CN101449521A - 无线网络中业务的冲突避免 - Google Patents

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CN101449521A CNA2007800185294A CN200780018529A CN101449521A CN 101449521 A CN101449521 A CN 101449521A CN A2007800185294 A CNA2007800185294 A CN A2007800185294A CN 200780018529 A CN200780018529 A CN 200780018529A CN 101449521 A CN101449521 A CN 101449521A
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Abstract

本发明公开一种用于避免无线网络中业务冲突的技术。站检测它的业务与其它站的业务的同步。该站可以基于例如首次传输失败百分比、表示所传输的帧的统计值的计数器和/或其它信息来检测同步。站可以例如通过在该站的服务时段期间监视来自其它站的业务来确认它的业务的同步。在检测到同步时，该站调整它的业务的传输以避免与其它站的业务冲突。该站可以将它的业务的传输延迟预定的时间量、伪随机的时间量或者直到其它站完成它们的传输为止。

Description

无线网络中业务的冲突避免
基于35 U.S.C.§119要求优先权
本申请要求享有2007年5月22日提交且转让给本受让人的发明名称为“Collision avoidance for traffic in a wireless network(无线网络中业务的冲突避免)”的美国临时专利申请No.60/802,635的优先权，在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本公开通常涉及通信领域，并且更具体地涉及用于在无线通信网络中传输数据的技术。
背景技术
无线网络广泛地用于提供各种通信服务，例如语音、视频、分组数据等等。这些网络可能能够通过共享可用的网络资源来支持对于多个用户的通信。这种网络的实例包括无线局域网(WLAN)、无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)和无线个人局域网(WPAN)。术语“网络”和“系统”通常交换使用。
无线网络可以包括任意数量的接入点(AP)和任意数量的站(STA)。接入点可以作为用于与站通信的协调器。站可以主动地与接入点通信，可以空闲，或者可以根据站的数据需求而在任意给定的时刻断电。
接入点和站可以按照非调度模式操作。在该模式中，不调度对于不同站的传输，并且因此在同时经由无线信道进行发送时，传输会彼此冲突。冲突典型地导致对于所有受影响的站的传输失败，这可能随后需要这些站进行重传。重传消耗广播时间(宝贵的网络资源)，消耗站处的电池电量，导致业务数据的额外延迟，并且导致其它有害的影响。
因此，本领域需要一种用于避免非调度操作中的冲突的技术。
发明内容
这里描述了用于避免无线网络中业务冲突的技术。这些技术可用于调度的和非调度的业务二者，以便例如避免一个站的非调度的业务和与相同接入点通信的另一个站的调度的或非调度的业务之间的冲突，或者避免与接入点通信的站的调度的或非调度的业务和与另一个接入点通信的另一个站的调度的或非调度的业务之间的冲突。
在一实施例中，无线网络中的站检测它的业务与其它站的业务的同步。该站的业务可以是，例如周期性流，比如基于IP的语音(VoIP)流或视频电话流。如下所述，站可以通过各种方式并且基于例如首次传输失败百分比、表示所传输的帧和/或所接收的帧的统计值的计数器和/或其它信息来检测同步。站可以通过例如在该站的服务时段期间监视来自另一个站的业务来确认它的业务的同步。在检测到同步时，该站调整它的业务的传输以避免与其它站的业务冲突。该站可以将它的业务的传输延迟预定的时间量、延迟伪随机的时间量或者直到其它站完成它们的传输之后为止，等等。
这里所描述的冲突避免技术可用于各种类型的业务，并且尤其适用于有规律地携带业务数据的周期性流，例如VoIP流。这些技术减少了冲突和重传的可能性并且提供了各种优势，例如更高的网络容量、更大的站功率节省以及减少的业务延迟。
以下将进一步详细地描述本发明的各方面和实施例。
附图说明
通过下面给出的详细描述并且结合附图，本发明的特征和本质将变得显而易见，其中相似的附图标记在整个附图中相应一致地进行标识。
图1示出了具有接入点和多个站的无线网络；
图2示出了对于接入点的传输时间轴；
图3示出了用于一个站的非调度APSD操作；
图4示出了用于三个站的传输时间轴；
图5示出了用于避免业务冲突的过程；
图6示出了用于避免业务冲突的装置；以及
图7示出了接入点和一个站的方框图。
具体实施方式
这里所使用的词语“示例性”是指“作为实例、例子、说明”。这里描述为“示例性”的任何实施例或设计不是必需被解释为比其它实施例或设计优选或更有利。
这里描述的冲突避免技术可以用于各种无线网络，例如WLAN、WWAN、WMAN、WMAN、WPAN等等。WLAN可以实现电气电子工程师协会(IEEE)所开发的用于WLAN的IEEE 802.11标准族中的一个或多个标准。
图1示出了具有接入点(AP)110和多个站(SAT)120的无线网络100。通常，无线网络可以包括任意数量的接入点和任意数量的站。站是可以经由无线介质与另一个站通信的设备。术语“无线介质”、“无线信道”和“信道”通常可互换地使用。站可以与接入点通信或者对等地与另一个站通信。站还可以被称为终端、移动站、用户设备、客户端和/或一些其它实体，并且站也可以包括这些终端、移动站、用户设备、客户端和/或一些其它实体的一些或全部功能。站可以是蜂窝电话、手持设备、无线设备、个人数字助理(PDA)、膝上电脑、无线调制解调器卡、无绳电话等等。接入点是用于经由与该接入点相关联的站的无线信道提供对分布式服务的接入的站。接入点还可以被称为基站、基本收发器子系统(BTS)、节点B和/或一些其它网络实体，并且接入点也可以包括这些基站、基本收发器子系统(BTS)、节点B和/或一些其它网络实体的一些或全部功能。
对于集中式网络，网络控制器130耦接到接入点并且对这些接入点提供协调和控制。网络控制器130可以是单个网络实体或者网络实体的集合。对于分布式网络，接入点之间可以根据需要彼此通信，而无需使用网络控制器130。
无线网络100可以是实现IEEE 802.11标准族的WLAN。例如，无线网络100可以实现作为现行IEEE 802.11标准的IEEE 802.11、802.11a、802.11b、802.11e和/或802.11g。无线网络100还可以实现作为正在形成中的IEEE 802.11标准的802.11n和/或802.11s。IEEE 802.11、802.11a、802.11b、802.11g和802.11n覆盖不同的射频或介质接入技术，并且具有不同的能力。IEEE 802.11e覆盖用于介质访问控制(MAC)层的服务质量(QoS)增强。在802.11e中，支持QoS设施的站被称为QSTA，并且支持QoS设施的接入点被称为QAP。QoS设施是指用于提供参数化和优先级化的QoS的机构。
站(STA)可以与接入点(AP)或另一站传送一个或者多个流(flow)。流是经由通信链路发送的更高层(例如TCP或UDP)业务数据流(datastream)。流还被称为数据流、业务流、分组流等等。流可以携带任意类型的数据，例如语音、视频、电子邮件、环球网和/或任意分组数据。流还可以用于特定的业务类型，并且可以对数据速率、等待时间或延迟等等具有某些要求。在流被采样、打包并且以规则的间隔发送的情况下，流可以是周期性的，或者流也可以是非周期性的并且例如在随时发送数据时被零星地发送。周期性流是周期性地发送数据的流。例如，VoIP流可以每10毫秒(ms)或20毫秒发送数据帧。如这里所使用的，帧可以是数据帧、空帧、控制帧或通过无线介质发送的一些其它类型的帧。帧还可以被称为分组、数据块、数据单元、协议数据单元(PDU)、服务数据单元(SDU)、MACPDU(MPDU)等等。在给定的呼叫中，站可以对于每一个下行链路和上行链路的一个或多个业务类型具有一个或多个流。例如，VoIP呼叫可以对于上行链路具有一个VoIP流并且对于下行链路具有另一个VoIP流。
图2示出了用于无线网络100中的接入点110的示例性传输时间轴200。通常，无线网络中的每一个接入点对于由该接入点覆盖的所有传输维持单独的时间轴。下面描述接入点110的传输时间轴。接入点110在下行链路上周期性地传输信标。该信标携带前导码、允许站检测并识别接入点的接入点标识符(AP ID)和用于在由接入点形成的网络中进行操作的参数列表。两个连续信标的开始之间的时间间隔被称为信标间隔。信标间隔可以是固定的或可变的，并且可以被设置为合适的持续时间，例如100ms。目标信标传输时间(TBTT)是将要发送信标的下一瞬间。
信标之间的时间间隔可以包括受控接入时段(CAP)、调度接入周期(SCAP)和竞争周期(CP)的任意组合。每一个CAP覆盖接入点110轮询数据传递或网络管理所使用的时段。每一个SCAP覆盖接入点110调度下行链路和上行链路上的传输的时段。每一个CP覆盖不对传输进行调度并且站使用随机信道接入方案来共享介质的时段。信标、CAP和SCAP表示无竞争周期，在该无竞争周期中，仅有一个站(其可以是接入点110或者站120中的一个)在任意给定的时刻在信道上进行传输。CP表示竞争周期，在该竞争周期中，可以使用增强型分布式信道接入(EDCA)以在传输之前接入信道。在CP期间，多个站可以在信道上并非有意地同时进行传输。
通常，在给定的信标间隔中可以出现任意数量的CAP、SCAP和CP。如果无线网络100不支持调度或轮询操作，则可以不出现SCAP或CAP。可以按照任意顺序发送CAP、SCAP和CP。此外，每一个CAP、SCAP和CP可以具有任意时间间隔。
每一个信标间隔可以包括对于任意数量的站的任意数量的服务时段。服务时段为连续时长，在该连续时长中接入点可以向站传输一个或多个下行链路帧和/或向同一个站授予一个或者多个传输机会(TXOP)。TXOP是对于链路上的传输的时间分配。服务时段可以是调度的或非调度的。给定的站在给定的信标间隔内可以具有任意数量的服务时段。在站的服务时段之外，站可能无法接收帧，因为接收机可能已经关闭，或者站可能在不同的系统上操作。
业务间隔是站的两个连续服务时段的开始之间的时间间隔。可以基于周期性的流中发送的业务的周期性来设置该流的业务间隔，例如对于VoIP是10ms或20ms。不同的站可以具有不同的业务间隔。服务时间是服务时段的开始。站的服务时间是由该站的业务间隔分隔开的一系列时间实例。
IEEE 802.11e定义了两种自动省电(APSD)模式，被称为调度的APSD(S-APSD)和非调度的APSD(U-APSD)。两个APSD模式都用于为站提供省电。然而，两个APSD模式以不同的方式操作。
调度的APSD通过接入点利用服务时间的集中式调度。在调度的APSD中，可以对不同站的传输进行调度以使得它们不彼此冲突。站在其调度的服务时段之前唤醒以传输和/或接收数据，并且可以在服务时段的结束处将尽可能多的电路断电以节约电池电量。调度的APSD操作通常在接入点需要更多的资源(例如，以管理和调度该站)并且在下行链路和上行链路二者上需要更多的信令(例如，以建立调度)。因此，无线网络100可以支持或者不支持调度的APSD。
非调度的APSD不需要集中式协调。在非调度的APSD中，每一个站可以独立地选择它的服务时间。操作在非调度的APSD中的站被称为U-APSD站，它从接入点接收信标以获得有关的系统信息。在U-APSD表明它进入了对于接入点的U-APSD操作模式之后，每当U-APSD站具有要在上行链路上发送的数据，它都可以发起传输。在下行链路上，接入点缓冲U-APSD站的数据，直到接入点接收到U-APSD站已经接收该数据的表示为止。从而由U-APSD站控制和发起在上行链路和下行链路二者上的传输。U-APSD站可以选择任意调度以在上行链路上发送数据并且在下行链路上查询数据的接入点。U-APSD站不需要向接入点通知该调度。非调度的APSD对于在下行链路和上行链路二者上具有周期性流的双向通信(例如VoIP)是有效的。在这种情况下，U-APSD站可以在上行链路上发送数据并且同时查询下行链路数据。
IEEE 802.11定义了用于希望节约电池电量的站的省电(PS)模式。希望进入省电模式的站通过将发送到接入点的传输的MAC头部中的PS-模式位设置为“1”来向接入点表示这个意愿。IEEE 802.11中的省电模式在某种程度上类似于IEEE 802.11e中的非调度的APSD。然而，省电模式并不设计用于QoS流而且也不支持用于QoS区别的不同接入种类。在省电模式中，站在发出PS轮询以获取业务数据之前，等待用于表明缓冲的业务数据在接入点处可用的信标。如果接入点支持PS轮询，则可以按照类似于非调度的APSD的方式来使用PS轮询。这里描述的冲突避免技术可用于IEEE802.11中的省电模式、IEEE802.11e中的非调度的APSD以及其它模式。
图3示出了对于一个站，例如图1中的站120a，的非调度的APSD操作。该站具有要在上行链路上发送的数据并且希望查询来自接入点110的下行链路数据。站选择服务时间T1。在服务时间T1，站执行IEEE 802.11e所定义的EDCA过程以接入信道。信道接入可以花费可变量的时间TSTA，其取决于信道是否忙碌以及该站的EDCA接入类型(AC)。一旦得到对信道的接入，站传输触发帧以开始在上行链路(UL)上的服务时段。该触发帧可以是数据帧(例如，VoIP帧)、QoS空帧或具有作为触发帧的指示的一些其它帧。IEEE 802.11文献中描述了各种类型帧的格式。
接入点从站接收触发/数据帧，并且在下行链路(DL)上向站发送确认(Ack)。该确认开始服务时段。通常，接入点可以发送对于单个数据帧的确认或者对于多个数据帧的块确认。因此，“Ack”可以是单个确认或任意类型的块确认。接入点可以与Ack一起向站发送数据，这在图3中未示出。站使用来自接入点的响应(Ack或数据)来确认服务时段的开始。站在服务时段中保持唤醒，直到它被接入点终止或者接收到具有对于该站的位映射被设置为零的信标为止，其中该位映射被设置为零表明在接入点没有对于该站的缓冲数据。接入点可以不具有准备发送到该站的下行链路数据并且可以简单地发送Ack来确认触发帧的接收和服务时段的开始。如图3所示，接入点随后可以获取数据，执行信道接入，并且在后续的下行链路数据帧中向站发送数据。站可以发送用于下行链路数据帧的Ack。如图3所示，接入点可以发送具有服务时段结束(EOSP)位被设置为“1”的帧，以表明该站的服务时段的结束。站保持唤醒，直到服务时段结束并且确认由接入点发送的任意数据帧为止。
如图3所示，对于非调度的APSD，(1)当站发送触发帧时服务时段开始，并且(2)当接入点在下行链路帧中设置EOSP位或传输下一个信标时服务时段结束。为了简单起见，图3示出了具有相同时长的数据帧和同样具有相同时长的Ack帧。通常，帧可以具有不同的时长，每一帧的时长取决于正在发送的数据量和该帧所使用的速率。
图4示出了分别用于操作在非调度的APSD模式中的三个站120a、120b和120c的示例性传输时间轴410、420和430。在这个实例中，站120具有周期性(例如，每隔10ms或20ms)发送的单个周期性流(例如，VoIP)。站120b具有周期性流(例如，VoIP)和非周期性流(例如，诸如环球网浏览的数据应用)。可以在与用于站120a的周期性流的服务时段部分地或全部地重叠的服务时段中发送站120b的周期性流。如果存在足够频繁发生的重叠，则可以认为这两个流彼此同步。站120c具有非周期性流(例如，数据下载)，该流在与站120a和120b的服务时段部分地重叠的服务时段中发送。
周期性流通常用于有规律地发送数据的应用中，例如VoIP、视频、网络广播、在线游戏等等。这些周期性流可以具有通常使用的业务间隔。例如，VoIP流通常使用10ms或20ms的业务间隔。即使在非调度的APSD中每一个站可以独立地选择它的服务时间，但是两个周期性流也有可能彼此同步并且具有重叠的服务时段，因为它们的数据源同步并且设备的处理速度相等。发送与另一个站的另一个流B同步的流A的一个站可能会与该另一个站经常冲突。每一次冲突会导致两个站的传输失败，这可能需要重传和/或产生其它不希望的影响。低等待时间流所使用的小尺寸的随机等待窗增加了冲突概率。例如，竞争窗的尺寸为四，如果两个流的数据源同步，则它们的冲突概率为25％。
这里描述的冲突避免技术允许一个站检测它的业务与另一个站的业务的同步，并且如果检测到了同步则改变它的业务的传输以避免与其它站的业务冲突。通常，该技术可以用于非调度的业务以及调度的业务。非调度的业务是没有通过指定的实体(例如，接入点)调度的业务/用户数据，并且因此具有与其它站的业务冲突的风险。调度的业务是通过指定的实体调度的业务/用户数据。可以不对由不同接入点覆盖的调度的业务进行协调。因此，可以将网络中用于一个接入点的调度的业务看作是另一个网络中用于另一个接入点的非调度的业务。
通常，站可以从睡眠中唤醒并且发现信道由于多个情形中的一个而繁忙。首先，信道可能由于信道上的随机业务而繁忙。随着无线网络中业务负载变得越来越高，这种情况发生的可能性增加。其次，信道可能由于具有相似业务特性并且在几乎同时发送和/或接收数据的另一个站而繁忙。同步业务的精确检测需要在避免第一种情形的同时检测第二种情形。
图5示出了用于避免业务冲突的过程500的实施例。站在无线网络中检测它的业务(例如，用于诸如VoIP流的周期性流)与至少一个其它站的业务的同步(方框512)。如下所述，可以按照各种方式并且基于各种类型的信息来检测同步。站可以确认它的业务的同步(方框514)。在检测到同步时，站调整它的业务的传输以避免与所述至少一个其它站的业务冲突(方框516)。如下所述，可以按照各种方式调整业务的传输。站可以操作在省电模式下并且可以在每一个服务时段之前唤醒，在该服务时段中发送业务的至少一帧，并且在该服务时段之后睡眠。
图6示出了用于避免业务冲突的装置600的实施例。装置600包括：用于检测无线网络中一个站的业务与至少一个其它站的业务的同步的模块(模块612)；用于确认该站的业务的同步的模块(模块614)；以及用于在检测到同步时调整该站的业务传输以避免与所述至少一个其它站的业务冲突的模块(模块616)。模块612到618可以包括处理器、电子设备、硬件设备、电子组件、逻辑电路、存储器等等，或者它们的任意组合。
给定的站X可以按照各种方式并且使用各种统计值和/或其它信息来检测同步的流。站X可以对由该站发送的每一个流执行检测。为了清楚起见，以下的描述假设站X具有业务流的一个流。
在一个检测实施例中，站X基于首次传输失败百分比来检测它的业务与其它站的业务的同步。站X通过EDCA发射数据帧，侦听(listen for)对于所传输的帧的Ack，并且重传所述数据帧直到接收了Ack或者已经发送最大次数的重传为止。站X在每一次传输/重传失败之后等待伪随机等待时段。设计该伪随机等待以避免试图同时传输的两个站的重复冲突，因为每一个站在试图重传之前等待不同的伪随机时间量。因此，首次传输尝试的失败可能在检测同步的业务时有用，而后续的重传尝试的失败可能是没用的。
站X可以跟踪每一个首次传输尝试的结果(例如，成功或失败)。站X可以将首次传输失败百分比确定为首次传输失败的次数与首次传输尝试的次数的比值。站X可以在每一个测量间隔中计算首次传输失败百分比，其中可以选择该测量间隔以提供足够数量的采样而获得合理精确的测量。作为实例，对于每20ms发送一个数据帧的VoIP流，长度为一秒的测量间隔覆盖50个首次传输尝试，长度为两秒的测量间隔覆盖100个首次传输尝试，等等。可替换地，站X可以将首次传输失败百分比计算为最新近的首次传输尝试的预定数量的滑动平均。站X还可以按照其它方式计算首次传输失败百分比。
站X可以将首次传输失败百分比与预定阈值进行比较。如果首次传输失败百分比超过该预定阈值，则站X可以声明它的业务与另一个站的业务同步。如下所述，站X可以采取纠正行为。
在以上所述的实施例中，站X并未试图确定首次传输失败是否是由于与一个其它站或多个其它站的冲突所导致。这个实施例假设传输失败是不希望的，而无论是哪个(哪些)站导致了该失败。在另一实施例中，站X识别干扰站并且确定对于每一个干扰站的首次传输失败百分比。如果该站的首次传输失败百分比超过该预定阈值，则站X随后声明它的业务与另一个站的业务同步。
在另一检测实施例中，站X基于来自MAC层的可用信息而检测它的业务与其它站的业务的同步。在IEEE 802.11中，MAC层维持用于与该站所传输和接收的帧有关的各种统计值的一组计数器。这些计数器属于MAC层处的管理信息库(MIB)。表1列出了MAC层所维持的一些计数器以及对每一个计数器的简短描述。1999版的IEEE标准802.11中描述了表1中的计数器，题为“Part 11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)andPhysical Layer(PHY)Specification(部分11：无线LAN介质访问控制(MAC)层和物理层(PHY)规范)”1999，其是公开可获得的。
 
计数器 描述
点11失败计数 用于计算未成功发送的帧数量的计数器。当在最大数量的传输/重传尝试之后未成功发送帧时，该计数器加1。
点11重试计数 用于计算具有至少一次重传的成功发送的帧数量的计数器。
点11多次重试计数 用于计算具有多次重传的成功发送的帧数量的计数器。
点11传输的帧计数 用于计算成功传输的帧数量的计数器。
点11ACK故障计数 当期望接收ACK而未接收到时，该计数器加1。
点11接收的片段计数 对于每一个成功接收的类型数据或管理的帧，该计数器加1。
点11FCS错误计数 当在接收的帧中检测到FCS错误时，该计数器加1。
表1
为了清楚起见，在下面的描述中省略了计数器的前缀“点11”。
重试计数、多次重试计数和失败计数给出了关于在从站X发送数据中的连续的更严重问题的信息。重试计数给出了具有至少一次重传的帧数量，多次重试计数给出了具有多次重传的帧数量，并且失败计数给出了完全失败的帧数量。传输的帧计数给出了关于从站发送的数据量的信息。可以基于这些计数器定义各种度量。在一个实施例中，基于重试计数和传输的帧计数来定义度量如下：
Figure A200780018529D00161
如果在后续重传中成功地发送了在首次传输尝试中失败的每一个帧，则等式(1)中所示的度量等于上述的首次传输失败百分比。可以将等式(1)中的度量与阈值进行比较，并且如果该度量超过该阈值则声明同步。
在另一个实施例中，基于重试计数、多次重试计数和失败计数的函数来定义度量如下：
同步度量＝f(重试计数，多次重试计数，失败计数)  (等式2)
其中f()可以是圆括号中的参数的任意函数。在一个实施例中，f()是相对于传出帧速率的重试计数、多次重试计数和失败计数的速率的函数。在另一实施例中，f()是相对于传出帧速率的重试计数、多次重试计数和失败计数的增长率的函数。通常，高的重试计数、多次重试计数和/或失败计数的速率和/或增长率表明对于传出帧冲突和与其它站的业务同步的更大可能性。
在另一实施例中，站X基于ACK失败计数、接收的片段计数和/或FCS错误计数来检测同步。站X可以向接入点发送触发帧以开始服务时段。接入点可以执行等待并且向站X传输数据。然而，另一个站Y可以具有与该接入点同步的流。站Y可以与接入点同时完成它的等待，并且来自站Y的上行链路传输可能与来自接入点的下行链路传输冲突。在这种情况下，站X的接收计数器可能由于来自站Y的干扰传输而显示大量错误。该接收计数器从而可以用于检测来自接入点的下行链路传输与来自另一个站的上行链路传输之间的同步。
站X还可以基于其它信息来检测它的业务与其它站的业务的同步。在一个实施例中，站X使用来自由接入点在信标中广播的QBSS负载要素(load element)的信息。该QBSS负载要素包括(1)表明当前与接入点相关联的站的总数量的站计数字段，(2)表明接入点感知(sense)信道繁忙的时间百分比的信道利用字段，以及(3)表明经由具体的许可控制可用的信道时间量的可用许可容量字段。这些字段包含关于当前站数量和接入点处的业务等级的信息，并且可以用于检测同步。例如，如果接入点与更多站相关联，如果信道在更高百分比的时间上繁忙和/或如果更少的信道时间可用，则同步的可能性更大。
在另一个检测实施例中，站X基于接入点所发送的帧来检测它的业务与其它站的业务的同步。当站X在上行链路上向接入点发送帧时，站X期望来自接入点的响应。然而，接入点可能处于另一个站的服务时段的中间并且可能向该其它站发送帧。因此，如果在站X期望它自身的帧时接收到了意欲用于另一个站的帧，则站X认为它的服务时段与另一个站的服务时段重叠。如果这种情况发生了预定数量的服务时段，则站X可以声明同步的业务。
站X可以在调整它的业务的传输之前，确认它的业务与其它站的业务同步。在一个实施例中，站X跳过帧的传输或将帧的传输延迟一个服务时段，并且改为监视用于活动的信道。如果在这个时间期间接收到来自另一个站的帧，则可以确认与另一个站同步的业务。在另一实施例中，站X在多个服务时段监视信道以更有信心地确认同步。站X还可以按照其它方式确认同步。还可以将该确认看作是检测过程的一部分。
站X一旦检测到(并且可能确认)它的业务与其它站的业务的同步，就可以调整它的业务的传输。站X可以按照各种方式来调整它的传输。
在一个实施例中，站X将它的服务时间改变预定的固定量ΔF，以使得它的新服务时间与当前服务时间相差ΔF。在另一个实施例中，站X将它的服务时间改变伪随机的量ΔR。可以按照任意时间单位，例如时隙或者微秒(μs)来给出改变量ΔF和ΔR。对于802.11b，时隙可以是20μs，或者对于802.11a/g，时隙可以是9μs。在再一个实施例中，站X在空闲时段监视信道，在该空闲时段期间，站X可以安全地发送它的传输。站X可以在改变它的服务时间之前，确认信道对于一些数量的服务时段是空闲的。
在再一个实施例中，站X确定来自干扰站的同步传输何时结束，并且随后在干扰站完成之后开始它的传输(例如，开始等待过程)。在另一个实施例中，站X在干扰站结束之后并且在开始它自己的传输之前，等待额外的时间段。对于IEEE 802.11中的EDCA，接入点可以在繁忙信道时段结束之后，在接入信道之前等待PIFS时长，而站在接入信道之前等待DIFS时长以及由等待计数器指定的时间量。PIFS时长比DIFS时长短，以给予接入点在接入信道方面更高的优先级。站X可以在开始它自己的传输之前，在干扰站完成之后等待额外的时长，以便延迟信道到接入点的接入。干扰站的传输时长可以在不同的服务时段之间变化。因此，在上述实施例中，站X可以在多个服务时段监视信道，以确定干扰站完成传输的可能时间。
如果两个站具有同步的业务，则只有一个站(将其称为指定站)应该调整它的传输以避免同步。在一个实施例中，基于分配给每一个站的唯一的48位MAC地址来确定指定站。每一个站将它的MAC地址包括在该站所发送的每一个数据帧的头部中。站X可以通过在有可能从其它站接收帧的时间期间(如果出现同步，则这个期间会与站X的服务时段一致)监视信道，并且解码所接收的帧以获得该另一个站的MAC地址来发现该另一个站的MAC地址。可以定义一个规则，使得具有较小MAC地址的站是应该调整它的传输的指定站，而具有较大MAC地址的站什么也不做。还可以按照其它方式使用其它信息和/或基于其它规则来确定指定站。在另一实施例中，基于在冲突的站之间交换的信令来确定指定站。
在站X处可以按照各种方式来实现传输的调整。在一个实施例中，数据源(例如，用于VoIP的声音合成机)将它的输出数据以时间调整量Δ延迟以避免冲突。可以基于上述任意实施例来选择该时间调整量Δ。数据源可以按照相同的速率(例如，每20ms一帧)而在不同的瞬时提供输出数据。在另一实施例中，MAC层在指定的瞬时从更高的层接收帧，并且将该帧延迟Δ以避免冲突。还可以在其它层(例如，应用层)和/或按照其它方式来执行调整。
这里所述的冲突避免技术与在物理层处通过EDCA执行的冲突避免不同。EDCA通过在信道上传输之前侦听空闲信道来避免冲突(将其称为载波侦听)。然而，即使使用载波侦听也还可能发生冲突。例如，可能由于两个站挑选相同的随机等待数量而导致冲突。这两个站可能在它们倒数的最后一个空闲时隙期间都倒数到零，并且可能在下一时隙同时开始传输。这里所述的冲突避免技术可以操作于EDCA的顶部之上，并且能够避免即使具有载波侦听而发生的冲突。可以在物理层之上的任意层(例如，应用层)实现该技术。
通常，站可以检测它的业务的同步，并且按照各种方式调整它的传输，以使得它的业务不与其它站的业务同步。该站无需与接入点或其它站交换信令就可以自动地动作，这将简化操作。该站基本上能够通过避免与其它站的冲突来形成对它的业务的调度。
这里所述的冲突避免技术可以用于各种类型的业务。这些技术尤其适用于有规律地携带业务的周期性流，例如VoIP流。这些技术还可以用于(1)不具有任何省电特征的正常模式，以及(2)具有省电特征的省电模式，例如IEEE 802.11e中非调度的APSD或者IEEE 802.11中的省电模式。这些技术非常适合于非调度的APSD，因为每一个站可以对于上行链路和下行链路业务二者自动地选择它的服务时间并且能够调整它的服务时间以避免冲突。此外，大多数便携式站缺省地使用省电机制以最大化电池寿命。
这里所述的冲突避免技术可以提供各种优势，例如更高的网络容量、站更多的电力节省以及减少的业务延迟。当站传输业务并且频繁经受冲突时，站可以检测它的业务与一个或多个其它站的业务同步。站可以调整它的业务传输以减少冲突的概率。更低的冲突概率减少了重传的次数，这将使信道中具有更多的空闲时间并且潜在地改善了网络容量。更低的冲突概率还导致更高的首次传输成功率，这允许该站更早地断电以节约电池电量并且还避免与重传相关联的额外延迟。通过这里所述的技术还可以获得其它优势。
图7示出了接入点110和站120的方框图，站120可以是图1中的站中的一个。在下行链路上，在接入点110处，传输(TX)数据处理器712从用于正在被服务的站的数据源710接收业务数据并且从控制器/处理器720接收控制数据(例如，QBSS负载信息)。TX数据处理器712基于为该站选择的速率来处理(例如，编码、交织、调制和加扰)每一个站的数据，处理控制数据，并且生成输出码片。发送器(TMTR)714处理(例如，转换为模拟、放大、过滤以及上变频)输出码片并且生成下行链路信号，将该下行链路信号从天线716传输到站。
在站120处，天线752接收来自接入点110的下行链路信号以及来自其它站的上行链路信号并且提供所接收的信号。接收器(RCVR)754处理所接收的信号并且提供采样。接收(RX)数据处理器756处理(例如，解扰、解调、去交织以及解码)该采样，向数据宿(data sink)758提供用于站120的解码数据，并且向控制器/处理器760提供控制数据。
在上行链路上，在站120处，TX数据处理器772从数据源770接收业务数据并且从控制器/处理器760接收控制数据。TX数据处理器772基于为该站选择的速率来处理业务和控制数据，并且生成输出码片。发送器774处理该输出码片并且生成上行链路信号，将上行链路信号从天线752传输到接入点110。
在接入点110处，天线716接收来自站120和其它站的上行链路信号。接收机730处理从天线716接收的信号并且提供采样。RX数据处理器732处理该采样并且向数据宿734提供对于每一个站的解码数据，并且向控制器/处理器720提供控制数据。
控制器/处理器720和760指导分别在接入点110和站120处的操作。控制器/处理器760还可以执行这里所述的冲突避免并且可以实现图5中的过程500。存储器722和762存储分别用于接入点110和站120的数据和程序代码。如上所述，计数器764可以用于所传输的帧的各种统计值。
可以通过各种手段实现这里所述的冲突避免技术。例如，可以按照硬件、固件、软件或它们的组合来实现这些技术。对于硬件实现，用于检测业务的同步并避免冲突的处理单元可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备以及设计用于执行这里所述的功能的其它电子单元，或者它们的组合中实现。
对于固件和/或软件实现，可以使用执行这里所述的功能的模块(例如，过程、功能等等)来实现这些技术。固件和/或软件代码可以存储在存储器(例如，图7中的存储器762)中并且由处理器(例如，处理器760)执行。存储器可以实现在处理器内或者实现在处理器的外部。
提供了对所公开的实施例的前述描述以使得本领域的技术人员能够制造和使用本发明。对于本领域的技术人员而言，可以容易地对这些实施例进行各种修改，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下，这里所定义的基本原理可应用于其它实施例。因此。本发明并不局限于这里所示的实施例，而是应该被给予与这里公开的原理和新颖性特征相一致的最广的范围。

Claims (35)

1、一种装置，包括：
至少一个处理器，用于检测无线网络中一个站的业务与至少一个其它站的业务的同步，并且在检测到同步时调整所述站的所述业务的传输以避免与所述至少一个其它站的所述业务的冲突；以及
耦接到所述至少一个处理器的存储器。
2、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于生成用于所述站的所述业务的多个帧，对于所述多个帧的每一个发送首次传输，而且如果需要，对于所述多个帧的每一个发送至少一次重传。
3、根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一个处理器用于基于所述帧的首次传输失败百分比来检测所述站的所述业务的同步。
4、根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一个处理器用于基于第一计数器和第二计数器来检测所述站的所述业务的同步，其中所述第一计数器用于通过至少一次重传成功发送的帧的数量，以及所述第二计数器用于成功发送的帧的数量。
5、根据权利要求4所述的装置，其中所述至少一个处理器用于进一步基于第三计数器和第四计数器来检测所述站的所述业务的同步，其中所述第三计数器用于通过多次重传成功发送的帧的数量，以及所述第四计数器用于未成功发送的帧的数量。
6、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于基于多个计数器来检测所述站的所述业务的同步，其中所述多个计数器用于IEEE802.11中介质访问控制(MAC)层中的管理信息库(MIB)。
7、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于基于从所述无线网络中的接入点接收的网络负载信息来检测所述站的所述业务的同步。
8、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于基于在期望意欲发到所述站的帧的时间段期间接收到意欲发到所述至少一个其它站的帧来检测所述站的所述业务的同步。
9、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于在调整所述业务的传输之前确认所述站的所述业务的同步。
10、根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一个处理器用于在所述站的服务时段期间监视活动的无线信道，并且如果在所述服务时段期间检测到活动，则确认所述站的所述业务的同步。
11、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于在检测到同步时将所述站的所述业务的传输调整预定的时间量。
12、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于在检测到同步时将所述站的所述业务的传输调整伪随机的时间量。
13、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于延迟所述站的所述业务的传输，直到所述至少一个其它站的所述业务的传输完成之后为止。
14、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于检测无线信道中的空闲时段，并且将所述站的所述业务的传输移动到所述空闲时段。
15、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于确定是否调整所述站的所述业务的传输或者是否遵从所述至少一个其它站来调整传输以避免冲突。
16、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个处理器用于基于所述站和所述至少一个其它站的介质访问控制(MAC)地址来确定是否调整所述站的所述业务的传输。
17、根据权利要求1所述的装置，其中所述站的所述业务用于周期性流，并且其中所述至少一个处理器用于在由业务间隔分隔开的服务时段中发送所述周期性流的帧。
18、根据权利要求1所述的装置，其中所述站的所述业务用于基于IP的语音(VoIP)。
19、根据权利要求17所述的装置，其中对于每一个服务时段，所述至少一个处理器用于在所述服务时段之前唤醒，在所述服务时段中发送至少一个帧，并且在所述服务时段之后睡眠。
20、一种方法，包括：
检测无线网络中一个站的业务与至少一个其它站的业务的同步；并且
在检测到同步时调整所述站的所述业务的传输，以避免与所述至少一个其它站的所述业务的冲突。
21、根据权利要求20所述的方法，其中所述检测所述站的所述业务的同步包括基于所述业务的首次传输失败百分比来检测所述站的所述业务的同步。
22、根据权利要求20所述的方法，其中所述检测所述站的所述业务的同步包括基于多个计数器来检测所述站的所述业务的同步，其中所述多个计数器用于IEEE 802.11中介质访问控制(MAC)层中的管理信息库(MIB)。
23、根据权利要求20所述的方法，进一步包括：
在调整所述业务的传输之前，确认所述站的所述业务的同步。
24、根据权利要求20所述的方法，其中所述调整所述站的所述业务的传输包括在检测到同步时将所述站的所述业务的传输调整预定的时间量或伪随机的时间量。
25、根据权利要求20所述的方法，进一步包括：
在服务时段之前唤醒；
在所述服务时段中发送至少一个帧；并且
在所述服务时段之后睡眠。
26、一种装置，包括：
用于检测无线网络中一个站的业务与至少一个其它站的业务的同步的模块；以及
用于在检测到同步时调整所述站的所述业务的传输以避免与所述至少一个其它站的所述业务的冲突的模块。
27、根据权利要求26所述的装置，其中所述用于检测所述站的所述业务的同步的模块包括用于基于所述业务的首次传输失败百分比来检测所述站的所述业务的同步的模块。
28、根据权利要求26所述的装置，其中所述用于检测所述站的所述业务的同步的模块包括用于基于多个计数器来检测所述站的所述业务的同步的模块，其中所述多个计数器用于IEEE 802.11中介质访问控制(MAC)层中的管理信息库(MIB)。
29、根据权利要求26所述的装置，进一步包括：
用于在调整所述业务的传输之前确认所述站的所述业务的同步的模块。
30、根据权利要求26所述的装置，其中所述用于调整所述站的所述业务的传输的模块包括用于在检测到同步时将所述站的所述业务的传输调整预定的时间量或伪随机的时间量的模块。
31、根据权利要求26所述的装置，进一步包括：
用于在服务时段之前唤醒的模块；
用于在所述服务时段中发送至少一个帧的模块；以及
用于在所述服务时段之后睡眠的模块。
32、一种用于存储指令的处理器可读介质，所述指令用于在站中执行以下步骤：
检测无线网络中一个站的业务与至少一个其它站的业务的同步；并且
在检测到同步时调整所述站的所述业务的传输，以避免与所述至少一个其它站的所述业务的冲突。
33、一种装置，包括：
至少一个处理器，用于检测无线网络中一个站的基于IP的语音(VoIP)流与至少一个其它站的至少一个周期性流的同步，并且在检测到同步时调整所述VoIP流的传输以避免与所述至少一个其它站的所述至少一个周期性流的冲突；以及
耦接到所述至少一个处理器的存储器。
34、根据权利要求33所述的装置，其中所述至少一个处理器用于在由业务间隔分隔开的服务时段中发射用于所述VoIP流的帧，维持用于所传输的帧的统计值的多个计数器，并且基于所述多个计数器来检测所述VoIP流的同步。
35、根据权利要求33所述的装置，其中所述至少一个处理器用于改变用于所述VoIP流的服务时间，以避免与所述至少一个其它站的所述至少一个周期性流的冲突。
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