[发明专利]无线网格网络中用于基于干扰的路由方法和装置

说明书

技术领域

该技术领域一般涉及无线通信，更特别地涉及通过无线网格(mesh)网络来选择路由。

背景技术

由于能随由固定有线网络所提供的多种完善的应用提供移动性支持，无线网络变得越来越重要和受欢迎。无线网络包括传统的蜂窝网络，该蜂窝网络带有耦合至无线电网络基础结构的无线电基站。在范围内移动终端与一个或多个基站通信，当移动终端移出该范围，则可以执行向另一个基站的切换过程以维持持续的通信。另一种类型的无线网络是网格网络。网格网络处理多对多的连接，并且能够动态地优化这些连接。

无线网格网络通常作为无线“自组网(ad hoc)”网络而公知，其通常由移动的、电池操作的计算设备所构成，所述设备在无线媒质上通信。该网络不依赖于固定路由器，且所有节点都能够移动并能够以任意的方式被动态连接。每个节点都起到路由器的作用，在自组网网络中发现其他节点并维持至其他节点的路由。路由是用来将一个或多个分组在源节点和目的地节点之间传递的路径。路由可以包含一个或多个“跳”。一跳相当于从一个节点到另一个节点而无需任何中介节点的直接传输。带有自组网能力的无线技术的例子包括IEEE 802.11无线局域网(WLAN)以及蓝牙个人区域网(PAN)。

在无线网格网络中一般采用两种类型的路由协议：表驱动(table-driven)路由协议和源启动的按需路由协议。表驱动路由协议在网络中通过周期性地从网络中的所有其它节点更新，而将最新的路由信息从每个节点更新到该网络中的每一个其它节点，以试图维持一致性，而不管网络可能不是根据数据业务量而被激活的这一事实。对于按需的方法，用于到目的地的路由请求仅当源节点有数据分组要发送给所述目的地节点时才发送。表驱动的自组网路由协议的例子包括开放最短路径优先(OSPF)路由，目标序列距离矢量路由，簇首(clusterhead)网关交换路由和无线路由协议。源启动的按需路由的例子包括自组网按需距离向量或动态源路由，临时排序路由，基于关联性的路由和信号稳定性路由。

在开放最短路径优先(OSPF)路由中，每个无线节点维护一个描述网络拓扑的相同的数据库。从该数据库，可以通过构建最短路径树来计算路由表。最短路径是是具有最低累计“代价”的路径。对于无线电链路或跳，所述“代价”可以作为该无线电跳上的所期望的数据速率的倒数而测量。结果，由于低数据速率导致更长的时间来发送分组，所以其为高代价的。OSPF最初是为固定网络而设计的，而无线路由协议(WRP)和动态源路由(DSR)在它们对于无线网络的路由选择方法上是类似的。

无线自组网网络必须处理与无线通信介质相关联的某些限制，包括功率/干扰限制，低带宽、高差错率。由于无线网络节点是典型地电池操作的，且由于无线电通信网络的容量受限于共享的频谱，对于试图寻找最小能量路由路径的路由协议有特殊的关注。能量有效的路由方案可以很大地降低节点处的能量消耗，导致更长的电池寿命，还可以通过降低网络中的干扰而改善网络容量。在能量消耗方面表驱动路由方案通常比按需方案更昂贵，这是由于维护不同的表所要求的大的开销造成的。但是最小能量路由技术不应仅集中于节约移动节点的电池。这样的路由算法也应尝试改善网络容量。

大多数无线自组网络，特别是那些采用IEEE 801.11的网络，在时间上共享无线电频率，并且同样的频率被用来发送和接收两者。为了协调使用共享的频率媒介，采用了一些类型的协议。例如，带有冲突避免的载波侦听多路存取(CSMA/CA)要求想要发送分组的节点必须“侦听”以保证没有其它的节点正在发送。如果信道在某个时间段都是空闲的，则该节点可以直接发送分组；否则节点设置随机的“后退”定时器。当定时器到期，该节点发送。可以采用空闲信道评估(CCA)功能来确定公共频率是否可用。CCA功能通常包括载波侦听和能量检测两者。如果两者中任一被触发，则认为公共频率忙。当接收机能够检测到另一个节点所发送的信号时，则触发载波侦听。当接收的总能量(不管源)超出阈值，则触发能量检测机制。