专利名称：用于确定路径距离值的方法
用于确定路径距离值的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定路径距离值的方法以及一种网络节点.
网络能够实现消息在其节点之间的传送.在网络中，不是网络的 所有的节点都与所有其它的节点相连接.从发送节点给接收节点的消 息因此常常必须经由由 一个或多个中间节点来转发，以便从发送节点
到达接收节点.在此情况下，将从发送节点经由中间节点到接收节点 的途径称为路径或路由.
为了针对消息从网络中大量理论上可能的路径中选择合适的路 径，采用路由选择方法.路由选择方法首先确定至少一个、但是合宜 地多个路径候选者，沿着这些路径候选者可以传送该消息.以下给路
径候选者分别分配路径距离值、即所谓的路由度量(Metrik).路径 距离值是路径候选者的质重的量度(Mass).通常又从链路距离值来 确定路径距离值，这些链路距离值又是相应路径候选者的各个链路的 质量的量度.在此情况下，将网络的两个节点的直接的连接称为链路. 例如路径的链路的使用费用或路径的链路的数量可以被包括在路 径距离值中.此外可以将沿着路径候选者或路径候选者的链路的传输 质量的值、或路径候选者或路径候选者的链路的传输速度的值包括在 内.随后将具有最佳路径距离值的路径候选者选择为路径.现在可以 沿着该路径传送消息.
用于确定路径距离值的方法被称为路由选择度量. 一种已知的路 由选择度量是ETX(期望传输次数(Expected Transmission Count)), 利用路由选择度量BTX来选择可预期的传输次数最少的那个路径.在 此情况下，不仅应将传输理解为首次传输(传输)，而且也应理解为 重复的传输(重传).笫一次传输是分组经由链路的传输.当笫一次 传输不成功时，进行重复的传输.在ETX的情况下相同地对待笫一次 传输和重复的传输.
但是重复的传输具有它可能需要比第一次传输更多的时间的缺 点，因此ETX具有以下缺点，即在某些情形下对于某些类型的数据传 输来说不确定最佳的路径.这种数据传输例如可能是IP承栽语音 (VoIP)或视频电话.这种类型的数据传输的另外的实例是所有类型的对时间要求严格的(zeitkritisch)数据传输.
本发明所基于的任务是，说明一种用于确定路径距离值的方法以 及一种网络节点，该方法以及该网络节点允许或能够执行针对对时间
要求严格的数据传输的改进的路径选择.
该任务在方法方面通过根据权利要求1的方法以及在网络节点方 面通过根据权利要求10的网络节点来解决，其它的权利要求涉及所述 方法以及网络节点的优选的扩展方案以及一种基于根据本发明的网络 节点的网络.
在用于确定路径的路径距离值的本发明方法中，基于第一概率来 确定路径距离值.第一概率说明，在沿着路径传输时，在该路径的至 少一个链路中必须多次传输数据分组的概率.这意味着，笫一概率说 明在至少一个链路中需要重复传榆的概率.利用本方法所确定的度量 具有针对对时间要求严格的数据传输能够实现较好的路径选择的优点.
如果在本方法中执行以下步驟，是合宜的
—针对该路径的至少一个链路，分别确定被包括在第一概率中的 链路距离值；
一根据链路距离值确定路径距离值.
在此，合宜地，针对该路径的至少两个链路，优选地针对路径的 每一个链路，分别确定链路距离值.此外合宜的是，根据如此确定的 链路距离值中的至少两个、特别优选地根据所有的如此确定的链路距 离值确定路径距离值.
在本发明的一种有利的扩展方案和改进方案中，在确定路径距离 值时，附加地考虑路径的链路的数量.由此得出相对于较长的路径优 选较短的路径的优点.
在本发明的另一种有利的扩展方案和改进方案中，基于在通过链 路传输时成功地传输数据分组的第二概率来确定链路距离值.
优选地，针对链路的第一传输方向，根据被包括在第二概率中的 第一数据分组到达率来确定链路距离值.在一种特别优选的扩展方案 中，附加地或替代地，针对链路的与第一传输方向相反的笫二传输方 向，根据被包括在第二概率中的第二数据分组到达率来确定链路距离 值.第一和第二数据分组到达率在这里分别主要说明经由链路在相应传输方向上所发送的消息由其目的地接收的頻率.
优选地根据笫一和笫二数据分组到达率的乘积来确定链路距离 值.此外优选地确定至少两个链路距离值，并根据链路距离值的笫二 乘积来确定路径距离值.
合宜地，第二乘积包含基于路径的链路的数量的附加因子.
网络节点具有用于确定路径距离值的处理装置，该处理装置被构 造，使得它针对路径执行被分配给它的路径距离值的确定，其中基于 在沿着该路径传输时在该路径的至少一个链路中必须多次传输数据分 组的笫一概率来确定路径距离值.
网络具有至少一个这种网络节点.
本方法例如可以在诸如A0DV的路由选摔方法中得到采用.
借助附闺中所示出的实施例来更详细地阐迷本发明的其它的细节 和优点，在此,
图l示出由三个网络节点所组成的网络部分；
困2示出具有三个路径候选者的示意性网络.
图1示出由笫十一至笫十三节点K11…13所组成的示例性的网络 部分.此外图1还示出在笫十一节点Kl和第十二节点K2之间的第一 链路L1、在第十一节点K1和第十三节点K3之间的第二链路L2、以及 在笫十二节点K2和笫十三节点K3之间的第三链路L3.第一链路Ll具 有0. 7的链路度量，而笫二链路L2和第三链路L3分别具有0. 9的链 路度量.
在该示例性的网络部分中，可以经由两个可能的路径来进行从笫 十一节点Kl向第十二节点K2的数据传输.第一路径由第一链路Ll组 成.第二路径由第二链路L2和第三链路L3组成.第一路径因此直接 从第十一节点Kl通向笫十二节点K2,而第二路径从笫十一节点Kl经 由第十三节点K3通向第十二节点K2.
在路径的路由选择度量、即路径距离值的确定的示例性实施形式 中，根据以下公式来计算路径的路由度量
(1) "f]^-n(D/xD')
其中:
R 路由度量LM链路度量
Df在笫一传输方向上的数据分组到达率 Dr在第二传输方向上的数据分组到达率.
这意味着，路由度量是链路度量的乘积，其中链路度量又是对于 链路的两个传输方向而言链路的数据分组到达率的乘积.
在此情况下，笫一路径的路由度量等于笫一链路L1的链路度量， 也即R = 0.7.笫二路径的路由度量在此等于第二链路L2和笫三链路 L3的链路度量的乘积.也就是说，笫二路径的路由度量是R = 0. 9 x 0. 9 =0.81,
第二路径因此具有在其链路的至少一个中重复传输数据分组的明 显较小的概率、即19X.基于路由选择度量的这种示例性实施形式的路 由选择协议在此情况下将选择笫二路径作为路径，因为该笫二路径更 适合于对时间要求严格的数据传输.
在示例性的路由选择度量中可能的是，长度为例如10个链路的很 长的路径具有比仅仅有两个链路的另一个路径更好的路由度量.因此， 在路由选择度量的其它的示例性实施可能性中，因此使用以下公式之
(2) i -n^二n(D/xD'xf) 或
(3) w-n1^-
Zi由
n(D"D')
X尸
其中
P 罚因子 Links 链路的数量
在此情况下，引入合宜地在0和l之间的、优选地在O. 6和0. 95 之间的罚因子，在笫二公式(2)中附加乘上(zumultiplizieren)链 路度量的罚因子.在第三公式(3)中，附加乘上路由度量的罚因子的、 链路的数重减1次方.
在根据第二公式(2)的路由选择度量的示例性实施可能性中，选 择P = 0.8作为罚因子.因此对于根据图1的网络部分来说得出以下 的路由度量—对于笫一路径R - 0.7 x 0.8 = 0.56;
—对于第二路径R= 0. 9 x 0. 8 x 0. 9 x 0. 8 0.52.
因此，在路由选择度量的该实施形式中，由于第二路径的较大的 长度，笫一路径已经与笫二路径相比更优先.
借助以下的笫四和第五公式得出路由选择度量的其它的实施变型 方案
(4) / -n^-n(w")
U由 /Jni:f
(5) ^-n^-
X户
在这些变型方案中，仅仅使用在笫二传输方向上的数据分组到达 率.在一种变型方案中对该数据分组到达率求平方.
可以将把罚因子引入计算中的根据笫二和笫三公式的不同可能性 和使用数据分组到达率的不同可能性相混合.
以下将示出本发明路由选择度量的实施形式在路由选择方法中的 应用.在此愔况下，将困2中所示出的Ad-hoc网络作为基础.该Ad-hoc 网络包含笫一至笫七节点1...7和网关G.
在该实例中，笫一节点O希望向网关G发送消息.针对该实例从 以下情况出发，即节点U."7中没有一个知道通向网关G的路径，并 且因此必须完整地确定这种路径.
为了确定路径，使用路由选择协议AODV(Ad-hoc按需距离矢量). A0DV规定，笫一节点U通过广播向其周围的其它的节点发送所谓的路 由请求消息.这些其它的节点又转发该路由请求消息.当RREQ到达目 的地时，确定路由.该路由通过所谓的路由应答消息并且通过单播被 发送回路由请求消息的来源、即笫一节点Kl.同时，已接收并转发该 请求的每一个节点K1...7已存储了它收到的路由请求消息所来自的节 点K1…7.
在该实例中，以此方式在第一节点K1中得出三个路径侯选者P1… 3，沿着这些路径候选者Pl…3可以将消息从该第一节点Kl传送给网 关G.在此，笫一路径候选者P1从笫一节点U经由第二、第三和第四 节点K2、 3、 4通向网关G.笫二路径候选者P2从第一节点Kl经由第 二和第五节点K2、 5通向网关G.第三路径候选者P3从笫一节点K1经由笫二和笫六节点K2、 6通向网关G。在该实例中，第七节点K7不出 现在路径候选者Pl…3中的任何一个中.
为了向第一节点U传送路径候选者Pl…3，现在将路由应答消息 沿着路径候选者发送回笫一节点Kl.因此，网关G向笫四节点K4发送 第一路径候选者P1的路由应答消息.该笫四节点K4向笫三节点K3发 送路由应答消息.该第三节点K3又向笫二节点K2发送路由应答消息， 该第二节点K2向笫一节点K1发送路由应答消息.
在接收到路由应答消息时，接收节点Kl…7分別确定相应路径候 选者P1...3的路由度量.在此，该路由度量涉及从目的地、即在该实 例中从网关G直至相应节点Kl…7的路径候选者Pl…3的部分.于是 在路由应答消息中转发该路由度量，使得笫一节点Kl最终可以确定路 径候选者P1."3中的每一个的总路由度量.
在此情况下，采用将数据分组到达率用作链路度量的路由度量作 为路由选择度量，也即作为用于确定路径候选者P1...3的质量的准则. 该数据分组到达率又由节点K1...7根据以规则的时间间隔所发送的所 谓的问候消息或度量消息来确定.如果笫五节点K5例如已从网关G接 收了最后m个问候消息中的最后n个，则它将涉及自己和网关G之间 的链路的数据分组到达率确定为n/m.根据链路的链路度量，路由度量 又通过链路度量的乘积来确定.在此，针对每一个链路将罚因子包括 到乘积中，使得作为路由度量的公式得出
(6)及-f]LM-I"[(D'尸)
u必 "必
R 路由度量
LM 链路度量
D 数据分组到达率
P 罚因子
Links路径候选者P1…3的链路的数量
在该示例性路由选择方法中将0.8用作罚因子.接收路由应答消 息的每一个节点Kl…7现在将相应路径候选者Pl…3的路由度量与阚 值进行比较.该阈值在此情况下应为0.2.如果相应路径候选者P1…3 的在节点Kl…7中所确定的路由度量低于该阈值，則拒绝相应路径候 选者Pl…3。这意味着，节点Kl…7不再转发涉及相应路径候选者Pl…3的路由应答消息.由此所拒绝的路径候选者P1...3不到达第一节点 Kl，并且因此也不能被用于向网关G传送消息.笫一节点K1本身也将 通过路由应答消息传送给它的路径候选者PI...3的路由度量与阈值进 行比较，并且如果它的路由度量达到或低于阁值，則拒绝该路径候选 者P1…3.
第一节点Kl最后从未被拒绝的路径候选者Pl…3中选摔具有最好 的、即最高的路由度量的那个路径候选者.
针对各个路径候选者Pl... 3,从所说明的方案得出以下所描述的过 程.针对链路度量，在这里分別假设在下表中所概括的示例性值
在以下各项之间的链路 链路度量
网关G，笫四节点K4 0.8
网关G，笫五节点K5 0.9
网关G，笫六节点K6 0.6
第四节点K4，笫三节点K3 0. 7
第三节点K3，第二节点K2 0. 9
笫二节点K2，笫一节点K1 0.9
第五节点K5,第二节点K2 1
第六节点K6，笫二节点K2 0.5
在第一路径候选者Pl的情况下，从网关G向第四节点K4发送路 由应答消息.该第四节点K4将迄今的笫一路径的路由度量计算为该链 路的链路度量和罚因子的乘积、也就是O. 8*0. 8 = 0.64.于是不拒绝 路径候选者Pl，因为它的路由度量大于0.2.路由应答消息随后从第 四节点K4到达第三节点K3.该第三节点K3由迄今的路由度量和在自 己和笫四节点K4之间的链路的链路度路以及罚因子的乘积计算出路由 度量，也就是O. 64*0. 8*0. 7 = 0.36.笫二节点K2按照给该笫二节点 K2的路由应答消息将路由度量计算为0.36*0. 8*0.9 = 0.26.第一节 点Kl按照最后的路由应答消息将路由度量计算为0.26*0.8*0.9 = 0.19.因此在笫一节点K1处拒绝第一路径候选者P1，因为它的路由度 量在那里小于0.2.
利用相同的处理方式，在笫二路径候选者P2的情况下，在第五、 第二和第一节点处分別得出0.72、 0. 58和0.41的路由度重.在笫三 路径候选者P3的情况下，在第六节点K6处以及在第二节点K2处得出0. 48和0.19的路由度量.因此已经在第二节点K2处拒绝笫三路径候 选者P3，因为它的路由度量已经在那里就小于0.2的阈值.第三路径 候选者P3因此不到达笫一节点Kl.
在该实例中，笫一节点因此将作为唯一一个具有合适的路由度量 的笫二路径候选者P2选择用于向网关G传输消息.
通过已经利用路由请求消息传送链路度量，得出路由选摔方法的 替代实施形式.路由选择方法的该实施形式已经使网关G能够作出关 于路径的决定.
权利要求
1. 用于确定路径的路径距离值的方法，其中，基于在沿着所述路径传输时在至少一个链路中必须多次传输数据分组的第一概率来确定所述路径距离值。
2. 按照权利要求1所迷的方法，具有以下步稞 -针对所述路径的至少一个链路(Ll…3)，分别确定被包括在所述第 一概率中的链路距离值；—根据所述链路距离值确定所述路径距离值.
3. 按照权利要求1或2所述的方法，其中，在确定链路距离值时， 附加地考虑所述路径的链路(Ll…3)的数量.
4. 按照权利要求2或3所述的方法，其中，基于在经由链路(L1… 3)传输时成功地传输数据分组的笫二概率来确定所述链路距离值.
5. 按照权利要求2至4之一所述的方法，其中，针对所述链职Ll… 3)的笫一传榆方向，根据被包括在笫二概率中的第一数据分组到达率 来确定所述链路距离值.
6. 按照权利要求5所述的方法，其中，附加或替代地，针对所述 链路(Ll…3)的与所述第一传输方向相反的第二传输方向，根据被包 括在笫二概率中的笫二数据分组到达率来确定所述链路距离值.
7. 按照权利要求6所述的方法，其中，根据所述笫一和笫二数据 分组到达率的笫一乘积来确定所述链路距离值.
8. 按照权利要求2-7之一所述的方法，其中，确定至少两个链路 距离值，并且根据所述链路距离值的笫二乘积来确定所述路径距离值.
9. 按照权利要求8所述的方法，其中，所述笫二乘积包含基于所 述路径的链路的数量的附加因子.
10. 网络节点(Kl…7， 11…13),具有用于确定路径距离值的处 理装置，该处理装置被构造，使得它针对路径执行被分配给该路径的 路径距离值的确定，其中基于在沿着该路径传输时在该路径的至少一 个链路(Ll…3)中必须多次传输数据分组的第一概率来确定所述路径 距离值.
11. 网络，具有至少一个按照权利要求10所述的网络节点(Kl…7， 11…13),
12. 在路由选择方法中使用按照权利要求1至9之一的路径距离值.
全文摘要
为了确定例如视频电话或VoIP的对时间要求严格的传输的最佳路径，说明一种用于确定用于路由选择协议中的路径距离值的方法。作为路由的链路的链路度量的乘积来计算路径距离值，其中链路度量又是数据分组到达率的乘积。它对于要求最少数量的重复的分组传输(重传)的路由来说是最佳的。可选地，可以将附加的因子插入到链路度量中，该因子负责也考虑路径的长度。
文档编号H04L12/56GK101416457SQ200780012491
公开日2009年4月22日 申请日期2007年1月26日 优先权日2006年3月30日
发明者C·施温根施罗尔, M·库特申-鲁特 申请人:西门子公司