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CN101263689B - 用于网状网络的按需路由选择协议的路由优化的系统和方法 - Google Patents

用于网状网络的按需路由选择协议的路由优化的系统和方法 Download PDF

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CN101263689B
CN101263689B CN2006800335812A CN200680033581A CN101263689B CN 101263689 B CN101263689 B CN 101263689B CN 2006800335812 A CN2006800335812 A CN 2006800335812A CN 200680033581 A CN200680033581 A CN 200680033581A CN 101263689 B CN101263689 B CN 101263689B
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Abstract

各种实施例实现一组低开销机制来实现按需路由选择协议。即使协议正在使用的路径未断开，但在较佳的路径变为可用时，按需协议在搜索泛洪过程中使用路由累积来进行发现。换言之，即使在功能路由可用时，这些机制(或“路由优化”)也使路由改善。在变化重要时，路由优化机制使得被动了解路由选择信息的网络中的节点能够通知需要了解的节点路由选择信息变化。在一些实施例中，执行了解关于最新路径的路由选择信息以及确定将受益于该信息的节点，而没有任何明显的控制数据包交换。路由优化机制之一包括传送用于描述来自改进路由从次最佳路径分叉的位置处的节点的改进路由的信息。

Description

用于网状网络的按需路由选择协议的路由优化的系统和方法
技术领域
需要改进用于网状网络的路由选择协议来提供性能、效率、及使用效用方面的改善。本文中其他地方描述的实施例能够实现这些改进。 
背景技术
除非明确地被认为是公开的或者是已知的，否则不应该将本文中提及的包括用于环境(context，也称上下文)、定义、或比较目的的技术和内容解释为承认这些技术和内容是先前公知的或者是现有技术的一部分。本文中引用的包括专利、专利申请、及公开出版物的所有参考(若有的话)，不管其是否被特定地结合，其全部均结合于此用于全部目的。本文中的任何内容均不被解释为承认任何参考是有关现有技术，也不被解释为承认其构成关于这些文件的实际公开出版物的内容或日期。 
发明内容
本发明能够多种方式来实现，包括处理、加工文章、设备、系统、物质的组合、及计算机可读介质(例如，计算机可读存储介质或计算机网络)，其中，经由光通信链路或电子通信链路来发送程序指令。在本说明书中，可以将这些实施方式或本发明可以采用的任何其他形式称为技术。一般而言，可以在本发明的范围内改变所 披露的处理步骤的顺序。在详细描述中提供了本发明的一个或多个实施例的说明。详细描述包括导言，帮助更加快速地理解详细描述的其余部分。导言包括示例性组合，其简洁地总结了根据本文讲授的内容的示例性系统和方法。如在结论中更加详细讨论的，本发明包括在提交的权利要求的范围内的所有可能改进和变化，权利要求被附在提交的专利的最后面。 
附图说明
在下面的具体实施方式和附图中公开了本发明的多个实施例。 
图1示出了网状网络的实施例和相关路径计算、通过网络的路径、以及路由高速缓冲存储器中的各项的所选细节。 
图2示出了包括路由请求和路由应答的网状网络路由发现处理的实施例的所选细节。 
图3A和图3B示出了网状路由优化的实施例的所选方面的操作时序图。 
图4示出了节点实施例的硬件方面的所选细节。 
图5示出了节点实施例的软件方面的所选细节。 
具体实施方式
以下提供了本发明的一个或多个实施例的详细描述以及示出了本发明的原理的附图。本发明可以结合这些实施例来描述，但是本发明并不局限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求限制，并且本发明包括许多变化、改进、及等同物。在以下的描述中阐明了许多特定细节，以提供对本发明的彻底理解。这些细节被提供用 于举例的目的，并且可以根据权利要求来实现本发明，而不需要这些特定细节中的一些或者其全部。为了清楚起见，没有详细描述与本发明有关的技术领域中已知的技术材料，从而没有不必要地模糊本发明。 
导言 
该导言仅用于帮助更加快速地理解详细描述。任何导言的段落均需要是全部主题的精简概括，而不意味着是详尽的描述或者限制性的描述，所以本发明不局限于导言中提出的内容。例如，以下的导言仅向特定实施例提供由空间(space)和组织(organization)限制的总体信息。事实上存在许多其他实施例，包括权利要求最终提取的那些实施例，他们被贯穿该说明书的平衡进行讨论。如在结论中所更加详细讨论的，本发明包括在所提交的权利要求的范围内的所有可能的改进和变化，权利要求被附在所提交的专利的最后面。 
在一些实施例中，用于网状网络的按需路由选择协议只在节点需要通信但是没有到目的地的有效路径时才发现路由(route)。因此，由于移动或新的节点加入网络而造成网络拓扑结构改变时，以及在该改变导致可用于到目的地的更佳路径时，路由选择协议不进行发现并使用该更佳路径，除非节点正在使用的路由断开。即使协议正在使用的路径未断开，但在更佳路径变为可用时，各种实施例实现一组低开销机制以启动在发现泛洪过程中使用路由累积的按需路由选择协议进行发现。换言之，即使在功能路由可用时，这些机制(或“路由优化”)也可使路由改善。在变化重要时，路由优化机制使得网络中被动了解路由选择信息的节点能够向需要了解的节点通知路由选择信息变化。在一些实施例中，执行了解关于最新路径的路由选择信息以及确定将从该信息获利的节点，而没有任何明显的控制数据包交换(control packet exchange)。路由优化机制之一包括传送用于描述改进路由的信息，该改进路由来自改进路由从次最佳路径分叉出的位置处的节点。 
术语 
本文中的其他地方的术语被用于描述多个实施例和实施方案的所选元件和方面。以下是对所选术语的举例。 
节点：节点的一个实例是电子装置。 
数据包：数据包的一个实例是节点彼此传输被细分为多个数据包的信息。 
链路：链路的一个实例是两个(或多个)节点彼此通信的能力的概念表示。链路可以是有线的(由用于承载信息的物理介质连接的节点，例如，电互连或光互连)或者是无线的(在不用物理介质的情况下进行连接的节点，例如，经由无线电技术)。 
路径/路由：路径/路由的一个实例是一连串的一个或多个链路。 
路径度量(metric)：路径度量的一个实例是反映路径的合意性(desirability)的数目。例如，链路的数目(例如，路径的跳数(hopcount))是一个可能的度量。具有低跳数的路径比具有高跳数的路径有优势。这些优势包括更少的资源使用(由于减少了转发)和更小的丢包可能性(由于数据包到达各自的目的地之前有更少的丢失机会)。 
最佳路径：最佳路径的一个实例是在数据包(按顺序)经过时导致根据预定准则从源到目的地有效遍历的多个节点的顺序列表。由于参数和操作条件随着时间改变，所以任意最佳路径也是“已知的”最佳路径；例如，其基于在时间上的特定点估计的准则，并在时间上的不同点可以利用不同的最佳路径。最佳路径还可以被认为是根据用于确定最佳路径的路由选择协议测量时，根据一个或多个度量的“几乎最理想的”。 
网络：网络的一个实例是使能够经由有线链路和无线链路的任意组合彼此通信的一组节点。 
网状网络：网状网络的一个实例是自组织(self-organize)为多多跳网络的一组节点。在一些使用情况下，网状网络具有有限的资源(例如，可用带宽、可用的计算能力、及可用能量)。 
多重网状网络：多重网状网络的一个实例是一组互连的网状网，从多重网状网络提供的资源的用户来看表现为作为一个网络进行操作。 
共享接入网络：共享接入网络的一个实例是由任意节点传输的数据包均能被网络中的所有其他节点偷听到的网络。这种网络的一个实例实施方式是802.3LAN。 
入口(ingress)网状网：入口网状网的一个实例是数据包进入多重网状网的网状网。 
出口(egress)网状网：出口网状网的一个实例是数据包退出(或离开)多重网状网的网状网。 
入口网状网节点：入口网状网节点的一个实例是数据包进入网状网的节点；例如，将数据包从非网状网链路转发到网状网链路/网络的节点。 
出口网状网节点：出口网状网节点的一个实例是数据包退出网状网的节点；例如，将数据包从网状网链路转发到非网状网链路/网络的节点。 
网状网桥接器(bridge)(节点)，网状网桥接器的一个实例是每次同时参与多于一个网状网络的节点；例如，该节点一次连接到至少两个网状网络。桥接器节点使多个节点连接在第一网状网(或作为第一网状网的一部分)上以与连接在第二网状网(或作为第二网状网的一部分)的多个节点进行通信。 
(网状网)桥接器链路：网状网桥接器链路的一个实例是用于在两个网状网之间转发流量的两个桥接器节点(每个桥接器节点均连接至各自的网状网)之间的链路。 
入口桥接器节点：入口桥接器节点的一个实例是数据包退出(或离开)入口网状网的网状网桥接器。 
出口桥接器节点：出口桥接器节点的一个实例是数据包进入出口网状网的网状网桥接器。 
网状网门户(portal)：网状网门户的一个实例是作为网状网络的一部分并还连接至其他(共享接入)网络的节点。网状网门户使多个节点连接至网状网(或者作为网状网的一部分)与作为该共享接入网络的一部分(或者通过共享接入网络到达)的节点进行通信。在一些实施例中，该网状网络看起来在网络外作为透明层-2传送器(transport)，即，在一个门户被注入网状网的数据包在其他未更改的门户退出网状网。 
入口网状网门户：入口网状网门户的一个实例是数据包进入网状网的门户，例如，将数据包从非网状网链路/网络转发到网状网链路/网络的门户。 
出口网状网门户：出口网状网门户的一个实例是数据包退出网状网的门户，例如，将数据包从网状网链路/网络转发到非网状网链路/网络的门户。 
网状网客户接口：网状网客户接口的一个实例是用于连接到客户装置的接口(作为网状网络的节点的一部分)。 
网状网络网关接口(网状网NGI)：网状网NGI的一个实例是作为网状网络的一部分(例如，具有被配置为网状网络的一部分的接口)并还连接至另一网络(例如，具有被配置为处于其他网络上的接口)的节点。网状网NGI使连接至网状网络(或作为网状网的一部分)的节点与作为共享接入网络的一部分(或者通过共享接入网络到达)的节点进行通信。在一些实施例中，该网状网络看起来在网络外作为透明层2传送器：在一个NGI处被注入网状网的数据包在另一NGI或未更改的客户接口处退出网状网。 
入口网状网接口：入口网状网接口的一个实例是数据包进入网状网的接口，例如，将数据包从非网状网链路转发到网状网链路/网络的接口。 
出口网状网接口：出口网状网接口的一个实例是数据包退出网状网的接口，例如，将数据包从网状网链路转发到非网状网链路/网络的接口。 
单播：单播的一个实例是两个节点之间的通信。 
广播：广播的一个实例是想要从一个节点到达多个节点的通信。在一些使用情况下，广播不可能到达所有想要的节点(例如，由于数据包丢失)。 
洪流(flood)：洪流的一个实例是由一个节点发送的广播，依次被每个接收广播的其他节点转播，从而可能到达网络中的所有节点。 
路由选择协议：路由选择协议的一个实例是在网状网络中的每个节点上实施的一组机制，其中，该机制用于发现关于网络的信息以及使网络上的每个节点与该网络的其他节点进行通信(即使在其他节点离各个节点多跳时)。 
路径累加：路径累加的一个实例是在每个节点转发数据包时将其各自的地址添加到数据包上。 
示例性组合 
以下是根据本文中教导的概念精炼地总结了示例性的系统和方法的段落的集合。每个段落均利用非正式的伪权利要求(pseudo-claim)的格式强调了多个特征的各种组合。这些简练的描述并不意味着其将是互斥、互摧的、或互相限制的，并且本发明不局限于这些所强调的组合。如在结论部分所更加详细讨论的，本发明包括处于所发布的权利要求的范围之内的所有可能的改进和变化，权利要求被附在所发布的专利的最后面。 
第一实施例包括一种方法，该方法包括：确定从源节点到目的节点的第一路由和第二路由；将第一路由和第二路由进行比较；以及当第二路由优于第一路由时传送改进路由。在前述实施例中，根据节点间的跳数来进行比较。在前述任一实施例中，部分基于小于预定阈值的重试-尝试-计数(retry-attempt-count)有条件地进行传送。在前述任一实施例中，由第一路由和第二路由分叉处的节点启动传送。在前述实施例中，进行启动的节点位于第一路由和第二路 由第一分叉处。在第一实施例中，确定第一路由的第一节点和确定第二路由的第二节点是不同的节点或相同的节点。在第一实施例中，确定第一路由的第一节点和源节点是不同的节点或相同的节点。在第一实施例中，确定第二路由的第二节点和目的节点是不同的节点或相同的节点。在第一实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个被限定为单条链路。在第一实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个包括多条链路。在第一实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个通过单个节点。在第一实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个通过多个节点。 
在第一实施例中，改进路由的传送是任意的。在第一实施例中，改进路由的传送是选择性的。在前述实施例中，选择性的传送被指向有效传送节点和选择性识别节点中的至少一个。前述实施例进一步包括识别有效传送节点和选择性识别节点中的至少一个。在前述实施例中，选择性识别节点提供服务。在前述实施例中，该服务包括互联网互连服务和网络代理服务中的至少一个。 
第二实施例包括第一实施例中的全部元件并进一步包括：收集在确定第二路由过程中使用的路径信息。在第二实施例中，路径信息收集是主动或被动的。在前述实施例中，主动路径信息收集包括：响应于发送与路径信息收集相关联的控制数据包来得到路径信息，以及被动路径信息收集与控制数据包的发送无关。在第二实施例和随后的前述实施例的任何一个中，路径信息都包括与网状网络的拓扑结构有关的信息。在第二实施例和随后的前述实施例的任何一个中，路径信息包括累积的路径信息。 
第三实施例包括第二实施例中的所有元件，并且其中，所收集的路径信息包括确定第一路由的第一节点的第一网络地址。在前述实施例中，所收集的路径信息进一步包括确定第二路由的第二节点的第二网络地址。在前述实施例中，所收集的路径信息包括沿第三 路由将流量从第一节点转发至第二节点的第三节点的第三网络地址。 
第四实施例包括具有一组存储于其中的指令的计算机可读介质，当执行这些指令时将执行以下步骤，包括：确定从源节点到目的节点的第一路由和第二路由；比较第一路由和第二路由；以及当第二路由优于第一路由时，传送改进的路由。在前述实施例中，比较是根据节点间的跳数而进行的。在第四实施例和随后的前述实施例的任何一个中，部分基于小于预定阈值的重试-尝试-计数(retry-attempt-count)有条件地进行传送。在第四实施例和随后的前述实施例的任何一个中，由第一路由和第二路由分叉处的节点启动传送。在前述实施例中，进行启动的节点位于第一路由和第二路由第一分叉处。 
在前述实施例中，进行启动的节点位于第一路由和第二路由第一分叉处。在第四实施例中，确定第一路由的第一节点和确定第二路由的第二节点是不同的节点或相同的节点。在第四实施例中，确定第一路由的节点和源节点是不同的节点或相同的节点。在第四实施例中，确定第二路由的第二节点和目的节点是不同的节点或相同的节点。在第四实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个被限定为单条链路。在第四实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个包括多条链路。在第四实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个通过单个节点。在第四实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个通过多个节点。 
在第四实施例中，改进路由的传送是任意的。在第四实施例中，改进路由的传送是选择性的。在前述实施例中，选择性的传送被指向有效传送节点和选择性识别节点中的至少一个。前述实施例进一步包括识别有效传送节点和选择性识别节点中的至少一个。在前述 实施例中，选择性识别节点提供服务。在前述实施例中，该服务包括互联网互连服务和网络代理服务中的至少一个。 
第五实施例包括第四实施例中的全部元件并进一步包括：收集在确定第二路由过程中使用的路径信息。在第五实施例中，路径信息收集是主动或被动的。在前述实施例中，主动路径信息收集包括：响应于发送与路径信息收集相关联的控制数据包来得到路径信息，以及被动路径信息收集与控制数据包的发送无关。在第五实施例和随后的前述实施例的任何一个中，路径信息都包括与网状网络的拓扑结构有关的信息。在第五实施例和随后的前述实施例的任何一个中，路径信息包括累积的路径信息。 
第六实施例包括第五实施例中的所有元件，并且其中，所收集的路径信息包括确定第一路由的第一节点的第一网络地址。在前述实施例中，所收集的路径信息进一步包括确定第二路由的第二节点的第二网络地址。在前述实施例中，所收集的路径信息包括沿第三路径将流量从第一节点转发至第二节点的第三节点的第三网络地址。 
第七实施例包括一个系统，该系统包括至少具有两个节点的无线网状网络；其中，每个节点都包括能够与至少两个其他节点进行通信的相应的无线接口；其中，每个节点都包括执行无线网状联网功能的相应的处理元件，该功能包括用于确定无线网状网络的两个节点之间的路径的路径确定功能、用于比较由路径确定功能确定的两条路径的路径比较功能、以及用于控制向无线网状网络的节点分配路径信息的路径分配功能；其中，在路径比较功能表明可得到更佳路径时，路径分配功能分配新路径。在前述实施例中，比较功能将节点间的跳数进行比较。在第七实施例和随后的前述实施例的任何一个中，部分基于小于预定阈值的重试-尝试-计数有条件地进行 分配。在第七实施例和随后的前述实施例的任何一个中，由新路径和前一路径分叉处的节点启动分配。 
在前述实施例中，进行启动的节点位于第一路由和第二路由第一分叉处。在第七实施例中，确定第一路由的第一节点和确定第二路由的第二节点是不同的节点或相同的节点。在第七实施例中，确定第一路由的第一节点和源节点是不同的节点或相同的节点。在第七实施例中，确定第二路由的第二节点和目的节点是不同的节点或相同的节点。在第七实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个被限定为单条链路。在第七实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个包括多条链路。在第七实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个通过单个节点。在第七实施例中，第一路由和第二路由中的至少一个通过多个节点。 
在第七实施例中，改进路由的传送是任意的。在第七实施例中，改进路由的传送是选择性的。在前述实施例中，选择性的传送被指向有效传送节点和选择性识别节点中的至少一个。前述实施例进一步包括识别有效传送节点和选择性识别节点中的至少一个。在前述实施例中，选择性识别节点提供服务。在前述实施例中，该服务包括互联网互连服务和网络代理服务中的至少一个。 
第八实施例包括第七实施例中的全部元件并进一步包括：收集在确定第二路由过程中使用的路径信息。在第八实施例中，路径信息收集是主动或被动的。在前述实施例中，主动路径信息收集包括：响应于发送与路径信息收集相关联的控制数据包来得到路径信息，以及被动路径信息收集与控制数据包的发送无关。在第八实施例和随后的前述实施例的任何一个中，路径信息都包括与网状网络的拓扑结构有关的信息。在第八实施例和随后的前述实施例的任何一个中，路径信息包括累积的路径信息。 
第九实施例包括第八实施例中的所有元件，并且其中，所收集的路径信息包括确定第一路由的第一节点的第一网络地址。在前述实施例中，所收集的路径信息进一步包括确定第二路由的第二节点的第二网络地址。在前述实施例中，所收集的路径信息包括沿第三路径将流量从第一节点转发至第二节点的第三节点的第三网络地址。 
路由选择信息和发现 
在执行各种联网协议时，节点都部分保持并使用路由选择信息。在进行网络操作过程中，在节点间发现并传送路由选择信息。根据实施例，当网络拓扑结构随时间而变化时(诸如由于移动节点、添加节点、去除节点、以及影响节点间传送的环境条件的变化)，新的路由选择信息被了解并且在一些情况下，通过主动(即，包括发起控制数据包)和被动(即，没有发起控制数据包)技术的任意组合而被分配。 
路由选择信息 
网状网络中的每个节点都实现一种描述节点已经被了解的网络中的链路的数据结构，例如，“路由高速缓冲存储器”。节点使用各种技术将链路信息结合到路径/路由中。然后，“发起”节点可以使用路径/路由选择信息来将数据包发送至多个目的节点，其中包括可以距离发起节点多跳距的节点。 
图1示出了网状网络及相关联的路径计算、通过网络的路径、以及路由高速缓冲存储器中的多项的实施例的所选细节。更具体地，网状网络包括“S”100S、“A”100A、“B”100B、“C”100C、“D”100D、“E”100E、“F”100F、“G”100G、“H”100H、以及“J”100J。一条路径被示为从“S”开始经由“B”，“E”，“F”，和 “J”到达“D”。由“S”实现的路由高速缓冲存储器描述网络中的不同链路，包括(“S”，“A”)、(“S”，“B”)、(“B”，“E”)、(“E”，“F，，)、(“F”，“J”)、(“J”，“D”)、和(“G”，“H”)。存在从“S”到“D”的路径，并可以被表示为[(“S”，“B”)、(“B”，“E”)、(“E”，“F”)、(“F”，“J”)、(“J”，“D”)]。 
路由选择信息的发现 
加入网状网络并执行按需路由选择协议的节点(也称作“网状网节点，，)检查在进行与向目的地发送数据包相关联的处理过程中在节点中实现的路由高速缓冲存储器。如果该路由高速缓冲存储器缺少描述至目的地的路径(或路由)的信息，则作为发起方的该节点启动“路由发现”操作来查找路由。 
路由发现以由发起方广播的“路由请求”泛洪开始，并随后由接收路由发现的所有节点进行重新广播。该重新广播操作一直持续到遍历了网络的所有节点来泛洪路由发现。在路由发现过程中使用路径累积实现路由选择协议的实施例中，由于通过每个节点转发该路由请求，因此每个相应的节点都将相应节点的地址添加到与路由请求相关联的数据包报头中的地址列表中。因此，接收路由请求的每个节点都设置有描述已经转发了路由请求副本的节点的信息，并且每个节点都能够“了解”该路由请求遍历的所有链路。 
当路由请求数据包到达目的地时，该数据包包括从发起方(或源)节点到目的节点的节点/链路(即，路径)的列表。目的节点然后将该路径放置在“路由应答”数据包中并将该路由应答发送至路由发现的发起方以通知该发起方作为路由发现的一部分而被发现的链路和路由。由于该路由应答被指向发起方，更新的路由选择信息的传送自然限制于发起方(以及沿从目的地到发起方的路径的节点)。在一些实施例中，路由应答信息任选地被指向除发起方以外 的所选择的其他节点。在一些实施例中，被选择来接收路由应答信息的其他节点由用户来确定。在一些实施例中，基于作为服务提供商的标识来选择其他的节点，该服务包括互联网互连和网络代理的任意组合。在一些实施例中，其他的节点被标识为不久的将来可能获得或受益于新的路由选择信息的节点。 
图2示出了包括路由请求和路由应答的网状网络路由发现处理的实施例的所选细节。更具体地，网状网络包括图1的节点“S”100S、“A”100A、“B”100B、“C”100C、“D”100D、“E”100E、“F”100F、“G”100G、“H”100H、以及“J”100J。路由发现操作由节点“S”向目的节点“D”发起。考虑到每个节点只转发路由请求泛洪的一个副本的情况，如由路由请求210SA、210SB、210AC、210CG、210GH、210GJ、210GF、210HD、210JD、210FJ、210EF、以及210BE所示。如果到达节点“J”的路由请求的第一副本来自节点“F”，并且到达节点“F”的路由请求的第一副本来自节点“E”，则除了(“G”，“J”)和(“G”，“F”)以外的所有所示的链路将被节点“D”了解。由节点“D”产生路由应答，并返回如[“S ”“B”，“E”，“F”，“J”，“D”]所描述的路由，如由路由应答220DJ、220JF、220FE、220EB、和220BS所示。 
在一些使用情况中，路由请求的不同副本都沿网络中的不同路径。因此，节点可以接收属于同一路由发现的多于一个的路由请求。为了能够进行副本检测，路由请求的发起方在路由请求中包括对于发起方来说唯一的序列号。然后进行转发的节点使用该序列号来识别属于同一路由发现的路由请求数据包。在一些实施例中，节点实现包括具有源地址和相应的序列号信息的项的路由请求表。该路由请求表随着接收到路由请求而更新，并被搜索以识别副本路由请求。在一些实施例中，当处理给定路由发现时，网状网中的每个节点都转发固定数量的路由请求副本。根据不同的实施例，固定数量 可以是一、二、三、或任何其他类似数量。在一些使用情况中，路由请求的一个或多个副本可以沿各自不同的路由。如果这样，则在单个路由发现中，路由发现的目的地可以了解到源的多个路由(即，到路由发现的发起方的多条路径)。在一些实施例中，转发路由请求的多个副本以更加可能地发现多个路由，即使可能只存在一个路由，或者可能的其他路由可以由于间歇的数据包丢失而暂时地不引起注意。 
响应于路由请求而接收到的信息表示路由请求从被发起一直到到达目标的期间的网络状态。因为网络拓扑结构随时间会改变，过后(或较早)产生的另一个路由请求可能收集不同的信息。网络拓扑结构中的变化可以是节点从一个物理位置移动至另一个位置、将节点添加至网络或将节点从网络去除、或环境条件的改变从而提高(或降低)了一些节点间的传送的结果。一般地，随着路由请求通过网络来发现并了解网络拓扑结构的变化。更有效的路径代替(例如，在路由高速缓冲存储器中)低效的路径，并且可操作的路径代替不可操作的路径。 
例如，在第一路由请求在网络中有效的第一时间时，在发起方和目标之间启用的第一路径的第一节点可以是可操作的。继续该实例，在第二路由请求在网络中有效的第二时间时，在发起方和目标之间启用的第二路径的第二节点可以是可操作的。如果第二时间在第一时间之后，且第二路径比第一路径更有效，则节点将了解第二路径并可以使用关于第二路径的信息来替代关于低效率的第一路径的信息。 
路由优化 
在路由发现泛洪过程中，网络中的节点了解网络中当前可用链路和与节点、链路、或两者都相关的属性。这些属性或信息不仅对 路由发现的目的地有用，而且对发送流量的网络中的其他节点也有用。由于新的且更好的路径由于节点移动、链路特性的变化、或对网状网络的其他类似的修改而会变为可用时，该信息会是有用的。下面是利用信息来提高网络性能的所选“路由优化”机制的概述。 
一接收到任何的路由发现泛洪，作为来自路由发现的发起方的有效流的目的节点就检查相关的路由请求数据包并确定(或了解)任何新的链路。目的节点随后检查是否有任选地与该目的地已经知道的路由选择信息组合的任何新链路产生到利用请求的发起方的改进路由。如果是，则目的节点向泛洪的发起方返回具有更好路由的路由应答。 
在计算功率相对无限制(即，无限可用)的使用情况中，节点可以任选地重新计算到与该节点进行主动传送的一个或多个节点(或所有节点)的路由。然后将重计算的路由与当前已知的路由进行比较。对于所找到的(如果有的话)每个较佳路由，都将路由应答经由相应的较佳路由发送至可接入节点。在一些实施例中，路由比较包括将与进行比较的路由相关联的跳数进行比较。结果是将路由应答提供至每个节点，改进的路由对于该每个节点来说都是可用的。在一些实施例中，任选地对路由应答的发起进行速率限制以限制传送至一个或多个节点的路由应答数据包。 
在一些实施例中，每个节点都可以周期性地重计算用于所有主动传送流(或其部分)的所有路由(或其部分)，该节点是对于这些路由的源、目的地、或转发节点。该节点然后可以任选地将重计算的路由与之前已知的路由进行比较，以确定是否有较佳路径可用。如果该节点是流量的源且该节点发现较佳路由，则该节点可以立即开始使用该较佳(或新的)路由。如果该节点是目的地，则该节点可以向流的源发送路由应答。如果该节点是用于对流量流进行转发的节点，则该节点可以将新的(或较佳)路由与由该流当前使 用的路由进行比较。如果经由新路由的向流源(source of flow)的下一跳距不同于经由当前路由的向流源的下一跳距，则可以发送路由应答。因此，只有邻近新路由和当前路由不同处的节点发起路由应答，以及只向新检测到的改进(或缩短的)路径发送一个路由应答，即使多个节点都可以检测到该改进路由。如果该流源继续使用旧路由，则可以发送相应的路由应答作为响应。在一些实施例中，在多次尝试后，不再发送路由应答，以说明该源由于进行转发的节点所未知的原因而正使用次最佳路由(显然如此)的使用情况。 
图3A和图3B示出了网状网路由优化实施例的所选方面的操作时序图。更具体地，图3A示出了包括节点“S”300S、“A”300A、“B”300B、“C”300C、“D”300D、“E”300E、“F”300F、以及“J”300J的网状网络。如果节点“S”执行到节点“D”(在每个节点都转发每一路由请求的两个或更多的副本的使用情况中，如由路由请求310SA、310SB、310AC、310AB、310BE、310EF、310FJ、以及310JD所示)的路由发现，则节点“B ”、“E”和“F”将了解到链路(“S”，“A”)。考虑到节点“S”和节点“D”之间的最佳路由被确定为[“S”，“B”，“E”，“F”，“J”，“D”]且节点“S”使用路径[“S”，“B”，“E”，“F”，“J”，“D”]来将数据包路由到节点“D”的情形。 
图3B示出了图3A的网状网络，在相比于图3A的时间点稍后的时间点处，当节点“A”已经移动，以使节点“A”可以与节点“F”进行通信(即，建立并维护链路)时，而仍然具有至节点“S”和“C”的链路。如果节点“C”发起路由发现(到任何节点)，则节点“F”、“J”、和“D”将了解经由“A”到“S”的较佳路径。从节点“C”发起的示例性路由发现通过330CA、330AS、330AF、330FJ、330JD、330FE、330EB、以及330BS示出。当执行定期路由重计算时，节点“F ”、“J”、和“D”中的每一个都检测更短的路径。然而，由于节点“F”是已经改进(或缩短)了路径的节点，所以只有节点“F” 向描述新路由[“S”，“A”，“F”，“J”，“D”]的“S”(由路由应答320FA和320AS示出)发送路由应答。从新路由和旧路由不同处的所选节点发起的路由应答保证了即使有多于一个节点可以检测到较佳路径，但是也仅向新检测到的较佳路径发送一个路由应答。 
在前述描述中，最佳路径是具有最短跳数度量值的路由。由于前述技术独立于最佳路径确定细节的细节，因此可以基于实施的相关标准来使用用于确定最佳路径的其他度量。 
在一些实施例中，有关从所选节点发起路由应答的处理包括通过由任何节点在一时间段内发送的所有泛洪(或其一部分)而了解的链路信息的背景处理，还可以包括有关新的相邻链路的信息的可选处理。只有在得不到新的或较佳的路由时(即，在未发现改进的意义上来说处理是“浪费的”)才会发生计算开销。当发现改进路由并进行传送时，才会发生少量的控制数据包开销(即，路由应答数据包流量)。在一些实施例中，主动发起流量的节点可以在没有特定目标目的地的情况下周期性发起路由发现泛洪，从而在未出现路由发现泛洪时，提供刷新(或改进)路由选择信息的机会。 
在一些实施例或路由发现只与一个目标相关的使用情况中；即，旨在找到到达一个目的地的路由。在一些实施例或路由发现与多个目标相关的使用情况中；即，旨在找到到多个目的地的路由。如果路由发现是关于一个目标，则该目标不传播相关的路由请求，由于将要发现的路由已知，从而该目标(或目的地)地址不被包括在累积的路径信息中。如果路由发现是关于多于一个的目标，则可以由任意数量的目标转发相关的路由请求，由于各个目标都不知道是否所有的目标都已经接收到请求，从而进行转发的目标每个都可以出现在累积路径信息中。 
由前述实施例所示的技术可应用于网状网络(有线和无线)，对等网络(有线和无线)，以及其他类似的自组织网络和具有随时间改变的拓扑结构的网络。 
节点硬件和软件 
图4示出了节点的实施例的硬件方面的所选细节。示出的节点包括连接到各种类型的存储器的处理器405，各种类型的存储器包括经由DRAM存储器接口402的易失性读取/写入存储器“存储器库”元件401.1-2、及非易失性读取/写入存储器闪存(flash)403及EEPROM 404元件。该处理器还连接到提供用于建立有线链路的多个以太网端口407的以太网接口406，以及连接到提供用于建立无线链路的数据包射频通信的无线接口409。在一些实施例中，无线接口与IEEE 802.11无线通信标准(例如，802.11a、802.11b、及802.11g中的任意一个)兼容。在一些实施例中，无线接口进行操作(与硬件和软件元件的任意组合结合一起)以收集关于网状网的相邻节点的统计信息。该统计信息可以包括信号强度和链路质量的任意组合。在一些实施例中，无线接口被配置为丢弃低于可设置的接收信号强度指示器(RSSI)阈值的所有数据包。示出的分割仅是一个实例，节点的其他等效实施例也是可能的。 
示出的节点可以起到图1、图2、图3A、和图3B所示的节点中的任意一个的作用。图4的无线接口可以在节点之间进行通信，并为路由请求和路由应答数据包提供低电平(low-level)传输。 
在运行中，处理器从存储元件(DRAM、FLASH、及EEPROM)的任意结合中抽取指令，并执行这些指令。这些指令中的一些对应于与路由请求、路由应答、和路由优化操作相关联的软件。根据在与路由应答处理相关联的处理期间所执行的指令可以将路由高速缓冲存储信息存储到存储元件的任意组合中。 
图5示出了节点的实施例的软件方面的所选细节。示出的软件包括网络管理系统(NMS)管理器501，其接口至网络接口管理器502和故障、配置、记帐、性能、及安全(FCAPS)管理器503。内核接口510将多个管理器接口至路由选择及传输协议层511和闪存文件系统模块513。路由选择协议包括与路由请求产生、路由应答解释、以及路由高速缓冲存储器管理相关的处理的多个部分。传输协议包括TCP和UDP。闪存文件系统模块与闪存驱动器516接口，闪存驱动器示出为概念地连接到闪存硬件元件523，闪存硬件元件是存储在图4的闪存和EEPROM元件的任意组合中的闪存文件系统的代表。第二层抽象层512使路由及传输协议分别与以太网驱动器514和射频驱动器515接口。以太网驱动器被示为概念地连接到以太网接口526，以太网接口是图4的以太网接口的代表。射频驱动器被示为概念地连接到无线接口529，无线接口是图4的无线接口的代表。在一些实施例中，软件还可以包括串行驱动器(serialdriver)。该软件被存储在计算机可读介质(例如，DRAM、FLASH、及EEPROM元件的任意组合)上，并由处理器来执行。示出的分割仅是实例，因为多个层的许多其他等效安排也是可能的。 
结论 
尽管为了更清楚地理解而略为详细地描述了上述的一些实施例，但是本发明并不局限于所提供的细节。存在实现本发明的多种替代方式。公开的实施例是示例性的，而不是限制性的。应该理解，架构、安排、及使用的许多变化是可能与教导的内容一致的，并处于发布的专利所附的权利要求的范围之内。例如，所使用的互连及功能单元比特宽度、时钟速度、以及技术类型通常在各个组件块中有变化。流程图及流程示意图处理的顺序及安排以及功能元件通常会有变化。另外，除非特意相反地陈述，否则列举的值的范围、所使用的最大值及最小值、或其他特殊说明(例如，集成技术和设计 流程技术)仅是那些示例性的实施例，可以期望在实现技术中跟踪改进和变化，而不可以被解释为限制。 
可以采用本领域技术人员已知的功能上等效的技术而不采用示出的那些实施例，来实现多种组件、子系统、功能、操作、程序、以及子程序。指定给互连、逻辑、功能、及程序的名称仅是示例性的，并不应该被理解为限制所教导的内容。还应该理解，许多设计功能方面可以在硬件(即，一般专用的硬件)或者在软件(即，通过可编程控制器或处理器的各种方式)中执行实现，作为依赖设计约束条件的功能的实现以及更快速的处理(其有利于将之前在硬件中实现的功能移向软件)和更高的集成密度(其有利于将之前在软件中的实现的功能移向硬件)的技术趋势。特定的变化可以包括(但不局限于)：联网技术中的差异(例如，有线/无线、协议、及带宽)；以及在根据特定应用的独特的工程技术及商业限制来实现本文中教导的内容时，预期会有其他的变化。 
通过细节和大大超出所教导的概念的许多方面的最小实现所要求的环境上下文示出了多个实施例。本领域的那些普通技术人员将认识到变化可以省略所公开的元件而不改变剩余元件之间的基本协作。因此应该理解，为了实现教导的内容的多个方面，大量的公开的细节不是必需的。就剩余元件与现有技术可区别来说，省略的组件没有被限制在本文中所教导的概念上。 
设计中的所有这样的变化都包括由示例性实施例所传达的教导上的非实质性变化。还应该理解本文中教导的概念具有广泛应用在其他联网和通信应用上的可应用性，并且不局限于示出的实施例的特定的应用或行业。因此，本发明应该被理解为包括所发布的专利所附权利要求范围之内所包含的所有可能的改进和变化。 

Claims (54)

1.一种用于路由优化的系统，该路由优化用于网状网络的按需路由选择协议，所述系统包括：
在网状网络的第一节点中，用来确定从源节点到目的节点的第一路由的装置；
用来确定从所述源节点到所述目的节点的第二路由的装置；
用来根据比较标准将所述第一路由与所述第二路由进行比较的装置；
在所述网状网络的第二节点中，如果所述比较步骤确定出所述第二路由优于所述第一路由，用来有条件地将改进路由传送至多个接受方的装置；
其中，所述改进路由是所述第二路由；
其中，所述比较标准包括节点间的跳数；以及
其中，所述有条件地传送是有条件地部分基于确定所述第一路由和所述第二路由分叉处的特定节点，而所述第二节点是所述特定节点。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述有条件地传送是进一步有条件地部分基于小于预定阈值的重试-尝试-计数。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一路由和所述第二路由中的至少一个被限定为单条链路。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一路由和所述第二路由中的至少一个包括多条链路。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一节点和所述第二节点是不同的节点。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一节点和所述第二节点是相同的节点。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一节点和源节点是不同的节点。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一节点和源节点是相同的节点。
9.根据权利要求1所述的系统，所述第二节点和目的节点是不同的节点。
10.根据权利要求1所述的系统，所述第二节点和所述目的节点是相同的节点。
11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于收集在用于确定所述第二路由的所述装置中使用的路径信息的装置。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，用于收集路径信息的所述装置是主动的。
13.根据权利要求12所述的系统，进一步包括用于发送与主动路径信息收集相关的控制数据包的装置。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，用于收集路径信息的所述装置是被动的。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述路径信息包括关于所述网状网络的拓扑结构的信息。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述路径信息包括累积路径信息。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述累积路径信息包括所述第一节点的网络地址。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述累积路径信息包括所述第二节点的网络地址。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，所述累积路径信息包括沿第三路由将流量从所述第一节点转发至所述第二节点的第三节点的网络地址。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第三路由包括所述第一路由。
21.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第三路由包括所述第二路由。
22.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接受方包括主动传送节点。
23.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于识别所述接受方的装置。
24.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接受方中的至少一个提供服务。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述服务是互联网连通服务和网络代理服务中的至少一个。
26.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接受方是当前可达的所述网状网络的所有节点。
27.一种用于路由优化的方法，该路由优化用于网状网络的按需路由选择协议，所述方法包括：
在网状网络的第一节点中，确定从源节点到目的节点的第一路由；
确定从所述源节点到所述目的节点的第二路由；
根据比较标准将所述第一路由与所述第二路由进行比较；
在所述网状网络的第二节点中，如果所述比较步骤确定
出所述第二路由优于所述第一路由，则有条件地将改进路由传送至多个接受方；
其中，所述改进路由是所述第二路由；
其中，所述比较标准包括节点间的跳数；以及
其中，所述有条件地传送是有条件地部分基于确定所述第一路由和所述第二路由分叉处的特定节点，而所述第二节点是所述特定节点。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述有条件地传送进一步有条件地部分基于小于预定阈值的重试-尝试-计数。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，在所述第一节点中确定所述第二路由。
30.根据权利要求27所述的方法，其中在所述第一节点中进行所述比较。
31.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一路由和所述第二路由中的至少一个被限定为单条链路。
32.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一路由和所述第二路由中的至少一个包括多条链路。
33.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一节点和所述第二节点是不同的节点。
34.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一节点和所述第二节点是相同的节点。
35.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一节点和所述源节点是不同的节点。
36.根据权利要求27所述的方法，所述第一节点和所述源节点是相同的节点。
37.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第二节点和所述目的节点是不同的节点。
38.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第二节点和所述目的节点是相同的节点。
39.根据权利要求27所述的方法，进一步包括收集在确定所述第二路由中使用的路径信息。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述收集路径信息是主动的。
41.根据权利要求40所述的方法，进一步包括发送与主动路径信息收集相关的控制数据包。
42.根据权利要求39所述的方法，其中，所述收集路径信息是被动的。
43.根据权利要求39所述的方法，其中，所述路径信息包括关于所述网状网络的拓扑结构的信息。
44.根据权利要求39所述的方法，其中，所述路径信息包括累积路径信息。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述累积路径信息包括所述第一节点的网络地址。
46.根据权利要求44所述的方法，其中，所述累积路径信息包括所述第二节点的网络地址。
47.根据权利要求44所述的方法，其中，所述累积路径信息包括沿第三路由将流量从所述第一节点转发至所述第二节点的第三节点的网络地址。
48.根据权利要求46所述的方法，其中，所述第三路由包括所述第一路由。
49.根据权利要求47所述的方法，其中，所述第三路由包括所述第二路由。
50.根据权利要求27所述的方法，其中，所述接受方包括主动传送节点。
51.根据权利要求27所述的方法，进一步包括识别所述接受方。
52.根据权利要求27所述的方法，其中，所述接受方中的至少一个提供服务。
53.根据权利要求52所述的方法，其中，所述服务是互联网连通服务和网络代理服务中的至少一个。
54.根据权利要求27所述的方法，其中，所述接受方是当前可达的所述网状网络的所有节点。
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