CN1640162B - 为偏远服务地区使用移动台而设立的移动网络 - Google Patents

为偏远服务地区使用移动台而设立的移动网络 Download PDF

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Abstract

一种移动通信网络中发送和接收数据的系统和方法。该系统包括一个或多个在移动数字网络中发送数据的站点。移动台可以作为缓存/转发器，存储和转发数据信号直到它们被一个指定的目标站接收。移动台包括一个天线，一个连接到天线的收发器，一个连接到收发器的处理器，一个连接到处理器的数据存储器，和一个电源。处理器可以让收发器广播询问信号，以判断是否存在可以存储转发的其它移动台或者基站。

Description

为偏远服务地区使用移动台而设立的移动网络
技术领域
本发明大体上涉及移动无线网络领域，具体来说，涉及移动通信网络中用来发送和接收数据的系统、方法以及装置。
背景技术
通信网络，例如根据GSM标准(全球移动通信系统)建立的移动电话网络，能够通过无线接口通信连接到移动用户的移动台。这些网络使用无线部件来通过在无线接口中发送和接收双向传输的信令和业务信息(如语音或数据形式)来建立、保持和拆除通信连接。移动用户通过移动台接入通信网络。移动台可以以无线方式与在网络侧呈分布式排列的无线站(基站)通信。这些基站通常被设计成蜂窝系统。
蜂窝系统由互相连接的相邻蜂窝基站(cell sites)构成。这些基站运行低电压设备(在低电量下工作的设备)。移动电话工业(cellular phoneindustry)被限制在45MHz的频谱宽度，这意味着如果没有频率复用的话每个蜂窝载波将被限制在396个频段或者话音信道。为了提高呼叫能力，这些低电压设备在电磁波谱上进行频率复用。网络供应商所采用来组织，或者说排列其小区的方式对于提高频率及形成一个地区的呼叫容量复用是一个很重要的因素。一种结构是被用在乡村的“全小区”(omni cell)结构。城市地区通常采用扇形小区结构。全小区结构用全向天线或者鞭形天线，其发射信号的角度为360度。鞭形天线的频率复用性能不如扇形天线。因此全小区结构通常被用在人口稀少不需要额外的呼叫容量的郊区。相反，城市地区则人口稠密并需要更大的呼叫容量来容纳更多的用户。扇形小区结构采用扇形，或者极板天线把全方向分成了三个部分从而提供了额外的呼叫容量。三个部分采用不同的频率，能够在更大程度上重用信道。因为扇形基站能够处理大量的呼叫，从而尤其被用在接近高速运动车辆的地区，例如高速公路或者主要的十字路口。尽管一个基站的半径依赖于其环绕地形和其处理呼叫的能力，但郊区的基站半径通常在5到12英里之间，而典型的城市基站半径在2到5英里之间。
蜂窝基站有三种基本类型。覆盖基站用来扩展在宽阔地区或者地形复杂地区的覆盖范围，加强对手提系统(portable system)的覆盖。这种基站允许用户在穿越小区的时候建立和保持通话。容量基站(capacity sites)在其周围的基站到达实际信道极限时用来提高基站处理呼叫的能力。而在频率复用中要应用到转移基站(transition sites)。树立在很高的支撑结构顶端的天线在频率复用中有时候会产生问题，因为其能够“看到”所有信号而与相邻基站覆盖地区发生重叠。为了控制频率复用问题，必须去除这些高结构而代之以转移基站。转移基站允许电信公司(cellular company)在提高通信容量的同时保持覆盖范围。
传统上，移动电话应用模拟传输信号。模拟技术中，语音信息被转换成电信号并放大，从发射天线传送到接收天线。这项技术的一个问题是放大过程中倾向于拾取噪音，有时候导致信息难以辨认。为了消除噪声，使每个信道有更高的呼叫容量，移动工业(cellular industry)转变到采用数字传输信号.在数字技术中，语音信号在一些特定时间点被转换成代表语音强度的数字(0和1).因为通话过程中自然的停顿被消除了，同样宽度的频谱可以提供更大的呼叫容量，从而减少了对于新基站的需求.另外在模拟系统中通常能听到的背景噪音也听不到了.两种技术在图形显示上面的区别(graphic difference)在于模拟信号传输的是连续波形，而数字技术将模拟信号转换为二进制数字。
目前有两种流行的数字技术：时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。这两种技术都尝试在一个频率，或者说一个信道上提供多址。TDMA的呼叫容量比模拟技术提高了3到10倍而CDMA提高了10到20倍移动电话(cellphone)最近添加了无线接入协议(WAP)，以实现更多的数字功能，比如有限的互联网接入。G3(第三代)移动电话预计在2001年出现。第三代移动电话将代替目前的移动电话，因为第三代移动电话能够达到144Kbps的数据传输速率(理想状态下)。具有蓝牙的移动电话也将于2001年出现。与通过个人电脑(PC)和个人数字助理(PDA)一样，蓝牙移动电话也能够让用户与其它蓝牙设备之间传送数据。蓝牙是移动电话市场热切期待的一项性能。蓝牙技术可以让用户建立他们自己的局域网(WAN)或者个人局域网(PAN)。
所有这些先进技术，与互联网的迅速发展一同提高了对于无缝无线数字信息(seamless wireless digital messaging)和互联网接入的需求。当上述蜂窝系统在人口密度比较高的地区(比如主要城市)顺利运行时，在世界上很多地区却还不可企及。这些地区的一个独特例子就是货运轮船的越洋航线。轮船的船员和旅客通常不能够使用移动电话、双向寻呼机、无线电子邮件设备，以及互联网浏览器，除非在港口。
当卫星确实能够提供连接到以陆地为基础的数字网络的可能性时，卫星通信的费用(例如硬件和通信时间)对于一些成本敏感的商业和渔业轮船来说太过昂贵。在“低优先级”的应用，比如船员和其家人之间的私人电子邮件以及娱乐性的互联网浏览上面，这个问题尤其实际。这样，就需要有一种可作为替代的为远洋轮船提供数字通信和互联网接入的系统和方法。
发明内容
上面提出的问题至少由一种能够采用移动台作为存储和转发的中继器来提供网络连接的系统和方法所部分地解决。
每个移动台可以设置与接收数据包的目标地址相对应的唯一的地址。如果接收数据包的目标地址与移动单元的唯一地址匹配，则说明数据包到达了其最终目的地。之后移动单元可以将数据包传送到附属终端或者个人电脑上，或者激活其自身的用户接口来表示数据(比如一封电子邮件信息)已经到达。如果数据包的目标地址与接收站点的唯一地址不匹配，则接收站点将尝试把数据包传送到其它站点。注意，如果覆盖范围内没有其它站点，接收站点将存储数据包直到另一站点进入其范围。根据网络结构不同，这个时间可能是几秒(比如在飞机很快进入覆盖范围的情况下)、几分钟、几小时，或者几天(比如当轮船正巧通过一片广袤的海域，在其范围内没有其它具有移动台的轮船)。当网络连续性出现巨大缝隙而可能无法为一些例如互联网浏览的应用提供可接受的操作时，非实时应用，例如电子邮件，仍然能够为网络应用者提供价值。这样可以方便的避免采用昂贵的卫星通信时间和设备。在一些实施例中可以应用采用蜂窝技术的无线传输。
在一个实施例中，一个移动数字网络中传送数据的移动台包括一根天线，一个连接在天线上的收发器，一个连接于收发器的处理器，一个连接到处理器的数据存储器；和一个连接到处理器和收发器的电源.处理器包含：使收发器在接收到待发数据后在其范围内广播第一询问信号的模块；一判断是否收到所述第一询问信号的询问应答信号的模块，如果在一预设时间内没有检测到任何询问应答信号，则其丢弃已收到的待发数据；一判断所述询问应答信号的信源是否已经接收到数据的副本的模块，在检测到询问应答信号之后，当判断所述信源没有接收到数据的副本，则向全部没有接收到数据的副本的所述信源发送待发数据；以及一待发数据的目标接收信号检测模块，如果没有接收到相应于待发数据的目标接收信号，则在存储器里存储已发送的待发数据并不断重复询问和发送.移动台也可以在接收到确认接收信号后让存储器删除相应于某个已传送数据信号的数据包.
可以根据具体的实现方式(例如全方向鞭形天线，或者具有方向性的天线如碟形天线)而采用不同的天线结构。
在一些实施例中，可以使移动台在发送数据之前确定是否询问回答信号的信源已经接收过一份数据的副本，从而节约能量和/或带宽。可以为移动台配置电动机，并可旋转地连接到天线，其中移动台的处理器启动电动机来旋转天线(当采用有向天线时)。注意，旋转可包括以水平和/或垂直为轴。移动台也可以包括一个连接到处理器的风速传感器，当检测到风速大于预定的阈值时，处理器可以驱动电动机降低天线。
移动台可包括一个全球定位系统(GPS)模块，用来向处理器提供位置和/或方向信息。此信息可在网络中的不同站点(例如基站和移动台)之间分享，以使数据路由更加高效。价格低廉一些的移动台可以配置罗盘以提供方向信息。
网络可包括移动台和基站(例如具有传统互联网连接功能)。这些站点可被设置成存储转发中继器。站点还可以清除超过规定的最大时间的数据包以防止存储器拥挤或溢出。
附图说明
下面参考附图作以详细说明，可以更完整的理解本发明的前述以及其它目的、特征和优点。在附图中：
图1表示了为穿越没有传统无线系统(蜂窝而不是卫星)的地区的移动船只提供数字通信和/或互联网连接的系统的一个实施例；
图2说明了为穿越没有传统无线系统(蜂窝而不是卫星)的地区的移动船只提供数字通信和/或互联网连接的系统的一个实施例的更多细节；
图3是可用来实现为穿越没有传统无线系统(蜂窝而不是卫星)的地区的移动船只提供数字通信和/或互联网连接的系统的移动台的一个实施例的图；
图4是为穿越没有传统无线系统(蜂窝而不是卫星)的地区的移动船只提供数字连接和/或互联网接入的方法的一个实施例的流程图；以及
图5是运作一个为穿越没有传统无线系统(蜂窝而不是卫星)的地区的移动船只提供数字连接和/或互联网接入的系统的方法的一个实施例的一个例图。
本发明易于产生各种各样的改进和替代的形式，因此具体的实施例在附图中以举例方式展示，并在此做出详细说明.然而应当理解的是附图和细节描述并不是为了将本发明限制在公开于此处的特定形式，相反，落在附加权利要求书所详细说明的本发明的精神和范畴内的所有改进、等价品和替代品都应当包括在本发明之内.此处所采用的标题仅仅为了进行组织，并不意味着用于限制说明书或者权利要求的范围.如同本申请中所使用的，单词“可以”被用作表达能够的含义(即意味着有能力实现)，而不是强制的含义(即意味着必须).类似，单词“包括”意味着包含，但是不限于.
具体实施方式
现在参考图1，显示了为穿越没有传统无线系统(蜂窝)的地区的移动船只提供数字通信和/或互联网连接的系统的一个实施例。在本实施例中，提供了安装在例如远洋轮船60和62、横越海洋的飞机64的移动平台上的多个移动台，这些轮船和飞机正在穿越太平洋的行程之中。既然多数航行船只沿着已经建立的航线(参见例如本图中50-58)行进，通过覆盖仅仅很小一部分的大洋表面就可以将网络覆盖提供给大多数航行船只。如果仅仅依赖于船上的移动台提供网络覆盖不够充分，则飞机和/或浮标也可以装备移动台。这种浮标在船只和飞机稀少的地区尤为有用。
尽管为整个货运船队装备了移动台，在覆盖上仍然很可能有缝隙。装备了移动台的浮标可以进一步改善网络覆盖，但是仍然可能出现覆盖缝隙。因此，可以将每个移动台设置成缓存/转发器，令其存储数据等待发送直到数据能够被传送。
现在参见图2，显示了为穿越没有传统无线系统(蜂窝)的地区的移动船只提供数字通信和/或互联网连接的系统的一个实施例的更多细节。在本图中，方块80-88代表朝向和离开港口96的船只。每艘船只具有一个与其关联的方向矢量，来表征其目前的速度和航行路线。如图中所示，港口96可以安装基站98。在一个实施例中，基站可以具有更高功率和互联网连接(例如电话拨号连接、ISDN、DSL、光缆、T1，或者其它形式的连接)的移动转发器的静态版本。如下文中将要详细描述的，基站可以被配置成接收数据(例如email信息和在网络浏览中产生的http内容请求)，并通过互联网连接将其传送到任何相应的目的地。注意，依赖于移动网络采用的协议，基站可以将接收到的移动台发来的数据重新格式化为标准的电子邮件和网络协议。例如，基站98可以作为防火墙或者路由器，对于互联网中的其他人隐藏移动台的地址部分。
如上面提到过的，在一些情况中，仅仅有轮船还不能够提供足够的网络覆盖以在所有港口之间进行持久稳固的点到点连接。在一些实施例中，可以在飞越行船走廊或者希望有网络覆盖的大洋的其它部分的飞机上设置额外的移动台。由于飞机经常在大约10,000米或更高的高度上飞行，如此高度使它们改善了覆盖范围，从而可以覆盖更广阔的区域。不论具体安装在何处(例如轮船、飞机，或者浮标)，对移动单元的基本的操作是相同的，因此其具体组成元件，例如天线系统，可根据其具体安装地点进行优化。比如，安装在飞机上的移动台的天线系统可以被优化为适合向下方而不是水平方向或者上方发送和接收信号。
现在参见图3，显示了移动台的一个实施例120。在本实施例中，移动台120包括一个收发器100，一个处理器/控制逻辑102，一个电源104，一个数据存储器112，以及一个天线124。处理器/控制逻辑102被连接到收发器100、数据存储器112和电源104。收发器100连接到天线124。
在一些实施例中，移动台120也可以包括一个或多个被处理器/控制逻辑102和/或收发器100控制的电动机122.在采用了方向性天线124的移动台的实施例120中，电动机122可以旋转天线124.在一些实施例中，电动机122也可以伸出一个可伸缩的活动吊杆以使天线124更高.然而，考虑到移动台可能经历不可预知的外界环境(例如海洋暴风雨或者飓风)，移动台120可以安装一个连接到处理器/控制逻辑102的天气传感器124(例如风传感器).当风力达到一个预定标准，处理器/控制逻辑可以使电动机122收回天线124.处理器/控制逻辑可以具有滞后功能，使天线在保持缩回一个预定时间之后再重新伸出，以防止天线在阵风(gusting wind)时反复的伸出缩回。
如上文所提到的，移动台120可以配置方向性的天线。在一些实施例中，移动台120可以配置一个方向传感器和/或GPS模块118。当移动台安装在浮标上时尤其有用。此时处理器/控制逻辑102可以使用GPS模块118来确定浮标的当前位置。如果浮标漂移而偏离航线超过了预定的最大距离，处理器/控制逻辑102可以生成告警信号并发送到预定的基站或者互联网电子邮件地址。在接收到告警信号之后，无线网络的操作者可以使用GPS数据找回漂移的浮标，将其重新部署在更有利的位置(比如离航线更近)。
在另一个实施例中，移动台120可以保留基于来自于各移动台GPS模块的GPS数据的其它移动台位置的数据库。移动台120可以使用这些信息来定向天线124，使某个特定目标移动单元获得最佳接收。
在一些实施例中，移动台120可以配置用户接口模块120。例如，用户接口120可以是显示器和键盘，或者整个的个人电脑。在这些实施例中，在配置了移动台的某些船只上移动台120可以是独立的电子邮件和/或互联网解决方案。
如上文中所提到的，移动台120可以配置在不同的地方(例如轮船、飞机、浮标、陆地车辆，或者固定基站)。如果移动台120配置在浮标上，电源104可以包括一个太阳能面板106和一块电池108，以提供能量。在其它的配置中，移动台120可以连接到外部电源110(例如货轮上的柴油发电机)和/或电池108上。
每个移动台可以配置数据存储器112(例如闪存、静态或动态随机存取存储器、硬盘)。在一些实施例中，数据存储器112可以存储等待发送到其它站点的数据。如下文将要详细描述的，数据存储器112也可以存储移动台120唯一的网络地址和用来存储已发送数据信息的表114。表114可以包括已发送但尚未确认接收的每个数据包的入口。由于移动台120生成的网络时常变动的性质，很难立刻将一个数据包发送到其目的站点。因此，每个移动台都可以以广播方式将数据包发送到其范围内所有其它的站点。甚至当数据包已经被发送到一个或多个站点时，开始的站点仍然可以在数据存储器112内存储数据包，直到它收到一个证实目标站点已收到信息的目标接收信号。如果数据包有多个目的地，每个接收到数据包副本的站点可以存储数据包并将其发送到其范围内任意其它的站点，直到收到了所有目标接收者的目标接收信号。为了防止不必要的发送，每个站点可以在发送数据包之前确认是否其范围内的其它站点已经接收到了此数据包。
由于站点之间可以连续地相对运动，站点可以周期性的发出询问信号(例如全向)来确定是否有以及如果有的话是哪些站点在其范围之内。如果有站点回答询问信号，初始的站点则可以开始发送任何回应站点不曾收到的数据包。站点可以在表114中存储数据包跟踪信息(比如哪个数据包已经被接收、发送和确认)。站点也可以通过比较数据包的目的地址和存储在数据存储器112之中的其自身的唯一地址116来判断其是否是一个数据包的最终目标。
现在参考图4，显示了运行无线移动网络的一种方法的流程图。在步骤150中，第一个移动台接收并存储需要被发送的数据包。在接收到数据包的同时，第一个移动台接收到至少一个目标地址。在步骤152中，检验数据包以确定其目的地是一个移动台或者是互联网地址。在一些实施例中，移动网络中的每个站点可以配置有唯一的地址以进行识别。对于网络内的数据包，将唯一地址与目标地址进行比较，以判断哪个或哪些移动台是数据包的最终目的地。然而如果数据包是一个电子邮件信息，目标地址可能是一个互联网地址而不是唯一的网络地址。在一些实施例中，此数据包可被加上报头来表明任何具有互联网连接的基站都可以成为适合的目标，因为基站将会把它传送到最终的互联网电子邮件地址。在此例中每个站点可以将数据包的副本传送到其它站点，直到一个基站接收到这个数据包。然后基站通过基站的互联网连接将数据包作为电子邮件信息发送。每个基站可以给其它基站发送互联网即时信息，以确保其它的基站不会已经接受并转发这个数据包。如果另一个基站已经将这个数据包作为互联网电子邮件信息发送出去了，后面的基站可以将其删除而并不予发送。如果没有其它的基站接收过这个数据包，此基站可以将这个数据包作为互联网电子邮件信息发送出去。然后此基站可以发送给网络中其他的站点发送一个目标接收信号。在一些具有多个基站(例如在多个航运港口比如东京、旧金山、西雅图、巴拿马运河)的实施例中，基站可以给其它基站发送即时信息，之后其它基站将广播它们所在地方的目标接收信号；这与网络结构有关。以这种方式，移动台用于存储数据包的资源可以被很快释放。
数据包可以从计算机或者连接到移动台的终端接收，或者数据包可以来自于其它站点(例如移动台或基站)。待传输数据可被打成具有预定的最大长度的包。接收到数据之后作为反应，移动台可以启动询问过程(步骤156)。在一个实施例中，这可以使全方向(即跨越360度角)发送询问信号和接听所有回应(步骤158)成为必须。如果范围内没有其它移动台，此移动台可以在尝试再次发送询问信号之前等待一个预定的延迟时间(步骤160)。这样可以在必要时方便的节约能量。如果仅仅使用相对低速运动的轮船，则这个经常的询问信号因为没有用处而不大会被生成。然而如果高速运动的飞机也被采用，延时可相应缩短。
如果移动台接收到了范围内其它移动台对询问信号的应答(步骤162)，则移动台可以询问应答的一个或多个移动台(步骤164)以判断它们是否已经接收到数据包的副本(以及它们是否已经收到目标接收信号)。这是有可能的，因为应答移动台可能在早些时候从另一序列的移动台接收过数据包或者目标接收信号。在这种情况下，移动台可以避免转发数据包而代之以重新等待下一个延时周期(步骤160)。
然而如果应答的一个或多个移动台没有接收到此数据包，此移动台可以传送数据包(步骤166)。依赖于网络结构，可能采用不同形式的加密和校验和来确保信息安全和数据包被应答站正确接收。应答站可以发送一个确认信号来确认接收到的数据包形式正确以及校验和有效(步骤168)。
如同上文所述，接收到数据包的站点也可以对数据包的目标地址和本站的唯一识别地址进行比较(步骤170).如果接收到数据包的站点就是包的目的地，则此站点可以发送一个目标接收信号(步骤170).既然包已被递送，接收到此目标接收信号的每个站点可以清除存储的这个数据包(步骤172).站点也可以更新其状态表来反应包已经被成功转发到接收站点.如上文中所提到的，这个信息可以被用作降低网络开销减少一个包不必要的重发次数.
在一些实施例中，一些数据包可能会失效。例如，一艘有移动台的轮船可能在刚刚驶出覆盖范围而开始一次不沿着任何已知航线的长途旅程的时候接收到数据包。假设轮船不进入任何作为网络一部分的其它轮船、浮标、飞机或者基站的范围，在经过预设的时间之后轮船可以认为数据包失效从而老化和放弃。
注意图中所示的方法仅仅是在阅读本发明之后变得显然的此项技术中的一项技能的多种可能的不同变化之一。方法中也可以添加额外的步骤。例如，在更详细描述的实施例中移动台的GPS信息可以被用来选择哪个移动台应当接收数据包的副本。例如，在上述例子中，远离已知航线或有基站的港口的轮船不需要接收包的副本，既然传送给它包的副本不大可能进一步促成数据包到达其正确的目的地。
现在参考图5，显示了运作一个为穿越没有传统无线系统(蜂窝而不是卫星)的地区的移动船只提供数字连接和/或互联网接入的系统的方法的一个实施例的一个例图。在本图中，轮船#1是包的源。在本例中，一个船员写了一封将要被发送给互联网的电子邮件地址以及轮船#5上另外一个船员的电子邮件。轮船#1通过无线传输300(即根据图4中的方法)将包传送到轮船#2。轮船#2判断出浮标#1和轮船#3在其范围内。这样，轮船#2将包传送给浮标#1(通过传输310)和轮船#3(通过传输302)。与此类似，轮船#3将包传送给轮船#6和飞机#1。飞机#1将包按次序传送给具有互联网连接的基站200。随后基站200将包传送到目标互联网地址204。
同时，浮标#1在time＝0时将包发送给轮船#4。在time＝0时，轮船#4不在任何其它站点的范围之内，所以轮船#4的移动台将数据包和目标地址信息存储起来等待到time＝1时轮船#4进入轮船#5的范围(如同圆206所标示)内。一旦进入范围，轮船#4将包转发给轮船#5(第二个目标)。如上文中提到的，轮船#5和基站200可以生成目标接收信号并通过网络发送回来。
在一个实施例中采用了2.15到5.0GHz之间的频率。这个频率在传输功率为10瓦的时候可以允许大约50公里的范围。
假设一条航线长度大约为15,000公里(例如，从美国的西海岸到日本的东海岸)，每条航线使用大约300个浮标。然而需要注意，可以考虑到属于网络一部分的货船和渔船的实际航行模式从而减少在某个地区的浮标数量。与此相似，如上文中提到过的，一些浮标可以装配有可伸缩的吊杆，从而扩大覆盖范围。此外，尽管以陆地为基础的系统的发射能量被严格控制，以海洋为基础的系统可以比其相应的陆地部分使用更高的发射功率。
有潜力采用更高的频率来提高带宽，但是更高频率更可能受大气和天气现象的影响。此外，更高频率导致范围缩小(例如，24-40GHz时大约5公里)，从而可能需要更多的移动台来提供有效的网络覆盖。
考虑到在不同距离上的全向无线通信的相对功率要求，认为总发射功率(P0)扩展开来到达以发送天线为中心、半径等于发送天线和接收天线之间距离的一个球的表面是有用处的。我们知道具有半径R的球的表面积为A＝4(pi)R2
这意味着如果发射功率在各个方向上的传输是均衡的(各向同性)，那么到达每平方厘米球面的功率为：
P＝P0/4(pi)R2
如果我们的接收天线面积为Ar平方厘米，则它可以接收到的功率为：
Pr＝ArP0/4(pi)R2
如果R＝50km，
Pr＝ArP0/4(pi)(50km)2
另外，如果R＝100km
Pr＝ArP0/4(pi)(100km)2
这样接收功率小了四倍。因此为了使接收天线探测到同样的功率，发射功率P0必须四倍于采用100km距离的系统。注意，本例是简化的情况，没有考虑增加的大气引起的衰减。
弥补范围增大后功率变化的一个最直接的方法是通过天线设计。今天实际所采用的所有天线都在某些方向上发射能量。例如一根用作商业陆地无线站的天线会尽量到达北方、南方、东方和西方的人们。然而商业基站会采用只向正上方和正下方辐射很少能量的天线，因为即使有位于天线正上方和正下方的接收者的话也很少。
一个设计合理的天线能够集中绝大部分能量向其目标接收者的方向发射，这样可以在没有接收者的方向上仅浪费很少能量，或者不浪费能量。做到这点的一个容易的方法是增大天线。将反射体天线的半径加倍可以将光斑面积减至较小反射体时的四分之一。这种特性在术语中通常被称为天线增益。增益可表征相比较于落在发射功率在所有方向均衡扩散(各向同性)下同样平方厘米(或者平方米或者平方英里)面积，落在1平方厘米的天线上的能量会增加多少。上述大天线的增益是小天线的四倍。
这样，在一个实施例中，通过采用方向性天线可以扩大移动台的范围。由于移动台可被配置成安装在移动平台诸如轮船、飞机以及甚至陆地车辆(比如卡车)上面，方向性天线可以旋转(例如使用电动机)以允许移动台周期性的扫描360度的范围寻找其它移动台。类似，天线可以被安装在一个垂直开动的吊杆上以在接收和发送时增加天线的高度。为在恶劣天气中保护天线和移动台，移动台可以配置风速监视器。移动单元的控制单元可以在风速到达一个可对移动单元造成破坏的预定水平时缩回吊杆和天线。
天线增益，如同很多功率规范书，以分贝(dB)表示。以分贝表示的两个功率电平的比率为
R＝log10(P1/P2)
如果上文提到的两天线中的小者集中的功率是各向同性天线的100倍，则小天线的增益为
10log10(100)＝20dB
大天线在接收者处集中的功率是小天线的四倍，就是各向同性天线的的400倍。因此增益为
10log10(400)＝26dB
大天线提供的功率是(400/100)＝4倍于小天线，因此其增益倍于小天线的数量为
10log10(4)＝6dB——即为如此。
功率电平有时以dBW或者dBm为单位.这些符号表示所述的功率电平被指定为1瓦特或者1毫瓦的比率.例如，13dBW意味着10log10(以瓦特表示的功率电平)＝13
换言之，给定功率电平实际为大约20瓦特。类似地，13dBm相当于20毫瓦的功率。这些等式表明，定向越不精确，发射天线需要提供的能量越多。
为在没有传统无线系统(蜂窝)的地区航行的移动船只提供数字通信和互联网接入一套系统和方法已被公开。尽管此处所描述并在附图中说明的实施例已经做了相当详尽的细节性讨论，其它实施例也是可能的，并可以预料。应当理解附图和细节描述并不是为了将本法明限制在已公开的特殊形式之中，相反的，是为了覆盖包括在由附加的权利要求书所定义的本发明的主题和范畴之内的所有改进、等价品和替代品。

Claims (9)

1.在移动数字网络中发送信号的系统，本系统包括，
一个天线；
一个连接到所述天线的收发器；
一个连接到所述收发器的处理器；
一个连接到所述处理器的数据存储器；以及
一个连接到所述处理器和所述收发器的电源；
其中，所述处理器包含：
使收发器在接收到待发数据后在其范围内广播第一询问信号的模块；
一判断是否收到所述第一询问信号的询问应答信号的模块，如果在一预设时间内没有检测到任何询问应答信号，则其丢弃已收到的待发数据；
一判断所述询问应答信号的信源是否已经接收到数据的副本的模块，在检测到所述询问应答信号之后，当判断所述信源没有接收到数据的副本，则向全部没有接收到数据的副本的所述信源发送待发数据；以及
一待发数据的目标接收信号检测模块，如果没有接收到相应于待发数据的目标接收信号，则在所述存储器中存储已发送的待发数据并不断地重复询问和发送；
其中，在一个第一移动台中包含天线、收发器、处理器、数据存储器以及电源，并且其中询问应答信号来自另一个移动台或一个基站，且所述第一移动台被设计成对由第一移动台接收的数据进行存储转发的中继器。
2.如权利要求1中所述的系统，进一步包括一个飘浮的浮标。
3.如权利要求1中所述的系统，其中处理器可以在数据发送之前采用加密技术对其加密。
4.如权利要求1中所述的系统，其中存储器包括一个唯一地址和一个识别已发送数据包和已经接收此已发送数据包的其它移动台的地址以及是否收到确认接收信息的表。
5.如权利要求4中所述的系统，其中处理器被配置为使存储器擦除表中相应于此移动台已经接收到确认接收信息的特定已发送数据信号的入口。
6.如权利要求1中所述的系统，还包括一个用于升高天线的装置。
7.如权利要求1中所述的系统，还包括一个连接到处理器的风速传感器，其中处理器被配置为当探测到的风力大于一个预定门限时使用于升高天线的装置降低天线。
8.如权利要求1中所述的系统，其中天线是全向偶极子天线。
9.如权利要求1中所述的系统，此外包括了一个全球定位系统(GPS)模块，被配置为给处理器提供位置信息。
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