CN101485138A

CN101485138A - 在无线网络中的节点之间支持移动自组网络(manet)和点到多点(pmp)的通信

Info

Publication number: CN101485138A
Application number: CNA2007800235819A
Authority: CN
Inventors: 马修·J·谢尔曼; 基思·康诺; 凯文·麦克尼尔; 蒂莫西·麦克内文
Original assignee: BAE Systems Information and Electronic Systems Integration Inc
Current assignee: BAE Systems Information and Electronic Systems Integration Inc
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2009-07-15
Also published as: US7821994B2; EP2033385A4; AU2007265602B2; EP2033385A2; WO2008002436A3; WO2008002436A2; US8155045B2; AU2007265602A1; KR20090035663A; US20090201860A1; US20110002243A1; JP2009542099A

Abstract

无线点到多点(PMP)网络(100)的成员节点可以在PMP通信的网络所利用的相同信道上参与和其他节点的移动自组(MANET)或网格通信。PMP网络基站节点(110)发送下行信号，以限定用于调度第一时间周期的下行地图，以向用户站节点(120，130)发送消息，并且发送上行地图用于调度第二时间周期，以允许用户站节点向基站节点在调度的第二时间周期期间发送消息。在下行地图或上行地图或者两者中分配MANET/网格区，每个区工作以预约一个或多个时隙和信道，其中基站和其它节点可以利用MANET/网格协议通信，这样避免干扰PMP协议下在基站节点和用户站节点之间的进行的通信。

Description

在无线网络中的节点之间支持移动自组网络(MANET)和点到多点(PMP)的通信

相关申请的交叉参考

本申请根据35 U.S.C.119(e)要求2006年6月23日申请的共同待审的美国临时专利申请No.60/816038的优先权，该临时专利申请的发明名称为“Method And Apparatus For Implementing Mobile Ad-Hoc Networking(MANET)Protocols InConjunction With Point To Multi-Point(PMP)Protocols”(用于实现移动自组网络(MANET)协议和点到多点(PMP)协议结合的方法和装置)。

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其是点对多点(Point to Muti-Point，PMP)和网格或移动自组(Mobile Ad-Hoc，MANET)网络。

背景技术

点对多点或PMP协议通信设备用于各种宽带无线系统。该系统典型地是基于标准的，或者由工业贸易团体，例如WiMAX Forum certified，IEEE802.16-2004，IEEE 802.16d，IEEE 802.16e-2005，IEEE 802.16e，和HIPERMAN确认。

在网格或移动自组网络(MANET)协议下工作的通信设备经常用于军事应用。网格网络的示例在于IEEE 802.16d的标准，其除了限定了网格模式外，还限定了PMP模式。但是，该标准仅允许用户选择网络工作在网格或PMP模式。

为无线通信网络工作分配新射频(RF)带经常很难完成。由于这样那样的原因，理想的是允许多个网络拓扑或协议(例如，PMP，和网格或MANET)在无线网络的任意一个信道或多个信道中共存，而不会在根据每个协议发生的各种通信之间引起干扰。例如，中继站(RS)可能需要扩展现有的无线PMP基站(BS)的覆盖范围，用以允许现有的覆盖范围之外的给定节点作为新的用户站进入网络。在这种情况下，BS和RS可以利用网格协议彼此链接，以调整网络信道的使用，这样对于新用户站来说，允许RS作为PMP基站工作。

在另一示例中，两个都使用PMP系统的军用车队需要在运动中保持他们各自车队中车辆质检的无线连通。当两个车队的基站在彼此附近经过时，理想的是两个基站实现MANET以调整他们彼此的移动，且保持他们独立的PMP网络。

再一示例是军事训练练习，其中有必要从该区域的数千个RF收集设备中聚集性能数据。每个士兵都有无线设备，用于传递在练习期间收集的数据。这种设备在PMP网络中工作最有效，但是一些设备可能在PMP覆盖范围之外，且需要通过其它的无线设备(不是BS)发送数据，以保持连通。并且，MANET或网格网络和PMP网络同时在相同的信道上工作将满足该需求。前述示例仅仅是示意性的，并不意在限制本发明可以有利利用的各种情况。

美国专利No.7031274(2006年4月18日)公开了一种方法，该方法使得遵守IEEE 802.11协议的系统和利用另外不兼容的HIPERLAN/2标准的无线局域网(WLAN)在共同的传输信道上协同工作。并且，美国专利No.7133381(2006年11月7日)描述了一种方法，其中在增强型，IEEE802.11e标准下工作的站可以防止干扰不执行802.11e标准的站的传输。

就目前所知，还没有提出解决方案，用于使得PMP和网格/MANET协议在无线网络(包括遵守802.16或者基于WiMAX的网络)中共存，且避免干扰在利用任一协议的网络节点之间进行的通信。注意，802.11具有某种PMP协议，虽然它不执行或使用该协议。但是，它区别于其它PMP网络(例如WiMAX)，用于允许802.11PMP协议(称为PCF)的技术将不用于其它PMP网络。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种允许无线点对多点(PMP)网络的成员节点在一组共享信道中参与和其它节点的移动自组(MANET)或网格通信，而不干扰利用PMP协议交换的网络通信的方法，包括在PMP网络中从基站节点向多个用户站节点发送下行命令，定义下行信号中的下行地图，用于调度第一时间周期，以从基站节点向相应的用户站节点发送消息，以及定义下行信号中的上行地图，用于调度第二时间周期，以在调度的第二时间周期中允许用户站节点向基站节点发送消息。另外，该方法包括在下行和上行地图中任一个或两个中分配MANET/网格区，每个区工作以预约一个或多个时隙和信道，其中利用MANET或网格协议的节点，包括基站节点和任意用户站节点可以利用MANET或网格协议和其它节点通信，而避免在PMP协议下，在基站节点和用户站节点之间干扰网络通信。

根据本发明的另一方面，一种多协议无线通信节点具有接口组件，其用于向需要通信服务的外部设备提供控制信息或数据以及从该需要通信服务的外部设备提供控制信息或数据；耦合至接口组件的网络组件，其用于在遵守MANET或网格协议的链接或遵守点到多点(PMP)协议的链接上将由节点传输的数据路由；耦合至网络组件并实现MANET或网格协议的第一介质访问控制器(MAC)组件；耦合至网络组件以实现PMP协议的第二MAC组件，其中第一和第二MAC组件布置为彼此接合，用于传送调度信息；

该节点也包括射频(RF)组件，耦合至第一MAC组件和RF组件的第一物理层组件，用于(i)根据MANET或网格协议处理来自第一MAC组件的第一数据输入，并向用于传输的RF组件输出处理过的第一数据；以及(ii)根据MANET或网格协议处理来自RF组件的第二数据输入，并向第一MAC组件输出处理过的第二数据；以及耦合至第二MAC组件和RF组件的第二物理层，用于(i)根据PMP协议处理来自第二MAC组件的第三数据输入，并向用于传输的RF组件输出处理过的第三数据；以及(ii)根据PMP协议处理来自RF组件的第四数据输入，并向第二MAC组件输出处理过的第四数据。

为了更好的理解本发明，结合附图和后附权利要求，参考下面的描述。

附图说明

在附图中：

图1是典型的PMP网络拓扑的结构图；

图2示出了典型的MANET网络拓扑；

图3说明了典型的PMP信令的帧结构；

图4说明了典型的基于IEEE 802.16d标准的网格信令的帧结构；

图5示出了典型的基于一体化时隙分配协议(USAP)的MANET信令帧结构；

图6示出了根据本发明的与MANET或网格区协作的PMP帧结构；

图7说明了根据本发明的PMP兼容MANET的帧结构；

图8示出了根据本发明的PMP兼容USAP的帧结构；

图9说明了根据本发明的PMP兼容网格的帧结构；

图10说明了IEEE 802.11访问协议；

图11示出了根据本发明基于IEEE 802.11标准的MANET兼容PMP的帧结构；

图12示出了基于将IEEE 802.16和IEEE 802.11标准组合的帧结构；

图13是根据本发明的多协议网络站或节点的功能结构图；

图14示出了根据本发明的PMP兼容META-MANET的帧结构；

图15示出了根据本发明的混合PMP/MANET网络拓扑；

图16是根据本发明的能够用作多协议网络节点的装置的结构图；

图17是根据本发明的多协议网络节点的功能结构图。

具体实施方式

正如这里所使用的，“网格点”(Mesh point，MP)是指成为网络成员的任意节点，其执行为该网络所建立的MANET或网格信令协议。根据本发明，MP节点可以和执行PMP信令协议的网络中的其他成员节点共存和通信。这里以三个协议功能组限定PMP协议，即；基站(BS)，固定用户站(SS)，和移动用户站(MS)。尤其是，在BS和MP协议集之间建立协作。假如SS和MS协议集仅参加网络的PMP方面，那么SS和MS协议集不需要和MP协议集配合。但是，有时方便且有利的是在相同的站或节点将SS或MS协议与MP协议共同定位。

这里将“中继站”(RS)定义为包含BS和MP功能的特定子集的元件。用于MANET路由和拓扑控制的特定的建筑元件也可以。这些包括，例如，域节点(DN)，域领导(domain lead)节点(DL)，和桥节点(BN)，它们例如在2006年10月12日申请的共同待审的美国专利申请No.11/546783中被定义，该美国专利申请的发明名称为“Adaptive Message Routing for Mobile Ad HocNetworks”(用于移动自组网络的自适应消息路由)，且受让于本申请的受让人。

图1是用于说明实现点到多点(PMP)拓扑的无线通信系统或网络的示例性实施例的结构图。该网络可以执行许多特定协议，例如，IEEE802.16-2004，IEEE 802.16e-2005，或这些协议的相关变形，例如WiMAX或HIPERMAN中的一种。图1的网络可以例如在大约400MHz，700MHz，2400MHz，3100MHz，4400MHz，4600MHz，或5800MHz的射频带工作。60GHz或更高的频率被认为适用于所提及的PMP协议的工作。瞬时信道带宽可以在小于1MHz至大约20MHz的范围中。500MHz或更高的带宽是可行的。网络节点可以使用各种天线，例如，全向的，定向的，扇形的，波束的或自适应的。多输入多输出(MIMO)和多用户检测(MUD)网络技术也可以以公知的方式使用。并且，公知的时分双工(TDD)和频分双工(FDD)技术也可以使用。

各种当前公知的调制和物理层(PHY)实现方式也可以用在网络中。普通的调制方案包括正交频分复用(OFDM)，和正交频分多址(OFDMA)。也可以使用单载波(SC)PHY，和公知的频展技术。典型的用于调制载波的星座是正交相移键控(QPSK)，16位正交幅度调制(16QAM)，和64位正交幅度调制(QAM)。可以执行其他公知的调制技术。也可以使用本领域中公知的误差校正码(ECC)，例如，Viterbi(维特比)，Reed Solomon(里德—索洛蒙)，Turbo，和LDPC(低密度奇偶校验码)也可以使用，它们彼此可以组合。交织也可以以公知的方式应用。

PMP网络在网络的节点组织上区别于其他无线网络。例如，在图1中，基站(BS)节点110利用RF收发器和一个或多个天线保持无线覆盖区域100。上述的任意频率，PHY，调制，ECC，和星座(以及其他)可以用于实现这里描述的PMP和其他拓扑。也可以以公知的方式使用介质访问控制器(MAC)以确定图1中的各个节点在覆盖区域100内应当什么时候发送或收听。

许多固定用户站(SS)节点120，和许多移动用户站(MS)节点130可以位于覆盖区域100内。那些对从BS节点110接收服务感兴趣的节点向节点110登记，并与此节点形成链接。BS节点110可以配置为控制哪个节点通过MAC消息在什么时间间隔接收和发送，PMP链接由粗实线代表，例如图1中的链接140。SS节点120和MS节点130配置为只和BS节点110形成链接，且它们彼此不能形成链接，即使它们彼此在RF通信范围内，即一跳。BS节点110传送通信(包或消息)，该通信起源于且寻址至覆盖区域100内希望彼此通信的那些节点。另外，BS节点110为覆盖区域100内的节点提供经由例如因特网的和其它网络的节点的连通。图1中的粗线150指示BS节点110和其它网络160之间的通信链接。链接150可以经由有线或无线接口提供。

图2示出了典型的无线通信网络，其具有配置为在移动自组网络(MANET)或网格网络拓扑内工作的节点(MP)。MANET网络具有其任意节点在彼此通信时可运动的属性。MANET网络是自组的(Ad Hoc)，这在于中心的权威机构(例如图1中的BS节点110)不必具有单独权力以建立和定义网络中任意两个或多个节点MP之间的链接参数。任意两个节点可以独立于网络中的其它节点或通信实体而彼此建立链接。链接可以是暂时的，它们不需要预定安排。另外，图2中的MANET网络的节点典型地能够和其它节点同时保持多个链接。

术语网格网络具有多种含义。典型地，网格网络是MANET的特殊情况，这在于假设网络节点MP中的至少一部分是静态的，需要一定量的预计划或调度。另外，一些节点为了向网格网络注册的目的，需要和中心的权威结构通信。在本公开文本中，术语MANET和网格可以互换使用，两个术语都意味着更一般的MANET，除非另外说明。

美国国防部已经试验MANET网络很多年了。MANET网络的示例包括多频带网络波形(WNM)和士兵无线电波形(SRW)。商业上，经常使用IEEE 802.11(或者简化为“802.11”)波形以对MANET网络进行试验，这是由于在一种工作模式中，该标准支持一定程度的移动性，不需要中心的权威机构。虽然由802.11p组正在进行的工作会产生基于IEEE802.11的MANET以用于智能交通系统(ITS)应用，但是IEEE 802.11工作组(802.11s)当前从事“网格”802.11解决方案，其工作目的不是用于移动。IEEE802.16-2004的模式包括网格能力，其中通常假设节点是静态的，需要和中心的权威机构协作。

通常，MANET和网格网络结合了和PMP系统使用的相同类型的符号星座，PHY层，调制，ECC，交织，双工技术，MIMO和MUD技术，天线类型，频带，和带宽。MANET/网格网络与PMP网络主要不同在于它们的介质访问控制(MAC)和网络层的结构。

在图2中，执行MANET或网络协议的节点被称为网格点(MP)节点。图2示出了包含三个节点MP 210，220，230的无线覆盖区域200，这三个节点在彼此的通信范围内。利用MANET或网格协议在节点之间形成的链接用虚线示出，例如260。

本领域技术人员熟悉的术语包括“一跳”和“两跳”邻居。在图2中，节点MP240是节点MP230的一跳邻居，这在于单个RF传送足够以任一方向在节点MP240和MP230之间通信。节点MP240是节点MP210的两跳邻居，这在于信息包或消息必须经历两次RF传送以完成节点MP240和MP210之间的路径(经由节点MP230)。

对于该示例来说，三个节点MP210，220和230完全连接，即它们中的任一个直接链接至另外两个。无线覆盖区域(200)是该连通的代表。另一无线覆盖区域250包括节点MP230和240，其也可以彼此直接链接，虽然节点MP240不能直接链接至节点MP210或220中的任一个。这样，在该链接层，四个节点MP 210，220，230和240彼此不完全连接。但是，MP节点能够将网络业务从一个链接传送至另一个链接。例如，在图2中，节点MP230可以从其和节点MP240的链接向其和节点MP210或220中任意一个的链接传送业务，反之亦然。如本领域公知的，该典型地出现在网络层，但是也出现在MAC层。这样，节点MP 240可以通过中间节点和节点MP 210和220以任一方向通信。

图15是根据本发明的实现混合PMP/MANET网络拓扑的无线通信系统或网络的一个实施例的结构图。示出了四个无线覆盖区域1500，1505，1510和1515，其中给定覆盖区域中的每个节点位于给定覆盖区域中每个其他节点的RF通信范围(即，一跳)中。一些节点被识别为纯PMP元件，即SS节点或MS节点。其他节点被识别为纯MANET/网络(MP)节点。

一组新的节点在图15中示出，其中每个节点被构造和布置为根据本发明执行多个协议集。例如，节点1520被标记为BS/MP，这是因为其构造为在BS PMP协议集和MP协议集下工作。节点1525被标记为MS/MP，这是因为其布置为在MS PMP协议集和MP协议集下工作。节点1530被标记为SS/MP，这是因为其能够在SS PMP协议集和MP协议集下工作。利用PMP协议集在节点之间形成的链接在图15中用实线示出，利用MP协议集形成的链接以虚线示出。任意给定节点配备为和网络中其他任意节点建立链接。

利用一组启发式方法确定哪个协议集(PMP或MANET/网格)用于给定链接。一组启发式方法的示例如下所述：BS，SS，和MS节点仅使用PMP协议。MP节点仅使用MANET/网格协议。如果节点是BS/MP，它总是利用PMP协议从MS，SS，MS/MP和SS/MP站接受链接并为其服务。BS/MP总是利用MANET/网格协议链接至其他BS/MP。如果MS/MP或者SS/MP在BS或BS/MP的范围中，它利用PMP协议链接至那些节点。如果MS/MP或SS/MP不在BS或BS/MP的范围中，它利用MANET/网格协议链接至其他站。MS/MP，SS/MP，和MP站从不拒绝来自MS/MP，SS/MP和MP的链接，其中MS/MP，SS/MP和MP不能和BS或BS/MP直接通信。其它组更复杂的启发式方法也可以。这样的启发式方法可以包括节点改变角色的能力，例如从MS/MP变为BS/MP，反之亦然。

在图15的网络中，PMP和MANET拓扑被包含在网络的混合PMP/MANET拓扑中。这里描述的技术也应用于共用多个RF信道的网络或系统，例如OFDMA中。为了便于理解本发明，下面首先解释当前在PMP，网格和MANET网络协议中使用的信令帧结构。

图3示出了典型的PMP帧结构，其用在具有OFDMA调制的TDD系统中，但是本领域技术人员公知用于FDD和识别的其他调制型(尤其用于OFDM和单载波)的相似物。图3的PMP帧结构的进一步的细节可以在并入本文作为参考的IEEE 802.16-2004和802.16e-2005的标准中找到。

PMP帧由许多RF“突发”组成。下行子帧325包括一组突发，它们都起源于BS节点且被指定用于之前向BS节点登记的一个或多个SS或MS节点。一些突发具有特殊的目的。例如，前同步码300指示帧的起点，也有助于网络内时间和频率的同步。其他主要的突发可以包括帧控制报头(FCH)305，下行(DL)MAP 310和上行(UL)MAP 315，其中帧控制报头详细说明了中断帧中的其他RF突发所需的关键的PHY属性，下行(DL)MAP详细说明了各种DL突发位于帧内哪里，上行(UL)MAP详细说明了各种UL突出位于哪里。BS节点在每个帧的起点限定并产生所有上述突发。在这些初始突发之后，正如DL MAP 310中所调度的，设置一系列DL数据突发，例如DL突发#1 320。

下行子帧325(用于TDD系统)跟随有发送/接收传输间隙(TTG)330，在该传输间隙期间，没有有目的的传输。该时间段允许网络中的SS节点从接收模式切换至发送模式，允许BS节点从工作的发送模式切换至接收模式。然后，上行子帧335跟随TTG 330。子帧335包括来自一个或多个SS或MS节点的突发，所有突发被指定为BS节点。几个突发的分配也具有特殊的目的。这些包括ACK-CH 340，定位345，和快速反馈(CQICH)350，其功能是本领域技术人员所公知的且在IEEE 802.16-2004和802.16e-2005标准中定义。另外，上行数据突发，例如UL突发#1355可能出现。如上所述，在下行子帧325期间，由从BS节点发送的UL MAP315限定所有上行业务的位置。最后，设置接收/发送传输间隙(RTG)360以允许网络站再次切换它们的接收/发送模式。

突发的调度是PMP网络中重要的考虑内容。这利用“时隙”实现。在一般情况下，时隙是“砖瓦”，其大小对应于最小数量的调制符号周期，该调制符号周期由可以调度的最小数量的逻辑子信道来调度。该子信道粗略对应于频率组；但是由于网络中实现的特殊的调制/编码技术，相邻的逻辑信道不总是对应于物理上相邻的频率。

图3示出了基于OFDMA符号的时隙。当可以被分配至时隙的最小数量的逻辑信道等于所有可用的逻辑子信道时，那么OFDMA拓扑退化为OFDM。如果事实上只有一个逻辑信道可用，且该信道包含单一频率时，调制方案退化为单载波。

时隙中最小数量的逻辑子信道和时隙中最小数量的调制符号在上行子帧335中区别于其在下行子帧325中。并且，当帧中的调制符号的总数可以很好限定时，TDD系统中上行和下行相的分割已不在。也就是说，取决于系统的当前需要，TTG 330的时间可以改变。这样，在给定帧的每个子帧中都可能出现各种数量的调制符号。并且，TTG和RTG间隙330，360不必是调制符号时间的倍数。上行子帧335中的调制符号可以与引起每个帧开始的恒定时间基数不一致。取决于特定的实现方式，对于每个PMP帧来说，TTG 330可以在或不在固定的位置。

图4示出了典型的网格帧结构，其基于IEEE 802.16-2004(802.16d)标准且为本领域技术人员所公知。帧边界400被指示，帧的长度是可配置的。该帧被分为多个子帧，第一个子帧是网络控制子帧405。子帧405的细节在附图中的左下角示出，其中子帧405被分为多个发送机会，第一个发送机会用于网络入口消息410。也为网络结构消息415设置多个发送机会。网络控制子帧405中发送机会的数量是网络参数。数据子帧420跟随网络控制子帧405。数据子帧420的数量也是网络参数。

每个数据子帧420包括较大数量的微时隙425。微时隙425中每一个都小于完整的消息，但是允许大量的调度粒度和效率。在数据子帧420之间是调度控制子帧430。调度控制子帧430的结构在图4的右下部示出。子帧430包括多个用于调度控制消息的调度控制发送机会435。支持两种基本调度类型，即集中型435，和协调式分布型440。调度控制发送机会的总数，以及集中型和协调式分布型发送机会435，440之间的分隔都是网络和系统参数。另外，非协调式分布型调度控制消息445可以包含在数据子帧420内。

图5是基于一种协议的示例性MANET帧结构，其中该协议在本领域公知为一体化时隙分配协议(USAP)，并且C.David Young在IEEEMILCOM 2000，549-53页的“USAP Multiple Broadcast Access：Transmitter-and Receiver-Directed Dynamic Resource Allocation for Mobile，Multihop，Multichannel，Wireless Networking”中描述过该协议。超帧500包括多个连续的帧。所有帧中的分量是相似的，但是它们的用途在给定数量的帧之后变化和重复。例如，帧505(第1个帧)中的分量已示出，其包括一组网络控制时隙510。控制时隙510具有固定大小，以允许单个网络控制消息在每个这样的时隙中从单个节点发送。可以使用不同的装置在网络节点之间分配控制时隙，如USAP协议所述的以及本领域技术人员公知的。为广播数据515预约单独的一组固定大小的时隙。利用本领域技术人员公知的装置，根据USAP协议为用户分配时隙515。广播数据时隙515的大小与网络控制时隙510的大小不同。

在单播数据时隙520中限定单独的一组固定大小的时隙。单播数据时隙520也可以用于广播数据。通过本领域技术人员公知的装置，根据USAP协议为用户分配时隙520。USAP协议在多个频率信道525之间工作。根据该协议和本领域技术人员公知的装置在信道之间分配时隙。

图10代表例如在IEEE 802.11-1999(“802.11”)中所述的典型的介质访问方案。在802.11中没有限定形式帧；但是目标信标发送时间(TBTT)间隔1000和其他相关的802.11结构可以用作帧起点的参考，其中其他相关的802.11结构是TBTT 1000的倍数。注意，IEEE 802.11标准中的词语“帧”的意义大致等价于本公开文本中使用的术语“消息”。802.11协议需要信标消息1015大约在与TBTT 1000对应的时间处发送。这如何完成取决于特殊的协调功能，其在TBTT 1000出现时激活。

在IEEE 802.11内限定了两个协调功能，即：分布式协调功能(DCF)和点协调功能(PCF)。在802.11竞争周期(CP)1055期间使用DCF。在802.11无竞争期间(CFP)1050期间使用PCF。如果在CP1055期间出现TBTT1000，那么信标竞争相1040开始。信标竞争1040允许所有访问点(AP)或独立基本服务集(IBSS)参与者发送信标。如果在1005，在信道上当前存在任何业务，那么所有站延期直到信道畅通。一旦信道畅通，竞争站延期DCF帧间间距(DIFS)时间1035。然后，每个站通过随机数个竞争时隙1070延期。AP站或节点一直发送它们的信标并将持续延期过程直到允许每个站发送。在IBSS中，所有站参与并依次发送信标。每个站延期随机时间，具有最短延期时间的站被允许发送。一旦信标成功发送，IBSS中的站不在试图再次发送信标直到CP中的下一TBTT 1000。

在PCF下实现CFP的AP节点遵守不同的信标程序。AP节点如以前一样遵守DCF业务，然后等待PCF帧间间距(PIFS)时间1010。但是，不需要信标竞争，立刻发送信标消息1015。PIFS短于DIFS，这样保证相比于其他信标，PCF信标更优先。

图10也说明了802.11下执行的访问技术。在802.11中经常围绕DCF功能建立MANET网络。参见，例如R.J.Hall，et al.，“A Tiered GeocastProtocol For Long Range Mobile Ad Hoc Networking”，MILCOM 2006；以及J.P.Hauser et al.，“Mobility and Routing Protocols For 802.11 ExtendedService Sets”，U.S.Naval Research Laboratory MILCOM 2003，1036-41页。在DCF下，每个站或节点纯粹基于本地信息，例如介质状态和本地状态机决定它应当什么时候发送。在附图中，用于MANET通信的示例性DCF传输表示为DCF Tx 1036。

图10进一步示出了与本发明相关的PCF通信的一些细节。利用CFP的通信由用作中心控制站的AP节点协调。在CFP期间，如果被AP节点轮询，那么与AP节点相关联的其他节点仅发送消息。PCF轮询1020和响应消息1025在附图中示出。CFP的长度，以及哪个TBTT和CFP相关，都由AP节点预限定且在PCF信标消息中被告知。收听PCF信标的节点知道所有CFP的起点和通知的每个CFP1060的终点。如果AP节点决定在通知CFP终点之前没必要进行进一步的PCF通信，那么它可以通过发送802.11CF-END消息1030使得CFP 1065的实际终点早些出现。这允许DCF消息利用了否则会是未占用的时间。

如上所述，本发明使得PMP系统和MANET或网格系统在给定的网络信道上彼此协同工作。相应地，为了任一协议的工作需要，通过在帧结构内保持协议和预约通话时间的关键组件，来将PMP和MANET/网格帧结构的关键的帧分量映射至共同的帧结构。

图6说明了PMP帧结构，根据本发明的一个实施例修改该帧结构以结合MANET区。之前识别的PMP网络的变量参数，例如星座类型，PHY，调制，双工技术，MIMO/MUD技术，天线类型，频带，以及工作带宽，都可以用于图6的PMP/MANET帧结构。但是，优先实施例可以基于可用的信干噪比(SINR)自适应地在QPSK，16-QAM和64QAM调制之间选择，使用PMP业务的OFDMAPHY调制(如802.16-2004和802.16e-2005标准中所定义的)，利用标准中定义的Viterbi和具有交织的Reed SolomonECC的组合，使用时分双工(TDD)传输方案，在没有MIMO的情况下在大约400MHz处工作，并利用全向天线，以及具有20MHz带宽。进一步，它可以优选利用在IEEE 802.16标准中限定且如这里所述修改的MAC以和MANET协议共存。

在图6所示的PMP帧结构中，帧的大小可以在大约1毫秒至1秒中变化，且优选是大约5毫秒。在图6中，超帧600具有N个帧。N通常是固定的，但是也可以取决于选择用于实施的特定的MANET协议而变化。1和1024之间的整数是可接受的值的示例，虽然更大的值也落在本发明的范围中。优选实施例例如可以利用N＝200。保持了图3中PMP帧的关键方面，这些方面的标签也已经被保持。

在图6的结构中，在帧中引入了预约部分，其中一部分标记为网格或MANET区(MZ)。根据本发明，PMP BS节点也可以作为MP节点工作，这样它必须完全了解为网络所建立的MANET/网格帧的时间和安排。因此，限定PMP帧格式的调度实体必须说明由MANET协议使用的用作MANET区的时间周期，并保证在MANET业务和PMP业务之间不会出现调度冲突。利用预约码或其它方法指示所述区不能用于PMP，从而在图6的DL MAP 310和UL MAP 315中调度MANET区。可以使用本领域公知的启发式方法以保证MANET业务不会阻碍PMP网路准确工作。

例如，可以构造MANET调度器使得不会超过50％的PMP帧总是用于MANET结构，由此保证至少很多的时间用于PMP结构。更小的值，例如5％或10％，以及更大的值(例如90％)也都可以。在MZ #1 605和MZ #2 610中，MANET区在确定的时间片段中可以包含所有网络频率信道，或者当在MZ#3 615中时，仅占用逻辑频带的一部分。对于MZ#1 605来说，MZ可以出现在PMP帧的下行部分，对于MZ#2610来说，可以出现在上行部分。在优选实施例中，MZ对应于恰当的上行或下行调度时隙集。并且优选的是PMP调度器了解PMP系统中用作SS节点或MS节点的其它MP节点，并保证MZ包括足够的时间以基于在MANET/网格网络中工作的MS或SS节点接收的业务，改变传输模式(接收或发送)。帧的时间的一部分优选总是被预约用于MANET/网格工作。这将支持MANET网络的网络控制传输，但是也可以包括用于MANET数据传输的专用时间。预约时间的量将成为PMP网络参数。

图7说明了根据本发明与PMP工作协议兼容的MANET帧结构。上述的所有选择用于典型的PMP网络的系统参数可以用于这里公开的MANET/网格网络中，其中该参数包括星座类型，PHY，调制，双工技术，MIMO/MUD技术，天线类型，频带，和工作带宽。优选地，和图6中为PMP网络给出的这些参数相同的值用于和图7的帧结构一起工作的网络，但是下面给出了某些例外。

图7示出了和图6示出的相同的MANET超帧结构600。认为和图6中的帧相同(相同的PMP帧结构和相同的帧索引)。相应地，虽然图6中的帧内指示的场结构和数据在图7中的帧中没有标记成那样，但是它们实际上完全呈现在图7的MANET帧的预约或未分配部分中。假设MANET的调度基于时隙大小，该时隙大小与网络中PMP节点使用的不同。并且假设MANET基于相对于帧起点的调制符号索引700，跟踪MANET的进度，并且假设MANET节点使用用于图7的帧结构中数据的OFDMA调制符号。

优选实施例基于OFDMA调制符号的使用来保持符号索引和时隙，但是在ML突发和MANET控制子帧705期间有利地切换调制。例如，如果2048音OFMDA调制用于数据，那么在MANET控制子帧705期间切换至相同带宽的256音OFDM是有利的，这是由于该符号具有更短的持续时间。如点划线所示，8个OFDM符号可以和具有一点剩余空间的OFDMA符号配合相同的时间间隔。对于很短的广播消息来说，使用OFDM符号使得发送和接收周转间隙的分配更容易，其中很短的广播消息包括控制消息。

如果在OFDMA帧中，多个节点同时但在不同频率发送广播消息，那么由于它们不能在给定的OFDMA符号期间同时发送和接收，因此，它们不能彼此收听。这挫败了广播消息的目的，因此，利用时间上更短的符号具有优势，其中每个时间片段由单个用户占用。也可以使用其它调度时隙结构，并且时间参考点可以在整个超帧的起点，而不是在每个帧的起点。

在MANET数据子帧710中设置PMP预约部分715，以保证在子帧710的开始，没有MANET业务干扰关键的PMP场。这样最低程度地覆盖了(从图6)结构300，305，310和315，并且也覆盖了PMP下行子帧中的一部分数据。被预约的子帧710的精确部分被设定为MANET网络参数。基于和USAP中使用的类似的时间和逻辑(频率)信道“时隙”，限定MANET链接(ML)突发。能够被MANET业务占用的帧的百分数被设定为MANET网络参数，并优选不多于50％。ML突发可以以它们在PMP网络中，以及在USAP帧结构(图5)中被限制的方式，而被限制至可用的信道总数的子集。这种示例是图7中的ML突发#3 720。对于本领域技术人员显而易见的是，用于在频率信道上分配USAP业务的相同的机制可以用于图7的帧结构。图7中的逻辑子信道可以由图5中使用的频率信道替换。

如上所述，OFDMA帧格式中的同时传输是有问题的。适用的时隙分配算法必须使用启发式方法，以保证当意在接收的节点在OFDMA符号的不同逻辑信道中发送时，网络的节点在该相同的OFDMA符号中不发送。由于从发送切换至接收需要一些时间，因此，该启发式方法甚至不够。这样，如果意在接收的节点之前在符号中发送，或者需要之后在符号中发送时，那么需要在传输中插入某种间隙。这对于OFDM和SC以及OFDMA都成立。

在图7中，MANET链接间隙(MLG)725有策略地紧跟在每个ML突发之前和之后放置。MLG 725是一个符号宽度，但是可以更短，例如，在实际突发之前和之后为一个半符号宽度。由于OFDM和OFDMA符号经常包括循环前缀，因此，它不必包括MLG725。这样，认为间隙是可选的，它被包括取决于调制，传播和其它系统参数。出了帧的前面一部分，理想的是预约帧的其它部分以避免和其它PMP功能，例如定位和快速反馈发送冲突。该预约被认为是可选的。

图8描述了根据本发明的PMP兼容的USAP帧结构。例如，具有2048个OFMDA音的20MHz宽的信道用于PHY。该帧为5毫秒长，超帧600为一秒持续时间。本领域公知的USAP分配机制用于限定单播和广播数据传输。每隔125毫秒(每隔25个帧)出现子循环，并对应于USAP“帧”。每个帧具有8个ML突发之多，所有这些突发在相同的9个OFMDA符号期间，在不同的逻辑子信道出现。取决于编码方案，在使用的9个OFMDA符号中可以有空闲的逻辑信道。例如，如果有70个逻辑子信道，且每个ML突发有8个逻辑子信道，那么会有6个逻辑子信道未使用。未使用的子信道可以分在一起，或者用于在ML突发之间提供逻辑信道间隙。在USAP协议中8个ML突发对应于8个频率。在单逻辑信道的25个帧中，在子循环中具有25个“时隙”。第一个时隙，以及此后每第5个时隙是“广播”时隙。其他20个时隙在USAP协议中扮演相同的角色，即“预约/备用”时隙。

PMP网络将48个符号帧中的最后4个符号用作为MANET控制子帧预约的。OFDMA调制符号用于MANET控制子帧中。三个符号用于实现“引导”时隙。这样在每个子循环中提供了20组引导时隙。但是因为它们是广播，因此，希望在每个帧中仅使用最低数量的引导时隙。如果需要的话，占用相同OFMDA符号组的相邻逻辑子通道的时隙可以被集合为用于更大的信令容量的时隙。

这些数量对应于比在基本的USAP帧格式中需要的时隙更多的时隙。多余的时隙可以被简单地截取，并实现精确的USAP算法。但是，本领域技术人员利用额外的能力，可以将基本的USAP协议扩展更多的性能。

总共48个符号中的15个允许用在下述MANET协议中。可以调整ML突发的大小以增加容量，或者用以增加更多的时隙以及增加控制容量。并且，ML突发表示为在第J个符号后开始。但是，优选的实施例将与MANET控制子帧相邻的ML突发分组，由此强制J的值为33。

未分配的通话时间由网络的PMP分量使用。并且，由于PMP BS节点在网络的MANET分量中收听信令，因此，BS节点可以分配MANET时隙，该时隙对于临时基础上的PMP用户来说不起作用。IEEE 802.16在PMP帧的特殊区域中，取决于如何构造PHY而使用不同的置换区。优选地，所有MANET/网格节点使用相同的设定用于它们的MANET通信的置换区。

图9描述了根据本发明的，基于IEEE802.16-2004中限定的网格网络的PMP兼容的网格帧结构。再次，该结构设想20MHz带宽和5毫秒PMP帧长度。假设PMP通信是OFDMA，所有网格通信(数据和控制)假设是OFDM。图4的网格帧结构中的网格微时隙425优选设定为等于OFDMA符号时间，该时间假设大约是OFDM符号时间的8.2倍。精确的量取决于选择的调制参数。OFDMA符号用作微时隙偏离了将微时隙限定为基础PHY调制(OFDM用于网格通信)的标准惯例。但是，从传输调度的角度来看，关键是传输开始的精确时间是已知的。因此，很容易接受将OFDMA符号时间用作微时隙。之前描述的MLG还存在，但是每个MLG由单个OFDM符号组成。在图9中，MLG被限制在网格微时隙内，且由加黑的条纹900代表。

在说明的实施例中，每帧中微时隙的数量限制为(总共48个符号中的)32个。在815，为网络中的PMP协议通信预约帧的第一组的4个符号。选择网格控制子帧的参数，使得在每个控制子帧设置5个发送机会，每个机会由7个OFDM符号组成。这意味着为网格控制子帧必须预约5个OFDMA符号。

相对于为网格控制子帧预约的时间的起点，为第一发送机会定时。4个帧的子循环(20毫秒)存在于一秒长的网格超帧中。从超帧的第一个网型网格帧开始，每第4个格网格帧的网格控制子帧专门用于在图4中在405所示的网络控制子帧功能。在所有其他时间，网格控制子帧执行图4中在430描述的调度控制子帧功能。因为所有未分配的网格容量被重新分配为PMP功能，因此在图9的帧结构中不支持未协调型分布式控制功能消息。但是，如果OFDMA符号专用于该功能，那么该消息可以被支持。

如前所注意的，IEEE 802.11可以为MANET或网格协议提供基础。根据本发明，它在网格或MANET帧的一些或所有方面便于使用802.11结构，其中该网格或MANET帧能够和802.16PMP业务共用信道。例如，在图7所示的帧结构中，IEEE 802.11DCF协议在MANET控制子帧705中用于承载控制业务。在该种情况下，网格调度和网络控制消息将作为数据消息在802.11上发送。并且，802.11PHY可以取代802.16PHY而仅用在该子帧中。并且，本领域技术人员将基本的802.16OFDM调制替换为802.11OFDM调制，这样，简化了调制器/解调器的要求。利用由802.16指定的OFDMA或OFDM调制，数据业务还可以在ML突发中传送。另一替换物是利用802.11协议不仅承载网格或MANET控制业务，而且承载MANET数据。

图11说明了802.11 MANET兼容的PMP帧结构，其可以在802.11结构用于在MANET子帧1105中承载网格或MANET的控制信令和数据的情况下实现。再次，IEEE 802.11或802.16 PHY可以在MANET子帧中工作。所有802.16 PMP业务将被限制存在于PMP子帧1115内。仅执行PMP协议的IEEE 802.16 SS和MS节点不需要了解802.11的基础结构。当802.16 BS节点不需要中断任何802.11的业务时，它必须至少了解MANET子帧1105的开始和结束的时间，因此它可以调度PMP业务用以不干扰MANET子帧1105。理想地，BS节点应当能够执行802.16和802.11协议使得它可以在不具备执行两个协议的MANET和的PMP节点之间桥接业务，并帮助控制MANET节点执行802.11协议使得MANET节点不干扰PMP节点。

图12示出了组合的IEEE 802.11/802.16的帧结构，其允许802.11和802.16节点共用相同的介质。它假设在802.11(MANET)基础结构和802.16(PMP)基础结构之间同步。该同步例如由执行802.11和802.16协议的BS节点提供，或通过具有基础结构的共同的时间参考来提供，其中该时间参考可以利用，例如全球定位卫星(GPS)以公知的方式提供。

在图12中，802.11协议的方面用于防止802.11节点干扰执行802.16协议的节点。如前所注意的，TBTT可以用作802.11基础结构的帧的名义起点。该802.11帧在1200示出。802.16帧1205从802.11帧的起点偏移足够的时间，以允许固定量的信标竞争1210和信标消息1215。该信标包含802.11 CFP参数，使得CFP 1220被限定，以防止802.11节点在没有首先被AP节点轮询的情况下发送。但是，802.11节点构造为在CFP期间不轮询任何站。这保证在CFP期间不出现802.11通信。

802.16 BS节点构造为使用这样的帧：该帧在长度上和802.11 CFP的起点之间的时间(最可能的是两个TBTT之间的时间)相同；但是802.16 BS节点控制PMP通信使得所有需要的PMP通信在802.11 CFP期间完成。这样，802.16 PMP通信不受802.11通信干扰。由于802.16 BS节点控制相关联的节点以仅在802.11 CFP期间通信，因此，在802.11 CP 1225期间不出现802.16通信。

在图12中，802.16帧结构的细节被简化，但是之前提供的详细的帧结构还象本领域技术人员所理解的那样存在。实质上，当802.11 DCF正常起作用时，802.16 PMP协议已经被802.11 PCF替代。802.16 PMP和802.11DCF在不彼此干扰的情况下共同存在，802.11 DCF可以用于实现本领域公知的MANET。

图16是用于实施本发明的装置的示意性结构图。也可以应用其它的硬件组，图16不意在限制本发明的保护范围。图16示出了三个组件层；通用过程(GPP)层1600，信号处理器(SP)层1605，和射频(RF)硬件层1610。GPP层包括典型地用于构造计算机，例如CPU，存储器，和接口逻辑电路的组件。接口逻辑电路可以用于实现公知的接口，例如因特网。SP层包括组件，例如数字信号处理器(DSP)，现场可编程门阵列(FPGA)，模数转换器(A/D)，和数模转换器(D/A)。RF层包括设备，该设备包括，例如模拟集成电路(IC)，电阻器，电容器，和将信号处理器提供的信号变换为相应的RF信号所需的其它设备。具有构造用于实现所需功能的元件的硬件组例如是从BAE系统-网络系统(NS)获得的Model R3T-P-700的无线电收发装置。

图17是根据本发明的多协议节点的功能结构图，其中该节点利用例如图16中说明的硬件组构造。数据1700往来于多协议(通信)节点而被交换，其中该节点来自需要通信服务的设备。数据1700例如可以在因特网接口上传送。控制状态信息1705也可以从外部输入端(可以在和数据相同的接口上)提供以确定网络结构参数。该信息也可以被硬编码至GPP。时间参考1710经由接口传送至图17的节点从而进入信号处理层SP。虽然时间信息也可以在无线网络上，或者通过控制接口交换，但是，经常很方便的是采用很容易在SP层被支持的专门的硬件接口。然后，时间参考可以用于所需的其它层和组件。

网络组件1715被构造为处理由图17的节点传输的数据，并负责正确地将数据路由，例如决定数据是否需要在PMP链接或MANET链接上路由。控制输入被示为流入网络组件1715。从那里，它们被分配至其它所需的组件。控制输入也直接分配至其它组件。

在图17的节点中构造PMP MAC组件1720以实现PMP通信所需的协议。取决于期望的结构，该组件可以实现用于固定用户节点，移动用户节点，或基站节点的协议。也设置MANET MAC组件1725。组件1725实现MANET通信所需的协议。设想MANET和PMP组件1725，1720被构造和布置为彼此接合，以在它们之间传送调度信息1730。但是，它可以通过硬编码调度信息来避免该调度接口。另外，可以在MANET和PMPMAC 1725，1720之间有选择地设置桥接组件1735。桥接组件可以用于在两个协议集(PMP和MANET)之间传送数据。这允许节点利用MANET协议集和可能仅利用PMP协议集的其它节点通信。一些系统优选依赖网络组件1715的路由能力以完成和桥接相同的能力，在牺牲与网络组件1715相关的额外的费用和延迟的情况下，可以省略桥接组件1735。

网络，MAC和桥接组件可以以公知的方式在通用处理器上实现。这些组件(或其一部分)也可以通过节点的SP部分中的固件实现。物理(PHY)层组件通常在节点的SP部分中实现，包括调制，误差校正码，交织，和任何特殊的处理，例如在调制解调器结构中典型地使用的天线方向，均衡，预失真等。

图17的节点具有两个PHY组件，即PHY1 1735和PHY2 1740。PHY1与MANET协议相关联，PHY2与PMP协议相关联，虽然共同的PHY可以用于支持两个协议集。虽然可以设置共同的RF组件1745以支持所有产生恰当的RF信号(有时称为“空间信号”或SIS)所需的模拟和RF处理，但是方便的是每个协议集(PMP和MANET)具有单独的RF组件和相关联的天线1750。多个RF部分和协议(例如用于MIMO或自适应天线的实现方式)甚至在一些应用中是必要的。并且，PMP基站可以支持多个扇区，每个扇区在相同的节点内具有它们自己的MAC，PHY和RF。

图13是特别执行IEEE 802.16和802.11协议的多协议站或节点的功能结构图。省略了网络组件的细节。如本领域技术人员显而易见的，具有多种方式实现各种功能中的每一个。例如，可以利用单独的微处理器实现802.11 MAC 1300，和802.16 MAC1305的功能。单独的现场可编程门阵列(FPGA)可以用于实现两个PHY 1310和1315。一组共用的RF硬件1320可以用于上转换/下转换，另外用于调节由两个PHY模块1310，1315产生的信号。来自RF模块1320的信号可以往来于天线1325。但是，单独的RF组件和天线组可以用于802.11和802.16的功能，用于单个的FPGA和微处理器，以及802.11和802.16MAC 1300，1305，其中该单个的FPGA和微处理器用于实现PHY 1310，1315。

如果在图13中的单个站或节点配置802.11和802.16功能，那么可以升级操作。尤其是，如果(i)802.16 MAC 1305包括802.16 PMP BS节点功能，(ii)802.11 MAC 1300包括802.11 AP节点功能，以及(iii)MAC 1300，1305根据共同的时间参考1330运行，其中在该实施例中，该时间参考经由所示的PHY组件分配至MAC组件，那么在802.11和802.16功能之间确保同步更容易。另外，桥接(或路由)功能1335可以如所示的设置，用于允许数据很容易在802.11和802.16 MAC功能之间的任一路传送。虽然桥接在执行802.11和802.16协议的任意站中通常很有用，但是，当桥接位于作为802.11 AP节点和802.16 BS节点工作的站或节点中时，桥接尤其有用。这是因为仅执行一种协议(802.11或802.16)的站或节点被允许经由AP/BS节点和仅执行其它协议的节点通信。并且，802.16 BS节点可以向802.11 AP节点传送调度信息1340。回顾在802.11中，当PCF没有进一步的数据时，CF-End消息可以用于结束CFP，这样允许分配至要恢复的PCF的时间可以由DCF使用。当PMP调度信息可用时，一旦所有当前的802.16 PMP通信需要被满足，AP节点就可以实现CF-End的能力(如图12在1230所示)以恢复DCF(MANET)的时间。

参见图13，和以前注意的一样，与802.11 MAC 1300相关联的PHY11310可以是标准802.11 PHY，或者可以是802.16 PHY。更容易的是完全实现独立的802.16和802.11结构，且仅共用时间和桥接功能。在这种情况下，更方便的是使用802.11 PHY。但是通过一些附加的努力，802.16PHY可以和802.11 MAC配对。这种优势在于两个PHY(PHY 1和PHY 2)可以被单个PHY替代，但是与现有的802.11基础结构的兼容性可能丢失。其它实现方式的选择对于本领域技术人员来说是显而易见的。

也有利地是利用构造用于IBSS而不是AP节点的802.11 MAC。回顾在IBSS中，所有站参与信标过程。对于MANET来说，这是相当重要的功能。该执行802.11的站可能不总在802.16 PMP系统的范围内，因此它们希望周期性的通告它们的存在。发送信标是完成其的方便的方式。并且，实现PCF的AP节点通常不包括信标竞争周期。当然可以使用PIFS时间。这防止其它站发送信标。因此，优选的是所有802.11MAC为信标竞争作准备。在帧开始的信标竞争时隙数可以是硬编码的网络参数，其具有例如32为优选实现方式。也可以应用用于说明802.11站的数量的自适应技术。标准802.11 IBSS信标协议的例外是所有发送信标的站应当包括CFP参数。这对于IBSS中的信标来说不是正常的情况。因为信标的大小可以基于所包含的元件数而变化，因此，理想的是限制信标消息的大小以保证它在802.16的前同步码之前配合，即使该信标消息在最后一个信标竞争时隙中被发送。

802.11协议的其它优化方案是可以的。例如，802.11中的帧间间距(IFS)和时隙大小对于1000米的最大范围来说是最优的。这些值对于最佳操作来说，在更大范围处可以被修改。一个最终的优化方案是如果所有站执行这里描述的修改的802.11版，那么PCF参数可以在每个站中被硬编码，并且不必发送它们。

可以进一步改进现有的MANET协议集，用于优化图6中组合的PMP/MANET的性能。MANET协议集可以分为基于“预约”的协议集和基于“竞争”的协议集。通过恰当的预计划，可以完全依赖于基于预约的协议集。也可以仅利用基于竞争的协议集，其增加了灵活性，但通常减小了效率。优选的实现方案将组合基于竞争的协议集和基于预约的协议集，以允许最优的灵活性和效率。

图14中示出了另一实施例，并且在这里被称为“META-MANET”(MM)帧结构。该结构利用了ML突发(也在图8中示出)，其以和在USAP中使用的类似方式调度。但是，图8中示出的引导时隙由竞争时隙1400代替。时隙1400在称为竞争时隙细节1405的附图中的一部分内被详细描述，并用于传送控制消息，或者短数据消息。竞争时隙利用OFDM调制，即使帧的剩余部分使用OFDMA调制，并且竞争时隙和本领域公知的“阿罗哈冲突”协议中的时隙类似的工作，除了时隙1400具有内部结构，允许它们用于本领域公知的载波监听多路访问(CSMA)，以及用于例如802.11协议中。作为优选实施例示出了5个竞争时隙1400，但是在本发明的保护范围内可以使用更多或更少。

构造竞争时隙1400以允许执行CSMA或阿罗哈冲突协议(SlottedAloha)(或者两者的一些组合)。在竞争时隙的开始分配周转时间1410以允许节点从发送变为接收，或者从接收变为发送模式。为此目的，在优选实施例中分配OFDM符号的四分之一，但是根据本发明可以使用更多或更少的OFDM符号。示出了优先机会(PO)1415以当执行CSMA时，允许优先消息优先访问竞争时隙。示例消息将是在802.11协议中描述的清除发送(CTS)或确认(ACK)。在优选实施例中，为优先机会分配OFDM符号时间的四分之三，但是可以分配更多或更少。根据本发明，也可以是多个优先机会，或者没有优先机会。

跟随优先机会的是多个竞争机会(CO)1420。CO 1420可以和它们在802.11协议中使用的相同的方式使用，虽然也可以使用其它的方法。作为优选实施例示出了三个CO，但是可以使用更多或更少。CO 1420作为优选实施例以大小为OFDM符号的四分之一示出，但是根据本发明可以使用更大或更小大小的CO。在优选实施例中，为3个OFDM符号，牵引同步(sync)符号和1个数据符号分配充分的时间。正如本领域技术人员显而易见的，可以为CO分配更多或更少的同步和数据符号，且落入本发明的保护范围。尤其是当执行阿罗哈冲突协议时，必须考虑距离延迟。竞争时隙1400包括距离延迟1425的分配，对于优选实施例来说，其被设定为一个半OFDM符号，但是在本发明的保护范围内可以分配更多或更少的符号。

总而言之，这里公开和描述的各种帧结构用作支持在公共网络中一组共享信道上的PMP和MANET或网格协议无线通信。在所有帧结构中，PMP帧的在前或引导部分被预约，用于关键的PMP控制域，PMP帧的结束部分被预约，用于MANET或网格控制业务。利用所发明的帧结构，PMP基站或节点监视MANET/网格调度，并围绕MANET/网格业务调度PMP业务。在一些情况下，可以使用预定的分隔。已经描述了多个机制，用于在帧结构中向MANET/网格数据业务分配容量。

虽然前述代表本发明的优选实施例，但是本领域技术人员可以理解在不脱离本发明保护范围和精神的情况下可以作出各种修改和变化，本发明包括所有落入下述权利要求范围的修改和变化。

Claims

1、一种允许无线点对多点(PMP)网络的成员节点在一组共享信道中参与和其它节点的移动自组(MANET)或网格通信，而不干扰在PMP协议下进行的网络通信的方法，包括：

在无线PMP网络中从基站节点向多个用户站节点发送下行命令；

定义下行信号中的下行地图，用于调度第一时间周期，以从基站节点向相应的用户站节点发送消息，定义下行信号中的上行地图，用于调度第二时间周期，以在调度的第二时间周期中允许用户站节点向基站节点发送消息；以及

在下行和上行地图中任一个或两个中分配MANET/网格区，每个区工作，以预约一个或多个时隙和信道，其中基站节点和任意用户站节点可以利用MANET或网格协议与其它节点通信，同时，避免在PMP协议下，在基站节点和用户站节点之间干扰网络通信。

2、如权利要求1所述的方法，包括为PMP网络设置MANET/网格调度器，并且响应于在基站接收的调度器的时间预约来执行分配的步骤，以为MANET/网格通信预约时间。

3、如权利要求1所述的方法，包括根据时分双工(TDD)方案分割下行和上行信号。

4、如权利要求1所述的方法，包括将基站节点布置为固定节点。

5、如权利要求1所述的方法，包括将基站节点布置为移动节点。

6、如权利要求1所述的方法，包括将一个或多个用户站节点布置为移动节点。

7、如权利要求1所述的方法，包括利用MANET或网格协议，在PMP网络的成员节点和PMP网络外部的给定节点之间建立通信。

8、如权利要求7所述的方法，包括利用网格协议通过在中间节点和基站节点之间进行链接来将PMP网络的基站节点的覆盖范围延伸至给定节点，用于协调调度信息，并且相对于给定节点来说，将中间节点用作为PMP基站节点。

9、如权利要求3所述的方法，包括：

将PMP网络的时间帧限定为包括(i)下行子帧，其具有多个连续的且对应于从基站节点发送的下行信号的一部分的第一时隙，以及(ii)上行子帧，其具有多个连续的且对应于调度的第二时间周期的第二时隙，其中在所述调度的第二时间周期中用户站节点向基站节点发送消息，以及

分配MANET/网格区，用于调度在不超过时间帧的希望的部分上出现的MANET或网格通信。

10、如权利要求9所述的方法，包括分配MANET/网格区，用于调度在不超过时间帧的大约50％上出现的MANET或网格通信。

11、一种多协议无线通信节点，包括：

接口组件，其构造和布置成：用于向需要通信服务的外部设备提供控制信息或数据，以及从所述需要通信服务的外部设备提供控制信息或数据；

耦合至所述接口组件的网络组件，其构造为在遵守MANET或网格协议的链接或遵守点到多点(PMP)协议的链接上，将由节点传输的数据路由；

耦合至所述网络组件并构造为实现MANET或网格协议的第一介质访问控制器(MAC)组件；

耦合至所述网络组件并构造为实现PMP协议的第二MAC组件，其中所述第一和第二MAC组件布置为彼此接合，用于传送调度信息；

射频(RF)组件；

时间参考源；

响应于所述时间参考源并耦合至所述第一MAC组件和RF组件的第一物理层组件，用于(i)根据MANET或网格协议处理来自第一MAC组件的第一数据输入，并向用于传输的RF组件输出处理过的第一数据；以及(ii)根据MANET或网格协议处理来自RF组件的第二数据输入，并向所述第一MAC组件输出处理过的第二数据；以及

响应于所述时间参考源并耦合至所述第二MAC组件和RF组件的第二物理层组件，用于(i)根据PMP协议处理来自第二MAC组件的第三数据输入，并向用于传输的RF组件输出处理过的第三数据；以及(ii)根据PMP协议处理来自RF组件的第四数据输入，并向所述第二MAC组件输出处理过的第四数据。

12、如权利要求11所述的通信节点，其中所述第二MAC组件构造和布置为在PMP协议网络中配置作为固定用户站节点的节点。

13、如权利要求11所述的通信节点，其中所述第二MAC组件构造和布置为在PMP协议网络中配置作为移动用户站节点的节点。

14、如权利要求11所述的通信节点，其中第二MAC组件构造并布置为在PMP协议网络中配置作为基站节点的节点。

15、如权利要求11所述的通信节点，包括耦合至所述第一和第二MAC组件的桥接组件，用于在MAC组件之间交换数据。

16、如权利要求11所述的通信节点，其中所述第一MAC组件配置为根据IEEE802.11标准实现网格协议。

17、如权利要求11所述的通信节点，其中所述第二MAC组件配置为根据IEEE 802.16标准实现PMP协议。

18、如权利要求11所述的通信节点，其中所述第一MAC组件配置成根据IEEE 802.11标准实现网格协议，并且第二MAC组件配置为根据IEEE802.16标准实现PMP协议，其中所述第二MAC组件布置为在PMP协议网络中配置作为基站节点的节点，所述第一MAC组件布置为在网格协议网络中配置作为访问点(AP)节点的节点，并且所述第一和第二MAC组件都耦合至用于同步的公共的时间参考。

19、如权利要求18所述的通信节点，包括耦合至所述第一和第二MAC组件的桥接组件，用于在MAC组件之间交换数据。

20、如权利要求11所述的通信节点，其中所述第一MAC组件配置为实现具有帧形式的MANET协议，其中该协议构造为和阿罗哈冲突协议和CSMA竞争协议一起工作。

21、一种通信网络由多个节点和一个或多个调度器组成，所述节点包括如权利要求11所述的一个或多个多协议节点，所述调度器与所述多协议节点关联用于在一组公共的网络信道或子信道上在节点之间预约PMP和MANET/网格通信的时间。