CN113162867A - 用于wlan中分段帧的扩展序列控制 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例使用MAC帧头中的序列控制字段来传输多个分段帧，所述MAC帧头包括用于追踪帧的次序的扩展的15比特序列号，以及所述MAC帧头中帧控制子字段中携带的1比特PF字段结合1比特MF字段用于指示分段帧的位置。所述分段帧由无线装置接收以及根据所述MF字段、所述PF字段以及所述序列控制号来去分段。如果任何分段帧没有被成功接收，所述多个分段帧被丢弃。

Description

用于WLAN中分段帧的扩展序列控制
技术领域
本发明的实施例涉及无线通信领域。更具体地，本发明的实施例涉及在无线系统中传输以及接收序列控制信息的系统以及方法。
背景技术
现代电子装置通常使用WIFI技术与其他电子装置无线地发送以及接收数据，如，包括传输识别帧序列(如分段的MSDU)的序列控制信息的技术。例如，使用包括指示成功接收到的帧或接收到错误的帧的比特的块确认(块确认)位图(bitmap)来确认接收到的帧。
IEEE 802.11ax以及IEEE 802.11ay中定义的WIFI通信的现有方法限制分别传输256MPDU以及IK MPDU的窗口尺寸。802.11ax下的用于确认MAC服务数据单元(MSDU)的最大块确认位图尺寸是256以及在802.11ay高达1K。为了支持下一代无线装置，可以被确认的最大窗口尺寸以及MSDU的最大数目需要更高，以致在接收确认之前更多的MSDU可以在传输窗口中被发送，从而增加网络的性能。
当前用于传输MPDU的最大窗口尺寸由使用12比特的序列控制字段(传统序列控制字段)来限制。所需要的方案是帧序列控制不由上述所描述方案进行限制。
发明内容
所需要的是扩展序列控制字段的尺寸来扩展最大窗口尺寸的序列帧控制方法，从而改善无线网络的性能。因此，本发明的实施例提供了用于使用MAC帧头中的序列控制字段传输多个分段帧的技术，所述MAC帧头包括用于追踪帧次序的15比特序列号，以及MAC帧头的帧控制子字段中携带的1比特PF字段结合1比特MF字段指示分段帧的位置。所述多个分段帧由无线装置接收以及根据MF字段、PF字段以及序列控制号进行去分段。如果任何分段帧没有被成功接收，所述多个分段帧被丢弃。
根据一个实施例，公开了由传输装置无线传输多个分段帧的方法。所述方法包括将数据帧分段成多个分段帧，所述多个分段帧包括第一分段帧、中间分段帧以及最后分段帧，设置所述多个分段帧的每一分段帧的各自MAC帧头的先前分段(PF)比特以及更多分段(MF)比特来指示每一分段帧的位置，以及传输所述第一分段帧、中间分段帧、最后分段帧以及MAC帧头到接收无线装置。
根据一些实施例，所述接收无线装置对所述多个分段帧进行去分段，以及其中PF比特以及MF比特用于决定各种分段帧的位置。根据一些实施例，设置PF比特为1指示先前分段帧的存在。根据一些实施例，设置MF比特为1指示后续分段帧的存在。根据一些实施例，设置PF比特为1以及MF比特为1指示分段帧是中间分段帧。根据一些实施例，PF比特被携带于MAC帧头的帧控制字段。根据一些实施例，所述帧控制字段进一步包括用于识别各自分段帧的15比特序列号(SEQ)。根据一些实施例，MF比特被携带于所述MAC帧头的帧控制字段。根据一些实施例，所述多个分段帧在接收无线装置被去分段来生成MSDU。根据一些实施例，所述第一分段在、中间分段帧以及最后分段帧被包括于A-MPDU。根据一些实施例，设置PF比特以及MF比特都为0指示没有分段帧。
根据另一个实施例，公开了用于通过无线网络无线传输多个分段帧到接收装置的装置。所述装置包括收发器、存储器以及处理器，所述收发器用于通过无线网络无线地发送以及接收数据，所述存储器用于存储数据帧，以及所述处理器用于从所述存储器存取数据帧，将所述数据帧分段成多个分段帧，所述多个分段帧包括第一分段帧、中间分段帧以及最后分段帧，设置所述多个分段帧的每一分段帧的各自MAC帧头的先前分段(PF)比特以及更多分段(MF)比特来指示每一分段帧的位置，以及使得所述收发器无线地传输所述第一分段帧、中间分段帧、最后分段帧以及MAC帧头到接收无线装置。
根据另一个实施例，公开了无线网络中对分段的MSDU进行去分段的方法。所述方法包括通过无线网络接收多个分段帧，所述多个分段帧包括第一分段帧、中间分段帧以及最后分段帧，存取各自分段帧的MAC帧头来决定先前分段(PF)比特以及更多分段(MF)比特，其中PF比特被携带于MAC帧头的序列控制字段，以及根据PF字段以及MF比特值对所述多个分段帧进行去分段，其中PF比特以及MF比特值指示所述多个分段帧的各自分段帧的位置。
附图说明
附图被并入以及构成说明书的一部分，以及与描述一起用于说明本发明的实施例来解释本发明的原理。
图1示出了包括被传输为多个分段MSDU的MPDU的示例性无线传输的框图。
图2示出了根据本发明实施例的用于实施扩展的序列控制字段的示例性MAC帧头的框图。
图3示出了根据本发明实施例的用于实施扩展的序列控制字段的示例性帧控制字段的框图。
图4示出了根据本发明实施例的用于实施扩展的序列控制字段的示例性序列控制字段的框图。
图5示出了根据本发明实施例的使用扩展的帧控制字段来识别分段的MSDU的分段帧及其位置的示例性无线传输的框图。
图6示出了根据本发明实施例的使用扩展的序列控制字段来识别分段的MSDU的分段帧及其位置的示例性无线传输的框图，其中有错误的接收第一分段帧。
图7示出了根据本发明实施例的使用扩展的序列控制字段来识别分段的MSDU的分段帧及其位置的示例性无线传输的框图，其中有错误的接收最终分段帧。
图8示出了根据本发明实施例的使用扩展的序列控制字段来识别分段的MSDU的分段帧及其位置的示例性无线传输的框图，其中有错误的接收中间分段帧。
图9示出了根据本发明实施例的使用扩展的序列控制字段的识别以及发信分段帧的计算机实施方法的示例性序列的流程图。
图10示出了根据本发明实施例的使用扩展的序列帧控制字段的解密分段帧的计算机实施方法的示例性序列步骤的流程图。
图11示出了可以根据本发明实施例的示例性计算机系统的框图。
具体实施方式
现在将详细参考一些实施例。虽然主题将结合可选实施进行描述，将能理解，其不旨在将所要求保护主题限制于这些实施例。相反，所要求保护的主题旨在覆盖可选、修正以及等同实施例，其可以被包括于如所附申请专利范围定义的所要求保护主题的精神以及范围内。
此外，在后续细节描述中，给出了许多具体的细节以提供所要求保护主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将能意识到可以在没有这些具体细节或用其等同物来实施这些实施例。另一方面，公知的方法、进程、元件以及电路未被详细描述以不必要地混淆所要求保护主题的方面以及特征。
部分细节描述在后续被呈现以及以方法的形式讨论。虽然本文图式(如，图9-10)公开的步骤及其序列描述了方法的操作，这种步骤以及序列是示例性的。实施例也适合执行本文图式的流程图中所给出的各种其他步骤或步骤的变体以及不同于本文所描述的序列。
以在计算机存储器上可操作的数据比特的程序、步骤、逻辑块、处理以及其它操作的逻辑符号表示的形式来呈现详细描述的一些部分。这些描述以及表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将其工作的实质传达给本领域其他技术人员的手段。这里的过程、计算机执行的步骤、逻辑块、过程等，通常被认为是导致所需结果的步骤或指令的自洽序列。这些步骤是需要对物理量进行物理操作的步骤。通常，尽管不是必需的，这些量采取能够在计算机系统中存储、传输、组合、比较以及以其他方式操纵的电或磁信号的形式。已经证明，将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、特性、数字等有时是方便的，这主要是由于共同使用的原因。
但是，应记住，所有这些和类似的术语都应与适当的物理量相关联，并且只是应用于这些量的方便标签。除非从以下讨论中明确地另外陈述，否则应当理解，贯穿始终，使用诸如“存取”、“配置”、“设置”、“存储”、“传输”、“重新传输”、“认证”、“识别”、“请求”、“报告”、“确定”等术语的讨论指计算机系统或类似电子计算设备的动作和过程，其将在计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据操纵和转换为在计算机系统存储器或寄存器或其它这样的信息存储、传输或显示设备内类似地表示为物理量的其它数据。
一些实施例可以在计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如由一个或多个计算机或其他设备执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，在各种实施例中，程序模块的功能可按需组合或分布。
如本文所使用的，术语“EHT”通常指被称为极高吞吐量(EHT)的最近一代无线通信(WIFI)以及根据IEEE 802.11be标准来定义。术语站“STA”通常指能够通过WIFI上发送以及接收数据的电子装置，不作为存取点(AP)。
本发明的实施例提供技术以及系统用于使用MAC帧头中序列控制字段传输分段帧，包括追踪帧次序的扩展的15比特序列号，以及MAC帧头中的帧控制子字段中携带的1比特PF字段结合1比特MF字段来指示分段帧的位置。分段帧可以由无线装置接收以及根据MF字段、PF字段以及序列控制号来去分段(defragment)。如果任何帧没有被成功接收，帧可以被丢弃。
图1示出了包含四个MSDU的示例性聚合(A)MAC协议数据单元(MPDU)(A-MPDU)100，包括被分段成MPDU3 110、MPDU4 115、MPDU5 120以及MPDU6 125的MSDU 105。在现有的标准下，如IEEE 802.11ax以及IEEE802.11ay，用于传输的可用窗口尺寸分别是256MPDU以及1KMPDU。此外，在802.11ax中的用于确认MSDU的最大块确认位图尺寸是256以及在802.11ay高达1K，从而限制A-MPDU 100的尺寸并限制无线网络的整体无线性能。
即将到来的下一代无线技术中，如IEEE 802.11be EHT PHY支持320MHz频宽，16个空间流，1024QAM以及多链路聚合。为了充分利用增长的PHY率，使用扩展的序列控制方案改善MAC效率很重要。IEEE 802.11be中最大PHY峰值率大致是48000Mbps。为了支持这一新兴的无线技术，MAC层扩展最大窗口尺寸到至少1K，以及支持至少512以及1K的块确认位图尺寸。在一些情况下，扩展最大窗口尺寸到2K以上可能需要多链路操作，其使用超过两个的320MHz的2个链路以及16个空间流。
本发明的实施例提供扩展的帧控制方案用于分段的帧，其有效地移除传统帧控制字段的4比特分段号字段以致序列号空间可以有效地从12比特(4K)扩展到15比特(32K)。剩余的1比特用于实施扩展的序列控制字段找那个的先前分段(PF)字段。这样，传输窗口可以被扩展到1K MPDU。根据一些实施例，至多16K MPDU可以在传输窗口期间内被无线地传输以及可以使用单个块确认来确认。
根据一些实施例，扩展的序列控制方案的使用在块确认同意中被指示。在没有块确认同意的情况下，在各自数据帧的传输中不使用扩展的序列控制字段。一旦块确认被同意，可以在块确认同意的TID的数据帧中提供扩展的控制字段。
在一个示例中，无线装置请求在添加块确认(ADDBA)中使用扩展的序列控制字段(而不是传统的序列控制字段)，该请求帧的ADDBA扩展原始的ADDBA性能字段中的扩展的序列控制操作子字段被设置为1。接收无线装置向请求装置确认该请求来使用ADDBA请求帧中扩展的序列控制字段，其中ADDBA扩展元素中ADDBA性能字段中的扩展的序列控制操作子字段被设置为1。在建立块确认同意以及启用扩展的序列控制，该请求装置以及接收装置可以使用扩展的序列控制字段来传输数据帧。换言之，扩展的序列控制字段可以被包括于后续的帧(如，数据帧)以及通过无线网络在请求装置与接收装置之间传输。
图2示出了根据本发明实施例的适用于扩展的序列控制字段的数据帧(如，MSDU)的示例性MAC帧头200的字段。帧控制字段205包括更多分段(MF)字段305(图3)，以及序列控制字段210包括结合使用的先前分段(PF)字段410(图4)来指示分段帧(或非分段的帧)的位置，例如，根据表I中列出的值。帧的次序可以使用序列控制字段210(图4)的序列号字段来决定。
先前分段(PF) 更多分段(MF)
0 0 未分段的MSDU
0 1 分段的MSDU(第一分段)
1 1 分段的MSDU(中间分段)
1 0 分段的MSDU(最后分段)
表I
如表I所指示的，根据一些实施例，设置PF字段为0以及MF字段为0指示未分段的MSDU。设置PF字段为0以及MF字段为1指示MSDU是分段的MSDU的第一分段。设置PF字段为1以及MF字段为1指示MSDU是分段的MSDU的中间分段，该MSDU可以是不为第一分段或最后分段的MSDU的任何分段。设置PF字段为1以及MF字段为0指示MSDU是分段的MSDU的最后分段。
图3示出了根据本发明实施例的用于实施扩展的序列控制字段的MAC帧头(的数据帧)的示例性帧控制字段300。帧控制字段包括更多分段(MF)字段305用于结合PF字段410(表I)指示分段帧的存在以及位置。
图4示出了根据本发明实施例的用于实施扩展的序列控制字段的(数据帧的)MAC帧头的示例性序列控制字段400。序列号(SEQ)字段405指示帧唯一的序列号，以及先前分段(PF)字段410结合MF字段305指示分段帧的存在以及位置(见表I)。SEQ字段405通常包括对于每一后续帧递增的唯一值，以及可以用于决定所接收帧的次序。
图5示出了根据本发明实施例的示例性无线传输，包括使用扩展的序列控制字段传输分段的MSDU。在图5的示例中，MSDU1 505被携带于具有SEQ(1)、MF(0)、PF(0)的MPDU1中，MSDU2 510被携带于具有SEQ(2)、MF(0)、PF(0)的MPDU2中，MSDU3 515被分段并且被携带于MPDU3、MPDU4、MPDU5以及MPDU6中。MPDU3具有SEQ(3)、MF(1)、PF(0)，MPDU4具有SEQ(4)、MF(1)、PF(1)，MPDU5具有SEQ(5)、MF(1)、PF(1)以及MPDU6具有SEQ(6)、MF(0)、PF(1)。MSDU4520被携带于具有SEQ(7)MF(0)PF(0)的MPDU7中。
EHT无线STA传输MPDU1、MPDU2、MPUD3、MPDU4、MPDU5、MPDU6以及MPDU7到对等的EHTSTA。MPDU可以被聚合到A-MPDU中用于传输。接收帧的对等的EHT STA可以基于PF字段以及MF字段值对分段的MSDU进行去分段。分段的次序可以进一步由序列号子字段来决定，其包含用于每一MSDU的唯一值。当第一分段、最后分段以及所有中间分段都被正确接收时，该对等的EHT无线STA对分段的MSDU进行去分段来生成MPDU。否则，所有的分段被丢弃。对等的EHT无线STA可以传输确认来指示正确地接收帧。
在图6的示例中，MSDU1 605、MSDU2 610、MSDU3 615以及MSDU4 620从EHT无线STA传输到对等的EHT无线STA。MSDU3 615被分段并且被携带于MPDU3、MPDU4、MPDU5以及MPDU6。因为第一分段帧(MPDU3)未被成功接收，对等的EHT无线装置不能对MSDU3 615进行去分段。因此，MSDU3的所有的分段帧被对等的EHT无线STA丢弃。
在图7的示例中，MSDU1 705、MSDU2 710、MSDU3 715以及MSDU4 720从EHT无线STA传输到对等的EHT无线STA。MSDU3 715被分段以及被携带于MPDU3、MPDU4、MPDU5以及MPDU6。因为第一分段帧(MPDU3)不被成功接收，对等的EHT无线装置不能对MSDU3 615进行去分段。因此，MSDU3的所有分段由对等的EHT无线STA丢弃。
在图8的示例中，MSDU1 805、MSDU2 810、MSDU3 815以及MSDU4 820从EHT STA传输到对等的EHT无线STA。MSDU3 815被分段以及被携带于MPDU3、MPDU4、MPDU5以及MPDU6。因为中间分段帧(MPDU4)未被成功接收，对等的EHT无线装置不能对MSDU3 815进行去分段。因此，MSDU3的所有帧被对等的EHT无线STA丢弃。
图9示出了根据本发明实施例的用于使用扩展的序列控制字段来传输分段帧(MSDU)的进程900的计算机实施步骤的示例性序列。
在步骤905，数据帧(如MPDU)被分段成多个分段的帧(分段的MSDU)。
在步骤910，分段帧的MAC帧头的先前分段(PF)比特以及更多分段(MF)比特被设置来指示每一分段帧的位置。例如，帧可以包括第一分段帧、一个或多个中间分段帧以及最后分段帧，以及这些位置可以根据PF比特以及MF比特值来指示(见表I)。PF比特可以被携带于MAC帧头的序列控制字段。分段帧的次序可以基于序列控制字段的序列号子字段进一步决定。
在步骤915，分段帧以及MAC帧头被传输到接收无线装置。分段帧可以被携带于MPDU或A-MPDU。
图10描绘了根据本发明实施例的使用扩展的序列控制字段的接收以及对分段帧(MPDU)进行去分段的进程1000的计算机实施步骤的示例性序列。
在步骤1005，通过无线网络接收多个分段帧(如，MSDU)。
在步骤1010，各自分段帧的MAC帧头被存取来决定用于指示分段帧位置的PF比特以及MF比特。例如，PF比特以及MF比特可以用于识别分段帧的位置，如第一分段帧、中间分段帧以及最后分段帧。
在步骤1015，根据PF比特以及MF比特值对多个分段的帧进行去分段。去分段可以复制MSDU以及该MSDU可以属于A-MSDU。PF比特可以被携带于MAC帧头的序列控制字段。分段帧的次序可以基于序列控制字段的序列号子字段进一步决定。
在步骤1020，如果任何一个分段帧未被成功接收，所述多个分段帧被选择性丢弃。
图11示出了在其上实施本发明实施例的示例性无线装置1100。例如，无线装置1100可以是移动电子装置、无线AP、无线STA或任何合适的计算机系统。无线装置1100包括处理器105，用于运行软件应用以及可选的操作系统。存储器1110可以包括只读存储器与/或随机存取存储器，例如，来存储由处理器1105使用的应用以及数据，以及由收发器1120接收或传输的帧1115(如，数据帧)。收发器1120用于通过无线网络(WALN)与另一个电子装置通信以及通常根据IEEE标准(如，IEEE 802.11ax、IEEE802.11ay、IEEE802.11be等)操作。
根据本发明的实施例，处理器可以执行指令来执行计算机实施的进程来使用MAC帧头中的序列控制字段来传输分段帧，MAC帧头包括用于追踪帧的次序的扩展的15比特序列号以及MAC帧头的帧控制子字段中携带的1比特PF字段结合1比特MF字段指示分段帧的位置。分段帧可以由无线装置接收以及根据MF字段、PF字段以及序列控制号来去分段。
因此描述了本发明的实施例。虽然本发明已经在特定实施例中描述。将能理解，本发明不应当被解释为有这些实施例限制，而是根据权利要求来揭示。

Claims (20)

1.一种由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，所述方法包括：
将数据帧分段成多个分段帧，所述多个分段帧包括第一分段帧、中间分段帧以及最后分段帧；
设置所述多个分段帧的每一分段帧的各自MAC帧头的先前分段比特以及更多分段比特来指示所述每一分段帧的各自位置，以及
传输所述第一分段帧、所述中间分段帧、所述最后分段帧及所述MAC帧头用于由接收无线装置来接收。
2.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，进一步包括所述接收无线装置对所述多个分段帧进行去分段，以及其中所述先前分段比特以及更多分段比特用于决定各自分段帧的位置。
3.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，其中所述设置包括设置所述先前分段比特为1来指示先前分段帧的存在。
4.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，其中所述设置包括设置所述更多分段比特为1来指示后续分段帧的存在。
5.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，其中所述设置包括设置所述先前分段比特为1以及所述更多分段比特为1来指示所述分段帧是中间分段帧。
6.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，其中所述先前分段比特被携带于所述MAC帧头的序列控制字段。
7.如权利要求6所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，其中所述序列控制字段进一步包括用于识别所述分段帧的15比特序列号。
8.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，其中所述更多分段比特被携带于所述MAC帧头的帧控制字段中。
9.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，其中所述多个分段帧在所述接收无线装置被去分段来生成MSDU。
10.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，所述第一分段帧、所述中间分段帧以及所述最后分段帧被包括于A-MPDU。
11.如权利要求1所述的由传输装置传输分段帧的方法，其特征在于，其中所述设置包括设置所述先前分段比特为0以及所述更多分段比特为0来指示不存在分段帧。
12.一种通过无线网络用于传输分段帧到接收装置的装置，其特征在于，所述装置包括：
收发器，所述收发器用于通过所述无线网络发送以及接收数据；
存储器，所述存储器用于存储数据帧；以及
处理器，所述处理器用于：
从所述存储器存取所述数据帧；
将所述数据帧分段成多个分段帧，所述多个分段帧包括第一分段帧、中间分段帧以及最后分段帧；
设置所述多个分段帧的每一分段帧的各自MAC帧头的先前分段比特以及更多分段比特来指示每一分段帧的各自位置；以及
使得所述收发器传输所述第一分段帧、所述中间分段帧以及、所述最后分段帧以及所述MAC帧头来由接收无线装置接收。
13.如权利要求12所述的通过无线网络用于传输分段帧到接收装置的装置，其特征在于，其中所述无线接收装置对所述多个分段帧进行去分段，以及其中所述先前分段比特以及更多分段比特用于决定各自分段帧的位置。
14.如权利要求12所述的通过无线网络用于传输分段帧到接收装置的装置，其特征在于，其中所述处理器进一步用于设置所述先前分段比特为1来指示先前分段帧的存在。
15.如权利要求12所述的通过无线网络用于传输分段帧到接收装置的装置，其特征在于，其中所述处理器进一步用于设置所述更多分段比特为1来指示后续分段帧的存在。
16.如权利要求12所述的通过无线网络用于传输分段帧到接收装置的装置，其特征在于，其中所述处理器进一步用于设置所述先前分段比特为1以及所述更多分段比特为1来指示分段帧是中间分段帧。
17.如权利要求16所述的通过无线网络用于传输分段帧到接收装置的装置，其特征在于，其中所述先前分段比特被携带于所述MAC帧头的序列控制字段中。
18.如权利要求12所述的通过无线网络用于传输分段帧到接收装置的装置，其特征在于，其中所述处理器进一步用于设置所述先前分段比特为0以及所述更多分段比特为0来指示不存在分段帧。
19.一种在无线网络中对分段MSDU进行去分段的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过所述无线网络接收多个分段帧，所述多个分段帧包括第一分段帧、中间分段帧以及最后分段帧；
存取所述多个分段帧的各自分段帧的MAC帧头来决定先前分段比特以及更多分段比特，其中所述先前分段比特被携带于所述MAC帧头的序列控制字段中；以及
根据所述先前分段比特以及所述更多分段比特对所述多个分段帧进行去分段，其中所述先前分段比特以及所述更多分段比特指示所述多个分段帧的各自分段帧的各自的位置。
20.如权利要求19所述的在无线网络中对分段MSDU进行去分段的方法，其特征在于，进一步包括：
决定所述多个分段帧的至少一个被错误接收；以及
丢弃所述多个分段帧。
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