TWI475859B - 無線網路中用於話務之碰撞避免 - Google Patents

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TWI475859B
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Description

無線網路中用於話務之碰撞避免
本發明一般而言係關於通信，且更具體而言係關於用於在一無線通信網路中傳輸資料之技術。
無線網路經廣泛部署以提供各種通信服務，例如語音、視訊、封包資料等等。該等網路可能能夠藉由共享可用之網路資源而支援多個使用者之通信。此類網路之實例包括：無線局域網路(WLAN)、無線廣域網路(WWAN)、無線都會區域網路(WMAN)及無線個人區域網路(WPAN)。術語"網路"與"系統"一般可互換使用。
一無線網路可包括任意數量之存取點(AP)及任意數量之站台(STA)。一存取點可充當一用於與該等站台進行通信之協調器。一站台可與一存取點積極地進行通信、可處於空閒狀態、或可相依於該站台之資料需求而在任一既定時刻斷電。
該等存取點及站台可以一未排程模式運作。於此模式中，不同站台之傳輸未經排程且因此在經由一無線通道同時發送時可能互相碰撞。一碰撞通常導致所有受影響之站台傳輸失敗，此隨後可能需要自該等站台重傳。重傳會消耗通話時間(其係一頗有價值之網路資源)，消耗各站台處之電池電力，致使出現話務資料之額外延遲，且可導致其他有害效果。
因此，在此項技術中需要避免未排程作業中之碰撞的技術。
本文闡述在一無線網路中用於避免話務碰撞之技術。該等技術可用於排程及未排程話務，以(例如)避免一站台之未排程話務與另一站台(與同一存取點進行通信)之排程或未排程話務之間的碰撞、或一與一存取點進行通信之站台的排程或未排程話務與另一與另一存取點進行通信之站台的排程或未排程話務之間的碰撞。
於一實施例中，一站台偵測在無線網路中其話務與其他站台之話務的同步。該站台之話務可係(例如)一週期性流，例如一網際網路語音協定(VoIP)流或一視訊電話流。如下文所述，該站台可以各種方式並基於下述資訊來偵測同步：例如，第一次傳輸失敗百分率、指示所發射訊框及/或所接收訊框之統計值之計數器及/或其他資訊。該站台可(例如)藉由在該站台之服務週期期間監測來自另一站台之話務來確認其話務之同步。在偵測到同步時，該站台調整其話務傳輸以避免與其他站台之話務碰撞。該站台可將其話務傳輸延遲一預定時間量、一偽隨機量、直至其他站台完成其傳輸之後等等。
本文闡述之碰撞避免技術可用於各種類型之話務，且尤其適用於有規則地攜載話務資料之週期性流(例如VoIP流)。該等技術降低碰撞及重傳之可能性，且可提供各種優勢，例如提高網路容量、為該等站台節省更多能量及降低話務延遲。
下文將進一步詳細闡述本發明之各種態樣及實施例。
本文所用措詞"實例性"意指"充當一實例、示例或例證"。本文中任何闡述為"實例性"之實施例或設計皆未必應視為較其他實施例或設計為佳或有利。
本文闡述之碰撞避免技術可用於各種無線網路，例如WLAN、WWAN、WMAN、WPAN及類似網路。一WLAN可實施由電機及電子工程師協會(IEEE)針對WLAN開發之IEEE 802.11標準族中之一個或多個標準。
圖1顯示一具有一個存取點(AP)110及多個站台(STA)120之無線網路100。一般而言，一無線網路可包括任意數量之存取點及任意數量之站台。一站台係一可經由一無線媒介與另一站台進行通信之裝置。術語"無線媒介"、"無線通道"及"通道"一般可互換使用。一站台可與一存取點進行通信或與另一站台進行對等通信。一站台亦可稱作一終端機、一行動站台、一使用者器件、一用戶站台及/或某些其他實體，且可包含一終端機、一行動站台、一使用者器件、一用戶站台及/或某些其他實體之某些或全部功能。一站台可係一蜂巢式電話、一手持裝置、一無線裝置、一個人數位助理(PDA)、一膝上型電腦、一無線數據機卡、一無線電話等等。一存取點係一經由無線通道為與彼存取點相關聯之站台提供對分佈服務之存取的站台。一存取點亦可稱作一基地站台、一基地收發機子系統(BTS)、一節點B及/或某些其他網路實體，且可包含一基地站台、一基地收發機子系統(BTS)、一節點B及/或某些其他網路實體之某些或全部功能。
對於一集中式網路而言，一網路控制器130耦合至各存取點並為該等存取點提供協調及控制。網路控制器130可係一單個網路實體或一網路實體集合。對於一分佈式網路而言，該等存取點可根據需要互相通信而無需使用網路控制器130。
無線網路100可係一實施IEEE 802.11標準族之WLAN。舉例而言，無線網路100可實施IEEE 802.11、802.11a、802.11b、802.11e及/或802.11g，其皆係現有之IEEE 802.11標準。無線網路100亦可實施IEEE 802.11n及/或802.11s，其係正形成之IEEE 802.11標準。IEEE 802.11、802.11a、802.11b、802.11g及802.11n涵蓋不同之無線電或媒體存取技術且具有不同能力。IEEE 802.11e涵蓋一媒體存取控制(MAC)層之服務品質(QoS)增強。在IEEE 802.11e中，一支援QoS設施之站台稱作QSTA，且一支援QoS設施之存取點稱作QAP。QoS設施係關於用於提供參數化及優先化QoS之機構。
一站台(STA)可針對一個或多個流與一存取點(AP)或另一站台進行通信。一流係一經由一通信鏈路發送之較高層(例如，TCP或UDP)話務資料串流。一流亦可稱作一資料串流、一話務串流、一封包串流等等。一流可攜載任一類型之資料，例如語音資料、視訊資料、電子郵件資料、網路資料及/或任一封包資料。一流可係用於一特定話務類別，且可在資料率、延時或延遲等等方面具有特定需求。一流在其中以規則間隔對流進行採樣、封裝及發送之情形中可係週期性的，或可係非週期性的，並(例如)在存在欲發送資料時偶發性地發送。一週期性流係一其中週期性地發送資料之流。舉例而言，一用於VoIP之流可每10或20毫秒(ms)發送一資料訊框。如本文所使用，一訊框可係一資料訊框、一零訊框、一控制訊框、或某一其他類型之在該無線媒介上發送之訊框。一訊框亦可稱作一封包、一資料塊、一資料單元、一協定資料單元(PDU)、一服務資料單元(SDU)、一MAC PDU(MPDU)等等。針對一既定呼叫中下行鏈路及上行鏈路之每一者，一站台可具有一個或多個用於一個或多個話務類型之流。舉例而言，一VoIP呼叫可具有一用於上行鏈路之VoIP流及另一用於下行鏈路之VoIP流。
圖2顯示一無線網路100中之存取點110之實例性傳輸時間線200。一般而言，在一無線網路中每一存取點針對彼存取點涵蓋之所有傳輸維持一單個時間線。下文將闡述存取點110之傳輸時間線。存取點110週期性地在下行鏈路上傳輸一信標。此信標攜載一前導碼、一容許多個站台偵測及標識該存取點之存取點標識符(AP ID)、及用於一由該存取點所形成網路中之作業之參數列表。兩個連續信標之起點之間的時間間隔稱作一信標間隔。信標間隔可係固定的或變化的，且可被設定至一合適持續時間，例如100ms。一目標信標傳輸時間(TBTT)係將發送一信標之下一時間瞬間。
該等信標之間的時間間隔可包括受控存取週期(CAP)、排程存取週期(SCAP)及競爭週期(CP)之任意組合。每一CAP涵蓋一由存取點110用於輪詢資料傳遞或網路管理之時間週期。每一SCAP涵蓋一其中由存取點110對下行鏈路及上行鏈路上之傳輸排程之時間週期。每一CP涵蓋一其中傳輸未經排程且各站台使用一隨機通道存取機制來共享該媒體之時間週期。該等信標、CAP及SCAP代表其中在任一既定時刻僅一個站台(其可係存取點110或任一站台120)在該通道上傳輸之免競爭週期。CP代表其中在傳輸之前可使用增強之分佈式通道存取(EDCA)來獲得對該通道之存取的競爭週期。於CP期間，多於一個站台可能無意地同時在該通道上傳輸。
一般而言，一既定信標間隔內可能出現任意數量之CAP、SCAP及CP。若無線網路100不支援排程作業或輪詢作業，則可能不出現SCAP或CAP。CAP、SCAP及CP可以任一次序發送。此外，CAP、SCAP及CP之每一者皆可具有任一持續時間。
每一信標間隔針對任意數量之站台可包括任意數量之服務週期。一服務週期係一連續時間持續時間，其中在一服務週期期間一存取點可將一個或多個下行鏈路訊框傳輸至一站台，及/或可將一個或多個傳輸機會(TXOP)准予同一站台。一TXOP係在一鏈路上傳輸之時間的配置。可排程或不排程一服務週期。一既定站台在一既定信標間隔內可具有任意數量之服務週期。在站台之服務週期外，因接收機可能斷電或該站台可能運作於一不同系統上而使其可能不能接收訊框。
一話務間隔係一站台之兩個連續服務週期的起點之間的時間間隔。一週期性流之話務間隔可基於彼流中所發送話務之週期來設定，例如VoIP為10或20 ms。不同站台可具有不同話務間隔。服務時間係服務週期之起點。一站台之服務時間係一系列時間示例，其由彼站台之話務間隔分開。
IEEE 802.11e定義兩個自動省電輸送(APSD)模式，稱作排程APSD(S－APSD)及未排程APSD(U－APSD)。兩種APSD模式皆可用於為站台省電。然而，該兩種APSD模式以不同方式運作。
排程APSD利用一存取點對服務時間之集中排程。於排程APSD中，可將不同站台之傳輸排程以使其不會互相碰撞。一站台在其排程服務週期之前醒來以發射及/或接收資料，且可在該服務週期結束時將盡可能多之電路斷電以保存電池電力。排程APSD作業在存取點處一般需要更多資源(例如，以管理及排程該等站台)，且在下行鏈路及上行鏈路上需要更多傳訊(例如，以建立時間表)。因此，無線網路100可能支援或可能不支援排程APSD。
未排程APSD不需要集中協調。於未排程APSD中，每一站台可獨立地選擇其服務時間。以未排程APSD運作之站台(其稱作U－APSD站台)自存取點接收信標以獲得切合之系統資訊。在U－APSD站台向存取點指出其已進入U－APSD作業模式後，只要U－APSD站台有欲於上行鏈路上發送之資料，其即可發起傳輸。在下行鏈路上，存取點為U－APSD站台緩衝資料，直至存取點接收一該U－APSD站台已準備好接收該資料之指示。因此，U－APSD站台控制及發起上行鏈路及下行鏈路上之傳輸。U－APSD站台可選擇任一時間表供用於在上行鏈路上發送資料及向存取點查詢下行鏈路上之資料。該U－APSD站台並不需要向該存取點通知該時間表。未排程APSD可有效用於在下行鏈路及上行鏈路上與週期性流之雙向通信(例如，VoIP)。於此情形中，U－APSD站台可在上行鏈路上發送資料並同時查詢下行鏈路資料。
IEEE 802.11定義一供想要保存電池電力之站台使用之省電(PS)模式。一想要進入省電模式之站台藉由在一發送至存取點之傳輸之MAC報頭中將PS模式位元設定至"1"來向該存取點指示此意向。IEEE 802.11中之省電模式在某些方面類似於IEEE 802.11e中之未排程APSD模式。然而，省電模式並不設計用於QoS流，且亦不支援QoS差異之不同存取類別。在省電模式中，一站台在發出PS輪詢之前等待一指示經緩衝之話務資料可在存取點處獲得之信標，以擷取該話務資料。若存取點支援，則PS探詢可以與未排程APSD相似之方式來使用。本文所述碰撞避免技術可用於IEEE 802.11中之省電模式、IEEE 802.11e中之未排程APSD及其他模式。
圖3顯示一站台(例如圖1所示之站台120a)之未排程APSD作業。該站台具有欲在上行鏈路上發送之資料，或想要查詢來自存取點110之下行鏈路資料。該站台選擇一服務時間T1 。在服務時間T1 時，該站台實施一由IEEE 802.11e定義之EDCA程序以存取該通道。通道存取可花費不同時間量TSTA ，其取決於該通道是否忙碌及取決於該站台之EDCA存取類別(AC)。在獲得對通道之存取後，該站台傳輸一觸發器訊框以在上行鏈路(UL)上起動一服務週期。此觸發器訊框可係一資料訊框(例如，一VoIP訊框)、一QoS零訊框或某一其他具有一指示其係一觸發器訊框之指示的訊框。各類訊框之格式係闡述於IEEE 802.11文件中。
存取點接收來自站台之觸發器/資料訊框並在下行鏈路(DL)上將一回應(Ack)發送至該站台。此回應會起動該服務週期。一般而言，存取點可針對一單個資料訊框發送一回應或針對多個資料訊框發送一回應塊。因此，一"Ack"可係一單個回應或任一類型之回應塊。存取點可將資料以及Ack一起發送至站台，此未顯示於圖3中。該站台使用來自存取點之響應(Ack或資料)確認該服務週期之起動。該站台在服務週期內保持清醒直至其被存取點終止，或接收到一具有彼站台之位元映射之信標，其中該位元映射設定為零以指示在存取點處不存在彼站台之經緩衝資料。存取點可能尚未準備好欲發送至站台之下行鏈路資料，且可僅發送Ack以確認接收該觸發器訊框及起動該服務週期。隨後，如圖3中顯示，存取點可擷取該資料、實施通道存取、及在一接續之下行鏈路資料訊框中將資料傳輸至該站台。該站台可針對該下行鏈路資料訊框發送一Ack。如圖3中顯示，存取點可傳輸一具有設定為"1"之服務週期終點(EOSP)位元之訊框，以指示該站台之服務週期結束。該站台仍然清醒直至該服務週期結束，並回應由存取點發送之任一資料訊框。
如圖3中顯示，對於未排程APSD而言，服務週期(1)在該站台發送一觸發器訊框時起動，及(2)在存取點設定一下行鏈路訊框中之EOSP位元或傳輸下一信標時結束。為簡便起見，圖3顯示該等具有相同持續時間之資料訊框及亦具有相同持續時間之Ack訊框。一般而言，該等訊框可具有不同持續時間，其中每一訊框之持續時間相依於正發送之資料量及該訊框使用之速率。
圖4分別顯示以未排程APSD模式運作之三個站台120a、120b、及120c之實例性傳輸時間線410、420及430。於此實例中，站台120a具有一單個週期性流(例如，用於VoIP)，其係週期性地(例如，每10或20 ms)發送。站台120b具有一週期性流(例如，用於VoIP)及一非週期性流(例如，用於一資料應用，例如網路瀏覽)。站台120b之週期性流可在某些服務週期內發送，該等服務週期可與站台120a之週期性流之某些或所有服務週期重疊。若該重疊足夠頻繁地發生，則可將該兩個流視為互相同步。站台120c具有一非週期性流(例如，用於資料下載)，該非週期性流發送於可與站台120a及120b之某些服務週期重疊之服務週期內。
週期性流一般用於其中有規則地發送資料之應用，例如VoIP、視訊、網路放送、在線遊戲等等。該等週期性流可具有通常使用之話務間隔。舉例而言，10或20 ms之話務間隔一般用於一VoIP流。即使每一站台在未排程APSD中可獨立地選擇其服務時間，兩個週期性流亦可能互相同步且具有重疊之服務週期，此乃因其資料源係同步化且裝置處理速度相同。傳輸一流A(其與另一站台之另一流B同步)之站台可能經歷與另一站台之頻繁碰撞。每一碰撞可能導致兩個站台之傳輸失敗，此可能需要重傳及/或致使出現其他不合意效果。碰撞概率會因低延遲流所用隨機後移窗口之小尺寸而增加。舉例而言，針對一尺寸為4之競爭窗口，若兩個流使其資料源同步，則其將以25%之概率發生碰撞。
本文所述之碰撞避免技術容許一站台偵測其話務與另一站台之話務同步，且若偵測到同步，則變動其話務傳輸以避免與另一站台之話務碰撞。一般而言，該等技術可用於未排程話務以及排程話務。未排程話務係未經一指定實體(例如，一存取點)排程且因此具有與其他站台之話務碰撞之風險的話務/使用者資料。排程話務係由一指定實體排程之話務/使用者資料。不同存取點涵蓋之排程話務可能並不協調。因此，在一網路中一存取點之排程話務可視為另一網路中另一存取點之未排程話務。
一般而言，一站台可自休眠狀態醒來並找出因數種情形之一者而忙碌之通道。首先，該通道可因通道上之隨機話務而忙碌。此情形發生之可能性隨無線網路中之話務負載升高而增加。其次，該通道可因另一具有類似話務性質且在大致相同時間發送及/或接收資料之站台而忙碌。同步話務之準確偵測使偵測第二種情形同時避免第一種情形成為必須。
圖5顯示一用於避免話務碰撞之過程500之實施例。一站台偵測在一無線網路中其話務(例如，用於一週期性流，例如一VoIP流)與至少一個其他站台之話務的同步(區塊512)。如下文闡述，可以各種方式及基於各種類型之資訊來偵測同步。該站台可確認其話務之同步(區塊514)。當偵測到同步時，該站台調整其話務傳輸以避免與至少一個其他站台之話務碰撞(區塊516)。亦如下文闡述，可以各種方式調整該話務之傳輸。該站台可以一省電模式運作且可在每一服務週期之前醒來、在該服務週期內發送至少一個話務訊框及在該服務週期後休眠。
圖6顯示一用於避免話務碰撞之設備600之實施例。設備600包括：用於偵測在一無線網路中一站台之話務與至少一個其他站台之話務的碰撞之構件(模組612)、用於確認該站台之話務同步之構件(模組614)、及用於在偵測到同步時調整該站台之話務傳輸以避免與至少一個其他站台之話務碰撞之構件(模組616)。模組612至616可包括處理器、電子裝置、硬體裝置、電子組件、邏輯電路、記憶體等，或其任一組合。
一既定站台X可以各種方式及使用各種統計值及/或其他資訊來偵測同步流。站台X可針對其發送之每一流實施偵測。為清晰起見，下述闡述假設站台X具有一個話務流。
於一偵測實施例中，站台X基於第一次傳輸失敗百分率來偵測其話務與其他站台之話務的同步。藉助EDCA，站台X傳輸一資料訊框、聽取所傳輸訊框之Ack、及重傳該資料訊框直至接收到一Ack或已發送最多次數之重傳。站台X在每次傳輸/重傳失敗後等待一偽隨機後移週期。此偽隨機後移設計用於避免兩個試圖同時傳輸之站台的重複碰撞，此乃因每一站台在嘗試重傳之前會等待一不同之偽隨機時間量。因此，第一次傳輸嘗試之失敗可有益於偵測同步話務，而後續重傳嘗試之失敗可能不會如此有益。
站台X可追蹤每一第一次傳輸嘗試之結果(例如，成功或失敗)。站台X可將第一次傳輸失敗百分率判定為第一次傳輸失敗次數與第一次傳輸嘗試次數之比率。站台X可計算每一量測間隔中之第一次傳輸失敗之百分率，該百分率可經選擇以提供足量樣本來獲得合理之準確量測。作為一實例，針對一其中每20 ms發送一資料訊框之VoIP流，一秒之量測間隔涵蓋50個第一次傳輸嘗試，兩秒之量測間隔涵蓋100個第一次傳輸嘗試，及依此類推。另一選擇為，站台X可將第一次傳輸失敗之百分率計算為某一預定數量之最近第一次傳輸嘗試之連續平均值。站台X亦可以其他方式計算第一次傳輸失敗之百分率。
站台X可比較第一次傳輸失敗百分率與一預定臨限值。若第一次傳輸失敗百分率超過該預定臨限值，則站台X可認為其話務與另一站台之話務同步。隨後，站台X可採取下文闡述之糾正行動。
於上述實施例中，站台X並不嘗試判定第一次傳輸失敗是否係由於與另一站台或多個其他站台之碰撞。此實施例假定傳輸失敗係不合意，無論是哪一(些)站台可能致使出現了該等失敗。於另一實施例中，站台X標識該(等)干擾站台並判定每一干擾站台之第一次傳輸失敗百分率。隨後，若彼站台之第一次傳輸失敗百分率超過該預定臨限值，則站台X可認為其話務與另一站台之話務同步。
於另一偵測實施例中，站台X基於可自MAC層得到之資訊來偵測其話務與其他站台之話務的同步。於IEEE 802.11中，MAC層針對各種關於該站台所發射及接收訊框之統計值維持一組計數器。該等計數器係MAC層處一管理資訊庫(MIB)之屬性。表1列出MAC層所維持計數器之一部分及每一計數器之簡短闡述。表1中之計數器闡述於可公開獲得之IEEE Std 802.11(1999年版)中，標題為"第11部分：無線LAN媒體存取控制(MAC)及實體層(PHY)規範"(1999年)。
為清晰起見，在下列闡述中省略每一計數器之"dotll"前綴。
重試計數、多次重試計數及失敗計數給出關於自站台X發送資料之越來越重要問題之資訊。重試計數給出具有至少一次重傳之訊框數，多次重試計數給出具有多次重傳之訊框數，及失敗計數給出完全失敗之訊框數。所傳輸訊框計數給出關於自該站台發送之資料數之資訊。可基於該等計數器界定各種度量。於一實施例中，基於重試計數及所傳輸訊框計數界定一度量如下： 若第一次傳輸嘗試失敗之每一訊框在一接續重傳中被成功發送，則等式(1)中顯示之度量等同於上述第一次傳輸失敗百分率。等式(1)中之度量可與一臨限值相比較，且若該度量超過臨限值則可認為同步。
於另一實施例中，基於重試計數、多次重試計數及失敗計數之一函數界定一度量如下：同步度量＝f (重試計數，多次重試計數，失敗計數)，等式(2)其中f ()可係括號內之該等參數之任一函數。於一實施例中，f ()係重試計數、多次重試計數及失敗計數之比率相對於外傳訊框比率之函數。於另一實施例中，f ()係重試計數、多次重試計數及失敗計數之增長率相對於外傳訊框比率之函數。一般而言，重試計數、多次重試計數及/或失敗計數之高比率及/或漸增比率可指示外傳訊框碰撞及與其他站台之話務同步之更高可能性。
於再一實施例中，站台X基於ACK失敗計數、所接收片段計數及/或FCS誤差計數來偵測同步。站台X可將一觸發器訊框發送至存取點以起動一服務週期。該存取點可執行後移且隨後將資料傳輸至站台X。然而，另一站台Y可具有一與該存取點同步之流。站台Y可與該存取點同時完成其後移，且來自站台Y之上行鏈路傳輸可與來自存取點之下行鏈路傳輸發生碰撞。於此情形中，站台X之接收計數器可能因來自站台Y之干擾傳輸而顯示大量誤差。因此，該等接收計數器可用於偵測來自存取點之下行鏈路傳輸與來自另一站台之上行鏈路傳輸之間的同步。
站台X亦可基於其他資訊來偵測其話務與其他站台之話務的同步。於一實施例中，站台X使用來自一QBSS負載元件之資訊，其中該QBSS負載元件之資訊係由存取點在信標中傳播。此QBSS負載元件包括：(1)一站台計數欄位，其指示當前與該存取點相關聯之總站台數，(2)一通道利用率欄位，其指示存取點感測到通道忙碌之時間百分率，及(3)一可用之允入容量欄位，其指示經由明確之允入控制而可用之通道時間量。該等欄位包含關於當前站台數量及存取點處之話務位準的資訊，且可用於偵測同步。舉例而言，若存取點與更多站台相關聯、若通道在一較高時間百分率內忙碌及/或若較少通道時間可用，則同步更有可能發生。
於再一偵測實施例中，站台X基於存取點發送之訊框偵測其話務與其他站台之話務的同步。當站台X在上行鏈路上將一訊框發送至存取點時，站台X期望自存取點得到回應。然而，存取點可能處於另一站台之服務週期中期，且可能將一訊框發送至該另一站台。因此，若站台X在期望一用於其自身之訊框時接收到一另一站台所意欲之訊框，則站台X可認定其服務週期與另一站台之服務週期重疊。若此種情形發生預定次數之服務週期，則站台X可認為存在同步話務。
站台X可在調整其話務傳輸之前確認其話務與其他站台之話務同步。於一實施例中，站台X將訊框傳輸跳過或延遲一個服務週期，而改為監測通道活動。若於此期間接收到一來自另一站台之訊框，則可確認與另一站台之同步話務。於另一實施例中，站台X在多個服務週期內監測該通道，以更加可信地確認同步。站台X亦可以其他方式確認同步。該確認亦可視為偵測過程之一部分。
站台X可在偵測到(及可能確認)其話務與其他站台之話務的同步時調整其話務傳輸。站台X可以各種方式調整其傳輸。
於一實施例中，站台X將其服務時間變動一預定之固定量△F ，從而使得其新服務時間比當前之服務時間偏離△F 。於另一實施例中，站台X將其服務時間變動一偽隨機量△R 。該變動量△F 或△R 可係以任一時間單位給出，例如時槽或微秒(μs)。對於802.11b而言一時槽可係20 μs，或對於802.11a/g而言一時槽可係9 μs。於再一實施例中，站台X監測通道之空閒週期，在空閒週期期間其可安全地發送其傳輸。站台X可在變動其服務時間之前確認該通道在某些服務週期內空閒。
於再一實施例中，站台X判定來自一干擾站台之同步傳輸何時完成，並因而在干擾站台完成後起動其傳輸(例如，開始一後移程序)。於再一實施例中，站台X在干擾站台完成後等待一額外時間週期才起動其自身之傳輸。對於IEEE 802.11中之EDCA而言，一存取點可在結束一忙碌通道週期之後可等待一PIFS持續時間才存取該通道，而一站台在存取該通道之前等待一DIFS持續時間及該後移計數器指定之時間量。PIFS持續時間比DIFS持續時間短，以使得存取點在存取該通道時具有更高之優先權。為推遲通道對存取點之存取，站台X可在干擾站台完成後等待一額外持續時間才起動其自身之傳輸。干擾站台之傳輸持續時間可根據不同服務週期而變化。因此，於上述實施例中，站台X可在某一數量之服務週期內監測通道，以判定其中干擾站台完成傳輸之可能時間。
若兩個站台具有同步話務，則僅一個站台(其稱作一指定站台)應調整其傳輸以避免同步。於一實施例中，基於指配至每一站台之唯一48位元MAC位址來判定該指定站台。每一站台將其MAC位址包含於彼站台發送之每一資料訊框之報頭內。站台X可藉由在其中可能自另一站台接收到一訊框之時間期間(若出現同步，則其應與站台X之服務週期一致)監測該通道並解碼該接收訊框以獲得另一站台之MAC位址，來發現另一站台之MAC位址。可定義一規則，以使得具有較小MAC位址之站台作為指定站台，其中該指定站台應調整其傳輸，而具有較大MAC位址之站台不應做任何事情。亦可使用其他資訊及/或基於其他規則而以其他方式確定指定站台。於另一實施例中，基於該等碰撞站台中交換之信令來判定指定站台。
在站台X處可以各種方式達成傳輸調整。於一實施例中，一資料源(例如，一用於VoIP之語音編碼器)將其輸出資料延遲一時間調整量△以避免碰撞。該時間調整量△可係基於任一上述實施例來選擇。資料源可以相同速率(例如，每20 ms一訊框)及不同時間瞬間提供輸出資料。於另一實施例中，MAC層自較高層以指定時間瞬間接收訊框，並將該等訊框延遲△以避免碰撞。亦可在其他層(例如，一應用層)及/或以其他方式來實施調整。
本文闡述之碰撞避免技術不同於EDCA在實體層實施之碰撞避免。EDCA藉由在通道上傳輸之前感測一空閒通道(其稱作載波感測)來避免碰撞。然而，即使藉助載波感測亦可能出現碰撞。舉例而言，碰撞可能因兩個站台拾取同一隨機後移數字而產生。該兩個站台皆可在其遞減計數之最後一個空閒時槽期間遞減計數至零，且可在下一時槽中同時起動一傳輸。本文闡述之碰撞避免技術可在EDCA上運作，且可能能夠避免即使藉助載波感測亦會出現之碰撞。該等技術可實施於實體層之上的任一層(例如，一應用層)中。
一般而言，一站台可以各種方式偵測其話務同步並調整其傳輸，從而使得其話務不會與其他站台之話務同步。該站台可無需與存取點或其他站台交換信令而自主行動，此可簡化作業。該站台本質上能夠藉由避免與其他站台之碰撞來為其話務形成一時間表。
本文闡述之碰撞避免技術可用於各種類型之話務。該等技術尤其適用於有規則地攜載話務之週期性流，例如VoIP流。該等技術亦可用於：(1)一不具有任何省電特徵之正常模式，及(2)一具有省電特徵之省電模式，例如IEEE 802.11e中之未排程APSD或IEEE 802.11中之省電模式。該等技術很好地適合於未排程APSD，乃因每一站台可針對上行鏈路及下行鏈路話務二者自主地選擇其服務時間且可調整其服務時間以避免碰撞。同樣，多數可攜式站台默認使用省電機制以使電池壽命最大化。
本文闡述之碰撞避免技術可提供各種優勢，例如更高之網路容量、更好地為該等站台省電及減少話務延遲。當一站台傳輸話務並頻繁地經歷碰撞時，該站台可偵測其話務係與一個或多個其他站台之話務同步。該站台可調整其話務傳輸以使得碰撞可能性降低。較低之碰撞概率會減少重傳次數，從而導致通道中有更多空閒時間及潛在地改良網路容量。較低之碰撞概率亦會導致較高之第一次傳輸成功率，從而容許站台較早地斷電以保存電池電力，及亦避免與重傳相關聯之其他延遲。本文闡述之技術中亦可能包含其他優勢。
圖7顯示存取點110及站台120之方塊圖，其中站台120可係圖1所示各地台之一者。在下行鏈路上，於存取點110處，一發射(TX)資料處理器712接收來自一資料源710之正用於伺服該等站台之話務資料，及接收來自一控制器/處理器720之控制資料(例如，QBSS負載資訊)。TX資料處理器712基於一針對彼站台選擇之速率處理(例如，編碼、交錯、調變及置亂)每一站台之資料、處理控制資料、並產生輸出碼片。一發射機(TMTR)714處理(例如，轉換至類比、放大、濾波及上變頻)該等輸出碼片並產生一下行鏈路信號，隨後將該下行鏈路信號自一天線716發射至該等站台。
於站台120處，一天線752接收來自存取點110之下行鏈路信號以及來自其他站台之上行鏈路信號，並提供一接收信號。一接收機(RCVR)754處理該接收信號並提供若干樣本。一接收機(RX)資料處理器756處理(例如，解置亂、解調變、解交錯及解碼)該等樣本，將站台120之解碼資料提供給一資料槽758，並將控制資料提供給一控制器/處理器760。
在上行鏈路上，於站台120處，一TX資料處理器772接收來自一資料源770之話務資料及來自控制器/處理器760之控制資料。TX資料處理器772基於一為該站台選擇之速率處理話務及控制資料，並產生輸出碼片。一發射機774處理該等輸出碼片並產生一上行鏈路信號，將該上行鏈路信號自天線752發射至存取點110。
在存取點110處，天線716接收來自站台120及其他站台之上行鏈路信號。一接收機730處理一來自天線716之接收信號並提供若干樣本。一RX資料處理器732處理該等樣本，並將每一站台之經解碼資料提供至一資料槽734，及將控制資料提供至控制器/處理器720。
控制器/處理器720及760分別指引存取點110及站台120處之作業。控制器/處理器760亦可實施本文闡述之碰撞避免且可實施圖5所示之過程500。記憶體722及762分別儲存存取點110及站台120之資料及程式碼。如上文闡述，計數器764可用於所傳輸訊框之各種統計。
本文闡述之該等碰撞避免技術可藉由各種手段實施。舉例而言，該等技術可構建於硬體、韌體、軟體或其一組合中。對於硬件實施方案，用於偵測話務同步及避免碰撞之處理單元可構建於一個或多個應用專用積體電路(ASIC)、數位信號處理器(DSP)、數位信號處理裝置(DSPD)、可程式化邏輯裝置(PLD)、場可程式化閘陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子裝置、其它設計用於執行本文所述功能之電子單元、或其一組合中。
對於韌體及/或軟體構建方案而言，可藉助執行本文所述功能之模組(例如，程序、功能等等)來執行該等技術。韌體及/或軟體碼可儲存於一記憶體(例如，圖7中顯示之記憶體762)內並由一處理器(例如處理器760)執行。該記憶體既可構建於處理器內部亦可構建於處理器外部。
提供所揭示實施例之上述說明旨在使熟習此項技術者能夠製作或使用本發明。熟習此項技術者將易於瞭解該等實施例之各種修改，且本文界定之一般原理可在不背離本發明之精神或範疇之前提下適用於其它實施例。因此，本發明並不意欲將本發明限定於本文所示實施例，而是欲賦予其與本文所揭示原理及新穎特徵相一致之最寬廣範疇。
100．．．無線網路
110．．．存取點
120．．．站台
410,420,430．．．實例性傳輸時間線
130．．．網路控制器
710．．．資料源
712．．．TX資料處理器
714．．．發射機(TMTR)
716．．．天線
720．．．控制器/處理器
722．．．記憶體
730．．．接收機
732．．．RX資料處理器
734．．．資料槽
752．．．天線
754．．．接收機(RCVR)
756．．．接收機(RX)資料處理器
758．．．資料槽
760．．．控制器/處理器
762．．．記憶體
764．．．計數器
770．．．資料源
772．．．TX資料處理器
774．．．發射機
結合附圖閱讀上文列舉之詳細闡述，將更易於瞭解本發明之特徵及性質，於所有圖式中，相同之參考符號標識對應之組件。
圖1顯示一具有一個存取點及多個站台之無線網路。
圖2顯示一用於該存取點之傳輸時間線。
圖3顯示一站台之未排程APSD作業。
圖4顯示三個站台之傳輸時間線。
圖5顯示一用於避免話務碰撞之過程。
圖6顯示一用於避免話務碰撞之設備。
圖7顯示該存取點及一站台之方塊圖。
120a,120b,120c．．．站台
410,420,430．．．實例性傳輸時間線

Claims (26)

  1. 一種在一無線網路中用於話務之碰撞避免的設備，其包括：至少一個處理器，其經組態以偵測在該無線網路中一站台之話務與至少一個其他站台之話務的同步，及在偵測到同步時調整該站台之話務傳輸以避免與該至少一個其他站台之話務碰撞；及一記憶體，其耦合至該至少一個處理器，其中該至少一個處理器經組態以基於該等訊框之第一次傳輸失敗百分率來偵測該站台之話務的同步。
  2. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以產生用於該站台之話務之訊框，及發送一第一次傳輸，且若必要，針對該等訊框之每一者發送至少一次重傳。
  3. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以基於藉助至少一次重傳而成功發送之訊框數之第一計數器及成功發送之訊框數之第二計數器來偵測該站台之話務同步。
  4. 如請求項3之設備，其中該至少一個處理器經組態以進一步基於藉助多次重傳而成功發送之訊框數之第三計數器及未成功發送之訊框數之第四計數器來偵測該站台之話務同步。
  5. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以基於IEEE 802.11中一媒體存取控制(MAC)層中之管理資訊庫(MIB)之計數器來偵測該站台之話務同步。
  6. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以基於自該無線網路中一存取點接收之網路負載資訊來偵測該站台之話務同步。
  7. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以基於在其中期盼既定用於該站台之訊框之時間週期期間接收到既定用於該至少一個其他站台之訊框來偵測該站台之話務同步。
  8. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以在調整該話務之傳輸之前確認該站台之話務同步。
  9. 如請求項8之設備，其中該至少一個處理器經組態以在該站台之服務週期期間監測一無線通道之活動，且若在該服務週期期間偵測到活動則確認該站台之話務同步。
  10. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以在偵測到同步時將該站台之話務傳輸調整一預定時間量。
  11. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以在偵測到同步時將該站台之話務傳輸調整一偽隨機時間量。
  12. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以延遲該站台之話務傳輸直至該至少一個其他站台之話務傳輸完成之後。
  13. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以偵測一無線通道中之空閒週期並將該站台之話務傳輸移動至該等空閒週期。
  14. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以判 定是否調整該站台之話務傳輸或遵從該至少一個其他站台以調整傳輸來避免碰撞。
  15. 如請求項1之設備，其中該至少一個處理器經組態以基於該站台及該至少一個其他站台之媒體存取控制(MAC)位址來判定是否調整該站台之話務傳輸。
  16. 如請求項1之設備，其中該站台之話務係用於一週期性流，且其中該至少一個處理器經組態以在由一話務間隔分隔開之服務週期內發送該週期性流之訊框。
  17. 如請求項1之設備，其中該站台之話務係用於網際網路語音協定(VoIP)。
  18. 如請求項16之設備，其中對於每一服務週期，該至少一個處理器經組態以在該服務週期之前醒來、在該服務週期內發送至少一個訊框及在該服務週期之後休眠。
  19. 一種在一無線網路中用於話務之碰撞避免的方法，其包括：偵測在該無線網路中一站台之話務與至少一個其他站台之話務的同步；及當偵測到同步時調整該站台之話務傳輸以避免與該至少一個其他站台之話務碰撞，其中該偵測該站台之話務的同步包括：基於該話務之第一次傳輸失敗百分率來偵測該站台之話務的同步。
  20. 如請求項19之方法，其中該偵測該站台之話務同步包括：基於IEEE 802.11中一媒體存取控制(MAC)層中之管理資訊庫(MIB)之計數器來偵測該站台之話務同步。
  21. 如請求項19之方法，其進一步包括：在調整該話務傳輸之前確認該站台之話務同步。
  22. 如請求項19之方法，其中該調整該站台之話務傳輸包括：當偵測到同步時將該站台之話務傳輸調整一預定時間量或偽隨機時間量。
  23. 如請求項19之方法，其進一步包括：在一服務週期之前醒來；在該服務週期內發送至少一個訊框；及在該服務週期之後休眠。
  24. 一種用於儲存指令之處理器可讀媒體，該等指令可於一站台中運作以：偵測在一無線網路中該站台之話務與至少一個其他站台之話務的同步；及在偵測到同步時調整該站台之話務傳輸以避免與該至少一個其他站台之話務碰撞，其中該偵測該站台之話務的同步包括：基於該話務之第一次傳輸失敗百分率來偵測該站台之話務的同步。
  25. 一種在一無線網路中用於話務之碰撞避免的設備，其包括：至少一個處理器，其經組態以偵測在該無線網路中一站台之網際網路語音協定(VoIP)流與至少一個其他站台之至少一個週期性流之同步，及在偵測到同步時調整該VoIP流傳輸以避免與該至少一個其他站台之該至少一個週期性流碰撞；及 一記憶體，其耦合至該至少一個處理器，其中該至少一個處理器經組態以在由一話務間隔分隔開之服務週期內傳輸該VoIP流之訊框，維持該等經傳輸之訊框之統計值之計數器，及基於該等計數器偵測該VoIP流之同步。
  26. 如請求項25之設備，其中該至少一個處理器經組態以變動該VoIP流之服務時間以避免與該至少一個其他站台之該至少一個週期性流碰撞。
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