CN101658002A - 用于确定路径距离值的方法以及网络节点 - Google Patents

Abstract

为了为对时间要求高的传输(比如可视电话或者VoIP)确定最优路径，说明一种用于确定链路度量和路由度量的方法以在路由协议中使用。将路由度量作为链路度量的乘积来计算，其中又根据下面的公式来计算链路度量：L＝1－(1－A1*A2)^(W+1)，其中L是链路度量，A1和A2是链路的来回方向中的数据分组到达率，而W是每个链路的重传的最大次数。该路由度量对于具有最小数目的分组丢失的路由是最优的。

Description

用于确定路径距离值的方法以及网络节点

技术领域

本发明涉及一种用于确定路径距离值的方法以及一种网络节点。

背景技术

网络使得消息能够在该网络的节点之间传送。在网络中，并不是该网络的所有节点都与其它所有节点直接连接。因此，从发送节点至接收节点的消息常常必须经由一个或多个中间节点转发，以便从发送节点到达接收节点。在此，从发送节点经由中间节点至接收节点的路线被称为路径或者路由。

为了从网络中大量的理论上可能的路径中选出对于消息来说适合的路径，使用路由(Routing)方法。路由选择方法首先确定至少一条、但适宜的是确定多条候选路径，沿着所述候选路径可以传送该消息。接下来给所述候选路径分别分配路径距离值、即所谓的路由度量(Routen-Metrik)。路径距离值是候选路径的质量的量度。路径距离值通常又根据链路距离值来确定，该链路距离值又是相应候选路径的链路质量的量度。在此，网络的两个节点的直接的单连接被称为链路。

路径距离值例如可涉及路径的链路的使用成本或者路径的链路的数目。此外还可涉及针对沿着候选路径或者沿着候选路径的链路的传输质量的值、或者针对候选路径或者候选路径的链路的传输速度的值。随后，具有最佳路径距离值的候选路径被选为路径。现在，可以沿着这条路径来传送消息。

用于确定路径距离值的方法被称为路由度量。一种公知的路由度量是ETX(期望传输次数(Expected Transmission Count))。利用路由度量ETX选出可预期的传输次数最少的那条路径。在此，应将“传输”理解为首次传输(Transmissions(传输))以及重复传输(Retransmissions(重传))。首次传输是分组经由链路的传输。如果首次传输不成功，则进行重复传输。首次传输和重复传输在ETX的情况下被相同地处理。

然而，重复传输所具有的缺点是：其可能比首次传输需要更多时间。因此，ETX所具有的缺点是：对于某些类型的数据传输在某些情形下确定的路径并不是最佳的。这样的数据传输例如可以是IP承载语音(Voice over IP，VoIP)或者可视电话。这样的类型的数据传输的其它例子是所有如下类型的数据传输：在所述数据传输的情况下，分组重复对数据传输的质量产生负面影响，因此所述数据传输是对重复敏感的。

发明内容

本发明所基于的任务是说明一种用于确定路径距离值的方法以及一种网络节点，其允许或者能够执行针对对重复敏感的数据传输的改进的路径选择。

该任务在该方法方面通过根据权利要求1所述的方法来解决，以及在该网络节点方面通过根据权利要求9所述的网络节点来解决。其它的权利要求涉及该方法和该网络节点的优选扩展方案、以及基于根据本发明的网络节点的网络。

在根据本发明的用于为路径确定路径距离值的方法中，基于第一概率来确定路径距离值。第一概率说明在沿着该路径传输的情况下成功传输数据分组的概率。这意味着，第一概率说明在任一链路处不需要重复传输的概率。在此，第一概率涉及：

a)在该网络的两个网络节点之间的单连接的情况下数据分组的发送重复的最大次数，以及

b)该路径的一个或多个单连接的至少一个数据分组到达率。

利用该方法确定的度量所具有的优点是：能够为对时间要求高的数据传输实现更佳的路径选择。

适宜的是在该方法的情况下执行下面的步骤：

-为该路径的至少一个链路分别确定第一概率所涉及的链路距离值；

-根据该链路距离值确定路径距离值。

在此，适宜地为该路径的至少两个链路、优选地为该路径的每个链路分别确定链路距离值。此外，适宜的是：根据这样确定的链路距离值中的至少两个、特别优选地根据所有这样确定的链路距离值来确定路径距离值。

在本发明的另一有利的扩展方案和改进方案中，基于在经由链路进行传输的情况下成功传输数据分组的第二概率来确定链路距离值。

优选地基于第二概率涉及的第一数据分组到达率针对链路的第一传输方向确定链路距离值。在一种特别优选的扩展方案中，附加地或者替代地基于第二概率涉及的第二数据分组到达率针对该链路的与第一传输方向相反的第二传输方向确定链路距离值。在此，第一和第二数据分组到达率基本上分别说明经由该链路以相应传输方向被发送的消息被其目标接收的概率。

优选地基于第一与第二数据分组到达率的第一乘积来确定链路距离值。此外，优选地确定至少两个链路距离值，并且基于所述链路距离值的第二乘积来确定路径距离值。

有利地借助于下面的公式来确定链路距离值：

L＝1-(1-A1＊A2)^(W+1)

其中以^表示“乘方”，并且：

L   链路距离值

A1  第一数据分组到达率

A2  第二数据分组到达率

W   发送重复的最大次数。

该网络节点具有用于确定路径距离值的处理装置，该处理装置被构造为使得该处理装置为路径执行给该路径分配的路径距离值的确定，其中基于在沿着该路径传输的情况下成功传输数据分组的第一概率来确定路径距离值，其中第一概率涉及：

a)在该网络的两个网络节点之间的单连接的情况下数据分组的发送重复的最大次数，以及

b)该路径的一个或多个单连接的至少一个数据分组到达率。

该网络具有至少一个这样的网络节点。

该方法可以例如被使用在路由方法(比如AODV)中。

附图说明

根据在附图中示出的实施例来进一步阐述本发明的其它细节和优点。其中：

图1示出具有三条候选路径的示意性网络。

具体实施方式

下面将要示出根据本发明的路由度量的实施方式在路由方法中的应用。在此，所基于的是图1中所示的Ad-hoc(自组织)网络。该Ad-hoc网络包含第一至第七节点K1...7以及网关G。

在该实例中，第一节点K1想要向网关G发送消息。对于该实例来说出发点是：节点K1...7中没有节点知道至网关G的路径，因此必须完整地确定这样的路径。

为了确定该路径，使用路由协议AODV(Ad-hoc On-demandDistance Vector(Ad-hoc按需距离矢量))。AODV规定：第一节点K1通过广播向它周围的其它节点发送所谓的路由请求(Route-Request)消息，简称RREQ。这些节点又转发该路由请求消息。当该RREQ到达目标时，路由被确定。该路由通过所谓的路由应答(Route-Reply)消息通过单播被发回给该路由请求消息的来源、即第一节点K1。为此，接收并且转发了该请求的每个节点K1...7都已经存储了该节点收到的该路由请求消息所来自的节点K1...7。

在该实例中以这种方式得出三条候选路径P1...3，沿着这些候选路径P1...3可以将消息从第一节点K1传送给网关G。在此，第一候选路径P1从第一节点K1经由第二、第三和第四节点K2、3、4通向网关G。第二候选路径P2从第一节点K1经由第二和第五节点K2、5通向网关G。第三候选路径P3从第一节点K1经由第二和第六节点K2、6通向网关G。在该实例中，第七节点K7未出现在候选路径P1...3中的任一路径中。

为了将候选路径P1...3传送给第一节点K1，路由应答消息现在沿着候选路径被发回给第一节点K1。因此，网关G将针对第一候选路径P1的路由应答消息发送给第四节点K4。第四节点K4将路由应答消息发送给第三节点K3。第三节点K3又将路由应答消息发送给第二节点K2，第二节点K2将路由应答消息发送给第一节点K1。

在接收路由应答消息时，接收节点K1...7分别为相应的候选路径P1...3确定路由度量。在此，该路由度量涉及候选路径P1...3的从目标(在该实例中即网关G)直至相应接收节点K1...7的部分。然后，该路由度量在该路由应答消息中被转发，使得第一节点K1最终能够为候选路径P1...3中的每一条确定总路由度量。

在此，将如下的路由度量用作路由度量、即用作用于确定候选路径P1...3的质量的准则：在该路由度量中，将数据分组到达率用作链路度量。在本实施例中根据下面的公式来确定链路度量：

$\mathrm{LM}=1-{(1-\frac{\mathrm{bp}*n}{\mathrm{mtt}}\frac{\mathrm{bp}*m}{\mathrm{mtt}})}^{\mathrm{rtm}+1}$

其中：

LM      链路度量

bp      度量消息的时间周期

mtt     度量时间间隔

rtm     重传的最大次数

m，n    分别针对链路的节点之一在上个度量时间间隔中所接收

        到的度量消息的数目。

根据上述公式分别为由该网络的两个节点K1...7构成的链路计算链路度量LM。在此，节点K1...7以时间间距bp、例如1秒发送度量消息、比如问候(Hello)消息。针对链路的两个节点K1...7中的每一个考虑：该节点在上个度量时间间隔mtt(例如30秒)中分别从其它的节点K1...7接收了多少(m，n)个度量消息。值rtm说明：允许多少次重传、即重新的分组发送。在此，作为例子假设rtm＝4，但是其它的值、比如7也是可能的。

如果在时间间隔的给定的示例值的情况下，第三节点K3在上个30秒之内接收了10条度量消息(即每三条度量消息中的一条)并且第四节点K4在上个30秒之内接收了20条度量消息(即每两条度量消息中的一条)，则为该链路度量得出：

$\mathrm{LM}=1-{(1-\frac{1s\·15}{30s}\·\frac{1s\·10}{30s})}^{4+1}=1-{(1-\frac{1}{6})}^5\≈\mathrm{0,6}.$

同样可设想：不根据度量消息来确定数据分组到达率。

根据相应候选路径P1...3的链路度量的乘积得出路由度量：

$R=\underset{\mathrm{Links}}{\mathrm{\Π}}\mathrm{LM}$

R      路由度量

LM     链路度量

Links  候选路径P1...3的所有链路

在此，可以将项

$\frac{\mathrm{bp}\·n}{\mathrm{mtt}}\frac{\mathrm{bp}\·m}{\mathrm{mtt}}$

视为具有可能重新传输(即重传)的传输经由给定链路成功的概率。项

$R=\underset{\mathrm{Links}}{\mathrm{\Π}}\mathrm{LM}$

又说明具有可能重新传输(即重传)的传输经由整个候选路径成功的概率。

可以有利地将标准：

$1-\frac{\mathrm{bp}\·n}{\mathrm{mtt}}\frac{\mathrm{bp}\·m}{\mathrm{mtt}}$

用作度量分量，因为由此得出：VoIP传输到底是否有意义。因此，根据本发明的路由度量也可以被用于执行所谓的接纳控制(admissioncontrol)。在此，如果所有存在的候选路径P1...3都不能够具有足够的路由度量，则VoIP连接被完全阻止，因为在这种情况下反正也不能以足够的质量进行VoIP连接。

在上述实例的另一过程中，接收到路由应答消息的每个节点K1...7都将相应候选路径P1...3的路由度量与阈值相比较。在此，该阈值将是0.95。如果在节点K1...7处所确定的、相应候选路径P1...3的路由度量未超过该阈值，则该相应候选路径P1...3被丢弃。这意味着：节点K1...7不再继续发送关于该相应候选路径P1...3的路由应答消息。由此，被丢弃的候选路径P1...3并不到达第一节点K1，并且因此也不能被用于消息至网关G的传送。第一节点K1本身也将通过路由应答消息传送给它的候选路径P1...3的路由度量与该阈值相比较，并且在候选路径P1...3的路由度量达到该阈值或者未超过该阈值的情况下丢弃该候选路径P1...3。

第一节点K1最后从未被丢弃的候选路径P1...3中选出具有最佳路由度量、即最高路由度量的那条候选路径。

根据所说明的方案为各条候选路径P1...3得出下面所述的过程。在此，为链路度量分别假设示例性值，这些值被概括在下面的表中：

链路：                                  链路度量

网关G、第四节点K4之间的链路             0.98

网关G、第五节点K5之间的链路             1.00

网关G、第六节点K6之间的链路             0.99

第四节点K4、第三节点K3之间的链路        0.99

第三节点K3、第二节点K2之间的链路        1.00

第二节点K2、第一节点K1之间的链路        0.97

第五节点K5、第二节点K2之间的链路        0.98

第六节点K6、第二节点K2之间的链路        0.89

在第一候选路径P1的情况下，路由应答消息从网关G被发送给第四节点K4。该第四节点K4将迄今为止的第一路径的路由度量计算为该链路的链路度量、即0.98。因此候选路径P1未被丢弃，因为其路由度量大于0.95。接着，路由应答消息从第四节点K4到达第三节点K3。该第三节点K3根据迄今为止的路由度量与它自己和第四节点K4之间的链路的链路度量的乘积来计算路由度量、即0.98×0.99＝0.97。在路由应答消息到达第二节点K2之后，第二节点K2以不变的方式将路由度量计算为0.97×1＝0.97。第一节点K1在最后的路由应答消息之后将路由度量计算为0.97×0.97＝0.94。第一候选路径P1因此在第一节点K1处被丢弃，因为第一候选路径P1的路由度量在那里小于0.95。

在第二候选路径P2的情况下，利用相同的处理方式在第五、第二和第一节点K5、2、1处分别得出路由度量1.00、0.98以及0.95。在第三候选路径P3的情况下，在第六节点K6处以及在第二节点K2处得出路由度量0.99以及0.88。第三候选路径P3因此在第二节点处就已经被丢弃，因为在那里该第三候选路径P3的路由度量就已经小于阈值0.95。因此，第三候选路径P3并不到达第一节点K1。

在该实例中，第一节点因此将选择作为唯一一个具有合适路由度量的第二候选路径P2来将该消息传输给网关G。

通过如下方式得出该路由方法的可替换的实施方式：已经利用路由请求消息来传送链路度量。路由方法的这种实施方式使网关G已经能够作出关于路径的决定。

Claims (10)

1.一种用于为网络中的路径确定路径距离值的方法，其中基于在沿着该路径传输的情况下成功传输数据分组的第一概率来确定该路径距离值，其中第一概率涉及：

a)在该网络的两个网络节点之间的单连接的情况下数据分组的发送重复的最大次数，以及

b)该路径的一个或多个单连接的至少一个数据分组到达率。

2.根据权利要求1所述的方法，具有如下步骤：

-为该路径的至少一个单连接分别确定第一概率涉及的链路距离值；

-根据该链路距离值确定路径距离值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中基于在经由该单连接进行传输的情况下成功传输数据分组的第二概率来确定链路距离值。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中第二概率涉及针对该单连接的第一传输方向的第一数据分组到达率。

5.根据权利要求4所述的方法，其中第二概率附加地或者替代地涉及针对该单连接的与第一传输方向相反的第二传输方向的第二数据分组到达率。

6.根据权利要求5所述的方法，其中基于第一与第二数据分组到达率的第一乘积来确定链路距离值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中借助于下面的公式来确定链路距离值：

L＝1-(1-A1＊A2)^(W+1)

其中：

L链路距离值

A1第一数据分组到达率

A2第二数据分组到达率

W发送重复的最大次数。

8.根据权利要求2至7之一所述的方法，其中确定至少两个链路距离值，并且路径距离值是所述链路距离值的乘积。

9.一种网络节点(K1...7)，具有用于确定路径距离值的处理装置，该处理装置被构造为使得该处理装置为路径执行给该路径分配的路径距离值的确定，其中基于在沿着该路径传输的情况下成功传输数据分组的第一概率来确定该路径距离值，其中第一概率涉及：

a)在该网络的两个网络节点之间的单连接的情况下数据分组的发送重复的最大次数，以及

b)该路径的一个或多个单连接的至少一个数据分组到达率。

10.一种网络，具有至少一个根据权利要求9所述的网络节点(K1...7)。

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