[发明专利]使用有向图在网络上路由包

说明书

技术领域

本专利总的来说涉及通信协议，更具体地说，涉及在网状网络或星型网状网络的节点间路由包的方法。 

背景技术

通信协议依赖于各种路由技术以在通信网络上的通信端点之间传输数据。通常鉴于网络拓扑的知识、网络的大小、用作信号载波的介质的类型、安全性和可靠性要求、可容许的发送延迟以及形成网络的设备的类型这一类因素，来选择通信或网络协议和相应的路由策略。由于大量这类因素，典型的路由技术满足了某些设计目标，而以牺牲其他设计目标为代价。例如，某种路由技术可以在数据数据输送上提供高水平的可靠性，但是也可能需要相对高的开销。因此，尽管有许多已知方法来进行路由以及许多与这些路由方法相兼容的协议，但是仍然存在有特定要求的通信网络，而这些特定要求没有被任何可用的路由方法和协议完全满足。而且，由于各种工业和商业应用中涌现出了对效率、吞吐量和可靠性的要求日益增长的新型通信网络，设计师和开发者经常遇到凭借现有协议和相关联的路由技术无法轻易解决的新问题。 

一般而言，通信网络包括节点，这些节点是在连接这些节点的通信路径(硬线或无线通信路径)上发送的数据的发送方和接收方。另外，通信网络通常包括负责在节点间引导业务的专用路由器，并且可选地包括负责配置和管理该网络的专用设备。某些或所有这些节点也可以适用于充当路由器，以便引导在其它网络设备之间发送的业务。网络设备可以采用有线或无线的方式相互连接，并且网络设备可以具有与该网络内的某些节点相比不同的路由 和传输能力。例如，专用路由器可能能够进行高容量的传送，而某些节点在相同的时段内可能只能够发送和接收相对很少的业务。另外，网络上的节点之间的连接可具有不同的吞吐能力和不同的衰减特性。由于在介质的固有物理限制上的差别，例如光纤电缆可能能够用于提供比无线链路高几个数量级的带宽。 

为了使节点在典型的网络上向另一节点发送数据，必须知道从源到目的地的完整路径或者该路径的直接相关部分。例如，万维网(WWW)允许计算机主机对在没有任一主机在发送信息之前知道完整路径的情况下在长距离上进行通信。相反，主机被配置以关于它们的被指派的网关和专用路由器的信息。具体来说，网际协议(IP)提供到WWW的网络层连通性。IP定义被称为地址解析协议(ARP)的子协议，该子协议在每个主机处提供指定路由规则的本地表。因此，连接到WWW或类似的广域网(WAN)的典型主机可以知道将具有与预先配置的模式相匹配的预定地址的所有包路由至主机A并且将其余包路由至主机B。类似地，转发这些包直接主机或“跳”还执行部分路由决策并通常在目的地的大致方向上引导数据。 

在大多数网络协议中，大多数或所有网络设备被充分地指派以唯一地址以使主机能够以明确的方式交换信息。至少在单播(一对一)传送的情况下，必须在源指定目的地址。出于这个原因，网络协议通常定义严格的寻址方案。如本领域普通技术人员将认识到的，修改或扩展寻址方案是个复杂而昂贵的过程。例如，从IP协议的版本4(IPv4)到版本6(IPv6)的转变需要对大量支持IPv4的基础设施进行重要更新。另一方面，为小网络定义具有大容量的寻址方案产生了不必要的开销。因此，理想地适应特定应用的网络协议提供了足够数目的可能地址而不会在数据传送中有过多的开销。 

简而言之，有大量因素影响在特定行业中的特定协议的实现。在过程控制行业中，已知的是，使用标准通信协议使得由不同制造商制出的设备能够以易于使用和实现的方式与彼此通信。过程控制行业中使用的一个众所周知的通信标准是可寻址远程发射机高速通道(HART)通信基础协议，通常称 为 协议。一般而言， 协议支持专用导线或导线组上的数字和模拟混合信号，在专用导线或导线组上，在线过程信号(如控制信号、传感器测量结果等)作为模拟电流信号(例如范围从4到20毫安)被提供，并且诸如设备数据、对设备数据的请求、配置数据、报警以及事件数据等等之类的其它信号，作为叠加或复用到与模拟信号相同的导线或导线组上的数据信号被提供。然而，HART协议当前需要使用专用、硬线通信线路，这导致需要在加工厂内大量布线。