СИСТЕМА И СПОСОБ СВЯЗИ, КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ СРЕДСТВО ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
SYSTEM AND COMMUNICATION METHOD, COMPUTER PROGRAM AND CORRESPONDING DATA STORAGE DEVICE

Настоящее изобретение относится к области систем сотовой радиосвязи, а более конкретно - к системам связи, основанным на схемах с множественным доступом с разделением по времени и по частоте.
В системе сотовой радиосвязи устройства, называемые телефонными трубками или мобильными терминалами, взаимодействуют через по меньшей мере одно другое устройство, называемое базой. Любое такое устройство, телефонную трубку или базу в общем случае называют узлом связи.
Каждая база управляет сотой и периодически передает сигнал, называемый радиомаяком, который позволяет телефонным трубкам, находящимся в области охвата соты, выполнить синхронизацию с базой для установления связи и обмена информацией, предназначенной для управления системой связи.
Такие известные системы радиосвязи используют механизм множественного доступа с разделением по времени (TDMA, time division multiple access). В этих системах временной интервал разделен на кадры. Каждый кадр, в свою очередь, разделен на временные промежутки (временные интервалы) определенной длительности, что позволяет узлам связи совместно использовать определенный период времени для доступа к среде передачи. Такие системы могут также использовать механизм множественного доступа с разделением по частоте (FDMA, time division multiple access). Например, системы, реализованные согласно европейскому стандарту усовершенствованной цифровой беспроводной связи (DECT, digital enhanced cordless telecommunication) (зарегистрированный товарный знак) в соответствии с комплектом документов ETS 300 175, опубликованных ETSI (European Telecommunications Standards Institute, Европейский институт телекоммуникационных стандартов), используют при передаче принципы доступа TDMA и FDMA.
Такие системы связи TDMA и FDMA могут быть мобильными. То есть как телефонные трубки, так и базы могут представлять собой мобильные устройства. В этих мобильных системах связи, реализованных в соответствии с технологиями TDMA и FDMA, условия передачи, осуществляемой между узлами связи, могут достаточно быстро изменяться, например, вследствие возникновения таких явлений, как помехи или затухание сигнала из-за появления препятствий между узлами связи. В результате в каналах связи, устанавливаемых между узлами связи, могут возникать помехи, нарушающие связь или даже приводящие к отключению канала.
Хотя стандарты сотовой радиосвязи предусматривают способ автоматической передачи обслуживания (хэндовер) телефонной трубки в зону другой базы, этот процесс не может происходить настолько быстро, чтобы противодействовать так называемым явлениям быстрого затухания или замирания сигнала.
Кроме того, такое явление, как быстрое затухание или замирание сигнала, может быть обнаружено только некоторым подмножеством узлов связи. Информация о такой ситуации должна передаваться остальным устройствам системы связи, чтобы процедуры повторного определения каналов связи и распределения между устройствами функций базы и телефонной трубки выполнялись как можно быстрее. В этой ситуации упомянутые выше механизмы автоматического хэндовера выполняются недостаточно быстро.
В этой связи требуется устранить различные недостатки, свойственные настоящему уровню техники.
В особенности, желательно при быстром изменении условий передачи выработать решение, которое позволит повысить скорость реакции систем связи, включающих в свой состав мобильные узлы связи, в частности, в контексте передачи данных в соответствии со схемами TDMA и FDMA.
В частности, желательно выработать решение, которое позволит увеличить скорость реакции таких систем связи в условиях помех, быстрого затухания и быстрого замирания сигнала.
Кроме того, желательно выработать решение, которое позволяет телефонной трубке быстро выполнить синхронизацию с новой базой, если произошел разрыв связи с базой, к которой она была подключена.
В частности, желательно обеспечить решение, которое может позволить в таких системах связи быстро в широковещательном режиме переслать информацию об изменении в условиях передачи.
Настоящее изобретение относится к системе связи, содержащей узлы связи, взаимодействующие с использованием кадров, обеспечивающих множественный доступ с разделением по времени и частоте, причем указанные узлы формируют иерархическую сеть сотовой радиосвязи, задающую иерархические уровни, каждый из которых содержит базу и по меньшей мере одну телефонную трубку, и указанная система настроена таким образом, чтобы узлам связи предоставлялась возможность выполнять связь через базу своего иерархического уровня. В этой системе узел связи, называемый главным узлом, включает в свой состав: средства для выбора в каждом из указанных кадров ресурса передачи, общего для указанных узлов связи, называемого "ресурс передачи, общий для сетевого окружения"; средства для широковещательной передачи в указанные узлы связи через иерархические уровни посредством соответствующих баз информации, представляющей выбранный общий ресурс передачи. Система также настроена таким образом, чтобы указанным узлам связи предоставлялась возможность в широковещательном режиме передавать сообщения с использованием выбранного общего ресурса передачи. Таким образом, благодаря предоставляемой узлам связи возможности передачи в широковещательном режиме данных с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения, через базу иерархического уровня реакция системы связи улучшается.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения указанный главный узел содержит средства для получения информации, представляющей условия передачи между указанными узлами связи, и средства для выбора ресурса передачи, общего для сетевого окружения, приспособленные для выполнения выбора в соответствии с указанной полученной информацией. Таким образом, еще в большей степени улучшается реакция системы связи на возникновение таких явлений, как помехи, быстрое затухание и быстрое замирание сигнала.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения указанные узлы связи содержат средства для определения условий передачи в указанной системе связи и средства для передачи сообщений, содержащих информацию, представляющую условия передачи или изменение условий передачи, либо с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, либо через базу своего иерархического уровня.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения указанные узлы связи содержат средства для широковещательной передачи с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, сообщений, содержащих информацию синхронизации, идентифицирующую ресурс указанных кадров, используемый для передачи сигнала радиомаяка. Таким образом, узел, канал связи которого с базой соответствующего иерархического уровня разорван, может максимально быстро снова восстановить связь с системой.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения указанные узлы связи, выполняющие функции телефонной трубки и базы, содержат: средства для обнаружения риска потери соединения с узлом связи; средства для активизации сигнала радиомаяка в том случае, если обнаруживается риск потери связи; средства для широковещательной передачи с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, сообщения, содержащего информацию синхронизации, идентифицирующую в указанных кадрах ресурс, используемый для передачи указанного сигнала радиомаяка. Таким образом, улучшаются характеристики соединения с системой связи.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения база каждого иерархического уровня содержит средства, позволяющие узлам связи своего иерархического уровня передавать в широковещательном режиме сообщения посредством ресурса передачи, общего для указанного иерархического уровня.
Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения ресурс передачи, общий для каждого иерархического уровня, соответствует ресурсу указанных кадров, занимающему заранее заданную позицию по отношению к ресурсу, используемому базой указанного иерархического уровня для передачи сигнала радиомаяка. Таким образом, оптимизируется использование ресурсов.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения база каждого иерархического уровня содержит средства для изменения ресурса указанных кадров, используемого для передачи сигнала радиомаяка, согласно сообщениям, принятым посредством ресурса передачи, общего для ее иерархического уровня, или с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения. Таким образом, повышается скорость реакции системы связи.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения указанная система настроена таким образом, чтобы базы передавали свой сигнал радиомаяка во временном интервале, отличном от каждого временного интервала, определяющего ресурс передачи, общий для сетевого окружения.
Настоящее изобретение также относится к способу связи, используемому в системе связи, содержащей узлы связи, взаимодействующие с использованием кадров, обеспечивающих множественный доступ с разделением по времени и частоте, причем указанные узлы формируют иерархическую сеть сотовой радиосвязи, определяющую иерархические уровни, каждый из которых содержит базу и по меньшей мере одну телефонную трубку, при этом указанная система приспособлена для предоставления узлам связи возможности выполнять связь через базу своего иерархического уровня. Согласно реализуемому таким образом способу узел связи, называемый главным узлом, выполняет следующие шаги: выбор в каждом из указанных кадров ресурса передачи, общего для указанных узлов связи и называемого "ресурс передачи, общий для сетевого окружения"; широковещательную передачу в указанные узлы связи через иерархические уровни посредством соответствующих баз информации, представляющей выбранный общий ресурс передачи. Кроме того, согласно реализуемому таким образом способу, указанным узлам связи предоставляется возможность в широковещательном режиме передавать сообщения с использованием выбранного общего ресурса передачи.
Изобретение также относится к компьютерной программе, которая может храниться на носителе информации и/или загружаться из сети связи и считываться компьютерной системой или процессором. Эта компьютерная программа содержит инструкции для реализации указанного выше способа, которые исполняются указанной программой под управлением компьютерной системы или процессора. Настоящее изобретение также относится к средствам хранения информации, на которых записана такая компьютерная программа.
Признаки изобретения, указанные выше, а также иные его признаки станут более очевидными в результате изучения последующего описания примеров осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированного прилагающимися чертежами, на которых:
- на фиг.1 схематично показана структура кадра, с помощью которой может быть реализовано настоящее изобретение;
- на фиг.2 схематично показана система связи, в которой может быть реализовано настоящее изобретение;
- на фиг.3 схематично показана архитектура узла связи, входящего в систему связи, показанную на фиг.2;
- на фиг.4 схематично показан алгоритм, выполняемый для установки ресурса передачи, общего для сетевого окружения;
- на фиг.5 схематично показан первый алгоритм, выполняемый для использования ресурса передачи, общего для сетевого окружения;
- на фиг.6 схематично показан второй алгоритм, выполняемый для использования ресурса передачи, общего для сетевого окружения;
- на фиг.7 схематично показан алгоритм ресинхронизации, при выполнении которого используется информация, передаваемая в широковещательном режиме с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения;
- на фиг.8 схематично показан алгоритм улучшения связи в сетевом окружении с использованием информации, передаваемой с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения.
Для улучшения реакции систем связи TDMA на изменения в условиях передачи предлагается зарезервировать в каждом кадре TDMA ресурс передачи, общий для сетевого окружения и предназначенный для предоставления возможности каждому из узлов связи широковещательно передавать информацию в режиме без установления соединения. Этот ресурс передачи, общий для сетевого окружения, выбирается заранее заданным узлом системы связи предпочтительно в соответствии с условиями передачи, и, таким образом, в этом случае он может со временем изменяться. Следовательно, такой ресурс передачи, общий для сетевого окружения, позволяет каждому узлу связи в широковещательном режиме передавать в системе связи информацию о синхронизации, управлении топологией, обнаружении сетевого окружения и/или обнаружении изменений в условиях передачи независимо от базы, к которой этот узел подключен.
Под сетевым окружением понимается вся система связи, то есть всем узлам связи предоставляется возможность взаимодействовать посредством одного и того же кадра.
Установка и использование этого ресурса передачи, общего для сетевого окружения, в каждом кадре TDMA ниже подробно описывается в контексте системы связи DECT.
На фиг.1 схематично показана структура 1.1 кадра, с помощью которой может быть реализовано настоящее изобретение. На фиг.1 показаны два оси: на вертикальной оси Y отложены значения различных частот несущих, а на горизонтальной оси X - значения различных последовательных временных интервалов. Изображение, представленное на фиг.1, иллюстрирует, например, кадр, соответствующий принципам связи TDD (Time Division Duplex, дуплексная связь с разделением по времени), TDMA и FDMA, используемым в рамках систем связи DECT.
Длительность кадра 1.1 составляет 10 мс, и кадр разделен по временной оси на первую часть 1.2, предназначенную для нисходящего трафика, и вторую часть 1.3, предназначенную для восходящего трафика. Нисходящий трафик передается базой по меньшей мере в одну телефонную трубку, в то время как восходящий трафик передается телефонной трубкой в базу. Таким образом, связь осуществляется в полудуплексном режиме, поскольку сеансы связи в восходящем и нисходящем направлениях выполняются не одновременно, а распределены по различным временным интервалам.
В структуре, представленной на фиг.1, длительности первой части 1.2 и второй части 1.3 совпадают. Каждая из этих частей, в свою очередь, разделяется на двенадцать элементарных временных интервалов одинаковой длительности. В структуре, представленной на фиг.1, кадр 1.1 также разделен по частотной оси на десять несущих частот.
Таким образом, кадр 1.1 содержит элементарные блоки 1.6 связи, которые должным образом соответствуют частоте несущей и временному интервалу. Каждый элементарный блок 1.6 связи определяется уникальной парой частота/временной интервал. Таким образом, кадр 1.1, показанный на фиг.1, содержит двести сорок элементарных блоков 1.6 связи.
При взаимодействии двух узлов канал передачи определяется как пара элементарных блоков 1.6 связи, по одному блоку для каждого направления связи. Первый блок расположен в первой части 1.2 кадра 1.1, а второй блок расположен во второй части 1.3 кадра 1.1. Обычно эти элементарные блоки 1.6 связи соответствуют друг другу, то есть они используют одинаковую частоту и отделены друг от друга двенадцатью элементарными временными интервалами. В примере, показанном на фиг.1, заштрихованные элементарные блоки 1.6 связи соответствуют девятому и двадцать первому временным интервалам и седьмой несущей частоте.
Каждый элементарный блок 1.6 связи позволяет передавать сигналы в форме пакетов данных, которые могут содержать поле заголовка, включающего в свой состав информацию о сигнализации и протоколе, и поле данных полезной нагрузки, содержащее пригодные данные обмена. Обычно поле данных полезной нагрузки содержит отсчеты звукового сигнала, формируемые в процессе речевой связи.
Для того чтобы телефонная трубка могла соединяться с базой, последняя передает сигнал, называемый сигналом радиомаяка. Этот сигнал использует один из элементарных блоков 1.6 связи в первой части 1.2 кадра 1.1. Этот сигнал передается периодически в каждом кадре и содержит информацию сигнализации и синхронизации, необходимую телефонной трубке для соединения и синхронизации с базой таким образом, чтобы имелась возможность осуществлять с ней связь. Обычно сигнал радиомаяка, передаваемый базой и позволяющий выполнять соединение с телефонными трубками, переносит информацию сигнализации, включаемую в заголовок пакета данных, при этом поле данных полезной нагрузки игнорируется.
На фиг.2 схематично показана иерархическая система связи, в рамках которой может быть реализовано настоящее изобретение. Такая система связи может обслуживать ряд абонентов, по меньшей мере часть из которых являются мобильными абонентами, передвигающимися, соответственно, со своими устройствами 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 и 2.6 связи, также называемыми узлами связи. Связь между узлами выполняется с помощью кадров, формат которых аналогичен формату кадра 1.1.
Каждый из узлов 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 и 2.6 связи в предпочтительном варианте выполняет функции телефонной трубки и базы.
На схеме, показанной на фиг.2, система связи функционирует в следующих условиях: узел 2.1 связи работает в качестве базы для узлов связи 2.2 и 2.3; узел 2.2 связи работает только как телефонная трубка; узел 2.3 связи работает как телефонная трубка с точки зрения узла 2.1 связи и как база для узлов 2.4 и 2.5 связи; узел 2.5 связи работает только как телефонная трубка и узел 2.4 связи работает как телефонная трубка с точки зрения узла 2.3 связи и как база для узла 2.6 связи. Таким образом, данные могут ретранслироваться узлом с целью установления или поддержания связи между по меньшей мере двумя другими узлами. Таким образом, существует канал 2.10 связи между узлами 2.1 и 2.2, канал 2.11 связи между узлами 2.1 и 2.3, канал 2.12 связи между узлами 2.3 и 2.4, канал 2.13 связи между узлами 2.3 и 2.5 и канал 2.14 связи между узлами 2.4 и 2.6. Эти каналы также могут называться линиями связи.
За исключением узла 2.1 связи наивысшего уровня иерархии, называемого главным узлом, каждый из остальных узлов связи подключается к базе и может самостоятельно выполнять функции базы. Таким образом, формируется дерево связи, образующее цепочку узлов связи, позволяющую всем этим узлам связи использовать одинаковые опорные тактовые сигналы. Набор узлов, сформированный узлом связи, функционирующим в качестве базы, и узлами связи, подключенными к нему, называется группой или иерархическим уровнем.
Узлы связи каждой группы могут взаимодействовать друг с другом с помощью базы этой группы. Таким образом, для реализации такой схемы связи необходимы четыре элементарных блока 1.6 связи кадра 1.1. Информация также может передаваться между группами путем подъема и/или спуска по иерархии дерева связи с помощью баз этих групп. В этих двух случаях каждая база работает в качестве ретранслятора между узлами связи либо в составе группы, в которой она задействована в качестве базы, либо между группой, в которой она функционирует как база, и другой группой при ее наличии, в которой она выполняет функции телефонной трубки. Другими словами, система связи представляет собой иерархическую сеть сотовой радиосвязи, задающую иерархические уровни, каждый из которых содержит базу и по меньшей мере одну телефонную трубку, при этом система приспособлена для предоставления узлам связи возможности выполнять связь через базу своего иерархического уровня.
Ресурс передачи, общий для сетевого окружения, представляет собой средство передачи информации, альтернативное подъему и спуску по иерархии дерева связи. Ресурс передачи, общий для сетевого окружения, позволяет избежать нежелательных перегрузок, которые могут возникнуть в базах системы связи, путем предоставления каждому узлу связи широковещательных средств, независимых от базы, к которой они подсоединены.
Поскольку абоненты в этой системе мобильны, условия передачи, осуществляемой между узлами связи, могут достаточно быстро изменяться, например, вследствие возникновения помех или затухания сигнала из-за появления препятствий между узлами связи. В результате в каналах 2.10, 2.11, 2.12, 2.13 и 2.14 связи могут возникать помехи, нарушающие связь или даже приводящие к отключению связи.
Например, в результате радиопомех, воздействующих на сигнал, канал 2.14 связи не может далее использоваться, и узел 2.6 связи, функционирующий в качестве телефонной трубки, далее не может синхронизироваться с узлом 2.4 связи, являющимся базой. Вследствие этого узлу 2.6 связи необходимо синхронизироваться с другим узлом связи, функционирующим в качестве базы.
Тогда телефонная трубка для ускорения процесса ресинхронизации с базой может использовать информацию, передаваемую в широковещательном режиме с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения. Использование ресурса передачи, общего для сетевого окружения, для передачи в широковещательном режиме такой информации далее подробно описывается со ссылкой на фиг.5. Таким образом, эта процедура позволяет телефонной трубке избежать сканирования всего спектра передачи для обнаружения сигнала радиомаяка базы, к которой она смогла бы подключиться. Такой способ использования информации, передаваемой в широковещательном режиме с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения, описывается ниже со ссылкой на фиг.7.
Телефонная трубка также может использовать ресурс, общий для сетевого окружения, с целью широковещательной передачи сообщения обнаружения, называемого приветственным сообщением (hello message), для информирования других узлов связи о том, что она находится в режиме поиска базы, к которой она могла бы подключиться. Использование ресурса, общего для сетевого окружения, для передачи такого сообщения в широковещательном режиме описывается ниже со ссылкой на фиг.5.
Кроме того, такой процесс быстрого затухания или замирания сигнала может быть обнаружен только некоторым подмножеством узлов связи. Информация о такой ситуации должна передаваться остальным устройствам системы связи, чтобы процедуры повторного определения каналов связи и распределения между устройствами функций базы и телефонной трубки выполнялись как можно быстрее.
Телефонная трубка затем может использовать ресурс передачи, общий для сетевого окружения, для широковещательной передачи информации, относящейся к условиям передачи, и, таким образом, ускорить ее распространение в широковещательном режиме в системе связи. Такой способ использования информации, передаваемой в широковещательном режиме с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения, описывается ниже со ссылкой на фиг.6.
Подобный способ использования информации, передаваемой в широковещательном режиме с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения, в частности, удобно применять в условиях возникновения помех, быстрого затухания или быстрого замирания сигнала между телефонной трубкой и базой, к которой она подключена.
Такой способ использования информации, передаваемой в широковещательном режиме с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения, в частности, также удобно применять, если рассматриваемый узел связи работает в качестве базы, и этот узел перегружен и функционирует в условиях помех, быстрого затухания или быстрого замирания сигнала, распространяемого между узлом и базой, к которой он подключен. Это происходит потому, что в конкретном варианте осуществления каждый узел связи может передавать или принимать информацию только на одной частоте несущей в каждом временном интервале. Таким образом, если узел связи, функционирующий в качестве базы, в значительной степени перегружен, существует лишь небольшая вероятность обнаружения передаваемых радиомаяков из других узлов связи. Если связь с базой, к которой подключен узел, прерывается, то узлу для нахождения сигналов радиомаяка необходимо проанализировать все частоты несущих, в результате чего в течение нескольких кадров TDMA соединение с системой связи прерывается.
На фиг.3 схематично показана архитектура узла связи, входящего в систему связи. Эта архитектура включает в свой состав следующие компоненты, объединяемые посредством шины 3.1 связи: процессор, микропроцессор, микроконтроллер (обозначенный как pc) или CPU (Central Processing Unit, центральный процессор) 3.2; оперативная память (RAM, random access memory) 3.3; постоянная память (ROM, read only memory) 3.4; считывающее устройство 3.5 информационных носителей, такое как считыватель SD-карт (Secure Digital card, цифровых карт с защищенным доступом); средства 3.6 радиоинтерфейса и средства 3.7 интерфейса человек - машина.
Микроконтроллер 3.2 может выполнять инструкции, загруженные в RAM 3.3 из ROM 3.4, внешней памяти (не показана на чертеже), носителя информации, такого как SD-карта и т.п., или из сети связи. При включении узла связи микроконтроллер 3.2 может считывать инструкции из RAM 3.3 и выполнять их. Эти инструкции составляют компьютерную программу, которая инициирует выполнение микроконтроллером 3.2 всех или некоторых алгоритмов, описанных далее со ссылкой на фиг.4-7.
Все или некоторые алгоритмы, описанные ниже со ссылками на фиг.4-7, могут быть реализованы программным образом посредством выполнения набора инструкций программируемым устройством, таким как DSP (Digital Signal Processor, цифровой сигнальный процессор) или микроконтроллер, или с помощью аппаратуры, такой как компьютер или специализированный компонент, например FPGA (Field-Programmable Gate Array, программируемая пользователем вентильная матрица) или ASIC (Application-Specific Integrated Circuit, индивидуально спроектированная специализированная интегральная схема).
На фиг.4 схематично показан алгоритм, выполняемый для установки ресурса передачи, общего для сетевого окружения.
Алгоритм, показанный на фиг.4, выполняется выделенным узлом в системе связи. В предпочтительном варианте этот алгоритм выполняется узлом наивысшего уровня иерархии, главным узлом, то есть узлом 2.1 связи, показанным на фиг.2. Главный узел представляет собой узел в сетевом окружении, который работает только в качестве базы, в то время как другие узлы связи работают либо как телефонные трубки, либо как базы и телефонные трубки. В одном из вариантов осуществления этот главный узел может выбираться из узлов системы связи, в частности, с учетом того факта, что после возникновения или исчезновения таких событий, как помехи, быстрое затухание или быстрое замирание сигнала, может инициироваться разделение системы связи на две системы, или, соответственно, две системы связи могут быть объединены в одну.
На шаге 4.1 главный узел 2.1 определяет условия передачи в системе связи. Этот шаг может выполняться путем анализа сигналов, принимаемых главным узлом 2.1 через интерфейс 3.6, и/или на основе информации, предоставляемой другими узлами в системе связи. Такая информация может предоставляться либо в одноадресном режиме узлами связи, входящими в группу главного узла, либо в широковещательном режиме с помощью ранее выделенного ресурса передачи, общего для сетевого окружения. Если эта информация предоставляется узлами связи, входящими в группу главного узла, она может являться информацией, ретранслируемой этими узлами по инициативе групп более низкого уровня иерархии.
Главный узел 2.1, таким образом, определяет в кадре 1.1 элементарные блоки 1.6 связи, которые в соответствии с условиями передачи могут использоваться всеми узлами в системе связи.
На следующем шаге 4.2 главный узел 2.1 выбирает ресурс передачи, общий для сетевого окружения, в соответствии с условиями передачи, определенными на шаге 4.1.
Ресурс передачи, общий для сетевого окружения, может представлять собой один элементарный блок 1.6 связи или несколько элементарных блоков 1.6 связи, которые, как показано на фиг.1, могут быть смежными или отделенными друг от друга.
На следующем шаге 4.3 главный узел 2.1 уведомляет другие узлы в системе связи о том, какой элементарный блок связи или какие элементарные блоки 1.6 связи выделены для формирования ресурса передачи, общего для сетевого окружения. В предпочтительном варианте это уведомление передается главным узлом 2.1 в сигнале радиомаяка, который он пересылает в каждом кадре 1.1. Это уведомление затем ретранслируется каждым узлом связи в группе главного узла 2.1, который также функционирует в качестве базы для другой группы. Это уведомление затем может ретранслироваться в этих других группах посредством сигналов радиомаяка, передаваемых базами этих групп. Уведомление может вновь ретранслироваться с целью широковещательной передачи по всему дереву связи посредством сигналов радиомаяка, пересылаемых базами групп.
Вследствие этого узлы связи могут взаимодействовать, не опираясь на иерархический характер дерева связи, и передавать сообщения и информацию с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, не обязательно через базу, к которой они подключены. Всем узлам связи, таким образом, предоставляется возможность получать доступ к ресурсу передачи, общему для сетевого окружения, выбранному и указанному главным узлом 2.1.
В конкретном варианте осуществления шаг 4.1 выполняется для каждого кадра 1.1, и при этом выбирается, а затем сообщается новый ресурс передачи, общий для сетевого окружения, в случае изменения в условиях передачи, то есть когда по меньшей мере один ранее выделенный элементарный блок 1.6 связи ресурса передачи, общего для сетевого окружения, нельзя далее использовать.
На фиг.5 схематично показан первый алгоритм, выполняемый для использования ресурса передачи, общего для сетевого окружения.
В соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения ресурс передачи, общий для сетевого окружения, используется для широковещательной передачи сообщений, содержащих информацию синхронизации и/или информацию, относящуюся к топологии сети, содержащей узлы связи. На шаге 5.1 рассматриваемый узел связи генерирует такое сообщение. Это сообщение, называемое сообщением сетевого окружения, может включать в свой состав:
- поле, содержащее идентификатор рассматриваемого узла связи;
- поле, содержащее идентификатор группы, в которую входит рассматриваемый узел связи;
- поле, содержащее идентификатор элементарного блока 1.6 связи, в котором рассматриваемый узел связи передает сигнал радиомаяка, если рассматриваемый узел связи функционирует в качестве базы;
- поле, содержащее список идентификаторов заранее заданного количества узлов связи, ближайших к рассматриваемому узлу связи, то есть тех узлов, которые характеризуются наиболее высоким уровнем энергии принимаемого сигнала;
- поле, содержащее идентификатор базы, к которой возможно подключен рассматриваемый узел связи;
- поле, содержащее индикатор качества передачи сигнала или индикатор оценки расстояния между рассматриваемым узлом связи и базой, к которой он возможно подключен;
- поле, содержащее индикацию загрузки соты, если рассматриваемый узел связи работает в качестве базы.
Если узел связи принимает такие сообщения с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения, это позволяет ему располагаться в системе связи и получать информацию о своем сетевом окружении, то есть о тех узлах, с которыми может быть установлена непосредственная связь. Использование этих сообщений узлом связи для непосредственной ресинхронизации описывается ниже со ссылкой на фиг.7.
На следующем шаге 5.2 рассматриваемый узел определяет ресурс передачи, общий для сетевого окружения, в кадре 1.1. Эта информация извлекается на основе уведомления, переданного на шаге 4.3.
На следующем шаге 5.3 рассматриваемый узел связи в широковещательном режиме передает сообщение, сгенерированное на шаге 5.1, с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения.
Широковещательная передача с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, может выполняться заранее заданным способом согласно заранее заданной последовательности или произвольным либо псевдослучайным способом.
В соответствии со вторым примером осуществления настоящего изобретения ресурс передачи, общий для сетевого окружения, используется рассматриваемым узлом связи с целью широковещательной передачи сообщения обнаружения, называемого приветственным сообщением (hello message), для указания другим узлам связи о том, что он ищет базу, к которой необходимо подключиться. Этот рассматриваемый узел связи затем через ресурс передачи, общий для сетевого окружения, может получить по меньшей мере одно ответное сообщение сетевого окружения, упомянутое выше, переданное в широковещательном режиме узлом или узлами, расположенными в сетевом окружении, в котором принято приветственное сообщение.
Другие сообщения управления топологией таким же образом могут передаваться в соответствии с одним или другим или обоими приведенными примерами осуществления настоящего изобретения.
На фиг.6 схематично показан второй алгоритм, выполняемый для использования ресурса передачи, общего для сетевого окружения. Ресурс передачи, общий для сетевого окружения, используется для широковещательной передачи информации с учетом условий передачи и, таким образом, ускоряет ее распространение в широковещательном режиме в системе связи.
На шаге 6.1 рассматриваемый узел связи обнаруживает, что условия передачи изменились, или по меньшей мере определяет эти условия. В частности, если эти условия передачи могут привести к потере по меньшей мере одного канала передачи, рассматриваемый узел связи определяет на следующем шаге 6.2 ресурс передачи, общий для сетевого окружения, в кадре 1.1. Эта информация извлекается на основе уведомления, переданного на шаге 4.3.
На следующем шаге 6.3 рассматриваемый узел связи в широковещательном режиме с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, передает сообщение, содержащее информацию, представляющую условия передачи или изменения в условиях передачи, определенные на шаге 6.1.
Такой широковещательный режим, в котором используется ресурс передачи, общий для сетевого окружения, в частности, эффективен в том случае, если теряется канал связи между рассматриваемым узлом связи и базой, к которой он подключен, или между рассматриваемым узлом связи и телефонной трубкой или трубками, подключенными к этому узлу.
Если изменения в условиях передачи касаются ухудшения передачи с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, рассматриваемый узел связи передает сообщение в главный узел 2.1 путем пересылки информации от одной базы к другой вверх по дереву связи.
Если изменения в условиях передачи касаются ухудшения передачи с использованием части ресурса передачи, общего для сетевого окружения, рассматриваемый узел связи передает сообщение с помощью другой части ресурса передачи, общего для сетевого окружения.
Способ, показанный на фиг.6, может также применяться базой для сообщения о своей перегрузке узлам сетевого окружения.
На фиг.7 схематично показан алгоритм ресинхронизации, при выполнении которого используется информация, передаваемая в широковещательном режиме с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения.
На шаге 7.1 рассматриваемый узел связи обнаруживает потерю канала связи с базой, к которой он подключен.
На следующем шаге 7.2 рассматриваемый узел связи в широковещательном режиме с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, получает информацию, разрешающую выполнение процесса ресинхронизации с другой базой. Эта информация содержится в сообщениях сетевого окружения, упомянутых выше при описании фиг.5. Как уже отмечалось, эти сообщения могут передаваться сетевыми узлами периодически или в ответ на приветственное сообщение, поступающее из рассматриваемого узла связи.
На следующем шаге 7.3 рассматриваемый узел связи использует информацию, содержащуюся в принятых сообщениях сетевого окружения, для установления канала связи с другой базой.
На фиг.8 схематично показан алгоритм улучшения возможностей связи в сетевом окружении с использованием информации, передаваемой в широковещательном режиме с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения.
На шаге 8.1 рассматриваемый узел связи в широковещательном режиме с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, принимает информацию, разрешающую получение описания топологии сети, сформированной узлами связи. Эта информация содержится в сообщениях сетевого окружения, упомянутых выше при описании фиг.5. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения рассматриваемый узел связи принимает из другого узла связи сообщение, содержащее информацию об изменении в условиях передачи, как было указано выше со ссылкой на фиг.6.
На следующем шаге 8.2 рассматриваемый узел связи обнаруживает потерю возможности соединения с узлом связи, то есть обнаруживает, что сообщения, принимаемые рассматриваемым узлом связи, указывают на то, что передавший их узел связи обнаружил ухудшение качества связи, которое может привести к потере по меньшей мере одного канала связи.
На следующем шаге 8.3 рассматриваемый узел связи проверяет, выполняет ли он уже функции базы, и если это не так, то он берет на себя роль базы и соответствующим образом активизирует сигнал радиомаяка.
Далее на шаге 8.4 рассматриваемый узел связи в широковещательном режиме с использованием ресурса передачи, общего для сетевого окружения, передает сообщение сетевого окружения, как это описано выше со ссылкой на фиг.5, указывающее на активизацию этого сигнала радиомаяка и предоставляющее информацию о разрешении синхронизации.
В конкретном варианте осуществления помимо использования ресурса передачи, общего для сетевого окружения, каждая база может применять ресурс передачи, общий для своей соты, и разрешать телефонным трубкам этой соты выполнять доступ к этому ресурсу.
Ресурс передачи, общий для соты, в предпочтительном варианте представляет собой элементарный блок 1.6 связи, который во второй части 1.3 дополняет ресурс, используемый в первой части 1.2 кадра 1.1 для передачи базой сигналов радиомаяка. В структуре, показанной на фиг.1, для сигналов радиомаяка, передаваемых на заданной частоте несущей во временном интервале N, ресурс передачи, общий для соты, соответствует временному интервалу N+12 для той же частоты несущей. Этот общий ресурс передачи относится к телефонным трубкам соты и расположен в заранее заданной позиции по отношению к ресурсу, используемому базой для передачи сигнала радиомаяка. Доступ к нему телефонных трубок в соте осуществляется таким же образом, как и к ресурсу, общему для сетевого окружения. Он также может последовательно предварительно задаваться на временной оси.
Ресурс передачи, общий для соты, может использоваться узлом связи в этой соте с целью широковещательной передачи сообщения сетевого окружения, как объяснялось выше со ссылкой на фиг.5. Узел связи, функционирующий в этой соте в качестве базы, может ретранслировать информацию, передаваемую с помощью ресурса передачи, общего для соты, в другие узлы соты. Узел связи, функционирующий в соте в качестве базы, может ретранслировать информацию, передаваемую с помощью общего ресурса передачи, на более высокий уровень иерархии. Это, например, относится к случаю, когда ресурс передачи, общий для соты, используется для передачи в широковещательном режиме информации, относящейся к условиям передачи или изменениям в условиях передачи.
Узел связи, функционирующий в качестве базы, может обнаруживать ситуацию наличия помех, быстрого затухания или быстрого замирания сигнала посредством сообщений сетевого окружения, передаваемых телефонной трубкой в этой соте, и, таким образом, принимать решение об изменении элементарного блока 1.6 связи, используемого для передачи собственного сигнала радиомаяка. Тот же способ может быть реализован с использованием сообщений сетевого окружения, передаваемых телефонными трубками в этой соте с помощью ресурса передачи, общего для сетевого окружения.
В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения базы системы связи настроены таким образом, чтобы их сигналы радиомаяка не передавались в том же временном интервале или интервалах, что и ресурс передачи, общий для сетевого окружения. Если база изменяет элементарный блок 1.6 связи, используемый для передачи собственного сигнала радиомаяка, то в предпочтительном варианте эта база гарантированно выбирает временной интервал, отличный от интервала или интервалов, используемых для ресурса передачи, общего для сетевого окружения. Если главный узел изменяет элементарный блок 1.6 связи, определяющий ресурс передачи, общий для сетевого окружения, то в предпочтительном варианте этот узел гарантированно выбирает временной интервал, отличный от тех, что используются базами для передачи своих сигналов радиомаяка. Такая информация может передаваться в главный узел путем подъема по иерархическому дереву.