低级移动性管理规程

本发明涉及数据传递和通信系统中使用的方法，还涉及进行数据传 递和通信的系统，该系统包含与成网状的数据传递和/传输信标的一个 或几个组或簇进行交互的一个或多个移动数据处理或通信设备。

与固定设备进行交互的移动数据处理设备的范例在美国专利 5,835,861中已给出，该专利描述了无线电话与电子公告板形式的信标 一起使用。无线电话的用户获得售主的电话号码是通过激活他/她的无 线电话来向活动公告源发送提示信号而从该公告源接收包含做广告的 售主电话号码的响应信号。然后可使用电话号码经由公共交换电话网向 该售主自动进行一次呼叫。可替代地，电话号码可保存供今后使用。可 使用此安排来进行向售主的一次呼叫而不必记忆或写下电话号码。公告 板与呼叫者之间的信号可作为调制的红外(IR)信号来发送。

可以认识到这种移动数据处理或通信设备的一个重要要求是它们 快速或有效地从信标收集数据，使得虽然是在便携式设备与信标间建立 联系，但用户无需采取如接近信标的动作也无需特别去启动交互(这是 上述美国专利5,835,861中系统的情况)。

正如我们的未决英国专利申请第0020101.2号(PHGB000112)中所 描述的那样，已有的实现一个无线电信标的方法是进行两步的连接过 程，开始是发现设备随后是使用该同一设备来实际传输信息。蓝牙是建 立这种系统可用的技术/协议之一，它要求在传输发生前要结束发现阶 段。当用于动态移动环境中时，该过程花的时间常可比设备处于范围内 的实际时间要长，而导致信息无法到达客户。

因为客户的移动性和信标的典型小范围，数据传递系统典型地经由 成网状的信标簇(或几个簇)来提供。因此，由于还有客户处于给定信 标范围之外并且接收不到所有业务信息的可能，所以重要的不只是进行 事务处理所花费的时间。

本发明的一个目的是提供用于经由信标的数据传递的一种改进系 统。

按照本发明的第一方面，提供了一种方法用来使移动数据处理设备 的用户能执行与成网状安排的信标的业务交互，该安排可再划分为各个 信标簇，一簇信标设备包含能进行无线消息传输的一个第一和多个第二 信标设备，其中：

一簇的第一信标按照第一通信协议广播一系列的查询消息，并包含 该信标和簇的各个识别符；

用户移动设备一检测到这种查询消息就回复一个该移动设备识别 符以及消息理由数据；

第一信标设备向选择的第二信标设备发送接收到的识别符和消息 理由数据；并且

选择的第二信标和移动设备至少部分基于该消息理由数据执行业 务交互，包括建立通信链路用于在由消息理由数据指示时执行该业务交 互。

也按照本发明，提供了包含多个成网状的信标设备的一种数据传输 系统，该设备可再划分为各个信标簇，一个簇包含能进行无线消息传输 的一个第一和两个或多个第二信标设备，和能接收这种传输消息的至少 一个移动设备，其中该第一信标被安排来按照第一通信协议广播一系列 查询消息，并且该移动设备包含该信标和簇的各个识别符，其中所述至 少一个移动设备被安排来检测这种查询消息并回复一个该移动设备识 别符和消息理由数据，其中该第一信标设备被安排来向所述两个或多个 第二信标设备中选择的一个发送接收到的识别符和消息理由数据，并且 其中该选择的第二信标和移动设备被配置以至少部分基于消息理由数 据执行业务交互，包括建立通信链路来在由消息理由数据指示时执行该 业务交互。

本发明的其它特性和优点在附带的权利要求中也进行了陈述，其公 开部分这里引入作为参考并对读者有所指导，或者读者通过阅读本发明 实施方案的下述描述能更加清楚。

现在只通过举例的方式并参考附图来描述本发明的优选实施方 案，其中：

图1是成簇安排的信标的概念性框图；

图2示意了一簇中的信标与一个便携式设备的交互；并且

图3到图6都是流程图，示意了从一个信标转移一条已建立的通信 链路到另一个信标的规程。

下面的描述中我们特别考虑使用了用于从一个或一系列信标到一 个便携式设备(无论是电话、PDA或其它)的消息通信的蓝牙协议的一 个系统，但正如将认识到的那样，本发明并不局限于蓝牙设备并可应用 于其它通信方案，特别是跳频系统。

考虑到一个用户漫步进入由大区域网络服务的大型购物中心内，他 /她(或更确切地说是他们的无线终端)与购物中心网络间的关联可遵 从下述生存周期，其步骤更详尽地描述如下：

#1向固定网注册出现

#2在网中漫游

#3接收到来的呼叫

#4进行向外的呼叫

#5离开固定网

#1位置注册

最初注册的目的是通知网络它的出现以及期望接受到来的呼叫。此 呼叫可在内部产生，即由另一网络用户产生。可替代地，它们可从网络 之外到达。作为注册过程的一部分，用户可规定当处在范围内时到达他 蜂窝电话号码的呼叫可转移到本地网络。从蜂窝网角度看，用户可被视 为已漫游到蜂窝网中的另一小区，或者比如可能已漫游到合作者的网络 中。这对用户的好处是较低的功耗和在购物中心内时有潜在的较好覆盖 范围。

#2漫游

因为购物中心内的小区相对很小，所以若用户移动，他/她前进时 就将穿越几个小区。尽管如此，用户接入本地网和本地网接入用户应保 持不受损伤。这意味着必须避免停放模式(park mode)。从设备在当前 不需要链路时可由主设备停放。从设备接受一个特别的停放标识并接着 在特别的指定时间醒来以监听主设备发布的系统消息。这些包括使已停 放从设备能够请求活动状态的轮询消息。在网络中，停放模式有几个问 题。一个是在主设备处对停放从设备的数目有253的限制。另外在可请 求链路前等待直至被轮询的要求意味着呼叫建立会花费任意长的时 间。最后一个原因是现在漫游变得很困难，因为停放标识和唤醒周期对 所讨论的主设备是唯一的。不可能让一个从设备从主设备移动到主设备 而不离开停放模式。因此假定注册后从设备“离开”了微微网但保持与 其足够同步以便能对寻呼和查询消息进行扫描。

#3接收呼叫

为了接受到来的呼叫，用户必须由网络定位和寻呼。一旦在它们之 间建立链路，呼叫就可传递。终端将有规则地扫描寻呼消息，并且因此 这些将用来找到终端。类似于查询规程，寻呼使用一个特定的32信道 的子集和允许主设备不用完全同步就找到从设备的一个类似规程。寻呼 消息可由交互者信标进行广播并且从设备可响应最强者。

#4进行呼叫

为了进行向外的呼叫，用户必须能建立到达网络的链路。若网络已 规划得很好，则终端将处于一个查询信标的范围内并可请求用传统规程 建立的链路，而避免等待直到被轮询的需要。在网络一侧，由查询信标 接收到一条查询响应消息将导致由一个或多个附近的交互者信标发布 的寻呼消息。终端将选择其中的最强者并单独对它进行响应。

通过预注册，终端可从快速链路建立规程中获益，因为这已为网络 所知。这有点取决于网络的实现。

#5离开网络

被认为已离开网络的终端将被从其位置寄存器中删除。对此可有各 种触发器，包括来自终端的显式解除注册消息、超时或未能传递到来的 呼叫。在以GSM和DECT为主要范例的大多数网络中，解除注册消息是 不常见的，因为它本来就是极易失败的。更常见的是，终端在已经处于 范围之外时才意识到它正离开网络并且因此不能发布消息。可使用其它 更加可靠的触发器。

对大的网络有一个缩放的问题：当有几十个信标服务于可能几百个 用户时，必须考虑一些系统信道的容量。假定安装了足够数目的小区， 则向外的呼叫请求或终端启动的类似动作可限制于一个单一查询者信 标，这是因为终端只对该信标进行响应的事实。

通过比较，若终端的当前位置已知，则其中网络启动链路建立的到 来建立的一般情况只可限制于单一交互者信标。否则，网络必须在所有 交互者信标上发布寻呼消息或者鼓动某种搜索规程，该规程中在信标上 远离终端上次已知位置处连续地广播寻呼直至该终端已被定位或被作 为丢失而放弃。

寻呼机制只有有限容量，所以在大系统中在所有信标上同时寻呼最 终变成不可行。如果不花费太长时间来操作的话，还要求注意搜索的替 代。理想的解决方案是拥有一些更新当前终端位置的网络的装置，正如 本发明所提供的那样。

申请人提出了一个新类别的广播消息-小区和簇标识-要采用共同 转让的英国专利申请第0020099.0号中提出的规程来发送。每个小区都 被给予一个在该网络中独一无二的标识。另外，将一个簇定义为固定网 中小区的一个逻辑子划分。因此一个簇包含所有数目的查询者小区的一 个子集和所有数目的交互者小区的一个子集，每个至少有一个。每个小 区是至少一簇的成员。簇地址可由簇成员的小区标识的最高有效比特来 形成或者可替代地与小区标识不相关。

还提供一个新类别的查询响应消息，该消息有助于管理终端及其位 置。除了返回的标识信息外，新消息包含一个解释为何发布它们的消息 理由域。这种消息数据合适地规定了下述之一或者多个

●位置注册

●链路建立请求

●链路切换请求

为了确保后向兼容性，这些消息基本都是建议性的并可用来加速信 息处理。它们的含义可由替代或补充查询响应机制的其它方式来传递。 没有读广播消息的终端将无法读出簇标识并且因此在它们到处移动时 将不自动更新网络。到来的呼叫要花更长时间来传递。

图1示意了一个典型的实施方案而它包含被安排在短划线表示的两 个相邻簇(CL＝1和CL＝2)中的多个信标。移动设备10在与一个簇的查 询处理信标INQ进行初始联系后，该设备建立与该簇的交互者信标INT 的数据链路。在初始建立中，查询者发送包含簇识别符的查询消息，而 便携式终端10接收通过发送消息理由数据而响应的消息，如下所述。

对于该网络为新的终端可发布查询响应，设置消息理由域为{位置 注册}。这表示了如上所示的加入网络的意愿，但也表示并不请求呼叫 建立。然而，链路可被建立以允许进行鉴权、业务发现和其它规程。如 果是这样，则寻呼消息可由与查询信标处于相同簇的交互者信标来发 布。终端将响应其中最好的而随后可建立链路、执行适当的规程，以及 释放链路。若随后终端移动，则它将拾取新的查询者信标。若广播的簇 标识表示是一个新簇，终端就重新发布位置注册消息。可能在进行鉴权 或其它规程后，网络将更新其位置寄存器。

链路建立请求可由发布查询响应的终端来启动，消息理由域被设置 为{链路建立请求}。网络将遵从用于网络启动的链路建立请求的规程， 如下所述。

网络(比如因为到来的呼叫)启动的链路建立请求将使寻呼消息在 属于终端最后进行位置注册的那个簇的所有交互者信标上发布。若终端 未能响应，就在其它簇中进行搜索直至找到终端或所有簇都已尝试过。 未找到的终端被从系统“解除注册”。

想转移链路到新小区的终端可发布查询响应，消息理由域被设置为 {链路切换请求}。链路切换可按此后将更详尽讨论的规程来进行尝试。 从终端一般对小区标识不感兴趣(但对系统和安装目的来说是需要 的)。可以不太频繁地对其进行广播，或者若环境指示，可以根本不广 播。

现在考虑链路切换的问题，图2是便携式数据处理设备的概念框 图，该设备的形式是和一簇通过安全数据信道11互连的低功率、短距 离基站或信标12、13、14、15一起使用的移动电话10。该一个或者多 个信标可包含能确定所谓的切换事件何时发生的数据处理和/或控制逻 辑电路13A、14A，如此后讨论的那样。这种安排可用于大型购物中心或 博物馆这种地方来提供特定位置信息，如本地地图、有关临近商店、饭 馆、展览馆等等的信息，有一个信标可下载信息密钥到移动设备。信息 密钥是一个提供到完全信息源的索引的小数据对象，并且它的形式是多 个预设域，其中一个域包含呈现给用户的短篇描述文字。另一域是指向 另一数据源的(某一形式的)指针或者地址，如URL或电话号码。其它 补充域可控制数据怎样呈现给用户以及如何使用该地址。一般信标将循 环广播多个这种密钥，每个密钥典型地涉及不同的业务，尽管正如将认 识到的那样，等待适当的密钥有时是很耗时的事情。

用户移动设备10包含与用于接收和发送消息的收发信机级18耦合 的天线16。向外的消息由用户到电话的输入产生，或者是经由话筒20 和A/D转换器22的音频输入或者是经由键盘或其它输入装置24的其它 数据输入。信息和数据处理级26将这些输入处理为消息数据格式而在 提供给收发信机级18前编码器28将其转换为发送格式。

经由天线16和收发信机18接收的消息经由解码级30传递到滤波 和信息处理级32。若消息携带的数据要呈现在电话的显示屏34上，则 可选地在缓冲38后数据传递到显示驱动器36，驱动器格式化该显示图 象。正如将认识到的那样，显示器34可以是相对简单的低分辨率设备， 而从接收数据到显示数据的转换可以作为处理级32功能性的子集来进 行，而没有对一个专用的显示驱动器级的要求。

在消息携带来自其中一个信标14的数据的地方，电话能按预存40 的用户偏好对接收的信息过滤，而若存储的偏好数据与消息中的主题事 件指示器的比较表明已接收到一项特定兴趣的数据，则用户只被告警 (即信息只保留在缓冲器38和/或呈现在屏幕34上)。

对于传统的音频消息，音频数据由过滤和处理级32经由D/A转换 器42和放大器44输出到耳机或扬声器46。来自电话网48的这种消息 的接收用箭头50表示：电话网48还提供从电话10到广域网(WAN)服 务器52的链路并再经由WAN54(可以是因特网)到达可为电话10提供 数据源的一个或多个远端业务提供商56。

移动或客户设备(电话10)与信标12-15间的通信采取两种形式： “推”和“拉”。“推”模式下，信标12以60表示的短“密钥”的形 式向所有便携式终端10广播查询信息。电话10通过向第一信标12发 送自己的识别符来响应该查询密钥，然后第一信标12将交互转移到选 择的其中一个第二信标14而第一信标12继续广播查询密钥。

有时用户愿意获得比密钥中包含的还多的信息。这里，“拉”模式 允许用户与服务器56建立连接并主动请求信息下拉到终端10。因此这 一模式典型地是交互的。

如上所述，一个信标12标注为“查询者”信标而它不断发送出蓝 牙查询消息。其他信标13、14、15标注为“交互者”信标并被允许基 于逐个请求的方式与终端10进行通信。这里，查询规程是由查询者信 标12进行而寻呼规程是由一个或多个交互者信标14执行。通过这样委 派这些功能，可能节约相当可观的时间，而相反这些时间在试图加入微 微网时会被失去。

虽然到交互者信标14的(B处识别的)通信链路是激活的，但电话 10一定程度上可能会移动以致其移出范围。为了对要切换的通信链路识 别合适的另外的信标，当发生切换事件时，到那里的寻呼消息和响应被 用来识别合适的另外的交互者信标13。

对于话音业务和理想的A/V链路，切换应该以用户察觉不到的无缝 方式进行，并且达到此目的的最好方式是在丢弃旧链路前建立新链路以 便两条链路暂时是同时激活的。(可能的双向)数据流可在链路中并行 流动而(按照预定的质量准则如信号强度、差错率或信噪比)识别最好 的一路。识别后，保留较好质量的链路而释放较差质量的链路。

图3的流程给出了移动设备10的一个范例规程，它包含如下步骤：

●对寻呼消息进行扫描100。

●选择最好小区102并发布寻呼响应104。

●建立第二链路(C；图1)106。

●在新链路上复制数据通路108。

●比较两条链路质量110。

●选择较好链路112或122，通知主设备114，从较差链路切断数 据通路116或124。

●释放较差链路118或126，并终止120。

用于该簇信标的一个规程示意于图4的流程图中，它包含：

●在该簇或附近簇中除当前小区外的所有小区中发布(表示切换 的)寻呼消息140。

●检验接收寻呼响应并且在没有响应时等待142，144。

●一接收到寻呼响应，就建立第二链路146。

●在新链路上复制数据通路148。

●从移动设备获得(或相反就是确定)最差链路标识150。

●从最差链路切断数据通路152。

●释放最差链路154。

进行识别最好/最差质量链路的比较可由系统的主站而非从终端进 行但应该在特定时间内发生。一旦释放链路的决定已作出并被传送到任 一边，则另一边就可启动链路的释放。若必需的话，整个规程可重复直 至已获得令人满意的信道。

数据呼叫正常下不需要无缝切换：因此在建立新链路前释放旧链路 是可以接受的。当话音或A/V链路非自愿落线时，也会出现非无缝切换 的结果。一般来说该规程会更简单，为此终端的一个一般(但非绑定的) 规程如下(参考图5的流程图)：

●释放旧链路(可能是系统指令地或非自愿地，即通过丢失通信通 路)160。

●对寻呼消息进行扫描162。

●选择最好小区164，并发布寻呼响应166。

●建立新链路168。

●将数据通路切换到新链路170。

信标网的一个相应规程是(参考图6的流程图)：

●(如上可能是系统指令地或非自愿地)释放旧链路180。

●在该簇或附近簇中除当前小区外的所有小区中发布寻呼消息 182。

●等待接收寻呼消息184，186。

●一接收到寻呼响应，就建立新链路188。

●将数据通路切换到新链路190。

一旦确定发生了切换事件，切换规程就可由任一边触发。无缝切换 一般通过减少由固定信标(主设备)或便携式设备(从设备)测量的链 路质量来触发。主设备可向固定网发布请求，使网络开始参考图4描述 的规程。然后主设备通过下行链路中的某些手段通知从设备或者假定从 设备无论如何都将进行扫描以查找寻呼消息。可替代地，若从设备检测 到糟糕的链路质量，它可在上行链路中发布切换请求或者通过将消息理 由域设置为{链路切换请求}来向查询信标发布查询响应消息。

链路的非自愿丢失会导致固定网自动地或者当从从终端接收到查 询响应{链路切换请求}消息开始图6的规程。发布链路释放的任意一边 可通过将理由设置为{链路切换}来启动有目的的非无缝切换。

通过阅读公开的这些内容，本领域内的技术人员对其它修改也很清 楚。这种修改可能涉及其它特性，在固定和便携式通信系统以及这里引 入的系统和组件的设计、生产和使用中这些特性已为人熟知，它们可用 来替代或补充这里已经描述的特性。