CN1321381A - 宽带无线网状拓扑网 - Google Patents

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Abstract

一种基于拓扑结构的宽带无线网,优化用于将数据、因特网、语音和多媒体用数据接口(诸如,IP标准接口和用户多媒体数字总线接口(BAP－1、BAP－2)传给用户、小型办公室和大型公司建筑。能够通过标准接口加入和分出数据并运用路由分集在多个无线节点之间传送数据的用户宅内无线收发机(SR10－SR21)增强了网状网可用性、可靠性并使负载可平衡。

Description

宽带无线网状拓扑网
发明领域
本发明一般涉及无线通信，具体地说，涉及设计用于在频谱的高频带内进行分组数据传输的高容量宽带无线网的领域。
背景技术
高容量宽带系统的定义涉及在高于T1(1.5MB/s)或E1(2MB/s)的传输速率下进行操作的系统，一般每条链路达100MB/s或更高，而且频率范围在6GHz之上，一般在10.15GHz至10.65GHz、24至31GHz和37至41GHz部分频谱的许可频带内。还可在40GHz至60GHz开放新频带，而且可用于未许可使用。在那些频率下，通过在发送和接收无线电台之间清楚的视距(LOS)，获得稳固的传输。
无线通信网能竞争性地接入光纤、混合光纤、同轴和双绞线网络。已开发并部署速率达T1(1.5MB/s-US)和E1(2MB/s-ETSI)的低比特速率无线系统。在低频谱部分中(一般，低于6GHz，可用频带以此为限)使用这些无线系统。这些系统的例子包括在900MHz 1.8至2GHz的蜂窝系统、在2.3GHz的WLL(无线本地环路)以及在900MHz、2.4和5.7GHz的ISM(工业、科学以及医疗)频带内的未许可无线系统。由于在这些频带内的有限带宽，使得这些系统可在窄带和每条链路低容量的情况下进行操作。由于Internet业务发展以及在电信工业中的反常规定允许CELEC(市内交换竞争通信公司：Competitive Local Exchange Carriers)建立它们自己的接入基础设施，所以对于高容量的需求(高于1至2MB/s)已在过去几年中飞速发展。结果，在世界各地的管理者已开放高于10GHz的新频带。一般对这些频率发放执照让给定区域内的单个运营者使用。运营者能以所选相对已有情况进行实施的拓扑结构部署无线系统，在已有的情况下每国的法律要求从通信职权部门(诸如，在美国的FCC)那里获得无线链路。在每条链路的PP(点对点)频率分配和由单个运营者使用的每个界限分明的地域的宽带频谱范围分配之间的主要运营区别放开市场用于创新的拓扑实施方法，它可使运营者最大限度使用他的频谱，而且在那些新开放的毫米波频谱开创更高容量和更先进的无线网。在文献中还将这些频谱部分称为LMDS(本地多点分配系统)或LMCS(本地多点通信系统)或PMP(点对多点)系统。本发明涉及新拓扑结构，以从被许可在地域基础上使用的那些频谱范围获利，其中可将新客户无线电台在任何位置上加入系统，而不用预先核准。
在图1中示出用于宽带无线通信网的现有拓扑结构的典型状态。每个基站都运用4个扇区覆盖360度，每个扇区90度。通过无线连接将两个基站连接到其他基站位置，其中光纤连接将信息从所有基站传递到主交换机。主交换机通过光纤中继系统(SONET或SDH)产生在无线接入覆盖区内的用户之间以及在相同区域内或远端外部区域内的其他用户之间的连接。该网络上基于通过点对点(PP)链路(诸如，无线链路，9、10或光纤(链路8)连接的点对多点(PMP)接入网。在图1中，基站BS 11、BS 12和BS 13被定位在地形上升的位置以获得与用户无线电台SR14-SR18的直接视距(LOS)。每个基站包括发送到界限分明的固定扇区(诸如，19、20和21)的多个扇区天线。为了避免在邻近扇区之间的干扰，将不同频率分配给可能相互干扰的扇区。于是，扇区20将用频率122，邻近扇区19将使用不同频率121，其中频率121和122是任意频率。对属于不同基站的扇区21分配频率111，他在某些情况下与频率122区分开以避免来自扇区21的信号干扰扇区20中的通信。然而，在正常的情况下，如果不发生任何干扰，频率111可与频率121相同。许多位置不具有LOS，诸如SR18，它位于SR17之后。
在扇区21中的用户SR17可通过电路与在邻近扇区24中的用户SR16进行通信，其中上述电路从SR17到BS11，通过链路10到BS13，通过链路8到交换机22，而且通过链路8、BS13、链路10、BS11回到SR16。类似地，在扇区21中的用户SR17可通过由交换机22分配的电路，与在另一个基站的扇区20中的用户SR23进行通信，其中上述电路从SR17到BS11，通过链路10到BS13，通过链路8到交换机22，而且通过到BS13的链路8、到BS12的链路9回到扇区20中的SR23。
在所有这些情况下，诸如异步传递模式(ATM)交换机22的中央交换机可起到交换结构中心的作用，其中所有话务都必须通过该中心。该交换机可包括中继WAN(广域网)基于的光纤链路7所接的附加端口。于是，由无线PMP接入系统提供服务的用户可被连接到该地区的其他部分。基站可将用于在空中与它的用户进行通信的无线协议转换成标准传输协议，诸如ATM。
通过向位于界限分明的固定角度扇区中(例如，在15度至90度之间)的多个用户的扇区天线，以广播模式将数据从基站传送到用户无线电台(下行方向)。例如，运用在特定宽带频率下的TDMA(时分多址)方式，通过将不同地址分配给每个数据组，将数据接地址发到特定用户。在其他现有技术实施方法中，PMP系统在与该用户的通信期间，将在工作频带内的特定较窄频率分配给每个用户。为了维持在上行方向的传输，每个基站使来自每个扇区内的多个用户中的每一上行链路传输同步。调度算法在界限清楚的频率(TDMA)下为每个用户无线电台定义传输数据组定时和长度。这使自基站中的不同用户一个接一个的数据组达到同步。在不同的现有技术方案中，在FDMA(频分多址)方案中，基站根据在业务信道使接收到的传输请求和优先权调度算法，向特定频率信道分配对于每个用户的限定带宽。还可将其他操作模式用于PMP系统。
现有技术的无线PMP系统的优点在于：
1.对于用户单元成本低。大多数控制和系统智能都位于基站内。
2.媒体接入控制(MAC)层简单，特别是对于诸如ATM的虚拟电路分配系统或频率分配。
3.基站更简单。它在功能上作为已知用户与外部交换机(例如，ATM)来往的数据的智能多路复用器。
4.根据标准的现有交换技术进行中继。交换机(例如，ATM)与该系统外部相关。
现有技术无线PMP系统的缺点在于：
1.必须将基站无线电台定位在上升位置上(很昂贵)以使LOS覆盖面最大。
2.由于树木和建筑物的遮蔽，只能获得部分覆盖。
3.基站设备定位捕获以及维护的成本高。
4.在基站和交换机之间的中继成本。
5.需要一个或多个基本交换机以建立用户和它们自己或与外界的系统连接。
6.在扇区内用户密度增加，每个用户的带宽减小。
7.根据从基站开始的最长链路，限定扇区的可用性。距离越长意味着从用户接收到的信号越少，于是数据组信号电平变化越大。
8.需要通过昂贵的高容量链路(例如，无线或光纤OC-3或更高级)将基站连接到交换机。
9.需要交换机建立连接。
10.需要通过所有方法将每个数据组特地对交换机来回转接，于是消耗了大量的系统带宽资源。
11.基站的容量有限。当前现有技术的容量状态小于每个基站155MH/s。
12.没有路由分集。
13.没有中继器功能，所有单元与中央定位的基站进行通信。
14.当更高容量无线接入的需要增加时，必须将越来越多的基站安装在大致相同的区域中，从而可重复再用相同频率。
发明概述
本发明的无线网状网络包括多个节点，每个节点包括射频发送电路和射频接收电路。每个节点还包括用于连接到用户提供的系统(包括LAN或WAN连接)或者计算系统的本地端口。每个节点还包括耦合到发送和接收电路和用于在电路和本地端口之间交换数据的本地端口的数据测量单元。提供空间流确定装置，用于发送和接收从网络中的特定节点传输的数据流。特别是，每个节点都在与网络中的节点子集相关的视距内。用于给定节点的空间流确定装置在它的子集节点中进行选择，以便发送或接收数据流，或两者都进行。数据测量单元包括提取装置，用于从入局传输中提取作为给定节点的目标的所选数据。然后，把剩余数据流发送到下一个节点或多个节点。类似地，提供插入装置用于把数据插入要发送的数据流中。通过这种方法，可使入局数据流提取(分出)数据在节点中并在数据时的本地端口输出，同时当发送数据时将来自给定节点的数据插入(加入)数据流。
在本发明的较佳实施例中，至少一些节点包括关于网络的其他节点的状态信息。通过这种方法，一个节点具有关于网络的一些信息。该信息馈入空间流确定装置并根据这些信息选择其进行发送到的或接收的节点。
至少一些节点还具有用于评估接收到的发送特性。提供一种装置用于将关于该特性的信息发送到发送节点。发送节点响应于这些信息调节它的发送参数。
节点包括用来提供数据无连接传输，数据面向连接传输或其中一段网络是无连接的而另一段网络上面向连接的组合。
附图简述
图1是由三个PMP(现有技术)基站覆盖的区域的示意俯视图。
图2是根据本发明的宽带无线网状拓扑网的示意俯视图。
图3是在本发明可用作SR(用户无线电台)的TDD(时分双工)无线电台的示意图。
图4是网状无线电网络的示意图，它允许在例如节点1和4以及节点2和节点0之间同时有空间信息流。
图5是示出在PHY、MAC和LLC协议层之间的关系的示意图。
图6是25个节点的网的示意图。
图7是是有有限状态机实施的高级节点调度FSM的流程图。
图8是网状网络节点的接纳FSM有限状态机处理的流程图。
图9是作为虚拟路由器构成的无线电网状网的示意图，该路由器具有无线电节点的本地接口端口和空间路由选择能力。
实施本发明的最佳模式
参照图2，假设网状拓扑无线网在毫米波长频率下工作。根据网络拓扑结构以及设计用于在无线网状网和MAC(媒体接入层)中工作的优化无线电台的实施，优化无线网用于很高容量数据组传输，其中上述无线网状网以及MAC能够在网状网中进行数据组传输。根据本发明，该网络包括部署在用户的房屋附近并相互之间进行通信的多个用户无线电台(SR)节点，以及用户提供的内部数据系统(诸如，LAN(局域网)，WAN(广域网)或典型的PC)。在用户之间的直接视距(LOS)存在于拓扑结构中的每个节点以及节点子集之间。可忽略多个反射。SR节点起到网络节点的作用并能够接收来自邻近节点的数据组和分析数据组的目的地。SR节点可分出按地址发到它的一个或多个本地端口的数据并加入来自它的本地端口的数据。SR节点根据网络中可获得的指向数据组最终目的地的路由选择，将接收到的数据组直接发到其他网络节点，并将从它的端口接收到的数据组直接发它的邻近节点。节点一直接收来自其他节点的状态信息，从而允许它们发展调度机理以在网状网进行数据组实时无线虚拟选路。
因此，可将网状网视为虚拟路由器，通过地形不同的区域进行分配，在上述区域中SR本地端口是路由器端口。本发明的重要方面是节点通过实时调度算法在它们之间共用状态信息，确定接收到的数据组的数据路由的能力。该调度算法允许SR节点在每一时刻选择可用数据组路由。例如，在相同源和目的地之间的数据组可根据路由可用性，通过多个不同路由或通过通过相同路由传播。为了克服由于不同的路由导致的各种延迟，SR节点可重新安排某些数据组在不同时刻到达的次序，以在本地端口产生界限分明的数据流。
本发明的另一个重要方面是使原先非隶属网络的新节点纳入系统的自动接纳处理。SR节点能够学习它们的本地区域并找到它们能够与其建立通信链路的那些SR节点。SR节点定期地更新与周围节点相关的它们自己的状态信息，其中它们与那些周围节点进行LOS通信。
在附近的其他节点与其他节点进行通信的同时，SR节点可建立与某些节点的定向通信。通过将时分接入与在所选扇区内的发送相结合，完成接收数据和发送数据的这种方向性。通过运用固定角度扇区天线(30，45，90度)或通过选择扇区天线运用波束操纵能力，或通过运用相控阵天线(它可以是只用于陆地的一维天线或用于陆地以及海拔高或太空的两维天线)来完成这种选择。
用户无线电台(SR)。每个用户无线电台(SR)作为网络节点并具有根据本发明在高频下(假设高于6GHz)与存在LOS的至少两个其他SR网络节点进行通信的独特能力。例如，SR16可与SR17、SR18、SR19和SR20进行通信，因而作为用于将信息假定从WAN接入BAP-1(基于接入点)发送到SR18或从SR17发送到SR19的中继站。SR网络节点还可通过本地接口(诸如，100/10 Base T，、IEEE 1394或其他标准接口)加入和分出数据组。在本发明的另一个变化中，当SR与围绕它的不同SR进行通信时，SR可改变它的频道。这通过减小相互干扰可增加网络吞吐量。(图3示出并在下面详细描述减小到用户无线电台实施的例子。)
视距(LOS)。在当前无线网状拓扑结构中，SR可执行数据组的桥接和部分选路的功能。结果，可将数据从一个SR转接到另一个。因此，SR应与至少一个其他SR在视距线中。该网络拓扑结构使得能够构成通过旁路LOS障碍获得用户接入的新型的无线网。在图2中，例如，如果SR18不与SR19在视距中，它们仍然通过SR16到SR19或者通过SR20到SR15的另一个路线建立与BAP1的通信。这种布局具有的优点是当系统的密度增加时，建立到每个用户的LOS或多个LOS的能力增加。注意，当部署初始网络开始时，使一个区域初始设有位于相互可见位置上的一定数量的SR是很有好处的。
吞吐量。本发明的无线网状网的吞吐量具有独特的性能，即，它在用户的密度增加时增加。增加容量的理由是因为添加了可用高速链路，它能够在网络中的多个路径之间进行数据组选路。这种现象是本发明的高频毫米波网状网独特的，其中在相同毫米波下工作的多条链路可在相同的区域中工作，其中在该区域中MSC层与它们的波束同步以避免相互空间干扰。MAC层还通过使位于相同区域内的潜在干扰SR的相互传输定时同步和在相同频率下的操作以及相同波束重叠，阻止时间干扰。本发明的优点在于这些高频波束的传播要求在节点之间的直接LOS。结果，吸收所有反射波束，而且不干扰网络操作。这同样明显优于在假定低于6GHz的低频下(特别上低于3GHz)安装无线网状拓扑结构的情况，其中上述情况下，通过非视距接收的多个反射极度干扰网络性能，而且当区域中的用户数量增加时，减小网络容量。还存在优于毫米波长下的任何现有技术PMP网络网的另一个显著优点。在现有技术系统中，固定每个扇区的吞吐量而且当附加用户加入网络时，线性减小接用户计的网络容量。
MAC层。根据本发明，用户无线电台包括MAC层，考虑环境中的网络拓扑结构，识别附近SR位置和它们的地址。在每个SR中的MAC层读取从其周围的每个SR网络节点以及从SR本地接口接收到的数据组。对于从它的本地端口到达的数据组，MAC层根据数据组目的地地址定义每个数据组的路径。该层加入更多信息位以用于FEC(前向纠错)和空中加密，如果需要的话。根据它们的地址分析通过空中从邻近SR到达的数据组，而且重新发送或局部分出它们。对于同步从假定SR16到SR17和SR18的广播传输的可行布局可通过其中两个SR位于相同波束覆盖区的单个传输来完成，或者通过沿着那些SR中的每个SR的方向重复发送来获得。该无线数据组无线电与内部数据组数据选路和/或桥接能力的组合使得无线网状网拓扑结构的实施可行。
路由分集。MAC层还用于识别可从它的地址到目的地地址的路由路径。在路径受阻的情况下，MAC层可通过其他路由传数据组。例如，SR15可通过SR12和SR13或通过SR19和SR16或通过SR21接收来自BAP的数据。它还可通过多个BAP(诸如，BAP-1和BAP-2)在网络之外进行通信。这使得网络可靠性以及防雨天衰落的能力大大增加，其中雨天可能在短时间内阻碍某些路径。
自动接纳。通过运用接纳处理纳入网络的SR扫描频率信道以及空间不同方向，如果它设有波束操纵能力的话。它试图被网络所接纳。如果将它作为合法网络节点登记在系统中，那么网络将允许他加入并更新在其他节点中它的信息。
信道选择。网络可选择特定频率信道用于不同区域或链路。此外，根据观测到的网络数据流信息可从NMS(网络管理系统)下载优化频谱分配，并由外部系统学习。该输入允许更好的优化，以及对用于不同区域的信道的人工定义。在图2中，可向来自SR12的链路分配频率信道102，而SR15可用频率信道101与SR21进行通信，其中信道101和102为任意频带。
多个WAN接入。设计该网络以通过多个WAN接入(诸如，B-1和Bap-2)进行操纵，如图2所示。与需要继续向着一般位于地形上升的位置上的基站的基于中继(系统(SONET/SDH)相比，这允许简单地接入网状无线网，其中所需要的是在BAP处添加SR。优于现有技术的优点在于现在可用多个高速中继连接来增加进出网络的数据总流量，从而大大增加了它的整个吞吐能力。进出网络的路由分集是多个WAN接入点的另一个副产品。
频率重用。作为通过附近相邻节点进行操作的结果，大大增加了重用频率的可行性。与在较低频(＜6GHz)的非LOS系统以及其中在广扇区内进行传输的PMP系统相比，这大大增加带宽。
每条链路更高带宽。由于用户之间的距离很短，而且当密度增加时距离更短，使得与PMP系统相比，到达接收机的信号强度更高。结果，无线电链路可在系统频带内在更高比特率下操作。这可通过采用高QAM调制技术获得。此外，由于一条链路的操作是独立于邻近链路的，所以每条链路可调节它的比特率以基于在每一时刻接受到的信号电平优化BER(误码率)。这种情况对于PMP系统相反，在PMP系统总扇区中的比特率是根据扇区中的最长链路限定的。
网状网可用性。由于在多个SR之间的更短距离，使得相对其他拓扑结构(例如，PMP)，根据本发明的无线网状网可用性大大增加。可用性的增加另一个原因是网络能够独立于网络的其他段改变(增加)在每段网络处发送的功率的能力。此外，网络可增加每段网络的灵敏度(并减小比特率)，而不必明显改变整个网络的性能。于是，例如，当下大雨导致通过网状网的传播衰落，一些链路将增加它们的功率以增加信号强度，而且还通过减小它们的比特率以提高可靠性来增加灵敏度。结果，SR将从相同链路(可能以更低比特速率)或从受大雨衰落的影响较小的其他链路获得它的数据组。
网状网可靠性。本发明的网状网可通过使每个SR都能接收来自多个方向的数据组流，同时通过多个路由进行操作。通过它的MAC层，SR可重新安排数据到达的次序以允许以正确的次序分出通过更长路径到达的数据组。该路由平衡能力的结果是网络能够可靠地操作，即使是在一些节点不可操作的情况下。
后备。通过用连接到相同用户LAN的相同位置的多个SR(节点)，可增加本地可靠性。例如，两个SR可同时操作而且将信息传到相同位置。在一个SR失效的情况下，第二个以增加的比特速率继续操作，从而补偿了第一个无线电台的损失。
增加WAN接入容量。如果从网孔网到BAP的容量需要增加，那么可通过将SR它的本地接口连接到位于BAP的WAN路由器的第二100BaseT接口，在相同位置上添加一额外SR。在这种情况下，双SR使得自/至无线网孔网的比特速率增加，而且万一其中之一失效能够提供后备冗余。
低轨道卫星和高飞行通信转发器。网状无线拓扑结构还可用于与在地球上的特定轨道中缓慢移动的网络无线电台进行通信。这些低轨道卫星或位于飞机中的高飞行转发器可作为中继器/路由器并能够接入在网状网中的多点。对于这种操作，无线电台可通过调节它的波束以扫描在空中的已知轨道来与卫星进行通信。能够建立几乎到任何位置的LOS的这种能力是有优点的。
极化分集。该系统可将不同的信号极化(垂直或水平)用于在相同覆盖区中的不同子组以增加整个容量和/或提供抗干扰性。
现在，参照图3，进一步描述根据本发明的用户无线电台(SR)。SR包含参照图3的示意图所述的单元。可见，无线电台用时分双工(TDD)方法。在网状拓扑结构中运用TDD无线电台的主要优点之一是TDD无线电台可非对称操作，即，发送和接收速率是不同的，这更适于本发明的数据组网络。数据组可沿着不同方向流动，因而可能需要比反向高的容量用于较长时间周期内在某些段上沿着某些方向发送。TDD无线电台没有双工器隔开在两个不同频率下的发送和接收信号。因此，无线电台可扫描较宽的频谱。通过消除双工器，与需要双工器的FDD方案相比，这减小了SR成本。
如图3所示的TDD无线电台的主要组成单元是：
R10分出接口。这是到用户房屋的本地接口端口。本地端口可包含10/100Base-T、ATM、IEEE1394或用户接口，以连接到LAN或WAN或连接到计算机。此外，可通过相同电缆供电。
R20电缆接口。这提供安全保护和电力调节电路。
R30数字发射机。它一般包含在现有技术中已知的标准电路。它们包括可变电平调节器、FEC编码器和信道合成电路。
R40网状无线电网媒体接入控制器和链路层控制器。该层提供链路层ARQ、数据组规模调节、优先权队列、调度和选路虚拟电路以及选择性加密来自本地端口的数据以及解密分出到本地端口的数据。
R50数字接收机。它一般包括在现有技术中已知的标准电路。它们包括数字调谐器、可变电平解调器和FEC解码器电路。
R60数字-模拟变换器。
R70发送/接收TDD开关机。该开关以及开关R310一起执行无线电台的发送和收模式切换。
R80模拟-数字变换器。
R90混频器。
R100线性功率放大器。
R110本机振荡器。
R120低噪声放大器。
R130发送/接收TDD开关。该开关以及开关R70一起执行无线电台的发送和接收模式切换。
R140天线选择开关。该开关在MRMAC路由电路的控制下执行定向天线选择以提供对数据流传输的空间流(方向)控制；即，以这种方法对特定节点进行定向收、发，从而其他邻近节点不接收这种传输。
ANT1至ANT5天线。这些天线是定向的，即，扇区无线，而且在卫星通信的情况下提供所选空间方位角或仰角的窄波束收、发。图3示出五根天线，只用于说明而已。本发明可支持任何数量的天线。在相控阵天线的情况下，需要不同电路来控制包含这种天线的单元的相对相移以提供波束操纵能力，在现有技术中已知定向发送能力。在本发明中，除了如上所述的方案，任何等同选择发送方案都能起到同样良好的效果。
MAC(媒体接入控制)层。本发明的实施是基于引入设计并特定用于满足无线网状网的需要的新MAC层。MAC层操作要求的概述以及操作的主要方案如下所述。
图4示出管理无线电网状网的操作的一些原理，假设一无线电台具有通过扫描它的波束或有选择地与它的扇区内的一个SR进行通信(诸如，通过运用如上所述的定向天线或相控阵天线)来在大扇区内进行通信的能力。在该扇区内可能干扰通信的其他SR受MAC层的控制以在预定发送期间不工作。
本发明高级MAC层和它的主要定义如下所述：
定向发送。每个节点可根据在它的LOS中的接收节点的位置选择发送的空间方向。接收节点根据在它的LOS中的发送节点的位置选择接收的方向。
按时间表发送。每个节点只有在它们的发送不干扰其他发送时才发送。建立在每个节点的发送时间表用于使这种发送同步。
同时发送。当它们不导致干扰时，多个无线电节点可同时发送。在图4中，无线电节点2可发送到无线电节点0，同时无线电节点4发送到无线电节点1。
网状无线电网媒体接入控制(MRMAC)。MRMAC是一组程序和算法用于选路和调度在本发明的网状无线电网中的数据组发送。参与无线电网状网的所有无线电节点执行MRMAC功能。MRMAC是分布式智能，它将无线电节点集合连成高效无线电数据组网络。
网状无线电网物理层(MRPHY)。MRPHY是无线电物理层，它可与MRMAC兼容并提供必要的能力以允许调度在网状无线电网中的数据组的发送和路由。
网状无线电网链路层控制(MRLLC)。MRLLC是协议层，用于使用户协议传送与MRMAC适应，它执行优先权分级、自动请求重发(ARQ)和数据组规模适配等功能。
协议数据单元。MRMAC是如图5所示的在MRPHY和MRLLC之间的协议层。图5示出在PHY、MAC和LLC协议层之间的关系。
MRMAC要求。支持更高层传输协议。MRMAC支持固定PDU和可变PDU传输协议，诸如ATM、帧中继和IP。MRMAC提供适于ATM和IP的QoS(业务质量)规定。
传递类型。支持异步和等时传递。
传递规模。MRMAC支持规模固定和可变数据组传递。最小数据组规模达48八位字节，而最大数据组规模是2000八位字节。
吞吐量。MRMAC吞吐量至少达MRPHY容量的80％。在所有无线电网孔网话务都指向和来自附在WAN基于(BAP)的一个无线电节点的特殊情况下，吞吐量至少是WAN链路容量的80％。
延迟。对于至/自BAP的子网中的任何节点的等时延迟小于6ms。异步延迟小于15ms。
延迟变化。对于等时传递的延迟变化不超过2ms。
无线电网孔网结构。MRMAC容纳加入和离开无线电网状网的无线电节点，而不导致不适当中断。
优化。无线电节点应能够按照充分优化的方法自己组织，而不需要外部干涉。无线电节点应具有接口，以允许集中控制功能进一步优化它们的拓扑结构和路由选择。
路径分集。可用的另一个物理路径可用于冗余和负载平衡。
即插即用。安装新节点不必要求现场安装者对设备配置定位。
下面是MRMAC的实施例子：无线电节点初始化处理
相邻节点。每个节点包含在子网中的它可直接(LOS)通信的所有其他节点的图。该信息包括：
                              表1
数据 注释
节点ID 可随着加入和离开子网的节点而变化
状态
波束方向 16的可行波束方位角之一
受干扰的节点 当沿着该方向发送时受到干扰的定向节点对表
下一个接收时间 预定的来自邻近节点的下一次接收
下一个发送时间 预定的到邻近节点的下一次发送
数据的链路参数 功率、定时、速率、FEC、调节，等等。
状态的链路参数 可因等待时间减少而不同
路由。每个节点都有描述如何将数据组送到任一MAC目的地的路由表。该信息包括：
              表2
数据 注释
目的地节点
第一中继段节点
优先权重 当可用多个路由时
处理概述。在初始化节点和无线电网状网之后，每个节点拥有如表1和2所述的信息。根据节点始发话务和通过在它的本地端口的节点前送的话务，在每个节点处形成数据组队列。节点将咨询它的表格关于每个数据组目的地并根据预定的联络和优先加权，确定数据组发送到哪里以及何时尝试这种发送。在预定的联络时间，无线电节点达到相互判决并安排发送。该判决将考虑到节点间的潜在干扰。有利的是，在每个节点中包含相邻节点的预定联络。这将加速干扰避免进程。
定量考虑
联络。联络程序包括将62个八位字节从始发器发送到转发器，而将另64个八位字节从转发器发送到始发器和将最后62个八位字节从始发器发送到转发器。在发送之间有两个八位字节的防护时间。62个八位字节联络数据组包括FEC和其他附加开销。联络的全部时间是192个八位字节，等于11.71875秒。联络的频率依赖于相邻节点的数量、负载和其他因素。显然，将保持最人佳频率以便使吞吐量最大。
有效负载数据组规模。异步传递数据组规模在72和1784八位字节字节变化，包含FEC和其他附加开销。等时数据组规模在64和256八位字节之间变化，包括FEC和附加开销。定时范围是：
                            表3
类型 规模 在128Mbit的时间
异步 72-1784八位字节 4.39453125-108.88671875μSec
等时 64-256八位字节 3.90625-15.625μSec
联络 192八位字节 11.71875μSec
表3指明如果每个数据组传递要求联络，那么通过一节点的吞吐量将平均低于链路的90％。显然，要求某些程度的预调度。另一方面，如果我们假设500μSec的一些队列，那么吞吐量将更合理。
联络定时。联络根据邻近节点的队列规模而变化。数据组传递将携带与联络处理相同类型的信息，只有当在邻近节点之间的链路使用清淡时才需要调度定期联络。
有效权重。每个节点可保持它的路由优先加权以精确地反应路由状况。进一步用在无线电网状网之外的长期监视处理来进一步最优化路由优先权重。
联络调度。我们希望有一种简单的方案来调度在附近相邻节点之间的联络，让我们首先假定我们需要支持可变长度数据组。我们理解面对一个问题。如果预先调度与附近相邻节点的联络，那么时间间隔必须允许最大长度的数据组传递，然而，这将导致当一些联络时间间隔不要求数据组传递时，节点在联络之间浪费很多时间，即，带宽。较佳的方法是高频次高度联络，但允许节点错过联络。当它包含在与一些其他相邻节点的数据组传递中时，本发明的联络调度算法将允许无线电节点错过与一些相邻节点的约定。当它的数据组传递完成时，受影响的节点将继续它的调度，而且行动缓慢(tardy)节点将重新开始它的联络调度。
图6示出25个节点的网孔网，其中最多的连接是8节点连接，每个节点最多与每个邻近节点相连。假设，每ι秒每个节点与它的相邻节点之一联络，而且整个联络循环需要8ι秒。为了满足等时要求，我们将花费8ι，等于125μSec的整数倍。
                                表4
节点 相邻节点
0  ι  2ι  3ι  4ι  5ι  6ι  7ι
 0 1  5  6
 1 0  5  6  7  2
 2 6  7  8  3  1
 3 7  8  4  2  9
 4 9  3  8
 5 11  2  0  10  6
 6 2  20  7  1  11  0  5  12
 7 3  2  6  11  1  8  12  13
 8 13  3  9  2  12  7  4  14
 9 4  8  13  14  3
 10  6  11  5  15  16
 11 5  12  10  7  6  17  16  15
 12 17  11  13  16  8  18  7  6
 13 8  14  12  9  17  19  18  7
 14 18  13  19  9  8
 15  16  20  21  10  11
 16 21  15  17  12  22  20  11  10
 17 12  18  16  21  13  11  22  23
 18 14  17  19  22  23  12  13  24
  19   24   18   14   13   23
  20   15   16   21
  21   16   22   17   15   20
  22   23   21   18   16   17
  23   22   24   18   19   17
  24   19   23   18
表4列出了对于如图6所示的网孔网的可行联络调度。调度算法将避免节点多次错过相邻节点。高级节点调度有限状态机(FSM)
图7示出有限状态机流程图。以下说明各状态和状态转移。
状态A0是空闲状态。这是MRMAC默认状态。MRMAC将处于这一状态并等待一些外部时件或定时器到期以触发转移到其他状态之一。IdleAction()是一进入空闲状态就执行的程序并执行诸如定时器初始化、表初始化等内务处理任务。
A0A2。相邻节点约定时间表定时器触发该转移。该转移将对相邻节点约定发生，其中先前已调度该约定以接收来自邻近节点的数据组。
A0A3。邻近约定时间表定时器触发该转移。该转移将对先前已调度的相邻节点约定发生，以将数据组发送到邻近节点。
A0A0a。MRLLC通过运用Mac.Tx()程序要求发送数据组来触发该转移。QueuePkt()程序根据所需优先权执行数据组的排队。此时，根据从无线电网孔网收集到的路由和状态信息，将较佳路由与数据组相关。假设，根据存在于邻近节点中的负载因数，该路由是最佳路由。当选择较佳路由时，考虑到带有相邻节点的无线电链路的质量以及数据组优先权。所请求的等时或异步传递的性质决定了调度优先权。
A0A1。相邻节点约定时间表定时器触发该转移。该转移将对预定与邻近节点交换状态的相邻节点约定发生。
状态A1为联络状态。在该状态下，节点从事与邻近节点的状态交换。交换更新两个节点对其他状态的观察，包括数据组队列、路由可用性以及未来时间表。一旦进入该状态，就执行HandShakeActions()程序并执行所有相关内务处理任务。
A1A0a。由在联络处理中的故障发生触发该转移。调用UpdateNeighborTables()程序以记录该故障且可能调度将来联络约定。
A1A0b和A1A0c。通过成功的联络交换触发这些转移。可调用程序ScheduleRx()和ScheduleTx()以调度将来的约定来发送和接收数据组。调用UpdateNeighborTables()以记录更新的相邻节点状态信息。
状态A2为接收状态。当接点准备接收先前调度的数据组传输时，该节点进入此状态。调用程序ReceiveActions()以执行所需的内务处理功能，诸如缓冲分配和定时器维护。
A2A1。通过成功地接收经调度数据组触发该转移，它包括状态更新。调用Link.Ind()程序以向MRLLC指示数据组已到达。
A2A0a。当接收已调度数据组出故障时触发该转移。调用UpdateNeighborTables()程序以记录它并可调度与该相邻节点的另一个约定。
A2A0b。通过成功接收所调度触发该转移不包括状态更新的数据组。调用Link.Ind()程序以向MRLLC指示数据组已到达。
A3为发送状态。当将数据组发送到相邻节点的所调度约定到达时，节点进入该状态。调用TransmitActions()程序以执行所需的内务处理功能，诸如缓冲和定时器管理。
A3A1。通过成功发送触发该转移，该发送包括交换更新的状态信息。
A3A0a。当数据发送发生故障时触发该转移。调用UpdateNeighbortables()程序以记录故障，而且可能调度进一步的尝试以发送数据组。
A3A0b。通过成功发送触发该转移，该发送不包括交换更新的状态信息。接纳处理
网状无线电网加入分布式接纳协议。接纳协议的目的在于能够使无线电节点加入网状并有效地参与网状无线电网数据组传递，而不干扰正在进行的数据组传递。接纳处理的概述
当无线电节点上电并发现它不隶属于无线电网孔内时，它应转移到待接纳状态。无线电节点咨询存储在非易失RAM中的它的结构数据库以确定它的网状无线电网隶属关系。在待接纳状态下，无线电节点应收听来自潜在相邻节点的接纳要求信号。一旦无线电台接收到要求信号，那么它将开始与它的第一相邻节点交换状态信息并通过它学习最近相邻节点的时间表并开始与附加相邻节点交换状态信息。一旦无线电节点通过与它的相邻节点交换收集到足够的路由和调度知识，那么它将准备好正常数据组传递并转移到正常调度状态。
图8示出当未隶属节点上电并尝试加入网络时发生的次序。以下是对状态和状态转移的描述，包含定义次序的接纳有限状态机。无线电节点开始通过扫描邻域经接纳邀请信号。它尝试与相邻节点连接并通过它的第一次接触建立状态交换时间表，来继续学习邻域。
I0收听状态。这是在接入FSM中的初始状态，未隶属无线电节点从上电处理进入该状态。ListenActions()程序执行内务处理功能，诸如表格初始化和在频域和空间域中建立扫描处理。
I1I1。扫描定时器触发该转移。无线电节点在给定频率下，在足够长的时间内收听在空间方位角方向的邀请信号。若没有接收到邀请信号，那么它必须扫描到下一个频率和方位角。
I0I2。接收邀请信号触发该转移。无线电节点接收邀请信号，它包括对于与邀请无线电节点的第一交换的时间表。
I1扫描状态。当无线电节点的扫描定时器到期时，该节点进入此状态。于是，它建立它的下一个收听频率和空间方位角。
I1I0。当无线电节点建立它的下一个收听尝试，它的转移回到收听状态。
I2连接状态。一旦接收到来自它的第一相邻节点的邀请信号就进入该状态。发生从第一相邻节点到下一个节点的数据交换。
I2I2a。交换定时器到期触发该转移。根据作为一部分邀请信号接收的初始时间表，由ConnectActions()程序设定该定时器。无线电节点尝试与它的相邻节点交换状态和路由信息。
I2I0。初始交换出故障触发该转移。无线电节点返回到收听状态。
I2I3。成功的第一次交换触发该转移。无线电节点根据在第一次交接中收集到的信息更新它的相邻节点和路由表，而且转移到学习状态。
I3学习状态。在无线电节点与相邻节点的第一次交换成功完成之后，该节点进入此状态。LearnActions()过程用该路由、状态和在第一次交换中收集的时间表信息来调度与邻域中的收听无线电节点的下一次交换。
I3I3a。交换定时器触发该转移。无线电节点通过一些已建立时间表的其他相邻节点执行与潜在新相邻节点的初始交换。一旦与新相邻节点的第一次交换成功，无线电节点就更新它的表格来反应相邻节点状态、路由和调度信息。
I3A0。学习处理的结论触发到图7的节点调度FSM的转移。无线电节点已完成接入次序而且是无线电网孔网的新部分，并已开始正常数据组传递。作为带有在无线电节点处的本地接口端口的虚拟路由器的无线电网孔网(见图9)
图9示出无线电网孔网作为带有在每个无线电节点处的接口的虚拟路由器。无线电网孔网呈现路由器的外观，而且由网状无线电网内部协议管理在无线电节点之间传递数据组的细节。每一个无线电节点都具有本地端口而且能够对相邻节点进行窄波束传输，其中它具有到该相邻节点的视距(LOS)。这由在节点之间的线示出。如上所述，波束操纵相控阵天线或可切换天线选择方案实现此传输。扇形表示节点无线电覆盖，而且在扇内的辐射线指示辐射线之间可能存在定向波束。功能性
无线电网孔多(也称为“虚拟路由器”)对外行为与IETF RFC-1812(IP版本4路由器必要条件)兼容。虚拟路由器运用网状无线电网媒体接入控制(MRMAC)协议和网状无线电网链路层控制(MRLLC)协议以在它的接口之间传递IP数据组。Internet体系结构如在RFC-1812中链路层如在RFC-1812中Internet层-协议如在RFC-1812中Internet层-前向如在RFC-1812中传输层如在RFC-1812中应用层-路由协议如在RFC-1812中负载平衡
1.网状网内部负载平衡。MRMAC加入有力的机制用于根据邻近节点负载状况以及IP业务类型以及优先权调度数据组传递。
2.外部节点负载平衡。虚拟无线电网孔网路由器(VRMR)用标准的路由协议(诸如，BGP-4(IETFRFC-1771))实现基于政策的路由选择，它包括当通过不同接口可用多个路由时在接口之间的负载平衡。路由分集和自愈
1.网孔网内部路由分集。MRMAC加入有力的机制来根据无线电链路可用性以及IP业务类型和优先权调度数据组传递。
2.外部接口路由分集。虚拟无线电网孔网路由器(VRMR)用标准的路由协议(诸如，BGP-4(IETF RFC-1771))从它的同等层获悉另一些路由的可用性。
总之，本发明的无线网状拓扑网具有下列独有的优点：
通过经多个中继段按路发送数据组，经由邻近无线电台，可获得视距(LOS)。于是，覆盖面积比在点对多点蜂窝区拓扑结构中大得多。当用户密度增加时，无线网状网比特速率容量和可用性增加。
由于在无线电台之间的距离较短导致每个连接可传递较大量数据。无线电接收信噪比得到提高，因而可用高级调制技术使高比特速率传递能实现。
多个中继。WAN接入网状网。例如，SR网节点可通过它的本地接口端口，例如通过100 Base T作为的WAN接入点。该连接性通过经WAN接入点同时传送出网孔网的输入输出数据，增加整个网络容量。(见图2SR14中的WAN接入点1和在SR10中接入点2。)接入点可包括标准Internet路由器，其中至少一个端口通过100base T接口连接到无线电网络节点，而其他节点通过在ATM上的OC-3或OC-48 IP连接到WAN区域。
通过运用MAC层可获得路由分集，其中上述MAC层可根据在网络中可用的路由在无线电台之间传送数据组。

Claims (49)

1.一种无线网状网，其特征在于，包括：
多个通信节点，每个节点都在与相应的节点子集的视距内，每个节点包括：
射频发送电路，用于将数据流传输发送到其他节点；
射频接收电路，用于接收来自其他节点的数据流传输；
本地端口，用于连接到用户提供的数据系统；
耦合到所述发送和接收电路以及所述本地端口的数据处理单元；
空间流确定装置，耦合到所述发送电路，用于只将数据流发送到所述相应节点子集中的所选节点；
所述空间流确定装置还被耦合到所述接收电路用于只接收来自所述相应节点子集中的所选节点的数据流传输；
所述数据处理单元，具有提取装置用于从接收到的数据流中提取所选数据以产生第二数据流并用于向所述本地端口提供所述所选数据；
所述数据处理单元，进一步具有插入装置用于将在所述本地端口接收到的数据插入所述第二数据流以产生第三数据流并向所述发送电路提供所述第三数据流以发送它。
2.如权利要求1所述的无线通信网，其特征在于，至少一些所述节点包括所述节点中的其他节点的状态和调度信息，而且所述空间流确定装置从所述相应节点子集中选择节点以根据所述状态和调度信息发送数据流和接收数据流，从而可发生在所述节点之间的通信，而不会冲突。
3.如权利要求2所述的无线通信网，其特征在于，至少一些所述节点还包括用于定期相互发送本地节点信息以经常更新所述状态和调度信息的装置。
4.如权利要求1所述的无线通信网，其特征在于，对于一些所述节点，所述数据处理单元包括：用于评价从第一节点接收到的数据流传输特性的装置；用于将关于所述特性的信息传到所述第一节点的装置；用于响应接收来自所述第一节点的所述信息调节所述发送和接收电路的操作参数以实现所述数据流传输特性变化的装置。
5.如权利要求4所述的无线通信网，其特征在于，所述发送和接收电路的操作参数包括：频道分配、空间方向、码元速率、调制等级、调制速率、功率电平、波束宽度、前向纠错(FEC)方案和加密和解密方案。
6.如权利要求1所述的无线通信网，其特征在于，将所述数据流组成数据组；至少一些所述节点包括发送模式装置，用于以无连接方法、连接定向方法或以无连接方法发送一些所述数据组而以面向连接方法发送另一些所述数据组的方法中的任一种，在第一和第二节点之间发送所述数据组。
7.如权利要求1所述的无线网，其特征在于，一些所述节点包括媒体接入控制(MAC)层，它使分组交换模式、电路交换模式或这两模式的数据流传输能进行。
8.如权利要求7所述的无线网，其特征在于，所述MAC层还使异步数据组和等时数据组传输能进行。
9.如权利要求1所述的无线通信网，其特征在于，至少一些所述节点运用等时传输模式、异步传输模式或等时加异步传输模式之一进行通信。
10.如权利要求9所述的无线网，其特征在于，所述节点运用MAC层传递信息，其中所述MAC层通过将业务质量(QoS)映射到因特网协议，使等时传递能进行。
11.如权利要求1所述的无线通信网，其特征在于，所述数据流包括一个或多个数据组，而且根据等时传输方法或异步传输方法可有选择地发送至少一些所述节点的所述数据组。
12.如权利要求1所述的无线通信网，其特征在于，至少一些所述节点的所述数据流发送是基于时分双工方案的。
13.如权利要求1所述的无线通信网，其特征在于，至少一些所述节点的所述数据流传输是基于码分多址方法的。
14.如权利要求1所述的无线通信网，其特征在于，对于在第一节点子集中的每个节点，所述发送电路在第一频率下进行操作，而且所述接收电路在第二频率下操作；对于在第二节点子集中的每个节点，所述发送电路在所述第二频率下操作和所述接收电路在所述第一频率下操作；在所述第一子集中的节点和在所述第二子集中的节点之间的所述数据流发送是基于频分双工方案的。
15.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，将所述本地端口之一耦合到局域网(LAN)、广域网(WAN)、多媒体总线或用户提供的计算机系统.
16.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述无线网，其特征在于，将所述本地端口之一连接到ATM交换机、IP路由器、IP交换机或以太网集线器。
17.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述无线网，其特征在于，所述发送和所述接收电路在0.5GHz和1000GHz之间的频率下操作。
18.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述无线网，其特征在于，至少一个所述节点包括用于根据关于所述节点子集的状态信息调节它的数据流的比特速率的装置。
19.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述无线网，其特征在于，所述发送和接收电路包括实时调节工作频率频谱的电路，从而减小干扰并增加频率重用。
20.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，将所述数据流组成多个数据组，而且所述空间流确定装置根据所述数据组中包含的信息，在所述相应节点子集中选出节点，从而实时选择节点。
21.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，所述本地端口包括10/100 Base-T接口或IEEE 1394接口。
22.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，所述节点之一可通过分开的电缆、在所述电缆内的分开的电线或通过耦合到所述本地端口的电缆接收它的电力。
23.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，所述数据流包括路由信息，而且所述空间流确定装置根据所述路由信息从所述相应的节点子集中选出节点，从而所述网作为虚拟无线路由器。
24.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，所述空间流确定装置根据从其他所述节点发送或从所述本地端口提供的外部信息，从所述相应的节点子集中选出节点。
25.如权利要求24所述的无线网，其特征在于，将本地端口耦合到网络管理系统，以规定并优化系统参数。
26.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网节点，其特征在于，将所述空间流确定装置耦合到波束操纵相控阵天线和多扇区天线阵列之一。
27.如权利要求26所述的无线网节点，其特征在于，所述波束操纵相控阵天线包括一维天线阵列以将波束操纵限定在单个平面，而且所述多扇区天线阵列包括一维天线阵列以将波束操纵限定在单个平面。
28.如权利要求26所述的无线网节点，其特征在于，所述波束操纵相控阵天线包括用于快速改变包含所述阵列天线的单元的相位系数以改变它的操纵方向的装置。
29.如权利要求26所述的无线网节点，其特征在于，产生的波束平面包括至少一个低轨道卫星的轨迹。
30.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网节点，其特征在于，所述空间流确定装置包括波束电路，它产生具有第一角度并在第一平面内传播的第一波束以及其角度小于所述第一角度并在不同于所述第一平面的平面内传播的第二波束。
31.如权利要求30所述的网络节点，其特征在于，所述第一和第二波束之一的平面包括至少一个低轨道卫星的轨迹。
32.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，至少一个所述节点的所述发送电路包括用于选择数据流发送的极化的电路。
33.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，一些所述节点包括用于记录所述网络的路由信息的装置，而且所述空间流确定装置响应于所述路由信息从所述相应的节点子集中选出节点，从而可完成包括负载平衡和自愈的选路任务。
34.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，所述数据流包括因特网协议数据的形式的数据组。
35.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，所述数据流包括因特网协议数据形式的数据组以及至少一些所述节点包括用于协调在所述节点中的所述IP数据的传输的无线MAC层。
36.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，所述数据处理单元包括加密装置和解密所述数据流的装置。
37.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，一些所述节点还包括用于解密传递到所述本地端口的所述所选数据的装置和加密从所述本地端口接收到的所述数据的装置。
38.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，其特征在于，至少一个所述节点包括建立与新节点的通信的装置和与所述新节点交换信息的装置，从而所述新节点根据从所述至少一个节点获得的信息学习所述网络。
39.如权利要求1、2、4或6中任一权利要求所述的无线网，所述节点子集的所述数据处理单元包括用于接收外部提供的信息以配置所述节点子集的装置。
40.一种网状无线网，其特征在于，包括：
多个空间分开的无线电节点，每个节点具有发射机、接收机、交叉连接数据交换机和路由器，所有这些装置相互连接并都属于处理数据组的类型，每个无线电节点还包括：
a)至少第一、第二和第三端口，所述第一端口与本地用户相关，所述第二及第三端口与远端无线电节点通信；
b)连接到所述第一端口并具有到所述第二和第三端口的通信链路的用户提供数据系统；
c)连接到所述第二端口且针对成视距关系的第一远端无线电节点并与其进行数据组通信的第一定向天线单元；
d)连接到所述第三端口并针对成视距关系的第二远端无线电节点发送从所述第一和第二端口传来的数据组的第二定向天线单元；
e)读取包括地址和同步信息的数据组的装置，它与每个路由器相关并确定是否提取在所述数据组中的相关数据以及是否把它们发送到所述第一端口或通过所述第二或第三端口转递到远端无线电节点，在节点之间进行交换的数据组中与其他节点协调所述同步信息；
f)形成包括地址和同步信息的数据组的装置，它与每个路由器相关并用于插入来自所述第一端口的数据以通过所述第二和第三端口之一将其按路由发到远端节点，并接收来自通过所述第二端口和所述第三端口进行通信的无线电节点的数据以将它按路由发到所述第一端口或通过所述第二和第三端口进行通信的无线电节点；
g)处理装置，用于赋予所述交叉连接数据交换机定向性和同步性，从而所述数据交换机将入局数据组的地址从所述第二或第三端口一方面链接到所述第一端口或另一方面链接到所述第三或第二端口，并将出局数据组的地址从所述三个端口之一链接到所述三个端口中适当的其他端口，所述数据交换机运用同步信息阻止数据组冲突；
从而每个节点与成视距关系的其他节点进行通信，在该节点处交换对于所述本地用户的数据组或将数据组中继到其他节点或中继来自它们的数据组。
41.如权利要求40所述的装置，其特征在于，所述天线单元是多个扇形区天线部件或天线阵，具有跨宽角度范围的窄角度灵敏度天线方向图多个天线元。
42.如权利要求41所述的装置，其特征在于，所述交叉连接数据交换机组件包括多个小交换器，具有连接到所述发射机以及所述无线电节点的所述接收机部分的m个输入端和连接到所述多个天线元中的n个天线元的n个输出端。
43.如权利要求40所述的装置，其特征在于，所选节点的所述第一和第二定向天线单元被组成一个扇区，在一个扇区内的所述节点具有在无线电通信中链接的第二和第三端口。
44.如权利要求43所述的装置，其特征在于，在扇区中成组的所述节点以时分双工通信布局组成。
45.如权利要求44所述的装置，其特征在于，在扇区中成组的所述节点以频分双工布局组成。
46.一种无线数据组无线电通信的方法，其特征在于，包括：
在网状结构中提供的多个空间隔开的无线数据组无线电节点；
在节点之间以逐个数据组地按路由传送数据组，从而调节话务流速率以及不同方向话务流中差异，从而在各种节点之间建立瞬时连接以分出、接收和递送数据组。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还规定为每个节点提供三个端口，包括与本地用户相关的第一端口和与定向天线单元相关的针对成视距通信关系的其他节点的第二和第三端口。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，所述多个节点具有定向天线单元，它提供在空间扇区上的无线电覆盖。
49.如权利要求47所述的方法，其特征在于，还规定根据地址和时间表信息将来自所述第一、第二和第三端口的数据组按路由传到不同端口。
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