[发明专利]小型分布网络内数据路由和带宽预留的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及分布网络内的无线通信，特别涉及小型分布网络内的数据 路由或多跳路由，其中网络内的每个设备或节点可以被使用作为一个信息 包运送者和转发者，以便将数据信息包从源点逐跳分程转递到目标点。本 发明也涉及源点和目标点之间路由的带宽预留。

背景技术

分布式网络是这样一种网络，其中没有中央网络控制器来管理网络事 务，并且每个网络成员(如节点或设备)具有相同特权和权利，网络成员 之间通过谈判访问网络资源。成员可以自由进入和离开网络。无线个人区 域网络(WPAN)是小型分布式网络的一个例子，其可以用于家庭娱乐、 家庭办公和会议室网络应用。在一个家庭娱乐环境里，典型的网络应用包 括视频流，如看电视、播放DVDs、玩游戏、下载文件和浏览网页。在一 个家庭办公和会议室环境里，典型的网络应用包括多媒体展示和文件共享。 这种网络有许多限制和独特特征，包括小尺寸、小覆盖范围和少量用户。 网络成员在计算和功率性能方面也是不同的。例如，网络成员可以同时包 括个人计算机(PCs)、个人数字助理(PDAs)、数码相机以及打印机。它 们可以是交流电源启动或电池启动。

超宽带(UWB)射频技术可以用于短距离高带宽通信，理论上适合用 于WPAN应用。WiMedia标准委员会已经提出了一个WiMedia UWB无线 平台，基于多频正交频分复用(MB-OFDM)技术，合并媒体访问控制层 (MAC)和物理层(PHY)。UWB射频可以在当前版本里支持高达480Mbps 的高数据率，或在未来版本里支持更高的数据率，并具有更低能耗。但是， UWB技术有一些缺点，其传播距离是有限的，仅仅大约30尺或10米， 其并不比一个普通居室尺寸更大。这种短距离意味着，在许多居室、办公 室或大型会议应用里，一些设备可能放在相互直接通信距离之外。另外， 低功率意味着网络易受到来自电子噪音的干扰和环境障碍如墙。

自组网络(ad-hoc network)是这样一个网络，其中每个节点愿意转发 数据给网络内的其它节点。一些分布式路由协议已经被提出用于自组网络， 并可以被用来扩展UWB的通信距离，超过直接对等(peer-to-peer)距离。 但是，这些路由协议通常依赖于本地信息，并且每个节点没有一个网络全 局观点。另外，尽管使用自组路由协议网络可以解决距离问题，但它们不 能解决服务质量(QoS)问题，这对于支持实时流应用是很重要的。

解决QoS问题的一种方法是带宽预留。一些带宽预留方案已经被提出 用于无线自组网络，其使用一个分布式路由协议找出一个通过网络的路线， 并沿着该路线预留带宽。在路由选择程序里的分布式路由协议里，它们有 同样的问题。一些方案不得不遭受竞争条件(race condition)，时隙没有被 多次预留和平行预留正确地预留，因为带宽预留是在一个分布式方式上进 行，并且同时进行。平行预留是带宽预留失败的一个常见原因。大多数现 有的带宽预留以大型自组网络为目标，并依赖于一个复杂的路由协议以进 行路由建立和恢复。这种方案具有较高的网络开销，并且不适用于小型 WPANs。另外，现有方案不会综合考虑源的偏好、设备的不同和WPANs 里的各种流量要求。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种路由和带宽预留方法，用来克服 或至少缓解现有方案的一些问题。本发明的另一个目的是提供一个数据路 由方法用于小型分布式网络，其特别适合基于WPANs的UWB。

鉴于前述，在此披露了一种用于小型分布式网络的数据路由和/或带宽 预留方法，其中网络里的每个成员如设备或节点有一个全网络拓扑图，路 由选择是在源成员进行，带宽预留是沿着选择的路由进行。一旦启动或加 入网络，每个网络成员建立并维护一个网络内所有其它设备的信息列表， 其可以被用来建立一个网络拓扑视图。为了降低在信息收集期间的通信开 销，采用一个基于优先权的广播调度。当网络平稳时，每个设备有一个全 网络视图。一旦网络拓扑或设备信息发生变化，更新的信息以较高优先权 被传播到整个网络。当设备意图建立一个与其它设备的连接时，它会基于 其自身偏好和当前网络拓扑选择路由。接着，设备沿着选择的路由预留带 宽。带宽预留使用一个互斥带宽预留协议(mutually exclusive bandwidth reservation protocol)，其保证每次只有一个连接可以预留带宽。