專利名稱：在無線網絡中建立雙向通信路徑的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在無線網絡中、特別是在無線傳感器網絡中建立雙向的通信路徑的方法，其中網絡具有匯聚節(jié)點形式的節(jié)點和多個用戶節(jié)點，其中在匯聚節(jié)點和用戶節(jié)點的至少一個被詢問的節(jié)點之間能建立用于雙向傳輸數(shù)據(jù)包的通信路徑。本發(fā)明還涉及一種計算機程序產品以及一種網絡、特別是無線傳感器網絡。
背景技術：
無線網絡通常在無線的傳感器網絡(也稱為傳感器網絡)的結構中實現(xiàn)。無線傳感器網絡通過將傳感器網絡的傳感器、節(jié)點或傳感器節(jié)點與無線電接口組合在一起來形成。各個傳感器例如將測量值和狀態(tài)信息(通常是數(shù)據(jù))傳輸?shù)街辽僖粋€匯聚節(jié)點，該匯聚節(jié)點典型地起網關的作用。如果傳感器不處于到匯聚節(jié)點的直接的可到達范圍內，則其也傳輸用于其它傳感器的數(shù)據(jù)。因此建立了一種所謂的多躍距數(shù)據(jù)傳輸。為此，在傳感器節(jié)點中保持了關于各個最近的節(jié)點的信息，用于傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，也就是說在路徑上。該信息通常稱為路由表格記錄。傳感器節(jié)點以及匯聚節(jié)點典型地以極端的能量效率以及低廉成本實現(xiàn)。這表明， 即節(jié)點具有非常少的資源，特別是低的計算功率和小的主存儲器。后者表明，即路由表格也可以包含僅僅很少的條目。此外，通過無線電接口僅能實現(xiàn)低的數(shù)據(jù)率，其中資源還必須盡可能節(jié)省地被使用，這是因為無線電接口相對于其它組件、如傳感器或CPU，具有特別高的能量消耗。從各個傳感器到匯聚節(jié)點(網關)的路徑、也就是說，在所謂的上行鏈路方向上， 可以簡單地且節(jié)省資源地利用所謂的匯聚樹協(xié)議建立。這種協(xié)議基于周期性地交換在相鄰節(jié)點的之間的包，而這些節(jié)點使得分別到度量(Metrik)形式的匯點(knke)的最短距離信號化。該包稱為信標(Beacons)。每個節(jié)點管理一個到匯聚節(jié)點的路徑，為此，其存儲到匯點的最短距離的相鄰節(jié)點以用于傳輸其數(shù)據(jù)包。然而附加地應該也將消息、例如配置包從匯聚節(jié)點發(fā)送到選擇的節(jié)點。為此必須建立相應的、在反向方向上的路徑、即所謂的下行鏈路方向上的路徑，這不被匯聚樹協(xié)議的類別支持。因此在應用該協(xié)議時需要附加的機構。此外存在的問題是，即在大的傳感器網絡中必須特別高效地建立路徑，特別是因為可供使用的存儲器不足以將用于所有節(jié)點的路徑保持在匯點中或鄰近于匯點的節(jié)點中。 這導致，即從匯聚節(jié)點到選擇的節(jié)點的路徑必須被探測并且重復建立，因為其不可能被持續(xù)地保持。和無線的傳感器網絡相聯(lián)系地，已知了兩種規(guī)格，其用于多躍距網絡中的通信行動ZigBee 和 WirelessHART。ZigBee除了簇樹協(xié)議之外還支持反作用的、基于AODV的多躍距協(xié)議。簇樹協(xié)議根據(jù)技術發(fā)出地址，這高效地解決上述問題，但是在實踐中導致了對于可操作性的巨大的限制，這是因為整個應用邏輯在技術中的改變和進而在受限制的地址改變的情況下必須同樣被修改。由于這不是實用的，因此ZigBee的簇樹方法在當前的應用中不被使用。
在新型的ZigBee Pro-Feature Set中因此不支持簇樹協(xié)議并且通過多對一和源路由補充。從匯聚節(jié)點到單獨節(jié)點的通信可以通過適宜地建立路由和反作用的AODV結構并且也通過源路由選項實現(xiàn)。反作用的路由結構導致了網絡寬度的廣播。由于在路由表格方面節(jié)點的低存儲器容量，該過程必須經常被重復，這導致了資源、特別是能量的提高的消
^^ ο源路由要求記錄數(shù)據(jù)包中所有的中間節(jié)點，其被從一個節(jié)點傳輸至匯聚節(jié)點。中間節(jié)點的該列表隨后在被從匯聚節(jié)點傳輸?shù)焦?jié)點(傳感器)之一的數(shù)據(jù)包中共同引導。這種方法的缺點是包的有效數(shù)據(jù)的最大尺寸的下降(在標準IEEE 802. 15. 4中，最大128比特并包括包幀頭)，根據(jù)距離(在躍距中計算，即中間節(jié)點的數(shù)量)，在節(jié)點和匯聚節(jié)點之間，以及用于實現(xiàn)第二等級的路由協(xié)議的額外投入。WirelessHART支持了基于表格的路由以及源路由。在WirelessHART中，在識別了拓撲的網絡管理器的中心位置對路由進行控制?；诒砀竦穆酚赏ㄟ^投入高的配置過程適用于更長期限的通信關系。存儲器的資源限制使得路由表格的經常的重新配置變得不可避免，這是因為不是所有通信關系可以保持在匯聚節(jié)點和存儲器中的傳感器網絡的所有節(jié)點之間。源路由解決了存儲器的問題，然而在WirelessHART中被限制為總共四個躍距。同樣不能忽視的是用于實施兩個路由協(xié)議的投入。在無線的數(shù)據(jù)通信的領域中，特別是在IEEE 802. 11 WLAN中，同樣已知了建立到匯聚節(jié)點的路徑的協(xié)議。這種設計標準IEEE 802. lis D2. 02也包含Mesh路由協(xié)議HWMP(在 [1]中公開)。除了 ON-Demand模式之外也可能的是，從一個特定的節(jié)點、所謂的Root-MP 出發(fā)建立也可以是雙向的路由樹。通常，Root-MP是匯聚節(jié)點或者網關。為此給出了兩種不同的方法前攝的PREQ模式和RANN模式。在前攝的PREQ模式中周期性地將所謂的具有廣播地址的路徑請求消息(PREQ)作為追求的目標從Root-MP發(fā)送到網絡中。由此，在網絡的每個節(jié)點中建立到達Root-MP的單向的路徑。該方法的結果符合于觀察的傳感器網絡中的匯聚樹路由。然而，PREQ消息通?！氨还酀M(geflutet) ”，也就是說其從接收到消息的節(jié)點隨著被更新的路徑度量立刻通過廣播被傳輸給所有相鄰的節(jié)點。在Root-MP中的通向單獨節(jié)點的雙向路徑可以在前攝的PREQ模式中由HWMP按照兩個不同的方法產生。在設置的標記“前攝的PREP”中，每個獲得廣播地址上的PREQ消息的節(jié)點利用相應的所謂的路徑應答消息(PREP)應答。這種方法自身在WLAN網絡中不是特別有效的，并且因此在資源受限的無線的網絡中也不是特別有效的。也就可能對于每個被發(fā)出的Root-MP的PREQ消息需要PREP包的N*L傳輸。N在此代表了在樹中的節(jié)點的數(shù)量， 而L代表了平均的樹深度。該方法不是能量高效的并且產生開銷。此外Root-MP可能在網絡中具有到所有節(jié)點的路徑，這由于路由表格的大小可能導致資源問題。如果未設置標識 “前攝的PREP”，則當其需要雙向路徑、即從Root-MP到節(jié)點的路徑時，節(jié)點則隨后僅僅發(fā)送一個PREP消息。在此，發(fā)起人是這樣的節(jié)點，其中，只要節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送到Root-MP，就保持發(fā)出PREP消息。利用該方法使得Root-MP中的路由表格更小，然而其可能在傳感器網絡中包括所有傳感器節(jié)點并且因此對于資源受限的無線網絡來說是過大的，這是因為每個節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚節(jié)點。該方法的另一個問題是，即僅在匯聚節(jié)點/Root-MP上已知了對于雙向路徑的需求，但是雙向路徑僅僅通過樹中的節(jié)點初始化并且在HWMP中不存在將這種需求傳輸?shù)焦?jié)點樹的可能性。RANN模式與HWMP的區(qū)別僅僅在于雙向路由的結構。在此，相應于上述的前攝的 PREQ消息的所謂的Root宣告消息(RANN消息)在網絡中被灌滿。然而不輸入到路由表格中，而是僅僅查明通向Root-MP的最佳的在前節(jié)點。信息不用于傳輸數(shù)據(jù)包，而是僅僅用于傳輸路由消息，特別是路徑請求(PREQ)消息。在樹中和Root-MP中的節(jié)點之間的路徑的建立通過PREQ-/PREP-消息交換經過Unicast (單播)進行。這種路由消息的交換同樣也通過樹中的節(jié)點初始化。同樣不可能的是，將對于雙向路徑的、存在于匯聚節(jié)點/Root-MP上的需求發(fā)送到樹中的節(jié)點。此外必須對于每個節(jié)點進行PREQ-/PREP-消息交換，以便實現(xiàn)匯聚樹協(xié)議的功能。在HWMP中，當在路徑上發(fā)出數(shù)據(jù)包時，相應的去路和所屬的回路的使用壽命 (Lebenszeit)又被設置到最大值。在上述傳感器網絡中可能導致，即一次建立的雙向路徑始終保持雙向，因為始終一再地將數(shù)據(jù)包從傳感器發(fā)送到匯聚節(jié)點并且由此也可能始終共同恢復了從匯聚節(jié)點到傳感器節(jié)點的相應路徑的使用壽命。雙向路徑可能由此再也不通過使用壽命的流逝、所謂的Time-out (到時間)而消除。HWMP允許了多個在PREQ消息中的目標地址。根據(jù)定義，在此或者是一個或多個用于單獨節(jié)點的目標地址在反作用的模式中，或者僅僅用于樹的廣播地址在PREQ中。由此減少了耗費能量的詢問消息。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的在于，提出一種方法，利用該方法可以在無線網絡中、特別是在無線傳感器網絡中建立雙向的通信路徑。在此，該方法應適于，能夠在無線網絡中以低的資源高效地實施。本發(fā)明的目的還在于，提出一種計算機程序產品以及一種網絡，其中，可以在低資源消耗的情況下實現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)傳輸。該目的通過一種根據(jù)權利要求1和4所述特征的方法、一種根據(jù)權利要求23所述特征的計算機程序產品、以及一種根據(jù)權利要求M所述特征的網絡實現(xiàn)。有利的設計方案由從屬權利要求中得出。本發(fā)明提供了一種用于在無線網絡中、特別是在無線傳感器網絡中建立雙向的通信路徑的方法，其中網絡具有匯聚節(jié)點形式的節(jié)點和多個用戶節(jié)點，其中在匯聚節(jié)點和用戶節(jié)點的至少一個被詢問的節(jié)點之間能建立用于雙向傳輸數(shù)據(jù)包的通信路徑。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，從各個用戶節(jié)點到匯聚節(jié)點的上行鏈路路徑被由此確定，即在網絡的相鄰節(jié)點之間周期性地交換路徑消息、即具有路徑信息的消息，其中各個路徑消息使到匯聚節(jié)點的分別最短的距離，特別是以度量的形式信號化，和每個節(jié)點這樣管理其到達匯聚節(jié)點的路徑，即，該節(jié)點存儲具有到匯聚節(jié)點的最好的度量的、相鄰的節(jié)點的地址，以用于傳輸數(shù)據(jù)包。路徑消息可以是所謂的信標(Beacons)，如其由匯聚樹協(xié)議已知地。利用這個用于查明上行鏈路路徑的行動，查明了在匯聚節(jié)點和各個用戶節(jié)點之間的分別最短的路徑。該行動總體上已知為前述的匯聚樹協(xié)議。交換的消息稱為信標。最佳的度量包括例如最少數(shù)量的、位于路徑上的用戶節(jié)點。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，從匯聚節(jié)點到至少一個被詢問的節(jié)點的下行鏈路路徑被由此確定，即在至少一個由匯聚節(jié)點發(fā)送的路徑消息中插入地址列表，該地址列表包括各個被詢問的節(jié)點的地址。每個接收具有地址列表的路徑消息的用戶節(jié)點將地址列表插入到由該用戶節(jié)點發(fā)出的路徑消息中。這個或這些在地址列表中編址的用戶節(jié)點在接收到具有地址列表的路徑消息時作為被詢問的節(jié)點過渡到專用的發(fā)送狀態(tài)中。
根據(jù)本發(fā)明的方法因此提出，將一個或多個被詢問的節(jié)點的一個地址或多個地址插入根據(jù)匯聚樹協(xié)議的一個信標中。通過將被詢問的節(jié)點的地址列表掛到路徑消息(信標)上可以實現(xiàn)，即被詢問的節(jié)點清楚地在匯聚節(jié)點中顯示，而其不必利用附加的詢問消息耗能地灌滿無線網絡。由此在無線網絡中、特別是在無線的傳感器網絡中考慮到限定的能量源。通過限制到少量的被詢問的傳感器節(jié)點附加地獲得正面效應，即匯聚節(jié)點的路由表格僅僅包含那些真正和匯聚節(jié)點通信的用戶節(jié)點。由此考慮到匯聚節(jié)點的或作為中間節(jié)點的用戶節(jié)點的非常受限制的存儲器容量。通過有利地配置最大使用壽命、路由消息間隔(信標間隔)和組合被詢問的傳感器節(jié)點的列表，本發(fā)明可以應用在無線網絡的多個實例中。根據(jù)一個適合的設計方案，被詢問的節(jié)點在接收到具有地址列表的路徑消息時， 在被詢問的節(jié)點將其具有地址列表的路徑消息發(fā)出到與其相鄰的節(jié)點之前，將其地址從地址列表中刪除。根據(jù)另一個設計方案，用戶節(jié)點僅僅考慮這種相鄰的節(jié)點的路徑消息，其基于路徑消息，作為到匯聚節(jié)點的最近的躍距而被選出。由此節(jié)約地使用了可在節(jié)點中使用的資源。本發(fā)明提出了另一種用于在無線網絡中、特別是在無線傳感器網絡中建立雙向的通信路徑的方法，其中網絡具有匯聚節(jié)點形式的節(jié)點和多個用戶節(jié)點，其中在匯聚節(jié)點和用戶節(jié)點的至少一個被詢問的節(jié)點之間能建立用于雙向傳輸數(shù)據(jù)包的通信路徑。在該方法中，從各個用戶節(jié)點到匯聚節(jié)點的上行鏈路路徑被由此確定，即在網絡的相鄰節(jié)點之間周期性地交換路徑消息，其中各個路徑消息使到匯聚節(jié)點的分別最短距離，特別是以度量的形式信號化，和每個節(jié)點這樣管理其到達匯聚節(jié)點的路徑，即，其存儲具有到匯聚節(jié)點的最好的度量的、相鄰的節(jié)點的地址，以用于傳輸數(shù)據(jù)包。從匯聚節(jié)點到至少一個被詢問的節(jié)點的下行鏈路路徑根據(jù)本發(fā)明被由此確定，即除了通過匯聚節(jié)點周期性地發(fā)送的路徑消息之夕卜，還發(fā)出具有地址列表的詢問消息，其包括各個被詢問的節(jié)點的地址；通過各個接收到詢問消息的節(jié)點將詢問消息傳輸?shù)椒謩e相鄰的節(jié)點，和這個或這些在地址列表中編址的用戶節(jié)點在接收到具有地址列表的詢問消息時作為被詢問的節(jié)點過渡到專用的發(fā)送狀態(tài)中。詢問消息在所有包含該詢問消息的節(jié)點中自動地更新到匯聚節(jié)點的通信路徑。該方法原理類似于HWMP的On-Demand-模式基于，發(fā)送一個具有多個目標地址的清楚的詢問消息。這種清楚的詢問消息僅僅需要在無線網絡中分配一次，從而可以使得附加的路由包的數(shù)量保持較少。由此能實現(xiàn)無線網絡的能量高效的運行。另一個優(yōu)點在于，即詢問消息和到匯聚節(jié)點的路徑結構的組合實現(xiàn)了到匯聚節(jié)點的路徑的一個附加的更新。由匯聚節(jié)點初始化的詢問消息自動地在所有獲得該詢問消息的節(jié)點中更新到匯聚節(jié)點的路徑。根據(jù)一個適合的設計方案，在地址列表中編址的用戶節(jié)點在傳輸?shù)椒謩e相鄰的節(jié)點之前將其地址從地址列表中刪除。由于獲得詢問消息并且包含其在目標地址列表中的地址的節(jié)點將其地址在傳輸
9之前從列表中刪除，因此可以設置為，即目標地址的列表清空，但還不是所有用戶都已經獲得了用于更新通向匯聚節(jié)點的路徑的詢問消息。雖然當該用戶節(jié)點沒有獲得詢問消息時， 沒有導致出現(xiàn)網絡的故障行為，然而通行匯聚節(jié)點的路徑的現(xiàn)實性可以通過傳輸提高。為此，用戶節(jié)點必須被通知，也由一個具有清空的列表的詢問被從目標地址傳輸。對此存在下述可能性在第一變體中，接收到由匯聚節(jié)點初始化的詢問消息的用戶節(jié)點將詢問消息傳輸?shù)接脩艄?jié)點的相鄰的節(jié)點。這優(yōu)選地不取決于是否在目標地址中存在目標地址。根據(jù)另一個變體，用戶節(jié)點收到由匯聚節(jié)點初始化的詢問消息，該詢問消息具有包含在詢問消息中的廣播地址作為詢問消息的目標地址，該用戶節(jié)點不將這種廣播地址解釋為詢問并且將詢問消息傳輸?shù)接脩艄?jié)點的相鄰的節(jié)點。但是由于具有包含的目標地址的用戶節(jié)點被要求在匯聚節(jié)點上標記其數(shù)據(jù)包，因此廣播地址隨后需要特殊處理，這是因為不是每個、而是僅僅特定的用戶節(jié)點應該標記數(shù)據(jù)包。根據(jù)另一個變體，將指示符插入詢問消息中，指示符利用信號通知接收到詢問消息的節(jié)點，即也能將詢問消息在空的地址列表的情況下傳輸?shù)较噜彽墓?jié)點。在設置的指示符中，詢問消息在空的目標地址列表中也被傳輸。如果指示符未被設置，則詢問消息在目標地址列表為空時不被傳輸。根據(jù)另一個適合的設計方案，至少一個被詢問的節(jié)點對至少下一個、需發(fā)送到匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)包以預定的方式進行標記，該標記由在到匯聚節(jié)點的通信路徑上的用戶節(jié)點解釋作為用于應答消息的指示符。通過將應答消息的功能集成到正常的數(shù)據(jù)包中，得出了另一種形式的對路由包的節(jié)省。通信路徑的結構由此能在無線網絡中實現(xiàn)，而不需要產生附加的信號交通。由此幾乎不需要附加的能量將一些字節(jié)添加到現(xiàn)存的數(shù)據(jù)包需要的能量明顯少于發(fā)出附加的包。 根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)點在于，即通過構建局部的路由表格，相對于根據(jù)現(xiàn)有技術已知的來源-路由-方法為該方法定標。根據(jù)另一個適合的設計方案，在從被詢問的節(jié)點至IJ匯聚節(jié)點的路徑上的用戶節(jié)點，以及匯聚節(jié)點當這些節(jié)點從被詢問的節(jié)點之一接收到標記的數(shù)據(jù)包時，將下行鏈路路徑記入這些節(jié)點的傳輸表格中。適合地，至少將下列信息記入傳輸表格中-目標地址，該目標地址是被詢問的節(jié)點的地址，并且相應于被標記的數(shù)據(jù)包的源地址；-相鄰的用戶節(jié)點的地址，該地址是在到目標地址的路徑上的下一個用戶節(jié)點的地址；-相應于通信路徑的使用壽命的信息，其中該信息說明了，在多久之后將到該被詢問的節(jié)點的路徑從傳輸表格中刪除。還提出了，即從匯聚節(jié)點到被詢問的節(jié)點的路徑的使用壽命在發(fā)生下列事件時被重新設置到其最大值-在從被詢問的節(jié)點收到或傳輸帶有標記的數(shù)據(jù)包時，該數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(SK)，或者-在收到或傳輸從匯聚節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包時，該數(shù)據(jù)包在被詢問的節(jié)點上編址。特別地，在配置時將通信路徑的使用壽命通知給用戶節(jié)點。同樣可能的是，將該值插入被標記的數(shù)據(jù)包中，從而隨后將該值應用于路由表格。從匯聚節(jié)點到被詢問的節(jié)點的路徑的使用壽命的最大值應該這樣選擇，即該路徑在發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包時通過匯聚節(jié)點還存在于該路徑上?？梢苑艞墢膮R聚節(jié)點到被詢問的節(jié)點的路徑的路徑度量，這是因為從匯聚節(jié)點到被詢問的傳感器節(jié)點的路徑恰好相應于從被詢問的傳感器節(jié)點到匯聚節(jié)點的已經存在的路徑。另一個適合的設計方案提出，即被標記的數(shù)據(jù)包具有序列號。如果被標記的數(shù)據(jù)包包含序列號，利用該序列號能清楚地查明一個和同一個被詢問的傳感器節(jié)點的(被標記的)數(shù)據(jù)包的順序，則隨后合適的是，將其發(fā)送到路由表格記錄中，這是因為正確的按時間順序的處理在數(shù)據(jù)傳輸問題中被簡化。將用戶節(jié)點與其在樹結構中的在前節(jié)點組合，可以由于變化的外部條件(由此對于匯聚節(jié)點的度量發(fā)生變化)而轉換為另一個在前節(jié)點。在最壞的情況下，在兩個相鄰的用戶節(jié)點之間的通信連接發(fā)生斷開，因此不再可能實現(xiàn)在用戶節(jié)點和其在前節(jié)點之間的數(shù)據(jù)包的傳輸?？赡茉谕負渲邪l(fā)生這樣的情況，其中匯聚節(jié)點不將通向用戶節(jié)點的路徑一同斷開并且因此路徑不能從匯聚節(jié)點傳輸?shù)接脩艄?jié)點。出于該原因，所有從匯聚節(jié)點出發(fā)的路徑(它們經過那些不再使用的或甚至不能再使用的鏈路)在所有中間節(jié)點中和在傳感器節(jié)點中更新。這個過程在下面稱為路徑維護。上行鏈路路徑被自動地，例如通過收到的路徑消息(信標)更新。為了也能在下行鏈路方向上更新路徑，必須和相應的下行鏈路路徑存在的時間一樣長地對被詢問的節(jié)點的數(shù)據(jù)包進行標記。下行鏈路路徑在所涉及的被詢問的節(jié)點中的路徑維護的必要性適合地通過標記標識來表示，其中在設置的標記標識中，將匯聚節(jié)點上的數(shù)據(jù)包利用標記來表示。對此提供了兩個變體。為了使得被詢問的節(jié)點得知，是否存在通向它的下行鏈路路徑，其必須被維護，根據(jù)本方法的一個有利的設計方案，在所涉及的被詢問的節(jié)點中存儲了下行鏈路路徑的使用壽命。適合地，隨著最大路徑使用壽命初始化的計時器在產生下行鏈路路徑時啟動。路徑的產生是這個時間點，此時第一個被標記的數(shù)據(jù)包在對被詢問的節(jié)點詢問之后被發(fā)出。特別地，初始化的使用壽命對于下行鏈路路徑從匯聚節(jié)點到該用戶節(jié)點在這個用戶節(jié)點中相應于這個使用壽命，其在位于其間的節(jié)點中設置用于這個下行鏈路路徑。該第一變體的設計方案提出，即用戶節(jié)點成為一個被詢問的節(jié)點，則通過用戶節(jié)點設置標記標識和另一個、標識第一數(shù)據(jù)包的特征的標識，其中另一個標識隨著第一個、利用標記表明的數(shù)據(jù)包傳輸?shù)絽R聚節(jié)點而被刪除。特別地，當計時器到期并且另一個標識和標記標識未被設置時，至少一個被詢問的節(jié)點不再對需發(fā)送到匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)包進行標記?？商鎿Q地，另一個標識和非負的標記資源組合，其在每次通過匯聚節(jié)點詢問后考慮了至少被標記的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。根據(jù)另一個適合的設計方案，標記標識被用于實現(xiàn)(Existenz)下行鏈路路徑，其中只要設置了標記標識，則所涉及的被詢問的節(jié)點對由其發(fā)送到匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)包進行標記。通過以下要素設置標記標識-路徑消息，其中在地址列表中包含有(也就是說詢問了)用戶節(jié)點，和/或
-數(shù)據(jù)包，被詢問的節(jié)點從匯聚節(jié)點接收到該數(shù)據(jù)包。通過這兩個條件的組合，用戶節(jié)點僅需要一次在路徑消息中在下行鏈路路徑的延續(xù)期間被詢問，不取決于，該路徑通過多少路徑消息間隔存在。由此也可以盡管在受限制的數(shù)量的被詢問的用戶節(jié)點的情況下在路徑消息中不取決于最大的允許的路徑消息大小同時存在任意多個下行鏈路路徑，只要匯聚節(jié)點傳輸?shù)皆撓滦墟溌仿窂綌?shù)據(jù)包即可。也可以由此完全彼此獨立地選擇路徑消息間隔和下行鏈路路徑的使用壽命。通過從匯聚節(jié)點接收到被詢問的節(jié)點的數(shù)據(jù)包設置標記標識原則上可以取消。然而隨后同時僅能存在一個限定數(shù)量的下行鏈路路徑，這是因為被詢問的節(jié)點利用每個路徑消息必須始終被重復詢問并且用于用戶節(jié)點的地址的空間在路徑消息中被限制。此外應該考慮，即下行鏈路路徑的使用壽命大于路徑消息間隔，此時希望的是連續(xù)地存在下行鏈路路徑。根據(jù)另一個適合的設計方案，如果預定數(shù)量的、帶有標記的數(shù)據(jù)包被從各個被詢問的節(jié)點發(fā)送到匯聚節(jié)點，則重新設置標記標識。第二個變體的一個替換方案提出，S卩如果被詢問的節(jié)點在預定數(shù)量的接收到的路徑消息中不再包含在地址列表中，則重新設置標記標識。本發(fā)明還包括一種計算機程序產品，其能直接裝載在數(shù)字計算機的內部存儲器中并且包括軟件代碼段，當在計算機上運行該產品時，利用它們實施根據(jù)本發(fā)明的方法。本發(fā)明還提出一種網絡、特別是無線的傳感器網絡，其中，網絡具有一個匯聚節(jié)點和多個用戶節(jié)點的形式的節(jié)點，其中，在匯聚節(jié)點和至少一個被詢問的節(jié)點之間能建立通信路徑的用戶節(jié)點，用于雙向傳輸數(shù)據(jù)包。在根據(jù)本發(fā)明的網絡中，從各個用戶節(jié)點到匯聚節(jié)點的上行鏈路路徑能被由此確定，即在網絡的相鄰節(jié)點之間周期性地交換路徑消息，其中各個路徑消息使到匯聚節(jié)點的分別最短的距離，特別是以度量的形式信號化，和每個節(jié)點這樣管理其到達匯聚節(jié)點的路徑，即，該節(jié)點存儲具有到匯聚節(jié)點的最好的度量的、相鄰的節(jié)點的地址，以用于傳輸數(shù)據(jù)包。從匯聚節(jié)點到至少一個被詢問的節(jié)點的下行鏈路路徑能被由此確定，即在至少一個由匯聚節(jié)點發(fā)送的路徑消息中插入地址列表，該地址列表包括各個被詢問的節(jié)點的地址；每個接收具有地址列表的路徑消息的用戶節(jié)點將地址列表插入到由用戶節(jié)點發(fā)出的路徑消息中，并且這個或這些在地址列表中編址的用戶節(jié)點在接收到具有地址列表的路徑消息時作為被詢問的節(jié)點過渡到專用的發(fā)送狀態(tài)中。 根據(jù)本發(fā)明的網絡的優(yōu)點和聯(lián)系根據(jù)本發(fā)明的方法所述的優(yōu)點相同。


下面根據(jù)實施例在附圖中詳細說明本發(fā)明。圖中示出圖1示出了具有多個節(jié)點和用戶節(jié)點到匯聚節(jié)點的各個路徑的一個示意性的、示例性的傳感器網絡，圖2A，2B示出了在根據(jù)圖1的傳感器網絡的傳感器節(jié)點上的具有詢問的路徑消息的兩個可能的實施方案，圖3示出了根據(jù)用于路徑維護的第一個方法的，在被詢問的節(jié)點J中的通信的根據(jù)本發(fā)明的流程，和圖4示出了根據(jù)用于路徑維護的第二個方法的，在被詢問的節(jié)點J中的通信的根據(jù)本發(fā)明的流程。
具體實施例方式圖1示出了一個示例性的傳感器網絡NET，其具有傳感器節(jié)點SK形式的節(jié)點和多個用戶節(jié)點SE。用戶節(jié)點例如是傳感器節(jié)點并且具有清楚的地址，其在圖1中以A，B， C，…，K，L表示。在各個用戶節(jié)點SE之間存在的通信連接(所謂的鏈路)在圖1中以斷點線示出。在兩個節(jié)點之間的粗體示出的線代表在連接的節(jié)點之間的通信路徑。在單個用戶節(jié)點SE之間的路徑根據(jù)匯聚樹協(xié)議建立，其在開頭已經被說明。隨后更詳細探討的、在匯聚節(jié)點SK和具有地址“J”的用戶節(jié)點SE (簡寫為節(jié)點J)之間的通信路徑以PF標出。 在該通信路徑上的用戶節(jié)點B和E被稱為中間節(jié)點。從用戶節(jié)點SE到匯聚節(jié)點SK的路徑由此建立，即每個用戶節(jié)點A至L在稱為信標的路徑消息中通知其到匯聚節(jié)點SK的最短的距離。匯聚節(jié)點SK自身以具有距離“0”或另一個初始化的、作為最小值的啟動值的信標，對于自身在其周圍環(huán)境中是已知的。在將距離添加到用戶節(jié)點之后，從該節(jié)點，另一個用戶節(jié)點接收到一個信標，到其在信標中被通知的到匯聚節(jié)點的距離，用戶節(jié)點通過其相鄰的用戶節(jié)點識別出相應的到匯聚節(jié)點的距離。用戶節(jié)點SE將為匯聚節(jié)點SK確定的數(shù)據(jù)發(fā)送到相鄰的用戶節(jié)點SE，通過該節(jié)點，其具有到匯聚節(jié)點SK的最短的距離。在最后的時間之后，關于到匯聚節(jié)點觀的距離的信息，從匯聚節(jié)點SK出發(fā)，到達網絡中的所有用戶節(jié)點SE。在下面的說明中由此出發(fā)，即匯聚節(jié)點SK要將三個數(shù)據(jù)-和控制包發(fā)送到具有地址“J”的用戶節(jié)點。為此，必須首先將從匯聚節(jié)點SK到特定的用戶節(jié)點的通信路徑查明， 其中該用戶節(jié)點被標記為被詢問的節(jié)點so。在用于建立到匯聚節(jié)點SK的相應的路徑的、從匯聚節(jié)點SK發(fā)出的信標上，對此掛有用戶節(jié)點的地址的列表，匯聚節(jié)點SK要將數(shù)據(jù)發(fā)送給它。在當前情況下，它是具有地址 “J”的用戶節(jié)點。每個接收到這個信標的用戶節(jié)點將該地址列表插入到其下一個信標中。 由此，將地址通知給傳感器網絡的NET的所有用戶節(jié)點SE。如果包含在該地址列表中的用戶節(jié)點SE(在此是節(jié)點“J”)接收到這樣一個信標，則在其將它在其下一個信標中傳輸?shù)胶退噜彽挠脩艄?jié)點SE之前，其將其地址從地址列表中查出。原則上足夠的是，僅僅考慮到那個從接近的用戶節(jié)點SE接收到的信標，其隨后基于該信標被選擇為到匯聚節(jié)點SK的下一個節(jié)點(躍距)。在根據(jù)圖1的實施例中，匯聚節(jié)點SK因此將具有地址“J”的用戶節(jié)點SE的地址作為被詢問的節(jié)點輸入其信標中。在最后的時間之后，在和它相鄰的用戶節(jié)點(在此是節(jié)點I，E，F(xiàn)或者K)中的這種詢問到達節(jié)點J。在實施例中，在此僅僅考慮那個由相鄰的用戶節(jié)點SE接收到的信標，其隨后基于該信標作為到匯聚節(jié)點SK的下一個躍距，也是重復地， 被選擇。在實施例中它是節(jié)點E的信標。在圖2A中示出了具有到傳感器網絡NET的特定用戶節(jié)點SE的詢問的信標的一種可能的實現(xiàn)方式。利用EF表示在常見的信標中已經存在的場。N表示被詢問的用戶節(jié)點 SE的數(shù)量。利用IDl (SO)，…，IDN(SO)標識被詢問的用戶節(jié)點的指示符(地址)。地址列表原則上可以，如根據(jù)圖2A示出地，具有數(shù)量為N的被詢問的節(jié)點，其中數(shù)量N > 0。場N 也可以當明確地由信標的結構中得出被詢問的用戶節(jié)點的數(shù)量和位置時被刪去。這是這樣的情況，即被詢問的用戶節(jié)點SE的地址直接地跟隨在作為最后的數(shù)據(jù)區(qū)的EF之后。圖2B示出了一個優(yōu)選的設計方案，根據(jù)該設計方案，信標附加地具有一個詢問標識S0F，利用該詢問標識使得接收到信標的用戶節(jié)點SE信號化，即用戶節(jié)點對于在匯聚節(jié)點和它之間的雙向的通信連接被詢問，并且這個被詢問的用戶節(jié)點包含在插入的地址列表中。僅僅當詢問標識SOF被設置時，才為信標掛上附加的場(數(shù)量N的被詢問的節(jié)點以及被詢問的節(jié)點的標示符(地址))。在此，當?shù)刂妨斜淼慕K端在沒有場N時也能清楚地識別 (例如通過消息的終端)時，則也可能取消場N。在通過被接收的節(jié)點(其包含在信標的地址列表中)接收到信標之后，被詢問的節(jié)點SO(在此是節(jié)點J)標記其下一個數(shù)據(jù)包，通過一個合適的機構、例如標識，用于在路由算法中進行處理。如果被詢問的節(jié)點SE被詢問，則其必須至少為到匯聚節(jié)點SK的下一個數(shù)據(jù)包配有該標記。由于用于發(fā)出數(shù)據(jù)包的時間點然而不取決于接收到具有詢問的信標，則它允許了在被詢問的節(jié)點上設置的標記(例如以標記標識或一種類似的數(shù)據(jù)結構的形式) 進行確定，數(shù)據(jù)包是否根據(jù)本發(fā)明必須被標記。如果標記相應地被設置，則因此被詢問的節(jié)點SO的所有數(shù)據(jù)包被標記。如果被詢問的節(jié)點SO在一個信標中被詢問，則因此，被詢問的節(jié)點SO設置該標記。在下面將進一步描述以何種方式能夠將標記重新設置。在到匯聚節(jié)點SK(在此是節(jié)點E和B)的路徑上的中間節(jié)點以及匯聚節(jié)點SK自身處理了類似于應答消息的被標記的數(shù)據(jù)包并且將到被詢問的節(jié)點SO(節(jié)點J)的相應路徑輸入到其路由表格中。在路由表格的輸入中，必須輸入至少以下信息-目標地址該地址是被詢問的節(jié)點SO(在此是節(jié)點J)的地址，也就是說被標記的數(shù)據(jù)包的源地址。-到目標節(jié)點的下一個躍距在到被詢問的傳感器節(jié)點的路徑上的下一個傳感器節(jié)點的地址，也就是說被標記的數(shù)據(jù)包的發(fā)送地址。-路徑的使用壽命持續(xù)時間，在該時間之后，從路由表格中刪除了到被詢問的節(jié)點SO的路徑。不同的機構將使用壽命重新設置到其最大值，在下面對其進行描述。在所有情況下，在從被詢問的傳感器節(jié)點SO獲得根據(jù)本發(fā)明的被標記的數(shù)據(jù)包(目標地址)時并且在從匯聚節(jié)點SK獲得數(shù)據(jù)包時，其在被詢問的傳感器節(jié)點SO上被編址。使用壽命的最大值可以被通過配置而通知給中間節(jié)點。也可能的是，將該值輸入到被標記的數(shù)據(jù)包中，從而該值為了路由表格而被獲取。用于從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點SO的路徑(所謂的下行鏈路路徑)的使用壽命的最大值應該被這樣選擇，即它在通過該路徑上的匯聚節(jié)點SK發(fā)出下一個數(shù)據(jù)包時還存在。不需要路徑度量，這是因為從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點SO的路徑恰好符合于從被詢問的傳感器節(jié)點到匯聚節(jié)點的已經存在的路徑?？商鎿Q地可以，和在HWMP的ON-Demand模式中類似地，將具有多個目標地址的詳細的詢問消息發(fā)出。這雖然需要附加的路由包，但是和方法的其它機構一起需要僅僅在傳感器網絡中分配一次這種詳細的詢問消息，從而附加的路由包的數(shù)量很少。傳感器網絡的所有節(jié)點不必都接收到詢問消息。在聯(lián)網(vermascht)的網絡中，然而將詢問消息至少傳輸?shù)剿泄?jié)點。因此，詢問消息和到匯聚節(jié)點SK的路徑構造的組合實現(xiàn)了到匯聚節(jié)點SK 的路徑的一個附加的更新。由匯聚節(jié)點SK初始化的詢問消息自動地在所有包含該詢問消息的用戶節(jié)點中更新了到匯聚節(jié)點的路徑。由于包含這些詢問消息并且其地址包含在目標地址的列表中的節(jié)點在傳輸之前將其地址從列表中刪除，因此可以提出，即目標地址的列表是空的，但是還不是所有用戶節(jié)點SE獲得了到匯聚節(jié)點SK的路徑的更新的詢問消息。然而當該用戶節(jié)點SE未獲得詢問消息時，并不導致網絡NET的故障性能。然而，到匯聚節(jié)點SK的路徑的現(xiàn)實性可以通過傳輸來提高。為此，用戶節(jié)點SE被通知，也傳輸了具有目標地址的空的列表的詢問。為此存在不同的可能性-一般來說傳輸了所有從匯聚節(jié)點SK初始化的詢問消息，不取決于是否有目標地址包含在詢問消息中。-給出了廣播地址作為目標地址。但是由于傳感器節(jié)點和包含的傳感器節(jié)點原本被要求，因此需將應答消息發(fā)送到匯聚節(jié)點，則廣播地址需要特殊處理，這是因為不是每個、而是僅僅特定的傳感器節(jié)點應該發(fā)出應答消息。-在詢問消息中應用了標識。在設置的標識中，詢問消息也在空的目標地址列表中被傳輸。如果標識未被設置，則詢問消息在目標地址列表為空時不被傳輸。被詢問的節(jié)點SO對于獲得詢問消息作出反應，如在獲得信標時那樣，其中它設置在目標地址的列表中，也就是說帶有標記其到匯聚節(jié)點SK的數(shù)據(jù)包。路徑PF的使用壽命通過在該路徑上傳輸數(shù)據(jù)包，利用每個數(shù)據(jù)包重新設置為初始值。通常，數(shù)據(jù)包更新路徑PF的兩個方向的使用壽命。對于根據(jù)本發(fā)明的方法來說必需的是，即不以所述方式被標記的數(shù)據(jù)包僅僅對于路徑的方向更新使用壽命，其中傳輸該使用壽命。這表明，即從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點SO的路徑PF(下行鏈路路徑)通過匯聚節(jié)點SK傳輸?shù)接脩艄?jié)點SO的包進行更新，然而并不通過未被標記的數(shù)據(jù)包進行更新，用戶節(jié)點SO在其正常功能的范疇中將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給匯聚節(jié)點SK。否則這可能導致，即一次被設置的、雙向的路徑持續(xù)地保持為雙向。與此不同的是，以所述方式產生了被詢問的節(jié)點SO的被標記的數(shù)據(jù)包，其被傳輸?shù)絽R聚節(jié)點SK。通過利用其標記通知的路由功能，它將從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點SO 的下行鏈路路徑的使用壽命也重新設置為初始值。本方法也考慮了當拓撲變化時，在匯聚節(jié)點SK和被詢問的節(jié)點SO之間的一次建立的雙向路徑的維護。在網絡的樹結構中將用戶節(jié)點SE和其在前節(jié)點組合的方式可以基于波動的外界條件而變化到另一個在前節(jié)點，由此改變了相對于匯聚節(jié)點的度量。在最壞的情況下，在兩個相鄰的用戶節(jié)點之間的通信連接發(fā)生斷開，因此不再可能實現(xiàn)在用戶節(jié)點和其在前節(jié)點之間的數(shù)據(jù)包的傳輸?？赡茉谕負渲邪l(fā)生這樣的情況，其中匯聚節(jié)點不將通向用戶節(jié)點的路徑一同斷開并且因此不能將數(shù)據(jù)包從匯聚節(jié)點SK傳輸?shù)轿挥诼窂缴系挠脩艄?jié)點SE或者被詢問的節(jié)點SO。出于該原因，所有從匯聚節(jié)點SK出發(fā)的路徑(它們經過那些不再使用的或甚至不能再使用的鏈路)在所有中間節(jié)點中和在匯聚節(jié)點SK中更新。在上行鏈路方向上的路徑、也就是說從用戶節(jié)點SE或被詢問的節(jié)點SO在匯聚節(jié)點SK的方向上的路徑，自動地通過獲得的信標更新。為了也能在從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點SO的相反方向上進行更新，必須和從匯聚節(jié)點觀到被詢問的節(jié)點SO的相應路徑存在的時間一樣長地以所述的方式標記被詢問的節(jié)點SO的數(shù)據(jù)包。
方法A為了使得被詢問的節(jié)點SO也知道，從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點的、必須被維護的路徑是否存在，在被詢問的節(jié)點SO中也存儲了從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點SO(縮寫 SK - SO)的下行鏈路路徑的使用壽命。為此設有計時器，其隨著路徑的最大使用壽命初始化并且在產生從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點SO(傳感器節(jié)點)的路徑時被啟動。這是這樣的時間點，在該時間點時，第一個被標記的數(shù)據(jù)包在這樣詢問被詢問的節(jié)點SO之后被發(fā)出。特別地，初始化的使用壽命對于路徑從匯聚節(jié)點SK到被詢問的節(jié)點SO在這個傳感器節(jié)點中相應于這個使用壽命，其在位于其間的節(jié)點中設置用于這個下行鏈路路徑。對于在被詢問的節(jié)點SO中的下行鏈路路徑SK — SO的使用壽命利用每個由匯聚節(jié)點SK獲得的包被重新設置到預設的初始值、即最大使用壽命。數(shù)據(jù)包、也就是說被標記的、將被詢問的節(jié)點SO作為創(chuàng)始者發(fā)送到匯聚節(jié)點SK的數(shù)據(jù)包通常并不改變被詢問的節(jié)點SO的計時器。一個例外情況是，在獲得信標(在其中對節(jié)點SO進行詢問)之后的第一個被標記的數(shù)據(jù)包。被標記的數(shù)據(jù)包將計時器設置到初始化值并且可以通過另一個標識、 即所謂的第一數(shù)據(jù)包標識EDPF來識別。如果設置了第一數(shù)據(jù)包標識EDPF，則在發(fā)送被標記的數(shù)據(jù)包時將計時器設置到初始值并且刪除第一數(shù)據(jù)包標識EDPF。第一數(shù)據(jù)包標識EDPF 在獲得具有詢問的信標時設置用于被詢問的節(jié)點SO。如果計時器結束并且在此時第一數(shù)據(jù)包標識EDPF未被設置，則重新設置標記標識MF，從而不再標記被詢問的節(jié)點SO的下面的數(shù)據(jù)包。第一數(shù)據(jù)包標記EDPF也可以和非負的整數(shù)的標記資源MR中的標記標識MF組合。
在該變體中，有效的是下列規(guī)定
權利要求
1.一種用于在無線網絡(NET)中、特別是在無線傳感器網絡中建立雙向的通信路徑 (PF)的方法，其中所述網絡(NET)具有匯聚節(jié)點(SK)形式的節(jié)點和多個用戶節(jié)點(SE)，其中在所述匯聚節(jié)點(SK)和所述用戶節(jié)點(SE)的至少一個被詢問的節(jié)點(SO)之間能建立用于雙向傳輸數(shù)據(jù)包的所述通信路徑(PF)，其中-從各個所述用戶節(jié)點(SE)到所述匯聚節(jié)點(SK)的上行鏈路路徑被由此確定，即一在所述網絡(NET)的相鄰節(jié)點(SK，SE)之間周期性地交換路徑消息，其中各個路徑消息使到所述匯聚節(jié)點(SK)的分別最短的距離，特別是以度量的形式信號化，和一每個所述節(jié)點(SE)這樣管理所述節(jié)點到所述匯聚節(jié)點(SK)的路徑，即，所述節(jié)點存儲具有到所述匯聚節(jié)點(SK)的最好的度量的、相鄰的所述節(jié)點(SE)的地址，以用于傳輸數(shù)據(jù)包；-從所述匯聚節(jié)點(SK)到至少一個所述被詢問的節(jié)點(SO)的下行鏈路路徑被由此確定，即一在至少一個由所述匯聚節(jié)點(SK)發(fā)送的路徑消息中插入地址列表，所述地址列表包括各個所述被詢問的節(jié)點(SO)的地址；一每個接收具有所述地址列表的路徑消息的所述用戶節(jié)點(SE)將所述地址列表插入到由所述用戶節(jié)點發(fā)出的路徑消息中，并且一這個或這些在所述地址列表中編址的所述用戶節(jié)點(SE)在接收到具有所述地址列表的路徑消息時作為所述被詢問的節(jié)點(SO)過渡到專用的發(fā)送狀態(tài)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述被詢問的節(jié)點(SO)在接收到具有地址列表的路徑消息時，在所述被詢問的節(jié)點將其具有地址列表的路徑消息發(fā)出到與所述被詢問的節(jié)點相鄰的節(jié)點之前，將所述被詢問的節(jié)點的地址從所述地址列表中刪除。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述用戶節(jié)點(SE)僅僅考慮這種相鄰的節(jié)點的路徑消息，所述相鄰的節(jié)點基于路徑消息，作為到所述匯聚節(jié)點(SK)的最近的躍距而被選出。
4.一種用于在無線網絡(NET)中、特別是在無線傳感器網絡中建立雙向的通信路徑 (PF)的方法，其中所述網絡(NET)具有匯聚節(jié)點(SK)形式的節(jié)點和多個用戶節(jié)點(SE)，其中在所述匯聚節(jié)點(SK)和所述用戶節(jié)點(SE)的至少一個被詢問的節(jié)點(SO)之間能建立用于雙向傳輸數(shù)據(jù)包的所述通信路徑(PF)，其中-從各個所述用戶節(jié)點(SE)到所述匯聚節(jié)點(SK)的上行鏈路路徑被由此確定，即一在所述網絡(NET)的相鄰節(jié)點(SK，SE)之間周期性地交換路徑消息，其中各個路徑消息使到所述匯聚節(jié)點(SK)的分別最短的距離，特別是以度量的形式信號化，和一每個所述節(jié)點(SE)這樣管理所述節(jié)點到所述匯聚節(jié)點(SK)的路徑，即，所述節(jié)點存儲具有到所述匯聚節(jié)點(SK)的最好的度量的、相鄰的所述節(jié)點(SE)的地址，以用于傳輸數(shù)據(jù)包；-從所述匯聚節(jié)點(SK)到至少一個所述被詢問的節(jié)點(SO)的下行鏈路路徑被由此確定，即一除了通過所述匯聚節(jié)點(SK)周期性地發(fā)送的路徑消息之外，還發(fā)出具有地址列表的詢問消息，所述地址列表包括各個所述被詢問的節(jié)點(SO)的地址，一通過各個接收到詢問消息的所述節(jié)點將詢問消息傳輸?shù)椒謩e相鄰的所述節(jié)點，和一這個或這些在所述地址列表中編址的所述用戶節(jié)點(SE)在接收到具有所述地址列表的詢問消息時作為所述被詢問的節(jié)點(SO)過渡到專用的發(fā)送狀態(tài)中。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，在所述地址列表中編址的所述用戶節(jié)點(SE)在傳輸?shù)椒謩e相鄰的所述節(jié)點之前將所述用戶節(jié)點的地址從所述地址列表中刪除。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，接收到由所述匯聚節(jié)點初始化的詢問消息的所述用戶節(jié)點(SE)將所述詢問消息傳輸?shù)剿鲇脩艄?jié)點的相鄰的節(jié)點。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述用戶節(jié)點(SE)收到由所述匯聚節(jié)點初始化的詢問消息，所述詢問消息具有包含在所述詢問消息中的廣播地址作為所述詢問消息的目標地址，所述用戶節(jié)點不將所述廣播地址解釋為詢問并且將所述詢問消息傳輸?shù)剿鲇脩艄?jié)點的相鄰的節(jié)點。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，將指示符(標識)插入所述詢問消息中，所述指示符利用信號通知接收到所述詢問消息的所述節(jié)點，即也能將所述詢問消息在空的地址列表的情況下傳輸?shù)剿鱿噜彽墓?jié)點。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，至少一個所述被詢問的節(jié)點(SO)對至少下一個、需發(fā)送到所述匯聚節(jié)點(SK)的數(shù)據(jù)包以預定的方式進行標記，所述標記由在到所述匯聚節(jié)點(SK)的所述通信路徑(PF)上的所述用戶節(jié)點(SE)解釋為用于應答消息的指示符。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在從所述被詢問的節(jié)點(so)到所述匯聚節(jié)點(SK)的路徑上的所述用戶節(jié)點(SE)，以及所述匯聚節(jié)點(SK)當所述用戶節(jié)點和所述匯聚節(jié)點從所述被詢問的節(jié)點(SO)之一接收到被標記的數(shù)據(jù)包時，將所述下行鏈路路徑記入所述用戶節(jié)點和所述匯聚節(jié)點的傳輸表格中。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，至少將下列信息記入所述傳輸表格中-目標地址，所述目標地址是所述被詢問的節(jié)點(so)的地址，并且相應于被標記的數(shù)據(jù)包的源地址；-相鄰的用戶節(jié)點(SE)的地址，所述地址是在到所述目標地址的路徑上的下一個用戶節(jié)點(SE)的地址；-相應于通信路徑(PF)的使用壽命的信息，其中該信息說明了，在多久之后將到所述被詢問的節(jié)點(SO)的路徑從所述傳輸表格中刪除。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，從所述匯聚節(jié)點(SK)到所述被詢問的節(jié)點 (SO)的路徑的使用壽命在發(fā)生下列事件時被重新設置到其最大值在從所述被詢問的節(jié)點(SO)收到或傳輸帶有標記的數(shù)據(jù)包時，所述數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)剿鰠R聚節(jié)點(SK)，或者在收到或傳輸從所述匯聚節(jié)點(SK)發(fā)送的數(shù)據(jù)包時，所述數(shù)據(jù)包在所述被詢問的節(jié)點(SO)上編址。
13.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，被標記的數(shù)據(jù)包具有序列號。
14.根據(jù)權利要求9至13中任一項所述的方法，其中，在涉及的所述被詢問的節(jié)點 (SO)中的下行鏈路路徑的路徑維護的必要性通過標記標識(MF)表明，其中在設置的標記標識(MF)中，在所述匯聚節(jié)點(SK)上的數(shù)據(jù)包利用標記表明。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，隨著最大的路徑使用壽命而初始化的計時器在產生下行鏈路路徑時啟動。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中，一旦所述用戶節(jié)點(SE)成為一個被詢問的節(jié)點(SO)，則通過所述用戶節(jié)點設置所述標記標識(MF)和另一個標識(EDPF)，其中所述另一個標識(EDPF)隨著將第一個、利用標記表明的數(shù)據(jù)包傳輸?shù)剿鰠R聚節(jié)點(SK)而被刪除。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，當所述計時器到期并且所述另一個標識 (EDPF)以及所述標記標識(MF)未被設置時，至少一個所述被詢問的節(jié)點(SO)不再對需發(fā)送到所述匯聚節(jié)點(SK)的數(shù)據(jù)包進行標記。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，所述標識(EDPF)和非負的標記資源組合，所述非負的標記資源在每次通過所述匯聚節(jié)點(SK)詢問后考慮了至少被標記的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。
19.根據(jù)權利要求1至13中任一項所述的方法，其中，標記標識(MF)被用于實現(xiàn)下行鏈路路徑，其中，只要設置了所述標記標識(MF)，則涉及的所述被詢問的節(jié)點(SO)對由所述被詢問的節(jié)點發(fā)送到所述匯聚節(jié)點(SK)的數(shù)據(jù)包進行標記。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中，如果預定數(shù)量的、帶有標記的數(shù)據(jù)包被從各個被詢問的節(jié)點(so)發(fā)送到所述匯聚節(jié)點(SK)，則重新設置所述標記標識(MF)。
21.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中，如果所述被詢問的節(jié)點(SO)在預定數(shù)量的接收到的路徑消息中不再包含在所述地址列表中，則重新設置所述標記標識(MF)。
22.根據(jù)權利要求14至21中任一項所述的方法，其中，通過以下要素設置所述標記標識(MF)-路徑消息，在所述路徑消息中，所述用戶節(jié)點(SE)包含在所述地址列表中，和/或-數(shù)據(jù)包，所述被詢問的節(jié)點(SO)從所述匯聚節(jié)點(SK)接收到所述數(shù)據(jù)包。
23.一種計算機程序產品，所述計算機程序產品能直接裝載在數(shù)字計算機的內部存儲器中并且包括軟件代碼段，當在計算機上運行所述產品時，利用所述軟件代碼段實施根據(jù)前述權利要求中任一項所述的步驟。
24.一種網絡(NET)、特別是無線的傳感器網絡，其中，所述網絡(NET)具有一個匯聚節(jié)點(SK)和多個用戶節(jié)點(SE)的形式的節(jié)點，其中，在所述匯聚節(jié)點(SK)和至少一個被詢問的節(jié)點(SO)之間能建立通信路徑(PF)的用戶節(jié)點(SE)，用于雙向傳輸數(shù)據(jù)包，其中-從各個所述用戶節(jié)點(SE)到所述匯聚節(jié)點(SK)的上行鏈路路徑能被由此確定，即一在所述網絡(NET)的相鄰節(jié)點(SK，SE)之間周期性地交換路徑消息，其中各個路徑消息使到所述匯聚節(jié)點(SK)的分別最短的距離，特別是以度量的形式信號化，和一每個所述節(jié)點(SE)這樣管理所述節(jié)點到所述匯聚節(jié)點(SK)的路徑，即，所述節(jié)點存儲具有到所述匯聚節(jié)點(SK)的最好的度量的、相鄰的所述節(jié)點(SE)的地址，以用于傳輸數(shù)據(jù)包；-從所述匯聚節(jié)點(SK)到至少一個所述被詢問的節(jié)點(SO)的下行鏈路路徑能被由此確定，即一在至少一個由所述匯聚節(jié)點(SK)發(fā)送的路徑消息中插入地址列表，所述地址列表包括各個所述被詢問的節(jié)點(SO)的地址；一每個接收具有所述地址列表的路徑消息的所述用戶節(jié)點(SE)將所述地址列表插入到由所述用戶節(jié)點發(fā)出的路徑消息中，并且一這個或這些在所述地址列表中編址的所述用戶節(jié)點(SE)在接收到具有所述地址列表的路徑消息時作為所述被詢問的節(jié)點(SO)過渡到專用的發(fā)送狀態(tài)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在無線網絡(NET)中、特別是在無線傳感器網絡中建立雙向的通信路徑(PF)的方法，其中網絡(NET)具有匯聚節(jié)點(SK)形式的節(jié)點和多個用戶節(jié)點(SE)并且其中在匯聚節(jié)點(SK)和用戶節(jié)點(SE)的至少一個被詢問的節(jié)點(SO)之間能建立用于雙向傳輸數(shù)據(jù)包的通信路徑(PF)。從各個用戶節(jié)點(SE)到匯聚節(jié)點(SK)的上行鏈路路徑被由此確定，即在網絡(NET)的相鄰節(jié)點(SK，SE)之間周期性地交換路徑消息，其中各個路徑消息使到匯聚節(jié)點(SK)的分別最短的距離，特別是以度量的形式信號化。此外，每個節(jié)點(SE)這樣管理其到匯聚節(jié)點(SK)的路徑，即，該節(jié)點存儲具有到匯聚節(jié)點(SK)的最好的度量的、相鄰的節(jié)點(SE)的地址，以用于傳輸數(shù)據(jù)包。從匯聚節(jié)點(SK)到至少一個被詢問的節(jié)點(SO)的下行鏈路路徑被由此確定，即在至少一個由匯聚節(jié)點(SK)發(fā)送的路徑消息中插入地址列表，該地址列表包括各個被詢問的節(jié)點(SO)的地址。每個接收具有地址列表的路徑消息的用戶節(jié)點(SE)將地址列表插入到由該用戶節(jié)點發(fā)出的路徑消息中，并且這個或這些在地址列表中編址的用戶節(jié)點(SE)在接收到具有地址列表的路徑消息時作為被詢問的節(jié)點(SO)過渡到專用的發(fā)送狀態(tài)中。
文檔編號H04W40/26GK102577518SQ201080043692
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權日2009年9月29日
發(fā)明者托爾斯滕·邁爾, 米夏埃爾·巴爾, 諾貝特·維卡里 申請人:西門子公司