способ беспроводной локальной связи

Формула изобретения

1. Способ беспроводной радиосвязи в локальной сети, образованной приемопередающими устройствами, основанный на выделении в частотном диапазоне сети базового канала, который используют для передачи служебных сообщений устройствам сети в виде широковещательных пакетов, и частотном разделении каналов для передачи данных, отличающийся тем, что связь между, по меньшей мере, двумя устройствами сети в режиме приема-передачи осуществляют по любому из незанятых частотных каналов сети, при этом частотный канал для передачи и/или приема данных резервируют устройством, инициирующим передачу и/или прием данных, посылкой сообщения по базовому каналу другим устройствам о выбранном частотном канале, а после окончания сеанса связи извещают по базовому каналу другие устройства об освобождении частотного канала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что служебные сообщения в виде широковещательных пакетов, адресованные всем устройствам сети, каждым из устройств сети ретранслируют однократно.

3. Спопоб по п.1, отличающийся тем, что передачу данных осуществляют в виде пакетов или потока данных.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при необходимости передачи данных устройству, находящемуся вне зоны радиовидимости передающего устройства, передающим устройством на основании сообщений, полученных по базовому каналу, определяют маршрут передачи данных с указанием частотных каналов и устройств-ретрансляторов и передают эту информацию по базовому каналу всем устройствам сети.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при работе сети в режиме частотно-временного разделения каналов по базовому каналу регулярно передают в виде служебного сообщения информацию об используемом законе частотно-временного разделения каналов.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что информацию об используемом законе частотно-временного разделения каналов посылают в базовый канал с каждого устройства сети.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что ввод в состав сети нового входящего устройства осущетвляют следующим образом: входящим устройством в течение определенного времени следят за всем частотным диапазоном сети и после приема сообщения об используемом законе частотно-временного разделения каналов и номера устройства, от которого принято это сообщение, настраивают входящее устройство в соответствии с законом изменения частоты базового канала и посылают по базовому каналу устройству, от которого принято сообщение, запрос на подключение входящего устройства в сеть, затем устройством, от которого принято сообщение, сообщают всем устройствам сети по базовому каналу свой номер и номер входящего устройства.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что сообщение о номере входящего устройства и номере устройства, пославшего это сообщение, используют для составления маршрута передачи данных с участием входящего устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области беспроводной радиосвязи между несколькими устройствами локальной сети, такими как мобильные телефоны, компьютеры, а также между приемопередающими блоками компьютерной техники, к которым относятся мониторы, дисплеи, телевизоры, проекторы и другие устройства.

Изобретением решается задача создания динамичной самонастраивающейся системы локальной сети, обладающей высокой надежностью при обеспечении доступа к связи множества устройств локальной сети, используя для увеличения объема передаваемой информации в каждый интервал времени весь частотный диапазон.

Известные в настоящее время способы передачи данных в локальных сетях предполагают или использование базового устройства для организации работы сети или организацию работы сети без базового устройства.

К первому типу относится, в частности, способ, известный по пат. США №6862452, кл. 455/452.1, 2005 г., в соответствии с которым одно из устройств сети - базовое - используют для открытия или закрытия канала связи. Открытие канала связи базовым устройством осуществляют по запросу устройства, инициирующего связь.

К недостаткам такой связи следует отнести задержку сеанса связи, зависимость функционирования сети в целом от базового устройства, а также необходимость выделения базового устройства.

Более перспективным является способ, основанный на принципе самоорганизации сети, при котором каждое устройство сети организует сеанс связи без привлечения базового устройства. В основе известных способов лежат разные подходы к организации каналов связи и виду используемых сигналов при передаче данных.

Известен способ беспроводной радиосвязи в локальной сети (пат. США №5231634, кл. 370/348, 1993 г.), основанный на использовании одного частотного канала для передачи данных и широковещательного канала для передачи служебных сообщений. Устройством, инициирующим сеанс связи, осуществляют слежение за использованием радиоэфира и в случае, если ни одно из двух других устройств не использует эфир, посылают служебное сообщение в виде широковещательного пакета, включающее информацию об интервале времени, необходимом для передачи данных и адресате. Эту информацию, принятую всеми устройствами сети, используют для резервации канала в течение сеанса связи, при этом незадействованные устройства сети в течение всего сеанса связи находятся в режиме ожидания.

Этот способ имеет несколько недостатков. Во-первых, этот способ неэффективно использует ресурс сети, поскольку исключает из режима приема-передачи другие устройства локальной сети в течение сеанса связи двух устройств, входящих в сеть, тем более, что достоверно заранее неизвестно, сколько времени займет эта связь. Во-вторых, этот способ работает только при условии радиовидимости передающего и приемного устройств. В-третьих, в том случае, когда все устройства сети находятся в зоне радиовидимости, неизбежны помехи из-за взаимного влияния устройств друг на друга.

По пат. США №6850489, кл. 370/230, 2005 г. известен способ беспроводной связи, основанный на передаче служебных сообщений и передаче данных в течение сеанса связи по широковещательному каналу в виде пакетов. В соответствии с этим способом после получения сообщения, переданного передающим устройством, о предстоящем сеансе связи приемным устройством резервируют полосу частот и передают эту информацию в виде служебного сообщения передающему устройству, после чего передающим устройством передают данные.

Недостаток этого способа, как и вышеприведенного, связан с использованием одного канала как для передачи служебных сообщений, так и для передачи данных. Следствием такой организации связи является неоперативность связи, поскольку на время сеанса связи с одним устройством сети нельзя осуществить обмен данных между остальными устройствами сети и организовать двунаправленные каналы.

Более совершенным является способ, известный по пат. заявке США №20040110508, кл. 455/445, 2004 г. Этот способ позволяет включать в сеть в режим «прием-передача» любое приемопередающее устройство сети независимо от режима работы других устройств. Согласно этому способу для каждого устройства сети в каждый интервал времени выделяют частотный канал связи, а для организации работы сети используют базовый широковещательный канал, который используют для обмена служебной информацией в виде широковещательных пакетов. Передачу данных от одного устройства к другому осуществляют следующим образом: для передачи данных с устройства, инициирующего сеанс связи, по широковещательному каналу посылают запрос о наличии в сети желаемого устройства, с последнего устройства по этому же каналу посылают ответ, подтверждающий его присутствие в сети в данный момент времени; после получения ответа осуществляют сеанс связи по выделенному частотному каналу.

Недостатком способа является неэффективное использование ресурса сети. Этот недостаток обусловлен тем, что каждому конкретному устройству сети для приема-передачи данных выделяют частотный канал, который используют только в режиме связи данного устройства и остается незадействованным в паузах между сеансами связи.

Технический результат, получаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в эффективном использовании частотного ресурса сети, что реализуется такой организацией работы сети, при которой в каждый интервал времени может быть задействован весь частотный диапазон сети.

Способ радиосвязи в локальной сети, образованной приемопередающими устройствами, основан на выделении в частотном диапазоне сети базового канала, который используют для передачи служебных сообщений устройствам сети в виде широковещательных пакетов, и частотном разделении каналов для передачи данных, в соответствии с изобретением характеризуется тем, что связь между, по меньшей мере, двумя устройствами сети в режиме приема-передачи осуществляют по любому из незанятых частотных каналов сети, при этом частотный канал для передачи и/или приема данных резервируют устройством, инициирующим передачу и/или прием данных, посылкой сообщения по базовому каналу другим устройствам о выбранном частотном канале, а после окончания сеанса связи извещают по базовому каналу другие устройства об освобождении частотного канала.

Для организации работы сети служебные сообщения в виде широковещательных пакетов, адресованные всем устройствам сети, каждым из устройств сети ретранслируют их однократно.

В зависимости от типа передаваемой (принимаемой) информации передачу данных осуществляют в виде пакетов или потока данных.

При необходимости передачи данных устройству, находящемуся вне зоны радиовидимости передающего устройства, передающим устройством на основании сообщений, полученных по базовому каналу, выбирают маршрут передачи данных с указанием частотных каналов и устройств-ретрансляторов и передают эту информацию по базовому каналу всем устройствам сети.

При работе сети в режиме частотно-временного разделения каналов по базовому каналу регулярно передают в виде служебного сообщения информацию об используемом законе частотно-временного разделения каналов.

При этом целесообразно информацию об используемом законе частотно-временного разделения каналов посылать в базовый канал с каждого устройства сети.

При работе сети в режиме частотно-временного разделения каналов ввод в состав сети нового входящего устройства можно осуществить следующим образом: входящим устройством в течение определенного времени следят за всем частотным диапазоном сети и после приема сообщения об используемом законе частотно-временного разделения каналов и номера устройства, от которого принято это сообщение, настраивают входящее устройство в соответствии с законом изменения частоты базового канала и посылают по базовому каналу устройству, от которого принято сообщение, запрос на подключение входящего устройства в сеть, затем устройством, от которого принято сообщение, сообщают всем устройствам сети по базовому каналу информацию о входящем устройстве, в том числе и его номер.

Для составления маршрута передачи данных с участием входящего устройства используют сообщение о номере входящего устройства и номере устройства, пославшего это сообщение, а также накопленную к данному моменту информацию о зонах видимости из принимаемых сообщений.

В основе изобретения лежит разделение частотных каналов на базовый, по которому передают служебные сообщения и который используют для организации работы сети, и на каналы, используемые только для передачи данных и не привязанные к конкретным устройствам сети. Разделение частотной полосы сети на несколько каналов позволяет одновременно организовать связь между несколькими устройствами сети, при этом для каждой пары устройств используют один из частотных каналов сети, выбор которого определяется только состоянием канала: занят этот канал в данный момент времени или свободен. Наличие множества частотных каналов и возможности использования пакетных каналов позволяют одному устройству сети одновременно находиться в режиме приема-передачи с несколькими устройствами.

Для определения состава сети и номеров входящих в нее устройств используют посылаемые по базовому каналу сообщения типа «поиск» с указанием номера устройства, передавшего это сообщение. Отсутствие сообщения «поиск» от устройства, в интервале времени, превышающем интервал ожидания, свидетельствует об отсутствии этого устройства в сети в данный момент времени. Информацию об отсутствии устройства в сети передают в базовый канал устройством, обнаружившем это отсутствие в виде сообщения, содержащего номер выбывшего устройства и номер устройства, передавшего это сообщение.

Для снижения взаимного влияния устройств сети друг на друга изобретение допускает использование частотно-временного разделения каналов.

Способ позволяет осуществить простой ввод в сеть новых устройств и организовать связь между устройствами сети, находящимися вне зоны радиовидимости друг друга, используя базовый канал для информации о составе сети.

Способ осуществляют следующим образом.

Всеми устройствами сети осуществляют слежение за базовым каналом для получения информации о составе сети в данный момент времени, предстоящих и текущих сеансах связи и другой служебной информации.

При необходимости связи между двумя конкретными устройствами сети, например, между первым и вторым устройствами, с устройства, инициирующего связь, например, первого, по базовому каналу посылают в виде широковещательного пакета адресованное всем устройствам сети сообщение типа «запрос на передачу», содержащее следующую информацию: номер устройств сети, которые будут использовать резервируемый (резервируемые) канал (каналы, тип подлежащих передаче данных (потоковый или пакетный), номер резервируемого частотного канала (номера частотных каналов), если адресат находится в зоне радиовидимости, или маршрут передачи данных с указанием планируемых в этом маршруте частотных каналов и номеров устройств-ретрансляторов, если адресат находится вне зоны радиовидимости. Это сообщение ретранслируют каждым устройством, находящимся в зоне радиовидимости первого устройства, единожды. Получивший это сообщение адресат по базовому каналу посылает сообщения «готов к приему», дублирующее сообщение «запрос на передачу», которое принимается каждым устройством сети. Затем осуществляют передачу данных или через базовый канал или в виде пакетов через базовый канал и/или через резервируемые пакетные каналы или каналы в соответствии с выбранным маршрутом в виде потока через резервируемые каналы или каналы в соответствии с выбранным маршрутом. Передача данных не ограничена временем, поскольку для связи других устройств сети можно использовать другие свободные каналы. После окончания сеанса связи первым устройством по базовому каналу посылают сообщение «конец передачи» с указанием освобождаемых каналов. Это сообщение, полученное другими устройствами сети, используют в дальнейшем для организации связи между другими устройствами сети. прослушивают.

При использовании для повышения помехозащищенности частотно-временного разделения каналов каждым устройством сети регулярно через определенные промежутки времени посылают по базовому каналу сообщение типа «поиск», содержащее помимо прочей информации, номера передавшего его устройства информацию об используемом законе частотно-временного разделения каналов. Это сообщение необходимо для ввода в состав сети устройств, временно выбывших из сети или впервые подключающихся к сети. Получив сообщение «поиск», входящее устройство синхронизуют в соответствии с законом частотно-временного разделения каналов и передают в базовый канал сообщение «запрос на подключение», содержащее номер входящего устройства и номер устройства, от которого входящее устройство получило сообщение «поиск». Сообщение «запрос на подключение» получают все устройства сети и используют в дальнейшем для связи с этим устройством и при составлении маршрутов для связи с другими устройствами сети.

Способ позволяет каждому устройству сети организовать сеть в том случае, когда все остальные устройства сети на неопределенный промежуток выбыли из состава сети. Информацией для организации сети в данном случае является отсутствие запроса «поиск» во всех каналах частотного диапазона сети. Устройством, принявшим на себя организацию сети, регулярно транслируют по базовому каналу сообщение «поиск» с информацией, характерной для этого сообщения, а действия каждого другого устройства, входящего в состав сети, осуществляют так, как описано выше.