СПОСОБ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛА СТАНЦИИ, РАБОТАЮЩЕЙ В РЕЖИМЕ ЭКОНОМИИ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭТОГО
METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEPTION OF SIGNALS OF STATION, OPERATING IN POWER SAVING MODE IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM, AND DEVICE FOR IT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[1] Нижеследующее описание относится к системе беспроводной связи, а конкретнее, к способу для передачи и приема сигнала станции (STA), работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной локальной сети (LAN), и к устройству для поддержки этого.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[2] В последнее время в связи с развитием технологии передачи информации разработаны различные технологии беспроводной связи. Среди прочих беспроводная локальная сеть (WLAN) дает возможность беспроводного доступа к Интернету с использованием портативного терминала, например персонального цифрового помощника (PDA), переносного компьютера, портативного мультимедийного проигрывателя (PMP) дома, на предприятии или в определенной области предоставления услуг на основе радиочастотной технологии.
[3] Чтобы преодолеть ограничения в скорости связи, которые отмечены в качестве слабого места WLAN, в недавних технических стандартах представлена система для увеличения скорости и надежности сети и расширения расстояния беспроводной сети. Например, в IEEE 802.11n представлена технология со многими входами-выходами (MIMO), использующая несколько антенн на передатчике и приемнике, чтобы поддерживать высокую пропускную способность (HT) с максимальной скоростью передачи данных в 540 Мбит/с или больше, чтобы минимизировать ошибки передачи и оптимизировать скорость передачи данных.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
[4] В настоящем изобретении раскрывается способ и устройство для предоставления большего интервала ожидания станции (STA), работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной связи, а конкретнее – в системе беспроводной локальной сети (LAN).
[5] Технические проблемы, решаемые настоящим изобретением, не ограничиваются вышеупомянутыми техническими проблемами, и другие технические проблемы, которые не описываются в этом документе, станут очевидны специалистам в данной области техники из нижеследующего описания.
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
[6] Задачу настоящего изобретения можно решить путем предоставления способа для передачи сигнала станции (STA), работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной связи, включающего в себя передачу по меньшей мере одного из кадра PS-Poll или инициирующего кадра в соответствии с первым периодом времени, причем к первому периоду времени применяется унифицированный масштабный коэффициент, и при этом унифицированный масштабный коэффициент обычно применяется ко второму периоду времени, в течение которого STA воздерживается от передачи кадра к точке доступа (AP) при поддержании состояния ассоциации.
[7] В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется способ для приема сигнала станции (STA), работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной связи, включающий в себя переключение в активное состояние, чтобы принять сигнальный кадр, и прием сигнального кадра, причем к первому периоду времени применяется унифицированный масштабный коэффициент для переключения в активное состояние, и при этом унифицированный масштабный коэффициент обычно применяется ко второму периоду времени, в течение которого STA воздерживается от передачи кадра к точке доступа (AP) при поддержании состояния ассоциации.
[8] Вышеописанные аспекты настоящего изобретения могут включать в себя следующие признаки.
[9] Унифицированный масштабный коэффициент обычно может применяться к вычислению интервала ожидания управления беспроводной сетью (WNM).
[10] Первый период времени может быть интервалом прослушивания, а второй период времени может быть максимальным периодом бездействия базового набора служб (BSS).
[11] Унифицированный масштабный коэффициент может применяться путем умножения значения, включенного в поле интервала прослушивания, значения, включенного в элемент максимального периода бездействия BSS, и значения, включенного в элемент режима ожидания WNM, на унифицированный масштабный коэффициент.
[12] STA может умножать коэффициент расширения основной единицы при применении унифицированного масштабного коэффициента к значению, включенному в поле интервала прослушивания, значению, включенному в элемент максимального периода бездействия BSS, и значению, включенному в элемент режима ожидания WNM.
[13] Коэффициент расширения основной единицы может быть 1000 TU/BI, когда унифицированный масштабный коэффициент применяется к значению, включенному в поле интервала прослушивания, может быть 1, когда унифицированный масштабный коэффициент применяется к значению, включенному в элемент максимального периода бездействия BSS, и может быть 1000 TU/DI, если унифицированный масштабный коэффициент применяется к значению, включенному в элемент режима ожидания WNM, где TU равен 1024 мкс, BI является сигнальным интервалом, и DI является интервалом сообщения индикации трафика доставки (DTIM).
[14] Основной единицей значения, включенного в поле интервала прослушивания, может быть BI, основной единицей значения, включенного в элемент максимального периода бездействия BSS, может быть 1000 TU, и основной единицей значения, включенного в элемент режима ожидания WNM, может быть DI.
[15] Интервал прослушивания может определяться на основе максимального периода бездействия BSS, включенного в кадр ответа проверки, принятый от AP.
[16] Кадр ответа проверки может быть ответом на кадр запроса проверки, включающим в себя предпочтение, связанное с максимальным периодом бездействия BSS у STA и унифицированным масштабным коэффициентом.
[17] STA может передавать интервал прослушивания к AP посредством кадра запроса повторной ассоциации.
[18] Интервал прослушивания может определяться на основе максимального периода бездействия BSS, включенного в кадр ответа ассоциации, принятый от AP.
[19] Интервал прослушивания может определяться на основе максимального периода бездействия BSS, включенного в сигнальный кадр, принятый от AP.
[20] STA может определять интервал прослушивания после приема сигнального кадра, включающего в себя максимальный период бездействия BSS.
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
[21] В соответствии с настоящим изобретением можно эффективно предоставлять больший интервал ожидания станции (STA), работающей в режиме экономии энергии.
[22] Результаты настоящего изобретения не ограничиваются вышеописанными результатами, и другие результаты, которые не описываются в этом документе, станут очевидны специалистам в данной области техники из нижеследующего описания.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[23] Прилагаемые чертежи, которые включаются для обеспечения дополнительного понимания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципа изобретения. На чертежах:
Фиг. 1 - схема, показывающая примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 2 - схема, показывающая другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 3 - схема, показывающая другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 4 - схема, показывающая примерную структуру системы беспроводной локальной сети (WLAN);
Фиг. 5 - схема, показывающая структуру канального уровня и физического уровня в системе IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая общий процесс установления линии связи в системе WLAN, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 7 - схема, показывающая формат кадра MAC в системе IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 8 - схема, показывающая формат HT у поля управления HT в кадре MAC из фиг. 7;
Фиг. 9 - схема, показывающая формат VHT у поля управления HT в кадре MAC из фиг. 7;
Фиг. 10 - схема, показывающая кадр PPDU в системе IEEE 802.11n, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 11 - схема, показывающая формат кадра PPDU VHT в системе IEEE 802.11ac, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 12 - схема, иллюстрирующая процесс задержки в системе беспроводной LAN, к которой применимо настоящее изобретение;
Фиг. 13 - схема, иллюстрирующая скрытый узел и открытый узел;
Фиг. 14 - схема, иллюстрирующая запрос на передачу (RTS) и готовность к передаче (CTS);
Фиг. 15 - схема, показывающая отношение между межкадровыми интервалами (IFS);
Фиг. 16 - схема, иллюстрирующая операцию управления электропитанием;
Фиг. 17 - 19 - схемы, иллюстрирующие работу станции (STA), которая принимает карту индикации трафика (TIM);
Фиг. 20 - схема, иллюстрирующая идентификатор ассоциации (AID) на основе групп;
Фиг. 21 - схема, иллюстрирующая интервал прослушивания;
Фиг. 22 - схема, иллюстрирующая максимальный период бездействия BSS;
Фиг. 23 - схема, иллюстрирующая один вариант осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 24 - блок-схема, показывающая конфигурацию беспроводного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[24] Сейчас будет сделана подробная ссылка на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на прилагаемых чертежах. Изложенное ниже подробное описание применительно к прилагаемым чертежам предназначено в качестве описания примерных вариантов осуществления и не предназначено для представления только тех вариантов осуществления, в которых можно применить на практике идеи, объясненные в этих вариантах осуществления. Подобное описание включает в себя подробности с целью обеспечения понимания настоящего изобретения. Тем не менее, специалистам в данной области техники будет очевидно, что эти идеи могут быть реализованы и осуществлены на практике без этих характерных подробностей.
[25] В некоторых случаях общеизвестные структуры и устройства пропускаются, чтобы избежать затруднения понимания идей настоящего изобретения, а важные функции структур и устройств показаны в виде блок-схем. Одинаковые номера ссылок будут использоваться на чертежах, чтобы ссылаться на одинаковые или похожие части.
[26] Следует отметить, что специфические термины, раскрытые в настоящем изобретении, предлагаются для удобства описания и лучшего понимания настоящего изобретения, и использование этих специфических терминов можно заменить другим форматом в рамках технического объема или сущности настоящего изобретения.
го
[27] Примерные варианты осуществления настоящего изобретения поддерживаются документами стандартов, раскрытыми по меньшей мере для одной из систем радиодоступа, включающих в себя систему 802 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), систему Проекта партнерства 3 поколения (3GPP), Систему долгосрочного развития (LTE) 3GPP и систему 3GPP2. В частности, этапы или части, которые не описываются для понятного раскрытия технической идеи настоящего изобретения, могут подкрепляться вышеупомянутыми документами в вариантах осуществления настоящего изобретения. Вся терминология, используемая в этом документе, может подкрепляться по меньшей мере одним из вышеупомянутых документов.
[28] К ряду технологий беспроводного доступа могут применяться следующие технологии, например, CDMA (Множественный доступ с кодовым разделением каналов), FDMA (Множественный доступ с частотным разделением каналов), TDMA (Множественный доступ с временным разделением каналов), OFDMA (Множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов), SC-FDMA (Множественный доступ с разделением каналов по частоте на одной несущей) и т.п. CDMA может быть реализован как беспроводная технология (или радиотехнология), например UTRA (Универсальный наземный радиодоступ) либо CDMA2000. TDMA может быть реализован как беспроводная технология (или радиотехнология), например GSM (Глобальная система мобильной связи)/GPRS (Общая служба пакетной радиопередачи)/EDGE (Повышенные скорости передачи данных для развития GSM). OFDMA может быть реализован как беспроводная технология (или радиотехнология), например стандарт 802.11 (Wi-Fi) Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20 и E-UTRA (Усовершенствованный UTRA). UTRA является частью UMTS (Универсальная система мобильных телекоммуникаций). LTE (Система долгосрочного развития) 3GPP (Проект партнерства 3-го поколения) является частью E-UMTS (Усовершенствованная UMTS), которая использует E-UTRA. LTE 3GPP применяет OFDM на нисходящей линии связи и применяет SC-FDMA на восходящей линии связи. LTE-Advanced (LTE-A) является усовершенствованной версией LTE 3GPP.
[29] Для ясности нижеследующее описание сосредоточено на системе LTE 3GPP и LTE-A 3GPP. Однако технические признаки настоящего изобретения ей не ограничиваются.
[30] ОБЩАЯ СИСТЕМА
[31] Фиг. 1 - схема, показывающая примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение.
[32] Структура IEEE 802.11 может состоять из множества компонентов, и мобильность поддерживающей беспроводную локальную сеть (WLAN) станции (STA), прозрачная для верхнего уровня, может обеспечиваться путем взаимодействия между теми компонентами. Базовый набор служб (BSS) может соответствовать базовому составляющему блоку в LAN IEEE 802.11. На фиг. 1 присутствуют два BSS (BSS1 и BSS2), и каждый BSS включает в себя две STA в качестве членов (STA1 и STA2 включаются в BSS1, а STA3 и STA4 включаются в BSS2). На фиг. 1 эллипс, указывающий BSS, указывает зону обслуживания, в которой поддерживают связь STA, включенные в BSS. Эта область может называться базовой областью служб (BSA). Если STA выходит из BSA, то STA не может взаимодействовать непосредственно с другими STA в BSA.
[33] В LAN IEEE 802.11 BSS в основном является независимым BSS (IBSS). Например, IBSS может иметь только две STA. К тому же самый простой BSS (BSS1 или BSS2) из фиг. 1, в котором пропускаются другие компоненты, может соответствовать показательному примеру IBSS. Такая конфигурация возможна, когда STA могут взаимодействовать непосредственно. К тому же такая LAN не конфигурируется заранее, а может конфигурироваться, если LAN необходима. Эта LAN также может называться самоорганизующейся сетью.
[34] Если STA включается или выключается, либо если STA входит или выходит из BSS, то членство STA в BSS может меняться динамически. STA может присоединиться к BSS, используя процесс синхронизации, чтобы стать членом BSS. Чтобы обращаться ко всем службам основанной на BSS структуры, STA следует ассоциировать с BSS. Такая ассоциация может устанавливаться динамически и может включать в себя использование службы распределительной системы (DSS).
[35] Фиг. 2 - схема, показывающая другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. На фиг. 2 к структуре из фиг. 1 добавляется распределительная система (DS), среда распределительной системы (DSM) и точка доступа (AP).
[36] В LAN прямое расстояние от станции до станции может ограничиваться производительностью PHY. Хотя такое ограничение расстояния в некоторых случаях может быть удовлетворительным, может быть необходима связь между станциями, расположенными на большем расстоянии. Чтобы поддержать расширенное покрытие, можно сконфигурировать DS.
[37] DS означает структуру, в которой BSS взаимно подключены. Точнее говоря, BSS не присутствуют независимо, как показано на фиг. 1, но BSS может присутствовать в качестве расширенного компонента сети, включающей в себя множество BSS.
[38] DS является логическим понятием и может задаваться характеристиками DSM. В стандартах IEEE 802.11 беспроводная среда (WM) и DSM логически различаются. Логические среды используются для разных целей и используются разными компонентами. В стандартах IEEE 802.11 такие среды не ограничиваются одинаковыми или разными средами. Поскольку множество сред отличаются логически, структура LAN IEEE 802.11 (структура DS или другая сетевая структура) может быть гибкой. То есть структура LAN IEEE 802.11 может реализовываться по-разному, и структура LAN может задаваться независимо физическими свойствами каждой реализации.
[39] DS обеспечивает беспрепятственную интеграцию множества BSS и предоставляет логические службы, необходимые для отнесения адреса к некоторому адресату, чтобы поддерживать мобильное устройство.
[40] AP подразумевает некий объект, который дает возможность ассоциированным STA обращаться к DS посредством WM и обладает функциональными возможностями STA. Передача данных между BSS и DS может выполняться посредством AP. Например, показанные на фиг. 2 STA2 и STA3 обладают функциональными возможностями STA и предоставляют функцию, дающую возможность ассоциированным STA (STA1 и STA4) осуществлять доступ к DS. К тому же, поскольку все AP соответствуют STA, все AP могут быть адресуемыми объектами. Адрес, используемый AP для связи в WM, и адрес, используемый AP для связи в DSM, могут быть не одинаковыми.
[41] Данные, переданные от одной из STA, ассоциированных с AP, на адрес STA у AP, всегда могут быть приняты неуправляемым портом и обработаны объектом доступа к порту IEEE 802.1X. К тому же, если аутентифицируется управляемый порт, то данные передачи (или кадры) могут передаваться к DS.
[42] Фиг. 3 - схема, показывающая другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. На фиг. 3 к структуре из фиг. 2 добавляется расширенный набор служб (ESS) для обеспечения широкого покрытия.
[43] Беспроводная сеть, имеющая произвольный размер и сложность, может состоять из DS и BSS. В системе IEEE 802.11 такая сеть называется сетью ESS. ESS может соответствовать набору BSS, подключенных к одной DS. Однако ESS не включает в себя DS. Сеть ESS выглядит как сеть IBSS на уровне управления логической связью (LLC). STA, включенные в ESS, могут взаимодействовать друг с другом, и мобильные STA могут переходить из одного BSS в другой BSS (в пределах одного ESS) прозрачно для уровня LLC.
[44] В IEEE 802.11 относительные физические местоположения BSS на фиг. 3 не предполагаются и могут задаваться следующим образом. BSS могут частично перекрываться, чтобы обеспечить непрерывное покрытие. К тому же BSS могут быть не подключены физически, и расстояние между BSS логически не ограничивается. К тому же BSS могут физически располагаться в одном местоположении, чтобы обеспечить избыточность. К тому же одна (или несколько) сетей IBSS или ESS могут присутствовать физически в одном пространстве в качестве одной (или нескольких) сетей ESS. Это соответствует типу сети ESS, например случаю, в котором самоорганизующаяся сеть работает в местоположении, где присутствует сеть ESS, случаю, в котором конфигурируются сети IEEE 802.11, физически перекрытые разными организациями, или случаю, в котором необходимы две или более разных политики доступа и безопасности в одном местоположении.
[45] Фиг. 4 - схема, показывающая примерную структуру системы WLAN. Фиг. 4 показывает пример инфраструктурного BSS, включающего в себя DS.
[46] В примере из фиг. 4 BSS1 и BSS2 конфигурируют ESS. В системе WLAN STA работает в соответствии с правилом MAC/PHY из IEEE 802.11. STA включает в себя STA AP и STA, не являющуюся AP. STA, не являющаяся AP, соответствует устройству, непосредственно управляемому пользователем, например переносному компьютеру или мобильному телефону. В примере из фиг. 4 STA1, STA3 и STA4 соответствуют STA, не являющейся AP, а STA2 и STA5 соответствуют STA AP.
[47] В нижеследующем описании STA, не являющаяся AP, может называться терминалом, блоком беспроводной передачи/приема (WTRU), пользовательским оборудованием (UE), мобильной станцией (MS), мобильным терминалом или мобильным абонентским пунктом (MSS). К тому же AP может соответствовать базовой станции (BS), Узлу Б (Node-B), усовершенствованному Узлу Б (eNB), базовой приемопередающей системе (BTS) или фемто-BS.
[48] Фиг. 5 - схема, показывающая структуру канального уровня и физического уровня в системе IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение.
[49] Ссылаясь на фиг. 5, физический уровень 520 может включать в себя объект 521 процедуры конвергенции физического уровня (PLCP) и объект 522 подуровня физического уровня, зависящего от среды передачи (PMD). Объект 521 PLCP отвечает за соединение подуровня 510 MAC и кадра данных. Объект 522 PMD отвечает за беспроводную передачу и прием данных к двум или более STA и от них, используя схему мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).
[50] Подуровень 510 MAC и физический уровень 520 могут соответственно включать в себя объекты управления, которые называются соответственно объектом 511 управления подуровнем MAC (MLME) и объектом 523 управления физическим уровнем (PLM). Эти объекты 511 и 521 предоставляют интерфейс службы управления уровнем для работы функции управления уровнем.
[51] Чтобы обеспечить точную работу MAC, в каждую STA может включаться объект 530 управления станцией (SME). SME 530 является объектом управления, независимым от каждого уровня, который собирает уровневую информацию о состоянии от нескольких объектов управления уровнями и устанавливает определенные значения параметров у уровней. SME 530 может выполнять такие функции вместо общих объектов управления системой и реализовывать стандартные протоколы управления.
[52] Такие объекты могут взаимодействовать с использованием различных способов. Фиг. 5 показывает пример обмена примитивами GET/SET. Примитив запроса XX-GET используется для запроса значения атрибута базы управляющей информации (MIB), и возвращается значение атрибута MIB, если примитив подтверждения XX-GET находится в состоянии "УСПЕХ", а в противном случае возвращается поле состояния, указывающее состояние ошибки. Примитив запроса XX-SET используется для запроса установки обозначенного значения атрибута MIB в заданное значение. Если значение атрибута MIB указывает определенную операцию, то запрашивается исполнение определенной операции. Если состоянием примитива подтверждения XX-SET является "УСПЕХ", то это означает, что обозначенное значение атрибута MIB устанавливается в запрошенное значение. В противном случае поле состояния указывает состояние ошибки. Если это значение атрибута MIB указывает определенную операцию, то этот примитив может указывать, что определенная операция выполнена.
[53] Как показано на фиг. 5, различными примитивами можно обмениваться между MLME 511 и SME 530 и между PLME 523 и SME 530 посредством точки доступа к услугам (SAP) 550 MLME (MLME_SAP) и PLME_SAP 560 соответственно. Примитивами можно обмениваться между MLME 511 и PLME 523 посредством 570 MLME-PLME_SAP.
[54] ПРОЦЕСС УСТАНОВЛЕНИЯ ЛИНИИ СВЯЗИ
[55] Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая общий процесс установления линии связи.
[56] Чтобы установить линию связи по отношению к сети и выполнить передачу и прием данных, STA обнаруживает сеть, выполняет аутентификацию, устанавливает ассоциацию и выполняет процесс аутентификации для безопасности. Процесс установления линии связи может называться процессом инициирования сеанса или процессом установления сеанса. К тому же обнаружение, аутентификация, ассоциация и установление безопасности в процессе установления линии связи вместе могут называться процессом ассоциации.
[57] Примерной процесс установления линии связи будет описываться со ссылкой на фиг. 6.
[58] На этапе S610 STA может выполнить операцию обнаружения сети. Операция обнаружения сети может включать в себя операцию сканирования в STA. То есть STA обнаруживает сеть, чтобы обращаться к сети. STA должна идентифицировать совместимую сеть перед принятием участия в беспроводной сети, и процесс идентификации сети, присутствующей в определенной области, называется сканированием.
[59] СПОСОБ СКАНИРОВАНИЯ ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ СПОСОБ АКТИВНОГО СКАНИРОВАНИЯ И СПОСОБ ПАССИВНОГО СКАНИРОВАНИЯ.
[60] На фиг. 6 показана операция обнаружения сети, включающая в себя процесс активного сканирования. При активном сканировании STA, которая выполняет сканирование, передает кадр запроса проверки, переходя при этом между каналами, и ждет ответа на него, чтобы обнаружить, какая AP присутствует. Ответчик передает кадр ответа проверки к STA, которая передала кадр запроса проверки, в качестве ответа на кадр запроса проверки. Ответчиком может быть STA, которая в последнюю очередь передала сигнальный кадр в BSS сканируемого канала. В BSS ответчиком является AP, поскольку AP передает сигнальный кадр. В IBSS, поскольку STA в IBSS поочередно передают сигнальный кадр, ответчик не является постоянным. Например, STA, которая передает кадр запроса проверки по первому каналу и принимает кадр ответа проверки по первому каналу, сохраняет связанную с BSS информацию, включенную в принятый кадр ответа проверки, переходит на следующий канал (например, второй канал) и выполняет сканирование (передачу/прием запроса/ответа проверки по второму каналу) с использованием такого же способа.
[61] Хотя и не показано на фиг. 6, операция сканирования может выполняться с использованием способа пассивного сканирования. При пассивном сканировании STA, которая выполняет сканирование, ждет сигнальный кадр, переходя при этом между каналами. Сигнальный кадр является кадром управления в IEEE 802.11 и периодически передается, чтобы указать наличие беспроводной сети и дать возможность STA, которая выполняет сканирование, обнаружить и принять участие в беспроводной сети. В BSS AP отвечает за периодическую передачу сигнального кадра. В IBSS STA в IBSS поочередно передают сигнальный кадр. STA, которая выполняет сканирование, принимает сигнальный кадр, сохраняет информацию о BSS, включенную в сигнальный кадр, и записывает информацию сигнального кадра у каждого канала, переходя при этом на другой канал. STA, которая приняла сигнальный кадр, может сохранить связанную с BSS информацию, включенную в принятый сигнальный кадр, перейти к следующую каналу и выполнить сканирование на следующем канале, используя такой же способ.
[62] Активное сканирование имеет задержку и энергопотребление меньше таковых у пассивного сканирования.
[63] После того, как STA обнаружила сеть, на этапе S620 может выполняться процесс аутентификации. Такой процесс аутентификации может называться первым процессом аутентификации для отличия от операции установления безопасности из этапа S640.
[64] Процесс аутентификации включает в себя процесс передачи кадра запроса аутентификации к AP на STA и передачи кадра ответа аутентификации к STA на AP в ответ на тот запрос. Кадр аутентификации, используемый для запроса/ответа аутентификации, соответствует кадру управления.
[65] Кадр аутентификации может включать в себя информацию о номере алгоритма аутентификации, порядковом номере транзакции аутентификации, коде состояния, тексте задачи, сети с усиленной безопасностью (RSN), конечной циклической группе и т.п. Информация может быть примерами информации, включенной в кадр запроса/ответа аутентификации, и ее можно заменить другой информацией. Информация может дополнительно включать в себя дополнительную информацию.
[66] STA может передать кадр запроса аутентификации к AP. AP может определить, разрешена ли аутентификация STA, на основе информации, включенной в принятый кадр запроса аутентификации. AP может предоставить STA результат аутентификации посредством кадра ответа аутентификации.
[67] После того, как STA успешно аутентифицирована, на этапе S630 может выполняться процесс ассоциации. Процесс ассоциации включает в себя процесс передачи кадра запроса ассоциации к AP на STA и передачи кадра ответа ассоциации к STA на AP в ответ на тот запрос.
[68] Например, кадр запроса ассоциации может включать в себя информацию о различных возможностях, интервале прослушивания сигнального кадра, идентификаторе набора служб (SSID), поддерживаемых скоростях, RSN, домене мобильности, поддерживаемых классах функционирования, широковещательном запросе карты индикации трафика (TIM), возможностях службы межсетевого обмена и т.п.
[69] Например, кадр ответа ассоциации может включать в себя информацию о различных возможностях, коде состояния, ID ассоциации (AID), поддерживаемых скоростях, наборе параметров расширенного распределенного доступа к каналу (EDCA), индикаторе принимаемой мощности канала (RCPI), индикаторе принимаемого отношения сигнал/шум (RSNI), домене мобильности, интервале простоя (времени возврата ассоциации), параметре сканирования перекрывающихся BSS, широковещательном ответе TIM, карте QoS и т.п.
[70] Эта информация является лишь примерной информацией, включенной в кадр запроса/ответа ассоциации, и ее можно заменить другой информацией. Эта информация может дополнительно включать в себя дополнительную информацию.
[71] После того, как STA успешно аутентифицируется, на этапе S640 может выполняться процесс установления безопасности. Процесс установления безопасности из этапа S640 может называться процессом аутентификации посредством запроса/ответа ассоциации с сетью с усиленной безопасностью (RSNA). Процесс аутентификации из этапа S620 может называться первым процессом аутентификации, а процесс установления безопасности из этапа S640 может называться просто процессом аутентификации.
[72] Процесс установления безопасности из этапа S640 может включать в себя процесс подготовки секретного ключа посредством 4-стороннего квитирования кадра расширяемого протокола аутентификации по LAN (EAPOL). К тому же процесс установления безопасности может выполняться в соответствии со способом обеспечения безопасности, который не задан в стандарте IEEE 802.11.
[73] РАЗВИТИЕ WLAN
[74] В качестве технического стандарта, недавно установленного для преодоления ограничений по скорости связи в WLAN, разработан IEEE 802.11n. IEEE 802.11n направлен на увеличение скорости и надежности сети и расширение расстояния беспроводной сети. Точнее говоря, IEEE 802.11n основывается на технологии со многими входами-выходами (MIMO), использующей несколько антенн на передатчике и приемнике, чтобы поддерживать высокую пропускную способность (HT) с максимальной скоростью передачи данных в 540 Мбит/с или больше, чтобы минимизировать ошибки передачи и оптимизировать скорость передачи данных.
[75] Поскольку WLAN нашли широкое применение, и диверсифицированы приложения, их использующие, в последнее время необходима новая система WLAN, поддерживающая пропускную способность выше, чем скорость передачи данных, поддерживаемая IEEE 802.11n. Система WLAN следующего поколения, поддерживающая очень высокую пропускную способность (VHT), является следующей версией (например, IEEE 802.11ac) системы WLAN IEEE 802.11n и является вновь предложенной системой WLAN IEEE 802.11 для поддержания скорости передачи данных в 1 Гбит/с или больше в точке доступа к услугам (SAP) MAC.
[76] Система WLAN следующего поколения поддерживает многопользовательскую схему передачи MIMO (MU-MIMO), с помощью которой множество STA одновременно обращается к каналу, чтобы эффективно использовать радиоканал. В соответствии со схемой передачи MU-MIMO AP может одновременно передавать пакеты к одной или нескольким STA, парным по MIMO. К тому же обсуждается поддержка работы системы WLAN в свободном пространстве. Например, в качестве стандарта IEEE 802.11af обсуждается внедрение системы WLAN в свободное пространство (WS) ТВ, такое как полоса частот (например, от 54 до 698 МГц) в состоянии бездействия из-за перевода в цифровую форму аналоговых ТВ. Однако это лишь пример, и свободное пространство может надлежаще использоваться имеющим лицензию пользователем. Имеющий лицензию пользователь означает пользователя, которому разрешено использовать имеющую лицензию полосу, и может называться имеющим лицензию устройством, первостепенным пользователем или надлежащим пользователем.
[77] Например, AP и/или STA, которые работают в WS, должны предоставлять защитную функцию имеющему лицензию пользователю. Например, если имеющий лицензию пользователь, например микрофон, уже использует определенный канал WS, который является полосой частот, разделенной по регулированию, так что полоса WS имеет определенную полосу пропускания, то AP и/или STA не могут использовать полосу частот, соответствующую каналу WS, чтобы защитить имеющего лицензию пользователя. К тому же AP и/или STA обязаны прекратить использование полосы частот, если имеющий лицензию пользователь использует полосу частот, используемую для передачи и/или приема текущего кадра.
[78] Соответственно, AP и/или STA должны выполнить процедуру определения, доступна ли определенная полоса частот в полосе WS, то есть использует ли ту полосу частот имеющий лицензию пользователь. Определение, использует ли имеющий лицензию пользователь определенную полосу частот, называется зондированием спектра. В качестве механизма зондирования спектра может использоваться способ обнаружения энергии, способ обнаружения сигнатуры и т.п. Если уровень принимаемого сигнала больше либо равен заранее установленному значению, или если обнаруживается преамбула DTV, то можно определить, что имеющий лицензию пользователь использует полосу частот.
[79] К тому же, в качестве технологии связи следующего поколения обсуждается технология межмашинной (M2M) связи. Даже в системе WLAN IEEE 802.11 в качестве IEEE 802.11ah разработан технический стандарт, поддерживающий связь M2M. Связь M2M означает схему связи, включающую в себя одну или несколько машин, и может называться связью машинного типа (MTC). Здесь машина означает объект, который не требует прямого управления или вмешательства человека. Например, устройство, включающее в себя модуль мобильной связи, например измерительный прибор или торговый автомат, может включать в себя пользовательское оборудование, например смартфон, который допускает автоматическое обращение к сети без управления/вмешательства пользователя для взаимодействия. Связь M2M включает в себя связь между устройствами (например, связь между устройствами (D2D)) и связь между устройством и сервером приложений. Примеры связи между устройством и сервером включают в себя связь между торговым автоматом и сервером, связь между торговым терминалом (POS) и сервером и связь между счетчиком электроэнергии, газовым счетчиком или водомером и сервером. Основанное на связи M2M применение может включать в себя обеспечение безопасности, транспортировку, здравоохранение и т.п. Если учитываются характеристики таких примеров, то обычно связь M2M должна поддерживать передачу и прием небольшого объема данных с низкой скоростью в окружении, в котором присутствует очень много устройств.
[80] Точнее говоря, связь M2M должна поддерживать большее количество STA. В заданной в настоящее время системе WLAN предполагается, что с одной AP ассоциируется максимум 2007 STA. Однако в связи M2M обсуждаются способы, поддерживающие случай, в котором с одной AP ассоциируется большее количество STA (около 6000). К тому же в связи M2M предполагается, что существует много применений, поддерживающих/требующих низкую скорость передачи. Чтобы подходящим образом поддерживать низкую скорость передачи, например, в системе WLAN, STA может распознавать наличие данных, которые будут к ней переданы, на основе элемента карты индикации трафика (TIM), и обсуждаются способы уменьшения размера битового массива у TIM. К тому же в связи M2M предполагается, что существует трафик, имеющий очень длительный интервал передачи/приема. Например, при потреблении электричества/газа/воды необходимо обмениваться очень небольшим объемом данных за длительный период (например, один месяц). В системе WLAN, хотя увеличивается количество STA, ассоциированных с одной AP, обсуждаются способы эффективной поддержки случая, в котором количество STA, в которых кадр данных, который будет принят от AP, присутствует в течение одного сигнального периода, является очень небольшим.
Технология WLAN развилась быстро. В дополнение к вышеописанным примерам разрабатывается технология для установления прямой линии связи, повышения производительности мультимедийной потоковой передачи, поддержки быстрого и/или масштабного начального установления сеанса, поддержки расширенной полосы пропускания и рабочей частоты и т.п.
[81] СТРУКТУРА КАДРА
[82] Фиг. 7 - схема, показывающая формат кадра MAC в системе IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение.
[83] Ссылаясь на фиг. 7, формат кадра MAC включает в себя заголовок MAC (MHR), полезную нагрузку MAC и окончание MAC. MHR включает в себя поле управления кадром, поле длительности/ID, поле адреса 1, поле адреса 2, поле адреса 3, поле управления последовательностью, поле адреса 4, поле управления QoS и поле управления HT. Поле тела кадра задается в качестве полезной нагрузки MAC, в которой располагаются данные, которые будут переданы верхним уровнем, и имеет переменный размер. Поле контрольной последовательности кадра (FCS) задается в качестве окончания MAC и используется для обнаружения ошибок в кадре MAC.
[84] Первые три поля (поле управления кадром, поле длительности/ID и поле адреса 1) и последнее поле (поле FCS) конфигурируют минимальный формат кадра и включаются во все кадры. Остальные поля могут включаться в определенный тип кадра.
[85] Информация, включенная в вышеописанные поля, может придерживаться определения системы IEEE 802.11. К тому же вышеописанные поля являются примерами полей, которые могут включаться в кадр MAC и которые можно заменить другими полями, либо могут дополнительно включаться дополнительные поля.
[86] Фиг. 8 - схема, показывающая формат HT у поля управления HT в кадре MAC из фиг. 7.
[87] Ссылаясь на фиг. 8, поле управления HT может включать в себя подполе VHT, подполе адаптации линии связи, подполе положения калибровки, подполе последовательности калибровки, подполе информации о состоянии канала (CSI)/управления, подполе объявления пустого пакета данных (NDP), подполе ограничения категории доступа (AC), подполе выделения обратного направления (RDG)/большего PPDU и зарезервированное подполе.
[88] Поле управления адаптацией линии связи может включать в себя подполе обучающего запроса (TRQ), подполе запроса схемы модуляции и кодирования (MCS) или индикации выбора антенны (ASEL), подполе идентификатора последовательности обратной связи MCS (MFSI) и подполе обратной связи MCS и команды/данных выбора антенны (MFB/ASELC).
[89] Подполе TRQ устанавливается в 1, когда у ответчика запрашивается передача зондирующего PPDU, и устанавливается в 0, когда у ответчика не запрашивается передача зондирующего PPDU. Если подполе MAC устанавливается в 14, то указывается индикация ASEL, и подполе MFB/ASELC интерпретируется как команда/данные выбора антенны. В противном случае подполе MAI указывает запрос MCS, и подполе MFB/ASELC интерпретируется как обратная связь MCS. В случае, в котором подполе MAI указывает запрос MCS (MRQ), подполе MAI устанавливается в 0, если не запрашивается никакая обратная связь MCS, и устанавливается в 1, если запрашивается обратная связь MCS. Зондирующий PPDU означает PPDU для отправки обучающего символа, который может использоваться для оценки канала.
[90] Вышеописанные подполя являются примерами полей, которые могут включаться в кадр управления HT и которые можно заменить другими полями, либо могут дополнительно включаться дополнительные поля.
[91] Фиг. 9 - схема, показывающая формат VHT у поля управления HT в кадре MAC из фиг. 7.
[92] Ссылаясь на фиг. 9, поле управления HT может включать в себя подполе VHT, подполе MRQ, подполе MSI, подполе индикации последовательности обратной связи MCS/самого младшего разряда (LSB) у ID группы (MFSI/GID-L), подполе MFB, подполе самого старшего разряда (MSB) у ID группы (GID-H), подполе типа кодирования, подполе типа передачи ответа MFB (тип FB Tx), подполе незатребованной MFB, подполе ограничения AC и подполе RDG/большего PPDU. Подполе MFB может включать в себя подполе количества пространственно-временных потоков VHT (N_STS), подполе MCS, подполе полосы пропускания (BW) и подполе отношения сигнал/шум (SNR).
[93] Таблица 1 показывает описание подполей в формате VHT у поля управления HT.
[94] Таблица 1
Таблица 1
Подполе
Смысл
Определение
MRQ
Запрос MCS
Устанавливается в 1, если запрашивается обратная связь MCS (затребованная MFB), в противном случае устанавливается в 0.
MSI
Идентификатор последовательности MRQ
Если подполе MRQ устанавливается в 1, то подполе MCI включает в себя порядковый номер в диапазоне от 0 до 6, идентифицирующий определенный запрос. Если подполе MRQ устанавливается в 0, то подполе MSI зарезервировано.
MFSI/GID-L
Идентификатор последовательности MFB/LSB у ID группы
Если подполе незатребованной MFB устанавливается в 0, то подполе MFSI/GID-L включает в себя принятое значение MSI, включенного в кадр, указанный информацией MFB. Если подполе незатребованной MFB устанавливается в 1, то подполе MFSI/GID-L включает в себя LSB (3 разряда) у ID группы у PPDU, указанного незатребованной MFB.
MFB
N_STS VHT, MCS, BW, обратная связь SNR
Подполе MFB включает в себя рекомендованную MFB. MCS=15 и N_STS VHT=7 указывают, что обратная связь отсутствует.
GID-H
MSB у ID группы
Если подполе незатребованной MFB устанавливается в 1, то подполе GID-H включает в себя MSB (3 разряда) у ID группы у PPDU, указанного незатребованной MFB.
Тип кодирования
Тип кодирования ответа MFB
Если подполе незатребованной MFB устанавливается в 1, то подполе типа кодирования включает в себя информацию кодирования (1 в случае двоичного сверточного кода (BCC) и 0 в случае кода с низкой плотностью проверок на четность (LDPC)), указанную незатребованной MFBG. В противном случае подполе типа кодирования зарезервировано.
Тип FB Tx
Тип передачи ответа MFB
Если подполе незатребованной MFB устанавливается в 1, а подполе типа FB Tx устанавливается в 0, то незатребованная MFB указывает любое из разнесений передачи, которые используют PPDU VHT без формирования пучка или PPDU VHT с пространственно-временным блочным кодированием (STBC). Если подполе незатребованной MFB устанавливается в 1, а подполе типа FB Tx устанавливается в 1, то незатребованная MFB указывает PPDU VHT однопользовательской (SU) MIMO с формированием пучка. В противном случае подполе типа FB Tx
зарезервировано.
Незатребованная MFB
Индикатор незатребованной обратной связи MCS
Устанавливается в 1, если MFB не является ответом на MRQ, и устанавливается в 0, если MFB является ответом на MRQ.
Ограничение AC
Устанавливается в 0, если ответ на RDG включает в себя кадр данных от любого идентификатора трафика (TID), и устанавливается в 1, если ответ на RDG включает в себя только кадр из такой же AC, что и последний кадр данных, принятый от такого же инициатора RD.
RDG/Большего PPDU
Если подполе RDG/большего PPDU является 0, то это указывает, что RDG отсутствует, когда передача выполняется инициатором RD, и это указывает, что PPDU для доставки кадра MAC является заключительной передачей, когда передача выполняется ответчиком RD. Если подполе RDG/большего PPDU является 1, то это указывает, что RDG присутствует, когда передача выполняется инициатором RD, и это указывает, что присутствует последующий PPDU после PPDU для доставки кадра MAC, когда передача выполняется ответчиком RD.
[95] Вышеописанные подполя являются примерами полей, которые могут включаться в кадр управления HT и которые можно заменить другими полями, либо могут дополнительно включаться дополнительные поля.
[96] Подуровень MAC доставляет протокольный блок данных MAC (MPDU) на физический уровень в виде физического сервисного блока данных (PSDU). Объект PLCP прикрепляет физический (PHY) заголовок и преамбулу к принятому PSDU, чтобы сформировать протокольный блок данных PLCP (PPDU).
[97] Фиг. 10 - схема, показывающая кадр PPDU в системе IEEE 802.11n, к которой применимо настоящее изобретение.
[98] Фиг. 10(a) показывает кадр PPDU в соответствии с форматом без HT, смешанным форматом HT и чистым форматом HT.
[99] Формат без HT указывает формат кадра для STA унаследованной системы (IEEE 802.11 a/g). PPDU формата без HT включает в себя преамбулу унаследованного формата, включающую в себя унаследованное короткое обучающее поле (L-SF), унаследованное длинное обучающее поле (L-LTF) и унаследованное сигнальное (L-SIG) поле.
[100] Смешанный формат HT указывает формат кадра для STA IEEE 802.11n и обеспечивает связь STA унаследованной системы. PPDU смешанного формата HT включает в себя преамбулу унаследованного формата, включающую в себя L-STF, L-LTF и поле L-SIG, и преамбулу формата HT, включающую в себя короткое обучающее поле HT (STF), длинное обучающее поле HT (LTF) и сигнальное поле HT (HT-SIG). Поскольку L-STF, L-LTF и L-SIG являются унаследованными полями для обратной совместимости, то поля с L-STF по L-SIG идентичны таковым в поле без HT, и STA может подтверждать PPDU смешанного формата, используя поле HT-SIG.
[101] Чистый формат HT является форматом без совместимости с унаследованной системой и указывает формат кадра для STA IEEE 802.11n. PPDU чистого формата HT включает в себя чистую преамбулу, включающую в себя чистое STF (GF) HT, HT-LTF1, поле HT-SIG и одно или несколько HT-LTF.
[102] Поле данных включает в себя служебное поле, PSDU, концевой разряд и заполняющий разряд. Все разряды в поле данных скремблируются.
го
го
[103] Фиг. 10(b) показывает служебное поле, включенное в поле данных. Служебное поле имеет 16 разрядов. Разрядам назначаются номера от 0 до 15, и они последовательно передаются, начиная с 0 разряда. Разряды с 0 по шестой устанавливаются в 0 и используются для синхронизации дескремблера в приемнике.
[104] Фиг. 11 - схема, показывающая формат кадра PPDU VHT в системе IEEE 802.11ac, к которой применимо настоящее изобретение.
[105] Ссылаясь на фиг. 11, PPDU формата VHT включает в себя преамбулу унаследованного формата, включающую в себя L-STF, L-LTF и поле L-SIG, и преамбулу формата VHT, включающую в себя поле VHT-SIG-A, HT-STF и HT-LTF, перед полем данных. Поскольку L-STF, L-LTF и поле L-SIG являются унаследованными полями для обратной совместимости, то поля с L-STF по L-SIG идентичны таковым в поле без HT, и STA может подтверждать PPDU формата VHT, используя поле VHT-SIG.
[106] L-STF является полем для обнаружения кадра, автоматической регулировки усиления (AGC), обнаружения разнесения, грубой синхронизации частоты/времени и т.п. L-LTF является полем для точной синхронизации частоты/времени, оценки канала и т.п. Поле L-SIG является полем для передачи унаследованной управляющей информации. Поле VHT-SIG-A является полем VHT для передачи общей управляющей информации у STA VHT. VHT-STF является полем для AGC для потоков MIMO и потоков с формированием пучка. VHT-LTF являются полями для оценки канала для потоков MIMO и потоков с формированием пучка. Поле VHT-SIG-B является полем для передачи специальной управляющей информации.
[107] МЕХАНИЗМ ДОСТУПА К СРЕДЕ
[108] В системе WLAN в соответствии с IEEE 802.11 базовым механизмом доступа в управлении доступом к среде (MAC) является механизм коллективного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA/CA). Механизм CSMA/CA также называется распределенной функцией координации (DCF) в MAC IEEE 802.11 и применяет механизм доступа "слушать перед обращением". В соответствии с таким механизмом доступа AP и/или STA могут выполнять оценку незанятости канала (CCA) для зондирования радиоканала или среды в течение заранее установленного интервала времени (например, межкадрового интервала DCF (DIFS)) перед началом передачи. Если в качестве результата зондирования определяется, что среда находится в состоянии бездействия, то начинается передача кадра по той среде. Если определяется, что среда находится в занятом состоянии, то AP и/или STA могут установить и ожидать в течение периода задержки (например, периода случайной задержки) для доступа к среде без начала передачи, а затем попытаться выполнить передачу кадра. Поскольку несколько STA пытаются выполнить передачу кадра после ожидания в течение разного времени в результате применения периода случайной задержки, можно минимизировать конфликт.
[109] К тому же протокол MAC IEEE 802.11 предоставляет гибридную функцию координации (HCF). HCF основывается на DCF и функции координации точки (PCF). PCF относится к способу периодического опроса для разрешения всем приемным AP и/или STA принимать кадры данных, используя способ синхронного доступа на основе опроса. К тому же HCF содержит расширенный распределенный доступ к каналу (EDCA) и управляемый HCF доступ к каналу (HCCA). EDCA использует способ доступа с конкуренцией для предоставления кадров данных поставщиком множеству пользователей, а HCCA использует способ бесконфликтного доступа к каналу с использованием механизма опроса. К тому же HCF включает в себя механизм доступа к среде для повышения качества обслуживания (QoS) в WLAN и может передавать данные QoS как в периоде с конкуренцией (CP), так и в бесконфликтном периоде (CFP).
[110] Фиг. 12 - схема, иллюстрирующая процесс задержки в системе беспроводной локальной сети (LAN), к которой применимо настоящее изобретение.
[111] Со ссылкой на фиг. 12 будет описываться работа на основе периода случайной задержки.
n
[112] Если среда переходит из занятого состояния в состояние бездействия, то несколько STA могут предпринять попытку передачи данных (или кадра). В то же время в способе минимизации конфликта STA могут выбрать соответствующие отсчеты случайной задержки, ожидать в течение времени ожидания повторной передачи, соответствующего отсчетам случайной задержки, и предпринять попытку передачи. Отсчет случайной задержки содержит псевдослучайное целое число и может устанавливаться в одно из значений от 0 до CW. Здесь CW является значением параметра интервала с конкуренцией. Параметр CW устанавливается в CWmin в качестве начального значения, но может устанавливаться в удвоенное CWmin, если передача терпит неудачу (например, не принимается ACK для кадра передачи). Если значение параметра CW становится CWmax, то может быть предпринята попытка передачи данных, поддерживая при этом значение CWmax, пока передача данных не будет успешной. Если передача данных успешна, то значение параметра CW сбрасывается в CWmin. Значения CW, CWmin и CWmax предпочтительно устанавливаются в 2-1 (n=0, 1, 2, …).
[113] Если начинается процесс случайной задержки, то STA постоянно наблюдает за средой, пока обратно отсчитываются временные интервалы задержки в соответствии с установленным значением отсчета задержки. Если среда находится в занятом состоянии, то обратный отсчет останавливается, а если среда находится в состоянии бездействия, то обратный отсчет возобновляется.
[114] В примере из фиг. 12, если пакеты, которые будут переданы, поступают в MAC STA3, то STA3 может подтвердить, что среда находится в состоянии бездействия во время DIFS, и немедленно передать кадр. Между тем оставшиеся STA наблюдают, что среда находится в состоянии занятости, и ждут. В течение времени ожидания на STA1, STA2 и STA5 могут формироваться данные, которые будут переданы. STA могут ждать в течение DIFS, если среда находится в состоянии бездействия, а затем обратно отсчитывают временные интервалы задержки в соответствии с соответственно выбранными значениями отсчета случайной задержки. В примере из фиг. 12 STA2 выбирает наименьшее значение отсчета задержки, а STA1 выбирает наибольшее значение отсчета задержки. То есть остаточное время задержки у STA5 меньше остаточного времени задержки у STA1, когда STA2 завершает отсчет задержки и начинает передачу кадра. STA1 и STA5 останавливают обратный отсчет и ждут, пока STA2 занимает среду. Если занятость среды со стороны STA2 заканчивается, и среда снова входит в состояние бездействия, то STA1 и STA5 ждут в течение DIFS, а затем возобновляют обратный отсчет. То есть после того, как обратно отсчитываются остаточные временные интервалы задержки, соответствующие остаточному времени задержки, можно начинать передачу кадра. Поскольку остаточное время задержки у STA5 меньше, чем у STA1, то STA5 начинает передачу кадра. Если STA2 занимает среду, то данные, которые будут переданы, могут формироваться на STA4. В то же время STA4 может ждать в течение DIFS, если среда входит в состояние бездействия, выполнить обратный отсчет в соответствии с выбранным значением отсчета случайной задержки и начать передачу кадра. В примере из фиг. 6 остаточное время задержки у STA5 непредумышленно совпадает с временем случайной задержки у STA4. В этом случае может возникнуть конфликт между STA4 и STA5. Если возникает конфликт, то STA4 и STA5 не принимают ACK, и передача данных терпит неудачу. В этом случае STA4 и STA5 могут удвоить значение CW, выбрать соответствующие значения отсчета случайной задержки, а затем выполнить обратный отсчет. STA1 может ждать, пока среда занята из-за передачи у STA4 и STA5, ждать в течение DIFS, если среда входит в состояние бездействия, и начать передачу кадра, если истекло остаточное время задержки.
[115] ОПЕРАЦИЯ ЗОНДИРОВАНИЯ У STA
[116] Как описано выше, механизм CSMA/CA включает в себя не только зондирование физической несущей для непосредственного зондирования среды посредством AP и/или STA, но также и зондирование виртуальной несущей. Зондирование виртуальной несущей решает проблему, которая может возникать при доступе к среде, например проблему скрытого узла. Для зондирования виртуальной несущей MAC в WLAN может использовать вектор сетевого размещения (NAV). NAV относится к значению времени до тех пор, пока среда не станет доступной, которое указывается другой AP и/или STA посредством AP и/или STA, которая в настоящее время использует среду или обладает правами на использование среды. Соответственно, значение NAV соответствует периоду времени, когда среда будет использоваться AP и/или STA для передачи кадра, и доступ к среде у STA, которая принимает значение NAV, запрещен в течение того периода времени. NAV может устанавливаться в соответствии со значением поля "длительности" в заголовке MAC кадра.
[117] Представлен надежный механизм обнаружения конфликтов для уменьшения конфликта, который будет описываться со ссылкой на фиг. 13 и 14. Хотя диапазон передачи может быть не равен фактическому диапазону зондирования несущей, для удобства предположим, что диапазон передачи может быть равен фактическому диапазону зондирования несущей.
[118] Фиг. 13 - схема, иллюстрирующая скрытый узел и открытый узел.
[119] Фиг. 13(a) показывает скрытый узел, и в этом случае STA A и STA B осуществляют связь, а у STA C есть информация, которая будет передана. Точнее говоря, хотя STA A передает информацию к STA B, STA C может определить, что среда находится в состоянии бездействия, когда зондирование несущей выполняется до передачи данных к STA B. Причина в том, что STA C может не обнаружить передачу от STA A (то есть среда занята). В этом случае, поскольку STA B одновременно принимает информацию от STA A и STA C, возникает конфликт. В то же время STA A может быть скрытым узлом от STA C.
[120] Фиг. 13(b) показывает открытый узел, и в этом случае STA B передает данные к STA A, а у STA C есть информация, которая будет передана к STA D. В этом случае, если STA C выполняет зондирование несущей, то можно определить, что среда занята из-за передачи у STA B. Если у STA C есть информация, которая будет передана к STA D, то STA C ждет, пока среда не войдет в состояние бездействия, поскольку обнаруживается, что среда занята. Однако, поскольку STA A фактически находится вне диапазона передачи у STA C, то передача от STA C и передача от STA B могут не конфликтовать с точки зрения STA A. Поэтому STA C без надобности ждет, пока не прекратится передача у STA B. В то же время STA C может быть открытым узлом для STA B.
[121] Фиг. 14 - схема, иллюстрирующая запрос на передачу (RTS) и готовность к передаче (CTS).
[122] В примере из фиг. 13, чтобы эффективно использовать механизм предотвращения конфликтов, может использоваться короткий пакет сигнализации, например RTS и CTS. Периферийным STA можно разрешить перехватывать RTS/CTS между двумя STA, так что периферийные STA подтверждают передачу информации между двумя STA. Например, если передающая STA передает кадр RTS приемной STA, то приемная STA передает кадр CTS периферийным UE, чтобы информировать периферийные UE, что приемная STA принимает данные.
[123] Фиг. 14(a) показывает способ решения проблемы скрытого узла. Предположим, что STA A и STA C пытаются передать данные к STA B. Если STA A передает RTS к STA B, то STA B передает CTS к периферийным STA A и C. В результате STA C ждет, пока не закончится передача данных у STA A и STA B, посредством этого предотвращая конфликт.
[124] Фиг. 14(b) показывает способ решения проблемы открытого узла. STA C может перехватить передачу RTS/CTS между STA A и STA B и определить, что конфликт не возникает, даже когда STA C передает данные другой STA (например, STA D). То есть STA B передает RTS всем периферийным UE и передает CTS только к STA A, имеющей данные, которые будут фактически переданы. Поскольку STA C принимает RTS, но не принимает CTS от STA A, можно подтвердить, что STA A находится вне зондирования несущей у STA C.
[125] МЕЖКАДРОВЫЙ ИНТЕРВАЛ (IFS)
[126] Интервал во времени между двумя кадрами задается в качестве межкадрового интервала (IFS). STA посредством зондирования несущей определяет, используется ли канал в течение IFS. MAC-уровень DCF задает четыре IFS для определения приоритета для занятости беспроводной среды.
[127] IFS устанавливается в определенное значение в соответствии с физическим уровнем, независимо от скорости передачи битов у STA. IFS включает в себя короткий IFS (SIFS), IFS PCF (PIFS), IFS DCF (DIFS) и расширенный IFS (EIFS). SIFS используется для RTS/CTS и передачи кадра ACK и имеет наивысший приоритет. PIFS используется для передачи кадра PCF, а DIFS используется для передачи кадра DCF. EIFS используется, только когда возникают ошибки передачи кадра, и не имеет фиксированного шага.
[128] Отношение между IFS задается в виде временного интервала в среде. Их связанные атрибуты предоставляются физическим уровнем, как показано на фиг. 15.
[129] Фиг. 15 - схема, показывающая отношение между межкадровыми интервалами (IFS).
[130] Во всех моментах среды время окончания последнего символа PPDU указывает, что передача заканчивается, а первый символ преамбулы следующего PPDU указывает, что передача начинается. Все моменты MAC можно определить путем обращения к примитиву подтверждения PHY-TXEND, примитиву подтверждения PHYTXSTART, примитиву индикации PHY-RXSTART и примитиву индикации PHY-RXEND.
[131] Ссылаясь на фиг. 15, время SIFS (aSIFSTime) и время ожидания повторной передачи (aSlotTime) можно определить в соответствии с физическим уровнем. Время SIFS имеет фиксированное значение, а время ожидания повторной передачи может меняться динамически в соответствии с изменением времени прохождения в воздухе (aAirPropagationTime). Время SIFS и время ожидания повторной передачи задаются Уравнениями 1 и 2 ниже.
[132] Уравнение 1
[133] Уравнение 2
[134] PIFS и SIFS задаются Уравнениями 3 и 4 ниже.
[135] Уравнение 3
[136] Уравнение 4
[137] EIFS вычисляется из SIFS, DIFS и времени передачи ACK (ACKTxTime), как показано в Уравнении 5 ниже. Время передачи ACK (ACKTxTime) необходимо для передачи кадра ACK, включающего в себя преамбулу, заголовок PLCP и дополнительную, зависимую от физического уровня информацию, на наименьшей обязательной скорости физического уровня в микросекундах.
[138] Уравнение 5
[139] SIFS, PIFS и DIFS, показанные на фиг. 15, измеряются в среде и разных границах TxSIFS, TxPIFS и TxDIFS временных интервалов MAC. Такая граница временного интервала задается в качестве времени для включения передатчика с помощью MAC-уровня, чтобы отрегулировать разные моменты IFS в среде после обнаружения результата CCA предыдущего времени ожидания повторной передачи. Границы временных интервалов MAC у SIFS, PIFS и DIFS задаются соответственно Уравнениями с 6 по 8 ниже.
[140] Уравнение 6
[141] Уравнение 7
[142] Уравнение 8
[143] Управление электропитанием
[144] Как описано выше, в системе WLAN зондирование канала должно выполняться перед тем, как STA выполняет передачу и прием. Когда канал всегда зондируется, побуждается постоянное энергопотребление у STA. Энергопотребление в состоянии приема незначительно отличается от энергопотребления в состоянии передачи, и постоянное поддержание состояния приема создает нагрузку на STA с ограниченной энергией (то есть работающую от батареи). Соответственно, если поддерживается состояние готовности к приему, так что STA постоянно зондирует канал, то энергия потребляется неэффективно без какого-либо особого преимущества в показателях пропускной способности WLAN. Чтобы решить такую проблему, в системе WLAN поддерживается режим управления электропитанием (PM) в STA.
[145] Режим PM в STA разделяется на активный режим и режим экономии энергии (PS). STA в основе работает в активном режиме. STA, которая работает в активном режиме, поддерживается в активном состоянии. Активное состояние относится к состоянию, в котором возможна обычная работа, например, передача и прием кадра или сканирование канала. STA, которая работает в режиме PS, работает наряду с переключением между состоянием ожидания или активным состоянием. STA, которая работает в состоянии ожидания, работает с минимальной мощностью и не выполняет передачу и прием кадра и сканирование канала.
[146] Поскольку энергопотребление уменьшается, когда увеличивается состояние ожидания у STA, период работы у STA увеличивается. Однако, поскольку передача и прием кадра невозможны в состоянии ожидания, STA не может полностью работать в состоянии ожидания. Если присутствует кадр, который будет передан к AP от STA, которая работает в состоянии ожидания, то STA можно переключить в активное состояние для передачи кадра. Если присутствует кадр, который будет передан от AP к STA, то STA в состоянии ожидания может не принять кадр и может не подтвердить, что присутствует кадр, который будет принят. Соответственно, STA нужно выполнить работу для переключения в активное состояние в соответствии с определенным периодом, чтобы подтвердить наличие кадра, который будет передан к ней (чтобы принять кадр, если присутствует кадр, который будет передан).
[147] Фиг. 16 - схема, иллюстрирующая операцию управления электропитанием.
[148] Ссылаясь на фиг. 16, AP 210 передает сигнальные кадры к STA в BSS в заранее установленном периоде (S211, S212, S213, S214, S215 и S216). Сигнальный кадр включает в себя информационный элемент карты индикации трафика (TIM). Информационный элемент TIM включает в себя информацию, указывающую, что присутствует буферизованный трафик для STA, ассоциированных с AP 210, и AP 210 будет передавать кадр. Элемент TIM включает в себя TIM, используемую для указания одноадресного кадра, или карту индикации трафика доставки (DTIM), используемую для указания многоадресного или широковещательного кадра.
[149] AP 210 может передавать DTIM один раз всегда, когда сигнальный кадр передается три раза.
[150] STA1 220 и STA2 222 работают в режиме PS. STA1 220 и STA2 222 можно переключить из состояния ожидания в активное состояние в заранее установленном интервале активизации, чтобы принять элемент TIM, переданный посредством AP 210. Каждая STA может вычислить время для переключения в активное состояние на основе ее локального тактового генератора. В примере из фиг. 9 предположим, что тактовый генератор у STA совпадает с тактовым генератором у AP.
[151] Например, заранее установленный активный интервал может устанавливаться так, что STA1 220 переключается в активное состояние в каждом сигнальном интервале, чтобы принять элемент TIM. Соответственно, STA1 220 можно переключить в активное состояние (S211), когда AP 210 первый раз передает сигнальный кадр (S211). STA1 220 может принять сигнальный кадр и получить элемент TIM. Если полученный элемент TIM указывает, что присутствует кадр, который будет передан к STA1 220, то STA1 220 может передать к AP 210 кадр опроса с экономией энергии (PS-Poll) для запроса передачи кадра от AP 210 (S221a). AP 210 может передать кадр к STA1 220 в соответствие с кадром PS-Poll (S231). STA1 220, которая завершила прием кадра, переключается в состояние ожидания.
[152] Когда AP 210 во второй раз передает сигнальный кадр, AP 210 не может передать сигнальный кадр в точном сигнальном интервале, поскольку другое устройство обращается к среде, и соответственно среда занята, и может передать сигнальный кадр с задержкой (S212). В этом случае режим работы STA1 220 переключается в активное состояние в соответствии с сигнальным интервалом, но запаздывающий сигнальный кадр не принимается. Поэтому режим работы STA1 220 снова переключается в состояние ожидания (S222).
[153] Когда AP 210 в третий раз передает сигнальный кадр, сигнальный кадр может включать в себя элемент TIM, установленный в DTIM. Поскольку среда занята, AP 210 передает сигнальный кадр с задержкой (S213). STA1 220 переключается в активное состояние в соответствии с сигнальным интервалом и может получить DTIM посредством сигнального кадра, переданного с помощью AP 210. Предположим, что DTIM, полученная STA1 220, указывает, что отсутствует кадр, который будет передан к STA1 220, и присутствует кадр для другой STA. В этом случае STA1 220 может подтвердить, что отсутствует переданный кадр, и может снова переключиться в состояние ожидания. AP 210 передает сигнальный кадр, а затем передает кадр к STA (S232).
[154] AP 210 в четвертый раз передает сигнальный кадр (S214). Поскольку STA1 220 не может получить информацию, указывающую, что присутствует буферизованный трафик для нее, посредством приема элемента TIM во второй раз, то интервалом активизации для приема элемента TIM можно управлять. В качестве альтернативы, если информация сигнализации для управления интервалом активизации STA1 220 включается в сигнальный кадр, переданный посредством AP 210, то значением интервала активизации у STA1 220 можно управлять. В настоящем примере STA1 220 может изменить переключение состояния работы для приема элемента TIM в каждом сигнальном интервале на переключение состояния работы каждые три сигнальных интервала. Соответственно, поскольку STA1 220 поддерживается в состоянии ожидания, когда AP 210 передает четвертый сигнальный кадр (S214) и передает пятый сигнальный кадр (S215), невозможно получить элемент TIM.
[155] Когда AP 210 в шестой раз передает сигнальный кадр (S216), STA1 220 можно переключить в активное состояние для получения элемента TIM, включенного в сигнальный кадр (S224). Поскольку элемент TIM является DTIM, указывающей, что присутствует широковещательный кадр, STA1 220 может не передавать кадр PS-Poll к AP 210, но может принять широковещательный кадр, переданный посредством AP 210 (S234). Интервал активизации, установленный в STA2 230, может задаваться больше такового у STA1 220. Соответственно, STA2 230 можно переключить в активное состояние для приема элемента TIM (S241), когда AP 210 в пятый раз передает сигнальный кадр (S215). STA2 230 может подтвердить, что присутствует кадр, который будет к ней передан, посредством элемента TIM и передает кадр PS-Poll к AP 210 (S241a), чтобы запросить передачу кадра. AP 210 может передать кадр к STA2 230 в соответствие с кадром PS-Poll (S233).
[156] Для показанного на фиг. 16 управления PM элемент TIM включает в себя TIM, указывающую, присутствует ли кадр, который будет передан к STA, и DTIM, указывающую, присутствует ли широковещательный/многоадресный кадр. DTIM можно реализовать путем установки некоего поля в элементе TIM.
[157] Фиг. 17-19 - схемы, иллюстрирующие работу станции (STA), которая принимает карту индикации трафика (TIM).
[158] Ссылаясь на фиг. 17, STA можно переключить из состояния ожидания в активное состояние, чтобы принять сигнальный кадр, включающий в себя TIM от AP, и интерпретировать принятый элемент TIM для подтверждения, что присутствует буферизованный трафик, который будет к ней передан. STA может конкурировать с другими STA за доступ к среде для передачи кадра PS-Poll, а затем передать кадр PS-Poll, чтобы запросить передачу кадра данных от AP. AP, которая приняла кадр PS-Poll, переданный посредством STA, может передать кадр к STA. STA может принять кадр данных и передать кадр ACK к AP. После этого STA можно снова переключить в состояние ожидания.
[159] Как показано на фиг. 17, AP может принять кадр PS-Poll от STA, а затем работать в соответствии со способом немедленного ответа для передачи кадра данных после заранее установленного времени (например, короткого межкадрового интервала (SIFS)). Если AP не готовит кадр данных, который будет передан к STA, в течение SIFS после приема кадра PS-Poll, то AP может работать в соответствии со способом отложенного ответа, который будет описываться со ссылкой на фиг. 18.
[160] В примере из фиг. 18 операция для переключения STA из состояния ожидания в активное состояние, приема TIM от AP, конкуренции и передачи кадра PS-Poll к AP идентична таковой из фиг. 10. Если кадр данных не подготовлен в течение SIFS, даже когда AP принимает кадр PS-Poll, то кадр данных не передается, но может передаваться кадр ACK к STA. Если кадр данных подготовлен после передачи кадра ACK, то AP может конкурировать и передать кадр данных к STA. STA может передать к AP кадр ACK, указывающий, что кадр данных успешно принят, и может переключиться в состояние ожидания.
[161] Фиг. 19 показывает пример, в котором AP передает DTIM. STA можно переключить из состояния ожидания в активное состояние, чтобы принять от AP сигнальный кадр, включающий в себя элемент DTIM. STA может подтвердить, что многоадресный/широковещательный кадр будет передан посредством принятой DTIM. AP может немедленно передать данные (то есть многоадресный/широковещательный кадр) без передачи и приема кадра PS-Poll после передачи сигнального кадра, включающего в себя DTIM. STA могут принимать данные в активном состоянии после приема сигнального кадра, включающего в себя DTIM, и могут снова переключиться в состояние ожидания после завершения приема данных.
[162] СТРУКТУРА TIM
[163] В способе управления режимом PM на основе протокола TIM (или DTIM), описанного со ссылкой на фиг. 16-19, STA могут подтверждать, присутствует ли кадр данных, который будет передан к ним, посредством идентификации STA, включенной в элемент TIM. Идентификация STA может быть связана с идентификатором ассоциации (AID), назначенным STA при ассоциации с AP.
[164] AID используется в качестве уникального идентификатора для каждой STA в одном BSS. Например, в текущей системе WLAN AID может быть одним из значений от 1 до 2007. В заданной в настоящее время системе WLAN 14 разрядов назначаются AID в кадре, переданном посредством AP и/или STA. Хотя в качестве значения AID можно назначить вплоть до 16383, значения от 2008 до 16383 могут быть зарезервированы.
[165] Элемент TIM в соответствии с существующим определением не применяется подходящим образом к приложению M2M, в котором большое количество STA (например, больше 2007) ассоциируется с одной AP. Если существующая структура TIM расширяется без изменения, то размер битового массива TIM слишком большой для его поддержки в существующем формате кадра и применения для связи M2M, принимая во внимание приложение с низкой скоростью передачи. К тому же в связи M2M прогнозируется, что количество STA, в которых кадр данных приема присутствует в течение одного сигнального периода, очень небольшое. Соответственно, в связи M2M, поскольку увеличивается размер битового массива TIM, но большинство разрядов имеет значение 0, необходима технология для эффективного сжатия битового массива.
[166] В качестве существующей технологии сжатия битового массива предоставляется способ исключения 0, который непрерывно появляется в передней части битового массива, и задания смещения (или начальной точки). Однако, если количество STA, в которых присутствует буферизованный кадр, небольшое, но разница между значениями AID у STA большая, то эффективность сжатия низкая. Например, если буферизуются только кадры, которые будут переданы только к двум STA, имеющим значения AID соответственно 10 и 2000, то длина сжатого битового массива равна 1990, но все разряды помимо обоих концов имеют значение 0. Если количество STA, которые могут ассоциироваться с одной AP, небольшое, то неэффективность сжатия битового массива не является проблематичной, но если количество STA увеличивается, то неэффективность сжатия битового массива ухудшает общую производительность системы.
[167] В качестве способа решения этой проблемы AID можно разделить на несколько групп, чтобы выполнять передачу данных эффективнее. Каждой группе назначается определенный ID группы (GID). AID, назначенные на основе группы, будут описываться со ссылкой на фиг. 20.
[168] Фиг. 20(a) показывает пример AID, назначенных на основе группы. В примере из фиг. 20(a) несколько разрядов передней части битового массива AID могут использоваться для указания GID. Например, четыре GID могут выражаться двумя первыми разрядами AID в битовом массиве AID. Если общая длина битового массива AID равна N разрядам, то два первых разряда (B1 и B2) указывают GID у AID.
[169] Фиг. 20(b) показывает другой пример AID, назначенных на основе группы. В примере из фиг. 20(b) GID может назначаться в соответствии с местоположением AID. В то же время AID, использующие одинаковый GID, могут выражаться значением смещения и длины. Например, если GID 1 выражается смещением A и длиной B, то это означает, что AID от A до A+B-1 в битовом массиве имеют GID 1. Например, в примере из фиг. 13(b) предположим, что все AID от 1 до N4 разделяются на четыре группы. В этом случае AID, принадлежащими GID 1, являются 1 - N1, и они могут выражаться смещением 1 и длиной N1. AID, принадлежащие GID2, могут выражаться смещением N1+1 и длиной N2-N1+1, AID, принадлежащие GID 3, могут выражаться смещением N2+1 и длиной N3-N2+1, и AID, принадлежащие GID 4, могут выражаться смещением N3+1 и длиной N4-N3+1.
[170] Если представлены AID, назначенные на основе группы, то доступ к каналу разрешается в интервале времени, который изменяется в соответствии с GID, чтобы решить проблему нехватки элементов TIM для большого количества STA и эффективно выполнить передачу и прием данных. Например, в течение определенного интервала времени может предоставляться доступ к каналу только у STA, соответствующих определенной группе, а доступ к каналу у оставшихся STA может ограничиваться. Заранее установленный интервал времени, в котором предоставляется доступ только у определенных STA, также может называться интервалом ограниченного доступа (RAW).
[171] Доступ к каналу в соответствии с GID будет описываться со ссылкой на фиг. 20(c). Фиг. 20(c) показывает механизм доступа к каналу в соответствии с сигнальным интервалом, если AID разделяются на три группы. В первом сигнальном интервале (или первом RAW) предоставляется доступ к каналу у STA, принадлежащих GID 1, а доступ к каналу у STA, принадлежащих другим GID, не предоставляется. Для такой реализации первый сигнальный кадр включает в себя элемент TIM для AID, соответствующих GID 1. Второй сигнальный кадр включает в себя элемент TIM для AID, соответствующих GID 2, и соответственно в течение второго сигнального интервала (или второго RAW) предоставляется доступ к каналу только у STA, соответствующих AID, принадлежащим GID 2. Третий сигнальный кадр включает в себя элемент TIM для AID, соответствующих GID 3, и соответственно в течение третьего сигнального интервала (или третьего RAW) предоставляется доступ к каналу только у STA, соответствующих AID, принадлежащим GID 3. Четвертый сигнальный кадр включает в себя элемент TIM для AID, соответствующих GID 1, и соответственно в течение четвертого сигнального интервала (или четвертого RAW) предоставляется доступ к каналу только у STA, соответствующих AID, принадлежащим GID 1. Доступ к каналу только у STA, соответствующих определенной группе, указанной TIM, включенной в сигнальный кадр, можно предоставить даже в пятом и последующих сигнальных интервалах (или пятом и последующих RAW).
[172] Хотя на фиг. 20(c) порядок GID, разрешенных в соответствии с сигнальным интервалом, является циклическим или периодическим, настоящее изобретение этим не ограничивается. То есть путем включения в элементы TIM только AID, принадлежащих определенным GID, в течение определенного интервала времени (например, определенного RAW) может предоставляться доступ к каналу только у STA, соответствующих определенным AID, а доступ к каналу у оставшихся STA может не предоставляться.
[173] Вышеописанный способ назначения AID на основе групп также может называться иерархической структурой TIM. То есть все пространство AID можно разделить на множество блоков, и может предоставляться доступ к каналу только у STA, соответствующих определенному блоку, имеющему ненулевое значение (то есть STA из определенной группы). TIM, имеющая большой размер, разделяется на небольшие блоки/группы, так что STA легко обслуживает информацию TIM и легко управляет блоками/группами в соответствии с классом, QoS или использованием STA. Хотя в примере из фиг. 20 показано 2 уровня, можно создать TIM с иерархической структурой, имеющей два или более уровней. Например, все пространство AID можно разделить на множество групп страниц, каждую группу страниц можно разделить на множество блоков, и каждый блок можно разделить на множество субблоков. В этом случае в качестве расширения примера из фиг. 20(a) первые N1 разрядов битового массива AID указывают ID разбиения на страницы (то есть PID), следующие N2 разрядов указывают ID блока, следующие N3 разрядов указывают ID субблока, а оставшиеся разряды указывают местоположение разряда STA в субблоке.
[174] Поля/элементы управления электропитанием
[175] Поля/элементы, связанные с вышеописанным управлением электропитанием, включают в себя поле интервала прослушивания, элемент максимального периода бездействия BSS и т.п., которые будут описываться со ссылкой на фиг. 21-22.
[176] Фиг. 21 - схема, иллюстрирующая интервал прослушивания.
[177] Поле интервала прослушивания указывает AP, как часто активизируется STA в режиме экономии энергии, чтобы слушать сигнальный кадр. В случае STA без TIM поле интервала прослушивания указывает для AP период, в котором STA передает кадр PS-Poll или инициирующий кадр. STA, которая передала кадр PS-Poll или инициирующий кадр в соответствии с интервалом прослушивания, может принимать ACK или DATA от AP без TIM. Точнее говоря, когда AP принимает кадр PS-Poll от STA без TIM, если у STA есть буферизованные данные, то ACK или DATA передаются к STA. Если у STA нет буферизованных данных, то может передаваться ACK, включающее в себя информацию, указывающую, что буферизованные данные отсутствуют. Значение поля интервала прослушивания является параметром интервала прослушивания у запроса MLME-ASSOCIATE или запроса MLME-REASSOCIATE. Основной единицей поля интервала прослушивания является сигнальный интервал, а его длина составляет 2 октета.
[178] Фиг. 22 - схема, иллюстрирующая максимальный период бездействия BSS.
[179] Элемент максимального периода бездействия BSS включает в себя интервал времени/период для отказа от передачи кадра, пока STA поддерживает состояние ассоциации с AP. Ссылаясь на фиг. 22, поле ID элемента указывает значение максимального периода бездействия BSS, и значение поля длины равно 3. Поле максимального периода бездействия указывает интервал времени/период для отказа от передачи кадра, пока STA поддерживает состояние ассоциации с AP. Поле вариантов бездействия указывает варианты бездействия, ассоциированные с возможностями бездействия BSS.
[180] Максимальный период бездействия BSS применим к устройствам типа датчика, которые работают с очень длительным рабочим циклом и малой мощностью. Поскольку время работы от батарей у устройств типа датчика может максимально составлять несколько лет, максимальным периодом бездействия BSS должно быть несколько лет. В соответствии с вышеописанным элементом максимального периода бездействия BSS Максимальный период бездействия содержит 2 октета и 16 разрядов, и его основной единицей является 1000 TU (1024 мс), и соответственно его максимальным значением является 18,64 ч. Поскольку это значение является относительно коротким значением для вышеописанных устройств типа датчика, необходим максимальный период бездействия, поддерживающий значение больше этого значения.
[181] Основную единицу у максимального периода бездействия BSS можно увеличить с 1000 TU до 10000 TU, и т.п. В этом случае AP и STA нужно заранее договариваться для увеличения основной единицы, и увеличение основной единицы должно совпадать с интервалом прослушивания, установленным STA. Если интервал прослушивания не учитывается, в то время как увеличивается максимальный период бездействия BSS, то хотя STA и не нужно передавать и принимать кадры в соответствии с увеличенным максимальным периодом бездействия BSS, STA активизируется, чтобы принять сигнальный кадр в интервале прослушивания короче, чем максимальный период бездействия BSS, и соответственно не достигается экономия энергии.
[182] К тому же, поскольку максимальный период бездействия BSS передается посредством кадра ответа ассоциации, и интервал прослушивания передается посредством кадра ответа ассоциации, когда STA фактически устанавливает значение интервала прослушивания, нельзя использовать максимальный период бездействия BSS. Таким образом, сложно сделать увеличение максимального периода бездействия BSS совпадающим с увеличением интервала прослушивания.
[183] Соответственно, в вариантах осуществления настоящего изобретения будут описываться способы для увеличения максимального периода бездействия BSS и интервала прослушивания для STA, которая работает с малой мощностью в течение очень длительного времени, решая при этом вышеописанные проблемы.
[184] Масштабный коэффициент применяется к максимальному периоду бездействия BSS (значению, включенному в поле максимального периода бездействия в элементе максимального периода бездействия BSS), чтобы увеличить максимальный период бездействия BSS, и обычно применяется к интервалу прослушивания (значению, включенному в поле интервала прослушивания) и интервалу ожидания WNM (значению, включенному в элемент режима ожидания WNM). Для работы STA STA без TIM передает кадр PS-Poll или инициирующий кадр в соответствии с интервалом прослушивания. Здесь масштабный коэффициент, обычно применяемый к максимальному периоду бездействия BSS и/или интервалу ожидания WNM, может применяться к интервалу прослушивания.
[185] То есть, чтобы поддержать больший интервал ожидания, унифицированный масштабный коэффициент применяется к максимальному периоду бездействия BSS, интервалу прослушивания и интервалу ожидания WNM. Здесь применение унифицированного масштабного коэффициента к интервалу прослушивания означает, что значение, включенное в поле интервала прослушивания, умножается на унифицированный масштабный коэффициент для вычисления интервала прослушивания. Например, если сигнальный интервал равен 100 мс, значение, включенное в поле интервала прослушивания, равно 000…001 (16 разрядов, интервал прослушивания до применения унифицированного масштабного коэффициента равен 100 мс), и унифицированный масштабный коэффициент равен 10, то интервал прослушивания становится 1000 мс. К тому же, если сигнальный интервал равен 100 мс, значение, включенное в поле интервала прослушивания, равно 111…111 (16 разрядов, интервал прослушивания до применения унифицированного масштабного коэффициента равен 1,82 ч), и унифицированный масштабный коэффициент равен 10, то интервал прослушивания после применения унифицированного масштабного коэффициента становится 18,2 ч. К тому же, если сигнальный интервал равен 1 с, и значение, включенное в поле интервала прослушивания, равно 000…001 (16 разрядов, интервал прослушивания до применения унифицированного масштабного коэффициента равен 1000 мс), то интервал прослушивания после применения унифицированного масштабного коэффициента 10 становится 10 с. К тому же, если сигнальный интервал равен 1 с, и значение, включенное в поле интервала прослушивания, равно 111…111 (16 разрядов, интервал прослушивания до применения унифицированного масштабного коэффициента равен 18,2 ч), то интервал прослушивания после применения унифицированного масштабного коэффициента 10 становится 182 ч (7,58 дней).
[186] К тому же применение унифицированного масштабного коэффициента к максимальному периоду бездействия BSS и интервалу ожидания WNM означает, что значение, включенное в элемент периода бездействия BSS, умножается на унифицированный масштабный коэффициент для вычисления максимального периода бездействия BSS, и значение, включенное в элемент режима ожидания WNM, умножается на унифицированный масштабный коэффициент для вычисления максимального периода бездействия BSS.
[187] Вышеописанный унифицированный масштабный коэффициент является определенным значением (в дальнейшем называемым k), которое применимо к максимальному периоду бездействия BSS, интервалу прослушивания и интервалу ожидания WNM, и применимо вместе с коэффициентом расширения основной единицы (в дальнейшем называемым extended_k), как описано ниже. Здесь extended_k означает фактические значения k, примененные соответственно к максимальному периоду бездействия BSS, интервалу прослушивания и интервалу ожидания WNM. Другими словами, STA/AP может по-разному интерпретировать масштабный коэффициент k для отображения разного extended_k.
[188] Extended_k=k может интерпретироваться/использоваться/отображаться в максимальном периоде бездействия BSS, основной единицей которого является 1000 TU, extended_k=(k/BI)*1000 TU может интерпретироваться/использоваться/отображаться в интервале прослушивания, основной единицей которого является сигнальный интервал BI, и extended_k=(k/DI)*1000 TU может интерпретироваться/использоваться/отображаться в интервале ожидания WNM, основной единицей которого является интервал DTIM (DI).
[189] Сейчас будут описываться подробные примеры этого. В нижеследующих примерах предположим, что унифицированный масштабный коэффициент k равен 10.
[190] Сначала, если унифицированный масштабный коэффициент применяется к максимальному периоду бездействия BSS, то 1000 TU*10=10000 TU, и соответственно максимально поддерживаемое значение максимального периода бездействия BSS становится равным 10000 TU*(65535/3600)=186,4 ч =7,76 дней.
[191] Далее, если унифицированный масштабный коэффициент применяется к интервалу прослушивания при допущении BI=1 с, то 1 с*(10/1 с)*1000 TU=10000 TU. Соответственно, максимально поддерживаемый интервал прослушивания становится равным 10000 TU*(65525/3600)=186,4 ч=7,76 дней. Такой же результат получается, даже когда BI равен 0,1 с. Здесь 1000 TU умножается для выравнивания с максимальным периодом бездействия BSS в плане экономии энергии. То есть 1000 TU умножается, потому что основной единицей максимального периода бездействия BSS является не 1 с, а 1,024 с (1000 TU). Если точное выравнивание не нужно, то умножение 1000TU можно пропустить (например, extended_k=(k/BI)*1 с).
[192] К тому же, если унифицированный масштабный коэффициент применяется к интервалу ожидания WNM при допущении, что DI=10 с, то 10 с*(10/10 с)*1000 TU=10000 TU. Соответственно, максимально поддерживаемым интервалом ожидания WNM становится 7,76 дней. Такой же результат получается, даже когда DI равен 1 с.
[193] Путем применения коэффициента расширения основной единицы вместе с унифицированным масштабным коэффициентом можно выровнять максимальный период бездействия BSS, интервал прослушивания и интервал ожидания WNM. Ниже Таблица 2 показывает значения, примененные к максимальному периоду бездействия BSS, интервалу прослушивания и интервалу ожидания WNM, если применяется унифицированный масштабный коэффициент, и если применяются унифицированный масштабный коэффициент и коэффициент расширения основной единицы.
[194] Таблица 2
Таблица 2
Унифицированный масштабный коэффициент/(унифицированное значение: коэффициент расширения, согласованный между AP и STA)
Коэффициент расширения основной единицы: фактический коэффициент расширения, умноженный на единицу каждого интервала
Максимальный период бездействия
K
K
Интервал прослушивания
k
(k/BI)*1000 TU
Интервал ожидания WNM
k
(k/DI)*1000 TU
[195] Вышеописанные информация и параметр унифицированного масштабного коэффициента должны быть заранее согласованы между STA и AP, могут неявно (или автоматически) устанавливаться в соответствии со значением максимального периода бездействия BSS, установленным между AP и STA, и могут задаваться в виде поля управления отдельно от значения максимального периода бездействия BSS для явной передачи. К тому же, поскольку STA устанавливает интервал прослушивания в кадре запроса ассоциации, максимальный период бездействия BSS и интервал прослушивания могут совпадать друг с другом в результате следующих трех настроек/операций.
[196] Во-первых, может использоваться процедура запроса/ответа проверки. STA может передать к AP свой тип устройства, информацию о предпочтительном максимальном периоде бездействия BSS и/или вышеописанную информацию о параметре посредством кадра запроса проверки, а AP может передать информацию о максимальном периоде бездействия BSS и/или вышеописанную информацию о параметре к STA посредством кадра ответа проверки. STA может проверить способ установки и управления интервалом прослушивания на основе этой информации.
[197] Во-вторых, может использоваться процедура запроса/ответа повторной ассоциации. STA, которая не выполняет процедуру запроса/ответа проверки, может повторно установить интервал прослушивания на основе информации поля максимального периода бездействия и/или информации о параметре в кадре запроса/ответа, переданном посредством AP, и передать интервал прослушивания к AP посредством кадра запроса повторной ассоциации.
[198] В-третьих, если AP передает информацию поля максимального периода бездействия и/или информацию о параметре к STA посредством сигнального кадра, то STA принимает полный сигнал, проверяет информацию поля максимального периода бездействия, переданную посредством AP, и устанавливает интервал прослушивания перед передачей кадра запроса ассоциации, несущего информацию об интервале прослушивания.
[199] Хотя вышеописанные способы обычно применимы ко всем типам STA, вышеописанные способы по-разному применимы в соответствии с STA или типом устройства у STA. Соответственно, вышеописанные способы по-разному применимы заранее в соответствии с STA или типом устройства у STA с помощью процедуры согласования возможностей у AP и STA. То есть STA может применить расширение максимального периода бездействия BSS, интервала прослушивания и интервала ожидания WNM посредством различных кадров/полей согласования возможностей, например кадра запроса/ответа согласования возможностей с AP, элемента возможности QoS, поля управления QoS и т.п.
[200] В такой процедуре согласования возможностей может использоваться поле возможностей, показанное в Таблицах 3-5. В дальнейшем за другим содержимым, пропущенным в поле возможностей из Таблиц 3-5 ниже, обращайтесь к "IEEE Std 802.11-2012, 8.4.2.29 Extended Capabilities element".
[201] Таблица 3
Таблица 3
Разряд
Информация
Примечания
…
…
…
49
Гранулярность интервала ожидания (k)
Подполе гранулярности интервала ожидания указывает масштабный коэффициент, на который будет умножена единица максимального периода бездействия, интервала прослушивания и интервала ожидания WNM.Количество сигнальных кадров самого короткого интервала прослушиванияУстановлено в 1Установлено в 10Установлено в 100Установлено в 1000
50-n
Зарезервировано
[202] Таблица 3 выше показывает конфигурацию поля возможностей для процедуры согласования между AP и STA для унифицированного масштабного коэффициента (k; в Таблице 3 гранулярность интервала ожидания описывается в качестве другого выражения k), применяемого к максимальному периоду бездействия BSS, интервалу прослушивания и интервалу ожидания WNM.
[203] Таблица 4
Таблица 4
Разряд
Информация
Примечания
…
…
…
49
Гранулярность максимального периода бездействия и интервала прослушивания
Масштабный коэффициент, который будет умножен соответственно на период времени максимального периода бездействия и количество сигнальных кадров самого короткого интервала прослушиванияЭто поле задается, когда максимальный период бездействия и интервал прослушивания расширяются; в противном случае оно зарезервировано.Установлено в 10 (10000 TU единицы времени максимального периода бездействия, 10 сигнальных кадров самого короткого интервала прослушивания)Установлено в 100 (100000 TU единицы времени максимального периода бездействия, 100 сигнальных кадров самого короткого интервала прослушивания)
50-n
Зарезервировано
[204] Таблица 4 выше показывает конфигурацию поля возможностей для процедуры согласования между AP и STA для унифицированного масштабного коэффициента для максимального периода бездействия и интервала прослушивания.
[205] Таблица 5
Таблица 5
Разряд
Информация
Примечания
…
…
…
49
Гранулярность интервала прослушивания
Количество сигнальных кадров самого короткого интервала прослушиванияЭто поле задается, когда период времени в максимальном периоде бездействия BSS (8.4.2.81) расширяется до большего, чем 1000 TU; в противном случае оно зарезервировано.Установлено в 10 сигнальных кадров, когда период времени расширяется до 10000 TUУстановлено в 100 сигнальных кадров, когда период времени расширяется до 100000 TU
50-n
Зарезервировано
[206] Таблица 5 выше показывает конфигурацию поля возможностей для процедуры согласования между AP и STA, связанной с расширением интервала прослушивания при допущении, что максимальный период бездействия уже установлен.
[207] Фиг. 23 показывает пример, в котором унифицированный масштабный коэффициент указывается посредством элемента максимального периода бездействия BSS, если применяется вышеописанный унифицированный масштабный коэффициент. Фиг. 23(a) показывает пример, в котором унифицированный масштабный коэффициент указывается с помощью поля очень длинного необходимого максимального периода бездействия, которое является подполем поля вариантов бездействия в элементе максимального периода бездействия BSS. Поле очень длинного необходимого максимального периода бездействия имеет 1 или 2 разряда и может указывать унифицированный масштабный коэффициент 1 или 10, как показано. К тому же фиг. 23(b) показывает случай, в котором унифицированный масштабный коэффициент указывается с помощью поля масштабного коэффициента, которое является подполем поля вариантов бездействия в элементе максимального периода бездействия BSS. В этом случае, как показано, значение унифицированного масштабного коэффициента имеет 1 или 2 разряда и может быть равно 1 или 10. Вариант осуществления настоящего изобретения не ограничивается фиг. 23 и может указываться, например, посредством другого поля (поля максимального периода бездействия) в элементе максимального периода бездействия BSS.
[208] Хотя в вышеприведенном описании масштабный коэффициент используется в качестве способа для увеличения интервала ожидания, может использоваться способ для увеличения размера поля интервала прослушивания до 3 октетов.
[209] Фиг. 24 - блок-схема, показывающая конфигурацию беспроводного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[210] AP 10 может включать в себя процессор 11, запоминающее устройство 12 и приемопередатчик 13. STA 20 может включать в себя процессор 21, запоминающее устройство 22 и приемопередатчик 23. Приемопередатчики 13 и 23 могут передавать/принимать радиочастотный (РЧ) сигнал и реализуют физический уровень, например, в соответствии с системой IEEE 802. Процессоры 11 и 21 могут быть подключены соответственно к приемопередатчикам 13 и 21 для реализации физического уровня и/или MAC-уровня в соответствии с системой IEEE 802. Процессоры 11 и 21 могут конфигурироваться для выполнения операций в соответствии с вышеописанными различными вариантами осуществления настоящего изобретения. К тому же модули, реализующие операции AP и STA в соответствии с вышеописанными вариантами осуществления настоящего изобретения, могут храниться в запоминающих устройствах 12 и 22 и могут исполняться соответственно процессорами 11 и 21. Запоминающие устройства 12 и 22 могут быть смонтированы внутри или снаружи процессоров 11 и 21 для подключения к процессорам 11 и 21 с помощью известного средства.
[211] Подробная конфигурация устройства AP и STA может быть реализована так, что описанные в вышеприведенных вариантах осуществления настоящего изобретения подробности применяются независимо, либо два или более вариантов осуществления применяются одновременно. В этом случае частично совпадающие подробности для ясности будут исключены из описания.
[212] Вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы с помощью ряда средств, например, аппаратных средств, микропрограммного обеспечения, программного обеспечения либо их сочетания.
[213] В случае реализации настоящего изобретения с помощью аппаратных средств настоящее изобретение может быть реализовано с помощью специализированных интегральных схем (ASIC), процессоров цифровых сигналов (DSP), устройств цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), процессора, контроллера, микроконтроллера, микропроцессора и т.п.
[214] Если операции или функции настоящего изобретения реализуются с помощью микропрограммного обеспечения или программного обеспечения, то настоящее изобретение может быть реализовано в ряде форматов, например, модулей, процедур, функций и т.п. Программный код можно сохранить в запоминающем устройстве, чтобы его можно было запускать с помощью процессора. Запоминающее устройство располагается внутри или снаружи процессора, чтобы оно могло взаимодействовать с вышеупомянутым процессором посредством различных общеизвестных частей.
[215] Подробное описание примерных вариантов осуществления настоящего изобретения приведено для предоставления возможности специалистам в данной области техники реализовать и применить изобретение на практике. Хотя изобретение описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, специалисты в данной области техники примут во внимание, что в настоящем изобретении можно сделать различные модификации и изменения без отклонения от сущности или объема изобретения, описанного в прилагаемой формуле изобретения. Например, специалисты в данной области техники могут использовать каждую конструкцию, описанную в вышеприведенных вариантах осуществления, совместно друг с другом. Соответственно, изобретение не должно ограничиваться определенными вариантами осуществления, описанными в этом документе, а должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в этом документе.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[216] Хотя вышеописанные различные варианты осуществления настоящего изобретения применяются к системе IEEE 802.11, варианты осуществления настоящего изобретения применимы к различным системам радиодоступа.