無線路由系統(tǒng)及方法

專利名稱：無線路由系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信領域。更具體而言，本發(fā)明涉及配置無線設 備之間通信路由的方法。
背景技術：
無線通信系統(tǒng)利用路由協(xié)議將信息從第一設備傳送到第二設備。 對于這種系統(tǒng)，通常有一個或多個基站(使用了多種術語，包括根節(jié) 點或網關)，該基站連接該無線通信系統(tǒng)和第二通信系統(tǒng)。 一個示例 是作為無線系統(tǒng)與有線系統(tǒng)之間中間物的接入點。無線系統(tǒng)中的其它設備必須確定如4可路由數據以<更到達基節(jié)點(base node)。因為設備的可靠傳輸范圍可能不包括基節(jié)點，所以路由策略通常 利用中間設備。例如，如圖1所示，設備X具有通信范圍RX,設備Y 具有通信范圍RY，而基設備B具有通信范圍RB。如果無線網絡中只包 括這三個設備，則方案很簡單當X向B發(fā)送數據時，X將向Y發(fā)送數 據，而Y向B發(fā)送數據。然而，由于增加了更多的設備，因此路由方 案將變得更加復雜。發(fā)明內容在說明性的實施例中，本發(fā)明包括分析無線通信系統(tǒng)性能的方 法，該無線通信系統(tǒng)包括基站和多個節(jié)點設備，所述方法包括觀察 系統(tǒng)中成對設備的鏈路特征，利用該鏈路特征產生集中式通信方案， 使用集中式通信方案計算第一質量度量，觀察這些節(jié)點設備的實際通 信配置并產生第二質量度量，然后比較第一質量度量和第二質量度 量。在另一實施例中，集中式通信方案的特征在于，定義每個節(jié)點設 備到基站的第一和第二 (或更多)不相重疊的通信路由。對于另一說 明性實施例，實際的通信配置還定義每個節(jié)點設備到基站的第一和第 二 (或更多)不相重疊的通信路由，至少一些被定義的通信路由包括 節(jié)點設備與基站之間的中間節(jié)點。第一和第二質量度量可以包括與由
至少 一些被定義的通信路由中的每個中間節(jié)點所引入的等待時間之和 相關的分量。在又一實施例中，第一和第二質量度量包括與笫一節(jié)點設備與基 站之間跳躍的數量相關的分量。此外，第一和第二質量度量可以包括 與在第一節(jié)點設備與基站之間所定義的路由中所用鏈路的鏈路質量相 關的分量。在另一說明性實施例中，集中式通信方案和實際的通信配 置定義了具有中間節(jié)點的通信路由，在第 一節(jié)點設備和基站之間通過 中間節(jié)點進行通信，其中，第一和第二質量度量包括與在中間節(jié)點處 出現的不相重疊路由的數量相關的分量。該方法還包括，如果比較步 驟指示了系統(tǒng)的低效率超過預定的等級，則重新配置所述系統(tǒng)。另一說明性實施例包括包含至少一個基站和被配置成彼此進行無 線通信的許多節(jié)點設備的無線通信系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)中或與系統(tǒng)通信 地耦合的至少一個分析設備被配置成收集與系統(tǒng)中定義的實際通信路 由相關的數據，并觀察系統(tǒng)通信狀態(tài)的實際質量度量，并且其中，該 分析設備進一步被配置成產生用于與實際的質量度量相比較的數學上 最優(yōu)的質量度量。在另一實施例中，在產生數學上最優(yōu)的質量度量時，定義每個節(jié) 點設備到基站的第一和第二不相重疊的通信路由。在又一實施例中， 實際的通信配置定義每個節(jié)點設備到基站的第一和第二不相重疊的通 信路由，至少一些被定義的通信路由包括節(jié)點設備與基站之間的中間 節(jié)點。此外，實際的質量度量和最優(yōu)的質量量度可以包括與由至少一在另一實施例中，實際的質量度量和最優(yōu)的質量度量包括與第一 節(jié)點設備與基站之間跳躍的數量相關的分量。在又一說明性實施例 中，實際的質量度量和最優(yōu)的質量度量包括與在第一節(jié)點設備與基站 之間所定義的路由中所用鏈路的鏈路質量相關的分量。此外，在產生 數學上最優(yōu)的度量時，可以定義多個最優(yōu)的通信路由，至少一個最優(yōu) 的通信路由具有從第一節(jié)點向基站傳送數據的中間節(jié)點，至少一個實 際的通信路由可以包括中間節(jié)點，并且實際的質量度量和最優(yōu)的質量 度量可以包括與在中間節(jié)點處出現的重疊路由的數量相關的分量。在 又一實施例中，系統(tǒng)被配置成具有第一路由協(xié)議，用于路由數據經過 系統(tǒng)到達基站，并且如果對數學上最優(yōu)的度量與實際的度量進行的比 較指示了系統(tǒng)的低效率超過預定等級，則產生新的路由協(xié)議來替換第 一路由協(xié)議。在一個說明性的實施例中，本發(fā)明包括無線通信系統(tǒng)，該無線通 信系統(tǒng)包括至少一個基站、被配置成彼此進行無線通信的多個基礎結構節(jié)點設備、以及與基礎結構節(jié)點設備進行通信的多個葉端設備(leaf device);其中，系統(tǒng)中或與系統(tǒng)通信地耦合的至少一個分析設備被 配置成收集與系統(tǒng)中定義的實際通信路由相關的數據，并觀察系統(tǒng)通 信狀態(tài)的實際質量度量，并且其中，該分析設備進一步被配置成產生 用于與實際的質量度量進行比較的數學上最優(yōu)的質量度量。在又一實施例中，葉端設備包括具有休眠模式和活動模式(act ive mode)的傳感器，傳感器適于在規(guī)定的時間喚醒，并向基礎結構節(jié)點 設備發(fā)送數據，每個傳感器與至少兩個基礎結構節(jié)點設備相關聯(lián)。在 另一說明性實施例中，所述系統(tǒng)這樣進行配置，即，定義從每個葉端 節(jié)點到基站的第一和第二不相重疊的路由。此外，系統(tǒng)可以被配置成 具有笫一路由協(xié)議，用于路由數據經過所述系統(tǒng)到達基站，并且如果 對數學上最優(yōu)的度量與實際的度量進行的比較指示了系統(tǒng)的低效率超 過預定等級，則產生新的路由協(xié)議來替換第一路由協(xié)議。


圖l是示出了通信范圍的無線網絡的圖；圖2是在無線網絡中冗余的、不相重疊的路由的圖；圖3是說明設備A的路由的分散式配置的圖；圖4是說明性實施例的流程圖；以及圖5說明了示例的無線傳感器網絡。
具體實施方式
應該參照附圖閱讀下列詳細的說明。不必按比例繪制的附圖描繪 了說明性實施例，并不是旨在限制本發(fā)明的范圍。在說明性實施例中，本發(fā)明涉及具有多個設備的無線網絡。差的 數據路由可增加這種網絡的響應時間，并4吏這種網絡脆弱而過于依賴 于有限數量的設備。例如，如果數據大量地通過一個或兩個節(jié)點被路
由，則這些節(jié)點形成信息流從源節(jié)點到基站的瓶頸，從而導致延遲。 此外，那些過多使用的節(jié)點的故障可以導致大量的數據丟失。對這種網絡內數據路由的設計和選擇，顯得很復雜，原因在于它 們的分布式特征，即使在數據路由發(fā)生在具有多個固定(非移動)設 備的網絡內時也是如此。在任何給定時間，屬于網絡一部分的一個或 多個設備出于任何原因，可以不與網絡的其余設備進行通信。例如， 本地噪聲的突發(fā)可以堵塞與設備的通信，或者設備可能周期性地進入 低功率的休眠模式。此外，通常希望具有能夠在初始安裝之后添加設 備的網絡。這些各種困難的一個結果是導致數據路由的集中式配置工作很繁 重。例如，集中式配置可能在永久地或臨時地添加或去除設備時需要 更新。更新集中式配置可能需要分別接觸網絡中的每個設備。這些困 難使得分散式配置在操作正在進行期間具有合乎需要的特征。然而， 在模擬中已經發(fā)現分散式配置通常難以產生像集中式配置那樣的最優(yōu) 效果。在說明性的實施例中，本發(fā)明旨在通過幫助評定操作配置來改 進無線通信系統(tǒng)配置。圖2是無線網絡中冗余的、不相重疊的路由的圖。被示出的網絡 包括基站B以及若干節(jié)點11-16與X。在說明性實施例中，目標在于 提供X和B之間穩(wěn)固的通信。定義不相重疊的冗余路由是實現這一目 標的一種方法。定義X與G之間的第一路由1，即經過奇數編號的節(jié)點15、 13和11。定義X與G之間的第二路由2，即經過偶數編號的節(jié)點16、 14和12。這兩個路由1、 2不重疊，因此是冗余、不相重疊的路 由。此外示出了附加的路由，來創(chuàng)建從節(jié)點15到G的冗余。第一路由 遵循路由1，且被表示為路由3，而15的另一路由遵循路由4 ，經過 節(jié)點I4和I2。同樣，對于節(jié)點16，路由5遵循路由2的一部分，并 且路由6通過節(jié)點13和II?？梢钥闯觯词咕哂邢鄬苌俚墓?jié)點或設 備，路徑的數量增長也很快，尤其在需求不相重疊的冗余路徑時。在 一些實施例中，設備X是以類似于其它節(jié)點設備II... 16的方式進行工 作的設備。在其它的實施例中，例如，如下面的圖5進一步描述，設 備X可以替代地是節(jié)點設備之外的不同類型的設備。圖3是說明設備K的路由的分散式配置的圖。在說明性實施例中，
K可以是給系統(tǒng)新添加的設備，而系統(tǒng)已經具有其它的設備L、 M、 N、 P、 Q、 R、 S和基站BS。設備K可以替代地是屬于系統(tǒng)的一部分的設備、 但在例如低功率休眠周期以后或在一段防止干涉(噪聲)接觸時期以 后該設備K重新建立與系統(tǒng)的聯(lián)系。例如，在其它的設備已被添加到 系統(tǒng)之后，設備K還可以根據命令重新配置本身，以便重新配置路由。 可以進行如下添加K的分散式配置。K產生路由請求RREQ，繼之 以它自己的地址即K，形成消息"RREQK"。在附近的i殳備L、 P從K 接收到路由請求時，每個設備將在將其自己的地址包含到消息中以后 重新傳送該消息。還可以添加其它的信息，例如，RSSI數據(接收信 號強度指示器)、其它的鏈路質量數據、或節(jié)點等待時間(latency) 數據(在說明性實施例中，節(jié)點等待時間與該節(jié)點所服務的路由的數 量成比例)。節(jié)點等待時間數據可以采用任何適宜的形式。在另一示 例中，通過使數個或每個節(jié)點保持對數據(或數據分組)在該節(jié)點上 的停留時間進行統(tǒng)計，可以產生節(jié)點等待時間數據。在另一個示例中， 每個節(jié)點的等待時間值可以是平均停留時間，或可以是對涉及作為等 待時間值的停留時間分布或設置的統(tǒng)計。為了適應可能發(fā)生的間歇式 的通信故障，例如，當設備不總是處于"接通(ON)"時(即，偶而 進入休眠模式)，收集的數據可以包括通信鏈路故障和這種故障的頻 率的指示器。然后重復該消息，直到RREQ到達目的地，在這種情況下，到達基 站BS。如圖所示，基站可以從K接收一個以上的RREQ——在該情況下， RREQNMLK在其由K產生之后、在BS處被接收之前，通過節(jié)點L、 M和 N。同樣地，RREQSRQPK在其產生之后、在BS處被接收之前，通過節(jié) 點P、 Q、 R和S?；綛S于是將這些消息歸類并選擇表面上最優(yōu)的路 由。 一般地，"最優(yōu)的"路由將被確定為具有最好的鏈路強度和最少 的跳躍數量的路由。在基站選擇最優(yōu)路由中，可以考慮其它的因素， 包括K和BS之間任一中間節(jié)點的"負荷"。例如，可以取消選定包括 高負荷中間節(jié)點(已經形成很多其它現有路由的一部分的節(jié)點)的路 由，以便避免數據在高負荷節(jié)點上的沖突。在BS選擇最優(yōu)路由(或者在一些實施例中，選擇兩個或更多最優(yōu) 的最優(yōu)路由)，消息由BS產生并被尋址給K，以便向K指示應該使用 什么路由。在一些實施例中，能使基站BS向所有其它的節(jié)點廣播，從
而消息可以被BS直接發(fā)送給K。在其它的實施例中，BS可以使用中間 設備向K路由該消息。通?？梢詧?zhí)行分散式配置，而沒有對網絡內通 信造成明顯干擾。然而，因為設備(例如，設備K)可以被添加、激活、 重新激活，或者另外按照隨機順序進行配置，所以分散式配置程序通 常達到偏離最優(yōu)的可能配置的結果。然而，使用集中式配置程序重復 進行重新配置變得復雜，因此就用于更新配置的計算需要和停機時間 而言，可以說代價高昂。因此，本發(fā)明提供了用于確定實際配置偏離 最優(yōu)配置多少的 一個基準，以便確定重新配置或其它的補償是否必 要。在圖3中可以看出，已經定義了 K到達基站BS的兩個不相重疊 的、冗余的路徑。 一個路徑遵循順序K-L-M-N-BS。另一個路徑遵循順 序K-P-Q-R-S-BS。這些路徑具有不同的長度，通常被描述為具有不同 數量的跳躍。任一中間站(一種情況下為L、 M和N，另一種情況下為 P、 Q、 R和S)承載的最大負荷，從一個路由到下一個路由可以是不同 的。路徑中的每個鏈路可以具有不同的信號強度。此外，路徑中的每 個節(jié)點在考慮通過該節(jié)點的路由的數量的范圍內，可以承載不同的負 荷。例如，通過改變數據到達BS所需的時間量，或者路由如何影響系 統(tǒng)中使用的其它路由，這些因素中的每一個都可以影響系統(tǒng)性能。圖4是說明性實施例的流程圖。方法IO從觀察現有無線系統(tǒng)中鏈 路之中的鏈路特征開始，如20所示。現有系統(tǒng)可以例如是至少一些節(jié) 點已被添加并以分散式方式提供通信路由的系統(tǒng)。在另一步驟中，產 生最優(yōu)方案，如22所示。在說明性實施例中，通過混合整數線性程序的處理產生最優(yōu)方 案。首先，為每個節(jié)點定義兩個冗余、不相重疊的路徑，如上面的圖 2和3所述。然后運行混合整數線性程序，以便最小化下列之和+ aK每個節(jié)點到基站的兩個冗余路徑的跳躍的數量之和)；-a2* {每個節(jié)點的兩個路徑中所有鏈路上的每個鏈路的鏈路質量 的對數之和};+a3* {網絡中任一節(jié)點所服務的最大負荷};+a4* {通過每個節(jié)點的兩個路徑的、由路徑中每個中間節(jié)點所引入的等待時間之和)D對于說明性實施例，中間節(jié)點引入的等待時間可以與該節(jié)點服務
的路由的數量成比例。節(jié)點等待時間還可以使用附加的量度通過如下 方式進行計算，該附加的量度包括數據在具體節(jié)點上的停留時間，即 例如，通過計算平均停留時間或對涉及數據在不同時間通過具體節(jié)點的若干停留時間的統(tǒng)計。變量al a4可以由用戶設置，取決于首要考 慮哪個標識的因子。如果需要的話，不是使用上面所述的四個值，而 是可以使用其它的系統(tǒng)變量。例如，不是使用網絡中任一節(jié)點所滿足 的最大負荷，而是可以使用節(jié)點負荷的統(tǒng)計方差。類似地，分組在節(jié) 點上的排隊延遲(或停留時間)的分布的統(tǒng)計平均值，可以用于等待 時間測量。然后，在說明性實施例中，包括a變量的因子的上述集合，用于產 生第一質量度量，如圖4的步驟24所示。此度量例如可以是數字。接 下來，觀察系統(tǒng)的實際路由特征，如26所示。如28所示，利用路由 特征產生第二質量度量，如同具有相同a變量集合的上述公式中使用 的。最后，比較第一和第二質量度量，如步驟30所示。對于該系統(tǒng)而 言，在第一和第二質量度量的比較指示了需要重新配置時，可以進行 重新配置。例如，如果第一質量度量小于第二質量度量的預定百分比 (例如，75%,或任何其它的值)，則從重新配置中可以預計進行25% 的改進作為重新配置的結果，從而證明實現重新配置所需的計算和通 信開銷是正確的。在說明性的實施例中，涉及基礎結構節(jié)點的物理信息用它們的物 理特性來表征，包括節(jié)點之間的相對并置和鏈路強度。圖形是定義的G (V， E)，其中，頂點集合是包括基站的所有節(jié)點的集合。圖形的邊 緣是定向邊，表示頂點之間的通信連通性。例如，如果頂點A與頂點B 之間存在定向邊，則可能存在從A到B的通信。然后選擇兩個(或更 多)到基站的最優(yōu)不相重疊的路徑。通過使用考慮上述因子的圖解分 析，可以逼近最優(yōu)方案。在一些實施例中，對于最小化處理來說考慮少于上述所有的因 子。可替換地，al…a4中的一個或多個可以被設為零，從而刪除一個 或多個因子。使用上述公式和無線網絡模擬器，執(zhí)行各種試驗。發(fā)現分散式方 法在用于無線網絡模擬器時，不如使用設計全球系統(tǒng)的集中式處理方 法那么好。例如，只考慮第一因子(跳躍數量)，集中式方法通常在
比分散式方法好7 ~10% (即，少7 ~10%的跳躍)的范圍內。然而， 如上所述，完全依賴于集中式方法，可能造成限制其使用的其它困難。在本發(fā)明的環(huán)境中，路由的集中式方法可以被看作是優(yōu)化的處理 方法。因為在創(chuàng)建"最優(yōu)的"方法中涉及許多因素，所以應該理解的 是，實際上很少存在單個"最優(yōu)的"路由方法。而是，存在優(yōu)化過的 通信方案，即其可以根據確定通信質量的一個或多個因素進行優(yōu)化。 集中式方案是優(yōu)化方案的一個種類。在集中式方案的集合內，是針對 各種因素進行優(yōu)化的方案。說明性實施例于此提供了包括優(yōu)化通信方 案的示例，所述優(yōu)化通信方案可以是經過優(yōu)化的集中式方案，其減少 通信所用跳躍的數量、系統(tǒng)等待時間、和/或系統(tǒng)中任一節(jié)點所滿足的 最大負荷，及/或最大化網絡內的鏈路質量。圖5說明了示例的無線傳感器網絡。該網絡包括網關節(jié)點或基 節(jié)點IOO、多個基礎結構節(jié)點102、 104、 106、 108、 110、 112、以及 許多被示為傳感器S的葉端節(jié)點。每個傳感器將其自身與兩個基礎結 構節(jié)點相關聯(lián)，從而任何一個基礎結構節(jié)點的故障不會完全使傳感器 與網絡斷開連接。在一些實施例中，網絡采用共同待審的美國專利申 請?zhí)?0/870, 295 (題為WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM WITH CHAN亂HOPPING AND RE醒畫T CONNECTIVITY, 2004年6月17 曰提交)所描述的格式，其公開內容在此引入作為參考。在一個實施例中，至少一些傳感器工作在低功率模式下。例如， 給定的傳感器可以具有活動模式和低功率休眠模式，其中傳感器周期 性地從低功率休眠中喚醒，以便使用活動模式發(fā)送數據。當傳感器處 于低功率休眠中時，該傳感器無法用于通信。可以在規(guī)定的時間喚醒 傳感器，并且向關聯(lián)的基礎結構節(jié)點傳送它已經收集的用于傳輸的任 何數據。接下來，基礎結構節(jié)點向基站傳送傳感器數據。為了冗余的目的，傳感器可以向兩個基礎結構節(jié)點進行傳送。例 如，多個傳感器114、 116、 118被顯示為與基礎結構節(jié)點104、 106 中的每一個相關聯(lián)。在一些實施例中，系統(tǒng)這樣進行配置，即通過基 礎結構節(jié)點104、 106的來自這些傳感器114、 116、 118的信號的路由 不相重疊。例如，來自第一傳感器114的信號可以被路由給基礎結構 節(jié)點104和110，然后到基節(jié)點100，以及還到基礎結構節(jié)點106，然 后到基節(jié)點100。同時，來自第二傳感器116的信號可以具有相同的一對路由?？梢詮乃镜南到y(tǒng)看出，節(jié)點102很可能用于多個傳感器傳 輸。為了降低系統(tǒng)的總等待時間，通過節(jié)點102路由的一些數據可以 被路由在節(jié)點102周圍，以便降低數據沖突的可能性。因此，來自傳 感器(例如，傳感器118)的數據可以被路由給基礎結構節(jié)點104和 110，然后到基節(jié)點100，以及繞過節(jié)點102，通過在到達基節(jié)點100 之前傳到節(jié)點106、 108和112。為了突出分散式方法進行路由能夠出現的一個困難，假定傳感器 120被添加給系統(tǒng)。如可以看到的，傳感器120這樣布置，即需要與節(jié) 點102和108相關聯(lián)。傳感器120還可以為了與節(jié)點106進行通信而 充分接近，但是明顯更靠近節(jié)點102。然而，如果傳感器120是添加給 系統(tǒng)的最新傳感器，則節(jié)點102可能已經傳送系統(tǒng)最重的路由負荷。 如果節(jié)點102已經處于它的路由負荷容量(可以針對系統(tǒng)預先確定這 種容量)，則節(jié)點102將無法路由來自傳感器120的信號。這將要求 傳感器120與節(jié)點106和108相關聯(lián)，以及強制使來自傳感器120傳 給節(jié)點106的信號，在到達基節(jié)點100之前，重新傳送到節(jié)點104和 110。該結果是低效的。然而，每當添加新的傳感器時，每當去除傳感 器時，每當傳感器丟失與其關聯(lián)的基礎結構節(jié)點的通信時，以及每當 已經丟失通信的傳感器恢復通信時，以及基礎結構節(jié)點被添加和去 除、或者丟失和恢復通信的其它時間，重新配置整個路由表極可能造 成路由配置信號的雜音(cacophony)。因此，通過本發(fā)明，可以比較 和測量最優(yōu)性能與實際性能。當實際性能降到低于所需閾值時，可以以集中或分散的方式重新 配置系統(tǒng)。例如，如果參照圖4所述產生度量，且如果實際的系統(tǒng)度 量指示了高于理想分數預定比率的分數，則系統(tǒng)可以重新配置。例如， 如果理想化度量與實際系統(tǒng)度量之比降到低于75% ，則系統(tǒng)可以重新配 置?？梢允褂闷渌谋嚷?，更高比率極可能允許重新配置更加頻繁地 發(fā)生，但保證了更高的效率。系統(tǒng)中的任何設備可以被編程以執(zhí)行涉及本發(fā)明的分析?？商鎿Q 地，可將獨立的設備與執(zhí)行這種分析的系統(tǒng)可通信地耦合。如果需要 的話，基站可以收集系統(tǒng)性能數據，并向不屬于系統(tǒng)的一部分的另一 設備(例如，可使用基站可訪問的有線網絡進行訪問的設備)傳送數 據。因為優(yōu)化方案可以需要額外的計算容量，所以傳送性能數據的能
力可以幫助允許系統(tǒng)分析即使在系統(tǒng)工作時發(fā)生。本領域技術人員將理解，本發(fā)明可以用在此所述和構想的具體實 施例之外的各種形式來表明。因此，可以做出形式和細節(jié)上的改變， 而不脫離所附權利要求所述的本發(fā)明范圍和精神。
權利要求
1.一種分析無線通信系統(tǒng)性能的方法，所述無線通信系統(tǒng)包括基站和多個節(jié)點設備，并在實際的通信配置下，利用系統(tǒng)中成對設備之間的通信鏈路進行操作；所述方法包括觀察系統(tǒng)中成對設備的特征；利用鏈路特征產生優(yōu)化的通信方案；使用優(yōu)化的通信方案計算第一質量量度；觀察節(jié)點設備的實際通信配置，并產生第二質量度量；以及比較第一質量度量和第二質量度量。
2. 根據權利要求1的方法，其中，優(yōu)化的通信方案的特征在于， 定義每個節(jié)點設備到基站的第一和第二或更多不相重疊的通信路由。
3. 根據權利要求2的方法，其中，實際的通信配置還定義每個節(jié) 點設備到基站的第一和第二或更多不相重疊的通信路由，至少一些被 定義的通信路由包括節(jié)點設備與基站之間的中間節(jié)點。
4. 根據權利要求3的方法，其中，第一和第二質量度量包括與由 在至少一些被定義的通信路由中的每個中間節(jié)點所引入的等待時間之和相關的分量。
5. 根據權利要求4的方法，其中，每個節(jié)點保持對數據在所述節(jié) 點的停留時間進行統(tǒng)計，并使用停留時間分布的平均數作為等待時間 值。
6. 根據權利要求1的方法，其中，第一和第二質量度量包括與第 一節(jié)點設備與基站之間跳躍的數量相關的分量。
7. 根據權利要求1的方法，其中，第一和第二質量度量包括與第 一節(jié)點設備與基站之間所定義的路由中所用鏈路的鏈路質量相關的分量。
8. 根據權利要求1的方法，其中，優(yōu)化的通信方案和實際的通信 配置定義具有中間節(jié)點的通信路由，在第 一節(jié)點設備和基站之間通過 中間節(jié)點進行通信，其中，第一和第二質量度量包括與在中間節(jié)點處 存在的不相重疊路由的數量相關的分量。
9. 根據權利要求1的方法，其中所述優(yōu)化的通信方案特征在于，定義每個節(jié)點設備到基站的第一 和笫二不相重疊的通信路由； 實際的通信配置還定義每個節(jié)點設備到基站的第一和第二不相重 疊的通信路由，至少一些定義的通信路由包括節(jié)點設備與基站之間的中間節(jié)點；第一和第二質量度量包括與由至少一些被定義的通信路由中的每個中間節(jié)點引入的等待時間之和相關的分量；第一和第二質量度量包括與至少一個節(jié)點設備與基站之間跳躍的數量相關的分量；第一和第二質量度量包括與至少一個節(jié)點設備與基站之間所定義的路由中所用鏈路的鏈路質量相關的分量；以及笫一和第二質量度量包括與在中間節(jié)點處出現的重疊路由的數量相關的分量。
10. 根據權利要求1的方法，還包括，如果比較步驟指示了系統(tǒng)的 低效率超過預定的等級，則重新配置所述系統(tǒng)。
11. 一種無線通信系統(tǒng)，包括至少一個基站和被配置成彼此進行無 線通信的許多節(jié)點設備；其中，在系統(tǒng)中或與系統(tǒng)通信地耦合的至少一個分析裝置被配置 成收集與系統(tǒng)中所定義的實際通信路由相關的數據，并觀察系統(tǒng)通信 狀態(tài)的實際質量度量；以及并且其中，所述分析裝置還被配置成基于優(yōu)化的通信方案產生用于與實際質量度量進行比較的最優(yōu)質量度量。
12. 根據權利要求11的系統(tǒng)，其中，在優(yōu)化的通信方案中定義每 個節(jié)點設備到基站的第一和第二或更多不相重疊的通信路由。
13. 根據權利要求12的系統(tǒng)，其中，實際的通信配置定義每個節(jié)點設備到基站的第一和第二或更多不相重疊的通信路由，至少一些定 義的通信路由包括節(jié)點設備與基站之間的中間節(jié)點。
14. 根據權利要求13的系統(tǒng)，其中，實際質量度量和最優(yōu)質量量度包括與由至少一些被定義的通信路由中的每個中間節(jié)點引入的等待 時間之和有關的分量。
15. 根據權利要求11的系統(tǒng)，其中，實際質量度量和最優(yōu)質量量 度包括與在至少一些被定義的通信路由中第一節(jié)點設備與基站之間跳 躍的數量相關的分量。
16. 根據權利要求11的系統(tǒng)，其中，實際質量度量和最優(yōu)質量量 度包括與在至少一些被定義的通信路由中第一節(jié)點設備與基站之間所 定義的路由中所用鏈路的鏈路質量相關的分量。
17. 根據權利要求11的系統(tǒng)，其中在產生數學上最優(yōu)的度量時定義多個優(yōu)化的通信路由，至少一個 最優(yōu)的通信路由具有從第 一節(jié)點向基站傳送數據的中間節(jié)點；至少一個實際通信路由包括一中間節(jié)點；以及實際質量度量和最優(yōu)的質量度量包括與在中間節(jié)點處出現的重疊 路由的數量有關的分量。
18. 根據權利要求11的系統(tǒng)，其中在產生數學上最優(yōu)的質量度量時，定義每個節(jié)點設備到基站的第 一和第二或更多不相重疊的通信路由；實際的通信配置定義每個節(jié)點設備到基站的第一和第二不相重疊 的通信路由，至少一些被定義的通信路由包括節(jié)點設備與基站之間的 中間節(jié)點；實際質量度量和最優(yōu)的質量度量包括與由至少一些被定義的通信 路由中的每個中間節(jié)點引入的等待時間之和相關的分量；實際質量度量和最優(yōu)的質量量度包括與第一節(jié)點設備與基站之間 跳躍的數量相關的分量；實際質量度量和最優(yōu)質量度量包括與在第一節(jié)點設備與基站之間 所定義的路由中所用鏈路的鏈路質量相關的分量；以及實際質量度量和最優(yōu)的質量度量包括與在中間節(jié)點處出現的重疊 路由的數量相關的分量。
19. 根據權利要求11的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成具有第 一路由協(xié)議，用于路由數據經過所述系 統(tǒng)到基站；以及如果對數學上最優(yōu)的度量與實際的度量進行的比較指示了系統(tǒng)的 低效率超過預定等級，則產生新的路由方案來替換第一路由方案。
20. —種無線通信系統(tǒng)，包括至少一個基站、被配置成彼此進行無 線通信的多個基礎結構節(jié)點設備、以及與基礎結構節(jié)點設備進行通信 的多個葉端設備；其中，系統(tǒng)中或與系統(tǒng)通信地耦合的至少一個分析裝置，被配置 成收集與系統(tǒng)中所定義的實際通信路由相關的數據，并觀察系統(tǒng)通信狀態(tài)的實際質量度量；以及其中，所述分析裝置還被配置成通過使用與實際通信路由相關的 數據構造優(yōu)化的通信配置，來產生最優(yōu)的質量度量。
21. 根據權利要求20的系統(tǒng)，其中，所述葉端設備包括具有休眠模式和活動模式的傳感器，所述傳感器適于在預定時間喚醒，并向基 礎結構節(jié)點設備發(fā)送數據，每個傳感器與至少兩個基礎結構節(jié)點設備 相關聯(lián)。
22. 根據權利要求20的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)這樣進行配置，即， 定義從每個葉端節(jié)點到基站的第一和第二或更多不相重疊的路由。
23. 根據權利要求20的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成具有第一路由方案，用于路由數據經所述系統(tǒng) 到基站；以及如果對數學上最優(yōu)的度量與實際的度量進行的比較指示系統(tǒng)的低 效率超過預定等級，則產生新的路由方案來替換第一路由方案。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線通信方法和系統(tǒng)。產生用于測量無線系統(tǒng)性能的度量，并將其與通過系統(tǒng)的理想化模擬所產生的度量進行比較。如果實際的系統(tǒng)性能低于預定等級，則系統(tǒng)可以被重新配置，以便使用這種配置的集中式方法或分散式方法來改進性能。
文檔編號H04L12/56GK101151857SQ200680010383
公開日2008年3月26日 申請日期2006年1月3日 優(yōu)先權日2005年1月28日
發(fā)明者M·阿努普, S·N·科拉文努, S·達馬尚卡 申請人:霍尼韋爾國際公司