the assignment S1-M2 is set active in the second mesh edge node M2 as soon as the first data packets are transmitted between the first external source node S1 and the second mesh edge node M2.
  • the example mesh network after this step looks like Figure 8a and assignments and tables as shown in Figure 8b.
  • FIGS. 9a and 9b a method according to the invention is additionally mentioned, resulting in a (minor) variation of the embodiment described above.
  • the RREQ is forwarded by the first mesh edge node Ml in accordance with the rules of HWMP and its complement by this invention, and reaches the third mesh edge node M3, thereby learning the new assignment of the first external source node Sl to the mesh edge node M2.
  • the mesh edge node M3 anti- speaks with an RREP as in the first intermediate step of the second process step.

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines nach Art des Mesh, insbesondere gemäß dem Standard IEEE 802.11s, aus einer Vielzahl von Netzwerkknoten gebildeten Netzwerks, welches zumindest einen ersten als Zugangspunkt für zu dem Netzwerk disjunkte Stationen funktionierenden ersten Netzwerkknoten und zumindest einen zweiten als Anschlusspunkt für zu dem Netzwerk disjunkte Stationen funktionierenden zweiten Netzwerkknoten betreibt, erfolgt bei einem Wechsel einer disjunkten Station von einem Funkversorgungsbereich des ersten Netzwerkknotens zum Funkversorgungsbereich des zweiten Netzwerkknotens in dem Mesh-Netzwerk eine Aktualisierung einer Zuordnungsinformation von Knoten auf Grundlage gemäß einer für das Mesh-Netzwerk gültigen Routing-Protokolls definierten Routing-Fehler-Nachricht.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines nach Art des Mesh, insbesondere gemäß dem Standard IEEE802.11s, aus einer Vielzahl von Netzwerkknoten gebildeten Netzwerks
Die Erfindung betrifft ein zum Betreiben eines nach Art des Mesh, insbesondere gemäß dem Standard IEEE802.11s, aus einer Vielzahl von Netzwerkknoten gebildeten Netzwerks gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, dass der gerade in der Entwicklung befindliche Standard IEEE 802.11s für WLAN-Mesh-Netze (vgl. IEEE P802. lls™/Dl .01 Draft STANDARD for Information Technology -
Telecommunications and Information exchange between Systems - Local and metropolitan area networks - Specific Requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Phy- sical Layer (PHY) specifications : Amendment : ESS Mesh Networ- king) 6 Adressen in den Datenpaketen verwendet. Hierbei werden, wie in der Figur 1 zu erkennen, die 5. und 6. Adresse verwendet, um die MAC Adressen von Quellen- und Senkenknoten zu speichern, die außerhalb des WLAN-Mesh-Netzes sind.
In diesem Zusammenhang wurden Verfahren vorgeschlagen, wie bei einer Pfadberechnung im Standard-Routing-Protokoll von IEEE 802.11s, „Hybrid Wireless Mesh Protocol (HWMP)", die Verbindung zwischen externen Knoten, also Netz-Knoten, die keine Mesh-Knoten und sich deshalb außerhalb des Mesh-Netzes befinden, und den entsprechenden Mesh-Randknoten, an welche diese externen Knoten angrenzen, übermittelt werden kann. Diese Verfahren sind allerdings nur für langlebige Abbildungen (Zuordnungen) zwischen den externen Knoten und den Mesh- Randknoten geeignet. Insbesondere eine Mobilität von Statio- nen STA, die mit Mesh-Zugangspunkten MAP verbunden sind und von einem Mesh-Zugangspunkt zum nächsten wechseln können, wie es in Figur 2 durch die mobile Station STA an den Mesh- Zugangspunkten MAP angedeutet ist, wird nur unzureichend unterstutzt .
Das vorgeschlagene „Radio-aware Optimized Link State Routing (RA-OLSR) "-Protokoll, welches ein optionales, proaktives Routing-Protokoll des IEEE 802. lls-Standards [1, Abschnitt IIA.7] ist, verwendet einen proaktiven Mechanismus, um alle Zuordnungen zwischen Stationen und Mesh-Zugangspunkten allen anderen Mesh-Knoten bekannt zu machen. Jeder Mesh- Zugangspunkt hat eine als so genannte local association base (LAB) bekannte lokale Datenbasis, die alle mit diesem Mesh- Zugangspunkt assoziierten Stationen enthalt. Der Inhalt dieser lokalen Datenbasis wird periodisch an alle Knoten im Mesh-Netz mittels so genannter local association base announ- cement (LABA) -Nachrichten gesendet. Diese speichern die Daten aus den erhaltenen Nachrichten in ihrer so genannten global association base (GAB) globalen Daten und wissen damit, zu welchem Mesh-Zugangspunkt an bestimmte Stationen gerichtete Datenpakete weitergeleitet werden müssen.
Wechselt eine Station von einem Mesh-Zugangspunkt zu einem anderen, so werden spätestens mit der nächsten, periodischen LABA-Nachricht die Änderungen im RA-OLSR-Mesh-Netz bekannt gemacht. Mit Blick auf die Darstellung in Figur 2 heißt das, dass die LABA-Nachricht des alten Mesh-Zugangspunktes der mobilen Station nicht mehr die Adresse der mobilen Station enthalt und dass die LABA-Nachricht des neuen Mesh- Zugangspunktes der mobilen Station jetzt die Adresse der mobilen Station enthalt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Angabe einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Losung .
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Gattungsbegriff des Anspruchs 1 durch dessen Merkmale gelost. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines nach Art des Mesh, insbesondere gemäß dem Standard IEEE802.11s, aus einer Vielzahl von Netzwerkknoten gebildeten Netzwerks, welches zumindest einen ersten als Zugangspunkt für zu dem Netzwerk disjunkte Stationen funktionierenden ersten Netzwerkknoten und zumindest einen zweiten als Anschlusspunkt für zu dem Netzwerk disjunkte Stationen funktionierenden zweiten Netzwerkknoten betreibt, erfolgt bei einem Wechsel einer dis- junkten Station von einem Funkversorgungsbereich des ersten Netzwerkknotens zum Funkversorgungsbereich des zweiten Netzwerkknotens in dem Mesh-Netzwerk eine Aktualisierung einer Zuordnungsinformation von Knoten auf Grundlage gemäß einer für das Mesh-Netzwerk gültigen Routing-Protokolls definierten Routing-Fehler-Nachricht .
Ein erfindungswesentlicher Vorteil liegt darin, dass auch für kurzlebige Abbildungen bzw. Zuordnungen von Mesh-Netzwerk- externen zu Mesh-Netzwerk-internen Netzwerknoten, diese zeitnah übermittelt werden können. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders für ein Umfeld geeignet, bei dem sich mobile Mesh-Netzwerk-externe Stationen von einem Anschlusspunkt, also beispielsweise einem Mesh-Randknoten, der als Mesh-Portal Verbindung zu einem anderen Kommunikationsnetz hat oder einem Mesh-Zugangspunkt, der Mesh-externen Stationen eine Kommunikation mit dem Mesh-Netzwerk erlaubt, zum nächsten Anschlusspunkt bewegen können. Ferner ist es für ein Mesh-Netzwerk-Umfeld geeignet, in dem mobile Stationen bei Zugangspunktwechsel keine neue Adresszuordnung erfahren.
Vorzugsweise wird die Erfindung derart weitergebildet, dass einer einem Mesh-Netzwerkknoten zugeordneten Zugangstabelle, die derart strukturiert ist, dass sie in einen ersten Teilbereich und in einen zweiten Teilbereich aufgeteilt ist, wobei der erste Teilbereich für alle Zuordnungen des Mesh-Knotens, dem die Zuordnungstabelle zugeordnet ist, zumindest eine Information enthält und der zweite Teilbereich für ihm bekannte Zuordnungen von anderen Mesh-Knoten des Mesh-Netzwerkes, zumindest eine Information enthält, und der erste und/oder zweite Teilbereich eine, insbesondere als Tabellenspalte strukturierte Zuordnungseigenschaft aufweist, die eine einen Aktivitätsstatus wiedergebende Information enthält.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht dabei darin, dass die Routing-Fehler-Nachricht derart strukturiert wird, dass eine insbesondere zumindest als ein so genanntes Flag ausgestaltete, Information beifügbar ist, so dass eine fehlerhafte Zuordnungsinformation signalisierbar ist.
Gemäß einer weiteren Fortbildung dieses erfindungsgemäßen Ansatzes wird die strukturierte Routing-Fehler-Nachricht lediglich Manipulationen des zweiten Tabellenbereichs zugrunde gelegt wird.
Die strukturierte Routing-Fehler-Nachricht wird von allen Mesh-Knoten, die einen Pfad zu einem in der Routing Fehler- Nachricht angegebenen als Anschlusspunkt funktionierenden Mesh-Knoten haben, mittels Broadcast gesendet, wobei alle Zu- Ordnungsinformationen zu denen der sendende Mesh-Knoten keinen Pfad aufweist, vor dem Broadcast aus der strukturierten Routing-Fehler-Nachricht gelöscht werden.
Alternativ kann die strukturierte Routing-Fehler-Nachricht mittels Unicast von allen Mesh-Knoten zu allen benachbarten Mesh-Knoten gesendet werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung hierzu liegt darin, dass die Aktivitätsstatusinformation der Zuordnungstabelle des Mesh- Netzwerkknotens einen Zustand „aktiv" wiedergibt, wenn beim Mesh-Netzwerkknoten ein Datenpaket ankommt, welches entweder als Quelle oder als Senke einen disjunkten Knoten signalisiert. Hierdurch kann eine zeitnahe Anpassung des Zuordnungsstatus erfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Information der Zuordnungen eine insbesondere als Spalte strukturierte Information über eine erste Gültigkeitsdauer beigefügt wird, wobei bei setzen der Aktivitätsstatusinformation auf einen Zustand „aktiv" der Wert der ersten Gültigkeitsdauer eingetragen wird und wobei bei Ablauf der ersten Gültigkeitsdauer die Aktivitätsstatusinformation auf einen Zustand „inaktiv" gesetzt wird. Hierdurch wird eine zeitnahe und Aktualität gewährleistende Anpassung des Zuordnungsstatus erreicht .
In einer Weiterbildung der Erfindung wird seitens des verlas- senen ersten Netzwerkknotens eine Nachricht derart strukturiert und mittels Broadcast versendet, dass sie alle als „aktiv" gekennzeichneten Zuordnungsinformationen des zweiten Tabellenbereichs des ersten Netzwerkknotens enthält.
Vorteilhaft weitergebildet wird dies dadurch, dass die Anzahl der Weiterleitung der Nachricht zu anderen Knoten, insbesondere durch einen so genannten „Time-to-Live" festgelegt wird, so dass die Nachricht nicht unnötig in dem gesamten, insbesondere großen, Mesh-Netzwerk, verteilt wird, sondern ledig- lieh sichergestellt wird, dass nur betroffene Mesh- Netzwerkknoten verständigt werden.
Bevorzugt wird dabei der Wert der Gültigkeitsdauer derart determiniert, dass er zu einer Gültigkeitsdauer eines Pfades korreliert, zu dem die durchgeführte Aktualisierung hinsichtlich der beteiligten Knoten in Bezug steht, insbesondere erfolgt dabei die Determinierung auf Grundlage von pfadbildenden Protokollnachrichten gemäß dem für das Mesh-Netwerk gültigen Protokolls.
Vorzugsweise wird bei einer weiteren Weiterbildung der Erfindung zumindest die Aktivitätsstatusinformation des ersten Tabellenbereichs aufgrund von gemäß von für die disjunkte Station vorgeschriebenen Zugangsprozeduren ausgelösten Ereignis- sen aktualisiert. Dies unterstützt die Anbindung disjunkter nicht gemäß Mesh funktionierender Stationen an das Mesh- Netzwerk. Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest die Aktivitätsinformation des zweiten Tabellenbereichs aufgrund von für das Mesh-Netzwerk vorgeschriebene Prozeduren, insbesondere Routing-Prozeduren, ausgelöste Er- eignisse aktualisiert wird. Hierdurch wird die gewohnte Funktionalität des Mesh-Netzwerks gesichert.
Bei einer weiteren Weiterbildung wird seitens eines eine Information über eine bereits im ersten Tabellenbereich enthal- tene Zuordnungsinformation erhaltenden Mesh-Netzwerkknoten, die erhaltene Information verworfen. Hierdurch werden mögliche zeitliche Konstellationsprobleme sowie Adressierungsprobleme aufgefangen.
Bei einer weiteren Fortbildung der Erfindung werden gemäß für das Mesh-Netzwerk gültigem Routing-Protokoll gebildeten Zuordnungsnachrichten derart strukturiert, dass sie gezielt mit Werten, insbesondere einer tatsächlich verbleibenden Gültigkeitsdauer der betreffenden Zuordnungsinformation, für die Determinierung der ersten Gültigkeitsdauer belegt werden können. Hierdurch wird die Aktualisierung von insbesondere im zweiten Tabellenbereich enthaltenen Zuordnungsinformationen unterstützt .
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden ausgehend von dem anhand der Figuren 1 bis 2 erläuterten Stand der Technik anhand von in den Figuren 3 bis 9 erläutert. Dabei zeigt
Figur 1 6 Adress-Schema nach IEEE 802.11s
Figur 2 Wireless Mesh-Netz mit mobilen Stationen Figur 3 Ausführungsbeispiel eines die Erfindung realisierenden Mesh-Netzwerks
Figur 4 Route Error Nachricht, erweitert für 6-Adress- Schema
Figur 5 Zuordnungsnachricht (Zuordnungs-Announcement) Figur 6a Erste Momentaufnahme des Netzwerks bei Verfahrensdurchführung gemäß Ausführungsbeispiels Figur 6b Zugehörige Zuordnungstabellen
Figur 7a Zweite Momentaufnahme des Netzwerks bei Verfahrens- durchfuhrung gemäß Ausfuhrungsbeispiels
Figur 7b Zugehörige Zuordnungstabellen Figur 8a Dritte Momentaufnahme des Netzwerks nach Abschluss der Verfahrensdurchfuhrung gemäß Ausfuhrungsbeispiels
Figur 8b Zugehörige Zuordnungstabellen
Figur 9a Momentaufnahme bei einer Variation des Ausfuhrungs- beispiels
Figur 9b Zugehörige Zuordnungstabellen
In Figur 3 ist beispielhaft Mesh-Netz dargestellt, das als ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung die Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahren möglich macht und welches weiteren Erläuterungen der Erfindung zugrunde gelegt wird. In diesem Netz sind nur die für die Erläuterung notwendigen Mesh- Randknoten, also ein erster Mesh-Randknoten Ml, ein zweiter Mesh-Randknoten M2, ein dritter Mesh-Randknoten M3 sowie ein vierter Mesh-Randknoten M4 dargestellt. Das vorliegende Ausfuhrungsbeispiel kann sogar weitaus mehr Mesh-Knoten enthalten als dargestellt sind. Pfade zwischen zwei dargestellten Mesh-Randknoten können über mehrere Mesh-Knoten gehen. Ebenso sind zur Wahrung der Übersichtlichkeit nur ein externer Quel- lenknoten Sl und ein externer Senkenknoten Dl als Auszug von der in der Regel Vielzahl von externen Knoten angegeben und dargestellt. Zwischen ihnen und den entsprechenden Mesh- Randknoten Ml...4 können sich noch zudem ebenfalls weitere Knoten befinden.
Für das dargestellte Ausfuhrungsbeispiel sei definiert, dass mit „externe Knoten", diejenigen Netz-Knoten bezeichnet sind, die keine Mesh-Knoten und deshalb außerhalb des Mesh-Netzes sind.
Ferner wird mit „Mesh-Randknoten" ein Mesh-Knoten bezeichnet, der neben den Verbindungen zu anderen Mesh-Knoten auch eine Verbindung zu Knoten hat, die nicht zum Mesh-Netz gehören. Das können im Kontext des IEEE 802.11s „Mesh-Zugangspunkte" sein, mit denen sich normale WLAN-Stationen (Nutzerknoten) verbinden können, um über das Mesh-Netz zu kommunizieren, oder so genannte „Mesh-Portale" sein, die eine Verbindung zu anderen Netzen, wie zum Beispiel einem drahtgebundenen Ethernet, haben.
Ein Mesh-Randknoten, über den ein externer Quellenknoten mit dem Mesh-Netz verbunden ist, wird auch als Mesh-Quellenknoten bezeichnet. Ein Mesh-Randknoten, über den ein externer Senkenknoten mit dem Mesh-Netz verbunden ist, wird auch als Mesh-Senkenknoten bezeichnet.
Konzeptionell können Mesh-Zugangspunkte und Mesh-Portale ge- maß der Erfindung und somit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gleich behandelt werden. Allerdings unterscheiden sie sich in der Art und Weise, wie sie die Informationen über Knoten außerhalb des Mesh-Netzes, die über sie erreicht werden können, erhalten. Auch die Topologie und die mögliche An- zahl von über sie erreichbaren externen Knoten können unterschiedlich sein.
Im Kontext des Ausführungsbeispiels sind „Zuordnungstabellen" derart definiert, dass sie die Zuordnungen zwischen Mesh- Randknoten und externen Knoten enthalten. Ein Eintrag in der Zuordnungstabelle beschreibt, über welchen Mesh-Randknoten der angegebene externe Knoten aus dem Mesh-Netz heraus erreicht werden kann. Dabei kann die Zuordnungstabelle gemäß dem Ausführungsbeispiel zum Einen in einen „lokalen Teil der Zuordnungstabelle", welcher alle Zuordnungen dieses Mesh-
Knotens enthält, wobei der Mesh-Knoten über ein externes Interface, ein so genanntes „non-mesh Interface", den externen Knoten erreichen kann und nur Mesh-Randknoten einen lokalen Teil aufweisen, und zum Anderen einen „globalen Teil der Zu- Ordnungstabelle" aufgeteilt werden, der alle bekannten Zuordnungen anderer Mesh-Knoten enthält, wobei der betreffende Mesh-Knoten über den angegebenen Mesh-Randknoten den externen Knoten erreichen kann und jeder Mesh-Knoten einen globalen Teil haben kann.
Ferner können lokaler und globaler Teil der Zuordnungstabelle als zwei separate Tabellen oder auch als eine gemeinsame Tabelle implementiert werden. Dabei gilt, dass jeder Mesh- Knoten eine Zuordnungstabelle hat.
Der Tabellenindex der Zuordnungstabelle ist der externe Knoten: Mesh-Knoten suchen den passenden Mesh-Randknoten für ei- nen gegebenen externen Knoten.
Für das Ausführungsbeispiel sei ferner definiert, dass „Zuordnungsnachrichten" Nachrichten sind mit denen Zuordnungen anderen Mesh-Knoten im Mesh-Netz bekannt gemacht werden. Ein Ausführungsbeispiel des Aufbaus und weitere Details zu solchen Nachrichten ist in Figur 5 beschrieben.
Als externer Quellenknoten Sl, der gemäß Darstellung über den ersten Mesh-Randknoten Ml Datenpakete in das Mesh-Netz senden kann, kann als eine gemäß dem Wireless Local Area Network zugrundeliegenden Standard IEEE 802.11 oder seinen Derivaten ausgestaltete Station sein, während der erste Mesh-Randknoten Ml als ein Mesh-Zugangspunkt fungieren kann.
Der externe Senkenknoten Dl, kann gemäß Darstellung der über einen dritten Mesh-Randknoten M3 Datenpakete aus dem Mesh- Netz erhalten kann. In einem realen Mesh-Netz kann Dl z.B. ein Knoten in einem drahtgebundenen Ethernet und M3 ein Mesh- Portal sein.
In dem in Figur 3 dargestellten Mesh-Netz existiert genau ein Pfad, und zwar zwischen dem ersten Mesh-Randknoten Ml und dem dritten Randknoten M3. Dieser Pfad wurde für die Kommunikati- on zwischen dem externen Quellen-Knoten Sl und dem externen
Senken-Knoten Dl aufgebaut. In Figur 3 sind des Weiteren Routing-Tabellen und Zuordnungstabellen angegeben, die sich in dem Beispiel gemäß den Annahmen ergeben bzw. angenommen werden .
Beim Wechsel eines externen Knotens Sl, Dl zu einem anderen Mesh-Randknoten M1...M4 muss berücksichtigt werden, dass die Kommunikation oft bidirektional ist. Das heißt entsprechend dem Beispiel in Figur 3, dass der Quellen-Knoten Sl für die (unidirektionale) vom Quellen-Knoten Sl zum Senken-Knoten Dl gerichtete Kommunikation funktional der Quellenknoten und der Senken-Knoten Dl funktional der Senkenknoten ist, und für die (unidirektionale) vom Senken-Knoten Dl zum Quellen-Knoten Sl gerichtete Kommunikation der Quellen-Knoten Sl funktional der Senkenknoten ist und der Senken-Knoten Dl funktional als Quellenknoten gilt.
Der Aufbau der Zuordnungstabellen gemäß des in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiels sowie Definitionen hierzu sollen im Folgenden näher erläutert werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel gilt, dass die Mindestanforderung an die Zuordnungstabelle bezüglich der vorhandenen Spalten die folgenden Informationstypen als Spalten vorgesehen sind:
- Adresse externer Knoten (Schlüsselspalte) Adresse dazugehöriger Mesh-Randknoten Timeout / verbleibende Gültigkeitszeit der Zuordnung
Ferner wird erfindungsgemäß die Zuordnungstabelle um die fol- gende Spalte erweitert:
Informationstyp „inaktiv/aktiv", mit den beiden Werten
o inaktiv: Die Zuordnung wird zur Zeit nicht für die Weiterleitung von Datenpaketen verwendet. Es kann sein, dass kein Pfad zu dem entsprechenden Mesh-Randknoten M1...M4 vorhanden ist. o aktiv: Die Zuordnung wird momentan für die Weiterleitung von Datenpaketen verwendet. Es existiert ein Pfad zu dem entsprechenden Mesh-Randknoten M1...M4.
Kommt ein Datenpaket für einen oder von einem externen Knoten beim Mesh-Randknoten M1...M4 an, so werden die Spalte „inaktiv/aktiv" des entsprechenden Eintrags in der Zuordnungstabelle mit einem die Information "aktiv" wiedergebenden, insbesondere codierten Wert, besetzt und der Timeout auf seinen Startwert gesetzt. Läuft der Timer ab, d.h. es wurde für eine bestimmte Zeit kein Paket vom Mesh-Randknoten an den entsprechenden externen Knoten weitergeleitet bzw. von ihm empfangen, wird die Spalte „inaktiv/aktiv" mit einem die Information „inaktiv" wiedergebenden, insbesondere codierten Wert, be- setzt.
Da die Zuordnungen eigentlich Teile des Pfades sind, sollte der Startwert des Timers einer Zuordnung dem Timeout des dazugehörigen Pfades im Mesh-Netz entsprechen. Deshalb wird in der Erfindung der Startwert des Timers aus den entsprechenden Routing-Nachrichten übernommen, in der Regel gemäß IEEE 802.11s definierte RREQ-, RREP-Nachricht, bzw. für den Startwert derselbe Wert wie für den ermittelten Mesh-Pfad verwendet.
Die Initialisierung der Spalte „inaktiv/aktiv" bei einem neuen Eintrag in der Zuordnungstabelle erfolgt gemäß dem Ausführungsbeispiel für lokalen und im globalen Teil unterschiedlich .
Im lokalen Teil werden die Einträge über externe Verfahren gesetzt und gelöscht, zum Beispiel bei der gemäß IEEE 802.11 definierten Assoziation und Dissoziation einer IEEE 802.11 Station, also einem externen Knoten, mit einem Mesh- Zugangspunkt. Ein Mesh-Pfad zu diesem externen Knoten wird dadurch aber nicht aufgebaut. Deshalb wird die Spalte inaktiv/aktiv gemäß der Erfindung mit inaktiv initialisiert. Im globalen Teil werden die Einträge durch Routing- Nachrichten aus dem Mesh-Netz gesetzt. Es gibt also zu einem neuen Eintrag einen entsprechenden Mesh-Pfad. Deshalb wird erfindungsgemäß die Spalte inaktiv/aktiv mit aktiv initiali- siert. Auch der Mesh-Pfad ist auf aktiv gesetzt, so dass die entsprechende Zuordnung auch aktiv sein muss. Gleichzeitig wird auch der Timer der Zuordnung gestartet.
Nur im globalen Teil der Zuordnungstabelle kann eine inaktive Zuordnung auch durch den Mesh-Knoten selbst gelöscht werden, z.B. um die Zuordnungstabelle möglichst klein zu halten. Im lokalen Teil der Zuordnungstabelle werden Zuordnungen durch externe Verfahren gelöscht, z.B. die Dissoziation einer Station von einem Mesh-Zugangspunkt .
In Routing-Protokollen wie dem HWMP wird die zeitliche Reihenfolge der Routing-Nachrichten in der Regel über Sequenznummern sichergestellt. Diese Sequenznummern hängen mit dem Originator der Routing-Nachrichten zusammen und stellen si- eher, dass alte Routing-Nachrichten mit veralteter Information nicht die aktuelle Information überschreiben können. Die entsprechenden Originatoren von Zuordnungen sind die externen Knoten. Externe Knoten können nicht erweitert werden und können deshalb auch keine Sequenznummern an die Zuordnungen bin- den.
Eine erfindungsgemäße Verfahrensvariante besteht darin, dass die entsprechenden Mesh-Randknoten M1...M4 eine Sequenznummer an die Zuordnungen binden. Dann ist es aber gemäß der Erfin- dungsvariante notwendig, dass bei einem Wechsel des externen Knotens Sl, Dl von einem Mesh-Randknoten Ml..M4 zu einem anderen auch die Sequenznummer mit transferiert wird, damit die zeitliche Kontinuität eingehalten werden kann. Dies stellt zwar die Funktion gemäß dem Ausführungsbeispiel sicher, ist aber nur mit großem Protokollaufwand möglich.
Eine Weiterbildung der Erfindung bietet eine einfachere Lösung durch das Befolgen bestimmter erfindungsgemäßer Regeln bei der Aktualisierung der Zuordnungstabellen. Damit können die meisten Konflikte bei der zeitlichen Reihenfolge vermieden werden. Sollte im seltenen Fall doch tatsächlich ein Konflikt auftreten, wird es zwar zu kurzzeitigen Störungen im Mesh-Netz kommen, die aber durch das Routing-Protokoll wieder behoben werden.
Erfindungsgemäß sollen hierzu zumindest Teile der folgenden Regeln bei der Aktualisierung der Zuordnungstabellen beachtet werden:
Einträge im lokalen Teil der Zuordnungstabelle werden nur über externe Verfahren gesetzt und gelöscht, zum Beispiel bei der Assoziation und Dissoziation einer IEEE 802.11 Stati- on mit einem Mesh-Zugangspunkt . Nur diese externen Verfahren dürfen Zuordnungen im lokalen Teil aktualisieren.
Wenn ein Mesh-Randknoten eine Routing-Nachricht oder eine Zuordnungsnachricht erhält, die eine Zuordnung enthält, für deren externen Knoten bereits eine Zuordnung im lokalen Teil der Zuordnungstabelle des Mesh-Randknotens existiert, wird diese Zuordnung nicht übernommen und die vorhandene Zuordnung im lokalen Teil der Zuordnungstabelle nicht aktualisiert. Dieser Fall kann aufgrund zeitlicher Konstellationen beim Wechsel einer Station auftreten. Er kann aber auch Indikator für Konfigurationsprobleme im Netz sein, wie sie zum Beispiel bei doppelten MAC-Adressen auftreten.
Zuordnungen aus Routing-Nachrichten, z.B. aus RREQ- Nachrichten mit 6-Adress-Unterstützung, werden in den globalen Teil der Zuordnungstabelle eingetragen. Sollte bereits ein Eintrag für den externen Knoten der neuen Zuordnung existieren, so wird er aktualisiert.
Zuordnungsnachrichten werden nur als nützliche Informa- tion betrachtet. Die in einer Zuordnungsnachricht enthaltenen Zuordnungen sind eventuell schon recht lange nicht aktualisiert worden. Deshalb wird eine Zuordnung aus einer Zuordnungsnachricht nur dann übernommen, wenn sich für denselben externen Knoten keine Zuordnung im lokalen Teil und keine aktive Zuordnung im globalen Teil der Zuordnungstabelle des Empfängers der Zuordnungsnachricht befindet. Dabei gilt ferner, dass Zuordnungen aus Zuordnungsnachrichten o keine existierenden Zuordnungen im lokalen Teil der Zuordnungstabelle aktualisieren können o keine existierenden aktiven Zuordnungen im globalen Teil der Zuordnungstabelle aktualisieren können o inaktive Zuordnungen im globalen Teil der Zuordnungsta- belle aktualisieren, da eine inaktive Zuordnung in der Regel älter als eine aktive (aus der Zuordnungsnachricht) ist. Außerdem können inaktive Zuordnungen im globalen Teil der Zuordnungstabelle auch gelöscht werden. Sind sie noch vorhanden, dann nur als zusätzliche, geschichtliche und eventuell noch gültige Information, die durch neuere überschrieben werden kann.
Um auch existierende aktive Zuordnungen im globalen Teil der Zuordnungstabellen durch Zuordnungsnachrichten aktualisieren zu können, kann in einer weiteren vorteilhaften Aus- gestaltung der Zuordnungsnachricht auch die verbleibende Gültigkeitszeit der Zuordnungen mit in den Zuordnungsnachrichten übermittelt werden. Durch z.B. einen einfachen Vergleich kann entschieden werden, welche Zuordnung die längere Gültigkeit hat. Diese Zuordnung wird dann in dem Mesh-Knoten für den entsprechenden externen Knoten verwendet.
Unter den beschriebenen Vorgaben und Definitionen ergibt sich dann für den Fall, dass ein externer Knoten Sl, Dl den Mesh- Randknoten wechselt soll nun im Folgenden die vorteilhafte erfindungsgemäße Verfahrensweise erläuert.
Für die Beschreibung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird dabei angenommen, dass der Quellenknoten Sl in Figur 3 vom ersten Mesh-Randknoten Ml zum zweiten Mesh-Randknoten M2 wechselt. Die Zuordnung zwischen dem Quell-Knoten Sl und dem ersten Mesh-Randknoten Ml ist aktiv. Wenn die aktive Zuordnung zwischen dem Quell-Knoten (Station) Sl und dem ersten Mesh-Knoten Ml aus dem lokalen Teil der Zuordnungstabelle durch einen externen Vorgang, wie zum Beispiel eine Dissoziation der Station Sl von dem ersten Mesh- Zugangspunkt Ml, gelöscht wird, schickt der verlassene erste Mesh-Randknoten Ml eine Route Error (RERR) -Nachricht per Broadcast an das gesamte Netz, die diese gelöschte Zuordnung enthält. Ein RERR kann verwendet werden, da ja die Zuordnung ein Stück des Pfades zwischen dem externen Quellenknoten Sl und dem externen Senkenknoten Dl war. Die RERR-Nachricht ist gegenüber der Standard-RERR-Nachricht aus HWMP dahingehend erweitert, dass sie nicht nur den Mesh-Randknoten, sondern die gesamte Zuordnung enthält und damit in vorteilhafter Weise für das in IEEE 802.11s verwendete 6-Adressen-Schema ver- wendbar ist.
In Figur 4 ist diese erfindungsgemäß erweiterte RERR- Nachricht gezeigt. Zu erkennen ist, dass ein neues Flag „Fehlerhafte Zuordnung" eingeführt ist, welches anzeigt, dass es sich um ein RERR für eine Zuordnung handelt, wenn es gesetzt ist. Ein neues Feld „Anzahl Adressen N" enthält die Anzahl der nachfolgenden Tupel MAC-Adresse / Destination- Sequenznummer. Da eine Zuordnung aus zwei MAC-Adressen besteht, ist N immer gerade. Externe Knoten haben keine Se- quenznummer, da sie nicht Teil des Mesh-Netzes sind. Um die Verarbeitung der RERR-Nachricht in den Mesh-Knoten zu erleichtern, ist ein entsprechendes Feld zwar vorhanden, es wird aber nicht ausgewertet (Eintrag Reserviert) .
Bei Bedarf kann dieses Feld also auch weggelassen werden.
Auch die Verarbeitung eines erfindungsgemäß erweiterten RERRs mit gesetztem Flag „Fehlerhafte Zuordnung" unterscheidet sich von der Verarbeitung der bisherigen HWMP-RERR-Nachricht . Die erweiterte RERR-Nachricht darf nur auf den globalen Teil der Zuordnungstabelle angewendet werden. Nur die Zuordnungen, die mit den beiden Adressen - also von Mesh-Randknoten und externem Knoten - übereinstimmen, werden in der Zuordnungstabelle gelöscht. Einträge in der Routing-Tabelle werden nicht gelöscht .
Die erweiterte RERR-Nachricht wird von allen Mesh-Knoten per Broadcast erneut gesendet, die einen Pfad zu einem der im
RERR angeführten Mesh-Randknoten haben. Sind im RERR mehrere Zuordnungen enthalten, werden alle Zuordnungen vor dem erneuten Broadcast aus dem RERR gelöscht, zu denen der Mesh-Knoten keinen Pfad hat. Alternativ kann die RERR-Nachricht per uni- cast an alle benachbarten Knoten geschickt werden, wenn sie zum Beispiel durch eine Liste der Nachbarn bekannt sind. Falls das Routing-Protokoll Vorgängerlisten verwaltet (so genannte precursor lists) , kann die RERR-Nachricht auch per Unicast nur an die Vorgänger-Mesh-Knoten des Pfades zu dem im RERR angeführten Mesh-Randknoten geschickt werden.
Nachdem sich der externe Quellenknoten Sl (Station) gemäß dem in Figur 3 erwähnten Szenario zum zweiten Mesh- Randknoten M2 als neuem Mesh-Knoten bewegt hat, diese Zuord- nung, zum Beispiel über die Assoziation einer Station (Sl) mit dem zweiten Mesh-Zugangspunkt (M2), in die Zuordnungstabelle des zweiten Mesh-Knotens M2 eingetragen wurde, können die im Folgenden skizzierten verschiedenen Fälle auftreten, wenn der vom Quellenknoten Sl als neuer Zugang genutzter zweiter Mesh-Zugangspunkt M2 Datenpakete vom externen Quellenknoten Sl an den externen Senkenknoten Dl weiterleiten soll :
a) Der zweite Mesh-Randknoten M2 hat einen Eintrag für den Senkenknoten Dl in seiner Zuordnungstabelle und einen Pfad zum dazugehörigen dritten Mesh-Randknoten M3 b) Der zweite Mesh-Randknoten M2 hat zwar einen Pfad zum dritten Mesh- (Rand) Knoten M3, über den Datenpakete zum externen Senkenknoten Dl geschickt werden müssen, aber keinen Ein- trag für den externen Senkenknoten Dl in seiner Zuordnungstabelle. c) Der zweite Mesh-Randknoten M2 hat weder einen Eintrag für den externen Senkenknoten Dl in seiner Zuordnungstabelle noch einen Pfad zum entsprechenden dritten Mesh-Randknoten M3 d) Der zweite Mesh-Randknoten M2 hat einen Eintrag für den Senkenknoten Dl in seiner Zuordnungstabelle und keinen Pfad zum dazugehörigen dritten Mesh-Randknoten M3
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise bietet speziell für die Fälle b) , c) und d) eine vorteilhafte Lösung.
Im Fall a) kann die Kommunikation zwischen dem Quellenknoten Sl zum Senkenknoten Dl sofort weitergehen, da alle notwendigen Einträge in Zuordnungs- und Routing-Tabelle vorhanden sind. Es braucht also keine spezielle Lösung entwickelt wer- den.
In den Fällen b) , c) und d) ist die einfachste Lösung, dass der zweite Mesh-Randknoten M2 eine Route Request-Nachricht (RREQ) mit der gesuchten Zieladresse des Senkenknotens Dl sendet, wenn er vom externen Quellenknoten Sl Datenpakete für den externen Senkenknoten Dl zum Weiterleiten bekommt. Als Quelladressen im RREQ sind für den Mesh-Quellknoten der zweite Mesh-Randknoten M2 und für den externen Quellknoten Sl eingetragen. Das Destination-Only-Flag (DO-Flag) ist gesetzt, so dass nur der entsprechende Mesh-Randknoten ein RREP erzeugen kann. Beim Erhalt dieser RREQ-Nachricht lernt der dritte Mesh-Randknoten M3 die neue Zuordnung für den Quellenknoten Sl kennen und trägt sie in seine Zuordnungstabelle ein. Er generiert auch eine Route Reply-Nachricht (RREP) , die er an den zweiten Mesh-Randknoten M2, dem Mesh-Quellknoten auf dem Pfad zwischen den beiden externen Knoten Sl, Dl, schickt. In dieser RREP-Nachricht sind als Senkenadressen für den Mesh- Senkenknoten der dritte Mesh-Randknoten M3 und für den externen Senkenknoten Dl eingetragen. Beim Erhalt dieser RREP- Nachricht lernt der zweite Mesh-Randknoten M2 die neue Zuordnung und auch gleich den Pfad zum entsprechenden Mesh- Randknoten für den Senkenknoten Dl kennen und die Kommunikation zwischen den externen Knoten Sl, Dl kann weitergehen. Im Fall d) kann auch alternativ eine Route zum entsprechenden Mesh-Randknoten also dem dritten Mesh-Randknoten M3 mittels des RREQs aufgebaut werden: gesuchter Mesh-interner Senken- knoten ist der dritte Mesh-Randknoten M3, Mesh-Quellknoten ist der zweite Mesh-Randknoten M2, externer Quellknoten ist der externe Knoten Sl. Dann ist es aber wichtig, dass bei vorhandener Zuordnung für den externen Senkenknoten und fehlendem Pfad zum entsprechenden Mesh-Randknoten auch tatsäch- lieh das Route Request initiiert wird und es nicht als Fehlersituation gilt. Bei letzterem müsste dann das Route Request für den externen Senkenknoten Dl initiiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in dem RREQ das Destination-Only-Flag (DO-Flag) nicht gesetzt, so dass auch Zwischenknoten bereits mit einem RREP antworten können. Das würde die Wartezeit auf einen Pfad zum Senkenknoten Dl verkürzen, insbesondere da der alte als Zugang genutzte erste Mesh-Randknoten Ml, der eine aktive Zu- Ordnung zwischen dem Senkenknoten Dl und dem dritten Mesh-
Knoten M3 besitzt, sich im Falle einer mobilen Station in der Nähe des als neuen Zugang genutzten zweiten Mesh-Randknotens M2 befindet. Das Reply-and-Forward-Flag muss gesetzt werden, damit das RREQ bis zum entsprechenden Mesh-Randpunkt per Broadcast weitergeleitet wird und er die neue Zuordnung des Quellenknotens Sl kennen lernt. Für dieses Verfahren müssen die HWMP-Bearbeitungsregeln für RREQs mit nicht gesetztem DO- Flag wie folgt erweitert werden:
Hat ein Zwischenknoten einen aktiven Eintrag in der Zuordnungstabelle für den gesuchten Knoten des RREQs, so antwortet er mit einem RREP für den gesuchten Knoten. Für die Senkenadressen werden die entsprechenden Werte aus der Zuordnungstabelle genommen (Mesh- und externer Senkenknoten) .
Da der als neuer Zugang genutzte zweite Mesh-Randknoten M2 eines externen Knotens Sl oft nicht weit vom alten Zugang, dem ersten Mesh-Randknoten Ml, entfernt ist, kann damit sehr schnell ein Pfad zwischen den externen Knoten Sl und Dl aufgebaut werden. Dieser Pfad verläuft über den alten Mesh- Randknoten. Die RREQ/RREP-Nachrichten werden nach einer gewissen Zeit den besten Pfad gefunden haben, der dann auch be- nutzt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schickt der zuvor als Zugang genutzte erste Mesh-Randknoten Ml per Broadcast eine spezielle Zuordnungsnachricht wie sie in Figur 5 dargestellt ist, die alle aktiven Zuordnungen aus dem globalen Teil seiner Zuordnungstabelle enthält, wenn eine aktive Zuordnung aus dem lokalen Teil der Zuordnungstabelle durch einen externen Vorgang, wie zum Beispiel eine Dissoziation einer Station von einem Mesh-Zugangspunkt, gelöscht wird. Um diese Zuordnungsnachricht nicht im gesamten Wireless Mesh-Netz verteilen zu müssen, kann ihre Ausbreitung über das Setzen eines entsprechenden Time-to-live- (TTL) -Wertes eingeschränkt werden. Der TTL-Wert legt die Anzahl der Weiterleitungen der Zuordnungsnachricht fest. Idealerweise sollte der initiale TTL-Wert so groß sein, dass der wahrscheinliche neue Zugangspunkt, der zweite Mesh-Randpunkt M2, über den der externe Knoten Sl jetzt erreicht werden kann, von der Zuordnungsnachricht auch erreicht wird. In der Regel kann dieser Wert kleiner sein als der Netzdurchmesser. Knoten tragen die Zuordnungen aus der Zuordnungsnachricht entsprechend der weiter oben dargelegten Regeln in ihre Zuordnungstabelle ein. Der neue Mesh-Randknoten, der zweite Mesh-Knoten M2, lernt dadurch die Zuordnung vom Senkenknoten Dl zum dritten Mesh- Knoten M3 kennen, und kann sofort Daten an den dritten Mesh- Knoten M3 weiterleiten, wenn er bereits einen Pfad zum dritten Mesh-Randknoten M3 hat (s.o. Fall b) ) . Es muss auch kein RREQ/RREP gesendet werden wie oben für den allgemeinen Fall beschrieben. Für die oben genannten Fälle c) und d) bringt die Zuordnungsnachricht keinen Vorteil, da dann immer noch ein Pfad zum dritten Mesh-Randknoten M3 gesucht werden müsste. In diesem Fall sollte das RREQ aber gleich nach dem externen Senkenknoten Dl suchen. Für eine kurze Zeitdauer kann es vorkommen, dass der alte Mesh-Randknoten Ml Datenpakete empfängt, die ihn als Mesh- Senkenknoten enthalten und für den externen Knoten Sl bestimmt sind (externer Senkenknoten) . Diese kann er nicht über sein externes Interface an den externen Senkenknoten Sl weiterleiten. Allerdings kann der erste Mesh-Randknoten Ml aufgrund der oben beschriebenen Mechanismen eine Zuordnung vom Senkenknoten Sl zum zweiten Mesh-Knoten M2 und einen Mesh- Pfad zum Senkenknoten Sl über den als neuen Zugang genutzten zweiten Mesh-Randknoten M2 haben. In diesem Fall schickt der erste Mesh-Randknoten Ml die Datenpakete zurück in das Mesh- Netz und dann über die neue Zuordnung (S1-M2) an den externen Senkenknoten Sl.
Falls der zuvor als Zugang genutzte erste Mesh-Randknoten Ml keinen Pfad durch das Mesh-Netz zum externen Senkenknoten Sl hat, stehen die folgenden Möglichkeiten zur Wahl:
Aufbau eines Mesh-Pfades zum externen Senkenknoten Sl: Dazu wird ein Route Request mit dem externen Knoten Sl als gesuchten Senkenknoten und dem ersten Mesh-Randknoten Ml als Mesh-Quellknoten initiiert. Dadurch wird ein Pfad vom ersten Mesh-Randknoten Ml zum Senkenknoten Sl aufgebaut, über den dann die noch fälschlicherweise an den ersten Mesh-Knoten Ml als Mesh-Senkenknoten geschickten Pakete an den als externen Senkenknoten fungierenden Sl weitergeleitet werden können. Falls die Information vorhanden ist, zum Beispiel aus der Adressenzuordnung in den Datenpaketen, kann als externer Quellenknoten im Route Request der externe Quellenknoten Dl ein- getragen werden. Dadurch kann der neue Zugangspunkt, der zweite Mesh-Randpunkt M2, die Zuordnung zwischen dem dritten Mesh-Randpunkt M3 und dem externen Quellenknoten Dl lernen.
Puffern der Pakete, bis eventuell durch den neuen Mesh- Randknoten des externen Knotens Sl ein Pfad zum externen Sen- kenknoten Sl aufgebaut wird. Dann können die gepufferten Datenpakete an den externen Senkenknoten Sl weitergeleitet werden. Wird kein Pfad zum externen Senkenknoten Sl aufgebaut, kann der erste Mesh-Randknoten Ml entweder selber einen Pfad aufbauen (siehe vorherigen Punkt) oder die Datenpakete verwerfen. Im letzteren Fall sollte eventuell der Quellenknoten benachrichtigt werden.
Der zuvor als Zugang genutzte erste Mesh-Randknoten Ml wird keine Datenpakete für den externen Senkenknoten Sl mehr erhalten, sobald die für Zuordnungen modifizierte Route-Error- Nachricht beim dritten Mesh-Randknoten M3 angekommen ist und die Zuordnung zwischen dem externen Senkenknote Sl und dem ersten Mesh-Randknoten Ml im dritten Mesh-Randknoten M3 gelöscht wurde.
Nach Erhalt der für Zuordnungen modifizierten RERR-Nachricht weiß der dritte Mesh-Randknoten M3 nicht mehr, über welchen Mesh-Randknoten er den externen Senkenknoten Sl erreichen kann, da die entsprechende Zuordnung für den externen Senkenknoten Sl gelöscht wurde.
Die Standardlösung für dieses Problem ist, dass der dritte Mesh-Randknoten M3 ein Route-Request für den externen Senkenknoten Sl initiiert, wenn er Datenpakete für den externen Senkenknoten Sl erhält. Das ist das Standard-HWMP-Verhalten . Dadurch wird der aktuelle, beste Pfad zu dem externen Senkenknoten Sl gefunden und gleichzeitig alle betroffenen Zuord- nungen aktualisiert.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Verbesserung sollte der dritte Mesh-Randknoten M3 das Destination-Only-Flag im Route Request für den externen Senkenknoten Sl setzen, damit nur der entsprechende als neuer Zugang genutzte zweite Mesh- Randknoten M2 mit der neuen, korrekten Zuordnung antwortet. Dies verhindert die Antwort von Mesh-Knoten mit der alten, falschen Zuordnung, falls sie die modifizierte RERR-Nachricht (noch) nicht erhalten haben. Solch eine Antwort wäre möglich, wenn das Destination-Only-Flag im RREQ nicht gesetzt ist. Eine technische Realisierung, die auch die weiter oben beschriebene nützliche Antwort von Zwischenknoten auf ein vom neuen Mesh-Randknoten initiiertes RREQ ermöglicht, ist, dass sich der Mesh-Randknoten für eine gewisse Zeit merkt, ob eine Zuordnung für einen externen Knoten durch eine wie in der Erfindung beschriebene modifizierte RERR-Nachricht gelöscht wurde. Ist das der Fall, muss das Destination-Only-Flag in einem Route Request für diesen externen Knoten gesetzt werden .
Die vorausgehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensweise ist anhand eines, ein reaktives Routing-Protokoll wie HWMP nutzendes Szenario beschrieben. Auch die Mechanismen der Erfindung folgen dem reaktiven Prinzip - sie werden nur dann ausgeführt, wenn Bedarf dafür besteht. Die Mechanismen der Erfindung können auch proaktiv ausgeführt werden, das heißt, auch wenn nicht unbedingt Bedarf besteht. Eine proaktive Va- riante der Erfindung ist dann gegeben, wenn die Mechanismen der Erfindung auch bei inaktiven Zuordnungen angewendet werden .
Wie anhand der Beschreibung zu erkennen ist, bietet die Verfahrensweise gemäß der Erfindung ein einfaches Verfahren für die Unterstützung der Mobilität von externen Knoten, die Daten in oder durch ein Wireless-Mesh-Netz schicken. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt dabei ein reaktives Routing- Protokoll für das Wireless Mesh-Netz zugrunde, für das Ausführungsbeispiel das Protokoll HWMP aus der IEEE 802.11s Standardisierung. Es wird hierfür auch ein 6-Adressen-Schema wie in der IEEE 802.11s Standardisierung angenommen.
Gezeigt wurde auch, dass die Erfindung das bestehende RERR aus HWMP mit einem Flag „Fehlende Zuordnung" erweitert, das die Interpretation der Adressen im RERR als Zuordnung zwischen externen Knoten und Mesh-Randknoten steuert, so dass es möglich ist, auch Veränderungen bei den Zuordnungen im Wire- less-Mesh-Netz bekannt zu machen. Zu sehen ist auch, dass nur einige wenige Bearbeitungsregeln für bestehende HWMP-Routing-Nachrichten erfindungsgemäß erweitert werden.
Ferner wurde gezeigt, dass eine weitere Verbesserung dadurch erreicht werden kann, dass gemäß der Erfindung eine neue Zuordnungsnachricht entwickelt wurde, die die aktiven Zuordnungen des globalen Teiles der Zuordnungstabelle im Wireless- Mesh-Netz verteilen kann.
Es ist auch zudem ersichtlich geworden, dass die Erfindung Regeln für das Einfügen von Zuordnungen in die Zuordnungstabelle eines Knotens definiert.
Ein großer Vorteil der Erfindung, der somit deutlich geworden ist, ist die Unterstützung der Mobilität von externen Knoten bei sehr geringer Auswirkung auf die bestehenden Mechanismen von HWMP und bei minimalem zusätzlichem Overhead durch die notwendigen Routing-Nachrichten.
Weitere Vorteile und Aspekte Erfindung werden im Folgenden anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels offenbart, dass auf einem in der Figur 6a dargestellen beispielhaften Netz beruht .
Gemäß der Darstellung werden dabei für die folgende Betrachtung ein Szenario bestehend aus:
Einem ersten externen Quellenknoten Sl, einem zweiten externen Quellenknoten S2, einem ersten Senkenknoten Dl sowie einem zweiten Senkenknoten D2
Einem ersten Mesh-Randknoten Ml, einem zweiten Mesh- Randknoten M2, einem dritten Mesh-Randknoten M3 sowie einem vierten Mesh-Randknoten M4.
Einem ersten Mesh-Zwischenknoten M5, einem zweiten Mesh- Zwischenknoten M6 sowei einem dritten Mesh-Zwischenknoten M7.
Gemäß dem Szenario existieren ferner zwei Kommunikationsflüsse durch das skizzierte Mesh-Netz: Ein erster Kommunikationsfluss vom ersten externen Quellknoten Sl zum ersten externen Senkenknoten Dl.
Ein zweiter Kommunikationsfluss vom zweiten externen Qullenknoten S2 zum zweiten externen Senkenknoten D2.
Die sich aus dem Szenario ergebenden entsprechenden Routing- Tabellen und Zuordnungstabellen sind in Figur 6b dargestellt. Sie wurden mittels Routing-Nachrichten, die auch das 6-Adress-Schema unterstützen, gefüllt.
Ausgehend von diesem Szenario sei angenommen, dass sich der erste externe Quellknoten Sl sich vom ersten Mesh-Randknoten Ml zum zweiten Mesh-Randknoten M2 bewegt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel dissoziiert sich dazu der erste externe Quellknoten vom ersten Mesh-Randknoten Ml und assoziiert sich mit dem zweiten Mesh-Randknoten M2. Da die neue Zuordnung in den lokalen Teil der Zuordnungstabelle eingetra- gen wird, wird sie mit inaktiv initialisiert. Ferner wird, da die alte Zuordnung zwischen dem ersten externen Quellknoten Sl und dem ersten Mesh-Randknoten Ml aktiv war, durch den ersten Mesh-Randknoten Ml entsprechend der Erfindung eine modifizierte Route-Error-Nachricht in das Mesh-Netz geschickt. Das RERR enthält hierbei die Zuordnung „Sl-Ml". Figur 7a zeigt das sich hierdurch ergebende Netz und in Figur 7b sind die entsprechenden Einträge in den Tabellen der Knoten nach diesen ersten, einen ersten Verfahrensschritt abbildenden Aktionen .
Es folgen erfindungsgemäß weiteren Verfahrensschritte, wie ein zweiter Verfahrensschritt, ein dritter Verfahrensschritt sowie ein vierter Verfahrensschritt, die zum Teil unabhängig voneinander ablaufen, wobei abhängig von den konkreten Zeit- punkten der Einleitung der einzelnen Verfahrensschritte, diese unter Umständen zeitlich parallel zueinander ablaufen. Es kann auch vorkommen, dass ein Schritt wegen der aktuellen Konstellation im Mesh-Netz überhaupt nicht ausgeführt werden muss. Dies kann beispielsweise für den noch zu beschreibenden vierten Verfahrensschritt eintreten.
Im Rahmen des zweiten Verfahrensschrittes sendet der erste Quellenknoten Sl Datenpakete an den zweiten Mesh-Randknoten M2, die für den ersten externen Senkenknoten Dl bestimmt sind. Durch die vom ersten externen Quellenknoten Sl erhaltenen Datenpakete wird die Zuordnung S1-M2 auf aktiv gesetzt. Da der zweite Mesh-Rankknoten M2 keine Zuordnung für den ersten externen Senkenknoten Dl in seiner Zuordnungstabelle hat, sendet es ein Route Request aus mit dem ersten externen Senkenknoten Dl als gesuchter Senkenknoten und dem ersten externen Quellenknoten Sl als externen Quellknoten und dem zweiten Mesh-Randknoten M2 als Mesh-Quellknoten . Folgende Zwischenschritte der zweiten Verfahrensschritte sind dabei möglich:
1. Das Destination-Only-Flag ist gesetzt. Der dritte Mesh- Randknoten M3 erhält die Route-Request-Nachricht und lernt daraus die neue Zuordnung für den externen Quellenknoten Sl. Der dritte Mesh-Randknoten M3 schickt eine Route-Reply- Nachricht mit sich selbst als Mesh-Senkenknoten und mit dem gesuchten ersten externen Senkenknoten Dl als externen Senkenknoten. Wenn der zweite Mesh-Randknoten M2 diese Route- Reply-Nachricht erhält, lernt er daraus die Zuordnung für den ersten externen Senkenknoten Dl . Gleichzeitig wird der Mesh- Pfad zwischen Mesh-Quellknoten und Mesh-Senkenknoten aufgebaut. Im Ausführungsbeispiel existiert er bereits, so dass dieser durch das RREQ/RREP nur aktualisiert wird. Beispielnetz und Zuordnungs- und Routingtabellen nach dem ersten Verfahrensschritt und dem ersten Zwischenschritt des zweiten Verfahrensschritt sind in Figur 8a und Figur 8b dargestellt.
2. Alternativ zum ersten Zwischenschritt kann das Destination-Only-Flag auch nicht gesetzt sein. Der erste Mesh- Randknoten Ml hat eine aktive Zuordnung für den gesuchten ersten externen Senkenknoten Dl und antwortet mit einem RREP entsprechend der Erfindung. In dem RREP stehen der dritte Mesh-Randknoten M3 aus der Zuordnung D1-M3 als Mesh- Senkenknoten und der gesuchte erste externe Senkenknoten Dl als externen Senkenknoten. Die Daten für den Mesh-Pfad zum dritten Mesh-Randknoten M3 werden aus der Routing-Tabelle genommen und entsprechend verknüpft. Wenn der zweite Mesh- Randknoten M2 diese Route-Reply-Nachricht erhält, lernt er daraus die Zuordnung für den ersten externen Senkenknoten Dl . Da der Pfad über den zuvor als Mesh-Zugangsknoten genutzten ersten Mesh-Randknoten Ml in diesem Ausführungsbeispiel schlechter ist als der im zweiten Mesh-Randknoten M2 bereits vorhandene Pfad zum dritten Mesh-Randknoten M3 des ersten externen Senkenknotens Dl wird weiterhin der bereits existierende Pfad verwendet. Das RREQ wird vom ersten Mesh- Randknoten Ml entsprechend der Regeln von HWMP und der erfindungsgemäßen Ergänzung weitergeleitet und erreicht den dritten Mesh-Randknoten M3, der dadurch die neue Zuordnung des ersten externen Quellenknotens Sl zum zweiten Mesh-Randknoten M2 lernt. Das ist auch durch RREQs, die über andere Pfade den dritten Mesh-Randknoten M3 erreichen, möglich. Der Mesh- Randknoten M3 antwortet mit einem RREP wie im ersten Zwischenschritt des zweiten Verfahrensschritts. Das sich nach dem ersten Verfahrensschritt und dem zweiten Zwischenschritt im Rahmen des zweiten Verfahrensschritts ergebende Netz ist in Figur 8a zu erkennen. Die sich ergebenden Tabellen und Zuordnungen sind dagegen in Figur 8b dargestellt.
Gemäß dem dritten Verfahrensschritt sendet der zuvor als Zugangsknoten genutzte erste Mesh-Randknoten Ml eine Zuordnungsnachricht. Dabei begrenzt er die Weiterleitung dieser Nachricht auf 2 Hops (TTL = 2) . Eingetragen sind gemäß der Erfindung für diesen Fall alle aktiven Zuordnungen aus seiner Zuordnungstabelle, gemäß dem Ausführungsbeispiel ist es nur eine, nämlich die Zuordnung D1-M3. Nach einem Hop erhält der als neuer Zugangsknoten genutzte zweite Mesh-Randknoten M2 diese Zuordnungsnachricht und trägt die darin enthaltene Zuordnung D1-M3 entsprechend der Aktualisierungsregeln dieser Erfindung in den globalen Teil seiner Zuordnungstabelle ein. Da der zweite Mesh-Randknoten M2 bereits einen Mesh-Pfad zum dritten Mesh-Randknoten M3 hat, können jetzt die Datenpakete für den externen ersten Senkenknoten Dl weitergeleitet wer- den. Die Zuordnung S1-M2 wird im zweiten Mesh-Randknoten M2 auf aktiv gesetzt, sobald die ersten Datenpakete zwischen dem ersten externen Quellknoten Sl und dem zweiten Mesh- Randknoten M2 übertragen werden. Das sich ergebende Beispiel- Mesh-Netz sieht danach, also nach Durchführung des ersten Verfahrensschrittes und des dritten Verfahrensschrittes wie Figur 8a dargestellt aus und hinsichtlich der Zuordnung und Tabellen bis auf einen Unterschied wie in Figur 8b dargestellt aus. Der Unterschied, der sich daraus ergibt, dass der dritte Verfahrensschritt die neue Zuordnung des ersten externen Quellenknotens Sl zum zweiten Mesh-Randknoten M2 nicht dem dritten Mesh-Randknoten M3 mitteilen kann, besteht darin, dass der Eintrag für den ersten externen Quellennoten Sl in der Zuordnungstabelle des dritten Mesh-Randknotens M3 an die- ser Stelle nach den dem ersten Verfahrensschritt und dem dritten Verfahrensschritt fehlen würde.
Durch den Erhalt der RERR-Nachricht gemäß dem ersten Verfahrensschritt kennt der dritte Mesh-Randknoten M3 keine Zuord- nung für den ersten externen Quellenknoten Sl mehr. Wenn er vom ersten externen Senkenknoten Dl Datenpakete für den ersten externen Quellenknoten Sl bekommt (bidirektionale Kommunikation) muss er aufgrund der fehlenden Zuordnung für den ersten externen Quellenknoten Sl ein Route Request initiie- ren. Dazu schickt der dritte Mesh-Randknoten M3 ein RREQ in das Mesh-Netz mit dem ersten externen Quellknoten Sl als gesuchtem Senkenknoten und mit dem ersten externen Senkenknoten Dl als externen Quellknoten und dem dritten Mesh-Randknoten M3 als Mesh-Quellknoten . Das Destination-Only-Flag ist ge- setzt, so dass nur der als neuer Zugangspunkt fungierende zweite Mesh-Randknoten M2 des ersten externen Quellenknotens Sl mit einer Route-Reply-Nachricht antwortet. Wenn der dritte Mesh-Randknoten M3 das RREP erhält, lernt er dadurch die neue Zuordnung für den ersten externen Quellenknoten Sl. Gleich- zeitig wird ein Mesh-Pfad zwischen den entsprechenden Mesh- Randknoten aufgebaut. Da im Ausführungsbeispiel dieser bereits exisitiert, wird er nur aktualisiert. Gleichzeitig lernt der als neuer Zugangsknoten genutzte zweite Mesh- Randknoten M2 auch die Zuordnung vom ersten externen Senkenknoten Dl zum dritten Mesh-Randknoten M3. Damit kann die Kommunikation zwischen den ersten externen Quellenknoten Sl und dem ersten externen Senkenknoten Dl fortgesetzt werden. Die Zuordnung S1-M2 wird im zweiten Mesh-Randknoten M2 auf aktiv gesetzt, sobald die ersten Datenpakete zwischen dem ersten externen Quellenknoten Sl und dem zweiten Mesh-Randknoten M2 übertragen werden. Das Beispiel-Mesh-Netz sieht nach diesem Schritt wie in Figur 8a und Zuordnungen und Tabellen gemäß der Darstellung in Figur 8b aus.
Nach Abschluss aller ausgelösten Verfahrensschritte ist Kommunikation zwischen den beiden ersten externen Knoten Sl, Dl wieder hergestellt. Das Beispiel-Mesh-Netz sieht am Ende aus wie in Figur 8a und Figur 8b dargestellt.
In den Figuren 9a und 9b sei ergänzend noch eine erfindungsgemäße Verfahrensweise angerissen, die sich bei einer (geringfügigen) Variation des zuvor beschriebenen Ausführungs- beispiels ergibt.
Würde nämlich kein Mesh-Pfad zwischen dem zweiten Mesh- Randknoten M2 und dem dritten Mesh-Randknoten M3 bereits existieren und wäre der Pfad zwischen dem zweiten Mesh- Randknoten M2 und dem dritten Mesh-Randknoten M3, der über den ersten Mesh-Randknoten und den fünften Mesh-Knoten M5 verläuft, der beste aller Pfade zwischen dem zweiten Mesh- Randknoten M2 und dem dritten Mesh-Randknoten M3, könnte das Beispiel-Mesh-Netz, nachdem der erste Verfahrensschritt und der zweite Zwischenschritt des zweiten Vefahrensschritts durchgeführt worden sind, wie in Figur 9a und die Zuordnungen und Tabellen in Figur 9b dargestellt aussehen. Das RREQ wird vom ersten Mesh-Randknoten Ml entsprechend der Regeln von HWMP und ihrer Ergänzung durch diese Erfindung weiterge- leitet und erreicht den dritten Mesh-Randknoten M3, der dadurch die neue Zuordnung des ersten externen Quellenknotens Sl zum Mesh-Randknoten M2 lernt. Der Mesh-Randknoten M3 ant- wortet mit einem RREP wie im ersten Zwischenschritt des zweiten Verfahrensschritts.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines nach Art des Mesh, insbesondere gemäß dem Standard IEEE802.11s, aus einer Vielzahl von Netzwerkknoten gebildeten Netzwerks, welches zumindest einen ersten als Anschlusspunkt für zu dem Netzwerk disjunkte Stationen funktionierenden ersten Netzwerkknoten und zumindest einen zweiten als Anschlusspunkt für zu dem Netzwerk disjunkte Stationen funktionierenden zweiten Netzwerkknoten be- treibt, erfolgt bei einem Wechsel einer disjunkten Station von einem Funkversorgungsbereich des ersten Netzwerkknotens zum Funkversorgungsbereich des zweiten Netzwerkknotens dem Mesh-Netzwerk eine Aktualisierung einer Zuordnungsinformation von Knoten auf Grundlage gemäß einer für das Mesh-Netzwerk gültigen Routing-Protokolls definierten Routing-Fehler- Nachricht .
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mesh-Netzwerkknoten zugeordneten Zugangstabelle, derart strukturiert ist, dass sie in einen ersten Teilbereich und in einen zweiten Teilbereich aufgeteilt ist, wobei der erste Teilbereich für alle Zuordnungen des Mesh-Knotens, dem die Zuordnungstabelle zugeordnet ist, zumindest eine Information enthält und der zweite Teilbereich für ihm bekannte Zu- Ordnungen von anderen Mesh-Knoten des Mesh-Netzwerkes, zumindest eine Information enthält, und der erste und/oder zweite Teilbereich eine, insbesondere als Tabellenspalte strukturierte Zuordnungseigenschaft aufweist, die eine einen Aktivitätsstatus wiedergebende Information enthält.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Routing-Fehler-Nachricht derart strukturiert wird, dass eine insbesondere zumindest als ein so genanntes Flag ausgestaltete, Information beifügbar ist, so dass eine fehlerhafte Zuordnungsinformation signalisierbar ist .
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Routing-Fehler-Nachricht lediglich Manipulationen des zweiten Tabellenbereichs zugrunde gelegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Die strukturierte Routing-Fehler- Nachricht wird von allen Mesh-Knoten, die einen Pfad zu einem in der Routing Fehler-Nachricht angegebenen als Anschluss- punkt funktionierenden Mesh-Knoten haben, mittels Broadcast gesendet, wobei alle Zuordnungsinformationen zu denen der sendende Mesh-Knoten keinen Pfad aufweist, vor dem Broadcast aus der strukturierten Routing-Fehler-Nachricht gelöscht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Routing-Fehler-Nachricht mittels Unicast von allen Mesh-Knoten zu allen benachbarten Mesh-Knoten gesendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivitätsstatusinformation der Zuordnungstabelle des Mesh-Netzwerkknotens einen Zustand „aktiv" wiedergibt, wenn beim Mesh-Netzwerkknoten ein Datenpaket ankommt, welches entweder als Quelle oder als Senke einen disjunkten Knoten signalisiert.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Information der Zuordnungen eine insbesondere als Spalte strukturierte Information über eine erste Gültigkeitsdauer beigefügt wird, wobei bei setzen der Aktivitätsstatusinformation auf einen Zustand „aktiv" der Wert der ersten Gültigkeitsdauer eingetragen wird und wobei bei Ablauf der ersten Gültigkeitsdauer die Aktivitätsstatus- Information auf einen Zustand „inaktiv" gesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seitens des verlassenen ersten Netzwerk- knotens eine Nachricht derart strukturiert und mittels Broad- cast versendet wird, dass ihr alle als „aktiv" gekennzeichneten Zuordnungsinformationen des zweiten Tabellenbereichs des ersten Netzwerkknotens beigefügt sind.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Weiterleitung der Nachricht zu anderen Knoten, insbesondere durch einen so genannten „Time-to-Live" festgelegt wird.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Gültigkeitsdauer derart determiniert wird, dass er zu einer Gültigkeitsdauer eines Pfades korreliert, zu dem die Aktualisierung hinsichtlich der beteiligten Knoten in Bezug steht.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Determinierung auf Grundlage von pfadbildenden Protokollnachrichten gemäß dem für das Mesh-Netwerk gültigen Protokolls durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Aktivitätsstatusinformation des ersten Tabellenbereichs aufgrund von gemäß von für die disjunkte Station vorgeschriebenen Zugangsprozeduren ausgelösten Ereignissen aktualisiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Aktivitätsinformation des zweiten Tabellenbereichs aufgrund von für das Mesh-Netzwerk vorgeschriebene Prozeduren, insbesondere Routing-Prozeduren, ausgelöste Ereignisse aktualisiert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch ge- kennzeichnet, dass seitens eines eine Information über eine bereits im ersten Tabellenbereich enthaltene Zuordnungsinformation erhaltenden Mesh-Netzwerkknoten, die erhaltene Information verworfen wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß für das Mesh-Netzwerk gültigem Routing-Protokoll gebildeten Zuordnungsnachrichten derart strukturiert werden, dass sie gezielt mit Werten, insbesondere einer tatsächlich verbleibenden Gültigkeitsdauer der betreffenden Zuordnungsinformation, für die Determinierung der ersten Gültigkeitsdauer belegt werden können.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Wechsel der Station bei Kommunikationsversuch der Station über das Mesh-Netzwerk seitens des zweiten Netzwerkknotens eine gemäß einer für das Mesh-Netzwerk gültigen Routing-Protokolls definierten Rou- ting-Anforderungsnachricht versandt wird, die derart manipuliert wird, dass ein Setzen des so genannten Destination-Only Flags in der Nachricht unterbleibt.
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