CN102067651B - 用于无线局域网中多播传送的装置 - Google Patents

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Abstract

描述了用于预约对于多播系统中通信介质的接入的消息格式和装置。第一消息，多播请求发送消息，包括：持续期字段，其具有表示对于通信介质的预约时间的信息；多播接收器地址字段；多播传送器地址字段；标识用于畅通发送响应的时隙数目的字段；以及标识用于非畅通发送响应的时隙数目的字段。第二消息包括持续期字段和多播接收器地址字段。第二消息具有可用作以下之一的格式：响应于多播请求发送消息的畅通发送消息、在发送畅通发送消息之后取消数据传送的取消畅通发送消息、以及响应于多播请求发送消息的非畅通发送消息。

Description

用于无线局域网中多播传送的装置
相关申请的引用
本申请要求2008年6月18日提交的题为“CONTENTION-BASEDMEDIUM RESERVATION METHOD AND APPARATUS FOR MULTICASTTRANSMISSIONS IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORKS”(PU080077)的PCT申请PCT/US08/007593的优先权。
技术领域
本发明总体上涉及无线通信，具体地，涉及一种用于降低无线局域网中多播的冲突概率的消息、以及发送和接收所述消息的装置。
背景技术
如这里所使用的，“/”表示对于相同和类似组件或结构的替代名称。即，可以将“/”视为是指“或者”，如在这里所使用的。单播是在单个发送器/传送器和单个接收器之间。广播传送是在单个发送器/传送器和传送器的接收范围内的所有接收器之间。多播传送是在单个发送器/传送器和传送器的接收范围内的接收器的子集之间，其中，传送器的接收范围内的接收器的该子集可以是全部子集。即，多播可包括广播，因此为比广播更宽泛的术语，如在这里所使用的。数据以分组或帧的方式进行传送。
在无线局域网中，在以随机的退避(backoff)时间使用物理和虚拟载波感测处理而确定无线介质/信道空闲/畅通之后，接入点(AP)/站(STA)/移动设备/移动终端立即传送多播和广播帧。因此，当多个STA试图同时进行传送的时候，可能出现冲突。例如，接入点和其相关联的STA可能同时进行传送，然后所有传送的帧由于冲突而丢失。例如，当AP将多播数据帧发送至若干的其相关联的STA时，另一STA可以将其数据或控制帧发送至AP。AP连同其相关联的站被称作基本服务集(BSS)。出现在BSS之内的冲突被称作BSS内冲突。在另一示例中，AP1和AP2工作在同一信道/频率上，并且两个BSS重叠。AP1将数据帧传送至其相关联的STA。然而，AP2不能收听到AP1的传送，并认为介质空闲。对于AP2而言，AP1是“隐藏节点”。AP2可能在AP1正在传送的同时将帧传送至其相关联的STA。但是存在处于AP1和AP2两者的干扰范围中的STA，以使得来自AP1和AP2的传送帧由于冲突而在STA处丢失。这种类型的冲突被称作重叠BSS冲突或BSS间冲突。
在一种现有技术方案中，描述了时分多址(TDMA)方法，其中，每个STA使用TDMA时隙(时间段)来调度其传送。然而，这种机制要求各STA之间的同步，其随着STA数目增大并未很好地调节(scale)。在另一现有技术方案中，为了解决BBS间冲突，每个接入点使用信标，以TDMA方式调度其多播和广播传送。这种方法也要求各BBS之间的同步。
具有不要求同步的、解决多播传送的BSS内冲突和BBS间冲突的方法和装置将会是有益的。本发明解决BSS内冲突和BBS间冲突两者。
发明内容
本发明针对一种用于为无线局域网中的多播和广播传送预约介质并分发介质预约信息的方法。因此，多播和广播传送的冲突概率得到降低，并且传送得到保护。
在此描述了用于预约对于多播系统中通信介质的访问的消息格式和装置。第一消息(多播请求发送消息)包括：帧控制字段，其具有帧类型的标识；持续期字段，其具有表示对于通信介质的预约时间的信息；多播接收器地址字段；多播传送器地址字段；标识用于畅通发送响应的时隙数目的字段；以及标识用于非畅通发送响应的时隙数目的字段。第二消息包括帧控制字段、持续期字段和多播接收器地址字段。第二消息具有可用作以下之一的格式：响应于多播请求发送消息的畅通发送消息、在发送畅通发送消息之后取消数据传送的取消畅通发送消息、以及响应于多播请求发送消息的非畅通发送消息。
附图说明
当结合附图加以阅读时，本发明根据下列详细描述而得到最佳理解。附图包括以下简要描述的各图：
图1是与接入点相关联的站的示意图，并且其示出了基本服务集内的冲突。
图2是示出涉及多个基本服务集的冲突的示意图。
图3描绘MB-RTS帧/消息/信号的示例性格式。
图4示出MB-CTS帧的示例性格式。
图5A示出MB-NCTS帧的示例性格式。
图5B示出CEL-MB-RTS帧的示例性格式。
图6示出根据本发明的在发起多播/广播STA和接收多播/广播STA之间的操作和帧交换序列。
图7是根据本发明原理的、发起STA的用于为多播/广播传送预约介质的操作的流程图。
图8A和8B共同都是根据本发明原理的、响应于来自发起STA的MB-RTS的多播/广播接收STA的操作的流程图。图8B的处理是可选的。
图9示出CEL-MB-CTS帧的示例性格式。
图10是接收MB-RTS帧/消息/信号的STA在该STA既不是MB-RTS消息/信号/帧的发起者也不是接收器/目的地时的操作的流程图。
图11是接收MB-CTS信号/消息/帧的STA在该MB-CTS帧/消息/信号未寻址到该接收STA并且该STA未接收到之前的MB-RTS消息/帧/信号时的操作的流程图。
图12是接收CEL-MB-CTS帧/消息/信号的STA在该STA不是此CEL-MB-CTS消息/信号/帧所寻址的STA时的操作的流程图。
图13是使用分布的概率竞争解决方案的STA操作的流程图。
图14是使用分布的多回合概率竞争解决方案的STA操作的流程图。
图15示出CCP到时隙和阶段的分割。
图16是本发明的示例性实施方案的框图。
具体实施方式
在基于IEEE 802.11的无线局域网中，将具有冲突避免的载波感测多路接入(CSMA/CA)用于接入点(AP)/站(STA)/设备/接收器/移动设备/移动站/移动终端以便接入介质进行传送。在下面，除非另有规定，否则STA包括AP。在CSMA中，希望进行传送的STA首先针对某一时间量(帧间间隔/间距加上繁忙介质状况之后的随机退避时间)侦听无线介质/信道，以便对介质上的任何活动进行检查。如果介质被感测为“空闲/畅通”，则允许STA进行传送。如果介质被感测为“繁忙”，则STA必须延缓其传送。在CSMA中，多个STA可能同时进行传送，这导致冲突。应当注意，如这里所使用的，移动设备包括但不限于双模式智能电话、计算机、膝上型计算机、笔记本型计算机、个人数字助理(PDA)，或者可以使用任何部分或一部分的无线谱(无线电波)进行通信的任何其它设备。
如图1所示，站与AP相关联。AP连同其相关联的站形成基本服务集(BBS)。作为示例，如果AP和一个或多个其相关联的STA在感测到介质空闲/畅通之后同时进行发送，则AP和STA发送的帧/分组相冲突并且丢失。这种类型的冲突出现在BSS内，并称作BSS内冲突。另一种类型的冲突示出在图2中。AP1和AP2工作在同一信道/频率上并且重叠。圆形的交叉部分表示AP1和AP2的干扰范围。AP1将数据帧传送至其相关联的STA(例如，传送到STA S4或STA S1)。AP2不能收听到AP1的传送，并认为介质是空闲的。对于AP2而言，AP1是“隐藏节点”。AP2可能在AP1进行传送的同时将帧传送至其相关联的STA 5。因此，在STA S1、S4和S5处出现冲突，并且STAS1、S4和S5不能正确地接收帧/数据。这种类型的冲突介于各BBS之间，并被称作BSS间冲突。
为了降低多个STA之间和之中的冲突概率，通过在传送实际数据帧之前将介质预约一时间段，以将冲突避免机制用于IEEE 802.11WLAN中的单播。其也称作虚拟载波感测机制。当一个STA想要向另一STA进行传送时，其感测载波。载波感测包括物理载波感测和虚拟载波感测这两者。虚拟载波感测指示其它STA是否已预约了介质。在载波感测(物理载波感测和虚拟载波感测两者)中，一旦信道空闲/畅通并且许可STA进行传送，则发起STA可将RTS(请求发送request-to-send)帧发送至接收/目的地STA。如果介质也在接收器处空闲，则接收STA以CTS(畅通发送clear-to-send)帧进行答复。仅在接收到CTS之后，发起STA才开始实际的数据帧传送。如果发起STA没有接收到CTS答复，则发起STA可以以退避时间来重复载波感测和介质接入处理。RTS和CTS的交换出现在实际数据帧传送之前。其通过告知所有其它STA不要在预约的持续期(在RTS和CTS帧的持续期字段中指定)期间在无线介质上发送，从而为接下来的数据传送预约介质。处于发起STA或目的地STA的接收范围内的所有STA通过RTS或CTS帧获知介质预约。因而，即使隐藏的STA不能从发起STA接收到RTS，其也仍然可以从CTS获知即将来临的(impending)用于传送帧的介质使用。对于图2中的上述示例，AP2将从STAS1传送的CTS中获知AP1的介质预约，并且将不会在AP1预约的时间段期间进行传送。
然而，在IEEE 802.11WLAN中，冲突避免机制不能用于广播和多播。原因在于存在对于RTS的多个目的地，并且然后作为响应潜在地存在CTS的多个并存发送器。因此，这些CTS信号在发起STA处冲突，并且发起STA不能成功地接收CTS并启动接下来的数据帧传送或帧交换。在IEEE 802.11WLAN中，在载波感测处理之后立即发送多播和广播帧，而不用介质预约。在本发明中，描述了多播和广播冲突避免机制。该机制预约介质，并且为广播和多播传送分发介质预约信息。广播是寻址(address)所有站的特殊多播。
本发明可以通过下列示例进行说明。当STA(如，AP)想要将多播或广播帧传送至多个接收器/目的地/设备时，其使用CSMA执行载波感测。除非另有规定，否则载波感测包括物理和虚拟载波感测以确保介质在某一时间在物理上是空闲的，并且介质未由其它STA预约。一旦发送/发起STA成功地执行载波感测并准备好进行传送，则其在传送实际多播和广播帧之前，传送诸如控制/管理帧之类的信号以预约介质。这里将这种信号称作MB-RTS(多播/广播请求发送multicast/broadcast request-to-send)。
MB-RTS帧/消息/信号包含帧控制字段、持续期/ID字段、接收器地址(RA)字段、传送器地址(TA)字段、MB-CTS时隙的数目、MB-NCTS时隙的数目、帧检查序列(FCS)字段等。如这里所使用的，时隙是时间隙或时间段。图3描绘了MB-RTS帧/消息/信号的示例性格式。帧控制字段标识帧类型、帧子类型和标志。持续期/ID字段给出发起STA期望预约介质的时间段。RA字段指示意向接收器/目的地的介质接入控制(MAC)地址。其为多播或广播地址。TA字段指示传送器/发起STA的MAC地址。FCS字段被接收器用来确定接收到的帧中是否存在错误。
本发明的MB-RTS和IEEE 802.11RTS之间的差异在于：MB-RTS字段包含MB-CTS时隙的数目以及MB-NCTS时隙的数目。MB-CTS数目字段指定MB-CTS竞争时段(CCP)，即，MB-RTS接收器用来发送肯定答复信号的时间间隔/时隙的数目。如MB-RTS的MB-CTS时隙数目字段中所指定的那样，CCP被分割为整数数目的传送时隙。每个MB-CTS时隙表示发送一个肯定答复信号所需要的持续期。MB-NCTS数目字段指定MB-NCTS否定竞争时段(NCCP)，即，MB-RTS接收器发送否定答复信号所使用的时间间隔/时隙的数目。如MB-RTS的MB-NCTS时隙数目字段中所指定的那样，NCCP被分割为整数数目的传送时隙。每个MB-NCTS时隙表示用于传送一个否定答复信号的持续期。
在多播/广播接收器/设备接收MB-RTS之后，其确定要分别使用一个MB-CTS时隙还是一个MB-NCTS时隙来发送肯定还是否定答复。如果多播/广播接收器通过物理载波感测和虚拟载波感测而发现介质空闲，则其可以使用一个MB-CTS时隙发送肯定答复信号，即，用于肯定地响应MB-RTS的控制/管理帧。这里，该肯定答复称作MB-CTS(多播/广播畅通发送multicast/broadcast clear-to-send)帧。虚拟载波感测确定介质是否已由另一STA预约以便延缓传送。信道畅通或空闲意味着物理介质是空闲的而没有任何正在进行的传送，并且没有其他STA已预约了信道(即，物理载波感测和虚拟载波感测两者均指示信道/介质是空闲的)。MB-CTS帧/消息/信号包含帧控制字段、持续期/ID字段、接收器地址(RA)和帧检查序列(FCS)等。帧控制字段标识帧类型、帧子类型和标志。持续期/ID字段给出介质被预约的剩余时间。RA字段指示意向接收器/目的地的MAC地址，其为MB-RTS发起者的MAC地址。图4示出了MB-CTS帧的示例性格式。
如果多播/广播接收器通过物理载波感测和虚拟载波感测而发现介质繁忙，则其可使用一个MB-NCTS时隙，发送否定答复信号/消息，即，用于否定地响应MB-RTS的控制/管理帧。当物理载波感测或者虚拟载波感测指示繁忙介质时，介质被认为是繁忙的。这里，该否定答复信号称作MB-NCTS(多播/广播非畅通发送multicast/broadcast not-clear-to-send)帧。MB-NCTS帧包含帧控制字段、持续期/ID字段、接收器地址(RA)和帧检查序列(FCS)等。帧控制字段标识帧类型、帧子类型和标志。持续期/ID字段给出介质被预约的剩余时间或者零。RA字段指示意向接收器/目的地的MAC地址，其为MB-RTS发起者的MAC地址。图5A示出了MB-NCTS帧的示例性格式。即使多播/广播接收器通过物理载波感测和虚拟载波感测而发现介质繁忙时，其也可能不发送MB-NCTS。是否要发送MB-NCTS的策略可以在每一个STA的基础上进行配置。
打算发送MB-CTS的多播/广播接收器选择MB-CTS时隙以进行传送。在一个实施例中，多播/广播接收器可以随机地选择k个MB-CTS时隙之中的一个MB-CTS时隙，其中k是接收到的MB-RTS中的MB-CTS时隙数目字段的值。打算发送MB-NCTS的多播/广播接收器将选择MB-NCTS时隙以进行发送。在一个实施例中，多播/广播接收器可随机地选择m个MB-NCTS时隙之中的一个MB-NCTS时隙，其中m是接收到的MB-RTS中的MB-NCTS时隙数目字段的值。特殊的情况在于：在MB-RTS帧中，MB-CTS时隙数目的值k和/或MB-NCTS时隙数目的值m为0，这意味着不允许多播/广播接收器发送MB-CTS帧/消息和/或MB-NCTS帧/消息。另一特殊的情况在于：在MB-RTS帧中，MB-CTS时隙数目的值k和/或MB-NCTS时隙数目的值m为1。这意味着多播/广播接收器仅可以在一个时隙中发送MB-CTS消息/帧，和/或在一个时隙中发送MB-NCTS消息/帧。
多个多播/广播接收器每个可以响应于来自发起STA的MB-RTS消息/帧而发送MB-CTS消息/帧和/或MB-NCTS消息/帧。如果发起STA在NCCP时段(即，用于MB-NCTS时隙的时间)期间没有接收到信号(物理介质是空闲的)，以及在CCP时段(即，用于MB-CTS时隙的时间)期间接收到至少一个MB-CTS信号，则发起STA可使用在其原始MB-RTS中为介质接入所预约的时间的剩余持续期来传送即将发生的(pending)多播/广播数据或管理帧，或者启动即将发生的帧交换。在存在任何响应的情况下，如应答，帧交换包括发起STA发送多播/广播帧/消息/数据、和多播/广播接收器发送响应。否则，发起STA在退避时间之后重复载波感测和介质预约例程。注意，MB-RTS发起STA在以下情况下可以确定在MB-CTS时隙中接收到了MB-CTS信号/帧/消息，所述情况为：(1)在MB-CTS时隙中正确地接收到了MB-CTS帧/消息/信号，或者(2)在该MB-CTS时隙期间未正确地接收到帧/消息/信号，但是通过无线介质检测到传送。后一情况可能出现在多个STA响应于MB-RTS帧/消息而使用相同MB-CTS时隙发送MB-CTS帧/消息/信号的时候。
在替代实施例中，如果发起STA在CCP时段(用于MB-CTS时隙的时间)期间没有接收到信号，或者在NCCP时段(用于MB-NCTS时隙的时间)期间接收到至少一个MB-NCTS信号，则发起STA可以可选地发送信号/控制帧/管理帧，以取消之前传送的MB-RTS帧/消息。这里，该信号称作CEL-MB-RTS(取消多播/广播请求发送cancel-multicast/broadcast-request-to-send)。CEL-MB-RTS帧/消息/信号包含帧控制字段、持续期/ID字段、接收器地址(RA)字段、发送器地址(TA)字段、帧检查序列(FCS)字段等。图5B示出了CEL-MB-RTS帧的示例性格式。帧控制字段标识帧类型、帧子类型和标志。持续期/ID字段包含介质被预约的剩余时间。RA字段指示意向接收器/目的地的MAC地址(多播)。TA字段指示传送器的MAC地址。FCS字段被接收器用来检查接收到的帧中是否存在错误。STA是否使用该替换实施例可以进行配置。接收CEL-MB-RTS的STA在STA使用来自之前MB-RTS帧/消息的信息作为最近基础来更新其NAV设置的情况下，将其网络分配矢量(NAV)进行重置。
图6示出了根据本发明的发起多播/广播STA和接收多播/广播STA之间的操作和帧交换序列。例如，在用于预约多播/广播时机(MB-TXOP)的CSMA多播/广播系统中，AP与三个多播/广播接收器相关联。在AP成功地执行载波感测之后，AP发送MB-RTS帧/消息/信号以预约介质。然后，多播/广播接收器在MB-RTS消息/帧中为多播/广播接收器响应所分配的时隙中进行响应。多播/广播接收器1、2和3每个通过传送MB-CTS帧/消息/信号来肯定地进行响应。没有多播/广播接收器通过传送MB-NCTS帧/消息/信号来否定地进行响应。由于AP接收至少一个MB-CTS而不接收MB-NCTS，因此得到MB-TXOP。AP在所预约的MB-TXOP中传送即将发生的数据帧。
图7是根据本发明原理用于为多播/广播传送预约介质的发起STA的操作的流程图。在702，AP对退避计数器进行初始化。在705，其执行物理和虚拟载波感测以便确定介质是否空闲。在708，对载波感测的结果执行测试。如果介质不是空闲的(介质繁忙)，则AP再次执行载波感测。如果介质是空闲的，则在710，AP递减/减小/降低其退避计数器。在712执行测试。如果退避计数器不为零，则AP再次执行载波感测。如果退避计数器为零，则在715，AP确定介质预约时间，并构造/构建MB-RTS帧/消息/信号。介质预约时间是传送MB-RTS帧/消息/信号所需要的时间之总和，用于MB-CTS和MB-NCTS时隙数目的传送时间和传送AP需要发送的数据所需要的时间量(加上任何帧间保护时间)之总和。在720，AP将MB-RTS帧/消息/信号传送至其相关联的接收器。在725，AP设置等待定时器以等待其相关联的接收器通过MB-CTS和/或MB-NCTS帧进行响应。在730，AP继续检查等待定时器以便等待定时器期满。一旦等待定时器已期满，则在735，AP确定其是否已接收到任何MB-NCTS帧。如果AP已接收到任何MB-NCTS帧，则其前进到702以等待退避时间并再次执行载波感测。如果AP尚未接收到任何MB-NCTS帧，则在740，AP确定其是否已接收到任何MB-CTS帧。如果AP尚未接收到任何MB-CTS帧，则其前进到702以等待退避时间并再次执行载波感测。如果AP已从其相关联的接收器接收到MB-CTS帧，则在745，AP传送多播/广播帧和/或启动与其相关联的多播/广播接收器的帧交换。在750，AP确定介质预约接入时间是否已期满。如果介质接入预约时间已期满，则AP前进到702以等待退避时间并再次执行载波感测。如果介质接入预约时间尚未期满，则AP继续传送多播/广播帧和/或启动与其相关联的接收器的帧交换。
在替换实施例中，发起STA在NCCP时段期间接收N个信号，并且在CCP时段期间接收C个MB-CTS信号。如果N＜Nt且C＞＝Ct，则发起STA可以使用其原始MB-RTS中为介质接入所预约的时间的剩余持续期来传送即将发生的多播/广播数据或管理帧，或者启动即将发生的帧交换。Nt和Ct是可以配置的参数。
在另一实施例中，发起STA在NCCP时段期间接收N个信号，并且在CCP时段期间接收C个MB-CTS信号，如果N＞＝Nt或C＜Ct，则发起STA可以可选地发送信号/控制/管理帧(CEL-MB-RTS)以取消之前传送的MB-RTS帧/消息/信号。
图8A和8B共同都是根据本发明原理的响应于来自发起STA的MB-RTS的多播/广播接收STA的操作的流程图。图8B的处理是可选的。在805，测试介质以确定其是否是空闲的。如果介质空闲，则在810确定是否要基于策略和在接收到的MB-RTS信号/帧/消息中分配/指定的MB-CTS时隙数目来发送MB-CTS消息/信号/帧。如果确定要发送MB-CTS消息/帧/信号，则在815，从MB-RTS信号/帧/消息中分配/指定的MB-CTS时隙之中选择一个MB-CTS时隙。在820，执行测试以确定是否以已选择了时隙。如果尚未选择时隙，则处理结束。如果已经选择了MB-CTS时隙，则在825，将MB-CTS消息/帧/信号发送/传送至MB-RTS的发起STA。如果介质不是空闲的/繁忙，则在830，确定是否要基于策略和在接收到的MB-RTS信号/帧/消息中分配/指定的MB-NCTS时隙数目来发送MB-NCTS消息/信号/帧。如果确定要发送MB-NCTS消息/帧/信号，则在835，从MB-RTS信号/帧/消息中分配/指定的MB-NCTS时隙之中选择一个MB-NCTS时隙。在840，执行测试以确定是否以已选择了时隙。如果尚未选择时隙，则处理结束。如果已经选择了MB-NCTS时隙，则在845，将MB-NCTS消息/帧/信号发送/传送至MB-RTS的发起STA。
如上所示的图8B是可选的。即，基于策略或配置，如果在发送MB-CTS消息/帧/信号之后STA确定MB-RTS的发起STA未使用介质(即，如果在检测时段期间经由介质没有传送帧)，则可选择是否发送CEL-MB-CTS(取消消息/帧/信号cancellation message/frame/signal)。在850，确定是否要发送CEL-MB-CTS消息/帧/信号。如果确定发送CEL-MB-CTS消息/帧/信号，则在855，设置/启动定时器T1。在860，测试定时器T1并且执行紧凑循环(tightloop)，直到定时器T1期满为止。一旦定时器T1期满，则在865设置检测定时器T。在870，执行测试以确定在间隔T期间是否存在/已经存在任何传送。如果在间隔T期间没有任何传送，则在875执行测试以确定间隔T是否已期满。如果间隔T已期满，则发送/传送CEL-MB-CTS消息/帧/信号。如果确定不发送CEL-MB-CTS消息/帧/信号，则处理结束。如果在间隔T期间存在传送，则处理结束。如果定时器T尚未期满，则在870处理继续。
MB-RTS和MB-CTS帧的交换为一时间段预约介质以传送数据和管理帧/信号/消息。MB-RTS、MB-CTS和MB-NCTS帧包含持续期/ID字段，其指定要为多播/广播传送机会(MB-TXOP)预约介质的时间段。MB-TXOP是特定STA有权限通过/使用无线介质来启动一个或多个帧传送或帧交换序列的时间间隔。MB-TXOP通过开始时间和最大持续期而予以限定。MB-RTS帧中的持续期/ID字段的值被设置为发起STA期望预约介质的MB-TXOP的剩余持续期。其包括发送k个MB-CTS帧、m个MB-NCTS帧和帧间保护时间间隔所需要的时间加上为传送即将发生的数据、管理帧和响应帧(在存在诸如应答帧之类的响应帧的情况下)所预约的时间。MB-CTS和MB-NCTS中的持续期值是从紧接在之前的MB-RTS帧的持续期字段中减去已经经过的时间以及发送该MB-CTS或MB-NCTS帧/消息与帧间保护时间间隔所需要的时间而获得的值。即，MB-CTS和MB-NCTS中的持续期值被设置为MB-TXOP的剩余持续期。在替代实施例中，MB-NCTS中的持续期值被设置为零。
处于发起STA的接收范围内的所有STA通过MB-RTS消息/帧/信号获知所请求的介质预约。当没有多播/广播接收STA(即，未被MB-RTS帧/信号/消息寻址的STA)接收MB-RTS帧/信号/消息时，其在新NAV值大于当前NAV值的情况下，基于接收到的MB-RTS帧的持续期/ID字段中的信息来更新其NAV以指示介质占用/预约时间。NAV保持对于介质上将来的通信量的预测(即，虚拟载波感测状况)。在将NAV设置为(非零)时，虚拟载波感测指示是：介质在NAV被设置的时段期间是繁忙的；当未将NAV设置为(零)时，指示是该介质空闲。不作为发起STA的BSS的一部分并且不接收MB-RTS的STA通过由与接入点(STA)相关联的接收STA所发送的一个或多个MB-CTS帧/消息/信号，从而获知介质预约。仅在新NAV值大于当前NAV值的情况下以及仅在MB-CTS帧/信号/消息未被寻址到接收STA(不是MB-RTS的发起STA的STA)的情况下以及仅在STA未接收之前MB-RTS的情况下，接收/侦听有效MB-CTS的STA才基于在MB-CTS帧的持续期/ID字段中接收到的信息来更新它们的NAV。接收STA可能未接收到MB-RTS帧/信号/消息(例如，如果其在发起STA的接收范围之外)，但接收到从多播/广播接收STA之一发送的MB-CTS帧/信号/消息。MB-RTS/MB-CTS机制可以在利用同一信道/介质的多个BSS重叠的情形下来改善操作。其在如下的STA处也可减小冲突：所述STA没有从发起STA接收到MB-RTS帧/消息/信号(即，对于MB-RTS发起者而言，它们是隐藏节点)，但仍然从MB-CTS帧/消息/信号得知介质的即将发生的预约(在MB-CTS发送器的接收范围内)。接收未向其寻址的MB-NCTS帧/信号/消息的STA将忽略该MB-NCTS帧/信号/消息。
在替代实施例中，在接收到未向其寻址的MB-NCTS帧/信号/消息的STA已使用来自之前MB-CTS帧/信号/消息或者之前的MB-RTS帧/信号/消息的信息作为最近基础来更新其NAV设置的情况下，该STA可以将其NAV进行重置。在该STA没有使用来自之前MB-CTS帧/信号/消息或者之前的MB-RTS帧/信号/消息的信息作为最近基础来更新其NAV设置的情况下，该STA将忽略所述未向其寻址的MB-NCTS。STA是否使用该替代实施例可以进行配置。
如果在时间T1开始并且在时间T2结束的时间段T(T＝T2-T1)期间没有检测到物理层传送，则许可已使用来自MB-RTS帧/消息/信号的信息作为最近基础以更新其NAV设置的STA将其NAV进行重置。可以将T1计算为接收到MB-RTS帧的时间+(MB-CTS时隙的#)*(MB-CTS_Time)+(MB-NCTS时隙的#)*(MB-NCTS_Time)+用于所有帧间保护间隔的时间。T2等于T1+wait_time。MB-CTS_Time是用于发送MB-CTS帧/消息/信号的时间。MB-NCTS_Time是用于发送MB-NCTS帧/信号/消息的时间。Wait_time是如下参数，该参数用于等待以确保不存在通过无线介质的传送。MB-CTS_Time和MB-NCTS_Time是使用MB-CTS/MB-NCTS帧/信号/消息的大小以及据以接收到用于最近的NAV更新的MB-RTS帧/消息/信号的数据率而计算出的。
如果在时间T1开始并且在时间T2结束的上述时间段T期间没有检测到物理层传送，则已响应于MB-RTS发送MB-CTS的STA可以可选地发送信号/控制帧/管理帧以取消之前传送的MB-CTS。这里，该信号/消息/帧称作CEL-MB-CTS(取消多播/广播畅通发送cancel-multicast/broadcast-clear-to-send)。CEL-MB-CTS帧包含帧控制字段、持续期/ID字段、接收器地址(RA)、帧检查序列(FCS)。帧控制字段标识帧类型、帧子类型和标志。持续期/ID字段给出介质被预约的剩余时间或者零。RA字段指示意向接收器/目的地的MAC地址，其为MB-RTS发起者的MAC地址。图9示出CEL-MB-CTS帧的示例性格式。是否要发送可选的CEL-MB-CTS帧可以在每个STA的基准上进行配置。在接收到CEL-MB-CTS的STA已使用来自之前MB-CTS帧的信息作为最近基础来更新其NAV设置的情况下，该STA将其NAV进行重置。
在替代实施例中，在已响应于MB-RTS发送MB-CTS的STA在接收到未向其寻址的MB-NCTS之后重置其NAV的情况下，该STA可以可选地发送信号/控制帧/管理帧以取消之前传送的MB-CTS。
图10是接收MB-RTS帧/消息/信号的STA在该STA既不是MB-RTS消息/信号/帧的发起者也不是接收器/目的地时的操作的流程图。在1005，执行测试以确定MB-RTS消息/信号/帧持续期字段中的NAV值是否大于STA当前已存储的NAV值。如果MB-RTS消息/信号/帧持续期字段中的新NAV值大于STA当前已存储的NAV值，则在1010，将STA所具有的当前NAV更新为接收到的MB-RTS帧/信号/消息中的NAV值。如果MB-RTS消息/信号/帧持续期字段中的新NAV值小于或等于STA当前已存储的NAV值，则处理停止。在1015，设置定时器T1。在1020，执行测试以确定定时器T1是否已期满。如果定时器T1尚未期满，则处理在自身的紧凑循环中继续，直到定时器T1期满为止。在1025设置检测定时器T。在1030执行测试以确定是否已经在时间间隔T期间在介质/信道上检测到传送。如果已经在时间间隔T期间载介质/信道上检测到传送，则处理停止。如果在时间间隔T期间在介质/信道上没有检测到传送，则在1035执行测试以确定定时器T是否已期满。如果定时器T尚未期满，则在1030处理继续。如果定时器T已期满，则将NAV值重置为在利用接收到的MB-RTS减去/减掉已经经过的时间进行更新前的先前值。
图11是接收MB-CTS信号/消息/帧的STA在MB-CTS帧/消息/信号未寻址到接收STA并且该STA未接收到之前的MB-RTS消息/帧/信号时的操作的流程图。在1105，执行测试以确定接收到的MB-CTS持续期字段中的新NAV值是否大于STA当前已存储的NAV值。如果接收到的MB-CTS消息/帧/信号持续期字段中的新NAV值大于STA当前已存储的NAV值，则在1110，将STA所具有的当前NAV值更新为接收到的MB-CTS帧/信号/消息中的NAV值。如果接收到的MB-CTS消息/帧/信号持续期字段中的新NAV值小于或等于STA当前已存储的NAV值，则处理停止。
图12是接收CEL-MB-CTS帧/消息/信号的STA在该STA不是此CEL-MB-CTS消息/信号/帧所寻址的STA时的操作的流程图。在1205，执行测试以确定STA是否已使用来自之前MB-CTS帧/消息/信号的信息作为最近基础来更新其NAV值。如果STA已使用来自之前MB-CTS帧/消息/信号的信息作为最近基础来更新其NAV值，则STA将其NAV值重置为在利用MB-CTS减去/减掉已经经过的时间进行更新前的先前值。如果STA未使用来自之前MB-CTS帧/消息/信号的信息作为最近基础来更新其NAV值，则处理停止。
下面描述替代实施例，其中，如果多播/广播接收器接收MB-RTS并且通过物理载波感测和虚拟载波感测确定介质空闲，则多播/广播接收器选择一个MB-CTS时隙以发送MB-CTS帧/信号/消息。
MB-CTS竞争时段(CCP)被分割为整数数目的传送时隙，如MB-RTS帧/消息/信号的MB-CTS时隙字段的#所指定的。通过在希望在任何一个MB-CTS传送时隙中传送MB-CTS信号/帧/消息的每一个STA处运行概率竞争解决算法，实现了在CCP期间对于介质接入的仲裁。
每个STA保持重叠度(OD)，该重叠度(OD)为该STA从不同AP接收的唯一信标的数目。与每个OD相关联的是MB-CTS传送概率PT(OD)。成功接收MB-RTS消息/帧/信号并通过物理和虚拟载波感测确定介质空闲的每个STA在CCP中针对传送时隙进行竞争。
在一种情况下，方案(在单个回合中)运行一次。所有的STA在CCP中挑选一个传送时隙，并且以概率PT(OD)在该时隙中传送MB-CTS帧/消息/信号。图13是使用分布的概率竞争解决方案的STA操作的流程图。在1305，计算/算出/确定OD。在1310，执行测试以确定STA是否接收到MB-RTS消息/帧/信号。如果STA未接收到MB-RTS消息/帧/信号，则处理在紧凑循环中继续，直到接收到MB-RTS/帧/信号/消息为止。如果STA接收到MB-RTS消息/帧/信号，则在1315，STA在0和MB-RTS信号/帧/消息的MB-CTS传送时隙字段中所指定的MB-CTS传送时隙的数目之间选择MB-CTS传送时隙。在1320设置定时器T。定时器T用于等待所选的MB-CTS传送时隙。在1325，执行测试以确定定时器T是否已期满。如果定时器T尚未期满，则处理在紧凑循环中继续，直到定时器T期满为止。如果定时器T已经期满，则在1330，以概率PT(OD)传送MB-CTS帧/消息/信号。
在另一情况下，方案(在多个回合中)运行多次，其范围从0至MB-CTS传送时隙的数目。在每一回合中，STA挑选当前回合/时隙#和最大回合/时隙#之间的数目。没有挑选当前回合/时隙编号的所有STA延缓传送MB-CTS消息/信号/帧。已挑选了当前回合/时隙编号的所有STA以概率(1-PT(OD))延缓而不在那个时隙中传送MB-CTS。未在特定回合期间进行传送的所有STA(由于它们没有选择该回合#，或者由于它们的MB-CTS传送概率导致它们延缓而不在该回合中传送)继续前进以在下一回合中进行竞争。得到机会在特定回合中进行传送的所有STA避免在任何进一步/将来的回合中进行竞争。图14是使用分布的多回合概率竞争解决方案的STA操作的流程图。在1405，计算/算出/确定OD。在1410，执行测试以确定是否已接收到MB-RTS信号/消息/帧。如果尚未接收到MB-RTS消息/信号/帧，则处理在紧凑循环中继续，直到接收到MB-RTS消息/信号/帧为止。如果已接收到MB-RTS信号/消息/帧，则在1415，将当前回合/时隙编号设置为0。在1420选择MB-CTS传送时隙。MB-CTS传送时隙在当前回合/时隙编号和MB-RTS/帧/信号/消息的MB-CTS传送时隙字段中的MB-CTS传送时隙的数目之间。在1425设置定时器T以进行等待，直到当前时隙出现/开始/启动为止。在1430，执行测试以确定定时器T是否已期满。如果定时器T尚未期满，则处理在紧凑循环中继续，直到定时器T期满为止。如果定时器T已经期满，则在1435执行测试以确定当前的回合编号是否等于所选择的时隙编号。如果当前的回合编号等于所选择的时隙编号，则在1440，以概率PT(OD)传送MB-CTS帧/信号/消息。在1445，执行测试以确定是否在当前时隙中传送了MB-CTS帧/信号/消息。如果在当前时隙中传送了MB-CTS帧/信号/消息，则处理停止。如果未在当前时隙中传送MB-CTS帧/信号/消息，则在1450，将当前回合编号递增1。在1455，执行测试以确定当前回合编号是否等于MB-RTS帧/消息/信号的MB-CTS传送时隙字段中指定的MB-CTS传送时隙的数目。在1420，处理继续。如果当前回合编号不等于所选择的时隙编号，则在1450处理继续。
为了进一步优化单个和多个回合的概率竞争解决机制，将CCP中的每个传送时隙分为两个阶段-信令阶段和应答(ACK)阶段。信令阶段被STA用于传送MB-CTS帧/信号/消息，而应答阶段被STA(其最初传送MB-RTS消息/信号/帧)用于发送MB-CTS ACK。图15示出CCP到时隙和阶段的分割。OD等于1的所有STA(其在特定时隙间隔的应答阶段期间侦听到MB-CTSACK)抑制随后时隙间隔中的传送。
当以OD增大顺序分配传送概率时，具有更高OD的STA被赋予更高的优先选择(preference)。这增大了MB-CTS帧/信号/消息的范围和效力(potency)，如同其更可能被多个重叠的AP听到。可以将相同的方案用于解决MB-NCTS传送器之间MB-NCTS时隙的竞争。
对于用于在无线网状网、无线局域网(WLAN)、自组织(ad hoc)网络或者独立的基本服务集(IBSS)中为多播和广播传送预约介质以及分发介质预约信息的站(STA包括站和AP)，也可以使用本发明。本发明可用于站之间的p2p多播。例如在视频会议或其他p2p服务中，站可以使用本发明的方法来接入用于将多播数据传送到其他站的信道。
在另一实施例中，本发明的方法可在IP层中使用。如果在IP层上使用本发明的方法，则MB-RTS/MB-CTS/MB-NCTS/CEL-MB-RTS/CEL-MB-CTS消息中的接收器/目的地地址和传送器/发起者/源地址是IP地址。
现在参照图16，其为本发明的示例性实施方案的框图。由于STA和/或AP(其为特殊STA)可以是传送器、接收器或收发器，因此，使用了示出具有无线电传送器/接收器的无线通信模块的单个框图。即，无线电传送器/接收器可以是传送器、接收器或收发器。本发明包括主机计算系统和通信模块(无线)。主机处理系统可以是通用计算机或专用计算系统。主机计算系统可包括中央处理单元(CPU)、存储器和输入/输出(I/O)接口。无线通信模块可包括MAC和基带处理器、无线电传送器/接收器以及一个或多个天线。天线传送和接收无线电信号。无线电传送器/接收器执行无线电信号处理。MAC和基带处理器对于传送/接收执行MAC控制和数据成帧(data framing)、调制/解调、编码/解码。本发明的至少一个实施例可以实施为主机计算系统或无线通信模块中用于处理数据和控制信号的传送和接收的例程。即，图16的框图可以实施为硬件、软件、固件、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、简化指令集计算机(RSIC)或者其任何组合。进一步，上述的各种流程图和文本中所示的示例性处理可操作地实施在主机处理系统、或无线通信模块、或者主机处理系统和通信模块的组合之中。该框图由此完全使得能够在硬件、软件、固件、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、简化指令集计算机(RSIC)或者其任何组合中实行各种方法/处理。
应当理解，本发明可以以各种形式的硬盘、软件、固件、专用处理器或者其组合中来实施。优选地，将本发明实施为硬件和软件的组合。此外，最好将软件实施为以有形的方式在程序存储设备上具体化的应用程序。该应用程序可以上传至包含任何适当构架的机器，并且由该机器执行。优选地，将该机器实施在具有诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)和(多个)输入/输出(I/O)接口之类的硬件的计算机平台上。该计算机平台还包括操作系统和微指令码。在此描述的各种处理和功能可以是经由操作系统所执行的微指令码的一部分或者应用程序的一部分(或者其组合)。另外，各种其他的外围设备可以连接至计算机平台，如附加的数据存储设备和打印设备。
还要理解，由于附图中描绘的某些构成系统组件和方法步骤最好以软件来实施，因此，系统组件(或处理步骤)之间的实际连接可能依据本发明被编排的方式而不同。考虑在此的教导，本领域技术人员将能够构思本发明的这些和类似的实施方案或配置。

Claims (6)

1.一种用于在无线通信介质中的信道上操作的同时接收多播数字消息的装置，所述装置包含：
接收器，其用于接收来自介质中的信道上的传送器的多播数字消息，所述多播数字消息具有包含以下字段的格式：
指定所述传送器期望预约所述介质的时间段的持续期字段；
指定所述装置的多播介质接入控制(MAC)地址的多播接收器地址字段；
指定所述多播数字消息的传送器的MAC地址的多播传送器地址字段；
指定由所述装置用于发送肯定答复信号的竞争时段中的传送时隙的多播畅通发送时隙数目字段；以及
指定由所述装置用于发送否定答复信号的竞争时段中的传送时隙的多播非畅通发送时隙数目字段；以及
响应接收的多播数字消息，分别利用发送所述肯定答复信号的竞争时段中的所述传送时隙或发送所述否定答复信号的竞争时段中的所述传送时隙来传送畅通发送消息或非畅通发送消息的传送器；以及
当所述信道上没有传送在时间T1和T2之间的时间间隔T中被接收时，重置所述装置的网络分配矢量的处理器，其中所述时间T1发生在包括以下时间间隔的总和的时间：
用于接收所述多播数字消息的时间间隔；
用于传送乘以畅通发送时隙数目的畅通发送消息的时间间隔；
用于传送乘以非畅通发送时隙数目的非畅通发送消息的时间间隔；
用于帧间保护间隔的时间间隔；以及
其中所述时间T2发生在加到等待时间上的所述时间T1。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述多播数字消息包含多播请求发送消息，以便在通信介质中预约时间以接收多播数据。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述多播畅通发送时隙数目字段定义用于响应所述多播数字消息的多个时间间隔。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述多播非畅通发送时隙数目字段定义用于响应所述多播数字消息的多个时间间隔。
5.如权利要求1所述的装置，所述多播数字消息进一步包含帧控制字段，其中所述帧控制字段包含帧类型标识。
6.一种用于在无线通信介质中的信道上操作的同时接收多播数字消息的装置，所述装置包含：
接收器，其用于接收来自所述介质中的信道上的传送器的多播数字消息，所述多播数字消息具有包含以下字段的格式：
指定所述传送器期望预约所述介质的时间段的持续期字段；
指定所述装置的多播介质接入控制(MAC)地址的多播接收器地址字段；
指定所述多播数字消息的传送器的MAC地址的多播传送器地址字段；
指定由所述装置用于发送肯定答复信号的竞争时段中的传送时隙的多播畅通发送时隙数目字段；以及
指定由所述装置用于发送否定答复信号的竞争时段中的传送时隙的多播非畅通发送时隙数目字段；以及
通过利用发送所述肯定答复信号的竞争时段中的所述传送时隙使用在所述信道上传送畅通发送消息的传送器来响应接收的多播数字消息的处理器；以及
其中当所述信道上没有传送在时间T1和T2之间的时间间隔T中被接收时，所述处理器进一步在所述信道上传送取消畅通发送消息，其中所述时间T1发生在包括以下时间间隔的总和的时间：
用于接收所述多播数字消息的时间间隔；
用于传送乘以畅通发送时隙数目的畅通发送消息的时间间隔；
用于传送乘以非畅通发送时隙数目的非畅通发送消息的时间间隔；
用于帧间保护间隔的时间间隔；以及
其中所述时间T2发生在加到等待时间上的所述时间T1。
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