Періоди пакетів-маячків у мережі довільної структури

1. Спосіб реалізації розподіленого протоколу, що використовує періоди пакетів-маячків, для пристрою, що працює в комунікаційній мережі довільної структури (300), що об'єднує пристрої (301), який передбачає виконання пристроєм (301) таких операцій: розділення (502) часу доступу до середовища передавання даних на послідовність із щонайменше одного безперервного суперфрейму (102), що починається в момент часу початку періоду пакетівмаячків (101); розділення суперфрейму (102) на розділений на слоти період (104) пакетів-маячків (ВР), що складається з множини послідовних слотів (105) для пакетів-маячків, за яким йде період передавання даних; і приєднання до щонайменше одного з існуючих в мережі довільної структури періодів ВР (505) як до періоду ВР для даного пристрою або започаткування в мережі довільної структури нового періоду ВР (503) для даного пристрою; причому в мережі кожний пристрій передає власний пакет-маячок в розділеному на слоти періоді пакетів-маячків; який відрізняється тим, що він додатково передбачає такі операції: якщо пристрій виявляє щонайменше один існуючий період ВР та започатковує новий період ВР, або якщо пристрій виявляє щонайменше два існуючих періоди ВР і приєднується до одного з них як до періоду ВР для даного пристрою, то тоді, якщо період ВР для даного пристрою не захищено в 2 (19) 1 3 чений у певний заздалегідь визначений спосіб, нового періоду ВР для даного пристрою; і якщо виявлено щонайменше один період ВР прийняття рішення про виконання однієї з таких операцій: і) приєднання до щонайменше одного з виявлених періодів ВР, так що він (вони) стає (стають) періодом (періодами) ВР для даного пристрою (505), і іі) започаткування в момент часу початку періоду ВР, визначений у певний заздалегідь визначений спосіб, нового періоду ВР для даного пристрою. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що операція приєднання передбачає такі операції: вибір вільного слота (505) періоду ВР для даного пристрою; і передавання власного пакета-маячка у вибраному вільному слоті (505). 10. Спосіб за п. 9, який додатково передбачає включення у власний пакет-маячок інформації, що стосується пакетів-маячків інших пристроїв. 11. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що операція захищання передбачає включення інформації про третє резервування у власний пакетмаячок сусідніх періодів ВР, для повідомляння про період ВР. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що згадане третє резервування є резервуванням типу "ВР" за протоколом DRP із пріоритетом "ВР". 13. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що функціонування в звичайному режимі (507) (600) включає такі операції: одержання пакетів-маячків середовищем передавання даних (601); і при одержанні пакета-маячка, що містить інформацію про резервування типу "ВР" за протоколом DRP, виконання таких операцій: - прослуховування середовища передавання даних для виявлення нового періоду ВР (603), і - коли новий період ВР виявлено, захищання цього нового періоду ВР (602). 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що операції захищання додатково передбачають включення у власний пакет-маячок інформації про четверте резервування для захисту періоду ВР. 15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що згадане четверте резервування є резервуванням типу "ВР" за протоколом DRP із пріоритетом "ВР" (602). 16. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що функціонування в звичайному режимі (507) (600) додатково передбачає операцію необов'язкової зміни пристроєм періоду ВР при співіснуванні двох і більше періодів ВР (605) (606). 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що операція зміни періоду ВР пристроєм включає такі операції: включення в пакет-маячок спеціального поля оголошення про зміну періоду ВР, для оголошення про новий період ВР (606); і передавання пакета-маячка, що містить це спеціальне поле про зміну періоду ВР, у щонайменше певній заздалегідь визначеній кількості послідовних суперфреймів (605). 91974 4 18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що операція передавання пакета-маячка включає в себе такі операції: (a) якщо новий період ВР не захищено - включення інформації про резервування типу "ВР" за протоколом DRP для захисту нового періоду ВР, або якщо новий період ВР захищено - припинення передавання пакета-маячка; і (b) передавання пакета-маячка в новому періоді ВР. 19. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що функціонування в звичайному режимі (507) (600) передбачає: при одержанні пакета-маячка, що містить оголошення іншого пристрою про зміну періоду ВР, виконання таких операцій: - прослуховування середовища передавання даних для виявлення нового періоду ВР (603), і - при виявленні нового періоду ВР, захищання цього нового періоду ВР (602). 20. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що функціонування в звичайному режимі (507) (600) передбачає операцію скасування періоду ВР. 21. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що функціонування в звичайному режимі (507) (600) передбачає операцію скасування виконаного пристроєм резервування типу "ВР" за протоколом DRP після того, як у певній заздалегідь визначеній кількості послідовних суперфреймів в цьому періоді ВР не одержано жодного пакета-маячка. 22. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що функціонування в звичайному режимі (507) (600) передбачає у випадку конфлікту між щонайменше двома періодами ВР і доти, доки наявні конфліктуючі періоди ВР, циклічне виконання щонайменше однієї з операцій, вибраної з групи, що складається з: (a) виконання допоміжних операцій: - пошук в кожному конфліктуючому періоді ВР для пристроїв з іншого конфліктуючого періоду (608) ВР достатньої кількості вільних слотів для пакетівмаячків, і - переміщення щонайменше одного конфліктуючого періоду ВР до моменту часу початку періоду пакетів-маячків, де конфлікту вже не буде (604); і (b) виконання допоміжних операцій: - пошук в суперфреймі достатньої кількості вільних слотів для пакетів-маячків для власного періоду ВР, і - переміщення періоду ВР у ці вільні слоти суперфрейму (608). 23. Спосіб за п. 22, який відрізняється тим, що функціонування в звичайному режимі (507) (600) у випадку конфлікту між зарезервованим за протоколом DRP інтервалом часу та періодом ВР передбачає перенесення конфліктуючого зарезервованого за протоколом DRP інтервалу часу до моменту часу (608), де конфлікту вже не буде. 24. Спосіб за п. 22, який відрізняється тим, що функціонування в звичайному режимі (507) (600) у випадку конфлікту між зарезервованим за протоколом DRP інтервалом часу та періодом ВР передбачає перенесення періоду ВР до моменту часу (608), де конфлікту вже не буде. 5 25. Спосіб за п. 1, який додатково передбачає операцію передавання кожним пристроєм (301) з мережі (300) довільної структури пакета-маячка в одному і тому самому періоді ВР, з виконанням однієї з таких операцій: - передавання пакета-маячка паралельно в усіх періодах ВР усіх пристроїв (301) згаданої мережі (300); і - зміна власного періоду ВР, для того щоб передавати пакет-маячок в іншому періоді ВР, що використовується іншими пристроями (301) згаданої мережі (300). 26. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що пристрій (301), який не змінює свій період ВР, вибирається розподіленим чином, виходячи з ідентифікатора кожного пристрою (301) згаданої мережі (300). 27. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що пристрій (301), який не змінює свій період ВР, вибирається розподіленим чином, виходячи з кількості зайнятих слотів для пакетів-маячків у періодах ВР всіх пристроїв (301) згаданої мережі (300). 28. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що пристрій (301), який не змінює свій період ВР, вибирається розподіленим чином, виходячи з розміру частини суперфрейму (102), зарезервованої пакетами-маячками у певному періоді ВР пристрою (301) згаданої мережі (300). 29. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що кожний пристрій (301) згаданої мережі (300) може передавати пакети-маячки в різних періодах ВР. 30. Пристрій для мережі довільної структури, придатний до розподіленого передавання пакетівмаячків, який включає в себе: приймач (404) для приймання пакетів-маячків (105) і даних, що передаються іншими пристроями (301) у мережі довільної структури; передавач (401) для передавання власних пакетів-маячків і даних; процесор пакетів-маячків (403), який обробляє прийняті пакети-маячки і власні пакетимаячки пристрою (301), що передаватимуться; блок керування (402), функціонально з'єднаний із згаданим процесором (403) пакетів-маячків і виконаний з можливістю керування згаданим процесором (403) пакетів-маячків для здійснення таких операцій: і) розділення середовища передавання даних на послідовність суперфреймів (102), що включає щонайменше один розділений на слоти період (104) пакетів-маячків, що включає певну кількість слотів пакетів-маячків, кожний з яких має певну заздалегідь визначену тривалість (202), причому за згаданим розділеним на слоти періодом ВР (104) йде період (103) передавання даних, і іі) приєднання до щонайменше одного з існуючих у мережі довільної структури періодів ВР або започаткування в мережі довільної структури нового періоду ВР для даного пристрою (301); причому даний пристрій є пристроєм для мережі, в якій кожний пристрій передає власний пакет-маячок в розділеному на слоти періоді пакетів-маячків; який відрізняється тим, що згаданий блок керування (402) додатково виконаний з можливістю керування згаданим процесором (403) пакетівмаячків для здійснення таких операцій: 91974 6 ііі) захищання періодів ВР даного пристрою в сусідніх періодах ВР (506); і iv) функціонування в звичайному режимі (507) (600), якщо період ВР даного пристрою захищено. 31. Пристрій за п. 30, який відрізняється тим, що блок керування додатково виконаний з можливістю: вибору вільного слота періоду ВР; і передавання власного пакета-маячка у вибраному вільному слоті. 32. Пристрій за п. 30, який відрізняється тим, що процесор пакетів-маячків захищає період ВР шляхом включення у власний пакет-маячок резервування типу "ВР" за протоколом DRP із пріоритетом "ВР" для повідомляння про відповідний період ВР сусіднім пристроям. 33. Пристрій за п. 31, який відрізняється тим, що процесор пакетів-маячків додатково виконаний з можливістю включення у власний пакет-маячок інформації, що стосується пакетів-маячків інших пристроїв. 34. Пристрій за п. 33, який відрізняється тим, що блок керування (402) додатково виконаний з можливістю: - прослуховування середовища передавання даних для виявлення щонайменше одного періоду ВР протягом щонайменше одного суперфрейму (502); - якщо не виявлено жодного періоду ВР (503) започаткування в момент часу початку періоду ВР, визначений у певний заздалегідь визначений спосіб, нового періоду ВР для даного пристрою; і - якщо виявлено щонайменше один період ВР прийняття рішення про виконання однієї з таких операцій (504): і) приєднання до щонайменше одного з виявлених періодів ВР, так що він (вони) стає (стають) періодом (періодами) ВР для даного пристрою (505), і іі) започаткування в момент часу початку періоду ВР, визначений у певний заздалегідь визначений спосіб, нового періоду ВР для даного пристрою (503). 35. Пристрій за п. 34, який відрізняється тим, що для функціонування в звичайному режимі (507) (600) процесор (402) виконаний з можливістю: в тому випадку, якщо прийнятий пакет-маячок містить принаймні одне - інформацію про резервування за протоколом DRP типу "ВР" або оголошення про зміну періоду ВР для іншого пристрою: - прослуховування середовища передавання даних для виявлення нового періоду ВР (603), і - при виявленні нового періоду ВР, захищення цього нового періоду ВР (602); в тому випадку, якщо прийнято пакет-маячок сусіда - захищання сусідського періоду ВР (602); в тому випадку, якщо пристрій змінює період ВР повідомляння про це у власному пакеті-маячку у певній заздалегідь визначеній кількості послідовних суперфреймів (606); необов'язкової зміни періоду ВР при співіснуванні двох або більше періодів ВР (608); скасування періоду ВР; скасування резервування типу "ВР" за протоколом DRP в тому випадку, якщо у певній заздалегідь визначеній кількості послідовних суперфреймів у 7 91974 8 періоді ВР не буде одержано жодного пакетамаячка; у випадку конфлікту між щонайменше двома періодами ВР і доти, доки наявні конфліктуючі періоди ВР, циклічне виконання щонайменше однієї з операцій, вибраної з групи, що складається з таких операцій: - пошук в кожному конфліктуючому періоді ВР для пристроїв з іншого конфліктуючого періоду (608) ВР достатньої кількості вільних слотів для пакетівмаячків, і - переміщення щонайменше одного конфліктуючого періоду ВР до моменту часу початку періоду пакетів-маячків, де конфлікту вже не буде (608); і у випадку конфлікту між зарезервованим за протоколом DRP інтервалом часу та періодом ВР - перенесення зарезервованого за протоколом DRP інтервалу часу до моменту часу, де конфлікту вже не буде (604). Даний винахід стосується системи і способу реалізації розподіленого обміну пакетамимаячками (що відоме фахівцям як "distributed beaconing") у бездротовій персональній мережі (WPAN). Група МВОА визначає протокол керування доступом до надширокосмугового середовища передавання даних (UWB) - див. специфікацію МВОА Wireless Medium Access Control (MAC) Specification For High Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs), Technical Specification, Draft 0.5, квітень 2004p., яка повністю включена в цей текст шляхом посилання. Цей протокол керування доступом до середовища передавання даних (або МАСпротокол) дозволяє відмовитись від мережевої інфраструктури (точок доступу тощо), розподіляючи відповідну функціональність по всіх вузлах (пристроях) бездротової персональної мережі (WPAN). Кожен з пристроїв передає пакет-маячок (відомий фахівцям як «beacon») в певному слоті розділеного на слоти періоду пакетів-маячків (періоду ВР, відомого фахівцям як "Beacon Period") 104. Відповідно до протоколу керування доступом до надширокосмугового середовища передавання даних групи МВОА час розбивається на суперфрейми 100, як показано на фіг. 1. На початку кожного суперфрейма йде період пакетів-маячків (період ВР) 104, за яким йде період 103 передавання даних. Період В Ρ складається з множини слотів доступу до середовища передавання даних (відомих фахівцям як слоти MAS) 107, кожний з яких складається з трьох слотів 105 для пакетівмаячків. Тривалість 106 періоду ВР може бути як фіксованою, так і змінною. Для здійснення доступу до середовища передавання даних під час періоду передавання даних передбачені два механізми доступу. Перший механізм доступу називається «протоколом розподіленого резервування» (відомий фахівцям як Distributed Reservation Protocol, або DRP). При використанні DRP пристрої здійснюють резервування певної частини періоду 103 передавання даних. Резервування погоджується пристроями, що є відправником і одержувачем (одержувачами) у запланованому передаванні. Погодження здійснюється або шляхом обміну спеціальними сигналами погодження, або неявно шляхом включення інформації про резервування в пакети-маячки відправника і одержувача (одержувачів). Як тільки резервування здійснене, інформація про нього включається у пакет-маячок відп равника, а також одержувача (одержувачів), в кожному суперфреймі, якого стосується дане резервування. Це є необхідним для того, щоб проінформувати пристрої, сусідні до відправника і одержувача (одержувачів), про наявне резервування. Іншим пристроям - окрім відправника (відправників) - не дозволяється здійснювати доступ до середовища передавання даних після початку зарезервованого інтервалу часу. Для ефективного використання зарезервованих інтервалів часу, що фактично не використовуються, визначаються два типи резервування - «м'яке» і «жорстке». Під час інтервалу часу, зарезервованого «м'яким» резервуванням, інші пристрої можуть здійснювати доступ до середовища передавання даних після спливу певного часу, впродовж якого середовище передавання даних не використовувалося. При «жорсткому» резервуванні іншим пристроям дозволяється здійснювати доступ до середовища передавання даних тільки після того, як відправник і одержувач (одержувачі) просигналізують про завершення ними передавання, шляхом обміну сигналами NAK-RTS/NAK-CTS. Другим способом доступу є так званий «вдосконалений розподілений доступ до каналу» (відомий фахівцям як «Enhanced Distributed Channel Access», або EDCA), передбачений стандартом IEEE 802.Не, що базується на схемі колективного доступу з прослуховуванням середовища передавання даних (CSMA). Цей спосіб довільного доступу допускається лише в незарезервованих інтервалах часу періодів передавання даних або в зарезервованих інтервалах часу, що не використовуються. Резервування обов'язково враховуються всіма пристроями. Відповідно до протоколу розподіленого керування доступом до середовища передавання даних групи МВОА пакет-маячок передається в одному зі слотів періоду пакетів-маячків, як розкрито в нашій заявці «Beaconing protocol for ad-hoc networks» («Протокол обміну пакетами-маячками для мереж довільної структури»), зміст якою повністю включено в цей текст шляхом посилання, як якби він був викладений тут в повному обсязі. Тривалість періоду пакетів-маячків визначає кількість пристроїв, які можуть долучитися до мережі. Якщо дозволяється лише один період пакетівмаячків, цим обмежуються можливості розширення мережі. Більш того, якщо дозволяється лише один період пакетів-маячків, то при появі в зоні, де вже працює група пристроїв, нових пристроїв, що використовують інший період ВР, знадобиться 9 перебудовувати і синхронізовувати періоди ВР для утворення одного-єдиного періоду ВР. При цьому матиме місце перехідний стан, під час якого можуть траплятися порушення зв'язку. Одне можливе розв'язання цієї проблеми полягає в тому, щоб передавати пакети-маячки з використанням EDCA, тобто механізму на основі конкурентного доступу - без обов'язкового об'єднання всіх пакетів-маячків в єдиний розділений на слоти період пакетів-маячків. Однак EDCA зумовлює довільні затримки при передаванні пакетівмаячків. Ці затримки обмежують вигоду від використання пристроями схем економного енергоспоживання. Тобто пристрої, які "прокидаються" (перемикаються у режим повного споживання енергії, або робочий режим) для приймання пакетівмаячків від сусідів, точно не знають, коли будуть передаватися пакети-маячки, і тому їм треба залишатися в робочому режимі впродовж невизначеного часу. Більш того, при використанні EDCA існує певна імовірність того, що з пакетом-маячком трапиться колізія (через конфлікт з іншим пакетоммаячком або будь-якими іншими даними, що передаються), і тому одержання пакетів-маячків не може гарантуватись. До того ж, відправник (відправники) пакета-маячка (пакетів-маячків) не одержує ніякого відгуку від одержувача (одержувачів), і тому для відправника (відправників) пакета-маячка (пакетів-маячків) немає ніякої можливості визначити, чи не трапилась колізія з його пакетоммаячком. Крім того, пакети-маячки використовуються для повідомлення про резервування середовища передавання даних. Якщо з пакетамимаячками трапилась колізія, то пристрої не дізнаються про резервування, здійснені сусідами, і тому виникає небезпека потрапляння колізій і під час періоду передавання даних. Щоб подолати ці недоліки даний винахід пропонує МАС-протокол, що передбачає декілька періодів пакетів-маячків для розподіленого обміну пакетами-маячками. Доступ до середовища передавання даних під час цих періодів пакетів-маячків здійснюється з використанням способу, розкритого в заявці «Протокол обміну пакетами-маячками для мереж довільної структури», повністю включеній в цей текст шляхом посилання, як якби була викладена в ньому в повному обсязі. Даний винахід використовує структуру суперфрейма з розділеним на слоти періодом пакетівмаячків (див. Фіг.1). Передбачений відповідно до даного винаходу суперфрейм МАС-рівня включає розділені на слоти періоди пакетів-маячків (ВР) 101, що складаються з множини слотів доступу до середовища передавання даних (відомих фахівцям як слоти MAS) 107, і період 103 передавання даних. Всі пристрої у мережі довільної структури передають пакети-маячки. Доступ до середовища передавання даних впродовж інтервалу часу для конкурентного доступу періоду 103 передавання даних здійснюють із використанням EDCA або подібного до нього механізму. Відповідно до специфікації МВОА «MultiBand OFDM Alliance Wireless Medium Access Control (MAC) Specification For High Rate Wireless Personal Area Networks (WPAN)», Draft 0.5, квітень 2004p., 91974 10 яка повністю включена в цей текст шляхом посилання, як якби була викладена в ньому в повному обсязі, координування обміну даними між пристроями у мережі довільної структури здійснюється шляхом періодичного передавання пакетівмаячків. Пакети-маячки являють собою базовий механізм синхронізації пристроїв у мережі, в тому числі надаючи інформацію, що стосується ізохронних резервувань часу. Пристрої, що бажають обмінюватися даними, мають належати до однієї і тієї самої групи обміну даними (відомої фахівцям як "Beacon Group"), тобто множини пристроїв, що знаходяться в межах зони досяжності певного пристрою і передають пакети-маячки під час одного і того самого періоду ВР. Щоб скоротити кількість конфліктів між пакетами-маячками (і, відповідно, резервуваннями), кожний пристрій передає свій пакет-маячок в одному і тому самому слоті для пакета-маячка послідовних суперфреймів. Сусідні пристрої, які можуть прийняти цей пакет-маячок, позначають цей слот для пакета-маячка як зайнятий. Кожний пристрій вибирає собі слот для пакета-маячка з-посеред незайнятих слотів для пакетів-маячків періоду пакетів-маячків. Кожний пристрій має окремий бітовий масив для зберігання інформації про зайнятість слотів для пакетів-маячків, а також номера власного слота для пакета-маячка. Статус слота для пакета-маячка змінюється із «зайнятий» на «незайнятий» після того, як у n (де n - певне заздалегідь визначене ціле число) послідовних суперфреймах у відповідному слоті не буде прийнято жодного пакета-маячка. У першому варіанті здійснення до пакетамаячка не включають інформацію стосовно пакетів-маячків інших пристроїв. У другому варіанті здійснення зменшується імовірність колізій. Звернемось до Фіг.1; для передавання або приймання пакетів-маячків пристрої визначають певний проміжок часу в суперфреймі як період 104 пакетів-маячків, жорстко зарезервований лише для передавання і приймання пакетів-маячків. Тривалість кожного періоду пакетів-маячків може бути як фіксованою, так і змінною. Група пристроїв, що спільно використовують цей час - період ВР - іменується "групою обміну даними" (відомою фахівцям як "Beacon Group"). Тобто група обміну даними визначається "на місці", застосовно до певного пристрою, як певна множина пристроїв, які синхронізують свої сеанси передавання пакетівмаячків у межах однієї і тієї самої підмножини слотів MAS і ідентифікують цю підмножину слотів MAS як свій період ВР. Як розкрито в заявці «Протокол обміну пакетами-маячками для мереж довільної структури», період ВΡ визначається як певна заздалегідь задана кількість послідовних слотів MAS, призначених пакетами-маячками одного або декількох пристроїв як період ВР 104 (або розділений на слоти період пакетів-маячків). Кластер - це множина пристроїв у межах зони досяжності певного пристрою, до якої належать всі пристрої групи обміну даними. Кластер може також включати в себе пристрої, що знаходяться в 11 межах зони досяжності, але належать до іншої групи обміну даними. Інші особливості і переваги даного винаходу стануть очевидними з графічних фігур і докладного опису винаходу. Фіг.1 ілюструє структуру суперфрейма МАСрівня відповідно до даного винаходу. Фіг.2 ілюструє архітектуру системи бездротового зв'язку, в якій можуть бути застосовані варіанти здійснення даного винаходу. Фіг.3 ілюструє спрощену функціональну схему бездротового пристрою із системи зв'язку, показаної на Фіг.2, що відповідає одному варіанту здійснення даного винаходу. Фіг.4 схематично ілюструє скінченний автомат, що пояснює функціональність процесора пакетівмаячків щодо синхронізації. Фіг.5 схематично ілюструє скінченний автомат, що пояснює функціональність процесора пакетівмаячків щодо періодичного прослуховування середовища передавання даних з метою виявлення нових періодів ВР, для збереження стану здійснених резервувань і розв'язання колізій. Фахівцеві в цій галузі техніки буде зрозуміло, що подальший опис наведено для пояснення винаходу, але не для обмеження його обсягу. Фахівцеві буде ясно, що без відступу від суті винаходу і в межах формули винаходу можливі багато різних варіантів реалізації винаходу. Несуттєві подробиці щодо відомих функцій і операцій можуть бути випущені з опису винаходу, щоб не ускладнювати сприйняття даного винаходу. Даний винахід долає згадані вище недоліки схеми обміну пакетами-маячками на основі EDCA, пропонуючи спосіб розподіленого обміну пакетами-маячками з дещо модифікованим способом доступу, порівняно з розкритим в заявці «Протокол обміну пакетами-маячками для мереж довільної структури». Структура періоду ВР Канальний час розбивається на суперфрейми, кожний з яких починається з періоду ВР. Період ВР використовується для передавання пакетівмаячків. На Фіг.1 показана структура 100 з суперфреймів МАС-протоколу відповідно до даного винаходу. У мережі довільної структури всі пристрої передають пакети-маячки. Кожна структура 100 із суперфреймів МАС-протоколу складається з не менш ніж одного суперфрейма 102, який починається в момент часу ТВТТ, або в момент часу початку періоду пакетів-маячків (відомий фахівцям як Beaconing Period Start Time - BPST) 101, і триває протягом тривалості 104 розділеного на слоти періоду ВР і тривалості періоду 103 передавання даних. Тривалість 104 періоду ВР може бути як фіксованою, так і змінною. Доступ до каналу У першому варіанті здійснення пакет-маячок не містить інформації, що стосувалась би пакетівмаячків інших пристроїв. Це значно зменшує розміри пакетів-маячків і спрощує протокол обміну пакетами-маячками. Однак при такому рішенні актуальною стає так звана «проблема невидимого вузла» (відома фахівцям як «hidden station problem»), і можуть траплятись колізії з пакетами 91974 12 маячками, оскільки інформація про пакети-маячки передається тільки безпосереднім сусідам певного пристрою, але не сусідам цих сусідів. Замість того щоб запобігати таким ситуаціям, в цьому варіанті здійснення колізії розв'язують після того, як вони вже трапились. Пристрій, що виявляє колізію (за відсутністю очікуваного ним пакета-маячка), оголошує про виявлення колізії в своєму пакетімаячку шляхом включення МАС-ідентифікатора відповідного пристрою в поле інформації про колізію. Пристрій, який виявляє, що в пакет-маячок іншого пристрою включений його МАСідентифікатор, змінює положення свого пакетамаячка в наступному суперфреймі. У пакетімаячку передбачається спеціальний біт, який використовується для оголошення про зміну положення пакета-маячка в наступному суперфреймі. Це потрібно для того, щоб сусідні пристрої могли розрізняти ситуацію, коли пакети-маячки відсутні внаслідок навмисних змін положення пакетівмаячків, і ситуацію, коли пакети-маячки відсутні через колізії з іншими пакетами-маячками. Щоб уникнути ситуації, коли жоден інший пристрій не виявляє колізію і тому колізія з відповідними пакетами-маячками стає «хронічною», кожний пристрій періодично - через кожні m суперфреймів, де m має певне заздалегідь задане значення - змінює положення свого пакета-маячка. У другому варіанті здійснення шляхом змінювання положення пакета-маячка в кожному m-ому суперфреймі, де m має певне заздалегідь задане значення, колізіямз пакетами-маячками хоч і не запобігають повністю, але їх імовірність зменшують. Започатковування періодів пакетів-маячків (періодів ВР) Кожний пристрій, що має намір брати участь в обміні даними з іншими пристроями, передає пакет-маячок. Коли пристрій вмикається, він прослуховує середовище передавання даних для виявлення періодів пакетів-маячків. Пристрій може вирішити долучитись до вже існуючого періоду пакетів-маячків. У цьому випадку в одному з незайнятих слотів існуючого періоду пакетів-маячків передається пакет-маячок із використанням протоколу, описаного в заявці «Протокол обміну пакетами-маячками для мереж довільної структури», або модифікованого протоколу, розглянутого вище. Кожний пристрій прослуховує середовище передавання даних для виявлення пакетів-маячків. Якщо жодного пакета-маячка не прийнято, пристрій визначає свій власний момент часу ТВТТ, або момент часу BPST, і передає перший пакетмаячок. Проте якщо буде прийнято пакет-маячок, то пристрій шукатиме незайнятий слот в періоді пакетів-маячків, і вибиратиме незайнятий слот, якщо такий буде наявним. Після того, як слот вибрано, пристрій буде завжди передавати свій пакетмаячок в цьому слоті, якщо тільки не буде виявлено колізію. У разі приймання більш ніж одного пакета-маячка пристрій синхронізується за найшвидшим годинником. Пристрій може також вирішити створити новий період пакетів-маячків, наприклад, щоб започатку 13 вати новий WUSB-кластер. У варіанті, якому віддається перевага, нові періоди ВР створюються лише у випадку крайньої потреби, наприклад, при відсутності вільних слотів в існуючих періодах ВР. Новий період ВΡ має бути таким, щоб він не конфліктував з існуючими періодами ВР і/або зарезервованими за протоколом DRP інтервалами часу. Іншими словами, однією з основних причин створення нового періоду пакетів-маячків може бути те, що існуючі періоди пакетів-маячків вже повністю зайняті. Період ВР можна вважати повністю зайнятим, якщо зайняті всі слоти для пакетівмаячків, окрім одного (останнього) або окрім декількох. Останній слот може бути зарезервований для особливих цілей (наприклад, для визначення належності нових пристроїв до даної мережі довільної структури, або для оголошення про інші періоди пакетів-маячків). Співіснування кількох періодів ВР Якщо пристрій вирішує створити новий період ВР, він оголошує про створення нового періоду ВР у вже існуючих періодах ВР. Новий пристрій передає пакет-маячок в існуючих періодах ВР і позначає інтервал часу, що використовуватиметься для нового періоду ВР, зарезервованим «жорстким» резервуванням за протоколом DRP («жорстким» DRP-резервуванням) із пріоритетом «ВР». Пристрої, що одержують пакети-маячки, які містять інформацію про DRP-резервування із пріоритетом «ВР», включають копію такої інформації про резервування у власні пакети-маячки. Пристрій продовжує передавати пакети-маячки в існуючих періодах ВР доти, доки в інших пакетах-маячках не буде одержана копія його інформації про резервування. Новий період ВР створюється так, щоб він не конфліктував з вже існуючими періодами 'ВР, і з врахуванням резервувань середовища передавання даних, здійснених сусідніми пристроями. Може також трапитися так, що декільком періодам ВР доводиться співіснувати як наслідок «мобільності» середовища. При виявленні «чужого» періоду ВР пристрій оголошує про існування «чужого» періоду ВР і захищає його шляхом включення інформації про DRP-резервування типу «ВР» із пріоритетом «ВР» до власного пакета-маячка. Якщо вже зарезервовані за протоколом DRP інтервали часу конфліктують з періодом ВР, то період ВР має вищий пріоритет, і тому відповідні DRP-резервування мають погоджуватися заново. Якщо конфліктують два або більше періодів ВР, ті пристрої, з пакетами-маячками яких трапляються колізії, шукають незайняті слоти для пакетів-маячків. Як можливий варіант, ці пристрої можуть створити новий період ВР, у проміжку часу, де колізій не буде. У одному варіанті здійснення однорангові пристрої передають пакети-маячки в одному і тому самому періоді ВР. Якщо певний пристрійвідправник обмінюється даними з пристроями, які передають пакети-маячки в декількох (різних) періодах ВР, цей пристрій-відправник передає пакети-маячки в цих декількох періодах ВР. Якщо пристрої, що обмінюються даними, спочатку передавали пакети-маячки в різних періодах ВР, можливі два рішення: або пристрій, що обмінюєть 91974 14 ся даними, припиняє передавати пакет-маячок у "своєму" періоді ВР і починає передавати пакетмаячок у періодах ВР своїх партнерів по обміну даними, або цей пристрій продовжує передавати пакет-маячок у "своєму" періоді ВР і починає додатково передавати пакет-маячок у періодах ВР своїх партнерів по обміну даними. Перше рішення передбачає зміну періоду пакетів-маячків. Те, які пристрої змінюють свої періоди пакетів-маячків, а які пристрої залишаються в своїх періодах ВР, може, наприклад, залежати від ідентифікаторів пристроїв, кількості зайнятих слотів для пакетівмаячків у періодах ВР цих пристроїв, або трафіку, що визначається у періоді ВР. Пристроєм, що залишається в своєму періоді ВР, може бути, наприклад, пристрій з найменшим ідентифікатором ID, або пристрій, у періоді ВР якого найбільше зайнятих слотів для пакетів-маячків, або пристрій, у періоді ВР якого визначається найбільший трафік. Відповідно до альтернативного варіанта здійснення однорангові пристрої можуть передавати пакети-маячки в різних періодах ВР. У цьому випадку всі пристрої мусять періодично прослуховувати всі періоди ВР в мережі. Зміна періодів ВР При співіснуванні двох і більше періодів ВР пристрої можуть міняти період ВР (тобто переходити до іншого періоду ВР). Якщо пристрій переходить до іншого періоду ВР, такий пристрій продовжує передавати пакети-маячки у своєму чинному періоді ВР у n суперфреймах (де n - певне заздалегідь задане ціле число), повідомляючи про те, що він міняє період ВР. Це здійснюється за допомогою спеціального поля оголошення про зміну періоду ВР, що включається до пакетамаячка. Пристрій також включає інформацію про DRP-резервування типу «ВР», для того щоб захистити новий період ВР, якщо цей новий період ВР ще не був захищений. Скасування періоду ВР Якщо в періоді ВР у "х" послідовних суперфреймах (де х - певне заздалегідь задане ціле число) не виявляють жодного пакета-маячка, такий період ВР скасовується і DRP-резервування типу «ВР» може бути скасоване. Якщо пристрій виявляє конфлікти з чужими періодами ВР, він може передати пакет-маячок у конфліктуючих періодах ВР і оголосити про колізію. Це здійснюється за допомогою спеціального поля оголошення, що включається в пакет-маячок. Запропоновані цим винаходом пристрій і спосіб можуть використовуватися у бездротових персональних мережах (WPAN) і локальних мережах (WLAN) 300, в яких бездротові пристрої 301 мають МАС-модуль, модифікований відповідно до даного винаходу. Фіг.2 ілюструє типову бездротову мережу, в якій можуть використовуватись варіанти здійснення даного винаходу. Відповідно до принципів даного винаходу передбачається МАСмодуль 400 (див. Фіг.3), виконаний з можливістю реалізації протоколу обміну пакетами-маячками, що передбачає розділення часу на слоти для доступу до каналу. Слід зазначити, що мережа показана на Фіг.2 невеликою лише для цілей ілюстрації. На практиці мережа WLAN або WPAN може 15 об'єднувати набагато більшу кількість бездротових пристроїв, в яких втілено даний винахід. Кожний пристрій 301 у мережі довільної структури, показаній на Фіг.2, може включати в себе МАС-модуль 400 з архітектурою, що ілюструється функціональною схемою на Фіг.3. Кожний пристрій 301 може включати в себе МАС-модуль 400, що має блок керування 402, підключений до, принаймні, передавача 401, процесора 403 пакетівмаячків, виконаного відповідно до даного винаходу, і приймача 404. Передавач 401 і приймач 404 підключені до антени 405. Виконаний з можливістю роботи з розділеним на слоти періодом пакетівмаячків процесор 403 пакетів-маячків є програмовним, так що, наприклад, декілька періодів ВР можуть співіснувати - наприклад, в ситуації, де період ВР може бути «рідним», тобто відповідати даному винаходу, а також «чужим», тобто відповідати іншому протоколу, наприклад, IEEE 802.11. Звернемося до Фіг.4; коли пристрій перемикається у робочий режим ("прокидається") (501), він прослуховує середовище передавання даних протягом щонайменше одного суперфрейма (502), для виявлення вже існуючих періодів ВР. Період ВР виявлено, якщо прийнято один або декілька пакетів-маячків. Період ВР визначається моментом часу початку періоду ВР (моментом часу BPST). Якщо не виявлено жодного періоду ВР, то пристрій створює новий період пакетів-маячків, передаючи пакет-маячок і визначаючи момент часу BPST (503). Момент часу BPST пристрій може вибирати довільно. Якщо виявлено один або більше періодів ВР, пристрій може приєднатися до існуючого періоду пакетів-маячків, передавши пакет-маячок в одному з незайнятих слотів (505), або може почати новий період ВР (503). Момент часу BPST вибирається таким чином, щоб новий період ВР не конфліктував з існуючими періодами ВΡ і/або зарезервованими за протоколом DRP інтервалами часу. Якщо в процесі прослуховування середовища передавання даних було виявлено один або більше періодів ВР, пристрій декодує пакети-маячки сусідніх пристроїв і переконується в тому, що цей період ВР вже захищений в сусідньому (сусідніх) періоді (періодах) ВР за допомогою DRPрезервування. Якщо його власний період ВР не захищений в періоді (періодах) ВР сусідів, пристрій передає пакети-маячки у періоді (періодах) ВР сусідів у заздалегідь визначеній кількості N суперфреймів, щоб оголосити і захистити власний період ВР (506). Цей пакет-маячок також містить інформаційний елемент протоколу DR.P (відомий фахівцям як «DRP IE»), що повідомляє про DRPрезервування типу «ВР». Якщо новий період ВР вже захищено, пристрій відразу починає функціонувати у звичайному режимі (507). 91974 16 Як показано на Фіг.5, пристрої періодично прослуховують середовище передавання даних для виявлення нових періодів ВΡ (601) - щоб зберегти стан існуючих резервувань і мати можливість розв'язувати колізії. Якщо виявлено сусідній період ВР, пристрій включає у власний пакет-маячок (602) інформацію про DRP-резервування типу «ВР». Пристрої, що приймають пакет-маячок, який містить інформацію про DRP-резервування типу «ВР» або оголошення про зміну періоду ВР, прослуховують середовище передавання даних для виявлення сусідніх періодів ВР (603). Якщо за результатами такого прослуховування пристрій виявляє сусідній період ВР, він включає інформацію про DRP-резервування типу «ВР» у свій власний пакет-маячок (602). Якщо зарезервовані за протоколом DRP інтервали часу конфліктують з періодом ВР, то період ВР має вищий пріоритет, і тому інші резервування погоджуються заново і зсуваються (604). Якщо конфліктують два або більше періоди ВР, то пристрої, між пакетами-маячками яких трапляються колізії, шукають вільні слоти, що не конфліктують між собою, або починають новий період ВР в інших незайнятих слотах (607). При існуванні двох або більше періодів В Ρ пристрої можуть перемикатися на інший період ВР. Якщо пристрій покидає поточний (поточні) період (періоди) ВР, він продовжує передавати пакет-маячок у поточному (поточних) періоді (періодах) ВР (605) у заздалегідь визначеній кількості N суперфреймів, оголошуючи про те, що він покидає цей (ці) період(и) ВР. Пакет-маячок, переданий в поточному (поточних) періоді (періодах) ВР, включає в себе оголошення про зміну періоду ВР (606). Якщо в поточному періоді ВР новий період ВР не захищений, пристрій також включає в свій пакетмаячок інформацію про DRP-резервування типу «ВР». Хоч були описані і проілюстровані варіанти здійснення даного винаходу, яким віддається перевага, фахівцям в цій галузі техніки буде ясно, що розкриті в цьому тексті варіанти здійснення є лише ілюстративними прикладами; можуть бути виконані різні зміни і модифікації, наприклад, із використанням еквівалентних ознак, що не слід вважати виходом за межі даного винаходу. Для пристосування цього винаходу до конкретної ситуації без виходу за межі винаходу можуть бути здійснені різноманітні модифікації. Отже, цей винахід не обмежується конкретними варіантами здійснення, розкритими як приклади найкращих способів здійснення винаходу, а включає в себе всі варіанти здійснення, що не виходять за межі формули винаходу. 17 91974 18 19 91974 20 21 Комп’ютерна верстка О. Рябко 91974 Підписне 22 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601