TWI231114B - Method and device for establishing communication links and detecting interference between mobile nodes in a communication system - Google Patents

Description

1231114 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於通訊領域，更明確地說，係關於一利用有 向性天線來運作的行動通訊系統的網路。 【先前技術】 分時多向近接（TDMA)係一種用於建立複數個無線行動 通汛系統間之通訊鏈的接取技術範例。可於一連串的時間 訊框内建立該等無線行動通訊系統間之通訊鏈。可將每個 時間訊框分割成複數個時間槽，每個無線行動通訊系統皆 會被指派到至少一個時間槽。 無線行動通訊系統通常會使用一全向性天線，因而其中 一行動通訊系統所傳送的資訊便會被所有其它的行動通訊 系統接收到。當該等行動通訊系統運作於固定頻率時，那 麼該等行動通訊系統便必須於其個別的時間槽内輪流傳 送’以避免發生頻道干擾。 為改良兩個無線通訊系統間的通訊鏈的品質，可以使用 一有向性天線。該有向性天線可提高覆蓋範圍内之預期區 域中的天線增益，同時降低朝向其餘區域的天線增益。

Pmchett所提出的美國專利案第5,767,8〇7號中便揭示可 用於一無線通訊系統網路内建立通訊鏈的同相陣列天線。 该同相陣列天線包括複數個寄生元件， 該天線圖案。當所有的寄生元件皆處於 同相陣列天線便會發射出一全向性信號 用於選擇性地控制 高阻抗狀態時，該 ;當響應複數個切 換電路之後使得所選數量的寄生 元件處於較低阻抗狀態

O:\88\885I7 DOC 1231114 時，該同相陣列天線便會發射出一有向性信號。 更明確地說’Pritchett所提出的，8〇7專利案揭示，由—固 定的新加入的無線通訊系統從一固定的接收無線通訊系統 中取得-份該等運作於該網路中之無線通訊系統的清單， 以及取付母個無線通訊系統的相應的個別的時間槽清單。 而後便可以該清單為基礎產生一表格，用於該等無線通訊 糸統間來排程時間槽。 為利用有向性天線來運作的複數個無線通㈣統來排程 ㈣槽«地複雜’尤其是當該等無線通訊系統可移動的 時候。於此動態網路中，會有複數個無線通訊系統持續地 進入和退出該網路。再者，還必須具備干擾偵測與 程序。 【發明内容】 本1月的目的係以響應無線行動特定網路中通訊鍵需求 的變化的方式來排程時間槽和偵測干擾。 =-有複數個行動節點的無線通訊網路便可提供根據 表2所有目的、優點以及特點，每個行動節點皆包括： •收發&、_被連接至該收發器的有向性天線（例如同相陣 ^天線）以及_被連接至該收發器的控制器。該控制器包括 寺1槽排單疋，用以排程複數個時間槽，以便與每個 1郴订動即點建立一通訊鏈；一天線瞄準單元，用以於與 母個相鄰仃動節點進行通訊期間將該有向性天 鄰行動節點· ”.，以及一干擾偵測單元，用以偵測和複數個相 鄰行動節點進行通訊的複數個時間槽内的干擾。該控制器

O:\88\885I7.DOC 1231114 γ、斤偵測到的干擾為基礎來協調排程複數個時間槽。該 日:間槽排程單元可能包括一第一時間槽單元，用以為每個 框排程-個別的半永久時間槽，用於與每個相鄰行 動即點建立一通訊鏈，並且於每個時間訊框中留下至少一 I用時間槽；以及-第二時間槽單元，用於依鏈路通訊需 ;來排程該至少-可科間槽，使其亦能用於與一相鄰行 動節點建立該通訊鏈。 該干擾制單元可測量信料干擾比及/或封包錯誤 率。封包錯辦可以循環冗餘檢查（CRC)失敗數為基礎。該 :擾偵測單元還可將已债測到的干擾和一臨界值作比較。 R的係’該控制器會以所㈣到的干擾為基礎於給定時 間槽中切換複數個節點間的通訊順序，而且於切換該通訊 順序之後，還可以所❹】到的干擾為基礎來協調排程複數 :新的時間槽。可於一已排定的半永久時間槽内建立複數 條通訊鏈’每條通訊鏈皆含有—不同的相鄰行動節點對。 亦可猎由為該等複數個行動節點來建立複數條通訊鏈的 方法，提供根據本發明之㈣、優點以及特點。該方法包 括’針對每個行動節點，為每個時間訊框排程一個別的半 水久時間#’用以與-相鄰行動節點建立—通訊鏈，並且 於每個日㈣訊框中留下至少―可用日m以及依鏈路通 :需未來排程該至少一可用時間肖，使其亦能用於與一相 心丁動即點建立該通訊鏈。於與每個相鄰行動節點進行通 況期間，將該有向性天線猫準該相鄰行動節點，債測用於 與複數個相鄰行動節點進行通訊的複數個時間槽干

O:\88\885I7.DOC 1231114 擾，並且以所偵測到的干擾為基礎來協調排程複數個新的 時間槽。 【實施方式】 下文將參考該等附圖更完整地說明本發明，該等附圖中 員示著本兔明的較佳具體實施例。不過，本發明可以用許 夕不同的形式來具現，並不限於本文所提出的具體實施 例。更確切地說，該些具體實施例將使得本揭示更臻徹底 且完整，且將完整地傳達本發明的範疇給熟習本技術的人 士。所有圓式中相㈣元件符號代表相同的元件，而且於 替代的具體實施例中會使用原有的記號。為更清楚起見， 可能會於該等圖式中放大各層和各區的尺寸。 首先參考圖1-2，目中所示係一無線行動通訊網路ι〇，其 包括複數個無線行動節點12a]2h。每個行動節點心韻 皆包括-收發器14、一被連接至該收發器的有向性天線16 以及一被連接至該收發器的控制器18。 吕亥控制器1 8包括一丰太々性pq姚抑-1。 千水久4間槽早兀18a，用以為每個時 間訊框排程-個別的半永久時間#，用於與每個相鄰行動 節點建立-通訊鏈，同時於每個時間訊框中留下至少—可 用時間槽；-可用時間槽單元18b，用以依鍵路通訊需求來 排程該至少一可用時間槽，使其亦能用於與-相鄰的行動 節點建立該通訊鏈；此外，該控制器18還包括—天線晦準 μ…’用以於與每個相鄰行動節點進行通訊期間，將該 有向性天線晦準該相鄰行動節點。 因此，該半永久時間 平行作業可縮短時間槽分配延遲

O:\88\885I7DOC 1231114 2單元18a可能會為複數個個別的時間訊框發出一個以上 +永久時間槽’用於與每個相鄰行動節點建立—通訊 声亚且於母個日守間訊框中留下至少一可用時間槽，同時 自複㈣㈣行動節點的多個已接收半永久時 要求。該可用時間槽單亓！…叮人 曰 早兀18b可此會依鏈路通訊需求來發 個以上的可用時間掉, 槽要求，使其亦能用於與該相鄰的行 勁郎點建立該通訊鍵，同日本♦ R日守處理源自複數個相鄰行動節點 的夕個已接收可用時間槽要求。 '言之於處理多個已接收要求時，可能會有一個以上 即點所發出的待處理需求可用要求和半永久要求 時候可能會導致暫時分配一仏 , # 、、Ό疋時間槽給一個以上的相鄰 :不過’如下文的詳細討論般，利㈣認訊息（其表示 ★广時間槽所作的相鄰節點的選擇)便可消除此種衝 大情形。 可:利用各種不同方式來提供可靠的確認訊息。一新加 士 ·丁動印點可傳达一時間槽要求給該接收行動節點，而 /收行動硌點則可傳送一答訊給該新加入的行動節點。 該新加入的行動節點可傳送-確認信號給該接收行動節 •而如果.亥接收灯動節點未接收到該確認信號的話，該 接收2動節點便會再次傳送該答訊。或者，該接收行動節 點可此會傳运一應答信號給該新加入的行動節點，而如果 5亥新加入的行動節點未接收到該應答信號的話，該新加入 的行動節點便會再次傳送該確認信號。 如果有兩個節點同時互相發出時間槽要求的話，那麼便

O:\88\885I7 DOC 1231114 應該能夠可靠地處理該等時間 送-要求給其它行動節點且從里::形。當同時發 求時，控制器18會等待-段時門卩動即點中接收—要 又了間週期以重新發送其它 求，而不必接收-對應的答訊。於此時間週期期間= :複數個進入的時間槽要求。該週期結束後，如果： 節點接收到任何要求的話或未八 x 飞禾刀配任何時間槽給該 活、，那麼便可發送一新的要求給該另-節點。如果有：： 延遲的要求抵達該佇列前方的話， 控㈣為18便會檢查是 已經分配一時間槽給該節點。如 ~ 戈果有的活，便棄置該已延 遲的要求。同樣地，如果該I电於、、，^ t 、 要求欲迗彺的節點在該要求 達該件列前方以前便不再是相鄰節點的話，便棄置該已延 遲的要求。 控制器㈣包括-干擾偵測單元18d，仙】用於與複數個 相鄰行動節點進行通訊的複數個時間槽中的干擾。該控制 器18會以所谓測到的干擾為基礎來協調排程複數個：間 槽。該干擾㈣單元18d可測量信號對干擾比及/或封包錯 誤率。封包錯誤率可以循環冗餘檢查（CRC)失敗數為基礎。 同樣地’該干擾偵測單元18d還可將已㈣到的干擾和一臨 界值作比較。較佳的係，該控制器會以所偵測到的干擾為 基礎於給料間槽中切換複數個節點間的通訊順序，而且 於切換該通訊順序之後，還可以所㈣到的干擾為基礎來 協調排程複數個新的時間槽。 流量協調單元1 8e會藉由依鏈路通訊需求來分配複數個 時間槽給該時間槽單元，用以協調與每個相鄰行動節點的

O:\88\88517.DOC -11 - 1231114 通訊。該控制器丨8合 fM. 9旻數個被为配到的時間槽為基礎來 協调排耘復數個時間槽。流 里踢為早凡1 8e可依遞增的鏈路 通说兩求/刀配一整組時間 + 及/或了依遞增的鏈路通訊需 求向複數個相鄰行動節 敗4 士 __ 1C、„、 ha要求—整組時間槽。流量協調單 TC e运可增加—最大數量的時間槽、重新分配複數個時間 槽、及/或依遞增的鏈路通訊需求來分配半時間槽。此種遞 增的鏈路通訊需求可能 ☆ 一 、 此匕括々,L動式視矾貧料及/或高速率 的感應器資料。 汶等無線订動節點l2a]2h皆運作於行動環境中。該些系 統可旎係陸地型及/或空中傳播型，其會持續地進入和退出 該網路1〇。舉例來說，有向性天線16可能係同㈣列天線、 碟型天mA式天線。透過—有向性天線16來進行傳送 可讓RF信號聚集於預期的方向中。 猎由選擇性地控制一對無線行動通訊系統間該天線圖案 的方向用以於建立兩者間的通訊鏈，便可於相同的已排定 之半水久時間槽内於其它無線通訊系統間建立複數條額外 的通訊鏈。如圖丨的最佳圖解，其結果如於時間槽丨中運作 於行動節點12c與12e之間的通訊鏈27，而通訊鏈29則同樣 於時間槽1中運作於行動節點12a與12b之間。本發明此項特 點的優點在於可更佳地運用該無線行動通訊網路丨〇的資 源。 ' 控制器1 8會依每個時間訊框内的時間槽總數量來限制該 時間訊框内每個無線行動節點丨2a-i2h的通訊鏈數量。將該 時間訊框内的通訊鏈數量限制在時間槽總數量的某一比例

O:\88\885I7.DOC -12- 1231114 相鄰節點的時間槽排 處的優點係可大幅地簡化具有複數個 程作業。 每個：間訊框内每個無線行動節點l2a_i2h的通訊鏈數 量小於等於N ’而每個訊框内時間槽總數量則大於等於 2N“。除了簡化複數個時間槽的排程作業，此類型的分散 式排程亦可避免發生衝突。 舉例來說，分散式排程可讓任兩對無線行動節點(例如 12a和岡來排程一半永久時間槽’而不必與任何其它盔線 行動節點進行通訊。換言之，沒有任何集中式的主/從類型 來和所有1¾等無線行動節點12a_12h進行協調，用以排” 等半永久時間槽。因為係以分散方式來排程該等無線行動 節點12a-12h之間的時間槽，所以該無線行動通訊網路1〇中 不會有任何的單點故障情形。 控制為1 8可優先化該等通訊鏈，並且依該優先化結果來 丟棄該等通訊鏈中其中一者，用以使用一半永久時間槽來 和一新的相鄰行動節點建立一通訊鏈。下文將更詳細地說 明该等通訊鏈的優先化方式。此外，該控制器丨8還可優先 化该等通訊鏈，並且依該優先化結果來排程該至少一可用 時間槽。 如果該等通訊鏈的數量低於N的話，該控制器丨8還可排程 遠等半永久時間槽中其中一者作為一可用時間槽。此作法 有利於以遠等現有的通訊鏈為基礎來支援複數個通訊鏈需 求。不過，如下文更詳細的討論般，如果該等通訊鏈的數 量再度等於N的話，該控制器丨8便可將該需求指派時間槽重

O:\88\88517 D0C -13 - 1231114 新：程回到-半永久時間槽之中。 :::通：鏈都係由—新加入的行動節點(例如節點 了竭點(例如節點12b)所構成的，而且該新二 仃動卽點會傳送一份可 的 # ^ 、伤了用+水久時間槽清單給該接收行動 :ι。：後該接收行動節點12b便會傳送該等半永久時間槽 力/、二者㈣擇結果給該新加人的行動節點。而後該^ 口入’仃動即點12a會向該接收行動節點確認該所選定之 半永久時間槽的選擇結果。 母個^g卩點可能進—步包括_被連接至該收發器Μ的 全向性天線20,用以與複數個其它相鄰行動節點來交換位 置資訊。可以交換的其它資訊包括資源需求和—潛在新的 相鄰節點之存在情形的債測結果。此外，同相陣列天 可同時產生多個天線波束’其中該控制器18可於一已排定 的半永久時間槽内將該同相陣列天線晦準多個相鄰的行動 節點。 干擾偵測單元18d會針對為該波束寬度内且分配到相同 時間槽的共線節點對來偵測且避免發生干擾。舉例來說， 參考圖1，節點12a與12e分別於相同指派到之時間槽i的半 個時間槽内傳送給節點1213與i 2c 〇利用夠寬的天線波束寬 度，節點12b與12c便可同時收到來自節點12a與12e的傳 送。干擾偵測單元18d可於時間槽使用期間測量實體層處的 信號對干擾比（SINR)。或者，可以CRC檢查失敗數為基礎 來測量連結層處的封包錯誤率。如果該些測量結果皆不符 合一規定臨界值的話，那麼便可宣告該時間槽為不良。 O:\88\885I7.DOC -14- 1231114 ”不過’因為哀減可能會造成單-時間槽無法通過此測 °式所以如果-時間槽的n次試驗中有m次受到信號衰降影 響的話’吾人便希望宣告該時間槽中有過多的干擾。此時: 该控制器18便會試圖避免發生該干擾。可針對該時間槽來 切換該鏈路兩端的域X順序。如果此切換作業失敗的i , 便可協调-新的時間槽。當然，兩種變更都應該儘可能地 降低節點對試圖於同—時間中進行相同變更以及因而發生 衝突的可能性。 、里協巧單το 18e可官理由流動式視訊資料及/或高速率 的感應态貝料所產生的不平衡流量負載。流量協調單元1 k 會提供協調機㈣每條半雙玉鏈路於任意的Tx/Rx流量分 割中來分配一時間槽。同時，可將時間槽的最大數量提高 至用以產生更多需求時間槽之最小值以上。子槽法可有效 地增加或降低時間槽的最大數量，因為節點可從一半永久 分配時間槽中「偷取」複數個子槽，用以重新分配給一需 求時間槽二再者，可搭配鏈路排程一起使用一保留協定， 用以表不藉由要求且分配一整組的時間槽，在位於從一來 源節點至-目的地節點的路徑上的每個節點處分配用於高 速㈣料流的資訊，及/或表示於該路徑上的每個節點處分 -己複數個子槽’以便容納該高速率資料流。就已保留的資 源而言，必須要有複數個分離的符列和一仔列服務規則來 確保可傳遞該資料流所要求的容量。 本發月還關於一種用於建立複數個行動節點丄2a」2h之 k Λ鍵的方法’每個行動節點皆包括一收發器H 一被連

O:\88\88517.DOC -15- 1231114 接至。亥收發器的同相陣 的控制器〗8。該方法包括針：」以及—被連接至該收發器 時間訊框排程-個別的半永久：固:勤:點12“2h為每個 節點建立-通訊鏈，同時於每與一相鄰行動 用時間槽。 個知間机框令留下至少一可 較佳的係依鏈路通訊需求將該 亦能用於说4 可用日τ間槽排程成 鄰行動ιϋ目讀動節點建立該通訊鍵。可於與每個相 i女Ρ”” “η進行通訊期間，將該同相陣列天線心 時間押以及s ^間讯框可能具有高達N個半永久 間槽以及至少2N]個可用時間槽。 上的亥還包括為複數個個別的時間訊框發出一個以 鏈，'I二間？ ’用於與每個相鄰行動節點建立-通訊 處理^=個時間絲令留下至少一可用時間槽，同時 要长.以：忙個相鄰订動節點的多個已接收半永久時間槽 、及依鏈路通訊需求來發出該至少一可用時間槽要 '使八亦能用於與一相鄰的行動節點建立梦、雨却^ . 時處理源自複數個相鄰 f ^ 要求。 切動即點的多個已接收可用時間槽 於與每個相鄰行動節點〜⑵進行通訊期間，將 靖陣列天線_準該相鄰行動節點，伯測用於盘複數 個相鄰订動節點進行通訊的複數個時㈣中的 以所偵測到的干樁真 炎並且 料搏扁 調排程複數個新的時間槽。 =干㈣測單元18d可測量信號對干擾比 率。封包錯誤率可以循環冗餘檢查（crc)失敗數為基:楚=

O:\88\88517 DOC -16- 1231114 樣地，該干擾偵測單亓；、罗 」早疋18d退可將已偵測到的干擾和一臨 值作比較。較佳的係，該控制器18會以^ 基礎於給定時間槽中切換複數個節點間的通訊順序，而且 於切換該通訊順序之後，還可以所偵測到的干擾為基礎來 協調排程複數個新的時間槽。同時，可依鏈路通心求來 分配用於排程的時間槽來協調與每個相鄰行動而節點 12a-12h間的通訊。 ” 本方法進-步包括讓每個節點優先化該等通訊鏈，並且 依該優先化結果來丟棄該等通訊鏈中其中一者，用以使用 一半水久時間槽來和—新的相鄰行動節點建立—通訊鍵。 此外，可依鏈路需求將一目前被排定用以服務一特殊通訊 鏈的可用時間槽重新指派給另一通訊鏈。其優點係可讓任 何的行動節點適應通訊鏈中的各種變化。 現在將更詳細地討論該等半永久時間槽和該等可用時間 槽的排程方式。關於控制該等有向性天線16使其朝向一接 收行動節點i2a]2h的細節將予以略過，因為熟習本技術的 人士已經非常瞭解本發明的此項特點。 為達討論㈣，吾人將假設該有向性天線Μ為一同相陣 列天線。如熟習本技術的人士的瞭解般，同相陣列天㈣ 包括複數個天線元件以及個別的移相器，該等移相器可被 調整成用以於預期方向中產生一可控制的天線波束。同相 陣列天線16會控制或掃描該天線圖案，但卻不必實際移動 該天線。 同樣為達討論目的，吾人必須為該無線行動通訊網路ι〇

O:\88\885I7.DOC -17- 1231114 出下面的假設。首先，所右 々々 ^ 斤有δ亥寺恶線行動節點12a-12h共 予一單一頻帶，該頻帶為一高資 、、 门貝枓速率頻道。此類型的傳 =道於時間上為所有該等無線行動節點⑵心共享，用 '，仃傳送與接收。可事先排定所有的傳送時間槽。 加Γ必須假設t提供一分離的低資料速率附加頻道。此附 ϋ ^員道可作為節點探索、網 .^ I 、、·罔路進入以及交換包含資源要求 内的各種其它資料鏈控吿丨 線20來接…， 貧訊。可透過-全向性天 尺&供此附加頻道。於 所有的即點處逛會知道極佳的 王取日守序棊準。於下面的討 .^ y ^ / ^中，無線行動節點與無線行 動通矾系統12“2h等術語可互相交換。 無線行動通訊網路丨〇遺白 心m 路10還包括定位與追蹤行動節點的功 月匕’因此，當有一 p姐6从士 ，疋的％間槽可用時，便可精確地指 向该#同相陣列天線16。如 作詳細討論。 上料，本文將不對指向/追縱 還必須假設該同相陣 放、… ㈣歹1天線16具有零波束寬度。稍後將 放見此項假設。結果，五 洋腺說A、 、 〇寻便可假設一給定行動節點的傳 :曰被其试圖送達的相鄰行動節點 對時間槽的排料成較少的 =I。果可 姑炉一乂 /、午限制、·且。母條通訊鏈都將 被払不一個編號，該編號表示一 排定時間槽。 用於傳达及接收資料的已 该等條件限制如下。你彳々 - —士 任何即點皆不可能具有一條以上俨 不者相同時間槽編號 ^ w 鏈。可將一給定的時間槽指、r广 方式套用於兩個行動銪& 日知/底 仃勒即點間的半雙工鍵上 節點交替使用’以進行傳3W 亥4兩個 硬订傳运和接收。此兩項條

O:\88\885I7.DOC -18- 1231114 著由一行動節點指派給豆葙 ”後數個相鄰節點中苴中一 間槽會受限於該節點指派給其 ' 、匕鍵路的則_個時間。 圖1所示的便係針對該同相陣列天線16所進 =1中顯示:具有基於複數個時間槽所構成之鍵路連 〜罔路H)。以日⑽槽的排程方式可使得該等無線行動 即點W知道何時該將其個別的同相陣列天㈣ 一相鄰行動節點。. 吾人假設該等通訊鏈為雙向且可以半雙工的方 個時間槽編號皆代表一時間槽以及發生於該時 =中母個方向内的—個傳送機會]人將使用符號 來表示-訊框内時間槽的最大鏈路索引或時間槽的最大數 量。以此範例為例，Nf_e = 6。 /3為一由複數個時間槽所組成之代表訊框的示意圖。於 遠最間早的形式中，每個時期或訊框皆具有⑽時間槽，而 η的數值則設為Nf_e。於該圖式十還顯示出連接著被標示 為節點兩個節點的鏈路如何使用―時間槽。每個時間 槽皆可被分割成兩個小槽22a、22b。第—小槽❿（例如节 時間槽的一半）可用於從節點A傳送至節點B。接著便可反轉 該鏈路的方向，並且使用第二小槽咖，用於從節點B傳送 至節點A。 於該等傳送週期期間可以傳送多個封包。如圖所示，每 個小槽22a、22b還包含_依照下面考量所選擇的保護時段 24二24t>任何節點對之間的最大範圍會決定必須被包容 的最大傳導延遲。最大範圍⑽哩會對應到約Q 5阳的傳導

O:\88\885I7 DOC -19- 1231114 延遲。可為每個小栲^ ,巧㈣J槽223、㈣分配—保護時段，用以包容 傳ΐτ延遲的不禮定性和所有節點斜門π μ & Ρ 叮啕即點對間不均等的傳導延遲。 最大範圍100哩時，雲I古Λ S 。 η — 而要有〇.5 ms的保護時段。該分配給 最大範圍100哩的保護時段暗示著需要有2至4 ms的小槽 仏、22b ’以便最小化該頻道的效率損失。舉例來說，如 果吾等假設等通訊鐽卜的二欠把、古右％ 、 寸、甙鐽上的貝枓速率為50 Mb/s且最大範圍 為100里的4，那麼，4 ms的小槽便暗示著㈣，繼位元/小 槽（每秒250個小槽）。那麼，該小槽便含有25，_位元保護 訏段和1 75,000位元的任務資料。 該控制器1 8還會對备你p a & μ 疋曰釘母條已建立的鏈路存有偏好，用以於 排程該等可用時間槽時來指派優先序。如下文的更詳細討 論般’每個訊框内皆具有複數個半永久(SP)時間槽和複數 :可用或需求指派（DA)時間槽。本文提出的目的係於相同 日卞間中在數個節點間增加複數個時間槽的重複使用率。雖 然圖1中的行動網路1G的節點與通訊鏈的總數量有限，不過 有些情況部可平行使用複數個時間槽。舉例來說，可於3 個不同的通訊鏈上同時使用時間槽丨與2，但是卻僅能於一 鏈路上使用時間槽6。所有其它的時間槽則皆被指派至兩個 通訊鏈上。吾等可以該網路中時間槽指派的總數量⑺一) 與已指派的時間槽數量（Num—slots—Assigned)的比例來定 義-重複使用係數’用以表示平均的重複使用大小：

Num—Slots — Assigned ^frame

0:\88\88517.D〇C -20- 1231114 以圖1的網路1 〇為例，續會 I ^ ^重㈣时法所提供的重複使用係 ^ 14/6 = 2.333,其表示平均而言，於該網路排程中 ，母個時間槽皆有略大於兩位的同時使用者。明顯地，任 :特疋排程演算法所計算出來的重複使關數都將與該網 :大小和拓樸高度相依。完整的比較性評估則應該考慮各 種的網路大小和拓樸。 可：形之Nframe值的下限取決於每個節點所需要的時 ，槽數里至少與該節點所具有的相鄰節點數—樣多，也就 是’該節點所需要的時間槽數量至少與其節點度相等。那 麼’ Nf_便必須至少與整個圖形上的最大節點度一樣大。 、山來表不節點响節點度，那麼值的下限便為 ^frame ~ Π13Χ^ {d^ ( 2 ) 以圖1的網路1G為例，該重複使用部份可被指派於該排程中 而Nframe等於必須依照公式⑺來使用之時間槽的最小數量 —明庄思’有數個節點（換言之，全部節點，而非僅節點i) 會被指派小於該時間槽完全集。因此，增強型的排程演算 法便可以將額外的時間槽指派給部份的鏈路，❿不會於排 程中造成衝突。 下面的七_主要集巾對時間槽進行排程，以便產生該等 鏈路排表。最終必須解決的總同相陣列網路問題的其它 4伤包括· 1)節點與相鄰節點探索，2)網路進入，3)附加頻 道格式和包含用於排程更新的協定交換在内的協定，4)相 鄰即點的追蹤與定位（其可能包含同相陣列天線丨6的辅 助），以及5)供動態網路拓樸使用的路由演算法。

O:\88\885I7 DOC -21 - 1231114 根據本發明用於排日、^ 生,^ 丁 j α 97刁式係基於下面原理。首 =定數量的時間槽會被分配為排定給'給定鏈路的 =久（SP)時間槽。剩餘的可料㈣（叫則可以 二“為基礎破分配給最需要的節點/鏈路。如此便可依 為求來彈性地變更該排 #电、A 1 衣一一人，如上所討論，可以建 =Γ派時間槽之最大數量的限制。此限制係-依特 擇的參數。此限制也是允許相鄰節點數量的上 假设母個節點具有單一個SP時間槽。 第二’如·上所討論，可以建立每個訊框之時間槽之最大 數量的限制。此限舍丨；e ^ ^ 也疋一依特定網路來選擇的參數。為 建立等待時間的限制，此項限制非常重要，因為其會決定 鏈路傳送機會的最大重訪時間。 第四，必須慎選每個訊框之總時間槽的數量u每個 訊框之半水久指派時間槽之最大數量之間的關係，使其能 夠大幅地簡化該等半永久指派時間槽的排程，並且即使利 用分散式排程亦可大幅地防止發生排程衝突。 藉由將每個節點之半永久指派時間槽的最大數量限制在 每個訊框之時間槽她鉍旦# & + , ,m心數里的特定比例處，便可大幅地簡化 分散式指派複數個半永久指派時間槽的處理。吾人將以n 來表示該等半永久指派時間槽的數量的上限（即允許相鄰 節點的最大數量）。吾人考量的值為：

Nframe > 2N - 1 (3) 假設網路10中的所有節點仏-Uh都被有向性鏈路連 接’其中母個郎點皆具有_單波束同相陣列天線i 6，其可

O:\88\88517.DOC >22- 1231114 二跳時」的方式來進行波束共享並且指向其複數個相鄰 郎點。另外，吾人假設相鄰節點的數量等於N，而且半永久 日守間槽的允許數量的限制（每個相鄰節點會分配到—π曰士 間槽）固定不變。 ^ 如果Nframe的固定值符合公式(3)的話，那相有的節點便 都，夠利用與該些鏈路中每條鏈路上的相鄰節點間的相互 約定來為該條鏈路選擇-不同的半永久時間槽，而不必顧 及於一次跳躍之外的其它節點選擇哪些鏈路。如此可讓每 個節點藉由·僅與一相鄰節點進行通訊，以非常直接的方式 為與該相鄰節點連接的鏈路來選擇自己的半永久時間槽: 此方法適用於高達N個相鄰節點的情況中。 曰 / 發現到，對-固定的N值來說，當 :門掉，即點…夠選擇到一個不會與相鄰節點所選之 广槽發生衝突的時間槽之能力的條件限制會比較少。欲 為一新鏈路來選擇-時間槽的節點必須選擇一個目前 使用且相鄰節點目前亦未使用的時間槽。 :果-節點具有m個相鄰節點(其中；指派單_時間心 寺相鄰節點的每-條鏈路）且正欲加入—條新的鏈 給—二的相鄰節點的話，那麼該相鄰節點便可使用最多 (义1)個％間槽。因此，如果吣_大於 二 該節點將至少還會有—個時 )“那麼 :=中的最糟情況係當該節點已具有㈤)個相鄰節 ;φ ㈣相鄰節點來指派該時間槽的時候。於此产 況中，就欲確保可用於指派給與該第Ν個相鄰節點相=

O:\88\885I7.DOC -23 - 1231114 路上的額外時間槽而言，Nframe必須符合公式（3)。 讀者將會額外發現到如何於此處所揭^時間 ^中來運用此項特性。首先，-節點僅需要與-相鄰^ 來協調該欲被指派給與該相鄰節點相連之有向性鍵路上: 料^時間槽的選擇結果。舉例來說，要求該條鏈二 即點可發达-份由該條鏈路之複數個建議的 :單r該相鄰節點。這係基於那些未― "了依下面所纣淪之其它係數來對此清單排序，不、尚发 並非絕對必:要。接著，該相鄰節點便可從此清單中選= 喜愛的時間槽，並且回傳含有此選擇結果的答訊。如此便 :讓=定義一簡單的完全分散式演算法，用以排 半水久時間槽。 ^ 如果-節點具有不到_相鄰節點的話，那麼其N ^半永久時間槽中便會有—個以上可被指派給複數條個別 路$過’於此情況中並不保證透過相鄰節點-相鄰節點 協調便可完成Ν次指派而毫無衝突，例來說，如果㈣且 一節點僅具有3個相鄰節點但每個該些相鄰節點卻各 個相鄰節點的話’那麼該節點便僅能夠指派-個時間槽仏 和其3個相鄰節點相連的每條鏈路。為簡化我們的演算法， 我們將不允許對每條鏈路進行—個以上㈣間槽的排程。 不匕戶/t有未使用的4間槽則可分配為可用的時間槽。 就具有非常大量節點的特^網路而言（其中潛在二鄰節 點的數量將遠大於上_，也會有一有待解決的括樸控制 問題。該節點將面臨從該等潛在相鄰節點中選出那

〇：\88\88517 DOC '24- 1231114 仏取佳網路拓樸的相鄰 』。此拓樸控制問題還關於最佳 化—月匕1有效網路的概冬 伐心於潛在相鄰節點的數量遠 上限N的情況中，可利用扣 、 鄰節點。 她工制功能來選擇進行相連的相 個1果吾寻將(3)所允許的最小值指派給沁一的話，那麼每 即點將被允許具有最大N個半永久時門栲 “適應錢量貞載為基礎來指派該 寻而求私派日寸間槽。當然，指 Γ更大的Nframe值亦為選項之 一0於此情況中，將合古语夕α + 、 ^夕' 將曰有更多的時間槽可供需求指派。有 諍夕應用都係以此預期方式來配置該網路。 利用該等半永久時間槽，該節點便僅需要與-相鄰節點 來協调該欲被指派給與該相鄰節點相連之有向性鏈路 該等可用時間槽的選擇結果。此音袖 、 ^明者一相鄰節點將會發 送-要求給該相鄰節點，用以於該有向性鏈路上進行時^ 槽=，並二同一鏈路上接收該次指派的同意信號或,： -人要求的拒絕信號。 一要求從一相鄰節點中分配一 」用時間槽DA的節點將 曰依該條鏈路上額外容量的需求來進行此工作。可藉由以 短程和長程測量為基礎的高鏈路運用法(仔列建立、二二 到此目的。該要求將包含所要求的時間槽數量以及一度量 數’該度量數表示的係附加在該要求中的優先序。爷二 數可表示該符列長度，作為衡量是否需要進行時間槽^配里 接的節點還可接„'自其它相鄰節點的複數個 要求，而泫寺相鄰節點可能會競奪分配同一個時間槽。為 O:\88\88517.DOC -25 - 1231114 簡化該協定，—節點 ^ 叮m + 心、遲仃下次分配之前必須6 士占 理-可用時間槽叫 月以I成處 阱作旦从、m 裏私。该些分配可能益法掊病 段很長的週期，因為該等分 =持、,- 流量需求而重新八啦— 由於拓樸改^:或是因變更 永久時間槽。 斷地扣先被重新分配為半 現在將討論相鄰節 算法會從-全向性附加頻::=Γ散式鏈路排程演 刖便必須與該節點來進行 之 _ 又換此等訊息包括REQ__SPTS， 其會要求於和該節點相連的該有向性鏈路上分配-―半永久 時間槽。 干水久 除了支援協定訊息交換（其可直接支援本文所定義的協 定）之外’該全向性附加頻道還必須支援相鄰節點和鍵路探 索的功能。通常藉由每個節點透過—全向性天線2G(其會通 知在讓該等兩個節點成為相鄰節點的範圍内移動的任何其 它節點）來進行週期性全向傳送，便可達成此目的。有數種 特定路由協定（包含0LSR在内）已經定義此種支援協定。可 調適該些先前定義的協定使其可支援此分散式鏈路排程演 算法。此協定必須實施的首要功能便是探索複數個新的潛 在相鄰節點，並且向拓樸控制功能報告該些結果。 用於節點和鏈路探索的其中一種方式包括每個節點都週 期性地於該控制頻道上傳送複數個信標，用以讓複數個相 鄰節點知道其存在和其位置。此外，可週期性傳送複數個 鏈路狀態訊息，用以讓複數個相鄰節點知道其信標相鄰節 O:\88\88517.DOC -26- 1231114 點的身份（BN清單）和其PA相鄰節點（pAN清單）和已被指派 給該些節點的時間槽。 5亥决异法的鏈路探索部份則會持續地比較該等雙向作桿 相鄰節點（BBN)清單和該PAN清單，用以檢查是否有任 =於該BBN清|中但卻不在該pAN清單中叫壬何此種相 鄰節點都會變成鏈路測試的一候選節點，用以判斷是否可 把有-PA鏈。根據此方式，於交換複數個控制訊息之後便 可測試該有向性鍵路，用w判斷是否可能進行可靠的通

戒。如果訊可靠的話，那麼便可將該新的相鄰節點加入 該PAN清單中。 此通訊會於測試時間槽中生效，但卻未必會於可以半永 久為基礎被指派給該鏈路的時間槽中生效。其中一種方式 便是依此來實施；另-種方式則是等待，直到指派-SP:夺 間槽且於此時間槽中對其進行測試為止。

如果不必進行抬樸最佳化的話，該拓樸控制功能可能 一非常簡單的功能。此功能的料係取得PAN清單中的丨 點:單、關於4些鏈路可靠度的資訊以及關於該網路拓巧 的貝成’並且利用此資訊來決定該PAN清單中有哪些節} 應该成為PA相鄰節點。如果有條件限制(例如pA相鄰節點^ 數量）不允許該PAN清單中所有的節點都成為pA相鄰^ 的話，那便是應該進行最佳化該網路拓樸的功能。· 就所提出的條件限制j 匕 (J如Nframe的固定值以及n的固j 值（每個節點的半永久時間槽的最大數量）），便有可能讓y 擔心網路拓樸運用丰。 去如果该些數值被選為非常小的數仓

O:\88\88517 DOC -27- 1231114 :，便確定會發生此種情形。舉例來說，如果選擇 赴广5的活，那麼當沒有任-節點有3個以上的相鄰〜 柄’便絲㈣會有良好連接的㈣㈣，除非有知^ 型拓樸控制功能可於加人複數個新的勒^ 地運用該拓樸。就-大型網路而言可能更是如此。謹慎 一（：4拓樸控制功能應該創造—份相鄰節點優先序（ >月早’其為依照預期成為潛在的PA相鄰節點的順 PAN清單排序後所獲得的。此料將指導該優先序順序， 可依此優先-序來排程複數個潛在pA相鄰節點的時間槽。不 過’我們最初的問題係可能具有15個節點的小型網路。此 情況中’吾等可將N的數值規定在5至8的範圍之間，並且仍 然具有極低的等待時間。因為就⑴個相鄰節點來說，將 可允許幾乎所有可能的相鄰節點變成pA相鄰節點，所以發 生任何抬樸運用問題的可能性非常低。 拓樸控制功能的第二項用途係產生拓樸變更事件，讓該 鏈路排程||用以改變狀態且針對該等sp時㈣實施重新: 配處理。 現在將討論頂層排程演算法結構。排程處理的設計目的 係最小化該處理的複雜度，同時善用上述的所有方式的優 點。控制此排程的關鍵在於，於每個節點處保留精確的資 料結構，用以反映被指派給和每個相鄰節點相連之鏈路上 的未來時間槽的時間槽排程表的狀態。 本文提出兩種資料結構：時間槽指派DB和鍵路訊息DB。 。亥時』巾、給（時間槽之資料結構内的該等可能的鍵路狀

O:\88\885I7 DOC -28- 1231114 怨：於表1中。該表說明著每種可能狀態並給定該狀態的代 表付號。表2顯示的係一時間槽指派DA範例，其内容表一

Nframe = 9(N = 5)的時間槽、每種狀態的狀態指派欠以及二 個時間槽的指派相鄰節點ID範例。 、 母 於此範例中，有4個相鄰節點已經指派sp時間槽，使得還 有一個相鄰節點可利用該些條件限制來連接。如果可能有 一新的相鄰節點的話，那麼便會有一自由時間槽（其可被分 配為DB時間槽或被供應該等DB時間槽）可被分配為卯時間 槽。稍後峰於詳細的協定解釋中來討論鏈路訊息〇6的使用 方式。該範例還指出會使用到複數個子槽（例如每個時間槽 有2個子槽）。 该專D A分配可使用此概念來達到較精細的粒度。此情況 中的意義為，時間槽k、子槽1的分配可能會係分配給該等 奇數編號訊框上時間槽k的一條鏈路。相反地，子槽2則可 能係分配該等偶數編號訊框上的時間槽。 O:\88\885I7.DOC -29- 1231114 表1 DB中的時間槽狀態 代表符號 •自由 Free •已SP分酉己曰夸間槽 SP_Alloc •已DA分配時間槽（SP分配處理可 DA_Alloc 能搶先，或是DA重新分配可能搶 先） •發送SP分配要求訊息 SP_Req •發送SP分配答訊訊息 SP_Reply •發送DA分配要求訊息 DA_Req (SP分配處理可能搶先，或是DA 重新分配寸能搶先） •發送DA分配答訊訊息 DA_Reply (SP分配處理可能搶先，或是DA 重新分配可能搶先） 表2 時間槽 子槽 狀態 已指派相鄰節點ID 1 — 自由 — 2 — SP Alloc 3 3 SP Req 4 4 1 DA Alloc 3 4 2 DA Alloc 4 5 1 DA Alloc 5 5 2 DA Alloc 3 6 __ SP Alloc 5 7 1，2 DA Alloc 8 8 2 DA Alloc 4 9 SP Alloc 8 O:\88\88517.DOC -30- 1231114 主『為用於該鏈路排程協定的頂層狀態圖。該圖顯示出負 貝維持及修改該時間槽分配資料庫的兩個獨立處理神 32。左側為用以維持及指派半永久(sp)時間槽之處理(即處 匕30)的狀關。此處理的優先序高於右側處理μ所進行的 才曰jδ亥處理32係負責指派該等可用（da)時間槽。於處理 路k 31内，可獲取下面的時間槽：自由、已μ分配以及μ 分配過程中。同樣地，於處理路徑33内，可獲取下面的時 間槽.自由、已DA分配以及仍然需要重新分配。 =須如Μ鎖資料庫般地來控制此資料庫，使得就任何 給:時間槽指派狀態而言，都僅有該等兩個排程處理中其 I—者可於時間内的給^點來修改該狀態。-旦該等處理 其中-者開始修改-特殊時間槽指派的狀態時，便得鎖 住該狀態，並且直到被釋放以前都不能讓另一處理來修改。 2何時間中’該抑中的每個時間槽都是表1所示之七種 a:態中其中一者。所謂的可用時間槽係指該時間槽處於自 狀悲中，也就是，不論是因為排程衝突而防止進行指派， 該時間槽剛變成自由狀態而尚未被排程，使得該 路t Β槽尚未被指派給和其相鄰節點中其中—者相連的鍵 二所示’可將處於自由狀態中的時間槽排程為 時間槽。已經被分配為已Μ指派的時間槽便僅 -由用以維持SP時間槽的處理來加以修改 … 改變或是如果1能;t i H η # I 、.闯路拓樸 分配仰門描， 此處理便可解除 亥4間槽。在此時間槽返回自由狀態之前，用於維持

O:\88\885i7.DOC -31 · 1231114 且指派該等DA時間槽的處理都無法修改其狀態。 此外4 DA扣派處理並無法分配db狀態表示其處於卯 分配過程中的任何時間槽。此包括表示尚未發送SP要求和 答訊訊息的狀態。不過’如果-時間槽的狀態為已DA分配 的話，那麼該DA指派處理便可對其作重新分配。如果該網 路上的負載表示需要作 而受TF UA4間槽重新分配的話便可 此工作。 相反地，用以分配SP時間槽的處理具有高料序。除了 指派自由時間槽之外，其還可獲取且重新指派處於已Μ指 絲態或f於DA指派過程中狀態的所有時間槽。此作法可 提（、種間早的方法，確保可於_由u時間槽所組成 的訊框期間來指派至少一個s p時間槽給每個相鄰節點。僅 有當該鏈路消失時或是該拓樸控制功能判斷出一特殊鍵路 ^不在欲和複數個相鄰節點建立的頂端N條鏈路清單中 時’已SP分配的時間槽才會返回自由狀態。 ❿ 於圖:顯：出此處理如何在頂層運作。該二時間槽指派處理 於分配時間槽時具有較大的彈性。相較嫌處理’ 取較多的時間槽來作分配，而且其亦可獲取處於已心 狀痛或處於DA指派過程中狀態 拓樸控制功能中接收各種用…槽㈣處理可從該 事件在内）和協定=處的事件（包括拓撲變更 此等事件可能包括··與—相鄰節點的鏈 新的相鄰節點、從-相鄰節點接收—sp分配 發現應該進行拓樸變更(其可能是增添—條與—相=

O:\88\885I7.DOC -32- 1231114 相連的鏈路、中斷一 更事件通知信號將會 資料。 是兩者㈣進行）。該拓樸變 4用以敘述必須進行該括樸變更的 如果該事件敘述的係一鏈路消 唯一工作便是將的活，那麼必須執行的 工作便疋將该時間槽指派DB中人 變為「自由」。如果欲辦、天^。的T間槽狀態改 、 果欲曰添—鏈路的話，那麼談卢播你L ^ 複雜。於此情況中，該SP時 处 t又 相鄰節點進行交換的複數個 二出和该新的 指派加。最後，會就用於將該sp_^且修改該時間槽 間槽指派方面於該等兩個節點間達成約定0底::鏈:的:夺 節點相連的鏈路都僅能被指派單-個SP時間槽:、以便： 该協定。下文將說明此協定的其它細節。 =A:_處理遵循雷同的程序。該DA時間槽指派 二必須計异該等DA時間槽需求’並且和該等已分配的時 間槽作比較’以騎是否需要進行—新時間槽重新分配。 如果發動DA時間槽的重新指派作業的話，其還會造成和複 數個相鄰節點進行交換的—連串協定訊息交換，以便同意 遠寻被重新指派的時間槽。該DA時間槽指派處理僅能重新 指派處於自由狀態或未處於⑽指派狀態中的時間槽。下 文將討論更多關於該協定細節以及用以決定何時需要進行 D A時間槽重新指派的處理。 現在將討論分配複數個半永久時間槽給複數條有向性鏈 路的情況。於說明分配N個半永久時間槽的方法中，吾人假 設N為固；^值’且可依照網路大小和環境來作明智的選擇。

O:\88\88517.DOC -33- 1231114 =日^假設Nframe = 2N]。如果認為適用於特殊網路和流量 :中的。f ’還可將Nf_e設為高於此數的任意數，用以提 供複數個額外的隨選時間槽。 主抬樸控制功能會提供數項重要功能。相鄰節點優先序（Np) 可由該拓樸控制功能來產生’並且用以指示該等用於 日可間槽指派的較佳PA相鄰節點。 处如果該NP清單的長度為似下的話，那麼該拓樸控制功 此將會產生複數個拓樸變更事件給㈣時間槽指派處理， 用二使其試.圖取得指派給所有該些相鄰節點的時間槽。如 = 清單的長度大㈣的話，那麼其將會產生複數個拓 ^更事件給該SP時間槽指派處理’用以獲得指派給該Np -早中N個最高優先序節點中每一個節點的時間槽。 由於網路動態特性的關係，該Np清單會不斷地改變。當 Μ鏈品質下滑時’便會從該Np清單中移除該節點，並且= 新分配該條鏈路的時間槽（複數個時間槽）。此工作可由發送 :鍵路删除事件給該SP時間槽指派處理的拓樸控制功能來 發動。因此，被分配給該條鏈路Mp時間槽和任何Μ時間 槽都可用於重新分配給該PA清單上的另一節點。 在該NP清單目前狀態的前提下，當有複數個時間槽 可用狀態時’可能的話’第-個選擇便係將該(等)時間槽分 Γ給複數個額外的叫目鄰節點。如果沒有任何額外的相3鄰

即點可增添的話，那麼便可以DA為基礎來重新 時間槽。 ^寻J 圖6顯示的係該SP時間槽指派處理的狀態圖。為管理該協

O:\88\88517.DOC -34- 1231114 定訊息處理，可創造一份如圖3所示的鏈路排程訊息DB。 在下個SP訊息到達以進行處理時，此可維持欲被使用的複 數個先刖協定父換所需要的狀態。閒置處理所進行的事件 管理為於允許一狀態改變成其它狀態t其中一者之前，先 檢查複數個已接收到的事件。 該些作業包括檢查已接收到的訊息，用以判斷該 息 是否與該DB的目前狀態—致。如果一訊息與該DB不一致的 吕舌’便棄置該訊息。料定的；佘Η 主_ ^ 符疋的遞¥可旎表不需要重置DB狀 悲。此處理·可貫施此項功能。

O:\88\88517.DOC -35 - 1231114 表 4 訊息類型 訊息功能 REQ—SPTS 要求新的SP時間槽分配 REPLY—SPTS 答覆已接收之REQ_SPTS CONFIRM 回應已接收之REPLY_SPTS DELETE TS -—^---~~ 奉示已刪除之時間槽分1的訊息— 圖7顯示的係_ sp時間槽指派範例。圖中的節點丨和2都有 3個具有用於每條鏈路的SP時間槽分配的相鄰節點。所以， 。亥等即點可於彼此之間增添—條額外的鏈路。該鏈路排程 疋會找到-用於該⑼分配之可接受的時間槽。對應的協 定訊息交換如表5所示。 節點1會藉由發送-具有一由至少咖候選時間槽所組成 之清單的REq_SPTS(l=(4,5,6,7))來發動交換。此清單可能 包括所有的自由時間槽和DA時間槽。節點U使用時間槽 1 2與3作為Sp分配給其複數個相鄰節點，使得里清單乙含 有其它的時間槽4、5、6與7。當已發送該要求訊息後，便 :對該等時間槽與鏈路排程訊息資料結構進行該等合宜的 變更。節點2正使用時間槽4、5與6作為該節點和其3個相鄰 即點相連的鏈路的SP分配’使得其選擇時間槽7作為即將用 ==鏈㈣唯-時間槽。其會於該答職息中發送此 遠擇結果。 當已發送—答訊訊息後，便還可對該等時間槽與鍵路排 ::息資料結構進行該等合宜的變更。最後，當發送或接 確認信號之後，便可將該等合宜時間槽的狀態改變成

O:\88\88517.DOC -36- 1231114 已SP分配給鏈路。 還要注意的是，如果節點丨和2都已經選擇4個相鄰節點的 居，那麼只要該等節點i和2和其複數個相鄰節點中至少兩 個相鄰節點使用相同的時間槽，該等節點W 2便仍然可能 找到可用於兩者之間建立一條鏈路的複數個共同時間槽。 ---___ 表 節點1 為從節點1連至節點2的一條鏈 路從其拓樸控制中接收鍵路增 添事件 本文已經開發出用以敘述圖6中所需要的該等處理的特 定初始虛擬碼。有各種可能發生的事件，該等事件都必須 由S P時間槽指派處理3 4來加以處理。表6所示的係於閒置處 發送 REQ—SPTS(L=(4,5,6,7)) 逾時及重試 重新發送 REQ—SPTS (L=(4, 5, 6, 7)) 接收REPLY一SPTS (時間槽7) 發送確認信號(時間槽7) 將時間槽7分配給鏈路（12) 訊息遺失 今接收 REQ一SPTS (L=(4, 5, 6, 7)) 令發送REPLY_SPTS(時間槽7) +接收確認信號（時間槽乃 將時間; 理中所進行的事件管理。表中顯示出四種事件··已接收之 訊息、檢查逾時、源自拓樸控制的鏈路增添通知信號以及 O:\88\88517.DOC -37- 1231114 鏈路失效或鏈路刪除。 2相對於忒鏈路排程訊息DB來檢查複數個已接收到 =讯息，用以確保該訊息與該训的目前狀態—致。舉例來 “女果吾等發达一要求給一相鄰節點的話，那麼預期下 個讯息便是答訊。$簡化此分散式協定，同一時間中僅允 。，進仃- sp協定訊息交換之線程。於此程序中，可在發動 ，路增添轉變之前或處理REQ_SPTSfK息之前先檢查該加 疋否有其它的SP訊息交換正在進行，以進行強化。 有另—協定線程正在處理而無法發動鏈路增添 的話，那麼便可藉由回絕來延後該鏈路增添，並且重新排 ㈣預期可完成該另—處理的稍晚時間中。可允許進行多 :人旨5式，以便處理試圖同時增添鏈路的數個節點間可能的 衝大。其亚不意謂著可解決一不可靠RF鏈路的問題。於使 用ARQ和重新傳送來還原已遺失的訊息/錯誤的訊息的附 加頻道上應s亥利用鏈路協定來解決後項問題。 因此，該分散式排程協定可假設訊息都不會遺失。如此 便可間化該協定。當拓樸控制從該Np清單中選擇一相鄰節 點用以相連成一新的相鄰節點時，其便會送出一拓樸變更 (鏈路增添）事件，於閒置處理中完成一致性檢查之後，該事 件便可促使於該SP時間槽指派處理中轉變為⑽路增添狀 態。 O:\88\885I7.DOC -38- 1231114 表6 閒置狀態的程序（SP事件管理)_ Case Event Type ~ Received Message: If received message is not consistent with the state of the Link Scheduling Message DB for that Nbr—ID Discard Message Elseif message type = REQ SPTS If no pending S? activity in the Li： Scheduling Message DB for link cions other than receiving a previous ReQ__SPTS message from Kbr_XD Transition to Process RSQ__SPTS state to process Tn$53age Else Reject new link and ^end negative RSPLY_SPTS message to Nbr__ID End Elseif type = RBPLY_SPTS Transition to Process； reply_SPTS to process message EX»ai£message type 嘗 CONFIRM Transition to Process CONFIRM estate to process Sltt»i£ message type - DELETE^TS Transition to Process DSLBTE_T5 state to process message End Ch&ck Timeouts: Check all tirocout^ If Timeout expired foe a link in the 3P_Req stat Transition to Link Add State If Timeout expired Cor a link in the SP_Reply Reset Slot Assignment DB for time slot Ms and in the Link Message state in Link Schedulin-g Message DB for index Nbr_ID Bnd 一 Link Addition Notification from Topology Control: Jt no pending 5P message activity in the Link Scheduling DB T racist cion Co Link Add state to add Nbr_ID Slso Backoff and reschedule Lir»3c Addition End Link Failure or Link Transition to Link Delete state to delete link Co Nbr一ID End End _

表7中顯示的係該鏈路增添處理的虛擬碼。此虛擬碼會啟 動一項僅需要於該等兩個相鄰節點間來協調該SP時間槽指 派和複數個訊息交換的處理。要求該條鏈路的節點會發送 一 REQ_SPTS訊息給該具有由用於該條鏈路之由複數個可 接受時間槽所組成之清單的候選相鄰節點。 該份由複數個候選時間槽所組成的清單必須含有至少N

O:\88\88517.DOC -39- Χ^Π14 =钤間槽，該等至少Ν個時間槽中包 ρ。該清單亦可能包含所有該等Ν,個可：：久時間^ 針對隨撰、、亡旦十* 1U 了用DA時間槽。可 將會依昭時分配該等可用或隨選時間槽。此清單 中造成最=可於目前的複數個可用時間槽指派 符號=!間槽喜好度。換言之，所使用的表示 便不二已將一日’間槽分配給一通訊鏈，否則該時間槽 二二一sp時間槽。該物-1個時間槽中任-者都可能 A日’間槽。因此，已發送之由N個時間槽所組成之清 早可旎全部為自由時間槽或是一可用DA時間槽。這些可能 係N-H固SP時間槽，不過該些sp時間槽已經被分配而不在該 份清單中。 REQ—SPTS訊息可被發送達MAX—TRIES#，以便允許不 可靠鏈路以及和潛在同時發生之其它指派發生衝突的情形 存在。如果沒有來自相鄰節點的任何REPLY—SPTS訊息的 活’鍵路排程訊息DB中的逾時信號便會響應該REQ_SPTS 訊息以觸發該等重試信號。一旦發送該REQ_SPTS訊息之 後’該處理便會返回閒置狀態，以便能夠處理其它事件。 O:\88\88517 DOC 40- 1231114 表Ί 對節點Nbr—ID進行鏈路增添的程序（產生REQ_SPTS訊息）

If Num—tries = MAX—TRIES (No more tries)

Reset state of Link Scheduling Message DB for index

Nbr一ID (Link State = Free and no timeout for retry)

Return to Idle state

Else

If initial try to node Nbr—ID

Set Mum 一tries = 1 in Link Scheduling Message DB for index Nbr一ID Else

Set Num 一tries = Num一tries +1 in Link Scheduling Message DB for index Nbr_ID End —

Construct list Ls of time slots to offer to Nbr—ID Append list Ls to REQ SPTS message and send to Nbr ID Setup timeout and Link Message state in Link Scheduling

Message DB for index

- Nbr一ID and in Slot Assignment DB

Return to Idle state

End__________ 接收REQ_SPTS訊息的相鄰節點會將其SP時間槽指派處 理轉變成處理REQ_SPTS狀態。表8所示的便係用以處理此 訊息的程序。此程序會取得由複數個時間槽所組成的已供 應清單（Ls)，並且選擇其偏好的時間槽（Ns)。 如果與複數個相鄰節點相連的鏈路數量（Num_links)小於 上限N的話，該程序便會從此份清單中選擇其偏好的時間 槽。接著，便會發送含有此選擇結果的REPLY_SPTS答訊訊 息。如果無法接受該條鍵路的話，或是如果有另一 S P時間 槽指派作業正在進行中的話，那麼便會發送一負的 REPLY_SPTS答訊訊息。 該已選定時間槽將會選自其N個可用時間槽中其中一者 或是其複數個自由時間槽中其中一者。一可用時間槽可能 是一「自由」時間槽或是一可用的DA時間槽。如果吾等可 增添另一條鏈路的話，那麼將會有至少N個該些時間槽。每 O:\88\88517.DOC -41 - 1231114 個節點會一直管理其複數個時間槽，使得會有N個時間槽可 指派為半永久時間槽（如果有多個相鄰節點可用的話，那麼 便可為N個相鄰節點中每一者指派一時間槽）。如果其接受 該條鏈路的話，那麼將最多會有N-1個相鄰節點具有一分配 給每個節點的半永久時間槽。該程序亦會對該鏈路排程訊 息DB和該時間槽指派DB中的狀態作合宜的修正。 _表 8_ 用於處理（源自Nbr_ID)REQ—SPTS訊息的程序_

If Num_links<N —

Examine list Ls of the available time slots received from potential neighbor node

Nbr一ID, compare with the current allocations in the Slot Assignment DB, and select the best assignment =Ns

Make approoriate modification to the Slot Assignment DB (mark it as SP_Reply) for time slot Ns If time slot Ns was DA allocated

Send DELETE—TS to the neighbor node allocated the DA time slot End

Append time slot choice, Ns, to REPLY—SPTS message and send to Nbr一工D

Setup timeout and Link Message state (to SP—Reply with time slot Ns) in Link

Scheduling Message DB for index Nbr—ID Return to Idle state

Else

Reject new link and send negative REPLY一SPTS message to Nbr—ID

Return to 工die state

End 已接收之REPLY_SPTS訊息的處理方式如表9所示。可從 該訊息中擷取出接收自該相鄰節點的時間槽選擇結果 (Ns)。吾等還將要求該節點利用一正的或負的CONFIRM訊 息來表示其將同意使用該所分配之時間槽，以確認此答 訊。此三向交握可消除該排程處理結果中的不確定性。 如果該REPLY_SPTS訊息係一正的答訊的話，那麼便會檢 O:\88\88517.DOC -42- 1231114 查該時間槽選擇結果（Ns)，以查看其是否仍為一可用於該 條新鏈路之一新的SP時間槽的允許指派。如果其為允許的 話，那麼便會對該等時間槽指派資料庫和鏈路排程訊息資 料庫中的狀態作合宜的修正。接著便會回傳一正的 CONFIRM訊息。 如果該已接收之REPLY—SPTS訊息為負的話，那麼便會為 此Nbr_ID來重置該等時間槽指派資料庫和鏈路排程訊息資 料庫。否則，如果該時間槽選擇結果（Ns)已經不再為允許 的話，那縻便會為此Nbr_ID來重置該鏈路排程訊息資料 庫。而後，便會發送一負的CONFIRM訊息給回絕該條鏈 路的相鄰節點。 表9 用於處理源自Nbr_ID之REPLY_SPTS訊息的程序

Extract time slot choice Ns from the REPLY SPTS message from Nbr__ID

If <positive REPLY—SPTS 恭ge) and {choice Of Ns is still a1lovable iroo Slot Assignment DB)

Mdke appropriate modification to thft Slot Assigruncnt OB (mark it as SP^Repiy) 一 for slot Na aftd in the Link Message stat® in

Link Scheduling Kessage 0& ior index Nbr—ID

If time slot Ns was DA allocs ted,

Send DELETE__TS to the neighbor node allocated the DA time ^loz End

Create CONFIRM message for Na and send to Mbr_ID Increitketit Num_links Return to Idle state negative REPLY^SPTS me a sage Reset Slot Assignn«ir\t DB for time sloe Ws and in the Link Kessage 5tate in

Link Scheduling MeS3age DB for index Nbr_lD Return to I¢11.<2 state

El*«

Be^et Link Message $tate in Link Scheduling Message DB for index Nbr^ID

Sond negative COi^FIRM medsage to Hbr_ID Return Co Idle state

End ____ 表10所示的係用於處理CONFIRM訊息的程序。如果該 CONFIRM為正的話，那麼便可將該條鏈路視為被增添至該 -43 -

O:\88\88517 DOC 1231114 組相鄰節點中。可遞增該節點的鏈路數量（Num Jinks)。該 已指派的時間槽（Ns)會於該時間槽指派DB中標記 SP_Alloc，為索引Nbr_ID來重置該鏈路排程訊息DB中的鏈 路訊息狀態。如果該訊息為負的CONFIRM的話，那麼便會 為此Nbr_ID來重置該等時間槽指派資料庫和鏈路排程訊息 資料庫。 表10 用於處理源自NbrJD之CONFIRM訊息的程序

If positive CONFIRM message ~~

Make appropriate modification to the Slot Assignment DB (mark it as_SP一Alloc) for time slot Ns

Reset Link Message state in Link Scheduling Message DB for index Nbr一ID

Increment Num—links Return to Idle state

Else

Reset the Slot Assignment DB (mark it as Free) for time slot Ns

Reset Link Message state in Link Scheduling Message DB for index Nbr_ID

Return to Idle state

End___ 基於數項原因中其中一種可能需要解除分配一已分配時 間槽。如果於正常作業期間，一鏈路品質下滑或變成不可 靠的話，那麼該拓樸控制功能便會涉入以解決該不可靠鏈 路的問題。最後，其可能會產生一拓樸變更（例如鏈路刪除） 事件，用以指示該SP時間槽指派處理刪除被指派給該條鏈 路的所有時間槽。 表11所示的係此程序中所涉入的步驟。藉由從要求解除 分配與另一節點共享之所有時間槽的節點中來發送一 DELETE一TS1TL息H角羊# S己言亥。 it匕夕卜，Y重置言亥 鏈路排程訊息DB和該時間槽指派DB中合宜的登錄項。 O:\88\88517.DOC -44- 1231114 表11 對節點Nbr_ID進行鏈路刪除的程序（產生DELETE TS訊息^

Extract list of all SP and DA time slots, Ls, from the Slot AssignmerfE--DB assigned to the link to Nbr_ID

Construct message, DELETE—TS, with the list, Ls, and send to Nbr_ID Reset Link Scheduling Message DB for index Nbr一ID and Slot Assignment DB for all time slots in Ls Decrement Num—links

Return to 工die state____ 表12所示的係用於處理一已接收之DELETE_TS訊息的 程序。可從該訊息中擷取出由複數個已解除分配時間槽所 組成的清單（Ls)。接著，便可重置該時間槽指派DB和該鏈 路排程訊息DB中合宜的狀態。 表12 用於處理源自Nbr_ID之DELETE—TS訊息的程序__ Extract list of time slots, Ls, from the DELETE一TS message from Nbr—ID Reset the Slot Assignment DB (mark it as Free) for all time slots in list Ls Reset Link Message state in Link Scheduling Message DB for all time slots in list Ls for index Nbr—ID Decrement Num 一links Return to Idle state _ 概要地說，分配該等半永久時間槽之功能的目的係儘可 能地連接高達N個相鄰節點。如果取得N個相鄰節點的話， 那麼每個節點便會分配到單一個半永久時間槽。一旦此協 定建立一條新的鏈路之後，兩個節點將可於該新分配到之 SP時間槽中開始作業。 此作業將會測試該條新鏈路，用以判斷是否可利用該已 分配之時間槽來維持可靠的通訊。此作法可確保不會有奇 特的干擾發生於此特殊時間槽之中。如果該條鏈路測試後 發現為不可靠的話，那麼將會通知該拓樸控制功能，以便 O:\88\88517 DOC -45- 1231114 能夠解除分配該時間槽並且作為其它用途。 現在將討論可用（隨選）時間槽的分配情形。該等可用時 間槽的分配方式係響應網路流量的變動需求。再次地，吾 人假設N為固定值，且可依照網路大小和環境來作明智的選 擇。同時還假設Nf_ = n。 為於了用谷里分配中允許精細的粒度，可將複數個時間 槽分割成ms個子時間槽。於下面的討論中假設叫=2。藉由 將一子時間槽定義為每msth個（或每兩個）訊框便重複一次的 特定時間槽·分配，便可達到此目的。 從一節點向一相鄰節點要求複數個可用時間槽僅允許發 生於該兩個節點之間的鏈路分配到至少一半永久時間槽的 時候。於一鏈路分配到至少一半永久時間槽之後，一節點 便會每隔msth個（或每兩個）訊框便要求週期性地分配一個單 一時間槽。因為該鏈路已經為每個訊框分配到至少一半永 久時間槽，所以可於該PA鏈上發送用於排程該等可用時間 槽的該等訊息，以便比需要還提早數個訊框前便排程複數 個時間槽。 有效分配複數個可用時間槽的關鍵規定係測量每條鏈路 上的>;IL里需求。此處將必須進行兩種測量。首先，將以丁 j 來表示於鏈路（i，k)上被發送之已測得之平均流量（以每個訊 框的時間槽數量為單位）。此測量將包括於每個訊框之一個 以上半永久時間槽中被發送的所有流量以及任何可用時間 槽。 此外’吾等還需要為鏈路（i，k)保留一目前的彳宁列狀態測 O:\88\885I7 DOC -46- 1231114

Qlk Qlk數值越大表示需要立即分配-個以上的可用時 會的需求可能會造成Qik增加，接著其便應該 、乂隨^谷里的複數個額外時間槽觸發一要求， 列大小下降為止。 此處將以來矣 旦, 木表不破分配於鏈路（U)上之時間槽的總數 里（ms = 2，所以可旦儿 — 化為一時間槽的1/2)。該時間槽需求的 疋義如下·· (4) 其為該已測得之泠旦 大 -里和所需要之預估額外容量(以該仔列 (ΓΓ,)如^不、函數。那麼，此鏈路上所需要之時間槽數量 (5) ^ik€ed — max(T^em yTj^m 被指派給此條鍵路的度量數如下： (6) 其為應該透過da時間槽分配嫵去丨丨#八χ 外時間槽預估鲁〜 -機制被刀配給此條鏈路的額 机為日= 量值。叫―偏移項，名義上可將其 :鏈路 約1/4至1/2,用以分配充足過量的容量給每 二義的产避免發生嚴重的仔列問題。雖然吾等利用⑷中所 :度量數來闡述此方式，不㉟，亦可以各種其它形式 的度里數為基礎來分配該等DA時間槽。 η 圖=Γ協，時間槽指一的狀 協疋父換皆與該SP時間槽指派處理的狀態圖和協

O:\88\88517.DOC -47- 1231114 定交換雷同。4簡化該協定訊息處理，任何時間中都僅能 f理一 DA時間槽分配之單一線程。閒置處理所進行的事件 官理為於允許一狀態改變成其它狀態中其中—者之前，先 檢查複數個已接收到的事件。 該些作業包括下面各項。檢查已接收到的訊息，用以判 斷該等訊息是否與該DB的目前狀態一致。如果一訊息與該 DB不一致的話，便棄置該訊息。特定的逾時可能表示需要 重置DB狀態。此處理可實施此項功能。在該節點的流量負 載需求前钱下，其還會判斷該DA時間槽指派是否為最佳。 如果其判斷必須增添一新的DA時間槽至一特殊鏈路的 話，其便會促使轉變為增添DA時間槽狀態。 如下面表13所列，於該D A時間槽指派協定中需要四種基 本訊息類型。該些訊息類型非常雷同SP時間槽分配中所使 用的訊息類型。使用該些訊息的方式相當容易瞭解且與sp 時間槽分配處理的先前討論一致。 表13 訊息類型 訊息功能 REQ^DATS 要求新的DA時間槽指派 REPLY_DATS 答覆已接收之REQ—DATS CONFIRM 回應已接收之REPLY DATS DELETE__TS 表示已刪除之時間槽分配的訊息 LINK_METRIC 放送給複數個相鄰節點的訊息，其 具有與一相鄰節點相連之每條鏈 路的鏈路度量數 O:\88\88517.DOC -48- 1231114 回=員τγ的係一 1)八時間槽指派範例。節點1希望為其鏈路 )曰額外的DA時間槽分配。對應的協定訊息交換如 表斤不民P黑占1會藉由發送一表示其可支援分配所有時間 槽5吳6以及子槽4·2的REQ—DATS(L=(4.2,5,6))來發動交 換。此清單可~ i π b匕括所有自由時間槽和DA時間槽，後者比 較不需要。 田已七送σ亥要求汛息後，便可對該等時間槽與鏈路排程 汛△貝料結構進行該等合宜的變更。節點2正使用時間槽 1、3與6作為該節點和其3個相鄰節點相連的鏈路的§?分 配並且使用子槽2.1和3.2作為DA分配。其可選擇子槽4.2 或疋日π間槽5的兩個子槽。其會於該答訊訊息中選擇且發送 此選擇結果。 當已發送該答訊訊息後，便還可對該等時間槽與鏈路排 程訊息資料結構進行該等合宜的變更。最後，當發送或接 收一確認信號之後，便可將該等合宜時間槽的狀態改變成 「已DA分配給鏈路（1，2)的子槽4.2」。 表14 節點1 節點2 判斷出由從節點1連至節點2的 鏈路要求一額外的DA時間槽 發送 訊息遺失 REQJDATS(L=(4.2,5,6)) 逾時及重試 重新發送 接收 O:\88\88517.DOC -49- 1231114 REQ 一 DATS(L=(4.2,5,6)) 發送REPLY_DATS(時間槽 4.2) 接收確認信號(時間槽4.2) 將時間槽4.2 DA分配給鏈路 IL2) REQ—DATS(L=(4.2,5,6)) 接收REPLY一DATS (時間槽4.2) ◊ 發送確認信號(時間槽4.2) ^ 將時間槽4.2 DA分配給鏈路 1^1 斤可於每個網路節點處使用下面的方式來為和複^^ 節點相連的複數條有向性鏈路分配該等（N—丨）個可用時間 槽。利用謂些測量值，每個節點將會為分配到一半永久時 間槽之其每條鏈路來持續地維持該鏈路度量數。每個節 點都將使用此鏈路度量數來表示需要提供額外的傳送時間 槽給每個相鄰節點。AC的最大值表示該等鍵路最需要額外 的隨選時間槽分配。< 的正值表示所需要之額外時間 槽的數畺而負值則表示放棄重新分配的時間槽數量。 當維持該等度量數^時，如果最大的鏈路度量數表示需 要一額外的子槽分配而且如果有複數個子槽可作為分配給 其它鏈路的自由時間槽或過量^的話（同樣以小度量數來 =示），那麼該處理便會轉變成增添DA時間槽狀態並且發動 哥找DA子槽分配的處理。 利用該等半永久時間槽，該節點便僅需要與一相鄰節點 來協调該欲被m與該相„點相連之有向 該DA時間槽的選擇结果。 田 的 、伴…果。此思确者一相鄰節點將會發送一 要求給該相鄰節點’用以於該有向性鏈路上進行時間槽指 派’並且於同-鏈路上接收該次指派的同意信號或該次要

O:\88\88517.DOC -50- 1231114 求的拒絕信號。 本文已、㈣發出用以敘述圖8中所需要的該等處理的特 ==擬碼。有各種可能發生的事件，該等事件都必須 由_槽指派處理來加以處理。表6所示的係於閒置處 理中所進行的事件管理。 …不出四種事件：υ已接收之訊息、2)檢查逾時、 3)重新計算鏈路度量數以及4_時間槽需求和DAs夺間槽 刪除。可先相對於該鏈路排程訊息加來檢查複數個已接收 到之訊息，.用以確保該訊息與該DB的目前狀態一致。舉例 來說’如果吾等發送一要求給一相鄰節點的話，那麼預期 下個訊息便是答訊。 為簡化此分散式協定，同一時間中僅允許進行一 da協定 訊息交換之線程。於此程序中可在發動增添Da時間槽轉移 之前或處理REQ—DATS訊息之前先檢查該DB是否有其它的 DA訊息交換正在進行，以進行強化。如果因為有另一 協定線程正在處理而無法發動一額外時間槽的話，那麼將 不會產生該額外時間槽。 本貝上其可於下次重新計算鏈路度量數及da時間槽需 求時被重新排程。可依照一預設的排程表週期性地重新計 算複數個鏈路度量數。鏈路度量數大於一特定臨界值 (Max—metric一threshold)的鏈路便為一可用於取得一新的 DA子槽的候選鏈路。 最大度量數超過此臨界值的鏈路將會被選為被分配_新 的DA子槽的下條鏈路。當一新的DA子槽需要被分配且如果 O:\88\88517.DOC -51 - 1231114 其符合上面條件的話，那麼便會於該DA時間槽指派處理中 轉變至增添DA時間槽狀態。 表15

閒置狀態的程序（DA事件管理） Case Event TypeReceived Message: If received message is not consistent with the state of the Link Scheduling Message DB for that Nbr一ID Discard Message Elseif message type = REQ— DATS It no pending· l>A message activity ίήΓΐΛβ L·丄nsc Scheduling DB for linh acWitions other than receiving a previous REQ_DATS message from Nbr_ID Transition ta Process REQ^DATS ^cate co process message Els» 爹 Reject nerw link and send negative RE^LY_1>ATS message to Nbr^ID Snd EXeeif message type = BEPLY^DATS Transition to Process REFIY^DATS state to process message S1s«jL£ message type = CONFIRM Tranaition to Proems^ COilFIFM state to process Elseif message type 曹 DELETE一TS Transition to Process DELETB^TS state to process ituiasage End Check Timeouts: Check all tinuiout-3 If Timeout expired for a link in the DA__Req state Transition to Add DA Slot state If Timeout expired for a link in the DA 一Reply 3t^t« Reset Slot Assignment DB for time 3Lot Ns and in the Link Message state in Link Scheduling Message DB for index Nbr_TT> End ~ Reca2cuiate LinΛ: Afetries ii/ref DA rime Slot Recalculate link metrics Send new link meCries to all neighbor nodes in λ LINK^METRIC tftesaage Sort link ni-etries and select: Largest一 1 ink_metrie If (no pending DA message activity in the Link Scheduling Message OB) and (Largosink一metrie > MaK^metric^threshold) Transition to Add DA Slot state to add new DA slot assignnjbnt to Nbr—ID OA Time Slot Delete: Transition to DA TS state to delete Time Slot to Mbr ID End. 顧 表16中 碼會啟動 槽指派和 顯示的係該額外D A時間槽處理的虛擬碼。 一項僅需要於該等兩個相鄰節點間來協調 複數個訊息交換的處理。要求該條鏈路的 此虛擬 該時間 節點會

O:\88\885I7.DOC -52- 1231114 么运REQ—DATS訊息給該具有由用於該條鏈路之複數個 可接受時間槽所組成之清單的候選相鄰節點。 由複數個候選時間槽所組成的清單必須包含所有自由子 槽和具有-度量數低於一特定臨界值（Mm—咖电thresh〇id)的 子槽。目前可將該等^時間槽暫時分配給其它^ 以里此π單將會依照優先序來表示可於目前的複數個隨 選時間槽指派中造成最小擾動的子槽喜好度。優先序將先 為該等自由時間槽，後面則跟著具有最小度量數的子槽i 到了有最為度畺數旦小於該子槽。 ， 為簡化此分散式協定，同一時間中僅允許進行一 DA協定 Λ息乂換之線程。可於閒置程序中來強化。該req_dats 訊息僅能被發送一次，但是如果該相鄰節點目前正在處理 另一 DA協定交換的話，其發送便可能不會成功。於此情況 中’忒節點最後將接收一負的ΚΕΡΙΝΟATS訊息。如果於 下次估算該等鏈路度量數時此鏈路具有最大度量數的話， 於此情況中便會再次地試圖增添該DA時間槽。一旦發送該 修 REQ一DATS訊息之後，該處理便會返回閒置狀態，以便能 · 夠處理其它事件。 ^

O:\88\88517.DOC -53- 1231114 _表 16__ 對和節點Nbr一ID相連之鏈路増添一個新的da子槽的程序（產生 REQ—DATS訊息）

Construct list Ls of time slots (subslots) to offer to Nbr ID from Free time slots and 一 DA subslots with excess capacity (Link一 metric <

Min一 metric一threshold)

Append list Ls to REQ—SPTS message and send to Nbr一工D ·、

Setup timeout and Link Message state in Link Scheduling Message DB for index _Nbr ID and in Slot Assignment DB_ 接收REQ—DATS訊息的相鄰節點會將其DA時間槽指派處 理轉變成處理REQ_SPTS狀態。表17所示的便係用以處理此 訊息的程序。此程序會取得由複數個子槽所組成的已供應 清單（Ls)，並且選擇其偏好的子槽（Ns)。被接受的子槽為該 清單上的第一個子槽（1 s)，也就是，於該時間槽指派DB中 被標記為自由狀態的子槽或是利用一鏈路度量數小於 1^11_11161：]：丨(：_1：1^€511〇1(1來進行〇人分配的子槽。接著，便會發 送含有此選擇結果的REPLY_D ATS答訊訊息。如果無法接 受該條鏈路的話，或是如果有另一 D A時間槽指派作業正在 進行中的話，那麼便會發送一負的REPLY_DATS答訊訊 息。該程序亦會對該鏈路排程訊息DB和該時間槽指派DB 中的狀態作合宜的修正。 O:\88\885I7.DOC -54- 1231114 表17 用於處理（源自Nbr_ID)REQ—DATS訊息的程序 Sx^vnine prioritized list Ls of the available aiibslots received front Nbr_ID and compart? with the current allocations in, th<5 Slot A^aigniR^nt DB Select the best - Ns as the subslot on the list th«t is ei.th.ee aarkfid Free in. the Slot Assignment OB or is DA allocated with Link—metric < Mi n_metric_thre shold l£ no subslot satisfies ooriditions for acceptance Reject new link and send negacive REPLY^DATS to N〇jr_XD 一 Eetuczi to Idle ^tate Make appropriate modificiition to che slot Assignment DB <c»ark it as DA一R印iy> for time slot lis If tisne dlot Ns was 0Ά allocated Send DSLETfi^TS to ch© noigiiboi： node allocated the DA time slot End Append time slot choice# N^t； to REPLY_OATS message and send Co Nbr^ID Setup tinseoot and Link Message (to DA_Reply with time slot Ns) in Link Scheduling Message DB foe index Nbr一ID Saturn to IdLe state Rtid_ _ 已接收之REPLY—DATS訊息的處理方式如表18所示。可 從該訊息中擷取出接收自該相鄰節點的子槽選擇結果 (Ns)。吾等會要求該節點利用一正的或負的CONFIRM訊息 表示其將會同意使用該所分配之時間槽來確認此答訊。如 SP分配處理所示，此三向交握可消除該排程處理結果中的 不確定性。 如果該REPLY_DATS訊息係一正答訊的話，那麼便會檢 查該子槽選擇結果（Ns)，查看其是否仍為一可用於該條新 鏈路之一新的DA子槽的允許指派。如果其為允許的話，那 麼便會對該等時間槽指派資料庫和鏈路排程訊息資料庫中 的狀態作合宜的修正。接著便會回傳一正的CONFIRM訊 息。 如果該已接收之REPLY_SPTS訊息為負的話，那麼便會為 此Nbr_ID來重置該等時間槽指派資料庫和鏈路排程訊息資 -55-

O:\88\88517.DOC 1231114 料庫。否則，如果該時間槽選擇結果（Ns)已經不再為允許 的話，那麼便會為此Nbr_ID來重置該鏈路排程訊息資料 庫。而後，便會發送一負的CONFIRM訊息給回絕該條鏈 路的相鄰節點。 表18 用於處理源自Nbr_ID之REPLY_DATS訊息的程序 Extract time slot choice Ns from the REPLY_DATS message from Nbr_ID If (positive REPLY_DATS message) and (choice of Ns is still allowable from Slot Assignment DB) Make appropriate modification to the Slot Assignment DB (mark it as DA 一Reply) for time slot Ns and in the Link Message state in Link Scheduling Message DB for index Nbr一ID If time slot Ns was DA allocated Send DELETE一TS to the neighbor node allocated the DA time slot End Create CONFIRM message for Ns and send to Nbr一ID Return to Idle state Elseif negative REPLY一DATS message Reset Slot Assignment DB for time slot Ns and in the Link Message state in Link Scheduling Message DB for index Nbr—ID Return to 工die state Else Reset Link Message state in Link Scheduling Message DB for index Nbr_ID Send negative CONFIRM message to Nbr_ID Return to 工die state End__ 表19所示的係用於處理CONFIRM訊息的程序。如果該 CONFIRM為正的話，那麼便可增添該被選定的子槽，用以 分配給和Nbr_ID相連的鏈路。該已指派的時間槽（Ns)會於 該時間槽指派DB中標記DA_Alloc，為索引Nbr jD來重置該 鏈路排程訊息DB中的鏈路訊息狀態。如果該訊息為負的 CONFIRM的話，那麼便會為此子槽來重置該等時間槽指派 資料庫和鏈路排程訊息資料庫。 O:\88\88517.DOC -56- 1231114 表19 用於處理源自Nbr_ID之CONFIRM訊息的程序

If positive CONFIRM message

Make appropriate modification to the Slot Assignment DB (mark it as DA— Alloc) for time slot Ns

Reset Link Message state in Link Scheduling Message DB for index Nbr一ID

Return to 工die state

Else

Reset the Slot Assignment DB (mark it as Free) for time slot Ns

Reset Link Message state in Link Scheduling Message DB for index Nbr一ID

Return to 工die state

End___ 基於數項原因中其中一種可能需要解除分配一已分配時 間槽。如果於正常作業期間，一鏈路下滑或變成不可靠的 話，那麼該拓樸控制功能便會涉入以解決該不可靠鏈路的 問題。最後，其可能會產生一拓樸變更（例如鏈路刪除）事 件，用以指示該SP時間槽指派處理刪除被指派給該條鏈路 的所有時間槽。 表11所示的係此程序中所涉入的步驟。藉由從要求解除 分配與另一節點共享之所有時間槽的節點中來發送一 DELETE一TS訊息便可解除分酉己該條鍵路。此夕卜，可重置該 鏈路排程訊息DB和該時間槽指派DB中合宜的登錄項。 _表 20_ 對節點Nbr_ID進行DA TS刪除的程序(產生DELETEJTS訊息)_

Construct message, DELETE一TS, containing the DA subslot. Ns, that is to be deleted

and send to Nbr—ID

Reset Link Scheduling Message DB for index Nbr一ID and Slot

Assignment DB for subslot Ns

Return to Idle state_ 表2 1所示的係用於處理一已接收之DELETE__TS訊息的 O:\88\885I7.DOC -57- 1231114 程序。可從該訊息中擷取出欲解除分配子槽（Ls) °接著’便 可重置該時間槽指派DB和該鏈路排程訊息DB中合宜的狀 態。 _表 21 _ 用於處理源自Nbr_ID之DELETE_TS訊息的程序_

Extract DA subslot, Ns, from the DELETE—TS message from Nbr一ID Reset the Slot Assignment DB (mark it as Free) for subslot Ns Reset Link Message state in Link Scheduling Message DB for subslot Ns

Return to Idle state_____ 該鏈路排程演算法亦可應用於由該同相陣列天線1 6所產 生的多重同·時波束中。假設延伸至一具有複數個節點（每個 節點皆運用多重天線波束）、複數個分離接收器（例如多重波 束同相陣列（或其它類型的多重有向性天線））的系統中。再 者，假設所有的節點並未必全部具有相同的波束數量，也 就是，節點k具有Bk個波束。其等同於在任意時間槽中可能 會有B k條平行鍵路。 吾等可延伸前面的討論（其係假設單一控制波束），讓該 等Bk個波束可於一組大於Bk的相鄰節點之間被時間共享。 雖然該等節點可能各具有不同數量的波束，不過，所有節 點卻必須使用一共同的時間槽格式以及每個波束中之每個 訊框的時間槽數量等於Nframe的訊框。 於任一節點k處，假設以Nbeam來表示其心個波束中任一波 束上半永久（SP)指派之時間槽的數量上限（即每個波束之允 許相鄰節點的最大數量）。Nbeam值僅與每個訊框的時間槽數 量相依，而與波束數量無關。如（3)—般，吾等將規定Nbeam 必須符合下面的公式： O:\88\885I7.DOC -58- 1231114

⑺ # a ^ β有郎點係被複數條有向性鏈路連接， 其中卽點k具有&個 ± i #、 夜束，其利用跳時來進行波束共享並且 指向其複數個相鄰節 λ/γ ”’ 。另外，吾人假設每個波束允許的 相鄰卽點的數量等於 ^ 、beam ’母個波束允許的半永久時間槽 的允許數量的限味,丨d 7 (母個相鄰節點會分配到一 SP時間槽）固 定不變。 、每個相部喊點處之每個波束的Nbeam的固定值符合公 式⑺的4 那麼所有的節點便都能夠利用與該些鏈路中每 條鏈路上的相鄰節點間的相互較來為該條鏈路及其每個 波束選擇-不同的半永久時間槽，而不必顧及於一次跳躍 之外其它節點選擇哪些顏色。如此便可讓每個節點藉由僅 與其相鄰節點進行通訊，便可以非常直接的方式為每個波 束來選擇自己的Nbeam個半永久時間槽。遵循此策略，每個 節點便能夠支援至少

Nk = Bk · Nbeam ⑻ 個相鄰節點，而且每個相鄰節點皆可分配到單一個sp時間 槽，每個波束分配到此等時間槽的數量則不超過個。 觀察單一波述情況驗證結果後直接可證明只要符合公式 (7)，便可支援每個波束Nbeam個相鄰節點。而後，如果所有 Bk個波束中的SP時間槽皆以相同方式進行排程的話，那麼 顯而易見的係，能夠被支援的相鄰節點數量便為波束數量 與母個波束之相鄰卽點數量的乘積，從而產生公式（8)。 圖10所示的係於各節點具有不同數量波束的兩個節點間 O:\88\88517.DOC -59- 1231114 進行sp時間槽指派的範例。於此範例中，節點i具有2個波 :’而節點2具有3個波束。雖然該等兩個節點具有不同數 量的波束，不過兩個節點卻必須使用相同的訊框結構。於 此範财，每個訊框的時間槽為〜_ = 5。從⑺和⑻中， 允許節點1最多具有6個相鄰節點，而節點2最多則可具有9 個相鄰節點。 剛開始’兩個節點的相鄰節點少於⑺和⑻條件限制所允 許的最大相鄰節點數量。圖中顯示出每條鏈路的sp波束/ 時間槽分配。該些節點可於本身間增添—條額外的鍵路， 同時仍然符合⑺和⑻的條件限制。該鏈路排程協定將為每 個節點的SP分配找到一可接受的波束/時間槽，而且其作業 方式基本上與單波束情況的作業方式相同。 對應的協定訊息交換如表22所示。節點i會藉由發送一具 有一由至少Nbeam個候選時間槽所組成之清單的气丨又初 來發動交換。請注意，a、b&c表示的係該等3個波束m， 而該波束ID上的下標則表示時間槽編號。節點i必須確定於 波束a上已經使用全部3個允許的卯時間槽，不過，於其波 束b上則僅使用3個允許的SP時間槽中的2個。 因此，其會發送一由3個SP時間槽（波束b上可用的時間槽） 所組成的清單給節點2。此清單可能包括此波束上所有的自 由時間槽和DA時間槽。當已發送該要求訊息後，便可對該 等時間槽與鏈路排程訊息資料結構進行該等合宜的變更。 即點2先前已經在和其8個相鄰節點相連之鏈路的波束&和b 上分配SP所有可用的SP時間槽。 O:\88\885I7.DOC -60- 1231114 因此，波束c為唯一能夠接受一新的SP分配的波束。當其 從節點1接收該rEq 一 SPTS(L = ( 1，2, 3))時，其會選擇波束/ 時間槽c3作為將會用於該條新鏈路（先前已經先分配cl#Dc2 作為SP時間槽）的唯一波束/時間槽。其會於該答訊訊自 么送此選擇結果。當已發送一答訊訊息後，便還可對該等 波束/時間槽與鏈路排程訊息資料結構進行該等合宜的變 更。最後，當發送或接收一確認信號之後，便可將該等人 且時間槽的狀態改變成「已SP分配給鏈路（1，2)」。 表22

為從節點1連至節點2的一條鏈 路4々其拓樸控制中接收鏈路增 添事件 發送 REQ一SPTS(l=(123)) 接收發送REQ—SPTS(L气1，2

接收REPLY〜SPTS (時間槽3) 將波束/時間槽b3分配給_ (1,2) 3)) 令發送REPLYJPTS(時間槽3) 信號(時間槽3) 將波束/時間槽c3分配給鏈路 该等用於實現該多 A > 辟留 重波束排冷昇法/協定的變更非

間旱’而且方式4 T 的妝能由、 該時間槽DB和該鏈路排程訊息 、心中增添該波束ID作為一變數。y g 用以判斷是否可以❹ 利用⑺和⑻為準 ^新的SP時間槽。吾等為該網路

O:\88\88517 DOC -61 - 1231114 疋參數Nframe和^^㈡⑺的數值。 為提供一新的SP時間槽給一潛在的相鄰節點，該演算法 必須先找出-相鄰節點的數量少於Nbeam的波束。而後便可 利用此波束來增添該新的相鄰節點。該節點發送給其相鄰 節點的REQ_SPTS訊息將會為目前未被⑽配的波束規定 Nbean^®可用時間槽。 接收到REQ_SPTS讯息之後，該節點便必須於其複數個 波束中找出-相鄰節點的數量少於的其中一個波束。 而後便可此波束來增添該新的相鄰節點。比較由該已 接收之REQ_SPTSm 4中之Nbeam個時間槽所組成的清單和 目前未於該選定波束中被分配之队^^固時間槽，便可找出 兩伤，月單所共有的至少—個時間槽。可選該時間槽作為於 REPLY—SPTS訊息中進行發送的時間槽一旦該原來的節點 接收到該REPLY—SPTS訊息之後，兩個節點便將選出各自的 波束和該共同的時間槽分配。 此範例隱喻著每個該等波束使用單一個頻帶。於此情況 中，一節點可讓數個波束於相同頻帶上同時進行通訊，而 不會發生干擾。於實務上很難支援此無干擾的作業。利用 每個波束各作業於一不同頻帶中（也就是，圖1〇中的波束 a、b及c各使用一不同的頻帶）便可表述該項問題。就排程 演算法而言，吾等可將該等相同的條件限制套用於sp時間 槽的分配中。不過，於實際分配該等時間槽/波束組合時， 吾等必須找出一種分配，使得該等兩個節點能利用相同的 波束（等同於利用相同的頻帶）以及相同的時間槽。此作法等

O:\88\88517.DOC -62- 1231114 點。因此，可用 於此情況中，用 節點的條件限制 :於讓每種波束/時間槽組合不同於排程觀 守間槽的數置為波束數量乘以訊框大小。 於指派複數個S P時間槽給複數個潛在相鄰 假定為： B Nframe > 2 . N-1， (9) 其中B代表波束數量。因為共一 、"笞社m 〜、子㈣間槽的複數個節點還 必須使用相同的波束/頻率頻 午领相及㈣的時間槽的規定 的關係’所以此項相鄰節點數量的條件限制的限制性略大 =⑺和⑻”瑪―加=3為例，（9)的條件限制允許 母個即點有8個相鄰節點’而⑺和⑻的條件限制則允許每 個節點有9個相鄰節點。 _的示範問題具有兩個節點，每個節點各有3個波 束’母個波束各作業於一不同的頻帶中，也就是，波束a、 b及c各使用一不同的頻帶。同時還假設訊框大小為5。兩個 節點已經撥出7個SP時間槽給複數個相鄰節點，因此，從⑼ 中其可各自增添一額外相鄰節點，利用—sp時間槽於其間 建立-條鏈路。圖中顯示出該等已撥出的sp時間槽，表23 中所不的係用於建立該Sp時間槽指派和該新鏈路所需要的 甙息父換。可由節點1藉由發送一 REQ_SpTS (L= (^，a5, b4, bs，C3, C4, CO)訊息給節點2(其必須包括8個先前尚未被 分配為SP時間槽的波束/時間槽組合）來發動該訊息交換。 於此範例中，節點2已經分配7個節點丨未使用的波束/時間 槽（其皆位於由在該REQ一spts訊息中所接收到的8個波束/ 時間槽組合所組成的清單中）。因此，從（9)中，必須至少還

O:\88\885l7 DOC -63- 1231114 剩餘一可4用於作分配（C5)的波束/時間槽組合。此即為如 圖11和表23所不般之被分配給節點1和2之間的鏈路的Sp波 束/時間槽組合。 ---^__^ 23____ 節點1 ' ^^ ----~_節點2 _ 為從節點1連至節點2的—條鏈路從 基爸樸控制中接添事件____ 發运REQ^SPTS (L= (a4,七，& 〜匕，—接收req^spts (L= (a4, ％、 C3, C4, C5)) · b4, b5, c3, c4, c5)) 接收REPLY一SPTS (波束/時間槽Cs)令發送rePLY-SPTS (波束/時間 槽c5) 發送確認信號(波束/時間槽Cs)今接收確認信號(波束/時間槽C5) 將波束/時間槽C5分配給鍵路(1，2) 將波束/時間槽C5分配給鏈路

因此，本#明提供一種用於複數個同相#列網路中的完 全分散式演算法和協定。雖然該演算法/協定的說明假設每 個節點具有單一個有向性波束的情況，於該接取的已分配 時間槽期間，該波束會由複數個相鄰節點來時間共享旅真 指向該等複數個相鄰節點；不過，本方法亦可使用於每個 節點具有任意數量之控制波束的情況中。 【圖式簡單說明】 圖1為根據本發明之一無線行動特定维! 一 …、 、·』吟不意圖。 圖2為根據本發明之一無線行動節點的細部方塊圖。 圖3為根據本發明之一由複數個時間槽所組成之訊框的 O:\88\88517 DOC -64 - 1231114 示意圖。 示之網 和複數 圖4為根據本發明排程複數個可用時間槽給圖2所 路圖的示意圖。 "為根據本發明用於排程複數個半永久時間槽 個可用時間槽的頂層狀態圖。 圖6為根據本發明之一半永久時間槽排程處理的示意圖。 為根據本發明之針對一新的通訊鏈所排定的一 久時間槽的示意圖。 圖8為根據本發明之一可用時間槽排程處理的示意圖。 圖為根據本發明之一欲被加入一通訊鏈中的可 槽的示意圖。 圖〇/、11為根據本發明以源自一同相陣列天線之多重同 夺天線波束為基礎來針對—新的通訊鏈所排定的一半永久 時間槽的示意圖。 【圖式代表符號說明】 10 無線行動通訊網路 12a-12h 行動節點 14 收發器 16 有向性天線 18 控制器 18a SP時間槽單元 18b da時間槽單元 1 8c 天線瞄準單元 18d * 干擾偵測單元

O:\88\885I7.DOC -65- 1231114 20 全向性天線 22a, 22b 小槽 24a，24b 保護時段 27 通訊鏈 29 通訊鏈 O:\88\88517.DOC -66-

Claims (1)

1. I231111 2 拎、申請專利範圍： 1. 一種無線通訊網路，其包括· 複數個行動節點，每個行動節點 被連接至該收發器的有向性天線以 器的控制器，並且包括： 皆 及 包括一收發器、一 一被連接至該收發 一時間槽排程單元 每個相鄰行動節點建 ，用以排程複數個時間槽，以便與 立一通訊鏈； 2. ^ 用以於與每個相鄰行動節點進行通 訊期間將該有向性天線晦準該相鄰行動節】 一干擾偵測單元，用LV #、a, γ i 用以偵測和稷數個相鄰 行通訊的複數個時間槽内的干擾； 該控制II會以利測到的干擾為基礎來協 個時間槽。 如申請專利範圍第1項之無線通訊網路， 單元可測量信號對干擾比。 以及 行動節點進 調排程複數 其中該干擾伯測 O:\88\88517.DOC 1 ^申請專利範圍第i項之無線通訊網路，其中該干擾谓測 單元可測量封包錯誤率。 2 4·如申請專利IS圍第1項之無線通訊網路，纟中該控制器會 以所偵測到的干擾為基礎於給定時間槽中切換複數個節 點間的通訊順序。 5·如申請專利範圍第1項之無線通訊網路，其中該有向性天 線包括一同相陣列天線。 6· 一種用於為複數個行動節點建立通訊鏈之方法，每個行 動節點皆包括一收發器、一被連接至該收發器的有向性 1231114 天線以及一被連接至該收發器的控制器，該方法包括針 對每個行動節點進行下面工作： 為每個時間訊框排程複數個時間槽，用以鏈路通訊需 求為基礎來與一相鄰行動節點建立一通訊鏈； 於與每個相鄰行動節點進行通訊期間將該有向性天線 晦準該相鄰行動節點； 偵測和複數個相鄰行動節點進行通訊的複數個時間槽 内的干擾；以及 以所彳貞測到的干擾為基礎來協調排程複數個新的時間 槽。 •如申凊專利範圍第6項之方法，其中偵測干擾包括測量信 號對干擾比。 •如申凊專利範圍第6項之方法，其中偵測干擾包括測量封 包錯誤率。 9’如申請專利範圍第6項之方法，進一步包括以所偵測到的 干擾為基礎於給定時間槽中切換複數個節點間的通訊順 序。 10·如申請專利範圍第6項之方法，其中可於一已排定時間槽 建立複數條通訊鍵’每條通訊鍵皆包括一不同的相鄰 行動節點對。 O:\88\88517.DOC