[发明专利]用于同步TDMA网状网络的系统和方法

说明书

本发明涉及通信领域，以及更加具体地，涉及经网状网络(mesh networks)的通信。

网状网络在节点之间路由数据、语音和指令，并允许通过从一个 节点“跳跃”到另一节点直到建立成功的连接来在受阻路径周围连续 连接和重新配置。即使节点崩溃，或者一个连接是坏的，网状网络仍 然工作，无论网络是无线的、有线的还是软件交互的。这允许廉价的 对等网节点向相同网络中的其他节点提供迂回信程(back haul)服务， 并且通过共享对较高成本网络基础结构的访问来扩展该网状网络。

利用无线节点在无线局域网上实现无线网状网络。这类网状网络 是分散的且通常以自组织(ad-hoc)方式工作。无线节点作为中继器 工作，并从附近的无线节点发送数据到其对等节点，形成跨越长距离 的网状网络。在自组织网络中，当一个节点丢失时邻居找到另一路由。 节点能够是固定的或者移动的，其中移动装置形成本领域技术人员已 知的移动自组织网络(MANET)。

该网状网络使用动态路由功能。路由算法保证数据采取适当的且 通常是最快的路由到达目的地。一些移动网状网络能够包括具有“抄 近路的”高带宽地面链路的多个固定基站作为通往固定基站或者其他 服务(包括因特网)的网关工作。可以扩展具有仅最小的基站基础结 构的网状网络。也存在可以用于网状网络的许多不同类型的协议，例 如，自组织按需距离矢量(AODV)、动态源路由(DSR)、优化链 路状态路由协议(OLSR)和临时按序路由算法(TORA)，作为非 限制实例。

许多网状网络使用时分多址(TDMA)协议工作。根据TDMA 网状网络的配置，可能浪费很大一部分甚至大多数配置的带宽。许多 网状网络使用用于作为网络控制间隔工作的信标间隔的主要频率和 用于数字数据(DD)间隔的多个(有时四个或更多)次级频率。许 多次级频率可能是不用的，且由此，如之前注意的，可能浪费很大一 部分甚至大多数配置的带宽。

通信系统包括多个时分多址(TDMA)网状网络。每个包括多个 无线节点。各个TDMA网状网络内的每多个无线节点包括在主要和 至少一个次级频率上通信的发射器和接收器，并使用被至少划分为使 用主要频率的信标间隔和使用主要和次级频率两者的数字数据间隔 的TDMA时元(epoch)。无线节点被彼此同步以使得每个TDMA 网状网络的TDMA时元的开始相重叠并具有相同的TDMA时元持续 时间或者其整数倍。

在又一方面中，网关无线节点是对TDMA网状网络公用的，且 工作以对于彼此不冲突的每个TDMA网状网络发送信标。网关无线 节点进一步包括对于每个TDMA网状网络发送单独的信标的发射器， 该发射器是TDMA网状网络的一员。幻象节点(phantom node)也 可以是对TDMA网状网络公用的，且其在TDMA网状网络中TDMA 时元的开始位于所需偏移，该偏移基于其他TDMA网状网络之一的 TDMA时元的推算的开始。

在又一方面中，TDMA网状网络内的信标间隔落入另一TDMA 网状网络的数字数据间隔内，以使得每个TDMA网状网络的信标传 输不冲突。可以在数字数据间隔期间为信标间隔建立信道保留，且对 应于另一TMDA网状网络的信标间隔以防止任何无线节点进行与来 自另一TDMA网状网络的信标传输冲突的数字数据传输或者信标传 输。还可以形成落入另一TDMA网状网络的数字数据间隔和数字语 音间隔内的TDMA网状网络的信标间隔。

当结合附图考虑时，本发明的其他目的、特征和优点将从随后的 具体实施方式变得明显，在附图中：

图1是能够被修改以用于本发明的通信系统的实例的框图。

图2是示出用于单一TDMA网状网络的频率的曲线图。

图3是类似于图1的曲线图，但是示出根据本发明的非限制实例 的用于列为网1和网2的两个TDMA网状网络“带宽清理”时的频率 使用重叠。

图4是示出根据本发明的非限制实例的用于对于列为网1、网2 和网3的三个TDMA网状网络“带宽清理”时的频率使用重叠。

图5是示出非快速的服务质量(QOS)TDMA信道分配的图表， 且示出了当由节点发送并穿过TDMA网络时，数据分组怎样可以从 源节点A行进到目的地节点E。

图6是示出快速的服务质量和端到端延迟(ETEL)的图表。