CN1894907A - 无线通信系统中的发射等待时间减少的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的系统和方法提供了降低与分组传输关联的等待时间的通信系统。可以通过监视和减去媒介空闲时间，降低随机退避时间。各种媒介空闲时间资源可以有选择地启用和考虑。
Description
技术领域
本发明一般涉及无线通信系统，特别涉及降低无线通信中发射等待时间减少的系统和方法。
背景技术
与信息通信有关的技术在最近几十年已经得到快速发展。例如，在最近20年，通信技术已经从提供最初被视为新项目的产品，转换到提供移动通信的基础装置的产品。这些无线技术的最大影响也许是蜂窝电话系统和产品。蜂窝技术出现对现存有线线路通信系统提供移动扩展，利用传统的电路交换无线路径提供给用户处处存在的覆盖。然而，最近无线通信技术已经开始在几乎每个通信区域取代有线线路连接。无线局域网(WLAN)正在迅速变成对家庭和办公室的传统有线网络的流行替代。
大约1990年IEEE 802标准委员会组成了802.11无线局域网标准工作组，该工作组开发了工作于1和2Mbps数据速率的2.4GHz不需注册频带的无线设备和网络的全球标准。在其引入后，802.11标准的各种版本快速形成WLAN网络和装置的标准化的基础。
无线通信系统的一个重要考虑是避免数据分组冲撞和该冲撞出现时进行处置的技术。无线网络的IEEE 802.11标准采用了数据冲撞避免机制，该机制包括侦听向接入点发射并试图通过随机退避超时退出的使用而避免冲撞的其它移动装置。冲撞避免是通过要求每个希望发射的装置首先选择IEEE802.11标准指定的范围之内的随机值实现的。每个这样的装置随后等待紧随在前发射的该随机时段，然后再开始工作。尽管该技术有助于避免冲撞，但是也消极地影响与分组传输关联的等待时间，因为这增加了附加发射延迟。
因此，开发一种降低发射延迟同时又仍然提供冲撞避免的无线通信系统及其方法是人们所希望的。
发明内容
本发明的系统和方法通过提供降低与分组传输关联的等待时间的通信系统，解决了这种需要以及其它。通过监视和减去媒介空闲时间，可以降低随机退避时间。可以有选择地启用和考虑各种媒介空闲时间源。
根据本发明的一个典范实施例，在无线通信系统中发射分组的方法包括以下步骤：测量传输媒介的空闲时间，把延迟时间降低空闲时间，并在所述的降低的延迟时间发射所述分组。
根据本发明的另一个典范实施例，发射数据分组的装置包括：测量传输媒介的空闲时间的空闲定时器；启动控制器，把与数据分组的传输关联的延迟时间降低所述空闲时间；以及发射机，以所述降低的延迟时间发射所述分组。
附图说明
附图图示了本发明的典范实施例，其中：
图1图示了可以实现本发明的WLAN系统；
图2显示了根据本发明典范实施例的典范启动控制器单元；以及
图3是图示根据本发明典范实施例发射数据分组的典范方法的流程。
具体实施方式
本发明的以下详细说明参考附图。不同附图中相同参考标号标识相同或类似元件。此外，以下的详细说明不限于本发明。而是，本发明的范围由所附权利要求定义。
为了提供该讨论的某些环境，下面将首先参考图1描述WLAN系统。然而，本领域的熟练技术人员将会明白，本发明不被限制到WLAN系统的实施。其中，有线网络10(例如，以太网络)具有文件服务器12以及与其连接的工作站14。本领域的熟练技术人员将会明白典型的有线网络将服务众多固定工作站14，然而为了简便起见，图1中仅描述了一个工作站。有线网络10还经由路由器18连接WLAN 16。路由器18将WLAN 16的接入点(AP)与有线网络互连，由此接入点可以例如与文件服务器12通信。在图1的典范WLAN系统中，三个小区20、22和23(有时还称作Basic Service Set(BSS)或者BasicService Area(BSA))被认为每个具有相应AP，尽管本领域熟练技术人员将会明白在WLAN 16中可以提供或多或少的小区。在每个小区内，相应AP经由无线连接服务多个无线站(W)。
根据本发明典范实施例，利用根据802.11标准的无线通信信号，执行AP与相应无线站W之间的信号传送。然而，本领域熟练技术人员将会明白，本发明不如此受到限制，并且可以根据其它格式和标准实施信号的通信。图2显示了典范发射控制单元30。其中，启动控制器定时器单元32生成一个启动脉冲，用于指令与无线站W关联的发射机(未示出)经由传输媒介发射数据分组。根据这些典范实施例，传输媒介包括例如由IEEE802.11定义的无线传输信道，然而，本领域熟练技术人员将会明白，本发明可以实现包括不同媒介的通信系统和方法。启动控制器定时器32还利用启动脉冲，把发射参数(例如，通知发射控制单元30在存储器中查找待发射的数据包的一个参数)、数据速率、报头类型等发送给发射机。启动控制器定时器单元32具有多个不同输入，用来确定何时把启动脉冲发送给发射机。这些输入包括初始(A)IFS时间，启动触发，初始退避时间值，媒介忙信号以及总空闲时间输入。下面将描述启动控制器单元32的这些输入之每个。
初始(A)IFS时间是指示时间量的值，它在退避定时器可以启动运行之前，根据媒体忙信号指示媒体需要空闲的时间量。更具体地说，IFS涉及帧间间隔，并且该值防止启动控制器单元把传输之间的空间标识为媒体忙的指示。启动触发是已经为传输准备数据分组的指示以及可以激活来自该数据包的发射/退避定时器的指示。初始退避时间指示，在(A)IFS时间期满之后以及传输可以启动之前，媒介需要空闲的时间量。
当(任意的)多个媒介忙源生成器34之一(或多个)指示传输媒介正在被其它无线站W使用时，生成媒体忙信号。媒介忙源生成器34的实例包括(1)(反向)PHY CCA(物理开敞信道评估)信号，它指示另一个发射控制单元30是否正在经由媒介发射；(2)NAV(网络分配向量)计数器的运行，它是发射站保留媒介多长时间的指示，(3)另一个启动控制器32具有一个有效状态的指示；(4)ATIM(通告业务指示消息)周期正在进行的指示；(5)蓝牙装置正在发射或者已经指示它将马上发射等的信号。
如图2所示，每个媒介忙源34还可以有相应的源灵敏性，它启用与其关联的信号。这允许每个媒介忙源34通过与门36将媒介忙源34的输出与相应启动信号进行与处理，有选择地启用和停用。与门36的输出随后输入给或门38，以生成媒介忙信号。这允许启动控制器单元32有选择地以不同模式操作，考虑不同激活集以产生与特定无线站W有关的媒介忙。例如，考虑媒介忙源包括：第一媒介忙源34，指示当PHY CCA信号有效时媒介忙；第二媒介忙源34，指示当另一个发射控制单元30有效时媒介忙。在某些情况下，当PHY CCA信号有效，或者当其它发射控制单元有效时，例如当其它发射控制器30具有比该发射控制器30更高的发射优先级时，它可能希望生成媒介忙输入给启动控制器32。在其它环境下，只有当PHY CCA信号有效时，才希望生成媒介忙输入给启动控制器单元32，但是当其它发射控制单元有效时，即当其它发射控制单元30具有比该发射控制单元30更低的发射优先级时，不生成这样的媒介忙。因而在后者情况下，希望停用与低优先级发射单元30关联的媒介忙源34。本发明的典范实施例的该特征提供了编程灵活性的启动控制器单元32，所以它们可用于不同应用。例如，不同启动控制器单元32可以具有不同的媒介忙源信号集，该信号集被启用以提供不同发射行为，例如不同发射队列之间的不同优先级，以允许仅仅在ATIM周期期间传送数据包，仅允许在CFP期间传送数据包等等。图2所示的不同源灵敏度启用信号可以由例如可编程寄存器(未示出)生成。
空闲定时器40跟踪在启动控制器单元32已经变成无效之后媒介空闲的时间量，并向启动控制定时器单元32发送指示该总时间的总空闲时间信号。类似上述媒介忙信号生成机制，空闲定时器40可以有多个向其提供输入的媒介忙源42。这些媒介忙源42与媒介忙源34相比可以相同、部分相同或完全不同。此外，可以通过与媒介忙源42之每个关联的空闲定时器源灵敏度信号，有选择地启用和停用每个媒介忙源42。随后，在输入到或门之前，在门电路44中用相应的媒介忙源42逻辑地与处理空闲定时器源灵敏度信号。因而，如果启用媒介忙源42之任何一个指示媒介是忙的，则或门46向空闲定时器40输出空闲定时器媒介忙信号，以停止该定时器。当启用媒介忙源42不指示媒介正在忙时，则或门46输出的值将反向，从而启用空闲定时器40。根据本发明的另一个典范实施例，当或门46指示媒介正在忙时，空闲定时器40复位到零。在此情况下，空闲定时器40将改为指示自空闲媒介指示的定时器媒介忙信号以来已经经过(消逝)的时间量。
类似输入给与门36的源灵敏信号，可以利用例如软件可编程寄存器，有选择地启用和停用输入给与门44的空闲定时器源灵敏信号。这提供了发射控制单元30操作的灵活性。鉴于上述的媒介忙源34的启用机制可以例如作为其它启动控制器单元32特征(例如，优先级)的函数操作，因此空闲定时器源灵敏度信号可以不基于这种特征，因而可以是分离编程的。
上文已经根据本发明的典范实施例描述了典范发射控制单元30，下面将参考图3的流程图说明根据本发明典范实施例发射数据分组的方法。其中，当启动控制器单元32接收到启动触发信号(指示已经生成用于传送的数据分组)时，启动控制器32读取初始(A)IFS值和初始退避时间值(步骤50)。启动控制器单元32随后减去由空闲定时器40指示的媒介忙的时间量。可以首先从初始(A)IFS值减去空闲时间值，并且如果存在剩余空闲时间，则可以从初始退避值减去它，如步骤52所示。如果结果是零或小于零，则数据分组的传送可以立即开始(步骤54)。反之，剩余(A)IFS和退避时间被用作设置在启动控制器单元34中的下计数器(未示出)定时器的起点。当下计数器定时器达到零时，则发送数据分组，步骤54。根据本发明另一典范实施例，可以仅仅从退避时间(而不是退避时间和(A)IFS时间之和)减去空闲时间。根据再一个实施例，可以在减去之后，提供剩余退避/IFS时间所需的可编程最小值，这样避免了立即传送。
如果在降低的延迟时间的下计数期间，启动控制器单元32从或门38收到媒介变成忙的指示，则暂停下计数。一旦媒介再次变成空闲，在等待等于初始(A)IFS时间的周期之后，则恢复下计数。此时的下计数器值可以例如是，当暂停操作时，下计数器中剩余的相同值，或者可以是上舍入到与为了经由媒介传输而定义的信道相关联的时隙周期的最接近倍数的值。
上述的典范实施例打算说明本发明的所有方面，而不是限制性的。因而本发明能够有许多具体实施的变化，这些变化可以由本领域熟练人员从这里所含的说明中导出。例如，在上述的典范实施例中描述了硬件装置，但是本领域的熟练技术人员将会明白，上述功能的全部或部分可以改用软件实现。所有这种变化和修改被认为落入以下权利要求定义的本发明的精神和范围。对于本发明，本申请说明中使用的元件、动作或指令不应当被认为是决定性的和本质的，除非有明确的这种说明。此外，如这里所使用的，冠词“a”打算包括一个或多个项。
Claims (14)
1、在无线通信系统中发射分组的方法，包括以下步骤：测量(50)传输媒介的空闲时间；把延迟时间降低(52)所述空闲时间；以及在所述降低的延迟时间发射(54)所述分组。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述的测量空闲时间的步骤还包括以下步骤：向计数器提供多个媒介空闲输入信号；以及在预定数量的所述多个媒介空闲信号的至少一个指示所述资源是空闲的期间，计数时间间隔。
3、根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：有选择地启用每个所述媒介空闲信号，以提供所述预定数量的所述多个资源空闲信号。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，减去所述空闲时间的所述步骤还包括以下步骤：生成作为退避时间和I(AFS)初始时间之和的所述延迟时间。
5、根据权利要求1所述的方法，还包括，如果所述媒介在所述发射时间不忙，则在所述发射时间发射分组的步骤。
6、根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：生成多个媒介忙状态信号；当预定数量的所述多个媒介忙状态信号的至少一个指示资源忙时，生成媒介忙信号。
7、根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：选择性地启用每个所述媒介忙状态信号，提供所述预定数量的多个媒介忙信号。
8、一种发射数据分组的装置，包括：测量传输媒介的空闲时间的空闲定时器(40)；启动控制器(32)，把与数据分组的传输关联的延迟时间降低所述空闲时间；以及发射机，在所述降低的延迟时间发射所述分组。
9、根据权利要求8的装置，还包括：输入给所述空闲计数器(40)的多个媒介空闲信号(42)，其中所述空闲计数器(40)在预定数量的所述多个资源空闲信号的至少一个指示所述资源是空闲的期间，计数时间间隔。
10、根据权利要求9所述的装置，还包括：有选择地启用每个所述资源空闲信号，以提供所述预定数量的所述多个资源空闲信号。
11、根据权利要求8所述的装置，其中，所述启动控制器生成作为退避时间和I(AFS)初始时间之和的所述延迟时间。
12、根据权利要求8所述的装置，其中，如果所述媒介在所述发射时间不忙，则所述发射机在所述降低的延时时间发射所述数据分组。
13、根据权利要求12所述的装置，还包括：多个资源忙状态信号，当预定数量的所述多个资源忙状态信号的至少一个指示资源忙时，该资源忙状态信号生成资源忙信号。
14、根据权利要求13所述的装置，还包括：选择性地启用每个所述资源忙状态信号，以提供所述预定数量的所述多个资源忙信号的设备。
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