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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein drahtloses System oder ein Kommunikations-Netzwerk, das eine
Vielzahl von verteiltem Knoten umfassen kann, zwischen denen drahtlose
Kommunikationen über mehrfache
Strahlbündel
oder gerichtete drahtlose Kommunikations-Pfade erfolgen können.
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Hintergrund
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Um
Kommunikationen in einem drahtlosen System oder Kommunikations-Netzwerk
zu ermöglichen,
ist es wünschenswert,
eine Vielzahl von drahtlosen Zugangs- und Routenführungspunkten (WARPs)
oder Knoten bereitzustellen, zwischen denen Kommunikationen über drahtlose
Verbindungsstrecken erfolgen können,
wobei die Knoten wahlweise über
einen oder mehrere drahtgebundene Verbindungspfade mit einem Kommunikations-Netzwerk kommunizieren,
wobei drahtlose Endgeräte
mit dem Knoten außerdem über drahtlose
Verbindungsstrecken kommunizieren. Aus Gründen der Klarheit werden hier
drahtlose Verbindungsstrecken, über
die die drahtlosen Endgeräte
mit dem Knoten kommunizieren, als Zugangs-Strecken bezeichnet, und
die drahtlosen Verbindungsstrecken für Kommunikationen zwischen
den Knoten werden als Durchgangs-Strecken bezeichnet.
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In
einem derartigen drahtlosen System können die Knoten beispielsweise
in einer geografischen Region oder einem Gebiet verteilt sein, in
der beziehungsweise in dem drahtlose Zugangsdienste bereitgestellt
werden sollen, und die drahtlosen Endgeräte können untereinander und/oder
mit dem Netzwerk über
die verschiedenen Knoten kommunizieren. Die drahtlosen Endgeräte können irgendeine
von verschiedenen Formen haben, und die übertragenen Signale können irgendeine
gewünschte
Form von Informationen umfassen. Ein derartiges drahtloses System
arbeitet zweckmäßigerweise
in einer Paket-Kommunikations- Betriebsart,
bei der beispielsweise ein Knoten lediglich dann aktiv ist (Funksignale sendet
oder empfängt),
wenn er Datenpakete sendet oder empfängt, wobei er im übrigen in
einem Ruhezustand ist, in dem er lediglich auf Verkehr horcht und gelegentlich
Signalisierungs-Mitteilungen für
die Verwaltung des drahtlosen Systems austauscht.
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Als
Beispiel kann die drahtlose Kommunikation über die Zugangs- und Durchgangs-Strecken entsprechend
bekannter Namen erfolgen, wie zum Beispiel der IEEE 802.11-Norm
für drahtlose
LAN- (lokale Netzwerk-) Kommunikationen. Zweckmäßigerweise werden Kanäle in unterschiedlichen
Frequenzbändern
für die
Zugangs- und Durchgangs-Strecken verwendet, beispielsweise Kanäle in dem
2.4 GHz-Band (IEEE 802.11b) für
die Zugangs-Strecken und Kanäle
in den 5,2 und 5,7 GHz-Bändern
(IEEE 802.11a) für
die Durchgangs-Strecken. Dies muß jedoch nicht der Fall sein, und
die Zugangs- und Durchgangs-Strecken können andere Frequenzbänder verwenden
und/oder sie können
das gleiche Frequenzband verwenden.
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Ein
derartiges System sieht in wünschenswerter
Weise mehrfache Strahlbündel
unter Verwendung von Richtantennen, das heißt eine Richtwirkung aufweisende
drahtlose Kommunikationspfade, für
zumindest einige der Durchgangs-Strecken zwischen Paaren von Knoten
vor, wodurch die Wiederbenutzung von Kanalfrequenzen auf den Durchgangs-Strecken
ermöglicht
wird. Insbesondere können
Richtantennen-Strahlbündel
einen vergrößerten Gewinn
und damit eine größere Reichweite
und eine gerichtete Azimut-Strahlformung ergeben, wodurch unerwünschte Gleichkanal-
und Nachbarkanal-Störungen
gedämpft
werden, die beispielsweise durch gleichzeitige Aussendungen über eine
Vielzahl von Durchgangs-Strecken hervorgerufen werden. Jeder Knoten
kann irgendeine gewünschte
Anzahl und Konfiguration von gerichteten Antennen-Strahlbündel liefern,
und die einzelnen Strahlbündel
jedes Knoten können
einander gleich oder voneinander verschieden sein. Zweckmäßigerweise
sind alle die Knoten untereinander gleich, und alle die Strahlbündel jedes
Knoten sind einander gleich; beispielsweise kann jeder Knoten 3,
6, 8 oder mehr gleiche Strahlbündel
liefern, doch kann irgendeine andere (kleinere oder größere) Anzahl
von Strahlbündeln
vorgesehen sein.
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Eine
bekannte Art der Konstruktion eines derartigen drahtlosen Systems
verwendet eine arbeitsaufwendige zentralisierte Planung, um Probleme,
wie zum Beispiel der Frequenz-Wiederbenutzung, der Skalierbarkeit
(Erweiterung oder Verkleinerung) des Systems über die Zeit, und der Anpassbarkeit
an Änderungen
zu berücksichtigen.
Bei einem starren Frequenz-Wiederbenutzungs-Plan muss das System
neu konstruiert werden, wenn sich die Störumgebung ändert; dies ist ein besonderes
Problem für
ein System, das in einem nicht-lizenzierten Frequenzband arbeitet,
und es ist kostspielig sowohl hinsichtlich der Arbeit als auch der
System-Kapazität. Wenn
das System arbeitet oder modifiziert werden muss, beispielsweise
um zusätzliche
Knoten bereitzustellen, erfordert ein System mit einer zentralisierten
Planung wiederum eine massive Neukonstruktion.
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Die
US 2002/0176396 beschreibt ein Netzwerk-Kanal-Zugangsprotokoll.
Ein isolierter Knoten kann einem aufgebauten Netzwerk von Knoten
unter Verwendung eines Netzwerk-Beitrittsprotokolls während bestimmter
Kommunikations-Schlitze beitreten, die als „Hello" -Schlitze bekannt sind.
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Es
würde wünschenswert
sein, ein verbessertes drahtloses System zu schaffen, das selbstorganisierend
oder selbstanpassend ist, wenn Knoten hinzugefügt und/oder entfernt werden
und/oder in Abhängigkeit
von Änderungen
in der Umgebung des Systems.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß dieser
Erfindung wird ein Verfahren zur Erkennung von Knoten für drahtlose
Kommunikationen unter Knoten geschaffen, die ein drahtloses Netzwerk
bilden, mit dem folgenden Schritten:
wiederkehrendes Senden,
von einem Knoten, der einen Teil des drahtlosen Netzwerk bildet,
einer Mitteilung zur Erkennung durch irgendeinen neuen Knoten; und
in
einem neuen Knoten, Überwachen
auf die Erkennung der Mitteilung und des drahtlosen Netzwerk-Verkehrs,
Antworten auf die Erkennung der Mitteilung durch Senden einer Antwort,
Antworten auf den drahtlosen Netzwerk-Verkehr durch Warten auf eine
Pause in dem drahtlosen Netzwerk-Verkehr und Senden einer Mitteilung
während
der Pause zur Anzeige der Anwesenheit des neuen Knotens, und anderenfalls
wiederkehrendes Senden einer Mitteilung zur Erkennung durch irgendeinen
anderen Knoten.
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Vorzugsweise
umfassen die Knoten Mehrfach-Strahlbündel-Richtantennen. In diesem
Fall umfasst der Schritt des wiederkehrenden Sendens, von einem
Knoten, der einen Teil des drahtlosen Netzwerkes bildet, einer Mitteilung
zur Erkennung durch irgendeinen neuen Knoten vorzugsweise das wiederkehrende
Senden der Mitteilung auf Antennen-Strahlbündel, die keinen drahtlosen
Netzwerk-Verkehr übertragen;
der Schritt des wiederkehrenden Sendens einer Mitteilung für die Erkennung durch
irgendeinen anderen Knoten von einem neuen Knoten umfasst vorzugsweise
das wiederkehrende Senden der Mitteilung auf jedem einer Anzahl
von Antennen-Strahlbündeln,
und der Schritt der Überwachung,
in einem neuen Knoten, auf die Erkennung der Mitteilung und auf
drahtlosen Netzwerk-Verkehr umfasst vorzugsweise die aufeinanderfolgende Überwachung
unter Verwendung jedes der Anzahl von Antennen-Strahlbündeln, vorzugsweise
unter Verwendung einer Teilmenge von überlappenden Antennen-Strahlbündeln des
Knotens.
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Vorzugsweise
umfassen die Knoten Haupt- und Diversity-Empfangspfade, wobei in
diesem Fall der Schritt der aufeinanderfolgenden Überwachung unter
Verwendung jedes einer Anzahl von Antennen-Strahlbündeln die Überwachung
unter Verwendung der Haupt- und Diversity-Empfangspfade gleichzeitig
für Antennen-Strahlbündel umfassen kann,
die unterschiedliche Richtungen haben. Die Haupt- und Diversity-Empfangspfade können unter Verwendung
von beispielsweise Raum- Diversity oder
Polarisations-Diversity bereitgestellt werden, wodurch sich ein
beträchtlicher
Gewinn an Betriebsleistung und Verbindungsstrecken-Budget ergibt.
Die Verwendung von Antennen-Strahlbündeln mit orthogonaler Polarisation
(beispielsweise vertikaler und horizontaler Polarisation oder +/– 45 Grad
oder irgendwelchen anderen gewünschten
orthogonalen Winkeln) kann bevorzugt werden, um die Bereitstellung
einer kompakteren Antennen-Struktur zu ermöglichen.
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Die
drahtlosen Kommunikationen umfassen vorzugsweise eine Vielzahl von
Frequenz-Kanälen, und
der Schritt der Überwachung
auf die Erkennung der Mitteilung und auf drahtlosen Netzwerk-Verkehr in
einem neuen Knoten umfasst vorzugsweise die aufeinanderfolgende Überwachung
jedes einer Vielzahl der Frequenz-Kanäle, in wünschenswerter Weise aller der
Frequenz-Kanäle.
Der Schritt des wiederkehrenden Sendens einer Mitteilung zur Erkennung durch
irgendeinen anderen Knoten von einem neuen Knoten bei Fehlen der
Erkennung kann das wiederkehrende Senden der Mitteilung unter Verwendung jedes
einer Vielzahl der Frequenz-Kanäle,
in wünschenswerter
Weise aller der Frequenz-Kanäle,
umfassen.
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Das
Verfahren umfasst vorzugsweise an jedem Knoten, der mit einem anderen
Knoten des drahtlosen Netzwerkes unter Verwendung einer vorgegebenen
Frequenz kommuniziert, den Schritt des Aufstellens einer Liste von
bevorzugten Frequenzen zur möglichen
Verwendung für
derartige Kommunikationen im Fall eines Ausfalls derartiger Kommunikationen
unter Verwendung der vorgegebenen Frequenz. Dieses Verfahren kann
weiterhin in einem Knoten, der mit einem anderen Knoten unter Verwendung
einer vorgegebenen Frequenz kommuniziert, die Schritte der Feststellung
eines Ausfall derartiger Kommunikationen unter Verwendung der vorgegebenen
Frequenz, des Sendens einer Anzeige einer bevorzugten Frequenz aus
seiner Liste über
andere Kommunikations-Pfade (die drahtgebunden oder drahtlos sein
können)
des Netzwerkes und des Sendens einer Mitteilung an den anderen Knoten
zur Verwendung der bevorzugten Frequenz zur Wiederherstellung der
ausgefallenen Kommunikation umfassen.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt einen Knoten für ein drahtloses
Zugangs-Netzwerk, wobei der Knoten ein Zugangs-Funksystem für bidirektionale
drahtlose Kommunikationen mit drahtlosen Endgeräten, ein Durchgangs-Funksystem für bidirektionale
drahtlose Kommunikationen mit zumindest einem anderen Knoten des
Netzwerkes und eine Kommunikations-Steuereinheit zum Koppeln von
zwischen dem Zugangs-Funksystem und dem Durchgangs-Funksystem zu übertragenden
Signalen umfasst, wobei die Steuereinheit so angeordnet ist, dass
sie die Schritte eines neuen Knotens gemäß dem vorstehendem Verfahren
ausführt.
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Bei
einem derartigen Knoten umfasst das Durchgangs-Funksystem vorzugsweise
eine Richtantenne mit mehrfachen Strahlbündeln, und vorzugsweise umfasst
das Durchgangs-Funksystem und dessen Antenne Haupt- und Diversity-Empfangspfade.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt ein drahtloses Zugangs-Netzwerk,
das eine Vielzahl von Knoten, jeweils wie sie vorstehend genannt wurden,
umfasst, wobei ein derartiges Netzwerk in üblicher Weise eine Verbindung
eines der Knoten mit einem Kommunikations-Netzwerk einschließen kann.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung wird weiter aus der folgenden Beschreibung anhand eines
Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich,
in denen:
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1 schematisch
ein verteiltes drahtloses Zugangssystem zeigt, auf das Ausführungsformen der
Erfindung angewandt werden können;
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2 schematisch
einen Knoten des Systems nach 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3 eine
Eigenermittlungs-Empfangsbetriebsart zeigt, 4 ein zugehöriges Zeit-Diagramm zeigt,
und 5 ein entsprechendes Ablauf-Diagramm für einen Knoten gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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6 eine
Eigenermittlungs-Sendebetriebsart zeigt, 7 ein zugehöriges Zeit-Diagramm
zeigt, und 8 ein entsprechendes Ablauf-Diagramm für einen
Knoten gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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9 eine
Neuermittlungs-Betriebsart zeigt, 10 ein
zugehöriges
Zeit-Diagramm zeigt,
und die 11 und 12 entsprechende
Ablauf-Diagramme für
Master- beziehungsweise Slave-Knoten gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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13 schematisch
eine Strahlablenk-Betriebsart für
einen Knoten gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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14 eine
grafische Darstellung ist, die die Überlappung von Antennen-Strahlbündeln eines Knotens
zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt
ein verteiltes drahtloses Zugangs-Netzwerk oder System, das dazu
dient, Teilnehmern mit geeigneten Endgeräten, die irgendeine von verschiedenen
Formen aufweisen können
und von denen eines durch ein drahloses Endgerät 10 dargestellt ist,
einen Zugang an das Netzwerk und den Empfang verschiedener Dienste
zu ermöglichen. Das
System umfasst drahtlose Zugangs- und Routenführungspunkte (WARPs) oder Knoten,
die über eine
geografische Region oder einen Versorgungsbereich verteilt sind;
als Beispiel sind in 1 sechs Knoten, die mit 1 bis
6 bezeichnet sind, schematisch dargestellt, wie dies weiter unten
beschrieben wird.
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Das
Endgerät 10 überträgt Signale
an den nächsten
Knoten über
eine Funk-Verbindungsstrecke,
die hier als eine Zugangs-Strecke bezeichnet wird, und die durch
Pfeile 12 in 1 dargestellt ist. Signalverkehr
wird zwischen Paaren der Knoten über weitere
Funk-Verbindungsstrecken übertragen,
die hier als Durchgangs-Strecken bezeichnet werden und in 1 durch
gestrichelte Linien 14 zwischen Paaren der Knoten 1 bis
6 dargestellt sind. Über
diese Verbindungsstrecken werden Signale zwischen dem Endgerät 10 und
einem anderen (nicht gezeigten) Endgerät in dem gleichen lokalen Netzwerk (LAN)
und/oder einem Kommunikations-Netzwerk übertragen, wie dies in 1 durch
eine Linie 16 dargestellt ist, die mit dem Knoten 6 verbunden
ist. Das System kann weiterhin eine Kommunikation mit und zwischen
dedizierten Durchgangs-Knoten vorsehen.
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Um
Kommunikationen und die Wiederverwendung von Kanal-Frequenzen auf
den Durchgangs-Strecken zu ermöglichen,
verwenden die Knoten 1 bis 6 Richtantennen-Strahlbündel für Kommunikationen
zwischen Paaren von Knoten. Aus Gründen der Einfachheit und als
Beispiel, wie es hier beschrieben wird, wird angenommen, dass jeder
Knoten 8 Strahlbündel
liefert, wie dies schematisch in 1 durch
eine symmetrische Anordnung von 8 Keulen dargestellt ist, die sich
von einem zentralen Kreis erstrecken, der jeden der Knoten 1 bis
6 darstellt, und es wird angenommen, dass alle Knoten gleich sind. Die
Keulen oder Richtantennen-Strahlbündel, die von
jedem Knoten für
die jeweiligen Durchgangs-Strecken verwendet werden, sind ausgefüllt dargestellt,
um diese Verwendung herzustellen. Es ist verständlich, dass jeder Knoten irgendeine
gewünschte
Anzahl von Antennen-Strahlbündeln
bereitstellen kann, und dass diese so angeordnet werden können, dass
sie irgendein gewünschtes
Strahlungs-Diagramm oder eine gewünschte Konfiguration liefern.
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2 zeigt
schematisch einen Knoten des Systems nach 1 gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform
umfasst der Knoten ein Zugangs-Funksystem 20 mit Haupt- und
Diversity- (DIV.) Pfad-Antennen 21 und 22, ein Durchgangs-Funksystem 23,
das Haupt- und Diversity-Pfadsignale zu und von einer Richtantenne 24 liefert,
eine Kommunikations-Steuereinheit 25, die ein Strahlumschalt-Steuersignal
an die Antenne 24 liefert und Kommunikationen von Signalen
zwischen den Funksystemen 20 und 23 bereitstellt,
und eine Leistungsversorgung 26, die Leistung von einer (nicht
gezeigten) Leistungsquelle, wie zum Beispiel einer Batterie oder
einer Wechselspannungs-Versorgung, an die Einheiten 20, 23,
und 25 liefert.
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Bei
dieser Ausführungsform
der Erfindung ist das Zugangs-Funksystem 20 ein bidirektionales Funksystem,
das entsprechend der IEEE-Norm 802.11 b in Kanälen in dem 2.4 GHz-Frequenzband arbeitet,
und das Durchgangs-Funksystem ist ein bidirektionales Funkystem,
das gemäß der IEEE-Norm 802.11a
in Kanälen
in 5,2 und 5,7 GHz -Frequenzbändern
arbeitet. Die unterschiedlichen Frequenzbänder vermeiden Störungen zwischen
den zwei Funksystemen, doch können
in anderen Ausführungsformen
der Erfindung beide Funksysteme das gleiche Frequenzband verwenden,
und/oder es können
andere Sätze
von Frequenzen verwendet werden. Derartige Funksysteme sind in weiten
Umfang verfügbar
und müssen
hier nicht weiter beschrieben werden.
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Die
Steuereinheit 25 dient zum Koppeln von Signalpaketen von/zu
dem Zugangs-Funksystem 20 zu/von
dem Durchgangs-Funksystem 23, mit einer Pufferung oder
Speicherung in einem Speicher in der Einheit 25, wenn dies
erforderlich ist, für
Kommunikationen über
das jeweilige Antennen-Strahlbündel. Obwohl
dies in 2 nicht getrennt gezeigt ist,
ergibt die Antenne 24 eine Raum- oder Polarisations-Diversitiy für jedes
Richtantennen-Strahlbündel.
Als ein Beispiel kann die Antenne 24 eine Polarisations-Diversity
unter Verwendung einer vertikalen Polarisation für den Haupt-Signalpfad und
einer horizontalen Polarisation für den Diversity-Signalpfad vorsehen. Als
weiteres Beispiel kann die Antenne 24 +/– 45 Grad
(oder andere orthogonale Winkel) verwenden, um eine Polarisations-Diversity
zu schaffen, beispielsweise unter Verwendung kompakter Dualspeisungs-Patch-Antennen-Elemente.
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Die
gleichen Richtantennen-Strahlbündel können sowohl
zum Senden als auch Empfangen von Signalen über die Antenne 24 verwendet
werden. Als eine Alternative kann bei manchen Ausführungsformen
der Erfindung, wie dies nachfolgend beschrieben wird, die Antenne 24 eine
getrennte Antennen-Komponente,
beispielsweise eine Rundstrahl-Antenne, zum Empfang von Durchgangs-Funksignalen
in einer ähnlichen
Weise einschließen.
Alternativ kann bei einer komplexeren Schalt- und/oder Kombinations-Anordnung
eine Rundstrahl- Antennenfunktion
in kompakterer Weise durch Kombinieren von Signalen von einer Vielzahl von
Richtantennen-Strahlbündeln
bereitgestellt werden.
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Es
ist wünschenswert,
dass ein drahtloses System, wie es vorstehend anhand der 1 und 2 beschrieben
wurde, selbst-organisierend und selbst anpassend ist, sodass es
sich selbst anfänglich
in Betrieb setzen und sich an sich ändernde Umgebungs-Bedingungen
anpassen kann, wie zum Beispiel Störungen, die Hinzufügung, Entfernung
oder Modifikation (beispielsweise Neuanordnung) von Knoten und andere Änderungen,
die erfolgen können,
ohne dass eine erhebliche anfängliche
Planung und nachfolgende Neukonstruktion zur Berücksichtigung derartiger Änderungen
erforderlich ist. Diese Vorteile ergeben sich bei einem drahtlosen
System gemäß Ausführungsformen
der Erfindung, wie sie weiter unten beschrieben werden.
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Insbesondere
hat in einem drahtlosen System gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung jeder Knoten eine Anzahl von Betriebsarten, die einschließen, was
hier als Eigenermittlungs-Empfangs- und Sende-Betriebsarten, als
eine Neuermittlungs-Betriebsart
und als eine Strahlablenk-Betriebsart bezeichnet wird.
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Ohne
konventionelle zentralisierte Planung und in Betriebnahme beim anfänglichen
Einsatz und Einschalten eines Knotens hat dieser (das heißt seine
Steuereinheit 25) keine Information darüber, ob er in einem vorhandenen
Netzwerk mit anderen Knoten eingesetzt wird, die bereits in Betrieb
sind, oder ob er der erste Knoten eines neuen Systems ist. Um Information
in dieser Hinsicht zu ermitteln, geht er in eine Eigenermittlungs-Empfangsbetriebsart über, die nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben
wird. In diesem Fall wird zu Anfang angenommen, dass der Knoten
eine Rundstrahl-Empfangsantenne verwendet, wie dies weiter oben
erläutert
wurde.
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3 zeigt
den Knoten 2 in der Eigenermittlungs-Empfangsbetriebsart, wobei
die Knoten 1, 2 und 5 immer im Betrieb sind. Wie dies weiter unten beschrieben
wird, sendet jeder Knoten beim Betrieb des Netzwerkes mit einer
relativ zufälligen
Zeitsteuerung zumindest einmal in jeder Periode T1, das heißt wiederkehrend,
eine Begrüßungs-Mitteilung,
die von irgend welchen neuen Knoten gehört werden kann. 4 ist
ein Zeit-Diagramm, das diese Mitteilungen darstellt, die von den
Knoten 1, 3 und 5 in diesem Beispiel auf Kanälen mit Frequenzen f1, f5 bzw.
f8 für Strahlbündel ausgesandt
werden, die von diesen Knoten in Richtung auf den neuen Knoten 2
gelenkt werden. Wie dies weiterhin in 4 gezeigt
ist tastet der neue Knoten 2 jede der Kanal-Frequenzen, die hier
als Frequenzen f1 bis f8 dargestellt sind, aufeinander folgend für jede Periode
T1 ab, um auf diese Weise die Begrüßungs-Mitteilungen der bereits
in Betrieb befindlichen Knoten an ihren jeweiligen Kanal-Frequenzen über die
Zeit t festzustellen. Obwohl hier auf 8 Frequenzen f1 bis f8 als
Beispiel Bezug genommen wird, kann es irgendeine gewünschte Anzahl
von Kanal-Frequenzen geben.
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Dieser
Prozess ist in dem Ablaufdiagramm nach 5 dargestellt,
wobei die Bezugsziffern für die
Ablaufdiagramm-Schritte nach 5 (in der
folgenden Beschreibung angegeben sind).
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Gemäß 5 wählt der
Knoten 2 (30) seine Rundstrahl-Empfangsantenne aus und überwacht dann
(31) einen Kanal mit der Frequenz f für die Periode T1 zum Feststellen
irgendeiner Signalaktivität (32)
auf diesem Kanal. Wenn der Knoten keinerlei Signale auf dem überwachten
Kanal feststellt, geht er zur nächsten
Kanal-Frequenz (33) über und
setzt dies in einer Überwachungsschleife
fort, bis alle die Kanal-Frequenzen (34) überwacht
wurden und es einen Zeitablauf gibt, ohne das irgendeine Aktivität festgestellt
wurde. In diesem Fall sollte der Knoten 2 schlussfolgern, dass er
der erste Knoten in einem neuen System ist, und zu der Eigenermittlungs-Sende-Betriebsart
(35) übergehen,
die nachfolgend beschrieben wird.
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In
dem Beispiel nach 3 würde der Knoten 2 eine Aktivität auf den
Frequenzen f1, f5 und f8 feststellen, und in jedem Fall kann die
Aktivität
eine Begrüßungs- Mitteilung umfassen,
wie dies weiter oben beschrieben wurde, oder Signalverkehr. In dem ersteren
Fall sendet der Knoten 2 eine Antwort (36) auf die empfangene
Begrüßungs-Mitteilung
(diese kann beispielsweise in Rundstrahl-Verfahren ausgesandt werden,
oder aufeinanderfolgend auf jedes gerichtete Strahlbündel des
Knotens 2), und dies führt zu
einer Kommunikation mit dem Knoten, der die Begrüßungs-Mitteilung gesandt hat,
um einen Eintritt (37) des Knotens 2 in das Netzwerk und
zur Auswahl (38) des von dem Knoten 2 für jede Sende-Verbindungsstrecke
zu einem anderen Knoten des Netzwerkes zu verwendenden Strahlbündels. Diese Schritte
werden in irgendeiner gewünschten
Weise ausgeführt
und können
die Übertragung
von Information über
das Netzwerk von dem bereits arbeitenden Knoten an den Knoten 2
einschließen.
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Wenn
der Knoten 2 Signalverkehr hört,
nicht jedoch eine Begrüßungs-Mitteilung,
so wählt
er (39) ein Strahlbündel
und eine Frequenz aus, für
die der Verkehr die größte Signalstärke hat,
wartet auf eine Pause in diesem Verkehr und sendet (40)
eine „neue" Mitteilung, um seine
Präsenz
anzuzeigen. Er wartet dann auf eine Antwort (41), und bei
Empfang einer derartigen Antwort handelt er den Eintritt (42)
in das Netzwerk aus, wie dies weiter oben angegeben wurde. Wenn
es keine Antwort innerhalb einer Zeitablauf-Periode (43)
gibt, fährt
der Knoten 2 mit der nächsten
Frequenz fort (33), wie dies vorstehend erläutert wurde.
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6 zeigt
den Knoten 2 in der Eigenermittlungs-Sendebetriebsart, und die Figur
zeigt weiterhin Knoten 1, 3 und 5 von denen angenommen wird, dass
sie nach dem Knoten 2 hinzugefügt
werden. 7 ist ein entsprechendes Zeitdiagramm,
dass den Knoten-Betrieb in der Eigenermittlungs-Sendebetriebsart
in Verbindung mit den Schritten des Ablaufdiagramms nach 8 darstellt.
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In
dieser Betriebsart wählt,
wie dies in 8 gezeigt ist, der Knoten 2
(50) ein Sendeantennen-Strahlbündel und eine Frequenz aus,
und er sendet (51) auf diesem Strahlbündel und bei dieser Frequenz
abwechselnd, in jeden Fall für
eine Periode T, wie dies oben in 7 gezeigt
ist, eine Mitteilung „Ich bin
hier" und führt eine
Prüfung
(52) auf eine Antwort aus. Bei Fehlen einer Antwort prüft (53)
der Knoten 2, ob die Mitteilung auf allen Strahlbündeln mit
dieser Frequenz ausgesandt wurde, und wenn dies nicht der Fall ist,
wird der nächste
Strahl ausgewählt
(54), um in einer ersten Schleife weiterzumachen, und er prüft auf diese
Weise (55), ob alle Frequenzen versucht wurden. Und wenn
dies nicht der Fall ist, so wird die nächste Frequenz ausgewählt (56)
und in einer zweiten Schleife weitergemacht, und wenn dies der Fall
ist, so wird erneut die Empfangsbetriebsart (57) versucht,
wie dies weiter oben beschrieben wurde. In dem Fall, dass der Knoten
2 eine Antwort empfängt,
kommuniziert der Knoten 2 (58) mit dem antwortenden Knoten,
um die Bildung eines Netzwerkes auszuhandeln.
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6 zeigt
den Knoten 2, der die Mitteilung „Ich bin hier" mit der Frequenz
f6 auf jeweiligen Strahlbündeln
an die Knoten 1, 3 und 5 sendet. Der obere Teil der 7 zeigt
diese Frequenz f6 und zeigt die abwechselnde Aussendung (Tx) und
den Empfang (Rx) durch den Knoten 2 in jedem Fall für die Periode
T. Der Rest der 7 zeigt Hör- und Sende- (Antwort-) Perioden
für die
Knoten 1, 3 und 5. Für jede
der Hör-Perioden
hört der
jeweilige Knoten aufeinanderfolgend auf den Frequenzen f1 bis f8,
weil diese Knoten zu dieser Zeit in der Eigenermittlung-Empfangsbetriebsart
sind, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Für den Knoten 5 sind die Hör-Zeiten
für die
Frequenzen f1, f6 und f8 in 7 gezeigt.
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Wie
dies in 7 gezeigt ist, entspricht die Überwachungs-
oder Hör-Zeit
für die
Frequenz f6 für den
Knoten 1 anfänglich
einer Empfangszeit des Knotens 2, sodass eine Mitteilung vom Knoten
2 nicht festgestellt wird. Nachfolgend überwacht der Knoten 5 die Frequenz
f6, während
der Knoten 2 sendet, und erkennt die Mitteilung von dem Knoten 2,
wie dies durch den mit fetten Linien dargestellten Pfeil gezeigt ist.
In ähnlicher
Weise zeigt 7 die Erkennung von und die
Antworten auf die Mitteilung von dem Knoten 2 zu späteren Zeiten
durch die Knoten 3 und 1.
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Die
Knoten des Netzwerkes haben eine implizite Hierarchie, wobei die
jeder Durchgangs-Strecke zugeordneten Knoten in einer Master- und
Slave-Beziehung entsprechend dieser Hierarchie arbeiten. Die Hierarchie
kann in irgendeiner Vielzahl von Möglichkeiten ausgebildet und
entwickelt werden. Beispielsweise können Knoten, die näher an einem Haupt-Kommunikations-Netzwerk-Zugangspunkt
liegen (beispielsweise der Leitung 16 in 1)
als höher
in der Hierarchie liegend betrachtet werden, als diejenigen, die
weiter von dieser Leitung entfernt sind. Bei Fehlen eines derartigen
Zugangspunktes, das heißt
im Fall eines isolierten LAN, können
Knoten mit der größten Durchgangsstrecken-Verbindungsmöglichkeit
in der Hierarchie als am höchsten
liegend betrachtet werden. Mitteinander verbundene Knoten mit der
gleichen Ebene der Hierarchie können
als Master- und Slave für
die jeweilige Verbindungsstrecke entsprechend einer zufälligen Auswahl
oder in irgendeiner gewünschten
Weise bestimmt werden.
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Wenn
die Kommunikation über
eine Durchgangsstrecke unzuverlässig
wird, beispielsweise aufgrund von Störungen, so kann der Master-Knoten
für diese
Verbindungsstrecke eine Neuermittlungs-Betriebsart einleiten, wenn
er außerdem über zumindest
eine andere Durchgangsstrecke angeschlossen ist. Der Neuermittlungs-Betriebsart-Prozess
wird dadurch verbessert, dass das Netzwerk dazu verwendet wird,
den Slave-Knoten über
Frequenzen und Antennen-Strahlbündel zu
informieren, die versucht werden sollen, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Ein Knoten, der lediglich eine Durchgangsstrecke hat, geht in die
Eigenermittlungs-Empfangsbetriebsart über, wie diese weiter oben
beschrieben wurde, wenn seine einzige Durchgangsstrecke verloren
geht.
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9 zeigt
die Knoten 1, 2, 3, und 5, wobei sich die Knoten 2 und 5 in der
Neuermittlungs-Betriebsart befinden. Es wird angenommen, dass die Durchgangsstrecke
zwischen den Knoten 2 und 5, die dieser Durchgangsstrecke als Masterbeziehungsweise
Slave-Knoten zugeordnet sind, beispielsweise unter Verwendung der
Frequenz f2, aufgrund von Störungen
blockiert worden ist. Im Normalbetrieb während der Zeiten mit relativ
geringem Verkehr stellt jeder Knoten eine Liste von bevorzugten Frequenzen
zur Verwendung auf, für
die der Knoten (das heißt
Signal-Detektoren
in dem Knoten) zumindest einen Signalpegel feststellt, der einer geringsten Störung entspricht.
Beispielsweise zeigt die 9 den Knoten 2 in einer Neuermittlungs-Betriebsart, wobei
er auf der Kanal-Frequenz f5 als einer bevorzugten Frequenz zur
Kommunikation mit dem Knoten 5 aus der aufgestellten Liste des Knotens
2 sendet.
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10 ist
ein Zeitdiagramm, das diese Operation der Master- und Slave-Knoten
2 und 5 in der Neuermittlungs-Betriebsart zeigt, und die 11 und 12 sind
Ablaufdiagramme, die Schritte für
die Master- beziehungsweise Slave-Knoten in der Neuermittlungs-Betriebsart
zeigen, wobei die Aufstellung einer Liste von bevorzugten Frequenzen
als Schritt 60 bzw. 70 gezeigt ist.
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Der
Knoten 2, der der Master für
die Durchgangsstrecke zwischen den Knoten 2 und 5 ist, stellt fest,
dass die Durchgangsstrecke (mit der Frequenz f2) aufgehört hat,
betriebsfähig
zu sein, wie dies Links in 10 gezeigt
ist. Der Knoten 2 informiert den Knoten 5 (61, 11) über das
Netzwerk (das heißt über seine
anderen betriebsfähigen
Durchgangsstrecken oder über
irgendwelche anderen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikations-Pfade – das Netzwerk
kann alternativ diesen Prozess einleiten), dass er in die Neuermittlungs-Betriebsart
unter Verwendung des passenden Strahlbündels und der ersten bevorzugten
Frequenz des Knotens 2 (f5 in diesem Beispiel) übergehen soll, und sendet dann
auf seiner bevorzugten Frequenz f5 eine „Anforderung für eine neue
Frequenz"-Mitteilung (62),
mit abwechselten Perioden, jeweils mit einer Dauer T, für das Senden
und Hören
(63) auf eine Antwort, wie dies rechts in 10 gezeigt
ist. Im Fall einer Antwort, wie dies weiter unten beschrieben wird, handelt
(64) der Knoten 2 über
die wiederhergestellte Kommunikation mit dem Knoten 5 eine neue
Frequenz für
die fortgesetzte Kommunikation zwischen den Knoten aus. Wenn der
Knoten 2 keine Antwort empfängt,
so geht er innerhalb einer Zeitablauf-Periode, und wenn es weitere
zu versuchende bevorzugte Frequenzen gibt (65) auf die
nächste
Frequenz (66) über
und setzt dies in einer Schleife fort, während er andererseits mit Verkehr
auf anderen Durchgangsstrecken und mit der Aussendung von Begrüßungs-Mitteilungen in der
vorstehend beschriebenen Weise weitermacht (67).
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Wenn
der Knoten 5 feststellt, dass seine Durchgangsstrecke mit dem Knoten
2, für
die er der Slave ist, nicht betriebsfähig ist, bestimmt er (71, 12)
ob dies die einzige Durchgangsstrecke (TL) ist, und wenn dies der
Fall ist, geht er in die Eigenermittlungs-Empfangsbetriebsart über (72),
wie dies vorstehend beschrieben wurde. Wenn er zumindest eine weitere
Durchgangsstrecke aufweist, erwartet er (73) den Empfang
des Befehls über
das Netzwerk (das heißt über seine
andere Durchgangsstrecke oder Durchgangsstrecken), und geht auf
die Eigenermittlungs-Empfangsbetriebsart
(72) über,
wenn ein derartiger Befehl nicht innerhalb einer Zeitablauf-Periode
empfangen wird. Bei Empfang des Befehls über das Netzwerk wählt der
Knoten das passende Strahlbündel
aus und hört
(74) unter Verwendung der Frequenz (hier f5), die in dem
Befehl angegeben ist, auf die „Anforderung
für eine
neue Frequenz"-Mitteilung von
dem Knoten 2. Bei Empfang dieser Mitteilung, wie dies durch den
fett dargestellten, nach unten gerichteten Pfeil in 10 gezeigt
ist, antwortet (75) der Knoten 5 mit einer Bestätigung (nach
einer Verzögerung,
damit der Knoten 2 auf die Hör-Betriebsart
zurückkehren
kann), wie dies durch einen fett dargestellten, nach oben gerichteten
Pfeil in 10 gezeigt ist, und geht auf
die Aushandlung (76) einer neuen Frequenz für eine fortgesetzte
Kommunikation mit dem Knoten 5 über.
Diese Frequenz-Aushandlung kann auf den bevorzugten Frequenzen in
den aufgestellten Listen in beiden der Knoten 2 und 5 beruhen.
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Es
ist aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, dass die Neuermittlungs-Betriebsart sich
von den Eigenermittlungs-Betriebsarten dadurch unterscheidet, dass
die zwei Knoten jeweils bereits das bevorzugte Antennen-Strahlbündel für die Durchgangsstrecke
kennen, wobei dieses in dem Speicher in jedem Knoten gespeichert
und aus diesem abgerufen wird. Ein Ausfall einer Durchgangsstrecke
mit einem vorhandenen Knoten ergibt sich typischerweise aufgrund
der Funkstörung
auf dem Kanal, der für
die Verbindungsstrecke verwendet wurde, sodass die Auswahl eines
anderen Frequenzkanals mit dem gleichen Antennen-Strahlbündel wahrscheinlich die Durchgangsstrecke
wiederherstellt. Wenn eine Durchgangsstrecke aufgrund anderer Änderungen
ausfällt,
beispielsweise aufgrund eines in den Verbindungsstrecken-Pfad eingeführten Hindernisses
oder aufgrund einer Änderung
des Ortes oder der Ausrichtung eines Knotens, so ergibt sich eine geeignete
Umkehrung des vorstehend beschriebenen Selbstermittlungs-Prozesses.
-
Wie
dies weiter oben unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben
wurde, verwendet die Eigenermittlungs-Empfangsbetriebsart eine Rundstrahl-Antenne
zum Empfang von Signalen aus jeder Richtung, und eine Frequenzabtastung,
um alle die Frequenzkanäle
abzudecken. Zweckmäßigerweise
können
die Richtantennen-Strahlbündel stattdessen
verwendet werden, um Signale zu empfangen, wünschenswerter Weise mit einem
Empfänger,
der aufeinanderfolgend durch die Strahlbündel-Umschaltsteuerung der
Steuereinheit 25 auf jedes Antennen-Strahlbündel umgeschaltet wird, um
eine Strahlabtastfunktion zu schaffen. Alternativ kann mehr als
ein Empfänger
in einer ähnlichen
Weise verwendet werden, bis zu einem Empfänger für jedes Antennen-Strahlbündel, wodurch
Umschaltverluste und Abtastverzögerungen
verringert werden. Ein oder mehrere Breitband- oder Mehrkanal-Empfänger können in ähnlicher
Weise verwendet werden, um einen größeren Teil des Frequenz-Spektrums
oder das gesamte Frequenz-Spektrum zu empfangen, mit einer Abwärts-Wandlung
des Hochfrequenz-Signals und einer Digitalsignal-Verarbeitung, um
zwischen den unterschiedlichen Kanälen zu unterscheiden. In jedem
Fall kann in jedem Knoten die resultierende Information hinsichtlich
Parametern, wie Frequenzen, Strahlbündel, Signalfeldstärken und
Signal-/Störverhältnissen
abgeleitet, gespeichert und aktualisiert werden, um in dem Netzwerk
zur Störverminderung und
Signal- (beispielsweise Datenpaket-) Routenführung verwendet zu werden.
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Beispielsweise
kann unter Verwendung einer Strahlbündel- und Frequenzabtastung
mit einem einzigen Durchgangsstrecken-Empfänger dieser beim Einschalten
in einer Eigenermittlungs-Empfangsbetriebsart arbeiten, wie dies
weiter oben unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben
wurde, mit dem zusätzlichen
Merkmal, dass eine Abtastung der Antennen-Strahlbündel (der
Empfänger
wird aufeinanderfolgend mit jeder Richtantenne verbunden) sowie
der Frequenzen durchgeführt
wird, beispielsweise in einer ähnlichen
Weise, wie sie durch die Schleifen in dem Ablaufdiagramm nach 8 gezeigt
ist. In diesem Fall kann der Knoten bei der Feststellung von Kommunikationen
unter Verwendung irgendeines Strahlbündels die Abtastung beenden,
auf diesem Strahl senden und auf die Bestätigung von dem Netzwerk hören, worauf
er als Antwort hierauf die Verbindung mit dem Netzwerk aushandelt.
In diesem Fall kann die Aushandlung das Testen benachbarter Strahlbündel einschließen, um
sicherzustellen, dass ein optimales Strahlbündel für die Kommunikation ausgewählt wird.
Zusätzlich
kann ein bereits angeschlossener Knoten an den neuen Knoten während dieser
Aushandlung Informationen über
andere Knoten, Strahlbündel,
Frequenzen und so weiter übertragen,
die der neue Knoten verwenden kann, um das Auffinden mehrfacher
Verbindungen mit dem Netzwerk zu erleichtern.
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Wenn
der neu eingeschaltete Knoten keinen Verkehr während der Strahlbündel- und Frequenzabtastung
feststellt, geht er in eine Eigenermittlungs-Sendebetriebsart ähnlich der
vorstehend beschriebenen über.
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Es
ist zu erkennen, dass die Richtantennen-Strahlbündel-Abtastung einen größeren Antennengewinn
und damit eine größere Empfindlichkeit für vorhandene
Kommunikationen ergibt, als eine Rundstrahl-Antennenanordnung, wie
dies weiter oben erwähnt
wurde. Hierdurch wird jedoch auch die Zeit vergrößert, die für die Abtastung aller der Strahlbündel und
Frequenzen erforderlich ist, wobei sich immer noch eine minimale
Verweilzeit für
jedes Strahlbündel
bei jeder Frequenz ergibt. Verbesserungen der effektiven Abtastgeschwindigkeit
werden weiter unten beschrieben.
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Ein
Knoten, der bereits in dem Netzwerk angeschlossen ist, sendet bereits
Signale auf dem Strahlbündel
oder den Strahlbündeln,
die er für Durchgangsstrecken-Kommunikationen verwendet, und
hört auf
Signale auf diesen Strahlbündeln
bei jeweiligen Frequenzen, wie dies weiter unten beschrieben wird;
während
dieser Sende/Empfangs-Perioden kann er gehört werden oder er kann Signale
von einem neuen Knoten über
diese Antennen-Strahlbündel
empfangen. Jeder derartige angeschlossene Knoten sendet außerdem eine „Begrüßungs"-Mitteilung oder
ein Paket auf jedem seiner unbenutzten Antennen-Strahlbündel zumindest
einmal in einer vorgegebenen Periode und hört auf irgendein Signal von
einem neuen Knoten auf jedem seiner unbenutzten Antennen-Strahlbündel zumindest
einmal in einer vorgegebenen Periode, dass heißt wiederkehrend. Dies stellt
sicher, das irgendein neuer Knoten in einer ähnlichen Weise erforscht wird,
wie dies vorstehend beschrieben wurde.
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Wie
dies vorstehend beschrieben wurde, übertragen Kommunikationen über die
Durchgangsstrecken den Verkehr zweckmäßigerweise in Datenpaketen;
bei Fehlen von über
die Durchgangsstrecke zwischen zwei Knoten zu übertragenden Verkehr senden
die Knoten nicht, sondern sie sind relativ ruhig oder im Ruhezustand.
Um die im Ruhezustand befindlichen Knoten für eine Datenpaket-Übertragung
vorzubereiten, sendet ein Knoten, der Verkehr zu senden hat, auf
dem Antennen-Strahlbündel an den
betreffenden Zielknoten ein kleines ARTS- (Anwendungs-Sendeaufforderungs-)
Paket und wartet auf eine Bestätigung
(ACK). Jeder sich im Ruhezustand befindende Knoten befindet sich
in einer Betriebsart, die als eine Nachbarschafts-Hör-Betriebsart
bezeichnet wird, in der er auf ARTS-Pakete horcht und sie bestätigt, wenn
sie empfangen werden. Ein ARTS-Paket ist ähnlich wie eine übliche RTS-
(Sendeaufforderungs-) Mitteilung, ist jedoch auf der höheren Anwendungsschicht
wirksam.
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13 zeigt
Knoten 1 bis 4, wobei der Knoten 2 drei Nachbarn hat, die durch
die Knoten 1, 3 und 4 gebildet sind, mit denen er über Antennen-Strahlbündel kommuniziert,
die in 13 ausgefüllt dargestellt sind. Somit
verwendet der Knoten 2 die als B8, B4 und B2 bezeichneten Strahlbündel, wenn
er mit dem Knoten 1, 3 beziehungsweise 4 kommuniziert, und er verwendet
derzeit die anderen Antennen-Strahlbündel, die als B1, B3 und B5
bis B7 identifiziert sind, nicht.
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In
der Nachbarschafts-Hör-Betriebsart
wählt die
Steuereinheit 25 des Knotens 2 jeden der Strahlbündel B2,
B4 und B8 aufeinanderfolgend aus, und der Knoten 2 horcht über eine
vorgegebene Zeit auf irgendein ARTS-Paket oder auf eine Empfangssignal-Stärkenanzeige
(RSSI) oberhalb eines Schwellenwerte, und er setzt diese Strahlbündel-Abtastung fort,
bis er ein ARTS-Paket oder eine RSSI oberhalb des Schwellenwerte
feststellt oder bis die Steuereinheit einer andere Betriebsart bestimmt.
Es ist verständlich,
dass der Knoten 2 Information über
die betreffenden Strahlbündel,
Frequenzen, Signalpolarisationen und Adressen der benachbarten Knoten
1, 3 und 4 speichert, die während
vorhergehender Kommunikationen in dem Netzwerk ermittelt wurde.
Als Antwort auf ein empfangenes ARTS-Paket antwortet der Knoten
2 mit einer ACK-Mitteilung auf dem betreffenden Antennen-Strahlbündel, sodass
der das ARTS-Paket sendende Knoten informiert wird, dass er den
Verkehr senden soll.
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Umgekehrt
sendet ein Knoten, der Verkehr zu senden hat, anfänglich auf
dem Antennen-Strahl zu dem betreffenden Zielknoten ein ARTS-Paket, oder
vorzugsweise einen Strom von ARTS-Paketen, um die Wahrscheinlichkeit
zu vergrößern, dass
die Zielknoten-Strahlbündel-Abtastung
mit den betreffenden Antennen-Strahlbündel ausgerichtet ist. Die physikalische
Schicht des Knotens 2 antwortet mit der ACK-Mitteilung auf dem Antennen-Strahlbündel zu
dem Knoten, der Verkehr zu senden hat, und eine Durchgangsstrecken-Steuerschicht
des Knotens 2 sendet ein ACTS- (Anwendungs-Sendeauslösungs-) Paket
an den Knoten, der zu sendenden Verkehr hat. Entsprechend sind die
Antennen-Strahlbündel in
den zwei Knoten miteinander ausgerichtet, und die Verkehrs-Datenpakete werden
an den Zielknoten 2 gesandt.
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Es
ist verständlich,
dass während
der Strahlbündel-Abtastoperationen,
wie sie vorstehend beschrieben wurden, die Verweilzeit, während der
Empfänger
auf ein jeweiliges Strahlbündel
geschaltet ist, ausreichend lang sein muß, damit eine RSSI-Messung durchgeführt und
berichtet werden kann. Um die effektive Rate der Strahlbündel-Abtastung
ohne Verringerung der Verweilzeit zu vergrößern, können verschiedene Techniken
verwendet werden, und zwar einzeln oder in verschiedenen Kombinationen, wie
dies nachfolgend beschrieben wird.
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Beispielsweise
sind bei 8 Antennen-Strahlbündeln,
wie dies vorstehend beschrieben wurde, die Strahlbündel zweckmäßigerweise
alle 45 Grad ausgerichtet, und es kann eine beträchtliche Strahlbündel-Überlappung
geben, wie dies beispielsweise in 14 gezeigt
ist, die den normalisierten Gewinn für die acht Strahlbündel B1
bis B8 als Funktion des Winkels gegenüber null Grad zeigt, was als
die Ausrichtung des Mittelpunktes der Strahlbündels B1 angenommen wird. Die
Gewinn-Kurven für
die abwechselnden Strahlbündel
B1, B3, B5 und B7 sind mit gestrichelten Linien gezeigt, und es
ist zu erkennen, dass die anderen vier Strahlbündel allein eine annehmbare
Empfindlichkeit für
alle Ausrichtwinkel ergeben.
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Entsprechend
ist es zu erkennen, dass die Strahlbündel-Abtastperiode beispielsweise
in der Eigenermittlungs-Betriebsart dadurch halbiert werden kann,
dass lediglich abwechselnde der Strahlbündel in der Abtastung enthalten
sind, und dass man sich auf die Strahl-Überlappung für die Signal-Detektion verlässt. Die
Strahlabtastung kann alternativ in abwechselnden Zyklen verschachtelt
werden, wobei beispielsweise die Strahlbündel in einer Folge, wie zum
Beispiel B2, B4, B6, B8, B1, B3, B5, B7, B2, B4 usw. umgeschaltet
werden. Die Durchgangsstrecken-Steuerung
kann die Knoten-Identität
oder Adresse aus den ARTS-Paket dekodieren, um es zu ermöglichen,
den optimalen Strahl für
jede Durchgangsstrecke auszuwählen.
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Es
ist verständlich,
dass ähnliche
Prozesse für
irgendeine Anzahl von Antennen-Strahlen
verwendet werden können.
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Wie
dies vorstehend beschrieben wurde, liefert die Antenne 24 Haupt-
und Diversity-Pfade, beispielsweise unter Verwendung einer vertikalen
und horizontalen Polarisation. Die Steuereinheit 25 kann so
angeordnet sein, dass sie die Diversity-Pfade unabhängig umschaltet, sodass beispielsweise
der Hauptsignal- Empfangspfad
auf ein vertikal polarisiertes Antennen-Strahlbündel mit einer Ausrichtung oder
Richtung umgeschaltet wird, während
der Diversity-Signalempfangspfad
auf ein horizontal polarisiertes Antennen-Strahlbündel mit
einer anderen, beispielsweise entgegengesetzten Ausrichtung oder Richtung
umgeschaltet wird.
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Die
zwei vorstehenden Techniken des abwechselnden verschachtelten Strahlbündel-Abtastens
und der Polarisations-Diversity-Strahlbündel-Abtastung können kombiniert
werden. Wenn beispielsweise der Haupt-Empfangspfad mit M, der Diversity-Empfangspfad
mit D, die vertikale Polarisation mit V, die horizontale Polarisation
mit H und die Strahlbündel
mit B1 bis B8 bezeichnet werden, so kann die Abtastfolge beispielsweise
(M-B2-V, D-B4-H), (M-B6-V, D-B8-H), (M-B1-V, D-B3-H), (M-B5-V, D-B7-H), und so weiter
sein. Es ist zu erkennen, dass obwohl hier vertikale und horizontale Polarisationen
genannt werden, irgendwelche anderen orthogonalen Polarisationen
verwendet werden können.
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Wie
dies bereits erwähnt
wurde, haben die Knoten eine Hierarchie, und die Durchgangsstrecken können in ähnlicher
Weise eine Hierarchie haben, die dynamisch (mit der Zeit variabel)
sein kann, und die Strahlbündel-Abtastung
in der Nachbarschafts-Hör-Betriebsart
kann entsprechend dieser Hierarchie derart ausgeführt werden,
dass die Knoten die größten Ressourcen
(Abtastzeit oder Rate) den wichtigsten Durchgangsstrecken oder Strahlbündeln geben.
Bespielsweise können
Durchgangsstrecken, die sich nahe an der Netzwerk-Verbindung befinden
(Leitung 16 in 1) mit der größten Frequenz
abgetastet werden, um Verzögerungen
zu einem Minimum zu machen. Wenn beispielsweise in 13 der
Knoten 2 feststellt, dass seine Durchgangsstrecke zum Knoten 1 die
wichtigste ist, so könnte
er seine Abtastung mit einer gewichteten Folge ausführen, wie
zum Beispiel B8, B2, B8, B4, B8, und so weiter.
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Diese
gewichtete Abtastung kann mit der Polarisations-Diversity-Strahlbündel-Abtastung kombiniert
werden, beispielsweise mit einer Folge wie zum Beispiel (M-B8-V,
D-B2-H), (M-B8-V, D-B4-H), (M-B8-V, D-B2-H), und so weiter, sodass
ein Strahlbündel
und eine Polarisation dauernd die wichtigste Verbindungsstrecke
des Knoten überwacht,
während die
andere Polarisation zur aufeinanderfolgenden Abtastung der anderen
Strahlbündel
verwendet wird.
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Es
ist aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, dass Ausführungsformen
der Erfindung die Implementierung, Betriebsweise und Entwicklung eines
drahtlosen Systems oder Netzwerkes in einer sehr effektiven Weise
erleichtern können,
um die gewünschten
Kommunikationsdienste zu schaffen. Beispielsweise können Ausführungsformen
der Erfindung dazu verwendet werden, die Bereitstellung von einer
relativ hohe Datenrate aufweisenden drahtlosen LAN-Kommunikationsdiensten
in ausgewählten Bereichen
zu ermöglichen,
die Dienste-Anforderungen haben, die hoch sind oder Änderungen
unterworfen sind, in einer Weise, die mit bekannten Systemen gemäß Normen,
wie zum Beispiel den IEEE-Normen 802.11 und 802.16 kompatibel sind
und ausgehend von diesen leicht aufrüstbar ist.
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Obwohl
spezielle Ausführungsformen
der Erfindung und Abänderungen
vorstehend beschrieben werden, ist es verständlich, dass diese lediglich
als Beispiel und zu Erläuterungszwecken
angegeben wurden, und dass vielfältige
Modifikationen, Abänderungen
und Anpassungen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung durchgeführt werden
können, wie
er in den Ansprüchen
definiert ist.