CN103428885A

CN103428885A - 一种竞争接入方法和站点

Info

Publication number: CN103428885A
Application number: CN2012101667687A
Authority: CN
Inventors: 邢卫民; 吕开颖; 田开波; 孙波; 姜静; 李楠
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2032-05-25
Also published as: CN103428885B

Abstract

本发明提供了一种竞争接入方法，包括：站点接收到含有信道预约信息且所述站点是目标接收方的无线帧后，满足预设条件时，所述站点根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量；所述预设条件包括：所述无线帧为多用户多入多出无线帧。本发明还提供一种站点。本发明避免了由于MU传输造成的MU用户提前竞争信道带来的不公平竞争问题。

Description

一种竞争接入方法和站点

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体地，涉及无线局域网通信中，一种竞争接入方法和站点。

背景技术

目前，在无线网络领域，无线局域网(WLAN)快速发展，对WLAN覆盖的需求要求日益增长，对吞吐量的要求亦越来越高。电气和电子工程师协会工业规范IEEE802.11组中，先后定义了802.11a，802.11b，802.11g等一系列最普通的WLAN技术标准，随后又陆续出现了其他任务组，致力于发展涉及现有802.11技术改进的规范，例如，802.11n任务组提出高吞吐量(Highthroughput，简称HT)的要求，引入多入多出(MIMO)和波束赋形技术，支持高达600Mbps的数据速率，802.11ac任务组进一步提出VHT(Very Highthroughput，超高吞吐量)的概念，通过引入更大的信道带宽、更高阶的MIMO和多用户多入多出(MU-MIMO)等技术，数据速率能够达到1Gbps以上。新的协议需要后向兼容之前的协议。另外，刚成立不久的802.11ah任务组，也使用了MU-MIMO等技术。

WLAN中，一个接入点(Access Point，简称AP)以及与AP相关联的多个站点(Station，简称STA)组成了一个基本服务集(basic service set，简称BSS)。WLAN的特点是利用带有冲突避免的载波侦听多路访问机制(CSMA withCollision Avoidance，CSMA/CA)使多个站点共享无线信道。竞争接入机制时，站点在退避时间内检测信道，该退避时间一般包括一个帧间间隔加上随机数个时隙检测信道，当信道在上述退避时间内都检测为闲时，站点才可以接入信道。多个无线站点共享信道时，无线环境的冲突检测变得非常困难，其中一大问题就是隐藏站点。隐藏站点示例如图1所示，站点A向站点B发送数据，同时站点C向站点B也发送数据，由于站点C和站点A彼此都处于对方的覆盖范围之外，站点A和站点C同时发送将导致冲突，造成站点B不能正确接收数据。从站点A的角度来看，站点C即是一个隐藏站点。为解决隐藏站点问题，802.11提出了虚拟信道检测机制，即通过在无线帧帧头中包含预约信道时间信息，其他接收到含有时间预约信息的无线帧的旁听站点设置本地存储的一个网络分配矢量(Network Allocation Vector，NAV)，NAV的取值设置为上述时间预约信息的最大值，在该时间内，旁听站点不会发送数据，从而避免了隐藏节点竞争信道造成的碰撞，NAV减为零后，其他站点才能发送数据。例如发送方发送请求发送(Request to send，RTS)帧进行信道预约，其中包含信道预约时间信息，接收方响应允许发送(Clear to send，CTS)帧进行信道预约确认，其中也包含信道预约时间信息，以保证发送方能够完成后续的数据帧交换。设置NAV的示意如图2所示。

一般的数据帧交换过程包括发送方发送数据帧，目标接收方成功接收后回复应答帧，图2中RTS/CTS预约的信道时间NAV可以包含多个帧交换过程的时间，另外数据帧和应答帧中也包含信道预约时间信息，例如可以不使用RTS/CTS预约的信道时间，而直接发送数据帧，该数据帧和其应答帧中携带有信道预约时间，数据帧的信道预约时间信息至少包含本次帧交换的应答帧的传输时间，还可以包含接下来的帧交换的时间。在上述NAV设置过程中，当站点收到的无线帧指示自己是接收方时(即无线帧RA(ReceiverAddress，接收方地址)的值与本地MAC地址匹配)，该站点不根据无线帧携带的信道预约时间信息来更新NAV。站点的NAV被设置后，在NAV随着时间耗尽或被清0之前不能主动竞争信道，另外，若站点收到了一个RTS帧在回复应答帧CTS时，若站点的NAV不为0且该NAV不是由当前RTS发送方设置的，则站点不可以回复CTS，其他情况必须回复CTS。但是若站点收到发送给自己的无线帧要求立即回复应答帧，且应答帧不是CTS，则站点应立即回复应答帧而不考虑NAV的设置。

WLAN新技术中引入了MU-MIMO，即将同时在同一频带上发送的多个空时流分配给不同的用户，实现空间复用。例如AP发送一个多用户无线帧MU PPDU(Multi-user PLCP(physical layer convergence procedure)protocoldata unit，多用户物理层会聚协议协议数据单元)，该MU PPDU包含8个空时流，可以将空时流1、2分配给STA1，空时流3、4分配给STA2，空时流5、6分配给STA3，空时流7、8分配给STA4，这样AP通过一次发送无线帧，同时传输了多个用户的数据，上述过程在现有技术中称为下行MU-MIMO，STA1～STA4称为MU用户。上述MU PPDU包含有全向部分和定向部分，上述STA1～STA4及其他旁听站点都能够接收全向部分，但是一般只有目标用户能接收定向部分，例如，一般情况下只有STA1能够接收空时流1和2的数据，同时上述MU用户都不会更新NAV。MU-MIMO传输的帧交换过程如图3所示。在图3中，MU PPDU包含STA1～STA3的数据，这三个STA中至多有一个STA可以在收到MU PPDU后默认立即回复确认帧BA(Block Acknowledgment，块确认)，而其它两个STA在收到AP发送的应答请求帧BAR(Block Acknowledgment request，块确认请求)后才可以回复确认帧BA，图3为示意图，在实际系统中，AP还可以稍后发送BAR请求BA。

上述MU传输过程在现有NAV更新机制中有以下问题，如图3所示，当STA1～STA3接收完成MU PPDU后，由于MU用户只能看到自己的数据，即RA与自己的MAC地址匹配，则都不更新NAV，STA1会在MU PPDU后默认回复应答帧；若STA2～STA3是STA1的隐藏终端，则接收不到STA1默认回复的BA，而STA2～STA3不更新NAV且协议对它们的操作没有任何限制，则它们在MU PPDU传输结束后就可以竞争接入信道，这样STA2～STA3就很可能干扰STA1的BA传输，出现竞争碰撞问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种竞争接入方法和站点，解决无线站点进行MU传输时，可能出现的竞争碰撞问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种竞争接入方法，包括：

站点接收到含有信道预约信息且所述站点是目标接收方的无线帧后，满足预设条件时，所述站点根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量；所述预设条件包括：所述无线帧为多用户多入多出无线帧。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述站点根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量包括：

如果所述信道预约信息的值大于所述站点本地的网络分配矢量时，根据所述信道预约信息设置本地的网络分配矢量；否则，保持本地的网络分配矢量。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述预设条件还包括，所述无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后不立即回复确认帧。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括：

所述多用户多入多出无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后立即回复确认帧时，所述站点接收到所述无线帧后，保持本地的网络分配矢量。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述站点为所述无线帧的目标接收方是指：所述无线帧携带的接收地址包括该站点的媒体接入控制地址。

本发明还提供一种站点，包括：判断单元和配置单元，其中：

所述判断单元用于，接收到含有信道预约信息且所述站点是目标接收方的无线帧后，判断是否满足预设条件；所述预设条件包括：所述无线帧为多用户多入多出无线帧；

所述配置单元用于，当所述判断单元判断满足所述预设条件时，根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量。

进一步的，上述站点还可具有以下特点，所述配置单元根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量包括：

进一步的，上述站点还可具有以下特点，所述预设条件还包括，所述多用户多入多出无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后不立即回复确认帧。

进一步的，上述站点还可具有以下特点，所述配置单元还用于，当所述判断单元判断所述多用户多入多出无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后立即回复确认帧时，保持本地的网络分配矢量。

进一步的，上述站点还可具有以下特点，所述判断单元是用于：当所述无线帧携带的接收地址包括该站点的媒体接入控制地址时，判断所述站点为所述无线帧的目标接收方。

通过本发明的方法，MU-MIMO无线帧的目标站点用户，在正确接收无线帧后，虽然无线帧携带的接收地址RA与本站点的MAC地址匹配，该站点仍然按照无线帧中携带的预约信道信息更新网络分配矢量，避免不正当的信道竞争接入，从而避免由于MU传输造成的MU用户提前竞争信道带来的不公平竞争问题，也可以避免非立即回复应答帧的MU用户对立即回复应答帧的MU用户的干扰，避免隐藏终端问题。

附图说明

图1为隐藏终端示意图；

图2为设置NAV示意图；

图3为MU传输过程示意图；

图4为本发明实施例站点框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明实施例提供一种竞争接入方法，包括：

其中，所述站点根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量包括：

其中，所述预设条件还包括，所述多用户多入多出无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后不立即回复确认帧。

其中，所述方法还包括：

其中，所述站点为所述无线帧的目标接收方是指：所述无线帧携带的接收地址包括该站点的媒体接入控制地址。

以下实施例是在以下情况下的处理过程：

接入点AP的某个接入类成功竞争到信道后发送无线帧，且发送的无线帧为多用户无线帧MU PPDU，假设MU PPDU中包含STA1～STA4四个用户各自的聚合数据包A-MPDU，AP为每个MU用户分配空时流的位置和数目，并将其指示在MU PPDU的物理层帧头部分，AP在每个MU用户的数据包中指示接收STA的地址RA，并且指示在数据包中指示该STA在接收完MUPPDU后是否要立即回复应答确认帧BA/ACK。上述STA1～STA4中的数据包中携带的信道预约信息Duration的值是相同的。

实施例一

假设AP在STA1的数据包中RA的值设置为STA1的MAC地址，且要求STA1在收完MU无线帧后立即回复BA，STA2～STA4的数据包中RA分别设置为STA2～STA4的MAC地址，且要求STA2～STA4在收完MU PPDU后不回复应答帧。

上述STA1～STA4收到MU PPDU的物理帧头发现该无线帧含有自己的数据包后，根据物理帧头指示接收该无线帧中属于自己的数据。STA1～STA4通过物理帧头指示判断无线帧为多用户无线帧，且在接收完成的数据包中，接收地址RA与自己的MAC地址匹配，STA1～STA4根据接收到的数据包中携带的信道预约信息Duration来更新自己的NAV设置，即STA1～STA4收到接收地址是自己的MU数据包，获取数据包中的Duration值，若Duration值大于站点的本地网络分配矢量NAV，则根据Duration值设置NAV，若不大于则使用原来的NAV值。

站点在本地NAV减少变为0前，不能主动竞争信道获取传输机会，但站点在回复的除了CTS以外的立即应答帧时，可以不考虑NAV的值，例如上述STA1在收到MU PPDU后虽然设置了NAV不能主动竞争信道，但是上述MU PPDU中要求STA1对接收到的数据做出立即应答，则STA1在接收完成MU PPDU后立即回复应答帧，而不考虑NAV的值。

实施例二

假设AP在STA1的数据包中RA的值设置为STA1的MAC地址，且让STA1在收完MU无线帧后立即回复BA，STA2～STA4的数据包中RA分别设置为STA2～STA4的MAC地址，且要求STA2～STA4在收完MU PPDU后不回复应答帧。

上述STA1～STA4收到MU PPDU的物理帧头发现该无线帧含有自己的数据包后，根据物理帧头指示接收该无线帧中属于自己的数据。STA1通过物理帧头指示判断无线帧为多用户无线帧，并根据接收到的数据包中的指示在MU PPDU接收结束后立即回复应答帧，且STA1不根据数据包中指示的Duration值进行NAV更新操作；在STA2～STA4通过物理帧头指示判断无线帧为多用户无线帧，且在接收完成的数据包中指示了STA2～STA4不在MUPPDU传输结束后立即应答，则对于STA2～STA4三个站点，即使接收地址RA与自己的MAC地址匹配，STA2～STA4也要根据接收到的数据包中携带的信道预约信息Duration来更新自己的NAV设置，即STA2～STA4获取数据包中的Duration值，若Duration值大于站点的本地网络分配矢量NAV，则根据Duration值设置NAV，若不大于则使用原来的NAV值。站点在本地NAV减少变为0前，不能主动竞争信道获取传输机会，但站点在回复除CTS以外的立即应答帧时，可以不考虑NAV的值，例如上述STA2在收到MUPPDU后虽然设置了NAV不能主动竞争信道，但是若后来收到了确认请求帧BAR，则必须立即回复确认帧BA，而不考虑NAV的值。

实施例三

假设AP在STA1～STA4的数据包中RA分别设置为STA1～STA4的MAC地址，且要求STA1～STA4在收完MU PPDU后不回复应答帧。

站点在本地NAV减少变为0前，不能主动竞争信道获取传输机会，但站点在回复除了CTS以外的立即应答帧时，可以不考虑NAV的值，例如，上述STA1～STA4在收到MU PPDU后虽然设置了NAV不能主动竞争信道，但是若后来收到了确认请求帧BAR，则必须立即回复确认帧BA，而不考虑NAV的值。

本发明实施例还提供一种站点，如图4所示，包括：判断单元和配置单元，其中：

其中，所述配置单元根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量包括：

其中，所述配置单元还用于，当所述判断单元判断所述多用户多入多出无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后立即回复确认帧时，保持本地的网络分配矢量。

其中，所述判断单元是用于：当所述无线帧携带的接收地址包括该站点的媒体接入控制地址时，判断所述站点为所述无线帧的目标接收方。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种竞争接入方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述站点根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量包括：

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设条件还包括，所述无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后不立即回复确认帧。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述站点为所述无线帧的目标接收方是指：所述无线帧携带的接收地址包括该站点的媒体接入控制地址。

6.一种站点，其特征在于，包括：判断单元和配置单元，其中：

7.如权利要求6所述的站点，其特征在于，所述配置单元根据所述信道预约信息更新本地的网络分配矢量包括：

8.如权利要求6或7所述的站点，其特征在于，所述预设条件还包括，所述多用户多入多出无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后不立即回复确认帧。

9.如权利要求8所述的站点，其特征在于，

所述配置单元还用于，当所述判断单元判断所述多用户多入多出无线帧指示所述站点收到所述多用户多入多出无线帧后立即回复确认帧时，保持本地的网络分配矢量。

10.如权利要求6或7所述的站点，其特征在于，所述判断单元是用于：当所述无线帧携带的接收地址包括该站点的媒体接入控制地址时，判断所述站点为所述无线帧的目标接收方。