CN102165834B - 用于具有不同能力的设备的使用轮询的指导的信标设置 - Google Patents

Abstract

一种用于在无线个人区域网络（WPAN）中的不同类型的设备之间在超帧结构（100，310，320，330，340）中进行指导的信标设置的方法和系统。第一类型设备指导第二类型设备在第一类型设备的信标组中传输信标（345，346），并且通知所述第二类型设备的时隙预留（314）。所述方法包括：在每个超帧中做出时间周期的分布式预留协议（DRP）预留（314）；选择两个连续的信标时隙（325，326）并且将所述两个连续的信标时隙（325，326）指示为被占据；向所述第二类型设备通告所预留的时间周期（327）中的两个被占据的连续的信标时隙的定时；由所述第二类型设备在所预留的时间周期中传输响应（338）；以及由所述第二类型设备在两个被占据的连续的信标时隙中传输两个信标（345，346）。

Description

用于具有不同能力的设备的使用轮询的指导的信标设置

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年9月25日提交的美国临时申请第61/099,919号的权益。

技术领域

本发明总地涉及网络中的信标设置（beaconing），更具体地涉及一种用于对于具有不同能力的设备的使用轮询的指导的信标设置的方法和设备。

背景技术

由Ecma International开发的ECMA-387是用于针对短距离通信的60 GHz PHY（物理层）以及MAC（介质访问控制）的标准。该标准提供用于大速率（bulk rate）传送以及多媒体流传输两者的高速率WPAN（无线个人区域网络）传输。

在ECMA-387规范中，指定了具有不同能力的三种类型的设备。

类型A设备提供10米范围LOS/NLOS（视线/非视线）多径环境中的视频流传输和WPAN应用。其使用高增益可训练天线。类型A设备被视为“高端”-高性能设备。

类型B设备利用非可训练天线提供较短距离（1-3米）点对点LOS链路上的视频和数据应用。类型B设备被视为“经济”设备，并且在范围和NLOS性能之间折衷，以利于低成本实现和低功耗。

类型C设备利用非可训练天线并且在没有QoS（服务质量）保证的情况下支持小于1米范围的点对点LOS链路上的仅数据的应用。类型C设备被视为“底端”设备，其提供更简单的实现、最低的成本以及最低的功耗。

在ECMA-387 MAC规范中，分布式预留协议（DRP）用于数据传输。所有类型的设备使用超帧结构。在超帧结构中，包含信标周期（BP）以及随后的数据周期的周期性时间间隔用于在设备之间协调帧传输。设备可以为数据传输预留时隙。如图1所示，每个超帧100以信标周期开始，所述信标周期具有最大长度的信标时隙（nMaxBPLength）。每个信标时隙的长度由信标时隙长度（BeaconSlotLength）指定。BP中的信标时隙101按次序编号，以零开始。BP的第一组（数目=SignalSlotCount）信标时隙被称作信令时隙102，并被用于扩展相邻设备的BP长度。图1示出了一些信标时隙被由一些设备（DEV 1、DEV 3、DEV 5、DEV 8以及DEV 9）发送的信标占据。在基于DRP的数据传输中，在每个超帧中，主动模式设备在BP中传输信标，并且在由其BP长度指定的所有信标时隙中监听其相邻的信标。当在信标时隙中进行传输时，设备在该信标时隙的开始在介质上开始传输帧。设备以信标传输速率（BeaconTransmitRate）传输信标。每种类型的设备使用特定于其类型的PHY模式来传输其信标。在超帧结构中的BP中发送的这些信标被称作数据信标，因为这些数据信标的目的是通知DRP基于预留的数据传输。

为了使信标协议适当地工作，在信标周期中发送的信标帧以相同的PHY模式传输。因此，如果存在不同类型的设备，则它们需要能够使用它们共用的传输模式。

类型A设备使用模式A0来传输和接收它们的信标帧；类型B设备使用模式B0来传输和接收它们的信标帧；以及类型C设备在模式C0模式下传输它们的信标。另外，信标协议自身可能太复杂，以至于低端类型的设备不能执行。

发明内容

根据本发明的一个实施例，类型B设备被指导在类型A设备的信标组中发送其信标，其中其预留由类型A信标组中的设备通知并因此被兑现。

使用此方法，类型B/C设备避免了接收模式A0传输以及执行信标协议的整体的复杂性。另外，类型B/C设备的预留被类型A信标组中的其它设备兑现。而且，该方法还提供主设备与从设备之间的时间同步。使用此方法，以较小的复杂性实现了不同类型设备之间的互操作性。

被视为本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求书中被具体地指出并且明确地要求保护。本发明的上述和其它特征和优点将从结合附图进行的以下详细描述中显而易见。

附图说明

图1图示了类型A或类型B设备的超帧结构的实例。

图2图示了类型C主-从周期的实例。

图3A-3D图示了类型A-B主-从对的握手程序。

具体实施方式

重要的是：注意到本发明所公开的实施例仅为这里的创新教导的许多有利的用途的示例。一般而言，本申请的说明书中进行的陈述并不必然限制各个要求保护的发明中的任一个。此外，一些陈述可以应用于一些发明特征，而不可以应用于其它的发明特征。一般而言，除非另外指出，单个元件不失一般性地可以是多个元件，反之亦然。在附图中，相似的标号在几个视图中指相似的部分。

互操作性

在本发明的实施例中，使用主-从操作来实现不同类型的设备之间的互操作性。在主-从操作中，第一设备充当主设备（发起轮询），而第二设备充当从设备（响应轮询询问）。主-从对（MSPr）使用初始信道选择过程来选择信道以交换物理层服务数据单元（PSDU），随后主设备开始在信道中传输状态设置为“准备好”的模式A0或模式B0信标。在从模式下操作的类型B或类型C设备根据由主设备传输的轮询帧获得用于与其主设备进行通信的所有定时。

存在三种主-从对：类型A-B MSPr、类型A-C MSPr以及类型B-C MSPr。

类型A-B MSPr

根据本发明的一个实施例，类型B设备被类型A设备指导以在类型A设备的信标组中发送其信标，其中其预留由信标组中的设备通知并且因此被兑现。信标组由一组设备组成，设备从该组设备中接收标识与该设备相同的信标周期开始时间（BPST）的信标。

图3A-3D图示了指导的信标设置程序。如图3A所示，在第一超帧310中，类型A主设备（DEV 1）在信标周期311期间在信道中传输模式A0信标。通过在其信标313中包括DRP IE（信息元素），类型A主设备做出类型“私有”的DRP预留，以在每个超帧中传输B轮询帧。数据周期312内的周期314被类型A设备预留。如图3B所示，在第二超帧320中，类型A设备传输信标323，并且选择信标周期321内的两个连续的信标时隙325、326，以便其类型B从设备发送其双信标。类型A设备在其所预留的周期324中发送的B轮询帧327中指示所选择的信标时隙的定时。在其信标323中，类型A设备还在其信标周期占据信息元素（BPOIE）中指示所占据的、被选择用于类型B从设备的两个信标时隙325、326。

类型B从设备在其切换到所选择的信道以与其主设备交换MAC协议数据单元（MPDU）之后不传输任何帧，直到其从类型A主设备接收到B轮询帧为止。如图3C所示，在类型B设备接收到B轮询帧之后，其在第N个超帧330中的所预留的周期334期间传输响应338。类型B设备在接收到B轮询帧337之后在等于短帧间间隔（SIFS）的时间内发送B响应帧。如图3D所示，类型B设备在N+1超帧340的信标周期341期间，在所接收的B轮询帧中指示的时刻传输双信标345、346。在双信标345、346中，两个信标中的一个是模式A0信标，另一个是模式B0信标。

类型B设备被指导在类型A设备的信标组中发送其信标，其中其预留由所述信标组中的设备通知并因此被兑现。

类型A-C MSPr以及类型B-C MSPr

类型A-C MSPr以及类型B-C MSPr程序类似，并且将在这里一起讨论。

在本发明的优选实施例中，在开始在信道中传输状态设置为“准备好”的模式A0或模式B0信标之后，类型A或B主设备做出类型“私有”的DRP预留，以在信道中传输类型C轮询帧。

类型C设备在其切换到所选择的信道之后不传输任何帧，直到其从主设备接收到类型C轮询帧为止。类型C设备遵循图2所图示的规则来发送类型C响应并且与其主设备交换MPDU。图2示出了主从周期200，其包含轮询帧时隙201、轮询响应时隙202、命令交换周期203、包括主到从的信道时间204以及从到主的信道时间205的数据交换周期。轮询帧时隙被主设备用来传输类型C轮询帧。轮询响应时隙被从设备用来确认接收到由其相关联的主设备发送的轮询帧。命令交换周期是主设备和从设备可以使用基于争用的访问机制来发送命令和数据帧的时间周期。数据交换周期是主设备和从设备可以预留时隙以发送数据而无争用的时间周期。

握手程序类似于上面类型A-B MSPr部分中例示的握手程序，例外是类型C设备在信标组的信标周期中不发送双信标。类型C设备遵循图2所图示的规则，来如上所述地发送类型C响应并且与其主设备交换MPDU。

本发明例如可以在无线坞站、无线快速同步/下载、无线HDMI以及无线USB中使用。

上面的详细描述已经阐明了本发明可以采用的许多形式中的几个。上面的详细描述意在被理解为本发明可以采取的所选择的形式的例示，而不是理解为对于本发明的定义的限制。仅权利要求书（包括所有的等效物）意在限定本发明的范围。

最优选地，将本发明的原理实施为硬件、固件和软件的任意组合。而且，所述软件优选地被实施为确实包含在程序存储单元或者计算机可读介质上的应用程序。所述应用程序可被上载到包括任何合适结构的机器，并由其执行。优选地，所述机器在具有诸如一个或多个中央处理单元（“CPU”）、存储器、以及输入/输出接口的硬件的计算机平台上被实施。所述计算机平台也可包括操作系统和微指令代码。这里所描述的各种处理和功能可以是可由CPU执行的微指令代码的部分、或应用程序的部分、或它们的任意组合，无论这样的计算机或者处理器是否被明确示出。另外，诸如附加数据存储单元和打印单元之类的各种其它的外设单元可以与计算机平台连接。

Claims (12)

1.一种用于在无线个人区域网络（WPAN）中的不同类型的设备之间在超帧结构（100, 310, 320, 330, 340）中设置信标的方法，所述方法包括：

由第一类型设备预留所述第一类型设备的信标周期内的信标时隙（325, 326），以便由第二类型设备在所预留的信标时隙中传输信标（345, 346），其中所述第一类型设备和所述第二类型设备中的每一个使用不同的物理（PHY）模式传输信标，以及

由所述第一类型设备通知至少所述第二类型设备在超帧结构中的信标时隙预留（313），以使得所述第二类型设备能够在第一类型设备的信标组中传输信标。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

在每个超帧中做出时间周期的分布式预留协议（DRP）预留（314）；

选择两个连续的信标时隙（325, 326）并且将所述两个连续的信标时隙（325, 326）指示为被占据；

向所述第二类型设备通告超帧结构的数据周期中所预留的时间周期（327）中的两个被占据的连续的信标时隙的定时；

由所述第二类型设备在所预留的时间周期中向所述第一类型设备传输响应（338）；以及

由所述第二类型设备在两个被占据的连续的信标时隙中传输两个信标（345, 346）。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述DRP预留（314）通过由所述第一类型设备传输的第一信标（313）的DRP信息元素做出。

4.如权利要求2所述的方法，其中将所述两个连续的信标时隙（325, 326）指示为被占据包括在由所述第一类型设备传输的信标（323）的信标周期占据信息元素（BPOIE）中。

5.如权利要求2所述的方法，其中通过由所述第一类型设备传输的轮询帧（327）向所述第二类型设备通告两个被占据的连续的信标时隙（325, 326）的定时。

6.如权利要求2所述的方法，其中基于在ECMA-387规范中定义的各类型设备，所述第二类型设备是不同于所述第一类型设备的类型设备。

7.一种无线个人区域网络（WPAN）中的通信系统，包括：

第一类型设备，被配置为传输和接收信标帧（101）；以及

不同于所述第一类型设备的第二类型设备，其被配置为传输和接收信标帧（101），其中所述第一类型设备和所述第二类型设备中的每一个使用不同的物理（PHY）模式传输信标，并且其中

所述第一类型设备预留所述第一类型设备的信标周期内的信标时隙（325, 326），以便由第二类型设备在所预留的信标时隙中传输信标（345, 346），

所述第一类型设备通知至少所述第二类型设备在超帧结构（100, 310, 320, 330, 340）中的信标时隙预留（314），以使得所述第二类型设备能够在第一类型设备的信标组中传输信标。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述第一类型设备被配置为：

在每个超帧中做出时间周期的分布式预留协议（DRP）预留（314）；

选择两个连续的信标时隙（325, 326）并且将所述两个连续的信标时隙（325, 326）指示为被占据；并且

向所述第二类型设备通告超帧结构的数据周期中所预留的时间周期（327）中的两个被占据的连续的信标时隙的定时；

并且其中所述第二类型设备被配置为：

在所预留的时间周期中向所述第一类型设备传输响应（338）；并且

在两个被占据的连续的信标时隙中传输两个信标（345, 346）。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述DRP预留（314）通过由所述第一类型设备传输的第一信标（313）的DRP信息元素做出。

10. 如权利要求8所述的系统，其中将所述两个连续的信标时隙（325, 326）指示为被占据是在由所述第一类型设备传输的信标（323）的信标周期占据信息元素（BPOIE）中指示的。

11.如权利要求8所述的系统，其中通过由所述第一类型设备传输的轮询帧（327）向所述第二类型设备通告两个被占据的连续的信标时隙（325, 326）的定时。

12.如权利要求8所述的系统，其中基于在ECMA-387规范中定义的各类型设备，所述第二类型设备是不同于所述第一类型设备的类型设备。

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