專(zhuān)利名稱(chēng)：一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備，尤其涉及一種簡(jiǎn)單易行的、特別適用于規(guī)模可變、可適應(yīng)快速移動(dòng)設(shè)備之間的語(yǔ)音和(或)數(shù)據(jù)通信的無(wú)線自組織系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常工作在自適應(yīng)狀態(tài)，但有突發(fā)情況時(shí)，可以啟動(dòng)一些強(qiáng)制干預(yù)措施，解決應(yīng)急問(wèn)題。
背景技術(shù)：
通信領(lǐng)域中的無(wú)線自組織系統(tǒng)可以追溯到1972年，美國(guó)DARPA就啟動(dòng)了分組無(wú)線網(wǎng)項(xiàng)目PRNET，研究在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下利用分組無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在此之后，DARPA于1983年啟動(dòng)了高殘存性自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目SURAN(Survivable Adaptive Network)，研究如何將PRNET的研究成果加以擴(kuò)展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。1994年，DARPA又啟動(dòng)了全球移動(dòng)信息系統(tǒng)GloMo(Globle Mobile Information Systems)項(xiàng)目，旨在對(duì)能夠滿(mǎn)足軍事應(yīng)用需要的、可快速展開(kāi)、高抗毀性的移動(dòng)信息系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的研究。成立于1991年5月的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)用“Ad hoc網(wǎng)絡(luò)”一詞來(lái)描述這種特殊的自組織對(duì)等式多跳移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
可見(jiàn)，無(wú)線自組織系統(tǒng)的研究一開(kāi)始是基于軍事目的，但隨著近年來(lái)電子技術(shù)和社會(huì)的快速進(jìn)步，這種自組織網(wǎng)絡(luò)因其便利性在民用方面顯示其強(qiáng)大的生命力，市場(chǎng)需要一種簡(jiǎn)單易行的設(shè)備提供類(lèi)似的功能，以滿(mǎn)足旅游、展覽解說(shuō)的雙向問(wèn)答，電子教室，自駕旅游及其他各種車(chē)隊(duì)聯(lián)絡(luò)，隨機(jī)交友，家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等等。
上述的應(yīng)用必須要求廉價(jià)，可靠，對(duì)保密要求不高。同時(shí)，雖然系統(tǒng)中各設(shè)備可以是對(duì)等的，但通常會(huì)有不同通信能力的不對(duì)等設(shè)備處于系統(tǒng)中，該系統(tǒng)規(guī)模通常較小，能適應(yīng)抱團(tuán)移動(dòng)和長(zhǎng)期相對(duì)固定等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題現(xiàn)有的和正在研究的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，基本都在追求一種依靠某些現(xiàn)有通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，力求廣泛的互聯(lián)互通性，但免不了復(fù)雜，成本高昂。例如現(xiàn)在主流系統(tǒng)依據(jù)無(wú)線LAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，自組織網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議免不了要在TCP/IP協(xié)議的某些層次上做改進(jìn)，技術(shù)復(fù)雜，不適用于簡(jiǎn)單、廉價(jià)的應(yīng)用。
技術(shù)方案本發(fā)明總結(jié)了上述特征，制定了一種簡(jiǎn)易的通信規(guī)則和設(shè)計(jì)了相應(yīng)的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)備及組織協(xié)議如下1、設(shè)備要求1.1設(shè)備最低要求具備一個(gè)數(shù)字或者模擬的發(fā)射器和接收器，可以工作在全雙工或半雙工，而且該數(shù)字或者模擬的發(fā)射器或接收器至少有兩個(gè)頻道，該系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備任何兩臺(tái)之間都能在所有具備的頻道上完成信息雙向傳遞，具備一個(gè)制造商提供的DID(設(shè)備ID)碼，具備一個(gè)中央處理單元，具備一個(gè)語(yǔ)音處理單元；1.2設(shè)備一般要求具備至少一個(gè)可以檢測(cè)接收信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)字接收器，具備PID(物理ID，其中包含有頻道速率和頻道個(gè)數(shù)信息，以及可同時(shí)發(fā)射、接收的頻道數(shù)目)，UID(用戶(hù)ID)等其他附加信息；1.3設(shè)備具備多個(gè)數(shù)字發(fā)射器和接收器，每對(duì)接收、發(fā)射器都具有多個(gè)不同或相同的發(fā)射頻道和不同或相同的發(fā)射功率，這些不同的發(fā)射頻道組成頻道群，設(shè)備具備一個(gè)操作控制器，一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)接口。
1.4設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，采用一種可堆疊、更換的模塊，例如，以中央處理器為基礎(chǔ)，可以掛接多個(gè)RF模塊，掛接語(yǔ)音模塊，掛接操作控制模塊等，當(dāng)然，中央處理單元本身也是一個(gè)模塊，可以根據(jù)需要選擇設(shè)備具備一個(gè)或多個(gè)該模塊。
1.5在設(shè)備的中央處理單元中，固化有最基本的通信協(xié)議和版本的號(hào)碼，并可以更新(包括使用過(guò)程中和使用時(shí))，同時(shí)，軟件還具有一些采用標(biāo)準(zhǔn)算法的通用加密、解密的運(yùn)算程序，提供路由計(jì)算和解析系統(tǒng)約定信息和其他指定幀，并執(zhí)行其內(nèi)容。
2、組織協(xié)議2.1系統(tǒng)初建設(shè)備上電或激活時(shí)，將設(shè)備的特定接收頻道或頻道群打開(kāi)，監(jiān)聽(tīng)可能存在的系統(tǒng)約定信息，如果不存在該信息且設(shè)備工作在在線模式，就產(chǎn)生一個(gè)只包含自己的系統(tǒng)約定信息，并間隔一定時(shí)間發(fā)送，這樣就建立了一個(gè)只有一個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)約定信息循環(huán)，如果設(shè)備工作在監(jiān)聽(tīng)模式，就一直保持監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。
2.2設(shè)備申請(qǐng)加入系統(tǒng)設(shè)備上電或激活時(shí)，將設(shè)備的特定接收頻道或頻道群打開(kāi)，監(jiān)聽(tīng)到系統(tǒng)約定信息，并記錄為INFO，如果設(shè)備工作為在線模式，直接執(zhí)行登錄請(qǐng)求操作，如果設(shè)備工作在監(jiān)聽(tīng)模式，就一直保持監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。
2.3設(shè)備申請(qǐng)登錄在線登錄前，必須要執(zhí)行登錄請(qǐng)求操作，登錄請(qǐng)求的信息至少包括該請(qǐng)求登錄設(shè)備的PID，同時(shí)應(yīng)該提供一個(gè)DID或者簡(jiǎn)化的識(shí)別碼，然后等待系統(tǒng)判決是否準(zhǔn)許登錄，判決依據(jù)為當(dāng)前系統(tǒng)的在線設(shè)備數(shù)量，被請(qǐng)求設(shè)備的自身性能，被請(qǐng)求設(shè)備的位置條件，通過(guò)判決的設(shè)備，完成登錄，進(jìn)入系統(tǒng)約定信息循環(huán)，如果沒(méi)有通過(guò)判決，該設(shè)備被迫轉(zhuǎn)為被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，設(shè)備在該狀態(tài)下，依據(jù)系統(tǒng)約定信息中的內(nèi)容，自動(dòng)在確定時(shí)間重新發(fā)送登錄請(qǐng)求操作。
2.4系統(tǒng)約定信息循環(huán)該信息是在系統(tǒng)初建時(shí)產(chǎn)生的，它在循環(huán)過(guò)程中可以有修改、添加、刪節(jié)，但該循環(huán)總是試圖連續(xù)不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)，從一個(gè)在線設(shè)備發(fā)射后依據(jù)一定規(guī)律轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)在線設(shè)備發(fā)射，系統(tǒng)有機(jī)制保障該循環(huán)的延續(xù)性，同時(shí)，對(duì)于性能過(guò)低和位置條件不好的在線設(shè)備，如果有取代的條件，就讓其進(jìn)入被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。
2.5系統(tǒng)廣播至少包含廣播發(fā)起、終止和廣播信息內(nèi)容的傳播。
2.6數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至少包含接收對(duì)象的認(rèn)證，轉(zhuǎn)發(fā)的路由。
3設(shè)備強(qiáng)制操作干預(yù)。
一般情況下，上述設(shè)備和協(xié)議組建的系統(tǒng)已經(jīng)具備一定的健壯性和可應(yīng)用性，但在某種特定的場(chǎng)景下，可以通過(guò)預(yù)設(shè)多種通信規(guī)則細(xì)節(jié)或現(xiàn)場(chǎng)改變來(lái)強(qiáng)制改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或機(jī)制。
3.1緊急啟動(dòng)備用頻道，或者采用跳頻方式。
3.2加密系統(tǒng)約定信息，重排系統(tǒng)約定信息循環(huán)表。
3.3強(qiáng)制加入廣播信息。
3.4強(qiáng)制確定信息路由。
3.5強(qiáng)制采用新的系統(tǒng)預(yù)案。
通過(guò)上述步驟和方法，我們可以得到一個(gè)具備自組織、準(zhǔn)自適應(yīng)的無(wú)線通信系統(tǒng)，同時(shí)，利用其強(qiáng)制干預(yù)，在特定情況下可以增加系統(tǒng)的健壯性，以適合突發(fā)情況的處理和適應(yīng)某些軍事用途。
該發(fā)明中一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備和以往技術(shù)方法、設(shè)備相比較，具有如下特點(diǎn)其一在線設(shè)備規(guī)模嚴(yán)格可控，不會(huì)出現(xiàn)因過(guò)多的設(shè)備在網(wǎng)而出現(xiàn)混亂和網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，系統(tǒng)的健壯性得到保證；其二設(shè)備中直接集成了語(yǔ)音功能，方便系統(tǒng)用戶(hù)使用；其三系統(tǒng)中設(shè)備可選的工作模式提供了靈活性，監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)可以得到電能的節(jié)約和身份的隱藏，同時(shí)又能掌握系統(tǒng)的狀況，方便發(fā)起或者接受信息聯(lián)絡(luò)；其四被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)充分利用設(shè)備的差異，盡量發(fā)揮高性能設(shè)備的性能和去除低性能設(shè)備造成的瓶頸，充分發(fā)揮系統(tǒng)中設(shè)備的最大能力；其五強(qiáng)制干預(yù)措施可以進(jìn)一步保證系統(tǒng)的健壯和可靠性。
其六系統(tǒng)并不是以最高效率工作的，缺陷主要在信息轉(zhuǎn)發(fā)上，不能利用監(jiān)聽(tīng)的設(shè)備做為路由(如果這樣做，技術(shù)上是可以實(shí)現(xiàn)的，例如利用處于被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)的設(shè)備充當(dāng)路由，但路由運(yùn)算的開(kāi)銷(xiāo)和動(dòng)態(tài)變化會(huì)消耗中央處理單元的能力，損失其他方面的性能，也算是本發(fā)明的一個(gè)取舍吧)。
有益效果采用這樣的技術(shù)方案中描述的通信協(xié)議，大大簡(jiǎn)化了自組織系統(tǒng)的設(shè)備，縮減了成本，該發(fā)明的實(shí)施，其影響深遠(yuǎn)?，F(xiàn)以應(yīng)用到旅游和展覽方面為例來(lái)說(shuō)明可以有效的減少噪音的污染，給旅游和參觀的人帶來(lái)一種享受，而且，可以將解說(shuō)詞，以及相關(guān)資料信息錄制，然后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候播放，降低解說(shuō)人員的工作量，使導(dǎo)游和解說(shuō)人員有機(jī)會(huì)解答更多的單獨(dú)提問(wèn)，加強(qiáng)人性化，同時(shí)指導(dǎo)游客緊跟團(tuán)隊(duì)和導(dǎo)游隨時(shí)掌握?qǐng)F(tuán)員的情況。


圖1是一個(gè)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的概略圖，圖中A設(shè)備具備比B設(shè)備更高的性能，“/”后為N的設(shè)備是設(shè)置為監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)的設(shè)備，為Y的設(shè)備是處于被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)的設(shè)備，為X的設(shè)備是在線設(shè)備。
圖2是設(shè)備和其他設(shè)備的有線信息連接，D設(shè)備可以是一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一個(gè)PDA、數(shù)碼相機(jī)、MP3等等，A設(shè)備是本發(fā)明的設(shè)備，提供數(shù)據(jù)傳輸功能。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式一以圖1為例，可以按如下方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)系統(tǒng)中的在線設(shè)備為A1、A2、A3、A0、B1、B3，設(shè)備B2處于被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，設(shè)備A4、B0工作在監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。
系統(tǒng)初始狀態(tài)，可能是A1、A2、A3、A0、B1、B2、B3中的任何一個(gè)設(shè)備發(fā)出的第一個(gè)系統(tǒng)約定信息循環(huán)，特別注意設(shè)備B2，雖然它可能一開(kāi)始是在線設(shè)備，但由于設(shè)備A1、A3、A0比其性能、位置有優(yōu)越性，設(shè)備B2只能處于被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)；設(shè)備B3，由于其能作為設(shè)備A0和A2的橋梁的特殊位置，雖然其性能不強(qiáng)，但仍然是在線設(shè)備，再分析設(shè)備B1，由于其處于邊緣，只能和設(shè)備A1保持聯(lián)絡(luò)，也由于位置的關(guān)系，它被保留為在線設(shè)備，設(shè)備B0、A4，由于其自身沒(méi)有請(qǐng)求在線，所以，不管其設(shè)備性能、位置，都不會(huì)被設(shè)置為在線設(shè)備。
圖1中，有6臺(tái)在線設(shè)備A1、A2、A3、A0、B1、B3，我們假設(shè)，系統(tǒng)最大在線數(shù)設(shè)置為5臺(tái)，在圖1中的情況，A3將會(huì)被進(jìn)入強(qiáng)制監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，理由是它和A1、A0的位置，在這里A1、A0之間信息能夠傳達(dá)，設(shè)備A1或A0的信息A3都能夠獲取。
因此，我們可以這樣描述在線設(shè)備條件系統(tǒng)中在線設(shè)備的存在，總是使得該系統(tǒng)趨向形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行網(wǎng)絡(luò)和(或)使得網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍最寬。
在上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，廣播信息的流轉(zhuǎn)可以如下實(shí)現(xiàn)一、假設(shè)這些在線設(shè)備有一個(gè)設(shè)備只有一個(gè)系統(tǒng)頻道，設(shè)備A1需要廣播一個(gè)信息，通常A1等待系統(tǒng)約定信息到來(lái)，到來(lái)后，首先發(fā)出一定長(zhǎng)度的廣播信息，在線設(shè)備按最近一次系統(tǒng)約定信息循環(huán)表的參數(shù)依次轉(zhuǎn)發(fā)，設(shè)備A1計(jì)算間隔后發(fā)送下一個(gè)廣播包，如此循環(huán)到發(fā)完廣播信息或者規(guī)定的占用時(shí)間后，設(shè)備A1發(fā)出系統(tǒng)約定信息的循環(huán)信息，此次廣播結(jié)束；其他在線設(shè)備發(fā)送參照此執(zhí)行。
二、假設(shè)這些在線設(shè)備都具備另外一個(gè)通道，設(shè)備A1需要廣播一個(gè)信息，通常A1等待系統(tǒng)約定信息到來(lái)，到來(lái)后，首先檢查系統(tǒng)循環(huán)消息，發(fā)現(xiàn)頻道已被占用，就填寫(xiě)等待信息；發(fā)現(xiàn)頻道未被占用，就標(biāo)志占用信息，發(fā)出系統(tǒng)約定信息，各監(jiān)聽(tīng)設(shè)備收聽(tīng)到該信息后，馬上監(jiān)聽(tīng)該頻道，如果監(jiān)聽(tīng)設(shè)備不能監(jiān)聽(tīng)該頻道，可以向就近的在線設(shè)備要求轉(zhuǎn)發(fā)，設(shè)備A1在確定時(shí)間開(kāi)始廣播，自己在系統(tǒng)約定信息中宣告廣播結(jié)束或超時(shí)結(jié)束。
三、監(jiān)聽(tīng)設(shè)備不具備廣播權(quán)，但被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)可以通過(guò)其指定的唯一代理通過(guò)上述方式發(fā)送廣播信息。
在上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，信息轉(zhuǎn)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)如下一、廣播信息的轉(zhuǎn)發(fā)，只發(fā)生在被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)和其指定的唯一代理之間，當(dāng)信息到達(dá)代理時(shí)，后續(xù)操作和該代理廣播信息一樣。
二、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。
如果是單向發(fā)送信息，就將信息加密，如果發(fā)信是在線設(shè)備，就直接以單幀廣播出去，如果是監(jiān)聽(tīng)設(shè)備，就通過(guò)其指定的代理以單幀廣播出去。指定設(shè)備接收后，廣播或通過(guò)代理廣播一個(gè)明文或加密回執(zhí)，只有收到第一個(gè)單幀的回執(zhí)信息，設(shè)備本身(含在線設(shè)備)或代理才能夠繼續(xù)廣播剩余信息。在這種信息轉(zhuǎn)發(fā)，和通常的廣播有所不同，是不記錄信息源位置的，當(dāng)然，單幀信息的回執(zhí)也是如此。由于該單幀信息較短，快，一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)線電定位操作，對(duì)發(fā)送，特別是接收者位置保密性較高。
如果是雙向通信，就需要首先確定路由如果是在不能直接到達(dá)的在線設(shè)備之間通信，路由就由發(fā)起的在線設(shè)備自己確定；如果是在監(jiān)聽(tīng)設(shè)備(不管是主動(dòng)還是被動(dòng))和在線設(shè)備，且發(fā)起方是監(jiān)聽(tīng)設(shè)備，路由就由發(fā)起方確定；除此以外，都需要代理在線設(shè)備發(fā)出路由尋找廣播，被尋找的通信對(duì)象接聽(tīng)后，發(fā)送應(yīng)答幀，應(yīng)答幀中包含路由信息和驗(yàn)證信息，也就是路由是由被叫設(shè)備確定的。驗(yàn)證幀驗(yàn)證通過(guò)后，就沿該路徑通信。如果該路徑有富余頻道，就建立一條“專(zhuān)用頻道”通道，在通信完成時(shí)拆鏈，如果沒(méi)有，就通過(guò)系統(tǒng)信息承載頻道轉(zhuǎn)發(fā)。
這其中的認(rèn)證過(guò)程全部加密運(yùn)算都采用公鑰算法，并用如下的認(rèn)證規(guī)約R1發(fā)起通信的設(shè)備發(fā)送路由尋找?guī)?，幀中用明文表示發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備的DID，并隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)驗(yàn)證碼和附加信息，并將該驗(yàn)證碼和附加信息使用之前約定的密碼加密；R2目標(biāo)設(shè)備獲得請(qǐng)求信息，用之前約定的密碼解密，得到驗(yàn)證碼，并隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)通信密碼，將該通信密碼用之前約定的密碼加密，并用該通信密碼加密驗(yàn)證碼，然后添入路由信息，發(fā)送路由和驗(yàn)證回應(yīng)幀；R3發(fā)起通信設(shè)備首先解密通信碼，并利用該碼再解得驗(yàn)證碼明文，進(jìn)行比對(duì)，如果符合，則通過(guò)身份驗(yàn)證，不符合，則認(rèn)證失敗。
為了實(shí)現(xiàn)上述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)功能，廣播和信息轉(zhuǎn)發(fā)，必須要借助一定設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)例子中的設(shè)備可以說(shuō)明如下
上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，功能，可以以協(xié)議的形式固化在中央處理單元的系統(tǒng)軟件中，通過(guò)收到的消息和需要的操作執(zhí)行不同的指令體，每一個(gè)系統(tǒng)設(shè)備都維護(hù)著幾張表格(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))包括，在線DID表，對(duì)應(yīng)PID表，信息到達(dá)表，信息接收表等，可以用BIT或EYTE等來(lái)表示不同的狀態(tài)。具體而言，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的一種設(shè)備可以是這樣的RF模塊可以包含100MHz，200MHz，300MHz，400MHz，900MHz，2.4GHz等全部或部分頻段的眾多頻點(diǎn)，而且一個(gè)RF模塊可以包含一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立發(fā)送和(或)接收的單元，通過(guò)接口，中央處理單元可以方便的控制發(fā)射的頻道、功率、調(diào)制的方式等參數(shù)，同時(shí)，也可以通過(guò)數(shù)字接口從該模塊獲取指定頻道接收到的信息，接收到的信息強(qiáng)度等信號(hào)，該RF模塊可能具備一個(gè)或多個(gè)高性能的天線。物理結(jié)構(gòu)上，該RF模塊和天線直接連接，通過(guò)數(shù)據(jù)電纜和中央處理單元以及電源單元連接，當(dāng)然，該RF模塊也可以和中央處理器在同一塊印制電路板上，通過(guò)射頻電纜和天線連接，在功率小時(shí)，也可以將天線安裝在印制電路板上，或者直接將天線直接做在印制電路板上。
語(yǔ)音單元語(yǔ)音單元將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)或反之，并執(zhí)行壓縮編碼解碼等(例如CVSD、G.711、G.722、G.729、G.729A、H.323等中的一個(gè)、幾個(gè)或全部，可以采用DSP，或者專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn))，或者直接和一個(gè)FM/AM通道連接，而不經(jīng)過(guò)數(shù)字處理，以明碼的方式廣播和收聽(tīng)語(yǔ)音信息，并由中央處理單元控制接收、發(fā)射的頻道，調(diào)制方式，壓縮/解壓格式。該語(yǔ)音單元也可以包含一個(gè)或多個(gè)音頻的輸入或(和)輸出接口。
操作單元由各種按鍵、旋鈕組成，通過(guò)電纜和中央處理單元連接，接受操作指令。
數(shù)據(jù)接口單元通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口如RS232/485/422、USB、以太網(wǎng)等和其他設(shè)備有線連接，如圖2所示。
中央處理單元包含一個(gè)或多個(gè)單片機(jī)、或者還包含更高性能的CPU，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，上述的各種組建和運(yùn)行系統(tǒng)的協(xié)議，加密/解密的程序等，都由該單元依據(jù)程序執(zhí)行。
設(shè)備通過(guò)上述幾個(gè)模塊的有機(jī)結(jié)合，就可以實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)功能。
實(shí)施方式二為了更清楚的理解和實(shí)施本發(fā)明的內(nèi)容，我們將上例簡(jiǎn)化，得到如下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)假設(shè)我們將系統(tǒng)在線最大設(shè)備數(shù)目設(shè)置為一臺(tái)，但系統(tǒng)中有多臺(tái)設(shè)備。
顯然，不管過(guò)程如何，最后總是一臺(tái)功能最強(qiáng)大的設(shè)備是在線設(shè)備(如果該設(shè)備設(shè)置為在線模式)，其他設(shè)備要么處于被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，要么處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。
這就是一種典型應(yīng)用模式，導(dǎo)游或者解說(shuō)者占主導(dǎo)地位，如果將解說(shuō)詞錄音，在特定的地點(diǎn)通過(guò)廣播方式發(fā)送給系統(tǒng)中的各設(shè)備，也就是各游客或觀光客。同時(shí)，如果游客有任何問(wèn)題可以單獨(dú)和導(dǎo)游或者解說(shuō)者溝通，游客間也可以自行聊天。
當(dāng)然，如果有兩個(gè)旅游團(tuán)都使用這個(gè)設(shè)備，開(kāi)始時(shí)他們的距離較遠(yuǎn)，不會(huì)有什么問(wèn)題，當(dāng)一個(gè)團(tuán)從另一個(gè)團(tuán)經(jīng)過(guò)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。強(qiáng)制操作干預(yù)可以解決這種情況所遇到的問(wèn)題，通過(guò)協(xié)商，變換系統(tǒng)的頻道就可以輕松解決。
在這個(gè)例子中，信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)可以用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)掉隊(duì)提示音，一方面可以通知游客，另一方面也可以通知導(dǎo)游。
這個(gè)例子并沒(méi)有發(fā)揮自組織系統(tǒng)的信息轉(zhuǎn)發(fā)、增大覆蓋面積的優(yōu)勢(shì)。但這種系統(tǒng)極大的利用了廣播的性能，最大化的利用了廣播資源，應(yīng)用到這類(lèi)問(wèn)題的解決方案中，是非常有效和人性化的。
實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的設(shè)備，不管軟件還是硬件都會(huì)比實(shí)施方式一簡(jiǎn)單，是方式一的子集，例如設(shè)備可以如下設(shè)計(jì)游客機(jī)具備兩個(gè)系統(tǒng)頻道和一個(gè)提問(wèn)或交流頻道，直接做成FM方式。就采用100MHz或者900MHz，采用一體芯片，或者還有一個(gè)語(yǔ)音芯片供提示音，由單片機(jī)控制，在必要時(shí)候播放。在外形上可以直接做成一個(gè)耳塞或者裝在帽子上，提供一個(gè)講話按鍵用于和在線設(shè)備(導(dǎo)游)聯(lián)絡(luò)。
導(dǎo)游機(jī)和游客機(jī)比較，具備更大的發(fā)射功率，更高的接收靈敏度和更高級(jí)的PID標(biāo)示而已。
系統(tǒng)約定信息的流轉(zhuǎn)通過(guò)FM的特定頻率來(lái)表明，只需要表示一種狀態(tài)而已，這種設(shè)計(jì)方案可以將設(shè)備價(jià)格做得極低，便于推廣。
當(dāng)然，如果價(jià)格許可，也可以用方式一的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
顯然，從整體上看，方式二以極低價(jià)格實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的一個(gè)子集。
實(shí)施方式三我們接著方式二的應(yīng)用環(huán)境，仍然以導(dǎo)游和游客的方式來(lái)說(shuō)明系統(tǒng)的另外一種形式。
假設(shè)該旅游團(tuán)有40位旅客，在自由活動(dòng)期間走散了，分布在各地，有的旅客已經(jīng)無(wú)法收聽(tīng)到導(dǎo)游的集合廣播，但通過(guò)同團(tuán)人員的轉(zhuǎn)發(fā)，是可以達(dá)到的，也就是需要轉(zhuǎn)發(fā)廣播內(nèi)容或者轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息。
假設(shè)一開(kāi)始所有設(shè)備都是設(shè)置在在線模式，由于設(shè)置了在線設(shè)備最大數(shù)目為1臺(tái)，而致使其他所有設(shè)備被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)，此時(shí)，將該數(shù)值設(shè)置為41，那么，所有的設(shè)備都可以進(jìn)入到系統(tǒng)約定信息循環(huán)中，當(dāng)然，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)，集合信息也能傳達(dá)到原來(lái)不能直接送達(dá)的設(shè)備上，提示該旅客歸隊(duì)。
其設(shè)備的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)不用贅述了。
在這個(gè)例子中，直觀的展現(xiàn)了一些自組織網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施方式四
我們接著方式二、三的應(yīng)用環(huán)境，仍然以導(dǎo)游和游客的方式來(lái)說(shuō)明系統(tǒng)的再一種形式。
假設(shè)該旅游團(tuán)有40位旅客，在自由活動(dòng)期間走散了，分布在各地，有的旅客已經(jīng)無(wú)法收聽(tīng)到導(dǎo)游的集合廣播，通過(guò)同團(tuán)人員的轉(zhuǎn)發(fā)，也不能達(dá)到，但是，通過(guò)其他導(dǎo)游的轉(zhuǎn)發(fā)是可以達(dá)到，也就是需要通過(guò)其他導(dǎo)游轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息，在該導(dǎo)游和另外一個(gè)導(dǎo)游所組成的系統(tǒng)中廣播。
假設(shè)一開(kāi)始由于相互干擾，此導(dǎo)游和彼導(dǎo)游之間調(diào)整了頻道，不在同一頻道。此導(dǎo)游迅速將自己設(shè)為監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，并將系統(tǒng)頻道設(shè)置為彼導(dǎo)游的頻道，發(fā)送一個(gè)廣播請(qǐng)求，并指定廣播的頻道，這樣走散的旅客可以收到歸隊(duì)的廣播。
當(dāng)然，從協(xié)議上看，不止這樣一個(gè)辦法可以找回隊(duì)員，但這個(gè)例子實(shí)現(xiàn)的方法是簡(jiǎn)潔的。
其設(shè)備的實(shí)現(xiàn)不贅述了。
在這個(gè)例子中，直觀的展現(xiàn)了另一些自組織網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施方式五在上述實(shí)施方式二、三、四中，都側(cè)重于語(yǔ)音的應(yīng)用，稍微變化，就可以用在110無(wú)線系統(tǒng)，交警，巡警通信系統(tǒng)，如果再使用數(shù)字加密系統(tǒng)約定信息循環(huán)，添加入網(wǎng)認(rèn)證功能，顯然可以用于軍事目的，通過(guò)合理的設(shè)定在線模式和監(jiān)聽(tīng)模式，以及動(dòng)態(tài)的修改DID、PID號(hào)碼，以及系統(tǒng)約定信息流轉(zhuǎn)等，可以獲得許多有意義的單兵通信的應(yīng)用。強(qiáng)制干預(yù)措施的應(yīng)用，很容易得到靈活的通信機(jī)制，保障戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的復(fù)雜的通信任務(wù)。
這類(lèi)應(yīng)用中的設(shè)備，就可以使用DSP處理通信的協(xié)議和語(yǔ)音、數(shù)據(jù)的加密，用跳頻方式進(jìn)行設(shè)備間的通信。設(shè)備軟件中提供多種功能，包括若干套備用的通信協(xié)議和一些通信欺騙手段。
實(shí)施方式六該發(fā)明提供的通信系統(tǒng)，除提供語(yǔ)音以外，還可以提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，應(yīng)該說(shuō)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是重點(diǎn)，而語(yǔ)音是一種輔助。圖2是計(jì)算機(jī)等設(shè)備將該發(fā)明設(shè)備作為一個(gè)外設(shè)的情況。
后面幾種實(shí)施方式為了敘述的簡(jiǎn)便，都不是非常完整的實(shí)施方案，但結(jié)合實(shí)施方式一及其他內(nèi)容，是可以完全理解并實(shí)現(xiàn)的。
雖然，本發(fā)明例舉了許多例子，但終究是無(wú)法窮盡，通過(guò)稍微的改變，就可以變化出其他的實(shí)施例，但其精髓是不會(huì)變的。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備，該移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備包含至少一個(gè)發(fā)射和接收器，可以工作在全雙工或半雙工的至少兩個(gè)在不同設(shè)備間均可相互傳遞信息的頻道，具備在線、監(jiān)聽(tīng)工作模式，同時(shí)，該設(shè)備包含DID(設(shè)備ID)，系統(tǒng)中的設(shè)備可以是對(duì)等或不對(duì)等的，其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法包含下述步驟1.1設(shè)備上電或激活時(shí)，將設(shè)備的特定接收頻道或頻道群打開(kāi)，監(jiān)聽(tīng)可能存在的系統(tǒng)約定信息，并記錄為INFO，如果設(shè)備工作為在線模式，執(zhí)行1.2，否則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)；1.2如果接收到系統(tǒng)約定信息，就發(fā)送包含登錄請(qǐng)求信息(至少包含DID)和聯(lián)絡(luò)請(qǐng)求的信息到特定的頻道或頻道群，等待系統(tǒng)確認(rèn)；如果沒(méi)有系統(tǒng)約定信息，就自己產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)約定信息并定時(shí)發(fā)送；1.3如果設(shè)備被判決為準(zhǔn)許登錄，該設(shè)備就成功加入系統(tǒng)約定信息循環(huán)，如果條件不具備，就轉(zhuǎn)為被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)；1.4通過(guò)上述步驟，設(shè)備組建或者加入一個(gè)系統(tǒng)，并可以借助系統(tǒng)發(fā)送、接收廣播和進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備，特征在于該設(shè)備具備一個(gè)可以檢測(cè)接收信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)字接收器，設(shè)備中還包含PID(物理接入ID，其中包含有頻道速率和頻道個(gè)數(shù)信息，以及可同時(shí)發(fā)射、接收的頻道數(shù)目)，UID(用戶(hù)ID)識(shí)別標(biāo)志。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備，特征在于該設(shè)備是采用模塊化結(jié)構(gòu)的，它以一個(gè)或多個(gè)中央處理單元為基礎(chǔ)，可以掛接多個(gè)RF模塊、語(yǔ)音模塊、操作控制模塊和數(shù)據(jù)接口模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備，其特征在于在設(shè)備的中央處理單元中，固化有最基本的通信協(xié)議和版本的號(hào)碼，并可以更新(包括使用過(guò)程中和使用時(shí))，同時(shí)，軟件還具有一些采用標(biāo)準(zhǔn)算法的通用加密、解密的運(yùn)算程序，提供路由計(jì)算和解析系統(tǒng)約定信息和其他指定幀，并執(zhí)行其內(nèi)容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，特征在于，其中的系統(tǒng)約定信息中包含有最大在線設(shè)備數(shù)目，該信息可以在循環(huán)中被修改、添加和刪節(jié)，但該循環(huán)總是試圖連續(xù)不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)，從一個(gè)在線設(shè)備發(fā)射后依據(jù)一定規(guī)律轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)在線設(shè)備發(fā)射，系統(tǒng)有機(jī)制保障該循環(huán)的延續(xù)性，同時(shí)，對(duì)于性能過(guò)低和位置條件不好的在線設(shè)備，如果有取代條件，就讓其退出在線狀態(tài)，進(jìn)入被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)廣播，其特征是6.1當(dāng)這些在線設(shè)備有一個(gè)設(shè)備只有一個(gè)系統(tǒng)頻道，在線設(shè)備需要廣播一個(gè)信息，通常該設(shè)備等待系統(tǒng)約定信息到來(lái)，到來(lái)后，首先發(fā)出一定長(zhǎng)度的廣播信息，其他在線設(shè)備按最近一次系統(tǒng)約定信息循環(huán)表的參數(shù)依次轉(zhuǎn)發(fā)，該設(shè)備計(jì)算間隔后發(fā)送下一個(gè)廣播包，如此循環(huán)到發(fā)完廣播信息或者規(guī)定的占用時(shí)間后，該設(shè)備發(fā)出系統(tǒng)約定信息的循環(huán)信息，此次廣播結(jié)束；6.2當(dāng)這些在線設(shè)備都具備另外一個(gè)通道，有設(shè)備需要廣播一個(gè)信息，通常該設(shè)備等待系統(tǒng)約定信息到來(lái)，到來(lái)后，首先檢查系統(tǒng)循環(huán)消息，發(fā)現(xiàn)頻道已被占用，就填寫(xiě)等待信息；發(fā)現(xiàn)頻道未被占用，就標(biāo)志占用信息，發(fā)出系統(tǒng)約定信息，各監(jiān)聽(tīng)設(shè)備收聽(tīng)到該信息后，馬上監(jiān)聽(tīng)該頻道，如果監(jiān)聽(tīng)設(shè)備不能監(jiān)聽(tīng)該頻道，可以向就近的在線設(shè)備要求轉(zhuǎn)發(fā)，該設(shè)備在確定時(shí)間開(kāi)始廣播，自己在系統(tǒng)約定信息中宣告廣播結(jié)束或超時(shí)結(jié)束。6.3監(jiān)聽(tīng)設(shè)備不具備廣播權(quán)，但被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)可以通過(guò)其指定的唯一代理通過(guò)上述方式發(fā)送廣播信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述中的信息轉(zhuǎn)發(fā)表，其特征在于7.1廣播信息的轉(zhuǎn)發(fā)，只發(fā)生在被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)和其指定的唯一代理之間，當(dāng)信息到達(dá)代理時(shí)，后續(xù)操作和該代理廣播信息一樣；7.2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。如果是單向發(fā)送信息，就將信息加密，如果發(fā)信是在線設(shè)備，就直接以單幀廣播出去，如果是監(jiān)聽(tīng)設(shè)備，就通過(guò)其指定的代理以單幀廣播出去。指定設(shè)備接收后，廣播或通過(guò)代理廣播一個(gè)明文或加密回執(zhí)，只有收到第一個(gè)單幀的回執(zhí)信息，設(shè)備本身(含在線設(shè)備)或代理才能夠繼續(xù)廣播剩余信息。這種信息轉(zhuǎn)發(fā)，和通常的廣播有所不同，是不記錄信息源位置的，當(dāng)然，單幀信息的回執(zhí)也是如此。由于該單幀信息較短，快，一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)線定位操作，對(duì)發(fā)送，特別是接收者位置保密性較高。如果是雙向通信，就需要首先確定路由如果是在不能直接到達(dá)的在線設(shè)備之間通信，路由就由發(fā)起的在線設(shè)備自己確定；如果是在監(jiān)聽(tīng)設(shè)備(不管是主動(dòng)還是被動(dòng))和在線設(shè)備，且發(fā)起方是監(jiān)聽(tīng)設(shè)備，路由就由發(fā)起方確定；除此以外，都需要代理在線設(shè)備發(fā)出路由尋找廣播，被尋找的通信對(duì)象接聽(tīng)后，發(fā)送應(yīng)答幀，應(yīng)答幀中包含路由信息和驗(yàn)證信息，也就是路由是由被叫設(shè)備確定的。驗(yàn)證幀驗(yàn)證通過(guò)后，就沿該路徑通信。如果該路徑有富余頻道，就建立一條“專(zhuān)用頻道”通道，在通信完成時(shí)拆鏈，如果沒(méi)有，就通過(guò)系統(tǒng)信息承載頻道轉(zhuǎn)發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、5、6或7所述中的系統(tǒng)約定信息、廣播信息、轉(zhuǎn)發(fā)信息，所有這些，都可以明文和(或)密文的方式在系統(tǒng)中發(fā)送。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備，支持一種強(qiáng)制操作干預(yù)，其特征是9.1緊急啟動(dòng)備用頻道，或者采用跳頻方式；9.2加密系統(tǒng)約定信息，重排系統(tǒng)約定信息循環(huán)表；9.3強(qiáng)制加入廣播信息；9.4強(qiáng)制確定信息路由；9.5強(qiáng)制采用新的系統(tǒng)預(yù)案。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備，其特征是直接采用FM方式的一體芯片，或者還有一個(gè)語(yǔ)音芯片供提示音，由單片機(jī)控制，在必要時(shí)播放，該設(shè)備可以做成耳塞狀或者裝在帽子上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)無(wú)線自組織準(zhǔn)自適應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法及設(shè)備。該設(shè)備利用無(wú)線發(fā)射和接收的頻道，相互間傳遞語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息，通過(guò)系統(tǒng)約定信息的流轉(zhuǎn)，隨時(shí)得到和修正網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)參數(shù)。本發(fā)明中設(shè)備采用模塊化技術(shù)，設(shè)備采用對(duì)等或非對(duì)等的關(guān)系，通過(guò)特定規(guī)則確定系統(tǒng)的成員間相互關(guān)系。該技術(shù)設(shè)備和方法可大量運(yùn)用在旅游、車(chē)隊(duì)、家庭網(wǎng)絡(luò)等方面，當(dāng)然也可以用于其他特殊通信連接。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101030902SQ20061002037
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者顧海 申請(qǐng)人:顧海