CN105228257B - 一种基于隐藏节点对的s2s通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线通信系统技术领域，公开了一种基于隐藏节点对的S2S通信方法。接入点AP根据BSS内隐藏节点对的信息设置S2SAnnouncement帧的内容并广播发送S2SAnnouncement帧；被通知的发起站点STA接收到S2SAnnouncement帧后，直接向目标STA发起通信传输，发起STA和目标STA间的直接通信必须在Duration时长内完成。本发明根据隐藏节点对信息提出了S2S通信机制，并设计了S2SAnnouncement功能帧格式，使得多对站点间可以同时进行直接通信，提高了系统吞吐量。

Description

一种基于隐藏节点对的S2S通信方法
技术领域
本发明涉及一种基于隐藏节点对的S2S通信方法，属于无线通信系统技术领域。
背景技术
无线通信频谱资源日益稀缺及超高速数据传输速率的需求，毫米波频段超高速无线通信技术的发展越来越受到关注，成为未来无线通信技术中最具潜力的技术之一。
面向超高速无线接入的45GHz频段多输入多输出(MIMO：Multiple InputMultiple Output)无线毫米波通信技术能够实现设备间10Gbps以上超高速无线传输。毫米波与低频段相比，其特点包括：一是可利用的频谱范围宽，信道容量大；二是易实现窄波束和高增益的天线，因而分辨率高，抗干扰性能好。
实际通信网络中，两个站点(STA：Station)均能与同一个接入点(AP：AccessPoint)通信，但因相隔距离较远或存在遮挡，一个STA收不到另一个STA发出的信号(这种现象称为隐藏节点)，进而导致竞争信道及STA与AP通信经常相互碰撞。为此，IEEE 802.11系列标准提出了网络分配向量(NAV:Network Allocation Vector)用来克服隐藏节点问题。
现有无线局域网中，通常需要通过AP的转发来实现同一个基本服务集(BSS：BasicService Set)内的STA间信息交换。这种机制的不足之处是需要消耗额外的时间资源与频谱资源。同时，由于现有无线局域网的时分复用机制，导致同一时刻只有一个STA与AP同信。虽然，最新的IEEE 802.11ac标准支持下行链路多用户传输机制，但这也只能支持AP同时与多个STA通信，而无法实现多个STA间的直接通信。如果在一个基本服务集BSS内有两对节点，每对节点内部之间可以直接通信，但听不到另一对节点间通信，那么这两对节点互为隐藏节点对。由于这两对节点互相听不到对方的通信，故两对节点之间可以同时直接通信，以提高系统吞吐率。而且，站点之间直接通信，可以采用较低的收发功率，以降低能耗。
发明内容
发明目的：本发明提出了一种基于隐藏节点对的站点到站点(S2S：Station toStation)之间的通信方法，并设计了所需的S2SAnnouncement功能管理帧。使得BSS内存在多对隐藏节点对时，站点之间可以进行直接通信，提高了系统吞吐率，节约能耗。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提出在能力元素(Capability)字段增加支持S2S的元素，即S2SSupport子字段，该字段的具体结构及含义描述如下：
A1：S2SSupport子字段：指示站点是否支持S2S通信功能，1个比特位。该子字段值为1表示支持S2S通信功能，值为0表示不支持。
本发明提出一种支持基本服务集(BSS：Basic Service Set)内隐藏节点对之间直接通信的S2SAnnouncemen帧，属于功能管理帧，所述S2SAnnouncement帧的帧体包括Category字段，Action字段，Pair Number字段，Duration字段以及一个或多个Pair Info字段。这些字段的具体结构及含义描述如下：
B1：Category字段：指示IEEE 802.11协议中规定的协议类别所对应的类别值，8个比特位；
B2：Action字段：指示IEEE 802.11协议中上述Category字段对应的协议类别规定的功能字段中S2SAnnouncement帧所对应的类别值，8个比特位；
B3：Pair Number字段：指示S2SAnnouncement帧所包含的Pair Info字段的个数，5个比特位；
B4：Duration字段：S2S通信时间长度(单位为μs)，11个比特位；
B5：Pair Info字段包含24个比特位，其子字段具体结构及含义描述如下：
B51：Initiator AID子字段：指示Pair Info字段调度的一对站点中的发起站点的关联标示符(AID：Association Identifier)的低12位，12个比特位；
B52：Responder AID子字段：指示Pair Info字段调度的一对站点中的响应站点的关联标示符(AID：Association Identifier)的低12位，12个比特位；
接入点AP根据隐藏节点对的信息，设置S2SAnnouncement帧内容并发送，站点STA接收S2SAnnouncement帧，解析该帧内容，并在相应站点之间通信。
无线局域网通信系统中支持S2S通信机制的AP和STA，其通信方法如下：
C1：接入点AP首先根据隐藏节点对的信息，设置S2SAnnouncement帧内容，发送S2SAnnouncement帧；
C2：站点STA接收到S2SAnnouncement帧，解析该帧内容，判断Pair Info字段中存在AID子字段值是否与自己的AID值一致：
C21：如果自己的AID与Initiator AID子字段一致，站点STA在S2SAnnouncement发送结束起的Start Offset时间后，直接向Responder AID子字段标示的站点发起通信；
C22：如果自己的AID与Responder AID子字段一致，站点STA准备在S2SAnnouncement发送结束起的Start Offset时间后，开始接收直接从Initiator AID子字段标示的站点发送来的信息；
C23：如果自己的AID与Responder AID子字段一致的站点，在T1时间内，没有接收到直接从Initiator AID子字段标示的站点发送来的信息，则该站点STA把最近一次接收到的S2SAnnouncement帧转发给Initiator AID子字段标示的站点，并等待接收直接从Initiator AID子字段标示的站点发送来的信息；T1的计算公式为：
T1＝aSIFSTime+aPPDUMaxTime+aPHY-RX-START-Delay+aSlotTime；
其中，aSIFSTime为短帧间距时长；aPPDUMaxTime为传输一个PPDU所需要的最长时间；aPHY-RX-START-Delay为物理层开始接收延时；aSlotTime为时隙长度。
C24：如果自己的AID与Initiator AID子字段和Responder AID子字段的值都不一致的站点，则此站点进入休眠状态；
有益效果：本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：多个隐藏节点对可以直接进行通信，提高系统吞吐率，并通过减小收发功率，以节约能耗。
附图说明
图1为本发明采用的S2SAnnouncement帧体结构；
图2为本发明采用的Pair Info子字段；
图3为本发明实施例中的隐藏节点对示意图；
图4为本发明实施例中采用的capability字段。
具体实施方式
下面以毫米波无线局域网(IEEE 802.11aj)为例，结合附图对本发明一种功率节省轮询帧格式及收发装置的具体实施方式作进一步详细说明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利。
本发明实施例中，节点对(A1，A2)，(B1，B2)，(C1，C2)互为隐藏节点对，参见图3。发起站点为A1，B1，C1，其对应响应站点分别为A2，B2，C2。这些站点的能力元素(Capability)字段(参见图4)中的S2SSupport子字段设置如下：
a1：S2SSupport子字段：该子字段值设为1，表示支持S2S通信功能。
根据上述情形，S2SAnnouncement帧各字段的设置如下(参见图1)：
b1：Category字段，设为QMG对应的值；
b2：QMG Action字段，设为S2SAnnouncement对应的值；
b3：Pair Number字段：设为3；
b4：Duration字段：设为AP选定的一个时间值t1；
b5：包含三个Pair Info字段，每个Pair Info字段的结构如图2所示：
b51：第一个Pair Info字段设置为：Initiator AID子字段设为A1的AID的低12位，Responder AID子字段设为A2的AID的低12位；
b52：第二个Pair Info字段设置为：Initiator AID子字段设为B1的AID的低12位，Responder AID子字段设为B2的AID的低12位；
b53：第三个Pair Info字段设置为：Initiator AID子字段设为C1的AID的低12位，Responder AID子字段设为C2的AID的低12位；
对于上述的三对隐藏节点对，其S2S通信实现装置主要操作步骤如下：
c1：接入点AP按照上述S2SAnnouncement帧设置内容，发送S2SAnnouncement帧；
c2：站点STA接收到S2SAnnouncement帧，解析该帧内容：
c21：站点A1，B1，C1分别在S2SAnnouncement发送结束起的t0时间后，直接向A2，B2，C2发起通信。
c22：站点A2，B2，C2在S2SAnnouncement发送结束起的t0时间后，分别接收来自于站点A1，B1，C1发送来的信息；
c23：如果站点A2，B2，C2中存在站点，在S2SAnnouncement发送结束起aSIFSTime+aPPDUMaxTime+aPHY-RX-START-Delay+aSlotTime时间内，没有接收到来自于对应发起站点发送来的信息，则该站点把最近一次接收到的S2SAnnouncement帧转发给对应发起站点，并等待接收直接从对应发起站点发送来的信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种基于隐藏节点对的S2S通信方法，其特征在于，定义：
一种支持基本服务集BSS内隐藏节点对之间直接通信的S2SAnnouncement帧，所述S2SAnnouncement帧包括Category字段，Action字段，PairNumber字段，Duration字段，以及一个或多个PairInfo字段，这些字段的具体结构及含义描述如下：
B1：Category字段：指示IEEE802.11协议中规定的协议类别所对应的类别值，8个比特位；
B2：Action字段：指示IEEE802.11协议中上述Category字段对应的协议类别规定的功能字段中S2SAnnouncement帧所对应的类别值，8个比特位；
B3：PairNumber字段：指示S2SAnnouncement帧所包含的PairInfo字段的个数，5个比特位；
B4：Duration字段：S2S通信时间长度，11个比特位；
B5：PairInfo字段：单个PairInfo字段包含24个比特位，其子字段具体结构及含义描述如下：
B51：InitiatorAID子字段：指示PairInfo字段调度的一对站点中的发起站点的关联标示符AID的低12位，12个比特位；
B52：ResponderAID子字段：指示PairInfo字段调度的一对站点中的响应站点的关联标示符AID的低12位，12个比特位；
接入点AP根据隐藏节点对的信息，设置S2SAnnouncement帧内容并发送，站点STA接收S2SAnnouncement帧，解析该帧内容，并在相应站点之间通信，
所述的基于隐藏节点对的S2S通信方法包括以下步骤：
C1：接入点AP根据隐藏节点对的信息，设置S2SAnnouncement帧内容，发送S2SAnnouncement帧；
C2：站点STA接收S2SAnnouncement帧，解析该帧内容，判断PairInfo字段中存在AID子字段值是否与自己的AID值一致：
C21：如果自己的AID与InitiatorAID子字段一致，站点STA在S2SAnnouncement发送结束起的StartOffset时间后，直接向ResponderAID子字段标示的站点发起通信；
C22：如果自己的AID与ResponderAID子字段值一致，站点STA准备在S2SAnnouncement发送结束起的StartOffset时间后，开始接收直接从InitiatorAID子字段标示的站点发送来的信息；
C23：如果自己的AID与ResponderAID子字段值一致的站点，在T1时间内，没有接收到直接从InitiatorAID子字段标示的站点发送来的信息，则该站点STA把最近一次接收到的S2SAnnouncement帧转发给InitiatorAID子字段标示的站点，并等待接收直接从InitiatorAID子字段标示的站点发送来的信息，所述T1的计算公式为：
T1＝aSIFSTime+aPPDUMaxTime+aPHY-RX-START-Delay+aSlotTime；
其中，aSIFSTime为短帧间距时长；aPPDUMaxTime为传输一个PPDU所需要的最长时间；aPHY-RX-START-Delay为物理层开始接收延时；aSlotTime为时隙长度；
C24：如果自己的AID与InitiatorAID子字段和ResponderAID子字段的值都不一致的站点，则此站点进入休眠状态。
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