CN1531803A - 对无线网络中单个网络设备使用分隙链路设置优先级的方法和装置 - Google Patents

Abstract

对无线网络中单个网络设备使用分隙链路设置优先级、以便适应变化的业务负荷的方法，包括以下步骤：把使用链路的优先级的分配预设为预定值；监视当前链路使用情况；以及根据所监视的使用情况调整优先级。

Description

对无线网络中单个网络设备使用 分隙链路设置优先级的方法和装置

本发明涉及网络、特别是在单个设备之间通信的无线网络。具体地说，本发明涉及设备通过分隙(slotted)点到点链路进行通信的网络拓扑。更确切地说，本发明涉及一个设备可与多个其它设备连接的网络，其中所述一个设备一次只能与一个其它设备通信。

常规网络、例如微处理器控制的设备(诸如计算机、打印机、调制解调器等)的网络依赖于网络中各设备之间的物理线路连接。由于所需连接的物理性质，常规网络通常被认为是相当缺乏灵活性。例如，为了将额外的设备添加到网络中，这个额外设备必须在物理上与该网络连接，并且可能必须告知网络服务器已连接额外的设备。

但是，近年来已见到无线网络的出现，其中通常通过无线电链路来提供网络连接。各种篮牙标准(参见例如http：//www.bluetooth.com)中描述这些网络之一。本领域的技术人员应当知道，还存在其它无线网络，这里对篮牙的引用并不意味着仅限于此。

篮牙无线技术使用户可以在各种通信设备如移动电话、计算机、打印机等之间进行容易的无线即时连接。篮牙技术提供近程无线连接性，并且同时支持点到点连接和点到多点连接。目前，多达7个活动“从属”设备可与“主”设备通信，从而构成“微微网”。可以在特别的“分散网络(scatternet)”中建立多个此类“微微网”并且将其链接在一起，以便可以在不断的灵活配置之间实现通信。

由于微微网和分散网络的无线特性，并且为了使成本降至最低，大多数无线网络设备只包括一个数据收发器。因此，网络设备一次只能与一个其它网络设备通信。在只有一个主设备和多达7个活动从属设备的微微网中，不需要采用任何特殊的调度过程来执行接近最佳的数据传输。这是因为主设备通常是具有最强计算能力的设备，而从属设备通常是主设备的外围应用设备。在该拓扑中，当主设备的通信得以优化时，整体的通信性能也得以优化。在分散网络级，整体通信性能取决于其它参数。在分散网络中，一个网络设备并不固定地充当主设备或从属设备，而是可以在充当某些链路的主设备的同时，充当另一些链路的从属设备。因此，总是可以预料，优先级或传输次数的随机或均匀分配不是最佳的。

现有技术中涉及微微网之间连接的解决方案、如关于“与多个微微网的同期连接”的WO 99/14898是基于采用指定的篮牙低功率模式和协定的时间周期，因此只会在某些相应的局限(例如，通过参数协商得出的通信开销)内发挥作用。此外，假定行为是周期性的，从而将对变化的业务负荷和拓扑的适应性限制到最低程度。

建立分隙网络的一个问题是要优化整体通信性能。

建立分隙网络的另一个问题是网络设备是可移动的，因此链路上的业务负荷随各网络设备的位置改变而改变。

与分隙网络有关的另一个问题是以公平的方式共享可用的通信时间。

根据本发明的第一方面，提供一种对无线网络中单个网络设备使用分隙链路设定优先级以适应变化的业务负荷的方法，它包括如下步骤：将使用链路的优先级分配预设为预定值；监视当前链路使用情况；以及根据所监视的使用情况调整优先级。通过预设优先级分配，可以选择在链路之间使用链路的优先级的均匀分配。在后续开发的网络中，设备可以保存先前时间间隔中获得的先前平均值的平均优先级分配，以便从预先优化的优先级分配开始。通过监视当前链路使用情况，网络设备可以自我检测当前的优先级分配是否是最优的。通过根据所监视的使用情况调整优先级，网络设备可以自我调整和优化局部通信性能。

本发明的基本概念是通过优化每个网络设备的局部通信性能来提高整体通信性能。分隙链路通常以分组形式传送数据，每个分组对应于一个时隙或多个时隙。必须区分至少三种不同类型的分组。第一种是可以承载附加控制信息的普通数据分组。第二种是没有数据要发送的设备所发送的无数据的所谓的NULL(空)分组。第三种是不承载任何数据但是提供布尔标志(重新分配标志)的所谓的ABORT(中断)分组。ABORT分组可用于联络结束时。ABORT分组可用于调整单个链路或网络设备的优先级。

最好是将优先级划分为不同等级的优先级。按照不同等级的优先级，可以将通信的不同方面纳入考虑，从而采用不同的优化策略来适应不同的网络情况。

最好是第一级的优先级区分主设备和从属设备。主设备/从属设备概念的二进制版本对于基本上线性的网络结构来说是足够的，其中例如可以在全局范围反转主传输方向。在具有单个网络设备可以连接到不止一个主设备的互联的灵活网络拓扑中，二进制主设备/从属设备概念就不够适用。在互联的网络结构中，可以运用分级的主设备/从属设备概念，其中，如果从属设备被来自一个较高级别的主设备的指令占据，则该从属设备可以拒绝来自另一主设备的指令。在点到点链路的网络中，单个网络设备必须在链路各端就主设备/从属设备的值达成一致。此概念可能涉及到局部主设备/从属设备定义或全局主设备/从属设备定义。全局主设备/从属设备定义可以防止从属设备无法判断要遵循哪个指令的情况。局部主设备/从属设备定义使网络能够灵活地响应不同网络状况、如拓扑的改变。分散网络是对现有篮牙单个微微网拓扑的扩展。它们由参与多个微微网的篮牙设备在时分复用的基础上启用，从而对篮牙技术添加了分散网络支持。虽然与监听模式非常相似，但是首先分散网络模式并非为节省电力目的而设计。不过其设计可让多个微微网的参与者(PMP)设备在微微网间复用所导致的空闲期间的情况下节省电池电力。分散模式的篮牙设备可以在不同微微网中拥有不同角色。分散网络模式的设计容易地在时分复用方式的微微网之间实现切换。该方法的运用与主/从角色分配无关。

便利的是，优先级的等级涉及使用链路的优先级。通过使用链路的分级的优先级，可以将二进制主设备/从属设备概念扩充到分级主设备/从属设备概念。在点到点链路的情况中，对使用链路的授权相当于高于链路另一端的网络设备的优先级。

最好是第三级优先级涉及所述设备之间的通信时间的分配。根据涉及设备间通信时间的优先级，可以引入附加参数来增强单个网络设备之间的通信优化。在时分双工(TDD)传输模式中，诸如带宽或传输速率之类的其它传输参数通常不变。在其它传输模式中，诸如带宽、调制等其它传输参数也可能会改变。在采用分隙通信方案的通信链路中，时隙长度可以更改。

通信时间可以被定义为可连续使用的时隙的数量。在采用固定长度时隙的分隙通信方案的网络中，可变通信时间只能按照一个时隙长度的倍数的离散步长改变。通信时间可以按时隙计数值来调度，所述时隙计数值s定义终端设备可连续使用的时隙数。

便利的是，网络的两个设备之间的通信只能从联络时隙开始。利用联络时隙，单个主设备/从属设备对定义可以开始联络的时间。网络链路的主设备通过发送数据或控制分组在联络时隙中自由地寻址从属设备。从属设备可能收听在此时隙中开始的分组，并通过发送分组来响应。如果这样，联络事件就开始。如果设备中仅有一个尝试使用特定联络时隙，则该设备执行失败的联络尝试。不使用联络时隙来建立联络事件的设备可随意将该时隙用于其它任何目的，例如另一联络事件或另一通信链路的联络时隙。基本上，每个联络时隙均可用于启动联络事件。不过，有时跳过某些联络时隙以便继续当前的联络事件是必要的，也是合理的。因此，联络时隙包括一个确定即将来临的联络时隙的优先级的参数，称为时隙计数。当考虑使用联络时隙时有两种需要区分的情况。该方法中的调度是专门为处理导致所提出的优先级概念的通信不确定性而设计的，它监视成功通信的数量并相应地调整所用联络时隙和联络事件长度。

如果没有该设备正在参与的当前活动联络事件，任何即将来临的联络时隙都可供使用。如果有当前联络事件，则即将到来的非当前的通信链路的联络时隙可触发当前联络事件的中断。为此，新通信链路的时隙计数s_new必须超过当前通信链路的时隙计数s_current一定的阈值。此阈值可以被定义为旧通信链路和当前通信链路的min_serve值中的最大值。因此，以下公式必须保持成立：s_new-s_current≥max(min_serve_current，min_serve_new)。可能发生不同通信链路的多个联络时隙同时出现的情况。在此情况中，优先级方案需要经过设计，以便判断选择哪个通信链路的联络时隙来使用。

最好是可以改变联络时隙的重复率，并且调整该重复率以使之与监视的链路使用情况相关。可能发生联络事件在成功的联络尝试之后立即结束的情况，因为两设备都没有任何数据要传送。因为实际上丢失两个用于该联络尝试的时隙，所以可能希望尽可能地减少此类事件的发生。此外，将失败联络尝试的数量维持在较低水平是至关重要的，因为否则联络事件会不必要地中断。

因此，可能最好是减少在此类通信链路上的联络尝试数量。为此，每个通信链路保持一个回退计数器。该计数器在一定事件中增大和减小。回退计数器的值较高说明联络时隙出现频率较低。注意，回退计数器只对其时隙数值不比上次联络的预定值超出最大轮询值的通信链路有效。如果设备执行通信链路的失败联络事件，则该通信链路的回退计数器应该增大。

便利的是所述联络时隙的重复率是以乘以2或除以2的方式来改变的。此方法针对同级选择彼此不同的回退级的情况提出特殊规定。这通过将连续联络时隙之间的距离只乘以或除以2来实现。因此，更高回退级的联络时隙始终是较低级的联络时隙的子集。也可能采用其它乘数，但是较大乘数存在最大参数与最小参数之间的分级太粗略的缺点。范围在1至512个通信时隙的情况中，乘数2提供10个不同的级别，而乘数3仅提供6个级别。应当指出，乘法要限制在两端。下限可以是例如1＝2⁰，因为最小通信包括一个时隙，而上限可以是例如512＝2⁹，以便防止“缠绕(wind up)效应”。如果例如备用计数器被设为64，则对乘数2会发生“缠绕效应”，所断定的时隙计数会花费数个世纪来执行。

有利的是，将优先级的一个等级与自上次成功联络起经过的时间相关。两个设备之间链路的优先级可以依自上次联络起经过的时间而增大。这将自上次联络起经过的时间与优先级适配，从而将高优先级时联络频率低的缺点纳入考虑。为了防止单个设备一直未通知网络或防止单个网络设备累积太多数据，就预定时间间隔达成一致，经过此预定时间间隔之后联络时隙的优先级被设置为最大值或至少增大。这样防止回退计数器“缠绕”，这意味着使两个联络时隙之间的间距可被网络用户觉察到。因此，当前联络事件还可通过使用通信链路的联络时隙来中断，其时隙数值比上次联络的预定值超出最大轮询值。在最后一个步骤中，中断当前联络事件以使用即将来临的联络时隙的设备可以通过发送带有重新分配标志的相应值(如果新通信链路的时隙数超过最大轮询值，则为“假”；否则为“真”)的ABORT分组来通知当前对等的设备。

便利的是，与通信相关的数据从一个设备传送到另一个设备。当采用跳频传输算法时，这可以是跳频序列或用于其计算的此类数据。可以将与通信相关的数据与所需传输功率相关，例如用于无线电连接中的传输设备的省电模式。与通信相关的数据可包括有关传送速率的数据。甚至可以包括有关诸如移动计算机等完全移动的终端设备的预期剩余工作时间的信息。该信息可以包括下次传输的预期长度或下次传输的预期优先级，或者甚至是具有较高优先级的下次传输的预期时间。

最好是设置优先级的方法还包括中断尤其是较低优先级的传输的可选步骤。特别是在数据传输网络中，在第一等级中优先级包括在当前传输终止后接入数据传输链路的优先级。第二等级的优先级可以允许设备中断较低优先级的当前传输。例如，对于主设备可设想处理从属设备不响应轮询的情况，此情况在无线网络中可能由于从属设备的位置变化而容易发生。因此，主设备需要一种算法来在当前链路中添加或从当前链路中删除其它从属设备或主设备。为了防止单个设备从当前链路中删除并在一定时期之后又需要重新添加，可以将优先级与自上次联络起经过的时间相关。因此，如果要在当前传输过程中删除单个从属设备，所述设备的优先级应该设为最大值以中断当前传输、联络主设备以及阻止从链路中删除，以免进行耗时的重添加过程。

传输的中断对例如线性树设备子网络的情况是有用的，其中，第一设备是第二设备的从属设备，同时第二设备是第三设备的从属设备。在此子网络结构中，如果第三设备被至第一设备的长数据通信占用，则它无法访问第二设备。为了防止第三设备至第二设备的通信被阻塞，让第二设备能够中断第一设备与第二设备之间的数据传输。中断当前传输可以由ABORT分组来执行。ABORT分组可以包含设备的特定地址和发送方，以便防止不确定来源的ABORT分组可能中断当前传输。

最好是，对每个链路设置优先级包括监视和调整当前时隙号的值(N_slot)、在此之后认为联络事件完成的时隙数量(N_{contact_timeout})以及下一个可能的联络时标(N_{next_contact})。角色的值以最简单的方式在主设备M和从属设备S之间区分。角色主要定义传送指令的通信链路的方向。它是两个网络设备之间的第一级优先级设置。该网络是分隙网络，这表示传输在时间上是离散的。在时分双工(TDD)传输模式中一个时隙可能与传输单元一样长。尤其在与其它采用跳频算法的传输模式组合时，一个时隙可与该算法使用单个频率的时间一样长。为了能够定义其中可执行数据传输的特定时隙，对时隙进行编号。此编号为时隙号N_slot。主设备和从属设备需要就N_slot的实际值达成一致，才能使两个系统彼此通信。一些时隙可用来开始通信，其中此类时隙称为联络时隙N_contact。利用联络时隙，单个主从设备对可以定义其中可以启动联络的离散点时间。两个设备需要使用相同的算法来计算下一个N_contact。在每个N_contact传输N_next联络是不够的，因为如果在一个N_contact中，传输下一个N_contact位置出故障，则系统没有机会恢复。因此系统需要可以计算N_next联络的算法。每个通信链路可以具有它自己的联络时隙和计算联络时隙的方法。不同通信链路的联络时隙甚至可以完全不相关。因此，可能会发生不同通信链路的联络时隙彼此重叠的情况。

特定通信链路的主设备和从属设备必须具有确定通信链路的相同下一个联络时隙的高概率。由此，确保如果主设备和从属设备都想要与对方通信，它们可以启动联络事件。当采用所提出的回退机制时，必须特别小心。选择此机制必须充分允许两个设备在某个界定的时间之后相会。确定联络时隙的简单方法是将它们等距地放在预定义时隙规划中。为此，定义两个参数N_{inter_contact}和0≤N_{contact_offset}＜N_{inter_contact}。第一个参数定义两个联络时隙之间的间距，第二个参数定义时隙规划内的相对布置。如果N_slot mod N_{inter_contact}＝N_{contact_offset}，则具有该时隙号N_slot的时隙为联络时隙。如果需要找到N_{next_contact}，则取当前时隙号之后满足上述公式的最小时隙号。规则布置的最简单情况是通过将N_{inter_contact}设置为1和将N_{contact_offset}设置为0得到的。

此外，两设备可以存储有关传输的估算长度的数据。因此，两网络设备将知道实际传输将持续多长时间。在每个时隙中，可以传输包含数据或其它信息的分组。也可能有采用不止一个时隙的长分组。三种不同类型的分组需要加以区分。首先，有一种普通数据分组，它可以承载附加控制信息。其次，有一种由没有数据要发送的设备发送的无数据的所谓NULL分组。第三，有一种不承载任何数据但提供布尔标志(重新分配标志)的所谓ABORT分组。ABORT分组可用于联络事件结束时。在通信链路的两端采用同一个联络时隙在两设备之间建立联络事件之后，这两个设备不断地交换数据，直到联络事件结束。两设备可以在任何时间决定结束当前联络事件。对等设备A和B处于通信链路上的联络事件中时，设备A可以决定结束当前联络事件并与另一设备开始联络事件，而不通知设备B。因为设备B未注意到另一个设备离开，所以它将在超时之后(即在当前时隙号N_slot比N_{last_contact}超出阈值N_{contact_timeout}时)结束该联络事件。联络事件的隐式结束可能会触发时隙的重新分配。

对于联络事件的显式结束，有三种可能性。第一，接收到ABORT控制分组。结束联络事件的设备可以发送ABORT控制分组来通知对方。由此，接收到ABORT分组的设备立即认为当前联络事件已结束。时隙的重新分配可以在接收设备上开始，具体取决于ABORT分组的重新分配控制标志的状态。第二，双NULL序列。如果通信链路的两设备的队列变空，则这两个设备将发送NULL分组。由此，在从属设备以NULL分组应答主设备的NULL分组之后，两设备立即认为当前联络事件已结束。在双NULL序列的情况中，时隙的重新分配可能在这两个设备上触发。第三，开始具有较高优先级的另一个联络事件。设备A还可能因为在下一个时隙中使用另一个通信链路的联络时隙而结束当前联络事件。该通信链路的对等设备将或者显式(如果向对等设备发送ABORT分组)或者隐式(如果未发送此类分组)地通知该联络事件的结束。

便利的是，对网络中分隙链路设置优先级的方法还包括如下步骤：存储在此之后联络对等设备的优先级增大的时隙数(N_{max_poll})和上一个联络时标(N_{last_contact})。通过N_slot和N_{last_contact}的值，该设备可以统计或计算自上次成功联络起的时间。总是低优先级和低数据传送速率的设备受影响而丢失与网络的联络，或者网络“遗忘”某个链路或设备。为了防止此情况，如果自上次成功联络起经过太长时间，网络设备的优先级就会增大。因为没有传输，主设备和从属设备都必须使用相同的算法来增大链路的优先级。如果达到N_{max_poll}，则优先级逐步递增或被设置为最大值。

最好是优先级的调整包括时隙计数(s)和时隙计数阈值(min serve)的调整。对时隙计数通常在每个时隙开始处执行。如果一个设备上存在时隙定时的多个不同定义，则选择一个作为参考定时。对时隙计数在参考定时中在每个时隙开始处进行。但是此定时不一定用于发送或接收上一个分组。因此，在当前发送或接收分组所在的通信链路的每个时隙开始时，为该通信链路设置标记。在每个参考时隙的起始处，对于上一个发送/接收时隙，对加标记的通信链路计数，即它的时隙计数递减一。在计数之后该标记被除去。

最好的方法是通过利用时隙计数调度联络事件并重新分配时隙来实现通信时间的公平分配。从而容易实现时隙计数值的重新分配。

对网络中分隙链路的使用设置优先级的方法最好包括如下步骤：利用未用时隙计数(us)来扩充时隙计数。可能发生在计数时间没有设备被标记的情况。在此情况中，未用时隙计数(us)被计数。在每个时隙起始处，每个设备中的一个通信链路的时隙计数递增一。但是，如果未用时隙计数us低于零，则该计数必须递增一，而不递增其它任何计数。

计数应该适当地增大到通信链路应该从时隙总数中获得的所需份额。在最简单的情况中，所有的通信链路都平等对待，所有的计数获得相等份额的时隙(从长期来看)。要达到这种情况的方法是以循环的方式增加计数。如果在上一时隙期间发送或接收了任何信息，则减小用于该传输的通信链路的时隙计数。如果在上一时隙期间未发送或接收任何信息，则让未用时隙计数us减一。因此，在每个设备中，执行时隙起始时的增加和减小操作之后，未用时隙计数与通信链路的所有时隙计数的和总是为零。过去所使用比分配的时隙份额多的对等设备将具有负的时隙计数，而过去未用尽分配的时隙份额的对等设备将具有正的时隙计数。最好限定时隙计数的最大值和最小值，以便限定算法补偿的不公平量。如果时隙计数达到它的最大值，不得在时隙起始时选择它来递增。对于达到最小值的时隙计数并不递减，而是应当递减未用时隙计数us。为了以公平的方式向通信链路分配时隙，所提出的调度机制试图通过合理地安排联络事件和重新分配时隙来平衡时隙计数。

一般来说，重新分配时隙会从当前通信链路的时隙计数中取一定量的时隙，并将其分配到其它通信链路中。在最简单的情况中，平等地对待所有设备，这些时隙被均匀地分配到其它通信链路中。当然，所有时隙计数与us之和保持为零。要分配的时隙量可以各种方式计算。一种选择是分配所有正的时隙计数值(即，重新分配之后，时隙计数为零)。另一种是以如下方式分配时隙：在将时隙均匀地分配在其余通信链路中之后，当前通信链路的计数值等于最低时隙计数值。在此情况中，要分配的时隙量由如下公式给出：

(S_current-S_min)*(n-1)/n其中S_current是当前通信链路计数值，S_min是最低计数值，n是设备的通信链路的数量。注意，如果S_current＞S_min，只分配正差额(credit)。

有利的是，对网络中分隙链路使用设置优先级的方法还包括存储和调整回退计数器(b)的值，它与两个联络时隙N_contact之间的间距相关。可能发生成功联络尝试之后联络事件立即结束的情况，因为两设备都没有任何数据要发送。因为用于联络尝试的两个时隙实际上丢失，所以最好尽可能减少此类事件的出现。此外，将失败联络尝试维持在较低数量是至关重要的，因为否则会不必要地中断联络事件。因此，最好减少此通信链路上的联络尝试数。为此，每个通信链路中保留一个回退计数器。此计数器根据某些事件的发生并在这些事件发生时增大和减小。回退计数器的值较高意味着联络时隙不常出现。注意，回退计数器只对N_slot值未比N_{last_contact}超出N_{max_poll}值的通信链路有效。

若实现回退计数器b和联络时隙等距设置，如果如下等式成立，则N_slot是联络时隙：

N_slot mod 2^bN_{inter_contact}＝N_{contact_offset}

如果设备对通信链路执行失败的联络事件，则此通信链路的回退计数器应该增大。回退计数器的其它定义也是可能的。

根据本发明的另一个方面，提供一种对网络中分隙链路的使用设置优先级的软件工具，它包括在所述软件工具运行于计算机或网络设备上时执行任一前述方法的所有步骤的程序代码装置。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于对网络中分隙链路的使用设置优先级的计算机程序，它包括在所述程序运行于计算机或网络设备上时执行任一前述方法的所有步骤的程序代码装置。

根据本发明的又一个方面，提供一种计算机程序产品，它包括存储在计算机可读媒体上、在所述程序产品运行于计算机或网络设备上时执行任一前述方法的程序代码装置。

根据本发明的又一个方面，提供一种网络设备，它能够对网络中分隙链路的使用设置优先级，并且包括用于对使用链路的属性分配预设到预定值的装置、用于监视当前链路使用情况的装置以及根据监视的使用情况调整当前链路使用的装置。利用此设备，可以根据预定义的优先级分配开始优化。起始分配可以总是相同的，例如存储在ROM(只读存储器)中的分配信息，按照上次使用的分配，或者可以在优化过程中变更、以便找到用于优化过程的最佳起始分配。

便利的是，网络设备包括用于存储与传输有关的数据的装置。这些数据可包括确定设备对于相应链路是从属设备还是主设备的角色值、时隙号N_slot的值、N_max轮询的值、N_{inter_contact}的值、N_{contact_timeout}和N_{contact_offset}，根据它们来计算N_{next_contact}、N_{last_contact}、时隙计数s、未用时隙计数us和回退计数器b的值。有些计算值也需要存储。

最好是网络设备还包括用于入局数据和出局数据的存储装置。存储装置可以是数据队列或计算机中使用的其它存储装置。存储器是网络设备的一个重要组件，因为网络设备无法同时接收和发送数据。处理简单的可即时执行命令则不需要存储设备。数据传输可能花费较长时间，且可能是不可中断的。因为传输可能占用多个时隙，所以有时需要中断出局传输来参加联络时隙。这种情况可能发生在接收方，也可能发生在发送方。可能有些情况中不能中断传输。为了解决此限制，需要预先计划联络时隙的使用。当然，在将来看到的时隙数取决于传输的最大长度(按时隙计)。除此之外，可能还需要限制对等设备的传输长度(例如通过将相应控制数据附加到普通数据分组)。如果设备以非时隙同步方式工作，则必须设置存储装置，例如打印机的情况，其中数据接收速率远比打印速率高。例如在外部随机存取存储器设备中，可以安装分设的数据队列，这样设备可以以时隙同步方式工作，而不会有数据访问和数据传输之间的时间延迟。

根据本发明的再一个方面，提供一种网络，它包括前述网络权利要求中所述的网络设备。此类“全部无线”网络在结构上具有高度灵活性和自组织的特点。在建筑物中约10米的范围和估算容积约为40立方米的办公单元的前提下，可以将多达30个其它办公单元置于一个网络设备的范围内。以最多7个网络设备估算，可以将最多200个设备置于一个无线网络设备的可访问范围内。因此，这些网络设备之间的传输得以优化。

在分散网络中，必须执行对分散网络的特殊防护和监视，以便防范工业间谍。因此，每个分散网络设备可包括鉴权和加密，以便确保所有参与该分散网络的设备都被允许这样做。但是，这可能使对分散网络的直接访问变得复杂。甚至范围在10至100米的分散网络可能利用定向天线从更远距离截收。一种创建鉴权的选择是，可以采用SIM(用户标识模块)来确保系统访问，其中用户只有将可拆卸的SIM作为电子密钥插入他的个人设备才能访问网络。SIM概念可以用来定义全局分级主设备/从属设备概念。

在下文中，将参考附图详细说明本发明，其中：

图1表示由设备和通信链路构成的网络拓扑。

图2表示根据本发明的网络中的节点。

图3表示采用不同时隙定时的时隙计数的定时示意图。

图4表示数据业务分配不均匀的图1的网络拓扑。

图1表示由设备1-6以及在设备1-6之间的通信链路构成的拓扑。通信链路是点到点的，用于在所涉及的两个设备之间交换数据或控制分组。参与通信链路的两个设备之一是链路的主设备M，而另一个设备是从属设备S。设备1-6对特定链路所适用的主设备M或从属设备S角色与该设备1-6的其它通信链路无关。用于拓扑连接的主设备/从属设备角色指派是事先给定的。图1表示这种拓扑的一个实例。

图2表示根据本发明的网络中的节点。设备4此时只能通过一个通信链路与另外一个设备通信(图中仅表示设备5)。为了在多个链路43、45、46上通信，设备必须利用时分复用方案在通信链路43、45、46之间进行切换。两设备4和5之间通过通信链路45的通信仅在两设备同时采用相同的通信链路45时才能够进行。

如果两设备4和5通过通信链路45彼此通信，通信链路45的主设备4确定通信参数(例如，在框中具体表示的定时、时隙号、频率、...)，而从属设备5适合这些参数。设备采用分隙通信方案。主设备4确定通信链路45的时隙规划。为了简要说明所提出的优先级设置方法，假定在整个网络中时隙是对齐的。为了标识这些时隙，主设备4对每个时隙分配时隙号N_slot。假定从属设备5知道主设备4的通信参数，包括时隙号N_slot。如果主设备4轮询从属设备5，则从属设备5只被允许发送分组。利用普通数据分组或利用不含数据的控制分组(即所说的NULL分组)时，可能发生此情况。从属设备5需要发送任一分组(含数据或不含数据)以响应每个主设备4的分组。占用多于一个时隙的分组也是可能的。每个链路的主设备定义链路的通信参数和优先级参数(M/S、N_{inter_contact}、...的值)。

图3表示采用不同时隙定时的时隙计数的定时示意图。迄今为止，假定网络中所有设备都采用相同的时隙定义。在下文中，介绍为了在每个主设备上支持不同时隙定义而需要对所提出的机制进行的调整。但是，通信链路中的从属设备不断了解它的主设备的时隙定义，因为它与主设备通信时需要跟随主设备的定时。一般来说，需要解决两个问题。首先，需要针对不同的时隙定时进行时隙计数的管理。其次，当采用联络时隙时，需要将不同通信链路之间的时间偏移纳入考虑。假定整个网络上的所有时隙均是同步的，所以时隙计数可以在每个时隙起始时执行。如果一个设备上存在多个不同时隙定时定义，则选择一个作为参考定时。时隙计数在参考定时中的每个时隙起始处进行。但是此定时不一定用于发送或接收上一个分组。因此，在当前发送或接收分组所在的通信链路的每个时隙起始时，为该通信链路设置标记。在每个参考时隙的起始处，对于上一个发送/接收时隙，对加标记的通信链路计数，即它的时隙计数递减一。在设定计数之后该标记被除去。可能发生在计数时没有设备被标记的情况。在此情况中，对未用时隙计数us进行计数。

图4表示数据业务量分配不均匀的图1的网络拓扑。如图1所示，网络设备4对于网络设备3、5和6是主设备。网络设备3对于设备4是从属设备，而对于设备1和2是主设备。链路根据它们所连接的设备列举进行编号。链路上的箭头表示链路的主/从属设备关系，因此表示优先级的第一级。在该实例中，正在进行两个大的数据传输。第一条从设备1经设备3和链路31及32至设备2，即简称链路132。以同样的方式简称，进行链路546上的第二数据传输。同时，链路43上没有传输。因此两个联络时隙之间的间距按回退计数器增加，同时可连续使用的时隙数可因时隙重新分配而减少。因此，设备3主要将数据从设备1传送到设备2，临时检查链路43，防止在未用链路上浪费太多时间。设备4主要将数据从设备5传送到设备6，临时检查链路43，防止在未用链路上浪费太多时间。由此，链路132和546上两联络时隙之间的N_ic＝2^bN_{inter_contact}值被设为最小值，使得这两个链路几乎占用设备3和设备4的整个传输时间。在链路43上，N_ic递增直到N_ic超过N_{max_poll}为止，只考虑N_{max_poll}以防止“缠绕”效应。

本申请包含借助实例对本发明的实现和实施例的说明。本领域的技术人员应该知道，本发明不限于上述实施例的细节，在不背离所附权利要求书的范围的前提下，还可以其它形式实现本发明。上述实施例应该视为说明性的，而非限定性的。因此，实现和运用本发明的可能性只由所附权利要求书来限定。因此，按照权利要求书所确定的实现本发明的各种选择方案，包括等效实现，均属于本发明的范围。

Claims (23)

1.对无线网络中单个网络设备使用分隙链路设置优先级、以便适应变化的业务负荷的方法，它包括：

把使用链路的优先级的分配预设为预定值；

监视当前链路使用情况；以及

根据所监视的使用情况调整所述优先级。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述优先级划分为不同等级的优先级。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第一等级的优先级区分主设备和从属设备。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二等级的优先级涉及对使用链路的授权。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第三等级的优先级涉及所述设备之间的通信时间的分配。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络的两个设备之间的通信只能在联络时隙开始。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，联络时隙的重复率是可调整的，并且经过调整而使得联络时隙的重复率与所监视的链路使用情况相关。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述联络时隙的重复率通过乘以2或除以2来改变。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将优先级的一个等级与自上次成功联络起经过的时间相关。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：

将有关通信的数据从一个设备传送到另一个设备。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括中断传输的可选步骤。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监视每个链路使用情况包括监视以下值：

当前时隙号(N_slot)；

时隙数量(N_{contact_timeout})，在此之后认为联络事件结束；以及

下一个可能的联络时标(N_{next_contact})。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监视每个链路使用情况还包括监视以下值：

时隙数量(N_{max_poll})，在此之后将联络对等设备的优先级增大；以及

上次联络时标(N_{last_contact})。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，优先级的调整包括如下项目的调整：

时隙计数(s)；以及

时隙计数阈值(min_serve)。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，以未用时隙计数(us)扩充所述时隙计数(s)。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：存储和调整回退计数器(b)的值，回退计数器(b)的值与两个联络时隙(N_contact)之间的间距相关。

17.用于对网络中分隙链路的使用设置优先级的软件工具，包括在所述软件工具运行于计算机或网络设备上时执行权利要求1至16中任一个的全部步骤的程序代码装置。

18.用于对网络中分隙链路的使用设置优先级的计算机程序，包括用于在所述程序运行于计算机或网络设备上时执行权利要求1至16中任一个的全部步骤的程序代码装置。

19.计算机程序产品，它包括存储在计算机可读媒体上的程序代码装置，用于在所述程序产品运行于计算机或网络设备上时执行权利要求1至16中任一个的方法。

20.能够对网络中分隙链路的使用设置优先级的网络设备，它包括：

把使用链路的属性的分配预设为预定值的装置；

监视当前链路使用情况的装置；以及

根据所监视的使用情况调整所述当前链路使用情况的装置。

21.如权利要求20所述的网络设备，其特征在于还包括用于存储有关传输的数据的装置。

22.如权利要求20所述的网络设备，其特征在于还包括用于存储呼入数据的存储装置。

23.网络，它包括如权利要求20至22所述的网络设备。

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