分散通信網中的媒體訪問控制的方法
2023-05-21 06:59:36 1
專利名稱：分散通信網中的媒體訪問控制的方法
技術領域：
本發明涉及一種在包括多個站的一個通信網中分散(decentralize)媒體訪問控制的方法。
基於電氣與電子工程師協會(IEEE)802.11的無線區域網(WLAN)不斷地徵服新的市場，家庭用戶市場成為它們所有市場中最重要的一個。儘管在商業運用中的WLAN，家庭WLAN將不提供網絡的下部構造。因此，服務質量(QoS)的所有集中化支持沒有在商業網絡中那麼重要。需要QoS的分散支持。
在分散的WLAN中，沒有協調實例能夠為時間限制的服務預留無線媒體。作為802.11e的EDCF的協調功能運轉在概率驅動的基礎上，因此不但在從同一優先級的源中導出的業務之間而且在從不同優先級的源中導出的業務之間仍然存在位於無線媒體上的衝突的可能性。這些衝突降低了吞吐量，因為它們產生了開銷並且增加了延遲。對於像VoIP那樣的周期性實時業務量，甚至可能無法接受要忍受這種延遲。
為了滿足家庭用戶，需要一種關於多跳連接的新協調功能。它將把多跳性能與服務質量支持結合。現有的802.11協調功能對於多跳連接沒有用處，因為它們只是為單跳連接所設計的。
因此本發明的目的是克服標準802.11衝突避免的缺點並且建議一種為了服務質量應用的需要預留無線媒體而分散化媒體訪問控制的方法。
此目的通過如權利要求1中定義的方法以及通過如權利要求13中定義的通信網來解決。
根據本發明，一種在包括多個站的一個通信網中分散媒體訪問控制的方法提供發送站為了將來傳送而傳送一個預留請求給一個預定接收站，所述預定站位於所述發送站的接收範圍中，所述預留請求用信號通知包括傳送的起始點和持續時間在內的預留信息，定義所述將來傳送的時間周期，並且在一個多信道系統的情況下，定義所述將來傳送的信道的頻率或代碼，從而建立一個預留，並且在所述接收範圍中活動的站由於串音收到所述預留請求並且除所述預定接收站之外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並推遲(defer from)在該時間周期期間並在所述將來傳送的信道上的媒體訪問。
本發明預見正在計劃一個數據傳送的那些站公布傳送時間起點、傳送的持續時間並且最後甚至公布預留分組中的頻率或代碼信道。這個預留分組被在預留請求的發送站的接收範圍中的其它站由於串音收到。其它站儲存此信息並且將在公布的時間點在相應的頻率碼信道上的任意媒體訪問推遲該計劃傳送的持續時間。
在一個優選實施例中，所述預定接收站通過返回重複所述預留信息的一則消息來確認所述預留請求；和在所述接收站傳送的接收範圍中活動的除預定接收站之外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並在由於串音收到(overhear)所述確認消息時推遲在該時間周期期間並在該將來傳送的信道上的媒體訪問。從而，為了清除也在接收機這側的媒體，預留分組在它從發送站中被接收時被預定接收站送回。通過這些手段，預定接收站的接收範圍中的其它站被通知發送站的計劃傳送並且還可以推遲在公布周期期間的任意媒體訪問。
通過傳送正常數據幀捎帶(piggy-back)的預留請求可以降低預留機制的開銷。同樣，所述確認消息可以在一個數據分組或另一數據分組的一個確認幀中被捎帶傳送。
在另外一個優選實施例中，預留請求包括關於將來傳送的優先級或優先級分類的信息，使用所述優先級信息的原因是如果現有的預留請求優先級比最近接收到的預留請求優先級更低，則所述發送站的所述接收範圍中活動的工作站用一個最近接收到的預留請求的新預留信息代替相應時間周期儲存的現有預留信息；以及，如果最近接收到的預留具有一個較高優先級，則對於相應時間周期先前已分配了信道的站撤回或延遲其將來的傳送。
而且，正如在上面解釋的，當確認消息包括關於將來傳送的優先級或優先級分類的信息時，使用優先級信息的原因是在接收站的接收範圍中的活動的工作站替代現有的預留信息。
根據新協議的分散性質，不同的預留可以重疊或者許多站可能希望同時傳送。因此，需要一個預留衝突解決(resolvance)算法。期望預留一個時間間隔的每個站要檢查其本地表中現存的預留條目。因為每個預留屬於某一優先級，該站相對於衝突預留檢查它自己的預留請求的優先級。如果它具有較低的優先級，則所述站必須推遲它的預留請求。可以重複該步驟直到發現一個適合這些站自己的預留持續時間的期望長度的時隙為止。在同一優先級的預留請求的情況下，舊的預留請求可以被賦予更高的優先級。
在一個優選實施例中，若干個周期性的傳送能夠由單個預留請求被告知並且從第一個將來傳送的一個預留請求的預留信息中導出的時間周期被解釋為也是隨後的將來傳送的周期，並且在所述接收範圍中活動的站由於串音收到所述預留請求並且除所述預定接收站外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並且推遲在所有告知的時間周期期間在將來傳送的所有相應的信道上的媒體訪問。
被告知的將來傳送的起始點可以相對於發送時間的開始或結束、或者所述預留請求的時隙的開始或結束來定義，以使不要求時鐘的整體同步。相應地，當相對於發送時間的開始或結束、或相對於時隙的開始或結束，在確認消息中告知的將來傳送的起始點被定義為所述確認消息的時基時，使來自發送站的起始點信息適於所述確認消息的時基。
預留請求的衝突可以通過一個衝突解決機制解決，例如一個較短傳送持續時間的預留請求可以替代一個現有的較長傳送持續時間的預留，或者如果一個最近的預留請求比一個現有的信息具有一個較早的到期(due)時間，則該最近的預留請求的預留信息代替該現有的預留。
如果一個預留請求要被撤回，則發送站為了刪除其一個或若干個預留請求的目的而傳送一個撤回消息給所述預定接收站；並且在所述發送站的傳送的接收範圍中活動的站由於串音收到所述撤回消息並且除所述預定接收站外的其它站本地刪除相應的預留信息。然後預定接收站可以通過返回一則重複所述撤回信息的消息來確認所述撤回消息；並且在所述接收站的傳送的接收範圍中除預定接收站之外的其它站執行本地刪除對應於撤回信息的預留信息的動作。
還可以提供一個站廣播其本地儲存的預留信息的拷貝；並且在所述站的傳送的接收範圍中活動的站把接收到的預留信息與它們本地儲存的信息進行比較並且把丟失的預留加到它們本地儲存的預留信息中。
本發明還涉及一種包括多個站的通信網，其中使用在此所描述的方法。
參考附圖將進一步詳細地解釋本發明，其中
圖1示出了分布式預留可以如何被嵌入在IEEE 802.11系統的幀結構中的示例；和圖2示出了包括一個預留請求在內的數據幀交換的示例。
圖1中，預留信息被包括在幀主體中。可替代地，預留信息還可以被包括在幀報頭中。預留信息包括下列欄位-業務周期，-媒體預留的持續時間，-數據傳送的優先級，-將來的預留周期數量。
業務周期通知其它站下一幀將何時被傳送。持續時間欄位通知其他站有關這個流的下一數據傳送的持續時間，包括確認消息的時間。優先級欄位包括有關此數據流所屬的業務量類別的信息。通過指定將來傳送的優先級，可以在網絡中支持不同的服務質量級別。萬一兩個傳送被計劃為同一時間周期，則較高優先級的業務將獲得媒體訪問並且較低優先級的發送站將自動撤消或延遲它的預留。
一個可選欄位通知其它站有關將來要進行的預留周期的數目。這允許一個站通過單個預留分組進行一個周期性的預留。兩個傳送之間的周期在「業務周期」欄位中被給出，並且每個傳送的恆定持續時間在「媒體預留的持續時間」欄位中。
如圖2所示，站(STA)A傳送一個幀給站B。數據幀還包括一個預留請求。站C和站D由於串音收到該數據傳送並且拷貝該預留請求信息。因此它們能夠建立一個預留請求表。正如在上面已經提及的，為了處理隱藏站問題的目的，接收站將在它的確認消息中可選地重複預留信息。這個確認消息會被對發送方來說隱藏起來的那些站所接收並因此可能在預留的持續時間期間幹擾，因為它們位於接收機的接收範圍之中但是位於發送站的接收範圍之外。
對於每個由於串音收到的或接收到的預留請求，每個站更新其內部預留請求表，包括最近接收到的預留請求並且萬一新的預留具有一個較高優先級則最終替代一個早已儲存的預留。
因為不同的站可以獨立地選擇不同的預留周期和預留持續時間，所以需要一個衝突避免機制。首先，必須考慮預留請求的優先級。請求一個較低優先級流的預留的那些站遲於較高優先級流。為了衝突避免，請求同一優先級的預留的那些站可以選擇像「最短作業優先」或「先來先服務」那樣的策略。部分重疊的相衝突的預留請求應該以最有效的方式被重新排序。這對低優先級流可能導致更大的延遲，其決不能延遲VoIP幀等等。如果仍然發生預留衝突，則最老的預留請求將被區分優先次序。新到達的預留請求可能不取消舊的預留請求。
特別是當每個預留請求只預留其隨後幀時，通常不需要預留請求的撤回程序。如果預先作出大量預留請求，則為了刪除其它站表中的預留請求的目的，下一被請求的預留可用來傳送一個撤回幀。
除了上述預留請求方案之外，那些站還可以在它們生成的每個信標幀中傳送它們的預留請求表。因為一個獨立基本業務組(IBSS)的所有站參與信標幀的生成，所以生成信標幀的那些站還可以在該信標內傳送它的本地預留請求表以便達到所有站的預留請求表更好的同步。這還可能幫助獲得局部重疊的基本業務組(BSS)之間的一個相干預留請求表。
根據本發明，使用預留信息，BSS的每個站可以預測來自鄰近站的傳送並且在期望的時刻制止信道訪問。為了支持時間限制的服務，協議將可選擇地允許一個BSS範圍的規定如果那些站他們自己的傳送的持續時間不會在預留開始之前結束，則不允許那些站開始任何自己的傳送。因此，被請求的預留將免受任何延遲危險。如果不期望這種嚴格的行為(其可能降低全體的吞吐量)，則請求預留的站將變成一個不變的站。它具有最高的優先級，因為它將在正在進行的傳送之後立即開始其自己的傳送。
本發明避免無線媒體上的費時、延遲增加以及吞吐量減少的衝突。特別是多跳連接將受益於該協議，因為它使其能夠按規定的進度傳送並且比在一個隨機的周期之後嘗試傳送時只是提取一個隨機數的操作表現得更智能。益處是鄰近站的傳送意圖的分布。這允許通過擴展來進一步增強協議，此擴展利用了一個將來傳送的時間已知的這一事實。
權利要求
1.一種在包括多個站的通信網中分散媒體訪問控制的方法，其中-發送站為將來的傳送傳送一個預留請求給一個預定接收站，所述預定接收站位於所述發送站的接收範圍中，所述預留請求用信號通知包括傳送的起始點和持續時間的預留信息，定義所述將來的傳送的時間周期，並且在多信道系統的情況下，該預留信息還包括所述將來傳送的信道的頻率或代碼，從而建立一個預留，並且-在所述接收範圍中活動的站由於串音收到所述預留請求並且除所述預定接收站之外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並推遲在該時間周期期間並在該將來的傳送的信道上的媒體訪問。
2.權利要求1的方法，其中-所述預定接收站通過返回重複所述預留信息的一則消息來確認所述預留請求；和-在所述接收站的傳送的接收範圍中活動的除預定接收站之外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並在由於串音收到所述確認消息時推遲在該時間周期期間並在將來的傳送的信道上的媒體訪問。
3.權利要求1的方法，其中所述預留請求在一個幀中或者另一信令幀的一個數據分組中被捎帶傳送。
4.權利要求3的方法，其中所述確認消息在所述數據分組或另一數據分組的一個確認幀中被捎帶傳送。
5.權利要求1的方法，其中所述預留請求包括關於所述將來的傳送的優先級或優先級分類的信息，使用所述優先級信息的原因在於-如果現有的預留請求優先級比最近接收到的預留請求優先級更低，則所述發送站的所述接收範圍中的活動站用一個最近接收到的預留請求的新預留信息來代替為相應時間周期儲存的現有預留信息；和-如果最近接收到的預留具有一個較高優先級，則對於相應時間周期先前已被分配信道的站撤回或延遲其將來的傳送。
6.權利要求1的方法，其中所述確認消息包括關於所述將來的傳送的優先級或優先級分類的信息，使用所述優先級信息的原因在於-如果現有的預留請求優先級比最近接收到的預留請求優先級更低，則所述接收站的所述接收範圍中活動的站用一個最近接收到的預留請求的新預留信息來代替為相應時間周期儲存的現有預留信息；和-如果最近接收到的預留具有一個較高優先級，則對於相應時間周期先前已被分配信道的那個站撤回或延遲其將來的傳送。
7.權利要求1或者2的方法，其中若干個周期性的傳送由單個預留請求被告知並且-從第一將來的傳送的一個預留請求的預留信息中導出的時間周期被解釋為也是隨後的將來傳送的周期，並且-在所述接收範圍中活動的站由於串音收到所述預留請求並且除所述預定接收站外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並且推遲在所有告知的時間周期期間在該將來傳送的所有相應的信道上的媒體訪問。
8.權利要求1的方法，其中被告知的所述將來傳送的起始點相對於與預留請求消息相關的一個特定時間點定義，例如像發送時間的開始或結束、或者所述預留請求的時隙的開始或結束，以使不要求時鐘的整體同步。
9.權利要求1的方法，其中作為用於定義將來傳送的起始時間的基準點的所述特定時間點相對於預留請求消息的開始來定義並且在預留請求消息內被告知。
10.權利要求2的方法，其中-相對於發送時間的開始或結束、或相對於該時隙的開始或結束，在確認消息中告知的將來傳送的起始點被定義為所述確認消息的時基，和-使來自所述發送站的起始點信息適於所述確認消息的時基。
11.權利要求1的方法，其中預留請求的衝突通過一個衝突解決機制來解決。
12.權利要求1的方法，其中一個較短的傳送持續時間的預留請求代替一個現有的較長傳送持續時間的預留。
13.權利要求1的方法，其中如果一個最近的預留請求比一個現有的信息具有一個較早的到期時間，則該最近的預留請求的預留信息代替該現有的預留。
14.權利要求1的方法，其中-所述發送站為了刪除其一個或若干個預留請求的目的而傳送一個撤回消息給所述預定接收站；並且-在所述發送站的傳送的接收範圍中活動的站由於串音收到所述撤回消息並且除所述預定接收站外的其它站本地刪除相應的預留信息。
15.權利要求1的方法，其中-所述預定接收站通過返回重複所述撤回信息的一則消息來確認所述撤回消息；並且-在所述接收站傳送的接收範圍中活動的除預定接收站之外的其它站執行本地刪除對應於撤回信息的預留信息的動作。
16.權利要求1的方法，其中-一個站廣播其本地儲存的預留信息的拷貝；並且-在所述站的傳送的接收範圍中活動的站把接收到的預留信息與它們本地儲存的信息進行比較並且把丟失的預留加到它們本地儲存的預留信息中。
17.一個包括多個站的通信網，包括-一個發送站，它為將來的傳送傳送一個預留請求給一個預定接收站，所述預定接收站位於所述發送站的接收範圍中，所述預留請求用信號通知包括傳送的起始點和持續時間的預留信息，定義所述將來傳送的時間周期，並且在多信道系統的情況下，該預留信息還包括所述將來傳送的信道的頻率或代碼，從而建立一個預留，和-在所述接收範圍中活動的站，其由於串音收到所述預留請求，並且其中除所述預定接收站之外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並推遲在該時間周期期間並在將來的傳送的信道上的媒體訪問。
18.權利要求17的通信網，其特徵在於-所述預定接收站通過返回重複所述預留信息的一則消息來確認所述預留請求；和-在所述接收站的傳送的接收範圍中活動的除預定接收站之外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並在由於串音收到所述確認消息時推遲在該時間周期期間並在將來傳送的信道上的媒體訪問。
19.權利要求17的通信網，其特徵在於所述預留請求包括關於所述將來傳送的優先級或優先級分類的信息，所述優先級信息被使用是因為-如果現有的預留請求優先級比最近接收到的預留請求優先級更低，則所述發送站的所述接收範圍中活動的的站用一個最近接收到的預留請求的新預留信息來代替為相應時間周期儲存的現有預留信息；和一如果最近接收到的預留具有一個較高優先級，則對於相應時間周期先前已被分配信道的站撤回或延遲其將來的傳送。
20.權利要求17的通信網，其特徵在於所述確認消息包括關於所述將來傳送的優先級或優先級分類的信息，使用所述優先級信息的原因在於-如果現有的預留請求優先級比最近接收到的預留請求優先級更低，則所述接收站的所述接收範圍中活動的站用一個最近接收到的預留請求的新預留信息來代替為相應時間周期儲存的現有預留信息；和-如果最近接收到的預留具有一個較高優先級，則對於相應時間周期先前已被分配信道的那個站撤回或延遲其將來的傳送。
21.權利要求17的通信網，其特徵在於-若干個周期性的傳送由單個預留請求來告知，其中從第一將來傳送的一個預留請求的預留信息中導出的時間周期被解釋為也是隨後的將來傳送的周期，以及-在所述接收範圍中活動的站由於串音收到所述預留請求並且除所述預定接收站外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並且推遲在所有告知的時間周期期間在將來傳送的所有相應信道上的媒體訪問。
22.權利要求17的通信網，其特徵在於-所述發送站為了刪除其一個或若干個預留請求的目的而傳送一個撤回消息給所述接收站；並且-在所述發送站的傳送的接收範圍中活動的站由於串音收到所述撤回消息並且除所述預定接收站外的其它站本地刪除相應的預留信息。
23.權利要求17的通信網，其特徵在於-所述預定接收站通過返回重複所述撤回信息的一則消息來確認所述撤回消息；並且-在所述接收站傳送的接收範圍中活動的除預定接收站之外的其它站執行本地刪除對應於撤回信息的預留信息的動作。
24.權利要求17的通信網，其特徵在於-一個站廣播其本地儲存的預留信息的拷貝；並且-在所述站的傳送的接收範圍中活動的站把接收到的預留信息與它們本地儲存的信息進行比較並且把丟失的預留加到它們本地儲存的預留信息中。
25.一個站，它為將來的傳送傳送一個預留請求給一個預定接收站，所述預留請求用信號通知包括該傳送的起始點和持續時間的預留信息，定義所述將來傳送的時間周期，並且在多信道系統的情況下，該預留信息還包括所述將來傳送的信道的頻率或代碼，從而建立一個預留。
全文摘要
一種在包括多個站的一個通信網中分散媒體訪問控制的方法，其中發送站傳送用於將來傳送的一個預留請求給一個預定接收站，所述預定站位於所述發送站的接收範圍中，所述預留請求用信號通知包括傳送的起始點和持續時間在內的預留信息，定義所述將來傳送的時間周期，並且在多信道系統的情況下，該預留信息還包括所述將來傳送的信道的頻率或代碼，從而建立確立一個預留，並且在所述接收範圍中活動的站由於串音收到所述預留請求並且除所述預定接收站之外的其它站執行本地儲存所述預留信息的動作並推遲在該時間周期期間並在將來傳送的信道上的媒體訪問。
文檔編號H04L12/407GK1809992SQ200480017620
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月22日 優先權日2003年6月25日
發明者G·希爾茨, R·S·巴古, O·維斯楚森, J·哈貝塔, K·P·梅 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司