專利名稱：基于探測到的物理和邏輯改變來組織無線移動網(wǎng)絡的自治移動網(wǎng)絡節(jié)點的布置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線聯(lián)網(wǎng)，以及基于自組織(ad hoc)，利用可在地理區(qū)域上移動的無人操作的設備或車輛來組織移動網(wǎng)絡的技術。
背景技術：
在致力于提供連續(xù)的基于因特網(wǎng)協(xié)議(IP)的連通性的過程中，因特網(wǎng)工程任務(IETF)組已制訂出用于提高基于因特網(wǎng)協(xié)議(IP)的移動設備(例如筆記本電腦、IP電話、個人數(shù)字助理等等)的移動性支持的協(xié)議。IEFT有兩個集中關注移動網(wǎng)絡的工作組，即致力于開發(fā)供IETF采用的標準化MANET路由規(guī)范的移動自組織網(wǎng)絡(MANET)工作組和NEMO(移動網(wǎng)絡)。NEMO使用移動IP(MIP)來提供移動網(wǎng)絡和基礎設施(例如因特網(wǎng))之間的連通性。NEMO中的關鍵組件是移動路由器，該移動路由器代表其服務的移動網(wǎng)絡來處理MIP。
根據(jù)MANET工作組，“移動自組織網(wǎng)絡”(MANET)是一種通過多條無線鏈路連接的移動路由器(和相關主機)的自治系統(tǒng)，所述多條無線鏈路的組合構(gòu)成任意圖。路由器可隨機地自由移動并任意地自我組織；因此，網(wǎng)絡的無線拓撲可以快速地并以無法預測的方式改變。這樣的網(wǎng)絡可以以獨立方式工作，或被連接到更大的因特網(wǎng)。
在由Johnson等人提出的題為“Mobility Support in IPv6”的因特網(wǎng)草案中公開了“移動IPv6”協(xié)議，在以下萬維網(wǎng)地址上可獲得該草案http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mobileip-ipv6-24.txt(這里通過參考并入了該草案的公開的全部內(nèi)容)。
但是，上述移動聯(lián)網(wǎng)協(xié)議僅僅關注基于IP的連通性，并基于如下假設無線鏈路的建立和節(jié)點移動性是該移動聯(lián)網(wǎng)協(xié)議范圍之外的不可控因素。
遠程控制的設備已被用于提供對于無法應用人類干預的敵對(例如危險)環(huán)境或位置的遠程傳感和遠程交互。這樣的遠程控制設備包括地面機器人、空中的遙控飛機、衛(wèi)星、海底的或可潛海的遙控船舶以及無人航天器。通常，這些遠程控制的設備依賴于到控制臺的無線鏈路，所述控制臺提供對該遠程控制的設備的操作的直接控制；當遠程控制的設備獲得附加的處理能力和存儲器存儲容量時，經(jīng)由控制臺的實時控制器干預程度降低。而且，在某時，遠程控制設備在缺乏用于執(zhí)行操作的足夠信息時，將到達這樣一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中，設備進入備用模式，同時等待來自控制臺的其他指令。
尤其感興趣的是在滲透(pervasive)網(wǎng)絡內(nèi)組織移動元件的能力。術語“滲透網(wǎng)絡”指的是這樣的網(wǎng)絡在該網(wǎng)絡中，所有事務、設備和用戶都可被連續(xù)連接到公共的網(wǎng)絡構(gòu)架。滲透網(wǎng)絡的使用尤其有益于軍事或營救工作，其中系統(tǒng)(例如機器人控制的移動節(jié)點的移動網(wǎng)絡)可被快速部署(以小時計)而無需對每個和所有移動節(jié)點進行手工配置。
在嘗試實現(xiàn)和部署滲透網(wǎng)絡的努力中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個問題。對于在給定區(qū)域中進行快速部署的嘗試在部署的區(qū)域無法支持對每個單獨的移動節(jié)點的連續(xù)覆蓋的情況下可能遭遇工作困難。另外，覆蓋的位置和拓撲方面的改變可能以快速且不可預測的步幅改變，從而存在各個移動節(jié)點之間出現(xiàn)信號丟失的危險。
一種使信號丟失最小化的嘗試是將衛(wèi)星通信(提供寬區(qū)域覆蓋)和移動通信組合起來。但是，衛(wèi)星通信的使用具有其自身相關的問題衛(wèi)星非常昂貴和易壞，并且在使用不具有對地靜止軌道的衛(wèi)星的情況下，其具有有限的帶寬和有限時間間隔的視線可用性。此外，移動基站用于向和從衛(wèi)星執(zhí)行傳送所需的功率可能花費極高并且危險，這是因為信號傳輸可以被敵對勢力檢測到。另外，不存在用于針對網(wǎng)絡管理和通信支持協(xié)調(diào)地基移動節(jié)點和衛(wèi)星的已有協(xié)議。此外，軍事和/或營救工作可能需要采用效率低的組織結(jié)構(gòu)，以便適應無線網(wǎng)絡固有的通信拓撲。
此外，在服務于公共安全網(wǎng)絡(警戒、消防和救護)的諸如APCO16和APCO25系統(tǒng)(由公共安全通信官員協(xié)會所發(fā)布的)之類的其他系統(tǒng)中，通常利用固定節(jié)點(即以邏輯方式坐落在給定覆蓋區(qū)域上的塔或中繼器)來部署無線技術，以在正常和“規(guī)劃的”狀況下提供健壯的通信。但是，在災難性或未經(jīng)規(guī)劃的狀況(例如恐怖襲擊)下，那些基于固定節(jié)點的系統(tǒng)可能無法提供足夠的覆蓋來支持營救或警戒工作。
一種已被布署來支持自組織營救工作的技術是“車載型”中繼器。這允許車輛(例如警車)充當網(wǎng)絡的中繼器。警官駕駛他的車輛到達某個區(qū)域，并且該車輛中具有“高功率”中繼器。然后，警官和其他人可以使用他們的低功率便攜式無線電設備通過車輛內(nèi)的中繼器進行通信，從而擴展他們的范圍。
但是，這種車載型中繼器具有若干局限。首先，車輛必須被駕駛員駕駛到某個特定點，并且這個點可能是無法到達的，或者可能是駕駛員不需要(或不想)去的地方。其次，車輛只充當支持基礎設施的中繼器，并且無法支持本地通信。第三，中繼器具有有限的帶寬。第四，中繼器無法顧及具有變化的功率需求的便攜式設備。
另一種常見能力是公共安全和軍事便攜式無線電設備進入“多方談話模式(talk around mode)”的能力。在多方談話模式中，一個或多個用戶選擇與特定的用戶群組進行一點對多點的通信。這是一個手工過程，并且需要在用戶方判斷是否進入多方談話模式。另外，在多方談話模式中，用戶通常斷開與廣域通信之間的連接。最后，還不存在使“群組”的成員能夠在其移動位置時可能發(fā)生的狀況下(在戰(zhàn)場上或在緊急狀況期間可能發(fā)生的狀況)從本地通信(類似于無線LAN)轉(zhuǎn)換到遠程通信(類似于無線WAN)的手段。

發(fā)明內(nèi)容
存在對以下布置的需求該布置使移動網(wǎng)絡節(jié)點能夠自治地使網(wǎng)絡移動，在所述網(wǎng)絡中，至少一些移動網(wǎng)絡節(jié)點能夠利用相關的移動性平臺來自治地移動。
還存在如下需求使自治設備(例如機器人、空中遙控飛機或海底的/可潛海的遙控船舶)能夠與移動路由技術集成為自治移動網(wǎng)絡，在自治移動網(wǎng)絡中，自治設備基于與作為整體的自治移動網(wǎng)絡和各個自治設備中的每一個的網(wǎng)絡拓撲和物理世界相關的狀態(tài)信息和輸入的統(tǒng)一集合來獨立地執(zhí)行與網(wǎng)絡路由相關的判決、無線鏈路建立和維護，以及設備定位和移動。
這些和其他需求是利用本發(fā)明的達成的，其中一種無線網(wǎng)絡被建立在可被配置為無線自治機械移動接入點的移動節(jié)點之間。每個節(jié)點包括移動性平臺和可執(zhí)行路由資源。移動性平臺被配置為提供來自附接的物理傳感器的傳感器數(shù)據(jù)，并響應于諸如馬達命令之類的命令。每個傳感器數(shù)據(jù)根據(jù)與由相應傳感器測量出的屬性相關的向量空間被轉(zhuǎn)換成相應的傳感器對象。接收到的移動指示還被轉(zhuǎn)換成各自的移動性命令(例如機械命令、分組路由命令等等)。可執(zhí)行路由資源被配置為基于傳感器對象和由可執(zhí)行路由資源接收到的網(wǎng)絡對象來維護代表由無線移動網(wǎng)絡建立的信息圈內(nèi)的屬性的世界對象的數(shù)據(jù)庫。可執(zhí)行路由資源還被配置為通過周期性地評價世界數(shù)據(jù)庫來生成接收到的移動指示并執(zhí)行網(wǎng)絡判決，并且與其他移動節(jié)點交換世界對象，以實現(xiàn)各個世界對象數(shù)據(jù)庫之間的同步。
因此，節(jié)點可以自治地工作，以對相對于物理操作和無線網(wǎng)絡操作兩者經(jīng)優(yōu)化的操作執(zhí)行協(xié)調(diào)判決。此外，世界對象的交換使網(wǎng)絡節(jié)點能夠建立自適應，自治無線網(wǎng)絡可以調(diào)整以檢測物理空間、地理空間、網(wǎng)絡拓撲空間或無線鏈路空間中的改變。
本發(fā)明的一個方面提供了一種網(wǎng)絡節(jié)點中的方法。該方法包括在網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)建立存儲世界對象的世界對象數(shù)據(jù)庫。所述世界對象代表包括網(wǎng)絡節(jié)點的網(wǎng)絡的信息圈的各個屬性。所述世界對象數(shù)據(jù)庫包括智能世界對象，其作為世界對象的子類，并被配置為基于所選世界對象的評價來生成判決。該方法還包括將來自響應于檢測到的所述信息圈內(nèi)的屬性而生成的傳感器數(shù)據(jù)的傳感器對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫。所述傳感器對象包括與所述網(wǎng)絡節(jié)點相關聯(lián)的網(wǎng)絡節(jié)點對象。該方法還包括構(gòu)成所述網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡是通過以下方式來構(gòu)成的(1)發(fā)現(xiàn)其他網(wǎng)絡節(jié)點，(2)將第二網(wǎng)絡節(jié)點對象作為世界對象添加到世界對象數(shù)據(jù)庫并代表其他網(wǎng)絡節(jié)點的屬性，以及(3)與其他網(wǎng)絡節(jié)點共享世界對象。該方法還包括通過檢測指定基于所述判決中的至少一個的指示的世界對象，在所述網(wǎng)絡節(jié)點的位置、速度、朝向和無線通信特性中的至少一個特性方面執(zhí)行改變。
在以下描述中，將部分地提出本發(fā)明的其他優(yōu)點和新穎性特征，并且在閱讀了以下描述之后，本發(fā)明的其他優(yōu)點和新穎性特征將對本領域技術人員來說變得顯而易見，或者可以通過實施本發(fā)明來獲知這些優(yōu)點和新穎性特征。利用在所附權(quán)利要求書中特別指出的手段和組合可以實現(xiàn)和達成本發(fā)明的優(yōu)點。


下面參考附圖，其中在整個附圖中具有相同標號的元件代表相似的元件，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出包括多個被配置為無線自治機械移動接入點的移動節(jié)點的自治無線移動網(wǎng)絡的圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出圖1中的移動節(jié)點之一的圖。
圖3是示出來自圖2的世界對象數(shù)據(jù)庫的不同對象之間的關系的對象關系圖。
圖4是示出來自圖3的包含多個對象的世界對象數(shù)據(jù)庫中的基于對象的世界的圖。
圖5是示出在圖2和6中所示的世界對象數(shù)據(jù)庫中可被使用的示例性反應對象的圖。
圖6是示出在圖2和3中所示的世界對象數(shù)據(jù)庫中可被使用的示例性頭腦對象的圖。
圖7是示出圖2的移動節(jié)點中的可執(zhí)行進程部分的基于軟件的體系結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是示出圖3的可執(zhí)行應用層資源的圖。
圖9是示出在執(zhí)行判斷期間，來自圖2的世界對象數(shù)據(jù)庫的不同對象之間的交互的圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出在建立和維護自治無線移動網(wǎng)絡時由移動節(jié)點執(zhí)行的步驟的圖。
具體實施例方式
所公開的實施例是針對實現(xiàn)用于部署移動網(wǎng)絡的自治解決方案的路由協(xié)議的建立，所述移動網(wǎng)絡具有可移動的網(wǎng)絡節(jié)點，這些網(wǎng)絡節(jié)點被配置為相對于其他網(wǎng)絡節(jié)點(移動的和固定的)獨立地移動到最佳位置。通過介紹，該路由協(xié)議提供了無線自治機械移動接入點。
所公開的實施例的路由協(xié)議將其物理平臺的移動看作使路由量度最優(yōu)化的一個選項，每個可移動網(wǎng)絡節(jié)點包括路由資源、移動平臺和介入其路由資源和移動平臺之間的標準化接口。
圖1是示出具有各種可被用于部署移動網(wǎng)絡10的移動平臺的實現(xiàn)方式的移動節(jié)點的圖。移動網(wǎng)絡10可以包括空中遙控飛機12a、12b，海底或可潛海的遙控船舶12c，地面遙控坦克12d和12e和/或遙控航天器12f。注意，例如在地面站天線被安裝在地面遙控坦克12e上的情況下，移動平臺可以包括機械系統(tǒng)14，其被配置為將發(fā)送/接收天線16移動到所選朝向上。所公開的移動網(wǎng)絡可被用于多種應用，例如包括基于機械的營救支援通信、軍事部署、遠程勘測、智能傳感器陣列、用于安全系統(tǒng)或體育事件的照相機的移動控制等等。
移動網(wǎng)絡10依賴于不同移動節(jié)點之間通信鏈路18的建立；如移動聯(lián)網(wǎng)技術中所知，通信鏈路18是取決于相對信號強度和傳播特性以及抗干擾性而被動態(tài)建立在各個網(wǎng)絡節(jié)點12之間的(所述干擾例如是地理上的、空氣中的、RF引發(fā)的(包括人為干擾))。因此，給定的網(wǎng)絡節(jié)點(例如12a)可以充當其他不具有直接鏈路的網(wǎng)絡節(jié)點(例如12c、12b)的中繼。
每個網(wǎng)絡節(jié)點12都包括至少一個(優(yōu)選地包括多個)LAN/WAN無線接口，用于與其他網(wǎng)絡節(jié)點進行基于IP的通信。具體而言，每個網(wǎng)絡節(jié)點12優(yōu)選地具有多個無線接口，這些無線接口可根據(jù)與其他網(wǎng)絡節(jié)點的接近程度以及相對信號強度而被利用；例如，如果網(wǎng)絡節(jié)點12行進到距離其他網(wǎng)絡節(jié)點很遠的位置上，行進中的網(wǎng)絡節(jié)點12則可以從使用低功率LAN接口切換到使用高功率WAN接口。每個網(wǎng)絡節(jié)點12還包括基于IP的路由資源，這些路由資源使網(wǎng)絡節(jié)點12能夠基于相互發(fā)現(xiàn)操作并且以基于IP分組形式對與發(fā)現(xiàn)操作相關聯(lián)的的信息的共享(包括識別網(wǎng)絡拓撲等)在它們彼此之間建立例如基于自組織的移動網(wǎng)絡10。
網(wǎng)絡節(jié)點12的特定特征在于它們不僅了解每個節(jié)點12相對于彼此的連通性，而且網(wǎng)絡節(jié)點12還了解關于連通性的量度，包括分組差錯率、帶寬延遲、等待時間等等，這些量度通常是基于OSI第2層(鏈路層)的連接和OSI第1層(物理層)的因素(例如信號強度)被識別出的。
另外，移動節(jié)點12被配置以識別出多個約束，這些約束可能在維護通信鏈路18和維護網(wǎng)絡節(jié)點自身的生存能力方面限制移動節(jié)點12的物理定位。這樣的約束可以包括地理、建筑完整性、干擾或障礙的出現(xiàn)、地理政治約束(例如空域避免或海底航行約束)、威脅避免等等。
如上所述，所公開的實施例的路由協(xié)議將其物理平臺的移動看作用于優(yōu)化路由量度的一個選項。因此，每個移動節(jié)點的路由資源包括其物理平臺的移動以及與執(zhí)行與移動相關的判決相關聯(lián)的所有因素和結(jié)果，其中執(zhí)行與移動相關的判決是用于確定如何響應于輸入(包括如何路由數(shù)據(jù)分組)的判決執(zhí)行進程的一部分。這些因素中的每一個還被多個移動節(jié)點12所共享，以從每個單獨的移動節(jié)點12的角度提供所有節(jié)點12之間對于網(wǎng)絡10的狀態(tài)的理解水平。
因此，每個移動節(jié)點12判斷如何路由分組，并基于可從本地傳感器獲得的信息和與其他移動節(jié)點之間共享的信息來移動它們各自的移動性平臺。因此，移動網(wǎng)絡10變?yōu)橐粋€動態(tài)實體，在該動態(tài)實體中，單獨的移動節(jié)點12進行交互，以基于共享信息和檢測到的信息來按需路由分組，建立彼此之間的連接和以選定的速度移動。
因此，移動網(wǎng)絡10可被部署在未在移動節(jié)點內(nèi)實際編程地理拓撲或網(wǎng)絡拓撲的地理區(qū)域內(nèi)。例如，在建筑物已經(jīng)倒塌的緊急情況下，移動節(jié)點12(被實現(xiàn)為可移動的機器人)可以彼此跟隨(例如由具有接近度傳感器的機器人所引導、由營救工作者所控制，或者跟隨人類營救工作者)，從而不管倒塌建筑物中的RF特性如何差，都能夠提供RF鏈。其他示例可以涉及將移動網(wǎng)絡10并入到地面部隊的軍事部署中、海軍艦艇中、空中遙控飛機中或其任意組合中。
圖2是更詳細示出示例性移動節(jié)點12的圖。移動節(jié)點12包括基于IP路由器的路由資源20、移動性平臺22和接口24。路由資源20被配置為執(zhí)行相應移動節(jié)點12的路由協(xié)議。移動性平臺22被配置為提供與移動節(jié)點12的物理屬性相關聯(lián)的物理傳感器數(shù)據(jù)和接收自其他無線設備的數(shù)據(jù)，并且實現(xiàn)由路由資源20生成的移動指示。例如，移動性平臺22包括被配置為識別移動性平臺的位置的位置元件23(例如GPS接收器)。
路由資源20包括路由表100(也被稱為“世界對象數(shù)據(jù)庫”)和可執(zhí)行資源和協(xié)議30?？蓤?zhí)行資源和協(xié)議30實現(xiàn)與移動節(jié)點12的操作相關的所有判決，包括分組的路由、利用移動性平臺22的移動節(jié)點12的移動、選擇用于發(fā)送和接收無線數(shù)據(jù)的無線接口以及調(diào)整無線發(fā)送和接收的增益。
如下說述，可執(zhí)行資源和協(xié)議30通過訪問來自世界對象數(shù)據(jù)庫100的相關數(shù)據(jù)對象和以用于存儲在世界對象數(shù)據(jù)庫100中的數(shù)據(jù)對象的形式生成指示來執(zhí)行操作判決。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的世界對象數(shù)據(jù)庫100的圖。世界對象數(shù)據(jù)庫100代表由移動節(jié)點12感知到的“世界”的模型，包括來自移動網(wǎng)絡10中的其他移動節(jié)點12的對象的繼承。因此，世界對象數(shù)據(jù)庫100包含與移動網(wǎng)絡10相關聯(lián)的所有屬性(即“信息圈”)。如下所述，信息圈(即與移動網(wǎng)絡10相關聯(lián)的屬性)例如包括網(wǎng)絡拓撲、由移動網(wǎng)絡10包圍的區(qū)域的地理和物理參數(shù)、由移動節(jié)點12對數(shù)據(jù)分組的路由等等，信息圈是利用根據(jù)多個n維向量所代表的數(shù)據(jù)對象來表示的，所述n維向量可以基于變換矩陣來變換。
類似地，諸如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)路由器之類的實現(xiàn)現(xiàn)有路由協(xié)議(例如因特網(wǎng)協(xié)議)的設備通常構(gòu)建用于確定分組的“下一跳”的“轉(zhuǎn)發(fā)表”。路由器的轉(zhuǎn)發(fā)表可被看作三維向量空間的示例；但是，由于IP網(wǎng)絡由于其尋址方案(即子網(wǎng)通過使用子網(wǎng)前綴而被識別為在網(wǎng)絡內(nèi))在本質(zhì)上往往是分層的，因此通過在搜索轉(zhuǎn)發(fā)表時遵循網(wǎng)絡的隱含分層結(jié)構(gòu)，可以利用二維映射(網(wǎng)絡前綴下一跳)來簡化轉(zhuǎn)發(fā)表。
因此，路由器中的轉(zhuǎn)發(fā)表可被表示為包括坐標系統(tǒng)的三維向量空間(即“世界”)每個坐標系統(tǒng)是基于指定參考點(例如原點、途中點等等)和用于以指定單位(Cartesian坐標、Geodesic坐標、極性坐標等等)標識相對于指定參考點的第二位置(例如途中點)的坐標系統(tǒng)的。由于可獲得多種坐標系統(tǒng)，因此給定的世界(也被稱為世界域)可以包括原始坐標系統(tǒng)和坐標變換(即向量空間的變換)，所述坐標變換使途中點能夠被變換到在第二向量空間中使用的第二坐標系統(tǒng)，以便被另一世界對象所識別。
傳統(tǒng)的向量空間的示例包括具有各種長度(即比特)的網(wǎng)絡掩碼、跳數(shù)、帶寬、網(wǎng)絡地址等等。例如，在圖3中被表示為頂層容器104的頂層對象包含一個IP地址前綴/0；頂層容器包含分別用于A類、B類、C類和D類網(wǎng)絡的四個(4)容器；用于A類、B類、C類和D類網(wǎng)絡之一的每個容器進而包含用于各個網(wǎng)絡的其他容器。這種分層模型可以被轉(zhuǎn)換成三元空間(即向量空間)，該三元空間具有用于將一個向量空間轉(zhuǎn)換到另一向量空間的轉(zhuǎn)換矩陣；因此，可以從一個向量空間計算出用于另一向量空間的“距離”。“距離”的示例是跳數(shù)、最小帶寬、地址等等，其中每一個都具有相關聯(lián)的世界對象類；因此，世界對象“跳數(shù)”在其頂層容器中具有一組容器，每個容器針對相應的跳數(shù)(1、2、3、4等)，并且在每個特定的跳數(shù)容器(例如跳數(shù)＝1)內(nèi)將具有下一跳地址。
如下所述，路由資源20通過將所有數(shù)據(jù)(包括網(wǎng)絡參數(shù))建模到三維向量空間中來管理數(shù)據(jù)；另外，諸如信號強度、Cartesian和Geodesic物理空間等物理參數(shù)的新向量空間的創(chuàng)建使得能夠生成不同的三元空間模型，例如利用信號功率(dBm)測量距離的RF模型、利用跳數(shù)測量距離的網(wǎng)絡拓撲模型等等。
每個節(jié)點包括具有繼承樹的世界對象的數(shù)據(jù)庫世界對象是基本對象，其中所有對象都是世界對象，包括世界(即世界域)、途中點和智能的世界對象。
圖3是示出世界對象數(shù)據(jù)庫100的一部分，即被稱為“數(shù)據(jù)容器”的對象的圖。世界對象數(shù)據(jù)庫100提供了針對世界中所有對象的面向?qū)ο蟮哪Ｐ?。具體而言，世界對象數(shù)據(jù)庫100包括世界工廠102，其擁有世界對象的容器104。存在三種類型的世界對象104存儲在世界容器(即世界域)106中的世界、存儲在途中點容器108中的途中點和存儲在智能世界容器110中的智能世界。另外，世界對象104包含“形狀3D”容器116，其包含多面體(即指定的三維形狀)的任意集合。注意，圖3是根據(jù)由對象管理組2003年3月發(fā)布的Uniform Modeling Language(UML)Specification Ver.1.5來繪制的，該規(guī)范可以在萬維網(wǎng)上的網(wǎng)站地址“http://www.omg.org/uml”(具體而言，在地址“http://www.omg.org/docs/formal/03-03-01.pdf”)處獲得，這里通過參考將此公開的全部內(nèi)容結(jié)合于此。根據(jù)UML，實線120上的實箭頭指向繼承的朝向；因此，世界106是一種世界對象104(即世界對象的子類)；在虛線上的“點”122暗示所有權(quán)，從而使世界106擁有世界對象104；換句話說，世界106是包含一個或多個世界對象104的容器。類似地，世界對象104擁有形狀對象116。
來自世界容器(即世界域)106的“世界”是一種世界對象104，這種世界對象可以包含還可包含其他世界(即世界域)的世界對象104，并且具有坐標變換130。每個世界(即世界域)具有基本位置和針對它們包含的世界對象的坐標的變換。如上所述，世界對象104具有繼承樹，從而使世界106可以包含更多世界對象，從而使向量空間的分層結(jié)構(gòu)可被開發(fā)。
圖4示出了“世界”(即世界域)106a，其包圍一個城市，并且具有來自形狀對象116的某種形狀(即城市的形狀)，在原始坐標空間(例如GPS坐標)中指定的位置105a以及用于將原始坐標空間映射到世界對象數(shù)據(jù)庫100中的其他向量空間的坐標變換130a。每個世界106通常將包圍(即包含或擁有)多個對象，這些對象具有該世界的域中的某些屬性(也被稱為信息圈)，包括基于位置和形狀指定的地理區(qū)域空間、物理空間、RF空間(例如相對于每個節(jié)點的信號特性)、相對于每個節(jié)點的網(wǎng)絡拓撲和每個網(wǎng)絡節(jié)點的物理參數(shù)(包括位置、速度、朝向)。
“父”城市106a包括“子”世界域106b和106c；如圖4所示，世界106b包圍著(例如代表)城市106a內(nèi)的建筑物，并且具有某種形狀116和位置105b，并且還具有相應的坐標變換130b，并且在建筑物106b中是建筑物內(nèi)對象(例如地板)的世界對象104a、104b和104c，它們具有其各自的坐標變換130c、130d、130e。
因此，圖4示出了如下示例宇宙被建模為世界106a，而世界106a具有充當宇宙的變換的變換130a共享同類坐標的世界對象104a、104b和104c可以在無需任何變換的情況下“彼此交談”；例如，如果世界對象104a和104b使用不同類型的坐標，世界對象104a則可以向其“父”對象106b發(fā)送請求，以將其原始坐標變換到由世界對象104b所使用的坐標系統(tǒng)；世界106b將使用其變換130b來執(zhí)行該變換。因此，世界對象104a和104b繼承了它們的父對象106b的變換能力；類似地，世界106b和106c繼承了它們的父世界103a的變換能力。
注意，圖4的布置示出世界可與世界內(nèi)的其他世界等相互嵌套，其中每個具有另一層變換130，其中在一個空間中的向量可以被變換到另一空間中。
參考圖3，途中點對象108是一種代表世界中的“位置”或?qū)傩缘氖澜鐚ο笮g語“途中點”并不限于GPS系統(tǒng)使用的地理途中點，還可以指示利用跳數(shù)的向量空間中的主機計算機或某個路由器、Geodesic向量空間中的GPS坐標、RF向量空間中的dBm級別等等。由于途中點108是世界對象，因此它具有形狀，因為所有世界對象104都擁有來自形狀容器116的形狀。注意，與世界106不同，途中點108不擁有世界對象104，因此世界對象104無法被添加到途中點中，但是世界對象可以被添加到世界106中。
由于世界(即世界域)106是其他對象的容器，因此每個世界106包括變換130，它是用于代表不同向量空間的向量的矩陣變換。注意，任何給定世界對象的“位置”105可能與不同的參考框架(即坐標空間)相關；在建筑物的情況下，圖4的建筑物對象106b可以利用與城市對象106a相關的街道地址或GPS坐標來定位，在此情況下，變換130b和/或變換130a將能夠在街道地址和GPS坐標之間轉(zhuǎn)換。因此，不同向量空間之間的向量映射是利用每個世界中的變換來自動執(zhí)行的，從而使來自不同向量空間的三維地點和位置向量能夠被比較和操縱。另外，不同的世界和世界對象可以判斷它們是否共享某些屬性，并識別是否需要向量變換。
參考圖3，智能世界對象110是一種世界對象104，因此包括世界對象104的所有屬性(包括具有形狀116)。每個智能世界對象110還擁有被稱為頭腦112的對象，每個頭腦112擁有一組反應114。
頭腦112負責(以啟發(fā)式的方式)“思考”每個反應114的建議，然后(以力向量的形式)建議和形成應該執(zhí)行的行為，該行為也被稱為“意見”。
反應114是這樣的對象，它通過如下方式“執(zhí)行行為”通過以推薦或“建議”元素(也可以是世界對象104)的形式向頭腦112(它是指定的智能世界對象)建議改變來對各種激勵(例如識別當前系統(tǒng)狀況和/或狀態(tài)的對象)做出反應。一般而言，反應具有頭腦112可能考慮的“影響因子”(例如可能考慮的最小和最大半徑)。在某些情況下，反應對給定目標或目標組敏感。
圖5是示出不同類型的反應114的圖。反應以三維建議元素的形式向頭腦112提供建議。反應114獨立工作，并且每個反應114可能具有頭腦可用于與之評理(即用于獲得“意見”)的相關影響因子。反應114使用諸如空間、信號強度、頻率、跳數(shù)、朝向、理由和其他因素之類的輸入因素作為它們的激勵。反應還可以考慮各種因素，包括其自身的位置；目標或一組目標世界對象的位置；其他世界對象的接近度；其他世界對象的朝向；其他世界對象的預測位置、引導者和群組；世界對象之間的信號強度；距世界對象的距離；距世界對象的跳數(shù)；世界對象之間的其他鏈路量度。
對齊反應114a試圖使移動節(jié)點12與某個其他群組的移動節(jié)點12對齊。對齊反應114a在某個最小半徑內(nèi)和某個最大半徑外是有效的。
到達反應114b設置到達條件。該反應114b可以將到達限定為在某個物理位置的半徑內(nèi)、在某種信號強度范圍內(nèi)，或在距離給定目的地的某個分組跳數(shù)內(nèi)。當移動節(jié)點12“到達”已設置的邊界條件內(nèi)時，則以給定的影響水平將到達稱為“停在此處”。
聚合反應114c試圖致使移動節(jié)點12停留在距離一組其他網(wǎng)絡移動節(jié)點12一定“距離”內(nèi)。聚合可以是物理、信號強度或跳數(shù)驅(qū)動的。
逃避反應114d試圖使移動節(jié)點12遠離(逃避)給定類型的對象。距離可被測量為物理或信號強度或跳數(shù)。
聚結(jié)反應114e將“聚合”和“分離”的效果與一組世界對象104組和在一起。
引導者跟隨反應114f試圖致使移動節(jié)點12維持與給定的“引導者”世界對象之間的聚合。
障礙避免反應114g試圖致使移動節(jié)點12通過與其他世界對象保持給定分離來躲避其他世界對象。
偏移尋求反應114h是引導者跟隨反應114f的修改版本，其中目標是致使移動節(jié)點12尋求與給定引導者之間有一定偏移。
追擊反應114i是這樣一種反應114，它試圖致使移動節(jié)點12靠近給定的世界對象。接近度可以是物理的、信號強度或跳數(shù)。這與尋求反應114j的不同之處在于追擊反應114i試圖估計其目標的“下一”位置，而不像尋求反應114j那樣僅使用其當前位置。
尋求反應114j是這樣一種反應114，它試圖致使移動節(jié)點12在給定某個給定的世界對象(即“目標”)的當前位置、信號強度和跳數(shù)的情況下尋找該世界對象。僅使用目標的當前位置(與估計下一位置相對)是尋求和追擊之間的主要差異。注意，“當前”位置可以根據(jù)物理位置、信號強度或跳數(shù)來表征。
分離反應113k是這樣一種反應114，它試圖保持移動節(jié)點12和其他世界對象之間的最小分離。分離可以是距離、信號強度或跳數(shù)。
簡單路徑跟隨反應114m是這樣一種反應114，它使移動節(jié)點12移動通過一組給定的途中點108。
漫游反應114n是這樣一種反應114，它“隨機地”改變移動節(jié)點12。它可以隨機地改變功率輸出、位置、頻率或到其他世界對象的路線。該隨機性可以是密碼性隨機行為或簡單的隨機行為。
注意，圖5的反應114僅僅是基于移動性的反應的示例；針對路由分組、選擇無線通信鏈路、調(diào)整RF鏈路功率等將實現(xiàn)類似的反應。
圖3的頭腦對象112和反應對象114的可執(zhí)行算法透明地工作在被建模在世界對象數(shù)據(jù)庫100中的所有向量空間上，從而使世界對象104的容器是對象的抽象集合，并且頭腦對象112和反應對象114闡明了在一組世界對象104頂部的反應和行為；這些世界對象104提供了一組統(tǒng)一的變換。
因此，世界對象數(shù)據(jù)庫100提供了用于基于物理移動和邏輯移動來執(zhí)行判決的模型一方面是以世界對象數(shù)據(jù)庫100所示的方式對數(shù)據(jù)建模，以使數(shù)據(jù)類型方面的差異是無關緊要的；另一方面是根據(jù)世界對象數(shù)據(jù)庫100中的對象執(zhí)行迭代的判決執(zhí)行進程。如下所述，頭腦112和反應114管理在移動節(jié)點12中執(zhí)行的判決。注意，世界對象104、頭腦112、形狀116和反應114都被世界工廠102所擁有(即所控制)，并且是根據(jù)可擴展標記語言(XML)標簽來構(gòu)建的。
圖6示出了兩種類型的頭腦112基本頭腦和反應頭腦?；绢^腦132被配置為根據(jù)影響因子來按比例修正各個反應114(即從反應114提供的建議元素)，然后對經(jīng)修正的反應求和以獲得總反應；然后總反應被按比例修正以符合處于最大反應內(nèi)。
相反，反映頭腦134基于影響因子對反應114進行排序，并添加每個反應的影響，直到達到最大反應。注意，影響因子可以是針對所有反應的簡單標量，或者可以是針對每個相應反應114的特定值。
在圖3-6中示出的體系結(jié)構(gòu)是通過將對象存儲為處理器可讀的有形的非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。存儲器包括存儲了代表世界工廠102的表的存儲器；世界工廠102具有針對世界對象104的條目。世界106、途中點108和智能世界對象110都是存儲了世界對象104的存儲器中存儲的表。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例，更詳細地示出圖2中的可執(zhí)行資源30、接口24和移動性平臺22的一種實現(xiàn)方式的圖。根據(jù)所公開的實施例，可以構(gòu)建使用不同接口、能力和操作系統(tǒng)的不同實現(xiàn)方式。
被示為軟件棧的可執(zhí)行資源30包括應用軟件層32、基于Java的可執(zhí)行例程的集合34，以及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)層36，例如商業(yè)上可獲得的來自Cisco系統(tǒng)公司的Cisco IOS。IOS層36以接口連接物理接口設備層24。
物理接口設備層24包括三個I2C端口(I2C0、I2C1、I2C2)、兩個快速以太網(wǎng)端口(FE0/0、FE0/1)、輔助串行端口(Aux)和用于以接口連接移動性平臺22的所選部分的控制臺端口(CON)。物理接口設備層24被耦合到無線電設備38，該無線電設備38實現(xiàn)了無線LAN/WAN到其他平臺的連通性。示例性的無線電設備包括蜂窩分組數(shù)據(jù)(CDPD)無線電設備38a或其他無線的無線電技術，包括諸如GPS之類的位置服務。
I2C2端口被配置為以接口連接機械組件40，該機械組件40例如包括超聲波聲納40a、磁性(磁門)羅盤40b、光探測器40c和馬達控制器40d和40e。I2C0端口被配置為配置(和讀取/寫入)DRAM 40f，而I2C1端口被配置為監(jiān)控路由器熱量傳感器40g。
可執(zhí)行資源和協(xié)議30連續(xù)執(zhí)行維護移動性平臺22(包括自動導航移動節(jié)點12)的操作并執(zhí)行IP分組路由。這些操作是基于以下交互來實現(xiàn)的移動性平臺22和世界對象數(shù)據(jù)庫100之間的交互；頭腦112、反應114和世界對象數(shù)據(jù)庫100之間的交互；以及移動節(jié)點12經(jīng)由無線接口之間的交互。這些交互中的每一個都涉及世界對象數(shù)據(jù)庫100，該數(shù)據(jù)庫100充當移動節(jié)點12和真實世界之間的“粘合劑”。頭腦112和反應114與世界106交互，而移動節(jié)點12通過世界對象交換協(xié)議來彼此交互。
圖8是更詳細地示出由圖2中的路由資源20在運行環(huán)境中執(zhí)行的可執(zhí)行進程30的圖。圖8中描述的每個可執(zhí)行進程30彼此獨立地工作。
實現(xiàn)無線的自治機械移動接入點的可執(zhí)行進程30包括用于尋找移動網(wǎng)絡10中的可能鄰居的鄰接或鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議進程50(在應用層32中)。鄰接或鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議進程50與IP網(wǎng)絡中現(xiàn)有的路由器發(fā)現(xiàn)協(xié)議類似，也被配置為尋找可到達的鄰居并創(chuàng)建鄰居的鄰接表。
可執(zhí)行進程30還包括世界分發(fā)協(xié)議進程52(在應用層32中)，該進程被配置為將世界對象數(shù)據(jù)庫100中的對象分發(fā)到由鄰接或鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議進程50所發(fā)現(xiàn)的鄰居。世界分發(fā)協(xié)議進程52獨立地嘗試同步和分發(fā)在其世界對象數(shù)據(jù)庫100中反映出的其對“世界”的看法(即，其觀點)。鄰接協(xié)議進程50和世界分發(fā)協(xié)議進程52都由協(xié)議工廠進程53來實例化，并利用移動IPv6協(xié)議資源55與其他移動節(jié)點12通信。
可執(zhí)行進程30還包括機器人工廠進程54(在應用層32中)，該進程被配置為實例化世界對象數(shù)據(jù)庫100中的每個智能世界對象110的基于Java的機器人對象56(在Java層34中)；因此，每個智能世界對象110具有相應的機器人對象56。每個機器人對象56包括馬達聯(lián)合體58、定位器進程60和傳感器進程62。機器人對象56不與進程50或52相關聯(lián)，并且不涉及頭腦112；相反，機器人對象56是在系統(tǒng)啟動時由機器人工廠54填充到數(shù)據(jù)庫100中的智能世界對象110，并且它經(jīng)由力向量、速度向量和/或位置向量與頭腦對象112交互。
圖9是示出在判斷和執(zhí)行判決和指示時由機器人對象56和頭腦112執(zhí)行的操作的圖。機器人對象56從其智能世界對象110中獲取三維速度向量64；如果速度向量64具有非零值，機器人對象56則通過嘗試重新定位其自身以使速度向量最小化來對速度向量64做出反應。一旦機器人對象56已經(jīng)重新定位其自身，從而使速度向量64最小化，機器人對象就從其智能世界對象110獲取指定機器人對象56的位置的位置對象66和指定機器人對象的朝向的朝向?qū)ο?8機器人對象56更新智能世界對象110中的位置對象66和朝向?qū)ο?8。因此，機器人對象56通過如下方式來與其智能世界對象110交互獲得速度向量，通過向移動性平臺22輸出指示來嘗試在由速度向量指定的朝向和速度上移動，并且在智能世界對象110中更新所產(chǎn)生的位置和朝向。注意，機器人對象56不與頭腦112直接交互，并且不以其他方式感知世界106和世界對象104。
因此，馬達聯(lián)合體58通過輸出移動指示以影響由相應速度向量指定的改變來與移動性平臺中相關的控制系統(tǒng)交互；定位器進程60和傳感器進程62經(jīng)由接口24與移動性平臺交互，以確定在實現(xiàn)速度向量時馬達聯(lián)合體58所產(chǎn)生的影響。例如，定位器進程60與位置元件23交互以識別移動節(jié)點12的位置。
頭腦112是在Java層34中基于Java可執(zhí)行的，并被配置為在指定時間周期(即“思考間隔”)內(nèi)工作，例如每隔十(10)秒。因此，在給定的時間單位中，頭腦112考慮其所有反應的建議；如圖9所示，頭腦112請求來自其反應114a、114b、114c、114d等中的每個反應的建議?；卺槍o定的機器人56的頭腦112配置的反應114a、114b和114c的集合，每個反應114a、114b和114c向頭腦112提供關于應該執(zhí)行的相應動作的相應建議元素(A1、A2和A3)。頭腦112將任何必要的影響因子(S1、S2、S3)提供到各個建議元素(A1、A2和A3)，并以智能世界對象110中的新力向量(Fv)的形式形成“判決”(即行為)。
在形成新的力向量的過程中，頭腦112可能具有在任何思考間隔期間會被影響的約束(例如向量的最大長度)。因此，頭腦112需要確定如何利用它們各自的影響因子將最大長度在邏輯上劃分到所有反應114中。例如，基本頭腦132確定來自所有反應的所有建議元素(A1、A2和A3)的組合總計，作為根據(jù)它們各自的影響因子加權(quán)后的組合向量(V)(V＝A1*S1+A2*S2+A3*S3)，然后利用來自其世界對象的另一矩陣變換來按比例修正該組和向量V，以便適合于最大向量約束。相反，反映頭腦134首先根據(jù)它們的影響對反應排序，然后根據(jù)它們的影響按比例修正反應；然后經(jīng)修正的反應被按它們的排序順序(最高影響首先求和)累積，直到到達最大向量約束。
如上所述，每個反應114(例如114a)利用世界對象數(shù)據(jù)庫100內(nèi)的各種屬性來形成它們的意見(例如A1)。例如，聚合反應114c可以查看當前位置對象66(由定位器進程60更新后的)和/或朝向?qū)ο?8，再加上信號強度或跳數(shù)對象來確定機器人56是否應該向靠近(或遠離)其他移動節(jié)點12中的任意一個的朝向移動。
因此，世界對象數(shù)據(jù)庫100提供頭腦112所需的所有信息的面向?qū)ο蟮哪Ｐ?例如如圖9所示)，以在時域中形成判決，并由機器人56執(zhí)行此判決。在某些思考間隔內(nèi)，頭腦112基于從相關反應114接收到的意見(A1、A2和A3)判斷需要形成的判決。于是，頭腦112將在沖突意見(例如躲避某個位置以防止毀壞的意見針對朝某個位置轉(zhuǎn)動以改善信號接收的意見)之間進行協(xié)調(diào)。頭腦112以存儲在智能世界對象110中的力向量(Fv)的形式傳輸其判決，以便被另一智能世界對象110(未示出)用于修改速度向量64；可替換地，力向量(Fv)可被直接施加(例如添加)到所存儲的速度向量64，以產(chǎn)生更新后的速度向量64。還要注意，例如在機器人56具有被配置為控制被配置為施加所指定的力的機械設備的馬達聯(lián)合體558的情況下，力向量可被直接施加。無論如何，力向量是基于與給定的世界對象相關的變換矩陣(例如130a)來按需施加的。
應用層32中的世界工廠70將系統(tǒng)30引導到至少包含一個智能世界對象110、其頭腦112和相關反應114的初始狀態(tài)中。
注意，反應114是抽象且通用的，并且世界對象具有變換和向量映射。因此，考慮反應“障礙避免”，在物理世界中，聲納或其他傳感器可以檢測到在相對于移動節(jié)點12前方350度的朝向上100米的距離處存在物理墻壁或其他結(jié)構(gòu)；“障礙避免”反應將可能發(fā)布遠離該結(jié)構(gòu)的意見。相反，在射頻(RF)世界中，障礙避免反應可以檢測到作為RF場中的零點(null point)的結(jié)構(gòu)。但是，就障礙避免反應而言，傳感器是在檢測物理空間還是RF空間是無關緊要的；相反，障礙避免反應正在發(fā)布避免世界中的“障礙”的意見，其中障礙可取決于世界(例如物理空間中的結(jié)構(gòu)或RF空間中的RF零點)而映射到不同的表現(xiàn)形式。
反應114的另一特征在于它們是用于執(zhí)行由頭腦112評價的低水平判決的通用進程。由于反應114工作在世界106中指定的向量空間上，并且世界106的向量空間包括其自己的變換，因此RF空間中的世界可以在任意其他世界106(物理空間、跳數(shù)空間、RF空間、帶寬、網(wǎng)絡地址等等)之間變換。另外，可以存在變換的多個層，包括被包含在每個世界對象104中的基本變換水平。因此，世界106是一種可以包含世界對象并具有向量變換(例如坐標變換)的世界對象104。
可執(zhí)行資源30中的其他可以執(zhí)行用于在不同的向量空間中實現(xiàn)頭腦產(chǎn)生的力向量的操作的對象包括路由對象140，對象140是這樣的一種頭腦112，它針對接收到的分組更新世界對象數(shù)據(jù)庫100內(nèi)的下一跳路由表。因此，接收到的分組基于在世界對象數(shù)據(jù)庫100中查找給定目標(例如最小等待時間)的路由對象140而被路由；路由對象140將在等待時間空間中進行查找以識別最短距離，從而確定下一跳。因此，由頭腦112生成的意見Fv基于其在世界對象數(shù)據(jù)庫中的關聯(lián)被分發(fā)到適當?shù)膶ο蟆?br> 如上所述，不同的反應可能具有隨時間變化的影響水平；因此，頭腦112生成更新后的判決(力向量)，該判決在緊急反應識別出更緊急的意見時(例如在沖突避免的情況下)可能變得更強烈。
還要注意，給定的網(wǎng)絡節(jié)點可被配置為施加比其他網(wǎng)絡節(jié)點更高的控制水平，其中給定的網(wǎng)絡節(jié)點被賦予所有或某些節(jié)點中較高的權(quán)利水平，從而在節(jié)點間建立命令層次結(jié)構(gòu)。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例示出在實現(xiàn)移動網(wǎng)絡10的自治組織時由移動節(jié)點12執(zhí)行的步驟的圖。這里針對圖1-10描述的步驟和操作可被實現(xiàn)為存儲在計算機可讀介質(zhì)(例如軟盤、硬盤、NVRAM、EEPROM、CD-ROM等等)上的可執(zhí)行代碼或經(jīng)由計算機可讀傳輸介質(zhì)(例如光纖線纜、導電型傳輸線介質(zhì)、無線電磁介質(zhì)等等)傳播的可執(zhí)行代碼。
如上所述，世界工廠70在步驟200中初始化世界對象數(shù)據(jù)庫100。協(xié)議工廠53在步驟202中啟動鄰接/鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議進程50和世界分發(fā)協(xié)議(即世界對象交換協(xié)議)進程52。機器人工廠54在步驟204中構(gòu)建機器人進程56，并將機器人進程56與其自身(即機器人工廠54)相關聯(lián)。
如上所述，每個進程50、52和56彼此獨立地工作。例如，鄰接協(xié)議進程50利用指定的發(fā)現(xiàn)操作(例如經(jīng)由移動IPv6協(xié)議)來監(jiān)控新的鄰居網(wǎng)絡節(jié)點如果在步驟206中鄰接協(xié)議進程50檢測到新的鄰居，鄰接協(xié)議進程50則在步驟208中添加描述該鄰居移動節(jié)點12的世界對象；描述鄰居移動節(jié)點的世界對象被添加到鄰居數(shù)據(jù)庫210中。如上所述，鄰居數(shù)據(jù)庫210是世界對象數(shù)據(jù)庫100的一部分。如果鄰接協(xié)議進程在步驟212中檢測到現(xiàn)有的鄰居丟失(例如識別出在指定間隔之后，任何網(wǎng)絡節(jié)點都無法檢測出針對在鄰居數(shù)據(jù)庫210中標識的鄰居的無線信號)，鄰接協(xié)議進程50則在步驟214中從鄰居數(shù)據(jù)庫210中刪除該鄰居，并向世界工廠70發(fā)送刪除與丟失的鄰居相關聯(lián)的世界對象104的請求。
因此，鄰接協(xié)議進程50通過利用與鄰居網(wǎng)絡節(jié)點相關聯(lián)的世界對象104來填充和維護鄰居數(shù)據(jù)庫210來建立網(wǎng)絡拓撲。
世界對象交換協(xié)議進程52監(jiān)控在世界對象數(shù)據(jù)庫100中檢測到的改變。響應于在步驟220中檢測到世界對象數(shù)據(jù)庫100中的改變的情況，世界對象交換協(xié)議進程52在步驟222中向在鄰居數(shù)據(jù)庫210中指定的鄰居發(fā)送經(jīng)改變的對象。如果在步驟224中在鄰居數(shù)據(jù)庫210中檢測到新鄰居，世界對象交換協(xié)議進程52則在步驟226中向新鄰居發(fā)送世界對象數(shù)據(jù)庫100。如果在步驟228中世界對象交換協(xié)議進程52檢測到從鄰居網(wǎng)絡節(jié)點12接收到新的世界對象(即遠程世界對象)，世界對象交換協(xié)議進程52則在步驟230中向世界工廠70發(fā)送請求，以請求將該遠程世界對象添加到世界對象數(shù)據(jù)庫100中。
機器人工廠54在步驟204中初始化機器人對象56，并且頭腦對象112開始基于接收到的來自反應114的建議來周期性地生成行為。例如，如果在步驟240中，機器人對象56檢測到速度向量對象64(例如參見圖9)的改變，機器人對象56則可以嘗試在步驟242中利用其馬達聯(lián)合體58來移動；如果在步驟244中機器人對象56檢測到與位置對象66相關的移動節(jié)點12的位置發(fā)生改變，機器人對象56則在步驟246中更新存儲在世界對象數(shù)據(jù)庫100中的位置對象66。如果在步驟248中機器人進程56的傳感器進程62檢測到障礙(例如基于超過指定閾值的雷達信號或來自接近度傳感器的指定信號)，機器人對象56則在步驟250中向世界工廠70發(fā)送請求，以請求將障礙對象插入到世界對象數(shù)據(jù)庫中。一旦障礙對象已被添加到數(shù)據(jù)庫100中，各種反應(例如躲避114d、避免114g等等)則可以基于指定關聯(lián)來生成建議元素。
根據(jù)所公開的實施例，作為移動接入點的移動節(jié)點可以通過識別出相對于拓撲信息、網(wǎng)絡拓撲信息和鏈路層信息的最優(yōu)位置來自治地在給定區(qū)域(即信息圈)附近移動。因此，移動網(wǎng)絡能夠自治地建立最優(yōu)覆蓋，該最優(yōu)覆蓋既易于從物理改變中恢復，也相對容易部署。
注意，在每個網(wǎng)絡節(jié)點中可以實現(xiàn)多種變化，同時仍舊提供如下優(yōu)點能夠為針對物理操作和無線網(wǎng)絡操作兩者進行優(yōu)化后的操作提供執(zhí)行協(xié)調(diào)的物理和網(wǎng)絡判決。例如，所公開的實施例可被實現(xiàn)為每個網(wǎng)絡節(jié)點是非移動節(jié)點(即固定節(jié)點)，其中由根據(jù)所公開的實施例的網(wǎng)絡節(jié)點執(zhí)行的改變可以涉及從使用局域網(wǎng)(LAN)接口到使用廣域網(wǎng)(WAN)接口的改變，或者改變邏輯操作，例如改變下一跳路線，以便改變跳數(shù)屬性。
雖然已經(jīng)結(jié)合當前認為最實際且優(yōu)選的實施例描述了所公開的實施例，但是將會理解，本發(fā)明并不局限于所公開的實施例，相反，本發(fā)明希望覆蓋包括在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同布置。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡節(jié)點中的方法，該方法包括在所述網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)建立存儲世界對象的世界對象數(shù)據(jù)庫，所述世界對象代表包括所述網(wǎng)絡節(jié)點的網(wǎng)絡的信息圈的各個屬性，所述世界對象數(shù)據(jù)庫包括智能世界對象，所述智能世界對象作為所述世界對象的子類，并被配置為基于所選世界對象的評價來生成判決；將來自響應于檢測到的所述信息圈內(nèi)的屬性生成的傳感器數(shù)據(jù)的傳感器對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫，所述傳感器對象包括與所述網(wǎng)絡節(jié)點相關聯(lián)的網(wǎng)絡節(jié)點對象；通過以下方式來形成網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)其他網(wǎng)絡節(jié)點，將第二網(wǎng)絡節(jié)點對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫并代表所述其它網(wǎng)絡節(jié)點的屬性，以及與所述其它網(wǎng)絡節(jié)點共享所述世界對象；以及通過檢測指定基于所述判決中的至少一個的指示的世界對象，對所述網(wǎng)絡節(jié)點的位置、速度、朝向和無線通信特性中的至少一個特性執(zhí)行改變。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述共享世界對象的步驟包括從所述其它網(wǎng)絡節(jié)點接收遠程世界對象，并將所述遠程世界對象作為世界對象存儲在所述世界對象數(shù)據(jù)庫中。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成步驟包括基于移動因特網(wǎng)協(xié)議(IP)來發(fā)現(xiàn)所述其他網(wǎng)絡節(jié)點，并根據(jù)移動IP來共享所述世界對象。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述建立步驟包括實例化世界工廠進程的執(zhí)行，所述世界工廠進程被配置為初始化所述世界對象數(shù)據(jù)庫以及向/從所述世界對象數(shù)據(jù)庫添加/刪除所述世界對象。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述添加和執(zhí)行步驟是通過實例化機器人工廠進程的執(zhí)行來執(zhí)行的，所述機器人工廠進程被配置為針對每個智能世界對象生成作為所述世界對象之一的相應機器人對象，所述添加步驟由至少一個機器人對象中的傳感器進程執(zhí)行，并且所述執(zhí)行步驟由至少一個機器人對象中的馬達聯(lián)合體進程執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述智能世界對象擁有被配置為生成所述判決的各個頭腦對象，其中每個頭腦對象擁有被配置為從相關的世界對象生成各個建議元素的相關反應對象，每個頭腦對象被配置為基于所述與各個影響因子相關的相關建議元素來確定所述相應判決，并將所述判決作為向量對象存儲。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述執(zhí)行步驟包括由所述馬達聯(lián)合體進程向所述網(wǎng)絡節(jié)點中的移動性平臺發(fā)送嘗試實現(xiàn)所述向量對象的指示。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中每個世界對象擁有相關的三維形狀對象，所述添加步驟包括所述機器人對象之一生成對所述世界工廠的請求，以請求響應于所述傳感器進程檢測到所述信息圈中的障礙來生成障礙對象。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述建立步驟包括添加世界域作為所述世界對象的子類，每個世界域被配置為(1)擁有至少一個世界對象，(2)具有原始向量空間，(3)包含在相應的原始向量空間中指定的位置對象，以及(4)具有變換矩陣，所述變換矩陣被配置為將所述相應的原始向量空間映射到在所述世界對象數(shù)據(jù)庫中使用的其他向量空間，每個世界對象被配置為擁有相關的三維形狀對象。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述建立步驟還包括添加作為所述世界對象的子類的途中點，每個途中點代表與所述世界對象數(shù)據(jù)庫的向量空間之一相關的屬性。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述建立步驟還包括使一組世界域相互嵌套，其中每個世界域可被識別為可被識別為父世界域的世界域中的至少一個中的子世界域，所述子世界域繼承相關的父世界域的屬性。
12.一種網(wǎng)絡節(jié)點，包括移動性平臺，其被配置為基于接收到的指示，對所述網(wǎng)絡節(jié)點的位置、朝向和無線通信特性中的至少一個特性執(zhí)行改變，并且所述移動性平臺被配置為響應于檢測到包括所述網(wǎng)絡節(jié)點的網(wǎng)絡的信息圈中的物理屬性來生成傳感器數(shù)據(jù)；以及可執(zhí)行路由資源，其被配置為提供所述指示和接收所述傳感器數(shù)據(jù)，所述可執(zhí)行路由資源包括(1)第一獨立可執(zhí)行資源，其被配置為在所述網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)建立世界對象數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫存儲代表所述信息圈的各個屬性的世界對象，所述世界對象數(shù)據(jù)庫包括智能世界對象，所述智能世界對象作為所述世界對象的子類，并被配置為基于所選世界對象的評價來生成判決，(2)第二獨立可執(zhí)行資源，其被配置為將來自所述傳感器數(shù)據(jù)的傳感器對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫，所述傳感器對象包括與所述網(wǎng)絡節(jié)點相關聯(lián)的網(wǎng)絡節(jié)點對象，以及(3)第三獨立可執(zhí)行資源，其被配置為通過以下方式來形成網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)其他網(wǎng)絡節(jié)點，將第二網(wǎng)絡節(jié)點對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫并代表所述其它網(wǎng)絡節(jié)點的屬性，以及與所述其它網(wǎng)絡節(jié)點共享所述世界對象；其中由所述智能世界對象生成的判決被用于生成向量對象，所述向量對象指定由所述移動性平臺使用的所述指示。
13.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述第三獨立可執(zhí)行資源被配置為接收來自所述其它網(wǎng)絡節(jié)點的遠程世界對象，以作為世界對象存儲在世界對象數(shù)據(jù)庫中。
14.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述第三獨立可執(zhí)行資源被配置為基于移動因特網(wǎng)協(xié)議(IP)發(fā)現(xiàn)所述其它網(wǎng)絡節(jié)點，并根據(jù)所述移動IP共享所述世界對象。
15.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述第一獨立可執(zhí)行資源是世界工廠進程，該進程被配置為初始化所述世界對象數(shù)據(jù)庫，以及向/從所述世界對象數(shù)據(jù)庫添加/刪除所述世界對象。
16.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述第二獨立可執(zhí)行資源是機器人工廠進程，該進程被配置為針對每個智能世界對象生成作為所述世界對象之一的相應機器人對象，所述機器人對象包括傳感器進程和馬達聯(lián)合體進程，所述傳感器進程被配置為添加來自所述傳感器數(shù)據(jù)的傳感器對象，所述馬達聯(lián)合體進程被配置為通過解析各個向量對象來向所述移動性平臺輸出所述指示。
17.如權(quán)利要求16所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述智能世界對象擁有被配置為生成所述判決的各個頭腦對象，其中每個頭腦對象擁有被配置為從相關世界對象生成各個建議元素的相關反應對象，每個頭腦對象被配置為基于所述與各個影響因子相關的相關建議元素來確定所述相應判決，并將所述判決作為向量對象存儲。
18.如權(quán)利要求17所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述馬達聯(lián)合體進程向所述網(wǎng)絡節(jié)點中的移動性平臺發(fā)送嘗試實現(xiàn)所述向量對象的指示。
19.如權(quán)利要求16所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中每個世界對象擁有相關的三維形狀對象，所述機器人對象被配置為生成對所述世界工廠進程的請求，以請求響應于所述傳感器進程檢測到所述信息圈中的障礙來生成障礙對象。
20.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述世界工廠進程被配置為添加世界域作為所述世界對象的子類，每個世界域被配置為(1)擁有至少一個世界對象，(2)具有原始向量空間，(3)包含在相應的原始向量空間中指定的位置對象，以及(4)具有變換矩陣，所述變換矩陣被配置為將所述相應的原始向量空間映射到在所述世界對象數(shù)據(jù)庫中使用的其他向量空間，每個世界對象被配置為擁有相關的三維形狀對象。
21.如權(quán)利要求20所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述世界工廠進程被配置為添加作為所述世界對象的子類的途中點，每個途中點代表與所述世界對象數(shù)據(jù)庫的向量空間之一相關的屬性。
22.如權(quán)利要求21所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述世界工廠進程被配置為使一組世界域相互嵌套，其中每個世界域可被識別為可被識別為父世界域的世界域中的至少一個中的子世界域，所述子世界域繼承相關的父世界域的屬性。
23.一種其上存儲有指令序列的計算機可讀介質(zhì)，所述指令序列用于致使網(wǎng)絡節(jié)點與其他網(wǎng)絡節(jié)點建立網(wǎng)絡，所述指令序列包括用于以下操作的指令在所述網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)建立存儲世界對象的世界對象數(shù)據(jù)庫，所述世界對象代表包括所述網(wǎng)絡節(jié)點的網(wǎng)絡的信息圈的各個屬性，所述世界對象數(shù)據(jù)庫包括智能世界對象，所述智能世界對象作為所述世界對象的子類，并被配置為基于所選世界對象的評價來生成判決；將來自響應于檢測到的所述信息圈內(nèi)的屬性生成的傳感器數(shù)據(jù)的傳感器對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫，所述傳感器對象包括與所述網(wǎng)絡節(jié)點相關聯(lián)的網(wǎng)絡節(jié)點對象；通過以下方式來形成網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)所述其他網(wǎng)絡節(jié)點，將第二網(wǎng)絡節(jié)點對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫并代表所述其它網(wǎng)絡節(jié)點的屬性，以及與所述其它網(wǎng)絡節(jié)點共享所述世界對象；以及通過檢測指定基于所述判決中的至少一個的指示的世界對象，對所述網(wǎng)絡節(jié)點的位置、速度、朝向和無線通信特性中的至少一個特性執(zhí)行改變。
24.如權(quán)利要求23所述的介質(zhì)，所述共享世界對象的步驟包括從所述其它網(wǎng)絡節(jié)點接收遠程世界對象，并將所述遠程世界對象作為世界對象存儲在所述世界對象數(shù)據(jù)庫中。
25.如權(quán)利要求23所述的介質(zhì)，其中所述形成步驟包括基于移動因特網(wǎng)協(xié)議(IP)來發(fā)現(xiàn)所述其他網(wǎng)絡節(jié)點，并根據(jù)移動IP來共享所述世界對象。
26.如權(quán)利要求23所述的介質(zhì)，其中所述建立步驟包括實例化世界工廠進程的執(zhí)行，所述世界工廠進程被配置為初始化所述世界對象數(shù)據(jù)庫以及向/從所述世界對象數(shù)據(jù)庫添加/刪除所述世界對象。
27.如權(quán)利要求26所述的介質(zhì)，其中所述添加和執(zhí)行步驟是通過實例化機器人工廠進程的執(zhí)行來執(zhí)行的，所述機器人工廠進程被配置為針對每個智能世界對象生成作為所述世界對象之一的相應機器人對象，所述添加步驟由至少一個機器人對象中的傳感器進程執(zhí)行，并且所述執(zhí)行步驟由至少一個機器人對象中的馬達聯(lián)合體進程執(zhí)行。
28.如權(quán)利要求27所述的介質(zhì)，其中所述智能世界對象擁有被配置為生成所述判決的各個頭腦對象，其中每個頭腦對象擁有被配置為從相關的世界對象生成各個建議元素的相關反應對象，其中每個頭腦對象被配置為基于所述與各個影響因子相關的相關建議元素來確定所述相應判決，并將所述判決作為向量對象存儲。
29.如權(quán)利要求28所述的介質(zhì)，其中所述執(zhí)行步驟包括由所述馬達聯(lián)合體進程向所述網(wǎng)絡節(jié)點中的移動性平臺發(fā)送嘗試實現(xiàn)所述向量對象的指示。
30.如權(quán)利要求27所述的介質(zhì)，其中每個世界對象擁有相關的三維形狀對象，所述添加步驟包括所述機器人對象之一生成對所述世界工廠的請求，以請求響應于所述傳感器進程檢測到所述信息圈中的障礙來生成障礙對象。
31.如權(quán)利要求26所述的介質(zhì)，其中所述建立步驟包括添加世界域作為所述世界對象的子類，每個世界域被配置為(1)擁有至少一個世界對象，(2)具有原始向量空間，(3)包含在相應的原始向量空間中指定的位置對象，以及(4)具有變換矩陣，所述變換矩陣被配置為將所述相應的原始向量空間映射到在所述世界對象數(shù)據(jù)庫中使用的其他向量空間，每個世界對象被配置為擁有相關的三維形狀對象。
32.如權(quán)利要求31所述的介質(zhì)，其中所述建立步驟還包括添加作為所述世界對象的子類的途中點，每個途中點代表與所述世界對象數(shù)據(jù)庫的向量空間之一相關的屬性。
33.如權(quán)利要求32所述的介質(zhì)，其中所述建立步驟還包括使一組世界域相互嵌套，其中每個世界域可被識別為可被識別為父世界域的世界域中的至少一個中的子世界域，所述子世界域繼承相關的父世界域的屬性。
34.一種網(wǎng)絡節(jié)點，包括用于在所述網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)建立存儲世界對象的世界對象數(shù)據(jù)庫的裝置，所述世界對象代表包括所述網(wǎng)絡節(jié)點的網(wǎng)絡的信息圈的各個屬性，所述世界對象數(shù)據(jù)庫包括智能世界對象，所述智能世界對象作為所述世界對象的子類，并被配置為基于所選世界對象的評價來生成判決；用于將來自響應于檢測到的所述信息圈內(nèi)的屬性生成的傳感器數(shù)據(jù)的傳感器對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫的裝置，所述傳感器對象包括與所述網(wǎng)絡節(jié)點相關聯(lián)的網(wǎng)絡節(jié)點對象；用于通過以下方式來形成網(wǎng)絡的裝置發(fā)現(xiàn)其他網(wǎng)絡節(jié)點，將第二網(wǎng)絡節(jié)點對象作為世界對象添加到所述世界對象數(shù)據(jù)庫并代表所述其它網(wǎng)絡節(jié)點的屬性，以及與所述其它網(wǎng)絡節(jié)點共享所述世界對象；以及用于通過檢測指定基于所述判決中的至少一個的指示的世界對象，對所述網(wǎng)絡節(jié)點的位置、速度、朝向和無線通信特性中的至少一個特性執(zhí)行改變的裝置。
35.如權(quán)利要求34所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述用于形成的裝置被配置為通過從所述其它網(wǎng)絡節(jié)點接收遠程世界對象，并將所述遠程世界對象作為世界對象存儲在所述世界對象數(shù)據(jù)庫中，從而共享所述世界對象。
36.如權(quán)利要求34所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述用于形成的裝置被配置為基于移動因特網(wǎng)協(xié)議(IP)來發(fā)現(xiàn)其他網(wǎng)絡節(jié)點，并根據(jù)移動IP來共享所述世界對象。
37.如權(quán)利要求34所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述用于建立的裝置包括世界工廠進程，該進程被配置為初始化所述世界對象數(shù)據(jù)庫，以及向/從所述世界對象數(shù)據(jù)庫添加/刪除所述世界對象。
38.如權(quán)利要求37所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述添加裝置和執(zhí)行裝置是通過實例化機器人工廠進程的執(zhí)行而被執(zhí)行的，所述機器人工廠進程被配置為針對每個智能世界對象生成作為所述世界對象之一的相應機器人對象，所述添加裝置包括處于至少一個機器人對象中的傳感器進程，并且所述執(zhí)行裝置包括處于至少一個機器人對象中的馬達聯(lián)合體進程。
39.如權(quán)利要求38所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述智能世界對象擁有被配置為生成所述判決的各個頭腦對象，其中每個頭腦對象擁有被配置為從相關的世界對象生成各個建議元素的相關反應對象，每個頭腦對象被配置為基于所述與各個影響因子相關的相關建議元素來確定所述相應判決，并將所述判決作為向量對象存儲。
40.如權(quán)利要求39所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述用于執(zhí)行的裝置被配置為由所述馬達聯(lián)合體進程向所述網(wǎng)絡節(jié)點中的移動性平臺發(fā)送嘗試實現(xiàn)所述向量對象的指示。
41.如權(quán)利要求38所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中每個世界對象擁有相關的三維形狀對象，所述添加裝置被配置為由所述機器人對象之一生成對所述世界工廠的請求，以請求響應于所述傳感器進程檢測到所述信息圈中的障礙來生成障礙對象。
42.如權(quán)利要求37所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述用于建立的裝置被配置為添加世界域作為所述世界對象的子類，每個世界域被配置為(1)擁有至少一個世界對象，(2)具有原始向量空間，(3)包含在相應的原始向量空間中指定的位置對象，以及(4)具有變換矩陣，所述變換矩陣被配置為將所述相應的原始向量空間映射到在所述世界對象數(shù)據(jù)庫中使用的其他向量空間，每個世界對象被配置為擁有相關的三維形狀對象。
43.如權(quán)利要求42所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述用于建立的裝置被配置為添加作為所述世界對象的子類的途中點，每個途中點代表與所述世界對象數(shù)據(jù)庫的向量空間之一相關的屬性。
44.如權(quán)利要求43所述的網(wǎng)絡節(jié)點，其中所述用于建立的裝置被配置為使一組世界域相互嵌套，其中每個世界域可被識別為可被識別為父世界域的世界域中的至少一個中的子世界域，所述子世界域繼承相關的父世界域的屬性。
全文摘要
一種自治無線移動網(wǎng)絡被建立在移動節(jié)點之間，所述移動節(jié)點被配置為無線自治機械移動接入點。每個移動節(jié)點包括移動性平臺、可執(zhí)行路由資源和標準化接口。移動性平臺被配置為提供來自附接的物理傳感器的傳感器數(shù)據(jù)，并對來自標準化接口的馬達命令作出響應。標準化接口被配置為將每個傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應的傳感器對象，并將接收到的移動指示轉(zhuǎn)換成各自的馬達命令?？蓤?zhí)行路由資源被配置為基于傳感器對象和接收到的網(wǎng)絡對象，來維護代表由無線移動網(wǎng)絡建立的信息圈內(nèi)的屬性的世界對象的數(shù)據(jù)庫?？蓤?zhí)行路由資源還被配置為通過周期性地評價世界數(shù)據(jù)庫來生成接收到的移動指示并執(zhí)行網(wǎng)絡判決，并且與其他移動節(jié)點交換世界對象。
文檔編號G06F17/00GK1902623SQ200480025875
公開日2007年1月24日 申請日期2004年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月7日
發(fā)明者比利·戈勒·穆恩, 帕斯卡爾·蒂貝爾 申請人:思科技術公司