Verfahren zur Zuordnung von Zeitschlitzen zu Links zwischen Netzknoten eines drahtlosen vermaschten Netzes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung von

Zeitschlitzen zu Links zwischen Netzknoten eines drahtlosen vermaschten Netzes sowie ein Verfahren zur Übertragung von Daten unter Verwendung des Verfahrens zur Zuordnung von

Zeitschlitzen. Ferner betrifft die Erfindung eine

Netzverwaltungseinheit und ein drahtloses vermaschtes Netz.

Drahtlose vermaschte Netze, welche häufig auch als Mesh-Netze bezeichnet werden, beruhen auf dem Prinzip, dass Daten über eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Netzknoten mit drahtloser Kommunikationsfunktionalität von einem Netzknoten zu einem anderen über sog. Hops (d.h. Weiterleitungen über andere Knoten) übermittelt werden. Die Netze sind dabei derart aufgebaut, dass in Reichweite eines Netzknotens mehrere andere Netzknoten liegen, an welche Daten gesendet werden können. Im Rahmen der Übertragung von Daten in Mesh- Netzen werden Scheduling-Verfahren eingesetzt, mit denen entsprechenden Links zwischen zwei Netzknoten Zeitschlitze zugewiesen werden, in denen der Link zu einer Übertragung von Daten genutzt werden kann. Die Datenübertragung erfolgt dabei in der Regel über mehrere Übertragungsfrequenzen, im

Folgenden auch als Kanäle genannt, wobei mehrere Links mit unterschiedlichen Start- und Endknoten in einem Zeitschlitz auf verschiedenen Kanälen für disjunkte Links mit

unterschiedlichen Start- und Endknoten genutzt werden können.

Um eine verlässliche Datenübertragung in drahtlosen

vermaschten Netzen zu gewährleisten, werden heutzutage

Scheduling-Verfahren verwendet, bei denen über möglichst alle zur Datenübertragung verwendeten Kanäle hinweg entsprechenden Links Zeitschlitze zur Datenübertragung zugewiesen werden. Dabei ist es nachteilhaft, dass die einzelnen Netzknoten häufig zum Hören oder Senden in den entsprechenden Zeitschlitzen aktiviert werden. Ist das drahtlose vermaschte Netz beispielsweise ein Sensornetz mit batteriebetriebenen Sensoren, so resultiert dies in einer verkürzten Betriebszeit der Sensoren, denn das Hören in die Kanäle führt zu einem hohen Energieverbrauch, so dass in kurzen Zeitabständen die Batterien der Sensoren getauscht werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Zuordnung von

Zeitschlitzen zu Links zwischen Netzknoten eines drahtlosen vermaschten Netzes derart auszugestalten, dass im Rahmen der Datenübertragung ein energieeffizienter Betrieb der

Netzknoten mit weiterhin guter Verlässlichkeit der

Datenübertragung gewährleistet wird. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Zeitschlitze zu Links zwischen Netzknoten eines drahtlosen vermaschten Netzes aus einer Vielzahl von drahtlos kommunizierenden Netzknoten zugeordnet, wobei Daten und insbesondere Datenpakete in dem Netz zeitschlitz-basiert mittels der Zuordnung von zur

Datenübertragung zu nutzenden Zeitschlitzen zu den Links zwischen einem Quellknoten und einem Zielknoten auf einem oder mehreren Kanälen zu übertragen sind. Das heißt, die Datenübertragung nutzt eine entsprechend definierte Zuordnung von Zeitschlitzen, so dass während der Datenübertragung in einem entsprechenden Zeitschlitz und einem entsprechenden Kanal ausschließlich Daten für den durch die Zuordnung festgelegten Link übermittelt werden können. Dabei ist zu berücksichtigen, dass simultan in einem Zeitschlitz über mehrere Kanäle (sofern vorhanden) Daten übertragen werden können, so dass ein Zeitschlitz simultan für mehrere Links unter der Randbedingung genutzt werden kann, dass im gleichen Zeitschlitz verwendete Links disjunkt sind und

unterschiedliche Start- und Zielknoten aufweisen. Hierdurch wird berücksichtigt, dass im Rahmen einer drahtlosen Übertragung ein Netzknoten pro Zeitschlitz nur auf einem Kanal Daten aussenden bzw. empfangen kann. Die

erfindungsgemäße Zuordnung von Zeitschlitzen zu Links wird für eine sog. Multi-Hop-Übertragung genutzt, wobei für die Datenübertragung zwischen dem Quellknoten und dem Zielknoten eine vorbestimmte Anzahl von aufeinander folgenden Hopebenen festgelegt ist und für jede Hopebene eine Mehrzahl von

Netzknoten existiert, über welche Daten vom Quellknoten zum Zielknoten weitergeleitet werden können. Auf diese Weise wird geeignet festgelegt, wie viele Knoten in einer Hopebene zwischen einem Quellknoten und Zielknoten zur

Datenübertragung genutzt werden sollen, wobei immer

sichergestellt werden muss, dass die entsprechenden Knoten benachbarter Hopebenen in Reichweite zueinander sind.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Schritt a) ein Hauptpfad mit jeweils einem Netzknoten pro Hopebene und den entsprechenden Links zwischen den Netzknoten benachbarter (d.h. direkt aufeinander folgender) Hopebenen von dem

Quellknoten zu dem Zielknoten festgelegt. Ein Link ist somit ein gerichteter Übertragungsweg zwischen einer Hopebene zur nächsten Hopebene in der Reihenfolge der Hopebenen. Ferner wird in einem Schritt b) für die Hopebenen zwischen

Quellknoten und Zielknoten jeweils eine Anzahl von

alternativen, nicht zum Hauptpfad gehörigen Netzknoten aus der Mehrzahl von Netzknoten der jeweiligen Hopebenen

festgelegt, wobei einem jeweiligen alternativen Netzknoten ein alternativer Link zwischen dem Netzknoten des Hauptpfads in der vorhergehenden Hopebene und dem jeweiligen

alternativen Netzknoten und ein alternativer Link zwischen dem jeweiligen alternativen Netzknoten und dem Netzknoten des Hauptpfads in der nächsten Hopebene zugeordnet wird.

Erfindungsgemäß werden schließlich in einem Schritt c) den Links des Hauptpfads und den alternativen Links Zeitschlitze derart zugewiesen, dass ein sich aus einem jeweiligen

Netzknoten erstreckender alternativer Link einen zeitlich späteren Zeitschlitz als ein sich aus dem jeweiligen Netzknoten erstreckender Link des Hauptpfads erhält. Dieses erste Kriterium betrifft dabei Netzknoten des Hauptpfads. Gemäß einem zweiten Kriterium, welches sowohl Netzknoten des Hauptpfads als auch alternative Netzknoten betrifft, erhalten in einem jeweiligen Netzknoten eingehende Links zeitlich frühere Zeitschlitze als sich aus dem jeweiligen Netzknoten erstreckende Links.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ausgehend von einer Datenübertragung über einen

Hauptpfad in geeigneter Weise alternative Pfade festgelegt werden. Dabei wird im Rahmen der Zuweisung der Zeitschlitze gemäß dem ersten Kriterium eine Bevorzugung des Hauptpfads sichergestellt. Ferner wird durch das zweite Kriterium erreicht, dass die Daten sequentiell zwischen dem Quellknoten und dem Zielknoten über die entsprechenden Hopebenen

weitergeleitet werden. Durch eine geeignete Festlegung eines Hauptpfads (beispielsweise basierend auf einem Kriterium einer möglichst geringen Datenfehlerrate) sowie einer entsprechenden Anzahl von alternativen Links kann zum einen eine verlässliche Datenübertragung erreicht werden. Zum anderen wird über das erfindungsgemäß definierte Scheduling die Anzahl der Übertragungsmöglichkeiten über entsprechende Links begrenzt, so dass die Anzahl von nicht zur Übertragung genutzter Zeitschlitze abnimmt und hierdurch eine deutlich energieeffizientere Datenübertragung bei vergleichbarer Zuverlässigkeit zu bekannten Verfahren ermöglicht wird.

Die im erfindungsgemäßen Schritt c) definierte Zeitschlitz- Zuordnung ist in einer bevorzugten Ausführungsform basierend auf folgender Vorschrift implementiert:

i) für einen jeweiligen Netzknoten des Hauptpfads erhält jeder in dem jeweiligen Netzknoten eingehende

alternative Link einen zeitlich früheren Zeitschlitz als der sich aus dem jeweiligen Netzknoten erstreckende Link des Hauptpfads;

ii) für einen jeweiligen Netzknoten des Hauptpfads erhält jeder sich aus dem jeweiligen Netzknoten erstreckende alternative Link einen zeitlich späteren Zeitschlitz als der sich aus dem jeweiligen Netzknoten erstreckende Link des Hauptpfads;

iii) für einen jeweiligen alternativen Netzknoten erhält der in dem jeweiligen alternativen Netzknoten eingehende alternative Link einen zeitlich früheren Zeitschlitz als der sich aus dem jeweiligen alternativen Netzknoten erstreckenden alternative Link.

Wie bereits oben erwähnt, kann eine hohe Verlässlichkeit der Datenübertragung insbesondere basierend auf einem Kriterium erreicht werden, wonach der Hauptpfad bzw. dessen Links eine möglichst geringe Datenfehlerrate und/oder eine möglichst hohe Zuverlässigkeit/Linkstabilität bei der Datenübertragung und/oder eine möglichst gute Energieeffizienz bei der

Datenübertragung aufweisen. Eine entsprechende Festlegung eines solchen Kriteriums liegt im Rahmen von fachmännischem Handeln. In einer weiteren Ausführungsform wird ein

entsprechendes Kriterium auch für die alternativen Netzknoten festgelegt. Das heißt, die alternativen Netzknoten werden vorzugsweise derart ausgewählt, dass deren alternative Links eine möglichst geringe Datenfehlerrate und/oder eine

möglichst hohe Zuverlässigkeit/Linkstabilität bei der

Datenübertragung und/oder eine möglichst gute

Energieeffizienz bei der Datenübertragung aufweisen.

Je nach Anwendungsfall kann die Anzahl der im Rahmen des Verfahrens verwendeten alternativen Netzknoten variieren. Steht ein besonders energieeffizienter Betrieb des Netzes im Vordergrund, so wird in einer bevorzugten Variante für zumindest eine und insbesondere alle Hopebenen ein einzelner alternativer Netzknoten festgelegt. Steht eine hohe

Verlässlichkeit der Datenübertragung im Vordergrund, so können in einer weiteren Variante für zumindest eine und insbesondere alle Hopebenen mehrere alternative Netzknoten festgelegt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für eine jeweilige Hopebene die alternativen

Netzknoten in einer zeitlichen Reihenfolge sortiert, gemäß der die alternativen Netzknoten mit deren alternativen Links den Zeitschlitzen zugeordnet werden. Hierdurch wird es ermöglicht, dass weitere Kriterien bei der Zuweisung von Zeitschlitzen zu alternativen Netzknoten, wie z.B. die

Datenfehlerrate über die alternativen Links, durch

entsprechende Festlegung dieser zeitlichen Reihenfolge berücksichtigt werden. Dabei sollten bei der

Zeitschlitzzuordnung zunächst alternative Knoten mit

alternativen Links mit geringer Datenfehlerrate und erst anschließend alternative Netzknoten mit höheren

Datenfehlerraten berücksichtigt werden.

In einer weiteren Variante der Erfindung werden neben den Links des Hauptpfads und den alternativen Links auch

Zusatzlinks zwischen alternativen Netzknoten benachbarter Hopebenen berücksichtigt. Dabei wird für zumindest ein Paar von benachbarten Hopebenen jeweils zumindest ein Zusatzlink zwischen alternativen Netzknoten der benachbarten Hopebenen festgelegt, wobei ein sich aus einem alternativen Netzknoten erstreckender alternativer Link einen zeitlich früheren

Zeitschlitz als jeder sich aus dem alternativen Netzknoten erstreckende Zusatzlink erhält.

In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens können den jeweiligen Links Zeitschlitze mit variabler Länge zugewiesen werden. Dabei kann beispielsweise eine feste

Zeitschlitzlänge vorgegeben sein, wobei zur Verlängerung eines Zeitschlitzes mehrerer Schlitze mit dieser festen

Zeitschlitzlänge aufeinander folgend dem gleichen Link zugewiesen werden. Wie bereits oben erwähnt, zeichnet sich das Verfahren durch einen energieeffizienten Betrieb des Netzes aus. Demzufolge wird das Verfahren vorzugsweise in einem vermaschten Netz in der Form eines drahtlosen Sensornetzes ausgeführt, in dem die Netzknoten zumindest teilweise Sensoren mit autarker

Energieversorgung, wie z.B. batteriebetriebene Sensoren, sind. Nichtsdestotrotz kann das Verfahren auch in

Sensornetzen eingesetzt werden, in denen die Sensoren keinen Energiebeschränkungen unterliegen.

Neben dem oben beschriebenen Verfahren zur Zuordnung von Zeitschlitzen zu Links zwischen Netzknoten in einem

vermaschten Netz umfasst die Erfindung ferner ein daraus resultierendes Verfahren zur zeitschlitz-basierten

Datenübertragung in einem drahtlos vermaschten Netz mit einer Vielzahl von Netzknoten. Dabei werden Zeitschlitze zu Links zwischen einem Quellknoten und einem Zielknoten gemäß dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zugeordnet, wobei basierend auf dieser Zuordnung zwischen dem Quellknoten und dem Zielknoten auf einem oder mehreren Kanälen Daten übertragen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit an sich bekannten Datenübertragungsverfahren kombiniert werden, wie z.B. mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Standard WirelessHART oder IEEE 805.15.4e oder ISA 100.11a. Dabei muss lediglich die Zuordnung der Zeitschlitze zu Netzknoten z.B. in einer Netzverwaltungseinheit realisiert werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Netzverwaltungseinheit für ein drahtloses vermaschtes Netz aus einer Vielzahl von drahtlos miteinander kommunizierenden Netzknoten, wobei die Netzverwaltungseinheit derart ausgestaltet ist, dass sie Zeitschlitze zu Links zwischen Netzknoten basierend auf dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Zuordnungsverfahren zuordnet. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein

drahtloses vermaschtes Netz aus einer Vielzahl von drahtlos miteinander kommunizierenden Netzknoten mit einer solchen Netzverwaltungseinheit. Die Netzknoten und die

Netzverwaltungseinheit sind dabei derart ausgestaltet, dass sie Daten basierend auf dem oben beschriebenen

Übertragungsverfahren übertragen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 bis Fig. 3 schematische Darstellungen, welche die

Verwendung von Links zwischen Netzknoten eines Mesh-Netzes basierend auf

verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens

verdeutlichen,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Mesh-

Netzes, in welchem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens

implementiert wurde; und

Fig. 5 ein Diagramm, welches die Zuordnung von

Zeitschlitzen zu Links für das Mesh-Netz der Fig. 4 basierend auf dem

erfindungsgemäßen Verfahren verdeutlicht.

Nachfolgend werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein Multi-Hop-Mesh-Netz beschrieben, in dem Datenpakete zeischlitz-basiert mit einem geeigneten Standard, wie z.B. WirelessHART, übermittelt werden. Das

erfindungsgemäße Verfahren stellt dabei eine neuartige

Zuordnung von Zeitschlitzen zu entsprechenden drahtlosen Links zwischen Netzknoten dar, wobei neben einer möglichst zuverlässigen Übertragung ferner auch eine möglichst

energieeffiziente Nutzung der Netzknoten gewährleistet wird. Das Verfahren eignet sich dabei insbesondere zum Einsatz in Sensornetzwerken, bei denen zumindest ein Teil der Netzknoten Sensoren sind, welche in der Regel über eine autarke

Energieversorgung (z.B. Batterie) verfügen. In solchen Netzen werden nicht kontinuierlich Daten von einem Quellknoten zu einem Zielknoten übermittelt, sondern es treten oftmals längere Übertragungspausen auf, bis ein entsprechender Sensor wieder neue Sensordaten ermittelt hat, die er anderen

Netzknoten zur Verfügung stellen möchte. Um die Sensoren möglichst energieeffizient zu betreiben, ist es

wünschenswert, dass die Sensoren nicht unnötig oft in

entsprechenden Zeitschlitzen auf eine Datenübertragung warten, ohne dass diese Datenübertragung stattfindet. Dies liegt daran, dass die entsprechenden Sensoren beim Warten auf die Datenübertragung in den Funkkanal hören und damit

vermehrt Energie verbrauchen, was dem Ziel eines möglichst geringen Energieverbrauchs entgegensteht.

Bevor anhand von Fig. 1 bis Fig. 3 Varianten des

erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden, wird zunächst auf Fig. 4 eingegangen, welche beispielhaft einen Ausschnitt eines Multi-Hop-Mesh-Netzes zeigt. Von diesem Netz sind insgesamt 24 Netzknoten 1, 2, 3, 24 dargestellt. Ferner sind durch gestrichelte Linien mögliche Links in der Form von direkten Kommunikationspfaden zwischen Netzknoten in

Reichweite voneinander angedeutet. Im Rahmen der Multi-Hop- Datenübertragung von dem Netzknoten 9 zu dem Netzknoten 16 werden jedoch nur die in Fig. 4 dicker angedeuteten

gestrichelten Links zwischen den Netzknoten genutzt. Dabei werden durch die einzelnen Spalten in dem Netz der Fig. 4, welche jeweils drei dargestellte Knoten umfassen,

entsprechende Hopebenen der hop-basierten Übertragung

gebildet, wobei die Hopebenen zwischen Quellknoten 9 und Zielknoten 16 aufeinander folgend nummeriert sind und die Übermittlung von Datenpaketen immer von einem entsprechenden Netzknoten einer Hopebene zu einem darauffolgenden Netzknoten der nächsten Hopebene gemäß der Nummerierung erfolgt.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein sog. Hauptpfad zur Datenübertragung von einem Quellknoten zu einem Zielkoten festgelegt. In Fig. 4 ist ein solcher Hauptpfad mit Bezugszeichen MP bezeichnet und durch entsprechende Pfeile angedeutet. Man erkennt, dass sich der Hauptpfad ausgehend vom Knoten 9 horizontal über den Knoten 10, 11, 15 zum

Zielknoten 16 erstreckt. Der Hauptpfad kann je nach Anwendungsfall geeignet festgelegt werden. Vorzugsweise wird der Pfad derart gewählt, dass die Paketfehlerrate auf dem Hauptpfad im Vergleich zu anderen Pfaden gering ist. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden neben dem Hauptpfad auch entsprechende alternative Pfade mit alternativen Links über weitere Netzknoten definiert, um bei einem Paketverlust auf dem Hauptpfad eine Datenübertragung über andere Links zu gewährleisten. Dabei wird ein entsprechendes Scheduling- Verfahren definiert, welches derart ausgestaltet ist, dass die Übertragung entlang des Hauptpfads gegenüber anderen Übertragungswegen bevorzugt wird, und welches ferner eine sequentielle Multi-Hop-Übertragung vom Quellknoten zum

Zielknoten gewährleistet.

Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen verschiedene Varianten zur

Berücksichtigung von alternativen Pfaden anhand von

Netzknoten 1, 2, 10 eines drahtlosen vermaschten Netzes.

Dabei ist zu beachten, dass die Nummerierung der Netzknoten in Fig. 1 bis Fig. 3 keine Korrelation zu dem Mesh-Netz der Fig. 4 hat. Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen einen Ausschnitt aus einem Multi-Hop-Netz mit entsprechend verwendbaren Links. Es ist dabei wiederum ein Hauptpfad zur Datenübertragung

zwischen einem Quellknoten und einem Zielknoten festgelegt, der über die Netzknoten 1, 2, 3, 4 und 5 verläuft und die

Links LI, L2, L3 und L4 umfasst. Allgemein lässt sich der

Hauptpfad zwischen einem Quellknoten a± und einem Zielknoten a _j als ein Subgraph in dem Netzwerk beschreiben, der einen Satz von Netzknoten N _main und einen Satz von Links

L mai .n c— / y.. : /, ' / G JV mai .n ) \ umfasst.

Erfindungsgemäß werden nunmehr alternative Netzknoten mit eingehenden und ausgehenden alternativen Links für die einzelnen, zwischen Quellknoten und Zielknoten liegenden Hopebenen festgelegt, welche in Fig. 1 bis Fig. 3 mit h-2, h- 1, h, h+1 und h+2 bezeichnet sind. Insbesondere wird eine Anzahl von alternativen 2-Hop-Pfaden (l _{i a} ,l _{a k} ) für jedes 2-Hop- Segment l _jj ,l _jk ) auf dem Hauptpfad unter Verwendung einer

Anzahl von alternativen Netzknoten definiert, welche

benachbart zu den Endknoten des entsprechenden 2-Hop-Segments des Hauptpfads sind. Ein benachbarter Netzknoten ist dabei ein für das 2-Hop-Segment bzw. die mittlere Hopebene dieses Segments festgelegter Netzknoten, über den im Rahmen der Multi-Hop-Übertragung auch Datenpakete geleitet werden können. Die Anzahl von benachbarten Netzknoten lässt sich mathematisch wie folgt beschreiben:

^N neigh ={a:3ae N _t und a&N _k und a£ N _main } .

Dabei bezeichnet ± Netzknoten, welche zum Netzknoten der Hopebene i des Hauptpfads benachbart sind. Analog bzeichnet N _k Netzknoten, welche zum Netzknoten der Hopebene k des

Hauptpfads benachbart sind. Die Anzahl der benachbarten

Netzknoten aus der Menge N _neigh wird mit |N _KeigÄ | bezeichnet. Ein

Knoten im Hauptpfad in der Hopebene i weist somit |N _KeigÄ |

alternative Pfade zur Übertragung von Datenpaketen zu dem Knoten des Hauptpfads in der Hopebene k auf.

Fig. 1 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der für die entsprechenden 2-Hop-Segmente immer nur ein alternatives 2-Hop-Segment definiert ist. Dies ergibt sich daraus, dass für die Hopebenen h-1, h und h+1 nur ein

einzelner alternativer Netzknoten 7, 8 bzw. 9 festgelegt ist, über den mittels entsprechender alternativer Links Daten übermittelt werden können. Die alternativ nutzbaren Links sind dabei in Fig. 1 mit L5, L6 für den alternativen

Netzknoten 7, L7 und L8 für den alternativen Netzknoten 8 sowie L9 und L10 für den alternativen Netzknoten 9

bezeichnet .

In einer Abwandlung des Verfahrens der Fig. 1, welche in Fig. 2 gezeigt ist, sind zumindest teilweise für entsprechende 2- Hop-Segmente mehrere Alternativpfade und somit mehrere alternative Netzknoten zur Datenübertragung vorgesehen. Hierdurch wird die Verlässlichkeit der Datenübertragung erhöht. Man erkennt aus Fig. 2, dass für die Hopebene h zusätzlich zu dem alternativen Netzknoten 8 der Netzknoten 6 vorgesehen ist, wobei über die weiteren alternativen Links LH und L12 auch eine Datenübertragung stattfinden kann.

Ebenso ist für die Hopebene h+1 zusätzlich zu dem Netzknoten 9 der Netzknoten 10 vorgesehen, wobei über diesen Netzknoten mittels der alternativen Links L13 und L14 ebenfalls eine Datenübertragung stattfinden kann.

Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung des Verfahrens der Fig. 1, bei der ferner auch Datenübertragungen direkt zwischen alternativen Netzknoten erlaubt sind. Im Beispiel der Fig. 3 sind hierzu die Zusatzlinks L15 und L16 vorgesehen, mit denen Datenpakete zwischen den Netzknoten 7 und 8 bzw. den

Netzknoten 8 und 9 übermittelt werden können. Das Verfahren der Fig. 3 kann gegebenenfalls auch mit dem Verfahren der Fig. 2 kombiniert werden, d.h. es können für jede Hopebene auch mehr als ein alternativer Netzknoten zur

Datenübertragung vorgesehen sein.

Die Festlegung eines entsprechenden Hauptpfads sowie

alternativer Netzknoten und Links kann basierend auf

verschiedenen Metriken erfolgen. Vorzugsweise wird für den Fall, dass die Paketverlustraten der Links in dem Netz bekannt sind, für den Hauptpfad ein Weg festgelegt, der zu einer minimalen Ende-zu-Ende-Paketfehlerrate und somit zu der höchsten Zuverlässigkeit bei gleichzeitig geringem

Energieverbrauch der Netzknoten führt. Ebenso können die alternativen, zur Datenübertragung genutzten Links so gewählt werden, dass sie von allen möglichen nutzbaren Links die geringste Fehlerrate aufweisen. Ferner können die zu

nutzenden alternativen Netzknoten geeignet sortiert werden, so dass im Rahmen der Zuordnung der Zeitschlitze zunächst solche alternativen Netzknoten berücksichtigt werden, welche zu der geringsten Paketfehlerrate gegenüber den anderen alternativen Netzknoten führen. Basierend auf den anhand von Fig. 1 bis Fig. 3 definierten Links des Hauptpfads und alternativen Links wird

erfindungsgemäß nunmehr eine geeignete Strategie zur

Zuweisung der entsprechenden Zeitschlitze im Rahmen der zeitschlitz-basierten Übertragung von Daten über die Links festgelegt. Diese Strategie gewährleistet ein sequentielles Weiterleiten der Datenpakete zwischen dem Quellknoten und dem Zielknoten von einer Hopebene zur nächsten, wobei ferner bei der Datenübertragung Links auf dem Hauptpfad gegenüber entsprechenden alternativen Links bevorzugt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das

Verfahren zur Zuordnung der Zeitschlitze zu entsprechenden Links des Hauptpfads bzw. den alternativen Links basierend auf folgender Vorschrift implementiert:

Ein Knoten auf dem Hauptpfad in der Hopebene h muss jedem in dem Knoten eingehenden alternativen Link aus der Hopebene h-1 einen zeitlich früheren Zeitschlitz als den sich aus dem Knoten hin zur Hopebene h+1

erstreckenden Link des Hauptpfads zuweisen.

Ein Knoten auf dem Hauptpfad in der Hopebene h muss jedem alternativen, sich aus dem Knoten zur Hopebene h+1 erstreckenden Link einen zeitlich späteren Zeitschlitz als dem sich aus dem Knoten hin zur Hopebene h+1

erstreckenden Link des Hauptpfads zuweisen.

Ein alternativer Netzknoten in der Hopebene h muss jedem in dem alternativen Netzknoten eingehenden Link aus der Hopebene h-1 einen zeitlich früheren Zeitschlitz als dem sich aus dem alternativen Netzknoten erstreckenden alternativen Link hin zur Hopebene h+1 zuweisen.

Die Reihenfolge, in der bei der zeitlichen Zuweisung der

Zeitschlitze zu den Links die entsprechenden alternativen Nachbarknoten N _neigh mit deren alternativen Links

berücksichtigt werden, kann beliebig festgelegt sein. In einer bevorzugten Variante sind die alternativen Netzknoten geeignet sortiert, beispielsweise basierend auf einer Liste. In diesem Fall wird durch die Reihenfolge der Knoten in N _neih die Reihenfolge festgelegt, in der alternative Pfade

entsprechenden Zeitschlitzen zugewiesen werden. Falls N _neigh für die Hopebene h+1 sortiert ist, muss der Netzknoten auf dem Hauptpfad in der Hopebene h Zeitschlitze für sich aus diesem Knoten erstreckende alternative Links in der gleichen Reihenfolge sortieren. Das heißt, die gemäß der Reihenfolge festgelegte erste Wahl von alternativen Netzknoten muss bei der Zuweisung von Zeitschlitzen vor der zweiten Wahl der alternativen Netzknoten usw. berücksichtigt werden.

Im Falle, dass für die Zuweisung von Zeitschlitzen

Zusatzlinks basierend auf der Variante der Fig. 3

berücksichtigt werden, muss die obige Vorschrift um folgende Regel erweitert werden:

- Ein alternativer Link von einem Netzknoten in der

Hopebene h zu dem Netzknoten des Hauptpfads in der

Hopebene h+1 erhält einen zeitlich früheren Zeitschlitz als jeder Zusatzlink zu einem alternativen Netzknoten der Hopebene h+1.

Die oben definierte zeitliche Zuordnung entsprechender

Zeitschlitze zu Links wird kontinuierlich nach dem

Durchlaufen eines Zyklus vom Quellknoten zum Zielknoten wiederholt. Ferner erfolgt die Zuweisung von Zeitschlitzen in der Regel für eine Mehrzahl von bei der drahtlosen

Datenübertragung zu nutzenden Kanäle bzw. Kanal-Offsets , wobei parallel in jedem Kanal Daten auf Links mit disjunkten Start- und Endknoten übertragen werden können. Üblicherweise sind die zur Datenübertragung zugewiesenen Zeitschlitze immer gleich lang. Gegebenenfalls besteht jedoch auch die

Möglichkeit, dass die Zeitschlitze für entsprechende Links variable Längen aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, dass für eine Datenübertragung mit einem längeren Zeitschlitz mehrere vorbestimmte Zeitschlitze mit vorgegebener Länge hintereinander dem entsprechenden Link zugewiesen werden.

Fig. 5 stellt ein Diagramm dar, entlang dessen Abszisse

Zeitschlitze SO, Sl, S16 und entlang dessen Ordinate die entsprechend verwendbaren Kanäle CO, Cl, C9 angedeutet sind. Es wurde dabei die in Fig. 4 angedeutete

Datenübertragung zwischen dem Quellknoten 9 und dem

Zielknoten 16 betrachtet. Dabei wurde eine Variante des Verfahrens realisiert, bei der zur Datenübertragung neben dem Netzknoten des Hauptpfads MP zwei alternative Netzknoten pro Hopebene berücksichtigt wurden. Das heißt, für die Hopebene mit dem Netzknoten 10 wurden die weiteren, in Fig. 4

dargestellten Netzknoten 2 und 18 mit entsprechend

alternativen Links betrachtet, für die Hopebene mit dem

Netzknoten 11 die beiden alternativen Netzknoten 3 und 19 mit den entsprechenden alternativen Links usw.

In Fig. 5 sind für die einzelnen Zeitschlitze die

entsprechenden, in diesen Zeitschlitzen zur Datenübertragung zu nutzenden Links durch die Nummern des Anfangs- und

Zielknotens des Links mit einem dazwischen liegenden Pfeil angedeutet. Beispielsweise werden für den Zeitschlitz S2 Datenübertragungen in den drei Kanälen CO, Cl und C2

ermöglicht, wobei im Kanal CO eine Datenübertragung zwischen Knoten 9 und 18, im Kanal Cl eine Datenübertragung zwischen Knoten 2 und 11 und im Kanal C2 eine Datenübertragung

zwischen Knoten 10 und 3 zugelassen ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wird bei der Datenübertragung nur eine kleine Untermenge von drei der insgesamt zehn zur

Verfügung stehenden Kanäle genutzt. Hierdurch wird

sichergestellt, dass die einzelnen Netzknoten nicht allzu häufig zum Hören in einem Kanal aktiviert werden und somit wenig Energie verbrauchen. Nichtsdestotrotz wird durch die Definition von entsprechenden alternativen Netzknoten und alternativen Links eine gute Verlässlichkeit der

Datenübertragung erreicht.

Die im Vorangegangenen beschriebene Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Basierend auf der Festlegung von alternativen Pfaden ausgehend von einem Hauptpfad wird eine Pfaderzeugung mit geringer Komplexität und gleichzeitig hoher Verlässlichkeit erreicht. Die Zuweisung der Zeitschlitze ist dabei energieeffizient, denn die Anzahl von ungenutzten

Zeitschlitzen wird stark vermindert. Dies ist insbesondere in Sensornetzen mit batteriebetriebenen Sensoren von Vorteil, da in solchen Netzen nicht kontinuierlich Datenpakete übertragen werden und ein energieeffizienter Betrieb der Sensoren hohe Priorität hat. Erfindungsgemäß konzentriert sich die

Verwendung von Links auf einem entsprechend festgelegten Hauptpfad. Dies hat den Vorteil, dass bei der

Datenübertragung besonders verlässliche Netzknoten für den Hauptpfad festgelegt werden können. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Benutzung von alternativen Links über eine Sortierung der alternativen Netzknoten festzulegen.

Erfindungsgemäß wird somit der Hauptdatenverkehr entlang des Hauptpfads übertragen, und die alternativen Netzknoten werden dann genutzt, falls Knoten des Hauptpfads ausfallen oder nicht erreichbar sind. Es besteht dabei beispielsweise die Möglichkeit, eine energieeffiziente Nutzung von Netzknoten mit Energiebeschränkung (z.B. Netzknoten mit autarker

Energieversorgung bzw. Batterie) dadurch zu erreichen, dass Datenverkehr hauptsächlich über solche Netzknoten ohne

Energiebeschränkungen geleitet wird, und zwar indem der

Hauptpfad durch Netzknoten ohne Energiebeschränkungen

gebildet wird und Netzknoten mit Energiebeschränkungen als alternative Netzknoten verwendet werden.

Auch wenn im erfindungsgemäßen Verfahren die Verzögerung bei der Übertragung von Datenpaketen gegenüber herkömmlichen Verfahren höher sein kann, so ist die Verteilung möglicher Verzögerungszeiten geringer und es wird weiterhin eine

Datenübertragung mit hoher Verlässlichkeit erreicht. In bevorzugten Varianten besteht ferner die Möglichkeit, dass die Zuweisung der Zeitschlitze basierend auf entsprechenden Linkmetriken, insbesondere basierend auf einer möglichst geringen Datenpaketfehlerrate, optimiert wird.