CN1409518A - 分配无线终端到基站的家庭数字网络和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在家庭数字网络中动态分配移动终端(E1，En)到多个基站(B1，B2，Bm)中的一个方法和装置。所述方法的特征在于在每个基站(B1，B2，Bm)中以分布方式自动执行。为此，基站测量其和在其范围(E1，E2)内的终端的连接强度并将获得的该测量值广播通信给所有其它基站。所有的基站可以以预定的算法根据得到的全局信息进行计算并分配终端给基站，例如包括考虑滞后和阈值而分配终端给最强的连接强度。如果新计算的分配相对于现有分配发生了改变，则基站发送一个切换命令给所有的基站，此命令可触发相应的接管动作。通过以分布方式执行此方法，可以获得一个高水平的容错能力，其中使用的方法同时也可相对简单地实现。

Description

分配无线终端到基站的家庭数字网络和方法
本发明涉及一种在家庭数字网络中分配无线终端的方法，在该家庭网络中测量基站和无线终端的连接强度，根据这些测量值和可选择地根据一个已经存在的分配将每一个终端只分配到一个基站。
本发明还涉及一种有多个基站和多个无线终端的家庭数字网络，其中所述基站中包括：
a)一个用于在基站和终端之间通信的无线通信单元；
b)一个用于在基站间有线通信的有线通信单元；
c)一个用于确定在该基站范围内终端的连接强度的测量单元。
将来家庭数字网络可以典型的由多个固定装置例如电视(TV)、视频记录器(VCR)或调谐器和多个移动装置例如个人数字助理(PDA)或Web-Pads等构成。固定装置的网络连接主要基于电缆，移动装置无线连接到网络则是依靠无线通信或红外装置连接到所述基站。下文中，“基站”一词不仅可以理解为在有线网络和移动终端之间提供简单连接的接入点，还可以理解为狭义上的基站，其具有假定的附加功能，例如实例数据预处理。并不是绝对要求所有的基站都可以持久的同时的工作。特别是基站自身可以仅仅由其它装置组成，可在任何时候开关。
移动终端是改进的那些可以提供高速接入应用程序的装置，例如在电视、视频、移动电视会议，监视或高价品游戏等领域的应用。这些移动终端可以被指定为如下的“个人信息获得(infotainment)助理”(PIA)。
原则上，通过一个在基站“中心”位置的信号可能影响家庭数字网络中所有移动终端的连接。然而在实际中这种方法的缺点在于为了到达房屋中所有的房间，同时为许多不同的终端提供数据，基站中的发射机功率将变得非常的高。因为这个原因，最好是可以在网络中以空间分配的方式安排多个基站。同时，为了在终端和网络间得到正确、清晰的通信，必须保证一个终端在一定的时间只能分配给基站中的一个。在此情况下，终端到基站的分配的动态根据该终端45空间位置和终端分别与各个基站最终连接强度的结果实现。如果移动终端的位置相对于基站发生了变化，那么这个终端的分配也发生了变化，也就是说，这需要从原基站中断开连接，并和另一个终端移动至的范围内的不同基站建立连接。在网络和终端之间正进行的数据传输从一个基站转移到另一个基站称为术语“切换”。
分配移动终端改变基站的方法在公共电话网络(例如GSM等等)和无线计算机网络(IEEE802.11)中是公知的。这些方法是由一个中央实体所控制的，在GSM系统中其位于网络中、在IEEE802.11标准下其位于移动终端中。
根据这些背景技术，本发明的一个目的是提供一个在家庭数字网络分配无线终端的方法，其可以显示在功能上较高的可靠性和相对较低的花费。
本发明的目的是由有如权利要求1中技术特征的方法和具有如权利要求10中的技术特征的家庭数字网络所达到的。从属权利要求包含了有益的实施例。
在家庭数字网络内分配无线终端到基站中的方法中，测量基站和终端的连接强度，根据当前获得的测量值和当前如果已经存在的终端与基站之间的分配而将每一个终端只分配给一个基站。分配的效果是移动终端和网络之间的后继数据的传输通过分配的基站来处理。本方法的特征在于所有的基站基于相同的信息(也就是上述的测量值和存在的分配)和使用相同的算法相互独立地计算分配。
在此方法中，所有基站有规律的为当前所有可到达的无线终端检查分配标准。所有的基站相互独立的得到更新的分配决定，其结果是相同的，因为所有的基站使用相同的信息和相同的算法。基站通过通信协议调整其决定。这种“分布式”分配的优点包括基站出错时高水平功能可靠性。在一个基站出错误或失去连接的情况下，其余的基站在无线技术允许的情况下自动接管受到影响的无线终端的分配。进一步，有加入到家庭网络中的基站时，可以当它们开始操作时自动的包括在整个分布式分配程序中。通过省去中央控制实体，本方法能够灵活地响应一个单独的基站的故障并独立地实现调整。
在上述方法中，每一个基站最好测量到所有可到达的无线终端的连接强度，然后将这样获得的测量结果与所有的其他基站沟通。这样，就可以保证在家庭网络中的所有的基站首先被通知准备好操作的基站，其次被通知已准备好操作的所有可到达的终端，再次通知终端与基站之间的连接质量，这样就可以基于全局的信息执行全局的分配算法。
根据所述方法的另一个实施例，如果超过一个预定的时间，一个基站没有传送新的测量结果，则此基站便被认为不可以由其他基站可用或是操作。例如这种测量结果的缺少被认为是相关的基站不再可用的指示，例如由于其被关机。其它的基站在计算分配算法时会考虑这种情况并防止其工作在过期的测量结果下。
根据分配算法的优选配置，如果一个终端与一个新基站的连接强度比当前的分配给终端的基站的连接强度要好一个预先设置的数值，该终端被分配到所述新的基站。例如，可以要求与新的基站的连接强度比与当前的基站连接强度大一个预定的因数或预定的差。这种分配的好处在于其有滞后的作用，其可以阻止当终端在同样易于从两个基站到达时在两个基站间的不稳定分配摇摆。
后一种类型的分配规则可以延伸影响至终端与当前的基站的连接强度下降低于一个预定的阈值时，只被分配到一个新的基站。这样，如果一个终端移动到在两个基站交迭区域但在一个基站的区域中恒定保持良好，这样可以阻止不必要的分配改变。
在一些情况下，例如连接一个终端时，会出现相关的终端当前不分配到任何一个基站。在这种情况下，此终端最好被分配到该终端表现出最强的连接强度的基站中。如果恰好多个基站都有最大的连接强度，可以基于一个附加的模糊标准任意的选择其中一个基站，例如以最小的个体鉴别号。
如果在评估分配算法时一个基站计算一个特别的终端应该从另一个基站到自身进行转移，其最好向所有的基站发送一个切换命令，其中此切换命令初始化转移相关的终端。在此切换命令中，基站规定哪一个终端将被重新分配到哪一个基站。基于此信息，所有的基站可以更新其分配协议，也就是以分配到一个新的基站并从旧的基站中断开连接的方式进入相应的终端。在收到切换命令后，与终端当前连接的基站开始与此终端断开连接。此外，发射切换命令的基站同时接收自己发送的该命令。在收到该命令后，通过初始化接管相应的终端以进行响应。通过分派此切换命令给该决定转移一个终端到自身的基站，防止了发生多个竞争切换命令的情况。所有基站包括发射机自身同步执行切换命令，保证切换正确短暂地被处理。
按照对分配方法的进一步发展，分配终端到基站是基于考虑到数据传输何种负载出现在基站上。这样，可以保证数据传送可以尽可能均匀的在不同的基站之间分配，假设基于无线传输这是可能的。
在上述说明的方法中，显示高数据速率的音频和/或视频信号在终端和基站间交换。
本发明还涉及一种有多个基站和多个无线终端的家庭数字网络，其中每个基站包括以下组件：
a)一个用于在基站和终端间通信的无线通信单元；
b)一个用于在基站间有线通信的有线通信单元；
c)一个用于决定在此基站范围内的终端的连接强度测量单元；
d)一个用于存储基站和终端间连接强度和分配的存储器；
e)一个用于基于上述类型方法计算终端到基站分配的控制单元。
在所描述的家庭数字网络中，每个基站包含一个被设计为执行一个对于所有基站相同的特定的分配算法的控制单元。这个分配算法可以访问存储在基站存储器中的关于所有基站和所有终端之间的连接强度和分配的信息。这种家庭网络的优点在于事实上关于各个独立基站的断开连接是健壮的并且可以灵活响应以再次连接基站到家庭网络中。
本发明将进一步参考附图所示的实施例中被描述，但并不受其限制。在图中：
图1是一个示意由在一个家庭数字网络中多个基站和多个移动终端组成的系统；
图2示意在家庭网络的基站之间通信数据；
图3表示出一个移动终端在两个不同基站间根据终端位置的连接强度；
图4是关于两个基站之间临界(critical)通信相位的时序图；
图5示意根据本发明的一个基站的各部件。
如下解释的在家庭数字网络分配方法基于以下假定：—  由于本申请的领域是家庭数字网络(IHDN)，其基于的基站和终端的数目相对较少。—  IHDN中的基站间通过有线连接，而基站与移动终端间连接以无线方式，例如通过无线或红外线。—  在IHDN中并未指派中央控制单元(控制器)。—  基站和移动终端或PIA可以通过永久的唯一的标识符来标识。—  在没有因为不引人注意的连接中断而丢失消息的意义上，在基站间的连接可以被认为是无干扰或可靠的。—  另一方面，因为无线连接的特性在基站和终端间的连接不能被认为是可靠的。—  主动的可操作的基站的数目和主动的可操作或可到达的终端数目可以随时间变化，因为例如基站故障或终端正常的连接/去连接。—  产生本地基站和终端间无线连接的装置提供给所有可到达终端关于连接质量的信息。—  执行切换与做出将终端分配到基站的决定是相互分离的。
从这些假设出发，目的是提供可以有保证的动态分配终端到基站的分配算法和切换过程，其中每一个活动的终端一直(在至少“软切换”的情况下)被分配到一个基站而不考虑到其在IHDN中的空间位置。另外，其意图是提供一种对激活/去激活的移动终端和基站出现/消失的动态的响应。最后，其目的是提供给其他应用和服务有关于当前分配状态的信息，以允许他们重新路由已建立的连接(流动)。
为了达到以上目的，本发明提出一种分配和切换已有的数据传送的方法，其有以下基本特征：—  本方法在基站本身中执行，例如通过合适的软件；也就是脱离了当前任何一个装置，网络中不需要附加装置。—  用一个分布算法来计算分配；也就是不用提供特定的主控基站来为所有其它的基站做出决定。—  没有中央存储单元用于基站测量的连接强度。取而代之的是，测量经常在基站间广播并被存储在本地。
图1是示意了一个家庭数字网络IHDN的组成，其可以受切换的影响。在网络中，基站B1，B2，…Bm通过有线相连。基站与移动终端E1，En通过无线相连。在启动阶段，基站B1，B2，…Bm在预设基站通信信道上产生一个连接，该信道由有线网络提供。通信是以广播的方式进行的，也就是说在广播的信道上发送的消息可以被连接在其上的所有装置接收。
另外，基站B1，B2，…Bm经常开始对移动站E1，En中的哪个在其范围内进行查找。如果终端信号超出较低的极限，例如-70dBm，终端唯一的鉴别号和检测信号水平被存储在瞬间激活终端的列表里。在图1中，例如，终端E1被安排在基站B1和B2的(交迭)接收范围内，所以对于该终端E1，每个基站都被输入自己的列表中。
如果，在启动阶段结束时(参见下文)，在基站B1，B2，…Bm和终端E1，Em间存在分配，终端的移动可以引起必要的切换处理。如果如上所述的，一个基站检测所有可到达的激活终端，例如基站B2，其通过广播信道发送消息到所有的基站。这个过程在图2中示意示出。发送消息既包括发送端B2和被检测终端和其标识符的信息又包括已确定的连接强度。因为所有的基站都监听广播信道，发送端B2自身也收到其自身发出的信息，所以其可以与所有别的基站一样对其进行响应。
当这样一个信息被一个基站接收到，后者马上更新其当前激活终端的列表。这样，这个列表包括有关于所有终端的网络状态的全局信息。依靠基站B2对消息的发送，例如基站Bm可以察觉到移动终端E1，尽管后者并不在Bm的范围内。
进一步，有关哪个基站存在和操作的信息也是从接收到的消息中得到的。频繁地也就是以预定的时间间隔发送图2中描述的有关于连接的消息，因而每个基站可以检测一个预定时期内的预定消息是否到达。如果在超过预定的时期没有从给定的基站中到达消息，那么就认为这个基站不再可以操作。
基于本地可用的信息，每个基站B1，B2，…Bm重复在活动终端和基站之间的重新分配。分配优选地根据相关的连接强度和滞后现象实现，如同后文参考图3进行描述。
在切换过程中，也就是将在终端和基站间的激活数据传输转移到另外一个基站的过程中，出现了“硬切换”和“软切换”的区别。“硬切换”发生在新连接被激活之前旧的连接被中断时。图3表示出一个交换基本条件的建立。对于终端相应于基站的空间位置(水平轴)，移动终端E1与第一基站B1或与第二基站B2间的连接强度描绘在垂直轴上。当与基站B1的距离增加，终端与所述基站的连接强度会下降，而在同时因为与与第二基站B2的接近，与该基站的连接强度将增加。
基于这情况，下面的实施例中将逐步阐明和描述不同的分配和切换的方案。例如，在最简单情况下终端E1可以被分配到一个显示最强连接强度的基站上。从基站B1到基站B2移动过程中，可能在点A发生切换。然而在点A附近的区域，因为随机信号强度波动，而经常可能发生非必要的切换过程。
所述本方法可以被扩展为当相关连接强度下降到一个预设阈值以及新的基站显示出更强的连接强度时，放弃当前基站的连接。如图3所示，如果阈值选择为T1，本方法与第一记载的方法的表现完全相似。另一方面，如果阈值固定为T3＜T1，这样点D的切换发生之前终端E1就不必要的深入移动到第二基站B2的发射范围。利用此方法选择适当阈值就很成问题了。
根据另一种方法，切换可能利用一个滞后来实现。这就意味着切换到一个新的基站B2仅仅发生在当到那里连接强度比到当前基站B1的连接强度超过过预设的差额h时。本技术导致滞后并且阻止了在连接强度相同的两个基站间的重复切换产生所述“乒乓效应”。
为了更进一步的阻止不必要的基站的改变，滞后的方法可以与上述的阈值的方法相结合。在这种情况下，切换只有在与当前基站B1连接强度下降到一个预定的值T2和与新的基站B2的连接强度大于旧的基站而相差h的情况下才会发生。参见图3，使用这种方法的改变发生在点C。
基于关于期待未来连接强度值预测的切换算法也是公知的。另外，为了尽可能平均分担网络的负载量，分配算法也可以是考虑到可以保持连接的各个基站负载量。为了得到更多的有关切换方法的信息，可以参考以下相关文献(例如，1996年3月的，IEEE通信杂志中第82-90页的Gregory P.Pollini的“Trendsin Handover Design(切换设计中的趋势)”；1991年5月19-22日在St.Louis，MO的Proc.Vechicular Tech.Conf.的第537-542页的M.Gudmundson，的“Analysis ofHandover Algorithms(切换算法分析)”；1994年5月1-5日在New Orleans，LA的，Proc.ICC 1994的第1297-1301的V.Kapoor，G.Edwmards，R.Sankar的“HandoffCriteria for Personal Communication Networks(用于个人通信网络的切换原则)”；1992年9月29日到10月2日在Proc.1st Icupc`92，Dallas，TX，paper 2.03上的由R.Vijayan，J.M.Holtzman的“The Dynamic Behavior of Handoff Algorithms(切换算法的动态行为)”；1999年12月6-9日在Proc.Globecom`92，Orlando，FL，Paper41.2中的R.Vijayan，J.Mholtzman，“Analysis of Handover Algorithms UsingNonstationaty Signal Strength Measurements(使用非固定信号强度测量的切换算法的分析)”；1994年6月8-10日在瑞典的斯得哥尔摩的Proc.VehicularTech.Conf.`94的第1869-72页的G.E.Corazza，D.Giancristofaro，F.Santucci的“Characterization of Handover InItialization in Cellular Mobile Radio Networks(蜂窝移动无线电网络中的切换初始化的特征)”；1994年6月8-10日在瑞典的斯得哥尔摩的Proc.Vehicular Tech.Conf.`94的第82-26页的N.Zhang，J.M.Holtzman.的“Analysis of Handoff Algorithms Using Both Absolute and Relative Measurments(使用绝对和相对测量的切换算法的分析)”；1995年9月27-29日在加拿大多伦多的Proc.PIMRC`95，Toronto第819-823页的N.Zhang，J.M.Holtzman的“Analysis of a CDMA Soft Handoff Algorithm(CDMA软切换算法的分析)”；1995年7月25-28日在芝加哥的Proc.Vehicular Tech.Conf.`95的第897-901页的G.N.Senarath D.Everitt的“Performance of Handover Priority and Queuing Systemsunder Different Handover Request Strategies for Microcellular MobileCommunication Systems(在对于微蜂窝移动通信系统的不同切换请求策略下的切换优先级和排队系统的性能)”；1992年5月10-13日在Denver，CO的Proc.Vehicular Tech.Conf.`92的D.Munoz-Rodriquez等人的“Neural Supported HandOff Methodology in Micro Cellular Systems(在微蜂窝系统中的支持神经系统的切换方法)”；1994年6月8-10日在瑞典的斯得哥尔摩的Proc Vehicular Tech.Conf.`94的第96-100页的H.Maturino-Lozoya，D.Munoz-Rodriguez，H.Tawfik的“Pattern Recognition Techniques in Handoff and Service Area Determination(在切换和服务区确定中的模式识别技术)”；1994年6月8-10日在瑞典的斯得哥尔摩的Proc.Vehicular Tech.Conf.`94的第1820-1823页的G.Liodakis，P.Stravroulakis的“A Novel Approach in Handover Initiation for Microcellular Systems(用于微蜂窝系统的切换初始化中的新颖方案)”；1995年9月27-29日在加拿大多伦多的Proc.IEEE PIMRC`95，Toronto第809-813页的O.E.Kelly，V.VVeeravalli的“A Locally Optimal Handoff Algorithm”；1993年1月在WINLAB Tech.Rep.TR-48，Rutgers中的G.P.Pollini的“A catalog of Handover Algorithms for theCellular Packet Switch”(用于蜂窝分组交换的切换算法的分类))。
如前所述，在本发明中，优选的是使用同时使用滞后和阈值的切换。如果当执行这样一个分配算法时，基站决定出一个不同于当前(本地存储，记录)的分配时，初始化切换。完成分配算法和检测对于切换的需求的第一基站在广播信道上向其它全部基站发送一个切换命令。不过，除此之外，即使基站自身受到的影响，该基站没有其它的直接活动执行。重要的是基站仅仅能够初始化终端到它们自己的切换。这意味着基站可以接管负责一个终端，但并不能够自己放弃对一个终端的分配，或初始化一个终端到另一个基站的切换。因此，基站不必要重复检测对它已经分配到的终端的分配。
传送切换的命令或消息包括移动终端唯一的标识符和发送基站的标识符。如果此消息被一个基站接收，基站会马上更新其内部分配列表来响应。另外，一方面在先前所分配的基站另一方面，在接管终端的基站接管该终端本地激活负责媒体流、重新路由等的机制。做为本地激活的结果，先前分配的基站停止与该终端的通信，而新的基站则开始其自己与该终端的通信。
由于通常多个基站自行和并行的检测分配，这可能会发生关于相同的终端/基站对的相同切换命令从不同来源连续发送。切换命令可以在三个不同阶段被接收。在这些阶段中，接收到命令的基站可以是
1、尚未开始自身的分配程序。在这种情况下，以下的本地估测将确定被执行的分配，因为分配基于的数据同样的由本地给出并且分配方案是相同的。
2、已经开始自身的分配程序，尚未完成。既然没有在分配计算完全完成之前做出切换决定，所以就没构成临界状况。
3、刚刚完成自身分配程序并在收到一个外部切换命令前开始发送自己的(很可能非常相似的)命令。这显然是有问题的情况，在下面参考图4进行详细的说明。
图4例证了使用基于假设第一基站B1发送自身消息之后是第二基站B2的消息序列列表。应当记得基站在通信中使用相同的媒介，也就是两个信息不能被同时发送，只能连续传送。如上所述，基站B1基站B2除了发送切换命令之外都不基于其自身的切换计算来影响任何一个本地执行。
一但基站B1在广播信道上分派自己的信息，基站B1，B2都收到这个信息并很快的处理它。因为这个原因，必需确保随后的基站B2发送的第二个消息随后在两个本地站中被同样处理并且保持分配状态稳定。
另一个相关的方面是切换同步。因为切换命令在先前和新分配基站上的两个切换过程之间也起同步的作用，所以在其间的延时被最小化了。另外，考虑到可以对连接过程的固定时间进行延时以保证执行软切换代替一个硬切换。
总而言之，应当指出，分配切换机制可以被解释为由以下三个在每个基站中自动执行的步骤组成：—  从所有在本地接收范围内的有效终端收集和测量连接质量数据并将其使用广播机制分发；—  本地估测可用数据，及时为给定的终端得出一个最佳的基站/终端分配，并通过广播机制发送切换命令初始化适合的切换；—  当收到切换命令后立即执行本地切换动作。
现在将参考伪代码对利用滞后(RSSH)方法执行相关信号强度进行更为详细的描述。如在总体描述中所述，最初选择系数T＞1。另外，执行算法的基站需要一个在当前可操作终端和基站之间连接强度测量值的列表和一个当前分配列表。在所述列表中，一些或甚至所有的位置可以填入“未知”，如果激活一个或几个移动终端开始或基站自己已经重新起动。最后，一个列表的拷贝需要当做一个新的分配列表以输入新的计算的结果。
对于列表中的每个移动终端，其列表中的本地基站并不是即时分配基站，其执行以下步骤：1、如果知道即时分配基站但并不可操作—  那么查找列表以得到为所考虑终端测量的最大连接强度—  如果本地基站的标识符在所有的基站中最小并显示出最大的连接强度，那么选择本地基站为新的分配。—  跳过剩余的步骤继续下一个终端。2、否则，如果知道当前分配基站而且是可操作的—  如果列表中包含有为所考虑的移动终端基站的连接强度超过当前的分配基站系数T(也可以是量h)—  则为所考虑终端查找列表以得到最大连接强度—  如果本地基站在所有基站中有最小的标识符并显示规定的最大值，则选择本地基站为新的分配。—  跳过后面的步骤并继续到下一个移动终端。
如上所述，基站只被允许初始化切换一个装置到其本身。因为这个原因，算法只有在本地基站还没有被分配到所考虑终端时才执行。步骤1覆盖了预先分配基站终止操作的情况。在这种情况下，试图将最大的连接强度的基站分配给考虑的终端。如果对此还有多于一个的基站候选者，则有最小唯一标识符的基站将被选中。
步骤2涉及的情况基于以上解释滞后方法，其它基站与当前联系基站竞争的情况或者在当前没有其它适合的候选基站可用时，原有基站保持负责所考虑终端的情况。
这里描述算法的封闭检测表明存在基站分配没有被执行的情况。这主要是发生在如果未知较早的终端分配状态。造成不知的原因可以是—  一个新的移动终端试图实现到家庭数字网络的一个连接；—  实施分配的基站刚刚重启，因而仅知连接强度的测量值而不知任何一个先前状态。
还应该注意的一点是，该算法并不能解决负载分配的问题。为了建立这种功能，当再分配基站时也必须考虑到当前负载分配。这个附加的信息可以轻易的合并在已交换的消息中。基于含有所有基站中所有当前的负载状态的本地数据库，如果两个或多个相似的合适基站出现，估测基站可以选择具有最低负载的候选基站。
下面描述所述算法适合于基站或移动终端与家庭数字网络重新建立连接的情况。所有的情况下产生相同的结果：基站并不知道是一个或实际上任意几个可操作终端的当前分配。
首先，检查移动终端的再次激活。在这种情况下，不需要先前分配的基站的信息：—  如果只有一个基站已检测到终端，就没有什么选择；—  如果至少有两个基站检测到终端，但所测量的连接强度的差额远大于数值h，则分配将被明确地实现。
为了避免经常对分配状态的分配或避免一个附加信息类型(例如分配需求)的需要，可以使用一个解决上述问题的简单过程：如果未知移动终端当前的分配状态，则使滞后机制无效。取而代之的是只分配最好的基站，那就是具有最好连接质量的基站。如果这种情况下导致有一个以上的候选基站，则再次从中选出有最小标识符的基站。继续上述的伪代码，这个过程将被描述如下：3、否则—  查找列表以得到所考虑终端的最大连接强度—  如果本地基站在显示规定的最大值的基站中有最小的标识符，则选择本地基站为新的分配—  继续下一个终端。
作为简单解决的结果，终端分配到在估测过程中第一“发现”终端的基站(在一个切换命令之后)。这在每个基站为当前分配基站位置的终端产生入口。作为其结果，滞后机制被再激活。然而，因为临时缺少测量强度值，这可能会使基站往往反应过度，因此在开始阶段引起不必要的切换。为了给本地提供更好的依据，在第一个切换开始前应该最少等候一个或两个估测阶段。
由于基站的再激活仅仅是一个未知终端分配到多个(本地)未知终端的分配的推广，所以上述描述的简单程序也包含了这种情况。应当记住，即使当基站本身受到影响时，由该基站的分配决定也不会引起直接的本地动作。因为基站必须通过发送切换命令进行初始化每一个切换动作，所以没有隐藏的动作可以因此而发生。
频繁的连接强度信息交换也允许检测基站是否可以正确操作。假设每个基站有自己的定时器，一个简单机制可以实现来检测本地数据(连接强度测量值等等)是否仍然有效。如果一个关于连接状态的信息被基站所接收，则本地时间随其被储存(时间戳)。当进入估测阶段时，应当只检测是否当前时间和存储的时间戳之间的差值超过了一个预先确定的限定值。如果是这种情况，基站被从激活装置内部列表中删除并且在以后的评估中不考虑此连接强度测定值。
另外，可以考虑进一步的动作被启动以便将系统状态中的变化通知与家庭网络相连的其它设备。相同的机制也可以用于监视移动终端。因为在基站和移动端间有更多不可靠的连接，所以这里的区别只是应该选择一个更充足的时间限制值。
推荐的切换机制优势在于容错(由于分配方法)和简易的结合，因为在基站之间的通信和分配算法都是简单的。机制最重要的特点如下：—  本地测量连接质量数据经常通过广播信道在基站间交换。—  根据它们的本地分配机制，基站仅是在处于初始化切换一个终端到其自身的位置。—  利用广播消息在相应的命令上分配切换决定。—  本地切换动作(在分配中的本地变化等等)总是由收到的一个切换命令引起。—  无论如何除现有基站之外，无需添加其他控制装置。—  无需选择一个主基站。—  因为所有基站在本地储存自己的数据(连接强度，当前分配)，无需中央存储器单元。
参考图5，其描述的是根据本发明的基站B的基本结构。一个基于HAVi(家庭音频/视频互用)的IHDN做为实例考虑。关于硬件，基站B包括接口卡1和2以实现与其它基站或移动终端相联的目的。另外，其包括储存装置9，可以是永久的或易失的。
考虑到在模块4图示的软件，基站包括以下模块：—  包括“发送”和“接收”子模块组成的基站通信模块5。—  估测模块6；—  连接质量检测模块7。
软件和硬件部分通过应用接口装置(API)3，10，8结合在一起。
在一个实施例中，硬件包括装有Windows NT或Windows98操作系统的个人电脑。其间的有线连接由100Mbps以太网实现。无线连接由朗讯科技推出的商标为WaveLAN(Turbo/Silver)的产品提供，其可以提供根据IEEE802.11b标准的11Mbps无线连接。移动终端包括富士通生产的Stylistic LT。
因为平台独立的原因，与切换相关的软件例程完全由JAVA(1.2.2版本)编写。软件另外被细分到本地数据库和切换机制(包括与基站，评估器6和连接质量检测器7的通信)。
在当前范围内，本地数据库应被理解为代表为存储以及进行可选择预处理切换相关数据到基站所需的最小功能。执行名为“连接表”的数据库目录。以下信息被在本地处理并因此被存储：—  基站消息的时间戳—  移动终端信息的时间戳—  连接强度测量值的结果—  连接状态—  在终端和基站间的分配
必须实现表示这些数据类型的内部数据结构。该结构内的数据元素的数目是常量并且为所有基站相同地定义。作为结果，只有一个预设的最大数目基站和/或移动终端可以与IHDN相连接，其中上限值取决于如可用设备地址的数目。限制值和器切换相关常量可以从例如在网络环境内固定位置中加载，以便可能通过改变中央参数来适应。
如图5所示，不同的软件模块在储存器9中试图从数据库读取：接收模块5，连接质量检测模块7和评估模块6。如下将要进一步进行描述，后两个模块被内部安排机制初始化，其在图中由一个时钟符号来表示，第一个模块被进入的基站命令或连接状态消息的外部出现所触发。必须确保其可能试图平行读取和/或写数据以不会导致任何访问冲突。JAVA的同步机制可以确保做到这一点。
在该数据库种类中，可以执行各种各样的预处理例程：—  由于场强度测量必须被时间平均以便补偿由无线连接的多径特性所导致的波动而计算最后进入的信号强度运动平均值的例程。—  查询最后信号是否由在一个预设时间窗口内的特定移动终端接收的例程。—  查询最后信号是否由一个预设时间窗口中的特定基站接收的例程。—  检测对于一个给定的移动终端，基站相比较于当前分配的基站本地是否超过阈值的功能。—  检测本地基站是否对于给定动终端已经测量了最好信号强度的功能。
包括基站通信5，估测6和连接质量检测7的三个模块被组合在一个切换机制中。在这些模块间是四个主要数据流：—  基站通信模块5的接收器处理通过广播信道进入的数据(切换命令和连接强度信息)，其被直接转发到本地数据库。—  从估测器6发送到广播信道(切换命令和连接强度消息)的数据。—  涉及本地测量连接状态结果的数据，其由连接质量检测模块7处理。这些数据转发到模块5的发送器单元和本地数据库。—  从数据库到评估单元6的数据。
在图5中虚线箭头符号表示到相应的子单元的查询命令。在图5中的时钟符号表示相应子单元经常被一个(外部)时序安排机制所触发。
如上所述，所提及的例子中基站(模块5)间的通信是基于以太网。但是，它也可以基于HAVi/IEEE1394。
在模块6中的测评算法被如上所述执行。因为其被经常执行，必须设置一个附加的定时器，其在从上一次执行的预定期间后调用机制，预定的时间例如每2.1秒。
以下列表用图形显示了当前家庭网络连接状态。作为列表或矩阵列表的第一行状态表示了即时活动基站。在所考虑的情况中，只牵涉及到三个基站并以一个简单索引显示。索引尤其可以为一个是标准标识符的占位符(例如IP地址192.168.20.4)。标在上面的星号区分有当前运行软件的基站。所示列表中，因而是具有索引2的基站。
相应的，表的第一列表示在网络中即时活动的移动终端。如果基站通过与终端的连接发送有效的数据，则一个加号符被输入在表示相应终端的行和表示基站的列的交叉点。如果在本地得知基站即时被分配到终端，主符号“M”被输入到合适的点。在表所基于的实例中，所有三个基站地接收带有索引0的移动终端，其中只有带有索引1的基站被即时分配到终端。
PIA 基站
0  1  2*  -
0 +  M  +  -
- -  -  -  -

Claims (9)

1、一种在家庭数字网络中分配无线终端(E1，En)到基站(B，B1，B2，Bm)的方法，其中测量在基站和终端间的连接强度，并且根据得到的测量值以及终端和基站间如果存在的已有分配，将每个终端只分配到一个基站，其特征在于所有的基站彼此独立地基于相同的信息和使用相同的算法计算分配。
2、如权利要求1中的方法，其特征在于每个基站(B，B1，B2，Bm)测量相关的连接强度并且将测量结果向所有的基站传递。
3、如权利要求2中的方法，其特征在于如果超过一预定的时期没有新的测量结果被传递，则基站(B，B1，B2，Bm)被认为是不可用的。
4、如权利要求1到3中至少一个的方法，其特征在于如果与新基站的连接强度比与到当前分配基站的连接强度高出一个预设的数值(h)，则终端(E1，En)被分配到新的基站(B，B1，B2，Bm)。
5、如权利要求4中的方法，其特征在于如果与到当前分配基站的连接强度下降到低于预设的阈值(T1，T2，T3)，则将终端(E1，En)只分配到新的基站(B，B1，B2，Bm)。
6、如权利要求1到5中的至少一个的方法，其特征在于当前并未分配到任何基站(B，B1，B2，Bm)的终端(E1，En)被分配到到其的连接强度最强的一个基站。
7、如权利要求1到6中的至少一个的方法，其特征在于一个计算一终端(E，En)应该从另一个基站转移到自身的基站(B，B1，B2，Bm)发送一个切换命令到所有基站，此命令启动相关终端的转移。
8、如权利要求1到7中至少一个的方法，其特征在于音频/视频信号被在终端(E1，En)和基站(B，B1，B2，Bm)之间交换。
9、一种包括多个基站(B，B1，B2，Bm)和多个无线终端(E1，En)的家庭数字网络，其中所述基站中包括：
a)一个用于在基站和终端间通信的无线通信单元(1)；
b)一个用于在基站间有线通信的有线通信单元(2)；
c)一个用于确定在此基站范围内的终端的连接强度的测量单元(7)，其特征在于基站进一步包括：
d)一个用于存储基站和终端之间连接强度和分配的存储器(9)；
e)一个用于如权利要求1～9至少一个所述的方法计算终端到基站的分配的控制单元(6)。
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