CN104640225A - 用于无线网络传输的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于管理无线网络传输的系统和技术。能够使用无竞争时间段进行操作的高效无线网络定义的帧间间隔短于在传统网络中使用的帧间间隔，从而如果高效无线网络在无竞争时间段过程中进行发送时，传统网络不会竞争媒介。在无竞争时间段开始前，高效网络元件监测传输媒介，如果正在进行的传输延伸到无竞争时间段中，由高效网络进行的传输被延迟，直到正在进行的传输结束为止。高效无线网络使用的帧间间隔足够小，从而传统网络不能竞争媒介。在无竞争时间段后，高效网络以传统网络使用的顺序使用帧间间隔值。
Description
技术领域
概括地，本发明涉及无线通信。更具体地，本发明涉及无线局域网络传输中使用无竞争时间段的改进系统和技术。
发明内容
近年来无线网络传输变得越来越流行。无线配置允许用户方便地选择他们的位置，在服务区内自由移动，而无需发现或连接有线插座。此外，用户无需进行物理上的连接或断开连接便可进入或离开服务区域。
由于无线网络传输的普及，以及建立无线网络的便利性(除了由这样的网络携带的大量信息的敏感性之外)，独立运营的网络在许多地方进行扩张，其中许多独立的网络彼此非常靠近地进行运营。网络接入点以各种类型出现，以不同的功率水平运营，并具有不同的范围，并且它们全都分享可利用的无线电资源。除了在人口稀少的区域之外，大量的接入点和客户端设备必定在彼此的范围之内，用于无线网络运营的标准提供按顺序分享频率资源的机制。
发明内容
在本发明的一个实施方式中，一种装置，包括至少一个处理器和用于存储指令程序的存储器。存储指令程序的存储器被配置为，利用至少一个处理器，促使装置至少执行：在优先时间段开始前，检测用于正在进行来自第二装置的传输的传输媒介，并且响应于检测正在进行的传输延伸超过预定的优先时间段的开始，等待指示正在进行的传输结束的预定标准的满足。响应于预定标准的满足，安排第一数据帧的传输，后面是优先时间段期间的第一帧间间隔值。在非优先时间段过程中，在正在进行的传输之后安排第一数据帧的传输，后面是第二帧间间隔值，其中第二帧间间隔值大于第一帧间间隔值。
在本发明的另一实施方式中，一种方法，包括，在优先时间段开始前，检测用于正在进行的传输的传输媒介，并且响应于检测来自第二装置的正在进行的传输延伸超过预定的优先时间段的开始，等待指示正在进行的传输的结束的预定标准的满足。响应于预定标准的满足，安排第一数据帧的传输，后面是优先时间段期间的第一帧间间隔值。在非优先时间段过程中，安排第一数据帧的传输，后面是第二帧间间隔值，其中第二帧间间隔值大于第一帧间间隔值。
在本发明的另一实施方式中，一种存储指令程序的计算机可读媒介，其中指令程序由处理器执行以配置装置至少执行：在优先时间段开始前，检测用于来自第二装置的正在发生的传输的传输媒介，并且响应于检测正在发生的传输延伸超过优先时间段的预定开始，等待指示正在进行的传输的结束的预定标准的满足。响应于预定标准的满足，安排第一数据帧的传输，后面是优先时间段期间的第一帧间间隔值。在非优先时间段过程中，安排传输第一数据帧，后面是第二帧间间隔值，其中第二帧间间隔值大于第一帧间间隔值。
附图说明
图1描述了根据本发明一个实施方式的网络环境；
图2描述了根据本发明一个实施方式的信令图；
图3描述了根据本发明一个实施方式的处理；以及
图4描述了用于实现本发明一个或多个实施方式的元件。
具体实施方式
本发明的实施方式认识到新网络技术的发展通常以增量的方式实现，导致使用较新技术开发或服从较新标准的网络、系统和设备需要与使用较旧技术或服从较旧标准的现有传统网络、系统和设备共存。已经认识到用于共存的一个需求是需要至少在部分时间优先或无竞争传输与使用基于竞争的传输的现有网络共存。
一个特定的示例性实施方式提出了使用无竞争时间段的网络与在802.11标准的各分支下运营的传统无线网络(其中至少部分不会识别无竞争时间段)共存。至少一些这样的网络使用载波感知多址接入，这限制了在稠密配置中发生的并发传输的数量。本发明的实施方式进一步认识到，对网络配置进行广泛、有组织的改变实际上是不可能的，这是由于网关通常由个体或小组织实现以满足它们自己的需求，仅当网络所有者认识到新的实现会更好地满足它们的需要时，改变现有配置才会增量地发生。因此，可以认识到，用于无线网络传输的新机制需要与现有机制兼容。
因此，在一个或多个实施方式中，本发明提出了在高效无线LAN(HEW)网络的配置中使用的机制，从而这样的HEM会与在较早的802.11标准下运营的现有WLAN兼容。随着当前的发展，HEM可使用周期性的优先时间段，例如无竞争(CF)时间段，以增加无线媒介的使用。在其他场合，HEM网络可使用为优先的时间段，例如竞争时间段，以允许传统网络为媒介进行竞争。在另一实施例中，HEM还可在非优先的时间段中使用CF操作，但是相比于传统网络，在首次传输时可与较低优先竞争无线媒介。在另一实施例中，可使用由蜂窝网络标准而并非是由HEM定义的操作，其中蜂窝网络标准例如是第三代合作伙伴计划(3GPP)标准、3GPP长期演进(LTE)和3GPP先进LTE(LTE-A)标准。
传统的WLAN元素典型地不支持无竞争时间段，而是对资源进行竞争。在无竞争时间段过程中管理传输时，HEM网络控制进入无竞争时间段，从而传统传输能够没有冲突的完成。在无竞争时间段过程中HEM传输在无竞争时间段中发送第一帧前使用足够短的时间，而相比于典型的HEM网络，传统网络不使用无竞争时间段，而是利用更长的时间以在最近的传输结束后开始新的传输。因此，一旦HEM网络开始无竞争传输，传统网络就不会尝试发送。例如不使用载波感知的简单开始无竞争时间段的现有技术在第一分组和由传统网络发送的分组之间造成冲突的危险。为了保持短的延迟，可仅将无竞争时间段缩短有限数量的分组，例如10个发送的分组，从而第一分组的丢失会造成显著延迟，这是由于在无竞争时间段中没有时间从冲突中恢复。冲突还会显著降低网络运营的效率。
因此，本发明的一个或多个实施方式提供在竞争时间段的后面为无竞争时间段，从而能够与传统系统共存。管理接入点(AP)和站(STA)的行为，从而在无竞争时间段期间的传输被延迟，直到与无竞争时间段重叠的传统设备完成传输后为止。竞争和无竞争时间段是短的期间，例如1-5ms。定义HEW和STA在竞争和无竞争时间段边界的运营，从而避免由于传统WLAN系统的活动导致在边界区域显著的分组丢失。
图1描述了环境100，示出了根据本发明一个或多个实施方式的与传统网络共存的高效无线LAN网络。高效无线LAN网络(LEM)是110，包括HEW AP 102和104，和HEW STA 106和108。其它网络120，包括AP 122和STA 124，以及130，包括AP 132、STA 134和136，在网络100的邻近运营。网络120和130是传统网络，而HEW网络110使用根据本发明一个或多个实施方式的机制以避免由于与这样的传统网络共存而产生的干扰和分组丢失。
在本发明的一个或多个实施方式中，HEW元件在无竞争时间段(例如1ms)开始前监测媒介预定时间。如果检测到传输，HEM元件在尝试传输前会等待传输(包括任何确认、或ACK)完成。如果出现PHY报头，则HEW元件会确认报头能够被正确地解码，从而对传统设备重传的前景进行预期。HEW元件从而在无竞争时间段过程中使用短的帧间间隔值，从而传统系统的竞争机制不会允许它们竞争资源。在无竞争时间段结束后，HEW会使用较长的帧间间隔值，允许传统网络的常规竞争。
在另一实施例中，HEM元件可对第一数据帧使用短的帧间间隔，并且然后不使用帧间间隔。还需要说明的是，本发明的实施方式可使用适于设计需要的帧间间隔值，并不限于使用在当前的802.11标准中定义的SIFS或RIFS。例如，根据本发明的网络可使用比标准的SIFS和RIFS值短的帧间间隔值。
图2是描述由诸如在图1中描述的HEW元件的传输顺序的信令图，解释了传统的AP 202和STA 204、HEW STA 206和208、以及HEW AP210和212的操作。HEW接入点能够协同基本服务集(BSS)中的全部传输，并将下行链路(DL)和上行链路(UL)时隙分配给站，尽管会认识到本发明的可替换或附加的实施方式会提供这样的时间段，所述时间段中，站使用随机接入过程。在所解释的实施例中的时隙定时相对于无竞争时间段开始后的第一个传输。
在无线网络元件稠密布置的环境中，全部HEW元件(在这种情况下为STA 206、208，AP 210和212)可能会检测传统传输(在这种情况下由STA 204进行)，并且彼此还同时开始无竞争时间段(假设他们彼此接近)。这种由全部元件进行的检测自然会同步环境中的全部HEW基本服务集，从而HEW BSS会协同上行链路和下行链路时间段。同步机制还可用于实现上行链路时间段中的多用户多输入多输出(MIMO)。
UL和DL之间的切换仅要求足够的时间以允许硬件从UL切换到DL，反之亦然。在多种情况下，不是必须分配短帧间间隔(SIFS，ShortInterFrame Space)时间段。然而，由于相比于UL/DL切换时间，帧的解码可能花费更多的时间，因此站会首先发送UL数据，随后是下行链路分组的ACK。
随后，检测到AP 204传输数据帧214，其中在CF时间段216开始前进行传输，并一直持续到CF时间段。数据帧214的后面是SIFS 218(与传统的WLAN网络中典型的持续时间相同)。STA 202以ACK 220进行响应。HEW元件206、208、210和212均协同CF时间段216的开始，并且还检测由STA 204对数据帧214的传输和由STA 202对ACK 220的传输。HEW元件将数据帧214的传输视为正在进行的传输，并且这些元件会等待，直到满足预先描述的标准为止(例如，在这里，传输214的结束和ACK 220，尽管会认识到可使用其他标准，例如识别请求发送(RTS)或清除发送(CTS)命令)。
在本实施例中，在传输214和ACK 220后，并且还在帧间间隔222之后，其中帧间间隔222可以是减小的帧间间隔(RIFS)或可根据设计选择(例如其可以为网络设计的一致间隔值)使用不同的帧间间隔值，HEWAP 210传输帧224、226和228，并且HEW AP 212传输数据帧230、232和234。执行上行链路/下行链路切换，例如切换基于全部HEW元件之间的协同配置，从而上行链路和下行链路之间的切换会在指定数量的数据分组、指定的时间间隔、或一些其他合适的事件或条件后执行。数据传输会持续，其中HEW STA 206传输数据帧236，并且HEW STA 208传输数据帧242，STA 208和STA 206分别传输ACK 244和246。CF时间段216继续，数据帧248、250和252，数据帧254、256和258分别由HEW AP 210和212传输，并且HEW STA 206和208分别传输数据帧260和ACK 266，以及数据帧264和ACK 262。
在CF时间段216过程中的传输被延迟，以便避免与数据帧214的冲突，但是一旦传输开始，指定数据帧和ACK之间的间隔(用于诸如上行链路/下行链路切换的操作)，以便防止传统设备成功竞争到资源。因此，根据本发明一个或多个实施方式的HEW网络提供无竞争时间段，通过管理传输之间的间隔、且延迟无竞争时间段过程中初始传输，以便避免冲突。
无竞争时间段可以按多种可替换的方式实现。例如，可使用具有固定持续时间的无竞争时间段的固定帧结构。因此，如果CF时间段的开始被延迟。则CF时间段的结束也被延迟。在另一可替换的方式中，可使用可变帧结构，允许CF时间段持续时间的变化。例如，如果CF时间段的开始被延迟以避免与正在进行的传统传输相冲突，则CF时间段的结束可保持不变，从而缩短CF时间段。
作为另一可替换的方式，可使用专用的无竞争时间段，也就是，用于上行链路的CF时间段或用于下行链路的CF时间段，后面是ACK。例如，如果上行链路和下行链路业务的量按照可预测的方式变化，则UL和DL时间段可以进行调度以满足上行链路和下行链路业务。还可以是下行链路和上行链路ACK时间段，发送PS-Poll的时间段，初始化网络关联的时间段，和用于执行所需操作的指定时间段。
在另一可替换的方式中，每个CF时间段都有上行链路和下行链路阶段，这种在阶段中的变化可利用或不利用基于设计选择在基本服务集之间的协同切换来实现。
如果能够对穿过CF时间段预期开始的正在进行的传统数据分组传输的PHY报头进行解码，则可确定分组长度，并且CF时间段可在分组传输结束后在指定的时间开始。如果PHY报头不能被解码，则监测媒介的HEW站台会持续感知媒介，直到传输结束为止。在该方法的一种可替换的方式中，CF时间段延长附加的SIFS或减小的帧间间隔(RIFS)加ACK期间。在该方法的另一可替换方式中，CF时间段被延迟，直到数据分组传输加SIFS或RIFS为止。
图3描述了根据本发明一个或多个实施方式的无线网络通信的过程300。当出现可能在传统WLAN邻近的操作时，过程300可适于由高效无线LAN(HEW)执行。
在方框302，在无竞争时间段和竞争时间段过程中配置高效WLAN网络行为的操作。在无竞争时间段过程中行为的配置例如可包括定义检测，以及在检测无竞争时间段过程中发生传输的行为，例如在时间段的开始。这样的配置定义用于延迟传输的机制，以便避免冲突。在无竞争时间段过程中行为的进一步配置定义传输之间的间隔，帧结构，无竞争时间段过程中的上行链路和下行链路行为，例如时间段是否仅为上行链路，仅为下行链路，或上行链路和下行链路之间的分割。此外进一步的配置可定义，如果传统数据分组请求传输延迟，但数据分组报头不能被解码的行为。配置还定义HEW元件的同步，例如在无竞争时间段的初始化和持续时间中，还可定义无竞争时间段后的行为，例如帧间间隔持续时间或竞争时间段过程中的竞争窗口大小，以允许由HEW元件进行竞争。
在方框304，当预定的无竞争时间段开始时，一个或多个HEW元件开始或继续监测无线传输媒介，其中在无线传输媒介中由传统网络传输元件操作进行传输。在方框306，当检测到在无竞争时间段中重叠的传输时，HEW的一个或多个元件延迟传输预定的时间段，或直到指定的事件为止。在方框308，传输根据预定机制继续，例如，传输仅包括上行链路或下行链路，或上行链路和下行链路之间在预定点进行切换，使用的IF间隔较短，足以防止传统的传输。在方框310，在无竞争时间段结束后，HEW元件执行传统的资源竞争，与由传统元件所使用相似的帧间时间段，为传统元件提供传统的竞争。
图4描述了接入点(AP)400和客户端站(STA)450的细节。AP 400适于包括发射器402、接收器404和天线406。AP 400还可包括处理器408和存储器410。AP 400可利用驻留在存储器410中的数据412和至少一个程序(PROG)414。
STA 450还适于包括发射器452、接收器454和天线456。STA 450还可包括处理器458和存储器460。STA 450还利用驻留在存储器460中的数据462和至少一个程序(PROG)464。
假设AP 400中的至少一个PROG 414包括程序指令集，其在由相关联的DP 408执行时，能够使设备根据上述本发明的示例性实施方式进行操作。在这些方面，本发明的示例性实施方式可至少部分由存储在MEM 410中的计算机软件实现，其中软件可由AP 400的DP 408、硬件、或有形的所存储软件和硬件(和有形的所存储的固件)的组合执行。相似地，假设STA 450中的至少一个PROG 464包括程序指令集，当指令由相关联的DP458执行时，能够使设备根据上述本发明的示例性实施方式进行操作。在这些方面，本发明的示例性实施方式可至少部分由存储在MEM 460中的计算机软件实现，其中软件可由STA 450的DP 458、硬件、或有形的所存储软件和硬件(和有形的所存储的固件)的组合执行。实现本发明这些方面的电子设备不需要是如图1或图4所示的整个设备，可以为相同设备的一个或多个部件，例如上述的有形的所存储的软件、硬件、固件和DP，或片上系统SOC，或专用集成电路ASIC。
一般地，STA 450的各实施方式可包括但不局限于具有无线通信能力的个人便携式数字设备，包括但不限于蜂窝电话、导航设备、膝上型/掌上型/平板计算机，数字照相机和音乐设备，和互联网应用。
计算机可读MEM 410和460的各实施方式包括适于本地技术环境的任何数据存储技术，包括但不限于基于半导体的存储设备、磁存储设备和系统、光存储设备和系统、固定存储器、可移动存储器、磁盘存储器、闪存存储器、DRAM、SRAM、EEPROM等。DP 408和458的各实施方式包括但不局限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和多核处理器。
实现本发明这些方面的电子设备不需要为图1或图4所示的全部设备，可以为相同设备的一个或多个部件，例如上述的有形的所存储的软件、硬件、固件和DP，或片上系统SOC，或专用集成电路ASIC。
尽管上面描述了各种示例性实施方式，可以理解的是，本发明的实现不局限于这里说明和讨论的示例性实施方式。本领域技术人员在阅读上述描述后，对本发明上述示例性实施方式进行的各种修改和变形会变得明显。还可以认识到，在图3中解释和上面讨论的各方框可按步骤执行，但是所给出的顺序不是限制性的，它们可以任何合适的顺序执行，可插入或不可插入附加的方框或步骤。
此外，在不使用相应的其它所描述特征的情况下，上述非限制性实施方式的各方面中的一部分可用于得到有益效果。
上面的描述仅应当被视为对本发明的原则、教导和示例性实施方式的解释，而不是对其进行限定。
Claims (21)
1.一种装置，包括：
至少一个处理器；
存储器，用于存储指令程序；
其中存储指令程序的存储器被配置为，利用至少一个处理器，促使装置至少：
在优先时间段开始前，检测用于正在进行的传输的传输媒介；
响应于检测来自第二装置的正在进行的传输延伸超过预定的优先时间段的开始，等待指示正在进行的传输结束的预定标准的满足；
响应于预定标准的满足，在正在进行的传输之后，安排第一数据帧的传输，随后是第一帧间间隔值；以及
在非优先时间段过程中，安排第一数据帧的传输，随后是第二帧间间隔值，其中第二帧间间隔值大于第一帧间间隔值。
2.根据权利要求1所述的装置，其中优先时间段是无线局域网的无竞争时间段，并且非优先时间段是无线局域网的竞争时间段，并且第二帧间间隔值相当于或大于由传统无线局域网传输元件使用的传统帧间间隔值。
3.根据权利要求1所述的装置，其中优先时间段具有固定帧结构，从而在优先时间段过程中，基于正在进行的传输的出现的传输延迟缩短能够用于传输的时间。
4.根据权利要求1所述的装置，其中优先时间段具有可变帧结构，从而传输延迟延伸优先时间段。
5.根据权利要求1所述的装置，其中将优先时间段指示为上行链路传输或下行链路传输。
6.根据权利要求1所述的装置，其中优先时间段具有上行链路阶段和下行链路阶段，在优先时间段过程中在上行链路和下行链路之间进行转换。
7.根据权利要求1所述的装置，其中指示正在进行的传输的结束的标准包括：正在进行的传输结束后的确认或在发送或清除发送消息的请求中指示的持续时间。
8.一种方法，包括：
在优先时间段开始前，检测用于正在进行的传输的传输媒介；
响应于检测到来自第二装置的正在进行的传输延伸超过优先时间段的预定开始，等待指示正在进行的传输的结束的预定标准的满足；
响应于预定标准的满足，在正在进行的传输之后，安排第一数据帧的传输，后面是第一帧间间隔值；以及
在非优先时间段过程中，安排第一数据帧的传输，后面是第二帧间间隔值，其中第二帧间间隔值大于第一帧间间隔值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中优先时间段是无线局域网的无竞争时间段，并且非优先时间段是无线局域网的竞争时间段，并且第二帧间间隔值相当于或大于由传统无线局域网传输元件使用的传统帧间间隔值。
10.根据权利要求8所述的方法，其中优先时间段具有固定帧结构，从而在优先时间段过程中，基于出现的正在进行的传输的传输延迟缩短传输可利用的时间。
11.根据权利要求8所述的方法，其中优先时间段具有可变帧结构，从而传输延迟延长优先时间段。
12.根据权利要求8所述的方法，其中将优先时间段指示为上行链路或下行链路传输。
13.根据权利要求8所述的方法，其中优先时间段具有上行链路阶段和下行链路阶段，在优先时间段过程中在上行链路和下行链路之间进行转换。
14.根据权利要求8所述的方法，其中指示正在进行的传输的结束的标准包括：正在进行的传输结束后的确认或在发送或清除发送消息的请求中指示的持续时间。
15.一种存储指令程序的计算机可读媒介，其中指令程序由处理器执行以配置装置至少执行：
在优先时间段开始前，检测用于正在进行的传输的传输媒介；
响应于检测到来自第二装置的正在继续的传输延伸超过预定的优先时间段的开始，等待指示正在进行的传输的结束的预定标准的满足；
响应于预定标准的满足，在正在进行的传输之后，安排第一数据帧的传输，后面是第一帧间间隔值；和
在非优先时间段过程中，安排第一数据帧的传输，后面是第二帧间间隔值，其中第二帧间间隔值大于第一帧间间隔值。
16.根据权利要求15所述的计算机可读媒介，其中优先时间段是无线局域网的无竞争时间段，并且非优先时间段是无线局域网的竞争时间段，并且第二帧间间隔值相当于或大于由传统无线局域网传输元件使用的传统帧间间隔值。
17.根据权利要求15所述的计算机可读媒介，其中优先时间段具有固定帧结构，从而在优先时间段过程中，基于出现的正在进行的传输的传输延迟缩短传输可利用的时间。
18.根据权利要求15所述的计算机可读媒介，其中优先时间段具有可变帧结构，从而传输延伸超过优先时间段。
19.根据权利要求15所述的计算机可读媒介，其中将优先时间段指示为上行链路或下行链路传输。
20.根据权利要求15所述的计算机可读媒介，其中优先时间段具有上行链路阶段和下行链路阶段，在优先时间段过程中在上行链路和下行链路之间进行转换。
21.根据权利要求15所述的计算机可读媒介，其中指示正在发生传输的结束的标准包括：正在进行的传输结束后的确认或在发送或清除发送消息的请求中指示的持续时间。
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