专利名称：用于分布式无线网络的协调信标周期(bp)合并的制作方法
用于分布式无线网络的协调信标周期(BP)合并无线通讯技术不断发展，使无线媒介成为有线和光纤方式的可行 替代。因此，在数据和实时通讯中，无线设备的使用不断增加。示意 性设备包括移动电话、无线网络(如无线局域网(WLAN))中的便 携式计算机、无线网络中的固定计算机以及便携式手持装置等，这里 仅列出一些。一种无线网络是分布式无线网络。在分布式无线网络中，无线设 备或站(STA)共享网络协调。通常，这些设备定期发送信标来提供 对网络中设备协调有用的信息(如时钟同步)。这与集中式无线网络 不同，在集中式无线网络中，接入点(AP)或基站在网络内协调通 讯。由于它们的移动性， 一个分布式无线网络中的一个或多个设备会 在接近另一个无线网络中的其它设备处运行。由于从附近网络发送的 信标、数据或两者的冲突，所以这对每个无线网络的运行来说可能是 不利的。这些冲突主要由不同无线网络间的信标和数据传输不同步/ 协调导致。一种解决影响分布式无线网络的所述问题的方法是将两个不同 步的网络合并成一个无线网络。虽然已知的合并技术有益，但伴随着 已知技术存在明显的不足和缺点。已知合并技术的一个问题是由隐藏节点或设备产生。因为第一网 络的一组设备会被隐藏(即不接收信标)而不被第二网络的另一组设 备发现，所以这些隐藏的设备不知道需要合并无线网络。结果，第一 网络的一些设备不会合并到第二网络。从而，因为第一网络中的一些 设备没有与第二网络合并，所以可能存在信标和数据发送间的冲突。需要的是一种无线网络和方法，其能克服至少上述已知网络的不足。
根据示例具体实施例， 一种方法包括从第一无线网络中的若干无 线设备中的至少一个无线设备向第二无线网络中的若干无线设备中 的至少一个其它无线设备发送具有信标周期切换信息元素(BPSwitchIE)的信标帧。该方法同时包括将第一无线网络与第二无 线网络合并。根据另一示例具体实施例，无线系统包括与第二无线网络合并的 第一无线网络，其中第一无线网络包括若干无线设备。若干无线设备 的至少一个无线设备适于向若干无线设备中的至少一个其它无线设 备发送具有信标周期切换信息元素(BPSwitch正)的信标帧。通过以下的详细说明并结合附图，易于理解本发明。要强调的是, 各个特征无需按比例绘制。实际上，为使讨论清晰，可以任意增加或 减小尺寸。在本文任何地方，相似的附图标记指相似的特征。
图1是根据示例具体实施例的两个分布式无线网络的概念图；图2A是根据示例具体实施例的方法的简化流程表；图2B是根据示例具体实施例的BPSwitch正元素的简化方框图；图3是根据示例具体实施例的无线网络的超帧的简化图；图4是根据示例具体实施例的三个分布式无线网络的概念图；图5是根据示例具体实施例的无线网络的超帧的简化图。在以下的详细说明中，出于解释而非限制的目的，给出了公开有 具体细节的示例具体实施例，用以提供对本公开的充分理解。然而， 本领域普通技术人员显然能受益于本公开，从而提出与本文中公开的 实施例具体细节不同的其它实施例。此外，可能省略众所周知的设备、 方法、系统和协议的说明，以免模糊对示例实施例的说明。虽然如此， 根据示例具体实施例，可能采用在本领域普通技术认识范围内的这样 的设备、方法、系统和协议。如在本文中所用，"一个" 一词意思是一个或多个，并且词"若 干"意思是至少两个。图1是根据示意具体实施例的第一无线网络107和第二 (相邻)
无线网络108的简化示意图。第一和第二无线网络107、 108是分布 式无线网络。在具体实施例中，第一和第二无线网络包括介质接入控 制(MAC)层，该层根据WiMedia联盟的WiMediaUWBMAC协议 工作。第一无线网络107包括第一无线站(STA) 101、第二无线STA 102和第三无线STA 103。第二无线网络108包括第四无线STA 104、 第五无线STA 105和第六无线STA 106。要注意的是，在本文术语STA 和设备可相互替代。作为示意，STA 101-106可以是计算机、移动电话、个人数字助 理(PDA)、或通常在这些网络中运行的类似设备。如双向箭头所示， STA可以双向通讯。要注意的是，在每个无线网络中只示出几个STA;这仅是为了使 示意具体实施例的说明简化。要明白，可以采用许多其它STA。最后， 要注意的是STA 101-106不必相同。实际上，可以在网络107、 108 中采用多个不同类型的STA，它们在所选的协议下工作。初始，第一和第二无线网络107、 108完全独立运行。然而，因 为每个网络的STA可能是移动的，所以一个网络的一个或多个STA 可能会靠近另一网络。例如，假定第一网络的无线STA 101-103组在 第二网络的STA 104-106中至少一个的通讯范围内移动。从而，STA 101-103可以开始接收来自一个或多个STA 104-106的信标，反之亦 然。然而，第二网络108的一个或多个无线STA106-108可能被隐藏， 而不会被第一网络107的无线STA 101-103发现。结果，第一网络的 一个或多个站不能从第二无线网络108的无线站接收信标。当相邻网络的STA相互靠近时，例如由于时钟不同步，信标或 数据或两者的发送间的冲突可能随之发生。当一个网络的一个或多个 STA从一个信道切换到由另一个无线网络占据的信道时，可能发生额 外的冲突。不考虑冲突发生的原因，这可能导致服务的干扰或中断。 因此，对第一网络107来说，与第二网络108合并将是有用的，反之 亦然。在示例具体实施例中，网络的合并以协调的方式进行，用以减轻 (如果不能消除的话)冲突。
图2A是示意根据示例具体实施例的以协调方式将第一分布式无 线网络与第二分布式无线网络合并的方法的简化流程表。无线网络可以是结合图l描述的类型。因此，同时参考图1和图2A是有益的。在步骤201，来自第一网络的STA接收来自第二网络的STA的 一个或多个信标。要注意的是，多于一个第一网络的STA可以接收 来自第二网络的一 个或多个STA的信标。在步骤202,第一网络和第二网络的STA等待或避免合并，以确 保第一网络和第二网络或其中的STA组不只是短暂地相互非常接近。 如果等大量超帧通过后，网络或网络的STA组不再非常接近，因为 不需要合并，那么该方法停止。自然地，如果第一网络的STA或第 —网络的STA组接收来自第二网络的一个或多个STA的发送，稍后 在步骤201继续该方法。如果第一网络的设备一直靠近第二网络的设备，那么STA发送 信标周期切换信息元素(BPSwitehIE)。如图2B所示和这里更详细的 说明，BPSwitch正206可以包括信标周期开始时间(BPST)偏移域 207、信标时隙偏移域208和信标周期移动倒计时域211。 BPSwitchIE 也可以包括额外的域209、 210，以提供在协调合并中有用的其它信 息。在其它功能中，BPSwitchIE 206通知第一网络中的相邻STA需 要合并，并提供时钟同步信息；提供合并的时间；以及告知相邻的 STA在合并网络的信标周期占据哪个信标时隙。有益地，这起到了协 调网络合并以完全避免信标时隙中的信标和数据发送的冲突。如果没有BPSwitchIE，那么不能接收某些信标的第一网络中的 设备将不知道合并需求以及与合并相关的指示。例如，假定第一无线 STA 101和第二无线STA 102接收来自第二无线网络108的一个无线 STA的信标。此外，假定第三无线STA 103被隐藏，而不会接收来自 第二无线网络108的STA的信标。在此情形下，第三无线STA 103 将不知道第二无线网络108，或不知道第一网络107 (即STA 101和 102)与第二网络108的合并。 一旦STA 101和102与网络108合并， STA 101或STA 102与103间的发送就会被中断。此外，来自第三无 线STA 103的发送可能会干扰合并的无线网络内的通讯。
为了向第一网络107的如此多的STA提供BPSwitch正， 一旦STA 接收BPSwitchIE,该BPSwitchIE就被传播(重新发送)给第一网络 107的其它STA。该传播发生在步骤204。此夕卜，依次接收BPSwitch正 的所有STA将BPSwitchIE包括在它们各自后来的信标中。因此，经 过大量超帧(如在合并的倒计时期间)，会增加第一网络107的其它 设备知道合并以及合并的时间和指示/后勤的可能性。继续上述的实例，假定STA 103被隐藏而不会被STA 101发现， 但能接收来自STA 102的信标。在来自STA 101的BPSwitchIE在倒 计时期间的传播中，STA 103可能会通过STA 102接收STA 101的 BPSwitch正，并因此知道无线网络107和108合并需求。在具体实施 例中，STA103在示意方、法的步骤204期间接收BPSwitchIE。有益地， 第一网络的多个STA知道合并，从而减小由于(多个)STA不知道 合并导致的服务中断或干扰发生的机会。在步骤205，在倒计时阶段的指定量的超帧通过后，第一网络107 和第二网络108合并以形成合并的分布式无线网络，该网络示意性的 根据WiMdida UWB MAC协议工作。图3是第一网络、第二网络和合并的网络的超帧相对时间的概念 图。图3可以与图1和图2结合参考。第一网络包括具有开始于时间301的第一超帧和开始于时间 301，的下一超帧的一系列超帧。每个超帧包括信标周期(BP) 302。 众所周知，第一网络的每个无线站都分配有信标时隙，用以在其中发 送无线站的信标。在图3的示例具体实施例中，将第一时隙301分配 给第一网络的第一无线设备(如STA 101)，将第二时隙302分配给 第一网络的第二无线设备(如STA 102)，第三时隙被分配给第一无 线网络的第三无线设备(如STA103)。第二网络包括具有开始于时间306的第一超帧和开始于时间 306，的下一超帧的一系列超帧。每个超帧包括信标周期(BP) 307。 示意地，可将第一时隙309分配给第二无线网络108的STA 104。类 似地，可将第二时隙310分配给第二无线网络108的STA105，以及 可将第三时隙311分配给第二无线网络的STA106。
在运行时，在开始如步骤202提供的合并前，指定数目的超帧通 过后，根据示例具体实施例的特定规则，合并过程开始。首先，必须 确定第一网络是否要与第二网络合并、或第二网络是否要与第一网络 合并。在示例具体实施例中，如果另一网络(也称作不同网络)的信 标周期开始时间(BPST)落入网络超帧的第一半部内，那么该网络 将与另一 (不同)网络合并。在本具体实施例中，超帧315中信标周 期307的BPST落入第一网络的超帧312的第一半部313内。这样， 第一网络将与第二网络合并。在继续讨论控制合并的下一规则前，考虑超帧315之前的超帧。 帧312中信标周期302的BPST落入之前的超帧的第二半部314，因 此根据以上规则推论，第二网络不会与第一网络合并。在确定要合并哪个网络后，再根据示例具体实施例的特定规则， 必须对合并的网络中的信标帧和信标时隙作出协调。为避免信标的重叠而必须做的调整是BPST偏移。BPST偏移是 对MAC层中信标周期的开始时间的调整。例如，在第一网络的超帧 312中，信标周期302载超帧的开始301开始。在第二网络的超帧315 种，信标周期307在超帧的开始306开始。按绝对时间，在第一网络 和第二网络的BPST间存在延迟316。因此，为了使合并的无线网络 的BPST在第一和第二无线网络间是协调的，第一无线网络必须在 BPSwitehIE中包括BPST偏移，其与延迟316相等。实际上，第一无线网络107的一个STA (如STA 101)在 BPSwiteh正的BPST偏移域中具有BPST偏移。如前所述，BPSwitchlE 在第一无线网络中在超帧倒计时期间从STA发送、更新并重新发送 给STA，因此提高了第一 (合并中)无线网络的大部分或全部STA 得知BPST偏移值的可能性。BPST偏移将第一无线网络的BPST与第二无线网络的BPST对 准。因此，很快在合并的无线网络中，将来自第一无线网络的STA 的信标同时作为来自第二无线网络的STA的信标发送。为了完成协 调并避免信标发送的重叠，计算信标时隙偏移并将其包括在 BPSwitch正的信标时隙偏移域中，该BPSwitchIE被发送到合并中(第
一)的无线网络的STA。重要的是，信标时隙偏移是对合并中STA的信标时隙的调整， 使得新合并的网络中它们的信标时隙跟随未合并STA的信标时隙。 在本实例中，最初的三个信标时隙309-311被第二无线网络中的三个 STA占据，随后的三个信标时隙用于来自第一无线网络的合并中的三 个STA。因此，合并中的STA将在信标周期302期间从它们原来的 信标时隙303-305移动，如信标周期307中的超帧315中虚线所示。 此外，信标时隙偏移(在本实例中是增加三(+3))被作为域包括在 BPSwitch正中。当信标时隙偏移的计算相对简单时，在确定偏移时必须有额外的 考虑。如前参考图1所述，假定第一无线网络的第一无线STA 101接 收来自第二网络的第四和第五STA 104、 105的信标，但没有接收来 自第六无线站106的信标。如果STA 101要确定它自己的信标时隙偏 移，那么偏移会是+2，因为该站不知道存在另一个STA。当然，所需 的时隙偏移是+3，而通过将信标时隙偏移设置为+2， STA101的新信 标时隙会与STA106的信标时隙重叠。因此，在合并的无线网络中会 发生冲突，这是不希望的。然而，假定第二无线STA102接收来自第 二网络108中的第四、第五和第六无线STA104-106的信标。在此情 形下，正确的信标时隙偏移被确定为+3，从而被设置用来提供合并中 的协调。在示例实施例中，信标时隙偏移包括在BPSwitch正中，该 BPSwitchIE在倒计时阶段被发送和重新发送，并具有STA 101-103的 信标。每个接收第二无线STA 102的BPSwitchIE的STA将确定由STA 102提供的信标时隙偏移是较大值。因此，根据示例实施例，在随后 的信标发送中提供的信标时隙偏移将是由相邻的STA提供的最大信 标时隙偏移。可以理解，通过在倒计时阶段将BPSwitchIE从一个STA 发送到另一个，会有更大的机会让合并中的网络的大部分(如果不是 全部)接收最精确(最大)的信标时隙偏移。在确定合并的无线网络的BPST和信标时隙偏移并通过合并中的 无线网络的STA的BPSwitch正将其分发后，STA经过无线网络的给
定数目的超帧等待/倒计时阶段。在倒计时结束时，第一无线网络的无线STA与第二无线网络的无线STA合并。在示例实施例中，合并 的无线系统的超帧317开始于318，并具有包括信标时隙303-305和 309-311的信标周期308。然后合并的系统在开始于时间318'的下一 超帧工作。BPSwitchIE在BPSwitch正的移动倒计时域中包括BP移动倒计 时值。在示例实施例中，移动倒计时被设为初始值。在具体实施例中， 移动倒计时被设为在七个(7)超帧处。如果没有其它因素需要增加 或减小移动倒计时值，那么STA会将移动倒计时减小一个(1)超帧， 在指定数目的超帧通过后STA将合并。然而，移动倒计时值可能必 须增加。例如，如果从另一 STA接收到具有较大BPST偏移的 BPSwitoh正，或从另一 STA接收到较大信标时隙偏移时，STA会将 移动倒计时重设为初始值(即七个超帧)。这将使合并前的过度阶段 足够长，使得这些站通过BPSwitch正传播新的信息。图4是示意相互靠近的三个无线网络的概念图。第一无线网络 410包括STA401、 402和403。第二无线网络411包括STA404、 405 和406。第三无线网络412包括STA407、 408和409。象图1的示例 实施例所述的网络一样，无线网络410-412是分布式网络且示意地包 括WiMediaUWBMAC层。因为图4的无线网络和STA的许多特征 和图1所述的无线网络和STA相同，因此这里就省略了这些细节， 以免模糊对本示例实施例的说明。如前所述，由于隐藏的节点和其它问题， 一个无线网络的某些 STA可能与另一个无线网络的STA接触，而其它节点可能不接触。 例如，假定第一无线网络的STA 401接收来自第二无线网络411的 STA404的信标，但没有接收来自第三无线网络412的STA的信标。 因此，STA401将知道第二无线网络，但不知道第三无线网络。类似 地，假定第一无线网络的STA402接收来自第三无线网络的STA407 的信标，并因此知道第三无线网络。如此所述，示例实施例的方法在 确保所需的网络的协调合并中将是有用的。图5示出第一、第二和第三无线网络410-412中每一个的超帧，
并对理解无线网络的合并动态是有用的。第一无线网络410包括具有 开始于时间501的第一超帧和开始于时间501'的另一超帧的一系列 超帧。网络410的每个超帧包括具有信标时隙503的信标周期502。第 二无线网络411包括具有开始于时间504的第一超帧和开始于时间 504'的随后的信标帧等的超帧。第二网络412的每个超帧包括具有信 标时隙506的信标周期505。最后，第三无线网络412包括具有开始 于时间507的第一超帧和开始于时间507'的随后帧的超帧。第三网络 的每个超帧包括具有信标时隙509的信标周期508。示例实施例的合并顺序如下。要注意的是，采用之前示例实施例 中所述的合并规则。然而，当将多于一个无线网络与另一无线网络合 并时，需要对规则作一些修改。例如，如前所述，假定第一无线网络 的STA401接收来自第二无线网络的STA404的信标，但不接收来自 第三无线网络的信标。因此，STA401将知道第二无线网络，但不知 道第三无线网络。类似地，假定第一无线网的STA402只接收来自第 三无线网络的STA407的信标，并因此只知道第三无线网络。通过从STA404接收的信标，STA401将确定第二网络411中的 信标周期505的BPST落入它的超帧的第一半510中，并发送用于指 示需要与第二网络411合并的BPSwitch正。然而，STA402会接收来 自STA 407的信标，该信标指示第三网络412中的信标周期508的 BPST落入其超帧的第一半510中。因此，根据本规则，STA将发送 用于指示第一无线网络的每个设备要与第三无线网络合并的 BPSwitchIE。因此，会发生冲突，必须对该冲突作出补救。具体而言， 由于冲突，第一无线网络410的所有设备不是都与相同的无线网络合 并，而是一些会与第二无线网络411合并， 一些会与第三无线网络 412合并。要清楚的是，会存在两个运行中的网络，因此存在的网络 间可能会发生冲突。为了确保第一网络410的每个STA都与第三网络合并，示例实 施例的方法要求网络与需要最大BPST偏移的相邻(不同)网络合并。 在本示例实施例中。第一和第二无线网络的信标周期开始时间间的BPST偏移512小于第一和第三无线网络间的BPST偏移513。因此， 第一无线网络410的所有无线STA必须与第三无线网络412合并。第二无线网络411的STA的合并如下进行。STA404-406将接收 来自第三无线网络412的STA的指示BPST的信标。因为第三无线 网络的信标周期507的BPST在第二无线网络的超帧的第一半511内， 所以第二无线网络的STA将与第三无线网络合并。要注意的是，在合并倒计时阶段，第一、第二和第三无线网络 410412的STA交换包括BPST偏移和BP时隙偏移的BPSwitch正， 其根据上述规则确定。可能大部分(如果不是全部)STA将会搜集正 确的信息，并以由规则提供的协调方式在适当的时间合并。在阅读本公开时，要注意的是，本文中所述的各种方法和设备可 由硬件和软件执行。各种方法和参数只是用于示例而非限制的目的。 通过阅读本公开，在所附的权力要求的范围内，本领域技术人员可以 根据本发明确定他们自己的技术和所需的装置来实现这些技术。
权利要求
1、一种方法，包括从第一无线网络(107)中的若干无线设备(101、102、103)中的至少一个无线设备向所述第一无线网络中的所述若干无线设备中的至少一个其它无线设备发送具有信标周期切换信息元素(BPSwitchIE)(206)的信标帧；以及将所述第一无线网络与第二无线网络(108)合并。
2、 如权利要求1所述的方法，进一步包括 在所述信标帧中包括信标时隙偏移(208)。
3、 如权利要求2所述的方法，其中所述信标时隙偏移从所述若 干无线设备的若干信标时隙偏移中选择，且为具有最大值的信标时隙 偏移。
4、 如权利要求2所述的方法，进一步包括 在所述信标帧中包括信标周期移动倒计时(211)。
5、 如权利要求1所述的方法，进一步包括 将第三无线网络(412)与所述第一和所述第二无线网络合并。
6、 如权利要求5所述的方法，其中所述第一和第三无线网络与 所述第二无线网络的合并是基本上同时的。
7、 如权利要求5所述的方法，其中所述第一无线网络中的所述 若干无线设备中的第一无线设备确定相对所述第三无线系统的第一 信标周期开始时间偏移，所述第一无线网络的第二无线设备确定大于 所述第一信标周期开始时间偏移的第二信标周期开始时间偏移，所述 第一无线设备将所述第一信标周期偏移设置为与所述第二信标周期开始时间相等。
8、 如权利要求1所述的方法，进一步包括 在所述发送后，在所述合并前重新发送(204)所述BPSwitchIE。
9、 如权利要求8所述的方法，其中 所述重新发送由所述第一无线网络中的无线设备重复。
10、 如权利要求l所述的方法，其中所述第二无线网络具有位于所述第一无线网络的超帧的第一半 内的信标周期开始时间。
11、 一种无线系统，包括与第二无线网络(108)合并的第一无线网络(107),所述第一 无线网络包括若干无线设备(101、 102、 103)，所述若干无线设备中 的至少一个无线设备适用于向所述若干无线设备的至少一个其它无 线设备发送具有信标周期切换信息元素(BPSwitchIE) (206)的信标 帧。
12、 如权利要求11所述的无线系统，其中所述信标帧包括信标 时隙偏移(208)。
13、 如权利要求12所述的无线系统，其中所述信标时隙偏移从 所述若干无线设备的若干信标时隙偏移中选择，且为具有最大值的信 标时隙偏移。
14、 如权利要求12所述的无线系统，其中所述信标帧包括信标 周期移动倒计时(211)。
15、 如权利要求ll所述的无线系统，进一步包括 与所述第二无线网络和所述第一无线网络合并的第三无线网络(412)。
16、 如权利要求15所述的无线系统，所述第一和第三无线网络 与所述第二无线网络基本上同时合并。
17、 如权利要求11所述的无线系统，其中所述BPSwitch正从所 述第一网络的无线设备重新发送。
18、 如权利要求11所述的无线系统，其中所述第一、第二和第 三无线网络是分布式无线网络。
19、 如权利要求17所述的无线系统，其中所述第一无线网络中 的所述若干无线设备中的第一无线设备确定相对所述第二无线系统 的第一信标周期开始时间偏移，所述第一无线网络的第二无线设备确 定相对所述第三无线网络的第二信标周期开始时间偏移，所述第二信 标周期开始时间偏移大于所述第一信标周期开始时间偏移，所述第一 无线设备将所述第一信标周期偏移设置为与所述第二信标周期开始 时间相等。
20、 如权利要求19所述的无线系统，其中 所述BPSwitchIE由所述第一和第二无线网络的无线设备发送。
全文摘要
本申请描述了合并两个无线网络的方法，在这两个无线网络中，每个终端在信标周期内都会获得信标时隙。为了合并这两个网络，信标时隙必须是时间-协调的，使得第一网络的信标时隙在第二网络的信标时隙前得以完成。该方法包括发送具有信标周期切换信息元素的信标帧，该信标周期切换信息元素通知第一网络中的相邻终端需要合并，提供时钟同步信息；提供合并时间；以及告知相邻的终端在合并的网络的信标周期中要占据哪个信标时隙。为了处理隐藏终端，需要在每个网络内以终端到终端方式转发该信息。
文档编号H04W48/08GK101129029SQ200680004932
公开日2008年2月20日 申请日期2006年2月14日 优先权日2005年2月15日
发明者C·周, J·戴尔·普拉多·帕翁, S·S·南大格帕兰 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司