专利名称：移动自组网中基于服务质量的模式选择的制作方法
背景技术：
无线网络在过去的十年里已经有了很大的发展。发展最快的领域之一是移动自组网(MANET)。物理上，MANET包括共享一个或多个公共无线电信道的大量地理上分布的可能移动的节点。与例如蜂窝网或卫星网的其它类型的网相比，MANET的最不同的特征是没有任何固定的基础设施。网络由移动(并且可能是静态的)节点形成，并且被创建在空中作为彼此通信的节点。网络不依赖于具体的节点，并且在一些节点加入网络或者其它节点离开网络时动态地调整。
在固定基础设施不可靠或者不可用的恶劣环境中，例如在战场上或者在被地震或飓风袭击的自然灾害区中，MANET可以被快速地部署用于提供非常需要的通信。虽然军事仍旧是这些网络发展背后的主要驱动力，但是自组网正快速地在民用或商业领域中寻找新的应用。MANET将使得人们和应用能够除了他们通过简单地打开他们的计算机或PDA所建立的网络结构之外不使用任何网络结构而在操场中或者在教室中交换数据。
因为无线通信日益渗透到每日生活中来，所以MANET的新应用将继续出现并成为无线通信中的重要因素。然而，MANET向设计者提出了严肃的挑战。由于没有固定基础设施，节点必须自组织并在它们移动、加入或离开网络时重新配置。所有节点基本上是相同的，并且在网络中没有自然分层结构或中心控制器。所有功能必须被分布在节点之间。节点通常由电池供电，并且具有有限的通信和计算能力。此外，系统的带宽通常是有限的。两个节点之间的距离经常超出无线电传送范围，并且传送在到达其目的地之前可能不得不被其它节点转送。结果是，MANET网典型地具有多跳拓扑，并且该拓扑在节点移动时改变。
互联网工程任务组(IETF)的MANET工作组一直在积极地评价和标准化路由协议，包括组播协议。因为网络拓扑在节点移动时任意改变，所以信息会变得过时，并且不同节点经常具有不同的网络视野，在时间上(信息可能在一些节点是过时的而在其它节点是当时的)和空间上(节点可能只知道在其邻近的网络拓扑而不知道离其较远的)都是这样。
路由协议需要适应频繁的拓扑改变，可能只有不精确的信息。由于这些特殊要求，这些网络中的路由与其它网络中的非常不同。收集关于整个网络的最新信息通常是很贵且不可行的。一些路由协议是反应式(即，按需)协议。即，它们只在必要时并且只对它们需要路由到的目的地收集路由信息，并且不保留未使用的路由。在这种方式下，与在所有时间都保留到所有目的地的最佳路由的先反式(proactive)协议相比，路由开销可能被减少。自组按需距离向量(AODV)、动态源路由(DSR)和临时排序路由算法(TORA)是存在于MANET工作组的反应式路由协议的代表。
先反式路由协议的实例在Clausen等人，标题为“Optimized LinkState Routing Protocol”，Internet Engineering Task Force(IETF)MANET working group，Internet Draft，2001年10月31日中找到。其它各种路由协议的实例包括在授予Perkins的美国专利号5,412,654中公开的目的地排序距离向量(DSDV)路由，以及在授予Haas的美国专利号6,304,556中公开的区路由协议(ZRP)。ZRP是既使用先反式方法又使用反应式方法的混合协议。
这些传统路由协议在选择从源节点到目的地节点的路由时使用尽力传送的方法。典型地，最小化跳数是这种方法中的主要标准。
MANET中的服务质量(QoS)路由正赢得注意。为了提供服务质量，协议不仅需要找到路由，还需要识别和/或确保沿路由的资源。由于网络的可能有限的共享带宽，以及可以解决和控制这些有限资源的中心控制器的缺乏，节点必须彼此协商来管理QoS路由所需的资源。这还会由于频繁的拓扑改变而更加复杂。由于这些限制，QoS路由比尽力传送或最少跳路由更苛刻。
QoS路由方法的一些实例由Chenxi Zhu在标题为“MediumAccess Control and Quality-of-Service Routing for Mobile Ad HocNetworks”，2001中，以及由M.Mirhakkak等人的标题为“DynamicQuality-of-Service for Mobile Ad Hoc Networks”，MITRE Corp.，2000的出版物中提出。Zhu讨论在其拓扑以较低到中等的速率变化的小网络中建立带宽被保证的QoS路由。Mirhakkak等人关心的是指定QoS值范围的资源保留请求同时网络帮助提供该范围内的服务。
因为MANET仍旧处于发展的初级阶段，所以迄今用于在MANET中实现QoS功能的最多努力已经主要集中在使用QoS参数来建立路由，这就是使用前面提到的现有技术方法的情况。然而，因为MANET在尺寸和复杂度上继续增加，所以进一步的QoS功能可能与用于在不同网络协议分层结构层之间有效地分布QoS操作的方法一起被需要。
发明内容
因此，考虑到上述背景，本发明的目的是给出提供基于服务质量(QoS)的单播和组播通信的MANET和相关的方法。
根据本发明的这一和其它目的、特征和优点由可以包括多个移动节点的移动自组网(MANET)提供，所述多个移动节点每一个包括无线通信设备和连接到其的控制器。无线通信设备可以提供可选信号传送模式用于实现单播和组播传送。此外，控制器可以根据多层协议分层结构操作。更具体地，在上面的协议层，控制器可以建立用于数据传送的服务质量(QoS)阈值。
而且，在处于上面协议层下面的至少一个中间协议层，控制器可以基于QoS阈值在单播通信模式和组播通信模式之间选择。这样，在处于至少一个中间协议层下面的下面协议层，控制器可以与无线通信设备合作以基于所选通信模式经由至少一个所选路由将数据传送到至少一个目的地移动节点。这样，控制器可以不仅基于QoS参数而且基于给定传送所需的特定通信模式来有利地裁减信号传送特性。
而且，在至少一个中间协议层，控制器可以基于QoS阈值选择到至少一个目的地移动节点的至少一个路由。这样，控制器还可以在下面的协议层与无线通信设备合作，以经由至少一个所选路由将数据传送到至少一个目的地移动节点。
此外，在至少一个中间协议层，控制器可以基于QoS阈值确定是否需要数据接收确认(即，Ack或Nak)。在下面的协议层，控制器还可以与无线通信设备合作以确定用于至少一个所选路由的QoS度量，在至少一个中间协议层，确定QoS度量是否落在QoS阈值之下。
因此，在下面的协议层，控制器可以与无线通信设备合作以基于QoS度量已经落在QoS阈值之下的确定来改变至少一个信号特性。通过实例，至少一个信号特性可以是功率、增益和/或信号模式。这样，通过调整这些信号特性，控制器可以有利地增加与相邻节点的信号连接性，或者减小信号干扰。
类似地，在至少一个中间协议层，控制器可以在传送之前编码数据。这样，控制器还可以基于QoS度量已经落在QoS阈值之下的确定来改变编码。此外，在下面的协议层，控制器可以与无线通信设备合作以在QoS度量大于或等于QoS阈值时使用第一调制技术调制数据，否则使用第二调制技术。
此外，在下面的协议层，控制器可以与无线通信设备合作来以数据速率传送数据。这样，控制器还可以与无线通信设备合作以基于QoS度量已经落在QoS阈值之下的确定改变数据速率。这里再次，这还可以被进行用于增加节点连接性或减少干扰。
通过实例，上面的协议层可以是应用层。而且，至少一个中间协议层可以包括会话层、传输层、网络层和无线电传输层中的至少一个。此外，下面的协议层可以是物理层。此外，例如，QoS阈值可以基于可用带宽、差错率、端到端延迟、端到端延迟改变、跳计数、期望路径持续性和优先级中的至少一个。
本发明的方法方面是用于操作MANET中的移动节点，例如前面简要描述的那个。该方法可以包括，在上面的协议层，建立服务质量(QoS)阈值。此外，方法还包括，在处于上面协议层下面的至少一个中间协议层，基于QoS阈值在单播通信模式和组播通信模式之间选择。此外，方法还可以包括，在处于至少一个中间协议层下面的下面协议层，使得无线通信设备基于所选通信模式将数据传送到至少一个目的地移动节点。
图1是根据本发明MANET的示意框图。
图2是在图1的MANET中实现的多层协议分层结构的替换实施例的示意框图。
图3和4是分别图示在根据本发明调整信号传送功率以增加信号连接性之前和之后的MANET的示意框图。
图5和6是分别图示根据本发明在源移动节点调整信号传送功率以减小在相邻移动节点处的信号干扰之前和之后的MANET的示意框图。
图7是在根据本发明调整源移动节点处的信号传送天线模式以类似地减小相邻移动节点的干扰之后图5的MANET的示意框图。
图8到11是图示用于根据本发明操作MANET中的移动节点的方法的流程图。
具体实施例方式
现在将参照附图在下面更完整地描述本发明，在附图中本发明的优选实施例被示出。但是，本发明可以以许多不同的形式实现，不应该被解释为限制到这里提出的实施例。实际上，这些实施例被提供使得本公开将是全面和完整的，并且将完整地将本发明的范围传递给本领域的技术人员。相同的标号前后指代相同的单元，并且单撇号和多撇号被用于指代替换实施例中的类似单元。
首先参照图1，根据本发明的MANET 20图示地包括多个移动节点21到28。在图示的实例中，移动节点21作为源节点，而移动节点25作为源节点寻找与其通信的目的地节点。节点21到28可以是能够在例如计算机、个人数据助理(PDA)等的MANET内通信的任何类型的移动设备，包括无线通信设备30，例如，以及将由本领域那些技术人员了解的其它设备。当然，还应该了解，如果期望，节点21到28中某些可以在一些应用中可选地被连接到固定通信基础设施。
源移动节点21图示地还包括控制器31，其操作将在下面描述。通过实例，控制器31可以使用微处理器、存储器、软件等实现，如本领域那些技术人员将了解的。而且，无线通信设备30可以包括无线调制解调器、无线局域网(LAN)设备、蜂窝电话设备等，以及(一个或多个)相关联的天线，如所图示的。通过实例，一个或多个相位阵列天线(以及其它合适的天线)可以被使用，如本领域那些技术人员将了解的。还应该理解，移动节点23到28优选地还包括合适的无线通信设备/控制器，为了图示清晰其没有在图1中示出。
控制器31进行的一个功能是在源移动节点21与目的地移动节点25之间建立一个或多个路由用于在它们之间传递数据。单个路由在实例实施例中被图示示出，其经过移动节点22到24并且包括无线通信链路29a到29d。应该注意，虽然为了图示清晰只示出了单个路由，但是任意数量的路由可以根据本发明被使用。
如本领域那些技术人员将了解的，例如，MANET路由可以取决于网络大小和节点之间的接近性而在那里包括任意数量的中间节点。沿路由的每一个中间节点被典型地称作“跳”，因此经过多个中间节点的路由有时被称作“多跳”路由。应该注意，虽然为了图示清晰在本实例中相对较少数量的中间节点22到24被示出，但是MANET 20可以在那里包括任意数量的节点。而且，将了解，到目的地移动节点25的路由的一部分还可以包括有线基础设施。
还应该了解，控制器31建立路由的方式将取决于在MANET 20中正被实现的具体MANET路由协议。如前面提到的，这可以使用将路由信息持续地保持为最新的先反式协议、在有需要将数据发送到目的地节点22时按需发现路由的反应式协议、或者通过其组合来完成。任何合适的MANET协议可以根据本发明使用用于建立路由，例如，如前面讨论的那些。
虽然MANET仍旧处于它们的相对初期并且还没有通用标准被采用，但是MANET内的数据通信将可能遵循开放式系统互连(OSI)体系结构(或者其某种改变)，如其它无线网络(例如，无线LAN)一样。通过背景，OSI是包括七个不同控制层的网络协议分层结构，所述七个控制层即(从最高到最低)应用层、展示层、会话层、传输层、网络层、数据链接层和物理层。
一般来说，在OSI模式中，控制在起始节点或终端被从一层传递到下一层在应用层开始并继续到物理层。数据然后在网络上被发送，并且当其到达目的地终端节点时，其被以沿分层结构向回(即，从物理层到应用层)的相反顺序处理。而且，与每一个具体层相应的数据典型地被组织到在网络级中称作包的协议数据单元(PDU)中。
根据本发明，控制器31类似地根据多层协议分层结构32操作以提供用于QoS操作的集成框架。一般来说，多层协议分层结构包括上面协议33、一个或多个中间协议层34和下面协议层35，在其上补充QoS操作被进行以提供增强的QoS功能。
更具体地，多次协议分层结构32’的实例性实施例在图2中图示示出，并且用于其的相关方法在图8和9中图示。应该注意，为了图示清晰和理解，图8和9所图示方法步骤在其上进行的各种协议层被图示地用虚线示出并标出。根据多次协议分层结构32’，在块80开始，控制器31可以在应用层36’建立用于在MANET 20上的数据传送的服务质量(QoS)阈值(块81)。更具体地，应用层36’优选地是将被传送数据被创建或处理的层。
QoS阈值(或服务类型，TOS)将根据在该上面层上正被运行的具体应用而不同。例如，如视频或音频数据的时敏数据，可能要求比文本数据文件更大的QoS阈值来保持其完整性。用于定义具体应用所需QoS阈值的一种常见方法是通过数据传送可以容忍的整个端到端延迟。但是，大量其它的QoS参数可以根据本发明被使用用于定义QoS阈值。例如，这种参数可以包括可用带宽、差错率、端到端延迟改变、跳计数、期望路径持续性和优先级等中的一个或多个，如本领域那些技术人员将了解的。
在应用层36’下面的QoS支持层37’，在块82，控制器31基于QoS阈值和模式确定是否需要数据接收确认。即，在一些情况中，将期望具有被传送数据的接收移动节点确认(“Ack”)接收，和/或在数据的正确接收不能被确认(“Nack”)时通知源移动节点21，如本领域那些技术人员将了解的。QoS支持层37’可以概念上被想作是关于OSI模型的会话和/或传输层，如图2图示示出的。
数据包接收确认可能是非常有用的，例如，当源移动节点21需要进行到相邻节点的“可靠的”组播操作时。通过实例，如果移动节点被组织成群或组并且源移动节点21作为群领导(leader)节点，那么可能需要将更新的网络拓扑信息或其它控制数据发送到其群中的其它节点。这样，源移动节点21可以请求这些节点确认该重要数据的接收。当然，数据确认可以基于数据的重要性和额外的Ack/Nack传送所需的开销而在需要时用在许多其它情况中。
此外，可以在QoS支持层37’进行的另一个特别有优势的功能是高级准入控制。更具体地，在块89(图9)开始，控制器31可以基于从其它移动节点接收的各个QoS路由请求来确定是否准入来自其它移动节点的业务以及用于源节点21的内部QoS度量。即，控制器基本上基于其自身的QoS要求/资源和请求接入到源节点21的资源的其它移动节点的那些来确定它可以当前支持的业务类型。
通过实例，内部QoS度量可以包括可用功率、可用带宽、最近差错率和最近延迟中的一个或多个。为了图示清晰，准入控制操作在图2中被与QoS支持层37’分开在块47’中进行。但是，这些操作中的一些或全部可以通过QoS支持层37’中的相同控制器或处理器来进行(当然它们还可以通过单独的处理器和在其它层被进行)。有关这种准入控制操作的进一步细节在被转让给本受让人的在2002年4月29日提交的共同未决美国专利申请序列号10/134,173中给出，这里通过对该专利的整体引用将其全部内容包含在内。
在QoS支持层37’下面的QoS包编码层38’，在块83，控制器31编码来自应用层36’的数据用于传送到(一个或多个)目的地移动节点25。当然，本领域的那些技术人员将了解，从其它移动节点接收的将由应用层36’的控制器31使用的数据包，还可以在QoS包编码层38’也使用与发送移动节点所使用编码算法互补的解码算法来被解码。
一种特别有优势的编码方法是控制器31基于QoS阈值使用用于为数据产生纠错数据的前向纠错(FEC)算法来编码数据。此外，控制器31还可以选择多个路由用于将数据传送到目的地移动节点25。在这种情况下，在块91，控制器31可以有利地交织将被传送的纠错数据和数据包，并将被交织的数据分布在多个被选路由上。
通过进行FEC和将被交织数据分布在多个路由上，MANET因此即使在路由之一被丢失时也允许错误数据包将被纠正，从而允许在必要时新路由被建立的同时传送继续。此外，与FEC编码相关联的额外数据量可以展开在多个路由上，从而减小了增加的带宽要求。有关可能在QoS包编码层38’进行的FEC/交织操作的进一步细节在2003年2月19日提交的并被转让给本受让人的共同未决美国专利申请序列号10/369,313中提出，这里通过引用将其全部内部包含在内。
在块84，路由选择可以在QoS编码层38’下面的QoS路由选择层39’进行。一般来说，控制器31使得QoS路由请求被发送到相邻移动节点以发现到(一个或多个)期望目的地移动节点的可能路由。路由确认然后被返回到源移动节点21，路由确认包括路由可以支持或提供什么样的(一个或多个)QoS等级的指示或度量。可用路由列表然后被存储在路由表45’中，控制器31基于路由算法从路由表45’中选择(一个或多个)期望路由。用于在MANET内的一个或多个路由上建立和发送数据的几个特别有优势的方法在2002年8月8日提交的共同未决的美国申请序列号10/214,997，2002年6月19日提交的共同未决的美国申请序列号10/174,721，以及共同未决的标题为“ROUTESELECTION IN MOBILE AD-HOC NETWORKS BASED ONTRAFFIC STATE INFORMATION”、案卷号GCSD-1468(51334)的申请中给出，所有这些专利都被转让给本受让人，并且这里通过引用将其全部内容包含在内。
而且，在块92，控制器31可以可选地在QoS路由选择层39’基于QoS阈值和传送流出数据所需的能量使用等级(即，功率)对流出数据进行负荷分级。这有利地使得功率消耗、可用QoS和给定应用所需的QoS能够根据给定条件而被适当地平衡。有关负荷分级操作的进一步细节在共同未决的标题为“LOAD LEVELING IN MOBILEAD-HOC NETWORKS TO SUPPORT END-TO-END DELAYREDUCTION，QoS AND ENERGY LEVELING”、案卷号为GCSD-1470(51336)的申请中给出，这里通过引用将其全部内容包含在内。
此外，在QoS路由选择层39’下面的QoS转发层40’，在块93，控制器31优选地在单播通信模式与组播通信模式之间选择。更具体地，控制器31可以在应用层36’指示在QoS转发层40’将被为给定应用选择的通信模式的具体类型(例如，用于群领导节点广播的可靠的组播通信)。
对于其它应用，具体的通信模式可能不一定在应用层36’被指定。这样，控制器31可以基于QoS阈值来确定哪个通信模式是合适的。当然，该确定还可以考虑其它因素，例如具体无线通信设备30资源的可用性，具体类型的传送是否可能会引起与其它移动节点的非故意的干扰，等等。具体而言，即使具体的通信模式已经在应用层36’被指定，控制器也可以在QoS转发层40’基于前面提到因素中的一个或多个而确定不同的通信模式应该被使用。
而且，在QoS转发层40’下面的QoS业务层41’，在块85，控制器31优选地控制数据业务流，并且还可以管理其(一个或多个)数据排队以保持QoS阈值。具体而言，在一个有优势的实施例中，前面提到的QoS路由请求可以具有单独的业务流标识符和与其相关联的第二QoS阈值或最高限度。这样，在块94，控制器31可以有利地基于单独的业务流标识符管辖被准入的业务，从而确保被准入的业务不超过单独的第二QoS阈值。有关这种业务管辖的进一步细节在被转让给本受让人的于2002年4月29日提交的共同未决美国申请序列号10/134,714中给出，这里通过引用将其全部内容包含在内。
此外，在QoS业务层41’下面的至少一个下面协议层，控制器31与无线通信设备30合作以经由(一个或多个)被选路由基于从更高层提供的命令/数据将数据传送到目的地移动节点25，如本领域那些技术人员将了解的，从而结束了图8中图示的方法(块87)。
此外，当单播和组播模式都通过控制器31实现时，控制器可以有利地与无线通信设备30合作以基于所选的具体通信模式传送数据。即，在块95到98，各种信号传送特性可以基于正被使用的具体通信模式类型以及用于(一个或多个)所选路由的QoS度量而被调整或裁减，从而结束图9图示的方法(块99)。信号传送和接收特性的调整将在下面进一步描述。
更具体地，分层结构32’的下面协议层优选地包括在QoS业务层41’下面的无线电适配层42’，在无线电适配层42’下面的媒介访问(MAC)层43’，和在MAC层下面的物理(PHY)层44’。无线电适配层42’提供上面协议层与MAC和PHY层之间的接口，并且后者是控制器31物理地与无线通信设备30接口的地方。当然，本领域的那些技术人员将了解，其它层也可以被包括在分层结构32’内，例如如链路层，并且这里所描述功能中的某些在某些实施例中可以在不同的层被实现。
因此，在块95，在物理层44’，控制器31优选地与无线通信设备30合作以确定用于(一个或多个)所选路由的QoS度量，这可以被用于确定是否需要进行任何QoS调整，或者在路由上通信是否只是不再可能。还将了解，QoS度量不仅被用于保持用于被建立路由的QoS，而且它们还典型地被用于路由发现和选择，这在图2中由操作块46’图示示出。再次，应该注意，虽然为了图示清晰块46’被示为与无线电适配层42’分开，但是这里图示的操作实际上可以在无线电适配层(或其它层)被进行。
通过监视用于所选路由的QoS路由，在块96，控制器31在QoS路由选择层39’可以确定QoS度量是否落在QoS阈值之下。如果落在其之下，那么在物理层44’，在块97，控制器31可以与无线通信设备30合作以调整一个或多个信号特性来改善QoS度量。
现在额外参照图3到7和10到11，现在将描述信号特性如何被调整以改善QoS的具体实例。第一实例是当QoS度量表明到例如沿所选路由的下一个移动节点的期望移动节点的信号连接性已经减弱到不期望的水平(例如，在QoS阈值之下)时。
关于图3图示的MANET 50，其包括源移动节点51和与其相邻的移动节点52到58，源移动节点在由半径r1界定的区域59’上传送。这样，在如上所述建立QoS阈值、确定QoS度量并选择(一个或多个)期望路由(块100到103)之后，当确定QoS度量已经落在QoS阈值之下(块104)时，控制器31在PHY层44’与无线通信设备30合作以增加信号传送功率，如图4所图示的。降低的信号连接性的确定可以基于例如差错率、所接收的信号强度等的一个或多个QoS因素而被进行，如本领域那些技术人员将了解的。
结果是，MANET 50’的传送区域59’现在由具有比半径r1更大的半径r2的圆界定。这样，例如，如果源移动节点51最初已经与移动节点54通信并且它移出了范围(如图3所示)，那么增加信号传送功率使该节点处于传送区域59’内。
当然，相反的方法可以被采用用于避免非故意地导致对邻近的移动节点的干扰。考虑图5所示的MANET 60，其图示地包括彼此干扰的源移动节点61和相邻移动节点62。具体而言，从源移动节点61到移动节点63到67的传送在移动节点62导致非故意的干扰。因此，例如，如果QoS度量表明来自移动节点62的干扰将导致QoS阈值不被满足，那么控制器31可以确定移动节点61和62这两个节点正彼此干扰并相应地减小其信号传送功率。这样，其信号传送区域68被从由半径r11界定的圆缩小到由半径r21界定的更小的圆(图6)，这就不再会导致对移动节点62’的干扰。
除了信号功率，其它信号特性也可以被调整以得到类似的结果(即，增加的节点间连接性或减小的干扰)。例如，在图7图示的情况中，信号传送天线模式(或束形状)已经被改变为将移动节点62”从传送区域68”中除去，如图示示出的。另一个类似的技术是用于调整在期望方向上的信号传送增益，其也影响传送区域，如本领域的那些技术人员将了解的。
而且，通过基于QoS度量已经落在QoS阈值之下的确定来调整信号传送功率、信号传送增益和/或信号传送模式，控制器31还可以有利地将信号传送范围调整为包含更多的移动节点。这在例如额外路由被需要时，或者在新节点加入节点群或组时，可能是特别有好处的。
在块106，其它信号特性也可以可选地被调整以提供改善的QoS。例如，正被进行的出错编码可以被改变，如本领域那些技术人员将了解的。类似地，控制器31可以与无线通信设备30合作以在QoS度量大于或等于QoS阈值时使用第一调制技术调制数据，否则使用第二调制技术。通过实例，合适的调制技术可以包括TDMA、CDMA。FDMA和SDMA等等。在块107，传送然后被根据被调整的信号特性来进行，从而结束所图示的方法(块108)。
同样，控制器31与无线通信设备30合作来以期望的数据速率传送数据。这样，控制器31还可以与无线通信设备30合作以基于可用QoS在必要时调整数据速率，如本领域的那些技术人员将了解的。
还将了解，类似的技术还可以被用来减小具体节点从相邻干扰节点接收的干扰。即，目的地移动节点可以确定它在其上接收数据的路由的QoS度量已经落在于应用层36’设置的QoS阈值(其可以由圆移动节点提供，被两个节点同意，或者被单独建立)之下。在这种情况下，在块110’和111’(图11)，控制器31可以调整总信号接收增益和/或信号接收模式，例如，如前面类似描述的，来减小在接收数据时由干扰的移动节点引起的干扰。
此外，无线通信设备30还可以在多个信道上操作，图示地由图2中的MAC/PHY柱47a’到47c’表示。这样，如果给定路由于多个信道中的一个相关联，那么控制器31可以与无线通信设备30合作以在所选路由的QoS水平落到QoS阈值之下时侦察或监视一个或多个其它可用物理信道。有关这种信道监视和选择的进一步细节在2002年4月29日提交的并被转让给本受让人的美国申请序列号10/134,862中给出，这里通过引用将其全部内容包含在内。当然，应该注意，柱47a’到47c’也可以对应于其它物理层设置或“块”，例如调制类似、通信模式类型等。
因此本领域的技术人员将了解，本发明的协议分层结构提供了用于有效地和方便地组织合作的QoS操作以提供改善的QoS的QoS框架。此外，本发明提供了完整的且集成的框架，其允许针对具体应用和使用场景的基于部分的发展。此外，还提供了业务状态(例如，利用，剩余容量，跳数，传送延迟，等等)的使用以辅助多个可替换源到目的地包路由的产生。
此外，根据本发明，无线电适配层42’可以有利地允许多个无线电接口(例如，不同的无线电类型，接口，物理信道，等等)的使用。此外，本发明还提供了QoS驱动的PHY层适配来增加覆盖，减小干扰，增加能到达的相邻节点的数量，并改善可靠性。此外，在需要时，数据包可以在上面协议层被编码以提供更多的纠错，等等，并且多个路由还可以有利地被用于提供更大的可靠性和输出量，并减小端到端延迟。
权利要求
1.一种移动自组网(MANET)，包括多个移动节点，每一个包括提供可选信号传送模式的无线通信设备和连接到其的控制器；所述控制器根据多层协议分层结构操作，用于，在上面协议层，建立服务质量(QoS)阈值；在位于上面协议层下面的至少一个中间协议层，基于QoS阈值在单播通信模式与组播通信模式之间选择；以及在位于至少一个中间协议层下面的下面协议层，与所述无线通信设备合作以基于所选通信模式将数据传送到至少一个目的地移动节点。
2.权利要求1的移动自组网，还包括在至少一个中间协议层，基于QoS阈值选择到至少一个目的地移动节点的至少一个路由；以及在下面协议层，与所述无线通信设备合作以经由至少一个所选路由将数据传送到至少一个目的地移动节点。
3.权利要求1的移动自组网，其中，在至少一个中间协议层，所述控制器基于QoS阈值确定是否需要数据接收确认。
4.权利要求1的移动自组网，其中，在下面协议层，所述控制器与所述无线通信设备合作来确定用于至少一个所选路由的QoS度量；并且其中，在至少一个中间协议层，所述控制器确定QoS度量是否落在QoS阈值之下。
5.权利要求4的移动自组网，其中，在下面协议层，所述控制器与所述无线通信设备合作以基于QoS度量已经落在QoS阈值之下的确定改变至少一个信号特性。
6.一种用于根据多层协议分层结构操作移动自组网(MANET)中移动节点的方法，所述移动自组网包括多个移动节点，所述移动节点包括提供可选信号传送模式的无线通信设备，并且所述方法包括在上面协议层，建立服务质量(QoS)阈值；在位于上面协议层下面的至少一个中间协议层，基于QoS阈值在单播通信模式与组播通信模式之间选择；以及在位于至少一个中间协议层下面的下面协议层，使无线通信设备基于所选通信模式将数据传送到至少一个目的地移动节点。
7.权利要求6的方法，还包括在至少一个中间协议层，基于QoS阈值选择到至少一个目的地移动节点的至少一个路由；以及在下面协议层，使无线通信设备经由至少一个所选路由将数据传送到至少一个目的地移动节点。
8.权利要求6的方法，还包括，在至少一个中间协议层，基于QoS阈值确定是否需要数据接收确认。
9.权利要求6的方法，还包括在下面协议层，使用无线通信设备来确定用于至少一个所选路由的QoS度量；以及在至少一个中间协议层，确定QoS度量是否落在QoS阈值之下。
10.权利要求9的方法，还包括，在下面协议层，使无线通信设备基于QoS度量已经落在QoS阈值之下的确定来调整至少一个信号特性。
全文摘要
本发明提供了一种移动自组网(MANET) (20)，其可以包括每一个都包括无线通信设备(30)和连接到其的控制器(31)的多个移动节点(21到28)。控制器(31)可以根据多层协议分层结构(32’)操作。更具体地，在上面协议层(36’)，控制器(31)可以建立服务质量(QoS)阈值。而且，在位于上面协议层(36’)下面的至少一个中间协议层(40’)，控制器(31)可以基于QoS阈值在单播与组播通信模式之间选择。这样，在位于至少一个中间协议层(40’)下面的下面协议层(44’)，控制器(31’)可以与所述无线通信设备(30)合作以基于所选通信模式将数据传送到至少一个目的地移动节点(25)。
文档编号H04L12/28GK1857013SQ200480027226
公开日2006年11月1日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年9月9日
发明者约瑟夫·B.·凯恩, 理查德·C.·波恩哈特, 威廉·A.·温德哈姆 申请人:哈里公司