专利名称：在无线网格状的通信网络中交换路由消息的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在具有大量网络节点的无线网格状的通信网络中交换路由消息的方法，以及涉及一种相对应的网络节点和一种无线网格状的通信网络。
背景技术：
由现有技术公开了许多如何能在具有大量网络节点的通信网络中沿着该网络中的路径传递数据的不同机制。在文献WO 2008/058933 Al中描述了一种用于在具有大量网络节点的无线网格状的通信网络中设立双向数据传输路径的方法。在此，路由树从充当根网络节点的节点出发设立在无线通信的网络节点之间，其中该根节点以规则的时间间隔向网络节点发送路由询问以便设立该路由树。在此，通过这些路由询问首先建立从路由树中的各个网络节点至根节点的单向数据传输路径。通过在各个网络节点中使用两个标志，可以实现在特定情况下为了响应所接收的路由询问还向根节点返回路由应答，这引起根网络节点至发送该路由应答的网络节点的反向路径的建立。由此可以在需要时在根网络节点与发送路由应答的网络节点之间设立双向数据传输路径。在该文献中没有指定如何能够通过根节点触发在其中设立双向数据路径的模式与其中仅设立单相数据路径的模式之间的切换。在描述无线网格状网络中的L2层中的数据传输的标准IEEE 802. Ils中，描述了用于建立数据传输路径的HWMP协议(HWMP=Hybrid Wireless Mesh Protocol，混合无线网格协议)。利用该协议借助路由询问主动地设立路由树，这些路由询问是由路由树中的相对应根节点发送的。在此，通过在这些路由询问中的标志，指定为了响应在网络节点中对路由询问的接收是否应当发送相对应的路由应答，也就是是否应当使用用于建立单向或双向数据传输路径的模式。没有描述如何通过在网络节点中对标志进行设置就能够在模式之间切换而不需要明确考虑路由询问中的模式。
发明内容
因此本发明的任务是通过在统一的方法中在具有单向数据传输的模式与具有双向数据传输的模式之间进行切换，使得能够在无线网格状的通信网络中交换路由消息。该任务通过根据权利要求1的方法或根据权利要求10的网络节点或根据权利要求12的通信网络来解决。本发明的扩展在从属权利要求中定义。在根据本发明的方法中，在具有大量网络节点的无线网格状的通信网络中交换路由消息，其中在该通信网络中建立具有位于网络节点之间的数据传输路径的路由树，并且这些网络节点之一是根节点，该根节点是该路由树的根。在此以及在下面都将通信网络中不符合根节点的节点称为网络节点，而将充当根节点的网络节点总是明确地称为根节点。为了建立数据传输路径，根节点以规则的时间间隔向网络节点发送路由询问。在此，路由询问在该通信网络中由网络节点传递。由此利用本身公知的方法指定各个网络节点中的相对应路由信息，利用这些路由信息使得可以将数据分组通过所确定的数据传输路径从一个网络节点传递至下一个网络节点并直至根节点。在根据本发明的方法中，在相应的路由询问中指定第一和第二模式。第一模式在此与用于在根节点与相应的网络节点之间建立双向数据传输路径的模式相对应。相反，第二模式是用于建立从相应网络节点至根节点的单向数据传输路径的模式。尤其是第一模式的特征在于，在该通信网络中设立起第一模式之后相应的网络节点总是向根节点发送路由应答以响应对路由询问的接收。与此相对地，第二模式的特征尤其在于，在通信网络中设立起第二模式之后相应的网络节点并非总是向根节点发送路由应答以响应对路由询问的接收。概念“在设立起第一或第二模式之后”应被理解为，恰好没有执行模式切换，其中可能在一定时间内还不存在针对第一或第二模式指定的条件。在上述第一模式中实现了，在网络节点中接收到路由询问之后，该路由询问导致从该网络节点至根节点的数据传输路径的建立，还在相反方向上借助所发送的路由应答建立路径，从而在路由树中存在双向的数据传输路径。在第二模式中就不是这样的情况，因为在此为了响应对路由询问的接收一般不从网络节点发送路由应答。然而在第二模式中还存在以下可能，即发送相对应的路由应答，但是该路由应答的发送与第一模式不同不是或者仅例外地或者按照需要与路由询问的接收相关。在根据本发明的方法中，在相应的网络节点中通过第一字段表明该网络节点的第一或第二状态。该第一字段指定路由应答的发送，而且与在该路由应答中指定的第一或第二模式无关。根据本发明，如果在相应的网络节点中接收到路由询问时该相应的网络节点的第一字段处于第一状态中，则总是从该相应的网络节点发送路由应答，也就是与路由询问中指定的模式无关地发送路由应答。否则，也就是如果第一字段处于第二状态中，则不从该相应的网络节点发送路由应答。接着通过该相应的网络节点检查在所接收的路由询问中指定的模式。在此确保如果所接收的路由询问指定第一模式，则第一字段在该检查之后处于第一状态。这例如可以通过将第一字段设置为第一状态(与该字段的当前状态无关)来实现。否则，也就是如果在路由询问中指定了第二模式，则确保第一字段处于第二状态中。这例如可以通过将第一字段设置为第二状态来实现，或者通过不再改变在检查模式之前已经被设置为第二状态的第一字段来实现。此外，在根据本发明的方法中通过相应的网络节点在从该相应的网络节点至根节点的数据传输情况下确保该相应的网络节点的第一字段接着(也就是在该数据传输之后) 处于第一状态中。这例如可以通过将第一字段设置(与该第一字段的当前状态无关)为第一状态来实现。根据本发明的方法使得可以在具有双向数据传输路径的第一模式中以及在具有单向数据传输路径的第二模式中运行而无需明确地确定各个网络节点中的模式。此外，与模式无关地在数据传输的情况下保证也为所传输的数据建立从根节点至相对应的网络节点的反向路径。在根据本发明方法的特别优选的实施方式中，在相应的网络节点中除了第一字段还使用第二字段，通过该第二字段表明该网络节点的第三或第四状态，其中该相应的网络节点在发送了路由应答之后将第二字段设置为第三状态。在根据本发明方法的第一实施方式中，在相应的网络节点中为响应对路由询问的接收而总是连续执行以下步骤a)至c)a)将该相应的网络节点的第二字段设置为第四状态；
b)检查该相应的网络节点的第一字段处于什么状态，其中
一如果第一字段处于第一状态中，则从该相应的网络节点发送路由应答并接着将第一字段设置为第二状态，并且将第二字段设置为第三状态；
一如果第一字段处于第二状态中，则不从该相应的网络节点发送路由应答，并且第一字段和第二字段的状态保持不变；
c)检查在所接收的路由询问中指定了什么模式，其中
一如果在所接收的路由询问中指定了第一模式，则将第一字段设置为第一状态，并且第二字段保持不变；
一如果在所接收的路由询问中指定了第二模式，则第一字段和第二字段的状态保持不变。在根据本发明方法的替换实施方式中，在相应的网络节点中为响应对路由询问的接收总是连续执行以下步骤i)和ii)
i)检查该相应的网络节点的第一字段处于什么状态，其中
一如果第一字段处于第一状态中，则从该相应的网络节点发送路由应答，将该相应的网络节点的第二字段设置为第三状态，并且第一字段保持不变；
一如果第一字段处于第二状态中，则不从该相应的网络节点发送路由应答，并且第二字段被设置为第四状态，并且第一字段保持不变；
)检查在所接收的路由询问中指定了什么模式，其中
一如果在所接收的路由询问中指定了第一模式，则将第一字段设置为第一状态，并且第二字段保持不变；
一如果在所接收的路由询问中指定了第二模式，则将第一字段设置为第二状态，并且第二字段保持不变。在根据本发明方法的另一实施方式中，相应的网络节点依据一个或多个标准并且尤其是总是执行以下步骤
如果该相应的网络节点的第二字段处于第四状态中，则在开始数据传输之前从该相应的网络节点向根节点发送路由应答。通过这种方式确保在数据传输之前就已经通过发送路由应答建立起从根节点至该网络节点的反向路径。因此通过所述一个或多个标准指定了该相应的网络节点是否期望建立反向路径以及是否由此期望在数据传输时刻建立双向的数据传输路径。在根据本发明方法的另一实施方式中，在从第二模式切换到第一模式时避免在发送路由应答时的延迟。这是通过以下方式来实现的，即在存在如下条件的情况下——即在相应的网络节点中接收了具有指定的第一模式的路由询问并且第一字段处于第二状态中， 由该相应的网络节点发送路由应答以响应所接收的路由询问。根据上述还在该相应的网络节点中定义第二字段的变型，在存在所述条件的情况下还在发送路由应答之后在该相应的网络节点中将第一字段设置为第一状态并且将第二字段设置为第三状态。根据本发明的方法尤其是在根据标准IEEE 802. Ils工作的通信网络中采用。在此所述路由询问或路由应答是根据该标准中定义的HWMP协议的主动的路径请求或路径回复。
在根据本发明方法的另一实施方式中，在路由询问中用标志状态来指定第一和第二模式，和/或在相应的网络节点的第一字段中用标志状态来指定第一和第二状态，和/或在相应的网络节点的第二字段中用标志状态来指定第三和第四状态。在此通过所设置的标志来表明一个状态，而通过未设置的标志来表明另一状态。除了上述方法之外，本发明还涉及一种用在无线网格状的通信网络中的网络节点，在该网络节点中执行根据本发明的方法，其中在该通信网络中建立具有位于网络节点之间的数据传输路径的路由树并且这些网络节点之一是根节点，该根节点是该路由树的根。该网络节点在此包括用于接收路由询问的第一装置，该路由询问是根节点以规则的时间间隔向网络节点发送的以建立数据传输路径，其中在相应的路由询问中指定了用于建立双向数据传输路径的第一模式和用于建立单向数据传输路径的第二模式。所述网络节点还包括用于在第一字段中设置第一或第二状态的第二装置。此外，设置用于发送路由应答的第三装置，其中该第三装置被构成为使得，如果在通过第一装置接收到路由询问时该网络节点的第一字段处于第一状态中，则总是通过第三装置发送路由应答，否则就不通过第三装置发送路由应答，接着检查在所接收的路由询问中指定的模式，并且如果所接收的路由询问指定第一模式则确保第一字段处于第一状态中，否则就确保第一字段处于第二状态中，此外还确保在从该网络节点至根节点的数据传输情况下第一字段处于第一状态中。刚才描述的网络节点优选被构成为使得该网络节点包括用于执行上述根据本发明方法的每个变型的一个或多个另外的装置。此外，本发明涉及具有大量网络节点的无线网格状的通信网络，在该通信网络中网络节点被设计为执行本发明的方法。
下面借助附图详细描述本发明的实施例。图1示出网格状的无线分组中继的通信网络的示意图，在该通信网络中基于本发明方法的实施方式交换路由消息；
图2示出表明基于本发明方法的第一实施方式在第一模式中发送和接收路由消息以及数据的时间流程图3示出表明基于本发明方法的第二实施方式在第一模式中发送和接收路由消息以及数据的时间流程图4示出表明在第一和第二模式中根据本发明方法的第一实施方式发送和接收路由消息以及数据的时间流程图；以及
图5示出表明在第一和第二模式中根据本发明方法的第二实施方式发送和接收路由消息以及数据的时间流程图。
具体实施例方式图1在示意图中示出网格状的无线通信网络，在该通信网络中为了对数据分组进行路由而使用根据本发明方法的实施方式。该通信网络包括许多网络节点，这些网络节点作为圆圈表示出，其中这些网络节点可以相互无线通信。网络节点之间的通信路径一方面表示为实线，并且另一方面表示为虚线。图1的通信网络基于标准IEEE 802. 11s，该标准指
8定了在网格状的通信网络中的L2层中的数据交换。在此，为了传递数据分组而使用路径交换协议HWMP (HWMP=Hybrid Wireless Mesh Protocol，混合无线网格协议)，该协议根据下面的实施方式在所谓的“I^oactive Tree Building Mode”(主动树建立模式)中运行。在此，路由树被建立为从根网络节点出发至该通信网络的其余网络节点。这样的路由树在图 1中通过实心黑线表示出，其中根节点用附图标记R表示，而其它所有节点用附图标记M表示。下面，名称“网络节点”总是用于与根节点R相关的节点M，相反根节点总是被称为根节点ο所示出的路由树在所述树建立模式中主动地通过发送所谓的主动路由询问来建立，该主动路由询问在HWMP协议中被称为主动路径请求PREQ。这些主动路由询问周期性地通过根网络节点R发送并且是HWMP协议中的特殊的路径请求消息，在该路径请求消息中目标地址的字段全部都被设置为“1”(与所谓的广播地址相对应)，并且所谓的仅目标标志 (Target-Only-Flag)以及回复和转发标志(Iteply-And-Forward-Flag)同样被设置为“1”。 这导致的结果是，路由询问是由接收网络节点M中的每一个处理的广播消息。基于这些路由询问来设立路由树是用标准机制在使用在标准IEEE 802. Ils的上述路由协议HWMP中规定的距离向量和链路状态协议的情况下进行的。在此，在每个网络节点M中存放传递信息， 这些传递信息被基于周期性接收的路由询问来更新。通过这些传递信息指定网络节点M至根节点R的最短路径。在此，在每个网络节点M中存放该网络节点M将所接收的数据分组传递给哪一个接下来的网络节点。通过周期性地从根节点R发送的路由询问，设立起从各个网络节点M至根节点R 的单向数据传输路径。这样的数据传输路径在图1中示例性地通过路径片段Ll和L2表示出，在最底分级层中的网络节点通过这些路径片段将数据分组发送给根节点R。上述用于建立数据传输路径的树建立模式包含第一模式和第二模式，这些模式指定各个网络节点M为响应所接收的路由询问是否向根节点R发送在HWMP协议中被称为主动路径回复PREP的主动路由应答，以便也在相反方向上，也就是从根节点R至节点M建立数据传输路径，由此在根节点R与相应的网络节点M之间形成双向数据传输路径。在此，第一模式是“具有主动路径回复PREP的主动路径请求PREQ”模式，由此为了建立双向数据传输路径，相应的网络节点在接收到路由询问时用相对应的路由应答来回复。第二模式是“没有主动路径回复PREP 的主动路径请求PREQ”模式。在该模式设立之后，路由应答的发送不与或仅按需要与对来自根节点的路由询问的接收相关。也就是说，路由应答的发送一般不是为了响应路由查询的接收而进行的。更确切地说，这样的路由应答仅在需要时发送，也就是说当在根节点R与相应的网络节点M之间需要双向数据路径的时候。为了区分上述第一和第二模式，在根节点R的路由询问中包含一个标志，该标志表明是存在第一模式还是第二模式。该标识在下面称为PREP标志，其中在这里描述的实施方式中被设置为“ 1”的标志表明存在第一模式，而设置为“0”的标志表明存在第二模式。在相应的网络节点M中，在上面提到的传递信息中包含两个字段，这两个字段在 HWMP协议中被称为“主动PREP”和“主动PREP发送”。这些字段与在文献WO 2008/058933 中描述的两个标志相对应。标志“主动PREP”在下面被称为第一字段并且表明相应的网络节点是否为响应主动路由询问而发送路由应答。在这里描述的实施方式中，当第一字段处于状态“1”时发送路由应答，而当第一字段处于状态“0”时不发送路由应答。通过下面被称为第二字段的第二字段“主动PREP发送”，表明相应的网络节点事先是否已经发送了主动路由应答。在这里描述的实施例中，被设置为状态“1”的第二字段意思是已经发送了路由应答，而被设置为状态“0”的字段意思是没有发送路由应答。根据预定标准，第二字段总是又被设置回状态“0”。根据本发明方法的下面描述的变型的特征在于，在通信网络中创建用于在上面的第一和第二模式中运行以及用于在这些模式之间切换的统一的机制，而无需明确地区分该通信网络恰好在哪个模式中运行。下面借助图2至图5基于两个实施例来解释该方法。在这些附图中使用统一的名称，其中网络节点M的第一字段“主动PREP”用附图标记Fl指定，网络节点M的第二字段 “主动PREP发送”用附图标记F2表示。此外在附图中，其中通过PREP标志表明第一模式的主动路由询问用REQl表示，而其中通过PREQ标志表明第二模式的路由询问用REQ2表示。 从网络节点M发送的数据在附图中用D表示，并且相对应地所发送的主动路径回复用REP 表示。下面，路由询问或路由应答总是主动路由询问或主动路由应答，从而下面也部分地省略附加物“主动”。图2至图5示例性示出涉及通信网络中的任意网络节点M的时间流程图，其中时间轴在垂直方向上向下延伸，并且字段Fl和F2的状态0和1在节点M中通过阶梯形的线表明。此外，通过至阶梯形线的相对应的箭头表明在网络节点中对路由询问的接收，而通过在远离阶梯形线的方向上的箭头呈现出由网络节点对数据或路由应答的发送。发送或接收路由消息或数据的不同状况在此在图2至图5中用附图标记Si，S2，. . .，S48表示。下面描述的本发明的两个实施方式的一般性概念可以总结如下
一在主动路由询问之间就其中指定的第一或第二模式而言不存在区别，除了一个步骤例外。也就是说，一般不考察主动路由询问中PREP标志的值。一主动路由应答REP的产生总是取决于相应节点中的第一字段的值，也就是说当第一字段处于状态“1”时总是发送路由应答REP，而与路由询问是指定第一模式还是第二模式无关。一如果网络节点希望向根节点R发送数据分组，则该网络节点中的第一字段Fl被设置为“ 1”，而且与根节点R在其路由询问中指定第一模式还是第二模式无关。一确保如果在事先接收的主动路由询问中PREP字段被设置为“1”并由此指定了第一模式，则第一字段处于状态“1”。如果该条件未被满足，则确保第一字段处于状态“0”。现在基于两个替换实施例解释上述一般性概念。两个实施方式的共同之处在于， 希望向根节点发送数据分组的网络节点总是将第一字段设置为状态“1”。此外，这两个实施方式的一致之处在于，希望在使用双向数据传输路径的情况下作为源节点向根节点发送数据分组的网络节点在第二字段处于状态“0”的情况下在传输数据分组之前发送主动路由应答。本发明的第一和第二实施方式的区别在于以下处理方式，即相应的网络节点如何响应主动路由询问的接收。根据也称为替换A的第一实施方式，在此按顺序执行以下3个步骤
1.在接收到主动路由询问时一与在该询问中指定的模式无关地一将网络节点中的第二字段设置为状态“0”。
2.接着检查网络节点中的第一字段的状态。在该第一字段处于状态“1”的情况下，从该网络节点向根节点发送路由应答，并且接着将第一字段设置为状态“0”。此外网络节点的第二字段被设置为状态“ 1 ”。3.接着检查所接收的主动路由询问中的PREP标志的状态。如果根据该标志指定了第一模式，则网络节点将其第一字段设置为状态“1”。如果指定了第二模式，则第一字段保持为状态“0”。在下面也称为变型B的第二实施方式中，网络节点按照其它方式来响应对主动路由询问的接收，并且相继执行以下步骤
1.在接收到主动路由询问时首先检查接收网络节点的第一字段处于什么状态。如果第一字段处于第一状态中，则从该网络节点向根节点发送主动路由应答，并且该网络节点的第二字段被设置为状态“1”。相反如果该网络节点的第一字段处于第二状态中，则不从该网络节点发送路由应答，并且第二字段被设置为状态“0”。第一字段在这种情况下保持在状态 “0”。2.接着检查在所接收的路由询问中指定了什么模式。如果根据路由询问中的 PREP标志指定了第一模式，则该网络节点将第一字段设置为状态“1”。如果在所接收的路由询问中根据PREP标志指定了第二模式，则相反地将该网络节点的第一字段设置为状态 “0”。第二字段在这两种情况下都保持不变。图2示出用于说明在路由协议中仅使用第一模式的情况下、也就是通过根网络节点仅发送主动路由询问REQl而且在其它网络节点中接收到该主动路由询问的变型A的时间流程图。在图2的场景中，刚开始，所考察的网络节点的标志Fl处于状态“1”，并且第二字段F2同样处于状态“1”。根据状况Si，接收到具有指定的第一模式的主动路由询问REQ1。 结果是第二字段F2被设置为状态“0”，而字段Fl保持在状态“ 1 ”。作为字段Fl处于状态 “1”的结果，进行对路由应答REP的发送。接着第二字段F2被设置为状态“1”，并且第一字段Fl被设置为状态“0”。最后检查在路由询问中指定了哪个模式。由于在该询问中指定了第一模式，因此结果是被设置为状态“0”的字段Fl又被设置为状态“1”，并且在不存在另外的消息的情况下保持在该状态中。状况S2示出相同的状况Si，其中在所考察的网络节点中接收下一个路由询问 PREQ1，接着又发送路由应答REP。在状况S3中从该网络节点向根节点两次发送数据分组 D，其中在此以及在所有下面的实施中假定为了进行数据传送使用双向数据路径。由于在发送数据分组D时第二字段F2处于状态“1”，因此紧接在发送该数据分组之前不发送路由应答。在状况S3中，在发送了相应的数据分组D之后将字段Fl设置为状态“1”。由于字段 Fl已经事先处于状态“1”，则因此该状态保持下去。在又与状况Sl和S2相对应的状况S4 中，接收路由询问REQl并接着发送路由应答REP。S5又与状况S3相对应，其中现在发送数据分组D —次。下面又呈现状况S6，S7，S8，S9和S10，其中状况S6，S8，S9和SlO又与状况Sl相对应，并且状况S7又与状况S3相对应。图3示出针对根据本发明方法的变型B的流程图，其中仅基于第一模式来使用路由。在该方法开始时，字段Fl处于状态“1”，并且字段F2同样处于状态“1”。在所考察的网络节点中接收到第一路由询问REQl (状况Sll)时，首先检查第一字段Fl处于什么状态。 由于该字段处于状态“1”，因此响应路由询问REQl而发送路由应答REP并且第二字段被设置为状态“1”。接着在网络节点中检查在路由询问中指定了哪个模式。由于指定了第一模式，这导致第一字段Fl被设置为状态“ 1，，并且第二字段F2保留在状态“ 1”中。由于这些字段事先已经处于状态“1”，因此状态“1”保留给这些字段。状况S12与状况Sll相对应， 因此不再解释状况S12。在状况S13中从网络节点向根节点两次传送数据分组D。由于在传送数据分组时第二字段F2处于状态“ 1 ”，因此在发送数据分组D之前不发送路由应答REP。 状况S14又与状况Sll相对应。状况S15与状况S13相对应，但是现在仅发送数据分组D 一次。接着是另外的状况S16至S20，其中状况S16，S18，S19和S20与状况Sll或S12相对应，并且状况S17与状况S13相对应。图4示出根据本发明的变型A的流程图，其中现在在第一模式与第二模式之间切换。在此该方法刚开始在第二模式中，在该第二模式中发送路由询问REQ2，在这些路由询问中PREQ标志处于状态“0”。在该流程图开始时，所考察的网络节点的第一字段Fl和第二字段F2都处于状态“0”。在状况S21中，由所考察的网络节点接收路由询问REQ2。在此与所指定的模式无关地首先将字段F2设置到状态“0”。由于字段F2处于状态“0”，因此字段F2也保持在该状态中。接着检查第一字段的状态。由于第一字段处于状态“0”，因此该网络节点不发送路由应答REP。接着还检查在路由询问中指定的模式。由于在询问REQ2中确定了第二模式， 因此这导致第一字段Fl和第二字段F2保持不变。下面在图4中示出的状况S22又与状况 S21相对应，结果是在接收到路由询问REQ2之后不发送路由应答，而且也不改变字段Fl和 F2的状态。在状况S23中，网络节点打算传输数据分组D。该网络节点在此在数据传输开始之前首先检查第二字段F2的状态。由于该字段处于状态“0”，因此该网络节点向根节点发送路由应答REP，以便由此建立双向的数据路径。消息REP的发送导致标志F2接着被设置为状态“1”。最后进行相对应数据分组D的传输，接着第一字段Fl与存在哪一个模式无关地被设置为状态“1”。状况SM示出数据分组D的再次传输。在此，又是首先在数据传输之前检查第二字段F2的状态。与状况S23不同的是，字段F2现在处于状态“1”，从而在数据传输D之前不发送路由应答REP。该数据传输又导致接着字段Fl被设置为状态“1”，其中字段Fl已经事先处于状态“ 1 ”，并且因此还保持在该状态中。根据状况S25又接收路由询问REQ2。这首先导致字段F2被设置为状态“0”。接着检查第一字段Fl的状态。由于字段Fl在状况S25中处于状态“1”，因此从该网络节点发送路由应答REP，并接着将第一字段设置为状态“0”以及将第二字段设置为状态“1”。最后还检查在路由询问中指定了什么模式。由于确定了第二模式，因此第一字段Fl和第二字段 F2都不变。根据状况S26，该网络节点又发送数据分组D。在此，在发送数据分组D之前检查第二字段F2的状态。与状况S23不同的是，第二字段F2在此处于状态“1”。这导致在发送数据分组D之前不发送路由应答。在发送数据分组D时或在发送数据分组D之后，第一字段Fl被设置为状态“1”。下面的状况S27与状况S25相对应，其中为响应对路由询问REQ2的接收而从该网络节点发送路由应答REP。在状况S28中在该网络节点中接收下一个路由询问REQ2。在此首先又将第二字段F2设置为状态“0”。接着检查第一字段Fl的状态。由于第一字段处于状态“0”，因此网络节点不发送路由应答，而且第一字段Fl和第二字段F2的状态保持不变。根据状况S29，启动从第二模式向第一模式的切换。这是通过以下方式来进行的，即现在由根节点发送其中具有指定的第一模式的路由询问REQ1。在状况幻9中，首先将字段F2设置为状态“0”，其中事先状态“0”已经存在并因此保留。接着检查第一字段Fl的状态。由于第一字段Fl处于状态“0”，因此网络节点不发送路由应答，而且字段Fl和F2的状态保持不变。接着检查在路由询问中指定了哪个模式。由于现在指定了第一模式，因此这导致第一字段Fl被设置为状态“1”并且第二字段保持不变。虽然在状况S29中在接收到路由询问REQl时还不发送路由应答，但是确保在所有稍后的路由询问的情况下发送路由应答，因为在状况S29中确保了第一字段Fl被设置为状态“ 1 ”。在下面的状况S30中，网络节点打算向根节点发送数据分组D。在发送数据分组D 之前，该网络节点在此又检查第二字段F2的状态。由于第二字段处于状态“0”，因此该网络节点首先向根节点发送路由应答REP，以便由此建立双向的数据路径。路由应答REP的发送导致第二字段被设置为状态“ 1 ”。接着发送数据分组D，其中确保在发送数据分组D之后第一字段处于状态“1”。这通过明确地将第一字段设置为状态“1”来实现。由于字段Fl已经在发送数据分组D之前处于状态“1”，因此字段Fl保持在该状态中。接着在状况S31中进行对另外的路由询问REQl的接收。这首先导致第二字段F2被设置为状态“0”。接着检查第一字段Fl的状态。由于该字段现在处于状态“1”，这导致路由应答REP的发送。在该发送之后，第一字段被设置为状态“0”，并且第二字段被设置为状态“1”。最后检查在路由询问中指定的模式。由于确定了第一模式，因此这导致第一字段Fl又被设置回状态“1”，而第二字段保持在状态“1”中。在图4中示出的状况S32与状况S31相对应，并且因此不详细解释。在状况S33中启动从第一模式向第二模式的模式切换。这是通过发送具有指定的第二模式的路由询问REQ2来进行的。首先在接收该消息之后又将第二字段F2设置为状态 “0”。接着检查第一字段Fl的状态。由于字段Fl处于状态“1”，因此发送路由应答REP。接着将第一字段设置为状态“0”，并且将第二字段设置为状态“1”。然后检查该路由询问的模式。由于存在第二模式，因此第一字段和第二字段不变。虽然对路由消息REQ2的接收在状况S33中还导致了路由应答的发送，但是在所有稍后的路由询问REQ2的情况下禁止发送相对应的路由应答。这在状况S34中示出。在接收到路由询问REQ2时，网络节点又首先将字段F2设置为状态“0”。接着检查字段Fl的状态。由于该字段现在处于状态“0”，因此不发送路由应答，并且字段Fl和F2的状态保持不变。接着检查在路由询问REQ2中指定的模式。由于在该询问中指定了第二模式，因此第一字段和第二字段的状态不变。图5示出根据本发明的变型B的时间流程图，其中示出从第二模式向第一模式以及从第一模式向第二模式的模式切换。在该流程图开始时存在第二模式，并且所考察的网络节点的第一和第二字段Fl和F2都处于状态“0”。在状况S35中在该网络节点中接收具有指定的第二模式的路由询问REQ2。在此首先检查第一字段Fl处于什么状态。由于该字段处于状态“0”，因此该网络节点不发送路由应答REP，并且第二字段F2被设置为状态“0”， 其中第二字段事先已经处于状态“0”并且因此保持在该状态中。第一字段Fl的状态不变。 状况S36与状况S35相对应，也就是在接收了路由询问REQ2之后该网络节点不发送应答。在状况S37中，该网络节点打算传输数据分组D。在此，该网络节点在传输数据分组之前首先检查第二字段F2的状态。由于该第二字段处于状态“0”，因此该网络节点在传输数据分组D之前发送路由应答REP，以便由此建立双向的传输路径。然后为了响应随后对数据分组D的发送，该网络节点将字段Fl设置为状态“1”。在状况S38中又通过该网络节点发送数据分组D。在发送数据分组D之前又检查第二字段F2处于什么状态。由于第二字段现在处于状态“1”，因此事先不发送路由应答REP。为了响应在状况S38中对数据分组 D的发送，又将第一字段Fl设置为状态“1”。由于该字段已经处于该状态，因此该字段的状态在发送数据分组之后不变。在状况S39中在网络节点中接收下一个路由询问REQ2。该网络节点首先又检查字段Fl处于什么状态。由于该字段处于状态“1”，因此该网络节点发送路由应答REP。接着该网络节点的第二字段F2被设置为状态“1”。由于该字段事先已经处于状态“1”，因此该字段还保持在该状态中。第一字段Fl的状态不变。最后检查在该路由询问中指定了哪个模式。由于指定了第二模式，因此第一字段Fl被设置为状态“0”。而第二字段F2的状态不变。在状况S40中通过该网络节点向根节点发送数据分组D。在此，该网络节点又首先检查第二字段F2的状态。由于第二字段处于状态“1”，因此在数据传输之前不发送路由应答REP。为响应数据分组D的传输，接着将字段Fl设置为状态“1”。在状况S41中，在该网络节点中接收下一个路由询问REQ2。状况S41在此与上面详细描述过的状况S39相对应。 为了避免重复，参阅该描述。在状况S42中，在该网络节点中接收下一个路由询问REQ2。在此又首先检查字段Fl处于什么状态。由于该字段处于状态“0”，因此该网络节点不发送路由应答REP。接着第二字段F2被设置为状态“0”，而第一字段Fl保持不变。最后检查在该路由询问中指定了哪个模式。由于在该路由询问中确定了第二模式，因此第一字段被设置为状态“0”，其中该状态事先已经存在并且因此不变。对第二字段F2的状态不进行改变，也就是第二字段F2保持在状态“0”。现在在状况S43中进行从第二模式向第一模式的切换。为此由根网络节点发送具有指定的第一模式的路由询问REQ1。又是首先通过该网络节点检查第一字段Fl处于什么状态。由于字段Fl处于状态“0”，因此该网络节点不发送路由应答REP。此外第二字段F2 被设置为状态“0”，其中该第二字段事先已经处于状态“0”，从而该第二字段的状态不变。 第一字段Fl的状态不变。接着检查在该路由询问中指定的模式。由于在该路由询问中确定了第一模式，因此第一字段被设置为状态“1”。而第二字段的状态保持不变。与图4中描述的实施方式类似，在步骤S43中的模式切换中首先还不发送响应所接收的路由询问REQl 的路由应答REP。但由于第一字段Fl现在处于状态“1”，因此确保了在接收到下一个路由询问时也发送路由应答。在状况S44中，该网络节点向根节点发送数据分组D。在此，该网络节点在发送该数据分组之前首先检查第二字段F2处于什么状态。由于第二字段F2处于状态“0”，因此该网络节点事先发送路由应答REP，以便由此建立双向的数据路径。接着发送数据分组D。 然后为响应对数据分组D的发送，字段Fl被设置为状态“1”，其中该字段Fl事先已经处于状态“1”，从而该字段Fl的状态不变。在状况S45中，在网络节点中接收下一个路由询问 REQ1。首先又检查字段Fl的状态。由于该字段Fl现在处于状态“1”，因此发送路由应答 REP0接着将第二字段设置为状态“ 1 ”，其中该第二字段事先已经处于状态“ 1 ”，从而该状态不变。对于第一字段的状态不进行改变。最后还检查在路由询问REQl中指定了哪个模式。 由于指定了第一模式，因此第一字段被设置为状态“1”，其中该第一字段事先已经处于状态 “1”，从而不出现状态改变。第二字段的状态相对应地不变。下面的状况S46与状况S45相对应，并且因此不再详细解释。与状况S45类似，对路由询问REQl的接收导致路由应答REP 的发送。在状况S47中执行从第一模式向第二模式的切换。这通过发送具有指定的第二模式的路由询问REQ2来启动。在接收到路由询问REQ2时，网络节点首先又检查字段Fl的状态。由于字段Fl处于状态“1”，因此由该网络节点发送路由应答REP。此外将第二字段设置为状态“1”，其中该字段事先已经处于状态“1”，从而该状态不变。相对应地对字段Fl不进行改变。最后通过该网络节点还检查在该路由询问中指定了哪个模式。由于现在指定了第二模式，因此字段Fl现在被设置为状态“0”。相对应地第二字段F2的状态不变。在状况 S47中，在模式切换时首先为响应路由询问REQ2而发送路由应答REP。但是对于所有稍后的路由询问REQ2都不再进行对路由应答的发送，因为现在字段Fl处于状态“0”。这可以在状况S48中看见。在状况S48中接收下一个路由询问REQ2。首先又检查第一字段Fl处于什么状态。由于字段Fl现在处于状态“0”，因此该网络节点不发送路由应答REP。此外第二字段被设置为状态“0”，而第一字段Fl的状态保持不变。如从上面图4和图5的描述中得出的，模式切换导致该模式在下一个路由询问被接收时才最终设立。因此导致在设立相对应模式时的延迟。为了避免这种在从第二模式向第一模式切换时的延迟，也就是为了确保在第一次接收具有指定的第一模式的路由询问时就已经发送路由应答，可以对两个上述变型扩展以下规则。如果所接收的路由询问指定第一模式并且同时接收该路由询问的网络节点的第一字段Fl处于状态“0”，则立即向根节点发送路由应答REP。接着既将第一字段Fl又将第二字段F2设置为状态“1”。如从上述实施所得出的那样，根据两个所描述的变型创建了一种机制，S卩如何能够在主动树建立模式中实现相对应的第一和第二模式。该统一的机制导致小的实施花费， 并且还使得可以简单地在两个模式之间切换。
1权利要求
1.一种用于在具有大量网络节点(M，R)的无线网格状的通信网络中交换路由消息的方法，其中在该通信网络中建立具有位于网络节点(M，R)之间的数据传输路径的路由树，并且这些网络节点之一是根节点(R)，该根节点是该路由树的根，其中一为了建立数据传输路径，根节点(R)以规则的时间间隔向网络节点(M)发送路由询问(REQ1，REQ2)，其中在相应的路由询问(REQ1，REQ2)中指定用于建立双向数据传输路径的第一模式或用于建立单向数据传输路径的第二模式；一在相应的网络节点(M)中通过第一字段(Fl)表明该相应的网络节点(M)的第一或第二状态；一如果在相应的网络节点(M)中接收到路由询问(REQ1，REQ2)时该相应的网络节点(M)的第一字段(Fl)处于第一状态中，则总是从该相应的网络节点(M)发送路由应答 (REP)，否则该相应的网络节点(M)不发送路由应答(REP)，其中接着通过该相应的网络节点(M)检查在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定的模式，其中确保如果所接收的路由询问(REQ1，REQ2)指定第一模式则第一字段(Fl)处于第一状态，否则确保第一字段(Fl)处于第二状态中；一通过相应的网络节点(M)在从该相应的网络节点(M)至根节点(R)的数据传输情况下确保该相应的网络节点(M)的第一字段(Fl)接着处于第一状态中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在相应的网络节点(M)中通过第二字段(F2)表明该相应的网络节点(M)的第三或第四状态，其中该相应的网络节点(M)在发送了路由应答 (REP)之后将第二字段(F2)设置为第三状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在相应的网络节点(M)中为响应对路由询问 (REQ1，REQ2)的接收而总是连续执行以下步骤a)至c)a)将该相应的网络节点(M)的第二字段(F2)设置为第四状态；b)检查该相应的网络节点(M)的第一字段(Fl)处于什么状态，其中一如果第一字段(Fl)处于第一状态中，则从该相应的网络节点(M)发送路由应答 (REP)并接着将第一字段(Fl)设置为第二状态，并且将第二字段(F2)设置为第三状态；一如果第一字段(Fl)处于第二状态中，则该相应的网络节点(M)不发送路由应答 (REP)，并且第一字段(Fl)和第二字段(F2)保持不变；c)检查在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定了什么模式，其中一如果在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定了第一模式，则将第一字段(Fl)设置为第一状态，并且第二字段(F2)保持不变；一如果在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定了第二模式，则第一字段(Fl)和第二字段(F2)保持不变。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在相应的网络节点(M)中为响应对路由询问 (REQ1，REQ2)的接收总是连续执行以下步骤i)和ii)i)检查该相应的网络节点(M)的第一字段(Fl)处于什么状态，其中一如果第一字段(Fl)处于第一状态中，则从该相应的网络节点(M)发送路由应答 (REP)，将该相应的网络节点(M)的第二字段(F2)设置为第三状态，并且第一字段(Fl)保持不变；一如果第一字段(Fl)处于第二状态中，则该相应的网络节点(M)不发送路由应答(REP)，并且第二字段(F2)被设置为第四状态，并且第一字段(Fl)保持不变； )检查在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定了什么模式，其中一如果在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定了第一模式，则将第一字段(Fl)设置为第一状态，并且第二字段(F2)保持不变；一如果在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定了第二模式，则将第一字段(Fl)设置为第二状态，并且第二字段(F2)保持不变。
5.根据权利要求2至4之一所述的方法，其中相应的网络节点(M)依据一个或多个标准并且尤其是总是执行以下步骤如果该相应的网络节点(M)的第二字段(F2)处于第四状态中，则在开始数据传输之前从该相应的网络节点(M)向根节点(R)发送路由应答(REP)。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中在存在如下条件的情况下——即在相应的网络节点(M)中接收到具有指定的第一模式的路由询问(REQ1，REQ2)并且第一字段(Fl) 处于第二状态中，由该相应的网络节点(M)发送路由应答(REP)以响应所接收的路由询问 (REQ1, REQ2)。
7.在权利要求6引用权利要求2时根据权利要求6所述的方法，在存在如下条件的情况下——即在相应的网络节点(M)中接收到具有指定的第一模式的路由询问(REQ1，REQ2) 并且第一字段(Fl)处于第二状态中，还在发送路由应答(REP)之后在该相应的网络节点 (M)中将第一字段(Fl)设置为第一状态，并且将第二字段(F2)设置为第三状态。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述通信网络根据标准IEEE802. Ils工作，并且所述路由询问(REQ1，REQ2)和路由应答(REP)是根据该标准的HWMP协议(HWMP = Hybrid Wireless Mesh Protocol，混合无线网格协议)的主动的路径请求和路径回复。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中在路由询问(REQ1，REQ2)中通过标志状态来指定第一和第二模式，和/或通过标志状态来指定相应的网络节点(M)的第一字段(Fl) 的第一和第二状态，和/或通过标志状态来指定相应的网络节点(M)的第二字段(F2)的第三和第四状态。
10.一种用在无线网格状的通信网络中的网络节点(M)，在该网络节点中执行根据上述权利要求之一所述的方法，其中在该通信网络中建立具有位于网络节点(M，R)之间的数据传输路径的路由树并且这些网络节点之一是根节点(R)，该根节点是该路由树的根，其中该网络节点(M)包括一用于接收路由询问(REQ1，REQ2)的第一装置，该路由询问是根节点(R)以规则的时间间隔向网络节点(M)发送的以用于建立数据传输路径，其中在相应的路由询问(REQ1， REQ2)中指定有用于建立双向数据传输路径的第一模式或用于建立单向数据传输路径的第二模式；一用于在第一字段(Fl)中设置第一或第二状态的第二装置；一用于发送路由应答(REP)的第三装置，其中该第三装置被构成为使得，如果在通过第一装置接收到路由询问(REQ1，REQ2)时该网络节点(M)的第一字段(Fl)处于第一状态中， 则总是通过第三装置发送路由应答(REP)，否则就不通过第三装置发送路由应答(REP)，其中接着检查在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定的模式，其中确保如果所接收的路由询问(REQ1，REQ2)指定第一模式则第一字段(Fl)处于第一状态中，否则就确保第一字段(Fl)处于第二状态中，其中此外还确保在从该网络节点(M)至根节点(R)的数据传输情况下第一字段(Fl)接着处于第一状态中。
11.根据权利要求10所述的网络节点(M)，该网络节点包括用于执行根据权利要求2 至9之一所述方法的一个或多个其它装置。
12.—种具有大量网络节点(R，M)的无线网格状的通信网络，在该通信网络中网络节点(R，M)被设立为执行根据权利要求1至9之一所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于在具有大量网络节点(M，R)的无线网格状的通信网络中交换路由消息的方法，其中在该通信网络中建立具有位于网络节点(M，R)之间的数据传输路径的路由树，并且这些网络节点之一是根节点(R)。在该方法中，为了建立数据传输路径，根节点(R)以规则的时间间隔向网络节点(M)发送路由询问(REQ1，REQ2)，其中在相应的路由询问(REQ1，REQ2)中指定用于建立双向数据传输路径的第一模式或用于建立单向数据传输路径的第二模式。在相应的网络节点(M)中通过第一字段(F1)表明该相应的网络节点(M)的第一或第二状态。如果在相应的网络节点(M)中接收到路由询问(REQ1，REQ2)时该相应的网络节点(M)的第一字段(F1)处于第一状态中，则总是从该相应的网络节点(M)发送路由应答(REP)，否则该相应的网络节点(M)不发送路由应答(REP)。接着通过该相应的网络节点(M)检查在所接收的路由询问(REQ1，REQ2)中指定的模式，其中确保如果所接收的路由询问(REQ1，REQ2)指定第一模式则第一字段(F1)处于第一状态，否则确保第一字段(F1)处于第二状态中。此外，通过相应的网络节点(M)在从该相应的网络节点(M)至根节点(R)的数据传输情况下确保该相应的网络节点(M)的第一字段(F1)接着处于第一状态中。
文档编号H04W40/26GK102210175SQ201080003174
公开日2011年10月5日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月6日
发明者巴尔 M. 申请人:西门子公司