網絡節點的製作方法

2023-05-23 22:18:51

專利名稱：網絡節點的製作方法
技術領域：
本發明涉及分組交換數據通信網絡中的電信領域。更具體地，本發明涉 及關於具有無線通信功能的移動節點的位置和移動性信息的更新。
背景技術：
如今，包括接入運動中的網際網路的移動計算正變得越來越流行。移動性是指即使在節點運動時網絡連接也可用的事實。具有使用諸如第三代(3G) 蜂窩網絡、通用分組無線電業務(GPRS)、 IEEE (電氣和電子工程師協會) 802.11 a/b/g以及藍牙之類的較廣範圍的接入技術連接到網際網路的能力的多模 終端也正在變得越來越流行。諸如手持行動電話、膝上型計算機和個人數字助理(PDA)之類的具有 增強的網絡連接能力的各種可攜式計算設備增加了在有線和無線網絡中對於 無縫通信的需要。諸如視頻會議之類的多媒體內容的增加的使用使得無縫通 信成為移動連接中的必要的和要求的特徵。實際的移動性管理應當提供其中 用戶觀察不到通信中斷的無縫切換，。當今的移動數據網絡一般由支持不同數 據速率和地理覆蓋的幾個無線重疊網絡組成，並且可以僅經由媒介專用空中 接o接入。[專利文獻l]美國專利公開號20050020280A1 [專利文獻2]美國專利公開號20050036476A1 [專利文獻3]美國專利公開號20050048990A1 [專利文獻4]美國專利乂>開號20050059413A1 [專利文獻5]美國專利公開號20050064879A1每當移動節點改變小區、子網或網絡時，覆蓋響應能力必須在相應的服 務接入節點之間進行切換。為了提供這些網絡之間的無縫漫遊，必須進行網 絡節點之間的通信，以便請求移動節點的資源的預留。然而，隨著移動節點 的運動速度的增加，這變成更為複雜的問題，諸如用戶在公共運輸中訪問 網際網路，使得測量移動節點的期望的運動方向以便推理地(a priori)預留資源更為困難。已知移動節點的位置和預計移動性(運動速度和預計方向)也可能具有 商業上的興趣，諸如沿著預計運動的路徑提供基於位置的服務。例如，旅行 者在他走過街道時可能得到不同景象或吸引物的 一些指示，並且當他轉過拐 角時將動態更新並刷新信息(即，當他運動的運動方向改變時)。專利文獻1的一個解決方案提出一種利用跟蹤系統和定位器系統的方 案。該解決方案主要使用GPS (全球定位服務)來確定位置，並且經由蜂窩網絡傳送信息。當GPS不可用時，使用諸如藍牙或蜂窩的輔助系統。然而， 該解決方案需要使用諸如GPS接收機之類的昂貴和笨重的裝備，並且可能對 於廣泛釆用而言不是成本有效的。另 一解決方案利用智能網絡接入點(Smart Network Access Point SNAP ) 來存儲位置信息(參考專利文獻2)。然後，移動節點可以從SNAP請求信息。 該解決方案要求移動節點主動地從每個網絡接入點請求信息，並且當所述移 動節點是小的手持單元時，在功率方面該解決方案證明是昂貴的。此外，另一解決方案通過在關聯過程期間使來自網絡接入點的信息相關 來計算其位置，以類似地利用網絡接入點(參考專利文獻3)。該解決方案在 計算方面是昂貴的，並且也要求存在幾個可用的附近接入點(這通常是不可 能的)，因此，該解決方案在不存在幾個可用的附近接入點的情況下將是無效 的。此外，另外的一些解決方案通過測量各個周圍用戶的信號強度和其它報 告的信息來利用中央伺服器收集關於所述各個周圍用戶的位置的信息(參考 專利文獻4和5)。然而，這些解決方案要求終端不斷地向網絡發出報告，其 在功率方面被證明是昂貴的。發明內容因此，本發明的一個目標是克服或者至少實質上改進上述缺點和現有技 術的短處。具體地，本發明的一個目標是有效地將關於移動節點的、與位置 和移動性相關的信息傳遞給網絡，以便於與位置和移動性相關的功能和服務。為了實現本發明的目標，本發明提供一種用於傳播與位置和移動性相關 的信息的網絡節點，包括消息接收部件，用於從相鄰的網絡節點接收包括移動節點的標識符和指示到該移動節點的距離的計數度量的消息；信息存儲部件，用於存儲在所述消息中包括的移動節點的標識符和計數度量；計數度量改變部件，用於改變計數度量並產生新的計數度量，以便指示 接下來接收消息的網絡節點和該移動節點之間的距離比所述網絡節點和所述 移動節點之間的距離要長；以及消息發送部件，用於將包括移動節點的標識符和新的計數度量的消息發 送給相鄰的網絡節點。此外，優選的是，除了上述結構之外，網絡節點包括優先級確定部件， 其用於確定移動節點的資源預留的優先級。此外，優選的是，除了上述結構之外，優先級確定部件基於依據在信息 存儲部件中存儲的計數度量估計的距離來確定移動節點的資源預留的優先 級。此外，優選的是，除了上述結構之外，優先級確定部件基於依據在信息 存儲部件中存儲的計數度量的更新頻率估計的移動節點的運動速度來確定移 動節點的資源預留的優先級。此外，優選的是，除了上述結構之外，標識連續消息傳播的標識信息包 括在從相鄰網絡節點接收的消息中和被發送到相鄰網絡節點的消息中，以便 防止消息的重複傳播。此外，優選的是，除了上述結構之外，計數度量改變部件基於網絡節點 所屬的網絡類型將計數度量改變一個值。此外，優選的是，除了上述結構之外，相對於基站的通信覆蓋區域範圍 較廣的網絡類型，被加到計數度量的值較大，所述移動節點與所述基站相關 聯。包括以上結構的本發明具有以下優點有效地將關於移動節點的、與位 置和移動性相關的信息傳遞到網絡，以便於與位置和移動性相關的功能和服 務。


圖1是示出根據本發明實施例的網絡組成的圖，其中移動節點運動並經 過許多網絡；圖2是示出跨越圖1的網絡組成中的相鄰網絡節點傳播位置和移動性信息的更新消息中需要的信息元素的圖；圖3是示出利用圖2的更新消息來進行有效的位置和移動性信息傳播的 網絡節點的功能結構的圖；以及圖4是示出當移動節點漫遊經過圖1中的位置A、 B、 C和D時網絡節 點的優先級表的圖。
具體實施方式
下文中參考附圖進行描述。圖1是示出根據本發明實施例的網絡組成的 圖，其中移動節點運動並經過許多網絡。圖1描述了移動節點101在鄰域中 漫遊的典型情況，其中存在多個重疊的網絡覆蓋區域，諸如WAN(廣域網) 基站和WLAN(無線LAN )接入點。圖1中圖示了 多個WAN覆蓋區域(WAN 覆蓋區域l( 111 )至WAN覆蓋區域7( 117))以及多個WLAN覆蓋區域(WLAN 覆蓋區域1 ( 121 )至WLAN覆蓋區域16 (136))相互混合。為了會話連續性和更好的用戶體驗，經常要求在移動節點101從一個網 絡覆蓋區域過渡到另 一個網絡覆蓋區域之前進行一些形式的切換準備。切換 準備的示例將包括(但不限於)帶寬的資源預留、上下文傳遞(contexttransfer) 或服務的預認證。網絡節點還可以希望給移動節點101提供基於位置的服務， 諸如關於附近吸引物或操作者(攜帶者)熱點的位置的信息。在該描述中， 與移動節點相關聯的接入點或基站被稱為網絡節點，具有相鄰網絡覆蓋區域 的網絡節點被稱為相鄰網絡節點。此外，1-躍距(hop)表示消息(要描述的 更新消息)遞送的一個單元。例如，l-躍距消息傳遞表示如下事實消息在 相鄰網絡節點之間傳遞。為了實現移動節點的位置和移動性到周圍網絡節點的簡單通信，本發明 提出使用 一些附加欄位構成更新消息以被網絡節點通過專門的消息分組或搭 載(piggy-backed)傳播到在網絡節點之間交換的現有消息幀。提出的附加字 段在圖2中示出。圖2是示出跨越圖1的網絡組成中的相鄰網絡節點傳播位置和移動性信 息的更新消息中需要的信息元素的圖。ID欄位201被用來標識該更新所指的 移動節點。 一個示例是使用移動節點101的MAC(媒介訪問控制)標識符(在 遵守IEEE 802標準的終端中找到的值)。Count欄位202是描述移動節點當前離開更新的資源多遠的度量。在 Count欄位202中使用的值可以簡單地是取決於實現而向上計數或向下計數 的整數。對於其他的實施例，將Count欄位202中的值假設為從正整數開始， 並且隨著更新消息進一步傳播而減少。更新消息的始發地可以將Count的初 始值設置為預計值，以適當地調節更新消息可到達的範圍(這對應於更新消 息要被傳遞的躍距數目)。依據該Count度量，可以估計移動節點101相對於 網絡節點301的移動的特性。從其他網絡節點接收到的移動節點101的更新 消息的Count欄位202中的值的連續增加可以暗示著移動節點201正在接近 網絡節點301並且正在變得越來越近。Count欄位202度量的改變速率將給出移動節點101移動的速度的暗示。 網絡節點可以記錄每個移動節點的Count度量以及其接收時間。在這種情況 下，網絡節點可以知道Count度量的變化值(這是前一時間接收的和這一時 間接收的關於移動節點的Count度量之間的差值)。通過計算每個單位時間該 變化值改變了多少值，網絡節點也可以獲得移動節點接近該網絡節點(或離 開該網絡節點)的接近速度(或退回速度)的知識。更精確地，網絡節點一 接收到更新消息，就可以通過計算更新消息中的Count度量與前一時間接收 的同一移動節點的Count度量之間的差、以及將該計算的值除以該接收時間 和前一接收時間之間的差，來計算每個單位時間的Count度量的改變速率。 Count度量對應於移動節點和該網絡節點之間的距離，因此，每個單位時間的 Count度量的改變速率可以被看作移動節點接近該網絡節點的接近速度(或退 回速度)。SN欄位203是包括有助於檢測更新消息傳送的重複的序列號的欄位。序 列號的一個示例可以是一旦其達到最大值就翻轉且從最小值再次開始的整 數，或者其可以簡單地包括取決於實現的時間戳。Option欄位204是包括可以包含關於移動節點101的附加信息或參數的 選擇參數的欄位。Option欄位204的實現可以是定義各個選項的Type(類型)、 Length (長度)和Value (值)欄位。選項的一個示例可以是移動節點101的 優選操作者。因此屬於特定操作者的網絡節點可以授予移動節點較高的服務 優先級。在圖3中示出了構成本發明的網絡節點301的功能組成。圖3是示出利 用圖2的更新消息來進行有效的位置和移動性信息傳播的網絡節點的功能結構的圖。假設網絡節點301是實現本發明的任何節點，示例包括但不限於無線LAN接入點、基站和路由器。管理實體302表示網絡節點中的實體，其監 視節點活動性並對節點活動性行使控制。 一檢測到移動節點101，管理實體 302就經由信號路徑311通知更新管理器305出現移動節點101，並提供描述 移動節點101的ID 201。該檢測的示例可以是由於移動節點101在網絡節點 301註冊或者與網絡節點301相關聯。更新管理器305繼續利用關於移動節 點101的信息更新節點資料庫307。替換地，接口實體303可能已經接收到 更新消息並經由路徑312將其傳遞到更新管理器305,所述接口實體303可 能是在網絡節點301發現的各種網絡接口或它們的控制實體。該更新消息可 能源自移動節點IOI或其他的網絡節點。網絡節點可以根據來自移動節點的、 對於發送的請求，而發送關於移動節點的更新消息；或者可以在檢測到移動 節點與其覆蓋區域的關聯的情況下自發地發送關於該移動節點的更新消息。一旦經由路徑312接收到更新消息，更新管理器305就應當經由路徑313 詢問更新驗證單元306,以便解決所述重複或其他錯誤情況。由於更新消息 傳播的屬性(更新消息具有要被傳播的屬性)，可以想到的是重複的消息可 能在不同的定時到達或者可能接收到相沖突的Count欄位202。更新驗證單元 306的功能就是確保接收到的更新消息是最近的。這可能優選地通過經由路 徑316將ID 201和SN 203相對於節點資料庫307中最近記錄的條目進行檢 查來驗證。與在節點資料庫中記錄的值相比不是近期的SN欄位203值將使 得丟棄更新消息。如果SN欄位203值與在節點資料庫307中記錄的值相同 且Count欄位202度量是相似的，則儘管這不是錯誤情況但仍不需進行任何 操作，並且更新管理器305將選擇傳播該消息。如果SN欄位203值與在節 點資料庫307中記錄的值相同但Count欄位202度量不同，則更新驗證單元 306將採取不同的動作。取決於實現策略，更新驗證單元306可能選擇簡單 地利用較低的或較高的Count欄位202度量或基於在該策略中指定的規則計 算一新的Count欄位202度量。然後，將該新的更新消息經由路徑313返回 更新管理器305。更新驗證單元306可以選擇地執行與對提供服務的可能性 的驗證(或認證)等效的處理，這是因為其特徵在於在接收的早期時刻驗證 更新消息。對提供服務的可能性的驗證可以是，例如，認證該移動節點具有 接收隨後的服務的權限，或者驗證已經在該移動節點和網絡節點(傳送源) 或該移動節點屬於的網絡之間建立了漫遊聯繫。更新管理器305 —從更新驗證單元306接收到確認消息，就基於預先配 置的或動態處理，繼續將Count欄位202度量修改預定量並經由路徑315利 用關於移動節點101的更新信息更新節點資料庫307。更新管理器305然後 決定是否應該傳播該更新消息。新的更新消息可以經由路徑312被發送到相 應的接口實體303，以便使用相應接口的廣播規則(如果可用的話)被傳播 到周圍的網絡節點。其還可以替換地通過單播將該更新消息發送到所有已知 的相鄰網絡節點。此外，在該情況下，更新管理器305還可以記住之前已經 發送過更新消息的網絡節點(先前更新消息的源)，並且調整更新消息傳送以 便不將該新的更新消息發送到該記住的網絡節點。在更新消息包括要求未在更新管理器305或節點資料庫307中發現的信 息的附加參數的情況下，更新管理器305可以經由路徑314訪問外部信息服 務304,以便獲得必要的信息以執行其功能。示例可以是在Option欄位204 中給出的加速度或運動向量。移動節點可以例如通過利用GPS實際地測量加 速度或運動向量。替換地，網絡系統可以例如通過跟蹤移動節點的運動來測 量加速度或運動向量。更新管理器305將要求外部信息服務304以便適當地 服務Count欄位202並決定是否傳播更新消息，並且如果傳播更新消息，對 Count欄位202度量進行要求的改變。當Count欄位202度量變為0或小於預 定值時，網絡節點優選地丟棄更新消息，而不進一步傳遞更新消息。下面描述本發明的操作的示例。在圖1中，當移動節點101首次進入WAN 覆蓋1(111)時，其將向提供覆蓋區域的基站登記。因此，位於WAN覆蓋1 (111 )的基站中的管理實體302將向其更新管理器305通知移動節點101的 出現及其ID 201。更新管理器305檢查節點資料庫307並發現沒有在先的條 目，將移動節點101的ID 201添加到節點資料庫307中，並將Count欄位202 條目設置為初始策略控制的值。取決於策略，WAN覆蓋1 ( 111 )的基站決定 將更新消息傳播到其緊鄰的相鄰基站，即WAN覆蓋2 (112)至WAN覆蓋7 (117)的基站。相應的基站然後將經由它們各自的接口實體303接收更新消息，接口實 體303然後將消息傳遞到更新管理器305。更新管理器305首先在更新—瞼證 單元306的輔助下驗證更新消息有效。更新驗證單元306在節點資料庫307 中沒有發現在先的條目，並且將更新消息返回到更新管理器305作為有效的 更新消息。更新管理器305然後繼續相應地調節Count欄位202度量，並且隨後更新節點lt據庫307。當移動節點101進入WLAN1 (121)的網絡覆蓋時，其可以決定將更新 消息發送到WLAN 1 (121)的接入點。更新消息在WLAN網絡中的更新和 傳播類似於上面描述的情況。圖4中給出了本發明的應用。圖4是示出當移動節點漫遊經過圖1中的 位置A、 B、 C和D時網絡節點的優先級表的圖。移動節點101運動經過位 置A (421)、 B (422)、 C (423 )和D (424)。更新消息分別經由消息路徑 411、 412和413在基站401、 402、 403和404之間傳遞。圖4中示出了在每 個位置處，對於移動節點101的資源預留，每個基站401、 402、 403和404 的各個優先級表431的狀態的可能實現。以基站404為例，當移動節點101 通過位置A ( 421 )到B ( 422 )然後C ( 423 )並且最終D ( 424 )逐漸運動 接近時，對於任何要求的切換或業務，在準備中，對於資源預留的優先級相 應地從最低到最高優先級變得越來越高。在另一實施例中，假設控制基站的操作者還控制附近的WLAN網絡，其 然後可以決定在WAN網絡和WLAN網絡上同時傳播關於移動節點101的信 息。在該情況下，Count欄位202度量從相同值開始，但是取決於更新消息穿 過的網絡的類型，其在每個躍距之後被修改不同的量。因此，與WLAN的接 入點相比較，WAN基站將Count欄位202度量降低大得多的量。不同的實現 可能具有Count欄位202度量的不同開始值，並且對於相應的網絡線性地減 小它。在該情況下，與WLAN接入點相比較，WAN基站將以Count欄位202 度量的小得多的值開始，儘管在每次傳播之後兩者可能將其減少相同的量。在另一實施例中，如果以接口類型不可知的方式傳播更新消息，則取決 於諸如當前節點的類型或諸如從外部信息服務304而外部獲得的位置信息之 類的因素，在每個躍距傳播之後Count欄位202度量將被減少不同的值。接 口類型不可知傳播的示例將是在IP (網際網路協議)分組或其他更高層協議上 攜帶更新消息。在另 一實施例中，Count欄位202度量中的改變的程度的確定可能受到移 動節點101移動的速度的影響。這可能經由使用如上所述的Count欄位202 度量的改變速率來估計。因此，運動慢的移動節點的更新消息可能不能與以 較高速度移動的移動節點的更新消息傳播得一樣遠。在上面的實施例中，根據關於移動節點101的Count度量(對應於移動節點101和網絡節點之間的距離)來設置移動節點101的優先級。因此，有 可能，當在網絡節點附近有許多移動節點101時，網絡節點將所有的許多移 動節點101都設置為最高優先級。在這種情況下，該網絡節點必須為所有的許多移動節點101預留必要的資源。考慮到該網絡節點具有有限的資源，這在實踐上是不可能的。為了避免出現這種問題，除了關於移動節點101的Count值之外，考慮 每個單位時間的Count值的改變速率，網絡節點可以決定優先級。此外，網絡節點可以將多個移動節點排序，給它們相對次序並基於該相 對次序確定移動節點101的優先級。在該情況下，網絡節點將根據例如Count 度量提高或降低移動節點的相對次序。在某個移動節點101的次序從100上 升到50的情況下，已經被排序在50到99的其它移動節點的優先級次序降低 1。當網絡節點記住關於每個移動節點101的Count度量以便獲得每個Count 度量的接收時間時，網絡節點將根據Count度量的改變的變化值或者每個單 位時間的Count度量的改變速率來提高或降低移動節點的相對次序。被提高 或降低的相對次序的改變的程度可以是恆定的，或者是由包括諸如Count度 量、Count度量的變化值、每個單位時間的Count度量的改變速率或者當前的 優先級次序之類的變量作為參數的函數所確定的值。這樣，網絡節點可以給每個移動節點101提供次序，根據該次序確定每 個移動節點的優先級並基於該優先級預留資源。更精確地，例如，網絡節點 可以給排序在前20個的移動節點提供最高優先級，給排序在21到50的那些 移動節點提供高優先級，給排序在51到100的那些移動節點提供低優先級， 給排序在101及以後的那些移動節點提供最低優先級，並且網絡節點可以根 據所確定的優先級預留資源。因此，網絡節點可以適當地將有限的資源分配 到每個移動節點101。儘管這裡已經示出了並描述了本發明的被認為是最實際的和優選的實施 例，但是本領域技術人員將懂得可以在設計和參數的細節上作出各種修改， 諸如更新驗證單元306或圖3中的結構的其他部件的設計上的變化，而沒有 偏離本發明的範圍和領域。在本發明的上述實施例中使用的每個功能塊都可以典型地被實現為一種 集成電路-LSI (大規模集成電路)。功能塊可以分別被處理成1個晶片，並且功能塊的部分或全部可以被處理成1個晶片從而被包括在1個晶片中。上面的LSI根據其集成程度可以被稱為IC (集成電路)、系統LSI或超級LSI。 此外，被處理成集成電路的方式不僅是製造LSI而且也可以是生產專用 電路或通用處理器。在製造LSI之後，可利用FPGA (現場可編程門陣列) 來編程、或者利用可重新配置的處理器來重新配置LSI中的電路單元的連接 或配置。此外，如果由於半導體技術的發展或另一技術的建立而出現替代LSI的 集成的另一新技術，功能塊當然可以通過使用該新技術來集成。例如，生物 技術可以是該新技術。工業應用包括以上結構的本發明具有以下優點高效地將關於移動節點的、與位 置和移動性相關的信息傳遞到網絡，以便於與位置和移動性相關的功能和服務。本發明可以應用於分組交換數據通信網絡的通信技術，或者具體地用於 執行關於具有無線通信功能的移動節點的位置和移動性信息的更新的技術。
權利要求
1.一種用於傳播與位置和移動性相關的信息的網絡節點，包括消息接收部件，用於從相鄰的網絡節點接收包括移動節點的標識符和指示到該移動節點的距離的計數度量的消息；信息存儲部件，用於存儲在所述消息中包括的移動節點的標識符和計數度量；計數度量改變部件，用於改變計數度量並產生新的計數度量，以便指示接下來接收消息的網絡節點和所述移動節點之間的距離比該網絡節點和所述移動節點之間的距離要長；以及消息發送部件，用於將包括移動節點的標識符和新的計數度量的消息發送給相鄰的網絡節點。
2. 如權利要求1所述的網絡節點，包括優先級確定部件，其用於確定移 動節點的資源預留的優先級。
3. 如權利要求2所述的網絡節點，其中，所述優先級確定部件基於依據 在所述信息存儲部件中存儲的計數度量估計的距離來確定所述移動節點的資 源預留的優先級。
4. 如權利要求3所述的網絡節點，其中，所述優先級確定部件基於依據 在所述信息存儲部件中存儲的計數度量的更新頻率估計的所述移動節點的運 動速度來確定所述移動節點的資源預留的優先級。
5. 如權利要求1所述的網絡節點，其中，標識連續消息傳播的標識信息 包括在從所述相鄰網絡節點接收的消息中和被發送到所述相鄰網絡節點的消 息中，以便防止消息的重複傳播。
6. 如權利要求1所述的網絡節點，其中，所述計數度量改變部件基於所 述網絡節點所屬的網絡類型將所述計數度量改變一個值。
7. 如權利要求6所述的網絡節點，其中，相對於基站的通信覆蓋區域範 圍較廣的網絡類型，被加到所述計數度量的值較大，所述移動節點與所述基 站相關聯。
全文摘要
公開了這樣的一種技術，即，高效地將關於移動節點的、與位置和移動性相關的信息傳遞到網絡，以便於與位置和移動性相關的功能和服務。根據該技術，為了檢測移動節點的位置和移動性(例如，運動速度)，在相鄰網絡節點之間執行包括移動節點的標識信息和指示到移動節點的距離的計數度量的信息的傳播。網絡節點一旦接收到該消息，就將存儲該消息中的信息，並通過減小計數度量來產生新的計數度量。網絡節點然後將包括移動節點的標識信息和該新生成的計數度量的消息發送到其它的網絡節點。例如，網絡節點基於每個移動節點的計數度量，確定每個移動節點的資源預留的優先級。
文檔編號H04W36/32GK101223809SQ20068002556
公開日2008年7月16日 申請日期2006年7月12日 優先權日2005年7月12日
發明者吳振華, 平野純, 添明·B·高, 陳必耀 申請人:松下電器產業株式會社