CN1640063A - 无线局域网中具有不同调制方案的站的共存 - Google Patents
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Abstract
提供一种局域网,其中OFMD站和唯一DSSS/CCK站共存。从接入点发送具有无争用周期(CFP)的信标信号给多个所述站。在CFP结束之前,发送OFDM调制的数据给多个站,并且在CFP周期结束之后,发送DSSS/CCK调制的数据,从而防止这些站之间的冲突。
Description
技术领域
本发明涉及无线局域网,并且尤其涉及具有不同调制方案的站的共存。
背景技术
在IEEE 802.11标准中规定了用于无线局域网(WLAN)支持物理层单元的媒体访问控制(MAC)和物理特性,这定义在国际标准ISO/IEC8802-11“Information Technology-Telecommunications andInformation Exchange Area Networks(信息技术-电信和信息交换区域网)”1999版中。
IEEE802.11WLAN标准在数据速率、调制类型和频谱扩展技术方面提供了大量物理层选项。特别地,IEEE 802.11b标准定义了工作在2.4GHz ISM频带中高达11Mbps的一组物理层规范。直接序列扩频/补码键控(DSSS/CCK)物理层为IEEE802.11标准中支持的三种物理层之一,并使用2.4GHz频带作为RF(射频)传输媒体。与IEEE802.11MAC兼容的802.11g标准将实现IEEE802.11b PHY标准的所有规定部分,并且站将以正交频分多路复用(OFDM)调制的方式进行通信。
具有两种类型的由站接入无线媒体的机制:(1)点协调功能(POINT-COORDINATION FUNCTION)和(2)分布式协调功能(DISTRIBUTED-COORDINATION FUNCTION)。点协调功能为集中控制的接入机制,其中接入点AP控制这些站对无线媒体的接入。在操作期间,在也给站发送数据的同时,接入点AP有规律地轮询这些站有关将被发送的业务信息和数据。如本领域的普通技术人员所理解的,接入点AP开始称为无争用周期(CONTENTION-FREE-PERIOD)CFP的操作周期,在该周期期间点协调功能工作。在此无争用周期CFP期间,由接入点AP完全控制对媒体的接入。无争用周期CFP周期性地发生,以便给这些站提供接近等时的服务。IEEE802.11规范还规定了与无争用周期CFP交替的争用周期CP,在此周期期间分布式协调功能规则工作以及所有的站可以竞争对媒体的接入。
当802.11b和802.11g兼容站在相同的WLAN环境下工作时,存在的缺陷是802.11b站不能识别802.11g-OFDM传输为忙媒体,于是在802.11g站和802.11b站之间可能具有不希望的碰撞。为此,802.11g建议了一种机制,其中使用RTS/CTS帧交换来允许具有不同调制方案的站的共存。但是,RTS/CTS开销趋于使802.11g站的性能恶化。
因此,需要提供802.11g站和802.11b站的共存而不恶化802.11g性能,诸如用于RTS/CTS帧交换的开销。
发明内容
本发明提供了一种存在于相同环境下的OFDM站和旧的DSSS/CCK站之间的机制。
根据本发明的一个方面,提供了一种无线局域网,并且该无线局域网包括:至少一个接入点,能够发送和接收使用第一调制方案和第二调制方案调制的数据;至少一个第一站,能够发送和接收使用第一调制方案调制的数据;至少一个第二站,能够发送和接收使用第二调制方案调制的数据,其中该接入点在CFP期满之前根据第一调制方案调制的数据的传输是可能的时发送使用第一调制方案调制的数据,并且在无争用周期结束之后发送根据第二调制方案调制的数据。如果在该CFP期满之前根据第一调制方案调制的数据的传输是不可能的,第一站发送根据第二调制方案调制的请求发送(request-to-send)和清除发送(clear-to-send)帧。第一调制方案为OFDM调制方案,而第二调制方案为DSSS/CCK调制方案。
根据本方面的另一方面,提供了一种用于在无线局域网(WLAN)中在接入点和多个站之间通信的方法,这些站包括至少一个第一站和至少一个第二站。该方法包括以下步骤:发送具有无争用周期(CFP)的信标信号给多个站,其中无争用周期的后面跟随着争用周期(CP);确定在CFP期满之前OFDM调制的数据的传输是否是可能的;如果是可能的话,发送OFDM调制的数据给多个站;以及在争用周期(CP)期间发送DSSS/CCK调制的数据。该方法还包括以下步骤:如果在CFP期满之前OFDM调制的数据的传输是不可能的,则发送包括表示OFDM调制能力的信息的请求发送(RTS)帧;以及如果接收到指示接受OFDM调制的来自至少第一站的清除发送帧(CTS),则发送OFDM调制的数据。
根据本发明的再一个方面,提供了一种系统,并且该系统包括:第一站,能够发送和接收使用第一调制方案调制的数据;第二站,能够发送和接收使用第二调制方案调制的数据;和接入点,用于与第一站和第二站通信,其中该接入点发送指示无争用周期开始的信标帧,其中该无争用周期的后面跟随着争用周期,并且该无争用周期在该无争用周期期满之前包括子争用周期,在此期间允许第二站发送根据第二调制方案调制的数据,以及其中该子争用周期出现在无争用周期期满之前。
附图说明
图1表示本发明的无线局域网;
图2是表示本发明的无线局域网中的通信周期的时序图;
图3(a)和3(b)表示在无线局域网中使用的帧;
图4是表示本发明的无线局域网中的通信周期的详细时序图;和
图5表示本发明的请求发送和清除发送帧。
具体实施方式
在以下的说明中,为了说明而非限制目的,阐述了诸如特定结构、接口、技术等等的具体细节,以提供对本发明的完全理解。但是,对于本领域的普通技术人员所显而易见的是,本发明可以在偏离这些具体细节的其他实施例中实现。
参考图1,802.11无线局域网100包括接入点AP和多个站STA1-STA6,这些站通过无线链路相互通信并利用多个无线信道与AP通信。站STA可以与另一站直接通信或通过接入点AP与另一站通信;或者站STA可以只与接入点AP通信。本发明的关键原理是提供一种机制,以允许802.11b和802.11g站在图1所示的同一WLAN中共存。
根据本发明的一个实施例,该系统100包括:第一组站ST1-STA3,其能够发送和接收DSSS/CCK调制的数据(或802.11b兼容数据);和第二组站STA4-STA6,其能够发送和接收OFDM调制的数据(或802.11g兼容数据)。因此,当接入点AP希望与站STA1-STA3之一通信时,接入点AP发送DSSS/CCK调制的帧。但是,当接入点AP与STA4-STA6之一通信时,如果接入点AP在发送时知道预定接收站STA4-STA6能够实施OFDM,则接入点AP使用OFDM调制。
现在,在此解释该机制的详细描述,根据本发明的实施例该机制允许不同的802.11标准兼容站的共存。
参考图2,解释根据本发明实施例的修改时序图200,该图表示无争用周期CFP,其后跟随着争用周期CP。如本领域的普通技术人员将理解到的,在使用分布式协调功能程序的前一争用周期CP期间接入点AP获得对该媒体的接入时,无争用周期CFP开始。当获得到无线媒体的接入时,接入点AP发送信标帧BF300到站STA1-STA6,从而启动无争用周期CFP。该无争用周期CFP的后面跟随有一个争用周期CP。注意,信标帧BF300的传输可以是周期性的;但是,由于该接入点AP必须根据分布式协调功能规则竞争媒体,所以信标帧BF300的传输可能从理想开始点起被稍微延迟。
如图2所示,无争用周期CFP由以下构成:第一子部分,CCK/OFDM无争用周期310;和第二子部分,OFDM争用周期320,其后跟随一个CCK争用周期340。在无争用周期CFP310期间,接入点AP控制媒体并传送业务到站STA1-STA6,而且可以轮询已请求无争用服务的站STA1-STA6,以便这些站传送业务到接入点AP或到网络中的另一站STA。如果被轮询的站STA具有要发送的业务,它可以对于接收的每一个无争用轮询CF-轮询发送一个帧。如果站STA没有业务要发送,它可以决定不响应该无争用轮询CF-轮询。该接入点AP可以发送被寻址至一个站的无争用轮询CF-轮询以及将被发送至该站的数据。因此,无争用周期CFP中的业务包括从接入点AP发送到一个或多个站STA1-STA6的帧,之后跟随着来自这些站的确认。例如,图3(a)表示在无争用周期期间由接入点AP发送的无争用轮询帧CF-轮询的帧标题中所指示的传输机会的开始时间和持续时间。
注意,用于防止站在无争用周期CFP期间接入媒体的基本机制为利用IEEE802.11MAC所实现的网络分配向量(NAV)。该NAV为一个值,它向站STA指示在媒体将变为可用之前所剩余的时间量。NAV可以在一个站中通过在所有帧中发送的持续时间值来保持更新。在无争用周期CFP的开始,由接入点AP发送的信标帧BF可以包含来自接入点AP的有关无争用周期CFP的最大期望长度的信息。接收该信标帧BF的站STA将该信息输入到其NAV,并因而防止独立地获得对媒体的接入,直到无争用周期CFP结束为止或者直到接入点AP另外指定给该站STA为止。
继续参考图2,CFP在CF参数设置信息中规定的时间上结束或者在从AP发送CF-END或CF-END+CF-ACK帧时比该时间早一些结束,如图3(b)所示。在本发明中,AP以802.11g的OFDM调制方案之一发送CF-END或CF-END+CF-ACK控制帧给所有的站。注意,只有与802.11g兼容的STA3-6将解释OFDM-CF信息信号。结果,802.11b站将不接收该帧,从而802.11b站(STA1-STA3)明白,此CFP将一直持续到根据如图3(a)所示的CFP参数设置信息帧安排该CFP结束的时间为止。因此,802.11b站将不在OFDM-CP周期330期间争用,以及当接入点AP轮询时,802.11g站STA3-STA6与该接入点AP通信。根据建议的802.11g标准,站STA4-STA6将通过发送请求发送RTS至预定接收机并等待从预定接收机接收清除发送CTS帧以开始发送在CP周期330期间正常获得对该媒体的接入。但是,在本发明中,802.11g站可以在周期330期间通信。结果,不必使用DSSS/CCK调制来调制RTS和CTS帧,而相反地这些帧可以进行OFDM调制,从而能够减少数据开销并提高带宽效率。
当接收到CF-END或CF-END+CF-ACK帧时,802.11g站复位其用于周期330的持续时间的NAV周期,在此期间允许802.11g站获得对该媒体的接入。之后,当利用信标通知的CFP持续时间或NAV期满时,允许802.11b站在802.11b CP周期340期间交换和彼此通信或者基于分布式协调功能与接入点AP通信。
应该注意到,上述机制只在802.11g站在时间0之前能够完成帧交换时才起作用。这是因为,如图4所示,在争用周期CP期间,使用冲突回避载波检测多址访问,在802.11g和802.11b站之间可能具有冲突。如果这种情况发生,应该实施如802.11g标准所建议的RTS/CTS机制。因而,如果802.11g站能够在时间0之前完成帧交换,站STA4-STA6可以使用CCK调制或OFDM调制通信。因而,如图5所示,引入了可替换的RTSA和CTSA帧。如果在争用周期期间OFDM站STA4-STA6之一或接入点AP希望发送OFDM数据,则它可以发送这样的替换RTSA帧,该帧包括指示发送或将要发送OFDM调制数据的字段。该替换RTSA帧通知接收站:应该取代DSSS/CCK而使用OFDM调制。例如,OFDM站STA4-STA6之一或接入点AP发送一个请求发送帧RTSA,该帧RTSA包括请求接收站使用OFDM或DSSS/CCK调制用于数据传送的元素。RTSA帧以DSSS/CCK进行调制。接收站随后在其清除发送CTSA帧中指示它接受或拒绝OFDM调制。如果接收站拒绝OFDM调制,接入点AP或站STA4-STA6则使用DSSS/CCK调制。如果该站接受该OFDM调制,接入点AP或站STA4-STA6则发送OFDM调制的数据。
尽管已经示出并描述了本发明的优选实施例,但是本领域的普通技术人员将会明白,可以进行各种改变和修改,并且本发明的各个组件可以利用等同物来代替而不偏离本发明的真实范畴。另外,为了适应特定情况和本发明的教导,能够作出许多修改而不偏离中心范畴。因此,本发明并不被限于这里预期作为用于实现本发明的最佳模式公开的特定实施例,而是本发明包括落入附加权利要求书范畴内的所有
实施例。
Claims (20)
1、一种无线局域网(100),包括:
-至少一个接入点,能够发送和接收使用第一调制方案和第二调制方案调制的数据;
-至少一个第一站,能够发送和接收使用第一调制方案调制的数据;和
-至少一个第二站,能够发送和接收使用第二调制方案调制的数据,
其中所述接入点在无争用周期期满之前根据第一调制方案调制的数据的传输是可能的时发送使用第一调制方案调制的数据,并且在无争用周期期满之后发送根据第二调制方案调制的数据。
2、根据权利要求1所述的局域网(100),其中如果在无争用周期期满之前根据第一调制方案调制的数据的传输是不可能的,第一站发送根据第二调制方案调制的请求发送与清除发送帧。
3、根据权利要求1所述的局域网(100),其中所述至少第一站根据IEEE 802.11g规范工作。
4、根据权利要求1所述的局域网(100),其中所述至少第二站根据IEEE 802.11b规范工作。
5、根据权利要求1所述的局域网(100),其中第一调制方案为OFDM调制方案。
6、根据权利要求1所述的局域网(100),其中第二调制方案为DSSS/CCK调制方案。
7、用于在无线局域网(WLAN)中在接入点和多个站之间提供通信的一种方法,其中所述多个站包括至少一个第一站和至少一个第二站,该方法包括以下步骤:
-发送具有无争用周期(CFP)的信标信号给所述多个站,其中该无争用周期(CFP)的后面跟随着争用周期(CP);
-确定在该CFP期满之前是否有可能传输OFDM调制的数据;
-如果有可能的话,发送OFDM调制的数据给所述多个站;和
-在争用周期(CP)期间发送DSSS/CCK调制的数据。
8、根据权利要求7所述的方法,还包括以下步骤:
-如果在CFP期满之前不可能传输OFDM调制的数据,则发送包括表示OFDM调制能力的信息的请求发送(RTS)帧;和
-如果接收到来自所述至少第一站的指示接受OFDM调制的清除发送帧(CTS),则发送OFDM调制的数据。
9、根据权利要求7所述的方法,其中所述至少第一站根据IEEE802.11g规范工作。
10、根据权利要求7所述的方法,其中至少所述第二站根据IEEE802.11b规范工作。
11、根据权利要求7所述的方法,还包括以下步骤:
在CFP期间从所述接入点发送数据给所述多个站并从中接收数据接收的确认。
12、一种系统(100),包括:
-第一站,能够发送和接收使用第一调制方案调制的数据;
-第二站,能够发送和接收使用第二调制方案调制的数据;和
-接入点,用于与第一站和第二站通信,
其中该接入点发送指示无争用周期的开始的信标帧,该无争用周期的后面跟随着争用周期,并且该无争用周期在该无争用周期期满之前包括一个子争用周期,在此期间允许第二站发送根据第二调制方案调制的数据。
13、根据权利要求12所述的系统(100),其中第一调制方案为DSSS/CCK调制方案。
14、根据权利要求12所述的系统(100),其中第二调制方案为OFDM调制方案。
15、根据权利要求12所述的系统(100),其中该系统根据IEEE802.11规范工作。
16、局域网中的一种站,该站能够使用第一调制方案发送和接收数据,该局域网还包括能够使用第二调制方案发送和接收数据的第二站以及接入点,该接入点用于与这两个站通信,其中该站接收由该接入点发送的指示无争用周期的开始的信标帧,其中该无争用周期的后面跟随着争用周期,并且该无争用周期在该无争用周期期满之前包括一个子争用周期,在此期间允许第二站发送根据第二调制方案调制的数据。
17、根据权利要求16所述的站,其中第一调制方案为DSSS/CCK调制方案。
18、根据权利要求16所述的站,其中第二调制方案为OFDM调制方案。
19、根据权利要求16所述的站,其中该站根据IEEE 802.11规范工作。
20、根据权利要求16所述的站,其中该站为接入点。
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