CN109788475A - 无线通信方法、系统和计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

一种用于扩展蜂窝网络的覆盖的方法、无线设备和计算机程序产品。无线设备(例如蜂窝电话)能够通过使用多跳跃经由蜂窝网络的小区中的另一无线设备通过非蜂窝接口与小区中的基站通信。无线设备可以在它的信号强度在阈值以下时请求用于经由从另一无线设备跳跃通过非蜂窝接口与基站通信的允许。取而代之,无线设备可以在该无线设备在它与基站的带宽中具有过量容量时接收用于经由从发送请求的无线设备跳跃通过非蜂窝接口与基站通信的请求。通过使无线设备能够以这样的方式与基站通信,扩展蜂窝网络的有效覆盖区,并且提高蜂窝网络的有效容量。

Description

无线通信方法、系统和计算机程序产品
相关申请的交叉引用
本申请是于2010年6月4日提交的美国临时申请61/351,541的继续申请并且要求该临时申请的优先权,而且是于2011年3月9日提交的美国临时申请61/451,039的继续申请并且要求该临时申请的优先权。
技术领域
本发明涉及无线通信网络,并且进一步具体地涉及通过无线网络对信号寻路由和调度通过无线网络的传输。
背景技术
在一些无线通信系统、比如蜂窝通信系统中,网络的地理区域分解成称为“小区”的子区域。每个小区可以例如在50平方英里的更大区域中面积约为十平方英里。每个小区可以包括称为“蜂窝基站”的设备,该设备在一些系统中具有用于接收/传输的塔和连接到公共交换电话网络(PSTN)中的基础。
区域经常划分成小区以便更高效地使用频谱。通常向无线载波分配有限数目的频率信道。小区的使用在一些应用中有助于频率重用,从而例如不同用户(例如操作通过无线网络发送或者接收数据的蜂窝手持机或者无线设备的个人)可以在不同小区中通过相同频率与不同基站通信、由此重用频谱而又避免或者减少干扰。小区电话系统经常为数字而每个小区具有用于向用户指派的若干信道。在大城市中,可能有数以百计的小区。
蜂窝网络经常包括移动电话交换局(MTSC),该MTSC在一些系统中控制地区中的基站中的一些或者所有基站的操作的某些方面,控制可以包括控制通向公共陆地移动网络PLMN的连接。例如当用户的无线设备获得传入呼叫时,MSC可以尝试对用户的无线设备位于哪个小区中定位。MSC然后可以命令基站和其它系统部件以向无线设备指派用于呼叫的资源。MSC然后通过控制信道与用户的无线设备通信以向用户的无线设备通知使用什么资源。通常,一旦连接用户的无线设备及其相应小区塔,呼叫可以在无线设备与塔之间继续。相似机制用来有助于在无线设备与网络之间的数据通信(例如分组交换数据通信)。
在一些蜂窝通信系统中,无线设备与蜂窝基站直接通信。也就是说,在一些蜂窝无线系统中,无线设备经由单跳跃与蜂窝基站通信,这意味着未通过中间设备转送在无线设备与蜂窝基站之间发送的信号,该中间设备从一个接收信号并且向另一个继续传递它们。
在一些系统中,在某些时间,可能有相对大量用户尝试与小区中的蜂窝基站直接通信。这些用户中的一些用户可能位于这里称为“边际到不起作用地区”的区域中,这些区域是这样的区域,在这些区域中,无线服务零散或者相对弱,因为在无线设备与蜂窝基站之间的信号通常由于多山地形、过量植被、物理距离、混凝土墙壁或者高耸建筑物而为弱或者受阻。在边际到不起作用地区的另一例子中,这些用户中的一些用户可能位于这里称为“小区边缘”的区域中,这些区域是来自邻近小区的干扰相对高的区域。
另外,在小区的一些区域中的信号强度/质量可能未强到足以满足用户的吞吐量需求。这是因为当保持别的方面恒定时,可以在无线设备与蜂窝基站之间支持的数据速率部分地取决于在设备与基站之间的信号强度/质量。在一些蜂窝系统中,无线设备被配置成当设备在小区的其中信号强度为低的区域中时在相对高功率传输。这可以帮助支持在该特定设备与该特定基站之间的更高数据速率。然而更高功率的传输消耗设备的宝贵电池功率并且也潜在地引起邻近小区中的更多干扰。引起邻近小区中的更多干扰可能进一步损害蜂窝系统的有效容量。
一些蜂窝系统可以使用自适应调制和编码。为了有助于通信,这些系统当在无线设备与蜂窝基站之间的信号强度相对低时经常使用调制方案和某一数量的纠错编码(这可能往往减少无线链路的数据速率或者吞吐量)。因此,这样的系统可以实现在设备与基站之间的数据速率,该数据速率部分地取决于设备相对于基站的位置。另外,在这些系统中,如果向小区中的两个无线设备分配相同数量的频谱,其中在基站与第一设备之间的信号强度/质量为高和在基站与第二设备之间的信号强度/质量为低,则第一设备将(平均)能够向/从蜂窝基站发送/接收更多有用数据。因此,在向请求设备分配频谱时,蜂窝基站在确定分配的频谱数量时经常受请求设备的位置支配。这进一步损害无线频谱的有效容量。
因此,在本领域中需要扩展有效覆盖区并且提高蜂窝基站和蜂窝网络的有效容量。
这一需要与其它类型的无线网络的其它不足独立存在(尽管如在附带描述中说明的那样,对一个需要的解决方案可以有助于对另一需要的解决方案)。例如某些非蜂窝网络、比如根据IEEE 802.11n规范通信的无线网络可以在比希望的速率更低的速率或者向比希望的设备更少的设备输送数据。
附图说明
可以在结合以下附图考虑以下具体描述时获得对本发明的更好理解,在附图中:
图1是根据本发明一个实施例的蜂窝网络中的小区的广义图解视图,其中小区中的无线设备具有用于经由多跳跃与基站通信的能力;
图2是这样的框图,该框图图示了根据本发明一个实施例的蜂窝电话的部件的内部电路的示例视图;
图3是根据本发明一个实施例的用于扩展蜂窝网络的覆盖的方法的流程图;
图4是根据本发明一个实施例的用于扩展蜂窝网络的覆盖的替代方法的流程图;
图5是根据本发明一个实施例的蜂窝网络中的小区的广义图解视图,其中小区中的无线设备具有用于经由多跳跃与基站通信的能力;
图6是用于形成节点状态信号的过程的例子;
图7A-7D是无线使用的示例场景;
图8A-8C是用于选择多跳跃网络中的无线设备的角色的过程的例子;
图9是过程的例子;
图10是用于选择中继节点的过程的例子;
图11和12是用于在多跳跃网络上安全地传输数据的过程的例子;
图13是无线网络的例子;
图14是图13的网络上的传输的定时图的例子;
图15是用于调解对无线介质的访问的时间表的例子;
图16是用于选择时间表的过程的例子;
图17是多跳跃网络的例子;
图18和19是用于调解对无线介质的访问的时间表的更多例子;
图20A-D是用于各种网络拓扑的时间表选择的例子;
图21-23是用于调解对无线介质的访问的时间表的更多例子;
图24是具有隐藏节点的拓扑的示例图示;
图25A和B是用于控制电器具的过程和装置的图示;
图26A和B以及27是用于控制交通的过程和系统的图示;
图28-31是用于检测无线网络上的冲突的定时图和过程的例子;以及
图32是描绘请求帧的例子的定时图。
具体实施方式
本发明包括用于扩展蜂窝网络的覆盖并且提高蜂窝网络的容量的方法、无线设备和计算机程序产品。本发明也包括用于增强某些非蜂窝无线网络的容量的方法、无线设备和计算机程序产品。
在一个实施例中,无线设备(例如蜂窝电话)能够通过使用多跳跃经由蜂窝网络的小区中的另一无线设备通过非蜂窝接口与小区中的蜂窝基站通信。无线设备可以在它的信号强度在阈值以下时请求用于经由从另一无线设备跳跃通过非蜂窝接口与基站通信的允许。如下文进一步说明的那样,可以影响设备的跳跃判决的其它因素包括但不限于电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平。取而代之,无线设备可以在该无线设备在它与基站的带宽中具有过量容量时接收用于经由从发送请求的无线设备跳跃通过非蜂窝接口与基站通信的请求。无线设备可以使用非蜂窝协议在小区中相互通信、由此最小化蜂窝网络的带宽使用。通过使蜂窝网络的小区中的无线设备能够经由多跳跃以这样的方式与基站通信,增强蜂窝网络的覆盖区和容量。另外,可以在蜂窝网络系统资源的分配和使用中观测改进。
尽管下文结合蜂窝网络中的无线设备讨论本发明,但是本发明的原理可以应用于在对等网络中相互无线连接的家电和其它无线设备。并且将本发明的原理应用于这样的实施方式的实施例将落入本发明的范围内。
在下文描述中,阐述许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而本领域技术人员将清楚,无这样的具体细节也可以实现本发明。在其它实例中,已经以框图形式示出公知电路以免在不必要的细节中模糊本发明。除了某些发明涉及调度无线网络上的传输之外,已经省略考虑定时考虑事项等的细节,因为这样的细节不是为了获得对本发明中的一些发明的完整理解所必需的。
如在背景技术章节中陈述的那样,目前在一些现有蜂窝系统中,蜂窝设备与蜂窝基站直接通信。也就是说,在一些现有蜂窝系统中,蜂窝设备经由单跳跃与蜂窝基站通信。如上文讨论的那样,可以有数以百计或者数以千计的人尝试与小区中的基站直接通信。这些个人中的一些个人可以位于这里称为“不良场所”的区域中,这些区域是如下区域,在这些区域中,小区电话服务弱和/或不可用,因为在蜂窝电话与基站之间的信号通常受多山地形、过量植被、物理距离或者高耸大楼阻碍。另外,在小区的一些区域中的信号强度可能未强到足以满足用户的吞吐量需求。因此,在本领域中需要延伸基站的覆盖区以服务于可能位于不良场所中的那些个人以及满足用于在信号强度为低的区域中的用户的吞吐量需求。
如这里结合图1-4讨论的本发明的原理以及其它方面扩展蜂窝基站的覆盖区并且提高蜂窝基站的容量。这允许蜂窝基站服务于可能位于不良场所中的那些个人。另外,如这里结合图1-4讨论的本发明的原理以及其它方面更高效地分配蜂窝网络的系统资源以便更有效地满足用于在其中信号强度为低的区域中的用户的吞吐量需求。然而并非所有实施例涉及提供这些益处并且其它实施例可以提供其它优点。
图1是蜂窝网络中的小区的广义图解视图,其中小区中的无线设备具有用于经由多跳跃与基站通信的能力。图2是如下框图,该框图图示了蜂窝电话的某些部件的内部电路的示例视图。图3是用于在无线设备具有低信号强度时的场景中扩展蜂窝网络的覆盖并且提高蜂窝网络的容量、由此在一些实例中有必要需要尝试从小区中的另一无线设备跳跃以与基站通信的流程图。图4是用于在无线设备在它与基站的带宽中具有过量容量时的场景中扩展蜂窝网络的覆盖并且提高蜂窝网络的容量以允许小区中的其它无线设备从它本身跳跃以与基站通信的流程图。图5和6进一步图示了本发明在扩展蜂窝网络的覆盖并且提高蜂窝网络的容量时的实施例。图7-10进一步图示了使用本发明原理的无线设备架构的实施例。
参照图1,图1是根据本发明一个实施例的无线蜂窝电话网络中的小区100的广义图解视图。注意为了易于理解而仅描绘了蜂窝网络中的单个小区100。本发明的原理不限于特定蜂窝电话网络中的任何特定数目的小区。
无线蜂窝电话网络中的小区100面积可以约为十(10)平方英里。蜂窝电话网络中的每个小区100可以包括蜂窝基站101,该蜂窝基站具有用于与无线设备103A-D(例如蜂窝电话、笔记本计算机、个人数字助理、膝上型计算机)接收/传输的塔102。无线设备103A-D可以通称为无线设备103或者或者分别个别称为无线设备103。无线设备103如这里所用可以指代具有向和/或从蜂窝网络或者其它网络传达数据的能力的任何通信设备。尽管图1描绘了小区100中的四个无线设备103,但是图1不会在范围上限于可以在小区100中服务的任何特定数目的无线设备103。下文结合图2讨论无线设备是用于实现本发明原理的蜂窝电话的例子。
根据本发明的一个实施例,无线设备103被配置成通过“多跳跃”与基站101通信。“多跳跃”如这里所用指代无线设备103能够用来经由一个或者多个其它无线设备103与基站101通信的过程。例如,如图1中所示,无线设备103B可以能够经由无线设备103A与基站101通信。在另一例子中,如图1中所示,无线设备103C可以能够经由无线设备103B、103A与基站101通信。在这一例子中,延伸通信范围。在另一例子中,如图1中所示,无线设备103D可以能够经由无线设备103A与基站101通信。因此,通过允许无线设备103B、103D经由无线设备103A与基站101通信,有对蜂窝网络的带宽的更高效使用。在图5和图6中也示出了多跳跃的一些可能优点。下文将进一步讨论多跳跃的进一步具体描述。在一个实施例中,如下文进一步具体讨论的那样,无线设备103可以能够经由非蜂窝协议相互通信、由此最小化或者减少蜂窝网络的带宽使用。在一个实施例中,向经由多跳跃与基站101通信的无线设备103的用户收取服务的费用。也就是说,未向中间无线设备103的用户收取服务的费用,该服务涉及到无线设备103的用户经由中间无线设备103与基站101通信。
再次参照图1,蜂窝基站101可以经由移动电话交换局(MSC)104连接到公共交换电话网络(PSTN)105(或者其它有线或者基于光纤的网络、例如因特网)中。每个承运商可以具有移动电话交换局(MTSO)104,该MTSO控制城市或者地区中的基站101中的所有基站并且控制通向基于陆地的PSTN 105的连接中的所有连接。诸如GSM、UMTS、WiMAX、LTE等不同蜂窝标准可以将术语如移动交换中心(MSC)用于104而公共陆地移动网络(PLMN)用于105。
如上文讨论的那样,蜂窝基站101具有用于与无线设备103A-D接收/传输的塔102。也就是说,在无线设备103与塔102之间比如经由双向长程射频通信、例如通过多于1000米的距离的通信实现通信。下文结合图2提供框图,该框图图示了无线设备103的关键部件的内部电路的示例视图,该无线设备是蜂窝电话。
参照图2,图2是如下框图,该框图图示了根据本发明一个实施例的无线设备103(图1)的部件的内部电路的示例视图,该无线设备是蜂窝电话。无线设备103包括耦合到处理器203的信号处理器201和无线电收发器202A、202B(如下文进一步讨论的那样,无线电收发器202A、202B分别经由蜂窝和非蜂窝接口210、211耦合到处理器203)。另外,无线设备103包括耦合到处理器203的存储介质204。此外,无线设备103包括用于传输和接收无线电波(无线信号)的天线205。耦合到天线205的无线电收发器202A、202B执行涉及传输和接收无线电通信的过程。信号处理器201将从无线电收发器202A、202B接收的无线电信号转换成由扬声器206输出的音频信号并且将来自麦克风207的接收的音频信号转换成由无线电收发器202A、202B与天线205的组合传输的无线电信号。键区208包括从无线设备103的外部可见的每个键后面的内部电传感器。这些传感器可以在键由无线设备103的用户按下时触发特定响应。
处理器203是微处理器,该微处理器可以是无线设备103的脑部或者中央处理器,例如在一些实施例中,无线设备103的操作系统可以由处理器203执行。在这一实施例中,处理器203控制无线设备103内/上出现的所有或者基本上所有过程,这些过程包括对用户输入做出响应和执行程序模块以生成在显示器209上输出的菜单项、提示等。显示器209可以是用于通过在屏幕与用户的一个或者多个手指或者触笔之间的接触或者邻近接收用户输入的触摸或者多触摸显示器、例如电容响应LCD、E墨或者OLED显示器。
存储介质204存储计算机可执行程序为个别实用程序/模块并且维护用户录入(或者动态创建/存储)的数据的数据库。
在这一实施例中,无线接口实施有助于在两个无线终端之间的无线通信的协议。终端可以是基站或者设备;另外,基站也可以视为设备。因此将可互换地使用短语无线终端和无线设备。至少一个无线接口驻留于每个无线终端以内。蜂窝接口是由蜂窝网络直接管理的无线接口。因此,一个或者多个蜂窝塔可以控制蜂窝设备以内的蜂窝接口的行为。例如一个或者多个蜂窝基站或者基站可以在蜂窝设备应当通信时向蜂窝设备指示它应当与哪个蜂窝基站通信或者蜂窝设备应当用什么频率、编码、定时、传输功率电平和数据速率通信。使用这一蜂窝接口,蜂窝设备可以通过单跳跃与基站直接通信。在一些实施中,无线设备可以通过仅使用蜂窝接口通过多跳跃通信。非蜂窝接口是蜂窝网络未直接管理的无线接口,例如无线设备可以能够独立于蜂窝基站形成通向其它无线设备的无线连接。非蜂窝接口的例子包括实施IEEE 802.11 a、b、g、n、p或者s标准、蓝牙标准或者Zigbee标准的接口。在非蜂窝接口的某些例子中,非蜂窝接口可以能够访问一个或者多个频率、时间隙或者使用编码而无让它对该一个或者多个频率、时间隙的访问由蜂窝基站转送。这一条件(definition)有一个例外:在设备中,如果第一基础结构网络管理第一无线接口而第二基础结构网络管理第二无线接口,并且第一无线接口有助于第二基础结构网络中的多跳跃,则第一无线接口从第二基础结构网络的观点来看可以视为非蜂窝接口。例如智能电话可以同时使用蜂窝接口来连接到3G网络并且使用非蜂窝接口来连接到WiFi网络。非蜂窝接口在连接到WiFi基站之时也可以同时有助于从某一其它设备经由非蜂窝接口的多跳跃蜂窝通信。通过非蜂窝接口与其它设备的通信在这一例子中未由WiFi基站或者蜂窝基站紧密地控制。虽然非蜂窝接口可以基于它从它在其中有助于多跳跃的蜂窝网络获得的反馈来修改它的行为,但是它不能仅被蜂窝网络强制这样做,例如除了蜂窝网络提供的输入之外的向非蜂窝接口的输入也可能影响非蜂窝接口的行为,例如来自蜂窝网络的输入可以是在非蜂窝接口做出的判决中的许多参数之中的一个参数。例如蜂窝网络可以请求无线设备修改后续描述的路由或者角色选择过程中的一些过程以使无线设备更多或者更少倾向于在蜂窝接口之上使用非蜂窝接口。实际上,在一些实施例中,非蜂窝接口仍然具有对它的行为的全控制并且能够以分散式方式做出它的通信判决。
此外,无线设备103包括耦合到处理器203的蜂窝接口210和非蜂窝接口211。蜂窝接口210进一步耦合到无线电收发器202A;而非蜂窝接口211进一步耦合到无线电收发器202B。一些实施可以将蜂窝接口210和非蜂窝接口211耦合到相同无线电收发器和天线。蜂窝接口210和非蜂窝接口211包括控制器212、213。蜂窝接口210指代用于与蜂窝塔102通信的接口。非蜂窝接口211指代用于与蜂窝塔102或者具有相同类型的非蜂窝接口的其它设备、比如其它手持蜂窝设备或者访问点间接通信的接口、比如但不限于BluetoothTM、WiFiTM、FlashLinQTM。如下文进一步讨论的那样,无线设备103可以使用非蜂窝接口相互通信。非蜂窝接口211和蜂窝接口210可以使用相同无线频谱或者不同无线频谱。如果非蜂窝接口211使用不同频谱,则在无线设备103之间的对等通信可以未使用或者影响蜂窝网络的带宽。在一个实施例中,蜂窝接口210和非蜂窝接口211可以各自实现于单独集成电路上。在另一实施例中,蜂窝接口210和非蜂窝接口211可以均实现于单个集成电路上而控制器212/213位于单独集成电路上。在另一实施例中,蜂窝接口210(无控制器212)和非蜂窝接口211(无控制器213)与单个控制器(组合成单个控制器的控制器212/213)可以都实现于单个集成电路上。在另一实施例中,蜂窝接口210(无控制器212)和非蜂窝接口211(无控制器213)可以耦合到处理器203,其中处理器203包括单个控制器(组合成单个控制器的控制器212/213)。在图7、图8、图9和图10中也示出了可能组合中的一些可能组合。
另外,无线设备103包括耦合到处理器203、蜂窝接口210和非蜂窝接口211的存储器214。根据本发明原理的应用可以包括用于如下文与图3和4关联进一步讨论的那样扩展蜂窝网络的覆盖的应用。本发明的应用可以驻留于存储器214中。控制器212、213可以是处理器,该处理器被配置成执行驻留于存储器214中的应用的指令。在另一实施例中,应用的指令可以驻留于蜂窝接口210/非蜂窝接口211中的单独存储器(未示出)中。
如本领域技术人员将理解的那样,本发明的多个方面可以实现为系统、方法或者计算机程序产品。因而本发明的多个方面可以采用全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或者组合软件与硬件方面的实施例的形式,这些实施例可以这里都一般称为“电路”、“模块”或者“系统”。另外,本发明的方面可以采用在一个或者多个有形计算机可读介质中实现的计算机程序产品的形式,该一个或者多个有形计算机可读介质具有在其上实现的计算机可读程序代码。
可以使用一个或者多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以例如是但不限于电子、磁、光学、电磁、红外线或者半导体系统、装置或者设备或者前述例子的任何适当组合。计算机可读存储介质的更多具体例子(非穷尽列举)将包括以下例子:具有一个或者多个接线的电连接、便携计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或者闪存)、便携紧致盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备或者前述例子的任何适当组合。在本文的上下文中,计算机可读存储介质可以是任何有形介质,该有形介质可以包含或者存储用于由指令执行系统、装置或者设备使用或者与指令执行系统、装置或者设备结合使用的程序。
计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或者作为载波的一部分的传播数据信号,该传播数据信号具有在其中实现的计算机可读程序代码。这样的传播信号可以采用多种形式中的任何形式,这些多种形式包括但不限于电磁、光学或者其任何适当组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质,该计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且可以传达、传播或者传送用于与由指令执行系统、装置或者设备使用或者与指令执行系统、装置或者设备结合使用的程序。
可以使用任何适当介质来传输计算机可读介质上实现的程序代码,该适当介质包括但不限于无线、有线、光纤线缆、RF等或者前述例子的任何适当组合。
可以用一个或者多个编程语言的任何组合来编写用于实现用于本发明方面的操作的计算机程序代码,该一个或者多个编程语言包括诸如Java、Smalltalk、C++等面向对象的编程语言以及比如“C”编程语言或者相似编程语言这样的常规程序式编程语言。
下文参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述本发明的方面。将理解流程图图示和/或框图的每个块以及在流程图图示和/或框图中的块组合可以由计算机程序指令实施。可以向控制器或者处理器提供这些计算机程序指令,从而经由控制器或者处理器执行的指令产生用于实施在流程图和/或框图的一个或者多个块中指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令也可以存储于计算机可读介质中,该计算机可读介质可以指引设备以特定方式工作,从而存储于计算机可读介质中的指令产生包括指令的制造品,这些指令实施在流程图和/或框图的一个或者多个块中指定的功能/动作。
如上文陈述的那样,在一些当前存在的蜂窝电话系统中,蜂窝电话与蜂窝基站直接通信、由此造成资源的有限覆盖和低效使用。本发明的原理通过允许无线设备(例如蜂窝电话、笔记本计算机、个人数字助理、膝上型计算机)经由从小区中的其它无线设备跳跃与蜂窝基站通信来扩展覆盖区而又高效地使用蜂窝网络的资源。另外,无线设备可以经由非蜂窝协议相互通信、由此最小化或者减少蜂窝网络的带宽使用。下文将结合涉及到无线设备103的两个场景讨论这些原理。参照图1,一个场景涉及到具有低信号强度的无线设备103(例如无线设备103B)、由此有必要如下文结合图3讨论的那样需要尝试从小区100中的另一无线设备103(例如无线设备103A)跳跃以与基站101通信。在另一场景中,无线设备103(例如无线设备103A)在它与基站101的带宽中具有过量容量以如下文结合图4讨论的那样允许小区100中的其它无线设备103(例如无线设备103B)从它本身跳跃以与基站101通信。
参照图3,图3是根据本发明一个实施例的用于扩展蜂窝网络的覆盖的方法300的流程图。具体而言,如上文陈述的那样,图3讨论针对如下场景扩展蜂窝网络的覆盖,该场景涉及到具有低信号强度的无线设备103(例如无线设备103B)、由此有必要需要尝试从小区100中的另一无线设备103(例如无线设备103A)跳跃以与基站101通信。
参照图3,结合图1-2,在步骤301中,无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)确定它的在蜂窝接口210上来自基站101的信号强度。
在步骤302中,无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)确定它的信号强度是否超过阈值。例如无线设备103可以确定它的信号强度是否强度足以与基站101通信。信号强度可能未强到足以满足无线设备103的用户的吞吐量需求。信号可能甚至由于无线设备103的用户在“不良场所”中而不可用。
如果信号强度超过阈值,则在步骤303中,无线设备103尝试经由蜂窝接口210与基站101直接通信。
然而如果信号强度少于阈值(即信号强度未强到足以满足无线设备103的用户的吞吐量需求),则在步骤304中,无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)向附近的其它无线设备(例如无线设备103A)传输用于通过从另一无线设备103跳跃来与基站101间接通信的请求。“从无线设备跳跃”如这里所用指代经由该无线设备103与基站101间接通信。
在步骤305中,无线设备103(例如无线设备103A)接收对从它本身跳跃以与基站101通信的请求。
在步骤306中,接收请求的无线设备103(例如无线设备103A)确定是否接受请求。在一个实施例中,无线设备103(例如无线设备103A)基于诸如电池使用、带宽使用(参考当前在它的连接中使用的带宽数量)、当天时间定价等多种因素来确定是否接受请求。
如果接收请求的无线设备103(例如无线设备103A)未接受请求,则在步骤307中,无线设备103(例如无线设备103A)向无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)传输用于拒绝请求的响应。
取而代之,如果接收请求的无线设备103(例如无线设备103A)确定接受请求,则在步骤308中,无线设备103(例如无线设备103A)向无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)用于接受请求的响应。
在步骤309中,无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)接收用于经由接受请求的无线设备103(例如无线设备103A)通过非蜂窝接口211与基站101通信的允许。
在步骤310中,无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)经由接受请求的无线设备103(例如无线设备103A)通过非蜂窝接口211与基站101通信。
方法300可以包括为了清楚而未描绘的其它和/或附加步骤。另外,可以按照呈现的不同顺序执行方法300,并且在图3的讨论中呈现的顺序为示例。此外,可以用基本上同时方式执行或者可以省略方法300中的某些步骤,这不会暗示不能也省略或者同时执行这里描述的任何其它特征或者步骤。
如上文陈述的那样,使用本发明原理的替代场景涉及到无线设备103(例如无线设备103A)在它与基站101的带宽中具有过量容量以如下文结合图4讨论的那样允许小区100中的其它无线设备103(例如无线设备103B)从它本身跳跃以与基站101通信。
参照图4,结合图1-2,在步骤401中,无线设备103(例如无线设备103A)通过非蜂窝接口211向附近的其它无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)传输请求,该请求邀请它们在无线设备103(例如无线设备103A)上跳跃以与基站101通信,因为无线设备103(例如无线设备103A)在它与基站101的带宽中具有过量容量。
在步骤402中,无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)从无线设备103(例如无线设备103A)接收用于在无线设备103(例如无线设备103A)上跳跃以与基站101通信的邀请。
在步骤403中,无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)确定是否接受用于在无线设备103(例如无线设备103A)上跳跃以与基站101通信的邀请。在一个实施例中,无线设备103(例如无线设备103B、无线设备103D)基于多种因素、比如无线设备103(例如无线设备103A)必须赋予的可用带宽来确定是否接受邀请。例如,如果可用带宽不足以处置吞吐量需求,则无线设备103(例如无线设备103B)不会接受邀请。取而代之,如果有用于处置吞吐量需求的充分带宽,则无线设备103(例如无线设备103B)可以接受邀请。
如果接收请求的无线设备103(例如无线设备103B)确定不接受邀请,则在步骤404中,无线设备103(例如无线设备103B)忽略邀请。
取而代之,如果接收请求的无线设备103(例如无线设备103D)确定接受邀请,则在步骤405中,无线设备103(例如无线设备103D)向无线设备103(例如无线设备103A)传输用于接受请求的响应。
在步骤406中,接受请求的无线设备103(例如无线设备103B)开始经由发送请求的无线设备103(例如无线设备103A)通过非蜂窝接口211与基站101通信。
方法400可以包括为了清楚而未描绘的其它和/或附加步骤。另外,可以按照呈现的不同顺序执行方法400,并且在图4的讨论中呈现的顺序为示例。此外,可以用基本上同时方式执行或者可以省略方法400中的某些步骤,这不会暗示不能也省略或者同时执行这里描述的任何其它特征或者步骤。
在下文描述的另一实施例中,非蜂窝接口可以用来与蜂窝网络直接通信。因此,在一些实施例中,无蜂窝接口的无线设备可以使用本发明的原理来与蜂窝网络间接通信。然而在一些蜂窝网络系统中,仅蜂窝接口可以与蜂窝网络间接通信。虽然在某些实施例中并非必需,但是一些无线设备具有蜂窝接口和非蜂窝接口。如上文陈述的那样,设备中的蜂窝和非蜂窝接口可以在相同无线频谱中或者在无线不同频谱中操作。如上文说明的那样,这样的无线设备在被恰当地配置时可以经由它的蜂窝接口与蜂窝网络直接通信并且经由它的非蜂窝接口与蜂窝网络间接通信。因此,这样的无线设备可以被配置成根据它的状态、情形和周围环境来选择与蜂窝网络直接或者间接通信。也就是说,无线设备可以执行用于确定是否从另一设备跳跃或者直接通信的过程。在做出这样的判决时,设备可以考虑比如附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境这样的因素。例如可以比较这些因素中的每个因素或者子集与相应阈值,并且如果因素超过阈值,则可以选择间接通信,否则可以选择直接通信。
尽管设备如今经由蜂窝接口与蜂窝基站直接通信,但是在一些系统中,设备如今未经由非蜂窝接口与蜂窝基站通信。无线设备经由它的非蜂窝接口与蜂窝网络的间接通信在一些实施例中要求第一无线设备经由无线设备的非蜂窝接口向第二无线设备的非蜂窝接口发送用于基站的数据。如果第二无线设备具有经由它的蜂窝接口通向基站的足够好(例如信号强度可以大于近似-80dBm、信号与噪声加上干扰的比值可以大于15dB或者信道质量指示符(CQI)可以大于15)的直接连接,则第二无线设备可以经由它的蜂窝接口向基站直接转发它经由它的非蜂窝接口从第一无线设备接收的数据。否则,第二无线设备可以向第三无线设备的非蜂窝接口中转它在它的非蜂窝接口上从第一无线设备接收的用于基站的数据。
如果第三无线设备具有经由它的蜂窝接口通向基站的足够好的直接连接,则第三无线设备可以经由它的蜂窝接口向基站直接转发它经由它的非蜂窝接口从第二无线设备接收的(第一无线设备始发的)数据。否则,第三无线设备可以向第四无线设备的非蜂窝接口中转它在它的非蜂窝接口上从第二无线设备接收的用于基站的(第一无线设备始发)数据。以这一方式,可以根据涉及到的每个无线设备的约束、状态和能力来将多跳跃路由延伸至一样多的跳跃。
在一些系统中,蜂窝基站可以相互协作以管理在小区的边缘的干扰。然而这样的方法可能造成基站往往轮流混洗(shuffle around)它们的资源以减轻干扰。本发明的原理在一些实施例中向这些蜂窝基站提供用于管理干扰的附加方式。例如,如果蜂窝基站检测到服务于在小区的边缘的无线设备可能针对在小区的相同边缘附近的其它无线设备引起在阈值以上的干扰量,则基站之一可以与牵涉的无线设备的蜂窝接口通信并且请求该无线设备使用它的非蜂窝接口以与蜂窝网络间接通信。在一些实施例中,蜂窝基站请求无线设备以选择通向蜂窝网络的另一路由。因此,利用来自基站的松散帮助,无线设备可以减轻针对位于小区边缘附近的其它无线设备的干扰并且也帮助增强蜂窝网络的性能。
另外,在一些实施例中,无线设备也可以未利用来自蜂窝基站的辅助或者利用来自蜂窝基站的有限辅助来独立做出这一判决。一种做到这一点的这样的方式是分析来自附近基站的信号强度。如果前(最强)少数基站(例如两个、三个或者四个最强基站)的信号强度接近相同(例如在相互信号强度的5%、10%或者30%内),则无线设备可以预测过量小区边缘干扰是可能的,因为向一个蜂窝基站的传输可能干扰相似信号强度的其它蜂窝基站,并且作为响应,无线设备可以试图例如通过发起上文提到的用于使用非蜂窝接口以从与蜂窝基站之一更接近的另一蜂窝设备跳跃的过程中的一个或者多个过程来使用它的非蜂窝接口以与附近蜂窝基站间接通信。用于以分布式方式(例如通过由每个无线设备执行的过程)预测或者感测小区边缘用户干扰的其它过程可以使用以下各项之一:附近基站的信号强度、附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目、周围无线环境、通过通向蜂窝网络的各种直接和间接路由的吞吐量历史以及来自附近无线设备的反馈。可以向分布式算法和协议中馈送来自附近无线设备的反馈,这些算法和协议在一些实施例中可以确定路由而无对小区上或者某一范围内的每个无线设备的状态的全局了解。另外,在一些系统中,这样的反馈仅向设备提供指示,并且设备可以基于与反馈中的信息独立的附加参数来做出独立跳跃判决以减轻小区边缘用户干扰。然而在某些系统中,分布式方式可能过于谨慎并且受误报警困扰。因此,例如如上文在蜂窝基站影响、但是未控制跳跃判决时描述的与基站的松散协调可以在某些实施中即使在无线设备使用它们的非蜂窝接口以与基站通信时仍然有用;本发明的原理在某些实施例中适应这样的协调以进一步增强蜂窝网络的覆盖和容量。例如蜂窝基站可以例如通过调整无线设备在执行用于选择在这样的多跳跃网络中的角色的过程时使用的阈值或者加权系数来传输信号,该信号影响无线设备关于它们是否将形成通向蜂窝网络的多跳跃非蜂窝连接而做出的判决。
在一些网络中,多种无线设备可以与蜂窝基站通信,并且预计尝试与给定的蜂窝基站连接的这样的设备的数目在将来增加。当前和预计的将来单跳跃蜂窝网络可能不足以支持针对更好覆盖和容量的越来越多的需求。然而在当前描述的实施例中的一些实施例中,设备可以利用相互的能力以更高效地使用蜂窝系统以便满足它们的针对更好覆盖和容量的需求。一种用于设备进行蜂窝系统资源的高效使用的方式是例如根据这里描述的角色来选择过程中的一个或者多个过程在视为有益时运用多跳跃。在一些实施例中,可以分布角色选择:每个设备关于参与多跳跃自行判决。
可以根据当前描述的技术的实施例来实行多跳跃蜂窝网络中的紧密集中式控制,但是预计这样的控制减少个别设备的性能。这一预计的性能减少是因为集中式控制器可能不会一直知道关于所有无线设备的每个方面而未引起用于向集中式控制器输送关于每个设备及其无线环境的状态的具体信息的大量开销数量。用于传送这样的信息的开销本身消耗蜂窝系统的无线频谱和资源。因此预计对跳跃判决的紧密集中式控制不利地影响多跳跃蜂窝系统的性能。然而本发明的某些实施例有助于多跳跃蜂窝系统,其中紧密集中式控制仅延伸至如下设备的蜂窝接口,这些设备经由它们的蜂窝接口与蜂窝基站直接通信。无线设备本身可以根据它们的状态、情形和周围环境以分散式方式做出设备间跳跃判决。无线设备可以在做出跳跃判决时从蜂窝基站接收一些辅助,但是这并非在每个实施例中必需。
虽然预计本发明的实施例中使用的混并方式(例如集中式和分布式控制的混合)在一些系统中使多跳跃蜂窝网络更可缩放和高效,但是认为可以通过使用分布式路由、设备管理、自适应调度和其它分布式技术来增强多跳跃混并蜂窝和非蜂窝网络的总性能。这里描述这些技术的例子,并且这些例子可以延伸至诸如单跳跃蜂窝、多跳跃蜂窝、对等单跳跃、对等多跳跃、无线自组织网络、无线网状网络等其它种类的无线网络。(这里可互换地使用短语蜂窝基站和蜂窝塔。)
在另一实施例中,提供一种用于在无线网络中寻路由的方法。该方法可以包括第一无线终端选择作为路由器来参与。该方法进一步包括第一无线终端判决它是否将充当中继或者宿。中继可以接收非蜂窝信号(例如帧)并且间接(例如经由中继的非蜂窝接口)或者直接向核心网络向蜂窝网络继续传递那些信号。宿是经由宿的蜂窝接口或者有线连接向蜂窝网络直接继续传递信号的中继类型。此外,在一些实施例中,该方法进一步包括第二无线终端基于第一无线终端是否充当中继或者宿来选择向第一无线终端发送数据。第一无线终端如果充当中继则也可以传输第一度量,该第一度量描述附近宿经历的蜂窝信号强度和质量。第一无线终端如果充当宿则也可以传输第二度量,该第二度量描述第一无线终端经历的蜂窝信号强度和质量。
上文描述的实施例可以允许附近无线终端以分布式方式经由中继将分组向宿寻路由。这是因为在一些系统中,每个无线终端基于某些因素来独立判决是否充当中继或者宿。例如第一无线终端可以基于以下因素中的至少一个因素来选择作为路由器来参与:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境。例如可以比较这些因素中的每个因素或者子集与相应阈值,并且如果因素超过阈值,则设备可以充当路由器,而如果未满足阈值,则设备可以不充当路由器。
另外,第一无线终端可以基于以下因素中的至少一个因素来判决它是否将充当中继或者宿:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境。例如可以比较这些因素中的每个因素或者子集与相应阈值,并且如果因素满足阈值,则设备可以充当宿,而如果未满足阈值,则设备可以不充当宿。
另外,第二无线终端可以基于以下因素中的至少一个因素来选择向第一无线终端发送数据:第一无线终端是否充当中继或者宿、附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境。例如可以比较这些因素中的每个因素或者子集与相应阈值,并且如果因素满足阈值,则设备可以充当向第一无线终端发送数据,而如果未满足阈值,则设备可以不向第一无线终端发送数据。
图5是根据一个实施例的用于在无线网络中寻路由的方法的流程图。在步骤506中,第一无线终端基于在步骤502中提到的因素中的至少一个因素来判决是否作为路由器来参与。在步骤508中,第一无线终端做出对应判决。如果第一无线终端判决充当路由器,则在步骤512中,第一无线终端进一步基于在步骤502中提到的因素中的至少一个因素来判决它是否将充当中继或者宿。在步骤514中,第二无线终端基于在步骤502中提到的因素中的至少一个因素来判决是否向第一无线终端发送数据。在步骤516中,第二无线终端做出对应判决。如果第二无线终端判决向第一无线终端发送数据,则它在步骤520中这样做。
在某些实施例中,宿可以是端目的地或者通向邻接网络的网关。例如第一无线设备可以可以经由它的非蜂窝接口与第二无线设备通信并且经由它的蜂窝接口与蜂窝塔通信。如果第二无线设备选择经由第一无线设备向蜂窝网络通信,则第一无线设备是用于第二无线设备的宿,因为它充当通向蜂窝网络的网关。另一例子包括第三无线设备在对等设置中发送去往第四无线设备的分组。在这一例子中,第四无线设备是用于第三无线设备的宿,因为它是用于第三无线设备始发的分组的端目的地。应当注意宿的定义有语境。它取决于始发分组的无线设备。
在某些实施例中,中继是在从无线设备到宿的路由中的中继节点。例如第一无线设备可以是经由第二无线设备去往第三无线设备的分组。第二无线设备是在向第三无线设备中转第一无线设备始发的分组时是用于第一无线设备的中继。可以在从始发设备到宿的路由中有一个或者多个中继。应当注意中继的定义有语境。设备是否为中继取决于始发分组的无线设备。
在某些实施例中,无线设备可以根据附近宿和中继的质量和数量来判决充当宿或者中继。例如在多数无线设备体验低蜂窝信号强度和质量的位置,从蜂窝塔获得适度蜂窝信号强度和质量的无线设备可以判决充当无线设备以帮助其它无线设备以更高效方式访问蜂窝网络。在多数无线设备体验湿度蜂窝信号强度和质量的位置,从蜂窝塔获得湿度蜂窝信号强度和质量的无线设备可以代之以判决充当中继。
在某些实施例中,无线设备可以仅在它具有足够电池寿命可用时或者在它插入到AC电源中时判决充当路由器。如下无线设备可以判决作为用于其它更少复杂性的附近设备的宿,该无线设备具有多个天线和帮助它与邻接网络、比如蜂窝网络更高效地通信的其它复杂线路。无线设备如果它具有足够带宽可用和/或如果它支持用于其它设备的合理吞吐量则可能仅希望充当路由器、中继和/或宿。其它基于设备和环境也可以帮助无线设备判决是否充当路由器、中继和/或宿。
无线设备可以在一些系统中基于上文提到的因素来优先于另一中继/宿选择一个中继/宿。这些因素中的一些因素通过考虑基于用户的因素如带宽需要和基于网络的因素如平均吞吐量来增强用户体验。使用这样的因素可以帮助无线设备选择通向邻接网络的良好路由(例如具有大于近似25Mbps的吞吐量、少于近似10ms的延时或者少于近似5%的丢包率的路由)。例如无线设备可以选择经由多跳跃而不是单跳跃与蜂窝塔间接通信,因为用于多跳跃路由的平均吞吐量更高。当用于多跳跃路由的平均吞吐量时,设备可以恢复使用单跳跃连接以增加良好用户体验的可能性。
某些实施例的一个应用出现于多跳跃蜂窝网络中。中继(或者中间节点)可以偶尔地传输度量,该度量描述附近设备经历的蜂窝信号强度和质量。它也可以发送其它数据,该数据描述潜在连接的必需性、比如通向无线宿的跳跃数目及其自身的设备状态。另外,宿(网关节点)可以偶尔地传输度量,该度量描述宿经历的蜂窝信号强度和质量。它也可以传输其它有用数据、比如通向无线宿的跳跃数目及其自身的设备状态。这样的信息可以帮助始发节点以分布式方式发现经由中继通向宿的路由。可以经由定期发信标(例如WiFi访问点)或者分布式发信标(例如WiFi-Direct设备)传输度量。
在一些实施例中,在某些条件之下,每个无线设备可以广播节点状态信号以向非蜂窝信号范围内的其它无线设备告知广布无线设备的属性和广播无线设备感测的无线网络拓扑。例如图6的过程600是用于形成和广播这样的节点状态信号的例子的过程的一个实施例。
如下文说明的那样,在一些实施例中可以定期地、例如每100ms或者响应于来自另一设备的查询来广播节点状态信号。节点状态信号可以对多种不同类型的信息编码。例如节点状态信号可以包括(下文参照非蜂窝调度技术描述的)时间表状态信号、在广播无线设备与蜂窝基站之间的跳跃数目、操作蜂窝基站的蜂窝网络运营商、例如蜂窝承运商的标识符和指示来自蜂窝基站的蜂窝信号在广播无线设备或者在如下网关节点的强度的数据,广播无线设备被配置成通过该网关节点形成通向蜂窝基站的多跳跃连接。节点状态信号也可以对指示蜂窝信号质量的数据、例如SINR、SNR或者CQI编码。另外,节点状态信号可以对无线设备的剩余电池寿命编码。在一些实施例中,节点状态信号可以包括由IEEE 802.11n规范描述为由信标帧输送的信息,或者可以格式化节点状态信号为具有附加数据的这样的信标帧。另外,节点状态信号可以包括如下值,该值指示用来传输节点状态信号的绝对功率,如下文描述的那样,该值可以用来计算路径损耗。在一些实施例中,节点状态信号可以包括关于无线设备的位置或者移动的信息,并且节点状态信号可以包括设备类型字段,该设备类型字段例如指示无线设备是否可能如蜂窝电话可以出现的那样移动、无线设备是否为膝上型或者其它计算机、例如无线设备是否被供电或者借助电池运行、无线设备是否通常为人所携带、例如基于来自邻近传感器的信号来指示无线设备是否当前为人所使用、设备是否为人类通常使用的类型、例如手持蜂窝设备。节点状态信号也可以包括通向广播节点状态信号的无线设备或者通向无线设备可以连接到的网关节点的、可用于与蜂窝基站的上行或者下行通信的蜂窝带宽数量。另外,在一些实施例中,节点状态信号可以被配置成维护无线设备的运营商的私密性或者匿名性,尽管并非所有实施例包括上文列举的特征中的所有特征。
过程600可以由无线设备执行、例如由无线设备的CPU通过与无线设备的各种其它部件、比如非蜂窝和蜂窝接口的交互来执行。另外,每个无线设备在一些实施例中在混并多跳跃蜂窝非蜂窝网络内可以如下文说明的那样执行过程600、由此有助于分布式跳跃判决。
在这一实施例中,过程600可以始于无线设备如块612所示确定执行过程600的无线设备是否将使它本身可用于其它无线设备从该无线设备跳跃,例如无线设备可以执行下文描述的用于确定无线设备是否将使它本身可用作中间节点的过程之一和下文描述的用于确定无线设备是否将使它本身可用作网关节点的过程之一。在这一实施例中,如果执行过程600的无线设备确定它将使它本身可用于其它设备从该无线设备跳跃,则作为响应,过程600继续步骤614。否则,作为响应,无线设备重复确定步骤612。
在这一实施例中,无线设备接着如块614所示获得指示在无线设备与蜂窝基站之间的跳跃数目的数据。如果无线设备确定它将充当网关节点,则指示跳跃数目的数据可以是与通向蜂窝基站的单个跳跃对应的值一。否则,无线设备可以从另一无线设备或者多个其它无线设备接收节点使它们本身可用作中间节点或者网关节点的状态信号,并且执行过程600的无线设备可以基于它们的节点状态信号例如使用下文描述的路由选择过程之一来选择这些无线设备之一并且将所选中间节点广播的节点状态信号输送的跳跃计数加一。
接着在本实施例中,无线设备可以获得与蜂窝基站关联的蜂窝网络运营商的标识符。蜂窝网络运营商可以例如是蜂窝承运商或者其它实体,该蜂窝承运商或者其它实体对通过蜂窝基站访问它的网络收费。如果执行过程600的无线设备充当网关节点,则蜂窝网络运营商可以如下蜂窝基站的运营商,无线设备将通过该蜂窝基站连接。否则,可以从节点状态信号获得蜂窝网络运营商的标识符,该节点状态信号是从执行过程600的无线设备选择的网关节点(例如上游中间节点选择的网关节点)接收的。
接着,在这一实施例中,无线设备可以如块618所示获得数据,该数据指示来自蜂窝基站的信号在执行过程600的无线设备的蜂窝信号强度。同样,如果执行过程600的无线设备确定它将使它本身可用作网关节点,则作为响应,蜂窝信号强度可以是通过执行过程600的无线设备的蜂窝接口观测的蜂窝信号强度。否则,蜂窝信号强度可以是执行过程600的无线设备选择的网关节点观测的蜂窝信号强度。如下文描述的那样,可以表征蜂窝信号强度为无线信号的幅度或者以多种其它方式、例如作为指示高或者低值的二进制值。
接着,在本实施例中,无线设备可以获得指示无线设备的时间表的数据。时间表可以是下文描述的用于在非蜂窝介质、比如执行过程600的无线设备选择的帧间间距持续时间时隙上广播的时间表之一。指示时间表的数据也可以标识时间表类型、比如如下文进一步描述的那样标识时间表是否有确定性或者非确定性或者标识在给定的时间表内可用的确定性时隙数目的指示。在一些实施例中,指示时间表的数据可以是下文参照用于非蜂窝传输的调度过程的描述的时间表状态信号。
过程600也可以包括如块622所示获得执行过程600的无线设备的标识符的步骤。标识符可以例如是由蜂窝网络运营商与无线设备关联的一般唯一标识符,例如标识符可以例如是MAC地址和IP地址和/或与执行过程600的无线设备的非蜂窝接口关联的标识符。取而代之或者除此之外,标识符可以由非蜂窝接口或者其它实体例如通过熔断集成电路上的熔断器或者通过设置持续存储器、比如闪存中的寄存器来硬编码或者以别的方式编程到集成电路或者模块中。
接着,在过程600的这一实施例中,无线设备可以获得随时间改变的值。如下文说明的那样,随时间改变的值可以与无线设备的标识符组合以隐藏标识符并且保护无线设备的用户的私密性而又允许信任方跟踪执行过程600的该无线设备,尽管并非所有实施例提供这一益处。可以从相对大的值池、例如多于1000、多于10,000或者多于100,000的值选择随时间改变的值以阻碍用于确定无线设备的标识符的蛮力努力。在一些实施例中,随时间改变的值可以是来自无线设备的时钟的时间或者是伪随机值、比如用线性移位寄存器生成的值或者根据通过无线接口的蜂窝或者非蜂窝接口感知的噪声来生成的值。随时间改变的值可以是如下值,该值频繁地、例如至少每秒或者每100微秒改变以便阻碍从一秒到下一秒跟踪无线设备,或者随时间改变的值可以是如下值,该值更少频率、例如频率少于每分钟一次、每小时一次或者每天一次改变以便有助于非信任方短期跟踪以例如提供用于从无线设备跳跃的其它设备的半持续标识符、如同这里描述的其它特征中的许多特征,但是并非所有实施例包括这一特征。
接着在本实施例中,无线设备可以如块626所示加密随时间改变的值和无线设备的标识符二者以形成复合加密值。在一些系统中,预计将随时间改变的值和无线标识符二者一起加密以形成例如加密输出串中的单个加密值帮助隐藏标识符,因为即使无线设备的标识符未随时间改变,加密值仍然可以随时间改变。然而应当注意本技术不限于提供这一益处的系统。可以使用各种类型的加密、例如WEP、WPA或者WPA2加密。
在一些实施例中,可以在加密复合值中包括附加潜在敏感信息。例如无线设备可以例如通过查询无线设备的全球定位系统设备或者通过从蜂窝基站三角测量位置来获得指示无线设备的位置的数据或者该位置的估计,并且也可以加密位置信息。取而代之,指示位置的数据可以未加密。
无线设备然后可以在本实施例中如块628所示计算自从广播先前节点状态信号起流逝的时间量并且如块30所示确定时间段是否自从广播先前节点状态信号起已经流逝。时间段可以是预定时间段、例如每100ms,并且在一些实施例中,可以在节点状态信号中对这一预定时间段编码,从而在低功率或者睡眠模式中的其它无线设备将知道任何唤醒或者返回到更高功率消耗状态以从执行过程600的无线设备接收节点状态信号。在其它实施例中,时间段可以在广播之间改变。在这一例子中,如果时间段尚未流逝,则作为响应,过程600返回到块628。否则,作为响应,过程600的本实施例继续块632。
在这一实施例中,无线设备可以如块632所示广播包含获得的信息的节点状态信号。可以广播节点状态信号为帧、例如根据IEEE 802.11n规范的信标帧。在其它实施例中,可以向一个或者多个具体接收无线设备传输节点状态信号。节点状态信号在一些实施例中可以包括由无线设备的标识符和随时间改变的值形成的加密复合值、但是在这些实施例中未包括无线设备的标识符的未加密版本。在某些实施例中,可以加密获得的数据中的所有数据,可以加密获得的数据的不同子集。
在一些实施例中,其它无线设备可以接收执行过程600的设备广播或者传输的节点状态信号,并且接收的信息可以存储于接收设备的存储器中或者存储于用于跟踪传输节点状态信号的无线设备的数据库中。例如接收无线设备可以是网关节点或者WiFi访问点,并且接收无线设备可以被配置成向跟踪服务器传输加密复合值和其它节点状态数据,该跟踪服务器可以解密复合值并且在存储器中来自节点状态信号的信息例如作为数据库中的关联条目或者作为对象。可以出于多种目的而通过从存储器选择无线设备的解密标识符和关联用户数据、比如人口信息如收入或者家庭地址来从存储器取回存储的信息以例如向执行过程600的无线设备的用户传输有目标的广告或者要约。
如在上文中说明的那样,多跳跃可以扩展蜂窝网络的覆盖并且提高蜂窝网络的容量。为了有助于多跳跃,在一些实施例中,无线设备可以能够相对高效和安全地从其它附近无线设备跳跃。一些实施例可以至少与当前单跳跃蜂窝系统一样安全。另外,用于通过多个跳跃的数据传输的延时可以是可接受的,其中可接受的定义取决于应用。最后,在一些实施例中,通过多个跳跃的功率消耗开销可以相对低,从而功率消耗开销未超过由于多跳跃所致的覆盖和容量增益。
尽管某一现有技术描述用于多跳跃蜂窝的若干集中式方式,但是这一现有技术未呈现用于多跳跃蜂窝的混并方式,其中混并在这一实例中意味着混合集中式控制和分散式自由度以相对于高效地有助于多跳跃蜂窝。尽管现有技术的某些例子试图解决集中式多跳跃蜂窝方案的复杂性,但是它们无法使它们的解决方案可缩放。数以是十亿计的蜂窝设备在全世界连接到蜂窝网络。在办公建筑群和大学校园中,可以在单个小区中有数以万计的蜂窝设备。遗憾的是,不可缩放的解决方案不会足以有助于多跳跃蜂窝。尽管电信和无线产业巨擘数十年研究多跳跃蜂窝,但是市场未赋予多跳跃蜂窝。在这一关键时刻,本发明的原理可以通过组合传统蜂窝网络的集中式控制与无线设备的分散式跳跃判决来提供希望之光。然而应当强调,本技术不限于使用集中式控制和分散式跳跃判决的混并混合的系统另外,本技术不限于提供上文提到的优点的系统。
在本文中,无线信号意味着通过无线介质发送的诸如数据、语音等任何通信。在本文中,可互换地使用术语数据、数据帧和无线帧。
无线接口实施有助于在两个无线终端之间的无线通信的协议。至少一个无线接口驻留于每个无线终端以内。传统蜂窝设备(例如蜂窝电话)具有至少一个蜂窝接口。蜂窝接口是蜂窝网络直接管理的无线接口。因此,一个或者多个基站将控制蜂窝设备以内的蜂窝接口的行为。蜂窝设备可以使用它的蜂窝接口来通过单跳跃与基站直接通信。在一些系统中,可以有可能通过仅使用蜂窝接口来通过多跳跃通信。然而在这些系统中,由于按照定义,蜂窝接口由蜂窝网络直接管理,所以蜂窝网络将必须为每个设备计算多跳跃路由。未预计这一方式非常可缩放和/或在有助于多跳跃蜂窝时很高效。然而本发明的实施例可以与通过单跳跃和通过多跳跃与基站通信的蜂窝接口共存。
根据上述例子清楚的是,在一些实施例中,使用本发明原理的多跳跃蜂窝系统可以基于它们的操作和使用来对无线设备分类。下文指示这样的分类以帮助读者更好地理解使用中的原理。然而应当铭记,可以在相同时间将单个设备分类为多于一个设备类型,例如单个设备可以同时提供多于一个设备类型的功能。在一些实施例中,也可以在不同时间将单个设备分类为不同设备类型。
始发节点是无线设备,该无线设备经由它的非蜂窝接口与基站间接传达数据(例如语音或者多媒体数据),其中在上行数据的情况下,在始发节点中输入或者生成数据,或者在下行数据的情况下,数据来自蜂窝网络。始发节点可以经由始发节点的非蜂窝接口向另一无线设备发送用于蜂窝基站的数据。在一些实施例中,始发节点也可以经由它的非蜂窝接口接收用于它本身的数据。
中间节点是无线设备,该无线设备允许另一无线设备经由中间节点与蜂窝基站通信。中间节点可以经由中间节点的非蜂窝接口从第一无线设备接收用于蜂窝基站的数据并且经由中间节点的非蜂窝接口向第二无线设备中转数据。中间节点在一些实施例中也可以经由中间节点的非蜂窝接口接收用于第一无线设备的数据并且经由中间节点的非蜂窝接口向第一无线设备转送数据。
网关节点是具体中间节点类型:如下无线设备,该无线设备允许另一无线设备经由它本身向蜂窝基站通信而网关节点提供通向蜂窝基站的直接连接、未通过另一中间节点中转在网关节点与蜂窝基站之间交换的信号。在一些实例中,网关节点也可以通过例如并行向另一网关节点发送数据的部分来作为中间节点来操作。网关节点可以经由网关节点的非蜂窝接口接收用于基站的数据并且经由网关节点的蜂窝接口转发数据。在一些实施例中,网关节点也可以经由网关节点的蜂窝接口接收用于始发节点的数据并且经由网关节点的非蜂窝接口向始发节点或者中间节点转发数据。
在一些实施例中,始发节点可以基于(例如响应于)电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平经由始发节点的非蜂窝接口与基站间接通信而不是经由始发节点的蜂窝接口直接通信。在一些实施例中,中间节点可以基于电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平允许另一无线设备经由它本身向基站通信,例如它可以如上文描述作为中间节点来操作。并且在一些实施例中,网关节点可以基于电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平允许另一无线设备经由它本身向基站通信。
用于允许和不允许的标准可以取决于提到的因素的子集和无线设备的当前状态。另外,在一些实施例中,可以根据无线设备的用户或者所有者支付的预订费来固定各种因素的值。在一些实施例中,这一计费机制可以有助于共享无线信道的高效方式,其中需要或者偏好更好无线和系统性能的用户可以支付更多和更好性能。例如无线设备的电池寿命对于其而言关键或者相对重要的功率用户可以从未或者很少允许其它无线设备在他的或者她的无线设备上跳跃。然而功率用户可能想要他的或者她的无线设备能够向其它无线设备上跳跃以从多跳跃的优点获益。这样的功率用户如与无需这样的特权的用户相比可以支付更多以接收这一特权。以这一方式,本发明的实施例可以有助于用于在多跳跃蜂窝设置中贡献无线频谱和蜂窝系统资源的经济模型。
在一些实施例中,始发节点可以基于从基站和其它基站接收的信息与基站间接通信,从而减轻针对位于小区边缘附近的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能。中间节点也可以基于从基站和其它基站接收的信息来判决是否允许其它无线设备经由它们本身向基站通信,从而减轻针对位于小区边缘的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能。类似地,在一些实施例中,网关节点可以基于从基站和其它基站接收的信息来判决是否允许其它无线设备经由它们本身向基站通信,从而减轻针对位于小区边缘的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能。
在一些系统中,蜂窝基站可以相互协作以管理在小区的边缘的干扰。然而预计这样的方法强迫蜂窝基站轮流混洗它们的资源以减轻干扰。本发明的原理在一些实施例中向这些蜂窝基站提供另一种用于管理干扰的方式,尽管本技术中的一些技术可以与使用集中式控制以减轻干扰的蜂窝基站一起使用。例如,如果蜂窝基站检测到服务于在小区的边缘的无线设备可能针对在小区的相同边缘附近的其它无线设备引起大量干扰,例如SINR可能少于3dB或者CQI可能少于10,则基站之一可以与牵涉的无线设备的蜂窝接口通信并且请求该无线设备使用它的非蜂窝接口以与蜂窝网络间接通信。这一方式是独特的,因为蜂窝网络请求无线设备选择通向蜂窝网络的另一路由,尽管这并非该方式独特的仅有原因,并且这里描述的其它实施例出于其它原因而独特。因此,在一些实施例中,利用来自基站的松散帮助,无线设备获得用于帮助减轻针对位于小区边缘附近的其它无线设备的干扰并且也帮助增强蜂窝网络的性能的机会。
在本发明的另一实施例中,一种过程可以提高无线网络的性能。示例过程可以包括第一无线设备从第二无线设备和第三无线基站接收支持。第三无线基站可以在有益时、例如在第二无线设备在从基站到第二无线设备的下行信道上经历变强(up-fade)时或者在第一无线设备在从基站到第一无线设备的下行信道上经历变弱(down-fade)时对经由第二无线设备用于第一无线设备的业务寻路由。另外,第一无线设备可以在有益时对经由第二无线设备用于第三无线基站的业务寻路由。第三无线基站、例如蜂窝基站也可以在与第一无线设备通信时请求来自第二无线设备的支持。另外,第一无线设备可以在与第三无线基站通信时请求来自第二无线设备的支持。
在上文描述的实施例中,第二无线设备可以基于以下因素中的至少一个因素来选择向第一无线提供支持、例如充当用于第一无线设备的中间节点、比如网关节点:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目、第二设备的当前状态、第一设备的当前状态、第二无线设备使用的参与策略、第一无线设备使用的参与策略和周围无线环境。例如可以比较这些因素中的每个因素或者子集与相应阈值或者范畴,并且如果因素满足阈值或者落入范畴中,则设备可以选择向第一无线设备提供支持,而如果未满足阈值或者范畴不适用,则设备可以选择不向第一无线设备提供支持。
在上述实施例中,第一无线设备可以请求来自第二无线设备和第三无线基站的支持,并且用于支持第一无线设备的用户的成本可以取决于以下时间各项中的至少一项:时间、日期、预订费、用户简档、网络条件、网络拥塞、位置、周围无线环境、场所价格、平均价格、夜间价格和月度价格。预计将用于请求、批准、接收和给予支持的成本尺度相加产生用于无线终端相互配合的经济刺激。这样的配合可以对无线终端和无线网络有用,尽管并非所有实施例并入这些刺激。例如支付更高预订费的预订者可以请求来自附近无线终端的相对频繁和重大配合。例如在高峰小时期间,请求和接收支持可以具有高的场所价格。也在高峰小时期间,批准和给予支持可以具有与它关联的高报酬。可以使这样的成本和报酬信息实时可用于用户、无线设备、无线基站和无线网络运营商。
图7A至7D是根据本发明一个实施例的蜂窝网络中的小区的例子的广义图解视图,其中小区中的无线设备具有用于经由多跳跃与彼此和基站配合的能力。在图7A的场景702中,无线设备704经历来自蜂窝塔712的变强,并且无线设备706和708经历来自蜂窝塔712的变弱。变强在时间和/或频率上的给定瞬间时发生,接收器在高的信号与干扰和噪声的比值(SINR)或者高信号与噪声的比值接收传输器信号。变弱在时间和/或频率上的给定瞬间时发生,接收器在低的信号与干扰和噪声的比值(SINR)或者低信号与噪声的比值(SNR)接收传输器信号。无在无线设备与蜂窝塔之间的任何配合,用于无线设备706与蜂窝基站通信的仅有方式是直接通过单个跳跃。如场景702中所示,这样的限制可能强迫设备由于变弱而在使用给定数量的无线频谱之时获得低数据速率。在图7B的场景720中,无线设备722经历来自蜂窝塔730的变强,并且无线设备724和726经历来自蜂窝塔730的变弱。如果蜂窝塔730能够经由无线设备722将下行业务向无线设备724寻路由,则它可以使用与场景702中相同数量的频谱来支持更高数据速率,因为设备722体验来自蜂窝塔730的变强。在图7C的场景740中,无线设备744经历来自蜂窝塔750的变强,并且无线设备742和746经历来自蜂窝塔750的变弱。因此,在场景740中,蜂窝塔750可以向无线设备744发送下行业务并且仍然可以使用与场景702中相同数量的频谱来支持更高数据速率。这是因为设备744经历来自蜂窝塔750的变强。在图7D的场景760中,无线设备766经历来自蜂窝塔770的变强,并且无线设备762和764经历来自无线设备770的变弱。如果无线设备770能够经由无线设备766将下行业务向无线设备764寻路由,则它可以使用与场景702中相同数量的频谱来支持更高数据速率,因为设备766体验来自蜂窝塔770的变强。这一例子是无线终端和无线网络可以从用于从彼此接收支持的能力中受益的一种方式。在场景702、720、740和768中的数据速率可以是1Mbps,并且带宽可以是5MHz。
来自蜂窝网络的不同部分的算法支持可以在一些系统中对单跳跃和多跳跃蜂窝网络有用。这样的支持可以有助于协同路由、协同调度、可靠性和吞吐量增强。算法支持可以来自基站收发器系统(BTS)、基站控制器(BSC)、无线电网络控制器(RNC)、移动切换中心(MSC)和其它无线终端。这样的算法支持可以例如通过实现若干使用情况和应用来增强用户体验和网络性能。例如图7A-7D中所示例子可以受益于来自蜂窝基站的这样的路由算法支持。注意图7A-D中的不同无线设备可能由于多径效应、遮蔽效应和小汽车的移动性而在不同时间和频率经历严重变强和变弱。可以要求来自MSC的计费支持实行用于接收和批准支持的不同成本和报酬。接收或者批准的支持数量可以基于预订费、用户简档、用户偏好和多跳跃参与策略。在无线终端之间的算法支持和配合可以由无线设备、无线基站、无线网络和核心网络引起/发起/实现。
通常,用户使用蜂窝网络而未知关于蜂窝网络的当前状态的大量内容。例如可能在蜂窝网络的小区中有严重拥塞,并且如果用户的蜂窝设备不断地保持试图访问蜂窝网络,则拥塞可能变得更糟。这可能减少用于每个人的性能。如果无线终端具有相互配合核心网络的能力,则无线设备可以能够巧妙地访问蜂窝网络以满足终端用户的需要,尽管这并非这样的配合的仅有益处,并且并非所有实施例参加这一形式的配合。实施例可以包括应用软件,该应用软件使用来自附近无线终端和蜂窝运营商的核心网络的算法支持来感测网络状态和网络拥塞。另外,应用软件可以收集用户的用于访问蜂窝网络的请求。使用两条信息,应用软件然后可以用减轻网络拥塞而又未向终端用户表现为不可用的方式从网络传输和接收数据。例如可以与蜂窝网络交换对延迟敏感的数据、比如语音而无大量延迟。然而可以延迟用于下载文件和缓冲视频的请求以平衡网络中的拥塞并且帮助网络在稳定状态中操作。另外,可以通过灵巧的用户接口设计、例如通过缓冲和过渡动画来向终端用户隐藏在访问蜂窝网络时的延迟。另外,预计在无线终端与蜂窝运营商的核心之间的配合和协调有利于总网络性能。因此,预计终端用户经历用户体验和性能增益。上述实施例的应用软件或者硬件可以一次寻求来自用户的多个请求(例如需要网络访问)、然后使用对宏和微网络环境的了解来机会性地使用网络。这样的功能可以包括在http数据在网络方便之际变得可用时向用户使用的web浏览器提供这样的数据。在一些实施例中来自其它无线终端和网络运营商的核心网络的算法支持可以简化这样的应用的人类接口的设计并且使它向终端用户表现为如同延时为低。另外,如上文说明的那样,网络效率可以增加并且拥塞可以减少这可以尤其在高峰使用和繁重拥塞时间期间对无线网络有用,尽管预计这一技术提供其它益处,并且并非所有实施例提供这一益处。被延迟显著数量的网络访问可以在一些实施例中特别有用。例如可以延迟备份大型数据库直至在网络拥塞为低并且足够网络容量可用时的夜间。
另外,在一些实施例中,无线设备可以未利用来自基站的辅助或者利用来自基站的有限辅助来独立做出这一判决。一种做到这一点的这样的方式是分析来自附近基站的信号强度。如果前(最强)少数基站的信号强度接近相同,则设备可以预测过量小区边缘干扰是可能的并且可以试图使用它的非蜂窝接口以与附近蜂窝基站间接通信。用于以分布式方式预测和感测小区边缘用户干扰的其它方式可以使用以下各项之一:附近基站的信号强度、附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目、周围无线环境、通过通向蜂窝网络的各种直接和间接路由的吞吐量历史以及来自附近无线设备的反馈。可以向分布式算法和协议中馈送来自附近无线设备的反馈,这些算法和协议在一些实施例中可以确定路由而无对小区上或者某一范围内的每个无线设备的状态的全局了解。另外,在一些系统中,这样的反馈仅向设备提供指示,并且设备仍然能够做出独立跳跃判决以减轻小区边缘用户干扰。然而在某些系统中,分布式方式也可能过于谨慎并且受误报警困扰。因此,与基站的松散协调可以在某些实施中即使在无线设备使用它们的非蜂窝接口以与基站通信时仍然有用;本发明的原理在某些实施例中适应这样的协调以进一步增强蜂窝网络的覆盖和容量。
在某些实施例中,在混并蜂窝非蜂窝多跳跃网络中的每个无线设备可以执行用于选择无线设备将在网络中执行的一个或者多个角色的某些过程。例如图8图示了用于确定无线设备是否将在多跳跃网络中作为中继节点(例如作为中间节点)来操作的过程800的例子。尽管按照特定顺序解决这一过程和这里讨论的其它过程的步骤,但是除非另有明示,则当前描述的技术不限于按照该顺序执行步骤的实施例。
过程800在本实施例中始于如块812所示感测节点状态信号是否由另一无线节点广播的步骤。如上文描述,节点状态信号可以是多跳跃网络中的每个无线设备广播的信号。
接着,在所示过程800中,例如执行过程800的无线设备如块814所示确定节点状态信号是否由另一无线设备广播。如果未广播节点状态信号,则作为响应,过程800在这一实施例中返回到块812。如果广播节点状态信号,则作为响应,过程800如块816所示继续接收节点状态信号。接收节点状态信号可以包括通过执行过程800的无线设备的非蜂窝接口接收节点状态信号。在一些实施例中,在接收的节点状态信号中编码的或者以别的方式由节点状态信号输送的信息可以存储于执行过程800的无线设备的存储器中。接收节点状态信号也可以包括感测节点状态信号的属性,这些属性包括节点状态信号的信号强度和节点状态信号的信号与噪声的比值或者信号与干扰加上噪声的比值。
在这一实施例中,过程800继续如块818所示获得指示蜂窝信号强度的值的步骤。获得指示蜂窝信号强度的值可以包括获得指示来自蜂窝基站的信号在网关节点的蜂窝信号强度的值,该网关节点例如是广播在步骤816中接收的节点状态信号的网关节点或者如下网关节点,广播节点状态信号的无线设备、例如中间节点被配置成通过该网关节点连接到蜂窝基站。蜂窝信号强度可以是例如上游网关节点从蜂窝基站接收的信号的幅度。在一些实施例中,幅度可以在频域中、例如在使用正交频分复用(OFDM)的一些系统中是幅度,或者信号强度可以在时域中、例如在某些第三代蜂窝网络中是幅度。测量蜂窝信号强度的网关节点可以例如从整个数据帧或者基于对帧的首部、前同步码或者导频编码的蜂窝信号对信号强度采样。在一些实施例中,可以表达信号强度为接收信号强度指示(RSSI),或者可以表达信号强度为接收信道功率指示符(RCPI),二者如IEEE 802.11n规范定义的那样。在某些实施例中,可以通过从感测的蜂窝信号幅度减去噪声的测量或者估计、例如环境噪声估计或者如在讨论的信道上的静默时段期间测量的环境噪声测量来计算蜂窝信号强度。
接着,在过程800的本实施例中,例如无线设备如块820所示确定指示蜂窝信号强度的值是否大于阈值蜂窝信号强度。在这一实施例中,如果蜂窝信号强度不大于阈值蜂窝信号强度,则作为响应,过程800返回到块812。阈值蜂窝信号强度可以在过程增益之前例如在第三代CDMA蜂窝网络中为-50dBm或者-113dBm或者在LTE蜂窝网络中为-100dBm或者零dBm。在一些实施例中,阈值蜂窝信号强度可以是蜂窝信号的信号与噪声的比值或者信号与干扰加上噪声的比值而响应于更高比值来使用更高阈值。某些实施例可以响应于当天时间和与该当天时间关联的网络使用分布图来改变阈值。例如可以在繁重蜂窝网络业务时间期间提升阈值。如果指示蜂窝信号强度的值少于阈值蜂窝信号强度,则作为响应,过程800返回到块812。否则,过程800用标号822标注的步骤。在一些实施例中,除了所示判决块820之外或者取而代之,蜂窝信号强度可以乘以蜂窝信号强度系数,并且这一个值可以与下文描述的其它值相加以形成合计中继必需性分数。
在这一实施例中,过程800接着包括如块822中所示获得指示蜂窝信号质量的值的步骤。讨论的蜂窝信号质量在这一实施例中可以是如执行过程800的无线设备感测的用于为它本身选择角色的信道质量指示符(CQI)或者SINR或者SNR。可以例如通过感测来自多于一个蜂窝基站的信号的信号强度并且从下一最强信号强度减去最强信号强度来量化蜂窝信号质量。一些实施例可以量化蜂窝信号质量为信号与干扰加上噪声的比值、信道质量指示符或者每位能量与每位噪声的比值。一些实施例可以例如通过测量在执行过程800的无线设备与蜂窝基站之间的数据信号的速率或者吞吐量来间接量化蜂窝信号质量。某些实施例也可以测量来自除了蜂窝基站之外的源的蜂窝信号质量、比如来自其它无线手持机的干扰。例如配置用于LTE蜂窝网络的一些系统可以将与上文描述的技术相似的技术用于测量来自蜂窝基站的干扰以测量来自其它手持机的干扰。一些实施例可以通过对从其接收信号的蜂窝塔的数目计数来估计蜂窝信号质量数量。可以通过执行过程800的无线设备的蜂窝接口感测来自各种蜂窝基站的信号。
在获得指示蜂窝信号质量的值之后,在这一实施例中,过程800继续步骤824,在该步骤中确定指示蜂窝信号质量的值是否大于阈值蜂窝信号质量。在一些实施例中,阈值蜂窝信号质量可以是包括处理增益的0dB至30dB或者如在无处理增益时测量的-20dB至20dB。与阈值蜂窝信号强度一样,可以基于其它参数改变阈值蜂窝信号质量。例如可以基于当天时间和网络使用分布图来增加阈值蜂窝信号质量,从而在当网络业务通常繁重时的时间期间增加阈值蜂窝信号质量。在另一例子中,可以基于与指示蜂窝信号质量的值有关的不确定性数量来调节阈值蜂窝信号质量而更高不确定性数量对应于更高阈值蜂窝信号质量。如果指示蜂窝信号质量的值不大于阈值蜂窝信号质量,则过程800返回到块编号812。否则,过程800继续块编号826。在一些实施例中,除了判决块824之外或者取而代之,指示蜂窝信号质量的值可以乘以蜂窝信号质量系数并且与上文提到的合计中继必需性分数相加。
接着,所示过程800包括如块826所示获得指示非蜂窝信号强度的值的步骤。非蜂窝信号强度在这一实施例中是在执行过程800的无线设备接收的来自其它无线设备的非蜂窝信号强度。例如可以基于从另一无线设备接收的节点状态信号的强度来量化非蜂窝信号强度。非蜂窝信号可以是根据上文提到的非蜂窝信号协议中的任何协议传输的信号,这些非蜂窝信号协议包括IEEE 802.11协议中的任何协议。在一些实施例中,量化非蜂窝信号强度为RSSI或者RCPI值。过程800的一些实施例可以包括从测量的非蜂窝信号强度减去非蜂窝噪声或者干扰的估计或者测量以形成调整的非蜂窝信号强度值的步骤。可以例如量化非蜂窝信号强度为基于来自其它无线设备的节点状态信号或者其它信标或者数据帧的来测量的幅度。(如上文指出的那样,节点状态信号可以包括指示用来传输节点状态信号的功率的值,并且在一些实施例中,指示非蜂窝信号强度的值可以除以这一个值以确定路径损耗值,可以如图所示比较该路径损耗值与路径损耗阈值以确定过程800是否返回到块812或者继续。)在其中执行过程800的无线设备测量多个无线设备的非蜂窝信号强度的实例中,无线设备可以比较非蜂窝信号强度并且选择最强信号作为指示非蜂窝信号强度的值。
接着,在过程800的所示实施例中,执行过程800的无线设备如块828所示确定指示非蜂窝信号强度的值是否大于阈值非蜂窝信号强度。这一确定828可以包括与例如在实现IEEE 802.11协议之一的系统中为-30dBm和-96dBm的阈值非蜂窝信号强度比较。取而代之或者除此之外,指示非蜂窝信号强度的值可以乘以可以凭经验确定的或者基于建模来确定的非蜂窝信号强度系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。如果指示非蜂窝信号强度的值不大于阈值非蜂窝信号强度,则作为响应,过程800返回到块812。否则,作为响应,过程800继续块830。
在过程800的本实施例的块830中,获得指示非蜂窝信号质量的值。在一些实施例中,可以例如量化指示非蜂窝信号质量的值为RSSI值、信号与噪声的比值、信号与干扰加上噪声的比值或者RCPI值。在其它实施例中,指示非蜂窝干扰的值可以是在特定信道或者与特定信道重叠的信道上传输的无线设备的计数。可以根据节点状态信号或者其它信号、例如信标帧、数据帧或者经由执行过程800的无线设备的非蜂窝接口接收的其它传输来测量非蜂窝信号质量。在运用下文描述的确定性或者部分确定性帧间间距技术中的一些技术的系统中,可以经由使用中或者可用的帧间间距持续时间时隙数目来量化非蜂窝干扰。
接着,在本实施例中,如块832所示确定指示非蜂窝信号质量的值是否大于阈值非蜂窝信号质量。阈值非蜂窝信号质量可以例如在实现IEEE 802.11协议之一和64 QAM编码的非蜂窝系统的情况下是例如为包括过程增益的0dB至30dB SINR的比值或者指示符(例如CQI或者SINR)。利用更激进编码、比如256 QAM的系统在一些实施例中可以具有0至40 dB的阈值非蜂窝干扰。在一些实施例中,可以基于用于测量的非蜂窝干扰的置信程度来调节阈值非蜂窝干扰而更低置信程度对应于更高阈值非蜂窝干扰。如果指示非蜂窝信号质量的值少于阈值非蜂窝信号质量,则过程800返回到块812。否则,过程800继续块834。取而代之或者除此之外,指示非蜂窝信号质量的值可以乘以非蜂窝信号质量系数而凭经验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。
在一些实施例中,过程800可以包括如块834所示指示与执行过程800的无线设备关联的用户为蜂窝服务支付的价格的值的步骤。指示用于蜂窝服务的架构的值可以例如指示执行过程800的无线设备的用户已经承诺向蜂窝网络运营商支付的数额或者用户与蜂窝网络运营商的关系的其它属性、例如用户是否为长期客户或者出于某一其它原因而有权享有更高服务水平。可以基于与无线设备关联的SIM卡或者在无线设备的存储器中存储的无线设备的其它标识符来从蜂窝网络获得指示价格的值。在一些实施例中,无线设备可以实时(例如与执行本步骤近似地并发)查询蜂窝网络以标识指示支付价格的值。
接着在过程800的所示实施例中,无线设备如块836所示确定指示与无线设备关联的用户为蜂窝服务支付的价格的值是否少于阈值价格。在其它实施例中,无线设备可以确定价格是否大于阈值价格。在其它实施例中,无线设备可以确定价格是否大于阈值价格。可以基于多种因素来调节阈值价格。例如可以响应于执行过程800的无线设备的相对低电池电平、例如少于20%电池容量剩余来减少阈值价格,或者可以基于在无线设备的存储器中存储的当天时间和使用历史来调节阈值价格,例如如果是在傍晚时分并且设备的先前使用指示无线设备可能在晚上较晚时间被大量使用,则可以提高阈值价格。如果指示为蜂窝服务支付的价格的值大于阈值价格,则作为响应,过程800返回到块812。否则,作为响应,在这一实施例中,过程800继续块838。取而代之或者除此之外,指示为蜂窝服务支付的价格的值可以乘以价格系数而凭经验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。
在其它实施例中,执行过程800的无线设备可以从另一无线设备获得指示另一用户愿意为从执行过程800的无线设备跳跃而支付的价格的值。可以比较这一接收的支付要约与阈值支付价格,如果支付要约超过阈值支付价格,则作为响应,过程800可以如图所示继续块838,或者如果未超过阈值支付价格,则作为响应,过程800可以返回到块812。在一些实施例中,执行过程800的无线设备的用户可以录入用来设置阈值支付价格的阈值价格或者参数。例如用户可以指示阈值支付价格应当根据当天时间和在执行过程800的无线设备中剩余的电池功率数量而具有某一个值。
在这一实施例中,过程800继续如块838所示获得指示由执行过程800的无线设备存储的能量数量的值的步骤。指示能量数量的值在一些实施例中可以是指示剩余未耗尽的电池存储容量数量的值、剩余电池寿命百分比或者指示无线设备可以继续借助现有存储能量数量和当前使用模式来操作的时间量的值,或者该值可以是或者对应于存储的能量绝对值。在其它实施例中,该值可以指示贮存器中剩余的流体数量、例如用于在燃料电池中使用的氢或者甲烷数量。在一些实施例中可以通过查询无线设备的操作系统来获得指示能量数量的这一个值。
接着在本实施例中,如块840所示,执行过程800的无线设备确定指示存储能量数量的值是否超过阈值能量数量。在一些实施例中可以基于多种因素来调节阈值存储能量数量。例如可以基于当天时间和在执行过程800的无线设备的存储器中存储的先前使用分布图来调整阈值能量数量而基于在存储器中存储的先前使用分布图在当天的剩余部分内的积分来调整阈值能量数量。例如,如果先前使用分布图和当天时间指示无线设备可能在再次被收费之前被大量操作,则可以提高阈值能量数量,并且反之亦然。分布图可以包括在某个时段内、例如在前一周内针对当天每个小时的平均使用量并且可以指示在这一时段期间向无线设备收费的时间。在这一实施例中,如果指示存储能量数量的值少于阈值能量数量,则作为响应,过程800返回到块812。否则,作为响应,在本实施例中,过程800继续块842。取而代之或者除此之外,指示存储能量数量的值乘以能量存储系数而凭经验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。
接着在过程800的所示实施例中,如块842所示获得执行过程800的无线设备的天线数目的值。在一些实施例中,该值可以是指示是否配置无线设备用于多输入多输出(MIMO)的二进制值。在其它实施例中,值可以是用于蜂窝信号输入双工、输出双工或者输入和输出的天线数目。指示天线数目的值可以例如存储于通过无线设备的OS可访问的寄存器或者其它配置设置中。天线数目可以是连接到执行过程800的无线设备的蜂窝接口、非蜂窝接口或者二者的天线数目。
接着在过程800的所示实施例中,如块844所示比较指示天线数目的值与阈值天线值。阈值天线值可以例如是从1到8的天线数目。预计更多天线将提供与其它设备的更好连接,因为附加天线可以例如用于以比具有更少天线的系统更高的准确性访问,接收的信号的无线方向和无线距离在一些实施例中提供如下信息,该信息可以影响归于干扰测量的置信度并且可以用来估计网络的拓扑。在这一实施例中,如果指示天线数目的值少于阈值天线值,则作为响应,过程800返回到块812。否则,作为响应,过程800继续块编号846。取而代之或者除此之外,指示天线数目的值可以乘以天线系数而凭经验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。在其它实施例中,例如在无线设备的引导过程期间更低频率地执行步骤822和844,并且如果指示天线数目的值超过预置天线值则才执行过程800。
接着在过程800的当前描述的实施例中,无线设备如块846所示获得指示执行过程800的无线设备的移动的值。可以通过各种机制感测移动。例如可以通过无线设备的部件感测移动,这些部件被配置成通过全球定位系统检测位置和位置改变。在另一例子中,可以通过无线设备的蜂窝或者非蜂窝接口的来自多个、例如三个或者更多蜂窝或者非蜂窝信号源的蜂窝或者非蜂窝信号三角测量无线设备的位置和无线设备的位置改变来检测移动。在另一例子中,可以通过计算无线设备接收的无线信号的多普勒移位来检测无线设备的移动。在一些实施例中,可以通过耦合到无线设备的加速度计、例如通过对来自加速度计的信号积分以估计数量检测移动。在一些实施例中,相对于固定参考点、例如一个或者多个蜂窝基站测量移动。除此之外或者取而代之,可以相对于潜在可移动参考点、例如相对于可以向执行过程800的无线设备上跳跃的或者执行过程800的无线设备本身可以向其上跳跃的其它无线设备来量化移动。
在这一实施例中,无线设备可以接着如块848所示确定指示移动的值是否少于阈值移动值。在其它实施例中,无线设备可以确定指示移动的值是否大于阈值移动值。阈值移动可以是低移动或者高移动值或者目标值、比如少于每小时10英里或者少于每小时30英里。在一些实施例中,可以表达阈值移动为拓扑改变速率,该拓扑改变速率客观地量化为慢速或者快速、例如为每分钟少于一个或者多个无线设备到达或者离开设备的无线范围。如果指示无线设备的移动的值大于阈值移动值,则作为响应,过程800返回到块812。否则,在这一实施例中,作为响应,过程800继续块850。取而代之或者除此之外,指示无线设备的移动的值可以乘以移动系数而凭经验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。
接着在过程800的当前描述的实施例中,无线设备如块850所示获得指示当天时间的值。在一些实施例中,指示当天时间的值可以是24小时时钟上的当天时间。在其它实施例中,指示当天时间的值可以指示相对于在无线设备的存储器中存储的使用分布图图案而言的时间。例如存储于存储器中的使用分布图图案可以指示其中对无线设备收费的一个或者多个平均当天时间和用于当天的其它部分的每个时段、例如在每个小时期间的平均使用。在这一例子中,存储于存储器中的使用分布图图案可以指示通常在下午9点与上午7点之间对无线设备收费并且设备典型每日使用的70%出现于下午6点与下午9点之间。响应于这一分布图和当前当天时间为下午6点的指示,指示当天时间的值可以指示预计在下一收费时期之前出现的预测功率使用或者网络业务量。
接着在这一实施例中,无线设备如块852所示确定指示当天时间的值是否大于阈值时间。在其它实施例中,无线设备可以确定当天时间是否少于阈值时间。可以基于其它因素来修改阈值时间。例如,如果指示当天时间的值指示预计大量使用量,则阈值时间可以相对高并且可以基于无线设备存储的能量数量来调整。如果指示当天时间的值少于阈值时间,则在这一实施例中,作为响应,过程800返回到块812。否则,作为响应,过程800继续步骤854。取而代之或者除此之外,指示当天时间的值可以乘以时间系数而凭检验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。
在步骤854中,在这一实施例中,无线设备获得指示可用带宽数量的值。在一些实施例中,可以通过发送和接收数据来凭经验确定指示可用带宽数量的这一个值。在一些实施例中,可以获得两个值,一个用于上行可用带宽而一个用于下行可用带宽,并且可以在后继步骤中比较每个值与单独阈值。可用带宽数量在本实施例中可以是可用蜂窝带宽数量,尽管其它实施例除此之外或者取而代之可以获得指示非蜂窝可用带宽数量的值。在一些实施例中,可用带宽数量可以由蜂窝基站确定,并且可以向无线设备传输这一个值。在其中执行过程800的无线设备通过网关节点连接到蜂窝基站的实施例中,指示可哟管带宽数量的值可以是指示网关节点与蜂窝基站的可用带宽数量的值。可以量化可用带宽数量为可用无线协议的频谱或者其它正交属性的数量。
接着,在过程800的这一实施例中,无线设备如块856所示确定指示可用带宽数量的值是否大于阈值带宽数量。可以按照绝对项、例如从每秒0Mb到每秒100Mb表达阈值带宽数量,或者可以表达阈值带宽数量为潜在可用带宽最大数量的百分比、例如从0%到100%或者大于20%、大于40%或者大于60%。可以基于其它因素来调节阈值带宽数量。例如其它潜在始发节点无线设备可以广播指示所需带宽数量的信号,并且可以例如基于、例如为了与指示的所需带宽数量匹配来调整阈值带宽数量。在一些实施例中,执行过程800的无线设备可以广播可用带宽数量例如作为节点状态信号的部分。指示可用带宽数量的值的可靠性也可以与数量一起被考虑在阈值中。例如,如果可靠性例如由于可用带宽数量的相对少量采样、例如少于单个数据帧而为低,则可以提高阈值带宽数量。在这一实施例中,如果指示可用带宽数量的值少于阈值带宽数量,则作为响应,过程800返回到块812。否则,作为响应,过程800继续块858。取而代之或者除此之外,指示可用带宽数量的值可以乘以带宽系数而凭经验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。
接着,在过程800的本例中,无线设备如块858所示获得指示从无线设备到蜂窝基站的跳跃数目的值。如果无线设备是网关节点,则跳跃数目可以是一,或者如果无线设备向网关节点上直接或者间接跳跃,则跳跃数目可以是二或者更高。例如无线设备可以如下文描述的那样先确定它是否将充当网关节点从而指示它具有跳跃计数一。如果无线设备确定它将不充当网关节点,则无线设备可以查看在从其它无线设备接收的信号中编码的数据。可以部分基于从执行过程800的无线设备可以从其跳跃的另一无线设备接收的节点状态信号来确定指示跳跃数目的值。例如,如果与网关节点更接近的另一无线设备广播节点状态信号,该节点状态信号指示更接近的无线设备具有通向网关节点的单个跳跃,则执行过程800的无线设备可以将接收的数目加一从而产生通向蜂窝基站的三个跳跃的值。
接着在过程800的这一实施例中,无线设备可以如块860所示确定指示跳跃数目的值是否少于阈值跳跃值。如果指示跳跃数目的值大于阈值,则作为响应,无线设备可以返回到过程800的块812。否则,作为响应,无线设备可以继续块862。去而代之或者除此之外,指示跳跃数目的值可以测高仪跳跃计数系数而凭经验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。
接着,在这一实施例中,无线设备可以如块862所示获得指示通向蜂窝基站的路由质量的值。指示路由质量的值可以是加权度量,该加权度量包括平均吞吐量、平均延时、平均抖动、可用带宽、跳跃设备数目、通向基站的跳跃数目和通向基站的替代路由。用于加权度量的系数的符号可以往往使路由质量响应于平均延时、平均抖动和通向基站的跳跃数目增加而减少。可以例如通过在无线设备与蜂窝基站之间广播和接收测试数据或者其它数据来凭经验测量平均吞吐量。在一些实施例中,可以通过管理帧并且测量往返时间来确定平均延时,该管理帧ping检测蜂窝基站、例如请求来自蜂窝基站的接收确认。可以例如通过传输ping检测蜂窝基站的多个管理帧并且测量往返时间的变化、例如最大值减去最小值或者标准偏差来确定平均抖动。可以例如基于当前已经选择执行过程800的无线设备以从该无线设备条也的其它无线设备的计数来确定跳跃设备数目。通向基站的跳跃数目可以是在步骤845中获得的值。通向基站的替代路由可以是对有多少备用路由可用于蜂窝基站的测量和那些备用路由的质量测量。可以基于执行过程800的无线设备可以从其跳跃的无线设备广播的节点状态信号来获得或者可以用与当前描述的步骤862相同的方式确定那些备用路由的质量。
接着在过程800的本实施例中,无线设备如块864所示确定指示路由质量的值是否大于阈值路由质量。如果指示路由质量的值少于阈值路由质量,则作为响应,过程800返回到块812。否则,作为响应,过程800继续块866。取而代之或者除此之外,指示路由质量的值可以乘以路由质量系数而凭经验确定或者基于建模来确定适当系数,并且这一个值可以与上文提到的合计中继必需性分数相加。
在一些实施例中,无线设备可以如块866所示并且如上文描述的那样获得用于无线设备的合计中继必需性分数。无线设备可以如块868所示确定合计中继必需性分数是否大于阈值分数。如果合计中继必需性分数少于阈值分数,则作为响应,过程800可以返回到块812。否则,作为响应,过程800继续块870。在一些实施例中,合计中继必需性分数可以指示无线设备用于充当中继节点的总适当性。例如执行过程800的无线设备可以通过勉强超过上文提到的阈值中的若干阈值来达到步骤868,在该情况下,合计中继必需性分数将仍然相对低从而指示无线设备比具有更高合计中继必需性分数的其它设备更少地适合作为中继。
在过程800的本实施例中,无线设备可以如块870所示广播信号,该信号指示无线设备作为中继节点的可用性。可以广播该信号为节点状态信号、比如上文描述的节点状态信号。在其它实施例中,执行过程800的无线设备可以感测另一无线设备是否广播或者传输用于从执行过程800的无线设备跳跃的请求,在该情况下,在某些实施例中,执行过程800的无线设备可以在非蜂窝接口上从始发节点接收数据并且通过非蜂窝接口向另一无线设备或者通过它的蜂窝接口向蜂窝基站传输接收的数据。
在其它实施例中,可以按照与上文讨论过程100的步骤中的每个步骤或者子集的顺序不同的顺序执行它们。另外,尽管预计过程800的步骤中的每个改进对作为中继节点的无线设备的选择,但是可以用过程800中的步骤的子集执行这样的选择,这不会暗示也不能省略任何将来或者这里别处描述的步骤。
在其它实施例中,可以向例如在无线设备的CPU上执行的一阶、二阶或者三阶或者更高阶神经网模块中传递在步骤818、822、826、830、834、838、842、846、850、854、858和862中获得的值中的每个值作为输入。可以凭经验确定或者基于建模来确定用于这一实施例的神经网的每层的增益,并且这些值可以存储于无线设备中的存储器中用于评价无线设备是否应当作为中继节点来操作。在其它实施例中,支持矢量机或者其它及其学习模块可以用来基于上文提到的值来确定无线设备是否将作为中继节点来操作。
上文描述的过程800和有关实施例也可以由无线设备用来确定无线设备是否将充当网关节点。在一些实施例中,可以出于这一目的而通过颠倒判决步骤820和824来修改上文描述的过程800。例如在这一实施例中,响应于确定指示蜂窝信号强度的值大于阈值蜂窝信号强度,无线设备可以返回到步骤812,并且响应于确定指示蜂窝信号强度的值少于阈值蜂窝信号强度,无线设备可以继续块822。类似地,响应于确定指示蜂窝信号质量的值大于阈值蜂窝信号质量,无线设备可以反馈到块812,并且响应于确定指示蜂窝干扰的值少于指示蜂窝干扰的值少于阈值蜂窝干扰,无线设备可以继续块826。预计这两个修改造成具有相对强的蜂窝信号干扰和相对少的蜂窝干扰的无线设备作为网关节点来操作、由此向蜂窝网络上的四个其它无线设备潜在地提供相对低蜂窝干扰的路径,尽管并非所有设想的实施例提供这一益处。在其它实施例中,未颠倒一些步骤,并且过程800在某些步骤中运用不同(例如更高)阈值以确定设备是否将作为网关节点来操作。
在某些实施例中,每个无线设备可以执行用于确定无线设备是否将直接或者通过中间节点和网关节点间接连接到蜂窝基站的过程。在图9中示出了这样的过程900的例子。可以例如定期地、例如响应于接收节点状态信号或者响应于某一数量的时间流逝、比如近似100ms来执行过程900。在其它实施例中,可以响应于用户例如通过拨打电话号码或者通过打开浏览器来指示用于传输或者接收数据的意图来执行过程900。无线设备的CPU可以结合蜂窝接口和非蜂窝接口来执行过程900。
在这一实施例中,过程900始于如块912所示无线设备感测一个或者多个蜂窝基站的蜂窝信号强度。可以用上文在其中获得蜂窝信号强度的步骤中描述的技术感测和表征蜂窝信号强度。在获得蜂窝信号强度之后,无线设备可以如块914所示确定任何蜂窝基站的信号强度是否大于阈值蜂窝信号强度。阈值蜂窝信号强度可以是如下幅度或者其它值,选择该幅度或者其它值使得蜂窝信号强度足以形成稳健连接,例如阈值蜂窝信号强度可以是大于-80dBm的值。如果蜂窝基站都没有如执行过程900的无线设备感测的比阈值蜂窝信号强度更大的信号强度,则作为响应900,过程900可以继续下文进一步描述的块924。否则,作为响应,执行本实施例的过程900的无线设备可以继续块916。接着,在这一实施例中,无线设备可以如块916所示确定是否多于一个蜂窝基站的信号强度大于阈值蜂窝信号强度。如果仅一个蜂窝基站具有比阈值蜂窝信号强度更大的蜂窝信号强度,则作为响应,执行过程900的无线设备可以继续块918,并且无线设备可以与具有最强信号强度的蜂窝基站直接传输和接收数据而未使用中间节点或者网关节点。否则,作为响应,无线设备可以继续块920,并且在本实施例中,无线设备可以如块920中所示计算指示在如执行过程900的无线设备感测的蜂窝基站的蜂窝信号强度之间的差值的值。指示差值的值可以是在每对蜂窝基站之间的平均差值、在具有最强信号的蜂窝基站与具有下一最强信号的蜂窝基站之间的差值或者从其接收信号的蜂窝基站的数目。接着在本实施例中,执行过程900的无线设备可以如块922所示确定指示在蜂窝基站的蜂窝信号强度之间的差值的值是否大于阈值信号强度差值。在这一实施例中,如果该值大于阈值信号强度差值,则作为响应,过程900继续块918,因为蜂窝基站之一具有明显更强信号强度从而指示与其它蜂窝基站的干扰有更少可能。否则,在这一实施例中,作为响应,执行过程900的无线设备继续块924并且获得指示可用中继节点的数据。
获得指示可用中继节点的数据可以包括从其它无线设备接收节点状态信号并且在执行过程900的无线设备的存储器中存储在非节点状态信号中编码的或者以别的方式由节点状态信号输送的数据。执行过程900的本实施例的无线设备可以接着如块926所示例如基于来自块924的获得的数据来确定中间节点是否可用。如果无终结节点可用,则作为响应,执行过程900的无线设备可以返回到块912,或者在一些实施例中,无线设备可以在希望仅寻求多跳跃连接的情况下返回到块924。否则,作为响应,执行过程900的无线设备继续块928并且选择可用中继节点。选择可用中继节点可以包括从在执行过程900的无线设备的存储器中存储的节点状态信号取回信息并且对可用中继节点排行或者以别的方式例如用下文描述的路由选择过程在可用中继节点之中选择。在一些实施例中,选择可用中继节点也可以包括向所选中继节点传输指示该选择的信号并且命令中继节点用相似传输向蜂窝网络向前传播连接。最后,在本实施例中,执行过程900的无线设备可以在执行过程900的无线设备的非蜂窝接口与所选中继节点的非蜂窝接口之间传输或者接收数据,该中继节点可以向和从蜂窝网络输送数据。
在一些实施例中,在某些境况之下,始发节点可能体验提供多于一个可用中继节点的网络拓扑。在一些实施例中,始发节点可以在可用中继节点之中选择并且经由单个中继节点传输数据或者经由多个中继节点并行传输数据。在图1中描绘了用于选择通过一个或者多个中继节点的路由的过程1000的例子。示例过程1000可以由混并蜂窝非蜂窝多跳跃网络中的每个始发节点执行。例如可以执行过程1000作为先前描述的过程的用于确定无线设备是否将从另一无线设备跳跃的步骤928的部分。过程1000也可以由中间节点执行以便选择网关节点或者与网关节点更接近的其它中间节点。
在这一实施例中,过程1000始于如块1012所示始发无线设备获得指示可用中继节点的数据。获得指示可用中继节点的数据可以包括上文参照过程800的块824描述的步骤。例如可以从通过始发无线设备的非蜂窝接口从多个可用中继节点中的每个可用中继节点接收的节点状态信号接收指示可用中继节点的数据。并且在一些实施例中,每个中继节点可以执行上文描述的用于形成节点状态信号的过程。接着,在本实施例中,可以如块1014所示在始发无线设备的存储器中存储指示可用中继节点的数据。在一些实施例中,可以存储数据为将每个中继节点的标识符与关于该中继节点的数据关联的结构化数据、例如为对象或者为数据库中的一个或者多个条目。
接着,在过程1000的本实施例中,始发节点可以基于获得的数据来计算中继排行。例如始发节点可以从存储器取回获得的数据并且将获得的数据的值乘以加权系数并且将乘积相加以形成用于可用作中继节点的每个无线设备的合计分数。加权系数可以具有符号(正或者负),从而加权系数往往引起以下效果:更大跳跃数目使给定的中继节点排行更低、更强蜂窝信号强度使给定的中继节点排行更高、更高蜂窝干扰数量使中继节点排行更低、在始发无线设备的蜂窝承运商与网关节点的蜂窝承运商之间的匹配使中继节点排行更高、在中继节点中存储的相对低的能量数量使中继节点排行更低、从始发设备到中继节点的相对强的非蜂窝连接使中继节点排行更高、相对高的非蜂窝干扰数量使中继节点排行更低以及中继节点的用户为蜂窝服务支付的更高价格使中继节点排行更低。可以凭经验或者基于各种拓扑和使用情况的建模来确定加权系数。在一些实施例中,可以在始发无线设备的存储器中存储并且在执行步骤1016之前从存储器调回加权系数。另外,在一些实施例中,蜂窝网络运营商可以随时更新加权系数以调整无线设备的操作。例如蜂窝网络运营商可以在以及吸引许多人的事件之前和期间、例如在音乐会或者体育比赛期间更新给定的地区中或者在特定蜂窝基站周围的加权系数。该更新可以调整加权系数以例如更仔细地使用非蜂窝频谱,例如可以增加与非蜂窝信号强度和非蜂窝干扰关联的加权系数的量值,并且可以减少其它加权系数的量值。可以通过多跳跃间接或者通过蜂窝连接直接传输更新。在一些实施例中,执行过程1000的无线设备向最高排行中继节点传输向该中继节点指示它的选择的信号。
接着,在过程1000的本实施例中,始发无线设备如块1018所示确定数据是否可用于传输或者接收。可以基于无线设备内的用于存储用于传输的数据的缓冲器或者基于在无线设备的非蜂窝接口上例如从中继节点之一、比如最高排行中继节点接收数据来进行确定。如果块18的确定指示无数据可用,则作为响应,过程1000返回到块1012。否则,在本实施例中,执行过程1000的无线设备继续块1020,并且无线设备经由具有最高中继排行的中继节点的非蜂窝接口向蜂窝网络传输数据和从蜂窝网络接收数据。
在一些实施例中,例如,如果携带中继节点进入另一房间或者脱离范围,执行过程1000的无线设备可以调整以适应网络拓扑改变。无线设备将检测已经变得更少适合的无线设备的排行改变、例如下降,并且作为响应,另一中继节点将排行更高,这可以使执行过程1000的无线设备中止向第一中继节点的非蜂窝接口传输数据或者从该非蜂窝接口接收数据并且向其它现在更高排行中继节点的非蜂窝接口传输数据或者从该非蜂窝接口接收数据。
在一些实施例中,始发节点可以通过网关节点经由始发节点的非蜂窝接口向蜂窝基站发送数据,从而数据向蜂窝基站表现为如同数据直接来自始发节点例如用于计费、加密、认证、完整性和安全性的目的。在这些实施例中,中间节点可以在蜂窝节点在中间节点的非蜂窝接口上接收用于蜂窝基站的数据并且经由中间节点的非蜂窝接口中转数据,从而数据向基站表现为如同直接来自始发节点例如用于计费、加密、认证、完整性和安全性的目的。网关节点可以在网关节点的非蜂窝接口上接收用于基站的数据并且经由网关节点的蜂窝接口转发数据,从而数据向基站表现为如同直接来自始发节点例如用于计费、加密、认证、完整性和安全性的目的。
类似地,在一些实施例中,对于下行数据,始发节点可以在它的非蜂窝接口上接收用于它本身的数据,从而数据向它本身表现为如同直接来自蜂窝基站例如用于计费、加密、认证、完整性和安全性的目的。中间节点可以在中间节点的非蜂窝接口上接收用于始发节点的数据并且可以经由中间节点的非蜂窝接口中转数据,从而数据向始发节点表现为如同直接来自蜂窝基站例如用于计费、加密、认证、完整性和安全性的目的。网关节点可以在它的蜂窝接口上接收用于始发节点的数据并且经由它的非蜂窝接口转发数据,从而数据向始发节点表现为如同直接来自蜂窝基站例如用于计费、加密、认证、完整性和安全性的目的。
有用于数据帧在通过多跳跃发送数据时向始发设备或者蜂窝基站表现为来自特定蜂窝基站或者特定无线设备的若干方式。例如全球移动通信系统(GSM)标准的一些实施使用用户标识模块(SIM)卡。SIM卡包含也存储于蜂窝网络的数据库中的秘密信息。当通过向不信任的无线设备上跳跃来通过多跳跃通信时,用户可能想要加密他们的语音和数据通信。在一些实施例中,这样的用户可以仅信任他们自己的无线设备和蜂窝基站。
下文是一种用于有助于通过多跳跃在无线设备与基站之间的间接通信的安全方式。无线设备(或者始发节点)可以用始发节点的SIM卡加密数据帧。无线设备可以经由无线设备的非蜂窝接口发送出数据帧而不是在已经在它自己的蜂窝接口的协议栈中完成SIM加密之后向台前(stage)传递加密的数据帧。在通向蜂窝基站的多跳跃路径中的任何中间节点可以使用中间节点的非蜂窝接口来中转加密的数据帧。网关节点然后可以在它的非蜂窝接口上接收加密的数据帧并且在已经在网关节点的蜂窝接口的协议栈中完成SIM加密之后在台前注入数据帧。当蜂窝基站经由网关节点的蜂窝接口从网关节点接收加密的数据帧时,蜂窝基站可以使用始发节点的秘密细节以解密帧。不仅预计这样的实施与当前单跳跃蜂窝通信一样安全,而且预计这一技术也允许蜂窝基站的移动交换中心对始发节点计费。这是一种用于始发节点在经由它的非蜂窝接口通过多跳跃间接通信时向基站表现为它本身的方式。在一些实施例中,可以延伸这一技术以并入其它蜂窝和非蜂窝标准。
预计按照相反顺序应用本实施例提供另一种用于有助于通过多跳跃在无线设备与基站之间的间接通信的安全方式。基站可以用始发节点的在蜂窝网络的数据库中存储的SIM卡细节加密数据帧、然后经由蜂窝基站的蜂窝接口向网关节点的蜂窝接口发送出数据帧。网关节点可以经由网关节点的非蜂窝接口朝着始发节点传输加密的数据帧而不是传递加密的数据帧用于在它自己的蜂窝接口的协议栈中解密。在通向始发节点的多跳跃路径中的任何中间节点可以使用中间节点的非蜂窝接口来中转加密的数据帧。始发节点可以在始发节点的非蜂窝接口上接收数据帧并且在已经在始发节点的蜂窝接口的协议栈中完成SIM解密之后在台前注入数据帧。始发节点然后可以使用它的SIM卡证书以解密帧。预计一些实施例与当前单跳跃蜂窝通信一样安全,并且也预计这些实施例允许对始发节点计费并且也向始发节点验证蜂窝基站的真实性。因此,在一些实施例中,蜂窝基站可以在通过多跳跃间接通信时向始发节点表现为它本身。可以延伸这一实施例以并入其它蜂窝和非蜂窝标准。
如图11和12中所示,一些实施例可以执行用于使网关无线设备向蜂窝网络表现为始发无线设备的过程。
图11图示了在使多跳跃混并蜂窝非蜂窝网络上输送的下行数据向始发节点表现为如同下行数据来自蜂窝基站例如用于安全性、计费等的目的之前的过程1110的一个实施例。
在这一实施例中,过程1110始于如块1112所示用与始发设备关联的安全密钥加密下行数据以形成加密的下行数据。在一些实施例中,这一加密可以由蜂窝网络的蜂窝基站或者其它部件执行。安全密钥可以例如与始发设备的在蜂窝网络运营商的数据库中存储的设备标识符关联。可以用多种技术、比如A5、A8、A9、F5、F8、F9、128-EEA1、128-EEA2、UEA1或者UEA2加密算法加密数据用于有助于计费和安全性。
接着在所示实施例中,可以如块1114所示从蜂窝基站向中继蜂窝设备、例如网关节点的蜂窝接口传输加密的下行数据。中继蜂窝设备在这一实施例中是与始发无线设备不同的无线设备。在一些实施例中,加密数据可以在传输之前基于与中继蜂窝设备关联的安全密钥由蜂窝基站再次加密。
在本实施例中,可以如块1116所示用中继蜂窝设备的蜂窝接口接收加密的下行数据。在两次加密传输的数据而用与中继蜂窝设备关联的安全密钥执行第二次加密的一些实施例中,中继蜂窝设备可以一次解密传输的数据从而将数据恢复成在基于与始发设备关联的安全密钥的第一次加密之后的编码。
接着,在本实施例中,中继蜂窝设备可以如块18所示从中继蜂窝设备的非蜂窝接口向始发蜂窝设备的非蜂窝接口传输加密的下行数据。在一些实施例中,中继蜂窝设备可以经由中间节点向始发蜂窝设备传输加密数据。中继蜂窝设备也可以在经由它的非蜂窝接口传输用于始发设备的未加密的其它数据的过程中,并且中继蜂窝设备在一些实施例中可以不同地对待这些数据流。例如中继蜂窝设备可以在它的非蜂窝接口上接收用于传输的数据帧并且确定数据是否已经由蜂窝网络加密。如果已经加密数据,则作为响应,中继蜂窝设备可以传输数据而无进一步加密。如果尚未加密数据,则中继蜂窝设备可以例如在它的非蜂窝接口上传输之前例如使用WEP、WPA或者WPA2加密来加密数据。因此,在一些实施例中,中继蜂窝设备可以通过未重新加密已经加密的非蜂窝数据来节约功率,尽管并非所有实施例使用这一技术或者提供这一益处。
接着,过程1110的当前描述的实施例继续如块1120所示在始发蜂窝设备中用安全密钥解密加密的下行数据的步骤。解密可以包括基于在始发蜂窝设备中的SIM卡上存储的值来形成安全密钥。
最后,在这一实施例中,过程1110包括如块1122所示向始发设备的用户呈现下行数据的至少部分的步骤。呈现数据可以包括将数据转换成通过始发蜂窝设备的扬声器播放的声音或者在始发蜂窝设备的屏幕上呈现的图像。
图12图示了用于使多跳跃混并蜂窝非蜂窝网络上输送的上行数据向蜂窝基站表现为如同上行数据来自始发节点例如用于安全性、计费等的目的的过程1200的一个实施例。
过程1200的所示实施例始于如块1212所示在始发蜂窝设备中基于与始发蜂窝设备关联的蜂窝安全标识符来获得安全密钥的步骤,其中从与蜂窝基站关联的蜂窝网络接收安全密钥。在一些实施例中,可以基于在始发蜂窝设备的SIM卡中存储的数据形成安全密钥。
接着在本实施例中,可以如块1214所示通过使用安全密钥用始发蜂窝设备加密用于向蜂窝基站传输的上行数据以形成加密数据。加密可以采用包括上文列举的形式的多种形式。接着在本实施例中,可以如块1216所示经由始发蜂窝设备的非蜂窝接口向中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输加密数据。例如可以经由WiFi接口或者上文描述的其它非蜂窝接口传输数据。接着在本实施例中,可以如块1218所示经由中继蜂窝设备的蜂窝接口向蜂窝基站传输加密数据。在一些实施例中,中继蜂窝设备可以使用与中继蜂窝设备关联的安全密钥来重新加密传输的加密数据。在一些实施例中,蜂窝基站可以接收中继蜂窝设备传输的加密数据并且基于与始发蜂窝设备关联的安全密钥来解密数据。在中继蜂窝设备重新加密数据的实施例中,蜂窝基站可以执行两个解密步骤:基于与中继蜂窝设备关联的安全密钥的第一次解密和基于与始发蜂窝设备关联的安全密钥的第二加密。蜂窝网络运营商可以部分通过递增计费数据和使用数据、例如用来确定用户是否已经超过用于给定的时段、比如月度的数据上限的计数器来对加密数据做出响应。
与先前描述的用于下行数据的过程一样,在一些实施例中,中间节点可以确定它从它的非蜂窝接口传输的数据是否已经为蜂窝网络而加密。如果加密数据,则作为响应,中间节点可以通过未重新加密数据来节省功率,尽管并非所有实施例运用这一技术。
始发节点、中间节点和网关节点可以维护在给定的时间通向若干蜂窝基站的附加直接和间接路由。附加直接路由是经由无线设备的蜂窝接口通向基站的路由。附加间接路由是经由无线设备的非蜂窝接口通向基站的路由。始发节点、中间节点和网关节点可以在通向基站的主路由视为不充分或者中断时使用附加直接和/或间接路由以与基站通信。附加直接和间接路由可以作为备用路由来服务。尽管直接备用路由在一些现有技术中是可能的,但是未认为这些备用路由提供当前描述的混并多跳跃蜂窝架构的一些实施例提供的间接备用路由和间接和直接备用路由的组合。另外,一些实施例在始发节点、中间节点和网关节点高速缓存和预先计算间接和直接备用路由,从而可以在飞行中或者相对快地、例如在少于10毫秒内接通路由以防止或者减少其它语音和视频流应用中的掉话和延迟/抖动。因此预计本发明的一些实施例减轻某些现有蜂窝网络的若干问题,尽管并非所有实施例解决这些问题,并且某些实施例提供其它益处。
在一些系统中,备用路由也可以提供可以对企业和国防应用有用的路由冗余性。备用路由也可以在某些实施例中提供无线信令冗余性从而潜在地有助于如下区域中的蜂窝服务,在这些区域中,无其它单跳跃或者多跳跃蜂窝架构可以提供蜂窝服务。例如在经过其中用于任何设备的蜂窝覆盖不足以有助于单个语音的乡间移动的列车上,通过使用多跳跃来组合可以向少数设备分配的带宽,实施例可以在先前不可能这样做的地方有助于单个语音呼叫,尽管并非所有实施例这样涉及。另外,附加无线信令冗余性可以进一步使这一例子中的单个语音呼叫甚至更稳健。本发明的原理可以有助于和使用备用路由,其中备用路由通过减少掉话并且改进无缝连通以改进用户体验来帮助消费者。当一个或者多个主路由失败时,一个或者多个备用路由可以变成主路由。
广泛多种无线设备与蜂窝基站通信,并且这样的数目很快增长。当前和将来单跳跃蜂窝网络不能支持针对更好覆盖和容量的越来越多的需求。然而由于设备数目如此快地增长,所以许多设备可以能够更高效地使用蜂窝系统以满足它们对更好覆盖和容量的需求。用于设备进行蜂窝系统资源的相对高效使用的方式之一是在视为有益时运用多跳跃的实施例。在这样的实施例中,每个设备可以能够关于参与用于让设备间跳跃恰当工作的多跳跃自行判决。
比如在现有技术中通过例子描述的在多跳跃蜂窝网络中的紧密集中式控制减少个别设备的性能。这是因为集中式控制器不能一直知道关于所有无线设备的每个方面而未引起大量开销数量。开销本身消耗蜂窝系统的无线频谱和资源。因此,对跳跃判决的紧密集中式控制将不利地影响多跳跃蜂窝系统的性能。恰好相反,本发明的某些实施例有助于多跳跃蜂窝系统,其中紧密集中式控制仅延伸至如下设备的蜂窝接口,这些设备经由它们的蜂窝接口与蜂窝基站通信。无线设备本身根据它们的需要、情形和周围环境以分散式方式做出设备间跳跃判决。无线设备可以在做出跳跃判决时从蜂窝基站接收一些辅助,但是这并非必需。
除了上文讨论的技术之外的附加技术可以用来有助于多跳跃蜂窝系统或者用于其它目的。无线频谱部分地由于全世界的政府拥有或者分配无线频谱而稀缺。通常,政府缓慢地拍卖无线频谱用于由蜂窝系统网络使用。多跳跃无线技术帮助设备充分利用蜂窝基站使用的无线频谱。使用这一技术的某些实施例,具有来自基站的良好信号的设备可以经常是将使用它们的蜂窝接口与基站同化的设备。具有来自基站的良好信号的设备可以能够使用更复杂调制方案并且也将需要更少纠错冗余性。以这一方式,基站运用的无线频谱可以更激进地用来发送有用数据。
无线频谱是共享资源,因此经常需要用于调解对共享无线信道的访问的机制。无线设备和基站一般需要建立介质访问时间表以最小化冲突并且最大化系统性能。在一些传统系统中,无线设备的蜂窝接口由蜂窝基站紧密地控制。这一紧密控制允许基站通过运用诸如频分多址、时分多址、码分多址、正交频分多址等技术来调解对共享无线频谱的访问(这不会暗示当前描述的实施例不能与这些技术一起使用)。在一些实施例中,如下无线设备也可能需要介质访问控制,这些无线设备在运用多跳跃以经由它们的非蜂窝接口与基站间接通话时经历益处。传统多址技术也可以用来调解用于对等或者设备间多跳跃的信道访问。然而一些传统多址技术需要来自集中式当局(例如蜂窝基站)的紧密控制或者需要在设备之间的额外数据交换以建立介质访问时间表。
如上文讨论的那样,紧密地控制所有设备间跳跃判决的多跳跃蜂窝系统未被预计可缩放并且未被预计能够考虑关于为它为之做出判决的设备的所有相关信息。对照而言,在混并蜂窝非蜂窝多跳跃网络的某些上文描述的实施例中,蜂窝基站紧密地控制设备的蜂窝接口,并且蜂窝基站对其它无线设备的非蜂窝接口仅有松散控制或者无控制。作为松散控制的例子,在一些实施例中,基站可以能够可选地辅助设备的非蜂窝接口,这不会暗示这里描述的任何其它特征或者步骤并非也可选。然而在混并多跳跃蜂窝非蜂窝系统的当前描述的实施例中的一些实施例中,系统可以运用一些传统多址技术。使用这些传统多址技术可能出现引起一些开销以帮助设备相互松散地协调介质访问的代价。然而这里也公开可以帮助协调介质访问而未招致过量开销的技术。
无线网络受益于频谱的节俭使用。频谱的节约在多跳跃非蜂窝无线网络中特别有帮助,因为在所有其它事项同等时预计这些网络相对于未参与多跳跃数据交换的非蜂窝无线网络而言消耗在给定的位置可用的可用频谱中的更多频谱,因为这样的频谱可以由常规使用情况场景和多跳跃使用二者消耗。频谱的仔细使用也在传统使用情况下对于非蜂窝网络、例如在未运送多跳跃非蜂窝信号的网络中变得更重要,因为使用可用频谱的设备数目近年来已经往往增加,特别是因为蜂窝电话已经频繁地开始包括非蜂窝接口。预计这一趋势继续、由此使得用于非蜂窝无线通信的频谱在将来甚至更稀缺。
认为这里描述的某些实施例通过调度非蜂窝无线网络中的各种无线设备传输信号的时间使得:1)在某些实施例中、网络中的多个设备通过并行传输来在近似相同时间重用相同或者重叠频谱,并且2)在一些实施例中在传输之间保留相对少的时间来等待其它设备在频谱的给定部分上传输以及其它方式来将可用频谱相对高效地用于非蜂窝网络。另外,一些实施例以分布式方式调度传输而主控设备未规定网络中的每个参与者将传输的精确时间、由此潜在地提供面对任何单个设备的故障或者不存在相对稳健的网络。然而当前描述的技术不限于提供这些益处中的每个益处的实施例,因为一些实施例提供这些实施例之一或者未提供这些益处。实际上,可以实施多跳跃非蜂窝系统而未使用以下技术,尽管认为这些技术一般提高多跳跃非蜂窝网络和非蜂窝网络二者的性能。
图13描绘了在无线设备1312、1314和1316之间运送数据的非蜂窝无线网络1310的例子。在这一实施例中,每个无线设备1312、1314和1316具有调度器1318,认为该调度器减轻冲突而时间开销相对少并且无调度器1318的集中式协调。为此,调度器1318可以例如替代地或者组合地使用下文公开的两种技术。首先如下文进一步说明的那样,调度器1318可以在一些实施例中例如通过监视彼此的传输或者交换信号用于调度的目的来相互协调以确定1)用于传输的时间隙的数目;2)哪些设备将使用哪个时间隙;或者3)用于时间隙数目和哪个设备将使用哪个时间隙二者。另外,在一些实施例中,这样的协调可以出现而无单个主控设备为网络1310中的每个设备1312、1314和1316指派时间表。第二,在下文描述的实施例中,调度器1318可以相对于用于向某些设备的传输的时间表将不同时间表用于来自那些设备的传输的时间表,例如在设备1312、1314和1316的子集中,传输和接收可以具有不对称时间表。例如这些实施例中的一些实施例可以实施如下时间表,这些时间基于使用模式来有利于在一个方向或者另一方向上的传输,例如大型多媒体文件在一个方向上移动而针对附加数据的相对短暂请求在另一方向上移动,并且网络拓扑、例如单个设备或者相对少数设备充当用于流向多个其它设备的数据的管道。另外,一些实施例可以基于网络业务和拓扑改变来动态地调整有利于在一个方向或者另一方向上的传输的程度。通过实施这些技术,预计实施例替代地或者组合地进行可用频谱的相对高效使用。
在操作中,无线设备1312、1314和1316可以通过无线传输的信号相互传输数据并且从彼此接收数据。无线设备1312、1314和1316可以位于相同无线空间内,从而来自一个无线设备1312、1314或者1316的传输在根据用于无线网络12的诸如802.11协议之一、蓝牙协议之一、Zigbee协议之一等协议选择的传输功率在其它设备无线设备1312、1314或者1316被接收。在所示实施例中,无线设备1312、1314和1316可以共享频谱,例如无线设备中的两个设备、例如无线设备1312和1314的同时传输将相互干扰并且潜在地削弱第三设备、例如无线设备1316的用于分辨由那些同时传输输送的信号的能力。因而在一些实施例中,在无线设备1312、1314和1316中的每个无线设备内的调度器18可以对来自无线设备1312、1314和1316中的每个无线设备的传输定时以避免同时传输或者避免成对设备1312、1314和1316的同时传输,这些成对设备相互足够无线地接近以至于难以在第三设备分辨由传输输送的数据。使信号难以分辨的这些同时传输称为“冲突”,并且在一些实施例中,所示调度器1318的功能是避免或者减轻冲突的影响。
调度器1318可以被配置成以分布式方式相互协调。在一些实施例中,每个调度器1318可以被配置成执行相同或者近似相同调度协议,并且各自可以运用相同或者相似过程以得出用于与调度器1318关联的设备1312、1314或者1316的传输的时间表。通过下文描述其例子的协调,用于网络1310内的传输的时间表可以显现。例如每个调度器1318可以被配置成获得关于相同无线网络1310内的其它调度器1318的操作的数据并且选择用于无线设备1312、1314或者1316的时间表或者命令关联无线设备1312、1314或者1316以传输如下信号或者二者,该信号请求其它调度器1318修改它们的用于传输的时间表。下文进一步描述时间表选择和修改请求的具体例子。
根据本技术的一些非蜂窝无线网络在帧或者数据汇集中传输数据,这些帧或者数据汇集包括如下元数据、比如首部信息,在一般连续位传输的脉冲串中发送该元数据并且在接收设备在逐帧基础上评价该元数据的接收。帧可以服务于不同功能、比如管理帧、控制帧或者净荷帧,并且帧可以例如包括首部信息和关于关联命令或者净荷的信息。
在传输每帧之后或者在传输某些帧之后,无线设备1312、1314和1316可以暂停在一段时间内传输并且感测另一无线设备是否开始在相同或者重叠频谱上传输。传输暂停的持续时间可以由无线数据通信协议、比如上文提到的协议之一定义,或者可以根据下文描述的技术之一选择它。如果另一设备开始在传输暂停期间传输,则第一无线设备可以在尝试传输后续帧之前让该其它无线设备完成传输。在传输一帧之后、在无线设备传输下一帧之前的时段的持续时间称为“帧间间距”或者“IFS”。
IFS的持续时间在一些实施例中可以划分成子时段,保留这些子时段用于无线网络1310中的设备的各种类型的传输。在这些实施例中,一般向更高优先级或者对延时更敏感的传输类型指派在帧间间距中更早出现的时隙或者时间窗。如果在IFS的时隙内频谱仍然可用、即另一设备未在相同频谱上传输,则作为响应,如果它有信号要传输,则无线设备可以传输它的与该时隙关联的信号。例如,如图2的实施例中所示,短-IFS(SIFS)持续时间从先前传输的帧分离控制帧、例如RTS、CTS和ACK帧;更长轮询-IFS(PIFS)持续时间从先前传输的帧分离更高优先级管理帧;请求帧-IFS(QIFS)从先前帧分类请求帧;并且分布式IFS-(DIFS)持续时间从后续数据帧分离先前传输的帧。因此,在一些实施例中,可以根据信号在无线网络中的功能来时分复用无线介质。
如图14的定时图中所示,无线设备N1可以向设备N2传输数据帧1412,该数据帧的结束标志帧间间接1418的开始。在SIFS持续时间之后,无线设备N2可以向无线设备N1传输回确认信号(ACK)1414,该确认信号指示数据帧1412的接收。然后在这一例子中,在IFS1418的剩余部分之后,无线设备N1传输下一数据帧1416。然而在下一IFS 1420期间,在第二数据帧1416之后,无线设备N3通过传输帧1422、抢先于无线设备N1的第三数据帧的传输并且标记另一IFS的开始来取得介质的控制。
在一些实施例中,DIFS是IFS的最后部分,并且DIFS的持续时间对于每个无线设备(或者多数时间对于多数无线设备)而言不同以便为无线网络中的每个无线设备提供不同时隙以使用可用介质、例如传输数据帧。在某些系统中,DIFS的持续时间可以包括基础持续时间和根据协议变化的持续时间。可以量化DIFS的变化为称之为最小时间隙(MST)的单位时间的整数倍,并且可以根据协议选择整数倍,该协议往往使无线网络中的每个无线设备具有MST的不同整数倍。因此,每个设备在DIFS内具有至少一个MST长的如下唯一(或者很少共享)时隙,在该时隙中开始传输并且取得介质的控制。
一个用于选择MST的整数倍以构成给定设备的DIFS的部分的协议称为“指数随机化-后退时间表”或者(ERB时间表)。在图15的定时图中示出了例子,当无线设备有数据帧要传输时,ERB算法用来选择随机或者伪随机数。在先前帧1512已经例如由另一无线设备完成传输之后,有帧要传输的无线设备等待直至它的DIFS基础时段1514结束、然后开始从随机或者伪随机数倒计数从而在每个MST 1516流逝时倒计数一。如果另一无线设备在倒计数完成之前开始传输并且取得介质的控制,则倒计数在下一DIFS时间期间继续。当倒计数达到零时,传输等待中的帧。通过基于随机或者伪随机数来指派DIFS,相对不可能的是两个无线设备将通过同时传输来引起冲突,其中假设随机数池相对于共享介质的预计无线设备的数目而言相对大、例如多于10、50或者100的比值,因为不可能的是两个设备将选择相同数。并且如果冲突出现,则冲突设备可以从更大数池选择新随机或者伪随机数并且重复上文描述的倒计数。其中调度器1318基于随机或者伪随机数来选择DIFS的系统视为具有非确定性时间表。因此,在这一例子中,无调度传输时间的集中式控制,用非确定性时间表减轻冲突。
尽管ERB时间表可以减轻冲突而无用于无线网络上的设备的时间表的集中式控制,但是这些时间表具有某些缺点。ERB时间表让无线设备和无线介质空闲从而等待其它设备在DIFS期间传输。并且这一未用时间在冲突的情况下潜在地扩张。另外,由于DIFS中的用于每个设备传输的时隙是随机或者伪随机的,所以在具有非确定性时间表的一些实施例中,失去用于潜在地并行传输的机会。并行或者并发传输可以由无线设备执行,这些无线设备相互足够无线地远离以至于它们的信号在某一程度上干扰之时可以在不同接收设备被分辨。然而这难以在基于随机或者伪随机数来选择传输时间时协调,因为不可能的是相互具有充分无线距离的设备将选择相同DIFS。
图13的调度器1318在一些实施例中可以是分布式确定性调度器,例如调度器1318可以得出用于网络1310中的无线传输的时间表而无对它们的时间表的方面进行指派的集中式控制器,该时间表向无线设备1312、1314和1316中的每个无线设备指派非随机(或者非伪随机)传输时间隙。例如每个调度器1318可以为它的关联无线设备1312、1314和1316选择IFS,并且该IFS可以为1)不同于其它无线设备的IFS,因为对于相互足够无线地接近的无线设备,该并行传输将引起不可解决的冲突;2)从相对于无线网络1310中的无线设备数目而言的小时隙池之中选择、例如少于每个设备1.5个时隙、每个设备2个时隙、每个设备4个时隙或者每个设备1310个时隙的比值;并且3)对于其它无线设备而言可预测,例如相同时隙可以由调度器1318无限地使用或者直至网络业务或者拓扑改变。
图15图示了用于图11的网络1310的确定性时间表的例子。所示时间表具有用于不同IFS持续时间的四个时隙,这些时隙中的三个时隙各自由图13的调度器1318之一选择。例如无线设备1312的调度器1318可以选择时隙时隙D1;无线设备1314为时隙D2;并且无线设备1316为时隙D3。时隙D1-D4可以各自是近似相同持续时间、例如一个MST,并且在这一例子中,时隙数目四是设备数目的相对小的倍数、即在这一例子中少于二。因此,平均IFS与使用ERB时间表的系统相比相对小,该ERB时间表通常具有相对大量时隙以减少任何两个设备将选择相同时隙的可能性。其它实施例可以具有更多或者更少时隙、例如无线设备与时隙的比值可以少于四、八或者十。与前例一样,每个调度器1318可以等待传输数据帧直至在先前帧1512的传输结束之后的DIFS基础时段1514之后的它的所选IFS时隙D1-D4,其中假设具有更早时隙D1-D4的另一无线设备尚未开始传输数据帧。
图13的调度器1318可以在图15的时间表中的时隙D1-D4之中选择而无集中式控制、例如以自组织方式而无任何一个设备规定应当向哪个设备指派哪个时隙。为了协调并且避免设备无意地选择相同时隙,无线设备1318可以传输用关于选择哪个时隙的信息来编码的信号、在选择时隙之前观测其它设备的IFS持续一段时间或者其某一组合。
例如无线设备1312、1314和1316可以各自广播时间表状态信号、例如信标帧,该时间表状态信号指示该设备中的调度器已经选择哪个时隙。时间表状态信号可以对时隙选择指示符、例如在图4的例子中的两位信号编码而两位的每个排列——00、01、10和11——对应于四个所示时隙之一。其它实施例可以具有用于更多时隙的更多位。可以在相对于其它信号、例如数据帧而言的更高功率、更低数据速率、更大数量的纠错位或者其组合广播时间表状态信号以增加在时间表状态信号中编码的信息到达相对远的无线设备的可能性。调度器1318可以根据可接受开销和向图13的无线网络1310新引入的无线设备的希望响应性来定期地、例如按照少于100毫秒、少于10毫秒或者少于1秒的某一周期发起时间表状态信号的传输。时间表状态信号的定时可以包括随机或者伪随机倒计数以减少反复冲突的无线状态信号的可能性。在时间表状态信号中的其它信息可以包括:广播设备的MAC地址;在时间表状态信号的传输之间的时段的持续时间,该持续时间可以由进入功率节省模式的其它设备用来知道何时为了后续信标而唤醒;广播无线设备保持的指示当前时间的时间戳,该时间戳可以由其它设备用来调整它们的时钟以与在接收的时间表状态信号中反映的时间匹配;以及关于广播设备的能力的信息、比如针对加密的支持、支持的数据传输或者接收速率。可以在IFS持续时间中相对早地广播时间表状态信号以增加它们的广播不会被其它传输抢先的可能性,例如可以在PIFS期间、在SIFS之后和在QIFS或者DIFS之前传输时间表状态信号。无线设备1312、1314和1316中的每个调度器1318可以收集在时间表状态信号中编码的信息或者信息的子集,并且非蜂窝接口、比如先前描述的接口之一可以广播信号。
其它无线设备1312、1314或者1316可以通过它们的非蜂窝接口接收广播时间表状态信号并且在存储器中记录编码的信息。在一些实施例中,其它无线设备1312、1314或者1316中的一个或者多个无线设备可以在睡眠模式或者低功率模式中,在该模式中停用或者防止设备的部分汲取功率。如果这些设备先前已经接收时间表状态信号,则它们可以具有在存储器中存储的关于在来自广播设备的时间表状态信号之间的时段的信息并且可以从先前时间表状态信号倒计数以近似地标识将何时广播下一时间表状态信号,在该时点,接收设备可以唤醒或者进入更高功率模式以接收后续时间表状态信号。如下文进一步描述的那样,每个调度器18可以从它的关联设备中的存储器取回由时间表状态信号输送的信息以选择用于关联设备的IFS持续时间、例如时隙D1-D4之一。
在其它实施例中,未广播无线状态信号,并且无线设备1312、1314和1316中的调度器1318推断设备的IFS。例如无线设备1312可以测量在无线设备1314向无线设备1316传输的数据帧的结束与在设备之间发送的下一数据帧的开始之间的持续时间以标识无线设备1312的IFS。相似观测可以用来观测网络1310中的每个无线设备的IFS值。在一些实施例中,观测的IFS值可以存储于观测设备中的存储器中。
在所示实施例中,每个无线设备中的调度器1318可以基于从其它设备观测的或者在来自其它设备的时间表状态信号中广播的IFS持续时间来选择用于该无线设备的IFS持续时间。例如为了选择IFS持续时间,调度器1318可以从存储器取回用于网络1310中的每个其它无线设备中的最近IFS持续时间并且从存储器取回用于传输数据帧的时隙、例如图15中的D1-D4的数目。然后,调度器1318可以比较时隙与从存储器取回的IFS值并且标识无线网络1310中的其它无线设备未使用的时隙。基于这一比较,调度器18可以各自选择用于具有该调度器1318的无线设备1312、1314或者1316的时隙,并且无线设备可以等待IFS持续时间,该IFS持续时间延伸直至在数据帧的传输之间的所选时隙。在一些实施例中,调度器1318可以选择最早未用时隙。调度器1318可以继续无限地重用所选时隙例如直至网络拓扑或者业务明显改变。因而在某些实施例中,每个调度器1318可以设置用于传输数据帧的确定性时间表,并且每个调度器1318可以在存储器中具有由无线网络1310中的其它调度器1318选择的IFS值。
在一些实施例中,调度器1318可以另一无线设备1312、1314或者1316已经使用的时隙、由此潜在地使两个设备在相同时间传输数据。调度器1318可以例如选择具有相对大的无线距离的另一无线设备占用的时隙,例如在设备之间的信号由几何距离或者由居间结构、比如墙壁衰减。在图16中描绘了可以使无线设备贡献时隙的调度过程1610的例子,该图图示了用于用确定性调度器选择IFS持续时间的方法的例子。过程1610可以例如由无线设备中的先前描述的调度器1318执行或者在该调度器的指引之下执行,并且无线网络、例如非蜂窝网络中的每个无线设备可以执行图16的过程。
如图16的步骤1612中所示,在这一实施例中的调度过程包括获得一个 或者多个其它无线设备的IFS持续时间、例如指示IFS持续时间的值的步骤。获得IFS持续时间可以包括从其它设备接收时间表状态信号或者观测其它设备使用的IFS持续时间。在一些实施例中,也可以在时间表状态信号中接收或者例如通过观测在使用的IFS持续时间时隙之间的间隙来观测并且在存储器中存储可用时隙数目。每个获得的IFS持续时间可以存储于存储器中并且例如在表的行中或者作为对象的属性使用该IFS持续时间来与无线设备的标识符关联。
如步骤1614中所示,在一些实施例中,(图3的)每个无线设备1312、1314和1316可以例如通过它的非蜂窝接口感测从其它无线设备1312、1314或者1316接收的非蜂窝信号的强度并且在存储器中存储指示该感知的信号强度的信号强度值,从而信号强度值如步骤46中所示与信号强度值表征的设备使用的IFS持续时间关联。例如无线设备1312中的调度器1318可以在表或者其它数据库中存储用于无线设备1314和1316中的每个无线设备的MAC地址、信号强度值和IFS持续时间作为对象的属性。感知的信号强度是在执行过程1614的步骤的无线设备来自其它无线设备的信号的强度。
接着在本实施例中是确定任何持续时间时隙是否未由其它无线设备使用的步骤1616。这一步骤可以包括从存储器调回获得的使用中的IFS持续时间并且从存储器调回当前可用的可用时隙数目。如果未用时隙可用,则作为响应,过程1600继续标注为1618的步骤,并且选择未用IFS持续时间之一。如果未用时隙不可用,则作为响应,过程1600继续标注为1620的步骤。在一些实施例中,可以在标注为1614的步骤之前执行判决步骤1616,并且可以在标注为1616的步骤的“否”输出与标注为1620的步骤之间插入标注为1614的步骤。
在步骤1620中,过程1600确定指示感知的信号强度的所得值中的任何值指示感知的信号强度中的任何信号强度少于阈值。在一些实施例中,阈值可以是信号强度的幅度。在其它实施例中,阈值和感知的值可以是信号与噪声的比值或者信号与噪声的比值与信号强度的组合,例如可以比较合计值或者每个值与不同阈值以确定该值是否在对应阈值以下。如果对步骤1620的响应为是,则作为响应,过程1600继续标注为1622的步骤,并且选择具有最低感知信号强度的其它无线设备使用的IFS持续时间、由此使执行过程1600的设备和具有最低感知信号强度的无线设备共享相同IFS持续时间时隙。
在一些实施例中,让具有弱的感知信号强度的无线设备共享相同IFS持续时间时隙可以增加无线网络的吞吐量认为弱的感知信号强度指示设备可以并行、例如在相同时间或者在重叠时间传输并且它们的传输信号不会在传输的信号在接收设备不可分辨这样的程度上干扰。例如,如果两个无线设备具有相对大的无线距离,则在本实施例中,它们可以都在相同时间传输数据帧、由此跨越介质在给定数量的时间比其中禁止并行传输的系统移动更多数据。
如果对标注为1620的步骤的响应为“否”,则作为响应,过程继续标注为1624的步骤,并且广播用于增加IFS持续时间时隙数目的请求。例如请求可以要求可以按照倍数二增加时隙数目,从而在时间表状态信号中的单个附加位可以指示哪个IFS持续时间时隙在具有增加数目的时隙中的新时间表中的给定的无线设备选择。可以广播请求作为执行过程1600的设备的时间表状态信号的部分或者作为某一其它信号、例如某一其它管理帧的部分。
执行过程1600的无线设备可以根据上文描述的技术使用所选IFS持续时间以调度数据帧的传输。例如每个设备可以在已经传输数据帧之后、在尝试传输数据帧之前等待直至它的所选IFS持续时间时隙之后。
在其它实施例中,用于业务的时间表可以如下文描述的那样在上行与下行业务之间不对称。例如第一无线设备可以在向第二无线设备发送数据时使用第一帧间间距值。并且第二无线设备可以在向第一无线设备发送数据时发送第二帧间间距值。如上文更具体描述的那样,帧间间距值是无线设备在已经传输当前无线帧之后、在传输另一无线帧之前等待的时间。帧间间距值可以不同,并且可以选择差值以使上行业务优先于下行业务或者相反。
如先前指出的那样,前述技术的实施例可以对在相同无线频谱用于无线通信、例如在任一方向上、即从第一设备到第二设备和从第二设备到第一设备的通信时节约频谱有用。如说明的那样,在某些实施例中,如果第一设备感测第二设备向它发送无线帧,则第一设备将推迟向第二设备传输帧以防止无线冲突并且有助于设备间通信。并且在这些实施例中,如果第二设备感测第一设备向它发送无线帧,则第二设备将推迟向第一设备传输帧以防止无线冲突并且有助于设备间通信。在这一例子中,第一设备使用第一帧间间距值(即IFS持续时间时隙),并且第二设备使用第二帧间间距值。因此,在这一例子中,第一设备可以在已经传输当前干扰无线帧之后、在发送它的无线帧之前等待第一帧间间距值。类似地,第二设备可以在已经传输当前干扰无线帧之后、在发送它的无线帧之前等待第二帧间间距值。
如果两个帧间间距值相同,则冲突可能出现。然而两个帧间间距值可以不同,并且在该情况下,冲突不会出现。例如,如果第一帧间间距值少于第二帧间间距值,则第一设备将在第二无线设备之前开始传输它的无线帧。在这一例子中,第二无线设备将感测信道为忙并且可以推迟它自己的传输以防止冲突并且有助于设备间通信。因此,在一些实施例中,可以在第一与第二设备之间解决介质访问争用而无任何集中式控制并且未招致任何附加开销。这一技术可以适用于单跳跃非蜂窝网络和混并多跳跃蜂窝网络二者。例如认为不对称调度对某些混并多跳跃蜂窝系统架构很有用,因为该技术利用蜂窝网络业务的真实性质。
可以将蜂窝网络业务分类为上行和下行业务。上行业务从无线设备朝着基站流动。下行业务从基站朝着无线设备流动。在多跳跃蜂窝网络中,这样的流动可以由一个或者多跳跃构成。在图17中示出了一些可能上行和下行路径的例子,尽管应当铭记,本技术的实施例在单跳跃和多跳跃网络二者中适用。
参照图17,图17是根据一个多跳跃实施例的无线蜂窝电话网络中的小区1700的广义图解视图。注意为了易于理解而仅描绘蜂窝网络中的单个小区1700。当前描述的技术的原理不限于特定蜂窝电话网络中的任何特定数目的小区。无线蜂窝电话网络中的小区1700可以面积约为十(10)平方英里。蜂窝电话网络中的每个小区1700可以包括基站控制器1108,该基站控制器具有用于与无线设备1704A-C和1706A-C(例如蜂窝电话、笔记本计算机、个人数字助理、膝上型计算机)接收/传输的塔1702。根据一个实施例,无线设备1704A-C和1706A-C被配置成通过“多跳跃”与基站1708通信。“多跳跃”如在本例中所用指代如下过程,其中无线设备1704或者1706能够经由一个或者多个其它无线设备1704A-C或者1706A-C与基站1708通信。再次参照图17,基站1708可以经由移动交换中心(MSC)1710连接到公共陆地移动网络(PLMN)1712中。每个承运商可以具有移动交换中心(MSC)1710,该MSC控制城市或者地区中的基站控制器1708中的所有基站控制器并且控制通向基于陆地的PLMN 1712的连接中的所有连接。
图17示出了一些可能上行和下行路径无线业务或者无线帧。如图17中所示,无线设备1704A、1704B和1704C可以形成多跳跃上行路径。如图17中所示,无线设备1706A、1706B和1706C可以形成多跳跃下行路径。虽然上行和下行业务量可以根据部署和使用场景而相当大地变化,但是在传统消费者无线网络中通常预计下行业务量超过上行业务量。如下文描述的那样,可以通过使用不对称调度器、例如用于下行业务流的第一帧间间距值和用于上行业务流的第二帧间间距值来利用这一业务模式。
在所示示例网络中,上行业务量一般少于下行业务量。在该情况下,如果第一帧间间距值多于第二帧间间距值,则无论何时设备有上行和下行业务要相互发送,上行业务将获胜,因为它将使用更少帧间间距值。在某些业务模式之下,下行业务将主要占用无线信道。在有利于上行业务的实施例中,当需要传输偶尔上行业务无线帧时,它将获得较任何竞争下行业务无线帧而言的优先级。在这一例子中,将传输偶尔上行业务无线帧而未引起与竞争下行业务无线帧的冲突。另外,在某些实施例中,无需额外争用解决传输以协调上行和下行业务流。其它方案、比如随机化后退算法可以与这一技术组合以进一步调节对共享无线信道的访问,下文描述这一点的例子。
应当注意,基站也是一种无线设备。并且当前描述的技术的某些实施例可以应用于由基站驱动的无线网络。在传统的由基站驱动的无线网络中,从基站流向无线设备的业务可以视为下行方向,并且从无线设备流向基站的业务可以视为下行方向。为了简单说明这一实施例,可以假设基站和其它无线设备将相同无线频谱用于上行和下行业务。例如,如果下行业务量通常多于上行业务量,则网络中的无线设备可以将比用于上行业务的第二帧间间距值更高的第一帧间间距值用于下行业务。在这一实施例中,基站可以向其它无线设备发送更频繁的下行业务无线帧而相对于具有对称时间表的系统减少争用。当其它无线设备需要向基站发送偶尔上行业务无线帧时,在这一实施例中,其它设备可以用比任何竞争下行业务无线帧更高的优先级这样做而无介质访问争用大量增加。
当前描述的技术的实施例可以有助于分散式争用解决机制并且可以往往增加用于基站相继地保持向其它无线设备发送下行无线帧直至基站感测无线信道为忙的机会。当另一无线设备可能已经开始向基站发送上行无线帧时可以感测无线信道为忙。
某些现实场景可能在多于一个基站可以在相同频谱中操作时变得更复杂。一些实施例可以利用连接基站的共同有线网络。在这一实施例中,基站可以通过这一共同网络通信和协调,并且基站可以同意介质访问时间表并且通过这一共同网络在它们本身之间完成争用解决。以这一方式,可以在干扰基站之间协调下行业务。作为例子,来自无线设备的上行业务可以使用比下行业务更低的帧间间距值。上行业务可以使用随机化后退算法、如例如上文描述的使用随机或者伪随机倒计数的技术来进一步有助于争用解决。在这一例子中,由于下行业务速率通常高于上行业务速率,所以使用基站协调的实施例可以有助于用于繁重下行业务的相对高效调度。另外,在这一实施例中,可以在下行业务的传输之间调度轻松上行业务而无任何或者有相对少的集中式控制或者额外开销。另外,多跳跃可以仅允许具有来自基站的良好信号的设备与基站直接通信。在这一实施例中,其它无线设备可以通过向附近无线设备上跳跃来与基站间接通信。因此,这一例子表明当前描述的实施例可以提高一般为无线网络并且具体为多跳跃蜂窝网络的性能。然而应当注意并非这里描述的所有实施例使用这一技术或者提供这些益处。
这一方式可以与其它常见多址和争用解决方式进一步组合以减少对集中式调度或者分散式协调开销的需要。此外,在一些实施例中,无线设备可以连续地传输下行无线帧持续比上行无线帧更长的时间量。根据情形也可以实施相反情况。另外,当这一方式与随机化后退算法组合时,可以用比上行业务更低的争用窗调度下行业务。根据情形也可以实施相反情况。
在一些系统中,可能希望使下行数据有线。例如,如上文指出的那样,通过某些无线设备的网络业务相对于通过那些无线设备的上行业务朝着下行业务严重地偏斜。例如,在蜂窝无线网络中的接入点普遍向客户端无线设备传输通过有线因特网连接取回的相对大型媒体文件作为下行数据。客户端无线设备可以传输包括ACK帧和请求附加数据的帧的相对稀疏上行业务。对称调度器、例如一些ERB调度器可以向上行和下行传输二者平均提供相似IFS持续时间。然而这可能在一些场景中次优,因为上行传输客户端设备可以使用它的IFS持续时间时隙中的相对少数时隙从而使下行传输接入点不必要地等待用于客户端无线设备的未用IFS持续时间时隙。
可以在下文描述的某些实施例中减轻这一问题,这些实施例可以使用不对称地调度上行和下行业务的分布式非确定性调度器。在下文描述的某些实施例中,可以保留IFS持续时间时隙的子集用于下行业务,或者对用来选择随机数的算法加权以有利于用于下行业务的更早IFS持续时间时隙。
图18是图示了调度方法的例子的定时图,在该调度方法中,随机地或者伪随机地选择IFS持续时间时隙并且为下行业务保留某些时隙。所示例子除了为下行业务保留标注为D1-D5的时隙之外与图15的例子相似。与图15的例子一样,IFS持续时间包括在先前数据帧1812之后的DIFS基础时段1514加上称为争用窗的从设备到设备变化的某一可变部分1814,IEEE 802.11n标准描述了这一点的例子。可变部分1814可以量化成一个MST长的时隙1516,并且调度器可以在这些时隙1516之中选择以减少在传输数据帧时冲突的可能性。
如上文指出的那样,在这一例子中,为下行业务保留某些时隙D1-D5。无线设备可以确定它是否为接入点或者是否网络业务的大量部分、例如多于80%、多于95%或者多于99%是否从它流向其它设备。基于这一确定,在无线网络中的调度器可以保留某些时隙D1-D5用于下行业务。为了选择时隙,调度器可以先例如用线性移位寄存器或者用网络噪声计算随机或者伪随机数。然后,调度器可以确定是否为下行业务保留时隙。如果为下行业务保留时隙,则调度器可以确定例如在无线设备的缓冲器中的待传输数据帧是否为下行数据或者上行数据。如果数据帧为下行数据,则调度器可以将随机数或者伪随机数映射到保留的时隙D1-D5,例如D1可以映射到随机数1并且D5可以映射到随机数5。如果数据帧为上行数据,则调度器可以使用相似映射来将随机数或者伪随机数映射到未为下行数据保留的其它IFS持续时间时隙之一。然后,调度器可以用上文参照图15描述的相同技术遍历上行或者保留的下行时隙倒计数,并且当倒计数完成时,无线设备可以传输数据帧。
所示例子包括为下行数据保留的五个时隙。其它实施例可以包括更多或者更少。保留的下行时隙D1-D5的分布在这一实施例中一般比非下行保留时隙的分布更早,例如下行保留时隙的中值和平均IFS持续时间少于非下行保留时隙的中值和平均IFS持续时间。因而预计下行传输无线设备花费更少时间来等待用于上行客户端无线设备的未用IFS持续时间时隙。在这一实施例中,下行保留时隙D1-D5例如在D1与D2之间和在D3与D4之间由偶尔非下行保留时隙中断。即使有利于下行数据传输、例如向下行数据传输指派更高优先级,仍然认为中断允许最终传输上行传输。在一些实施例中,可以未保留第一时隙。
另外,在这一实施例中,仍然形成时间表而无集中式控制。每个调度器、例如图13的调度器1318可以在传输数据帧之前或者在传输多个数据帧之后根据这一技术选择IFS持续时间。
其它实施例可以具有未使用保留时隙的不对称分布式调度器。例如随机数生成器或者伪随机数生成器的输出可以被缩放、例如乘以加权系数以使得用于上行数据的数一般更大或者用于下行数据的数一般更小。在另一例子中,对于下行数据,可以用一般单调地减少的函数将随机或者伪随机数映射到输出。在其它实施例中,例如在上行数据更大量的实施例中,可以用上文描述的方式有利于上行数据。
一些实施例可以动态地改变有利于在一个方向上的业务的程度。例如一些实施例可以响应于下行业务与上行业务的比值增加来选择用于下行业务的保留时隙数目或者那些时隙的定时、例如一般更早。类似地,一些实施例可以响应于上行业务与下行业务的比值的取逆来较下行业务而言有利于上行业务。为此,调度器在某些实施例中可以对在尾随时间段内、例如在前1秒、10秒或者10分钟内出现的上行传输的数目和下行传输的数目计数并且基于这些上行与下行计数的比值来选择不对称程度。
在其它实施例中,可以组合上文描述的调度技术。例如无线终端例如通过调度器的操作可以选择用于传输第一类型的数据的确定性时间表和用于传输第二类型的数据的随机化时间表,其中时间表选择可以基于以下因素中的至少一个因素:附近设备的时间表、队列长度、附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境。
在一个实施例中,无线终端可以选择用于传输第一类型的数据的确定性时间表和用于传输第二类型的数据的随机化时间表,其中数据类型基于以下因素中的至少一个因素:方向、数量、重要性、希望的服务质量、周围无线环境、网络拥塞、网络条件、队列长度和吞吐量。例如可以比较这些因素中的每个因素或者子集与相应阈值或者范畴,并且如果因素满足阈值或者落入范畴中,则设备可以选择确定性时间表,而如果未满足阈值或者范畴不适用,则设备可以选择随机时间表。根据应用,方向可以是上行或者下行。可以例如在利用的带宽、所需带宽和队列长度方面定义数量。服务质量可以取决于支持的应用。例如对延迟敏感的应用、比如语音可以受益于更确定性的时间表,并且文件传送可以在无太多确定性时隙可用时使用随机化时间表。周围无线环境可以包括附近节点的拓扑、盛行业务模式、活动因素、时间表、数目、需要和能力。周围无线环境也可以包括网络因素、比如网络的拥塞数量和网络在延时、延迟和抖动方面的条件。
在上述实施例中,无线终端可以选择用于传输第一类型的数据的确定性时间表和第一帧间间距。无线终端也可以选择用于传输第二类型的数据的随机化时间表和第二帧间间距。如上文所言,帧间间距是在先前帧与下一传输之间的延迟。例如IEEE 802.11n标准具体定义帧间间距(IFS)的例子。
在上述实施例中,无线终端可以选择用于传输第一类型的数据的确定性时间表和第一争用窗。无线终端可以选择用于传输第二类型的数据的随机化时间表和第二争用窗。争用窗是数区间,可以从该数区间选择计数器以解决在无线设备之间的争用和冲突。如上文指出的那样,IEEE 802.11n标准具体描述争用窗的例子。
在上述实施例中,无线终端、例如在无线终端中的调度器可以选择用于传输第一类型的数据的确定性时间表和第一传输机会。无线终端可以选择用于传输第二类型的数据的随机化时间表、例如ERB时间表和第二传输机会。传输机会是无线设备获得的用于访问无线信道并且传输帧的时间。也可以用位和字节为单位而不是时间单位测量传输机会。IEEE802.11n标准具体描述传输机会的例子。
图19是根据当前描述的技术的一个实施例的用于无线终端的无线传输的时间表例子的广义图解视图。在这一实施例中,时间表1992基于争用解决机制,该争用解决机制称为上文部分地描述的指数随机化后退(ERB)。时间线1993示出了时间进度。先前帧1990可以是数据、控制或者管理帧。分布式-IFS(DIFS)1994可以在这一例子中分离先前帧和第一小型时隙1996。另外,在这一实施例中,每个小型时隙为小型间隙(MST)长。当无线设备需要在无线信道上传输帧时,根据时间表1992,它可以选择随机(例如伪随机函数)计数器并且每当MST流逝时将它倒计数。在一些实施例中,无线设备可以仅在它感知无线信道可用或者清楚时将它的计数器倒计数。所示时间表1992在下行与上行之间对称,因为潜在IFS持续时间时隙的分布一般在两个方向上同等,例如有将为上行或者下行业务选择IFS持续时间时隙中的任何时隙的同等机会。
与时间表1992对照,图19的时间表1949不对称并且可以例如由调度器用来以不同方式调度不同数据。可以保留第一小型时隙1956用于第一下行传输器、例如在多跳跃网络中的接入点或者中继。第二小型时隙1957可以可用于任何无线设备使用。因此,在这一例子中,为下行帧的一个或者多个传输器保留每个奇数小型时隙。如下文说明的那样,认为这允许下行帧的各种传输器使用更确定性的时间表。然而在一些系统中,任何无线设备可以在每个偶数小型时隙中访问信道。为了解决争用和冲突,无线设备可以使用ERB以在偶数IFS持续时间时隙之中选择。在一些应用中认为这使得在偶数小型时隙中传输的无线设备具有随机化或者伪随机时间表。例如无线设备可以使用偶数小型时隙以传输上行帧。在其它实施例中,可以基于数量、重要性、希望的服务质量、周围无线环境、网络拥塞、网络条件、队列长度和吞吐量来区分业务而不是基于上行和下行方向来区分业务。
应当注意小型时隙1956标注为D1并且小型时隙1972标注为D1*。在这一实施例中,*指示D1*是用于使用D1的下行传输器的额外时隙。一种用于有助于在下行帧的传输器之间的公平性的方式需要业务在D1与D1*(或者Dx与Dx*,其中x是整数)之间的以下分配。在使用小型时隙D1之后,第一下行传输器可以等待当前一轮下行传输器完成或者使用D1*。由于D1*在D8之后到来,所以与D8对应的下行传输器能够以公平方式获得对无线设备的访问,例如使用D1的无线设备未总是具有用于抢先于使用D2-D8的无线设备的机会。另外,在这一实施例中,未预计用于有助于这一公平性存在的少数MST的开销大量损害性能。如果在这一实施例中,第一下行传输器使用D1*,则该第一无线设备可以未在用于下行传输器的下一轮中使用D1。因此,在这一例子中,第一下行传输器对其它下行传输器相对公平。一旦无线设备使用(用*标记的)额外下行时隙,其它无线设备可以假设当前一轮下行传输器结束并且下一轮将要开始。在下一轮中,无线设备可以使用它们的正常下行时隙(即无*的时隙)以传输帧。
时间表1901和1925是也可以使用的其它不对称时间表。时间表1901和1935与时间表1949不同于在于可用于下行传输的时隙数目减少。可以例如在相对少的无线设备传输下行数据时使用这些时间表1901和1925。
图20是根据一个实施例的无线网络拓扑的例子的广义图解视图。拓扑2002是2维单跳跃拓扑的例子。每个立方体、比如立方体2012代表基站和包围它的无线网络。如果在相邻立方体中的基站在相同时间使用相同网络资源,则它们可能由于冲突而相互干扰。为了实现某一性能水平,相邻基站可以在时间、频率、编码、频率等上正交。拓扑2002示出了4个正交可以提供某一性能水平并且将在附近基站之间的交叉干扰保持于可接受阈值限制以下。用不同颜色示出正交2004、2006、2008和2010以反映它们使用不同网络资源。拓扑2022是2维多跳跃拓扑的例子。每个平行六面体、比如平行六面体2028代表由三个或者更多无线终端构成的线性多跳跃网络。如果在相邻平行六面体中的无线终端在相同时间使用相同网络资源,则它们可能由于冲突而相互干扰。为了实现某一性能水平,相邻基站可以在时间、频率、编码、空间等上正交。拓扑2022示出了2个正交可以提供合理性能水平并且将在附近无线终端之间的交叉干扰保持于合理限制以下。用不同颜色示出了正交2024和2026,因为为了指示使用不同网络资源、例如时间隙或者信道。拓扑2042是共同3维单跳跃拓扑并且使用8个不同正交。拓扑2062是共同3维多跳跃拓扑并且使用4个不同正交。在无线网络中,频谱经常有限。因此,过量正交可能损害无线网络的总容量和频谱效率。然而太少正交可能造成过量干扰和冲突并且因此损害性能。图20代表一种用于达到平衡并且实现合理性能的方式。图19中所示不对称时间表具有2、4或者8个正交下行时隙并且因此可以用于图20中所示共同拓扑以有助于在无线终端的配合和共存。当向图20中所示拓扑的分段指派图19中的时间表的下行时隙时,可以考虑分段的相对位置并且相应地指派下行。例如可以在不对称下行时间表中进一步隔开地分离将易有小区边缘用户问题或者隐藏节点问题的拓扑区段。这可以允许交换足够控制帧(比如IEEE 802.11 RTS/CTS帧)以减轻小区边缘用户和隐藏节点问题。
图21是根据一个实施例的无线终端的无线传输的广义图解视图。时间表2101、2125和2149是不对称时间表的一些其它例子。这些与图19中所示不对称时间表不同在于它们未取决额外下行时隙(*标记)来有助于公平性。这些时间表可以在某些情形中、例如在希望某些接入点或者中继设备始终优先于其它接入点或者中继设备时更适合。
图22是根据一个实施例的无线终端的无线传输的广义图解视图。时间表1701、1725和1749是不对称时间表的一些其它例子。这些可以视为图6和图16中所示时间表的混并。这些时间表可以在某些情形中更适合。
图23是根据一个实施例的无线终端的无线传输的广义图解图示。时间表2301、2325和2349是不对称时间表的一些其它例子。时间表2301是其中未如同图19中的时间表交织下行和上行小型时隙的例子。然而为了利用拓扑和业务模式的不对称,可以用时间表1901中所示方式去耦合下行和上行。另外,在一些实施例中,上行小型时隙可以在时间表、比如2325中具有更低帧间间距。最后,在一些实施例中,下行时间表可以并非确定性以便获得合理性能。例如在一些系统中,只要去耦合上行和下行传输二者,可以如时间表2349中所示随机化它们。图23中所示时间表可以在某些情形中更适合。
使用上述例子,无线终端可以根据其它附近无线终端的拓扑、数目、时间表、需要、活动和业务模式从一个时间表自适应地切换到另一时间表。信标、控制帧、管理帧、数据帧或者其它无线通信信令、比如先前描述的时间表状态信号可以用来向其它无线终端散发附近无线终端的拓扑、数目、时间表、需要、活动和业务模式。另外,无线终端可以基于以下因素中的至少一个因素来配合和协调以收敛至一个或者多个时间表:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目、第二设备的当前状态、第一设备的当前状态、第二无线设备使用的参与策略、第一无线设备使用的参与策略和周围无线环境。
在一些实施例中,请求(REQ)帧可以使用与其它帧不同的帧间间距、例如更短帧间间距。在图32中描绘了REQ帧的例子。REQ帧可以由附近节点、例如无线设备用来让节点使用ERB调度或者使用更少激进的时间表、例如请求从图19的时间表1901转变成时间表1949。在一些实施例中,可以在作用于请求之前使用对来自附近节点的REQ帧和各种请求的众包,例如每个调度器可以响应于多数无线设备请求转变成更激进或者更少激进的时间表来改变时间表。在一些系统中预计这一点增加稳健性、性能和配合。
当不对称调度未造成良好性能和吞吐量时,例如当甚至租赁激进时间表未提供用于下行传输无线设备的足够IFS持续时间时隙时,无线终端可以自适应地退却到使用指数随机化后退调度。无线终端在一些实施例中根据它们的需要和当前网络条件可以自适应地切换到正常、保守和/或激进时间表。时间表1901可以视为比图19中的时间表1949更激进,因为无线终端可以在这一实施例中潜在地获得确定性时间隙以更频繁地传输,因为时间表提供在其之中选择的更多时隙。另外,可以向需要更多带宽的节点提供更高传输机会(TXOP)。以这一方式,使用确定性IFS持续时间时隙的节点可以通过使用不同TXOP来获得不同优先级。即使连续地猝发或者用减少的帧间间距(RIFS),该RIFS可以少于SIFS,例如RIFS可以近似等于9μs而SIFS可以近似等于16μs,TXOP仍然将循环冗余校验用于每个片段。这尤其对于更高速率可以提高稳健性,因为尽管使用相同数目的符号(或者TXOP时间)、但是发送更多字节。在一些实施例中,当允许干扰确定性流并行发生时,使用更高物理层速率的流可以在相同数量的时间内比使用更低物理层速率的流传输更多数目的字节。因此,在运用TXOP时对于使用更高物理层速率的流而言可能需要更多帧聚合。因此,对于使用更高物理层速率的流而言具有更频繁的CRC校验可以是有用的。
上文描述的实施例可以受益于去耦合第一类型的数据和第二类型的数据、例如下行和上行数据。例如用来访问因特网的无线网络可以具有两个类型的数据或者业务:下行业务和上行业务。下行业务的传输器经常数目少于上行业务的传输器。例如一个无线基站可以服务于若干无线设备。在这一例子中,下行方向是从无线基站到无线设备,并且上行方向是从无线设备到无线基站。虽然经常有下行业务的更少传输器,但是下行因特网业务经常往往比上行因特网业务更繁重。
上文描述的实施例可以允许无线网络中的节点去耦合在上行与下行业务之间的IFS持续时间时隙竞争的平面。因而在一些系统中,为了访问无线信道,上行业务与其它上行业务竞争,并且下行业务与其它下行业务竞争。另外,少数下行传输器然后可以相互协调和配合以在相同无线信道上共存。另外,预计向下行帧的调度添加确定性以减少在下行帧的传输器之间的争用和冲突。也预计确定性进一步减少与重传关联的惩罚和开销。最后,在一些系统中,确定性可以允许更多下行流并行发生从而允许下行传输器更激进和高效地使用可用网络资源。
上行因特网业务经常没有下行因特网业务繁重。另外,用于上行业务的传输器数目经常多于用于下行业务的传输器数目。因此,经常更难以用分布式方式协调上行业务的若干传输器而开销低。ERB可以用来以简单和分布式方式解决在上行业务的传输器之间的争用和冲突。另外,由于上行业务流将总是更少地繁重,所以无线设备不会受在高业务拥塞期间出现的ERB缺点困扰。因此,上文描述的实施例可以在用来访问因特网的无线网络、比如单跳跃宽带网络和多跳跃蜂窝网络中有用。
如前文提到的那样,当更确定性地调度更繁重的流时,可以在下行帧的传输器之间实现更好协调和配合。这一协调和配合然后可以用来允许多个干扰传输并行发生以提高无线网络的可能性。然而,上述发明可以用来通过利用更繁重的流的确定性来减轻隐藏节点问题(下文描述这些问题的例子)。
图24是根据一个实施例的无线终端的无线传输的广义图解视图。具体而言,这些图描述隐藏节点问题和如何可以减轻它。图24仅描绘了例子场景;然而描述的技术在本描述的指导下可以容易应用于其它场景。事件2402示出了无线设备N1在所示例子中仅可被无线设备N2听见并且无线设备N4仅可被无线设备N3听见。事件2412示出了无线设备N2可以被无线设备N1和无线设备N3听见。事件2412也示出了无线设备N3可以被无线设备N2和无线设备N4听见。在一个例子中,N1和N4是下行业务的传输器(由箭头方向描绘),并且N2和N3是上行业务的传输器。并且在这一例子中,N1使用不对称时间表2462并且已经选择下行小型时隙D1以传输下行帧。也在这一例子中,N4使用不对称时间表2462并且已经选择下行小型时隙D2以传输下行帧。发送请求(RTS)向接收器通知传输器想要在不远的将来向它发送一些信息。如果接收器认为它可以从传输器接收后续传输,则接收器向传输器发送出发送清除(CTS)。传输器然后可以向接收器发送数据帧。如果接收器正确接收后续数据帧,则它可以向传输器发送确认(ACK)。这一过程被流行WiFi或者IEEE 802.11n标准广泛地使用。事件2422示出了N1在小型时隙D1中向N2发送RTS并且N4在小型时隙D2中向N3发送RTS。事件2032示出了N2在接收RTS之后向N1发送CTS。注意N2能够在N3可以向N4发送CTS之前向N1发送CTS,因为N2在N3接收它的RTS之前接收它的RTS。另外,N3推迟向N4传输它的CTS,因为它不想干扰在N1与N2之间发生的事务。N3的配合允许N1向N2发送数据帧。事件2422示出了N2在从N1正确接收数据之后向N1传输回ACK。N3从这一ACK取得它的提示并且在事件2452中的确定性下行小型时隙D2中向N4智能地传输回CTS。这一智能地定时的延迟CTS标注为图24的事件2452中的iCTS。N4接收这一延迟的CTS并且恢复传输它已经为N3排队的数据帧。由于N1使用D1,所以在这一例子中,节点N1必须将下行小型时隙D1*用于任何进一步下行传输。即使N1在D1*中发送出RTS,N2在这一实施例中仍然可以智能地延迟它的发给N1的CTS以便与N3配合并且防止干扰在N4与N3之间的事务。这与在事件2432中来自N3的配合相似。因此,图24的例子示出了其中智能CTS帮助减轻隐藏节点问题的一个示例场景。请注意向N3和N4隐藏N1。另外,向N2和N1隐藏N4。然而N1、N2、N3和N4在这一例子中能够使用智能CTS机制来配合和协调。然而应当注意,其它实施例未必使用这一智能CTS机制或者使用其它智能CTS机制。要注意的另一事项是智能CTS机制在一些实施例中受益于确定性时间表由N1和N4用于下行帧。当这些下行流繁重时,针对需要更多保护的流减轻隐藏节点问题。智能CTS式帧可能未总是被延迟。有时可以发送它们而无延迟、但是有如下指示(比如设置的忙位),该指示表明接收器当前不能接收后续数据帧。当无线终端接收具有这样的指示的CTS式帧时,它在一些实施例中可以稍后再试而未被ERB惩罚。严重的隐藏节点问题即使在仅一个流繁重时仍然可能存在。当确定性地调度繁重流时,智能地定时的CTS式帧与载波感测一起可以用来减轻隐藏节点问题。另外,可能潜在地受隐藏节点问题困扰的流可以收敛至更确定性时间表。起初,RTS和CTS帧可以帮助理解无线环境,并且信标可以帮助估计附近节点的拓扑。一旦形成更确定性的调度策略,可以自适应地减少RTS和CTS帧的使用。可以允许无线终端使用上述发明来相互配合、协调和共存。这样的配合可以帮助无线终端随时间收敛至调度策略。
在用来访问因特网的无线网络中,上行传输经常由小帧、比如TCP ACK构成。在传输之前聚合小帧、比如TCP ACK可以相当多地减少上行传输数目。这样的聚合可以例如由上文描述的调度器执行。预计这一点即使在繁重使用的时间期间仍然帮助减少在上行业务的传输器之间的争用和冲突。这样的帧聚合可以具有大小上限和/或超时。例如可以判决大小上限以将帧破坏概率保持于某一阈值以下。例如可能需要在聚合小帧、比如TCP ACK时仔细地实施超时以防止TCP的争用控制起作用(kick in)。
在一些实施例中,繁重业务的传输器相对于无线网络中的其它无线设备可以根据队列长度、带宽需要、平均吞吐量和高峰吞吐量接收更确定性的IFS持续时间小型时隙。RTS和CTS帧帮助减轻随机访问无线网络中的隐藏节点问题。然而经常需要比小型时隙时间长得多的时间来接收和作用于RTS。这可能造成减少使用RTS和CTS帧的益处。上文描述的技术可以用来设计使控制帧、比如RTS和CTS帧的益处增加的不对称时间表。例如,一种用于设计和使用这样的时间表的方式是保持相互无线地接近的繁重业务传输器也在使用的不对称时间表中的指派的小型时隙面相互接近。如果来自一个无线设备的传输可以经常以高的信号与干扰和噪声的比值(SINR)被其它无线设备听见,则无线设备则无线地相互接近。参照图19中的时间表1949,相互无线地接近的两个下行帧传输器可以使用相邻下行小型时隙D1和D2。由于它们相互无线地接近,所以它们的对应网络可以受更少的相互所致隐藏节点和小区边缘用户干扰问题困扰。另外,相互无线地远离的两个其它下行帧传输器可以使用在时间上相互远离的下行小型时隙、比如D1和D8。相互无线地远离的下行传输器的对应网络可能受更多隐藏节点和小区边缘用户干扰问题困扰。下行小型时隙的这样在时间上的大间隔允许更有效地使用控制帧、比如RTS和CTS。另一种用于在时间上分离无线地远离的传输器的确定性时隙的方式是在其间填充若干随机访问时隙。
下文参照三个模块描述部分地确定性的不对称调度器的特定实施的例子,这三个模块可以例如在无线设备的CPU昂执行以实例化调度器或者可以用硬件形式例如实现为专用集成电路以形成调度器。示例模块是主调度器(MS)、特殊下行调度器(SDS)和下行调度发现器(DSF)。MS可以协调用于下行和上行帧的时间表。SDS在这一例子中可以由MS调用并且提供IFS持续时间时隙以调度下行帧(例如数据帧)的传输。如下文描述的那样,这一实施例的DSF可以由SDS调用并且可以选择下行时间表。这些模块中的每个模块可以是以硬件形式或者可以用存储于有形机器可读介质、例如闪存上存储的代码形式来存储,并且在执行这一代码时,它可以使无线设备的CPU执行下文描述的并且归于MS、SDS和DSF的过程。
以下伪代码是根据本实施例的调度器的MS模块可以执行的过程的例子。
本实施例的MS调度上行和下行帧。上述过程是这一过程的例子的概述。如上述伪代码中所示,如果帧是下行帧,则作为响应,这一实施例的调度器使用由下文描述的SDS提供的、命名为ifsDL的IFS持续时间。IFS持续时间ifsDL可以是例如在图19的时间表1901中的确定性下行时隙、例如为下行业务保留的IFS持续时间时隙。这一确定性下行时隙可以是在无线网络上为执行当前描述的过程的无线设备的传输而保留的窗。MS可以试图在ifsDL值指明的IFS持续时间中传输下行帧。如果调度器成功,例如无无冲突并且从ACK帧被寻址到的设备接收帧,则上述过程移向下一帧。否则,在这一例子中,调度器的MS模块可以再次请求来自SDS的ifsDL值并且试图再次传输帧。
在一些实例中,重传可能由于相对繁重上行业务存在(例如载波感测经常感测无线信道为忙)或者相对繁重下行业务存在(例如载波感测经常感测无线信道为忙或者下行传输出现冲突)而保持失败。MS模块可以例如保持失败重传数目的计数、例如在给定的时间段内、比如在先前30秒内的失败数目。如用于MS模块的伪代码中所示,在执行标注为MAX_DL_FAILURES的阈值数目的失败之后,MS模块可以进入在这一实施例中通过将变量NoDLTXFlag设置成DL_RECOVERY_TIME来指明的恢复模式。响应于这一改变,然后可以使用ERB来调度失败的帧,这可以由UL_TX_Frame模块处置,该模块是802.11随机访问调度器的例子。在这一例子中,对于在恢复模式中的每个成功下行传输,MS模块可以递减NoDLTXFlag计数器。响应于这一计数器降至阈值、例如0以下,MS模块可以离开恢复模式并且继续用部分地确定性的不对称时间表、比如图19的时间表1901和1949操作。
下文是本实施例的SDA模块的例子。同样,下文所示伪代码描述可以由硬件、比如专用集成电路或者通过执行有形机器可读介质中存储的代码来执行的过程。
在这一实施例中,SDS模块执行的上述过程可以由调用SDS模块的MS模块发起,并且作为响应,SDS模块从MS模块接收标注为txState的值作为输入,该值在这一实施例中指示在使用先前由SDS提供的IFS持续时间时隙之时是否出现冲突。标注为SDSCollisions的值可以是跟踪这样的冲突的出现的静态变量,例如如果冲突未出现,则可以递增SDSCollisions值,而如果冲突未出现,则可以递减SDSCollisions值。这一实施例的MAX_COLLISIONS和MIN_COLLISIONS值分别适用于最多和最少冲突的阈值,如下文进一步描述的那样,如果超过阈值则使SDS请求转向更激进或者更少激进的时间表。无线设备可以在一些实施例中在传输后续帧期间在睡眠状态中。在这一持续时间相对长(例如比30秒更长或者基于境况来自适应地确定的某一其它持续时间)的情况下,如返回值false的、标注为DL_Schedule_Fresh的函数确定的那样,SDS可以使用下文描述的DSF模块来形成新时间表。在DL_Schedule_Fresh返回值false的情况下或者在SDSCollisions超过MAX_COLLISIONS阈值的情况下,SDS模块可以请求来自DSF的时间表并且传递值NORMAL以指示请求的激进水平。
否则,在这一实施例中,SDS模块继续针对来自其它附近无线设备的任何请求向存储器查询在标注为Request_Table的数据结构中存储的值。这些请求可以是以REQ帧的形式并且可以表达来自其它无线设备的针对更激进或者更少激进的时间表或者针对ERB调度的请求。每当接收REQ帧时可以更新Request_Table。如果从阈值数目、例如多数的无线设备接收例如请求更激进时间表的相同类型的请求,则可以批准请求。例如SDS可以响应于从其它无线设备接收充分数目、例如多于某一阈值、比如多数的用于移向ERB调度的请求,来向ERB调度转变。类似地,在这一实施例中,如果已经接收用于更保守时间表的足够请求,则SDS模块可以用如下请求调度DSF模块,该请求具有串“CONSERVATIVE”作为参数以请求这样的改变。此外,在这一实施例中,例如当在无线网络中有相对少的其它活跃无线设备时可以将SDSCollision的值递减至MIN_COLLISIONS阈值以下,并且作为响应,SDS模块可以调用DSF模块并且传递串“AGGRESSIVE”作为传输以请求更激进时间表。因此,在这一实施例中,调度器可以响应于现有网络业务、例如高冲突频率或者来自其它无线设备的请求来动态地调整确定性IFS持续时间时隙的数目或者向或者从非确定性ERB时间表转变。
取而代之,在这一实施例中,如果上述条件都未成立,则SDS可以继续使用建立的时间表。为了有助于公平性,SDS模块可以例如如上文参照图16中的时隙D1和D1*描述的那样在重用所选IFS持续时间时隙之前等待完整一轮下行传输。在SDS模块中用标注DL_IFS_OFFSET表达这一额外IFS持续时间。因此,在这一例子中,等待当前一轮传输完成的无线设备可以等待持续DL_IFS_OFFSET + DL_IFS_BASE的持续时间而后一个值对应于周期中的无线设备时隙。
在这一实施例中,DSF模块可以由SDS模块调用以发现下行时间表。下文示出DSF模块可以执行的过程的例子。同样,下文所示伪代码描述可以由硬件、比如专用集成电路或者通过执行有形机器可读介质中存储的代码来执行的过程。
在这一例子中,DSF模块可以在存储器中维护标注为Beacon_Table的数据结构,来自接收的时间表状态信号、例如来自某些类型的信标的信息、记录于该数据结构中,该时间表状态信号来自其它无线设备。例如Beacon_Table可以关联其它无线设备的标识符与如下值,该值指示那些其它无线设备使用的下行IFS持续时间时隙。可以在时间表状态信号中对其它设备使用的IFS持续时间时隙编码,或者可以通过测量在其它无线设备传输的帧之间的时间来观测IFS持续时间时隙。另外,接收的时间表状态信号可以对其它无线设备使用的时间表类型、例如ERB或者确定性下行时隙数目的标识符编码。使用中的时间表类型也可以记录于Beacon_Table中并且与设备标识符关联。
DSF模块在这一实施例中可以查询Beacon_Table以取回关于附近无线设备的时间表和拓扑信息。如果时间表太拥挤,例如如果所有IFS持续时间时隙被相对接近的设备取用,则DSF模块通过请求无线信道改变来做出响应。或者如果该查询指示其它无线设备使用ERB调度,则DSF模块可以传输用于切换到ERB调度的请求。否则,在这一实施例中,DSF模块可以使用标注为Wireless_Env_Monitor的函数以取回关于现有业务模式、例如哪些下行IFS持续时间时隙未用的信息。
然后,在上述微代码描述的过程中,DSF可以调用标注为Calculate_Schedule的函数以例如根据上文描述的确定性或者不对称调度技术中的一种或者多种调度技术、基于附近节点的数目、时间表、拓扑和业务模式来填充标注为new-Schedule的变量。Calculate_Schedule函数可以也基于标注为threshold的输入来选择时间表,该输入可以是信号强度和质量分数,该分数指示哪些无线设备出于并行传输、例如共享IFS持续时间时隙的目的而应当视为充分无线地远离。可以响应于针对更激进或者更少激进的时间表的请求来调节阈值的值。例如在更激进模式中,如果无线设备表现为具有相对高信号强度和信号质量,则才可以排除考虑它们用于共享IFS持续时间时隙。
本实施例的DSF模块因此返回时间表,该时间表在一些使用情况下不对称地调度下行和上行业务而基于随机或者伪随机时间表分量来调度上行业务并且基于网络的用于支持并行传输的能力和确定性IFS持续时间时隙的可用性来调度下行业务。
从上述例子应当清楚当前公开的技术中的一些技术适用于许多种类的无线网络:单跳跃蜂窝、多跳跃蜂窝、对等单跳跃、对等多跳跃等。然而,尽管预计介质访问争用开销有助于无线网络的操作,但是其它技术可以用来进一步改进这样的网络的操作。例如一些多跳跃混并蜂窝非蜂窝系统可以使用其它技术以甚至更激进地使用无线频谱。在这样的系统中,预计由于附加跳跃和无线链路而相对于非多跳跃系统将有多得多的无线业务;因此,频谱的激进使用可以在这些实施例中的一些实施例中特别合乎需要,尽管本技术不限于激进地使用频谱的系统。
两种更激进地使用无线频谱的方式是减少无线系统的空闲时间并且得到无线网络中的更多空间重用。尽管紧密控制的无线网络完成减少无线系统的空闲时间这一合理工作,但是在本领域中仍然需要减少无线网络的空闲时间,这些无线网络更分散并且可以仅有来自集中式当局的仅很少辅助或者无来自集中式当局的辅助。然而减少这样的无线系统的空闲时间可能造成在不同设备同时传输的无线帧之间的更多冲突。另外,如果蜂窝基站和无线设备检测到冲突并且相应地调整它们的传输速率和功率,则在一些系统中有助于从无线网络得到更多空间重用。
当无线设备共享相同IFS时隙或者以别的方式并行传输时,如果每个无线设备能够确定它的传输是否由于冲突而防止接收其它无线设备的传输则有帮助。某些实施例可以基于探听(例如接收向另一无线设备传输的帧)在其它无线设备之间传输的确认帧(ACK)来检测冲突。具体而言,可以基于序列标识符(例如编号)改变或者改变不存在来检测冲突,例如传输设备可以在发送确认帧以指示成功接收传输的数据帧时递增序列标识符,或者作为另一例子,接收设备可以在确认帧中递增序列标识符。探听无线设备可以在并行传输之前、之后或者期间监视(例如来自数据帧或者来自确认帧的)序列标识符并且确定探听无线设备是否引起在其它无线设备之间的传输中的冲突。响应于检测到冲突,探听无线设备可以例如通过减少传输功率电平、使用更低传输数据速率、改变帧间间距持续时间时隙来改变它的传输的属性。在一些实施例中,作为响应,探听无线设备可以例如通过请求时间表改变来请求其它无线设备的传输属性的改变。
作为例子,图28是描绘了在无线设备N1与N2之间的传输和在无线设备N3与N4之间的传输的定时图。所示场景举例说明其中可能出现冲突的序列。传输可以经由非蜂窝接口。N1和N3可以如数据2和数据3的帧所示并行传输,并且N3可以包括冲突检测器,该冲突检测器执行用于确定传输帧数据3是否引起与向N2传输帧数据2的冲突的过程。为此,N3的冲突检测器、例如作为它的非蜂窝接口的部分来操作的模块可以暂停在N1与N2之间的交换。如果N2成功地接收帧数据1,则N2向N1传输确认帧(ACK)。ACK信号可以包括来自帧数据1的序列标识符,并且N1可以响应于ACK信号指示成功接收来递增序列标识符。如果未接收ACK信号,则N1在这一实施例中未递增序列标识符,并且相同序列标识符用来重传帧数据1。N1可以使用相同过程以传输数据2。N3通过监视序列标识符或者ACK信号(例如ACK1和ACK4)可以确定它是否已经引起冲突,该冲突防止接收从N1到N2的信号、例如帧数据2。
然而在一些实例中,N3可能未成功地探听从N2到N1的ACK2,因为N3在近似相同时间从N4接收确认ACK3。实际上,N3可能遗漏在N1与N2之间的若干连续确认信号(或者这些信号不存在)。在这一实施例中,N3即使在它由于它在相同时间接收ACK帧或者由于在相同时间传输数据帧而遗漏确认帧或者无法检测不存在这样的帧时仍然可以能够推断冲突。
N3的冲突检测器可以被配置成探听信号ACK1、在存储器中存储ACK1的序列标识符并且即使N3遗漏ACK2、仍然使用这一个值以确定传输帧数据3是否引起冲突。例如N3的冲突检测器可以探听在其它无线设备N1与N2之间的后续确认帧ACK4并且基于在ACK1和ACK4的序列标识符之间的差异来推断帧数据2是否由N2接收或者N3的传输是否引起冲突并且防止接收帧数据2。可以依照下文描述的冲突检测过程执行比较。
为了更激进地使用稀缺无线频谱,一些实施例可以减少冲突数目并且使用这里描述的技术中的一些技术来相对可靠地检测冲突。在一个实施例中,提供用于感测无线网络中的冲突的过程。该过程可以包括第一无线设备在第一时间隙中向第二无线设备发送第一数据帧,其中第一数据帧也可以包括序列号。第二无线设备可以在第一时间隙中向第一无线设备发送第二数据帧(例如确认、ACK、信号)以确认成功接收第一数据帧,其中第二数据帧也可以包括来自第一数据帧的序列号。在这一实施例中,如果在第一时间隙中向第二无线设备传输第一数据帧成功,则第一无线设备可以改变序列号,然而如果在第一时间隙中向第二无线设备传输第一数据帧未成功,则第一无线设备未改变序列号。另外,第三无线设备可以监听来自第一无线设备或者第二无线设备的第一时间隙中的序列号,例如第三无线设备可以接收在第一与第二无线设备之间的关联传输。该过程还包括第一无线设备在第二时间隙中向第二无线设备发送第三数据帧,其中第三数据帧也可以包括序列号。第二无线设备可以在第二时间隙中向第一无线设备发送第四数据帧以确认成功接收第三数据帧,其中第四数据帧也可以包括来自第三数据帧的序列号。在这一实施例中,如果在第二时间隙中向第二无线设备传输第三数据帧成功,则第一无线设备改变序列号。然而,如果在第二时间隙中向第二无线设备传输第三数据帧未成功,则第一无线设备未改变序列号。在这一例子中,第三无线设备未监听、例如接收来自第一无线设备或者第二无线设备的第二时间隙中的序列号。接着,在当前示例过程中,第一无线设备可以在第三时间隙中向第二无线设备发送第五数据帧,其中第五数据帧也可以包括序列号。第二无线设备可以在第三时间隙中向第一无线设备发送第六数据帧以确认成功接收第五数据帧,其中第六数据帧也可以包括来自第五数据帧的序列号。如果在第三时间隙中向第二无线设备传输第五数据帧成功,则第一无线设备改变序列号。然而,如果在第三时间隙中向第二无线设备传输第五数据帧未成功,则第一无线设备未改变序列号。在这一示例过程中,第三无线设备监听来自第一无线设备或者第二无线设备的第三时间隙中的序列号。最后,该过程包括第三无线设备基于第一时间隙中的序列号的值和第三时间隙中的序列号的值来判决第三数据帧是否由第一无线设备在第二时间隙中向第二无线设备成功发送。
使用上文描述的过程,即使第三无线设备未在第二时间隙期间监听,它仍然可以检测在第一无线设备与第二无线设备之间的任何冲突。在第二时间隙中,第三无线设备可以向第四无线设备发送第七数据帧。然后在第三时间隙中,第三无线设备可以监听在第一无线设备与第二无线设备之间的传输并且可以确定第三无线设备是否已经引起第二时间隙中的冲突、例如是否通过从第三无线设备传输对在第一与第二无线设备之间的交互有干扰的信号来引起冲突。
如果第三设备确定它未引起第二时间隙中的冲突,则作为响应,第三无线设备可以继续在第三无线设备当前用来传输数据的传输功率和速率与第一无线设备并行传输。如果第三无线设备未引起冲突,则第三无线设备可以调整它的速率和功率以发现将允许两个无线流并行继续的适当匹配,例如第三无线设备可以响应于确定先前传输潜在地引起与在第一与第二无线设备之间的传输的冲突来减少它用来传输数据的速率或者它传输数据的功率。在一些实施例中,第三无线设备也可以例如通过传输如下信号、比如REQ帧来使第一无线设备调整它的速率和功率以有助于共存,该信号请求对第一无线设备的这样的调整。另外,在一些实施例中,响应于冲突,如果并发访问不可行,则无线设备可以试图建立新介质访问时间表,例如第三无线设备响应于检测到冲突而传输的信号可以由其它无线设备接收,并且作为响应,每个无线设备可以调整介质访问时间表。在一些实施例在中,这一技术可以用来改进无线信道的空间重用,尽管并非所有应用必然提供这一益处。本实施例的原理也可以在相同无线频谱用于上行和下行业务的场景中特别有用。它也可以对如下设备有用,这些设备可以在给定的时间传输无线帧或者接收无线帧。
序列号可以长度仅为一位。它也可以是循环地卷绕的正整数、例如如下数,该数在递增时达到它的最大值之后重置成零。现有文献有时如上文讨论的那样将无线帧分类成数据、控制和管理帧。在本文中,使用短语数据帧以包括所有类型的无线帧。在一些实施例中,附近无线设备可以使用监听和冲突检测机制、例如上文描述的实施例的版本以估量预计无线帧在无线信道上的存在和不存在以例如基于不存在预计帧来推断冲突已经出现或者基于存在帧来推断冲突未出现。无线设备然后可以使用关于无线帧的存在和不存在的这一信息以判决是否在相继时间隙中传输和/或允许传输。
以下例子举例说明本技术的版本。在示例传输过程中,每当在时间隙中向第二无线设备传输成功时、例如响应于从第二无线设备接收确认信号,第一无线设备依次改变序列号。另外,每当在时间隙中向第二无线设备传输未成功时、例如响应于在一段时间内不存在来自第二无线设备的确认信号,第一无线设备未依次改变序列号。第三无线设备可以基于第一时间隙中的序列号的值和第三时间隙中的序列号的值来判决数据帧、例如在上文描述中的第三数据帧是否由第一无线设备在第二时间隙中向第二无线设备成功发送。在这一例子中,由于第一无线设备依次递增序列号,所以如果第一时间隙中的序列号的值和第三时间隙中的序列号的值循环地相差一,则第三无线设备可以判决第三数据帧在第二时间隙中未成功。如果第一时间隙中的序列号的值和第三时间隙中的序列号的值循环地相差二,则第三无线设备也可以判决第三数据帧在第二时间隙中成功。
在一些实施例中,探听设备N3可以包括冲突检测器,该冲突检测器执行以下伪代码所示过程以检测冲突。伪代码可以编码为无线设备的有形机器可读介质上的计算机程序产品或者例如硬接线到比如无线设备的集成电路、比如非蜂窝接口中。伪代码包括命名为Channel_Measurement的模块,该模块被配置成探听来自在其它无线设备之间的交换的确认信号并且根据例如由于其它无线设备在与具有Channel_Measurement模块的无线设备接收确认帧近似相同的时间交换确认帧而遗漏的交换或者未监视的交换来推断序列号。在一些实施例中,使用Channel_Measurement模块,无线设备可以探听、传输、然后再次探听以确定传输是否一起冲突。
在一个实施例中,oldSEQBit可以存储来自先前探听的帧、例如来自ACK1或者数据1的序列标识符。在一个实施例中,序列标识符是单个位,尽管它在其它实施例中可以包括更多位。模块然后可以调用模块TX_Frame以传输帧、例如图28中的数据3。在传输之后,这一实施例的模块可以探听例如来自数据4或者ACK4的另一序列标识符并且存储于newSEQBit中。模块然后可以通过比较newSEQBit与oldSEQBit来确定是否引起冲突。如果值指示冲突,则模块可以调整来自无线设备的传输的属性、比如上文描述的属性,这些属性包括时间表、数据速率或者传输功率。例如在图28的场景中,用1位序列标识符,模块例如可以确定newSEQBit是否等于oldSEQBit并且推断冲突未出现,因为序列标识符完成从1到0或者从0到1到0的循环。在其它实施例中,序列号可以具有更多数位、例如2位或者更多位,并且模块可以确定newSEQBit是否等于oldSEQBit加上一个增量以检测冲突是否出现。
在其它实施例中,序列号可以增加长度以增加冲突检测的稳健性。也在一些实施例中,探听技术可以是上文描述的探听技术的变化以使冲突检测更稳健。例如图29-31中描绘的技术可以在某些描绘的拓扑中赋予更稳健的冲突检测。
无线设备数目爆炸式增长。随着无线设备数目增长,无线设备类型数目也增长。有参与无线网络的若干不同类型的无线设备。每个设备具有它自己的限制和能力。例如一些无线设备可以插入到电插座中而其它无线设备可以由电池供电。一些无线设备可以由更高容量的电池供电,而一些无线设备可以由更低容量的电池供电。一些无线设备可以通常由人类携带,而其它无线设备可以通常未由人类携带。一些无线设备可以安装于车辆中,而其它无线设备可以未安装于车辆中。本技术的实施例可以在无线设备类型之间区分。
在另一实施例中,提供用于在无线设备之间区分的过程。该过程可以包括第一无线设备经由它的蜂窝或者非蜂窝接口发送、例如传输或者广播数据帧,其中数据帧包括类型字段。第二无线设备接收数据帧并且基于数据中包括的类型字段来断定第一无线设备的设备类型。如前文提到的那样,数据帧意味着任何类型的无线帧。作为例子,无线帧可以是无线设备使用分布式发信标机制来广播的信标。作为例子,类型字段可以代表以下设备类型:由人类携带的无线设备、未由人类携带的无线设备、由动物携带的无线设备、未由动物携带的无线设备、在车辆中嵌入的无线设备、未在车辆中嵌入的无线设备、当前插入到电源中的无线设备和当前未插入到电源中的无线设备。在具有不同类型的无线设备的无线网络中,设备类型信息将有用。在多跳跃蜂窝网络中,这样的信息特别有用,因为跳跃判决可以如上文讨论的那样基于这样的信息,尽管并非所有实施例执行当前描述的过程。例如由更大电池供电的无线设备如与具有更小电池的无线设备对比可以是更好跳跃选择。如在这一例子中不言而喻,这将有益于跳跃的设备和在其上跳跃的设备二者。此外,本发明的先前提到的有关实施例之一使无线设备能够基于某些因素和设备的当前状态来个别地允许或者不允许跳跃。
在一些实施例中,设备类型字段可以指示设备是否为将由人类携带的范畴、例如蜂窝电话或者膝上型计算机,并且这一字段可以用于跳跃判决。例如无线设备可以确定它的设备类型是由人携带设备类型并且调整上文提到的用于确定是否从另一设备跳跃的阈值因素以使得更可能的是无线设备将从另一设备跳跃。在一些实施例中,这可以往往减少操作无线设备的人员暴露于的电磁辐射量,因为预计无线设备在从中间设备跳跃时相对于通向蜂窝基站的直接连接在更低功率传输。
本发明的原理可以用于诸如节约能量、有助于在交通十字路口的车辆交通流量等若干应用。在图25A中描绘了示例过程2500,并且在图25B中示出了具有无线设备2522的无线受控器具520和控制器2554的一个示例实施例。例如无线设备2522可以耦合到电器具控制器2524,其中接收指示设备类型的帧的无线设备2522可以如步骤2510中所示基于帧中包括的设备类型来检测第一无线设备2518的设备类型。指示设备类型的帧可以是可以经由无线设备2522的非蜂窝接口接收的信标、比如节点状态信号。如步骤2512和2514中所示,作为响应,第二无线设备2522然后可以基于第一无线设备2518的检测到的设备类型来接通或者关断电器具2520。例如,如果第一无线设备2518是通常由人类携带的无线设备、例如蜂窝电话并且近来变成向电器具控制器无线地可见,则电器具控制器可以接通灯、HVAC、调整恒温器、解锁门等。电器具控制器2524可以继续定期地、例如每100毫秒监视第一无线设备2518的传输,并且如果电器具控制器继续检测到存在第一无线设备,则在一些实施例中,它可以未采取动作。类似地,当无线检测机制超时、例如电器具控制器中止从第一无线设备接收传输并且未被恢复时,电器具控制器可以关断灯、HVAC、调整恒温器或者锁定门等。在一些实施例中,电器具控制器可以忽略附近存在的通常未由人类携带的其它无线设备。预计一些实施例帮助节约电力。手动开关在这些实施例中的一些实施例中可以用来克服误报警。
在图26A和B中描绘的另一实施例中,交通灯2602具有灯2604和耦合到交通灯控制器2612并且具有多个接收天线2614、2616、2618的无线设备2610。所示无线设备2610能够检测、例如估计与附近无线设备2620的距离和附近无线设备2620的方向。交通灯控制器2612可以如过程2622的步骤2624中所示从无线设备2610接收从第一无线设备2620广播的指示类型的帧并且基于帧中包括的类型字段来检测第一无线设备的设备类型。如果第一无线设备类型指示无线设备是车辆或者行人(例如与车辆或者行人关联),则交通灯控制器2612可以使用某些技术基于从其接收数据帧的方向来检测第一无线设备2620的方向,并且控制器2612可以如步骤2628中所示确定无线设备2620是否在灯2604管理的交通车道中。例如交通灯控制器2612可以如下文描述的那样通过比较从第二无线设备的每个天线接收的信号或者使用在来自第一无线设备2620的信标中编码的航向信息来确定从其接收数据帧的方向。交通灯控制器也可以基于用来接收帧的信号强度、信号质量或者服务质量度量来检测、例如估计第一无线设备的接近度。如步骤2630中所示,作为响应,交通灯控制器然后使用接近度、方向和设备类型信息以相应地控制对应交通灯,例如交通灯控制器可以针对每个如下无线设备递增计数器,该无线设备被检测为指示在特定交叉街道上的交通灯等待的车辆面向特定方向、比如朝右,并且交通灯控制器可以响应于计数、例如通过增加针对街道上的出现高计数的交通增加绿灯的时间而减少检测到很少交通的街道上的绿灯的时间来调整红灯或者绿灯的时间。本发明的原理也可以在调控在交通十字路口的交通流量时很有用。另外,本发明的原理可以在上午清早和深夜时分期间特别有用。
在其它实施例中,该过程可以包括第一无线设备传输信标并且第二无线终端接收信标并且向交通灯控制器转发由信标编码或者以别的方式输送的数据。交通灯控制器可以接收信标的转发部分(或者全部)并且使用转发的数据以完成以下操作中的至少一个操作:监视车辆、调控车辆、对车辆寻路由、控制车辆、监视人群、调控人群、对人群寻路由、控制人群和控制交通灯。例如交通灯控制器可以通过递增存储器中的与用于监视交通的车辆计数关联的计数器来对接收转发的数据做出响应。或者交通灯控制器可以通过如上文提到的那样调整灯的定时来对信标做出响应。在一些实施例中,交通灯控制器可以通过在存储器中存储特定无线设备的标识符来记下设备的存在以监视人群,或者交通灯控制器可以改变道路标志的状态以将交通从过度使用的道路向使用不足的道路寻路由。在一些实施例中,第一无线设备与以下各项之一关联:车辆、在车辆中嵌入的设备、人员和由人员携带的设备。另外,第二无线设备可以与交通控制器共同定位、例如与交通控制器固定邻近和邻近。交通控制器也可以与其它交通灯控制器通信以更好地管理车辆交通。例如第一交通灯控制器可以对在单位时间内在特定方向上通过的车辆数目计数以估计交通流速,并且第一交通灯控制器可以向上游交通灯控制器传输指示交通流速的值,该上游交通灯控制器可以接收该值并且通过调整第二交通灯控制器控制的信号的定时使得高流速交通更可能体验绿灯来做出响应。此外,信标(例如在设备类型字段中)可以包括关于以下各项中的至少一项的信息:第一无线终端的类型、车辆的意图(例如向地图中录入预计路由或者转弯信号状态[即转弯信号是否左闪或者右闪])、第一无线终端的车辆的航向[例如北、南、东或者西]和在第一无线终端附近的无线终端数目。在其它实施例中,第一无线终端可以使用其它无线通信手段而不是信标以与第二无线终端和交通灯控制器通信。例如交通灯控制器可以基于在信标中编码的字段的组合来改变,例如交通信号可以基于位置、定向和转弯信号状态或者GPS目的地的组合以考虑驾驶员的表达的在十字路口左转或者右转或者直走的意图来改变灯的定时。
图27是运输系统2701的一个实施例的广义图解视图,其中运输系统具有用于检测各自具有无线终端、比如上文参照图26讨论的无线终端的车辆2702的存在的能力。在这一实施例中,运输系统2701包括地区交通灯控制器2703,该交通灯控制器具有与若干交通灯2705和交通灯十字路口2706的有线或者无线网络连接2704。有线或者无线网络连接2704可以用来在地区交通灯控制器与交通灯2705、比如图26的交通灯2602之间交换数据。数据可以用来例如以图26的过程2622描述的方式对车辆和行人交通监视、调控、控制和寻路由。交通灯十字路口2722是运输系统2701的地区中的若干十字路口之一。交通灯2724(交通灯2705中的个别交通灯)调控在交通灯十字路口2722(十字路口2706中的个别十字路口)的交通。交通灯1204和交通灯十字路口1022在这一实施例中通过有线或者无线链路1030经由网络连接2704或者直接连接到地区交通灯控制器2704。无线链路2730例如可以是蜂窝连接。车辆(或者行人)2728偶尔地传输信标2726。信标2726可以由交通灯2724接收。交通灯2724也可以从附近车辆和行人收集信标。车辆可以安装有无线子系统,并且行人可以携带移动无线设备。车辆和行人传输的信标可以用来对车辆、汽车、行人、动物和机器监视、调控、控制和寻路由。信标也可以包括车辆或者行人的意图、比如左转、右转、指南针航向、急迫性、紧急性和其它特殊情形。与第一无线终端具有重复功能的无线终端可以聚合关于附近车辆或者行人的信息并且在它们传输的信标中包括该信息。与第一无线终端具有重叠功能的无线终端可以聚合关于在具体方向上的附近车辆或者行人的信息并且在它们传输的信标中包括该信息。另外,交通灯可以在从信标收集信息时使用众包技术或者减少错误,例如如果多个小汽车指示某一异常,则仅在这时作为响应,在这一例子中,交通灯可以比如通过改变灯的定时来采取动作。交通灯也可以包括用于收集的信息的置信度值和采样大小以指示可靠性信息。在收集和聚合经由信标接收的信息以及来自附近车辆和行人的其它无线通信之后,交通灯和交通灯十字路口可以向地区交通灯控制器发送信息。在一些实施例中,它们可以保持和发送信标的仅某些部分并且使用维度减少技术而未引起损失有用信息。尽管向地区交通灯控制器发送从各种车辆和行人收集的全部信息组块可以有用,但是选择有用部分可以帮助节省网络带宽。地区交通灯控制器可以通过有线和无线链路如上文描述的那样从车辆和行人接收局部化实时信息。作为响应,地区交通灯控制器然后可以使用输送的信息以与其它交通灯控制器通信以在当前拥塞水平、车辆和行人的需要、当天时间、解决方案复杂性、新路由时间表的实施和部署安全性以及收集的信息的可靠性计算更好(相对于常规系统)交通路由时间表。如果为局部化地区或者大规模地区建立更好交通和行人路由时间表,则然后可以经由有线或者无线链路向交通灯发送时间表。交通灯然后可以根据新路由时间表工作。预计本技术的实施例相对于其它系统减少道路上的交通拥塞。另外,可以偶尔地、例如定期地、比如每10分钟重复实施例以使交通路由时间表适应可变条件。
通过以下编号的描述来描述附加实施例:
23.一种用于扩展蜂窝网络的覆盖并且提高蜂窝网络的容量的方法,该方法包括:
第一无线设备选择经由它的非蜂窝接口与基站间接通信,其中:
所述第一无线设备经由它的非蜂窝接口向第二无线设备发送用于所述基站的数据;和/或
所述第一无线设备经由它的非蜂窝接口接收用于所述第一无线设备的数据;
所述第二无线设备判决是否允许所述第一无线设备经由所述第二无线设备向所述基站通信并且如果允许则:
所述第二无线设备经由它的非蜂窝接口从所述第一无线设备接收用于所述基站的数据并且经由它的非蜂窝接口向第三无线设备中转所述数据;和/或
所述第二无线设备经由它的非蜂窝接口接收用于所述第一无线设备的数据并且经由它的非蜂窝接口向所述第一无线设备中转所述数据;
所述第三无线设备判决是否允许所述第一无线设备经由所述第三无线设备向所述基站通信并且如果允许则:
所述第三无线设备经由它的非蜂窝接口接收用于所述基站的数据并且经由它的非蜂窝接口转发所述数据;和/或
所述第三无线设备经由它的蜂窝接口接收用于所述第一无线设备的数据并且经由它的非蜂窝接口向所述第二无线设备转发所述数据。
24.如实施例23中记载的方法,其中:
未利用所述第二无线设备,并且所述第一无线设备经由所述第三无线设备与所述基站间接通信;或者
利用具有与所述第二无线设备相似的功能的若干无线设备,并且所述第一无线设备经由所述第二无线设备与所述基站间接通信,所述若干无线设备具有与所述第二无线设备和所述第三无线设备相似的功能。
25.如实施例23中记载的方法,其中:
所述第一无线设备与所述第二无线设备和所述第三无线设备具有一些重叠功能;
所述第二无线设备与所述第一无线设备和所述第三无线设备具有一些重叠功能;和/或
所述第三无线设备与所述第一无线设备和所述第二无线设备具有一些重叠功能。
26.如实施例23中记载的方法,还包括:
所述第一无线设备基于以下因素中的至少一个因素来选择经由它的非蜂窝接口与基站间接通信:电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平;
所述第二无线设备基于以下因素中的至少一个因素来判决是否允许所述第一无线设备经由所述第二无线设备向所述基站通信:电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平;并且
所述第三无线设备基于以下因素中的至少一个因素来判决是否允许所述第一无线设备经由所述第三无线设备向所述基站通信:电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平;
27.如实施例23中记载的方法,还包括:
所述第一无线设备基于从所述基站和其它基站接收的信息来选择与所述基站间接通信,从而减轻针对位于小区边缘的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能;
所述第二无线设备基于从所述基站和其它基站接收的信息来判决是否允许所述第一无线设备经由所述第二无线设备向所述基站通信,从而减轻针对位于小区边缘的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能;和/或
所述第三无线设备基于从所述基站和其它基站接收的信息来判决是否允许所述第一无线设备经由所述第三无线设备向所述基站通信,从而减轻针对位于小区边缘的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能。
28.如实施例23中记载的方法,还包括:
所述第一无线设备经由它的非蜂窝接口发送用于所述基站的数据,从而所述数据向所述基站表现为如同直接来自所述第一无线设备用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性;
所述第二无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述基站的数据并且经由它的非蜂窝接口中转所述数据,从而所述数据向所述基站表现为如同直接来自所述第一无线设备用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性;和/或
所述第三无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述基站的数据并且经由它的非蜂窝接口转发所述数据,从而所述数据向所述基站表现为如同直接来自所述第一无线设备用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性。
29.如实施例23中记载的方法,还包括:
所述第一无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述第一无线设备的数据,从而所述数据向所述第一无线设备表现为如同直接来自所述基站用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性;
所述第二无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述第一无线设备的数据并且经由它的非蜂窝接口中转所述数据,从而所述数据向所述第一无线设备表现为如同直接来自所述基站用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性;并且
所述第三无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述第一无线设备的数据并且经由它的非蜂窝接口转发所述数据,从而所述数据向所述第一无线设备表现为如同直接来自所述基站用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性。
30.如实施例23中记载的方法,还包括:
每个所述无线设备维护通向所述基站和/或其它基站的附加直接和间接路由,其中:
所述附加直接路由是经由无线设备的蜂窝接口通向所述基站和所述其它基站的路由;并且
所述附加直接路由是经由无线设备的非蜂窝接口通向所述基站和所述其它基站的路由;
每个所述无线设备在通向所述基站的主路由视为不充分或者中断时使用所述附加路由以与所述基站和所述其它基站通信。
39.一种在计算机可读存储介质中实现的用于扩展蜂窝网络的覆盖并且提高蜂窝网络的容量的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线设备选择经由它的非蜂窝接口与基站间接通信,其中:
所述第一无线设备经由它的非蜂窝接口向第二无线设备发送用于所述基站的数据;和/或
所述第一无线设备经由它的非蜂窝接口接收用于所述第一无线设备的数据;
所述第二无线设备判决是否允许所述第一无线设备经由所述第二无线设备向所述基站通信并且如果允许则:
所述第二无线设备经由它的非蜂窝接口从所述第一无线设备接收用于所述基站的数据并且经由它的非蜂窝接口向第三无线设备中转所述数据;和/或
所述第二无线设备经由它的非蜂窝接口接收用于所述第一无线设备的数据并且经由它的非蜂窝接口向所述第一无线设备中转所述数据;
所述第三无线设备判决是否允许所述第一无线设备经由所述第三无线设备向所述基站通信并且如果允许则:
所述第三无线设备经由它的非蜂窝接口接收用于所述基站的数据并且经由它的非蜂窝接口转发所述数据;和/或
所述第三无线设备经由它的蜂窝接口接收用于所述第一无线设备的数据并且经由它的非蜂窝接口向所述第二无线设备转发所述数据。
40.如实施例39中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
未利用所述第二无线设备,并且所述第一无线设备经由所述第三无线设备与所述基站间接通信;或者
利用具有与所述第二无线设备相似的功能的若干无线设备,并且所述第一无线设备经由所述第二无线设备与所述基站间接通信,所述若干无线设备具有与所述第二无线设备和所述第三无线设备相似的功能。
41.如实施例39中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第一无线设备与所述第二无线设备和所述第三无线设备具有一些重叠功能;
所述第二无线设备与所述第一无线设备和所述第三无线设备具有一些重叠功能;和/或
所述第三无线设备与所述第一无线设备和所述第二无线设备具有一些重叠功能。
42.如实施例39中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第一无线设备基于以下因素中的至少一个因素来选择经由它的非蜂窝接口与基站间接通信:电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平;
所述第二无线设备基于以下因素中的至少一个因素来判决是否允许所述第一无线设备经由所述第二无线设备向所述基站通信:电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平;并且
所述第三无线设备基于以下因素中的至少一个因素来判决是否允许所述第一无线设备经由所述第三无线设备向所述基站通信:电池寿命、带宽使用、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度、蜂窝信号强度、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平和蜂窝接口经历的无线干扰的电平;
43.如实施例39中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第一无线设备基于从所述基站和其它基站接收的信息来选择与所述基站间接通信,从而减轻针对位于小区边缘的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能;
所述第二无线设备基于从所述基站和其它基站接收的信息来判决是否允许所述第一无线设备经由所述第二无线设备向所述基站通信,从而减轻针对位于小区边缘的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能;和/或
所述第三无线设备基于从所述基站和其它基站接收的信息来判决是否允许所述第一无线设备经由所述第三无线设备向所述基站通信,从而减轻针对位于小区边缘的无线设备的干扰并且增强蜂窝网络的性能。
44.如实施例39中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第一无线设备经由它的非蜂窝接口发送用于所述基站的数据,从而所述数据向所述基站表现为如同直接来自所述第一无线设备用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性;
所述第二无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述基站的数据并且经由它的非蜂窝接口中转所述数据,从而所述数据向所述基站表现为如同直接来自所述第一无线设备用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性;和/或
所述第三无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述基站的数据并且经由它的非蜂窝接口转发所述数据,从而所述数据向所述基站表现为如同直接来自所述第一无线设备用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性。
45.如实施例39中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第一无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述第一无线设备的数据,从而所述数据向所述第一无线设备表现为如同直接来自所述基站用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性;
所述第二无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述第一无线设备的数据并且经由它的非蜂窝接口中转所述数据,从而所述数据向所述第一无线设备表现为如同直接来自所述基站用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性;并且
所述第三无线设备在它的非蜂窝接口上接收用于所述第一无线设备的数据并且经由它的非蜂窝接口转发所述数据,从而所述数据向所述第一无线设备表现为如同直接来自所述基站用于以下目的中的至少一个目的:计费、加密、认证、完整性和安全性。
46.如实施例39中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
每个所述无线设备维护通向所述基站和/或其它基站的附加直接和间接路由,其中:
所述附加直接路由是经由无线设备的蜂窝接口通向所述基站和所述其它基站的路由;并且
所述附加直接路由是经由无线设备的非蜂窝接口通向所述基站和所述其它基站的路由;
每个所述无线设备在通向所述基站的主路由视为不充分或者中断时使用所述附加路由以与所述基站和所述其它基站通信。
1.一种用于在无线网络中寻路由的方法,该方法包括:
第一无线终端选择作为路由器来参与,其中:
第一无线终端判决它是否将充当中继或者宿;并且
第二无线终端基于第一无线终端充当中继或者宿来向第一无线终端发送数据。
2.如实施例1中记载的方法,还包括:
第一无线终端选择作为路由器来参与,其中:
第一无线终端判决它是否将充当中继或者宿,其中:
第一无线终端如果充当中继则传输第一度量,第一度量描述附近宿经历的蜂窝信号强度和质量;或者
第一无线终端如果充当宿则传输第二度量,第二度量描述第一无线终端经历的蜂窝信号强度和质量。
3.如实施例1中记载的方法,还包括:
第一无线终端基于以下因素中的至少一个因素来选择作为路由器来参与:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境;其中:
第一无线终端基于以下因素中的至少一个因素来判决它是否将充当中继或者宿:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境;并且
第二无线终端基于以下因素中的至少一个因素来选择向第一无线终端发送数据:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境。
7.一种在计算机可读存储介质中实现的用于在无线网络中寻路由的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线终端选择作为路由器来参与,其中:
第一无线终端判决它是否将充当中继或者宿;并且
第二无线终端基于第一无线终端充当中继或者宿来向第一无线终端发送数据。
8.如实施例7中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第一无线终端选择作为路由器来参与,其中:
第一无线终端判决它是否将充当中继或者宿,其中:
第一无线终端如果充当中继则传输第一度量,第一度量描述附近宿经历的蜂窝信号强度和质量;或者
第一无线终端如果充当宿则传输第二度量,第二度量描述第一无线终端经历的蜂窝信号强度和质量。
9.如实施例7中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第一无线终端基于以下因素中的至少一个因素来选择作为路由器来参与:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境;其中:
第一无线终端基于以下因素中的至少一个因素来判决它是否将充当中继或者宿:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境;并且
第二无线终端基于以下因素中的至少一个因素来选择向第一无线终端发送数据:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境。
145.一种无线设备,包括:
处理器;
第一无线接口模块,通信地耦合到处理器;
第二无线接口模块,通信地耦合到处理器,其中处理器被配置成接收指示另一无线设备被配置成充当路由器的信号并且基于另一无线设备是否在中继状态或者宿状态中来选择是否向另一无线设备传输数据。
146.一种无线地通信的方法,包括:
在第一蜂窝设备中获取指示第一蜂窝设备的用于充当路由器的能力的一个或者多个值;
基于指示第一蜂窝设备的用于充当路由器的能力的一个或者多个值来确定是否配置第一蜂窝设备以充当中继或者宿;
用第一蜂窝设备从第二蜂窝设备接收信号;
根据第一蜂窝设备是否配置为中继或者宿向基站或者第三蜂窝设备传输信号,该信号包含来自第二蜂窝设备的信号的信息。
147.实施例146的方法,其中指示第一蜂窝设备的用于充当路由器的能力的一个或者多个值是指示第一蜂窝设备的以下性质中的一个或者多个性质的值:
在第一蜂窝设备的无线传输范围内的宿和中继的数量、在无线传输范围内的宿和中继的质量、第一蜂窝设备的电池寿命、在第一蜂窝设备内的功率源、第一蜂窝设备的平均吞吐量、第一蜂窝设备的带宽使用、在第一蜂窝设备上执行的应用的带宽要求、可用于第一蜂窝设备的带宽、第一蜂窝设备的移动性水平、当天时间、与第一蜂窝设备关联的用户的 预订计划、关于与第一蜂窝设备关联的用户的简档数据、第一蜂窝设备接收的信号的非蜂窝信号强度、第一蜂窝设备接收的信号的非蜂窝信号质量、第一蜂窝设备接收的信号的蜂窝信号强度、第一蜂窝设备接收的信号的质量、第一蜂窝设备的非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、第一蜂窝设备的蜂窝接口经历的无线干扰的电平、从第一蜂窝设备到宿的跳跃数目和第一蜂窝设备的无线环境。
148.实施例147的方法,包括:
在第二蜂窝设备中获取指示通过第一蜂窝设备的多跳跃连接的质量的一个或者多个值;
基于指示通过第一蜂窝设备的多跳跃连接的质量的一个或者多个值来选择用于经由第一蜂窝设备与基站通信的路由。
149.一种无线通信系统,包括:
基站;
多个蜂窝设备,具有通向基站的蜂窝连接,其中蜂窝设备被配置成作为用于来自无通向基站的蜂窝连接的蜂窝设备的信号的路由器来操作;
无通向基站的蜂窝连接的蜂窝设备,其中无通向基站的蜂窝连接的蜂窝设备被配置成选择经由具有通向基站的蜂窝连接的多个蜂窝设备中的一个或者多个蜂窝设备通向基站的路由。
28.一种用于提高无线网络的性能的方法,该方法包括:
第一无线设备从第二无线设备和第三无线基站接收支持。
29.如实施例28中记载的方法,还包括以下操作中的至少一个操作:
第三无线基站在有益时经由第二无线设备对用于第一无线设备的业务寻路由;并且
第一无线设备在有益时经由第二无线设备对用于第三无线基站的业务寻路由。
30.如实施例28中记载的方法,还包括以下操作中的至少一个操作:
第三无线基站在与第一无线设备通信时请求来自第二无线设备的支持;并且
第一无线设备在与第三无线设备通信时请求来自第二无线设备的支持。
31.如实施例28中记载的方法,还包括以下操作中的至少一个操作:
第二无线设备基于以下因素中的至少一个因素来选择向第一无线设备提供支持:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目、第二设备的当前状态、第一设备的当前状态、第二无线设备使用的参与策略、第一无线设备使用的参与策略和周围无线环境。
32.如实施例28中记载的方法,还包括以下操作中的至少一个操作:
第一无线设备请求来自第二无线设备和第三无线基站的支持,其中支持的成本取决于以下各项中的至少一项:时间、日期、预订费、用户简档、网络条件、网络拥塞、位置、周围无线环境、现货价格、平均价格、夜间价格和月度价格。
38.一种在计算机可读存储介质中实现的用于提高无线网络的性能的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线设备从第二无线设备和第三无线基站接收支持。
39.如实施例38中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第三无线基站在有益时经由第二无线设备对用于第一无线设备的业务寻路由;并且
第一无线设备在有益时经由第二无线设备对用于第三无线基站的业务寻路由。
40.如实施例38中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第三无线基站在与第一无线设备通信时请求来自第二无线设备的支持;并且
第一无线设备在与第三无线设备通信时请求来自第二无线设备的支持。
41.如实施例38中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第二无线设备基于以下因素中的至少一个因素来选择向第一无线设备提供支持:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目、第二设备的当前状态、第一设备的当前状态、第二无线设备使用的参与策略、第一无线设备使用的参与策略和周围无线环境。
42.如实施例38中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第一无线设备请求来自第二无线设备和第三无线基站的支持,其中支持的成本取决于以下各项中的至少一项:时间、日期、预订费、用户简档、网络条件、网络拥塞、位置、周围无线环境、现货价格、平均价格、夜间价格和月度价格。
47.一种用于提高无线网络的性能的方法,该方法包括:
第一无线设备在向第二无线设备发送数据时使用第一帧间间距值;并且
所述第二无线设备在向所述第一无线设备发送数据时使用第二帧间间距值。
48.如实施例47中记载的方法,其中:
所述第一帧间间距值不同于所述第二帧间间距值;或者
所述第一帧间间距值等于所述第二帧间间距值。
49.如实施例47中记载的方法,其中:
所述第一无线设备是基站;和/或
所述第二无线设备是基站。
50.如实施例47中记载的方法,其中所述第一无线设备在向所述第二无线设备发送数据之时遵循随机化后退算法。
51.如实施例47中记载的方法,其中所述第二无线设备在向所述第一无线设备发送数据之时遵循随机化后退算法。
52.如实施例47中记载的方法,其中:
所述第一无线设备向所述第二无线设备发送数据视为上行方向;并且
所述第二无线设备向所述第一无线设备发送数据视为下行方向。
59.一种在计算机可读存储介质中实现的用于提高无线网络的性能的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线设备在向第二无线设备发送数据时使用第一帧间间距值;并且
所述第二无线设备在向所述第一无线设备发送数据时使用第二帧间间距值。
60.如实施例59中记载的方法,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第一帧间间距值不同于所述第二帧间间距值;或者
所述第一帧间间距值等于所述第二帧间间距值。
61.如实施例59中记载的方法,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第一无线设备是基站;和/或
所述第二无线设备是基站。
62.如实施例59中记载的方法,还包括用于所述第一无线设备在向所述第二无线设备发送数据之时遵循随机化后退算法的编程指令。
63.如实施例59中记载的方法,还包括用于所述第二无线设备在向所述第一无线设备发送数据之时遵循随机化后退算法的编程指令。
64.如实施例59中记载的方法,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第一无线设备向所述第二无线设备发送数据视为上行方向;并且
所述第二无线设备向所述第一无线设备发送数据视为下行方向。
10.一种用于提高无线网络的性能的方法,该方法包括:
第一无线终端选择用于发送第一类型的数据的确定性时间表和用于发送第二类型的数据的随机化时间表。
11.如实施例10中记载的方法,还包括:
无线终端选择用于发送第一类型的数据的确定性时间表和用于发送第二类型的数据的随机化时间表,其中时间表的选择基于以下因素中的至少一个因素:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境。
12.如实施例10中记载的方法,还包括:
无线终端选择用于发送第一类型的数据的确定性时间表和用于发送第二类型的数据的随机化时间表,其中数据类型基于以下因素中的至少一个因素:方向、数量、重要性、希望的服务质量、周围无线环境、网络拥塞、网络条件、队列长度和吞吐量。
13.如实施例10中记载的方法,还包括:
无线终端选择:
用于发送第一类型的数据的确定性时间表和第一帧间间距;以及
用于发送第二类型的数据的随机化时间表和第二帧间间距。
14.如实施例10中记载的方法,还包括:
无线终端选择:
用于发送第一类型的数据的确定性时间表和第一拥塞窗;以及
用于发送第二类型的数据的随机化时间表和第二拥塞窗。
15.如实施例10中记载的方法,还包括:
无线终端选择:
用于发送第一类型的数据的确定性时间表和第一传输机会;以及
用于发送第二类型的数据的随机化时间表和第二传输机会。
22.一种在计算机可读存储介质中实现的用于提高无线网络的性能的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线终端选择用于发送第一类型的数据的确定性时间表和用于发送第二类型的数据的随机化时间表。
23.如实施例22中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
无线终端选择用于发送第一类型的数据的确定性时间表和用于发送第二类型的数据的随机化时间表,其中时间表的选择基于以下因素中的至少一个因素:附近宿和中继的质量、附近宿和中继的数量、电池寿命、功率源、平均吞吐量、带宽使用、带宽需要、带宽可用性、设备类型、移动性水平、当天时间、预订费、用户简档、非蜂窝信号强度和质量、蜂窝信号强度和质量、非蜂窝接口经历的无线干扰的电平、蜂窝接口经历的无线干扰的电平、通向宿的跳跃数目和周围无线环境。
24.如实施例22中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
无线终端选择用于发送第一类型的数据的确定性时间表和用于发送第二类型的数据的随机化时间表,其中数据类型基于以下因素中的至少一个因素:方向、数量、重要性、希望的服务质量、周围无线环境、网络拥塞、网络条件、队列长度和吞吐量。
25.如实施例22中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
无线终端选择:
用于发送第一类型的数据的确定性时间表和第一帧间间距;以及
用于发送第二类型的数据的随机化时间表和第二帧间间距。
26.如实施例22中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令,还包括:
无线终端选择:
用于发送第一类型的数据的确定性时间表和第一拥塞窗;以及
用于发送第二类型的数据的随机化时间表和第二拥塞窗。
27.如实施例22中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
无线终端选择:
用于发送第一类型的数据的确定性时间表和第一传输机会;以及
用于发送第二类型的数据的随机化时间表和第二传输机会。
65.一种用于感测无线网络中的冲突的方法,该方法包括:
第一无线设备在第一时间隙中向第二无线设备发送第一数据帧,其中所述第一数据帧也可以包括序列号;
所述第二无线设备在所述第一时间隙中向所述第一无线设备发送第二数据帧以确认成功接收所述第一数据帧,其中所述第二数据帧也可以包括来自所述第一数据帧的所述序列号;
如果在所述第一时间隙中向所述第二无线设备传输所述第一数据帧成功,则所述第一无线设备改变所述序列号;
如果在所述第一时间隙中向所述第二无线设备传输所述第一数据帧未成功,则所述第一无线设备未改变所述序列号;
第三无线设备监听来自所述第一无线设备或者所述第二无线设备的所述第一时间隙中的所述序列号;
所述第一无线设备在第二时间隙中向所述第二无线设备发送第三数据帧,其中所述第三数据帧也可以包括所述序列号;
所述第二无线设备在所述第二时间隙中向所述第一无线设备发送第四数据帧以确认成功接收所述第三数据帧,其中所述第四数据帧也可以包括来自所述第三数据帧的所述序列号;
如果在所述第二时间隙中向所述第二无线设备传输所述第三数据帧成功,则所述第一无线设备改变所述序列号;
如果在所述第二时间隙中向所述第二无线设备传输所述第三数据帧未成功,则所述第一无线设备未改变所述序列号;
所述第三无线设备未监听来自所述第一无线设备或者所述第二无线设备的所述第二时间隙中的所述序列号;
所述第一无线设备在第三时间隙中向所述第二无线设备发送第五数据帧,其中所述第五数据帧也可以包括所述序列号;
所述第二无线设备在所述第三时间隙中向所述第一无线设备发送第六数据帧以确认成功接收所述第五数据帧,其中所述第六数据帧也可以包括来自所述第五数据帧的所述序列号;
如果在所述第三时间隙中向所述第二无线设备传输所述第五数据帧成功,则所述第一无线设备改变所述序列号;
如果在所述第三时间隙中向所述第二无线设备传输所述第五数据帧未成功,则所述第一无线设备未改变所述序列号;
所述第三无线设备监听来自所述第一无线设备或者所述第二无线设备的所述第三时间隙中的所述序列号;并且
所述第三无线设备基于所述第一时间隙中的所述序列号的值和所述第三时间隙中的所述序列号的值来判决所述第三数据帧是否由所述第一无线设备在所述第二时间隙中向所述第二无线设备成功发送。
66.如实施例65中记载的方法,其中:
所述序列号在长度上为一位;和/或
所述序列号是循环地卷绕的正整数。
67.如实施例65中记载的方法,其中无线设备使用无线帧的存在和不存在以判决是否在所述相继时间隙中传输和/或允许传输。
68.如实施例65中记载的方法,还包括:
每当在时间隙中向所述第二无线设备传输成功时,所述第一无线设备依次改变所述序列号;
每当在时间隙中向所述第二无线设备传输未成功时,所述第一无线设备未依次改变所述序列号;
所述第三无线设备基于所述第一时间隙中的所述序列号的值和所述第三时间隙中的所述序列号的值来判决所述第三数据帧是否由所述第一无线设备在所述第二时间隙中向所述第二无线设备成功发送,其中:
如果所述第一时间隙中的所述序列号的值和所述第三时间隙中的所述序列号的值循环地相差一,则所述第三无线设备判决所述第三数据帧在所述第二时间隙中未成功;并且
如果所述第一时间隙中的所述序列号的值和所述第三时间隙中的所述序列号的值循环地相差二,则所述第三无线设备判决所述第三数据帧在所述第二时间隙中成功。
73.一种在计算机可读存储介质中实现的用于提高无线网络的性能的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线设备在第一时间隙中向第二无线设备发送第一数据帧,其中所述第一数据帧也可以包括序列号;
所述第二无线设备在所述第一时间隙中向所述第一无线设备发送第二数据帧以确认成功接收所述第一数据帧,其中所述第二数据帧也可以包括来自所述第一数据帧的所述序列号;
如果在所述第一时间隙中向所述第二无线设备传输所述第一数据帧成功,则所述第一无线设备改变所述序列号;
如果在所述第一时间隙中向所述第二无线设备传输所述第一数据帧未成功,则所述第一无线设备未改变所述序列号;
第三无线设备监听来自所述第一无线设备或者所述第二无线设备的所述第一时间隙中的所述序列号;
所述第一无线设备在第二时间隙中向所述第二无线设备发送第三数据帧,其中所述第三数据帧也可以包括所述序列号;
所述第二无线设备在所述第二时间隙中向所述第一无线设备发送第四数据帧以确认成功接收所述第三数据帧,其中所述第四数据帧也可以包括来自所述第三数据帧的所述序列号;
如果在所述第二时间隙中向所述第二无线设备传输所述第三数据帧成功,则所述第一无线设备改变所述序列号;
如果在所述第二时间隙中向所述第二无线设备传输所述第三数据帧未成功,则所述第一无线设备未改变所述序列号;
所述第三无线设备未监听来自所述第一无线设备或者所述第二无线设备的所述第二时间隙中的所述序列号;
所述第一无线设备在第三时间隙中向所述第二无线设备发送第五数据帧,其中所述第五数据帧也可以包括所述序列号;
所述第二无线设备在所述第三时间隙中向所述第一无线设备发送第六数据帧以确认成功接收所述第五数据帧,其中所述第六数据帧也可以包括来自所述第五数据帧的所述序列号;
如果在所述第三时间隙中向所述第二无线设备传输所述第五数据帧成功,则所述第一无线设备改变所述序列号;
如果在所述第三时间隙中向所述第二无线设备传输所述第五数据帧未成功,则所述第一无线设备未改变所述序列号;
所述第三无线设备监听来自所述第一无线设备或者所述第二无线设备的所述第三时间隙中的所述序列号;并且
所述第三无线设备基于所述第一时间隙中的所述序列号的值和所述第三时间隙中的所述序列号的值来判决所述第三数据帧是否由所述第一无线设备在所述第二时间隙中向所述第二无线设备成功发送。
74.如实施例73中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述序列号在长度上为一位;和/或
所述序列号是循环地卷绕的正整数。
75.如实施例73中记载的计算机程序产品,还包括用于无线设备使用无线帧的存在和不存在以判决是否在所述相继时间隙中传输和/或允许传输的编程指令。
76.如实施例73中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
每当在时间隙中向所述第二无线设备传输成功时,所述第一无线设备依次改变所述序列号;
每当在时间隙中向所述第二无线设备传输未成功时,所述第一无线设备未依次改变所述序列号;
所述第三无线设备基于所述第一时间隙中的所述序列号的值和所述第三时间隙中的所述序列号的值来判决所述第三数据帧是否由所述第一无线设备在所述第二时间隙中向所述第二无线设备成功发送,其中:
如果所述第一时间隙中的所述序列号的值和所述第三时间隙中的所述序列号的值循环地相差一,则所述第三无线设备判决所述第三数据帧在所述第二时间隙中未成功;并且
如果所述第一时间隙中的所述序列号的值和所述第三时间隙中的所述序列号的值循环地相差二,则所述第三无线设备判决所述第三数据帧在所述第二时间隙中成功。
70.一种用于管理车辆交通的方法,该方法包括:
第一无线终端发送信标;
第二无线终端接收信标并且向交通灯控制器发送信标的部分;
交通灯控制器接收信标的部分并且使用它以完成以下各项中的至少一项:监视车辆、调控车辆、对车辆寻路由、控制车辆、监视人群、调控人群、对人群寻路由、控制人群和控制交通灯。
71.如实施例70中记载的方法,还包括:
第一无线终端是以下各项之一:车辆、在车辆中嵌入的设备、人员和由人员携带的设备。
72.如实施例70中记载的方法,还包括:
第二无线终端与交通灯控制器共同定位。
73.如实施例70中记载的方法,还包括:
交通灯控制器与其它交通灯控制器通信以更好地管理车辆交通。
74.如实施例70中记载的方法,还包括:
信标包括关于以下各项中的至少一项的信息:第一无线终端的类型、第一无线终端的意图和在第一无线终端附近的无线终端数目。
80.一种在计算机可读存储介质中实现的用于管理车辆交通的性能的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线终端发送信标;
第二无线终端接收信标并且向交通灯控制器发送信标的部分;
交通灯控制器接收信标的部分并且使用它以完成以下各项中的至少一项:监视车辆、调控车辆、对车辆寻路由、控制车辆、监视人群、调控人群、对人群寻路由、控制人群和控制交通灯。
81.如实施例80中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第一无线终端是以下各项之一:车辆、在车辆中嵌入的设备、人员和由人员携带的设备。
82.如实施例80中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第二无线终端与交通灯控制器共同定位。
83.如实施例80中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
交通灯控制器与其它交通灯控制器通信以更好地管理车辆交通。
84.如实施例80中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
信标包括关于以下各项中的至少一项的信息:第一无线终端的类型、第一无线终端的意图和在第一无线终端附近的无线终端数目。
85.一种用于节约能量的方法,该方法包括:
第一无线终端发送信标;
第二无线终端接收信标并且向电器具控制器发送信标的部分;
电器具控制器接收信标的部分并且使用它以完成以下各项中的至少一项:检测人群、监视人群、接收指令和控制电器具。
86.如实施例85中记载的方法,还包括:
第一无线设备是以下各项之一:人员或者由人员携带的设备。
87.如实施例85中记载的方法,还包括:
第二无线终端也是电器具控制器。
88.如实施例85中记载的方法,还包括:
电器具控制器通过使用第一无线终端的以下特性中的至少一个特性来更好地节约能量:类型、需要和数目。
93.一种在计算机可读存储介质中实现的用于节约能量的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线终端发送信标;
第二无线终端接收信标并且向电器具控制器发送信标的部分;
电器具控制器接收信标的部分并且使用它以完成以下各项中的至少一项:检测人群、监视人群、接收指令和控制电器具。
94.如实施例93中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第一无线设备是以下各项之一:人员或者由人员携带的设备。
95.如实施例93中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
第二无线终端也是电器具控制器。
96.如实施例93中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
电器具控制器通过使用第一无线终端的以下特性中的至少一个特性来更好地节约能量:类型、需要和数目。
77.一种用于在无线设备之间区分的方法,该方法包括:
第一无线设备发送数据,其中所述数据包括类型字段;
第二无线设备接收所述数据并且基于在所述数据中包括的所述类型字段来断定所述第一无线设备的设备类型。
78.如实施例77中记载的方法,还包括:
所述类型字段代表以下设备类型中的至少一个设备类型:由人类携带的无线设备、未由人类携带的无线设备、在车辆中嵌入的无线设备、当前插入到电源中的无线设备和当前未插入到电源中的无线设备。
79.如实施例77中记载的方法,还包括:
所述第二无线设备是电器具控制器;
所述第二无线设备接收所述数据;
所述第二无线设备基于在所述数据中包括的所述类型字段来检测所述第一无线设备的设备类型;
所述第二无线设备基于所述第一无线设备的检测到的设备类型来接通和关断电器具。
80.如实施例77中记载的方法,还包括:
所述第二无线设备是具有多个接收天线并且能够检测任何无线设备的方向的交通灯控制器;
所述第二无线设备接收所述数据;
所述第二无线设备基于在所述数据中包括的所述类型字段来检测所述第一无线设备的设备类型;
所述第二无线设备基于接收的所述数据来检测所述第一无线设备的方向;
所述第二无线设备使用检测到的设备类型和所述第一无线设备的方向以控制交通灯。
85.一种在计算机可读存储介质中实现的用于在无线设备之间区分的计算机程序产品,该计算机程序产品包括用于以下操作的编程指令:
第一无线设备发送数据,其中所述数据包括类型字段;
第二无线设备接收所述数据并且基于在所述数据中包括的所述类型字段来断定所述第一无线设备的设备类型。
86.如实施例85中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述类型字段代表以下设备类型中的至少一个设备类型:由人类携带的无线设备、未由人类携带的无线设备、在车辆中嵌入的无线设备、当前插入到电源中的无线设备和当前未插入到电源中的无线设备。
87.如实施例85中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第二无线设备是电器具控制器;
所述第二无线设备接收所述数据;
所述第二无线设备基于在所述数据中包括的所述类型字段来检测所述第一无线设备的设备类型;
所述第二无线设备基于所述第一无线设备的检测到的设备类型来接通和关断电器具。
88.如实施例85中记载的计算机程序产品,还包括用于以下操作的编程指令:
所述第二无线设备是具有多个接收天线并且能够检测任何无线设备的方向的交通灯控制器;
所述第二无线设备接收所述数据;
所述第二无线设备基于在所述数据中包括的所述类型字段来检测所述第一无线设备的设备类型;
所述第二无线设备基于接收的所述数据来检测所述第一无线设备的方向;
所述第二无线设备使用检测到的设备类型和所述第一无线设备的方向以控制交通灯。
虽然结合若干实施例描述方法、无线设备和计算机程序产品,但是并非旨在于限于这里阐述的具体形式,但是恰好相反,旨在于覆盖如可以在如所附权利要求限定的本发明的精神实质和范围内合理包括的这样的替代、修改和等效形式。

Claims (18)

1.一种在蜂窝和多跳跃非蜂窝网络上输送数据的方法,所述方法包括:
在第一中继蜂窝设备中确定所述第一中继蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继;
响应于确定所述第一中继蜂窝设备将使它本身可用作为中继,从所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输指示所述第一中继蜂窝设备可用作为用于所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的第一节点状态信号;
利用始发蜂窝设备的非蜂窝接口接收从所述第一中继蜂窝设备传输的所述第一节点状态信号;
在始发蜂窝设备中基于所述第一节点状态信号来确定所述始发蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站;
响应于确定所述始发蜂窝设备将经由所述第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站:
从所述始发蜂窝设备经由所述第一中继蜂窝设备传输用于向所述基站传输的上行数据,其中从所述始发蜂窝设备经由所述第一中继蜂窝设备传输用于向所述基站传输的上行数据的步骤包括:
在所述始发蜂窝设备中基于与所述始发蜂窝设备关联的蜂窝安全标识符来获得安全密钥,其中从与所述基站关联的蜂窝网络接收所述安全密钥;
用所述始发蜂窝设备用所述安全密钥加密用于向所述基站传输的所述上行数据以形成加密数据;
经由所述始发蜂窝设备的非蜂窝接口向所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输所述加密数据;并且
经由所述第一中继蜂窝设备的蜂窝接口向所述基站传输所述加密数据。
2.根据权利要求1所述的方法,其中确定所述始发蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站的步骤包括:
用所述始发蜂窝设备感测所述基站的第一蜂窝信号强度;
用所述始发蜂窝设备感测另一基站的第二蜂窝信号强度;并且
基于所述第一蜂窝信号强度与所述第二蜂窝信号强度的比较,在所述始发蜂窝设备中确定所述始发蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的所述第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的所述基站。
3.根据权利要求1所述的方法,包括:
在第二中继蜂窝设备中确定所述第二中继蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继;
响应于确定所述第二中继蜂窝设备将使它本身可用作为中继,从所述第二中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输指示所述第二中继蜂窝设备可用作为用于所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的第二节点状态信号;
利用始发蜂窝设备的非蜂窝接口接收从所述第二中继蜂窝设备传输的所述第二节点状态信号;并且
其中确定所述始发蜂窝设备将经由所述第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站的步骤包括在始发蜂窝设备中比较基于所述第一节点状态信号的信息与基于所述第二节点状态信号的信息以在所述第一中继蜂窝设备与所述第二中继蜂窝设备之间进行选择。
4.根据权利要求3所述的方法,包括:
在所述始发蜂窝设备中感测在所述始发蜂窝设备与所述第一中继蜂窝设备之间的无线连接的退化或者在所述第一中继蜂窝设备与所述基站之间的无线连接的退化;并且
在所述始发蜂窝设备中基于感测的退化确定所述始发蜂窝设备将经由第二中继蜂窝而不是所述第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站。
5.根据权利要求1所述的方法,其中在所述第一中继蜂窝设备中确定所述第一中继蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的步骤包括所述第一中继蜂窝设备基于以下内容确定使它本身可用作为中继:
指示来自所述基站的蜂窝信号在所述第一中继蜂窝设备的蜂窝信号强度的值;
指示来自所述基站的蜂窝信号在所述第一中继蜂窝设备的蜂窝信号质量的值;
在所述第一中继蜂窝设备从蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备接收的节点状态信号;
指示来自所述始发蜂窝设备的非蜂窝信号在所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝信号强度的值;
指示来自所述始发蜂窝设备的非蜂窝信号在第一中继蜂窝的非蜂窝信号质量的值;
指示与所述第一中继蜂窝设备关联的用户为蜂窝服务支付的价格的值;
指示所述第一中继蜂窝设备存储的能量数量的值;
所述第一中继蜂窝设备的功率源的类型;
耦合到所述第一中继蜂窝设备的蜂窝接口上的天线数目;
指示所述第一中继蜂窝设备的移动的值;
指示当天时间的值;
指示在所述基站与所述第一中继蜂窝设备之间的跳跃数目的值;以及
指示用于从所述第一中继蜂窝设备与所述基站的无线通信的可用带宽数量的值。
6.根据权利要求1所述的方法,其中在始发蜂窝设备中基于所述第一节点状态信号来确定所述始发蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站的步骤包括:
从所述第一节点状态信号提取第一蜂窝信号强度,所述第一蜂窝信号强度量化来自基站的蜂窝信号在所述第一中继蜂窝设备或所述第一中继蜂窝设备通过其无线地连接到所述基站的宿蜂窝设备的强度;
测量所述始发蜂窝设备处的第二蜂窝信号强度;以及
确定所述第一蜂窝信号强度比第二蜂窝信号强度大多于阈值数量。
7.根据权利要求1所述的方法,包括:
在宿蜂窝设备中确定所述宿蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的宿;
响应于确定所述宿蜂窝设备将使它本身可用作为宿,从所述宿蜂窝设备的非蜂窝接口传输第三节点状态信号,其中所述第三节点状态信号包括指示以下内容的数据:
所述宿蜂窝设备作为宿的可用性;
来自所述基站的蜂窝信号在所述宿蜂窝设备的信号强度;
来自所述基站的蜂窝信号在所述宿蜂窝设备的信号质量;
操作所述基站的蜂窝网络运营商的标识;
耦合到所述宿蜂窝设备的蜂窝接口的天线的数目;
所述宿蜂窝设备的移动;
所述宿蜂窝设备的功率源的类型;以及
所述宿蜂窝设备的非蜂窝传输功率。
8.根据权利要求7所述的方法,其中:
在所述第一中继蜂窝设备中确定所述第一中继蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的步骤包括:
用所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口接收从所述宿蜂窝设备传输的所述第三节点状态信号;
在所述第一中继蜂窝设备中基于所述第三节点状态信号来确定所述第一中继蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的宿蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站;并且
从所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输指示所述第一中继蜂窝设备可用作为用于所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的所述第一节点状态信号的步骤包括在所述第一节点状态信号中传输指示以下内容的数据:
在所述第一中继蜂窝设备与所述基站之间的跳跃数目;
来自所述基站的蜂窝信号在所述宿蜂窝设备的信号强度;
来自所述基站的蜂窝信号在所述宿蜂窝设备的信号质量;
操作所述基站的蜂窝网络运营商的标识;
耦合到所述宿蜂窝设备的蜂窝接口的天线的数目;
所述宿蜂窝设备的移动;
所述第一中继蜂窝设备的功率源的类型;
所述宿蜂窝设备的功率源的类型;以及
所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝传输功率。
9.根据权利要求1所述的方法,其中从所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输指示所述第一中继蜂窝设备可用作为用于所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的所述第一节点状态信号的步骤包括定期地将所述第一节点状态信号广播为信标帧。
10.一种或多种有形的非瞬时机器可读介质,其存储指令,所述指令在由一个或多个处理器执行时实现包括以下内容的操作:
在第一中继蜂窝设备中确定所述第一中继蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继;
响应于确定所述第一中继蜂窝设备将使它本身可用作为中继,从所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输指示所述第一中继蜂窝设备可用作为用于所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的第一节点状态信号;
利用始发蜂窝设备的非蜂窝接口接收从所述第一中继蜂窝设备传输的所述第一节点状态信号;
在始发蜂窝设备中基于所述第一节点状态信号来确定所述始发蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站;
响应于确定所述始发蜂窝设备将经由所述第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站:
从所述始发蜂窝设备经由所述第一中继蜂窝设备传输用于向所述基站传输的上行数据,其中从所述始发蜂窝设备经由所述第一中继蜂窝设备传输用于向所述基站传输的上行数据的步骤包括:
在所述始发蜂窝设备中基于与所述始发蜂窝设备关联的蜂窝安全标识符来获得安全密钥,其中从与所述基站关联的蜂窝网络接收所述安全密钥;
用所述始发蜂窝设备用所述安全密钥加密用于向所述基站传输的所述上行数据以形成加密数据;
经由所述始发蜂窝设备的非蜂窝接口向所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输所述加密数据;并且
经由所述第一中继蜂窝设备的蜂窝接口向所述基站传输所述加密数据。
11.根据权利要求10所述的一种或多种介质,其中确定所述始发蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站的步骤包括:
用所述始发蜂窝设备感测所述基站的第一蜂窝信号强度;
用所述始发蜂窝设备感测另一基站的第二蜂窝信号强度;并且
基于所述第一蜂窝信号强度与所述第二蜂窝信号强度的比较,在所述始发蜂窝设备中确定所述始发蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的所述第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的所述基站。
12.根据权利要求10所述的一种或多种介质,操作包括:
在第二中继蜂窝设备中确定所述第二中继蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继;
响应于确定所述第二中继蜂窝设备将使它本身可用作为中继,从所述第二中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输指示所述第二中继蜂窝设备可用作为用于所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的第二节点状态信号;
利用始发蜂窝设备的非蜂窝接口接收从所述第二中继蜂窝设备传输的所述第二节点状态信号;并且
其中确定所述始发蜂窝设备将经由所述第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站的步骤包括在始发蜂窝设备中比较基于所述第一节点状态信号的信息与基于所述第二节点状态信号的信息以在所述第一中继蜂窝设备与所述第二中继蜂窝设备之间进行选择。
13.根据权利要求12所述的一种或多种介质,操作包括:
在所述始发蜂窝设备中感测在所述始发蜂窝设备与所述第一中继蜂窝设备之间的无线连接的退化或者在所述第一中继蜂窝设备与所述基站之间的无线连接的退化;并且
在所述始发蜂窝设备中基于感测的退化确定所述始发蜂窝设备将经由第二中继蜂窝而不是所述第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站。
14.根据权利要求10所述的一种或多种介质,其中在所述第一中继蜂窝设备中确定所述第一中继蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的步骤包括所述第一中继蜂窝设备基于以下内容确定使它本身可用作为中继:
指示来自所述基站的蜂窝信号在所述第一中继蜂窝设备的蜂窝信号强度的值;
指示来自所述基站的蜂窝信号在所述第一中继蜂窝设备的蜂窝信号质量的值;
在所述第一中继蜂窝设备从蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备接收的节点状态信号;
指示来自所述始发蜂窝设备的非蜂窝信号在所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝信号强度的值;
指示来自所述始发蜂窝设备的非蜂窝信号在第一中继蜂窝的非蜂窝信号质量的值;
指示与所述第一中继蜂窝设备关联的用户为蜂窝服务支付的价格的值;
指示所述第一中继蜂窝设备存储的能量数量的值;
所述第一中继蜂窝设备的功率源的类型;
耦合到所述第一中继蜂窝设备的蜂窝接口上的天线数目;
指示所述第一中继蜂窝设备的移动的值;
指示当天时间的值;
指示在所述基站与所述第一中继蜂窝设备之间的跳跃数目的值;以及
指示用于从所述第一中继蜂窝设备与所述基站的无线通信的可用带宽数量的值。
15.根据权利要求10所述的一种或多种介质,其中在始发蜂窝设备中基于所述第一节点状态信号来确定所述始发蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的第一中继蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站的步骤包括:
从所述第一节点状态信号提取第一蜂窝信号强度,所述第一蜂窝信号强度量化来自基站的蜂窝信号在所述第一中继蜂窝设备或所述第一中继蜂窝设备通过其无线地连接到所述基站的宿蜂窝设备的强度;
测量所述始发蜂窝设备处的第二蜂窝信号强度;以及
确定所述第一蜂窝信号强度比第二蜂窝信号强度大多于阈值数量。
16.根据权利要求10所述的一种或多种介质,操作包括:
在宿蜂窝设备中确定所述宿蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的宿;
响应于确定所述宿蜂窝设备将使它本身可用作为宿,从所述宿蜂窝设备的非蜂窝接口传输第三节点状态信号,其中所述第三节点状态信号包括指示以下内容的数据:
所述宿蜂窝设备作为宿的可用性;
来自所述基站的蜂窝信号在所述宿蜂窝设备的信号强度;
来自所述基站的蜂窝信号在所述宿蜂窝设备的信号质量;
操作所述基站的蜂窝网络运营商的标识;
耦合到所述宿蜂窝设备的蜂窝接口的天线的数目;
所述宿蜂窝设备的移动;
所述宿蜂窝设备的功率源的类型;以及
所述宿蜂窝设备的非蜂窝传输功率。
17.根据权利要求16所述的一种或多种介质,其中:
在所述第一中继蜂窝设备中确定所述第一中继蜂窝设备将使它本身可用作为用于蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的步骤包括:
用所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口接收从所述宿蜂窝设备传输的所述第三节点状态信号;
在所述第一中继蜂窝设备中基于所述第三节点状态信号来确定所述第一中继蜂窝设备将经由所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的宿蜂窝设备无线地连接到蜂窝网络的基站;并且
从所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输指示所述第一中继蜂窝设备可用作为用于所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的所述第一节点状态信号的步骤包括在所述第一节点状态信号中传输指示以下内容的数据:
在所述第一中继蜂窝设备与所述基站之间的跳跃数目;
来自所述基站的蜂窝信号在所述宿蜂窝设备的信号强度;
来自所述基站的蜂窝信号在所述宿蜂窝设备的信号质量;
操作所述基站的蜂窝网络运营商的标识;
耦合到所述宿蜂窝设备的蜂窝接口的天线的数目;
所述宿蜂窝设备的移动;
所述第一中继蜂窝设备的功率源的类型;
所述宿蜂窝设备的功率源的类型;以及
所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝传输功率。
18.根据权利要求10所述的一种或多种介质,其中从所述第一中继蜂窝设备的非蜂窝接口传输指示所述第一中继蜂窝设备可用作为用于所述蜂窝和多跳跃非蜂窝网络中的其它蜂窝设备的中继的所述第一节点状态信号的步骤包括定期地将所述第一节点状态信号广播为信标帧。
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