CN1875357A - 用于网络协调的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例包括用于分布式网络协调和管理的方法和系统。

Description

用于网络协调的方法和系统
发明背景
在多个逻辑网络共享共用的通信介质或信道的情况下，网络为信道接入而竞争。通常，网络为带宽而竞争。在缺少网络之间的任何协调的情况下，它们可能破坏性地彼此干扰，从而降低了对任何网络内的装置可用的容量利用率和带宽(BW)。
处于安全原因和其它问题，通常强制一个网络内的设备不能访问和解释另一网络内的消息交换。这通常是通过对消息加密的安全密钥来实现的。这些密钥通常对于网络是唯一的，且不与其它逻辑网络共享。
上述情形可在住所邻里或公寓房中的邻里家庭在其各自的住所内部署局域网时发生。网络通常共享一个信道，如在无线和电力线网络中的情况。这一情形的一种可接受的实现需要允许多个网络彼此协调而不会损害任何个别网络的安全性的系统和方法。
发明简述
本发明的实施例包括用于在多个干扰网络之中协调的方法和系统。
当结合附图考虑以下本发明的详细描述时，可更容易地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点。
若干附图的简述
图1示出了一个示例性网络情形；
图2示出了用于图1所示的示例性网络的示例性TDMA帧；
图3示出了示例性邻网建立步骤的示意图；
图4示出了在新QoSC加入之后的一个示例性TDMA帧的示意图；
图5是示出用于请求带宽的示例性过程的消息序列图；
图6是示出在QoSC被授予带宽之后的一个示例性TDMA帧的示意图；
图7是示出用于释放无竞争周期的示例性过程的消息序列图；
图8是示出用于关闭网络的示例性过程的消息序列图。
较佳实施例的详细描述
某些信道共享或媒体共享网络协调问题可由共享一个信道或介质的多个网络中的所有设备采用的竞争接入协议来解决。通常，这些协议要求对所发送的消息中可能破坏个别网络的安全性各部分进行译码。服务质量(QoS)是涉及用于在网络设备之中建立优先级的系统和方法的术语。已显示的竞争接入协议在向越来越流行的音-视频(AV)和流传送应用程序提供QoS保证时是低效的。
在某些方法中，中央控制器在多个网络之中对决定如何分配总可用带宽(BW)进行仲裁。这一集中式的决策制定方案在相邻网络的数量增长时可引起较大的延迟，且导致沉重的消息通信开销。
本发明的实施例可允许多个干扰或相邻的网络在它们之间协调介质或信道的共享。每一网络可通过与相邻网络中的设备的消息交换序列而为其自己划分出BW的一部分。如有需要，每一网络的操作可完全保持安全和自治。网络之间的协调消息可以是唯一的未加密消息交换。此外，这些方法可以在本质上是完全分布式的。每一网络可仅与其直接邻网协调。可避免网络必须与相隔多个中继段的网络协调的链式效应。某些实施例不需要中央权力机构以在网络之中进行仲裁。这些实施例通过冲突减少、干扰缓和和非干扰网络对通信介质的重复使用，确然提高了用于多个网络操作的竞争接入协议的容量。
本发明的某些实施例采用了这样一种网络模型，其中每一网络具有称为QoS控制器(QoSC)的控制权力机构。在这些实施例中，在每一网络中有QoSC的一个实例。QoSC管理其网络内的设备的活动，并执行诸如对连接的BW分配等功能。这些实施例可采用时分多址(TDMA)方案，其中网络通过在时间帧的不同段中操作来共享带宽。
在这些实施例中，每一网络的QoSC在网络初始化时构造干扰网络列表(INL)。INL标识了干扰相邻网络。QoSC然后通过一系列消息交换与其INL中的每一干扰网络通信。QoSC可向其相邻QoSC指示它察觉到的帧配置以及它将使用的时间帧内的区域。这一消息交换也可需要相邻的QoSC来支持来自QoSC的对附加BW的请求而释放或放弃带宽(时间帧的一部分)。
在本发明的某些实施例中，如由QoSC例示且由特定QoSC控制的网络中的所有设备观察到的时间帧可包括四个区域：
1.信标区：信标是向多个网络以及给定网络内的设备标识时间帧内的帧配置和BW分配的控制消息。每一QoSC必须向其网络内的设备发送信标以向它们通知要遵循的帧配置。在许多实施例中，信标传送必须是在没有冲突的情况下发送的，以向网络中的设备提供定时和准确的帧配置信息。当设备在一组干扰网络中同时发送时，发生冲突。因此，本发明的实施例可利用INL内的网络用于彼此协调的方法，并且在没有冲突的情况下发送个别信标。INL中网络中的所有设备知道不要在信标区中发送。
2.竞争周期(CP)：这是多个设备使用竞争接入协议来共享介质的周期。QoSC可使用该周期来与其它QoSC通信。网络可具有一个或多个竞争周期。通常，一个网络的竞争周期不能与该网络的INL中的另一网络的无竞争周期重叠。在大多数实施例中，每一网络必须具有至少一个CP，它至少要足够长来携带为这些实施例定义的最大尺寸消息。可在这些实施例的CP期间使用各种竞争接入协议。
3.无竞争周期(CFP)：这是仅允许具有来自其QoSC的明确授权的设备进行发送的周期。QoSC必须确保CFP中的发送是无竞争的。此外，QoSC必须确保INL中的网络的CFP不会重合或重叠。
4.禁入(Stay-Out)周期(SOP)：这是时间帧内当网络中的所有设备都被QoSC指示保持静默的周期。它们在SOP期间不许使用竞争接入协议或无竞争接入协议。
每一QoSC构造其时间帧的版本，并在信标中广播这一版本。网络中的所有设备解码来自其QoSC的信标，并且必须观察其中指示的时间表。当构造其时间帧版本时，QoSC有义务遵循某些规则，这些规则确定QoSC有哪些时间段可用来要求。当与INL一起使用时，这些规则确保即使网络共享共用的通信信道，在网络中也存在不会彼此干扰地重复使用。
一旦例示了时间帧并在信标中发送该时间帧，网络中的所有设备必须观察到其中指示的时间表。属于特定网络的时间帧的一部分内所有操作对于该网络是自治的，且QoSC可以用它认为合适的任何方式来管理其对BW的共享。
本发明的实施例还可包括用于使网络通过由一系列消息交换实现的协调来与INL中的其它网络共享BW的方法和系统。在某些实施例中，消息交换是简单的，且要求最小的容量用于信令开销。这样的协调可允许每一网络向其域内的应用程序/设备提供QoS支持。在某些实施例中，协调显著地增强了系统容量利用和效率。
本发明的实施例可包括将所有的决策制定限于INL且不要求相隔多个中继段的网络彼此协调的分布式协调机制。
本发明的实施例可包括允许网络重复使用时间帧中已经被非干扰网络使用的各部分的协调机制。该方法可显著地增加通过竞争协议或具有有限协调或通过大量信令来实现的协调的其它方法的系统容量。
本发明的实施例可显著地提高操作诸如基于互联网协议上的语音(VoIP)、高清晰度电视(HDTV)、SDTV传送、流传送互联网协议(IP)应用程序等应用程序操并对其提供QoS支持的自治网络中的性能。
本发明的实施例可结合符合IEEE 802.14.3、IEEE 802.11或HomePlugPowerline Communications(家庭插件式电力线通信)标准的网络来使用。这些标准及其定义文档通过引用结合于此。
本发明的实施例可包括带宽共享或分配，其中带宽共享/分配决策是在干扰网络列表(INL)中标识的QoSC之中本地作出的。
本发明的实施例可包括允许通过使用INL的概念进行空间重复使用的系统和方法。
本发明的实施例可包括来自不同网络的信标和数据传送，如果满足某些干扰条件，则它们可同时发生。
TDMA帧结构
本发明的实施例可参考一个示例性网络情形来描述。该示例性情形在图1中示出。在该情形中，基站集(BSS)10是包括服务质量控制器(QoSC)12和它所控制的站(STA)14-20的网络。QoSC 12与邻域中的其它QoSC 22-30协作，可向以下一个或多个用途分配TDMA帧：
1.用于发送信标；
2.用于无竞争接入；
3.用于竞争接入；或者
4.用于不允许发送的禁入区
一个示例性帧结构可参考图2来描述。QoSC可在竞争周期64期间保留带宽。一旦QoSC/网络将某一时间间隔声明为其无竞争周期66、70、74，则任何其干扰邻网都不被允许在该同一时间发送。对于所涉及的干扰邻网，该时间间隔是禁入区68、72、76，其中不可以发生任何发送。当多个BSS的站不干扰时，它们可共享一个无竞争周期。例如，在图1和2所示的示例性系统中，在QoSC“B”22(具有网络标识(NID)#132)的无竞争周期66，QoSC“D”26(NID＝#138a)也调度了无竞争周期70。这是可实现的，因为QoSC“B”没有与由QoSC“D”26所管理的站干扰的站。当QoSC在用于无竞争周期66、70、74的一帧内调度所有的时间时，可对所有的网络站或特定的一个站集将任何剩余的时间分配为竞争周期78、80。带宽分配决策可以基于先到先服务的基础，或按照站、用户、网络或其它优先级方法。
对于每一BSS子网20-30，在不是信标区62的任何时间，无竞争周期66、70。74或禁入区68、72和76可成为竞争区64、78、80。允许该BSS网络中的站使用载波侦听多路访问(CSMA)或解决多个设备竞争的某一其它协议在竞争周期中进行发送。
两个邻网之间的通信可在两个BSS网络的竞争周期重叠的时间期间内发生。BSS网间通信可在所有邻网的竞争周期重叠了某一最小持续时间时发生。该最小持续时间应当足够长，以使用CSMA或某一其它方法来有效地发送任何邻网消息。
本发明的某些实施例可采用分布式方法。当对新QoSC加电时，它可试图对它能够检测到的所有信标进行解码。如果在若干个信标周期之后没有接收到任何信标，则新QoSC将建立没有干扰邻网的新网络。
如果接收到信标，则新QoSC将与其相邻QoSC协调以找出网络ID(NID)以及该新网络的信标区62中的时隙。仅新QoSC的干扰邻网需要涉及在该过程中。
可使用类似的分布式方法来为无竞争周期保留带宽。QoSC可与其干扰的相邻QoSC协调以找出对其站的保留链路的分配。
本发明的某些实施例包括一个或多个干扰网络列表(INL)。每一QoSC可维护一个干扰网络列表(INL)。INL的条目可包括QoSC可接收的网络的NID。如果QoSC，或者某些实施例中由QoSC控制的STA可听见对于该网络的信标，则可在INL中标识该邻网。在某些情况下，由QoSC控制的网络中的某些站可能无法听到干扰信标。
本发明的某些实施例可采用信标协议数据单元(信标PDU)来协商网络状态。如上所述，信标区62可被划分成时隙。每一网络的信标被调度成在这些时隙之一中发送。
在每一信标PDU中，可由新QoSC使用以下字段来建立其网络：
1.BSS网络的NID；
2.发送信标的时隙号；
3.信标区中的总时隙数；
4.网络分配，包括：
a.无竞争周期的位置(例如，网络的保留链路)。
b.禁入区的位置。
c.竞争周期的位置。
表1示出了一个示例性信标PDU的一部分(可使用表1的表中未示出的许多其它字段)。图4示出了一个示例性信标时间表。
表1示出了信标PDU中与邻网的讨论有关的部分。(许多其它字段未在该表中示出。)
                             表1：信标PDU的一部分
      字段名   位数   定义
  信标区   NID   8   该BS网络的网络ID。有效值在129和254之间。
  SlotID   8   发送该信标的时隙号。有效值在0和(NumSlots-1)之间。
NumSlots 8 该BSS的信标区中的时隙数。有效值在1和TBD之间。
Coding   1   指定时间表的编码方法。设为0意味着相对(TDMA)编码(仅使用“Duration”)。设为1意味着OFDMA编码(精确格式TBD)。
NumSch   7   要遵循的时间表的数量。时间表向该网络的站通知每一时间间隔中电力线信道的用途。
  SchStartTime(仅当Coding＝0时存在)   16   该字段仅当Coding＝0时才存在。它指定第一时间表相对于信标区的结束的起始时间，以微秒为单位。例如，SchStartTime＝1000意味着在信标区的结束之后1ms第一时间表开始。信标区的结束和第一时间表的起始之前的时间被保留。
  Schedule_1   32   第一时间表。(见表2)
  ...
  Schedule_n   32   第n时间表。(见表2)
          表2：信标PDU中每一“时间表”的格式
  (Coding＝0，“相对”或TDMA)信标PDu中的“Schedule_n”的格式
  字段名   位数   定义
  Fixed   1   1意味着时间表是固定的，且不可移动。0意味着其它情况。
  (保留)   7   保留
ID 8   时间表的ID。ID＝0意味着禁入区。ID＝255意味着竞争区。1和127之间的ID意味着网络的保留链路。其它值被保留。
  Duration   16   该时间表的持续时间，以微秒为单位。
用于建立新BSS网络的过程
本节描述了在本发明的某些示例性实施例中建立新BSS网络的详细过程。在该示例性网络情形中，假定已经存在某些干扰的相邻BSS网络。
本发明的某些实施例的各方面可参考图1来描述。在图1中，仅示出了QoSC12、22-30以及每一BSS的某些NID 14-20。两个QoSC之间的箭头32、34意味着两个QoSC可彼此听见，且其各自的网络的每一个中的至少一个站与另一个的网络中的站干扰。在该情形中，新QoSC“F”30仅能听见BSS/QoSC“E”28以及BSS/QoSC“B”22。
表3示出了该示例性系统中的每一信标的内容的一部分(也参见图2)。在该示例性实施例中，假定在信标区62中当前有6个时隙。例如，BSS“E”28的信标表述其NID为#130，其信标在时隙#0中发送，而在其信标区中有6个时隙。
            表3：每一信标的内容
  NID   SlotID   NumSlots
  BSS“E”的信标   130   0   6
  BSS“B”的信标   132   1   6
  BSS“C”的信标   134   2   6
  BSS“A”的信标   136   3   6
  BSS“D”的信标   138   4   6
在本发明的某些示例性实施例中，以下是在可在现有的邻网中建立新BSS网络之前或在对新带宽请求授权之前必须满足的条件的列表。
1.在该新信标的信标区中有一个空时隙。如果没有空闲时隙可用，则所涉及的QoSC必须确保未达到信标区的最大尺寸。
2.每一涉及的QoSC必须确保在所有时刻在其自身和所有其相邻QoSC之间维持了竞争周期的最小持续时间。该最小竞争周期是必需的，以在邻网之间交换消息。
如果通过接受新BSS网络建立请求或带宽请求，可能会违反上述条件中的一个或多个，则该请求必须被现有邻网的其它成员拒绝。
图3示出了描绘对于该示例性实施例，与干扰相邻BSS网络(邻网)建立新BSS网络的过程的示例性消息序列。图3中的每一步骤在以下小节中描述。
步骤1：NN_INL_REQ
步骤1和步骤2的目的是找出新网络的信标区62中的NID和时隙。新QoSC30首先监听信标以找出是否存在任何邻网。它然后向其相邻QoSC(E和B)28和22的每一个发送NN_INL_REQ消息。该消息的目的是获得BSS E和B 28和22的INL。(该消息也可携带发送者的INL)。NN_INL_REQ消息的一个示例性实施例在表4中示出。
                                     表4
                         NNET MPDU的MIBODY：NN_INL_REQ
  字段名   八比特组   位   位数   值   定义
  Type   0   0-7   8   0   设为0指示NN_INL_REQ
SrcNID 1 0-7 8 0   发送者的NID。如果发送者没有NID，设为0。
SlotID 2 0-7 8 0xFF   发送者发送其信标的时隙号(设为0xFF指示无效)。
NumSlots 3 0-7 8 0xFF   发送者的信标区中的时隙数(设为0xFF指示无效)。
干扰网络列表   NumEntries   4   0-7   8   2   发送者INL中的NID数。
NID_1 5 0-7 8 130   发送者INL中的第一个NID。它是发送者可识别的NID。
SlotID_1 6 0-7 8 0 NID_1发送其信标的时隙号。
NumSlots_1 7 0-7 8 6 NID_1的信标区中的时隙数。
NID_2 8 0-7 8 132   发送者INL中的第二个NID。它是发送者可识别的NID。
  SlotID_2   9   0-7   8   1   NID_2发送其信标的时隙号。
  NumSlots_2   10   0-7   8   6   NID_2的信标区中的时隙数。
步骤2：NN_INL_RSP
当QoSC“E”28接受NN_INL_REQ消息，它用NN_INL_RSP消息回复新QoSC 30。该消息的一个示例性实施例在表5中示出。该消息可包含BSS“E”的INL。它指示BSS“E”可听见BSS“B”和“C”。另外，它指示BSS“E”、“B”和“C”分别在时隙#0、#1和#2中发送其信标，以及每一信标区具有6个时隙。
                                           表5
                        NNET MPDU的MIBODY：NN_INL_RSP
  字段名   八比特组   位   位数   值   定义
  Type   0   0-7   8   1   设为1指示NN_INL_RSP。
SrcNID 1 0-7 8 130   发送者的NID。如果发送者没有NID，设为0。
SlotID 2 0-7 8 6   发送者发送其信标的时隙号(设为0xFF指示无效)。
NumSlots 3 0-7 8 6   发送者的信标区中的时隙数(设为0xFF指示无效)。
干扰网络列表   NumEntries   4   0-7   8   2   发送者INL中的NID数。
NID_1 5 0-7 8 132   发送者INL中的第一个NID。它是发送者可识别的NID。
  SlotID_1   6   0-7   8   1   NID_1发送其信标的时隙号。
NumSlots_1 7 0-7 8 6 NID_1的信标区中的时隙号。
NID_2 8 0-7 8 134 发送者INL中的第二个NID。它是发送者可识别的NID。
  SlotID_2   9   0-7   8   2   NID_2发送其信标的时隙号。
  NumSlots_2   10   0-7   8   6   NID_2的信标区中的时隙数。
类似地，QoSC“B”22向新QoSC 30发送NN_INL_RSP消息，该消息指示BSS“B”22可听见BSS“E”、“C”和“A”，以及BSS“B”、“E”、“C”和“A”分别在时隙#1、#0、#2和#3中发送其信标，并且每一信标区具有6个时隙。
当新QoSC 30接收到所有的NN_INL_RSP消息时，它然后可以
·随机地选择不在BSS“E”28和BSS“B”22的任一个中出现的新NID。
·选择不被BSS“E”28和“B”22的INL中的任何网络使用的时隙。
假定新QoSC 30选择NID＝138，以及时隙#4。注意NID＝138也被现有的BSS使用。该示例示出在本发明的某些实施例中，单个NID可由多个非干扰STA同时使用。
步骤3：NN_NEW_NET_REQ
从前述步骤中，新QoSC 30决定使用时隙#4以及NID＝138。接着，新QoSC 30将向其相邻QoSC的每一个发送NN_NEW_NET_REQ消息以请求建立新网络。一个示例性NN_NEW_NET_REQ消息在表6中示出。该消息也可指定新网络的提议的时间表。假定时间表为：
·在信标区之后，2ms的竞争周期(用途＝2)。
·然后，6ms的禁入区(用途＝0)。
·然后，10ms的竞争区(用途＝2)。
                                       表6
                     NNET MPDU的MIBODY：NN_NEW_NET_REQ
  字段名   八比特组   位   位数   值   定义
Type 0 0-7 8 2   设为2指示NN_NEW_NET_REQ。
ReqID 1 0-7 8 33   请求ID。由发送者设置，使得相同的值“最近”不被使用。
SrcNID 2 0-7 8 138   发送者的NID。它也是新网络的提议的NID。
SlotID 3 0-7 8 4   发送新网络的信标的提议的时隙号。
NumSlots 4 0-7 8 6   新网络的信标区中提议的时隙数。
Coding 5 0 1 0   指定时间表的编码方法。0意味着相对(TDMA)编码(仅使用“Duration”)。1意味着绝对编码(使用“StartTime”和“Duration”)。
NumSch 1-7 7 3   要遵循的时间表号。新QoSC对其自己的信标的提议的时间表。
  SchStartTime(仅当Coding＝0时存在) 6-7 0-7 16 0   该字段仅当Coding＝0时存在。它指定第一时间表相对于信标区结束的起始时间，以微秒为单位。
Usage_1 8 0-1 2 2   第一时间表的用途。0意味着禁入区。1意味着该网络的无竞争周期。2意味着竞争周期。3是保留。
  (保留)   2-7   6   0   保留。
Duration_1 9-10 0-7 16 2000   第一时间表的持续时间，以微秒为单位。
  Usage_2 11   0-1   3   0   第二时间表的用途。
  (保留)   2-7   6   0   保留。
Duration_2 12-13 0-7 16 6000   第二时间表的持续时间，以微秒为单位。
  Usage_3 14   0-1   2   2   第三时间表的用途。
  (保留)   2-7   6   0   保留。
Duration_3 15-16 0-7 16 10000   第三时间表的持续时间，以微秒为单位。
步骤4：NN_NEW_NET_RSP
当QoSC“E”28接收到NN_NEW_NET_REQ消息，它检查以了解提议的NID、时隙号和时间表是否可被接受。它然后用NN_NEW_NET_RSP消息回复。该消息包含结果(接受或拒绝)。一个示例性NN_NEW_NET_RSP消息在表7中示出。
在该示例中，提议的NID＝138是可接受的，因为NID＝138不出现在QoSC“E”28的INL中。提议的时隙#4也是可接受的，因为QoSC“E”28的没有一个相邻QoSC使用该时隙。提议的时间表是可接受的，因为它不与QoSC“E”自己的任何保留链路冲突。
                                     表7
                   NNET MPDU的MIBODY：NN_NEW_NET_RSP
  字段名   八比特组   位   位数   值   定义
  Type   0   0-7   8   3   设为3指示NN_NEW_NET_RSP。
  ReqID 1 0-7 8 33   请求ID。直接从NN_NEW_NET_REQ复制。
  SrcNID   2   0-7   8   130   发送者的NID。
Result 3 0-7 8 0   设为0意味着NN_NEW_NET_REQ被接受。设为1意味着NN_NEW_NET_REQ被拒绝，因为提议的NID不可接受。设为2意味着NN_NEW_NET_REQ被拒绝，因为提议的时隙号或时隙数不可接受。设为3意味着NN_NEW_NET_REQ被拒绝，因为提议的时间表不可接受。
类似地，QoSC“B”22也用NN_NEW_NET_RSP消息回复。
步骤5：NN_NEW_NET_CFM
当新QoSC 30接收到所有的NN_NEW_NET_RSP消息，它检查以了解其建立新网络的请求是否被接受。它然后向其相邻QoSC(E和B)28和22的每一个发送NN_NEW_NET_CFM消息。如果该请求被接受，则新QoSC 30可在提议的时隙中开始发送其信标。一个示例性NN_NEW_NET_CFM消息在表8中示出。
            表8
  NNET MPDU的MIBODY：NN_NEW_NET_CFM
  字段名   八比特组   位   位数   值  定义
  Type   0   0-7   8   4  设为4指示NN_NEW_NET_CFM。
ReqID 1 0-7 8 33  请求ID。直接从NN_NEW_NET_REQ复制。
SrcNID 2 0-7 8 138  发送者的NID。它也是新网络的提议的NID。
Result 3 0-7 8 0  设为0意味着用指定的参数建立新网络的请求被接受。设为1意味着用指定的参数建立新网络的请求被取消。
                         表9
  NID   SlotID   NumSlots
  BSS E#130的信标   130   0   6
  BSS B#132的信标   132   1   6
  BSS C#134的信标   134   2   6
  BSS A#136的信标   136   3   6
  BSS D#138a的信标   138   4   6
  BSS F#138b的信标   138   4   6
表9示出了在QoSC作为BSS#138b加入了系统之后，系统中每一信标的内容的一部分。
图4示出了一个示例性修订的TDMA帧，它示出了新QoSC加入系统之后的网络状态。
用于请求带宽的过程
本节描述了在本发明的某些实施例中，用于为网络请求带宽的详细过程。考虑在新QoSC“F”30作为具有NID#138(b)的BSS加入了系统之后，图1所示的网络情形。对应的TDMA帧在图4中示出。假定QoSC“F”30希望为其保留链路请求持续时间3ms的无竞争周期。图5示出了该过程的一个示例性消息序列图。
图5所示的每一步骤在以下小节中描述。(注意，新QoSC 30在发送NN_NEW_NET_REQ时，也可在通过在其提议的时间表中将“Usage”字段设为1来请求无竞争周期。)
步骤1：NN_ADD_BW_REQ
在图5所示的这些实施例中，源QoSC“F”30可首先确定提议的时间表。它对所有其相邻QoSC 22和28的信标进行解码，以找出其相邻QoSC的当前时间表。假定QoSC“F”30提议使用与BSS“A”12的无竞争周期74重叠的间隔(持续时间3ms)。提议的间隔可由8ms的起始时间(相对于信标区的结束)以及3ms的持续时间来指定。QoSC“F”30可向所有其相邻QoSC发送NN_ADD_BW_REQ消息。该消息包括源QoSC希望保留的附加提议时间。一个示例性NN_ADD_BW_REQ消息在表10中示出。
                                     表10
                NNET MPDU的MIBODY：NN_ADD_BW_REQ(Coding≡1)
  字段名   八比特组   位   位数   值   定义
Type 0 0-7 8 2   设为5指示NN_ADD_BW_REQ。
ReqID 1 0-7 8 88   请求ID。由发送者设置，使得相同的值“最近”不被使用。
  SrcNID   2   0-7   8   138   发送者的NID。
Coding(≡1) 3 0 1 1   指定时间表的编码方法。必须设为1。
NumSch 1-7 7 1   要遵循的时间表号。发送者希望对其无竞争周期保留每一时间间隔。
Duration_1 4-5 0-7 16 3000   第一时间表的持续时间，以微秒为单位
StartTime_1 6-7 0-7 16 8000   第一时间表相对于信标区结束的开始时间，以微秒为单位。
步骤2：NN_ADD_BW_RSP
当QoSC“E”28接收到NN_ADD_BW_REQ时，它检查以了解提议的时间表是否可被接受。在这一情况下，提议的时间表不与QoSC“E”28的当前时间表冲突，因此该请求被接受。QoSC“E”28可用NN_ADD_BW_RSP消息回复，并更新其信标中的时间表以包括新的禁入区。一个示例性NN_ADD_BW_RSP消息在表11中示出。类似地，QoSC“B”22可用NN_ADD_BW_RSP消息回复。
                                          表11
                     NNET MPDU的MIBODY：NN_ADD_BW_RSP
  字段名   八比特组   位   位数   值   定义
  Type   0   0-7   8   6   设为6指示NN_ADD_BW_RSP。
  ReqID   1   0-7   8   88   请求ID。直接从NN_ADD_BW_REQ复制。
  SrcNID   2   0-7   8   130   发送者的NID。
Result 3 0-7 8 0   设为0意味着NN_ADD_BW_REQ被接受。设为1意味着NN_ADD_BW_REQ被取消，因为提议的时间表正被另一QoSC保留。设为2意味着NN_ADD_BW_REQ被拒绝，因为所得的剩余的竞争周期变得太短。
步骤3：NN_ADD_BW_DFM
当源QoSC“F”30接收到所有的NN_ADD_BW_RSP消息，它检查以了解其请求是否被接受。它然后向其每一相邻QoSC发送NN_ADD_BW_CFM消息。如果该请求被接受，则它也更新其信标中的时间表以反应新的保留链路。一个示例性NN_ADD_BW_CFM消息在表12中示出。
                                     表12
                      NNET MPDU的MIBODY：NN_ADD_BW_CFM
  字段名   八比特组   位   位数   值   定义
  Type   0   0-7   8   7   设为7指示NN_ADD_BW_CFM。
  ReqID   1   0-7   8   88   请求ID。直接从NN_ADD_BW_REQ复制。
  SrcNID   2   0-7   8   138   发送者的NID。
Result 3 0-7 8 0   设为0意味着该带宽请求成功。设为1意味着该带宽请求被取消。
图6示出了在带宽请求被接受之后的新TDMA帧。注意，QoSC“F”30可向其新的无竞争周期分配任何数量的保留链路。
用于释放带宽的过程
用于释放由无竞争周期使用的带宽的一个示例性消息序列图在图7中示出。源QoSC向所有其相邻QoSC发送NN_REL_BW_IND消息。注意，不需要响应消息。在接收到带宽释放请求之后，QoSC可能能够将禁入区改成竞争区，只要没有其它相邻QoSC正保留该相同的时间间隔。
用于关闭网络的过程
用于关闭网络的一个示例性消息序列图在图8中示出。QoSC向其所有相邻QoSC发送NN_REL_NET_IND。不需要响应消息。
消息格式
在本发明的某些实施例中，可采用称为NNET PDU的新MPDU类型。NNETPDU可携带不同的消息，取决于“Type”字段的值。
NN_INL_REQ和NN_INL_RSP
NN_INL_REQ消息由QoSC用于找出另一QoSC的INL。当QoSC接收到该NN_INL_REQ消息时，它必须用NN_INL_RSP消息来回复。一个示例性NN_INL_REQ消息在表13中示出。
                           表13
           NNET MPDU的MIBODY：NN_INL_REQ和NN_INL_RSP
  字段名   八比特组   位   位数  定义
Type 0 0-7 8  设为0指示NN_INL_REQ。设为1指示NN_INL_RSP。
SrcNID 1 0-7 8  发送者的NID。如果发送者没有NID，设为0。
SlotID 2 0-7 8  发送者发送其信标的时隙号(设为0xFF指示无效)。
NumSlots 3 0-7 8  发送者的信标区中的时隙数(设为0xFF指示无效)。
  网络干扰列表   NumEntries   4   0-7   8  发送者INL中的NID数。
NID_1 可变 0-7 8  发送者INL中的第一个NID。它是发送者可识别的NID。
  SlotID_1   可变   0-7   8  NID_1发送其信标的时隙号。
NumSlots_1 7 0-7 8 NID_1的信标区中的时隙号。
...
NID_n 8 0-7 8  发送者INL中的第n个NID。它是发送者可识别的NID。
  SlotID_n   9   0-7   8  NID_n发送其信标的时隙号。
  NumSlots_n   10   0-7   8  NID_n的信标区中的时隙数。
NN_NEW_NET_REQ
NN_NEW_NET_REQ消息由新QoSC用于请求建立新网络。该消息包含提议的NID、时隙号和时间表。该消息的副本必须被发送到新QoSC的每一相邻QoSC。当“Coding”字段为0时NN_NEW_NEET_REQ消息的一个示例性实施例在表14中示出。
                                   表14
              NNET MPDU的MIBODY：NN_NEW_NET_REQ(Coding＝0)
  字段名   八比特组   位   位数   定义
  Type   0   0-7   8   设为2指示NN_NEW_NET_REQ。
ReqID 1 0-7 8   请求ID。由发送者设置，使得相同的值“最近”不被使用。
SrcNID 2 0-7 8   发送者的NID。它也是新网络的提议的NID。
  SlotID   3   0-7   8   发送新网络的信标的提议的时隙号。
  NumSlots   4   0-7   8   新网络的信标区中提议的时隙数。
Coding(＝0) 5 0 1   指定时间表的编码方法。0意味着相对(TDMA)编码(仅使用“Duration”)。1意味着绝对编码(使用“StartTime”和“Duration”)。
  NumSch   1-7   7   要遵循的时间表号。
  SchStartTime(仅当Coding＝0时存在) 6-7 0-7 16   该字段仅当Coding＝0时存在。它指定第一时间表相对于信标区结束的起始时间，以微秒为单位。
Usage_1 8 0-1 2   第一时间表的用途。0意味着禁入区。1意味着该网络的无竞争周期。2意味着竞争周期。3是保留。
  (保留)   2-7   6   保留。
  Duration_1   9-10   0-7   16   第一时间表的持续时间，以微秒为单位。
  ...
Usage_n 保留 0-1 2   第n时间表的用途。0意味着禁入区。1意味着该网络的无竞争周期。2意味着竞争周期。3是保留。
  (保留)   2-7   6   保留。
  Duration_n   可变   0-7   16   第n时间表的持续时间，以微秒为单位。
当“Coding”字段为1时示例性NN_NEW_NET_REQ消息的格式在表15中示出。未指定的任何时间间隔的用途可被假定为禁入区(即，Usage＝0)。
                                  表15
                NNET MPDU的MIBODY：NN_NEW_NET_REQ(Coding＝1)
  字段名   八比特组   位   位数   定义
  Type   0   0-7   8   设为2指示NN_NEW_NET_REQ。
ReqID 1 0-7 8   请求ID。由发送者设置，使得相同的值“最近”不被使用。
SrcNID 2 0-7 8   发送者的NID。它也是新网络的提议的NID。
 SlotID   3   0-7   8   发送新网络的信标的提议的时隙号。
 NumSlots   4   0-7   8   新网络的信标区中提议的时隙数。
Coding(＝1) 5 0 1   指定时间表的编码方法。0意味着相对(TDMA)编码(仅使用“Duration”)。1意味着绝对编码(使用“StartTime”和“Duration”)。
 NumSch   1-7   7   要遵循的时间表号。
Usage_1 6 0-1 2   第一时间表的用途。0意味着禁入区。1意味着该网络的无竞争周期。2意味着竞争周期。3是保留。
 (保留)   2-7   6   保留。
 Duration_1   7-8   0-7   16   第一时间表的持续时间，以微秒为单位。
StartTime_1 9-10 0-7 16   第一时间表相对于信标区结束的起始时间，以微秒为单位。
 ...
Usage_n 保留 0-1 2   第n时间表的用途。0意味着禁入区。1意味着该网络的无竞争周期。2意味着竞争周期。3是保留。
 (保留)   2-7   6   保留。
 Duration_n   可变   0-7   16   第n时间表的持续时间，以微秒为单位。
StartTime_n 可变 0-7 16   第n时间表相对于信标区结束的起始时间，以微秒为单位。
NN_NEW_NET_RSP
当QoSC接收到NN_NEW_NET_REQ消息时，它可用NN_NEW_NET_RSP消息回复。一个示例性NN_NEW_NET_RSP消息在表16中示出。该NN_NEW_NET_RSP消息可包含发送者的NID，以及指示该请求是否被接受的结果字段。当确定请求是否被接受时，QoSC可检查以下：
·确保提议的NID不在QoSC的INL中出现。
·该QoSC没有一个相邻QoSC在信道区中提议的时隙中发送。
·提议的时间表是可接受的。例如，QoSC没有一个自己的保留链路会受所提议的时间表影响，且维持了所有邻网之中共享的竞争周期的最小持续时间。
                                   表16
                     NNET MPDU的MIBODY：NN_NEW_NET_RSP
  字段名   八比特组   位   位数   定义
  Type   0   0-7   8   设为3指示NN_NEW_NET_RSP。
  ReqID   1   0-7   8   请求ID。直接从NN_NEW_NET_REQ复制。
  SrcNID   2   0-7   8   发送者的NID。
Result 3 0-7 8   设为0意味着NN_NEW_NET_REQ被接受。设为1意味着NN_NEW_NET_REQ被拒绝，因为提议的NID不可接受。设为2意味着NN_NEW_NET_REQ被拒绝，因为提议的时隙号或时隙数不可接受。设为3意味着NN_NEW_NET_REQ被拒绝，因为提议的时间表不可接受。
NN_NEW_NET_CFM
NN_NEW_NET_CFM可由新QoSC向其所有相邻QoSC发送以确认建立新网络的请求是成功还是被取消。该消息可在新QoSC从其相邻QoSC接收到所有NN_NEW_NET_RSP消息之后发送。一个示例性NN_NEW_NET_CFM消息在表17中示出。
例如，相邻QoSC之一可能已经拒绝了该请求，而所有其它相邻QoSC可能已经接受了该请求。在这一情况下，新QoSC可向其所有相邻QoSC发送NN_NEW_NET_CFM消息以取消该请求。
                       表17
              NNET MPDU的MIBODY：NN_NEW_NET_CFM
  字段名   八比特组   位   位数  定义
  Type   0   0-7   8  设为4指示NN_NEW_NET_CFM。
  ReqID   1   0-7   8   请求ID。直接从NN_NEW_NET_REQ复制。
  SrcNID   2   0-7   8   发送者的NID。它也是新网络的提议的NID。
Action 3 0-7 8   设为0意味着建立新网络的请求成功。设为1意味着建立新网络的请求被取消。
NN_ADD_BW_REQ
NN_ADD_BW_REQ消息由源QoSC向其所有相邻QoSC发送以请求额外的带宽。该消息包含由源QoSC使用的所提议的时间间隔。每一间隔可由起始时间和持续时间指定。起始时间可从信标区结束处开始测量。消息中未指定的任何时间间隔的用途可保持不变。一个示例性NN_ADD_BW_REQ消息在表18中示出。
                                   表18
                       NNET MPDU的MIBODY：NN_ADD_BW_REQ(Coding≡1)
 字段名   八比特组   位   位数   定义
 Type   0   0-7   8   设为5指示NN_ADD_BW_REQ。
ReqID 1 0-7 8   请求ID。由发送者设置，使得相同的值“最近”不被使用。
 SrcNID   2   0-7   8   发送者的NID。
 Coding(≡1)   3   0   1   指定时间表的编码方法。必须设为1。
NumSch 1-7 7   要遵循的时间表号。发送者希望对其无竞争周期保留每一时间间隔。
 Duration_1   4-5   0-7   16   第一时间表的持续时间，以微秒为单位
StartTime_1 6-7 0-7 16   第一时间表相对于信标区结束的开始时间，以微秒为单位。
 ...
 Duration_n   可变   0-7   16   第n时间表的持续时间，以微秒为单位
 StartTime_n 可变 0-7 16   第n时间表相对于信标区结束的开始时间，以微秒为单位
NN_ADD_BW_RSP
当QoSC接受到NN_ADD_BW_REQ消息时，它用NN_ADD_BW_RSP消息回复。该消息指示该带宽请求是否被接受。一个示例性NN_ADD_BW_RSP消息在表19中示出。
                              表19
                  NNET MPDU的MIBODY：NN_ADD_BW_RSP
  字段名   八比特组   位   位数   定义
  Type   0   0-7   8   设为6指示NN_ADD_BW_RSP。
  ReqID   1   0-7   8   请求ID。直接从NN_ADD_BW_REQ复制。
  SrcNID   2   0-7   8   发送者的NID。
Result 3 0-7 8   设为0意味着NN_ADD_BW_REQ被接受。设为1意味着NN_ADD_BW_REQ被拒绝，因为提议的时间表正由另一QoSC保留。设为2意味着NN_ADD_BW_REQ被拒绝，因为所得的剩余的竞争周期变得太短。
NN_ADD_BW_CFM
NN_ADD_BW_CFM消息由源QoSC向其所有相邻QoSC发送以确认该带宽请求是成功还是被取消。该消息可在源QoSC从其相邻QoSC已接收到所有NN_ADD_BW_RSP消息之后发送。一个示例性NN_ADD_BW_CFM消息在表20中示出。
                                 表20
                     NNET MPDU的MIBODY：NN_ADD_BW_CFM
  字段名   八比特组   位   位数   定义
  Type   0   0-7   8   设为7指示NN_ADD_BW_CFM。
  ReqID   1   0-7   8   请求ID。直接从NN_ADD_BW_REQ复制。
  SrcNID   2   0-7   8   发送者的NID。
Action 3 0-7 8   设为0意味着该带宽请求成功。设为1意味着该带宽请求被取消。
NN_REL_BW_IND
NN_REL_BW_IND消息由QoSC发送以释放部分或所有其无竞争周期。该消息包含正被释放的时间间隔。消息中未指定的任何时间间隔的用途可保持不变。在某些实施例中，不需要响应消息。一个示例性NN_REL_BW_IND消息在表21中示出。
                                        表21
                 NNET MPDU的MIBODY：NN_REL_BW_IND(Coding≡1)
 字段名   八比特组   位   位数   定义
 Type   0   0-7   8   设为8指示NN_REL_BW_IND。
ReqID 1 0-7 8   请求ID。由发送者设置，使得相同的值“最近”不被使用。
 SrcNID   2   0-7   8   发送者的NID。
 Coding(≡1)   3   0   1   指定时间表的编码方法。必须设为1。
NumSch 1-7 7   要遵循的时间表号。发送者将释放每一时间间隔。
 Duration_1   4-5   0-7   16   第一时间表的持续时间，以微秒为单位
StartTime_1 6-7 0-7 16   第一时间表相对于信标区结束的开始时间，以微秒为单位。
 ...
 Duration_n   可变   0-7   16   第n时间表的持续时间，以微秒为单位
 StartTime_n 可变 0-7 16   第n时间表相对于信标区结束的开始时间，以微秒为单位
NN_REL_NET_IND
NN_REL_NET_IND消息由QoSC发送以释放所有其无竞争周期并关闭其网络。不需要响应消息。一个示例性NN_REL_NET_IND消息在表22中示出。
                                    表22
              NNET MPDU的MIBODY：NN_REL_NET_IND(Coding≡1)
  字段名   八比特组   位   位数   定义
  Type   0   0-7   8   设为9指示NN_REL_NET_IND。
ReqID 1 0-7 8   请求ID。由发送者设置，使得相同的值“最近”不被使用。
 SrcNID   2   0-7   8   发送者的NID。
 SlotID   3   0-7   8   发送者用于发送信标的时隙号。
 NumSlots   4   0-7   8   发送者信标区中的时隙数。
 Coding(≡1)   5   0   1   指定时间表的编码方法。必须设为1。
NumSch 1-7 7   要遵循的时间表号。这是由发送者保留的时间间隔的列表。
 Duration_1   6-7   0-7   16   第一时间表的持续时间，以微秒为单位
StartTime_1 8-9 0-7 16   第一时间表相对于信标区结束的开始时间，以微秒为单位。
 ...
 Duration_n   可变   0-7   16   第n时间表的持续时间，以微秒为单位
 StartTime_n 可变 0-7 16   第n时间表相对于信标区结束的开始时间，以微秒为单位
发现和代理联网
为支持设备发现，可周期性地发送发现信标或发现消息。本发明的实施例可在网络的无竞争周期期间发送发现消息(DISCOVERPDU)。
在一个替换实施例中，即发送发现信标的实施例中，需要在相邻QoSC之间为调度用于发现信标的信标区中的时隙而进行的协调。该方法与仅仅在无竞争周期中发送DISCOVER PDU相比可能效率较低。
改变信标区的持续时间
也需要改变网络参数的消息，例如改变NID、发送信标的时隙号或信标区中的时隙数。
以上说明书中采用的术语和表达式在此作为描述的术语来使用，而非限制，且这些术语和表达式的使用并不旨在排除所示和描述的特征或其部分的等效特征，可以认识到，本发明的范围仅由所附权利要求书来定义和限制。

Claims (20)

1.一种用于多个干扰网络的分布式协调的方法，所述方法包括：
a)建立用于网络的网络控制权力机构；
b)搜索干扰网络；
c)接收用于所述干扰网络的干扰网络列表(INL)，所述INL包括当所述干扰网络存在时所述干扰网络的标识；
d)向所述干扰网络发送所述网络的INL，所述INL包括与所述网络干扰的网络的标识；以及
e)与用于所述干扰网络的干扰网络控制权力机构通信，以分配特定的带宽段以供所述干扰网络和所述网络之一的独占使用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制权力机构是服务质量控制器(QoSC)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搜索包括监听来自所述干扰网络的信标PDU。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述创建INL包括从至少一个信标PDU中编译数据。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信包括建立无竞争周期(CFP)以供所述网络或所述干扰网络之一的独占使用。
6.一种用于网络的分布式协调的方法，所述方法包括：
a)从干扰网络控制器(INC)接收信标；
b)向所述INC请求干扰网络列表(INL)；
c)选择所述INL中未使用的网络标识和信标时隙；以及
d)协调与所述INC的通信。
7.一种用于多个干扰网络的分布式协调的方法，所述方法包括：
a)建立用于网络的网络控制权力机构(NCA)；
b)用所述NCA执行信标检测处理以检测干扰网络；
c)通过所述NCA请求干扰网络列表(INL)，所述INL包括当所述干扰网络存在时干扰网络的标识；
d)当所述干扰网络存在时，通过所述NCA接收所述干扰网络列表(INL)；
e)协调与所述干扰网络的网络通信以降低与干扰相关的传输损失。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述INL包括信标时隙信息和网络标识信息。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述协调包括建立无竞争周期。
10.一种用于多个干扰网络的分布式协调的方法，所述方法包括：
a)建立用于第一干扰网络的第一网络控制权力机构(NCA)；
b)建立用于第二干扰网络的第二网络控制权力机构(NCA)；
c)在所述第二NCA处从所述第一NCA接收信标消息；
d)通过所述第二NCA请求用于所述第一网络的第一干扰网络列表(INL)；
e)在所述第二NCA处接收所述第一干扰网络列表(INL)；
f)为所述第一和第二网络建立传输时间表以降低与干扰相关的传输损失。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述建立传输时间表包括从所述第二NCA向所述第一NCA发送增加带宽请求。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述建立传输时间表包括从所述第二NCA向所述第一NCA发送新网络请求。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述建立传输时间表包括从所述第二NCA向所述第一NCA发送增加带宽请求、从所述第一NCA向所述第二NCA发送增加带宽响应、以及从所述第二NCA向所述第一NCA发送增加带宽确以。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述建立传输时间表包括从所述第二NCA向所述第一NCA发送新网络请求、从所述第一NCA向所述第二NCA发送新网络响应、以及从所述第二NCA向所述第一NCA发送新网络确认。
15.一种用于在分布式网络中请求独占带宽的方法，所述方法包括：
a)从干扰网络控制器(INC)接收信标；
b)向所述INC发送对无竞争周期的请求；
c)从所述INC接收请求接受消息；以及
d)在所述无竞争周期期间在所述分布式网络上通信，而没有来自由所述INC协调的设备的干扰。
16.一种用于在分布式网络中保留独占带宽的方法，所述方法包括：
a)从干扰网络接收信标；
b)为所述干扰网络协商唯一网络标识；
c)从所述干扰网络接收对无竞争时隙的请求；
d)维护无竞争周期的时间表；以及
e)向所述干扰网络分配无竞争时隙。
17.一种用于控制网络上的与干扰相关的传输损失的方法，所述方法包括：
a)建立用于网络的控制权力机构；
b)从所述网络外部的干扰设备接收信标；
c)向由所述控制权力机构管理的干扰网络列表(INL)添加所述干扰设备；以及
d)向所述干扰设备分配信标时隙，从而允许所述干扰设备为所述网络上的独占和非独占时隙竞争。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述干扰设备是控制权力机构。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述干扰设备是控制权力机构。
20.一种允许由非干扰设备同时使用带宽的网络协调方法，所述方法包括：
a)为第一通信设备建立控制对通信介质的访问的第一控制权力机构，由此创建第一基站集(BSS)；
b)为第二通信设备建立控制对所述通信介质的访问的第二控制权力机构，由此创建第二BSS；
c)为第三通信设备建立控制对所述通信介质的访问的第三控制权力机构，由此创建第三BSS；
d)其中，所述第一BSS与所述第二BSS干扰，所述第三BSS与所述第二BSS干扰，但所述第一BSS不与所述第三BSS干扰；
e)建立用于所述通信介质的时间表，所述时间表包括其中所述第一BSS和所述第三BSS可同时使用所述通信介质的间隔，但所述第二BSS被阻止在所述间隔期间使用所述通信介质。
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