CN103561429A

CN103561429A - 无线通信方法和无线通信设备

Info

Publication number: CN103561429A
Application number: CN201310557713.3A
Authority: CN
Inventors: 董贤东
Original assignee: Yulong Computer Telecommunication Scientific Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Yulong Computer Telecommunication Scientific Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: CN103561429B

Abstract

本发明提供了一种无线通信方法，包括：接收探测请求帧以及接收其它设备的负载信息，所述其它设备的负载信息至少包含所述其他设备的管理帧负载信息；比较所述探测请求帧的接收方的管理帧负载信息与所述其他设备的管理帧负载信息；若所述接收方的管理帧负载低于所述其他设备的管理帧负载，则回复所述探测请求帧。本发明还提出了一种无线通信设备。通过本发明的技术方案，可以根据AP自身的负载情况，确定是否回复接收到的管理帧，从而有助于降低管理帧的信令开销，避免信令冲突，提高频谱的有效利用率。

Description

无线通信方法和无线通信设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种无线通信方法和一种无线通信设备。

背景技术

在相关技术中，针对WLAN网络提出了如何提高频谱利用率的需求。为了实现上述目的，相关技术中对STA之间或STA与AP之间在5分钟内的通信进行了统计，针对消息帧的一种类型的统计结果如图1所示，针对消息帧的另一种类型的统计结果如图2所示。

对应于图1，在信号CH1和信号CH120上发生的信令统计分别如下表1A和表1B；对应于图2，在信号CH1和信号CH120上发生的信令统计分别如下表2。

帧类型（Frame type）	数量（Quantity）	百分比（%）
			其他（Others）	1314	2
探测响应帧（Probe Response）	44355	56
			探测请求帧（Probe Request）	7698	10
信标帧（Beacon）	25878	33

表1A

帧类型（Frame type）	数量（Quantity）	百分比（%）
			其他（Others）	527	2
探测响应帧（Probe Response）	6298	22
			探测请求帧（Probe Request）	1776	6
信标帧（Beacon）	19966	70

表1B

帧类型（Frame type）	信道CH1	信道CH120
			未识别（Unrecognized）	2143（2%）	510（1%）
确认帧（ACK）	14996（12%）	6720（13%）
			数据帧（Data）	19790（16%）	10754（21%）
控制帧（Control）	7522（6%）	5178（10%）
			管理帧（Management）	79144（64%）	28587（55%）
总量（Total）	123595（100%）	51749（100%）
			重发送帧（Retry frames）	34.4%	21.8%

表2

由图1、图2以及上述各表可知，在所有的数据交互中，管理帧所占的比例较大，尤其是探测响应帧（Probe Response）。

通过进一步对比可知：由于探测请求帧（Probe Request）的数据量远小于探测响应帧，说明大量的探测响应帧都是盲目发送的，这不光使得频谱的有效利用率下降，而且还可能导致在发送过程中信令的冲突。

因此，如何通过减少探测响应帧的数量，从而降低管理帧的信令开销，避免信令冲突，提高频谱的有效利用率，成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，可以根据AP自身的负载情况，确定是否回复接收到的管理帧，从而有助于降低管理帧的信令开销，避免信令冲突，提高频谱的有效利用率。

有鉴于此，本发明提出了一种无线通信方法，包括：接收探测请求帧以及接收其它设备的负载信息，所述其它设备的负载信息至少包含所述其他设备的管理帧负载信息；比较所述探测请求帧的接收方的管理帧负载信息与所述其他设备的管理帧负载信息；若所述接收方的管理帧负载低于所述其他设备的管理帧负载，则回复所述探测请求帧。

在该技术方案中，通过对管理帧负载的比较，使得探测请求帧的接收方不再执行盲目的回复，而是由区域内的管理帧负载最低的接收方执行回复，从而为其他接收方节省了管理帧的信令开销，有助于降低管理帧负载，在避免信令冲突的同时，能够提高频谱的有效利用率。

由于在区域内的多个设备之间的交互过程中，管理帧所占比例较大，尤其是探测响应帧的信令数量很高，因而通过对探测请求帧的接收方的管理帧负载进行比较，以助于有效降低管理帧所占的传输比例和信令开销。

其中，区域内的每个设备都需要广播自身的管理帧负载，使得区域内的设备能够及时了解到周围设备的管理帧负载情况，从而准确判断出自身是否需要回复接收到的探测请求帧。

在上述技术方案中，优选地，所述接收方与所述其它设备位于同一个重叠基本服务集或扩展服务集。

在该技术方案中，由于数据交互具有一定的范围限制，因而接收方和其他设备（即所有接收到当前探测请求帧的设备）都应当处于一定的范围内，比如处于同一个重叠基本服务集（OBSS）或扩展服务集（ESS）中。

当然，也可以为接收方设置一个指定的范围，比如以接收方所处位置为圆心、指定距离为半径的圆形区域内，由于每个设备在部署时的位置是可知的，因而接收方可以通过获取周围设备的部署位置，从而确定其是否处于自身被指定的范围（如上述的圆形区域）内。

在上述任一技术方案中，优选地，所述其他设备的管理帧负载信息位于所述其它设备的负载信息中的QLoad元素中。

在该技术方案中，由于相关技术中，每个设备需要将自身的数据帧负载置于QLoad元素中，以告知其他设备，但并没有在其中包含管理帧负载。因此，可以通过将管理帧负载信息也添加在QLoad元素中，从而降低了对相关技术的改进幅度，也有助于减少信令开销。

当然，显然也可以在负载信息的其他元素或域中设置管理帧负载信息，或是采用其他消息帧来传输管理帧负载信息。

在上述任一技术方案中，优选地，所述其它设备的负载信息还包括：所述其他设备的数据帧负载信息。

在该技术方案中，通过同时发送管理帧负载信息和数据帧负载信息，使得在减少信令开销、避免重复发送信令的同时，接收方能够更为集中地获取其他设备的多种负载情况，以便于数据的集中管理。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：判断所述接收方是否满足：管理帧负载大于或等于预设的第一负载阈值，且数据帧负载小于或等于预设的第二负载阈值；若是，则生成消息帧，所述消息帧中包含时间调整标识，所述时间调整标识表示所述消息帧的发送方与所述消息帧的接收方协商动态增加竞争区间的时间长度；发送所述消息帧。

在该技术方案中，通过对接收方自身的管理帧负载和数据帧负载进行比较，若管理帧负载较高、数据帧负载较低，则可以通过动态调整竞争区间和非竞争区间的时间长度，具体地，增加竞争区间的时间长度、减少非竞争区间的时间长度，从而使接收方具有更多时间来执行管理帧的处理，充分利用时间资源，有助于降低接收方自身的管理帧负载。

本发明还相应地提出了一种无线通信设备，包括：数据交互模块，用于接收探测请求帧以及接收其它设备的负载信息，所述其它设备的负载信息至少包含所述其他设备的管理帧负载信息；数据处理模块，用于比较所述无线通信设备的管理帧负载信息与所述其他设备的管理帧负载信息；其中，所述数据交互模块在所述无线通信设备的管理帧负载低于所述其他设备的管理帧负载的情况下，回复所述探测请求帧。

在该技术方案中，无线通信设备可以是AP或STA，数据处理模块可以是无线通信设备中数据处理的芯片模块，而数据交互模块则相当于信号收发装置以及天线等。

通过对管理帧负载的比较，使得探测请求帧的接收方不再执行盲目的回复，而是由区域内的管理帧负载最低的接收方执行回复，从而为其他接收方节省了管理帧的信令开销，有助于降低管理帧负载，在避免信令冲突的同时，能够提高频谱的有效利用率。

在上述技术方案中，优选地，所述无线通信设备与所述其他设备位于同一个重叠基本服务集或扩展服务集。

在上述任一技术方案中，优选地，所述其他设备的管理帧负载情况位于所述负载状况消息帧的QLoad元素中。

在上述任一技术方案中，优选地，所述数据处理模块还用于：判断所述接收方是否满足：管理帧负载大于或等于预设的第一负载阈值，且数据帧负载小于或等于预设的第二负载阈值，若是，则生成消息帧，所述消息帧中包含时间调整标识，所述时间调整标识表示所述消息帧的发送方与所述消息帧的接收方协商增加竞争区间的时间长度；所述数据交互模块还用于：发送所述消息帧。

通过以上技术方案，可以根据AP自身的负载情况，确定是否回复接收到的管理帧，从而有助于降低管理帧的信令开销，避免信令冲突，提高频谱的有效利用率。

附图说明

图1示出了相关技术中一种分类方式下的消息帧的数量统计示意图；

图2示出了相关技术中另一种分类方式下的消息帧的数量统计示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的无线通信方法的示意流程图；

图4示出了根据本发明的实施例的QLoad元素的结构示意图；

图5示出了根据本发明的实施例的无线通信设备的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图3示出了根据本发明的实施例的无线通信方法的示意流程图。

如图3所示，根据本发明的实施例的无线通信方法，包括：步骤302A，接收探测请求帧，以及步骤302B，接收其它设备的负载信息，所述其它设备的负载信息至少包含所述其他设备的管理帧负载信息；步骤304，假定所述探测请求帧的接收方的管理帧负载信息为A1，所述其他设备的管理帧负载信息为A2，则当A1＜A2（或A1≤A2）时，则所述接收方回复接收到的探测请求帧。其中，步骤302A和步骤302B并不存在固定的先后顺序，可以先接收到探测请求帧之后，再接收其他设备的管理帧负载信息；也可以先接收到其他设备的管理帧负载信息，再接收到探测请求帧。

针对图3所示的技术方案中涉及到的技术要点，下面将一一进行详细说明。

一、收集其他设备的管理帧负载信息

在相关技术中，如802.11aa记载了：WIFI网络中的AP（可以是真正的AP设备，或是扮演“AP”角色的STA）需要将自身的负载情况广播出来。其中，AP在广播时，使用的是如图4所示的QLoad元素，是指有Qos保证的数据通信，但其具体仅包括数据帧的Qos，即相关技术中，AP只会将自身的数据帧负载信息广播出来。

然而，基于背景技术部分的描述可知，在STAs之间或STA与AP之间的交互中，管理帧所占比例更大，因而需要由AP将自身的管理帧负载信息也广播出来，以供比较和参考。

而如图4所示，在QLoad元素中，包含有2个比特位的保留位，因而可以使用该保留位来具体表示出AP的管理帧负载信息。所以，基于该思想改造后的QLoad元素中，将同时包含数据帧负载信息和管理帧负载信息，从而降低了对相关技术的改进幅度，也有助于减少信令开销。

当然，QLoad元素并不是唯一的选择，显然还可以在负载信息的其他元素或域中设置管理帧负载信息，或是采用其他消息帧来传输管理帧负载信息。

二、基于管理帧负载平衡的回复判断方式

由于在相关技术中，很大部分的管理帧均为探测响应帧，而探测响应帧的数量又远大于探测请求帧的数量，表明大部分的探测响应帧的发送都是盲目的。因此，为了提高探测响应帧的有效利用率，降低管理帧负载，本发明提出了基于管理帧负载的回复判断方式。

通过如上述的QLoad元素等方式，当前设备需要获取周围的其他设备的管理帧负载信息。

由于数据交互具有一定的范围限制，因而当前设备和其他设备（即所有接收到当前探测请求帧的设备）都应当处于一定的范围内，比如处于同一个重叠基本服务集（OBSS）或扩展服务集（ESS）中。

当然，也可以为当前设备设置一个指定的范围，比如以当前设备所处位置为圆心、指定距离为半径的圆形区域内，由于每个设备在部署时的位置是可知的，因而当前设备可以通过获取周围设备的部署位置，从而确定其是否处于自身被指定的范围（如上述的圆形区域）内。

在接收到探测请求帧，并且了解了周围的其他设备的管理帧负载信息之后，当前设备需要将自身的管理帧负载信息与其他设备的管理帧负载信息进行比较：

如果当前设备的管理帧负载小于（或小于等于）其他设备的管理帧负载，则当前设备确定回复接收到的探测请求帧；

如果当前设备的管理帧负载大于其他设备的管理帧负载，则当前设备确定不回复接收到的探测请求帧。

三、设备自身的管理帧负载调节

除了对是否回复探测请求帧进行判断之外，若当前设备自身的管理帧负载过高，本发明还希望对当前设备的自身管理帧负载进行调节，具体包括：

若当前设备的管理帧负载大于或等于预设的第一负载阈值，且当前设备的数据帧负载小于或等于预设的第二负载阈值，则生成消息帧，所述消息帧中包含时间调整标识，所述时间调整标识表示所述当前设备与所述消息帧的接收方协商动态增加竞争区间的时间长度，并发送该消息帧。

在该技术方案中，通过对当前设备自身的管理帧负载和数据帧负载进行比较，若管理帧负载较高、数据帧负载较低，则可以通过动态调整竞争区间和非竞争区间的时间长度，具体地，增加竞争区间的时间长度、减少非竞争区间的时间长度，从而使当前设备具有更多时间来执行管理帧的处理，充分利用时间资源，有助于降低当前设备自身的管理帧负载。

对应于上述的无线通信方法，本发明还提出了对应的无线通信设备，具体地，图5示出了根据本发明的实施例的无线通信设备的示意框图。

如图5所示，根据本发明的实施例的无线通信设备500，包括：数据交互模块502，用于接收探测请求帧以及接收其它设备的负载信息，所述其它设备的负载信息至少包含所述其他设备的管理帧负载信息；数据处理模块504，用于比较所述无线通信设备500的管理帧负载信息与所述其他设备的管理帧负载信息；其中，所述数据交互模块502在所述无线通信设备500的管理帧负载低于所述其他设备的管理帧负载的情况下，回复所述探测请求帧。

在该技术方案中，无线通信设备500可以是AP或STA，数据处理模块504可以是无线通信设备500中数据处理的芯片模块，而数据交互模块502则相当于信号收发装置以及天线等。

在上述技术方案中，优选地，所述无线通信设备500与所述其他设备位于同一个重叠基本服务集或扩展服务集。

在上述任一技术方案中，优选地，所述数据处理模块504还用于：判断所述接收方是否满足：管理帧负载大于或等于预设的第一负载阈值，且数据帧负载小于或等于预设的第二负载阈值，若是，则生成消息帧，所述消息帧中包含时间调整标识，所述时间调整标识表示所述消息帧的发送方与所述消息帧的接收方协商增加竞争区间的时间长度；所述数据交互模块502还用于：发送所述消息帧。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，对于探测请求帧的回复的盲目性很高，导致管理帧所占比例很高。因此，本发明提出了一种无线通信方法和一种无线通信设备，可以根据AP自身的负载情况，确定是否回复接收到的管理帧，从而有助于降低管理帧的信令开销，避免信令冲突，提高频谱的有效利用率。

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

1.一种无线通信方法，其特征在于，包括：

接收探测请求帧以及接收其它设备的负载信息，所述其它设备的负载信息至少包含所述其他设备的管理帧负载信息；

比较所述探测请求帧的接收方的管理帧负载信息与所述其他设备的管理帧负载信息；

若所述接收方的管理帧负载低于所述其他设备的管理帧负载，则回复所述探测请求帧。

2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述接收方与所述其它设备位于同一个重叠基本服务集或扩展服务集。

3.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述其他设备的管理帧负载信息位于所述其它设备的负载信息中的QLoad元素中。

4.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述其它设备的负载信息还包括：所述其他设备的数据帧负载信息。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的无线通信方法，其特征在于，还包括：

判断所述接收方是否满足：管理帧负载大于或等于预设的第一负载阈值，且数据帧负载小于或等于预设的第二负载阈值；

若是，则生成消息帧，所述消息帧中包含时间调整标识，所述时间调整标识表示所述消息帧的发送方与所述消息帧的接收方协商动态增加竞争区间的时间长度；

发送所述消息帧。

6.一种无线通信设备，其特征在于，包括：

数据交互模块，用于接收探测请求帧以及接收其它设备的负载信息，所述其它设备的负载信息至少包含所述其他设备的管理帧负载信息；

数据处理模块，用于比较所述无线通信设备的管理帧负载信息与所述其他设备的管理帧负载信息；

其中，所述数据交互模块在所述无线通信设备的管理帧负载低于所述其他设备的管理帧负载的情况下，回复所述探测请求帧。

7.根据权利要求6所述的无线通信设备，其特征在于，所述无线通信设备与所述其他设备位于同一个重叠基本服务集或扩展服务集。

8.根据权利要求6所述的无线通信设备，其特征在于，所述其他设备的管理帧负载情况位于所述负载状况消息帧的QLoad元素中。

9.根据权利要求6所述的无线通信设备，其特征在于，所述其它设备的负载信息还包括：所述其他设备的数据帧负载信息。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的无线通信设备，其特征在于，所述数据处理模块还用于：判断所述接收方是否满足：管理帧负载大于或等于预设的第一负载阈值，且数据帧负载小于或等于预设的第二负载阈值，若是，则生成消息帧，所述消息帧中包含时间调整标识，所述时间调整标识表示所述消息帧的发送方与所述消息帧的接收方协商增加竞争区间的时间长度；

所述数据交互模块还用于：发送所述消息帧。