本發(fā)明一般涉及移動(dòng)通信的領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明涉及使得參與者能夠在快速變化的環(huán)境中運(yùn)行的情況下發(fā)送全雙工聲音和數(shù)據(jù)的移動(dòng)ad-hoc通信網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

移動(dòng)ad-hoc網(wǎng)絡(luò)(manet)眾所周知，并且廣泛用于通信。manet例如由家用安全部署、軍事、傳感器網(wǎng)絡(luò)等使用。自然地，這種ad-hoc網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)為支持多個(gè)移動(dòng)裝置的加入以形成通信網(wǎng)絡(luò)，并且確保在一個(gè)或多個(gè)“成員”裝置離開該網(wǎng)絡(luò)的情況下(例如，在相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)其它網(wǎng)絡(luò)裝置超過(guò)有效范圍的情況下)的網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。所述manet網(wǎng)絡(luò)的一部分被設(shè)計(jì)為允許成員裝置之間的聲通信。

us2008/0268855討論了在分別從所述路由器接收到帶寬需求信息之后“主”裝置對(duì)“路由器站”(路由器)的帶寬的動(dòng)態(tài)分配。

盡管現(xiàn)有技術(shù)的ad-hoc網(wǎng)絡(luò)通常包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)中由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各特定移動(dòng)裝置的加入、分離或位置變化所引起的結(jié)構(gòu)變動(dòng)的適應(yīng)，但是所述現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中的那些結(jié)構(gòu)變動(dòng)仍相對(duì)較慢地發(fā)生，通常在每幾分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間一次變動(dòng)的范圍內(nèi)。此外，現(xiàn)有技術(shù)的manet系統(tǒng)通常支持半雙工聲通信(即，“對(duì)講機(jī)”類型的通信)，而不是兩個(gè)或更多個(gè)用戶(例如，四個(gè))可以進(jìn)行同時(shí)討論的全雙工或會(huì)議類型的聲通信。應(yīng)當(dāng)注意，考慮到聲音信號(hào)到所有網(wǎng)絡(luò)裝置的傳播延遲以及考慮到這些裝置內(nèi)的處理時(shí)間，以無(wú)縫方式實(shí)現(xiàn)這種類型的通信需要解決顯著的復(fù)雜性。

例如，現(xiàn)有技術(shù)的ad-hoc聲通信網(wǎng)絡(luò)不適于由多個(gè)摩托車手或移動(dòng)裝置用戶進(jìn)行全雙工、會(huì)議類型的討論。更具體地，在摩托車環(huán)境中，需要如下的ad-hoc、全雙工聲通信網(wǎng)絡(luò)，其中該聲通信網(wǎng)絡(luò)使得多個(gè)摩托車手(例如多達(dá)10個(gè)摩托車手)能夠參與同時(shí)的“電話會(huì)議”，其中在該“電話會(huì)議”中，任何騎手都可以交談并且這些騎手中的隨機(jī)的最多4個(gè)可以始終被參加電話會(huì)議或者隨意加入電話會(huì)議的所有其他摩托車手聽到。摩托車以高速(諸如每小時(shí)150公里以上等)移動(dòng)并且隨機(jī)改變這些摩托車各自在組中的位置這一事實(shí)引起了現(xiàn)有技術(shù)的ad-hoc聲音網(wǎng)絡(luò)無(wú)法應(yīng)對(duì)的頻繁網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變動(dòng)、即速率變動(dòng)。此外，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的這些頻繁變動(dòng)向支持全雙工、甚至各種裝置之間的會(huì)議類型的聲通信的所述需求增添了另一顯著的困難。

可能存在于例如摩托車手或移動(dòng)裝置環(huán)境中的另一需求是允許在mamet系統(tǒng)外部的附加的參與者加入電話會(huì)議。例如，在4個(gè)摩托車手之間建立manet電話會(huì)議時(shí)，在manet外部但具有與manet參與者之一的電話移動(dòng)通信(或任何其它通信)的第五參與者可能希望參與會(huì)議討論?，F(xiàn)有技術(shù)從未提供這種選項(xiàng)。這種需求對(duì)于需要使用離線網(wǎng)絡(luò)manet來(lái)繼續(xù)移動(dòng)通信的專業(yè)用戶(例如在通信基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋是局部的或可能被損壞的區(qū)域中移動(dòng)的企業(yè)和公共安全用戶)而言也存在。這種用戶組還非常動(dòng)態(tài)并且需要全雙工電話會(huì)議。

因此，本發(fā)明的目的是提供如下的ad-hoc聲通信系統(tǒng)，其中該ad-hoc聲通信系統(tǒng)能夠應(yīng)對(duì)可能以單位為秒的速率發(fā)生的顯著且頻繁的結(jié)構(gòu)變動(dòng)，同時(shí)仍然在若干成員裝置之間提供全雙工、會(huì)議類型的通信。

本發(fā)明的另一目的是可選地包括所述ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的裝置之間的跳躍類型的聲通信，并且應(yīng)對(duì)所述跳躍結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)變動(dòng)。

本發(fā)明的又一目的是提供一種用于對(duì)加入網(wǎng)絡(luò)的裝置進(jìn)行配置的簡(jiǎn)單易行的過(guò)程。

本發(fā)明的又一目的是解決分別與諸如“領(lǐng)導(dǎo)者(leader)”、中繼器或“同步器(synchronizer)”等的ad-hoc關(guān)鍵裝置的通信的丟失，并且即使在與所述關(guān)鍵裝置的通信丟失之后也能夠使網(wǎng)絡(luò)迅速恢復(fù)并正常運(yùn)行。

本發(fā)明的又一目的是使得能夠容易且動(dòng)態(tài)地修改網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的又一目的是通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)manet參與裝置建立所述多網(wǎng)絡(luò)連接性來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或更多個(gè)類型的網(wǎng)絡(luò)之間的連接，其中一個(gè)類型是manet網(wǎng)絡(luò)，另一類型是例如分組交換(lan/wan)網(wǎng)絡(luò)或電路交換(蜂窩)網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的又一目的是提供適合于摩托車手使用等的所述ad-hoc聲音或數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

隨著描述的進(jìn)行，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于形成移動(dòng)ad-hoc語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)以在快速變化的環(huán)境中運(yùn)行的方法，所述方法包括以下步驟：(a)向多個(gè)裝置分配組id，并且向所述多個(gè)裝置中的各裝置分配各自的序列號(hào)；(b)在所述多個(gè)裝置中的各裝置內(nèi)提供用于進(jìn)行以下計(jì)算的算法：(b.1)基于各網(wǎng)絡(luò)裝置在tdma循環(huán)的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送來(lái)的各個(gè)鄰居數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，該計(jì)算包括確定一個(gè)或多個(gè)中繼器裝置，(b.2)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)者，以及(b.2)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的同步器；(c)通過(guò)所述多個(gè)裝置中的各裝置在所述tdma循環(huán)的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送該裝置的各鄰居；(d)通過(guò)所述同步器在所述tdma循環(huán)的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)周期性同步數(shù)據(jù)，并將所述網(wǎng)絡(luò)周期性同步數(shù)據(jù)傳播到所有網(wǎng)絡(luò)裝置；在各所述tdma循環(huán)完成時(shí)，通過(guò)所述多個(gè)裝置中的各裝置應(yīng)用所述算法，以確定并能夠更新網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)的中繼器和網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)者；(e)在所述tdma循環(huán)的周期內(nèi)，基于所述網(wǎng)絡(luò)周期性同步數(shù)據(jù)來(lái)同步各裝置，并且在確定為所述同步器丟失時(shí)，通過(guò)各裝置來(lái)確定系統(tǒng)所用的新同步器；以及(f)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的裝置在所述tdma循環(huán)的多個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)字形式的語(yǔ)音數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述tdma循環(huán)的持續(xù)時(shí)間處于90ms～2秒之間。

優(yōu)選地，引入到所述時(shí)隙內(nèi)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)是由聲碼器在各裝置內(nèi)壓縮后的壓縮語(yǔ)音數(shù)據(jù)，所述語(yǔ)音數(shù)據(jù)是由多達(dá)4個(gè)裝置中的任意裝置同時(shí)引入到所述tdma循環(huán)的各時(shí)隙內(nèi)的。

優(yōu)選地，各裝置內(nèi)的解碼器對(duì)所述壓縮語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并且經(jīng)由各揚(yáng)聲器向用戶發(fā)出所述壓縮語(yǔ)音數(shù)據(jù)的聲音。

優(yōu)選地，所述語(yǔ)音數(shù)據(jù)能夠分別由一個(gè)或多個(gè)中繼器裝置通過(guò)所述tdma循環(huán)的時(shí)隙傳播到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有裝置。

優(yōu)選地，所述鄰居數(shù)據(jù)在所述tdma循環(huán)內(nèi)分別在預(yù)定義的控制時(shí)隙內(nèi)和中繼時(shí)隙內(nèi)傳播。

優(yōu)選地，來(lái)自所述同步器的所述網(wǎng)絡(luò)周期性同步數(shù)據(jù)在預(yù)定義的同步時(shí)隙內(nèi)傳送，其中各所述同步時(shí)隙位于各幀的專用時(shí)隙內(nèi)。

優(yōu)選地，在確定同步器丟失時(shí)，各裝置確定新同步器，其中新確定的同步器是剩余裝置中具有最高序列號(hào)的裝置。

優(yōu)選地，各裝置在所述tdma循環(huán)的各控制時(shí)隙處提供附加微調(diào)同步，而網(wǎng)絡(luò)的裝置使用所述附加同步數(shù)據(jù)來(lái)微調(diào)自身的同步。

優(yōu)選地，所述領(lǐng)導(dǎo)者被確定為位于網(wǎng)絡(luò)的中心處的裝置，因此所述領(lǐng)導(dǎo)者用于最佳地傳播網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和沖突解決方案。

優(yōu)選地，在確定兩個(gè)或更多個(gè)裝置針對(duì)用作所述領(lǐng)導(dǎo)者而言具有同等資格的情況下，選擇滿足預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)的裝置用作所述領(lǐng)導(dǎo)者。

優(yōu)選地，標(biāo)準(zhǔn)是所存在的針對(duì)用作領(lǐng)導(dǎo)者而言具有同等資格的裝置中具有最大序列號(hào)的裝置。

優(yōu)選地，本發(fā)明的所述方法用在摩托車手或移動(dòng)裝置的移動(dòng)ad-hoc語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，其中各裝置還包括用于確定用戶的語(yǔ)音發(fā)起的語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè)器。

優(yōu)選地，該方法還包括：提供用于將組id和裝置序列號(hào)分配給各裝置的頭裝置。

優(yōu)選地，所述移動(dòng)ad-hoc語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)參與裝置使用lan/wan/蜂窩模塊來(lái)在所述移動(dòng)ad-hoc語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的裝置與外部網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程裝置之間進(jìn)行互連。

優(yōu)選地，手動(dòng)分配為了互連的目的而使用lan/wan/蜂窩的一個(gè)或多個(gè)裝置以進(jìn)行所述互連。

優(yōu)選地，自動(dòng)并動(dòng)態(tài)地分配為了互連的目的而使用lan/wan/蜂窩的一個(gè)或多個(gè)裝置以在所述移動(dòng)ad-hoc語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行期間進(jìn)行所述互連。

優(yōu)選地，裝置可用作將manet與lan/wan(分組交換網(wǎng)絡(luò))或電路交換蜂窩網(wǎng)絡(luò)互連的路由器。裝置可以在用戶選擇向會(huì)議添加遠(yuǎn)程方的情況下成為互連路由器，或者基于閾值集合通過(guò)自動(dòng)方法而成為互連路由器。

附圖說(shuō)明

在附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的移動(dòng)adhoc語(yǔ)音通信網(wǎng)絡(luò)的臨時(shí)結(jié)構(gòu)；

圖2公開了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的manet裝置的基本結(jié)構(gòu)；

圖3示出用于與本發(fā)明的移動(dòng)adhoc語(yǔ)音通信網(wǎng)絡(luò)一起運(yùn)行的tdma循環(huán)的示例。

具體實(shí)施方式

如上所述，本發(fā)明提供如下的高效會(huì)議型全雙工聲音manet，其中該manet在快速變化的環(huán)境中高效運(yùn)行，該環(huán)境在網(wǎng)絡(luò)成員裝置的物理位置方面以及在所述成員裝置之間的相對(duì)位置方面影響網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。

如將變得明顯的，本發(fā)明的全雙工聲音manet包括多個(gè)裝置，該多個(gè)裝置中的若干裝置用作組合型收發(fā)器-中繼器裝置，而其它裝置僅用作收發(fā)器(即，發(fā)送或接收包的裝置)。各所述裝置的功能可以動(dòng)態(tài)地改變，使得收發(fā)器可以變成收發(fā)器-中繼器，或者反之亦然，收發(fā)器-中繼器可以僅變成收發(fā)器。在用作中繼器的情況下，實(shí)現(xiàn)蛙跳效應(yīng)(leapfroggingeffect)，并且通過(guò)使發(fā)送裝置的消息經(jīng)由收發(fā)器-中繼器“跳躍”到第二收發(fā)器來(lái)擴(kuò)展發(fā)送設(shè)備的范圍，其中第二收發(fā)器本身可以用作中繼器或者常規(guī)收發(fā)器。因此，跳躍將用作大體擴(kuò)展整個(gè)組的通信范圍的手段。本發(fā)明的manet在tdma協(xié)議中運(yùn)行。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的manet30的臨時(shí)結(jié)構(gòu)。該示例性manet包括八個(gè)通信裝置40a～40g，其中六個(gè)是常規(guī)收發(fā)器(由t表示)，而其它兩個(gè)(裝置40c和40h)用作收發(fā)器-中繼器(由t-r表示)。為了確保至擴(kuò)展范圍的通信，在若干裝置中使用跳躍方式的消息傳播。例如，來(lái)自裝置40a的語(yǔ)音可以經(jīng)由兩個(gè)t-r40h和40c以tdma方式傳送到裝置40d(其超出裝置40a的范圍)。裝置40h可以直接向裝置40g傳送消息，但經(jīng)由t-r40c向裝置40e傳送消息，這意味著裝置40c在時(shí)隙x中從裝置40h接收消息，并且在時(shí)隙x+i中重新發(fā)送該消息，其中裝置40e在時(shí)隙x+i中接收該消息。

圖1的系統(tǒng)可以可選地實(shí)現(xiàn)至外部裝置(例如，蜂窩電話)的互連，從而使得該外部裝置能夠加入經(jīng)由manet而發(fā)生的會(huì)議討論。為了啟用該選項(xiàng)，在圖1中，裝置40f用作至lan/wan/電路交換蜂窩網(wǎng)絡(luò)的互連路由器(ir)。在裝置40f從裝置40e接收到消息時(shí)，裝置40f將該消息重新發(fā)送到遠(yuǎn)程(例如，蜂窩)網(wǎng)絡(luò)90和遠(yuǎn)程裝置40j。在裝置40f經(jīng)由遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)90從裝置40j接收到輸入時(shí)，裝置40f將該輸入重新發(fā)送到manet，由此可選地使該輸入與裝置40f的輸入混合。

如稍后將詳細(xì)描述的，在任何給定時(shí)間，本發(fā)明的manet還包括領(lǐng)導(dǎo)者裝置l和同步器裝置s(在一些情況下，同一裝置可以用作同步器和領(lǐng)導(dǎo)者這兩者)。應(yīng)當(dāng)注意，圖1示出如下的臨時(shí)狀況，例如由于裝置的相對(duì)位置可能快速改變(在摩托車手使用這些裝置的情況下)，因此位置可能在幾秒或甚至不到幾秒的時(shí)間內(nèi)發(fā)生顯著改變。

以下描述組合了一般參數(shù)以及優(yōu)選實(shí)施例的特定參數(shù)。更具體地，為了方便起見，并且為了更容易地理解本發(fā)明，本優(yōu)選實(shí)施例包括特定參數(shù)的表示(諸如成員裝置的數(shù)量、各tdma循環(huán)的持續(xù)時(shí)間、可能的消息的跳躍數(shù)、最大范圍等)。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于任何所述特定參數(shù)。

圖2公開了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的manet裝置10的基本結(jié)構(gòu)。裝置10包括收發(fā)器11、處理單元13、聲碼器14、解碼器18、可選的語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè)器(vad)19、麥克風(fēng)15和揚(yáng)聲器17。優(yōu)選地，裝置10還包括藍(lán)牙單元21，該藍(lán)牙單元21使得能夠免提使用，執(zhí)行如下文所公開的分組階段以及與外部網(wǎng)絡(luò)的互連。裝置10還可以包括使得能夠與如下文所公開的所述外部網(wǎng)絡(luò)互連的lan/wan/電路交換蜂窩模塊22。

manet通過(guò)參與者之間的分組階段來(lái)初始化。分組階段通過(guò)將裝置之一定義為“頭”裝置而開始。接下來(lái)，頭裝置向各成員裝置分配組id和序列號(hào)。例如，將計(jì)劃形成網(wǎng)絡(luò)的頭裝置和各裝置切換到“分組狀態(tài)”。然后(共同地或順次地)使裝置與頭裝置在物理上接近(諸如相距3米等)。頭裝置優(yōu)選地通過(guò)使用藍(lán)牙單元21依次將組id以及例如從1到15(或在裝置更少的情況下更少)的裝置序列號(hào)分別分配給各裝置，而頭裝置分配到相同的組id和序列號(hào)0。組id用于將各組與可能在附近運(yùn)行的其它組區(qū)分開，如果沒(méi)有組id，則可能發(fā)生這些組的不期望的混淆。各裝置優(yōu)選提供該階段完成的指示。優(yōu)選地，組內(nèi)可能的裝置的數(shù)量有限，使得在裝置嘗試加入已經(jīng)達(dá)到該限制的組的情況下，這種嘗試將被頭裝置拒絕，直到活躍成員空出時(shí)隙為止。此外，在先前放棄了組的裝置嘗試重新加入組的情況下，如果所述序列號(hào)仍然可用，則優(yōu)選地向進(jìn)行嘗試的該裝置分配相同的先前序列號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，只有頭裝置可以形成組并且可以向組裝置分配序列號(hào)，并且只有頭裝置可以將裝置添加到現(xiàn)有組。然而，與其它現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明的主題manet使得即使在頭裝置后期從組中消失的情況下或者在從頭裝置刪除了組數(shù)據(jù)的情況下，該組也可以工作。在不存在頭裝置的這種情況下，向組添加成員裝置可能需要從所有組裝置中刪除先前的分組數(shù)據(jù)，并且將需要以上述方式形成新組。應(yīng)當(dāng)注意，優(yōu)選地，任何裝置均可以通過(guò)容易的人機(jī)接口(諸如按鈕按壓等)而成為用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分組的頭裝置。

在一個(gè)實(shí)施例中，各裝置存儲(chǔ)該裝置的針對(duì)單個(gè)組的分組數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，裝置可以存儲(chǔ)針對(duì)多于一個(gè)組的分組數(shù)據(jù)，然而，在任何給定時(shí)間，裝置內(nèi)應(yīng)僅激活一個(gè)分組數(shù)據(jù)。

可選地，分組階段可以通過(guò)計(jì)算機(jī)或移動(dòng)電話來(lái)進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，各裝置可以在計(jì)算機(jī)或移動(dòng)裝置中維持分組數(shù)據(jù)的若干替代集合，并且可以僅將單個(gè)所選分組數(shù)據(jù)下載到該裝置。

網(wǎng)絡(luò)裝置之間的通信利用tdma信道接入方法。tdma信道被劃分為封裝到多幀循環(huán)中的時(shí)隙(術(shù)語(yǔ)“循環(huán)”在這里表示tdma多幀每t秒進(jìn)行重復(fù))。該周期性多幀循環(huán)包括n＝l+d個(gè)時(shí)隙，其中來(lái)自消息的l個(gè)時(shí)隙是控制時(shí)隙，其余的d個(gè)時(shí)隙用于數(shù)據(jù)。實(shí)際上，d個(gè)時(shí)隙包含數(shù)字形式的聲音數(shù)據(jù)，這些聲音數(shù)據(jù)由聲碼器14壓縮并由處理單元13封裝在各tdma時(shí)隙中。

如下文將詳細(xì)描述的，本發(fā)明的manet系統(tǒng)包括如下的兩個(gè)附加ad-hoc關(guān)鍵裝置的分配：

a.“同步器”裝置，其主要任務(wù)是將同步數(shù)據(jù)分發(fā)給所有網(wǎng)絡(luò)裝置。如下文將進(jìn)一步討論的，同步器可以在任何控制時(shí)隙被替換，而不會(huì)丟失系統(tǒng)內(nèi)的任何裝置的同步；以及

b.任務(wù)是分發(fā)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的“領(lǐng)導(dǎo)者”裝置(因?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)者位于網(wǎng)絡(luò)的中心位置，因此領(lǐng)導(dǎo)者對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的視角是最可靠的)。“發(fā)布”意味著，使用中繼器來(lái)傳播領(lǐng)導(dǎo)者的結(jié)構(gòu)視角。領(lǐng)導(dǎo)者批準(zhǔn)一個(gè)或多個(gè)裝置用作網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的中繼器，并指導(dǎo)這些裝置如何傳播信息。如稍后將詳細(xì)描述的，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有裝置包括用于計(jì)算領(lǐng)導(dǎo)者裝置的內(nèi)部算法。由于網(wǎng)絡(luò)中的所有裝置利用相同的算法對(duì)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的大致相同的一組數(shù)據(jù)(該組數(shù)據(jù)貫穿網(wǎng)絡(luò)傳播并且在周期t內(nèi)在所有裝置處被接收)進(jìn)行操作，而各裝置在周期t中單獨(dú)計(jì)算一次領(lǐng)導(dǎo)者的身份，實(shí)際上所有裝置關(guān)于領(lǐng)導(dǎo)者得到相同的結(jié)論(因此可以在周期t中可選地替換一次，這取決于所述計(jì)算的結(jié)果)。以這種方式，領(lǐng)導(dǎo)者的身份每周期t被優(yōu)化一次。領(lǐng)導(dǎo)者也在語(yǔ)音數(shù)據(jù)的沖突發(fā)生時(shí)解決該沖突，并且在一些情況下，領(lǐng)導(dǎo)者還分配哪個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙可以被各裝置使用。

循環(huán)的持續(xù)時(shí)間被設(shè)計(jì)為使得在周期t內(nèi)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個(gè)裝置而言將變得清楚。更具體地，每周期t向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各裝置通知：

a.網(wǎng)絡(luò)內(nèi)活躍的其余裝置；

b.各裝置的鄰居；

c.關(guān)于各裝置是否能夠用作中繼器的指示；

d.關(guān)于各裝置是否是當(dāng)前循環(huán)的領(lǐng)導(dǎo)者的指示；

e.多個(gè)同步數(shù)據(jù)，其在周期為t的循環(huán)內(nèi)的多個(gè)時(shí)隙內(nèi)被引入；

f.可選地，由特定設(shè)備使用的特定時(shí)隙的分配，以及兩個(gè)或更多個(gè)裝置將數(shù)據(jù)引入到相同的數(shù)據(jù)時(shí)隙的情況下的沖突解決指示(表示允許哪個(gè)裝置將數(shù)據(jù)引入到所述時(shí)隙以及拒絕哪個(gè)裝置將數(shù)據(jù)引入到所述時(shí)隙)；

g.在特定數(shù)據(jù)時(shí)隙內(nèi)由特定設(shè)備引入并可選地由中繼器傳播的數(shù)據(jù)；

h.公布從領(lǐng)導(dǎo)者裝置接收到的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

如上所述，使上述數(shù)據(jù)(特別是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù))在周期t內(nèi)傳播到網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)裝置，各裝置在該裝置內(nèi)應(yīng)用獨(dú)立的算法，以確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的哪個(gè)裝置將被分配為中繼器，以及這些裝置中的哪一個(gè)是領(lǐng)導(dǎo)者裝置。由于所有裝置對(duì)大致相同的一組數(shù)據(jù)(如在周期t內(nèi)傳播的數(shù)據(jù))進(jìn)行操作，因此預(yù)期所有裝置關(guān)于新領(lǐng)導(dǎo)者獨(dú)立地得到相同結(jié)論。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，領(lǐng)導(dǎo)者裝置是網(wǎng)絡(luò)中間的裝置，并且可以在應(yīng)用最少數(shù)量的中繼器的情況下將數(shù)據(jù)傳播到系統(tǒng)邊緣處的裝置。在一些情況下，可以將兩個(gè)或更多個(gè)設(shè)備確定為用作領(lǐng)導(dǎo)者的最佳候選。在這種情況下，例如通過(guò)預(yù)先定義所述候選中具有最高序列號(hào)的候選將被分配為領(lǐng)導(dǎo)者，來(lái)從所述最佳候選中任意地選擇領(lǐng)導(dǎo)者。

示例

在圖3所示的一個(gè)具體實(shí)施例中，tdma結(jié)構(gòu)是總持續(xù)時(shí)間為150ms的200個(gè)時(shí)隙的多幀循環(huán)。tdma多幀循環(huán)被劃分為5個(gè)幀，各幀具有40個(gè)時(shí)隙，而各幀具有30ms的總持續(xù)時(shí)間。各幀內(nèi)的40個(gè)時(shí)隙被劃分為10個(gè)控制時(shí)隙，而其余的30個(gè)時(shí)隙用于數(shù)據(jù)。表示為s的幀是通過(guò)同步器裝置引入到循環(huán)的同步幀(例如，如圖3所示，這些時(shí)隙是循環(huán)的第0、40、...160號(hào)時(shí)隙，或者實(shí)際上是各幀的時(shí)隙0)。這些同步時(shí)隙使得其余的裝置能夠使這些裝置的時(shí)鐘(即，循環(huán)、幀和特定時(shí)隙的開始)同步，以接收tdma循環(huán)的后續(xù)時(shí)隙。此外，為了消除在接收各s時(shí)隙之間的時(shí)鐘漂移，裝置還在它們接收到控制時(shí)隙時(shí)校正這些裝置的同步(這將在下文中討論)。

由數(shù)字指示(14、13、12、...0)所表示的時(shí)隙是分別針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)裝置(甚至潛在的裝置)所保持的用于通知鄰居(可選地在一個(gè)(或多個(gè))跳躍距離內(nèi))的身份以及精細(xì)同步數(shù)據(jù)(即，各裝置包括該裝置所同步的裝置的指示)的控制時(shí)隙。如上所述，各幀還包含從同步器提供的主同步數(shù)據(jù)s。作為該結(jié)構(gòu)的結(jié)果，各種裝置基于所述主同步數(shù)據(jù)來(lái)同步，并且還在接收到各所述控制時(shí)隙時(shí)校正這些裝置的同步，以便消除這些裝置的時(shí)鐘漂移。

由r表示的幀用于中繼器所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳播。這些時(shí)隙被劃分為n個(gè)子組(未示出)，其中n是允許的最大中繼器數(shù)量。由于中繼器的身份不是預(yù)先已知的，因此所述r時(shí)隙是針對(duì)所有中繼器所保持的，而并不將這些r時(shí)隙分配給特定的中繼器。各中繼器在各幀內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)r的子組以發(fā)送該中繼器自身的中繼消息。該技術(shù)減少了數(shù)據(jù)的沖突，這是因?yàn)橛捎跊_突(或接收到不期望數(shù)據(jù))而丟失的中繼消息將在下一子組中再次被發(fā)送。實(shí)際上，各中繼器將該中繼器所接收到的與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的其它中繼器的控制消息累積在緩沖器中，并且該中繼器封裝并發(fā)送所確定出的自身的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以及所選子組的r時(shí)隙內(nèi)的所述累積數(shù)據(jù)。所述r消息包含該中繼器的1跳鄰居的列表和來(lái)自包含這些中繼器自身的1跳鄰居的其它中繼器的所述接收消息。由于各中繼器的數(shù)據(jù)的冗余重發(fā)，因此這種技術(shù)還有助于克服數(shù)據(jù)丟失。來(lái)自所有中繼器的信息由接收裝置(特別是由沒(méi)有接收到遠(yuǎn)程中繼器直接發(fā)送的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的那些裝置)使用以建立完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如上所述，各控制時(shí)隙(14、13、..0)和r時(shí)隙也包含同步信息。各種裝置在接收到各所述控制或r時(shí)隙時(shí)校正這些裝置的同步，以消除漂移。

由l表示的幀是領(lǐng)導(dǎo)者消息。更具體地，這些消息用于分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)等，以解決數(shù)據(jù)的沖突(即，兩個(gè)或更多個(gè)裝置將聲音數(shù)據(jù)引入同一數(shù)據(jù)時(shí)隙d等)。類似于r和控制時(shí)隙，l消息也可以包含同步信息。

由d表示的時(shí)隙包括由聲碼器14引入的(壓縮后)聲音數(shù)據(jù)。如圖所示，在5個(gè)連續(xù)d時(shí)隙的各組內(nèi)，第一時(shí)隙具有明亮背景，而接下來(lái)的4個(gè)時(shí)隙具有暗背景。優(yōu)選地，只有具有明亮背景的那些時(shí)隙用于發(fā)起者的聲音數(shù)據(jù)，而四個(gè)后面的數(shù)據(jù)時(shí)隙(即具有暗背景的時(shí)隙)用于通過(guò)中繼器重傳數(shù)據(jù)。這樣做是為了確保聲音數(shù)據(jù)也適當(dāng)?shù)貍鞑サ竭h(yuǎn)程裝置，其中聲音數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)中繼器裝置，其中聲音數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)中繼器裝置，即經(jīng)由“跳躍”來(lái)發(fā)送。因此，在各幀內(nèi)只有6個(gè)d時(shí)隙可用。同樣如前所述，所述6個(gè)時(shí)隙可以由多達(dá)4個(gè)裝置使用以執(zhí)行同時(shí)會(huì)議討論。在需要引入聲音數(shù)據(jù)時(shí)，裝置隨機(jī)地選擇幀內(nèi)的6個(gè)可用的發(fā)起者d時(shí)隙中的一個(gè)。如果存在兩個(gè)裝置同時(shí)選擇相同時(shí)隙的情況，則領(lǐng)導(dǎo)者裝置通過(guò)將對(duì)象時(shí)隙分配給沖突裝置之一(拒絕其它裝置并且要求其它裝置選擇另一時(shí)隙)或者拒絕任一所述裝置使用該時(shí)隙來(lái)解決沖突。在任意情況下，在各幀的30ms周期期間，各裝置累積d時(shí)隙內(nèi)所包括的相應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和混合，并且經(jīng)由揚(yáng)聲器17將該數(shù)據(jù)播放給用戶。

總而言之，在對(duì)麥克風(fēng)15說(shuō)話時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)a/d單元(未示出)將聲音轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)識(shí)別出發(fā)言的傳輸已經(jīng)開始由此發(fā)言正被傳輸并發(fā)送到聲碼器14這一事實(shí)，聲碼器14接著壓縮數(shù)字信號(hào)，并將壓縮的數(shù)據(jù)饋送到相應(yīng)的d時(shí)隙。

在摩托車裝置中使用的情況下，本發(fā)明規(guī)定，在一個(gè)騎手開始發(fā)言時(shí)，所述可選的語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè)器(vad)19檢測(cè)語(yǔ)音的存在，并且聲碼器14開始?jí)嚎s并存儲(chǔ)語(yǔ)音。因此，處理單元嘗試從六個(gè)可用時(shí)隙中識(shí)別可用數(shù)據(jù)時(shí)隙。由于處理單元永久地監(jiān)視先前的通信這一事實(shí)，因此可以以相當(dāng)無(wú)縫的方式來(lái)進(jìn)行。然后，裝置10在第一可用時(shí)隙內(nèi)發(fā)送壓縮后的語(yǔ)音，其中，只要來(lái)自該裝置的發(fā)言繼續(xù)，則針對(duì)該裝置保持壓縮后的語(yǔ)音。

如上所述，本發(fā)明的主題manet還包括“同步器”裝置的定義。同步器裝置同步tdma消息和所有manet參與裝置中的操作，以克服硬件、處理和信號(hào)傳播延遲。遠(yuǎn)程裝置分別經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中繼器或相鄰裝置接收這些遠(yuǎn)程裝置的同步。網(wǎng)絡(luò)中的各裝置必須是同步的，以正確地適應(yīng)tdma操作。例如，各裝置將存儲(chǔ)如下信息，其中該信息針對(duì)各時(shí)隙表示該時(shí)隙何時(shí)開始、該時(shí)隙在多幀內(nèi)的數(shù)量、該時(shí)隙的類型、特定數(shù)據(jù)時(shí)隙是否是被授權(quán)寫入或者僅僅用于“偵聽”的時(shí)隙等。根據(jù)本發(fā)明，在任何給定時(shí)間，存在且僅存在一個(gè)同步器裝置。此外，為了消除網(wǎng)絡(luò)的任何裝置(特別是經(jīng)由中繼器接收同步的裝置)處的同步漂移的可能性，主同步消息s由突發(fā)的高速率傳輸進(jìn)行發(fā)送，即在各tdma循環(huán)內(nèi)多次發(fā)送(在該高速率同步之中，微調(diào)消息分別包括在各控制時(shí)隙和r時(shí)隙內(nèi))。

由于不能始終保證與活躍同步器裝置的100％可靠通信，因此本發(fā)明采取使各裝置包括用于確定當(dāng)前同步器的身份的算法這一措施來(lái)解決這個(gè)缺陷。在丟失與當(dāng)前同步器的通信時(shí)，各裝置應(yīng)用該算法以重新分配新的同步器。因此，可以在各幀中分配一次新的同步器裝置。

例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，同步器裝置始終是具有最高序列號(hào)的活躍裝置。每當(dāng)與同步器裝置的通信丟失時(shí)，各裝置驗(yàn)證該裝置的相鄰裝置的序列號(hào)，并且如果后續(xù)發(fā)現(xiàn)這些裝置其中之一具有最高序列號(hào)，則具有最高序列號(hào)的該特定裝置成為承擔(dān)同步器角色的候選。與一個(gè)或多個(gè)候選有關(guān)的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳播，并且消除具有較低序列號(hào)的數(shù)據(jù)，直到剩余一個(gè)候選裝置為止，然后該裝置被分配為新的同步器裝置。新的同步器裝置從先前存在的同步起開始其作為同步器的功能，以使得過(guò)渡期間的同步困難最小化。此外，在任何新裝置加入到活躍網(wǎng)絡(luò)時(shí)，針對(duì)該新裝置的序列號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證過(guò)程。如果發(fā)現(xiàn)該新裝置的序列號(hào)低于現(xiàn)有同步器裝置的序列號(hào)，則保持當(dāng)前同步器。然而，如果加入的裝置具有比當(dāng)前同步器更高的序列號(hào)，則該裝置向現(xiàn)有同步器同步并且隨后作為新的同步器來(lái)分配操作。使用該技術(shù)以使得同步器替換的過(guò)渡期間的同步問(wèn)題最小化。應(yīng)當(dāng)注意，將同步器裝置分配為具有最高序列號(hào)的裝置僅是一個(gè)方便的示例?？蛇x地，可以使用用于選擇新同步器裝置的其它算法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，同步數(shù)據(jù)可以可選地以數(shù)跳(即，經(jīng)由中繼器)傳播到網(wǎng)絡(luò)中的一些裝置。例如在圖1中，在假定裝置40d是同步器的情況下，裝置40c向裝置40d同步，而裝置40c還在其自身的控制時(shí)隙內(nèi)發(fā)布同步數(shù)據(jù)。裝置40h從裝置40c接收所述消息，并使用該消息來(lái)接受裝置40d作為同步器。以這種方式，裝置40h變得與裝置40d同步。

上面的示例假定tdma循環(huán)t的周期為150ms。然而，該示例不應(yīng)被視為限制，這是因?yàn)橥ǔ？梢栽?0ms到2秒之間選擇持續(xù)時(shí)間t，以確保網(wǎng)絡(luò)調(diào)整自身以適應(yīng)快速變化的環(huán)境的能力。如上所述，就領(lǐng)導(dǎo)者和中繼器而言的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)每周期t進(jìn)行更新。在各所述更新之后，可以替換網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)者l和中繼器r中的一個(gè)或多個(gè)。此外，可以以甚至高于周期t的速率(實(shí)際上在幀內(nèi)的任何時(shí)間)來(lái)替換同步器。以這種方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其操作良好地適應(yīng)快速變化的環(huán)境(例如，在持續(xù)移動(dòng)的摩托車手(還不斷改變各自在組中的位置)使用多個(gè)裝置的情況下所存在的環(huán)境)，以在參與者之間進(jìn)行全雙工、電話會(huì)議型的交談。還應(yīng)當(dāng)注意，如下事實(shí)增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和魯棒性，這是由于該網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上不依賴于任何特定參與裝置的存在，并且可以無(wú)縫地克服與任何網(wǎng)絡(luò)裝置的通信的丟失：分發(fā)用于重新計(jì)算領(lǐng)導(dǎo)者、同步器和中繼器的算法并且該算法存在于各裝置中以及所有網(wǎng)絡(luò)裝置大致針對(duì)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的同一組數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。此外，由于即使在語(yǔ)音通信不活躍時(shí)也進(jìn)行本發(fā)明的manet的重復(fù)更新，因此該更新是非常重要的。該事實(shí)確保了在發(fā)起語(yǔ)音時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被優(yōu)化并且準(zhǔn)備好滿足全雙工、電話會(huì)議要求。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)裝置可以用作互連路由器。在用戶希望將不是manet的一部分的遠(yuǎn)程用戶添加到電話會(huì)議中的情況下，該用戶可以將其ir模塊用于該目的(參見圖1)。在這種情況下，裝置40f將使用其內(nèi)部wan/lan或蜂窩模塊22(參見圖2)或通過(guò)經(jīng)由藍(lán)牙模塊21連接到外部wan/lan或蜂窩模塊來(lái)連接遠(yuǎn)程裝置40j。來(lái)自遠(yuǎn)程裝置的音頻輸入將是與vad19觸發(fā)類似的數(shù)據(jù)發(fā)送用觸發(fā)。如果遠(yuǎn)程裝置40j的用戶和ir裝置40f的用戶同時(shí)說(shuō)話，則ir裝置40f將混合所述兩個(gè)語(yǔ)音輸入，然后發(fā)送manet通信。

在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)裝置可以自動(dòng)被分配為ir角色。在兩個(gè)裝置之間的manet連接被丟棄(例如，由于干擾或rssi低于閾值水平)的情況下，manet的邊緣裝置可以經(jīng)由可選的wan/lan/蜂窩通信而重新連接遠(yuǎn)程設(shè)備(連接被丟棄的裝置)?？梢允褂弥匦驴紤]并更新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一組閾值和計(jì)時(shí)器來(lái)自動(dòng)進(jìn)行該過(guò)程。

在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)wan/lan/蜂窩裝置可以自動(dòng)被分配為ir裝置。在lan/wan/蜂窩連接由于覆蓋原因而斷開的情況下，斷開的那些裝置可以經(jīng)由manet而恢復(fù)與wan/lan/蜂窩網(wǎng)絡(luò)的連接，并且使用裝置之一作為ir?？梢允褂弥匦驴紤]并更新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一組閾值和計(jì)時(shí)器來(lái)自動(dòng)進(jìn)行該過(guò)程。

manet裝置和外部網(wǎng)絡(luò)的裝置之間的互連用的所有上述方式使得分別能夠擴(kuò)展manet和外部網(wǎng)絡(luò)兩者的地理覆蓋。

上述描述是特別針對(duì)語(yǔ)音通信而提供的。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的manet也可以用于數(shù)據(jù)或視頻通信。

還應(yīng)當(dāng)注意，盡管來(lái)自多個(gè)騎手/用戶的語(yǔ)音數(shù)據(jù)不是同時(shí)傳輸?shù)?，但各裝置在其各自的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行傳輸，有鑒于高速率傳輸、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳播以及接收裝置處的傳輸數(shù)據(jù)的組合而維持了全雙工體驗(yàn)。

盡管通過(guò)說(shuō)明的方式描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但將顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神或超出權(quán)利要求書的范圍的情況下，本發(fā)明可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的范圍內(nèi)的多個(gè)等效物或替代解決方案以各種情形和修改來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了說(shuō)明的目的，可以說(shuō)，所述發(fā)明在持續(xù)運(yùn)動(dòng)并且需要改變各自在對(duì)象組中的位置的自由的多個(gè)用戶(例如建筑或石油鉆井工人、現(xiàn)場(chǎng)人員、安全和軍事人員等)的任何設(shè)置中同樣有用且創(chuàng)新。