CN101331439A - 灵活的多播和/或广播监听间隔 - Google Patents

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CN101331439A CNA2006800476312A CN200680047631A CN101331439A CN 101331439 A CN101331439 A CN 101331439A CN A2006800476312 A CNA2006800476312 A CN A2006800476312A CN 200680047631 A CN200680047631 A CN 200680047631A CN 101331439 A CN101331439 A CN 101331439A
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Abstract

本发明提供用于在无线局域网(WLAN)中的两个节点、点或终端之间传送信息的新颖、独特的方法和装置，其中在无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间允许可变的多播和/或广播监听间隔以及相关联的信令。所述两个节点、点或终端包括所述WLAN中的接入点(AP)或其它适当的网络节点或终端以及台(STA)或其它适当的网络节点或终端。AP和STA可以通过在信标和探测响应帧中以及(重新)关联请求帧中使用新字段来指明其支持灵活的多播和广播监听间隔的能力。通过使用多播和广播服务建立信令来建立多播和广播服务。

Description

灵活的多播和/或广播监听间隔
相关申请交叉引用
本申请要求2005年11月4日提交的临时专利申请序列号60/733,739的利益，在此引入其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于在无线LAN网络中，包括IEEE 802.11中描述的LAN网络中，提供多播和/或广播服务优化的方法和装置。
背景技术
IEEE 802.11网络中的当前多播服务方案的问题涉及节电功能。基础标准定义了由广播和不同多播服务使用的固定的节电方案。该方案基本上定义了用于非AP STA的固定监听间隔。AP将缓冲所有广播和多播业务，并且在特定的DTIM信标帧之后(DTIM是每第n信标帧)，AP将自动地递送所有缓冲的广播和多播业务。这里的问题在于，不同的广播和多播服务可能具有非常不同的服务特性，而在WLAN层面仅有一个静态的方案是不够灵活的。服务可以从通常具有低比特率和不严格延迟要求的基本IP层面广播服务，例如地址解析协议(ARP)或者动态主机配置协议(DHCP)，变化到具有高比特率要求和更严格实时要求的不同多播流式服务(音频、视频等)。
实际上，通过WLAN多播服务增强，可以有不同的服务：例如ARP的其它协议为终端创建IP连接性。这些协议始终在后台运行。当终端不活动、处于待用状态中时，根据这些协议接收数据的功耗定义了待用功耗。这些协议需要较长的多播/广播监听间隔，以便降低活动周期和功耗。例如音频和视频服务之类的一些应用需要较短的多播监听间隔，以便满足QoS和延迟要求。
目前，AP可以以同一单个比特指示存在经过缓冲的广播或多播数据。这使得终端监听多播数据，即使他们自己将不会接收到任何数据。
发明内容
在其最宽泛的意义上，本发明提供一种用于在无线局域网(WLAN)中的两个节点、点或终端之间传送信息的新颖、独特的方法和装置，其中，在无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间允许可变的多播和/或广播监听间隔以及相关联的信令。
所述两个节点、点或终端包括WLAN中的接入点(AP)或其它适当的网络节点或终端以及台(STA)或其它适当的网络节点或终端。
在操作中，AP和STA可以通过在信标和探测响应帧中以及在(重新)关联请求和响应帧中使用由本发明规定的字段来指明其支持灵活的多播和广播监听间隔的能力。通过使用多播和广播服务建立信令来建立多播和广播服务。
实际上，本发明允许在MAC层级中灵活的多播和广播监听间隔使用。本发明的一部分是可以用来为每个多播组建立监听间隔的信令方案。根据本发明的一些实施方式，将使用传统的DTIM间隔来传输广播业务，但是可以将DTIM间隔设置为相当长，因为无需再支持通常具有较严格要求的不同多播服务。
本发明还包括允许AP在BSS内公告活动多播和广播服务的机制。
本发明还包括分别指明AP中是否存在已缓冲的广播业务或已缓冲的多播业务(为每个多播群组(地址))的机制。
总体上，本发明提供在IEEE 802.11网络中实现广播和多播服务的更好性能的方法，这是通过支持如下内容来实现的：
--将DTIM间隔设置得相当长，
--由AP公告多播服务，以及
--每个多播群组指明AP中是否存在已缓冲的广播/多播业务。
此外，信标和探测响应可以用以在其中使用多播服务信元来公告活动的监听间隔，这作为示例在前面提到的由代理卷号WFVA/NokiaNos.944-4.59/NC46867的涉及IEEE P802.11章节的相关临时专利申请60/733,999中进行了描述，其提供了关于AP中已缓冲广播/多播数据的指示(缓冲业务指示)。
附图说明
附图包括以下各图，无需对其按比例绘制：
图1a示出了根据本发明一些实施方式的IEEE 802.11WLAN系统。
图1b示出了根据本发明一些实施方式的方法的基本步骤。
图2示出了根据本发明一些实施方式的接入点(AP)。
图3示出了根据本发明一些实施方式的台(STA)。
图4a和图4b示出了根据本发明一些实施方式的通用移动电信系统(UMTS)分组网络架构的框图。
具体实施方式
本发明的最佳模式
作为示例，图1a示出了IEEE 802.11WLAN系统，将其一般地标示为2，其提供通信装备之间的通信，其中通信设备例如移动设备和包括个人数字助理(PDA)3、膝上型计算机4和打印机5等等在内的辅助设备。WLAN系统可以连接至有线LAN系统，其允许无线设备访问文件服务器或其它适当设备上的或者连接到互联网的信息和文件。该设备可以在所谓的“自组织(ad-hoc)”网络中在没有基站的情况下直接彼此通信，或者它们可以通过基站来通信，基站在IEEE802.11术语学中称为接入点(AP)，被标示为6，如图所示，通过AP的分布式服务使用本地分布式服务(DS)或广域扩展服务。在WLAN系统中，已知最终用户接入设备为台(STA)，该设备是收发机(发射机/接收机)，其将无线信号转换为可以路由到和来自通信设备的数字信号，并将通信设备连接至接入点(AP)，所述接入点(AP)接收数据分组并将数据分组分发给其它设备和/或网络。STA可以采用各种形式，其范围从与设备耦合的无线网络接口卡(NIC)适配器到作为设备一部分的集成无线模块，外部适配器(USB)、PCMCIA卡或者USB软件保护器(USB Dongle)(自包含)，这些在本领域都是公知的。
本发明提供一种用于在无线局域网(WLAN)中的两个这样的节点、点或终端之间传送信息的新颖、独特的方法和装置，其中，在无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间允许可变的多播和/或广播监听间隔以及相关联的信令。图1b示出了根据本发明一些实施方式的方法的基本步骤7和8。
WLAN中的两个节点、STA、点或终端可以包括图2中所示的接入点(AP)或其它适当的网络节点或终端10以及图3中所示的台(STA)或其它适当的网络节点或终端20，以用于在符合图1a所示的无线LAN网络中进行操作。AP 10和STA 20具有相应的模块12和22，该模块12和22被配置用于允许无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间的可变多播监听间隔以及相关联的信令。实际上，该方案允许多播和广播两类数据的协商。
基本实现
根据本发明一些实施方式的AP 10和STA 20的基本实现和协作可以包括以下内容：
AP和STA可以通过使用信标和探测响应帧中以及(重新)关联请求帧中的新字段来指明其支持灵活多播和广播监听间隔的能力。作为示例，前面提到的2005年11月4日提交的相关临时专利申请序列号60/733,999中对这些新字段进行了描述，因此引入其全部内容作为参考，其对应于IEEE 802.11中涉及无线资源管理能力的章节。无意将本发明的范围限制为在使用上面提到的申请中所描述的信标和探测响应帧以及(重新)关联请求帧中的新字段。例如，预想了实施方式，并且本发明的范围意在包括使用信标和探测响应帧以及(重新)关联请求帧中现在已知的或将来开发的其它类型的字段。
可以通过使用多播和广播服务建立信令来建立多播和广播服务。在该信令阶段期间，可以就用于多播和广播服务的监听间隔协商一致。STA可以根据多播和广播服务特性提出监听间隔，并且AP可以接受该提议或定义新的监听间隔。对于接收相同多播和广播传输的所有终端，应当使用相同的监听间隔。作为示例，在前面提到的相关临时专利申请序列号60/733,999中描述了多播服务建立，其对应于IEEE802.11中涉及帧格式的章节。然而，无意将本发明的范围限制为使用在此描述的多播服务建立。例如，预想了实施方式，并且本发明的范围意在包括使用现在已知的或将来开发的其它类型的多播服务建立。
AP还可以通过发送多播服务信息信元是每个信标和探测响应帧来公告活动监听间隔。作为示例，该信元在临时专利申请序列号60/733,999中进行了描述，其对应于IEEE 802.11的章节，但是预想了实施方式，并且本发明的范围意在包括使用目前已知的或将来开发的其它类型的信元。通过使用该信元，AP还可以指明是否存在已缓冲广播数据(缓冲广播数据)和/或属于某个多播区组的已缓冲多播业务(缓冲业务指示)。通常，在信标和探测响应中具有多播服务信息字段对于漫游STA来说可能是有价值的信息，因为该STA将立刻知道BSS中的活动多播服务是什么。
节电模式期间的操作的新特征符合IEEE P802.11的章节并构成其部分，并被描述如下：
增强的多播和广播功率管理
利用根据本发明一些实施方式的增强的多播和广播服务，创建用于多播和广播服务的灵活的服务间隔是可能的。
通过使用多播和广播服务建立信令来创建用于多播和广播服务的服务间隔。希望加入多播群组的非AP STA可以向AP提出多播监听间隔。多播和广播监听间隔可以是信标周期的倍数，或者其可以在时间单元(TU)的数目中规定。TU的持续时间是1024微秒。AP将选择多播和广播监听间隔，并且将在多播和广播服务建立响应帧中、在多播服务模式改变帧中以及在信标和探测响应帧中指明该监听间隔。
AP操作
如果根据本发明的一些实施方式使用增强的多播服务，则AP将发送信标，在每个信标处具有完整的多播服务信息字段。
本发明的另一实施方式将是在每个DTIM信标处发送完整的多播服务信息字段。在TIM信标处，AP发送多播服务信息单元，其包含在此TBTT之后发射数据的多播服务的信息。如果在TBTT之后安排了多播数据传输并且多播地址没有在多播服务信息中列出，则在TBTT之后不发射来自多播地址的数据。在TIM信标TBTT之后发射的多播服务信息单元将不包含在TU之间传输数据的多播服务的信息。如果存在属于特定多播群组的已缓冲帧，则将设置缓冲业务指示位。
如果根据本发明的一些实施方式使用增强的多播和广播服务，AP将在针对多播和广播服务而规定的服务间隔之后发送属于特定多播群组的所有多播帧。将设置每个多播帧的MAC报头中的“更多数据”字段，以指明存在来自多播地址的更多已缓冲的多播MSDU。如果AP无法在下一个TBTT之前发射所有已缓冲的多播MSDU，则AP将指明其将通过将多播服务信息字段中的缓冲业务指示位设置为1来继续递送多播MSDU。缓冲业务指示位将被设置为1，直到所有已缓冲的多播帧已被发射。
节电(PS)模式中非AP STA的接收操作
如果根据本发明的一些实施方式使用增强的多播和广播服务，则非AP STA将在规定的多播和广播监听间隔之前醒来。非AP STA将保持唤醒，直到多播MSDU的“更多数据”字段指明没有更多已缓冲的多播MSDU，或是直到多播服务信息字段中没有列出多播服务，或者缓冲业务指示字段指明没有更多已缓冲的多播MSDU。
由于向前兼容的原因，可能还需要按照传统方法来递送广播和多播业务，除非AP确定所有相关联的STA都能够使用增强的广播/多播服务。使用增强的广播/多播服务的STA可能需要对此进行考虑，以避免重复的帧。
可替换实现
可替换实现选项是：
●AP本身可以知道多播服务特性，并且可以独立建立监听间隔，而无需任何多播服务建立信令。
●也可以在分离的帧中发送多播服务信息。通过这种方法，降低了信标中的开销。另一方面，例如从漫游STA的角度看，这可能是不好的。而且，从节电的角度看，有益的是该信息以已知的间隔出现从而使STA可以相应地优化其休眠周期。
●可以使用经过压缩的格式，代替在信令阶段中使用完全的多播MAC格式。
●如本发明中所述，AP可以对所有信标设置完整的多播服务信息单元。
模块功能实现
上面描述的AP 10和STA 20的功能可以在图3和图4中所示的相应模块12和22中实现。作为示例并且与在此所描述的相一致，可以使用硬件、软件、固件或其组合来实现模块12和22的功能，但是本发明并非意在限制为其任何特定的实施方式。在典型的软件实现中，模块12和22将是一个或多个基于微处理器的架构，其具有微处理器、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出设备以及连接它们的控制、数据和地址总线。本领域的技术人员将能够对这种基于微处理器的实现进行编程以执行在此描述的功能而无需过度的实验。无意将本发明的范围限制为使用现在公知的或未来开发的技术的任何特定实现。此外，本发明的范围意在包括如图所示作为独立模块的模块12和22，或者与其它用于实现另一模块的电路相结合的模块12和22。
其它模块14和24及其功能是本领域内公知的，其本身不构成基础发明的部分，在此不对其进行描述。例如，其它模块24可以包括构成典型的移动电话或终端的部分的其它模块，例如UMTS用户身份模块(USIM)和移动设备(ME)模块，这在本领域是公知的，不在此进行描述。
本发明允许用于多播服务的灵活监听(休眠)间隔，得到STA的更优化节电；利用不同的监听间隔和用于缓冲数据的不同指示来分离广播和多播；并且多播服务信息广播给出了用于漫游STA的正在进行的多播传输的信息，其中，该信息可以加速多播服务建立。
通用移动电信系统(UMTS)分组网络架构
图4a和图4b示出了通用移动电信系统(UMTS)分组网络架构。在图4a中，UMTS分组网络架构包括用户设备(UE)、UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)以及核心网络(CN)的主要架构性元件。UE通过无线(Uu)接口与UTRAN进行接口连接，而UTRAN通过(有线的)Iu接口与核心网络(CN)进行接口连接。图4b示出了该架构的一些进一步的细节，特别是UTRAN，其包括多个无线网络子系统(RNS)，其中的每一个包含至少一个无线网络控制器(RNC)。在操作中，每个RNC可以连接至多个节点B，节点B是GSM基站的UMTS对应物。每个节点B可以通过图4a中所示的无线接口(Uu)与多个UE无线接通。给定的UE可以与多个节点B无线接通——即使一个或多个节点B连接至不同RNC。例如，图4b中的UE1可以与RNS1的节点B2以及RNS2的节点B3无线接通，其中节点B2和节点B3是相邻的节点B。不同RNS的RNC可以通过Iur接口连接，Iur接口允许移动UE在从属于一个RNC的节点B的小区穿越到属于另一RNC的节点B的小区时保持与两个RNC接通。图1a中的IEEE802.11WLAN系统和图4a及图4b中的(UMTS)分组网络架构的交汇导致形式上是UE的STA，例如移动电话或移动终端。图1a中所示的WLAN(IEEE 802.11)与例如图2a和图2b中所示的这种其它技术(例如，3GPP、3GPP2或802.16)的相互作用(interworking)目前在3GPP和3GPP2的协议规范中被定义。本发明的范围意在包括关于这种UMTS分组网络架构的相同物的实现。
发明范围
因此，本发明包括将在此后描述的构造中作为例子示出的构造、元件组合以及各个部分的布置的特征。
由此，将会看到，上文描述的目的以及从之前的描述中变得显然的目的被有效地获得，并且，由于在不背离本发明的范围的情况下可以在上述构造中进行某些改变，因此上文描述中所包含的或者附图中所示出的全部内容应当被解释为说明性而非限制性的意义。

Claims (34)

1.一种方法，包括：
在无线局域网(WLAN)中的两个节点、点或终端之间传送信息；以及
在所述无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间允许可变的多播和/或广播监听间隔以及相关联的信令。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述两个节点、点或终端包括所述WLAN中的接入点(AP)或其它适当的网络节点或终端以及台(STA)或其它适当的网络节点或终端。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述AP和所述STA可以通过在信标和探测响应帧以及(重新)关联请求帧中使用新字段来指明其支持灵活的多播和广播监听间隔的能力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用多播和广播服务建立信令来建立多播服务。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述信令阶段期间，用于多播和广播服务的所述监听间隔可以在所述无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间协商一致。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述STA可以基于多播和广播服务特性提出监听间隔，并且所述AP可以接受所述提议或者定义新的监听间隔。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述AP还可以通过在每个信标和探测响应帧中发送“多播服务信息”信元来公告活动监听间隔。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过使用该信元，所述AP还可以指明是否存在已缓冲广播数据(缓冲广播数据)和/或属于某个多播群组的已缓冲多播业务(缓冲业务指示)。
9.一种无线局域网(WLAN)，包括：
在其间传送信息的两个节点或点，所述两个节点或点具有这样的模块，其被配置为允许在所述无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间的可变多播和/或广播监听间隔以及相关联的信令。
10.根据权利要求9所述的无线局域网(WLAN)，其中，所述两个节点、点或终端包括所述WLAN中的接入点(AP)或其它适当的网络节点或终端以及台(STA)或其它适当的网络节点或终端。
11.根据权利要求10所述的无线局域网(WLAN)，其中，所述AP和所述STA可以通过在信标和探测响应帧以及(重新)关联请求帧中使用新字段来指明其支持灵活的多播和广播监听间隔的能力。
12.根据权利要求9所述的无线局域网(WLAN)，其中，通过使用多播和广播服务建立信令来建立多播和广播服务。
13.根据权利要求9所述的无线局域网(WLAN)，其中，在所述信令阶段期间，用于多播和广播服务的所述监听间隔可以在所述无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间协商一致。
14.根据权利要求10所述的无线局域网(WLAN)，其中，所述STA可以基于多播和广播服务特性提出监听间隔，并且所述AP可以接受所述提议或者定义新的监听间隔。
15.根据权利要求14所述的无线局域网(WLAN)，其中，所述AP还可以通过在每个信标和探测响应帧中发送“多播服务信息”信元来公告活动监听间隔。
16.根据权利要求15所述的无线局域网(WLAN)，其中，通过使用该信元，所述AP还可以指明是否存在已缓冲广播数据(缓冲广播数据)和/或属于某个多播群组的已缓冲多播业务(缓冲业务指示)。
17.一种第一节点、点或终端，包括：
被配置为向无线局域网(WLAN)中的第二节点、点或终端传送信息的一个或多个模块；以及
被配置为允许所述无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间的可变多播和/或广播监听间隔以及相关联信令的模块。
18.根据权利要求17所述的第一节点、点或终端，其中，所述两个节点、点或终端包括所述WLAN中的接入点(AP)或其它适当的网络节点或终端以及台(STA)或其它适当的网络节点或终端。
19.根据权利要求18所述的第一节点、点或终端，其中，所述AP和所述STA可以通过在信标和探测响应帧以及(重新)关联请求帧中使用新字段来指明其支持灵活的多播和广播监听间隔的能力。
20.根据权利要求17所述的第一节点、点或终端，其中，通过使用多播和广播服务建立信令来建立多播和广播服务。
21.根据权利要求17所述的第一节点、点或终端，其中，在所述信令阶段期间，用于多播和广播服务的所述监听间隔可以在所述无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间协商一致。
22.根据权利要求18所述的第一节点、点或终端，其中，所述STA可以基于多播和广播服务特性提出监听间隔，并且所述AP可以接受所述提议或者定义新的监听间隔。
23.根据权利要求22所述的第一节点、点或终端，其中，所述AP还可以通过在每个信标和探测响应帧中发送“多播服务信息”信元来公告活动监听间隔。
24.根据权利要求23所述的第一节点、点或终端，其中，通过使用该信元，所述AP还可以指明是否存在已缓冲广播数据(缓冲广播数据)和/或属于某个多播群组的已缓冲多播业务(缓冲业务指示)。
25.根据权利要求17所述的第一节点、点或终端，其中，使用“更多数据”位来传输多播或广播业务，以指明所述第一节点、点或终端将具有来自相同广播或多播地址的缓冲数据。
26.根据权利要求25所述的第一节点、点或终端，其中，所述第二节点、点或终端使用“更多数据”位指示来返回到节电状态。
27.一种具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码存储在机器可读载体上，当所述计算机程序在诸如接入点(AP)之类的第一节点、点或终端、诸如台(STA)之类的第二节点、点或终端或其一些组合的模块中运行时，其用于执行一种方法的步骤：允许在无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间的可变多播和/或广播监听间隔以及相关联的信令。
28.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括通过所述无线LAN网络中的一个或多个网络节点、点、终端或元件中的处理器、控制器或其它适当模块中运行的计算机程序来实现所述的方法的所述步骤。
29.根据权利要求1所述的方法，其中，使用“更多数据”位来传输多播或广播业务，以指明所述第一节点、点或终端具有来自相同多播或广播地址的缓冲数据。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述第二节点、点或终端使用“更多数据”位指示来返回到节电状态。
31.一种装置，包括：
用于在无线局域网(WLAN)中的两个节点、点或终端之间传送信息的装置；以及
用于允许所述无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间的可变多播和/或广播监听间隔以及相关联信令的装置。
32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述两个节点、点或终端包括所述WLAN中的接入点(AP)或其它适当的网络节点或终端以及台(STA)或其它适当的网络节点或终端。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，通过使用多播和广播服务建立信令来建立多播服务。
34.根据权利要求31所述的方法，其中，在所述信令阶段期间，用于多播服务的所述监听间隔可以在所述无线LAN网络中的两个节点、点或终端之间协商一致。
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