[发明专利]一种多信标组的合并方法、系统和装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种多信标合并方法、系统和装置。

背景技术

UWB(Ultra Wideband，超宽带)技术是一项使用高带宽和低功耗在短距离内高速传输数据的无线技术，是无线传输数字视频、图像等高质量多媒体内容并构建高速WPAN(Wireless Personal Area Network，无线个人区域网)的理想选择。

在现有技术的WPAN中，实现设备间数据通信所需要的基本定时结构是超帧，如图1所示，为现有技术中ECMA-368MAC(Media Access Control，媒体接入控制)协议中的超帧结构。每个超帧由256个长度为256us的MAS(Media Access Slot，媒体接入时隙)组成，MASs从0开始依次按序编号排列，因此，每个超帧的总持续时间为65536(＝256×256)us。超帧的开始部分必须用于与信标有关的活动(如发送本设备的信标、监听相邻设备的信标等)，此部分称为BP(Beacon Period，信标周期)；其余部分用于传输业务或控制数据帧，称为DTP(Data Transmit Period，数据传输期)。

在BP中，第0和第1个BS(Beacon Slot，信标时隙)是专门用于传输信令信标的，其余BS则用于传输普通信标，其中信令信标是指携带有调整BP长度信息的信标。将每个BP的起始时刻(也就是每个超帧的起始时刻)称为BPST(Beacon Period Start Time，信标周期开始时间)。在DTP中，设备可以通过使用DRP(Distributed Reservation Protocol，分布式预留协议)或PCA(Prioritized Contention Access，分优先级的竞争接入)接入信道传输数据，前者是信道资源预留方式，而后者是竞争接入信道方式。

每个设备加入网络后，都需要按照避免冲突原则以及所规定的过程在BP中选择一个空闲的BS，在该BS上周期性地发送自己的信标，而在其他BS上则持续监测是否收到来自其他相邻设备的信标。一方面，信标中一般都携带有接入媒体所需要的寻址、预约、调度、竞争等各种重要信息；另一方面，在ECMA-368WPAN中，所有设备都是对等的，不存在用于中央控制的特殊设备，这就要求每个设备都要通过发送自己的信标宣布自己的存在，并通过监测其他设备的信标以获知其他设备的存在与动作。

现有技术分别提出了两种WPAN的网络拓扑结构：

结构一：如图2所示，为现有技术集中式架构的网络拓扑结构图，该结构即以皮网(Piconet，又称微微网)为基本单元，且在每个皮网内由选举出的PNC(Piconet Coordinator，网络协调器)负责全部控制功能。

结构二：如图3所示，为现有技术分布式架构的网络拓扑结构图，该结构不采用基于特殊中央控制设备的集中式架构，而采取了一种完全分布式的架构。类似于结构一，结构二将网络细分为多个BG(Beacon Group，信标组)，其中BG是指具有相同BPST、在同一个BP中发送信标的设备(DEV)群体，该群体中的每个设备都具有相同的BPST，只是不同设备在BP中占有不同的信标。一个BG可以构建一个BP，网络中也可能同时存在有两个或多个具有不同BPST的BGs，即存在多个BPs。

然而，由于网络拓扑结构的突然变化或网络设备的移动，不同的BGs之间可能会彼此进入(即彼此进入对方的通信作用范围)，由于不同的BGs之间的BPST不同从而引起超帧交叠，因此会导致信标或数据传输冲突。为了能够避免信标或数据传输冲突，就要求将网络中所有这种彼此进入的BGs进行合并，即重新对彼此进入的BGs进行合并使其具有相同的BPST，从而避免因为BPST不同而引起的信标或数据传输冲突。如果某BG中的设备接收到信标来自于其它的BG，称这样的信标为外来信标，外来信标所在的BP称为外部BP，外部BP的BPST称为外部BPST。对于任何BG来说，在未监听到任何外来信标前都可以独自正常通信，一旦监听到外来信标，则被告知网络中存在两个或更多的BG彼此进入，该BG中的设备必须开始重新定位自己发送信标的BS从而与其他BGs融合进而通信。

当然如果采用结构一的集中式架构信标帧只由PNC发送，那么在中央控制设备的统一管理以及恰当选择信道接入算法的条件下，解决多个皮网之间的干扰问题是比较容易的。然而，由于结构二采用了完全分布式架构，缺少来自中央控制设备的统一的时间概念，外加网络设备的可移动特性，因此使得多个BGs达到协同合作变得困难。