CN104010326A - 在802.11无线接口上的反向复用 - Google Patents

在802.11无线接口上的反向复用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在802.11无线接口上的反向复用。根据本发明的各个方面，公开了一种方法和装置，包括以下方面：在发送设备的媒体访问控制-服务访问点处提供一个或多个数据分组；将一个或多个数据分组分成两个或更多个数据分组流，其中两个或更多个数据分组流被设置用于在发送设备的独立无线接口上传输；以及经由两个或更多个数据分组流的独立无线接口在无线介质上发送所述两个或更多个数据分组流。

Description

在802.11无线接口上的反向复用
本申请是申请日为2010年9月26日，申请号为201010293340.X的发明专利申请的分案申请。
背景技术
一般地，本发明涉及无线网络通信领域，更具体地，涉及被配置为允许在802.11无线接口上进行反向复用的方法和装置。
在许多无线通信系统中，帧结构用于在发射机和接收机之间的数据传输。例如，IEEE802.11标准在媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层中使用帧聚合。在典型的发射机中，MAC层接收MAC服务数据单元(MSDU)，并将MAC报头与其连接，以构建MAC协议数据单元(MPDU)。MAC报头包括例如源地址(SA)和目的地址(DA)的信息。MPDU是PLCP(物理层会聚协议)服务数据单元(PSDU)的一部分，并且被传送至发射机中的PHY层以使得PHY报头(即PHY前导码)与其连接，从而构建PLCP协议数据单元(PPDU)。PHY报头包括用于确定传输方案(包括编码/调制方案)的参数。
传统地，AP允许并行双频带操作，例如在2.4GHz和5GHz时。如果STA和AP都支持并行双频带操作，则可期望具有允许更高吞吐量的技术。
附图说明
图1示出根据本发明各个方面的如下示例性过程：将到达发射机站的MAC SAP的数据分组的单个流分成经过不同无线接口的两个或更多个流，以及在接收机站处使用反向复用将它们合并成数据流。
图2示出根据本发明各个方面的示例性反向复用配置，其中单个MAC跨越两个PHY。
图3示出根据本发明各个方面的另一示例性复用配置，其中每个PHY具有其自己的MAC和两个MAC服务访问点(SAP)接口。
图4示出根据本发明各个方面使用同步帧的示例性分组排序配置。
图5示出根据本发明各个方面使用同步帧的另一示例性分组排序配置。
图6示出根据本发明各个方面在每个分组中使用块号的另一示例性分组排序配置。
具体实施方式
在随后的说明书中，对于相同组件给出相同标号，而不管它们是否出现在不同的实施例中。为了用清楚和简明的方式示出本发明的实施例，附图不必按比例绘制，并且可通过某种示意图形式示出某些特征。参照一个实施例所述和/或所示的特征可通过相同方式或类似方式用在一个或多个其它实施例中和/或与其它实施例的特征组合或代替其它实施例的特征。
定义
接入点(AP)：具有站(STA)功能并经由针对关联STA的无线介质(WM)提供对分布服务的访问的任意实体。
媒体访问控制(MAC)：媒体访问控制(MAC)是数据通信协议子层，还已知为介质访问控制(Medium Access Control)，是在七层OSI模型中指定的数据链路层(层2)的子层。
服务访问点(SAP)：服务访问点(SAP)是在开放式系统互连(OSI)联网中使用的网络端点的识别标签。SAP是一种物理点或概念位置，在此处一个OSI层可请求另一OSI层的服务。SAP用作是向高层协议发送数据和从高层协议接收数据的信道。例如，MAC-SAP提供启用高层协议的服务，以便向MAC子层发送数据和从MAC子层接收数据。
站(STA)：含有对于无线介质(WM)的IEEE802.11兼容介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)接口的任意设备。
无线介质(WM)：该介质用于实现在无线局域网(LAN)的对等物理层(PHY)实体之间的协议数据单元(PDU)的传送。
具体描述
根据本发明的各个方面，公开了一种方法，包括：在发送设备的媒体访问控制-服务访问点处提供一个或多个数据分组；将所述一个或多个数据分组分成两个或更多个数据分组流，其中所述两个或更多个数据分组流被设置为在发送设备的独立无线接口上进行发送；以及经由所述两个或更多个数据分组流的独立无线接口在无线介质上发送所述两个或更多个数据分组流。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：将连续接收的一个或多个数据分组设置成(arrange)多个块，其中每个数据分组块位于一个无线接口的队列中；向针对特定无线接口排队的每个数据分组分配表示对所述数据分组进行排队的顺序的序号。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：在一个队列上对新的数据分组块进行排队之前，向这个队列添加块同步帧。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：向所述块同步帧分配表示对所述块同步帧进行排队的顺序的序号；以及在所述块同步帧的主体(body)中加入向先前队列添加的最后数据帧的序号。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：在所述块同步帧的主体中加入与在其中对最后数据帧进行排队的队列相关的无线接口的标识符。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：在一个队列上对新的数据分组块进行排队之后，向这个队列添加块同步帧。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：向所述块同步帧分配表示对所述块同步帧进行排队的顺序的序号；以及在所述块同步帧的主体中加入要向随后队列中添加的下一数据帧的序号以及与在其中将对下一数据帧进行排队的队列相关的无线接口的标识符。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：向每个数据分组添加块序号。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：其中每个数据分组包括块号和针对在接口上的、在其中对所述数据分组进行排队的队列所分配的序号。
根据本发明的各个方面，公开一种装置，包括：媒体访问控制层服务访问点，被配置为接收一个或多个数据分组；反向复用器，被配置为将所述一个或多个数据分组分成两个或更多个数据分组流，其中所述两个或更多个数据分组流被设置为在独立的无线接口上进行发送；以及发射机，被配置为经由所述两个或更多个数据分组流的独立无线接口在无线介质上发送所述两个或更多个数据分组流。
根据本发明的各个方面，所述装置还包括：其中所述反向复用器被配置为将连续接收的一个或多个数据分组设置成多个块，其中每个数据分组块位于一个无线接口的队列中；以及向针对特定无线接口排队的每个数据分组分配表示对所述数据分组进行排队的顺序的序号。
根据本发明的各个方面，所述装置还包括：其中所述反向复用器被配置为在队列上对新的数据分组块进行排队之前，向这个队列添加块同步帧。
根据本发明的各个方面，所述装置还包括：其中所述反向复用器被配置为向所述块同步帧分配表示对所述块同步帧进行排队的顺序的序号；以及在所述块同步帧的主体中加入向先前队列中添加的最后数据帧的序号。
根据本发明的各个方面，所述装置还包括：其中所述反向复用器被配置为在所述块同步帧的主体中加入与在其中对最后数据帧进行排队的队列相关的无线接口的标识符。
根据本发明的各个方面，所述装置还包括：其中所述反向复用器被配置为在一个队列上对新的数据分组块进行排队之后，向这个队列添加块同步帧。
根据本发明的各个方面，公开一种方法，包括：在独立的接口上通过无线介质接收两个或更多个数据分组流；在所述独立的接口上接收由发射机插入的块同步帧；以及在媒体访问控制层服务访问点处，将接收的两个或更多个数据分组流和插入的块同步帧设置成接收队列。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：基于所述插入的块同步帧对所述接收的两个或更多个数据分组流进行排序和合并。
根据本发明的各个方面，所述方法还包括：基于所述块同步帧中的块号和序号来确定向高于媒体访问控制层的层传送数据分组的顺序。
在参照附图考虑以下说明书和所附权利要求之后，这些和其它特点和特征以及结构的相关元件的操作和功能的方法和各部分的组合以及制造经济性将变得更加清楚，其中所有附图形成本说明书的一部分，其中类似标号指示各个附图中的相应部分。然而，可清楚理解，附图仅用于图示和说明的目的，不用作是对权利要求的限制定义。在说明书和权利要求中，除非上下文清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数。
一般地，本发明的实施例涉及对于“快速会话传送”的IEEE802.11TGadPAR需求。快速会话传送指的是，从60GHz信道向5或2.4GHz信道的数据会话的切换或相反切换使得链路条件恶化或改善。根据本发明的实施例，会话传送是利用可用的组合带宽在两个信道(在条件允许时)继续数据传送的部分传送(某些数据分组)。
在某些方面，本发明涉及TGac，其中通过增加带宽(80MHz信道带宽)寻求更高的吞吐量，以及其中可使用不连续的信道绑定(bonding)，例如组合两个不连续的40MHz信道。如果在频率上充分分开绑定的信道，例如一个在2.4GHz频带而另一个在5GHz频带，或者甚至在5GHz频带的相反端的信道，那么可使用在每个信道上较低MAC和PHY中的独立操作。
一般地，本发明的实施例考虑在两个或更多个信道(在频率上被充分分开以允许并行独立的操作)上的反向复用。例如，可使用2.4GHz频带信道和5GHz频带信道、在频带的相反端的2个5GHz频带信道、5GHz频带信道和60GHz频带信道以及2.4GHz频带信道、5GHz频带信道和60GHz频带信道。
图1示出根据本发明的各个方面的如下示例性过程：将到达发射机站的MAC SAP的单个数据分组流分成经过不同无线接口的两个或更多个流，以及在接收机站处使用反向复用将它们合并成数据流。通过反向复用，来自较高层的分组流是跨越两个或更多个链路均衡的负载。在远程端，将来自每个链路的各分组流接合在一起并按原始序列传送至上层。在每个链路上的较低MAC和PHY彼此独立地运行。
如图1所示，包括STA(如发射机站105和接收机站110)的示例性网络架构被设置为通过无线介质在无线网络150上通信。一个或多个数据分组120a、120b、120c和120d到达发射机105的媒体访问控制(MAC)层服务访问点(SAP)。在MAC SAP将一个或多个数据分组120a、120b、120c和120d分成独立的数据分组流，所述数据分组流在一个流中用分组125a、125b、125c和125d表示而在另一个流中用数据分组130a、130b、130c和130d表示。图1示出将一个或多个数据分组分成两个流的一个实例；然而，可将一个或多个数据分组分成多于两个的流。然后，设置来自两个或更多个流的数据分组，用于在发射机105的独立无线接口上向接收机110传输。然后，经由发射机105的独立无线接口在无线介质上将两个或更多个数据分组流发送至接收机110。
然后，在接收机110通过无线介质接收两个或更多个数据分组流。在接收机110处接收第一数据分组流135a、135b、135c和135d和第二数据分组流140a、140b、140c和140d。将接收的数据分组流接合在一起作为数据分组145a、145b、145c和145d，并且按原始序列传送至接收机110的上层。
在某些方面，两个通信STA、发射机站105和接收机站110被配置为确定它们具有匹配的同步多频带运行能力。例如，两个通信STA可配置有管理功能，以允许STA同意跨越两个或更多个信道的负载平衡业务。此外，两个STA可独立地在每个信道中运行。
在某些方面，两个通信STA可被配置为包括控制功能，以启用和禁用负载平衡链路的运行。例如，STA可在数据传送正在进行时动态地打开或切断第二接口或随后接口。
在某些方面，两个通信STA可被配置为将MAC地址分配给负载均衡链路。例如，可向较高层呈现单个MAC地址，从而较高层将负载均衡链路看作为到达目的地的单个逻辑链路。这个MAC地址可与各个信道上使用的MAC地址不同。在某些方面，暴露给较高层的MAC地址可与信道之一上使用的MAC地址相同(或全部，如果所有信道使用相同的MAC地址)。可能需要不同的分组格式，以适应不同的MAC地址分配选择。
在某些方面，两个通信STA可被配置为支持在目的地处的分组的重排序，从而按相同顺序(其中在源点处将分组传送给MAC)向较高层传送分组。由于独立的较低MAC操作，例如信道访问延迟、重传等以及每个信道上的网络活动，数据分组可能无序地到达接收机站110。
图2示出根据本发明各个方面的示例性反向复用配置，其中单个MAC跨越两个PHY。具有物理层PHY1215和物理层PHY2220的单个MAC205的使用使得向较高层(包括MAC SAP210)呈现单个接口，并且允许在两个信道上使用相同的MAC地址。
图3示出根据本发明各个方面的另一示例性复用配置，其中每个PHY具有其自己的MAC和两个MAC服务访问点(SAP)接口。在这个实例中，每个物理层PHY1315和PHY2320具有其自己的MAC，分别为MAC1305和MAC2310，并且向较高层呈现两个MAC服务访问点(SAP)接口。MAC1305可被配置为支持反向复用，并且可跨越两个PHY，在第二个PHY上表现为虚拟MAC，即，除了本地MAC之外。使用第二无线接口来自第一无线接口的MAC SAP的业务可与来自第二无线接口的MAC SAP的业务进行复用。每个MAC向较高层呈现其自己的MAC地址。反向复用的业务在两个信道上使用相同的MAC地址。
以下参照图4-6描述用于保持传送分组的顺序的两种技术。关于图4和图5讨论的两个变型的第一技术使用插入到数据流中的块同步帧，以描述传送至每个数据分组的数据块。为了简明起见，所述技术是针对2个无线信道描述的，但是可通过直观方式扩展到3个或更多个信道。
图4示出根据本发明各个方面的使用同步帧的示例性分组排序配置。数据分组从较高层按以下顺序到达：400-403，随后是501-503，随后是405-407。数据分组400-403位于在信道X上运行的接口1的队列中。随后的分组将位于在信道Y上运行的接口2的队列中，因此块同步帧500可在接口2上创建和排队，以指示发生了到接口2的切换。然后，数据分组501-503位于在信道Y上运行的接口2的队列中。在对每个分组进行排队时，向其分配针对该接口的下一序号。位于从一个队列向另一队列的切换之间的一个队列中的分组的这个系列称为块，其中块同步帧界定块。分组的下一系列再次位于接口1的队列中，因此将块同步帧404插入在该队列中。然后，在该接口上对数据分组405-407进行排队。块大小(表示在做出到另一队列的切换之前位于队列上的数据分组的数目)是任意的。在这个实例中，块大小为4、3和3。
在新的分组块位于队列中之前，插入块同步帧。向块同步帧分配针对该队列的下一序号，并且该块同步帧还携带向先前队列中添加的最后数据帧的序号和接口。因此，块同步帧识别存在从一个接口到另一个接口的切换的序列中的点。如图4所示，块同步帧500指示从接口1到接口2的切换，其中在接口1上排队的最后数据帧为403。类似地，块同步帧404指示从接口2到接口1的切换，以及在接口2上排队的最后数据分组为503。
在接收机站，数据分组在每个接口上到达，并且在接收队列中进行排队。在某些方面，从接收站向发射站发送确认(ACK帧)，以证实每个帧的接收情况。如果发射机没有接收到ACK，则发射机可重发帧，直到接收到ACK为止。ACK机制也可用在速率适配算法中，从而如果需要太多次重发，则发射站可下降到较低的数据速率。在某些方面，可使用块确认机制，其中发送单个块ACK帧以确认若干个接收的帧。
如果在特定接口上采用块确认(BA)，则可基于数据分组的序号适当地对它们进行重排序。例如，数据分组可因为选择性重发而需要重排序。在重排序过程之后，接收机站可合并用于向接收机站中的较高层传送的数据分组流。例如，在逆混合组中的所有队列可能处于释放状态。当处于释放状态时，可从队列向较高层释放按序的MAC服务数据单元(MSDU)。MSDU是从位于协议栈中的MAC子层之上的LLC子层接收或向其发送的服务数据单元。LLC和MAC子层共同称为DLL。
当接收到块同步帧时，接收机站可将块同步帧中携带的序号与从其它接口队列中释放的最后帧相比较。例如，如果块同步帧携带已经从其它队列传送的序号值，则当前队列处于释放状态。否则，队列处于持有状态，直到传送或绕过具有在其它队列上指示的序号的MSDU为止。在某些方面，如果发射机站在其重试计数期满之后丢弃它，则可绕过MSDU。
图5示出根据本发明各个方面的使用同步帧的另一示例性分组排序配置。在这个实例中，可在到其它接口的切换之前在发送最后数据帧的接口上发送块同步帧。数据分组从较高层按以下顺序到达：600-603，随后是700-702，随后是605-607。数据分组600-603位于在信道X上运行的接口1的队列中。然后，创建块同步帧604，并使其位于接口1的队列中，其指示从接口1到接口2的切换，还指示序列中的下一数据分组是接口2上的700。然后，块同步帧703可位于接口2上的队列中，并且指示从接口2到接口1的切换，以及下一数据分组是605。数据分组605-607在信道X上运行的接口1上进行排队。
图6示出根据本发明各个方面在每个分组中使用块号的另一示例性分组排序配置。在某些方面，可通过向每个数据分组添加块序号来执行分组排序。然后，每个分组将具有针对接口分配的序号和块号，其中在所述接口上对每个分组进行排队。在这个实例中，示出4个分组的固定块大小；然而，可使用其它适合的块大小。在一个接口上对具有一种块大小的分组进行排队之后，增加块号，并且在下一接口或相同接口上对另一种块大小的分组进行排队。实际上，块号连同序号的低阶比特确定在接收方向较高层传送的分组的顺序。
如图6所示，在接口1上将数据分组800-803组成块1。在接口2上将数据分组900-903组成块2。在接口1上将数据分组804-807组成块3，以及在接口1上将数据分组808-811组成块4。
在接收机站处，在重排序过程之后，根据块号和序号中的低阶比特将分组传送至较高层。在某些方面，使用例如超时或块确认请求(BAR)帧可检测分组丢失的启发方法可确保数据不会在接收队列中保存太久以等待序号填充。
在某些方面，可实现块号字段，以重用序列控制字段中的段号字段。例如，在例如针对802.11n定义的和针对802.11ac和802.11ad期望的某些高速接口上不需要段号。由于块号字段可以是4比特字段，所以这将允许以16为模的块编号。在某些方面，可以为数据帧的块号字段定义新的字段，其可允许通过更大的模(例如256或65536)的块编号。
尽管以上公开讨论目前被认为是各种可用的实施例，但是可理解，这些细节仅用于该目的，并且所附权利要求不限于公开的实施例，而是旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围内的修改和等同设置。

Claims (16)

1.一种方法，包括：
在多个独立接口上通过无线介质接收两个或更多个数据分组流；
在所述多个独立接口上接收由发射机插入的块同步帧；以及
在媒体访问控制层的媒体访问控制-服务访问点处，将所述接收的两个或更多个数据分组流和所述插入的块同步帧设置至接收队列中。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述插入的块同步帧对所述接收的两个或更多个数据分组流进行排序和合并。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
基于所述块同步帧的块号和序号，来确定向高于所述媒体访问控制层的层传送所述数据分组的顺序。
4.如权利要求2所述的方法，其中，每个块同步帧包括用于识别所述多个独立接口中至少一个独立接口的信息、用于识别至少一个特定数据分组的信息、或者上述两种信息。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
基于所述块同步帧的用于识别所述多个独立接口中至少一个独立接口的信息、用于识别至少一个特定数据分组的信息、或者上述两种信息，来确定向高于所述媒体访问控制层的层传送所述数据分组的顺序。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述多个独立接口中的所述至少一个独立接口包括不同于用以接收所述块同步帧的接口的其他接口。
7.如权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个特定数据分组包括在不同于用以接收所述块同步帧的接口的其他接口上接收的数据分组。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：
将所述至少一个特定数据分组的标识与在另一接口上接收的分组的标识进行比较，并且
如果这两个标识匹配，则将与所述块同步帧对应的数据帧设置为释放状态，否则将所述数据帧设置为持有状态。
9.如权利要求8所述的方法，其中，在所述另一接口上接收的所述分组是在所述另一接口上接收的最后一个分组。
10.如权利要求8所述的方法，其中，在所述另一接口上接收的所述分组是在所述另一接口上接收的第一个分组。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述接收的数据分组流中的至少一个数据分组流的块大小是固定的。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述接收的数据分组流中的至少一个数据分组流的块大小是可变的。
13.一种装置，包括：
多个无线接口，其每一个被配置为通过无线介质接收两个或更多个数据分组流，以及通过无线介质接收由发射机插入的块同步帧；
分组重排序模块，其被配置为将所述接收的两个或更多个数据分组流和所述插入的块同步帧设置至接收队列中；
与媒体访问控制层相关联的媒体访问控制-服务访问点，被配置为接收所述接收队列。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述分组重排序模块还被配置为基于所述插入的块同步帧对所述接收的两个或更多个数据分组流进行排序和合并。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述分组重排序模块还被配置为基于所述块同步帧的块号和序号，来确定向高于所述媒体访问控制层的层传送所述数据分组的顺序。
16.如权利要求14所述的装置，其中，每个块同步帧包括用于识别所述多个无线接口中至少一个无线接口的信息、用于识别至少一个特定数据分组的信息、或者上述两种信息。
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