СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ДОСТУПА К КАНАЛУ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ LAN
METHOD AND DEVICE FOR PERFORMING ACCESS TO CHANNEL IN WIRELESS LAN

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Следующее описание относится к системе беспроводной связи и, в частности, к способу и устройству для осуществления доступа к каналу в системе беспроводной локальной сети (LAN).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вместе с развитием информационных технологий и технологий связи были разработаны различные технологии беспроводной связи. Среди них беспроводная локальная сеть (WLAN) обеспечивает возможность пользователям беспроводным образом осуществлять доступ к Интернету посредством своих портативных терминалов, таких как "электронные помощники" (PDA), компьютеры-ноутбуки и портативные проигрыватели мультимедиа (PMP), в домах, офисах или зонах специальных услуг на основе беспроводной радиочастотной технологии.
Чтобы преодолеть ограничения в скорости связи, которые являются слабостью WLAN, системы для увеличения скорости и надежности сети и расширения покрытия беспроводной сети были представлены в недавних стандартах технологии. Например, IEEE 802.11n поддерживает высокую пропускную способность (HT) со скоростью обработки данных вплоть до 540 Мбит/с или выше и применяет технологию множественного входа и множественного выхода (MIMO) как в передатчике, так и в приемнике для того, чтобы минимизировать ошибки передачи и оптимизировать скорость передачи данных.
В качестве технологии связи следующего поколения была рассмотрена межмашинная (M2M) технология связи. Даже в системе WLAN согласно IEEE 802.11 стандарт технологии для поддержки M2M-связи был разработан как IEEE 802.11ah. Сценарий, в котором устройства периодически обмениваются меньшим количеством данных на низкой скорости в среде, в которой присутствует множество устройств, может предусматриваться в M2M-связи.
Связь в WLAN выполняется посредством среды, совместно используемой всеми устройствами. Если количество устройств увеличивается, как в M2M-связи, эффективность механизма доступа к каналу должна быть улучшена для того, чтобы уменьшить излишний расход мощности и помехи.
ОПИСАНИЕ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
Целью настоящего изобретения является обеспечить улучшенную структуру кадра назначения ресурсов в системе WLAN, способ и устройство доступа станции к каналу согласно структуре кадра назначения ресурсов.
Технические цели, которые могут достигаться посредством настоящего изобретения, не ограничиваются тем, что было, в частности, описано выше, и другие технические цели, не описанные здесь, будут более ясно поняты специалистами в данной области техники из последующего подробного описания.
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
В первом техническом аспекте настоящего изобретения здесь обеспечен способ для выполнения доступа к каналу в STA из многопользовательской (MU) группы в системе беспроводной связи, включающий в себя прием кадра назначения ресурсов; и проверку поля указателя группы, включенного в кадр назначения ресурсов, причем, если поле указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы присутствует в кадре назначения ресурсов, STA определяет начальное смещение сегмента на основе поля назначения сегмента.
Во втором техническом аспекте настоящего изобретения здесь обеспечена станция (STA) из многопользовательской (MU) группы для выполнения доступа к каналу в системе беспроводной связи, включающая в себя модуль приемопередатчика; и процессор, причем процессор принимает кадр назначения ресурсов, проверяет поле указателя группы и, если поле указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы присутствует, определяет начальное смещение сегмента на основе поля назначения сегмента. Первый и второй технические аспекты настоящего изобретения могут включать в себя следующее.
Если поле указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы присутствует в кадре назначения ресурсов, способ может дополнительно включать в себя проверку первого бита поля назначения сегмента; и сравнение следующего подполя в подполе, соответствующем первому биту, с групповым ID STA.
Если следующее подполе соответствует групповому ID STA, способ может дополнительно включать в себя получение времени начала доступа к носителю из последнего подполя поля назначения сегмента; и передачу кадра опроса сбережения энергии (PS-опрос) после состязания во время начала доступа к носителю.
Если следующее подполе не соответствует групповому ID STA и если первый бит указывает, что поле назначения сегмента является последним полем назначения сегмента для MU-группы, STA может игнорировать поля назначения сегмента после поля назначения.
Если следующее подполе не соответствует групповому ID STA и если первый бит указывает, что поле назначения сегмента не является последним полем назначения сегмента для MU-группы, STA может сравнивать второе подполе следующего поля назначения сегмента для поля назначения сегмента с групповым ID STA.
Поле назначения сегмента для MU-группы может быть расположено, начиная от начальной части одного или нескольких полей назначения сегмента, включенных в кадр назначения ресурсов.
Если поле указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы не присутствует в кадре назначения ресурсов, STA может игнорировать все поля назначения сегмента, включенные в поле указателя группы.
Все поля назначения сегмента могут быть полями назначения сегмента для каждой (назначенной) STA.
Если поле указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы присутствует в кадре назначения ресурсов, кадр назначения ресурсов может включать в себя и по меньшей мере одно поле назначения сегмента для MU-группы, и ноль или более полей назначения сегмента для каждой (назначенной) STA.
Если поле указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы не присутствует в кадре назначения ресурсов, кадр назначения ресурсов может включать в себя только поле назначения сегмента для каждой (назначенной) STA.
Поле назначения сегмента для каждой (назначенной) STA может включать в себя подполе указателя восходящей линии связи (UL)/нисходящей линии связи (DL), подполе частичного идентификатора ассоциации (AID) и подполе начального смещения сегмента.
Следующее подполе может быть подполем группового ID и последнее подполе может быть подполем начального смещения сегмента.
MU-группа может быть набором STA для MU множественного входа и множественного выхода (MIMO).
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ
Согласно настоящему изобретению эффективный доступ к каналу может выполняться посредством улучшенной структуры кадра назначения ресурсов в системе WLAN.
Эффекты согласно настоящему изобретению не ограничиваются тем, что было, в частности, описано выше, и другие преимущества, не описанные здесь, будут более ясно поняты специалистами в данной области техники из последующего подробного описания настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопроводительные чертежи, которые включены сюда для обеспечения дополнительного понимания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципа изобретения.
Фиг. 1 изображает схему, показывающую примерную структуру системы согласно IEEE 802.11, к которой настоящее изобретение применимо.
Фиг. 2 изображает схему, показывающую другую примерную структуру системы согласно IEEE 802.11, к которой настоящее изобретение применимо.
Фиг. 3 изображает схему, показывающую еще одну примерную структуру системы согласно IEEE 802.11, к которой настоящее изобретение применимо.
Фиг. 4 изображает схему, показывающую примерную структуру системы WLAN.
Фиг. 5 изображает схему для объяснения процесса установления линии связи в системе WLAN.
Фиг. 6 изображает схему для объяснения процесса откладывания передачи.
Фиг. 7 изображает схему для объяснения скрытого узла и раскрытого узла.
Фиг. 8 изображает схему для объяснения запроса на отправку (RTS) и разрешения отправки (CTS).
Фиг. 9 изображает схему для объяснения операции управления мощностью.
Фиг. 10-12 изображают схемы для объяснения подробных операций STA, которая приняла TIM.
Фиг. 13 изображает схему для объяснения AID на основе группы.
Фиг. 14-16 изображают схемы, иллюстрирующие примерные операции STA в случае, когда интервал группового доступа к каналу устанавливается.
Фиг. 17 и 18 изображают схемы для объяснения RPS-элемента.
Фиг. 19 изображает схему для объяснения кадра назначения ресурсов.
Фиг. 20-24 изображают схемы для объяснения кадра назначения ресурсов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 25 изображает схему для объяснения операции STA из MU-группы согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 26 изображает схему для объяснения операции каждой STA согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 27 изображает структурную схему, иллюстрирующую радиоустройство, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылками на сопроводительные чертежи. Подробное описание, которое будет раскрыто вместе с сопроводительными чертежами, предназначено для описания примерных вариантов осуществления настоящего изобретения и не предназначено для описания уникального варианта осуществления, через который настоящее изобретение может осуществляться. Последующее подробное описание включает в себя конкретные подробности для того, чтобы обеспечить исчерпывающее понимание настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может осуществляться на практике без таких конкретных подробностей.
Варианты осуществления настоящего изобретения, описанные далее, являются комбинациями элементов и признаков настоящего изобретения. Элементы или признаки могут считаться избирательными, если не упомянуто обратное. Каждый элемент или признак может осуществляться на практике без комбинирования с другими элементами или признаками. Кроме того, вариант осуществления настоящего изобретения может быть построен путем комбинирования частей элементов и/или признаков. Порядки операций, описанные в вариантах осуществления настоящего изобретения, могут изменяться. Некоторые построения или признаки любого одного варианта осуществления могут быть включены в другой вариант осуществления и могут быть заменены соответствующими построениями или признаками другого варианта осуществления.
Конкретные термины, используемые в следующем описании, обеспечены для помощи в понимании настоящего изобретения. Эти конкретные термины могут быть заменены другими терминами в рамках объема и сущности настоящего изобретения.
В некоторых случаях широко известные структуры и устройства опускаются для того, чтобы избежать неясности концепций настоящего изобретения, и важные функции структур и устройств показываются в форме структурной схемы. Одни и те же ссылочные позиции будут использованы на всех чертежах для ссылки на одни и те же или подобные элементы.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут поддерживаться документами стандарта, раскрываемыми для по меньшей мере одной из систем беспроводного доступа, таких как системы института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) 802, проекта партнерства третьего поколения (3GPP), проекта долгосрочного развития 3GPP (3GPP LTE), расширенного LTE (LTE-A) и 3GPP2. Для этапов или частей, описание которых опушено для пояснения технических признаков настоящего изобретения, ссылка может быть сделана на эти документы. Кроме того, все термины, используемые здесь, могут быть объяснены документами стандарта.
Следующая технология может быть использована в различных системах беспроводного доступа, таких как системы для множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), множественного доступа с частотным разделением (FDMA), множественного доступа с временным разделением (TDMA), множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), множественного доступа с частотным разделением с одной несущей (SC-FDMA) и т.д. CDMA может осуществляться посредством такой радиотехнологии, как универсальный наземный радиодоступ (UTRA) или CDMA2000. TDMA может осуществляться посредством такой радиотехнологии, как глобальная система мобильной связи (GSM)/пакетная радиосвязь общего пользования (GPRS)/улучшенная скорость передачи данных для развития GSM (EDGE). OFDMA может осуществляться посредством такой радиотехнологии, как IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, улучшенный UTRA (E-UTRA) и т.д. Для ясности, настоящее раскрытие фокусируется на системах LTE и LTE-A 3GPP. Однако технические признаки настоящего изобретения не ограничиваются этим.
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ WLAN
ФИГ. 1 изображает схему, показывающую примерную структуру системы согласно IEEE 802.11, к которой настоящее изобретение применимо.
Структура системы согласно IEEE 802.11 может включать в себя множество компонентов. WLAN, которая поддерживает прозрачную мобильность станции (STA) для более высоких слоев, может быть обеспечена общими операциями компонентов. Набор базовых услуг (BSS) может соответствовать базовому структурному блоку в LAN согласно IEEE 802.11. На фиг. 1 два BSS (BSS1 и BSS2) присутствуют и две STA включаются в каждый из BSS (т.е. STA1 и STA2 включаются в BSS1 и STA3 и STA4 включаются в BSS2). Эллипс, указывающий BSS на фиг. 1, может пониматься как зона покрытия, в которой STA, включенная в соответствующий BSS, обслуживает связь. Эта зона может называться зоной базовых услуг (BSA). Если STA выходит из BSA, STA не может непосредственно осуществлять связь с другими STA в соответствующей BSA.
В LAN согласно IEEE 802.11 наиболее 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 является самой простой формой и не включает в себя другие компоненты помимо STA, может соответствовать типичному примеру IBSS. Эта конфигурация возможна, когда STA могут непосредственно осуществлять связь друг с другом. Такой тип LAN может быть сконфигурирован по необходимости, а не быть предварительно запланированным, и также называется произвольной сетью.
Членство STA в BSS может динамически меняться, когда STA оказывается во включенном или выключенном состоянии или STA входит в или покидает область BSS. Для становления членом BSS, STA может использовать процесс синхронизации для присоединения к BSS. Для осуществления доступа ко всем услугам инфраструктуры BSS, STA должна быть ассоциирована с BSS. Такая ассоциация может быть динамически сконфигурирована и может включать в себя использование услуги распределенной системы (DSS).
Фиг. 2 изображает схему, показывающую другую примерную структуру системы согласно IEEE 802.11, к которой настоящее изобретение применимо. На фиг. 2 компоненты, такие как распределительная система (DS), носитель распределительной системы (DSM) и точка доступ (AP), добавляются к структуре с фиг. 1.
Непосредственное расстояние между STA в LAN может быть ограничено физическим (PHY) осуществлением. В некоторых случаях такое ограничение расстояния может быть достаточным для связи. Однако в других случаях может быть необходима связь между STA через дальнее расстояние. DS может быть сконфигурирована для поддержки расширенного покрытия.
DS называется структура, в которой BSS соединены друг с другом. Конкретным образом, BSS может быть сконфигурирован как компонент расширенной формы сети, состоящей из множества BSS, вместо независимой конфигурации, как показано на фиг. 1.
DS является логической концепцией и может определяться характеристикой DSM. В отношении этого, беспроводной носитель (WM) и DSM логически отличаются в IEEE 802.11. Соответственные логические носители используются для различных целей и используются различными компонентами. В определении IEEE 802.11 такие носители не ограничены одними и теми же или различными носителями. Гибкость архитектуры LAN согласно IEEE 802.11 (архитектуры DS или других сетевых архитектур) может быть объяснена тем, что множество носителей логически различается. То есть архитектура LAN согласно IEEE 802.11 может быть различным образом осуществлена и может быть независимо определена физической характеристикой каждого осуществления.
DS может поддерживать мобильные устройства путем обеспечения гладкой интеграции множества BSS и обеспечения логических услуг, необходимых для обработки адреса для пункта назначения.
AP называется объект, который обеспечивает возможность ассоциированным STA осуществлять доступ к DS посредством WM и который имеет функциональные возможности STA. Данные могут перемещаться между BSS и DS посредством AP. Например, STA2 и STA3, показанные на фиг. 2, имеют функциональные возможности STA и обеспечивают функцию побуждения ассоциированных STA (STA1 и STA4) осуществлять доступ к DS. Кроме того, поскольку все AP соответствуют в сущности STA, все AP являются объектами с возможностью адресования. Адрес, используемый AP для связи на WM, не обязательно должен быть идентичен адресу, используемому AP для связи на DSM.
Данные, переданные от одной из STA, ассоциированной с AP, к STA-адресу AP всегда могут быть приняты неуправляемым портом и могут быть обработаны объектом доступа через порт согласно IEEE 802.1X. Если управляемый порт аутентифицирован, данные передачи (или кадр) могут передаваться к DS.
Фиг. 3 изображает схему, показывающую еще одну примерную структуру системы согласно IEEE 802.11, к которой настоящее изобретение применимо. Дополнительно к структуре с фиг. 2, фиг. 3 концептуально изображает расширенный набор услуг (ESS) для обеспечения широкого покрытия.
Беспроводная сеть, имеющая произвольный размер и сложность, может состоять из DS и BSS. В системе согласно IEEE 802.11 такой тип сети называется ESS-сетью. ESS может соответствовать набору BSS, соединенных с одной DS. Однако ESS не включает в себя DS. ESS-сеть отличается тем, что ESS-сеть представлена как IBSS-сеть в слое управления логической связью (LLC). STA, включенные в ESS, могут осуществлять связь друг с другом, и мобильные STA имеют возможность перемещаться прозрачным образом в LLC из одного BSS в другой BSS (внутри одного и того же ESS).
В IEEE 802.11 относительные физические местоположения BSS на фиг. 3 не предполагаются, и возможны все следующие формы. BSS могут частично накладываться, и эта форма в общем случае используется для обеспечения непрерывного покрытия. BSS могут не быть физически соединены, и логические расстояния между BSS не имеют предела. BSS могут быть расположены в одной и той же физической позиции, и эта форма может быть использована для обеспечения избыточности. Одна (или более одной) сеть IBSS или ESS может быть физически расположена в том же самом пространстве, что и одна (или более одной) сеть ESS. Это может соответствовать форме сети ESS в случае, в котором произвольная сеть оперирует в местоположении, в котором присутствует сеть ESS, случае, в котором сети IEEE 802.11 различных организаций физически накладываются, или случае, в котором две или более различных политик доступа и безопасности необходимы в одном и том же местоположении.
Фиг. 4 изображает схему, показывающую примерную структуру системы WLAN. На фиг. 4 изображен пример BSS инфраструктуры, включающего в себя DS.
В примере с фиг. 4 BSS 1 и BSS2 составляют ESS. В системе WLAN STA является устройством, оперирующим согласно правилу MAC/PHY в IEEE 802.11. STA включают в себя STA, принадлежащие AP, и STA, не принадлежащие AP. STA, не принадлежащие AP, соответствуют устройствам, таким как мобильные телефоны, управляемые непосредственно пользователями. На фиг. 4 STA1, STA3 и STA4 соответствуют STA, не принадлежащим AP, и STA2 и STA5 соответствуют STA, принадлежащим AP.
В последующем описании STA, не принадлежащая AP, может называться терминалом, блоком беспроводной передачи/приема (WTRU), пользовательским оборудованием (UE), мобильной станцией (MS), мобильным терминалом или мобильной станцией абонента (MSS). AP является концепцией, соответствующей базовой станции (BS), узлу-B, улучшенному узлу-B (eNB), базовой приемопередающей системе (BTS) или фемто-BS в других областях беспроводной связи.
ПРОЦЕСС УСТАНОВЛЕНИЯ ЛИНИИ СВЯЗИ
ФИГ. 5 изображает схему для объяснения общего процесса установления линии связи.
Для того чтобы обеспечить возможность STA создать установление линии связи в сети и передавать/принимать данные по сети, STA должна выполнить процессы обнаружения сети, аутентификации, установления ассоциации, установления безопасности и т.д. Процесс установления линии связи может также называться процессом инициации сеанса или процессом установления сеанса. Дополнительно, обнаружение, аутентификация, ассоциация и установление безопасности процесса установления линии связи могут также называться процессом ассоциации.
Примерный процесс установления линии связи описан со ссылками на фиг. 5.
На этапе S510 STA может выполнять действие обнаружения сети. Действие обнаружения сети может включать в себя действие сканирования STA. То есть для того, чтобы осуществить доступ к сети, STA должна осуществить поиск доступной сети. STA необходимо определить совместимую сеть перед участием в беспроводной сети, и процесс определения сети, присутствующей в конкретной зоне, называется сканированием.
Сканирование классифицируется на активное сканирование и пассивное сканирование.
Фиг. 5 в качестве примера иллюстрирует действие обнаружения сети, включающее в себя процесс активного сканирования. STA, выполняющая активное сканирование, передает кадр пробного запроса для того, чтобы определить, какая AP присутствует в периферийной области во время перемещения между каналами, и ожидает ответ на кадр пробного запроса. Отвечающий элемент передает кадр пробного ответа в ответ на кадр пробного запроса к STA, которая передала кадр пробного запроса. Здесь отвечающим элементом может быть STA, которая наконец передала сигнальный кадр в BSS сканированного канала. Поскольку AP передает сигнальный кадр в BSS, AP является отвечающим элементом. В IBSS, поскольку STA из IBSS последовательно передают сигнальный кадр, отвечающий элемент не является тем же самым. Например, STA, которая передала кадр пробного запроса в канале #1 и приняла кадр пробного ответа в канале #1, сохраняет информацию, относящуюся к BSS, содержащуюся в принятом кадре пробного ответа, и перемещается к следующему каналу (например, каналу #2). Тем же самым образом, STA может выполнять сканирование (т.е. передачу и прием пробного запроса/ответа в канале #2).
Хотя это не показано на фиг. 5, действие сканирования может также осуществляться с использованием пассивного сканирования. STA, которая выполняет пассивное сканирование, ожидает прием сигнального кадра во время перемещения от одного канала к другому каналу. Сигнальный кадр является одним из управляющих кадров в IEEE 802.11. Сигнальный кадр периодически передается для указания присутствия беспроводной сети и обеспечивает возможность сканирования STA для поиска беспроводной сети и, таким образом, присоединяется к беспроводной сети. В BSS AP сконфигурирована для периодической передачи сигнального кадра и, в IBSS, STA в IBSS конфигурируются для последовательной передачи сигнального кадра. При приеме сигнального кадра сканирование STA сохраняет информацию, относящуюся к BSS, содержащуюся в сигнальном кадре, и записывает информацию сигнального кадра о каждом канале во время перемещения к другому каналу. При приеме сигнального кадра STA может сохранять информацию, относящуюся к BSS, содержащуюся в принятом сигнальном кадре, перемещаться к следующему каналу и выполнять сканирование на следующем канале с использованием того же самого способа.
Активное сканирование более выгодно, чем пассивное сканирование, в плане задержки и расхода мощности.
После обнаружения сети STA может выполнять процесс аутентификации на этапе S520. Процесс аутентификации может называться первым процессом аутентификации для того, чтобы явным образом отличить этот процесс от процесса установления безопасности с этапа S540.
Процесс аутентификации включает в себя процесс, в котором STA передает кадр запроса аутентификации к AP, и AP передает кадр ответа об аутентификации к STA в ответ на кадр запроса аутентификации. Кадр аутентификации, используемый для запроса/ответа аутентификации, соответствует кадру управления.
Кадр аутентификации может включать в себя информацию о номере алгоритма аутентификации, номере последовательности транзакции аутентификации, коде состояния, тексте проблемы, устойчивой сети безопасности (RSN), ограниченной циклической группе (FCG) и т.д. Вышеупомянутая информация, содержащаяся в кадре аутентификации, может соответствовать некоторым частям информации с возможностью включения в кадр запроса/ответа аутентификации и может быть замещена другой информацией или включать в себя дополнительную информацию.
STA может передавать кадр запроса аутентификации к AP. AP может определять, разрешать ли аутентификацию для соответствующей STA, на основе информации, содержащейся в принятом кадре запроса аутентификации. AP может обеспечивать результат обработки аутентификации к STA посредством кадра ответа об аутентификации.
После того как STA была успешно аутентифицирована, процесс ассоциации может осуществляться на этапе S530. Процесс ассоциации включает в себя процесс, в котором STA передает кадр запроса ассоциации к AP, и AP передает кадр ответа об ассоциации к STA в ответ на кадр запроса ассоциации.
Например, кадр запроса ассоциации может включать в себя информацию, ассоциированную с различными возможностями, интервал ожидания сигнала, идентификатор набора услуг (SSID), поддерживаемые скорости, поддерживаемые каналы, RSN, область мобильности, поддерживаемые операционные классы, запрос широкого вещания карты указания трафика (TIM), возможность взаимодействующих услуг и т.д.
Например, кадр ответа об ассоциации может включать в себя информацию, ассоциированную с различными возможностями, код состояния, ID ассоциации (AID), поддерживаемые скорости, набор параметров улучшенного распределенного доступа к каналу (EDCA), принятый указатель мощности канала (RCPI), принятый указатель отношения сигнала к помехе (RSNI), область мобильности, интервал времени ожидания (время возвращения ассоциации), параметр сканирования накладывающихся BSS, ответ широкого вещания TIM, карту качества услуг (QoS) и т.д.
Вышеупомянутая информация может соответствовать некоторым элементам информации с возможностью включения в кадр запроса/ответа ассоциации и может быть замещена другой информацией или включать в себя дополнительную информацию.
После того как STA была успешно ассоциирована с сетью, процесс установления безопасности может выполняться на этапе S540. Процесс установления безопасности с этапа S540 может называться процессом аутентификации на основе запроса/ответа ассоциации устойчивой сети безопасности (RSNA). Процесс аутентификации с этапа S520 может называться первым процессом аутентификации, и процесс установления безопасности с этапа S540 может также попросту называться процессом аутентификации.
Процесс установления безопасности с этапа S540 может включать в себя процесс установления частного ключа посредством 4-стороннего опознавания на основе, например, кадра расширяемого протокола аутентификации по LAN (EAPOL). Дополнительно, процесс установления безопасности может также выполняться согласно другим схемам безопасности, не определенным в стандартах IEEE 802.11.
РАЗВИТИЕ WLAN
Для преодоления ограничений скорости связи в WLAN, IEEE 802.11n в последнее время был установлен в качестве стандарта связи. IEEE 802.11n имеет целью увеличить сетевую скорость и надежность и расширить покрытие беспроводной сети. Более конкретным образом, IEEE 802.11n поддерживает высокую пропускную способность (HT) 540 Мбит/с или более. Для минимизации ошибок передачи и оптимизации скорости передачи данных, IEEE 802.11n основывается на MIMO с использованием множества антенн на каждом из передатчика и приемника.
С широкомасштабным обеспечением WLAN и разнообразных приложений с использованием WLAN, необходимость новой системы WLAN для поддержки более высокой скорости обработки, чем скорость обработки данных, поддерживаемая IEEE 802.11n, возникла в последнее время. Система WLAN следующего поколения, поддерживающая очень высокую пропускную способность (VHT), является одной из систем WLAN согласно IEEE 802.11, которые были в последнее время предложены для поддержки скорости обработки данных 1 Гбит/с или более в точке доступа к услуге (SAP) MAC, в качестве следующей версии (например, IEEE 802.11ac) системы WLAN согласно IEEE 802.11n.
Для того чтобы эффективно задействовать радиочастотный (RF) канал, система WLAN следующего поколения поддерживает схему многопользовательской (MU) MIMO-передачи, в которой множество STA одновременно осуществляет доступ к каналу. В соответствии со схемой MU MIMO-передачи, AP может одновременно передавать пакеты по меньшей мере одной MIMO-парной STA.
Дополнительно, была рассмотрена поддержка операций системы WLAN в неиспользуемом частотном спектре (WS). Например, технология для представления системы WLAN в TV WS, такая как полоса частот незанятости (например, полоса 54-698 МГц), ввиду перехода к цифровым TV от аналоговых TV была рассмотрена в соответствии со стандартом IEEE 802.11af. Однако это представлено только в иллюстративных целях, и WS может быть разрешенной полосой с возможностью использования главным образом только разрешенным пользователем. Разрешенный пользователь является пользователем, который имеет полномочия для использования разрешенной полосы, и может также называться разрешенным устройством, первичным пользователем, уполномоченным пользователем и т.д.
Например, AP и/или STA, оперирующая в WS, должна обеспечивать функцию для защиты разрешенного пользователя. В качестве примера, предполагая, что разрешенный пользователь, такой как микрофон, уже использовал конкретный канал WS, который является полосой частот, разделенной согласно правилам, для того, чтобы включать в себя конкретную полосу частот в полосе WS, AP и/или STA не может использовать полосу частот, соответствующую соответствующему каналу WS, для того, чтобы защитить разрешенного пользователя. Дополнительно, AP и/или STA должна остановить использование соответствующей полосы частот при условии, что разрешенный пользователь использует полосу частот, используемую для передачи и/или приема текущего кадра.
Таким образом, AP и/или STA необходимо определить, может ли конкретная полоса частот WS-полосы быть использована, иными словами, присутствует ли разрешенный пользователь в полосе частот. Схема для определения, присутствует ли разрешенный пользователь в конкретной полосе частот, называется обнаружением спектра. Схема обнаружения энергии, схема обнаружения подписи и т.д. используются в качестве механизма обнаружения спектра. AP и/или STA может определять, что полоса частот используется разрешенным пользователем, если интенсивность принятого сигнала превосходит предварительно определенное значение или если начальная часть DTV обнаруживается.
Межмашинная (M2M) технология связи была рассмотрена в качестве технологии связи следующего поколения. Технический стандарт для поддержки M2M-связи был разработан в качестве IEEE 802.11ah в системе WLAN согласно IEEE 802.11. M2M-связью называется схема связи, включающая в себя одну или несколько машин, или она может также называться связью машинного типа (MTC) или межмашинной связью. В этом случае машиной называется объект, который не требует непосредственного воздействия или вмешательства пользователя. Например, не только измерительное устройство или торговый автомат, включающий в себя модуль радиосвязи, но также пользовательское оборудование (UE), такое как интеллектуальный телефон с возможностью выполнения связи путем автоматического осуществления доступа к сети без воздействия/вмешательства пользователя, могут быть машинами. M2M-связь может включать в себя связь между устройствами (D2D) и связь между устройством и сервером приложений. В качестве примерной связи между устройством и сервером приложений, связь между торговым автоматом и сервером приложений, связь между устройством точки продажи (POS) и сервером приложений и связь между электрическим счетчиком, газовым счетчиком или счетчиком воды и сервером приложений. Приложения на основе M2M-связи могут включать в себя безопасность, транспортировку, медицинские услуги и т.д. В случае рассмотрения вышеупомянутых примеров применения, M2M-связь должна поддерживать нерегулярную передачу/прием малого количества данных на низкой скорости в среде, включающей в себя большое количество устройств.
Более конкретным образом, M2M-связь должна поддерживать большое количество STA. Хотя в текущий момент определенная система WLAN предполагает, что одна AP ассоциируется максимум с 2007 STA, способы для поддержки других случаев, в которых больше STA (например, около 6000 STA), чем 2007 STA, ассоциировано с одной AP, были рассмотренный в M2M-связи. Дополнительно, ожидается, что множество приложений для поддержки/запроса низкой скорости переноса присутствует в M2M-связи. Для того чтобы беспрепятственно поддерживать эти требования, STA в системе WLAN может распознавать присутствие или отсутствие данных, которые должны быть переданы ей, на основе TIM-элемента, и способы для уменьшения размера битового образа TIM были рассмотрены. Дополнительно, ожидается, что большой трафик, имеющий очень долгий интервал передачи/приема, присутствует в M2M-связи. Например, очень малое количество данных, такое как показания счетчиков электричества/газа/воды, должны быть переданы и приняты через долгие интервалы (например, каждый месяц). Соответственно, хотя количество STA, ассоциированных с одной AP, увеличивается в системе WLAN, способы для эффективной поддержки случая, в котором очень малое количество STA, каждая из которых включает в себя кадр данных для приема от AP в течение одного сигнального периода, были рассмотрены.
Как описано выше, технология WLAN быстро развивается, и не только вышеупомянутые примерные технологии, но также и другие технологии, включающие в себя установление прямой линии связи, улучшение потоковой пропускной способности среды, поддержку установления высокоскоростного и/или крупномасштабного исходного сеанса и поддержку расширенной полосы частот и рабочей частоты, разрабатываются.
МЕХАНИЗМ ДОСТУПА К СРЕДЕ
В системе WLAN на основе IEEE 802.11 базовый механизм доступа управления доступом к среде (MAC) является множественным доступом с опросом несущей с механизмом избегания конфликтов (CSMA/CA). CSMA/CA-механизм также называется распределенной функцией координирования (DCF) MAC согласно IEEE 802.11 и в сущности задействует механизм доступа "слушай перед тем как говорить". В этом типе механизма доступа, AP и/или STA может обнаруживать беспроводной канал или среду в течение предварительно определенной продолжительности времени (например, межкадрового пространства DCF (DIPS)) перед началом передачи. В результате обнаружения, если определяется, что среда находится в состоянии бездействия, AP и/или STA начинает передачу кадра с использованием среды. Тем временем, если обнаруживается, что среда находится в состоянии занятости, AP и/или STA не начинает свою передачу и может попытаться выполнить передачу кадра после установления и ожидания в течение продолжительности задержки (например, случайного периода откладывания передачи) для доступа к среде. Поскольку ожидается, что множество STA пытаются выполнить передачу кадра после ожидания в течение различных продолжительностей времени путем применения случайного периода откладывания передачи, конфликты могут быть минимизированы.
Протокол MAC согласно IEEE 802.11 обеспечивает гибридную функцию координирования (HCF) на основе DCF и функцию координирования точек (PCF). PCF называется схема выполнения периодического опрашивания посредством способа синхронного доступа на основе опрашивания так, чтобы все AP и/или STA приема могли принимать кадр данных. HCF включает в себя улучшенный распределенный доступ к каналу (EDCA) и управляемый доступ к каналу HCF (HCCA). EDCA является схемой доступа на основе состязания, используемой поставщиком для обеспечения кадра данных множеству пользователей. HCCA использует схему доступа к каналу без состязания, задействующую механизм опрашивания. HCF включает в себя механизм доступа к среде для улучшения QoS для WLAN, и QoS-данные могут передаваться как в период состязания (CP), так и в период без состязания (CFP).
Фиг. 6 изображает схему для объяснения процесса откладывания передачи.
n
Операции на основе случайного периода откладывания передачи далее будут описаны со ссылками на фиг. 6. Если среда в состоянии занятости или загруженности переходит в состояние незанятости, несколько STA могут пытаться передать данные (или кадры). В качестве способа для минимизации конфликта каждая STA может выбирать случайный отсчет откладывания передачи, ожидать в течение времени сегмента, соответствующего выбранному отсчету откладывания передачи, и затем пытаться начинать передачу данных или кадра. Случайный отсчет откладывания передачи может быть псевдослучайным целым и может быть установлен равным одному из значений от 0 до CW. В этом случае CW является значением параметра окна состязания. Хотя CWmin дано в качестве исходного значения параметра CW, исходное значение может быть удвоено в случае отказа передачи (например, в случае, в котором ACK для передачи кадра не принимается). Если значение параметра CW достигает CWmax, STA могут пытаться выполнить передачу данных, в то время как CWmax поддерживается, пока передача данных не будет успешна. Если данные были успешно переданы, значение параметра CW сбрасывается до CWmin. Желательно, чтобы CW, CWmin и CWmax были установлены равными 2-1 (где n=0, 1, 2,...).
Если процесс случайного откладывания передачи начинается, STA непрерывно отслеживает среду во время обратного отсчета сегмента откладывания передачи в ответ на определенное значение отсчета откладывания передачи. Если среда отслеживается как находящаяся в состоянии занятости, обратный отсчет останавливается и ожидает предварительно определенное время. Если среда находится в состоянии бездействия, оставшийся обратный отсчет перезапускается.
Как показано в примере с фиг. 6, если пакет, который должен быть передан к MAC в STA3, поступает в STA3, STA3 может подтверждать, что среда находится в состоянии незанятости в течение DIFS, и непосредственно начинать передачу кадра. Тем временем остальные STA отслеживают, находится ли среда в состоянии загруженности, и ожидают предварительно определенное время. В течение предварительно определенного времени, данные, которые должны быть переданы, могут возникать в каждой из STA1, STA2 и STA5. Если отслеживается, что среда находится в состоянии незанятости, каждая STA ожидает время DIFS и затем может выполнять обратный отсчет сегмента откладывания передачи в ответ на случайное значение отсчета откладывания передачи, выбранное каждой STA. Пример с фиг. 6 изображает, что STA2 выбирает самое низкое значение отсчета откладывания передачи и STA1 выбирает самое высокое значение отсчета откладывания передачи. То есть после того как STA2 завершает отсчет откладывания передачи, оставшееся время откладывания передачи STA5 во время начала передачи кадра более коротко, чем оставшееся время откладывания STA1. Каждая из STA1 и STA5 временно останавливает обратный отсчет, в то время как STA2 занимает среду, и ожидает предварительно определенное время. Если занятость STA2 завершена и среда повторно входит в состояние незанятости, каждая из STA1 и STA5 ожидает предварительно определенное время DIFS и перезапускает отсчет откладывания передачи. То есть после обратного отсчета остального времени откладывания передачи, соответствующего оставшемуся времени откладывания передачи, каждая из STA1 и STA5 может начинать передачу кадра. Поскольку оставшееся время откладывания передачи STA5 короче, чем у STA1, STA5 начинает передачу кадра. Тем временем данные, которые должны быть переданы, могут возникать даже в STA4, в то время как STA2 занимает среду. В этом случае, если среда находится в состоянии незанятости, STA4 может ожидать время DIFS, выполнять обратный отсчет в ответ на случайное значение отсчета откладывания передачи, выбранное таким образом, и затем начинать передачу кадра. Фиг. 6 в качестве примера изображает случай, в котором оставшееся время откладывания передачи STA5 идентично случайному значению отсчета откладывания передачи STA4 по случайности. В этом случае конфликт может происходить между STA4 и STA5. Тогда каждая из STA4 и STA5 не принимает ACK, в результате чего возникает отказ передачи данных. В этом случае каждая из STA4 и STA5 может увеличить значение CW в два раза, выбрать случайное значение отсчета откладывания передачи и затем выполнить обратный отсчет. Тем временем STA1 ожидает предварительно определенное время, в то время как среда находится в состоянии занятости ввиду передачи STA4 и STA5. Если среда находится в состоянии незанятости, STA1 может ожидать время DIFS и затем начинать передачу кадра после истечения оставшегося времени откладывания передачи.
ОПЕРАЦИЯ ОБНАРУЖЕНИЯ STA
Как описано выше, CSMA/CA-механизм включает в себя не только механизм обнаружения физической несущей, в котором AP и/или STA непосредственно обнаруживает среду, но также и механизм обнаружения виртуальной несущей. Механизм обнаружения виртуальной несущей может решать некоторые проблемы, такие как проблема скрытого узла, возникающая при доступе к среде. Для обнаружения виртуальной несущей, MAC системы WLAN может использовать вектор выделения сети (NAV). NAV является значением, используемым для указания времени, оставшегося до того, как AP и/или STA, которая в текущий момент использует среду или авторизована для использования среды, войдет в состояние доступности для другой AP и/или STA. Соответственно, значение, установленное для NAV, соответствует зарезервированному времени, в котором среда будет использована AP и/или STA, сконфигурированными для передачи соответствующего кадра. STA, принимающая NAV-значение, не обеспечивается возможностью выполнения доступа к среде в течение соответствующего зарезервированного времени. Например, NAV может быть установлен согласно значению поля "продолжительность" MAC-заголовка кадра.
Устойчивый механизм обнаружения конфликта был предложен для уменьшения вероятности конфликта. Это будет описано со ссылками на фиг. 7 и 8. Хотя действительный диапазон обнаружения несущей отличается от диапазона передачи, предполагается, что действительный диапазон обнаружения несущей идентичен диапазону передачи для удобности описания.
Фиг. 7 изображает схему для объяснения скрытого узла и раскрытого узла.
Фиг. 7(a) в качестве примера изображает скрытый узел. На фиг. 7(a) STA A связывается с STA B, и STA C имеет информацию, которая должна быть передана. Конкретным образом, STA C может определять, что среда находится в состоянии незанятости, при выполнении обнаружения несущей перед передачей данных к STA B, хотя STA A передает информацию к STA B. Это происходит ввиду того, что передача STA A (т.е. занятость среды) может не быть обнаружена в местоположении STA C. В этом случае STA B одновременно принимает информацию STA A и информацию STA C, в результате чего возникает конфликт. Здесь STA A может считаться скрытым узлом STA C.
Фиг. 7(b) в качестве примера изображает раскрытый узел. На фиг. 7(b) в ситуации, в которой STA B передает данные к STA A, STA C имеет информацию, которая должна быть передана к STA D. Если STA C выполняет обнаружение несущей, определяется, что среда занята ввиду передачи STA B. Таким образом, хотя STA C имеет информацию, которая должна быть передана к STA D, поскольку состояние занятости среды обнаружено, STA C должна ожидать в течение предварительно определенного времени, пока среда не окажется в состоянии незанятости. Однако, поскольку STA A в действительности располагается вне диапазона передачи STA C, передача от STA C может не вступать в конфликт с передачей от STA B с точки зрения STA A, так, что STA C избыточно входит в состояние готовности, пока STA B не остановит передачу. Здесь STA C называется раскрытым узлом STA B.
Фиг. 8 изображает схему для объяснения запроса на отправку (RTS) и разрешения отправки (CTS).
Для того чтобы эффективно задействовать механизм избегания конфликтов при вышеупомянутой ситуации с фиг. 7, существует возможность использовать короткий сигнальный пакет, такой как RTS и CTS. RTS/CTS между двумя STA может быть услышан периферийными STA, так, что периферийные STA могут учитывать, передается ли информация между двумя STA. Например, если STA, которая должна быть использована для передачи данных, передает RTS-кадр к STA, принимающей данные, STA, принимающая данные, может информировать периферийные STA, что сама будет принимать данные, путем передачи CTS-кадра к периферийным STA.
Фиг. 8(a) в качестве примера изображает способ для решения проблем скрытого узла. На фиг. 8(a) предполагается, что и STA A, и STA C готовы к передаче данных к STA B. Если STA A передает RTS к STA B, STA B передает CTS к каждой из STA A и STA C, расположенных вблизи STA B. В результате STA C ожидает предварительно определенное время, пока STA A и STA B не остановят передачу данных, тем самым избегая конфликта.
Фиг. 8(b) в качестве примера изображает способ для решения проблем раскрытого узла. STA C выполняет подслушивание передачи RTS/CTS между STA A и STA B так, чтобы STA C могла определить, что никакого конфликта не произойдет, несмотря на то, что STA C передает данные к другой STA (например, STA D). То есть STA B передает RTS всем периферийным STA, и только STA A, имеющая данные, которые действительно должны быть переданы, может передавать CTS. STA C принимает только RTS и не принимает CTS от STA A, так, чтобы могло быть распознано, что STA A расположена вне диапазона обнаружения несущей STA C.
УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ
Как описано выше, системе WLAN необходимо выполнить обнаружение канала перед тем, как STA выполняет передачу/прием данных. Операция постоянного обнаружения канала влечет непрерывный расход мощности STA. Расход мощности в состоянии приема не сильно отличается от расхода мощности в состоянии передачи. Непрерывное поддержание состояния приема может вовлечь большую нагрузку для STA ограниченной мощности (т.е. STA, оперирующей от аккумулятора). Таким образом, если STA поддерживает режим ожидания приема для того, чтобы непрерывно обнаруживать канал, мощность неэффективно расходуется без особых преимуществ в смысле пропускной способности WLAN. Для того чтобы решить вышеупомянутую проблему, система WLAN поддерживает режим управления энергопотреблением (PM) для STA.
PM-режим STA классифицируется на активный режим и режим экономии мощности (PS). STA в сущности оперирует в активном режиме. STA, оперирующая в активном режиме, поддерживает пробужденное состояние. В пробужденном состоянии STA может выполнять обычную операцию, такую как передача/прием кадра или сканирование канала. С другой стороны, STA, оперирующая в PS-режиме, сконфигурирована для переключения между спящим состоянием и пробужденным состоянием. В спящем состоянии STA оперирует с минимальной мощностью и не выполняет ни передачу/прием кадра, ни сканирование канала.
Поскольку расход мощности уменьшается пропорционально конкретному времени, в течение которого STA остается в спящем состоянии, время операции STA увеличивается. Однако невозможно передавать или принимать кадр в спящем состоянии так, чтобы STA не могло всегда оперировать в течение долгого периода времени. Если существует кадр, который должен быть передан к AP, STA, оперирующая в спящем состоянии, переключается в пробужденное состояние для передачи/приема кадра. С другой стороны, если AP имеет кадр, который должен быть передан к STA, STA в спящем состоянии не имеет возможности принять кадр и не может распознать присутствие кадра для приема. Соответственно, STA может быть необходимо переключиться в пробужденное состояние согласно конкретному периоду для того, чтобы распознать присутствие или отсутствие кадра, который должен быть передан к ней (или для того, чтобы принять кадр, если AP имеет кадр, который должен быть передан к ней).
Фиг. 9 изображает схему для объяснения PM-операции.
Со ссылкой на фиг. 9, AP 210 передает сигнальный кадр к STA, присутствующим в BSS, на интервалах предварительно определенного периода времени (S211, S212, S213, S214, S215 и S216). Сигнальный кадр включает в себя элемент информации TIM. Элемент информации TIM включает в себя буферизованный трафик, касающийся STA, ассоциированных с AP 210, и включает в себя информацию, указывающую, что кадр должен быть передан. Элемент информации TIM включает в себя TIM для указания кадра одноадресного вещания и карту указания трафика доставки (DTIM) для указания кадра многоадресного вещания или широкого вещания.
AP 210 может передавать DTIM единожды всегда, когда сигнальный кадр передается три раза. Каждая из STA1 220 и STA2 222 оперирует в режиме PS. Каждая из STA1 220 и STA2 222 переключается из спящего состояния в пробужденное состояние каждый интервал пробуждения предварительно определенного периода так, чтобы STA1 220 и STA2 222 могли быть сконфигурированы для приема элемента информации TIM, переданного от AP 210. Каждая STA может вычислять время начала переключения, в которое каждая STA может начинать переключение в пробужденное состояние, на основе ее собственного локального таймера. На фиг. 9 предполагается, что таймер STA идентичен таймеру AP.
Например, предварительно определенный интервал пробуждения может быть сконфигурирован таким образом, что STA1 220 может переключаться в пробужденное состояние для приема TIM-элемента на каждом сигнальном интервале. Соответственно, STA1 220 может переключаться в пробужденное состояние, когда AP 210 первый раз передает сигнальный кадр (S211). STA1 220 может принимать сигнальный кадр и получать элемент информации TIM. Если полученный TIM-элемент указывает присутствие кадра, который должен быть передан к STA1 220, STA1 220 может передавать кадр опроса сбережения энергии (PS-опрос), который запрашивает у AP 210 передачу кадра, к AP 210 (S221a). AP 210 может передавать кадр к STA1 220 в ответ на кадр PS-опроса (S231). STA1 220, которая приняла кадр, повторно переключается в спящее состояние и оперирует в спящем состоянии.
Когда AP 210 второй раз передает сигнальный кадр, поскольку состояние загруженности среды, в которой к среде осуществляется доступ другим устройством, получается, AP 210 может не передавать сигнальный кадр в течение точного сигнального интервала и может передавать сигнальный кадр в задержанное время (S212). В этом случае, хотя STA1 220 переключается в пробужденное состояние в ответ на сигнальный интервал, STA1 не принимает переданный с задержкой сигнальный кадр так, что она повторно входит в спящее состояние (S222).
Когда AP 210 третий раз передает сигнальный кадр, соответствующий сигнальный кадр может включать в себя TIM-элемент, сконфигурированный как DTIM. Однако, поскольку состояние загруженности среды дано, AP 210 передает сигнальный кадр в задержанное время (S213). STA1 220 переключается в пробужденное состояние в ответ на сигнальный интервал и может получать DTIM посредством сигнального кадра, переданного от AP 210. Предполагается, что DTIM, полученный STA1 220, не имеет кадра, который должен быть передан к STA1 220, и существует кадр для другой STA. В этом случае STA1 220 может подтверждать отсутствие кадра для приема в STA1 220 и повторно входит в спящее состояние так, чтобы STA1 220 могла оперировать в спящем состоянии. После передачи сигнального кадра AP 210 передает кадр к соответствующей STA (S232).
AP 210 четвертый раз передает сигнальный кадр (S214). Однако, поскольку было невозможно для STA1 220 получить информацию, касающуюся присутствия буферизованного трафика, ассоциированного с ней, через предыдущий дуплексный прием TIM-элемента, STA1 220 может регулировать интервал пробуждения для приема TIM-элемента. В качестве альтернативы, при условии, что сигнальная информация для координации значения интервала пробуждения STA1 220 содержится в сигнальном кадре, переданном от AP 210, значение интервала пробуждения STA1 220 может регулироваться. В этом примере, STA1 220, которая была переключена для приема TIM-элемента на каждый сигнальный интервал, может быть сконфигурирована для переключения в другое состояние операции, в котором STA1 220 пробуждается из спящего состояния единожды за каждые три сигнальных интервала. Таким образом, когда AP 210 передает четвертый сигнальный кадр (S214) и передает пятый сигнальный кадр (S215), STA1 220 сохраняет спящее состояние так, что она не может получить соответствующий TIM-элемент.
Когда AP 210 шестой раз передает сигнальный кадр (S216), STA1 220 переключается в пробужденное состояние и оперирует в пробужденном состоянии, так, чтобы STA1 220 могла получить TIM-элемент, содержащийся в сигнальном кадре (S224). TIM-элемент является DTIM, указывающей присутствие кадра широкого вещания. Соответственно, STA1 220 не передает кадр PS-опроса к AP 210 и может принимать кадр широкого вещания, переданный AP 210 (S234). Тем временем, интервал пробуждения, сконфигурированный для STA2 230, может быть дольше, чем интервал пробуждения STA1 220. Соответственно, STA2 230 может входить в пробужденное состояние в конкретное время (S215), когда AP 210 пятый раз передает сигнальный кадр и принимает TIM-элемент (S241). STA2 230 может распознавать присутствие кадра, который должен быть передан ей, посредством TIM-элемента и передавать кадр PS-опроса к AP 210 для запроса на передачу кадра (S241a). AP 210 может передавать кадр к STA2 230 в ответ на кадр PS-опроса (S233).
С целью управления режимом PS, показанным на фиг. 9, TIM-элемент может включать в себя либо TIM, указывающую присутствие или отсутствие кадра, который должен быть передан к STA, либо включать в себя DTIM, указывающую присутствие или отсутствие кадра широкого вещания/многоадресного вещания. DTIM может осуществляться посредством установления поля TIM-элемента.
Фиг. 10-12 изображают схемы для объяснения подробных операций STA, которые приняли TIM.
Со ссылкой на фиг. 10, STA переключается из спящего состояния в пробужденное состояние с целью приема сигнального кадра, включающего в себя TIM, от AP. STA может распознать присутствие буферизованного трафика, который должен быть передан ей, путем интерпретирования принятого TIM-элемента. После состязания с другими STA для осуществления доступа к среде для передачи кадра PS-опроса, STA может передавать кадр PS-опроса для запроса передачи кадра данных к AP. При приеме кадра PS-опроса, переданного от STA, AP может передавать кадр к STA. STA может принимать кадр данных и затем передавать ACK-кадр к AP в ответ на принятый кадр данных. После этого STA может повторно входить в спящее состояние.
Как изображено на фиг. 10, AP может оперировать согласно схеме немедленного ответа, в которой AP принимает кадр PS-опроса от STA и передает кадр данных по прошествии предварительно определенного времени (например, короткого межкадрового пространства (SIFS)). Тем временем, если AP не подготавливает кадр данных, который должен быть передан к STA в течение SIFS-времени после приема кадра PS-опроса, AP может оперировать согласно схеме отсроченного ответа, и это будет описано со ссылками на фиг. 11.
Операции STA с фиг. 11, в которых STA переключается из спящего состояния в пробужденное состояние, принимает TIM от AP и передает кадр PS-опроса к AP через состязание, идентичны операциям с фиг. 10. Даже при приеме кадра PS-опроса, если AP не подготавливает кадр данных в течение времени SIFS, AP может передавать ACK-кадр к STA вместо передачи кадра данных. Если кадр данных подготавливается после передачи ACK-кадра, AP может передавать кадр данных к STA после завершения состязания. STA может передавать ACK-кадр, указывающий, что кадр данных был успешно принят, к AP и переходить в спящее состояние.
Фиг. 12 изображает примерный случай, в котором AP передает DTIM. STA могут переключаться из спящего состояния в пробужденное состояние с целью приема сигнального кадра, включающего в себя DTIM-элемент, от AP. STA могут распознавать, что кадр многоадресного/широкого вещания будет передан посредством принятой DTIM. После передачи сигнального кадра, включающего в себя DTIM, AP может непосредственно передавать данные (т. е. кадр многоадресного/широкого вещания) без передачи/приема кадра PS-опроса. В то время как STA непрерывно сохраняют пробужденное состояние после приема сигнального кадра, включающего в себя DTIM, STA могут принимать данные и затем переключаться в спящее состояние после завершения приема данных.
СТРУКТУРА TIM
В способе операции и управления режима PS на основе протокола TIM (или DTIM), описанного со ссылками на фиг. 9-12, STA могут определять, должен ли кадр данных быть передан для STA, посредством идентификационной информации STA, содержащейся в TIM-элементе. Идентификационной информацией STA может быть информация, ассоциированная с AID, который должен быть выделен, когда STA ассоциируется с AP.
AID используется в качестве уникального ID каждой STA внутри одного BSS. Например, AID для использования в текущей системе WLAN, может быть выделен в виде одного из значений от 1 до 2007. В определенной в текущий момент системе WLAN, 14 бит для AID может быть выделено кадру, переданному от AP и/или STA. Хотя значение AID может быть назначено вплоть до 16383, значения 2008-16383 установлены для зарезервированных значений.
TIM-элемент согласно определению наследования не подходит для применения в M2M-приложении, через которое множество STA (например, более 2007 STA) ассоциировано с одной AP. Если стандартная структура TIM расширена без какого-либо изменения, поскольку размер битового образа TIM избыточно увеличивается, невозможно поддерживать расширенную структуру TIM с использованием формата кадра наследования, и расширенная структура TIM не подходит для M2M-связи, в которой применение низкой скорости переноса предусматривается. Дополнительно, ожидается, что присутствует очень малое количество STA, каждая из которых имеет кадр данных приема в течение одного сигнального периода. Таким образом, согласно примерному применению вышеупомянутой M2M-связи, поскольку ожидается, что большинство бит установлено на ноль (0), хотя размер битового образа TIM увеличивается, технология с возможностью эффективного сжатия битового образа необходима.
В наследуемой технологии сжатия битового образа последовательные значения 0 опускаются из передней части битового образа, и опущенный результат может быть определен как значение смещения (или начальной точки). Однако, хотя STA, каждая из которых включает в себя буферизованный кадр, малочисленны, если существует высокая разница между значениями AID соответственных STA, эффективность сжатия не высока. Например, предполагая, что только кадр, который должен быть передан к двум STA, имеющим значения AID, равные 10 и 2000, буферизуется, длина сжатого битового образа устанавливается равной 1990, но остальным частям за исключением обеих конечных частей, назначается ноль. Если меньше STA ассоциировано с одной AP, неэффективность сжатия битового образа не влечет серьезных проблем. Однако, если количество STA, ассоциированных с одной AP, увеличивается, такая неэффективность может ухудшать общую производительность системы.
С целью решения вышеупомянутых проблем, AID разделены на множество групп так, чтобы данные могли быть более эффективно переданы. Назначенный групповой ID (GID) выделяется каждой группе. AID, выделенные на групповой основе, будут описаны со ссылками на фиг. 13.
Фиг. 13(a) изображает схему, иллюстрирующую примерный AID на основе группы. На фиг. 13(a) несколько бит, расположенных в передней части битового образа AID, могут быть использованы для указания GID. Например, существует возможность обозначить четыре GID с использованием первых двух бит битового образа AID. Если полная длина битового образа AID равна N бит, первые два бита (B1 и B2) могут представлять GID соответствующего AID.
Фиг. 13(a) изображает схему, иллюстрирующую другой примерный AID на основе группы. 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 смещения и длины. Например, если GID 1 обозначен смещением A и длиной B, это означает, что AID от A до A+B-1 на битовом образе имеют GID 1. Например, фиг. 13(b) предполагает, что AID от 1 до N4 разделены на четыре группы. В этом случае AID, содержащиеся в GID 1, обозначаются значениями от 1 до N1, и AID, содержащиеся в этой группе, могут быть представлены смещением 1 и длиной N1. Далее AID, содержащиеся в GID 2, могут быть представлены смещением N1+1 и длиной 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.
Если вышеупомянутые AID на основе группы представлены, доступ к каналу может быть обеспечен в другом интервале времени согласно GID так, чтобы проблема, вызываемая недостаточным количеством TIM-элементов относительно большого количества STA, могла быть решена, и в то же время данные могли быть эффективно переданы/приняты. Например, в течение конкретного интервала времени доступ к каналу обеспечивается только для STA, соответствующих конкретной группе, и доступ к каналу для остальных STA может быть ограничен. Предварительно определенный интервал времени, в котором доступ только к конкретным STA обеспечен, может также называться окном ограниченного доступа (RAW).
Доступ к каналу на основе GID далее будет описан со ссылками на фиг. 13(c). Фиг. 13(c) в качестве примера иллюстрирует механизм доступа к каналу согласно сигнальному интервалу, когда AID разделены на три группы. Первый сигнальный интервал (или первое RAW) является конкретным интервалом, в котором канальный доступ к STA, соответствующей AID, содержащемуся в GID 1, обеспечивается и доступ к каналу STA, содержащихся в других GID, запрещается. Для осуществления этого, TIM-элемент, используемый только для AID, соответствующих GID 1, содержится в первом сигнале. TIM-элемент, используемый только для AID, соответствующих GID 2, содержится во втором сигнальном кадре. Соответственно, только канальный доступ к STA, соответствующим AID, содержащимся в GID 2, обеспечивается в течение второго сигнального интервала (или второго RAW). TIM-элемент, используемый только для AID, имеющих GID 3, содержится в третьем сигнальном кадре, так, чтобы канальный доступ к STA, соответствующим AID, содержащимся в GID 3, обеспечивался в течение третьего сигнального интервала (или третьего RAW). TIM-элемент, используемый только для AID, имеющих GID 1, содержится в четвертом сигнальном кадре так, чтобы канальный доступ к STA, соответствующим AID, содержащимся в GID 1, обеспечивался в течение четвертого сигнального интервала (или четвертого RAW). После этого только канальный доступ к STA, принадлежащим к конкретной группе, указанной TIM, содержащимся в соответствующем сигнальном кадре, может быть обеспечен в каждом из сигнальных интервалов, следующих после пятого сигнального интервала (или в каждом из RAW, следующих после пятого RAW).
Хотя фиг. 13(c) в качестве примера изображает, что порядок позволенных GID является циклическим или периодическим согласно сигнальному интервалу, объем настоящего изобретения не ограничивается этим. То есть только AID, содержащиеся в конкретных GID, могут содержаться в TIM-элементе, так, чтобы канальный доступ только к STA, соответствующим конкретным AID, был позволен в течение конкретного сегмента времени (например, конкретного RAW) и канальный доступ к остальным STA был запрещен.
Вышеупомянутая схема выделения AID на основе группы может также называться иерархической структурой TIM. То есть полное пространство AID разделяется на множество блоков, и канальный доступ к STA (т. е. STA конкретной группы), соответствующим конкретному блоку, имеющему любое из значений за исключением "0", может быть обеспечен. Таким образом, поскольку TIM большого размера разделяется на блоки/группы малого размера, STA может легко обслуживать информацию TIM, и блоками/группами может легко осуществляться управление согласно классу, QoS или использованию STA. Хотя фиг. 13 в качестве примера изображает 2-уровневый слой, иерархическая структура TIM, состоящая из двух или более уровней, может быть сконфигурирована. Например, полное пространство AID может разделяться на множество страничных групп, каждая страничная группа может разделяться на множество блоков, и каждый блок может разделяться на множество подблоков. В этом случае, согласно расширенной версии с фиг. 13(a), первые N1 бит битового образа AID могут представлять ID страницы (т. е. PID), следующие N2 бит могут представлять ID блока, следующие N3 бит могут представлять ID подблока, и остальные биты могут представлять позицию бит STA, содержащихся в подблоке.
УЛУЧШЕННЫЙ СПОСОБ ДОСТУПА К КАНАЛУ
Если AID на основе группы выделяются/управляются, STA, принадлежащие к конкретной группе, могут использовать канал только в "интервале группового доступа к каналу" (или RAW), выделенном соответствующей группе. Если STA поддерживает M2M-применение, трафик для STA характерным образом генерируется в течение долгого периода (например, несколько десятков минут или несколько часов). Поскольку такая STA не имеет необходимости часто поддерживать пробужденное состояние, STA желательно оперирует в спящем режиме в течение долгого времени и переходит в пробужденное состояние время от времени (т.е. желательно установить интервал пробуждения STA так, чтобы он был долгим). Таким образом, STA, имеющая интервал пробуждения с долгим периодом, может называться STA, оперирующей в "состоянии долгого сна" или в режиме "долгого сна". Следует заметить, что установление долгого периода пробуждения не всегда ограничено назначением M2M-связи и может применяться согласно состоянию STA или периферийной среды даже в общей операции WLAN.
Если интервал пробуждения устанавливается, STA может определять, истек ли интервал пробуждения, на основе ее локального таймера. Однако, поскольку низкозатратный осциллятор в общем случае используется в качестве локального таймера STA, вероятность возникновения ошибки высока и может сильнее увеличиваться с течением времени, если STA оперирует в режиме долгого сна. Таким образом, синхронизация времени STA, которая время от времени пробуждается, может не быть равна синхронизации времени AP. Например, хотя STA перешла в пробужденное состояние путем вычисления отметки времени, в которой она имеет возможность приема сигнала, STA не может в действительности принимать сигнал, переданный от AP, в эту отметку времени. То есть STA может пропускать сигнал ввиду дрейфа таймера, и такая проблема может часто возникать, когда STA оперирует в режиме долгого сна.
Фиг. 14-16 изображают схемы, иллюстрирующие примерные операции STA в случае, в котором устанавливается интервал группового доступа к каналу.
В одном примере с фиг. 14, STA3, принадлежащая к группе 3 (т.е. GID=3), может пробуждаться в интервале доступа к каналу, выделенном группе 1 (т.е. GID=1), и выполнять PS-опрос для запроса AP для передачи кадра. При приеме PS-опроса от STA, AP передает ACK-кадр к STA3. Если буферизованные данные, которые должны быть переданы к STA3, присутствуют, AP может обеспечивать информацию, указывающую данные (т. е. информацию, указывающую, что существуют данные, которые должны быть переданы), посредством ACK-кадра. Например, информация может быть указана путем установления значения 1-битного поля "больше данных" (или MD-поля), включенного в ACK-кадр, равным 1 (т.е. MD=1).
В этом случае, поскольку STA3 передала PS-опрос во время, принадлежащее к интервалу доступа к каналу группы 1, AP, которая распознала, что существуют данные, которые должны быть переданы к STA3, не передает данные непосредственно после передачи ACK-кадра и передает данные к STA3 в интервале доступа к каналу (доступ к каналу GID 3 с фиг. 14), выделенном группе 3, к которой STA3 принадлежит.
В отношении STA3, поскольку ACK-кадр, MD-поле которого установлено равным 1 (MD=1), был принят от AP, STA3 продолжает ожидать передачу данных от AP. То есть в примере с фиг. 14, поскольку STA3 не приняло сигнал непосредственно после пробуждения, STA3 передает PS-опрос к AP, руководствуясь предположением, что время пробуждения STA3, согласно вычислению на основе локальных часов STA3, может являться интервалом доступа к каналу, выделенным группе, к которой STA3 принадлежит, и данные, которые должны быть переданы к STA3, могут присутствовать. В качестве альтернативы, STA3 может передавать PS-опрос к AP для того, чтобы принимать данные, если существуют данные, которые должны быть переданы ей, путем любого изменения, руководствуясь предположением, что синхронизация времени может не быть верной ввиду операции в режиме долгого сна. ACK-кадр, принятый STA3 от AP, указывает, что существуют данные, которые должны быть переданы к STA3, и, таким образом, STA3 продолжает ожидать приема данных, руководствуясь предположением, что ее доступ к каналу разрешен. STA3 излишне потребляет мощность, хотя прием данных не разрешен, пока синхронизация времени не выполнена верным образом с использованием информации, включенной в следующий сигнал.
В частности, поскольку STA3, оперирующая в режиме долгого сна, не может часто принимать сигнал, STA3 может выполнять CCA (оценку состояния свободного канала) даже в интервале помимо ее интервала доступа к каналу, тем самым избыточно потребляя мощность.
Далее фиг. 15 в качестве примера изображает случай, в котором STA, имеющая GID 1 (т.е. принадлежащая к группе 1), пропускает сигнальный кадр на отметке времени пробуждения. То есть STA, которая не приняла сигнал, включающий в себя GID (или PID), выделенный ей, продолжает оставаться в пробужденном состоянии, пока сигнал, включающий в себя GID (или PID), выделенный ей, не будет принят. То есть даже если отметка времени пробуждения STA является интервалом доступа к каналу, выделенным STA, поскольку STA не подтвердила, включает ли TIM, переданная посредством сигнала, в себя ее GID (или PID), STA не имеет возможности знать, является ли соответствующая отметка времени интервалом доступа к каналу, выделенным ее группе.
Таким образом, в примере с фиг. 15, STA, переключаемая в пробужденное состояние из спящего режима, остается в пробужденном состоянии, пока четвертый сигнал, включающий в себя ее GID (т.е. GID 1), не принимается после отсутствия первого сигнала, тем самым генерируя избыточный расход мощности. Следовательно, STA могут принимать сигнал, включающий в себя GID 1, только после того, как мощность избыточно потребляется, и затем выполнять передачу RTS, прием CTS, передачу кадра данных и прием ACK.
Фиг. 16 изображает случай, в котором STA пробуждается в интервале доступа к каналу другой группы. Например, STA, имеющая GID 3, может пробуждаться в интервале доступа к каналу от GID 1. А именно, STA, имеющая GID 3, избыточно потребляет мощность, пока сигнал, соответствующий ее GID, не принимается после пробуждения. При приеме TIM, указывающей GID 3, в третьем сигнале, STA может распознать интервал доступа к каналу для ее группы и выполнить операции передачи данных и приема ACK после CCA посредством RTS и CTS.
RPS-ЭЛЕМЕНТ
Элемент набора параметров RAW (RPS) может включать в себя набор параметров, необходимых для ограниченного доступа к среде, только для группы STA. Фиг. 17(a) иллюстрирует формат RPS-элемента. Со ссылкой на фиг. 17(a), формат RPS-элемента может включать в себя поля назначения RAW для групп от группы 1 до группы N. Конкретным образом, N-е поле назначения RAW может включать в себя подполе указания PRAW, подполе указания одной группы, подполе указания PRAW, подполе группы RAW (опционально присутствует), подполе времени начала RAW, подполе продолжительности RAW, подполе настроек и подполе определения сегмента RAW. Подполе указания PRAW указывает, предназначено ли текущее поле назначения RAW-N для RAW или периодического RAW (PRAW). Если подполе указания PRAW установлено равным 0, это указывает, что текущее поле назначения RAW-N предназначено для RAW, и, если оно установлено равным 1, это указывает, что текущее поле назначения RAW-N предназначено для PRAW.
Фиг. 17(b) иллюстрирует конфигурацию назначения RAW-N, когда подполе указания PRAW устанавливается равным 0, и фиг. 17(c) иллюстрирует конфигурацию назначения RAW-N, когда подполе указания PRAW устанавливается равным 1. Подполе указания одной группы указывает, является ли группа RAW текущего назначения RAW той же самой, что и группа RAW предыдущего назначения RAW. Для исходного назначения RAW подполе указания одной группы устанавливается равным 0. Если подполе указания одной группы устанавливается равным 0, поле назначения RAW включает в себя, как изображено на фиг. 17(b), подполе группы RAW, подполе времени начала RAW, подполе продолжительности RAW, подполе настроек, подполе определения сегмента RAW, подполе указания канала и подполе нахождения AP в спящем режиме. Если подполе указания одной группы устанавливается равным 1, подполе группы RAW не появляется в текущем поле назначения RAW, и группа RAW является той же самой, что и предыдущая группа RAW.
Подполе группы RAW указывает AID для STA, ограниченный доступ которой разрешен в интервале RAW. Подполе группы RAW может включать в себя, как изображено на фиг. 18(a), подполе страничного индекса, подполе AID начала RAW и подполе AID конца RAW. Подполе страничного индекса указывает страничный индекс поднабора AID, подполе AID начала RAW указывает 11 наименее значащих бит (LSB) STA, имеющей самый низкий AID, выделенный RAW, и подполе AID конца RAW указывает 11 LSB STA, имеющей самый высокий AID. Подполе времени начала RAW указывает продолжительность от времени конца передачи сигнала до времени начала RAW, представленную в единицах времени (TU).
Фиг. 18(b) иллюстрирует подполе настроек. Подполе настроек указывает, что подполе указания PRAW установлено равным 0, и включает в себя подполе доступа страничных STA, подполе ограничения типа кадра и подполе указателя присутствия кадра выделения ресурсов.
Фиг. 18(c) иллюстрирует подполе определения сегмента RAW. На фиг. 18(c) подполе продолжительности сегмента указывает продолжительность сегмента времени эквивалентного интервала в RAW. Если значение подполя продолжительности сегмента равно значению поля продолжительности RAW, все STA в группе RAW выполняют состязание для доступа к среде во всех продолжительностях RAW. Подполе назначения сегмента указывает сегмент, выделенный STA, на основе местоположения в TIM-элементе. Подполе пересечения границы сегмента указывает, пересекать ли границу сегмента, для которой передача, которая выполняется посредством STA, выделяется.
ФОРМАТ КАДРА НАЗНАЧЕНИЯ РЕСУРСОВ
ФИГ. 19 изображает формат кадра назначения ресурсов согласно предшествующему уровню техники. Кадр назначения ресурсов может передаваться от AP в начальной части RAW, если ограниченный доступ к среде в BSS разрешен. Кадр назначения ресурсов может передаваться всем STA в RAW-группе для того, чтобы определить, есть ли буферизованные DL-данные для страничной STA, и для указания сегмента времени, выделенного для обеих продолжительностей услуг UL и DL. Кадр назначения ресурсов может включать в себя поле управления кадром, поле продолжительности, AID-поле, BSSID-поле, поле группы RAW, поле продолжительности RAW, поле назначения сегмента и CRC-поле. Поле продолжительности может указывать длину кадра назначения ресурсов и TA-поле может указывать частичный MAC-адрес AP, которая передает текущий кадр назначения ресурсов. BSSID-поле может указывать ID для определения BSS и поле группы RAW может указывать AID STA, выделенной для RAW. Поле продолжительности RAW может включать в себя информацию длины текущего RAW, в котором кадр назначения ресурсов передается.
Поле назначения сегмента обеспечивает адресную информацию STA/MU-группы STA и обеспечивает информацию сегмента доступа к каналу, соответствующую адресной информации. Поле назначения сегмента может включать в себя подполе UL/DL, указывающее информацию UL/DL-направления каждой STA, назначенной STA или MU-группы STA, подполе указателя группы, указывающее, предназначена ли информация для каждой STA или для MU-группы STA, подполе группового ID/частичного AID, включающее в себя информацию группового ID в случае MU-группы STA и включающее в себя информацию частичного AID соответствующей STA в случае каждой STA, и подполе начального смещения сегмента, включающее в себя информацию сегмента доступа к каналу. Когда только DL предполагается в MU MIMO, приложенном к MU-группе STA, подполе UL/DL резервируется. На фиг. 19 подполе UL/DL, подполе указателя группы, подполе группового ID и подполе начального смещения сегмента могут составлять поле назначения сегмента для MU-группы в виде одного блока. Дополнительно, подполе UL/DL, подполе указателя группы, подполе частичного AID и подполе начального смещения сегмента могут составлять поле назначения сегмента для каждой STA в виде одного блока. То есть поле назначения сегмента может включать в себя один или несколько блоков, где каждый блок предназначен либо для MU-группы STA, либо для каждой STA. Можно понять, что поле назначения сегмента включает в себя одно или несколько полей назначения сегмента (блоков), где каждое поле (блок) предназначено либо для MU-группы STA, либо для каждой STA. Соответственно, "блок единицы/блок назначения/блок", описанный далее, может составлять поле назначения сегмента и указывать поле назначения сегмента n (где n - целое число) либо для MU-группы STA, либо для каждой STA. То есть блоком для MU-группы далее будет называться поле назначения сегмента для MU-группы, и блоком для каждой STA далее будет называться поле назначения сегмента для каждой STA.
В случае поля назначения сегмента среди вышеописанных стандартных форматов кадра назначения ресурсов каждый блок единицы содержит фиксированное служебное сигнализирование общим объемом 2 бита для 1-битного подполя UL/DL и 1-битного подполя указателя группы. В особенности, ввиду 1-битного подполя указателя группы, количество бит с возможностью быть использованными для указания частичного AID каждой STA уменьшается. То есть подполе частичного AID, которое может состоять из 7 бит, сконфигурировано 6 битами. Поскольку частичный AID состоит из частичной информации AID, уменьшение на один бит имеет существенные эффекты (например, объявление ложной тревоги и т. д.). С учетом того факта, что STA, которым ресурсы выделяются, в общем случае включают в себя больше отдельных STA, чем STA из MU-группы, эффект уменьшения на один бит будет более существенный. Дополнительно, поскольку информация блока единицы сконфигурирована в восьмибитовых единицах, один дополнительный восьмибитовый байт может излишне требоваться или длина подполя начального смещения сегмента должна быть уменьшена, если частичный AID доставшегося размера должен быть сконфигурирован в процессе регулирования размера информации блока единицы.
Далее операции улучшенного формата кадра назначения ресурсов, STA из MU-группы, относящаяся к формату, и каждая STA/назначенная STA, относящаяся к формату, будут описаны с учетом вышеописанных утверждений согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. В последующем описании "блоком единицы/блоком назначения/блоком" называется поле назначения сегмента, блоком для MU-группы называется поле назначения сегмента для MU-группы, и блоком для каждой STA называется поле назначения сегмента для каждой STA, как упомянуто ранее.
ФОРМАТ КАДРА НАЗНАЧЕНИЯ РЕСУРСОВ СОГЛАСНО ВАРИАНТУ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В кадре назначения ресурсов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения блок для MU-группы STA может включать в себя конечное подполе вместо стандартного подполя UL/DL. А именно, если только DL предполагается только в MU MIMO, подполе UL/DL резервируется без использования. Иными словами, блок назначения доступа к каналу для MU-группы STA использует первый бит в качестве конечного бита (бита прерывания, указывающего конец блока MU-группы (EOM)), указывающего, что текущий блок является последним блоком для MU-группы STA.
Более конкретным образом, первый бит, т.е. конечное (или EOM) подполе, блока для MU-группы STA может указывать, является ли текущий блок последним блоком для MU-группы. Например, если конечное подполе устанавливается равным 0, это может указывать "нет прерывания/нет конца блока", т.е. указывать, что блок не является последним блоком для MU-группы и что присутствует последующий блок для MU-группы. Если конечное подполе устанавливается равным 1, это может указывать "прерывание/конец блока", т.е. указывать, что блок является последним блоком для MU-группы и что один или несколько блоков для каждой STA присутствует или никаких блоков для MU-группы не присутствует (Примерное значение бита конечного подполя может также, в свою очередь, быть использовано).
Для конечного подполя блоки для MU-группы, включающие в себя конечное подполе, последовательно локализуются первыми в начале блоков одного или нескольких полей назначения сегмента. Например, если всего три блока (два блока 2001 и 2002 для MU-групп и один блок 2003 для каждой STA) присутствует в кадре назначения ресурсов, как изображено на фиг. 20, блоки для MU-групп могут быть расположены в первом и втором блоке, начиная от первого блока из блоков кадра назначения ресурсов. Блок каждой STA может быть расположен после последнего блока для MU-группы. То есть блок для каждой STA выделяется после того, как все блоки для MU-групп выделяются. Посредством этой конфигурации подполе указателя группы может опускаться из блока для каждой STA, в то время как стандартный блок для каждой STA должен включать в себя подполе указателя группы. Иными словами, подполе указателя группы не является необходимым в каждом блоке для каждой STA, поскольку STA могут быть осведомлены, что конкретный блок является последним блоком для MU-группы STA посредством конечного подполя и что следующий блок, если присутствует, предназначен для блока для каждой STA.
Фиг. 20 изображает примерный формат кадра назначения ресурсов, включающий в себя вышеупомянутое конечное подполе.
Со ссылкой на фиг. 20, примерное поле назначения сегмента кадра назначения ресурсов включает в себя два блока 2001 и 2002 для MU-групп STA и один блок для каждой STA. Каждый из блоков для MU-групп STA включает в себя вышеупомянутое конечное подполе. Первый блок 2001 для MU-группы STA включает в себя значение конечного бита, установленное равным 0, поскольку блок 2001 не является последним блоком для MU-группы STA. Второй блок 2002 для MU-группы STA включает в себя значение конечного бита, установленное равным 1, поскольку блок 2002 является последним блоком для MU-группы STA. Можно увидеть, что блок для каждой STA включает в себя подполе UL/DL, подполе частичного AID и подполе начального смещения сегмента.
В вышеупомянутом примере STA может быть косвенно осведомлена, что первый бит первого блока является конечным подполем, а не полем UL/DL, посредством второго бита первого блока, установленного равным 1. STA может распознать, что блок для MU-группы STA дополнительно присутствует в последующем блоке, посредством конечного бита, установленного равным 0. STA может распознать, что первый бит второго блока является конечным подполем, посредством подполя указателя группы, установленного равным 1, во втором блоке для MU-группы STA. Посредством конечного подполя, установленного равным 1, STA может также быть осведомлена, что второй блок является последним блоком для MU-группы STA. Иными словами, STA может косвенно распознать, что, посредством конечного подполя, блок для каждой STA присутствует или никаких блоков назначения для MU-группы не присутствует после текущего блока. Поскольку STA распознает, что третий блок назначения является блоком для каждой STA, STA может определять, является ли соответствующая линия связи UL или DL, посредством первого бита третьего блока и судить о том, соответствуют ли следующие 7 бит его AID. Если 7 бит соответствуют AID STA, STA может определять сегмент, в котором доступ должен быть выполнен, посредством подполя начального смещения сегмента.
Фиг. 21 изображает случай, в котором кадр назначения ресурсов не включает в себя блок для MU-группы STA, то есть случай, в котором кадр назначения ресурсов включает в себя только один или несколько отдельных блоков, каждый блок для каждой STA, когда применяется вышеописанное конечное подполе. Как сказано выше, поскольку первый бит блока для MU-группы STA используется в качестве конечного подполя, подполе указателя группы не включено в блок для каждой STA. Соответственно, когда только блоки для каждой STA присутствуют без блока для MU-группы STA, поле назначения сегмента может быть сконфигурировано, как изображено на фиг. 21. Блок для MU-группы STA и блок для каждой STA могут быть равны по размеру и/или общим структурам назначения, но подробные конфигурации поля могут быть определены другим образом.
А именно, на фиг. 21 присутствие или отсутствие блока для MU-группы STA должно быть определено/указано в текущем кадре назначения ресурсов. Для этих целей кадр назначения ресурсов может включать в себя указатель, указывающий, присутствует ли блок для MU-группы STA.
То есть кадр назначения ресурсов согласно варианту осуществления настоящего изобретения может включать в себя указатель MU-группы, указывающий, присутствует ли блок для MU-группы STA в текущем кадре назначения ресурсов. Фиг. 22 изображает кадр назначения ресурсов, включающий в себя указатель MU-группы 2201. Со ссылкой на фиг. 22, кадр назначения ресурсов согласно варианту осуществления настоящего изобретения может включать в себя 1-битный указатель 2201 MU-группы непосредственно перед полем для назначения сегмента. Очевидно, что указатель MU-группы в кадре назначения ресурсов может быть расположен в другой позиции.
В качестве другого примера, RAW перед кадром назначения ресурсов может включать в себя бит указания, указывающий, что назначение ресурса будет выполняться ввиду присутствия MU-группы STA в соответствующем сигнальном интервале. То есть присутствие или отсутствие MU-группы STA может быть указанно посредством указателя.
В качестве другого примера, если место для содержания указателя MU-группы не является достаточным в кадре назначения ресурсов, указатель MU-группы может быть включен в элемент информации RPS, переданный от AP, перед передачей кадра назначения ресурсов, так, чтобы могло быть указано, присутствует ли MU-группа (STA). Если информация назначения доступа к каналу для MU-группы (STA) включена в конкретное поле назначения RAW-N в элементе информации RPS, указатель (MU) группы может быть указан в поле назначения RAW-N так, чтобы STA могла распознать кадр назначения ресурсов в течение последующего декодирования.
Если присутствие или отсутствие блока для MU-группы STA указывается посредством указателя MU-группы (или бита указания), блок для MU-группы STA не обязательно должен включать в себя подполе указателя группы. То есть, как изображено на фиг. 23, каждый из блоков 2301 и 2302 для MU-групп STA может включать в себя конечное подполе, подполе группового ID и подполе начального смещения сегмента.
Далее будут описаны операции STA из MU-группы и каждой STA, принимающей вышеописанный кадр назначения ресурсов, согласно настоящему изобретению. То есть следующее описание основано на кадре назначения ресурсов, включающем в себя вышеописанные конфигурации, как изображено на фиг. 24. Более подробно, кадр назначения ресурсов с фиг. 24 включает в себя указатель MU-группы, указывающий, включает ли в себя текущий кадр назначения ресурсов блок для MU-группы STA и включает ли в себя блок для MU-группы STA конечное подполе, подполе группового ID и подполе начального смещения сегмента. Дополнительно, блок для каждой STA включает в себя подполе UL/DL, подполе частичного AID, и подполе начального смещения сегмента. Хотя фиг. 24 в качестве примера изображает случай, в котором кадр назначения ресурсов включает в себя множество блоков для MU-группы STA и блок для каждой STA, кадр назначения ресурсов может включать в себя только поле назначения сегмента для каждой STA, когда указатель MU-группы указывает, что кадр назначения ресурсов не включает в себя блок для MU-группы STA. Если указатель MU-группы указывает, что кадр назначения ресурсов включает в себя блок для MU-группы STA, кадр назначения ресурсов может включать в себя по меньшей мере один блок для MU-группы STA и ноль или более блоков для каждой STA. В целях удобства, если поле указателя группы устанавливается равным 1, описание будет дано исходя из допущения, что кадр назначения ресурсов включает в себя блок для MU-группы STA. Термин "поле назначения сегмента" используется вместо термина "блок", описанного выше.
ОПЕРАЦИЯ STA ИЗ MU-ГРУППЫ, ПРИНИМАЮЩЕЙ КАДР НАЗНАЧЕНИЯ РЕСУРСОВ СОГЛАСНО ВАРИАНТУ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Со ссылкой на фиг. 25, при приеме кадра назначения ресурсов (S2501) STA из MU-группы проверяет поле указателя группы, содержащееся в кадре назначения ресурсов (S2502). Если поле указателя группы установлено равным 1, т. е. если поле указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы STA присутствует в кадре назначения ресурсов, STA из MU-группы может определять начальное смещение сегмента на основе поля назначения сегмента. Конкретным образом, если поле указателя MU-группы установлено равным 1, STA из MU-группы определяет, установлено ли значение первого бита (конечное подполе) поля назначения сегмента равным 0 (S2503).
Если значение первого бита равно 0, STA из MU-группы распознает, что поле назначения сегмента для MU-группы STA дополнительно присутствует (S2504), и определяет, соответствует ли следующее подполе (подполе группового ID) после подполя, соответствующего первому биту, ее групповому ID (S2505). То есть STA из MU-группы сравнивает подполе группового ID с ее групповым ID. В результате определения/сравнения, если подполе группового ID соответствует групповому ID STA из MU-группы, STA из MU-группы может проверять время начала доступа к среде из подполя начального смещения сегмента, которое является следующим подполем после подполя группового ID (S2506), и передавать кадр PS-опроса во время начала доступа к среде. Если групповой ID подполя группового ID не равен групповому ID STA из MU-группы на этапе S2505, STA из MU-группы может проверять следующее поле назначения сегмента (S2508).
Если значение первого бита поля назначения сегмента не равно 0 на этапе S2503, STA из MU-группы распознает, что текущее поле назначения сегмента является ее последним блоком (полем назначения сегмента) (S2510), и определяет, соответствует ли подполе группового ID ее групповому ID (S2505). То есть STA из MU-группы сравнивает подполе группового ID с ее групповым ID. В результате определения/сравнения, если подполе группового ID соответствует групповому ID STA из MU-группы, STA из MU-группы может распознавать время начала доступа к среде из подполя начального смещения сегмента, которое является следующим подполем после подполя группового ID (S2511), и передавать кадр PS-опроса во время начала доступа к среде (S2512). Если поле группового ID не соответствует групповому ID STA из MU-группы на этапе S2510, поскольку STA из MU-группы осведомлена, что поле назначения сегмента для MU-группы STA не присутствует после текущего поля назначения сегмента, STA из MU-группы не выполняет обработку, такую как дополнительное сравнение для обнаружения назначения сегмента, и заканчивает операцию (S2513).
Если значение поля указателя группы не равно 1 на этапе S2502, т. е. если значение поля указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы STA не присутствует в текущем кадре назначения ресурсов, STA игнорирует поле(-я) назначения сегмента, включенное в кадр назначения ресурсов (S2514).
ОПЕРАЦИИ КАЖДОЙ/НАЗНАЧЕННОЙ STA, ПРИНИМАЮЩЕЙ КАДР НАЗНАЧЕНИЯ РЕСУРСОВ, СОГЛАСНО ВАРИАНТУ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
ФИГ. 26 изображает операцию каждой STA (т. е. STA независимо от MU-группы), принимающей кадр назначения ресурсов, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Каждая STA принимает кадр назначения ресурсов согласно варианту осуществления настоящего изобретения (S2601) и определяет, установлено ли поле указателя группы равным 1 (S2602). Если поле указателя группы установлено равным 1, т. е. если поле указателя группы указывает, что поле назначения сегмента для MU-группы STA присутствует в кадре назначения ресурсов, каждая STA может определять начальное смещение сегмента посредством первого бита поля назначения сегмента для MU-группы STA. Поскольку первый бит поля назначения сегмента для MU-группы STA, то есть конечное подполе, указывает, является ли текущее поле назначения сегмента последним полем назначения сегмента для MU-группы STA, STA может распознать, будет ли поле назначения сегмента для MU-группы STA продолжено. Иными словами, STA нет необходимости сравнивать ID и/или определять начальное смещение сегмента в отношении поля назначения сегмента, имеющего конечное подполе, установленное равным 1, и предыдущих полей назначения сегмента. STA может выполнять сравнение ID и/или определение начального смещения сегмента в отношении полей назначения сегмента, начиная от следующего поля назначения сегмента после поля назначения сегмента, имеющего конечное подполе, установленное равным 1.
Далее, если поле указателя группы устанавливается равным 1, STA определяет, является ли значение первого бита поля назначения сегмента равным 0 (S2603). Если первый бит поля назначения сегмента равен 0, STA распознает, что поле назначения сегмента для MU-группы дополнительно присутствует (S2604), и игнорирует другие подполя текущего поля назначения сегмента (или не выполняет сравнение) (S2605). Затем STA проверяет следующее поле назначения сегмента (т. е. возвращается к этапу S2603) (S2606). Если конечный бит поля назначения сегмента не равен 0 на этапе S2603, STA распознает, что текущее поле назначения сегмента является последним полем назначения сегмента для MU-группы (S2607), и игнорирует другие подполя текущего поля назначения сегмента (S2608).
Если последующее поле назначения сегмента присутствует, STA проверяет следующее поле назначения сегмента (S2609). В этом случае, поскольку STA распознает, что следующее поле назначения сегмента является полем назначения сегмента для каждой STA, STA распознает первое подполе поля назначения сегмента как подполе UL/DL и проверяет битовое значение (S2610). STA определяет, равно ли следующее подполе, то есть подполе частичного AID, ее AID (S2611). Если AID равны, STA проверяет время начала доступа к среде из подполя начального смещения сегмента (S2612). Далее STA может передавать кадр PS-опроса к AP во время начала доступа к среде (S2613). Если AID не являются одними и теми же на этапе S2611, STA проверяет следующее поле назначения сегмента (когда оно присутствует) (S2609).
Вышеописанные различные варианты осуществления настоящего изобретения могут применяться независимо или два или более его вариантов осуществления могут применяться одновременно.
Фиг. 27 изображает структурную схему, иллюстрирующую радио-устройство согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
AP 10 может включать в себя процессор 11, память 12 и приемопередатчик 13. STA 20 может включать в себя процессор 21, память 22 и приемопередатчик 23. Приемопередатчики 13 и 23 могут передавать/принимать радиосигналы и могут осуществлять физический слой на основе системы IEEE 802. Процессоры 11 и 21 соединены с приемопередатчиками 13 и 21, соответственно, и могут осуществлять физический слой и/или MAC-слой на основе системы IEEE 802. Процессоры 11 и 21 могут быть сконфигурированы для выполнения операций согласно вышеописанным различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Модули для осуществления операций AP и STA согласно вышеописанным различным вариантам осуществления настоящего изобретения могут сохраняться в средствах 12 и 22 памяти и могут осуществляться процессорами 11 и 21. Средства 12 и 22 памяти могут быть включены в процессоры 11 и 21 или могут быть установлены снаружи от процессоров 11 и 21 для подключения известными средствами к процессорам 11 и 21.
Общие конфигурации AP и STA могут осуществляться так, чтобы вышеописанные различные варианты осуществления настоящего изобретения могли независимо применяться или два или более его вариантов осуществления могли одновременно применяться, и повторное описание опускается в целях ясности.
Вышеописанные варианты осуществления могут осуществляться различными средствами, например аппаратными средствами, программно-аппаратными средствами, программными средствами или их комбинацией.
В аппаратной конфигурации способ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может осуществляться одной или несколькими специализированными интегральными цепями (ASIC), процессорами цифровых сигналов (DSP), обрабатывающими устройствами цифровых сигналов (DSPD), программируемыми логическими устройствами (PLD), программируемыми пользователем вентильными матрицами (FPGA), процессорами, средствами управления, микроконтроллерами или микропроцессорами.
В программно-аппаратной или программной конфигурации способ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может осуществляться в форме модулей, процедур, функций и т. д., выполняющих вышеописанные функции или операции. Программный код может храниться в блоке памяти и исполняться процессором. Блок памяти может быть расположен внутренним или внешним образом для процессора и может передавать и принимать данные к и от процессора через различные известные средства.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения было дано, чтобы обеспечить возможность специалистам в данной области техники осуществлять и применять изобретение на практике. Хотя изобретение было описано со ссылками на предпочтительные варианты осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что различные модификации и вариации могут быть осуществлены в настоящем изобретении без выхода за пределы сущности или объема изобретения, описанного в прилагаемой формуле изобретения. Соответственно, изобретение не должно ограничиваться конкретными вариантами осуществления, описанными здесь, но ему должен соответствовать самый широкий объем, согласующийся с принципами и новыми признаками, раскрываемыми здесь.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Хотя вышеупомянутые различные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны на основе системы согласно IEEE 802.11, варианты осуществления могут применяться тем же самым образом к различным системам мобильной связи.