DE60213583T2

DE60213583T2 - Momentane gemeinsame sendeleistungsregelung und verbindungsanpassung für rts/cts basierten kanalzugriff

Info

Publication number: DE60213583T2
Application number: DE60213583T
Authority: DE
Inventors: Peter Larsson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: US20080076466A1; CN1507704A; EP1386419A2; ATE335316T1; US7885680B2; AU2002253744A1; DE60213583D1; US20020172186A1; EP1386419B1; WO2002082751A2; JP2004533158A; CN1327635C; US20080076465A1; ES2269676T3; WO2002082751A3

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/282 191, angemeldet am 09. April 2001 in englischer Sprache, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. FACHGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der drahtlosen Kommunikationstechnik, insbesondere Methoden und Mechanismen zur Sendeleistungssteuerung und Übertragungsstreckenanpassung.
2. HINTERGRUNDINFORMATION
IEEE 802.11 ist ein drahtloser LAN-(lokales-Netzwerk-)Standard, der durch das IEEE (Institute of Electrical & Electronics Engineers) standardisiert worden ist. Der drahtlose LAN-Standard IEEE 802.11 durchläuft zur Zeit einen Prozeß der Erweiterung des Standards mit QoS-(Dienstgüte-)Merkmalen. Das Ziel besteht darin, zum Beispiel Rechner oder Multimediageräte zu befähigen, unter QoS-Auflagen zu kommunizieren. Diese Standarderweiterung erfolgt unter dem Namen IEEE 802.11e und wird durch die sogenannte Arbeitsgruppe e (TGe) verwaltet.
Vor kurzem wurde der Standard IEEE 802.11 auch mit einer neuen physischen Schicht erweitert, die höhere Datenraten als die vorherige physische Schicht erlaubt. Verschiedene Datenraten werden durch mehrere Coderaten und Signalkonstellationen ermöglicht. Der Zweck besteht darin, eine Übertragungsstreckenanpassung in Abhängigkeit von der Kanalqualität zu ermöglichen. Die PHY (physische Schicht) mit hoher Rate im sogenannten 5-GHz-Band wird als IEEE 802.11a bezeichnet und beruht auf OFDM (Orthogonale Frequenzmultiplexierung). Die entsprechende sogenannte 2,4-GHz-Band-PHY wird als IEEE 802.11b bezeichnet und verwendet Einzelträger-Modulationsprinzipien.
IEEE 802.11 arbeitet entweder in einer Betriebsart DCF (verteilte Koordinierungsfunktion) oder PCF (Punktkoordinierungsfunktion). Erstere ist für den verteilten Betrieb bestimmt und letztere für die zentralisierte Steuerung von einem Zugangspunkt (AP). Bislang ist die PCF-Betriebsart nicht durch Implementierer bestätigt worden, da die Komplexität als zu hoch erachtet wird; stattdessen wird DCF sowohl für den verteilten Betrieb als auch mit dem AP verwendet.
Der Ursprung des IEEE-802.11-Zugangsprinzips läßt sich zu BTMA (Besetztzeichen-Mehrfachzugriff) zurückverfolgen, der das erste vorgeschlagene Verfahren für die verteilte Steuerung des Kanalzugangs unter Vermeidung des bekannten Problems der verborgenen Endgeräte war.
Beim MACA (Mehrfachzugriff mit Kollisionsvermeidung), der 1980 durch Phil Karn vorgeschlagen wurde, löste die Einführung einer Sendeanforderungs-(RTS-) und Sendebereitschafts(CTS-)Handshakephase vor der Datenübertragung die Frage der verteilten Reservierung. Dies stellte eine brauchbarere Grundlage dar, um darauf ein praktisches System aufzubauen, da es das Frequenzband nicht in einen Kanal für Daten und Besetztzeichen unterteilte wie beim BTMA-Prinzip. Ebenso wurde die Idee des zufälligen exponentiellen Zurücksetzens, die später in IEEE 802.11 verwendet wurde, in MACA eingeführt.
Bei MACAW (Mehrfachzugriff mit Kollisionsvermeidung für drahtlosen Betrieb) wurde der grundlegende Mechanismus des MACA weiterentwickelt. Unter anderem wurde ein Prinzip der Übertragungsstreckenbestätigung ACK eingeführt. Das Zugangsprinzip von IEEE 802.11 beruht nun zu einem großen Teil auf Prinzipien, die im MACAW entwickelt wurden.
Andere laufende Standardisierungsaktivitäten bei IEEE 802.11 weisen die sogenannte TGh (Arbeitsgruppe h, das heißt eine IEEE-Arbeitsgruppe für IEEE 802.11h) auf, die das Ziel hat, die Sendeleistungssteuerung (TCP) sowie verteilte Frequenzauswahl (DFS) zu entwickeln und sie in IEEE 802.11a aufzunehmen. Der Zweck der Leistungssteuerung vom Standpunkt der Standardisierung besteht hauptsächlich darin, IEEE-802.11a-Stationen (STAs) zu befähigen, den europäischen Regulierungsvorschriften zu entsprechen.
Als Hintergrundinformation werden nun die grundlegenden Zugangsprinzipien für IEEE 802.11 beschrieben. Für ausführlichere Information wird der Leser auf den Standard IEEE 802.11-1999 (der IEEE 802.11-1997 ersetzt), den Standard IEEE 802.11a-1999 (hohe Datenrate im 5-GHz-Band) und den Standard IEEE 802.11b-1999 (hohe Datenrate im 2,4-GHz-Band) verwiesen. Gute und einfache Übersichten sind auch in a) "Smart Antenna Systems and Wireless LANs", geschrieben von Garret T. Okamoto und veröffentlicht durch Kluwer Academic Publishers (ISBN 0-7923-8335-4), und b) "IEEE 802.11 Handbook, A Designers Companion", geschrieben von Bob O'Hara und Al Patrick (ISBN 0-7381-1855-9) zu finden.
Es gibt zwei Betriebsarten des Kanalzugangsprinzips bei der verteilten Koordinierungsfunktion (DCF), eine auf der Grundlage von CSMA/CA (Trägerabfrage-Mehrfachzugriff/Kollisionsvermeidung) und eine auf der Grundlage von CSMA/CA mit RTS/CTS-Nachrichtenaustausch. Ein MIB-(Verwaltungsinformationsbasis-)Attribut "dot11RTSThreshold" wird verwendet, um die Verwendung der beiden zu unterscheiden. MPDUs (MAC-Protokolldateneinheiten, wobei "MAC" für Medienzugangssteuerung steht), die kürzer als der Schwellwert sind, werden ohne RTS/CTS gesendet, während längere MPDUs mit RTS/CTS gesendet werden. Der Schwerpunkt liegt hier auf dem RTS/CTS-gestützten CSMA/CA-Mechanismus, der die Milderung der verborgenen Stationen ermöglicht und somit allgemein eine effizientere Nutzung des drahtlosen Mediums ermöglicht.
1A–1D zeigen eine Kommunikationsprozedur zwischen einer Station T und einer Station R und die damit verbundenen Auswirkungen auf die nahegelegenen Stationen E, F, G, H. In 1A sendet Station T ein RTS-(Sendeanforderungs-)Signal an die Station R. Die Sendereichweite 102 der Station T umfaßt die Stationen R, E und F, aber nicht die Stationen H, G. Somit empfangen die Stationen R, E und F das RTS-Signal oder hören es mit, aber die Stationen H, G nicht. In einem nächsten Schritt, der in 1B gezeigt ist, sendet die Station R als Antwort auf das RTS-Signal ein CTS-(Sendebereitschafts-)Antwortsignal an die Station T. Wie in 1B gezeigt, umfaßt die Sendereichweite 104 der Station R die Stationen F und H, aber nicht die Stationen E und G. Nach Empfang des CTS-Signals sendet die Station T in 1C ein DATA-Signal an die Station R, und dann bestätigt die Station R in 1D den Empfang des DATA-Signals durch Senden eines/einer ACK-Signals oder -Nachricht an die Station T.
Da die Station H eine verborgene Station in bezug auf die Station T ist, wird sie über die durch die Station R gesendete Antwort-CTS-Nachricht über die Absicht der Station T informiert, zu senden (da die Station H vor der Station R nicht verborgen ist, das heißt, sich innerhalb der Sendereichweite 104 der Station R befindet). Infolgedessen sendet die Station H nicht und stört nicht den laufenden Empfang der Station R. Die Stationen E und F stellen auf ähnliche Weise den Kanalzugang zu den Station T und R zurück, nachdem sie das RTS von der Station T und/oder das CTS von der Station R mitgehört haben. Wie in 1A–1D gezeigt, ist die Station G vor den beiden Stationen T und R verborgen und hört deshalb wahrscheinlich das RTS oder CTS nicht mit, und deshalb sendet sie möglicherweise.
2 stellt Rahmen(Frame)formate dar, die in IEEE 802.11 verwendet werden, wobei die Zahlen über den Kästen die Größe der Information im Kasten angeben. Man beachte, daß die Adresse 4 im DATA- und MANAGEMENT-Rahmen nur für DATA-Rahmen in einem drahtlosen DS (Verteilungssystem) existiert und in MANAGEMENT-Rahmen nicht existiert.
3 stellt den Rahmenaustausch mit RTS und CTS dar. Wenn Rahmen durch andere Stationen empfangen werden als jene, die für den Empfang der Rahmen vorgesehen sind, wird ein sogenannter NAV (Netzwerkzuteilungsvektor) gemäß eines in einem Feld des Rahmens angegebenen Zeitdauerwerts gesetzt. Dies stellt einen zusätzlichen Kollisionsvermeidungsmechanismus für die Erfassung des physischen Kanalzugangs bereit und wird darum als virtuelle Kanalerfassung bezeichnet. Solange entweder die physische oder die virtuelle Kanalerfassung Aktivitäten im Kanal anzeigt, muß eine Station stumm bleiben. Wenn der Kanal frei wird, beginnen die Stationen, gemäß den im Standard IEEE 802.11-1999 definierten Kanalzugangsprinzipien um den Kanal zu ringen. Grundsätzlich kann der NAV nur erweitert werden, wenn neue Rahmen empfangen werden. Es gibt einige Spezialfälle, in denen der NAV auch zurückgesetzt werden kann, aber das ist nicht die normale Arbeitsweise.
4 stellt die Verwendung von RTS/CTS mit DATA-Fragmentierung dar. Jedes Fragment und ACK fungiert dann als implizites RTS und CTS. Zusätzliche Fragmente werden durch ein Bit (Feld) in der Rahmenkontrolle der Fragmente gekennzeichnet.
Gemäß dem Standard IEEE 802.11-1999 sollte CTS mit der gleichen Übertragungsstreckenrate wie RTS gesendet werden, und ACK sollte mit der gleichen Übertragungsstreckenrate wie DATA gesendet werden. Der ursprüngliche Zweck besteht darin, es der Ursprungs- oder Sendestation (zum Beispiel der Station T aus 1) zu ermöglichen, den Zeitdauerwert vor der RTS-Übertragung zu berechnen.
5 zeigt ein ausführliches Beispiel von zwei Stationen, die durch die RTS/CTS-Phase auf einen Kanal zuzugreifen versuchen. In 5 ist jeder Zeitschlitz = 9 Mikrosekunden, die Zeit für SIFS (Kurze Rahmen-Zwischenräume) = 16 Mikrosekunden, eine CCA-(Trägerabfrage-)Zeit < 4 Mikrosekunden, ein kleinstes CW (Konfliktfenster) = 15 Zeitschlitze, ein größtes CW = 1023 Zeitschlitze, eine Luftlaufzeit << 1 Mikrosekunde (in 5 beträgt sie 0 Mikrosekunden), DIFS = SIFS + 2 Zeitschlitze = 34 Mikrosekunden, RTS = 52 Mikrosekunden bei 6 Megabyte/Sekunde (RTS = 24 Mikrosekunden bei 54 Megabyte/Sekunde) und CTS = 44 Mikrosekunden bei 6 Megabyte/Sekunde (CTS = 24 Mikrosekunden bei 54 Megabyte/Sekunde).
Die Internationale Patentveröffentlichung Nr. WO-9501020 A offenbart, daß jede Station in einem drahtlosen LAN (Lokales Netzwerk), das zeitlich verteilte Mehrfachzugriffssteuerung verwendet, den Verkehr unter Verwendung des Netzwerk-Kommunikationskanals abhört, zum Beispiel für Spreizspektrum-Frequenzsprungübertragungen. Jede Station baut aus dem empfangenen Übertragungsinhalt ihren eigenen Netzwerkzuteilungsvektor auf, der angibt, wann der Kanal in Verwendung sein wird. Die Nachrichtenübertragung verwendet Vierwege-Handshake mit zwei kurzen Steuerungspaketen "Sendeanforderung" (RTS) und "Sendebereitschaft" (CTS). Das RTS-Paket weist die Datenübertragungslänge auf, was es den verschiedenen Empfangsstationen im Netzwerk ermöglicht, ihre Verwendung des Kommunikationskanals für den betreffenden Zeitraum zu reservieren und zu sperren. Das CTS-Paket wiederholt diese Datenlänge, zugunsten der Empfangsstationen nicht innerhalb der Reichweite der Quellenübertragung. Dieses Dokument entspricht dem Standard IEEE 802.11, der im Standard IEEE 802.11-1999 definiert ist.
Einige Ideen bezüglich der Sendeleistungssteuerung im DBTMA (Dual-Besetztzeichen-Mehrfachzugriff) sind in S.-L. Wu, Y.-C. Tseng und J.-P. Sheu "Intelligent Medium Access for Mobile Ad Hoc Networks with Busy Tones and Power Control", International Conference on Computer Communications and Networks, 1999, Seiten 71-76, beschrieben. DBTMA ist eine Erweiterung des BTMA mit Dual-Besetztzeichen statt eines einzelnen Besetzzeichens.
Jedoch wird die Leistungssteuerung in bekannten RTS/CTS-gestützten Kanalzugangsprinzipien nicht unterstützt.
Mit Bezug auf DBTMA mit TPC ist BTMA (Besetztzeichen-Mehrfachzugriff) als solcher im allgemeinen keine brauchbare Lösung für den verteilten Kanalzugang, da er extrem unpraktisch ist. Er wird nur als ein einfaches System zum Studium in der akademischen Literatur verwendet. Außerdem verwenden Steuerungsnachrichten die höchste Sendeleistung (TP), und darum ist es nicht möglich, daß Steuerungsnachrichten einen Kanal gemeinsam mit Datenverkehr zu nutzen, da dies schädliche Störungs-Spitzenwerte für den Datenempfang verursachen würde. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß angenommen wird, daß die Information bezüglich der feststehenden TP am Empfänger bekannt ist. Außerdem versucht DBTMA mit TPC nur ein Problem in einer spezifischen Situation zu lösen, nämlich in einem verteilten System, wo die Stationen weder APs zugeordnet noch in einer Gruppe mit anderen Stationen verbunden sind. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß Asymmetrien in der Störung, dem Übertragungsstreckengewinn oder den TP-Fähigkeiten nicht berücksichtigt worden sind.
Es gibt auch zusätzliche Probleme, die allgemeines RTS/CTS, IEEE 802.11 und DBTMA gemein haben, nämlich a) Übertragungsstreckenanpassung ist im RTS/CTS-Framework nicht berücksichtigt worden, und b) Asymmetrien hinsichtlich der Fähigkeiten zur Übertagungsstreckenanpassung sind nicht berücksichtigt worden.
Das Dokument US-A-5732077 nach dem Stand der Technik offenbart ein Verfahren für ein WLAN (Drahtloses Lokales Netzwerk), das darauf abzielt, Kollisionen zu vermeiden, indem verhindert wird, daß viele Pakete gesendet werden, die ihre vorgesehenen Ziele nicht erreichen würden (aufgrund von Störungen). In US-5732077 wird ein Prinzip zur Rückführungs(Open-loop)-Leistungssteuerung für eine auf RTS/CTS-DATA-ACK beruhende MAC zwischen einer ersten Station und einer zweiten Station beschrieben wird. Außerdem wird ein Mechanismus zur Vermeidung der Erzeugung von inakzeptabler Störung am zweiten (empfangenden) Knoten von einem dritten (potentiell sendenden) Knoten beschrieben.
Ein Verfahren gemäß US-A-5732077 offenbart die folgenden Schritte:

1) Jede Station, unabhängig davon, ob aktiv und besetzt oder aktiv und im Leerlauf, verwaltet eine Leistungsbeschränkungsliste, die den Kenntnisstand jeder Station über laufende Pakete anfälliger anderer Stationen enthält.
2) Jede Station ist dafür eingerichtet, REQUEST/PERMIT-Signalisierungspakete mit einer anderen Station auszutauschen, so daß die Sende- und Empfangsstationen nicht nur die Kennung und Paketlänge bekanntgeben, wie im standardmäßigen RTS/CTS, sondern auch Leistungspegel und andere störungsbezogene Information. Wenn eine Station eine empfangende Station ist, gibt sie die größte erlaubte Störung für das erwartete Paket bekannt.
3) Wenn eine Station eine vorgesehene Empfangsstation eines Pakets ist, bestimmt sie, ob das Paket gesendet wird und mit welchem Leistungspegel. Die Empfangsstation weiß, welches Signalstörabstand (SIR) für den erfolgreichen Empfang des Pakets erforderlich ist.
4) Jede Station ist dafür eingerichtet, am Ende jeder (decodieren) Übertragung eine Weggewinnmessung durchzuführen. Die Weggewinnmessung beruht auf der Empfangssignalstärkeanzeige (RSSI) und dem bekanntgegebenen Sendeleistungspegel im gesendeten Paket. Jede Station verwendet diese Messungen, um Störungsbedingungen vorherzusagen. Gegenwärtige Störungsmessung beruht zu allen Zeiten auf RSSI.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung nehmen einen weiterreichenden Ansatz zur Sendeleistungssteuerung(TPC) als den in IEEE 802.11 TGh umrissenen und haben das Ziel, das gesamte Systemleistungsvermögen in IEEE 802.11a sowie in anderen RTS/CTS-gestützten Kanalzugangsprinzipien im größtmöglichen Umfang zu verbessern. Indem dies geschieht, werden implizit auch die in der IEEE-802.11-TGe erwogenen QoS-Ziele behandelt.
Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine rückführungslose Gruppen-Sendeleistungssteuerung in einem System mit zentraler Steuerung darzulegen, das den Nachteil des unnötigen Sendens von Nachrichten mit übermäßiger Sendeleistung überwindet, das heißt einer höheren Leistung als derjenigen, die erforderlich ist, um alle Stationen innerhalb einer zur Kommunikation eingerichteten Gruppe von Stationen zu erreichen.
Diese Aufgabe ist durch den im unabhängigen Anspruch 1 definierten Gegenstand der Erfindung ausgeführt worden.
Außerdem stellt der Gegenstand der Erfindung von Anspruch 1 sicher, daß eine hinreichende Sendeleistung verwendet wird, damit jede Station innerhalb der Gruppe imstande ist, den Medienzugang zu steuern oder mit irgendeiner anderen Station innerhalb der Gruppe zu kommunizieren. Es wird außerdem erreicht, daß eine erste Station in der Gruppe jedes Mal, wenn es nötig ist, eine Weggewinnmessung (und folglich eine Schätzung der erforderlichen Sendeleistung) zu mindestens einer Station innerhalb der Gruppe durch eine Anforderungsantwortprozedur auslösen kann. Jede Station innerhalb der Gruppe, einschließlich der ersten Station, kann dann den Weggewinn bestimmen und folglich die Sendeleistung zu der mindestens einen Station anfordern. Diese Prozedur wird wiederholt, so daß jede Station innerhalb der Gruppe die erforderliche Sendeleistung zum Erreichen jeder Station innerhalb der Gruppe bestimmt.
Es ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine rückführungslose Gruppensendesteuerung in einem verteilten System darzulegen, das den Nachteil des unnötigen Sendens von Nachrichten mit übermäßiger Sendeleistung überwindet, das heißt einer höheren Leistung als derjenigen, die erforderlich ist, um alle Stationen innerhalb einer zur Kommunikation eingerichteten Gruppe von Stationen zu erreichen.
Diese Aufgabe ist durch den im unabhängigen Anspruch 8 definierten Gegenstand der Erfindung ausgeführt worden.
Außerdem wird gemäß Anspruch 8 sichergestellt, daß eine hinreichende Sendeleistung verwendet wird, damit jede Station innerhalb der Gruppe imstande ist, den Medienzugang zu steuern oder mit irgendeiner anderen Station innerhalb der Gruppe zu kommunizieren.
Gemäß dem durch den unabhängigen Anspruch 8 definierten Gegenstand der Erfindung kann eine erste Station innerhalb der Gruppe jedes Mal, wenn es nötig ist, eine Weggewinnmessung (und folglich eine Schätzung der erforderlichen Sendeleistung zu selbst) auslösen. Jede Station innerhalb der Gruppe kann dann den Weggewinn bestimmen und folglich die Sendeleistung zur ersten Station anfordern. Diese Prozedur wird wiederholt, so daß jede Station innerhalb der Gruppe die erforderliche Sendeleistung zum Erreichen jeder Station innerhalb der Gruppe bestimmt.
Anspruch 1 und 8 der Erfindung beschreiben Mechanismen zur Zuweisung von Sendeleistungen für Stationen in einer Gruppe mit dem Ziel der Zuweisung von Sendeleistung zu einzelnen Stationen, so daß andere Stationen in der Gruppe wenigstens Steuerungsnachrichten empfangen können, wie etwa RTS und CTS. Ebenso können Multicast-Datennachrichten und andere Steuerungsnachrichten den vorgeschlagenen Mechanismus verwenden. Beide Mechanismen in der Erfindung beruhen auf der rückführungslosen Leistungssteuerung zu Gruppenmitgliedstationen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen ähnliche Elemente mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet worden sind und die folgendes zeigen:
1A–1D zeigen einen RTS-CTS-DATA-ACK-Nachrichtenaustausch;
2 zeigt beispielhafte MAC-Rahmenformate von IEEE 802.11;
3 zeigt das Setzen des NAV zusammen mit RTS/CTS;
4 zeigt das Setzen des NAV, wenn Fragmentierung zusammen mit RTS/CTS verwendet wird;
5 zeigt zwei Quellen oder Ursprungsstationen/knoten, die in IEEE 802.11a auf den gleichen Kanal zuzugreifen versuchen;
6 zeigt ein Beispiel einer abgestuften TPC in einem IBSS-artigen System gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
8 zeigt TPC-Information, die aus einem Beacon im IBSS gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung abgeleitet wird;
9A und 9B zeigen IBSS-Weggewinnschätzwerte aus einem Beacon gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
10 zeigt eine Anforderung für TP-Information, die durch einen AP ausgegeben und durch eine angesprochene Station beantwortet wird, gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
11 zeigt ein Beispiel eines BSS-TP_Request/TP_Reply-Austauschs, der Weggewinnkenntnis gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung herstellt;
12 zeigt beispielhafte TP_Request/TP_Reply-IEs gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
13 zeigt gleichzeitige und angrenzende DATA-Übertragungen, die durch TPC gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ermöglicht werden;
14 zeigt ein Störprofil an einer Empfangsstation gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
16 zeigt beispielhafte Rahmenformate mit TP-Informationsfeldern gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
17 zeigt ein Rahmenformat mit einem allgemeinen Feld für TP- und LA-Information gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
18 zeigt eine Tabelle, die eine TPC-Verfahrensweise beschreibt, die einem abgestuften Ansatz gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung folgt;
19 zeigt ein Format eines Element "Sendeleistungsinformations-Anforderung" gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
20 zeigt ein Format eines Element "Sendeleistungsinformations-Anforderung" gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
21 zeigt Beacon-Modifikationen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
22 zeigt Probe_Request-Modifikationen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
23 zeigt Probe_Request-Modifikationen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
24 zeigt ein P_{TX_}Request-Format gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Europäische Regulierungsanforderungen für das durch das ERC (Europäischen Funkkommunikationskomitee) definierte "5-GHz-Band" begrenzen die mittlere EIRP (effektive isotrop ausgestrahlte Leistung) auf 200 mW im 5.150-5350-MHz-Band (in Gebäuden) bzw. 1 W im 5.470-5.725-MHz-Band (inner- und außerhalb von Gebäuden). Ferner soll über beide Bänder hinweg DFS (verteilte Frequenzauswahl) in Verbindung mit TPC (Sendeleistungssteuerung) angewendet werden, wobei letztere sowohl auf der Abwärts- als auch auf der Aufwärtsstrecke arbeitet. IEEE-802.11-Geräte, die im ERC-Gebiet arbeiten, müssen deshalb den genannten Bedingungen entsprechen. Da der Standard IEEE 802.11 derzeit nicht die erforderlichen TPC-Mechanismen umfaßt, ist es ein Ziel der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, Verfahren mit Bezug auf TPC vorzustellen, so daß ERC-Richtlinien erfüllt werden können. Auf diese Weise ist es ein weiteres Ziel von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, TPC-Verfahren bereitzustellen, die Verbesserungen des Übertragungsstrecken- und Systemleistungsvermögens ermöglichen.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können sowohl in infrastrukturgestützten 802.11-WLANs mit einem AP (Zugangspunkt) oder Infrastruktur-BSS (Basis-Diensteset) als auch in ad-hoc-orientierten 802.11-Netzwerken oder unabhängigem BSS (IBSS) angewendet werden. DCF (Verteilte Koordinierungsfunktion) ist oft die bevorzugte Betriebsart sowie die grundlegende Kanalzugangs-Betriebsart von 802.11 gewesen. Vor diesem Hintergrund ist ein TPC-Prinzip, das die DCF-Betriebsart als Ausgangspunkt nimmt, mit beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im Einklang. Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können erweitert oder implementiert werden, so daß sie die Betriebsarten (E)PCF (Punktkoordinierungsfunktion) oder HCF (Hybridkoordinierungsfunktion) unterstützen.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen nicht nur die Einhaltung der ERC-Vorschriften, sondern ermöglichen auch eine signifikante Verbesserung der Systemleistungsfähigkeit in Bezug auf Durchsatz, Verzögerung und verlängerte Batterielebensdauer. Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen auch Mechanismen und Prozeduren bereit, um implizit die zu erlebende QoS (Dienstgüte) zu verbessern sowie die Notwendigkeit zur Überschneidung der BSS-Abwicklung zu verringern. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung wird TPC für IEEE 802.11 mit einigen Modifikationen in der gegenwärtigen 802.11-MAC-Spezifikation vorgeschlagen, die als Teil der Veränderungen innerhalb des 802.11e-Rahmens übernommen werden können.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden Verfahren, Protokolle und Rahmenstrukturen offenbart, die sowohl verbundene als auch unabhängige TPC und LA (Übertragungsstreckenanpassung) in Verbindung mit einem RTS/CTS-gestütztem Kanalzugangsprinzip ermöglichen. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden Mechanismen bereitgestellt, um die TPC in Abhängigkeit von topologischen Zielen zu differenzieren. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden gruppengestützte TPC-Mechanismen für Rahmen wie RTS und CTS bereitgestellt. Man beachte, daß der Begriff "Gruppe" gleichbedeutend mit der Sammlung aller Stationen in einem BSS oder einem IBSS ist, aber auch in anderen Gruppierungen interpretiert werden kann, die nicht durch IEEE 802.11 spezifiziert oder darin explizit definiert werden. Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen auch einen TPC-Mechanismus zur Störungsmilderung bereit, so daß Stationen, die zu anderen Gruppen gehören (BSS oder IBSS, wobei "BSS" für Basis-Diensteset und "IBSS" für Unabhängigen Basis-Diensteset steht) nicht gestört werden. Gleichzeitig ermöglicht dies die Wiederverwendung des Kanals, vorausgesetzt, daß ein geeigneter TP(Sendeleistungs-)Pegel ausgewählt wird. Die Mechanismen zur Störungsmilderung können alternativ innerhalb einer Gruppe, zum Beispiel einer unendlich großen und verteilten Gruppe, verwendet werden.
Zur Verringerung der erzeugten Störung und zur Minimierung des Stromverbrauchs ist es ausschlaggebend, das aggressivste und genaueste TPC-Prinzip für den Hauptverkehr des Netzwerks anzuwenden, der höchstwahrscheinlich aus DATA-(und ACK-)Rahmen besteht. Neben den DATA-Rahmen können die RTS- und CTS-Rahmen, abhängig vom Wert von adotllThreshold, relativ verbreitet sein und somit als wichtige Beisteuernde zu unerwünschter Störung und Stromverbrauch betrachtet werden. Da RTS- und CTS-Rahmen im allgemeinen kürzer als DATA-Rahmen sind, ist ihr Beitrag zum Gesamtbild der durchschnittlichen Störung dementsprechend niedriger. Rahmen, die nur gelegentlich auftreten, wie etwa Beacons, haben einen noch geringeren Einfluß auf die durchschnittliche Störungssituation. Zusätzlich zur Verminderung des durchschnittlichen ausgestrahlten Störpegels ist auch das Problem des Minimierens der Spitzenstörung und zugeordneter Schwankungen von Belang. Unterschiedliche Verkehrsbedingungen können die obigen Annahmen verändern, aber die getroffenen Feststellungen werden in den meisten, wenn nicht sogar allen relevanten Szenarien für zutreffend gehalten. Diese Themen zusammen mit den weiter oben dargelegten Aufgaben motivieren die beiden folgenden Punkte: Erstens eine zu definierende sogenannte TPC-Verfahrensweise, die sehr grobe Richtlinien für die Ziele der TP-Algorithmen vorgibt. Zweitens ein zu definierender TPC-Mechanismus, der dafür ausgelegt ist, die TPC-Verfahrensweise zu unterstützen.
In der zweiten Ausführungsform (Gruppen-TPC) werden RTS und CTS mit einer hinreichend hohen TP gesendet, um Mitglieder oder Stationen innerhalb der gleichen Gruppe/BSS zu erreichen, aber vorzugsweise mit einer hinreichend niedrigen TP, um a) nicht Mitglieder innerhalb einer anderen Gruppe zu erreichen, und b) innerhalb der regulierungsbezogenen TP-Anforderungen und -Grenzen zu bleiben. In dieser zweiten Ausführungsform besteht ein Zweck darin, den Störungseinfluß auf die DATA-Übertragungen anderer Stationen aufgrund des RTS/CTS-Nachrichtenaustauschs zu verringern, wenn RTS/CTS-Nachrichten auf dem gleichen Kanal und potentiell gleichzeitig mit DATA-Übertragungen gesendet werden.
Es lohnt sich, die Gründe zur Durchführung oder Ermöglichung der gruppenorientierten TPC genauer zu erläutern, da das herkömmliche bekannte RTS/CTS-Prinzip dies nicht von sich aus löst. 5 zeigt einen Fall, wo zwei IEEE-802.11a-Stationen, die zur gleichen Gruppe gehören, versuchen, die Steuerung über das Medium durch Senden von RTS und CTS mit Übertragungsstreckenraten von 6 Mbit/s zu erlangen. Aufgrund unglücklicher Zeitbeziehungen zwischen der Dauer des RTS-Beginns bis zum CTS-Ende, bezogen auf die Zeitschlitz-(TS-)Struktur von 802.11a, arbeitet die virtuelle Trägerabfrage für die Quelle 1 (von der angenommen wird, daß sie für Quelle 2 verborgen ist) erst ungefähr 12 TS, nachdem Quelle 2 zuerst auf das Medium zugegriffen hat. Jedoch würde die physische Trägerabfrage der Quelle 1 ungefähr 8 TS benötigen, um das CTS vom Ziel 2 zu ermitteln. Infolgedessen ist, wenngleich die virtuelle Trägerabfrage verborgene Anschlüsse für die Dauer des Datenempfangs mildert, wenn der Kanal reserviert worden ist, die herkömmliche Trägerabfragefunktion in der RTS/CTS-Phase für IEEE 802.11(a) immer noch erforderlich. Eine weitere Konsequenz besteht darin, daß es unerläßlich ist, daß Stationen, die zur gleichen Gruppe gehören und sich somit den Kanal teilen, solche Sendeleistungen verwenden, daß alle Stationen innerhalb der Gruppe erreicht werden können. Für sehr große Konfliktfenster und höhere Übertragungsstreckenraten (zum Beispiel 54 Mbit/s) können die Auswirkungen dieses merkwürdigen Blockierungseffekts verringert werden. Jedoch tritt in IEEE 802.11 der Grund zur Verwendung der größeren Konfliktfenster nur auf, wenn die Verkehrsintensität hoch ist, aber dann bleibt es ziemlich wahrscheinlich, daß immer noch zwei STAs innerhalb von zum Beispiel 8 TS auf den Kanal zugreifen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist jede RTS/CTS-Phase innerhalb eines einzigen Zeitschlitzes untergebracht, so daß die TPC sich auch auf die Vermittlungsfunktion durch den CTS-Rahmen verlassen kann.
In einer Variante der zweiten Ausführungsform von Stufe 2 wird gruppengestützte TPC für die CTS-Nachricht durchgeführt, während die niedrigste mögliche TP für den RTS-Rahmen angewendet wird. Dies zielt in erster Linie auf den Fall ab, wo die RTS/CTS-Phase innerhalb eines einzigen Zeitschlitzes untergebracht werden kann, das heißt, nicht in einem IEEE-802.11a.System. Die Motivation dafür besteht darin, daß der DATA-Empfang empfindlicher als der Empfang von ACKs ist, und zwar wegen der potentiell längeren Zeit, in der der DATA-Rahmen einer Störung ausgesetzt sein kann.
Ein anschauliches, aber vereinfachtes Beispiel eines IBSS-artigen Systems ist in 6 gezeigt, das darstellt, wie unterschiedliche TP-Einstellungen für unterschiedliche Rahmen zu unterschiedlichen Sendereichweiten führen. Die zweite Ausführungsform von Stufe 2 (das heißt Fall 2 der RTS/CTS-TPC) wird genutzt. Man beachte, daß in einem IBSS alle Stationen gelegentlich und regelmäßig Beacons senden, hier aber der Einfachheit halber nur zwei Beacon-Reichweiten gezeigt sind. Wie insbesondere in 6 gezeigt, ist der Ring 102 die DATA-Sendereichweite für die Station T, und der Ring 104 ist die DATA-Sendereichweite für die Station R. Ein Ring 212 ist die RTS-Sendereichweite für die Station T, und der Ring 214 ist die RTS-Sendereichweite für die Station R. Wie ersichtlich, sind die Ringe 212 und 214 größer als die Ringe 102 und 104. Noch größer sind jedoch die Ringe 216 und 218, welche die BEACON-Sendereichweiten der Stationen F bzw. H sind.
Mit Bezug auf Stufe 2 (zum Beispiel RTS/CTS-TPC) ist das Ziel, eine solche Sendeleistungseinstellung zu bestimmen, daß alle Stationen oder Knoten innerhalb eines (I)BSS einen hinreichenden CIR haben, um imstande zu sein, Rahmen zu empfangen. Dieser Mechanismus ist auch für die TPC-Einstellung für den Rundsende- und Multicastverkehr innerhalb des (I)BSS von Nutzen, aber er ist vorrangig auf RTS- und CTS-Rahmen ausgerichtet.
Wenngleich der Austausch von RTS/CTS-Rahmen verborgene Stationen effektiv daran hindert, auf den Kanal zuzugreifen, was durch die virtuelle Trägerabfrage weiter verbessert wird, müssen die RTS/CTS-Rahmen selbst mit der klassischen physischen Trägerabfrage geschützt werden. Infolgedessen ist es entscheidend, sicherzustellen, daß alle Stationen innerhalb des gleichen (I)BSS mit hinreichender Leistung senden, um einander zu erreichen. Jedoch ist es unter dem Gesichtspunkt der Störung und des Leistungsverbrauchs zu bevorzugen, mit der kleinsten möglichen Sendeleistung zu senden. Die hier vorgeschlagene gruppenorientierte TPC beabsichtigt, einen Mittelweg zwischen diesen beiden ziemlich gegensätzlichen Zielen zu finden.
Wie weiter oben angegeben, muß eine Anzahl von Fällen unterschieden werden. Ein erster Fall ist feststehende TPC. In einem System, wo die Steuerungsrahmen RTS und CTS sich den Kanal nicht mit DATA-Übertragungen teilen müssen, ist der Bedarf an einer genauen und engen TPC von RTS- und CTS-Nachrichten geringer, als wenn der Kanal gemeinsam genutzt wird. Der Kanal kann als nicht gemeinsam genutzt betrachtet werden, wenn RTS und CTS getrennt sind, zum Beispiel in der Zeit (wie zum Beispiel in einer TDD/TDMA-Struktur, wobei "TDD" für Zeitduplex und "TDMA" für Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff steht), im Code (wie zum Beispiel in DS-CDMA, was für Direktsequenz-Codemultiplex-Mehrfachzugriff steht) oder in der Frequenz (wie zum Beispiel in FDD, wobei "FDD" für Frequenzduplex steht). Ein Nachteil bei der Frequenzmultiplexierung besteht darin, daß der Kanal nicht als umkehrbar betrachtet werden kann, und folglich kann sich der Kanalgewinn für RTS/CTS- und DATA-Kanäle unterscheiden. Ein zusätzliches Verfahren zu Minderung des Störungseinflusses von RTS- und CTS-Nachrichten bei der gemeinsamen Benutzung des Kanals mit DATA besteht darin, einen starken Burstfehler-Korrekturcode für DATA zu verwenden. Als ein Beispiel kann ein Reed-Solomon-(RS-)Code mit einer Länge von N RS-Symbolen mit N-K redundanten RS-Symbolen bis zu floor((N-K)/2) unbekannte RS-Symbole oder floor(N-K) bekannte fehlerhafte RS-Symbole korrigieren. Für die ACK bestehen zwei beispielhafte Optionen. Entweder teilt sie sich den Kanal mit DATA unter Verwendung des gleichen TPC-Prinzips oder sie teilt sich den Kanal mit RTS und CTS unter Verwendung des gleichen TPC-Prinzips.
Folglich reguliert die TPC die TP vorzugsweise bis zu dem zugelassenen Pegel, der den Regulierungsvorschriften entspricht und durch die Ausrüstung selbst erreichbar ist. Man beachte, daß BSS- und IBSS-artige Systeme aus TPC-Sicht hier nicht unterschieden werden müssen.
Ein zweiter Fall ist Gruppen-TPC. Um sowohl BSS- als auch IBSS-artige Systeme zu handhaben, werden zwei Verfahren verwendet.
Die Prozedur für IBSS-Gruppen-TPC beruht auf der Übermittlung von Sendeleistungspegel-Information (P_TX) als ein Informationselement (IE) im regulären IBSS-Beacon. Hierbei stellt P_TX nur die Sendeleistung dar, die für den Rahmen verwendet wird, innerhalb dessen das IE selbst übertragen wird. Die Absicht zur Verwendung des Beacon besteht, weil das sowohl dem Stromsparbetrieb als auch den Stufe-1-Zielen entspricht. Zusätzlich zur Sendeleistungspegel-Information wird im gleichen IE ein erforderlicher Mindest-Empfangsleistungspegel P_{RX_min} gesendet.
Jede Station, die einen Beacon mit dem IE empfängt, bestimmt den Weggewinn und danach die erforderliche Sendeleistung. Jede Station bewertet auch, daß der Beacon von einer Station innerhalb des gleichen IBSS ausgeht. Mit der Zeit werden nämlich Beacons von allen Stationen innerhalb des gleichen IBSS und der gleichen Reichweite empfangen, da die IBSS-Beacon-Sendezeit ein bißchen wahllos ist. Auf der Grundlage der gesammelten Information wird unter den Stationen die höchste erforderliche Sendeleistung ausgewählt. Alte Sendeleistungsaktualisierungen verlieren mit der Zeit ihre Gültigkeit, wenn neue Aktualisierungen nicht mitgehört werden.
In einer IEEE-802.11-IBSS versucht jede STA (Station), einen BEACON-Rahmen zur TBTT zuzüglich einer zufälligen kleinen Verzögerung zu senden. Eine STA, die einen anderen BEACON mithört, unterläßt die Übertragung. Da der BEACON mit relativ hoher Leistung gesendet wird, haben alle STAs innerhalb des IBSS einen hinreichenden SNR (Rauschabstand), um die Nachricht richtig zu decodieren, es sei denn, Kollisionen treten auf, wo die Decodierung fehlschlagen kann.
Ein zusätzliches IE (abgesehen von dem, das bereits im Standard IEEE 802.11-1999 besteht) gibt den TP-Pegel P_TX(BEACON) an, der beim Senden des BEACON verwendet wird. Das IE ist in den BEACON-Rahmen selbst eingeschlossen, wie zum Beispiel in 21 gezeigt. Da P_TX(BEACON) und die aus dem BEACON-Rahmen abgeleitete Empfangssignalstärke P_RX(BEACON) bekannt sind, kann der Weggewinn berechnet werden. Dies wird für alle empfangenen BEACONS wiederholt. Danach wird der kleinste Weggewinn von jeder STA, die zum gleichen IBSS gehört, extrahiert und dafür verwendet, die TP für die RTS- und CTS-Nachrichten zu berechnen. Alternativ wird die nachstehend beschriebene TPC-Gruppenprozedur verwendet, wenn STAs unterschiedliche Mindest-Empfangsleistungen erfordern.
Ein Vorteil der Nutzung des BEACON besteht darin, daß stromsparfähige STAs ihren Ruhezustand beenden und den BEACON abhören.
8 zeigt eine Station, die einen BEACON sendet, der durch eine Anzahl anderer STAs innerhalb des gleichen IBSS empfangen wird. Wie in 8 gezeigt, stellt eine einen BEACON sendende STA (Station) zuerst P_TX(BEACON) auf einen höchsten erlaubten Pegel und gibt P_TX(BEACON) im BEACON an. Optional bestimmt die den BEACON sendende STA (Station) auch P_{RX_min} und gibt auch P_{RX_min} im BEACON an. Als nächstes sendet die Station den BEACON an andere STAs (Stationen), und jede der anderen Stationen mißt P_RX(BEACON) und bestimmt dann den Weggewinn und die erforderliche Sendeleistung.
Wenn P_{RX_min} im BEACON angegeben ist, kann eine genauere Bestimmung der erforderlichen Sendeleistung durchgeführt werden, da ein Schätzwert von P_{RX_min} erforderlich ist, wenn er nicht im BEACON angegeben ist.
Eine alternative Sicht der Auswirkung des Empfangens des BEACON mit der darin übermittelten TPC-Information ist in 9A-B gezeigt. Der Ring 902 gibt eine BEACON-Sendereichweite der Station oder des Knotens C an, und G_CA, G_CB, G_CE, G_CF bzw. G_CG stellen jeweils den Weggewinn vom Knoten C zu jedem/jeder der Knoten oder Stationen A, B, E, F und G dar. Zuerst sendet die Station C einen BEACON, wie in 9A gezeigt, und danach senden andere Stationen einen BEACON. Zu einem späteren Zeitpunkt hat jede STA Kenntnis vom durchschnittlichen Weggewinn zu jeder STA, von der sie einen BEACON empfangen hat, innerhalb des gleichen IBSS, und möglicherweise auch anderer IBSS. Die Darstellung in 9B kennzeichnet die durch die Station B erlangte Kenntnis über den Weggewinn mit Weggewinnen G_AB, G_CB, G_FB, G_GB zwischen der Station B und den Stationen A, C, F bzw. G. Wenn sich die Station bewegt, wird angenommen, daß das Gewicht der alten Weggewinn-Information abnimmt.
Mit Bezug auf BSS-artige Systeme bei Gruppen-TPC ähnelt die Prozedur für BSS-Gruppen-TPC etwas der Prozedur für IBSS, aber die Kanalerfassungssequenz wird durch den AP gesteuert. Durch den AP wird eine an eine ausgewählte STA gerichtete Sendeleistungsinformations-Anforderung ausgegeben. Diese Anforderung wird über ein IE gesendet, das zum Beispiel in einer Probe_Request oder in einem anderen geeigneten Rahmen übermittelt wird, zum Beispiel direkt nach dem Beacon. Danach wird von der angesprochenen STA ein Probe_Response oder ein anderer geeigneter Rahmen mit einem anderen IE zurückgesendet, das die verwendete Sendeleistungsinformation P_TX und vorzugsweise auch einen erforderlichen Mindest-Empfangsleistungspegel P_{RX_min} angibt. Die Probe_Request und Probe_Response (oder alternative geeignete Rahmen) verwenden die Stufe-1-TPC-Einstellungsvorschrift. Jede STA, die die Probe_Response (oder alternative geeignete Rahmen) mit dem IE empfängt, bestimmt den Weggewinn und danach die erforderliche Sendeleistung. Jede STA bewertet auch, daß der Rahmen von einer STA innerhalb des gleichen BSS ausgeht. Mit der Zeit werden Rahmen mit dem erwünschten IE von allen STAs innerhalb des gleichen BSS und innerhalb der Reichweite empfangen. Für jede einzelne STA wird dann die erforderliche Mindest-Sendeleistung unter den STAs ausgewählt, wobei die Änderung des Kanalgewinns mit der Zeit berücksichtigt wird.
Die Sendeaufrufsequenz der STAs, die zu einem BSS gehören, ist eine implementierungsspezifische Angelegenheit und nicht im Standard definiert. Man beachte, daß das Prinzip es denen, die das Prinzip implementieren, auch gestattet, P_{RX_min} anzupassen und die Algorithmus-Dynamik auf jede erwünschte Weise zu verwalten. Man beachte ebenso, daß indem P_{RX_min} reguliert wird, Stationen versuchen, die erwünschte Empfangsleistung in Gegenwart einer angrenzenden störenden BSS adaptiv zu kompensieren. Somit stimmt das System, wenn die höchste Bereichs-Sendeleistung Optimum ist, die Sendeleistungsparameter dementsprechend ab. Im Gegensatz dazu erhalten andere Situationen stattdessen die Ressourcen. Da außerdem die Stufe-1-Information wegen des Zeitmultiplex den Stufe-2-Verkehr nicht stören sollte, sollte die Störungsmessung, die die Einstellung von P_{RX_min} leitet, auf Stufe 1 bezogene Störungen vorzugsweise ausschließen.
Insbesondere sendet in einem IEEE-802.11-BSS der AP den BEACON, während nicht-AP-STAs gar keinen BEACON senden, und infolgedessen dessen funktioniert die IBSS-Lösung nicht. Jedoch führt ein AP kurz vor, während oder nach einem BEACON ein TP_Request von nicht-AP-STAs durch. Dieses fordert eine oder mehrere nicht zum BSS gehörende STAs auf, ein TP_Response mit einer darin übermittelten entsprechenden TP-Einstellung zu senden. Das TP_Response wird vorzugsweise mit der gleichen TP-Einstellung gesendet, die auch der BEACON verwendet. Man beachte, daß STAs innerhalb eines BSS jede Sendeleistungsanzeige im BEACON verwenden können, um die erforderliche Sendeleistung zum AP zu bestimmen.
Verschiedene Optionen, wie dies implementiert werden kann, sind vorstellbar, aber nicht auf die hier dargelegten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Eine spezifische TP_Request-Nachricht ist als ein IE definiert. Ein anderes IE wird für TP_Response verwendet, das den verwendeten TP-Pegel für die gleiche Nachricht anzeigt, in der es übermittelt wird. Das TP_Request-IE kann zum Beispiel in einem BEACON eingeschlossen sein, in PROBE_REQUEST oder in einem sogenannten GENERIC_MANAGEMENT_FRAME, der sich bei der Standardisierung der IEEE-802.11-Erweiterungen zur Zeit in Entwicklung befindet. Das TP_Response-IE kann zum Beispiel in einem PROBE_REQUEST, einem PROBE_RESPONSE oder einem sogenannten GENERIC_MANAGEMENT_FRAME eingeschlossen sein.
Das TP-Sendeaufrufprinzip des AP kann zum Beispiel auf Round-Robin-Weise durchgeführt werden oder insbesondere auf STAs ausgerichtet sein; von denen erwartet wird, daß sie sich an der Überdeckungsgrenze befinden.
Man beachte, daß es eine Möglichkeit gibt, wenn sich die durch den BSS oder IBSS definierte Gruppe von STAs über einen großen Bereich ausdehnt, daß TP auf den gleichen Pegel wie der BEACON-TP-Pegel für die RTS/CTS-Rahmen eingestellt wird.
In einer optionalen Ausführungsform weist das IE nicht nur die verwendete TP P_TX(FRAME) auf, sondern auch ein Maß der erforderlichen Mindest-Empfangsleistung P_{RX_min}. Bei der Definition von P_{RX_min} wird eine bekannte niedrigste Übertragungsstreckenrate angenommen.
10 zeigt einen beispielhaften Fall, wo ein AP ein TP_Request-IE in einem BEACON ausgibt. Wie in 10 gezeigt, wählt in Schritt 1002 ein AP (Zugangspunkt), der einen BEACON sendet, eine oder optional mehrere Stationen (STAs) aus und gibt im BEACON ein TP_Request-IE an. Dann sendet der AP in Schritt 1004 den BEACON an die ausgewählten angesprochenen Station(en). In Schritt 1006 antwortet die angesprochene Station auf die Anforderung durch a) Einstellen von P_TX(FRAME) auf einen höchsten erlaubten Pegel, b) Angeben von P_TX(FRAME) in einem TP_Response-IE, c) optional Bestimmen von P_{RX_min} und Angeben der bestimmten P_{RX_min} im TP_Response-IE. Im nächsten Schritt 1008 gibt die angesprochene Station das TP_Response-IE in irgendeinem geeigneten Rahmentyp aus. Wenn mehrere Stationen angesprochen wurden, antworten sie der Reihe nach entsprechend der Adressierungsreihenfolge. Jeder Rahmen ist um einen SIFS (kurzen Rahmen-Zwischenraum) versetzt. In den Schritten 1010 und 1012 messen die anderen Stationen, die den/die das TP_Response-IE enthaltenden Rahmen empfangen, die P_TX(FRAME) und bestimmen den Weggewinn und die erforderliche Sendeleistung (und nehmen optional eine explizite P_{RX_min}-Information in die Sendeleistungsbestimmung auf, wenn P_{RX_min} im TP_Response-IE empfangen wird).
Eine alternative Ansicht des TP_Request- und TP_Response-Austauschs ist in 11A-B gezeigt, wobei der berechnete Weggewinn angegeben wird. In 11A ist Station C ein AP und hat eine Sendereichweite, die durch den Ring 1102 angegeben ist, und Weggewinne G_CA, G_CB, G_CE, G_CF und G_CG von der Station zu jeder der Stationen A, B, E, F bzw. G. 11A zeigt auch ein TP_Request, das von der Station C(AP) an die Station G gesendet wird.
11B zeigt eine ähnliche Situation, aber aus Sicht der Station G. Der Ring 1104 gibt die Sendereichweite der Station G an, und die Weggewinne G_GA, G_GB, G_GC, G_GE und G_GF von der Station G zu jeder der Stationen A, B, C(AP), E bzw. F werden gezeigt. Außerdem ist ein TP_Response von der Station G an die Station C(AP) gezeigt.
Es werden nunmehr einige allgemeine Aspekte beschrieben, die den Fall 2 (Gruppen-TPC) von Stufe 2 betreffen. Insbesondere zeigt 12 den Inhalt des TP_Request- und des TP_Response-IE und ihren Platz im Körper eines Verwaltungsrahmens beliebiger Art. Der Körper des Verwaltungsrahmens 1204 weist mehrere festgelegte Felder auf, und auch mehrere IEs. Jedes IE hat ein Format 1206, das eine Element-Kennung aus 1 Oktett oder Byte aufweist, ein Längenfeld aus einem Oktett und ein Informationsfeld mit einer Länge, die im Längenfeld angegeben ist. Man beachte, daß TP_Request nur bei BSS-Betrieb verwendet wird. Die in 12 gezeigte Tabelle 1202 beschreibt ein beispielhaftes TP_Request-Format (entsprechend der Elementkennung x in der Tabelle) und beschreibt ein beispielhaftes Format für ein TP_Response-IE (entsprechend der Elementkennung y in der Tabelle). 20 zeigt außerdem ein beispielhaftes Format für ein Sendeleistungs-IE (Informationselement), und 19 zeigt ein beispielhaftes Format für ein Element "Sendeleistungsinformations-Anforderung".
21 zeigt, wie ein Verwaltungsrahmen des Untertyps BEACON gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung modifiziert werden kann, so daß er drei neue IEs aufweist. Insbesondere kann das 11. IE im Rahmen Domain-Information aufweisen, das 12. IE im Rahmen kann ein Element "Sendeleistungsinformations-Anforderung" sein und das 13. IE im Rahmen kann ein Element "Sendeleistungsinformation" sein. Man beachte, daß das Element "Sendeleistungsinformations-Anforderung" auch in andere Rahmen, wie etwa Verwaltungsrahmen, eingeschlossen sein kann. Man beachte ebenfalls, daß das Element "Sendeleistungsinformation" optional auch im BEACON für einen BSS eingeschlossen sein könnte.
22 zeigt, wie eine Probe_Request gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung modifiziert werden kann, so daß sie ein Element "Sendeleistungsinformations-Anforderung" aufweist. 23 zeigt, wie eine Probe_Response modifiziert werden kann, so daß sie ein Element "Sendeleistungsinformation" aufweist.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, daß die Verfahrensweise der Gruppen-TPC nur auf den CTS-Rahmens angewendet wird, während der RTS-Rahmen eine TP-Einstellung mit Bezug auf den beabsichtigten Empfänger verwendet. Die Prinzipien, die oben für RTS/CTS-TPC dargestellt wurden, um Kenntnis vom Gruppen-TP-Pegel zu erlangen, werden somit nur für den CTS-Rahmen verwendet. Der RTS-TP-Pegel wird mit einem unabhängigen Algorithmus bestimmt, aber nach oben durch die TP-Einstellung für den CTS-Rahmen begrenzt. Jede mitgehörte Nachricht, die TP-Information übermittelt (zum Beispiel wie weiter oben beschrieben) und vom beabsichtigten Empfänger gesendet wurde, kann als Eingabe verwendet werden, um den TP-Pegel für den RTS-Rahmen zu bestimmen.
Eine beispielhafte Ausführungsform des TPC-Gruppenalgorithmus weist die folgenden Schritte auf: Überwachen des Kanals auf Nachrichten, die ein IE übermitteln, das die TP des entsprechenden Rahmens angibt. Als Nächstes: Bestimmen, ob das IE durch eine STA k gesendet wurde, die zum gleichen (I)BSS (Gruppe) gehört und wenn ja, Bestimmung der erforderlichen TP. Wenn das IE Störungsinformation aufweist, wird diese ebenfalls berücksichtigt, wenn die TP P_TX(RTS)_k bestimmt wird. Die TP wird vorzugsweise für die niedrigste Datenrate bestimmt, was die geringste TP erfordert und somit die erzeugte Spitzenstörung minimiert. Als Nächstes: Einstellen von P_TX(RTS) = max(P_TX(RTS), ..., P_TX(RTS)_k, ..., P_TX(RTS)_K), wobei k die Stationen (STAs) innerhalb des gleichen (I)BSS (Gruppe) indiziert. Die gleiche TP wird für eine CTS-Nachricht verwendet, zum Beispiel P_TX(CTS) = P_TX(RTS).
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung wird eine Prozedur zur Erhöhung der räumlichen Wiederverwendung durch rückführungslose Störungsminderungssteuerung bereitgestellt, wie nachstehend skizziert. Mit dieser Prozedur kann eine Station oder ein Knoten die höchste zugelassene TP bestimmen und kann Rahmen senden, ohne eine laufende Kommunikation (in einem merklichen Ausmaß) zu stören, was unter den jetzigen Kanalzugangsvorschriften im Standard IEEE 802.11-1999 nicht zulässig wäre.
Insbesondere sind TP-Angaben und die höchste erlaubte Empfangsleistung P_{RX_MAX} vorrangig in der Header-Information von RTS- und CTS-Rahmen, aber auch von DATA- und ACK-Rahmen, enthalten und daraus abgeleitet. Die höchste erlaubte Empfangsleistung P_{RX_MAX} wird auf den erfahrenen Störungs- und Rauschpegel bezogen. Es ist äußerst wichtig, die Information in den Header des CTS-Rahmens aufzunehmen und zu detektieren, da der DATA-Empfang im allgemeinen anfälliger für Störung ist, zum Beispiel verglichen mit ACK, und zwar wegen der im allgemeinen längeren Rahmen und des möglicherweise ebenfalls erforderlichen höheren CIR, was sich aus höheren Übertragungsstreckenraten ergibt. Man beachte, daß P_{RX_max} optional aus P_{RX_min} bestimmt werden kann, indem ein Pegel für P_{RX_max} angesetzt wird, der hinreichend niedriger ist als P_{RX_max}.
13 zeigt zwei Stationspaare (T1, R1) und (T2, R2), die miteinander kommunizieren. Die Weggewinne G₁₁, G₁₂, G₂₁ und G₂₂, die den Weggewinn zwischen T1 und R1, T1 und R2, T2 und R1, sowie T2 und R2 angeben, werden gezeigt. Der Ring 1302 gibt die Sendereichweite der Station oder des Knotens T1 an, und der Ring 1304 gibt die Sendereichweite der Station oder des Knotens T2 an. Nach der herkömmlichen IEEE-802.11-Vorschrift wären die Station T2 und die Station R2 normalerweise außerstande, zu senden, da die Station T1 und die Station R1 das Medium bereits nutzen. Wenn die TP für die Stationspaare jedoch diese Bedingungen erfüllen kann:
wobei C/I der Störabstand ist, P die Sendeleistung ist, G der Kanalgewinn ist und γ_min der kleinste erforderliche C/I-Abstand für einen wahrscheinlichen Empfang ist, dann kann es möglich sein, mehrere oder "sich überschneidende" Übertragungen unterzubringen oder zuzulassen.
Nimmt man in 13 an, daß die Station T2 Kenntnis über den Weggewinn und die höchste erlaubte Empfangsleistung von der Station R2 erlangt hat (zum Beispiel durch Mithören früherer CTS mit Angabe der Dauer), dann kann sie einen Rahmen (zum Beispiel RTS oder DATA) senden, vorausgesetzt, daß folgende Bedingung erfüllt ist:
Es ist jedoch wahrscheinlich, daß der Rahmen nur an der Station R2 empfangen wird, vorausgesetzt, daß:
Es ist wichtig zu beachten, daß sowohl die Station T2 als auch die Station R2 sicherstellen müssen, daß keine von ihnen weder die Station T1 noch die Station R1 stört. Ein Ausbleiben der Antwort von der Station R2 kann aufgrund von Störungen entweder von der Station T1 oder von der Station R1 auftreten. In einem solchen Fall wird die Übertragung gemäß den im IEEE-802-11-1999-Standard definierten herkömmlichen Vorschriften aufgeschoben, bis der Kanal frei wird.
Da IEEE 802.11 einen von RTS/CTS und DATA gemeinsam verwendeten Kanal nutzt, bedeutet dies, daß RTS/CTS-Nachrichten vorzugsweise TP-gesteuert sind. Infolgedessen gibt es keine Garantie, daß P_TX(RTS), P_TX(CTS), P_{RX_max} und die Dauer ermittelt werden können.
In einem Nicht-IEEE-802.11-System mit einem Kanal, wo RTS/CTS-Nachrichten nicht direkt den DATA-Empfangserfolg beeinflussen, können P_TX(RTS), P_TX(CTS), P_{RX_max} und die Dauer dank der Tatsache, daß RTS/CTS-Nachrichten eine weniger aggressive TPC verwenden, breiter verteilt werden.
Falls bestimmt wird, daß zum Beispiel ein RTS-Rahmen, der P_TX(RTS) erfordert, mit gutem Sicherheitsabstand gesendet werden kann, ohne eine laufende Kommunikation zu stören, dann kann die verwendete LA(RTS) in dem Maße erhöht werden, in dem die Erhöhung von P_TX(RTS) gestattet wird.
Nun wird eine Prozedur zur Bestimmung von I_RX bereitgestellt. Diese Prozedur kann zum Beispiel in dem weiter oben beschriebenen Prinzip der rückführungslosen DATA-TPC, DATA-LA und Gemeinsamen TPC und LA der Stufe 3 verwendet werden. Der bestimmte Wert von I_RX kann auch verwendet werden, wenn P_{RX_min} bestimmt wird, das anschließend in mindestens einem von folgendem gesendet werden kann a) Stufe-1-Rahmen, b) Stufe-2-Rahmen oder c) Stufe-3-Rahmen. Beim Empfang einer RTS-Nachricht bestimmt die Empfangsstation R vorzugsweise den momentanen Träger-Störabstand CIR. Als eine bevorzugte Option wird die Störung nicht nur auf der Grundlage der gemessenen RSSI (Empfangssignalstärkeanzeige) bestimmt, sondern wird auch auf der Grundlage von DURATION-Information bestimmt, die aus mitgehörtem Verkehr zwischen anderen STAs abgeleitet wurde. Auf diese Weise kann die erwartete I_RX zu Beginn des DATA-Empfangs bestimmt werden. 14 zeigt ein Störungsprofil an einer Empfangsstation R und die Zeitgebung der RTS- und DATA-Signale von einer Quelle relativ zum CTS-Signal vom Ziel (der Empfangsstation R). Wie in 14 gezeigt, tritt ein Zeitabschnitt DIFS auf, bevor das RTS-Signal gesendet wird, und ein SIFS trennt das RTS zeitlich vom CTS, und ein SIFS trennt auch das CTS zeitlich von DATA. Das Störungsprofil am Ziel kennzeichnet auch, daß die Störung in mitgehörten Rahmen mit Zeitdauerinformation gemessen wird. In diesem Beispiel nimmt die Störung zu, bevor der DIFS-Zeitabschnitt beginnt, und nimmt dann nach dem CTS, vor der DATA-Übertragung, auf einen niedrigeren Pegel ab. Man beachte, daß I_RX zusätzlich auch gefiltert werden kann, um einen mittleren Langzeit-Störpegel besser wiederzugeben.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung wird auch eine Prozedur bereitgestellt, um eine erforderliche Mindest-Empfangsleistung zu bestimmen. Die erforderliche Mindest-Empfangsleistung P_{RX_min} wird für die Gruppen-TPC von RTS- und CTS-Rahmen verwendet, so daß sie jede beabsichtigte Station erreichen können, auch Stationen, die anderen Störungen ausgesetzt sind oder ein anderes Grundrauschen besitzen. Diese Information wird normalerweise in IE-Elementen verteilt, zum Beispiel denen, die in 12 und 19–23 definiert sind. Wenn Rahmen (zum Beispiel CTS) jedoch auch P_{RX_max} aufweisen, wie weiter oben beschrieben, stellt diese Information auch eine zusätzliche Eingabe zur Bestimmung von P_{RX_min} bereit, und zwar durch die Beziehung
wobei die Konstante normalerweise der erforderliche Träger-Störabstand γ_min ist. Die umgekehrte Prozedur kann auch verwendet werden, das heißt, wenn P_{RX_min} in einem Rahmen gegeben ist, dann kann P_{RX_max} bestimmt werden.
Mit Bezug auf Multihop-Vernetzung kann ein Multihop-Netzwerk, das ein RTS/CTS-gestütztes Kanalzugangsprinzip verwendet, die vorgeschlagenen Verfahren nutzen und zusätzliche Vorteile zu den bereits beschriebenen erreichen. In einigen vorgesehenen Multihop-Netzwerken wird der Weggewinn als der Kostenfaktor bei der Berechnung des kürzesten Wegs zum Ziel verwendet. Mit dieser Metrik ist der kürzeste Weg der Weg mit der kleinsten erforderlichen TP sowie der kleinsten erzeugten Störung. Bei der Bestimmung des kürzesten Wegeaufwands muß der Weggewinn zu benachbarten STAs erfaßt werden. Wenn alle Rahmen, einschließlich RTS/CTS, aber auch zum Beispiel BEACONS, wobei letztere mit hoher TP gesendet werden, solche TP-Information übermitteln, dann kann die Last und Intensität der Nachrichten, die die Weggewinne zu Nachbarn erkunden, potentiell verringert werden. Ein anderes Thema ist, daß eine genauere Kenntnis des Übertragungsstreckengewinns bei der sogenannten Topologiesteuerung nützlich ist. Topologiesteuerung ist eine bekannte Methode zur Aufrechterhaltung hinreichender und zweckmäßiger Konnektivität in einem Multihop-Netzwerk, wenn TPC verwendet wird.
Mit Bezug auf Fähigkeiten für asymmetrische Übertragungsstrecken unterstützen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung aufgrund des rückführungslosen Ansatzes für DATA- und ACK-TPC den Fall mit asymmetrischen Übertragungsstrecken. Das kann an einer Anzahl von Gründen liegen, einschließlich zum Beispiel der folgenden Gründe. Die Kommunikation in jede Richtung findet über einen nicht umkehrbaren, aber kurzzeitig stationären Kanal statt, zum Beispiel FDD (Frequenzmultiplex-Duplex). Stationen haben unterschiedliche TP- und LA-Fähigkeiten. Die Störungssituation ist in den beiden kommunizierenden STAs unterschiedlich. Die symmetrischen Fälle werden automatisch abgewickelt, da sie entartete Fälle der eher asymmetrischen Fälle sind.
Asymmetrien bei Rauschen und Störung werden für die RTS/CTS-TPC ebenfalls unterstützt, da P_{RX_min} eingeschlossen werden kann.
Mit Bezug auf die Rahmenstruktur ist eine Anzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen für die Rahmen verfügbar, abhängig davon, in welchem Umfang Mechanismen, wie in dieser Offenbarung definiert, genutzt werden. Die Größen der vorgeschlagenen Rahmenelemente sind nur beispielhaft und können sich in der Wirklichkeit davon unterscheiden. Es werden beispielhafte Rahmenstrukturen verwendet, wie im Standard IEEE 802.11-1999 definiert, aber andere Rahmenformate mit ähnlicher Funktion sind vorstellbar. Zum Beispiel kann TPC- und LA-Information nicht nur in Rahmen der OSI-Schicht 2 (MAC) signalisiert werden, sondern auch zum Beispiel in Rahmen der OSI-Schicht 1 (PHY) oder Rahmen der OSI-Schicht 3 (Netzwerk).
In einem ersten Szenarium ist das Rahmenformat so wie in 15 dargestellt. Dieses Szenarium behandelt die rückführungslose TPC und LA für DATA, eine optional anschließende ACK und die optionale Unterstützung von mehreren Fragmenten von DATA. Im in 15 gezeigten RTS-Rahmen sind die Felder die gleichen wie die im Standard IEEE 802.11-1999 definierten. In jedem der CTS-, DATA- und MANAGEMENT- und ACK-Rahmen wird ein neues Feld von einem Oktett oder Byte bereitgestellt, zum Beispiel zwischen den RA- und FCS-(Rahmenprüfsequenz-)Feldern im CTS-Rahmen. Dieses neue Feld ist im CTS-Rahmen obligatorisch, aber in den anderen Rahmen optional. Das neue Feld kann aufweisen: a) rückführungslose (CL) TPC, oder b) rückführungslose LA oder c) rückführungslose Vereinigte TPC und LA. Zum Beispiel kann das Feld eine P_TX-Anforderung aufweisen. 24 zeigt ein beispielhaftes Format der P_TX-Anforderung, das einen reservierten Abschnitt von Bits B0-B1 und einen Datenabschnitt von Bits B2-B7 mit CL-TPC-Information in 1-dB-Schritten aufweist. Im in 15 gezeigten DATA- und MANAGEMENT-Rahmen wird das neue Feld verwendet, wenn der bzw. die ACK-Rahmen angepaßt ist bzw. sind. Im ACK-Rahmen wird das neue Feld verwendet, wenn der bzw. die nachfolgenden DATA-Rahmen angepaßt ist bzw. sind.
In einem zweiten Szenarium, das die rückführungslose TPC zur Störungsminderung behandelt, ist das Rahmenformat so wie in 16 dargestellt. In jedem der RTS-, CTS-, DATA- und MANAGEMENT- und ACK-Rahmen wird ein neues Feld von einem Oktett oder Byte zwischen dem Sendeadresse-(TA-) und dem FCS-Feld bzw. zwischen dem Empfangsadresse-(RA-) und dem FCS-Feld bereitgestellt. Das neue Feld (bezogen auf den Standard IEEE 802.11-1999) ist ein P_TX-P_{RX_max}-Feld, das nur P_TX oder P_TX und P_{RX_max} kombiniert aufweist. Dieses neue Feld kann in den RTS- und CTS-Rahmen obligatorisch sein, ist aber im DATA- und MANAGEMENT-Rahmen und dem ACK-Rahmen optional. Im DATA- und MANAGEMENT-Rahmen und im ACK-Rahmen wird das neue Feld mindestens dann verwendet, wenn aufeinanderfolgende DATA-Fragmente gesendet werden.
Das im Standard IEEE 802.11-1999 definierte allgemeine Rahmenformat ist in 17 dargestellt. Ein allgemeines Feld der Länge X für jede Art der Kombination von TPC-, LA- und TP-Information und Empfangsleistungsschwellwert ist darin eingeschlossen.
Zusammengefaßt vermitteln beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Vorteile. Zum Beispiel erlauben die vorgeschlagenen Mechanismen, Protokolle und Rahmenstrukturen fortgeschrittene und präzise RRM-(Funkressourcenverwaltung-)Verwaltung durch TPC und LA unter Topologien wie IBSS, BSS und gänzlich verteilten Netzwerken. Außerdem wirkt sowohl der TPC- als auch der LA-Mechanismus in hohem Maße sofortig, und zwar dank der Übermittlung der TPC- und LA-Information in RTS- und CTS-Rahmen (und optional in DATA- und ACK-Rahmen). Da sich der Großteil der Störung aus der Datenübertragung ergibt (oder sich daraus ergeben sollte), verringert eine sehr enge sofortige TPC und LA die erzeugte Störung auf ein bloßes Minimum. Da sich außerdem der Großteil des Energieverbrauchs aus der Datenübertragung ergibt (oder sich daraus ergeben sollte), verringert eine sehr enge sofortige TPC und LA den Leistungsverbrauch auf ein bloßes Minimum. Die Erfindung unterstützt asymmetrische Übertragungsstrecken. Die Erfindung unterstützt gruppengestützte TPC für RTS- und CTS-Rahmen und verringert somit die erzeugte Störung sowie den Stromverbrauch in Bezug auf die Nachrichten auf ein bloßes Minimum. Die Erfindung verwendet die Beacon- und Zielbeacon-Übertragungszeit (TBTT) zur Messung von Weggewinnen wieder, wodurch sie die Stromsparziele gut erfüllt sowie effizient beim Stromverbrauch ist. Eine erhöhte räumliche Wiederverwendung wird erreicht, indem der Kanalzugang so festgelegt wird, daß er erlaubt ist, solange eine laufende Kommunikation nicht merklich gestört wird. Ein abgestufter TPC-Ansatz mit wenigen Übertragungen von gelegentlich hoher TP, die viele regelmäßige Übertragungen mit niedriger TP leiten, verringert die erzeugte Störung und verringert den Stromverbrauch auf ein bloßes Minimum, während die Systemkapazität potentiell verbessert wird. Multihop-gestützte Netzwerke können einen zusätzlichen Vorteil aus der verteilten TP-Information zum Beispiel in RTS- und CTS-Rahmen ziehen und dadurch die Last und Intensität von Erkundungsrahmen zu Nachbarn verringern, die zur Bestimmung des durchschnittlichen Weggewinns zu Nachbarn verwendet werden, der bei der Metrik des kürzesten Weges oder zur Topologiesteuerung verwendet wird.
Die hiermit offenbarten Ausführungsformen werden darum in jeder Hinsicht als Darstellungszwecken dienend und nicht einschränkend betrachtet. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorhergehende Beschreibung gekennzeichnet, und es ist beabsichtigt, daß alle Veränderungen, die in ihrer Bedeutung, ihrem Umfang und ihren Äquivalenten liegen, darin eingeschlossen sind.

Claims

Verfahren zur Open-loop-Gruppen-Übertragungsleistungssteuerung in einem drahtlosen System mit den folgenden Schritten: durch eine erste Station erfolgendes Auswählen (1002) mindestens einer Station innerhalb einer Gruppe; von der ersten Station ausgehendes Übertragen (1004) einer Übertragungsleistungsinformations-Anforderung von einer ersten Station an die mindestens eine ausgewählte Station; von der mindestens einen ausgewählten Station ausgehendes Übertragen (1008) einer Übertragungsleistungsantwort in einem Rahmen, wobei der Rahmen Übertragungsleistungsinformation für den Rahmen umfaßt (1006), an jede nahegelegene Station in einer geordneten Reihenfolge, die Kollisionen verhindert; in jeder nahegelegenen Station erfolgendes Empfangen (1010; 1012) des Rahmens von der mindestens einen ausgewählten Station und Bestimmen des Weggewinns auf der Grundlage der gemessenen Signalstärke des empfangenen Rahmens und der Übertragungsleistungsinformation im empfangenen Rahmen; Auswählen von Weggewinnen, die von der Gruppe ausgehen; Bestimmen der erforderlichen Übertragungsleistung, um jeden der ausgewählten Weggewinne zu erzielen; Auswählen des Minimums aus a) der höchsten der im vorigen Schritt bestimmten erforderlichen Übertragungsleistungen und b) der erlaubten Übertragungsleistung, wobei die erlaubte Übertragungsleistung durch Regulierungsvorschriften und Stations-Übertragungsleistungsfähigkeiten bestimmt ist; und Zuweisen der ausgewählten Übertragungsleistung für Sendebereitschafts-(CTS-)Nachrichten, die von jeder nahegelegenen Station übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das drahtlose System ein Infrastruktursystem oder ein Basic Service Set (BSS) ist und wobei die Übertragungsleistungsanforderung als ein Informationselement in einem IEEE-802.11-Verwaltungsrahmen übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Verwaltungsrahmen ein Beacon, ein Probe Request oder ein generischer Verwaltungsrahmen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Übertragungsleistungsantwort als ein Informationselement in einem IEEE-802.11-Verwaltungsrahmen übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Verwaltungsrahmen ein Probe Request, ein Probe Response oder ein generischer Verwaltungsrahmen ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die RTS-Übertragungsleistungseinstellung auf der Grundlage von Eingangsparametern bestimmt wird, die nur die Zielstation betreffen.
Verfahren nach Anspruch 1 mit dem folgenden Schritt: Zuweisen der ausgewählten Übertragungsleistung für Sendeanforderungs-(RTS-)Nachrichten.
Verfahren zur Open-loop-Gruppen-Übertragungsleistungssteuerung in einem drahtlosen System mit den folgenden Schritten: von einer ersten Station ausgehendes Übertragen eines Rahmens, der Übertragungsleistungsinformation für den Rahmen übermittelt, an jede nahegelegene Station; in einer nahegelegenen Station erfolgendes Empfangen des Rahmens und Bestimmen des Weggewinns auf der Grundlage der gemessenen Signalstärke des empfangenen Rahmens und der im empfangenen Rahmen übermittelten Übertragungsleistungsinformation; Auswählen von Weggewinnen, die von einer Gruppe von Stationen ausgehen; Bestimmen einer Übertragungsleistung, die erforderlich ist, um jeden der ausgewählten Weggewinne zu erzielen; Auswählen des Minimums aus a) der höchsten Übertragungsleistung der im vorigen Schritt bestimmten erforderlichen Übertragungsleistungen und b) der erlaubten Übertragungsleistung, wobei die erlaubte Übertragungsleistung durch Regulierungsvorschriften und Stations-Übertragungsleistungsfähigkeiten bestimmt ist; und Zuweisen der ausgewählten Übertragungsleistung für Sendebereitschafts-(CTS-)Nachrichten, die von (einer) nahegelegenen Station(en) gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das drahtlose System ein infrastrukturloses System oder ein Independent Basic Service Set (IBSS) ist und der Rahmen ein IEEE-802.11-Beacon-Rahmen ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Rahmen eine Angabe einer erforderlichen Mindest-Empfangsleistung umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erforderliche Mindest-Empfangsleistung relativ zu einem angegebenen Übertragungsleistungspegel eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erforderliche Übertragungsleistung auf der Grundlage der erforderlichen Mindest-Empfangsleistung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die RTS-Übertragungsleistungseinstellung auf der Grundlage von Eingangsparametern bestimmt wird, die nur die Zielstation betreffen.
Verfahren nach Anspruch 8 mit dem folgenden Schritt: Zuweisen der ausgewählten Übertragungsleistung für Sendeanforderungs-(RTS-)Nachrichten.