РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПЕРИОДЫ РАССЫЛКИ СИГНАЛА-МАЯКА ДЛЯ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ СЕТЕЙ Российский патент 2009 года по МПК H04L12/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение имеет отношение к системе и способу для распределенной рассылки сигнала-маяка в беспроводной персональной сети (WPAN).

Предшествующий уровень техники

Промышленная группа MultiBand OFDM Alliance (MBOA) определила протокол управления доступом к среде (MAC) для ультраширокополосной радиосвязи (UWB), см. "Спецификация управления доступом к беспроводной среде передачи (MAC) MBOA для высокоскоростных беспроводных персональных сетей", Техническая спецификация, проект документа версия 0.5, апрель 2004 года, который, таким образом, включен здесь по ссылке во всей своей полноте. Протокол управления доступом к среде (MAC) MBOA устраняет всякую потребность в сетевой инфраструктуре, распределяя функции по всем узлам (устройствам) беспроводной персональной сети (WPAN). Все устройства посылают сигнал-маяк в определенном интервале в разбитом на интервалы периоде 104 сигнала-маяка.

В протоколе управления доступом к среде (MAC) для ультраширокополосной радиосвязи (UWB) MBOA время разделено на суперкадры 100, как проиллюстрировано на фиг.1. В начале каждого суперкадра имеется период 104 сигнала-маяка, за которым следует период 103 передачи данных. Период сигнала-маяка содержит множество интервалов 107 доступа к среде, каждый из которых имеет три интервала 105 сигнала-маяка. Период сигнала-маяка может быть либо фиксированным, либо переменным по длине 106. В период передачи данных определены два механизма доступа.

Первый механизм доступа называют "Протоколом распределенного резервирования" (DRP). Используя протокол распределенного резервирования (DRP), устройства могут делать резервирование для некоторого подпериода периода 103 передачи данных. Резервирование согласовывается между отправителем и получателем (получателями) запланированной передачи. Это согласование либо выполняется специализированной процедурой сигнального подтверждения связи, либо неявно включением информации резервирования в сигналы-маяки получателя (получателей) и отправителя. Как только резервирование установлено, информация резервирования должна быть включена в сигнал-маяк отправителя, а также получателя (получателей) в каждом суперкадре, в котором резервирование является все еще активным. Это необходимо, чтобы сообщить соседним устройствам отправителя и получателя (получателей) о существующем резервировании. Никакому другому устройству кроме отправителя (отправителей) не позволяется обращаться к среде в начале зарезервированного периода. Чтобы осуществить эффективное использование неиспользованных периодов резервирования, определены два типа резервирования: мягкое и жесткое резервирование. В период мягкого резервирования другие устройства могут обратиться к среде после некоторого времени простоя в среде. При жестком резервировании другим устройствам позволяют обратиться к среде только после того, как отправитель и получатель (получатели) сообщили о конце своей передачи (своих передач) путем обмена сигналами NAK (отсутствие подтверждения приема) - RTS (готовность к передаче)/NAK (отсутствие подтверждения приема) - CTS (готовность к приему).

Второй метод доступа - усовершенствованная функция распределенной координации (Enhanced Distributed Coordination Function, EDCA) стандарта IEEE 802.11e, которая основана на протоколе коллективного доступа к среде с обнаружением несущей (Carrier Sense Multiple Access (CSMA) с выдержкой времени. Этот способ произвольного доступа разрешен только в незарезервированных частях периода передачи данных или в неиспользованные периоды резервирования. Резервирования должны соблюдаться всеми устройствами.

В протоколе управления распределенным доступом к среде (MAC) MBOA сигналы-маяки передаются в одном из интервалов периода рассылки сигнала-маяка, как раскрыто в предварительной заявке, названной "Протокол рассылки сигналов-маяков для самоорганизующихся сетей", который тем самым включен по ссылке во всей своей полноте. Размер периода рассылки сигнала-маяка определяет количество устройств, которые могут присоединиться к сети. Если разрешен только один период рассылки сигнала-маяка, возникнут некоторые ограничения по масштабируемости. Кроме того, если разрешен только один период сигнала-маяка, когда новые устройства, использующие другой период сигнала-маяка, входят в диапазон действия существующих устройств, периоды сигнала-маяка должны быть перестроены и синхронизированы в один единственный период сигнала-маяка, создавая состояние перехода, которое может вызвать некоторый сбой связи.

Одно потенциальное решение этой проблемы состоит в том, чтобы передавать сигналы-маяки, используя EDCA, доступ на основе конкуренции, без необходимости объединения всех сигналов-маяков в единственный разбитый на интервалы период рассылки сигнала-маяка. Однако EDCA вводит случайные задержки передачи сигналов-маяков. Эти задержки ограничивают эффект от использования устройствами схем управления питанием. Таким образом, устройства, которые запускаются (wake-up), чтобы принять сигналы-маяки от соседей, не знают точно, когда сигналы-маяки будут отправлены, и поэтому должны оставаться активными в течение неопределенного промежутка времени. Кроме того, если используется EDCA, существует некоторая вероятность, что сигналы-маяки вступают в конфликт (с другими сигналами-маяками или любой другой передачей), и поэтому прием сигналов-маяков не гарантирован. Кроме того, отправитель (отправители) сигналов-маяков не получают никакой обратной связи от получателя (получателей), и поэтому нет никакой возможности для отправителя (отправителей) сигналов-маяков обнаружить, что их сигналы-маяки вступили в конфликт. Кроме того, сигналы-маяки используются для объявления резервирований среды. Если сигналы-маяки вступают в конфликт, устройства не будут осведомлены о резервированиях соседями, и поэтому есть риск коллизий также в течение периода передачи данных.

Чтобы обойти эти недостатки, настоящее изобретение обеспечивает протокол управления доступом к среде (MAC), имеющий несколько распределенных периодов рассылки сигнала-маяка, к которым обращаются с использованием метода доступа, раскрытого в предварительной заявке, названной "Протокол рассылки сигналов-маяков для самоорганизующихся сетей", который тем самым включен по ссылке во всей своей полноте.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение использует структуру суперкадра с разбитым на интервалы периодом рассылки сигнала-маяка, см. фиг.1. В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается структура суперкадра управления доступом к среде (MAC), которая включает в себя разбитые на интервалы периоды 101 рассылки сигнала-маяка (периоды сигнала-маяка), содержащие множество интервалов 107 доступа к среде и период 103 передачи данных. Все устройства самоорганизующейся сети (одноранговой сети с произвольной структурой) участвуют в посылке сигналов-маяков. Доступ к среде в период конкуренции периода 103 передачи данных основан на усовершенствованном распределенном доступе к каналу (EDCA) или подобном ему механизме. Периодическая передача сигнала-маяка является методикой, используемой для поддержки координации между взаимодействующими устройствами в самоорганизующейся сети, в соответствии с документом "Спецификация управления доступом к беспроводной среде передачи (MAC) MBOA для высокоскоростных беспроводных персональных сетей", проект спецификации управления доступом к среде (MAC) MBOA, версия 0.5, апрель 2004 года, который, таким образом, включен здесь по ссылке во всей своей полноте. Сигналы-маяки обеспечивают основную синхронизацию для сети, в том числе информацию относительно изохронных резервирований. Устройства, которые хотят взаимодействовать, должны принадлежать одной и той же маяковой группе, или набору устройств, которые находятся в пределах дальности равнодействия данного устройства и этого сигнала-маяка в течение одного и того же периода сигнала-маяка.

Чтобы уменьшить количество коллизий сигналов-маяков (и, таким образом, резервирований), каждое устройство продолжает посылать свой сигнал-маяк в том же самом интервале сигнала-маяка в последующих суперкадрах. Окружающие устройства, которые могут принять сигнал-маяк, отмечают этот интервал сигнала-маяка как занятый. Каждое устройство выбирает свой интервал сигнала-маяка из числа незанятых интервалов сигнала-маяка периода сигнала-маяка. Каждое устройство должно поддерживать одну дополнительную битовую карту для хранения информации о занятости интервалов сигнала-маяка, а также номер своего собственного интервала сигнала-маяка. Состояние интервала сигнала-маяка изменяется из занятого в незанятое всякий раз, когда не было принято ни одного сигнала-маяка в соответствующем интервале для n последующих суперкадров, где n - предопределенное целое число.

В первом варианте воплощения никакая информация относительно сигналов-маяков других устройств не сообщается в сигнале-маяке.

Во втором варианте воплощения уменьшена вероятность коллизии.

Теперь со ссылкой на фиг.1, чтобы передавать/принимать сигналы-маяки, устройства определяют период времени суперкадра как период 104 сигнала-маяка, который строго зарезервирован для передачи и приема сигнала-маяка. Также каждый период сигнала-маяка может быть фиксированным или переменным. Группу устройств, которые совместно используют это эфирное время сигнала-маяка, называют маяковой группой. Таким образом, маяковая группа определяется локально относительно данного устройства как набор устройств, которые синхронизируют свои передачи сигнала-маяка в пределах одних и тех же интервалов доступа к среде и которые идентифицируют эти интервалы доступа к среде как свои периоды сигнала-маяка. Как раскрыто в предварительной заявке, названной "Протокол рассылки сигналов-маяков для самоорганизующихся сетей", период сигнала-маяка определяется предопределенным количеством смежных интервалов доступа к среде, определенных сигналами-маяками одного или более устройств как период 104 сигнала-маяка (также известный в дальнейшем как разбитый на интервалы период рассылки сигнала-маяка).

Кластер - это набор устройств в пределах дальности радиосвязи устройства, он включает в себя все устройства маяковой группы. Кластер может также включать в себя устройства в пределах дальности радиосвязи, которые принадлежат другой маяковой группе.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут ясны из следующих чертежей и подробного описания изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует структуру суперкадра управления доступом к среде (MAC) в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2a иллюстрирует разбитый на интервалы период рассылки сигнала-маяка.

Фиг.2b иллюстрирует структуру интервала доступа к среде суперкадра управления доступом к среде в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 иллюстрирует архитектуру беспроводной системы связи, к которой могут быть применены варианты воплощения настоящего изобретения.

Фиг.4 иллюстрирует упрощенную блок-схему беспроводного устройства системы связи фиг.3 в соответствии с вариантом воплощения настоящего изобретения.

Фиг.5 иллюстрирует схему конечных состояний для функциональных возможностей синхронизации компонента обработки распределенного сигнала-маяка.

Фиг.6 иллюстрирует схему конечных состояний для функциональных возможностей периодического сканирования компонента обработки распределенного сигнала-маяка для обнаружения новых периодов сигнала-маяка, чтобы поддерживать состояние существующих резервирований и разрешать коллизии.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Обычным специалистам в области техники должно быть понятно, что последующие описания даны в целях иллюстрации, а не для ограничения. Специалист понимает, что существует много вариаций, которые лежат в пределах сущности изобретения и объема формулы изобретения. Излишняя подробность известных функций и операций может быть опущена из текущего описания, чтобы не затруднить понимание настоящего изобретения.

Настоящее изобретение преодолевает обсуждаемые выше недостатки схемы рассылки сигнала-маяка EDCA путем обеспечения способа распределенной рассылки сигнала-маяка с некоторыми модификациями метода доступа, который раскрыт в предварительной заявке, названной "Протокол рассылки сигналов-маяков для самоорганизующихся сетей".

Структура периода сигнала-маяка

Канальное время разделено на суперкадры, и каждый суперкадр начинается с периода сигнала-маяка. Период сигнала-маяка используется для отправки сигналов-маяков. Фиг.1 иллюстрирует структуру 101 суперкадра управления доступом к среде (MAC) в соответствии с настоящим изобретением. В самоорганизующейся сети все устройства участвуют в отправке сигналов-маяков. Каждая структура 102 суперкадра управления доступом к среде (MAC) содержит последовательность из, по меньшей мере, одного суперкадра 102, который начинается в планируемое время начала сигнала-маяка (Target Beacon Transition Time, TBTT) или во время 101 начала периода рассылки сигнала-маяка (Beaconing Period Start Time, BPST) и продолжается в течение длины 106 разбитого на интервалы периода сигнала-маяка, за которым следует период 103 передачи данных. Длина 106 периода сигнала-маяка может быть фиксированной или переменной.

Доступ к каналу

В первом варианте воплощения никакая информация относительно сигналов-маяков других устройств не сообщается в сигнале-маяке. Это значительно сокращает размер сигналов-маяков и сложность протокола рассылки сигналов-маяков. Однако при таком решении могут происходить коллизии сигналов-маяков в сценариях скрытых станций, поскольку информация сигнала-маяка передается только прямым соседям устройства и не передается соседям соседей. Вместо того, чтобы избегать таких ситуаций прежде, чем они происходят, в этом варианте воплощения коллизии разрешаются после того, как они произошли. Устройство, которое обнаруживает коллизию (так как ожидаемый сигнал-маяк отсутствует), объявляет обнаружение коллизии в своем сигнале-маяке путем включения идентификатора МАС (управления доступом к среде) устройства в поле информации о коллизиях. Устройство, которое обнаруживает, что его идентификатор управления доступом к среде (MAC ID) содержится в сигнале-маяке другого устройства, изменяет положение своего сигнала-маяка в последующем суперкадре. Специальный бит в сигнале-маяке используется для объявления предстоящего изменения положения сигнала-маяка в последующем суперкадре. Это требуется, чтобы дать возможность соседним устройствам сделать различие между недостающими сигналами-маяками по причине намеренных изменений положения сигнала-маяка и недостающими сигналами-маяками по причине коллизий сигналов-маяков. Чтобы избегать такой постоянной коллизии сигналов-маяков в случае, если никакое другое устройство не обнаруживает коллизию, каждое устройство периодически изменяет положение своего сигнала-маяка после m суперкадров, где m - предопределенное значение.

Во втором варианте воплощения коллизии сигналов-маяков полностью не предотвращаются, но их вероятность просто уменьшается путем изменения положения сигнала-маяка в каждом суперкадре с порядковым номером m, где m - предопределенное значение.

Инициализация периодов сигнала-маяка

Каждое устройство, которое намеревается участвовать во взаимодействии с другими устройствами, посылает сигнал-маяк. Когда устройство включено, оно сканирует среду на предмет существующих периодов сигнала-маяка. Устройство может принять решение присоединяться к существующему периоду сигнала-маяка. В этом случае сигнал-маяк отправляется в одном из пустых интервалов существующего периода сигнала-маяка с использованием протокола, раскрытого в предварительной заявке, названной "Протокол рассылки сигналов-маяков для самоорганизующихся сетей" или модифицированного протокола, разъясненного выше.

Каждое устройство сканирует среду на предмет сигналов-маяков. Если не получено ни одного сигнала-маяка, устройство устанавливает свое собственное планируемое время передачи сигнала-маяка (TBTT) или время начала периода сигнала-маяка (BPST) и передает первый сигнал-маяк. Однако если сигнал-маяк принят, устройство ищет пустой интервал в периоде сигнала-маяка и выбирает один, если он доступен. Как только интервал выбран, если не обнаружена коллизия, сигнал-маяк всегда отправляется устройством в том же самом интервале. Если принят более чем один сигнал-маяк, то устройство синхронизируется по самым быстрым тактовым импульсам.

Устройство может также принять решение создать новый период рассылки сигнала-маяка, например создать новый кластер беспроводной универсальной последовательной шины (WUSB). Предпочтительно, новые периоды сигнала-маяка не создаются, если в этом нет абсолютной необходимости, например, по причине нехватки пустых интервалов в существующих периодах сигнала-маяка. Новый период сигнала-маяка не должен вступать в конфликт с существующими периодами сигнала-маяка и/или существующими резервированиями по протоколу распределенного резервирования (DRP). Другими словами, одна из главных причин создания нового периода сигнала-маяка может заключаться в том то, что существующие периоды сигнала-маяка уже полностью заняты. Период сигнала-маяка может считаться полностью занятым, если заняты все, кроме последнего, или все, кроме нескольких интервалов сигнала-маяка. Последний интервал сигнала-маяка может быть зарезервирован для определенных целей (таких как привязка новых устройств к самоорганизующейся сети или объявление о других периодах сигнала-маяка).

Сосуществование множества периодов сигнала-маяка

Если устройство принимает решение создать новый период сигнала-маяка, оно объявляет о создании нового периода сигнала-маяка в уже существующих периодах сигнала-маяка. Новое устройство посылает сигнал-маяк в существующих периодах сигнала-маяка и отмечает время, используемое новым периодом сигнала-маяка как жесткое резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) с приоритетом периода сигнала-маяка. Устройства, принимающие сигналы-маяки, которые содержат резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) с приоритетом периода сигнала-маяка, включают дубликаты резервирования в свои собственные сигналы-маяки. Устройство продолжает рассылку сигналов-маяков в существующих периодах сигнала-маяка, пока дубликат его резервирования не будет принят в других сигналах-маяках. Недавно созданный период сигнала-маяка создан таким образом, что он не вступает в коллизию с другими существующими периодами сигнала-маяка и должен соблюдать существующие резервирования среды от соседних устройств.

Может также случиться, что несколько периодов сигнала-маяка должны сосуществовать по причине мобильности. Когда обнаружен "чужой" период сигнала-маяка, устройство объявляет о существовании "чужого" периода сигнала-маяка и защищает его путем включения резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка в своем собственном сигнале-маяке с приоритетом, равным =ВР (периоду сигнала-маяка).

Если существующие резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) вступают в коллизию с периодом сигнала-маяка, период сигнала-маяка имеет самый высокий приоритет, и поэтому альтернативные резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) должны быть пересогласованы.

Если два или более периодов сигнала-маяка вступают в коллизию, устройства со вступившими в коллизию сигналами-маяками осуществляют поиск пустых интервалов сигнала-маяка. Факультативно эти устройства могут начать новый период сигнала-маяка во время "невступления в коллизию".

В одном варианте воплощения равноправные устройства отправляют сигналы-маяки в одном том же периоде сигнала-маяка. Если передающее устройство взаимодействует с устройствами, которые отправляют сигналы-маяки в нескольких (различных) периодах сигнала-маяка, передающее устройство отправляет сигналы-маяки в указанных нескольких периодах сигнала-маяка. Если взаимодействующие устройства первоначально отправляют сигналы-маяки в различных периодах сигнала-маяка, возможны два решения: либо взаимодействующее устройство прекращает отправку сигналов-маяков в своем текущем периоде сигнала-маяка и начинает отправку сигналов маяков в периодах сигнала-маяка партнеров взаимодействия, либо устройство продолжает отправку сигналов-маяков в своем текущем периоде сигнала-маяка и дополнительно начинает отправку сигналов-маяков в периодах сигнала-маяка партнеров взаимодействия. Первое решение содержит переключение периодов сигнала-маяка. То, какие устройства переключают свои периоды сигнала-маяка, а какие устройства сохраняют свои текущие периоды сигнала-маяка, может быть основано, например, на идентификаторах устройств, количестве занятых интервалов сигнала-маяка в периодах сигнала-маяка устройств или трафике, управляемом периодом сигнала-маяка. Устройство, которое сохраняет свои периоды сигнала-маяка, может являться, например, устройством с наиболее низким идентификатором или с наибольшим количеством занятых интервалов сигнала-маяка в своих периодах сигнала-маяка или с самым высоким трафиком, управляемым в своих периодах сигнала-маяка.

В альтернативном варианте воплощения равноправные устройства могут отправлять сигналы-маяки в различных периодах сигнала-маяка. Это требует, чтобы все устройства периодически слушали все периоды сигналов-маяков в сети.

Переключение периодов сигнала-маяка

Когда сосуществуют два или более периода сигнала-маяка, устройства могут необязательно переключаться на другой период сигнала-маяка. Если устройство переключается на другой период сигнала-маяка, переключающееся устройство продолжает отправку сигналов-маяков в первоначальном периоде сигнала-маяка в течение "x" суперкадров, чтобы объявить о том, что оно переключает период сигнала-маяка, где "x" - предопределенное целое число. Это делается через специальное поле объявления переключения, включенное в сигнал-маяк. Устройство также включает резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка для защиты нового периода сигнала-маяка, если новый период сигнала-маяка еще не был защищен.

Завершение периода сигнала-маяка

Период сигнала-маяка завершается, и поэтому резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) периода сигнала-маяка может быть очищено (снято), когда не прослушивается ни одного сигнала-маяка в течение этого периода сигнала-маяка в течение "x" последовательных суперкадров, где x - предопределенное целое число.

Если устройство обнаруживает коллизии чужих периодов сигнала-маяка, оно может послать сигнал-маяк в пределах испытывающих коллизию периодов сигнала-маяка и объявить о коллизии. Это делается через специальное поле объявления, включенное в сигнал-маяк.

Устройство и способ настоящего изобретение могут использоваться для беспроводных персональных сетей (WPAN) и локальных сетей (WLAN) 300, в которых беспроводные устройства 301 содержат модуль управления доступом к среде (MAC), модифицированный в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.3 показывает иллюстративную беспроводную сеть, к которой могут быть применены варианты воплощения настоящего изобретения. Согласно принципу настоящего изобретения, обеспечивается модуль 400 управления доступом к среде (MAC), см. фиг.4, сконфигурированный для выполнения протокола распределенного периода рассылки сигнала-маяка с разбитым на интервалы доступом к каналу. Должно быть отмечено, что сеть, проиллюстрированная на фиг.3, является маленькой только в целях иллюстрации. На практике беспроводные локальные сети могут включать в себя намного большее количество беспроводных устройств, внедряющих настоящее изобретение.

Теперь со ссылкой на фиг.4, каждое устройство 301 в пределах самоорганизующейся сети, как проиллюстрировано на фиг.3, может включают в себя модуль 400 управления доступом к среде с архитектурой, которая проиллюстрирована на блок-схеме фиг.4. Каждое устройство 301 может включать в себя модуль 400 управления доступом к среде, имеющий контроллер 402, соединенный, по меньшей мере, с передатчиком 401, компонентом 403 обработки распределенного периода сигнала-маяка в соответствии с настоящим изобретением и приемником 404. Передатчик 401 и приемник 404 соединены с антенной 405. Компонент 403 обработки распределенного периода сигнала-маяка обеспечивает адаптивное программирование таким образом, что, например, могут сосуществовать несколько периодов сигнала-маяка, где период сигнала-маяка может быть "родным", т.е. соответствующим настоящему изобретению, а также "чужим" периодом сигнала-маяка, т.е. соответствующим другому протоколу, такому как IEEE 802.11.

Теперь со ссылкой на фиг.5, когда устройство включено 501, оно сканирует среду на предмет существующих периодов сигнала-маяка в течение, по меньшей мере, одного суперкадра 502. Период сигнала-маяка обнаружен, если принят один или более сигналов-маяков. Период сигнала-маяка идентифицируется своим временем начала периода рассылки сигнала-маяка (BPST). Если не обнаружено ни одного сигнала-маяка, устройство создает новый период рассылки сигнала-маяка, посылая сигнал-маяк и устанавливая время начала периода рассылки сигнала-маяка (BPST) 503. Устройство может выбрать время начала периода рассылки сигнала-маяка (BPST) случайным образом.

Если обнаружен один или более периодов сигнала-маяка, устройство может присоединиться к существующему периоду рассылки сигнала-маяка, посылая сигнал-маяк в одном из пустых интервалов 505 или может начать новый период сигнала-маяка 503. Новое время начала периода рассылки сигнала-маяка (BPST) выбирается таким образом, что он не вступает в коллизию с существующими периодами сигнала-маяка и/или резервированиями по протоколу распределенного резервирования (DRP).

Если один или более периодов сигнала-маяка были обнаружены в течение процесса сканирования, устройство декодирует сигналы-маяки соседей и удостоверяется, что период сигнала-маяка уже защищен в соседнем периоде (периодах) сигнала-маяка через резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP). Если его собственный период сигнала-маяка не защищен в соседнем периоде (периодах) сигнала-маяка, устройство отправляет сигнал-маяк в соседнем периоде (периодах) сигнала-маяка в течение предопределенного количества N суперкадров, чтобы объявить и защитить свой собственный период сигнала-маяка 506. Сигнал-маяк также включает в себя информационный элемент протокола распределенного резервирования (DRP), указывающий резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка.

Если новый период сигнала-маяка уже защищен, устройство непосредственно начинает нормальную работу 507.

Теперь со ссылкой на фиг.6, устройства периодически сканируют среду, чтобы обнаружить новые периоды сигнала-маяка 601, чтобы поддержать состояние существующих резервирований и потенциально разрешить коллизии. Если обнаружен соседний период сигнала-маяка, устройство включает резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка в свой собственный сигнал-маяк 602. Устройства, которые принимают сигнал-маяк, который включает в себя резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка или объявление переключения, сканируют среду на предмет соседних периодов сигнала-маяка 603 (периодов сигнала-маяка соседей). Если во время процесса сканирования обнаружен соседний период сигнала-маяка, резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка включается в свой собственный сигнал-маяк 602.

Если существующие резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) вступают в коллизию с периодом сигнала-маяка, период сигнала-маяка имеет самый высокий приоритет, и поэтому другие резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) пересогласовываются и перемещаются 604. Если два или более периодов сигнала-маяка вступают в коллизию, устройства со вступившими в коллизию сигналами-маяками осуществляют поиск пустых интервалов без коллизий или начинают новый период сигнала-маяка в других пустых интервалах 607.

Если существуют два или более периодов сигнала-маяка, устройства необязательно переключаются на другой период сигнала-маяка. Если устройство покидает текущий период (периоды) сигнала-маяка, оно продолжает отправлять сигналы-маяки в текущем периоде (периодах) сигнала-маяка 605 в течение предопределенного количества N суперкадров, чтобы объявить, что оно покидает период (периоды) сигнала-маяка. Сигнал-маяк, отправленный в текущем периоде (периодах) сигнала-маяка, включает в себя объявление 606 о переключении сигнала-маяка. Если новый период сигнала-маяка не защищен в текущем периоде сигнала-маяка, устройство также включает резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка.

Хотя были проиллюстрированы и описаны предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения, специалисты в данной области техники поймут, что варианты воплощения, которые описаны здесь, являются иллюстративными, и могут быть сделаны различные изменения и модификации, и для их элементов могут быть осуществлены замены без отступления от истинного объема настоящего изобретения. Кроме того, множество модификаций может быть сделано для приспособления идей настоящего изобретения к конкретной ситуации без отступления от главного объема. Поэтому подразумевается, что настоящее изобретение не ограничено отдельными вариантами воплощения, раскрытыми в качестве предлагаемого наилучшего способа осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение включает в себя все варианты воплощения, попадающие в объем приложенной формулы изобретения.

Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в создании протокола распределенного периода рассылки сигнала-маяка. Для этого в протоколе управления распределенным доступом к среде, имеющем разбитый на интервалы суперкадр (102), содержащем, по меньшей мере, один разбитый на интервалы период (104) сигнала-маяка, за которым следует период (103) передачи данных, обеспечивается система и способ для создания и поддержки нескольких периодов (104) сигнала-маяка в различных позициях в суперкадре (102). Присоединяясь к сети, устройство связи либо присоединяется к существующему периоду (104) сигнала-маяка, либо создает новый период (104) сигнала-маяка в позиции в суперкадре (102), который не накладывается на периоды (104) сигнала-маяка или периоды резервирования. Периоды (104) сигнала-маяка взаимно защищают друг друга с помощью устройств связи, объявляющих соседние периоды сигналов-маяков в своих сигналах-маяках. 2 н. и 35 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ создания протокола распределенного периода рассылки сигнала-маяка для устройства в самоорганизующейся сети (одноранговой сети с произвольной структурой) (300) устройств (301), содержащей упомянутое устройство (301), выполняющее этапы
разделения (502) времени доступа к среде на последовательность из, по меньшей мере, одного непрерывного суперкадра (102), начинающегося во время начала периода сигнала-маяка (101);
разделения суперкадра (102) на разбитый на интервалы период (104) сигнала-маяка, имеющий множество смежных интервалов (105) сигнала-маяка, за которыми следует период передачи данных; и
привязки к, по меньшей мере, одному из существующих периодов сигнала-маяка самоорганизующейся сети (505) или создания нового периода сигнала-маяка самоорганизующейся сети (503) в качестве периода сигнала-маяка упомянутого устройства.

2. Способ по п.1, также содержащий следующие этапы:
если период сигнала-маяка устройства не защищен, по меньшей мере, в одном соседнем периоде сигнала-маяка, защиты (506) незащищенного периода сигнала-маяка, по меньшей мере, в одном соседнем периоде сигнала-маяка; и как только период сигнала-маяка устройства защищен, функционирования обычным образом (507) (600).

3. Способ по п.2, в котором этап защиты также содержит этап включения первого резервирования для собственного периода сигнала-маяка в собственный сигнал-маяк устройства, по меньшей мере, в одном соседнем периоде сигнала-маяка.

4. Способ по п.3, в котором резервирование является резервированием по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка и приоритета, равного периоду сигнала-маяка.

5. Способ по п.3, в котором первый этап привязки также содержит этапы
выбора пустого интервала (505) периода сигнала-маяка упомянутого устройства; и
рассылки (505) собственного сигнала-маяка упомянутого устройства в выбранном пустом интервале.

6. Способ по п.5, также содержащий этап включения информации относительно сигналов-маяков других устройств в собственный сигнал-маяк устройства.

7. Способ по п.6, в котором этап защиты также содержит этап включения второго резервирования в собственный сигнал-маяк устройства для объявления периода сигнала-маяка упомянутых других устройств.

8. Способ по п.7, в котором второе резервирование является резервированием по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка и приоритета, равного периоду сигнала-маяка.

9. Способ по п.3, в котором этап привязки содержит этапы
сканирования среды для обнаружения, по меньшей мере, одного периода сигнала-маяка в течение, по меньшей мере, одного суперкадра (502);
если не обнаружен, по меньшей мере, один период сигнала-маяка, запуска нового периода сигнала-маяка в качестве периода сигнала-маяка упомянутого устройства в начальное время периода сигнала-маяка, вычисленное предопределенным способом; и если обнаружен, по меньшей мере, один период сигнала-маяка, принятия решения относительно выполнения одного из следующих этапов:
i) присоединения, по меньшей мере, к одному из, по меньшей мере, одного обнаруженного периода сигнала-маяка как периоду сигнала-маяка упомянутого устройства (505), и
ii) запуска нового периода сигнала-маяка в качестве периода сигнала-маяка упомянутого устройства во время начала периода сигнала-маяка, определенного предопределенным способом (503).

10. Способ по п.9, в котором этап привязки также содержит этапы
выбора пустого интервала периода сигнала-маяка упомянутого устройства (505) и рассылки собственного сигнала-маяка упомянутого устройства в выбранном пустом интервале (505).

11. Способ по п.10, также содержащий этап включения информации относительно сигналов-маяков других устройств в собственный сигнал-маяк упомянутого устройства.

12. Способ по п.8, в котором этап защиты также содержит этап включения третьего резервирования в собственный сигнал-маяк упомянутого устройства в соседних периодах сигнала-маяка для объявления периода сигнала-маяка.

13. Способ по п.12, в котором третье резервирование является резервированием по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка и приоритета, равного периоду сигнала-маяка.

14. Способ по п.3, в котором этап функционирования обычным образом содержит этапы приема сигналов-маяков через среду (601) и,
когда принят сигнал-маяк, содержащий резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка, выполнения этапов сканирования на предмет новых периодов сигнала-маяка (603), и
когда обнаружен новый период сигнала-маяка, защиты нового периода сигнала-маяка (602).

15. Способ по п.14, в котором этапы защиты также содержат этап включения четвертого резервирования в собственный сигнал-маяк устройства для защиты периода сигнала-маяка.

16. Способ по п.15, в котором четвертое резервирование является резервированием по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка и приоритета, равного периоду сигнала-маяка (602).

17. Способ по п.14, в котором этап функционирования обычным образом (507) (600) также содержит этап необязательного переключения устройством периода сигнала-маяка, если сосуществуют два или более периодов сигнала-маяка (605) (606) (607).

18. Способ по п.17, в котором этап переключения периода сигнала-маяка устройством также содержит этапы
включения специального поля объявления переключения в сигнал-маяк для объявления нового периода сигнала-маяка (606); и рассылки сигнала-маяка для, по меньшей мере, предопределенного количества объявлений последовательных суперкадров с сигналом-маяком, содержащим специальное поле объявления переключения (605).

19. Способ по п.18, в котором этап рассылки сигнала-маяка также содержит один из этапов, выбранных из группы, состоящей из
(a) выполнения этапов включения резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка для защиты нового периода сигнала-маяка, если новый период сигнала-маяка еще не защищен (607), и остановки передачи сигнала-маяка, если новый период сигнала-маяка уже защищен; и
(b) передачи сигнала-маяка в новом периоде сигнала-маяка.

20. Способ по п.18, в котором этап функционирования обычным образом (507) (600) также содержит следующие этапы:
если принят сигнал-маяк, содержащий объявление переключения периода сигнала-маяка другого устройства, выполнение этапов
сканирования на предмет нового периода сигнала-маяка (603), и
если обнаружен новый период сигнала-маяка, защита нового периода сигнала-маяка (602).

21. Способ по п.2, в котором этап функционирования обычным образом (507) (600) также содержит этап завершения периода сигнала-маяка.

22. Способ по п.2, в котором этап функционирования обычным образом (507) (600) также содержит этап очистки резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) периода сигнала-маяка устройства, если не принято ни одного сигнала-маяка в течение периода сигнала-маяка для предопределенного количества последовательных суперкадров для очистки.

23. Способ по п.14, в котором этап функционирования обычным образом (507) (600) также содержит этап, если, по меньшей мере, два периода сигнала-маяка вступают в коллизию, пока больше нет никаких вступивших в коллизию периодов сигналов-маяков, повторного выполнения, по меньшей мере, одного из этапов, выбранных из группы, состоящей из
(a) выполнения подэтапов
поиска в каждом вступившем в коллизию периоде сигнала-маяка достаточного количества пустых интервалов сигнала-маяка для устройств другого вступившего в коллизию периода сигнала-маяка (608), и
перемещения, по меньшей мере, одного вступившего в коллизию периода сигнала-маяка на время начала периода сигнала-маяка, не вступившего в коллизию (604); и
(b) выполнения подэтапов
поиска в суперкадре достаточного количества пустых интервалов сигнала-маяка для собственного периода сигнала-маяка, и
перемещения периода сигнала-маяка в пустые интервалы в суперкадре (608).

24. Способ по п.23, в котором этап функционирования обычным образом (507) (600) также содержит этап перемещения вступившего в коллизию резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) на время, в которое коллизия не происходит (608), если существующее резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) вступает в коллизию с периодом сигнала-маяка.

25. Способ по п.23, в котором этап функционирования обычным образом (507) (600) также содержит этап, если существующее резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) вступает в коллизию с периодом сигнала-маяка, перемещения периода сигнала-маяка на время, в которое коллизия не происходит (604).

26. Способ по п.1, также содержащий этап рассылки каждым устройством (301) самоорганизующейся сети (300) устройств сигнала-маяка в одном и том же периоде сигнала-маяка путем выполнения одного из подэтапов, выбранных из группы, состоящей из рассылки сигнала-маяка параллельно в каждом периоде сигнала-маяка каждого устройства (301) из указанной сети устройств (300); и переключения собственного периода сигнала-маяка на сигнал-маяк в том же самом периоде сигнала-маяка, что и у других устройств (301) из указанной сети (300) устройств.

27. Способ по п.26, в котором устройство (301), которое не должно переключать свой период сигнала-маяка, выбирается распределенным образом на основе идентификатора каждого устройства (301) из указанной сети (300) устройств.

28. Способ по п.26, в котором устройство (301), которое не должно переключать свой период сигнала-маяка, выбирается распределенным образом на основе количества занятых интервалов сигнала-маяка в периоде сигнала-маяка каждого устройства (301) из указанной сети (300) устройств.

29. Способ по п.26, в котором устройство (301), которое не должно переключать свой период сигнала-маяка, выбирается распределенным образом на основе размера части суперкадра (102), которая зарезервирована сигналами-маяками в периоде сигнала-маяка устройства (301) из указанной сети (300) устройств.

30. Способ по п.1, в котором каждое устройство (301) из упомянутой сети (300) устройств может рассылать сигналы-маяки в разных периодах сигнала-маяка.

31. Устройство распределенной рассылки сигнала-маяка для устройства самоорганизующейся сети, содержащее
приемник (404) для приема сигналов-маяков (105) и передач данных от других устройств (301) самоорганизующейся сети;
передатчик (401) для передачи собственных сигналов-маяков устройства и данных;
компонент (403) обработки распределенных периодов сигнала-маяка, который обрабатывает принятые сигналы-маяки и собственные сигналы-маяки устройства (301) для передачи;
контроллер (402), оперативно соединенный с указанным компонентом (403) обработки распределенного сигнала-маяка и выполненный с возможностью предписания указанному компоненту
i) разделять среду на последовательность суперкадров (102), содержащую, по меньшей мере, один разбитый на интервалы период (104) рассылки сигнала-маяка и содержащую некоторое количество интервалов сигнала-маяка, каждый из которых имеет предопределенную длину (202) интервала сигнала-маяка, причем за указанным разбитым на интервалы периодом (104) сигнала-маяка следует период (103) передачи данных, и
ii) осуществлять привязку, по меньшей мере, к одному из существующих периодов сигнала-маяка самоорганизующейся сети и новому периоду сигнала-маяка самоорганизующейся сети как периоду сигнала-маяка упомянутого устройства (301).

32. Устройство по п.31, в котором контроллер (402) также выполнен с возможностью предписания компоненту (403) обработки распределенного сигнала-маяка:
iii) защитить периоды сигнала-маяка устройства в соседних периодах сигнала-маяка (506); и
iv) функционировать обычным образом, как только период сигнала-маяка устройства защищен (507) (600).

33. Устройство по п.32, в котором контроллер также выполнен с возможностью выбирать пустой интервал периода сигнала-маяка устройства; и
отправлять собственный сигнал-маяк устройства в выбранном пустом интервале.

34. Устройство по п.32, в котором компонент обработки распределенного периода сигнала-маяка защищает период сигнала-маяка устройства путем включения резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка и приоритета, равного периоду сигнала-маяка, в собственный сигнал-маяк устройства для объявления периода сигнала-маяка соседним устройствам.

35. Устройство по п.34, в котором компонент обработки распределенного периода сигнала-маяка также выполнен с возможностью включения информации относительно сигналов-маяков других устройств в собственный сигнал-маяк устройства.

36. Устройство по п.35, в котором контроллер (402) также выполнен с возможностью управления распределенным периодом сигнала-маяка для
сканирования среды для обнаружения, по меньшей мере, одного периода сигнала-маяка в течение, по меньшей мере, одного суперкадра (502);
если не обнаружен, по меньшей мере, один период сигнала-маяка (503), запуска нового периода сигнала-маяка в качестве периода сигнала-маяка устройства во время начала периода сигнала-маяка, вычисленное предопределенным способом; и
если обнаружен, по меньшей мере, один период сигнала-маяка, принятия решения по выполнению одного из этапов (504):
i) присоединения к одному из, по меньшей мере, одного обнаруженного периода сигнала-маяка в качестве периода сигнала-маяка упомянутого устройства (505), и
ii) запуска нового периода сигнала-маяка в качестве периода сигнала-маяка упомянутого устройства во время начала периода сигнала-маяка, определенное предопределенным способом (503).

37. Устройство по п.36, в котором для функционирования обычным образом (507) (600) контроллер (402) также выполнен с возможностью:
если принятый сигнал-маяк включает в себя, по меньшей мере, одно из резервирования по протоколу распределенного резервирования (DRP) типа периода сигнала-маяка и объявления переключения периода сигнала-маяка для другого устройства, сканировать на предмет нового периода сигнала-маяка (603), и если новый период сигнала-маяка обнаружен, защитить новый период сигнала-маяка (602);
если принят сигнал-маяк соседа, защитить соседний период сигнала-маяка (602);
если устройство переключает сигналы-маяки, объявлять в собственном сигнале-маяке устройства в течение предопределенного количества объявлений последовательных суперкадров, что устройство переключает период сигнала-маяка (606);
необязательно переключать периоды сигнала-маяка, если сосуществуют два или более периода сигнала-маяка (608);
завершать период сигнала-маяка;
очищать резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) периода сигнала-маяка устройства, если не принято ни одного сигнала-маяка в течение периода сигнала-маяка в течение предопределенного количества последовательных суперкадров для очистки, если, по меньшей мере, два периода сигнала-маяка вступают в коллизию, пока больше нет вступающих в коллизию периодов сигнала-маяка, неоднократно выполнять, по меньшей мере, одну функцию, выбранную из группы, состоящей из поиска в каждом вступающем в коллизию периоде сигнала-маяка достаточного количества пустых интервалов сигнала-маяка для устройств другого вступающего в коллизию периода сигнала-маяка; и перемещение, по меньшей мере, одного вступающего в коллизию периода сигнала-маяка на время начала периода сигнала-маяка, в которое коллизия не происходит (608); и
если существующее резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) вступает в коллизию с периодом сигнала-маяка, перемещать вступающее в коллизию резервирование по протоколу распределенного резервирования (DRP) на время периода передачи данных, в которое коллизия не происходит (604).