选择节点的方法

专利名称：选择节点的方法
技术领域：
本发明涉及在通信网络中，例如在无线网络中，选择节点的方法。此外，本
发明还涉及可操作用来按照这种方法运行的节点网络(nodal network)。进一步地，本发明另外涉及可在计算^更件上4似亍以实现该方法的软件产品。
背景技术：
在利用共享媒介的网络中，例如在无线通信网络中，提供可靠的通信，即提供可靠的服务质量(QoS)，众所周知是有问题的。与相应的有线对应物(counterpart)不同，无线通信系统易于遭受传播效应，例如i^圣损失、遮蔽和衰落。并且，这样的效应是位置相关和时变中的一个或多个。这些效应使得对于时间重要应用(例如音频/*^贞流和会议)设计无线系统变得非常有挑战性。
众所周知，通过在无线网络中充分利用分集(deversUy)，可在无线网络中获得更可靠的通信。例如，在包括发送者节点和多个合作节点的无线网络中，通过在网络中选择能为来自发送者节点的数据通信提供最好即时通信信道的合作节点，通信的可靠性容易得以增强。然而，为了为这样的网络提供满意的所需操作特性,非常快地孰行用于提供最佳即时通信信道的合作节点的选择以避免出现不可忍受的通信开销很重要。
在无线网络中的分集由于网络发射器可#^乍用来不仅向预期接收器发送，而且还向与其邻近的接收器发送而出现。在无线网络中建立的无线信道具有通信属性，这些通信属性以基本不相关的方式随位置和时间的变化而变化。
在利用诸如无线这样的共享通信媒介的通信系统中，已经建议了虛拟蜂窝网络(VCN)，如1999年在衡eless Personal Communication))第10巻第3期287-307页上的第一科学出版物 "Virtual Cellular Network: A New WirelessCommunication Architecture with Multiple Access Ports"所介绍的。VCN不同于传统的无线局域网(WLAN)，因为VCN使用多个^f乍接入点(AP)来从单个移动^W妄收传输。在VCN中，由于从移动站到多个AP的通信^^:是独立的，在每分组的1^出上空间分集容易被动态地应用以提高上行^ 沐输的健壮性。然而，为了使AP能^^乍i4l刻iLh行^M专输，提议了各种协议。当应用VCN同时遵循IEEE 802.11标准时出现的一个重要挑战涉及^f乍AP的及时选桐口对发送移动站的相应及时确iL
由Michele Zorzi和Ramesh Roa在2003年10月至12月《IEEE Transact ionon Mobile Co卿uting》第2巻第4期第3M-351页的第二科学出版物"Geographical Random Forwarding (GeRaF) for Ad Hoc and Sensor Networks:Energy and Latency Performance"中，描述了传感器网络和自组网络(ad hoc),它们基于
(a) 能确定其空间位置的传感器节点；和
(b) 对于从发送节点发送的消息，发送节点和最后目的地的位置纟tt式地包括在该消息中。
在所述的这种网络中，接收消息(即"听到"消息)的节点能够评定作为那个消息的中继方面它自己的优先级。并且，在这种网络中的所有接收消息的节点可选地响应它们自己的优先权可操作用来但当该消息的中继。这样的梯作方式使得最好空间位置的节点作为消息中继操作。此外，由于操作为中继的节点的后验(a posteriori )选择，在每一个节点处不需要拓4H言息或路由表，因为节点位置信息就足够。在这种网络中的地理路由使得节点能够不使用坐标就得以激活和去激活；并M由、MAC和拓朴管理容易被集成到属于这种网络的单个控制层中。
在上述第二科学出版物中描述的网络中，当要求给定的去激活节点发送数据分组时，该给定节点首先被激活，然后在两个载波频率监视传输一段时间。当给定节点识别到在两个栽波频率的任意一个发生了传输时，即任意一个频率"忙"时，给定节点逸迷(backoff )并重新安排试图在稍后的时间发送数据分组。相反地，当给定节点识别到在所述一段时间期间两个栽波频率都没有传输发生时，给定节点发送请求发送(RTS)消息并g在后继的时隙中监听来自在通信中接近该给定节点的潜在中继节点的清除发送(CTS)消息。在跟随RTS消息结尾的每一个CTS时隙中，给定节点4A/f于如下步骤
(a) 如f^给定节点处仅接4U'j—个CTS消息，则给定节点开始数据分组的传输，该数据分组的初始部分作为发布CTS消息的中继节点的CTS确认；
(b) 如絲给定节点处没有接4U'jCTS消息，则给定节点发i^i速续消息，然后监听CTS消息，Np个空CTS时隙后则使(subject to)超时；或者
(c) 如果由给定节点监听到的信号不是有意义的消息，则认为发生了消息冲突，然后给定节点可操作用来发送用于调用冲突解决算法的沖突消息；此后给定节点再次监听CTS消息。
AA^定节点传输数据分^L^，给定节点期望接Ci即确认(ACK)消息。当接4t^这样的ACK消息时，给定节点认为消息传输已成功地完成，则该给定节点
5再开始它的去激活状态。
在上面解释的已知无线通信网络分享了在解决合作节点间的竟争以及解决 确认数据消息接收和转发数据消息的优选节点的选择时尽可能在合作节点间避
免消息沖突的设计原理。这样的设计原理具有缺点这些已知的网络承受相当可 观的开销，这导致提供通信足够可靠性(即前述QoS)的困难。
发明概要
本发明的目的是提^""种在节点通信网络中选择节点的方法，它解决了网络 节点间的竟争而较少降#^良务质量(QoS)。
根据本发明的第一方面，提供一种在多节点通信网络中选择节点的方法，其 中源节点可#^乍用来与多个目的节点通信，该方法包括步骤 (a )从源节点向目的节点发送第一消息；
(b) 在源节点处从一个或多个目的节点接收一个或多个响应消息；
(c) 当在源节点处在接收的一个或多个响应消息间发生竟争时，递归地选 择多个目的节点的子集以重发它们的一个或多个用于在源节点处接收的响应消 息，直到在源节点处无竟争地接^R^—个或多个响应消息，无竟争地接收的一个 或多个响应消息表示选择了合适的目的节点。
本发明的优点在于通信网络节点间在操作中发生的竟争能通过合适选择节 点更有Jti也解决。
可选地，该方法的步骤(c )涉;lit过树分裂过程(tree-splitting process ) 递归地选择多个目的节点的逐渐减小的子集，多个目的节点的逐渐减小的子集朝 着选择的合适目的节点收敛。这样的逐渐减小的选择容易朝最合适的目的节点递 归(iterate),并减少能潜在引起竟争所涉及的目的节点的数目。通过合作地与 所采用的用于为该算法选择节点的捕获效应(capture effect)相结合的树分裂
算法，减少选#4皮有益地完成。
可选地，该方法的步骤(c)涉及应用捕获过程以递归地选择多个目的节点 的子集，捕获过程响应至少下列消息之一的信号功率量度在多个目的节点处接 收的第一消息，在源节点处接收的一个或多个响应消息。捕获过程能够移除不太 适合传输从源节点接收的数据消息的节点，因此导致更少的潜在可操作弓1起消息 竟争的目的节点。
更可选地，在该方法中，捕获过程涉及从源节点向一个或多个目的节点发送 一个或多个消息的步骤，该一个或多个消息包括关于接收消息功率的信息。接收 消息功率是用来完成上述用于选择更合适目的节点的捕获过程的有用量度。获过程包括在多个目的节点的一个或多个处比较 信号功率量度和一个或多个阈值功率参数的步骤。 一个或多个阈值功率参数的使
用提供了用于选择更合适目的节点的方便的二元选择(binary selection )过程。 更可选地，在该方法中， 一个或多个阈值功率参数容易响应于一个或多个从 源节点发送至多个目的节点中的一个或多个的消息而得以修改。因此该方法潜在 地能解释关于源节点和目的节点的运行状况，因此能提供更合适的目的节点子集。
可选地，在该方法中，第一消息是请求发送消息， 一个或多个响应消息是清 除发送消息，其中该方法进一步包括步骤
(d)响应于竟争在步骤(c )中祐醉决和合适目的节点^i^择，从源节点向 合适目的节点发送数据消息，并随后在源节点处接收从合适目的节点发送的相应 确认消息。
可选地，在该方法中，第一消息是数据消息， 一个或多个响应消息是确认消
台
根据本发明的第二方面,提供了 一种包括源节点和多个目的节点的节点通信 网络，源节点和多个目的节点可才剁乍用^^其间交换消息，其中源节点和多个目 的节点可操作用来根据本发明第 一方面的方法运行。
根据本发明的第三方面，提供了一种包4封十^^更件的通信节点，该计^f更件 可操作用来^/f亍软件以帮助实观片財居本发明第 一方面的方法。
才財居本发明的第四方面，提供一种在数据载体上的软件产品，其中当在计算
硬件上^y于时，该软件产品可操怍用来帮助实观》艮据本发明第一方面的方法。
应理解地，本发明的特征容易以任何组合形式^i且合，而不脱离如所附权刊 要求所定义的本发明的范围。
附图概述
现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中


图1是可根据本发明操作的简单通信网络的图示；
图2是在筒单网络中用于说明根据本发明的通信方法的消息交换的图示；
图3是根据本发明的预选择(pre-selection)方法的图示，其中捕获效应
被用于补充用于实现根据本发明的方法的数据通信的树分裂算法；和 图4是根据本发明的后选择(post-selection)方法的图示。 在附图中，加下划线的数字被用于表示该加下划线数字放置在其上的项目，
或者表示与该加下划线数字邻近的项目。^M。下划线的数字涉及由将^M口下划线的数字连接到项目的线所识别的项目。当数字未加下划线并且伴随着相关联的箭
头，该^M。下划线的数字用于识别箭头指向的一般项目。 实施例描述
总的来说，本发明涉及多节点通信网络，该网络包括可操怍用来起数据的源 节点的作用或者起接^it样的数据的^f乍节点的作用的节点。当节点关于它们何 时交换消息不同步时，可发生消息冲突的风险。为了解决这样的冲突，本发明使 用可操作用来有效解决沖突的基于分裂树的算法。通过允许在这样的网络中发生
沖突，然后借助指示是否空闲(idling)、成功通信或发生了进一步的沖突的反 馈来解决该冲突，基于分裂树的算法起作用。
原则上，网络N包括一《嫂射器T,到Tn,其中下标n是比1大的整数。发 射器到T。可操作用来互相竟争接收器R;最初，所有发射器T,到Tn向接收器R 发送第一消息M，这样暂时的消息沖突将发生。接收器R通过向发射器T,到T 提供指示沖突已发生的反馈来响应；例如这样的反馈可包括没有^fS可反馈信号。 响应于这样的反馈，每一个发射器T,到L个别地随机计算是否向接收器R重新 发送它们的第一消息M;因此，发射器1\到Tn的集合将由此分裂为两组，即初 级(pdmary)第一组G,.,发射器T,到Tk，可操作来重传它们的第一消息M,和初 级第二组Gu发射器Tw到i;，可梯作来拒绝重传它们的第一消息M。然后发射器 T,到Tk的初级第一組G,，,向接收器R重传它们的第一消息M。如果没有消息沖突 发生，则接收器R与在第一组G,,,中最快的或者功率最强的发射器T建立通信链 接；相反，如果当第一消息M重传时发生了一个或多个消息冲突，将初级第一组 Gu发射器T,到Tk进一步分裂为两个二Mi且的进一步分裂以上述个别计算的方式 发生，即二级第一组G2.,发射器T,到L,可I刻乍来重复第一消息M的重发，二级 第二组G2,2发射器L到Tk，可操作来重复第一消息M的重发。如^ifit^进一 步的消息沖突，进一步的分裂可以类似方式发生。
通it^选择节点的前期期间有益地允许一些冲突发生，然后^^]上述分裂树 算法解决冲突，本发明区别于用于克服消息冲突的已知方法。换句^i兌，在预留 阶段期间有意发送RTS消息以^ 1起随后的消息沖突,其中具有一个源和多个作为 目的地的接收器。因此，本发明^JU引M自多个节点的CTS响应并冒着g发 生消息沖突的风险的RTS消息。并且，本发明进一步区别在于它另外还使用捕获 效应形式以协助加速这样的树分裂算法。诚受媒介接入问题的传统网络中，通 信强(例如辐射更多电磁辐射)的节点容易捕获不相称地大量媒介接入时间。在 本发明中，这样的捕获效应特性被用于加iiJi述树分裂算法的操作。
8现在将参考图1进一步解释捕荻效应。在图1中，简单无线网络一般地由
IO表示。网络10包括由20(R)表示的接收器，如果信号具有超it^接收器20 处具有的信号干扰噪声比(SINR)阈值H的大小，接收器20可^^乍来捕获在其 处接收的信号。因此，如果来自发射器30 (Tl)的传输具有比来自发射器40、 50 (T2， T3)的传输的和E(P2+P3)充分大的功率P1，并且背景噪声N由方程式 1 (Eq. 1)描述
S雄=-^-> // Eq. 1
则从发射器30、 40、 50(Tl、 T2、 T3 )到接收器20 (R )的两个或多个同时传输 不会引M接收器20 (R) M生信号沖突。
本发明提供了如图2所示的上述树分裂算法和捕获效应的协同联合，以在共 享媒介接入的网络中，例如在无线网络中，提供克服消息冲突的高效并直接的方 法。然而，本发明并不仅限于无线网络，还能够被用于其它形式的媒介共享网络。
参考图2，显示了由100—般标识的节点网络的一部分。网络100包括源节 点IIO (S)和多个合作节点，例如三个合作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3 )。 一个或多个源节点110和合f乍节点120、 130、 140(C1, C2， C3 )可选地与其它 网络节点(未示出)相连接，由箭头180表示。并且，源节点110 (S)和^f乍 节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)通过无线通信4连接150、 160、 170 (例如无 线^#传播路径)互相连接在--^;可选地，这样的无线通信M^各150、 160、 170 —般遵循诸如IEEE 802.11这样的通信标准。
现在将参考图2描述用于在节点110、 120、 130、 140 (S, Cl， C2， C3 )间 传送数据的节点IIO、 120、 130、 140 (S， Cl， C2, C3)的操作。在第一步骤200 中，源节点IIO (S)以适^^f乍节点120、 130、 140(C1, C2， C3 )接收的格式 发送请求发送(RTS)消息210。 RTS消息210通itif信紘洛150、 160、 170传播，' 分别在合作节点120、 130、 140 (C1, C2， C3)处被接收。由于合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)在操作上不是相互协调的或者以其它方式同步的，在第 二步骤300中每一个^f乍节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)分别通过立即经由 M通信銜f各150、 160、 170分别发送用于在源节点110 (S)处接收的清除发 送消息310a、 310b、 310c (CTS1, CTS2， CTS3 )来响应RTS消息210的接收。
如果合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)中的给定节点可操作来通过它 的通信链接发送它的CTS消息310，使得与其它^H乍节点的相比在源节点IIO( S ) 处它的消息310最先被接收并且最强，则该给定节点如在前所解释的那样被捕 获，因itb^皮接受为与源节点110 (S)建立通信的^f乍节点。例如，与^f乍节点120、 140 (C1, C3)相比,^f乍节点130 (C2)用它的CTS2消息310b响应最强 并且最快，结果源节点110 (S)进行第三步骤400,向合作节点130 (C2)发送 数据分组(陽)410。
然而，如果^f乍节点120、 130、 140(Cl， C2， C3)可^1乍来发送它们的CTS1、 CTS2、 CTS3消息310a、 310b、 310c,从而使得它们在源节点110 (S)处鉢上 同时被接收并且具有14Ui相互相同的强度,则发生了消息冲突,即竟争发生了 ， 结果源节点IIO (S)不能作为响应开始传输它的数据分组(DATA) 410。在这样 的冲突中在任何合作节点120、 130、 140 (Cl, C2, C3)处没有数据分组(DATA) 410的随后非接收，如果数据分组(DATA) 410指示发生了竟争，这些没有接收 的合作节点120、 130、 140 (Cl, C2, C3)的每一个根据概率分布进行i十算它是 否应当向源节点110(S)各自重新发送它的CTS1、 CTS2、 CTS3消息310a、 310b、 310c。从而合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)被细分为两组，即
(a) 计算不重传它们的CTS消息310的^f乍节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)的初级第一组520,例如初级第一组520包括合作节点140 (C3);和
(b) 计算重传它们的CTS消息310的合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)的初级第二组510,例如初级第二组510包括合作节点120、 130(C1, C2 )。
在图2所示的第四步骤500中，初级第一组510的每一个合作节点U0、 130 (Cl, C2)向源节点IIO (S)重发它们的CTS1、 CTS2消息310a、 310b。如果合 作节点120、 130 (Cl, C2)中的一个发送它的CTS消息310，该CTS消息310 在源节点IIO (S)处将比其^/^作节点120、 130 (Cl， C2)被接收得更快并且 强很多，源节点110 (S)能够如在上文中参考图1所述的那样捕获初级第一组 520的更i^ii的^f乍节点，其将接收数据分组(DATA) 410。然而，如果^f乍节 点120、 130(C1, C2)可才斜乍来发送它们的CTS1、 CTS2消息310a、 310b，使得 它们在源节点110 (S)处M同时并具有相互J^目同强度:^皮接收，则另一 个消息沖突发生，结果源节点110 (S)不能作为响应开始发送它的数据分组 (DATA) 410。在这样的沖突中在第二组510的合f乍节点120、 130 (Cl， C2 )处 没有随后的数据分组(DATA) 410的非接收，则^个合作节点120、 130 (C1, C2)根据另外的概率分布进行计算是否它应当重新发送它的CTS1、 CTS2消息 310a、 310b。从而合作节点120、 130 (Cl， C2 )在步骤600中被进一步地细分 为两个组，即
(a)计算不向源节点IIO (S)重传它们的CTS1、 CTS2消息310a、 310b的 合作节点120、 130(C1, C2)的二级第一组610，例如二级第一组610包括^i乍 节点120 (Cl);和(b)计算向源节点110 (S)重传它们的CTS1、 CTS2消息310a、 310b的合 作节点120、 130 (Cl， C2)的二级第二组620，例如二级第二组620包括合作节 点130 (C2)。
由于细分为二级组610、 620,合作节点130(C2)最终能捕荻源节点IIO(S) 以通信。应理解的是多于示例的三个的合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3) 容易被包括在网络IOO中，这样潜在地多于初^Uf口二^i且被涉及与源节点IIO(S ) 通信。图2表示用于在多节点通信网络中解决通信冲突的"基于分裂树的"算法。
通过使^f乍节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)能有岁JbN^角定它们分别到源 110 (S)的通信信道150、 160、 170的特性，节点网络100和它的操怍容易得以 进一步地增强。这样的棒性确定被方便i^尔为如J脉将参考图3解释的关于其通 信信道150、 160、 170的^M乍节点120、 130、 140 (Cl, C2, C3)"学习"。
参考图3，显示了以图表的形式示出且一般地由700表示的选择节点的方法。 方法700包括一系列步骤710、 720、 730、 740、 750、 760。在方法700中，由 垂直线表示源节点IIO (S)和合作节点120、 130、 140(C1, C2, C3 )。在方法 700中，合作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)可揭作^4征它们与源节点110 (S)的通信信道，即它们的通信链接150、 160、 170。假设每一条这样的信道 是互易的(reciprocal )。每一个"乍节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)可操 作絲第一RTS消息的接收期间测量在^4妄收的功率。有益地，^""个^M乍节点 120、 130、 140 (Cl， C2, C3)被配置为应用它的阈值功率等级PL:如果上錄 给定合作节点120、 130、 140(C1, C2, C3)处测量的接收功率PL比那个给定合 作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)的阈值功率等级Pl大，则给定合作节点 120、 130、 140 (Cl, C2, C3)可操作来随后向源节点110 (S)回送它的CTS消 息。相反地，如果上i^给定合作节点120、 130、 140(C1, C2, C3)处测量的 接收功率P,小于或等于那个给定^f乍节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)的阈值 功率等級Pl，则给定合怍节点120、 130、 "O(Cl, C2， C3)可操作来拒绝向源 节点110 (S)回送它的CTS消息。这样的基于接收功率的^f卡节点选择方式结 ^口在前参考图2解释的前述树分裂算法被应用于方法700中。
因此，当在源节点110 (S)处发生了消息沖突，源节点110 (S)可操作来 重传它的RTS消息；源节点IIO (S)还可操作来当没有合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)响应第一RTS消息时重传RTS消息。需要这样的重传，以使源节 点IIO (S)才M居以下场景与^M乍节点120、 130、 140 (C1, C2， C3 )通信
(a)由于在合作节点120、 130、 140 (Cl, C2, C3)处指定的阈值功率等 级PL;M敏使过多的^f乍节点120、 130、 140(C1， C2, C3 )响应第一 RTS消息，
ii在源节点110 (S)处具有高接收功率的冲突发生；或者
(b)源节点110 (S)可^^乍来传输具有不足功率的第一RTS消息，使得在 合作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)处测量的相应的接收RTS消息信号功率 低于合作节点120、 130、 140(C1, C2, C3)的阈值功率等级PL。
在阈值功率等级Pj旨定得太低的场景(a)中，^M乍节点120、 130、 140(Cl， C2， C3)可操作来响应于从源节点110 (S)接收重传的RTS消息，增加它们的 阈值功率等级P(,然后使用它们增加了的阈值功率等级P,.作为标准，评估是否 传输它们的RTS消息以响应回源节点llO (S)。相反地，在没有^4乍节点120、 130、 140(Cl， C2， C3)响应第一RTS消息的场景(b)中，合作节点120、 130、 140(C1, C2, C3)可操作来减小它们的阈值功率等级PL，以便更多的合作节点 120、 130、 140(C1, C2, C3)可^刺乍来响应于从源节点110(S)接收重传的RTS 消息而传输它们的CTS消息。
因此，再次参考图3，在方法700的步骤710中，源节点IIO (S)向三个合 作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)发送由770表示的它的第一RTS消息；每 一个合作节点120、 130、 140(C1, C2, C3)测量在^IW妾收的第一RTS消息的功 率，然后将测量的功率与它的阈值功率等级h进行比较。在例如在所有的合作 节点120、 130、 140(C1, C2, C3)处测量的功率大于阈值功率等级PL的情况下， 在方法700的步骤720中所有合作节点120、 130、 140 (Cl, C2, C3)可操怍来 向源节点110 (S )发送由780表示的它们的CTS消息，其中CTS消息承栽了指 示在合作节点120、 130、 140(C1, C2， C3)处所接收第一RTS消息770的测量 功率的信息；例如，从合作节点120 (Cl)传输的由790表示的CTS消息指示第 一 RTS消息是在合作节点120 (Cl)处最强的接收。在方法700的步骤730中， 源节点IIO (S)可操作来响应于接收CTS消息780，测量在其接收的总功率EP; 并且，源节点110 (S)然后继续在由800表示的它的第一RTS消息的重传中传 输指示总接收功率Ep的数据。在方法700的步骤740中，合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)计算它的关于RTS消息4妾收的接收功率与总功率Ep的比值K， 然后继续将比值K与它的阈值功率等级Lp进行比较。如^定合作节点"0、 130、 140(C1, C2， C3)的比值K大于阈值功率等级Lp，则给定合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)通过向源节点IIO (S)回送它的CTS消息进行响应，例如合 作节点120 (Cl)向源节点110 (S)发送由810表示的它的CTS消息。在方法 700的后续步骤750中，源节点IIO (S)向合作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)发送由820表示的数据消息，例如向在步骤740中响应的合作节点U0(C1) 发送。在另一后继步骤760中，合作节点120 (Cl)向源节点110 (S)回送由830表示的确认消息ACK。
当实现方法700时，阔值功率等级Lp可被初始地配置于所有合作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)中。可替换地，源节点110 (S)可操作来为合泎节点 120、 130、 140 (Cl， C2, C3)配置该阈值功率等级Lp。可选地，可为合作节点 120、 130、 140(C1, C2， C3)分配互不相同的阈值功率等级Lp，即个性化树 节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)。可替换地，可选地可为合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)分配互相相同的阈值功率等级Lp。例如，表示为比例的初始 阈值功率等级有益地为50%。然后l个合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3 ) 可^f乍来基于分配或赋予它的阈值功率等级Lp确定它是否需要继续传输。
由于当实现方法700时发生的上述捕获效应涉及来自源节点110 (S)以绝 对功率或功率比的形式的反馈，方法700容易提供决速选择^(乍节点120、 130、 140(Cl， C2， C3)的技术益处，还确保了具有最佳即时信道条件的合作节点120、 130、 140 (Cl， C2， C3)其中特定一个将赢得竟争并被选择用于接收数据消息 820。
将理解尽管本发明在三个合作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)的示例情 况下得以描述，但是可以潜在地有多于三个合作节点，还可以潜在地有少于三个 ^M乍节点。
本发明⑩易以参考图4将要描述的其他方式得以实现。在前解释的方法 70(H躺^f乍节点120、 130、 140(C1, C2, C3)的预选择(pre-selection)来 选择优选的合作节点，随后随着4b^来自于它的确认消息向那个优选^f乍节点通 信数据消息。在图4中由900 -"^示的根据本发明的方法涉及将要描述的^(乍 节点的后选捧(post—selection)。
参考图4，方法900包括四个步骤910、 920、 930、 940，并涉及在图4中由 垂直线表示的节点110、 120、 130、 140 (S, Cl, C2, C3 )。在方法900的第一 步骤910中,源节点110 (S)向合作节点120、 130、 140(C1, C2, C3 )发送由 950表示的数据消息。然后合作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)例如通过根 据如在前解释的功率阈值等级算法在彼此间(therebetween)交换消息而互相竟 争，并互相选#^作节点120、 130、 140 (Cl， C2, C3)其中之一，以通it^方 法900的第二步骤920中向源节点110 (S)回送由960表示的确认消息来响应， 例如合作节点120 (Cl)使用由970表示的确认消息响应。可选地，源节点110 (S)等待一段时间，直到接4t^数据消息的所有合作节点120、 l30、 "0(C1， C2， C3)使用相应的确认消息响应，如在方法900的步骤930、 940所示。由于 方法900中使用后选择，出于数据消息传播的目的，源节点110 (S)仅涉及合(C1, C2， C3)中的至少一个接4tJiJ数据消息950。在该 方法中，对于数据消息950的成功传播，回送它们确认消息960, 980， 990的合 作节点120、 130、 140(C1, C2， C3)是否是支持数据消息通信的最佳节点并不 重要。
本发明容易被用于各种形式的数据通信系统中。例如，本发明应用于例如在 无线计算才咸信网络中一跳(one-hop)通信发生的虚拟蜂窝网络。并且，例如， 本发明还与多跳自组网络相关，例如分布式传感器网络。另夕卜，本发明还容易适 用于升级现有建立的通信标准，例如IEEE 802.11和IEEE 802.15.5。
如在在前描述的实施例中解释的本发明容易在一个或多个可在计算硬件上 ^Vf亍的软件产品中实现。并且，这样的一个或多个软件产品在诸如信号、存4浙殳 备、数据存储器或类似物之类的数据载体上是可传送的(conveyable)。
不脱离如由所附权利要求定义的本发明的范围，对上述描述的本发明实施例
的fl^bi可能的。
诸如"包括"、"包含"、"结合"、"构成"、"具有"、"是"这样的用于说明和 限定本发明的表述意欲以非排除的方式被解释，即允许存在没有清楚描述的项 目、组件或元件。单数引用^M^释为涉及复数。
在所附权利要求书中包括在括号中的数字意欲帮助理解权利要求，不应当理
解为对由这些权利要求限制的i^的4a可限制。
1权利要求
1、一种在多节点通信网络(100)中选择节点的方法，其中，源节点(110)可操作来与多个目的节点(120，130，140)通信，所述方法包括步骤(a)从源节点(110)向目的节点(120，130，140)发送第一消息(210，770，950)；(b)在源节点(110)处从一个或多个目的节点(120，130，140)接收一个或多个响应消息(310，780，960)；(c)当在源节点(110)处接收的所述一个或多个响应消息(310，780，960)间发生了竞争时，递归地选择所述多个目的节点(120，130，140)的子集(510，520，610，620)来重发它们的一个或多个用于在源节点(110)处接收的响应消息，直到在源节点(110)处无竞争地接收到所述一个或多个响应消息，无竞争地接收的所述一个或多个响应消息表示合适的目的节点已被选择。
2、 如权利要求1要求的选择节点的方法，其中，步骤(c)包括通过树分裂 过程递归地选掩逐步减小的多个目的节点的子集，所述多个目的节点的所逸逸步 减小的子集向所iii4择的合适目的节点收敛。
3、 如权利要求2要求的选择节点的方法，其中，步骤(c)包括应用捕获过 程来递归选择所述多个目的节点的所述子集，所述捕获过程响应如下至少一个的 信号功率量度:在所述多个目的节点处接收的所述第一消息，在所述源节点(110)处接收的所述一个或多个响应消息。
4、 如权利要求3要求的选择节点的方法，其中，所述捕获过程包括从所述 源节点(110)向所述一个或多个目的节点(120, 130， 140)发送一个或多个消 息的步骤，所述一个或多个消息包括关于接收的消息功率的信息。
5、 如权利要求3要求的选择节点的方法，其中，所述捕获过程包括比较所 述信号功率的量度和在一个或多个所述多个目的节点(120， 130， 140)处一个或多个阈值功率参数的步骤。
6、 如权利要求5要求的选择节点的方法，其中，响应于从所述源节点发送 给所述多个目的节点(120，〗30, 140 )中的一个或多个的一个或多个消息，所 述一个或多个阈值功率参数容易被修改。
7、 如权利要求1要求的选择节点的方法，其中，所述第一消息是请求发送 消息，所述一个或多个响应消息是清除发送消息,其中所述方法进一步包括步骤(d )响应于竟争在步骤(c )中^l^决和所述合适的目的节点被选择，乂W斤 述源节点向所述合适的目的节点发送数据消息，并且随后在所述源节点处接收从所述合适的目的节点发送的相应确认消息。
8、 如权利要求1要求的选择节点的方法，其中，所述第一消息是数据消息, 所述一个或多个响应消息是确认消息。
9、 一种节点通信网络(100),包括可才剁乍^^皮此间传送消息的源节点和多 个目的节点，其中，所述源节点和所述多个目的节点可#^乍来根据如权利要求1 要求的方法运行。
10、 一种通信节点(110， 120， 130， 140)，包4S十^i更件，该硬件可梯作 来^f于用于帮助实现如权利要求1要求的方法的软件。
11、 一种在数据载体上的软件产品，其中，所述软件产品当在计^^更件上执 行时，可^f乍来帮助实现如权利要求l要求的方法。
全文摘要
提供一种在通信网络(100)中选择节点(120，130，140)的方法(700，900)，其中源节点(110)与目的节点(120，130，140)通信。该方法(700，900)包括步骤(a)从源节点(100)向目的节点(120，130，140)发送第一消息(770，950)；(b)在源节点(100)处接收来自一个或多个目的节点(120，130，140)的响应消息(780，960，980，990)；(c)当在源节点(110)处接收的响应消息(780，960，980，990)之间发生竞争时，递归地选择目的节点(120，130，140)的子集(510，520，610，620)来重发它们的用于在源节点(110)处接收的响应消息，直到在源节点(110)处无竞争地接收到响应消息，无竞争地接收的响应消息表示合适的目的节点已被选择。在通信网络(100)中该方法可执行用于使该网络(100)更可靠并具有增强的服务质量(QoS)。
文档编号H04L12/56GK101512993SQ200780033406
公开日2009年8月19日 申请日期2007年9月3日 优先权日2006年9月8日
发明者J·P·M·G·林纳茨, X·王 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司