专利名称：无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法和计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在例如无线LAN(局域网)的多个无线台站中进行相互通信的无线通信系统、随其使用的无线通信装置、无线通信方法和计算机程序，特别是涉及一种其中各通信台站以控制站和被控制站之间没有关系的自治分布方式执行网络操作的无线通信系统、随其使用的无线通信装置、无线通信方法和计算机程序。
更具体来说，本发明涉及在用于在各通信站以自治分布的方式执行网络操作的通信环境中通过一个或多个中继站执行从传输源的通信站到传输目的地的通信站的多跳跃传输的无线通信系统、随其使用的无线通信装置、无线通信方法和计算机程序，特别是涉及用于根据一种路由产生协议执行多跳跃传输的无线通信系统(在该系统中在一个各通信站以自治分布方式执行通信操作的通信环境中将频率使用效率的提高设定成度量)、随其使用的无线通信装置、无线通信方法和计算机程序。
背景技术：
与无线网络相关的标准规格的例子包括IEEE(电气和电子工程师协会)802.11(例如参见国际标准ISO/IEC 8802-111999(E)ANSI/IEEE Std802.11，1999版本，部分11无线LAN媒体存取控制(MAC)和物理层(PHY)规格)、Hiper LAN/2(例如参见ETSI标准ETSI TS 101 761-1 V1.3.1宽带无线电存取网络(BRAN)；HIPERLAN型2；数据链路控制(DLC)层；部分1基本数据传输功能或ETSI TS 101 761-2 V1.3.1宽带无线电存取网络(BRAN)；HIPERLAN型2；数据链路控制(DLC)层；部分2无线电链路控制(RLC)子层)、IEEE 802.15.3和蓝牙通信。关于IEEE 802.11规格，存在有IEEE 802.11a的扩展规格(例如参见用于信息技术电信和系统局部及大城市区通信网之间的信息交换一部分11无线LAN媒体存取控制(MAC)和物理层(PHY)规格5GHZ频带中的高速物理层的对IEEE标准的补充)、IEEE 802.11b、和由无线通信系统和频带的不同引起的IEEE802.11g。
在无线网络中，各终端的通信范围限制于无线电波到达的距离。因此，通信方并不通常在本地站的通信范围内，显现出网络的使用效率降低的问题。因此，认为有没有接入点的干涉将大量终端互联的″多跳跃传输″是有希望的。根据多跳跃传输，人们认为可以增加频率使用效率。
当根据多跳跃技术在终端之间进行通信时，传输源的终端在终端本身的通信范围内广播分组。下文中，另一个能接收分组的终端重复执行在终端本身的通信范围内进一步重播接收到的分组的操作直到所有终端接收分组为止(例如参见美国专利号5,740,363)。
提出一个有关在小规模无线数据网络中话务路由选择的建议(例如参见PCT日本翻译专利公布号2002-512479)。在此情况下，在无线网络的节点中，当中继附加了路由标识符和路由更新消息的接收数据时，根据附加至接收到的消息数据的路由更新消息更新路由表，选择来自路由表的相邻节点，根据更新的路由表替换路由标识符和路由更新消息，将其中附加了替换的路由标识符和替换的更新消息的消息数据传输至相邻节点。
根据多跳跃技术，传输源的通信站通过相邻的外围站进行通信。结果，当与直接与远距离的接收站通信的情况相比时，通信能力降低，且与远距离的通信站或接入点的通信成为可能。
为了利用无线技术构成局域网，通常使用一种在区域内提供用作称为″接入点″或″协调器″的控制站的装置的方法，且在此控制站的集中控制下形成一个网络。
在设置了接入点的无线网络中，当从特定通信设备发送信息时，广泛地采用基于频带保留的存取控制方法，其中，首先，将信息传输所需的频带保留在接入点以使用传输路径，从而不发生与来自另一通信设备的信息传输的冲突。即，进行划时代的无线通信使得由于接入点的设置在无线网络中的通信设备彼此同步。
发明内容
然而，在存在接入点的无线通信系统中，当在发送方和接收方的通信设备之间进行非同步通信时，通常有需要通过接入点的无线通信。结果，出现传输路径的使用效率减半的问题。
与之相比较，作为构成无线网络的另一方法，设计了一种其中终端以非同步的方式直接进行无线通信的“特别(ad-hoc)通信”。具体来说，在由位于附近的较少量客户机形成的小规模无线网络中，其中的任何终端都能进行直接无线通信(即，不使用专用接入点的随机无线通信)的特别通信被认为是合适的。
因为中央控制站不在特别无线通信系统中，这适于构成一个由例如家庭电子设备形成的本地网络是合适的。特别网络具有网络不易击穿的特征，因为即使一个设备故障或电源关闭，路由自动改变，且当通过使分组在移动站之间跳跃多次来维持高速数据率时可以将数据传送得较远。对于特别系统，已知了各种开发情况(例如，参见C.K.Tho，″Ad Hoc Mobile Wireless Network″，Prentice Hall PTR)。
这里，在进行不限于通信站的无线电波到达的通信范围的数据传输的方面，需要考虑应用上述多跳跃通信。在此情况下，各通信站需要知道用作中继站的外围站的使用状态并发送路由请求消息。
在通过诸如接入点之类的控制站进行集中管理的网络中，控制站可以知道各中继站的使用状态。然而，当寻找和选择路径时，因为通信站需要与控制站交换数据，需要时间来确定该路径。另外，很难将一个用于通过使用集中管理寻找和选择路径的算法用于自治分布的网络。
大部分现有路由协议是在IETF(Internet工程工作小组)-Manet-WG设计和公式化的。因此，大部分无线度量(测量参考)使用来自现有无线系统的信息(接收电场强度、分组错误且通过在自治分布的网络周围区域中使用无线许可信息作为路由机制的专用度量而设计出的协议几乎不存在。结果，当前的情形是用于提高频率使用效率的路由建立协议(它是通过多跳跃传输的最大优点)不存在。
例如，在特别网络的路由方法中，一个用于中继从传输源节点播送的路径连接请求消息的节点执行一个用于对路径连接请求消息接收计数并在数量上知道中继节点的阻塞程度的程序，一个用于根据计数结果设置接收到的路径连接请求消息的中继概率的程序，和一个用于根据中继概率选择性地禁止各接收到的路径连接请求消息的中继的程序。因此，可以实现其中不易发生由路径请求消息引起的通信频带的变窄的特别网络的路由(例如参见日本待审查专利申请公开号2004-64678)。然而，在此情况下，虽然根据中继站的阻塞程度进行路径选择，不执行用于提高频率使用效率的路由(它是执行多跳跃传输所获得的最大优点)。
希望提供一种高级的无线通信系统，其中不用具有控制站和被控制站之间的关系，各通信站能以自治分布的方式执行网络操作、随其使用的高级无线通信装置、高级无线通信方法和高级计算机程序。
希望提供一种能合适地在一种通信环境中执行从传输源的通信站经过一个或多个中继站到传输目的地的通信站的高级无线通信系统(在所述通信环境中各通信站能以自治分布的方式执行通信操作)、随其使用的高级无线通信装置、高级无线通信方法和高级计算机程序。
希望提供一种能在一种各通信站能以自治分布的方式执行通信操作的通信环境中根据将频率使用效率中的提高设定为度量的路由建立协议执行多跳跃传输的高级无线通信系统、随其使用的高级无线通信装置、高级无线通信方法和高级计算机程序。
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于在站与站之间执行多跳跃传输的无线通信系统，所述无线通信系统包括请求站，用于请求多跳跃传输；目的站，用于从请求站接收该请求；相邻站，其中请求站确定各相邻站的通信容量并发送一个将容量信息描述给各相邻站的路由请求消息，且根据从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的容量信息，目的站确定响应哪条路由请求消息并执行路由。
这里涉及的“系统”指定一多个装置的逻辑组合装置(或用于实现特定功能的功能模块)，且在单个外壳中设置的各装置和各功能模块并不重要。
在根据本发明的实施例的无线通信系统中，并不特别设置协调器。各通信站播放信标信息来使能相邻(即，在通信范围内)的其它通信站能知道它们自己的存在及报告网络配置。另外，新加入特定通信站的通信范围的通信站通过接收一个信标信号检测到它已进入通信范围并且能通过破译信标中所述的信息知道网络的配置。
当通信站不相邻时，该通信站能在合适的定时开始发送一个信标。下文中，新加入通信范围的通信站设定其自己的信标传输定时使得所述信标不与现有的信标设置冲突。此时，因为各通信站在发送信标之后立即获得例如优先使用区域，根据一种算法进行信标设置使得随机地在同现有通信站设定的信标持续时间的中心附近的定时顺序地设定或完全随机地设定新加入的站的信标发送定时。
在该自治分布的无线网络中，当各通信站根据基于CSMA(载波检测多址)的访问程序直接(随机地)发送信息时，各通信站能执行传输控制，其中通过使用通过交换相互的信标信号松散同步的时分多址结构(MAC)的传输框架有效地利用信道资源。在下后一种情况中，各通信站能根据时间同步，例如保留一个频带或设定一个优先使用周期，来执行一个访问方法。
这里，为了执行不限于通信站的无线电波到达的通信范围的数据传输，需要考虑应用多跳跃通信。然而，在通过控制站进行集中管理的网络中，因为通信站需要与控制站交换数据，需要时间来确定路径。另外，很难将用于通过集中管理进行路由选择的算法应用于自治分布的网络。另外，通过将频率使用效率中的增加作为度量使用进行路由建立的协议(执行多跳跃传输所获得的最大优点)不存在，这是无效的。
与之相比，根据本发明的实施例，请求站确定各相邻站的通信容量并将描述了容量信息的路由请求消息发送至相邻站。根据从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的容量信息，目的站确定响应哪个路由请求消息并执行路由。结果，可以通过将频率使用效率中的增加作为度量来进行路由建立。因此，可以实现更有效的多跳跃传输。
在根据本发明的实施例的自治分布的网络中，对于能使用诸如CSMA之类的先来先服务的访问方法和频带保留(或优先使用)发送方法的媒体访问控制，可以通过将需要最不可能保留的频带的无线链路的容量用作参照来建立一条路径。另外，由于通过将频率使用效率的提高用作量度进行路由建立，可以对基于CSMA访问多开放一个频带范围。因此，可能建立一个使媒体使用效率提高的路径。
在根据本发明的实施例的通信系统中，各通信站将用于连接路径中相邻站的各部分的有效率信息作为容量信息处理。更具体地说，将各相邻站设定的有效率乘以空频带数量的积设定成各部分的通信容量。
接收不是发向本地站的路由请求消息用作中继站的通信站更新容量信息并将其传送至各相邻站。此时，中继站将各相邻站设定的有效率乘以空频带的数量以计算各部分中的通信容量，并在首先提到的计算出的通信容量小于路由请求消息中所述的通信容量时用本地站中计算的通信容量来替换它。
另外，接收发向本地站的路由请求，用作目的站的通信站引用从各相邻站所接收到的路由请求消息中所述的容量信息，就保护最大容量频带的路由请求消息发回路由答复消息并建立请求站的路径。
更具体地说，目的站按跳跃数划分各相邻站接收的路由请求消息所述通信容量由请求消息发送回路由答复消息并建立请求站的路径。即，目的站确定在到达本地站的一个或多个路由请求消息中所述通信容量最大的路径为传输路径源(频带)最空的路径并可以提高使用效率，选择该路径并发送回一个响应。对于路由请求消息的响应消息回溯与请求消息相同的路径并到达请求站。结果，确定了多跳跃传输的路径。
请求站可以发送一个描述了希望的通信容量的路由请求消息。在该情况下，目的站为描述满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由请求消息的到达而等待预定时间。如果接收到了描述了满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由请求消息，则可以发送回一个与该路由请求消息相对应的路由答复消息，并可以建立请求站的路径。至于是否能找到具有希望的通信容量的路径是由请求站或目的站确定的。
另选地，当目的站等待路由请求消息的到达且难以接收到描述了满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由答复消息时，目的站也许不敢通过发送回一个不能通过使用至今能接收到的路由请求消息中至少一个来找到满足该请求的路径的响应消息来形成一条不是对请求站的路径。
根据本发明的另一实施例，提供了一种以计算机可读格式写的计算机程序，以执行用于在计算机系统中进行多跳跃传输的通信环境中执行通信操作的处理，该计算机程序包括下列步骤计算具有各相邻站的容量信息；将一个描述了当用作多跳跃传输的请求站时为各相邻站确定的容量信息的路由请求消息传送给各相邻站；当收到不是发向本地站的路由请求消息时，更新该容量信息并将路由请求消息发送至各相邻站；并当收到发向本地站的路由请求消息时，引用从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的容量信息，发送回一个与可以确保一个具有最大容量的频带的路由请求消息相对应的路由答复消息，并建立请求站的路径。
根据本发明的实施例的计算机程序为将以计算机可读格式写的计算机程序定义成实现计算机系统中的预定处理。即，由于将根据本发明的实施例的计算机程序安装到计算机系统中，协同运行显示在计算机系统中，且它用作无线通信装置。通过启动多个该无线通信装置来构成无线网络，可以获得与根据本发明的实施例的无线通信系统相同的运行效果。
根据本发明的实施例，可以提供一种其中各通信站能以控制站和被控制站之间没有关系的自治分布方式执行网络操作的高级无线通信系统、随其使用的高级无线通信装置、高级无线通信方法和高级计算机程序。
根据本发明的实施例，可以提供一种能合适地在一种通信环境中执行从传输源的通信站经过一个或多个中继站到传输目的地的通信站的多跳跃传输的高级无线通信系统(在所述通信环境中各通信站能以自治分布的方式执行网络操作)、随其使用的高级无线通信装置、高级无线通信方法和高级计算机程序。
根据本发明的实施例，可以提供一种能在一种各通信站能以自治分布的方式执行通信操作的通信环境中根据将频率使用效率中的提高设定为度量的路由建立协议执行多跳跃传输的高级无线通信系统、随其使用的高级无线通信装置、高级无线通信方法和高级计算机程序。
在根据本发明的实施例的自治分布的网络中，对于能使用诸如CSMA之类的先来先服务的访问方法和频带保留(或优先使用)发送方法的媒体访问控制，可以通过将需要最不可能保留的频带的无线链路的容量用作参照来建立一条路径。因此，通过多开放一个对于基于CSMA的访问的频带范围，可能建立一个使媒体使用效率提高的路径。
当通过在通信站之间交换信标信号将相关技术的路径搜索协议应用于以自治分布的方式工作的无线通信系统中时，如果由其它方收听到信标，即使存在一条使频带能通过使用多跳跃得以广泛使用的路径也能建立一个跳跃的路径。与之相比较，根据本发明的实施例的路径搜索机构，因为根据容量信息找到并建立一条使频率使用效率得以提高的路径，可以避免该问题。
由于使用了根据本发明的实施例的路由选择机构，可以选择其中不用复杂控制信号将无线使用最小化的中继终端，并且可以实现一个更合适的路径选择。
由于使用了根据本发明的实施例的路由选择机构，可以选择一条不用复杂控制信号通过考虑无线速率信息和无线使用状态实现所需频带的路径。
将频率使用效率的提高设定成量度的根据本发明的实施例的路由选择机构可以用于每一路径搜索协议。
图1为示出在根据本发明的一个实施例的无线网络中用作通信站的无线通信装置的功能结构的示意图；
图2示出在一自治分布的网络中各通信站的信标发送和接收过程；图3示出一信标发送定时(TBTT)的结构的一个例子，所述信标能被设置在一超帧中。
图4示出信标帧的格式的一个例子；图5示出NBOI的说明的一个例子；图6示出TBTT与实际信标发送时间之间的关系；图7示出其中将能用作中继站的多个通信站A、B、C设置在用作用于多跳跃传输的请求站S和用作目的站的通信站D之间的通信系统的配置；图8示出具有各相邻站的有效率，它被作为中各通信站S和A-E中的各部分中的容量信息来管理。
图9示出一RREQ分组的帧结构的一个例子；图10示出当在图7所示的通信系统中请求建立一条路径时的路径；图11示出一RREQ分组的帧结构的一个例子；图12示出当在图7所示的通信系统中响应建立路径请求时的路径；图13为示出在根据本发明的实施例的通信系统中用于执行多跳跃传输的通信站的运行程序的流程图；图14为示出在根据本发明的实施例的通信系统中用于执行多跳跃传输的通信站的运行程序的流程图；和图15为示出在根据本发明的实施例的通信系统中用于执行多跳跃传输的通信站的运行程序的流程图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细说明本发明的较佳实施例。
在本发明中假设的用于通信的传输路径是无线的，并且在多个通信站中构成网络。本发明的实施例中假设的通信是保存并转发转接通信量，且信息以分组单位传输。在下文中，对各通信站，假设使用单个信道，但该情况可以被扩展到使用由多个频道形成的传输媒体(即，多个信道)的情况。
在根据本发明的实施例的无线网络中，各通信站根据基于CSMA(载波检测多址)的访问程序直接(随机地)发送信息并能构成自治分布的无线网络。
在其中控制站不特定以此方式设置的无线通信系统中，各通信站通过播放信标信息使相邻(即，在通信范围内)的其它通信站能知道它们自己的存在，并报告网络配置。新加入特别通信站的通信范围的通信站通过接收一个信标信号检测到它已进入通信范围并且能通过破译信标中所述的信息知道网络的配置。
在根据本发明的实施例的无线网络中，执行传输控制，其中通过使用通过在通信站之间交换信标信号相互地松散时间同步的时分多址结构(MAC)的传输框架有效地利用信道资源。因此，各通信站能根据时间同步，例如保留一个频带或设定一个优先使用周期，来执行一个访问方法。
下文要说明的各通信站中的处理基本是要由所有加入网络的通信站执行的基本处理。然而，根据此情况，不是所有形成网络的通信站通常执行下述处理。
A.装置结构图1为示出在根据本发明的一个实施例的无线网络中用作通信站的无线通信装置的功能结构的示意图。图1所示的无线通信装置100可以形成一网络同时通过在同一无线系统中有效地执行信道访问来避免冲突。
如图1所示，无线通信系统100包括接口101、数据缓冲器102、中央控制部分103、传输数据产生部分104、无线传输部分106、定时控制部分107、天线109、无线接收部分110、接收数据分析部分112和信息存储部分113。
接口101与连接至无线通信装置100的外部设备(例如个人电脑(未示出))交换各种信息。
数据缓冲器102用于临时存储从通过接口101连接的设备发出的数据和在通过接口101发送之前通过无线传输路径接收到的数据。
中央控制部分103以集中的方式执行无线通信装置100中一序列信息发送和接收处理的管理和传输路径的访问控制。基本上，根据CSMA程序，执行访问控制使当监视传输路径的状态时补偿定时器在随机的时间工作，且当在此期间不存在传输信号时，获得传输权。
另外，中央控制部分103根据相邻列表管理网络使无线通信装置100通过自治通信运行避免信标冲突。另外，中央控制部分103周期性地播放信标信息和管理信标信息并与外围站松散地同步，从而实现基于时间同步的访问控制，例如保留频带或设定优先使用周期。
另外，中央控制部分103通过在多跳跃传输中用作请求站、目的站或中继站执行一个路由建立处理。根据多跳跃传输，可能执行不限于通信站的无线电波到达的通信范围的数据传输。在此实施例中，采用其中根据连接相邻站的各链接部分中的容量信息将频率使用效率的提高设定成量度的路由建立协议。对该路由建立处理，中央控制部分103将设置的各相邻站的有效率信息作为容量信息管理。然而，下面将详细说明路由建立算法。
传输数据产生部分104产生从本地站发送到相邻站的分组信号和信标信号。这里涉及的分组包括数据分组、接收目的地的通信站的传输请求分组RTS、与RTS相对应的确认响应分组CTS、ACK分组、路由请求分组和路由答复分组。例如，对于数据分组，存储在数据缓冲器102中的传输数据被提取预定长度的量，且通过将此数据用作有效负载，产生分组。
无线传输部分106包括调制器，用于通过诸如OFDM(正交频分复用)之类的预定调制方法来调制传输信号，D/A转换器，用于将数字传输信号转换成模拟信号、上变频器，用于对模拟传输信号进行频率转换和上转换，和功率放大器(PA)，用于将上转换的传输信号(两者在图中均未示出)的电功率放大。无线传输部分106以预定传输速率对分组信号进行无线传输处理。
无线接收部分110包括低噪声放大器(LNA)，用于电压放大通过天线109从另一站接收到的信号，下变频器，用于对电压放大的接收信号进行频率转换和下转换，自动增益控制器(AGC)、A/D转换器，用于将接收到的模拟信号转换成数字形式，和解调器，用于根据用于同步获取、信道估计、OFDM等的同步处理执行解调处理。另外，在此实施例中，无线接收部分110根据诸如从相邻站接收到的信标和分组之类的接收信号、其信号强度、S/N比和错误率来确定到各相邻站的链路中的有效率。
天线109在预定频道中将一个信号无线传输至另一无线通信装置或收集一个从另一无线通信装置发出的信号。在此实施例中，假设提供单个天线且很难并行地执行发送和接收。
定时控制部分107控制发送和接收无线信号的定时。例如，执行对传输其自己的分组的定时和对传输符合RTS/CTS方法(从接收到前一分组到本地站发送分组的帧间隔IFS，在竞争传输期间设置补偿等)的各分组(RTS、CTS、数据、ACK等)的定时的控制和用于接收到发向另一站的分组时设定NAV并用于发送和接收信标的定时控制。
接收数据分析部分112分析能从另一站接收到的分组信号(包括分析RTS和CTS信号)和信标信号。
信息存储部分113存储用于在中央控制部分103中执行一序列访问控制操作的执行过程命令程序，和从接收到的分组和信标等的分析结果获取的信息。例如，将通过分析信标获得的相邻装置的信息(诸如NBOI(下述)之类的相邻列表，和相对于相邻站的有效率信息)存储在信息存储部分113中，并合适地用在用于发送和接收操作定时的通信操作控制处理、信标产生处理，和多跳跃传输期间的路由建立处理中。
B.根据信标信息的交换的自治分布的网络的结构在根据此实施例的自治分布的网络中，各通信站在预定信道以预定时间间隔播放信标信息来使能相邻(即，在通信范围内)的其它通信站知道它们自己的存在及报告网络配置。这里将发送信标的传输帧周期定义成″超帧″，并将一超帧定义成例如40毫秒。
当通过扫描操作从外围站收听信标信号时新加入的通信站检测到它已进入通信范围并能通过破译信标中所述的信息来知道网络配置。然后，通信站将本地站的信标发送定时设定成一个与信标接收定时松散地同步时信标不从外围站发送的定时。
在根据此实施例的无线网络中，当各通信站根据基于CSMA(载波检测多址)的访问程序直接(随机地)发送信息时，通信站通过相互播送信标实现相互时间同步，且通信站执行传输控制，其中通过使用具有适中的时分多址结构(MAC)的传输框架有效地利用信道资源。在此情况中，各通信站能根据时间同步，例如保留一个频带或设定一个优先使用周期，来执行一个访问方法。
下面参照图2说明根据此实施例的各通信站的信标传输过程。
当收听在周围区域内发送的信标时通信站松散地相互同步。当新出现一个通信站时，新的通信站设定其自己的信标发送定时，使其不与现有的通信站的信标发送定时相冲突。
当在周围区域内没有通信站时，通信站01可以在合适的定时开始发送信标。信标发送间隔为40毫秒。在图2中的最高阶段中所示的例子中，B01表示从通信站01发送的信标。
下文中，新加入通信范围的通信站设定其自己的信标发送定时使该信标不与现有的信标设置相冲突。
例如，如在图2中最高阶段中所示，在仅存在通信站01的信道中，假设出现新的通信站02。此时，通信站02通过从通信站01接收信标识别出通信站01的存在和信标的位置。如图2的第二阶段中所示，通信站02设定其自己的信标发送定时使该信标不与通信站01的信标相冲突并开始发送一个信标。
另外，假设出现新的通信站03。此时，通信站03接收从各通信站01和通信站02发送的信标中至少一个，并识别出这些现有通信站的存在。然后，如图2的第三阶段中所示，通信站03在不与从通信站01和通信站02发送的信标相冲突的定时开始发送一个信标。
下文中，每当根据相同算法通信站新进入周围区域时，信标间隔变窄。例如，如在图2的最下阶段中所示，下次出现的通信站04设定其自己的信标发送定时使该信标不与各通信站01、通信站02和通信站03所设定的信标发送定时相冲突。另外，下次出现的通信站05设定其自己的信标发送定时使该信标不与各通信站01、通信站02、通信站03和通信站04所设定的信标发送定时相冲突。
然而，定义最小的信标间隔Bmin使信标不在频带(超帧)中溢出，且在Bmin中设置两个或两个以上信标发送定时是不允许的。例如，当在40毫秒的超帧中将最小的信标间隔Bmin定义成625微秒时，只能在无线电波到达的范围内得到最多64个通信站。
当在超帧中设置一新信标时，各通信站在发送信标之后立即获得一个优先使用区域(TPP)(下述)。因此，从传输效率来看，在一信道中，与其阻塞，不如最好将信标发送定时均匀地分布在超帧周期内。然而，为了唯一地确定信标发送定时，例如，当确定其自己的信标发送定时使得在台本身能收听到的范围内信标间隔最长的时间范围的中心附近开始信标的发送，外围站也用相同的方法确定信标发送定时。因此，有从外围站发送信标的频率与其自己的信标增加相冲突的可能性。因此，从传输效率来看，在一个信道中，在超帧周期中均匀地分布信标发送定时比信标阻塞好。
图3示出一信标发送定时(TBTT)的结构的一个例子，在该定时所述信标能被设置在一超帧中。可以将能设置信标的位置称为“时隙”。然而，在图3中所示的例子中，象时钟那样表示在40毫秒的超帧中过去的时间，使时针在圆环中以顺时针方向移动。
虽然未在图2和3中示出，有意地一次从各信标的发送时间TBTT(目标信标发送时间)偏移微小时间地发送各信标。这称为“TBTT偏移量”。在此实施例中，TBTT偏移量值是由伪随机数确定的。该伪随机数由唯一确定的伪随机序列TOIS(TBTT偏移量表示序列)确定，且每一超帧更新TOIS。
由于提供TBTT偏移量，即使两个通信站将信标发送定时设置在超帧中的同一时隙中，也可以切换实现信标发送时间。因此，即使在特定超帧中信标相互冲突，在另一超帧中，通信站可以收听相互的信标(或相邻通信站收听两者的信标)。通信站以被包含在信标信息中(下述)的方式将各超帧的TOIS设置报告给相邻站。
在此实施例中，当各通信站不发送和接收数据时，各通信站必须在由本地站发送的信标之前或之后执行接收操作。即使在不执行数据发送和接收时，各通信站必须确定中周围区域中的信标呈现是否有变化，否则不通过使接收器每隔数秒在一超帧上连续地运行一次以执行一个扫描操作来切换各外围站的TBTT。当确认TBTT中的一个切换时，将其中通过使用由本地站识别出的TBTT组将-Bmin/2毫秒或更小指定为TBTT的切换定义成″顺序(proceeding)″，并将其中通过使用由本地站识别出的TBTT组将+Bmin/2毫秒或更小指定为TBTT的切换定义成″延迟″。根据最延迟的TBTT修正时间。在已转让给本发明的申请人的日本专利申请号2004-31414中描述了该获取与外围站时隙定时同步的方法的细节。
图4示出一个根据此实施例的自治分布的无线通信系统中传输的信标帧的格式的例子。
在图4所示的例子中，信标包括唯一地表示传输源站的TA(发送器)地址字段，表示信标类型的Type字段，NBOI/NBAI(相邻信标偏移量信息/相邻信标动作信息)字段，它是能从外围站接收到的信标的接收时间信息，TOIS(TBTT偏移量表示序列)字段，它是表示传送信标的超帧中的TBTT偏移量值(上述)的信息，ALERT字段，用于存储TBTT的变化的信息及其它各种要传送的信息，TxNum字段，用于表示通信站优先分配的资源的量，和序列字段，用于表示当在相关联的超帧中传送多个信标时分配给信标的专用唯一序列号。
在Type字段中，在8比特长的位表格式中描述了信标的类型。在此实施例中，作为用于识别信标是在各超帧的开始由各通信站传送一次″常规信标″和被发送以获得优先发送权的″辅助信标″中的哪一个的信息，它由表示优先权的从0至255的值来表示。更具体地说，在需要每超帧传送一次的常规信标的情况下，分配表示最高优先权的255，并将与通信量的优先权相对应的0-254的一个值分配给辅助信标。
NBOI字段包括可以在超帧中由本地站接收到的相邻站的信标的位置(接收时间)的信息。在此实施例中，因为如图3所示其中可以在超帧最多设置64个信标的时隙，在64比特长的位表格式中说明了关于可以接收到的信标的信标时隙设置的信息。即，将本地站的常规信标的传送时间TBTT映射到NBOI字段的起始位(MSB)上，而将每一个其它时隙映射到与将它自己的站的TBTT用作参考的相对位置(偏移量)相对应的位的位置上。然后，将″1″写入分配给本地站的传输信标和可以接收到的信标的各时隙的位的位置，且其它位的位置保持为″0″。
图5示出NBOI的说明的一个例子。NBOI由64位形成，64位与可以设置在一超帧中的信标数相对应。这里，为了简化附图，假设各通信站0至F在最多能容纳16个站的相应时隙中设定TBTT。在图5所示的例子中，通信站O形成诸如“1100，0000，0100，0000”之类的NBOI字段。这意味着通信站0宣布“可以接收到来自通信站1和通信站9的信标”。即，当可以接收到该信标时，将一标记分配给与接收到的信标的相对位置相应的NBOI的每一位，且当没有收到该信标时，分配给其一个空号。MSB为“1”的原因是本地站已发送了一个信标并将一标记分配给与本地站发送信标的时间相应的位置。
当各通信站在特定信道接收到相互的信标信号时，根据其中包含的NBOI的说明，各通信站可以设置其自己的信标发送定时同时避免信道中信标的冲突并且可以检测到从外围站接收定时的信标。
对于NBAI字段，为了减少信标接收的隐藏终端将NBAI字段设定成信标的帧格式。以与NBOI字段相同的格式描述用于说明“本地站实际上已执行了接收处理的信标”的信息。在NBAI字段中，通过使用本地站的常规信标的传送时间作为以与NBOI字段相同的格式的参考来设置位，且以位表格式描述用于说明本地站实际上执行了接收处理处的TBTT的信息。
在TOIS字段中，存储了一个用于确定上述TBTT偏移量的伪随机序列，且它表示传送的相关联的视频的TBTT偏移量。由于提供TBTT偏移量，即使在两个通信站在超帧中的同一时隙设置一个信标发送定时，也可以切换实现信标发送时间。因此，即使在特定超帧中信标相互冲突，在另一超帧中，通信站可以收听相互的信标(或相邻通信站收听两者的信标)。
图6示出TBTT与实际信标发送时间。如图6中所示，当定义TBTT偏移量使时间变成TBTT、TBTT+20微秒、TBTT+40微秒、TBTT+60微秒、TBTT+80微秒、TBTT+100微秒、和TBTT+120微秒中的一个时，确定在哪个TBTT偏移量为各超帧发送信标，且更新TOIS。当在发送站想要的时间很难传送信标时，将全零存储在TOIS中，从而将不能在想要的时间执行此时的信标发送定时的事实传输给能接收该信标的外围站。
在ALERT字段中，存储了要传送给处于不正常状态的外围站的信息。例如，当为了避免信标的冲突而改变本地站的常规信标的TBTT时，或当向外围站请求停止辅助信标的传送时，在ALERT字段中说明该事实。
在TxNum字段中，说明了在超帧中由相关联的站传送的辅助信标的个数。因为将TPP给予通信站，即，信标发送之后的优先发送权，超帧中的辅助信标数与在将优先权分配给资源和执行传输的时间比相对应。
在序列字段中，当在相关联的超帧中传送多个信标时写入分配给相关联的信标的专用唯一序列号。作为相关联的信标的序列号，在每一个传送到超帧中的信标中描述了一个专用唯一号。在此实施例中，描述了通过使用本地站的常规信标作为参考将辅助信标发送到TBTT的什么序列位置。
另外，提供了用于说明上述之外其它的信息的ETC字段。
在打开电源之后，首先，通信站尝试一个扫描操作，即，在超帧的长度或更大的长度上连续地接收信号以确定由外围站发送的信标的存在。在此处理中，当没有从外围站接收到信标时，通信站将一合适的定时设定成TBTT。
另一方面，当接收到从外围站发送的信标时，通过根据信标收到时间切换从外围站接收到的各信标的NBOI字段和通过引用它计算逻辑OR，从与没有最终标记的位的位置相应的定时提取信标发送定时。
由于计算从外围站接收到的信标获取的NBOI的OR，从空号部分确定信标发送定时。
然而，当空号的行程最小时的TBTT时间度小于最小TBTT时间(即，等于或小于Bmin)时，新通信站很难加入此系统。
C.多跳跃传输在根据本发明的实施例的无线通信系统中，在上述自治分布的网络结构中，采用了用于通过一个或多个中继站将数据从传输源的通信站传送到传输目的地的通信站的多跳跃传输方法。根据多跳跃传输，可以进行不限于通信站的无线电波到达的通信范围的数据传输。在此情况下，请求多跳跃传输的通信站需要知道应用作中继站的外围站的使用状态并发送一个路由请求消息。在根据本发明的实施例的多跳跃传输中，采用了用于执行将频率使用效率的提高作为量度的路由建立的协议。下面详细说明用于确定通信路径的程序。
这里，设想图7所示的通信环境。在图7中，通信系统是由用作请求多跳跃传输的请求站的通信站S、用作多跳跃传输的目的站的通信站D和多个设置在通信站S和D之间并能用作中继站的多个通信站A、B、C和E形成的。在图7中，在连接通信站的链路中所描述的数字表示有效率[Mbps]而分配给通信站的括号中的数值表示作为通信站能使用的频带个数的空时隙个数(在此实施例中最多64个时隙)。
如图8中所示，假定通信站S和A-E将各相邻站有效率信息作为各部分中的容量信息来管理。有效率是根据相邻站之间的信道特征来确定的。例如，通信站能通过使用信标和分组的报头部分估计信道的特征，且根据信道信息，可以确定编码方法和传输率。假定提供了一种在相邻站间识别出要使用的编码方法和传输率的方案(例如PHY报头中所述的)。
如从图8还可以看出的，将各部分的有效率设定成各种值。即，各部分的通信容量不一致。因此，当考虑到从请求站S到目的站D的路径时，即使跳跃数量小通信容量并不通常大。另外，虽然在路径的多数部分中通信容量大，当包含了部分具有更小通信容量的部分时，作为整个路径的通信容量变小。在此实施例中，因为做出了将频率使用效率设定成量度的路径选择，将通过将各路径占用的最小通信容量除以该路径的跳跃数得到的每个跳跃的通信容量作为路径的容量信息处理。
下面给出有关用于根据图7所示的通信系统中的各通信站的各相邻站的有效率信息确定从请求站S到目的站D的路径的处理程序的说明。
处理(1)初处理和来自请求站S的路由请求的传输(1-1)形成相关联的通信系统的所有通信站S和A-E引用从本地站的所有相邻站收听到的信标信息(例如，NBOI(见图5))，核查作为通信站自己能使用的频带的空时隙的个数N并存储它。然后，根据下列等式计算具有各相邻站的(即，各部分的)无线容量值。
PHY率×效率α(额外开销因素)×空信标时隙的个数N＝无线容量(1-2)用于多跳跃传输的请求站的通信站S在所有相邻站目的地中存储有关各部分的计算出的无线容量的信息作为有关作为路由请求消息的RREQ(路由请求消息)分组的路径选择的信息，并将其作为多单播分组发送。
在图7所示的通信系统配置的情况中，请求站S将一RREQ分组发送到用作相邻站的通信站A和通信站B。
图9示出一RREQ分组的帧结构的一个例子。在图9所示的例子中，帧结构具有一个表示相关联的分组是路由请求消息RREQ的消息类型字段；一个其中描述了用于选择路径的无线容量的用于路径选择的信息字段；一个用于对在相关的路径中的跳跃计数并描述它的跳跃计数个数字段；一个用于描述用于识别相关联的消息的信息的路由请求消息ID字段；一个用于描述有关请求站的信息的通信方(目的地)地址字段；一个通信方(目的地)序列号字段；一个用于识别路由请求站的路由请求端(源)地址字段；及一个路由请求端(源)序列号字段。
处理(2)中继站中的处理(2-1)接着，当请求站S的相邻站通信站A和通信站B从请求站S接收一个不以通信站自己为目标的路由请求RREQ，将有关各接收到的路由请求分组的路径选择的信息字段中所述的该请求站S的无线容量与通信站自己的无线容量相比较。这里，当本地站占用的无线容量比相邻站小时，将其重新写入用于路径选择的信息字段的值，并产生一个发向各相邻站的路由请求分组。此时，跳跃计数的个数增加1。
(2-2)此后，通信站A和通信站B可以通过另一路径从同一路径请求方接收一个路由请求分组。为了防止来自同一路由请求方的路由请求分组重复传输和防止媒体中的溢出，启动单个定时器1，并设定可以接收这些分组的周期。当然，通过使用其它方法，可以避免从另一路径二次或二次以上接收来自同一路径请求方的同一消息ID的路由请求分组。
(2-3)接着，为了建立一个用于路由请求分组的发送方的反向路径，发送的RREQ分组的发送方(用于通信站A的请求站S)地址作为Next Hop(下一跳跃目的地)存储在存储器中。如果超过定时器1的设定值，则从此以后丢弃来自同一RREQ分组的请求方的同一ID的路由请求分组。
处理(3)目的站D和中继站中的处理(3-1)接着，接收发向它自己的路由请求RREQ的节点采用和上述(2-2)和(2-3)相同的程序。
(3-2)当超过特定时间时定时器2将无线容量的最大值除以跳跃计数的个数并选择每个跳跃的最大容量。
(3-3)当在图7所示的通信系统配置中执行此程序时，如下所述，获得各路径的容量值的计算结果。图10示出当在图7所示的通信系统中请求建立一条路径时的路径。
路径1请求站S→容量2G→通信站A→容量4G→通信站C→容量6G→目的站D最小容量值2G跳跃计数个数3路径2请求站S→容量4G→通信站B→容量4G→通信站E→容量2.5G→D最小容量值2.5G跳跃计数个数3路径3请求站S→容量4G→通信站B→容量6G→通信站A→容量4G→通信站C→容量6G→目的站D最小容量值4G跳跃计数个数4结果是路径3的每跳跃无线容量为1G，且因为无线容量最大，这被选择。然后，目的站D对于从路径3到达的路由请求RREQ发送回一个路由答复(RREP)消息并建立一条请求站的路径。
图11示出一RREP分组的帧结构的一个例子。在图11所示的例子中，帧结构具有一个表示相关联的分组是路由答复消息RREP的消息类型字段；一个用于路径选择的信息字段；一个用于对路径中的跳跃个数计数并描述它的跳跃计数个数字段；一个用于描述用于识别消息的信息的路由请求消息ID字段；一个用于描述有关请求站的信息的通信方(目的地)地址字段；一个通信方(目的地)序列号字段；一个用于识别路由请求站的路由请求端(源)地址字段；一个路由请求端(源)序列号字段；及一个用于表示分组的使用寿命(即，能接收到分组的时间)的使用寿命字段。
这里，当在路由请求分组中，预先从想建立路径的节点(即，从通信站S)发送需要的频带的值时，或当发送设置在路由请求分组中的需要的频带的值时，如果所有到达目的站D的路由请求RREQ都不满足请求的值，则请求站D可能具有用于将一路由错误消息发送回路由答复RREP的功能和用于清楚地发送回一个路由错误消息分组的功能。
(3-4)接着，使用图7中所示的通信系统配置作为例子描述当在中继站中建立路由答复(RREP)分组和接收路由请求RREQ时的操作。图12示出当在图7所示的通信系统中响应建立路径请求时的路径。还通过图13中的流程图来说明图12中所示的程序。
(3-5)由于选择路径3，目的站D将一路由答复(RREP)分组发送至已发送了路径3的路由请求分组的通信站C。
处理(4)发送回路由答复RREP(4-1)接收路由答复(RREP)分组的通信站C确定分组的终点站(在此例中请求站S)是否是它自己的站。
(4-2)当通信站C确定分组的终点站不是它自己的站时，通信站C核查路由答复RREP的最终目标节点，引用由通信站自己保存的路径表，选择与相应的通信站相对应的下一跳跃目的地，和传送RREP分组。
(4-3)另外，通信站C建立一个从目的站D发送的RREP中所述的分组的创建者(此例中目的站D)的路径表。在此情况下，目的地地址和下一跳跃目的地地址变成一样。在通信站A的情况中，目的地是目的站D，而下一跳跃目的地是通信站C。
(4-4)由于以通信站C、通信站A、通信站B和通信站S的次序依次发送该分组，在各通信站中建立一个目的站D的路径表。接着最终建立路由请求分组的请求站S可以建立一直到目的站D的路径。
(4-5)当各中继站接收到一RREP时，如果仍启动用于响应其的RREQ分组的定时器1，各中继站停止定时器1。
图13为示出在根据本发明的实施例的通信系统中用于执行多跳跃传输的通信站的运行程序的流程图。在实践中，该运行程序是以下列方式实现的在用作通信站的无线通信装置100中，中央控制部分103执行一个存储在信息存储部分中的预定执行命令程序。
通信站根据从相邻站接收到的信标信息核查空时隙的个数并将其作为N存储(步骤S1)。
这里当通信站需要路由请求时(步骤S2)时，通信站产生一个路由请求分组作为对应于各相邻站的单播分组并发送它(步骤S3)。此时，通过引用连接到用作目的地的各相邻站的链路的频带(速率值)，根据上述等式计算本地站的通信容量，并将算出的通信容量写入路由请求分组。添加了特定容量信息的分组被发送至所有相邻站。
当接收到路由请求分组时(步骤S4)，确定路由请求分组的目标是不是本地站(即，本地站是不是目的站)(步骤S5)。
当接收到目标不是本地站的路由请求分组时，确定了是否存在一个用于发向同一发送方的同一信息ID的路径(步骤S6)。如果该路径存在，则忽略该分组。如果该路径不存在，则核查是否启动了由同一发送方发送的同一信息ID的定时器1(上述)(步骤S7)。如果定时器1没有启动，则启动定时器1，设定可以实现发向同一目的站(由同一发送方建立)的同一信息ID的路由请求分组的周期T1(步骤S8)。
然后，将接收到的路由请求分组的报头中所述的通信容量与本地站所计算的相邻站的通信容量相比较。用较小的值重写路由请求分组。然后，将该路由请求分组发送至所有相邻站(步骤S9)。
接着，为了建立一条用于路由请求分组的发送方的反向路径，将用于路由请求分组的请求方的下一跳跃的地址信息存储在存储器中(步骤S10)。
当接收到发向本地站的路由请求分组时(步骤S5)，这里，核查是否启动了用于由同一发送方发出的同一消息ID的路由请求RREQ的定时器2(上述)(步骤S11)。然后，当定时器2没有启动时，启动定时器2，并设定一个其中能接收到发向由同一发送方建立的本地站的同一消息ID的路由请求分组的周期T2(步骤S12)。
接着，为了建立一条用于路由请求分组的发送方的反向路径，将路由请求分组的请求方的下一跳跃的地址信息存储在存储器中(步骤S13)。
接着，根据接收到的路由请求分组中所述的通信容量和跳跃计数个数计算每个跳跃的频带容量，并将至今接收到的路由请求分组中的最大容量值存储在存储器中(步骤S14)。
当没有接收到路由请求分组(步骤S4)时，则核查是否接收到路由答复分组(步骤S22)。然后，当接收到路由答复分组时，进一步核查该路由答复分组的目标是不是本地站(步骤S23)。
当接收到目标不是本地站的路由请求分组时，如果启动了与路由请求分组相对应的定时器1，停止定时器1(步骤S24)。然后，通过引用分组的目的地地址，从路径表搜索下一跳跃，并将路由答复分组发送到通信站(步骤S25)。
在目标不是本地站的路由答复分组的处理完成后或当以上述方式接收到发向本地站的路由答复分组时，当建立一个用于发送了路由答复分组的传输源(Source)的路径表时，将已发送了分组的相邻站的地址登记为下一跳跃(步骤S26)。
当目标不是本地站的路由答复分组的处理完成时，当目标是本地站的路由请求的处理完成时，或当既没有接收到路由请求分组也没有接收到路由答复分组时，核查定时器2是否超过T2(步骤S15)。
当定时器2超过T2时，定时器2停止(步骤16)。相对于与定时器2相应的路由请求RREQ在存储器中建立了一个用于每个跳跃频带容量的路由请求RREQ的路径表(步骤S17)。清除至今为止存储的下一跳跃地址和每个跳跃的通信容量的存储(步骤S18)。另外，路由答复RREP被建立并被发送至路由请求RREQ的下一跳跃目的地(步骤S19)。
这里，核查定时器1是否超过时间T1(步骤S20)。然后，如果定时器1不超过T1，处理例程完成。当定时器1超过T1，定时器1停止(步骤S21)，且处理例程完成。
图14为示出在根据本发明的实施例的通信系统中用于执行多跳跃传输的通信站的另一运行程序的流程图。在图14中所示的运行程序中，当通信站在指定时间内找到发送方发出的频带请求时，通信站选择该路径。在实践中，该运行程序是以下列方式实现的在用作通信站的无线通信装置100中，中央控制部分103执行信息存储部分中所存储的预定执行命令程序。
根据从相邻站接收到的信标信息，通信站核查空时隙的个数并将其作为N存储(步骤S31)。
这里，当通信站需要一个路由请求时(步骤S32)，建立一个路由请求分组作为单播分组并将其发送至各相邻站(步骤S33)。此时，通过引用与用作目的地的各相邻站链接的链路的频带(速率值)，根据上述等式计算本地站的通信容量并将算出的通信容量写入路由请求分组。将添加了特定容量信息的分组发送至所有相邻站。
另外，当接收到路由请求分组时(步骤S34)，确定路由请求分组的目标是不是本地站(即，本地站是不是目的站)(步骤S35)。
当接收到目标不是本地站的路由请求分组时，确定是否存在一条用于发向同一发送方的同一信息ID的路径(步骤S36)。如果该路径存在，则忽略此分组。如果该路径不存在，则核查是否启动了用于由同一发送方发出的同一信息ID的定时器1(上述)(步骤S37)。如果定时器1没有启动，则启动定时器1，且设定可以接收发向同一目的站(由同一发送方建立)的同一信息ID的路由请求分组的周期T1(步骤S38)。
然后，将接收到的路由请求分组的报头中所述的通信容量与本地站所计算的相邻站的通信容量相比较。用较小的值重写路由请求分组。然后，将该路由请求分组发送至所有相邻站(步骤S39)。
接着，为了建立一条用于路由请求分组的发送方的反向路径，将用于路由请求分组的请求方的下一跳跃的地址信息存储在存储器中(步骤S40)。
当接收到发向本地站的路由请求分组时(步骤S35)，这里，核查是否启动了用于由同一发送方发出的同一消息ID的路由请求RREQ的定时器2(上述)(步骤S41)。然后，当定时器2没有启动时，启动定时器2，并设定一个其中能接收到发向由同一发送方建立的本地站的同一消息ID的路由请求分组的周期T2(步骤S42)。
接着，为了建立一条用于路由请求分组的发送方的反向路径，将路由请求分组的请求方的下一跳跃的地址信息存储在存储器中(步骤S43)。
接着，根据接收到的路由请求分组中所述的通信容量和跳跃计数个数计算每个跳跃的频带容量，并将至今接收到的路由请求分组中的最大容量值存储在存储器中(步骤S44)。
接着，将接收到的路由请求分组中所述的请求站所请求的频带信息存储在存储器中(步骤S45)。然后，将请求站所请求的频带容量与在相关联的路径中每个跳跃的频带容量(根据路由请求分组的说明计算出的)相比较(步骤S46)。
这里，如果满足对请求站的频带容量的请求(步骤S47)，定时器2停止(步骤S48)。然后，关于存储器中所存储的每个跳跃的频带容量的路由请求RREQ，建立一个路径表(步骤S49)。清除至今为止存储的下一跳跃地址和每个跳跃的通信容量的存储(步骤S50)。另外，路由答复RREP被建立并被发送至路由请求RREQ的下一跳跃目的地(步骤S51)。
当没有接收到路由请求分组时(步骤S34)，则核查是否接收到路由答复分组(步骤S52)。然后，当接收到路由答复分组时，进一步核查该路由答复分组的目标是不是本地站(步骤S53)。
当接收到目标不是本地站的路由请求分组时，如果启动了与路由请求分组相对应的定时器1，停止定时器1(步骤S54)。然后，通过引用分组的目的地地址，从路径表搜索下一跳跃，并将路由答复分组发送到通信站(步骤S55)。
在目标不是本地站的路由答复分组的处理完成后或当以上述方式接收到发向本地站的路由答复分组时，当建立一个用于发送了路由答复分组的传输源(Source)的路径表时，将已发送了分组的相邻站的地址登记为下一跳跃(步骤S56)。
当目标不是本地站的路由答复分组的处理完成时，当接收到目标是本地站的路由请求分组，但找不到满足请求站所请求的频带容量的路径时，当发向本地站的路由请求的处理完成时，或当既没有接收到路由请求分组也没有接收到路由答复分组时，核查定时器2是否超过T2(步骤S57)。
当定时器2超过T2时，定时器2停止(步骤58)。在存储器中为每个跳跃的频带容量的路由请求RREQ建立了一个路径表(步骤S59)。清除至今为止存储的下一跳跃地址和每个跳跃的通信容量的存储(步骤S60)。另外，路由答复RREP被建立并被发送至路由请求RREQ的下一跳跃目的地(步骤S61)。
在发送了发向本地站的对路由请求RREQ的路由答复RREP之后，或发送了目标不是本地站的对路由请求RREQ的路由答复RREP之后，核查定时器1是否超过T1(步骤S62)。然后，如果定时器1不超过T1，则处理例程完成。当定时器1超过T1时，定时器1停止(步骤S63)，且处理例程完成。
图15为示出在根据本发明的实施例的通信系统中用于执行多跳跃传输的通信站的另一运行程序的流程图。在图15中所示的运行程序中，如果通信站难以在指定时间内找到满足请求的路径时，目的站向请求站明确报告该路径不存在。在实践中，该运行程序是以下列方式实现的在用作通信站的无线通信装置100中，中央控制部分103执行一个存储在信息存储部分中的预定执行命令程序。
通信站根据从相邻站接收到的信标信息核查空时隙的个数并将其作为N存储(步骤S71)。
这里当通信站需要路由请求时(步骤S72)时，通信站产生一个路由请求分组作为对应于各相邻站的单播分组并发送它(步骤S73)。此时，通过引用连接到用作目的地的各相邻站的链路的频带(速率值)，根据上述等式计算本地站的通信容量，并将算出的通信容量写入路由请求分组。添加了特定容量信息的分组被发送至所有相邻站。
当接收到路由请求分组时(步骤S74)，确定路由请求分组的目标是不是本地站(即，本地站是不是目的站)(步骤S75)。
当接收到目标不是本地站的路由请求分组时，确定了是否存在一个用于发向同一发送方的同一信息ID的路径(步骤S76)。如果该路径存在，则忽略该分组。如果该路径不存在，则核查是否启动了由同一发送方发送的同一信息ID的定时器1(上述)(步骤S77)。如果定时器1没有启动，则启动定时器1，设定可以实现发向同一目的站(由同一发送方建立)的同一信息ID的路由请求分组的周期T1(步骤S78)。
然后，将接收到的路由请求分组的报头中所述的通信容量与本地站所计算的相邻站的通信容量相比较。用较小的值重写路由请求分组。然后，将该路由请求分组发送至所有相邻站(步骤S79)。
接着，为了建立一条用于路由请求分组的发送方的反向路径，将用于路由请求分组的请求方的下一跳跃的地址信息存储在存储器中(步骤S80)。
当接收到发向本地站的路由请求分组时(步骤S75)，这里，核查是否启动了用于由同一发送方发出的同一消息ID的路由请求RREQ的定时器2(上述)(S81)。然后，当定时器2没有启动时，启动定时器2，并设定一个其中能接收到发向由同一发送方建立的本地站的同一消息ID的路由请求分组的周期T2(步骤S82)。
接着，为了建立一条用于路由请求分组的发送方的反向路径，将路由请求分组的请求方的下一跳跃的地址信息存储在存储器中(步骤S83)。
接着，根据接收到的路由请求分组中所述的通信容量和跳跃计数个数计算每个跳跃的频带容量，并将至今接收到的路由请求分组中的最大容量值存储在存储器中(步骤S84)。
接着，将在接收到的路由请求分组中所述的请求站所请求的频带信息存储在存储器中(步骤S85)。然后，将请求站所请求的频带容量与在相关联的路径中每个跳跃的频带容量(根据路由请求分组的说明计算出的)相比较(步骤S86)。
这里，如果满足对请求站的频带容量的请求(步骤S87)，定时器2停止(步骤S88)。然后，关于存储器中所存储的每个跳跃的频带容量的路由请求RREQ，建立一个路径表(步骤S89)。清除至今为止存储的下一跳跃地址和每个跳跃的通信容量的存储(步骤S90)。另外，路由答复RREP被建立并被发送至路由请求RREQ的下一跳跃目的地(步骤S92)。
当没有接收到路由请求分组时(步骤S74)，则核查是否接收到路由答复分组(步骤S92)。然后，当接收到路由答复分组时，进一步核查该路由答复分组的目标是不是本地站(步骤S93)。
当接收到目标不是本地站的路由请求分组时，如果启动了与路由请求分组相对应的定时器1，停止定时器1(步骤S94)。然后，通过引用分组的目的地地址，从路径表搜索下一跳跃，并将路由答复分组发送到通信站(步骤S95)。
在目标不是本地站的路由答复分组的处理完成后或当以上述方式接收到发向本地站的路由答复分组时，当建立一个用于发送了路由答复分组的传输源(Source)的路径表时，将已发送了分组的相邻站的地址登记为下一跳跃(步骤S96)。
当目标不是本地站的路由答复分组的处理完成时，当接收到目标是本地站的路由请求分组，但找不到满足请求站所请求的频带容量的路径时，当路由答复分组的处理完成时，或当既没有接收到路由请求分组也没有接收到路由答复分组时，核查定时器2是否超过T2(步骤S97)。
当定时器2超过T2时，定时器2停止(步骤98)。清除至今为止存储的下一跳跃地址和每个跳跃的通信容量的存储(步骤S99)。另外，相对于路由请求RREQ的下一跳跃目的地，路由答复RREP被建立，且发送一个表示请求的路径不存在的分组(步骤S100)。
在发送了对发向本地站的路由请求RREQ的路由答复RREP后，在发送了对目标不是本地站的路由答复RREQ的路由答复RREP之后，或在发送了一个表示该请求的路径不存在的分组后，核查定时器1是否越过T1(步骤S101)。然后，如果定时器1不超过T1，处理例程完成。当定时器1超过T1时，定时器1停止(步骤S102)，且处理例程结束。
在此说明书中，通过将本发明应用于在自治分布的网络中各通信站对各预定帧周期播放信标的通信环境中的例子作为主要实施例，以上对本发明的实施例进行了讨论。然而，本发明的主旨不限于这些实施例。例如，在不基于信标信号的交换的自治分布的网络中和在各通信站在控制站的集中管理下运行的网络中，通过应用本发明，可能实现用于执行通过考虑各路径的通信容量将频率使用效率的提高设定成量度的路由的多跳跃传输。
总之，本发明以例子的形式公开，不应将本说明书的说明内容理解成限定。为了确定本发明的主旨，应考虑权利要求书。
本领域的技术人员应理解只要是在所附权利要求或其等效物的范围内可以根据设计要求和其它因素作出各种修改、组合、子组合和变更。
权利要求
1.一种用于在站与站之间执行多跳跃传输的无线通信系统，所述无线通信系统包括请求站，用于请求多跳跃传输；目的站，用于从请求站接收请求；和相邻站，其中请求站确定各相邻站的通信容量并发送一个将容量信息描述给各相邻站的路由请求消息，和根据从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的容量信息，目的站确定响应哪条路由请求消息并执行路由。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述各通信站将用于连接路径中相邻站的各部分的有效率信息作为容量信息处理。
3.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述通信站将各相邻站设定的有效率乘以空频带数量的积设定成各部分的通信容量。
4.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，其中一接收路由请求消息的中继站更新容量信息并将所述容量信息发送至各相邻站。
5.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，其中一接收路由请求消息的中继站通过将各相邻站设定的有效率乘以空频带数量来计算各部分中的通信容量，并在计算出的各部分的通信容量小于路由请求消息中所述的通信容量时用本地站中计算出的通信容量来替换所述通信容量。
6.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，目的站引用从各相邻站所接收到的路由请求消息中所述的容量信息，相对于可以确保具有最大容量的频带的路由请求消息发送回一个路由答复消息，并建立一条请求站的路径。
7.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述目的站将从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的通信容量除以跳跃个数，相对于每个跳跃的容量变成最大的路由请求消息发送回一个路由答复消息，并建立一条请求站的路径。
8.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述请求站发送一个描述了希望的通信容量的路由请求消息，和目的站为了描述了满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由请求消息到达而等待预定时间，如果接收到了描述了满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由请求消息，则发送回一个路由答复消息，并建立一条请求站的路径。
9.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于，所述目的站为了路由请求消息的到达而等待预定时间，并在接收不到描述了满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由请求消息时通过使用至今为止接收到的路由请求消息中至少一个发送回一个找不到满足该请求的路径的响应消息。
10.一种用于在执行了多跳跃传输的通信环境中执行通信操作的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置包括通信部分，用于在传输路径中执行发送和接收；和通信控制部分，用于控制所述通信部分中的通信操作，其中所述通信控制部分在多跳跃传输期间根据对应于各相邻站的容量信息选择一条路径。
11.如权利要求10所述的无线通信装置，其特征在于，所述通信控制部分将用于连接路径中相邻站的各部分的有效率信息作为容量信息处理。
12.如权利要求10所述的无线通信装置，其特征在于，所述通信控制部分将各相邻站设定的有效率乘以空频带数量的积设定成各部分的通信容量。
13.如权利要求10所述的无线通信装置，其特征在于，当用作多跳跃传输的请求站时，所述通信控制部分将一个描述了为各相邻站确定的容量信息的路由请求消息发送到各相邻站。
14.如权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，当接收到一个目标不是本地站的路由请求消息时，通信控制部分更新所述容量信息并将所述路由请求消息发送到各相邻站。
15.如权利要求14所述的无线通信装置，其特征在于，所述通信控制部分通过将各相邻站设定的有效率乘以空频带数量来计算各部分的通信容量，并在计算出的各部分的通信容量小于接收到的路由请求消息中所述的容量信息时用本地站中计算出的通信容量来替换所述通信容量。
16.如权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，当接收到一个发向本地站的路由请求消息时，所述通信控制部分引用从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的容量信息，并相对于可以确保具有最大容量的频带的路由请求消息发送回一个路由答复消息，并建立一条具有请求站的路径。
17.如权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，当接收到一个发向本地站的路由请求消息时，所述通信控制部分将从相邻站接收到的路由请求消息中所述的通信容量除以跳跃个数，并相对于每个跳跃的容量变成最大的路由请求消息发送回一个路由答复消息，并建立一条请求站的路径。
18.如权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，当在发向本地站的路由请求消息中描述了请求站所希望的通信容量时，所述通信控制部分为了描述了满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由请求消息到达而等待预定时间，如果接收到了描述了满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由请求消息，则发送回一个路由答复消息，并建立一条请求站的路径。
19.如权利要求18所述的无线通信装置，其特征在于，当所述目的站为了路由请求消息的到达而等待预定时间，并在接收不到描述了满足请求站所希望的通信容量的容量信息的路由请求消息时通过使用至今为止接收到的路由请求消息中至少一个发送回一个找不到满足该请求的路径的响应消息。
20.一种用于在执行多跳跃传输的通信环境中执行通信操作的无线通信方法，其特征在于，所述无线通信方法包括以下步骤计算各相邻站的容量信息；当用作多跳跃传输的请求站时，将描述了为各相邻站确定的容量信息的路由请求消息发送给各相邻站；当收到不是发向本地站的路由请求消息时，更新所述容量信息并将所述路由请求消息发送至各相邻站；和当收到发向本地站的路由请求消息时，引用从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的容量信息，发送回一个与可以确保一个具有最大容量的频带的路由请求消息相对应的路由答复消息，并建立一条请求站的路径。
21.一种执行用于在计算机系统中执行多跳跃传输的通信环境中执行通信操作的处理的以计算机可读格式写的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括以下步骤计算各相邻站的容量信息；将描述了当用作多跳跃传输的请求站时为各相邻站确定的容量信息的路由请求消息发送给各相邻站；当收到不是发向本地站的路由请求消息时，更新所述容量信息并将所述路由请求消息发送至各相邻站；和当收到发向本地站的路由请求消息时，引用从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的容量信息，发送回一个与可以确保一个具有最大容量的频带的路由请求消息相对应的路由答复消息，并建立一条请求站的路径。
全文摘要
一种用于在站与站之间执行多跳跃传输的无线通信系统，包括请求站，用于请求多跳跃传输；目的站，用于从请求站接收请求；和相邻站，其中请求站确定各相邻站的通信容量并发送一个将容量信息描述给各相邻站的路由请求消息，和根据从各相邻站接收到的路由请求消息中所述的容量信息，目的站确定响应哪条路由请求消息并执行路由。
文档编号H04L12/28GK1722632SQ200510085940
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月14日 优先权日2004年7月14日
发明者齐藤真 申请人:索尼株式会社