用於通信介質訪問的接入點設備、通信設備和方法

2023-08-07 06:53:06 2

專利名稱：用於通信介質訪問的接入點設備、通信設備和方法
技術領域：
本發明一般涉及用於接入點和通信設備之間數據傳輸的接入點設備、 通信設備和方法，尤其涉及用於寬帶雙向數據傳輸網絡中通信介質訪問的 接入點設備、通信設備和方法。
背景技術：
在通信系統中，必須控制接入點和多個站點之間的數據傳輸，以避免多個並發傳輸之間的衝突。 一般，通過通信協議的介質訪問控制(MAC) 層來實現該控制。一種MAC層傳輸控制技術被稱為分布式協調功能(DCF)，該DCF 採用載波監聽多址接入/碰撞避免(CSMA/CA)分布式算法。在某些使用 DCF的無線系統中，有數據要發送的無線設備首先監聽介質，以檢測其它 任何無線設備當前是否正在傳輸。如果另一設備已經在傳輸，則最初的無 線設備將不開始傳輸。然而，如果該最初無線設備沒有檢測到其它任何無 線設備在傳輸，則該最初無線設備將開始它自己的傳輸。另一種傳輸控制技術被稱為點協調功能(PCF)，它利用基礎結構網絡 配置來控制介質訪問。在基礎結構網絡配置中，接入點控制基本服務集， 並提供到更大網絡的連接。為了實施PCF，接入點響應對被連接站點的輪 詢而控制介質。近年來，有線寬帶接入技術在雙向數據傳輸方面所提供的高潛力已經 被充分認識到，並且越來越多的有線網絡技術被開發和利用。 一種成本合 算的、基於現有同軸電纜接入網絡的雙向數據傳輸解決方案被稱為基於同軸電纜的非對稱數據傳輸(ADoC)系統。因為ADoC系統的信號傳輸環境 和網絡架構與無線情況有很大不同，所以常規的MAC層機制DCF或PCF不 享有可接受的性能。發明內容根據本發明一個方面，提供一種用於控制通信網絡中通信介質訪問的接入點設備，包括通信接口，用於通過該通信介質和通信網絡中的多個通信單元交換數據；以及處理器，用於以競爭方式，通過該通信接口從這多個通信單元中的至少一個通信單元接收介質訪問請求消息，並通過根據 收到的介質訪問請求消息中的介質訪問持續時間信息為該至少一個通信 單元的每一個分配介質訪問持續時間，來輪詢該至少一個通信單元。 本發明也涉及一種用於控制通信網絡中通信介質訪問的，在接入點設備中使用的方法，包括以下步驟以競爭方式從通信網絡中的多個通信單 元的至少一個通信單元接收介質訪問請求消息；以及通過根據收到的介質訪問請求消息中的對應持續時間信息為該至少一個通信單元的每一個分 配介質訪問持續時間，來輪詢該至少一個通信單元。本發明也涉及一種用於通信網絡中通信介質訪問的通信單元，包括 通信接口，用於通過該通信介質和通信網絡中的接入點設備交換數據；以 及處理器，用於以競爭方式，通過該通信接口將包括請求的介質訪問持續 時間的介質訪問請求消息發送給該接入點設備，並根據該介質訪問請求消儲持續時間，響應該接入點的輪詢，在分配的介質訪問 持續時間內通過通信接口訪問通信介質。本發明也涉及一種用於通信網絡中通信介質訪問的，在通信單元中使 用的方法，包括以下步驟以競爭方式，通過通信網絡將包括請求的介質 訪問持續時間的介質訪問請求消息發送給接入點設備；以及根據該介質訪 問請求消息中的請求介質訪問持續時間，響應該接入點的輪詢，在分配的 介質訪問持續時間內訪問通信介質。


根據以下連同附圖給出的說明，本發明的這些及其它方面、特徵和優 點將變得很清楚圖1是用於說明本發明實施例的ADoC電纜接入網絡示意圖； 圖2是根據本發明實施例用於AP和站點之間介質訪問的訪問周期圖；圖3是根據本發明實施例在AP和站點之間競爭階段的通信過程流程圖；圖4是根據本發明實施例的請求發送(RTT)幀結構圖；圖5是根據本發明實施例在AP和站點之間輪詢階段的通信過程流程圖；圖6是根據本發明實施例的接入點的示例配置；以及 圖7是根據本發明實施例的通信單元的示例配置。
具體實施方式
現在將根據本發明的各說明性實施例，參考

本發明的諸多優點/特徵。圖1是用於說明本發明實施例的ADoC電纜接入網絡100的示意圖。 如圖1所示，接入點(AP) 104和多個站點如105-1和105-2通過分路器 106連接，且AP 104與IP核心網102連接。因此，在家的用戶可以通過 這些站點，經由ADoC網絡的電纜連接訪問遠程IP核心網102。圖2是本發明實施例中用於AP和站點之間介質訪問的訪問周期的圖， 其中訪問周期被分成競爭階段和輪詢階段兩個階段，這兩個階段被AP用 來控制通信介質訪問。競爭階段位於每個訪問周期的開始，並用於允許新站點完成鑑定以及 與AP的關聯，並用於允許已關聯站點通知AP它有輸入幀要發送。以競爭方式執行競爭階段的數據傳輸，這是因為某個站點不能檢測其它站點是 否正在訪問介質和發送幀，而且在幀傳輸之前，其它站點和AP之間沒有 協商。另一方面，因為在競爭階段只傳送請求和響應消息，所以數據傳輸 之間的競爭將減少。輪詢階段在競爭階段之後，並被AP用來輪詢站點。在這兩個階段，AP可以發送允許發送(CTS)消息通知指定站點訪 問介質，以便完成訪問周期。CTS消息包括目的地址欄位，該目的地址字 段可用於保留傳輸介質，以便只為MAC地址與該消息中的目的地址相同 的站點傳輸數據，而其它站點將停止數據傳輸。通常，目的地址可以是某 個站點的MAC地址、 一組站點的MAC地址，或是將為所有站點保留介質的專用廣播地址。圖3是根據本發明實施例的AP和站點之間在競爭階段的通信過程流 程圖。在競爭階段開始，AP發送如圖3所示包括專用廣播地址的CTS消息。在該實施例中，專用廣播地址被設為這樣一個地址，以致CTS消息的目的地址欄位中的所有位都被設為1。收到具有專用廣播地址的CTS消息 的所有站點，如STA1和STA2，當前可以訪問介質。另外CTS消息包括 持續時間欄位，它是競爭階段的持續時間。因此，可以將CTS消息解釋為， 在競爭階段為所有站點保留介質。所有站點包括通過電纜與AP連接、並 且能夠接收CTS消息的站點。在這些站點當中，某些站點已和AP關聯， 而某些站點沒有和AP關聯。根據本發明實施例，在競爭階段，想要和AP關聯的未關聯站點將經 歷鑑定和關聯步驟。如圖3所示，STA1和STA2是兩個未關聯站點，並 且它們在收到CTS後向AP發送鑑定請求消息，以便將站點身份確認為被 授權與AP關聯的站點集的成員。然後，AP將向STA1回復鑑定響應。在鑑定響應後，STA1和STA2向AP發送關聯請求消息，使得網絡系 統跟蹤每個站點的位置，並且可以將前往站點的幀轉發給正確的AP。該 AP將向站點回復關聯響應消息。在鑑定和關聯完成後，站點可以請求將它們緩衝的幀發送給AP。另 外，在競爭階段開始已與AP關聯的其它站點可以在競爭階段的任何時間 請求發送它們緩衝的幀。對於緩衝器中沒有要發送給AP的MAC幀的那 些站點，它們不需要發送傳輸請求消息。在此，利用RTT消息發出介質訪問請求，RTT消息包括所請求的、 以當前物理層數據率發送其緩衝器中的MAC幀所需的持續時間。因此， 站點將首先基於己知物理層數據率，以及它所緩衝的、想要通過通信介質 發送的幀的數量，來計算所需持續時間，然後將該持續時間添加到RTT消息的持續時間欄位。圖4是根據本發明實施例的RTT幀結構圖。RTT幀中每個欄位的詳 細定義如下幀控制欄位它是一個2位元組長欄位，並包括諸如協議版本、類型、重試和電源管理的信息。持續時間欄位它是一個2位元組長欄位，並指示它將花多長時間以當前物理層數據率傳送站點緩衝器中的MAC幀。持續時間用於更新AP那一側的輪詢列表中的該站點傳輸持續時間欄位。接收器地址欄位它是一個6位元組長欄位，並包含目的AP的MAC 地址。發送器地址欄位它是一個6位元組長欄位，並包括發送該RTT消息的 站點的MAC地址。FCS欄位它是一個4位元組長欄位，並包含32位循環冗餘碼(CRC)值。為了在訪問周期的輪詢階段輪詢站點，AP維護一輪詢列表，該輪詢 列表中有兩個欄位MAC地址欄位和對應的傳輸持續時間欄位。MAC地 址欄位包括作為站點標識符的關聯站點MAC地址。當站點被成功鑑定和 關聯時，其MAC地址將被添加到輪詢列表的MAC地址欄位中，並且其 對應的傳輸持續時間欄位將被分配默認值0。當AP成功收到來自關聯站 點的RTT消息時，它將用該RTT消息中的持續時間信息中的值，來更新 輪詢列表中的該站點傳輸持續時間欄位。另外，MAC地址欄位包括AP的MAC地址及對應的傳輸持續時間，並且在每個訪問周期的競爭階段，AP可以利用以當前物理層數據率發送其緩衝器中MAC幀所需的估計時間，來更新它自己的傳輸持續時間欄位。如圖2所示，輪詢階段開始於競爭階段的結尾，並以無競爭方式為幀 傳送提供傳輸機會。在輪詢階段，介質訪問完全由AP控制，使得能夠避 免站點和AP的數據傳輸之間出現競爭。根據本發明實施例，AP將通過發送CTS幀，來輪詢輪詢列表中具有 非零持續時間欄位的AP和站點，即在競爭階段發送了 RTT消息的那些站 點和AP。對於輪詢列表中沒有傳輸持續時間的AP和那些站點，將不安排 輪詢階段。AP將通過根據收到的介質訪問請求消息中的對應持續時間信 息為每個站點分配介質訪問持續時間，來輪詢AP和站點。例如，當AP發送的CTS幀包括作為目的地址的AP的MAC地址以 及作為介質訪問持續時間的特定時間時，所有站點都將接收CTS消息，並 等待AP的數據傳輸。當CTS幀包括作為目的地址的站點的MAC地址以 及作為介質訪問持續時間的特定時間時，所有站點都將接收CTS消息，並 且只有指定站點能夠通過傳輸介質發送數據，同時AP也將等待該特定時 間以輪詢下一站點。在此，當考慮輪詢階段的持續時間時，作為介質訪問持續時間的特定 時間可以等於或小於RTT消息中指示的持續時間。AP可以在某一訪問周 期內輪詢某些站點，而在另一訪問周期內輪詢其它站點。此時，沒有被輪 詢的站點不需要再次發送RTT消息。圖5是根據本發明實施例的AP和站點之間在輪詢階段的通信過程流 程圖。如圖5所示，AP發送CTS消息按預定順序分別輪詢每個站點，並根據輪詢列表中的對應傳輸持續時間欄位分配其持續時間欄位。此外，在 CTS消息中指示的時期內，被輪詢的站點可以訪問介質，並發出數據。在此，在分配給被輪詢的AP和STA的前一特定時間之後，在短於或等於短 幀間間隔(SIFS)的間隔內AP發送CTS幀以輪詢站點和AP。通過等待 短於或等於SIFS的一段時間，確保在AP和站點之間的數據幀傳輸之後， AP將總是獲得對介質信道的控制，因為根據現有規範，在前一特定時間 之後，具有可能最快速度的站點將只能在SIFS間隔之後控制信道。圖6是根據本發明實施例的接入點的示例配置。AP610基於圖2所示 的介質訪問周期進行控制，並包括通信接口 620和處理器640，通信接口 620用於處理和ADoC網絡如圖1的IP核心網其它部分之間的通信，以及 通過通信介質和通信網絡中的多個通信單元如STA1和STA2交換數據； 處理器640和通信接口 620相連，並用於處理數據以及控制通信接口 620， 以便基於以上實施例控制通信接口交換數據。AP610也包括存儲器650，存儲器650用於存儲被緩衝的幀、上述輪 詢表以及用於根據本發明對處理器640編程的可執行指令和數據。應該理 解，可以將通信接口 620、處理器640和存儲器650完全或部分地組合， 並製造成集成電路。如上所述，在競爭階段的開始，AP 610通過通信接口 620發送CTS 消息通知站點訪問介質。然後，AP610以競爭方式接收鑑定和關聯請求消 息以及RTT，並根據圖3所示的流程對站點進行鑑定和關聯，然後更新存 儲器650中存儲的輪詢列表，並為對應站點添加傳輸持續時間。在輪詢階 段，AP610根據收到的請求消息中的持續時間，通過通信接口 620來輪詢多個通信單元，使得這多個通信單元分別通過通信介質發送數據給AP610。圖7是根據本發明實施例的站點的示例配置。站點710包括處理器701 和用戶接口 703，處理器701用於控制連接到處理器701的通信接口 702， 並用於和AP610進行通信；用戶接口 703包括眾所周知的元件，如鍵盤、 顯示器和音頻變換器等。另外，站點710還包括連接到處理器701的存儲 器704，存儲器704存儲被緩衝的幀以及用於根據本發明對處理器701編 程的可執行指令和數據。應該理解，可以將處理器701、通信接口 702和 存儲器704完全或部分地組合，並製造成集成電路。如上所述，在競爭階段，站點710控制通信接口 702，以便和AP610 關聯並發送RTT消息給AP610，並且在輪詢階段，站點710通過AP610 的輪詢來發送存儲器704中緩衝的幀。雖然基於ADoC系統描述了本發明實施例，但是本領域技術人員可以 使本發明適合於使用具有競爭階段和輪詢階段的訪問周期的其它通信網 絡環境。以上僅僅說明了本發明實施例，因而應該理解，本領域技術人員將能 夠設計出雖然未在此明確描述、但卻體現本發明原理且在本發明精神和範 圍內的許多替換配置。
權利要求
1.一種控制通信網絡中通信介質訪問的接入點設備，包括通信接口，用於通過所述通信介質和所述通信網絡中的多個通信單元交換數據；以及處理器，用於以競爭方式，通過所述通信接口從所述多個通信單元中的至少一個通信單元接收介質訪問請求消息；以及通過根據所述收到的介質訪問請求消息中的對應介質訪問持續時間信息為所述至少一個通信單元的每一個分配介質訪問持續時間，來輪詢所述至少一個通信單元。
2. 根據權利要求1所述的接入點設備，其中所述處理器適於控制包括競爭階段和輪詢階段的介質訪問周期，並適於在所述競爭階段接收所述介 質訪問請求消息、在所述輪詢階段輪詢所述至少一個通信單元。
3. 根據權利要求1或2所述的接入點設備，其中所述處理器適於在分 配給先前被輪詢的通信單元的介質訪問持續時間過去以後，在短幀間間隔 內輪詢每個通信單元。
4. 根據前面任一權利要求所述的接入點設備，其進一步包括用於存儲 輪詢列表的存儲器，所述輪詢列表包括所述至少一個通信單元的標識符和 對應持續時間信息。
5. 根據前面任一權利要求所述的接入點設備，其中所述通信網絡是電纜網絡。
6. —種用於控制包括多個通信單元的通信網絡中的通信介質訪問的 方法，該方法用於接入點設備中，包括以下步驟以競爭方式從所述多個通信單元的至少一個通信單元接收介質訪問 請求消息；以及通過根據所述收到的介質訪問請求消息中的對應持續時間信息為所 述至少一個通信單元的每一個分配介質訪問持續時間，來輪詢所述至少一 個通信單元。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中在介質訪問周期的競爭階段接收 所述介質訪問請求消息，並在所述介質訪問周期的輪詢階段執行對所述至 少一個通信單元的所述輪詢。
8. 根據權利要求6或7所述的方法，其中所述輪詢步驟包括，在分配 給先前被輪詢的通信單元的介質訪問持續時間過去之後，在短幀間間隔內 輪詢每個通信單元。
9. 根據權利要求6-8任一所述的方法，其中在接收所述介質訪問請求 消息之前，鑑定所述多個通信單元、並將所述多個通信單元和所述通信網 絡關聯。
10. 根據權利要求6-9任一所述的方法，其中所述通信網絡是電纜網絡。
11. 一種用於通信網絡中通信介質訪問的通信單元，包括 通信接口，用於通過所述通信介質和所述通信網絡中的接入點設備交換數據；以及處理器，用於以競爭方式，通過所述通信接口將包括請求的介質訪問持續時間的介質訪問請求消息發送給所述接入點設備；以及根據所述介質 訪問請求消息中的所述請求介質存儲持續時間，響應所述接入點的輪詢， 在分配的介質訪問持續時間內通過所述通信接口訪問所述通信介質。
12. 根據權利要求11所述的通信單元，其中所述處理器適於在競爭階 段發送所述介質訪問請求消息，以及在輪詢階段響應所述接入點的輪詢而 訪問所述通信介質。
13. —種用於通信網絡中的通信介質訪問的方法，該方法用於通信單 元中，包括以下步驟以競爭方式，通過所述通信網絡將包括請求的介質訪問持續時間的介質訪問請求消息發送給接入點設備；以及根據所述介質訪問請求消息中的所述請求的介質訪問持續時間，響應 所述接入點的輪詢，在分配的介質訪問持續時間內訪問所述通信介質。
14.根據權利要求13所述的方法，其中在競爭階段發送所述介質訪問 請求消息，並在輪詢階段響應所述接入點的輪詢而訪問所述通信介質。
全文摘要
用於訪問通信網絡中通信介質的接入點設備、通信單元和方法。該接入點包括通信接口，用於通過通信介質和通信網絡中的多個通信單元交換數據；以及處理器，用於以競爭方式，通過通信接口從這多個通信單元的至少一個通信單元接收介質訪問請求消息，並通過根據收到的介質訪問請求消息中的對應介質訪問持續時間信息為該至少一個通信單元的每一個分配介質訪問持續時間，來輪詢該至少一個通信單元。
文檔編號H04L12/56GK101616086SQ20091015027
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月25日 優先權日2008年6月26日
發明者王顯雷, 程琳香, 章志剛 申請人:湯姆遜許可公司