СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАДРА ПОДТВЕРЖДЕНИЯ (ПРИЕМА), ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ПРИЕМА ПЕРЕДАЧИ КАДРА В БЕСПРОВОДНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ (WLAN, БЛС)
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINATION OF (DELIVERY) ACKNOWLEDGEMENT FRAME, FOR ACKNOWLEDGEMENT OF TRANSMISSION FRAME DELIVERY IN WIRELESS LOCAL NETWORK (WLAN)

Область техники, к которой относится изобретение
Устройство и способы, соответствующие настоящему изобретению, относятся к беспроводной локальной сети (WLAN) и более конкретно к определению кадра подтверждения приема (ACK) для подтверждения приема кадра передачи в WLAN.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В средах беспроводной локальной сети (WLAN) используют протокол управления доступом к среде передачи (MAC, УДСП) механизма множественного доступа с контролем несущей/исключением конфликтов (столкновений) (CSMA/CA). Механизм CSMA/CA разработан для исключения столкновений посредством передачи сигнала, когда отсутствует передача данных через кабель сети связи, и отправки данных только после того, как подтверждено, что сигнал передан без столкновений.
Механизм CSMA/CA работает следующим образом: терминал пытается распознать несущую, указывающую, что другой терминал уже осуществляет передачу данных, и если несущая распознана, то терминал ожидает в течение случайного периода времени. После случайного периода времени терминал снова пытается распознать несущую. Если не распознано других несущих, то терминал начинает передавать данные.
В механизме CSMA/CA контроль несущей выполняют с использованием и физического способа контроля несущей и виртуального способа контроля несущей. Физический способ контроля несущей выполняют на физическом уровне (PHY), при этом контролируют, превышает ли принимаемая мощность предварительно определенный порог, и на основе результата контроля сообщают на уровень MAC, что среда является 'занятой' или 'неактивной' (незанятой).
В виртуальном способе контроля несущей, если из принятого протокольного блока данных (PPDU) протокола сходимости физического уровня (PLCP) протокола может быть точно извлечен блок данных MAC (MPDU, МДПМ), то интерпретируют поле 'Duration/ID' (Продолжительность/ИД), которое является одним из многочисленных полей заголовка MPDU. Если результат интерпретации указывает, что среда 'занята', то среду рассматривают как 'занятую' на период времени, на который, как ожидается, используется среда. Как описано выше, действительно ли среда 'занята', определяют с использованием упомянутых двух способов контроля несущей, и если она является занятой, то доступ к среде не осуществляют.
Обычно для эффективного применения виртуального способа контроля несущей для механизма CSMA/CA должен интерпретироваться принятый блок данных услуги (MPDU)/PHY (PSDU) блока данных протокола MAX. Другими словами, для виртуального способа контроля несущей, обычно должно считываться значение заголовка MAC. MPDU/PSDU не может быть интерпретирован, если происходят ошибки из-за нестабильного канала, когда данные передают с высокой скоростью передачи данных, или если принимающая станция не может поддерживать высокую скорость передачи данных. В этой ситуации виртуальный контроль несущей не возможен и, соответственно, механизм CSMA/CA является неэффективным.
Фиг.1 иллюстрирует традиционный формат кадра PPDU, основанного на IEEE 802.11a. Согласно Фиг.1, если поля сигнала и преамбулы в формате кадра PPDU приняты нормально, то можно оценить информацию продолжительности из поля данных с использованием информации скорости и длины, которая включена в поле сигнала. Следовательно, прием полей сигнала и преамбулы обычно используют для механизма чистой оценки канала (CCA, ЧОК).
Если интерпретируют поля сигнала и преамбулы в принятом кадре PPDU, но на принимающей станции происходит ошибка контрольной последовательности кадра (FCS, КПК), то уровень MAC управляет принимающей станцией для ожидания расширенного межкадрового пространства (EIFS, РМКП, в случае IEEE 802.11a 94 мкс), не межкадрового пространства (DIFS) распределенной функции координации (DCF, НФК), в случае IEEE 802.11a, составляющего 34 мкс) и сбрасывания.
Фиг.2 иллюстрирует передачи данных и кадра ACK на WLAN, где сосуществуют станции с высокой пропускной способностью (HT, ВПС) и традиционные станции. Если в основном наборе услуг (BSS, ОНУ) сосуществуют станции HT и традиционные станции (802.11a/b/g), то традиционные станции не могут интерпретировать кадр HT. Соответственно, уровни MAC, имеющиеся в традиционных станциях, не способны точно выполнять виртуальный контроль несущей и основываются только на физическом контроле несущей.
Даже если поля сигнала и преамбулы кадра PPDU HT форматируют так, что традиционные станции могут их интерпретировать, то традиционные станции не могут точно интерпретировать поле данных. Соответственно, традиционные станции имеют ошибку FCS и расценивают кадр PPDU HT, как испорченный кадр. Тогда уровни MAC управляют соответствующими традиционными станциями для применения EIFS (Расширенного Межкадрового Пространства, РМКП). С другой стороны, станции, которые могут поддерживать высокую скорость передачи данных, то есть станции HT, выполняют точный виртуальный контроль несущей и, обычно, применяют DIFS.
Так как расширенное межкадровое пространство (EIFS) = короткое межкадровое пространство (SIFS) + ACK HT (при самой низкой скорости передачи данных) + межкадровое пространство DCF (DIFS, МКПР), то станциям, которые не могут поддерживать упомянутую скорость передачи данных, то есть традиционным станциям с более низкими возможностями передачи, чем станции HT, даются более низкие приоритеты доступа к среде, чем станциям HT. В результате не может быть сохранено равноправие доступа к среде для всех станций, поддерживаемых DCF.
Согласно стандарту IEEE 802.11 контрольный кадр ответа, такой как кадр ACK или кадр готовности отправки (CTS), должен передаваться на скорости передачи данных, идентичной скорости передачи предыдущего переданного кадра. Однако в отличие от кадра традиционных станций кадр HT имеет дополнительный кадр, так как станции HT имеют две или большее количество антенн. Дополнительно, из-за дополнительного поля сигнала HT повышается дополнительная служебная сигнализация для кадра PPDU. Соответственно, в случае малого кадра, такого как кадр ACK, кадр PPDU HT имеет более низкую эффективность по пропускной способности, чем традиционный кадр PPDU.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническое решение
Настоящее изобретение обеспечивает способ определения кадра ACK, соответствующий среде WLAN, где сосуществуют станции HT и традиционные станции с различными возможностями передачи данных, для подтверждения приема кадра передачи, соответственно обеспечивая возможность доступа к среде каждой станции в среде WLAN, дополняющий способ контроля несущей и повышающий эффективность пропускной способности посредством уменьшения дополнительной служебной сигнализации HT PPDU.
Выгодные эффекты
При использовании способа и устройства для определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи в беспроводной LAN (ЛС) согласно настоящему изобретению каждая станция может выполнять точный контроль несущей в среде WLAN, где сосуществуют станции HT и традиционные станции. В результате может быть обеспечено равноправие доступа к среде. Дополнительно, может быть повышена эффективность использования пропускной способности за счет уменьшения дополнительной служебной сигнализации для кадра PPDU HT.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеупомянутые и другие аспекты настоящего изобретения станут более очевидными при подробном описании его возможных вариантов осуществления согласно приложенным чертежам.
Фиг.1 иллюстрирует формат традиционного кадра PPDU, основанного на IEEE 802.11.
Фиг.2 иллюстрирует передачи кадра ACK и данных в WLAN, где сосуществуют станции HT и традиционные станции.
Фиг.3 иллюстрирует формат кадра PPDU HT согласно настоящему изобретению.
Фиг.4 иллюстрирует передачи кадра ACK и данных в WLAN, где сосуществуют станции HT и традиционные станции, согласно настоящему изобретению.
Фиг.5A иллюстрирует схематическую конфигурацию основного набора услуг (BSS), включающую AP.
Фиг.5B иллюстрирует схематическую конфигурацию независимого BSS (IBSS) без AP.
Фиг.6 является блок-схемой, иллюстрирующей способ определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи в инфраструктуре BSS, где сосуществуют станции HT и традиционные станции, согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 является блок-схемой, иллюстрирующей способ определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи в IBSS, где сосуществуют станции HT и традиционные станции, согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 является подробной блок-схемой, иллюстрирующей способ определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи посредством определения типов станций в WLAN, где сосуществуют станции HT и традиционные станции, согласно настоящему изобретению.
Фиг.9 иллюстрирует пример информации функционирования, которую сообщает традиционная станция при своей ассоциации с инфраструктурой BSS или подсоединении к IBSS.
Фиг.10A и Фиг.10B иллюстрируют примеры информации функционирования, которую станция HT сообщает при своей ассоциации с инфраструктурой BSS или подсоединении к IBSS;
Фиг.11 иллюстрирует информацию кадра ACK, о которой должна быть уведомлена соответствующая станция в WLAN через маяковый сигнал или тестовый ответ (probe response).
Фиг.12 является схематической блок-схемой инфраструктуры BSS согласно настоящему изобретению.
Фиг.13 является схематической блок-схемой IBSS согласно настоящему изобретению.
Наилучший режим осуществления изобретения
Согласно аспекту настоящего изобретения обеспечен способ определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи по WLAN, где сосуществуют станции HT и традиционные станции с различными возможностями передачи данных. Способ содержит определение типов станций в WLAN; определение кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи в WLAN согласно определенным типам станций; и уведомление соответствующих станций в WLAN относительно определенного кадра ACK.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечена точка доступа (AP, ТД) в основном наборе услуг (BSS), где сосуществуют станции HT и традиционные станции с различными возможностями передачи данных. AP содержит блок определения, определяющий типы станций в BSS; блок выбора кадра ACK, определяющий кадр ACK для подтверждения приема кадра передачи в BSS согласно определенным типам станций; и блок уведомления относительно типа кадра ACK, уведомляющий соответствующую станцию относительно кадра ACK, определенного блоком выбора кадра ACK.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечена станция управления независимого основного набора услуг (IBSS) в IBSS, где сосуществуют станции HT и традиционные станции с различными возможностями передачи данных. Станция управления содержит блок определения, определяющий типы станций в IBSS; блок выбора кадра ACK, определяющий кадр ACK для подтверждения приема кадра передачи в IBSS согласно определенным типам станций; и блок уведомления относительно типа кадра ACK, уведомляющий соответствующую станцию относительно кадра ACK, определенного блоком выбора кадра ACK.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен BSS инфраструктуры, где сосуществуют станции HT и традиционные станции с различными возможностями передачи данных. BSS инфраструктуры содержит AP, содержащую блок определения, определяющий типы станций в BSS инфраструктуры, блок выбора кадра ACK, определяющий кадр ACK для подтверждения приема кадра передачи в BSS инфраструктуры согласно определенным типам станций, и блок уведомления относительно типа кадра ACK, уведомляющий соответствующую станцию относительно кадра ACK, определенного блоком выбора кадра ACK; и станции, соответственно, содержащие блок для сообщения информации функционирования станций HT и традиционных станций в AP и блок для приема кадра ACK из блока уведомления относительно типа кадра ACK, содержащегося в AP.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен IBSS, где сосуществуют станции HT и традиционные станции с различными возможностями передачи данных. IBSS содержит станцию управления IBSS, содержащую блок определения, определяющий типы станций в IBSS, блок выбора кадра ACK, определяющий кадр ACK для подтверждения приема кадра передачи в IBSS согласно определенным типам станций, и блок уведомления относительно типа кадра ACK, уведомляющий соответствующую станцию относительно кадра ACK, определенного блоком выбора кадра ACK; и станции, соответственно, содержащие блок для сообщения информации функционирования станций HT и традиционных станций в станцию управления IBSS и блок для приема кадра ACK из блока уведомления о типе кадра ACK, содержащегося в станции управления IBSS.
Режим осуществления изобретения
Теперь настоящее изобретение будет описано более подробно согласно приложенным чертежам, в которых изображены возможные варианты осуществления изобретения. Однако изобретение может быть осуществлено во многих различных видах и не должно рассматриваться как ограниченное изложенными в нем возможными вариантами осуществления; скорее указанные возможные варианты осуществления обеспечены для полноты и завершенности раскрытия и для передачи полностью концепции изобретения для специалистов в данной области техники.
Фиг.3 иллюстрирует формат физического кадра 300 PPDU HT. Поле 310 преамбулы и традиционный заголовок 320 PLCP размещены в передней части кадра 300 PPDU HT так, чтобы традиционные станции могли понимать форматы полей сигнала в кадре 300 HT PPDU. За традиционным заголовком 320 PLCP следуют поле 330 сигнала HT и поле 340 данных. Преамбула 350 PLCP и поля 360 данных для антенн после второй антенны размещены после полей 330 сигнала соответственно.
Фиг.4 иллюстрирует передачи кадра ACK и данных по WLAN, где сосуществуют станции HT и традиционные станции, согласно настоящему изобретению.
Передающая станция HT SRC в HT передает данные в принимающую станцию HT DEST в HT, используя формат кадра PPDU HT, иллюстрируемый Фиг.3. Затем HT передающая станция HT SRC и принимающая станция HT DEST в HT ожидают в продолжение короткого межкадрового пространства (SIFS). После SIFS принимающая станция HT DEST в HT для подтверждения приема данных передает кадр ACK в традиционном формате в передающую станцию HT SRC в HT.
Когда передающая станция HT передает кадр ACK в традиционном формате, другие традиционные станции, так же как принимающая станция HT, нормально интерпретируют поле данных. Соответственно, все станции ожидают в продолжение межкадрового пространства DCF (DIFS). Следовательно, все станции могут конкурировать за доступ к среде на равноправной основе.
Фиг.5A иллюстрирует схематическую конфигурацию основного набора услуг (BSS) инфраструктуры, содержащего точку доступа (AP). Фиг.5B иллюстрирует схематическую конфигурацию независимого BSS (IBSS) без AP.
Согласно Фиг.5A BSS инфраструктуры содержит станцию HT, имеющую три антенны, станцию HT, имеющую одну антенну, две традиционные станции и AP. Количество станций и количество антенн, которые имеет станция HT на Фиг.5A, варьируются в зависимости от ситуаций.
Согласно Фиг.5B IBSS содержит станцию HT, имеющую две антенны, станцию HT, имеющую одну антенну, и три традиционные станции. Аналогично, количество станций и количество антенн, которые имеет станция HT на Фиг.5B, варьируются в зависимости от ситуаций.
Станции HT, иллюстрируемые на Фиг.5A и Фиг.5B, содержат системы, которые используют технологию систем со многими входами и (многими) выходами (MIMO), или системы, которые используют связывание каналов. Традиционные станции содержат системы, которые согласованы с одним из стандартов IEEE 802.11 a/b/g.
Фиг.6 является блок-схемой, иллюстрирующей способ определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи в BSS инфраструктуры, где сосуществуют станции HT и традиционные станции, согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения.
Для определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи, каждая станция сообщает информацию относительно своего функционирования в AP при своей ассоциации с BSS инфраструктуры (S100). AP, основываясь на сообщенной информации функционирования от каждой станции, определяет типы станций, содержащихся в BSS инфраструктуры (S200). Затем AP определяет кадр ACK для подтверждения приема кадра передачи согласно определенным типам станций, содержащихся в BSS инфраструктуры (S300). Далее согласно Фиг.8 будет подробно описан способ определения кадра ACK согласно типу станции.
AP уведомляет соответствующую станцию относительно определенного кадра ACK (S400). AP уведомляет относительно определенного кадра ACK через маяковый сигнал. Альтернативно, если другие станции запрашивают информацию относительно определенного кадра ACK, AP уведомляет относительно определенного кадра ACK через тестовый ответ.
Фиг.7 является блок-схемой, иллюстрирующей способ определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи в IBSS, где сосуществуют станции HT и традиционные станции, согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения.
Для определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи каждая станция сообщает информацию относительно своего функционирования в станцию управления IBSS при подсоединении к IBSS (S110). Основываясь на сообщенной информации функционирования каждой станции, станция управления IBSS определяет типы станций, содержащихся в IBSS (S210). Затем станция управления IBSS определяет кадр ACK для подтверждения приема кадра передачи согласно типу станции (S310). Далее согласно Фиг.8 будет подробно описан способ определения кадра ACK согласно типу станции.
Станция управления IBSS уведомляет соответствующую станцию относительно определенного кадра ACK через маяковый сигнал или тестовый ответ, если другие станции запрашивают информацию относительно определенного кадра ACK (S410).
Фиг.8 является подробной блок-схемой, иллюстрирующей способ определения кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи посредством определения типов станций в WLAN, где сосуществуют станции HT и традиционные станции, согласно настоящему изобретению. Способ одинаково применяют для BSS инфраструктуры и IBSS.
Определяют, сосуществуют ли станции HT и традиционные станции (S810). Если определено, что станции HT и традиционные станции не сосуществуют, то определяют, существуют ли только традиционные станции (S820).
Если определено, что существуют только традиционные станции, то в качестве формата кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи назначают традиционный формат (S830). Если существуют только станции HT, то в качестве формата кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи назначают формат HT (S840).
Возвращаясь к операции S810, если определено, что сосуществуют станции HT и традиционные станции, то определяют, сравнивать ли состояния станций HT с состояниями традиционных станций (S850). Если определено, что должно быть осуществлено сравнение состояний станций HT и традиционных станций, то сравнивают формат HT и традиционный формат и в качестве формата кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи выбирают лучший формат (S860). Если определено, что не должно быть осуществлено сравнение состояний станций HT и традиционных станций, то в качестве формата кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи назначают традиционный формат (S870).
Фиг.9 иллюстрирует пример информации функционирования, которую традиционная станция сообщает при своей ассоциации с BSS инфраструктуры или подсоединении к IBSS. Традиционная станция сообщает информацию относительно своего функционирования в AP при своей ассоциации с BSS инфраструктуры или в станцию управления IBSS при подсоединении к IBSS. Информация функционирования, иллюстрируемая Фиг.9, является просто примером, и в различных вариантах осуществления сообщают различную информацию. Основываясь на этой информации, AP или станция управления IBSS могут идентифицировать, какие виды станций существуют в WLAN.
Фиг.10A и Фиг.10B иллюстрируют примеры информации функционирования, которую станция HT сообщает при своей ассоциации с BSS инфраструктуры или подсоединении к IBSS. Станция HT сообщает информацию относительно своего функционирования в AP при своей ассоциации с BSS инфраструктуры или в станцию управления IBSS при подсоединении к IBSS. Информация функционирования, иллюстрируемая Фиг.10A и Фиг.10B, является просто примерами, и в различных вариантах осуществления сообщают различную информацию. Основываясь на этой информации, AP или станция управления IBSS могут идентифицировать, какие виды станций существуют в беспроводной LAN.
Фиг.11 иллюстрирует информацию кадра ACK, которая должна быть передана в соответствующую станцию в WLAN через маяковый сигнал или тестовый ответ. После того, как определяют кадр ACK для подтверждения приема кадра передачи в беспроводной LAN, AP или станция управления IBSS включает информацию относительно определенного кадра ACK, изображенную на Фиг.11, в маяковый сигнал или тестовый ответ и передает маяковый сигнал или тестовый ответ в соответствующую станцию.
Традиционное поле ACK, иллюстрируемое Фиг.11, в качестве значения имеет 'традиционное ACK' или 'без предпочтения'. Здесь значение 'традиционное ACK' обозначает, что в качестве кадра ACK, который нужно использовать в беспроводной среде LAN, назначен кадр ACK в традиционном формате. Значение 'без предпочтения' обозначает, что не назначен конкретный кадр ACK. Если поле 'традиционное ACK' имеет значение 'традиционное ACK', то станции, которые принимают поле традиционного ACK, содержащее значение 'традиционное ACK', при передаче и приеме кадров должны использовать кадр ACK в традиционном формате.
Фиг.12 является схематической блок-схемой BSS инфраструктуры согласно настоящему изобретению. BSS инфраструктуры содержит AP и множество станций. AP содержит блок 10 определения типа станции, блок 20 выбора кадра ACK, блок 30 уведомления относительно типа кадра ACK и блок 40 приема/передачи кадра. Каждая из станций содержит блок 50 сообщения относительно функционирования и блок 60 приема/передачи кадра. В различных вариантах осуществления количество станций варьируется.
Блок 10 определения типа станции определяет типы станций в BSS инфраструктуры. Блок 20 выбора кадра ACK определяет формат кадра ACK для подтверждения приема кадра передачи в BSS инфраструктуры, как формат HT или традиционный формат согласно результату определения, сделанного блоком 10 определения типа станции.
Блок 30 уведомления относительно типа кадра ACK уведомляет соответствующую станцию относительно кадра ACK, определенного блоком 20 выбора кадра ACK.
Блок 50 сообщения относительно функционирования сообщает информацию о функционировании станций HT или традиционных станций в AP.
Фиг.13 является схематической блок-схемой IBSS согласно настоящему изобретению. IBSS содержит первую станцию 1 и вторую станцию 2, которые соответственно содержат блоки 15 и 15' определения типа станции, блоки 25 и 25' выбора кадра ACK, блоки 35 и 35' уведомления относительно типа кадра ACK, блоки 45 и 45' приема/передачи кадра и блоки 55 и 55' сообщения относительно функционирования. В другом возможном варианте осуществления количество станций отлично. Так как блоки 15 и 15' определения типа станции, блоки 25 и 25' выбора кадра ACK, блоки 35 и 35' уведомления относительно типа кадра ACK, блоки 45 и 45' приема/передачи кадра и блоки 55 и 55' сообщения относительно функционирования выполняют функции, идентичные функциям элементов Фиг.12, их описания будут опущены.
В отличие от BSS инфраструктуры Фиг.12 BSS инфраструктуры Фиг.13 не имеет отдельной AP. В качестве AP служит станция, которая управляет станциями в IBSS, и выбирается произвольно.
Хотя настоящее изобретение, в частности, было изображено и описано в отношении возможных вариантов осуществления, для специалистов в данной области техники будет понято, что по форме и в деталях могут быть сделаны различные изменения, не выходя из контекста и не удаляясь от сути настоящего изобретения, как определено в соответствии с последующей формулой изобретения.