自治無線網絡的製作方法

2023-06-09 03:13:16 1

專利名稱：自治無線網絡的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線設備的自治網絡並且已經開發用於在傳感器網絡中 使用，以便在提供固定基礎設施不切實際的情形下(例如海洋學)用於 監視環境條件。然而，本發明也可應用於其它領域，在這些領域內，無 線設備可相對於彼此自由移動，並且很少或者不使用固定的基礎設施。 示例應用包括戰場使用、災難恢復和車輛間通信(智能車輛高速公路管理 系統)。
背景技術：
無線設備具有許多衝突的要求,特別是延長電池壽命與向數據收集 站傳送數據的速度和可靠性之間具有衝突。通常,可以通過增加發射器功 率和數據傳送的頻率來改善通信可靠性和數據中繼速度，但這些措施增加 了電力損耗並且因此減少了電池壽命。
此外，如何提供例如在海流上可自由移動的無線設備是一種挑戰， 這是因為設備能因此彼此相對移動，從而網絡拓撲隨時間變化。由於通 信路徑的可靠性和實際存在性對於路徑上每個設備的正確操作以及各設 備與路徑上該設備的直接上遊設備和直接下遊設備之間的鏈路可靠性很 敏感，因而，當設備用於作為中繼而將數據從因距離基站過遠而無法直 接接入基站的設備傳送到該基站時，這個問題尤其嚴重。鏈路的可靠性 會受到環境的狀況(例如波浪或陸地(landmass))以及鏈路端點處的設 備間的物理距離的影響。

發明內容
在這種情況下做出了本發明。根據發明的第一方面，提供了一種操 作多個無線設備的方法，各無線設備包括接收器和發射器，該方法包括:
控制各設備以使用所接收到的信號將時間分割為一系列幀，每個幀 具有多個連續時隙，並且將時間分割為一系列超幀，每個超幀包括至少 四個幀；
其中所述幀代表這些設備組成的層次結構中的不同等級； 在多個超幀的各超幀中的第一幀的一個或更多個時隙內操作各設備
的發射器，並且在超幀的其它幀內避免操作發射器；
在各超幀內代表與所述第一幀所代表的層次結構內的等級相靠近的
等級的至少兩個幀中的一些時隙內操作各設備的接收器；及 在超幀內的至少一個另外幀內避免操作發射器和接收器。 本發明允許設備與設備的層次結構關聯起來，其中在層次結構內具
有相同等級的設備互相之間在相同的幀內進行傳送並且不在任何其它幀
內傳送。
每個超幀包括至少四個幀，對於各設備來說，四個幀中的三個代表 其在層次結構中的自身等級和相鄰兩個等級。超幀內的各個幀向層次結 構內的相關等級的分配應當一致，從而使各設備的幀管理在層次結構中 的所有等級中一致。因此己經識別出在層次結構內相對於其鄰居的位置 的設備可容易識別第一(傳送)幀和分配給相鄰等級的兩個幀。雖然其它分 布是可能的，但將與層次結構內相鄰等級相關的幀在超幀內放置成彼此 相鄰可以使各設備的幀管理變得簡單明了，並且允許在層次結構內不具 有相同等級的設備使用這些幀。
沒有必要定義絕對等級。討論中的三個幀應與下一個幀在層次結構 內的等級不同，但可以在足夠高或者足夠低的等級再次使用-在理論上每 個超幀內必須具有至少四個等級，但數量優選地在10到50之間。在層 次結構內處於由與超幀內幀數相等的數量分離的等級的多個設備具有相 同幀內的傳送間隙。然而，在實踐中這些設備不太可能在地理上足夠接 近而互相干擾，因而，發明人認為由此提供的帶寬節省超過了這種幹涉引起的潛在缺點。
通過在設備進行傳送的幀以外的幀內操作接收器，設備可以獲得與 不同等級的鄰近設備有關的信息。該信息可以是允許設備做出與數據路 由有關的決定的信息等。很明顯，本發明為設備提供了一個或更多個不 需要在其內進行傳送或者接收的幀，從而允許設備或者其器件進行可預 測的休眠或者待機，或者允許將那些器件用於其它目的，例如感應或者 數據處理，而不會影響設備在合適時間操作其發射器和接收器的能力。
通過這種方式，設備可以從與基站相距較大跳距離的設備接收數據， 並且可以選擇性地將數據轉發到與基站相距較小跳距離的設備。從而能 夠允許設備在層次結構內不同等級的設備之間進行智能的數據傳遞。
該方法可以包括在多個超幀上在第一幀的設備沒有操作發射器的時 隙內操作接收器。從而允許設備獲得與處於與該設備相同的等級的鄰近 設備有關的信息。利用設備內具有適當的措施，該信息可用來改進結合 有設備的系統的效能、可靠性和效率。在這種情況下，該方法可包括在 第一幀的設備沒有操作發射器的至少一些時隙內操作接收器。從而允許 設備獲得與處於與該設備相同的等級的鄰近設備的最大數量有關的信 息。
優選地，所有設備以相同的頻率操作。
可選地，在時隙內正確地接收到數據包之後，將所接收到的數據包 的編碼與有效負荷數據分離，以便提供接收到的編碼，並且根據在其內 接收到該編碼的時隙將所接收到的編碼存儲起來。可以將在其內接收到 數據包的時隙與特定設備關聯起來。有利地，可以根據與特定時隙相關 存儲的編碼的數量而確定接收設備與在該傳送時隙內進行傳送的設備之 間的通信可靠性。在這種情況中，可能對該方法是有利的是包括將與 在其內接收到編碼的時隙相關的接收的編碼的比特與設備所產生的與相 同時隙相關的對應編碼的比特進行比較。因此，該設備能夠將其它設備 之間的鏈路可靠性同該設備與其它設備之間的鏈路可靠性進行比較。
設備中的一些或者全部可以包括調度功能，該調度功能可操作以便 控制設備在發射器和接收器被使用的時間之外的時間內執行計算功能和其它功能。從而允許使用簡單形式的硬體例如控制器，這可以在成本及/ 或功率消耗方面產生節約。另選地或者另外地，調度功能可操作以便控
制設備操作傳感器，從而使傳感器在發射器和接收器被使用的時間之外 的時間內執行感應操作。另選地或者另外地，可操作調度功能以便控制 該設備在發射器和接收器在兩個連續超幀內使用的幀之間休眠。
可以通過可編制在能夠裝載到適當的通用計算機內的載體上的計算 機程序實現任何方法。
根據發明的第二方面，提供了一種包括接收器和發射器的無線通信 設備，該設備被設置成
使用接收到的信號將時間分割為一系列幀，每個幀具有多個連續時 隙，並且將時間分割為一系列超幀，每個超幀包括至少四個幀；
其中幀代表這些設備組成的層次結構內的不同等級；
在多個超幀中的各超幀的第一幀的一個或更多個時隙內操作發射
器，並且避免在超幀的其它幀內操作發射器；
在各超幀內的代表與第一幀所代表的層次結構內等級相靠近的等級 的至少兩個幀的至少一部分時隙內操作接收器；及
在超幀內的至少一個另外幀內避免發射器和接收器的操作。


現在將以示例的方式參照附圖來描述本發明的實施例，附圖中 圖1為示出了網絡拓撲結構並且結合有本發明的方面的示意圖； 圖2為示出了信號傳送時序分配和數據包內容的示意圖；及 圖3為示出了形成了圖1系統一部分的無線設備的硬體並且結合了 本發明的方面的示意圖。
具體實施例方式
首先參照圖1，其示出了系統10的特定器件以便有助於理解網絡拓 撲結構。多個基站(在該實施例中為第一基站11和第二基站12)可操作 以將數據發送到數據收集站(DCS) 13。在圖l中，使用通信衛星14將數據從基站ll、 12中繼到數據收集站13，但也可以使用任何其它適當的 雙向或者單向通信媒介。基站ll、 12可以例如被束縛或者被定位於陸地 上而定位在固定位置，它們也可自由移動，例如自由飄浮。
該系統包括多個可自由移動或者自由飄浮的無線設備，無線設備中 的一部分用20-35標示。為了說明的目的，線15示出了設備通常能夠通 信的距離，但該距離取決於許多因素。而且，對於設備能夠進行通信的 距離沒有一刀切式的標準，但鏈路可靠性隨著距離的增加而快速地降低。
附圖示出了可能出現的設備分布或者排列。雖然理想地設備將被放 置並且保留在其內各設備可以有效地僅與少量鄰近設備(例如四個或者 五個設備)進行通信的規則圖案(regularpattern)內，但這通常不切實際。 因此，附圖代表了實際的實現，其中一些設備(例如設備20、 21)定位得 互相非常接近， 一些設備(例如設備22-29)被分組在一起， 一些設備(例如 設備30)沒有任何接近的鄰居，而一些設備(例如設備31、 32)僅具有一個 或者兩個接近的鄰居。
因為無法容易地控制網絡密度並且因此無法容易地控制拓撲結構， 這與典型的蜂窩網絡形成了對比。為了監視環境條件，設備的放置遵循 "應用"優先的原則，即需要放置在發生感興趣現象的地方或者取決於被 監視的特性放置在它們能夠自由移動其位置的地方(例如為了監視自然流 動例如火山巖、大氣流或者海洋流、冰河或者動物遷移)。沒必要為無線 通信而將這些位置優化。增加設備的數量並不總是被允許的，即使允許 也不總是值得的，例如這樣會妨礙或者改變自然活動。
圖l也示出了可以如何形成通向基站ll、 12的通信路徑。例如，可 以通過到設備33的第一跳、到設備20-29中的任何一個的第二跳，然後 通過到設備34和35中的其中一個的第三跳，以及到第一基站11的第四 跳(也是最終跳)而將數據從設備31中繼到第一基站ll。另選的是，該 數據可作為第二跳從設備33中繼至設備22至29中的一個，然後在設備 22至29之間中繼，隨後通過設備34， 35中的一個中繼到第一基站11。 到達第一基站11的另選路由包括位置接近於第二基站12的多個設備。 類似的，設備31和第二基站12之間也存在多個路由。為了解釋本發明的工作，使用了以下定義。從設備到基站所需的跳 數最小值(換句話說，組成最短可靠路徑的跳數)被稱為跳深度或者跳 級別。兩個設備間的跳距離是兩個相應設備的跳深度之間的數值差。因
此，基站ll、 12的跳深度為0，在基站直接傳送的接收範圍內的一組設 備的跳深度為1，如此類推。可以說跳深度提供了一種絕對指標(至基站 的總距離)；跳距離提供了一種相對指標(在同一等級上、更接近基站等)。 本系統為其操作使用了跳距離這個概念。本說明書為了易於解釋偶爾使 用術語跳深度。
可見該系統從設備向數據採集站13傳遞數據的效率取決於該數據 的傳送次數。傳送數據的跳數和平行路由的數量在此起了決定性作用。 但是因為沒有對設備20至35進行中心監測和中心控制，從而需要給這 些設備自身提供用於確定是否轉發接收到的數據，以及在需要時轉發接 收到的數據的裝置。為了校正測量參數和共享數據，鄰近設備之間也需 要建立定期通信。網絡性能很大程度上依賴於設備間各個通信鏈路的質 量。這些鏈路的性能很可能隨著時向和條件而變化。如果沒有提供網絡 狀態的當前信息，這些設備可能無法在將功率消耗保持在令人滿意的低 水平的同時，又進行決策而在這些設備之間以及它們與數據採集站13之 間提供具有適合的可靠性的數據通信。本發明在某些方面關注於為設備 提供有關於當前網絡拓撲和可靠性的信息，使得它們可以做出有關於數 據轉發和/或交換的知情選擇。
現在參照圖2，在一個被定義的時間復用系統中，控制各個設備通 過在單個時隙內進行數據傳送來操作。 一個超幀SFw被劃分為第一至第 五幀F1、 F2、 F3、 F4和F5。幀F1至F5的長度相等。每個幀均被劃分 為長度相等的8個時隙。在圖2中，示出了第三幀F3展開為第一至第八 時隙TS1、 TS2、 TS3.,.TS8。所述基站11、 12合作來設置和校正超幀在 時間上的排列。所述超幀長度固定。幀沒有與之相關的幀標記。例如通 過在各個基站上使用GPS接收器來提供時間基準，所有基站ll、 12彼此 之間同步，從而在網絡上提供同步。在任何傳送中，各超幀的開始都沒 有被標記。各設備獨立選擇一個幀，在該幀中使用接收到的傳送中的信息操作。
從一個靜態網絡，該基站11、 12的持續傳送可被跳深度為1的設備接收。 因此，開始時可能去選擇幀的設備在所述基站的覆蓋範圍內(跳深度為 1)。其它不在此範圍內的設備(跳深度〉1)不可能檢測到任何傳送，因 此它們自己無法傳送。 一旦跳深度為1的設備選擇了它們的幀，就開始 使用所分配的時隙。作為這個行動的結果，下一個跳深度的多個設備將 選擇它們的幀。這將持續下去直到所有能從基站ll、 12跳到的設備開始 傳送。正如下面將描述的一樣，設備很少改變其已選擇的操作幀。
操作是在頻譜為173MHz的窄帶上進行的。所有傳送是正交的並在 同一個頻率上，佔據了分配給系統的所有帶寬。本系統是固定功率系統， 其中所有設備在傳送時都以相同功率傳送。設備間沒有顯式反饋，因此 沒有功率控制，但是也可使用功率控制，下面將進行說明。
在操作中，設備內部保持用以維持時間序列和超幀間隔同步的機制。 根據超幀中的幀的數量(在本例中為5)，設備將三個連續幀唯一地標識 為操作範圍幀(ORF)。使用前面描述的幀的連續分配，該ORF覆蓋了 設備的傳送內容能被成功解碼的地理區域。如果傳送是對稱的，即以相 同的功率等參數傳送，ORF也可覆蓋該設備可在其中接收來自遠端發射 器傳送的地理區域。設備僅僅需要控制它們自身的ORF。該ORF在網絡 中根據區域不同而變化。ORP中的第二幀被稱作操作幀(OF)，其中一 個時隙(傳送時隙(TTS))被選出用於傳送。設備與其它鄰近設備相協 調地選擇傳送時隙來避免幹擾。設備不允許在其操作幀或任何其他幀的 任意其他時隙內傳送。
在一個實施例中，設備20可以選擇第三幀F3的第三個時隙TS3作 為其傳送時隙。本實施例中設備接入信道的最小可分配單位為一個時隙。
在其傳送時隙內，設備以43標示的格式傳送數據包。所述數據包包 括時隙標識44，其跟在短保護周期45之後。時隙標識44是前導信號， 即，交替的1和0的序列等。緊隨時隙標識44的是標識符域(field) 46， 在本例中包括3個比特，使其取值在1到8之間。在標識符域46後為編 碼域47，包括24個比特。在編碼域47後是有效負荷48，其大小和內容與本說明無關，因此為了簡潔起見在此忽略。在優選實施中，有效負荷
包括16位元組數據。
所述標識符域46中包括的值指示了在操作幀中傳送時隙的編號。因 此，標識符域46中的值000可指示第一時隙TS1，標識符域46中的值 001可指示第二時隙TS2。編碼域47中編碼的值指示設備20的鄰居的詳 情，下面將詳細解釋。
各設備與一個特定傳送時隙相關聯，因此傳送時隙充當該設備標識 符的作用。幀和時隙的結合可能相對於設備並不是唯一的，但該組合對 於該設備應當局部唯一。設備通常並不傳送顯式的標識符，但是顯式的 標識符可以形成有效負荷數據的一部分。不傳送顯式的標識符有助於減 少設備間傳送的數據的數量。
數據包傳送並不包括用於確認接收成功的特殊域或結構。在不可靠 通信鏈路的情況下，這尤其具有優勢，因為確認消息消耗了有限的帶寬 並且消息本身也不能可靠地被接收到。在快速變化衰落的無線環境中嘗 試對鄰近區域中成功接收到的數據包的集合進行同步可被證明是非常復 雜和消耗資源的。替代的是，由設備做出計算，來估計有效負荷數據已 被正確傳送到其他設備的可能性，和其被正確傳送到更下遊設備的可能 性。儘管這種方案需要在設備上執行更複雜的運算，但這些運算在微控 制器中可足夠簡單地執行。這為適應於不同級別的中斷提供了優勢。與 使用確認消息的方案相比，其減少了帶寬和其他通信資源的使用。
通過監聽來自其他設備的數據包傳送，設備可以精確地確定幀的排 列。針對錯誤裕量做出了合適的規定。具體地，通過檢測來自另一個設 備的數據包傳送，該設備可以標識數據包和符號定時(這種信息中的某 一些來自包括時隙標識44的前導信號)、傳送的持續時間和傳送時隙。 根據該信息，尤其是數據包定時和傳送時隙編號，接收設備進行推斷 (extrapolation),來確定該幀的起始時間和幀內所有的其他時隙。具備了 該信息並選擇了時隙後，該設備連續確定並調節其傳送時隙的參數，並 在多個超幀中以該傳送時隙進行傳送。該傳送時隙構成了信道。信道(時 隙)分配過程也是已知的，可被縮寫為CHAP。這些設備無法確定它們跳深度的絕對值，也不能確定其操作幀在超 幀結構中的位置。設備無法通過檢測其傳送的數據包來區分基站11、 12
和設備20-35。然而，基站保持其時間序列和時隙，設備20-35根據所接 收的傳送內容重新排列其時間感知。這樣並不會侵害到成功操作。
設備的組成元件示於圖3中。這裡，對設備22進行描述。所有其他 設備具有相同配置。該設備22包括天線50，天線50與發射器51和接收 器52相連。控制器53與發射器51、接收器52，傳感器54，多個RAM55 和非易失性存儲器(例如EEPROM 56)相連。設備22中所有組成元件 由電池57提供能量。控制器53在電腦程式的控制下操作，該程序永 久存儲於EEPROM 56中並使用RAM 55作為臨時存儲器。設備22的操 作因而依賴於組成電腦程式的指令而被執行。定時器58用於保持時間， 並與控制器53相連，從而定時器58可由其控制並向其提供時間信號。
各設備被配置在其操作幀以及操作幀的前一幀和後一幀的多個時隙 內操作接收器52。操作接收器意味著解調入射到天線50上的任意RF信 號，並嘗試對信號上的任意數據進行解碼。因此，操作接收器52也可被 說成時監測數據包傳送。設備22在第三幀F3上進行操作，在這種情況 下，設備22被配置為在第二、第三和第四幀F2,F3,F4的時隙監測數據包 傳送。有利地，設備22被設置為在第二、第三和第四幀F2，F3,F4上除了 設備22的傳送時隙以外的所有時隙上檢測數據包傳送。這樣就保護了接 收器52使其不會被來自發射器51的功率所損壞。
當來自另一個設備的數據包被正確接收時，設備22將接收到的數據 包編碼與有效負荷數據相分離。該編碼存儲在RAM 55或者EEPROM 56 的編碼資料庫中。
根據ORF的時隙而存儲其接收到的編碼。當在特定時隙內沒有接收 到編碼時，在編碼資料庫中存儲對此進行指示的標記。對於每個被存儲 的編碼，編碼資料庫還包括該編碼被接收時所處的超幀的標識。僅為預 定數量的超幀存儲編碼。該數量可為128個超幀。因此，與超過當前超 幀達多於128個超幀的超幀相關的所有編碼被覆蓋或者忽略。這樣，與 特定時隙相關存儲的編碼的數量的計數依賴於兩個相關設備(即，接收設備和在該時隙內進行傳送的設備)間的通信可靠性。存儲接收到的編 碼的重要性隨後將會看到。
有效負荷數據被存儲在有效負荷資料庫中，也存儲在RAM 55或者 EEPROM 56中。
所述設備22在每個超幀中監測信號。在每個超幀中，設備22確定 各時隙是否已被佔用。如果可以從在該時隙內接收到的信號中解碼出數 據的話，則確定時隙己經被佔用。其優勢在於，僅僅在該時隙內可接收 到信息的情況下所述設備才確定該時隙被佔用。儘管可以以一些其他方 式確定時隙是否已佔用，例如將接收到的信號強度指標與一個閾值相比 較，但這樣無法檢測到衝突。換句話說，這樣允許設備22在被單獨佔用 的時隙和未被佔用或者被多重佔用的時隙間進行區分。
所述設備22在預定數量的超幀上檢測時隙中的活動。例如，設備 22在8個超幀上監測時隙中的活動。這樣，設備22計算在包括該時隙 的信道上數據包傳送的可靠性的指標。從這種意義上說，可靠性是在該 時隙上數據包傳送被準確接收到的可能性。由於在通常情況下，在給定 區域給定時隙內，僅有一個設備進行傳送，因而，在一個時隙內數據包 傳送的可靠性表示設備22和在該被檢測時隙內進行傳送的設備間數據包 傳送的可靠性。
具體地，設備22計算成功數據包傳送與不成功數據包傳送比例的指 標。這可以以任何適當方式提供，例如提供成功傳送的數據包的單純計 數(g卩，在編碼資料庫中對應位置中的那些)，提供百分比或者提供其他 任意合適的指標。優選地，該指標在滾動窗口上執行。當確定了新超幀 的活動時，為最早的超幀確定的活動被忽略。這就保持了滾動平均數。
設備22使用成功數據包傳送與不成功數據包傳送的比例指標來確 定該時隙是否已佔用。簡單地說，以合理的成功率進行數據包傳送的時 隙被認為已佔用，未進行傳送或者以低成功率進行數據包傳送的時隙被 認為是未佔用。確定時隙是否已佔用包括將成功數據包傳送與不成功數 據傳送的比例指標簡單地與閾值相比較。
由於滾動平均數在數量相對小(在本例中為8個)的超幀上進行，所以如果數據包傳送可靠性改變，則時隙佔用的確定也會快速改變。
在基於時隙佔用信息的基礎上，設備22在編碼域47中為傳送準備 了一個編碼。在主要的實施方式中，該編碼為設備22的一跳鄰居的每個
時隙包括一個比特。具體地，該編碼包括三個字節第一字節與該操作
幀的前一幀相關，第二個字節與該操作幀相關，第三個字節與該操作幀 的後一幀相關。
每個字節包括對應於各時隙的比特。當時隙已佔用時，該比特為l，
當時隙未佔用時，該比特為0。因此，如果設備22確定一個幀的第二和 第五時隙已佔用，而該幀其他時隙未佔用，為該幀產生的字節就為 01001000。編碼00101100 00001101 10001000 (使用空格為字節劃界以便 閱讀)指出設備22確定在一跳深度鄰居中已被佔用的時隙僅僅是操作幀 的前一幀的第三、第五、第六個時隙，操作幀的第五、第六、第八個時 隙，操作幀的後一幀的第一和第五時隙。由該設備生成的該編碼在設備 22傳送的各數據包的編碼域47中傳送。
基於多種原因，該編碼對於其他設備20-35是有價值的。
設備22接收由其他設備傳送的編碼，這些設備都足夠接近使得信號 能夠被接收到(即，在一跳距離內)並且從而在設備22的ORF中具有 操作幀。如上所述，只要與前面128個超幀中的一個相關，這些編碼就 存儲在一個編碼資料庫中。該設備可使用這些被存儲的編碼對網絡中更 廣的設備鄰居進行推斷。這個隨後由設備22使用來確定有效負荷數據的 路由。下面是一些實施例。
在一個實施例中，設備22是設備22-29集合中的一部分，它與集合 中其他設備23-29以及鄰近設備31、 33和34具有可靠連結。在這個實施 例中，假定設備34、 35的跳深度為1 (在幀F1中具有不同傳送時隙)， 設備22-29的跳深度為2 (因此在F2中具有不同時隙)，設備33具有跳 深度為3 (因此在F3中具有傳送時隙)，設備31的跳深度為4 (因此在 F4中具有傳送時隙)。
從一個較低跳深度上操作的設備接收到的編碼可用於確定哪些鄰近 的設備可以與該較低跳深度設備進行通信。例如，設備22可以可靠地接收來自設備23-29、 33、 34和35的通信，它們都在一跳鄰居關係中。此 外，設備23-29傳送的並被設備22接收並保存的編碼允許設備22確定到 設備22-29具有不同跳距離的設備33、 34、 35中的哪些與設備23-29具 有可靠通信。然後設備22使用該信息進行路由、數據轉發和時隙分配決 定。 一般而言，如果一個設備(例如設備22)確定它是與具有較大跳距 離的設備具有可靠通信的唯一設備，那麼設備22對轉發從較大跳距離設 備接收到的有效負荷數據應用高優先級。相反地，如果一個設備(例如 設備22)確定出它是與具有較大跳距離的設備具有可靠通信、並且也訪 問較低跳距離設備的多個設備中的一個，那麼設備22對轉發來自較大跳 距離設備的有效負荷數據應用低優先級。由於有多個其他設備可以中繼 該信息，這樣做不會增加有效負荷數據不能達到較低跳深度設備的可能 性。
諸如本發明所主要關注的這種具有挑戰性的無線環境鏈路的可靠性 並不有規律地遵循窄帶高斯分布。由於多個原因會呈現出高度變化和長
中斷(blockout)。因此如果無需中心認證和複雜設備與方法而能夠識別 鏈路可靠性則極具優勢。如果對無線傳送環境進行了適當調查，則可通 過應用於最新近事件的持續性和質量的簡單方法來合理地評估鏈路可靠 性。自主分布算法以其適應性和在無法期望高性能的情形中提供其適當 等級精度而著稱。
此外，設備22被設置用來分析在時隙內接收到的編碼的歷史來確定 處於同一跳級別的其他設備23-29中每一個與處於不同跳級別的相關設 備33、 34、 35之間鏈路的可靠性。因此，設備22能夠確定處於同一跳 距離的其他設備23-29中的哪個(若有的話)與處於不同跳級別的相關設 備33、 34、 35具有更可靠的鏈路。通過將接收的編碼中的與有關時隙(即， 與在不同跳級別的有關設備相關的傳送時隙)相關的比特與設備22產生 的編碼的同一比特相比較，可獲得該信息。1的歷史數目越多表明連結越 可靠。當然，由於設備通常並未正確接收到來自鄰近設備的所有數據包， 所以設備22對於在同一跳距離的其他設備23-29與在不同跳距離設備 33、 34、 35間鏈路的可靠性的認知可能不同於實際鏈路可靠性。為了使有效負荷數據以合適的概率到達基站n、 12並且同時有效利
用可用的頻譜和其他通信資源，設備20-35優選地基於推斷到的或者檢測 到的設備鄰居和涉及隨機數的算法來確定是否路由有效負荷數據。如果
在中繼確定算法中無隨機元素，可能的情況是當有較大數量的設備能
夠轉發有效負荷數據時，有效負荷數據被轉發的概率會降低。
設備22感知到的鏈路可靠性可能背離實際情況這一實事是有利的， 因為從統計上來說，這意味著不同設備通常對同一個鏈路做出不同的推 斷。這使得基於概率算法的有效負荷轉發算法更有效率。
路由決定還可以考慮接收到的數據包傳送的有效負荷數據。例如， 如果設備確定出與其跳深度相同的一個或更多個其他設備已傳送了該設 備從更大跳距離的一個設備也接收到了的特定有效負荷數據，並確定出 該一個或更多個其它設備與具有較小跳距離的一個或更多個設備可可靠 通信(可以通過分析從這些設備接收到的編碼來確定)，那麼該設備可以 確定不轉發該有效負荷數據。確定是否轉發該特定有效負荷數據也要考 慮到該設備的具有較低跳深度的鄰近設備和在同一個跳深度的一個或更 多個設備間的不同。具體地說，如果設備與處於較低跳深度的一個或更 多個設備可靠通信，而處於相同跳深度的其他設備未與該處於較低跳深 度的一個或更多個設備進行通信，那麼該設備給予較高的權重來轉發位 於相同跳深度的設備也對其轉發的有效負荷數據。相反地，如果設備不 能與處於較低跳距離的任何設備(除了位於較低跳距離並且位於相同跳距 離的其它裝置也與之進行可靠通信的設備之外)進行可靠通信的話，則裝 置可以給予較低的權重來轉發相同跳深度的裝置也對其進行了轉發的有 效負荷數據。
現在將描述信道分配過程(CHAP)。具體地說，設備22在其信道分 配過程(CHAP)上也使用接收到的編碼。
CHAP有兩個階段。在第一個階段，設備將識別適於進行操作的幀。 如上面提到的，這基於與鄰居建立連結的能力。這使得可以正確定時它 的ORF。在第二個階段，設備識別被識別出的幀內的合適的TTS。
CHAP速度(pace)是相關聯的。通過選擇正確速度，可得到在無線調整環境中的無衝突環境。快速幀和TTS選擇處理將不考慮因為變化 信道而暫時看不到的被隱藏和產生幹擾的發射器。
在第一個階段，設備22等待並觀測是否可以識別到無線網絡活動蹤 跡。完全沒有網絡活動或者網路活動非常不穩定表明網絡運行成本非常 高或者網絡運行絕對低效。因為幀分配方法的緣故，設備將通常能夠根 據超幀的局部視野在少數幀內識別出非常清楚的網絡活動。設備22在這 些觀察的基礎上選擇運行幀。CHAP的第一個階段僅涉及到在數量相對 較小的超幀上使用局部觀察。
在第二個階段，設備22使用在該觀察時段上接收到的編碼生成其2 跳距離鄰居的當前地圖。這種繪圖提供了TTS組，該TTS組可用於保持 無衝突網絡環境。設備22在接收到的編碼基礎上選擇TTS。
該系統為更新2跳鄰居的認知提供了類似考慮因素。在適度情況下， 它包括更新網絡中的一個成員(不再存在，或者是新的成員)；不太常見 地，它將包括諸如幀改變在內的多個改變(由於較低跳深度的連結變得 不可接受地不可靠)和使用CHAP對新操作幀搜索的啟動。在後者的情 況下，設備22可發信號給鄰近設備告知不再有以合理成本操作的情況。
在第二個階段，設備22通過使用接收到的編碼確定時隙是否已佔 用，從而為自己分配TTS。如果接收到的編碼指示特定時隙已佔用，則 即使該設備確定該時隙將不被佔用，它還是不會選擇該時隙作為其傳送 時隙。其優點在於設備可以避免使用其他設備使用的時隙，即使所述其 它設備不在該設備的覆蓋範圍內。這就最大限度地減少了數據包傳送衝 突的可能性。
如果在CHAP之後和設備22已經工作一段時間後，該設備接收到指 示該設備的傳送時隙未被佔用的編碼，該設備推斷在它的TTS上有衝突 並選擇不同的傳送時隙。其優點在於，因為由其他鄰近設備發送的用來 指示設備22正在傳送的時隙明顯未被佔用的編碼指示了鄰近設備在該時 隙正遭受到兩個或更多個數據包傳送的衝突(這個問題在以前的文獻中 被描述為"處於中間的發射器"問題一兩個發射器相隔太遠以至於彼此間 不能直接檢測，並且因此無法檢測其發射在某個中間點互相干擾)。由於設備特性間小的設備誤差或者小的差異會導致不必要的傳送信道重新分 配，因此選擇不同傳送時隙的決定可包括計算可用信息指示衝突的概率 的估計值。
設備20-35被設置為使用接收到的編碼和/或接收到的有效負荷數據 來獲取系統性能的指標。該系統性能的指標用於做出有效負荷數據轉發 決定。
例如，設備22被配置為根據從鄰近設備接收的數據包確定從跳距離 更大的設備33到比它距離基站小一跳的多個設備(例如設備34、 35)間 傳送的可靠性。
這通過以下方式來實現比較來自設備33和來自設備34、 35的傳 送，從而確定來自設備33的有效負荷數據是否正在由設備34、 35中之 一進行傳送。如果是，則可以無需設備22轉發該有效載荷數據而實現， 從而該設備確定在設備22周圍有可靠的傳送路徑。在這種情況下，設備 推斷出它無需轉發來自設備33的有效負荷數據，並決定不轉發該數據。 這包括監測接收到的數據包中的有效負荷數據，但不包括對接收到的 編碼進行分析。
當確定是否轉發數據時，設備22特別關注由比它跳深度更高的設備 產生的消息(即，ORG的在操作幀之前的第一個幀中出現的消息)。該設 備需要對於接收到的有效負荷做出兩種考慮使有效負荷數據由多個接 收者轉發的相關性(relevance)和轉發的數據包可以到達通向基站的下一 跳的可能性。轉發的數據包可以到達通向基站的下一跳的可能性指示出 了轉發的數據包將丟失的可能性。這可以通過本地察覺到的比該設備跳 深度更低的可見設備鏈路的連貫性(consistency)和數量估計到。這可以 通過簡單地查找閾值表來執行。 一組不連貫鏈路和較少數量的鄰居表明 數據包丟失的可能性高。
另選的是，設備22通過分析接收到的編碼來確定是否需要轉發來自 設備33的數據。具體地，通過檢測由設備23-29傳送的編碼，設備22 可以確定這些設備中的哪些與設備33正在進行通信。如果由設備33傳 送的編碼中包括其位置指示該時隙由設備23佔用的'T'，並且接收到的來自設備23的編碼包括其位置指示該時隙由設備33佔用的"1"，則設備 22可以推斷出設備23、 33彼此間正在進行可靠通信。當然，這種判定包 括使用前面128個超幀內從這些設備接收到的所有編碼來進行計算。做 這樣的分析所需的計算複雜性較低，這是因為它主要包括對單個比特的 鏈的操作，並且這樣的操作可以在微控制器中有效執行。以這種方式， 設備22通過檢測由這些設備傳送的編碼來確定設備23至29中哪些與設 備34和35進行通信。當檢測到從設備22周圍的設備33到設備33、 34 中的一個或兩個設備的可靠傳送路徑，設備22判定在設備22周圍有可 靠的傳送路徑。在這種情況下，設備22推斷出它不需要轉發來自設備33 的有效負荷數據，因此決定不轉發這樣的數據。這涉及監測接收到的數 據包的編碼但不監測它的有效負荷。
多個接收者轉發有效負荷數據的相關性可以由設備22通過檢測接 收到了在傳的有效負荷數據的數據包中的編碼和對可見的潛在中繼者進 行計數來進行估算。設備22更可能轉發具有較少可能的中轉者的有效負 荷數據。
再另選的是，設備使用接收到的編碼和接收到的有效負荷數據來確 定在該設備周圍從跳深度較大設備到跳深度較低設備的傳送鏈路可靠性 的指標。具有多種可能性用來確定該傳送可靠性。
一旦設備已決定轉發有效負荷數據，或者想要發送其自身傳感器54 產生的有效負荷數據，該設備確定需要多少次重傳。
例如，設備可基於來自目標設備的成功消息的接收之間平均間隔或 者平均時間來計算重傳的次數。假設設備與目標設備間前向和反向通信 信道大致上同樣可靠，通過監測從目標設備到該設備的成功數據包傳送 和不成功數據包傳送的次數，該設備可推斷出目標設備接收到來自它的 數據包傳送的可能性的有關信息。根據這個概率，該設備計算重傳的次 數。如果正確接收的消息之間的平均時間或者間隔是一個超幀，即，在 設備和目標設備間有非常可靠的連結，則該設備將重傳的次數設置為0。 換句話說，該設備假設目標設備無需任何重傳就可以正確地接收到數據 包傳送。如果正確接收到的消息之間的平均間距更大，則設備將設置重傳次數使得成功的概率達到預先設置值。為達到預先設置的成功率，可 根據平均間距確定需要的傳送次數。
正確接收到的消息的平均間距非常大說明在設備和目標設備間的鏈 接非常不可靠。在這種情況下，該設備完全不嘗試任何傳送，而是尋找 另一個目標設備，通過該目標設備路由有效負荷數據。
當然，也可使用任意其他合適的傳送可靠性的指標來代替使用成功 數據包傳送之間的平均時間間隔。
重傳的次數也可依賴於轉發的有效負荷數據能夠到達通向基站的下 一跳的可能性。如上面所描述的，這可通過本地察覺到的比該設備跳深 度更低的可見設備鏈路的連貫性和數量估計到。 一組不連貫鏈路和較少
數量的鄰居表明數據包丟失的可能性高。當設備22檢測到這種情況時， 它增加重傳次數以增加它被接收到的概率。相反地，如果設備22確定有 一組高可靠性的鄰居時，設備22可減小重傳次數並且立即從緩衝器中被 移走。
由於沒有對數據包的接收確認，因而該設備僅能通過檢查從目標設 備接收到的編碼來估計目標設備己經正確接收到該數據包的概率。但是 這樣該設備無法確定目標設備是否接收到數據包。
當然，即使目標設備接收到了有效負荷數據，也不能肯定目標設備 會將其傳送給跳深度較低的設備。相反，目標設備自身會根據算法基於 它對二深度級別鄰居的了解，確定是否轉發有效負荷數據。在這種連接 下，將會認識到設備不應僅僅了解其上一跳和其下一跳深度的設備。通 過檢測從其上一跳和其下一跳深度設備接收的編碼，設備還可了解在其 上兩跳和其下兩跳深度操作的鄰近的其他設備。當確定是否要移往不同 跳級別的時候，即，確定是否將它們的傳送時隙移往不同幀時，設備使 用該信息。
在確定出設備22周圍存在可靠連結時，設備22減少發射器51禾口/ 或接收器52的使用。設備22減少其發射器51和/或接收器52的使用的 程度可取決於該設備周圍傳送路徑可靠性的指標、設備周圍傳送路徑的 數量、和/或隨機元素。在一個極端的實施例中，設備22可能進入睡眠模式達比較長的時 段，從而極大節約了能量。設備22被配置為從睡眠模式再度喚醒時， 在對其鄰居做出任何推斷或者做出任何路由決定或者對其傳送時隙做出
決定之前，在一段時間內，例如128個超幀內，監視來自其他設備的傳送。
在一個不那麼極端的實施例中，設備22可僅在一個時段內(例如2 至50個超幀內)停止傳送。不傳送數據包節省了能量。這對鄰近設備有 影響，因為其不再接收設備22傳送的數據包，而之前一直在接收數據包。 由於設備22不進行傳送，因此這些設備調節自身的行為。但是由於其它 裝置23-29在做出其與有效負荷數據轉發有關的決定時必然將裝置22的 明顯缺失考慮在內，因此這樣並不會降低網絡性能。
設備22即使在不操作其發射器51的情況下也可操作其接收器52。 這使得設備22繼續監測其鄰居，例如確定導致其進入睡眠模式的條件是 否已經改變。另選的是，設備22還可停止操作其接收器52。
設備22包括調度功能。該調度功能包括永久存儲在EEPROM 56中 並在使用RAM 55的控制器53上操作的軟體。該調度功能使用定時器58 的時間輸出。該調度功能確定設備22執行組成其功能的各個行為的時間。
在發射器51或者接收器52在用的時間之外，調度功能控制設備22 來執行計算或者其他的功能。這允許控制器53以一種簡單的方式來使用， 這就節省了成本和/或能量消耗。
當發射器51和接收器52未在用時，調度功能使設備22執行的一個 操作是使用傳感器54進行檢測(sensing)。在通常操作中，在超幀的5 個幀中的接收器52不進行操作的2個幀(即，在超幀的2/5的幀)中執 行檢測。但是檢測操作需要以較低頻率來執行，從而調度功能無需在每 個超幀中操作傳感器54。檢測也可能不使用接收器52連續操作之間的全 部時間。典型的檢測操作佔用時間只在1至5個時隙內。調度功能保證 僅僅在控制器53沒有用於操作發射器51或者接收器52時操作傳感器54。
在發射器51和接收器52未在用時調度功能使設備22執行的另一個 操作是算法操作。這些算法提供了上面描述的多種確定，例如執行統計計算以確定本地網絡狀況，做出路由決定，壓縮和解壓縮編碼(如果需
要)，等等。調度功能保證僅僅在控制器53沒有用於操作發射器51或者 接收器52時執行這些計算。
如果設備22並不需要執行檢測或者計算，則它將在超幀中其接收器 52不需要進行操作的兩個幀內休眠。這使其節省了能量。這種意義上， 休眠可以理解為關閉設備22的多個元件，這些元件即使不執行功能，通 常也是要被提供能量的。在設備22中，在這樣的時間段內使控制器53 掉電(powering-down)極大地節省了能量。掉電可能包括切斷元件或者 該元件進入低功率或待機模式。
由於存在設備22無需使用控制器53來操作接收器52和發射器51 的時段，這就允許該設備最小化中斷的使用和處理上下文的切換。這使 得設備22的操作更有效而不會錯過與其相關的任何通信(傳送或者接 收)。換句話說，可以藉助裝置22的硬體資源實現比如果裝置22不知道 用於執行非發射和非接收任務的常規階段時將可能實現的東西更多的東 西。
本方法的另一個優點在於切換中實現的高效率。與傳統休眠方法相 關的一個問題是當設備不可用時網絡需要服務的可能性。由於在整個網 絡上，本系統中的設備時分復用系統中被同步，因而要求ORF範圍之外 的服務的可能性非常低。
儘管本示例性實施例在每個超幀中使用5個幀，這對於許多應用來 說可能是很不實際的。在每個超幀中僅僅使用小數量的(例如5個)幀， 提供了很高的工作循環使用量，如果不是特別關注於能量消耗，這是合 適的。如果要關注能量消耗，並由此關注電池壽命，則每個超幀中10個 幀一般更合適。由於三個幀用於網絡用途，每個超幀中包括10個幀將使 得每單位時間內的平均接收器使用量為3/10。每個超幀中包括50個幀將 使得每單位時間內的平均接收器使用量為3/50。
正如上面所描述的，設備20-35被配置用於存儲在前128個超幀接 收到的編碼。設備20-35還被配置為存儲代表該設備與鄰近設備間鏈路的 即時操作的一串編碼。具體地，設備(例如設備22)，被配置用於為每個超幀產生3位元組的編碼，每個字節分別與操作幀、操作幀的緊鄰的前後
幀中的一個相關。如果設備22在對應的時隙內正確地解碼了信號，那麼 該編碼的位為l，如果設備22在對應的時隙內沒有正確地解碼信號，那 麼該編碼為O。如果不在多個時隙上進行平均計算，該編碼可以認為是與 傳送的編碼相同。由於該編碼不被傳送，它可以被看作是本地編碼。
設備22被配置用於存儲與前128個超幀相關地生成的本地編碼。這 一系列本地編碼存儲在RAM 55或者EEPROM 56中。
設備22被配置用於將輸入比特序列應用於鎖相迴路中，其由在使用 RAM 55和/或EEPROM 56的控制器上運行的軟體執行，其中，該比特序 列由本地編碼序列中的每個編碼中特定比特組成。該輸入序列包括與所 關注的單個時隙相關、並由此和與設備22進行通信的另一個設備相關的 比特。例如，輸入序列可以包括存儲在設備22中的一系列本地編碼的第 三個比特。由於輸入序列與多個本地編碼相關，而各編碼與不同的超幀 相關，因此輸入序列表明了與其他設備的成功通信鏈路隨著時間的變化。
所述鎖相迴路被配置用來生成信號，該信號指示輸入序列的兩個最 突出成分頻率的指標。設備22被配置為確定哪個成分具有較高的頻率， 並使用該成分的頻率的指標來確定本地編碼深度值。例如，設備22可能 在存儲器中存儲査找表(LUT)， LUT將本地編碼成分的頻率的範圍與本 地編碼深度值關聯起來。本地編碼成分的高頻率導致低的編碼深度值。 例如，本地編碼成分頻率為300至500Hz等同於本地編碼深度為64。
設備22使用本步驟提供的本地編碼深度來調節隨後產生的輸入序 列長度。具體地，設備22被配置為限制輸入序列的長度使得比特數等於 本地編碼深度。這樣，輸入序列的長度由連結隨時間變化的方式決定。
影響無線通信信道的幹擾因素可能具有偽周期性的性質。這可能是 由永久的(例如海洋的波浪)或者臨時的(例如，雨)幹擾對象所導致 的。根據諸如設備間的距離、相對高度等屬性，千擾因素的存在對無線 連結產生獨特的影響。如果事件資料庫被存儲足夠長的周期，有可能通 過使用計算的方法檢測到誘因的特有周期。能夠檢測這種周期的優點在 於能夠預測資源使用效率可在其內最優的特定機會。此外，同樣的信息可以反饋給調度和感知應用以支持更大的範圍的 決定一暴風雨臨近、風速比平常大，等等。
在可用於檢測一 串事件周期的不同機制中，鎖相迴路以其對二進位
信號的工作的簡單性而具有優勢。如果設備22中預置了足夠的硬體資源，
則小波變換、傅立葉變換等可代替鎖相迴路。
就網絡而言， 一旦識別到了周期，可採取兩種行動。它們是第一， 改善傳送效率；第二，嘗試最優化使用網絡事件檢測變化的現象的能力。
嘗試最優化傳送效率涉及在預計到連結情況不好的情況下減少數據 包被成功接收的期望，增加在連結狀況好的情況下數據包被成功接收的 期望。
第二個行動的優點在於改善了設備20-35追蹤改變的外在環境的能 力並隨後改善它們的性能。
周期中斷元素的範圍指示了保持本地編碼的大的或者小的資料庫 (即，較多數量或者較小數量的本地編碼深度)的好處。較高的本地編 碼深度的計算量較大，但是提供了較高精確性。此外，使用簡化方法保 持大資料庫將會為了長趨勢的事件而忽略快速變化的事件。在較簡單的 實施方式中，基於之前的調査和數據，在部署期間內確定資料庫的大小。 因此，設備20-35準確作出自治決定的能力受環境與調査出的特徵的一致 程度所限制。如果需要附加的靈活性和自治性，則在設備20-35中提供改 變閾值和範圍的機制。
在需要動態靈活性的應用中，檢測幹擾因素周期並因此調節閾值和 範圍的設置自動提供了某些優點。因此，在ROM中存儲不同的閾值表以 覆蓋不同的情況，而不是僅僅具有單組的閾值表和固定的資料庫範圍。 基於對事件周期性結構的分析和其他預定義的規則，可以選擇閾值表和 範圍的新的集合。例如，通過分析多個事件(初始設置為128個)的集 合，功能(例如鎖相迴路)指示了唯一近似周期值16。這表明標識出的 模式每16個超幀被重複一次。設備22可以選擇匹配這種新情況的不同 的參數。這可能包括將本地碼深度值改變為32，將轉發數據包的閾值改 變為更佳的設置，其他參數改變等等。現在將描述該實施例的變形實施例鎖相迴路的輸出被應用於濾波 器，產生的信號被用於決定鏈路是否用於攜帶有效負荷數據。該決定被 反饋給濾波器。設備22存儲輸入序列的記錄、該決定和緊隨作出該決定 的時段內連結性能的指標。當隨後確定是否使用特定的連結時，設備22使用該記錄。設備22使用它的經驗進行決定，在這個意義上，可以說它是試驗性的。因此，不太可能隨後在相同或者類似的情形中做出沒有得 到所需要性能的決定。在相同或相似的環境中較可能隨後作出能得到更 好性能的決定。由於不同的設備20-35具有不同的經驗和不同的歷史，在具有相同 的輸入序列時，它們會作出不同的決定。這就使得多個設備對改善全網 絡性能作出貢獻。由於網絡更適應於突然的變化，例如正在運行的多個 設備同時停止運轉，這尤為是這樣。這例如在諸如基站的關鍵連結故障 的情況下發生。雖說在上面的描述中，從128個超幀接收到的編碼被存儲了，但這 僅是一個實施例。該實施例提供了很好的效果，但是它需要可觀的存儲 器和大量的處理。設計者在設備布置之前通過對無線傳送狀況的調查， 可以確定針對其存儲和分析接收到的編碼的超幀的最佳數量。存儲和分 析從16至48個超幀中接收到的編碼，大部分情況將得到令人滿意的結 果。儘管在上面的描述中被傳送的編碼被描述為對應於每個它所相關的 時隙包括單個的比特，這並不是基本的。被傳送的編碼可包括不止一個 的標識來指示時隙是否被佔用。例如，該編碼可能包括標識來指示數據 包傳送的可靠性的程度。例如，對每個時隙使用兩個比特，使得設備可 以指示數據包傳送可靠性的三種不同的程度。增加的關於鄰近設備相鄰 關係的信息允許接收到這樣的編碼的設備作出更多並且更可靠的關於網 絡的推斷。不管是一個還是更多個比特被用於代表檢測到的時隙佔用，被傳送 的編碼可能是指示檢測到的時隙佔用的數據的壓縮版。例如，時隙佔用 數據可能使用turbo碼被壓縮。因此，每個時隙對應於一個比特的傳送應當被視為非限定性的實施例。由於不提供設備間的顯式反饋，以上的實施例是相對簡單的，儘管 提供顯式的反饋也在本發明的範圍內。此外，雖然描述的設備是固定功率設備，這也不是基本的。例如，設備可產生並記錄接收到的信號強度指標(RSSI)或者其他 的指示接收到的信號的參數的指標。例如，該設備可記錄RSSI的絕對值， 例如，為每個觀測結果使用8-10個比特。另選的是，可以記錄編碼版本， 例如，OOO表示沒有信號，001-小信號，直至110為很強的信號，111為 極大能量。該設備可基於請求或者周期性地傳送表示被記錄的RSSI的數 據。然後其他的設備記錄該數據。這些其他的設備可能將其自身的指標 和/或以從其他設備接收到的對應的數據與該數據進行比較，並且採取必 要的措施。進一步地，關於目標設備，即，該設備想要向其發送數據的 設備，該設備可能依據在與該設備相連的鏈路上接收到的來自目標設備 的RSSI指標來調節其傳送功率。例如，如果接收到的RSSI指標高於預 定的閾值，該設備可減少傳送功率一個步長。如果接收到的RSSI指標比 預定的閾值低，則該設備可增加傳送功率一個步長。所有的設備20-35具有相同的構造並且被提供相同的軟體。因此， 儘管以上的描述是針對特定設備的結構或者操作的，這也可應用於各種 其他設備。以上描述的諸如設備20-35的設備並不限定於在海洋學中使用。例 如，通過附在氣球上，可被用於測量大氣的環境。另外，它們可以以固 定或者不固定的方式被用於河流環境中。設備20-35的進一步使用可包括 監測冰川移動、熔巖流和動物遷移。更一般地，本發明可應用於ad hoc通信網絡中以在沒有固定網絡的 環境中進行通信，例如災難恢復、或者在戰場上，或者在其他的便於多 個單獨的設備彼此之間中繼到中心點的信息或來自中心點的信息的環境 以最小化所需的設施和所需功率。應當特別注意到，本發明的靈活性很 好，因為作為中繼的設備的容量隨著使用該系統的用戶(設備)數量的增加而增加。因此，在一個區域中無須安裝大的設施來為偶爾出現的極 大峰值需求提供必需的容量-需求的用戶也提供額外的容量來處理。具體 地說，注意到隨著給定區域中的用戶數量增加，平均跳距離減小，允許 在該區域更好地進行信道重新使用。其他的不同實施例對本領域的技術人員是明顯的。本發明並不限定 於以上的描述，而僅僅由所附的權利要求和它們的等同物限定。
權利要求
1、一種操作多個無線設備的方法，每個無線設備包括接收器和發射器，所述方法包括控制各設備以使用接收到的信號將時間分割為一系列幀，每個幀具有多個連續時隙，並且將時間分割為一系列超幀，每個超幀包括至少四個幀；其中所述幀代表這些設備組成的層次結構內的不同等級；在多個超幀中的每一個超幀的第一幀的一個或更多個時隙內操作各設備的所述發射器，並且在所述超幀的所述其它幀內避免操作所述發射器；在代表與所述第一幀所代表的層次結構內的等級相靠近的等級的各超幀內的至少兩個幀的至少一些時隙內操作各設備的所述接收器；及在所述超幀內的至少一個另外的幀內防止操作所述發射器和所述接收器。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中，各設備的所述接收器也在所 述第一幀內所述發射器沒有被操作的至少一些時隙內操作。
3、 根據前述任何一項權利要求所述的方法，其中，所有所述設備以 相同的頻率操作。
4、 根據前述任何一項權利要求所述的方法，其中，在時隙中正確地 接收到數據包之後，將所接收到的數據包的編碼與有效負荷數據分離以 提供接收到的編碼，並根據在其內接收到所述編碼的所述時隙將所述接 收到的編碼存儲起來。
5、 根據權利要求4所述的方法，所述方法包括將接收的編碼的與在 其內接收到所述編碼的所述時隙相關的比特和所述設備產生並且與所述 相同時隙相關的編碼的對應比特進行比較。
6、 根據前述任何一項權利要求所述的方法，其中，所述設備中的至 少一個包括調度功能，所述調度功能可操作以便控制所述設備在所述發 射器和所述接收器在用的時間之外的時間內執行計算功能和其它功能。
7、 根據前述任何一項權利要求所述的方法，其中，所述設備中的至 少一個包括調度功能，所述調度功能可操作以便控制所述設備操作傳感 器，以便在所述發射器和所述接收器在用的時間之外的時間內執行感應 操作。
8、 根據前述任何一項權利要求所述的方法，其中，所述設備中的至 少一個包括調度功能，所述調度功能可操作以便控制所述設備在兩個連 續超幀的所述發射器和所述接收器在用的幀之間休眠。
9、 根據前述任何一項權利要求所述的方法，其中，超幀內的幀數量 在10-50之間。
10、 一種包括指令的電腦程式，當所述指令被數據處理裝置執行 時，所述指令導致所述程序執行根據前述任何一項權利要求所述的方法。
11 、 一種承載根據權利要求10所述的電腦程式的計算機可讀介質。 12、 一種包括接收器和發射器的無線通信設備，所述設備被設置成 使用接收到的信號將時間分割為一系列幀，每個幀具有多個連續時 隙，並且將時間分割為一系列超幀，每個超幀包括至少四個幀； 其中所述幀代表設備層次結構內的不同等級；在多個超幀中的每個超幀的第一幀的一個或者更多個時隙內操作所述發射器，並且避免所述發射器在所述超幀的所述其它幀內操作；在代表與所述第一幀所代表的層次結構內的等級相靠近的等級的各 超幀內的至少兩個幀的至少一些時隙內操作所述接收器；及在所述超幀內的至少一個另外的幀內避免操作所述發射器和所述接 收器。
全文摘要
一種無線設備可操作以便使用接收到的信號將時間分割為一系列幀，每個幀具有多個連續時隙，並且將時間分割為一系列四個或者更多個超幀。發射器僅在幀內的單個時隙內操作。接收器在幀的其它時隙內並且在前一幀和後一幀的所有時隙內操作，但不在其它幀內操作。從而允許設備預測休眠的時段或者執行大量任務的時段。設備確定第一幀的哪時隙被佔用，以便提供本地獲知信息，並且將該信息作為編碼連同有效負荷數據在其傳送時隙上進行傳送。從而允許網絡內的其它設備獲得與其局部環境和與其鄰居環境有關的信息。在此基礎上做出路由決定。
文檔編號H04L12/56GK101411128SQ200780010902
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月30日 優先權日2006年4月3日
發明者安東尼奧·昂裡克·岡薩雷斯-貝拉斯克斯 申請人:英國電訊有限公司