自適應網關發現方法及網關的製作方法

2023-12-01 10:35:36

專利名稱：：自適應網關發現方法及網關的製作方法
技術領域：
：本發明涉及移動通信技術，特別涉及異構網絡及無線多跳adhoc網絡中的自適應網關(GW)發現方法及網關。
背景技術：
：隨著無線網絡技術日新月異的發展，異構網絡受到了很大的關注，特別是無線多跳adhoc網絡與其它網絡的融合已成為一個嶄新的研究領域。無線多跳adhoc網絡中的每個節點都可以作為路由器發送和接收信號，與無線多跳adhoc網絡中的一個或者多個對等節點進行直接通信。而當無線多跳adhoc網絡中的節點與其他網絡的節點進行異構網絡間的通信時，必需通過能連接兩網的網關(GW)來實現。因此，如何找到能連接到其他網絡的GW,也就是如何進行GW發現，是異構網絡的關鍵技術之一。通常情況下，連接不同網絡的GW可以採用周期廣播自身的接入信息的方式，將自身的接入信息廣播至無線多跳adhoc網絡中的所有節點。其中，GW的接入信息包括GW的標識(ID)、GW與其它網絡之間的連接狀況，例如，連接到蜂窩網基站(BS)的信號強度等信息。這樣，無線多跳adhoc網絡中的節點會根據接收到的GW接入信息從所有GW中選擇一個適合的GW，並通過所選擇的GW與其他網絡中的節點進行通信。這種GW周期性廣播自身接入信息的方式可以方便無線多跳adhoc網絡中的節點快速找到適合的GW,但是，由於採用了廣播方式，系統大量的資源將被佔用，從而造成無線多跳adhoc網絡的系統開銷很大。為了減少系統開銷，除了上述廣播方式之外，通常還可以採用按需(on-demand)GW發現技術。此時，GW不會周期性的廣播自身的接入信息，而是由有通信需求的節點，又稱為源節點，向鄰節點廣播網關請求消息GW一REQ，如果收到GW—REQ的鄰節點不是GW，則該鄰節點會繼續轉發所述網關請求消息GW—REQ，如此轉發下去，直到GW接收到所述網關請求消息GW—REQ。GW接收到所述網關請求消息GW—REQ之後，會按照原路徑返回攜帶自身接入信息的網關應答消息GW—REP到所述源節點。此時，源節點會將接收到的第一個網關應答消息GW—REP中所指示的GW作為自身與其他網絡節點通信的GW。上述這種on-demandGW發現方式雖然可以在源節點較少或者源節點距離GW較近的情況下極大地減少系統開銷，但是，隨著源節點數目的增加或者源節點與GW之間距離的增加，系統開銷的增長極為迅速。並且，採用這種on-demandGW發現方式時，源節點和GW之間路徑的建立時間較長，無法實現GW的快速發現。
發明內容本發明提供了一種自適應GW發現方法和GW，旨在系統開銷較小的情況下實現GW的快速發現。本發明所述的自適應GW發現方法，包括連接無線多跳網絡和其他網絡的GW根據自身的服務能力信息調整承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數，並定期向無線多跳網絡廣播所述網關信息廣播包；無線多跳adhoc網絡中收到網關信息廣播包的源節點，根據所接收網關信息廣播包中攜帶的GW接入信息，選擇一個GW作為自身與其他網絡通信的GW;無線多跳adhoc網絡中沒有收到GW廣播的網關信息廣播包的源節點，發送網關請求消息到與其相鄰的下一跳節點，並將接收到的第一個網關應答消息攜帶的接入信息所標識的GW作為自身與其他網絡通信的GW。本發明所述的GW包括生存跳數調整單元，用於根據所述GW的服務能力信息動態調整網關信息廣播包的生存跳數；網關信息廣播包廣播單元，用於向無線多跳網絡廣播所述網關信息廣播包。由此可以看出，在本發明所述的方法中，GW可以根據自身的服務能力動態調整自身網關信息廣播包的生存跳數，從而使具有較強服務能力的GW可以服務無線多跳adhoc網絡中更多的節點，從而提高無線多跳adhoc網絡的資源利用率。下面將通過參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本發明的上述及其它特徵和優點，附圖中圖1為本發明實施例所述的自適應GW發現方法流程圖；圖2為本發明一個實施例所述的GW定期根據自身的服務能力信息確定承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數的方法流程圖；圖3為本發明另一個實施例所述的GW定期根據自身的服務能力信息確定承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數的方法流程圖；具體實施方式為使本發明的目的、技術方案更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明做進一步詳細說明。為了解決上述技術問題，本發明的實施例提供了一種自適應的GW發現方法，如圖1所示，主要包括步驟101:連接無線多跳adhoc網絡及其他網絡的GW定期才艮據自身的服務能力信息確定承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數，即所述GW定期根據自身服務能力信息確定所述網關信息廣播包在無線多跳adhoc網絡中的跳數。本實施例所述的GW的服務能力信息可以根據各種影響GW服務質量的信息中的一種或幾種綜合確定，例如，可以根據GW與其他網絡之間鏈路的質量信息，GW自身的存儲容量信息以及GW與其服務的各個源節點之間的距離等等來確定。信息的網關信息廣播包，使該網關信息廣播包的生存跳數等於步驟101所確定的生存跳數。步驟103:所述GW向所述無線多跳adhoc網絡廣播所生成的網關信息廣播包。通過上述步驟101-103，連接無線多跳adhoc網絡及其他網絡的GW可以定期根據該GW的服務能力信息調整承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數。當adhoc網絡中的節點接收到網關信息廣播包時，將讀取該所述網關信息廣播包中攜帶的生存跳數，並將所述生存跳數減一；如果得到的差值大於零，則將該差值作為新的生存跳數封裝至網關信息廣播包中，並繼續廣播該網關信息廣播包；如果得到的差值等於零，則不再廣播該網關信息廣播包。由此可以看出，網關信息廣播包的生存跳數決定了該網關信息廣播包在adhoc網絡中可以被轉發的跳數。步驟104:所述無線多跳adhoc網絡中有通信需求的節點，又稱為源節點，確定自身是否已經接收到GW廣播的網關信息廣播包，如果已經接收到，則執行步驟105;如果沒有接收到，則執行步驟106。步驟105:所述源節點根據所接收網關信息廣播包中攜帶的GW接入信息，選擇一個GW作為自身與其他網絡通信的GW。步驟106:發送網關請求消息到與其相鄰的下一跳節點，等待所述下一跳節點返回網關應答消息，並將接收到的第一個網關應答消息所指示的GW作為自身與其他網絡通信的GW。需要說明的是，無線多跳adhoc網絡中的節點在接收到其相鄰節點發送的網關請求消息後，如果自身已接收到GW廣播的網關信息廣播包，則將所接收廣播包中承載的GW的接入信息通過網關應答消息反饋給所述相鄰節點；如果自身也沒有接收到任何GW廣播的網關信息廣播包，則將所述網關請求消息轉發到其它與之相鄰的下一跳節點，並將該下一跳節點返回的網關應答消息轉發給發送所述網關請求消息的節點。通過上述方法可以看出，本實施例所述的GW發現方法將現有的GW接入信息廣播方式以及on-demandGW發現方式結合在了一起，兼顧了GW發現的速度和無線多跳adhoc網絡系統開銷兩方面的因素。具體來講，在本實施例中，一方面，GW將在一定範圍內定期廣播自身的接入信息，此範圍內的源節點可以根據獲得的接入信息直接選擇自身與其他網絡進行通信的GW,實現GW的快速發現。並且，由於GW接入信息的廣播只在一定範圍內進行，因此可以在無線多跳adhoc網絡規模較大的情況下，大大減小無線多跳adhoc網絡的系統開銷。另一方面，對於沒有收到GW接入信息的源節點可以釆用on-demandGW發現方式請求GW的接入信息，並根據反々齎的GW接入信息選擇與其他網絡進行通信的GW。此時，由於各個GW的接入信息已經在一定範圍內進行了廣播，因此，即使源節點沒有收到GW的接入信息，也可以較快地從其鄰近的節點處獲得GW廣播的接入信息，從而也能較快地發現GW。另夕卜，由於在本實施例中，所述GW還定期根據自身的服務能力自適應地調整承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數，使得具有較高服務能力的GW的網關信息廣播包具有較大的生存跳數，以服務無線多跳adhoc網絡中更多節點；而使得具有較低服務能力的GW的網關信息廣播包具有較小的生存跳數，從而減少由該GW服務的節點數目。其中，所述具有較高服務能力的GW可以是與其他網絡之間鏈路質量較好的GW和/或距離所有源節點均較遠的GW和/或自身存儲容量較大，可以服務更多源節點的GW;相應地，具有較低服務能力的GW可以是與其他網絡之間鏈路質量較差的GW和/或距離所有源節點均較近的GW和/或自身存儲容量不足，不能服務很多源節點的GW。這種對各個GW的網關信息廣播包的生存跳數的自適應調整，可以根據無線多跳adhoc網絡中各個GW的服務能力動態調整各個GW的服務範圍，從而優化無線多跳adhoc網絡中GW的資源分配，<提高無線多跳adhoc網絡的資源利用率，同時提高源節點與其他網絡的通信質量。下面將結合附圖通過本發明的實施例詳細說明上述步驟101所述的GW定期根據自身的服務能力信息確定承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數的方法。在本發明的一個實施例中，所述GW的服務能力至少根據該GW與蜂窩網BS之間無線鏈路的信千噪比(SINR)確定。本實施例所述的GW定期根據自身的服務能力確定承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數的方法如圖2所示，主要包括步驟201:GW確定自身網關信息廣播包生存跳數的初值。在該步驟中，所述GW可以根據自身與蜂窩網中BS之間無線鏈路的SINR確定自身網關信息廣播包生存跳數的初值。在具體實踐中，可以先將該GW與BS之間無線鏈路的SINR劃分為不同的等級，每一等級對應一個生存跳數值，例如，表l所示的SINR等級和生存跳數值的對應關係。GW可以根據下面的表l確定網關信息廣播包生存跳數的初值，具體來講，在該GW與BS之間無線鏈路的SINR小於或等於0時，可以設置網關信息廣播包生存跳數的初值為0;在該GW與BS之間無線鏈路的SINR大於0、小於或等於5時，可以設置網關信息廣播包生存跳數的初值為1,……，在該GW與BS之間無線鏈路的SINR大於20時，可以設置網關信息廣播包生存跳數的初值為5。tableseeoriginaldocumentpage10表1本領域的技術人員可以理解，與上述方法類似，還可以根據其他影響GW服務能力的信息，例如GW自身的存儲容量或該GW與所有源節點之間的距離，確定所述網關信息廣播包生存跳數的初值。步驟202:根據該GW與蜂窩網BS之間無線鏈路的SINR動態調整該GW網關信息廣播包的生存跳數。在實際應用中，可以根據如下公式(1)調整該GW網關信息廣播包的生存跳數rn,+Am鵬(l)其中，7TX,，和7TZ^分別表示所述GW在當前時刻和上一時刻網關信息廣播包的生存跳數；7Tl。為上述步驟201確定的網關信息廣播包生存跳數的初值；A77X自為生存跳數根據GW與BS之間無線鏈路的SINR的變化量，可以通過如下公式(2)計算得到A77x扁=mf冊-rr《，(2)其中，7TX;，和77Xff分別為對應當前時刻和上一時刻GW與所述BS之間無線鏈路的SINR的網關信息廣播包生存跳數。在本實施例中，也可以根據上述表1確定任意時刻GW與所述BS之間無線鏈路的SINR的網關信息廣播包生存跳數。由此可以看出，在本實施例中，GW可以根據自身與蜂窩網BS之間無線鏈路的SINR動態調整自身網關信息廣播包的生存跳數，即在GW和蜂窩網BS之間無線鏈路的SINR較大的情況下，增大自身網關信息廣播包的生存跳數，而在GW和蜂窩網BS之間無線鏈路的SINR較小的情況下，減小自身網關信息廣播包的生存跳數，從而使與蜂窩網BS通信質量較好的GW可以服務無線多跳adhoc網絡中更多的節點，從而提高無線多跳adhoc網絡的資源利用率。在本發明的另一個實施例中，所述GW的服務能力至少根據該GW與蜂窩網中BS之間無線鏈路的SINR以及該GW與其服務的各個源節點之間的距離，也即跳數來確定。本實施例所述的GW定期根據自身的服務能力確定承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數的方法如圖3所示，主要包括步驟301:所述GW確定自身網關信息廣播包生存跳數的初值。該步驟可以採用與上述步驟201相同的方法，在此不再贅述。步驟302:根據所述GW與蜂窩網中BS之間無線鏈路的SINR以及所述GW到其服務的各個源節點之間的平均跳數，動態調整所述該GW網關信息廣播包的生存跳數。在實際應用中，可以根據如下公式(3)調整formulaseeoriginaldocumentpage12(3)其中，7T^和r7^一,分別為所述GW在當前時刻和上一時刻網關信息廣播包的生存跳數；7TX。為上述步驟301確定的網關信息廣播包生存跳數的初值；Ar7Z，為生存跳數根據GW與BS之間無線鏈路的SINR的變化量，可以通過如上公式(2)計算得到；A7YX,。,^為生存跳數根據GW與其服務的各個源節點之間平均跳數的變化量，可以通過如下公式(4)計算得到formulaseeoriginaldocumentpage12(4)其中，W和A^,分別為當前時刻和上一時刻所述GW服務的源節點的個數，/fo戸,表示所述GW距離其服務的第/個源節點的跳數。由此可以看出，在本實施例中，GW可以根據自身與蜂窩網BS之間無線鏈路的SINR以及該GW距離其服務的源節點之間的距離動態調整自身網關信息廣播包的生存跳數，即在GW和蜂窩網BS之間無線鏈路的SINR較大的情況下或該GW距離其服務的源節點之間的距離增加的情況下，增大自身網關信息廣播包的生存跳數，而在GW和蜂窩網BS之間無線鏈路的SINR較小的情況下或該GW距離其服務的源節點之間的距離減小的情況下，減小自身網關信息廣播包的生存跳數，從而使與蜂窩網BS通信質量較好的GW可以服務無線多跳adhoc網絡中更多的節點，從而"R高無線多跳adhoc網絡的資源利用率。圖4顯示了利用本發明實施例所述GW發現方法的一個示例。在圖4所示的無線多跳adhoc網絡與蜂窩網混合組網的情況下，存在三個網關GW1、GW2和GW3，通過上述實施例所述的方法，確定GW1網關信息廣播包的生存跳數是2，GW2網關信息廣播包的生存跳數是1，以及GW3網關信息廣播包的生存跳數是1。另外，圖4中的N1、N2和N3是無線多跳adhoc網絡中的節點，Sl和S2是無線多跳adhoc網絡中的源節點。從圖4可以看出，採用本發明實施例所述的GW發現方法，S1將直接接收到GW3廣播的網關信息廣播包，從而通過GW3與蜂窩網進行通信；而由於S2無法直接收到網關發送網關信息廣播包，S2將通過on-demandGW發現方式獲取GW的接入信息，也就是說，S2將分別向其鄰近的下一跳節點Nl和N2發送網關請求消息GW—REQ。此時，由於，Nl在GW1的廣播範圍之內，因此，Nl會將自身接收到的GW1的接入信息直接通過網關應答消息GW—REP1反饋給S2,而N2由於不在任何GW的廣播範圍之內，它會將所接收的GW—REQ轉發到其相鄰的節點N3，再由N3通過N2將自身接收的GW2和GW3的接入信息通過網關應答消息GW—REP2反饋給S2。在這種情況下，S2從N1處獲得GW1的信息僅需要一跳，而從N2處獲得GW2和GW3的接入信息需要兩跳，由於最先收到GW1的接入信息，因此S2將通過GW1與蜂窩網進行通信。通過上述流程可以看出，與現有的GW發現方法相比，本發明實施例所述的方法，可以在較小的系統開銷的情況下，實現GW的快速發現。除了上述GW發現方法之外，本發明的實施例還給出了一種應用上述方法的GW，所述GW包括生存跳數調整單元，用於根據所述網關的服務能力信息動態調整網關信息廣播包的生存跳數；網關信息廣播包廣播單元，用於向無線多跳adhoc網絡廣播所述網關信息廣播包。在本實施例中，上述生存跳數調整單元可以包括生存跳數確定模塊，用於定期獲取網關的服務能力信息，並根據獲取的信息確定自身網關信息廣播包的生存跳數；該生存跳數確定模塊可以採用上述步驟201-202或301-302確定的方法動態確定所述網關信息廣播包的生存跳數。網關信息廣播包生成模塊，用於定期生成網關信息廣播包，該網關信息廣播包的生存跳數等於所述生存跳數確定單元確定的生存跳數。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。權利要求1、一種自適應網關發現方法，其特徵在於，包括連接無線多跳網絡和其他網絡的網關定期根據自身的服務能力信息調整承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數，並定期向無線多跳網絡廣播所述網關信息廣播包；無線多跳網絡中收到網關信息廣播包的源節點根據所接收網關信息廣播包攜帶的網關接入信息，選擇一個網關作為自身與其他網絡通信的網關；無線多跳網絡中沒有收到網關廣播的網關信息廣播包的源節點向鄰節點廣播網關請求消息，並將接收到的第一個網關應答消息所承載接入信息標識的網關作為自身與其他網絡通信的網關。2、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，無線多跳網絡中的節點在接收到其相鄰節點發送的網關請求消息後，進一步包括如果自身已收到網關廣播的網關信息廣播包，則將所接收廣播包中承載的網關接入信息通過網關應答消息反饋給發送所述網關請求消息的節點；如果自身沒有接收到網關廣播的網關信息廣播包，則將所述網關請求消息轉發到其它與自身相鄰的下一跳節點；以及將與自身相鄰的下一跳節點返回的承載網關接入信息的網關應答消息轉發給發送所述網關請求消息的節點。3、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，進一步包括無線多跳網絡中的節點接收到網關信息廣播包時，讀取該所述網關信息廣播包中攜帶的生存跳數值，並對生存跳數減一；如果得到的差值大於零，則將該差值作為新的生存跳數封裝至網關信息廣播包中，並繼續廣播該網關信息廣播包；如果得到的差值等於零，則不再廣播該網關信息廣播包。4、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述網關定期根據自身的服務能力信息調整承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數包括所述網關根據自身服務能力信息確定承載自身接入信息的網關信息廣播包的生存跳數；所述網關根據所確定的生存跳數生成網關信息廣播包。5、根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述服務能力信息包括所述網關與蜂窩網絡基站之間鏈路的質量信息；所述根據自身服務能力信息確定承載自身接入信息的網關信息廣播包生存跳數包括確定自身網關信息廣播包生存跳數的初值；根據公式"—"-':，皿調整所述網關信息廣播包的生存跳數，其中，77X和77X,,一,分別表示所述網關在當前時刻和上一時刻網關信息廣播包的生存跳數；7TX。為網關信息廣播包生存跳數的初值；7TX;，和2T《，分別為對應於當前時刻和上一時刻由網關與所述基站之間無線鏈路的信幹噪比決定的網關信息廣播包的生存跳數。6、根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述服務能力信息包括所述網關與蜂窩網絡基站之間鏈路的質量信息以及所述網關與其服務的各個源節點之間的平均跳數；所述根據自身服務能力信息確定承載自身接入信息的網關信息廣播包生存跳數包括確定自身網關信息廣播包生存跳數的初值；根據公式T7X,,=r7V,+A77X皿+A7TZ:&_調整所述網關信息廣播包的生存跳數，其中，7T^和77X"—,分別表示所述網關在當前時刻和上一時刻網關信息廣播包的生存跳數；7TX。為網關信息廣播包生存跳數的初值；A77Z,皿根據公式Arzx，=7T《M'-rr《，計算，77Xf皿和分別為對應於當前時刻和上一時刻由網關與所述基站之間無線鏈路的信幹噪比決定的網關信息廣播包生存跳數；A77X^^根據公式AnX,計算，札和A^分別為當前時刻和上一時刻所述網關服務的源節點的個數，//o風表示所述網關距離其服務的第/個源節點的跳數。7、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述服務能力信息包括所述網關與無線多跳網絡之外其他網絡之間鏈路的質量信息，所述網關自身的存儲容量信息以及所述網關與其服務的各個源節點之間的距離中的一個或多個。8、一種網關，其特徵在於，包括生存跳數調整單元，用於根據所述網關的服務能力信息動態調整網關信息廣播包的生存跳數；網關信息廣播包廣播單元，用於向無線多跳網絡廣播所述網關信息廣播包。9、根據權利要求8所述的網關，其特徵在於，所述生存跳數調整單元包括生存跳數確定單元，用於定期獲取網關的服務能力信息，並根據獲取的信息確定自身網關信息廣播包的生存跳數；網關信息廣播包生成單元，用於定期生成網關信息廣播包，該網關信息廣播包的生存跳數等於所述生存跳數確定單元確定的生存跳數。全文摘要本發明公開了一種自適應網關發現方法和網關，包括網關定期根據自身的服務能力信息調整承載自身信息的網關信息廣播包的生存跳數，並將此生存跳數信息封裝至網關信息廣播包中，再向無線多跳網絡廣播該網關信息廣播包；收到網關信息廣播包的源節點根據所接收網關信息廣播包攜帶的網關接入信息，選擇一個網關作為自身與其他網絡通信的網關；沒有收到網關信息廣播包的源節點向鄰節點廣播網關請求消息，並將接收到的第一個網關應答消息所承載接入信息標識的網關作為自身與其他網絡通信的網關。在本發明中，網關可以根據自身的服務能力動態調整自身網關信息廣播包的生存跳數，使具有較強服務能力的網關可以服務更多的節點，從而提高系統的資源利用率。文檔編號H04L29/06GK101400105SQ20071015186公開日2009年4月1日申請日期2007年9月25日優先權日2007年9月25日發明者蕾杜,勇白,芳謝,嵐陳申請人:株式會社Ntt都科摩