[发明专利]用于多无线收发装置多信道多跳无线网络的无线收发装置和带宽感知路由度量

说明书

技术领域

本发明涉及用于无线网络的无线收发装置和流量感知路由度量，特别 是涉及一种用于选择数据遍历无线网状网络的路由或路线的方法和装置， 其中一个或多个节点具有多个无线收发装置，每个无线收发装置在一个或 多个不同的信道上运行，或者其中一个或多个节点具有在一个或多个信道 上运行的单个无线收发装置。

技术背景

目前，大多数的网状路由协议(mesh routing protocol)使用最小跳 跃数作为度量(metric)来决定选择哪条路线(path)/路由(route)。这 里使用的“/”表示相同或相似成分的可替换的名称。使用这种方式，不考 虑无线链路(radio link)的质量、链路的流量负载和有效带宽。选择具 有最小跳跃数的路由来转发数据包或帧形式的数据。然而，由于最小跳跃 数路由总是会包括远程节点之间的无线链路，并且路由上的链路质量不好， 因此最小跳跃数路由可能具有不良的性能。具有长物理跨度的无线链路会 产生数据的丢失，导致大量重发和低的物理层数据速率。许多无线收发装 置(radio)传输系统，例如IEEE 802.11和IEEE 802.16无线收发装置， 根据链路质量来调节物理层的数据速率。与选择具有较多跳跃但链路质量 更好的路由相比，这样实际上导致吞吐量不良并且降低了网络的利用效率。

在先有技术中，已经使用命名为“期望传输次数”(ETX)的度量作为 路由度量。ETX估算经由无线链路成功发送数据包所需的MAC层传输的期望 次数。选择沿着路线的所有链路的ETX估算之和最小的路由(ETX代价最小 的路线)。ETX会捕捉到链路丢包率的影响，但不考虑链路的传输速率差异 和有效带宽。

据另一个报导的先有技术方案，已经提出命名为“期望传输时间”(ETT) 的度量，通过考虑到链路传输速率的差异来改善ETX。链路的ETT被定义为 成功地在链路上发送数据包所需的期望的MAC层持续时间。路由的代价是 沿着路由的所有链路的ETT之总和。ETT考虑到链路传输速率的差异的影响。 然而，它不能完全捕捉到链路的流量负载和有效带宽以及网络中由于共享 介质产生的串扰的影响。在路由中可能选择了重负载链路，使得这些重负 载链路的负载更多而发生拥塞。

在先前的相关申请中，描述了加权的无线收发装置和流量负载感知 (weighted radio and traffic load aware(WRALA))路由度量。所述度 量捕捉到网状网络中无线链路各个方面的影响，包括链路的无线传输速率、 丢包率、流量负载和有效宽带以及由于网络中共享介质产生的串扰的影响。

然而，上述任何一种路由度量都没有考虑到多无线收发装置 (multi-radio)多信道(multi-channel)对路由性能的影响。在网状网络 中，一个节点/网点可以配置有多个无线收发装置，并且每个无线收发装置 都能够在不同的信道/频率上运行，从而提高网络容量。与具有单个无线收 发装置的节点不同，多无线收发装置多信道节点能够在一个信道上接收数 据包的同时，在另一个信道上发送数据包。因此，优选的是选择一个具有 多无线收发装置的中继节点，其中每个无线收发装置在不同的信道上运行。 此外，即使一个节点具有单个无线收发装置，具有一个能够在多信道上运 行的无线收发装置的节点可以在一个信道上接收数据，然后切换到另一个 信道上转发/中继/发送该数据。

有利的是有一个用于选择数据遍历网状网络的路由的系统，该系统使 用的度量不但感知流量和带宽，而且捕捉到具有多个无线收发装置的一个 或多个节点的影响，其中每个无线收发装置在不同的信道上运行，或其中 一个或多个节点具有在多个信道上运行的单个无线收发装置。

发明内容

在多无线收发装置多信道无线网状网络中，需要选择单跳跃或多跳跃 路线以数据包或帧的形式来转发从源节点/网点的数据到目的节点/网点。 该路线/路由选择是基于一种度量。这种路由度量对于优化网状网络中的路 由和转发机制的设计是很重要的。本发明描述了捕捉到多无线收发装置多 信道对路由性能影响的无线收发装置和带宽感知度量，以及使用所述度量 来选择数据遍历网状网络的路由的装置和方法。尽管使用无线网状网络作 为一个例子来解释本发明，应当指出本发明中的度量不限于无线网状网络。 本发明还能够用于其他网络拓扑，例如，用于选择树型多跳跃无线网络中 节点和树的根节点之间的路由。