DE602005000118T2

DE602005000118T2 - Paketübertragungssystem, drahtlose Basisstation und Verfahren zur Routen-Optimierung für die Paketübertragung

Info

Publication number: DE602005000118T2
Application number: DE200560000118
Authority: DE
Inventors: c/o NTT DoCoMo Kengo Yagyu; c/o NTT DoCoMo Shinji Takeda; c/o NTT DoCoMo Hidenori Aoki
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-02-19
Also published as: DE602005001250D1; EP1646191A1; EP1718004A1; JP4425863B2; KR20060042104A; DE602005001250T2; JP5276686B2; EP1718004A4; KR20060113775A; US20070280192A1; CN100413271C; WO2005079025A1; JPWO2005079025A1; EP1718004B1; EP1646191B1; DE602005000118D1; KR100633771B1; JP2009060663A; KR100813611B1; CN1658586A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Paketübertragungstechnik zum Realisieren einer drahtlosen Übertragung von Paketen zwischen Netzwerkabschnitten und insbesondere eine drahtlose Basisstation, die als drahtlose Brücke arbeitet, und ein Verfahren zur optimalen Routenplanung, das in einem drahtlosen Adhoc-Netzwerk mit reduzierter Lastkonzentration verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Ein Netzwerk, das es ermöglicht, dass sich zwei oder mehr als zwei Vorrichtungen (oder Endgeräte) spontan miteinander verbinden, um eine gegenseitige Kommunikation auszuführen, wird als ein drahtloses Adhoc-Netzwerk oder ein drahtloses Multi-Hop-Netzwerk bezeichnet. Ein solches Netzwerk erfordert keine bestimmte Steuerstation und die Vorrichtungen definieren ein selbst organisiertes lokales Netzwerk von selbst. In einem drahtlosen Adhoc-Netzwerk können Endgeräte, die nicht direkt miteinander kommunizieren können, Pakete über ein drittes Endgerät, das zwischen ihnen angeordnet ist, übertragen und empfangen, so dass die Übertragungsleistungspegel niedrig gehalten werden. Der Kommunikationsbereich kann bei diesem Aufbau erweitert werden. In der Praxis werden Netzwerkschicht-Routenplanungsprotokolle als Internetstandard des drahtlosen Adhoc-Netzwerks vorgeschlagen. Siehe z. B. S. Corson und J. Macker, „Mobile Ad Hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations", Internet Standard RFC 2501, Januar 1999.
Andererseits werden in einem drahtgebundenen Netzwerk Pakete zwischen verschiedenen Netzwerkabschnitten mit Hilfe von Brücken (bridges) übertragen und eine Paketübertragungstechnik, die auf einem Spannbaum-Protokoll basiert, ist bekannt. Siehe z. B. „Information Technology, Telecommunications and Information Exchange between Systems, Local Area Networks, Media Access Control (MAC) Bridges", ISO/IEC 10038, ANSI/IEEE Std 802. ID, 1993. Bei dieser Technik wird eine bestimmte Brücke oder Basisstation als eine Root-Brücke ausgewählt und ein Übertragungsbaum, der von der Root-Brücke ausgeht, wird mit Hilfe eines Spannbaum-Protokolls erzeugt, um eine Schleife zu verhindern und ein fehlertolerantes System zu realisieren.
Ein Beispiel des Übertragungsbaums in einem drahtgebundenen Netzwerk ist in 1 dargestellt. Die Brücke 1 wird als eine Root-Brücke ausgewählt und ein Übertragungsbaum ohne Schleife wird von der Root-Brücke erzeugt. Die Knoten, zu denen die Pakete übertragen werden, sind in einer Lerntabelle aufgezeichnet, zugeordnet zu den Funkschnittstellen.
Um die oben beschriebene Paketübertragungstechnik von drahtgebundenen Brücken auf ein drahtloses Netzwerk anzuwenden, müssen mehrere drahtlose Schnittstellen für jeden der Knoten vorgesehen werden, durch die Pakete übertragen werden. Dieser Ansatz erfordert weiterhin eine Antenne und einen Modulation- und Demodulationschaltkreis, mit dem jeder der Schnittstellen ausgestattet wird, und ist daher nachteilig bezüglich der Kosten.
Um dieses Problem zu überwinden, schlägt die Druckschrift JP 2000-69046 A eine Technik zum virtuellen Bereitstellen von mehreren drahtlosen Schnittstellen vor, indem die Adresse des entsprechenden Knotens als virtuelle Schnittstelle angesehen wird. Dieses Verfahren ermöglicht es, dass das Konzept eines Spannbaumes für ein drahtgebundenes Netzwerk auf die Paketübertragung in einem drahtlosen Netzwerk angewendet wird, indem im Wesentlichen eine einfache drahtlose Schnittstelle verwendet wird. Jede der drahtlosen Basisstationen ist mit einer Adresstabelle ausgestattet, in der die Adresse des entsprechenden Knotens in Verbindung mit dem nächsten Knoten, zu dem das Paket übertragen werden soll, aufgezeichnet.
Eine weitere Veröffentlichung JP 2000-78147 A offenbart eine Technik zum Reduzieren der Redundanz einer Paketübertragungsstrecke, die von dem Merkmal der drahtlosen Kommunikation Gebrauch macht, d. h. von der Tatsache, dass Pakete eine drahtlose Station solange erreichen können, wie diese drahtlose Station innerhalb des Kommunikationsbereiches angeordnet ist, sogar wenn die Station nicht dem entsprechenden Knoten entspricht. Bei dieser Technik überwacht jede drahtlose Station Pakete, die sich dieser Station entlang einer baumartigen Übertragungsstrecke nähern. Eine Tabelle wird erzeugt, um die Quellvorrichtungen aufzuzeichnen, die durch die Quelladresse, die in dem Paket enthalten ist, angegeben ist, in Verbindung mit dem vorangehenden drahtlosen Knoten (oder der Basisstation), die durch die Adresse der Übertragungsstation angegeben ist. Mit Hilfe der Tabelle kann eine kürzere Strecke zur Paketübertragung ausgewählt werden.
Eine weitere Offenlegungsschrift JP 2003-188811 schlägt ein Verfahren zum Verbessern der Kommunikationsqualität vor, bei dem festgestellt wird, ob der Leistungspegel des von der Basisstation empfangenen Signals bei oder oberhalb eines Schwellpegels liegt, wenn der Übertragungsbaum erzeugt wird, und bei dem keine Verbindung hergestellt wird, wenn der detektierte Leistungspegel unter der Schwelle liegt.
Im Übrigen ist es bei einem drahtlosen Adhoc-Netzwerk notwendig, die optimale Route in kurzer Zeit auszuwählen, wenn Pakete übertragen werden oder ein Übertragungsbaum erzeugt wird, falls ein solcher Baum verwendet wird. Jedoch ändern sich in drahtlosen Kommunikationskanälen die Netzwerkumgebung und Bedingungen häufig, verglichen mit den drahtgebundenen Kommunikationskanälen. Demgemäß schlägt JP 2003-152786 A vor, einen Gewichtungswert einzuführen, der die Bit-Fehlerrate und die Übertragungsrate zwischen benachbarten drahtlosen Vorrichtungen (oder drahtlosen Basisstationen) darstellt, um die optimale Route zu bestimmen. Die Gewichtungswerte, die in den Verbindungen zwischen den benachbarten Vorrichtungen eingestellt sind, werden nacheinander aufaddiert, um die optimale Route zu bestimmen.
Das Paketübertragungs-Routenplanungsprotokoll, das durch den oben beschriebenen Internetstandard RFC 2501 vorgeschlagen wird, erfordert, dass alle Vorrichtungen, die das Netzwerk bilden, mit Paketweiterleitungsfunktionen ausgestattet sind. Mit anderen Worten: Vorrichtungen mit weniger anspruchsvollen Funktionen können an dem Netzwerk nicht teilnehmen, und zusätzliche Mittel zum Hinzufügen der Funktionen oder der Ausrüstung werden benötigt.
Die oben beschriebene Offenlegungsschrift JP 2000-69046 versucht, das Konzept der drahtgebundenen Paketübertragung, das in ANSI/IEEESTD.802 offenbart ist, auf ein drahtloses Paketnetzwerk anzuwenden, und ein einfacher Übertragungsbaum wird in einem drahtlosen Netzwerk verwendet, wie in 2 dargestellt ist. In diesem Beispiel erstreckt sich ein Baum, der durch die fettgedruckten Pfeile dargestellt ist, von der Root-Brücke „a". Wenn ein Paket von der Station S, die momentan unter der Brücke b besteht, zur Station D übertragen wird, die momentan zur Brücke c gehört, wird das Paket über die Brücke x7, Brücke x8, Brücke a, Brücke x3 und Brücke x4 entlang der Strecke, die durch den gestrichelten Pfeil angegeben ist, übertragen. Bei dieser Konfiguration treten Probleme der Routenredundanz und Konzentration der Last auf.
Mit der in JP 2000-78147 A offenbarten Technik kann die Paketübertragungsstrecke gekürzt werden, indem an einem Knoten diejenigen Pakete überwacht werden, die sich diesem Knoten nähern. Jedoch tritt eine Lastkonzentration an der Root-Brücke des Übertragungsbaumes auf. Folglich ist die Effizienz des gesamten Netzwerks verringert.
Bei dem Paketübertragungssystem, das in JP 2003-188811 offenbart ist, wird die Bestimmung, ob ein Kanal zwischen benachbarten drahtlosen Basisstationen aufgebaut wird, anhand des Leistungspegels des empfangenen Signals vorgenommen. Jedoch ändert sich das Umfeld der aktuellen drahtlosen Kommunikation leicht und drahtlose Schnittstellen, die adaptiv die Kommunikationsraten gemäß dem Umfeld ändern, werden auch verwendet. Die Technik, die in dieser Veröffentlichung gezeigt ist, kann die Verbindungskosten, die die Kommunikationsrate darstellt, nicht abschätzen. Folglich wird der Durchsatz des Netzwerks insgesamt verringert, und die Netzwerkkonnektivität verschlechtert.
Das Verfahren zur Optimierung einer Routenplanung, das in JP 2003-152786 A offenbart ist, berücksichtigt die Änderung in dem drahtlosen Umfeld. Jedoch berücksichtigt es nicht den Overhead mit Bezug auf die Datenübertragungszeit, die den Overhead abhängig von der Größe (oder der Länge) der Nutzlast eines Paketes verändert.
Bei den herkömmlichen Paketübertragungsverfahren in der dritten Schicht (der Netzwerkschicht) können drahtlose Vorrichtungen, die keine Brückenfunktionen aufweisen, nicht in dem Netzwerk teilnehmen. Andererseits sind Paketübertragungsverfahren, die Brücken in der Schicht der Medienzugriffssteuerung (MAC) verwenden, noch im Stadium der Entwicklung für die Anwendung auf drahtlose Netzwerke. Wenn ein Übertragungsbaum in einem drahtlosen Netzwerk verwendet wird, kann eine lokale Lastkonzentration nicht vermieden werden.
Die Druckschrift EP-A-0 849 974 offenbart eine Baumstruktur, die in einem drahtlosen ATM-System verwendet wird, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1.
Die Druckschrift US-A-2003/165117 offenbart ein System zum Kommunizieren gekennzeichneter Routenbäume, um bevorzugte Pfade und Quellenrouten mit lokalen Identifizierern in drahtlosen Netzwerken aufzubauen.
Die Erfindung stellt eine drahtlose Basisstation und ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5 zur Verfügung.
Eine derartige Paketübertragungstechnik in einem drahtlosen Adhoc-Netzwerk kann eine verbesserte Netzwerkeffizienz durch Bestimmung der optimalen Route erreichen, während eine lokale Lastkonzentration ungeachtet der Funktionalitäten der drahtlosen Vorrichtungen vermieden wird.
Da die Route unter Berücksichtigung der Paketgröße festgelegt wird, zusätzlich zur Übertragungsrate und/oder anderer Faktoren kann das Paket entlang der optimalen Route mit einem reduzierten Overhead übertragen werden.
In diesem Kontext umfasst der Ausdruck „Übertragungsbaum" eine Routing-Tabelle, einen Spannbaum und sonstige geeignete Routing-Mittel.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen
1 ein Beispiel eines schleifenlosen Übertragungsbaumes, der in einem herkömmlichen drahtgebundenen Netzwerk verwendet wird, darstellt;
2 ein Beispiel der Übertragungsbaumstruktur, die in dem herkömmlichen drahtlosen Netzwerk verwendet wird, darstellt;
3 ein Diagramm zeigt, das verwendet wird, um ein Paketübertragungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zu erläutern, bei dem mehrere Übertragungsbäume mit Hilfe verschiedener drahtloser Basisstationen als die Root-Stationen erzeugt werden;
4 ein Beispiel der Baumtabelle darstellt, die in jedem der drahtlosen Basisstationen des drahtlosen Netzwerks gespeichert sind;
5 ein Beispiel des Paketformates des Adressabschnittes eines Paketes darstellt, das in dem drahtlosen Netzwerk, das in 3 gezeigt ist, verwendet wird;
6 ein Beispiel der Übertragungsbaumstruktur darstellt, das mehrere Root-Brücken gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 ein Beispiel der Positionstabelle darstellt, die in jedem der drahtlosen Basisstationen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, wobei die Positionstabelle verwendet wird, um den geeigneten Baum für die momentan durchgeführte Paketübertragung aus den mehreren Übertragungsbäumen zu identifizieren;
8 ein Diagramm zeigt, das verwendet wird, um die Erzeugung einer Lerntabelle in jeder der drahtlosen Basisstationen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zu erläutern;
9A und 9B Beispiele des Formats eines Paketkopfabschnittes mit einem zusätzlichen Feld zum Speichern der Baum-ID-Information oder der Root-Brücken-Adressinformation, um den aktuell verwendeten Übertragungsbaum zu identifizieren, zeigen;
10A ein Beispiel der Verbindungskostentabelle darstellt, die verwendet wird, um einen Übertragungsbaum gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu erzeugen, und 10B eine herkömmlich festgelegte Kostentabelle darstellt;
11 ein Diagramm zeigt, das verwendet wird, um zu erläutern, wie der Übertragungsbaum erzeugt wird;
12A und 12B Blockdiagramme von drahtlosen Basisstationen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen;
13 ein Diagramm zeigt, das verwendet wird, um das Optimierungsverfahren für die Paketübertragungs-Routenplanung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zu erläutern;
14 ein Diagramm zeigt, das verwendet wird, um die Beziehung zwischen der Nutzlastgröße und der optimalen Route zu erläutern;
15 ein Blockdiagramm einer drahtlosen Basisstation gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
16 ein Flussdiagramm des Verfahrens zur optimalen Routenplanung zeigt, das die Paketgröße berücksichtigt, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
17 ein schematisches Diagramm zeigt, das eine Netzwerkstruktur darstellt, auf die das Verfahren zur optimalen Routenplanung der zweiten Ausführungsform der Erfindung angewendet wird;
18A ein Beispiel der Übertragungsstrecke für kurze Pakete zeigt, und 18B ein Beispiel der Übertragungsstrecke für lange Pakete zeigt;
19A und 19B Beispiele der Routing-Tabelle für kurze Pakete bzw. der Routingtabelle für lange Pakete sind, in denen alle Knoten entlang der Route beschrieben werden;
20A und 20B Beispiele der Routing-Tabelle für kurze Pakete bzw. der Routing-Tabelle für lange Pakete sind, in denen nur der nächste Hop beschrieben wird; und
21 ein Diagramm zeigt, das ein Beispiel der Verbindungskostenabschätzung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert.
Zuerst wird die erste Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 3 bis 12 beschrieben. In der ersten Ausführungsform sind zwei oder mehr als zwei Übertragungsbäume in einem drahtlosen Netzwerk festgelegt, um die Paketübertragung zu optimieren.
3 zeigt ein schematisches Diagramm, das mehrere Übertragungsbäume darstellt, die in einem Netzwerk erzeugt werden, das mehrere drahtlose Brücken (Basisstationen) umfasst. Durch das Ermöglichen, dass das Netzwerk mehrere Übertragungsbäume mit mehreren drahtlosen Basisstationen aufweist, die als Root-Brücken arbeiten, wird der Durchsatz des gesamten Netzwerks verbessert und die Paketübertragungsstrecke kann verkürzt werden. Die erste Ausführungsform wird beispielsweise mit Hilfe eines drahtlosen LAN basierend auf dem IEEE 802.11-Standard beschrieben.
In 3 sind die Brücken (a–f) drahtlose Basisstationen, die ein drahtloses Netzwerk bilden, in dem Pakete entlang der Übertragungsbäume übertragen werden.
Die Stationen (A–E) sind Endgeräte, die in diesem Beispiel drahtlosen Endgeräten entsprechen. Brücken (die drahtlosen Basisstationen) können entweder mobil oder ortsfest sein. Jede der Stationen A–E kann mit einer der Brücken a–f entweder drahtlos oder drahtgebunden verbunden sein.
Obwohl in dem in 3 gezeigten Beispiel die Übertragungsbäume mit Hilfe aller drahtlosen Basisstationen (Brücken) a–f als Root-Brücken erzeugt werden, ist es nicht immer notwendig, alle drahtlosen Basisstationen als Root-Brücken zu verwenden. Ineffiziente Übertragungsbäume können eliminiert werden, in dem die Netzwerkgröße und/oder der Overhead berücksichtigt wird.
Jede der drahtlosen Basisstationen (Brücken) a–f weist eine Baumtabelle auf, in der die Identifikations (ID) Information jedes der Übertragungsbäume in Verbindung mit der Root-Brücke aufgezeichnet wird, zusammen mit den benachbarten Brücken (Knoten) entlang des Übertragungsbaumes.
4 zeigt ein Beispiel der Baumtabelle, die durch die Brücke d, die in 3 gezeigt ist, gespeichert wird. Die Tabelle zeichnet die ID des Übertragungsbaumes und der benachbarten Brücken (der vorhergehende Knoten und der nächste Knoten) entlang des Übertragungsbaums für jede der Root-Brücken auf.
Bei Verwendung von mehrfachen Übertragungsbäumen in einem drahtlosen Netzwerk bestimmt jede der drahtlosen Basisstationen (Brücken), welcher Übertragungsbaum für das aktuell zu übertragende Paket verwendet werden soll, wenn ein Paket empfangen wird. Es gibt zwei Verfahren zum Festlegen, welcher Übertragungsbaum verwendet wird.

(1) Das erste Verfahren besteht darin, eine Positionstabelle für jede der drahtlosen Brücken zur Verfügung zu stellen. Die Positionstabelle zeichnet die Endgeräte in Verbindung mit den entsprechenden Brücken auf, unter denen die Endgeräte momentan angeordnet sind. Wenn ein Paket empfangen wird, identifiziert jede der drahtlosen Brücken die erste drahtlose Brücke, zu der das Quellenendgerät momentan gehört, oder die letzte drahtlose Brücke, zu der das Zielendgerät aktuell gehört, anhand der Quellenadresse oder der Zieladresse, die in dem empfangenden Pakte enthalten ist, mit Bezug auf die Positionstabelle. Dann wird ein Übertragungsbaum mit der identifizierten drahtlosen Brücke als die Root-Brücke ausgewählt, und das Paket wird zur nächsten Brücke (Knoten) gemäß dem ausgewählten Übertragungsbaum übertragen.
(2) Das zweite Verfahren besteht darin, Informationen über den zu verwendenden Übertragungsbaum in das Paket zu schreiben. Die Information kann durch das Quellendgerät oder die drahtlose Brücke, die zuerst das Paket von dem Quellendgerät empfängt, geschrieben werden. Als Information kann die Übertragungsbaum-ID oder die Adresse der Root-Brücke von dem Übertragungsbaum geschrieben werden.

Das erste und das zweite Verfahren werden nun ausführlicher beschrieben. Wenn der Übertragungsbaum festgelegt wird, überträgt die drahtlose Brücke das Paket zum nächsten Knoten (Brücke) gemäß dem Übertragungsbaum. Durch Verwendung von mehrfachen Übertragungsbäumen in dem drahtlosen Netzwerk wird eine Routenoptimierung effizient durchgeführt und die Paketübertragungsroute kann abgekürzt werden. Zusätzlich kann eine Lastkonzentration an einer bestimmten drahtlosen Brücke vermieden werden und die Netzwerkeffizienz kann insgesamt verbessert werden.
5 zeigt ein Beispiel des Adressformats eines Pakets, das in dem drahtlosen Netzwerk, das in 3 gezeigt ist, gesendet und empfangen wird. Die obere Linie der 5 zeigt die Adressfelder eines Pakets, das von einem Endgerät (Station) zu einer drahtlosen Brücke (Brücke) gesendet wird, die mittlere Linie der 5 zeigt die Adressfelder eines Pakets, das zwischen den drahtlosen Brücken übertragen wird, und die untere Linie der 5 zeigt die Adressfelder eines Pakets, das von einer drahtlosen Brücke (Brigde) zu einem Endgerät (Station) übertragen wird.
Die Quelladresse stellt die Adresse des drahtlosen Kommunikationsgeräts dar, die zuerst das Paket erzeugt und sendet. Die Zieladresse stellt die Adresse des drahtlosen Kommunikationsgeräts dar, zu der das Paket letztlich adressiert wird. Die Adresse eines Sendeknotens stellt die Adresse des drahtlosen Kommunikationsgeräts dar, die das Paket entlang des Übertragungsbaums sendet, und die Adresse des Empfangsknotens stellt die Adresse des drahtlosen Kommunikationsgeräts dar, die das Paket entlang des Übertragungsbaums empfängt.
Das Symbol „DS" stellt das drahtlose Kommunikationsgerät dar, „Zu" zeigt eine Richtung zur Empfängerseite und „Von" zeigt eine Richtung von der Senderseite an. Wenn das Feld „Zu DS" 0 beträgt, befindet sich ein Endgerät (drahtloses Endgerät) auf der Empfängerseite. Wenn das Feld „Zu DS" 1 beträgt, befindet sich die drahtlose Brücke auf der Empfängerseite. Wenn das Feld „Von DS" 0 beträgt, befindet sich ein drahtloses Endgerät auf der Senderseite und wenn das Feld „von DS" 1 beträgt, befindet sich die drahtlose Brücke auf der Senderseite. Wenn sowohl das Feld „Zu DS" als auch das Feld „Von DS" 1 betragen, wird das Paket zwischen benachbarten drahtlosen Brücken übertragen. Durch Einfügen des Feldes „Zu DS" und des Feldes „Von DS" in das Paket kann festgelegt werden, ob das Paket aktuell zwischen den Brücken übertragen wird.
Wenn in dem in 3 gezeigten Netzwerk die Station A ein Paket, das zu der Station E adressiert ist, sendet, wird das Paket zunächst an der Brücke a empfangen, mit der die Station A momentan verbunden ist. In diesem Fall ist das Adressformat des Pakets eines, dass durch die obere Linie der 4 angegeben ist und die Adresse der Station A als die Quelladresse enthält und die Adresse der Station E als die Zieladresse enthält. Die Adresse der Brücke „a" wird als die des Empfangsknotens eingefügt.
Die Brücke „b", die das Paket von der Brücke „a" empfangen hat, fügt die Adresse in dem Adressfeld des Sendeknotens hinzu und fügt die Adresse der Brücke „c" (die der nächste Knoten darstellt) zu dem Adressfeld des Empfangsknotens hinzu.
6 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel von mehrfachen Übertragungsbäumen darstellt, die auf dieselbe Netzwerktopologie, wie die, die in 2 dargestellt ist, angewendet werden. Wenn ein Paket, das zu der Station D adressiert ist, von der Station S gesendet wird, wird der Übertragungsbaum, der sich von der Root-Brücke „b" erstreckt und der durch die gestrichelten Pfeile dargestellt ist, verwendet, um das Paket zu dem Zielort zu übertragen. In diesem Fall kann die Paketübertragungsstrecke erheblich abgekürzt werden im Vergleich zur herkömmlichen Anordnung, die in 2 gezeigt ist, bei der nur ein einfacher Übertragungsbaum mit Hilfe der Brücke „a" als die Root-Brücke verwendet wird. Obwohl 6 der Einfachheit halber nur zwei Übertragungsbäume mit Brücke „a" und Brücke „b" als die entsprechenden Root-Brücken darstellt, können drei oder mehr als drei Übertragungsbäume in dem drahtlosen Netzwerk verwendet werden, abhängig von der Netzwerkgröße oder anderen Faktoren, um Übertragungsbäume in größerer Anzahl zu erzeugen.
Als nächstes werden die oben beschriebenen beiden Verfahren zum Identifizieren der momentan verwendeten Übertragungsbäume mit Hilfe der Netzwerktopologie, die als Beispiel in 6 dargestellt ist, erläutert. Die beiden Verfahren sind (1) das Bereitstellen einer Positionstabelle für jede der drahtlosen Brücken, um die Endgeräte in Verbindung mit den drahtlosen Brücken aufzuzeichnen, unter der das Endgerät momentan angeordnet ist und (2) das Schreiben von Informationen über den Übertragungsbaum in das Paket.
7 zeigt ein Beispiel der Positionstabelle, die in jeder der drahtlosen Brücken (Basisstationen) gespeichert ist. Die drahtlosen Basisstationen tauschen Informationen über die Endgeräte, die momentan mit einer der drahtlosen Basisstationen in dem Netzwerk verbunden sind, aus, um die Positionstabellen zu erzeugen und zu aktualisieren. In dem in 7 gezeigten Beispiel zeichnet jede der Positionstabellen, die in einer der drahtlosen Brücken gespeichert ist, die Adresse A der Brücke „a" in Verbindung mit der Station P auf, die momentan unter der Brücke „a" angeordnet ist, die Adresse B der Brücke „b" in Verbindung mit den Stationen S und 0, die momentan unter der Brücke „b" angeordnet sind, und die Adresse C der Brücke „c" in Verbindung mit der Station D auf, die momentan unter der Brücke „c" angeordnet ist. Obwohl in 7 nicht dargestellt, werden alle Endgeräte, die sich momentan unter einer der drahtlosen Basisstationen (Brücken) befinden, in der Positionstabelle aufgelistet. Mit der Positionstabelle kann jede der drahtlosen Basisstationen feststellen, welche Vorrichtung momentan unter welcher drahtlosen Basisstation angeordnet ist.
Wenn ein Paket von der Station S zur Station D in dem in 6 gezeigten Netzwerk übertragen wird, fügt die Station S die eigene Adresse als Quelladresse hinzu und fügt die Adresse der Station D als Zieladresse hinzu, fügt die Adresse B der Brücke „b" als die Empfangsknotenadresse zu den Adressfeldern des Pakets hinzu.
Nach dem Empfangen des Pakets von der Station S überträgt die Brücke „b" das Paket an den nächsten Knoten/die nächsten Knoten entlang des Übertragungsbaumes, der sich von der Brücke „b" als die Root-Brücke erstreckt. Jeder der Knoten (Brücken), die das Paket empfangen hat, überprüft die Adressfelder des Pakets und bestimmt, dass das Quellendgerät der Station S entspricht. Diese Brücken überprüfen auch die Positionstabelle, um festzustellen, dass sich die Station S momentan unter der Brücke „b" als die Root-Brücke von der Baumtabelle erstreckt und das Paket zum nächsten Knoten des ausgewählten Übertragungsbaumes übertragen wird.
Zum Beispiel sendet die Brücke B das Paket an die Brücken x7, x8 und x9 entlang des Übertragungsbaumes, der durch die gestrichelten Pfeile angegeben ist. Die Brücke x7 wählt den Übertragungsbaum, der sich von der Brücke b als die Root-Brücke erstreckt, sowie die Adressinformation des Pakets und überträgt das Paket an die Brücken x4 und x6. Die Brücke x8 wählt auch den Übertragungsbaum aus und stellt fest, dass der nächste Knoten in dem ausgewählten Baum nicht existiert. In diesem Fall verwirft die Brücke x8 das Paket. Die Brücke x9 führt denselben Prozess wie die Brücke x7 aus. Auf diese Weise wird das Paket letztlich zur Brücke „c" weitergeleitet und zur Station D, die unter der Brücke „c" angeordnet ist, geliefert.
Wenn ein Übertragungsbaum, der sich von der Brücke der Senderseite erstreckt, verwendet wird, wie in dem oben beschriebenen Beispiel, wird das Paket zu zwei oder mehr als zwei Knoten an einen Verzweigungspunkt gesendet. Dieser Aufbau kann zum Senden eines Pakets ohne einen bestimmten Zielort akzeptabel sein. Wenn jedoch ein Paket, das zu einem bestimmten Zielort entlang des Übertragungsbaumes, der sich von der Brücke der Senderseite erstreckt, adressiert ist, ausgeliefert wird, wird das Paket zu den Brücken gesendet, ungeachtet des Zielortes. Um eine solche Ineffizienz zu vermeiden, können die nachfolgenden Maßnahmen verwendet werden.

(a) Wenn ein Paket zu einem bestimmten Zielort geliefert werden soll, wird ein Übertragungsbaum ausgewählt, der sich von der Root-Brücke erstreckt und mit dem Zielendgerät (Station) verbunden ist; und
(b) Erzeugen einer Lerntabelle, wenn ein Paket übertragen wird, und Verwenden der Lerntabelle für die zweite und die nachfolgenden Paketübertragungen.

Mit der Maßnahme (a) wird ein Paket von der Station S zur Station P in dem Netzwerk, das in 6 gezeigt ist, übertragen und dann der Übertragungsbaum ausgewählt, der sich von der Root-Brücke „a", zu der die Station momentan gehört, erstreckt. Jede der drahtlosen Brücken, die an dem Übertragungsbaum angeordnet sind, identifiziert diesen Übertragungsbaum, der sich von der Root-Brücke „a" erstreckt, anhand der Zieladresse des Pakets und der Positionstabelle. Durch Auswählen des Übertragungsbaumes, der sich von der Root-Brücke, die mit dem entsprechenden Endgerät verbunden ist, erstreckt, kann das Paket nur zu dem Zielort weitergeleitet werden, indem der Baum in Richtung der Root-Brücke zurückverfolgt wird. In dem Beispiel der 6 sendet die Brücke „b" das Paket nur zur Brücke x9 und verfolgt den Übertragungsbaum, der durch die fett gezeichneten Pfeile dargestellt ist, zurück, ohne das Paket zu den Brücken x7 und x8 zu übertragen.
Dieser Aufbau kann weiterhin die Arbeitslast des Netzwerks reduzieren. Wenn andererseits ein Paket ohne bestimmten Zielort gesendet wird oder wenn ein Paket, das zu einem Endgerät adressiert wird, dessen Basisstation unbekannt ist, gesendet wird, wird ein Übertragungsbaum, der sich von der Root-Brücke, unter der das Quellendgerät angeordnet ist, ausgewählt, um das Paket zu dem Zielort/den Zielorten weiterzuleiten.
Eine drahtlose Brücke, die am Ende des Netzwerks angeordnet ist, kann keinen Übertragungsbaum aufweisen, der sich von dieser drahtlosen Brücke als die Root-Brücke erstreckt. Zum Beispiel ist die Brücke „c", die in 6 gezeigt ist, eine äußere Brücke, die momentan nicht als Root-Brücke arbeitet. In diesem Fall überprüft jede der drahtlosen Brücken zunächst die Zieladresse (der Station D in diesem Beispiel), und wenn es keinen Übertragungsbaum gibt, der sich von der drahtlosen Brücke als die Root-Brücke erstreckt, die mit dem Zielendgerät verbunden ist, kann ein weiterer Übertragungsbaum, der sich von der drahtlosen Brücke der Senderseite, die mit dem Quellendgerät verbunden ist, ausgewählt werden.
Mit der Maßnahme (b) wird eine Lerntabelle verwendet zusätzlich zu der Positionstabelle. Jede der drahtlosen Brücken zeichnet die vorangehenden Knoten auf, von der das Paket, das durch das durch die Quelladresse angegebene Quellendgerät erzeugt wird, momentan weitergeleitet wird. Zum Erzeugen der Lerntabelle kann jedes bekannte Verfahren verwendet werden.
8 zeigt ein Beispiel der Lerntabelle. Wenn ein Paket, das zur Station D von der Station S in dem in 6 gezeigten Netzwerk adressiert ist, übertragen wird, wird das Paket zunächst zur Brücke „b" weitergeleitet (wie durch den Pfeil (1) angegeben ist) und zur Brücke x4 über die Brücke x7 entlang des Übertragungsbaums übertragen, der sich von der Root-Brücke „b" erstreckt (wie durch den Pfeil (2) angegeben ist). Bei der Brücke x4 wird durch die Adresse des Pakets festgestellt, dass das Paket in der Station S erzeugt wurde, und aus der Übertragungsadresse, dass der vorangehende Knoten der Brücke x7 des Pakets entspricht. Dann zeichnet die Brücke x4 diese Information in der Lerntabelle (in Schritt (3)) auf. Zum Beispiel wird die Adresse der ID des Quellendgeräts (Station S) in Verbindung mit der Adresse der ID des vorangehenden Knotens (Brücke x7) geschrieben. Dann erreicht das Paket das Zielendgerät (Station D) über die letzte Brücke „c".
Die Station D sendet dann ein Antwortpaket an die Station S (wie durch den Pfeil (4) angegeben ist). Das Antwortpaket wird von der Brücke „c" zur Brücke „x4" (wie durch den Pfeil (5) angezeigt ist) gesendet. Die Brücke x4 stellt fest, dass das Quellendgerät der Station D entspricht und das Antwortpaket von der Brücke „c" anhand der Adressinformation, die in dem Antwortpaket enthalten ist, weitergeleitet wird und zeichnet diese Informationen in der Lerntabelle (Schritt (6)) wie in 8 beispielhaft dargestellt ist, auf.
Das Antwortpaket wird weiterhin von der Brücke x4 zur Brücke „b" über die Brücke x7 (wie durch den Pfeil (7) angezeigt ist) übertragen. Die Brücke „b" zeichnet das Informationspaar über das Quellendgerät (Station D) und den vorangehenden Knoten (Brücke x7) in der Lerntabelle (Schritt (8)) auf und liefert das Paket an die Station S.
Obwohl es in 8 nicht dargestellt ist, zeichnen die übrigen Brücken (Brücke x7 und Brücke c in diesem Beispiel) entlang des Baumes auch die Information über das Quellendgerät und den vorangehenden Knoten in den Lerntabellen auf, wenn diese ein Paket empfangen. Wenn ein Paket zunächst vor dem Lernen empfangen wird, zeichnen die Brücke x8 und die Brücke x3, die an den Zweigen angeordnet sind, ebenfalls die Informationen in der Lerntabelle auf.
Wenn die Brücke „b" erneut ein weiteres Paket, das an die Station D adressiert ist, empfängt, sendet die Brücke „b" dieses Paket nur an die Brücke x7, ohne das Paket an die Brücke x8 oder andere Zweige zu übertragen, weil die Brücke „b" bereits die Information hat, dass die Station D in Richtung der Brücke x7 angeordnet ist. Auf ähnliche Weise überträgt die Brücke x4 das Paket nur zur Brücke „c", ohne es an andere Zweige zu senden, wenn die Brücke x4 das an die Station D adressierte Paket das nächste Mal empfängt. Bei diesem Aufbau kann das Verschwenden von Paketen erheblich reduziert werden, wenn ein Übertragungsbaum sich von der Root-Brücke auf der Senderseite erstreckt.
Bei der Maßnahme (1), die eine Positionstabelle für jede der drahtlosen Basisstationen (Brücken) zur Verfügung stellt, wenn ein Endgerät neu mit einer der drahtlosen Basisstationen verbunden ist oder wenn ein Endgerät sich bewegt und es sich selbst mit einer anderen drahtlosen Basisstation verbindet, sendet die drahtlose Basisstation entlang des Übertragungsbaumes durch eine Funkübertragung ein Nachrichtenpaket, das das neu verbundene Endgerät informiert. Nach dem Empfangen des Nachrichtenpakets zeichnet jede der drahtlosen Basisstationen das neu verbundene Endgerät in der Positionstabelle auf. Zu diesem Zeitpunkt kann die drahtlose Basisstation konfiguriert werden, um die Quellbrücke aufzuzeichnen, die das Nachrichtenpakt überträgt, in Verbindung mit dem vorangehenden Knoten in der Lerntabelle.
Bei diesem Aufbau werden die Positionstabelle und die Lerntabelle gleichzeitig jedes Mal aktualisiert, wenn eine Endvorrichtung neu mit der drahtlosen Basisstation verbunden wird und das optimale Routing entlang des Übertragungsbaums kann effizienter durchgeführt werden.
Als nächstens wird das zweite Verfahren (2) zum Feststellen des aktuell verwendeten Übertragungsbaumes mit Bezug auf 9 erläutert. Bei dem zweiten Verfahren ist die Information darüber, welcher Übertragungsbaum für das aktuelle Paket verwendet wird, in dem Paket enthalten.
9A stellt ein Beispiel des Paketformates dar, wenn ein Übertragungsbaum verwendet wird, der sich von der Root-Brücke auf der Senderseite erstreckt, und 9B stellt ein Beispiel des Paketformates dar, wenn ein Übertragungsbaum verwendet wird, der sich von der Root-Brücke von der Seite des Zielorts erstreckt. Das Paketformat, das in 9A dargestellt ist, wird verwendet, wenn das zweite Verfahren allein verwendet wird, das Paketformat, das in 9b gezeigt ist, ist vorteilhaft, wenn das zweite Verfahren mit dem ersten Verfahren (unter Verwendung einer Positionstabelle) kombiniert wird.
Es wird angenommen, dass ein Paket von der Station S, die unter der Brücke „b" angeordnet ist, zur Station D, die unter der Brücke „c" in dem in 6 gezeigten Netzwerk angeordnet ist, übertagen wird. Anders als bei dem ersten Verfahren kann jede der drahtlosen Basisstationen (Brücken) in dem Netzwerk nicht erkennen, welches Endgerät momentan unter welcher der Brücken angeordnet ist. Um diesen Nachteil zu beheben, wird eine Information über den aktuell verwendeten Übertragungsbaum über die Adresse der Root-Brücke in das Paket auf der Senderseite eingefügt. Jede der drahtlosen Basisstationen (Brücken), die das Paket empfängt, bestimmt den Übertragungsbaum aus der Information, die in dem Paket enthalten ist und sendet das Paket an den nächsten Knoten.
In dem in 9A gezeigten Beispiel gibt die Brücke „b", die das Paket von der Station S zuerst empfängt, den Übertragungsbaum an, der sich von der Brücke „b" erstreckt, die als die Root-Brücke arbeitet. Die Brücke „b" fügt die eigene Adresse als die Root-Information in das zusätzliche Feld des Pakets ein oder fügt alternativ die ID-Information des Übertragungsbaumes hinzu. Der Übertragungsbaum oder die Root-Brücke können durch die Station S angegeben werden, wenn das Paket erzeugt und gesendet wird. In diesem Fall fügt die Station S die Adressinformation der Brücke „b", die zu der Station S momentan gehört, dem zusätzlichen Feld des Pakets hinzu.
Die Brücke x7, die an dem Übertragungsbaum angeordnet ist, empfängt das Paket von der Root-Brücke und überprüft das zusätzliche Feld des Pakets, um festzustellen, dass das Paket entlang des Übertragungsbaumes übertragen wird, der sich von der Root-Brücke „b" erstreckt. Die Brücke x7 fügt die Adresse des letzten Knotens, die in diesem Beispiel der Brücke x4 entspricht, als die Adresse des Empfangsknotens in das Adressfeld 1 des Paketes hinzu und fügt die eigene Adresse als die Sendeadresse in das Adressfeld ein.
Wenn eine drahtlose Basisstation (Brücke) an einem Zweig des Übertragungsbaumes angeordnet ist, soll das Paket an jeden der verzweigten Pfade gesendet werden, wenn nur die Bauminformation oder die Information über die Root-Brücken, die in dem Paket enthalten ist, verwendet wird. Um diese Ineffizienz zu vermeiden ist es bevorzugt, für das zweite Verfahren eine Lerntabelle, die in 8 gezeigt ist, zu verwenden, gemeinsam mit der Information, die in dem Paket enthalten ist. In diesem Fall werden das Quellendgerät, das durch die Quelladresse angegeben ist, und der vorangehende Knoten, der durch die Übertragungsadresse angegeben ist, paarweise kombiniert und in der Lerntabelle aufgezeichnet. Da es bei der drahtlosen Kommunikation üblich ist, eine Bestätigung oder Wiederholungsdaten von dem Zielort zu empfangen, kann ein an denselben Zielort adressiertes Paket in derselben Richtung, in der das Zielendgerät (Zielort) angeordnet ist, übertragen werden, ohne das Paket von dem Zweig bei der zweiten und den nachfolgenden Übertragungen mehrfach weiterzuleiten.
In dem in 9B gezeigten Beispiel ist die Adresse der letzten Brücke, unter der das Zielendgerät momentan angeordnet ist, als die Information über die Root-Brücke in das zusätzliche Feld des Pakets geschrieben. Um diesen Aufbau zu realisieren, weist jede der drahtlosen Basisstationen eine Positionstabelle auf. Wenn eine drahtlose Basisstation (als die erste Brücke bezeichnet) ein Paket von einem Endgerät empfängt, identifiziert die erste Brücke die letzte Brücke, zu der das Zielendgerät momentan gehört, mit Hilfe der Positionstabelle. Dann fügt die erste Brücke die Adresse der letzten Brücke oder die ID-Information des Übertragungsbaums, der sich von der letzten Brücke (Root-Brücke) erstreckt, dem zusätzlichen Feld des Pakets hinzu und sendet das Paket an den nächsten Knoten entlang der Route, die den bezeichneten Übertragungsbaum zurückverfolgt. Der nächste und der nachfolgende Knoten (Brücke) kann weiterhin das Paket in Richtung des Zielortes mit Bezug auf die Baumtabelle und die Adressinformation senden, die in dem Paket enthalten ist, ohne die Positionstabelle zu überprüfen.
Als nächstes wird die Erzeugung eines Übertragungsbaumes in Verbindung mit 10 und 11 erläutert. In der ersten Ausführungsform wird der Übertragungsbaum anhand einer Kostenschätzung unter Berücksichtigung des drahtlosen Umfeldes erzeugt.
10A ist ein Beispiel einer Kostentabelle, die verwendet wird, um einen Übertragungsbaum in dieser Ausführungsform zu erzeugen, und 10B zeigt das Verbindungskostenschema, das in IEEE 802.1T definiert ist. Herkömmlicherweise wird ein Übertragungsbaum in einem drahtgebundenen Netzwerk anhand der Anzahl der Hops oder einer festgelegten Übertragungsrate, wie in 10B gezeigt ist, erzeugt. Jedoch kann in einem drahtlosen Paketübertragungsnetzwerk die Übertragungsrate variieren, da das Modulationsschema gemäß den Bedingungen des drahtlosen Kanals angepasst wird, und weil Paketfehler häufiger auftreten als bei dem drahtgebundenen Netzwerk. Anders als bei den herkömmlichen drahtgebundenen Brücken, die ein geringes Übersprechen aufweisen, können die Verbindungskosten für drahtlose Kommunikation nicht nur anhand einer Anzahl von Hops werden.
Unter diesen Umständen werden die Verbindungskosten gemäß den Bedingungen des drahtlosen Kanals zwischen den drahtlosen Schnittstellen oder dem Netzwerkverkehr in der ersten Ausführungsform angepasst, wenn ein Übertragungsbaum erzeugt wird.
Zum Beispiel wird der Signalleistungspegel, der von der benachbarten Brücke empfangen wird, und/oder die Fehlerrate in der Kostenabschätzung berücksichtigt. In der Kostentabelle, die in 10A gezeigt ist, stellt die Spalte „Brücke" die ID der nahe gelegene Brücke dar, die in der Nähe der Zielbrücke angeordnet ist, wobei die Spalte „Signal" den Signalleistungspegel darstellt, der von der nahe gelegenen Brücke empfangen wird, wobei die Spalte „Warteschlangengröße" die Größe der Senderwarteschlange darstellt, die dem Nachrichtenpaket hinzugefügt wird, das beim Erzeugen eines Übertragungsbaumes gesendet wird, und wobei die Spalte „Fehlerrate" die Fehlerrate beim Empfangen des Pakets darstellt. Anhand des Leistungspegels des Nachrichtenpakets, das an der Zielortbrücke empfangen wird, kann das Modulationsschema, das an der Verbindung zwischen den Schnittstellen verwendet wird, festgestellt werden, und die Übertragungsrate kann weiterhin aus dem Modulationsschema bestimmt werden.
Mit Hilfe dieser Parameter werden die Kosten zwischen der Zielbrücke und der benachbarten (nahe liegenden) Brücke durch die folgende Gleichung mit Hilfe der Normalisierungsfaktoren α, β und γ geschätzt. Kosten = α·(Signal) + β·(Warteschlangengröße) + γ·(Fehlerrate)
11 stellt dar, wie ein Übertragungsbaum unter Berücksichtigung der Verbindungskosten erzeugt wird. Die gestrichelten Linien in der Figur bezeichnen Verbindungen zwischen benachbarten Brücken, die physikalisch miteinander kommunizieren können. Wenn sich zum Beispiel die Brücke „a" als Root-Brücke verhält, um einen Übertragungsbaum zu erzeugen, sendet sie ein Baumerzeugungspaket an die benachbarten Brücken (wie durch die Pfeile (1) angezeigt ist). Das Baumerzeugungspaket weist ein Feld auf, in das Verbindungskosten geschrieben werden sollen. Das Baumerzeugungspaket, das zuerst von der Brücke „a" erzeugt wird, weist die Kosten 0 auf.
Nach dem Empfangen des Baumerzeugungspakets berechnet die Brücke „b" Verbindungskosten „ab" zwischen der Brücke „a" und der Brücke „b" anhand der in 10A gezeigten Kostentabelle, addiert die abgeschätzten Kosten „ab" dem Kostenfeld des Baumerzeugungspakets hinzu und sendet das Paket an die benachbarten Brücken (wie durch die Pfeile (2) angegeben ist).
Auf ähnliche Weise berechnet die Brücke „c", die das Baumerzeugungspaket von der Brücke „a" empfangen hat, die Verbindungskosten „ac" zwischen der Brücke „a" und der Brücke „c", addiert die berechneten Kosten „AC" dem Kostenfeld des Pakets hinzu und sendet das Paket zu den benachbarten Knoten (wie durch die Pfeile (3) angezeigt ist).
Wenn die Brücke „c" das Baumerzeugungspaket von der Brücke „b" empfängt, vergleicht die Brücke „c" die Kosten „ac", die den Verbindungskosten zwischen der Brücke „c" und der Root-Brücke „a" entsprichen, und die Kosten „ab + bc", die die Verbindungskosten entsprechen, die aus dem Baumerzeugungspaket von der Brücke „b" berechnet worden ist, und verwirft den Link mit den höheren Kosten. Zum Beispiel wenn ac < ab + bc ist, wird der Pfad, der sich von der Brücke „a" über die Brücke „b" zur Brücke „c" erstreckt, nicht verwendet. Durch Wiederholen dieses Prozesses an der Brücke „d" (der Pfeil (4)), der Brücke „e" (die Pfeile (5)) und der Brücke "f" (der Pfeil (6)) wird ein schleifenloser Baum, der durch die durchgezogene Linie in 11 angegeben ist, erzeugt.
Der Übertragungsbaum kann zu vorgeschriebenen Zeitintervallen oder immer wenn ein drahtloses Endgerät mit einer Brückenfunktionalität an dem Netzwerk teilnimmt, um sich als Brücke zu verhalten, erzeugt oder aktualisiert werden. Die Information über den neu erzeugten oder aktualisierten Übertragungsbaum wird an die drahtlosen Basisstationen (Brücken) in dem Netzwerk bereitgestellt, und jede der Basisstationen aktualisiert die Baumtabelle. Durch Darstellen der Bedingungen des drahtlosen Kanals in den Verbindungskosten kann ein Übertragungsbaum adaptiv in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Verkehr oder der Netzwerktopologie erzeugt werden.
12A und 12B sind schematische Blockdiagramme, die drahtlose Baisstationen 10A bzw. 10B gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen. Die in 12A gezeigte Struktur wird verwendet, wenn die Positionstabelle verwendet wird, und die in 12B gezeigte Struktur wird verwendet, wenn die Baum-ID-Information oder die Information der Root-Brücke, die in dem Paket enthalten ist, verwendet wird. Jede der drahtlosen Basisstationen 10A und 10B weist eine Baumtabelle 12, in der Informationen über zwei oder mehr als zwei Übertragungsbäume gemäß den Root-Brücken der Bäume aufgezeichnet werden, und eine Sende- und Empfangseinheit 11 auf. Die Sende- und Empfangseinheit 11 überträgt ein Paket an den nächsten Knoten gemäß dem Übertragungsbaum mit Bezug auf die Baumtabelle 12. Die drahtlosen Basisstationen 10A und 10B weisen auch Baumermittlungseinheiten 13A bzw. 13B auf.
In der in 12A gezeigten Struktur umfasst die Baumermittlungseinheit 13A eine Paketüberprüfungseinheit 15 und eine Positionstabelle 16. Anhand der Quelladresse oder der Zieladresse, die in dem Paket enthalten ist, und die durch die Paketüberprüfungseinheit 15 identifiziert wird, sowie durch die Positionstabelle 16, die Baumermittlungseinheit 13A bestimmt eine Root-Brücke und wählt einen Übertragungsbaum mit Bezug auf die Positionstabelle 16 aus. Die Sende- und Empfangseinheit 11 sendet ein Paket an den nächsten Knoten, in dem sie dem Baum in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung folgt.
In der in 12B gezeigten Struktur umfasst die Baumermittlungseinheit 13B eine Paketüberprüfungseinheit 15, die der Übertragungsbaum-ID von einem Paket extrahiert, um den zu verwendenden Übertragungsbaum zu ermitteln.
Jede der drahtlosen Basisstationen 10A und 10B weist auch eine Kostenschätzeinheit 20 auf. Die Kostenschätzeinheit 20 umfasst eine Kostentabelle 21 und eine Kanalüberwachungseinheit 22. Die Kanalüberwachungseinheit 22 überwacht die Kanalzustände und aktualisiert die Parameter (Kostenwerte), die in der Kostentabelle 21 aufgezeichnet sind. Wenn die Sende- und Empfangseinheit 12 ein Baumerzeugungspaket empfängt, addiert die Kostenschätzeinheit 20 die Kosten einer Übertragung von dem vorangehenden Knoten zu der drahtlosen Basisstation 10A (oder 10B) zu dem Baumerzeugungspaket unter Berücksichtigung der Kostentabelle 21. Die Sende- und Empfangseinheit 11 sendet dann das Baumerzeugungspaket an benachbarte Knoten. Wenn die drahtlose Basisstation 10A (oder 10B) eine Root-Brücke wird, erzeugt die Sende- und Empfangseinheit 11 ein Baumerzeugungspaket mit Kosten 0 und sendet dieses.
Obwohl nur eine einfache Schnittstelle und eine einfache Sende- und Empfangseinheit 11 in 12A und 12B der Einfachheit halber dargestellt sind, können eine Backbone-Schnittstelle, die zur Übertragung zwischen drahtlosen Brücken verwendet wird, und eine Zugriffsschnittstelle, die für die Kommunikation mit Endgeräten (Stationen), die unter der drahtlosen Basisstation 10A (oder 10B) angeordnet sind, separat voneinander vorgesehen werden.
Die erste Ausführungsform wurde anhand eines Beispiels eines vollständigen drahtlosen Netzwerkes beschrieben. Jedoch kann ein Teil des Netzwerks drahtgebunden sein. Zum Beispiel kann ein Endgerät mit einer der drahtlosen Basisstationen über ein Kabel verbunden sein. Ein mobiles Endgerät mit einer Brückenfunktion kann als eine drahtlose Basisstation in das Netzwerk vorgesehen sein. Wenn ein solches mobiles Endgerät in dem Netzwerk teilnimmt, wird ein Übertragungsbaum dynamisch und adaptiv erzeugt, wobei die aktuellen Bedingungen des drahtlosen Kanals berücksichtigt werden. Mit Hilfe von zwei oder mehr als zwei Übertragungsbäumen kann die Routenoptimierung und die Lastverteilung effizienter durchgeführt werden.
Obwohl die erste Ausführungsform mit Hilfe des drahtlosen LAN anhand des IEEE 802.11-Standard erläutert worden ist, ist die Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt und ist auf drahtlose Netzwerke eines WCDMA-Schemas oder des drahtlosen Kommunikationsschemas der nächsten Generation anwendbar. Zusätzlich kann die erste Ausführungsform durch Hinzufügen einer Schnittstelle und einer Protokollkonvertierungsfunktion zu jeder der drahtlosen Basisstationen auf ein drahtloses Paketnetzwerk angewendet werden, wobei Netzwerksegmente mit verschiedenen Kommunikationsschemen koexistieren.
Jeder der Übertragungsbäume können zusammengefügt werden, um die Arbeitslast zu reduzieren, die zum Aufrechterhalten der mehreren Übertragungsbäume notwendig ist. In diesem Fall wird die Information über die kombinierten Bäume dem zusätzlichen Feld des Pakets und/oder der Baumtabelle hinzugefügt.
13 bis 21 stellen Routenoptimierungen dar, die in einem drahtlosen Netzwerk gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt werden. In der zweiten Ausführungsform wird die Paketgröße oder Länge (insbesondere die Größe oder Länge der Nutzlast) berücksichtigt zusätzlich zu der Übertragungsrate oder anderen Funkkanalbedingungen, wenn Verbindungskosten abgeschätzt werden.
13 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Rahmenübertragungsschemas basierend auf dem IEEE 802.11A-Standard darstellt. Bei vielen drahtlosen Kommunikationssystemen weist ein Paket einen Kopfabschnitt mit einer festgelegten Länge und eine Nutzlast einer variablen Länge auf. Die Abstimmungszeit, die für die Paketübertragung notwendig ist, und die Übertragungszeit für den Kopfabschnitt werden zu einem Overhead mit Bezug auf die tatsächliche Datenübertragung. Die Größe des Overheads variiert abhängig von der Übertragungsrate und der Größe der Nutzlast. Weniger Overhead ist für die Paketübertragung bevorzugter.
In dem in 13 gezeigten Beispiel wird jedes Mal, wenn ein Datenrahmen übertragen worden ist, eine Bestätigung (ACK) nach einem kurzen Intervall empfangen, das ein kurzer Zwischenrahmenabstand (SIFS) (short interframe spacing) genannt wird. Dann wird nach einem Konkurrenz-Fenster (CW) zum Wählen einer Backoff-Zeit der nächste Datenrahmen übertragen. Unter der Annahme, dass die Nutzlast × Bit entspricht und die Datenraten K Mbps entspricht, entspricht die Übertragungszeit für den Kopfabschnitt für ein Paket ungefähr 20 μs, die utzlastübertragungszeit ungefähr 8x/k μs, SIFS ungefähr 16 μs, ACK Übertragungszeit ungefähr (16 + 134/k) μS und die CW-Zeitfdauer 101 μs. Folglich entspricht die Zeit, die für die Übertragung eines Rahmens notwendig ist, ungefähr [(20 + 16 + 16 + 101,5) + (8x + 134)/k]μs
Der Wert k (Megabit), der die Datenübertragungsrate ausdrückt, variiert abhängig von dem Modulationsschema und/oder der Codierrate gemäß der Funkumgebung zwischen den drahtlosen Basisstationen (oder den Zugriffspunkten). Zum Beispiel wird bei Funkwellen hoher Intensität eine höhere Bitrate verwendet, und bei niedriger Intensität eine niedrigere Bitrate verwendet. In dem Beispiel der 13 wird der Einfachheit halber die Übertragungsrate zwischen 6 Mbps und 27 Mbps abhängig von der Funkumgebung ausgewählt. Es ist nicht nötig, festzustellen, dass bei der tatsächlichen Übertragung drei oder mehr als drei Übertragungsraten eingestellt werden können.
Wenn die Nutzlast eines Pakets 1000 Bits (x = 1000) beträgt, beträgt die Zeit, die für die Paketübertragung in dem 6-M-Modus notwendig ist, ungefähr 1510 μs gemäß der oben beschriebenen Formel. In dem 27-M-Modus entspricht sie ungefähr 454 μs.
Wenn die Nutzlast eines Pakets 100 Bits beträgt (x = 100), dann wird die Übertragungszeit eines 6-M-Modus-Paketes 310 μs und die Übertragungszeit eines Paketes in einem 27-M-Modus wird 189 μs.
14 stellt die Beziehung zwischen der Nutzlastgröße und der optimalen Route dar. Es werden zwei Fälle berücksichtigt, bei denen Übertragungspakete bei 6 Mbps Datenrate mit einem einfachen Hop und Übertragungspakete bei einer Datenrate von 27 Mbps mit zwei Hops übertragen werden.
Wenn eine 1-Hop-Übertragung für 1000 Bits Nutzlast auf dem 6 Mbps-Kanal durchgeführt wird, beträgt die Übertragungszeit (für einen Rahmen) ungefähr 1510 μs × 1 Hop = 1510 μs.
Dies kann in die Datenrate von ungefähr 5,3 Mbps konvertiert werden.
Wenn eine 2-Hop-Übertragung für dieselben 1000 Bit Nutzlast auf dem 27-Mbps-Kanal durchgeführt wird, beträgt die Übertragungszeit für einen Rahmen 454 μs × 2 Hop = 908 μs,die in die Datenrate von ungefähr 8,6 Mbps konvertiert werden kann.
Dies bedeutet, dass es für ein großes Paket (mit einer größeren Nutzlastgröße) vorteilhaft ist, eine Route mit einer höheren Bitrate auszuwählen, selbst wenn die Anzahl von Hops ansteigt.
Andererseits, wenn die 1-Hop-Übertragung für 100 Bit Nutzlast auf einem 6 Mbps-Kanal durchgeführt wird, wird die Übertragungszeit für einen Rahmen ungefähr zu 310 μs × 1 (Hop) = 310 μs,die zu einer Datenrate von ungefähr 2,6 Mbps konvertiert werden kann. Wenn eine 2-Hop-Übertragung für die gleichen 100 Bit Nutzlast auf dem 27 Mbps-Kanal durchgeführt wird, wird die Übertragungszeit für einen Rahmen zu 189 μs × 2 (Hops) = 378 μs,die in eine Datenrate von ungefähr 1,9 Mbps konvertiert werden kann.
Da für ein kurzes Paket (mit einer geringeren Nutzlastgröße) das Overheadverhältnis, das für die Übertragung des Kopfabschnitts und dergleichen benötigt wird, höher wird, ist es vorteilhaft, eine Route mit weniger Sprüngen auszuwählen, sogar wenn die Bitrate geringer ist.
Auf diese Weise variiert die optimale Route abhängig von der Nutzlastgröße des zu übertragenden Pakets, wenn ein drahtloses Netzwerk eine adaptive Modulation und ein adaptives Codieren anwendet. Demgemäß ist in der zweiten Ausführungsform jede der drahtlosen Basisstationen in dem Netzwerk mit einer Paketgrößenermittlungseinheit versehen und mehrfachen Routingtabellen, die den verschiedenen Paketgrößen entsprechen, um die Paketgröße zusätzlich zur Übertragungsrate zu berücksichtigen, wenn eine Übertragungstabelle erzeugt wird.
15 zeigt ein Blockdiagramm einer drahtlosen Basisstation gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die drahtlose Basisstation 50 umfasst eine Sende- und Empfangseinheit 51, eine Paketgrößenermittlungseinheit 56, die aufgebaut ist, um die Größe oder Länge eines Pakets oder der Nutzlast zu ermitteln, eine Tabelle für kurze Pakete 57, die verwendet wird, wenn die Paketgröße einem vorgeschriebenen Bezugswert entspricht oder darunter liegt und um Routen für kurze Pakete in Verbindung mit den Zielorten aufzuzeichnen, und eine Tabelle für lange Pakete 58, die verwendet wird, wenn die Paketgrößer ist als der vorbestimmte Bezugswert und um Routen für lange Pakete in Verbindung mit den Zielorten aufzuzeichnen. Die Sende- und Empfangseinheit 51 sendet das Paket zu dem nächsten Knoten mit Bezug zu entweder der Tabelle 57 für kurze Pakete oder der Tabelle 58 für lange Pakete, abhängig von der Paketgröße, die durch die Paketgrößenermittlungseinheit 56 bestimmt wurde.
Obwohl in 15 nur zwei Routing-Tabellen (die Tabelle 57 für kurze Pakete und die Tabelle 58 für lange Pakete) dargestellt sind, können gemäß der Menge an Kriterien für die Paketgröße drei oder mehr als drei Routing-Tabellen vorgesehen sein. Zusätzlich sind diese Routing-Tabellen Beispiele oder ein Teil der mehrfachen Übertragungsbäume, die in dem Paketübertragungssystem verwendet werden.
Nach dem Empfangen einer Anfrage zur Ermittlung der Verbindungskosten, wie z. B. durch ein Routingsuch-Paket oder ein Baumerzeugungspaket berechnet die Kostennschätzeinheit 60 Verbindungskosten zwischen den vorangehenden Knoten und der drahtlosen Basisstation 50 unter Berücksichtigung der aktuellen Übertragungsrate sowohl für den Fall eines kurzen Pakets als auch für den Fall eines langen Pakets. Dann addiert die Kostenabschätzungseinheit 60 die zwei Schätzergebnisse zu dem Routingsuch-Paket oder zu dem Baumerzeugungspaket hinzu und sendet das Paket an benachbarte drahtlose Basisstationen. Die drahtlose Basisstation 50 aktualisiert die Tabelle 57 für das kurze Paket, und die Tabelle 58 für das lange Paket anhand der Routen, die durch die Kosteninformation in dem Netzwerk ausgewählt sind.
Die drahtlose Basisstation 50 kann wie bei der ersten Ausführungsform entweder mobil sein oder an einem festen Ort vorgesehen sein.
16 zeigt ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der drahtlosen Basisstation 50 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Wenn ein Paket empfangen wird (S1001), bestimmt die drahtlose Basisstation 50 mit der Paketüberprüfungseinheit 55, ob das Paket an die drahtlose Basisstation 50 adressiert ist (S1002). Wenn das Paket an die drahtlose Basisstation 50 adressiert ist (ja in S1002) wird das Paket in der drahtlosen Basisstation 50 (S1004) verarbeitet, weil es nicht notwendig ist, das Paket an den nächsten Knoten zu senden. Wenn das Paket an einen anderen Knoten oder Endgerät adressiert ist (nein in S1002) bestimmt die Paketgrößenermittlungseinheit 56, ob die Paketgröße oder die Nutzlastgröße dem vorbestimmten Bezugswert entspricht oder darunter liegt, z. B. 100 Bits (S1003). Wenn die Nutzlastgröße geringer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist (ja in S1003) wählt die drahtlose Basisstation 50 eine Route aus, die in der Tabelle 57 für kurze Pakete in Verbindung mit dem Zielort aufgezeichnet ist, und sendet das Paket zu dem nächsten Knoten (S1005). Wenn die Paketgröße oder die Nutzlastgröße den Referenzwert (nein in S1003) übersteigt, wählt die drahtlose Basisstation 50 eine Route aus, die in der Tabelle 58 für lange Pakete aufgezeichnet ist, in Verbindung mit dem Zielort aus und sendet das Paket an den nächsten Knoten (S1006).
17 zeigt ein Beispiel einer Netzwerktopologie, auf die die Paketübertragungsroutenoptimierung der zweiten Ausführungsform angewendet wird. Das Netzwerk umfasst drahtlose Basisstationen A–F. Die Knoten, die miteinander durch gestrichelte Linien verbunden sind, können miteinander kommunizieren. Die drahtlosen Basisstationen A–F arbeiten als drahtlose Brücken, um Pakete zwischen den Knoten oder Netzwerkabschnitten weiterzuleiten. Obwohl es in 17 nicht gezeigt ist, können ein oder mehrere Endgeräte ohne Brückenfunktionen mit einer der drahtlosen Basisstationen verbunden werden.
18A zeigt ein Beispiel einer Übertragungsstrecke für kurze Pakete, die zu den drahtlosen Basisstationen E in dem Netzwerk, das in 17 gezeigt ist, führt. Da die Overheadrate (aufgrund der Übertragung der Kopfabschnitte oder aufgrund anderer Faktoren) in der Übertragung der kurzen Pakete hoch ist, ist eine Route mit weniger Sprüngen vorteilhaft. Wenn ein Paket von A nach E übertragen wird, wird eine Route A → F → E mit weniger Sprüngen ausgewählt. Wenn ein Paket von B zu C gesendet wird, wird eine Route B → C → E mit weniger Sprüngen ausgewählt. Von der drahtlosen Basisstation D wird ein Paket direkt zu E, die der benachbarte Knoten von D ist, übertragen.
18B stellt ein Beispiel einer Übertragungsroute für lange Pakete dar, die zu der drahtlosen Basisstation E in dem in 17 gezeigten Netzwerk führt. Da der Overhead mit Bezug auf die Datenübertragungszeit bei der Übertragung von langen Paketen geringer ist, wird eine Route mit einer höheren Übertragungsbitrate ausgewählt, sogar wenn die Anzahl der Sprünge ansteigt. Wenn ein Paket von A zu E gesendet wird, wird ein Abschnitt mit einer höheren Bitrate ausgewählt und eine Route A → B → C → D → E mit der kürzesten Gesamtübertragungszeit ausgewählt. Wenn ein Paket von F zu E übertragen wird, wird eine Route F → E in dem in 18B gezeigten Beispiel ausgewählt. Wenn jedoch die Gesamtübertragungszeit durch die Route F → D → E kürzer wird (d.h. wenn die Bitrate dieser Route höher wird) abhängig von der Funkumgebung wird die letztere Route ausgewählt.
19 zeigt ein Beispiel der Routing-Tabelle, die in der drahtlosen Basisstation A gespeichert ist. Die Tabelle, die in 19A gezeigt ist, ist die Tabelle für kurze Pakete, und die Tabelle, die in 19b gezeigt ist, ist die Tabelle für lange Pakete. In diesen Tabellen ist eine Route in Verbindung mit einem Zielknoten so aufgezeichnet, dass sie alle Knoten von der drahtlosen Basisstation A zu dem Zielknoten umfassen.
20 zeigt ein weiteres Beispiel der Routing-Tabelle. Die Tabelle, die in 20A gezeigt ist, ist eine Tabelle für kurze Pakete, und die Tabelle, die in 20B gezeigt ist, ist eine Tabelle für lange Pakete. In diesen Tabellen wird eine Route durch Anzeigen nur des nächsten Knotens bezeichnet, dessen Route in Verbindung mit einem Zielknoten aufgezeichnet ist.
21 zeigt ein Beispiel einer Verbindungskostenschätzung zum Erzeugen oder Aktualisieren der Tabellen, die in der 19 und der 20 gezeigt sind. Bei diesem Beispiel wird eine Übertragungsrate von 6 Mbps oder 27 Mbps für die Verbindung zwischen zwei benachbarten Knoten gemäß den aktuellen Bedingungen der Funkkanäle eingestellt.
Wenn ein Paket von der drahtlosen Basisstation A zu der drahtlosen Basisstation E übertragen wird, überträgt die drahtlose Basisstation A ein Routensuch-Paket an benachbarte Knoten. Der Knoten (drahtlose Basisstation) F und der Knoten B empfangen das Routensuchpaket, und jeder dieser Knoten berechnet Verbindungskosten von dem vorangehenden Knoten (Knoten A) zu diesem Knoten für den Fall eines kurzen Paketes als auch für den Fall eines langen Paketes und addiert die Berechnungsergebnisse im Paket. An dem Knoten F werden Verbindungskosten für ein kurzes Paket von 310 μs und Verbindungskosten für ein langes Paket von 1510 μs anhand der aktuellen Übertragungsrate zwischen dem Knoten A und dem Knoten F geschätzt. Auf ähnliche Weise werden an dem Knoten B Verbindungskosten für ein kurzes Paket von 189 μs und Verbindungskosten für ein langes Paket von 454 μs abhängig von der Übertragungsrate zwischen dem Knoten A und dem Knoten B abgeschätzt.
Dann empfängt der Knoten E das Paket von dem Knoten F und berechnet die Verbindungskosten für ein kurzes Paket und die Verbindungskosten für ein langes Paket für den Kanal zwischen dem Knoten F und dem Knoten E und addiert die Berechnungsergebnisse zu den Verbindungskosten zwischen A–F. Auf ähnliche Weise berechnet der Knoten C, der das Paket von dem Knoten B empfangen hat, die Verbindungskosten für ein kurzes Paket und die Verbindungskosten für ein langes Paket für den Kanal zwischen dem Knoten B und dem Knoten C und addiert die Berechnungsergebnisse zu den Verbindungskosten für die Verbindung A–B. Durch aufeinander folgendes Wiederholen dieses Vorganges können mehrere Kandidatenrouten von dem Knoten A zu dem Knoten E erhalten werden. In diesem Beispiel erhält man die folgenden Kandidaten:

Route 1: A → F → E;
Route 2: A → B → C → E; und
Route 3: A → B → C → D → E.

Wenn das Routensuch-Paket den Knoten E erreicht, erhält man die gesamten Verbindungskosten der Übertragung eines kurzen Pakets und der Übertragung eines langen Pakets für jede der Kandidatenrouten. Für die Übertragung eines kurzen Pakets betragen die Kosten 1 der Route 1 620 μs und sind damit die günstigsten. Demgemäß wird die Route 1 mit der geringsten Sprungzahl ausgewählt, sogar wenn die Übertragungsrate gering ist. Für die Übertragung eines langen Pakets betragen die Kosten 3 der Route 3 1816 μs und sind damit die günstigsten. Demgemäß wird die Route 3 mit der höchsten Übertragungsrate ausgewählt, sogar wenn die Anzahl der Sprünge groß ist.
Die Routen, die sowohl für die Übertragung von kurzen Paketen als auch für die Übertragung von langen Paketen ausgewählt worden sind, werden jedem der Knoten (drahtlosen Basisstationen) in dem Netzwerk mitgeteilt, und die Tabelle für kurze Pakete und die Tabelle für lange Pakete werden in jedem Knoten aktualisiert. Wenn die drahtlose Basisstation A ein Datenpaket mit einer geringen Größe das nächste Mal überträgt, überprüft sie die Tabelle für kurze Pakete und sendet das Paket zu dem nächsten Knoten E, der in der Tabelle angegeben ist. Wenn die drahtlose Basisstation A das Paket überträgt, sendet sie das Paket an den nächsten Knoten B durch Abfrage der Tabelle für lange Pakete.
Obwohl in 21 die Verbindungskosten mit Hilfe eines Routensuchpaketes abgeschätzt werden, um die optimale Route zu ermitteln, kann diese Technik auf die erste Ausführungsform angewendet werden, bei der das Netzwerk zwei oder mehr als zwei Übertragungsbäume verwendet. In diesem Fall werden in jeder der Brücken sowohl die Verbindungskosten für die kurzen Pakete als auch die Verbindungskosten für die langen Pakete dem Baumerzeugungspaket hinzugefügt, das von der Root-Brücke übertragen wird. Dann wird ein schleifenloser Übertragungsbaum, der durch die endgültigen Verbindungskosten ausgewählt ist, jeder der drahtlosen Basisstationen (Brücken) mitgeteilt. In diesem Fall weist jede der drahtlosen Basisstationen eine Übertragungsbaumtabelle für kurze Pakete und eine Übertragungsbaumtabelle für lange Pakete auf.
Obwohl die zweite Ausführungsform mit Hilfe des Beispiels basierend auf dem IEEE 802.11A-Standard beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Verbindungskosten können gemäß den oben beschriebenen Techniken in einem beliebigen Übertragungssystem verwendet werden, um die optimale Route unter Berücksichtigung der Übertragungsrate und der Paketgröße zu ermitteln. Die Verbindungskostenschätzung kann mit Hilfe von drei oder mehr als drei Bezugswerte der Paketgröße oder der Nutzlastgröße durchgeführt werden.
Bei dem Aufbau der zweiten Ausführungsform kann die optimale Paketübertragungsroute in geeigneter Weise ausgewählt werden, indem die Paketgröße in einem drahtlosen Adhoc-Netzwerk bei einer sich zeitlich und örtlich häufig ändernden Netzwerktopologie und Funkumgebung ausgewählt werden.
Diese Patentanmeldung basiert auf den früher eingereichten japanischen Patentanmeldungen mit den Nummern 2004-041604 und 2004-277495, die am 18. Februar 2004 bzw. am 24. September 2004 eingereicht wurden, auf deren vollständigen Inhalt hierin Bezug genommen wird, und beansprucht diese.

Claims

Drahtlose Basisstation (10B) zur Verwendung in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk, umfassend: eine Sende- und Empfangseinheit (11), die aufgebaut ist, um ein Paket zu senden und zu empfangen; und mehrere Übertragungsbäume, wobei jeder Übertragungsbaum eine Zielinformation in Verbindung mit einer Paketübertragungsroute beschreibt; wobei die Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist, um das empfangene Paket mit Bezug zu einem der Übertragungsbäume an einen nächsten Knoten zu senden; gekennzeichnet durch eine Paketgrößenermittlungseinheit, die ausgebildet ist, um eine Größe des empfangenen Pakets zu ermitteln; wobei die Basisstation weiterhin ausgebildet ist, um die Übertragungsbäume abhängig von verschiedenen Kriterien über die Paketgröße zu verwenden; und wobei die Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist, um das empfangene Paket an den nächsten Knoten mit Bezug auf einen der Übertragungsbäume abhängig von der Paketgröße zu senden.
Drahtlose Basisstation nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsbaum umfasst: eine Routing-Einrichtung für kurze Pakete zum Beschreiben der Zielinformation in Verbindung mit der Paketübertragungsroute für ein kurzes Paket, wobei die Paketgröße gleich oder unterhalb eines vorbestimmten Bezugswertes liegt, und eine Routing-Einrichtung für lange Pakete zum Beschreiben der Zielinformation in Verbindung mit der Paketübertragungsroute, wobei die Paketgröße den vorbestimmten Bezugswert übersteigt; wobei die Sende- und Empfangseinheit das empfangene Paket mit Bezug auf entweder die Routing-Einrichtung für kurze Pakete oder die Routing-Einrichtung für lange Pakete an den nächsten Knoten sendet.
Drahtlose Basisstation nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: eine Kostenschätzeinheit (20), die ausgebildet ist, um für jedes der Paketgrößenkriterien Verbindungskosten unter Berücksichtigung einer Übertragungsrate eines Kanals zu berechnen.
Drahtlose Basisstation nach Anspruch 3, wobei ein Kostenschätzanfragepaket empfangen wird, wobei die Kostenschätzeinheit (20) die Verbindungskosten für den Kanal zwischen einem vorangehenden Knoten und der drahtlosen Basisstation für jedes der Paketgrößenkriterien berechnet und die Berechnungsergebnisse dem Kostenschätzanfragepaket hinzufügt, und wobei die Sende- und Empfangseinheit (11) das Kostenschätzanfragepaket mit den hinzugefügten Berechnungsergebnissen an benachbarte Knoten sendet.
Verfahren zur Optimierung einer Paketübertragungsroute in einem drahtlosen Netzwerk mit mehreren drahtlosen Basisstationen mit den folgenden Schritten: Einstellen von mehreren Übertragungsbäumen, wobei jeder Übertragungsbaum eine Zielinformation in Verbindung mit einer Übertragungsroute speichert; und Senden des Pakets an einen nächsten Knoten gemäß einem der Übertragungsbäume; dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsbäume mit verschiedenen Kriterien über die Paketgröße erzeugt werden, und durch den Schritt des Ermittelns der Paketgröße, wenn ein Paket an einer der drahtlosen Basisstationen empfangen wird; wobei das Paket an den nächsten Knoten gemäß einem der Übertragungsbäume, die anhand der vorbestimmten Paketgröße ausgewählt sind, übertragen wird.
Verfahren zur Optimierung der Paketübertragungsroute nach Anspruch 5 mit den weiteren Schritten: Wenn ein Kostenschätzanfragepaket in einer der drahtlosen Basisstationen empfangen wird, Berechnen von Verbindungskosten zwischen einem vorangehenden Knoten und der einen der drahtlosen Basisstationen für jedes der Paketgrößenkriterien unter Berücksichtigung einer Übertragungsrate; Hinzufügen der Berechnungsergebnisse zu dem Kostenschätzanfragepaket und Übertragen des Kostenschätzanfragepaket an benachbarte drahtlose Basisstationen; Auswählen einer Route zu einem Zielort mit den niedrigsten Verbindungskosten für jedes der Paketgrößenkriterien; und Aktualisieren der Übertragungsbäume anhand der ausgewählten Routen in jeder der drahtlosen Basisstationen.