包含无线信道的家庭通信网络中的传输方法 本发明的主题是家庭通信网络的传输方法，在家庭通信网络中至少存在某些“无线”类型的连接。本发明特别应用于家庭通信网络。
在家庭通信网络中，多种类型的多媒体设备可以共存。其中某些设备项目可以通过电缆链接在一起。这样，这些设备就构成有线组。家庭通信网络可以包括多个有线组。包括多个有线组的家庭通信网络还可以包括无线链路。这些无线链路是用来将有线组互相链接的。无线链路的数目必需足以使每个有线组至少链接到一个其它有线组。
通过两个设备项目之间以所谓“点到点”方式的链路，可容易地实现通过无线链路的通信。然而，更一般情况是，在同一个家庭网络中可以存在多个同步的点到点链路。更一般情况是，这些无线链路可以一起构成网络术语中所谓的网桥，即“多点到多点”链路使IEEE 1394-1995型电缆总线实现互联。
无线链路组构成家庭无线通信网络。家庭通信网络中的有线组构成家庭无线通信网络中的单元。
为了在家庭环境下传播，家庭无线通信网络的各种单元之间的某些无线链路可能不能建立。因此，在家庭无线通信网络内，可能会出现某些单元不能链接到所有的其它单元。我们称这种网络具有不完全互联性。
可用通频带是一种有限资源，因此必需以尽可能最有效的方式使用通频带。这里说明的有效使用频率被理解为特别是指使传输地服务数据(例如，用于网络部件(装置)的协调的数据)最少的任何频率分配方法。
本发明的目的是提供一种有效的无线信道接入方法。
本发明的主题是传输网络中的传输方法，该传输网络包括连接到网络的装置，至少某些装置至少被一个网络链接，该方法的特征在于：
·根据同步TDMA协议，实现无线通信，在TDMA协议中，帧被分为时间窗口，时间窗口被预留分配到装置。
·将帧窗口分配到装置以致任何装置均可以根据由装置预留的每个帧窗口的数目以及根据至少一个用于识别发请求的装置的其它参数推断出帧窗口的分配。
根据网络各装置已知的非疑义方法，完成对帧窗口的分配，这样借助最小参数就可以确定此分配。
根据特定实施例，每个帧包括链接到网络无线部分的每个装置的一个控制窗口，网络的此无线部分中的所有装置已知各帧中的控制窗口的位置和顺序。
根据特定实施例，在帧中分配控制窗口并在各帧识别这些控制窗口的位置。
根据特定实施例，在网络重新预置恢复之后(例如，连接或断开网络装置之后)，确定帧中的控制窗口的位置。
拓扑的改变包括对帧中窗口分配的调整。所以，还必需广播此信息项目。
根据特定实施例，当在网络中注册装置时，就为该装置分配一个顺序号。根据分配给网络装置的顺序号推断控制窗口的顺序。在本发明的实施例中，此顺序号为装置的“物理地址”。
根据特定实施例，装置的控制窗口包括作为适当窗口的预留数据数据包。
根据特定实施例，接收涉及预留的数据数据包的装置将其包括在其下一个控制窗口中。
因此，预留信息逐渐传播到网络上的所有装置。
根据特定实施例，在网络拓扑的每次变化中，每个装置均在其控制窗口中发送回波信令，所述信令在网络中被规定为广播并企图被其它各装置返回，发送信令的装置根据其它装置的信令返回，在网络中确定其对预留请求的广播时间。
这里说明的网络拓扑的改变被理解为是指连接到网络无线部分的装置的连接或断开。根据上述方法，装置知道将其一个帧传送到网络上的所有装置所需的时长。
根据特定实施例，只有经过与其控制数据在网络中的广播时长相符的时长后，已发送窗口预留请求的装置才完成此预留。
根据特定实施例，帧进一步包括预留给异步传输的时间间隔，竞争处理控制此时间间隔的使用。
通过对如图所示的非限制性典型实施例的描述，本发明的其它调整和优点将更为明显，其中：
图1说明通信网络实例，在该通信实例中实现了根据本实例的方法；
图2a示出说明在TDMA帧中窗口的典型配置图；
图2b示出表示由图1所示的第一装置对图2a所示的帧的各窗口接收的功率电平的功率电平图；
图2c示出表示由图1所示的第二装置对图2a所示的帧的各窗口接收的功率电平的功率电平图；
图3说明在帧中包括服务数据的窗口和包括有用数据的窗口的分配情况。
图4说明几个连续帧用于说明在图1所示的网络中传播更新的窗口的分配。
在其单元包括家庭多媒体设备(如数据电视解码器、视频监视器、DVD记录设备或DVC记录设备、声频系统、计算机、打印机)或接入电话交换网的家庭无线通信网络中，待传输的比特率的大小由DV格式(IEC 1083)确定并有可能达到40Mbit/s。此外，在此系统中，难以将主任务分配到特定单元，也就是说，没有单元具有可以证明此主任务的分配是正确的主要功能。主单元为具有其可以应用于网络的所有其它单元的决定权利的单元。
因此，设想中的家庭无线通信网络为根据分布型结构构建的网络，即不存在主单元的网络。
考虑用于控制装置接入信道的已知第一机制为所谓的“FDMA”机制(代表“频分多址”)。有多少可能的链接，此机制就将频带拆分为多少分频段。然而，在家庭网络中，假设装置位于住房内的任意地方，网络装置所接收的功率根据发射机装置的不同而不同。由于障碍物(如墙壁或家具)会对信号产生衰减，所以，装置之间的距离变化无常。此外，在使用FDMA机制的网络中，除非增加分频段之间的间隔，减小总频带，否则，各分频段可以被同一个具有对不可能通过滤波抽取分频段的电平完全不同的装置接收。
第二机制要点是通过使用正交扩频码共享信道，即所谓的“CDMA”机制(代表“码分多址”)。设想约为40Mbits的有效比特率会需要大于100MHz频率的扩频频带，这与当前的技术状态不兼容。
本发明实现的机制为分时机制一或称“TDMA”(代表“时分多址”)，该机制中，在称为窗口的时间间隔内各装置占用整个通频带。利用对于网络中的所有成员均是同步的帧来确定谁接入信道，即确定下一个通话的是谁。此TDMA机制的灵活性在于根据对其分配的窗口的比例确定各链路的比特率。每个帧的窗口数目越大，可能确定的各链路的比特率就越精细。在其它事务之间，控制窗口传输确定将窗口分配到无线网络的各装置所要求的信息，即对于每个窗口其发送源相同。
在家庭网络中，在装置之间可能同时共存各种链路。指定到各链路的比特率可能变化无常，即视频记录设备和监视器之间的链接可以占用8Mbit/s，而在数字解码器和个人计算机之间的链接可能占用1Mbit/s。在建立或中断链接时，可以改变链接分配。我们事先已知某些链接具有恒定的最高比特率(特别是它们在传输音频视频数据流时)，其它链路具有变化的且不可预测的比特率(例如，对于文件传输的情况)。因此，容易改变各窗口的窗口分配方案。
网络的任何两个装置之间的无线链接的质量特别变化无常。这种质量可能坏到会认为已知链路不存在的程度。此外，网络的任何装置与此网络的任何其它装置之间的链接不必有明确的理由。在给定的上下文中，证明链接的建立是正确的时，可能没有足够的理由连接两个监视器。如果至少在某些装置之间可能存在有瑕疵的链接，那么为了接入无线网络，即使不能通信的装置也必需互相协调，也就是说，它们必需与相同的TDMA帧同步。因此，面临的主要问题是通过不完全连接的网络广播同一个TDMA帧，即其结构和其位置。
图1示出根据本典型实施例的网络，在本实施例中，可能存在这些问题，如下所示(表1)，从1到5进行编号的五个装置通过无线传输进行链接： 装置 无线链接 1 2-4 2 1-3-4 3 2 4 1-2-5 5 4
表1
在装置1、2和4与其它装置(未示出)之间存在电缆链接(细线)。通过实例注意到在装置1和5之间不可能存在无线链接。
图2a示出图1所示网络中帧窗口(包括9个窗口)的分配。图2b示出以各窗口形式从装置2接收的功率。从装置5(由虚线表示)接收的功率太低了以致不可能使用此信号。图2c示出装置5接收的功率，装置5仅能接收从装置4传输的信号。
在家庭TDMA网络中，即使不是全部链接被认为是双向的，但是大多数链接被认为是双向的。在本实例中，认为网络的各装置均使用相同的射频频带。根据这些链接的特征，每个装置均有时发送有时接收(所谓的“半双工”工作)。当装置不发送时，它就必需连续监听各种其它发话人。为此，它不能借助于反馈控制将传统的同步技术应用于时间连续信号，而必需迅速使其自身与在各窗口起始时接收的任何数据包同步。由于一方面接收信号的通频带的带宽宽，因此没有对复杂的同步实现过程留有空间，而且另一方面由于发送数据包的源容易在各帧发生变化，所以这种数据包同步更困难。这种准瞬时同步必需每次均与不同的功率电平、载波频率的差异以及瞬时分配的差异相匹配。
必需将系统时钟从网络的一个装置发送到网络的所有其它装置。例如，将IEEE 1394型的有线网络互联的无线网络，即IEEE 1394无线网桥必需发送由与IEEE 1394节点(即“网循环主”)相连的装置产生的8KHz时钟。此时钟在由无线链接互联的有线网络中的传输特征成为在本申请同一天以申请名义提出的、申请号为9804982的法国专利申请的主题。
为了削弱涉及同步的这些严重制约，所以有利地利用网络拓扑的静态特征。事实上，网络装置的各传输报头和接收报头以及传输信道的特征的改变仅非常缓慢变化，同时在网络中注册新装置是相对较少出现的事情。因此，对新设备的认识可以相对较慢。
为了实现同步，以某种方式设计事件使得在各帧起始时帧窗口的分配为网络上的所有装置所知。因此，通过在先前监听期间询问更新表预设同步特征，组件可以使用其对传输源的原有知识。例如，正好在接收窗口的开头，它将接收回路的放大增益设置为在此相同源预先占用窗口期间早期成功使用的数值。它将由此获益，以便利用差别将来重新更新此数值。
网络上的各装置均需向其它各装置预告其使用通频带的意向，即预告它将来希望使用的每个帧的窗口数目。发送此信息的装置只直接向与其直接通信的装置发预告。为了将此信息告知原有装置，根据本典型实施例，以由那些直接接收此信息的装置发送的控制窗口的形式重复此信息并将此信息逐渐传送到网络上的所有装置。
因此，根据本发明的方法包括在其各种构成装置之间逐渐传播传输信道共享信息的步骤。
此信息的传播速率依赖于控制窗口彼此之间的相对位置。例如，如果按照装置的顺序号以帧的形式分配信息(参考图3，下面作说明)，那么将由装置1发射的信息项目同步发送到通过无线连接可以接通的装置，在其控制窗口处于相同的帧期间，此可接通的装置可以重复发送此项目。
图3为将帧窗口分配到图1所示的5个装置的实例，在此根据其顺序号以帧的形式分配控制窗口。以保持的间隔分配预留给有用数据的段的其它窗口。
另一方面，在最近时间到达下一个帧之前，在帧期间进行发送的最后一个装置的控制窗口发出的信息项目不可能被发送到其它装置。例如，对于图3所示的帧，装置5就是这种情况。
在具有不完全连接的网络中，可以为网络上的各装置分配一个深度。装置的深度被定义为用于通过网络广播此装置发出的信息项目所要求的帧的数目。
在图1所示的网络实例中，如果编号为5的发射机希望声明其将调整占用的窗口数目的意向，那么它必需在当前帧之后在确定网络所有成员将被其预告之前等待2帧。因此，在发射机5实际可以完成新分配的当前帧之后只有第三个帧向前。装置每次与网络连接或从网络断开时，均必需计算网络所有成员的深度。
这种通过逐渐接收来广播有关帧共享的信息的机制的缺点，一方面在于增加了帧中控制数据的数量，另一方面不可忽视帧分配的变化时间。
为了不使待重复的用于说明哪一个装置正在使用帧的哪一个窗口的信息的数量产生巨大波动，对于各窗口，此装置的格式连续占用帧中各窗口。在本实例中，根据装置的一般准则和标记发出请求的装置的参数，发送并编码各装置占用的窗口的数目。然后，编码此表的准则使各装置明确确定帧分配。
例如，我们假设帧中含有100个数据窗口并且装置1、2、3、4、5分别占用了10个、50个、10个、2个和5个窗口。例如，可以决定以装置号的顺序排列窗口组(无线网络的各装置具有特定编号)，即在本实例中序号1为10个窗口、序号2为50个窗口、序号3为10个窗口、序号4为2个窗口以及序号5为5个窗口。那么，各控制窗口中的信息的重复仅与5个7比特的字段有关，7比特的各组给出给定装置的窗口数目。此准则仅根据本实例给出，但是也可以使用其它准则。
图4示出根据本发明在图1所示的网络中传播涉及对各装置分配窗口的信息的实例，帧的结构为图3所示的形式。装置4确定窗口的新分配。以帧i中分配到装置4的控制窗口的形式广播新分配，帧i为图4中的第一个帧。如果将此窗口发送到装置5，那么装置4就是可以向其所链接的装置进行广播的第一个装置。帧i期间，装置4的控制窗口还被装置1和装置2接收，但是在帧i+1之前，装置1和装置2不能传播装置4的控制窗口，然而，在帧i+1期间它们可以发送装置4的控制窗口。
在先前描述的预留模式下，可以发送异步数据和同步数据。对同步传输数据的预留和异步传输数据的预留之间的差别很小，传输异步数据时，在各帧对预留进行再协商，而在传输同步数据时，可以只在断开同步连接时，对预留进行协商。对于异步数据，当传输的数据很多时，最好使用预留模式。反之，当数据量少时，使用竞争模式可能有利。因此，提供两种异步传输模式有利，一种为预留模式(施加等待时间，但是对于大量数据更有效)和一种为竞争模式(由于减少了等待时间，同样减少了冲突的几率，所以对少量数据有效)。这种情况，可以将帧分成一方面预留给同步链接(和具有预留的异步链接)的分区和另一方面可用于竞争模式的异步链接的分区。此外，可以想象异步装置可以不必对希望频繁发送的数据包数目的广播进行等待，但是它可以试图尽快以为竞争模式的异步传输预留的部分帧的方式进行传输。由于目标装置与发送装置直接射频连接，所以目标装置必需立即预告。通过由接收装置在发送随机数目的帧之后以确认接收到或确认未接收到以及可能接收的方式进行冲突检测来控制冲突情况，一种公知的传统方法即“阿洛哈(A1oha)”。为了减少这些冲突的发生，可以建议使用所谓的“时间片阿洛哈(Aloha)”，在“时间片阿洛哈(Aloha)”中，异步传输的开始是规则间隔的。对于所有情况，网络上的装置的接收操作必需知道如何评估所接收的数据包的质量和以完成按组差错解码为条件的可能基准。