CN103563310A - 用于网状混合网络中的高吞吐量通信的***和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于增大混合网状网络中的吞吐量并减小传输延迟的***和方法。混合网状网络包括多个物理介质和通过多个物理介质链接的多个节点以形成至少一个路由，该至少一个路由包括转发节点，转发节点通过一个物理介质与前节点连接并通过其他物理介质与后节点连接。网络被配置为使得在所述物理介质上都没有前节点和后节点之间的链路，并且路由中具有物理介质之一上的链路的每两个节点在该同一物理介质上没有到路由中的任何其他节点的任何链路。这使得转发节点在完成消息接收之前开始向后节点转发从前节点接收的消息。

Description

用于网状混合网络中的高吞吐量通信的***和方法

背景技术

在网状网络中，源节点和目的节点之间的路由流经转发节点。这些转发节点参与从源节点发送到目的节点的消息转发。当通过单个物理介质在标准网状网络中发送消息时，每个网络节点都需要停止传输并释放物理介质以允许其他单元通过同一物理介质进行传输。该限制可以防止从同时进行传输的不同节点发送的消息之间的冲突。因此，网状网络中的一个限制因素是：在网络中，消息需要在从源节点到目的节点的路由上转发（重复）的次数。单个转发延迟是消息长度以及网络节点的处理时间和其他参数的因素。由于必须在开始重新发送消息之前完成消息的接收，因此路由中的转发节点可以引起延迟。该限制引起的延迟基本上是转发持续时间乘以转发节点的数量。

结果，根据转发数，网状网络中的不同节点可能具有不同接入次数。因此，网状网络中的两个节点之间的平均传输延迟可能随着网络节点的数量按系数LOG_x(N)增加，其中，N是网络中的节点数量，X是每个节点的相邻节点（具有直接链接的节点）的平均数。

发明内容

根据本发明实施方式，提供了一种混合网状网络，该网络可以包括多个物理介质以及通过该物理介质链接的多个节点，以形成至少一个最终吞吐量网状混合（UTMH）路由，该最终吞吐量网状混合路由包括多个转发节点，该转发节点通过第一物理介质与第一节点链接，并通过第二物理介质与第二节点链接，其中，在所述物理介质上都没有在第一节点与第二节点之间的链路，并且其中，UTMH路由中在物理介质中之一上链接的两个节点可能在同一物理介质上没有与UTMH路由中的任何其他节点的任何链路。

此外，根据本发明实施方式，转发节点可被配置为在完成消息的接收之前，开始通过第二物理介质向第二节点转发通过第一物理介质从第一节点接收的消息。

此外，根据本发明实施方式，节点可以基于网络的拓扑以及物理介质中的节点之间的可用链路，建立网络中的UTMH路由的树。可选地，主装置可以基于网络的拓扑和物理介质中的节点之间的可用链路，建立网络中的UTMH路由的树，并且将指示树的数据通信到节点。

此外，根据本发明实施方式，通过以下方式来计算路由：为UTMH路由中的每个链路分配权重1；为网络中的所有其他链路分配等于平均消息长度的权重；以及利用非负边缘路由成本来解决图（graph）的单个源最短路由问题。

此外，根据本发明实施方式，提供了一种混合网状网络中的节点，该节点可以包括：连接至多个物理介质的物理层；以及连接至该物理层的数据链路层，其中，物理层和数据链路层可被配置为在完成消息接收之前开始通过其他物理介质转发通过物理介质之一接收的消息。

此外，根据本发明实施方式，提供了一种用于网状混合网络中的高吞吐量通信的方法。该方法可以包括：将多个转发节点通过第一物理介质链接至对应第一节点，并通过第二物理介质链接至第二节点，以形成最终吞吐量网状混合（UTMH）路由；其中，在所述物理介质上都没有第一节点与第二节点之间的链路，并且其中，UTMH路由中在所述物理介质之一上具有链路的两个节点在同一物理介质上可能没有与UTMH路由中的任何其他节点的任何链路。

此外，根据本发明实施方式，该方法可以包括：在完成消息接收之前，开始通过第二物理介质向第二节点转发通过第一物理介质从第一节点接收的消息。

此外，根据本发明实施方式，该方法可以包括：基于网络的拓扑和物理介质中的节点之间的可用链路，建立在网络中的UTMH路由的树，并且将指示树的数据通信到节点。

此外，根据本发明实施方式，该方法可以包括：为UTMH路由中的每个链路分配权重1；为网络中的所有其他链路分配等于平均消息长度的权重；以及用非负边缘路由成本来解决图形的单个源最短路由问题。

附图说明

在说明书的结论部分中特别指出并明确地要求保护了本发明的主题。然而，通过结合附图参照以下的详细说明书，将最好地理解本发明的组织和操作方法以及其对象、特征和优点，在附图中：

图1是示出根据本发明实施方式的网状混合网络的示例性拓扑的示意图；

图2是涉及根据本发明实施方式的网状混合网络的三个节点的示意说明，该网状混合网络能够利用网状混合通信网络的改善的吞吐量模式（ITMH模式）或网状混合通信网络的最终吞吐量模式（UTMH模式）；

图3是示出根据本发明实施方式的网状混合网络中的示例性路由的示意图；

图4是示出根据本发明实施方式的支持UTMH模式的网状混合网络的示例性拓扑的示意图；

图5是说明用于实施根据本发明实施方式的ITMH模式的方法的流程图；以及

图6是说明用于实施根据本发明实施方式的UTMH模式的方法的流程图。

将会理解，为了说明的简单和清楚，在附图中示出的元件不必按比例绘制。例如，为了清楚，可以相对于其他元件夸大一些元件的尺寸。此外，在认为合适时，在附图之间的附图标记可以重复，以指示对应的或类似的元件。

具体实施方式

在以下的详细说明书中，为了提供对本发明的透彻理解，给出了多个具体细节。然而，本领域普通技术人员将会理解，在没有这些具体细节的情况下，也可以实现本发明。在其他情况中，没有详细描述公知的方法、程序和部件，以避免模糊本发明。

虽然本发明实施方式在这方面没有限制，但是利用诸如例如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等术语的讨论可以指计算机、计算平台、计算***、或者将表示为计算机寄存器和/或内存中的物理（例如，电子）量的数据操控或转换为类似地表示为计算机寄存器和/或内存或者可以存储执行操作和/或处理的指令的其他信息存储介质中的物理量的其他数据的其他电子计算装置的操作和/或处理。

虽然本发明实施方式在这方面没有限制，但是在本文中使用的术语“多个”可以包括例如“多个”或者“两个以上”。在说明书中可以通篇使用“多个”，以描两个以上的部件、装置、元件、单元、参数等。除非明确说明，本文中描述的方法实施方式不限制到特殊次序或顺序。另外，所描述的方法实施方式或其元件中的一些可以在同一时间点发生或执行。

网络通信***通常可以包括一个或多个重复或转发节点，以用可选通信路径覆盖网络节点的预定区域或预定组。由于每个节点本质上都具有通信能力，因此可以使用每个节点作为可以进行数据和/或内容通信的中继器。

典型的网状网络可以包括单个物理介质来传送数据。根据在专利申请号12/364,727中描述的，根据本发明实施方式的混合网状网络可以包括多于一个的物理介质，上述专利申请的全部内容结合于此作为参考。混合网状网络可以通过多个物理介质传送数据。例如，混合网状网络可以在诸如但不限于电力线通信（PLC）和射频（RF）物理介质的两个单独物理介质上传送数据。根据本发明实施方式，不一定在每个物理介质上都有每对节点之间的物理链路。例如，在具有两个物理介质的混合网状网络中，每对节点可以仅在第一介质上具有物理链路、仅在第二介质上具有物理链路、或者在第一介质和第二介质上具有物理链路。

根据本发明实施方式，在混合网状网络中，每个网络节点或末端单元可以通过一个或多个物理介质与混合网络的一个或多个其他末端单元互连。在每个物理介质中，互连可以通过每个节点之间的专用连接或通过共享物理介质来实现。

在一些共享物理介质中，每对节点之间的物理连接的质量和强度可以不是恒定的。质量和强度可以取决于动态环境和物理条件，诸如，例如节点之间的距离、外部干扰、在同一介质上进行传输的其他节点等。在连接至共享介质的一组节点之间的物理连接的质量和强度良好的情况下，如果冲突节点同时进行传输，则可能发生冲突。然而，如果外部和物理条件在不同通信区域之间提供了隔离，则在共享物理介质上进行传输的某些节点可能不能与共享同一介质的某些其他节点进行通信。因此，如果外部和物理条件在不同通信区域之间提供了隔离，则在共享通信介质上可以进行多个通信而不会有冲突。如果可能，可以利用该属性用于共享媒体的同时重新使用。这种***的一个实例是蜂窝无线网络，其中，如果节点位于隔离的小区，则不同节点可以同时使用同一RF信道。

参照图1，图1描述了根据本发明实施方式的网状混合网络100的示例性拓扑的示意图。根据本发明实施方式，网络100可以包括多个节点110、112、114、116、118、120、122、124、126、128、130和132以及由点线表示的150和由虚线表示的160这至少两个物理介质。节点112、114、116、118、122、124、126、128和130中的某些可以适于经由至少两个物理介质150和160进行通信。

从节点110发送到节点126的消息可以遵循通过节点112、114、116、118、120和124的路由170。因此，节点110可以充当源节点，节点126可以充当目的节点，并且节点112、114、116、118、120和124可以充当转发节点。对于本领域普通技术人员来说，显然，可以存在将节点110连接至节点126的可选路由。例如，从节点110发送的消息可以经由节点112、114、122、118、120、124和126到达节点126。

由于根据图1给出的实例，节点110、112和114可以经由单个物理介质150互连，因此转发节点112可能需要在节点112能够开始再次发送消息之前完成消息的接收。然而，由于转发节点114可以在不同物理介质160上连接至转发节点116，因此节点114可以在节点114完成消息接收之前开始消息的转发。该方案下的最小理论延迟可以是节点114对单个比特的接收和转发所需的时间。消息中的第一个比特的转发的最小实际延迟可以包括链路接入延迟。单个比特的接收和转发所需的时间在下文中将称为单个比特延迟。由于当转发消息的第一个比特时，前方的路由上的其余链路可能基本上空闲并且基本上没有其他比特可以同时运行，因此节点114可以基本上以单个比特延迟来传输消息。由于节点114和116经由物理介质160互连并且节点116和118经由不同的物理介质150互连，因此节点116可以将从节点114接收的消息以单个比特延迟转发到转发节点118。由于节点116、118和120可能经由单个物理介质150互连，因此转发节点118可能需要在节点118开始向节点120再次发送消息之前完成从节点116的消息接收。类似地，由于节点118、120、124通过单个物理介质150互连，因此节点120可能需要在节点120开始再次向节点124发送消息之前完成从节点118的消息接收。由于节点120和124经由物理介质150互连并且节点124和126经由不同物理介质160互连，节点124可以以单个比特延迟向节点126转发从节点120接收的消息。

根据本发明实施方式，网络节点可以包括连接至多个物理介质的物理层以及连接至物理层的数据链路层。如在美国专利申请号12/364,727中详细描述的，在完成消息的接收之前，网络节点的物理层和数据链路层可以通过不同物理介质完成对通过一个物理介质接收的消息的转发，因此，该转发可以基本上不涉及重复节点的额外处理。

其中至少一个转发节点被配置为利用具有多个物理介质的优势以单个比特延迟来转发消息的混合网状网络的工作模式在下文中可以称为改善的吞吐量网状混合（ITMH）模式。其中所有预定路由中的所有转发节点被配置为以单个比特延迟转发消息的混合网状网络的工作模式在下文中称为最终吞吐量网状混合（UTMH）模式。需要指出的是，UTMH模式中的预定路由可以全部始于或结束于网络的单个节点。

为了建立ITMH模式或UTMH模式，可以标识用于将源节点连接至目的节点的专用路由。该路由可以是预定的，并且可以指定哪些具体节点参与路由，以避免多个物理介质上的冲突。

在根据本发明实施方式的网状混合网络100的实施方式中，可以将一个节点定义为主装置132。基于网络拓扑和不同物理介质中的节点之间的互连路径，主装置132可以建立网络中的通信路径或路由。这些路径或路由拓扑可以描述为树。该树可以被网状混合网络中的所有其他节点用作缺省路径拓扑。在连接被宣布关闭或中断的情况下，主装置132可以重建通信路径树，以覆盖或补偿中断的连接。

根据本发明实施方式，为了路由控制和配置，网络100可以实现至少一种额外通信模式，诸如但不限于标准点到点、多播、广播等。主装置132可以使用该通信模式（在下文中称为控制和配置模式）向网络100的节点通信指示可以用于ITMH或UTMH模式的路由的数据，并且在ITMH或UTMH模式被用于传送数据时控制网络100。主装置132还可以使用控制和配置模式连续或周期性地监控节点之间的路由，以及获知在网状网络拓扑中可用的链路。根据本发明的一些实施方式，主装置132可以以可以在网状混合网络中实现UTMH模式的方式来利用路由算法和控制网络。例如，主装置132可以将选择的节点配置为仅在可用于使其以单个比特延迟转发数据的多个物理介质中的一个物理介质上与其他节点通信。

例如，主装置132生成的路由可以以集中方式存储，主装置132可以包括存储介质，用于存储特别是由主装置132生成的路由。另外地或可选地，由主装置132生成的路由可以由网络100中的各节点的存储介质以分布式方式存储。这些路由可以恒定或者根据网络100规范和突发事件（诸如连接失效、向网络添加新节点、外部环境变化、网络负载变化等）更新。

根据本发明实施方式，主装置132可以优化路由，以基本上使路由延迟最小化。例如，经由节点112将节点110连接至节点114的路由170的段175可以用经由节点128和130将节点110连接至节点114的路由180代替。由于路由180含有比段175更多的互连节点，因此路由180可以比段175长。然而，根据本发明实施方式，沿路由180传输消息的延迟可能短于沿段175传输消息的延迟。当沿段175传输时，节点112可能需要在节点112可以开始再次发送消息之前完成消息的接收。然而，当沿路由180传输消息时，节点128和130中的每个都可以以单个比特延迟进行转发。

根据本发明实施方式，节点可以具有存储在与该节点相关的存储装置上的指示网络拓扑以及可用连接的数据。如上文中描述的，该数据可以由主装置收集。可选地，网络拓扑和可用连接数据可以分布在没有主装置的网络节点之间，实现分布式网络管理。在该情形中，至少一些节点可以具有足够的信息以基于网络拓扑以及多个物理介质中的多个节点之间的可用互连路由或链路来建立网络中的路由树。本发明的实施方式不限于具体网络管理技术。

参照图2，描述了涉及能够利用根据本发明实施方式的ITMH或UTMH模式的网状混合网络的可能的多个节点（未示出）中的三个节点210、220和230的示意性说明。网状混合网络可以包括由点线表示的240和由虚线表示的250这两个物理介质。前节点210可以经由转发节点220向节点230传输消息或转发从网络中的其他节点（未示出）接收的消息。后节点230可以是消息的最终目的地或者可以沿路由将消息转发到其他节点，例如，节点260。节点220可以表示可以以单个比特延迟转发消息的网络中的任意转发节点。前节点210可以表示相对于沿节点路由的消息进度方向相对转发节点的任意前节点，并且后节点230可以表示相对于沿路由的消息进度方向相对转发节点的任意后节点。节点210和230可以与节点220相邻。根据本发明实施方式，如果满足了以下UTMH规则，则转发节点220可以以单个比特延迟转发消息：

-在所述物理介质上都没有在前节点210和后节点230之间的物理链路，该规则确保当节点230转发消息时，其将不会干扰节点210的传输。

-在前节点210和转发节点220之间的一个物理介质上有单个物理链路，在转发节点220和后节点230之间的其他物理介质上有单个物理链路，这确保了节点230可以从节点220接收传输，而不受210的干扰。

-在单个物理介质上具有直接链路的路径中的两个节点在同一物理介质上没有到该路径中的任意其他节点的任何其他直接链路。因此，即使沿单个路径的两个节点可能在同一共享介质上同时传输，也没有干扰。例如，如果外部和物理条件在物理介质上的不同通信区域之间提供了隔离，则这可以在现实实际情况中发生。例如，第四节点260仅具有经由物理介质240到节点230的链路270。如果节点260本来还有物理链路经由物理介质240到路径中的其他节点，则链路270将会被其他节点干扰。例如，如果节点260本来还有物理链路经由物理介质240到节点210，则链路270将会受到节点210的传输的干扰。

参照图3，描述了说明根据本发明实施方式的网状混合网络中的示例性路由300的示意图。节点310可以是源节点，节点350可以是目的节点，并且节点320、330和340可以是沿路由300的转发节点。物理介质360、370可以是两个单独的物理介质。显然，沿路由300的所有转发节点可以符合上文中参照图2描述的UTMH规则。具体地，在物理介质360和370上都没有在节点310与330之间、节点320与340之间、以及节点330与350之间的物理链路。在节点310和340之间的物理介质360上可以没有直接物理链路，在节点320和350之间的物理介质370上可以没有直接物理链路。在每对相邻节点310-320、320-330、330-340、以及340-350中的之间的物理介质360或370的一个上可以仅有单个物理链路，并且每个转发节点320、330和340都可以在不同物理介质360和370上具有到两个相邻节点的链路。因此，路由300中的所有转发节点320、330和340都可以以单个比特延迟转发。因此，路由300中的每个转发节点320、330和340可以为节点310和350之间的总延迟贡献单个比特延迟。路由300的总延迟可以基本上等于单个比特延迟的三倍。在路由可以具有其每个都符合UTMH规则的M个转发节点的一般情形中，路由的计算延迟可以基本上等于单个比特延迟的M倍。

参照图4，描述了示出支持根据本发明实施方式的UTMH模式的网状混合网络400的示例性拓扑的示意图。根据本发明实施方式，网络400可以包括多个节点A1、B1、B2、B3、C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4和D5以及至少两个物理介质410和420。至少某些节点，例如，B2、C2和C3可以适于经由至少两个物理介质150和160通信。

网络400可以支持相对于节点A1的UTMH模式，因此，UTMH中的预定路由可以全部始于或结束于节点A1。以下的表1列出了从节点A1到***中的其他节点的可能路由。可以看出，每个路由都符合UTMH规则。

表1：将A1连接至所有其他节点的路由

目的地：	路由：
		B1	A1-B1
B2	A1-B1-B2
		B3	A1-B3
C1	A1-B1-C1
		C2	A1-B1-C2
C3	A1-B3-C3
		C4	A1-B3-C4
D1	A1-B1-C1-D1
		D2	A1-B1-C1-D2
D3	A1-B3-C3-D3
		D4	A1-B3-C4-D4
D5	A1-B3-C4-D5

如上文说明的，具有M个转发节点的UTMH路由的计算延迟可以基本上等于单个比特延迟的M倍。术语UTMH路由可以指其中所有重复节点都符合UTMH规则并以单个比特延迟进行转发的路由。术语常规路由可以指其中没有重复节点支持UTMH模式的路由。在UTMH路由具有相对较小数量的重复节点和长消息的情形中，相比于常规路由，UTMH路由的延迟可以相对较小。然而，如果UTMH路由中所传输的消息很短并且重复节点的数量很大，则UTMH路由的总延迟相对于常规路由的延迟可能相对较大。例如，如果有两个将源节点与目的节点连接的路由，第一路由是具有相对较大数量的重复节点的UTMH路由，第二路由是具有相对较小重复节点的常规路由，并且如果所传输的消息很短，则常规路由的延迟可以小于UTMH路由的延迟。因此，如果所传输的消息短并且网络不限制路由长度，则在构造网络中的路由时，可以考虑单个比特延迟，以使网络中的延迟最小化。

根据本发明实施方式的用于计算考虑了单个比特延迟的给定网络中的最佳路由的示例性方法可以基于以下算法：其解决了图形问题中节点之间的最短路由，同时为节点之间的每个链路使用唯一权重分配。即，解决找到两个顶点（或节点）之间的路径的问题，使得其构成边的权重总和最小。可以如下设置图形的权重：

i.在每个UTMH路由中，为路由中的每个链路分配值1。

ii.对于网络中的所有其他链路，分配值L，其中，L可以等于平均或最大消息长度。

上述权重可以保证，如果UTMH路由中的所有单个比特延迟的总和小于常规转发的常规路由的延迟，则可以选择UTMH路由，否则，可以使用最短常规路由。

通过用非负边缘路由成本解决图形的单个源最短路由问题，可以建立通信路由树。例如，可以基于根据上述规则i'和ii’向可能链路分配权重的Dijkstra算法来制作最短路由树。可选地，可以使用其他适当算法。

以下的计算可以论证根据本发明实施方式的UTMH模式相比于网状网络的标准工作模式的平均延迟减小。可以如下计算在标准、非ITMH或UTMH模式中从源节点向目的节点传输消息的总时间延迟的估计：

非UTMH传输时间=（接入时间-TXtime(j)）*Log_x(N)[等式1]

其中：

-N是网络中节点的数量。

-J是消息中的比特数。

-X是网络中的每个节点可以具有的直接连接的平均数。

-接入时间（AccessTime）是由物理层引起的消息中的比特的每个帧的时间延迟；该延迟包括物理层解调输入比特并且再次对其进行调制用于第二物理层的转发所需的时间。为了便于计算，假设可以在单个帧中传输j比特的完整消息，因此该值被看作是恒定系数，称为“单个比特延迟”。

-TXtime(j)是通过物理介质传输j个比特的传输时间。该值包括线路上的实际波特率，并且忽略了信号传播和基本上可以忽略不计的其他延迟。

-Log_x(N)是网络深度，其是网络的任意最小生成树（MST）的最大高度。如本领域中已知的，MST算法可以用于例如通过实施树的贪婪搜索来创建到标准网状网络中的节点的缺省路径拓扑。

如下计算在UTMH模式中从源节点向目的节点传输消息的总时间延迟：

UTMH传输时间=接入时间*Log_x(N)+TXtime(j)[等式2]

接入时间*Log_x(N)远远小于TXtime(j)和TXtime(j)*Log_x(N)，因此可以忽略。非UTMH传输时间（non UTMH transmission time）和UTMH传输时间（UTMH transmission time）之间的关系可以估计为：

[等式3]

因此，相比于标准网状网络，根据本发明实施方式的UTMH模式中的消息传输的平均延迟可以大体上减小系数Log_x(N)。

根据本发明实施方式，在UTMA模式中沿路由传输整个消息的延迟基本上等于传输节点的数量乘以单个比特延迟加上TXtime(j)。由于TXtime(j)通常可以远远大于传输节点数乘以单个比特延迟，因此UTMH模式路由方法允许有与网络中的每个节点的大致类似的接入时间，而与所需的转发数无关。

现在参照图5，图5是示出用于实现根据本发明实施方式的ITMH模式的方法的流程图。根据本发明实施方式，网状混合网络可以配置为以ITMH模式传输消息（块510）。可以为网络节点建立和分配路由，并且可符合UTMH规则的节点可以配置为以单个比特延迟转发消息。可以从源节点发送消息（块520）。如果路由中的下一节点不是目的节点（块530），则下一节点可以是转发节点。在块540，可以检查转发节点是否符合UTMH规则。如果转发节点不符合UTMH规则，则转发节点在转发消息之前可能需要完成消息的接收（块560）。然而，如果转发节点符合UTMH规则，则转发节点可以在不同物理介质上以单个比特延迟转发消息（块550）。当消息到达目的节点时，其可以被目的节点接收（块570）。

现在参照图6，图6是示出用于实现根据本发明实施方式的UTMH模式的方法的流程图。根据本发明实施方式，网状混合网络可以配置为以UTMH模式传输消息（块610）。可以建立符合UTMH规则的路由。这些路由可以分配给网络节点。可能需要在不同网络介质上配置节点之间的网络连接，使得转发节点可以符合UTMH规则。可以从源节点发送消息（块620）。如果路由中的下一节点不是目的节点（块650），则该节点可以是转发节点。转发节点可以以单个比特延迟沿路由转发消息（块640）。当消息到达目的节点时，其可以被目的节点接收（块640）。

本发明的一些实施方式可以在基于处理器的***（例如，主装置132）中执行的软件中实现。例如，本发明实施方式可以以代码实现，并且可以存储在存储介质上，该存储介质上存储有指令，该指令可以用于对***编程以执行该指令。存储介质可以包括但不限于：包括软盘、光盘、光盘只读存储器（CD-ROM）、可重写光盘（CD-RW）、以及磁光盘在内的任意类型的磁盘；诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）（诸如动态RMA（DRAM））、可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、磁卡或光卡的半导体装置；以及包括可编程存储装置在内的适于存储电子指令的任何类型的媒体。本发明实施方式的其他实施方式可以包括专用、定制、定做、或成品的硬件、固件、或者其组合。

本发明的实施方式可以以包括以下部件的***来实现，该部件包括但不限于：多个中央处理单元（CPU）或任何其他合适多功能或特定处理器或控制器、多个输入单元、多个输出单元、多个内存单元、以及多个存储单元。这种***可以另外地包括其他适当的硬件部件和/或软件部件。

虽然文中已经说明和描述了本发明的特定特征，但是对于本领域普通技术人员来说，可以有多种修改、替换、变化和等同物。因此，将会理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真正精神范围内的所有这种修改和变化。

Claims (10)

1.一种混合网状网络，所述网络包括：

多个物理介质；以及

多个节点，通过所述物理介质链接以形成至少一个最终吞吐量网状混合（UTMH）路由，所述最终吞吐量网状混合路由包括多个转发节点，每个所述转发节点都通过第一物理介质与对应的第一节点链接，并通过第二物理介质与对应的第二节点链接；

其中，在所述物理介质上都没有所述第一节点与所述第二节点之间的链路；

并且其中，所述至少一个UTMH路由中的在所述物理介质中之一上链接的每两个节点在该同一物理介质上没有到所述至少一个UTMH路由中的任何其他所述节点的任何链路。

2.根据权利要求1所述的网络，其中，所述转发节点被配置为在完成消息的接收之前，开始通过所述第二物理介质向所述第二节点转发通过所述第一物理介质从所述第一节点接收的消息。

3.根据权利要求1所述的网络，其中，所述节点用于基于所述网络的拓扑以及所述物理介质中的节点之间的可用链路，建立所述网络中的所述至少一个UTMH路由的树。

4.根据权利要求1所述的网络，还包括：

主装置，基于所述网络的拓扑和所述物理介质中的节点之间的可用链路，建立所述网络中的所述至少一个UTMH路由的树，并且将指示所述树的数据通信到所述节点。

5.根据权利要求1所述的网络，通过以下步骤来计算路由：

为每个所述至少一个UTMH路由中的每个链路分配权重1；

为所述网络中的所有其他链路分配等于平均消息长度的权重；

以及

用非负边缘路由成本解决图形中的单个源最短路由问题。

6.一种混合网状网络中的节点，所述节点包括：

连接至多个物理介质的物理层；以及

连接至所述物理层的数据链路层，

其中，所述物理层和所述数据链路层被配置为在完成消息接收之前开始将通过所述物理介质之一接收的消息通过其他物理介质转发。

7.一种用于网状混合网络中的高吞吐量通信的方法，所述网状混合网络包括多个物理介质和多个节点，所述方法包括：

将多个转发节点中的每个通过第一物理介质链接至对应第一节点，并通过第二物理介质链接至对应第二节点，以形成最终吞吐量网状混合（UTMH）路由，

其中，在所述物理介质上都没有所述第一节点和所述第二节点之间的链路，并且其中，所述UTMH路由中在所述物理介质中之一上有链路的每两个节点在同一所述物理介质上没有到所述UTMH路由中任何其他所述节点的任何链路。

8.根据权利要求7所述的方法，包括：

在完成消息接收之前，开始通过所述第二物理介质向所述第二节点转发通过所述第一物理介质从所述第一节点接收的消息。

9.根据权利要求7所述的方法，包括：

基于所述网络的拓扑和所述物理介质中的节点之间的可用链路，在所述网络中建立所述UTMH路由的树；以及

将指示所述树的数据通信到所述节点。

10.根据权利要求7所述的方法，包括：

为每个所述UTMH路由中的每个链路分配权重1；

为所述网络中的所有其他链路分配等于平均消息长度的权重；

以及

用非负边缘路由成本来解决图形的单个源最短路由问题。

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