CN1154324C - 标准化网络和非标准化节点的无线耦合 - Google Patents

Abstract

提供一种用来在多个标准化信息网络和非标准化信息装置之间建立无线通信的方法和设备。通讯网络可以按照相同或不相同的标准工作。为每个网络形成虚代理(proxy)节点，后者代表每一个其它通信网络和每一个非标准化信息装置。

Description

标准化网络和非标准化节点的无线耦合

本发明涉及信息系统中的无线耦合，具体地说，涉及标准化信息装置到标准化信息装置和非标准化信息装置两者的无线耦合。

若干出版物已经描述了信息装置的无线耦合。例如，公开的PCT申请第WO 97/29605号描述了一种无线虚拟局域网(LAN)，它可以在不改变物理接线的情况下重新定义工作组成员资格。这对，例如，简化相隔遥远的LAN之间的通信，尤其是允许一组便携式计算机联网，特别有用。

这种已知的无线耦合的安排是非常有用的，但是它们限于标准化信息装置，亦即适合于按照公共标准彼此进行通信的信息装置的耦合。典型的例子是适合于通过公共信息总线进行通信的计算机网络。但是还有许多希望能够在标准化信息装置和非标准化信息装置，亦即不适合于按照公共标准进行通信的信息装置之间建立无线通信的其它应用。非标准化信息装置既包括可标准化的信息装置、诸如尚不适合于按照公用标准进行通信的计算机，又包括不可标准化的信息装置，亦即不具备足够的智能来适应标准化的信息装置。对无线通信有着特殊意义的典型的不可标准化信息装置的例子是保安装置、音频和视频装置、电话装置等。尽管可以使系统中的每一种非标准化信息装置配备有足够的硬件、使之能够按照公共标准通信，但这样做成本高，而且往往是一个不可行的解决方案。它会要求对系统中的每一种非标准化信息装置进行重大的修改。

与本申请同时提交的美国专利申请(归档号PHA 23414)公开了标准化节点和非标准化节点无线耦合的方法和应用，所述专利申请被包括在本文中作为参考。但是最好还能实现标准化网络到非标准化节点和其它标准化网络的组合的无线耦合。

本发明的一个目的是提供一种使标准化网络同非标准化节点和其它标准化网络的组合之间的经济的无线通信成为可能的方法和设备。这里所用的：

·“节点”意味着能够产生、处理或利用信息的任何装置；

·“标准化节点”意味着适合于按照公共标准与其它节点进行通信的节点；

·“标准化网络”意味着至少有一个标准化节点耦合到总线，以便与其它标准化节点进行通信；

·“非标准化节点”意味着不适合于按照公共标准与其它节点进行通信的节点；

·“无线通信”意味着通过对要互换的信息可行的任何能量传播方式，例如，射频(RF)、红外线(IR)和声能传播方式来交换信息。

本发明的另一个目的是提供这样一种方法和设备，它自动适应于把标准化节点和非标准化节点两者加入无线通信系统和从其中去除。

本发明的再一个目的是提供这样一种方法和设备，它使按照不同标准工作的标准化网络便于实现无线耦合。

在按照本发明的方法中，在一个包括多个标准化网络和至少一个非标准化节点的系统中，通过以下方法实现无线通信，对于每一个标准化网络：

·建立相关的虚网络，后者包括代表每一个其它标准化网络和每一个非标准化节点的相应的虚节点；

·以与其它标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个其它标准化网络和相应的虚节点之间交换信息；

·以与非标准化节点兼容的通信格式/协议在每一个非标准化节点和相应的虚节点之间交换信息；

·以与相关的标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个虚节点和相关的标准化网络之间交换信息。

在按照本发明的设备中，形成无线通信系统，它包括：

·具有至少一个用于无线通信的收发器的非标准化节点；

·多个标准化网络，每一个包括：

·本地总线，用来在连接到该总线的任何标准化节点之间传送信息；

·本地无线电台，它包括用来与所述至少一个非标准化节点进行无线通信的收发器；

·本地虚网络，它耦合到本地总线和本地无线电台，并包括控制器和存储器，后者互相合作以便执行以下操作：

·在所述存储器中建立代表每一个其它标准化网络和每一个非标准化节点的虚节点；

·以与所述其它标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述其它标准化网络和各自虚节点之间交换信息；

·以与所述非标准化节点兼容的通信格式/协议在每一个所述非标准化节点和相应的虚节点之间交换信息；

·以与所述本地标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述虚节点和所述本地标准化网络之间交换信息。

图1是举例说明按照本发明进行通信的信息系统的实施例的示意图；以及

图2是举例说明图1信息系统一部分的实施例的方框图。

图1的信息系统包括多个非标准化节点x，y，z和子系统E，K，L，每一个包括实网络、虚网络和相应的无线电台。更具体地说：

·子系统E包括：具有标准化节点a，b，c和本身是标准化节点的实半桥d的实网络；具有虚半桥e和虚代理(proxy)节点x’，y’，z’，k’，l’的虚网络；和无线电台T。

·子系统K包括：具有标准化节点f，g，h，i，j和本身是标准化节点的实半桥j的实网络；具有虚半桥k和虚代理(proxy)节点x’，y’，z’，e’，l’的虚网络；和无线电台T。

·子系统L包括：后者具有标准化节点n，o和本身是一个标准化节点的实半桥m的实网络；具有虚半桥l和虚代理(proxy)节点x’，y’，z’，e’，k’的虚网络；和无线电台T。

例如，这种类型的实际的信息系统包括：

·办公室计算机系统，它具有一些标准化节点，后者包括个人计算机a，b，c，它们有线地连接以便通过公共信息总线彼此通信并且与半桥d通信；

·非标准化节点，包括打印机x，、硬盘驱动器y和图像扫描仪z；

·娱乐和保安系统，具有一些标准化节点，它们包括数字电视(TV)f、数字VCD g、保安摄像头h、和数字立体声系统I，它们有线地连接以便通过公共信息总线彼此通信并且与半桥j通信；和

·便携式计算机n和o，它们有线地连接以便通过公共信息总线彼此通信和与半桥m通信。

每一个实半桥d，j，m可控地在它们是其中的一部分的实网络和相应的虚网络之间传送信息。根据这些半桥中每一个的设计，它还可以控制各自实网络中其它节点之间信息的传送。

除特定类型的信息装置以外，非标准化节点x，y，z中的每一个都包括收发器，用来与无线电台T进行无线通信。这些节点中的每一个还至少包括最小智能(minimal intelligence)，以便在本地协调各自信息装置和收发器之间的信息流动。根据特定信息装置固有的复杂性，这种最小智能可以采取各种各样形式中的任何一种，例如，在已有的处理器或微处理器、专用微处理器或专用逻辑硬件内的附加逻辑硬件和/或软件。

每一个无线电台T都包括：本机收发器，用来与节点x，y，z的收发器进行无线通信；以及无线链路，用来协调该本机收发器和相应的本地虚网络之间信息流。每一个无线电台和非标准化节点x，y，z中的每一个还包括各自的传感器，用来传播为无线通信而选择的能量方式。在图1示出的示范的实施例中，所示天线用来传播RF能量。

每一个虚网络是一个参照相应的的实半桥、非标准化节点和其它虚网络中的虚半桥而形成的模型。具体地说：

·在子系统E中，把虚半桥e设计成与实半桥d互补，使得半桥d和e合起来形成一个标准化的全桥。把虚代理(proxy)节点x’，y’，z’设计成代表相应的非标准化节点x，y，z，但加以修改以便以同实节点a，b，c与实半桥d通信时用的相同的标准与虚半桥e通信。把虚代理(proxy)节点k’和l’设计成代表各自子系统K和L中相应的虚节点k和l，并在必要时修改成与虚半桥e通信。仅在虚节点e和l与之通信的实网络按照不同于节点d作为其一部分的实网络的标准工作时，才需要这样的修改。

·在子系统K中，把虚半桥k设计成与实半桥j互补，使得半桥j和k合起来形成一个标准化全桥。把虚代理(proxy)节点x’，y’，z’设计成代表相应的非标准化节点x，y，z，但加以修改，以便以同实节点f，g，h，i与实半桥j通信时用的相同的标准与虚半桥k进行通信。把虚代理(proxy)节点e’和l’设计成代表各自子系统E和L中相应的虚节点e和l，并且在必要时修改成与虚半桥k通信。仅仅在虚节点e和l与之通信的实网络按照与节点j作为其一部分的实网络不同的标准工作时，才需要这样的修改。

·在子系统L中，把虚半桥l设计成与实半桥m互补，使得半桥m和l合起来形成一个标准化全桥。把虚代理(proxy)节点x’，y’，z’设计成代表相应的非标准化节点x，y，z，但加以修改，以便以同实节点n，o与实半桥m通信所用的相同的标准与虚半桥l进行通信。把虚代理(proxy)节点e’和k’设计成代表各自子系统E和K中相应的虚节点e和k，并且在必要时修改成与虚半桥l通信。仅仅在虚节点e和k与之通信的实网络按照与节点m作为一部分的实网络不同的标准工作时，才需要这样的修改。

图2示出在每一个子系统E，K，L中用来形成实半桥、虚网络和无线电台的下级子系统的示范性的实施例。这下级子系统包括结合图1进行描述时提到的桥式接口装置20、虚智能装置30和无线电台T。

无线电台T包括收发器12和无线链路14。收发器是传统的装置，收发器的类型取决于为无线通信所选择的传播方式。无线链路14也是传统装置，用来执行以下功能：

·把由收发器12从系统中其它虚网络接收的信号传输到虚智能装置30；

·向收发器12传输把从虚智能装置30接收的用于向系统中的其它虚网络传输的信号传输到收发器12；

·把通过收发器12从非标准化节点x，y，z接收的信号转换成与虚智能装置30兼容的格式；

·把从虚智能装置接收的信号转换成与收发器以及非标准化节点兼容的格式；

·与虚智能装置交换定时和控制信号，以便进行仲裁，亦即协调与非标准化节点往来的信息的传输。

可以利用例如微处理器和执行格式转换的软件来实现无线链路。作为另一方案，若为与非标准化节点通信而选择的格式并未如此复杂、以致需要扩充的硬件，则无线链路可以利用逻辑电路构造。例如，见1988年10月6日公开的PCT申请WO 88/07794中所描述的无线链路。

虚智能装置30包括控制器32、程序存储器34和数据存储器36。通过总线耦合到无线电台T和桥式接口装置20的控制器可以是，例如，微处理器、微控制器或数字信号处理器。控制器在程序存储器中的指令的指引下，具有与无线电台T合作以进行以下工作的能力：

·检测当前能够与收发器12进行无线通信的其它虚节点和任何非标准化节点是否存在；

·通过把对每一个检测出来的节点的描述和从该节点接收的或要传输到该节点的数据存入数据存储器来形成代表检测出来的节点的虚代理(proxy)节点(例如，子系统E的虚网络中的节点x’，y’，z’，k’，l’)；

·与无线电台协调，以便在虚代理(proxy)节点(例如，x’，y’，z’，k’，l’)和它们所代表的实的及虚的节点(x，y，z，k，l)之间交换信息。

应该指出，各种各样的信息都可以存入与虚代理(proxy)节点相关存储的程序存储器和数据存储器中，这些信息包括，例如：

·只有用代理(proxy)节点表示的每一个非标准化节点才有的格式化信息；

·用以促进与用代理(proxy)节点(例如，k’，l’)表示的任何标准化节点通信的格式化信息，所以标准化节点按照不同于相应的虚网络连接到的实半桥(例如，d)的不同的标准工作；

·用来执行关于从任何用代理(proxy)节点表示的节点接收的数据或准备发往这些节点的数据的操作的算法；

·关于与用代理(proxy)节点表示的相应的节点的通信的相对优先权。

还应指出，虚智能装置容易适应每一个虚网络与之通信的非标准化节点和标准化节点类型的改变。与非标准化节点的新类型以及按照不同标准工作的标准化节点通信所必须的信息，例如，程序指令和描述性的数据，可以容易地加到虚智能装置的程序和数据存储器中。

桥式接口装置20和虚智能装置30合作在每一个子系统E，K，L中形成包括实半桥和虚半桥的桥。每一个实半桥(例如，子系统E中的节点d)必须按照它们的公共标准与它所连接的各个标准化节点(例如，a，b，c)通信。每一个虚半桥(例如，子系统E中的节点e)必须能够以其相应的格式通用地与所有的虚代理(proxy)节点(例如，x’，y’，z’，k’，l’)通信。所述各半桥可以以对每一个都是公共的任何格式彼此通信。

在图2所示的示范性实施例中，为所有实网络(亦即，具有节点a，b，c，d；节点f，g，h，I，j；和节点m，n，o的网络)选择的标准是IEEE 1394标准。这种标准在出版物IEEE Std 1394-1995，“高性能串行总线的IEEE标准”(1996年8月30日)中描述，所述出版物被包括在本文中作为参考。这是一种对于计算机外围设备与消费电子设备高性能总线互连，包括高速数字视频数据传输特别有用的标准。

在每一个子系统(E，K，L)中，实半桥(d，j，m)的一部分是通过各自的桥接口装置20形成的，该桥接口装置包括1394标准物理层22和1394标准链路层24。这两层都是功能逻辑元件，它们是在IEEE Std1394-1995以及在IEEE出版物P1394.1草案0.03“P1394.1高性能串行总线桥标准草案”(1997年10月18日)中共同描述的，所述出版物被包括在本文中作为参考。物理层22包括用于物理连接到公共总线的示范的端口1，2，3，1394标准节点，例如节点h，p，q通过该公共总线进行通信；通过提供仲裁服务保证一次只有一个节点通过公共总线发送信息；并且，把从链路层24接收的通信转换为1394标准。链路层把从物理层接收的通信格式化为标准化的数据报，后者加上地址和成帧，以便传输到各节点中当前正在与无线电台T通信并用代理(proxy)节点(子系统E中的x’，y’，z’，k’，l’)表示的一个节点。

在每一个子系统(E，K，L)中，虚智能装置30形成剩余的实半桥(d，j，m)，并形成虚半桥(e，k，l)。更具体地说，控制器32连同程序存储器34和数据存储器36一起形成：

·公共1394.1标准开关结构(内部结构)，它耦合实半桥和虚半桥(de，jk，ml)；以及

·链接到相应的虚网络中的当前虚代理(proxy)节点的剩余的虚半桥(e，k，l)。

Claims (5)

1.一种在包括多个标准化网络(a，b，c，d)(f，g，hI，j)(m，n，o)和至少一个非标准化节点(x，y，z)的系统中进行无线通信的方法，对于每一个标准化网络，所述方法包括：

a，建立一个相关的虚网络，它包括代表每一个其它标准化网络和每一个非标准化节点的相应的虚代理节点(x’，y’，z’，k’，l’)，(x’，y’，z’，e’，l’)，(x’，y’，z’，e’，k’)；

b.以与所述其它标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述其它标准化网络和所述相应的虚代理节点之间交换信息；

c.以与所述非标准化节点兼容的通信格式/协议在每一个所述非标准化节点和所述相应的虚代理节点之间交换信息；

d.以与所述相关的标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述虚代理节点和所述相关的标准化网络之间交换信息。

2.权利要求1的方法，其特征在于：每一个所述标准化网络包括与相应的网络中的标准化节点通信的虚半桥(d)(j)(m)；以及所述虚网络包括用来以与相应网络兼容的通信格式/协议与所述实半桥和所述虚代理节点通信的虚半桥(e)(k)(l)。

3.一种在包括第一标准化网络(a，b，c，d)和至少一个其它标准化网络(f，g，hI，j)(m，n，o)以及至少一个非标准化节点(x，y，z)的系统中进行无线通信的方法，它包括以下步骤：

a.确定每一个其它标准化网络和每一个非标准化节点的识别符，以及选择与每一个所述其它标准化网络并且与每一个所述非标准化节点兼容的通信格式/协议；

b.建立代表每一个其它标准化网络和每一个非标准化节点的虚代理节点(x’，y’，z’，k’，l’)；

c.以与所述其它标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述其它标准化网络和所述相应的虚代理节点之间交换信息；

d.以与所述非标准化节点兼容的通信格式/协议在每一个所述非标准化节点和所述相应的虚代理节点之间交换信息；

e.以与所述第一标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述虚代理节点和所述第一标准化网络之间交换信息。

4.一种无线通信系统，它包括

a.至少一个具有无线通信用的收发器的非标准化节点(x，y，z)；

b.多个标准化网络(a，b，c，d)(f，g，hI，j)(m，n，o)，每一个包括：

i.本地总线，用来在连接到所述总线的任何标准化节点(a，b，c，d，f，g，hI，j，m，n，o)之间进行通信；

ii本地无线电台(T)，它包括与所述至少一个非标准化节点(x，y，z)进行无线通信用的收发器(12)；

iii.本地虚网络，它耦合到所述本地总线和所述本地无线电台(T)，并包括控制器(32)和存储器(34，36)，以便合作进行：

(1)在所述存储器中建立代表每一个其它标准化网络和每一个非标准化节点的虚代理节点(x’，y’，z’，k’，l’)，(x’，y’，z’，e’，l’)，(x’，y’，z’，e’，k’)；

(2)以与所述其它标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述其它标准化网络和所述相应的虚代理节点之间交换信息；

(3)以与所述非标准化节点兼容的通信格式/协议在每一个所述非标准化节点和所述相应的虚代理节点之间交换信息；

(4)以与所述本地标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述虚代理节点和所述本地标准化网络之间交换信息。

5.一种用于权利要求4所要求的无线通信系统中的通信节点，所述通信节点是标准化网络(a，b，c，d)的一部分，所述网络包括本地总线，用来在连接到所述总线上的任何标准化节点(a，b，c，d)之间进行通信；

所述通信节点包括：

a.本地无线电台(T)，它包括用来与所述系统中的至少一个非标准化节点(x，y，z)进行无线通信的收发器(12)；

b.本地虚网络，它耦合到所述本地总线和所述本地无线电台(T)，并且包括控制器(32)和储存器(34，36)，以便合作进行：

(1)在所述存储器中建立代表所述系统中每一个其它标准化网络(f，g，h，i，j)(m，n，o)和每一个非标准化节点(x，y，z)的虚节点(x’，y’，z’，k’，l’)；

(2)以与所述其它标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个其它标准化网络和所述相应的虚代理节点之间交换信息；

(3)以与所述非标准化节点兼容的通信格式/协议在每一个所述非标准化节点和所述相应的虚代理节点之间交换信息；

(4)以与所述本地标准化网络兼容的通信格式/协议在每一个所述虚代理节点和所述本地标准化网络之间交换信息。