本發(fā)明一般涉及移動通信的領(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)境中運行的情況下發(fā)送全雙工聲音和數(shù)據(jù)的移動ad-hoc通信網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

移動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)計為支持多個移動裝置的加入以形成通信網(wǎng)絡(luò)，并且確保在一個或多個“成員”裝置離開該網(wǎng)絡(luò)的情況下(例如，在相對于一個或多個其它網(wǎng)絡(luò)裝置超過有效范圍的情況下)的網(wǎng)絡(luò)的正常運行。所述manet網(wǎng)絡(luò)的一部分被設(shè)計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“路由器站”(路由器)的帶寬的動態(tài)分配。

盡管現(xiàn)有技術(shù)的ad-hoc網(wǎng)絡(luò)通常包括對網(wǎng)絡(luò)中由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各特定移動裝置的加入、分離或位置變化所引起的結(jié)構(gòu)變動的適應(yīng)，但是所述現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中的那些結(jié)構(gòu)變動仍相對較慢地發(fā)生，通常在每幾分鐘或更長時間一次變動的范圍內(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，“對講機”類型的通信)，而不是兩個或更多個用戶(例如，四個)可以進行同時討論的全雙工或會議類型的聲通信。應(yīng)當(dāng)注意，考慮到聲音信號到所有網(wǎng)絡(luò)裝置的傳播延遲以及考慮到這些裝置內(nèi)的處理時間，以無縫方式實現(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)不適于由多個摩托車手或移動裝置用戶進行全雙工、會議類型的討論。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)使得多個摩托車手(例如多達10個摩托車手)能夠參與同時的“電話會議”，其中在該“電話會議”中，任何騎手都可以交談并且這些騎手中的隨機的最多4個可以始終被參加電話會議或者隨意加入電話會議的所有其他摩托車手聽到。摩托車以高速(諸如每小時150公里以上等)移動并且隨機改變這些摩托車各自在組中的位置這一事實引起了現(xiàn)有技術(shù)的ad-hoc聲音網(wǎng)絡(luò)無法應(yīng)對的頻繁網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變動、即速率變動。此外，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的這些頻繁變動向支持全雙工、甚至各種裝置之間的會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議。例如，在4個摩托車手之間建立manet電話會議時，在manet外部但具有與manet參與者之一的電話移動通信(或任何其它通信)的第五參與者可能希望參與會議討論?，F(xiàn)有技術(shù)從未提供這種選項。這種需求對于需要使用離線網(wǎng)絡(luò)manet來繼續(xù)移動通信的專業(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態(tài)并且需要全雙工電話會議。

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，同時仍然在若干成員裝置之間提供全雙工、會議類型的通信。

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)對所述跳躍結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)變動。

本發(fā)明的又一目的是提供一種用于對加入網(wǎng)絡(luò)的裝置進行配置的簡單易行的過程。

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)并正常運行。

本發(fā)明的又一目的是使得能夠容易且動態(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使用一個或多個manet參與裝置建立所述多網(wǎng)絡(luò)連接性來實現(xiàn)兩個或更多個類型的網(wǎng)絡(luò)之間的連接，其中一個類型是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)。

隨著描述的進行，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將變得明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于形成移動ad-hoc語音網(wǎng)絡(luò)以在快速變化的環(huán)境中運行的方法，所述方法包括以下步驟：(a)向多個裝置分配組id，并且向所述多個裝置中的各裝置分配各自的序列號；(b)在所述多個裝置中的各裝置內(nèi)提供用于進行以下計算的算法：(b.1)基于各網(wǎng)絡(luò)裝置在tdma循環(huán)的時隙內(nèi)發(fā)送來的各個鄰居數(shù)據(jù)來計算網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，該計算包括確定一個或多個中繼器裝置，(b.2)計算網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)者，以及(b.2)計算網(wǎng)絡(luò)的同步器；(c)通過所述多個裝置中的各裝置在所述tdma循環(huán)的時隙內(nèi)發(fā)送該裝置的各鄰居；(d)通過所述同步器在所述tdma循環(huán)的時隙內(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，通過所述多個裝置中的各裝置應(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)來同步各裝置，并且在確定為所述同步器丟失時，通過各裝置來確定系統(tǒng)所用的新同步器；以及(f)通過網(wǎng)絡(luò)的裝置在所述tdma循環(huán)的多個時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)字形式的語音數(shù)據(jù)。

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

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

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

優(yōu)選地，所述語音數(shù)據(jù)能夠分別由一個或多個中繼器裝置通過所述tdma循環(huán)的時隙傳播到網(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)定義的控制時隙內(nèi)和中繼時隙內(nèi)傳播。

優(yōu)選地，來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)定義的同步時隙內(nèi)傳送，其中各所述同步時隙位于各幀的專用時隙內(nèi)。

優(yōu)選地，在確定同步器丟失時，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的裝置。

優(yōu)選地，各裝置在所述tdma循環(huán)的各控制時隙處提供附加微調(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，在確定兩個或更多個裝置針對用作所述領(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)準的裝置用作所述領(lǐng)導(dǎo)者。

優(yōu)選地，標(biāo)準是所存在的針對用作領(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裝置的移動ad-hoc語音網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，其中各裝置還包括用于確定用戶的語音發(fā)起的語音活動檢測器。

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

優(yōu)選地，所述移動ad-hoc語音網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個參與裝置使用lan/wan/蜂窩模塊來在所述移動ad-hoc語音網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的裝置與外部網(wǎng)絡(luò)的遠程裝置之間進行互連。

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

優(yōu)選地，自動并動態(tài)地分配為了互連的目的而使用lan/wan/蜂窩的一個或多個裝置以在所述移動ad-hoc語音網(wǎng)絡(luò)運行期間進行所述互連。

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議添加遠程方的情況下成為互連路由器，或者基于閾值集合通過自動方法而成為互連路由器。

附圖說明

在附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動adhoc語音通信網(wǎng)絡(luò)的臨時結(jié)構(gòu)；

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

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

具體實施方式

如上所述，本發(fā)明提供如下的高效會議型全雙工聲音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包括多個裝置，該多個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，實現(xiàn)蛙跳效應(yīng)(leapfroggingeffect)，并且通過使發(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)器來擴展發(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，跳躍將用作大體擴展整個組的通信范圍的手段。本發(fā)明的manet在tdma協(xié)議中運行。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的manet30的臨時結(jié)構(gòu)。該示例性manet包括八個通信裝置40a～40g，其中六個是常規(guī)收發(fā)器(由t表示)，而其它兩個(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，來自裝置40a的語音可以經(jīng)由兩個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在時隙x中從裝置40h接收消息，并且在時隙x+i中重新發(fā)送該消息，其中裝置40e在時隙x+i中接收該消息。

圖1的系統(tǒng)可以可選地實現(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)生的會議討論。為了啟用該選項，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，裝置40f將該消息重新發(fā)送到遠程(例如，蜂窩)網(wǎng)絡(luò)90和遠程裝置40j。在裝置40f經(jīng)由遠程網(wǎng)絡(luò)90從裝置40j接收到輸入時，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。

如稍后將詳細描述的，在任何給定時間，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示出如下的臨時狀況，例如由于裝置的相對位置可能快速改變(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)明的一個實施例的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、可選的語音活動檢測器(vad)19、麥克風(fēng)15和揚聲器17。優(yōu)選地，裝置10還包括藍牙單元21，該藍牙單元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通過參與者之間的分組階段來初始化。分組階段通過將裝置之一定義為“頭”裝置而開始。接下來，頭裝置向各成員裝置分配組id和序列號。例如，將計劃形成網(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)選地通過使用藍牙單元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)的裝置序列號分別分配給各裝置，而頭裝置分配到相同的組id和序列號0。組id用于將各組與可能在附近運行的其它組區(qū)分開，如果沒有組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，如果所述序列號仍然可用，則優(yōu)選地向進行嘗試的該裝置分配相同的先前序列號。在本發(fā)明的實施例中，只有頭裝置可以形成組并且可以向組裝置分配序列號，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容易的人機接口(諸如按鈕按壓等)而成為用于對網(wǎng)絡(luò)進行分組的頭裝置。

在一個實施例中，各裝置存儲該裝置的針對單個組的分組數(shù)據(jù)。在另一實施例中，裝置可以存儲針對多于一個組的分組數(shù)據(jù)，然而，在任何給定時間，裝置內(nèi)應(yīng)僅激活一個分組數(shù)據(jù)。

可選地，分組階段可以通過計算機或移動電話來進行。在一個實施例中，各裝置可以在計算機或移動裝置中維持分組數(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)中的時隙(術(shù)語“循環(huán)”在這里表示tdma多幀每t秒進行重復(fù))。該周期性多幀循環(huán)包括n＝l+d個時隙，其中來自消息的l個時隙是控制時隙，其余的d個時隙用于數(shù)據(jù)。實際上，d個時隙包含數(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時隙中。

如下文將詳細描述的，本發(fā)明的manet系統(tǒng)包括如下的兩個附加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。如下文將進一步討論的，同步器可以在任何控制時隙被替換，而不會丟失系統(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(因為領(lǐng)導(dǎo)者位于網(wǎng)絡(luò)的中心位置，因此領(lǐng)導(dǎo)者對整個網(wǎng)絡(luò)的視角是最可靠的)?！鞍l(fā)布”意味著，使用中繼器來傳播領(lǐng)導(dǎo)者的結(jié)構(gòu)視角。領(lǐng)導(dǎo)者批準一個或多個裝置用作網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的中繼器，并指導(dǎo)這些裝置如何傳播信息。如稍后將詳細描述的，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有裝置包括用于計算領(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)進行操作，而各裝置在周期t中單獨計算一次領(lǐng)導(dǎo)者的身份，實際上所有裝置關(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)者也在語音數(shù)據(jù)的沖突發(fā)生時解決該沖突，并且在一些情況下，領(lǐng)導(dǎo)者還分配哪個數(shù)據(jù)時隙可以被各裝置使用。

循環(huán)的持續(xù)時間被設(shè)計為使得在周期t內(nèi)，整個網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)對于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個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.多個同步數(shù)據(jù)，其在周期為t的循環(huán)內(nèi)的多個時隙內(nèi)被引入；

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

g.在特定數(shù)據(jù)時隙內(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)中的每個裝置，各裝置在該裝置內(nèi)應(yīng)用獨立的算法，以確定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的哪個裝置將被分配為中繼器，以及這些裝置中的哪一個是領(lǐng)導(dǎo)者裝置。由于所有裝置對大致相同的一組數(shù)據(jù)(如在周期t內(nèi)傳播的數(shù)據(jù))進行操作，因此預(yù)期所有裝置關(guān)于新領(lǐng)導(dǎo)者獨立地得到相同結(jié)論。在一個優(yōu)選實施例中，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，可以將兩個或更多個設(shè)備確定為用作領(lǐng)導(dǎo)者的最佳候選。在這種情況下，例如通過預(yù)先定義所述候選中具有最高序列號的候選將被分配為領(lǐng)導(dǎo)者，來從所述最佳候選中任意地選擇領(lǐng)導(dǎo)者。

示例

在圖3所示的一個具體實施例中，tdma結(jié)構(gòu)是總持續(xù)時間為150ms的200個時隙的多幀循環(huán)。tdma多幀循環(huán)被劃分為5個幀，各幀具有40個時隙，而各幀具有30ms的總持續(xù)時間。各幀內(nèi)的40個時隙被劃分為10個控制時隙，而其余的30個時隙用于數(shù)據(jù)。表示為s的幀是通過同步器裝置引入到循環(huán)的同步幀(例如，如圖3所示，這些時隙是循環(huán)的第0、40、...160號時隙，或者實際上是各幀的時隙0)。這些同步時隙使得其余的裝置能夠使這些裝置的時鐘(即，循環(huán)、幀和特定時隙的開始)同步，以接收tdma循環(huán)的后續(xù)時隙。此外，為了消除在接收各s時隙之間的時鐘漂移，裝置還在它們接收到控制時隙時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)所表示的時隙是分別針對網(wǎng)絡(luò)的每個裝置(甚至潛在的裝置)所保持的用于通知鄰居(可選地在一個(或多個)跳躍距離內(nèi))的身份以及精細同步數(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)來同步，并且還在接收到各所述控制時隙時校正這些裝置的同步，以便消除這些裝置的時鐘漂移。

由r表示的幀用于中繼器所進行的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳播。這些時隙被劃分為n個子組(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時隙是針對所有中繼器所保持的，而并不將這些r時隙分配給特定的中繼器。各中繼器在各幀內(nèi)隨機選擇一個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，這是因為由于沖突(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。來自所有中繼器的信息由接收裝置(特別是由沒有接收到遠程中繼器直接發(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，各控制時隙(14、13、..0)和r時隙也包含同步信息。各種裝置在接收到各所述控制或r時隙時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，兩個或更多個裝置將聲音數(shù)據(jù)引入同一數(shù)據(jù)時隙d等)。類似于r和控制時隙，l消息也可以包含同步信息。

由d表示的時隙包括由聲碼器14引入的(壓縮后)聲音數(shù)據(jù)。如圖所示，在5個連續(xù)d時隙的各組內(nèi)，第一時隙具有明亮背景，而接下來的4個時隙具有暗背景。優(yōu)選地，只有具有明亮背景的那些時隙用于發(fā)起者的聲音數(shù)據(jù)，而四個后面的數(shù)據(jù)時隙(即具有暗背景的時隙)用于通過中繼器重傳數(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程裝置，其中聲音數(shù)據(jù)必須經(jīng)過一個或多個中繼器裝置，其中聲音數(shù)據(jù)必須經(jīng)過一個或多個中繼器裝置，即經(jīng)由“跳躍”來發(fā)送。因此，在各幀內(nèi)只有6個d時隙可用。同樣如前所述，所述6個時隙可以由多達4個裝置使用以執(zhí)行同時會議討論。在需要引入聲音數(shù)據(jù)時，裝置隨機地選擇幀內(nèi)的6個可用的發(fā)起者d時隙中的一個。如果存在兩個裝置同時選擇相同時隙的情況，則領(lǐng)導(dǎo)者裝置通過將對象時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隙)或者拒絕任一所述裝置使用該時隙來解決沖突。在任意情況下，在各幀的30ms周期期間，各裝置累積d時隙內(nèi)所包括的相應(yīng)數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行解碼和混合，并且經(jīng)由揚聲器17將該數(shù)據(jù)播放給用戶。

總而言之，在對麥克風(fēng)15說話時，系統(tǒng)通過a/d單元(未示出)將聲音轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，同時識別出發(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，聲碼器14接著壓縮數(shù)字信號，并將壓縮的數(shù)據(jù)饋送到相應(yīng)的d時隙。

在摩托車裝置中使用的情況下，本發(fā)明規(guī)定，在一個騎手開始發(fā)言時，所述可選的語音活動檢測器(vad)19檢測語音的存在，并且聲碼器14開始壓縮并存儲語音。因此，處理單元嘗試從六個可用時隙中識別可用數(shù)據(jù)時隙。由于處理單元永久地監(jiān)視先前的通信這一事實，因此可以以相當(dāng)無縫的方式來進行。然后，裝置10在第一可用時隙內(nèi)發(fā)送壓縮后的語音，其中，只要來自該裝置的發(fā)言繼續(xù)，則針對該裝置保持壓縮后的語音。

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、處理和信號傳播延遲。遠程裝置分別經(jīng)由一個或多個中繼器或相鄰裝置接收這些遠程裝置的同步。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，各裝置將存儲如下信息，其中該信息針對各時隙表示該時隙何時開始、該時隙在多幀內(nèi)的數(shù)量、該時隙的類型、特定數(shù)據(jù)時隙是否是被授權(quán)寫入或者僅僅用于“偵聽”的時隙等。根據(jù)本發(fā)明，在任何給定時間，存在且僅存在一個同步器裝置。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隙和r時隙內(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解決這個缺陷。在丟失與當(dāng)前同步器的通信時，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)明的實施例，同步器裝置始終是具有最高序列號的活躍裝置。每當(dāng)與同步器裝置的通信丟失時，各裝置驗證該裝置的相鄰裝置的序列號，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，則具有最高序列號的該特定裝置成為承擔(dān)同步器角色的候選。與一個或多個候選有關(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的數(shù)據(jù)，直到剩余一個候選裝置為止，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，針對該新裝置的序列號進行驗證過程。如果發(fā)現(xiàn)該新裝置的序列號低于現(xiàn)有同步器裝置的序列號，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，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分配操作。使用該技術(shù)以使得同步器替換的過渡期間的同步問題最小化。應(yīng)當(dāng)注意，將同步器裝置分配為具有最高序列號的裝置僅是一個方便的示例。可選地，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，這是因為通?？梢栽?0ms到2秒之間選擇持續(xù)時間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中的一個或多個。此外，可以以甚至高于周期t的速率(實際上在幀內(nèi)的任何時間)來替換同步器。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)移動的摩托車手(還不斷改變各自在組中的位置)使用多個裝置的情況下所存在的環(huán)境)，以在參與者之間進行全雙工、電話會議型的交談。還應(yīng)當(dāng)注意，如下事實增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和魯棒性，這是由于該網(wǎng)絡(luò)實際上不依賴于任何特定參與裝置的存在，并且可以無縫地克服與任何網(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)裝置大致針對與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的同一組數(shù)據(jù)進行操作。此外，由于即使在語音通信不活躍時也進行本發(fā)明的manet的重復(fù)更新，因此該更新是非常重要的。該事實確保了在發(fā)起語音時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被優(yōu)化并且準備好滿足全雙工、電話會議要求。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，一個或多個裝置可以用作互連路由器。在用戶希望將不是manet的一部分的遠程用戶添加到電話會議中的情況下，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)或通過經(jīng)由藍牙模塊21連接到外部wan/lan或蜂窩模塊來連接遠程裝置40j。來自遠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)。如果遠程裝置40j的用戶和ir裝置40f的用戶同時說話，則ir裝置40f將混合所述兩個語音輸入，然后發(fā)送manet通信。

在本發(fā)明的又一實施例中，一個或多個裝置可以自動被分配為ir角色。在兩個裝置之間的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)的一組閾值和計時器來自動進行該過程。

在本發(fā)明的又一實施例中，一個或多個wan/lan/蜂窩裝置可以自動被分配為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)的一組閾值和計時器來自動進行該過程。

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語音通信而提供的。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，盡管來自多個騎手/用戶的語音數(shù)據(jù)不是同時傳輸?shù)?，但各裝置在其各自的時隙內(nèi)進行傳輸，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。

盡管通過說明的方式描述了本發(fā)明的一些實施例，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)的多個等效物或替代解決方案以各種情形和修改來實現(xiàn)。為了說明的目的，可以說，所述發(fā)明在持續(xù)運動并且需要改變各自在對象組中的位置的自由的多個用戶(例如建筑或石油鉆井工人、現(xiàn)場人員、安全和軍事人員等)的任何設(shè)置中同樣有用且創(chuàng)新。