CN102349348B - 用于使用分配向量控制网格网络中的介质访问的方法以及执行这种方法的站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制网格网络中的介质访问的方法，其包括以下步骤：网络中的站接收网络分配向量（NAV）设置帧，其指示所述站不能访问介质的时间周期；所述站基于所接收的设置帧来设置网络分配向量到期计时器；所述站检测由网络中的两个其它的站做出的至少一个预留，基于所检测的预留的持续时间来设置相应的预留分配向量（RAV）到期计时器，并且将所述两个站的身份存储为预留的所有者；所述站将NAV到期计时器更新为所有所设置的相应的RAV到期计时器以及NAV设置帧的NAV到期时间中最新的。

Description

用于使用分配向量控制网格网络中的介质访问的方法以及执行这种方法的站

技术领域

本发明涉及一种用于避免无线通信网络中的预留的冲突的方法。 

本发明例如与网格网络有关。 

背景技术

在作为集中式网络的无线局域网的标准基础结构中，所有的客户站都在充当主站的接入点的范围内，并且附接到该接入点。然而，在网格网络中，并非所有的站都在彼此的侦听范围内，即无线电网格包括许多隐藏的终端。因此，在这种网络中，存在看到干扰正在进行的传输的风险。由此，在标准基础结构网络中使用的数据传输方法结果在网格网络中无效。 

为了补救此问题，在IEEE 802.11中提出了使用网络分配向量（NAV）来在另一传输已经在进行时禁止站的介质访问。通过数据传输或者管理帧传输来设置和重置NAV。然而，已经注意到：此NAV机制在多个同时的预留待决时并不适合。基于包括五个站A、B、C、D和E的示例网络来详细说明此缺陷。站C使用NAV来禁止介质访问。站A和B几乎没有数据要传送，站E是在D和E的预留中的所有者。由于站A和站B几乎没有数据要传送，因此它们可以缩短它们的传输。然而，现有的用于缩短传输的机制重置NAV，因此站C不再被阻止，并且可以访问介质。然而，这样做干扰了正在进行的从D到E的传输，所述传输将被C所做的任何传输尝试破坏。 

为了避免这种干扰，显然可以使得NAV固定，以使得其不能被重置。利用此解决方案，任何依从的站在任何预留周期一开始就设置其NAV，并且进入睡眠模式，直到预留周期的结束为止，或者在存在多个连续的预留的情况下进入睡眠模式直到最后的预留周期的结束为止。然而，这具有第二个缺点：如果预留了介质的站没有任何数据要传送，则可能浪费许多的通信时间（airtime）。 

发明内容

本发明的一个目的是提出一种用于控制网格网络中的介质访问的方法，其克服上述缺点中的至少一个。 

更确切地说，本发明的一个目的是提出一种避免网格网络中多个重叠的预留的冲突的方法。 

本发明的另一个目的是提出一种在通信时间利用方面提供良好的性能的方法。 

本发明的又一个目的是提出一种可以与用于在网格网络中通信的现有的标准方法（诸如预留方法或者网络管理）组合的方法。 

为此目的，本发明提供了一种用于控制网格网络中的介质访问的方法，包括以下步骤： 

- 网络中的站接收网络分配向量（NAV）设置帧，其指示该站不能访问介质的时间周期，

- 所述站基于所接收的设置帧来设置网络分配向量到期计时器，

- 所述站检测由网络中的两个其它的站做出的至少一个预留，基于所检测的预留的持续时间来设置相应的预留分配向量（RAV）到期计时器，并且将所述两个站的身份存储为预留的所有者，

- 所述站将NAV到期计时器更新为所有所设置的相应的RAV到期计时器以及NAV设置帧的NAV到期时间中最新的。

在这种方法中，NAV仍确定是否允许对于介质的访问。然而，NAV现在通过考虑RAV来设置，并且被定义为使得仅在未设置NAV、也未设置任何RAV时允许对于介质的访问。在本发明的含义内，当在站中设置对应的NAV到期计时器或者RAV到期计时器时，NAV或者RAV被称为被设置。在所有的描述中，诸如NAV（相应的RAV）、NAV到期计时器（相应的RAV到期计时器）、NAV计数器（相应的RAV计数器）之类的表述将以相同的含义来理解，即，理解为站中存储的、被减少以确定RAV或者NAV的结束的值。 

本方法由此避免了预留中的任何冲突，因为仅在所有建立的预留已经结束时站才能访问介质。然而，为了节省通信时间，这可能是有用的：如果预留被缩短，则站可以访问介质。有鉴于此，本发明在已经在站中设置了至少一个RAV的实施例中包括以下步骤： 

- 在接收到另一个NAV设置帧时，确定帧的始发者，

- 如果始发者是对应于所设置的RAV之一的预留的所有者，则使对应的RAV适配于所接收的NAV设置帧，以及

- 相应地更新NAV到期计时器。

在特定实施例中，NAV设置帧指示RAV的释放，并且RAV到期计时器被由此设置为0。 

相应地，当预留被缩短时，由预留拥有者发送NAV设置帧。此帧在站处被接收，该站于是更新RAV。随后，NAV被更新，以便考虑此变化。由此，此方法允许通话时间节省，同时仍确保冲突避免。 

然而，如果在站中存在若干个RAV，则与操纵所有RAV计时器相关联的开销可能很大。由此，在一些实施例中，根据本发明的方法包括以下步骤：确定在站中设置的RAV计时器的数目，并且仅在RAV计时器的数目严格小于预定数目（例如2个）的情况下才将RAV适配于所接收的NAV。即使此特征减少了在预留被缩短时站的介质访问的可能性，对应的RAV计时器以及因此NAV计时器未被更新，然而，其也允许减少该解决方案的复杂程度。 

本发明的另一个目的涉及一种适于在无线通信网络中设置的站，所述无线通信网络包括至少两个其它的站，所述站包括： 

- 用于接收NAV设置帧的装置，

- 用于在接收到NAV设置帧时设置NAV到期计时器的装置，

- 用于检测由所述两个其它的站做出的预留并且用于基于预留持续时间来设置RAV到期计时器的装置，

- 用于将NAV到期计时器更新为所有所设置的相应的RAV到期计时器和NAV设置帧的NAV到期时间中最新的一个的装置。

在另一个实施例中，所述站包括所设置的RAV，并且还包括： 

- 用于在接收到NAV设置帧时确定帧的始发者的装置，

- 用于比较帧的始发者与RAV的所有者的装置，

- 用于在始发者是对应于所设置的RAV之一的预留的所有者的情况下使对应的RAV适配于所接收的NAV设置帧的装置，以及

- 用于相应地更新NAV到期计时器的装置。

本发明的这些和其它方面将根据下文描述的实施例而显而易见，并且将参照所述实施例来进行阐述。 

附图说明

现在将参照附图以示例的方式更详细地描述本发明，其中： 

- 图1是示出根据本发明的方法的操作的框图，

- 图2是示出根据本发明的方法的示例实施例的框图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于控制网格网络中的介质访问的方法。在此方法中，我们提出通过引入多个预留分配向量（RAV）来改进现有的执行网络分配向量（NAV）的机制。与NAV相反，RAV与一个特定的预留相关联。由此，对应的预留一开始，RAV就在站中被设置，并且针对预留的持续时间初始化。实际上，RAV被实现为计数器或者计时器，其随着时间的逝去而倒计数，并且在其达到0时到期。预留开始和持续时间在预留设置之后被预留所有者公告，并且被相邻的站所知。 

然而，如之前解释的，本发明使得：为了允许通信时间节省，RAV可以在预留的过程中被更新。此示例实施例现在将结合图1来详细描述。 

假定具有一个所设置的RAV的站接收NAV设置帧（“Rx NAV”）。NAV设置帧例如是具有持续时间/ID组的数据帧、请求发送/准许发送（RTS-CTS）交换、或者例如CF结束帧。在接收到该帧时，站首先检查（“CHECK”）设置帧是来自对应于所设置的RAV的预留的发起者还是应答者。在本发明的含义内，预留发起者是在做出了预留之后发起传输的站，预留应答者是在所述预留周期期间接收所述数据传输的站。在本说明书中，预留发起者和预留应答者两者都被指定为预留所有者。如果NAV设置帧不是来自预留的发起者或者应答者中的任一个，则不执行动作。相反，如果设置帧来自预留的所有者或者应答者，则对于此预留调节RAV（“RAV ADJUST”）。这种调节可以包括将RAV设置为到期，这意味着将RAV到期计时器或者计数器设置为0。这种调节还可以包括将RAV设置为预期的传输的当前估计的持续时间，这意味着将RAV到期计时器从所预留的时间周期减少到此估计的持续时间。 

然而，由于在本发明中NAV计时器通过考虑RAV而设置，因此该方法使得也使用RAV和所述帧对NAV进行调节（“NAV ADJUST”）。如之前所述，NAV到期计时器被设置为所有所设置的RAV到期计时器和当前NAV的最大值。 

实际上，在根据本发明的方法中，可以在以下的三种特定的场合中调节站中设置的RAV： 

- 在接收到NAV设置帧时，如刚才描述的，

- 在设置了新的RAV时，以及

- 在RAV到期时。

当在前两种情况下调节了RAV之后，由站来调节NAV到期计时器。在第三种情况下，由于在NAV中已经考虑了RAV的正常到期，所以这不是必需的。 

如之前所述的，根据本发明的方法高度有利之处在于：其可以与现有的机制组合使用。我们现在将结合图2描述在与RTS-CTS机制一起使用时的本发明的实施例，其允许在可能时缩短预留周期。 

RTS-CTS机制如下地操作： 

- 希望传送数据的源站向预期的目的地站发出请求发送（RTS）帧，

- 目的地站以准许发送（CTS）帧来应答，

- 在接收到CTS时，源站传送数据，并且目的地以ACK应答。

RTS-CTS帧在本发明的实施例中用于重置RAV。除了此方面之外，RTS-CTS可被用于使帧交换对于变化的信道条件更具鲁棒性。实际上，RTS-CTS帧交换于是也用作测试帧交换，以便确定信道条件对于成功的帧交换来说是否足够。如果结果不是这种情况，则仅丢失小的测试帧，而不是更长的数据帧。此交换还可以用于为传统的没有实现预留方法的站增加鲁棒性。实际上，任何这种传统站都未意识到预留，并且可能潜在地开始干扰的传输。RTS-CTS也立即为所有的传统站预留介质。 

由此，在图2中所示的实施例中，当预留周期开始（“START”）时，站首先检查是否超出了预定特性限制。那些特性限制为： 

- 传统站限制（“传统检查”），

- 错误历史限制（“错误检查”），以及

- 帧大小限制（“大小检查”）。

如果均未超出这些值，则该方法继续确定NAV设置值（“NAV DET 1”）的步骤。一旦确定了这些值，则站例如经由数据确认消息或者经由数据CF轮询来发起传输（“Tx”）。 

相反，如果超出了特性限制之一，则该方法还确定NAV设置值（“NAV DET 2”）。然后，站经由RTS-CTS交换（“RTS-CTS”）来发起数据传送，如之前所描述的。 

现在返回图1所示的方法，已经注意到：与操纵多个RAV计数器相关联的开销可能很大。当在“NAV Rx”中接收NAV设置帧时尤其如此。实际上，必须快速地实现重置RAV和更新NAV的决定，以便允许重新使用介质。有鉴于此，可以如下地实现该方法的简化：当仅有有限数目的RAV被设置时，站进入图1的RAV决定图。在优选实施例中，此有限数目等于2。由此，如果活动RAV的数目超出此限制，则站进入睡眠模式，直到最后的RAV结束为止；如果所设置的RAV的数目等于或者低于此限制，则站遵循决定图。 

此外，在本发明的替代实施例中，站可以决定主动操纵RAV计数器。基于历史和通信需要来做出这种决定。实际上，如果通信需要较高并且特定预留通常被缩短，则主动监听介质以便更容易地检测预留缩短是有用的，从而使得能够实现最优的介质访问。相反，如果通信需要较低，或者预留在之前的场合尚未被缩短过，则主动监听介质以便使得能够实现最优的介质访问不一定是有用的，并且作为替代，站可以进入睡眠。 

本发明更加尤其专用于符合IEEE 802.11标准的网格网络。更确切地说，本发明高度有利之处在于：其可以与所有现有的管理协议、预留协议或者在802.11族中定义的任何其它的协议相组合地使用。 

然而，应注意：本发明不限于网格网络，而是可用于任何无线通信网络。 

在本说明书和权利要求书中，元件之前的词语“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。另外，词语“包括”不排除存在除了所列出的元件或步骤之外的其它的元件或步骤。 

在权利要求中在括号中包括参考标号意在帮助理解，而不意在限制。 

根据阅读本公开，其他修改将对于本领域技术人员来说是明显的。这种修改可以包含无线通信领域中已知、并且可以替代这里已经描述的特征来使用或者与这里已经描述的特征一起使用的其他特征。 

Claims (9)

1.一种用于控制网格网络中的介质访问的方法，包括以下步骤：

- 网络中的站接收网络分配向量NAV设置帧，其指示所述站不能访问介质的时间周期，

- 所述站基于所接收的设置帧来设置网络分配向量到期计时器，

- 所述站检测由网络中的两个其它的站做出的至少一个预留，基于所检测的预留的持续时间来设置相应的预留分配向量RAV到期计时器，并且将所述两个站的身份存储为所述预留的所有者，

- 所述站将NAV到期计时器更新为所有所设置的相应的RAV到期计时器以及NAV设置帧的NAV到期时间中最新的。

2.如权利要求1所述的方法，包括在已经包括至少一个RAV的站中的以下步骤：

- 在接收到另一个NAV设置帧时，确定该帧的始发者，

- 如果始发者是对应于所设置的RAV之一的预留的所有者，则使对应的RAV适配于所接收的NAV设置帧，以及

- 相应地更新NAV到期计时器。

3.如权利要求2所述的方法，其中NAV设置帧指示预留的释放，并且RAV到期计时器被由此设置为0。

4.如权利要求2或3所述的方法，包括以下步骤：确定在站中设置的RAV计时器的数目，并且仅在RAV计时器的数目小于预定数目的情况下才将RAV适配于所接收的NAV。

5.如权利要求4所述的方法，其中预定数目等于2。

6.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，包括以下步骤：

在接收到NAV设置帧时：

- 所述站确定是否超出了以下限制之一：传统站限制、错误历史限制、帧大小限制，

- 如果没有超出任何限制，则所述站确定NAV设置值，并且发起传输，

- 如果超出了限制，则所述站确定NAV设置值，并且经由请求发送/准许发送（RTS-CTS）帧发起数据传送。

7.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，包括以下步骤：所述站主动监听介质，以便检测所述至少一个预留是否已经被缩短。

8.一种适于在无线通信网络中设置的站，所述无线通信网络包括至少两个其它的站，所述站包括：

- 用于接收网络分配向量NAV设置帧的装置，

- 用于在接收到NAV设置帧时设置NAV到期计时器的装置，

- 用于检测由所述两个其它的站做出的预留并且用于基于预留持续时间来设置预留分配向量RAV到期计时器的装置，

- 用于将NAV到期计时器更新为所有所设置的相应的RAV到期计时器和当前NAV到期时间中最新的一个的装置。

9.如权利要求8所述的站，包括至少一个所设置的RAV，并且还包括：

- 用于在接收到NAV设置帧时确定帧的始发者的装置，

- 用于比较帧的始发者与RAV的所有者的装置，

- 用于在始发者是对应于所设置的RAV之一的预留的所有者的情况下使对应的RAV适配于所接收的NAV设置帧的装置，以及

- 用于相应地更新NAV到期计时器的装置。