專利名稱：在無線網格狀的通信網絡中交換路由消息的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在具有大量網絡節點的無線網格狀的通信網絡中交換路由消息的方法，以及涉及一種相對應的網絡節點和一種無線網格狀的通信網絡。
背景技術：
由現有技術公開了許多如何能在具有大量網絡節點的通信網絡中沿著該網絡中的路徑傳遞數據的不同機制。在文獻WO 2008/058933 Al中描述了一種用于在具有大量網絡節點的無線網格狀的通信網絡中設立雙向數據傳輸路徑的方法。在此，路由樹從充當根網絡節點的節點出發設立在無線通信的網絡節點之間，其中該根節點以規則的時間間隔向網絡節點發送路由詢問以便設立該路由樹。在此，通過這些路由詢問首先建立從路由樹中的各個網絡節點至根節點的單向數據傳輸路徑。通過在各個網絡節點中使用兩個標志，可以實現在特定情況下為了響應所接收的路由詢問還向根節點返回路由應答，這引起根網絡節點至發送該路由應答的網絡節點的反向路徑的建立。由此可以在需要時在根網絡節點與發送路由應答的網絡節點之間設立雙向數據傳輸路徑。在該文獻中沒有指定如何能夠通過根節點觸發在其中設立雙向數據路徑的模式與其中僅設立單相數據路徑的模式之間的切換。在描述無線網格狀網絡中的L2層中的數據傳輸的標準IEEE 802. Ils中，描述了用于建立數據傳輸路徑的HWMP協議(HWMP=Hybrid Wireless Mesh Protocol，混合無線網格協議)。利用該協議借助路由詢問主動地設立路由樹，這些路由詢問是由路由樹中的相對應根節點發送的。在此，通過在這些路由詢問中的標志，指定為了響應在網絡節點中對路由詢問的接收是否應當發送相對應的路由應答，也就是是否應當使用用于建立單向或雙向數據傳輸路徑的模式。沒有描述如何通過在網絡節點中對標志進行設置就能夠在模式之間切換而不需要明確考慮路由詢問中的模式。
發明內容
因此本發明的任務是通過在統一的方法中在具有單向數據傳輸的模式與具有雙向數據傳輸的模式之間進行切換，使得能夠在無線網格狀的通信網絡中交換路由消息。該任務通過根據權利要求1的方法或根據權利要求10的網絡節點或根據權利要求12的通信網絡來解決。本發明的擴展在從屬權利要求中定義。在根據本發明的方法中，在具有大量網絡節點的無線網格狀的通信網絡中交換路由消息，其中在該通信網絡中建立具有位于網絡節點之間的數據傳輸路徑的路由樹，并且這些網絡節點之一是根節點，該根節點是該路由樹的根。在此以及在下面都將通信網絡中不符合根節點的節點稱為網絡節點，而將充當根節點的網絡節點總是明確地稱為根節點。為了建立數據傳輸路徑，根節點以規則的時間間隔向網絡節點發送路由詢問。在此，路由詢問在該通信網絡中由網絡節點傳遞。由此利用本身公知的方法指定各個網絡節點中的相對應路由信息，利用這些路由信息使得可以將數據分組通過所確定的數據傳輸路徑從一個網絡節點傳遞至下一個網絡節點并直至根節點。在根據本發明的方法中，在相應的路由詢問中指定第一和第二模式。第一模式在此與用于在根節點與相應的網絡節點之間建立雙向數據傳輸路徑的模式相對應。相反，第二模式是用于建立從相應網絡節點至根節點的單向數據傳輸路徑的模式。尤其是第一模式的特征在于，在該通信網絡中設立起第一模式之后相應的網絡節點總是向根節點發送路由應答以響應對路由詢問的接收。與此相對地，第二模式的特征尤其在于，在通信網絡中設立起第二模式之后相應的網絡節點并非總是向根節點發送路由應答以響應對路由詢問的接收。概念“在設立起第一或第二模式之后”應被理解為，恰好沒有執行模式切換，其中可能在一定時間內還不存在針對第一或第二模式指定的條件。在上述第一模式中實現了，在網絡節點中接收到路由詢問之后，該路由詢問導致從該網絡節點至根節點的數據傳輸路徑的建立，還在相反方向上借助所發送的路由應答建立路徑，從而在路由樹中存在雙向的數據傳輸路徑。在第二模式中就不是這樣的情況，因為在此為了響應對路由詢問的接收一般不從網絡節點發送路由應答。然而在第二模式中還存在以下可能，即發送相對應的路由應答，但是該路由應答的發送與第一模式不同不是或者僅例外地或者按照需要與路由詢問的接收相關。在根據本發明的方法中，在相應的網絡節點中通過第一字段表明該網絡節點的第一或第二狀態。該第一字段指定路由應答的發送，而且與在該路由應答中指定的第一或第二模式無關。根據本發明，如果在相應的網絡節點中接收到路由詢問時該相應的網絡節點的第一字段處于第一狀態中，則總是從該相應的網絡節點發送路由應答，也就是與路由詢問中指定的模式無關地發送路由應答。否則，也就是如果第一字段處于第二狀態中，則不從該相應的網絡節點發送路由應答。接著通過該相應的網絡節點檢查在所接收的路由詢問中指定的模式。在此確保如果所接收的路由詢問指定第一模式，則第一字段在該檢查之后處于第一狀態。這例如可以通過將第一字段設置為第一狀態(與該字段的當前狀態無關)來實現。否則，也就是如果在路由詢問中指定了第二模式，則確保第一字段處于第二狀態中。這例如可以通過將第一字段設置為第二狀態來實現，或者通過不再改變在檢查模式之前已經被設置為第二狀態的第一字段來實現。此外，在根據本發明的方法中通過相應的網絡節點在從該相應的網絡節點至根節點的數據傳輸情況下確保該相應的網絡節點的第一字段接著(也就是在該數據傳輸之后) 處于第一狀態中。這例如可以通過將第一字段設置(與該第一字段的當前狀態無關)為第一狀態來實現。根據本發明的方法使得可以在具有雙向數據傳輸路徑的第一模式中以及在具有單向數據傳輸路徑的第二模式中運行而無需明確地確定各個網絡節點中的模式。此外，與模式無關地在數據傳輸的情況下保證也為所傳輸的數據建立從根節點至相對應的網絡節點的反向路徑。在根據本發明方法的特別優選的實施方式中，在相應的網絡節點中除了第一字段還使用第二字段，通過該第二字段表明該網絡節點的第三或第四狀態，其中該相應的網絡節點在發送了路由應答之后將第二字段設置為第三狀態。在根據本發明方法的第一實施方式中，在相應的網絡節點中為響應對路由詢問的接收而總是連續執行以下步驟a)至c)a)將該相應的網絡節點的第二字段設置為第四狀態；
b)檢查該相應的網絡節點的第一字段處于什么狀態，其中
一如果第一字段處于第一狀態中，則從該相應的網絡節點發送路由應答并接著將第一字段設置為第二狀態，并且將第二字段設置為第三狀態；
一如果第一字段處于第二狀態中，則不從該相應的網絡節點發送路由應答，并且第一字段和第二字段的狀態保持不變；
c)檢查在所接收的路由詢問中指定了什么模式，其中
一如果在所接收的路由詢問中指定了第一模式，則將第一字段設置為第一狀態，并且第二字段保持不變；
一如果在所接收的路由詢問中指定了第二模式，則第一字段和第二字段的狀態保持不變。在根據本發明方法的替換實施方式中，在相應的網絡節點中為響應對路由詢問的接收總是連續執行以下步驟i)和ii)
i)檢查該相應的網絡節點的第一字段處于什么狀態，其中
一如果第一字段處于第一狀態中，則從該相應的網絡節點發送路由應答，將該相應的網絡節點的第二字段設置為第三狀態，并且第一字段保持不變；
一如果第一字段處于第二狀態中，則不從該相應的網絡節點發送路由應答，并且第二字段被設置為第四狀態，并且第一字段保持不變；
)檢查在所接收的路由詢問中指定了什么模式，其中
一如果在所接收的路由詢問中指定了第一模式，則將第一字段設置為第一狀態，并且第二字段保持不變；
一如果在所接收的路由詢問中指定了第二模式，則將第一字段設置為第二狀態，并且第二字段保持不變。在根據本發明方法的另一實施方式中，相應的網絡節點依據一個或多個標準并且尤其是總是執行以下步驟
如果該相應的網絡節點的第二字段處于第四狀態中，則在開始數據傳輸之前從該相應的網絡節點向根節點發送路由應答。通過這種方式確保在數據傳輸之前就已經通過發送路由應答建立起從根節點至該網絡節點的反向路徑。因此通過所述一個或多個標準指定了該相應的網絡節點是否期望建立反向路徑以及是否由此期望在數據傳輸時刻建立雙向的數據傳輸路徑。在根據本發明方法的另一實施方式中，在從第二模式切換到第一模式時避免在發送路由應答時的延遲。這是通過以下方式來實現的，即在存在如下條件的情況下——即在相應的網絡節點中接收了具有指定的第一模式的路由詢問并且第一字段處于第二狀態中， 由該相應的網絡節點發送路由應答以響應所接收的路由詢問。根據上述還在該相應的網絡節點中定義第二字段的變型，在存在所述條件的情況下還在發送路由應答之后在該相應的網絡節點中將第一字段設置為第一狀態并且將第二字段設置為第三狀態。根據本發明的方法尤其是在根據標準IEEE 802. Ils工作的通信網絡中采用。在此所述路由詢問或路由應答是根據該標準中定義的HWMP協議的主動的路徑請求或路徑回復。
在根據本發明方法的另一實施方式中，在路由詢問中用標志狀態來指定第一和第二模式，和/或在相應的網絡節點的第一字段中用標志狀態來指定第一和第二狀態，和/或在相應的網絡節點的第二字段中用標志狀態來指定第三和第四狀態。在此通過所設置的標志來表明一個狀態，而通過未設置的標志來表明另一狀態。除了上述方法之外，本發明還涉及一種用在無線網格狀的通信網絡中的網絡節點，在該網絡節點中執行根據本發明的方法，其中在該通信網絡中建立具有位于網絡節點之間的數據傳輸路徑的路由樹并且這些網絡節點之一是根節點，該根節點是該路由樹的根。該網絡節點在此包括用于接收路由詢問的第一裝置，該路由詢問是根節點以規則的時間間隔向網絡節點發送的以建立數據傳輸路徑，其中在相應的路由詢問中指定了用于建立雙向數據傳輸路徑的第一模式和用于建立單向數據傳輸路徑的第二模式。所述網絡節點還包括用于在第一字段中設置第一或第二狀態的第二裝置。此外，設置用于發送路由應答的第三裝置，其中該第三裝置被構成為使得，如果在通過第一裝置接收到路由詢問時該網絡節點的第一字段處于第一狀態中，則總是通過第三裝置發送路由應答，否則就不通過第三裝置發送路由應答，接著檢查在所接收的路由詢問中指定的模式，并且如果所接收的路由詢問指定第一模式則確保第一字段處于第一狀態中，否則就確保第一字段處于第二狀態中，此外還確保在從該網絡節點至根節點的數據傳輸情況下第一字段處于第一狀態中。剛才描述的網絡節點優選被構成為使得該網絡節點包括用于執行上述根據本發明方法的每個變型的一個或多個另外的裝置。此外，本發明涉及具有大量網絡節點的無線網格狀的通信網絡，在該通信網絡中網絡節點被設計為執行本發明的方法。
下面借助附圖詳細描述本發明的實施例。圖1示出網格狀的無線分組中繼的通信網絡的示意圖，在該通信網絡中基于本發明方法的實施方式交換路由消息；
圖2示出表明基于本發明方法的第一實施方式在第一模式中發送和接收路由消息以及數據的時間流程圖3示出表明基于本發明方法的第二實施方式在第一模式中發送和接收路由消息以及數據的時間流程圖4示出表明在第一和第二模式中根據本發明方法的第一實施方式發送和接收路由消息以及數據的時間流程圖；以及
圖5示出表明在第一和第二模式中根據本發明方法的第二實施方式發送和接收路由消息以及數據的時間流程圖。
具體實施例方式圖1在示意圖中示出網格狀的無線通信網絡，在該通信網絡中為了對數據分組進行路由而使用根據本發明方法的實施方式。該通信網絡包括許多網絡節點，這些網絡節點作為圓圈表示出，其中這些網絡節點可以相互無線通信。網絡節點之間的通信路徑一方面表示為實線，并且另一方面表示為虛線。圖1的通信網絡基于標準IEEE 802. 11s，該標準指
8定了在網格狀的通信網絡中的L2層中的數據交換。在此，為了傳遞數據分組而使用路徑交換協議HWMP (HWMP=Hybrid Wireless Mesh Protocol，混合無線網格協議)，該協議根據下面的實施方式在所謂的“I^oactive Tree Building Mode”(主動樹建立模式)中運行。在此，路由樹被建立為從根網絡節點出發至該通信網絡的其余網絡節點。這樣的路由樹在圖 1中通過實心黑線表示出，其中根節點用附圖標記R表示，而其它所有節點用附圖標記M表示。下面，名稱“網絡節點”總是用于與根節點R相關的節點M，相反根節點總是被稱為根節點ο所示出的路由樹在所述樹建立模式中主動地通過發送所謂的主動路由詢問來建立，該主動路由詢問在HWMP協議中被稱為主動路徑請求PREQ。這些主動路由詢問周期性地通過根網絡節點R發送并且是HWMP協議中的特殊的路徑請求消息，在該路徑請求消息中目標地址的字段全部都被設置為“1”(與所謂的廣播地址相對應)，并且所謂的僅目標標志 (Target-Only-Flag)以及回復和轉發標志(Iteply-And-Forward-Flag)同樣被設置為“1”。 這導致的結果是，路由詢問是由接收網絡節點M中的每一個處理的廣播消息。基于這些路由詢問來設立路由樹是用標準機制在使用在標準IEEE 802. Ils的上述路由協議HWMP中規定的距離向量和鏈路狀態協議的情況下進行的。在此，在每個網絡節點M中存放傳遞信息， 這些傳遞信息被基于周期性接收的路由詢問來更新。通過這些傳遞信息指定網絡節點M至根節點R的最短路徑。在此，在每個網絡節點M中存放該網絡節點M將所接收的數據分組傳遞給哪一個接下來的網絡節點。通過周期性地從根節點R發送的路由詢問，設立起從各個網絡節點M至根節點R 的單向數據傳輸路徑。這樣的數據傳輸路徑在圖1中示例性地通過路徑片段Ll和L2表示出，在最底分級層中的網絡節點通過這些路徑片段將數據分組發送給根節點R。上述用于建立數據傳輸路徑的樹建立模式包含第一模式和第二模式，這些模式指定各個網絡節點M為響應所接收的路由詢問是否向根節點R發送在HWMP協議中被稱為主動路徑回復PREP的主動路由應答，以便也在相反方向上，也就是從根節點R至節點M建立數據傳輸路徑，由此在根節點R與相應的網絡節點M之間形成雙向數據傳輸路徑。在此，第一模式是“具有主動路徑回復PREP的主動路徑請求PREQ”模式，由此為了建立雙向數據傳輸路徑，相應的網絡節點在接收到路由詢問時用相對應的路由應答來回復。第二模式是“沒有主動路徑回復PREP 的主動路徑請求PREQ”模式。在該模式設立之后，路由應答的發送不與或僅按需要與對來自根節點的路由詢問的接收相關。也就是說，路由應答的發送一般不是為了響應路由查詢的接收而進行的。更確切地說，這樣的路由應答僅在需要時發送，也就是說當在根節點R與相應的網絡節點M之間需要雙向數據路徑的時候。為了區分上述第一和第二模式，在根節點R的路由詢問中包含一個標志，該標志表明是存在第一模式還是第二模式。該標識在下面稱為PREP標志，其中在這里描述的實施方式中被設置為“ 1”的標志表明存在第一模式，而設置為“0”的標志表明存在第二模式。在相應的網絡節點M中，在上面提到的傳遞信息中包含兩個字段，這兩個字段在 HWMP協議中被稱為“主動PREP”和“主動PREP發送”。這些字段與在文獻WO 2008/058933 中描述的兩個標志相對應。標志“主動PREP”在下面被稱為第一字段并且表明相應的網絡節點是否為響應主動路由詢問而發送路由應答。在這里描述的實施方式中，當第一字段處于狀態“1”時發送路由應答，而當第一字段處于狀態“0”時不發送路由應答。通過下面被稱為第二字段的第二字段“主動PREP發送”，表明相應的網絡節點事先是否已經發送了主動路由應答。在這里描述的實施例中，被設置為狀態“1”的第二字段意思是已經發送了路由應答，而被設置為狀態“0”的字段意思是沒有發送路由應答。根據預定標準，第二字段總是又被設置回狀態“0”。根據本發明方法的下面描述的變型的特征在于，在通信網絡中創建用于在上面的第一和第二模式中運行以及用于在這些模式之間切換的統一的機制，而無需明確地區分該通信網絡恰好在哪個模式中運行。下面借助圖2至圖5基于兩個實施例來解釋該方法。在這些附圖中使用統一的名稱，其中網絡節點M的第一字段“主動PREP”用附圖標記Fl指定，網絡節點M的第二字段 “主動PREP發送”用附圖標記F2表示。此外在附圖中，其中通過PREP標志表明第一模式的主動路由詢問用REQl表示，而其中通過PREQ標志表明第二模式的路由詢問用REQ2表示。 從網絡節點M發送的數據在附圖中用D表示，并且相對應地所發送的主動路徑回復用REP 表示。下面，路由詢問或路由應答總是主動路由詢問或主動路由應答，從而下面也部分地省略附加物“主動”。圖2至圖5示例性示出涉及通信網絡中的任意網絡節點M的時間流程圖，其中時間軸在垂直方向上向下延伸，并且字段Fl和F2的狀態0和1在節點M中通過階梯形的線表明。此外，通過至階梯形線的相對應的箭頭表明在網絡節點中對路由詢問的接收，而通過在遠離階梯形線的方向上的箭頭呈現出由網絡節點對數據或路由應答的發送。發送或接收路由消息或數據的不同狀況在此在圖2至圖5中用附圖標記Si，S2，. . .，S48表示。下面描述的本發明的兩個實施方式的一般性概念可以總結如下
一在主動路由詢問之間就其中指定的第一或第二模式而言不存在區別，除了一個步驟例外。也就是說，一般不考察主動路由詢問中PREP標志的值。一主動路由應答REP的產生總是取決于相應節點中的第一字段的值，也就是說當第一字段處于狀態“1”時總是發送路由應答REP，而與路由詢問是指定第一模式還是第二模式無關。一如果網絡節點希望向根節點R發送數據分組，則該網絡節點中的第一字段Fl被設置為“ 1”，而且與根節點R在其路由詢問中指定第一模式還是第二模式無關。一確保如果在事先接收的主動路由詢問中PREP字段被設置為“1”并由此指定了第一模式，則第一字段處于狀態“1”。如果該條件未被滿足，則確保第一字段處于狀態“0”。現在基于兩個替換實施例解釋上述一般性概念。兩個實施方式的共同之處在于， 希望向根節點發送數據分組的網絡節點總是將第一字段設置為狀態“1”。此外，這兩個實施方式的一致之處在于，希望在使用雙向數據傳輸路徑的情況下作為源節點向根節點發送數據分組的網絡節點在第二字段處于狀態“0”的情況下在傳輸數據分組之前發送主動路由應答。本發明的第一和第二實施方式的區別在于以下處理方式，即相應的網絡節點如何響應主動路由詢問的接收。根據也稱為替換A的第一實施方式，在此按順序執行以下3個步驟
1.在接收到主動路由詢問時一與在該詢問中指定的模式無關地一將網絡節點中的第二字段設置為狀態“0”。
2.接著檢查網絡節點中的第一字段的狀態。在該第一字段處于狀態“1”的情況下，從該網絡節點向根節點發送路由應答，并且接著將第一字段設置為狀態“0”。此外網絡節點的第二字段被設置為狀態“ 1 ”。3.接著檢查所接收的主動路由詢問中的PREP標志的狀態。如果根據該標志指定了第一模式，則網絡節點將其第一字段設置為狀態“1”。如果指定了第二模式，則第一字段保持為狀態“0”。在下面也稱為變型B的第二實施方式中，網絡節點按照其它方式來響應對主動路由詢問的接收，并且相繼執行以下步驟
1.在接收到主動路由詢問時首先檢查接收網絡節點的第一字段處于什么狀態。如果第一字段處于第一狀態中，則從該網絡節點向根節點發送主動路由應答，并且該網絡節點的第二字段被設置為狀態“1”。相反如果該網絡節點的第一字段處于第二狀態中，則不從該網絡節點發送路由應答，并且第二字段被設置為狀態“0”。第一字段在這種情況下保持在狀態 “0”。2.接著檢查在所接收的路由詢問中指定了什么模式。如果根據路由詢問中的 PREP標志指定了第一模式，則該網絡節點將第一字段設置為狀態“1”。如果在所接收的路由詢問中根據PREP標志指定了第二模式，則相反地將該網絡節點的第一字段設置為狀態 “0”。第二字段在這兩種情況下都保持不變。圖2示出用于說明在路由協議中僅使用第一模式的情況下、也就是通過根網絡節點僅發送主動路由詢問REQl而且在其它網絡節點中接收到該主動路由詢問的變型A的時間流程圖。在圖2的場景中，剛開始，所考察的網絡節點的標志Fl處于狀態“1”，并且第二字段F2同樣處于狀態“1”。根據狀況Si，接收到具有指定的第一模式的主動路由詢問REQ1。 結果是第二字段F2被設置為狀態“0”，而字段Fl保持在狀態“ 1 ”。作為字段Fl處于狀態 “1”的結果，進行對路由應答REP的發送。接著第二字段F2被設置為狀態“1”，并且第一字段Fl被設置為狀態“0”。最后檢查在路由詢問中指定了哪個模式。由于在該詢問中指定了第一模式，因此結果是被設置為狀態“0”的字段Fl又被設置為狀態“1”，并且在不存在另外的消息的情況下保持在該狀態中。狀況S2示出相同的狀況Si，其中在所考察的網絡節點中接收下一個路由詢問 PREQ1，接著又發送路由應答REP。在狀況S3中從該網絡節點向根節點兩次發送數據分組 D，其中在此以及在所有下面的實施中假定為了進行數據傳送使用雙向數據路徑。由于在發送數據分組D時第二字段F2處于狀態“1”，因此緊接在發送該數據分組之前不發送路由應答。在狀況S3中，在發送了相應的數據分組D之后將字段Fl設置為狀態“1”。由于字段 Fl已經事先處于狀態“1”，則因此該狀態保持下去。在又與狀況Sl和S2相對應的狀況S4 中，接收路由詢問REQl并接著發送路由應答REP。S5又與狀況S3相對應，其中現在發送數據分組D —次。下面又呈現狀況S6，S7，S8，S9和S10，其中狀況S6，S8，S9和SlO又與狀況Sl相對應，并且狀況S7又與狀況S3相對應。圖3示出針對根據本發明方法的變型B的流程圖，其中僅基于第一模式來使用路由。在該方法開始時，字段Fl處于狀態“1”，并且字段F2同樣處于狀態“1”。在所考察的網絡節點中接收到第一路由詢問REQl (狀況Sll)時，首先檢查第一字段Fl處于什么狀態。 由于該字段處于狀態“1”，因此響應路由詢問REQl而發送路由應答REP并且第二字段被設置為狀態“1”。接著在網絡節點中檢查在路由詢問中指定了哪個模式。由于指定了第一模式，這導致第一字段Fl被設置為狀態“ 1，，并且第二字段F2保留在狀態“ 1”中。由于這些字段事先已經處于狀態“1”，因此狀態“1”保留給這些字段。狀況S12與狀況Sll相對應， 因此不再解釋狀況S12。在狀況S13中從網絡節點向根節點兩次傳送數據分組D。由于在傳送數據分組時第二字段F2處于狀態“ 1 ”，因此在發送數據分組D之前不發送路由應答REP。 狀況S14又與狀況Sll相對應。狀況S15與狀況S13相對應，但是現在僅發送數據分組D 一次。接著是另外的狀況S16至S20，其中狀況S16，S18，S19和S20與狀況Sll或S12相對應，并且狀況S17與狀況S13相對應。圖4示出根據本發明的變型A的流程圖，其中現在在第一模式與第二模式之間切換。在此該方法剛開始在第二模式中，在該第二模式中發送路由詢問REQ2，在這些路由詢問中PREQ標志處于狀態“0”。在該流程圖開始時，所考察的網絡節點的第一字段Fl和第二字段F2都處于狀態“0”。在狀況S21中，由所考察的網絡節點接收路由詢問REQ2。在此與所指定的模式無關地首先將字段F2設置到狀態“0”。由于字段F2處于狀態“0”，因此字段F2也保持在該狀態中。接著檢查第一字段的狀態。由于第一字段處于狀態“0”，因此該網絡節點不發送路由應答REP。接著還檢查在路由詢問中指定的模式。由于在詢問REQ2中確定了第二模式， 因此這導致第一字段Fl和第二字段F2保持不變。下面在圖4中示出的狀況S22又與狀況 S21相對應，結果是在接收到路由詢問REQ2之后不發送路由應答，而且也不改變字段Fl和 F2的狀態。在狀況S23中，網絡節點打算傳輸數據分組D。該網絡節點在此在數據傳輸開始之前首先檢查第二字段F2的狀態。由于該字段處于狀態“0”，因此該網絡節點向根節點發送路由應答REP，以便由此建立雙向的數據路徑。消息REP的發送導致標志F2接著被設置為狀態“1”。最后進行相對應數據分組D的傳輸，接著第一字段Fl與存在哪一個模式無關地被設置為狀態“1”。狀況SM示出數據分組D的再次傳輸。在此，又是首先在數據傳輸之前檢查第二字段F2的狀態。與狀況S23不同的是，字段F2現在處于狀態“1”，從而在數據傳輸D之前不發送路由應答REP。該數據傳輸又導致接著字段Fl被設置為狀態“1”，其中字段Fl已經事先處于狀態“ 1 ”，并且因此還保持在該狀態中。根據狀況S25又接收路由詢問REQ2。這首先導致字段F2被設置為狀態“0”。接著檢查第一字段Fl的狀態。由于字段Fl在狀況S25中處于狀態“1”，因此從該網絡節點發送路由應答REP，并接著將第一字段設置為狀態“0”以及將第二字段設置為狀態“1”。最后還檢查在路由詢問中指定了什么模式。由于確定了第二模式，因此第一字段Fl和第二字段 F2都不變。根據狀況S26，該網絡節點又發送數據分組D。在此，在發送數據分組D之前檢查第二字段F2的狀態。與狀況S23不同的是，第二字段F2在此處于狀態“1”。這導致在發送數據分組D之前不發送路由應答。在發送數據分組D時或在發送數據分組D之后，第一字段Fl被設置為狀態“1”。下面的狀況S27與狀況S25相對應，其中為響應對路由詢問REQ2的接收而從該網絡節點發送路由應答REP。在狀況S28中在該網絡節點中接收下一個路由詢問REQ2。在此首先又將第二字段F2設置為狀態“0”。接著檢查第一字段Fl的狀態。由于第一字段處于狀態“0”，因此網絡節點不發送路由應答，而且第一字段Fl和第二字段F2的狀態保持不變。根據狀況S29，啟動從第二模式向第一模式的切換。這是通過以下方式來進行的，即現在由根節點發送其中具有指定的第一模式的路由詢問REQ1。在狀況幻9中，首先將字段F2設置為狀態“0”，其中事先狀態“0”已經存在并因此保留。接著檢查第一字段Fl的狀態。由于第一字段Fl處于狀態“0”，因此網絡節點不發送路由應答，而且字段Fl和F2的狀態保持不變。接著檢查在路由詢問中指定了哪個模式。由于現在指定了第一模式，因此這導致第一字段Fl被設置為狀態“1”并且第二字段保持不變。雖然在狀況S29中在接收到路由詢問REQl時還不發送路由應答，但是確保在所有稍后的路由詢問的情況下發送路由應答，因為在狀況S29中確保了第一字段Fl被設置為狀態“ 1 ”。在下面的狀況S30中，網絡節點打算向根節點發送數據分組D。在發送數據分組D 之前，該網絡節點在此又檢查第二字段F2的狀態。由于第二字段處于狀態“0”，因此該網絡節點首先向根節點發送路由應答REP，以便由此建立雙向的數據路徑。路由應答REP的發送導致第二字段被設置為狀態“ 1 ”。接著發送數據分組D，其中確保在發送數據分組D之后第一字段處于狀態“1”。這通過明確地將第一字段設置為狀態“1”來實現。由于字段Fl已經在發送數據分組D之前處于狀態“1”，因此字段Fl保持在該狀態中。接著在狀況S31中進行對另外的路由詢問REQl的接收。這首先導致第二字段F2被設置為狀態“0”。接著檢查第一字段Fl的狀態。由于該字段現在處于狀態“1”，這導致路由應答REP的發送。在該發送之后，第一字段被設置為狀態“0”，并且第二字段被設置為狀態“1”。最后檢查在路由詢問中指定的模式。由于確定了第一模式，因此這導致第一字段Fl又被設置回狀態“1”，而第二字段保持在狀態“1”中。在圖4中示出的狀況S32與狀況S31相對應，并且因此不詳細解釋。在狀況S33中啟動從第一模式向第二模式的模式切換。這是通過發送具有指定的第二模式的路由詢問REQ2來進行的。首先在接收該消息之后又將第二字段F2設置為狀態 “0”。接著檢查第一字段Fl的狀態。由于字段Fl處于狀態“1”，因此發送路由應答REP。接著將第一字段設置為狀態“0”，并且將第二字段設置為狀態“1”。然后檢查該路由詢問的模式。由于存在第二模式，因此第一字段和第二字段不變。雖然對路由消息REQ2的接收在狀況S33中還導致了路由應答的發送，但是在所有稍后的路由詢問REQ2的情況下禁止發送相對應的路由應答。這在狀況S34中示出。在接收到路由詢問REQ2時，網絡節點又首先將字段F2設置為狀態“0”。接著檢查字段Fl的狀態。由于該字段現在處于狀態“0”，因此不發送路由應答，并且字段Fl和F2的狀態保持不變。接著檢查在路由詢問REQ2中指定的模式。由于在該詢問中指定了第二模式，因此第一字段和第二字段的狀態不變。圖5示出根據本發明的變型B的時間流程圖，其中示出從第二模式向第一模式以及從第一模式向第二模式的模式切換。在該流程圖開始時存在第二模式，并且所考察的網絡節點的第一和第二字段Fl和F2都處于狀態“0”。在狀況S35中在該網絡節點中接收具有指定的第二模式的路由詢問REQ2。在此首先檢查第一字段Fl處于什么狀態。由于該字段處于狀態“0”，因此該網絡節點不發送路由應答REP，并且第二字段F2被設置為狀態“0”， 其中第二字段事先已經處于狀態“0”并且因此保持在該狀態中。第一字段Fl的狀態不變。 狀況S36與狀況S35相對應，也就是在接收了路由詢問REQ2之后該網絡節點不發送應答。在狀況S37中，該網絡節點打算傳輸數據分組D。在此，該網絡節點在傳輸數據分組之前首先檢查第二字段F2的狀態。由于該第二字段處于狀態“0”，因此該網絡節點在傳輸數據分組D之前發送路由應答REP，以便由此建立雙向的傳輸路徑。然后為了響應隨后對數據分組D的發送，該網絡節點將字段Fl設置為狀態“1”。在狀況S38中又通過該網絡節點發送數據分組D。在發送數據分組D之前又檢查第二字段F2處于什么狀態。由于第二字段現在處于狀態“1”，因此事先不發送路由應答REP。為了響應在狀況S38中對數據分組 D的發送，又將第一字段Fl設置為狀態“1”。由于該字段已經處于該狀態，因此該字段的狀態在發送數據分組之后不變。在狀況S39中在網絡節點中接收下一個路由詢問REQ2。該網絡節點首先又檢查字段Fl處于什么狀態。由于該字段處于狀態“1”，因此該網絡節點發送路由應答REP。接著該網絡節點的第二字段F2被設置為狀態“1”。由于該字段事先已經處于狀態“1”，因此該字段還保持在該狀態中。第一字段Fl的狀態不變。最后檢查在該路由詢問中指定了哪個模式。由于指定了第二模式，因此第一字段Fl被設置為狀態“0”。而第二字段F2的狀態不變。在狀況S40中通過該網絡節點向根節點發送數據分組D。在此，該網絡節點又首先檢查第二字段F2的狀態。由于第二字段處于狀態“1”，因此在數據傳輸之前不發送路由應答REP。為響應數據分組D的傳輸，接著將字段Fl設置為狀態“1”。在狀況S41中，在該網絡節點中接收下一個路由詢問REQ2。狀況S41在此與上面詳細描述過的狀況S39相對應。 為了避免重復，參閱該描述。在狀況S42中，在該網絡節點中接收下一個路由詢問REQ2。在此又首先檢查字段Fl處于什么狀態。由于該字段處于狀態“0”，因此該網絡節點不發送路由應答REP。接著第二字段F2被設置為狀態“0”，而第一字段Fl保持不變。最后檢查在該路由詢問中指定了哪個模式。由于在該路由詢問中確定了第二模式，因此第一字段被設置為狀態“0”，其中該狀態事先已經存在并且因此不變。對第二字段F2的狀態不進行改變，也就是第二字段F2保持在狀態“0”。現在在狀況S43中進行從第二模式向第一模式的切換。為此由根網絡節點發送具有指定的第一模式的路由詢問REQ1。又是首先通過該網絡節點檢查第一字段Fl處于什么狀態。由于字段Fl處于狀態“0”，因此該網絡節點不發送路由應答REP。此外第二字段F2 被設置為狀態“0”，其中該第二字段事先已經處于狀態“0”，從而該第二字段的狀態不變。 第一字段Fl的狀態不變。接著檢查在該路由詢問中指定的模式。由于在該路由詢問中確定了第一模式，因此第一字段被設置為狀態“1”。而第二字段的狀態保持不變。與圖4中描述的實施方式類似，在步驟S43中的模式切換中首先還不發送響應所接收的路由詢問REQl 的路由應答REP。但由于第一字段Fl現在處于狀態“1”，因此確保了在接收到下一個路由詢問時也發送路由應答。在狀況S44中，該網絡節點向根節點發送數據分組D。在此，該網絡節點在發送該數據分組之前首先檢查第二字段F2處于什么狀態。由于第二字段F2處于狀態“0”，因此該網絡節點事先發送路由應答REP，以便由此建立雙向的數據路徑。接著發送數據分組D。 然后為響應對數據分組D的發送，字段Fl被設置為狀態“1”，其中該字段Fl事先已經處于狀態“1”，從而該字段Fl的狀態不變。在狀況S45中，在網絡節點中接收下一個路由詢問 REQ1。首先又檢查字段Fl的狀態。由于該字段Fl現在處于狀態“1”，因此發送路由應答 REP0接著將第二字段設置為狀態“ 1 ”，其中該第二字段事先已經處于狀態“ 1 ”，從而該狀態不變。對于第一字段的狀態不進行改變。最后還檢查在路由詢問REQl中指定了哪個模式。 由于指定了第一模式，因此第一字段被設置為狀態“1”，其中該第一字段事先已經處于狀態 “1”，從而不出現狀態改變。第二字段的狀態相對應地不變。下面的狀況S46與狀況S45相對應，并且因此不再詳細解釋。與狀況S45類似，對路由詢問REQl的接收導致路由應答REP 的發送。在狀況S47中執行從第一模式向第二模式的切換。這通過發送具有指定的第二模式的路由詢問REQ2來啟動。在接收到路由詢問REQ2時，網絡節點首先又檢查字段Fl的狀態。由于字段Fl處于狀態“1”，因此由該網絡節點發送路由應答REP。此外將第二字段設置為狀態“1”，其中該字段事先已經處于狀態“1”，從而該狀態不變。相對應地對字段Fl不進行改變。最后通過該網絡節點還檢查在該路由詢問中指定了哪個模式。由于現在指定了第二模式，因此字段Fl現在被設置為狀態“0”。相對應地第二字段F2的狀態不變。在狀況 S47中，在模式切換時首先為響應路由詢問REQ2而發送路由應答REP。但是對于所有稍后的路由詢問REQ2都不再進行對路由應答的發送，因為現在字段Fl處于狀態“0”。這可以在狀況S48中看見。在狀況S48中接收下一個路由詢問REQ2。首先又檢查第一字段Fl處于什么狀態。由于字段Fl現在處于狀態“0”，因此該網絡節點不發送路由應答REP。此外第二字段被設置為狀態“0”，而第一字段Fl的狀態保持不變。如從上面圖4和圖5的描述中得出的，模式切換導致該模式在下一個路由詢問被接收時才最終設立。因此導致在設立相對應模式時的延遲。為了避免這種在從第二模式向第一模式切換時的延遲，也就是為了確保在第一次接收具有指定的第一模式的路由詢問時就已經發送路由應答，可以對兩個上述變型擴展以下規則。如果所接收的路由詢問指定第一模式并且同時接收該路由詢問的網絡節點的第一字段Fl處于狀態“0”，則立即向根節點發送路由應答REP。接著既將第一字段Fl又將第二字段F2設置為狀態“1”。如從上述實施所得出的那樣，根據兩個所描述的變型創建了一種機制，S卩如何能夠在主動樹建立模式中實現相對應的第一和第二模式。該統一的機制導致小的實施花費， 并且還使得可以簡單地在兩個模式之間切換。
1權利要求
1.一種用于在具有大量網絡節點(M，R)的無線網格狀的通信網絡中交換路由消息的方法，其中在該通信網絡中建立具有位于網絡節點(M，R)之間的數據傳輸路徑的路由樹，并且這些網絡節點之一是根節點(R)，該根節點是該路由樹的根，其中一為了建立數據傳輸路徑，根節點(R)以規則的時間間隔向網絡節點(M)發送路由詢問(REQ1，REQ2)，其中在相應的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定用于建立雙向數據傳輸路徑的第一模式或用于建立單向數據傳輸路徑的第二模式；一在相應的網絡節點(M)中通過第一字段(Fl)表明該相應的網絡節點(M)的第一或第二狀態；一如果在相應的網絡節點(M)中接收到路由詢問(REQ1，REQ2)時該相應的網絡節點(M)的第一字段(Fl)處于第一狀態中，則總是從該相應的網絡節點(M)發送路由應答 (REP)，否則該相應的網絡節點(M)不發送路由應答(REP)，其中接著通過該相應的網絡節點(M)檢查在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定的模式，其中確保如果所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)指定第一模式則第一字段(Fl)處于第一狀態，否則確保第一字段(Fl)處于第二狀態中；一通過相應的網絡節點(M)在從該相應的網絡節點(M)至根節點(R)的數據傳輸情況下確保該相應的網絡節點(M)的第一字段(Fl)接著處于第一狀態中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中在相應的網絡節點(M)中通過第二字段(F2)表明該相應的網絡節點(M)的第三或第四狀態，其中該相應的網絡節點(M)在發送了路由應答 (REP)之后將第二字段(F2)設置為第三狀態。
3.根據權利要求2所述的方法，其中在相應的網絡節點(M)中為響應對路由詢問 (REQ1，REQ2)的接收而總是連續執行以下步驟a)至c)a)將該相應的網絡節點(M)的第二字段(F2)設置為第四狀態；b)檢查該相應的網絡節點(M)的第一字段(Fl)處于什么狀態，其中一如果第一字段(Fl)處于第一狀態中，則從該相應的網絡節點(M)發送路由應答 (REP)并接著將第一字段(Fl)設置為第二狀態，并且將第二字段(F2)設置為第三狀態；一如果第一字段(Fl)處于第二狀態中，則該相應的網絡節點(M)不發送路由應答 (REP)，并且第一字段(Fl)和第二字段(F2)保持不變；c)檢查在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定了什么模式，其中一如果在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定了第一模式，則將第一字段(Fl)設置為第一狀態，并且第二字段(F2)保持不變；一如果在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定了第二模式，則第一字段(Fl)和第二字段(F2)保持不變。
4.根據權利要求2所述的方法，其中在相應的網絡節點(M)中為響應對路由詢問 (REQ1，REQ2)的接收總是連續執行以下步驟i)和ii)i)檢查該相應的網絡節點(M)的第一字段(Fl)處于什么狀態，其中一如果第一字段(Fl)處于第一狀態中，則從該相應的網絡節點(M)發送路由應答 (REP)，將該相應的網絡節點(M)的第二字段(F2)設置為第三狀態，并且第一字段(Fl)保持不變；一如果第一字段(Fl)處于第二狀態中，則該相應的網絡節點(M)不發送路由應答(REP)，并且第二字段(F2)被設置為第四狀態，并且第一字段(Fl)保持不變； )檢查在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定了什么模式，其中一如果在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定了第一模式，則將第一字段(Fl)設置為第一狀態，并且第二字段(F2)保持不變；一如果在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定了第二模式，則將第一字段(Fl)設置為第二狀態，并且第二字段(F2)保持不變。
5.根據權利要求2至4之一所述的方法，其中相應的網絡節點(M)依據一個或多個標準并且尤其是總是執行以下步驟如果該相應的網絡節點(M)的第二字段(F2)處于第四狀態中，則在開始數據傳輸之前從該相應的網絡節點(M)向根節點(R)發送路由應答(REP)。
6.根據上述權利要求之一所述的方法，其中在存在如下條件的情況下——即在相應的網絡節點(M)中接收到具有指定的第一模式的路由詢問(REQ1，REQ2)并且第一字段(Fl) 處于第二狀態中，由該相應的網絡節點(M)發送路由應答(REP)以響應所接收的路由詢問 (REQ1, REQ2)。
7.在權利要求6引用權利要求2時根據權利要求6所述的方法，在存在如下條件的情況下——即在相應的網絡節點(M)中接收到具有指定的第一模式的路由詢問(REQ1，REQ2) 并且第一字段(Fl)處于第二狀態中，還在發送路由應答(REP)之后在該相應的網絡節點 (M)中將第一字段(Fl)設置為第一狀態，并且將第二字段(F2)設置為第三狀態。
8.根據上述權利要求之一所述的方法，其中所述通信網絡根據標準IEEE802. Ils工作，并且所述路由詢問(REQ1，REQ2)和路由應答(REP)是根據該標準的HWMP協議(HWMP = Hybrid Wireless Mesh Protocol，混合無線網格協議)的主動的路徑請求和路徑回復。
9.根據上述權利要求之一所述的方法，其中在路由詢問(REQ1，REQ2)中通過標志狀態來指定第一和第二模式，和/或通過標志狀態來指定相應的網絡節點(M)的第一字段(Fl) 的第一和第二狀態，和/或通過標志狀態來指定相應的網絡節點(M)的第二字段(F2)的第三和第四狀態。
10.一種用在無線網格狀的通信網絡中的網絡節點(M)，在該網絡節點中執行根據上述權利要求之一所述的方法，其中在該通信網絡中建立具有位于網絡節點(M，R)之間的數據傳輸路徑的路由樹并且這些網絡節點之一是根節點(R)，該根節點是該路由樹的根，其中該網絡節點(M)包括一用于接收路由詢問(REQ1，REQ2)的第一裝置，該路由詢問是根節點(R)以規則的時間間隔向網絡節點(M)發送的以用于建立數據傳輸路徑，其中在相應的路由詢問(REQ1， REQ2)中指定有用于建立雙向數據傳輸路徑的第一模式或用于建立單向數據傳輸路徑的第二模式；一用于在第一字段(Fl)中設置第一或第二狀態的第二裝置；一用于發送路由應答(REP)的第三裝置，其中該第三裝置被構成為使得，如果在通過第一裝置接收到路由詢問(REQ1，REQ2)時該網絡節點(M)的第一字段(Fl)處于第一狀態中， 則總是通過第三裝置發送路由應答(REP)，否則就不通過第三裝置發送路由應答(REP)，其中接著檢查在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定的模式，其中確保如果所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)指定第一模式則第一字段(Fl)處于第一狀態中，否則就確保第一字段(Fl)處于第二狀態中，其中此外還確保在從該網絡節點(M)至根節點(R)的數據傳輸情況下第一字段(Fl)接著處于第一狀態中。
11.根據權利要求10所述的網絡節點(M)，該網絡節點包括用于執行根據權利要求2 至9之一所述方法的一個或多個其它裝置。
12.—種具有大量網絡節點(R，M)的無線網格狀的通信網絡，在該通信網絡中網絡節點(R，M)被設立為執行根據權利要求1至9之一所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種用于在具有大量網絡節點(M，R)的無線網格狀的通信網絡中交換路由消息的方法，其中在該通信網絡中建立具有位于網絡節點(M，R)之間的數據傳輸路徑的路由樹，并且這些網絡節點之一是根節點(R)。在該方法中，為了建立數據傳輸路徑，根節點(R)以規則的時間間隔向網絡節點(M)發送路由詢問(REQ1，REQ2)，其中在相應的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定用于建立雙向數據傳輸路徑的第一模式或用于建立單向數據傳輸路徑的第二模式。在相應的網絡節點(M)中通過第一字段(F1)表明該相應的網絡節點(M)的第一或第二狀態。如果在相應的網絡節點(M)中接收到路由詢問(REQ1，REQ2)時該相應的網絡節點(M)的第一字段(F1)處于第一狀態中，則總是從該相應的網絡節點(M)發送路由應答(REP)，否則該相應的網絡節點(M)不發送路由應答(REP)。接著通過該相應的網絡節點(M)檢查在所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)中指定的模式，其中確保如果所接收的路由詢問(REQ1，REQ2)指定第一模式則第一字段(F1)處于第一狀態，否則確保第一字段(F1)處于第二狀態中。此外，通過相應的網絡節點(M)在從該相應的網絡節點(M)至根節點(R)的數據傳輸情況下確保該相應的網絡節點(M)的第一字段(F1)接著處于第一狀態中。
文檔編號H04W40/26GK102210175SQ201080003174
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月3日 優先權日2009年3月6日
發明者巴爾 M. 申請人:西門子公司