СПОСОБ ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ ПЕРЕДАЧ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С РАЗДЕЛЕНИЕМ ПО ВРЕМЕНИ (TDMA) В ПРЯМОМ РЕЖИМЕ
METHOD OF SYNCHRONISING DIRECT MODE TIME DIVISION MULTIPLE ACCESS (TDMA) TRANSMISSIONS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ РАСКРЫТИЯ
Данное раскрытие относится, в общем, к беспроводной связи, и более конкретно к синхронизации в прямом режиме в системе множественного доступа с разделением по времени (TDMA).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Стандарт Цифрового Мобильного Радио Европейского Института Телекоммуникационных Стандартов (ETSI-DMR) является прямым цифровым замещением аналогового Частного Мобильного Радио (PMR). DMR - это масштабируемая система, которая может быть использована в нелицензированном режиме (в полосе от 446,1 до 446,2 МГц), и в лицензированном режиме в зависимости от национального планирования частот. Любой из стандартов или спецификаций ETSI, упомянутых здесь, могут быть получены, обратившись в ETSI: ETSI Secretariat, route des Lucioles 650, 06921 Sophia-Antipolis Cedex, FRANCE.
DMR обещает улучшенный диапазон, высокие скорости передачи данных, более эффективное использование спектра и улучшенное энергопотребление. Поддерживаемые признаки включают в себя быструю установку вызова, вызовы групп и индивидуумов, вызовы с короткими данными и пакетными данными. Режимы связи включают в себя индивидуальные вызовы, групповые вызовы и широковещательные вызовы, осуществляемые через режим прямой связи между радиостанциями, работающими в сети. Поддерживаются другие важные функции DMR, такие как: экстренные вызовы, приоритетные вызовы, полнодуплексная связь, сообщения с короткими данными, и передачи пакетных данных Интернет Протокола (IP).
Прямой режим - это режим работы, где радиостанции могут связываться в сети без помощи одного или более оборудования инфраструктуры. Радиостанция, как используется здесь, может быть мобильным и/или стационарным оконечным оборудованием, которое используется для получения служб DMR. Прямой режим - это техника связи, где любая радиостанция может связываться с одной или более радиостанциями без необходимости в любом дополнительном оборудовании инфраструктуры (например, базовых станциях или ретрансляторах). Работа прямого режима, в отличие от обычного режима ретранслятора, который является режимом работы, где радиостанции связываются через оборудование инфраструктуры, такое как ретранслятор. Поэтому, прямой режим может предоставить более эффективную, менее затратную работу системы связи, нежели работа в режиме ретранслятора.
Стандарт Цифровое Мобильное Радио Европейского Института Телекоммуникационных Стандартов (ETSI-DMR) предоставляет для 6.25e (2:1 TDMA) работу в режиме ретранслятора. Работа 6.25 (2:1 TDMA) относится к 6,25 Килогерц (кГц) эквивалентной спектральной эффективности. Поскольку нет ограничения ни на то, что происходит в каждый временной слот, ни на любую взаимосвязь между ними (кроме необходимости поддержания синхронности времени), то возможно одновременно иметь два полностью отдельных разговора от двух разных единиц. С этим средством возможно, чтобы два симплексных вызова могли поддерживаться в одном 12,5 кГц канале. Во-вторых, это значит, что DMR устройства, соответствующие этому протоколу, будут также удовлетворять Североамериканским требованиям для эквивалентности канала 6,25 кГц.
В отличие от вышеуказанного, настоящий ETSI-DMR стандарт только предоставляет для 12,5 Килогерц (кГц) работу в обходном режиме (talkaround) (системы, которые, прежде всего, используют ретранслятор и иногда осуществляют связь без ретранслятора) и прямой режим (системы, которые осуществляют связь исключительно без ретранслятора). Работа 12,5 кГц относится к 12,5 кГц спектральной эффективности, в которой есть только один тракт связи на каждые 12,5 кГц радиочастотного (RF) спектра.
Оба, режим 6.25е ретранслятора и режим 12.5 обходной/прямой, используют 27,5 миллисекундную (мс) импульсную (каждые 60 мс) радиопередачу. В режиме работы 6.25е ретранслятора, ретранслятор определяет границы временного слота TDMA в канале и радиостанции синхронизируют себя с ретранслятором для передачи и приема. Передачи ретрансляторов импульсные. Ретрансляторы передают непрерывный сигнал, разделенный на временные слоты. В режиме работы 12.5 обходном/прямом радиостанции передают асинхронно и радиостанции в пределах диапазона передачи синхронизируют себя с этой передачей в целях приема передачи, но любые передачи в ответ на первую передачу передаются асинхронно.
Соответственно, есть необходимость поддерживать более спектрально эффективный прямой режим, в частности, 2:1 TDMA или 6.25 прямой режим. Для поддержки этого все радиостанции должны быть синхронизированы использовать структуру временного слота общего канала. Поэтому существует необходимость в синхронизации передач TDMA в прямом режиме в беспроводной системе связи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые фигуры, где одинаковые ссылочные позиции относятся к идентичным или функционально одинаковым элементам по всем отдельным видам, совместно с подробным описанием ниже, включены в описание и являются его частью, и служат для дальнейшего иллюстрирования вариантов осуществления концепций, которые включает в себя заявленное изобретение, и объяснения различных принципов и преимуществ этих вариантов осуществления.
ФИГ. 1 - это блок-схема иллюстративной беспроводной системы связи, работающей в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
ФИГ. 2 - это схема передачи сообщения, иллюстрирующая один вариант осуществления работы различных устройств беспроводной системы связи.
ФИГ. 3 иллюстрирует сетевой сценарий, в котором реализация некоторых вариантов осуществления может быть использована.
ФИГ. 4A и 4B - это схемы передачи сообщения, иллюстрирующие передачи некоторых радиостанций в сетевом сценарии по ФИГ. 2.
ФИГ.5 иллюстрирует сеть радиостанций, в которой реализация некоторых вариантов осуществления может быть использована.
ФИГ. 6,7,8,9, и 10 - это блок-схемы операций, иллюстрирующие различные операции определения лидерства в радиостанции, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
ФИГ. 11 - это блок-схема операций, иллюстрирующая операции радиостанции по обнаружению и реагированию на выход из строя текущего лидера, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
Специалисты в области техники поймут, что элементы на фигурах иллюстрированы с целью упрощения и ясности и не обязательно нарисованы в масштабе. Например, размеры некоторых элементов в фигурах могут быть увеличены, по сравнению с другими элементами, чтобы помочь улучшить понимание вариантов осуществления настоящего изобретения.
Были представлены компоненты аппарата и способа, причем в чертежах обычными символами показаны только те конкретные детали, которые относятся к пониманию вариантов реализации настоящего изобретения, так чтобы не делать раскрытие неясным из-за деталей, которые будут очевидны для специалистов в данной области техники, получающим пользу от данного описания.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Здесь представлен способ для синхронизации TDMA передачи в прямом режиме набора радиостанций, следуя выбранной радиостанции как лидеру. Одна цель этого способа - это синхронизовать радиостанции, которые не достаточно близко расположены, чтобы связываться напрямую.
Способ для синхронизации передач множественного доступа с разделением по времени (TDMA) в прямом режиме включает в себя: прием радиостанцией сообщения от другой радиостанции; идентификация радиостанцией лидера, в соответствии с правилом избрания лидера, используя сообщение, принятое от другой радиостанции, и информацию о текущем лидере; установку радиостанцией идентифицированного лидера как ее лидера; и синхронизацию радиостанцией границы временного слота с границей временного слота, определенной лидером.
Обратимся теперь к ФИГ. 1, иллюстрирован пример беспроводной системы 100 связи, содержащей множество радиостанций 105-n, работающих в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Радиостанции 105-1-105-n связываются на радиочастотах в прямом режиме, без связи через любую инфраструктуру, например ретранслятор. Все радиостанции 105-n работают на радиочастотах прямого режима. Специалистам в данной области будет понятно, что в некоторых вариантах осуществления частота может также иметь ретрансляторы, но радиостанции 105-n не используют эти ретрансляторы (например, ретрансляторы могут принадлежать другой системе) (не показана).
Радиостанция, как используется здесь, может быть мобильным и/или стационарным оконечным оборудованием, которое используется для получения служб DMR. Например, радиостанция может быть мобильной радиостанцией (т.е. портативной радиостанцией, мобильной станцией, абонентским устройством, мобильным абонентом) или стационарной станцией (т.е. стационарной управляющей станцией, базовой станцией, и любым вспомогательным оборудованием, таким как проводные пульты, коммутаторы пакетных данных). Каждая радиостанция способна осуществлять связь с одной или более другими радиостанциями, используя техники TDMA, как описано здесь ниже, в которых заданные временные сегменты разделены в назначенные временные слоты для индивидуальной связи, как дополнительно описано здесь. В некоторых вариантах осуществления одна или более радиостанций дополнительно способны связываться с оборудованием инфраструктуры, таким как ретранслятор (не показан). Каждая радиочастота (RF) в системе несет временные слоты, в соответствии с чем каждый временной слот известен как «канал».
Для удобства описания вариантов осуществления в дальнейшем предполагается, что беспроводная система 100 связи является системой связи с двумя временными слотами TDMA. Поэтому, в вариантах осуществления, описанных ниже, поскольку есть два временных слота, то есть два доступных канала на каждой радиочастоте для переноса трафика системы. Временной слот - это элементарное распределение времени физического канала. Например, в одном варианте осуществления, временной слот имеет длину в тридцать миллисекунд (30 мс) и пронумерован «1» или «2». Важно отметить, несмотря на то, что система связи TDMA может также иметь другие длины слотов и соотношения слотов, и по-прежнему оставаться в рамках изобретения. Поэтому, настоящее изобретение применимо к любой системе связи TDMA, которая имеет соотношение слотов равное n:1, где n - целое, больше чем 1.
Как обсуждалось здесь ранее и дополнительно иллюстрировано на диаграмме 200 передачи на ФИГ. 2, в настоящих системах ETSI-DMR, в прямом/обходном 12,5 кГц режиме работы, радиостанции передают асинхронно (потому, что нет доступной опорной точки общего временного слота) и радиостанции в диапазоне передачи синхронизируют себя с этой передачей в целях приема передачи, но любые передачи в ответ на первую передачу передаются асинхронно. В настоящее время нет попытки воспользоваться неиспользованной 32,5 мс частью 205 канала.
Трудность в использовании неиспользованной 32,5 мс части канала в том, что не существует доступной глобальной опорной точки границы временного слота. Для иллюстрации проблемы рассмотрим сетевой сценарий 300, как иллюстрировано на ФИГ. 3. В сетевом сценарии 300 на ФИГ. 3, радиостанция 1 (305) и радиостанция 3 (315) находятся вне диапазона друг друга (т.е. диапазон 1 (320) не перекрывается с диапазоном 3 (330)). Специалистам в данной области будет понятно, что в другом сценарии (не показан) диапазон 1 (320) может частично перекрываться с диапазоном 3 (330), в то время как радиостанция 1 (305) и радиостанция 3 (315) все еще находятся вне диапазона друг друга. Дополнительно, радиостанция 1 (305) и радиостанция 3 (315), в сетевом сценарии 300, каждые передают в том, что они независимо считают временным слотом 1, вероятнее всего, используя разные границы временных слотов (определенные случайно и независимо). Например, в этом сценарии радиостанция 1 (305) передает радиостанции 4 (320) во временном слоте 1; и радиостанция 3 (315) передает радиостанции 6 (330) во временном слоте 1. Радиостанция 2 (310) в диапазоне обоих радиостанций 1 (305) и радиостанции 3 (315) (т.е. диапазон 2 (325) перекрывается с диапазоном 1 (320) и диапазоном 3 (330), и радиостанция 2 (310) желает передавать радиостанции 5 (325) во временном слоте 2).
Ссылаясь на диаграмму распределения времени на ФИГ. 4A, как описано ранее, радиостанция 1 (305) передает (405) во временном слоте 1, и радиостанция 3 (315) также передает (410) во временном слоте 1. Тем не менее, передачи (405) радиостанции 1 и передачи (315) радиостанции 3 не выровнены. Радиостанция 2 (310) может синхронизовать себя либо с передачей (305) 1-й радиостанции либо с передачей (315) 3-й радиостанции, и затем передавать в той части канала, которая, как она предполагает, является неиспользуемой. Один недостаток этого подхода это, как иллюстрировано, то, что если, например, радиостанция 2 (310) способна синхронизироваться с передачей (405) 1-й радиостанции (305), то ее передача (415) и передача (410) 3-й радиостанции будут взаимно создавать помехи, как видно (или принято), радиостанциями 5 (325) и 6 (330). Аналогичным образом, если радиостанция 2 (310) способна синхронизироваться с передачей (410) (не показана) радиостанции 3 (315), то ее передача и передача (405) 1-й радиостанции будут взаимно создавать помехи, как видно (или принято) радиостанциями 4 (320) и 5 (325). Обе ситуации крайне нежелательны и могут привести к искажению передач 1-й 2-й и/или 3-й радиостанций. Поэтому, в сценарии на ФИГ. 4A может быть только одна успешная передача: передача 405 от радиостанции 1 (305) к радиостанции 4 (320).
Как иллюстрировано на ФИГ. 4B, цель - иметь выровненные к общей глобальной опорной точке границы временного слота передачу 420 1-й радиостанции и передачу 425 3-й радиостанции, несмотря на то, что они ничего не знают о существовании друг друга. Как иллюстрировано на ФИГ. 4B, радиостанция 1 (305) и радиостанция 3 (315) обе передают в одном временном слоте, но являются выровненными. На ФИГ. 4B радиостанция 2 (310) выровнена с радиостанцией 1 (305) потому, что она может слышать передачи (420) 1-й радиостанции; и способна делать передачу 430 во временном слоте 2 без искажения передач, исходящих от радиостанции 1 (305) и радиостанции 3 (315). Альтернативно, (не показано) радиостанция 2 (310) может выравниваться с радиостанцией 3 (315) потому, что она тоже может слышать передачи (425) 3-й радиостанции; и способна делать передачу 430 во временном слоте, 2 не искажая передачи, исходящие от радиостанции 1 (305) и 3 (315). Поэтому, в сценарии на ФИГ 4B, будут три успешные передачи, включающие в себя передачу 420 от радиостанции 1 (305) к радиостанции 4 (320), передачу 430 от радиостанции 2 (310) к радиостанции 5 (325) и передачу 425 от радиостанции 3 (315) к радиостанции 6 (330).
xy
00
0y
00
00
xy; x>0
00
00
Решение проблемы, иллюстрированной выше, становится гораздо более важным, когда рассматривается гораздо большая сеть радиостанций. Каждая лицензированная зона обслуживания выделяется нулю или более учреждениям регулирующими органами, так, что пользователи на одном канале могут возникнуть в зоне обслуживания и между смежными зонами обслуживания. На ФИГ. 5 каждая ячейка (S) представляет лицензированную зону обслуживания, содержащую множество радиостанций, все работающие на одной частоте. Часть проблемы заключается в том, что все или подмножество радиостанций в широкой области работы могут быть мобильными. С течением времени радиостанции входят в и выходят из диапазона друг друга непредсказуемо. Радиостанции, работающие в ячейке (т.е. S), наиболее вероятно находятся на прямой связи друг с другом, радиостанции, работающие в смежных ячейках (т.е. S- ячейки смежные с S), менее вероятно находятся на прямой связи с радиостанциями, расположенными в ячейке S, и радиостанции, работающие в еще более удаленных (т.е. ячейках S более удаленных от S), наименее вероятно находятся на прямой связи с радиостанциями, расположенными в ячейке S. Тем не менее, все радиостанции, в конечном итоге, затронуты границами временных слотов, используемых во всех зонах широкой области и выиграли бы от общей опорной точки границы временного слота.
Для правильного функционирования решения прямого режима 6.25е все радиостанции в широкой области работы должны использовать одинаковые границы временных слотов; поэтому способ предоставления глобальной опорной точки границы временного слота нужен для того, чтобы сделать возможной работу прямого режима 6.25е.
В операциях, описанных в дальнейшем, уникальная радиостанция выбирается распределенным образом в качестве лидера. Каждая радиостанция, не являющаяся лидером, настраивает свой сигнал тактовой частоты, основываясь на сообщениях, принятых от других радиостанций, принимая во внимание то, что радиостанция, имеющая недавний контакт с лидером, имеет больше влияния на регулировку, чем радиостанция, которая имеет более старый контакт с лидером. Подход сохраняет гибкость полностью распределенной одноранговой синхронизации, с гарантией стабильности способа иерархической синхронизации.
МЕХАНИЗМ ВЫБОРА ЛИДЕРА
Выбор лидера, как описано здесь ниже, подходит для синхронизации набора радиостанций, где не все радиостанции находятся в непосредственной зоне покрытия каждой другой, и каждая радиостанция не должна знать, что каждая радиостанция знает нового лидера.
Точно одна из радиостанций в системе является корректным лидером в любой момент времени. В случае устойчивого состояния, все радиостанции открыли идентичность уникального корректного лидера. Переходные состояния могут существовать, когда либо (i) только подмножество радиостанций согласились относительно идентичности уникального корректного лидера, либо (ii) старый корректный лидер вышел из строя, и ни одна радиостанция еще не взяла на себя лидерство. Лидер играет роль, которая идентична сигналу тактовой частоты 1 группы, в том смысле, что он не регулирует свой сигнал тактовой частоты, основываясь на принятом сообщении (кроме случая, когда лидер впервые присоединяется к системе). Другие радиостанции регулируют свои сигналы тактовой частоты для того, чтобы оставаться настолько синхронизированными с лидером, насколько возможно.
Как иллюстрировано на ФИГ. 6-10, определение лидерства в соответствии с вариантами осуществления, описанными здесь, является непрерывным распределенным процессом. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, каждая радиостанция в системе заранее запрограммирована с предопределенным правилом избрания лидерства. Правило избрания лидерства может, например, содержать выбор в качестве лидера радиостанции с наибольшим идентификатором (ID), выбор в качестве лидера радиостанции с наименьшим идентификатором (ID) или выбор в качестве лидера радиостанции с предусмотренным атрибутом приоритета лидера. Атрибут приоритета лидера, например, может быть установлен выше для стационарных радиостанций, управляющих станций, базовых станций и подобных, которые являются лучшими кандидатами в лидеры, чем мобильные радиостанции, потому что лучшие кандидаты являются стационарными, передают с более эффективной излучаемой мощностью (ERP), или с антенной, установленной высоко в воздухе (т.е. Высота Относительно Среднего Уровня Местности (HAAT)). Альтернативно, правило избрания лидерства может содержать вычисления, учитывающие одно или более из: ID радиостанции, предусмотренного цветового кода и предусмотренного временного слота. Например, метрика лидера может быть сформирована посредством конкатенации предусмотренного идентификатора радиостанции в старшие биты, предусмотренный цветовой код в следующие старшие значащие биты, и предусмотренный временной слот в младшие значащие биты, содержащие метрику лидера. Затем радиостанция сравнивает свою метрику лидера с метрикой лидера другой радиостанции для определения, какая радиостанция должна взять на себя роль лидера для RF (радиочастотного) канала.
В условии устойчивого состояния, когда радиостанция принимает информацию синхронизации (sync) от лидера, она принимает новый сигнал тактовой частоты лидера, который гарантированно является более новым, чем у радиостанции, потому что он приходит от самого лидера. В дополнение к информации о границе временного слота, каждая радиостанция отслеживает, по меньшей мере, две части информации, которыми явно обмениваются: радиостанцию, которую она считает текущим лидером, и указатель (SyncAge) того, как много времени прошло с момента, когда она приняла обновление временного согласования от этого лидера. Каждая радиостанция также хранит знания о границах временного слота, определенных лидером, которые неявно определены местоположением принятого слова синхронизации. Когда радиостанция не является непосредственным соседом лидера, она сначала проверяет - является ли принятый SyncAge более новым, чем ее собственный. Эта проверка нужна, только если принимающая радиостанция не меняла ID своего лидера. Если нет, то сигналы тактовой частоты источника не сопоставимы, и сигнал тактовой частоты нового лидера должен быть принят безусловно.
Операция, иллюстрированная здесь ниже на ФИГ. с 6 по 10, содержит процедуру для обработки информации синхронизации, которая используется, когда радиостанция B принимает информацию синхронизации (sync) от соседней радиостанции A. Радиостанция B вычисляет новую информацию синхронизации из своей текущей информации синхронизации и принятой информации синхронизации. Эта процедура обеспечивается для распространения информации лидерства, включая ID лидера и SyncAge для синхронизации сигнала тактовой частоты радиостанции B с принятым сигналом тактовой частоты информации синхронизации.
Как будет понятно для целей описания здесь ниже, что радиостанции имеют уникальные ID. В случае множества учреждений, уникальные ID радиостанции могут быть конкатенацией одного или более из: системного ID, ID радиостанции, цветового кода, и временного слота. Есть уникальный шаблон синхронизации для каждого временного слота, который поэтому помогает радиостанции идентифицировать ID временного слота, например, как описано в Публикации Заявки Соединенных Штатов Номер 20100086092 Wiatrowsky и др., озаглавленной «Method Of Efficiently Synchronizing To A Desired Timeslot In A Time Division Multiple Access Communication System», опубликованной 8 апреля 2010, переданной правопреемнику настоящего изобретения.
Каждая радиостанция (радиостанция «r») поддерживает следующую информацию синхронизации во время t:
r
r
r
r
L(t): ID радиостанции, которую радиостанция «r» считает лидером во время t. Отметим, что радиостанция «r» рассматривает себя лидером, если и только если L(t)=ID, где ID - это ID радиостанции «r». Также отметим, что радиостанция «r» может не иметь лидера во время t.
r
SyncAger(t): время, истекшее после того, как радиостанция «r» синхронизовалась (напрямую или опосредовано) со своим лидером L(t). Оно указывает насколько точным является сигнал тактовой частоты радиостанции «r» по отношению к сигналу тактовой частоты ее лидера. Радиостанция запускает таймер, когда она получает информацию синхронизации от своего лидера. Радиостанции обмениваются значением таймера как частью информации синхронизации. Это поле используется для управления отклонением сигнала тактовой частоты радиостанции и для восстановления после выхода из строя лидера.
Границы временного слота: границы временного слота, определенные лидером, неявно определенные расположением слова синхронизации.
ФИГ. 6 иллюстрирует общие операции 600 радиостанции B при получении сообщения от радиостанции A. Будет понятно, что оперирование 600 используется, когда радиостанция B принимает информацию синхронизации от соседней радиостанции A. Как иллюстрировано на этапе 605, радиостанция B принимает сообщение от радиостанции A. Затем, на этапе 610, радиостанция B определяет, является ли принятое сообщение от радиостанции A первым сообщением для обеих радиостанций (т.е. начальное условие). Когда оно является начальным сообщением для обеих радиостанций (т.е. ни радиостанция A, ни радиостанция B не имеют идентифицированной радиостанции лидера), оперирование переходит к процессу A, как иллюстрировано далее на ФИГ. 7.
ФИГ.7 иллюстрирует процедуру 700 для радиостанции B для идентификации лидера после получения сообщения от радиостанции A. Например, процедура 700 может быть использована радиостанцией B, когда ни радиостанция A, ни радиостанция B в настоящее время не имеют идентифицированной радиостанции лидера. Как иллюстрировано, начиная с этапа 705, радиостанция B использует границы временного слота, определенные радиостанцией A для дальнейших передач. Радиостанция B затем использует правило избрания лидерства для идентификации своего лидера. На этапе 710 радиостанция B определяет, основываясь на правиле избрания лидерства, должна ли радиостанция A быть ее лидером. Например, когда правило избрания лидерства содержит радиостанцию с наивысшим ID радиостанции,, являющейся лидером, радиостанция A будет выбрана как лидер, когда ID радиостанции A был больше чем ID радиостанции B. Когда радиостанция A выбрана как лидер, процедура переходит к этапу 715, на котором радиостанция B устанавливает радиостанцию A как своего лидера. Затем на этапе 720 радиостанция B устанавливает свой срок синхронизации. В одном варианте осуществления радиостанция B использует таймер, который увеличивается с течением времени, поэтому, как проиллюстрировано, радиостанция В устанавливает свой срок синхронизации на ноль (SyncAge=0). Другими словами, больший SyncAge указывает что прошел больший временной период, чем меньший SyncAge. В альтернативном варианте осуществления (не показан) радиостанция B использует таймер, который запускается в предопределенное время и осуществляет обратный отсчет, поэтому радиостанция B в альтернативном варианте осуществления установит свой таймер на предопределенное время. Меньший SyncAge в альтернативном варианте осуществления будет означать, что прошел больший период времени, чем больший SyncAge. Когда радиостанция A не является выбранным лидером на этапе 710, процедура переходит к этапу 725, в котором радиостанция B устанавливает себя как лидера (т.е. лидер радиостанции B=радиостанция B).
Специалистам в данной области будет понятно, что по завершении обработки ФИГ. 7, радиостанция A может не иметь идентифицированной радиостанции лидера. В одном варианте осуществления (не показан) после выбора своей радиостанции лидера радиостанция B отправляет сообщение радиостанции A, информирующее радиостанцию A о выбранном радиостанцией B лидере, и радиостанция A затем может оценить эту информацию и определить, должен ли лидер, выбранный радиостанцией B, также быть лидером, выбранным радиостанцией A.
Возвращаясь к ФИГ. 6, когда принятое сообщение не является начальным сообщением и для радиостанции A, и для радиостанции B на этапе 610, операция продолжается на этапе 615, на котором радиостанция B определяет, является ли радиостанция A членом существующей группы радиостанций (т.е. группировки радиостанций, которые следуют одному лидеру). Когда радиостанция A не является членом существующей группы, в том смысле, что у нее нет идентифицированного лидера (и использует свои собственные, произвольно определенные границы временного слота), операция заканчивается.
Возвращаясь к ФИГ. 6, когда радиостанция является членом существующей группы на этапе 615, операция продолжается на этапе 620, на котором радиостанция B определяет, является ли она членом существующей группы. Когда радиостанция B не является членом существующей группы, то есть у нее нет идентифицированного лидера, операция переходит к процессу B, как иллюстрировано далее на ФИГ. 8.
ФИГ. 8 иллюстрирует процедуру 800 для радиостанции B, когда радиостанция B находится в настоящее время не в группе, но радиостанция A находится в настоящее время в группе. В этом сценарии радиостанция A уже находится в группе радиостанций, которые сошлись и пришли к соглашению по лидеру. Радиостанция B, например, включается и не знает какого либо лидера (радиостанция B может предполагать, что радиостанция B является лидером) и не знает временного согласования канала. Альтернативно, радиостанция B могла выбрать себя как своего лидера ранее. Поэтому в процедуре 800 радиостанция B присоединяется к существующей группе, в которой A является членом. Как иллюстрировано, процедура 800 начинается с этапа 805, в котором радиостанция B использует границы временного слота, определенные радиостанцией A, для дальнейших передач. Затем на этапе 810 радиостанция B определяет радиостанцию лидера для радиостанции A, и устанавливает радиостанцию L равной радиостанции лидеру для радиостанции A. Например, радиостанция A может послать ID своей радиостанции лидера и/или другую информацию, как часть информации синхронизации, отправленной радиостанции B. Альтернативно, радиостанция B может запросить, и радиостанция A может ответить посредством ID своей радиостанции лидера и/или другой информацией. Будет понятно, что радиостанция B может альтернативно хранить информацию (например, цветовой код, временной слот) о различных радиостанциях в системе и принимать только ID радиостанции лидера от радиостанции A. Далее на этапе 815 радиостанция B использует правило избрания лидерства для идентификации своего лидера. На этапе 815 радиостанция B определяет, основываясь на правиле избрания лидерства, является ли радиостанция L (т.е. текущий лидер радиостанции A) ее лидером. Например, когда правило избрания лидерства содержит радиостанцию с наивысшим ID, являющуюся лидером, радиостанция L может быть выбрана как лидер, когда ID радиостанции L был больше, чем ID B радиостанции. Когда радиостанция L выбрана как лидер, процедура переходит к этапу 820, на котором радиостанция B устанавливает радиостанцию L как своего лидера. Далее, на этапе 825, радиостанция B устанавливает свой SyncAge на принятый SyncAge от радиостанции A. Когда радиостанция L не идентифицирована как лидер радиостанции B, на этапе 815, процедура переходит к этапу 830, на котором радиостанция B устанавливает себя как своего лидера.
В одном варианте осуществления (не показан) после выбора своей радиостанции лидера, радиостанция B отправляет сообщение радиостанции A, информирующее радиостанцию A о выбранном радиостанцией B лидере.
Возвращаясь к ФИГ. 6, когда радиостанция является членом существующей группы на этапе 620, операция переходит к этапу 625, на котором радиостанция B определяет, являются ли радиостанция A и радиостанция B членами одной группы. Когда радиостанция A и радиостанция B не являются членами одной группы, работа переходит к процессу C, как иллюстрировано далее на ФИГ. 9.
Как иллюстрировано в процедуре 900 ФИГ. 9, когда радиостанция A и радиостанция B не являются членами одной группы (т.е. не следуют за одним лидером), группы могут сливаться для того, чтобы позволить членам двух групп следовать за одним лидером. На этапе 905 радиостанция B определяет радиостанцию лидера для радиостанции A и устанавливает радиостанцию LA равной радиостанции лидеру радиостанции A. Затем на этапе 910 радиостанция B определяет свою собственную радиостанцию лидер, устанавливает радиостанцию LB равной радиостанции лидеру радиостанции B. Затем на этапе 915 радиостанция B использует правило избирания лидерства для идентификации ее лидера. На этапе 915 радиостанция B определяет, основываясь на правиле избирания лидерства, является ли радиостанция LA (т.е. текущий лидер радиостанции A) ее лидером. Например, когда правило избрания лидерства содержит радиостанцию с наивысшим ID радиостанции, являющуюся лидером, радиостанция LA может быть выбрана как лидер, когда ID радиостанции LA больше, чем ID радиостанции LB. Когда радиостанция LA не выбрана как лидер, процедура заканчивается на этапе 920. Когда радиостанция LA выбрана как лидер радиостанции B, процедура переходит к этапу 925, на котором радиостанция B использует границы временного слота, определенные радиостанцией A, для дальнейших передач. Далее, на этапе 930 радиостанция В устанавливает своего лидера в качестве лидера станции А (то есть радиостанцию LA). Далее, на этапе 935 радиостанция В устанавливает ее SyncAge в принятый SyncAge из радиостанции А.
Будет понятно, что в одном варианте осуществления (не показан), когда радиостанция B не выбирает радиостанцию LA в качестве своего нового лидера, радиостанция B может послать сообщение радиостанции A, идентифицирующее ее текущего лидера, как радиостанцию LB.
Возвращаясь к ФИГ. 6, когда радиостанция A и радиостанция B являются членами одной группы (т.е. следуют за одним лидером) на этапе 625, работа переходит к процессу D, как иллюстрировано в процедуре 1000 ФИГ. 10, на которой осуществлено управление дрейфом. Дрейф может происходить как результат ошибок шкалы времени эталонного генератора между радиостанциями (т.е. один генератор тактовой частоты может быть немного быстрее или медленнее, чем другой, если он оставлен свободно работающим, без синхронизации). Только для иллюстративных целей, операция, иллюстрированная на ФИГ. 10, использует вариант осуществления, в котором радиостанции работают, используя таймер, который увеличивается с течением времени. Другими словами, больший SyncAge указывает на то, что прошел больший период, чем меньший SyncAge. В альтернативном варианте осуществления (не показан) радиостанции работают, используя таймер, который запускается в предопределенный период времени и осуществляет обратный отсчет. Меньший SyncAge в альтернативном варианте реализации будет указывать, что прошел больший период времени, чем больший SyncAge.
Как иллюстрировано на ФИГ. 10, на этапе 1005, радиостанция B определяет больше ли ее SyncAge, чем SyncAge, принятый от радиостанции A. Когда SyncAge радиостанции B больше, чем SyncAge радиостанции A, процедура переходит к этапу 1010, на котором радиостанция B использует границы временного слота, определенные радиостанцией A, для дальнейших передач. Затем на этапе 1015 радиостанция B устанавливает свой SyncAge на принятый SyncAge радиостанции A. Когда SyncAge радиостанции B не больше, чем SyncAge радиостанции A, на этапе 1005, процедура переходит к этапу 1020, на котором радиостанция B определяет, является ли ее SyncAge равным радиостанции A. Если он не является, то процедура заканчивается на этапе 1025. Когда ее SyncAge равен таковому радиостанции A, процедура переходит к этапу 1030, на котором радиостанция B усредняет свои границы временного слота и границы временного слота радиостанции A, и использует усредненное значение границы временного слота как свою границу временного слота.
ВЫХОД ИЗ СТРОЯ ТЕКУЩЕГО ЛИДЕРА
ФИГ. 11 - это блок-схема операции, иллюстрирующая работу радиостанции по обнаружению и реагированию на выход из строя текущего лидера, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Лидер может считаться вышедшим из строя, если он более не находится на связи с любой другой радиостанцией в системе. Это может произойти, например, когда радиостанция выключается пользователем, когда радиостанция выходит из зоны действия всех остальных радиостанций или когда радиостанция настраивается пользователем на другой канал.
Только для иллюстративных целей, операция, иллюстрированная на ФИГ. 11, использует вариант реализации, в котором радиостанции работают, используя таймер, который увеличивается с течением времени. Другими словами, больший SyncAge указывает на то, что прошел больший период, чем меньший SyncAge. В альтернативном варианте осуществления (не показан) радиостанции работают, используя таймер, который запускается в предопределенный период времени и осуществляет обратный отсчет. Меньший SyncAge в альтернативном варианте реализации будет указывать, что прошел больший период времени, чем больший SyncAge.
Как иллюстрировано на этапе 1105, радиостанция устанавливает своего лидера, например, как описано и иллюстрировано здесь ранее на ФИГ. 6-10. Затем на этапе 1110 радиостанция устанавливает SyncAge для лидера. Например, когда радиостанция впервые устанавливает контакт с лидером, она запускает таймер (т.е. SyncAge). Когда радиостанция передает информацию синхронизации другой радиостанции, она также передает ее «SyncAge». Поэтому SyncAge может быть установлен либо на ноль (начальный прямой контакт с лидером), или на принятый SyncAge (начальный непрямой контакт с лидером). Затем на этапе 1115 радиостанция поддерживает SyncAge за счет увеличения его, по истечении предопределенной единицы времени. Затем на этапе 1120 радиостанция определяет, достиг ли или превысил текущий SyncAge пороговое значение (например «T» минут). Когда SyncAge не достиг порога, работа радиостанции возвращается в цикле назад к этапу 1115 и периодически увеличивает SyncAge. Когда SyncAge больше или равен порогу, радиостанция предполагает, что лидер вышел из строя. Другими словами радиостанция полагает, что лидер вышел из строя, если sync, полученный радиостанцией (т.е. на этапе 1110) (напрямую или не на прямую) от лидера и периодически увеличивавшийся (т.е. на этапе 1115) старее, чем порог. После этого на этапе 1125 радиостанция устанавливает своего лидера как «Нет» и SyncAge сбрасывается на 0. Затем на этапе 1130 радиостанция начинает участвовать в процессе избрания нового лидера. Тогда работа возвращается в цикле назад к этапу 1105, когда новый лидер для радиостанции был установлен.
Специалистам в данной области будет понятно, что множество SyncAge всех радиостанций не пересекут порог в одно время из-за независимых сигналов тактовой частоты радиостанций и переноса множества SyncAge от одной радиостанции к другой.
СХОДИМОСТЬ
Для сохранения дрейфа в пределах лимита и для более быстрой сходимости лидер периодически транслирует сигнал маяка, содержащий его информацию синхронизации. Все радиостанции, которые получают сигнал маяка, синхронизируются с сигналом маяка и перезапускают свой таймер SyncAge.
Сигнал маяка, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, содержит, по меньшей мере SyncAge, ID лидера, ID системы и ID радиостанции. Например, в структуре Блока Управляющей Сигнализации (CSBK), как определено стандартом ETSI DMR, добавлены восемь (8) октетов данных CSBK, в том числе SyncAge, ID лидера, ID системы, ID радиостанции.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, дополнительные поля SyncAge, ID лидера, ID системы и ID радиостанции включены в передачи, передаваемые каждым абонентом, при обмене информацией синхронизации. Например, информация может быть включена в конец передачи (т.е. конец голосовых передач, конец передач данных, и/или конец передач CSBK) или может быть обменена как автономная передача информации синхронизации. Когда радиостанция видит сообщение со старым sync, то радиостанция выполняет случайную задержку. Когда во время случайной задержки никакая другая радиостанция не транслирует информацию синхронизации, которая равна ее информации синхронизации, радиостанция транслирует свою собственную информацию синхронизации.
В предшествующем описании были описаны конкретные варианты осуществления. Однако специалист в данной области поймет, что различные модификации и изменения могут быть сделаны без отхода из объема изобретения, как изложено ниже в формуле изобретения. Соответственно, описание и чертежи должны быть рассмотрены в иллюстративном, а не ограничительном смысле, и все такие модификации предназначены для включения в объем настоящих идей.
Выгоды, преимущества, решения проблем, и любые элемент(ы), которые могут привести к любой выгоде, преимуществу или решению или сделают их более выраженными, не должны быть истолкованы как критические, обязательные или существенные признаки или элементы любого пункта формулы или всей формулы изобретения. Изобретение определено только прилагаемой формулой изобретения, включая любые изменения, сделанные во время рассмотрения этого приложения и всех эквивалентов этой формулы изобретения, как опубликовано.
Кроме того, в этом документе относительные термины, такие как: первый и второй, верх и низ, и тому подобные, могут быть использованы только для отличия одного объекта или действия от другого объекта или действия без обязательного или требуемого подразумевания любого фактического такого отношения или порядка между такими объектами или действиями. Термины «содержит», «содержащий», «иметь», «имеющий», «включать в себя», «включающий в себя», «содержит в себе», «содержащий в себе», или любые их вариации, предназначены охватить неисключительное включение, из условия, чтобы процесс, способ, изделие или аппарат, которые содержат, имеют, включают в себя, содержат список элементов, включают в себя не только эти элементы, но могут включать в себя другие элементы, явно не перечисленные или присущие таким процессу, способу, изделию или аппарату. Элемент, за которым следует «содержит», «имеет», «включает в себя», «содержит», без дополнительных ограничений не препятствует существованию дополнительных идентичных элементов в процессе, способе, изделии или аппарате, который содержит, имеет, включает в себя, содержит этот элемент. Термины, указывающие на единственное число, определены как один или более, если здесь явно не заявлено иначе. Термины «по существу», «существенным образом», «приблизительно», «около» или любые другие их версии определены как являющийся близким к, как понимается специалистом в данной области, и в одном не ограничивающем варианте осуществления термин определен быть в пределах 10%, в другом варианте осуществления в пределах 5%, в другом варианте осуществления в пределах 1% и в другом варианте осуществления в пределах 0,5%. Термин «присоединенный», как используется здесь, определен как соединенный, хотя не обязательно напрямую и не обязательно механически. Устройство или структура, которая «сконфигурирована» определенным способом, сконфигурирована, по меньшей мере, этим способом, но может также быть сконфигурирована способами, которые не перечислены.
Будет понятно, что некоторые варианты реализации могут содержать один или более общих или специализированных процессоров (или «вычислительных устройств»), такие как микропроцессоры, цифровые сигнальные процессоры, специализированный процессоры и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGAs) и уникальные хранящиеся программные инструкции (включая в себя: программное обеспечение и встроенное программное обеспечение), которое управляет одним или более процессорами для осуществления, в сочетании с определенными не процессорными схемами, некоторые, большинство или все функции описанного здесь способа и/или аппарата. Альтернативно, некоторые или все функции могут быть осуществлены конечным автоматом, который не имеет хранимых программных инструкций, и одной или более специализированными интегральными схемами (ASICs), в которых каждая функция или некоторые комбинации определенных функций осуществлены как собственная логика. Конечно же, комбинация двух подходов может быть использована.
Более того, вариант осуществления может быть осуществлен как машиночитаемый носитель информации, имеющий хранящийся на нем машиночитаемый компьютерный код для программирования компьютера (например, содержащего процессор) для осуществления способа, как описано и заявлено здесь. Примеры таких машиночитаемых носителей информации включают в себя, но без ограничения: жесткий диск, CD-ROM, оптическое устройство хранения, магнитное устройство хранения, ROM (постоянное запоминающее устройство), PROM (программируемое постоянное запоминающее устройство), EPROM (Стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) и Flash память. Далее, ожидается, что специалист, несмотря на возможное значительное усилие и многие варианты исполнения, мотивированный, например, доступным временем, текущей технологией и экономическими соображениями, направляемый концепциями и принципами, раскрытыми здесь, будет способен легко создать такие программные инструкции и программы и IC с минимальным экспериментированием.
Реферат раскрытия предоставлен для того, чтобы позволить читателю быстро определить суть технического раскрытия. Он представлен с пониманием, что не будет использован для интерпретации или ограничения объема или смысла формулы изобретения. В дополнение, из предшествующего детального описания можно увидеть, что различные признаки сгруппированы вместе в различных вариантах осуществления для целей оптимальной организации раскрытия. Этот способ раскрытия не должен быть интерпретирован как отражающий намерения, что заявленные варианты осуществления требуют больше признаков, чем явно указано в каждом пункте формулы. Скорее, как отражает последующая формула изобретения, предмет изобретения лежит в менее чем всех признаках одного раскрытого варианта осуществления. Таким образом, последующая формула изобретения, настоящим включена в детальное описание, с каждым отдельным пунктом формулы, как отдельно заявленным предметом изобретения.