專利名稱：建立無線鏈路和遠程通信網的方法
技術領域：
本發明涉及的是在遠程通信網的用戶之間建立無線鏈路的方法，所述通信網特別是一個分散組織的移動無線網，其中包括不僅作為終端設備，還作為發射機的移動無線設備。
本發明還涉及一個遠程通信網，特別是一個分散組織的移動無線網，其中不僅包括終端設備，還包括作為發射機的移動無線設備。
與以上所述方法相關的一些無線網是公知的，例如移動無線網C-，D1-，D2-和E-plus網。此外，實踐中公知的還有所述種類的遠程通信網。為建立無線鏈路，公知的遠程通信網均備有固定的無線設備，其形式為固定發射機。建立無線鏈路是通過在一個外部無線網管理框架內的外部中繼方法實現的。在該移動無線網中，網絡用戶的定位和網絡用戶之間建立連接是通過中央中繼設備實現的。
建立無線鏈路時，中央發射機起著重要的作用，因為它在無線網區域的分布范圍內，在各個網孔內始終保持與網絡用戶的交互式接觸。所以，相應的發射機通過網絡用戶向發射機反饋的信息始終了解網絡用戶的停留地點，并且始終讓網絡中心了解該信息。
在兩個網絡用戶之間建立無線鏈路時，網絡用戶首先通過中央中繼方法定位。然后計算和確定出網絡用戶之間的無線鏈路，并且將其接通。連接路徑經可能的子連接預先進行的計算和確認被稱為“路由”。
公知方法在移動設備和固定的發射機之間是通過公知的無線網絡的對應網孔實現的。在這種公知的無線網絡內，其基本的特征是應用外部和中央控制方法，該方法基本上是由一個外部運行站，例如一個中央運行計算機運作的，它獨立于各個移動無線設備或無線終端設備。
除了這種公知方法和具有固定發射機的遠程通信網絡外，還有另外的完全是分散組織的公知方法和遠程通信網絡，其中的移動無線設備不僅作為終端機，而且作為發射機使用。其中放棄了中央控制的固定式發射機站。這種方法特別參見本申請人的德國專利申請195 35 021.9號，其中描述了一種無線網，網內的移動無線設備不僅作為終端機，而且作為發射機使用。所述無線網是按照神經網絡方式建立的，它具有完全的自我管理和自我控制功能。
本發明的描述并不限于以上所述類型的神經無線網絡實例，其中的移動無線設備不僅可以作為終端設備，也可以作為發射機。所以該網絡雖然不是蜂窩系統，但是也能為每一個用戶提供基本上相同的動態鄰近范圍。這種圍繞著一個所涉及用戶的、基本上為圓形的鄰近范圍的大小是通過以下與該用戶之間的距離測定的，在該距離內所涉及用戶的無線通信還可被另一個鄰近的用戶接收。這個距離在無障礙無線傳播的條件下等于鄰近范圍的半徑。局部的無線干擾或無線障礙可能會造成該鄰近范圍出現與圓形不同的另一種形狀。
一個鄰近范圍的大小還與無線信號的覆蓋范圍有關。所述鄰近范圍在所涉及用戶移動時是與該用戶一起移動的。所以和固定的遠程通信網絡相比，本系統屬于一種真正意義上的完全移動網絡。而這種移動網絡一般只能通過投資高昂的衛星移動網絡系統實現。本無線網絡是一種沒有中央控制服務的分布式網絡。中央控制服務是呼叫目標用戶發生后通過一個或多個用戶自動和集體執行的。
一個主動用戶，即源用戶與一個距離其最近的鄰近用戶構成一個網絡子鏈路，所述源用戶與其鄰近用戶之間建立一個直接的無線接觸。該鄰近用戶起到發射機的作用，條件是它沒有被說明作為目標用戶。所述源用戶和目標用戶之間的無線鏈路可經多個發射機產生。而網絡鏈路則是由各個發射機之間的多條網絡子鏈路組成的。
為了對用戶進行定位和尋址，給用戶分配一個按某種時間間隔刷新的位置識別碼，它對每一個用戶而言可經一個尋址索引得知或存儲在移動無線設備中。該位置識別碼對于一個有目標指向的無線鏈路接收是有用的，因為可以避免建立無線鏈路時出現無線呼叫的雪崩狀傳播，而代之以事先大致給出目標接收機的方向。這樣一種用于建立無線鏈路的方法已經公開在本申請人的德國專利申請197 26 956.7號中。
在以上所述神經網絡遠程通信網中，迄今為止的發展水平需要設置部分具有準固定性質的發射機，它們構成了移動無線設備的一個功能部分。每個用戶可支配一臺移動無線設備，它由一個終端設備單元和一個空間上可分離的發射機單元組成。該發射機單元是作為準固定性質的主發射機設置的，它具有固定的位置識別碼，并由用戶固定設置。用戶的全部無線鏈路，包括其它用戶的任意無線鏈路均可通過用戶支持的發射機單元或經其它用戶的發射機單元建立。
除了位置識別碼外，用戶還具有一個該用戶特定的識別碼。該碼例如可以是用戶的名稱。
對始終固定的用戶而言，建立無線鏈路完全可以通過位置識別碼實現。一旦用戶連同其終端設備單元移動，以上功能從第一眼看上去將無法實現，因為它離開了其它用戶所知道的位置，而且其它用戶尚不知道目標用戶的新位置。但是，目標用戶在距離其最近的發射機無線鏈路的鄰近范圍內移動是沒有問題的，因為目標用戶可收到該鄰近發射機的無線呼叫，并且將其作為目標用戶的用戶特定的識別碼發出。所以可建立完整的無線鏈路。
無線鏈路的建立或者無線鏈路的連接在所述遠程通信網中同樣不會受到用戶移動的影響，條件是無線鏈路或發射機的用戶鄰近范圍部分重疊。換句話說，一個無線鏈路或者無線鏈路的建立的實現條件是，目標用戶連同其終端設備單元處在無線鏈路的任何一個發射機的鄰近范圍內。對此的進一步解釋是，每個發射機在其發射工作過程中同時發射完整的目標用戶地址，即位置識別碼和用戶特定識別碼，并且目標用戶同時監控發射機的發射過程，然后在需要時作為目標用戶識別。以上所述的在一個目標用戶移動過程中，建立無線鏈路和無線鏈路的過程在所有發射機組成的鄰近范圍構成的空間區域內實現被稱為無線通道。換句話說，該無線通道是一個地域面積，它通過鄰近范圍面積覆蓋了一個無線鏈路的鏈路用戶。
如果一個目標用戶的移動超出了以上所述規定發射機的鄰近范圍，則便執行針對該用戶的另一種定位機制，其中用戶位置的重新確定是在其新的位置上進行的。該新的位置識別碼例如被傳輸給其固定的主發射機，或者經該發射機發出的無線呼叫傳輸給相應的用戶。綜上所述，一個終端用戶的對應主發射機基本上是采用永久方式固定的，其位置識別碼在遠程通信網絡中被列入網絡用戶索引或地址索引。移動用戶可以經所分配的主發射機連接。主發射機作為發射機將無線鏈路傳遞給移動的網絡用戶終端設備。
在公知的遠程通信網中存在的問題是，必須設置以主發射機形式存在準固定結構。這樣一種結構通常被稱為“主干設備”。這種固定的結構大大地限制了遠程通信網和用戶的靈活性，因為始終要對主發射機進行定位，而且始終要面對兩種設備單元，即終端設備單元和發射機單元。
本發明的任務是，提供一種上述類型的建立無線鏈路的方法和一種遠程通信網，它可實現更高的靈活性和使用的便利性。
本發明對以上所述任務的解決方案體現在具有權利要求1的特征的方法中。其特征是，對每個用戶可定義至少一個用于傳輸無線信號的虛擬發射機，并且有一個或多個用戶可承擔所述虛擬發射機的工作。
本發明首先創造性地發現，原則上可以在無線通信網內實現一種遠程無線通信網和一種建立無線鏈路的方法，其中放棄采用“主干設備”形式的固定結構。為此，本發明對每個用戶可定義至少一個用于傳輸無線信號的虛擬發射機。通過定義這種虛擬發射機可放棄使用公知的固定的和實際的主發射機。因為這種虛擬發射機在物理上并不存在，所以根據本發明，讓一個或多個用戶承擔所述虛擬發射機的工作。承擔所述虛擬發射機工作的用戶最好是臨時固定的。對網絡運行而言，一個足夠數量的固定用戶在所述遠程通信網中從統計學的角度看始終是存在的，因為遠程通信網的所有用戶始終處在運動狀態下是不可能出現的。
通過本發明所述建立無線鏈路的方法實現了一種具有更高的靈活性和使用便利性的方法，所以網絡用戶可實現更高的移動份額。
在一種有利的方案中，承擔所述虛擬發射機工作的用戶通過單獨或者集體承擔的方式實現所述虛擬發射機。這是一種十分簡單的虛擬發射機實現方式。
此外，用于在一個信號發送方和一個信號接收方之間建立無線鏈路的虛擬發射機可被分配給信號接收方。這樣可通過所述虛擬發射機實現針對信號接收方的一臺準虛擬主發射機。
為達到此目的，以特別直接的方式給所述虛擬發射機分配一個信號接收方先前停留地點的位置識別碼。通過分配一個這樣的位置識別碼來定義虛擬發射機，可能出現的結果是，無線呼叫傳輸到信號接收方的已知先前停留地點，而該呼叫基本上是無法抵達的，因為信號接收方已經離開了該位置。在定義虛擬發射機時，它通過無線呼叫傳輸給待定義虛擬發射機的所需要的位置，所述處在虛擬發射機所要求位置的鄰近范圍內的發射機可通過該無線呼叫的一個特殊代碼得知，在所對應的位置上僅涉及一個虛擬發射機。其結果是，相鄰的發射機可以將無線呼叫繼續傳輸或參與傳輸給那些目標用戶，其新的位置在定義虛擬發射機時已經傳輸給虛擬發射機所要求位置的鄰近范圍內的發射機。然后，無線信號可經所述虛擬發射機繼續傳輸給信號接收方或目標用戶。
這種繼續傳輸的另一種選擇是，所述虛擬發射機向一個先前的發射機和/或信號發送方傳輸信號接收方的新的、變化后的位置識別碼。這樣便提供了兩種通過虛擬發射機傳輸無線信號的方式。
通過以下方式可快速自動地確定位置識別碼，即移動的信號接收方根據處在其實際鄰近范圍內的鄰近用戶的監測到的位置識別碼計算出其新的位置識別碼。精確地說，相關的信號接收方借助于至少臨時固定的發射機確定其在“新的”鄰近范圍內的位置。其實現方式是，相關用戶作為潛在的發射機同時監控其鄰近范圍中的其它無線鏈路的無線通信，并且接收處在其鄰近范圍內的鄰近用戶的位置識別碼，并將其存儲。它可利用這些數據計算出它本身的實際位置。為此可采用普通的內插法計算。例如從絕對的衛星支持的數據中計算出位置識別碼后，甚至可以生成精確的本機位置識別碼。
除了給虛擬發射機分配一個信號接收方事先停留地點的位置識別碼外，為進一步提高靈活性，還可給所述虛擬發射機分配一個可自由選擇的和/或沒有被另一個用戶占用的位置識別碼。這樣便可定義一個絕不會有信號接收方占用的虛擬主發射機的位置。
在一種靈活的方案中，可通過信號接收方的主動用戶行為或依照一滿足預定條件的函數形式自動定義所述虛擬發射機。為此用戶可根據定義虛擬發射機的概率確定它在遠程通信網內連通的可靠性有多大。它越是經常通過無線呼叫被定義成虛擬發射機，或者越是經常向已經存在的虛擬發射機傳輸其已經改變的位置識別碼，其可連通的可能性就越好和越可靠。按照滿足預定條件的函數來定義虛擬發射機例如可以采用時間條件，也就是說，虛擬發射機的定義按照預定的時間間隔自動進行。
在一種更為方便的方案中，信號接收方離開了其初始鄰近范圍后，或者一個或多個可預設的處在鄰近范圍內的用戶離開了該初始鄰近范圍后，或者信號接收方離開了一個或多個可預設用戶的鄰近范圍后。第一種選擇描述的情況是，信號接收方由于離開其初始鄰近范圍，所以其可靠連通的概率明顯減小。第二種選擇考慮了以下情況，其中特定的發射機已經不能支配，所以降低了發射機的密度，從而無法保證信號接收方連通的可靠性。第三種選擇考慮了和第二種選擇類似的情況，特定的最早位于信號接收方初始鄰近范圍以外的接收機已經無法使用。但是這些接收機無法使用的原因是信號接收方發生了移動，而不是發射機發生移動。自動定義一個或多個虛擬發射機也可以在當一個或多個給定用戶離開了其鄰近范圍的情況下完成，其中的相關用戶不必初始便位于信號接收方的鄰近范圍內。
根據尋址和位置識別系統的不同，可給所述用戶分配一個與地點相關的和/或一個與用戶相關的識別碼。虛擬發射機的定義可按照所選定的識別系統進行。
為更好地理解所述建立無線鏈路的方法，下面將該方法綜述如下如果相關的目標用戶離開了其原始地點，則它將以特定的時間間隔向其原始鄰近范圍內的用戶傳輸其新的位置識別碼。此時它向其未來的虛擬主發射機傳輸其地址，該發射機是對應與其原始地點的位置識別碼的。這種用于定義虛擬主發射機的無線呼叫被傳輸給原始位置，在該位置上，所述無線呼叫被潛在的發射機和該位置的鄰近用戶，即具有類似位置識別碼的用戶所監控和存儲。進行該無線呼叫時，有一個相應的無線編碼順序參數被設定和傳輸，其模式為“主發射機應答”，其作用是讓處在原始鄰近范圍內的潛在發射機得知定義過程，并且最好在一個不連續的搜尋虛擬主發射機的過程后不再繼續。此時無線鏈路的建立在該發射機上被中斷，因為目標用戶或虛擬發射機沒有被找到。但是此時所有處在該地點附近的鄰近用戶已經得知了相關目標用戶的新地址。
然后在一個有目的地嘗試建立無線鏈路、尋找相關用戶的范圍內，處在無線鏈路最后環節且不能繼續得到正常傳輸信號或目標用戶信號的發射機將查找其存儲器中是否存有所查找的網絡用戶的目標地址。若找到了該地址，也就是說，如果具有所找用戶的目標地址以及具有設定在“主發射機應答”參數上的無線呼叫編碼順序參數存在，則該發射機將接管所查找的虛擬主發射機的角色。若存在而且識別出這種發射機，則將發射按照相應的主發射機函數所查找的目標用戶的新的地址識別碼，或發射機直接與目標用戶建立連接。
所述方法的本質特征是，在一個特定地域范圍內停留的全部網絡用戶，不會同時離開該范圍，或在該范圍內同時移動。基于統計學的原因，該條件幾乎始終可得到滿足。
通過引入虛擬發射機可實現一個沒有硬件，即“主干設備”的無線接力網絡。為支持遠程通信網絡，在網絡內用一個信息模型，例如一個路由信息模型取代了“主干設備”的應用。通過虛擬存儲地址的尋址，即代表著虛擬發射機或其鄰近范圍的路由信息，可在網絡內的所有位置上分散存儲和使用。
通過定義多個所述虛擬發射機可產生具有樹形結構、星形結構、環形結構或混合拓撲結構的無線鏈路結構。這樣可以在需要時，有目的地事先設計運行具有節點和切換點的復雜信息傳輸鏈路，例如用于傳輸為整個一組接收機確定的媒體信息。
用于建立無線鏈路的基本無線呼叫代碼字段，例如可包含目標用戶識別碼，事先發送的用戶的發射識別碼，信號發送方的發送時刻，信號發送方的位置識別碼，識別主發射機應答的一個參數以及包含發射功率優先權的參數，也可以包含與有效內容相關的主題優先參數。也就是說，根據有效內容識別碼進行的傳輸可以具有較高的或較低的優先級。這種識別碼除了確定傳輸的優先級外，還可區別不同的主題傳輸。主題傳輸的信息可以是無指向的，將所傳輸的媒體應用提供給原用戶和不同的目標用戶。在多個原用戶和多個目標用戶之間的數據傳輸可以是會議線路或者是營銷線路。
這種信息流的傳輸最好可以通過發射機確定在無線鏈接實施的步驟內，該模塊可在一個特定的持續時間內將所述信息主題傳輸完畢。具有主題優先級的目標發射機發出主題無線呼叫，它是為任何特定目標用戶確定的，所述無線呼叫自動傳輸給所有其它具有相同信號發送識別碼和相同主題優先序號的已知目標用戶。這樣可實現的結果是，同一個源用戶所服務的多個目標用戶的同樣類型的信息流不必經過許多不同的、任意鏈接和維持的無線路由即可抵達目標用戶，即經過具有相同發射機的共用的無線接力子路由或無線接力子鏈路抵達，所述發射機在節點上同時作為分配器工作。
通過主題發射機選擇可建立主題選擇發射機間的無線路由。所以除了可產生地址確定的無線子路由外，還可產生主題確定的無線子路由或主題子網。通過將主題傳輸減小到主題選擇的發射機上，可在該過程中自動產生一個主題子網，它在無線子路由或無線接力子路由或無線接力子鏈路中具有最少數量的發射機，所述發射機最好以重疊方式構成星形、環形或交織的樹狀結構的傳輸路徑。
這種主題無線路由與不同接收機的節點是一致的。在節點位置上，與其相關的發射機或多個其它目標發射機被直接尋址。通過主題選擇，從以前的簡單的發射機中自動生成分配器或者分配器節點。
主題無線傳輸可自動降低無線網內的無線活動。一方面，信息從信息源出發經共用的無線接力子路由以最小數量的共用發射機傳輸給不同的終端用戶。另一方面，各個向源用戶要求主題無線傳輸的終端用戶不必再和源用戶建立無線接觸，它僅需要找到任何一個已經接入主題傳輸的發射機即可進入該主題無線網。
在理想情況下，僅需唯一一個終端用戶即可建立至終極源用戶的無線接觸。盡管如此，終端用戶仍不會失去向終極源用戶發送交互式信息的可能。在主題信息傳輸是臨時信息程序的情況下，源用戶只需向所有主題終端用戶分別發出一個信息包即可。
此處需指出的是，由于高度的移動性，用戶基于虛擬發射機的實現可成為移動發射機，將不同的交通路徑上的這類網絡連接在一起，所述發射機例如處在高速公路、海運航線和鐵路上。
關于遠程通信網，前述任務已經通過具有權利要求13所述特征的遠程通信網得到解決。其中的遠程通信網特別是一個分散組織的移動無線網，其中不僅包括終端設備，還包括作為發射機的移動無線設備，本發明的特征是，對每個用戶定義至少一個用于傳輸無線信號的虛擬發射機，并且有一個或多個用戶可承擔所述虛擬發射機的工作。
為避免重復，所述遠程通信網的構造方式可參見以上說明書所述。特別可參見方法權利要求中所述的遠程通信網的結構特征。本發明包括這樣一種遠程通信網的優選實施例。
權利要求
1．在遠程通信網的用戶之間建立無線鏈路的方法，所述通信網特別是一個分散組織的移動無線網，其中包括不僅作為終端設備，還作為發射機的移動無線設備，本發明的特征是，對每個用戶可定義至少一個用于傳輸無線信號的虛擬發射機，并且有一個或多個用戶可承擔所述虛擬發射機的工作。
2．如權利要求1所述的方法，其特征是，承擔所述虛擬發射機工作的用戶通過單獨或者集體承擔的方式實現所述虛擬發射機。
3．如權利要求1或2所述的方法，其特征是，用于在一個信號發送方和一個信號接收方之間建立無線鏈路的虛擬發射機被分配給信號接收方。
4．如權利要求1至3中任何一項所述的方法，其特征是，給所述虛擬發射機分配一個信號接收方先前停留地點的位置識別碼。
5．如權利要求1至4中任何一項所述的方法，其特征是，無線信號經所述虛擬發射機繼續傳輸給信號接收方。
6．如權利要求1至5中任何一項所述的方法，其特征是，所述虛擬發射機向一個先前的發射機和/或信號發送方傳輸信號接收方的新的、變化后的位置識別碼。
7．如權利要求1至6中任何一項所述的方法，其特征是，移動的信號接收方根據處在其實際鄰近范圍內的鄰近用戶的被監控到的位置識別碼計算出其新的位置識別碼。
8．如權利要求1至7中任何一項所述的方法，其特征是，給所述虛擬發射機分配一個可自由選擇的和/或沒有被另一個用戶占用的位置識別碼。
9．如權利要求1至8中任何一項所述的方法，其特征是，主動參照信號接收方的用戶行動或主動參照自動作為滿足一預定條件的函數的所述虛擬發射機。
10．如權利要求9所述的方法，其特征是，進行所述自動定義的條件是，信號接收方離開了其初始鄰近范圍后，或者一個或多個可預設的處在鄰近范圍內的用戶離開了該初始鄰近范圍后，或者信號接收方離開了一個或多個可預設用戶的鄰近范圍后。
11．如權利要求1至10中任何一項所述的方法，其特征是，給所述用戶分配一個與地點相關的和/或一個與用戶相關的識別碼。
12．如權利要求1至11中任何一項所述的方法，其特征是，通過定義多個所述虛擬發射機產生具有樹形結構、星形結構、環形結構或混合拓撲結構的無線鏈路結構。
13．如權利要求1至12中任何一項所述的方法的遠程通信網，特別是一個分散組織的移動無線網，其中包括不僅作為終端設備，還作為發射機的移動無線設備，本發明的特征是，對每個用戶定義至少一個用于傳輸無線信號的虛擬發射機，并且有一個或多個用戶可承擔所述虛擬發射機的工作。
全文摘要
本發明涉及的是在遠程通信網的用戶之間建立無線鏈路的方法,所述通信網特別是一個分散組織的移動無線網,其中包括不僅作為終端設備,還作為發射機的移動無線設備,其中對每個用戶可定義至少一個用于傳輸無線信號的虛擬發射機,并且有一個或多個用戶可承擔所述虛擬發射機的工作。本發明還涉及一個遠程通信網,特別是一個分散組織的移動無線網,其中包括不僅作為終端設備,還作為發射機的移動無線設備,所實施的方法是,對每個用戶定義至少一個用于傳輸無線信號的虛擬發射機,并且有一個或多個用戶可承擔所述虛擬發射機的工作。
文檔編號H04Q7/22GK1284222SQ98813454
公開日2001年2月14日 申請日期1998年2月5日 優先權日1998年2月5日
發明者約爾格·阿諾爾德 申請人:三菱國際有限公司