CN101755477B - 网络中生成报告消息的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由其中站5间隔传输的网络中的站(A)生成消息用于向其它站(B)报告间隔内媒体预留的方法，其中该站：-生成一组(10)预留信息单元(A.1-A.n)，其中每一预留信息单元(A.1-A.n)标识间隔内的所述预留之一；以及-创建包含预留信息单元(A.1-A.n)的至少一个消息(21-24)；-将该消息传输给其它站(B)。

Description

网络中生成报告消息的方法
发明领域
本发明涉及一种报告网络中的媒体预留的方法，网络包括比如每间隔一段时间传输的站。
本发明具体与无线网络相关，特别是网格无线网络，比如基于IEEE 802.11标准、特别是当前起草的下一部IEEE 802.11s标准的WLAN(无线局域网)。
发明背景
在通信系统中，尤其是无线系统中，传输易受干扰。因而同时传输的帧可能相互冲突和破坏。这些系统通常采取一些预防措施从而降低冲突数目。众所周知的IEEE 802.11标准的例子包括带有冲突避免的载波侦听多点访问(CSMA/CA)以及请求发送/清除发送(RTS/CTS)虚拟载波侦听协议。对于这两个协议的任一个，关于站所遵守的动作和协议的细节，参考IEEE 802.11标准。
众所周知，在无线节点密度高以及有许多隐藏节点的场景中，媒体访问的问题被加剧。很可能发生并引起严重问题的主要例子是在网格网络中。
IEEE 802.11s标准化委员会组当前正致力于网格IEEE 802.11标准的扩展。这里通过引用引入的当前IEEE 802.11s标准规范D1.05版本定义了使用IEEEMAC/PHY层的IEEE 802.11 WLAN网格。遵守IEEE 802.11s标准的网格网络，或者称为网格，在许多单独的无线收发信机之间运行为无线合作通信基础设施。网络中的站或网格点(MP)仅与和它们相邻的邻近MP通信，从而充当中继器将消息数据从附近节点传输到太远以至无法到达的对等点。IEEE 802.11s标准的术语将在下面的段落中使用以阐述本发明。
在这样的网格网络中，像在周期性的传输中一样，MP通常例如每间隔一段时间传输。例子是预留时隙中的信标传输或VOIP传输。在进行这些传输的发射机和接收机周围的环境中，广告这些周期性的传输，从而提高鲁棒性和/或降低频谱的竞争，这是有利的。
在当前的IEEE 802.11s草案标准(IEEE 802.11s D1.05)中有两个信息单元，用于这样的目的：
第一信息单元是信标定时单元，如IEEE 802.11s D1.05规范中的7.3.2.65节所描述的。该信息单元广告传输该单元的网格点(MP)的信标传输的时间，以及其邻居的信标传输时间。该信息单元将信标传输时间通知给邻近区域中的站。因而，站能够在这些时间期间避免传输，例如通过设置NAV或者通过重新安排它们自己的信标，避免冲突和争用。
第二信息单元是MDAOP广告单元。该信息单元广告已经预留给MDA(网格确定性接入)传输的时隙。其列出以下两种预留：传输该单元的MP被涉及作为发射机或者接收机的预留(TX-RX时间报告)、以及其邻居之一被涉及作为发射机或接收机的预留(干扰时间报告)。这些措施的有效性已经在各种出版物中有报道，比如Hiertz，Max，Junge，Denteneer和Berlemann提交给MilCom07的“IEEE 802.11s mesh deterministic access”。
因此，建立上述第一和第二信息单元用于向邻居报告MP打算预留的发射时间(airtime)。
出于该目的，第一和第二单元被嵌入到IEEE 802.11s D1.05规范中7.2.3.1节所描述的、被称作信标帧的消息中。
虽然上述机制提高了媒体上的通信鲁棒性，并防止了MP之间的冲突，但是，信标帧占用大量的带宽(尤其对于需要更多带宽专用于预留的报告从而需要更大信标帧的密集网格网络)，以及产生了被普遍公知的“信标膨胀”(具有非常大的尺寸、占用太多带宽的信标)。
发明内容
降低网络超载的风险是本发明的目的。
在第一实施例中，本发明提出了在其中站间隔传输的网络中的一种由站生成消息用于向其它站报告间隔内媒体的预留的方法，其中，该站：
-生成一组预留信息单元，其中每一预留信息单元标识间隔内所述预留之一；以及
-创建多个包含预留信息单元的消息，以便将所述一组信息单元的预留信息单元分布到多个消息中去。
通过实施这样的在各个消息上预留信息的分布，不必在单个消息中包括所有的预留信息单元。因此，能够降低网络中预留信息单元被发现的频率，从而能够降低网络中的信息速率。
在本发明的第二实施例中提出，在其中站间隔传输的网络中的一种由站生成消息用于向其他站报告间隔内媒体的预留的方法，其中该站：
-生成预留信息单元，每一预留信息单元包括用于标识当前预留的信息；以及
-创建只包含在所述一组预留信息单元中、与自从在前的预留以来已经被改变的当前预留有关的预留信息单元的消息。
特别地，每一所述预留信息单元包含的信息可以是标识当前预留的预留信息和标识在前的预留的预留信息之间差别的结果，或相反，使得这些信息标识在前的和当前的预留之间发生的变化。
结果，根据第一和第二实施例的方法生成小尺寸的消息，因为它们不必要包含所有的预留信息单元(对于第一实施例)，或者仅包含与自从在前的预留以来已经发生的预留变化相关的信息(对于第二实施例)。
这避免了可能包含所有预留信息的严重的消息膨胀形式。
这还能够避免生成非常大的消息。
通过降低消息的大小，降低了被传输的数据量，因此降低了传输持续时间，因而无线媒体少一些忙碌。
相应地，一种根据本发明生成的消息能够被高速传输，而不必切换到另一种调制和解码方案(MCS)-后者用于为信标帧传输提高在PHY层的传输速度。最健壮的MCS将被优选用于消息的传输，从而确保消息也能够远距离接收。
本发明还涉及一种由站传输消息到网络中从而向其它站通知在间隔中媒体的预留的方法，该方法包括该站执行的以下步骤：
-根据第一或第二实施例的方法生成消息；
-传输该消息到其它MP。
本发明还涉及一种专用于网络中的站的电子设备，包括用于间隔传输数据的装置，以及用于执行根据第一或第二实施例的方法的装置。
本发明还涉及一种包括多个这些电子设备的网络。
本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序包括执行第一或第二实施例的方法的装置。
本发明还涉及一种信号，其形成包含预留信息单元并由第一或第二实施例的方法生成的消息。
从接下来描述的实施例，本发明这些和其它方面将是显然的，并且参考接下来描述的实施例，本发明这些和其它方面将被阐明。
附图说明
现在通过例子，参考附图，来更详细地描述本发明，其中：
-图1示意性地显示了根据本发明的第一实施例、发射机“A”如何生成一些消息并将其传输给接收机“B”，以便向后者报告“A”在媒体上操作的预留。
-图2示意性地显示了根据本发明的第一实施例的特定情况、发射机“A”如何生成一些消息并将其传输给接收机“B”，以便向后者报告“A”在媒体上操作的预留。
-图3示意性地显示了根据本发明的第二实施例、发射机“A”如何生成一些消息并将其传输给接收机“B”，以便向后者报告“A”在媒体上操作的预留。
-图4显示了根据本发明的第二实施例的消息结构的例子。
-图5-10显示了图4的消息的细节。
具体实施方式
此后描述的用于说明本发明的具体实施例涉及网格无线网络中网格点的媒体预留，其中网格点每间隔一段时间，例如规则地或周期性地传输。下面将描述的例子是预留时隙中的信标传输或VOIP传输。然而本发明还可以应用于频率和/或代码和/或其它维度。
本发明更具体地涉及由网格网络的网格点(MP)生成消息(称为信标)，用于将间隔内的媒体预留通知给网络的其它MP。
出于此目的，MP：
-生成一组预留信息单元；
-创建至少一个消息(称为信标帧)，该消息包含预留信息单元的至少一部分；
-将该消息传输到其它MP，尤其是邻居。
预留信息单元可以是任意类型的单元，其编码结构被设置用于对与媒体的一个预留有关的信息进行排序和包含，以便标识被考虑的间隔内的预留。
MP执行的信息传输可以在一个或若干个其它MP发送的特定请求之下被触发。
因此，将在被考虑的时间间隔内邻居已经完成什么预留通知给MP。
因此这些MP可以提供它们自己的预留，将包含在预留信息单元中的预留信息考虑进去。
根据第一示例性实施例，本发明提出由MP生成消息(称为信标帧)，包括以下步骤：
(a)生成一组预留信息单元，其中每一预留信息单元定义间隔内的所述预留之一；以及
(b)创建包含预留信息单元的多个消息，从而将所述一组信息单元的预留信息单元分布到多个消息中。
在使用遵循当前的802.11s草案标准(802.11sD1.05)的网格网络的例子中，所述时间间隔被称为网格DTIM(邮件发送流量指示消息(Mail Delivery trafficIndication Message))间隔。
仍然是在使用遵循当前的802.11s草案标准(802.11s D1.05)的网格网络的例子中，消息可以被编码使得每一消息都包含与如这里通过引用引入的7.3.2.65节描述的信标定时单元、和/或如这里参考引入的7.3.2.69节描述的MDAOP广告单元相似的结构。
但是，由于预留在多个消息上分布，因此与起草的标准的信标定时单元和MDAOP广告单元相反，根据本发明的消息没有包括在整个DTIM上的所有预留。
如果消息包括这样的信标定时单元，那么每一信标定时预留的信息被包含在相应的预留信息单元中，该单元在7.3.2.65节被称为“自信标定时”子字段，其标识了被考虑的MP(即传输该消息的MP)所预留的信标时间。具体地，该预留信息单元的编码在这节的图s29被示意。仍然在消息包括信标定时单元的情况下，至少另一个预留信息单元可以对应于7.3.2.65节的“同步信标定时MP1”子字段，如7.3.2.65节描述的，其标识了被考虑的MP的至少一个邻居所预留的信标时间。具体地，该预留信息单元的编码在这节的图s30被示意。
如果现在消息包括MDAOP广告单元，那么每一MDAOP类型的预留的信息被包含在相应的预留信息单元中，该单元在7.3.2.69节中被称为“MDAOPk”(k包括在1-n的范围中)子字段，并在这节的图s37示出，每一MDAOP标识在DTIM中由被考虑的MP(即传输该消息的MP)所预留的发射时间或时隙。这样的预留信息单元的建立与这里通过引用引入的标准的7.3.2.66节所描述的那些相似。仍然在消息包括MDAOP广告单元的情况下，至少另一个预留信息单元可以对应于包括在“干扰时间报告”中的“MDAOP”子字段，其标识在DTIM中给被考虑的MP的至少一个邻居预留的每一发射时间或时隙，如7.3.2.69节所述。该预留信息单元的编码与被考虑的MP的“MDAOP1”的那些相似。
这两种类型的预留信息单元的特色在于对发生周期性预留的时间进行了明智而不同的编码，从而降低信息单元的大小。而且，对于两种类型的信息单元的处理是不同的。在信标时间单元中，做报告的MP报告自己知道的关于自身信标时间以及邻居信标时间。在MDAOP广告中，做报告的MP广告在其中被涉及作为发射机或接收机的预留(“TX-RX时间”)。此外，其可以在该信息单元的“干扰时间”单元中拷贝它的邻居的TX-RX时间，从而避免隐藏节点冲突。
根据本发明的示例性第一实施例的消息每个还可以被编码用于将如7.3.2.65节描述的信标定时单元的结构以及如7.3.2.69节描述的MDAOP广告单元的结构合并成为单个结构。
具体地，根据编码规则，所述“自信标定时”子字段的一些可以合并到“MP1”子字段成为单个子字段。在这种情况下，所述“预留信息单元”是这两种子字段的合并。
与第一个(只有信标定时单元)和第二个(只有MDAOP广告单元)相比，该消息表现出多个优势：
-通过将不同的、周期的、发射时间预留组合到一个结构中，编码更高效。这可以解释如下。被广告的预留所表现的格式不必与单独传输的格式相同。例如，如果设备在预留时隙发送信标然后在其后立即发送VOIP消息，其可以使用一个条目而不是使用两个条目以组合方式高效地广告这些；
-充当MP的设备的实现可以被简化。的确，现在需要仅仅一个程序去解析和翻译该信息；
-有个现成的机制去广告和保护新的周期信息，例如，路由信息或管理信息，而不用改变设备的基本功能。
根据所述步骤(a)和(b)的预留的方法提出在不同的信标上分布预留信息，如图1所示。
参考图1，标记为“A”的MP希望预留一组时隙(标记为1，2，…，n)。为此目的，MP“A”生成一组(10)n个预留信息单元(A.1，A.2，…，A.n)并将其周期地在标记为20的广播消息(被称为信标帧)中传输。每一消息仅包含一些预留信息单元，第一消息21包含{A.1…A.k-1}单元；第二消息22包含{A.k…A.m-1}单元；第三消息23包含{A.m+1…A.n}单元；第四消息24包含新的{A.1…A.k-1}单元。在该例子中，在被考虑的时间间隔内的n个时隙的预留信息分布在三个消息21、22、23上。第四消息包含下一间隔的第一预留信息单元{A.1…A.k-1}。
对于该静态拓扑，对每一个预留单元进行高速重复是不必要的，因而降低了将该信息包括在信标中的频率。
而且，消息小，因此避免了严重的信标膨胀形式以及低速的问题。
从消息接收的观点来看，如果MP需要从其邻居之一知道整组预留信息(1…n)，其可以例如直接通过单播请求得到，这种情况下信息可以以高得多的速度传输和/或“点播”传输。
在本发明的第一示例性实施例的具体实施中，预留信息单元的一些可能相当静态，然而其它的可能频繁变化。
图2示意了该特定情景，其中网格设备A的预留信息单元在5个广播消息(信标帧)31-35上分布。
实施这种将预留单元分布到多个消息31-35中，使得预留信息单元A1、A2、A3被包含在所述5个消息的一些消息中：A.1随着每一广播消息而重复(最高的重复间隔)，预留信息A.2每隔一个消息被发送，预留信息A.3每隔两个消息被发送。
因此，预留信息单元在分配给特定间隔内的预留的消息上的分布周期可以调整。例如可以根据确定的标准(比如紧急性标准，预留单元的重要性，网络拓扑的最新变化或者其他需要)来选择该调整。
在第二个示例性实施例中，本发明提出了由MP生成消息(被称为信标)，包括以下步骤：
-生成预留信息单元，每一预留信息单元包括用于识别当前预留的信息，仅为自从在前的预留以来已经变化的当前预留生成预留信息单元；以及
-创建包含所述预留信息单元的至少一部分的消息。
在该特定的第二实施例中，“当前预留”可以指当前间隔内发射时间或时隙的预留，“在前的预留”可以指在前间隔内发射时间或时隙的预留。可替换地，“当前预留”可以指当前消息中报告的预留，“在前的预留”可以指在前消息中报告的预留。在该特定情况下，几个消息可以都报告当前间隔的预留信息，将自从与当前间隔相关的在前被报告的消息以来该当前间隔的预留变化通知给其它MP。
预留信息单元可以包含当前预留信息和在前预留信息之间的差分预留信息，从而清楚地标识在前预留和当前预留之间的变化。可以在当前802.11s草案标准(802.11s D1.05)第7.3.2.65节描述的信标类型的、或者当前802.11s草案标准(802.11s D1.05)第7.3.2.69节描述的MDAOP类型的、或者其组合类型的预留信息之间实现预留信息之间的差别。在其它情况下，可以在以另一种格式构造的预留信息之间实现预留信息的每一差别。另一种格式例如可以根据特定的编码规则从信标类型的预留信息和MDAOP类型的预留信息组合成的单个预留信息中获取。
在可替换情况下，预留信息单元可以不包括差分预留信息，而是包括当前预留的整个预留信息。整个预留信息可以是如当前802.11s草案标准(802.11sD1.05)第7.3.2.65节描述的信标类型，或者如当前802.11s草案标准(802.11sD1.05)第7.3.2.69节描述的MDAOP类型，或者其组合。在其它情况下，以另一种格式构造预留信息。另一种格式例如可以根据编码规则从信标类型的预留信息和MDAOP类型的预留信息组合成的单个预留信息中获取。
信标类型的信息包含在相应的预留信息单元中，该单元在7.3.2.65节被称为“自信标定时”子字段，其标识了被考虑的MP(即传输消息的MP)所预留的信标时间。特别地，在这节的图s29中示意了该预留信息单元的编码。仍然是在消息包括信标定时单元的情况下，信标类型的至少另一个预留信息可以包含在相应的预留信息单元中，该单元在7.3.2.65节被称为“同步信标定时MP1”子字段，其标识了被考虑的MP的至少一个邻居所预留的信标时间。特别地，在这节的图s30中示意了该预留信息单元的编码。
如果现在消息包括MDAOP广告单元，那么MDAOP类型的每一预留的信息包含在预留信息单元中，该单元在7.3.2.69节被称为“MDAOPk”(k的范围是1-n)子字段，并在这节的图s37中示意示出，每一MDAOP标识了被考虑的MP(即传输消息的MP)所预留的DTIM中的发射时间或时隙。这样的预留信息单元的建立与这里通过引用引入的标准的7.3.2.66节所描述的那些相似。仍然在消息包括MDAOP广告单元的情况下，至少另一个预留信息单元可以对应于7.3.2.69节的“干扰时间报告”中包括的“MDAOP”子字段，其标识了给被考虑的MP的至少一个邻居所预留的DTIM中的每一发射时间或时隙，如7.3.2.69节中所描述的。该预留信息单元的编码与被考虑的MP的“MDAOP1”的那些相似。
网格其它MP通过直接帧交换来获悉它们邻居的预留。
消息(信标帧)仅保持有关变化单元的信息，这一事实允许预留变化的快速宣布。因此，长期的预留不需要被广播并且不增加开销。
图3示意性示出了该第二实施例。在t0、t1、t2、t3，被标识的各组时隙11、12、13、14必须被预留。
在t0，广播消息(信标帧)有n个预留。设备A周围的网格设备根据在前的消息交换已获知当前的n个预留。在t1，预留k变为无效。在紧随其后的预定广播消息(信标帧)42，设备A单独宣布删除预留k。在t2，预留A.2和A.3过期，增加新的预留A.n+1、A.n+2、A.n+3，其它预留保持不变。因此，随后的信标帧44单独宣布新建立的预留单元A.n+1、A.n+2和A.n+3以及单元A.2和A.3的过期。在t3，发射时间预留A.n+1过时。然后随后的消息45通知其过期。
图4-10显示了根据第二实施例对消息中的预留信息进行编码的一种可能的方式。编码是差分编码，仅用于通知差别。
图4显示的消息(100)在(101)中包含间隔或子间隔标识符或消息标识符(id)。为了使邻近的MP能够检查它们的信息是否最新，该单元还(在102中)包含总的预留时间。
图4中称为“预留信息”的单元(103)在图5中详细描述：该单元(103)包含预留给MP自身参与的Tx-Rx操作的总时间量，在(104)，即自从上一次报告以来已经变化的预留的总时间量。单元(103)还包含总干扰时间(105)，其中报告者的第一批邻居已经预留。总的Tx-Rx和总的干扰(105)两者都是非负数。
图5的“差分信息”单元(106)在图6中详细描述：该单元包含自从上次报告以来已经发生变化的信息。该信息根据Tx-Rx(108-109)以及干扰信息(110-111)被分割。
图6的差分数目单元(107)在图7中详细描述，该单元(107)包含了为(112)中TX-RX以及为干扰时间(114)增加的预留数目，和为(113)中TX-RX以及为干扰时间(115)删除的预留数目。注意，对这些数量(112-115)的每一个，只要两个比特就足够了。这些被解释为非负数，变化的数目被限制到4.
如果需要报告更多的变化，那么这可以通过发送连续的消息完成。
图6的Tx-Rx增加单元(108)在图8详细描述。其通过“增加单元”(116)报告了增加的涉及MP的Tx-Rx预留的数目m。“增加单元”是“预留信息单元”，如先前讨论的，其允许标识单独的预留。
要注意的是，由于“干扰增加”(110)与“增加单元”相似，这里将不详细描述它们。
每一单独的“增加单元”(116)在图9中详细描述。该增加单元的模型与当前802.11s草案标准(802.11s D1.05)第7.3.2.66节描述的MDAOP单元的模型相似。因此，“Id”(117)标识时隙预留，“持续时间”(118)指定被预留时隙的持续时间，“周期”(119)给出了子间隔的数目(其中所述间隔被划分)，以及“偏移”(120)指定在子间隔和间隔内被预留时隙的位置。注意该“增加单元”包含“Id”(117)，其在与发射机或接收机的MAC地址的结合时是唯一的。注意在预留的建立中，由于仅发射机和接收机被涉及，保证唯一性是没问题的。
现在转向图6的删除单元(109)，在图10中有详细描述，该单元(109)包含因为MP已经决定要删除因此不再被需要的预留的Id列表。
要提醒的是，该发明不限于网格网络或者无线网络，而是可以被扩展到其站能够间隔地相互通信的任意网络。

Claims (9)

1.一种在网络中由站生成消息以便向其他站报告间隔内媒体的预留的方法，其中在所述网络中所述站和其它站按照间隔来传输，其中该站：
- 生成一组预留信息单元，每一预留信息单元包括用于标识当前预留的信息；以及
- 创建只包含在所述一组预留信息单元中、与自从在前的预留以来已经被改变的当前预留相关的预留信息单元的消息，
其中，所述预留信息单元在所述消息中还根据确定的标准被排序，所述确定的标准包括紧急性标准、预留单元的重要性、网络拓扑的最新变化。
2.根据权利要求1的生成消息的方法，其中，包含在所述预留信息单元的每一个中的信息是标识当前预留的预留信息和标识在前的预留的预留信息之间的差别的结果，或相反，使得这些信息标识发生在在前的和当前的预留之间的变化。
3.根据权利要求1和2之一的生成消息的方法，其中，根据当前和在前的预留之间发生的变化的特性，预留信息单元的包含是不同的。
4.根据权利要求1和2之一的生成消息的方法，进一步包括由该站从至少一个其它站接收至少一个被接收消息，每一被接收消息包含一个或多个预留信息单元用来通知该站所述至少一个其它MP已经完成间隔内媒体的一个或多个预留；以及，其中生成预留信息单元的步骤由该站完成，以便考虑所述至少另一个站已经完成的预留。
5.根据权利要求1和2之一的生成消息的方法，其中，所述预留信息单元的一些标识了被考虑的站的邻近站所完成的一些预留。
6.根据权利要求1和2之一的生成消息的方法，其中，所述消息是信标帧。
7.一种由站将消息传输到其中站按照间隔传输的网络中以便向其它站通知间隔内媒体的预留的方法，包括以下步骤：
- 根据前述权利要求之一的方法生成消息；
- 传输该消息到其它站。
8.专用于网络中的站的电子设备，包括间隔发送数据的发射机，以及执行根据权利要求1-7之一的方法的处理单元。
9.包括多个根据权利要求8的电子设备的网络。
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