專利名稱：將新的設備連接到現有的網絡的方法
技術領域：
本發明涉及一種將新的設備連接到現有的網絡的方法。網絡或者微微網包括協調者，其控制某些部分，例如該網絡的小區或者群集。這樣的網絡通常被稱為基于群集的或者基于微微網的網絡。例如，藍牙標準被用于基于微微網的網絡。該群集的中央控制器因此被稱作群集頭部或者微微網協調者(PNC)。本發明的方法是基于如何向越出現有的PNC的傳輸距離的范圍外的設備通知現有的PNC，并且然后可以怎樣將該設備連接到現有的微微網，從而避免在鄰近、不協同的微微網之間的干擾的過程。
背景技術：
本發明尤其涉及按照協議IEEE P802.15.3的無線個人區域網(WPAN)。這個協議是以集中和面向連接的自組織分組(ad-hoc)網絡拓撲結構為基礎的。在新的網絡的初始化時，一個設備或者節點將被要求承擔WPAN的協調者的作用，即，其將變為微微網協調者/調度器(PNC)。該PNC可以-提供基本網絡同步時間，-執行許可控制，-按照預先規定的服務質量(QoS)策略集合在微微網上分配網絡資源，-分配可用于數據傳輸的信道工作時間(CT)資源量，和-管理功率安全請求。
設法訪問該媒體的設備試著檢測協調者以與之聯系。如果其在確定的一段時間內沒有檢測到協調者，其本身變為微微網協調者。在一個微微網中參與的設備不時地尋找具有更好的信號或者更低的網絡負荷的其他的微微網。微微網的每個設備可以聽取該PNC和時隙分配。
共享相同的信道頻率的交疊的小區可以建立子/鄰居微微網，其在設置在相同的頻率上和在范圍之內的二個PNC(父和子/鄰居)之間對信道劃分時間。
IEEE 802.15.3協議可以在無線個人區域網(WPAN)中用于對等(peer-to-peer)網絡通信。現行的媒體訪問控制(MAC)規范是基于集中的方法。對無線媒體的訪問是由稱作微微網協調者(PNC)的中央設備授權的。PNC和在其控制之下的所有的設備形成一個微微網。在不是所有的設備在共有的傳輸和接收范圍內的情況下，有可能形成幾個微微網。在IEEE 802.15.3中定義的一個用于多個微微網情形的拓撲結構由PNC的分層結構組成。根據定義一個PNC是在該分層結構中最高的PNC。這個PNC可以具有一個或者幾個子PNC(CPNC)，子PNC本身可以具有幾個子PNC等等。當設備打開的時候，其開始掃描用于現有的PNC所有可利用的信道。當掃描時，有關使用中的信道的信息也被采集和存儲。該設備使用無源掃描，其從PNC傾聽信標幀。這可以很好地顯示出是否在附近存在一個微微網。如果在掃描過程期間，沒有檢測到類似信標的廣播信號，該設備假定在其附近沒有其可以相連的PNC。該設備于是將通過內部地發出一個PNC開始原語承擔PNC的角色。
Nishant Kumar“802.15.3 MAC layer Overview and ProposedEnhancements to Support UWB PHY”，移動和便攜式收音機科研小組，弗吉尼亞技術，公開了子微微網特征。一個替換的協調者使用信道請求時間命令請求GTS(保證時隙)。在接收到GTS時隙之后，子PNC在專用的GTS中開始發送信標。子微微網使用各自的微微網ID(標識符)。子微微網只在GTS分配上依賴父微微網。連接、認證、安全和確認是在子微微網內處理的，并且不涉及父PNC。子PNC設備可以與在父微微網或者子微微網中的任何的成員通信。
而鄰居微微網是自律式的，并且只在GTS上依靠父微微網。其使用各自的微微網ID。連接、認證、安全和確認是在鄰居微微網內處理的，并且不涉及父PNC。鄰居PNC設備只發送信道時間請求給父PNC，并且聽取其信標。
超級幀包括三個子段，比如信標、CAP(競爭接入階段)、CFP(競爭空閑階段)。該信標傳送控制信息，當前超級幀的每個數據流索引分配的GTS，并且提供網絡寬度的定時信息。CAP以后退步驟使用CSMA/CA(具有防止沖突的載波感測媒體訪問)。其被在該系統中用于無縫數據傳輸、信道時間請求、認證、連接請求、響應和其他的命令。CRP(競爭空閑階段)包括可選擇的管理時隙(MTS)和保證時隙(GTS)，其被用于異步或者同步的數據流。PNC在CAP信標中控制在CAP期間發送的數據的類型。
US6,381,467 B1公開了一種具有多個成員的自組織分組無線網絡，其具有當在第一通信信道上通信時識別在網絡管理中對輔助設備的需要的主機。響應該需要，該主機與自組織分組無線網絡的一成員協商，以便該成員變為子主機。該子主機然后承擔對該多成員的一部分的管理。該子主機和該部分然后在與主機協商的第二通信信道上通信。該處理器被編程為響應于檢測到在該自組織分組無線網絡中的第一通信設備和第二通信設備(在該第一通信設備的范圍內但不在主機的通信范圍內)之間建立通信的需要而識別對輔助設備的需要。在這種情況下，該主機可以與該第一通信設備協商，使該第一通信設備變為子主機并且隨后在不同于所述主機所使用的通信信道上建立自己的與該第二通信設備的自組織分組無線網絡。
Godfrey Tan的“Interconnecting Bluethooth-like PersonalArea Networks”(1st Annual Oxygen Workshop，Gloucester，MA，2001)公開了一種個人局域網的算法，該算法一次一個節點地逐步連接一棵樹。當一個節點希望加入該網絡的時候，其發出頻繁的搜索通告(announcement)。已經屬于該分布式網絡(scatternet)的多個微微網的節點周期性地在用于這些通告的預先定義的信道上偵聽，并且就它們是否樂意接受新的鄰居做出響應。當存在一個以上的節點響應新節點的時候，必須進行判定應該在哪個現有節點上加入新的設備。這個判定可以由該新節點基于其聽取的響應做出或者由根做出。該根可以從所有偵聽到搜索消息的子節點收集信息并且選擇由哪一個節點對搜索節點做出響應。當一個新節點連接到該分布式網絡中的一個節點時，后者變為“父”，并且前者變為其“子”。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種連接到現有的集中的無線電網絡(微微網)的方法，其包括主機設備，諸如網絡協調者，和在網絡協調者(PNC)的傳輸范圍內的至少一個另外的設備，不在網絡協調者的傳輸范圍內的另一個設備。另一個目的是提供一種網絡，越出該網絡協調者的傳輸距離的范圍外的新的設備可以相連到該網絡。
該目的是通過一種連接到現有的集中的無線電網絡(微微網)的方法解決的，該現有的集中的無線電網絡包括-主機設備，諸如網絡協調者，和-在網絡協調者的傳輸范圍內的至少一個另外的設備，不在該網絡協調者的傳輸范圍內的至少一個新的設備，并且該方法包括步驟-新的設備變為一個臨時的網絡協調者，其廣播一個具有啟動請求(諸如，PNC請求IE)的信標，該信標表示其意欲相連到一個現有的網絡(微微網)；-那些變為子網絡協調者的設備以一個或者若干廣播或者單播幀的形式發響應信號給啟動信標，該一個或者若干廣播或者單播幀表示他們是可利用的子微微網協調者；-起臨時網絡協調者作用的新的設備掃描信道或者頻率，接收響應信號，并且將可利用的子網絡協調者的至少一個選擇為主機；-確認至少一個所選擇的子網絡協調者的響應信號，和-結束臨時網絡協調者的作用，并且對于所選擇的起協調者作用子網絡協調者變為從屬設備。
當所述新的設備變為臨時PNC的時候，其能夠在傳輸范圍內廣播信號，諸如由傳輸范圍內任何設備讀取的信標。接收啟動信標的設備被告知新設備要連接到網絡的意圖，并且同時事實是，即使信號電平高于該設備自己的PNC中一個，該設備也不會感覺到進行了移交，因為新設備不會保持作為PNC。
做為選擇，變為子網絡協調者的步驟可由已經接收具有啟動請求的信標的設備執行-就是否變為該父網絡協調者的子網絡協調者詢問其網絡協調者(主機)，以便變為新的設備的主機，或者-無需詢問父網絡協調者，本身變為子網絡協調者。
啟動信標可以包括表示臨時網絡/微微網標識符的信息元素。這個臨時標識符表示其他的設備既不應該連接到該臨時PNC，也不應該移交過來。
臨時網絡協調者可以在對應于給定數目信標幀的一定時間段內等待響應。在那個時間期間，應該執行在網絡的協調者和可能的子PNC之間的交換。當該特定時間段結束，并且掃描信道/頻率沒有發現子PNC的時候，新的設備本身變為新的PNC并且啟動一個自己的微微網，因為附近沒有微微網可以相連。
按照一個實施例，對選擇的子網絡協調者的確認被作為信標信號的一部分傳送，使得其他可利用的子PNC可以立即返回到其以前的狀態。
該目的還通過一種集中的無線電網絡(微微網)解決，該集中的無線電網絡(微微網)包括至少二個設備，其中該至少二個設備中的一個是其信標具有一個傳輸范圍的網絡協調者，并且其中至少另一個設備是處于該網絡協調者的傳輸范圍之中，而且其中新的設備掃描信道或頻率以便發現現有網絡的網絡協調者的信標，從而與其連接，其中-如果新的設備在特定時間內沒有接收到由網絡協調者發送的信標，則其變為臨時網絡協調者并且發出表示其意欲相連到一個現有的網絡(微微網)的啟動信標；-屬于現有的網絡(微微網)的、接收到該臨時網絡協調者的啟動信標信號的設備，就是否可變為子網絡協調者詢問其自己的網絡協調者，并且在肯定的應答的情況下發送表示其是可連接的可用子微微網協調者的相應的響應信號；-臨時網絡協調者接收響應信號，比較它們，并且確定所述可用設備中的一個將變為其自身要連接的子網絡協調者(CPNC)；-臨時網絡協調者(tempPNC)確認所選擇的CPNC的可用性信號，并且將自己的狀態改變為相對于選擇的子網絡協調者(CPNC)的從屬設備，并且-新的設備從而被連接到現有的網絡(微微網)。
一種計算機程序，其由處理器運行并且包括用于實施將新的設備連接到現有的網絡的方法的命令。
一種用戶電子設備，包括用于運行計算機程序的處理器，該計算機程序包括用于實施將越出網絡協調者的傳輸范圍之外的新的設備連接到現有網絡的方法的命令，并且包括用于實施上述的方法的裝置。
本發明可以通過一個由若干設備組成的集中的無線電網絡概述，其中一個設備起主機或者網絡協調者的作用并且具有一個傳輸距離。基本上，該網絡其他的設備能夠承擔協調者的角色。這個能力被用于將該網絡的區域擴大到大于該主機的傳輸范圍的大小。當一個新打開的設備起臨時PNC作用并且廣播一個表示其尋找子PNC的啟動信標的時候，一個設備向其父PNC請求變為子PNC。子PNC報告其是可用的。該新的設備確定可利用的子PNC之一作為其新的主機。對于所選擇的子PNC的確認可以被廣播以通知在新的設備的傳輸范圍中的所有的設備。該新的設備停止臨時PNC的作用，并且連接到該現有的網絡。
在下文中，將參考附圖進一步詳細地描述本發明，其中圖1舉例說明按照現有技術對于一個設備在第一微微網的PNC-1的信標傳輸(Tx)范圍之外的情形；圖2舉例說明本發明的一種備選方案，具有在新設備位于父PNC的信標Tx范圍之外的情況下產生單微微網的拓撲結構；圖3舉例說明本發明的另一種備選方案，具有已經打開的設備想要連接到微微網并且變成轉發設備的情況下的拓撲結構；圖4舉例說明本發明的又一種備選方案，這里在拓撲結構方面出現的變化結果形成具有二個PPNC和僅僅具有一個CPNC的二個微微網，和圖5舉例說明一種幾個CPNC可利用的情形。
具體實施例方式
圖1舉例說明按照當前技術的一種情形，一個設備在第一微微網的PNC-1的信標傳輸(Tx)范圍之外并且從而不能相連到第一微微網。因此，該新的設備本身必須變為PNC-2，并且開辟第二微微網。二個微微網彼此接近可能導致干擾。例如，處于兩個PNC的傳輸范圍交集之中的設備可以切換到另一個微微網，如果那個PNC的信標信號強度較高。一種對付干擾的解決方案將是在不同的信道上開放第二微微網。但是，存在類似802.15.3a的系統，其中即使兩個微微網在二個不同的信道上工作，信道沒有充分地正交會在它們之間形成干擾。
圖2舉例說明一個具有結果形成單個微微網的拓撲結構的本發明的備選方案，這里新的設備DEVnew，即，剛剛打開的設備位于父PNC(PPNC)的信標Tx范圍的外邊，但是在子PNC(CPNC)的監聽范圍之內。該新的設備將自己連接到所述CPNC，該CPNC變為它的主機。通過建立變為新的設備的主機的CPNC，避免了在PNC的Tx范圍之外的新的設備本身變為PNC，并且自己開辟一個微微網。
圖3舉例說明另一個具有如下拓撲結構的本發明的備選方案，這里已經打開的設備意欲相連到微微網，并且變為具有二個主機的轉發設備FDEV第一主機是第一微微網的CPNC-1，并且第二主機是第二微微網的CPNC-2。在這個例子中，在連接新的設備之前的拓撲結構被保持，并且新的設備變為FDEV。通過這個過程，二個完全地分離的微微網被連接，同時保持當前的拓撲結構。
圖4舉例說明本發明的另一個備選方案。該設備的布局與圖3中的那個是相同的。但是，按照該備選方案，與圖3相比在拓撲結構中發生了變化，形成了具有二個PPNC(PPNC-5和PPNC-6)和僅僅一個CPNC-5的二個微微網PN-5和PN-6，而圖3中二個微微網PN-3和PN-4包括二個PPNC(PPNC-3和PPNC-4)和二個CPNC(CPNC-3和CPNC-4)。在新的設備連接到二個微微網之后，該拓撲結構被改變。在這個例子中，當新的設備相連到第一微微網的時候，第一微微網的一個設備變為新的設備的CPNC-5，以及第二微微網PN-6的以前的CPN-6(圖3中是多個)的CPNC，以前的CPN-6變為相連到二個主機，即，CPNC-5和CPNC-6的FDEV。借助于新形成的CPNC-5，二個以前完全分離的微微網由于拓撲結構的變化相連。
圖5舉例說明一種幾個CPNC可利用的情形。在這個例子中，存在三個微微網PN-7、PN-8、PN-9，它們每個具有圍繞PPNC-7、PPNC-8、PPNC-9的特定傳輸Tx范圍。另一個在每個PPNC的傳輸范圍之外的設備被打開。新的設備所處的位置使得三個微微網PN-7、PN-8、PN-9每個的一個設備存在在該新設備的傳輸范圍之內。這意味著如果它們的PPNC允許，三個設備可用作CPNC。在這種情況下，當接通的時候起臨時PPNC作用的新的設備將可用的CPNC中的至少一個確定為其主機。在大多數情況下，該新的設備將正好選擇一個CPNC；但是，也可能該設備想要連接到幾個微微網，或者作為微微網之間的轉發設備FDEV，而在這樣情況下，其將選擇幾個CPNC。這些設備于是將被確認為CPNC。在已經將可用的CPNC的至少一個確定為主機之后，臨時地起PPNC作用的新設備返回到從屬設備的性能。這里未選擇的其他可用的CPNC返回到它們先前處于的狀態。
權利要求
1.一種連接到現有的集中的無線電網絡(微微網)的方法，該網絡包括-主機設備，諸如網絡協調者(PNC)，和-在網絡協調者(PNC)的傳輸范圍(Tx)中的至少一個另外的設備，不在網絡協調者(PNC)的傳輸范圍(Tx)中的至少一個新的設備，其特征在于以下步驟-新的設備變為一個臨時的網絡協調者(tempPNC)，其廣播一個具有啟動請求的信標，諸如，信標中的PNC請求IE，該信標表示其意欲相連到一個現有的網絡(微微網)；-那些變為子網絡協調者(CPNC)的設備以一個或者若干廣播或者單播幀的形式發響應信號給啟動信標，該一個或者若干廣播或者單播幀表示他們是可用的子微微網協調者(CPNC)；-起臨時網絡協調者(tempPNC)作用的新的設備掃描信道或者頻率，接收響應信號，并且將可用的子網絡協調者(CPNC)的至少一個選擇為主機；-確認所選擇的子網絡協調者的至少一個的響應信號，和-結束臨時網絡協調者(tempPNC)的作用，并且作為替代變為相對于起協調者作用的所選擇的子網絡協調者(CPNC)的從屬設備。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于變為子網絡協調者(CPNC)的步驟做為選擇由已經接收具有啟動請求的信標的設備執行，-就是否變為該父網絡協調者(PPNC)的子網絡協調者(CPNC)詢問其網絡協調者(主機)，以便變為新的設備的主機，并且PPNC對這個請求給出一個響應，或者-不詢問父網絡協調者(PPNC)，自己成為子網絡協調者(CPNC)。
3.根據先前的權利要求中的任何一個權利要求的方法，其特征在于所述啟動信標包括表示臨時網絡/微微網標識符(tempPNID)的信息元素。
4.根據先前的權利要求中的任何一個權利要求的方法，其特征在于臨時網絡協調者(tempPNC)在對應于給定數目的信標幀的特定時間段內等待響應。
5.根據先前的權利要求中的任何一個權利要求的方法，其特征在于對選擇的子網絡協調者(CPNC)的確認被作為信標信號的一部分傳送。
6.一種包括至少二個設備的集中的無線電網絡(微微網)，其中該至少二個設備之一是其信標具有傳輸范圍(Tx)的網絡協調者(PNC)，并且其中至少一個另外的設備是處于網絡協調者(PNC)的傳輸范圍(Tx)之中，并且其中新的設備掃描信道或頻率以發現現有網絡的網絡協調者的信標以便相連到該網絡，其特征在于-如果新的設備在特定時間內沒有接收到由網絡協調者(PNC)發送的信標，則它變為臨時的網絡協調者(tempPNC)，并且發出表示其意欲連接到一個現有的網絡(微微網)的啟動信標；-屬于現有的網絡(微微網)的、接收到臨時網絡協調者(tempPNC)的啟動信標信號的設備，選擇性地為是否變為子網絡協調者(CPNC)詢問自己的網絡協調者(PNC)，并且在肯定應答的情況下，或者不需要對自己的PNC的選擇性請求的情況下發送表示其是可以用來連接的子微微網協調者(CPNC)的相應的響應信號；-臨時網絡協調者(tempPNC)接收響應信號，比較它們，并且確定所述可用設備中的至少一個將變為其與之相連的子網絡協調者；-臨時網絡協調者(tempPNC)確認可利用性信號中的至少一個，并且將其狀態改變為相對于選擇的子網絡協調者(CPNC)的從屬設備，并且-新的設備從而被連接到現有的網絡(微微網)。
7.一種計算機程序，由處理器運行并且包括用于實施將新的設備連接到現有的網絡的方法，尤其是，如在權利要求1至4的任何一個中的方法的指令。
8.一種用戶電子設備，包括用于運行根據權利要求6的計算機程序的處理器，和包括用于實施將新的設備連接到現有的網絡的方法，尤其是，如在權利要求1至4的任何一個中要求的方法的裝置。
全文摘要
在一個包括若干設備的集中的無線電網絡中，一個設備起主機或者網絡協調者的作用，并且具有一個傳輸范圍。基本上，該網絡其他的設備能夠承擔協調者的角色。這個能力被用于將該網絡的區域擴大到大于該主機的傳輸范圍的大小。當一個新打開的設備起臨時PNC作并且廣播表示其尋找子PNC的啟動信標的時候，設備就是否能變為子PNC來詢問其父PNC。子PNC報告其是可用的。該新的設備確定可用的子PNC中的一個是其新的主機。對所選擇的子PNC的確認可以被廣播以通知在新的設備的傳輸范圍中的所有的設備。該新的設備停止臨時PNC的作用，并且相連到現有的網絡。
文檔編號H04L12/28GK1989741SQ200580024623
公開日2007年6月27日 申請日期2005年7月11日 優先權日2004年7月22日
發明者J·哈貝薩, M·M·H·昂 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司