CN1284222A - 建立无线链路和远程通信网的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是在远程通信网的用户之间建立无线链路的方法,所述通信网特别是一个分散组织的移动无线网,其中包括不仅作为终端设备,还作为发射机的移动无线设备,其中对每个用户可定义至少一个用于传输无线信号的虚拟发射机,并且有一个或多个用户可承担所述虚拟发射机的工作。本发明还涉及一个远程通信网,特别是一个分散组织的移动无线网,其中包括不仅作为终端设备,还作为发射机的移动无线设备,所实施的方法是,对每个用户定义至少一个用于传输无线信号的虚拟发射机,并且有一个或多个用户可承担所述虚拟发射机的工作。

Description

建立无线链路和远程通信网的方法

本发明涉及的是在远程通信网的用户之间建立无线链路的方法，所述通信网特别是一个分散组织的移动无线网，其中包括不仅作为终端设备，还作为发射机的移动无线设备。

本发明还涉及一个远程通信网，特别是一个分散组织的移动无线网，其中不仅包括终端设备，还包括作为发射机的移动无线设备。

与以上所述方法相关的一些无线网是公知的，例如移动无线网C-，D1-，D2-和E-plus网。此外，实践中公知的还有所述种类的远程通信网。为建立无线链路，公知的远程通信网均备有固定的无线设备，其形式为固定发射机。建立无线链路是通过在一个外部无线网管理框架内的外部中继方法实现的。在该移动无线网中，网络用户的定位和网络用户之间建立连接是通过中央中继设备实现的。

建立无线链路时，中央发射机起着重要的作用，因为它在无线网区域的分布范围内，在各个网孔内始终保持与网络用户的交互式接触。所以，相应的发射机通过网络用户向发射机反馈的信息始终了解网络用户的停留地点，并且始终让网络中心了解该信息。

在两个网络用户之间建立无线链路时，网络用户首先通过中央中继方法定位。然后计算和确定出网络用户之间的无线链路，并且将其接通。连接路径经可能的子连接预先进行的计算和确认被称为“路由”。

公知方法在移动设备和固定的发射机之间是通过公知的无线网络的对应网孔实现的。在这种公知的无线网络内，其基本的特征是应用外部和中央控制方法，该方法基本上是由一个外部运行站，例如一个中央运行计算机运作的，它独立于各个移动无线设备或无线终端设备。

除了这种公知方法和具有固定发射机的远程通信网络外，还有另外的完全是分散组织的公知方法和远程通信网络，其中的移动无线设备不仅作为终端机，而且作为发射机使用。其中放弃了中央控制的固定式发射机站。这种方法特别参见本申请人的德国专利申请195 35 021.9号，其中描述了一种无线网，网内的移动无线设备不仅作为终端机，而且作为发射机使用。所述无线网是按照神经网络方式建立的，它具有完全的自我管理和自我控制功能。

本发明的描述并不限于以上所述类型的神经无线网络实例，其中的移动无线设备不仅可以作为终端设备，也可以作为发射机。所以该网络虽然不是蜂窝系统，但是也能为每一个用户提供基本上相同的动态邻近范围。这种围绕着一个所涉及用户的、基本上为圆形的邻近范围的大小是通过以下与该用户之间的距离测定的，在该距离内所涉及用户的无线通信还可被另一个邻近的用户接收。这个距离在无障碍无线传播的条件下等于邻近范围的半径。局部的无线干扰或无线障碍可能会造成该邻近范围出现与圆形不同的另一种形状。

一个邻近范围的大小还与无线信号的覆盖范围有关。所述邻近范围在所涉及用户移动时是与该用户一起移动的。所以和固定的远程通信网络相比，本系统属于一种真正意义上的完全移动网络。而这种移动网络一般只能通过投资高昂的卫星移动网络系统实现。本无线网络是一种没有中央控制服务的分布式网络。中央控制服务是呼叫目标用户发生后通过一个或多个用户自动和集体执行的。

一个主动用户，即源用户与一个距离其最近的邻近用户构成一个网络子链路，所述源用户与其邻近用户之间建立一个直接的无线接触。该邻近用户起到发射机的作用，条件是它没有被说明作为目标用户。所述源用户和目标用户之间的无线链路可经多个发射机产生。而网络链路则是由各个发射机之间的多条网络子链路组成的。

为了对用户进行定位和寻址，给用户分配一个按某种时间间隔刷新的位置识别码，它对每一个用户而言可经一个寻址索引得知或存储在移动无线设备中。该位置识别码对于一个有目标指向的无线链路接收是有用的，因为可以避免建立无线链路时出现无线呼叫的雪崩状传播，而代之以事先大致给出目标接收机的方向。这样一种用于建立无线链路的方法已经公开在本申请人的德国专利申请197 26 956.7号中。

在以上所述神经网络远程通信网中，迄今为止的发展水平需要设置部分具有准固定性质的发射机，它们构成了移动无线设备的一个功能部分。每个用户可支配一台移动无线设备，它由一个终端设备单元和一个空间上可分离的发射机单元组成。该发射机单元是作为准固定性质的主发射机设置的，它具有固定的位置识别码，并由用户固定设置。用户的全部无线链路，包括其它用户的任意无线链路均可通过用户支持的发射机单元或经其它用户的发射机单元建立。

除了位置识别码外，用户还具有一个该用户特定的识别码。该码例如可以是用户的名称。

对始终固定的用户而言，建立无线链路完全可以通过位置识别码实现。一旦用户连同其终端设备单元移动，以上功能从第一眼看上去将无法实现，因为它离开了其它用户所知道的位置，而且其它用户尚不知道目标用户的新位置。但是，目标用户在距离其最近的发射机无线链路的邻近范围内移动是没有问题的，因为目标用户可收到该邻近发射机的无线呼叫，并且将其作为目标用户的用户特定的识别码发出。所以可建立完整的无线链路。

无线链路的建立或者无线链路的连接在所述远程通信网中同样不会受到用户移动的影响，条件是无线链路或发射机的用户邻近范围部分重叠。换句话说，一个无线链路或者无线链路的建立的实现条件是，目标用户连同其终端设备单元处在无线链路的任何一个发射机的邻近范围内。对此的进一步解释是，每个发射机在其发射工作过程中同时发射完整的目标用户地址，即位置识别码和用户特定识别码，并且目标用户同时监控发射机的发射过程，然后在需要时作为目标用户识别。以上所述的在一个目标用户移动过程中，建立无线链路和无线链路的过程在所有发射机组成的邻近范围构成的空间区域内实现被称为无线通道。换句话说，该无线通道是一个地域面积，它通过邻近范围面积覆盖了一个无线链路的链路用户。

如果一个目标用户的移动超出了以上所述规定发射机的邻近范围，则便执行针对该用户的另一种定位机制，其中用户位置的重新确定是在其新的位置上进行的。该新的位置识别码例如被传输给其固定的主发射机，或者经该发射机发出的无线呼叫传输给相应的用户。综上所述，一个终端用户的对应主发射机基本上是采用永久方式固定的，其位置识别码在远程通信网络中被列入网络用户索引或地址索引。移动用户可以经所分配的主发射机连接。主发射机作为发射机将无线链路传递给移动的网络用户终端设备。

在公知的远程通信网中存在的问题是，必须设置以主发射机形式存在准固定结构。这样一种结构通常被称为“主干设备”。这种固定的结构大大地限制了远程通信网和用户的灵活性，因为始终要对主发射机进行定位，而且始终要面对两种设备单元，即终端设备单元和发射机单元。

本发明的任务是，提供一种上述类型的建立无线链路的方法和一种远程通信网，它可实现更高的灵活性和使用的便利性。

本发明对以上所述任务的解决方案体现在具有权利要求1的特征的方法中。其特征是，对每个用户可定义至少一个用于传输无线信号的虚拟发射机，并且有一个或多个用户可承担所述虚拟发射机的工作。

本发明首先创造性地发现，原则上可以在无线通信网内实现一种远程无线通信网和一种建立无线链路的方法，其中放弃采用“主干设备”形式的固定结构。为此，本发明对每个用户可定义至少一个用于传输无线信号的虚拟发射机。通过定义这种虚拟发射机可放弃使用公知的固定的和实际的主发射机。因为这种虚拟发射机在物理上并不存在，所以根据本发明，让一个或多个用户承担所述虚拟发射机的工作。承担所述虚拟发射机工作的用户最好是临时固定的。对网络运行而言，一个足够数量的固定用户在所述远程通信网中从统计学的角度看始终是存在的，因为远程通信网的所有用户始终处在运动状态下是不可能出现的。

通过本发明所述建立无线链路的方法实现了一种具有更高的灵活性和使用便利性的方法，所以网络用户可实现更高的移动份额。

在一种有利的方案中，承担所述虚拟发射机工作的用户通过单独或者集体承担的方式实现所述虚拟发射机。这是一种十分简单的虚拟发射机实现方式。

此外，用于在一个信号发送方和一个信号接收方之间建立无线链路的虚拟发射机可被分配给信号接收方。这样可通过所述虚拟发射机实现针对信号接收方的一台准虚拟主发射机。

为达到此目的，以特别直接的方式给所述虚拟发射机分配一个信号接收方先前停留地点的位置识别码。通过分配一个这样的位置识别码来定义虚拟发射机，可能出现的结果是，无线呼叫传输到信号接收方的已知先前停留地点，而该呼叫基本上是无法抵达的，因为信号接收方已经离开了该位置。在定义虚拟发射机时，它通过无线呼叫传输给待定义虚拟发射机的所需要的位置，所述处在虚拟发射机所要求位置的邻近范围内的发射机可通过该无线呼叫的一个特殊代码得知，在所对应的位置上仅涉及一个虚拟发射机。其结果是，相邻的发射机可以将无线呼叫继续传输或参与传输给那些目标用户，其新的位置在定义虚拟发射机时已经传输给虚拟发射机所要求位置的邻近范围内的发射机。然后，无线信号可经所述虚拟发射机继续传输给信号接收方或目标用户。

这种继续传输的另一种选择是，所述虚拟发射机向一个先前的发射机和/或信号发送方传输信号接收方的新的、变化后的位置识别码。这样便提供了两种通过虚拟发射机传输无线信号的方式。

通过以下方式可快速自动地确定位置识别码，即移动的信号接收方根据处在其实际邻近范围内的邻近用户的监测到的位置识别码计算出其新的位置识别码。精确地说，相关的信号接收方借助于至少临时固定的发射机确定其在“新的”邻近范围内的位置。其实现方式是，相关用户作为潜在的发射机同时监控其邻近范围中的其它无线链路的无线通信，并且接收处在其邻近范围内的邻近用户的位置识别码，并将其存储。它可利用这些数据计算出它本身的实际位置。为此可采用普通的内插法计算。例如从绝对的卫星支持的数据中计算出位置识别码后，甚至可以生成精确的本机位置识别码。

除了给虚拟发射机分配一个信号接收方事先停留地点的位置识别码外，为进一步提高灵活性，还可给所述虚拟发射机分配一个可自由选择的和/或没有被另一个用户占用的位置识别码。这样便可定义一个绝不会有信号接收方占用的虚拟主发射机的位置。

在一种灵活的方案中，可通过信号接收方的主动用户行为或依照一满足预定条件的函数形式自动定义所述虚拟发射机。为此用户可根据定义虚拟发射机的概率确定它在远程通信网内连通的可靠性有多大。它越是经常通过无线呼叫被定义成虚拟发射机，或者越是经常向已经存在的虚拟发射机传输其已经改变的位置识别码，其可连通的可能性就越好和越可靠。按照满足预定条件的函数来定义虚拟发射机例如可以采用时间条件，也就是说，虚拟发射机的定义按照预定的时间间隔自动进行。

在一种更为方便的方案中，信号接收方离开了其初始邻近范围后，或者一个或多个可预设的处在邻近范围内的用户离开了该初始邻近范围后，或者信号接收方离开了一个或多个可预设用户的邻近范围后。第一种选择描述的情况是，信号接收方由于离开其初始邻近范围，所以其可靠连通的概率明显减小。第二种选择考虑了以下情况，其中特定的发射机已经不能支配，所以降低了发射机的密度，从而无法保证信号接收方连通的可靠性。第三种选择考虑了和第二种选择类似的情况，特定的最早位于信号接收方初始邻近范围以外的接收机已经无法使用。但是这些接收机无法使用的原因是信号接收方发生了移动，而不是发射机发生移动。自动定义一个或多个虚拟发射机也可以在当一个或多个给定用户离开了其邻近范围的情况下完成，其中的相关用户不必初始便位于信号接收方的邻近范围内。

根据寻址和位置识别系统的不同，可给所述用户分配一个与地点相关的和/或一个与用户相关的识别码。虚拟发射机的定义可按照所选定的识别系统进行。

为更好地理解所述建立无线链路的方法，下面将该方法综述如下：

如果相关的目标用户离开了其原始地点，则它将以特定的时间间隔向其原始邻近范围内的用户传输其新的位置识别码。此时它向其未来的虚拟主发射机传输其地址，该发射机是对应与其原始地点的位置识别码的。这种用于定义虚拟主发射机的无线呼叫被传输给原始位置，在该位置上，所述无线呼叫被潜在的发射机和该位置的邻近用户，即具有类似位置识别码的用户所监控和存储。进行该无线呼叫时，有一个相应的无线编码顺序参数被设定和传输，其模式为“主发射机应答”，其作用是让处在原始邻近范围内的潜在发射机得知定义过程，并且最好在一个不连续的搜寻虚拟主发射机的过程后不再继续。此时无线链路的建立在该发射机上被中断，因为目标用户或虚拟发射机没有被找到。但是此时所有处在该地点附近的邻近用户已经得知了相关目标用户的新地址。

然后在一个有目的地尝试建立无线链路、寻找相关用户的范围内，处在无线链路最后环节且不能继续得到正常传输信号或目标用户信号的发射机将查找其存储器中是否存有所查找的网络用户的目标地址。若找到了该地址，也就是说，如果具有所找用户的目标地址以及具有设定在“主发射机应答”参数上的无线呼叫编码顺序参数存在，则该发射机将接管所查找的虚拟主发射机的角色。若存在而且识别出这种发射机，则将发射按照相应的主发射机函数所查找的目标用户的新的地址识别码，或发射机直接与目标用户建立连接。

所述方法的本质特征是，在一个特定地域范围内停留的全部网络用户，不会同时离开该范围，或在该范围内同时移动。基于统计学的原因，该条件几乎始终可得到满足。

通过引入虚拟发射机可实现一个没有硬件，即“主干设备”的无线接力网络。为支持远程通信网络，在网络内用一个信息模型，例如一个路由信息模型取代了“主干设备”的应用。通过虚拟存储地址的寻址，即代表着虚拟发射机或其邻近范围的路由信息，可在网络内的所有位置上分散存储和使用。

通过定义多个所述虚拟发射机可产生具有树形结构、星形结构、环形结构或混合拓扑结构的无线链路结构。这样可以在需要时，有目的地事先设计运行具有节点和切换点的复杂信息传输链路，例如用于传输为整个一组接收机确定的媒体信息。

用于建立无线链路的基本无线呼叫代码字段，例如可包含目标用户识别码，事先发送的用户的发射识别码，信号发送方的发送时刻，信号发送方的位置识别码，识别主发射机应答的一个参数以及包含发射功率优先权的参数，也可以包含与有效内容相关的主题优先参数。也就是说，根据有效内容识别码进行的传输可以具有较高的或较低的优先级。这种识别码除了确定传输的优先级外，还可区别不同的主题传输。主题传输的信息可以是无指向的，将所传输的媒体应用提供给原用户和不同的目标用户。在多个原用户和多个目标用户之间的数据传输可以是会议线路或者是营销线路。

这种信息流的传输最好可以通过发射机确定在无线链接实施的步骤内，该模块可在一个特定的持续时间内将所述信息主题传输完毕。具有主题优先级的目标发射机发出主题无线呼叫，它是为任何特定目标用户确定的，所述无线呼叫自动传输给所有其它具有相同信号发送识别码和相同主题优先序号的已知目标用户。这样可实现的结果是，同一个源用户所服务的多个目标用户的同样类型的信息流不必经过许多不同的、任意链接和维持的无线路由即可抵达目标用户，即经过具有相同发射机的共用的无线接力子路由或无线接力子链路抵达，所述发射机在节点上同时作为分配器工作。

通过主题发射机选择可建立主题选择发射机间的无线路由。所以除了可产生地址确定的无线子路由外，还可产生主题确定的无线子路由或主题子网。通过将主题传输减小到主题选择的发射机上，可在该过程中自动产生一个主题子网，它在无线子路由或无线接力子路由或无线接力子链路中具有最少数量的发射机，所述发射机最好以重叠方式构成星形、环形或交织的树状结构的传输路径。

这种主题无线路由与不同接收机的节点是一致的。在节点位置上，与其相关的发射机或多个其它目标发射机被直接寻址。通过主题选择，从以前的简单的发射机中自动生成分配器或者分配器节点。

主题无线传输可自动降低无线网内的无线活动。一方面，信息从信息源出发经共用的无线接力子路由以最小数量的共用发射机传输给不同的终端用户。另一方面，各个向源用户要求主题无线传输的终端用户不必再和源用户建立无线接触，它仅需要找到任何一个已经接入主题传输的发射机即可进入该主题无线网。

在理想情况下，仅需唯一一个终端用户即可建立至终极源用户的无线接触。尽管如此，终端用户仍不会失去向终极源用户发送交互式信息的可能。在主题信息传输是临时信息程序的情况下，源用户只需向所有主题终端用户分别发出一个信息包即可。

此处需指出的是，由于高度的移动性，用户基于虚拟发射机的实现可成为移动发射机，将不同的交通路径上的这类网络连接在一起，所述发射机例如处在高速公路、海运航线和铁路上。

关于远程通信网，前述任务已经通过具有权利要求13所述特征的远程通信网得到解决。其中的远程通信网特别是一个分散组织的移动无线网，其中不仅包括终端设备，还包括作为发射机的移动无线设备，本发明的特征是，对每个用户定义至少一个用于传输无线信号的虚拟发射机，并且有一个或多个用户可承担所述虚拟发射机的工作。

为避免重复，所述远程通信网的构造方式可参见以上说明书所述。特别可参见方法权利要求中所述的远程通信网的结构特征。本发明包括这样一种远程通信网的优选实施例。

Claims (13)

1．在远程通信网的用户之间建立无线链路的方法，所述通信网特别是一个分散组织的移动无线网，其中包括不仅作为终端设备，还作为发射机的移动无线设备，本发明的特征是，对每个用户可定义至少一个用于传输无线信号的虚拟发射机，并且有一个或多个用户可承担所述虚拟发射机的工作。

2．如权利要求1所述的方法，其特征是，承担所述虚拟发射机工作的用户通过单独或者集体承担的方式实现所述虚拟发射机。

3．如权利要求1或2所述的方法，其特征是，用于在一个信号发送方和一个信号接收方之间建立无线链路的虚拟发射机被分配给信号接收方。

4．如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征是，给所述虚拟发射机分配一个信号接收方先前停留地点的位置识别码。

5．如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征是，无线信号经所述虚拟发射机继续传输给信号接收方。

6．如权利要求1至5中任何一项所述的方法，其特征是，所述虚拟发射机向一个先前的发射机和/或信号发送方传输信号接收方的新的、变化后的位置识别码。

7．如权利要求1至6中任何一项所述的方法，其特征是，移动的信号接收方根据处在其实际邻近范围内的邻近用户的被监控到的位置识别码计算出其新的位置识别码。

8．如权利要求1至7中任何一项所述的方法，其特征是，给所述虚拟发射机分配一个可自由选择的和/或没有被另一个用户占用的位置识别码。

9．如权利要求1至8中任何一项所述的方法，其特征是，主动参照信号接收方的用户行动或主动参照自动作为满足一预定条件的函数的所述虚拟发射机。

10．如权利要求9所述的方法，其特征是，进行所述自动定义的条件是，信号接收方离开了其初始邻近范围后，或者一个或多个可预设的处在邻近范围内的用户离开了该初始邻近范围后，或者信号接收方离开了一个或多个可预设用户的邻近范围后。

11．如权利要求1至10中任何一项所述的方法，其特征是，给所述用户分配一个与地点相关的和/或一个与用户相关的识别码。

12．如权利要求1至11中任何一项所述的方法，其特征是，通过定义多个所述虚拟发射机产生具有树形结构、星形结构、环形结构或混合拓扑结构的无线链路结构。

13．如权利要求1至12中任何一项所述的方法的远程通信网，特别是一个分散组织的移动无线网，其中包括不仅作为终端设备，还作为发射机的移动无线设备，本发明的特征是，对每个用户定义至少一个用于传输无线信号的虚拟发射机，并且有一个或多个用户可承担所述虚拟发射机的工作。