СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОТСРОЧКИ ПЕРЕДАЧИ ПРИ СЛОТОВОМ ТИПЕ ДОСТУПА К КАНАЛАМ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ
TRANSMISSION DELAY METHOD AND DEVICE WITH SLOT TYPE OF ACCESS TO CHANNELS IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK

[ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ]
Настоящее изобретение относится к системе беспроводной связи, и более конкретно, к способу и устройству для передачи или приема опорного сигнала.
[УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ]
Системы, основанные на различных технологиях беспроводной связи, были разработаны в процессе быстрого развития технологий передачи информации. Технология WLAN из числа технологий беспроводной связи позволяет осуществлять беспроводной доступ к Интернету дома, или на предприятиях, или в определенной области предоставления услуг с применением мобильных терминалов, таких как карманный персональный компьютер (КПК), ноутбук, портативный мультимедиа-проигрыватель (PMP) и т.д., на основе радиочастотной (RF) технологии.
Для того чтобы устранить ограниченную скорость связи, в качестве одного из преимуществ WLAN новый технический стандарт предложил систему нового поколения, способную к повышению скорости и надежности сети при одновременном расширении зоны обслуживания беспроводной сети. Например, IEEE 802.11n допускает скорость обработки данных с поддержкой максимальной высокой пропускной способности (HT), равной 540 Мбит/с. Кроме того, технология многоканального входа – многоканального выхода (MIMO) в последнее время стала применяться как к передатчику, так и к приемнику, с тем чтобы минимизировать ошибки передачи, а также оптимизировать скорость передачи данных.
[СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ]
[ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА]
Технология межмашинной связи (M2M) обсуждалась как технология связи следующего поколения. Технический стандарт для поддержки передачи M2M в IEEE 802.11 WLAN был разработан как IEEE 802.11аh. При M2M-связи иногда может рассматриваться сценарий, способный к передаче небольшого объема данных на низкой скорости в среде, включающей в себя количество устройств.
В системе беспроводной LAN устройства могут осуществлять ассоциативный доступ к каналу (или носителю).
Соответственно, настоящее изобретение направлено на новую схему состязательного доступа к каналу для повышения эффективности использования сетевых ресурсов и равнодоступности, когда интервал (например, RAW (окно ограниченного доступа)), в котором только определенным устройствам разрешают получить доступ к каналам, устанавливается в системе беспроводной LAN, которая, по существу, устраняет одну или более проблем, возникающих вследствие ограничений и недостатков текущего уровня техники.
Следует понимать, что технические цели, которые должны быть достигнуты настоящим изобретением, не ограничиваются указанными выше техническими целями и другие технические цели, которые не упоминаются в настоящем описании, будут очевидны из приведенного ниже описания специалисту в области техники, к которой принадлежит настоящее изобретение.
[ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ]
Для того, чтобы достигнуть цели и других преимуществ и в соответствии с предназначением изобретения, как воплощено и подробно описано в настоящем описании, способ осуществления доступа к каналу станцией (STA) в системе беспроводной LAN включает в себя: прием информации конфигурации окна ограниченного доступа (RAW) в отношении STA от точки доступа (AP); выполнение процедуры отсрочки передачи с использованием второго состояния функции отсрочки передачи для доступа к каналу в пределах RAW, соответствующего информации конфигурации RAW; и выполнение процедуры отсрочки передачи с использованием первого состояния функции отсрочки передачи, когда RAW заканчивается. STA может поддержать множество состояний функции отсрочки передачи, включая первое состояние функции отсрочки передачи, используемое вне RAW, и второе состояние функции отсрочки передачи, используемое в пределах RAW.
В другом аспекте настоящего изобретения, в настоящем описании представлена станция (STA), осуществляющая доступ к каналу в системе беспроводной LAN, содержащая приемопередатчик, процессор и память. Процессор может быть сконфигурирован для получения информации конфигурации в отношении STA от AP с применением приемопередатчика, выполнения процедуры отсрочки передачи с использованием второго состояния функции отсрочки передачи для доступа к каналу в пределах RAW, в соответствии с информацией конфигурации RAW и выполнения процедуры отсрочки передачи с использованием первого состояния функции отсрочки передачи, когда RAW заканчивается. В памяти может храниться множество состояний функции отсрочки передачи, включая первое состояние функции отсрочки передачи, используемое вне RAW, и второе состояние функции отсрочки передачи, используемое в пределах RAW.
В вышеописанных аспектах согласно настоящему изобретению обычно применимо следующее.
Когда процедура отсрочки передачи выполняется до RAW, процедура отсрочки передачи до RAW может быть приостановлена после начала RAW.
Состояние функции отсрочки передачи для процедуры отсрочки передачи, выполняемой до RAW, может быть сохранено как первое состояние функции отсрочки передачи на начало RAW.
Сохраненное первое состояние функции отсрочки передачи может быть восстановлено, и процедура отсрочки передачи, выполнявшаяся до RAW, может быть возобновлена после завершения RAW.
В случае, когда первое состояние функции отсрочки передачи не сохраняется, процедура отсрочки передачи, выполняемая, когда RAW заканчивается, может выполняться как новая процедура отсрочки передачи.
Когда информация конфигурации RAW не допускает границу между слотами, обратный отсчет отсрочки передачи может быть выполнен только в одном или более слотах, выделенных STA в пределах RAW.
Информация конфигурации RAW допускает границу между слотами, обратный отсчет отсрочки передачи может выполняться после того, как STA был выделен слот в пределах RAW.
Процедура отсрочки передачи может выполняться на основании улучшенного распределенного доступа к каналу (EDCA).
Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и приведенное ниже подробное описание настоящего изобретения являются примерными и пояснительными и предназначены для предоставления дальнейшего объяснения изобретения, соответствующего формуле изобретения.
[ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ]
Согласно настоящему изобретению, возможно предоставить новую схему состязательного доступа к каналу для повышения эффективности использования сетевых ресурсов и равнодоступности, когда интервал (например, RAW (окно ограниченного доступа)), в котором только определенным устройствам разрешают получить доступ к каналам, устанавливается в системе беспроводной LAN.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что эффекты, которые могут быть достигнуты с помощью настоящего изобретения, не ограничиваются тем, что было, в частности, описано выше, и другие преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты на основании приведенного ниже подробного описания при его рассмотрении вместе с прилагаемыми чертежами.
[КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ]
Прилагаемые чертежи, которые приведены для обеспечения дальнейшего понимания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и, вместе описанием, служат для объяснения принципа изобретения.
На фиг. 1 показан пример системы IEEE 802.11 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показан пример системы IEEE 802.11 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показан пример системы IEEE 802.11 в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую систему WLAN.
Фиг. 5 представляет собой схему процесса, иллюстрирующую процесс установки канала для использования в системе WLAN.
Фиг. 6 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую процесс отсрочки передачи.
Фиг. 7 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую скрытый узел и открытый узел.
Фиг. 8 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую RTS (запрос на отправку) и CTS (сброс передачи).
Фиг. 9 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую операцию управления питанием.
Фиг. 10-12 представляют собой концептуальные схемы, подробно иллюстрирующие операции станции (STA), получившей карту индикации трафика (TIM).
Фиг. 13 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую групповую AID.
Фиг. 14 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую структуру кадра для применения в IEEE 802.11.
Фиг. 15 иллюстрирует обычную основанную на TIM схему доступа к каналу.
Фиг. 16 иллюстрирует концептуальную схему, иллюстрирующую схему слотового доступа к каналу.
Фиг. 17 иллюстрирует примерный формат IE RPS;
Фиг. 18 иллюстрирует примерную конфигурацию RAW согласно настоящему изобретению.
Фиг. 19 иллюстрирует примерную схему слотового доступа к каналу согласно настоящему изобретению.
Фиг. 20 иллюстрирует другую примерную схему слотового доступа к каналу согласно настоящему изобретению.
Фиг. 21 иллюстрирует примерный процесс отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу.
Фиг. 22 иллюстрирует примерный процесс отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу согласно настоящему изобретению.
Фиг. 23 иллюстрирует другой примерный процесс отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу.
Фиг. 24 иллюстрирует другой примерный процесс отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу согласно настоящему изобретению.
Фиг. 25 иллюстрирует другой примерный процесс отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу согласно настоящему изобретению.
Фиг. 26 иллюстрирует способ доступа к каналу согласно настоящему изобретению.
Фиг. 27 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию радиоустройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
[ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ]
Ниже будут подробно рассматриваться предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на прилагаемых чертежах. Подробное описание, которое будет дано ниже в отношении прилагаемых чертежей, предназначено для объяснения примерных вариантов осуществления настоящего изобретения, а не демонстрации единственных вариантов осуществления, которые могут быть реализованы согласно настоящему изобретению. Приведенное ниже подробное описание содержит определенные детали в целях обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может применяться на практике без таких определенных деталей.
Следующие варианты осуществления предлагаются посредством комбинирования составляющих компонентов и характеристик настоящего изобретения согласно предварительно определенному формату. Индивидуальные составляющие компоненты или характеристики следует считать необязательными факторами при условии отсутствия каких-либо дополнительных комментариев. При необходимости, индивидуальные составляющие компоненты или характеристики могут не объединяться с другими компонентами или характеристиками. Кроме того, некоторые составляющие компоненты и/или характеристики могут быть объединены в целях реализации вариантов осуществления настоящего изобретения. Порядок операций, который будет раскрыт в вариантах осуществления настоящего изобретения, может быть изменен. Некоторые компоненты или характеристики любого варианта осуществления могут также быть включены в другие варианты осуществления или могут быть заменены таковыми из других вариантов осуществления по мере необходимости.
Следует отметить, что определенные термины, раскрытые в настоящем изобретении, предлагаются для удобства описания и лучшего понимания настоящего изобретения, и использование этих определенных терминов может быть изменено на другие форматы в пределах технического объема или формы настоящего изобретения.
В некоторых случаях, известные структуры и устройства опускаются во избежание усложнения описания концепций настоящего изобретения, и важные функции структур и устройств показаны в форме блок-схем. Одни и те же цифровые обозначения будут использоваться на всех чертежах для указания одних и тех же или аналогичных компонентов.
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения поддерживаются стандартными документами, раскрытыми по меньшей мере для одной из систем беспроводного доступа, включая систему 802 Института инженеров по электронике и электротехнике (IEEE) систему проекта партнерства третьего поколения (3GPP), систему долгосрочного развития 3GPP (LTE), усовершенствованную систему LTE (LTE-A) и систему 3GPP2. В частности, этапы или компоненты, которые явно не описаны как раскрывающие техническую идею настоящего изобретения, в вариантах осуществления настоящего изобретения могут поддерживаться вышеупомянутыми документами. Вся терминология, используемая в настоящем описании, может поддерживаться по меньшей мере одним из указанных выше документов.
Приведенные ниже варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены ко множеству технологий беспроводного доступа, например CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов), FDMA (множественный доступ с частотным разделением каналов), TDMA (множественный доступ с временным разделением каналов), OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов), SC-FDMA (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов с одной несущей), и т.п. CDMA может быть воплощен посредством такой технологии беспроводной (или радио) связи, как UTRA (универсальный наземный радиодоступ) или CDMA2000. TDMA может быть воплощен посредством такой технологии беспроводной (или радио) связи, как GSM (глобальная система мобильной связи)/GPRS (общая служба пакетной радиопередачи)/EDGE (развитие стандарта GSM с увеличенной скоростью передачи данных). OFDMA может быть воплощен посредством такой технологии беспроводной (или радио) связи, как технология Института инженеров по электронике и электротехнике (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20 и E-UTRA (улучшенный UTRA). Для ясности, следующее описание сосредотачивается на системах IEEE 802.11. Однако технические характеристики настоящего изобретения ими не ограничиваются.
СТРУКТУРА СИСТЕМ WLAN
На фиг. 1 показан пример системы IEEE 802.11 системы согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Структура системы IEEE 802.11 может включать в себя множество компонентов. WLAN, которая поддерживает прозрачную мобильность STA для более высокого уровня, может быть обеспечен посредством совместных операций компонентов. Базовый набор услуг (BSS) может соответствовать основному составляющему блоку в LAN IEEE 802.11. На фиг. 1 показаны два BSS (BSS1 и BSS2) и две STA включены в каждый из BSS (то есть, STA1 и STA2 включены в BSS1, и STA3, и STA4 включены в BSS2). Эллипс, обозначающий BSS на фиг. 1, может рассматриваться как зона покрытия, в которой STA, включенные в соответствующий BSS, поддерживают передачу. Эта зона может называться зоной базовых услуг (BSA). Если STA выходит за пределы BSA, STA не может напрямую связаться с другими STA в соответствующей BSA.
В LAN IEEE 802.11 самым базовым типом BSS является независимый BSS (IBSS). Например, IBSS может иметь минимальную форму, состоящую только из двух STA. BSS (BSS1 или BSS2) с фиг. 1, который представлен в самой простой форме и в котором опускаются другие компоненты, может соответствовать типичному примеру IBSS. Такая конфигурация возможна, когда STA могут напрямую осуществлять связь друг с другом. Такой тип LAN не является предварительно планируемым и может быть сконфигурирован, когда LAN будет необходима. Он может называться динамической сетью.
Принадлежность STA к BSS может быть динамически изменена, когда STA включается или выключается, или когда STA входит или выходит из зоны BSS. STA может применять процесс синхронизации для присоединения к BSS. Для того чтобы получить доступ ко всем службам инфраструктуры BSS, STA должна быть ассоциирована с BSS. Такая ассоциация может быть динамически сконфигурирована и может включать использование службы распределительной системы (DSS).
Фиг. 2 представляет собой концептуальную схему, показывающую другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. На фиг. 2 компоненты, такие как распределительная система (DS), среда распределительной системы (DSM) и точка доступа (AP), добавлены к структуре с фиг. 1.
Прямое расстояние между STA в LAN может быть ограничено рабочими характеристиками PHY. В некоторых случаях, такое ограничение может быть достаточным для передачи. Однако, в других случаях может быть необходимой передача между STA на большие расстояния. DS может быть сконфигурирована для поддержки расширенного покрытия.
DS относится к структуре, в которую BSS соединяются друг с другом. В частности, BSS может быть сконфигурирован как компонент расширенной формы сети, состоящий из множества BSS, вместо независимой конфигурации, показанной на фиг. 1.
DS является логическим понятием и может определяться характеристикой DSM. В этом отношении, беспроводная среда (WM) и DSM являются логически различными в IEEE 802.11. Соответствующие логические среды применяются для различных целей и используются различными компонентами. В определении IEEE 802.11 такие среды не ограничиваются одними и теми же или различными средами. Гибкость архитектуры LAN IEEE 802.11 (архитектура DS или другие сетевые архитектуры) может объясняться тем, что множество сред являются логически различными. Таким образом, архитектура LAN IEEE 802.11 может быть по-разному реализована и может быть независимо определена физической характеристикой каждой реализации.
DS может поддерживать мобильные устройства, обеспечивая посредством предоставления полной интеграции множества BSS и предоставления логических услуг, необходимых для передачи адреса к месту назначения.
AP относится к объекту, обеспечивает ассоциированным STA возможность получения доступа к DS через WM, и который обладает функциональностью STA. Данные могут перемещаться между BSS и DS через AP. Например, STA2 и STA3, показанные на фиг. 2, обладают функциональностью STA и обеспечивают функцию обеспечения доступа ассоциированным STA (STA1 и STA4) к DS. Кроме того, так как все AP соответствуют, по существу, STA, все AP представляют собой адресуемые объекты. Адрес, используемый AP для связи с WM, не обязательно должен всегда быть идентичным адресу, используемому AP для связи с DSM.
Данные, переданные от одной из STA, ассоциированной с AP, на STA-адрес AP, всегда могут приниматься неконтролируемым портом и могут быть обработаны элементом доступа к порту IEEE 802.1X. Если управляемый порт аутентифицирован, данные (или кадр) передачи могут быть переданы на DS.
Фиг. 3 представляет собой концептуальную схему, показывающую еще одну примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. В дополнение к структуре с фиг. 2, фиг. 3 концептуально показывает расширенный набор услуг (ESS) для обеспечения широкого покрытия.
Беспроводная сеть, имеющая произвольный размер и сложность, может состоять из DS и множества BSS. В системе IEEE 802.11 такой тип сети называется сетью ESS. ESS может соответствовать множеству BSS, соединенных с одной DS. Однако, ESS не включает в себя DS. Сеть ESS отличается тем, что ESS появляется как сеть IBSS на уровне управления логическим каналом (LLC). STA, включенные в ESS, могут осуществлять связь друг с другом, и мобильные STA могут прозрачно перемещаться в LLC от одного BSS к другому BSS (в пределах одного и того же ESS).
В IEEE 802.11 не принимаются относительные физические положения BSS на фиг. 3, и все следующие формы являются возможными. BSS могут частично перекрываться, и эта форма обычно применяется для обеспечения непрерывного покрытия. BSS могут не быть соединены физически, и логические расстояния между BSS не имеют пределов. BSS могут быть расположены в одном и том же физическом местоположении, и эта форма может применяться для обеспечения избыточности. Одна или более сетей IBSS или ESS могут быть физически расположены в том же самом пространстве, что и одна или более сетей ESS. Это может соответствовать форме сети ESS в случае, в котором динамическая сеть функционирует в местоположении, в котором присутствует сеть ESS, в случае, когда сети IEEE 802.11 различных организаций физически перекрываются, или в случае, когда две или более различных политик доступа и безопасности являются необходимыми в одном и том же местоположении.
Фиг. 4 представляет собой концептуальную схему, показывающую примерную структуру системы WLAN. На фиг. 4 показан пример инфраструктуры BSS, включающей в себя DS.
В примере с фиг. 4, BSS1 И BSS2 составляют ESS. В системе WLAN STA представляет собой устройство, функционирующее в соответствии с правилами MAC/PHY IEEE 802.11. STA включают AP STA и не являющиеся AP STA. Не являющиеся AP STA соответствуют устройствам, таким как ноутбуки или мобильные телефоны, управляемые непосредственно пользователями. На фиг. 4 STA1, STA3 и STA4 соответствуют не являющимся AP STA, и STA2 и STA5 соответствуют AP STA.
В приведенном ниже описании не являющаяся AP STA может называться терминалом, блоком беспроводной передачи/приема (WTRU), пользовательским оборудованием (UE), мобильной станцией (MS), мобильным терминалом или мобильной абонентской станцией (MSS). AP представляет собой концепцию, соответствующую базовой станции (BS), узлу B, усовершенствованному узлу B (e-NB), базовой приемопередающей системе (BTS), или фемто-BS в других областях беспроводной связи.
ПРОЦЕСС УСТАНОВКИ КАНАЛА
Фиг. 5 представляет собой схему процесса, объясняющую обычный процесс установки канала согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
В целях обеспечения возможности установки канала для STA в сети, а также передачи/приема данных по сети, STA должна выполнять такую установку канала посредством процессов поиска сети, аутентификации в сети и ассоциации с сетью, и должна установить ассоциацию и выполнить аутентификацию безопасности. Процесс установки канала может также называться процессом инициирования сеанса или процессом установки сеанса. Кроме того, этап ассоциации является общим обозначением для этапов открытия, аутентификации, ассоциации и установки безопасности процесса установки канала.
Процесс установки канала описывается в отношении фиг. 5.
На этапе S510, STA может выполнять действие поиска сети. Действие поиска сети может включать действие сканирования STA. Таким образом, STA должна осуществлять поиск доступной сети, с тем чтобы получить доступ к сети. STA должна идентифицировать совместимую сеть до участия в беспроводной сети. Здесь, процесс для идентификации сети, содержащейся в определенной области, называется процессом сканирования.
Схема сканирования классифицируется как активное сканирование и пассивное сканирование.
Фиг. 5 представляет собой схему процесса, иллюстрирующую действие поиска сети, включающее в себя процесс активного сканирования. В случае активного сканирования STA, сконфигурированная для выполнения сканирования, передает тестовый кадр запроса и ожидает ответа на тестовый кадр запроса таким образом, что STA может перемещаться между каналами и одновременно может определять, какая AP (точка доступа) присутствует в периферийной области. Отвечающий элемент передает тестовый кадр ответа, выполняющий роль ответа на тестовый кадр запроса, на STA, передававшую тестовый кадр запроса. В этом случае, отвечающим элементом может быть STA, которая в итоге передала маяковый кадр в BSS сканированного канала. В BSS, поскольку AP передает маяковый кадр, AP выполняет функцию отвечающего элемента. В IBSS, поскольку STA IBSS последовательно передают маяковый кадр, отвечающий элемент не является постоянным. Например, STA, которая передала тестовый кадр запроса в канале #1 и приняла тестовый кадр ответа в канале #1, сохраняет связанную с BSS информацию, содержавшуюся в принятом тестовом кадре ответа, и переходит в следующий канал (например, канал #2), с тем чтобы STA могла выполнять сканирование с применением того же самого способа (то есть, передача/прием тестового запроса/ответа в канале #2).
Хотя это не показано на фиг. 5, действие сканирования может также выполняться с применением пассивного сканирования. STA, сконфигурированная для выполнения сканирования в пассивном режиме сканирования, ожидает маякового кадра, одновременно перемещаясь от одного канала к другому каналу. Маяковый кадр является одним из кадров управления в IEEE 802.11, показывает наличие беспроводной сети, позволяет STA, выполняющей сканирование, искать беспроводную сеть, и периодически передается, с тем чтобы STA смогла участвовать в беспроводной сети. В BSS AP конфигурируется для периодической передачи маякового кадра. В IBSS STA из IBSS конфигурируются для последовательной передачи маякового кадра. Если каждая STA для сканирования принимает маяковый кадр, STA сохраняет информацию BSS, содержавшуюся в маяковом кадре, и перемещается в другой канал и записывает информацию о маяковом кадре в каждом канале. STA, принявшая маяковый кадр, сохраняет связанную с BSS информацию, содержавшуюся в полученном маяковом кадре, перемещается в следующий канал, и таким образом выполняет сканирование с применением одного и того же способа.
В сравнении между активным сканированием и пассивным сканированием, активное сканирование более выгодно, чем пассивное сканирование, с точки зрения задержки и потребляемой мощности.
После того, как STA обнаруживает сеть, STA может выполнить процесс аутентификации на этапе S520. Процесс аутентификации может называться первым процессом аутентификации, с тем чтобы процесс аутентификации можно было явно отличить от процесса установки безопасности этапа S540.
Процесс аутентификации может включать в себя передачу кадра запроса аутентификации на AP от STA и передачу кадра ответа аутентификации на STA от AP в ответ на кадр запроса аутентификации. Кадр аутентификации, используемый для запроса/ответа аутентификации, может соответствовать кадру управления.
Кадр аутентификации может содержать номер алгоритма аутентификации, порядковый номер транзакции аутентификации, код состояния, текст вызова, сеть усиленной безопасности (RSN), конечную циклическую группу (FCG) и т.д. Указанная выше информация, содержащаяся в кадре аутентификации, может соответствовать некоторым частям информации, которая может содержаться в кадре запроса/ответа аутентификации, может быть заменена другой информацией или может содержать дополнительную информацию.
STA может передавать кадр запроса аутентификации на AP. AP может принимать решение, аутентифицировать ли соответствующую STA, на основе информации, содержащейся в принятом кадре запроса аутентификации. AP может предоставить результат аутентификации STA через кадр ответа аутентификации.
После того как STA была успешно аутентифицирована, процесс ассоциации может быть выполнен на этапе S530. Процесс ассоциации может включать в себя передачу кадра запроса ассоциации на AP от STA и передачу кадра ответа ассоциации на STA от AP в ответ на кадр запроса ассоциации.
Например, кадр запроса ассоциации может содержать информацию, связанную с различными возможностями, интервал прослушивания маяка, идентификатор комплекта услуг (SSID), поддерживаемые скорости, поддерживаемые каналы, RSN, домен мобильности, поддерживаемые операционные классы, TIM (карта индикации трафика) широковещательный запрос, возможность взаимодействия служб, и т.д.
Например, кадр ответа ассоциации может содержать информацию, связанную с различными возможностями, код состояния, идентификатор ассоциации (AID), поддерживаемые уровни, набор параметров улучшенного распределенного доступа к каналу (EDCA), принятый указатель мощности канала (RCPI), указатель принятого отношения сигнал-шум (RSNI), домен мобильности, интервал блокировки по времени (время возврата ассоциации), параметр сканирования перекрывающегося BSS, широковещательный ответ TIM, карту QoS, и т.д.
Указанная выше информация может соответствовать некоторым частям информации, которая может содержаться в кадре запроса/ответа ассоциации, может быть заменена другой информацией или может содержать дополнительную информацию.
После того как STA была успешно ассоциирована с сетью, процесс установки безопасности может быть выполнен на этапе S540. Процесс установки безопасности этапа S540 может называться процессом аутентификации, основанным на запросе/ответе ассоциации сети усиленной безопасности (RSNA). Процесс аутентификации этапа S520 может называться первым процессом аутентификации, и процесс установки безопасности этапа S540 может также называться просто процессом аутентификации.
Например, процесс установки безопасности этапа S540 может включать в себя процесс установки закрытого ключа посредством четырехстороннего квитирования, основанного на кадре расширенного протокола аутентификации по LAN (EAPOL). Кроме того, процесс установки безопасности может также быть выполнен согласно другим схемам безопасности, не определенным в стандартах IEEE 802.11.
РАЗВИТИЕ WLAN
В целях устранения ограничений в скорости передачи WLAN, IEEE 802.11n был недавно установлен в качестве стандарта связи. IEEE 802.11n направлен на повышение скорости и надежности сети, а также на расширение зоны покрытия беспроводной сети. Более подробно, IEEE 802.11n поддерживает высокую пропускную способность (HT), максимально составляющую 540 Мбит/с, и основан на технологии MIMO, в которой множество антенн устанавливается в каждый передатчик и приемник.
Вследствие широкого применения технологии WLAN и разнообразия приложений WLAN, существует потребность в разработке новой системы WLAN, способной к поддержке HT, превышающей скорость обработки данных, поддерживаемую IEEE 802.11n. Система WLAN следующего поколения для поддержки очень высокой пропускной способности (VHT) представляет собой следующую версию (например, IEEE 802.11ac) системы WLAN IEEE 802.11n, и является одной из недавно предложенных систем WLAN IEEE 802.11, поддерживающей скорость процесса обработки, составляющую 1 Гбит/c или более в SAP MAC (точка доступа к службе управления доступом в эфир).
Для того, чтобы эффективно использовать высокочастотный (RF) канал, система WLAN следующего поколения поддерживает передачу MU-MIMO (многопользовательскую с многоканальным входом – многоканальным выходом), в которой множество STA может одновременно получать доступ к каналу. В соответствии со схемой передачи MU-MIMO, AP может одновременно передавать пакеты по меньшей мере к одному MIMO-парному STA.
Кроме того, недавно обсуждалась технология для поддержки операций системы WLAN в свободной области. Например, технология для введения системы WLAN в свободную область (TV WS), такую как неактивная полоса частот (например, полоса 54~698 МГц), оставшаяся вследствие перехода к цифровому телевидению, обсуждалась в стандарте IEEE 802.11af. Однако, указанная выше информация раскрывается только для иллюстративных целей, и свободная область может представлять собой лицензируемую полосу, обеспечивающую возможность основного использования только лицензируемым пользователем. Лицензируемый пользователь может являться пользователем, который имеет полномочия на использование лицензируемой полосы, и может также называться лицензированным устройством, основным пользователем, надлежащим пользователем и т.п.
Например, AP и/или STA, работающие в свободной области (WS), должны предоставлять функцию защиты лицензированного пользователя. Например, если предположить, что лицензированный пользователь, такой как микрофон, уже использовал определенный канал WS, функционирующий в соответствии с требованиями как разделенная полоса частот, таким образом, что занимается определенная полоса частот из полосы WS, то AP и/или STA не могут использовать полосу частот, соответствующую соответствующему каналу WS, с тем чтобы обеспечивалась защита лицензированного пользователя. Кроме того, AP и/или STA должны прекратить использование соответствующей полосы частот при условии, что лицензированный пользователь использует полосу частот, используемую для передачи и/или приема текущего кадра.
Следовательно, AP и/или STA должны определить, использовать ли конкретную полосу частот полосы WS. Другими словами, AP и/или STA должны определить наличие или отсутствие надлежащего пользователя или лицензированного пользователя в полосе частот. Схема определения наличия или отсутствия надлежащего пользователя в конкретной полосе частот называется схемой обнаружения спектра. Энергетическая схема обнаружения, схема обнаружения сигнатуры и т.п. может применяться в качестве механизма обнаружения спектра. AP и/или STA могут определить, что полоса частот используется надлежащим пользователем, если интенсивность принятого сигнала превышает предварительно заданное значение, или когда была обнаружена начальная часть DTV.
Технология M2M (межмашинной) связи обсуждалась как технология связи следующего поколения. Технический стандарт для поддержки M2M-связи был разработан как IEEE 802.11аh в системе WLAN IEEE 802.11. M2M-связью называется схема связи, включающая в себя одну или более машин, и также может называться связью машинного типа (MTC) или межмашинной (M2M) связью. В этом случае, машина может являться объектом, для которого не требуется непосредственное управление и вмешательство пользователя. Например, не только измерительный прибор или торговый автомат, содержащие модуль RF, но также и пользовательское оборудование (UE) (такое как смартфон), способное осуществлять связь посредством автоматического получения доступа к сети без вмешательства/управления пользователя, могут являться примерами таких машин. Связь M2M может включать в себя связь устройства с устройством (D2D) и связь между устройством и сервером приложений, и т.д. В качестве примерной связи между устройством и сервером приложений может рассматриваться связь между торговым автоматом и сервером приложений, связь между кассовым аппаратом (POS) и сервером приложений и связь между электрическим счетчиком, газовым счетчиком или счетчиком и сервером приложений. Основанные на M2M-связи приложения включать в себя безопасность, перевозку, здравоохранение, и т.д. В случае рассмотрения указанных выше примеров приложений, M2M-связь должна поддерживать способ передачи/приема в некоторых случаях небольшого объема данных на низкой скорости в среде, содержащей большое количество устройств.
Более подробно, M2M-связь должна поддерживать большое количество STA. Хотя текущая система WLAN предполагает, что одна AP связана максимум с 2007 STA, различные способы поддержки других случаев, в которых намного больше STA (например, около 6000 STA) ассоциированы с одной AP, недавно обсуждались для M2M-связи. Кроме того, ожидается, что множество приложений для поддержки/запроса низкой скорости передачи присутствует в M2M-связи. Для того, чтобы безотказно поддерживать множество STA, система WLAN может распознавать наличие или отсутствие данных, которые должны быть переданы на STA, на основании TIM (карта индикации трафика), и различные способы снижения размера битового массива TIM недавно обсуждались. Кроме того, ожидается, что множество данных трафика, имеющих очень длинный интервал передачи/приема, присутствует в M2M-связи. Например, при M2M-связи очень небольшой объем данных (например, электрические/газовые/водяные измерения) должен быть передан через длинные интервалы (например, каждый месяц). Поэтому, хотя количество STA, ассоциированных с одной AP, в системе WLAN увеличивается, многие разработчики и компании проводят интенсивные исследования относительно системы WLAN, которая может эффективно поддерживать случай, в котором имеется очень небольшое количество STA, каждая из которых должна получить кадр данных от AP в течение одного маякового периода.
Как описано выше, технология WLAN быстро развивается, и интенсивно разрабатываются не только указанные выше примерные технологии, но также и другие технологии, такие как прямая установка канала, улучшение пропускной способности потока данных, высокая скорость и/или поддержка крупномасштабной начальной установки сеанса, и поддержка расширенной пропускной способности и рабочей частоты.
МЕХАНИЗМ ДОСТУПА В ЭФИР
В основанной на IEEE 802.11 системе WLAN основным механизмом доступа MAC (управление доступом в эфир) является механизм множественного доступа с контролем несущей с предотвращением коллизий (CSMA/CA). Механизм CSMA/CA называется распределенной функцией координации (DCF) MAC IEEE 802.11 и по существу включает в себя механизм доступа "слушать, затем говорить”. В соответствии с указанным выше механизмом доступа, AP и/или STA могут выполнять оценку состояния канала (CCA) для обнаружения RF канала или среды в течение предварительного заданного временного интервала [например, межкадровый интервал DCF (DIFS)], до передачи данных. Если было определено, что среда находится в состоянии ожидания, начинается передача кадра через соответствующую среду. С другой стороны, если было определено, что среда находится в занятом состоянии, соответствующая AP и/или STA не запускают свою собственную передачу, устанавливают время задержки (например, случайный период отсрочки передачи) для доступа в эфир и пытаются запустить передачу кадра после ожидания в течение предварительно заданного времени. В результате применения случайного периода отсрочки передачи ожидается, что множество STA попытается запустить передачу кадра после ожидания в различные моменты времени, что приведет к минимальному количеству коллизий.
Кроме того, протокол MAC IEEE 802.11 предоставляет гибридную функцию координирования (HCF). HCF основан на DCF и точечной функции координирования (PCF). PCF относится к основанной на опросе схеме синхронного доступа, в которой периодический опрос выполняется таким образом, что все принимающие (Rx) AP и/или STA могут получить кадр данных. Кроме того, HCF включает в себя улучшенный распределенный доступ к каналу (EDCA) и HCF-управляемый доступ к каналу (HCCA). EDCA достигается, когда схема доступа, предоставляемая провайдером множеству пользователей, является состязательной. HCCA достигается посредством бесконфликтной схемы доступа к каналу, основанной на механизме опроса. Кроме того, HCF включает в себя механизм доступа в эфир для улучшения качества обслуживания (QoS) WLAN и может передавать данные QoS и в состязательный период (CP), и в бесконфликтный период (CFP).
Фиг. 6 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую процесс отсрочки передачи.
n
Операции, основанные на случайном периоде отсрочки передачи, будут в дальнейшем описаны в отношении фиг. 6. Если среда в состоянии «занято» переходит в состояние ожидания, несколько STA могут попытаться передать данные (или кадр). В качестве способа реализации минимального числа коллизий, каждый STA выбирает случайное значение отсрочки передачи, ожидает в течение времени слота, соответствующего выбранному значению отсрочки передачи, и затем пытается запустить передачу данных. Случайное значение отсрочки передачи представляет собой псевдослучайное целое число, и может быть установлено как одно из значений от 0 до CW. В этом случае, CW относится к значению параметра окна состязания. Хотя начальное значение параметра CW обозначается как CWmin, начальное значение может быть удвоено в случае отказа передачи (например, в случае, в котором ACK для кадра передачи не был получен). Если значение параметра CW обозначается CWmax, CWmax поддерживается, пока передача данных не будет успешной, и одновременно возможно попытаться запустить передачу данных. Если передача данных была успешна, значение параметра CW сбрасывается на CWmin. Предпочтительно, CW, CWmin и CWmax устанавливаются как 2-l (где n=0, 1,2...).
Если процесс случайной отсрочки передачи начинает функционирование, STA непрерывно отслеживает среду, при этом отсчитывая в обратном порядке слот отсрочки передачи в ответ на определенное значение счетчика отсрочки передачи. Если в результате отслеживания было определено, что среда находится в занятом состоянии, обратный отсчет останавливается и ожидает в течение предварительно заданного времени. Если носитель находится в состоянии ожидания, оставшийся обратный отсчет перезапускается.
Как показано в примере на фиг. 6, если пакет, который должен быть передан в MAC STA3, достигает STA3, то STA3 определяет, находится ли среда в состоянии ожидания во время DIFS, и может непосредственно запустить передачу кадра. Одновременно, оставшиеся STA отслеживают, находится ли среда в занятом состоянии, и ожидают в течение предварительно заданного времени. В течение предварительно заданного времени данные, которые должны быть переданы, могут появляться в каждой из STA1, STA2 и STA5. Если среда находится в состоянии ожидания, каждая STA ожидает в течение времени DIFS и затем выполняет обратный отсчет слота отсрочки передачи в ответ на случайное значение счетчика отсрочки передачи, выбранное каждой STA. В примере на фиг. 6 показано, что STA2 выбирает самое низкое значение счетчика отсрочки передачи, и STA1 выбирает самое высокое значение счетчика отсрочки передачи. Таким образом, после завершения отсчета отсрочки передачи STA2, остаточное время отсрочки передачи STA5 в момент начала передачи кадра меньше, чем остаточное время отсрочки передачи STA1. Каждая из STA1 и STA5 временно останавливает обратный отсчет, в то время как STA2 занимает среду и ожидает в течение предварительно заданного времени. Если занятие STA2 завершено и среда опять приходит в состояние ожидания, каждая из STA1 и STA5 ожидает в течение предварительно заданного времени DIFS и снова запускает отсчет отсрочки передачи. Таким образом, после того, как оставшийся слот отсрочки передачи с длиной, равной остаточному времени отсрочки передачи, полностью отсчитывается, может запускаться передача кадра. Так как остаточное время отсрочки передачи STA5 меньше, чем для STA1, то STA5 запускает передачу кадра. Тем временем, данные, которые должны быть переданы, могут появиться в STA4, пока STA2 занимает среду. В этом случае, если среда находится в состоянии ожидания, STA4 ожидает в течение времени DIFS, выполняет обратный отсчет в ответ на случайное значение счетчика отсрочки передачи, выбранное STA4, и затем запускает передачу кадра. На фиг. 6 показан пример случая, в котором остаточное время отсрочки передачи STA5 случайно совпало со случайным значением значения отсрочки передачи STA4. В этом случае, неожиданная коллизия может возникнуть между STA4 и STA5. Если коллизия возникает между STA4 и STA5, каждая из STA4 и STA5 не получает ACK, что приводит к возникновению отказа в передаче данных. В этом случае, каждая из STA4 и STA5 увеличивает значение CW в два раза, и STA4 или STA5 могут выбрать случайную величину отсрочки передачи и затем выполнить обратный отсчет. Тем временем, STA1 ожидает в течение предварительно заданного времени, в то время как среда находится в занятом состоянии вследствие передачи STA4 и STA5. В этом случае, если среда находится в состоянии ожидания, STA1 ожидает в течение времени DIFS и затем запускает передачу кадра после промежутка, равного остаточному времени отсрочки передачи.
ОПЕРАЦИЯ ОБНАРУЖЕНИЯ STA
Как описано выше, механизм CSMA/CA включает в себя не только механизм обнаружения физической несущей, в котором AP и/или STA могут непосредственно обнаруживать среду, но также и механизм обнаружения виртуальной несущей. Механизм обнаружения виртуальной несущей может решить некоторые проблемы (такие как проблема скрытого узла), встречающиеся при доступе в эфир. Для обнаружения виртуальной несущей MAC системы WLAN может использовать вектор выделения сети (NAV). Более подробно, посредством значения NAV, AP и/или STA, каждая из которых в настоящий момент использует среду или имеет полномочия на использование среды, могут информировать другую AP и/или другую STA в течение остающегося времени, в течение которого среда является доступной. Соответственно, значение NAV может соответствовать зарезервированному времени, в которое среда будет использоваться AP и/или STA, сконфигурированной для передачи соответствующего кадра. STA, получившая значение NAV, может запретить доступ в эфир (или доступ к каналу) в течение соответствующего зарезервированного времени. Например, NAV может быть установлен согласно значению поля 'продолжительность' MAC-заголовка кадра.
Надежный механизм обнаружения коллизий был предложен для снижения вероятности такой коллизии, и поэтому его подробное описание будет ниже представлено в отношении фиг. 7 и 8. Хотя фактический диапазон обнаружения несущей отличается от диапазона передачи, предполагается, что фактический диапазон обнаружения несущей идентичен диапазону передачи для удобства описания и лучшего понимания настоящего изобретения.
Фиг. 7 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую скрытый узел и открытый узел.
На фиг. 7 (A) показан пример скрытого узла. На фиг. 7 (A) STA A осуществляет связь с STA B, и STA C имеет информацию, которая должна быть передана. На фиг. 7 (A) STA C может определить, что среда находится в состоянии ожидания, при осуществлении поиска несущей до передачи данных на STA B, при условии что STА A передает информацию STA B. Так как передача STA A (то есть, занятая среда) не может быть обнаружена в местоположении STA C, то определяется, что среда находится в состоянии ожидания. В этом случае, STA B одновременно принимает информацию STA A и информацию STA C, что приводит к возникновению коллизии. Здесь, STA A может считаться скрытым узлом STA C.
На фиг. 7 (B) показан пример открытого узла. На фиг. 7 (B), при условии, что STA B передает данные на STA A, STA C имеет информацию, которая должна быть передана на STA D. Если STA C выполняет поиск несущей, определяется, что среда занята вследствие передачи STA B. Поэтому, хотя STA C имеет информацию, которая должна быть передана на STA D, обнаруживается занятое состояние среды, таким образом, что STA C должна ожидать в течение предварительно заданного времени (то есть, находиться в ждущем режиме), пока среда не будет находиться в состоянии ожидания. Однако, поскольку STA A фактически располагается вне диапазона передачи STA C, передача от STA C, может не иметь коллизий с передачей от STA B с точки зрения STA A, в результате чего STA C без необходимости входит в ждущий режим до тех пор, пока STA B не остановит передачу. Здесь, STA C называется открытым узлом для STA B.
Фиг. 8 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую RTS (запрос на передачу) и CTS (свободен для передачи).
Для того, чтобы эффективно применять механизм предотвращения коллизий в указанной выше ситуации с фиг. 7, можно использовать короткий сигнальный пакет, такой как RTS (запрос на передачу) и CTS (свободен для передачи). RTS/CTS между двумя STA может также быть «подслушан» периферийным(-и) STA, таким образом, что периферийная(-ые) STA может(-гут) определить, передается ли информация между двумя STA. Например, если STA, который будет использоваться для передачи данных, передает кадр RTS на STA, принявший данные, то STA, принявшая данные, передает кадр CTS периферийным STA, и может сообщить периферийным STA, что STA собирается принять данные.
На фиг. 8 (A) показан пример способа решения проблем скрытого узла. На фиг. 8 (A) предполагается, что каждая из STA A и STA C готова к передаче данных на STA B. Если STA А передает RTS на STA B, то STA B передает CTS каждой из STA A и STA C, расположенных вблизи STA B. В результате STA C должна ожидать в течение предварительно заданного времени, пока STA A и STA B не остановят передачу данных, с тем чтобы предотвращалось возникновение коллизии.
На фиг. 8 (B) показан пример способа решения проблем открытого узла. STA C выполняет подслушивание передачи RTS/CTS между STA A и STA B таким образом, что STA C может не определить коллизию, хотя он передает данные другому STA (например, STA D). То есть, STA B передает RTS всему периферийным STA, и только STA А, имеющая данные, которые фактически должны быть переданы, может передать CTS. STA C принимает только RTS и не принимает CTS от STA A, что позволяет определить, что STA A располагается за пределами диапазона поиска несущей STA C.
УПРАВЛЕНИЕ ПИТАНИЕМ
Как описано выше, система WLAN должна выполнять поиск канала до того, как STA выполнит передачу/прием данных. Операция постоянного поиска канала приводит к постоянному потреблению питания STA. Имеется не очень большое различие в потребляемом питании между состоянием приема (Rx) и состоянием передачи (Tx). Постоянное поддержание состояния Rx может вызвать большую загрузку для ограниченного в питании STA (то есть, STA, функционирующей от батареи). Поэтому, если STA поддерживает ждущий режим Rx, с тем чтобы осуществлять постоянный поиск канала, питание потребляется неэффективно без конкретных преимуществ с точки зрения пропускной способности WLAN. Для того, чтобы решить указанную выше проблему, система WLAN поддерживает режим управления питанием (PM) STA.
Режим PM STA разделяется на активный режим и энергосберегающий (PS) режим. STA в основном функционирует в активном режиме. STA, работающий в активном режиме, поддерживает активное состояние. Если STA находится в активном состоянии, STA может обычно работать таким образом, что он может выполнять передачу/прием кадра, сканирование канала, и т.п. С другой стороны, STA, работающая в режиме PS, конфигурируется для переключения от состояния сна в активное состояние или наоборот. STA, функционирующая в состоянии сна, функционирует с минимальным питанием, и STA не выполняет передачу/прием кадра и сканирование канала.
Объем потребляемого питания уменьшается пропорционально конкретному времени, в течение которого STA остается в состоянии сна, в результате чего продолжительность работы STA увеличивается в ответ на снижение потребления питания. Однако, в состоянии сна невозможно передавать или принимать кадр, поэтому STA не может в обязательном порядке работать в течение длительного периода времени. Если имеется кадр, который должен быть передан на AP, то STA, работающая в состоянии сна, переключается в активное состояние, таким образом, чтобы она могла передать/принять кадр в активном состоянии. С другой стороны, если AP имеет кадр, который должен быть передан STA, то STA в состоянии сна неспособна принять кадр и не может распознать наличие кадра, который должен быть принят. Соответственно, STA может иметь необходимость переключения в активное состояние в соответствии с конкретным периодом, в целях распознавания наличия или отсутствия кадра, который должен быть передан на STA (или с целью приема сигнала, обозначающего наличие кадра, при условии, что было определено наличие кадра, который должен быть передан на STA).
Фиг. 9 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую операцию управления питанием (PM).
Обратимся к фиг. 9; AP 210 передает маяковый кадр на STA, представленные в BSS, с интервалами, составляющими предварительно заданный период времени, на этапах (S211, S212, S213, S214, S215, S216). Маяковый кадр содержит информационный элемент TIM. Информационный элемент TIM содержит буферизованный трафик, относящийся на STA, ассоциированным с AP 210, и содержит конкретную информацию, указывающую, что кадр должен быть передан. Информационный элемент TIM содержит TIM для обозначения одноадресного кадра и карту индикации трафика доставки (DTIM) для обозначения многоадресного или широковещательного кадра.
AP 210 может передавать DTIM однократно всякий раз, когда маяковый кадр передается три раза. Каждая из STA1 220 и STA2 222 функционирует в режиме PS. Каждая из STA1 220 и STA2 222 переключается из состояния сна в активное состояние в каждый интервал пробуждения, с тем чтобы STA1 220 и STA2 222 могли быть сконфигурированы для приема информационного элемента TIM, переданного AP 210. Каждая STA может рассчитать начальный момент переключения, в который каждая STA может начать переключение в активное состояние на основании своих собственных локальных часов. На фиг. 9 предполагается, что часы STA идентичны часам AP.
Например, предварительно заданный интервал пробуждения может быть сконфигурирован таким образом, что STA1 220 может переключиться в активное состояние для приема элемента TIM в каждый интервал маяка. Соответственно, STA1 220 может переключаться в активное состояние на этапе S221, когда AP 210 сначала передает маяковый кадр на этапе S211. STA1 220 принимает маяковый кадр и получает информационный элемент TIM. Если полученный элемент TIM указывает наличие кадра, который должен быть передан на STA1 220, STA1 220 может передать кадр опроса энергосбережения (PS-Poll) кадр, который запрашивает у AP 210 передачу кадра, на AP 210 на этапе S221a. AP 210 может передать кадр на STA 1 220 в ответ на кадр PS-Poll на этапе S231. STA1 220 после принятия кадра повторно переключается в состояние сна, и функционирует в состоянии сна.
Когда AP 210 передает маяковый кадр во второй раз, получают состояние среды «занято», в котором к носителю получает доступ другое устройство; при этом AP 210 может не передавать маяковый кадр в точном интервале маяка и может передавать маяковый кадр после задержки на этапе S212. В этом случае, хотя STA1 220 переключается в активное состояние в ответ на интервал маяка, оно не принимает переданный с задержкой маяковый кадр, в результате чего оно повторно входит в состояние сна на этапе S222.
Когда AP 210 передает маяковый кадр в третий раз, соответствующий маяковый кадр может содержать элемент TIM, обозначенный DTIM. Однако, поскольку задано состояние среды «занято», AP 210 передает маяковый кадр с задержкой на этапе S213. STA1 220 переключается в активное состояние в ответ на интервал маяка, и может получить DTIM через маяковый кадр, переданный AP 210. Предполагается, что DTIM, полученная STA1 220, не имеет кадра, который должен быть передан на STA1 220, и имеет кадр для другого STA. В этом случае, STA1 220 подтверждает отсутствие кадра, который должен быть принят в STA1 220, и повторно входит в состояние сна, с тем чтобы STA1 220 могла функционировать в состоянии сна. После того, как AP 210 передает маяковый кадр, AP 210 передает кадр на соответствующую STA на этапе S232.
AP 210 четвертый раз передает маяковый кадр на этапе S214. Однако, для STA1 220 невозможно получить информацию в отношении наличия буферизованного трафика, ассоциированного с STA1 220, через двойной прием элемента TIM, с тем чтобы STA1 220 могла скорректировать интервал пробуждения для приема элемента TIM. Альтернативно, при условии, что сигнальная информация для координации значения интервала пробуждения STA1 220 содержится в маяковом кадре, переданном AP 210, значение интервала пробуждения STA1 220 может быть скорректировано. В этом примере STA1 220, которая был переключена для приема элемента TIM в каждый интервал маяка, может быть переключена в другое состояние функционирования, в котором STA1 220 может выйти из состояния сна один раз за каждые три интервала маяка. Поэтому, когда AP 210 передает четвертый маяковый кадр на этапе S214 и передает пятый маяковый кадр на этапе S215, STA1 220 поддерживает состояние сна, в результате чего она не может получить соответствующий элемент TIM.
Когда AP 210 шестой раз передает маяковый кадр на этапе S216, STA1 220 переключается в активное состояние и функционирует в активном состоянием, в результате чего STA1 220 не имеет возможности получить элемент TIM, содержащийся в маяковом кадре на этапе S224. Элемент TIM представляет собой DTIM, указывающий наличие широковещательного кадра, в результате чего STA1 220 не передает кадр PS-Poll на AP 210 и принять широковещательный кадр, переданный AP 210 на этапе S234. Тем временем, интервал пробуждения STA2 230 может быть более длинным, чем интервал пробуждения STA1 220. Соответственно, STA2 230 входит в активное состояние в определенный момент времени S215, когда AP 210 пятый раз передает маяковый кадр, в результате чего STA2 230 может принять элемент TIM на этапе S241. STA2 230 распознает наличие кадра, который должен быть передан на STA2 230 через элемент TIM, и передает кадр PS-Poll на AP 210, с тем чтобы запросить передачу кадра на этапе S241a. AP 210 может передать кадр на STA2 230 в ответ на кадр PS-Poll на этапе S233.
В целях функционирования/управления энергосберегающим режимом (PS), показанным на фиг. 9, элемент TIM может содержать или TIM, указывающий наличие или отсутствие кадра, который должен быть передан на STA, или DTIM, указывающий наличие или отсутствие кадра широковещательной/многоадресной передачи. DTIM может быть реализован посредством настройки элемента TIM при его использовании.
Фиг. 10-12 представляют собой концептуальные схемы, подробно иллюстрирующие операции STA, принявшей карту индикации трафика (TIM).
Обратимся к фиг. 10; STA переключается из состояния сна в активное состояние, с тем чтобы принять маяковый кадр, содержащий TIM, от AP. STA интерпретирует принятый элемент TIM, в результате чего она может распознать наличие или отсутствие буферизованного трафика, который должен быть передан на STA. После того, как STA состязается с другими STA за доступ к среде для передачи кадра PS-Poll, STA может передать кадр PS-Poll для запроса передачи кадра данных на AP. AP, принявшая кадр PS-Poll, переданный STA, может передать кадр на STA. STA может принять кадр данных и затем передать кадр ACK на AP в ответ на полученный кадр данных. После этого STA может повторно войти в состояние сна.
Как можно заметить на фиг. 10, AP может работать согласно схеме мгновенного ответа, в результате чего AP принимает кадр PS-Poll от STA и передает кадр данных после временного промежутка, имеющего предварительно заданную длительность [например, короткое межкадровое пространство (SIFS)]. Напротив, AP, принявшая кадр PS-Poll, не готовит кадр данных, который должен быть передан на STA, в течение времени SIFS, в результате чего AP может функционировать согласно схеме задержанного ответа, и поэтом подробное описание этого будет приведено ниже в отношении фиг. 11.
Операции STA с фиг. 11, в которых STA переключается из состояния сна в активное состояние, получают TIM от AP и передают кадр PS-Poll на AP через состязательный доступ, идентичны операциям с фиг. 10. Если AP, принявшая кадр PS–Poll, не подготавливает кадр данных в течение времени SIFS, то AP может передать кадр ACK на STA вместо того, чтобы передать кадр данных. Если кадр данных подготавливается после передачи кадра ACK, AP может передать кадр данных на STA после завершения такого состязания. STA может передать кадр ACK, указывающий успешный прием кадра данных на AP, и может перейти в состояние сна.
На фиг. 12 показан примерный случай, в котором AP передает DTIM. STA могут переключиться из состояния сна в активное состояние, с тем чтобы принять маяковый кадр, содержащий элемент DTIM, от AP. STA могут распознать, что будет осуществлена многоадресная/широковещательная передача кадра(-ов) через принятую DTIM. После передачи маякового кадра, содержащего DTIM, AP может непосредственно передать данные (то есть, кадр многоадресной/широковещательной передачи), не передавая/принимая кадр PS-Poll. В то время как STA непрерывно поддерживают активное состояние после приема маякового кадра, содержащего DTIM, STA могут принять данные и затем переключиться в состояние сна после завершения приема данных.
СТРУКТУРА TIM
В способе функционирования и управления в режиме энергосбережения (PS), основанном на протоколе TIM (или DTIM), показанном на фиг. 9-12, STA могут определить наличие или отсутствие кадра данных, который должен быть передан для STA через идентификационную информацию STA, содержащуюся в элементе TIM. Идентификационная информация STA может представлять собой специфичную информацию, связанную с идентификатором ассоциации (AID), который должен быть выделен, когда STA ассоциирована с AP.
AID используется в качестве уникального идентификатора каждой STA в пределах одного BSS. Например, AID для использования в текущей системе WLAN может быть выделено как одно из значений 1-2007. В случае текущей системы WLAN 14 битов для AID могут быть выделены в кадре, передаваемом AP и/или STA. Хотя максимальное присваиваемое значение AID может составлять 16383, значения 2008~16383 устанавливаются как зарезервированные значения.
Элемент TIM согласно традиционному определению является неподходящим для применения в приложении M2M, через которое множество STA (например, по меньшей мере 2007 STA) ассоциируется с одной AP. Если стандартная структура TIM расширяется без какого-либо изменения, то размер битового массива TIM чрезмерно увеличивается, в результате чего становится невозможным поддерживать расширенную структуру TIM с использованием традиционного формата кадра, и расширенная структура TIM является неподходящей для передачи M2M, в которой рассматривается приложение с низкой скоростью передачи. Кроме того, ожидается, что имеется очень небольшое количество STA, каждая из которых имеет кадр данных Rx в течение одного периода маяка. Поэтому, согласно примерному применению указанной выше передачи M2M, ожидается, что размер битового массива TIM увеличивается, и большинство битов устанавливается равными нулю (0), в результате чего становится необходимой технология, способная к эффективному сжатию такого битового массива.
В традиционной технологии сжатия битового массива последовательные значения (каждое из которых обнуляется) 0 исключаются из заголовка битового массива, и результат исключения может быть определен как значение смещения (или стартовая точка). Однако, хотя количество STA, каждая из которых содержит буферизованный кадр, мало, если присутствуют большие различия между значениями AID соответствующих STA, то эффективность сжатия будет невысокой. Например, если предположить, что кадр, который должен быть передан только на первую STA, имеющую AID, равный 10, и вторую STA, имеющую AID, равный, 2000, буферизуется, то длина сжатого битового массива устанавливается равной 1990, и оставшимся частям помимо обеих граничных частей присваивается нулевое значение (0). Если имеет небольшое количество STA, ассоциированных с одной AP, то неэффективность сжатия битового массива не вызывает серьезных проблем. Однако, если количество STA, ассоциированных с AP, возрастает, такая неэффективность может ухудшить общую производительность системы.
Для того, чтобы решить вышеупомянутые проблемы, AID делятся на множество групп, с тем чтобы данные могли быть более эффективно переданы с использованием AID. Назначенный групповой идентификатор (GID) выделяется каждой группе. AID, выделенные на основании такой группы, будут в описаны ниже в отношении фиг. 13.
Фиг. 13 (A) представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую основанные на группе AID. На фиг. 13 (A) некоторые биты, расположенные в передней части битового массива AID, могут использоваться для указания идентификатора группы (GID). Например, можно назначить четыре GID, используя первые два бита битового массива AID. Если суммарная длина битового массива AID обозначается N битами, первые два бита (B1 и B2) могут представлять GID соответствующего AID.
Фиг. 13 (B) представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую основанные на группе AID. На фиг. 13 (B) GID может быть выделен согласно позиции AID. В этом случае, AID, имеющие один и тот же GID, могут быть представлены значениями длины и смещения. Например, если GID 1 обозначается смещением A и длиной B, это означает, что AID (~A+B-l) в битовом массиве соответственно устанавливаются на GID 1. Например, на фиг. 13 (B) предполагается, что AID (1~N4) делятся на четыре группы. В этом случае AID, содержащиеся в GID 1, обозначаются 1~N1, и AID, содержащиеся в этой группе, могут быть представлены смещением 1 и длиной N1. AID, содержащиеся в GID 2, могут быть представлены смещением (N1+1) и длинною 1 (N2-N1+1), AID, содержащиеся в GID 3, могут быть представлены смещением (N2+1) и длиной (N3-N2+1), и AID, содержащиеся в GID 4, могут быть представлены смещением (N3+1) и длиной (N4-N3+1).
В случае использования указанных выше основанных на группе AID, доступ к каналу разрешается в различных временных интервалах согласно индивидуальным GID, и проблема, вызванная недостаточным количеством элементов TIM по сравнению с большим количеством STA, может быть решена, и одновременно данные могут быть эффективно переданы/получены. Например, в течение конкретного временного интервала, доступ к каналу разрешается только для STA, соответствующей(-их) определенной группе, и доступ к каналу оставшейся(-имся) STA может быть ограничен. Предварительно заданный временной интервал, в котором предоставляется доступ только конкретной(-ым) STA, может также называться окно ограниченного доступа (RAW).
Доступ к каналу, основанный на GID, будет в дальнейшем описан в отношении фиг. 13 (C). Если AID делятся на три группы, пример механизма доступа к каналу согласно интервалу маяка показан на фиг. 13 (C). Первый интервал маяка (или первое RAW) представляет собой конкретный интервал, в котором разрешается доступ к каналу для STA, соответствующей AID, содержащемуся в GID 1, и доступ к каналу для STA, содержащихся в других GID, не разрешается. Для реализации указанной выше структуры, элемент TIM, используемый только для AID, соответствующих GID 1, содержится в первом маяковом кадре. Элемент TIM, используемый только для AID, соответствующих GID 2, содержится во втором маяковом кадре. Соответственно, доступ к каналу разрешается только для STA, соответствующей AID, содержащемуся в GID 2, во время второго интервала маяка (или второго RAW) во время второго интервала маяка (или второго RAW). Элемент TIM, используемый только для AID, имеющих GID 3, содержится в третьем маяковом кадре, в результате чего доступ к каналу для STA, соответствующего AID, содержащемуся в GID 3, разрешается с использованием третьего интервала маяка (или третьего RAW). Элемент TIM, используемый только для AID, каждый из которых имеет GID 1, содержится в четвертом маяковом кадре, в результате чего доступ к каналу для STA, соответствующей AID, содержащейся в GID 1, разрешается с использованием четвертого интервала маяка (или четвертого RAW). Впоследствии, доступ к каналу только для STA, соответствующей определенной группе, указанной посредством TIM, содержащейся в соответствующем маяковом кадре, может быть разрешен в каждом из интервалов маяка, следующих за пятым интервалом маяка (или в каждом из RAW, следующих за пятым RAW).
Хотя в примере на фиг. 13 (C) показано, что порядок разрешенных GID является периодическим или циклическим согласно интервалу маяка, форма и объем настоящего изобретения этим не ограничивается. Таким образом, только AID, содержащийся (-еся) в конкретном(-ых) GID, может содержаться в элементе TIM, в результате чего доступ к каналу для STA, соответствующей(-их) конкретному(-ым) AID разрешается во время конкретного временного интервала (например, определенного RAW), и доступ к каналу для оставшейся(-ихся) STA не разрешается.
Указанная выше основанная на группе схема выделения AID может также называться иерархической структурой TIM. Таким образом, общее пространство AID делится на множество блоков, и доступ к каналу для STA (то есть, STA из определенной группы), соответствующей(-их) конкретному блоку, имеющему любое из оставшихся значений кроме ‘0’, может быть разрешен. Таким образом, TIM большого размера делится на блоки/группы небольшого размера, STA может легко поддерживать информацию TIM, и блоками/группами можно легко управлять в соответствии с классом, QoS или использованием STA. Хотя на фиг. 13 в качестве примера показан 2-уровней слой, иерархическая структура TIM, состоящая из двух или больше уровней, может быть сконфигурирована. Например, общее пространство AID может быть разделено на множество групп поискового вызова, каждая группа поискового вызова может быть разделена на множество блоков, и каждый блок может быть разделен на множество подблоков. В этом случае, согласно расширенной версии фиг. 13 (A), первые N1 битов из битового массива AID могут представлять идентификатор поискового вызова (то есть, PID), следующие N2 битов могут представлять идентификатор блока, следующие N3 битов могут представлять идентификатор подблока, и оставшиеся биты могут представлять позицию битов STA, содержащихся в подблоке.
В примерах настоящего изобретения, различные схемы для разделения STA (или AID, выделенных соответствующим STA) на предварительно заданные иерархические групповые элементы, и управление результатом разделения может быть применено к вариантам осуществления, однако, основанная на группах схема выделения AID не ограничивается приведенными выше примерами.
ФОРМАТ КАДРА
Фиг. 14 представляет собой диаграмму для объяснения примерного формата кадра, используемого в системе IEEE 802.11.
Формат кадра пакетного блока данных (PPDU) протокола схождения физического уровня (PLCP) может включать в себя короткое учебное поле (STF), длинное учебное поле (LTF), поле сигнала (SIG) и поле данных. Самый базовый (например, не-HT) формат кадра PPDU может состоять из поля унаследованного STF (L-STF), поля унаследованного LTF (L-LTF), поля SIG и поля данных. Кроме того, самый базовый формат кадра PPDU может также включать в себя дополнительные поля (то есть, поля STF, LTF и SIG) между полем SIG и полем данных согласно типам формата кадра PPDU (например, HT-смешанный формат PPDU, HT-чистый (greenfield) формат PPDU, VHT PPDU и т.п.).
STF представляет собой сигнал для обнаружения сигнала, выбора автоматической регулировки усиления (AGC), точной синхронизации времени, и т.д. LTF представляет собой сигнал для оценки канала, оценки частотной погрешности, и т.д. Сумма STF и LTF может называться преамбулой PCLP. Преамбула PLCP может называться сигналом для синхронизации и оценки канала физического уровня OFDM.
Поле SIG может содержать поле RATE, поле LENGTH, и т.д. Поле RATE может содержать информацию относительно модуляции данных и скорости кодирования. Поле LENGTH может содержать информацию относительно длины данных. Кроме того, поле SIG может содержать поле четности, бит SIG TAIL и т.д.
Поле данных может содержать поле услуг, блок служебных данных PLCP (PSDU), и бит PPDU TAIL. В случае необходимости, поле данных может также содержать бит заполнения. Некоторые биты поля SERVICE могут использоваться, чтобы синхронизировать дескремблер приемника. PSDU может соответствовать MAC PDU (блок данных протокола), определенному на уровне MAC, и может содержать данные, сгенерированные/использованные на более высоком уровне. Бит PPDU TAIL может позволить кодировщику вернуться в нулевое состояние (0). Бит заполнения может использоваться для корректировки длины поля данных согласно предварительно заданному блоку.
MAC PDU может быть определен согласно различным форматам кадра MAC, и базовый кадр MAC состоит из заголовка MAC, тела кадра и последовательности проверки кадра. Кадр MAC состоит из нескольких MAC PDU, в результате чего он может быть передан/принят через PSDU части данных формата кадра PPDU.
Заголовок MAC может содержать поле управления кадром, поле продолжительности/идентификатора, поле адреса и т.д. Поле управления кадром может содержать необходимую управляющую информацию для передачи/приема кадра. Поле продолжительности/идентификатора может быть установлено как конкретное время для передачи соответствующего кадра и т.п. Четыре адресных поля (адрес 1, адрес 2, адрес 3, адрес 4) могут указывать идентификатор базового набора услуг (BSSID), адрес источника (SA), адрес получателя (DA), адрес передатчика (TA), адрес приемника (РА) и т.д. Только некоторые части из числа четырех адресных полей могут быть включены в соответствии с типом кадра.
Например, поле ‘адрес 1’ может быть установлено на определенное значение, соответствующее адресу приемника (РА) для приемника, сконфигурированного для приема соответствующего кадра MAC, и поле ‘адрес 2’ может быть установлено на определенное значение, соответствующее адресу передатчика (TA) для передатчика, сконфигурированного для передачи соответствующего кадра MAC.
Если используются три адресных поля, то поля ‘адрес 1’ может быть установлено на РА, и поле ‘адрес 2’ может быть установлено на TA. Поле ‘адрес 3’ может быть установлено на BSSID. В случае нисходящей линии связи (DL) (то есть, случае ‘От DS’), поле ‘адрес 3’ может быть установлено на адрес источника (SA) соответствующего кадра MAC. В случае восходящей линии связи (UL) (то есть, случае ‘к DS’), поле ‘адрес 3’ может быть установлено на адрес получателя (DA) соответствующего кадра MAC.
Если используются все четыре адресных поля, поле 'адрес 1' может быть установлено на РА, поле ‘адрес 2’ может быть установлено на TA, поле ‘адрес 3’ может быть установлено на DA, и поле ‘адрес 4’ может быть установлено на SA.
Значение каждого адресного поля (адрес 1, адрес 2, адрес 3 или адрес 4) может быть установлено на MAC-адрес Ethernet, состоящий из 48 битов.
С другой стороны, формат кадра пустого пакета данных (NDP) формат кадра может указывать формат кадра, не имеющий пакета данных. То есть, кадр NDP содержит часть заголовка PLCP (то есть, поля STF, LTF и SIG) общего формата PPDU, при этом он не содержит остальные части (то есть, поле данных). Кадр NDP может называться коротким форматом кадра.
МЕХАНИЗМ APSD
AP, способная к поддержке APSD (автоматический переход в энергосберегающий режим), может сигнализировать, что APSD может поддерживаться, с использованием подполя APSD, включенного в поле информации о возможностях маякового кадра, кадра ответа на тестовый запрос или кадра ответа на ассоциацию (или кадра ответа на повторную ассоциацию). STA, способная к поддержке APSD, может указать, выполняется ли операция в активном режиме или режиме PS, с использованием поля управления питанием, включенного в поле FC кадра.
APSD представляет собой механизм для доставки по каналу данных нисходящей линии связи и кадра управления, которые могут быть буферизованы в ST в операции PS. Бит управления питанием поля FC кадра, переданного STA в режиме PS, в котором применяется APSD, устанавливается равным 1, и буферизация в AP может быть инициирована через установку множества битов управления питанием на 1.
APSD определяет два механизма для доставки, U-APSD (незапланированный APSD) и S-APSD (запланированный APSD). STA может применять U-APSD для доставки некоторых или всех BU (буферизуемых блоков) в течение незапланированного периода обслуживания (SP) и применяться S-APSD для доставки некоторых или всех BU для запланированного SP.
В соответствии с механизмом U-APSD, для применения SP U-APSD, STA может сообщить AP запрашиваемую продолжительность передачи, и AP может передавать кадр на STA для SP. В соответствии с механизмом U-APSD, STA может одновременно принимать множество PSDU от AP.
STA может определить, что AP имеет данные, которые должны быть отправлены ей, через элемент TIM маякового кадра. Затем, STA может запросить у AP передачу, сигнализируя на AP, что SP STA запускается, посредством передачи кадра инициации на AP в требуемое время. AP может передать ACK в качестве ответа на кадр инициации. Впоследствии, AP может передать RTS на STA через состязание, принять кадр CTS от STA и затем передать данные на STA. Здесь, данные, переданные AP, могут состоять из одного или более кадров данных. Когда AP устанавливает конец периода обслуживания (EOSP) последнего кадра данных на 1 и передает последний кадр данных на STA, STA может распознать EOSP и закончить SP. Соответственно, STA может передать ACK, указывающее, что STA успешно получила данные. В соответствии с механизмом U-APSD, STA может запустить свой SP в требуемое время, чтобы принять данные и принять множество кадров данных в пределах одного SP, таким образом обеспечивая эффективный прием данных.
STA может не принять кадр, переданный от AP для SP, вследствие помех при применении U-APSD. AP может определить, что STA не приняла кадр правильно, хотя AP может не обнаружить помеху. STA может сигнализировать требуемую продолжительность передачи на AP, используя возможность совместимости U-APSD, и использовать то же самое в качестве SP для U-APSD. AP может передавать кадры для SP, и таким образом вероятность того, что STA сможет принять кадры при наличии помехи, может возрастать. Кроме того U-APSD может снизить вероятность того, что кадр, переданный AP для SP, не будет успешно принят.
STA может передать кадр запроса ADDTS (добавление потока трафика), содержащий элемент совместимости, на AP. Элемент совместимости U-APSD может содержать информацию о требуемом SP.
AP может обработать запрошенные SP и передать кадр ответа ADDTS как ответ на кадр запроса ADDTS. Кадр запроса ADDTS может содержать код состояния. Код состояния может указывать информацию ответа о запрашиваемом SP. Код состояния может указывать, разрешается ли запрашиваемый SP или нет, и также может указывать причину отклонения, когда требуемый SP отклоняется.
Когда требуемый SP разрешается AP, AP может передавать кадры на STA для SP. Продолжительность SP может быть определена элементом совместимости U-APSD, включенным в кадр запроса ADDTS. Начало SP может соответствовать времени, в которое STA передает кадр инициации на AP, и AP успешно его принимает.
STA может входить в состояние сна (или пассивное состояние) после завершения U-APSD SP.
СХЕМА СЛОТОВОГО ДОСТУПА К КАНАЛУ
Фиг. 15 иллюстрирует традиционную основанную на TIM схему доступа.
На фиг. 15 STA, множеству битов, установленных на 1, в элементе TIM, содержащемся в маяковом кадре, может знать о существовании данных, которые должны быть переданы на нее в пределах интервала маяка, и, таким образом, STA может передать кадр PS-Poll или кадр инициации на AP. В примере на фиг. 15 предполагается, что множество (например, 2007 или более) STA ассоциированы с единственной AP (например, наружная интеллектуальная сеть). Здесь, если n битов установлены на 1 в элементе TIM, то n STA (то есть, STA1, STA2…, STAn) пытаются передать кадры PS-Poll или кадры инициации на AP в течение короткого периода после передачи маякового кадра.
В этом случае, если множество STA присутствует вблизи границы покрытия AP, передачи по восходящей линии связи STA являются скрытыми. Кроме того, когда множество битов элемента TIM устанавливаются на 1, и, таким образом, множество STA передают кадры PS-Poll или кадры инициации в пределах короткого периода после передачи маякового кадра, коллизия передач STA возрастает вследствие скрытых узлов.
Для того, чтобы решить эту проблему, настоящее изобретение предлагает схему слотового (то есть на основе слотов) доступа к каналу. Настоящее изобретение предлагает способ установки определенного интервала (например, RAW), в котором разрешается доступ по восходящей линии связи к каналу для меньшего количества STA или производится распределение попыток доступа по восходящей линии связи к каналу большого количества STA в течение длительного периода, посредством чего снижаются коллизии и улучшается производительность сети.
Фиг. 16 представляет собой концептуальную схему, иллюстрирующую схему слотового доступа к каналу.
AP может распределять информацию о сегменте AID на STA через объявление DTIM и объявление TIM после этого. Битовый массив TIM может быть разделен на один или более сегментных блоков, и один или более элементов TIM могут быть объединены с целью получения всего битового массива TIM. Таким образом, сегментный блок может соответствовать части битового массива TIM. Сегментный блок AID, включенный в объявление DTIM или объявление TIM, может содержать, например, информацию относительно смещения сегментного блока, диапазона сегментного блока, TIM для сегмента AID, продолжительности RAW, и т.д. Смещение сегментного блока обозначает начальную точку сегмента AID, и диапазон сегментного блока обозначает продолжительность сегмента AID. Соответственно, только STA (то есть, STA, имеющие AID, включенные в сегмент AID), покрытым сегментом AID, разрешается осуществлять доступ к каналу в пределах RAW непосредственно после объявления TIM или DTIM.
Единичное RAW может быть разделено на один или более временных слотов. Различные продолжительности слота могут быть установлены для RAW. Однако, когда единичное RAW содержит множество слотов, это множество слотов может иметь одну и ту же продолжительность. Информация о продолжительности слотов каждого RAW может быть включена в маяковый кадр, и STA в спящем режиме может получить информация о продолжительности слотов, при выходе из спящего режима в TBTT (время передачи целевого маякового кадра) и прослушивании маякового кадра.
Как описано выше, STA, соответствующая сегменту AID, представленному в объявлении DTIM или TIM, может распознать, что доступ к каналу разрешается для нее в RAW непосредственно после объявления DTIM или TIM, и может знать о продолжительности слота RAW на основании информации о продолжительности слота. Кроме того, если STA также может знать об информации о продолжительности RAW, то STA может вывести или определить, сколько слотов содержится в RAW, по информации о продолжительности слота и информации о продолжительности RAW.
Здесь, STA может определить слот, в котором STA должен осуществить доступ к каналу (или в котором доступ к каналу разрешается) в пределах RAW на основании позиции бита AID в нем. STA может получить позицию бита AID в нем из определенного информационного элемента (IE). В настоящем изобретении такой IE называется RPS (набор параметров RAW) IE или множество параметров группировки (IE GrPS), так как он представляет собой множество параметров, необходимых для доступа к среде, разрешенного только для группы STA.
Фиг. 17 иллюстрирует примерный формат IE RPS.
Поле идентификатора элемента может быть установлено на значение, указывающее, что соответствующий IE представляет собой IE RPS.
Поле длины может быть установлено на значение, обозначающее продолжительность полей после него. Число полей RAW (или полей назначения RAW) после поля длины может быть определено по значению поля длины.
N полей RAW (или полей назначения RAW) могут быть включены в IE RPS, и одно поле RAW содержит параметры для одного RAW.
Подполя, включенные в одно поле RAW, иллюстрируемое на фиг. 17, будут ниже описаны подробно в отношении фиг. 18.
Фиг. 18 иллюстрирует примерную конфигурацию RAW согласно настоящему изобретению.
Поле идентификатора группы, показанное на фиг. 17, содержит битовый массив сегмента или битовый массив блока и предоставляет информацию идентификации для группы, которой разрешено осуществление доступа к каналу в соответствующие RAW. Таким образом, поле идентификатора группы может содержать информацию о сегментном блоке AID (например, индекс начала сегментного блока AID, продолжительность блока, индекс конца сегментного блока AID, и т.д.). Соответственно, поле идентификатора группы может также называться полем группы RAW.
Поле времени начала RAW, показанное на фиг. 17, может содержать информацию о моменте времени начала разрешения доступа к среде для группы STA. Время начала RAW может быть представлено разностью (значением продолжительности) между временем окончания передачи маякового кадра и временем начала RAW. Единица измерения времени начала RAW может являться единицей измерения времени (TU). TU может быть основана на микросекундах (мкс) и может быть определена, например, как 1024 мкс. Если время начала RAW устанавливается равным 0, RAW может начинаться непосредственно после окончания маякового кадра, как проиллюстрировано на фиг. 18.
На фиг. 17 поле продолжительности RAW может содержать информацию о продолжительности интервала, в течение которого разрешается доступ к среде для группы STA. Продолжительность RAW соответствует разности между временем начала RAW и временем окончания RAW и может быть представлена в TU.
Поле продолжительности слота RAW с фиг. 17 может содержать информацию о продолжительности каждого слота доступа к каналу, включенного в RAW. Как описано выше, одно RAW может содержать один слот или множество слотов. В последнем случае каждое множество слотов, включенных в RAW, имеет одну и ту же продолжительность. Фиг. 18 иллюстрирует случай, в котором 6 слотов, имеющих одну и ту же продолжительность, заданы в одном RAW.
Поле границы слота RAW на фиг. 17 может быть установлено на значение, обозначающее возможность передачи (TXOP) или разрешено или нет продолжение передачи в TXOP через границу (или с пересечением границы) слота. Границей слота называется контрольное время, устанавливающее границу между смежными слотами. Соответственно, поле границы слота RAW может называться полем границы между слотами.
Когда TXOP (или передаче в TXOP) не разрешается пересечение границы слота, TXOP (или передача в TXOP) должна быть закончена до границы слота. На фиг. 18, например, STA, которая пытается осуществить доступ к каналу в первом слоте (то есть, передает кадр восходящей линии связи (кадр PS-Poll или кадр инициации)), может принять данные от AP через кадр нисходящей линии связи и передать кадр ACK на AP в ответ на принятые данные. Когда TXOP (или передаче в TXOP) не разрешается пересечение границы слота, передача кадра ACK должна быть завершена в соответствующем слоте. AP может сигнализировать, применяется ли вышеописанное правило TXOP (то есть разрешается ли TXOP (или передаче в TXOP) пересечь границу слота) в течение RAW. Когда правило TXOP применяется, у STA нет необходимости ожидать в течение времени, соответствующего задержке тестового запроса, при выходе из спящего режим на границе слота.
На фиг. 17 поле AID слота RAW может быть установлено на значение, указывающее, разрешается ли осуществление доступа к каналу только STA, имеющим AID, установленные на бит '1' в элементе TIM. То есть, поле AID слота RAW может указывать, разрешается ли доступ к каналу (то есть, передача кадра по восходящей линии связи) только STA, соответствующим AID, установленным на бит ‘1’ (то есть, AID, указывающим поисковый вызов) в битовом массиве TIM, или доступ к каналу (то есть, передача кадра по восходящей линии связи) разрешается независимо от того, установлены ли биты на ‘1’ в битовом массиве TIM (то есть, для всех вызываемых или невызываемых STA). Поле AID слота RAW можно также называть полем ‘ограничения доступа только вызываемыми STA’.
Поля, включенные в IE GrPS или IE RPS с фиг. 17, являются примерными, и конфигурация полей, содержащая ту же самую информацию, что и вышеописанные поля, в другой форме находится в пределах объема настоящего изобретения. Кроме того, формат IE GrPS или IE RPS, предложенный в настоящем изобретении, не ограничивается полями с фиг. 17 и содержит некоторые поля с фиг. 17 или дополнительно содержит поля, отличные от полей с фиг. 17.
IE GrPS или IE RPS, описанные в отношении фиг. 17, могут быть переданы через маяковый кадр, кадр ответа на тестовый запрос, и т.д. IE GrPS или IE RPS передаются AP широковещательной передачей в случае передачи через маяковый кадр, тогда как IE GrPS или IE RPS одноадресно передаются AP в случае передачи через кадр ответа на тестовый запрос.
НАЗНАЧЕНИЕ СЛОТОВ
STA может функционировать в пассивном состоянии (или состоянии сна) состоянием до того, как ей будет выделен слот доступа к каналу. STA может выйти из состояния сна на границе слота доступа к каналу, выделенного ей, чтобы запустить EDCA (то есть состязательный доступ к каналу).
Здесь, STA и слот, который выделяется STA, определяются следующим образом.
slot
Слот доступа к каналу, назначенный STA, может быть определен через взятие остатка по модулю, выполняемую для AID STA и количества слотов соответствующих RAW. Например, STA может определять индекс i слота, в котором разрешается начало доступа к каналу, в соответствии со следующей формулой.
[Формула 1]
slot
RAW
i=f(AID) mod N
В формуле 1, f (AID) представляет собой значение, определенное на основании AID STA. Например, f (AID) может использовать AID STA или некоторые биты AID.
RAW
RAW
RAW
slot.
RAW
slot
В формуле 1, N обозначает количество слотов соответствующих RAW и может быть вычислено как N=T/TЗдесь, T обозначает продолжительность RAW, и T обозначает продолжительность слота.
Кроме того, ‘mod’ относится к операции взятия остатка по модулю, и A mod B представляет собой остаток, полученный при делении A на B. A mod B может быть представлено как A % B.
В формуле 1 полный AID STA может заменить AID на f (AID). Иначе, частичный AID может заменить AID для f (AID). Частичный AID представляет собой неуникальный групповой идентификатор STA и может быть определен посредством Хеш-функции с использованием некоторых битов полного AID.
Когда частичный AID используется при выделении слота, слоты могут быть выделены таким образом, чтобы каждая из множества STA (например, STA, имеющих смежные значения AID) использовало один и тот же слот доступа к каналу. Например, f(AID) может быть определена на основании AID [a:b] в формуле 1. Здесь, AID [a:b] обозначает биты от бита[a] до бита [b] двоичного AID. Значение a или b может быть предоставлено AP для каждого слота.
Например, если выделение слота задается с использованием AID [3:12], то AID [3:12] представляет биты от бита #3 до бита #12 в 14-разрядном AID (от бита #0 до бита #13). В этом случае, всем STA, имеющим одни и те же значения от бита #3 до бита #12, может быть разрешено осуществлять доступ к каналу в соответствующем слоте.
В примере, проиллюстрированном на фиг. 20, который будет описан ниже, в случае, когда RAW ограниченно выделяется для STA (то есть, вызываемым STA), имеющих AID с битами, установленными на '1' в битовом массиве TIM, f (AID) в формуле 1 может быть определена на основании индексов позиций битов AID в элементе TIM. Таким образом, когда 4 бита (то есть первый, третий, шестой и девятый биты) устанавливаются на ‘1’ в битовом массиве TIM в примере с фиг. 20, индекс позиции AID1, соответствующий первому биту, может быть равным 1, индекс позиции AID3, соответствующей третьему биту, может быть равен 2, индекс позиции AID6, соответствующей шестому биту, может быть равен 3, и индекс позиции AID9, соответствующий девятому биту, может быть равен 4. То есть, когда AID, имеющие биты, установленные на ‘1’ в элементе TIM, выравниваются в порядке возрастания, порядковые значения могут соответствовать указанным выше индексам позиции. Соответственно, STA, имеющей AID1, может быть назначен первый слот в RAW, STA, имеющей AID3, может быть назначен второй слот в RAW, STA, имеющей AID6, может быть назначен третий слот в RAW, и STA, имеющей AID9, может быть назначен четвертый слот в RAW.
В случае, когда f (AID) использует AID (или частичный AID) STA, как описано выше, f (AID) может использоваться, когда RAW не выделяется ограниченно только для STA (например, вызываемых STA), имеющих AID, установленный на бит ‘1’ в битовом массиве TIM. Таким образом, когда доступ к каналу в RAW разрешается для любой STA (например, всех STA независимо от поискового вызова), слоты в RAW, которые выделяются STA, могут быть определены на основании AID для STA.
Информация о выделении слота, как описано выше, может быть дополнительно включена в IE GrPS или IE RPS с фиг. 17 (например, в форме поля назначения слота).
Примерное функционирование слотового доступа к каналу
Фиг. 19 иллюстрирует примерный доступ к каналу со слотами.
В примере с фиг. 19 предполагается, что IE GrPS или IE RPS в отношении RAW1 указывают, что доступ к каналу в RAW1 разрешается только для STA, которые удовлетворяют следующим условиям.
- поле AID слота RAW: указание применения ограничения согласно битовому значению элемента TIM, соответствующему AID STA (то есть, разрешение доступа к каналу только для STA (то есть, вызываемых STA), имеющих биты AID, установленные на '1' в элементе TIM). На фиг. 19 доступ к каналу в RAW1 разрешается только для STA, имеющих AID, соответствующих первому, третьему, шестому и девятому битам в битовом массиве TIM.
s1
s1
s1
- поле продолжительности слота RAW: установлено на T (здесь, T=продолжительность кадра PS-Poll+SIFS+продолжительность кадра ACK или T=продолжительность кадра инициации с пустыми данными+SIFS+продолжительность кадра ACK).
- поле границы слота RAW: указывает, что TXOP (или передаче в TXOP) не разрешается пересечение границы слота.
При указанных выше условиях RAW1 на фиг. 19 может использоваться только для кадра PS-Poll или кадра инициации с пустыми данными.
В примере с фиг. 19 предполагается, что IE GrPS или IE RPS в отношении RAW2 показывает, что доступ к каналу в RAW2 разрешается только для STA, которые удовлетворяют следующим условиям.
- поле AID слота RAW: указание применение ограничения согласно битовому значению элемента TIM, соответствующему AID STA (то есть, разрешение доступа к каналу только для STA (то есть, вызываемых STA), имеющих биты AID, установленные на '1' в элементе TIM). На фиг. 19 доступ к каналу в RAW2 разрешается только для STA, имеющих AID, соответствующих первому, третьему, шестому и девятому битам в битовом массиве TIM.
s2
s2
- поле продолжительности слота RAW: установлено на T (здесь, T>=продолжительность кадра + SIFS + продолжительность кадра ACK).
- поле границы слота RAW: указывает, что TXOP (или передаче в TXOP) не разрешается пересечение границы слота.
При указанных выше условиях RAW2 на фиг. 19 может использоваться для AP с целью передачи кадров данных на STA, имеющие AID, соответствующие биту '1' в битовом массиве TIM.
Фиг. 20 иллюстрирует другую примерную схему слотового доступа к каналу согласно настоящему изобретению.
В примере с фиг. 20 предполагается, что IE GrPS или IE RPS в отношении RAW1 указывают, что доступ к каналу в RAW1 разрешается только для STA, которые удовлетворяют следующим условиям.
- поле AID слота RAW: указание, что ограничение согласно битовому значению элемента TIM, соответствующему AID STA, не вводится (то есть доступ к каналу для всех STA разрешается в RAW1 независимо от того, установлены ли биты AID STA на ‘1’ в битовом массиве TIM (то есть, осуществлен ли поисковый вызов к этим STA)). На фиг. 20 доступ к каналу в RAW1 разрешается не только для STA, имеющих AID, соответствующих первому, третьему, шестому и девятому битам в битовом массиве TIM, но также и для других STA.
s1
s1
s1
- поле продолжительности слота RAW: установлено на T (здесь, T=продолжительность кадра PS-Poll+SIFS+продолжительность кадра ACK или T=продолжительность кадра инициации с пустыми данными+SIFS+продолжительность кадра ACK).
- поле границы слота RAW: указывает, что TXOP (или передаче в TXOP) не разрешается пересечение границы слота.
При указанных выше условиях RAW1 на фиг. 20 может использоваться для кадра PS-Poll или кадра инициации с пустыми данными любого STA или любых малых кадров управления.
В примере с фиг. 20 предполагается, что IE GrPS или IE RPS в отношении RAW2 показывает, что доступ к каналу в RAW2 разрешается только для STA, которые удовлетворяют следующим условиям.
- поле AID слота RAW: указание, что ограничение согласно битовому значению элемента TIM, соответствующему AID STA, не вводится (то есть доступ к каналу для всех STA разрешается в RAW1 независимо от того, установлены ли биты AID STA на ‘1’ в битовом массиве TIM (то есть, осуществлен ли поисковый вызов к этим STA)). На фиг. 20 доступ к каналу в RAW2 разрешается не только для STA, имеющих AID, соответствующих первому, третьему, шестому и девятому битам в битовом массиве TIM, но также и для других STA.
s2
s2
- поле продолжительности слота RAW: установлено на T (здесь, T>= продолжительность кадра+SIFS+продолжительность кадра ACK).
- поле границы слота RAW: указывает, что TXOP (или передаче в TXOP) не разрешается пересечение границы слота.
При указанных выше условиях RAW2 на фиг. 20 может использоваться для AP или любой STA с целью передачи кадров данных любой STA или AP.
Механизм отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу
После приема маякового кадра STA может проверить, присутствует ли буферизованный кадр, который должен быть принят, через TIM, включенный в маяковый кадр. Для того, чтобы принять буферизованный кадр, STA может передать кадр PS-Poll или кадр инициации на AP.
Механизм слотового доступа к каналу, предложенный в настоящем изобретении, может включать конфигурацию RW в AP. Только STA, которым разрешено выполнять передачу в определенных RAW, может осуществлять доступ к каналу в RAW. RAW могут быть сконфигурированы через IE RPS или IE GrPS, как описано выше.
RAW может быть разделено на один или более слотов, и STA, которым разрешено выполнять передачу в RAW, могут начать состязательный доступ к каналу в слотах, выделенных им.
Когда RAW устанавливаются в пределах интервала маяка, как проиллюстрировано на фиг. 18, STA может запустить состязательный доступ к каналу через DCF (или EDCA) в слоте, выделенном ей. AP может установить правило TXOP в слотах во время конфигурирования RAW. Когда поле границы слота RAW (или поле границы между слотами) устанавливается как “не разрешено”, TXOP или передаче кадра в TXOP не разрешается пересекать границу слота. В этом случае, передача кадра в TXOP STA не может быть выполнена в слотах, отличных от слота, выделенного STA.
Когда STA выделены слоты, в которых доступ к каналу разрешается AP, STA должны выполнить состязание с целью передачи кадров PS-Poll, кадров инициации или кадров данных восходящей линии связи. Настоящее изобретение предлагает состязательный доступ к каналу в специальной ситуации, в которой выделяются RAW (и/или слоты), в отличие от нормального состязательного доступа к каналу.
n
STA, которой AP выделил слот в RAW, может проверить состояние канала в DIFS или AIFS (арбитражное межкадровое пространство), чтобы выполнить состязание в слоте, назначенном ей, аналогично механизму DCF или EDCA. Когда соответствие неактивно, STA может выбрать счетчик отсрочки передачи, ожидать в течение времени слота отсрочки передачи (отличного от слота в RAW), соответствующего счетчику отсрочки передачи, и сделать попытку передачи. Счетчик отсрочки передачи представляет собой псевдослучайное целое число и может быть определен как одно из значений, равномерно распределенных в диапазоне от 0 до CW. В этом случае, CW относится к значению параметра окна состязания. Хотя начальное значение параметра CW обозначается как CWmin, начальное значение может быть удвоено в случае отказа передачи (например, может быть рассмотрено возникновение коллизии, когда ACK для кадра передачи не был получен). Когда CW достигает CWmax, STA может попытаться запустить передачу данных, при этом CWmax поддерживается, пока передача данных не будет успешной. CWmax устанавливается равным CWmin после успешной передачи. Предпочтительно, CW, CWmin и CWmax устанавливаются равными 2-l (где n=0, 1,2...).
После запуска процедуры отсрочки передачи, STA непрерывно контролирует среду, одновременно отсчитывая в обратном порядке слот отсрочки передачи в соответствии со значением счетчика отсрочки передачи, определенным в диапазоне от 0 до CW. Когда среда занята, STA останавливает обратный отсчет и ожидает. Когда среда находится в состоянии ожидания, STA возобновляет обратный отсчет.
Когда обычный состязательный механизм доступа к каналу (или механизм отсрочки передачи) применяется к слотовому доступу к каналу, процедура отсрочки передачи может быть выполнена следующим образом.
Когда поле границы слота устанавливается как “не разрешено”, продолжительность слота, выделенного STA, может истечь прежде, чем процедура отсрочки передачи будет завершена (то есть, прежде, чем обратный отсчет отсрочки передачи будет успешно завершен, чтобы получить TXOP). В этом случае, поскольку доступ к каналу не разрешается для STA в следующем слоте, STA устанавливает NAV в слотах, которые не выделяются ей, чтобы рассматривать канал (или среду) как занятый и не делать попыток доступа к каналу. Кроме того, STA приостанавливает процедуру отсрочки передачи (или обратный отсчет отсрочки передачи) для слотов, в которых доступ к каналу STA не разрешается (то есть, останавливает обратный отсчет отсрочки передачи, поддерживая значение счетчика отсрочки передачи без его изменения).
В этом случае, RAW содержит множество слотов и доступ к каналу может быть задержанный для STA, выполняющих процедуры отсрочки передачи, вследствие истечения продолжительностей слотов, соответствующих STA. Значения NAV для этих STA изменяются с "занято" на "незанято" во время окончания RAW (или NAV сбрасывается или отменяется) и, таким образом, STA одновременно возобновляют процедуры отсрочки передачи. Здесь, так как STA выполняют обратный отсчет отсрочки передачи в слотах, выделенных им, и приостанавливают обратный отсчет отсрочки передачи в слотах, в которых доступ к каналу для них не разрешается, вероятность того, что значения счетчика отсрочки передачи, хранящиеся в STA для процедур отсрочки передачи в RAW, принадлежат к аналогичным диапазонам, является высокой. В этом случае, когда STA одновременно возобновляют процедуры отсрочки передачи во время окончания RAW (то есть, когда все STA могут выполнять доступ к каналу без ограничения), вероятность коллизии доступа к каналу между STA значительно возрастает.
Для того, чтобы решить эту проблему, когда RAW конфигурируются для STA и поле границы между слотами устанавливается как “не разрешено”, если STA не может получить TXOP вследствие истечения продолжительности слота, выполняя процедуру отсрочки передачи в слоте, выделенном ей, то STA может установить CW как начальное состязательное окно и определить значение, выбранное из значений, равномерно распределенных в диапазоне 0 до CW, в качестве значения счетчика отсрочки передачи, чтобы восстановить свой счетчик отсрочки передачи согласно настоящему изобретению. Во время окончания RAW STA может возобновить процедуру отсрочки передачи в соответствии с восстановленным значением значения отсрочки передачи.
Множество слотов, включенных в RAW, может быть выделено одной STA. Например, слоты М и N, смежные или несмежные во временном интервале, могут быть выделены STA. В этом случае, STA не восстанавливает счетчик отсрочки передачи, пока все продолжительности множества слотов, выделенных ей в RAW, не истекут. Например, когда STA не получает TXOP вследствие истечения продолжительности слота во время процедуры отсрочки передачи в слоте М, STA может поддерживать значение счетчика отсрочки передачи, когда RAW не заканчивается, и запустить обратный отсчет с поддерживаемого значения счетчика отсрочки передачи, чтобы возобновить обратный отсчет отсрочки передачи в слоте N, выделенном ей. Если STA не может получить TXOP вследствие истечения продолжительности слота во время процедуры отсрочки передачи в слоте N, STA может приостановить обратный отсчет отсрочки передачи. Если RAW заканчивается (то есть, в то время, когда доступ к каналу разрешается для всех STA), STA может восстановить поддерживаемое значение счетчика отсрочки передачи, чтобы выбрать новое значение счетчика отсрочки передачи и начать новую процедуру отсрочки передачи.
Если начальное состязательное окно имеет большое начальное значение, или для небольшого количества STA выделяются слоты в RAW, то когда STA выбирают значения отсрочки передачи в RAW, вероятность возникновения коллизии доступа к каналу STA может быть невысокой, даже если значения отсрочки передачи STA не устанавливаются заново во время окончания RAW. В этом случае, восстановление отсчетов отсрочки передачи STA может быть неэффективным, так как восстановление значения отсрочки передачи может вызвать дополнительное потребление питания. Соответственно, устанавливается предварительно заданный порог относительно начального значения состязательного окна, связанного с выбором значения отсрочки передачи в RAW и/или предварительно заданный порог относительно количества STA, которым выделяются слоты, восстановление значения отсрочки передачи выполняется во время окончания RAW, только когда начальное значение состязательного окна и/или количества STA, которым выделяются слоты, больше пороговых значений, и процедура отсрочки передачи возобновляется во время окончания RAW с использованием отложенного значения счетчика, когда начальное значение состязательного окна и/или количества STA, которым выделяются слоты, меньше пороговых значений.
Фиг. 21 иллюстрирует примерную процедуру отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу.
На фиг. 21 предполагается, что RAW содержит 2 слота (слот 1 и слот 2), STA1 и STA2 разрешено выполнять доступ к каналу в слоте 1, и STA3 и STA4 разрешено выполнять доступ к каналу в слоте 2.
Предполагается, что STA1 и STA2 выбирают 4 и 7, соответственно, в качестве начальных значений счетчика отсрочки передачи в слоте 1. STA1 передает кадр данных первой после задержки, составляющей 4 слота отсрочки передачи. STA2 устанавливает NAV согласно передаче кадра данных STA1 (например, согласно значению поля продолжительности кадра данных) и приостанавливает обратный отсчет отсрочки передачи, не делая попытку доступа к каналу, пока доступ к каналу (то есть, передача кадра данных и прием кадра ACK) STA1 не будет завершен (то есть, STA2 отсчитывает в обратном порядке значение счетчика отсрочки передачи до 3 и затем больше не выполняет обратный отсчет отсрочки передачи). После завершения доступа к каналу STA 1, STA2 возобновляет обратный отсчет отсрочки передачи. Здесь, предполагается, что продолжительность слота 1 истекает прежде, чем завершается обратный отсчет отсрочки передачи STA2 (то есть, когда значение счетчика отсрочки передачи STA2 отсчитывается в обратном порядке до 1 и не достигает 0). В этом случае, STA2 не может выполнять доступ к каналу в RAW и может возобновить процедуру отсрочки передачи во время окончания RAW.
Предполагается, что STA3 и STA4 выбирают 5 и 6, соответственно, в качестве начальных значений счетчика отсрочки передачи в слоте 2. STA3 передает кадр данных первой после задержки, составляющей 5 слотов отсрочки передачи. STA4 устанавливает NAV согласно передаче кадра данных STA3 (например, согласно значению поля продолжительности кадра данных) и приостанавливает обратный отсчет отсрочки передачи, не делая попытку доступа к каналу, пока доступ к каналу (то есть передача кадра данных и прием кадра ACK) STA3 не будет завершен (то есть, STA4 отсчитывает в обратном порядке значение счетчика отсрочки передачи до 1 и затем больше не выполняет обратный отсчет отсрочки передачи). Предполагается, что продолжительность слота 2 истекает после завершения доступа к каналу STA3. В этом случае, STA4 не может выполнить доступ к каналу в RAW и может возобновить процедуру отсрочки передачи во время окончания RAW.
Во время окончания RAW STA2 и STA4 одновременно возобновляют процедуры отсрочки передачи. Здесь, если STA2 и STA4 используют значения счетчика отсрочки передачи, сохраненные для процедур отсрочки передачи в RAW, то STA2 и STA4 имеют одно и то же значение счетчика отсрочки передачи, равное 1, и, таким образом, STA2 и STA4 выполняют передачу кадра данных после задержки, составляющей один слот отсрочки передачи, вызывая коллизию.
Для того, чтобы решить эту проблему, STA, которой выделен слот в RAW, может восстановить значение счетчика отсрочки передачи во время окончания RAW и выполнить новую процедуру отсрочки передачи, когда STA не может передать кадр, выполняя обратный отсчет отсрочки передачи в соответствующем слоте согласно настоящему изобретению.
Фиг. 22 иллюстрирует другую примерную процедуру отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу согласно настоящему изобретению.
В примере с фиг. 22 предполагается, что RAW содержит 2 слота (слот 1 и слот 2), STA1 и STA2 разрешено выполнять доступ к каналу в слоте 1 и STA3 и STA4 разрешено выполнять доступ к каналу в слоте 2, как в примере с фиг. 21. Кроме того, предполагается, что процедуры отсрочки передачи и операции доступа к каналу для STA в слотах в пределах RAW выполняются таким же способом, как на фиг. 21, и поэтому избыточное описание опускается.
В примере с фиг. 22 процедуры отсрочки передачи STA2 и STA4 отличаются от таковых на фиг. 21 после завершения RAW.
В частности, STA2 и STA4 запускают процедуры отсрочки передачи во время окончания RAW посредством выбора новых значений счетчика отсрочки передачи вместо того, чтобы использовать значения счетчика отсрочки передачи, сохраненные (или отложенные) для процедур отсрочки передачи в RAW. Другими словами, значение счетчика отсрочки передачи (или состояние функции отсрочки передачи, или состояние отсрочки передачи, примененное в пределах RAW), используемое STA для процедуры отсрочки передачи в пределах RAW, и значение счетчика отсрочки передачи (или состояние функции отсрочки передачи, или состояние отсрочки передачи, примененное вне RAW), используемое для процедуры отсрочки передачи вне RAW, хранятся отдельно или независимо, и процедуры отсрочки передачи в пределах RAW и вне RAW независимо выполняются согласно значениям счетчика отсрочки передачи.
В примере с фиг. 22 предполагается, что STA2 и STA4 выбирают 5 и 7, соответственно, в качестве начальных значений счетчика отсрочки передачи во время окончания RAW. STA2 передает кадр данных первой после задержки, составляющей 5 слотов отсрочки передачи. STA4 устанавливает NAV согласно передаче кадра данных STA2 (например, согласно значению поля продолжительности кадра данных) и приостанавливает обратный отсчет отсрочки передачи, не делая попытку доступа к каналу, пока доступ к каналу (то есть передача кадра данных и прием кадра ACK) STA2 не будет завершен (то есть, STA4 отсчитывает в обратном порядке значение счетчика отсрочки передачи до 1 и затем больше не выполняет обратный отсчет отсрочки передачи). После завершения доступа к каналу STA2, STA4 возобновляет обратный отсчет отсрочки передачи, передает кадр данных, когда значение счетчика отсрочки передачи достигает 0, и принимает кадр ACK в ответ на кадр данных.
Дополнительно, когда продолжительность кадра, который STA пытается передать, превышает оставшуюся продолжительность слота RAW, выделенного для STA (или перекрывается с границей слота), хотя STA получил TXOP поскольку значение счетчика отсрочки передачи STA достигает 0 прежде, чем истекает продолжительность слота RAW, STA не выполняет доступ к каналу (или процесс TXOP). В этом случае, когда STA запускает процедуру отсрочки передачи во время окончания RAW, STA может определить дополнительное значение счетчика отсрочки передачи (например, установить CW в качестве начального состязательного окна и затем выбрать одно из значений, равномерно распределенных в диапазоне от 0 до CW в качестве значения счетчика отсрочки передачи) и выполнить доступ к каналу вместо того, чтобы использовать значение счетчика отсрочки передачи, сохраненное для процедуры отсрочки передачи в пределах RAW.
Фиг. 23 иллюстрирует другую примерную процедуру отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу.
В примере с фиг. 23 предполагается, что к STA1, STA2, STA3, STA4, STA5 и STA6 был осуществлен поисковый вызов, и RAW было назначено. Здесь, слот 0 выделяется STA1 и STA2, слот 1 выделяется STA3 и STA4, и слот 2 выделяется STA5 и STA6. Кроме того, RAW имеет значение 8, и STA1, STA2, STA3, STA4, STA5 и STA6 имеют таймеры отсрочки передачи со значениями 1, 4, 2, 5, 3 и 6 соответственно.
Обратный счетчик STA1 достигает 0 первым в слоте 0, и, таким образом, STA1 может передать кадр PS-Poll и принять ACK для кадра PS-Poll. STA2 проверяет, является ли соответствующий канал неактивным, возобновляет обратный отсчет и пытается передать кадр PS-Poll, когда счетчик отсрочки передачи достигает 0 перед истечением продолжительности слота 0. Однако STA2 не может передать кадр PS-Poll, так как ожидается, что передача кадра PS-Poll выходит за границу следующего слота (то есть слота 1, который не выделен STA2). Соответственно, STA2 может задержать передачу кадра PS-Poll до времени окончания RAW.
Обратный cчетчик STA1 достигает 0 первым в слоте 1, и таким образом, STA3 может передать кадр PS-Poll и принять ACK для кадра PS-Poll. STA4 проверяет, является ли канал неактивным, возобновляет обратный отсчет и пытается передать кадр PS-Poll, когда счетчик отсрочки передачи достигает 0 перед истечением продолжительности слота 1. Однако STA4 не может передать кадр PS-Poll, так как ожидается, что передача кадра PS-Poll выходит за границу следующего слота (то есть слота 2, который не выделен STA4). Соответственно, STA4 может задержать передачу кадра PS-Poll до времени окончания RAW.
Обратный счетчик STA5 достигает 0 первым в слоте 2, и таким образом, STA5 может передать кадр PS-Poll и принять ACK для кадра PS-Poll. STA6 проверяет, является ли канал неактивным, возобновляет обратный отсчет и пытается передать кадр PS-Poll, когда его счетчик отсрочки передачи достигает 0 перед истечением продолжительности слота 2. Однако STA6 не может передать кадр PS-Poll, так как ожидается, что передача кадра PS-Poll не может быть выполнена в слоте 2 вследствие завершения RAW. Соответственно, STA6 может задержать передачу кадра PS-Poll до времени окончания RAW.
Во время окончания RAW STA2, STA4 и STA6 могут передавать кадры PS-Poll. Однако, когда STA2, STA4 и STA6 используют счетчик отсрочки передачи, используемый для процедур отсрочки передачи в пределах RAW, для передачи кадра PS-Poll, STA2, STA4 и STA6 одновременно передают кадры PS-Poll, так как их счетчики отсрочки передачи достигли 0, что приводит к коллизии. Для того, чтобы решить эту проблему, STA2, STA4 и STA6 могут выполнять процедуры отсрочки передачи вне RAW, используя счетчики отсрочки передачи, отличающиеся от счетчиков отсрочки передачи, используемых для процедур отсрочки передачи в пределах RAW, в результате чего снижается вероятность коллизии.
Фиг. 24 иллюстрирует другую примерную процедуру отсрочки передачи при слотовом доступе к каналу согласно настоящему изобретению.
В примере с фиг. 24 предполагается ситуация, аналогичная примеру с фиг. 23. Однако фиг. 24 иллюстрирует случай, в котором счетчики отсрочки передачи, используемые в пределах RAW, не применяются после завершения RAW, и процедура отсрочки передачи согласно счетчикам отсрочки передачи, отличающимся от счетчиков отсрочки передачи, используемых в пределах RAW, выполняется вне RAW.
Операции STA в пределах RAW соответствуют операциям в примере с фиг. 23 и поэтому их описание опускается.
После завершения RAW, STA2 может выполнять обратный отсчет отсрочки передачи, используя счетчик отсрочки передачи (например, 3), отличный от счетчика отсрочки передачи, примененного в пределах RAW. Аналогично, STA4 и STA6 могут выполнять обратный отсчет отсрочки передачи, используя счетчики отсрочки передачи (например, 7 для STA4 и 6 для STA6) отличные от счетчиков отсрочки передачи, примененных в пределах RAW, после завершения RAW. В этом случае, счетчик отсрочки передачи STA2 достигает 0 первым, и, таким образом, STA2 может передать кадр PS-Poll и получить ACK для кадра PS-Poll. Затем, счетчик отсрочки передачи STA6, 6, достигает 0 во время окончания RAW, и, таким образом, STA6 может передать кадр PS-Poll. После передачи кадра PS-Poll и приема ACK STA6 завершает работу, STA4 возобновляет обратный отсчет и передает кадр PS-Poll, когда ее счетчик отсрочки передачи достигает 0, что не показано на фиг. 24.
Как описано выше, можно управлять состоянием функции отсрочки передачи, применяемым в пределах RAW, и состоянием функции отсрочки передачи, применяемым вне RAW, то есть, двумя различными состояниями функции отсрочки передачи, которые будут отдельно или независимо поддерживаться и управляться, посредством чего повышается равнодоступность доступа STA к каналу (или среде) и эффективность использования сетевого ресурса.
Согласно настоящему изобретению, множество независимых состояний функции отсрочки передачи может быть установлено относительно конфигурации RAW.
Например, предполагается, что RAW назначается для STA, которая выполняет процедуру доступа к каналу (или процедуру отсрочки передачи) согласно EDCA в общем окне доступа (то есть интервале, в котором RAW не установлено). В этом случае, состояние функции отсрочки передачи, которое применяется вне RAW до того, как RAW назначается, называются первым состоянием функции отсрочки передачи, и состояние функции отсрочки передачи, которое применяется в пределах RA после того, как RAW было назначено, называется вторым состоянием функции отсрочки передачи.
В частности, первое состояние функции отсрочки передачи соответствует счетчику отсрочки передачи (или значению счетчика отсрочки передачи), используемому в общем окне доступа (то есть, интервале, в котором доступ к каналу может быть выполнен без ограничения), отличном от RAW, параметру состязательного окна (например, минимальное состязательное окно, максимальное состязательное окно, предел повторной передачи, и т.д.), и т.д.
Второе состояние функции отсрочки передачи соответствует счетчику отсрочки передачи (или значению счетчика отсрочки передачи), используемому для доступа к каналу согласно EDCA в пределах RAW, параметру состязательного окна (например, минимальное состязательное окно, максимальное состязательное окно, предел повторной передачи, и т.д.), и т.д.
Когда AP устанавливает или назначает RAW через маяковый кадр, AP может определять параметры состязательного окна (например, минимальное состязательное окно, максимальное состязательное окно, предел повторной передачи, и т.д.) относительно второго состояния функции отсрочки передачи, примененного в пределах RAW согласно категории доступа. Категория доступа может относиться к приоритету доступа, установленному для обеспечения предварительно заданного качества обслуживания. Таким образом, категория доступа может быть установлена для каждой STA, и, таким образом, параметры, примененные вне RAW, могут отличаться от параметров, примененных в пределах RAW для каждого STA. Соответственно, параметры, включенные в первое состояние функции отсрочки передачи, могут отличаться от параметров, включенных во второе состояние функции отсрочки передачи, и является предпочтительным отдельное поддержание и управление каждым из состояний функции отсрочки передачи, используемых в окне общего доступа и RAW.
Процедура отсрочки передачи STA, основанная на приведенном выше описании, будет описана ниже.
STA приостанавливает предыдущий процесс отсрочки передачи и сохраняет первое состояние функции отсрочки передачи во время начала RAW.
Когда STA участвует в RAW, STA вызывает новую функцию отсрочки передачи с использованием параметров отсрочки передачи RAW (например, второго состояния функции отсрочки передачи).
Когда пересечение границы слота не разрешается, STA может выполнять обратный отсчет отсрочки передачи только в слоте, выделенном ей в пределах RAW. Если пересечение границы слота разрешается, STA может продолжать обратный отсчет отсрочки передачи даже после завершения слота, выделенного ей.
После завершения RAW сохраненное первое состояние функции отсрочки передачи восстанавливается, и, таким образом, функция отсрочки передачи возобновляется.
Фиг. 25 иллюстрирует другую примерную процедуру отсрочки передачи в канале со слотовым доступом согласно настоящему изобретению.
В примере с фиг. 25 предполагается, что STA выполняет процедуру отсрочки передачи согласно EDCA с использованием параметров первого состояния функции отсрочки передачи для того, чтобы передать кадр данных восходящей линии связи. STA выбирает 6 в качестве первого значения счетчика отсрочки передачи и считает в обратном порядке слоты отсрочки передачи в порядке 6, 5, 4, 3... Когда значение счетчика отсрочки передачи достигает 3, STA может принять маяковый кадр от AP и распознать, что RAW было назначено ей, по информации, включенной в маяковый кадр.
Когда AP выделяет слот 1, в котором доступ к каналу разрешается для STA в пределах RAW, STA может выполнять процесс отсрочки передачи в слоте 1, чтобы получить доступ к каналу. Здесь, STA сохраняет параметры первого состояния функции отсрочки передачи, используемые до начала RAW, то есть, счетчик отсрочки передачи (или значение счетчика отсрочки передачи), параметры состязательного окна (например, минимальное состязательное окно, максимальное состязательное окно, предел повторной передачи, и т.д.), и т.д. Параметры первого состояния функции отсрочки передачи могут быть сохранены согласно категории доступа, когда применяется EDCA.
В слоте 1 в пределах RAW процедура отсрочки передачи выполняется согласно второму состоянию функции отсрочки передачи вместо первого состояния функции отсрочки передачи, используемого вне RAW. Таким образом, в то время как значение счетчика отсрочки передачи первого состояния функции отсрочки передачи достигает 3 до начала RAW, обратный отсчет отсрочки передачи будет выполнен согласно другому значению счетчика отсрочки передачи в пределах RAW. Например, значение счетчика отсрочки передачи может отсчитываться в обратном порядке от 7 для второго состояния функции отсрочки передачи, примененного в пределах RAW.
Продолжительность слота 1 может истечь, в то время как STA считает в обратном порядке значение счетчика отсрочки передачи в порядке 7, 6, 5, 4... Здесь, когда AP вводит ограничения для STA, с тем чтобы STA не могла продолжать процедуру отсрочки передачи, пересекающую границу слота (например, когда пересечение границы слота устанавливается как “не разрешено”), STA больше не осуществляет попыток доступа к каналу в пределах RAW.
Во время окончания RAW STA может восстановить первое состояние функции отсрочки передачи, сохраненное в ней, чтобы возобновить доступ к каналу после RAW. Соответственно, STA может отсчитывать в обратном порядке значение счетчика отсрочки передачи от 3, соответствующего последнему значению счетчика отсрочки передачи до начала RAW.
Можно рассмотреть случай, в котором первое состояние функции отсрочки передачи, сохраненное в STA, не присутствует во время окончания RAW (например, случай, в котором STA не выполнила процедуру отсрочки передачи до того, как ей было назначено RAW). В этом случае, первое состояние функции отсрочки передачи может быть установлено как новое состояние функции отсрочки передачи вместо второго состояния функции отсрочки передачи, используемого в пределах RAW, новое значение счетчика отсрочки передачи может быть выбрано, и процедура отсрочки передачи вне RAW может быть выполнена согласно новому значению счетчика отсрочки передачи.
Фиг. 26 иллюстрирует способ доступа к каналу согласно настоящему изобретению.
STA может принять информацию конфигурацию RAW от AP на этапе S2610. Например, информация конфигурации RAW может быть предоставлена как элемент RPS, включенный в маяковый кадр.
STA может выполнять процедуру отсрочки передачи с использованием второго состояния функции отсрочки передачи в пределах RAW на этапе S2620.
STA может выполнять процедуру отсрочки передачи с использованием первого состояния функции отсрочки передачи вне RAW (например, после или перед RAW) на этапе S2630.
На фиг. 26 STA может поддерживать/управлять множеством состояний функции отсрочки передачи (например, первым состоянием функции отсрочки передачи и вторым состоянием функции отсрочки передачи) отдельно/независимо.
В то время как примерный способ, проиллюстрированный на фиг. 26, представлен как последовательность операций для ясности изложения, порядок этапов не ограничивается указанной последовательностью,и этапы могут быть выполнены одновременно или в другом порядке по мере необходимости. Кроме того, все этапы, проиллюстрированные на фиг. 26, не обязательно применяются для реализации способа, предложенного в настоящем изобретении.
В способе, проиллюстрированном на фиг. 26, могут быть независимо применены вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения или два или более вариантов осуществления может быть применено одновременно.
Фиг. 27 представляет собой блок-схему радиоустройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
STA 10 может содержать процессор 11, память 12 и приемопередатчик 13. Приемопередатчик 13 может передавать/принимать радиосигнал, и реализует физический уровень, например, согласно IEEE 802. Процессор 11 может быть соединен с приемопередатчиком 13 с целью реализации физического уровня и/или уровня MAC согласно IEEE 802. Процессор 11 может быть сконфигурирован для выполнения операций согласно вышеописанным вариантам осуществления настоящего изобретения. Кроме того, модули для реализации операций STA согласно вышеописанным вариантам осуществления настоящего изобретения могут храниться в памяти 12 и могут выполняться процессором 11. Память 12 может быть включена в процессор 11 или предоставлена вне процессора 11 и соединена с процессором 11 известными средствами.
На фиг. 27 STA 10 может быть сконфигурирована для выполнения доступа к каналу согласно настоящему изобретению. Процессор 11 может быть сконфигурирован для приема информации конфигурации RAW от AP с применением приемопередатчика 13. Кроме того, процессор 11 может быть сконфигурирован для выполнения процедуры отсрочки передачи с использованием второго состояния функции отсрочки передачи в пределах RAW и выполнения процедуры отсрочки передачи с использованием первого состояния функции отсрочки передачи вне RAW (например, после или перед RAW). Кроме того, в памяти 12 может храниться множество состояний функции отсрочки передачи (например, первое состояние функции отсрочки передачи и второе состояние функции отсрочки передачи).
Конфигурация STA может быть реализована таким образом, что вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть независимо применены или два или более вариантов осуществления могут быть применены одновременно.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы различными средствами, например с помощью аппаратного обеспечения, встроенного микропрограммного обеспечения, программного обеспечения или комбинации указанного.
Когда варианты осуществления настоящего изобретения реализуются с применением аппаратного обеспечения, варианты осуществления могут быть реализованы с применением по меньшей мере одного элемента из специализированных интегральных схем (ASIC), цифровых сигнальных процессоров (DSP), устройств цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых на месте матриц логических элементов (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров и т.д.
В конфигурации со встроенным микропрограммным обеспечением или программным обеспечением варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в форме модуля, процедуры, функции и т.д. Например, программный код может быть сохранен в блоке памяти и выполнен процессором. Блок памяти располагается внутри или вне процессора и может передавать данные к процессору и получать данные от процессора через различные известные средства.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть выполнено другими специфичными способами, отличными от изложенных в настоящем описании, без отступления от формы и существенных характеристик настоящего изобретения. Вышеупомянутые варианты осуществления должны поэтому быть рассмотрены во всех аспектах как иллюстративные, а не ограничивающие. Объем изобретения должен быть определен прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их допустимыми эквивалентами, а не приведенным выше описанием, и все изменения, находящиеся в пределах значения и диапазона эквивалентности прилагаемой формулы изобретения, предполагаются охваченными ею.
[ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ]
Хотя вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения основаны на IEEE 802.11, настоящее изобретение применимо к различным системам мобильной связи.