CN101242576B - 无线通信系统及其终端装置和基站及它们的信道调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线通信系统及其终端装置和基站及它们的信道调度方法，是针对终端状态信息进行的无线通信传输流的系统及设定方法。本发明中用于提高无线通信服务质量的信道调度方法的特征在于：它包括负责通信控制功能的基站；连接在上述基站上进行数据收发的终端装置。上述终端装置将显示上述终端装置状态的终端状态信息传送给上述基站，上述基站利用被传送的上述终端状态信息来设定数据传送方式。如上所述，本发明的效果在于：能够维持基于终端装置状态的传输流，从而最大限度地减少终端装置的电力消耗。

Description

无线通信系统及其终端装置和基站及它们的信道调度方法
本发明涉及一种针对终端状态信息进行无线通信传输数据流的系统及设定方法。
背景技术
无线LAN在家庭网络、企业无线网络、HotSpot等多种无线用户环境中广泛使用着。现存的常用无线网络作为对因特网的扩展，以1999年被标准化IEEE 802.11b为基础提供着尽力服务(Best Effort)。但是，无线网络用户却希望在不损失任何传送数据的情况下传递完全的多媒体流。尤其是视频或者多媒体流之类的新应用软件(applications)在无线网络环境中也需要优秀的服务质量(Quality of Service，以下简称QoS)。
用户对扩大带宽的不断要求造成所有无线网络的混乱度(clutter)增加及传送速度相对减少。因此，网络管理者在混乱程度高的网络中也需要新的机制(mechanism)，以确保要求严格的QoS的应用软件服务，这一要求事项最终使人们在现有无线网络中开发出了高质量的MAC(Medium Access Control：媒体存取控制)协议。
802.11MAC对必需功能--DCF(Distributed Coordination Function：分布式协调功能)和选择功能--PCF(Point Coordination Function：点式协调功能)进行了定义。即，传送媒体在竞争(Contention)模式DCF和无竞争(Contention Free)模式PCF中都能够进行操作。DCF作为非同步式传送方式，提供802.11 MAC的基本媒体接近方式，体现在所有常用无线网络产品上。DCF在无线媒体接近方面完全不考虑站点(终端装置，以下简称“STA”)间的优先顺序。这种DCF特性不能反映各种形态的数据传输，因而无法支持用户所要求的QoS。
同步式传送方式作为通过轮流检测(Polling)进行媒体接近的方式，是由PCF来实现的。PCF将PC(Point Coordination)功能置于中央的基站上，使用通过基站直接控制对所有STA的服务的中央控制式轮流检测(Polling)功能。即，基站为了创造向各STA发送帧的机会，将周期性地对所结合的STA进行轮流检测(Polling)。
现有802.11MAC(Medium Access Control：媒体存取控制)在支持无线网络QoS(Quality of Service)方面存在许多问题。
802.11MAC的必需功能DCF(Distributed Coordination Function)不提供支持QoS的任何功能。因此，当使用DCF方式时，所有数据传输都按到达传送提示(cue)的顺序提供服务，并采取尽力服务(Best Effort)方式进行处理。
802.11MAC的PCF(Point Coordination Function)与DCF不同，虽然是为支持对实时传输的服务而开发出来的，但在支持当前QoS方面存在如下问题。
即，在PCF方式下，位于基站的PC(Point Coordination：点式协调)为了进行轮流检测(Polling)，单纯规定了以轮叫调度(Round-Robin)为基础的调度算法。但是，由于要求QoS实际差别化的传输种类有各种各样，所以无法赋予传输优先顺序的轮叫调度算法在支持它时存在非常多的问题。
而且，当超级(Super)帧较小时，竞争周期(Contention Period)和无竞争周期(Contention Free Period)的反复会造成相当大的耗时。
同时，现有的MAC能够传送信标(Beacon)帧，或者能够变更超级帧的时点。PC在TBTT(Target Beacon Transmission Time：目标信标传输时间)之后，准备好应传送的信标帧，如果媒体具有PISF(Point Inter Frame Space)大小的间隔，就传送信标帧。不仅如此，在各STA接近的TBTT内，即使存在还没有完成传送的帧，也可以再开始另一个传送，因此就存在着信标帧的传送被延迟的问题。
本应该在TBTT之后立即进行传送的信标帧被延迟传送的结果就是，本应该在无竞争周期内进行传送的有传送时间限制的帧被延迟传送。这类问题将会导致在无竞争周期内很难进行预测的时间延迟问题，进行对QoS产生严重的影响。
发明内容
因此，本发明就是为了解决上述问题而被研发出来的，本发明的目的就是旨在提高无线通信服务质量的信道调度方法中，针对传输流的调度，提供包括终端装置的状态信息在内的无线通信系统及其传输流设定方法的一种无线通信系统及其终端装置和基站及它们的信道调度方法。
而且，本发明的另一目的在于持续向基站提供变化后的终端状态信息，提供能够维持最佳TS(传输流)设定状态的无线通信系统及其传输流的设定方法。
同时，本发明的再一个目的是根据终端状态来设定最佳的TS，提供即使是站在终端装置的立场上仍能够将电力消耗最少化的无线通信系统及其传输流的设定方法。
为了达到上述目的，本发明具有如下的特征。本发明涉及旨在提供无线通信服务质量的信道调度方法，无线通信通信包括由具备通信控制功能(HybridCoordinater)的基站和与上述基站相连接并进行数据收发的终端装置构成的。上述终端装置负责向上述基站传送体现上述终端装置状态的终端状态信息，而上述基站则利用传送过来的上述终端状态信息来设定数据传送方式。
此时，上述终端状态信息可以包括上述终端装置的蓄电池剩余电量信息、CPU负荷量信息或温度信息当中的一个或更多信息。
而且，上述蓄电池剩余电量信息、CPU负荷量信息及温度信息分别被分成4个组，每个组的可以通过2比特的数据进行体现。
同时，上述基站根据传送过来的上述终端状态信息来设定数据传送方式，以使蓄电池剩余电量尽可能多、CPU负荷量及温度尽可能低、服务间隔尽可能小、数据传送比率尽可能高。
而且，上述数据传送方式的设定可以通过根据上述终端状态信息设定成不同数据传送时间的方式来进行设定。
这里，上述终端装置可以根据不同时间定期或不定期地将变化后的终端状态信息传送给上述基站。
而且，当上述基站从上述接收到的终端状态中判断出有必要重新设定数据传送方式时，可以删除现有的数据传送方式，并利用以上述接收到的终端状态信息为基础重新设定的数据传送方式进行数据传送。
另一方面，本发明涉及旨在提高无线通信服务质量的无线通信系统的信道调度方法，它包括由具有通信控制功能(Hybrid Coordinater)的基站和与上述基站相连接进行数据收发的终端装置构成的无线通信系统。上述终端装置定期或不定期对体现上述终端装置状态的终端状态信息进行更新并传送给上述基站，而上述基站则利用传送过来的终端状态信息来更新数据传送调度表，进而根据更新后的调度表进行数据传送。
同时，在本发明的旨在提高无线通信服务质量的信道调度方法当中，包括将终端装置的状态信息传送给基站并且由上述基站根据被制成调度表形式的数据传送方法进行数据接收的无线通信用终端装置。
而且，在本发明的旨在提高无线通信服务质量的信道调度方法当中，包括负责接收来自终端装置的终端状态信息并且利用上述终端状态信息设定数据传送方式，并且根据已经设定的数据传送方式进行数据传送的无线通信用基站。
另一方面，本发明涉及IEEE 802.11e规格的HCCA(Hybrid CoordinatedChannel Access：混合式协调功能控制分路存取)方式的无线通信，它包括具备控制通信的HC(Hybrid Coordinater：混合式控制)功能的基站和与上述基站进行通信的终端装置所构成的无线通信系统。上述终端装置将体现上述终端装置状态的终端状态信息传送给上述基站，而上述基站则利用传送过来的终端状态信息进行传输流的设定。
此时，上述终端状态信息可以包括上述终端装置的蓄电池剩余电量信息、CPU负荷量信息或温度信息当中的一个或多个信息；而上述基站可以根据传送过来的上述终端状态信息来设定传输流，以使蓄电池剩余电量尽可能多、CPU负荷量和温度尽可能低、服务间隔尽可能小、数据传送比率尽可能高。
而且，上述终端装置可以将上述终端状态信息放在TSPEC(Trafficspecification)当中进行传送。
此时，上述终端状态信息区域可以包括在上述TSPEC的传输流信息(information)区域(TS info)内进行传送。
同时，上述终端装置还可以将包含在上述TSPEC当中的ADDTS.request帧传送给基站；而上述基站还可以将接收到的依据TSPEC得出的传输流设定结果通过ADDTS.response帧传送给终端装置。
而且，上述基站还可以先设定与上述终端状态信息相对应的TXOP(Transmission opportunity)，进而进行传输流的设定。
同时，上述终端装置也可以通过数据帧定期或不定期将上述终端状态信息反复传送给上述基站。
而且，在上述数据帧的头区中，还可以设有用来储存上述终端状态信息的终端状态信息区。
另一方面，上述终端装置还可以通过终端状态应答帧定期地将上述终端状态信息反复传送给上述基站。
或者，上述基站也可以为了获取上述终端的状态而传送出终端状态请求帧，由上述终端装置对上述终端状态请求帧进行应答并向上述基站传送终端状态应答帧，从而进行终端状态信息的传送。
同时，在上述基站从上述接收到的终端状态当中判断出有必要重新设定传输流时，也可以向终端装置发送DELTS.request帧并删除现有的传输流。
而且，上述基站还可以为了重新设定传输流，将TSPEC所包括的调度帧传送给终端装置。
同时，上述调度帧还以被包含在QoS Action field内。
另一方面，本发明涉及IEEE 802.11e规格的HCCA(Hybrid CoordinatedChannel Access)方式的无线通信，它包括由具备控制通信的HC(HybridCoordinater)功能的基站和与上述基站进行通信的终端装置所构成的无线通信系统。上述终端装置定期或不定期对体现上述终端装置状态的终端状态信息进行更新并传送给上述基站，而上述基站则利用传送过来的上述终端状态信息对传输流进行更新。
而且，本发明涉及一种IEEE 802.11e规格的HCCA(Hybrid CoordinatedChannel Access)方式的无线通信，它包括负责生成包含有终端状态信息的TSPEC(Traffic specification)并将其传送给基站，同时依靠上述基站来反映上述TSPEC，进而根据已经设定的传输流来接收数据的无线通信用终端装置。
而且，本发明涉及一种IEEE 802.11e规格的HCCA(Hybrid CoordinatedChannel Access)方式的无线通信，它包括负责从终端装置中接收包含有终端状态信息的TSPEC(Traffic specification)，并且根据上述TSPEC设定传输流，进而根据上述传输流进行数据发送的无线通信用基站。
另一方面，本发明涉及一种旨在提高无线通信服务质量的信道调度方法，其无线通信系统的传输流提供方法包括以下几个步骤：(I)终端装置将上述终端装置的终端状态信息传送给基站的步骤；(II)上述基站利用接收到的终端状态信息设定数据传送方式的步骤；(III)依据已经设定的方法进行数据传送的步骤。
此时，上述终端状态信息可以包括体现蓄电池剩余电量的蓄电池剩余电量信息、体现终端装置CPU负荷量的CPU负荷量信息、体现上述终端装置温度的温度信息当中的一个或多个信息。
而且，上述数据传送方式可以被设定成蓄电池剩余电量尽可能多、CPU负荷量和温度尽可能低、服务间隔尽可能短、数据传送比率尽可能高的状态。
另一方面，本发明涉及一种IEEE 802.11e规格的HCCA(Hybrid CoordinatedChannel Access)方式的无线通信，该无线通信系统的传输流提供方法包括以下几个步骤：(A)终端装置生成内部包含有上述终端装置的终端状态信息的TSPEC(Traffic specification)的步骤；(B)将已经生成的内部包含有上述TSPEC的ADDTS.request帧传送给基站的步骤；(C)上述基站利用接收到的TSPEC对传输流进行调度的步骤；(D)将调度结果通过ADDTS.response帧传送给终端装置的步骤；(E)依据已经设定的传输流进行数据传送的步骤。
此时，上述(C)步骤的传输流调度可以通过设定TXOP(Transmissionopportunity)值来完成。
而且，上述终端状态信息可以包括体现蓄电池剩余电量的蓄电池剩余电量信息、体现终端装置CPU负荷量的CPU负荷量信息、体现上述终端装置温度的温度信息当中的一个或多个信息。
同时，上述终端状态信息还可以被储存在TSPEC帧的TS信息(information)区(TS info)内。
上述传输流的设定也可以被调度成蓄电池剩余电量尽可能多、CPU负荷量及温度尽可能低、服务间隔尽可能小、数据传送比率尽可能高的状态。
另一方面，本发明还包括以下几个步骤：(F)制作包含有上述TSPEC的数据帧的步骤；(G)将上述数据帧传送给基站的步骤；(H)掌握被包含在上述接收到的TSPEC内的终端状态信息，进而判断是否有必要进行传输流设定的步骤；(I)当判断结果为有必要设定新的传输流时，参照上述接收到的TSPEC对传输流进行更新，并且将更新后的传输流传送给终端装置，进而完成传输流的重新设定的步骤。
此时，上述数据帧也可以在头区设置用来储存上述终端状态信息的终端状态信息区。
而且，上述(H)步骤的判断也可以通过比较依据现有终端状态信息设定的TXOP值与依据新的终端状态信息设定的TXOP值是否相同的方式来进行。
另外，本发明也可以包括以下几个步骤：(F`)制作包含有上述TSPEC的终端状态信息帧的步骤；(G`)将上述终端状态信息帧传送给基站的步骤；(H`)根据上述接收到的终端状态信息帧来判断是否有必要重新设定传输流的步骤；(I`)当判断结果为有必要重新设定传输流时，参照上述接收到的TSPEC更新传输流，并且将上述更新后的传输流传送给终端装置，进而完成传输流的重新设定的步骤。
这里，上述终端状态信息帧也可以定期进行传送。
而且，还可以由上述基站向终端传送要求传送上述终端状态信息帧的终端状态请求帧，并由上述终端装置针对上述终端状态请求帧进行应答，进而传送上述终端状态信息帧。
而且，上述TS的更新也可以通过将包含有新TSPEC的调度帧传送给终端装置来完成。
同时，上述调度帧也可以包含在QoS Action field内。
此时，上述TS的更新也可以通过以下几个步骤来完成：将要求删除现有TS的DELTS.request帧传送给终端装置的步骤；将包含有新TSPEC的ADDTS.request帧传送给基站的步骤；将反映新TSPEC的调度结果通过ADDTS.response帧传送给终端装置的步骤。
另一方面，本发明涉及一种无线通信的信道调度方法，它包括以下几个步骤：发送信道调度请求消息的步骤；接收上述信道调度请求的应答消息的步骤；定期或根据上述基站的请求将上述终端装置的终端状态信息传送给基站的步骤；由上述基站根据上述终端状态信息来接收变更后的信道调度方式的步骤；根据上述变更后的信道调度方式进行数据接收的步骤。
同时，本发明涉及一种无线通信的信道调度方法，它包括以下几个步骤：(i)从终端处接收信道调度请求消息的步骤；(ii)针对上述信道调度请求发送应答消息的步骤；(iii)从上述终端处接收上述终端装置的终端状态信息的步骤；(iv)根据上述终端状态信息变更信道调度方式并将其传送给终端的步骤；(v)根据上述变更后的信道调度方式进行数据发送的步骤。
此时，上述第(iii)步骤可以通过向上述终端发出需求终端状态信息的请求消息，并且接收上述请求消息的应答消息即上述终端状态信息来完成。
而且，本发明涉及一种无线通信的信道调度方法，它包括以下几个步骤：(a)由终端将信道调度请求消息发送给基站的步骤；(b)由上述基站将上述信道调度请求的应答消息发送给上述终端的步骤；(c)由上述终端将终端装置的终端状态信息发送给上述基站的步骤；(d)由上述基站按照上述终端状态信息来变更信道调度方式并将其传送给终端的步骤；(e)按照上述变更后的信道调度方式进行数据收发的步骤。
此时，上述第(c)步骤也可以是由上述基站向上述终端发送要求终端状态信息的请求消息，并且由上述终端将上述请求消息的应答信息即上述终端状态信息发送给上述基站。
利用具有如上结构的本发明，能够使传输流维持最佳的状态，进而使终端装置的电力消耗最少化。
本发明的效果：
正如前面所详细说明的那样，利用以本发明为依据的无线通信系统及构成该无线通信系统的终端装置和基站及其传输流提供方法，有望达到如下效果。
即，利用终端装置的状态信息来设定TXOP(传输机会)并对数据传送进行调度，因而在传送数据时，能够根据接收方的状态进行最佳调度。
而且，本发明还具有持续向AP传送终端状态信息，并且由上述基站根据更新后的终端状态信息来更新传输流，因而能够维持最佳传输流的优点。
同时，由于根据终端状态来设定传输流，所以即使站在接收数据的终端立场上，也可以避免过多的运行动作，从而减少终端装置的电力消耗。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1是EDCA信道接近方式概略图；
图2是在EDCA方式下站点内各AC竞争状态概略图；
图3是EDCA TXOP猝发(bursting)概略图；
图4是本发明具体实施例的TSPEC的数据结构构成图；
图5是本发明具体实施例的TS设定形态概略图；
图6是本发明具体实施例的终端状态信息的数据结构构成图；
图7是竞争周期和无竞争周期的HCF超帧(super frame)结构概略图；
图8是本发明具体实施例的数据帧结构构成图；
图9是本发明具体实施例的QoS Action field和调度帧结构构成图；
图10是Polled TXOP的操作机制(mechanism)概略图；
图11是本发明具体实施例的TS设定及再设定方法流程图；
图12是本发明其他实施例的TS设定及再设定方法流程图；
图13是本发明具体实施例的TS删除方法概略图。
具体实施方式
在本发明中，用来保障无线通信QoS(服务质量)的参数被包含在终端装置的状态信息内，本发明的范围并不局限于IEEE 802.11e规格的内容，为了便于说明，下面就参照具体的实施例来说明一下以802.11e规格为依据的无线通信的应用实例。
同时，本说明书当中所阐述的所谓信道调度设定在概念上相当于802.11e规格中的传输流(TS)设定，所谓传输属性信息在概念上相当于802.11e规格的TSPEC(Traffic specification：传输规格)。而所谓基站在概念上则相当于AP(Access Point：入口点)。
下面就参照具体的实施例详细说明一下上述本发明的无线通信系统、构成该无线通信系统的终端装置和基站及其传输流的提供方法。
图1是显示EDCA(Enhanced Distributed Channel Access：增强型分布式分路存取)信道接近方式的概略图，图2是在EDCA方式当中站点内各AC竞争状态的概略图，图3是显示EDCA TXOP(Transmission opportunity：传输机会)猝发的概略图，图4是本发明具体实施例中TSPEC数据结构的构成图，图5是本发明具体实施例中TS的设定形态概略图，图6是本发明具体实施例中终端状态信息的数据结构构成图，图7是竞争周期及无竞争周期的HCF(混合式协调功能)超帧结构概略图，图8是本发明具体实施例中数据帧的结构构成图，图9是本发明具体实施例中QoS Action field及调度帧的结构构成图，图10是Polled TXOP的操作机制(mechanism)的概略图，图11是本发明具体实施例中TS(传输流)设定及再设定的方法流程图，图12是本发明另一实施例中TS设定及再设定的方法流程图，图13是本发明具体实施例中TS删除方法的概略图。
为了提供更加先进的QoS，无线网络内提供了比现有802.11 MAC更加完善的802.11e MAC。
IEEE 802.11e在802.11e MAC的DCF(分布式协调功能)传送方式基础上，通过定义能够在无线网络的MAC阶层当中支持QoS的EDCA和HCCA的方式，在提供尽力服务之外，还提供了在传送过程中对传送延迟极为敏感的新的无线网络MAC协议。
802.11e在现有802.11 MAC协议的DCF和PCF(点式协调功能)基础上规定了HCF(Hybrid Coordination Function：混合式协调功能)。HCF包括用来提高无线网络QoS的新型媒体接近机制(mechanism)，即能在竞争周期也能在无竞争周期传送QoS数据。以后说明的802.11e中的QoS STA(QSTA：QoS Station)指的是支持QoS的站点，而QoS AP(QAP：QoS AP)则指的是支持QoS的基站。
此时，上述基站通常为AP，上述基站指的是设定传输流的HC。因此，下面所讲的AP指的是基站的具体实例。
上述HCF具有两种操作模式，一种是以竞争为基础的EDCA(EnhancedDistributed Channel Access：增强型分布式分路存取)，另一种是利用轮流检测(Polling)机制(mechanism)的以无竞争为基础的信道接近方式进行使用的HCCA(HCF Controlled Channel Access：混合式协调功能控制分路存取)。
上述EDCA和HCCA由基站内部的HC(Hybrid Coordinator：混合式控制)进行控制，可以与使用DCF和PCF的现有802.11 MAC相互换。上述EDCA为了支持QoS(Supported QoS)提供与有线网络中DiffServ相类似的优先排序传输(Prioritized Traffic)功能，相反，上述HCCA则为了保障QoS(Garanteed QoS)而提供了与IntServ相类似的参数传输(Parameterized Traffic)。
上述EDCA方式用于在基本结构模式和对等模式当中支持以优先排序为基础的QoS，即，上述EDCA针对从上级阶层开始就被赋予不同优先序号的帧提供不同的信道接近功能。相反，上述HCCA则是在基本结构模式当中提供以参数为基础的QoS。
802.11e MAC为了提供参数QoS，在数据传送之前就在两个站点(终端装置，以下简称“STA”)之间设定了被称为传输流的假定连接。实际将传送的数据特性和要求QoS的参数在上述传输流的设定过程中相互进行揉合和交换。基站以交换后的QoS参数为基础给各STA分配无线频带，同时进行轮流检测(Polling)帧和下衔帧传送等帧传送的信道调度(channel scheduling)。
802.11e MAC的TXOP(Transmission opportunity)在为针对特定STA的帧传送分配一定时间并且保障帧的传送时使用。TXOP的获取可以通过在EDCA竞争中获胜或从AP处接收QoS CF-Poll帧的方式来获取，前者被称为EDCA TXOP，而后者则被称为轮询(polled)TXOP。
如上所述，可以利用上述TXOP赋予一定的时间或强制限定传送时间，来达到使任意一个STA进行帧传送的目的。上述TXOP的传送开始时间和最大传送时间由基站来决定，使用上述EDCA TXOP时通过信标帧通报给STA；使用上述轮询(polled)TXOP时则通过QoS CF-Poll帧通报给STA。
上述EDCA只能在竞争周期当中使用，与之相反，HCCA在理论上既可以在竞争周期也可以在无竞争周期当中进行操作，但是最好是只在竞争周期当中使用。
下面就首先了解一下EDCA方式。
如上所述，作为以竞争为基础的信道接近方式，EDCA针对现有的DCF进行强化，允许针对具备8种用户优先序号的帧进行不同的媒体接近。表1中将用户优先序号整理成表。针对从上级阶层到MAC阶层的各个帧赋予特定用户优先序号值，同时在各个QoS数据帧的MAC头区内设置用户优先序号值。
[表1]
用户优先序号及AC对照表
  用户优先序号     802.1D名称     AC(存取范畴) Designation
  1     BK     AC BK 背景
  2     -     AC BK 背景
  0     BE     AC BE 尽力服务
  3     EE     AC BE 尽力服务
  4     CL     AC VI 视频
  5     VI     AC VI 视频
  6     VO     AC VO 音频
    7     NC     AC VO  Voice音频
为了传送这些包含优先序号的QoS数据帧，802.11e QoS STA体现为4个AC(Aceess Category：存取范畴)(参照表1)。到达MAC阶层的帧的用户优先序号被分配给与之相对应的一个AC。上述表1中的用户优先序号显示在IEEE 802.11D桥的标准当中。所有AC都具有各自的传送提示(cue)和AC参数，AC之间优先序号的差异通过各自不同的AC参数值来体现。
通常，EDCA在为了传送AC内的帧而进行的竞争当中，用各个AIFS[AC]、Cwmin[AC]、Cwmax[AC]来代替DCF使用的DIFS、Cwmin、Cwmax。AIFS[AC]由SIFS+AIFS[AC]间隙时间来决定，在这里，AIFS[AC]是大于零的整数值。
如果在帧传送途中STA之间发生冲突，生成新的退避计数器的EDCA的退避过程与现有的DCF相类似。EDCA内追加以AC为单位进行不同分配的“PF(Persistencec)”。如果PF值为“2”，那么为了与DCF保持相同，CW(Contention Window)大小也呈函数增加。
如图1所示，上述EDCA的信道接近方式也与DCF相类似。只是，各个AC都维持互不相同的AIFS(Arbitration Inter Frame Space)和CW。在这里，AIFS应该比PIFS和DIFS的值大，它的时间设定至少要比SIFS时间大，这是为了保护ACK帧等的传送。
上述EDCA参数成为在多种用户优先排序传输过程中为了进行不同的信道接近而使用的重要手段。同时，设定适当的内部包含有各个AC参数的EDCA参数值在取得网络性能最佳化效果的同时，还具有按照传输的优先序号进行传送的效果。因此，基站以加入网络的所有STA为对象，为了保障公平的媒体接近权力，要求针对EDCA参数执行整体管理和调整功能。
如图2所示，802.11e MAC内定义的4个AC传送提示(cue)为了在一个STA内进行无线媒体接近，作为各自不同的EDCA竞争个体发挥作用。一个AC具有自身的AIFS值并且维持独立的退避计数器。如果同时结束退避的AC不只一个的话，那么AC之间的冲突由假想冲突处理器(Virtual Collision Handler)进行调整。排在最前面的帧首先被选择进行传送，以参加STA间的竞争，其他AC们则被增加CW值进而重新更新退避计数器。
如上所述，802.11e在特定STA开始传送时以TXOP为依据来决定传送时间。802.11e基站将AIFS[AC]、Cwmin[AC]、Cwmax[AC]等的EDCA参数和作为EDCA TXOP时间的TXOP Limit[AC]放入信标帧内传送到各个STA。
如图3所示，在EDCA TXOP Limit时间内，能够以SIFS间隔同时传送多个与ACK相连接的帧，象这种同时传送多个帧的情况被称为“EDCA TXOP猝发(Bursting)”。
如果在TXOP Limit(TXOP界限)时间内两个包含优先序号的QoS数据帧被传送，此时就可以知道有两个QoS数据帧和ACK帧在由AP规定的TXOP Limit时间内被传送。由于EDCA TXOP猝发在传送多个帧时通常遵守TXOP Limit，所以EDCA TXOP猝发并不会对整个网络的性能造成影响。因此，选择适当的TXOP Limit值能够取得提高整个网络性能的效果。
下面将对HCCA方式进行详细的阐述。
为了在无线网络中保障QoS，IEEE 802.11e提出了HCCA协议，该协议使用的是以利用轮流检测(Polling)机制(mechanism)的无竞争为基础的信道接近方式。
上述EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)协议属于按照8个用户优先序号的传输来支持不同信道连接的优先级(Prioritize)QoS(Quality ofService)，与之相反，作为HCF(Hybrid Coordination Function)无竞争信道连接方式的HCCA(HCF Controlled Channel Access)协议以AP和STA之间的约定为基础，支持参数(Parameterize)QoS。
上述HCCA协议为了对无线媒体连接进行中央管理而使用位于AP内的HC(Hybrid Coordination)。由于上述HC在中央对无线媒体进行综合管理，所以能够减少STA之间的无线媒体竞争，进而提高网络效率。利用上述HC的控制能够缩短帧交换时间并且以一定的传送延迟时间维持下去。
因此，上述HC与EDCA协议当中的CW(Contention Window：竞争窗口)不同，即使网络上的传输量增加了，也不会增加帧之间的传送延迟时间。同时，虽然不是受同一HC的控制，但是除了使用相同频带的STA之外，几乎没有传送帧之间发生冲突的可能性。这就是由于为了支持参数QoS而从应用服务开始针对特定的QoS传输，使用一对一的QoS参数，并且进行严格的传送延迟及调度控制的结果。
上述HCCA在开始传送任何请求参数化QoS的帧之前，优先设定被称为传输流(Traffic Stream，TS)的假想连接(Virtual Connection)。上述传输流可以是STA到AP的上行连接、AP到STA的下行连接或者STA到STA的直接连接。为了在AP和STA之间设定传输流，帧的大小、平均传送速度等传输特性、以及延迟时间等QoS请求参数要通过相互协商进行交换。同时，上述HC发挥体现序号控制算法并且最终决定是否将特定的传输流传送给相关BSS(Basic Service Set：基本服务组)的作用。
当上述HC向STA传送QoS CF-Poll帧时，针对被相关STA许可的服务提供时间-TXOP(Transmission opportunity)进行定义的TXOP限制值被包含在QoS控制区内。即，上述HC具有使用TXOP来控制分配媒体接近时间的功能。上述HCCA的重要QoS参数之一-TXOP限制值是由TSPEC(Traffic Specification)决定的。TSPEC由STA发出请求，由基站按照网络状况针对TSPEC的请求作出许可或拒绝的应答。
如上所述，在本发明中，决定QoS所用TXOP的TSPEC当中包含有STA的状态信息，利用上述终端状态信息来决定数据传送的顺序。
以本发明具体实施例为依据的TSPEC结构如图4所示。如图所示，本发明的TSPEC由以下要素构成：标识符(Element)ID、长度(Length)、TS信息(info)、命名MSDU值(Nominal MSDU size)、最大MSDU值(Maximum MSDU size)、最小服务距离(Minimum service interval)、最大服务距离(Maximum serviceinterval)、静止距离(Inactivity Interval)、暂停距离(Suspension Interval)、服务开始时间(Service start time)、最小数据速率(Minimum Data Rate)、平均数据速率(Mean Data Rate)、最高数据速率(Peak Data rate)、猝发值(Burstsize)、延迟界限(Delay Bound)、最小PHY值(Minimum PHY Rate)、剩余带宽允许值(Surplus Bandwidth Allowance)、媒介时间(Medium Time)。
这里，最小服务距离(Minimum service interval)、最大服务距离(Maximumservice interval)、静止距离(Inactivity Interval)及暂停距离(SuspentionInterval)要素为定义调度间隔的部分；而最小数据速率(Minimum Data Rate)、平均数据速率(Mean Data Rate)、最高数据速率(Peak Data rate)及猝发值(Burstsize)为定义1次传送数据量相关信息的部分。
另一方面，上述TS信息(info)要素为包含传输流(TS)基本信息的部分，如图所示，它包括以下几部分：通信量类型(Traffic Type)、TSID、方向(Direction)、存取策略(Access Policy)、组合(Aggregation)、APSD、用户优先(User Priority)、TS信息Ack策略(TS info Ack Policy)、计划表(Schedule)、保留(Reserved)、终端状态区域。
此时，本发明所追加的区域为储存有STA状态信息的终端状态区域。上述终端状态区域内所储存的状态信息最好被分成若干组进行储存。
上述终端状态信息内虽然包括STA的多种信息，但是本说明书只以具有代表性的STA蓄电池剩余电量信息、CPU负荷量信息和温度信息为例进行说明。
首先，让我们了解一下蓄电池剩余电量信息，上述蓄电池信息可以被分成4个组并分别用2比特的数据进行表示。(当然，也可以更详细地分组进行数据储存，但是考虑到终端状态信息的数据量我们将其分成4个组。)
例如，如下面的表2所示，当蓄电池剩余电量不足30％时被划入第1组，用“11”表示；在30％至50％之间时被划入第2组，用“10”表示；在50％至75％之间时被划入第3组，用“01”表示；高于75％时被划入第4组，用“00”表示。
[表2]
  蓄电池剩余电量(％)     组     数据显示
  不足30     1     11
  30至50之间     2     10
  50至75之间     3     01
  高于75     4     00
下面就对CPU负荷量信息进行说明，如下面的表3所示，当CPU负荷量高于75％时被划入第1组，用“11”表示；在50％至75％之间时被划入第2组，用“10”表示；在30％至50％之间时被划入第3组，用“01”表示，不足30％时被划入第4组，用“00”表示。
[表3]
    CPU负荷量(％)     组     数据显示
    高于75     1     11
    50至75之间     2     10
    30至50之间     3     01
    不足30     4     00
再对温度信息进行一下了解，如下面的表4所示，当无法进行温度测量时被划入第1组，用“11”表示；当温度非常高时被划入第2组，用“10”表示；当温度略高时被划入第3组，用“01”表示；当温度适当时被划入第4组，用“00”表示。
[表4]
    温度     组     数据显示
    无法测量     1     11
    非常高     2     10
    略高     3     01
    温度适当     4     00
此时，上述温度适当及高的程度根据终端的种类和特性而有所不同，所以最好根据各个机器的特性进行不同的设定。
当然，上述状态信息的表示仅仅是一个示例而已，本发明的核心就是在TSPEC中对STA的状态信息进行显示，并将其用于数据传送的调度。因此，上述终端状态信息也可以被储存在TS信息(info)要素内，上述TSPEC内即使还包括其他部分也不会受影响。
另一方面，如图5所示，上述TSPEC包含在由non-QAP STA制作的ADDTS.request(ADDTS.请求)帧中，由non-AP QSTA MAC传送到AP(HC)当中。
然后，上述AP(HC)根据传送过来的TSPEC对TS进行调度，并且将内部包含有描述TS调度情况的TSPEC的ADDTS应答(Response)帧传送给non-QAT STA，从而设定TS。
此时，上述所谓“TS的调度”是指灵活运用上述终端状态信息，决定服务距离(service interval)(Minimum service interval：最小服务距离、Maximumservice interval：最大服务距离、Inactivity Interval：静止距离及SuspentionInterval：暂停距离)和数据速率(Data Rate)(Minimum Data Rate：最小数据速率、Mean Data Rate：平均数据速率、Peak Data rate：最高数据速率及Burst size：猝发值)。
即，为了使蓄电池剩余电量尽可能少、CPU负荷量尽可能高、温度尽可能高，而延长服务距离(Service interval)并降低数据速率(Data Rate)，从而减少蓄电池的消耗同时减少负荷量；为了使上述蓄电池剩余电量尽可能多、CPU负荷量尽可能低、温度尽可能低，而缩短服务距离(Service interval)并增高数据速率(DataRate)，从而改善数据传送效率。
上述终端状态信息的结构如图6所示。
如图所示，蓄电池剩余电量信息和CPU负荷量信息及温度信息分别占据2比特大小的地方，还有剩余的储存空间(保留)。
如果对上述传输流(TS，traffic stream)进行设定的话，HC就通过在AP和STA之间分配请求已经设定好的传输流的无线频带的方式来提供预先约定的QoS。在上述HCCA的无竞争周期内，上述HC具有对媒体的整体控制权；在竞争周期当中，如果认为有必要，可以在PIFS(Point Inter Frame space)长短的闲置时间之后传送QoS CF-Poll帧，以此来接近媒体。即，即使是在竞争周期，为了分配轮询TXOP，也可以通过传送QoS CF-Poll帧的方式来获取媒体的控制权。因此，周期性反复的HCF超帧既包括无竞争周期也包括竞争周期(参照图7)。
另一方面，上述终端状态信息应该根据不同时间发生数值改变的上述终端状态信息传送给AP。
本发明利用数据帧作为持续将上述终端状态信息传送给AP的方法。
也就是说，在STA传送给AP的数据帧上追加一个终端状态信息区，以此将包含有上述终端状态信息的数据帧传送给AP。
为此，以本发明为依据的数据帧具有如图8所示的结构。即，如图所示，在由帧控制(Frame control)、时续时间ID(Duration ID)、地址1(Address 1)、地址2(Address 2)、地址3(Address 3)、程序控制(Sequence Control)、地址4(Address 4)及QoS控制(control)所构成的数据帧的头区内还包含有终端状态信息。
此时，上述终端状态信息的结构如图6所示。
另一方面，当基站从通过上述数据帧接收到的终端状态信息当中判断出应该变更已经设定的传输流(TS)时，上述基站就设定新的TS。
此时，设定上述新TS的方法有很多种，但下面我们只举两个例子进行说明。
第一种是删除原来设定的TS并设定新TS的方法。为此，上述基站需要通过DELTS.request(DELTS.请求)帧来通报删除原来设定的TS的消息。
而且，通过上述ADDTS.request(ADDTS.请求)帧来设定新的TS。并且如上所述，通过反映新TSPEC的ADDTS.request帧将新设定TS的消息通知给终端，而接收一上述ADDTS.request(ADDTS.应答)帧的终端则通过向基站传送ADDTS.response帧来设定新的TS。
第二种方法是在不删除现有TSPEC的情况下，通过调度帧将现有的TS变更为反映新TSPEC的TS，并为此而传送调度帧。此时，上述调度帧被包含在QoS Actionframe(QoS动作帧)当中。
为此，上述调度帧的结构当中包括内部包含有被放置在新传送过来的数据帧内的终端状态信息的TSPEC。也就是说，如图9所示，QoS Action frame内包含调度帧，上述调度帧内包含TSPEC，而如同前面所阐述的那样，上述TSPEC内包含有终端状态信息。
另一方面，如图10所示，经过轮流检测(Polling)的STA通过接收QoS CF-Poll帧，来获得在QoS CF-Poll帧内被定义的TXOP限制值大小的时间内进行信道连接的权限，并且可以传送多个帧。此时，其他STA也可以在接收到与自身不相适应的QoS CF-Poll帧之后，在TXOP时间上增加一定时间来设定自己的NAV(NetworkAllocation Vector)，在这段时间内其不参与信道连接的竞争。
结果，HC为了满足约定的QoS请求事项，需要针对QoS CF-Poll帧进行调度以进行适当的传送。由于无线媒体中以时间或位置为依据的信道条件多种多样，所以制定有效的调度算法在支持QoS方面起着重要的作用。最好的调度算法是在不违背QoS约定的同时，允许更多的传输流通过，从而提高无线网络的性能。
下面就重点说明一下以本发明为依据的无线通信系统及其传输流提供方法的作用和TS设定方法。
图11是以本发明具体实施例为依据的TS设定及再设定方法流程图。
S100，如图所示，依据本发明的某个具体实施例，要想让AP设定TS，首先由STA生成包括自身状态信息在内的TSPEC。此时，上述终端状态信息被包含在TSPEC的TS info区域内的情况及上述终端状态信息各个被分配2比特数据进行储存的情况就如图所示。
S110，在生成上述TSPEC之后，将上述TSPEC传送给基站。此时，上述TSPEC被包含在请求TS设定的ADDTS.request(ADDTS.请求)帧内进行传送。
S120，接收上述ADDTS.requeat帧的基站，利用上述ADDTS.request帧中所包含的终端状态信息进行TS调度。此时，所谓的“TS调度”是通过根据上述终端状态信息设定规定数据传送时间的TXOP来完成的。
这里，上述TS设定就是设定TXOP，以使蓄电池剩余电量尽可能多、CPU负荷量和温度尽可能低、服务间隔尽可能短并且数据传送比率尽可能高，详细情况前面已经介绍过。
S130，如果完成了上述TS的调度，上述基站就将上述调度结果通过ADDTS.response(ADDTS.应答)帧传送给STA。
S140，设定AP(基站)和STA(终端)之间的ST。
S150，然后，基站根据已经设定的ST将数据传送给STA。
另一方面，上述终端状态信息是随着时间变化的参数。即，蓄电池剩余电量、CPU的负荷量和终端装置的温度是随着时间而变化的数值，所以需要将变化后的终端状态信息传送给基站，并对ST进行更新以使其与变化后的终端状态信息相对应。
S160，为此，上述STA负责制作内部包含有变化后的终端状态信息的TSPEC的数据帧。此时，上述数据帧内包含TSPEC的结构已在前面详细介绍过。
170，如果完成上述数据帧的制作，上述STA就将数据帧传送给基站。
此时，包含上述终端状态信息的数据帧可以进行周期性的制作和传送，也可以只在终端状态信息发生变化时进行制作和传送。
S180，另一方面，接收上述数据帧的基站对所接收数据帧内的终端状态信息进行掌握，从而判断是否有必要更新TS。
此时，是否更新TS的判断是通过对反映新的终端状态的TXOP值和已经设定的TXOP值进行比较，查看是否发生变化来进行判别的。
S190，当上述判断结果为没有必要更新上述TS时，就维持现有的TS。
S200、210，当判断结果为有必要更新上述TS时，上述基站就删除现有的TS。上述TS的删除过程如图13所示，由基站负责传送EDLTS.request(EDLTS.请求)，并通过该EDLTS.request通报已经取消TS设定。
S220，然后，由终端传送内部包含新的TSPEC的ADDTS.request(ADDTS.请求)帧。
S230、S240、S250，接下来，接收到ADDTS.request帧的基站发送出ADDTS.reponse(ADDTS.应答)，以此来设定新的TS。
S260。然后，基站就如前面所阐述的那样，通过更新后的TS进行数据传送。
另一方面，图12显示了以本发明的另一实施例为依据的TS设定及再设定方法流程图。
如图所示，本发明的另一实施例与本发明的前一个具体实施例一样，采用先设定TS再传送数据帧的方法。只是，在判断有必要重新设定TS时，上述TS的再设定方法不相同。即，第100步骤至第190步骤与本发明的前一个具体实施例相同。
S200`，但是，在本发明的另一个实施例当中，当上述基站判断有必要重新设定TS时，就向上述终端装置传送调度帧。此时，上述调度帧内包含有TSPEC。
S210`、S220`，接收到上述调度帧的终端装置则利用上述调度帧内的TSPEC来更新TS。
S230`，同样，发送上述调度帧的基站也更新TS(S220`)，并且通过更新后的TS将数据传送给终端。
本发明的权利并不仅仅局限在上面所说明的实施例内，其权处根据要求项范围中所阐述内容进行定义，具有本发明领域内普通知识的人都可以在要求项规定的权利范围内进行多种变化和修改。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种无线通信系统的信道调度方法，其特征在于包括以下几个步骤：
无线通信系统的终端装置将终端状态信息传送给基站的步骤，所述终端状态信息包括所述终端装置的蓄电池剩余电量信息、CPU负荷量信息或温度信息当中的一个或多个信息；
上述基站根据上述终端状态信息设定或变更信道调度方式，以使得蓄电池电量剩余得越多，CPU负荷越小，或者温度越低，服务间隔变得越短并且数据传输率变得越高；并且将经设定的或变更后的信道调度方式传送给终端的步骤；
根据上述设定或变更后的信道调度方式进行数据收发的步骤；
制作包含传输属性信息的数据帧的步骤；
将上述数据帧传送给基站的步骤；
掌握上述接收到的传输属性信息中所包含的终端状态信息，并判断是否有必要设定新的信道调度表的步骤；以及
当判断结果为有必要重新设定信道调度表时，根据上述接收到的传输属性信
息更新信道调度表，并将上述更新后的信道调度表传送给终端装置，从而设定新的信道调度表的步骤。
2.如权利要求1所述的无线通信系统的信道调度方法，其特征在于还包括以下几个步骤：
上述终端装置将信道调度请求消息发送给基站的步骤；
上述基站将上述信道调度请求的应答消息发送给上述终端装置的步骤。
3.如权利要求2所述的无线通信系统的信道调度方法，其特征在于：
在将上述终端状态信息发送给上述基站的步骤包括以下步骤：
上述基站向上述终端装置发送请求上述终端状态信息的请求消息；
上述终端装置将作为上述请求消息的应答消息的终端信息发送给上述基站。
4.如权利要求1所述的无线通信系统的信道调度方法，其特征在于还包括以下步骤：
在变更上述信道调度方式时，删除现有的调度方式的步骤。
5.如权利要求1所述的无线通信系统的信道调度方法，其特征在于：
上述数据帧的头区内，设置有用来储存上述终端状态信息的终端状态信息区域。
6.如权利要求5所述的无线通信系统的信道调度方法，其特征在于：
上述基站为了接收上述终端状态而发送终端状态请求帧；
上述终端装置对上述终端状态请求帧作出应答，并将终端状态应答帧传送给上述基站进而传送终端状态信息。
7.如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的无线通信系统的信道调度方法，其特征在于：
上述信道调度方式的变更，是通过将包含有新的传输属性信息的调度表帧传送给终端装置来完成的。
8.如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的无线通信系统的信道调度方法，其特征在于：
上述信道调度方式的变更包括以下几个步骤：
通过删除请求帧将删除现有传输属性信息的消息传送给终端装置的步骤；
将包含有新的传输属性信息的信道调度请求帧传送给基站的步骤；
通过应答消息将反映新的传输属性信息的检测结果传送给终端装置的步骤。
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