CN1849785A - 提供介质访问协议的方法 - Google Patents

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Abstract

在具有多个在信道上通信的站点的无线网络中用会话－前－监听机制提供介质访问控制协议的一种方法，其中确定了从源站点通过至少一个其它站点到目标站点的有效路线，所述方法包括：由第一站点在所述信道上发送数据分组；在第二站点中接收所述数据分组；由所述第二站点分析所述数据分组中的数据以确定是否需要进一步转发所述数据分组；并且如果需要进一步转发所述数据分组，就将所述数据分组在所述有效路线上的传输列为优先。

Description

提供介质访问协议的方法
本发明涉及在具有多个在信道上通信的站点的无线网络中，用会话-前-监听机制提供介质访问控制协议的方法，在该方法中确定了从源站点通过至少另外一个站点到达目标站点的有效路由。
近年来，对个人计算机、工作站和其它通信设备变得便携和移动有越来越强的趋势，因此对无线分组网络的兴趣也在不断增长。
为了提高无线网络的范围和容量，经过多跳(hop)进行通信。不是直接从源站点发送数据分组到给定的发射功率可能难以达到的目标站点，而是将数据分组从源站点发送到转发站点，转发站点复制数据分组并将它们发送到目标站点或另一转发者。
无线局域网的IEEE 802.11标准特别覆盖了没有固定基础结构的网络。一个IEEE 802.11网络通常由基本服务组(BSS)组成，基本服务组(BSS)由移动节点(这里称为站点)组成，移动节点由确定站点何时通过无线介质发送和接收的单个协调功能控制。那些BSS采用基础结构模式或者独立工作。在前一种情况下，BSS的所有站点必须在混合协调者(HC)或点协调者(PC)的接收范围之内。在后一情况中，所有站点必须在BSS的每隔一个成员的接收范围内。否则，将不可能完成通信。
对所有类型的IEEE 802.11无线电网络公共的介质访问控制(MAC)协议是基于带有冲突检测的载波侦听多路存取以会话-前-监听机制工作的分布式协调功能(DCF)。当数据分组就绪准备发送时，MAC首先检测信道，如果信道空闲，MAC将立即发送数据分组。否则，系统等到当前发送完成后用随机选择的补偿时间设置一个定时器。当该定时器终止时，MAC将发送该数据分组。在补偿期间，当MAC层再次检测到信道上的活动时该定时器被停止。补偿使得多个站点之间的竞争冲突最小，但它也导致了不可预测的延迟。它还引入了冲突风险，冲突风险甚至更大地降低了吞吐量。
MAC协议定义了称为虚拟载波监听的概念。数据帧和可能发送的请求发送/清除发送控制帧(RTS/CTS)包括它占用多长时间以发送数据分组(包括它的相应确认(ACK)回应，在分段情况下还包括下一段)的信息。RTS/CTS机制有助于保护数据分组不受隐藏的站点损害。
采用了即时的积极响应以确定对每个数据分组的成功接收。这是由接收站点在时间间隔SIFS(短帧间空隙)后启动对确认帧的发送而实现的。SIFS被以最高等级用于使具有这种类型信息的站点能够优先访问无线链路的传输。将在SIFS过期后被发送的信息的例子在积极响应外还包括RTS和CTS消息。
为了将多跳通信引入IEEE 802.11，需要解决一些效率问题。
本发明的目标是提供一种避免多跳通信中的频繁补偿的介质访问控制协议。因为IEEE 802.11已经是广泛采用的标准，新的协议必须与现有设备所信赖的协议兼容，因为即便那些传统设备将不能使用本发明，也希望它们依然能够和支持改进的多跳协议的设备一起正确运行。
这个目标由权利要求1的方法和权利要求10的网络解决。
根据本发明，该方法包括由第一站点在所述信道上发送数据分组，在第二站点中接收那个数据分组，由所述第二站点分析所述数据分组中的数据以确定是否需要进一步转发所述数据分组，如果需要进一步转发所述分组，将所述分组在从源站点到目标站点的有效路由上的传输列为优先。换句话说，本发明将多跳路由列为优先。不是在已经接收到要进一步转发的分组后再进行补偿，而是建议允许接收站点事实上立即将数据转发到下一站。每个转发站点分析到来的数据，因此能够将要转发的数据和要在本地处理的数据区分开。因此它能够决定只向发送者发送确认帧或者是还将该数据分组转发到一下站，优选地仅在等待了比具有相同或任何流量级别的其它站点更短的等待时间之后就转发，这个等待时间可以是系统中可选的最短等待时间并且通常由会话-前-监听机制带来的限制决定。所述更短的等待时间还可以是与比分组的初始优先级更高的优先级对应的帧间间隔。也是根据本发明，具有多个在信道上通信的站点的无线网络使用上述介质访问控制协议控制通信，其中确定了从源站点经过至少一个其它站点到目标站点的有效路由。
还可以在数据分组被转发到下一站点之前发送确认。或者所述站点在转发该分组之前不发送接收确认到所述第一站点，因为转发的分组由所述第一站点看作是对该分组的接收确认。
在IEEE 802.11下并根据CDMA/CA运行，最短等待时间将是短帧间空隙SIFS。在子标准IEEE 802.11e中分布式帧间空隙(DIFS)(它是发送之间的常规等待时间)已经由“任意帧间空隙(AIFS)”的概念代替。根据要发送的分组的优先级、rsp、流量类别有不同的AIFS(等待时间)长度。对多跳的连接可以采用SIFS代替DIFS，因此还可以用802.11e对多跳的连接采用比相同流量级别的所有其它单段连接更短的AIFS。尽管是SIFS而不是DIFS解决方案对多跳的连接更有效，但因为几乎不可能有其它连接中断多跳分组的端-到-端传输，所以短的AIFS解决方案提供了多跳通信的至少基本的优先化。
下面将参考附图更详细地说明本发明，附图中：
图1示出了根据本发明的过程；
图2示出了IEEE 802.11中对多跳传输的标准过程。
图1显示站点B正在将从站点A接收到的数据转发给站点C。在已经向站点A发送了ACK帧并且已经在对接收到的数据分组的确认和它的转发之间等待了SIFS间隔后，转发站点具有最高的优先级。站点A和C可以是完全符合标准的站点，只有转发站点需要修改。
其它站点将不能同时访问介质因为它们在站点B启动它的转发时将检测到介质忙。这与它们是否能够支持新方法本身无关。
根据IEEE 802.11中的标准过程，另一方面，如图2中所示，转发站点B将它从站点A接收到的数据发送到第三站点C，第三站点C可以是目标站点或另一转发站点。传输由两个独立的阶段组成，从站点A到站点B，然后从站点B到站点C。它们完全符合IEEE 802.11因为这两个阶段由补偿时间完全分开，在补偿时间内别的站点可以访问该信道。
本发明避免了补偿机制，因此显著提高了吞吐量。一次中继的接收站点可以在IEEE 802.11中定义的最短等待时间(短帧间空隙)后直接发送它刚刚接收到的数据分组，这意味着具有最高优先级。
本发明可以用在车-到-车的通信中，家庭内的通信，以及用在具有网状网络的接入点。

Claims (15)

1.在具有多个在信道上通信的站点的无线网络中用会话-前-监听机制提供介质访问控制协议的一种方法，其中确定了从源站点通过至少一个其它站点到目标站点的有效路由，所述方法包括：
-由第一站点在所述信道上发送数据分组；
-在第二站点中接收所述数据分组；
-由所述第二站点分析所述数据分组中的数据，以确定是否需要进一步转发所述数据分组；并且
-如果需要进一步转发所述数据分组，就将所述数据分组在所述可用路由上的传输列为优先。
2.权利要求1中所主张的方法，其特征在于：将所述数据分组在所述可用路由上的传输列为优先包括，在一个比具有相同或任何流量级别的其它站点都短的等待时间间隔后，将所述数据分组从所述第二站点转发到第三站点。
3.权利要求2中所主张的方法，其特征在于，所述更短的等待时间间隔是系统中可能的最短等待时间。
4.权利要求2中所主张的方法，其特征在于，所述更短的等待时间间隔是与比该分组的初始优先级更高的优先级对应的帧间间隔。
5.权利要求2中所主张的方法，其特征在于，所述第二站点在将所述数据分组转发到所述第三站点之前，确认对它的接收。
6.权利要求2中所主张的方法，其特征在于，所述第二站点在转发该分组之前不发送对它的接收确认到所述第一站点，因为转发的分组由所述第一站点解释为对该分组的接收确认。
7.权利要求1到6中的任意一个权利要求中定义的方法在车-到-车通信中的使用。
8.权利要求1到6中的任意一个权利要求中定义的方法在家庭内通信中的使用。
9.权利要求1到6中的任意一个权利要求中定义的方法在具有网状网络的接入点的使用。
10.一种具有多个在信道上通信的站点的无线网络，其中确定了从源站点通过至少一个其它站点到目标站点的可用路由，站点间的通信由使用会话-前-监听机制的介质访问控制协议控制以
-由第一站点在所述信道上发送数据分组；
-在第二站点中接收所述数据分组；
-由所述第二站点分析所述数据分组中的数据，以确定是否需要进一步转发所述数据分组；并且
-如果需要进一步转发所述数据分组，就将所述数据分组在所述可用路由上的传输列为优先。
11.权利要求10中所主张的网络，其中所述数据分组在所述有效路由上的两个被列为优先的传输包括，在一个比具有相同或任何流量级别的其它站点都短的等待时间间隔后，将所述数据分组从所述第二站点转发到第三站点。
12.权利要求11中所主张的网络，其中所述更短的等待时间间隔是系统中可能的最短等待时间。
13.权利要求11中所主张的网络，其中所述更短的等待时间间隔是与比该分组的初始优先级更高的优先级对应的帧间间隔。
14.权利要求11中所主张的网络，其中所述第二站点在将所述数据分组转发到所述第三站点之前确认对它的接收。
15.权利要求11中所主张的网络，其特征在于所述第二站点在转发该分组之前不发送对它的接收确认到所述第一站点，因为转发的分组由所述第一站点解释为对该分组的接收确认。
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