专利名称：无线网络中的最优路径路由方法
技术领域：
本发明涉及无线网络中的最优路径路由方法。尤其是，本发明涉及这样 的无线网络中的最优路径路由方法，其在无线网络中通过树型网状结构将数 据从源节点传送到目的节点时，借助于服务器或协调器设置以捷径传送数据 的最优路径。
背景技术：
一般来说，无线网络使区域中的所有设备簇-树型构造。与簇树型结构结 合的各设备依照树型结构分配地址。分配的地址用于在每个网络环境中路由。 图1是传统无线网络的树型结构。
在图1中，传统无线网络包括父节点A110、和子节点B到J(112到142)。 子节点B 112具有其父节点A110,并具有其子节点E、 F和G( 120、 122 和124)。子节点C 114具有其父节点A110并具有其子节点H 130。子节点D 116具有其父节点A 100，并具有其子节点I和J ( 140和142 )。在图1中， 每个节点均可实现为设备，且每个父节点具有关于其各子节点的表格形式的 地址信息。
在图1的无线网络中当数据从H节点130发送到F节点122时，H节点 130是源节点而F节点122是目的节点。从H节点130传送的数据包沿着唯 一的树型结构传送到F节点122。该数据包必须经过其父节点传送，因此它 能够沿树型结构被传送到其各邻近节点
发明内容
技术问题
相应地，从H节点130传送的数据包沿着树型结构，经由C、 A和B节 点144、 IIO和112被发送到F节点122。在传统无线网络的树型结构中，数 据包沿着树型结构从源节点传送到目的节点，导致不便地延长的路由路径和 随后的通信成本上升。 与树型网状结构相比，在路由路径的任意节点上发生任何错误情况下， 由于节点中的错误，无线网络的树型结构不能传送数据包，并且用户难以维 护。
技术方案
本发明的 一个方面至少要解决相关技术的上述问题和/或缺点，并至少提 供下面描述的优点。因此，本发明的一个方面要提供一种无线网络中的最优 路径路由方法，其在无线网络中通过树型网状结构将数据从源节点传送到目 的节点时，借助于服务器或协调器设置以捷径传送数据的最优路径。
为了实现本发明上述方面，提供了一种将数据从源节点传送到目的节点
的最优路径设置方法，该最优路径设置方法包括执行捷径请求，用于将捷 径请求(SCRQ)消息从源节点传送到拓朴服务器；生成捷径信息，用于拓朴 服务器基于捷径请求消息将数据从源节点传送到目的节点；以及将包括拓朴 服务器的捷径信息的捷径通知(SCNF)消息传送到目的节点。
最优路径设置方法还包括响应捷径请求，用于目的节点基于捷径信息 将捷径响应(SCRP )消息传送到捷径路径上的邻近节点；以及设置最优路径， 用于通过捷径路径上的邻近节点将SCRP消息传送到源节点，经由捷径路径 上的邻近节点设置源节点与目的节点之间的最优路径。
SCRP消息包括介质存取控制(MAC)头、网络头和网络有效负载。MAC 头包括接收器MAC地址和发送器MAC地址，网络头包括源网络地址和目的 网络地址，以及网络有效负载包括第 一 中继网络地址、第二中继网络地址、 第三中继网络地址和第n中继网络地址。
拓朴服务器基于连接到拓朴服务器的低级节点地址，设置对应于从源节 点到目的节点最短距离的、可传送的最优路径的捷径信息。拓朴服务器在信 息表中存储包括连接到其的低级节点的网络地址和MAC地址的节点信息。
SCRQ消息包括MAC头、网络头和网络有效负载。MAC头包括接收器 MAC地址和发送器MAC地址，网络头包括PC网络地址、PC MAC地址、 源网络地址和源MAC地址，以及网络有效负载包括目的网络地址和目的 MAC网乡各地址。
SCNF消息包括MAC头、网络头和网络有效负载。MAC头包括接收器 MAC地址和发送器MAC地址，网全各头包括目的网《各地址、目的MAC地址、 PC网络地址和PC MAC地址，以及网络有效负载包括源网络地址、源MAC
地址、第一中继网络地址、第二中继网络地址、第三中继网络地址和第n中 继网绍4也址。
SCRQ消息和SCNF消息都是命令的形式。
当源节点和目的节点处于不同于拓朴服务器的服务器覆盖区域(SCA ) 的区域中时，拓朴服务器在产生捷径信息的步骤中，产生关于SCA区域中各 节点的最短路径的捷径信息。
在执行捷径请求的步骤中，当拓朴服务器出错时，拓朴服务器的各邻近 节点代替拓朴服务器，并接收SCRQ消息。
邻近节点基于SCRQ消息产生捷径消息，并将包括捷径信息的SCNF消 息经由其邻近节点传送到目的节点。
替代拓朴服务器的邻近节点的其他邻近节点，通过关于邻近节点的备份 服务器操作。
有益效果
如上所述，根据本发明，数据沿着基于捷径信息设置的最优路径传送， 使得路由路径变短并且相应地节约了通信成本。
同样，在路由路径上的任意节点发生任何错误的情况下，可以通过替换 出错节点的另 一 节点传送数据，并且相应地使得维护容易。
通过参照附图详细描述其示例性实施例，本发明的以上方面和其他特征 将变得更加明显，在附图中
图1是显示传统无线网络的树型结构的图2是显示无线网络的树型网状结构的图，提供来解释根据本发明示例 性实施例的最优路径设置方法；
图3是显示SCRQ消息的帧结构的图4是显示SCNF消息的帧结构的图5是显示SCRP消息的帧结构的图6是显示拓朴服务器出错情况下的数据传送路径的图7是显示依据来自不同于拓朴服务器的覆盖区域的区域的数据传送请 求的传送路径的图；以及
图8是显示根据本发明的示例性实施例的最优路径设置方法的操作流程
图的图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。 图2是显示无线网络的树型网状结构的图，提供来解释根据本发明示例 性实施例的最优路径设置方法。
根据本发明的示例性实施例，无线网络包括源节点S222;拓朴服务器 R210;目的节点D228;协调器e、 c、 f、 h、 A和B (212、 214、 216、 220、 224和226 );以及邻近节点218以及230至252。源节点222、目的节点228 和协调器212、 214、 216、 220、 224和226可以是传送和接收数据的设备。
在图2中，源节点222用于传送数据，而目的节点228用于接收从源节 点222传送的数据。
拓朴服务器210是形成树型网状结构的无线网络中的最高节点，并在信 息表中存储包括网络地址和与其连接的低级节点的MAC地址的节点信息。
如果各低级节点中的任意源节点请求数据传送，则拓朴服务器210搜索 信息表并确定要传送数据的目的节点。如果通过信息表确定了目的节点，则 拓朴服务器210设置捷径信息，其等效于将数据以短距离从源节点传送到目 的节点的最优路径。拓朴服务器210将最优路径设置信息传送到最优路径上 的各节点。
在最优路径上的各节点通过最优路径设置信息形成了最优路径。因此， 从源节点传送的数据通过最优路径传送到目的节点，而不经由拓朴服务器 210。两个或者更多拓朴服务器210可以通过彼此的备份节点操作。
在图2中，拓朴服务器210的子节点e节点212连接到f和g节点(216 和218)作为其父节点。同样，h节点220是拓朴服务器210子节点的c节点 214的子节点，并且连接到B和D节点(226和228 )作为其父节点。
在图2的无线网络中，协调器212、 214、 216、 220、 224和226之一或 有足够资源的节点可以像拓朴服务器210 —样操作。不同于拓朴服务器210 的各节点可以使用树型路由来到达拓朴服务器210。
协调器212、 214、 216、 220、 224和226的每个向拓朴服务器210寺艮告 主要的链路变化，如各邻近节点的数据传送失败或信标信息扫描。协调器212、 214、 216、 220、 224和226知道用于加入网络的拓朴服务器地址和其子节点
的地址信息。
参照图8中的操作流程图，描述了最优路径设置方法。
为了将数据传送到目的节点228，源节点222经由其高级节点f和e节点 (216和212),沿着树型路由将捷径请求(SCRQ)消息传送到拓朴服务器 210 ( S602)。
SCRQ消息是命令形式，包括关于MAC地址和网络地址的信息，该MAC 地址包括源节点222和目的节点228的地址。
如附图3中所示，也就是说从源节点222传送到拓朴服务器210的SCRQ 命令的帧结构，包括MAC头、网络头和网络有效负载。MAC头包括接收器 MAC地址和发送器MAC地址。网络头包括PC网络地址、PCMAC地址、 源网络地址和源MAC地址。网络有效负载包括目的网络地址和目的MAC地 址。
拓朴服务器210接收从源节点222传送的SCRQ消息，并基于SCRQ消 息中的地址信息确定捷径信息(S604)。
拓朴服务器210搜索信息表，并基于每个节点的地址信息，确定哪个节 点要用于设置将数据从源节点222传送到目的节点228的捷径路径。
如图2中所示，拓朴服务器210确定用于将数据从源节点222传送到 目的节点228的捷径路径需要A和B节点(224和226 )。
拓朴服务器210生成包括捷径路径上A和B节点(224和226 )的地址 信息的捷径信息，并将包括该捷径信息的捷径通知(SCNF)消息传送到目的 节点228 ( S606 )。拓朴服务器210可以将包括该捷径信息的SCNF消息传送 到源节点222。
如图4中所示，从拓朴服务器210传送到源节点222或目的节点228的 SCNF消息的帧结构，包括MAC头、网络头和网络有效负载。MAC头包括 接收器MAC地址和发送器MAC地址。网络头具有目的网络地址、目的MAC 地址、PC网络地址和PC MAC地址。网络有效负载包括源网络地址、源MAC 地址、第一中继网络地址、第二中继网络地址、第三中继网络地址和第n中 继网绍d也ii。
目的节点228接收由拓朴服务器210传送的SCNF消息，并确定捷径信 息。目的节点228基于捷径信息生成捷径应答消息。同样，基于捷径信息， 目的节点228将SCRP消息传送到捷径路径上的邻近B节点226 ( S608 )。 如图5中所示，从目的节点228传送到邻近B节点226的SCRP消息的 帧结构，包括MAC头、网络头和网络有效负载。MAC头包括接收器MAC 地址和发送器MAC地址。网络头具有源网络地址和目的网络地址。网络有 效负载包括第一中继网络地址、第二中继网络地址、第三中继网络地址和第 n中继网络地址。
目的节点228的邻近B节点226接收SCRP消息，并通过SCRP消息中 包括的捷径信息确定捷径路径上的其邻近A节点224。 B节点226将包括捷 径信息的SCRP消息传送到捷径路径上邻近其的A节点224。
B节点226的邻近A节点224从B节点226接收SCRP消息，并基于SCRP 消息中的捷径信息将SCRP消息发送到源节点222 。
源节点222从捷径路径上的邻近节点接收SCRP消息(S610 )。
因此，通过A节点224和B节点226,在源节点222和目的节点228之 间设置了最优路径(S612)。
如图6中所示，当数据通过拓朴服务器410从源节点422传送到目的节 点428时，由于拓朴服务器410的错误可能存在数据传送失败。
在图6中，源节点422将数据传送到更高的e节点416,并且e节点416 将数据传送到更高的A节点412。
作为拓朴服务器410的子节点的A节点412识别拓朴服务器410具有错 误，因此将该数据传送到同级中的、作为拓朴服务器410的子节点的B节点 418。
作为拓朴服务器410的子节点的B节点418,将从A节点412接收的数 据传送到作为拓朴服务器410的子节点的邻近C节点414。
作为拓朴服务器410的子节点的C节点414,通过从B节点418接收的 数据确定目的节点为其子节点。C节点414将数据传送到作为其子节点的f 节点420。
f节点420通过从C节点414接收的数据确定目的节点为其子节点，并 将数据传送到作为其子节点的目的节点428。
如上所述，根据本发明示例性实施例的网-结构网络，即使在数据传送路 径上的拓朴服务器410出错时，也可以通过替换拓朴服务器410的节点传送 数据。替代拓朴服务器410的邻近节点基于SCRQ消息生成捷径信息，并且 经由邻近节点将包括捷径信息的SCNF消息传送到目的节点428。
作为替代出错的拓朴服务器410的B节点418的邻近节点，U节点432 是另一个拓朴服务器。U服务器432可以由对于B节点418的备份服务器操 作。
图7是显示依据来自不同于拓朴服务器的覆盖区域的区域的数据传送请 求的传送路径的图。
如图7中所示，用于传送数据的源节点530和用于接收从源节点530传 送的数据的目的节点532,可以位于不同于拓朴服务器510的服务器覆盖区 域(SCA)的区域中。
如果源节点530经由E节点520和A节点512 ,将SCRQ消息传送到 拓朴服务器510，则拓朴服务器510基于SCRQ消息确定经过其SCA的捷径 信息。
拓朴服务器510搜索信息表，并生成经过其SCA中各节点的最短路径的 捷径信息。捷径信息是在数据可传送的最优路径上，从源节点530到目的节 点532的最短距离。也就是说，生成了第一捷径信息或第二捷径信息。第一 捷径信息包括A节点512、 i节点514、 j节点516和B节点518，而第二捷径 信息包括E节点520、 k节点522、 m节点524、 n节点526和F节点528。
拓朴服务器510将包括第一捷径信息和第二捷径信息的捷径通知 (SCNF )消息传送到目的节点532。
目的节点532经由捷径路径上的邻近节点，将包括第一捷径信息和第二 捷径信息的捷径应答消息传送到源节点530。
因此，最优路径可以设置在源节点530、与第一捷径信息相对应的邻近 节点和目的节点532之间，或者最优路径可以设置在源节点530、与第二捷 径信息相对应的邻近节点和目的节点532之间。
前述各实施例和各优点仅仅是示例性的，并且不要解释为限制本发明。 本发明的描述意图在于是说明性的，而不限制权利要求的范围。
本发明的范围应在权利要求上理解，并且等效范围的所有技术构思都应 当在权利要求中定义。
产业上的可利用性
本发明应用于无线网络，尤其是具有树型网状结构的无线设备。
权利要求
1.一种用于将数据从源节点传送到目的节点的最优路径设置方法，该最优路径设置方法包括执行捷径请求，用于将捷径请求SCRQ消息从源节点传送到拓扑服务器；生成捷径信息，用于拓扑服务器生成捷径信息以基于捷径请求SCRQ消息将数据从源节点传送到目的节点；以及将包括拓扑服务器的捷径信息的捷径通知SCNF消息传送到目的节点。
2. 根据权利要求1所述的最优路径设置方法，还包括响应目的节点捷径请求，基于捷径信息将捷径响应SCRP消息传送到捷 径^^径上的邻近节点；以及通过捷径路径上的邻近节点将SCRP消息传送到源节点，经由捷径路径 上的邻近节点设置源节点与目的节点之间的最优路径。
3. 根据权利要求2所述的最优路径设置方法，其中SCRP消息包括介质 访问控制MAC头、网络头和网络有效负载。
4. 根据权利要求3所述的最优路径设置方法，其中MAC头包括接收器 MAC地址和发送器MAC地址，网络头包括源网络地址和目的网络地址，以 及网络有效负载包括第一中继网络地址、第二中继网络地址、第三中继网络 地址和第n中继网络地址。
5. 根据权利要求1所述的最优路径设置方法，其中基于连接到拓朴服务 器的低级节点地址，设置对应于从源节点到目的节点最短距离的、可传送的 最优路径的捷径信息。
6. 根据权利要求5所述的最优路径设置方法，其中拓朴服务器在信息表 中存储包括连接到其的低级节点的网络地址和MAC地址的节点信息。
7. 根据权利要求1所述的最优路径设置方法，其中SCRQ消息包括MAC 头、网络头和网络有效负载。
8. 根据权利要求7所述的最优路径设置方法，其中MAC头包括接收器 MAC地址和发送器MAC地址，网络头包括PC网络地址、PC MAC地址、 源网络地址和源MAC地址，以及网络有效负载包括目的网络地址和目的 MAC地址。
9. 根据权利要求1所述的最优路径设置方法，其中SCNF消息包括MAC头、网络头和网络有效负载。
10. 根据权利要求9所述的最优路径设置方法，其中MAC头包括接收 器MAC地址和发送器MAC地址，网络头包括目的网络地址、目的MAC地 址、PC网络地址和PC MAC地址，以及网络有效负载包括源网络地址、源 MAC地址、第一中继网络地址、第二中继网络地址、第三中继网症各地址和第 n中继网络地址。
11. 根据权利要求1所述的最优路径设置方法，其中SCRQ消息和SCNF 消息是命令的形式。
12. 根据权利要求1所述的最优路径设置方法，其中当源节点和目的节 点处于不同于拓朴服务器的服务器覆盖区域SCA的区域中时，拓朴服务器在 产生捷径信息的步骤中，产生关于SCA区域中各节点的最短路径的捷径信息。
13. 根据权利要求1所述的最优路径设置方法，其中在执行捷径请求的 步骤中，当拓朴服务器出错时，拓朴服务器的邻近节点代替拓朴服务器并接 收SCRQ消息。
14. 根据权利要求13所述的最优路径设置方法，其中邻近节点基于SCRQ 消息产生捷径消息，并将包括捷径信息的SCNF消息经由其邻近节点传送到 目的节点。
15. 根据权利要求13所述的最优路径设置方法，其中替代拓朴服务器的 邻近节点的其他邻近节点，通过关于邻近节点的备份服务器操作。
16. —种包括处理器的拓朴服务器，其基于来自源节点的捷径请求消息， 确定将数据从源节点传送到目的节点的路径；以及最优路径为基于连接到拓朴服务器的低级节点地址，从源节点到目的节 点的最短可传送距离。
17. —种无线网络，包括多个节点，其包括源节点、目的节点以及服务器；并且所述包括处理器的服务器基于来自源节点的捷径请求消息，确定源 节点和目的节点之间的最优传输路径，所述最优路径为基于连接到拓朴服务 器的低级节点地址，从源节点到目的节点的最短可传送距离。
全文摘要
提供了一种最优路径路由方法，用于将数据从源节点传送到目的节点。该最优路径设置方法包括将捷径请求(SCRQ)消息从源节点传送到拓扑服务器；基于该SCRQ消息在拓扑服务器决定捷径信息；以及将包括捷径信息的捷径通知(SCNF)消息从拓扑服务器传送到目的节点。
文档编号H04L12/28GK101176309SQ200680015940
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月9日 优先权日2005年5月10日
发明者勇 刘, 李明钟 申请人:三星电子株式会社;纽约城市大学研究基金会