多跳异构无线网络中多任务路由的方法、网络及节点技术

将多跳异构无线网络划分成一组子网络，该组子网络包括具有第一汇节点的第一子网络和具有第二汇节点的第二子网络。节点形成所述第一子网络的一部分和所述第二子网络的一部分，并且根据子网络而具有不同操作模式。例如，节点具有规定了第一子网络中的路由类型的第一MOP和规定了第二子网络中的路由类型的第二MOP。节点基于该节点的与子网络无关的可用路由资源并且基于在子网络当中改变的必要路由资源，确定所述MOD。节点根据第一MOP在第一子网络中对分组进行路由，并且根据第二MOP在第二子网络中对分组进行路由。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多跳异构无线网络中的资源感知多任务路由
本专利技术总体上涉及在无线网络中对分组进行路由，并且具体地，涉及在包括具有异构资源和能力的节点的多跳无线网络中对分组进行路由。
技术介绍
无线网络可以基于该网络的节点的资源和能力而分类成同构网络和异构网络。在同构网络(如常规的无线传感器网络)中，所有节点具有相同的资源和能力。另一方面，在异构无线网络(如无线物联网(IoT)网络)中，节点具有不同的资源和能力。一些节点有诸如存储器、存储部、处理能力、能源供应以及通信能力的更多资源。其它节点具有有限的资源和能力。结果，一些节点可以执行更多功能，而其它节点只能执行有限的功能。常规的分层路由方法是为同构无线网络设计的，未考虑节点异构性和应用需求。例如，专利文献1“methodsandapparatusforhierarchicalroutingincommunicationnetworks”确定多个受约束的加权路径来连接通信网络中的群集的边界节点对，每个受约束的加权路径都具有相应带宽和相应权重。受约束的加权路径选择基于带宽阈值。其没有解决如何形成群集以及用于形成群集的度量。其不考虑所选节点是否具有足够的资源来执行与其它群集的连接。因此，仅考虑同构网络。专利文献2“methodandapparatusforhierarchicalroutinginmultiprocessormesh-basedsystems”描述了一种用于网格系统中的分层路由的方法和装置。该方法将节点的网格网络分成多个矩形区域，确定从所述多个矩形区域中的源区域到目的地区域的分区路由，并提供从一个矩形区域内的源节点到同一矩形区域内的目的地节点的区域路由。该方法还可以包括利用分区路由和区域路由将分组从源区域内的源节点路由至目的地区域内的目的地节点。然而，这种方法同样是为同构网络设计的，不考虑节点资源、路由度量以及目标函数，而仅考虑可达性。用于低功率和有损网络的IPv6路由协议(RPL)是由因特网工程任务组(IETF)开发的路由协议。RPL将网络的节点组织成被称作面向目的地的有向无环图(DODAG)的树状拓扑。基于预先确定的存储器阈值，RPL定义了四种操作模式(MOP)：MOP＝0、MOP＝1、MOP＝2及MOP＝3。然而，RPL要求网络中的所有路由器节点可以具有相同的MOP，即，所有路由器节点可以具有与汇节点(sinknode)的MOP相同的MOP。如果节点的MOP与汇节点的MOP不同，那么该节点只能作为叶节点加入网络，并因此无法扩展网络。结果，RPL可以对物理连接的网络进行分区。另外，RPL需要网络内的单一目标函数和相同的路由度量。结果，RPL也是为同构网络设计的。[引文列表][专利文献][PTL1]US8,773,992B2[PTL2]US2009/0274157A1
技术实现思路
因此，希望提供一种资源感知路由方法，该方法基于节点的不同资源和能力来修改其路由功能。本专利技术的一些实施方式基于这样的认识，即，在多跳异构无线网络中，可以基于不同的应用需求和资源需求来构建网络拓扑。例如，应当向节点提供异构目标函数和路由度量，以选择适当的目标函数集和路由度量，来构建拓扑的多层和多群集。本专利技术的一些实施方式基于这样的认识，即，在多跳无线网络中，具有不同资源的节点可以具有规定该节点所使用的路由类型的不同操作模式(MOP)。例如，MOP可以规定单向或双向路由、表路由或源路由。例如，节点应当让其它节点知道该节点没有资源再进行路由。本专利技术的一些实施方式基于这样的认识，即，节点可以将存储器划分成不同的部分，包括用于缓冲分组的缓冲部分和用于存储为构建和维护网络拓扑所需的信息的路由部分。例如，网络标识符、邻居信息以及路由表条目被存储在路由部分中。本专利技术的一些实施方式基于这样的认识，即，节点可以响应于所分配的路由存储器、所需的路由存储器、所感测的网络条件(诸如子网络大小的大小和邻居节点的MOP变化)，以及可用资源的变化(诸如节点的可用存储器、节点的处理能力、节点的可用能量的量，以及节点的通信能力中的一个或组合)来更新其MOP。定义了新的一组MOP，使得不同的MOP可以对应于网络中的节点的不同路由类型，如果节点可以执行更多的路由功能，则MOP就越大。以这种方式，节点可以将其MOP以信号方式发送给其它节点，作为对路由类型的指示。例如，节点可以使用MOP来指示该节点不进行路由。在本专利技术的一些实施方式中，节点考虑到如由其它节点的MOP指示的所述其它节点的路由类型以及不同路由目标函数和不同路由度量来执行它们的路由。而且，一些实施方式构建分层网络拓扑以易于K跳相邻节点的目标函数、路由度量以及路由偏好。因此，本专利技术的一些实施方式通过使异构网络包括具有不同MOP的节点并响应于节点的操作变化对至少一个节点的MOP进行修改，使路由方法适应网络状态变化。因此，一个实施方式公开了一种用于在多跳异构无线网络中对分组进行路由的方法，所述网络被划分成一组子网络，该组子网络包括具有第一汇节点的第一子网络和具有第二汇节点的第二子网络，其中，一节点形成所述第一子网络的至少一部分和所述第二子网络的至少一部分。所述方法的步骤利用所述节点的处理器执行。所述方法包括以下步骤：根据所述节点中被分配的路由存储器(ARM)和所述节点的剩余的预期路由寿命(ERL)，确定所述节点的可用路由资源；根据所述节点用于子网的路由协议、所述节点在所述子网络中的逻辑位置，以及所述子网络中经由所述节点的数据业务，确定所述节点的至少一个必要路由资源，其中，必要路由资源的确定包括：确定所述节点用于所述第一子网络的第一必要路由资源并且确定所述节点用于所述第二子网络的第二必要路由资源，其中，所述第一必要路由资源不同于所述第二必要路由资源；利用所述可用路由资源和所述第一必要路由资源，确定规定所述节点在所述第一子网络中的路由类型的第一操作模式(MOP)；利用所述可用路由资源和所述第二必要路由资源，确定规定所述节点在所述第二子网络中的路由类型的第二MOP，其中，所述第一MOP不同于所述第二MOP；以及根据所述第一MOP在所述第一子网络中对分组进行路由，并且根据所述第二MOP在所述第二子网络中对分组进行路由。另一实施方式公开了一种包括多个节点的多跳无线网络，所述多个节点具有不同的计算和能量资源，其中，所述网络被划分成具有目标函数和路由度量的独特组合的多个子网络，其中，至少一个节点加入多个子网络，并且根据规定不同子网络的不同路由类型的不同操作模式(MOP)来操作。又一实施方式公开了一种用于在异构无线网络中对分组进行路由的节点，所述节点包括：收发器，该收发器用于发送和接收分组；存储器，该存储器用于存储所述分组、路由条目、子节点-父节点条目、K跳邻居路由偏好的至少一部分；以及处理器，该处理器用于基于所述子网络的目标函数和路由度量的组合加入多个子网络，并且确定规定不同子网络的不同路由类型的不同操作模式(MOP)。附图说明图1A是用于物理连接网络的低功率和有损网络(RPL)分区的路由协议的示例；图1B是网络拓扑中不同位置处的节点的不同资源需求的示例；图1C是影响节点的电池寿命的RPL的示例；图2A是根据本发专利技术的一些实施方式的多跳异构无线网络的示意图；图2B是根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在多跳异构无线网络中对分组进行路由的方法，所述多跳异构无线网络被划分成一组子网络，所述一组子网络包括具有第一汇节点的第一子网络和具有第二汇节点的第二子网络，其中，节点形成所述第一子网络的至少一部分和所述第二子网络的至少一部分，其中，所述方法的步骤利用所述节点的处理器执行，所述方法包括：根据所述节点中的被分配的路由存储器(ARM)和所述节点的剩余预期路由寿命(ERL)，确定所述节点的可用路由资源；根据由所述节点用于子网络的路由协议、所述节点在所述子网络中的逻辑位置，以及所述子网络中经由所述节点的数据业务，确定所述节点的至少一个必要路由资源，其中，所述必要路由资源的确定包括：确定所述节点用于所述第一子网络的第一必要路由资源并且确定所述节点用于所述第二子网络的第二必要路由资源，其中，所述第一必要路由资源不同于所述第二必要路由资源；利用所述可用路由资源和所述第一必要路由资源，确定第一操作模式(MOP)，所述第一MOP规定了所述节点在所述第一子网络中的路由类型；利用所述可用路由资源和所述第二必要路由资源，确定第二MOP，所述第二MOP规定了所述节点在所述第二子网络中的路由类型，其中，所述第一MOP不同于所述第二MOP；以及根据所述第一MOP在所述第一子网络中对分组进行路由，并且根据所述第二MOP在所述第二子网络中对分组进行路由。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.14 US 15/069,2501.一种在多跳异构无线网络中对分组进行路由的方法，所述多跳异构无线网络被划分成一组子网络，所述一组子网络包括具有第一汇节点的第一子网络和具有第二汇节点的第二子网络，其中，节点形成所述第一子网络的至少一部分和所述第二子网络的至少一部分，其中，所述方法的步骤利用所述节点的处理器执行，所述方法包括：根据所述节点中的被分配的路由存储器(ARM)和所述节点的剩余预期路由寿命(ERL)，确定所述节点的可用路由资源；根据由所述节点用于子网络的路由协议、所述节点在所述子网络中的逻辑位置，以及所述子网络中经由所述节点的数据业务，确定所述节点的至少一个必要路由资源，其中，所述必要路由资源的确定包括：确定所述节点用于所述第一子网络的第一必要路由资源并且确定所述节点用于所述第二子网络的第二必要路由资源，其中，所述第一必要路由资源不同于所述第二必要路由资源；利用所述可用路由资源和所述第一必要路由资源，确定第一操作模式(MOP)，所述第一MOP规定了所述节点在所述第一子网络中的路由类型；利用所述可用路由资源和所述第二必要路由资源，确定第二MOP，所述第二MOP规定了所述节点在所述第二子网络中的路由类型，其中，所述第一MOP不同于所述第二MOP；以及根据所述第一MOP在所述第一子网络中对分组进行路由，并且根据所述第二MOP在所述第二子网络中对分组进行路由。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：检测所述可用路由资源、所述第一必要路由资源和所述第二必要路由资源中的至少一方的变化；以及响应于检测到所述变化，更新所述第一MOP和所述第二MOP中的一方或组合。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：根据在所述第一子网络和所述第二子网络内发送的对应控制分组，确定所述第一子网络和所述第二子网络中的逻辑连接。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：根据不同目标函数和不同路由度量中的一个或组合，将所述网络划分成所述子网络，使得每个子网络具有所述目标函数和所述路由度量的唯一组合。5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：根据所述网络内发送的控制分组，检索所述网络的所述目标函数和所述路由度量的组合的列表；针对所述节点的不同任务来比较每个组合的适合性，以选择加入一个或几个子网络；以及加入所选择的子网络。6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：根据一组控制分组来确定所述节点的一组网络参数，其中，所述一组网络参数包括以下项中的一个或组合：相邻节点的MOP、所述相邻节点的规定了所述相邻节点与所述第一汇节点或所述第二汇节点的相对距离的等级、所述第一子网络的大小和所述第二子网络的大小、所述第一子网络的一组目标函数和一组路由度量以及所述第二子网络的一组目标函数和一组路由度量、K跳相邻节点的一组路由偏好、所述节点的一组路由条目和所述节点的一组子节点-父节点条目。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一MOP或所述第二MOP是叶MOP、向上MOP、非存储MOP、存储MOP或多播存储MOP，其中，根据所述叶MOP操作的节点不对分组进行路由，其中，根据所述向上MOP操作的节点仅对向上分组进行路由，其中，根据所述非存储MOP操作的节点对所述分组进行路由但不存储路由条目，其中，根据所述存储MOP操作的节点对所述分组进行路由并存储路由条目，并且其中，根据所述多播存储MOP操作的节点对所述分组进行路由并存储路由条目且对信息进行多播。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络中的节点基于所述节点的MOP、一组异构目标函数以及一组异构路由度量，被组织成面向分层目的地的有向无环图(H-DODAG)拓扑，其中，所述节点的所述MOP、所述目标函数以及路由度量在网络的不同部分是不同的，其中，所述目标函数和路由度量被分组成目标函数与对应路由度量之间的多组一对多映射，其中，第一组目标函数和路由度量被所述汇节点和存储节点用于构建H-DODAG拓扑的第一层，其中，其它组的目标函数和路由度量被存储节点、非存储节点、向上节点以及叶节点用于构建H-DODAG拓扑的其它层，其中，非存储节点、向上节点以及叶节点利用第二组目标函数和路由度量加入H-DODAG拓扑。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述控制分组包括：H-DODAG信息对象(H-DIO)分组、分层目的地通告对象(H-DAO)分组，以及H-DODAG信息请求(H-DIS)分组，其中，H-DIO分组包含用于构建从所述数据节点到所述汇节点的向上路由的信息和发送该H-DIO分组的所述节点的MOP，其中，H-DAO分组包含用于构建从所述汇节点到所述数据节点的向下路由的信息和所述目的地节点的MOP，其中，H-DAO包括非存储H-DAO(N-H-DAO)和存储H-DAO(S-H-DAO)，其中，N-H-DAO包括子节点-父节点条目，并且S-H-DAO生成路由条...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建林，菲利普·奥尔利克，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP