用於無線網絡的動態傳輸控制的製作方法
2023-09-25 19:35:10
專利名稱：：用於無線網絡的動態傳輸控制的製作方法
技術領域：
：本發明是關於用於無線網絡的動態傳輸控制。
背景技術：
：諸如無人操縱飛行器(unmannedaerialvehicle,UAV)的小型無人操縱載具系統(SmallUnmannedVehicleSystem)可以使用數字數據連結(DDL)通訊完成所述無人操縱載具系統的任務。例如，UAV透過DDL傳送大量的數據(視頻)至地面控制器，有少量的數據被傳輸到UAV。由於無人操縱載具通常是功率約束的，來自UAV的DDL數據、視頻數據是由功率約束的UAV所傳輸。此外，很重要的是，許多的DDL信號是實時的。要控制遙控駕駛的載具，操作者接收、檢視並處理實時視頻，然後實體地反應(即移動控制杆)以傳輸控制信號到載具，載具依據信號採取行動。這需要在兩個方向上的全動態實時數據。傳統系統、WiMAX和蜂巢式電話可最佳化而不考慮功率約束，且依據信號內的信息本質而不考慮關鍵的時序約束。在傳統系統中，對於聞質量的視頻而目，時間不是很關鍵，因此通常會緩衝，以充分利用時間的差距。在UAV中，由於對視頻信號的響應是關鍵的，不可能有這種緩衝。在封包語音或視頻電話，數據大量的壓縮，數據傳輸速率較低，且不是全動態高質量實時數據。但是在UAV，這些數據需要在準備好時快速地傳送給操作者，而不是緩衝用於當媒體或協議方便時。此外，在UAV，DDL必須滿足一些不存在於傳統系統中的操作情境。因此需要可使飛機和地面裝置完成飛機和地面裝置的使命的有計劃的DDL服務和功能。
發明內容在一個可能的實施例中，提供一種具有動態傳輸控制的無線網絡，所述無線網絡包括多個節點。這些節點包括一仲裁器和多個客戶端節點。仲裁器經配置以響應於來自所述客戶端節點的頻寬請求而控制所述客戶端節點的運作，此控制是透過定義通訊運作周期及以每周期為基礎分配一頻寬給所述客戶端節點的每者。參照下述說明、後附權利要求書及隨附圖式將更為了解本發明的特徵及優點，於圖式中圖I是說明範例DDL環境的方塊圖。圖2繪示網絡架構及協議層。圖3A及3B繪示範例DDL對話的節點地址的方塊圖，所述方塊圖系從與地面控制站聯機的膝上型計算機的觀點。圖4A及4B繪示由一個地面控制站控制的一架飛機的仲裁器周期於任務期間的傳輸槽分配的方塊圖。圖5A及5B繪示範例視頻中繼情境的仲裁器周期於任務期間的傳輸槽分配的方塊圖。圖6A及6B繪示範例視頻中繼情境的仲裁器周期於任務的一部分的傳輸槽分配的方塊圖。具體實施例方式在不同的實施例，無線網絡有多個節點(作業系統控制的傳輸器/接收器)，其中一個節點的作用為仲裁器以控制其它節點的運作。仲裁器定義操作周期，每一操作周期劃分成一組時間區段。仲裁器還指派網絡中的每個節點傳輸開始時間(一時間區段)和每個周期的傳輸期間(時間區段數)。仲裁器可以改變每個節點和每個周期(動態)的傳輸開始時間和期間。節點可以是地面控制站(groundcontrolstations,GOJ)、無人操縱載具，如無人操縱飛行器或UAV或類似者。在一些實施例，地面站可運作為仲裁器，且UAV將是被給予不同傳輸時間的節點。由於小型UAV需要非常缺乏的無線電頻譜，取決於節點的瞬間需求以及操作者的需要，透過調整分配到每個節點的頻寬，而使得所分配的無線電頻譜由多個節點(可能是多個UAV和地面系統)有效率地共享。這使得操作者可控制每個UAV是要傳輸全視頻、傳輸降級的視頻或靜止圖像，或不傳輸任何圖像，這可將最想要的傳輸目的可用的頻寬最大化，以及減少較不想要目的的頻寬。圖I是說明範例DDL環境10的方塊圖。在頻段X的一個DDL對話15中，DDL環境10整合無人操縱載具UAVl和UAV2，如飛行器，每者分別包含DDL節點100和300。DDL環境10可進一步整合有人操縱地面站G⑶I和G⑶2，每者分別包含DDL節點200和300。分別連接到G⑶I和G⑶2的手持控制器205和405是由操作者使用(未繪示)以產生UAVl或UAV2的控制信號。可選地，DDL環境10也可整合如膝上型計算機的外部裝置210和410，分別實體連接到DDL節點200和300，例如透過乙太網絡聯機215和415。此外，可包括一或多個可選的包含DDL節點500的遠程檢視終端(remoteviewingterminal,RVT)。在圖I中，遠程檢視終端和/或地面站臺可選擇包含對講(push-to_talk,PTT)功能(未繪示)。除了DDL對話15，運作於其它運作頻段的其它DDL對話25也可能存在於DDL環境10中。圖I所示的DDL環境10和相關架構是用於說明目的，並允許多個裝置、組件或上面討論的各種對象，或其它裝置或對象類型。此外，一些裝置、組件或對象可如所要求地合併或省略。例如，地面站臺G⑶I和手持控制器205可以合併成單一裝置。或者，例如，外部裝置210可以省略，也可為膝上型計算機以外的裝置。取決於實施例，DDL系統可能包含不同的功能和設計上的限制。在不同的實施例，DDL系統應提供以下部分或全部功能DDL節點應該能夠彼此尋址。膝上型計算機(或手持控制器)應該能夠尋址本地DDL節點。這是地面站臺內、膝上型計算機接入的節點。膝上型計算機(或手持控制器)應該可以尋址所有的DDL節點(不只是本地DDL節點)。膝上型計算機應該能夠尋址其它膝上型計算機(接入到其它DDL節點)。#DDLLAN應該支持連接到本地DDL節點及廣域網絡以提供兩者之間連接性的路由器。此外，在各種實施例，DDL系統設計可符合下列部分或全部限制手持控制器是可選的。在沒有手持控制器的情況下，本地DDL節點應該能夠連接到DDL網絡。膝上型計算機是可選的。在沒有膝上型計算機的情況下，本地DDL節點應該能夠連接到DDL網絡沒。應該不需要操作者設置。基本DDL情境可以得到滿足而無需操作者預先設定DDL節點。進階情境可能需要極少的操作者設定。應該不需要非標準膝上型計算機軟體。正常的作業系統軟體足以將膝上型計算機連接到DDL網絡。控制飛機需要特殊的軟體。引入DDL節點或附加外部裝置應該不會造成服務中斷。範例DDL情境下面表I中範例情境的清單代表在各種UAV實施例中DDL可操作的各項任務以及部分任務。其它實施例和情境是可能的。部分任務的情境可能出現為多個其它任務的一部分。舉例來說，GCS交遞情境可能會在經典情境所代表的任務期間發生，在這種情況下，所述兩情境會施加規定於DDL設計上。如表I所示，設想了多個操作DDL網絡的情境。某些情境包含整個任務，其它情境包含一部分的任務。某些情境可為許多任務的組件。下列表I的清單是闡明適用於DDL網絡設計的功能的情境集合。表I權利要求1.一種具有動態傳輸控制的無線網絡，包括仲裁器；及多個客戶端節點；該仲裁器經配置以響應於來自所述客戶端節點的頻寬請求而控制所述客戶端節點的運作，所述控制透過定義通訊運作周期及以每周期為基礎分配頻寬給所述客戶端節點的每者。2.如權利要求I所述的無線網絡，其中所述仲裁器經配置以根據所述頻寬請求來改變運作周期。3.如權利要求2所述的無線網絡，其中所述仲裁器經配置以排定來自所述客戶端節點的所述頻寬請求的優先級，及根據每一請求的優先級來分配運作周期中的頻寬。4.如權利要求I所述的無線網絡，其中所述仲裁器經配置以排定來自所述客戶端節點的所述頻寬請求的優先級，及根據每一請求的優先級來分配運作周期中的頻寬。5.如權利要求I所述的無線網絡，其中所述仲裁器經配置以於請求時作為對話仲裁器(sessionarbiter)而釋出控制至另一節點。6.如權利要求5所述的無線網絡，其中所述仲裁器經配置以在作為對話仲裁器而釋出控制的前，於請求時傳送仲裁器表(arbitertable)。7.如權利要求I所述的無線網絡，其中每一運作周期劃分成一組時間區段，且其中分配所述頻寬包含指派傳送開始時間及傳送期間給請求頻寬的所述客戶端節點的每者，及響應於來自所述客戶端節點的頻寬請求，改變所述傳送開始時間及所述傳送期間給請求頻寬的所述客戶端節點的每者。8.如權利要求I所述的無線網絡，其中所述仲裁器包含地面站臺，且所述客戶端節點包含無人操縱的載具。9.如權利要求8所述的無線網絡，其中所述客戶端節點包含多個無人操縱的載具。10.如權利要求I所述的無線網絡，其中所述仲裁器包含無人操縱的載具，且所述客戶端節點包含地面站臺。11.如權利要求10所述的無線網絡，其中所述客戶端節點更包含無人操縱的載具。12.如權利要求I所述的無線網絡，其中該仲裁器經配置以使分配頻寬包含指派傳輸開始時間及傳輸期間予所述客戶端節點，並響應於來自所述客戶端節點的請求而改變所述客戶端節點的所述傳輸開始時間及所述傳輸期間。13.如權利要求I所述的無線網絡，其中所述仲裁器經配置以使指派頻寬包含響應於操作者而指派所述頻寬。14.如權利要求13所述的無線網絡，其中所述仲裁器經配置以使指派頻寬包含由所述客戶端節點的每者控制視頻質量傳輸。15.如權利要求14所述的無線網絡，其中所述仲裁器經配置以使指派頻寬包含指派頻寬用於下列的至少一者(a)全視頻、(b)降級的視頻、(c)靜態圖像、或(d)請求頻寬的客戶端節點的無視頻影像。16.如權利要求I所述的無線網絡，其中所述節點包含由作業系統控制的收發器。17.一種用於在無線網絡上通訊的方法，所述無線網絡具有多個節點，所述方法包括選擇節點作為仲裁器，以用於控制所述無線網絡上所述多個節點的至少一個非仲裁器節點的通訊；自所述至少一個非仲裁器節點接收所述仲裁器處所要求頻寬的請求；以及動態調整基於所述請求分配給所述至少一個非仲裁器節點的所述頻寬，此調整包括使用所述仲裁器定義操作周期，並指派每個周期的傳輸開始時間和期間給所述至少一個非仲裁器節點。18.如權利要求17所述的方法，其中選擇節點包括選擇以下之一(a)地面單元；(b)無人操縱載具；或(c)人為操縱載具。19.如權利要求18所述的方法，其中選擇節點包括選擇無人操縱載具作為所述仲裁器。20.如權利要求17所述的方法，其中選擇節點作為仲裁器包括激活節點並對現有DDL對話進行監測，以及在沒有DDL對話正在進行時擔任仲裁器的角色。21.如權利要求20所述的方法，其中對現有DDL對話進行監測包括在信道內監測，且其中擔任仲裁器的角色包括已決定在所述信道內沒有DDL對話時在所述信道內開始DDL對話。22.如權利要求17所述的方法，其中接收請求包括自非仲裁器節點接收所述要求頻寬的初始請求，以及回應於所述初始請求授予頻寬分配，以允許所述請求非仲裁器節點加入DDL對話。23.如權利要求22所述的方法，其中所述仲裁器是無人操縱載具，所述非仲裁器節點是地面單元，且所述方法進一步包括自所述非載具節點接收載具控制指令用於所述無人操縱載具，以及根據來自所述非仲裁器節點的所述仲裁器控制指令操控所述仲裁器。24.如權利要求22所述的方法，其中所述仲裁器是第一無人操縱載具，所述非仲裁器節點是地面單元，且所述方法進一步包括自所述非仲裁器節點接收載具控制指令用於第二無人操縱載具以及將所述載具控制指令傳遞給所述第二無人操縱載具。25.如權利要求17所述的方法，其中選擇節點作為仲裁器包括傳輸所述仲裁器的職責給非仲裁器節點，以為所述對話提供新仲裁器。26.如權利要求25所述的方法，其中傳輸所述職責給所述新仲裁器是回應於來自所述非仲裁器節點的請求。27.如權利要求17所述的方法，進一步包括使用所述仲裁器在至少兩個非仲裁器節點之間中繼數據。28.如權利要求27所述的方法，其中在至少兩個非仲裁器節點之間中繼數據包括中繼數據，所述中繼數據包括以下至少一者(a)載具控制；(b)視頻；(c)其它傳感器或傳感器衍生的數據；⑷語音；(e)即時消息；或(f)任務信息。29.如權利要求28所述的方法，其中調整所述頻寬進一步包括區分所述中繼數據的優先次序，以及基於所述數據的優先次序控制所述數據的流動。30.如權利要求28所述的方法，其中調整所述頻寬進一步包括區分頻寬請求的優先次序，以及基於所述數據的優先次序分配操作周期中的頻寬。31.如權利要求17所述的方法，其中調整所述頻寬進一步包括區分頻寬請求的優先次序，以及基於每個請求的優先次序分配操作周期中的頻寬。32.如權利要求17所述的方法，其中調整所述頻寬包括使用所述仲裁器以定義所述操作周期，定義所述操作周期包括將所述操作周期劃分為一組時間區段，並指派開始時間區段和數個時間區段給所述無線網絡中所述至少一個非仲裁器節點。33.如權利要求17所述的方法，其中所述至少一個非仲裁器節點包括多個非仲裁器節點，使得選擇步驟包括選擇節點作為仲裁器以控制在所述多個非仲裁器節點的無線網絡中的通訊，接收步驟包括自所述多個非仲裁器節點接收所述仲裁器處所要求頻寬的請求，調整步驟包括基於所述請求動態調整分配給所述多個非仲裁器節點的所述頻寬，此調整包括使用所述仲裁器以定義作業周期並指派傳輸開始時間和期間給所述多個非仲裁器節點中每者的每個周期。全文摘要在一個可能的實施例中，提供一種具有動態傳輸控制的無線網絡，所述無線網絡包括多個節點。這些節點包括一仲裁器和多個客戶端節點。仲裁器經配置以響應於來自所述客戶端節點的頻寬請求而控制所述客戶端節點的運作，此控制是透過定義通訊運作周期及以每周期為基礎分配一頻寬給所述客戶端節點的每者。文檔編號H04W72/04GK102742341SQ201080051392公開日2012年10月17日申請日期2010年9月10日優先權日2009年9月11日發明者尼古拉斯·S·卡倫納斯,約翰·F·格拉博夫斯基,羅伯特·傑伊·尼斯肯,艾倫·小萊斯特·萊文,菲利普·T·託庫馬魯申請人:航空環境公司