CN102342163A

CN102342163A - 无线网络

Info

Publication number: CN102342163A
Application number: CN201080010547XA
Authority: CN
Inventors: 尼克拉斯·诺伦; 胡尔特恩·佩尔
Original assignee: Shandong Door Wireless Communication Common Carrier
Current assignee: Shandong Door Wireless Communication Common Carrier; LumenRadio AB
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2030-03-03
Also published as: EP2404472B1; EP2404472A2; WO2010099943A2; US20120002627A1; CN102342163B; US8565176B2; WO2010099943A3

Abstract

本发明涉及包括至少两个子网31-34；61-63的无线网络30；60。每个子网包括多个被配置为彼此无线通信的单元21，22。无线网络被配置为选择本地组通信参数CP1，CP3用于各个子网内的内部通信，使得相邻子网内的内部通信使用不同的本地组的通信参数以防止相邻子网之间的干扰，并且被配置为在无线网络30；60中的子网之间通信时，对每个将使用的子网选择至少一个公共组的通信参数CP2。本发明还涉及用于调整无线网络的方法、用于形成无线网络的方法以及通信单元。

Description

无线网络

技术领域

本发明涉及具有多个子网的无线网络，特别是被配置为适应无线环境的无线网络。

背景技术

在许多无线网络同时操作的环境中创建覆盖大区域、横跨长距离的网络的任务，始终是一个挑战。这种环境通常存在于市区和工业区中。除了覆盖大区域的挑战以外，从一个位置到另一个位置，来自其它无线装置的干扰将发生变化。例如，可能在网络中的一个位置大量地使用WiFi，并由此占用了大部分可用频率，而在网络中别的地方可能占用了不同的频率。

此外，由于部分无线网络在一天的某几个时段使用得更多，而且还可能安装其它新的无线网络，因此干扰将随着时间而变化。一个例子就是居民区中的WiFi使用，通常更多地在夜晚和周末使用。

传统的现有技术非常适于小区域网络，例如，WiFi热点、从耳机至移动电话的蓝牙语音传递以及无线测量网络。为了在大区域网络范围内无干扰的现有技术仅允许用于特定无线网络的频率范围内的信号，而这通常需要政府许可。这样的网络例子是GSM和电视播送，例如，参见EN 301511，全球移动通信系统(GSM)。

如果扩展网络以覆盖有许多WiFi网络和其它无线网络工作的大区域，则会出现干扰问题。在不同的网络中使用相同的通信参数(例如，频率)，可能导致混乱的通信。虽然WiFi热点在彼此的范围之外，但是，它们在扩展的大区域网络的覆盖区域内。应该注意的是，由于网络之间的干扰不仅可能使扩展的大区域网络混乱，而且最可能的是使本地WiFi网络混乱，导致WiFi热点的服务质量差。

一个典型的例子是在每层都有WiFi网络的多层办公楼。有时可能在同一层发现许多本地WiFi区。在整栋楼内使用的所有频率的和(可以将其作为一个大区域网络考虑)导致丧失可用频率。这可能导致通信掉线。除此以外，在多层建筑物内可能频繁地使用更多的其它无线移动装置，例如无线耳机，进一步地临时增加密度。

参考文献[1]公开了分成许多机群(cluster)(子网)的网络，该网络用本地组通信参数在内部通信。主机群(cluster head)还可以用一组通信参数在机群之间交换通信。在许多被分成时隙的频道执行通信。在不同的时隙利用相同的频道顺序地执行内部通信(在机群内)和相互通信(在机群之间)。

参考文献[2]公开了一种被配置为通过分配可用资源而适应无线环境的网络。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无线网络，其与现有技术网络相比，减小了来自其它无线网络的干扰的风险，并且保持或提高了吞吐量。

该目的是由具有多个子网的无线网络实现的。子网被配置为在各个子网内以及在网络中的子网之间传输数据，并且，网络内的每个子网将与其它子网独立地操作。每个子网被配置为使用一组对于相邻子网来说是独有的本地通信参数来进行内部通信，并且，相邻子网还被配置为使用一组公共通信参数来彼此通信。可以同时执行内部通信和子网之间的通信。

本发明的一个优点是，通过选择本地和公共通信参数，可以减少存在于该无线网络的覆盖区域中的无线网络的干扰。

本发明的另一优点是，与现有技术网络相比，可以扩展无线网络的覆盖区域。

本领域的技术人员能够根据具体实施方式了解其它的目的和优点。

附图说明

将结合以下附图描述本发明，附图仅作为非限制性示例，其中：

图1示出了根据现有技术的使用网格通信的无线网络。

图2示出了根据现有技术的本地网络。

图3示出了根据本发明的包括多个本地网络的无线网络的第一实施方式。

图4示出了说明确定子网的覆盖区域的过程的流程图。

图5示出了根据本发明的通信单元，包括用作主机或节点的网关的必要特征。

图6示出了说明在属于不同子网的节点之间执行有确认的事务处理时的信号传输的信号流程图。

图7示出了说明在属于不同子网的节点之间执行没有确认的事务处理时的信号传输的信号流程图。

图8示出了适应于无线环境中的本地变化的无线网络的第二实施方式。

图9示出了说明形成适应本地无线环境的无线网络的过程的优选实施方式的流程图。

图10示出了根据本发明的无线网络的第三实施方式。

图11示出了用非重叠频道作为通信参数在相邻子网内及之间同时通信。

图12示出了用重叠频道以不同的传输算法作为通信参数在子网内和相邻子网之间的同时通信。

具体实施方式

网络中的两个单元之间的通信由主机发起，并且，该通信目标定义为节点。以全双工、半双工或者替代地以单工模式执行通信。

在全双工模式中，可在主机和节点之间的两个方向上同时建立通信，这常见于电信应用。在半双工模式中，可在主机和节点之间的两个方向上建立通信，但是每次仅在一个方向上建立，这对无线电通信应用来讲是常见的。全双工通信的传输速度将达到半双工通信的两倍。

在单工模式中，仅可以在主机和节点之间的一个方向上建立通信，这常见于无线电广播和电视播送应用。单工可以具有和全双工相同的传输速度，但是仅在一个方向上传输。

为了以最有效的方式传输数据，主机和节点传输利用特定的通信参数。

通信参数可以包括：频率、传输速度、事务处理时间(transactiontiming)、传输功率水平和数据传输路径、数据传输算法、扩展技术、载波调制以及其它与质量估计相关的参数。

以下更详细地说明最常用的通信参数：

●用于主机和节点的频率需要精确地相同。

●传输速度是数据发送得有多快的量度。

●事务处理时间定义什么时候开始传输数据包以及每隔多久发送数据包。传输速度和事务处理时间将决定真正的数据带宽。

●传送单元(主机或节点)将以某一功率水平传送(发射)数据包。一个经验法则是，功率越高，传输距离越长。

●数据传输路径质量是确定和使用用于数据传输的最佳和最可靠的路径所需的量度。

当节点处于接收状态时，主机将仅传送。在半双工和全双工模式中，当主机处于接收状态时，节点将仅传送至主机。

例如，可以在一连串时隙中执行通信，并且，在对于主机和节点来说均已知的特定频率执行各个时隙的通信。在下一时隙，使用另一频率。使用有限数量的频率，但是，在两个相邻时隙中决不使用相同的频率。这些频率将形成通常叫做频率键(frequency key)的频率列表。频率键对主机和节点来说都是提前已知的。此技术通常叫做跳频扩展频谱。此外，用于通信的时隙中的特定频率通常叫做通信信道，如在参考文献[1]中公开的。

数据事务处理的最基本形式是在主机和节点之间，叫做点对点通信。还可以从主机同时向许多节点广播数据包，这叫做点对多点。更高级形式的通信是通过用其它无线装置转播数据包而进行从主机向节点的数据事务处理。这种通信拓扑通常叫做网格通信。

当节点不在主机范围内时，例如，如图1所示，当实体使信号减弱时，通常使用网格通信。

图1示出了使用网格通信的无线网络10，包括主机11和许多节点12。主机11希望与标为节点3的特定节点建立通信，但是，如虚线箭头13所示的点对点通信是不可能的，因为建筑物14阻断了该路径。因此，主机11通过几个其它节点(标为节点1和节点2)与节点3建立通信，节点1和2用作主机和节点3之间的中继站，如箭头15₁、15₂和15₃所示。

无线网络由最少两个单元(主机和节点)形成，但是，在更大的网络中可以包含若干节点，如图1所示。然而，部分节点可以是不参与的，而在网络中的其它位置执行通信，如图2所示。通信的形式可以是使用单工、半双工或全双工事务处理的点对点、点对多点或网格。

图2示出了本地网络20，也称为子网，包括主机21和多个节点22。存在物体26以示例说明通信形式。连续箭头23示出了点对点通信，点线箭头24示出了点对多点通信，并且用至定位于物体26后面的节点的虚线箭头25₁和25₂示出了网格通信。

应该注意的是，所有通信可以由子网20中的主机21启动，如所示出的那样，但是，也可以将子网20中的节点22配置用于在子网20内启动通信。这可以通过将启动通信的节点指定为“临时主机”来实现。当执行通信任务时，该节点放弃作为临时主机。

本发明的总体概念是，形成包括多个诸如结合图2描述的本地网络的无线网络，并且在各个本地网络内使用独有的通信参数，同时仍能够与相邻的本地网络通信。如以上的说明，无线网络内的这些本地网络称为子网。

无线网络内的子网可以以与结合图1与图2描述的主机-节点通信相似的方式通信并交换数据。主要差异是，与由主机启动的子网内的内部通信相比，任何子网可以启动与另一子网的通信。启动通信的子网将变成启动子网。优选用半双工和单工从一个子网向另一个子网交换数据。

无线网络总是由两个或多个子网形成。无线网络内的子网可以形成网格网络，这意味着不在彼此范围内的两个子网可以通过其它子网交换数据，如图3所示。

图3示出了具有布置于建筑物35周围的多个子网31至34的无线网络30的第一实施方式。每个子网设置有主机21和至少一个节点22，如结合图2所示出的，并被配置为使用一组本地通信参数来进行内部通信。还将相邻的子网(例如子网31和32)配置为用一组公共的通信参数彼此通信。如果希望将数据包从子网31传输至子网34，则子网31将变成启动子网，而子网34将变成目标子网。各个箭头36、37和38示出了子网之间的通信信道。

可以仅在子网内没有通信时允许在某些时间在子网之间进行数据事务处理，但是，优选数据事务处理可以与子网内的内部通行同时执行。以这样的方式在子网之间形成通信：当要接收数据包的子网中的节点或主机处于接收模式时，在启动子网中的节点或主机将启动数据包的传输。在半双工通信中，当启动子网中的节点或主机处于接收模式时，子网中的节点或主机将传送数据。优选但并非必须地，在独有时隙中执行通信。将用于各个通信信道(即子网至子网通信)的通信参数形成为两个子网中的每个的参数的共用体(union)，即，该两个子网的公共的通信参数。

实例：

两个子网即子网31和子网32将通信。

每个相邻子网使用一组独有的通信参数来进行内部子网通信。子网31使用通信参数A，B，C，而子网32使用通信参数C，D，E。用二者的共用体在子网31和32之间执行通信，所述共用体是参数C，即，公共通信参数。在此实例中，通信参数A至E可以例举为五个不同的频率范围，其中，公共频率范围“C”示出了由子网31和32共享的频域中的公共通信信道。频率范围“A”和“B”示出了可用于子网31的内部通信的频域中的两个通信信道，而频率范围“D”和“E”示出了可用于子网32的内部通信的频域中的两个通信信道。

为无线网络的一部分的子网优选具有至少两组通信参数，即，一组用于内部通信(本地组通信参数)以及一组用于该子网和相邻子网之间的通信。如果子网具有几个相邻子网，那么，对每个被配置为与其通信的其它子网来说，可能需要一组额外的通信参数，除非所有相邻的子网共享一组公共的通信参数，例如公共频域。

包括无线网络的系统可能共存于诸如移动电话网络、用于无线因特网访问的WiFi热点、无线传感器网络以及其它的子网内。所有这些共存的网络将占据一个或几个频率。例如，WiFi热点和无线传感器可能共享并用相同的频率作为子网。在相同频率下操作的无线网络将随机出现冲突，在最好的情况中，导致传输速度的降低，而在最差的情况中，导致通信完全阻塞。为了防止出现这种情况，以下描述了一种提高共存性能的方法。

根据下参数形成各个子网的覆盖区域，例如：

1.区域中的整体无线通信密度。

2.本地数据事务处理密度(在某些本地单元之间数据事务处理可以更密)。

3.允许与主机通信的节点的最大数量。

4.主机和节点之间的通信范围。

所有这些参数将影响并改变所谓的本地无线环境。当形成子网时以此顺序列出优选地位，因为所述方法的总体目标是最大化与其它无线网络的共存性能。

1.整体无线通信密度

例如，在WiFi热点密度可能较高的密集的城市区域中，与人口较少的区域相比，子网的规模将更小。对于各个相邻的子网，将形成一组本地独有通信参数，例如以上提到的那些，并且因此适应于当前的无线环境。

2.本地数据事务处理密度

典型地，在无线网络中的某些位置，子网中主机和节点之间的通信可能更密集。一个例子是，将音频数据持续传输至主机的节点，或将实时视频图像连续传输至主机的无线照相机。当然，在传输期间，将传送大量的数据。此例子证实了无线网络内的高本地数据事务处理密度。

3.节点数量

通过将每个节点映射至可从主机得到的无线环境情景模式(wirelessenvironmental profile)，根据无线环境中的本地变化，可以增加或减小子网中的节点(即通信单元)的数量。基本概念是，如果节点经历与主机所储存的无线环境情景模式不同的无线环境，则做出决定，要么让该节点形成新的子网，要么连接具有更好匹配的情景模式的相邻子网。

4.通信范围

主机可以经由一个或多个节点与布置于主机的覆盖区域之外的节点通信，如图2所示，缺点是当传送和接收信号时产生延迟。通信范围将受制于最大可接受的介入节点所引起的延迟。

图4示出了说明适应子网覆盖区域的过程的流程图。

从步骤40开始该流程，并且，在步骤41中调查子网中的主机的无线环境，以通过监听(listen)并识别在其它无线应用、网络等中使用的通信参数(CP)来确定主机的无线环境情景模式。在步骤42中，基于主机的无线环境情景模式，为子网选择一组本地CP，用于相邻子网的一组独有本地CP。在步骤43中，调查是否存在任何高本地密度(即任何高本地数据事务处理应用)。如果存在导致高本地密度的应用，如以上的示例说明，则流程继续前进至步骤44，在该步骤中，通过减少可与主机通信的节点的数量来限制子网的覆盖区域，然后前进至步骤45。然而，如果没有发现高本地密度，则流程直接继续前进至步骤45。

在步骤45中，调查子网中存在的每个节点的本地环境，并映射在主机的无线环境情景模式，在步骤46中，做出决定以对子网中的每个节点确定适当的针对本地环境变化的动作。如果节点的本地环境改变，则流程继续前进至步骤47，并通过形成新的子网或连接另一子网来改变节点的子网从属关系，如结合图9的更详细的公开。然后，流程继续前进至步骤48。然而，如果节点的本地环境未改变，则流程直接继续前进至步骤48。

在步骤48中，调查子网中的通信延迟的影响，如果距离过大，即，在子网中的主机和节点之间传送和/或接收信号时的延迟比最大可接受的延迟高，则改变该节点的子网从属关系。

流程在步骤49结束。应该注意的是，该流程图公开了例如在无线网络启动时执行的过程，但是，该过程优选地以规则间隔执行，如图4中的虚返回线所示。

图5示出了可在根据本发明的无线网络中使用的通信单元50，例如主机或节点。通信单元包括被配置为经由天线52与其它单元(相同子网或其它子网内的单元)通信的模块51。模块包括与存储器54连接的处理器53。处理器53与收发器单元55连接，收发器单元55又与天线52连接。存储器54被配置为储存处理器53必需的信息，以与其它单元通信，例如，多组通信参数(CP)。优选将与子网中的主机和临时主机相关的信息储存在存储器54中。

可选地，通过设置转换器56而为通信单元50提供网关功能，转换器56被配置为在处理器可以解释数据之前，将通过连接器57从用户终端(例如PC)接收的数据转换成适当的格式。连接器57可以用无线接口实现，但是，优选包括有线连接。

通过在相同的通信单元中组合网关/节点/主机而产生的优点是，制造单个装置更便宜，并且系统的冗余更大，因为通信单元的功能可以由远程编程来决定。

图6示出了说明在子网A中的节点至不同子网B中的节点之间执行数据事务处理的过程的一个实例的信号流程图。子网A是启动子网，而子网B是目标子网。在此实例中，子网A包括主机(主机A)和两个节点(节点A1和节点A2)，而子网B包括主机(主机B)和两个节点(节点B1和节点B2)。节点A1希望启动数据事务处理至节点B2，还希望接收数据事务处理完成的确认。

在图6中，点线箭头表示发出信号，连续箭头表示数据事务处理，而虚线箭头表示确认。用一组本地通信参数(CP1和CP3)执行子网内的所有通信，并且子网之间的通信使用一组公共的通信参数(CP2)，如图6的底部所示。

1)节点A1向主机A发送请求，以启动与相邻子网B中的节点B1的通信。

2)主机A向子网A中的所有节点发送消息，证实节点A1是子网A中的“临时主机”，并由此节点A1具有启动子网A内的数据事务处理的能力。

3)节点A1向节点A2发送数据，节点A2代表可以与子网B通信的子网A中的任何节点。应该注意的是，用第一组本地通信参数(CP1)执行子网A内的所有通信，CP1不同于相邻子网所使用的通信参数。

4)为了能够将数据从子网A转移至子网B，在从节点A2向节点B1发送数据之前，节点A2需要将通信参数改为一组公共的通信参数CP2，其由子网A和子网B共享，节点B1代表可以与子网A通信的子网B中的任何节点。

5)节点B1通知主机B：已从相邻子网接收了数据以将其转移至节点B2。

6)主机B向子网B中的所有节点发送消息，证实节点B1是子网B的“临时主机”，由此节点B1可以启动子网B内的数据事务处理。

7)节点B1向节点B2发送数据，节点B2代表子网B中的最终目的地。应该注意的是，用第二组本地通信参数(CP3)执行子网B内的所有通信，CP3不同于相邻子网所使用的通信参数。

8)节点B2使用第二本地通信参数(CP3)向子网B中的临时主机(即节点B1)发送确认消息。

9)为了能够将确认消息从子网B发送至子网A，在将确认消息从节点B1发送至子网A的节点A2之前，节点B1需要将通信参数改为公共组通信参数CP2。

10)为了能够将确认消息发送至子网A中的临时主机(即节点A1)，在将确认消息发送至节点A1之前，节点A2需要将通信参数改为第一组本地通信参数CP1。

11)当节点A1接收确认消息后，不再需要节点A1和节点B2之间的所建立的通信信道。因此，节点A1向主机A发送请求以解除节点A1作为子网A的临时主机。

12)主机A向子网A中的所有节点发送消息，证实节点A1不再是子网A的临时主机。

13)节点A2使用公共通信参数CP2向节点B1发送消息，以通知已接收确认消息并且不再需要通信信道。

14)当节点B1接收到通知后，向主机B发送请求，以解除节点B1作为子网B的临时主机。

15)主机B向子网B中的所有节点发送消息，证实节点B1不再是子网B的临时主机。

并不总是需要证实数据事务处理已经达到其目的。在图7中给出了对此进行示例说明的信号流程图。

对子网使用的如图6中出现的符号也用于完成数据事务处理的过程，即，过程步骤1至7。

16)当节点A2已经完成其向子网B中的节点B1发送数据的任务后，其对主机A发送请求，以解除节点A1作为子网A的临时主机。

17)主机A向子网A中的所有节点发送消息，证实节点A1不再是子网A的临时主机。

18)当节点B2已从节点B1接收数据事务处理后，其向主机B发送请求，以解除节点B1作为子网B的临时主机。

19)主机B向子网B中的所有节点发送消息，证实节点B1不再是子网B的临时主机。

可以在已经完成过程步骤4的传输之后的任何时间，即在与执行过程步骤18和19的相同时间，执行过程步骤16和17，如图7所示。

图8示出了无线网络60的第二实施方式，其包括三个适应各个子网的无线环境中的本地变化的子网61，62，63。

假设两个频带X和Y可用于无线网络60所覆盖的区域中的通信，并且假设与子网61和63的无线环境相比，使用频带X的W-LAN 64改变子网62的无线环境。此外，子网61和63在彼此能够建立直接通信信道的范围之外(例如被建筑物67阻挡)，因此，需要通过子网62来建立通信信道。

W-LAN 64的存在会限制用于子网62的通信参数，并且，为了能够与其它子网61和63通信，需要选择子网62内的一组本地通信参数，其与子网61和63内的本地通信参数不同。这可以通过在用于通信的子网内使用不同的频带来实现，例如：

子网	本地CP
		61	X
62	Y
		63	X

表1

然而，子网6也需要能够与子网61和63通信，并且唯一可用于所有子网的频率范围是频率范围Y。因此，仅分割可用的频率范围不足以满足建立根据本发明的无线网络的需求，即，对每个相邻子网来说独有的一组本地通信参数和用于相邻子网的一组公共通信参数。使用不同传输算法将解决此问题。例如，可以在频率范围Y内使用传输算法A1和A2。

可以将表1扩展至还包括一组公共通信参数：

子网	无线情景模式	公共CP	本地CP
				61	X；Y(A2)	Y(A2)	X
62	Y(A1)；Y(A2)	Y(A2)	Y(A1)
				63	X；Y(A2)	Y(A2)	X

表2

因此，用以下通信参数执行由参考数字65指示的子网61和62之间的通信：结合传输算法A2的频率范围Y；并用相同的通信参数执行由参考数字66指示的子网62和63之间的通信。

还可以建立对于各个相邻子网来说是独有的一组通信参数，其中，各个子网61和63用频率范围X通信，而子网62用结合传输算法A1的频率范围Y通信。

如果在W-LAN 64的区域内并且在所有子网的距离内引入新的节点，则将首先开始确定目前的无线情景模式。在此实例中，新节点将检测W-LAN，并且无线环境将最终与在子网62内建立的无线环境相同。在这完成后，该节点将开始搜索当前子网，并最终将找到子网61，62和63。现在，该节点将其无线情景模式与每个子网61至63的无线情景模式进行比较。当该节点的无线情景模式与在子网62内建立的无线情景模式匹配时，它将加入此子网。结合图9描述了此过程的更详细的实例。

可以说，无线网络内的通信将基于实时执行。然而，用来监测或控制由用户操作的网络的计算机是非实时应用的一个实例。实时无线网络和非实时应用(例如，PC 68)通过网关通信。使用网关在计算机通信网络中是普遍的，而本发明本身不涉及网关功能。描述的无线网络60中的网关69’可以用来决定在不同的子网中应该使用哪种数据传输算法。如下文所述，许多网格传输算法是众所周知的，并且网关69’被配置为决定哪种算法最适合子网61，62或63及其环境情景模式。

在启动形成无线网络时和/或在运行时间中形成新的子网时，也可以使用网关69’。主网关还可以进行子网的自检，以找出子网内的节点或主机是否存在任何退化/故障。

如果有源网关69’出现故障或无法服务，可以使用一个或多个冗余网关69”。冗余网关69”不是有源的，但是，将保持有源网关69’所使用的网络参数的当前列表。有源网关69’被称为主网关，如果有源网关无法服务，则冗余网关69”将在网络中取代有源网关。如果存在不止一个冗余网关，则每个冗余网关69”将监听有源网关69’的传输，并且超时后按照预定优先次序自动地激活。

有源网关69’和冗余网关69”可以通过有线连接(如网关69’和PC 68之间的实线所示)而与PC 68通信，或用标准协议(例如设置于GSM中的标准协议)与PC 68无线通信，如冗余网关69”和PC 68之间的双向箭头所示。

图10示出了无线网络100的第三实施方式，其包括子网A 101和子网B 102。子网A 101具有六个共享一组本地通信参数CP_A的节点A1至A6，子网B 102也具有六个共享第二组本地通信参数CP_B的节点B1至B6。应该注意的是，相邻的子网具有独有的本地组通信参数，即CP_A与CP_B不同，以防止相邻子网之间的干扰。相邻子网中的节点还共享一组公共的通信参数CP_AB，其与本地组通信参数不同，即，CP_AB≠CP_A≠CP_B。

优选每个子网中存在主机节点(例如A1和B1)，结合图9更详细地描述主机的功能。

在图10中，示出了许多通信路径，其中，实线103，104表示子网内的节点之间的内部通信；而虚线105表示属于不同子网的节点之间的通信。同样，注意，可以不需要使用各个子网的主机，就可以在子网101，102之间执行通信以在子网之间转移信息，并且，任何节点可执行此功能，如结合图11和图12所描述的。

在图11中，已经用三个频道来示出不同的通信参数。CP_A对应于第一频道106，CP_AB对应于第二频道107，而CP_B对应于第三频道108。

将每个频道分成时隙1至6，并且在第一时隙中，从A5至A6、从A4至B1以及从B4至B3，同时执行通信。在第二时隙2至6中，通过三个非重叠频道(代表用于通信的不同通信参数)同时执行相似的通信。

当然，可以用其它类型的通信参数来获得相同的目的，例如，使用利用了不同类型的传输算法的重叠频道，如图12所示。公共频道109用于使用第一传输算法在子网A内的内部通信以及使用第二传输算法在不同子网之间的通信。第二频道106用于子网B内的内部通信。

形成无线网络

可以用预定过程来形成无线网络，其中，以下描述了三种优选方法。

A)顶部-底部方法

1.网关将使用例如二叉树检索执行网络识别，这对于技术人员来说显而易见的。

2.节点报告其环境情景模式。

3.网关设置子网以及各个子网内的主机。

B)底部-顶部方法

1.当对节点第一次供电时，节点调查并建立其自己的环境情景模式。

2.然后，节点尝试检测相邻子网及它们的相应主机，并将相邻子网的环境情景模式与节点的所建立的环境情景模式进行比较。

3.如果没检测到子网或主机，则节点将变成主机，并试图找到新的节点或其它子网。

4.最终，当更多新的节点与无线网络连接时，将建立到网关的路径。

C)预定义主机

1.事先把部分单元预定义为主机。

2.当对这种单元提供电力时，其将试图找到相邻节点，并将它们与其子网连接。

3.下一步骤将是找到至网关的路线。

图9示出了说明形成适应于无线环境中的本地变化的无线网络的过程的优选实施方式(如在以上“底部-顶部方法”中简要描述的实施方式)的流程图。

步骤70至75描述了不是任何子网的一部分(作为主机或节点)的通信单元的引入。步骤76至83描述了当作为子网中的主机时通信单元所采取的动作，步骤84至92描述了当作为子网中的连接至主机的节点时通信单元所采取的动作。

当通信单元第一次启动时，步骤70，其通过监听来收集与无线环境相关的信息，如步骤71所示。然后，在步骤72中，基于无线环境确定通信单元的无线情景模式WP，如果通信单元能够检测到为相同无线网络的一部分的子网，步骤73，则流程继续前进至步骤74，以将通信单元的WP与所检测的子网的WP进行比较，由此与可访问子网的WP进行比较。然而，如果在步骤73中没有检测到子网，则流程继续前进至步骤76，在该步骤中，将该通信单元升级为新子网中的主机，并基于步骤72所确定的WP为新子网设置一组通信参数。如果在步骤74中将通信单元的WP与所检测的子网的WP进行比较时未发现匹配，则在步骤75中做出决定以继续前进至步骤76，并且，如果发现匹配，则流程继续前进至步骤85，在该步骤中，将通信单元指定为匹配子网中的节点。

在步骤77中，主机监听以确定对其无线环境的任何改变。主机还监控子网内的节点的WP(如虚线93所示)，并监控其范围内的其它子网的WP，步骤78。目的是接收信息，以更新在子网内使用的本地组通信参数，并更新用来与其范围内的其它子网通信的公共组通信参数，而不会干扰其它无线应用。在步骤79中，更新主机的WP和所述组的通信参数CP(本地的和公共的)。

一形成具有主机的新子网，如在步骤76中所述，与其它子网连接的节点以及新启动的通信单元就可以不断地连接至新子网。如果有任何连接至该子网的节点，步骤80，则流程经由步骤81返回至步骤77，在步骤81中，将主机的当前WP和CP传送至所连接的节点(如虚线94所示)。然而，如果没有节点与该子网连接，因此主机是存在于该子网中的唯一通信单元，则流程继续前进至步骤82。将主机的WP与其范围内的子网(即，可能相邻的子网)的WP进行比较。如果在步骤82中比较WP时未发现匹配，则在步骤83中做出决定，以转至步骤77。然而，如果发现匹配，则主机降级为节点并连接至匹配子网。在流程继续前进至步骤86之前，在步骤84中接收一组新的通信参数(本地的和公共的)。

当通信单元在步骤85中被指定为匹配子网中的节点时，该节点连接至匹配网络中的主机，并在流程继续前进至步骤86之前接收CP(本地的和公共的)。

在步骤86中，该节点监听以确定对其无线环境的任何改变，并且响应于所检测到的变化而更新节点的WP，步骤87。如果所更新的WP中的变化是显著的，则在步骤88中做出决定，流程继续前进至步骤89。然而，如果变化不显著，则流程返回至步骤86。

在步骤89中，将节点的更新的WP传送至主机，如虚线93所示，以由在监控步骤78中的主机接收。然后，流程继续前进至步骤90，在该步骤中，从主机接收主机的当前WP和CP(本地的和公共的)，如虚线94所示。在步骤91中，执行节点的WP和主机的WP之间的比较，如果节点的WP与主机的WP匹配，则在步骤92中做出决定，流程返回至步骤86。然而，如果在步骤92中未发现匹配，则流程返回至步骤74，在该步骤中，将节点的WP与所检测到的子网进行比较。

本地通信参数

需要有效地使用子网级的可用频率，为了实现此目标，引入了一种称为“动态信道密度适应”的过程。与现有技术方法相比，动态信道密度适应将大幅提高共存性能。此过程将始终利用所有可用频率。将以100％的比率使用未由其它无线网络占用的频率。由其它无线网络使用50％的时间的频率，将仅被使用50％的时间。被使用95％至100％的时间的频率，将被使用5％的时间。即使被占据100％的时间也要始终使用该频率的原因是，监控使用率的变化。

典型地，无线通信中的频率的使用率(其与数据事务处理密度相等)将随着时间而变化。在居民区中，WiFi使用将在晚上具有其峰值，但是，在办公时间将较少使用。此现象的自然原因是，当人们在家时对访问因特网的需求增加。因此，显而易见的是，在晚上子网对WiFi频率的较少使用将大幅增加共存性能。此外，由于所有频率始终都在一定程度上被使用，所以，系统将快速地适应并增加较少占用的频率的使用。

当子网内的通信单元开始第一次通信时，每个主机和节点将正好同样地使用每个可用频率。即使不传输数据，子网中的主机及其节点也将在每个新的时隙跳至新的频率。不使用信道来通信，每个节点和主机将监听以在该特定时隙用该特定频率找到其它无线网络。如果主机或任何节点检测到该频率正在使用，则将对此进行记录并将其储存在主机中。然后，主机将把任何变化与节点通信，以更新子网的无线情景模式。

当在主机和一个或多个许多节点之间发生数据事务处理时，如果数据事务处理不成功(当另一无线系统的传输使用相同频率，由此阻止该频率时将出现该情况)，每个节点将进行记录。

子网中的节点(不是从主机至相同子网中的任何节点通信的目标)将不把此通信记录为另一占用该频率的无线网络，因为将把该通信识别为是子网内的无线通信。

每个节点将周期性地向主机报告信道密度，主机将采取主动动作并计算子网信道密度，例如，使用以下公式计算：

X+Y＝1

UR＝|X*(1-t_occ_n/t_meas_n)*1-10＾((P_i-P_TX)/10)+Y*(1-PERn)|

UR＝频率的使用率(％)

t_meas_n＝频率n的测量周期

t_occ_n＝频率n被占用的时间

PERn＝在频率n的包出错率

P_i＝来自干扰无线网络的平均功率水平

P_TX＝发射器的载波功率

X＝参数的权重(％)

Y＝参数的权重(％)

在此实例中，使用了通信参数时间、频率、RF功率，还使用了包出错率来确定频率的使用率(％)。

如果没有检测到干扰，则左侧表达式

X*(1-t_occ_n/t_meas_n)*1-10＾((P_i-P_TX)/10)等于X*1

如果包出错率是0％，则右侧表达式

Y*(1-PERn)等于Y*1

由于X+Y＝1，因此，在此实例中，频率n的使用率UR＝|X*1+Y*1|＝100％，当检测不到其它无线系统且每个数据包到达其目的地时，这是很自然的。

网格传输算法的实例：

●AODV(无线自组网(Ad hoc)按需距离矢量)

●OLSR(优化链路状态路由协议)

●DSR(动态源路由)

●OSPF(开放式最短路径优先路由)

●DSDV(目的节点序列距离矢量路由)

●B.A.T.M.A.N.(随建即连网络优化方案(Better Approach toMobile Adhoc Networking))

●PWRP(预测无线路由协议)

●OORP(OrderOne路由协议)(OrderOne网络路由协议)

●TORA(临时按序路由算法)

●HSLS(模糊视野链路状态(Hazy-Sighted Link State))

●IWMP(基础无线网格协议)，由UFPB-Brazil开发用于基础网格网络。

可以在全球使用的无需许可的频带的实例有：

2.480-2.4835GHz

5.15-5.25GHz

5.25-5.35GHz

5.725-5.825GHz

在上述实例中，用相同的通信平台来执行各个子网内的单元之间以及位于相邻子网中的单元之间的所有通信。在本说明书中，通信平台定义为是共享相同的多组通信参数的通信平台。可以用所有组的通信参数或它们的子集来执行通信。

通过GSM通信的子网和通过ZigBee通信的子网将不共享任何组的通信参数，即使共享部分组的通信参数(例如，对于通过WiFi 802.11b通信的子网和通过ZigBee通信的子网)，两者的子网都不可以使用另一子网的所有全部组的通信参数。如果一个子网使用一组无法由另一子网使用的通信参数，则这两个实例中的通信将是不可能的。

然而，如果两个子网可以使用完全相同组的通信参数，即，它们共享相同的通信平台，则只要在通信中选择正好相同组的通信参数，在它们之间的通信就将始终是可能的。

参考文献

[1]“Cluster-based multi-channel scheduling algorithms for ad hocnetworks”，Hyukjin Lee和Cheng-Chew Lim，Wireless and OpticalCommunications Networks，2007.WOCN′07.IFIP International Conferenceon，第1至5页，2007年7月2-4。

[2]“CogMesh：A Cluster-based Cognitive Radio Network”，Tao Chen，Honggang Zhang，Gian Mario Maggio和Imrich Chlamtac，New Frontiers inDynamic Spectrum Access Networks，2007.DySPAN 2007，2nd IEEEInternational Symposium on，第168至178页，2007年4月17-20日。

Claims

1.一种无线网络(30；60)，包括至少两个子网(31-34；61-63)，每个子网包括被配置为彼此无线通信的多个单元(21，22)，所述无线网络被配置为选择本地组通信参数(CP1，CP3)用于在各个子网内的内部通信，其特征在于，所述无线网络被进一步配置为：

-为相邻子网选择独有的本地组通信参数，由此通过不同的本地组通信参数执行相邻子网内的内部通信以防止相邻子网之间的干扰，并且

-为所述无线网络(30；60)内的相邻子网选择不同于所述本地组通信参数(CP1，CP3)的至少一个公共组通信参数(CP2)，由此所述无线网络(30；60)中的相邻子网之间的通信能够与各个子网内的内部通信同时执行。

2.根据权利要求1所述的无线网络，其中，各个子网中的所述多个单元中的一个是主机(21)，所述主机(21)被配置为，为各个子网(31-34；61-63)选择所述本地组通信参数(CP1，CP3)和所述公共组通信参数(CP2)。

3.根据权利要求1或2所述的无线网络，其中，所述无线网络进一步被配置为基于无线环境为各个子网(31-34；61-63)选择所述本地组通信参数和所述公共组通信参数。

4.根据权利要求3所述的无线网络，其中，所述主机(21)被配置用于建立所述无线环境的无线情景模式WP，并且基于所建立的无线情景模式WP，为各个子网选择所述本地组通信参数(CP1，CP3)和所述公共组通信参数(CP2)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的无线网络，其中，至少一个节点(50)被配置为用作网关，其适于与布置在外部的计算机通信。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的无线网络，其中，在相同的通信平台中使用各个子网的所述本地组通信参数(CP1，CP3)和所述公共组通信参数(CP2)。

7.一种用于调整无线网络(30；60)的方法，所述无线网络(30；60)如权利要求1至6中的任一项的定义，所述无线网络包括至少两个子网(31-34；61-63)，每个子网包括被配置为使用本地组通信参数(CP1，CP3)彼此无线通信的多个单元(21，22)，其特征在于，所述方法包括：

a)为相邻子网选择独有的所述本地组通信参数(CP1，CP3)，由此通过不同的本地组通信参数执行相邻子网内的内部通信以防止相邻子网之间的干扰，并且

b)为所述无线网络(30；60)内的相邻子网选择不同于所述本地组通信参数(CP1，CP3)的至少一个公共组通信参数(CP2)，由此所述无线网络(30；60)中的相邻子网(31-34；61-63)之间的通信能够与各个子网内的内部通信同时执行。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述无线网络被配置为适应无线环境，所述方法还包括：

-通过在执行步骤a)和b)之前监听各个子网(31-34；61-63)内的无线环境来确定各个子网的无线情景模式WP，

-修改步骤a)以包括基于所确定的无线情景模式WP选择各个子网的所述本地组通信参数(CP1，CP3)，

-修改步骤b)以包括基于所确定的无线情景模式WP选择所述至少一个公共组通信参数(CP2)，以及

-有规律地重复以下步骤：确定无线情景模式WP，然后调整所述本地组通信参数(CP1，CP3)和所述公共组通信参数(CP2)以适应无线环境的变化。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，基于动态信道密度调整在步骤a)之前确定的所述无线情景模式WP。

10.一种用于形成无线网络(30；60)的方法，所述无线网络(30；60)如权利要求1至6中任一项的定义，所述无线网络包括至少两个子网(31-34；61-63)，每个子网具有无线情景模式，并且包括被配置为使用适应于各个子网的无线情景模式的、相邻子网的独有本地组通信参数(CP1，CP3)和公共组通信参数(CP2)来彼此无线通信的多个单元(21，22)，其特征在于，所述方法包括：

a)确定所述多个单元(21；22)中的每一个的无线情景模式，

b)将所述多个单元(21；22)中的每一个的所述无线情景模式与可访问子网(31-34；61-63)的所述无线情景模式进行比较，

c)对于每个单元：

c1)如果该单元的无线情景模式与每个可访问子网的无线情景模式不同，则形成新的子网，或者

c2)如果该单元的无线情景模式与所述可访问子网中的一个匹配，则连接至该可访问子网，以及

d)监控所述多个单元(21；22)的无线情景模式的变化，并重复步骤a至d。

11.一种单元(50)，被配置为在根据权利要求1至6中任一项所述的无线网络中使用。