CN102769854B - 一种超高速wlan网络的传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高速WLAN网络的传输方法,在基于802.11a/n网络的基础上，对网络侧进行如下设置：将任意四个连续的IEEE信道的20M子信道绑定，用来传输80M带宽的信号，将六个连续中国信道的20M子信道绑定，用来传输120M带宽的信号，其中，所述网络侧还周期性地发送信标帧，用于告之各带宽接入设备网络侧的网络属性、支持的带宽和传输速率能力的信息；超高速WLAN网络的各带宽接入设备通过关联请求帧，告之所述网络侧各带宽接入设备的能力属性和支持的传输速率信息。相对于现有技术，本发明在不对已有802.11a/n网络中的设备升级的情况下，通过采用20/40/80/120M的信道化方案和保护机制，解决使用120M频谱资源的超高速WLAN网络与802.11a/n网络的兼容性问题。

Description

一种超高速WLAN网络的传输方法
技术领域
 本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种超高速WLAN网络的传输方法。
背景技术
随着数据速率的提升和安全性的增强，无线局域网技术目前获得了普遍的应用。无线局域网提供的数据速率从802.11的2Mbps、802.11a的54Mbps，持续发展到802.11n的600Mbps。与此同时，802.11的演进仍在继续，目标在于制定下一代超高速无线局域网技术的802.11ac工作组提出了MAC层吞吐率大于1Gbps的目标。随着速率的提升，发送数据时所需要的信道带宽也随之增加。802.11a的设备仅需要20MHz的信道带宽，802.11n的设备需要40MHz的信道带宽，而802.11ac的设备将需要80M、120M甚至160MHz的信道带宽。
在不同的国家和地区，无线局域网设备可以使用的频率范围和中心频率是不相同的。如图1所示，中国信道，5GHz以上的频段可以使用的频率范围是5.725~5.850GHz，除去两边共5MHz的保护带宽，实际可用的总信道带宽是120MHz，每隔20MHz划分一个子信道，共6个可用子信道。而IEEE 802规定在上述频率范围内可用的频率范围是5.725~5.845GHz，除去两边共20MHz的保护带宽，实际可用的总信道带宽是100MHz，每隔20MHz划分一个子信道，共5个可用子信道。因此在信道划分方案上中国信道和IEEE存在不同，每个子信道中心频率相差7.5MHz。目前在中国地区实际投入使用的802.11a/n网络均采用IEEE的信道划分方案，而且无法通过软硬件升级的方式工作在中国划分的信道上。
802.11无线局域网技术之所以能够得以快速普及和发展，协议设计上的后向兼容性是一个非常重要的因素；同时随着中国对无线频谱管制力度的加大，下一代超高速WLAN网络对中国信道的支持将是强制性的要求。因此要求在设计下一代超高速无线局域网协议时，必须充分考虑到与802.11a/n网络的兼容性和互操作性。由于已有的802.11a/n网络无法切换到中国信道工作，这就要求下一代的超高速WLAN网络必须能够与工作在IEEE信道上的802.11a/n网络中的设备共存和互操作，同时还要能够充分利用中国的120MHz总可用带宽。
因此，必须有一种方法，既能允许下一代超高速WLAN网络可以与802.11a/n网络中的设备共存和互操作，同时还能充分利用中国的120M总可用带宽。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，特别提出一种高速WLAN网络的传输方法，用以解决下一代120M 超高速WLAN网络的后向兼容性和频谱利用率问题。
本发明详细技术方案如下：
一种超高速WLAN网络的传输方法,在基于802.11a/n网络的基础上，对网络侧进行如下设置：
将任意四个连续的IEEE信道的20M子信道绑定，用来传输80M带宽的信号，
将六个连续中国信道的20M子信道绑定，用来传输120M带宽的信号，
其中，所述网络侧还周期性地发送信标帧，用于告之各带宽接入设备网络侧的网络属性、支持的带宽和传输速率能力的信息；
超高速WLAN网络的各带宽接入设备通过关联请求帧，告之所述网络侧各带宽接入设备的能力属性和支持的传输速率信息。
其中，所述超高速WLAN网络支持IEEE信道上的20M和40M带宽信号接入设备的传输,且在数据传输前,网络侧均执行预约信道命令。
其中，所述将任意四个IEEE信道的20M子信道绑定，包括两种绑定方式，分别绑定信道频率范围为5.735-5.815GHZ和5.755-5.835GHZ。
其中，所述将六个连续中国信道的20M子信道绑定，其绑定信道频率范围为5.7275—5.8475GHZ。
其中，所述20M和40M带宽信号接入设备，仅在IEEE信道上执行各种接入及通信命令。
其中，所述80M带宽信号接入设备，仅在IEEE信道上执行各种接入及通信命令。
其中，所述120M带宽信号接入设备，仅使用中国信道传输120M信号。
较佳地，所述120M带宽信号网络侧在传输信号前，网络侧通过IEEE信道的5个20M子信道同时发送预约信道命令，预约所述120M接入设备所有的IEEE信道的20M子信道，仅当预约成功后，切换到所述中国信道传输120M信号。
其中，所述预约信道命令为RTS-CTC握手机制。
从上述技术方案可以看出，相对于现有技术，本发明在不对已有802.11a/n网络中的设备升级的情况下，通过采用20/40/80/120M的信道化方案和保护机制，解决使用120M频谱资源的超高速WLAN网络与802.11a/n网络的兼容性问题，从而既保护了用户已有的投资，又为中国下一代120M超高速WLAN网络的普及打下基础。
附图说明
图1为本发明现有技术中IEEE信道与中国信道划分方案图；
图2为本发明实施例各带宽信道的划分示意图；
图3为本发明实施例与802.11a接入设备通信的网络拓扑图；
图4为本发明实施例与802.11a接入设备通信的示意图；
图5为本发明实施例与120M接入设备通信的网络拓扑图；
图6为本发明实施例与120M接入设备通信的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、具体方案和优点更加清晰，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明的核心思想为，在不对现有802.11a/n网络中的设备进行升级的情况下，采用信道化和保护机制解决使用80M和120M频谱资源的超高速WLAN网络的后向兼容性和频谱利用率问题。
参照图2，本发明提出了一种超高速WLAN网络的传输方法, 在基于802.11a/n网络的基础上，对网络侧进行如下设置：
将任意四个连续的IEEE信道的20M子信道绑定，用来传输80M带宽的信号，
将六个连续中国信道的20M子信道绑定，用来传输120M带宽的信号，
其中，所述网络侧还周期性地发送信标帧，用于告之各带宽接入设备网络侧的网络属性、支持的带宽和传输速率能力的信息；
超高速WLAN网络的各带宽接入设备通过关联请求帧，告之所述网络侧各带宽接入设备的能力属性和支持的传输速率信息。
其中，20M、40M和80M带宽的信道均由IEEE信道的各子信道组成，所述20M带宽的信道共有5个可用信道，与现有的IEEE信道20M信道划分方案相同；所述40M带宽的信道，也与现有IEEE信道40M信道划分方案相同，最多有4种40带宽的不同划分方法，此为现有技术，在此不再赘述。
所述80M带宽的信道，将任意四个连续的IEEE信道的20M子信道绑定，用来传输80M带宽的信号，整个信道中，仅有一个不重叠的80信道。
而所述120M带宽的信道，在网络侧，通过将6个连续的中国信道的20M子信道绑定在一起，几乎占用了中国信道的全部带宽，用于传输120M带宽的信号，且仅有一种120M带宽的信道组合。
参照图3，网络中存在一个超高速WLAN发射站120M-able AP和3个接入设备站点，其中11a-sta1站点为20M接入设备站点。首先，超高速WLAN发射站120M-able AP（Access Point，以下简称AP）周期性的向网络中各站点发送信标帧，告之各接入设备站点，该网络的属性信息及其可以支持的带宽能力和网络状况。
参照图4，11a-sta1站点接收到信标帧后，发送关联请求帧，告之网络侧AP该站点的能力属性和支持的传输速率信息，之后，AP向11a-sta1站点发送关联应答帧，同意11a-sta1站点加入到网络中。由于通过上述关联操作AP了解到11a-sta1站点为802.11a设备，因此AP在与11a-sta1站点通信时，首先在20M 的IEEE信道向11a-sta1站点发送802.11a格式的RTS帧，11a-sta1站点随后发送802.1a格式的CTS帧。在成功接收到CTS帧之后，AP向11a-sta1站点发送802.11a格式的DATA数据帧，并在接收到ACK确认帧之后结束帧发送操作。在数据传输过程中，信道中传输的帧的格式与内容均与802.11a中规定的帧格式与内容保持一致。由于网络中的所有设备均具有接收解调802.11a信号的能力，因此网络中的其余设备可以根据RTS帧正确设置NAV数值，保证了数据传输的可靠性。
由上述实施例可见，本发明的超高速WLAN网络可以兼容802.11a标准的设备，节约了重新改造设备所需的成本。
由于在超高速WLAN网络传输40M带宽和80带宽的方法与上述实施例在原理上基本相同，只是信道带宽由20M变成了40M和80M，在此不再赘述。但是在传输80M的信号时， 80M的数据帧和确认帧的格式与内容由实现者定义，在具体实现时可以在物理帧头部附加802.11a格式的前导、物理帧头部和信令字段。
参照图5，网络中存在一个超高速WLAN发射站120M-able AP和3个接入设备站点，其中sta_120M-able站点为120M接入设备站点。首先，超高速WLAN发射站120M-able AP（以下简称AP）周期性的向网络中各站点发送信标帧，告之各接入设备站点，该网络的属性及其可以支持的带宽能力和网络状况。
参照图6，sta_120M-able站点接收到信标帧后，发送关联请求帧，告之网络侧AP该站点的能力属性和支持的传输速率信息，之后，通过关联操作，sta_120M-able站点加入到网络中。由于通过上述关联操作网络侧AP了解到通信对方为sta_120M-able站点，因此AP在传输120M信号之前，首先在所有的IEEE信道的20M子信道上通过802.11a格式的RTS-CTS帧与sta_120M-able站点握手预约信道，并且仅在全部IEEE信道的20M子信道预约成功之后，再切换到中国信道上传输120M的数据帧和确认帧。在传输过程中，RTS帧和CTS帧的格式与内容符合802.11a规范，120M的数据帧和确认帧的格式与内容由实现者定义，在具体实现时可以在物理帧头部附加802.11a格式的前导、物理帧头部和信令字段。由于网络中的所有设备均具有接收解调802.11a信号的能力，因此网络中的其余设备可以根据RTS帧正确设置NAV数值，从而达到了既保护120M信号传输，又能允许802.11a/n设备正确退避的目的。
通过上述方案，本发明在不对已有802.11a/n网络中的设备升级的情况下，通过采用20/40/80/120M的信道化方案和保护机制，解决使用120M频谱资源的超高速WLAN网络与802.11a/n网络的兼容性问题，从而既保护了用户已有的投资，又为中国下一代120M超高速WLAN网络的普及打下基础。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超高速WLAN网络的传输方法,其特征在于，
在基于中国120M带宽的WLAN网络中，对网络侧进行如下设置：
将任意四个连续的IEEE信道的20M子信道绑定，用来传输80M带宽的信号，
将六个连续中国信道的20M子信道绑定，用来传输120M带宽的信号；
其中，所述120M带宽信号网络侧在传输信号前，网络侧通过IEEE信道的5个20M子信道同时发送预约信道命令，预约所述120M接入设备所有的IEEE信道的20M子信道，仅当预约成功后，切换到所述中国信道传输120M信号。
2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述网络侧还周期性地发送信标帧，用于告之各带宽接入设备网络侧的网络属性、支持的带宽和传输速率能力的信息；
其中,超高速WLAN网络的各带宽接入设备通过关联请求帧，告之所述网络侧各带宽接入设备的能力属性和支持的传输速率信息。
3.根据权利要求1或2所述的传输方法，其特征在于，所述超高速WLAN网络支持IEEE信道上的20M和40M带宽信号接入设备的传输,且在数据传输前,网络侧均执行预约信道命令。
4.根据权利要求1或2所述的传输方法，其特征在于，所述将任意四个IEEE信道的20M子信道绑定，用来传输80M带宽的信号,包括两种绑定方式，分别绑定信道频率范围为5.735-5.815GHZ和5.755-5.835GHZ。
5.根据权利要求1或2所述的传输方法，其特征在于，所述将六个连续中国信道的20M子信道绑定，用来传输120M带宽的信号，其绑定信道频率范围为5.7275—5.8475GHZ。
6.根据权利要求3所述的传输方法，其特征在于，所述20M和40M带宽信号接入设备，仅在IEEE信道上执行各种接入及通信命令。
7.根据权利要求4所述的传输方法，其特征在于，所述80M带宽信号接入设备，仅在IEEE信道上执行各种接入及通信命令。
8.根据权利要求5所述的传输方法，其特征在于，所述120M带宽信号接入设备，仅使用中国信道传输120M信号。
9.根据权利要求1、2或8任一项所述的传输方法，其特征在于，所述预约信道命令为RTS-CTC握手机制。
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