專利名稱：一種在無線電通信網中的媒體分發(fā)預留方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在包括多個站的無線電通信網中的媒體的分發(fā)預留方法。所述站也可例如被稱為終端、裝置、節(jié)點或用戶。
一種無線通信網是基于IEEE802.11協(xié)議的無線局域網(美國電氣和電子工程師學會)。一個WLAN或者可以具有一個分散化的結構，其中，所述各站自己管理媒體接入，或者具有一個至少有一個活動的無線接入點(AP)的受管理的結構，該接入點把各個站連接在一起以便通信并在每個站都可以發(fā)射時進行協(xié)商。所述AP發(fā)送一個在全體WLAN中廣播的信標信號，并且屬于所述網絡的每站都接收并注意該信標。所述信標是一個信號，由接入點周期性地發(fā)送這個信號以便讓另一個站能夠與所述AP聯(lián)系并且參與所述AP控制的網絡。因此，在一個站由于偷聽(overhear)到或識別出信標而變成客戶端或者由于沒有聽見任何矛盾的信號而變成一個分散式站之前，所述的站在不同的頻率上傾聽數(shù)據。在分散式情況下，所述站自己發(fā)送信標。哪個站在超幀開始時負責發(fā)送信標是一個隨機過程。
因此，信標被定義為一個信號，該信號被信標發(fā)送器(在基礎結構情況下是AP)傳輸范圍內的每個站偷聽到并注意。注意到一個信標包括復制諸如在群集中使用的代碼和頻率之類的信息。按定義信標的接收不用發(fā)送一個額外幀來確認，因為否則會有大量的這類確認幀很可能將在媒體上發(fā)射而導致沖突。
在IEEE802.11標準中，存在一個用于媒體接入的按需要的機理以便減少沖突次數(shù)。這個按需機理是基于一個請求發(fā)送(RTS)、清除發(fā)送(CTS)、數(shù)據和確認(ACK)的順序?？刂茙琑TS和CTS包括用于不同類型信息的不同字段或信息單元(1E)。例如，一個字段或IE包括關于這信號的目的地的信息。另一個字段或IE涉及RTS-CTS、數(shù)據和ACK交換的持續(xù)時間。因為每個偷聽諸如RTS或CTS之類控制信號的站都不得不接收并解釋它，所以RTS-CTS、DATA和ACK交換的持續(xù)時間為發(fā)射站傳輸范圍和目標站傳輸范圍中的站所共知。因此，那些站能夠注意到進行中的傳輸并且在通知的持續(xù)時間期間推遲發(fā)射。
IEEE802.11技術已經實行并且被安裝在大量的消費電子(CE)設備中。
RTS和CTS分組比大多數(shù)數(shù)據分組都要短。因此，這些分組與其它站的傳輸沖突所導致的媒介堵塞時間較短。然而，不同站的RTS和CTS分組之間的沖突仍然可以發(fā)生。專利申請WO2004/114598A1公開了一個在RTS和CTS(或數(shù)據和確認分組)中的另外的預留IE。所述預留涉及下一次計劃的傳輸，從而為它在將來預留一個特定時段。這個新的機理可以避免沖突繼續(xù)擴大。
WO2004/114598A1中用于通知預留的解決方案沒有完全地向后兼容IEEE802.11。原因是遵循所述標準的所謂″傳統(tǒng)″站將無法理解RTS、CTS、數(shù)據或確認分組中的預留信息。然而，任何在WLAN無線網中用于媒介分發(fā)預留的新機理都應該向下兼容IEEE802.11協(xié)議。在這種情況下，向下兼容性意指使用新協(xié)議的站所執(zhí)行的預留請求必須用傳統(tǒng)站能理解它們的″老″802.11協(xié)議來執(zhí)行。只在這種情況下，使用新協(xié)議的站之間的傳輸才不會被使用802.11協(xié)議的傳統(tǒng)站干擾。一個向下兼容的新協(xié)議將這樣來實現(xiàn)，即執(zhí)行新協(xié)議的設備或站與執(zhí)行802.11協(xié)議的傳統(tǒng)設備或站共享媒介。
因此，本發(fā)明的目的是在無線網、特別是一個根據IEEE802.11標準的WLAN媒介中提供分發(fā)預留方法。另一個目的是提供一個無線通信網，它同時包括使用802.11協(xié)議的站和使用向下兼容802.11協(xié)議的站。
關于所述的方法，所述目的通過在獨立權利要求1中定義的一個方法而得到解決，關于無線通信網，所述目的通過在獨立權利要求16中被定義的一個網絡而得到解決。
獨立權利要求1和16中給出的解決方案將在一個分發(fā)預留協(xié)議DRP的環(huán)境中被解釋。這個第一協(xié)議由第一類站使用。第二類站不理解所述的第一協(xié)議。它們使用典型的IEEE802.11標準的第二協(xié)議。然而，本發(fā)明不限于這個示例。
例如，IEEE802.11協(xié)議預見到，一個被站偷聽到的信標信號要得到那個站的注意，因為所述的信標信號通常是由接入點AP廣播的。這意指在一個受管理網絡中充當主方的站。除了網絡或群集中的AP之外所有站是客戶端。通常，信標由主方發(fā)送并且周期性地重復，因此想變成圍繞AP建立的網絡中的一個站的設備能夠在感測時在一個特定周期內偷聽或理解它。在一個WLAN中，所述站一般這樣被安排，即讓目標站在源站的傳輸范圍內。這就是為什么基本上不需要接入點的原因。但是本發(fā)明是基于這樣的一個事實，即信標信號會達到所有可能由自己想在媒介上開始一個未來傳輸?shù)幕顒诱?，并且信標信號必須由所有這些站來解碼。
本發(fā)明是基于允許建立一個預留任意站，它是未來的廣播信標信號的傳輸?shù)陌l(fā)送器或接收器。根據本發(fā)明，在信標信號中的或作為信標信號的一部分而被信令的所謂無競爭周期(CFP)將被今后要傳輸?shù)陌l(fā)送器或接收器用來為計劃傳輸預留一個特定時段。與任何新的字段或信息單元相反，CFP信息是IEEE802.11標準的一部分并且因而被根據第二協(xié)議操作的所有傳統(tǒng)或第二類站所理解。CFP信息定義一個時間段，在所述時段期間，除信標發(fā)送器之外不允許其它站接入媒介。盡管根據IEEE802.11標準的CFP信息的目的是授權AP控制媒介，然而為了預留目的而用本發(fā)明所述的方法來使用CFP信息也是可能的。任選地，另外的信息可以在信標信號的新的字段或信息單元中發(fā)送。這類信息還可以包括未來傳輸?shù)念l率或代碼信道或者包括與發(fā)射站睡眠階段有關的信息。因為每個偷聽到信標信號的第一和第二站都必須接收并解釋它，所以發(fā)射站傳輸范圍和目標站傳輸范圍中的站會及時察覺到被預留周期。傳統(tǒng)或第二類站將解釋這個時間是預留給AP的，而理解新的或第一協(xié)議的第一類站將其解釋為計劃傳輸?shù)念A留。這兩類站都將注意到所述預留并且將在被通知的CFP期間獨立地推遲發(fā)射。
包括預留請求的信標在網絡中被廣播，并且從而保證一個已確定CFP將被活動的第一和第二類站所注意。
為了避免一個隱藏節(jié)點或隱藏站的問題，根據一個優(yōu)選實施例，源站可以發(fā)送第一信標，即所謂的源信標。隨著源信標的廣播，源站傳輸范圍中的其它活動站偷聽到它并且注意其內容。這產生了一個CFP。本來將作為計劃傳輸接收器的站將在源信標的特定目標字段中認出其地址。然后，只有目標站(不是其它活動站)通過發(fā)送一個目標信標來確認源信標的保存接收，這個目標信標又被目標站傳輸范圍內的所有活動站偷聽到。源站和目標站兩者的傳輸范圍可能不一致。
另一個變化形式是輪詢特征的情況，其中，將要發(fā)射的數(shù)據的未來接收器是那個向源站發(fā)送目標信標以便開始連接的目標站。然后，稍后將是數(shù)據發(fā)送器的源站通過發(fā)送一個源信標來確認目標信標的接收。
根據又一個變化形式，其中，源站和目標站之間的一個連接已經被創(chuàng)建并且數(shù)據幀交換已經發(fā)生，源站將一個對未來傳輸?shù)念A留請求作為當前傳輸?shù)臄?shù)據幀的一部分發(fā)送到當前和計劃的目標站。一個使用802.11或第二協(xié)議的第二站可能不期望一個作為數(shù)據幀一部分的預留請求，并且從而將既不能夠理解又不能夠注意它。此外，一個802.11站將不偷聽一個其報頭不包括該站地址的數(shù)據幀。這就是為什么目標站要通過廣播一個包括預留信息副本的信標來確認收到了預留請求的原因。在預想的目標源的傳輸范圍中的活動站偷聽信標，因為它是要轉發(fā)給每個活動站的這一類幀。然后，它們將在本地存儲所述的預留信息。源站接收信標并且將其解釋為預留信息的保存接收的一個確認，該信息是作為數(shù)據幀一部分而發(fā)送的。
根據另一個變化形式，其中，如前所述，源站和目標站之間已經建立了一個連接，目標站可以通過一個信標幀來確認所述預留的接收。然而，這個信標幀可以通知該目標察覺到的緊接的下一個無線媒介預留。因此，目標站可以不重復當前接收到的預留信息，而是向其相鄰站通知緊接的下一個已計劃好的傳輸。
傳輸范圍中的其它活動站偷聽目標和/或源信標和注意它們，這是指它們在所述預留周期中將不爭奪媒介接入。
接收源和/或目標信標的站可以在一個附加步驟中發(fā)送一個自己的信標，其中包括了無競爭周期、分別來自源或目標信標的預留請求。
除了接收了任何信標中的任何預留請求的目標或源站外，其它活動站在預留的無競爭周期中存儲分別關于CFP、預留請求的信息和延期接入到媒介。
為了避免一個與隱藏節(jié)點或隱藏站有關的問題，源站這次可以重復或重發(fā)已經作為數(shù)據幀的一部分而被發(fā)射的預留要求，以作為在源站傳輸范圍內被廣播的一個信標的一部分。除了預定的目標站之外，活動站在預留的周期中偷聽信標、本地存儲預留信息和延期媒介接入。
為了進一步改進隱藏節(jié)點保護，根據另一個實施例，預留信息不僅被包括在按計劃傳輸?shù)陌l(fā)送器和(一個或多個)接收器的信標中，而且還被包括在接收所述發(fā)送器和(一個或多個)接收器信標中的預留信息的信標發(fā)送器和接收器的其它相鄰站的信標中。這個實施例涉及兩個替換實施例一個是，源站通過發(fā)送第一、即所謂的源信標來開始預留；另一個是，源站將對未來傳輸?shù)念A留請求作為進行中傳輸?shù)臄?shù)據幀的一部分來發(fā)送。然后，不僅是目標站，而是所有其它相鄰站都通過發(fā)送一個相鄰信標來確認源信標的保存接收，所述的相鄰信標又被相鄰信標發(fā)送器的傳輸范圍內的所有活動站偷聽。
傳輸范圍中的其它活動站偷聽目標和/或源信標并且注意它們，這是指它們在所述預留周期中將不爭奪媒介接入。
請注意，源信標、目標信標和相鄰信標只是用作為名字以便區(qū)別在預留建立中的站的作用，而不是說所述信標不一定都具有不同的內容。一個信標可能包括幾個預留，不僅僅包括自己的，而且還包括來自相鄰站的預留。然而，目標信標可以被接收站用來向發(fā)射機指出未來預留的改變。因此，要向發(fā)射機給出一個與在接收器側的預留表有關的反饋。
根據一個優(yōu)選實施例，被動站是一個在網絡區(qū)域內的站但不是主動收聽的站。一個想變成主動第一類站的被動站可能在媒介上在不同頻率上收聽信標。根據本發(fā)明一個源、目標或相鄰信標將被剛剛變成主動的站所注意并且被解釋為不是從一個接入點導出的。
這個解釋是可替換的-因為源或目標信標沒有像AP信標那樣被周期性地重復，-或者是因為它的其中一個字段或單元指出了它。
那些不支持本發(fā)明的新協(xié)議的傳統(tǒng)的IEEE802.11站可能把信標解釋為從接入點導出的。這些傳統(tǒng)站不能理解信標的新的字段，但是它們在任何情況下都將注意到CFP并且從而注意所述的預留。
為了啟動一個新的站，可以規(guī)定一個在媒介上收聽的周期，它有足夠長以便保證新的站察覺到當前的業(yè)務。
根據一個變化形式，所述的信標或信標信號是一個包括幾個字段和一個幀控制字段和/或包括預留信息的幀主體字段的幀。
這是一個優(yōu)點，即包括無競爭周期的信標是根據IEEE802.11和覆蓋大量現(xiàn)有設備的擴展標準的。
所述信標可能包括與按計劃傳輸優(yōu)先權有關的信息，所述信息被通知并且被存儲在所有主動設備中并且可以和較老的優(yōu)先權信息相對比。
如果信標包括與按計劃傳輸?shù)念l率或代碼信道有關的信息，則其它站只需要推遲接入這部分媒介。
根據一個實施例，所迷信標包括與預留的起始點和持續(xù)時間有關的信息。根據另一個實施例，所述信標包括一個位圖，它給出像超幀那樣的時間段內的時隙占用信號以及其中每個時隙中都包括一個或幾個比特。
所述信標可以進一步包括與信標發(fā)送器將處于睡眠或活動或休眠模式這個時間段有關的信息。睡眠或活動時間可以用它們的開始時間、持續(xù)時間和最終用周期性來通知。替換地，睡眠或活動時間是以位圖的形式通知的，其中，一個或幾個比特給出所述站在一個特定時隙中的狀態(tài)的信號。
信標可以包括與相鄰站將在睡眠或主動或休眠模式中的時間有關的信息。
本發(fā)明的無線通信網包括多個站，其中，至少兩個站使用一個協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定被偷聽的信標信號必須得到注意，和其中，至少單個站通過廣播一個包括無競爭周期(CFP)的信標作為一個預留未來傳輸?shù)姆椒▉硗ㄖ偁幹芷?。如上所述，信標是一個要被每個活動站都注意的信號。
根據一個優(yōu)選實施例，源站發(fā)送一個帶有對未來傳輸?shù)念A留請求的信標，并且源站傳輸范圍中的單個或幾個目標站通過發(fā)送一個目標信標來確認源信標的接收。這是在連接必須首先被建立時的情況。
根據另一個實施例，-未來的目標站向未來的源站發(fā)送一個目標信標，該未來的源站被期望是要發(fā)送數(shù)據的并且-未來的源站通過發(fā)送一個源信標來確認目標信標的接收。
這對應于網絡中的一種情況，其中，是一個未來的數(shù)據接收器的站在其輪詢另一個站時發(fā)起連接。
如果在無線通信網中，源站和一個或幾個(一個或多個)目標站之間的連接已經被建立，則
-源站可以將對未來傳輸?shù)念A留請求作為當前傳輸數(shù)據幀的一部分發(fā)送到當前和預定的目標站；-目標站可以發(fā)送一個重復預留請求并且通知無競爭周期的信標；-預定的目標站的傳輸范圍中的活動站可以偷聽該信標并且在本地分別存儲無競爭周期、預留信息，和-源站可以把該信標解釋為剛發(fā)送的數(shù)據幀的保存接收的確認。
在這種情況下，源站可以重復信標，并且除了偷聽信標的預定目標站之外的活動站可以在預留周期中分別在本地存儲無競爭周期、預留信息并且推遲媒介接入。這導致更好地避免各隱藏站。
在源站傳輸范圍和/或目標站傳輸范圍中的活動站偷聽源和/或目標信標并且分別注意到CFP、信標中的預留信息。這是指它們將推遲對媒介的接入。
根據又一個變化形式，接收源和/或目標信標的站發(fā)送一個自己的信標，其中分別包括了無競爭周期、來自各個源或目標信標的預留請求。
除了接收了任何信標中的任何預留請求的源或目標站之外的各個站在預留周期(CFP)中分別存儲了有關無競爭周期、預留請求的信息并且推遲接入媒介。這個行為保證在被通知的CFP期間只有在媒介中協(xié)商過的那些站才接入媒介。
在發(fā)送它自己的信標之前，一個變成主動站的被動站首先在媒介上傾聽信標以便察覺到該媒介的業(yè)務。該站可以在一個確定的周期中在媒介上收聽。
根據一個無線通信網的變化形式，信標或信標信號是一個包括諸如幀控制字段和/或包括預留請求的幀主體字段之類的幾個字段的幀。
根據一個最優(yōu)選的實施例，包括無競爭周期的信標是根據IEEE802.11及其擴展標準的，因為大量具有那個標準的用戶電子儀器已經銷售并使用。
信標可以包括與按計劃傳輸?shù)膬?yōu)先權有關的信息。因為存在不同的優(yōu)先權別，所以處理排列在前的數(shù)據傳輸?shù)捻樞蚩梢噪S著每個被新偷聽到的信標而變化。
信標可以包括與按計劃傳輸?shù)念l率或代碼信道有關的信息。在這種情況下，其它活動站可以在CFP期間對不同于預留的頻率或代碼信道的媒介接入進行競爭。
信標還可以包括與預留的起始點和持續(xù)時間有關的信息。
信標也可以包括一個位圖，它給出像超幀那樣的時段內的時隙占用的信號并且其中每個時隙中都包括一個或幾個比特。
信標可以另外包括與信標發(fā)送器將處于睡眠或主動或休眠模式中的時間有關的信息，從而實現(xiàn)了一個更好的使用率，這是因為其它的活動站預先知道了它的性狀。睡眠或活動時間可以用它們的開始時間、持續(xù)時間和最后的周期性來通知。另外，睡眠或活動時間可以用位圖的形式來通知，其中，一個或幾個比特給出所述站在一個特定時隙中的狀態(tài)的信號。
信標可以包括與相鄰站將處于睡眠或主動或休眠模式中的時間有關的信息，從而避免沖突，因為活動站已經知道一部分其它站的狀態(tài)。
本發(fā)明的方法可以優(yōu)選地用于一個根據IEEE802.11協(xié)議的WLAN。然而，本發(fā)明的方法也可以被用于其它使用一個必須在所有參與站中共享的普通媒介的通信網絡。
本發(fā)明還涉及一個計算機程序或者計算機程序在硬件中的實施，它由處理器來運行并且包括用于實施上述方法的指令。
本發(fā)明將進一步參考附圖來詳細解釋，其中

圖1示出了一個共享一個媒介的幾個站的示例；圖2示出了根據第一替換方案的站A和站B之間的幀交換的時間圖；圖3示出了根據第二替換方案的站A和站B之間的幀交換的時間圖；圖4示出了一個包括預留請求的信標的示例；圖5示出了根據第三替換方案的站A和站B以及站E和站B之間的幀交換的時間圖；圖6示出了一個根據本發(fā)明的超幀的結構；圖7a示出了一個根據本發(fā)明的帶時隙的超幀的結構；圖7b示出了一個根據本發(fā)明的時隙DRP信息單元內部的位圖；圖8示出了一個根據先有技術的情況，其中，站C接入媒介而沒有注意到用于站A和B之間的傳輸?shù)念A留周期。
圖1示出了一個共享媒介的幾個站A-E的示例。站A、B和E根據DRP協(xié)議來操作。站C和D表示所謂的傳統(tǒng)站，它們不理解DRP協(xié)議和根據DRP協(xié)議的信標的內容。在這個例子中，網絡包括假定要向B進行發(fā)送的站A。發(fā)送的動作被表示為一個箭頭。在源站A的傳輸范圍中，A是活動站，C和D使用一個不同的或者比站A使用的更老的協(xié)議。傳輸范圍由圓弧段指出。然而，站C和D能認出被包括在信標中的CFP信號。
根據第一替換方案，圖2示出了一個站A和站B之間的幀交換時間圖，其中，站A通過發(fā)送源信標21來啟動與站B的連接。站B在短幀間間隔(SIFS)之后返回一個目標信標22。SIFS給接收器時間以便將它的收發(fā)信機從接收轉變到發(fā)射狀態(tài)。它是相鄰幀之間的最短持續(xù)時間。因此，幀交換沒有被中斷。兩個信標21、22包括在相同的預留周期CFP上提示的預留信息。用虛線畫出的幀23說明了預留周期23，即被通知的無競爭周期。由于相同的DRP協(xié)議，包括預留的信標21、22將被站A、B、E所理解。傳統(tǒng)站C、D將理解根據802.11協(xié)議的被通知的CFP周期，因為802.11協(xié)議規(guī)定根據802.11協(xié)議操作的每個站都必須接收通常由接入點AP所通知的CFP周期信號。然而在本發(fā)明內，這個功能被DRP站A、B和E誤用，從而合并了信標內用于向兩類站(DRP站和傳統(tǒng)站)信令預留的CFP信令。傳統(tǒng)站不知道所通知的CFP周期不是來自AP，其中CFP信令的源并不重要。重要的特征是傳統(tǒng)站C、D被促使在通知的CFP周期內要以該方式保持靜默。
圖3示出了一個根據第二替換方案的站A和站B之間的幀交換時間圖，其中，一個連續(xù)的傳輸發(fā)生在A與B之間并且預留請求是數(shù)據幀31的一部分。在這種情況下，當前和預定的目標站B是第一個要發(fā)送一個信標32的。源站A重復這個信標33以便防止隱藏站。通過發(fā)送信標33而被重復的預留信息對于目標站B是冗余的，但對于活動站(例如在站A的傳輸范圍中的站C、D)是必需的，因為它們不知道本發(fā)明的DRP協(xié)議而不理解數(shù)據幀31中的預留請求并且它們不在站B的傳輸范圍內。用虛線畫出的幀34說明了預留周期，即被通知的無競爭周期，它的提供是為了站A和B之間的無擾動的數(shù)據傳輸。
圖4示出一個標準的IEEE802.11信標幀41，它由附加的DRP信息單元400所增強。包括除單元400外的所有其它單元的標準的802.11信標單元用來向傳統(tǒng)站C、D指明一個CFP。附加的DRP信息單元400被用來向鄰近的DRP站A、B和E通知其它信息。另外，在修802.11e中建議的信息單元403被用來指出預定要傳輸?shù)腝oS參數(shù)。
信標幀41包括例如在CF參數(shù)集488中的CFP的信令和DRP預留請求。根據DRP協(xié)議的預留請求主要被包括在DRP信標單元404中。信標幀41包括幾個字段或信息單元。除CFP信息488之外的DRP預留請求可以被包括在幀控制字段42和/或幀主體48中。用于DRP預留請求的預留信息可以包括一部分下列的字段或信息單元-業(yè)務404的周期-媒介預留上的持續(xù)時間43-數(shù)據傳輸?shù)膬?yōu)先權409-未來預留周期的數(shù)量404-位圖404，它指出一個由信標發(fā)送器或任何其它站預留的超幀期間的各時間段。
業(yè)務周期被存儲在DRP信標單元404中。通過這個業(yè)務量信息周期，其它站獲悉何時將發(fā)射下一幀。信標幀41內的持續(xù)時間字段43向其它站通知這個流的下一個數(shù)據傳輸?shù)某掷m(xù)時間，其中包括用于確認消息的時間。優(yōu)先權字段409包括與這個流所屬的業(yè)務范疇有關的信息，例如音頻、視頻、實時、非實時數(shù)據等等。通過指定未來傳輸?shù)膬?yōu)先權，有可能在網絡中支持不同的服務質量級別。在兩個傳輸預定要用同一時段的情況下，較高優(yōu)先權的業(yè)務將獲得媒介接入，而較低優(yōu)先權的發(fā)送站將自動地撤消或延遲它的預留。
DRP信標字段404中包括的可選的信息字段通知其它站關于將做出的未來預留周期的數(shù)量。這允許一個站通過只在一個信標內發(fā)送的單個預留發(fā)送而做出一個定期預留以替代需要預留時每次要發(fā)送一個信標。兩個傳輸之間的周期由字段404中存儲的″業(yè)務周期″以及″媒介預留持續(xù)時間″字段43中的每個傳輸?shù)暮愣〞r間間隔給出。
被包括并存儲在DRP信標字段404中的位圖72是一個替代方案，用于通過給出預留周期的開始時間和持續(xù)時間來通知預留。為此，該時間被劃分成超幀60，其中，每個超幀60都被劃分成時隙73。一個使用全部超幀內的時隙的替代方案是只在通知無競爭周期時才使用時隙。一個時隙超幀更詳細地在圖7a中被說明。位圖72的一個或幾個比特為超幀60的每個時隙指出這個時隙73是否被預留。
圖5根據第三替換方案示出了站A和站B以及站E和站B之間的幀交換時間圖。在這個例子中的源站A和目標站B的信標交換周期和預留周期23之間，媒介可以被用于站E和站B之間的信標交換周期。盡管如此，用于站E和B之間的數(shù)據傳輸?shù)念A留周期53發(fā)生在站A和B之間的數(shù)據傳輸之后。
所建議的解決方案預見到圖4中所示的信標幀41通過附加信息單元400而被增強。這些單元400可以被用來給出關于QoS要求或在站中等待的QoS業(yè)務有關的另外信息。此外，單元406通知與站的節(jié)能模式有關的信息。關于DRP預留，存在著單元407，它通知鄰近預留以便改進一個被優(yōu)化的預留調度的分布計算。另外還存在單元405，它向預定的通信伙伴通報MAC地址。這提供了可能性以便知道通信伙伴。此外，如果具有在傳輸范圍以外的MAC地址的站已經預留了一個預留周期，則有可能認為對一個站而言該預留周期是空閑的。如果已經預留了一個預留周期的站在傳輸范圍之外，則該預留周期可以另作它用。信標中的BSSID字段46可以被設置為信標的發(fā)送或接收設備的MAC地址。對于傳統(tǒng)設備C、D，因此看起來似乎信標來自一個外部的基本服務組BSS或AP。一個替換方案是把一個或幾個MAC地址定義為DRP地址。
利用可選擇的QBSS負載信息單元401，一個AP或一個站可以在分散系統(tǒng)的情況下通知它的當前業(yè)務負載，它可以被所述站用來決定是否與AP相關聯(lián)。QBSS負載單元401包括字段″丟幀率″、″信道利用率″和″站計數(shù)″?！鍋G幀率″例如可以被DRP用來通知站在過去的預留嘗試的成功率?！逍诺览寐省謇缈梢员辉O置為最大值以防止傳統(tǒng)的802.11e站試圖與一個DRP站相關聯(lián)，因為傳統(tǒng)站將假定DRP站是一個AP。替換地，″信道利用率″字段可以被DRP用來分配該站的隊列長度?！逭居嫈?shù)″例如可以被DRP用來通知它能聽得見多少其它站。
EDCA參數(shù)集402可用于報告與計劃傳輸有關的業(yè)務范疇信息。然而在傳統(tǒng)的802.11協(xié)議中，這個信息單元相當大。為DRP傳輸定義一個新的EDCA信息單元402是更有效的，它只包括計劃傳輸?shù)臉I(yè)務范疇。
為了減少DRP協(xié)議的開銷，描述了一個減少那些必須發(fā)送的信標幀數(shù)量的實施例。該想法是并非所有站都在信標中通知要預留。在先有技術中，一個信標包括發(fā)送信標的站的預留，以及最后包括那個站的1次跳躍的鄰近站的預留。
然而，一個問題是鄰近信息不能作為CFP而被通知，因為每個信標只能通知一個CFP。這是為什么只有根據DRP協(xié)議操作的第一類站才能理解鄰近預留而傳統(tǒng)站卻不能理解的原因，除非一個單獨的信標對于每個鄰近預留都被發(fā)送，而這將引起大量開銷。上述情況也適用于同一站的不同預留。除非發(fā)送幾個信標，否則只有一個預留周期可以被保護而不受傳統(tǒng)站的干擾。
這是為什么在一個優(yōu)選實施例中預見了幾個預留分別被單個信標、無競爭周期(CFP)所保護。為此，幾個預留被集合成一個被CFP保護的連續(xù)DRP周期62。信標幀41包括一個用于覆蓋DRP周期62的CF參數(shù)集488。傳統(tǒng)站在該DRP周期中被阻擋，因為它們接收了在信標幀41內所包含的CFP信號。在DRP周期時間中，根據DRP協(xié)議的第一類站A、B和E可以交換它們的預留。如圖6中所示，在極端情況下，每一超幀60只存在一個大的DRP周期62。
圖6表示一個從信標幀41開始的超幀60。信標幀41通知即將來臨的無競爭周期以便阻擋傳統(tǒng)站C、D。此外，根據DRP協(xié)議的第一類站被告知即將來臨的預留周期。在802.11協(xié)議中，除AP之外不允許其它設備在CFP期間啟動傳輸。因此，CFP可以被用于使DRP傳輸免遭傳統(tǒng)站的干擾。
每個DRP周期62可以被來自單個第一類站的單個信標幀41保護或者被來自不同站的信標保護。在單個信標的情況下，信標幀41可以例如被所述站在站中發(fā)送，它不管怎樣都在發(fā)送超幀60中的信標幀41。為了對隱藏的傳統(tǒng)站C、D保護一個或多個DRP周期62，那些聽見(隱藏的)傳統(tǒng)站的DRP站還將在一個信標中通知(一個或多個)DRP周期。
在DRP周期62內部，可以使用一個時隙或非時隙幀結構，如圖7b中所示。DRP周期62可以從信標周期64開始，其中，所有的DRP站都通知它們的預留。因此，所有的DRP站都可以發(fā)送一個信標幀通知它們自己預留周期，或者一個預定數(shù)量的DRP站可以發(fā)送它們的信標幀來通知它們自己的預留周期。此外，從鄰近站接收的預留周期也可以被發(fā)送。信標幀的集合傳輸增加了信令效果，因為發(fā)送凈荷數(shù)據所用的時間沒有被廣播信標幀所中斷。
替換地，DRP站可以使它們的預留背馱(piggyback)到數(shù)據和確認和/或RTS和CTS分組。不需要傳統(tǒng)站理解這個背馱的預留信息，因為全部DRP周期都受一個或幾個信標的保護。
在本發(fā)明的另一個實施例中，一個CTS-to-self(清除以便發(fā)送)信號被用來代替信標以便在被保護的DRP周期62內通知DRP預留周期。
受DRP控制的網中的信令開銷可能很高而導致效率的降低。為了減少開銷，建議了一個時隙DRP結構，參見圖7a、7b。
圖7a說明了一個被劃分成大量后續(xù)傳輸機會TxOP的超幀。每一超幀60的TxOP數(shù)量對基本服務組中的所有DRP站A、B、E而言是已知的。
圖7a中所示的時隙結構允許DRP站通過一個簡單的位圖72而為鄰近站指出它預留了哪個TxOP。因為時隙DRP可以包括未使用的信道預留，所以每個DRP站都被允許使用如IEEE802.11eEDCA之類的基于競爭的接入協(xié)議在一個特定空閑周期之后接入媒介，它例如通過一個預定代碼將剩余的預留TxOP持續(xù)時間標記為未使用的。
圖7b示出了帶時隙的DRP信息單元404內部的一個位圖72，它指出每個DRP站所見到的TxOP有效性。位圖72經由時隙DRP機理指出哪些時隙73被預留或不被預留。而且，一個DRP站將指出哪個TxOP由于幀接收或自己的幀傳輸而被預留。此外，一個DRP站指出已被環(huán)繞的DRP站所使用的TxOP的狀態(tài)。因此通過用不同的代碼(X、O、*)來標記在位圖中的位置，就表明了時隙是否未被使用或者是否被所述站自己、鄰近站或未知站預留。如果一個時隙未被使用，則它可以通知其它站此刻未使用這個時隙。然而，已使用時隙可以通知給其它第一類站以便也為了減少發(fā)信令的努力。
通過在信標幀中通報一個無競爭周期信號，一個時間段可以作為一種容器而提供，在該容器中一個或幾個第一類站可以根據一個分發(fā)預留協(xié)議進行通信。
無競爭周期內的時間是帶時隙的或不帶時隙的可能是有利的。
在DRP周期62中，第一類站A、B和E向數(shù)據、確認、RTS或CTS分組分發(fā)它們的預留背馱。
此外，第一類站在無競爭周期的內和外發(fā)送代替確認幀的信標幀也是可能的，其中，無競爭周期是在信標幀內被通知。信標幀被解釋為對已經涉及ACK的數(shù)據分組的確認。
因此，ACK信號的發(fā)送得以減少。在一個信標幀代替一個確認信號ACK而被發(fā)送的情況下，所述信標包括確認協(xié)議所需的信息。
在DRP周期62之內，第一類站在信標內部分發(fā)它們的預留周期，它們可以被集合成一個信標周期64。
此外，可能只有特殊站(例如已經預先確定特性的站)為分發(fā)預留協(xié)議而通知無競爭周期。因此，可以控制讓具有強大的信令的站分發(fā)CFP。此外，也可能讓只有不使用長期備用時間的站通過發(fā)送根據本發(fā)明的信標幀來為兩類站都分發(fā)CFP。諸如PDA、移動電話等等之類的站具有一個小的電池壽命或功率容量，因此它們主要是被動模式。
信標幀在超幀開始時被發(fā)送以便通知用于分發(fā)預留協(xié)議的無競爭周期。
此外，還可能讓從傳統(tǒng)站聽到幀的站也用無競爭周期發(fā)射信標，所述的無競爭周期與超幀開始時在所述信標中通知的無競爭周期一致。由此它保證每個傳統(tǒng)站都將在DRP周期62內保持安靜。有利地，在從傳統(tǒng)站聽見幀的那些站當中，只有察覺到至少其中一個所述的傳統(tǒng)站對于其它站是隱藏的那些站用無競爭周期發(fā)送一個信標，這個無競爭周期與超幀開始時在所述信標中通知的無無競爭周期一致。因此，發(fā)信令的努力被優(yōu)化。
為了進一步保證由于媒介上的數(shù)據擁塞而不會發(fā)生退避(backingoff)，可以預見，在使用預留時間周期來進行數(shù)據傳輸之前，在開始傳輸之前，提出預留請求的站要在預留時間周期開始的一個固定持續(xù)時間中偵聽媒介。
此外，信標幀可以在QBSS負載信息單元401內部包括一個站計數(shù)字段，該字段被設置為信標幀發(fā)送器聽見的站的數(shù)量。因此，該站注意到它們的傳輸范圍中存在多少個站。此外，信標可以包括信標發(fā)送器聽得見的鄰居的列表。
通過把路由信息408添加到信標幀41中，其路由是優(yōu)選的信息可以被發(fā)送以便建立并維持網絡中的多跳路由，而不使用具有最小跳數(shù)的最短路由。最短路由可能包括具有高業(yè)務負載的各站。
此外，信標可以被用于鏈路適配并且被分別用于速率選擇目的。因為信標是用低數(shù)據率來發(fā)送的，所以接收站可以測量被接收到信號的質量以便確定應該用哪個數(shù)據率來傳輸數(shù)據。
如果在傳輸內沒有傳統(tǒng)站，則一個專用的廣播管理幀可以用來代替信標以通知預留。在使用廣播管理幀之前應該檢查傳統(tǒng)站的存在。否則，傳統(tǒng)站將干擾數(shù)據傳輸，因為它們不理解廣播管理幀。專用的管理幀是一個預定傳輸?shù)陌l(fā)送器發(fā)送的DRP請求和預定傳輸?shù)慕邮掌靼l(fā)送的DRP響應。DRP響應和DRP請求的握手利用一個預定傳輸?shù)陌l(fā)送器所發(fā)送的DRP完成消息來完成。
在最后的一個實施例中，規(guī)定了新的管理幀以通知預留。這些管理幀例如可以被稱作″DRP請求″、″DRP響應″并且任選地可稱作″DRP確認″。這些管理幀可替代傳統(tǒng)802.11信標的使用，但其不利之處在于不被傳統(tǒng)802.11的站理解。
如上所述，使用一個CTS幀以代替信標用來從對傳統(tǒng)站的干擾中保護用于分發(fā)預留協(xié)議的時段。這些CTS信號被發(fā)送之前不用發(fā)送RTS幀。因為所述站接受CTS信號，所以它們將不會干擾。
圖8說明了一個根據現(xiàn)有技術的方案。存在兩個DRP站A和B和兩個傳統(tǒng)站C和D。站A和B根據DRP協(xié)議運行。站C和D根據802.11標準協(xié)議運行，它們沒有認出用于分發(fā)預留周期的信標的能力。DRP站A和B通過從A向B發(fā)送一個源信標81來協(xié)商一個預留周期83。站B將一個目標信標82重發(fā)回源站A以避免隱藏站的問題。因為傳統(tǒng)站C和D不理解或沒有認出一個信標的內容，所以它們沒有被通知關于A和B之間的數(shù)據傳輸?shù)念A留周期83。這里說明了站C通過向站D發(fā)送幀84來開始接入媒介。然而，幀84與預留周期83重疊。因此，在數(shù)據傳輸期間在從C到D的數(shù)據流和從A到B的數(shù)據流之間發(fā)生沖突。這導致了所有參與站的退避周期。如果站A中的預留表允許傳輸被延遲，則該站的一個選項也許是開始它的預留延遲。在一個繁忙的信道環(huán)境中這幾乎是不可能的。然后，站A可以在延遲的預留周期85發(fā)送它的數(shù)據流，其中，一個延遲的傳輸是否可以成功地執(zhí)行得不到保證，因為站C或任何其它的傳統(tǒng)站可以在這個延遲的預留周期再次進行發(fā)送。延長或推遲預定的預留是一個可能的解決方案，但是它沒有提供滿意的性能結果。預留時隙的延遲傳輸也將延遲隨后的預留。因此，所有預留的計劃安排受到了干擾，這導致預留沖突的高概率。
通過應用本發(fā)明的系統(tǒng)或方法，避免傳統(tǒng)站的干擾是可能的，因為包括CFP信令的信標在CFP周期給定的時期向傳統(tǒng)站指出讓它停止任何對媒介的訪問。
本發(fā)明可以被概述為一個包括幾個站的無線通信網，其中，某些站使用IEEE802.11協(xié)議而其它站使用一個新的向下兼容的協(xié)議(DRP)。因為網絡具有一個分散化結構，所以一個站為了執(zhí)行一個未來的傳輸必須自己預留媒介。這個新的協(xié)議(DRP)把預留請求作為信標的一部分發(fā)送。因為信標是一個向每個活動站廣播的信號，所以它被每個站偷聽并注意。
如果一個新的連接將要啟動，則源站用一個信標來開始協(xié)商。如果連接已經被創(chuàng)建，則預留請求是數(shù)據幀的一部分并且目標站是最先發(fā)送信標的站。
權利要求
1.在無線通信網中預留媒介以用于該網絡的站(A-E)之間的數(shù)據傳輸?shù)姆椒?，所述網絡包括根據第一協(xié)議(DRP)運行的至少一個站(A、B、E)和根據第二協(xié)議(802.11)運行的第二站(C、D)，所述方法包括下列步驟在第一和第二協(xié)議內提供一個無競爭周期(23)；根據第一協(xié)議為第一類站(A、B、E)執(zhí)行媒介預留；和根據第二協(xié)議為第二站(C、D)執(zhí)行媒介預留；通過利用相同的信號(21、22、31、33)通知第一和第二協(xié)議的無競爭周期。
2.權利要求1中要求的方法，還包括下列步驟由第一和第二站(A、B、C、D、E)偷聽信號(21、22)；每個活動站(A-E)注意到偷聽到的信號(21、22)；通過信標信號(21、22)來通知用于媒介預留的無競爭周期(CFP)，該信標信號(21、22)包括根據第二協(xié)議的預留信號(488)和根據第一協(xié)議的預留信息(404、43)。
3.權利要求1或2中要求的方法，還包括下列步驟通過廣播信標信號(21、22)來通知媒介的無競爭周期(CFP、23、34、53)以便預留一個未來的傳輸，該信標信號(21、22)包括用于媒介預留的由第一類站(A、B、E)識別的信息(404)，并且還包括由第二類站(C、D)知曉的無競爭周期(CFP)信號(488)。
4.根據權利要求1到3中的一個的方法，其特征在于下列步驟源站(A)向目標站(B)發(fā)送一個源信標(21)，和一個或幾個目標站(B)通過發(fā)送一個目標信標(22)來確認源信標(21)的接收。
5.根據權利要求1到3中的一個的方法，其特征在于下列步驟目標站(B)向源站(A)發(fā)送一個目標信標(22)，和源站(A)通過發(fā)送一個源信標(21)來確認目標信標(22)的接收。
6.根據權利要求1到3中的一個的方法，其中，源站(A)和目標站(B)之間的連接已經被建立，其特征在于下列步驟源站(A)把一個對未來傳輸?shù)念A留請求作為當前傳輸?shù)臄?shù)據幀(31)的一部分發(fā)送到當前的和預定的目標站(B)；目標站(B)發(fā)送一個重復預留請求的信標(32)并且因此而通知一個無競爭周期(34)；在預定的目標站(B)的傳輸范圍中的活動站(A-E)偷聽信標(32)并且分別在本地存儲無無競爭周期(34)，預留信息，和源站(A)把信標(32)解釋為剛發(fā)送的數(shù)據幀(31)的保存接收的確認；源站(A)重復信標(33)。
7.權利要求6的方法，其特征在于在源站(A)的傳輸范圍和目標站(B)的傳輸范圍中的活動站(A-E)偷聽源和/或目標信標(21、22、31、32)并且分別注意到無競爭周期(CFP)、信標(21、22、31、32)中的預留信息。
8.權利要求2到7中任意一個的方法，其特征在于附加的步驟接收了源和/或目標信標(21、22、31、32)的站發(fā)送一個自己的信標，其中分別包括了無競爭周期(CFP)、來自源或目標信標(21、22、31、32)的預留請求。
9.權利要求2到8中任意一個的方法，其特征在于除了源或目標站(A、B)之外的接收任何信標(21、22、31、32)中的任何預留請求的站(E、C、D)在預留周期(CFP、23、34、53)期間分別存儲無競爭周期(CFP)、預留請求的相關信息并且推遲接入媒介。
10.權利要求3或5的方法，其特征在于預留信息被包括在預定傳輸?shù)陌l(fā)送器(A)和(一個或多個)接收器(B)的信標(21、22、31、32)以及發(fā)送器(A)和接收器(B)的其它相鄰站(E)的信標中，該相鄰站(E)接收了發(fā)送器(A)和(一個或多個)接收器(B)的信標(21、22、31、32)中的預留信息。
11.任何上述權利要求的方法，其特征在于變成活動站的被動站在發(fā)送信標之前首先傾聽媒介中的信標，其中，該站在一個確定的周期中在媒介上收聽。
12.任何上述權利要求的方法，其特征在于信標包括幾個字段(42-49)并且?guī)刂谱侄?42)和/或幀主體字段(48)包括預留請求(404、488)。
13.任何上述權利要求的方法，其特征在于包括無競爭周期(CFP)的信標(21、22、31、32)是根據IEEE802.11及其擴展標準的。
14.任何上述權利要求的方法，其特征在于信標包括與預定的傳輸優(yōu)先權、預定傳輸?shù)念l率或代碼信道、預留的起始點和持續(xù)時間(43)、路由信息(408)、信標發(fā)送器或相鄰站將處于睡眠或活動或休眠模式的時間(406、407)中的一個有關的信息(409)，其中，睡眠或活動時間用它們的開始時間、持續(xù)時間和最后周期性或位圖(72)的形式來通知，其中，一個或幾個比特來通知該站在一個特定時隙(73)中的狀態(tài)。
15.任何上述權利要求的方法，其特征在于該信標包括一個位圖(72)，它通知超幀(60)內的時隙(73)的占用率，并且其中每一時隙包括一個或幾個比特。
16.具有用于在網絡中各站(A-E)之間傳輸數(shù)據的媒介的無線通信網，該通信網包括根據第一協(xié)議(DRP)運行的至少一個站(A、B、E)和根據第二協(xié)議(802.11)運行的第二站(C、D)，在第一和第二協(xié)議內提供一個無競爭周期(23)，其中，在無競爭周期(23)中，第一類站(A、B、E)對媒介的訪問根據第一協(xié)議被規(guī)定，而第二站(C、D)對媒介的訪問根據第二協(xié)議被規(guī)定，其中，媒介的預留是通過一個包括根據第二協(xié)議的預留信令(CFP)的信標信號(21、22)而通知的。
17.權利要求15的無線通信網，包括多個站(A-E)，其中，至少兩個站(A-E)使用一個協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定被偷聽的信標信號(21、22、31、32)，該信標信號必須被每個活動站(A-E)注意，其中，通過廣播一個包括根據第二協(xié)議的無競爭周期(CFP)信號的信標，至少一個第一類站通知一個無競爭周期(CFP)作為用于預留未來的傳輸?shù)氖侄巍?br> 18.在根據IEEE802.11協(xié)議的WLAN中使用權利要求1到15中任意一種方法。
19.一個計算機程序或一個計算機程序在硬件中的實施，它由處理器運行并且包括用于實施權利要求1到15中任意一個要求的媒介分發(fā)預留方法的指令。
20.使用權利要求1-15中的一個所要求的方法的通信裝置。
全文摘要
在無線通信網中預留媒介以用于該網絡的站(A－E)之間的數(shù)據傳輸?shù)姆椒?，所述網絡包括根據第一協(xié)議(DRP)運行的至少一個站(A、B、E)和根據第二協(xié)議(802.11)運行的第二站(C、D)，所述方法包括下列步驟在第一和第二協(xié)議內提供一個無競爭周期(23)；執(zhí)行媒介預留以用于根據第一協(xié)議的第一類站(A、B、E)；和執(zhí)行媒介預留以用于根據第二協(xié)議的第二站(C、D)，通過利用相同的信號(21、22、31、33)來通知用于第一和第二協(xié)議的無競爭周期。特別地，使用一個信標信號，其中，該信標包括一個能被第二站(C、D)認出并且接收的信號(488)。附加信息(404)被添加到信標幀(41)中以便預留用于第一類站(A、B、E)的預留周期(23)。
文檔編號H04W74/02GK1951068SQ200580014594
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月4日 優(yōu)先權日2004年5月7日
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