ИНИЦИИРУЮЩИЕ КАДРЫ, АДАПТИРОВАННЫЕ К ПАКЕТНЫМ ПОЛИТИКАМ В 802.11-СЕТИ
INITIATING FRAMES ADAPTED TO PACKET POLICIES IN 802.11-NETWORK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к сетям беспроводной связи, а более конкретно, к случайному выделению для связи в восходящей линии связи OFDMA-подканалов (или единиц ресурсов), формирующих, например, составной канал связи. Один вариант применения способа относится к передаче беспроводных данных по сети беспроводной связи с использованием множественного доступа со считыванием несущей и с предотвращением коллизий (CSMA/CA), причем сеть является доступной посредством множества узловых устройств.
Уровень техники
IEEE 802.11 MAC-стандарт задает способ, которым беспроводные локальные вычислительные сети (WLAN) должны работать на физическом уровне и уровне управления доступом к среде (MAC). Типично, рабочий режим уровня 802.11 MAC (управления доступом к среде) реализует известную функцию распределенной координации (DCF), которая базируется на конкурентном механизме на основе так называемой технологии множественного доступа со считыванием несущей и с предотвращением коллизий (CSMA/CA).
Стандарт или рабочий режим по протоколу доступа к среде 802.11 главным образом направлен на управление узлами связи, ожидающими становления беспроводной среды бездействующей, с тем чтобы пытаться осуществлять доступ к беспроводной среде.
Сетевой рабочий режим, заданный посредством IEEE 802.11ac-стандарта, предоставляет стандарт сверхвысокой пропускной способности (VHT) посредством, в числе других средств, перемещения из полосы частот на 2.4 ГГц, которая считается очень подверженной помехам, в полосу частот на 5 ГГц, за счет этого обеспечивая возможность использования более широких смежных по частоте каналов на 80 МГц, два из которых могут необязательно комбинироваться, чтобы получать канал на 160 МГц в качестве рабочей полосы частот беспроводной сети.
802.11ac-стандарт также настраивает управляющие кадры, к примеру, кадры готовности к передаче (RTS) и готовности к приему (CTS), чтобы обеспечивать составные каналы с варьирующимися и предварительно заданными полосами пропускания в 20, 40 или 80 МГц, причем составные каналы состоят из одного или более каналов, которые являются смежными в рабочей полосе частот. Составной канал на 160 МГц является возможным посредством комбинации двух составных каналов на 80 МГц в рабочей полосе частот на 160 МГц. Управляющие кадры указывают ширину канала (полосу пропускания) для целевого составного канала.
Составной канал, следовательно, состоит из первичного канала, на котором данный узел выполняет процедуру EDCA-отката с возвратом, чтобы осуществлять доступ к среде и, по меньшей мере, одного вторичного канала, например, в 20 МГц. Первичный канал используется посредством узлов связи для того, чтобы считывать то, является или нет канал бездействующим, и первичный канал может расширяться с использованием вторичного канала или каналов, чтобы формировать составной канал.
Считывание бездействия канала осуществляется с использованием CCA (оценки состояния канала), а более конкретно, CCA-ED, что означает обнаружение CCA-энергии. CCA-ED является способностью любого узла обнаруживать не-802.11-энергию в канале и откатывать с возвратом передачу данных. Пороговое ED-значение, на основе которого сравнивается энергия, обнаруженная по каналу, например, задается на 20 дБ выше минимальной чувствительности PHY-уровня узла. Если энергия внутриполосных сигналов пересекает это пороговое значение, CCA поддерживается занятой до тех пор, пока энергия среды снова не станет ниже порогового значения.
С учетом древовидного разбиения рабочей полосы частот на элементарные каналы на 20 МГц, некоторые вторичные каналы называются "третичными или четверичными каналами".
В 802.11ac, все передачи, и в силу этого возможные составные каналы, включают в себя первичный канал. Это обусловлено тем, что узлы выполняют полный множественный доступ со считыванием несущей и с предотвращением коллизий (CSMA/CA) и отслеживание на основе вектора резервирования сети (NAV) только на первичном канале. Другие каналы назначаются в качестве вторичных каналов, на которых узлы имеют только характеристики CCA (оценки состояния канала), т.е. обнаружения состояния/статуса бездействия или занятости упомянутого вторичного канала.
Проблема при использовании составных каналов, как задано в 802.11n или 802.11ac (или 802.11ax), заключается в том, что 802.11n- и 802.11ac-совместимые узлы (т.е. HT-узлы, означающие узлы с высокой пропускной способностью) и другие унаследованные узлы (т.е. не-HT-узлы, совместимые, например, только с 802.11a/b/g) должны сосуществовать в идентичной беспроводной сети и в силу этого должны совместно использовать каналы на 20 МГц.
Чтобы справляться с этой проблемой, 802.11n- и 802.11ac-стандарты предоставляют возможность дублировать управляющие кадры (например, RTS/CTS- или авто-CTS-, или ACK-кадры, чтобы подтверждать корректный или ошибочный прием отправленных данных) в унаследованном 802.11a-формате (называемом "не-HT"), чтобы устанавливать защиту запрашиваемой TXOP для всего составного канала.
Любой унаследованный 802.11a-узел, который использует любой канал на 20 МГц, участвующий в составном канале, должен иметь сведения по текущей связи в используемом канале на 20 МГц. Как результат, предотвращается инициирование новой передачи посредством унаследованного узла до конца текущей TXOP по составному каналу, разрешенной для 802.11n/ac-узла.
Как изначально предлагается посредством 802.11n, дублирование традиционной 802.11a- или "не-HT"-передачи предоставляется, чтобы обеспечивать возможность одновременной отправки двух идентичных управляющих не-HT-кадров в 20 МГц по первичному и вторичному каналам, формирующим используемый составной канал.
Этот подход расширен для 802.11ac, чтобы обеспечивать возможность дублирования по каналам, формирующим составной канал на 80 МГц или 160 МГц. В оставшейся части настоящего документа, "дублированный не-HT-кадр" или "дублированный управляющий не-HT-кадр", или "дублированный управляющий кадр" означает то, что узловое устройство дублирует традиционную или "не-HT"-передачу данного управляющего кадра по вторичному каналу(ам) на 20 МГц рабочей полосы частот (на 40 МГц, 80 МГц или 160 МГц).
На практике, чтобы запрашивать составной канал (равный или превышающий 40 МГц) для новой TXOP, 802.11n/ac-узел выполняет процедуру EDCA-отката с возвратом в первичном канале на 20 МГц. Параллельно, он выполняет механизм считывания канала, такой как обнаружение сигналов оценки состояния канала (CCA), на вторичных каналах, чтобы обнаруживать вторичный канал или каналы, которые являются бездействующими (состояние/статус канала является "бездействующим") в течение PIFS-интервала перед началом новой TXOP (т.е. до того, как истекает счетчик времени отката с возвратом).
Позднее, Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) официально утвердил исследовательскую группу 802.11ax, в качестве последователя 802.11ac. Первичная цель исследовательской группы 802.11ax состоит в исследованиях на предмет повышения скорости передачи данных в устройствах беспроводной связи, используемых в плотных сценариях развертывания.
Последние разработки в 802.11ax-стандарте нацелены на оптимизацию использования составного канала посредством нескольких узлов в беспроводной сети, имеющей точку доступа (AP). Фактически, типичный контент имеет важный объем данных, например, связанный с аудиовизуальным и интерактивным контентом в реальном времени высокой четкости. Кроме того, известно, что производительность CSMA/CA-протокола, используемого в IEEE 802.11-стандарте, быстро ухудшается по мере того, как увеличивается число узлов и объем трафика, т.е. в плотных WLAN-сценариях.
Число крупных коллизий и ассоциированных повторных передач существенно увеличивается по мере того, как возрастает плотность сети.
Проблемная ситуация рассматривает так называемые "небольшие пакеты", т.е. MAC-пакеты, которые внутренне страдают от важного объема служебной информации (относительно объема рабочих данных) вследствие, например, MAC-заголовка, как времена ожидания, чтобы осуществлять доступ к беспроводной среде и т.д. Чем выше число небольших пакетов, тем выше потери полосы пропускания сети вследствие соответствующего объема служебной информации и в силу этого тем выше число коллизий и повторных передач, ассоциированных с небольшими пакетами.
Помимо этого, проблемная ситуация ухудшается, поскольку хотя объем служебной информации вследствие MAC-заголовка является фиксированным, время ожидания увеличивается с числом узлов (среда для доступа совместно используется между более высоким числом узлов) и с числом коллизий.
Общепринятые трафики (или диспетчеризованные трафики, управляемые посредством AP) в силу этого могут страдать от небольших пакетов, передаваемых по сети.
Тем не менее, диспетчеризованные трафики не являются основными трафиками в базовом наборе служб (BSS), состоящем из AP и ее зарегистрированных узлов.
Для совместной координации узлов, введена новая функция гибридной координации (HCF), которая включает в себя два способа доступа к каналу: доступ к каналу под управлением HCF (HCCA) и усовершенствованный распределенный доступ к каналу (EDCA). Как EDCA, так и HCCA задают категории трафика (TC), чтобы регулировать поддержку QoS (качества обслуживания) посредством различения и согласования служебных параметров узла. Например, электронная почта может назначаться классу с низким приоритетом, а речь по беспроводной LAN (VoWLAN) может назначаться классу с высоким приоритетом.
Задаются четыре категории доступа:
AC_BK представляет собой наименьший приоритет для фоновых данных,
AC_BE представляет собой следующий приоритет для данных на основе принципа максимальной эффективности,
AC_VI представляет собой приоритет для видеоприложений, и
AC_VO представляет собой приоритет для речевых приложений.
Каждой категории доступа фактически принадлежат два класса трафика, заданные в IEEE-стандарте 802.11. В нижеупомянутом документе, классы трафика и категории доступа беспристрастно используются для того, чтобы обозначать идентичную идею.
Этот QoS-трафик, по сути, является несправедливым. Коллизии и повторные передачи усилены в плотных окружениях, таких как окружения, разрешаемые посредством 802.11ax, в силу этого приводя к плохой эффективности беспроводной среды.
В этом контексте, рассматривается многопользовательская передача, чтобы обеспечивать возможность нескольких одновременных передач различным пользователям в направлениях нисходящей линии связи и восходящей линии связи. В восходящей линии связи, многопользовательские передачи могут использоваться для того, чтобы уменьшать вероятность коллизии посредством предоставления возможности нескольким узлам одновременно передавать и повышать пропускную способность сети посредством организации по принципу взаимности служебной информации (заголовок, времена ожидания,...,) по MAC-пакетам.
Чтобы фактически выполнять такую многопользовательскую передачу, предложено разбивать предоставленный канал на 20 МГц на подканалы (элементарные подканалы), также называемые в качестве единиц ресурсов (RU), которые совместно используются в частотной области несколькими пользователями, например, на основе технологии множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA).
OFDMA представляет собой многопользовательское варьирование OFDM, которое возникает в качестве новой ключевой технологии для того, чтобы повышать эффективность в беспроводных сетях на основе передовой инфраструктуры. Он комбинирует OFDM на физическом уровне с множественным доступом с частотным разделением каналов (FDMA) на MAC-уровне, обеспечивая возможность назначения различных поднесущих или тонов различным узлам, чтобы повышать параллелизм. Смежные поднесущие зачастую подвергаются аналогичным характеристикам канала и в силу этого группируются в подканалы: OFDMA-подканал или RU в силу этого представляет собой набор поднесущих или тонов.
Как установлено в настоящее время, степень детализации таких OFDMA-подканалов превышает исходную полосу частот канала на 20 МГц. Типично, подканал на 5 МГц или на 2 МГц может предполагаться в качестве минимальной ширины, в силу этого задавая, например, девять подканалов или единиц ресурсов в одном канале на 20 МГц.
Чтобы поддерживать многопользовательскую восходящую линию связи, т.е. передачу по восходящей линии связи в точку доступа (AP) на основе 802.11ax в течение разрешенной TXOP, AP на основе 802.11ax должна предоставлять служебную информацию для задания NAV посредством унаследованных узлов (не802.11ax-узлов) и для определения выделения единиц ресурсов (RU) посредством 802.11ax-узлов и для использования в качестве начала отсчета времени для синхронизации выдачи данных.
Предложена отправка посредством AP инициирующего кадра (TF) в 802.11ax-узлы, чтобы инициировать связь в восходящей линии связи.
Документ IEEE 802.11-15/0365 предлагает, чтобы "инициирующий" кадр (TF) отправлялся посредством AP, чтобы запрашивать передачу многопользовательской (OFDMA) PPDU восходящей линии связи (UL) из нескольких узлов. В ответ, узлы передают UL MU (OFDMA) PPDU в качестве немедленных ответов на инициирующий кадр. Все передающие устройства могут отправлять данные одновременно, но с использованием непересекающихся наборов RU (т.е. частот в OFDMA-схеме), что приводит к передачам с меньшими помехами.
OFDMA для того, чтобы предоставлять многопользовательскую передачу в 802.11ax, требует точной межпользовательской символьной синхронизации, чтобы поддерживать ортогональность между различными OFDMA-подканалами или RU.
Помимо этого, различные узлы, передающие PPDU по RU, должны синхронизировать конец своей передачи PPDU. В противном случае, если узел завершает свою передачу раньше, неиспользуемая RU может получаться посредством узла OBSS (перекрывающейся подсистемы базовой станции), который затем может инициировать новую передачу.
Это может вызывать помехи следующим блочным подтверждениям приема (BA), отправленным посредством AP в узлы.
Это также может беспокоить AP при приеме других текущих PPDU.
Чтобы синхронизировать конец своей передачи PPDU, узлы должны отправлять данные по RU до конца TXOP-длительности, указываемой в инициирующем кадре. На практике, узлы начинают отправку дополняющих данных (как задано в документе IEEE 802.11-15/617), если они завершают передачу рабочих данных перед концом TXOP.
Полоса пропускания или ширина целевого составного канала также передается в служебных сигналах в TF-кадре, что означает то, что добавляется значение в 20, 40, 80 или 160 МГц. TF-кадр отправляется по первичному каналу на 20 МГц и дублируется (реплицируется) по другим каналам на 20 МГц, формирующим целевой составной канал. Как описано выше для дублирования управляющих кадров, предполагается, что каждый близлежащий унаследованный узел (не-HT- или 802.11ac-узлы), принимающий TF по своему первичному каналу, затем задает NAV равным значению TXOP-длительности, указываемому в TF-кадре. Это предотвращает доступ посредством этих унаследованных узлов к каналам целевого составного канала в течение TXOP.
Единица ресурсов (RU) может быть зарезервирована для конкретного узла, причем в этом случае AP указывает, в TF, узел, для которого зарезервирована RU. Такая RU называется диспетчеризованной RU. Указываемый узел не должен обязательно выполнять конкуренцию для осуществления доступа к диспетчеризованной RU, зарезервированной для него.
Чтобы лучше повышать эффективность системы в отношении неуправляемого трафика в AP (например, управляющих кадров восходящей линии связи из ассоциированных узлов, неассоциированных узлов, намеревающихся достигать AP, или просто неуправляемого трафика данных), документ IEEE 802.11-15/0604 предлагает новый инициирующий кадр (TF-R) выше предыдущей UL MU-процедуры, обеспечивающий произвольный доступ к OFDMA TXOP. Другими словами, к единице ресурсов (RU) может случайно осуществляться доступ посредством более чем одного узла. Такая RU называется случайной RU и указывается как означенная в TF. Случайные RU могут служить в качестве основы для конкуренции между узлами, готовыми к осуществлению доступа к среде связи для отправки данных.
Процедура случайного выбора ресурсов еще не задана. Известно только то, что инициирующий кадр может задавать только диспетчеризованные RU либо только случайные RU в целевом составном канале.
Безотносительно используемой процедуры случайного выбора ресурсов, многопользовательская передача на основе механизма на основе инициирующих кадров должна повышать пропускную способность сети посредством организации по принципу взаимности объема служебной информации по узлам. Фактически, объем служебной информации по времени ожидания в целом уменьшается.
Тем не менее, считается, что механизм на основе инициирующих кадров по-прежнему страдает от проблемы объема служебной информации, главным образом перемещаемой от времени ожидания ко времени дополнения.
Если точнее, механизм на основе инициирующих кадров предоставляет только общую RU, в которой дополнение должно выполняться, чтобы обеспечивать достижение конца TXOP и не допускать помех унаследованным узлам. Такое дополнение повышает общие затраты в виде объема служебной информации. Эти дополнительные затраты на передачу служебной информации вследствие дополнения усилены для так называемых небольших пакетов, поскольку они используют очень небольшую часть выделяемых RU.
Таким образом, в частности, для небольших пакетов, усиления в уменьшении времени ожидания может не быть достаточно для того, чтобы компенсировать потери вследствие дополнения. Как результат, полный объем служебной информации может не уменьшаться, вопреки намеченной цели при введении механизма на основе инициирующих кадров.
Кроме ситуации небольших пакетов, различные виды трафика данных обычно сосуществуют в различных RU, каждый из которых имеет различные требования с точки зрения количества данных, которые следует передавать, задержки, TXOP-длительности и т.д. Такая неоднородность различных PPDU, передаваемых посредством узлов, может приводить к наличию огромного количества дополняющих данных в некоторых RU, и в силу этого, к радикальному снижению эффективности использования канала.
Можно отметить, что проблема дополнения также может усиливаться при использовании различных модуляций (схемы модуляции и кодирования), чтобы обрабатывать расстояние (от узла до AP) и варьирование отношения "сигнал-шум" (изменение характеристик канала) через различные тракты, т.е. через различные RU, заключающие в себе различные узлы.
Таким образом, существует потребность в том, чтобы улучшать эту ситуацию и уменьшать влияние дополнения на эффективность использования сети.
Помимо этого, также может использоваться преимущество различных видов трафика данных, сосуществующих в различных RU, для того чтобы улучшать использование сети.
Сущность изобретения
Общая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять способы и устройства беспроводной связи в беспроводной сети. Беспроводная сеть включает в себя точку доступа и множество узлов, все из которых совместно используют физическую среду беспроводной сети.
Настоящее изобретение разработано, чтобы преодолевать одно или более вышеприведенных ограничений.
В этом контексте, настоящее изобретение нацелено на предоставление способов беспроводной связи, улучшающих использование сети и, в свою очередь, имеющих улучшенные механизмы для защиты от коллизий в каналах связи.
Изобретение может применяться к любой беспроводной сети, в которой точка доступа предоставляет зарегистрированные узлы с множеством подканалов (или единиц ресурсов), формирующих канал связи. Канал связи представляет собой элементарный канал, на котором узлы выполняют считывание, чтобы определять то, является он бездействующим или занятым.
Изобретение является, в частности, подходящим для передачи данных в AP IEEE 802.11ax-сети (и в будущей версии).
Первые основные варианты осуществления изобретения предоставляют, с точки зрения точки доступа, способ беспроводной связи в беспроводной сети, содержащей точку доступа и множество узлов, при этом способ содержит, в точке доступа, этап отправки инициирующего кадра в узлы, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задает множество единиц ресурсов, формирующих канал связи,
- при этом инициирующий кадр включает в себя индикатор, ограничивающий данные, которые должны отправляться, по меньшей мере, по одной из единиц ресурсов, данными, имеющими ограниченный тип данных.
Идентичные первые основные варианты осуществления изобретения предоставляют, с точки зрения узла, способ беспроводной связи в беспроводной сети, содержащей точку доступа и множество узлов, при этом способ содержит, в одном из упомянутых узлов:
- прием инициирующего кадра из точки доступа, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задает множество единиц ресурсов, формирующих канал связи;
- определение, из инициирующего кадра, индикатора, задающего ограниченный тип данных, авторизованных для, по меньшей мере, одной из единиц ресурсов;
- определение, из локального передающего запоминающего устройства, данных, имеющих тип, соответствующий определенному ограниченному типу данных; и
- передачу определенных данных в точку доступа по упомянутой единице ресурсов.
Благодаря индикатору, указывающему ограниченный тип данных, точка доступа имеет возможность направлять или управлять узлами в процессе выбора данных, которые следует передавать по RU. Как следствие, AP может эффективно адаптировать RU к типам данных, что приводит к оптимизации использования RU.
Корреляционно, изобретение предоставляет устройство связи, выступающее в качестве точки доступа, в беспроводной сети, также содержащей множество узлов, причем устройство связи, выступающее в качестве точки доступа, содержит, по меньшей мере, один микропроцессор, выполненный с возможностью выполнения этапа отправки инициирующего кадра в узлы, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задает множество единиц ресурсов, формирующих канал связи,
- при этом инициирующий кадр включает в себя индикатор, ограничивающий данные, которые должны отправляться, по меньшей мере, по одной из единиц ресурсов, данными, имеющими ограниченный тип данных.
С точки зрения узла, изобретение также предоставляет устройство связи в беспроводной сети, содержащей точку доступа и множество узлов, причем устройство связи представляет собой один из узлов и содержит, по меньшей мере, один микропроцессор, выполненный с возможностью выполнения этапов:
- приема инициирующего кадра из точки доступа, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задает множество единиц ресурсов, формирующих канал связи;
- определения, из инициирующего кадра, индикатора, задающего ограниченный тип данных, авторизованных для, по меньшей мере, одной из единиц ресурсов;
- определения, из локального передающего запоминающего устройства, данных, имеющих тип, соответствующий определенному ограниченному типу данных; и
- передачи определенных данных в точку доступа по упомянутой единице ресурсов.
Необязательные признаки вариантов осуществления изобретения задаются в прилагаемой формуле изобретения. Некоторые из этих признаков поясняются ниже в отношении способа, при этом они могут преобразовываться в признаки системы, выделенные для любого узлового устройства согласно вариантам осуществления изобретения.
В вариантах осуществления, ограниченный тип данных задает небольшие MAC-пакеты относительно MAC-пакетов, передаваемых по беспроводной сети. Как следствие, AP может командовать узлам передавать свои так называемые небольшие пакеты. Как следствие, узлы реже тратят время на то, чтобы получать TXOP для отправки небольших пакетов. Это значительно способствует уменьшению общих затрат на передачу служебной информации вследствие небольших пакетов. Как следствие, улучшается использование сети.
В конкретных вариантах осуществления, небольшие MAC-пакеты представляют собой MAC-пакеты, имеющие размер пакета, меньший предварительно определенного максимального размера небольшого пакета (т.е. порогового значения). Например, предварительно заданный максимальный размер небольшого пакета равен так называемому набору пороговых RTS-параметров для беспроводной сети согласно 802.11-стандарту. Известно, что пороговый RTS-параметр представляет собой управляемый параметр 802.11-сети, используемый для того, чтобы определять, когда (т.е. с какого размера MAC-пакетов) RTS/CTS-процедура установления связи должна предшествовать пакету данных.
Как следствие, небольшие пакеты, которые обычно обрабатываются без RTS/CTS-процедуры установления связи (т.е. для которых должен исключаться объем служебной информации вследствие RTS/CTS), обрабатываются в сериях с использованием TF.
В разновидностях, небольшие MAC-пакеты представляют собой MAC-пакеты, имеющие объем служебной информации вследствие MAC-заголовка в пакетах, который выше предварительно определенного максимального объема служебной информации (т.е. порогового значения), например, 20% или 30%. Фактически, эти пакеты, уже имеющие большой внутренний объем служебной информации, предпочтительно должны обрабатываться совместно посредством серий во избежание наличия слишком большого дополнительного объема служебной информации в расчете на пакет.
Предусмотрены некоторые типы пакетов, которые внутренне имеют одно или другое вышеуказанное определение. Например, управляющие пакеты, по сути, представляют собой небольшие пакеты.
В конкретных вариантах осуществления, предварительно определенный максимальный размер небольшого пакета или максимальный объем служебной информации указывается в инициирующем кадре.
В вариантах осуществления с точки зрения точки доступа, способ дополнительно может содержать регулирование предварительно определенного максимального размера небольшого пакета или максимального объема служебной информации в зависимости от инициирующего кадра, на основе статистики сети по одной или более предыдущих возможностей передачи.
Эти два условия позволяют AP эффективно осуществлять управление небольшими пакетами по мере совершенствования характеристик сети.
В вариантах осуществления с точки зрения узла, локальное передающее запоминающее устройство узла включает в себя множество упорядоченных очередей передачи, каждая из которых ассоциирована с динамическим значением приоритета (т.е. значение приоритета претерпевает изменения со временем. В 802.11-схеме, значение приоритета соответствует значению счетчика времени отката с возвратом при конкуренции, ассоциированного с каждой очередью передачи); и
- определение данных, имеющих тип, соответствующий определенному ограниченному типу данных, содержит выбор, по меньшей мере, одного небольшого пакета из набора одного или более небольших пакетов, причем набор состоит из одного из следующего:
- первый небольшой пакет из очереди передачи, имеющей наивысшее значение приоритета,
- первый небольшой пакет из каждой очереди передачи,
- все небольшие пакеты из всей очереди передачи,
- все пакеты очереди передачи, сохраняющей только небольшие пакеты.
В силу этого может адаптироваться стратегия относительно узлов.
В вариантах осуществления, упомянутая одна единица ресурсов имеет минимальную частотную ширину, авторизованную посредством 802.11-стандарта. В настоящее время, канал на 20 МГц может разбиваться максимум на девять идентичных единиц ресурсов, т.е. с минимальной частотной шириной в 2,03 МГц. Это условие оптимизирует использование RU для небольших пакетов. Как результат, оно также увеличивает число узлов, которые могут отправлять небольшие пакеты по RU предоставленного составного канала.
В вариантах осуществления, ограниченный тип данных задает тип трафика данных. Как следствие, AP может командовать узлам передавать некоторые виды данных в ответ на конкретный TF. Как выясняется ниже, AP затем адаптирует RU согласно разрешенным типам трафика, чтобы оптимизировать использование полосы пропускания сети.
В конкретных вариантах осуществления, ограниченный тип трафика данных представляет собой одну из четырех категорий доступа, заданных в 802.11-стандарте, а именно, AC_BK для фоновых данных, AC_BE для данных на основе принципа максимальной эффективности, AC_VI для видеоприложений и AC_VO для речевых приложений.
В конкретных вариантах осуществления с точки зрения AP, способ дополнительно содержит определение ограниченного типа трафика данных из множества предварительно заданных типов трафика (например, вышеприведенных четырех категорий доступа), на основе:
- либо статистики сети по объему данных, принимаемых в одной или более предыдущих возможностей передачи для каждого из предварительно заданных типов трафика,
- либо полного размера очереди для каждого из предварительно заданных типов трафика, причем полный размер очереди для предварительно заданного типа трафика суммирует размеры очередей передачи, которые ассоциированы, в узлах, с предварительно заданным типом трафика. AP может получать эту информацию из каждого узла, поскольку MAC-заголовок 802.11-стандарта PPDU, отправленных посредством узлов, включает в себя поле "размер очереди", через которое узлы указывают объем своего буферизованного трафика для данного типа трафика. Таким образом, AP имеет возможность вычислять глобальную статистику по полному размеру очереди для каждого типа трафика и компоновать ассоциированный инициирующий кадр с выделенным типом RU-трафика.
В конкретных вариантах осуществления с точки зрения узла, определение, из локального передающего запоминающего устройства, данных, имеющих тип, соответствующий определенному ограниченному типу данных, включает в себя выбор данных в очереди передачи, сохраняющей данные, имеющие только определенный ограниченный тип данных. Это, в частности, применяется к случаю, в котором ограниченный тип данных представляет собой одну из четырех категорий доступа, заданных выше. В этом случае, обработка в узле является очень простой, поскольку он должен осуществлять доступ только к одной очереди передачи, в зависимости от ограниченного типа данных, ассоциированных с используемой RU.
В конкретных вариантах осуществления с точки зрения узла, локальное передающее запоминающее устройство узла включает в себя множество очередей передачи, каждая из которых ассоциирована с динамическим значением приоритета и с типом трафика, и способ дополнительно содержит:
- последовательное рассмотрение очереди передачи согласно порядку значений приоритетов от наивысшего к наименьшему до тех пор, пока данные не будут отправлены по единице ресурсов,
- и для каждой последовательно рассматриваемой очереди передачи, определение того, имеет или нет единица ресурсов в канале связи ограниченный тип трафика, и в случае положительного определения, передачу данных из очереди передачи, рассматриваемой в данный момент на определенной единице ресурсов.
Эта конфигурация поддерживает порядок приоритетов, заданный в 802.11-стандарте, за счет этого поддерживая справедливость между узлами.
В вариантах осуществления, способ дополнительно содержит определение частоты отправки инициирующего кадра, имеющего индикатор ограниченного типа, на основе статистики сети по одной или более предыдущих возможностей передачи. Это способствует улучшению использования сети, поскольку AP динамически адаптирует число возможностей для узлов, чтобы передавать конкретные данные (небольшие пакеты или имеющие типы трафика), к характеристикам сети.
В других вариантах осуществления, способ дополнительно содержит определение числа единиц ресурсов, формирующих канал связи, на основе статистики сети по одной или более предыдущих возможностей передачи. Это способствует улучшению использования сети, поскольку число узлов, которые могут передавать данные в течение следующей TXOP, динамически регулируется согласно характеристикам сети.
В конкретных вариантах осуществления, статистика сети включает в себя одно или более из следующего:
- число узлов, зарегистрированных в точке доступа в беспроводной сети,
- число коллизий или долю коллизий (число конфликтующих RU из числа RU), возникающих в течение одной или более предыдущих возможностей передачи,
- распределение размеров пакетов, принимаемых посредством точки доступа, в частности, распределение размеров пакетов относительно максимального размера пакета (т.е. задание небольших пакетов),
- объем данных, передаваемых посредством узлов,
- объем данных, передаваемых посредством узлов для каждого типа трафика из множества предварительно заданных типов трафика,
- коэффициент занятости среды, например, коэффициент занятого времени среды за некоторый заданный период (например, одна секунда).
В вариантах осуществления, инициирующий кадр включает в себя один индикатор, который задает идентичный ограниченный тип данных для всех единиц ресурсов, по меньшей мере, одного канала связи, т.е. для полного составного канала. В силу этого минимизируется объем служебной информации вследствие индикатора.
В разновидностях, инициирующий кадр включает в себя один индикатор в расчете на единицу ресурсов, в силу этого задавая различные ограниченные типы данных для различных соответствующих единиц ресурсов. Это служит для того, чтобы позволять большему числу узлов отправлять данные в течение текущей TXOP, поскольку узлы, имеющие различные типы данных, могут теперь отправлять через соответствующие RU в идентичном канале связи.
Вторые основные варианты осуществления изобретения предоставляют, с точки зрения точки доступа, способ беспроводной связи в беспроводной сети, содержащей точку доступа и множество узлов, при этом способ содержит, в точке доступа, этап отправки инициирующего кадра в узлы, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задает множество единиц ресурсов, формирующих канал связи, причем, по меньшей мере, одна единица ресурсов имеет предварительно заданную частотную ширину единицы ресурсов,
- при этом способ дополнительно содержит, в точке доступа, этап определения длительности возможности передачи на основе предварительно заданной частотной ширины единицы ресурсов и предварительно определенного максимального размера небольшого пакета, так что, по меньшей мере, одна единица ресурсов может включать в себя только MAC-пакеты, имеющие размер пакета, меньший предварительно определенного максимального размера небольшого пакета.
Эта конфигурация позволяет точке доступа командовать узлам передавать свои так называемые небольшие пакеты (т.е. имеющие размер пакета, меньший предварительно определенного максимального размера пакета). Это достигается посредством задания размера TXOP надлежащим образом с учетом предварительно заданной ширины единицы ресурсов.
Одно преимущество использования этого подхода для того, чтобы инструктировать передачу небольших пакетов, состоит в том, что он является полностью совместимым с 802.11ax-стандартом. Фактически, дополнительная информация не предоставляется, и узлы по-прежнему выполняют идентичный процесс, чтобы выбирать данные, совпадающие с тем, что предлагает RU.
Корреляционно, изобретение предоставляет устройство связи, выступающее в качестве точки доступа, в беспроводной сети, также содержащей множество узлов, причем устройство связи, выступающее в качестве точки доступа, содержит, по меньшей мере, один микропроцессор, выполненный с возможностью выполнения этапа отправки инициирующего кадра в узлы, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задает множество единиц ресурсов, формирующих канал связи, причем, по меньшей мере, одна единица ресурсов имеет предварительно заданную частотную ширину единицы ресурсов,
- при этом микропроцессор дополнительно выполнен с возможностью выполнения этапа определения длительности возможности передачи на основе предварительно заданной частотной ширины единицы ресурсов и предварительно определенного максимального размера небольшого пакета, так что, по меньшей мере, одна единица ресурсов может включать в себя только MAC-пакеты, имеющие размер пакета, меньший предварительно определенного максимального размера небольшого пакета.
Необязательные признаки вариантов осуществления изобретения задаются в прилагаемой формуле изобретения. Некоторые из этих признаков поясняются ниже в отношении способа, при этом они могут преобразовываться в признаки системы, выделенные для любого узлового устройства согласно вариантам осуществления изобретения.
В вариантах осуществления, предварительно заданный максимальный размер небольшого пакета равен так называемому набору пороговых RTS-параметров для беспроводной сети согласно 802.11-стандарту.
В вариантах осуществления, предварительно заданная ширина единицы ресурсов представляет собой минимальную частотную ширину, авторизованную посредством 802.11-стандарта.
Частота для отправки такого инициирующего кадра или число единиц ресурсов в канале связи также может определяться динамически, как пояснено выше со ссылкой на первые основные варианты осуществления.
Третьи основные варианты осуществления изобретения предоставляют, с точки зрения точки доступа, способ беспроводной связи в беспроводной сети, содержащей точку доступа и множество узлов, при этом способ содержит, в точке доступа, этап:
- отправки инициирующего кадра в узлы, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задает множество единиц ресурсов, формирующих канал связи, причем множество единиц ресурсов имеют одинаковую продолжительность;
- при этом единицы ресурсов в канале связи имеют различные частотные ширины.
Идентичные третьи основные варианты осуществления изобретения предоставляют, с точки зрения узла, способ беспроводной связи в беспроводной сети, содержащей точку доступа и множество узлов, при этом способ содержит, в одном из упомянутых узлов, этапы:
- приема инициирующего кадра из точки доступа, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и множество единиц ресурсов, формирующих канал связи, причем множество единиц ресурсов имеют одинаковую продолжительность, и
- передачи данных в точку доступа по одной из единиц ресурсов,
- при этом единицы ресурсов в канале связи имеют различные частотные ширины.
Использование полосы пропускания сети оптимизировано. Это достигается за счет наличия единиц ресурсов с различными частотными ширинами, т.е. с различными пропускными способностями передачи.
Как следствие, узлы могут эффективно выбирать единицы ресурсов, совпадающие с их потребностями, чтобы минимизировать дополнение.
Корреляционно, изобретение предоставляет устройство связи, выступающее в качестве точки доступа, в беспроводной сети, также содержащей множество узлов, причем устройство связи, выступающее в качестве точки доступа, содержит, по меньшей мере, один микропроцессор, выполненный с возможностью выполнения этапа отправки инициирующего кадра в узлы, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задает множество единиц ресурсов, формирующих канал связи, причем множество единиц ресурсов имеют одинаковую продолжительность;
- при этом единицы ресурсов в канале связи имеют различные частотные ширины.
С точки зрения узла, изобретение также предоставляет устройство связи в беспроводной сети, содержащей точку доступа и множество узлов, причем устройство связи представляет собой один из узлов и содержит, по меньшей мере, один микропроцессор, выполненный с возможностью выполнения этапов:
- приема инициирующего кадра из точки доступа, причем инициирующий кадр резервирует, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и множество единиц ресурсов, формирующих канал связи, причем множество единиц ресурсов имеют одинаковую продолжительность, и
- передачи данных в точку доступа по одной из единиц ресурсов,
- при этом единицы ресурсов в канале связи имеют различные частотные ширины.
Необязательные признаки вариантов осуществления изобретения задаются в прилагаемой формуле изобретения. Некоторые из этих признаков поясняются ниже в отношении способа, при этом они могут преобразовываться в признаки системы, выделенные для любого узлового устройства согласно вариантам осуществления изобретения.
В вариантах осуществления, каждая единица ресурсов ассоциирована с типом трафика данных, выбранным из четырех категорий доступа, заданных в 802.11-стандарте, а именно, AC_BK для фоновых данных, AC_BE для данных на основе принципа максимальной эффективности, AC_VI для видеоприложений и AC_VO для речевых приложений.
В конкретных вариантах осуществления, единица или единицы ресурсов, ассоциированные с типом трафика AC_BK и AC_BE, имеют первую частотную ширину, единица или единицы ресурсов, ассоциированные с AC_VO, имеют частотную ширину, в два раза превышающую первую частотную ширину, и единица или единицы ресурсов, ассоциированные с AC_VI, имеют частотную ширину, в четыре раза превышающую первую частотную ширину. Это условие оптимизирует использование полосы пропускания, поскольку размеры RU адаптированы к размеру контента, который они передают. Как результат единицы ресурсов, выделяемые небольшому контенту, имеют соответствующий размер для того, чтобы исключать слишком большое число дополнений.
В более конкретных вариантах осуществления, первая частотная ширина равна минимальной частотной ширине, авторизованной посредством 802.11-стандарта. В настоящее время, канал на 20 МГц разбивается максимум на девять идентичных единиц ресурсов, т.е. минимальная частотная ширина составляет 2,03 МГц. Это служит для того, чтобы предлагать наилучшую степень детализации для точки доступа при проектировании единиц ресурсов.
В конкретных вариантах осуществления, идентичная продолжительность единиц ресурсов меньше или равна четверти набора параметров TXOP-предела для беспроводной сети согласно 802.11-стандарту. Это условие преимущественно комбинируется с вышеуказанным относительным заданием размера (шириной) единиц ресурсов в зависимости от их ассоциированных типов трафика AC_BK, AC_BE, AC_VI или AC_VO. Фактически, воспроизведение на RU-ширине позволяет существенно уменьшать длительность TXOP и в силу этого дополнение для редко используемых RU.
В вариантах осуществления, связанных с узлами, каждая единица ресурсов ассоциирована с типом трафика данных, и способ дополнительно содержит, в узле:
- передачу, по одной единице ресурсов, данных, имеющих тип трафика, идентичный типу трафика, ассоциированному с единицей ресурсов.
Это помогает точке доступа регулировать способ, которым узлы используют единицы ресурсов. Узел доступа может задавать тип трафика для каждой единицы ресурсов в инициирующем кадре.
В вариантах осуществления, узел включает в себя множество очередей передачи, сохраняющих данные, которые должны отправляться, каждая из которых ассоциирована с динамическим значением приоритета, и способ дополнительно содержит:
- определение того, совпадает или нет одна из единиц ресурсов с объемом данных, которые должны отправляться в очереди передачи, имеющей наивысшее значение приоритета, и
- в случае положительного определения, передачу данных очереди передачи, имеющей наивысшее значение приоритета на совпадающей единице ресурсов.
Конечно, другие очереди передачи могут последовательно рассматриваться согласно порядку приоритетов, чтобы передавать свой контент в надлежащих (т.е. с оптимальным размером) RU.
В вариантах осуществления, способ дополнительно содержит адаптацию схемы модуляции для модуляции данных на единице ресурсов, причем адаптация максимизирует длительность передачи данных в пределах возможности передачи. Она также способствует уменьшению дополнения в RU, при усилении защиты данных от ошибок, возникающих в канале связи.
В вариантах осуществления, связанных с точкой доступа, каждая единица ресурсов ассоциирована с типом трафика данных, и способ дополнительно содержит:
- определение частотных ширин единиц ресурсов на основе статистики по данным, связанным с каждым типом трафика, принимаемым в одной или более предыдущих возможностей передачи.
Точка доступа должна динамически регулировать проектное решение по RU согласно потребностям узла, т.е. по мере совершенствования характеристик сети.
В конкретных вариантах осуществления, частотные ширины единиц ресурсов дополнительно регулируются на основе числа узлов, зарегистрированных в точке доступа. Это условие также способствует регулированию числа RU на основе числа узлов, поскольку частотные ширины RU могут регулироваться, чтобы позволить добавлять или удалять одну или более RU в канале связи.
В конкретных вариантах осуществления, частотная ширина единицы ресурсов, ассоциированной с типом трафика, дополнительно регулируется на основе схемы модуляции, используемой посредством узлов, чтобы отправлять данные, имеющие ассоциированный тип трафика в одной или более предыдущих возможностей передачи. Это условие способствует уменьшению дополнения в RU, когда передача полезных данных заканчивается, при повышении устойчивости передаваемых данных к ошибкам при передаче.
В вариантах осуществления, способ дополнительно содержит определение числа единиц ресурсов, формирующих канал связи, на основе статистики сети по одной или более предыдущих возможностей передачи.
Может использоваться статистика, идентичная статистике, заданной выше. В частности, может использоваться тип трафика данных (видео, речь, фоновый, на основе принципа максимальной эффективности), количество каждого типа трафика данных, число узлов, схема модуляции (MCS), используемая посредством каждого узла, схема модуляции (MCS), используемая в каждой RU, идентификационные данные установившегося трафика (потоковая передача видео, VoIP,...,) или случайный трафик (просмотр веб-страниц, управляющий кадр,...,).
Другой аспект изобретения относится к долговременному машиночитаемому носителю, сохраняющий программу, которая, при выполнении посредством микропроцессора или компьютерной системы в устройстве беспроводной сети, инструктирует устройству осуществлять любой способ, как задано выше.
Долговременный машиночитаемый носитель может иметь признаки и преимущества, которые являются аналогичными признакам и преимуществам, определенным выше и ниже относительно способов и узловых устройств.
Другой аспект изобретения относится к способу беспроводной связи в беспроводной сети, содержащей точку доступа и множество узлов, фактически, как описано в данном документе со ссылкой и как показано на фиг. 8 или фиг. 9, или фиг. 10, или фиг. 11, или фиг. 12, или фиг. 13 из прилагаемых чертежей.
По меньшей мере, части способов согласно изобретению могут быть машинореализованными. Соответственно, настоящее изобретение может принимать форму полностью аппаратного варианта осуществления, полностью программного варианта осуществления (включающего в себя микропрограммное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микрокод и т.д.) или варианта осуществления, комбинирующего программные и аппаратные аспекты, которые могут совместно, в общем, упоминаться в данном документе как "схема", "модуль" или "система". Кроме того, настоящее изобретение может принимать форму компьютерного программного продукта, осуществленного в любом материальном носителе, в представлении, имеющем машиноприменимый программный код, осуществленный на носителе.
Поскольку настоящее изобретение может быть реализовано в программном обеспечении, настоящее изобретение может быть осуществлено в качестве машиночитаемого кода для предоставления в программируемое устройство на любом подходящем носителе. Материальный носитель может содержать носитель хранения данных, такой как жесткий диск, устройство на магнитных лентах или полупроводниковое запоминающее устройство и т.п. Переходная несущая среда может включать в себя такой сигнал, как электрический сигнал, электронный сигнал, оптический сигнал, акустический сигнал, магнитный сигнал либо электромагнитный сигнал, например, микроволновый или RF-сигнал.
Краткое описание чертежей
Дополнительные преимущества настоящего изобретения должны становиться очевидными для специалистов в данной области техники после изучения чертежей и подробного описания. Далее описываются варианты осуществления изобретения, только в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 иллюстрирует типичную систему беспроводной связи, в которой могут реализовываться варианты осуществления изобретения;
Фиг. 2 является временной шкалой, схематично иллюстрирующей традиционный механизм связи согласно IEEE 802.11-стандарту;
Фиг. 3 иллюстрирует выделение 802.11ac-каналов, которые поддерживают полосу пропускания канала в 20 МГц, 40 МГц, 80 МГц или 160 МГц, как известно в данной области техники;
Фиг. 4 иллюстрирует пример 802.11ax-схемы OFDMA-передачи в восходящей линии связи, в которой AP выдает инициирующий кадр для резервирования возможности передачи OFDMA-подканалов (единиц ресурсов) по каналу в 80 МГц, как известно в данной области техники;
Фиг. 5 иллюстрирует примерные линии связи согласно примерному случайному выделению;
Фиг. 5a иллюстрирует пример использования восьми RU, формирующих составной канал;
Фиг. 6 показывает схематичное представление устройства связи или станции в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 7 показывает схематичное представление устройства беспроводной связи в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 8 иллюстрирует, с использованием блок-схемы последовательности операций способа, общие этапы первых вариантов осуществления настоящего изобретения, с точки зрения точки доступа;
Фиг. 9 иллюстрирует, с использованием блок-схемы последовательности операций способа, общие этапы первых вариантов осуществления настоящего изобретения, с точки зрения узла;
Фиг. 10 иллюстрирует, с использованием блок-схемы последовательности операций способа, общие этапы вторых вариантов осуществления настоящего изобретения, с точки зрения точки доступа;
Фиг. 11 иллюстрирует, с использованием блок-схемы последовательности операций способа, общие этапы вторых вариантов осуществления настоящего изобретения, с точки зрения узла;
Фиг. 12 иллюстрирует, с использованием блок-схемы последовательности операций способа, общие этапы третьих вариантов осуществления настоящего изобретения, с точки зрения точки доступа;
Фиг. 13 иллюстрирует, с использованием блок-схемы последовательности операций способа, общие этапы третьих вариантов осуществления настоящего изобретения, с точки зрения узла;
Фиг. 14 иллюстрирует пример проектирования RU составного канала согласно третьим вариантам осуществления; и
Фиг. 15 представляет примерный формат для передачи в служебных сигналах RU-атрибутов согласно первым, вторым и третьим вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Далее изобретение описывается посредством конкретных неограничивающих примерных вариантов осуществления и со ссылкой на чертежи.
Фиг. 1 иллюстрирует систему связи, в которой несколько узлов 101-107 связи (или станций) обмениваются кадрами данных по каналу 100 радиопередачи беспроводной локальной вычислительной сети (WLAN) под управлением центральной станции или точки 110 доступа (AP). Канал 100 радиопередачи задается посредством рабочей полосы частот, состоящей из одного канала или множества каналов, формирующих составной канал.
Доступ к совместно используемой радиосреде, чтобы отправлять кадры данных, основан на CSMA/CA-технологии для считывания несущей и недопущения коллизии посредством разделения параллельных передач в пространстве и времени.
Считывание несущей в CSMA/CA выполняется посредством физических и виртуальных механизмов. Виртуальное считывание несущей достигается посредством передачи управляющих кадров, чтобы резервировать среду до передачи кадров данных.
Затем, исходный узел сначала пытается через физический механизм считывать среду, которая является бездействующей, по меньшей мере, в течение одного периода времени DIFS (означает межкадровое DCF-разнесение), перед передачей кадров данных.
Тем не менее, если считывается то, что совместно используемая радиосреда занята в течение DIFS-периода, исходный узел продолжает ожидать до тех пор, пока радиосреда не станет бездействующей. Для этого, он запускает счетчик времени отката с возвратом с обратным отсчетом, спроектированный с возможностью истекать после числа временных квантов, выбранных случайно между [0, CW], где CW (целое число) называется "конкурентным окном". Этот механизм или процедура отката с возвратом представляет собой основу механизма предотвращения коллизий, который отсрочивает время передачи для случайного интервала, за счет этого уменьшая вероятность коллизий на совместно используемом канале. После периода времени отката с возвратом, исходный узел может отправлять данные или управляющие кадры, если среда является бездействующей.
Одна проблема передачи беспроводных данных состоит в том, что для исходного узла невозможно прослушивать при отправке, за счет этого предотвращая обнаружение повреждения данных посредством исходного узла вследствие явлений замирания канала или коллизий, или помех. Исходный узел по-прежнему не знает относительно повреждения отправленных кадров данных и продолжает передавать кадры без необходимости, в силу этого тратя впустую время доступа.
Механизм предотвращения коллизий из CSMA/CA в силу этого предоставляет подтверждение приема (ACK) отправленных кадров данных посредством приемного узла, если кадры успешно принимаются, чтобы уведомлять исходный узел в отношении того, что повреждение отправленных кадров данных не возникает.
ACK передается в конце приема кадра данных, сразу после периода времени, называемого "коротким межкадровым интервалом (SIFS)".
Если исходный узел не принимает ACK в пределах указанного ACK-тайм-аута или обнаруживает передачу другого кадра по каналу, он может логически выводить потери кадров данных. В этом случае, он, в общем, повторно диспетчеризует передачу кадров согласно вышеуказанной процедуре отката с возвратом. Тем не менее, это может рассматриваться как трата полосы пропускания, если повреждено только ACK, но кадры данных корректно приняты посредством приемного узла.
Чтобы повышать эффективность предотвращения коллизий из CSMA/CA, необязательно реализуется механизм четырехсторонней процедуры установления связи. Одна реализация известна как RTS/CTS-обмен, заданный в 802.11-стандарте.
RTS/CTS-обмен состоит в обмене управляющими кадрами, чтобы резервировать радиосреду до передачи кадров данных в течение возможности передачи, называемой "TXOP" в 802.11-стандарте, как описано ниже, в силу этого защищая передачи данных от дальнейших коллизий.
Фиг. 2 иллюстрирует поведение трех групп узлов в ходе традиционной связи по каналу на 20 МГц 802.11-среды: передающего или исходного узла 20, приемного узла 21 или адресата, или узла назначения и других узлов 22, не участвующих в текущей связи.
После начала процесса 270 отката с возвратом до передачи данных, станция, например, исходный узел 20, инициализирует счетчик времени отката с возвратом как случайное значение, как пояснено выше. Счетчик времени отката с возвратом постепенно уменьшается один раз в интервал 260 временного кванта в течение всего времени, когда радиосреда считывается как бездействующая (обратный отсчет начинается с T0, 23, как показано на чертеже).
Считывание канала, например, выполняется с использованием обнаружения сигналов оценки состояния канала (CCA).
CCA представляет собой механизмы считывания WLAN-несущей, заданные в IEEE 802.11-2007-стандартах в качестве части зависимого от физической среды (PMD) уровня и уровня на основе протокола конвергенции физического уровня (PLCP). Оно заключает в себе две функции:
Считывание несущей (CCA-CS), которое является способностью приемного узла обнаруживать и декодировать преамбулу 802.11-кадра. Из поля PLCP-заголовка может логически выводиться длительность, в течение которой среда занимается, и когда такая преамбула 802.11-кадра обнаруживается, флаг CCA поддерживается занятым до конца передачи данных.
Обнаружение энергии (CCA-ED), которое является способностью приемного узла обнаруживать не-802.11-энергию в конкретном канале на 20 МГц и откатывать с возвратом передачу данных. На практике, уровень энергии по каналу на 20 МГц считывается и сравнивается с пороговым ED-значением, различающим между состоянием канала с или без канала 802.11-энергии. Пороговое ED-значение, например, задается на 20 дБ выше минимальной чувствительности PHY-уровня узла. Если энергия внутриполосных сигналов пересекает это пороговое значение, CCA поддерживается занятой до тех пор, пока энергия среды снова не станет ниже порогового значения.
Единица времени в 802dotdotdot11-стандарте представляет собой временной квант, называемый "параметром aSlotTime". Этот параметр указывается посредством PHY-(физического) уровня (например, aSlotTime равен 9 мкс для 802.11n-стандарта). Все выделенные пространственные длительности (например, откат с возвратом) прибавляют кратные числа этой единицы времени к SIFS-значению.
Счетчик времени отката с возвратом "замораживается" или приостанавливается, когда передача обнаруживается на канале радиосреды (обратный отсчет прекращается в T1, 24 для других узлов 22, имеющих постепенно уменьшаемый счетчик времени отката с возвратом).
Обратный отсчет счетчика времени отката с возвратом возобновляется или повторно активируется, когда радиосреда снова считывается как бездействующая после периода DIFS-времени. Это имеет место для других узлов в T2, 25 после того, как заканчивается возможность передачи (TXOP), разрешенная для исходного узла 20, и истекает DIFS-период 28. DIFS 28 (межкадровый DCF-интервал) в силу этого задает минимальное время ожидания для исходного узла до попытки передавать некоторые данные. На практике, DIFS=SIFS+2 * aSlotTime.
Когда счетчик времени отката с возвратом достигает нуля (26) в T1, таймер истекает, соответствующий узел 20 запрашивает доступ к среде для разрешения TXOP, и счетчик времени отката с возвратом повторно инициализируются 29 с использованием нового случайного значения отката с возвратом.
В примере чертежа, реализующем RTS/CTS-схему, в T1, исходный узел 20, который хочет передавать кадры 230 данных, отправляет специальный короткий кадр или сообщение, выступающее в качестве запроса на доступ к среде, чтобы резервировать радиосреду, вместо самих кадров данных, сразу после того, как канал считывается как бездействующий в течение DIFS или после периода отката с возвратом, как пояснено выше.
Запрос на доступ к среде известен как сообщение или кадр готовности к передаче (RTS). RTS-кадр, в общем, включает в себя адреса исходных и приемных узлов ("назначения 21") и длительность, в течение которой радиосреда должна быть зарезервирована для передачи управляющих кадров (RTS/CTS) и кадров 230 данных.
После приема RTS-кадра, и если радиосреда считывается как бездействующая, приемный узел 21 отвечает после периода 27 SIFS-времени (например, SIFS равен 16 мкс для 802.11n-стандарта), с помощью ответа по доступу к среде, известного как кадр готовности к приему (CTS).. CTS-кадр также включает в себя адреса исходных и приемных узлов и указывает оставшееся время, требуемое для передачи кадров данных, вычисленных от момента времени, в который начинает отправляться CTS-кадр.
CTS-кадр рассматривается посредством исходного узла 20 в качестве подтверждения приема его запроса на то, чтобы резервировать совместно используемую радиосреду в течение данной длительности.
Таким образом, исходный узел 20 ожидает принимать CTS-кадр 220 из приемного узла 21 до отправки данных 230 с использованием уникальных и одноадресных (один исходный адрес и один адресат или целевой адрес) кадров.
В силу этого исходному узлу 20 разрешатся отправлять кадры 230 данных при корректном приеме CTS-кадра 220 и после нового периода 27 SIFS-времени.
Чтобы предоставлять QoS-поддержку, 802.11 задает различные уровни приоритетов для данных, которые исходный узел 20 хочет передавать. Уровни главным образом задаются на основе природы данных.
В 802.11e, задаются четыре категории доступа (AC):
AC_BK имеет наименьший приоритет для фоновых данных,
AC_BE имеет следующий приоритет для данных на основе принципа максимальной эффективности,
AC_VI имеет более высокий приоритет для видеоприложений, и
AC_VO имеет наивысший приоритет для речевых приложений.
Каждой категории доступа принадлежат один или более классов трафика, заданных в IEEE-стандарте 802.11e-2005.
На практике, исходный узел 20 имеет одну очередь буфера передачи для каждой категории доступа и в силу этого реализует счетчик времени отката с возвратом для каждой категории доступа. Счетчик времени отката с возвратом, имеющий наименьшее значение из числа четырех AC-счетчиков времени отката с возвратом, рассматривается в качестве счетчика времени отката с возвратом для узла, как пояснено выше, поскольку он первым достигает нуля.
ACK-кадр 240 отправляется посредством приемного узла 21 после корректного приема кадров данных, отправленных после нового периода 27 SIFS-времени.
Если исходный узел 20 не принимает ACK 240 в пределах указанного ACK-тайм-аута (в общем, в TXOP), либо если он обнаруживает передачу другого кадра по радиосреде, он повторно диспетчеризует передачу кадров с использованием процедуры отката с возвратом снова.
Поскольку механизм 210/220 на основе четырехсторонней RTS/CTS-процедуры установления связи является необязательным в 802.11-стандарте, исходный узел 20 может отправлять кадры 230 данных непосредственно после достижения нуля счетчиком времени отката с возвратом (т.е. в T1).
Запрашиваемая длительность для передачи, заданная в RTS и CTS-кадрах, задает длину разрешенной возможности передачи (TXOP) и может считываться посредством любого прослушивающего узла ("других узлов 22" на фиг. 2) в радиосети.
Для этого, каждый узел имеет в запоминающем устройстве структуру данных, известную как вектор резервирования сети, или NAV, для того чтобы сохранять длительность, в течение которой известно, что среда должна оставаться занятой. При прослушивании управляющего кадра (RTS 210 или CTS 220), не адресованного в себя, прослушивающий узел 22 обновляет свои NAV (NAV 255, ассоциированный с RTS, и NAV 250, ассоциированный с CTS) с запрашиваемой длительностью передачи, указываемой в управляющем кадре. Прослушивающие узлы 22 в силу этого сохраняют в запоминающем устройстве длительность, в течение которой радиосреда должна оставаться занятой.
Доступ к радиосреде для других узлов 22 в силу этого отсрочен 30 посредством приостановки 31 их ассоциированного таймера и затем посредством последующего возобновления 32 таймера, когда NAV истек.
Это предотвращает передачу посредством прослушивающих узлов 22 кадров данных или управляющих кадров в течение этого периода.
Возможно то, что приемный узел 21 не принимает RTS-кадр 210 корректно вследствие коллизии сообщений/кадров или затухания. Даже если он принимает его, приемный узел 21 может не всегда отвечать с помощью CTS 220, поскольку, например, его NAV задается (т.е. другой узел уже зарезервировал среду). В любом случае, исходный узел 20 переходит к новой процедуре отката с возвратом.
Механизм на основе четырехсторонней RTS/CTS-процедуры установления связи является очень эффективным с точки зрения производительности системы, в частности, относительно крупных кадров, поскольку он уменьшает длину сообщений, участвующих в процессе конкуренции.
Подробно, при условии идеального считывания канала посредством каждого узла связи, коллизия может возникать только тогда, когда два (или более) кадров передаются в идентичном временном кванте после DIFS 28 (межкадрового DCF-интервала), либо тогда, когда их собственный счетчик времени отката с возвратом достигает нуля почти в идентичное время T1. Если оба исходных узла используют RTS/CTS-механизм, эта коллизия может возникать только для RTS-кадров. К счастью, такая коллизия заблаговременно обнаруживается посредством исходных узлов, поскольку быстро определяется то, что CTS-ответ не принят.
Как описано выше, исходный IEEE 802.11 MAC всегда отправляет кадр 240 подтверждения приема (ACK) после каждого принимаемого кадра 230 данных.
Тем не менее, такие коллизии ограничивают оптимальное функционирование радиосети. Как описано выше, попытки одновременной передачи из различных беспроводных узлов приводят к коллизиям. 802.11-процедура отката с возвратом сначала введена для DCF-режима в качестве базового решения по предотвращению коллизий. В появляющихся IEEE 802.11n/ac/ax-стандартах, процедура отката с возвратом по-прежнему используется в качестве фундаментального подхода для поддержки распределенного доступа между мобильными станциями или узлами.
Чтобы удовлетворять постоянно растущую потребность в более быстрых беспроводных сетях, чтобы поддерживать интенсивно использующие полосу пропускания приложения, 802.11ac нацелен на передачу по большей полосе пропускания посредством многоканальных операций. Фиг. 3 иллюстрирует выделение 802.11ac-каналов, которые поддерживают полосу пропускания составного канала в 20 МГц, 40 МГц, 80 МГц или 160 МГц.
IEEE 802.11ac вводит поддержку ограниченного числа предварительно заданных поднаборов каналов на 20 МГц, чтобы формировать единственные предварительно заданные конфигурации составных каналов, которые доступны для резервирования посредством любого 802.11ac-узла в беспроводной сети, чтобы передавать данные.
Предварительно заданные поднаборы показаны на чертеже и соответствуют полосам пропускания каналов на 20 МГц, на 40 МГц, на 80 МГц и на 160 МГц, по сравнению только с 20 МГц и 40 МГц, поддерживаемыми посредством 802.11n. Фактически, составляющие каналы 300-1-300-8 на 20 МГц конкатенируются, чтобы формировать более широкие составные каналы связи.
В 802.11ac-стандарте, каналы каждого предварительно заданного поднабора в 40 МГц, 80 МГц или 160 МГц являются смежными в рабочей полосе частот, т.е. не разрешается пропуск (пропущенный канал) в составном канале, упорядоченном в рабочей полосе частот.
Полоса пропускания канала на 160 МГц состоит из двух каналов на 80 МГц, которые могут или не могут быть смежными по частоте. Каналы на 80 МГц и на 40 МГц, соответственно, состоят из двух смежных по частоте или смежных каналов на 40 МГц и на 20 МГц, соответственно.
Узлу предоставляется разрешение на TXOP через механизм усовершенствованного распределенного доступа к каналу (EDCA) на "первичном канале" (300-3). Фактически, для каждого составного канала, имеющего полосу пропускания, 802.11ac обозначает один канал в качестве "первичного", что означает то, что он используется для конкуренции за доступ к составному каналу. Первичный канал на 20 МГц является общим для всех узлов (STA), принадлежащих идентичному базовому набору, т.е. управляемому посредством или зарегистрированному в идентичной локальной точке доступа (AP).
Тем не менее, чтобы удостоверяться в том, что другой унаследованный узел (т.е. не принадлежащий идентичному набору) не использует вторичные каналы, предусмотрено, что управляющие кадры (например, RTS-кадр/CTS-кадр), резервирующие составной канал, дублируются по каждому каналу на 20 МГц из такого составного канала.
Как указано выше, IEEE 802.11ac-стандарт обеспечивает возможность привязки вплоть до четырех или даже восьми каналов на 20 МГц. Вследствие ограниченного числа каналов (19 в полосе частот в 5 ГГц в Европе), насыщенность каналов становится проблематичной. Фактически, в плотно населенных районах, полоса частот в 5 ГГц, конечно, имеет тенденцию насыщаться даже с использованием полосы пропускания на 20 или 40 МГц в расчете на беспроводную LAN-соту.
Разработки в 802.11ax-стандарте нацелены на повышение эффективности и использования беспроводного канала для плотных окружений.
В этой перспективе, можно рассматривать признаки многопользовательской передачи, обеспечивающие несколько одновременных передач различным пользователям в направлениях нисходящей линии связи и восходящей линии связи. В восходящей линии связи, многопользовательские передачи могут использоваться для того, чтобы уменьшать вероятность коллизии посредством предоставления возможности нескольким узлам одновременно передавать.
Чтобы фактически выполнять такую многопользовательскую передачу, предложено разбивать предоставленный канал на 20 МГц (300-1-300-4) на подканалы 410 (элементарные подканалы), также называемые в качестве поднесущих или единиц ресурсов (RU), которые совместно используются в частотной области несколькими пользователями, например, на основе технологии множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA). Каждая RU может задаваться посредством числа тонов, причем канал на 20 МГц содержит вплоть до 242 применимых тонов.
Эта многопользовательская передача проиллюстрирована со ссылкой на фиг. 4.
Многопользовательский признак OFDMA позволяет AP назначать различные RU различным узлам, чтобы усиливать конкуренцию. Это может помогать уменьшать конкуренцию и коллизии в 802.11-сетях.
В отличие от OFDMA нисходящей линии связи, при котором AP может непосредственно отправлять несколько данных в несколько станций (поддерживаемых посредством конкретных индикаторов в PLCP-заголовке), механизм инициирования приспособлен для инициирования связи в восходящей линии связи из различных узлов посредством AP.
Чтобы поддерживать многопользовательскую передачу в восходящей линии связи (в течение вытесненной по приоритету TXOP), AP на основе 802.11ax должна предоставлять служебную информацию как для унаследованных станций (не802.11ax-узлов), чтобы задавать их NAV, так и для 802.11ax-узлов, с тем чтобы определять выделение единиц ресурсов.
В нижеприведенном описании, термин "унаследованный" означает не802.11ax-узлы, что означает 802.11-узлы предыдущих технологий, которые не поддерживают OFDMA-связь.
Как показано в примере по фиг. 4, AP отправляет инициирующий кадр 430 (TF) в целевые 802.11ax-узлы. Полоса пропускания или ширина целевого составного канала передается в служебных сигналах в TF-кадре, что означает то, что добавляется значение в 20, 40, 80 или 160 МГц. TF-кадр отправляется по первичному каналу на 20 МГц и дублируется (реплицируется) по другим каналам на 20 МГц, формирующим целевой составной канал. Как описано выше для дублирования управляющих кадров, предполагается, что каждый близлежащий унаследованный узел (не-HT- или 802.11ac-узлы), принимающий TF на его первичном канале, затем задает NAV равным значению, указываемому в TF-кадре по порядку. Это предотвращает доступ посредством этих унаследованных узлов к каналам целевого составного канала в течение TXOP.
Инициирующий кадр (TF) может обозначать, по меньшей мере, одну единицу 410 ресурсов (RU) или "случайную RU", к которой может случайно осуществляться доступ посредством более чем одного узла. Другими словами, случайные RU, обозначенные или выделяемые посредством AP в TF, могут служить в качестве основы для конкуренции между узлами, готовыми осуществлять доступ к среде связи для отправки данных. Примерный вариант осуществления такого случайного выделения проиллюстрирован посредством фиг. 5.
Инициирующий кадр (TF) также может обозначать диспетчеризованные единицы ресурсов, в дополнение или на замену случайных RU. Диспетчеризованные RU могут быть зарезервированы для определенных узлов, причем в этом случае не требуется конкуренция за осуществление доступа к таким RU.
В этом контексте, TF включает в себя информацию, указывающую тип (диспетчеризованные или случайные) RU. Например, тег может использоваться для того, чтобы указывать то, что все RU, заданные в TF, являются диспетчеризованными (тег=1) или случайными (тег=0). В случае если случайные RU и диспетчеризованные RU смешиваются внутри TF, битовая карта (или любая другая эквивалентная информация) может использоваться для того, чтобы задавать тип каждой RU (битовая карта может придерживаться известного порядка RU по каналам связи).
Многопользовательский признак OFDMA позволяет AP назначать различные RU различным узлам, чтобы усиливать конкуренцию. Это может помогать уменьшать конкуренцию и коллизии в 802.11-сетях.
В примере по фиг. 4, каждый канал на 20 МГц подразделяется в частотной области на четыре подканала или RU 410, типично с размером в 5 МГц. Эти подканалы (или единицы ресурсов) также упоминаются как "поднесущие" или "каналы трафика".
Конечно, число RU, разбивающих 20 МГц, может отличаться от четырех. Например, может предоставляться от двух до девяти RU (в силу этого каждая из них имеет размер между 10 МГц и приблизительно 2,2 МГц).
Как показано на чертеже, все RU 410 имеют одинаковую продолжительность 230 (соответствующую длине TXOP).
Фиг. 5 иллюстрирует примерные линии связи согласно примерной процедуре 500 случайного выделения, которая может использоваться посредством узлов, чтобы осуществлять доступ к случайным RU, указываемым в TF. Эта процедура случайного выделения основана на многократном использовании значений счетчика времени отката с возвратом узлов для назначения RU узлу сети, с тем чтобы отправлять данные.
AP отправляет инициирующий кадр (TF), задающий RU с произвольным доступом. В примере на чертеже, восемь RU с идентичной полосой пропускания задаются для составного канала на 40 МГц, и TF 430 дублирован на двух каналах на 20 МГц, формирующих составной канал. Другими словами, сеть выполнена с возможностью обрабатывать четыре OFDMA-единицы ресурсов в расчете на каждый канал на 20 МГц.
Каждый узел STA1-STAn представляет собой передающий узел относительно приемной AP, и как следствие, каждый узел имеет, по меньшей мере, одно значение активного отката с возвратом (соответствующее AC-счетчику времени отката с возвратом, имеющему наименьшее значение).
Процедура случайного выделения содержит, для узла из множества узлов, имеющих активный откат с возвратом 510, первый этап определения из инициирующего кадра подканалов или RU среды связи, доступной для конкуренции, второй этап верификации, не превышает или нет значение активного отката с возвратом, локального для рассматриваемого узла, число обнаруженных как доступная RU, и затем этап отправки данных выполняется для RU, число которых равно значению отката с возвратом.
Другими словами, случайные RU могут индексироваться в TF, и каждый узел использует RU, имеющие индекс, равный значению отката с возвратом узла.
Как показано на чертеже, некоторые единицы ресурсов не могут использоваться, например, RU с индексами 2 (410-2), 5, 7 и 8. Это обусловлено процессом рандомизации, и в настоящем примере, обусловлено тем фактом, что ни один из узлов не имеет значение отката с возвратом, равное 2, 5, 7 или 8, когда отправляется TF.
Фиг. 5a иллюстрирует пример использования восьми RU, формирующих составной канал (конечно, число OFDMA RU может варьироваться). Восемь RU имеют аналогичное проектное решение, т.е. одинаковую продолжительность (соответствующую TXOP-длительности) и идентичную частотную ширину.
AP отправляет TF с длительностью 550, например, в 3 мс и числом случайных RU и/или диспетчеризованных RU.
После приема TF, узлы осуществляют доступ к диспетчеризованным RU или конкурируют за доступ (например, как описано выше со ссылкой на фиг. 5) к случайным RU и затем передают свои данные в RU или RU, к которым осуществляют доступ, в течение времени, соответствующего TXOP-длительности 900.
В этом примере, трафики данных, отправленные посредством узлов, являются гетерогенными, т.е. видео, речь, веб-приложение, управляющие кадры и т.д. смешиваются в идентичной многопользовательской (MU) OFDMA-передаче по восходящей линии связи (UL).
Как показано на чертеже, результирующие PPDU существенно отличаются друг от друга с точки зрения длительности.
Это обусловлено тем, что объем данных, которые должны передаваться, значительно варьируется в зависимости от типа данных.
Это также обусловлено тем, что даже для идентичного типа трафика данных или для идентичного объема данных, которые следует передавать, модуляция, используемая посредством узлов (модуляция связывается с расстоянием между передающим узлом и точкой доступа), существенно модифицирует длительность передачи. Согласно используемой модуляции (MCS0-9 в IEEE802.11ac), номер бита, переносимого посредством каждого OFDM-символа, изменяется, и для данного объема данных, длительность передачи изменяется, при этом также известно то, что длительность символа является фиксированной.
Например, узел STA1 может передавать трафик просмотра веб-страниц (AC_BE: категория доступа "на основе принципа максимальной эффективности"), узел STA2 может передавать управляющий кадр, и узел STA4 может передавать большое агрегирование кадров видеоданных (AC_VI: категория доступа "видео").
Как показано на чертеже, PPDU, отправленная посредством STA4 (553), использует полную TXOP-длительность UL MU OFDMA, тогда как PPDU, отправляемая посредством STA1 (551), требует дополнения (552), чтобы поддерживать сигнал по RU#1 в течение всей TXOP-длительности. Фактически, если передача данных длится в течение менее чем TXOP-длительности 550, узлы должны выполнять дополнение (отправлять дополняющие данные) вплоть до конца UL MU-передачи.
Этот пример по фиг. 5a иллюстрирует недостатки UL MU-передачи в некоторых сценариях.
Так называемые "небольшие пакеты", к примеру, пакет, отправляемый посредством STA7, страдают от важной служебной информации вследствие важного объема дополнения, требуемого для того, чтобы иметь сигнал вплоть до конца TXOP 230. Существует потребность в том, чтобы облегчать эту ситуацию и повышать эффективность механизма на основе инициирующих кадров, когда небольшие пакеты передаются.
Кроме того, вследствие неоднородности различных PPDU, передаваемых посредством узлов, огромное количество дополняющих данных отправляется по RU. Существует потребность в том, чтобы адаптировать механизм на основе инициирующих кадров к неоднородности данных между RU.
Все эти потребности нацелены на улучшение использования сети, в частности, посредством уменьшения дополнения.
Варианты осуществления настоящего изобретения находят конкретное применение в улучшениях 802.11ac-стандарта, и более точно, в контексте 802.11ax, в котором плотные беспроводные окружения, как дополнительно выявляется, страдают от предыдущих ограничений.
Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют улучшенную беспроводную связь с более эффективным использованием полосы пропускания при ограничении рисков коллизии. В частности, целесообразно уменьшать объем дополняющих данных.
Примерная беспроводная сеть представляет собой IEEE 802.11ac-сеть (и старшие версии). Тем не менее, изобретение применяется к любой беспроводной сети, содержащей точку 110 доступа (AP) и множество узлов 101-107, передающих данные в AP через многопользовательскую передачу. Изобретение является, в частности, подходящим для передачи данных в IEEE 802.11ax-сети (и в будущих версиях), требующей лучшего использования полосы пропускания.
Примерное управление многопользовательской передачей в такой сети описывается выше со ссылкой на фиг. 1-5.
Первые основные варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют то, что, в дополнение к резервированию, по меньшей мере, одного канала связи беспроводной сети для возможности передачи и заданию множества единиц ресурсов, формирующих канал связи, инициирующий кадр включает в себя индикатор, ограничивающий данные, которые должны отправляться, по меньшей мере, по одной из единиц ресурсов, данными, имеющими ограниченный тип данных.
Как следствие, узлы могут определять, из инициирующего кадра, индикатор, задающий ограниченный тип данных, авторизованных для, по меньшей мере, одной из единиц ресурсов; определять, из локального передающего запоминающего устройства, данные, имеющие тип, соответствующий определенному ограниченному типу данных; и передавать определенные данные в точку доступа по упомянутой единице ресурсов.
Посредством использования такого индикатора, AP может командовать узлам отправлять конкретные данные, которые конкретно адаптированы к проектному решению RU.
Предложено два основных подхода для первых вариантов осуществления.
С одной стороны, ограниченный тип данных задает небольшие MAC-пакеты относительно MAC-пакетов, передаваемых по беспроводной сети. Этот подход, подробнее описанный со ссылкой на фиг. 8 и 9, служит для управления посредством AP передачей так называемых небольших пакетов посредством отправки соответствующих инициирующих кадров. Таким образом, в зависимости от количества небольших пакетов в текущей связи (AP имеет возможность классифицировать данные, передаваемые по текущей связи), AP может решать очищать буфер передачи узла с небольшими пакетами, чтобы уменьшать общее время конкуренции для узлов и общий объем служебной информации вследствие небольших пакетов.
С другой стороны, ограниченный тип данных задает тип трафика данных. Основные варианты осуществления относятся, для ограниченного типа трафика данных, к одной из четырех категорий доступа, заданных в 802.11-стандарте, а именно, AC_BK для фоновых данных, AC_BE для данных на основе принципа максимальной эффективности, AC_VI для видеоприложений и AC_VO для речевых приложений. Этот подход подробнее описывается ниже со ссылкой на фиг. 10 и 11. Как следствие, AP может командовать узлам использовать RU с конкретными данными трафика, поскольку он может считать то, что RU, формирующие составной канал, тщательно спроектированы для такого конкретного типа данных. С другой стороны, эффективное использование RU приводит к тому, что отправляется меньший объем дополняющих данных. Это улучшает использование полосы пропускания сети.
Другие основные варианты осуществления изобретения предоставляют то, что, в инициирующем кадре, резервирующем, по меньшей мере, один канал связи беспроводной сети для возможности передачи и задающем множество единиц ресурсов, формирующих канал связи, причем множество единиц ресурсов имеют одинаковую продолжительность, единицы ресурсов в канале связи задаются с различными частотными ширинами.
RU, предоставленные в составном канале, в силу этого являются более адаптированными к гетерогенному трафику данных. Посредством выбора RU, которая должна использоваться соответствующим способом (примеры процедуры выбора описываются ниже), узлы, в общем, уменьшают отправленный объем дополнения. В силу этого улучшается использование полосы пропускания сети.
Например, узел может определять то, совпадает или нет одна из единиц ресурсов с объемом данных, которые должны отправляться в AC-очереди передачи по приоритету узла, и в случае положительного определения, передавать данные AC-очереди передачи по приоритету по совпадающей единице ресурсов.
Ниже описывается подход этих других основных вариантов осуществления со ссылкой на фиг. 12-14.
Основные подходы первых основных вариантов осуществления и подходы других основных вариантов осуществления могут частично или полностью комбинироваться, чтобы объединять преимущества в уменьшении полного дополнения.
Фиг. 6 схематично иллюстрирует устройство 600 связи радиосети 100, выполненной с возможностью реализовывать, по меньшей мере, один вариант осуществления настоящего изобретения. Устройство 600 связи предпочтительно может представлять собой такое устройство, как микрокомпьютер, рабочая станция или легкое портативное устройство. Устройство 600 связи содержит шину 613 связи, с которой оно предпочтительно соединяется:
- центральный процессор 611, такой как микропроцессор, обозначаемый CPU;
- постоянное запоминающее устройство 607, обозначаемое ROM, для сохранения компьютерных программ для реализации изобретения;
- оперативное запоминающее устройство 612, обозначаемое RAM, для сохранения исполняемого кода способов согласно вариантам осуществления изобретения, а также регистров, адаптированных с возможностью записывать переменные и параметры, необходимые для реализации способов согласно вариантам осуществления изобретения; и
- по меньшей мере, один интерфейс 602 связи, соединенный с сетью 100 радиосвязи, по которой передаются пакеты или кадры цифровых данных или управляющие кадры, например, с сетью беспроводной связи согласно 802.11ac-протоколу. Кадры записываются из отправляющего запоминающего FIFO-устройства в RAM 612 в сетевой интерфейс для передачи или считываются из сетевого интерфейса для приема и записываются в приемное FIFO-запоминающее устройство в RAM 612 под управлением приложения, запущенного в CPU 611.
Необязательно, устройство 600 связи также может включать в себя следующие компоненты:
- средство 604 хранения данных, такое как жесткий диск, для сохранения компьютерных программ для реализации способов согласно одному или более вариантов осуществления изобретения;
- накопитель 605 на дисках для диска 606, причем накопитель на дисках выполнен с возможностью считывать данные с диска 606 или записывать данные на упомянутый диск;
- экран 609 для отображения декодированных данных и/или выступания в качестве графического интерфейса с пользователем, посредством клавиатуры 610 или любого другого средства указания.
Устройство 600 связи необязательно может соединяться с различными периферийными устройствами, такими как, например, цифровая камера 608, каждое из которых соединяется с платой ввода-вывода (не показана), с тем чтобы предоставлять данные в устройство 600 связи.
Предпочтительно, шина связи предоставляет связь и функциональную совместимость между различными элементами, включенными в устройство 600 связи или соединенными с ним. Представление шины не является ограничивающим, и, в частности, центральный процессор выполнен с возможностью передавать инструкции в любой элемент устройства 600 связи непосредственно или посредством другого элемента устройства 600 связи.
Диск 606 необязательно может заменяться посредством любого носителя информации, такого как, например, компакт-диск (CD-ROM), перезаписываемый или нет, Zip-диск, флэш-накопитель или карта памяти, и в общих чертах, посредством средства хранения информации, которое может считываться посредством микрокомпьютера или посредством микропроцессора, интегрированного или нет в устройство, возможно съемного и адаптированного с возможностью сохранять одну или более программ, выполнение которых обеспечивает возможность реализации способа согласно изобретению.
Исполняемый код необязательно может сохраняться либо в постоянном запоминающем устройстве 607 на жестком диске 604, либо на съемном цифровом носителе, таком как, например, диск 606, как описано выше. Согласно необязательной разновидности, исполняемый код программ может приниматься посредством сети 603 связи, через интерфейс 602, чтобы сохраняться на одном из средств хранения устройства 600 связи, таком как жесткий диск 604, перед выполнением.
Центральный процессор 611 предпочтительно выполнен с возможностью управлять и направлять выполнение инструкций или частей программного кода программы или программ согласно изобретению, причем эти инструкции сохраняются на одном из вышеуказанных средств хранения. При включении питания, программа или программы, которые сохраняются в долговременном запоминающем устройстве, например, на жестком диске 604 или в постоянном запоминающем устройстве 607, передаются в оперативное запоминающее устройство 612, которое в таком случае содержит исполняемый код программы или программ, а также регистры для сохранения переменных и параметров, необходимых для реализации изобретения.
В предпочтительном варианте осуществления, устройство представляет собой программируемое устройство, которое использует программное обеспечение для того, чтобы реализовывать изобретение. Тем не менее, альтернативно настоящее изобретение может быть реализовано в аппаратных средствах (например, в форме специализированной интегральной схемы, или ASIC).
Фиг. 7 является блок-схемой, схематично иллюстрирующей архитектуру устройства 600 или узла связи, либо AP 110, либо одного из узлов 100-107, адаптированных с возможностью осуществлять, по меньшей мере, частично, изобретение. Как проиллюстрировано, узел 600 содержит блок 703 физического уровня (PHY), блок 702 MAC-уровня и блок 701 прикладного уровня.
Блок 703 PHY-уровня (здесь 802.11-стандартизированный PHY-уровень) имеет задачу форматирования, модуляции на или демодуляции из любого канала на 20 МГц или составного канала и в силу этого отправки или приема кадров по используемой радиосреде 100, к примеру, 802.11-кадров, например, инициирующих кадров (TF) 430 доступа к среде, чтобы резервировать временной квант передачи, MAC-кадров данных и управляющих MAC-кадров на основе ширины в 20 МГц, чтобы взаимодействовать с унаследованными 802.11-станциями, а также MAC-кадров данных OFDMA-типа, имеющих меньшую ширину, чем унаследованные на 20 МГц (типично 2 или 5 МГц), в/из эту радиосреду.
Блок 703 PHY-уровня включает в себя способность CCA считывать состояние бездействия или занятости каналов на 20 МГц и сообщать результат в MAC 702 согласно 802.11-стандарту. После обнаружения сигнала со значительной интенсивностью принимаемого сигнала, формируется индикатор относительно использования канала.
Блок или контроллер 702 MAC-уровня предпочтительно содержит MAC 802.11-уровень 704, реализующий традиционные 802.11ax MAC-операции, и дополнительный блок 705 для выполнения, по меньшей мере, частично, изобретения. Блок 702 MAC-уровня необязательно может реализовываться в программном обеспечении, причем это программное обеспечение загружается в RAM 612 и выполняется посредством CPU 611.
Предпочтительно, дополнительный блок 705, называемый модулем MU-управления, реализует части, выделяемые для того, чтобы реализовывать все или часть вариантов осуществления изобретения, которые относятся к узлу 600.
Например, при реализации первого подхода первых основных вариантов осуществления изобретения, иллюстративный пример которых описан ниже со ссылкой на фиг. 8 и 9, модуль 705 MU-управления включает в себя модуль 7050 управления небольшими пакетами (SP), включающий в себя субблок 7051 "TF-обработчика" для реализации алгоритма по фиг. 8 посредством AP, и/или субблок 7052 "RU-подборщика" для реализации алгоритма по фиг. 9 посредством каждого узла.
При реализации второго подхода первых основных вариантов осуществления изобретения, иллюстративный пример которых описан ниже со ссылкой на фиг. 10 и 11, модуль 705 MU-управления включает в себя модуль 7052 управления категориями доступа (AC, или типами трафика), который также включает в себя субблок "TF-обработчика" для реализации одного из алгоритмов по фиг. 10 посредством AP, и/или субблок "RU-подборщика" для реализации алгоритма по фиг. 11 посредством каждого узла.
При реализации других основных вариантов осуществления изобретения, иллюстративный пример которых описан ниже со ссылкой на фиг. 12-14, модуль 705 MU-управления включает в себя модуль 7053 управления частотной шириной, который также включает в себя субблок "TF-обработчика" для реализации алгоритма по фиг. 12 посредством AP, и/или субблок "RU-подборщика" для реализации алгоритма по фиг. 14 посредством каждого узла.
Примерный узел по фиг. 7 включает в себя признаки согласно всем вариантам осуществления изобретения, как описано ниже со ссылкой на фиг. 8-15.
В верхней части чертежа, блок 701 прикладного уровня запускает приложение, который формирует и принимает пакеты данных, например, пакеты данных видеопотока. Блок 701 прикладного уровня представляет все уровни стека выше MAC-уровня согласно стандартизации ISO.
Фиг. 8 и 9 иллюстрируют, с использованием двух блок-схем последовательности операций способа, общие этапы вариантов осуществления настоящего изобретения, которые ограничивают данные, которые должны отправляться, по меньшей мере, по одной из единиц ресурсов, данными, имеющими ограниченный тип данных, в частности, небольшими MAC-пакетами относительно MAC-пакетов, передаваемых по беспроводной сети. Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа с точки зрения точки доступа, в то время как фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа с точки зрения узла. Они применяются к многопользовательской восходящей OFDMA-линии связи в беспроводной 802.11ax-среде.
Небольшие пакеты могут задаваться различными способами.
Во-первых, небольшие MAC-пакеты могут представлять собой MAC-пакеты, имеющие размер пакета, меньший предварительно определенного максимального размера небольшого пакета (т.е. порогового значения). Например, предварительно заданный максимальный размер пакета равен так называемому набору пороговых RTS-параметров для беспроводной сети согласно 802.11-стандарту. Типично, может выбираться значение, равное 256 битам. Пороговый размер может задаваться заранее в AP администратором или посредством заводских настроек по умолчанию.
В разновидности, небольшие пакеты могут задаваться относительно своих затрат на передачу служебной информации. Например, небольшие MAC-пакеты могут представлять собой MAC-пакеты, имеющие объем служебной информации вследствие MAC-заголовка в пакетах, который выше предварительно определенного максимального объема служебной информации (т.е. порогового значения). Типичное значение доли составляет 20% или 30%.
В третьем варианте осуществления, пороговое значение (или предварительно определенный максимальный размер небольшого пакета или предварительно определенный максимальный объем служебной информации) может быть динамически определено с использованием механизма обучения, как описано ниже со ссылкой на этап 804.
Фиг. 8 иллюстрирует примерный процесс для формирования посредством AP инициирующего кадра, выделяемого совокупности небольших пакетов (SP), также называемого ниже "инициирующим SP-кадром", или "SP TF".
Такой инициирующий SP-кадр компонуется с возможностью командовать узлам отправлять только небольшие пакеты в конкретных RU (предпочтительно во всех RU или во всех случайных RU, заданных посредством SP TF). Чтобы достигать этого, SP TF включает в себя индикатор, указывающий такое ограничение для небольших пакетов.
Могут предполагаться различные реализации.
Например, индикатор ограничения, указываемый в SP TF, может представлять собой предварительно определенный максимальный размер небольшого пакета или максимальный объем служебной информации, предоставляющий верхнюю границу при оценке того, представляют собой пакеты небольшие пакеты или нет. Эта информация может предоставляться с использованием выделенного поля 1522 в передаче служебных сигналов, показанной на фиг. 15.
В разновидности, такая верхняя граница может быть предварительно задана и известна всеми из AP и узлов сети. В таком случае, существует потребность только в том, чтобы указывать то, что TF представляет собой SP TF для всех RU или для некоторых RU.
В вариантах осуществления, индикатор ограничения задает тип инициирующего кадра, а именно, SP TF. Это указывает то, что все RU, заданные посредством SP TF, ограничены небольшими пакетами. Другими словами, инициирующий кадр включает в себя один индикатор, который задает идентичный ограниченный тип данных для всех единиц ресурсов, по меньшей мере, одного канала связи.
В других вариантах осуществления, ограничение может задаваться на RU-уровне. Это означает, что индикатор задает тип RU-трафика: ограниченный небольшими пакетами или не ограниченный. Это означает то, что инициирующий кадр включает в себя один индикатор в расчете на единицу ресурсов, в силу этого задавая различные ограниченные типы данных для различных соответствующих единиц ресурсов. Например, выделенное поле SP RU или типа трафика может использоваться в RU-описании, как описано ниже со ссылкой на фиг. 15, чтобы ограничивать использование конкретных RU передачей небольших пакетов.
В разновидности для использования конкретного индикатора ограничения в SP TF, варианты осуществления могут предоставлять то, что длительность TXOP намеренно задается очень короткой, чтобы неявно обеспечивать возможность передачи только небольших пакетов. Чтобы достигать этой конфигурации, AP должна определять длительность возможности передачи на основе предварительно заданной частотной ширины единицы ресурсов и предварительно определенного максимального размера небольшого пакета, так что, по меньшей мере, одна единица ресурсов может включать в себя только MAC-пакеты, имеющие размер пакета, меньший предварительно определенного максимального размера небольшого пакета. Предпочтительно, предварительно заданный максимальный размер небольшого пакета равен так называемому набору пороговых RTS-параметров для беспроводной сети согласно 802.11-стандарту, и предварительно заданная ширина единицы ресурсов представляет собой минимальную частотную ширину, авторизованную посредством 802.11-стандарта (2,2 МГц, когда канал на 20 МГц разбивается на девять RU).
Как описано ниже, диспетчеризация отправки SP TF определяется для того, чтобы оптимизировать уменьшение объема служебной информации небольших пакетов. Это включает в себя определение частоты отправки инициирующего кадра, имеющего индикатор ограниченного типа, на основе статистики сети по одной или более предыдущих возможностей передачи. Оно соответствует первым этапам 800-803 процесса, описанного ниже.
Процесс начинается на этапе 799, на котором AP определяет то, возникает или нет новое событие. Если новое событие возникает, этап 799 определяет то, новое событие соответствует приему пакета на MAC-уровне или соответствует истечению срока SP TF-таймера, как пояснено ниже, или соответствует какому-либо другому событию.
Когда пакет принимается на MAC-уровне, выполняется следующий этап 800, в ходе которого AP (более общим способом, любой узел в сети может инициировать TXOP посредством отправки TF, причем в этом случае фиг. 8 может реализовываться посредством такого узла), собирает некоторую статистику в отношении беспроводной сети в течение одной или более предыдущих TXOP.
Примерная статистика включает в себя число узлов в сети, число или долю коллизий (конфликтующих RU), число или долю используемых RU, число или долю неиспользуемых RU, распределение размера пакета, принимаемого посредством AP, и т.д.
Статистика может обновляться каждый раз, когда новый MAC-пакет принимается и декодируется посредством AP.
Затем, на этапе 801, AP определяет максимальное время ожидания между двумя последовательными передачами инициирующего SP-кадра.
Определение основано на обновленной статистике и может выполняться с использованием предварительно вычисляемой номограммы оптимального времени ожидания между двумя последовательными SP TF. Если точнее, номограмма может извлекать оптимальное время ожидания в качестве функции от числа узлов в сети и/или в качестве функции от частоты коллизий (числа конфликтующих RU из общего числа RU в течение последних N TXOP).
Следует отметить, что различная номограмма может использоваться для различных AP-профилей: например, одна номограмма для AP, выступающей в качестве публичной точки доступа, одна - для AP, выступающей в качестве домашней абонентской приставки, одна - для AP, выступающей в качестве корпоративной AP, и т.д. Это служит для того, чтобы обеспечивать лучшее совпадение с характеристиками сети.
В разновидности, временной интервал между двумя последовательными SP TF может определяться с использованием механизма обучения. Например, AP принимает небольшие пакеты из некоторых узлов в течение предыдущих TXOP.
Доля используемых RU и число принимаемых небольших пакетов, определенные в ходе этапа 800, могут использоваться для того, чтобы изменять интервал диспетчеризации. Например, если данное пороговое значение RU используется (типично 80%), AP может уменьшать интервал между двумя SP TF посредством деления интервала текущего времени на коэффициент, типично на два. Наоборот, небольшой коэффициент использования RU (менее 0%) может регулироваться, чтобы увеличивать интервал между двумя SP TF посредством умножения интервала текущего времени на коэффициент, типично на 2.
Хотя выше предлагаются два механизма (использование номограмм и механизм обучения), любой другой механизм может использоваться для того, чтобы адаптировать диспетчеризацию отправки SP TF.
После этапа 801, определяющего максимальное время ожидания, этап 802 состоит в диспетчеризации посредством AP следующего момента времени, в который должен выдаваться следующий SP TF. Таким образом, AP адаптирует задержку до тех пор, пока не должен отправляться следующий SP TF, на основе времени отправки предыдущего SP TF и максимального времени ожидания, определенного на этапе 801.
Этапы 801 и 802 в силу этого задают SP TF-таймер до отправки нового SP TF.
После того, как следующий момент времени отправки известен, этап 803 состоит в определении посредством AP того, когда завершается задержка/таймер. Если задержка только что истекла, SP TF должен отправляться, и выполняется этап 804. В противном случае, значение SP TF-таймера модифицируется или регулируется согласно задержке, определенной на этапе 802 (если таймер не запущен, например, в течение фазы активации, новый таймер инициируется со значением ожидания), и система возвращается на этап 799 ожидания, ожидая нового приема пакетов.
Когда SP TF-таймер истек, как обнаружено через тест 803 или через тест 799, выполняется этап 804.
На этапе 804, AP определяет характеристики SP TF: например, число RU и то, какие из них представляют собой диспетчеризованные RU, а какие из них представляют собой случайные RU; число RU, выделяемых небольшим пакетам, и то, какие из них исходят из всех RU; TXOP-длительность; максимальный размер или объем служебной информации, задающий небольшие пакеты для текущего SP TF.
Например, AP может регулировать предварительно определенный максимальный размер небольшого пакета или максимальный объем служебной информации в зависимости от инициирующего кадра, на основе статистики сети по одной или более предыдущих возможностей передачи. Эта информация (максимальный размер или объем служебной информации) может указываться в AP для знания посредством узлов верхнего предела небольших пакетов.
Кроме того, AP может определять число единиц ресурсов, формирующих канал связи, на основе статистики сети по одной или более предыдущих возможностей передачи. С другой стороны, это служит для того, чтобы оптимизировать использование полосы пропускания сети с учетом потребностей узлов.
В первом варианте осуществления, число единиц ресурсов, предварительно определенный максимальный размер небольшого пакета или максимальный объем служебной информации и TXOP-длительность являются фиксированными и известными посредством всех узлов. Этап 804 только извлекает эти значения. Например, максимальный размер небольшого пакета задается типично равным 256 байтов; число RU, выделяемых небольшим пакетам, равно общему числу возможных RU (типично 9 RU в расчете на канал на 20 МГц) в составном канале (типично, составной канал на 40 МГц содержит 18 RU); и TXOP-длительность задается таким образом, что она соответствует предварительно заданному максимальному размеру небольшого пакета с учетом числа RU.
В более сложном втором варианте осуществления, этап 804 использует предварительно заданную номограмму, чтобы получать значение для этих TF-характеристик.
Например, число RU, выделяемых небольшим пакетам, может задаваться согласно предварительно заданной номограмме (типично связывающей число SP RU с числом узлов в соте в зависимости от AP-типа: публичная точка доступа, дом, организация и т.д.).
Аналогичный механизм может использоваться для того, чтобы определять максимальный размер небольшого пакета.
С другой стороны, TXOP-длительность может задаваться с возможностью соответствовать максимальному размеру небольшого пакета на основе номограмм с учетом числа на основе номограмм RU.
Номограмма может определяться с использованием моделей для проведения моделирования или реального измерения во время оценочных тестов точки доступа, реализующей изобретение.
В третьем варианте осуществления, механизм обучения используется в ходе этапа 804, чтобы определять TF-характеристики.
Например, число RU, выделяемых небольшим пакетам, может определяться в качестве функции от доли используемых RU в течение последней TXOP, выделяемой небольшим пакетам. Доли используемых RU, конфликтующих RU и/или неиспользуемых RU собираются на этапе 800. На основе таких долей, типичный алгоритм может выполняться на этапе 804, чтобы определять число RU небольших пакетов: если доля используемых RU превышает 80%, максимальное число SP RU удваивается; если доля меньше 50%, максимальное число SP RU делится на два; иначе максимальное число SP RU является неизменным.
Следует отметить, что число RU на в 20 МГц не должно превышать максимальное число RU, типично девять RU в расчете на канал на 20 МГц. Такое значение (9 RU в расчете на один канал) может использоваться посредством AP в качестве значения по умолчанию при запуске соты беспроводной сети.
Конечно, комбинации этих вариантов осуществления могут предполагаться в пределах объема настоящих первых вариантов осуществления: например, фиксированный максимальный размер небольшого пакета и число SP RU, определенные динамически.
После этапа 804, этап 805 создает и отправляет инициирующий SP-кадр, имеющий характеристики, определенные на этапе 804. Эта отправка SP TF инструктирует одному или более узлов сети передавать свои незавершенные небольшие пакеты в случайных RU в течение SP TXOP. Этап 805 также запускает таймер нового SP TF, инициируемый с текущим значением интервала ожидания.
Фиг. 9 иллюстрирует примерный процесс для обработки инициирующих кадров посредством узла в конкретном TF, выделяемом совокупности небольших пакетов (SP).
На этапе 900, узел ожидает до тех пор, пока не будет принят MAC-пакет, адресованный ему.
После приема такого MAC-пакета, процесс переходит к этапу 811, на котором узел определяет то, представляет собой принимаемый пакет или нет инициирующий SP-кадр.
Для этого, узел проверяет, на этапе 901, то, выделяется или нет, по меньшей мере, одна RU, заданная посредством TF, небольшим пакетам, посредством считывания соответствующего индикатора ограничения в TF (например, в поле 1521 типа RU-трафика, см. фиг. 15).
Если нет, принимаемый MAC-пакет обрабатывается согласно традиционным механизмам, и процесс циклически возвращается к этапу 900. В частности, в случае если AP отправляет инициирующий кадр без индикатора относительно совокупности небольших пакетов, но с очень короткой TXOP, чтобы командовать узлам отправлять только небольшие пакеты, узел выполняет традиционную обработку, что означает то, что он должен искать соответствующие данные (небольших пакетов) в своих очередях буфера передачи.
Если принимаемый пакет представляет собой SP TF, выполняется этап 902, в ходе которого узел определяет то, имеет он или нет небольшие пакеты, которые следует передавать.
Для этого, узел сначала определяет отношение максимального размера небольшого пакета или объема служебной информации. В зависимости от того, как задаются характеристики SP TF, как описано выше со ссылкой на этап 804, это отношение максимального размера небольшого пакета или объема служебной информации может быть известным заранее (фиксированный параметр) или передаваться в SP TF (через поле 1522 каждой RU, например, см. фиг. 15).
Как традиционно известно, 802.11-узлы обычно имеют множество упорядоченных очередей передачи (или очередей с ожиданием Wi-Fi-мультимедиа (WMM)). Очереди обычно ассоциированы с классами трафика или категориями доступа, как упомянуто выше. Каждая WMM-очередь с ожиданием ассоциирована с динамическим значением приоритета, которое обычно представляет собой AC-счетчик времени отката с возвратом.
В ходе этапа 902, узел компонует список небольших пакетов (SP-список), которые должны отправляться.
В первом варианте осуществления, рассматривается только первый (согласно порядку передачи в очереди) небольшой пакет из WMM-очереди передачи, имеющей наивысшее значение приоритета (т.е. с наименьшим счетчиком времени отката с возвратом) с учетом максимального размера небольшого пакета или объема служебной информации. Таким образом, один небольшой пакет добавляется в список и в силу этого отправляется посредством узла в течение текущей SP TXOP.
Во втором варианте осуществления, рассматривается первый небольшой пакет из каждой WMM-очереди передачи с учетом максимального размера небольшого пакета или объема служебной информации. Таким образом, максимум четыре небольших пакета (в случае четырех 802.11 WMM-очередей) добавляются в список и в силу этого отправляются в течение текущей SP TXOP.
В третьем варианте осуществления, рассматриваются все небольшие пакеты из всех WMM-очередей передачи с учетом максимального размера небольшого пакета или объема служебной информации.
В четвертом варианте осуществления, в дополнение к четырем существующим 802.11 WMM-очередям, узел может поддерживать пятую очередь передачи, в которой он ставит в очередь только небольшие пакеты (с учетом максимального размера небольшого пакета или объема служебной информации) по мере того, как они формируются из передачи. В этом варианте осуществления, рассматриваются все пакеты пятой очереди передачи, сохраняющей только небольшие пакеты.
После того, как SP-список скомпонован, этап 903 определяет то, является SP-список пустым или нет (т.е. имеет один или более небольших пакетов для передачи?).
Если SP-список не является пустым, выполняется этап 904. В противном случае, процесс циклически возвращается к этапу 900.
На этапе 904, узел выбирает одну или более RU для того, чтобы передавать все или часть небольших пакетов SP-списка.
В первом варианте осуществления, только одна RU выбирается, например, одна случайная RU из SP RU, с использованием процедуры 500 случайного выделения по фиг. 5.
Во втором варианте осуществления, если SP-список содержит множество пакетов, могут выбираться множество RU (например, случайная RU), например, одна RU в расчете на пакет SP-списка. Тем не менее, также могут предполагаться несколько пакетов по RU.
Только в качестве иллюстрации, одна RU в расчете на пакет может выбираться для первых и вторых вариантов осуществления, описанных на этапе 902. В этой конфигурации, TXOP-длительность предпочтительно является короткой, так что SP RU проектируются с возможностью соответствовать в большей или меньшей степени максимальному размеру небольшого пакета. Это уменьшает объем дополнения.
По-прежнему в качестве иллюстрации, число RU, разрешающих передачу всех небольших пакетов SP-списка (в одной или нескольких RU при необходимости), может выбираться для третьих и четвертых вариантов осуществления, описанных на этапе 902.
Если должно выбираться множество RU, применяется процедура случайного выделения, например, процедура 500, описанная выше со ссылкой на фиг. 5, применяется итеративно, чтобы выбирать все требуемые RU.
После этапа 904, узел передает небольшие пакеты из SP-списка в выбранной RU или RU, на этапе 905.
В первых и вторых вариантах осуществления, описанных выше на этапе 902, каждый небольшой пакет SP-списка может отправляться по различной RU.
В третьих и четвертых вариантах осуществления, описанных выше на этапе 902, небольшие пакеты, например, агрегируются (или конкатенируются) с тем, чтобы заполнять выбранную RU или RU, согласно TXOP-длительности. Когда небольшие пакеты агрегируются, TXOP-длительность может иметь традиционную продолжительность, поскольку несколько небольших пакетов отправляются в одной RU. В силу этого агрегирование способствует уменьшению объема дополнения.
После этапа 905, процесс циклически возвращается к этапу 900.
Теперь обращаясь к фиг. 10 и 11, они иллюстрируют, с использованием двух блок-схем последовательности операций способа, общие этапы вариантов осуществления настоящего изобретения, которые ограничивают данные, которые должны отправляться, по меньшей мере, по одной из единиц ресурсов, данными, имеющими ограниченный тип данных, в частности, в конкретный тип трафика данных. Типы трафика данных, в общем, означают четыре категории доступа, заданные в 802.11-стандарте, а именно, AC_BK для фоновых данных, AC_BE для данных на основе принципа максимальной эффективности, AC_VI для видеоприложений и AC_VO для речевых приложений. Фиг. 10a и 10b являются альтернативными блок-схемами последовательности операций способа с точки зрения точки доступа, в то время как фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа с точки зрения узла. Они применяются к многопользовательской восходящей OFDMA-линии связи в беспроводной 802.11ax-среде.
Фиг. 10a иллюстрирует примерный процесс для формирования посредством AP инициирующего кадра, инструктирующего передачу некоторых типов трафика (TT) посредством узлов, также называемого ниже "TF TT", или "инициирующим TT-кадром". В этом примерном процессе, отправка инициирующего TT-кадра регулируется посредством числа зарезервированных RU (тест 1003 ниже).
В ходе инициализации AP, число RU, которые должны выделяться во время OFDMA-передачи, предварительно определяется на этапе 1000. Это число может быть фиксированным или динамически обновляться. Различные частотные ширины могут предполагаться для RU в идентичном составном канале, как описано ниже со ссылкой на варианты осуществления по фиг. 12-14.
После того, как число RU известно, этап 1001 состоит для узла в сборе некоторой статистики в отношении беспроводной сети в течение одной или более предыдущих TXOP. Как описано ниже, эта статистика используется для того, чтобы задавать политику трафика, через которую каждая RU, которая должна быть зарезервирована, ассоциирована с типом трафика.
Несколько событий и статистик могут отслеживаться посредством AP, например:
- доля коллизий (конфликтующих RU). Такая доля соответствует процентной доле потерь полосы пропускания вследствие коллизий между узлами сетевой 802.11-соты.
Когда возникает множество коллизий, множество узлов конкурируют за одновременный доступ к беспроводной среде. Как следствие, совместное использование полосы пропускания, регулируемое посредством AP, может приводить к тому, что беспроводной доступ является более быстрым. Таким образом, например, когда доля коллизий превышает предварительно определенное пороговое значение, один или более инициирующих TT-кадров могут отправляться;
- статистика относительно типов трафика (например, четыре 802.11-категории доступа). Пример статистики является частью каждого типа трафика из полного объема данных, отправленных посредством узлов. Она соответствует статистике сети по объему данных, принимаемых в одной или более предыдущих возможностей передачи для каждого из предварительно заданных типов трафика. Следует отметить, что:
AP должна назначать тип RU-трафика каждой RU инициирующего TT-кадра на основе части каждого типа трафика в полном трафике. Профиль инициирующего кадра в силу этого может формироваться и адаптироваться, позднее, по мере совершенствования сетевого трафика (вследствие усовершенствования требований трафика, таких как задержка каждого трафика данных);
- размер очереди, ассоциированный с каждым типом трафика, представляющим сумму всего соответствующего трафика, ожидающего отправки посредством всех узлов.
Как известно в 802.11-стандарте, MAC-заголовок пакета отправки включает в себя поле "размер очереди", указывающее объем буферизованного трафика для данного типа трафика, который ожидает в передающем узле. На основе этой информации, AP имеет возможность вычислять глобальную статистику по полному размеру очереди для каждого из предварительно заданных типов трафика, полному размеру очереди для предварительно заданного типа трафика, суммирующему размеры очередей передачи, которые ассоциированы, в узлах, с предварительно заданным типом трафика. AP затем может компоновать ассоциированный инициирующий TT-кадр, задающий RU с выделенными типами трафика.
После этапа 1001, этап 1002 использует статистику, чтобы выделять одну или более RU соответствующим конкретным типам RU-трафика.
Когда все RU инициирующего кадра зарезервированы для выделенных типов трафика (в разновидности, когда предварительно определенное число RU зарезервировано для выделенных типов трафика) (тест 1003), инициирующий кадр компонуется и широковещательно передается во все узлы (1004 и 1005).
Фиг. 10b является разновидностью фиг. 10a, когда инициирующий кадр периодически отправляется. На фиг. 10b, отправка инициирующего TT-кадра более регулируется не посредством числа зарезервированных RU (тест 1003 ниже), а посредством политики трафика и главным образом посредством задержки трафиков.
На основе статистики (включающей в себя задержку, ассоциированную с каждой из четырех категорий доступа по 802.11-стандарту (речь, видео, на основе принципа максимальной эффективности, фоновый), которые имеют различные требования касательно задержки: этап 1011), AP может определять на этапе 1012 временной интервал до отправки следующего инициирующего TT-кадра, также в зависимости от того, какие типы трафика должны быть ассоциированы с RU инициирующего TT-кадра. Поскольку наиболее критической категорией доступа является категория доступа "видео", временной интервал является меньшим для такого инициирующего TT-кадра, включающего в себя RU видеодоступа, чем для инициирующего TT-кадра, включающего в себя RU только других категорий доступа.
Во втором подпроцессе, AP ожидает конца определенного временного интервала (тест 1013) и затем подготавливает инициирующий TT-кадр (этап 1004) до его отправки (этап 1005).
Фиг. 11 иллюстрирует примерный процесс для обработки инициирующих кадров посредством узла в конкретном инициирующем TT-кадре, отправленном посредством AP согласно фиг. 10a или 10b.
После приема инициирующего TT-кадра, т.е. инициирующего кадра, задающего одну или более RU, ассоциированных с ограничивающими типами трафика (тест 1100), узел проверяет то, представляет он собой или нет инициирующий TT-кадр, указывающий один ограничивающий тип трафика (тест 1101).
Если только один ограничивающий тип трафика задается в инициирующем TT-кадре, узел выбирает соответствующую WMM-очередь категорий доступа (этап 1120).
Затем, он проверяет (этап 1121) то, имеется или нет, по меньшей мере, один пакет, готовый к отправке, в выбранной AC WMM-очереди. Таким образом, узел выбирает данные в очереди передачи, сохраняющей данные, имеющие только определенный ограниченный тип данных.
Если имеются один или более пакетов в выбранной AS WMM-очереди, узел выбирает (этап 1122) одну (или более) RU, имеющих ограничивающий тип трафика, например, посредством использования процедуры 500 по фиг. 5, чтобы выбирать случайные RU, ассоциированные с ограниченным типом трафика.
Затем, узел передает кадры MPDU с пакетами выбранной AS WMM-очереди, в выбранной RU или RU (этап 1123), и ожидает соответствующего подтверждения приема из AP, указывающего успешную передачу (этап 1124).
Если два или более ограничивающих типов трафика задаются в инициирующем TT-кадре (смешанный тип трафика), узел последовательно рассматривает очередь передачи согласно порядку значений приоритетов от наивысшего к наименьшему до тех пор, пока данные не будут отправлены по единице ресурсов; и для каждой последовательно рассматриваемой очереди передачи, он определяет то, имеет или нет единица ресурсов в канале связи ограниченный тип трафика, и в случае положительного определения, передает данные из очереди передачи, рассматриваемой в данный момент на определенной единице ресурсов.
Как показано на чертеже, узел сначала выбирает категорию доступа, имеющую (следующий) наивысший приоритет, т.е. категорию доступа, имеющую текущее наименьшее значение отката с возвратом (этап 1110).
Затем, узел синтаксически анализирует список RU, как задано в принимаемом инициирующем TT-кадре, чтобы выбирать RU, имеющую идентичный тип трафика, в качестве (следующего) наивысшего приоритета (этап 1111).
Если одна RU, имеющая тип трафика со (следующим) наивысшим приоритетом, обнаруживается, она выбирается (этап 1122).
В случае если несколько RU имеют соответствующий тип трафика, процедура случайного выделения, к примеру, процедура 500 по фиг. 5, может использоваться для того, чтобы выбирать одну конкретную RU (этап 1122).
После того, как RU выбрана, этапы 1123 и 1124, описанные выше, выполняются для того, чтобы выполнять передачу данных.
Если RU, заданные в TF TT, не имеют выделенный тип трафика, совпадающий с типом трафика со (следующим) наивысшим приоритетом, определяется то, остается или нет необработанная категория доступа (этап 1112), причем в этом случае процесс циклически возвращается к этапу 1110.
Благодаря ограничению RU конкретными типами трафика, AP может эффективно адаптировать TXOP к различным типам трафика.
Теперь обращаясь к фиг. 12 и 13, они иллюстрируют, с использованием двух блок-схем последовательности операций способа, общие этапы вариантов осуществления настоящего изобретения, в которых инициирующий кадр задает единицы ресурсов в канале связи, которые имеют различные частотные ширины, т.е. различное число тонов.
Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа с точки зрения точки доступа, в то время как фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций способа с точки зрения узла. Они применяются к многопользовательской восходящей OFDMA-линии связи в беспроводной 802.11ax-среде.
Фиг. 12 иллюстрирует примерный процесс для формирования инициирующего кадра, задающего единицы ресурсов в канале связи с различными частотными RU-ширинами, посредством AP.
Процесс начинается на этапе 1200, на котором AP собирает статистику по трафику в сетевой соте (BSS), например, статистику относительно каждого типа трафика (например, четыре 802.11 категории доступа: видео, речь, фоновая, на основе принципа максимальной эффективности). Пример статистики является частью каждого типа трафика из полного объема данных, отправленных посредством узлов. Другая статистика может включать в себя число зарегистрированных узлов, схему модуляции (MCS), используемую посредством каждого узла, схему модуляции (MCS), используемую в каждой RU, идентификационные данные установившегося трафика (потоковая передача видео, VoIP,...,) или случайного трафика (просмотр веб-страниц, управляющий кадр,...,), среднюю длительность передачи (без дополнения, т.е. длительность для передачи за пределами передачи по многопользовательской восходящей OFDMA-линии связи, либо при передаче по многопользовательской восходящей OFDMA-линии связи посредством исключения длительности дополнения).
Затем, на этапе 1201, AP определяет число параллельных (т.е. одновременных) узлов и/или типов трафика.
Число параллельных узлов/трафиков используется посредством AP, чтобы задавать число RU, которые должны выделяться для MU UL TXOP. Например, чем выше число одновременных узлов/трафиков, тем выше число RU.
В качестве иллюстрации, число RU может задаваться равным числу активных узлов (т.е. передающих данные) в N предыдущих TXOP (возможно TXOP, реализующих настоящий вариант осуществления по фиг. 12 и 13). Этот подход используется, например, когда каждый узел может отправлять только данные одного типа трафика. Это также может применяться в случае, если узлам командуют отправлять данные только одного типа трафика.
В любом случае, тип трафика ассоциирован с каждой RU.
В силу этого этап 1202 состоит в резервировании RU в TF для конкретных узлов или трафиков.
Следует отметить, что RU-выделение этапа 1202 предпочтительно должно принимать во внимание число параллельных трафиков данных в каждом узле, поскольку соответствующее число RU должно предоставляться для конкретного узла, если вообще возможно. Например, узел может передавать два отдельных трафика данных через AP: видеопоток может сосуществовать с VoIP-связью в смартфоне.
Как следствие, число RU может задаваться равным числу пар (тип трафика, передающий узел), обнаруженных в течение N предыдущих TXOP (возможно TXOP, реализующих настоящий вариант осуществления по фиг. 12 и 13).
Этап 1202 в силу этого задает оптимальное число RU, которые должны предоставляться, чтобы удовлетворять сетевым потребностям, причем каждая RU выделяется соответствующему типу трафика. Следует отметить, что это оптимальное число RU не обязательно коррелируется с реальным числом доступных RU на этой стадии процесса (это означает то, что оптимальное число может быть выше числа возможных RU в составном канале).
Затем, этапы 1203 и 1204 выполняются во взаимосвязи друг с другом и могут циклично выполняться, с тем чтобы не допускать несоответствия, чтобы задавать длительность TXOP или число RU и соответствующие частотные ширины сначала и другое относительно информации, заданной сначала.
На этапе 1203, AP вычисляет длительность следующей MU-передачи по UL, т.е. следующую TXOP, инициированную посредством инициирующего кадра, который должен отправляться.
Для этого, AP определяет то, какие типы трафика данных в данный момент передаются в сети (на основе статистики по предыдущим N TXOP, например, или по типам трафика, ассоциированным с RU, определенными на этапе 1202), а более конкретно, повторную сегментацию трафика данных, например, согласно четырем 802.11 AC, чтобы регулировать TXOP-длительность соответствующим образом.
Если обобщить, длительность может определяться согласно средней длительности N (целое число) предыдущих передач, чтобы минимизировать дополнение в среднем.
В разновидности, длительность также может определяться с возможностью отдавать приоритет некоторому трафику. Например, если крупный трафик на основе принципа максимальной эффективности передается в RU в течение одной или более предыдущих TXOP, короткая TXOP-длительность может выбираться, например, с учетом времени, обеспечивающего передачу типичного объема данных категории доступа "на основе принципа максимальной эффективности" (согласно статистике, полученной на 1200). Наоборот, если несколько видеопотоков являются текущими, большая TXOP-длительность может выбираться, предпочтительно близкая к TXOP-пределу, заданному для категории доступа "видео".
Без статистики, TXOP-длительность может задаваться равной 1/4 от длительности TXOP-предела категории доступа "видео" (AC_VI), и, соответственно, одна RU с шириной в 106 тонов выделяется для видео - AC_VI (или трафика с большим объемом данных, которые следует передавать), одна RU с шириной в 52 тона выделяется для VoIP - AC_VO (или трафика с промежуточным объемом данных, которые следует передавать), и три RU с 26 тонами выделяются, соответственно, для категории доступа "на основе принципа максимальной эффективности", "фоновый" (AC_BE, AC_BK) и управляющего пакета в канале на 20 МГц, т.е. одна RU на каждый тип трафика в полосе частот в 20 МГц.
После того, как TXOP-длительность определена, AP задает, на этапе 1204, RU-характеристики для следующей TXOP.
Это включает в себя число RU. Кроме того, когда TXOP-длительность задается, другая основная RU-характеристика, которая должна определяться, представляет собой частотную ширину (число тонов) для каждой RU, формирующей TF.
Согласно TXOP-длительности и объему данных, которые следует передавать для каждого типа трафика (списку оптимального RU-выделения и ассоциированного объема данных), AP определяет частотную ширину каждой RU (для каждого типа трафика) с точки зрения тонов (причем объем данных, которые следует передавать, представляет собой функцию TXOP-длительности и RU_width_in_tones).
Далее, AP определяет то, как выделять тона, доступные на составном канале, различным RU для того, чтобы задавать TF. Она принимает во внимание RU_width_in_tones для каждого типа трафика.
Например, четыре RU_width_in_tones могут задаваться для канала в 20 МГц (26 тонов, 52 тона, 106 тонов и 242 тона).
Для канала на 20 МГц в восходящей OFDMA MU-линии связи, максимальное число RU относительно определения RU_width_in_tones может задаваться следующим образом: девять RU по 26 тонов каждая; или четыре RU по 52 тона каждая плюс одна RU в 26 тонов; или две RU по 106 тонов каждая плюс одна RU в 26 тонов; или одна RU в 242 тона. Они представляют собой примерные RU-профили из широкого набора возможных RU-профилей. Единственное ограничение на то, чтобы смешивать различный RU_width_in_tones, заключается в максимальном числе тонов для канала (например, для в 20 МГц, 242 тонов).
Возвращаясь к предыдущему примеру RU-профиля, AP может выделять, например, три RU по 26 тонов плюс одна RU в 52 тона плюс одна RU в 106 тонов в канале в 20 МГц.
Если число требуемых RU, заданных на этапе 1202 в качестве оптимального числа RU, выше характеристик составного канала с учетом RU_width_in_tones для каждого типа трафика, выполняется приоритезация. Она может осуществляться на основе категорий трафика, чтобы отдавать приоритет непрерывным потокам, небольшим пакетам или минимизировать в максимально возможной степени дополнение посредством исключения RU или RU, для которых фактическая длительность передачи полезных данных (с учетом модификации длительности, применяемой посредством числа выделяемых тонов), является существенно отличающейся от TXOP-длительности, заданной на предыдущем этапе. Эти RU представляют собой RU, для которых слишком небольшой объем данных диспетчеризуется для передачи.
После выделения и определения RU-характеристик, TXOP-длительность может быть уточнена (если требуется), чтобы регулировать длительность передачи с эффективными временными квантами RU.
Частотная RU-ширина предпочтительно определяется на основе типа трафика, которому она выделяется, как определено на этапе 1202 на основе статистики. Эта частотная ширина единиц ресурсов определяется на основе статистики по данным, связанным с каждым типом трафика, принимаемым в одной или более предыдущих возможностей передачи. Следует отметить, что RU могут явно назначаться конкретному типу трафика в TF, с использованием механизмов, описанных выше со ссылкой на фиг. 10 и 11.
Тем не менее, конкретный тип трафика не может передаваться в служебных сигналах в TF. Это обусловлено тем, что посредством проектирования RU с соответствующими размерами, узлы должны выбирать данные, которые оптимально соответствуют доступной полосе пропускания RU, т.е. намеченный контент (тип трафика) неявно обозначается. Например, RU с большой частотной шириной неявно выделяются для большого контента, такого как видео.
Пример частотных RU-ширин является следующим: AP выделяет в 4 раза больше тонов для видео-RU_traffic_type, чем для фонового RU_traffic_type, и в 2 раза больше тонов для речевого RU_traffic_type, чем для фонового RU_traffic_type, чтобы поддерживать различение, привносимое посредством параметра TXOP-предела 802.11n-стандарта. Другими словами, единица или единицы ресурсов, ассоциированные с типом трафика AC_BK и AC_BE, имеют первую частотную ширину (например, минимальную частотную ширину, авторизованную посредством 802.11-стандарта, т.е. 2,03 МГц, когда канал на 20 МГц разбивается на девять RU), единица или единицы ресурсов, ассоциированные с AC_VO, имеют частотную ширину, в два раза превышающую первую частотную ширину, и единица или единицы ресурсов, ассоциированные с AC_VI, имеют частотную ширину, в четыре раза превышающую первую частотную ширину.
Вследствие отношения в 1/4 частотной ширины между RU AC_BK и RU AC_VO, TXOP-длительность предпочтительно задается меньшей или равной четверти набора параметров TXOP-предела для беспроводной сети согласно 802.11-стандарту.
В качестве иллюстрации, 802.11n-стандарт задает TXOP-предел в 3,008 мс для категории доступа "видео" (AC_VI), в 1,504 мс для категории доступа "речь" (AC_VO) и в 0 мс (т.е. 1 MPDU) для категорий доступа "на основе принципа максимальной эффективности" и "фоновый" (соответственно, AC_BK и AC_BE). При реализации настоящего варианта осуществления, AC_BK и AC_BE могут задаваться с минимальным числом тонов (например, с 26 тонами), AC_VO с вдвое большим числом тонов, т.е. с 52 тонами, и AC_VI с в четыре раза большим числом тонов, т.е. со 106 тонами. Для этой конфигурации, длительность MU-передачи по UL, в силу этого задающая TXOP-длительность, задается равной 752 мкс (3,008 мс/4).
Кроме того, частотная ширина (число тонов) для RU также может зависеть от схемы модуляции, MCS (которая также оказывает влияние на длительность передачи), используемой посредством узла, чтобы достигать AP (MCS может задаваться посредством каждого узла, но также и в расчете на RU в каждом узле). Другими словами, частотная ширина единицы ресурсов, ассоциированной с типом трафика, регулируется на основе схемы модуляции, используемой посредством узлов, чтобы отправлять данные, имеющие ассоциированный тип трафика в одной или более предыдущих возможностей передачи.
С другой стороны, AP также может задавать MCS для использования, чтобы минимизировать дополнение и максимизировать BER.
После того, как все RU-характеристики известны, TF может формироваться и отправляться по сети на этапе 1205. Ниже подробно описывается передача служебных сигналов некоторых RU-характеристик в TF со ссылкой на фиг. 15.
Следует отметить, что для случайных RU, TF должен передавать в служебных сигналах, по меньшей мере, TXOP-длительность, число случайных RU и частотную ширину (RU_width_in_tones) для каждой случайной RU. Если RU явно выделяется конкретному типу трафика, она передается в служебных сигналах в TF с использованием поля RU_traffic_type. Последнее может подставляться в RU_width_in_tones, если число тонов является фиксированным в расчете на тип трафика.
После отправки TF, AP ожидает, на этапе 1206, конца TXOP и отправляет подтверждение приема (1207), при необходимости, чтобы подтверждать прием приема всех или части MPDU, передаваемых от нескольких пользователей в OFDMA TXOP.
Предпочтительно, ACK-кадр передается в дублированном не-HT-формате в каждом канале на 20 МГц, охватываемом посредством резервирования начального TF.
Затем, на этапе 1208, AP обновляет свою статистику согласно текущей передаче.
Фиг. 13 иллюстрирует примерный процесс для обработки инициирующих кадров посредством узла, в частности, инициирующего кадра, отправленного посредством AP согласно фиг. 12.
На этапе 1300, узел обнаруживает инициирующий кадр, резервирующий составной канал. TF затем декодируется, чтобы анализировать его контент. TF задает множество RU.
На этапе 1301, узел выбирает одну (или более) RU с использованием RU-характеристик, указываемых в TF. Выбор также может быть основан на типах трафика, которые он должен передавать.
Узел выбирает любую диспетчеризованную RU, соответствующую своему node_AID, и определяет возможный тип трафика, ассоциированный с диспетчеризованной RU, если таковые имеются. Это служит для того, чтобы отправлять соответствующие данные в RU.
Для случайных RU, узел выбирает одну (или более) случайных RU:
- либо имеющих передаваемый в служебных сигналах тип трафика, соответствующий типу трафика, который должен передавать узел (например, AC-очередь по приоритету). Это служит для того, чтобы направлять узел с возможностью передавать, по одной единице ресурсов, данные, имеющие тип трафика, идентичный типу трафика, ассоциированному с единицей ресурсов,
- либо имеющих частотную ширину в тонах, которая совпадает, с учетом TXOP-длительности, в максимально возможной степени с объемом данных, который он должен передавать (например, из AC-очереди по приоритету). Это означает то, что узел определяет то, совпадает или нет одна из единиц ресурсов с объемом данных, которые должны отправляться в очереди передачи, имеющей наивысшее значение приоритета, и только в случае положительного определения, он передает данные очереди передачи, имеющей наивысшее значение приоритета, по совпадающей единице ресурсов.
Узел также может использовать другую информацию из TF, к примеру, MCS, чтобы регулировать параметр передачи.
Затем, на необязательном этапе 1302, узел может адаптировать или регулировать схему модуляции для модуляции данных на единице ресурсов (возможно, на единицах ресурсов), причем адаптация максимизирует длительность передачи данных в пределах возможности передачи. Этот этап уменьшения MCS нацелен на минимизацию дополнения относительно TXOP-длительности для следующей MU-передачи по UL. Тем не менее, передается идентичный объем данных, но с лучшей BER.
Затем, на этапе 1303, узел передает данные по соответствующим одной или более RU, выбранных на этапе 1201.
На этапе 1304, узел ожидает подтверждения приема из AP.
Когда успешное подтверждение приема передачи принимается, узел очищает буферизованные данные из AC-очередей передачи на этапе 1305, завершая процесс.
Фиг. 14 иллюстрирует преимущества варианта осуществления по фиг. 12 и 13, с точки зрения уменьшения дополнения, по сравнению с ситуацией по фиг. 5a. Преимущества основываются на выборе различных RU-профилей согласно трафику данных и/или характеристикам узла.
Как показано на чертеже, AP отправляет TF с RU, имеющими различные частотные ширины (в числе тонов) и имеющими меньшую TXOP-длительность 550' по сравнению с фиг. 5a. Другими словами, AP модифицирует обе размерности RU (TXOP-длительность и частотную ширину в тонах), чтобы оптимизировать дополнение.
В примере на чертеже, PPDU узла STA4 содержит идентичный объем данных между фиг. 5a и фиг. 14. Тем не менее, поскольку используемая RU на фиг. 5a состоит из 26 тонов, а используемая RU на фиг. 14 состоит из 80 тонов, TXOP-длительность существенно уменьшается, а именно, делится на приблизительно 3 в этом примере.
С другой стороны, узлы, которые отправляют большое дополнение на фиг. 5a (более 50% длительности UL MU), например, STA1, STA2, STA6, теперь отправляют значительно уменьшенный объем дополнения благодаря уменьшению TXOP-длительности (что само по себе становится возможным благодаря различным частотным RU-ширинам).
Следует отметить, что узлы, которым не выделена RU (STA3, STA7 и STA8 не могут передавать в этой MU UL OFDMA-передаче), должны передавать в следующей MU-передаче по UL или через традиционный доступ к беспроводной среде (EDCA).
Вариант осуществления по фиг. 12 и 13 может применяться как к случайным RU, так и к диспетчеризованным RU.
Случайные RU могут использоваться при создании сетевой соты, регулируемой посредством AP, до того, как диспетчеризованные RU используются.
Первоначально, предварительно заданная статистика, задающая пропорцию различных типов трафика в соте и типичного числа узлов в соте согласно характеристикам AP (офис, дом, стадион,...,), может использоваться для того, чтобы задавать начальное число случайных RU. TXOP-длительность и частотные RU-ширины могут задаваться посредством поддержания коэффициента масштабирования 802.11-стандарта, например, AC_BK и AC_BE задаются с 26 тонами, AC_VO - с 52 тонами и AC_VI - с 106 тонами, тогда как длительность MU-передачи по UL задается равной 750 мкс.
Начальная случайная фаза может представлять собой переходный этап, используемый в качестве обучающей фазы, чтобы обучаться в отношении типа или типов трафика, отправленных посредством каждого узла, модуляции, используемой посредством каждого узла и/или на каждой RU и т.д., до того, как диспетчеризованный режим используется. Другими словами, она представляет собой фазу, в течение которой узел собирает или накапливает статистику, к примеру, статистику, упомянутую выше со ссылкой на этап 1200.
В течение обучающей фазы, случайные RU могут динамически регулироваться или уточняться на основе статистики, динамически собираемой. Это служит для того, чтобы постепенно модифицировать RU для того, чтобы зеркально отражать реальные пропорции трафика и число активных зарегистрированных узлов.
Результат обучающей фазы заключается в том, что ширина каждой RU и выделение каждой RU для выделенного узла могут точно задаваться согласно текущему использованию сети. Предпочтительно, частотная RU-ширина выбирается на основе типов трафика, но также и на основе схемы модуляции, поскольку последняя может значительно модифицировать длительность передачи, требуемую для фиксированного количества данных (например, модуляция MCS 0 предоставляет скорость передачи битов в 6,5 Мбит/с, тогда как модуляция MCS 1 предоставляет скорость передачи битов в 13 Мбит/с).
Затем, используется режим диспетчеризованных RU, в котором AP явно выделяет спроектированные RU для конкретных узлов на основе потребностей узла (например, передаваемые в течение предыдущей TXOP; или AP может использовать спецификацию трафика, например, TSPEC в HCCA, предоставляемом посредством некоторых узлов, чтобы задавать их потребность).
Фиг. 15 представляет формат "информационного элемента RU" (1510), который может использоваться для того, чтобы передавать в служебных сигналах атрибуты небольших пакетов TF и/или атрибуты типов трафика TF, и/или атрибуты частотной RU-ширины.
"Информационный элемент RU" (1510) используется посредством AP, чтобы встраивать дополнительную информацию в инициирующий кадр, связанный с OFDMA TXOP. Этот формат предпочтительно придерживается формата "конкретных для производителя информационных элементов", заданного в IEEE 802.11-2007-стандарте.
"Информационный элемент RU" (1510) представляет собой контейнер одного или нескольких RU-атрибутов (1520), каждый из которых имеет выделенный идентификатор атрибута для идентификационных данных. Заголовок RU IE может стандартизироваться (и за счет этого легко идентифицироваться посредством узлов) через значения идентификатора элемента, OUI, OUI-типа.
RU-атрибуты 1520 задаются с возможностью иметь стандартный общий формат, состоящий из однобайтового поля идентификаторов RU-атрибутов, двухбайтового поля длины и полей конкретной для атрибутов информации переменной длины.
Использование информационного элемента в рабочих данных MAC-кадра приводится только для иллюстрации, может поддерживаться любой другой формат.
Выбор встраивания дополнительной информации в рабочие MAC-данные является преимущественным для поддержания унаследованной совместимости с механизмом доступа к среде, поскольку модификации, выполняемые в заголовке PHY 802.11-кадра, препятствуют успешному декодированию MAC-заголовка посредством унаследованных устройств.
Как показано на чертеже, выделенный RU-атрибут придерживается следующего формата:
- Идентификатор атрибута является выделенным значением, идентифицирующим "информацию RU". Может выбираться значение, неиспользуемое в стандарте, например, в диапазоне 19-221. Это однобайтовое значение представляет собой тег, начинающий "информацию RU".
- двухбайтовое поле длины, задающее длину тела атрибута.
Тело атрибута варьируется согласно рассматриваемым вариантам осуществления. Тело 15a атрибута означает вариант осуществления на основе небольших пакетов по фиг. 8 и 9; тело 15b атрибута означает вариант осуществления на основе типов трафика по фиг. 10 и 11; и тело 15c атрибута означает вариант осуществления на основе варьирующейся RU-ширины по фиг. 12 и 13.
Чтобы эффективно передавать в служебных сигналах режим на основе небольших пакетов (фиг. 8 и 9), тело 15a атрибута для данной RU (или для всего TF) может включать в себя:
- поле 1521 SP-типа, которое указывает то, ограничены или нет RU (либо все RU) небольшими пакетами (либо то, представляет собой TF или нет SP TF). Это поле, заданное как SP-тип (тип небольшого пакета), указывает приемному узлу то, что RU (или все RU) могут использоваться только для того, чтобы отправлять небольшие пакеты, например, меньшие максимального размера небольшого пакета;
- поле 1522 максимального размера небольших пакетов, используемое посредством AP, которое явно задает максимальный размер для небольших пакетов.
Чтобы эффективно передавать в служебных сигналах режим на основе типов трафика (Фиг. 10 и 11), тело 15b атрибута может включать в себя:
- поле 1523 TF_type, которое указывает то, указывает или нет инициирующий кадр смешанный режим этапа 1101 (т.е. указывает список RU с идентичным типом трафика или список RU с различными смешанными типами трафика);
- поле 1524 RU_nb, которое задает число единиц ресурсов, составляющих составной канал. Это число также предоставляет число записей в следующем поле;
- поле 1525 RU_list, перечисляющее характеристики каждой RU текущей OFDMA TXOP. Каждая запись в списке 1525 может включать в себя следующий набор полей:
- поле RU_index, которое указывает индекс текущей RU в RU-списке;
- поле RU_type, которое указывает случайный или диспетчеризованный режим RU (только в случае смешанного режима);
- поле RU_traffic_type, которое указывает тип трафика, поддерживаемый посредством RU; и
- необязательное поле Node_AID, которое задает идентификатор узла в случае диспетчеризованной RU. Оно может представлять собой MAC-адрес или идентификатор ассоциирования (AID), или частичный AID узла.
Чтобы эффективно передавать в служебных сигналах частотные RU-ширины (фиг. 12 и 13), тело 15c атрибута для данной RU может включать в себя:
- поле 1524 RU_nb, которое задает число единиц ресурсов, составляющих составной канал. Это число также предоставляет число записей в следующем поле;
- поле 1525 RU_list, перечисляющее характеристики каждой RU текущей OFDMA TXOP. Каждая запись в списке 1525 может включать в себя следующий набор полей:
- поле RU_index, которое указывает индекс текущей RU в RU-списке;
- поле RU_width_in_tones, которое указывает число тонов для этой RU;
- поле RU_type, которое указывает случайный или диспетчеризованный режим RU (только в случае смешанного режима);
- поле RU_traffic_type, которое указывает тип трафика, поддерживаемый посредством RU;
- необязательное поле MCS, которое указывает схему модуляции, которую следует использовать для RU; и
- необязательное поле Node_AID, которое задает идентификатор узла в случае диспетчеризованной RU. Оно может представлять собой MAC-адрес или идентификатор ассоциирования (AID), или частичный AID узла.
Все или часть различных тел атрибутов, описанных выше, могут комбинироваться, чтобы задавать, например, инициирующий SP-кадр, который также представляет собой инициирующий TT-кадр с RU, имеющими варьирующиеся частотные ширины.
Хотя настоящее изобретение описано выше в отношении конкретных вариантов осуществления, настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления, и для специалистов в данной области техники должны быть очевидными модификации, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Множество дополнительных модификаций и изменений предполагаются специалистами в данной области техники после прочтения вышеприведенных иллюстративных вариантов осуществления, которые приводятся только в качестве примера и которые не имеют намерение ограничивать объем изобретения, который определяется исключительно посредством прилагаемой формулы изобретения. В частности, при необходимости различные признаки из различных вариантов осуществления могут меняться местами.
В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и упоминание элемента в единственном числе не исключает его множества. Простой факт того, что различные признаки упомянуты во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация этих признаков не может быть использована преимущественно.