CN103906256B - 在60GHz中的BSS/PBSS支持和无调度组网 - Google Patents
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Abstract
依据本发明的各个方面，公开了在60GHz中的BSS/PBSS支持和无调度组网，公开了一种装置，包括网络协调器模块，其被配置为协调一个或多个无线网络架构模式下的操作，并且被配置为将一个或多个无线网络架构模式中被激活用于通信的激活模式传送至网络站点；以及调度器模块，其被配置为调度去往该网络站点的通信。
Description
本申请是申请日为2010年09月26日、申请号为201010540701.6、发明名称为“在60GHz中的BSS/PBSS支持和无调度组网”的中国专利申请的分案申请。
背景技术
本申请通常涉及无线网络通信领域，具体涉及在毫米波或者高频通信网络中的基本服务集（BSS）/个人基本服务集（PBSS）支持和无调度组网。
无线网络中使用IEEE802.11架构操作的设备被设置为在中心站（STA）—接入点（AP）的辅助下与另一个设备进行通信或者不借助于接入点的辅助直接与另一个设备通信。前者称作为“基础结构模式”，而另一种称作为“自组模式（ad hoc mode）”（也称作点对点或无竞争服务）。每种模式都可能被选择用于无线网络，但是直接与彼此通信的所有设备都必须使用相同的模式。信标帧用于以信号通知在网络中这两种模式的哪种模式处于操作中。信标间隔的长度是一个可编程参数,并且它根据本发明进行调整，从而使得在最小系统延迟的情况下，将最佳量的等时音频数据发送给接收机。802.11网络每次可依照这些架构中的单个架构进行操作，并且将使用中的架构通过在基础结构BSS中AP发送的或者在IBSS中STA发送的信标和探测响应帧中携带的性能信息字段（Capability Information field）以信号形式发出。用于该无线架构的标准用途包括网络浏览、互联网接入、备份等等。
然而，用于修订对于毫米波（60GHz）使用的802.11标准的工作已经启动，毫米波使用与传统的802.11使用非常不同。毫米波的使用和应用包括无线显示、同步输出（sync&go）、无线计算，这些没有被802.11标准所覆盖。MMW（毫米频带或者毫米波）是射频频带，其具有1到10毫米的波长或者具有从30到300千兆赫兹的频率。与放射线的较低频带相比，该频带中的陆地无线电信号极易受到大气稀释的影响，使得它们难以用于长途应用。
诸如15.3、WiMAX等等之类的传统调度接入机制需要客户端STA译码和解析网络调度信息，这在与网络相关的所有STA处增加了复杂性。目前需要的是提供一种对于调度接入协议的更简单的（无调度）实现。
附图说明
图1示出了在802.11-2007规范中的传统的性能信息字段。
图2示出了根据本发明的各个方面的示例网络架构。
图3示出了根据本发明的各个方面的示例网络协调器、PCP或者AP。
图4示出了根据本发明的各个方面的示例性能信息字段。
图5示出了根据本发明的各个方面的示例BSS类型字段。
图6示出了根据本发明的各个方面的示例信标间隔结构。
具体实施方式
在下述的描述中，不管组件是否在不同的实施例中示出，类似的组件都使用相同的附图标记。为了以清楚和简洁的方式阐述本发明的实施例，附图不必按比例来绘制且某些特征可以以示意性的形式来示出。针对一个实施例描述和/或阐述的特征可在一个或多个其它实施例中以同样的或者类似的方式使用，和/或结合或者替代其它实施例的特征。
定义
激活模式：激活模式是指处于通信的激活状态的无线网络架构模式。
自组模式：在无线计算机网络中，自组模式是用于无线设备相互之间直接通信的方法。在自组模式下操作允许在彼此范围之内的所有无线设备能够以点对点的方式发现和通信。
接入点（AP）：具有站点（STA）功能并且通过无线介质（WM）向相关STA提供对分配业务的接入的任何实体。
基本服务集（BSS）：使用加入（JOIN）业务原语成功地进行同步的站点（STA）集合和已使用了开始（START）原语的一个STA。BSS中的成员资格并不意味着与BSS中的所有其它成员的无线通信是可能的。
信标帧：信标帧是基于IEEE802.11的WLAN中的管理帧之一。它包括关于该网络的全部信息。周期性地发送信标帧以便通知无线局域网的存在。在基础结构BSS中由接入点（AP）发送信标帧。在IBSS网络中，信标的生成分布在多个站点之中。例如，信标帧可包括MAC报头、帧主体和FCS并且具有多个字段，包括时间戳字段、信标间隔字段和性能信息字段，信标间隔字段是指信标传输之间的时间间隔，性能信息字段可跨越16比特并且包含关于设备/网络性能的信息。
无竞争时段（CFP）：当点协调器（PC）将发送权单独分配给站点（STA）时，在点协调器功能（PCF）的操作期间允许在基本服务集（BSS）的成员之间出现帧交换而没有对于无线介质（WM）的竞争的时间段。
数据传输时间（DTT）：站点用于交换数据的时间。
扩展服务集（ESS）：一个或多个互连基本服务集（BSS））的集合，其对于与那些BBS之一有关的任何站点（STA）处的逻辑链路控制（LLC）层来说呈现为单个BSS。
独立基本服务集（IBSS）：一种基本服务集（BSS），其形成独立网络，并且其中没有至分配系统（DS）的接入是可用的。
在802.11中，定义了两种网络架构：基础结构BSS（基本服务集）或者简称为BSS，和IBSS（独立基本服务集）。一个802.11网络每次可依照这些架构中的单个架构进行操作，并且将使用中的架构通过在BSS中AP发送的或者在IBSS中STA发送的信标和探测响应帧中携带的性能信息字段以信号形式发出。
基础结构：该基础结构包括分布式系统介质（DSM）、接入点（AP）和端口实体。它还是扩展服务集（ESS）的分布式和集成式服务功能的逻辑位置。除了分布式系统（DS）外，基础结构还包含一个或多个AP和零个或多个端口。
网络协调器模块：网络协调器模块被配置为协调一个或多个无线网络架构模式下的操作，并且被配置为将一个或多个无线网络架构模式中被激活用于通信的激活模式传送至网络站点。
调度器模块：调度器模块被配置为调度去往网络站点的通信。
站点（STA）：包含连接至无线介质（WM）的符合IEEE802.11的介质接入控制（MAC）和物理层（PHY）接口的任何设备。
无线介质（WM）：该介质用于实现无线局域网（LAN）中的对等物理层（PHY）实体之间的协议数据单元（PDU）的传输。
描述
依据本发明的各个实施例，公开了一种装置，包括网络协调器模块，其被配置为协调一个或多个无线网络架构模式下的操作，并且被配置为将一个或多个无线网络架构模式中被激活用于通信的激活模式传送至网络站点；以及调度器模块，其被配置为调度去往该网络站点的通信。
依据本发明的各个实施例，公开了一种装置，其包括的特征有：网络协调器模块、调度器模块或者二者均被设置为发送信标帧。此外公开了一种装置，其特征在于：信标帧包括信息比特字段，其中，如果网络协调器模块发送信标帧，则该信息比特字段具有第一值，如果网络协调器模块发送信标帧并且被配置作为接入点，则该信息比特字段具有第二值，以及如果除了网络协调器模块之外的任何网络站点能发送信标帧，则该信息比特字段具有第三值。进一步地，公开了一种装置，还包括定向模块（directionality module），其被配置为在60GHz网络架构下定向地操作。进一步地，公开了一种装置，其包括的特征有：一个或多个无线网络架构模式包括基础结构模式和自组模式。进一步地，公开了一种装置，其包括的特征有：网络站点是无线设备，其被设置为在基础结构模式下操作并且支持与无线接入点的连接。进一步地，公开了一种装置，其包括的特征有：信息比特字段被配置为标识该网络架构的操作设定。进一步地，公开了一种装置，其特征在于：该操作设定处于毫米波段。
依据本发明的各个实施例，公开了一种系统，其包括无线装置，该无线装置包括网络协调器模块，其被配置为协调一个或多个无线网络架构模式下的操作；以及调度器模块，其被配置为调度通信；网络站点，其被配置为从无线装置接收通信，以确定一个或多个无线网络架构模式中的哪个模式被激活用于通信。
依据本发明的各个实施例，公开了一种系统，其包括的特征有：无线装置被设置为发送信标帧。此外，公开了一种系统，其包括的特征有：信标帧包括信息比特字段，如果无线装置发送信标帧，则该信息比特字段具有第一值，如果无线装置发送信标帧且被配置作为接入点，则该信息比特字段具有第二值，以及如果除了无线装置之外的任何网络站点能发送信标帧，则该信息比特字段具有第三值。进一步地，公开了一种系统，其包括的特征有：无线装置包括定向模块，其被配置为在60GHz网络架构下定向地操作。进一步地，公开了一种系统，其包括的特征有：一个或多个无线网络架构模式包括基础结构模式和自组模式。
依据本发明的各个实施例，公开了一种方法，其包括由网络协调器将基本服务集信息比特字段附加至帧中的性能信息字段。例如，该帧选自以下各项组成的群组：信标帧、关联响应帧和探测响应帧。例如，如果网络协调器发送该帧，则该基本服务集信息比特字段被设置为具有第一值，以及如果不同于该网络协调器的接入点被配置为发送该帧，则该基本服务集信息比特字段被设置为具有第二值。
依据本发明的各个实施例，公开了一种方法，其包括由无线站点发送包括仅CBP字段的管理/扩展帧，其中该仅CBP字段被设置为指示该无线站点是否包含作为该帧的一部分的调度信息元素。
根据本发明的各个实施例，公开了一种方法，其包括的特征有：该无线站点选自以下各项组成的群组：接入点或者网络协调器。此外，公开了一种方法，其包括的特征有：该帧选自以下各项组成的群组：信标帧和宣告帧。进一步地，公开了一种方法，其包括的特征有：如果该帧包括调度信息元素，则仅CBP字段被设置为第一值，或者如果该帧不包括调度信息元素，则仅CBP字段被设置为第二值。进一步地，公开了一种方法，其包括的特征有：如果仅CBP字段被设置为第一值，则该无线站点被设置为通过使用包含在该帧中的调度信息元素，确定由网络协调器针对给定信标间隔进行的信道分配。进一步地，公开了一种方法，其包括的特征有：如果仅CBP字段被设置为第二值，则该无线站点被设置为确定被分配作为基于竞争的时段的整个信标间隔。
这些和其它的特征和特性，以及结构的相关元件的操作方法和功能以及产品的整体和部分的组合，在考虑以下参考附图的描述和所附权利要求的情况下变得显而易见，所有的附图形成了说明书的一部分，其中类似的附图标记指代了在各个附图中的对应部分。然而，应当明确地理解，附图仅仅用于说明和描述的目的，而不是旨在作为有限权利要求的定义。除非上文下明确指出，否则如在说明书和权利要求中使用的，单数形式“一个”、“一”和“该”包括多个对象。
图1示出了在802.11-2007规范中的传统的性能信息字段。该传统的性能信息字段包括多个子字段，例如子字段B0-B15，其用于指示所请求的或者通告的可选性能。该传统的性能信息字段的长度显示为2个八位字节。每个性能信息子字段可根据管理/扩展帧子类型来解释。应特别注意，子字段B0标识ESS，子字段B1标识IBSS。
图2示出了依据本发明的各个方面的示例性网络架构。个人基本服务集（PBSS）可用于支持毫米波应用。该PBSS可包括STA，其被配置作为网络协调器或者PCP（PBSS中心点）205操作，该PCP（PBSS中心点）205可促进毫米波或更高频率网络215中的定向性，例如在60GHz上或附近操作的网络。在一些方面，PCP205可用AP来替换。PCP可在网络STA210a、210b和210c之间调度通信。网络STA210a、210b和210c可被配置作为AP或者作为电池操作的非APSTA，例如在网络上操作的设备，其能够通过网络同步并且用于其它地方，例如移动通信设备包括无线显示器或者电话。图2仅仅是一种具有三个网络STA的示例架构；但是，多于或少于三个的网络STA也可以在网络中操作。
图3示出了依据本发明的各个方面的示例网络协调器或者PCP或者AP。示出的示例网络协调器或者PCP或者AP具有网络协调器模块305、调度器模块310和定向模块315。网络协调器模块可被配置为协调在一个或多个无线网络架构模式下的操作。例如，无线网络模式可包括基础结构BSS、IBSS或者PBSS。网络协调器模块还可以被配置为将一个或多个无线网络架构模式中被激活用于通信的模式传送至网络站点或者STA。网络站点可以是无线设备，其被设置为在基础结构模式下操作并且支持与无线接入点的连接。
网络协调器模块还可以包括调度器模块，其被配置为调度去往该网络站点的通信。该网络协调器模块还可包括定向模块，其被配置为在高频或者毫米波段中，例如60GHz网络架构下定向地操作。
在一些方面，网络协调器模块、调度器模块或者二者均被设置为发送信标帧。该信标帧可包括信息比特字段，如果该网络协调器模块发送该信标帧，则该信息比特字段具有第一值，如果网络协调器模块发送该信标帧并且被配置作为接入点，则该信息比特字段具有第二值，且如果除了网络协调器模块之外的任何网络站点可发送该信标帧，则该信息比特字段具有第三值。在一些方面，该信息比特字段被配置为标识该网络架构的操作设定。
在一些方面，网络协调器或者PCP或者AP可向帧中的性能信息字段附加基本服务集信息比特字段。该帧可以是信标帧、关联响应帧和/或探测响应帧。如果网络协调器发送该帧，则将该基本服务集信息比特字段设置为具有第一值，如果不同于该网络协调器的接入点被设置为发送该帧，则将该基本服务集信息比特字段设置为具有第二值。
在一些方面，例如接入点或者网络协调器之类的无线网络站点可被配置为发送管理/扩展帧，其包括仅CBP字段。仅CBP字段可被设置为指示无线站点是否已包括作为该帧的一部分的调度信息元素，其中该帧可以是信标帧和/或宣告帧（announce frame）。在一些方面，如果该帧包括调度信息元素，则将该仅CBP字段设置为第一值，或者如果该帧不包括调度信息元素，则将该仅CBP字段设置为第二值。在一些方面，如果仅CBP字段被设置为第一值，则无线站点被设置为通过使用包含在该帧中的调度信息元素，确定由网络协调器针对给定信标间隔进行的信道分配。在一些方面，如果仅CBP字段被设置为第二值，则无线站点被设置为确定作为基于竞争的时段而分配的整个信标间隔。
在一些方面，当在PBSS中操作时，PCP可发送信标。帧格式可被扩展为允许STA（AP/PCP）指示PBSS网络架构正在使用中或者，相反的，没有使用PBSS网络架构来支持802.11中的PBSS架构。信息比特字段或者PBSS可在信标帧中或者在毫米波性能信息字段的一部分中定义，其可由发送信标帧的PCP设置为一，并且可由发送信标帧或者探测响应帧的AP设置为零。这样，STA可识别出在毫米波段中哪个网络架构处于操作中。
图4示出了依据本发明的各个方面的示例性能信息字段。该示例性能信息字段可包括多个子字段，例如子字段405-415，其用于指示所请求的或者通告的可选性能。该性能信息字段的长度可以是2个八位字节；但是，也可使用其它适当的长度。可根据管理/扩展帧子类型来解释每个性能信息子字段。例如，子字段405可以是具有比特B0-B1的BSS类型字段，子字段410可以是具有字段B2的仅CBP字段，具有比特B3-B7的子字段415可被保留用于其它或未来的用途。
仅CBP子字段410可指示在信标间隔（BI）的数据传输时间（DTT）中由PCP/AP提供的链路接入的类型。当将B1的DTT部分的整体分配作为用于随机接入的CBP时，AP/PCP可将仅CBP比特设置为1。当AP/PCP通过扩展的调度元素提供B1的DTT部分的分配时，AP/PCP可将仅CBP比特设置为0。
在一些方面，AP可在所发送的信标或者探测响应管理帧中将ESS子字段设置为1，将IBSS子字段设置为0。IBSS内的STA在所发送的信标或探测响应管理帧中将ESS子字段设置为0，将IBSS子字段设置为1。
依据本发明的各个方面，图5示出了图4中的示例BSS类型字段405，其指示由发送毫米波信标的STA建立的BSS的类型。字段505标识B0，字段510标识B1，字段515标识BSS类型。例如，如果B0和B1都是1，那么BSS类型标识基础结构BSS。如果B0是1而B1是0，那么BSS类型是PBSS。如果B0是0而B1是1，那么BSS类型是IBSS。如果B0和B1都是0，那么BSS类型为保留类型。
依据一些方面，60GHz中的网络架构和基础介质接入结构基于作为信道接入方法的时分多址或者TDMA。在TDMA中，由PCP/AP向网络中的所有STA发送信道调度。但是，BSS设置中的传输可使用随机接入，其不需要调度（即，无调度）。此外，由电池操作的非AP/非PCPSTA可能需要解析潜在长时间的和复杂的信道调度，其在BSS设置或者甚至在选择PBSS应用中都是不必要的。
图6示出了根据本发明的各个方面的示例信标间隔。在一些方面，提供了一种方法，其允许PCP/AP容易地将提供用于网络的信道调度或者不提供调度通知给STA，从而支持BSS和简单的PBSS应用并且促进省电。示出的示例信标间隔具有围绕仅CBP字段610的信标字段605和信标字段615。信标间隔620显示为表示信标字段605和仅CBP字段620的长度。此外，在图4的子字段410处示出的仅CBP字段可指示PCP/AP是否包括作为其发送的信标或者宣告帧的一部分的扩展的调度IE。
如果仅CBP字段被设置为零，则STA需要解析接收到的帧，寻找扩展的调度IE，以便指出PCP/AP在信标间隔中进行了哪些分配。另一方面，如果仅CBP字段被设置为一，则STA获知当前帧不包括扩展的调度IE。如在图6中示出的，在这种情况下，STA假定整个信标间隔被分配作为基于竞争的时段。
仅CBP比特提供了重要的执行简化和省电机会。其允许AP/PCP很容易地分配CBP，而不必使用扩展的调度IE。不必需要非AP/非PCP STA来解码扩展的调度IE，因此省电。这能够提供一种容易且简易的方式来服务传统的BSS应用和简单PBSS应用。
尽管上述公开文本将目前的考虑论述成多个有用的实施例，但是应当理解这些细节仅仅用于该目的，并且附加的权利要求并不局限于所公开的实施例，而是，意欲覆盖在所附权利要求的精神和范围内的所有的改进和等效设置。
Claims (12)
1.一种用于在无线网络中通信的第一无线通信设备，所述第一无线通信设备包括：
网络调度器模块，其用于调度针对所述无线网络中的其它无线通信设备的定向无线通信；
其中，所述第一无线通信设备被配置为发送信标帧，所述信标帧指示在所述信标帧之后出现的数据传输时间，所述数据传输时间是所述网络中的其它设备进行发送的时间；
其中，所述信标帧均包括性能信息字段，所述性能信息字段包括在所述数据传输时间期间限制使用基于竞争的接入的子字段，所述子字段指示在所述数据传输时间期间所述第一无线通信设备提供的链路接入的类型。
2.根据权利要求1所述的第一无线通信设备，其中，所述性能信息字段包括另一子字段，所述另一子字段用于指示用于所述网络的基本服务集(BSS)类型。
3.根据权利要求2所述的第一无线通信设备，其中，所述另一子字段指示所述BSS类型是基础结构BSS或是个人BSS(PBSS)或是独立BSS(IBSS)。
4.一种用于在无线网络中通信的方法，包括：
在无线网络中发送信标帧，所述信标帧指示在所述信标帧之后出现的数据传输时间，所述数据传输时间是在其期间所述网络中的其它设备以定向方式进行发送的时间；
其中，所述信标帧包括性能信息字段，所述性能信息字段包括在所述数据传输时间期间限制使用基于竞争的接入的子字段，所述子字段指示在所述数据传输时间期间第一无线通信设备提供的链路接入的类型。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述性能信息字段包括另一子字段，所述另一子字段用于指示用于所述网络的基本服务集(BSS)类型。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述另一子字段指示所述BSS类型是基础结构BSS或是个人BSS(PBSS)或是独立BSS(IBSS)。
7.一种用于在无线网络中通信的第一无线通信设备，所述第一无线通信设备被配置为：
从第二无线通信设备接收信标帧，所述信标帧指示在所述信标帧之后出现的数据传输时间，所述数据传输时间是在其期间不同于所述第二无线通信设备的设备在所述网络中进行直接通信的时间；
其中，所述信标帧包括性能信息字段，所述性能信息字段包括在所述数据传输时间期间限制使用基于竞争的接入的子字段，所述子字段指示在所述数据传输时间期间所述第一无线通信设备提供的链路接入的类型。
8.根据权利要求7所述的第一无线通信设备，其中，所述性能信息字段包括另一子字段，所述另一子字段用于指示用于所述网络的基本服务集(BSS)类型。
9.根据权利要求8所述的第一无线通信设备，其中，所述另一子字段指示所述BSS类型是基础结构BSS或是个人BSS(PBSS)或是独立BSS(IBSS)。
10.一种用于在无线通信网络中通信的方法，所述方法包括：
接收信标帧，所述信标帧指示在所述信标帧之后的数据传输时间，所述数据传输时间是在其期间所述网络中的设备在所述无线通信网络中进行直接通信的时间；
其中，所述信标帧包括性能信息字段，所述性能信息字段包括在所述数据传输时间期间限制使用基于竞争的接入的子字段，所述子字段指示在所述数据传输时间期间第一无线通信设备提供的链路接入的类型。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述性能信息字段包括另一子字段，所述另一子字段用于指示用于所述网络的基本服务集(BSS)类型。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述另一子字段指示所述BSS类型是基础结构BSS或是个人BSS(PBSS)或是独立BSS(IBSS)。
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