CN100385870C - 用于在无线局域网(wlan)中调度服务周期的方法 - Google Patents

Abstract

无线局域网(WLAN)包括至少一个混合协调器(HC)和至少一个服务质量站(QSTA)。HC传送调度帧单元(SEF)。WLAN还包括设置服务间隔的基本上绝对的开始时间的计时机制。同步HC与QSTA的方法包括传送调度帧单元(SEF)以及设置服务间隔和第一传送的帧单元的基本上绝对的开始时间。

Description

用于在无线局域网(WLAN)中调度服务周期的方法

无线连接性在数据和话音通信中的使用不断增加。这些设备包括便携式计算机、个人数字助理、蜂窝电话、无线局域网(WLAN)中的计算机、便携式手机等等。无线通信带宽随着信道调制技术的发展而大大地增加，使得WLAN成为对于有线和光纤解决方案的一种可行的替换方案。

IEEE 802.11是涵盖用于WLAN的媒体接入控制(MAC)子层和物理(PHY)层的技术规范的标准。虽然这个标准提供了话音和数据业务的控制方面的重大改进，但是，在对于网络接入和增加的信道速率方面的需要的不断增长已经要求不断评价标准和对其加以改变。例如，许多努力被置于对WLAN中的实时业务，特别是带有服务质量(QoS)保证的业务的支持上。

虽然上面概述的用于轮询序列的IEEE 802.11E技术规范的供给确实提高了WLAN的效率，但尽管如此仍有缺点。例如，最小服务周期和最大服务周期是从QAP(也称为主机协调器(HC))的第一个成功数据或QoS协调的功能QoS(+)CF-Po11传输的开始来被参考定位的。虽然由HC发送的数据帧或轮询可以被QSTA正确地接收，但所需要的对接收的确认可能没有被HC正确地接收。这样，QSTA在规定的时间处设置最小服务周期和在从HC接收到这个调度单元帧后设置到其中的规定参数集，同时，还没有接收到确认的HC则可能在最大服务周期期间基于先前的发送没有被接收到的假设而重传先前的信号。然而，因为QSTA已设置最小周期的开始，其可能例如处在功率节省模式中，所以它将不接收轮询，那么已经出现协议失败。由于在开始服务间隔的时间上的模糊度，在业务量传输和接收的协调方面会出现这些和其它问题。最终，这些问题导致浪费网络资源和对性能的有害影响。

除了在最小服务周期的开始的设置点上可引起的模糊以外，该服务持续时间的结束也可以是模糊的，且会导致协议失败。例如，QSTA可能发送了它的最后的帧，而这个帧没有被HC接收；或HC可能发送了最后的帧，这个帧被QSTA接收和确认，但确认没有被HC接收。在任一种情形下，在QSTA在特定的周期内执行它的最后任务以后，它都可以进入功率节省模式或进行其中没有在接收传输的某些其它功能。同时，HC可能继续向QSTA传送，且由此会浪费宝贵的资源。另外，HC可以在服务周期结束之前完成对QSTA的服务。这样，QSTA在它可进入功率节省模式时或在进入功率节省模式之前可管理它的内部队列时将不必要地保持在接通状态。当然，这导致浪费宝贵的无线网资源。

而且，因为在已知的技术中，传输机会(TXOP)是与服务周期相链接的。为此，服务周期被规定为递送一个TXOP所需要的周期。这样，在每个服务周期后，QSTA进入功率节省模式。因为从功率节省模式到“接通”状态的切换需要相当大量的功率，所以需要解决这种模糊度，以减小功率浪费。

因此，所需要的是一种在WLAN的HC与QSTA之间进行轮询和发送业务量(数据和/或话音帧)的方法，它至少克服诸如以上描述的那些已知技术的缺陷。

按照示例性实施例，一种在无线局域网(WLAN)系统中发送和接收业务量的方法包括设置用于第一服务间隔的基本上绝对的开始时间；以及在开始时间后的时间间隔内把业务量发送到第一设备和从第一设备发送到第二设备。

按照示例性实施例，无线局域网(WLAN)包括至少一个混合协调器(HC)和至少一个服务质量站(QSTA)。HC发送调度帧单元(SEF)。WLAN还包括用来设置服务间隔的基本上绝对的开始时间的计时机制。

当结合附图阅读以下的详细说明时，将最好地理解本发明。应当强调指出，各种特性不一定是按比例画出的。事实上，为了讨论清晰起见，尺寸可以任意增加或减小。

图1是按照示例性实施例的无线局域网的框图。

图2a和2b是按照示例性实施例的说明性的调度单元帧。

图3是显示按照示例性实施例的传输序列的说明性时间线。

图4是显示按照示例性实施例的传输序列的说明性时间线。

在以下的详细描述中，为了说明而不是限制，阐述了公开具体细节的示例性实施例，以便提供对本发明的透彻理解。然而，对从本公开内容获益的本领域技术人员而言，本发明显然可以以不同于这里所公开的具体细节的其它实施例来实施。而且，对于熟知的设备、方法和材料的描述可以省略，以免遮蔽本发明的描述。

图1显示按照示例性实施例的WLAN 100。WLAN 100包括至少一个HC 101，HC 101通过无线基础结构(未示出)连接到多个QSTA 102。应当指出，在示例性实施例中显示了四个QSTA 102。这样做是为了使示例性实施例的讨论更加清楚。QSTA 102是说明性的便携式设备，诸如是个人计算机、电器、手机、和在WLAN中有用地连接的其它设备。按照示例性实施例，WLAN 100和它的单元基本上遵循IEEE 802.11标准，以及它的各修订版和各种版本。WLAN 100也包括本申请的示例性实施例的修正和改进方案。应当指出，WLAN 100的许多单元和方法与技术规范IEEE802.11E草稿D4.0相兼容。应当指出，所提到的技术规范的全部公开内容特别地在此引入以供参考。

在运行时，HC 101支配在各个QSTA 102之间的通信。为此，HC协调由QSTA 102进行的话音和数据的传输。按照示例性实施例，QSTA 102仅仅通过HC 101彼此连接。按照另一个示例性实施例，QSTA可以与一个或多个QSTA通信，而不必首先向HC 101传输。前者被称为上行链路，而后者被称为直接链路。虽然WLAN 100的这些方面对于示例性实施例的一般了解是有密切关系的，但它们的细节通常对于了解示例性实施例是不需要的。这样，这些细节将不被包括在本文内，以免遮蔽对于示例性实施例的描述。

图2a显示按照示例性实施例的SEF 200。SEF 200包括单元识别符帧单元201、长度帧单元202、服务间隔帧单元204、最大服务持续时间帧单元205和技术规范间隔帧单元206。这些帧单元在本领域是已知的，以及这些帧单元的细节在标准IEEE 802.11和它的修订版中规定，该标准及其修订版的公开内容特别地在此引用以供参考。应当指出，这些帧单元中的某些帧单元将结合示例性实施例更充分地讨论。

SEF 200还包括开始时间帧单元(ST)203。ST 203包括来自HC的、关于最迫近的服务间隔的绝对开始时间的信息。正如随着本说明的进行将变得更清楚的，以绝对方式设置开始时间提供了在HC与具体的QSTA(或多个QSTA)之间的同步，这些QSTA将在服务间隔中由HC以上行链路或下行链路或直接链路的方式被提供服务。因此，因为QSTA具有服务间隔的开始端的绝对时间，所以与已知技术和设备的服务间隔开始时间的模糊度有关的问题通过示例性实施例的方法和设备基本上被消除。应当指出，ST 203的绝对开始时间可以通过经由HC的定时同步函数(TSF)把QSTA的时钟同步到HC的时钟而被设置，以及可以通过TSF被设置为绝对时间；或可以相对于与特定的目标信标传输时间(TBTT)有关的绝对偏差被设置。与示例性实施例协调的、用于设置开始时间的各种不同技术的细节在下面更完整地描述。

按照如图2b所示的另一个示例性实施例，当HC在特定的服务间隔中完成为QSTA的服务时，最后的帧交换经由类似于SEF 200的SEF 207被发送，以及把最后帧识别符(LF)208包括在该帧的QoS控制字段中。SEF 207还包括帧209，它包括按照所参考的IEEE标准的各种业务数据。最后帧识别符208在被QSTA接收时告知QSTA：在特定的服务间隔内，以上行链路或下行链路形式的所有的业务量都完成。最终，这允许QSTA保留功率节省模式，由此通过不保持在不必要的接通状态而节省功率；以及允许QSTA可以管理它的内部队列，特别是它的对时间敏感的队列，从而提供了与以前提到的已知技术和设备相比较的重大的优点。就是，在没有经由示例性实施例的最后帧识别符接收到终结通知的情况下，QSTA将保留在接通状态中，直至如在帧单元205中阐述的最大服务持续时间结束为止。最后，应当指出，HC将继续发送最后帧识别符，直至接收到由QSTA发出的对接收的确认(ACK)为止。这消除了服务周期的终结点的模糊性，并且克服了影响使用已知技术和设备的网络的附带的缺点。

图3显示按照示例性实施例的传输序列300的一部分的时间线。本序列是基于时分多址(TDMA)的序列。众所周知，网络的HC可适于发送信标301，它们将是在如图所示的TBTT 302处。信标包括有用的信息，诸如HC的TSF。应当指出，信标传输可能没有被接收或被干扰，但TBTT被设置。为此，TBTT信息被包括在HC的TSF中，并且一QSTA接收到TSF，它就可实施在满足示例性实施例方面有用的两个任务。首先，QSTA(或WLAN的多个QSTA)可以把它的时钟信号设置成与HC的时钟同步。另外，QSTA(或WLAN的多个QSTA)可以记录目标传输信标时间。这些任务在这里更充分地描述的实施例中是有用的。

HC发送SEF 304到一个或多个QSTA，SEF 304包括诸如图2a的示例性SEF的ST 203那样的ST。由此，开始时间被设置在以上提到的TSF中，并且在以微秒为单位表示的第一服务间隔的开始被说明性地设置到TSF定时器的四个低阶字节。在示例性实施例中，SEF 304包括开始时间305，如上所述，它是由预定的一个或多个QSTA计算的绝对时间，因为QSTA的时钟已与HC的时钟同步。因此，QSTA被设置成在开始时间305处进入接通状态。而且，SEF包括有关最大服务持续时间306的信息，并且因为SEF以规则的间隔设置开始时间305，因此用于特定的SEF 304的所有的服务间隔容易被设置。为此，除非且直至另一个SEF被发送或QSTA终结服务间隔为止，开始时间和服务间隔以由每个TSF的SEF所设置的规则的间隔开始和终结。

在SEF 304和开始时间305之间的时间，QSTA可以进入功率节省模式，或可以管理内部序列，或二者都进行。无论如何，因为开始时间上没有模糊，QSTA不会在等待服务间隔的开始方面浪费时间和功率。而且，开始时间的同步基本上防止了网络资源的浪费，这种网络资源的浪费可在使用已知的方法和设备时由于开始时间的模糊而发生。

在开始时间305，服务周期308开始。说明性地，服务周期是连续的时间，在其间由HC把一组一个或多个下行链路帧或一个或多个传输机会(TXOP)授予QSTA。有用地，当TSF的4个低阶字节等于在SEF的开始字段(即，开始时间305)中指定的数值时，第一服务周期开始。在这个可持续长达最大服务持续时间的周期308期间，HC经由上行链路、或下行链路、或直接链路业务而为QSTA服务。当HC发送服务周期的最后的SEF时，诸如LF 208的LF被发送以指示服务周期的终结。在本示例性实施例中，服务周期在最大服务持续时间306左面的时刻303结束。另外，服务周期308的终结可以在开始时间305后和直到最大服务持续时间306的任何时间发生。替换地，QSTA可以终结服务间隔，这终结了另外的服务间隔，正如以上提到的。

有利地，因为服务周期的终结的模糊度通过LF的发送基本上被消除，或因为最大服务持续时间306在绝对时间处终结，所以QSTA不会不必要地保留在接通状态中，并且能够自由地管理内部队列，或进入功率节省模式，或二者都进行。这比受到特定服务周期的终结时间的模糊性影响的已知方法和设备有重大的改进。

除了提到的改进以外，示例性实施例的方法和设备可在特定的服务周期中包括一个以上的TXOP。这与设置服务间隔等于一个TXOP所需要的时间的已知设备和方法相比是重大的改进。这样，按已知的技术，每次在TXOP完成时，QSTA可以进入功率节省模式。为了发送另一个TXOP，QSTA将不得不重新加电以从功率节省模式变为接通状态，这与为保留在接通状态中所需要的能量相比要花费更大量的能量。因此，为了完成多个TXOP，通过已知的方法和设备便可能采用多个分开的加电过程。与此完全相反，按照示例性实施例，可以在单次加电后进行多个TXOP，由此便消除了上述的多个消耗功率的加电过程。最终，这改进了功率节省并促进了有效的WLAN资源使用。最后，应当指出，最大服务持续时间被设置为容纳想要数目的TXOP以及被设置在SEF 304中。

图4显示按照示例性实施例的传输序列400的一部分的时间线。传输序列400与图3的实施例共享某些共同的特性和功能。这样，除非被区分开，否则在提及时，共同的单元被理解为具有共同的功能。序列包括信标401的发送，信标可包括HC的TSF。TBTT 402在设置服务间隔407和所有以后的服务间隔407的开始时间405时是有用的。SEF 404由HC发送，并且可如结合图4a描述的。SEF 404包括有关在诸如开始时间单元203的开始时间单元中的开始时间的信息。为此，SEF 404设置开始时间405在SEF 404后的一定个数的TBTT 402之后的某个时间开始。SEF 404由此被发送和被确认，并且在规定的整数个TBTT 409和规定的信标偏差周期410后，第一服务间隔在开始时间405开始。SEF 404包括服务间隔周期和频率以及最大服务持续时间406。正如结合图3的示例性实施例描述的，服务周期可以与最大服务持续时间406一样长。然而，如果HC发送具有诸如LF 208那样的LF的SEF，则服务周期408在早于最大服务持续时间到期的时刻终结。在服务周期408的结束与最大服务持续时间的结束之间的时间的差别被显示于403。

通过使用如上所述的TBTT信标计数409和偏差时间410设置绝对开始时间405，而提供了绝对开始时间，其具有如上结合图3的示例性实施例描述的好处。而且，经由LF终结服务周期408的优点也提供了结合图3的实施例提到的优点。最后，最大服务持续时间可被设置为容纳多个TXOP，这从功率节省和有效的资源使用来看使WLAN获益。这些好处是在上面结合图3的实施例描述的。

尽管这样地描述了示例性实施例，但将很明显，从本公开内容获益的本领域技术人员可以以许多方式改变这些实施例。这样的变例不被看作是背离本发明的精神和范围，且旨在使对本领域技术人员显而易见的这样的修正方案被包括在以下的权利要求和它们的合法等价物的范围内。

Claims (21)

1.一种把业务量发送到无线局域网的第一设备和从无线局域网的第一设备发送到该无线局域网的第二设备的方法，该方法包括：

设置用于第一服务间隔的绝对开始时间；以及

在所述开始时间后的一个时间间隔内把所述业务量发送到所述第一设备和从所述第一设备发送到所述第二设备。

2.如在权利要求1中阐述的方法，其中所述设置还包括把所述第二设备的时钟同步到所述第一设备的时钟，并且把所述开始时间发送到所述第二设备。

3.如在权利要求2中阐述的方法，其中所述设置还包括发送一个包括所述开始时间的调度帧单元。

4.如在权利要求2中阐述的方法，其中所述同步还包括从所述第一设备发送包括所述第一设备的时钟的信息的定时同步函数。

5.如在权利要求4中阐述的方法，其中所述第一设备是混合协调器，而所述第二设备是服务质量站。

6.如在权利要求5中阐述的方法，其中所述定时同步函数经由信标而被传送。

7.如在权利要求1中阐述的方法，其中多个传输机会在单个服务周期内被发送。

8.如在权利要求7中阐述的方法，其中所述服务周期在所述服务间隔的开始发生，以及该服务周期在最大服务周期终结之前结束或与最大服务周期的终结同时结束。

9.如在权利要求7中阐述的方法，其中所述服务周期由所述第一设备终结，所述第一设备在调度帧单元中发送最后帧单元。

10.如在权利要求1中阐述的方法，其中多个服务间隔在所述第一服务间隔终结后发生，并且所述多个服务间隔是接连的，每个服务间隔具有的时间周期等于所述第一服务间隔的时间周期并具有作为该时间周期的倒数的频率。

11.如在权利要求1中阐述的方法，其中所述绝对开始时间的设置还包括：

发送一个信标，该信标包括多个目标信标传输时间；以及在经过整数个目标信标传输时间加上偏差周期后开始所述第一服务间隔。

12.如在权利要求11中阐述的方法，其中所述设置还包括发送包括整数个目标信标传输时间和偏差周期的调度帧单元。

13.如在权利要求12中阐述的方法，其中所述第一设备是混合协调器，以及所述第二设备是服务质量站。

14.如在权利要求11中阐述的方法，其中多个传输机会在单个服务周期内被发送。

15.如在权利要求14中阐述的方法，其中所述服务周期在所述服务间隔的开始发生，并且该服务周期在最大服务周期终结之前结束或与最大服务周期的终结同时结束。

16.如在权利要求14中阐述的方法，其中所述服务周期由所述第一设备终结，所述第一设备在调度帧单元中发送最后帧单元。

17.如在权利要求1中阐述的方法，其中第一服务间隔包括多个传输机会，以便在第二设备的单次加电后执行所述多个传输机会，从而防止为了执行多个传输机会而对第二设备多次加电。

18.一种无线局域网，包括：被耦合到混合协调器的至少一个服务质量站，其中第一服务间隔的开始时间被设置在一个绝对时间。

19.如在权利要求18中阐述的无线局域网，其中所述绝对时间是通过把所述服务质量站的时钟同步到所述混合协调器的时钟以及把所述开始时间发送到服务质量站而被设置的。

20.如在权利要求18中阐述的无线局域网，其中所述绝对时间是通过从所述混合协调器传送一个信标而被设置的，其中该信标包括多个目标信标传输时间；以及所述第一服务间隔在经过整数个目标信标传输时间加上偏差周期后开始。

21.如在权利要求18中阐述的无线局域网，其中多个传输机会在单个服务周期中发送。

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