用于组织特定网络的基于链接式等效小区首领的方法及协议的制作方法

专利名称：用于组织特定网络的基于链接式等效小区首领的方法及协议的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在移动环境中进行通信的特定无线网络。更具体而言，本发明 涉及建立并保持一种移动装置对移动装置特定无线网络以实现接近即时的通信。
背景技术：
无线技术在当今生活的每一方面中均已变得非常普遍，无论其是无线家用或办公用 网络、位于当地咖啡馆、快餐连锁店或旅馆中的所衝'热点"网络、或者甚至是全市性的 WiFi技术实施方式。在社会中进行此种无线技术推动的目的是使人们能够存取信息并 提高整个社会已通过广泛接受及利用计算机网络且尤其是因特网而享有的生产率。无线 联网技术(例如802.11a/b/g)使具有WiFi功能的装置能够如同其在标准有线网络中一 样彼此连接，而不受导线限制。不管人们在网络覆盖区内所处的物理位置如何，人们均 可自由地保持与网络连接。在增强无线连接性的此种努力中，日常生活中的一个领域已经落后。除卫星位置及 蜂窝式电话系统以外，无线技术仍基本上尚未触及美国的道路及公路。然而，从美国道 路上的无线网络技术实施方案中将会获得诸多优点。其中最著名的是可中继至可受到直 接影响的所有车辆的交通报告、安珀紧急通告(Amberalert)、气象报告等等。此外，联网的汽车共同实现对关于一车辆的可能影响附近其他车辆的信息的中继。 例如，汽车可能突然刹车；可将此动作即时地报告给正刹车的汽车后面的所有车辆，从 而使其他车辆的驾驶员能够在不太紧急的状态下采取必要的措施。此一方面对于减少交 通事故及交通拥挤具有明显的意义。此种无线联网类型可出现在车辆安全应用的诸多方 面中，包括(但不限于)紧急道路障碍警告、十字路口座标、隐蔽车道警告、改道或合 并帮助。 车辆安全通信("VSC")可大致分类成车辆对车辆通信及车辆与基础设施通信。在 车辆对车辆通信中，车辆在不存在固定基础设施的支持情况下彼此进行通信。车辆在处于彼此的无线电范围内时，或在可通过其他车辆进行多次跳跃中继时彼此通信。在车辆 与基础设施通信中，车辆在例如路边无线接入点等基础设施的支持下彼此进行通信。在 此种情况下，车辆也可只与基础设施进行通信。为支持例如防止碰撞等各种vsc应用，关键的VSC性能要求包括低延迟(大约100毫秒)及持续不变的通量(或等价地，成功接收到警告消息的邻近车辆的百分率)。 仅仅在移动车辆上安装无线天线并随后传输不协调的通信将不足以满足这些要求。具体而言，在传输不协调的数据时，无线电波将被多个消息所淹没，从而将因无线电带宽有限而造成无线电波干扰。因此，这些车辆将干扰彼此的传输并彼此竞争用于传输的无线电带宽。此外，所有消息均将向四面八方传播而根本不考虑所期望的传输方向。另外，每一车辆均不与其他车辆的网络配置相匹配。高流动性及缺乏固有关系使将车辆预先配置成车辆群组很成问题(即车辆均不预先知道关于其邻近车辆的任何信 息)。建立安全通信所必需的所有信息均必须接近实时地在车辆之间进行交换，且车辆 群组中的车辆必须接近实时地自我配置以便能够进行安全通信。不协调的车辆的高流 动性意味着邻近车辆或车辆群组的频繁变化，并造成在车辆群组内使用支持服务器(支 持流动性、地址、名称、媒体会话)方面的困难。这些最主要差异使现有的战术性特 定联网技术无法直接应用于车辆群组的安全通信。因覆盖范围、数据流量及延迟等问题，使用在别处所用的WiFi方法(例如热点) 不切实际。大城市中正常的高峰时间通勤可使3车道公路的车辆密度高达每1200米长 度600辆车辆。另外，这些车辆均在以30至60mph的速率移动通过各个覆盖区。大多 数无线系统并不配备成在其网络中处理如此大的变化速率。具体而言，当车辆进入覆盖区时，需要对其加以识别并通过无线接入点或路由器向其发布 配置指令。当车辆离开覆盖区时，无线接入点或路由器将需要更新其记录以自其网络移除所述车辆。因此，车辆通过特定覆盖区的速度决定信息更新的频繁，即信号交换需要由无线接入点或路由器进行广播并由范围内的所有车辆来响应。所有这 些车辆同时传输信息可很容易迅速使系统淹没。人们已作出多种努力来建立车辆对车辆通信网络。例如，FleetNet及CarTalk2000 均己开发出车辆对车辆通信网络。这两种系统使用每一车辆中的GPS系统来获得位置 信息。FleetNet将固定及移动的两种节点用作"特定"网络的基础设施。固定节点可充当 服务器路由器、网间连接器路由器及客户机服务器路由器。如此使用多个固定节点会导 致用于建立、维护及管理所述基础设施的大量财务成本及开销。另外，FleetNet系统使 用基于位置的路由及位置意识。具体而言，作为其系统的主干，位置数据在所使用的通 信协议中起关键作用。CarTalk2000也使用一种基于位置的协议。参与基于CarTalk2000的车辆间系统的每
一车辆均必须配备有GPS装置，以在任何给定时刻检测其当前位置。另外，CarTalk2000 使用多个不同的路由协议，例如拓扑信息路由、程序路由及反应式路由一例如特定网络 按需距离向量协议、动态源路由、混合路由等等。这些协议中的每一协议均使用复杂 且各异的一组协议规则。CarTalk2000系统的一主要缺点在于，对邻近节点的发现会明显增加带宽流量。每 一节点均周期性地将一信标发送至其邻近汽车以报告其存在。在高流量区中，此可造成 信标消息冲突。
不过，这些GPS网络具有一明显的缺点。在高流动性车辆环境中，GPS信息很快 变得过时。为了实施GPS位置路由而在车辆之间交换不断变化的GPS信息会引起太多 的协议开销及无线带宽浪费。因此，此种GPS位置路由技术无法获得最低的通信延迟或 持续不变的多次跳跃通量。因此，需要创建一种能够达到严格的VSC性能要求、同时达到最低通信延迟或持 续不变的多次跳跃通量而无需过大带宽及很高的协议开销的特定网络。

发明内容
本发明的一个目的是通过将多个移动装置划归成一管理群组(例如局部对等群组 ("LPG"))来形成移动装置对移动装置通信的适当通信边界，以协调及中继消息传输并 控制消息传播的范围及方向。
另外，本发明的一个目的是提供一种用于建立局部对等群组的简单协议、及一种用 于在各节点一群组内及群组间两种节点-之间传输数据的协议。此外，本发明的一个目的是提供一种有序网络，其中所述网络中的至少某些成员知 道其在网络中相对于网络中其他成员所处的位置。因此，通过本发明提供一种用于在多个移动无线装置之间建立并保持特定网络的方 法。所述方法包括作为第一等效单元首领(ECH)来操作所述多个移动无线装置中的第 一装置的步骤。第一 ECH建立第一等效单元(EC)。第一EC是集中于第一ECH的无 线电覆盖范围的区域内而形成，且其尺寸占据所述区域的一部分。所述EC由所述ECH 管理。另夕卜，还提供自第一 ECH广播ECH信息(ECHJffiLLO)消息的步骤。所述 ECH—HELLO消息通告所述多个无线移动装置中的所述一个装置为所述第一 ECH。所述 ECH_HELLO消息广播是以随机确定的固定时间间隔进行，以使每一 ECH均具有不同 于其他ECH的时间间隔。其他步骤实现如下作业由所述第一无线装置自作为至少一第二 ECH运行的至少 一第二移动无线装置接收至少第二 ECH一HELLO消息广播，如果所述第二 ECH为所接 收到的唯一的其他ECH—HELLO消息或者如果两个或两个以上所接收到的 ECH_HELLO消息属于非链接式ECH节点，则在所述第一与第二 ECH节点之间创立
链接式等效小区网络。但如果两个或两个以上所接收到的ECH—HELLO消息属于一统一 的链接式ECH节点链，则所述第一装置作为所述链接式等效小区网络中的正常节点来 运行。所述正常节点为所述链接式等效小区网络的一部分，但与ECH相比具有有限的 通信特权。
此外，还提供检测属于所述等效小区网络的ECH的流动性并根据预定推选标准推 选新的ECH的步骤。所述ECH推选是通过选择性地将正常节点提升为ECH来实施的。 所述正常节点是根据其相对于由受到流动性检测的ECH管理的等效小区的位置来选择 的。流动性包括新ECH加入所述EC网络、链接式ECH离开所述EC网络，及链接 式ECH移入由同一 EC网络的另一 ECH所管理的EC中。
还提供一种用于在多个移动无线装置之间建立移动特定网络的系统。所述系统包括 用于使所述多个移动无线装置中的第一装置用作第一等效小区首领(ECH)的构件。所 示第一ECH创建第一等效小区(EC)。第一EC是集中于第一ECH的无线电覆盖范围 的一区域内而形成，且其尺寸占据所述区域的一部分。所述EC由所述ECH管控。另外，还提供用于自所述第一ECH广播ECH信息(ECH一HELLO)消息的构件。 所述ECH_HELLO消息通告所述多个移动无线装置中的所述一个装置为所述第一 ECH。 所述ECH—HELLO消息广播是以随机确定的固定时间间隔进行，以使每一 ECH均具有 一不同于其他ECH节点的时间间隔。其他构件实现如下作业用于由所述第一无线装置自作为至少一第二 ECH运行的 至少一第二移动无线装置接收至少第二 ECH—HELLO消息广播，如果所述第二 ECH为 所接收到的唯一的其他ECH_HELLO消息或者如果两个或两个以上所接收到的 ECH—HELLO消息属于非链接式ECH节点，则在所述第一与第二 ECH节点之间创建 链接式等效小区网络。但如果两个或两个以上所接收到的消息属于一统一的链接式 ECH节点链，则所述第一装置作为所链接式等效小区网络中的正常节点来运行。所述 正常节点为链接式等效小区网络的一部分，但与ECH相比具有有限的通信特权。此外，还提供用于检测属于所述等效小区网络的ECH的流动性的构件及用于根据 预定推选标准推选新的ECH的构件。


阅读下文说明、随附权利要求书及附图，将会更好地了解本发明的这些及其他特征、 方面及优点，在图式中图1图解说明根据本发明的特定移动网络；图2图解说明根据本发明由两个非链接式等效小区首领对特定网络进行初始化； 图3图解说明根据本发明其中非链接式等效小区首领碰到链接式等效小区网络的第 一案例；图4图解说明根据本发明其中非链接式等效小区首领碰到链接式等效小区网络的第
二案例；图5图解说明根据本发明其中非链接式等效小区首领碰到现有链接式等效小区网络 的第三案例；图6为显示根据本发明一实施例用于实施主动流动性检测的步骤的流程图； 图7为图6所示主动流动性检测流程图的接续；及图8图解说明根据本发明一实施例用于创建并维护特定网络的系统的方块图。
具体实施方式
根据本发明，将节点或移动装置组织成易管理的群组。使用这些群组来协调节点之 间的数据传输。所述群组是根据邻近节点的相对位置来建立的。此种分组或局部对等群 组("LPG")是根据本发明在单个LPG内以及在LPG之间进行选路并在所述特定网络 中组织传输以支持无线通信(包括但不限于车辆安全及信息应用)的基础。LPG的目的是在邻近节点之间构建协调度。这些邻近节点是具有无线通信功能的 移动装置。移动装置的实施例包括带有安装在车辆上或单独带进车辆中的关联通信装置 的车辆及带有通信装置的行人。较佳实施例为带有固有通信装置的移动车辆。不过，作 为本发明的一部分，也可使用包括蜂窝式电话、PDA、膝上型计算机等其他通信装置， 唯一的要求是所述通信装置支持为使所揭示的实施例正确运行所需的无线通信协议。存在两种类型的协调度。第一类型为直接毗邻的各移动装置的紧密协调，其用于 在支持接近即时的消息接发时所使用的LPG内通信。例如，将使用LPG消息接发来实 施对紧急路障警告或另一类型的紧急或安全消息的发送。这些消息通常需要100毫秒的 延迟。第二类型为对邻近的移动装置的松散协调。此类型的协调用来支持各链接式或互 连式LPG之间的LPG间通信。例如，LPG间通信可用于车道认识应用并用于扩展驾驶 员的视野。LPG由直接毗邻的多个节点动态形成。具体而言，第一节点传输无线电信号，第 一节点范围内的其他节点具有接收无线电信号的能力。由于LPG是根据无线电覆盖范 围形成的，因此LPG中的节点可通过单次跳跃或多次跳跃来彼此通信而无需任何固定 的基础设施。术语表在进一步继续说明之前，需要对本揭示内容通篇常用的几个主要术语进行定义。 术语'等效单元'(亦称作EC)是指无线电覆盖区的一部分。EC形成等效小区网络 的基本组织结构。术语'等效小区首领，(亦称作ECH)是指界定、维护并管理等效单元的节点。ECH 可为非链接式或链接式。在链接式EC网络中，成员ECH节点提供网络内通信主干线； 网络内的所有消息均由一个ECH广播至另一 ECH，直至消息到达其目的地为止。 术语'正常节点'是指链接式EC网络的成员节点；正常节点在网络内具有有限的 通信特权。在某些环境下，正常节点可成为ECH。正常节点与ECH之间的区别完全在于功能上。在结构上，这两种节点类型完全相同，但某些功能在特定时间既可现用 也可不现用，此视其当时的节点类型而定。术语'链接式'是指两个或两个以上ECH通过单次无线电跳跃或多次无线电跳跃 来彼此进行无线通信。链接式ECH (或链接式EC)网络可包含与处于单次无线电跳 跃通信范围内的ECH节点相关联的正常节点。术语'非链接式'是指一 ECH不与任何其他ECH进行无线通信。非链接式ECH为 其自身网络的唯一成员ECH且不具有任何相关联的正常节点。术语'链接度yt'是指将通过&次无线电跳跃将两个ECH链接在一起。例如，如果 ECHA与ECHB直接链接，则链接度为1 (即魟l)。但是，如果ECHA与ECHB可 彼此检测，且ECHB与ECHC可彼此检测，但ECH A与ECHC不能彼此检测；则 ECH A与ECH C之间的链接度为2 (即&=2)。术语'各异的ECH节点'是指不是同一等效小区网络的成员的ECH节点。各异的 ECH节点可为非链接式ECH节点，或者其可为链接式ECH节点，但属于不同的等效 小区网络。术语'流动性'是指ECH相对于链接式EC网络的移动。更具体而言，流动性是指 ECH移入链接式EC网络、移出其作为成员的链接式EC网络、或自一个EC移入由另 一ECH所管理的另一EC。形成链接式EC网络参见图l，本发明提供一种动态并自我组织的局部对等群组、或链接式等效小区网 络100。链接式等效小区网络(L_EC) 100的基本构造块是以等效小区首领(ECH) 104a 为中心的等效小区(EC) 102a。多个EC102a、 102b、 102c以无线方式链接在一起而形 成L_EC 100。在下文中，EC 102a、 102b及102c将集体由编号102来指代，且ECH节 点104a、 104b及104c将集体由编号104来指代。ECH 104a为移动无线联网装置，例如PDA、膝上型计算机或安装在车辆上的计算 装置。ECH 104a配备有无线电频率发射^ny接收机，其具有自ECH 104向外朝四面八方 延伸的无线电覆盖区108。如图1中所示，无线电覆盖区108明显大于所界定的EC 102a 区。虽然图1显示无线电覆盖区108涵盖三个EC节点102a、 102b及102c，但应注意， 此仅为例示性的，而非旨在视为唯一的配置。具体而言，可确定任意数量的EC102来占 据所界定的无线电覆盖区。但是，为了简化对本发明的说明，ECH节点的无线电覆盖范 围108在下文中涵盖三个EC节点102。ECH节点104提供L-EC IOO的联网主干线。具体而言，所有EC间通信以及对控 制数据的任何传输均由ECH节点104来实施。另外，ECH 104a管理其所指配到的EC 102a 的工作参数。此类工作参数包括跟踪成员一即位于ECH节点104b的EC 102b中的正常 节点106、维护与EC节点104b进行通信的其他ECH节点104a、 104c的列表、及其在 L—EC 100内的相对位置。正常节点106为位于EC 102内的移动无线网络装置。任何移 动无线装置均可作为ECH 104或作为正常节点106来运行。参见图2，下文中将提供对特定网络的初始化及集成的说明。节点202或移动无线 装置在开始时作为ECH运行并建立由其作为唯一成员的非链接式EC 204。当ECH 202 从第二 ECH 206中检测到广播时，ECH 202以向第二 ECH 206提供身份信息的 ECHLHELLO消息作出响应。如果ECH 206是所检测到的唯一其他ECH，则结果得到 包括ECH 202及ECH 206的链接式EC 210。因此，这两个ECH 202及206己形成一涵 盖EC204及EC208的网络、或以扩展一先前所建立的网络。此外，检测到两个或两个 以上非链接式ECH节点的非链接式ECH将与所述两个或两个以上非链接式ECH节点 形成一网络，并创建包括所有检测到的ECH节点的链接式EC。当其他非链接式ECH节点碰到链接式EC 210时，其作为另一链接式ECH或正常 节点并入到正在增大的链接式EC中。具体而言，检测到两个彼此链接的ECH节点的非 链接式ECH节点成为正常节点。例如，在图3中，非链接式ECH302a将成为正常节点 302b。作为正常节点，这些移动无线装置可在整个I^EC100内传输及接收消息。不过， 所有消息均是通过ECH节点202及206、而不是直接从正常节点到正常节点进行路由。 由此会节约带宽。或者，如图4中所示，非链接式ECH节点402a—其仅可检测一个其他ECH 202 (不管是否为L—EC的一部分)一将链接至所检测到的ECH 202并扩展链接式EC 404 的长度，从而成为链接式ECH402b。如果正常节点只检测到一个ECH，则该正常节点变为ECH，并随后链接至该所检 测到的ECH而形成链接式EC网络。另外，如果正常节点或非链接式ECH检测到自身 为"链接器"，则该节点将成为链接式ECH。链接器为一检测到不止一个各异的ECH且其中所检测到的ECH节点不是同一 EC 网络的成员的节点(正常节点或ECH)。这些各异的ECH节点可为非链接式ECH节点、 属于不同网络的链接式ECH或二者的组合。当正常节点检测到自身为链接器时，该正常节点就成为新的ECH并与所述不止一 个各异的ECH连接形成一个更大的网络。正常节点通过接收ECH节点的作为其链接式 EC网络成员的ECH节点的列表(本文中称作LECH列表)来检测ECH节点是否为网 络的一部分。LECH列表包含于ECH消息中。正常节点将通过比较所述不止一个各异 的ECH节点中每一者的LECH列表来确定其是否为"链接器"。各异的ECH节点所广播的ECH消息将不在其列表之间共享任何ECH节点，即不 会有ECH将同时存在于两个列表上。非链接式ECH节点的LECH列表只包含对其自身 的提及，因为其为其网络中的唯一ECH。例如在图5中，非链接式ECH 500可分别自 三个链接式ECH 501-503接收ECH_HELLO消息。ECH 501链接至ECH 506而形成链 接式EC 505， ECH 502链接至ECH 507而形成链接式EC 510，且ECH 503链接至ECH 508而形成链接式EC 515。 一旦接收到这三个ECH—HELLO消息，非链接式ECH 500
将确定是否有任一ECH共同列示于两个或两个以上ECH列表中。在此种情况下，这三 个链接式ECH列表没有任何重叠成员，因此非链接式ECH 500将确定其为"链接器"节 点并将所有三个分立且各异的链接式EC 505、 510及515链接在一起而形成一个链接式 网络520。正常节点将实施类似的评估来确定其是否为"链接器"节点。链接式EC是通过在ECH—HELLO消息中所传输的控制消息来保持。每一 ECH均 以预定时间间隔来传输ECH_HELLO消息。正常节点只接收ECH一HELLO消息而不作 出响应。正常节点或链接式ECH节点接收不到任何ECH_HELLO消息会导致该节点成 为非链接式ECH。较佳地，ECH—HELLO消息包含发出消息的源的ID、标识所述源所发送当前消息 的编号的序列号、所述源可沿L—EC的第一通信路径看到的第一 ECH节点列表(LECH 列表)、及对应于L_EC的第二路径的第二 LECH列表。可提供其他LECH列表，其中 每一 LECH列表均包含沿以源ECH为中心的L_EC的一个分支或通信路径所碰到的所有 ECH节点的ECH ID。此外，ECH—HELLO消息也可包括超时值，其将在接收到当前 ECH一HELLO消息与下一 ECH—HELLO消息之间所经过的最大时间周期通知其他ECH 节点及正常节点，从而提供一种用于判定特定ECH是否仍存在于链接式EC网络中的 途径。每一 L一EC均通过LPG—ID来加以区分。 一链接式ECH节点群组形成一 L—EC， 其然后被指配到一 LPG_ID。L—EC中的链接式ECH的数量可根据操作性能或环境条件 考虑因素(例如网络中移动装置(即节点)的总数或分布)来灵活界定。通过 ECHJffiLLO消息，将LPGJD分发给各成员ECH节点及正常节点。以此方式，使正 常节点知道其当前属于哪个L一EC。LPG_ID是将其指配到的特定L一EC的唯一标识符。因此，LPG—ID可根据特定 L_EC的唯一属性(例如成员ECH节点的ID组合或某种其他区分信息)来创建。或者， LPGJD可为随机产生的代码。在这种情况下，形成代码的位或字符的数量决定LPG一ID 的唯一性；较长代码长度的随机重复的可能性小于较短的代码长度。流动性检测及ECH推选本文中所定义的流动性检测是指对ECH移入及移出链接式EC以及移入另一EC的 检测。虽然正常节点的移动不影响链接式EC网络的运行，但ECH节点的移动可导致链 接式EC网络的运行效率低下或崩溃。流动性可使各ECH节点具有重叠的EC，此会因 消息过于接近地重新广播而导致在网络该区域中的数据传输效率低下，从而需要更多的 时间来传播过网络的一给定长度。或者，流动性也可具有相反的效应其中ECH节点 的移动导致在两个ECH节点的无线电覆盖范围之间形成间隙，从而因消息无法传播过 该间隙而实质上导致链接式EC网络在该点处崩溃。为了对链接式EC网络中的流动性进行修正，需要进行流动性检测。流动性检测可 被动实施也可主动实施。被动流动性检测方法使用ECH一HELLO消息来检测节点的流动 性。具体而言，所述方法需要在经过一预设的时间后，任何周围的ECH或正常节点才
能够检测到ECH的离开。
每一 ECH均根据其自身的定时器运行，每一 ECH每T秒发送一次其ECH_HELLO 消息。在周期T期间，每一ECH(以及正常节点)均从其邻近ECH节点收集ECH_HELLO 消息。根据所收集到的消息，其将对其LECH列表进行更新并输出ECJLHELLO消息。 为了保持更新的ECH节点列表，ECH节点将在一其中未自一 ECH接收到任何 ECH_HELLO消息的预定时间周期到期后自动从ECH列表中除去该ECH。所述到期时 间或预定时间周期必须大于T，例如3T。此检测的速度完全取决于ECH_HELLO周期T。 一旦自ECH接收到ECH一HELLO消息，便使定时器复位或重新启动。使用定时器来跟 踪ECH列表中所有ECH的ECH—HELLO消息。
不过，仅在预定时间周期到期后对所述列表进行更新，即移除不再存在于链接式 EC网络中的旧的ECH。存在ECH已移出广播范围、但仍列在ECH列表中的可能。此 种被动方法可导致正在转发的消息的中断，并影响L_EC网络的性能。因此，可使用一 种主动流动性检测方法来提供更快的ECH流动性检测及分辨。
在主动流动性检测中，将一种新的控制消息M一DETECT与ECH_HELLO消息结合 使用。由此，可在更少的时间(即少于T)中检测流动性。M—DETECT消息包括发送者 的ID及被怀疑存在流动性的ECH (mECH) —即已移离其原始位置或完全离开链接式 EC网络的ECH—的ID。 M_DETECT消息由己接收到意外ECH—HELLO消息的ECH发 送。M—DETECT消息指向发送者单次跳跃范围内的ECH节点及正常节点二者且与进行 发送的ECH或mECH相关联。
图6图解说明主动流动性检测方法的流程图。所述方法始于正常节点(RNa)在 步骤601处接收到M_DETECT消息时。
一旦接收到所述消息，正常节点便在歩骤603处开始参与ECH推选。正常节点 的ECH推选过程中的第一步骤是在步骤603中将一定时器(推选随机定时器)设定至 一随机值(例如范围从0到k，其中k小于T HELLO周期)。将推选随机定时器设定 至一随机周期以避免引发多次推选。如果推选随机定时器在步骤605处到期，则正常 节点在步骤611中广播ELETION—QUERY消息，并在步骤613处设定第二定时器或 保持定时器(例如4/T)。然后，正常节点在步骤615处等待自附近的ECH节点接收 呈ELECTION—REPLY消息形式的响应。附近节点是处于单次跳跃广播距离内(即无 需中继)的ECH。具有仍在运行的推选随机定时器的其他正常节点一旦接收到 ELECTION—QUERY消息，便立即停止其推选随机定时器并仍保持作为正常节点。
同时，当ECH接收到ELECTION—QUERY时，ECH设定随机定时器，例如一回 复随机定时器(例如范围从0到h，其中h约为4/T)。当回复随机定时器消逝的同时， ECH收听来自其他ECH节点的ELECTION_REPLY消息。 一旦回复随机定时器到期， ECH即刻创建并广播其自身的ELECTION_REPLY消息，所述ELECTION_REPLY消 息包含发送者ID、询问源ID及通过在回复随机定时器消逝期间接收 ELECTION_REPLY消息而检测到的所有ECH节点的ID。
将对保持定时器进行监控以确定其何时到期。一旦保持定时器在步骤617处到期， 正常节点便收集ECH所广播的ELECTION—REPLY消息并在步骤619中对链路状态进 行分析以判定所述正常节点是否应成为ECH。如果在步骤621中判定作出响应的ECH 节点以至少为2的链接度串列链接，则该过程进行至步骤609，其中所述正常节点仍 保持为一正常节点。如果在步骤623中判定作出响应的ECH节点只形成一个链接度为 1的链路，则该过程进行至步骤625，其中所述正常节点判定其先前是否已广播了一 ELECTION—RE_QUERY消息。所述ELECTION_RE—QUERY消息包括发送者的ID及 在先前询问中所检测到的所有ECH节点的ID。如果所述正常节点先前已发送过ELECTION—RE—QUERY消息，则该过程进行至 步骤609且所述正常节点仍保持为正常节点。但是，如果所述正常节点先前未发送过 ELECTION—RE—QUERY消息，贝U所述正常节点在步骤629处发送 ELECTION—RE—QUERY消息，因为所述节点无法根据所收集的当前信息来作出决定。 在所述正常节点广播ELECTION—RE—QUERY消息后，该过程进行至步骤613。但是，如果步骤623的条件得不到满足，则所述正常节点在步骤627中宣布其自 身为ECH，并广播一包含发送者ID (设定成一新ECH ID)及旧ECH ID的FRESH消 息。由此，通知FRESH消息的接收者旧ECH ID已由新ECH ID取代，且因此FRESH 消息的每一接收者均相应地更新其当前LECH列表。在其中RNa在步骤629中广播ELECTION_RE_QUERY消息的情况下，图7图解 说明响应于所广播的消息而执行的程序。在步骤701中，常规节点(RNb)接收RNa 所广播的ELECTION—RE_QUERY消息。在RNb附近可有多个正常节点在实施此步骤 以及下文所述的后续步骤。RNb在步骤703中评估在ELECTION—RE一QUERY消息中 所列ECH节点的可见性。进行至步骤705，如果RNb未看到任何所列ECH节点，则 RNb进行至步骤707，在该步骤中设定推选随机定时器。在为所述推选随机定时器所 设定的时间间隔期间，如步骤709中所示，RNb等待接收由新推选的ECH节点所广播 的ELECTION—REPLY消息。如果在步骤711中，推选随机定时器在RNb接收到 ELECTION_REPLY消息之前到期，则RNb在步骤713中宣布其自身为一 ECH。新ECH 在步骤715中发送ELETION_REPLY消息。但是，如果在步骤709处，在RNb的推选 随机定时器到期之前接收到一 ELECTION—REPLY消息，则RNa仍保持为正常节点。 重新参见步骤705，如果RNb可看到ELECTION_RE—QUERY中所列的至少一个ECH， 则RNb仍保持为正常节点。在正常节点成为ECH后，所述节点将通过广播FRESH消息来通知链接式EC网 络中的其他ECH节点其状态的变化。此消息迅速使进行接收的ECH节点更新其原本 会因移动而过时的LECH列表。如果旧ECH接收到FRESH消息，则旧ECH将自动 降为正常节点。在较佳实施例中，同时使用被动及主动流动性检测二者，但也可单独地使用这两 种检测方法中的任何一种。
各定时器(例如推选随机定时器、保持定时器及ECH—HELLO消息定时器)的值 是随机预定的，然而，所选择的随机时间经选择以虑及每一功能的工作性能及对运行 的延迟要求。然而，推选随机定时器及保持定时器具有较佳远小于1T小的值，其中T 等于ECH—HELLO周期。因此，ECH推选操作在1T以内对ECH流动性作出响应。链接式EC网络合并及分离当不止一个链接式EC网络彼此紧密接近时，链接式EC网络可彼此合并。然而， 并不是整个链接式EC网络"合并"至另一个链接式EC网络中，而是最近的ECH节点链 接在一起。具体而言，当其靠拢移动时，ECH节点将交换ECH—HELLO消息。通过交 换ECH—HELLO消息，ECH节点将获得关于彼此的链接式EC网络的信息，例如链接 式EC网络ID (LPGJD)、成员ECH节点的身份、正常节点、及LPG中的ECH节点 数量。如果合并的链接式EC网络的组合尺寸小于(或等于)预定最大LPG尺寸，则合 并的链接式EC网络将形成一个更大的链接式EC网络。最近的ECH节点变成彼此链接， 从而有效地由所有相组合的ECH创建一个网络。然而，如果合并的链接式EC网络的 组合尺寸大于预定的最大LPG尺寸，则合并的链接式EC网络将形成两个新的链接式 EC网络，其在尺寸及成员ECH节点方面可不同于原始的相合并的链接式EC网络。可 合并任意数量的链接式EC网络，其限制条件为ECH节点的总数不超过预定的最大LPG 尺寸。如果超过预定的最大LPG尺寸，则可将一链接式EC网络分成两个新的链接式EC 网络。然而，此种链接式EC网络分离相对罕见；大多数时候， 一链接式EC网络包含 小于预定最大LPG尺寸的ECH节点数量。如果一链接式EC网络包含大于预定最大LPG 尺寸的ECH节点数量，则将其分成两个其各自尺寸小于所述最大LPG尺寸的链接式 EC网络。ECH可从其LECH列表中获得其链接式EC网络的当前尺寸LECH列表中的每一 表项均包括ECH_ID及对应的LPG_ID。如果ECH检测到其LPG尺寸大于预定最大LPG 尺寸，则其将通过发出一包括新LPG_ID及新的一组反映新LPG—ID的ECH节点成员关 系的LECH列表来引发分离过程。 一旦接收到此消息，新的一组LECH列表中所列的 ECH节点便以新的LPG—ID来更新其LPG—ID。较佳地，考虑到工作性能、无线数据流量性能及车道环境(例如车道上的车辆总数 或分布)来界定链接式EC网络中的最大ECH节点数量并在运行期间灵活地对其进行控 制。例如，较小数量的ECH节点通常会降低无线带宽上的负载并以无线带宽利用不足 为代价来产生较佳的性能(就延迟较低而言)。相反，增加ECH节点的数量往往会增大 负载且更适合于最佳努力应用。ECH的LECH列表中各ECH节点的相对位置与其他ECH节点的相对位置一致。 因此，假如LECH列表的大小足够长( 2+链接式EC网络中的最大ECH节点数量)， 则根据所述LECH列表，每一 ECH均知道哪个ECH为特定链接式EC网络中开头的
一个及结尾的一个ECH。同样，在链接式EC网络分离的情况下，ECH节点可预料哪 个ECH应引发链接式EC网络分离。例如，可预先安排位于最大数加1处的ECH引 发链接式EC网络分离。换句话说，每一 ECH均知道LECH列表中的ECH节点数量及其自身在LECH列 表中的位置。因此，当需要分离(例如超过预定的最大尺寸)时，可使用某一预定政 策来选择分离位置。在第一种情况下，分离可在LECH列表的中点附近进行。分离将 由位于中点附近的两个ECH节点启动(因为每一节点均知道其在列表中的位置)以启 动分离过程。在另一种情况下，分离是在最大尺寸加1位置处进行。因此，分离是由 位于最大尺寸位置及最大尺寸加1位置处的两个ECH节点启动。在分离后，这两个新 形成的链接式EC网络通过位于这两个结果链接式EC网络之间边界处的ECH节点彼 此通信。参见图8，上述协议由计算装置800实施，计算装置800具有广播构件802，例 如无线发射机，以用来在无线电覆盖范围内在各节点之间提供无线通信。另外，控制 构件804 (例如微控制器、微处理器等等)经配置以通过广播构件802自其他节点接 收信号并通过广播构件802将信号传输至其他节点。控制构件804还通过将上述协议 作为处理器可执行指令加以执行来提供运行控制。存储构件802设置于计算装置800 中并与控制构件804进行运行通信。存储装置806可为存储器模块、可移动式媒体、 多个存储装置的组合等等，且其尺寸适于存储为实施所述各实施例的协议所需的处理 器可执行指令。此外，以一单独组件的形式或通过控制构件804的功能来提供定时构 件808。定时构件808为在所述各实施例中所提及的每一定时器提供所需的时间间隔 跟踪。加电构件810 (例如电源)电连接至计算装置800的所有组件，以视需要为所 述组件提供运行功率。用于实施所述各实施例的处理器可执行指令可以诸如EPROM、闪速存储器或其 他此类非易失性存储器的形式嵌入于存储构件806中。另外，处理器可执行指令可存 储于例如光或磁媒体等计算机可读媒体上，或者可通过网络(例如因特网)下载。较 佳地，处理器可执行指令可由用户视需要周期性地进行更新，以对系统进行额外的增 强(在其可用时)。所述本发明各实施例旨在为例示性而非限制性的，且并非旨在代表本发明的所有 实施例。可在不背离在下文权利要求书中以字面形式及以法律上认可的等效形式所规 定的本发明精神及
权利要求
1、一种用于在多个移动无线装置之间建立并保持一移动特定网络的方法，所述方法包括使所述多个移动无线装置中的一第一装置作为一第一等效小区首领(ECH)来运行，所述ECH具有一无线电覆盖范围；为所述第一ECH建立一第一等效小区(EC)，所述第一EC集中于所述第一ECH的一无线电覆盖范围的一区域内形成且其尺寸适于占据所述区域的一部分，所述EC由所述ECH管理；自所述第一ECH广播ECH信息(ECH_HELLO)消息，所述ECH_HELLO消息通告所述多个移动无线装置中的所述一个装置为所述第一ECH，所述ECH_HELLO消息广播以随机确定的固定时间间隔进行；所述第一无线装置接收自作为至少一第二ECH运行的至少一第二移动无线装置所广播的至少第二ECH_HELLO消息；如果所述第二ECH为所接收到的唯一的其他ECH_HELLO消息或者如果两个或两个以上所接收到的ECH_HELLO消息属于非链接式ECH，则在所述第一与第二ECH之间创建一链接式等效小区网络；及如果两个或两个以上所接收到的ECH_HELLO消息属于一统一的链接式ECH链，则使所述第一装置作为所述链接式等效小区网络中的正常节点来运行，所述正常节点为所述链接式等效小区网络的一部分，且所述正常节点与一ECH相比具有有限的通信特权。
2、 如权利要求l所述的方法，其中当所述正常节点只接收到一个ECH—HELLO消 息时，所述正常节点成为一新的ECH，所述新的ECH与传输所述所接收到的 ECH_HELLO消息的一 ECH相链接，且其中当所述正常节点从一非链接式ECH接收到 至少一个ECH—HELLO消息时，所述正常节点成为一新的ECH。
3、 如权利要求1所述的方法，其中当所述正常节点自属于不同网络的至少两个不 同的ECH节点接收到至少两个ECHJiELLO消息时，所述正常节点成为新的ECH，所 述新的ECH将属于不同EC网络的所述至少两个不同的ECH节点链接在一起而形成一 个统一的网络。
4、 如权利要求l所述的方法，其中一ECH在所述ECH与其他ECH之间并在来自 属于所述链接式EC网络的不同等效小区的各正常节点之间提供一通信链路。
5、 如权利要求1所述的方法，其中所述无线电覆盖范围的所述区域除所述集中的 等效小区外还包括多个其他等效小区，每一 EC均由一唯一的ECH管理。
6、 如权利要求5所述的方法，其中每一链接式ECH均知道其自身相对于所述,连接 式EC网络中其他ECH节点的一相对位置，所述相对位置是根据进行通信的ECH节点 的至少一个列表来确定，所述至少一个ECH节点列表中的每一列表均指示沿所述链接式 小区网络的一个通信路径的一 ECH节点顺序。
7、 如权利要求1所述的方法，其进一步包括如下步骤检测属于所述等效小区网 络的一 ECH的流动性，并根据一预定推选标准来推选一新的ECH。
8、 如权利要求7所述的方法，其中所述ECH推选是通过选择性地将一正常节点提 升为一 ECH来实施，所述正常节点是根据所述正常节点相对于由所述所检测的ECH管 理的所述等效小区的一位置来选择。
9、 如权利要求7所述的方法，其中所述流动性包括 一新ECH加入所述EC网络， 一链接式ECH离开所述EC网络，及一链接式ECH进入由同一 EC网络的另一 ECH所 管理的一 EC中。
10、 如权利要求l所述的方法，其中所述多个移动无线装置中的至少一个装置安装 或嵌入于一车辆中。
11、 一种用于在多个移动无线装置之间建立一移动特定网络的系统，所述系统包括 运行构件，其用于使所述多个移动无线装置中的一第一装置作为一第一等效小区首领(ECH)运行，所述ECH具有一无线电覆盖范围；广播构件，其用于自所述第一 ECH广播ECH信息(ECH_HELLO)消息，所述 ECH_HELLO消息通告所述多个移动无线装置中的所述一个装置为所述第一 ECH，所述 ECH—HELLO消息广播以随机确定的固定时间间隔进行；建立构件，其用于为所述第一ECH建立一第一等效小区(EC)，所述第一EC集中 于所述第一 ECH的一无线电覆盖范围的一区域内形成，且其尺寸适于占据所述区域的 一部分，所述EC由所述ECH管理；接收构件，其用于由所述第一无线装置接收自作为至少一第二 ECH运行的至少一 第二移动无线装置所广播的至少第二 ECH—HELLO消息；创建构件，其用于如果所述第二 ECH为所接收到的唯一其他ECH—HELLO消息或 者如果两个或两个以上所接收到的ECH—HELLO消息属于非链接式ECH节点，则在所 述第一与第二 ECH节点之间创建链接式等效小区网络；及运行构件，其用于如果两个或两个以上所接收到的ECH一HELLO消息属于一统一 的链接式ECH节点链，则使所述第一装置作为所述链接式等效小区网络中的一正常节 点来运行，所述正常节点为所述链接式等效小区网络的一部分，且所述正常节点与一 ECH相比具有有限的通信特权。
12、 如权利要求11所述的系统，其中当所述正常节点只接收到一个ECH一HELLO 消息时，所述正常节点成为一新的ECH，所述新的ECH与传输所述所接收到的 ECH_HELLO消息的一 ECH相链接，且其中当所述正常节点自 一非链接式ECH接收到 至少一个ECH—HELLO消息时，所述正常节点成为一新的ECH。
13、 如权利要求ll所述的系统，其中当所述正常节点自属于不同网络的至少两个 不同的链接式ECH节点接收到至少两个ECH_HELLO消息时，所述正常节点成为一新 的ECH，所述新的ECH将属于不同网络的所述至少两个不同的链接式ECH节点链接在 一起而形成一个统一的网络。
14、 如权利要求11所述的系统，其中每一ECH均在彼此之间并在来自属于所述链 接式等效小区网络的不同等效小区的各正常节点之间提供一通信链路。
15、 如权利要求14所述的系统，其中所述无线电覆盖范围的所述区域除所述集中 的等效小区外还包括多个其他等效小区，每一等效小区均由一唯一的ECH管理并形成 一链接式等效小区网络。
16、 如权利要求11所述的系统，其中一ECH知道由所述ECH管理的一等效小区 的一相对位置，所述相对位置是根据进行通信的ECH的至少一个列表来确定，所述至 少一个ECH列表中的每一列表均指示沿所述链接式等效小区网络的一个通信路径进行 通信的ECH。
17、 如权利要求11所述的系统，其进一步包括用于检测属于所述等效小区网络的 一 ECH的流动性的构件及用于根据一预定推选标准来推选一新的ECH的构件。
18、 如权利要求17所述的系统，其中所述ECH推选是通过选择性地将一正常节点 提升为一 ECH来实施，所述正常节点是根据所述正常节点相对于由所述所检测的ECH 所管理的所述等效小区的一位置来选择。
19、 如权利要求11所述的系统，其中所述多个移动无线装置中的至少一个装置安 装或嵌入于一移动车辆中。
20、 一种具有一组指令的计算机可读媒体，所述一组指令可由一处理器执行以实施 一种用于在多个移动无线装置之间建立一移动特定网络的方法，所述方法包括使所述多个移动无线装置中的一第一装置作为一第一等效小区首领(ECH)来运行， 所述ECH具有一无线电覆盖范围；为所述第一ECH建立一第一等效小区(EC)，所述第一 EC集中于所述第一 ECH 的一无线电覆盖范围的一区域内形成，且其尺寸适于占据所述区域的一部分，所述EC 由所述ECH管理；自所述第一 ECH广播ECH信息(ECH_HELLO)消息，所述ECH_HELLO消息通 告所述多个移动无线装置中的所述一个装置为所述第一ECH，所述ECH—HELLO消息 广播以随机确定的固定时间间隔进行；由所述第一无线装接收自作为至少一第二 ECH运行的至少一第二移动无线装置所 广播的至少第二 ECH一HELLO消息；如果所述第二 ECH为所接收到的唯一其他ECH—HELLO消息或者如果两个或两个 以上所接收到的ECH—HELLO消息属于非链接式ECH节点，则在所述第一与第二 ECH 节点之间创建链接式等效小区网络；及如果两个或两个以上所接收到的ECH—HELLO消息属于一统一的链接式ECH节点 链，则使所述第一装置作为所述链接式等效小区网络中的一正常节点来运行，所述正常 节点为所述链接式等效小区网络的一部分，且所述正常节点与一 ECH相比具有有限的 通信特权。
21、 如权利要求20所述的计算机可读媒体，其中所述方法进一步包括如下步骤 检测属于所述等效小区网络的一ECH的流动性；及根据一预定推选标准来推选一新的ECH，所述ECH推选是通过选择性地将一正常 节点提升为一 ECH来实施，所述正常节点是根据所述正常节点相对于由所述所检测的 ECH所管理的所述等效小区的一位置来选择。
22、 如权利要求20所述的计算机可读媒体，其中所述计算机可读媒体为一网络且 所述指令为可通过所述网络传输的信号。
全文摘要
本发明提供对移动特定网络的建立及保持。所述特定网络包括多个等效小区，其以通信方式链接在一起而形成链接式等效小区网络。等效小区首领管理每一等效小区。另外，可提供散布于整个等效小区网络中的正常节点。与等效小区首领相比，正常节点具有有限的通信特权。然而，根据等效小区网络的需要，等效小区首领可降级为正常节点且正常节点可提升为等效小区首领。
文档编号H04W4/02GK101128998SQ200680000941
公开日2008年2月20日 申请日期2006年10月27日 优先权日2005年11月22日
发明者匹田敏郎, 约翰·李, 蔡升伟, 崴 陈, 马库斯·庞 申请人:泰克迪亚科技公司;丰田信息技术中心有限公司