DE60130046T2

DE60130046T2 - Knotenauswahlverfahren

Info

Publication number: DE60130046T2
Application number: DE2001630046
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Yokohama-shi KASHIMA
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2021-12-29
Also published as: JPWO2003061311A1; EP1467578B1; EP1467578A1; EP1467578A4; WO2003061311A1; US20050243735A1; JP4121960B2; DE60130046D1; AU2002225378A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Knotenauswählverfahren, insbesondere ein Knotenauswählverfahren, in welchem ein mobiler Knoten, der sich unter Knoten bewegt, die verstreut angeordnet sind, eine Entfernung zu einem in Frage kommenden Knoten benachbart zum mobilen Knoten schätzen kann, wenn der mobile Knoten einen Knoten auswählt, um nach dem Knoten, der gerade in Kommunikation ist, damit zu kommunizieren. Außerdem kann die vorliegende Erfindung durch eine Modifikation, die in der vorliegenden Erfindung enthalten ist, auch an ein Netz angepasst werden, in welchem Knoten ungleichmäßig verteilt sind.
STAND DER TECHNIK
Das US-Patent US 5,946,621 offenbart ein Verfahren zum Aktualisieren einen Nachbarsatzes zur Verwendung durch eine Mobilstation während einer sanften Weiterschaltung.
In den letzten Jahren wurden kostengünstige, leistungsarme drahtlose Kurzstreckenvorrichtungen, wie beispielsweise Bluetooth, auf verschiedenen Gebieten sehr viel verwendet. In vielen bestehenden Systemen, wie beispielsweise einem drahtlosen Zellulartelefonsystem, wird ein Empfangssignalstärkenindikator RSSI (received signal strength indicator) zum Erfassen einer Mobileinheit und zum Basisstationswechsel verwendet. Die Verwendung solch eines RSSIs für eine drahtlose Vorrichtung, wie zuvor beschrieben, ist jedoch nicht immer geeignet, da die Verwendung des RSSIs die Komplizierung einer elektrischen Schaltung oder eine Erhöhung der Herstellungskosten mit sich bringt.
Als ein Beispiel wird in einem drahtlosen Zellulartelefonsystem ein Fall betrachtet, in welchem sich eine Mobileinheit (im Folgenden als ein mobiler Knoten bezeichnet) unter Basisstationen (im Folgenden einfach als ein Knoten bezeichnet) bewegt, die verstreut angeordnet sind. Wenn sich der mobile Knoten bewegt, ändert sich die Entfernung zwischen dem mobilen Knoten und jedem Knoten. Zusammenhängend damit ändert sich demgemäß auch die Stärke des Signals, das der mobile Knoten von jedem empfängt.
Im Allgemeinen misst solch ein mobiler Knoten bei vorbestimmten Zeiteinstellungen die Stärke des Signals, das von jedem Knoten empfangen wird. Wenn die Stärke des Signals, das vom Knoten empfangen wird, mit dem der mobile Knoten gerade verbunden und in Kommunikation ist, nachlässt, führt der mobile Knoten eine Basisstationswechseloperation zum Wechseln des Verbindungsknotens zu einem Knoten durch, dessen Signal stark ist. Es wird ein Algorithmus für die Basisstationswechseloperation zusammen mit einer Technik zur Entfernungsschätzung benötigt.
Außerdem ist zu erwarten, dass moderne kleinformatige drahtlose Vorrichtungen, wie beispielsweise Bluetooth, in der Zukunft an Ad-hoc-Mobilnetze angepasst werden. Es ist natürlich zu bedenken, dass in solch einem Netz Knoten im Gegensatz zu einem Zellularsystem ungleichmäßig verteilt sein können. Demnach wird eine Technik benötigt, die auch an solch eine ungleichmäßige Knotenverteilung angepasst werden kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die zuvor beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen, und betrifft ein Knotenauswählverfahren. Die vorliegende Erfindung stellt einen Entfernungsschätzungsalgorithmus bereit, der es möglich macht, einen Knoten ohne Verwenden eines RSSIs auszuwählen. Die vorliegende Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 2 definiert.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an ein Knotenauswählverfahren gerichtet, in welchem ein mobiler Knoten, der sich unter einer Mehrzahl von Knoten bewegt, die verstreut angeordnet sind, eine Entfernung zu einem in Frage kommenden Knoten benachbart zum mobilen Knoten schätzt und einen Knoten für die nächste Kommunikation auswählt, dadurch gekennzeichnet, dass der mobile Knoten ausführt: einen ersten Schritt des Spezifizierens eines Knotens, der innerhalb einer Kommunikationszone des mobilen Knotens vorhanden ist, als den in Frage kommenden Knoten; einen zweiten Schritt des Berechnens eines Verhältnisses zwischen der Anzahl von Knoten, die innerhalb einer ersten Region vorhanden sind, in welcher die Kommunikationszone des mobilen Knotens und eine Kommunikationszone des in Frage kommenden Knotens einander überlappen, und der Anzahl von Knoten, die innerhalb zweiter Regionen vorhanden sind, in welchen die beiden Kommunikationszonen sich nicht überlappen, für jeden spezifizierten in Frage kommenden Knoten; und einen dritten Schritt des Schätzens der Entfernung auf der Basis des Verhältnisses.
Der mobile Knoten führt ferner einen vierten Schritt des Auswählens eines Knotens für die nächste Kommunikation auf der Basis der geschätzten Entfernung aus.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Modifizieren der Anzahl N von Knoten, die innerhalb der ersten Region oder der zweiten Regionen vorhanden sind, im zweiten Schritt, wie die folgenden unabhängigen vier Verfahren. Dadurch kann die vorliegende Erfindung selbst an einen Fall angepasst werden, in welchem Knoten in jeder Region ungleichmäßig verteilt sind. Natürlich können die folgenden Verfahren auch an einen Fall angepasst werden, in welchem Knoten gleichmäßig verteilt sind.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgende Modifikation:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in Regionen sind; S_j die Anzahl von Knoten ist, die in einem kompletten Graphen G_j enthalten sind, der in keinem anderen kompletten Graphen als dem kompletten Graphen G_j selbst enthalten ist (im Folgenden als maximaler kompletter Graph bezeichnet), der vier oder mehr Knoten umfasst; wobei die Anzahl von bestehenden maximalen kompletten Graphen M ist; und j = 1, 2, ..., M.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgende Modifikation:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in Regionen sind; S die Anzahl von Knoten ist, die in einem maximalen kompletten Graphen G_j enthalten sind, der vier oder mehr Knoten enthält; O_jk eine Modifikationsgröße ist, wenn die Anzahl von Knoten, die innerhalb der Region vorhanden sind, in welcher zwei maximale komplette Graphen G_j und G_k einander überlappen, Q_jk ist, O_jk = 0, wenn Q_jk = 0, und O_jk = Q_jk – 1, wenn Q_jk ≠ 0; j, k = 1, 2, ..., M, und j ≠ k.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgende Modifikation:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in Regionen sind; S_j die Anzahl von Knoten ist, die in einem maximalen kompletten Graphen G_j enthalten sind, der vier oder mehr Knoten enthält; O_jk eine Modifikationsgröße ist, wenn die Anzahl von Knoten, die innerhalb der Region vorhanden sind, in welcher zwei maximale komplette Graphen G_j und G_k einander überlappen, Q_jk ist, O_jk = 0, wenn Q_jk = 0, und O_jk = Q_jk – 1, wenn Q_jk ≠ 0; M_jk eine Änderungsgröße ist, M_jk = 1, wenn S_j – Q_jk = 1 oder S_k – Q_jk = 1, und M_jk = 0, wenn S_j – Q_jk ≠ 1 und S_k – Q_jk ≠ 1; j, k = 1, 2, ..., M, und j ≠ k.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgende Modifikation. Die Knoten, die innerhalb der Kommunikationszone vorhanden sind, werden Nachbarknotenliste NNL (neighbor node list) des Knotens genannt. NNLs werden in Bezug auf alle Knoten, die innerhalb jeder Region vorhanden sind, miteinander verglichen, und selbst eine Mehrzahl von Knoten wird als eins gezählt, wenn die Mehrzahl von Knoten dieselbe NNL aufweist. Die so gezählte Anzahl wird als die modifizierte Anzahl von Knoten der Region verwendet.
Das Knotenauswählverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der mobile Knoten die ersten bis vierten Schritte in vorbestimmten Perioden ausführt.
Das Knotenauswählverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Periode gemäß der Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Knotens geändert wird.
Das Knotenauswählverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Periode gemäß der Anordnungsdichte der Mehrzahl von Knoten geändert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 enthält zwei Darstellungen, die sich nur in der Position eines mobilen Knotens (N) unterscheiden, zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einer Überlappung zwischen der Kommunikationszone des mobilen Knotens (N), der sich unter einer Mehrzahl von Knoten bewegt, die im Wesentlichen gleichmäßig verstreut angeordnet sind, und der Kommunikationszone eines Knotens (X1), sowie der Entfernung (D) zwischen den Knoten; 2 enthält Darstellungen zur Erläuterung dessen, welche Basisstationswechseloperation denkbar ist, wenn sich der Knoten (N) bewegt hat, unter Verwendung einer Beziehung zwischen der Anzahl von Knoten, die innerhalb einer ersten Region (R₀) vorhanden sind, in welcher Kommunikationszonen einander überlappen, und der Anzahl von Knoten, die innerhalb zweiter Regionen (R₁, R₂) vorhanden sind, in welchen die Kommunikationszonen einander nicht überlappen; und 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels, in welchem die vorliegende Erfindung an einen Fall angepasst ist, in welchem Knoten ungleichmäßig verteilt sind.
BESTE FORM ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Unter Verwendung eines Algorithmus der vorliegenden Erfindung kann ein mobiler Knoten (N) die Entfernung zu einem Knoten, der innerhalb der Kommunikationszone des mobilen Knotens (N) vorhanden ist, ohne Verwenden eines RSSIs schätzen.
Da der mobile Knoten die Entfernung zu jedem Knoten unter Verwendung des Algorithmus der vorliegenden Erfindung schätzen kann, kann der mobile Knoten eine Basisstationswechseloperation durch Verwenden des Algorithmus der vorliegenden Erfindung parallel zu einem bestehenden Algorithmus durchführen. Außerdem ist es denkbar, dass der Algorithmus der vorliegenden Erfindung ergänzend zu einem RSSI verwendet wird.
Der Algorithmus der vorliegenden Erfindung kann in einem kostengünstigen, leistungsarmen Kurzstreckennetz, wie beispielsweise Bluetooth, in geeigneter Weise verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Das heißt, die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Zugangspunktnetz, das ein Zellular- oder PHS-System anwendet, oder ein allgemeines Ad-hoc-Mobiletz (MANET) anwendbar.
In einem Netz, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird, weisen Knoten, die verstreut angeordnet sind, dieselben Kommunikationszonen auf. Die Kommunikationszonen überlappen einander teilweise und decken einen vorbestimmten Bereich. Innerhalb des Bereichs kann ein mobiler Knoten kommunizieren, wobei er eine Basisstationswechseloperation von einem Knoten zu einem anderen durchführt.
1 stellt einen Zustand dar, in welchem sich ein mobiler Knoten (N) unter Knoten (X1, X2,..., X16 und X17) bewegt, die im Wesentlichen gleichmäßig verstreut sind. zur Erläuterung werden außer dem Knoten N keine anderen Knoten bewegt.
1 stellt einen Zustand dar, in welchem die Kommunikationszone C_N des mobilen Knotens N und die Kommunikationszone C_X1 eines Knotens X1 einander überlappen. Da die Entfernung D1 zwischen dem mobilen Knoten N und dem Knoten X1 eine mathematisch axiomatische Beziehung zum Bereichsverhältnis Ra zwischen dem Bereich des überlappenden Abschnitts der beiden Kommunikationszonen C_N und C_X1. (erste Region R₀) und dem Bereich des nichtüberlappenden Abschnitts der Kommunikationszonen C_N und C_X1. (zweiten Regionen R₁ und R₂) hat, kann die Entfernung D1 ausgedrückt werden, wie folgt: Ra = (Bereich der zweiten Regionen)/(Bereich der ersten Region) D1 = F(Ra) (1)
Das heißt einfach, je größer das Bereichsverhältnis Ra ist, umso größer ist die Entfernung D1 und umgekehrt.
Wenn daher der mobile Knoten N schätzt, um die Entfernung zu dem spezifizierten Knoten X1 zu berechnen, der innerhalb der Kommunikationszone C_N des mobilen Knotens vorhanden ist, kann das Bereichsverhältnis Ra zwischen der ersten Region R₀ und den zweiten Regionen R₁ und R₂ geschätzt werden. Der Bereich jeder Region kann jedoch nicht direkt geschätzt werden.
In dem Fall, in dem Knoten in einem vorbestimmten Bereich im Wesentlichen gleichmäßig verstreut angeordnet sind, ist die Anzahl von Knoten, die innerhalb der Region vorhanden sind, umso größer, je größer der Bereich einer Region ist. Sie stehen im Wesentlichen in einer proportionalen Beziehung. Wenn demnach das Verhältnis zwischen der Anzahl von Knoten, die innerhalb der ersten Region R₀ vorhanden sind, und der Anzahl von Knoten, die in den zweiten Regionen R₁ und R₂ vorhanden sind, berechnet wird, kann das Verhältnis als ein Schätzwert des Bereichsverhältnisses Ra verwendet werden, und daher kann die Entfernung D1 durch die Gleichung (1) geschätzt werden.
In dem Fall, der in 1 dargestellt ist, sind in 1(A) fünf Knoten X1, X2, X6, X7 und X8 außer dem mobilen Knoten N innerhalb der ersten Region R₀, und es sind vier Knoten X9, X3, X4 und X5 innerhalb der zweiten Regionen R₁ und R₂. Wenn demnach das Verhältnis in der Anzahl von Knoten berechnet wird, wird im Falle von 1(A) 4/5 erhalten. Gleichermaßen wird, wenn das Verhältnis im Falle von 1(B) berechnet wird, 7/4 erhalten. Demnach ist bekannt, dass die Entfernung D1 im Falle von 1(A) mit dem kleineren Verhältnis kürzer ist als die im Falle von 1(B). Demnach ist nicht nur solch eine relative Entfernung zwischen zwei Knoten bekannt, sondern es kann unter Verwendung der Gleichung (1) auch ein Schätzwert der Entfernung D1 erhalten werden. Da in diesem Fall nicht die Berechnung der Entfernung D1 nur auf der Anzahl von Knoten in einer Region basiert, sondern das Verhältnis Ra in der Anzahl von Knoten zwischen zwei Regionen verwendet wird, wird der Einfluss der Dichte von Knoten eliminiert.
In dieser Ausführungsform weist jeder Knoten, der den mobilen Knoten N umfasst, eine Kommunikationszone desselben Radius auf und hat eine Funktion des Erfassens eines Knotens, der innerhalb der Kommunikationszone dieses Knotens vorhanden ist.
Hierbei werden die Knoten, die innerhalb der Kommunikationszone eines Knotens vorhanden sind, Nachbarknotenliste (NNL) des Knotens genannt, und die NNL jedes Knotens, der zur NNL des mobilen Knotens gehört, wird nächste NNL (NNNL) genannt. Die NNL des mobilen Knotens N umfasst den mobilen Knoten N selbst.
In einem Netz, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird, basiert die zuvor beschriebene Technik auf der Annahme, dass die Knoten gleichmäßig angeordnet sind. Wenn jedoch eine Anzahl modifiziert oder geändert, wie zuvor beschrieben, anstelle der Anzahl von Knoten verwendet wird, kann der Algorithmus der vorliegenden Erfindung hinlänglich an einen Fall angepasst werden, in welchem Knoten ungleichmäßig verteilt sind. Ein Netz, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird, muss die folgenden Bedingungen erfüllen:

(1) Jeder Knoten im Netz hat eine Funktion des Sammelns von NNLs und NNNLs.
(2) Die zuvor erwähnte Sammelfunktion wird periodisch ausgeführt. Die Periode kann gemäß der Knotendichte und der Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Knotens in angemessener Weise eingestellt werden.
(3) Die Kommunikationszonen der Knoten weisen im Wesentlichen dieselbe Größe auf.
(4) Die Knoten sind wünschenswerterweise gleichmäßig angeordnet, um einen notwendigen Zugangsbereich zu decken, können jedoch auch ungleichmäßig verteilt sein. Im Falle eines Zugangspunkts- oder AP-Netzes (access point) wird die erstere Bedingung erfüllt.

Im Falle eines Netzes, in welchem Knoten im Wesentlichen gleichmäßig angeordnet sind, wie in 1 dargestellt, wird der Algorithmus der vorliegenden Erfindung in der am besten geeigneten Weise angewendet.
Wie zuvor erwähnt, steht das Verhältnis von 4/5 oder 7/4 in Proportion zum Bereichsverhältnis zwischen der ersten Region R₀ und den zweiten Regionen R₁ und R₂. Unter Verwendung des Verhältnisses Ra kann die Entfernung D1 durch die Gleichung (1) berechnet werden.
Aber selbst wenn die absolute Entfernung D1 nicht berechnet wird, da die Gleichung (1) eine monotone Funktion ist, kann allein durch Kennen des Verhältnisses Ra bestimmt werden, welcher Knoten näher zum mobilen Knoten N ist.
In dem Fall, in dem Knoten im Wesentlichen gleichmäßig angeordnet sind, wird eine Knotenauswahl gemäß der vorliegenden Erfindung in der folgenden Prozedur durchgeführt:

(1) Der mobile Knoten stellt seine NNL und NNNLs her.
(2) Der mobile Knoten N vergleicht die NNL des mobilen Knotens N mit der NNL, die von einem anderen Knoten als dem mobilen Knoten N erhalten wird, um zu bestimmen, ob der Knoten zu der ersten Region oder einer zweiten Region gehört.
(3) Der mobile Knoten N zählt die Anzahl von Knoten, die zur ersten Region und zu den zweiten Regionen gehören, berechnet das Verhältnis Ra und schätzt dann die Entfernung zum mobilen Knoten durch die Gleichung (1).
(4) Der mobile Knoten N führt die zuvor erwähnten Schritte (1) bis (3) für jeden Knoten aus, der zur NNL des mobilen Knotens N gehört, schätzt die Entfernung in Bezug auf jeden Knoten und wählt den am besten geeigneten Knoten als den Knoten für die nächste Kommunikation aus (obwohl der Knoten, bei welchem die geschätzte Entfernung am kürzesten ist, gewählt werden kann, da es viele bestehende Techniken für solch einen Algorithmus gibt, zum Beispiel werden Informationen über eine zeitliche Änderung verwendet, wird der Algorithmus, wie die geschätzten Entfernungsinformationen verwendet werden, hier nicht erwähnt).
(5) Die zuvor erwähnten Schritte (1) bis (4) werden in vorbestimmten Perioden wiederholt.

2 enthält Darstellungen, welche einen Prozess zum Berechnen des Verhältnisses Ra durch die zuvor beschriebenen Schritte 1 bis 5 zeigen und eine Beziehung zwischen der Anzahl von Knoten, die innerhalb der ersten Region (R₀) vorhanden sind, in welcher Kommunikationszonen einander überlappen, und der Anzahl von Knoten, die in den zweiten Regionen (R₁, R₂) vorhanden sind, in welchen die Kommunikationszonen einander nicht überlappen, veranschaulichen. Alle Figuren (A), (B) und (C) von 2 zeigen dieselbe Abordnung, in welcher sich nur der mobile Knoten N bewegt.
In 2(A) ist der mobile Knoten mit einem Knoten N1 verbunden. Das Verhältnis Ra, das in Bezug auf diese beiden Knoten berechnet wird, ist 4/5.
2(B) stellt einen Zustand dar, in welchem sich der mobile Knoten N etwas bewegt hat und sich das Verhältnis zum Knoten N1 auf 7/4 geändert hat. Andererseits ist in 2(C), welche denselben Zustand wie 2(3) darstellt, das Verhältnis zu einem Knoten N2 1/7. In 2(C) ist die Position des mobilen Knotens N zum Zeitpunkt von 2(A) durch N0 als Bezug dargestellt. Daher wird zusammenhängend mit der Bewegung des mobilen Knotens N eine Basisstationswechseloperation vom Knoten N1, mit dem der mobile Knoten N bislang verbunden und in Kommunikation war, zum Knoten N2 des kleinsten Verhältnisses Ra durchgeführt.
In dem zuvor beschriebenen Knotenauswählverfahren wird ein Fall angenommen, in welchem Knoten gleichmäßig verteilt sind. In dem Fall, in dem Knoten ungleichmäßig verteilt sind, wie in 3 dargestellt, muss jedoch die Anzahl von Knoten modifiziert werden, um zu zählen. Die Anzahl von Knoten, die auf diese Weise modifiziert wird, um zu zählen, wird als regionale Anzahl bezeichnet. Der Grund dafür, warum die Anzahl von Knoten unter Verwendung solch einer regionalen Anzahl modifiziert wird, ist, dass die Anzahl von Knoten, die in der ersten Region gezählt werden, bei solch einer ungleichmäßigen Verteilung nicht in Proportion zum Bereich der Region stehen.
Es gibt im Allgemeinen zwei Arten von Verfahren zum Modifizieren der Anzahl von Knoten, welche selbst an solch eine Bedingung, dass Knoten ungleichmäßig verteilt sind, angepasst werden können. Eines ist ein Verfahren, das komplette Graphen verwendet, und das andere ist ein Verfahren des Vergleichens von NNLs.
In dem Fall, in dem Knoten innerhalb eines Bereichs einer Entfernung, die kürzer als eine bestimmte Entfernung (etwa die Kommunikationsentfernung) ist, ungleichmäßig verteilt sind, bilden die ungleichmäßig verteilten Knoten einen kompletten Graphen. Anders gesagt, belegt eine Gruppe von Knoten, die einen kompletten Graphen bilden, nie mehr als einen bestimmten Bereich, und eine Ungleichmäßigkeit, die unerwünscht ist, wenn der Bereich durch die Anzahl von Knoten geschätzt wird, kann durch Berücksichtigen der Anzahl von kompletten Graphen eliminiert werden. Eine Änderung der Anzahl von Knoten in solch einem Fall wird durch die folgende Gleichung (2) bewerkstelligt:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in Regionen sind; S_j die Anzahl von Knoten ist, die in einem kompletten Graphen G_j enthalten sind, der in keinem anderen kompletten Graphen als dem kompletten Graphen G_j selbst enthalten ist (im Folgenden als maximaler kompletter Graph bezeichnet), der vier oder mehr Knoten umfasst; wobei die Anzahl von bestehenden maximalen kompletten Graphen M ist; und j = 1, 2, ..., M.
Obwohl S_j in der Gleichung (2) ein Wert ist, der zum Senken der regionalen Anzahl einer Region notwendig ist, in welcher Knoten ungleichmäßig verteilt sind, kann die regionale Anzahl übermäßig gesenkt werden, wenn die zuvor beschriebenen kompletten Graphen G_j einander überlappen. Demnach muss eine Änderung zum Hinzufügen des Werts, welcher der übermäßigen Senkung entspricht, durchgeführt werden. Eine Änderungsgröße zum Durchführen solch einer Änderung ist O_jk, und eine Änderungsberechnung wird auf der Basis der folgenden Gleichung (3) durchgeführt:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in Regionen sind; S_j die Anzahl von Knoten ist, die in einem maximalen kompletten Graphen G enthalten sind, der vier oder mehr Knoten enthält; O_jk eine Modifikationsgröße ist, wenn die Anzahl von Knoten, die innerhalb der Region vorhanden sind, in welcher zwei maximale komplette Graphen G_j und G_k einander überlappen, Q_jk ist, O_jk = 0, wenn Q_jk = 0, und O_jk = Q_jk – 1, wenn Q_jk ≠ 0; j, k = 1, 2, ..., M, und j ≠ k.
Wie bereits erwähnt, wird in Anbetracht einer Überlappung von zwei kompletten Graphen G_j und G_k die Anzahl von kompletten Graphen, welche durch die Gleichung (2) übermäßig gesenkt wird, durch O_jk, die in Gleichung (3) dargestellt ist, wieder geändert, um erhöht zu werden.
Als Nächstes wird der Abschnitt jedes maximalen kompletten Graphen, in welchem keine kompletten Graphen einander überlappen, betrachtet. Die Form der Region, die durch die restlichen Knoten gebildet wird, variiert demgemäß, ob die Anzahl von restlichen Knoten nicht mehr als eins oder nicht weniger als zwei ist. Eine Modifikationsgröße unter Berücksichtigung dessen ist M_jk, und eine Änderung wird auf der Basis der folgenden Gleichung (4) durchgeführt:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in Regionen sind; S_j die Anzahl von Knoten ist, die in einem maximalen kompletten Graphen enthalten sind, der vier oder mehr Knoten enthält; O_jk eine Modifikationsgröße ist, wenn die Anzahl von Knoten, die innerhalb der Region vorhanden sind, in welcher zwei maximale komplette Graphen G_j und G_k einander überlappen, Q_jk ist, O_jk = 0, wenn Q_jk = 0, und O_jk = Q_jk – 1, wenn Q_jk ≠ 0; M_jk eine Änderungsgröße ist, M_jk = 1, wenn S_j – Q_jk = 1 oder S_k – Q_jk = 1, und M_jk = 0, wenn S_j – Q_jk ≠ 1 und S_k – Q_jk ≠ 1; j, k = 1, 2, ..., M, und j ≠ k.
Abweichend vom Verfahren, das komplette Graphen verwendet, ist ein Verfahren durch Vergleichen von NNLs, wie folgt. NNLs werden in Bezug auf alle Knoten, die innerhalb jeder Region vorhanden sind, miteinander verglichen, und selbst eine Mehrzahl von Knoten wird als eins gezählt, wenn die Mehrzahl von Knoten dieselbe NNL aufweist. Die so gezählte Anzahl wird als die modifizierte Anzahl von Knoten der Region verwendet.
Alternativerweise kann eine andere Änderung anstelle der zuvor beschriebenen Änderung vorgenommen werden.
Auf der Basis des Beispiels, das in 3 dargestellt ist, wird eine Änderungsprozedur einer regionalen Anzahl gemäß der Gleichung (4) beschrieben.
3 stellt einen Fall dar, in welchem Knoten zu dem Zustand von 2(B) hinzugefügt sind, so dass Knoten ungleichmäßig verteilt sind. Hierbei wird das Augenmerk auf die Beziehung zwischen denselben Knoten gelegt.
Somit erfolgt eine Änderung der regionalen Anzahl auf der Basis der Gleichung (4).
Zunächst sind zwei maximale komplette Graphen denkbar, das heißt einer, der durch Knoten a, b, d, e, f, g, h und i gebildet wird, und der andere, der durch Knoten b, c, d, e, f, g, h und i gebildet wird.
In diesem Beispiel sind Knoten, die einander in den beiden größten kompletten Graphen überlappen, sieben der Knoten b, d, e, f, g, h und i.
Daher beträgt nach der Durchführung einer Änderung basierend auf der Gleichung (4) die modifizierte regionale Anzahl 9 – 5 – 5 + 6 – 1 = 4. Demnach muss in dem Fall, der in 3 dargestellt ist, das Verhältnis Ra mit der regionalen Anzahl der ersten Region, die auf vier modifiziert wurde, berechnet werden.
In diesem Fall ist das Verhältnis 7/4. Das heißt, es wird trotz einer Ungleichmäßigkeit in der Verteilung angenommen, dass die Entfernung vom mobilen Knoten N groß ist, wie der Fall von 2(B).
In dem Fall, in dem Knoten ungleichmäßig angeordnet sind, wie zuvor beschrieben, wird eine Knotenauswahl gemäß der vorliegenden Erfindung in der folgenden Prozedur durchgeführt:

(1) Der mobile Knoten N stellt seine NNL und NNNLs her.
(2) der mobile Knoten N vergleicht die NNL des mobilen Knotens N mit der NNL, die von einem anderen Knoten als dem mobilen Knoten N erhalten wird, wobei die NNL des mobilen Knotens N ist, um zu bestimmen, ob der Knoten zu der ersten Region oder einer zweiten Region gehört.
(3) Der mobile Knoten N zählt die regionalen Anzahlen der ersten Region und der zweiten Regionen gemäß dem zuvor beschriebenen Algorithmus, berechnet das Verhältnis Ra und schätzt dann die Entfernung zum mobilen Knoten N durch die Gleichung (1). Beim Zählen wird die NNNL des Zielknotens verwendet, die bei Schritt (1) erhalten wurde.
(4) Der mobile Knoten N führt die zuvor erwähnten Schritte (1) bis (3) für jede NNL aus, die zum mobilen Knoten gehört, schätzt die Entfernung in Bezug auf jeden Knoten und wählt den am besten geeigneten Knoten als den Knoten für die nächste Kommunikation aus.
(5) Die zuvor erwähnten Schritte (1) bis (4) werden in vorbestimmten Perioden wiederholt.

Durch Verwenden des Algorithmus der vorliegenden Erfindung, wie zuvor beschrieben, kann die Entfernung zwischen zwei Knoten ohne Verwenden eines RSSIs geschätzt werden. Auf der Basis des Schätzungsergebnisses kann bestimmt werden, ob eine Bewegungserfassung oder eine Basisstationswechseloperation durchgeführt werden muss oder nicht. Außerdem kann der Algorithmus der vorliegenden Erfindung parallel zu einem bestehenden Algorithmus zum Basisstationswechsel verwendet werden. Ferner kann die Erfindung selbst in dem Fall verwendet werden, in dem Knoten, welche jeweils einen RSSI aufweisen, und Knoten, welche keinen RSSI aufweisen, zusammen im selben Netz existieren. Im Hinblick auf einen Knoten mit einem RSSI können Informationen über die Entfernung zwischen Knoten unter Verwendung des RSSI oder sowohl des RSSIs als auch des Algorithmus der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Im Hinblick auf Knoten ohne RSSI kann die Entfernung zwischen Knoten unter Verwendung des Algorithmus der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Da außerdem der ganze Algorithmus der vorliegenden Erfindung durch Software realisiert werden kann, benötigt kein Knoten eine spezielle Hardwarekomponente, sofern der Knoten eine Funktion des Sammelns und Sendens von NNLs hat.
Der Entfernungsschätzungsberechnungsalgorithmus der vorliegenden Erfindung kann nicht nur an ein Netz angepasst werden, in welchem Knoten gleichmäßig angeordnet sind, sondern auch an ein Netz, in welchem Knoten ungleichmäßig verteilt sind. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auf jedes eines Ad-hoc-Mobilnetzes und eines Zugangspunktnetzes anwendbar.
GEWERBLICHE VERWERTBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf ein Zugangspunktnetz, in welchem Knoten fest angeordnet sind, oder ein Ad-hoc-Mobilnetz, in welchem sich Knoten in Bezug aufeinander bewegen. Außerdem kann die vorliegende Erfindung durch Verwenden von modifizierten Gleichungen selbst in einem Fall wirksam angewendet werden, in welchem Knoten in einer Region ungleichmäßig verteilt sind.

Claims

Knotenauswählverfahren, in welchem ein mobiler Knoten, der sich unter einer Mehrzahl von Knoten bewegt, die verstreut angeordnet sind, eine Entfernung zu einem in Frage kommenden Knoten benachbart zum mobilen Knoten schätzt und einen Knoten für die nächste Kommunikation auswählt, dadurch gekennzeichnet, dass der mobile Knoten ausführt: einen ersten Schritt des Spezifizierens eines Knotens, der innerhalb einer Kommunikationszone des mobilen Knotens vorhanden ist, als den in Frage kommenden Knoten; einen zweiten Schritt des Berechnens eines Verhältnisses zwischen der Anzahl von Knoten, die innerhalb einer ersten Region vorhanden sind, in welcher die Kommunikationszone des mobilen Knotens und eine Kommunikationszone des in Frage kommenden Knotens einander überlappen, und der Anzahl von Knoten, die innerhalb zweiter Regionen vorhanden sind, in welchen die beiden Kommunikationszonen sich nicht überlappen, für jeden spezifizierten in Frage kommenden Knoten; einen dritten Schritt des Schätzens der Entfernung auf der Basis des Verhältnisses; und einen vierten Schritt des Auswählens eines Knotens für die nächste Kommunikation auf der Basis der geschätzten Entfernung.
Knotenauswählverfahren, in welchem ein mobiler Knoten, der sich unter einer Mehrzahl von Knoten bewegt, die verstreut angeordnet sind, eine Entfernung zu einem in Frage kommenden Knoten benachbart zum mobilen Knoten schätzt und einen Knoten für die nächste Kommunikation auswählt, dadurch gekennzeichnet, dass der mobile Knoten ausführt: einen ersten Schritt des Spezifizierens eines Knotens, der innerhalb einer Kommunikationszone des mobilen Knotens vorhanden ist; einen zweiten Schritt des Spezifizierens eines ausersehenen Knotens unter den Nachbarknoten; einen dritten Schritt des Spezifizierens eines nächsten Nachbarknotens, der innerhalb einer Kommunikationszone des ausersehenen Knotens vorhanden ist; einen vierten Schritt des Zählens einer gemeinsamen Knotenanzahl als die Anzahl von Knoten, die der Nachbarknoten und der nächste Nachbarknoten gemein haben; einen fünften Schritt des Zählens einer nicht gemeinsamen Knotenanzahl als die Anzahl von Knoten, die der Nachbarknoten und der nächste Nachbarknoten nicht gemein haben; einen sechsten Schritt des Schätzens einer Entfernung zwischen dem mobilen Knoten und dem ausersehenen Knoten auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der gemeinsamen Knotenanzahl und der nicht gemeinsamen Knotenanzahl; und einen siebten Schritt des Auswählens eines Knotens für die nächste Kommunikation auf der Basis der geschätzten Entfernung.
Knotenauswählverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Knoten durch die folgende Gleichung modifiziert wird, um gezählt zu werden, wenn Knoten in der ersten Region ungleichmäßig verteilt sind:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in der ersten Region sind; S_j die Anzahl von Knoten ist, die in einem kompletten Graphen enthalten sind, wenn die Anzahl von kompletten Graphen, die jeweils vier oder mehr Knoten enthalten, M ist; und j = 1, 2, ..., M.
Knotenauswählverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Knoten durch die folgende Gleichung modifiziert wird, um gezählt zu werden, wenn Knoten in der ersten Region ungleichmäßig verteilt sind:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in der ersten Region sind; S_j die Anzahl von Knoten ist, die in einem kompletten Graphen enthalten sind, wenn die Anzahl von kompletten Graphen, die jeweils vier oder mehr Knoten enthalten, M ist; Q_jk eine Modifikationsgröße ist, wenn die Anzahl von Knoten, die innerhalb der Region vorhanden sind, in welcher zwei komplette Graphen G_j und G_k sich überlappen, N_jk ist, O_jk = 0, wenn N_jk = 0, und O_jk = N_jk – 1, wenn N_jk ≠ 0; und j, k = 1, 2, ..., M.
Knotenauswählverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Knoten durch die folgende Gleichung modifiziert wird, um gezählt zu werden, wenn Knoten in der ersten Region ungleichmäßig verteilt sind:
wobei N die Gesamtanzahl von Knoten ist, die in der ersten Region sind; S_j, S_k die Anzahl von Knoten ist, die in einem kompletten Graphen enthalten sind, wenn die Anzahl von kompletten Graphen, die jeweils vier oder mehr Knoten enthalten, M ist; Q_jk eine Modifikationsgröße ist, wenn die Anzahl von Knoten, die innerhalb der Region vorhanden sind, in welcher zwei komplette Graphen G_j und G_k sich überlappen, N_jk ist, O_jk = 0, wenn N_jk = 0, und O_jk = N_jk – 1, wenn N_jk ≠ 0; M_jk eine Änderungsgröße ist, M_jk = 1, wenn S_j – N_jk = 1 oder S_k – N_jk = 1, und M_jk = 0, wenn S_j – N_jk ≠ 1 und S_k – N_jk ≠ 1; und j, k = 1, 2, ..., M.
Knotenauswählverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Nachbarknotenlisten in Bezug auf alle Knoten, die innerhalb jeder Region vorhanden sind, miteinander verglichen werden; selbst eine Mehrzahl von Knoten als eins gezählt wird, wenn die Mehrzahl von Knoten dieselbe Nachbarknotenliste aufweist; und die auf diese Weise gezählte Anzahl als die modifizierte Anzahl von Knoten der Region verwendet wird.
Knotenauswählverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mobile Knoten die ersten bis dritten Schritte in vorbestimmten Perioden ausführt.
Knotenauswählverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mobile Knoten die ersten bis sechsten Schritte in vorbestimmten Perioden ausführt.
Knotenauswählverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Periode gemäß einer Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Knotens geändert wird.
Knotenauswählverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Periode gemäß einer Anordnungsdichte der Mehrzahl von Knoten geändert wird.