CN102461323A - 在ieee 802.11无线局域网中的通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是在IEEE 802.11无线LAN环境中的通信方法。根据本发明，在IEEE 802.11无线LAN环境的站中的该通信方法包括以下步骤：如果在站中生成将另一站确定为目的地的业务，那么与该另一站协商以便直接建立到第二信道的链路，该第二信道是除用来与接入点(AP)通信的基本服务集(BSS)信道之外的无线信道；如果协商成功，则直接建立到第二信道的链路，将站的操作信道从BSS信道切换到第二信道；以及通过第二信道向该另一站传输生成的业务的数据。上面描述的本发明方法使通信能够在站和AP之间进行，以及能够在IEEE 802.11无线LAN环境中使用多信道在站之间直接建立链路。

Description

在IEEE 802.11无线局域网中的通信方法
技术领域
本发明涉及IEEE 802.11WLAN，更具体地，涉及在IEEE 802.11WLAN环境中的站间通信方法和WLAN站。
背景技术
随着通信技术的发展，各种无线通信的方法被使用，以克服在通信时总是需要线缆的有线通信的不便。在这些无线通信方法中，基于WLAN的IEEE(电气和电子工程师协会)802.11近来引人注目。
假如属于BSS的所有站建立有单信道(BSS信道)以便与IEEE标准[IEEE 802.11WG，Part 11 Wireless LAN MAC and PHY specification，IEEEstandard，Aug 1999.]的接入点(AP)通信，从基站(STA)生成的所有业务经由AP传输到目的地。在本文中，基本服务集(BSS)指通过任何一个信道通信的一组站，并且WLAN可在一个BSS单元中执行通信。站，作为一个BSS的成员，指可执行无线通信的设备。在IEEE 802.11标准中，站间距离相互充分接近，但在在BSS中生成站间业务的情况，执行从传输站到AP和从AP到接收站的两次传输，使得无线信道资源被消耗两次。
为克服低效和直接执行BSS内站间业务传输，IEEE 802.11e标准[IEEE 802.11e WG，Part 11：IEEE Standard for Information technologyTelecommunications and information exchange between systems Local andmetropolitan area networks Specific requirements Part 11：Wireless LANMedium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)specificationsAmendment 8：Medium Access Control(MAC)Quality of ServiceEnhancements.]定义直接链路建立。本文中定义的DLS(是QAP(允许QoS的AP)的对象)设置站间直接链路呼叫建立，然后直接在两个站之间传输和接收在预定时间生成的业务，由此提高两倍无线信道资源的效率。
然而，在IEEE 802.11e中定义的DLS需要向AP添加新功能，使得需要替代现有分布式AP。这在市场中是不受欢迎的。因此，在该标准设立若干年之后，WLAN器材制造商还没有使用该DLS。因此，除根据相关技术使用QAP设置站间直接链路的方法之外，已经提出了允许最终基站设置直接链路的方法。一个方法，本发明人的现有研究，是iDLS[H.Yoon，JW Kim and R Hsieh，“iDLS Inter-BSS direct link setup in IEEE 802.11WLANs”，Communications and Information Technologies，2007 ISCIT‘07International Symposium on，vol.，no.，pp.1015-1020，17-19 Oct.2007.]。
发明内容
[技术问题]
本发明旨在提供在IEEE 802.11WLAN环境中使用多信道的站间通信方法。
进一步地，本发明旨在提供能够在IEEE 802.11WLAN环境中使用多信道在站和AP之间通信并设置站间直接链路的直接链路建立方法和WLAN站。
另外，本发明旨在提供IEEE 802.11WLAN环境中的组播方法。
[技术解决方案]
本发明的示例性实施方式提供了一种在IEEE 802.11WLAN环境中设置直接链路的方法，包括：(a)当在站中生成去往另一站的业务时，与另一站进行通过无线信道、除用来与接入点(AP)通信的基本服务集(BSS)信道之外的第二信道设置直接链路的协商；(b)当通过第二信道设置直接链路的协商成功时，根据协商执行结果，将所述站的操作信道从BSS信道切换到第二信道；以及(c)通过第二信道将生成的业务的数据传输到所述另一站。
步骤(a)可包括：经由AP向所述另一站传输包括关于第二信道的信息的直接链路建立请求；以及当经由AP从所述另一站接收到直接链路建立响应时，经由AP向所述另一站传输ACK。
该方法可进一步包括如果通过BSS信道设置直接链路的协商成功，则根据该协商执行结果，经由BSS信道向所述另一站传输生成的业务的数据。
该方法可进一步包括：(d)在步骤(c)之后，当在所述站中生成去往AP的业务时，从所述另一站解除直接链路建立；(e)使基站的操作信道从第二信道切换到BSS信道；以及(f)通过BSS信道向AP传输生成的业务的数据。
步骤(d)可包括：向所述另一站传输直接链路解除请求；以及从另一站接收ACK。
该方法可进一步包括在步骤(e)之后，在从所述数据最终被传输到所述AP和从所述AP接收的时间起没有间隔(lapse)所述预定时间的时刻生成了去往所述另一站的所述业务的情况下，与所述另一站进行通过所述BSS信道设置所述直接链路的协商。
该方法可进一步包括：在步骤(e)之后，当从数据最终被传输到AP和从AP接收的时间起间隔所述预定时间后生成了去往另一站的业务时，与所述另一站进行为通过所述第二信道设置直接链路的协商。
本发明的另一示例性实施方式提供在IEEE 802.11WLAN环境中设置直接链路的方法，包括：(a)当在第一站或第二站中生成去往另一站的业务时，第一站和第二站进行通过无线信道、除用于与接入点(AP)通信的第一站和第二站的基本服务集(BSS)信道之外的第二信道设置直接链路的协商；(b)当通过第二信道设置直接链路的协商成功时，根据协商执行结果第一站和第二站将操作信道从BSS信道切换到第二信道；以及(c)第一站或所述第二站通过第二信道将生成的业务的数据传输到另一站。
该方法可进一步包括：(d)在步骤(c)之后，当在第一站或第二站中生成去往AP的业务时，第一站和第二站解除直接链路建立；(e)通过第一站和第二站中生成去往所述AP的业务的站将所述操作信道从第二信道切换到BSS信道；以及(f)允许生成去往所述AP的业务的站通过BSS信道向AP传输生成的业务数据。
该方法可进一步包括在步骤(e)之后，在从数据最终被传输到AP和从AP接收的时间起没有间隔预定时间的时刻在生成去往AP的业务的站中生成去往另一站的业务的情况下，与另一站进行仅通过BSS信道设置直接链路协商。
该方法可进一步包括在步骤(e)之后，当在从数据最终被传输到AP和从AP接收的时间起间隔预定时间后在生成去往AP的业务的站中生成了去往另一站的所述业务时，与另一站进行通过第二信道设置直接链路的协商。
[有利效果]
根据本发明的示例性实施方式，可在IEEE 802.11WLAN环境中使用多信道，从而在站和AP之间通信、在站之间设立直接链路并执行组播。
附图说明
图1和图2是根据本发明示例性实施方式的无线网络系统的概念图。
图3是示出在图2的WLAN系统中传输数据的耦合过程的操作程序图。
图4和图5是直接链路建立的程序流程图。
图6是描述在iDLS中设置站间直接链路的操作的参考图。
图7是通过根据iDLS或根据相关技术的DLS的直接链路建立方法描述无线信道资源的效率的参考图。
图8是描述在使用除BSS信道之外的其它信道设置直接链路时，进一步提高无线信道资源使用效率的概念的参考图。
图9是示出根据本发明示例性实施方式的IEEE 802.11WLAN环境的站结构的图示。
图10是根据在如图7中示出的WLAN环境中的DLS或iDLS示出在站和AP之间或者在站之间信号流的图示。
图11是示出根据在如图8中示出的WLAN环境中的本发明示例性实施方式的在站和AP之间或者在站之间信号流的图示。
图12是示出根据本发明示例性实施方式的在IEEE 802.11WLAN环境中设置直接链路的方法流程图的图示。
图13是示出从S710到S740可在两个站和AP中生成的信号流的例子的图示。
图14是示出根据本发明示例性实施方式的可通过直接链路建立方法在BSS中生成的信号流的例子的图示。
图15是示出根据本发明示例性实施方式的通过直接链路建立方法在每个信道中设置直接链路以及根据T-staying时间占据其中的形状的例子的图示。
图16是示出根据本发明示例性实施方式的PMC终端的图示。
图17是示出根据本发明示例性实施方式的组播会话的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。首先，应当注意在每幅图的元素的给定参考号中，相似参考号指代相似元素，即使相似元素在不同附图中示出。在描述本发明中，由于众所周知的功能或构造会模糊本发明的理解，因此其不详细描述。
图1和图2是根据本发明示例性实施方式的无线网络系统的原理图。图1和图2的相似组件通过相似参考号表示。
参考图1，无线网络系统，例如WLAN系统10，包括多个站或终端12、接入点或无线基站14，以及骨干网或分布式系统16。
多个基站14配置有WLAN网络接口卡，从而基于IEEE 802.11标准执行物理层或MAC层的操作。在图1中示出的WLAN系统10中，多个站12与AP14耦合从而传输数据帧。
接入点14执行中继从单个站传输到其它站的帧的有线和无线互通桥接功能。接入点14执行与以太网桥或交换机相同的功能。
接入点基本包括与如上面描述的站12相同的物理层和MAC层，并因此接入点14可基本执行与站12相同的操作。因此，如必需，可认为接入点14与站12是同一个。
分布式系统16是连接若干接入点14的骨干网。以太网通常用作分布式系统16，但可以以无线方式连接若干接入点。在广义上，分布式系统16可包括连接到以太网的路由器或交换机和连接到有线与无线互联网的服务器。
参考图2，无线网络系统，例如WLAN系统10，包括多个站或终端12。WLAN系统10点对点直接连接到多个站12。因此，不同于图1，在图2中示出的WLAN系统10没有分离的接入点14或分布式系统16，多个站12替代其角色或其一些角色或功能可省略。
本发明的示例性实施方式参考图1和图2描述了WLAN系统10，但根据本发明的示例性实施方式的包括WLAN系统的无线网络系统不限于此，可通过其结合实施，或通过完全不同的系统实施。另外，根据本发明的示例性实施方式的无线网络系统可单独存在，并可与其它无线网络系统、移动通信网络和有线与无线互联网互通。
例如，WLAN系统与移动通信网络互通，从而提供漫游服务。详细地，在WLAN系统提供语音服务时，支持WLAN和WCDMA的双带双模(DBDM)终端通过使用移动通信网络执行语音呼叫，然后使用WLAN系统而不在支持WLAN系统的地理区中停止来执行自动漫游。
在图1中示出的WLAN系统10和在图2中示出的WLAN系统10可经耦合过程在站12之间或站12和接入点14之间传输数据。
图3是示出在图2的WLAN系统中传输数据的耦合过程的操作过程图。图2的WLAN系统或如上面描述的各种无线网络系统与图3具有略微的不同，但包括基本相同的数据传输的耦合过程，并因此省略其详细描述。
参考图1和3，WLAN系统10中站12和接入点14之间传输数据的耦合过程20包括扫描(S30)、认证(S32)和关联(S34)。站12和接入点14经上面提到的过程(S30、S32和S34)执行数据传输(S36)。
扫描(S30)使用信标或探测(probe)消息搜索邻近接入点14。
扫描S30包括从周期性传输的信标消息中搜索接入点14的被动扫描，和通过允许站12传输探测请求并包括服务集ID(SSID)和从接入点14接收操作速度的探测响应选择相应接入点14的主动扫描。信标消息包括可由接入点14支持的若干性能(速度、加密等)和属于其的服务群名称、服务集ID(SSID)等。
认证(S32)是检验通过扫描(S30)选择合适接入点14的站12是对应接入点14的有效终端的过程。即，认证(S32)是与接入点14协商、验证程序和加密程序的过程。在大多数情况下，使用开放系统验证方法，并因此接入点14向来自站的认证请求执行无条件认证。
作为更加强的认证方法，有基于IEEE 802.1x的EAP-TLS、EAP-TTLS、EAP-FAST、PEAP等。
关联(S34)是在认证成功之后，使站12接入到接入点14的过程。关联(S34)意思是设置站12和接入点14之间的可识别接入。在关联(S34)完成时，站12可经由接入点14与其它站12通信。
关联(S34)通过传输包括关联ID(AID)的关联响应执行，在站12向接入点14传输关联请求时，通过该关联ID接入点14可从其它站中区分开。
站12和接入点14经由上面提到的过程(S30、S32和S34)执行数据传输(S36)。
相似于关联(34)的过程是再关联。再关联是将接入点14连接到站12连接的其它接入点的过程。再关联是在来自站12连接的接入点14的信号弱的时候设置与其它新接入点14的新耦合的过程。
通常，站12不容许在图1中示出的无线网络系统10(BSS)中向其它站12传输直接帧，而总是依靠接入点14传输帧。
然而，具有QoS设施的站(在下文中称为“QSTA”)使用直接链路建立(DLS)设置数据传输，从而直接向其它QSTA传输帧。
在此情况下，QoS设施是例如用来提供在IEEE 802.11e中定义的QoS、信道访问规则、帧格式、帧交换序列以及管理对象的一组增强功能。
QSTA支持QoS，但其为站而不是接入点。QSTA为没有混合协调器的分布式系统服务(DSS)使用QAp。QSTA在连接到非QoS基本服务集(nQBSS)时充当非QSTA(nQSTA)。
直接链路是在同一基础结构QoS基本服务集(QBSS)中操作的一个QSTA和另一QSTA之间的不经过QoS接入点(QAP)的双向链路。一旦建立了直接链路，那么在两个QSTA之间的所有帧直接交换。
服务质量(QoS)接入点(在下文中称为QAP)是支持QoS的接入点。QAP的功能是一组较高的nQAP功能，并因此可充当nQSTA。其间，直接链路建立(DLS)定义在图1中示出的无线网络的基础结构模式中操作的QSTA之间的直接链路建立。
DLS不用于总是从一个站向其它站直接传输帧的QIBSS。
图4和图5是DLS的过程流程图。
参考图4和5，步骤a1，试图与另一非接入点站(QSTA-2)直接交换帧的一个站(QSTA-1)开始DLS，并向QAP传输DLS请求帧或DLS请求消息。DLS请求包括QSTA-1的速率设置、性能和QSTA-1与QSTA-2的MAC地址。
在图4的步骤1b，当QSTA-2连接到BSS时，在BSS的策略内容许直接流，QSTA-2是真正的QSTA，并且QAP向接收机QSTA-2转发DLS请求帧。
在图4的步骤2a，当QSTA-2容许直接流时，QSTA-2向QAP传输DLS响应帧或DLS响应消息，该响应帧包括速率设置、QSTA-2的(扩展的)性能和QSTA-1与QSTA-2的MAC地址。
在图4的步骤2b，QAP向QSTA-1转发DLS请求帧，然后直接链路处于激活状态，并且帧可被从QSTA-1传输到QSTA-2，并从QSTA-2传输到QSTA-1。
图4的步骤3，在初始QSTA(QSTA1)通过DLS响应成功设置直接链路时，数据帧通过直接链路在QSTA-1和QSTA-2之间传输。
在图4和5中示出的无线网络系统10在QSTA之间使用直接链路时有效执行QSTA间通信。然而，在接入点不是QAP时，即使在QSTA的情况下也不可能设置DLS。
在上面提到的无线网络系统中，例如，WLAN(IEEE 802.11e)DLS协议、DLS相关的管理帧在QSTA和QAP之间传输和接收。因此，QAP需要延迟管理帧的功能。
在下文中，将描述根据本发明另一示例性实施方式设置站间直接链路的方法。首先，为帮助理解，简要描述本发明人研究的iDLS。
图6是描述在iDLS中设置站间直接链路的操作的参考图。
在图6中，STA-1和STA-2每个都与AP-1、SSID-1和SSID-2关联。服务集标识符(SSID)是附到通过WLAN传输的数据包的每个报头的唯一标识符，在无线装置连接到基本服务集(BSS)时被用于相似于加密。AP-1和AP-2连接到分布式系统。图6示出了STA-1和STA-2每个都属于不同BSS并具有两个AP的情况，但STA-1和STA-2可属于同一BSS并且AP可以是一个。
启动站(STA-1)从AP-1向AP-2传输类似于一般数据帧封装的直接链路建立请求(1a)。直接链路建立请求包括速率设置、STA-1的设施，以及STA-1和STA-2的MAC地址。在STA-1中，启动直接链路建立的触发在上层中生成。用来传输相似于数据帧的直接链路建立请求的封装方法可使用在[Wentink al.，New DLS(nDLS)，IEEE 802.11DLS SG，document802.11-07/0478r0，2007]中提出的方法。
在STA-2批准直接链路建立请求时，STA-2经AP-2和AP-1向STA-1传输直接链路建立响应。直接链路建立响应包括速率设置和STA-2的设施。在STA-1批准来自STA-2的直接链路建立响应时，STA-1向STA-2传输确认(1c)。
在过程(1a到1c)完成时，直接链路被激活，数据帧可从STA-1直接传输到STA-2，反之亦然。包括关于一对直接链路建立的信息的表格在设置直接链路的每个站中维护。该表格具有关于直接链路的信息，例如其它站的MAC地址，关于通信状态的信息，等等，并且每个站都通过唯一的标识符指示。参考表格，站可区分由直接链路指定或指定到直接链路的帧与由关联AP指定或指定到关联AP的帧。
图7是通过根据相关技术的DLS或iDLS设置直接链路的方法描述无线信道资源的效率的参考图。在图7中，BSS通过AP和四个站(STA1到4)配置，STA-1和STA-2每个都与AP通信，STA-3和STA-4具有充分优良的信道环境，以使其相互设置直接链路从而传输和接收数据帧。无线信道资源在该五个器件中共享，并且传输频率进一步降低到低于其中不使用DLS或iDLS的情况，由此提高无线信道资源的使用效率。例如，如示出，实际传输的数据帧的数目是6，并且数据帧的传输频率是六倍，如STA-1-＞AP，AP-＞STA-1，STA-2-＞AP，AP-＞STA-2，STA-3-＞STA-4，STA-4-＞STA-3。因此，通过“传输的数据帧的数目/传输频率”表示的标准化吞吐量变为6/6＝1。在STA-3和STA-4经由AP传输和接收数据帧而不使用DLS或iDLS时，传输频率是八倍，并因此标准化吞吐量为6/8＝0.75。
然而，在站之间使用除用于和AP通信的BSS信道(无线信道1)之外的其它信道设置直接链路时，可进一步提高无线信道资源的使用效率。图8是描述该概念的参考图。在STA-3和STA-4相互传输和接收时，通过除BSS信道之外的其它可用信道(无线信道2)在STA-3和STA-4之间设置直接链路，并且通过该信道执行传输和接收。在无线信道1中，实际传输的数据帧的数目和传输频率每个都是4和4，因此吞吐量是4/4，在无线信道2中，实际传输的数据帧的数目和传输频率每个都是2和2，因此吞吐量是2/2。因此，可认识到在BSS中的总吞吐量是4/4+2/2＝2，因此可进一步提高无线信道资源的使用效率。
因此，在本发明的示例性实施方式中，在从站生成的业务去往其它站时，该站通过除BSS信道之外的其它信道临时设置到目的地站的直接链路，并通过该信道传输和接收数据帧。为了方便起见，除BSS信道之外的其它信道在下文中称为第二信道。为减少与BSS信道的干扰，第二信道可以是与BSS信道正交的信道，但本发明不限于此。
图9是示出了根据本发明示例性实施方式的IEEE 802.11WLAN环境的站结构的图示。参考图9，多个APP(1)到APP(N)安装在该站中，并且每个应用都生成业务。业务可以去往与站关联的AP，或可以去往除AP之外的其它站。业务分类单元10在链路层中接收从应用APP(1)到APP(N)生成的业务，并使该业务分类为去往AP的业务(STA到AP)和去往其它站的业务(STA到STA)。进一步地，业务分类单元91根据目的地在不同缓冲器中存储分类的业务。例如，如示出的，去往AP的业务存储在STA到AP业务缓冲器92中，去往其它站的业务存储在缓冲器93中。
每个缓冲器93都与支持多信道的MAC/PHY层单元94连接，并且操作信道根据将在下文描述的信道切换单元50的命令从BSS信道切换到第二信道，或从第二信道切换到BSS信道。进一步地，从每个缓冲器92和93传输的业务通过BSS信道或第二信道传输。信道切换单元95决定将存储在每个缓冲器92和93任何一个中的哪个业务传输到MAC/PHY层单元94和MAC/PHY的操作信道，即站的操作信道。为执行该决定，信道切换单元95具有信道切换策略，并测量信道环境和观察内部业务。即，信道切换单元95周期性地测量除BSS信道之外的可用信道的状态，并保持测量的结果信息和观察STA到AP业务缓冲器92和STA到STA业务缓冲器93。信道切换单元95测量信道环境，并基于通过观察内部业务获得的结果，根据预定的信道切换策略确定MAC/PHY层单元94的操作信道。
例如，信道切换策略可如下设置。
例如，信道切换策略可根据操作应用的QoS需求设置。例如，在任何视频流通过直接链路需求20Mbps时，信道切换策略可确定MAC/PHY层单元94的操作信道，以便向具有相应需求量的带宽的第二信道传输相应业务。
如另一例子，当在当前第二信道中与其它站设置直接链路，并且在通信期间在STA到AP业务缓冲器91中生成STA到AP业务时，在第二信道中解除直接链路，并且可与其它站执行关于是否在BSS信道中设置直接链路的协商。在此情况下，STA到AP业务通过BSS信道传输到AP。
如另一例子，从数据帧最终被传输到AP或从AP接收的时间开始，不执行信道切换并且站在BSS信道上操作预定时间(T_staying)。即，当在T_staying时间内设置直接链路的时候，执行协商以便通过BSS信道设置直接链路，在即使T_staying过去(lapse)，到AP的传输和来自AP的接收还没有出现时，执行与其它站的协商，以便在第二信道而不是BSS信道中设置，T_staying值是BSS信道不切换到第二信道的最小阈值时间，可被设置为任何合适值。
在站和AP之间的大多数业务是交互业务，例如网页浏览或即时消息。例如，在HTTP请求从一个站的应用生成时，创建朝向AP的业务，当AP接收所创建的业务时，AP向站传输HTTP请求。因此，为了与AP顺畅通信，优选不执行信道通信。然而，没有数据从AP传输或传输到AP，以便在到AP的传输和来自AP的接收生成之后成为预定时间的通道，意思是指请求不要求来自起点的响应或在网络中丢失的响应。因此，站在BSS信道中停留接近设置的T_staying时间，在即使T_staying时间过去也没有到AP的传输和来自AP的接收的情况下切换到第二信道。
图10是根据如图7所示出的WLAN环境中的DLS或iDLS示出站和AP之间或者站之间的信号流的图示，图11是根据如图8所示出的WLAN环境中本发明的示例性实施方式示出在站和AP之间或者站之间信号流的图示。
参考图10，属于BSS的站(STA1到4)和AP使用单无线信道，因此通过多路复用方法例如CSMA/CA在不同定时传输不同数据帧。即，STA-1和STA-2通过信道1分别与AP通信，STA-3和STA-4也通过信道1设置直接链路，从而在其间执行直接传输和接收，并且每个站都在不同定时向目的地传输数据帧。
参考图11，STA-1、STA-2和AP通过信道1相互通信，STA-3和STA-4通过信道2设置直接链路，从而在其间直接传输和接收数据。因此，如图11示出，通过STA-3和STA-4之间的直接链路的传输和接收与在STA-1或STA-2和AP之间的传输和接收可同时生成。
图12是根据本发明示例性实施方式的在IEEE 802.11WLAN环境中设置直接链路的方法的流程图。根据本发明示例性实施方式的设置直接链路的方法包括图9所示出的WLAN站中处理的过程。因此，没有在下面描述但在上面参考WLAN站描述的内容也可应用于根据本发明示例性实施方式设置直接链路的方法。
在本发明的示例性实施方式中，站在初始状态作为信道1(BSS信道)操作，或假设站处于与AP通信的状态以及站不传输数据到AP和其它站并且不从AP和其它接收数据的状态中的一个状态。
在S1220，确定是否生成了去往其它站的业务。这可通过观察STA到STA缓冲器93意识到。在生成去往其它站的业务时，过程进入S1215，从而执行与相应站的直接链路建立协商。在下文中，为了方便起见，相应站称为另一站。直接链路建立协商意思是经由AP向另一站传输直接链路建立请求、经由AP从另一站接收直接链路建立响应，以及因此经由AP向另一站传输ACK的一系列过程。在本发明的示例性实施方式中，直接链路建立的信道包括BSS信道和除BSS信道之外的第二信道。因此，在S1215协商结果可以是协商打算通过BSS信道设置直接链路的情况、协商打算通过第二信道设置直接链路的情况，或协商失败。其中设置直接链路协商失败的情况可以是例如没有从另一站接收到直接链路建立响应的情况，或因为另一站与AP通信所以拒绝直接链路建立的情况。
在直接链路建立协商失败时，过程再次返回到S1210，并且在仍具有去往其它站的业务时，过程再次进入S1215，并且再次尝试设置直接链路的协商。
在S1215，当达成打算通过第二信道与另一站设置直接链路的协商时，过程进入S1220，以使站将操作信道切换到第二信道。即，MAC/PHY层单元94作为第二信道操作。在与另一站的直接链路通过第二信道设置时，在S725业务的数据通过另一站和第二信道传输和接收。此后，在到另一站的传输和来自另一站的接收完成，或去往AP的业务生成时(S1230)，过程进入S1235，从而在第二信道中解除直接链路建立。在此情况下，站作为第二信道操作，因此，通过向另一站传输直接链路解除请求而不经过AP，并从另一站接收ACK，来执行直接链路建立的解除。
在解除直接链路建立时，过程进入S1240，以使站将操作信道再次切换到BSS信道。进一步地，去往AP的业务的数据通过BSS信道被传输到AP。
返回参考S1215，当在S1215达成通过BSS信道与另一站设定直接链路的协商时，直接链路通过BSS信道设置，并且在S1245数据通过BSS信道被直接传输到另一站和从另一站接收。在此情况下，站可通过BSS信道传输数据到AP和从AP接收数据。
在S1250，当到另一站的数据传输和来自另一站的数据接收完成时，过程进入S1255从而解除直接链路建立。在此情况下，站作为BSS信道操作，从而，直接链路建立的解除通过经由AP向另一站传输直接链路解除请求，以及经由AP从另一站接收ACK来执行。
返回参考S1240，在S1240被切换到BSS信道之后，站观测在从数据最终传输到AP和从AP接收的时间起至少T_staying内是否生成了到AP的传输和来自AP的接收。
在S1260，当T_staying时间没有过去，但生成去往另一站的业务时，过程进入S1265，从而与相应站协商，以便仅通过BSS信道执行直接链路建立。这通过仅包括BSS信道作为在图13中描述从而在下面描述的可用于直接链路建立请求的信道。当协商成功时，通过BSS信道设置直接链路，过程进入S1245，从而通过BSS信道直接传输数据到另一站和从另一站接收数据。
在S1270，当从数据最终被传输到AP和从AP接收起T_staying时间过去，并且存在去往另一站的业务时，过程再次进入S1215，从而执行与相应站的直接链路建立协商。
当操作信道在传输数据到AP和从AP接收数据之后立即切换到第二信道而不等待预定时间时，这就存在通过BSS信道从AP传输的数据没有被接收的问题。因此，根据本发明的示例性实施方式，在数据被传输到AP和从AP接收数据之后，站由仅通过BSS信道设置的直接链路在BSS信道中停留预定时间，并且在检查到不再生成传输到AP的数据和从AP接收的数据之后，执行包括第二信道的直接链路建立协商，使得由于立即切换到第二信道而发生的上面提到的问题得以解决。
图13是示出通过图12的S1210到S1240可在两个站和AP中生成的信号流的例子的图示。在图13中，CH1对应于BSS信道，CH2和CH3属于可选的第二信道。进一步地，在示出的缓冲器中左边表示STA到AP业务缓冲器，右边表示STA到STA业务缓冲器。参考图13，STA-3通过AP和CH1(①和②)传输和接收数据。然后，生成去往STA-4的业务，并且该业务存储在STA到STA业务缓冲器中(··)。然后，STA-3尝试与STA-4的直接链路建立协商。
对于该协商，STA-3经由AP向STA-4传输直接数据链路建立请求(③-1和③-2)。在此情况下，直接链路建立请求包括关于可用于直接链路建立的信道的信息。可用信道可根据在站中测得的每个信道的状态和信道切换策略定义。在图13中示出的例子示出了STA-3选择CH1、CH2和CH3作为可用信道的情况。
接收直接链路建立请求的STA-4响应STA-3，经由AP向STA-3传输直接链路建立响应(④-1和④-2)。在此情况下，STA-4因此在包括在直接链路建立请求中的可用信道中选择可用信道，从而在直接链路建立响应中包括由此产生的信息。在图13中示出的例子示出了STA-4选择CH2和CH3作为可用信道的情况。
接收直接链路建立响应的STA-3响应STA-4，经由AP向STA-4传输ACK(⑤-1和⑤-2)。在此情况下，STA-3在包括在直接链路建立响应中的可用信道中为直接链路建立选择信道，从而将由此产生的信息包括在ACK中。信道选择可根据测量的信道状态执行。在图13中示出的例子示出了STA-3选择CH2作为直接链路建立的信道的情况。
因此，CH2而不是在之前操作的BSS信道被选为直接链路建立信道，因此STA-3和STA-4通过CH2执行信道切换。直接链路通过CH2设置，STA-3和STA-4通过CH2直接传输和接收数据(⑥)。
作为STA-3和STA-4的直接链路建立的协商结果，当CH1被确定为直接链路建立信道时，不产生信道切换，并且通过CH1设置直接链路，STA-3和STA-4可以通过CH1直接传输和接收数据。
另外，当STA-3和STA-4的直接链路建立协商失败时，再次尝试协商，并且数据经由AP传输和接收。
然后，生成去往AP的业务，并且该业务被存储在STA到AP业务缓冲器中然后，STA-3向STA-4传输直接链路解除请求(⑦)，并且STA-4响应STA-3向STA-3传输ACK(⑧)，由此解除直接链路建立。进一步地，STA-3执行信道切换以便为与AP通信再次返回CH1，并通过CH1向AP传输数据。
图14是示出根据本发明示例性实施方式的可通过直接链路建立方法在BSS中生成的信号流的例子的图示。在图14中与在图13中相同，在示出的缓冲器中左边表示STA到AP业务缓冲器，右边表示STA到STA业务缓冲器。
参考图14，STA-1和STA-2每个都通过BSS信道(即，CH1)与AP通信，或STA-1和STA-2通过CH1相互设置直接链路，并通过CH1直接传输和接收数据。
其间，STA-3和STA-4通过第二信道(即，CH2)设置直接链路，并通过CH2直接传输和接收数据(①)。然后，在STA-3的STA到AP业务缓冲器(··)中生成去往AP的业务时，STA-3通过STA-4和CH2解除直接链路(②)，并将操作信道切换到CH1以便与AP通信。然后，STA-3通过CH1传输数据到AP和从AP接收数据(③)。
STA-3观测在从数据最终传输到AP和从AP接收的时间起T-staying时间内是否生成到AP的传输和来自AP的接收。其间，当在从数据最终传输到AP和从AP接收的时间起的至少T-staying时间内达成与STA-4的直接链路建立的协商时，直接链路通过CH1设置，并且数据被直接传输和接收(④)。到AP的传输和来自AP的接收与到STA-4的传输和来自STA-4的接收，以及STA-1、STA-2和AP中通信在CH1中的不同定时执行。资源分布根据在STA-3中的应用之间直接定义的优先权确定，并通过多路复用方法例如CSMA/CA在每个站和AP之间确定。
在与STA-4的直接链路解除之后，如在图14中示出，没有生成到AP的数据传输和来自AP的接收，因此T-staying时间过去，并在STA-3和STA-4之间存在传输和接收的数据时，执行包括第二信道的直接链路建立的协商(⑤)。当根据协商结果再次确定CH2为直接链路建立的信道时，STA-3和STA-4被切换到CH2。进一步地，数据通过CH2被直接传输和接收(⑥)。
图15是示出根据本发明示例行实施方式的通过直接链路建立方法在每个信道中设置直接链路，以及根据T-staying时间占据其中的形状的例子的图示。在图15中，方框BSS(AP-S#)表示其中基站S#与AP通信的周期，方框直接(direct)n是其中设置直接连接的周期，并且例如直接1(S2-S3)表示其中站S2和站S3被设置为直接连接的周期。参考图15，在站S2和站S3之间的直接连接，即直接1在BSS信道，即信道1中执行自从之前基站S2与AP立即通信的T-staying时间，并且直接连接建立可在T-staying时间过去之后，在其它信道即信道2中执行。
在下文中，提出了在基于IEEE 802.11的装置之间有效执行组播通信的伪组播能力(PMC)协议。PMC结合单播和站或终端的选择性操作模式变换，以便改善单个组播发射机和多个组播接收机之间的通信能力。本协议实施有效无线组播而不替代先前普及的WLAN终端的硬件。
当前，IEEE 802.11通过诸如在数据链路层中广播的方法来处理组播。因此，组播数据包可仅以基本传输率在物理层中传输，并且不可在传输失败时执行重传。例如，使用802.11a装置的组播通信可仅以6、12和24Mbps的传输率传输，并且不可在一次传输之后执行重传，由此降低了无线信道的效用和传输可靠性。在本发明的示例性实施方式中提出的PMC是在基于IEEE 802.11的装置之间有效执行组播通信的协议。
图16是示出根据本发明示例性实施方式的PMC终端的图示。如图16所示，PMC终端1610可以是图16中的PMC站。然而，为了方便解释，本发明的示例性实施方式仅描述PMC终端1610。PMC终端1610包括PMC-WiFi单元1611和伪组播能力应用(PMC-APP)单元1613，其为控制PMC-WiFi单元1611的上层。PMC-WiFi单元1611包括MAC和PHY层，并用来执行大量的数据包传输和接收。PMC-APP单元1613包括PMC-WiFi单元1611的上层，并用来执行PMC协议的操作。
其间，PMC-WiFi单元1611的操作模式包括基本通信模式和混杂模式。在传输到PMC-WiFi单元1611的数据包的目的地址不同于在基本通信模式中的其自身地址时，PMC-WiFi单元1611不向上层传输数据包。PMC-WiFi单元1611以混杂模式向上层传输从信道成功接收的全部数据包。PMC-APP单元1613与不同PCM终端内的PMC-APP单元关于单跳(1-hop)协作，从而连续更新终端间信道质量。
图17是描述根据本发明示例性实施方式的组播会话的流程图。如图17所示，组播会话包括单个PMC起动器和多个PMC成员。
PMC起动器1620的PMC-APP单元可请求上层应用(··)或开始其自身的组播会话组播会话的长度通过传输的数据量(信息包的数量或大小)和时间或其结合定义。
开始组播会话的PMC终端变为PMC起动器1620。在PMC起动器1620广播PMC请求消息时
Figure BDA0000120039120000192
接收PMC请求消息的PCM终端确定PMPC终端自身是PMC引导器还是PMC成员。详细地，PMC终端在确定其自身不是PMC引导器时确定其自身为PMC成员。
确定PMC引导器的方法可根据应用的种类不同。
详细地，为执行对延迟敏感的应用，延迟需要在重传链路层时最小化。因此，与PMC起动器相比具有最高信道质量的PMC成员变为PMC引导器。因此，设置最大可支持传输率Rmax的较高传输成功率被设置。
另一方面，为执行对损耗敏感的应用，需要充分使用链路层的重传。因此，与PMC起动器相比具有最低信道质量的PMC成员被选择作为PMC引导器。通过向具有相对较低信道质量的PMC成员重传若干次提供高成功率。
PMC引导器1640与PMC起动器1620协作，从而初始化组播会话并结束(··和
Figure BDA0000120039120000193
)。其间，PMC成员1660是组播会话的被动参与者，并设置其自己的PMC-WiFi单元为混杂模式，同时执行组播会话
Figure BDA0000120039120000194
在单个组播会话中初始选择的PMC引导器1640可在单个组播会话结束之前被改变为PMC成员。
PMC起动器1620针对组播会话以单播类型向PMC引导器1640传输数据包在杂乱模式操作的PMC成员1660可接收PMC起动器1620，并可用侦听方式接收PMC引导器1640的通信
Figure BDA0000120039120000202
其间，PMC起动器1620的PMC-WiFi单元执行速率匹配，以便提高传输和接收单播数据包时信道资源的效用。PMC起动器1620基于和PMC成员1660的信道容量信息选择最大组播传输速率。例如，计算在PMC成员1660和PMC起动器1620之间的最低信道质量，并计算最低信道质量的最大可支持传输速率Rmax。在初始化组播会话时，PMC起动器1620防止其自己的PMC-WiFi单元以Rmax以上的速率与PMC引导器通信。
其间，上面提到的本发明示范实施例可通过计算机可执行程序创造，并可通过使用计算机可读的记录媒体的通用数字计算机实施。计算机可读记录媒体包括存储媒体，例如磁存储媒体(例如ROM、软盘、硬盘等)、光读取媒体(例如CD-ROM、DVD等)，以及载波(例如通过互联网传输)。
如上面描述，已经在附图和说明中描述和说明了示例性实施方式。选择并描述了示例性实施方式，以便解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域技术人员由此能够制作和利用本发明的各种示例性实施方式，及其各种替换和修改。如根据前面描述，显然本发明的某些方面不受在本文中所阐述的例子的特定细节的限制，因此可设想本领域技术人员将会想到其它修改和应用及其等价物。然而，在考虑说明书和附图之后，本构造的许多改变、修改、变化和其它使用与应用对于本领域技术人员来说是显而易见的。不背离本发明的精神和范畴的所有的改变、修改、变化和其它使用与应用被视为由仅通过下面权利要求限制的本发明所覆盖。
[参考号的解释]
10：WLAN系统
12：站或终端
14：基站
16：骨干网或分布式系统

Claims (11)

1.一种在IEEE 802.11WLAN环境中设置直接链路的方法，包括：
(a)当在一站中生成去往另一站的业务时，与所述另一站进行通过无线信道、除用来与接入点(AP)通信的基本服务集(BSS)信道之外的第二信道设置直接链路的协商；
(b)当通过所述第二信道设置所述直接链路的所述协商成功时，根据所述协商执行结果，将所述站的操作信道从所述BSS信道切换到所述第二信道；以及
(c)通过所述第二信道将生成的所述业务的数据传输到所述另一站。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(a)包括：
经由所述AP向所述另一站传输包括关于所述第二信道的信息的直接链路建立请求；以及
当经由所述AP从所述另一站接收到所述直接链路建立响应时，经由所述AP向所述另一站传输ACK。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：如果通过所述BSS信道设置所述直接链路的协商成功，则根据该协商执行结果，经由所述BSS信道向所述另一站传输生成的所述业务的所述数据。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
(d)在步骤(c)之后，当在所述站中生成去往所述AP的所述业务时，从所述另一站解除所述直接链路建立；
(e)将所述站的所述操作信道从所述第二信道切换到所述BSS信道；以及
(f)通过所述BSS信道向所述AP传输生成的所述业务的所述数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述步骤(d)包括：
向所述另一站传输所述直接链路解除请求；以及
从所述另一站接收所述ACK。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：在所述步骤(e)之后，仅在从所述数据最终被传输到所述AP和从所述AP接收的时间起没有间隔所述预定时间的时刻生成了去往所述另一站的所述业务的情况下，与所述另一站进行通过所述BSS信道设置所述直接链路的协商。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：在所述步骤(e)之后，当从所述数据最终被传输到所述AP和从所述AP接收的时间起间隔所述预定时间后生成了去往所述另一站的所述业务时，与所述另一站进行通过所述第二信道设置所述直接链路的协商。
8.一种在IEEE 802.11WLAN环境中的通信方法，包括：
(a)当在第一站或第二站中生成去往另一站的业务时，进行通过无线信道、除用于与接入点(AP)通信的所述第一站和所述第二站的基本服务集(BSS)信道之外的第二信道设置直接链路的协商；
(b)当通过所述第二信道设置所述直接链路的所述协商成功时，根据所述协商执行结果，所述第一站和所述第二站将操作信道从所述BSS信道切换到所述第二信道；以及
(c)所述第一站和所述第二站通过所述第二信道将生成的所述业务的数据传输到所述另一站。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
(d)在所述步骤(c)之后，当在所述第一站或所述第二站中生成去往所述AP的所述业务时，从所述第一站和所述第二站彼此解除所述第一站和所述第二站之间的所述直接链路建立；
(e)通过所述第一站和所述第二站中生成去往所述AP的所述业务的站将所述操作信道从所述第二信道切换到所述BSS信道；以及
(f)允许生成去往所述AP的所述业务的所述站通过所述BSS信道向所述AP传输生成的所述业务的所述数据。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：在所述步骤(e)之后，在从所述数据最终被传输到所述AP和从所述AP接收的时间起没有间隔所述预定时间的时刻在生成去往所述AP的所述业务的所述站中生成去往所述另一站的所述业务的情况下，与所述另一站进行仅通过所述BSS信道设置所述直接链路协商。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在所述步骤(e)之后，当在从所述数据最终被传输到所述AP和从所述AP接收的时间起间隔所述预定时间后在生成去往所述AP的所述业务的所述站中生成了去往所述另一站的所述业务时，与所述另一站进行通过所述第二信道设置所述直接链路的协商。
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