CN101374091A - 无线局域网数据传输系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一个站点根据基础设施模式定义的方法通过接入点向位于该站点的最大额定发送功率范围外的另一站点发送数据，并且根据直接传输模式定义的方法向位于该站点的最大额定发送功率范围内的另一站点直接发送数据。

Description

无线局域网数据传输系统及其方法

技术领域

本发明总构思涉及可用于无线局域网(LAN)的数据传输系统及其方法，其能够在多个站点之间发送数据。

背景技术

无线LAN是一种使用无线电波而非电缆来执行网络上的通信的方案。无线LAN成为解决由于布线造成通信设备的安装、维护和移动困难的一种选择，它的使用随着移动用户数量的增加而增加。

无线LAN分为两种模式:作为具有接入点(AP)的无线LAN的基础设施(infrastructure)模式和作为没有AP的无线LAN的自组织(ad-hoc)模式。

因为基础设施模式能够连接到外部因特网并能够在AP的控制下可靠地执行通信，所以基础设施模式相对于特定模式应用更加广泛。

在基础设施模式中，AP管理数据传输时间表，以便将无线LAN连接到有线网络或者在无线LAN中执行设备间的无线通信。因此，所有的无线网络设备可以通过AP分配的信道发送/接收数据。

当无线LAN用户将一个包括无线LAN卡的站点，例如笔记本电脑、个人数字助理(PDA)或成像设备，与热点区域中安装的一个AP关联起来时，就能够接收无线LAN业务了。

图1是示出了无线LAN的常规数据传输系统的图。

无线LAN的数据传输系统可以包括AP 10和第一到第三站点30、40和50。第一到第三站点可以分别是个人电脑(PC)30、打印机A40和打印机B 50。AP 10连接到有线网络20。

第一到第三站点30、40和50位于AP 10的最大额定发送功率RMTP1的范围内。

AP 10位于第一到第三站点30、40和50的各个最大额定发送功率RMTP2、RMTP3和RMTP4的交叉之处。

第二站点40位于第一站点30的最大额定发送功率RMTP2的范围外，第三站点50位于最大额定发送功率RMTP2的范围内。

在使用基础设施模式的无线LAN数据传输系统中，因为数据应该通过AP被发送到另一站点，所以第一站点30通过AP 10向第二站点40发送数据，通过AP 10向第三站点50发送数据。

在基础设施模式中，通过两种方法来经由AP在站点之间发送数据。

作为一种传输方法，下面将描述从第一站点30向位于第一站点的最大额定发送功率范围以外的第二站点40发送数据的过程。

第一站点30向AP 10发送请求发送(RTS)帧，并且于响应上述请求，AP 10向第一站点30发送清理待发(CTS)帧，以便在第一站点的最大额定发送功率范围内清理一个媒体。因此，由于只有第一站点30能够在这个媒体中发送数据，所以第一站点30向AP 10发送数据。AP 10接收数据然后发送确认信号ACK。

在基础设施模式，采用具有随机退避(backoff)算法的分布协调功能(DCF)方案来减少数据冲突的可能性。这时，多个站点进行竞争以便在竞争期间(CP)获得利用AP进行数据传输的权利。

当数据传输权利给了第二站点40时，AP 10向第二站点40发送RTS帧，第二站点40响应上述请求向AP 10发送CTS帧，以便清理一个媒体。因此，由于只有第二站点40能够在这个媒体中发送数据，所以AP 10将第一站点发送的数据发送给第二站点40。那时，第二站点40接收数据然后发送确认信号ACK。

作为另一种传输方法，下面将描述从第一站点30向位于第一站点的最大额定发送功率范围内的第三站点50发送数据的过程。

在本方法中，省略了如上所述的清理媒体的过程，第一站点30向AP 10发送数据。

这时，当第三站点50在CP获得了竞争权利时，AP 10将从第一站点接收到的数据发送给第三站点50。第三站点50接收数据然后发送确认信号ACK。

在现有的基础设施模式中，数据需要通过AP从一个站点发送到另一个站点。因而，甚至当一个站点向位于该站点的最大额定发送功率范围内的另一个站点发送数据时，也通过AP来发送数据。这时，传输过程变得复杂，并且站点之间应当展开竞争以便在CP中从AP获得数据传输权利。

同时，站点可以既包括基础设施模式又包括特定模式，并且可以在这两种模式的任何一种模式下发送数据。在这种情况下，站点应该包含对于多个模式的程序，并且应该执行复杂的处理以便选择模式。

发明内容

本发明总构思提供一种可用于无线LAN的数据传输系统及其方法，其在保持基础设施模式的优点的同时，能够简化数据传输过程从而提高数据传输效率。

本发明总构思的其它方面和/或优点将在以下的描述中被部分阐明，从描述的内容中部分地显而易见，或者可以或通过实践本发明总构思而了解到。

本发明总构思的前述和/或其他方面可以通过提供一种可用于无线局域网(LAN)的数据传输系统来实现，该系统包括:一个接入点，用于控制多个站点之间的无线通信；和至少一个站点，其连接到该接入点，并且在基础设施模式下受限工作以进行数据传输。

当该至少一个站点向位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围外的另一个站点发送数据时，该至少一个站点可以工作在基础设施模式下。

该至少一个站点可以限制基础设施模式，以便向位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内的另一个站点直接发送数据。

该至少一个站点可以设置数据传输的帧中包含的媒体访问控制(MAC)报头的地址字段，以便限制该基础设施模式。

该至少一个站点可以设置包含在该帧中的地址字段的信息的接入点信息，以使得不能接收数据，并且可以设置位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内的另一站点的信息，以使得可以接收数据。

作为在向另一站点直接发送数据之前的预备进程，该至少一个站点可以向接入点发送请求发送(RTS)帧，并且从接入点接收清理待发(CTS)帧，以便清理媒体，。

该至少一个站点可以在确认另一站点是否可以接收到数据之后发送数据，以便防止数据冲突。

该至少一个站点可以根据另一站点与位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内的接入点之间交换的数据以及RTS帧和CTS帧中包括的信息来确认另一站点是否可以接收数据。

本发明总构思的前述的和/或其他方面和用途可以通过提供一种在多个站点之间利用接入点进行无线通信的无线LAN数据传输方法来实现，该方法包括:确定要从至少一个站点接收数据的对应站点是否位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内；以及如果该对应站点位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内，则不通过接入点而直接从该至少第一站点向对应站点发送数据。

如果该至少一个站点向该对应站点直接发送数据，则可以设置数据传输的帧中包含的MAC报头的地址字段的信息。

在直接发送数据之前，该至少一个站点可以向接入点发送请求发送(RTS)帧并且从接入点接收清理待发(CTS)帧，以便清理媒体。

该至少一个站点可以在确定对应站点是否可以接收数据之后向对应站点发送数据，以便防止数据冲突。

该至少一个站点可以根据另一站点与位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内的接入点之间交换的数据以及RTS帧和CTS帧中包括的信息，来确定另一站点是否可以接收数据。

本发明总构思的前述的和/或其他方面和用途可以通过提供一种可用于无线局域网(LAN)的数据传输系统来实现，该系统包括一个站点，其无线连接到接入点和另一站点，以通过接入点向另一站点发送数据，并且根据另一站点是否在接收数据的范围内的确定结果，直接向另一站点发送数据。

当另一站点在该范围之外时，该站点可以通过接入点向另一站点发送数据。

该范围可以是该站点的最大额定发送功率的范围，并且该另一站点可以位于可与该站点交换数据的可达范围内。

该站点可以根据另一站点是否在接收数据的范围内的确定结果，不通过接入点而直接向另一站点发送数据。

该站点可以与接入点进行通信以获得关于另一站点的信息，并且根据该信息不利用接入点而与另一站点进行通信以发送数据。

该站点可以向另一站点发送信号且另一站点向该站点直接发送响应，以使得该站点确定另一站点在该范围内，并且根据该确定结果向另一站点发送数据。

本发明总构思的前述的和/或其他方面和用途可以通过提供一种可以用于无线局域网(LAN)的数据传输系统的方法来实现，该方法包括:将一个站点无线连接到接入点和另一站点；通过接入点向另一站点发送数据；以及根据另一站点是否在接收数据的范围之内的确定结果，直接向另一站点发送数据。

本发明总构思的前述的和/或其他方面和用途可以通过提供一种包含计算机可读编码程序作为执行可用于无线局域网(LAN)的数据传输系统的方法的计算机可读介质来完成，该方法包括:将一个站点无线连接到接入点和另一站点；通过接入点向另一站点发送数据；以及根据另一站点是否在接收数据的范围之内的确定结果，直接向另一站点发送数据。

附图说明

通过下面结合附图对本发明总构思的实施例的描述，本发明总构思的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见且更易理解，其中:

图1是示出了用于无线LAN的常规数据传输系统的图；

图2是示出了在基础设施模式下使用清理媒体的方法允许一个站点向位于该站点的最大额定发送功率范围外的另一站点发送数据的操作的图；

图3是示出了在基础设施模式下允许一个站点向位于该站点调整最大发送功率范围内的另一站点发送数据的操作的图；

图4是示出了根据本发明总构思的一个实施例的用于无线LAN的数据传输系统的图；

图5是示出了图4中的第一站点的细节图；

图6是示出了要根据基础设施模式发送的帧的图；

图7是示出了根据本发明总构思的一个实施例的在用于无线LAN的数据传输系统中，当一个站点经由接入点(AP)向位于该站点的最大额定发送功率范围外的另一站点发送数据时应用的帧的字段的设置状态的图；

图8是示出了根据本发明总构思的一个实施例的在用于无线LAN的数据传输系统中，当一个站点没有通过接入点(AP)向位于该站点的最大额定发送功率范围外的另一站点发送数据时应用的帧的字段的设置状态的图；

图9是示出了根据本发明总构思的一个实施例的在用于无线LAN的数据传输系统中，允许一个站点向位于该站点的最大额定发送功率范围内的另一站点发送数据的操作的图；以及

图10是示出了根据本发明总构思的一个实施例的在用于无线LAN的数据传输系统中，允许一个站点向位于该站点的最大额定发送功率范围内的另一站点发送数据的操作的图。

具体实施方式

现在将详细做出对本发明总构思的实施例的参考，附图中示出了其示例，其中相似的参考标记始终代表相似的要素。下面将结合附图描述这些实施例以说明本发明的总构思。

下面将描述可用于无线LAN的数据传输系统及其方法。

图4是示出了根据本发明总构思的一个实施例的可用于无线LAN的数据传输系统的图。

如图4所示，根据本发明总构思的一个实施例的可用于无线LAN的数据传输系统包括接入点(AP)110以及第一、第二和第三站点130、140和150。第一、第二和第三站点可以分别是个人计算机(PC)130、打印机A 140和打印机B 150。然而，本发明总构思并不局限于此。具有无线通信单元的其他设备可以用作第一、第二和第三站点。AP 110连接到有线网络120。

第一、第二和第三站点130、140和150位于AP 110的最大额定发送功率RMTP1的范围内。AP 110可以位于第一、第二和第三站点130、140和150的最大额定发送功率RMTP2、RMTP3和RMTP4的交叉之处。

第二站点140位于第一站点130的最大额定发送功率RMTP2的范围外，第三站点150位于最大额定发送功率RMTP2的范围内。

在本实施例中，选择性地使用基础设施模式下的发送数据的方法和在站点之间直接发送数据的方法。为了允许一个站点向位于该站点的最大额定发送功率范围外的另一站点发送数据，根据基础设施模式下的数据发送方法，经由AP来发送数据。为了允许一个站点向位于该站点的最大额定发送功率范围内的另一站点发送数据，根据直接发送模式下站点之间直接发送数据的方法，在站点之间直接发送数据。

例如，第一站点130经由AP 110向第二站点140发送数据。可替换地，因为第三站点150位于第一站点130的最大额定发送功率RMTP2范围内，因此第一站点130可以不用通过AP 110而向第三站点150发送数据，从而建立了可以进行数据通信的环境。

第一、第二和第三站点130、140和150可以选择性地使用多种数据传输方法。下面将参照图5详细描述第一站点130的具体配置。

第一站点130包括控制单元131、显示单元132、存储器133和通信模块134。

通信模块134指示无线LAN卡允许一个站点与位于其最大额定发送功率范围内的另一站点或AP发送和/或接收数据。

控制单元131从存储器133读取数据传输信息，生成数据传输帧，经由通信模块134向AP 110或位于其最大额定发送功率范围内的另一站点发送数据传输帧。这里，数据传输信息可以是关于要被发送的数据的信息，或者可以是要被发送的数据。

当与位于最大额定发送功率范围外的站点执行数据通信时，控制单元131经由AP 110向相应站点发送帧，当与位于最大额定发送功率范围内的站点执行数据通信时，控制单元131不用通过AP 110而向相应站点直接发送帧。当第一、第二和第三站点130、140和150没有通过AP而执行数据通信时，为了防止数据冲突和减少数据业务拥塞，在确认对应站点可以接收数据以后才发送数据。根据另一站点与位于传输站点的最大额定发送功率范围内的AP之间交换的数据以及RTS帧和CTS帧中包括的信息，确定对应站点是否可以接收数据。

站点中所用的帧与在图6中示出的基础设施模式中所用的帧具有相同的格式，并且可以用在媒体访问控制(MAC)层中。

这个帧格式包括包含MAC报头，其包括帧控制字段、持续时间/ID字段、4个地址字段Address 1、Address 2、Address 3和Address 4、序列控制字段、帧体以及帧校验序列。

帧控制字段包括协议版本、类型字段、子类型字段、“To DS”字段、“fromDS”字段、附加标志位、重试位、Pwr Mgt位、附加数据位、WEP位和命令位。

如上所述，当第一、第二和第三站点130、140和150中的每一个站点向位于其最大额定发送功率范围外的另一站点发送数据时，根据图9所示的方法并使用基于参考图7所示的帧的字段设置的信息而生成的帧来发送数据。

参考图7，“To DS”字段和“To DS”字段分别为1和0，第三地址字段Address 3被设置为DA，第四地址字段Address 4被设置为N/A。如果在数据传输的时候具有如图7所示的第一和第四地址字段的帧被发送到任一站点，则由于第三地址字段Address 3被设置为DA，因此AP 110接收这个帧，但是由于第四地址字段Address 4被设置为N/A并且其被确定为媒体处于忙的状态，因此另一站点不接收这个帧。

同样参考图7，第一地址字段Address 1被设置为BSSID，第二地址字段Address 2被设置为SA。这里，BSSID代表基本服务集合标识，用于识别被AP控制的一组站点和/或用于将一个站点与其他站点区分，SA代表源地址，用于指示发送作为MAC层中的帧的数据的站点的地址，例如48位的IEEE 802 MAC地址，DA代表目的地址，用于指示接收数据的站点的地址，例如48位的IEEE 802 MAC地址，N/A代表不可用，DS代表分布式系统，用于表示通过连接无线网络和有线网络构成更大的通信网络。

此后，AP 110向位于该发送站点的最大额定发送功率范围外的、作为在竞争期间获得了传输权利的一个站点发送数据。这样的数据传输可以使用图2或图9的方法。

同时，当第一到第三站点130、140和150中的每一个站点向位于其最大额定发送功率范围内的另一站点发送数据时，根据图9或图10的方法，使用基于图8的关于帧的字段设置的信息而生成的帧来发送数据。

图8示出了关于要用于发送和接收数据的帧的字段的信息。

参考图8，“To DS”字段和“To DS”字段分别为1和0，第三地址字段Address 3被设置为N/A，第四地址字段Address 4被设置为DA。如果在数据传输的时候具有第三和第四地址字段的帧被发送到任一站点，则由于第三地址字段Address 3被设置为DA并且被确定为AP 110处于忙的状态，因此AP 110不接收这个帧，而由于第四地址字段Address 4被设置为DA，因此位于发送站点的最大额定发送功率范围内的另一站点接收这个帧。

参考图8，第一地址字段Address 1被设置为BSSID，第二地址字段Address 2被设置为SA。

本发明总构思提供这样一种方法，在发送站点对AP执行了作为在不使用AP而直接向对应站点发送数据之前的准备步骤的操作之后，向位于该发送站点的最大额定发送功率范围内的对应站点直接发送数据。

如图9所示，第一站点130向AP 110发送请求发送(RTS)帧，AP 110响应于此向第一站点130发送清理待发(CTS)帧，以便清理在第一站点130的最大额定发送功率范围内的媒体。因此，只有第一站点130可以在这个媒体中接收数据。此后，第一站点130向位于第一站点130的最大额定发送功率范围内的第三站点150发送基于图8的信息生成的帧。第三站点150接收数据然后发送确认信号ACK。

在数据传输之前执行的准备步骤可以省略，传输站点可以向位于该站点的最大额定发送功率范围内的对应站点直接发送数据。

如图10所示，第一站点130确认对应站点是否能够接收数据，然后向位于第一站点130的最大额定发送功率范围内的第三站点150发送基于图8的信息生成的帧。第三站点150从第一站点130接收数据然后向第一站点130发送确认信号ACK。这里，根据对应站点和位于该站点的最大额定发送功率中的AP之间交换的数据，以及作为通过通信模块获取的信息的、包括在RTS帧和CTS帧中的信息，来确认对应站点是否可以接收数据。

例如，当第一站点130与AP通信时，AP可以与第三站点150通信使得第三站点150准备从第一站点130接收数据。当AP确定对应站点是否位于第一站点130的最大额定发送功率范围内时，AP向第一站点130和/或第三站点150发送关于确定结果的信息。当第一站点130确定对应站点是否位于第一站点的最大额定发送功率范围内时，AP或第一站点130可以向AP和/或第三站点150发送关于确定结果的信息。

可以根据先前存储的关于各个站点的位置或距离的信息，来确定对应站点是否可以接收数据，或对应站点是否位于第一站点的最大额定发送功率范围内。也可以根据从第一站点到其他站点和AP的通信交换的有关第一站点和/或AP的位置或距离的数据，来确定对应站点是否可以接收数据，或对应站点是否位于第一站点的最大额定发送功率范围内。

当第一站点130发送信号(例如，帧)，以定位可能位于第一站点130的最大额定发送功率范围内的可达距离或位置内的一个或多个站点和/或AP时，这些站点和/或AP可以响应第一站点130以使得第一站点130可以向对应站点直接发送数据，并且对应站点准备从第一站点130直接接收数据。

本发明总构思也可以通过计算机可读介质上的计算机可读编码实现。该计算机可读介质包括计算机可读记录介质和计算机可读传输介质。计算机可读记录介质是能够存储作为以后能够被计算机系统读出的程序的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，CD-ROMs，磁带，软盘和光学数据存储设备。计算机可读记录介质可以分布于网络连接的计算机系统上以使得计算机可读代码可以以分布式存储和执行。计算机可读传输介质可以发送载波或信号(例如通过因特网的有线或无线数据传输)。实现本发明的功能程序、代码和代码段对于本领域的程序员来说是很容易理解的。

如上所述，由于一个站点可以向位于该站点的最大额定发送功率范围内的其他站点发送数据，因此与必须经由接入点发送数据的情形相比，可以减少数据传输进程，并且通过进程的简化提高传输效率。

相应地，与必须经由接入点发送数据的情形相比，能够减少数据传输进程，并且通过进程的简化提高传输效率。

尽管已经示出和描述了本发明总构思的几个实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明总构思的原理和精神的情况下，可以对这些实施例可以进行改变，本发明的范围由权利要求书及其等价物来定义。

Claims (19)

1.一种可用于无线局域网(LAN)的数据传输系统，该系统包括:

接入点，用于控制多个站点之间的无线通信；以及

至少一个所述站点，其连接到该接入点，并且受限工作在基础设施模式下以进行数据传输。

2.如权利要求1所述的数据传输系统，其中当该至少一个站点向位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围外的另一站点发送数据时，工作在基础设施模式下。

3.如权利要求1所述的数据传输系统，其中该至少一个站点限制基础设施模式，以便向位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内的另一站点直接发送数据。

4.如权利要求3所述的数据传输系统，其中该至少一个站点设置数据传输帧中包含的媒体访问控制(MAC)报头的地址字段，以便限制基础设施模式。

5.如权利要求4所述的数据传输系统，其中该至少一个站点设置包含在该帧中的地址字段的信息的接入点信息以使得不能接收数据，并且设置位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内的另一站点的信息以使得可以接收数据。

6.如权利要求3所述的数据传输系统，其中作为在向另一站点直接发送数据之前的准备步骤，该至少一个站点向该接入点发送请求发送(RTS)帧并从该接入点接收清理待发(CTS)帧，以便清理媒体。

7.如权利要求3所述的数据传输系统，其中该至少一个站点在确定另一站点是否能够接收数据之后发送数据，以便防止数据冲突。

8.如权利要求7所述的数据传输系统，其中该至少一个站点根据另一站点与位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内的接入点之间交换的数据以及RTS帧和CTS帧中包含的信息，来确定另一站点是否能够接收数据。

9.一种多个站点之间使用接入点进行无线通信的无线局域网数据传输方法，该方法包括:

至少一个站点确定将要接收数据的对应站点是否位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内；和

如果对应站点位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内，则该至少一个站点不通过接入点而向对应站点直接发送数据。

10.如权利要求9所述的无线局域网数据传输方法，其中，如果该至少一个站点向对应站点直接发送数据，则设置数据传输帧中包含的媒体访问控制(MAC)报头的地址字段信息。

11.如权利要求9所述的无线局域网数据传输方法，其中，在直接发送数据之前，该至少一个站点向接入点发送请求发送(RTS)帧，并从接入点接收清理待发(CTS)帧，以便清理媒体。

12.如权利要求9所述的无线局域网数据传输方法，其中该至少一个站点在确定该对应站点是否可以接收数据之后向对应站点发送数据，以便防止数据冲突。

13.如权利要求12所述的无线局域网数据传输方法，其中该至少一个站点根据另一站点与位于该至少一个站点的最大额定发送功率范围内的接入点之间交换的数据以及RTS帧和CTS帧中包含的信息，来确定另一站点是否能够接收数据。

14.一种可用于无线局域网(LAN)的数据传输系统，该系统包括:

一个站点，无线连接到接入点和另一站点，以通过该接入点向另一站点发送数据，并且根据该另一站点是否在接收数据的范围内的确定结果来向该另一站点直接发送数据。

15.如权利要求14所述的数据传输系统，其中，当所述另一站点在该范围外时，该站点通过接入点向另一站点发送数据。

16.如权利要求14所述的数据传输系统，其中:

所述范围是该站点的最大额定发送功率范围；以及

该其他站点位于可与该站点交换数据的可达范围内。

17.如权利要求14所述的数据传输系统，其中，所述站点根据另一站点是否在接收数据的范围内的确定结果，不通过接入点而向另一站点直接发送数据。

18.如权利要求14所述的数据传输系统，其中所述站点与接入点进行通信以便获得另一站点的信息，并且根据该信息不使用接入点而与另一站点进行通信以发送数据。

19.如权利要求14所述的数据传输系统，其中所述站点向另一站点发送信号，并且另一站点向所述站点直接发送响应，以使得所述站点确定另一站点在该范围内并根据该确定结果向另一站点发送数据。

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