CN101258760A - 用于将无线网络中的扩展射程设备和传统设备联网的mac层保护 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于允许无线网络中的传统站与扩展射程站之间的互用的设备、系统、方法和软件等。仅作为示例，接入点可被配置成以第一模式和/或第二模式发送通信。该第一模式可不采用扩展射程技术从而使得以第一模式发送的通信可被传统站所接收和/或解释，而第二模式可采用扩展射程技术从而使得以第二模式发送的通信可被基础射程通信的射程之外的扩展射程站所接收。作为另一示例，接入点可被配置成建立发送“窗口”，以使得在其间扩展射程站被禁止发送的第一时间段期间传统站可自由发送，随后是第二时间段，其间扩展射程站可自由发送而禁止从传统站发送。

Description

用于将无线网络中的扩展射程设备和传统设备联网的MAC层保护
发明背景
本发明一般涉及无线网络，尤其涉及用于允许扩展射程无线站与传统无线站之间的互用性的技术。
无线网络的灵活性导致了其数量不断增长。与有线替换方案相比，无线网络本质上可提供相对低成本的联网解决方案。此外，无线网络可支持移动节点、有线介质难以到达的位置处的节点等。然而，遗憾的是，无线网络比有线网络相对更易于受环境条件影响(诸如干扰)。因此，无线网络传统上在网络吞吐量和传输距离两方面都落后于有线网络。
因此，已经为提供更高吞吐量和更长射程的无线解决方案作出了很多努力。例如，虽然IEEE发布的802.11b标准规定了2Mb/s(兆比特/秒)的吞吐量，但后开发出的标准(诸如802.11g和802.11a)规定了诸如54Mb/s的更高数据率。开发诸如802.11n等标准显示了提供更高速率的潜在可能。
类似地，企业已经开始开发为无线网络提供增大的发送射程的解决方案。例如，在设备(包括接入点、站等)上使用多个发送和/或接收天线可提供增大的射程。一种被称为多输入多输出(“MIMO”)的这种技术可提供增大的数据速率和/或发送射程。一种补充技术——空-时块编码(“STBC”)在给定存在多个发送和/或接收天线的情况下提供在时间和空间维度上的发射机编码。开发的标准(包括例如草案802.11n规范)大多数将可能采用这些和/或其它技术来允许更长射程、更高吞吐量网络。
然而，所关心的一个领域是这些网络的后向兼容性。允许一给定网络采用这些新技术而不会牺牲与现有(“传统”)设备的互用性是合乎需要的。例如，许多膝上型计算机配备有板上无线联网能力，而如果采用新技术的网络不能提供与这些传统能力的互用性，则用户将被迫更新和/或替换他们的膝上型计算机。
特别关注的是其中扩展射程设备正与传统设备工作在同一无线局域网(“WLAN”)上的情况。假定该扩展射程设备在传统无线技术的射程之外(即，该扩展射程设备要求使用STBC或一些其它扩展射程技术以与管理该WLAN的接入点通信)，那么它将接收不到接入点所发送的任何传统通信，所以该接入点需要采用一些扩展射程技术来与该扩展射程设备通信。相反，作为必须在传统无线技术所支持的射程内的传统设备将不能够接收和/或解释采用扩展射程技术的任何通信。此外，取决于网络拓扑结构，扩展射程设备和传统设备可能将彼此不知道对方。
这种情形妨碍了网络的有效工作，因为接入点所发送的任何网络控制通信(信标帧、清除发送(clear-to-send)帧等)将只能被传统设备或者扩展射程设备接收，而不能同时被两者所接收。此外，由于传统设备和扩展射程设备都不可能检测对方何时发送，所以增大了网络冲突的风险。
因此，对于提供采用扩展射程技术的设备与不能够采用这些技术的设备之间的互用性的解决方案有普遍需求。
发明概要
本发明提供用于允许无线网络中的传统站(和其它基础射程站)与扩展射程站之间的互用的解决方案，其中包括设备、系统、方法和软件。在特定实施例中，本发明实现提供这种互用的MAC层保护(包括但并不限于传统MAC层控制帧)。仅作为示例，在一个实施例中，接入点可被配置成以第一模式和/或第二模式发送控制通信(诸如信标帧、广播帧、多播帧等)。该第一模式可不采用扩展射程技术从而使得以第一模式发送的通信可被基础射程站所接收和/或解释，而第二模式可采用扩展射程技术从而使得以第二模式发送的通信可被基础射程通信的射程之外的扩展射程站所接收。
为了引述仅一个示例，考虑同时支持802.11b模式和利用空-时块编码的扩展射程802.11n模式的通信的接入点。与该接入点通信的是两个站：仅支持802.11b并在该接入点的允许使用802.11b通信的射程内的第一站，和在802.11b射程之外但在802.11n(采用空-时块编码)所支持的扩展射程内的支持802.11n(采用空-时块编码)的第二站。为了提供与两个站的连接，接入点使用802.11b与第一站通信并使用802.11n(采用空-时块编码)与第二站通信。在该示例中，接入点首先以802.11b并随后以802.11n发送信标帧(或反之)，以使得两个站都可接收到该信标帧。
作为另一示例，接入点可被配置成建立(可能再次通过使用MAC层控制帧)发送“窗口”，以使得在其间扩展射程站被禁止发送的第一时间段期间基础射程站可自由发送，随后是第二时间段，其间扩展射程站可自由发送而禁止从基础射程站发送。
可在包括无线接入点和多个无线站的无线网络中使用一示例性设备(可包括无线接入点)。这多个无线接入点可包括配置成通过基础射程通信模式通信的一个或多个基础射程无线站和/或部分或全部配置成通过扩展射程通信模式通信的一个或多个扩展射程无线站。该设备因此可提供这多个无线站的互用。
在一组实施例中，该设备包括配置成提供与传统无线站和/或扩展射程无线站的无线通信的通信系统。在一些实施例中，该设备包括与该通信系统通信的一个或多个处理器、以及可包括可由处理器执行的指令集的计算机可读介质。
在一个实施例中，该指令集提供用于以基础射程模式发送供传统无线站接收的通信的指令、和/或用于以扩展射程模式发送供扩展射程无线站接收的通信的指令。该通信可以是通信控制帧(诸如MAC层帧)、信标帧、广播消息、多播消息等。
在另一实施例中，该指令包括用于将扩展射程无线站上的第一网络分配向量置位的指令、用于复位传统无线站上的第二网络分配向量的指令。该指令还可包括用于接收传统无线站所发送的通信的指令。类似地，在一些情形中，该指令可包括用于将第二网络分配向量置位、复位第一分配向量和/或接收扩展射程模式站所发送的通信的指令。在一组特定的实施例中，将网络分配向量置位和/或复位可涉及发送通信控制帧(仅作为一些示例，可包括而非限制，诸如CTS帧、CTS_to_Self帧、和/或CF_End帧等MAC层控制帧)
在又一实施例中，这些指令可包括用于以第一模式发送第一通信的指令。该第一通信可用于将多个无线站中的第一个上的网络分配向量置位(例如，该无线站可被编程为响应于该第一通信的接收来将它们的NAV值置位)。在一些实施例中，该指令还包括用于以第二模式发送供这多个站中的第二个接收的第二通信的指令、和/或用于以该第一模式发送第三通信的指令。该第三通信可用于复位该网络分配向量，以指示该设备已经完成了该第二通信。在一些情形中，该第一模式和第二模式各自是从包括基础射程通信模式和扩展射程通信模式的组中选择出的。在一些情形中，各种站可被配置成以基础射程模式通信而不能接收扩展射程模式，和/或可被配置成以扩展射程模式通信但驻留于基础射程模式的射程之外从而使其不能接收基础射程模式的通信。
另一组实施例提供了无线网络，包括但并不限于采用与上述类似的设备的网络。一示例性网络包括配置成通过第一通信模式发送第一通信的第一无线站。该第一通信可指示该第一无线站具有数据要发送。该网络还可包括配置成通过第二通信模式通信的第二无线站和/或无线接入点。该无线接入点可包括用于接收该第一通信的指令和/或用于通过第二模式发送第二通信的指令。该第二通信可指示第一无线站之外的其它无线站不应该发送。该无线接入点还可包括用于以该第一模式发送第二通信的指令，这还可指示该第一无线站可发送该数据。该第一无线站还可被配置成一旦接收到该第二通信就发送数据。在一组实施例中，该第一模式和第二模式各自是从包括基础射程通信模式和扩展射程通信模式的组中选出的。
另一组实施例提供了用于提供无线站之间的互用的方法，其中包括但并不限于可由上述设备和/或网络实现的方法。
通过参照说明书的其余部分以及其中通篇使用相同附图标记来表示相似组件的附图，可实现对本发明的本质和优点的进一步理解。在一些实例中，子标签与附图标记相关联并被围在括号内以标示多个类似组件中的一个。当引用标号而没有对现有子标签的说明时，旨在表示所有这些多个类似组件。
附图说明
图1示出了根据本发明的各个实施例的无线网络。
图2是示出了根据本发明的各个实施例的、管理无线网络的一个示例性方法的过程流程图。
图3是示出了根据本发明的各个实施例的、管理无线网络中的通信的一个示例性方法的过程流程图。
图4是示出了根据图3方法的无线通信的序列的定时图。
图5是示出了根据本发明的各个实施例的、接入点可用来在双模网络上发送的一个示例性方法的过程流程图。
图6A和6B是示出了根据本发明的各个实施例的、用于允许双模网络上的节点发送数据的示例性方法的过程流程图。
图7是示出了根据图6A方法的无线通信的序列的定时图。
图8是示出了根据本发明的各个实施例的无线节点的简化示意图。
发明具体描述
本发明提供了用于允许无线网络中的传统站与扩展射程站之间的互用的解决方案，其中包括设备、系统、方法和软件等。在特定实施例中，本发明实现提供这种互用的MAC层保护(包括但并不限于传统MAC层控制帧)。仅作为示例，在一个实施例中，接入点可被配置成以第一模式和/或第二模式发送控制通信(诸如信标帧、广播帧、多播帧等)。该第一模式可不采用扩展射程技术从而使得以第一模式发送的通信可由传统站接收和/或解释，而第二模式可采用扩展射程技术从而使得以第二模式发送的通信可由基础射程通信的射程之外(以及可能之内)的扩展射程站接收。作为另一示例，接入点可被配置成建立(可能再次通过使用MAC层控制帧)发送“窗口”，以使得在其间扩展射程站被禁止发送的第一时间段期间传统站可自由发送，随后是第二时间段，其间扩展射程站可自由发送而禁止从传统站发送。
无线网络通常设计有数层，诸如ISO/OSI模型的7个联网层。这些层中的最低一层是与发送信号有关的PHY(物理)层。将该PHY层与更高级别的层接口的下一层是MAC(媒体访问控制)层。该MAC层可被用来提供允许高效使用网络资源的控制信令，这包括通过使用可通过其管理各个节点对网络的访问的MAC层控制帧。
802.11MAC层通常为数据话务的时分复用提供(载波侦听多路访问)(CSMA)协议。在这种网络中，数据话务是以包的形式来组织的。在CSMA的情形中，每个无线电在使用无线介质之前对其进行检查以察看其是否正被其它无线电所用(即，是否有其它无线电正在发送包)。因此，重要的是每个设备能够准确地测量是否有另一设备正在使用该介质以避免干扰这些其它设备的介质访问。
如以下更加具体阐述的，本发明预想了其中可实现两种(或多种)通信模式的双模无线网络。这在一些情形中可能妨碍传统CSMA协议的有效工作。例如，相对较新的和/或增强型设备可使用第一通信模式，而传统设备可使用第二通信模式。在一组实施例中，该第二通信模式可能与第一通信模式不兼容——即设计成以第二模式工作的节点可能不能够理解使用第一模式所发送的通信，和/或反之。或者，虽然增强型设备可能能够理解以第一模式发送的通信，但实际约束可能阻碍了这些设备对通过第一模式发送的通信的有效接收。仅作为示例，节点可能在该接入点使用扩展射程通信的射程之内(例如，如下所述)，但不在使用基础射程通信的有效射程内，从而使得接入点所发送的基础射程通信可能不能被可靠地接收和/或根本不能接收。因此，站用来在发送前检查介质的使用情况的传统CSMA技术可能无法防止包冲突，因为以扩展射程模式发送的节点将不能检测到基础射程模式的竞争发送，即使两个节点可能占用同一频谱也是如此。
在一组实施例中，所有这些节点都将能够理解并遵循传统MAC层控制帧(至少在以恰当的模式发送时)，从而使得可使用这些控制帧来提供以两种(或多种)不同的通信模式工作的节点之间的互用。例如，第一控制帧可以第一模式来发送(以供由工作在该模式的设备接收)，而第二控制帧(可以包括或可以不包括和第一控制帧相同的控制信息)可以第二模式来发送(针对工作在该模式的设备)。通过使用(以恰当的模式发送的)各种控制帧，接入点可管理节点对网络的访问，进而提供通常不能在同一无线网络上通信的设备之间的互用。
仅作为示例，图1示出了根据本发明的一些实施例的双模无线网络100。该无线网络100包括多个节点，其中包括接入点(“AP”)105以及站(“STA”)110和115。如下所述，这些站中的部分(“E/R STA(扩展射程站)”)115是能够以扩展射程模式工作的站。在一组实施例中，无线网络100被设计成依从IEEE802.11标准中的一个或多个。仅作为示例，该无线网络可实现传统标准(诸如802.11a/b/g)和/或支持扩展射程通信的标准(诸如所提议的采用MIMO、STBC和/或其它增强型协议的802.11n标准)。因此，例如网络100可具有对应于采用传统标准的节点的发送射程的第一覆盖区120(大体将包括如图1所绘的AP 105周围的区域，当然这随诸如干扰结构和/或传输等环境条件而变化)，以及对应于采用扩展射程标准的节点的发送射程的第二覆盖区125(也通过接入点105周围的圆形区域来绘出，当然这也随环境条件而变化)。
然而，应该注意，可替换基于其它标准的和/或非标准的网络来解决与在802.11环境中所解决的相类似的问题。因此，虽然这里所述的许多实施例解决在存在802.11n和802.11a/b/g节点的环境中检测包(和其它任务)的问题，但本公开的教义可用于其中使用一个或多个其它协议标准的系统。此外，虽然这里的讨论经常涉及基础射程通信模式和扩展射程通信模式，但一些实施例允许以原本可能不兼容的任意两种(或多种)通信模式工作的节点的互用。
一般而言，接入点105可用于提供站110和115与诸如局域网(“LAN”)、因特网等有线网络之间、以及站110和115它们自身之间的连接性。在该示例性网络100中，有两种类型的站：采用基础通信协议且必须驻留于第一射程120(如该第一射程所定义的)内以便与AP 105通信的基础射程站110(本文中也被称为“传统站”或“正常射程(无扩展射程能力)站”)；以及采用一种或多种扩展射程技术且由此可驻留于第二射程125内与AP 105具有连接性的任何位置的扩展射程站。根据本发明的实施例可采用各种扩展射程技术，包括但并不限于，MIMO、STBC、分集组合、发送帧中HT-SF字段的重复、波束成形等。在一些实施例中，扩展射程站可被配置成在接收侧PHY层可将帧是扩展射程帧通知MAC层(例如，扩展射程帧可将RXET位置位并且该位可被传递到MAC层)以通知接收设备存在扩展射程发送。在其它实施例中，MAC层可了解任何PHY层细节。
因此，如在此所用的术语“扩展射程无线站”表示能够工作在采用一种或多种扩展射程技术的“扩展射程”模式(和/或能够采用这种射程来发送和/或接收通信)的任何站。扩展射程无线站可根据规定和/或适应这些扩展射程技术的相对较新标准(诸如802.11n)工作。
相反地，术语“基础射程无线站”(在此也被称为“基础无线站”或“传统无线站”)表示根据传统标准(诸如802.11a/b/g)工作和/或不能够工作在该特定网络中的扩展射程无线站的扩展射程模式的任何站。因此传统无线站工作在未采用扩展射程站所用的扩展射程技术的“基础射程模式”(这里也被称为“基础模式”或“传统模式”)。(应该注意，传统站或基础射程站可以是在没有扩展射程通信模式的益处的情况下工作的任何站，而与该站所用的协议无关。因此，传统或基础射程站并不仅限于根据传统标准工作的站。)
因此，取决于该实施例，扩展射程无线站和传统无线站可根据各种标准工作和/或采用各种技术，但扩展射程无线站一般使用传统站未实现的标准来接收和/或发送通信并由此能够比传统站在离AP相对更大的射程内工作。在一些情形中，能够作为扩展射程站工作的站115(3)可以位于接入点的基础射程内。在这种情形中，站115(3)将能够使用基础射程模式或扩展射程模式中的任一种(或两种)来通信，因为它能够扩展射程通信但也足够靠近接入点从而能够参与基础模式通信。应该理解的是，本发明可用在具有一些扩展射程站和一些基础射程站的网络中，其中基础射程站可以是当前已知的传统设备或者可以是在实现该网络时已是传统站(如这里所用的该术语)的后来开发的设备。
节点105-115中的每一个一般将能通过无线介质发送和接收包，虽然传统站110和扩展射程站115可能如上所述的分别使用不同的通信模式。取决于实施例，各种节点之间的各种类型的通信都是可能的。例如，在一个布置中，可要求所有通信都经过AP 105。因此，如果站110(1)希望向另一站110(2)发送包，则该发送必须首先被发送至AP 105，然后再中继至站110(2)。在另一布置中，站110(1)可在不涉及AP 105的情况下直接与站110(2)通信。(当然，在一些实施例中，传统站110可能不能够直接与扩展射程站115通信，和/或反之，因为如这里所述地它们可能各自使用不同的通信模式和/或可能彼此不能触及)。
在一组实施例中，接入点105能够工作在基础模式和扩展射程模式两种模式。因此，接入点105通常可与传统站110(和/或诸如站115(3)等工作在基础模式的任何扩展射程站)和工作在扩展射程模式的扩展射程站(诸如站115(1)和115(2))这两种站通信。因此，接入点105可被配置成管理扩展射程站115与传统站之间的通信，尤其是在这些站不能相互直接通信的情形下。
在另一组实施例中，接入点105和/或站110、115可被配置成实现各种访问控制协议的任一种，包括但并不限于，设计成将特定发送优先排序和/或为网络上的特定节点提供服务质量(“QoS”)保证的一种或多种协议，诸如遵从802.11e标准的协议。这些协议可被提供给传统设备、扩展射程设备和/或两者。示例性协议包括但并不限于本领域中已知的混合协调功能控制信道访问(“HCCA”)和增强分布式信道访问(“EDCA”)协议。
在一些实施例中，可委托分布式保护机制(诸如RTS/CTS交换机制)以例如提供隐藏节点保护。这可允许各种站(扩展射程和/或基础射程)在任何时间进行发送，只要它们遵从RTS/CTS规约。在其它实施例中，可能未委托这种分布式保护机制(例如如果某些传统站在任何数据发送之前不使用RTS/CTS机制)和/或接入点可通过各种站来管理通信(例如通过为不同类型的站建立发送窗口)。以下将对这些类型的实施例中每一个的示例进行更具体的描述。
各种类型的无线节点是商业上可购得的，并且许多这种设备可根据本发明的实施例来使用。在一组特定的实施例中，接入点105可被修改和/或配置成支持以扩展射程模式和基础射程模式两者来工作。在其它实施例中，站110、115可以是标准无线节点(可能与诸如计算机等其它设备通信和/或被结合在这些设备内)。仅作为示例，站可包括与计算机通信的无线网卡(可能是PCMCIA卡)。替换地或者另外地，站可包括具有诸如由芯片组(诸如可从艾购(Airgo)网络公司得到的AGN100TM芯片组)提供的无线联网能力的计算机。
图2示出了接入点可通过其发送由扩展射程站和基础射程站两者接收的通信的方法200。基于这里的公开，本领域的技术人员将认识到，在混合模式的网络(即，包括基础射程站和扩展射程站两者的网络)中，有需要被包括传统站和扩展射程站两者在内的所有参与节点接收的来自接入点的某些发送。仅作为示例，接入点通常将发送信标帧以将参与节点与该接入点的网络相关联。作为另一示例，接入点可能需要发送供部分或所有站接收的广播和/或多播帧。
在一组实施例中，方法200可包括接入点以——仅作为示例——可以是扩展射程模式的第一模式发送(框205)供配置成使用该第一模式通信的站接收的消息(可包括一个或多个数据包)。该接入点可随后以——再次作为示例——可以是基础模式的第二模式发送供配置成使用该第二模式通信的站接收的同一消息(框210)。因此，该消息可以被基础射程站和/或扩展射程站两者所接收。在一组特定实施例中，该消息可包括帧，包括但并不限于MAC层控制帧、信标帧等。广播和/或多播消息也可以以这种方式发送。
如上所述，在一些情形中，方法200可以用来发送信标帧，它可被用来建立网络中的参与。由于涉及扩展射程站和传统站两者的网络可能涉及不能使用共同模式通信的两种类型的站，所以接入点可建立两个网络部分：一个用于通过传统模式通信的节点以及一个用于通过扩展射程模式通信的节点。(当然，该接入点可参与到两个网络部分中，因为它能够通过两种模式通信；实际上，该接入点经常可用作这两个网络部分之间的桥梁)。如以下更具体地所述的，将网络划分为两个部分可允许接入点管理发送“窗口”，以使得在该网络的一个部分中的设备可使用第一模式(诸如基础模式)在一特定窗口中发送，而在该网络的另一部分中的设备可使用第二模式(诸如扩展射程模式)在另一窗口中发送，并且彼此互不干扰。在一组实施例中，当接入点以一特定模式发送信标时，整个信标间隔可被认为是这种模式的发送。在其它实施例中(诸如以下关于图4所述的其中接入点管理发送的实施例)，可能并不是这种情形。
然后网络可被配置成允许各个节点与网络的恰当部分相关联(如本领域所已知的，可能使用关联帧)。仅作为示例，可以基础模式发送信标帧。响应于该信标帧，基础射程站可以该基础模式发送一关联帧，接入点将使用该关联帧将该基础射程站与网络的第一部分相关联(框215)。相应地，该接入点还可被配置成基于以扩展射程模式发送的关联帧(例如，响应于以扩展射程模式发送的信标)将扩展射程站与网络的第二部分相关联(框220)。如上所述，在其中扩展射程站位于接入点的传统射程之内(诸如，图1中所示的站115(3))的情形中，该站可被配置成使用传统射程模式(这里被称为“基础模式”)和/或扩展射程模式通信。如果该站被配置成使用基础模式通信，则它可被添加至网络的第一部分，因为它能够和传统站使用同一模式通信(框225)。任选地，在一些实施例中，站115(3)可与两个网络部分相关联。
应该注意，将无线网络划分为两个部分是任意的。仅作为示例，如以下将更加具体描述的一些实施例中，接入点可要求所有的站在发送前遵循RTS/CTS过程。在这种情形中，由于即使接入点未划分网络和/或建立发送窗口，RTS/CTS过程也将防止网络冲突，所以划分网络并不是必需的(虽然仍然可能执行)。
图3示出了根据本发明的实施例的另一示例性方法300。该方法300可用于协调一个或多个传统站与一个或多个扩展射程站之间的通信。图4示出了根据图3方法的定时图400。(虽然未在图4中示出，应该注意，如本领域所已知的，每次发送之前可有一短帧间间隔(“SIFS”))。
方法300可包括接入点将第一站或第一组站(如上所述，可关联在一网络部分中)中的网络分配向量(“NAV”)置位(框305)。(虽然为了便于描述，本文献涉及接入点例如使用控制帧来将站中的NAV置位/复位，但本领域的技术人员将认识到在许多情形中这些站将恰当地响应于控制帧将其自身的NAV置位/复位。因此，该站可被编程为响应于从接入点和/或其它站接收到控制帧来将其NAV值置位。)。仅作为示例，该第一站可以是扩展射程站、和/或接入点可通过以扩展射程协议发送通信来将NAV置位。(或者，该第一站或第一组站可以是传统站，和/或可使用基础模式来发送该通信)。在一组实施例中，可发送诸如对已清除发送(“CTS_to_Self”)帧等控制帧。CTS_to_Self帧一般将接收到该帧的每个节点中的NAV置位，由此在每个节点中设置一定时器(如本领域所已知的，可以是可能具有一附加随机或伪随机“跳返(step-back)”间隔的预定持续时长)；一般而言，该定时器(或NAV)必需在该节点将再次在该网络上发送之前到期。
然而，由于该控制帧是通过第一模式发送的，所以通过第二模式通信的节点将接收不到该控制帧并且由此这些设备上的NAV将不会被该通信所置位。任选地，该接入点可以第二模式发送一附加通信以复位通过第二模式通信的节点中的NAV。一个示例性通信是无争用结束(“CF_End”)帧。该CF_End帧一般将用于复位接收到该第二通信的设备(即，通过第二模式通信的设备)中的NAV。由于复位NAV实质上将NAV设为0，所以这些设备将假定它们可自由在网络上进行发送。
通过第二模式通信的设备中的一个或多个由此可根据需要来发送。在一组实施例中，通过该第二模式通信的节点的工作可以如它们在仅由配置成通过第二模式通信的节点组成的网络中那样进行(例如，通过这些节点之间的正常争用和/或发送控制过程)。
在框320，接入点可以第二模式发送通信以将通过第二模式通信的节点中的NAV置位。该过程可以与以上在框305所讨论的相类似，区别在于该通信是以第二模式而不是第一模式发送的。这实质上关闭了工作在第二模式的设备的发送“窗口”。任选地，该过程可被定时成与在框310所设的NAV的到期相一致。替换地和/或另外地，该过程可以在接入点感测到通过第二模式通信的节点不再需要发送时执行。然后接入点可通过第一模式发送通信来复位以第一通信模式参与的节点中的NAV(框325)，如上所述地这实质上开启了这些节点的发送窗口。工作在第一模式的一个或多个节点随后可再次以与关于框315所述的通过第二模式发送包相类似的方式(虽然以不同的模式)发送任何所需的包(框330)。
可重复框305-330中所述的过程，从而有效地分别为工作在第二和第一模式的节点建立一组交替的发送窗口以在网络上发送包。任选地，接入点可采用包括但并不限于上述QoS协议的一个或多个访问控制方案(框335)。在特定实施例中，这些访问控制方案可确定分别提供给传统和扩展射程设备的窗口的定时。仅作为示例，如果接入点采用HCCA，并且一特定扩展射程设备通知该接入点它需要在一指定时间间隔上访问该网络(并且该接入点根据HCCA标准准予了该访问)，则该接入点可将传统设备中的NAV置位以使得扩展射程设备被确保在该指定时间间隔上访问该网络。基于这里的公开，本领域的技术人员将认识到各种节点的其它服务要求可以类似方式影响发送窗口的定时。
图5示出了在接入点希望向该网络上的一特定站(和/或一组站)发送时可使用的方法500。为了向采用第二通信模式的节点(例如，传统站)发送，接入点可能需要防止不一定知道该发送的采用第一通信模式的节点(例如，扩展射程站)的争用，因为这些节点不能够通过第二模式接收通信。
根据方法500，然后接入点可通过第一模式将NAV置位(例如，如上所述地使用CTS_to_Self发送)，这指示工作在第一模式的节点在NAV的持续期间不要发送。
本领域的技术人员将认识到即使在单模网络中，也可能存在“隐藏节点”的情形，由此两个或多个节点(其中一个或多个可能是接入点)彼此不知道对方在无线网络中的存在。这种情形也可能发生在双模网络中。仅作为示例，该接入点可能不能够“看见”使用第二模式工作的所有节点。因此，接入点可任选地通过第二通信模式发送请求发送(“RTS”)通信(框510)，以便通知通过第二模式工作的节点该接入点希望发送。
然后接入点可通过第二模式发送供恰当的站接收的必要的数据(框515)。(应该注意，特定实施例可省略框510，以使得接入点在不用首先以第二模式发送RTS的情况下发送其数据(框515))。在一些情形中，该发送可能未占用在框505所设的NAV的整个持续期间。因此，接入点可通过第一模式发送通信(如上所讨论的，诸如CF_End帧)，以便复位工作在第一模式的任何节点上的NAV，从而允许这些设备发送。
在一些情形中，站可能需要在为该站所建立的发送窗口之外发送数据(和/或网络可能还未为特定类型的站建立发送窗口)。图6示出了可用来适应这些需求的方法600。(图7示出了根据图6方法的定时图700。如上关于图4所述但并未在图7示出的，每次发送之前可有一适当的帧间间隔时间(诸如SIFS、DIFS等)。根据该方法600，站(例如，传统站)可以第一模式(例如，基础模式)发送RTS消息(框605)。一旦接收到该RTS消息(框610)，接入点可以第二模式(例如，扩展射程模式)发送CTS_to_Self消息(框615)。然后接入点以基础模式发送CTS消息(框620)。一旦接收到该CTS消息，请求允许发送的该站将通过发送必要的包来响应(框625)，这些包可由接入点和/或其它适当的节点所接收(框630)。
任选地，一旦检测到该发送已经结束(可能通过消息结束指示符和/或超时)，接入点就可向其它节点指示该发送结束并且这些其它节点可根据需要发送。仅作为示例，接入点可以基础模式发送消息(如上所述地诸如CF_End)以便复位工作在该基础模式的节点中的NAV。接入点可以扩展射程模式发送类似消息，由此复位工作在扩展射程模式的站中的NAV。
在一些情形中，并非(和/或除了)实现关于图6B所述的过程，可调整相关站的超时。仅作为示例，该请求站的CTS超时可被设置成覆盖CTS-to-Self消息的持续时长。(例如，该RTS的持续时长可包括双CTS响应)。类似地，CTS-to-Self(采用第二模式)的持续时长可在该第一模式的信标帧中指定和/或可基于在信标基本速率集(“BRS”)中通告的最差的速率来计算出。作为另一示例，该RTS NAV复位规则可将持续时长指定为例如2个SIFS加该CTS-to-Self的持续时长加两个时隙。
或者，如上所述，如果需要重新建立发送窗口，则接入点可通过模式之一发送CTS_to_Self或类似消息并且通过另一模式发送CF_End或类似消息，以使得工作该第一模式的节点不可以发送，而工作在第二模式的节点可以发送。可使用类似过程来防止传统站发送而允许扩展射程站发送。
在一些情形中，站发送RTS消息与该站接收授权该站发送的CTS消息之间的间隔可足以导致该站超时(例如，该站可能错误地确定AP没有接收到RTS消息)。在这种情形中，该站可发送一附加的RTS消息。图6B示出了应对这种情景的示例性方法650。
方法650类似于图6A所示的方法600，区别在于该站可以不等待以第一模式发送的CTS消息(框620)。因此，该站可重发RTS消息(框605(1))。一旦接收到重发的RTS消息(框610(1))，AP就可识别该RTS仅是来自发送该原始RTS消息(即，框605)的站的重发。在该情形中，AP可确定其不应该发送另一CTS-to-Self消息(即，如在框615中)，因为工作在第二模式的站的NAV可能自原始CTS-to-Self消息起还未到期，而发送额外的CTS-to-Self消息所需的时间可导致请求站再次超时。因此，AP可直接以第一模式发送另一CTS消息(框620
(1))。一旦接收到该CTS消息，请求站就可发送其通信(框625)，并且该方法如关于图6所述地进行。
在一组实施例中，上述示例性方法可以联合地来实现。仅作为示例，在正常工作时，该网络可根据图3的方法300来工作，其中传统设备具有交替的发送窗口。当接入点需要向所有节点发送通信(诸如信标帧、广播帧等)时，接入点可用关于图2所述的通信中的一个或多个(可能之前具有以第一模式和第二模式发送的CTS_to_Self帧)来中断该循环。
类似地，当接入点需要向一特定扩展射程节点(或其集合)发送数据时，它可执行关于图4所述的序列，其中第一模式是基础模式而第二模式是扩展射程模式。相反，当接入点需要向一特定传统节点(或其集合)发送数据时，它可执行图5的方法，其中第一模式是扩展射程模式而第二模式是传统模式。当接入点结束发送时，可继续图3的交替发送窗口，可能还具有通过传统模式发送的CTS_to_Self通信和通过扩展射程模式发送的CF_End通信(或反之)。
在其它实施例中，接入点可使用替换性过程来控制各种站的发送(例如，如上所述地通过选择性地将各种站中的NAV置位和/或复位)。仅作为示例，虽然上述方法中的若干方法讨论了使用CF_End消息来复位NAV，但在其它实施例中，接入点可使用替换性过程来复位站(可以是扩展射程站和/或传统站)的NAV。一个示例是接入点发送接收MAC地址与其自身MAC地址匹配并且持续时长为0的CF_Poll(无争用轮询)帧。作为另一示例，上述方法经常使用CTS-to-Self消息将各个站的NAV置位。在替换实施例中，接入点可替代地向不存在的接收地址发送CTS消息，以使得接收节点将假定该不存在节点已经被授权发送，从而将相应地将各自的NAV置位。将各个站中的NAV置位的又一过程是发送CF_Poll消息(适当地以第一和/或第二模式)。在可能的场合，一些网络实施例可允许传统站和扩展射程站两者同时使用网络(例如，如果射程使得该使用互不干扰、如果在发送之前需要RTS/CTS等)。
图8示出了根据本发明的实施例的无线节点800的简化示意图。(该无线节点800可以是配置成以传统和扩展射程模式两者通信的接入点。站节点可包括类似结构，虽然在一些情形中它们可能被配置成仅工作在一种模式。)节点800可包括处理器805(和/或在一些情形中的多个处理器)，其被配置成执行包括但并不限于这里所述的MAC层控制功能等与网络通信相关的各种功能。处理器805可以与存储设备810通信，该存储设备810可包括诸如一个或多个存储器器件(例如，RAM器件、ROM器件等)、硬盘驱动器等任何恰当的易失性和/或非易失性存储介质。存储设备可存储一个或多个软件和/或固件程序，其中可包括提供用于执行包括但并不限于这里所述的方法等本发明的功能的逻辑的指令。
处理器805还可与通信系统815通信，该通信系统815可提供与包括但并不限于一个或多个传统和/或扩展射程站的其它无线节点的连接性。在一组实施例中，该通信系统可包括第一通信子系统815(1)和第二通信子系统815(2)。可用于提供与扩展射程设备的通信的第一通信子系统可包括允许通过一个或多个天线825(1)、825(2)发送和/或接收信号的适当的RF电路820(1)。(如上所述，诸如MIMO和/或STBC等许多扩展射程技术采用多个发送和/或接收天线)。第二通信子系统也包括允许通过天线825(3)(虽然这里也可使用多个天线)发送和/或接收信号的适当的RF电路820(2)。
在一组实施例中，子系统815(1)和815(2)的功能可由单个系统来提供。即，同一RF电路和/或天线可被配置成提供扩展射程模式和基础模式通信两者(和/或，如果使用两个天线来提供扩展射程模式通信，则这两个天线之一可被用来提供基础模式通信)。
处理器805还可与接口830通信。在一些情形中(诸如接入点)，接口可提供使得该节点可与有线网络通信的有线网络接口。在其它情形中(诸如站)，该接口可提供与诸如PDA、计算机、无线电话等设备的通信。
虽然已经关于示例性实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员将认识到许多变形是可能的。例如，这里所述的过程可使用硬件组件、软件组件、和/或其任意组合来实现。因此，虽然已经关于示例性实施例对本发明进行了描述，但应该认识到的是本发明旨在涵盖在所附权利要求的范围内的所有变形和等效方案。

Claims (35)

1.在包括多个无线站——所述多个无线站包括配置成通过基础通信模式通信的至少一个基础射程无线站和配置成通过扩展射程通信模式通信的至少一个扩展射程无线站——的无线网络中的一种允许所述多个无线站的互用和/或共存的设备，所述设备包括：
通信系统，配置成提供包括至少一个基础射程无线站和至少一个扩展射程无线站的所述多个无线站间的无线通信；
与所述通信系统通信的处理器；以及
包括可由所述处理器执行的指令集的计算机可读介质，所述指令集包括：
a)用于以基础模式发送通信以供所述基础射程无线站接收的指令；以及
b)用于以扩展射程模式发送所述通信以供所述扩展射程无线站接收的指令；
所述指令包括用于计及因使用了两种通信模式而不能保证所述多个无线站全部都能接收到来自所述多个无线站中其它每一个的通信地来协调所述无线网络的使用的信令。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括无线接入点。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通信系统包括：
第一通信子系统，配置成提供与所述至少一个基础射程无线站的无线通信；以及
第二通信子系统，配置成提供与所述至少一个扩展射程无线站的无线通信。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述扩展射程模式采用空-时块编码(“STBC”)。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个无线站包括配置成通过基础通信模式通信的多个基础射程无线站和配置成通过扩展射程通信模式通信的第一多个扩展射程无线站，其中所述指令集还包括：
c)用于将所述多个基础射程无线站与所述无线网络的第一部分相关联的指令；以及
d)用于将所述第一多个扩展射程无线站与所述无线网络的第二部分相关联的指令。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述多个无线站还包括第二多个扩展射程无线站，所述第二多个扩展射程无线站中的每一个被配置成至少通过所述基础射程通信模式通信，并且其中所述指令集还包括：
e)用于将所述第二多个扩展射程无线站的至少一个子集与所述无线网络的所述第一部分相关联的指令。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通信包括信标帧。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通信包括广播消息。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通信包括多播消息。
10.在包括多个无线站——所述多个无线站包括配置成通过基础通信模式通信的至少一个基础射程无线站和配置成通过扩展射程通信模式通信的至少一个扩展射程无线站——的无线网络中的一种允许所述多个无线站的互用和/或共存的设备，所述设备包括：
通信系统，配置成提供包括至少一个基础射程无线站和至少一个扩展射程无线站的所述多个无线站间的无线通信；
与所述通信系统通信的处理器；以及
包括可由所述处理器执行的指令集的计算机可读介质，所述指令集包括：
a)用于将所述至少一个扩展射程无线站上的第一网络分配向量(“NAV”)置位的指令；
b)用于将所述至少一个基础射程无线站上的第二NAV复位的指令；
c)用于接收由所述至少一个基础射程无线站之一所发送的通信的逻辑。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述指令集还包括：
d)用于将所述至少一个基础射程无线站上的所述第二NAV置位的指令；
e)用于将所述至少一个扩展射程无线站上的所述第一NAV复位的指令；
f)用于接收由所述至少一个扩展射程无线站之一所发送的通信的指令。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述用于将第一NAV置位的指令包括用于以所述扩展射程通信模式发送通信控制帧的指令。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述通信控制帧包括对已清除发送(“CTS_to_Self”)消息。
14.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述用于将第二NAV复位的逻辑包括用于以基础模式发送通信控制帧的逻辑。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述通信控制帧包括无争用结束(“CF-End”)消息。
16.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述指令还包括：用于采用访问控制协议的逻辑。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述访问控制协议是增强型分布式信道访问(“EDCA”)。
18.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述指令集包括含可由所述处理器执行的微代码的指令。
19.在包括多个无线站——所述多个无线站包括配置成通过基础通信模式通信的至少一个基础射程无线站和配置成通过扩展射程通信模式通信的至少一个扩展射程无线站——的无线网络中的一种允许所述多个无线站的互用和/或共存的设备，所述设备包括：
通信系统，配置成提供包括至少一个基础射程无线站和至少一个扩展射程无线站的所述多个无线站间的无线通信；
与所述通信系统通信的处理器；以及
包括可由所述处理器执行的指令集的计算机可读介质，所述指令集包括：
a)用于以第一模式发送第一通信的指令，所述第一通信可用于将所述多个无线站中的第一站上的网络分配向量(“NAV”)置位；以及
b)用于以第二模式发送第二通信以供所述多个站中的第二站接收的指令；
其中所述第一模式和所述第二模式是各自从包括基础射程通信模式和扩展射程通信模式的组中选择出的。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，通过所述基础射程通信模式通信的至少一个无线站不能接收通过所述扩展射程通信模式发送的通信，并且通过所述扩展射程通信模式通信的至少一个无线站不能接收通过所述基础射程通信模式发送的通信。
21.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第一通信包括对已清除发送(“CTS_to_Self”)消息。
22.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述指令还包括：
用于在发送所述第二通信之前以所述第二模式发送请求发送(“RTS”)消息的逻辑。
23.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述NAV有期限，其中所述第二通信在所述NAV的期限到期之前完成，并且其中所述指令还包括：
c)用于以所述第一模式发送第三通信的指令，所述第三通信可用于将所述NAV复位，以指示所述设备已经完成了所述第二通信。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述第三通信包括无争用结束(“CF-End”)消息。
25.在包括多个无线站——所述多个无线站包括配置成通过基础通信模式通信的至少一个基础射程无线站和配置成通过扩展射程通信模式通信的至少一个扩展射程无线站——的无线网络中的一种允许所述多个无线站的互用和/或共存的设备，所述设备包括：
通信系统，配置成提供包括至少一个基础射程无线站和至少一个扩展射程无线站的所述多个无线站之间的无线通信；
与所述通信系统通信的处理器；以及
包括可由所述处理器执行的指令集的计算机可读介质，所述指令集包括：
a)用于通过第一模式接收来自所述多个无线站中的第一站的第一通信的指令，所述第一通信指示所述多个无线站中的所述第一站有数据要向所述无线接入点发送；
b)用于通过第二模式发送第二通信的指令，所述第二通信指示所述多个站当中除所述第一站之外的其它无线站不应该发送；
c)用于通过所述第一模式发送所述第二通信的指令，所述第二通信还指示所述多个无线站中的所述第一站可以发送所述数据；以及
d)用于接收来自所述多个无线站中的所述第一站的第三通信的指令，所述第三通信包括所述数据；
其中，所述第一模式和所述第二模式是各自从包括基础通信模式和扩展射程通信模式的组中选择出的。
26.如权利要求25所述的设备，其特征在于，通过所述基础射程通信模式通信的至少一个无线站不能接收通过所述扩展射程通信模式发送的通信，并且通过所述扩展射程通信模式通信的至少一个无线站不能接收通过所述基础射程通信模式发送的通信。
27.一种无线网络，包括：
第一无线站，配置成通过第一通信模式发送第一通信，所述第一通信指示所述第一无线站有数据要发送；
第二无线站，配置成通过第二通信模式通信；以及
无线接入点，包括：
通信系统，配置成提供包括至少一个基础射程无线站和至少一个扩展射程无线站的所述多个无线站之间的无线通信；
与所述通信系统通信的处理器；以及
包括可由所述处理器执行的指令集的计算机可读介质，所述指令集包括：
a)用于接收所述第一通信的指令；
b)用于通过所述第二模式发送第二通信的指令，所述第二通信指示除所述第一无线站之外的其它无线站不应该发送；以及
c)用于通过所述第一模式发送所述第二通信的指令，所述第二通信还指示所述第一无线站可以发送所述数据；
其中所述第一无线站被进一步配置成一旦接收到所述第二通信就发送所述数据；并且
其中所述第一模式和所述第二模式是各自从包括基础通信模式和扩展射程通信模式的组中选择出的。
28.如权利要求27所述的无线网络，其特征在于，通过所述基础射程通信模式通信的至少一个无线站不能接收通过所述扩展射程通信模式发送的通信，并且通过所述扩展射程通信模式通信的至少一个无线站不能接收通过所述基础射程通信模式发送的通信。
29.如权利要求27所述的无线网络，其特征在于，所述第一通信包括请求发送(“RTS”)消息。
30.如权利要求27所述的无线网络，其特征在于，所述第二通信包括清除发送(“CTS”)消息。
31.如权利要求27所述的无线网络，其特征在于，所述指令集还包括：
d)用于以所述第一和第二模式发送第四通信的指令，所述第四通信指示所述第一无线站已经完成所述第三发送。
32.如权利要求27所述的无线网络，其特征在于，所述第二通信用于将所述第二无线站上的网络分配向量(“NAV”)置位。
33.在包括多个无线站——所述多个无线站包括配置成通过基础通信模式通信的至少一个基础射程无线站和配置成通过扩展射程通信模式通信的至少一个扩展射程无线站——的无线网络中的一种允许所述多个无线站的互用和/或共存的方法，所述方法包括：
所述无线接入点以第一模式发送第一通信，所述第一通信用于将第一无线站上的第一网络分配向量(“NAV”)置位；
所述无线接入点以第二模式发送第二通信，所述第二通信用于将第二无线站上的第二NAV复位；以及
所述无线接入点接收由所述第二无线站发送的通信；
其中所述第一模式和所述第二模式是各自从包括基础通信模式和扩展射程通信模式的组中选择出的。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，通过所述基础射程通信模式通信的至少一个无线站不能接收通过所述扩展射程通信模式发送的通信，并且通过所述扩展射程通信模式通信的至少一个无线站不能接收通过所述基础射程通信模式发送的通信。
35.在包括多个无线站——所述多个无线站包括配置成通过基础通信模式通信的至少一个基础射程无线站和配置成通过扩展射程通信模式通信的至少一个扩展射程无线站——的无线网络中的一种允许所述多个无线站的互用和/或共存的方法，所述方法包括：
所述无线接入点以第一模式接收来自所述多个无线站中的第一站的第一通信，所述第一通信指示所述多个无线站中的所述第一站有数据要发送给所述无线接入点；
所述无线接入点以第二模式发送第二通信，所述第二通信指示所述多个站当中除所述第一站之外的其它无线站不应该发送；
所述无线接入点以所述第一模式发送所述第二通信，所述第二通信还指示所述多个无线站中的所述第一站可以发送所述数据；以及
所述无线接入点接收来自所述多个无线站中的所述第一站的第三通信，所述第三通信包括所述数据；
其中所述第一模式和所述第二模式是各自从包括基础通信模式和扩展射程通信模式的组中选择出的。
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