TWI236242B - Method and device establishing communication links and providing reliable confirm messages in a communication system - Google Patents

Description

1236242 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關通訊之領域，尤係有關一種由利用定向天 線插作的行動通訊系統所構成之網路。 【先前技術】 刀日守多向近接（Time division multiple access ;簡稱TDMA) 是用來建立各無線行動通訊系統間之通訊鏈路之一接取機 制的一個例子。係在一系列的時框（time frame)内建立該等 播線行動通訊系統間之通訊鏈路。各時框被分為若干時 槽’而各無·鍊行動通訊系統都被指定有至少一時槽。 無線行動通§fL糸統通常使用全向天線，因而由一行動通 訊系統傳輸的資訊被所有其他的行動通訊系統所接收。當 孩等行動通訊系統係在一固定頻率下工作時，該等行動通 訊系統必須在其各別的時槽内輪流傳輸，以避免頻道干擾。 - 為了改善兩個無線通訊系統間之通訊鏈路的品質，可使 * 用定向天線。定向天線在限制涵蓋的一所需區域中提供了 較大的天線增益，同時降低朝向其餘區域的天線增益。 _ 授予Pritchett的美國專利5,767,807揭示了用來建立_盔 線通訊系統網路内的通訊鏈路之相位陣列天線。相位陣列 · 天線包含用來選擇性地控制天線場型（amenna pMkm)之寄 ， 生70件。當所有的寄生元件處於高阻抗狀態時，相位陣列 天線發射全向信號’且當一選擇數目的寄生元件回應切換 電路而被置於一較低阻抗狀態時，相位陣列天線發射—定 向信號。

O:\88\88519.DOC -6- 1236242 更具體而言，Pritchett的，8〇7專利揭 無線通訊系統自一固定接收的…^ 口疋“的 ^ 疋按收的無線通矾系統取得在該網路 =的無線通訊系統之—清單、以及各無線通訊系統的 的各別時槽清單。然後根據該清單而產生一表，以 :各無線通訊系統的時槽排程。 :4用疋向天㈣作的無線通訊系統之時槽排程是複雜 々尤其“亥等無線通訊系統是行動的系統時更是如此。 在此種動態網路中，久 订動通訊系統係持續地進入及退出 該網路。此外，需要可靠的確認訊息。 【發明内容】 本毛月之目的在於針對_無線行動對等式網路中之通 訊鏈路需求而將時槽排程並提供可靠的確認訊息。 一無線通訊網路提供了根據本發明的上述該目的及其他 的優點、及特徵，該無線通訊網路包含複數個行動節 點’各行動節點包含一收發機、被連接到該收發機的諸如 相位陣列天線等的—定向天線、以及被連接到該收發機 的—控制器。該控制器針對各時框排程一各別的半永久性 =槽’以便與_鄰近的行動節點建立一通訊鍵路’並在各 口王中省下至7 1用的時槽；以及根據鏈路通訊需求排 程至少一可用的時槽’以便亦服務與-鄰近的行動節點間 之通訊鏈路。-發出的行動節點將對時槽的一要求傳輸到 妾收的行動即，點’而接收的行動節點將一回覆傳輸到發出 的行動節點。發出的行動節點將一確認訊息傳輸到接收的 仃動節點’且若並未接收到該確認訊息，則接收的行動節

O:\88\88519.DOC 1236242 點再度傳輪哕m^ w 口復。或者，接收的行動節點可將一承認訊 息傳輸到發屮& > ^ ^ 出的仃動郎點，且若並未接收到承認訊息，則 發出的行動節點再度傳輸該確認訊息。 【實施方式】 在將於下文中參照用來示出本發明較佳實施例的各附 ° 元ι地说明本發明。然而，可以許多不同的形式實 施本發日月，Β 不應將本發明言全釋為被限制於本文所述及的 只、彳彳而疋提供這些實施例，以便本發明的揭示將是徹 底的且完整的，且這些實施例將把本發明的範圍完整地傳 達。…、白拖項技術者。在全文中相同的代號將代表類似的 兀件，且原始的記法將被用於各替代實施例。為了使圖式 更為巧晰，可能將各圖式中之各層及區域的尺寸放大。 首先凊芩閱圖1-2，一無線行動通訊網路1〇包含複數個無 線仃動郎點12a_12h。各行動節點12a-12h包含一收發機14、 被連接到該收發機的-定向天線16、以及被連接到該收發 機的一控制器1 8。 控制器18包含-半永久性時槽單元18a，用以排程各時框 的一各別的半永久性時槽，以便與各鄰近的行動節點建立 一通訊鏈路，同時在各時框中留下至少一可用的時槽。一 可用時槽單元18b根據鏈路通訊需求排程該等至少一可用 的時槽，以便亦服務與一鄰近的行動節點間之通訊鏈路。 此外，控制器18包含一天線對準單元18c，用以在與各鄰近 的行動節點通訊期間使該定向天線朝向該鄰近的行動節點 對準。 … O:\88\88519.DOC •8_ 1236242 :行的作業可減少時槽分配的延遲。因此，半永 2早凡⑽可發出各料時框之―❹料永久性時槽要 求 以便與各鄰近的杆考h狄薇4, ,, 即2建立通訊鏈路，並在各時框 二=一：用的時槽，且同時處理自各鄰近的行動節 鏈路通訊需求而發出一或多個可用時槽要求 2 與鄰近的行動節點間之通 / '乃 卜紅狄 通汛鏈路，且同時處理自各鄰近的 仃動即點接收的多個可用時槽要求。 節點可以有—或多個被發㈣待處理之^ =求的要.求及半永久性的要求， 二 -個以上的鄰近的行動節點。然而，如=:配給 說明的’用來指示選擇—個鄰近 ：文中更坪細 可消除上述的衝突。 ” 盼槽的確認訊息 可以兩種㈣的H提供可靠的確 動節點將對時槽的一要求傳輪到接收的㈣、、备出的行 的行動節點將—回覆傳輸到發出即=而接收 節點將一確認訊息傳輸到接㈣㈣發出的行動 到該確認訊息，則接收的行動節 傳’且若並未接收 接收的行動節點可將-承認訊息傳輸^ 且若並未接收到承認訊息，則發出動2仙節點， 確認訊息。 動即點再度傳輸該 如果兩個節點同時將時槽要求發出到對方 處理時槽要求的衝突。在 *方，則應可靠地 在將要求同時傳送到另—行動節

O:\88\88519.DOC -9_ 1236242 點且同時自另一行動節點接收到一要求，而並未接收到一 對應的回覆時，控制器18等候一時間期間，以便傳送另一 要求。在該時間期間中，可處理進來的時槽要求。在該時 間期間終止之後’如果並未自另—節點接收到任何要求:， 或者如果並未將任何時槽分配給該節點，則可將一新的要 求傳送到該節，點。如I 一個延遲的要纟到達㈣的前端， 則控制器18檢查以確定是否已將一時槽分配給該節點。如 果確係如此，則捨棄該延遲的要求。此外，如果該要求的 目的地是在該要求到達仵列的前端時不再是―鄰近節點的 一節點，則-捨棄該延遲的要求。 包含-干擾伯測單元18d，用以偵測時槽中之干擾，以便 與鄰近的行動節點通訊。控制器18根據所⑬測的干擾而協 調時槽的排程。干擾偵測單元18d可量測信號與干擾比及 (或)封包錯誤率。该封包錯誤率可根據循環冗餘查核 (Cyclic redundancy check;簡稱CRc)的失敗。此外，干擾 偵測單元18d可將所偵測到的干擾與_臨界值比較。該控制 =最好是根據所偵測到的干擾而針對_特定的時槽切換各 p』間之通Λ順序，且在t刀換了通訊順序之後，亦可根據 所偵測的干擾而協調新的時槽之排程。 K f々協凋單元1 86根據鏈路通訊需求而將各時槽分配 寸槽單元目而協调與各鄰近的行動節點間之通訊。控 」-根據所刀配的日寸槽而協調各時槽的排程。訊務協調 :to 18e可根據一增加的鏈路通訊需求而分配一組大量的 時槽’及⑷可根據_增加的鏈路通訊需求而向各鄰近的行

O:\88\88519.DOC 1236242 即點要求一組大篁的時槽。此外，該訊務協調單元18e可 ^據增加的鏈路通訊需求而增加一最大數目的時槽，重新 分配時槽，及（或）分配半時槽。此種增加的鏈路通訊需求可 包括串流視訊及（或）高速率的感測器資料。 無線行動節點12a-12h係在一行動環境中工作。這些系統 可能是陸基式及（或）空中的，因而係持續地進入及退出網路 10定向天線1 6可以是諸如一相位陣列天線、一碟形天線、 或角形天線。經由一定向天線16的傳輸可使射頻信號沿著 所需方向而聚焦。 藉由選擇性地控制一對無線行動通訊系統間之天線場型 的方向，以便在該對無線行動通訊系統之間建立一通訊鏈 路，即可在相同排程的半永久性時槽内的其他無線通訊系 、’先之間建立額外的通吼鏈路。如圖1所示，係以在行動節點 12c與I2e之間且係在時槽1中工作的通訊鏈路27以及在行 動即點12a與12b之間且亦係在時槽i中工作的通訊鏈路29 示出上述的情形。本發明的此種特徵可有利地使無線行動 通訊網路10的資源得到較佳的利用。 控制器1 8根據各時框内的時槽總數，而限制了各無線行 動節點12a-12h在該時框内的通訊鏈路之數目。將通訊鏈路 的數目限制在時框内的時槽總數之一分數的優點大幅簡化 了對鄰近節點的時槽之排程。 各無線行動節點12a-12h在各時框内的通訊鏈路數目小 於或等於N，且各時框内的時槽總數大於或等於2NJ。除了 簡化時槽的排程之外，此種分散式排程避免了衝突。 O:\88\88519.DOC -11- 1236242 分散式排程可讓任何兩對無線行動節點（例如丨2a及丨2b) 將一半水久性時槽排程，而無須與任何其他的無線行動節 點通訊。換言之，並不會為了對半永久性時槽的排程而與 所有的無線行動節點l2a-12h有任何集中型的主從 調。因為係以-種分散的方式在各無線行動節點i2a_i2h之 ]進行呀槽的排転，所以在無線行動通訊網路1 〇中不會有 任何單一點的失敗。 控制器18可安排各通訊鏈路的優先順序，並根據該優先 順序而停止其中-條通訊鏈路，以便讓出—半永久性時 槽’而與-新的鄰近的行動節點建立一通訊鏈路。將於下 文中更詳細地說明通訊鏈路的優先順序。此外，控制器Μ 亦可安料通訊鏈路的優先順序，並根據該優先料:將 至少一可用的時槽排程。 如果通訊鏈路的數目小於N，則控制器“亦可將直中一個 半永久性時槽排程為—可用的時槽。此種方式有利地根據 對現有的通訊鏈路需求的㈣而支援通訊鏈路需求。缺 而二如將於下文中更詳細說明的，如果通訊鏈路的數目： 然寻於Ν’則控制器18可將該需求指定的時槽重新排程回到 一半永久性時槽。 ▲各々通訊鏈路係由諸如節點12a等的—發出的行動節點及 诸如節點12b等的-接收的行動節點所構成，且該發出的行 動：點將一清單的可用之半永久性時槽傳輸到該接收的行 動節點。該接收的行動節點m'然後將對其中—個半永久性 時槽的選擇傳輪到發出的行動節點。發出的行動節點⑵然

O:\88\88519.DOC -12- 1236242 後將该選擇的半永久性時槽之確認選擇傳輸到該接收的行 動節點。 各打動節點可進一步包含一被連接到收發機丨4的全向天 線20’用以與其他鄰近的行動節點交換位置資訊。可交換 的其他資訊包括資源要求、及對—潛在的新鄰近節點的存 在之㈣。此外，相位陣列天線16可同時產生多個天線波 束，其中控制器18使該相位陣列天線對準一被排程的半永 久性時槽内之多個鄰近的行動節點。 干擾偵測單元18 d债測波束寬度及被分配的相同時槽内 =共線節點對的干擾’並避免該干擾。例如，請參閱圖卜 節點⑴及12e在其同樣被缺的時槽i的半時槽期間中分 別傳輸到節點m及12c。在具有足夠寬的天線波束寬度之 情形下，節點m及12c可同時自節點12a及…接收傳輸。 干擾偵測單元18d可在時槽使用期間量測實體層上的信號 與干擾比（SINR)。在替代實施例中’可根據⑽杳核的錯 T量測鏈結層上的封包錯誤率。如果這些量測值違反一 指定的臨界值，則可將該時槽宣告為壞的時槽。 然而’因為信號衰減可能造成一單—的日㈣無法通過該 :試’所以可能需要在對-時槽的时測試中有喊出現信 $品質下降的情況下，才對該時槽宣告有過量的干擾。此 控制器18嘗試避免該干擾。可針對該時槽而切換鏈路 =兩=端上之傳輸/接收順序。如果該切換失敗了，則可協 §周—個新㈣槽°當然’應以機率之方式進行這兩個改變， 以減少兩個節點對同時進行相同的改變且因而造成衝突的

O:\88\88519.DOC -13- 1236242 可能性。 訊務協調單元1 8e管理可能由串流視訊或高速率感測器 資料所產生的不平衡的訊務負載。提供協調機制，而容許 各半雙工鏈路在訊務的任何傳輸/接收分割中被分配有一 時槽。此外，可使時槽的最大數目增加到最小值以上的一 數目以便產生更多的需求時槽。分割次時槽將容許時槽 最大數目的有效增加或減少，這是因為各節點可能自被分 配的一半永久性時槽，，竊用”次時槽，以便重新分配一需求 寺槽此外彳g己合鏈路排程程序而使用—保留協定，以 便指示在沿著自-來源節點至-目標節點的-路徑上之各 節點上對—高速率串流進行的資源分配，其方式為在沿著 忒路仨的各即點上要求並分配一組大量的時槽及(或)次時 槽’以便協調該高速率的串流。對於保留的資源而言，可 能需要獨立的作列及1列服務規則，以便確保給予該串 流所需的容量。 么明亦係有關一種為複數個無線行動 、 Μ π、％ 1丁莉即黑占丄 U鍵路之方法，其中各行動節點12a_12h包含-收發機 ⑷被連接㈣彳喝的_相位_天線16、 ^ 到該收發機的一控制考彳,_ ^破連接 而…r 制為18。該方法針對各行動節點〜⑵ 而包含下列步驟：將各 程，以便與-鄰近的行動 各別的半水久性時槽排 框中留Η少—可料料 通⑽路，並在各時 需求而將該等至少 節點間之通訊鏈路 一時槽排程，以 。在與各鄰近的 最好是根據鏈路通訊 便服務與一鄰近的行動

O:\88\88519.DOC -14- 1236242 動即212a-12h通訊期間，相位陣列 的行動節點對里欠士 、、友16係朝向該鄰近 丁動U對準。各時框可具有多達 至少2Ν·Η@可㈣日㈣。 料Μ性時槽及 該方法亦可包含下时驟：發出對各料框的 +水久性時槽要求’以便與各鄰近的行動 二夕 鏈路’並在各時框中留下至少一可 ..，一通訊 ^自各料的行動節點的之多個接收的半永久性時槽要 以及根據鏈路通訊需求*發出至少—可用時槽要求， 以便亦服務與-鄰近的行動節點間之通訊鍵路，且同日士卢 理來自各齦·近的行動節點之多個接收的可用時槽要求^ 在與各鄰近的行動節點12a_12h通訊期間，定向/相位陣列 天線16係朝向該鄰近的行動節點對準；偵測時槽中之干 擾，以便與鄰近的行動節點通訊；以及係根據所價測的干 擾而協調新時槽的排程。干擾伯測單元18d可量測信號與干 擾比及（或）封包錯誤率。該封包錯誤率可根據循環冗^查核 (CRC)的失敗。此外，干擾伯測單元⑻可將所谓測到㈣ 擾與-臨界值比較。控制器18最好是根據所伯測到的干擾 而針對一#定的時槽切換各節點間之通訊順彳，且在切換 了通訊順序之後’亦可根據所伯測的干擾而協調新的時槽 之排釭。此外，可根據鏈路通訊需求而分配各時槽以供排 程，因而協調與各鄰近的行動節點12a_12h間之通訊。 該方法進一步包含下列步驟：使各節點安排各通訊鏈路 的優先順序，並根據該優先順序而停止其中一條通訊鏈 路，以便讓出一半永久性時槽，而與一新的鄰近的行動節 O:\88\88519.DOC -15- 1236242 點建立-通訊鏈路。此外，可根據鏈路需求而將目前被排 粒服務-特定通訊鏈路的一可用日寺槽重新指$給另一通訊 鍵路。此種方式可有利地使任何行動節點適應通訊鏈路需 求的變化。 現在將更详細地說明半永久性時槽及可用時槽的排程。 將省略掉與朝向-接收的行動節點12a]2h操控定向天線 16有關之細節，這是因為熟習此項技術者易於了解本發明 的該特徵。 為了便於說明，將假設定向天線16是一相位陣列天線。 如熟習此項技術者所易於了解的，一相位陣列天線16包含 複數個天線元件、以及可被調整以便沿著—所需的方向產 生可操控的天線波束之若干各別的移相器。相位陣列天 線16係在無須實際移動該天線的情形下操控或掃描天線場 型。 也為了便於犮明，要做與無線行動通訊網路1 〇有關的一 二假-又第 有個係為所有的無線行動節點丨2a_丨2h 所共用的高資料傳輸速率頻道之單—頻帶。所有的益線 動節點12a-12h係在傳輸及接收上以分時之方式共用此種 類型的傳輸頻道。係預先將所彳的傳輸時槽排程。 也假設提供了-獨立的低資料傳輸速率之内務操作頻 道。可將該内務操作頻道用於節點發現、網路登錄、及其 中包括寊源要求的各種其他資料鏈路控制内務操作資訊之 交換。係經由全向天線20而提供該内務操作頻道。所有的 節點上也知道良好的全球時間基準（gi〇bai timi%

O:\88\88519.DOC -16- 1236242 价en⑷。在整個下文的說明中，術語無線行動節點及無 線行動通§fl糸統12a-12h是可交換使用的。 無線行動通訊網路_包含找出並追蹤各行動節點的能 力’以便在可使用-被排程的時槽時，可準確地對準相： 陣列天線16。如前文所述，本文中將不提供與對準/追縱有 關的詳細說明。 也假設相位陣列天線16具有零波束寬度。後文中將放寬 該假設。因此’我們可假設一特定行動節點所進行的傳輸 將只會被該行動節點正嘗試要傳輸的鄰近的行動節點所接 收。此種方式對時槽的排程有一組較少的限制條件。將以 代表用來傳輸及接㈣槽巾的資料的__被排程之時槽的一 編號來標示各通訊鏈路。 該等限制條件係如下文所示。任何節點都不得有被標示 了相同時槽編號的-個以上之通訊鏈路。—特定時槽的指 =將適用於兩個行動節點間之—半雙卫鏈路，且該等兩個 節點可輪流地將該特料槽用於傳輪及接收。這兩個限制 條：思味著一仃動節點指定給該行動節點的—鄰近節點之 打槽受到該節點指定給其他鏈路的先前時槽之限制。 一針對相位陣列天線16進行的時槽之排程係示於圖i，該圖 八出八有根據所排耘的時槽鏈路連接之一網路1 〇。將該等 —槽排程’以便無線行動節點12a_12h知道何時將其各別的 相位陣列天線I6朝向—鄰近的無線行動節點對準。 士假設該等通訊鏈路是雙向的’且係以半雙工之方式使用 该等通訊鏈路，其中各時槽編號代表一時槽、及發生在該

O:\88\88519.DOC -17- 1236242 時槽的沿著各方向之一傳輸機會。將使用術語知_來表示 一時框内的時槽之最大鏈路指標或最大數目。在該例子的 情形中，Nframe=6 〇 圖3不出由若干時槽構成的一代表性時框。在最簡單的規 劃中，各紀元或時框具有n個時槽，且n的值被設定為 Nframe。該圖亦示出一時槽被用於連接到標示為節點a及β 的節點之鏈路的方式。各時槽被分成兩個小時槽、22b。 第小呤槽22a(例如该時槽的一半）係用於自節點a至B的 傳輸。然後使該鏈路的方向反向，且第二小時槽22b係用於 自節點B毛A的傳輸。 在傳輸期間，可傳輸多個封包。如圖所示，各小時槽22a、 22b亦包含一根據下列的考慮點而選擇的保護時間24&、 24b。任何對節點間之最大範圍決定了必須適應的最大傳輸 延遲。100英哩的一最大範圍對應於大約〇·5毫秒的傳輸延 遲。係針對各小時槽22a、22b而分配一保護時間，以便適 應傳輸延遲的不確定性、及所有對節點間之不同的傳輸延 遲。 在100英哩的一最大範圍下，需要0 5毫秒的一保護時 間在1 〇〇奂哩隶大範圍下對該保護時間的分配意味著需要 使小日守槽22a、22b在大約2至4毫秒的範圍，以便將頻道效 率的耗損減至最小。舉例而言，如果假設在通訊鏈路上有 50 Mb/s的資料傳輸速率及1〇〇英哩的最大範圍，則4毫秒的 小呀槽意味著200,000位元/小時槽（每秒有25〇個小時槽）。 然後該小時槽將包含25,000位元的保護時間及175,〇〇〇位

O:\88\88519.DOC -18- 1236242 元的任務資料。 當將各可㈣槽排料，_器18亦可偏動各建立的鏈 路’以便指定優先順序。如將於下文中更詳細說明的，各 日:框内提供了若干半永久性（Sp)時槽及若干可用的或需求 指定的（Demand assigned;簡稱DA)時槽。前文所述的一目 的是增加數個節點同時對時槽的重複使用。雖然圖丨所示之 行動網路10在節點及通訊鏈路的總數上有所限制，但是有 若干平行使用時槽的情形。例如，係在3個不同的通訊鏈路 上分別同時使用時槽认2，而只在—個鏈路上使用時槽卜 將所有其他的時槽指定給兩條通訊鏈路。我們可界定一重 複使用因數，用以指示將重複使用的平均水準表示為網路 中時槽指定的總數（Nframe)與被指定時槽的數目 (Num—Slots 一 Assigned)間之比率： p _ Num_Slots_Assigned 一 ~~一 Ν:_ ⑴ 例如，在圖1所示之網路10中，該重複使用方法提供了 R=14/6=2.333的的一重複使用因數，而指示了在該網路排 程中對各時槽平均有稍微多於兩個的同時使用者。針對任 何特定排程演算法而計算出的重複使用因數顯然將非常地 取決於網路的大小及拓撲。一個完整的比較性評估應考慮 到各種網路大小及拓撲。 注意各節點至少需要與鄰近節點所具有的時槽數相同數 目之時槽，即可決定任何圖形的Nframe值之下限，亦即，該 節點需要至少等於其度數的一數目之時槽。然後Nframe必須 O:\88\88519.DOC -19- 1236242 之限制。該限制是也係根據一特定網路而選擇的一參 數。遠限制對於s立延遲時間的一限制是重要的，這是因 為$限制決定了一鏈路傳輸機會的最大週期。 第四’選擇各時框的總時槽數Nframe與對各時框的半永久 曰疋4槽最大數目的限制間之關係，以便大幅簡化半永 久性指定時槽的排程，且縱使在分散式排程的情形下亦可 相當程度地避免排程衝突。 士藉由將各節點的半永久性指定時槽之最大數目限制在各 日守框的日讀總數之某—分數，而大幅簡化分散式指定半永 久性指㈣槽的程序。將以N表示半永久性指料槽的數 目之上限（且因而表示容許的鄰近節點的最大數目之上 限）。我們將以下式來考慮Nframe的值：

Nframe ^ 2N-1 (3) 假設係由若干定向鏈路連接網路1〇中之所有節點 12a-12h ’其中各即點具有—單波束的相位陣列天線μ，而 係以跳時（time hGpping)方式共用波束，且該相位陣列天線 16係對準其鄰近節點。此外，假設鄰近節點的數目等於n， 且(在各鄰近節點被分配有一個半永久性時槽的情形下)可 容許的半永久性時槽數目之限制是固定的。 如果Nframe的固定值滿足方程式⑺，則所有的節點可藉 由與鄰近節點對這些鏈路中之各鏈路的相互協議，針對該 鏈路選擇-不同的半永久性時槽，而無須考慮其他節點在 -次以上的跳時下選擇的那些鏈路。此種方式可讓各節點 只與一鄰近節點通訊，而以—種非常直接的方式針對至該 O:\88\88519.DOC -21- 1236242 鄰近節點的鏈路而選擇該節點的半永久性時槽。該程序可 適用於多達N個的鄰近節點。 關鍵處是要認知：當在-固定的N值下，乂咖的值增加 時，對—節點選擇不與一鄰近節點選擇一時槽衝突的一時 槽之能力有較少的限制。為一新鏈路選擇一時槽的一節點 必須選擇目前並未被使用且鄰近節點目前並未使用的一時 槽。 如果一節點目前有m個鄰近節點，而係將一單一時槽指 定給通到該等鄰近節點的這些鏈路之各鏈路，且該節點正 在將一鏈路加入一新的鄰近節點，則該鄰近節點最多可使 用（N-1)個時槽。因此，如果Nframe大於⑽+冰丨），則至少將 會多出一個該節點可指定給新鏈路的可用時槽。該指定程 序之取壞狀況是當該節點已有（N4)個鄰近節點且正在針 對第N個鄰近節點而指定時槽。在此種情形中，Nframe必須 滿足方程式（3)，以便保證有一額外的時槽可用來指定給通 到第N個鄰近節點的鏈路。 現在將提出與如何在所揭示的時槽排程方法中利用上述 的特|±之某些額外的意見。第一，一節點只需要協調對要 針對通到一鄰近節點的一定向鏈路而指定給該鄰近節點的 半永久性時槽之選擇。例如，要求該鏈路的節點可將針對 °亥鏈路的建議時槽清單傳送到該鄰近節點。此種方式係基 於目前並未被用於半永久性指定的那些時槽。可根據將於 下文中說明的其他因素而對該清單進行某一排序，但這步 驟並不是必要的。該鄰近節點然後可自該清單中選擇其偏

O:\88\88519.DOC -22- 1236242 好的時槽，並送回具有該選擇的一回覆。此種方式可讓我 們界定一種用來將半永久性時槽排程的直接的完全分散式 演算法。 如果一節點具有小於N的鄰近節點，則可將該節點的N 個容許的半永久性時槽中之一個以上的半永久性時槽指定 給個別的鏈路。然而，在此種情形中，無法保證可在不發 生某些衝突的情形下經由鄰近節點至鄰近節點的協調而進 行所有N個指定。例如，如果N=6，且一節點只有〕個鄰近 節點，但是這些鄰近節點中之各鄰近節點分別具有6個鄰近 即點，則該-節點只能將一個時槽指定給通到該節點的3個鄰 近節點的鏈路之各鏈路。為了簡化我們的演算法，我們將 不容許對各鏈路的-個以上的半永久性時槽排程。然而， 可將所有未被使用的時槽分配為可用時槽。 對於具有極大數 於限制N的某些網路而言，也將有待處理的一網路拓撲控 制問題。節點將面對來自各潛在鄰近節點的選擇，而那些 鄰近節點係用來產生最佳的網路拓撲。該網路拓撲控制問 題也與將-有能量效率的網路之最佳化有關。在潛：鄰近 節點的數目遠大於限制N的情形中，可利用—網路拓撲控 制功能來選擇所要連接的鄰近節點。 如果我們將方程式⑺所容許的最小值指定給，則 將容許各節點具有最大N個的半永久性時槽、及總共（2叫 個的時槽指定。將根據最能適應 松^上 貝載的方式來指定該 等品求指定的時槽。當然，指定一個大 大5午夕的Nframe值也是 O:\88\88519.DOC -23- 1236242 -種4項。在此種情形中，將有更多的時槽可用於需求指 定。可能有係為配置該網路的較佳方式之一些應用。 如同半永久性a寺槽’該節點只需要協調對要針對通到一 鄰近即點的一定向鏈路而指定給該鄰近節點的可用時槽之 選擇。此即意指：-鄰近節點將把對時槽指定的一要求經 由5亥疋向鏈路而傳送到鄰近節點，並經由相同的鏈路而接 收對指定的-同意、或對該要求的-拒絕。 向一鄰近節點要求-可用時槽da的分配之一節點將根 據對該鏈路上的額外容量之一察覺的需求，而執行上述的 v驟可根據短期或長期的量測，而由一高鍵路使用率（仔 列填滿情形）而提醒上述的需求。該要求將包含所要求的時 槽數目及-衡量值，而該衡量值指示了該要求所具有的優 先順序。該衡量值可指示作為對時槽減的需求的-量測 之佇列長度。 接收該要求的節點亦可自可能爭取對相同時槽的分配之 ^他鄰近節點接收要求。為了簡化該協m點在考慮 人刀配之别，必須先完成對一可用時槽DA分配的一執行 緒之處理。這些分配可能無法持續—段較長的時間，這是 因為該等分配經常因網路拓撲改變而按照先前的設定被重 新分配為半永久性時槽’或者因變動的訊務需求而被重新 分配。 現在將說明鄰近節點及鏈路的發現。在與一潛在的鄰近 節點建立定向鏈路之前，對於必須與該鄰近節點進行的某 些協定交換而言’該分散式鏈路排程演算法需要先有來自

O:\88\88519.DOC -24- 1236242 一全向内務操作頻道的支援。此種訊息包括req_spts， 用以要求將定向鏈路上的一半永久性時槽分配給該節點。 除了支援用來直接支援本文所界定的協定之協定訊息交 換之外，該全向内務操作頻道必須支援鄰近節點及鏈路發 現的功旎。通常係由各節點經由一全向天線2〇發出用來警 不在兩個筇點可以是鄰近節點的範圍内移動的任何其他節 點之定期全向傳輸，而執行上述的功能。數種對等式路由 協疋（其中包括OLSR)已界定了此種協定。可調整這些先前 界定的協定，以便支援此種分散式鏈路排程演算法。此種 協定必須執·行的主要功能是發現新的潛在鄰近節點並將這 些新的潛在鄰近節點回報給網路拓撲控制功能。 節點及鏈路發現的一種方法包括：各節點經由控制頻道 而定期傳輸信標訊息，以便將該節點的存在及位置之訊息 通知各鄰近節點。此外，係定期傳輸鏈路狀態訊息，以便 將其信標鄰近節點（BN清單）之身分及其pA鄰近節點（pAN 清單）之身分以及指定給這些節點的時槽通知各鄰近節點。

該演算法的鏈路發現部分持續地將雙向信標鄰近節點 (bi-directional beacon neighbors;簡稱 BBN)清單與該 pAN

清單比較，以便確定是否有在該bbn清單中但不在該pAN 清單中之任何節點。任何此種鄰近節點將成為用來決定一 PA鏈路是否為可行的鏈路測試之一候選節點。根據該方 法，在父換控制汛息之後，即測試定向鏈路，以便決定可 靠的通訊是否可行。力果通訊是可靠㈤，則將新的鄰近節 點加入該PAN清單。 O:\88\88519.DOC -25- 1236242 =種方式確認了測試時槽中之通訊，但不必然確認可能 不、>永久性地指定給鏈路的時槽中之通訊。一種方法是以 此種方式來執行上述的步驟，或者另一種方法是等候到一 半欠久I·生日“曹被指定且在該時槽中測試了通訊為止。 如果網路拓撲控制功能無須執行網路拓撲的最佳化，則 該網路括撲控制功能可以是_種非常簡易的功能。該功能 的=的在於··取得PAN清單中之節點清單、與這些鍵路的 =性有關之資訊、以及與網路拓撲有關的資訊，並使用 該資訊來決SPAN清單中之哪些節點將成為pA鄰近節點。 2果有諸如PA鄰近節點的數目等不讓pAN清單中之所有的 即點成為PA鄰近節點的限制條件，則該功能是應將網路拓 撲最佳化的功能。 在所提出的Nframe的-固定值及N(各節點的半永久性時 槽之最大數目)的一固定值之限制條件下，可能會存在有與 網路括撲的利用有關之某些顧慮。如果所選擇的上述這些 值是非常小的數目’則確實會發生上述的形。例如，如果 選擇N=3 ’而Nframe=5 ’則當任何節點無法有㈣以上的鄰 近節點時，可能很難預期會有—個連接良好的網路拓撲， 除非m網路拓撲控制功能在增加新的pA鄰近節點 之月）先小。地使用s亥網路拓撲。一大型網路尤其可能發生 上述的情形。 因此’該網路拓撲控制功能應產生-鄰近節點優先順序 (neighbor priority;簡稱Np)清單，而該仰清單是按照成為 潛在PA鄰近節點的有利程度而排序之pAN清單。該清翠將

O:\88\88519.DOC -26- 1236242 指示將時槽排程給潛在的pA鄰近節點之優先順序。然而， ^們起始的問題是可能具有15個節點的-小型網路之問 題在此種情形中，我們可指定N具有||圍在5至8的一值， 且仍然有低的延遲時間。很少有可能會發生任何網路相撲 使2率的問題，這是因為容許5至8個鄰近節點時，將可容 +成乎所有可能的鄰近節點成為P A鄰近節點。 "亥、、罔路拓撲控制功能的第二個目的在於產生網路拓撲改 欠事件，用以使鏈路排程程序改變狀態並執行半永久性時 槽的重新分配程序。 、 —現在㈣明—上層排程演算法結構。係在將排程程序的 複雜性降至最低同時利用前文概述的整體方法之目標下制 疋该排程程序。控制該排程的一關鍵是維持各節點上可反 映時槽排程的狀態的一精確之資料結構，以供被指定給各 鄰近節點的鏈路之未來時槽。 本發明提出了兩種資料結構：一時槽指定DB及一鏈路訊 心DB。各紀凡中之一特定時槽的該資料結構中之可能鏈路 狀態係列於表1。該表描述各可能的狀態，並提供該狀態的 記法。表2示出一例示時槽指定DA及指示在(ν=5) 下的日守槽之内容、各狀態的狀態指定、以及各時槽的例示 指定鄰近節點識別碼。 在該例子中，已將半永久性時槽指定給4個鄰近節點，因 而可在这些限制條件下連接一個額外的鄰近節點。有一個 未使用的時槽可被分配作為DB時槽，或提供該08時槽以便 在有一新的鄰近節點時被分配作為一半永久性時槽。後文

O:\88\88519.DOC -27- 1236242 中詳細解說協定時將說明鏈路訊息db的使用方式。該例子 也^次時槽的使用方式，例如各時槽有2個次時槽。 ^疋種酉己合DA分配而使用以便得到較精細的分割程 度的觀念°在此例中的意義將是··在對時槽k的-分配中， 人日守槽1將疋可數編號的時框上的時槽k的一鏈路之一分 配相反地_人日守槽2將指示偶數編號的時框上的該時槽之 一分配。 DB中之時槽狀態 ---一---- 記法 •未使用的 --- •半永久性分配的時槽 • Df分配的時槽（可能被半永久性分配 DA重新分配所先佔用） 斤^ Free SP_Alloc DA__Alloc •半永久性分配要求訊息被傳送 •半永久性分配回覆訊息被傳送 • DA分配要求訊息被傳送（可能被半永久性 配程序或D A重新分配所先佔用） • DA分配回覆訊息被傳送（可能被半永久性分 配程序或DA重新分配所先佔用） SP_Req SP 一 Reply DA_Req DA_Reply 表2 時槽 次時槽 Wi — 所指定鄰近節點的識 別碼 1 — 未使用 _ _ 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\88519.DOC -28- 1236242 该鏈路排程協定的上層狀態表係示於圖5。該圖示出負責 、准叹及修改日守槽分配資料庫的兩個獨立的程序川及（32)。 左编疋維遵及指定半永久性（sp)時槽的程序狀態圖，亦即 私序3 0 w亥私序之優先順序高於右端的程序3 2所作之指 定，而程序32負責指定可用（DA)時槽。在程序路徑31内， 可利用的時槽有下列數種：未使用的、被DA分配的、及在 被DA分配之過程中的。同樣地，在程序路徑^内，可利用 的呀槽有下列數種··未使用的、被DA分配的、及也需要被 重新分配的。 必須以二被閉鎖的資料庫之方式控制該資料庫，因而對 於任何特定時槽指定狀態而言，這兩個排程程序中只有一 個排程程序可在一特定時點修改該狀態。一旦其中一程序 開始修改—特定時槽指定的狀態之後，即閉鎖該狀態，且 在該狀態解除閉鎖之前，另—程序無法修改該狀態。 在任何時間，DB中之各時槽係處於表W示的七種狀態 I之-種狀態。可用時槽被稱為處於未使用狀態，亦即了 這些可用時槽因—排程衝突阻止了指定，或因該時槽最近 成為未使科槽且尚未被排程，而結被指定給^ 近節點的一鏈路。 4 如前文所述’可將處於未使用狀態的一時槽排程為 永久性時槽或-DA時槽。只可由維護半永久性時槽 來修改已被排㈣半永久性指定的—時槽。如果網路: 改變了，或者如果一更佳的網路拓撲是可行的，、 可將該時槽解除分配。在—時槽回到未使用狀態之前^

O:\88\88519.DOC -29- 1236242 護及指SDA時槽的程序無法修改該時槽的狀態。 此外DA扣疋耘序無法分配具有一 db狀態而指示其處 於被半永久性指定的過程中之任何時槽。該狀態包括用來 指示已傳送SP要求及回覆訊息的狀態。然而，如果—時槽 的狀態是被DA分配，則DA指定程序可重新分配該時槽: 如果網路上的負載指示需要對^時槽進行—重新分配，則 可執行上述步驟。 相反地，分配半水久性時槽的程序具有優先權。除了指 定未使用的時槽之外，該程序可利用並重新指定已被〇八指 定或在被!>A指定的過㈣之所有時槽。執行上述的步驟， 乂便長：t、種在時框的Nframe個時槽期間中可確保將至 少一單一的半永久性時槽指定給各鄰近節點之簡易程序。 只有在失掉了鏈路，或者只有在該網路拓撲控制功能決定 一特定鏈路不再屬於將要與鄰近節點建立的上層1^條鏈路 的β單中，半永久性分配的時槽才會回到未使用狀態。 圖5示出該程序在上層工作的方式。該半永久性時槽指定 程序在分配時槽上具有較大的彈性。該程序可將比DA程序 所旎利用的時槽更多之時槽利用於分配，且該程序可利用 已被DA分配的或在被DA分配的過程中之時槽。該半永久 性時槽指定程序可接收各種事件以供處理，該等事件包括 來自網路拓撲控制功能的網路拓撲改變事件、及協定訊息。 此種事件可包括·失掉了通到一鄰近節點的鏈路；發現 了一新的鄰近節點；自一鄰近節點接收了一半永久性分配 O:\88\88519.DOC -30- 1236242

要求訊息；以及發現了應淮私 A “進仃一網路拓撲改變以便將一 路加入-鄰近節點或切斷—鏈路或執行以上兩者的狀況。 該網路拓撲改變事件通知將勃、、，w也士 路拓撲改變之資料。將載运將用來描述需要進行的網 a如果該事件描述失掉了—鏈路，則必須採取的唯-動作 是將時槽指定Μ中之適當的時槽狀態改變為”未使用"。如 果要加入-鏈路，則該程序是更為複雜。在此種情形中， ^半水久性h槽指定程序開始與新的鄰近節點進行協定訊 心交換，並修改該時槽指定DB。因而終將造成兩個時槽之 間對指定給.該鏈路的半永久性時槽達成一時槽指定協議。 只要將一單一的半永久性時槽指定給通到一鄰近節點的各 鏈路，以便簡化該協下文中將說明該協定的額外細節。 指定DA時槽的程序遵循一類似的程序。該⑽寺槽指定 程序必須計算DA時槽需求，並將該等需求與所分配的時槽 比較，以便決定是否需要一個新時槽的重新分配。如果開 始了 DA時槽的重新指定，則亦將導致與各鄰近節點間之一 系列的協定訊息交換，以便對重新指定的時槽取得協議。 仙A時槽指定程序只能重新指定處於未使用狀態或不是 半水久性指定的時槽。下文甲將說明與協定細節及決定何 時需要DA時槽重新指定的程序有關之更多細節。 現在將說明將半永久性時槽分配給定向鏈路。在說明分 配N個半永久性時槽的方法中，假設N是固定的且係根據網 ^大小及環境而智慧地選擇N。亦假設乂_=2叫。如果 〜為對特疋的網路及訊務環境有用，則亦可將設定在

O:\88\88519.DOC -31- 1236242 大於2N-1的任何值，以便提供額外的視需求而供應之時 槽0 該網路括撲控制功能提供了數項重要的功能。該網路拓 撲控制功能產生鄰近節點優先順序（NP)清單，並將該NP清 單用來指示於指定時槽中較佳的PA鄰近節點。 如果該NP清單的長度是n或更小，則該網路拓撲控制功 能將向該半永久性時槽指定程序產生網路拓撲改變事件， 以便使該程序嘗試取得所有這些鄰近節點的時槽指定。如 果该NP清單的長度大，則該網路拓撲控制功能將向該 半永久性時槽指定程序產生網路拓撲改變事件，以便取得 該NP清單上的N個最高優先順序節點中之各節點的時槽指 定0 孩ΝΡ π單日卞g因網路·動態而改變。當鏈路故障時，即 自ΝΡ清單移除節點，然後對該鏈路的—或多個時槽進行重 新刀配孩網路拓撲控制功能將一鏈路刪除事件傳送到該 半水久性時槽指定程序，而啟動上述步驟。因&，原先分 配給該鏈路的半永久性時槽及任何Μ時槽變為可重新分 配給該P A清單上的另一節點。 在已知該NP清單的現有狀態之情形下，如果可行，則冬 時槽變為可用時的第一選擇 田 伴疋將5亥荨一或多個時槽分配給 額外的ΡΑ鄰近節點。如果無法增加 則可根據^的狀況而重新分配該等-或多個時槽 ，不出料水久性時槽指定程序的—狀態圖。 協疋訊息的處理，產哇本 g里 產生表3所示之—鏈路排程訊息DB。該

O:\88\88519.DOC -32- 1236242 DB利用先前的協定交換來維護所需的狀態，以供次一 SP 訊息到達要進行處理時使用。閒置程序執行事件管理之方 式為：該程序在可讓一狀態改變為一個其他的狀態之前， 先檢查所接收的事件。 這些作業包括：檢查所接收的訊息，以便決定該等訊息 是否與該DB的目前狀態一致。如果一訊息與該DB不一 致，則捨棄該訊息。某些暫停時間可指示需要重定DB的狀 態。該程序執行此一功能。 表3

NbrJD 鏈路狀態 暫停 時槽 所選擇 所選擇的 Num— 時間 清單 的時槽 次時槽 tries 1 SP Alloc -- -- 2 1 -- 1 SP_Alloc — -- 2 2 -- 1 DA" Alloc -- -- 5 1 -- 2 SP Alloc -- -- 4 1 -- 2 SP Alloc -- 4 2 2 DA_Alloc Ls 5 2 3 SP Req T2 -- 1 4 SP^Alloc -- 6 1 -- 4 SP^Alloc -- -- 6 2 -- 如下表4所列出的，在半永久性時槽指定協定中，有四種 必須的基本訊息類型。這些訊息類型的使用是明顯的，且 與前文中之說明一致。 表4 訊息類型 訊息功能 REQ SPTS REPLY SPTS CONFIRM DELETE TS 要求新的半永久性時槽分配 回覆所接收的REQ—SPTS 對所接收REPLY_SPTS的回應 指示刪除的時槽分配之訊息 O:\88\88519.DOC -33- 1236242 暫停時間並重新嘗試傳送 REQ—SPTS(L=(4,5,6,7)) 接收 REPLY—SPTS(Slot 7) 傳送 CONFIRM(Slot 7) 將時槽7分配給鏈路（1，2) 現已開發出用來描述圖6所必須的程 碼。半永久性時槽指定程序34必須處理可能發生的各種事 件。係在表6所示之閒置程序中執行事件管理。示出了四類 的事件：接收的訊息、檢查暫停時間、來自網路拓撲控制 功能的鏈路加入通知、以及鏈路失敗或鏈路刪除。 首先將*收的訊息比對鏈路排程訊息D Β 息與獅的目前狀態一致。例如，如果我們將一 J二 到-鄰近節點，則預期的次一訊息是一回覆。《了簡化此 種刀政式協定，一次只容許一執行緒的处協定訊息交換。 在:始一鏈路加入轉變之前，或在處理一 req —“Μ訊息 之刚，先檢查該DB，以確定是否有其他的sp訊息正在進行 而在耘序中強制執行一次只容許一執行緒的協定訊息 交換之規定。 如果因另一 sp協定執行緒目前正在處理中而無法開始 鍵路加入，則將後退並重新排程到預期該另一程序完成 的一稍後時間，而延遲㈣路加人。執行容許多次嘗試， 以便處理數個同時嘗試加入鏈路的節點間之可能衝突。此 種方式，用意並非在處理一不可靠的射頻鍵路之問題。應 ^力操作^員迢上使用一鏈路協定來解決該後來提到的問 題，、中4鏈路協定使用ARQ及重新傳輸來回復失掉的/

O:\88\88519.DOC -35- 1236242 錯誤的訊息。 因此，該分散式排程協定可假定訊息將不會遺失。因而 可簡化該協定。當網路拓撲控制功能自NP清單選擇一鄰近 節點來連接，而作為一個新的鄰近節點時，該網路拓撲控 制功能發出一網路拓撲改變（鏈路加入）事件，該事件（在閒 置程序中進行了一致性檢查之後）使得在該半永久性時槽 指定程序中轉變至鏈路加入狀態。 _ 表6 置狀態的程序(sp事件管理） 一 ~ base事件類型 一 接收的訊為：

If接收的訊息與鏈路排程訊息DB中有關該Nbr_ID的狀 態不一致 捨棄訊息

Elseif 訊息類型=REQ_SPTS

If在鏈路排程訊息DB中針對鏈路加入沒有自Nbr_ID 接收一先前REQ-SPTS以外的待處理之SP訊息活動 轉變至程序REQ^SPTS狀態，以便處理訊息

Else 拒絕新的鏈路，並將否定的REPLY_SPTS訊息傳送 到 Nbr一ID 一

End

Elseif 訊息類型=REPLY_SPTS

轉變至程序REPLYrSPTS狀態，以便處理訊息 Elseif 訊息類型=CONFIRM

轉變至程序CONFIRM狀態，以便處理訊息 Elseif 訊息類型=DELETE_TS 轉變至程序DELETEJTS狀態，以便處理訊息 End 檢查暫停時間： 檢查所有的暫停時間

If 一鏈路在SP_Req狀態的暫停時間屆滿 __替變至鏈路加入狀態 J O:\88\88519.DOC -36- 1236242 轉變至鏈路加入狀態 If 一鏈路在SP_Reply狀態的暫停時間屆滿 針對時槽Ns而重定時槽指定DB，並針對指標NbiJGD 而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊息狀態 End 來自網路拓撲控制的鏈路加入通知： If鏈路排程訊息DB中沒有待處理的SP訊息活動 轉變至鍵路加入狀態，以便加入Nbr_ID Else 退後並將鏈路加入重新排程 End 鏈路失敗或鏈路刪除： 轉變至鏈路刪除狀態，以便刪除通到Nbr_ID的鏈路 End End 一 鏈路加入程序之虛擬碼係示於表7。該虛擬碼開始了需要 協調半永久性時槽指定及唯有的兩個鄰近節點間之協定訊 息交換之一程序。要求鏈路的節點將具有該鏈路可接受時 槽的一清單之一 REQ_SPTS訊息傳送到候選的鄰近節點。 該候選時槽清單必須至少包含其中包括至少一半永久性 時槽SP的N個時槽。該清單亦可能包含所有N-1個可用DA 時槽。現在可針對需求的訊務而暫時性地分配可用的或被 要求的時槽。係按照優先順序而將該清單排序，以便指示 將在現行可用時槽指定中造成最少擾動的時槽偏好。換言 之，所使用的記法是：除非一時槽已被分配給一通訊鏈路， 否則該時槽不是一半永久性時槽。該等2N-1的時槽中之任 何時槽可以是一半永久性時槽。因此，所傳送的該清單之 N個的時槽全部都是未使用的時槽或可用的DA時槽。可以 有N-1個半永久性時槽，但是該等時槽都已被分配，且不 O:\88\88519.DOC -37- 1236242 在該清單中。 最多可傳送REQ—SPTS訊息有MAX—TRIES次，以便可應 付不穩定的鏈路及與可能同時發生的與其他指定的衝突。 如果並未回應REQ_SPTS訊息而有來自鄰近節點的 REPLY_SPTS訊息，則該鏈路排程訊息DB中之暫停時間會 觸發重新嘗試。一旦傳送了 REQ_SPTS訊息之後，該程序 即回到可處理其他事件的閒置狀態。 將鏈路加入節點Nbr_ID ~^序(產生REQ_SPTS^g^

If Num—tries = MAX—TRIEi(沒有更多的嘗試） 重定鏈路排程訊息DB中指標Nbr_ID的狀態(鏈路狀態=未使 用且重新嘗試沒有暫停時間）

Return至間置狀態

Else

If為節點Nbr一ID的起始嘗試 1在鏈路排程訊息DB中針對指標Nbr—id而設定Numjries = Else 在鏈路排程訊息DB中針對指標NbrJD而設定Num咖8 = Num tries + 1 一

End 建f，槽的清單Ls，以便提供給Nbr_ID 脣秃弋Ls附加到req—SPTS訊息，-並傳送

Return至閒置狀態

End 匕2收一REQ_SPTS訊息的鄰近節點將使其半永久性時槽 指定程序轉變至程序REQ_spTS狀態。處理該訊息的程序 係示於表8。該程序取得所提供的時槽清仏，並選擇其偏 好的時槽Ns。

O:\88\88519.DOC -38- 1236242 如果通到各鄰近節點的鏈路之數目Num_links小於限制 N，則該程序自該清單中選擇其偏好的時槽。然後傳送一 具有該選擇的REPLY_SPTS回覆訊息。如果無法接受該鏈 路，或者如果有另一半永久性時槽指定正在進行中，則傳 送一否定的REPLY_SPTS回覆訊息。 將自其可用的N個時槽中或自其未使用的時槽中選擇該 被選擇的時槽。一可用的時槽是一 ”未使用的π時槽或一可 用的DA時槽。如果我們可加入另一鏈路，則將至少有Ν個 此種時槽。各節點必然將管理其時槽，使得可將Ν個可用 時槽指定為半永久性時槽（如果有許多可用的鄰近節點，則 將一時槽指定給各該等Ν個鄰近節點）。如果其接受了該鏈 路，則其至多使Ν-1個其他鄰近節點中之各節點被分配有 一半永久性時槽。該程序亦對鏈路排程訊息DB及時槽指定 DB中之狀態作適當的修改。 ___ 表 8 處理(來自Nbr_ID的)REQ SPTS訊息之程序 If Num_links<N ' 檢查自潛在鄰近節點Nbr—ID接收的可用時槽清單Ls，與時槽指定 DB中之現有分配比較，並選擇最佳指定=Ns 針對時槽Ns而對時槽指定DB作適當的修改（將其標示為 SP_Reply)

If時槽Ns已被DA分配 將DELETE—TS傳送到分配有該da時槽的鄰近節點

End 將時槽選擇Ns附加到訊息，並傳送到NbrJD 建立鏈路中之暫停時間及鏈路訊息狀態(至具有時槽Ns的SP_Reply) 針對指標Nbr—ID而將訊息DB排程 Return至閒置狀態

Else

拒絕新的鏈路’並將H的REPLY一SPTS訊息傳送到Nbr_ID O:\88\88519.DOC -39- 1236242

Return至閒置狀態

End_____ 係以表9所示之方式處理一接收的rePLY_SPTS訊息。自 該訊息提取自鄰近節點接收的時槽選擇Ns。我們也將要求 該節點以一肯定的或否定的用來指示其將同意使用被分配 的時槽之確認訊息來確認該回覆。此種三方呼叫連繫消除 了該排程程序結果中之不確定性。 如果該REPLY_SPTS訊息是一肯定的回覆，則檢查時槽 選擇Ns，以便確定其對新鏈路的一個新半永久性時槽是否 仍然是一可容許的指定。如果其是可容許的，則對時槽指 定資料庫及鏈路排程訊息資料庫中之狀態作適當的修改。 然後送回一肯定的確認訊息。 如果所接收的REPLY_SPTS訊息是否定的，則針對該 NbrJD而重定時槽指定資料庫及鏈路排程訊息資料庫。否 貝1J，如果該選擇Ns不再是可容許的，則針對該Nbr一ID而重 定鏈路排程訊息資料庫。然後將一否定的確認訊息傳送到 拒絕該鏈路的鄰近節點。 —_________表 9 _ 一 __ 惠！來自Nbr_ID的REPLY_SPTS訊息之程序 __ 自來自Nbr—ID的REPLY—SPTS訊息提取時槽選擇Ns If (肯定的REPLY—SPTS訊息）and (選擇Ns仍然是可容許來自時槽指定 DB) 對時槽指定DB作適當的修改(將其標示為sPJReply) ^ 對於時槽Ns而言，且在鏈路排程訊φ DB中之鏈路訊息狀態 中 〜 對於指標Nbr_ID而言 If時槽Ns是被DA分配的 將DELETE_TS傳送到分配有該da時槽的鄰近節點 End

O:\88\88519.DOC -40- 1236242 為Ns產生確認訊息，並傳iJiiPNbr ID 一 -一' 一 遞增 Numjinks Return至閒置狀態 Elseif 否定的 REPLY_SPTS 訊息 針對時槽Ns而重定時槽指定DB，並針對指標Nbr辽）而重定鏈路 排程訊息DB中之鏈路訊息狀態 一

Return至閒置狀態

Else 針對指標Nbr—ID而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路邙氪狀態 將否定的確認訊息傳送到NbrJD °

Return至間置狀態 End 表10示出處理痛認訊息的程序。如果確認訊息是肯定 的’則將該鏈路視為可被加入該組鄰近節點中。遞增該節 點的鏈路i：Num一links。在時槽指定DB中將指定的時槽Ns 標示為SP一Alloc，並針對指標Nbr-ID而重定鏈路排程訊息 DB中之鏈路訊息狀悲。如果該訊息是一否定的確認訊息， 則針對該Nbr—ID而重定時槽指定資料庫及鏈路排程訊息 資料庫。 ^_ 表 10 處理來自Nbr_ID的確認訊息之程序 57]¾¾¾ 認訊息 " ---^ 對時槽指定DB作適當的修改(將其標示為SP_All〇c) 對於時槽Ns而言 ’ 針對指標Nbr—ID而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊声、狀態 遞增Num_links 〜

Return至閒置狀態

Else 針對時槽Ns而重定特定時槽指定DB((將其標示為未使用） 針對指標Nbr—ID而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊声、狀態 Return至閒置狀態 °〜〜

End 可能為了數種理由中之一種理由而需要將一被分配的時 O:\88\88519.DOC -41- 1236242 槽解除分配。如果在正常作業的過程中，一鏈路故障或變 為不可靠，則該網路拓撲控制功能涉入以解決不可靠的鏈 路問題。最後，其可產生一網路拓撲改變（例如鏈路刪除） 事件，用以指示半永久性時槽指定程序刪除指定給該鏈路 的所有時槽。 涉及該程序的各步驟係示於表丨丨。係自要求解除分配與 其他節點共用的所有時槽之節點傳送一 DELETE Ts訊 息，而將該鏈路解除分配。此外，重定鏈路排程訊息db& 時槽指定DB中之適當的資料項。 表11 對節點Nbr_JD的鏈路刪除之程序(產生DELET^Finj^；---- 自時蘇定DB *提取被指定給⑤胸ID — 時槽及DA時槽清單Ls - _卩點之所有的+水久性

以該清單建構訊息DELETE—TS，並傳送到Nbr ID

針對指標Nbr一ID而重定鏈路排程訊息DB，並&對L 而重定時槽指定DB τ τ以中之所有的時槽 遞減 NumJinks Return至閒置狀態 表12示出處理一接收的DELETE—TS訊息之程序。係自該 訊息中提取被解除分配的時槽清單Ls。然後重定時槽指定 DB及鏈路排程訊息DB中之適當的狀態。 ___^ 12 皇运系自 Nbr—ID 的 DELETEjf^Igg^：-~—~~-^ 自 Nbr一ID 的 DELETE—TS 訊息清單 Ls------ 針對清單Ls中之所有的時槽而重定時槽指sDB(將复標

的清單Ls中之所有的時槽而重定鍵路排程HI 遞減 NumJinks Return至閒置狀態 O:\88\88519.DOC -42- 1236242 總結而言，用來分配半永久性時槽的功能之目的在於連 接到所旎達到的最大為N個的鄰近節點。如果取得了 N個鄰 近節點，則各節點被分配有一單一的半永久性時槽。一旦 δ亥協疋建立了一個新的鏈路之後，兩個節點將在新分配的 半永久性時槽中開始作業。 忒作業將測試該新的鏈路，以便決定是否可利用所分配 的時槽來維持可靠的通訊。此種方式確保不會有不尋常的 干k么生在該特疋的時槽。如果該鍵路的測試結果為不可 靠，則將通知網路拓撲控制功能，以便該時槽可被解除分 配且被用於其他的用途。 現在將說明對可用（依需求而供應的）時槽的分配。係以 一種回應網路訊務的變動的需求之方式來分配可用的時 槽。仍然假設N是固定的，且係根據網路大小及環境而智 慧地選擇該N。也假設Nframe=2N_ 1。 為了在對可用容量的分配中可得到精細的分割程度，將 時槽分成ms個次時槽。在下文的其餘說明中，假設叫=2。 將一次時槽界定為每隔叫個（或兩個）時框重複的一特定時 槽分配，將可達到上述的目的。 只有在將至少一半永久性時槽分配給一節點與一鄰近節 點間之鏈路的情形下’才容相自_節點至—鄰近節點之 方式要求可用的時槽。在將至少一半永久性時槽分配給— 鏈路之後’然、後-節點可要求每隔叫個（或兩個）時框對_ 單日年槽#疋期性的分配。可經由pA鍵路而傳送用來將 可用時槽排程的訊息’以便在需要時槽的數個時框之前即

O:\88\88519.DOC -43- 1236242 將該等時槽排程，這是因盘好μ μ 1 為δ亥鏈路已在各時框中被分配有 至少一半永久性時槽。 有效率地77配可用日讀的—關鍵性要求即是對各鍵路上 的訊務要求之量測。需要兩個措施。第一，將以I表示 所量測的經由鏈路（1，k)傳送的平均訊務（以各時框的時槽 數為單位）。該量測將包括經由各時框中—或多個半永久性 時槽及任何可用時槽而傳送的所有訊務。 、此外，我們也需要維護鏈路〇，咖符列狀態之—現行量 測值Qik。較大的Qik值表示需要立即分配一或多個可用的 時槽。偶發的爆發性需求可能使Qik值增加，因而隨即觸發 對額外時槽的需求容量之一要求，直到該作列大小減小為 止。 將以AC表示分配給鏈路（i，k)的時槽總數（在ms=2的情 形下被量化為一時槽的1/2)。係以下式來界定時槽需求： d(r;:，Qnc)， (4) 。亥時槽需求是所量測的訊務加上以佇列大小來表示的估計 所需的額外容量之一函數。然後將該鏈路所需的時槽數 7T"表示為下式： T:ed=max(7]m (5) 將才a疋給該鏈路的衡量值表示為下式： ΜΤ-ΤΤ^Ν： (6) 該衡量值是應經由DA時槽分配機制而分配給該鏈路的額 外時槽的估計數目之一量測值。B是可標稱化地設定在一 時槽的大約1/4至1/2而將足夠的過量容量分配給各鏈路以

O:\88\88519.DOC -44- 1236242 避免f著的彳宁列排隊之—㈣項。雖然我們使用方程式⑷ 中界疋的衡里值來解說該方法，但是亦可將各種其他形式 的衡量值用來作為分配DA時槽的依據。 山圖8示出DA時槽指定程序36的狀態圖。該狀態圖及協定 丄換係^貞似於半永久性時槽指定程序的那些狀態圖及協定 又換為了簡化協定訊息的處理，任何時間只能有單一執 行緒的DA時槽分配在進行卜閒置程序執行事件管理的方 式為：該程序在容許將—狀態改變為—個其他狀態之前， 先檢查所接收的事件。 足些作業包括下列步驟。檢查所接收的訊息，以便決定 該等訊息是否與DB的現行狀態—致。如果—訊息與該DB 不致，則捨棄該訊息。某些暫停時間可指示需要重定 狀態。本程序執行該功能。本程序亦決定在已知節點的訊 務負載之情形時DA時槽指定是否為最佳的。如果本程序決 定必須將—新時槽加人—特定的鏈路，則其可使得轉 變為加入D Α時槽狀態。 如下表13所列出的，DA時槽指定協定中有四種必須的基 本訊息類型。這些訊息類型非常類似於半永久性時槽分： 中使用的那些訊息類型。這些訊息類型的使用是明顯易知 的，且與前文中對半永久性時槽分配程序的說明一致。

----—- --___ 訊息類型 REQ_DATS REPLY_DATS CONFIRM -—__ —__ 5孔息功能_ 要 -—-- 回覆所接收的REQ DATS 回應所接收的REp£y DATS

O:\88\88519.DOC -45- 1236242

DELETE TS LINK—METRIC 指示被刪除的時槽指定之訊_ 將通到各鄰近節點的鏈路衡量值之訊 息廣播到各鄰近節點 (1，2)加入一個額外的DA時槽分配。對應的協定訊息交換係 示於表5。節點i傳送一 REq—dats(l==(4 2,5,6))，指示其可 支杈所有時槽5及6、以及次時槽4.2，而開始該交換。該清 單可包含所有未使用的時槽及DA時槽，其中後者是較被不 需要的。 當傳送該要求訊息時，對時槽及鏈路排程訊息資料結構 作適當的改變。節點2正在使用時槽丨、3及6作為通到其3 個鄰近節點的鏈路之半永久性分配，且正在使用次時槽2 ^ 及3.2作為DA分配。其可選擇次時槽4.2或時槽5的兩個次時 槽。其可選擇並在回覆訊息中傳送該選擇。 當傳送一回覆訊息時，也對時槽及鏈路排程訊息資料於 構作適當的改變。最後，當傳送或接收一確認訊息時，即 將適當的時槽之狀態改變為”次時槽4·2被DA分配給鍵路 (1，2) 〇 ”

鏈路要求一個額外的DA 時槽

REQ—DATS(L=(4.2,5,6)) 暫停時間並重新嘗試 —接收 傳送 REQ—DATS(L=(4.2,5,6)) REQ—DATS(L=(4.2,5,6)) O:\88\88519.DOC -46- 1236242 示出了四類的事件：υ接收的訊息、2)檢查暫停時間、 3)鏈路衡量值的重新計算、以及4) DA時槽的需求及da時 槽的刪除。首先將接收的訊息比對鏈路排程訊息db，以便 確保該訊息與該DB的目前狀態一致。例如，如果我們將一 要求傳送到一鄰近節點，則預期的次一訊息是一回覆。 ，了簡化此種分散式協定，一次只容許一執行緒的da 協定訊息交換。在開始一加入DA時槽轉變之前，或在處理 一 REQ—DATS訊息之前，先檢查該DB，以確定是否有其他 的DA訊息正在進行中，而在程序中強制執行一次只容許一 執行緒的DA敎訊息交換之規^。如果因另一DA協定執 行緒目前正在進行中，而無法開始一額外的時槽，則將不 執行該額外的時槽。 可對次一機會自然地重新排程，以便重新計算鏈路衡量 值及DA時槽需求。可根據一預定的時程而定期重新計算鏈 路衡里值。鏈路衡量值大於某一臨界值 的一鏈路是用來獲得一個新的DA&時槽之一候選鏈路。 將選擇具有超過該臨界值的最大衡量值之鏈路作為被分 配有一個新的DA次時槽之次一鏈路。當需要分配一個新的 DA-人日守槽，且如果其滿足上述的條件，則在DA時槽指定 程序中進行一轉變為加入Da時槽狀態。 _______表 15 閒置狀態的程序(DA事件管理）-----

Case事件類型~ ' ----- 接收的訊息：

At If接收的訊息與鏈路排程訊息DB中有關該Nbr_ID的狀 悲不一致 一

O:\88\88519.DOC -48- 1236242 捨棄訊息 Elseif 訊息類型=REQ__DATS If在鏈路排程訊息DB中針對鏈路加入沒有自Nbr_ID 接收一先前REQ_DATS β外的待處理之DA訊息活動 轉變至程序REQJDATS狀態，以便處理訊息 Else 拒絕新的鏈路，並將否定的REPLY_DATS訊息傳送 到 Nbr一ID End Elseif 訊息類型=REPLY_DATS 轉變至程序REPLY_DATS狀態，以便處理訊息 Elseif 訊息類型=CONFIRM 轉變至程序CONFIRM狀態，以便處理訊息 Elseif 訊息類型=DELETE_TS 轉變至程序DELETEJTS狀態，以便處理訊息 End 一 檢查暫停時間： 檢查所有的暫停時間 If 一鏈路在DAJReq狀態的暫停時間屆滿 轉變至加入DA時槽狀態 If 一鏈路在DAJReply狀態的暫停時間屆滿 針對時槽Ns而重定時槽指定DB，並針對指標Nbr_ID 而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊息狀態 End 重新計算鏈路衡量值及DA時槽需求： 重新計算鏈路衡量值 在一 LINK—METRIC訊息中將新的鏈路衡量值傳送到所有 的鄰近節點 將各鏈路衡a：值排序，並選擇Largest_link_metric If(鏈路排程訊息DB中沒有待處理的DA訊息活動)and (Largest—link—metric > Max—metric 一threshold) 轉變至加入DA時槽狀^，以?更將新的DA時槽指定加 入 Nbr一ID End DA時槽刪除： 轉變至DA時槽刪除狀態，以便刪除Nbr ID的時槽 End — 額外的DA時槽程序之虛擬碼係示於表16。該虛擬碼開始 O:\88\88519.DOC -49- 1236242 一要求協調時槽指定及只有兩個鄰近節點間之協定訊息交 換之程序。要求鏈路的節點將具有該鏈路可接受時槽的清 單之一 REQ—DATS訊息傳送到候選的鄰近節點。 該候選時槽清單必須包含所有的未使用之次時槽、以及 衡量值低於某一臨界值Min_metric_threshold的所有之DA 次時槽。該等DA時槽可能目前被暫時分配給其他的DA訊 務。該清單將按照優先順序排序，以便指示對現有依照需 求進行的時槽指定將造成最少擾亂之次時槽偏好。該按照 優先順序的排序首先是未使用的時槽，然後是具有最小衡 量值的次時槽，然後一直排序到具有小於Min_metric^threshold 的最大衡量值之次時槽。 為了簡化此種分散式協定，一次只容許一執行緒的DA 協定訊息交換。這係在閒置程序中強制執行一次只容許一 執行緒的DA協定訊息交換之規定。只傳送REQ_DATS訊息 一次，但是如果鄰近節點目前正在處理另一DA協定交換， 則該傳送可能是不成功的。在此種情形中，該節點最後將 接收一否定的REPLY_DATS訊息。如果下次評估鏈路衡量 值時，該節點具有最大的衡量值，則在此種情形中可再度 進行加入DA時槽的嘗試。一旦傳送了 REQ^D ATS訊息之 後，該程序即返回到閒置狀態，此時可處理其他的事件。 表16 將一新的DA次時槽加入節點Nbf_ID的鏈路之程序（產生 REQ—DATS訊息） _

~~建構時槽（次時槽）的清單Ls，以便將未使用的時槽及具 有過量容量（Link_metric<Min—metric_threshold)的 DA 次 時槽提供給Nbr_ID O:\88\88519.DOC -50- 1236242 將清單Ls附加到REQ—SPTS訊息，並傳送到NbrJD 針對指標Nbr JD而在鏈路排程訊息DB中建立且在時 槽指定DB中建立暫停時間及鏈路訊息狀態'____ 接收一 REQ_DATS訊息的鄰近節點將使其DA時槽指定 程序轉變為REQJPTS狀態。處理該訊息的程序係示於表 17。該程序取得所提供的次時槽清單Ls，並選擇其偏好的 次時槽Ns。被接受的次時槽是該清單Ls上的第一次時槽 Is，而該次時槽在時槽指定DB中被標示為未使用的，或者 該次時槽是在一小於Min_metric_threshold的衡量值下被 DA分配。然後傳送具有該選擇的一 REPLY_DATS回覆訊 息。如果無法接受該鏈路，或者如果有另一 DA時槽指定正 在進行中，則傳送一否定的REPLY—DATS回覆訊息。該程 序也對鏈路排程訊息DB及時槽指定DB中之狀態作適當的 修改。 _ 表 17_ 處理(來自Nbr_ID的)REQ^DATS訊息之程序 ~ 奋查自Nbr_ID接收的具_先順序的可用次時槽清軍 指定DB中之現行分配比較 /、曰 選擇最佳指定=Ns作為該清單上的次時槽，而該次時槽是在時样 定DB中被標示為未使用的，或是在Link metric < Min metric threshnlrT/I 情形下被DA分配 — --snold的

If沒有一個次時槽滿足可接受的條件 拒絕新的鏈路，並將否定的REPLYjDATS訊息傳送到ID Return至閒置狀態 — 〜

Else 對時槽指定DB作適當的修改(將其標示為DA_Reply) 對於時槽Ns而言 If時槽Ns被DA分配 將DELETE一TS傳送到被分配有該DA時槽的鄰近節

End 將時槽選擇Ns附加到REPlyjdATS訊息，並傳送到Nbr也 ——票Nbr—ID而在雙非程訊息DB中建立暫停時間j

O:\88\88519.DOC -51- 1236242 息狀態(至具有時槽Ns的DA_Reply)

Return至閒置狀態

End_____ 係以表18所示之方式處理一接收的REPLY_DATS訊息。 係自該訊息提取自鄰近節點接收的次時槽選擇Ns。我們要 求該節點以一肯定的或否定的用來指示其將同意使用被分 配的時槽之確認訊息來確認該回覆。如半永久性分配程序 中所述，此種三方呼叫連繫消除了該排程程序結果中之不 確定性。 如果該REPLY一DATS訊息是一肯定的回覆，則檢查次時 槽選擇Ns f以便讀定其對新鏈路的一個新da次時槽是否仍 然是一可容許的指定。如果其是可容許的，則對時槽指定 資料庫及鏈路排程訊息資料庫中之狀態作適當的修改。然 後送回一肯定的確認訊息。 如果所接收的REPLY—DATS訊息是否定的，則針對該 Nbr—ID而重定時槽指定資料庫及鏈路排程訊息資料庫。否 則’如果該選擇Ns不再是可容許的，則針對該Nbr—ID而重 定鏈路排程訊息資料庫。然後將一否定的確認訊息傳送到 拒絕該鏈路的鄰近節點。 自t自Nbr—ID的REPLY一E^XtS訊息提取時槽選擇Ns ---- 肯定的REPLY—DATS訊息）and (選擇Ns仍然是可容許來自時槽指茨 對時槽指定DB作適當的修改(將其標示為DA_RePly) 中對於時槽Ns而言，且在鏈路排程訊息中之鏈路訊息狀態

NbrJP^Jt O:\88\88519.DOC -52- 1236242

If時槽Ns是被DA分配的 將DELETEJTS傳送到分配有該DA時槽的鄰近節點 End 為Ns產生確認訊息，並傳送到灿!· id Return至閒置狀態 —

Elseif否定的REPLY_DATS訊息 路 針對時槽Ns而重定時槽指定DB，並針對指標Nbr ID而重定’ 排程訊息DB中之鏈路訊息狀態 一

Return至閒置狀態 Else 針對指標Nbr一ID而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊息狀態 將否定的確認訊息傳送到Nbr ID Return至閒置狀態

End_____ 表19示出處理確認訊息的程序。如果確認訊息是肯定 的，則將所選擇的次時槽加入該Nbr_ID的鏈路之分配。在 時槽指定DB中將指定的時槽Ns標示為DA_Alloc，旅針對 指標Nbr_ID而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊息狀態。如 果該訊息是一否定的確認訊息，則針對該次時槽而重定時 槽指定資料庫及鏈路排程訊息資料庫。 __^_19____ 產竺來自Nbr_ID的確認訊息之程序 _ _

If肯定的確認訊息 對時槽指定DB作適當的修改(將其標不為DA_A11〇c) 對於時槽Ns而言 針對指標Nbr_ID而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊息狀態 Return至閒置狀態

Else 針對時槽Ns而重定時槽指定DB(將其標示為未使用） 針對指標NbrJGD而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊息狀態

Return至閒1；1大態 End 可能為了數種理由中之一種理由而需要將一被分配的時 槽解除分配。如果在正常作業的過程中，一鏈路故障或變 O:\88\88519.DOC -53- 1236242 為不可靠，則該網路拓撲控制功能涉入以解決不可靠的鏈 路問題。最後，其可產生一網路拓撲改變（例如鏈路刪除） 事件，用以指示半永久性時槽指定程序刪除指定給該鏈路 的所有時槽。 涉及該程序的各步驟係示於表20。係自要求解除分配與 其他節點共用的所有時槽之節點傳送一 DELETE_TS訊 息，而將該鏈路解除分配。此外，重定鏈路排程訊息DB及 時槽指定DB中之適當的資料項。 _^_20_ 對節點Nbr—ID的DA TS刪除之程序（產生DELETE—TS訊 息)__

建構訊息DELETE 一 TS，該訊息包含將要被删除的DA次時 槽Ns，並傳送到Nbr_ID 針對指標Nbr_ID而重定鏈路排程訊息DB，並針對次時槽 Ns而重定時槽指定DB Re turn至閒置狀態 表21示出處理一接收的DELETE_TS訊息之程序。係自該 訊息中提取要被解除分配的次時槽Ls。然後重定時槽指定 DB及鏈路排程訊息DB中之適當的狀態。 表21 處理來自Nbr_ID的DELETE—TS訊息之程序 自來自Nbr_ID的DELETE—TS訊息提取DA次時槽 針對次時槽^Ns而重定時槽指定DB(將其標示為未使用） 針對次時槽Ns而重定鏈路排程訊息DB中之鏈路訊息狀 態 Return至閒置狀態 亦可將該鏈路排程演算法應用於相位陣列天線16所產生 的多個同時波束。假設延伸到具有若干節點的一系統，其 O:\88\88519.DOC -54- 1236242 中各節點採用具有諸如一多波束相位陣列(或其他類型的 多個定向天線）等的各別接收機之多天線波束。此外，假設 所有的節點並不必然都具有相同數目的波束，φ即節點k 具有Bk個波束。此種方式等同於在任何時槽上可以有〜個 並行的鏈路。 我們正在延伸前文中之說明（該說明假設一單一被操控 的波束）’以便讓數量大於Bk的一組鄰近節點在時間上共用 該等Bk個波束。縱使該等節點可能分別具有不同數目的波 束，但疋對於各波束等於Nframe而言，所有的節點還是必須 使用一共同的時槽格式、以及各時框有若干時槽的時框。 在任何節點k上，考慮在該節點的Bk個波束中之任一波束 上的半永久性（SP)分配的時槽的數目之上限（及連帶的各 波束可容許的鄰近節點之最大數目），且以仏6咖來表示該 上限。Nbeam的值只取決於各時框的時槽數目，並不取決於 波束的數目。如同方程式（3)，我們將規定Nbeam必須滿足下 列方程式：

Nframe之2 · N beam·1 (7) 假設係由若干定向鏈路連接一網路中所有的節點，其中 節點k具有Bk個波束’而係以跳時之方式共用波束，且波束 係指向節點k的鄰近節點。此外，假設各波束可容許的鄰近 郎點數目專於Nbeam，5亥NbeamS各波束可容許的半永久性時 槽數目之固定限制（其中各鄰近節點被分配有一半永久性 時槽）。 如果在各鄰近節點上的各波束的Nbeam之該固定值滿足 0\88\88519.DOC -55- 1236242 方程式（7)，則所有㈣點可藉由於鄰近節點針對鏈路的相 協義❿…、/頁考慮其他的節點在一次以上的跳開中選擇 了哪些鏈路，即可為各這些鏈路及各該節點的波束選擇一 不同的半永久性時槽。此種方式可讓各節點只與其鄰近節 d通。fL #可以一種非常直接之方式為各波束選擇該節點 的Nbeam個半永久性時槽。藉由遵循該策略，各節點可支援 至少由下式所表示的數量之鄰近節點 iNk==t5k · Nbeam 且各節點被分配有-單—的半永久性時槽，而各波束被分 配有不超過Nbeam個的此種時槽。 在滿足方程式⑺的情形下對各波束可支援u鄰近 即點的驗證係直接㈣對單-波束情形t所作觀测的驗 證。此時如果係以相同的方式將所有Bk個波束之半永久性 時槽排程，則顯然可支援的鄰近節點數目是波束數目盥各 波束的鄰近節點數目之乘積，也就是方程式⑻所得到的社 果。 〇 各節點有不同數目的波束的兩個節點 指定之:例係示於围1。。在該例子中，節點1具有二:: 束且即點2具有3個波束。雖然這兩個節點具有不同數目 的波束’但是這兩個節點必須使用相同的時框結構。在該 例子中各日守框有Nframe=5個時槽。由方程式（？）及（8)可头 此種方式可讓節點丨具有最大6個個鄰近節點，且 最大9個的鄰近節點。 ”有 開始時，這兩個節點都具有比在方程式⑺及⑻限制下可

O:\88\88519.DOC •56- 1236242 谷斗的取大鄰近節點數少一的數量之鄰近節點。係針對各 =路而示出半永久性波束/時槽的分配。這些節點可在仍然 二足方程式⑺及⑻的限制之情況下在該等節點之間加入 =外的鏈路。鏈路排程協定將為各節點的半永久性分配 戈出-可接受的波束/時槽，且該協定係以與其在 的情形下操作實質上相同之方式操作。 / 1應的協定訊息交換係示於表22。節點Η#送—具有至少

Nbeam個候選時槽的清單之REQ SPTSa=il 9 一 ^ (i，2, 3))，而開始 邊父換。請注意，係以 b及c夾矣+、士 丄 0 . 來表不沒3個波束的識別碼， 係以波束識別碼的下標來表示時槽編號。節點卜必須識別 =在波束a上已使用了所有3個容許的半永久性時槽，但該 節點在其波束b上只分配了 3個容許的半永久 個半永久性時槽。 因此，節點丨將（波束13上可用的）3個半永久性時槽之一、生 單傳送到節點2。該清單將包含該波束上的所有未使用的： 4曰及DA時槽。當傳送該要求訊息時，即對時槽及鏈路排程 訊息資料結構作適當的改變。節點2先前已針對該節點至其 8個鄰近節點的鏈路而分配波束3及b上之所有可用的半永 久性時槽。 因此，波束C是可接受一個新的半永久性分配之唯一波 束。當節點2自節點i接收REQ_SPTs(L=〇, 2, 3))時，節點2 選擇波束/時槽e3作為將為該新的鏈路而卫作的唯一之波 束/時槽（先前已分配eih2作為半永久性時槽）。節點2在回 覆訊息中傳送該選擇。當傳送—回覆訊息時，亦對波束/

O:\88\88519.DOC -57- 1236242 曰守槽及鏈路排程訊息資料結構作適當的改變。最後，當傳 运或接收一確認訊息時，即將適當的時槽之狀態改變為 ’’半永久性分配給鏈路（1，2)，，。 p__；_^22 ___2 針對自節點1至節點2的A鏈 路，而自其網路拓撲控制功 能接收鏈路增加事件 #liREQ^SPTS(L=(l? 2, 3)) REQ_SPTS(L=(15 25 3)) 接 f REPLY—SPTS(slot 3) — ^ 送REPLY一SPTS(slot 3) 傳送 CONFIRM(Slot 3) —接收 CONFIRM(Slot 3) 將波束/哼:槽h分配給鏈路將波束/時槽c3分配給鏈路 lihl)___ (U2j_ 實施多波束排程演算法/協定所必須的改變是簡易的且 係如下文所述。增加波束識別碼作為時槽DB及鏈路排程訊 息DB的狀態中之一變數。使用方程式（7)及（8)作為決定是 否可將一個新的半永久性時槽排程之準則。我們為該網路 指定參數Nframe& Nbeam的值。 為了將一個新的半永久性時槽提供給一潛在的鄰近節 點，該演算法必須先找到鄰近節點的數目小於Nbeam的一波 束。然後可利用該波束加入新的鄰近節點。節點傳送到其 鄰近節點的REQ一SPTS訊息將指定目前並未被半永久性分 配的該波束可用之Nbeam個時槽。 在接收到一 REQ—SPTS訊息時，該節點必須找到其波束 中使鄰近卽點的數目小於Nbeam的一個波束。然後可使用該 波束加入新的鄰近節點。將所接收的REQ—SPTS訊息中之 Nbeam個時槽的清單與目前並未分配給所選擇的波束之 O:\88\88519.DOC -58- 1236242

Nbeam個時槽比較時，可找到兩份清單中共同的至少一時 槽。可選擇該時槽作為要在REQ—spTSm息中傳送的時 槽 旦發出的節點接收到該REQ—SPTS訊息之後，兩個 蟥點將已選擇其波束及共同的時槽分配。 孩例子默示地假設係將一單一的頻帶用於各波束。在此 種N形中，一節點可以有數個波束同時經由相同的頻帶通 訊，而不會干擾。此種無干擾的作業實際上可能是很難支 援的在不同頻π上工作的各波束（亦即，圖1 〇中之波束&、 γ、及c分別使用一不同的頻帶）也以類似之方式表述該問 題。就排程演算法而論，我們將應用與半永久性時槽的分 配相同之限制條件。然而，在實際分配時槽/波束組合時， 我們將需要找出一種使兩個節點使用相同的波束（等同於 使用相同的頻帶）及相同的時槽之分配。自排程的觀點而 論，上述方式等同於使各波束/時槽的組合不相同。因此， 可用夺才曰的數目是波束數目乘以時框大小的結果。在此種 情形中’係由下式表示將半永久性時槽分配給潛在的鄰近 節點之限制條件 ^frame—2 · N-1 , 其中B表示波束的數目。對鄰近節點的數目之限制要比方 程式（7)及（8)之限制稍微嚴格一些，這是因為有共用一半永 久性時槽的各節點也必須使用相同的波束/頻道以及相同 的時槽之要求。對於Nframe=5 = 、 J椚卞而吕，則方程 式（9)的限制條件容許各節點有8個鄰近節點，而方程式（7) 及（8)的限制條件將容許各節點有9個鄰近節點。 >

O:\88\88519.DOC -59- 1236242 圖ίο所示例子的問題具〃 束，而各波束係在-不同的^即各節點具有1 2 3個波 及_吏用-不同的頻帶;7工作，亦即，波束…、 狄的颂▼。亦假設時框的大小為5。兩個 卽點業已將7個半永久性睡播 ^ ， 、 、曰提父、巧各鄰近節點，且因此由 方程式（9 )可知，這兩個筋 個即2可分別將一個半永久性時槽加 入一額外的鄰近節點，而可在該等節點之間建立一鍵路。 所提又的該等半永久性時槽係示於該圖中，且建立半永久 性時槽指定及新鏈路所必須的訊息交換係示於表23。節Μ #^EQ^SPTS(L=(a4^ (該訊息f須包含該節點先前尚未分配作為半永久性時槽 的8個波束/時槽組合)傳送到節點2，而開始該訊息交換。 在忒例子中，蟥點2已被分配有未被節點丨使用的7個波束/ 時槽組合（該等組合係在該REQ—spTSm息中所接收的8個 波束/%槽組合中）。因此，按照方程式（9)，必須至少有一 個剩餘的可被選擇以供分配之波束/時槽組合〇5)。如圖n 及表23所示，該組合是被分配給節點1與2間之鏈路的半永 久性波束/時槽組合。 節點1 針對自節點1至節點2的A鏈 路’而自其網路拓撲控制功能 接收鏈路增加事件 •60- 1 _ 表 23 節點2 傳送 REQ—SPTS(L=(a4、a5、—接收 REQ—SPTS(L=(a4、 七3、b4、b、c3、c4、c5)) a5、b3、b4、b5、c3、c4、 c5)) 2 接收 REPLY—SPTS (Beam/Slo —傳送 REPLY—SPTS (Beam/ 3 5) Slotc5) 傅送CONFIRM (Beam/Slot c5)—接收CONFIRM (Beam/Slotc5)

O:\88\88519.DOC 1236242 將Beam/Slot c5分配給鏈 ^0,2) 將 Beam/Slot c5 分配給（1，2) 本發明因而將_籍穿冬" 一" -- 刀政式鏈路排程演算法及協定提 tr陣列網路。對㈣算法/協定細節的說明係假設各 =一單一定向波束的情形，其中該各節點的一單-定 χ兩、P冰 才糟/月間疋分時的且指向各鄰近節點以 便進仃接取。然而，女士、各 而本方法可用於各節點有一任意數目的 被刼控之波束。 【圖式簡單說明】 圖1出根據本發明的一無線行動對等式網路。 ®彳據本U的—無線行動節點之—更詳細的方塊 圖。 圖3示出根據本發明的由若干時槽構成之—時框。 圖4示出根據本發明而將可料槽排程_2所示之網 路。 圖5是根據本發明而將半永久性時槽及可用時槽排程之 一上層狀態圖。 圖6示出根據本發明的一半永久性時槽排程程序。 圖7示出根據本發明而將—半永久性時槽分配給-新的 通訊鏈路。 圖8不出根據本發明的一可用時槽排程程序。 圖9示出根據本發明而將—可用時槽加人—通訊鍵路。 圖⑽U示出根據本發明而根據來自一相位陣列天線的 多個同時天線波束而將一半永久性時槽排程給—新的通訊 鍵路。

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Claims (1)

1236242 拾、申請專利範園·· 1 . 一種無線通訊網路，包含·· 複數個行動節點，各行 到該收發機的—定向天線、以及被二—收發機、被連接 制及破連接到該收發機的一控 制為，该控制器包含： 一第一時槽單元，用 永久性砗Μ 卞對各打框排程一各別的半 T槽，以便與各鄰近的行 並在各時框中 即2建立一通訊鏈路， τ邊下至少-可用的時槽； 至少-;軍元，用以根據鏈路通訊需求排程該等 通訊鍵:㈣，以便亦服務與-鄰近的行動節點間之 一天線對準單元，用 期間，使爷$ ^ 1 Α ，、谷鄰近的仃動節點通訊 I亥疋向天線朝向該鄰近的行㈣點對準· 各通訊鏈路係由一發出的 動節點形成，兮淼山^ 動即2及一接收的行 口亥舍出的行動節點將對 该接收的行動， 9 要求傳輸到 .該發出的行動》 勳即”，、占將一回覆傳輸到 旧仃動即點，該發出的行 到該接收的行動節點，且若並夫垃ρ4 —確認訊息傳輸 接收的行_ 纟收到@確認訊息，則該 勒即點再度傳輸該回覆。 2·如申請專利範圍 ^ ^ 貝 < 無線通訊網路，J：由二―^ 该接收的行動節 路/、中该回覆指示 苟即點疋否接党該要求。 3·如申請專利範圍第2項之益線通 』間屆滿之後並未接收到-中右在-％間 度傳輸該要求。 ^ 則該發出的行動節點再 O:\88\88519.DOC 1236242 4. 如申請專利範圍楚 巳圍弟3項之無線通訊網 預定次數的嘗試中傳輸該要求。 -中取夕只在一 5. 如申請專利範圍第!項之無線通訊網路 的數目小於N，則該控制器將其n、；；、中: —可用時槽。 求久性日守槽排程為 6 -種建立複數個行動節點的通訊 包含一收笋機,,± <方法’各行動節點 收“、破連接到該收發機 連接到該收發牆的^ * 疋向天線、以及被 含下列步驟：控制器’該方法針對各行動節點而包 針對各辞框排程―各別的半永久性時槽，盘一_ :丁動即點建立-通訊鏈路’並在各時‘中留：，^ 可用的時槽； 化甲孬下至少_ 根據鏈路通訊需求排程該等至少 亦服務與-鄰近的行動節點間之通訊鍵路用的日讀，以便 在”各4近的彳讀節點通訊朗 該鄰近的行動節點對準；以及 -疋向天線朝向 各通㈣路係由一發出的行動節點 點形成，該發出的行動節點將對時槽的==行動節 收的行動節點，而該接收的行 求傳輸到該接 一回覆傳輸到該發出的1"‘，’ 、收到該要求時將 收到該回覆時將—碹#的仃動節點於接 右亚未接收到該確認訊息，則該接收的丁動即點，且 該回覆。 即點再度傳輪 的 7.如_請專㈣圍第6項之方法，其中該回覆指示該接收 O:\88\88519.DOC -2- 1236242 8. 9· 10. 行動節點是否接受該要求。 如申請專利範圍第7項之方法，其中若 之後並未接收到該回覆，則該發出的：；時間期間屆滿 要求。 即點再度傳輪該 如申請專利範圍第6項之方法，其 於Ν，則將其中—半永久性 路的數目小 如申請專利範圍第9項之方法，= 為、—可用時槽。 要等於N’則將依照需求指定的時枰：通=路:數目將 時槽。 T耗排权回到一半永久性 O:\88\88519.DOC -3-