DE60314093T2 - System und verfahren zur handhabung von langen asynchronen daten in einem asynchronen zeitschlitz - Google Patents

System und verfahren zur handhabung von langen asynchronen daten in einem asynchronen zeitschlitz Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose persönliche Netze und drahtlose lokale Netze. Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung darauf, wie kurze Reihen von asynchronen Daten in einem zugewiesenen aber ansonsten unverwendeten Management-Zeitschlitz oder lange Reihen von asynchronen Daten in einem asynchronen Zeitschlitz zu handhaben sind.
  • Der OSI-Standard der internationalen Normungsorganisation (ISO) stellt eine siebenschichtige Hierarchie zwischen einem Endanwender und einer physikalischen Vorrichtung zur Verfügung, durch die verschiedene Systeme kommunizieren können (OSI = Kommunikation offener Systeme). Jede Schicht ist für unterschiedliche Aufgaben verantwortlich und der OSI-Standard spezifiziert die Wechselwirkung zwischen Schichten sowie zwischen Vorrichtungen, die dem Standard entsprechen.
  • 1 zeigt die Hierarchie des siebenschichtigen OSI-Standards. Wie in 1 zu sehen, umfasst der OSI-Standard 100 eine physikalische Schicht 110, eine Datenverbindungsschicht 120, eine Netzwerkschicht 130, eine Transportschicht 140, eine Sitzungsschicht 150, eine Darstellungsschicht 160 und eine Anwendungsschicht 170.
  • Die physikalische (PHY) Schicht 110 überträgt die Bitreihe durch das Netzwerk auf der elektrischen, mechanischen, funktionalen und prozessualen Stufe. Sie stellt den Hardwaremitteln ein Senden und Empfangen von Daten auf einem Träger zur Verfügung. Die Datenverbindungsschicht 120 beschreibt die Darstellung von Bits auf dem physikalischen Medium und das Format von Nachrichten auf dem Medium, durch ein Senden von Blöcken von Daten (wie zum Beispiel Datenrahmen) mit einer richtigen Synchronisierung. Die Netzwerkschicht 130 handhabt das Führen und Weiterleiten der Daten zu richtigen Zielen, durch Aufrechterhalten und Beenden von Verbindungen. Die Transportschicht 140 bewerkstelligt die Verbindungssteuerung und Fehlerprüfung, um eine vollständige Datenübertragung sicherzustellen. Die Sitzungsschicht 150 installiert, koordiniert und beendet Konversationen, Austäusche und Dialoge zwischen den Anwendungen an jedem Ende. Die Darstellungsschicht 160 wandelt eingehende und ausgehende Daten von einem Darstellungsformat in ein anderes. Die Anwendungsschicht 170 ist der Ort, an dem Kommunikationspartner identifiziert werden, Dienstqualitäten identifiziert werden, Anwenderauthentifizierung und Vertraulichkeit berücksichtigt werden und jede Beschränkung der Datensyntax identifiziert wird.
  • Die IEEE 802-Kommission hat eine Dreischichtenarchitektur für lokale Netze entwickelt, die ungefähr der physikalischen Schicht 110 und der Datenverbindungsschicht 120 des OSI-Standards 100 entspricht. 2 zeigt den IEEE 802-Standard 200.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst der IEEE 802-Standard 200 eine physikalische (PHY) Schicht 210, eine MAC-Schicht 220 (MAC = Mediumzugriffssteuerung) und eine LLC-Schicht 225 (LLC = logische Verbindungssteuerung). Die PHY-Schicht 210 arbeitet im Wesentlichen als die PHY-Schicht 110 in dem OSI-Standard 100. Die MAC-Schicht 220 und die LLC-Schicht 225 verwenden die Funktionen der Datenverbindungsschicht 120 in dem OSI-Standard 100 gemeinsam. Die LLC-Schicht 225 ordnet Daten in Rahmen an, die bei der PHY-Schicht 210 kommuniziert werden können; und die MAC-Schicht 220 bewerkstelligt eine Kommunikation über die Datenverbindung, durch Senden von Datenrahmen und Empfangen von ACK-Rahmen (ACK = Bestätigung). Gemeinsam sind der MAC-Rahmen 220 und der LLC-Rahmen 225 für eine Fehlerprüfung, sowie eine Rückübertragung von Rahmen, die nicht empfangen und bestätigt werden, verantwortlich.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Netzes 300, das den IEEE 802-Standard 200 verwenden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Netzwerk 300 ein drahtloses persönliches Netz (WPAN) oder Pikonetz. Es ist jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung auch für andere Einstellungen gilt, in denen eine Bandbreite von mehreren Anwendern gemeinsam verwendet wird, zum Beispiel für drahtlose lokale Netze (WLAN) oder irgendein anderes geeignetes drahtloses Netzwerk.
  • Wenn der Ausdruck Pikonetz verwendet wird, bezieht er sich auf ein Netzwerk von Vorrichtungen, die auf eine Ad-hoc-Art und Weise verbunden sind, wobei eine Vor richtung als ein Koordinator agiert (das heißt, sie funktioniert als ein Server), während die anderen Vorrichtungen (bisweilen Stationen genannt) den Zeitzuordnungsanweisungen des Koordinators folgen (das heißt, sie funktionieren als Klienten). Der Koordinator kann eine designierte Vorrichtung oder einfach eine der Vorrichtungen sein, die ausgewählt wird, um als ein Koordinator zu funktionieren. Ein Hauptunterschied zwischen dem Koordinator und Nicht-Koordinatorvorrichtungen besteht darin, dass der Koordinator in der Lage sein muss, mit allen Vorrichtungen in dem Netzwerk zu kommunizieren, während die verschiedenen Nicht-Koordinatorvorrichtungen nicht in der Lage sein müssen, mit all den anderen Nicht-Koordinatorvorrichtungen zu kommunizieren.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst das Netzwerk 300 einen Koordinator 310 und eine Mehrzahl von Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320. Der Koordinator 310 dient dazu, den Betrieb des Netzwerkes 300 zu steuern. Wie oben angemerkt, kann das System des Koordinators 310 und der Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 ein Pikonetz genannt werden, in welchem Fall der Koordinator 310 als ein Pikonetzkoordinator (PNC) bezeichnet werden kann. Jede der Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 muss über die drahtlosen Hauptverbindungen 330 an den Koordinator 310 angeschlossen sein und kann außerdem über die drahtlosen Sekundärverbindungen 340, die auch Peer-zu-Peer-Verbindungen genannt werden, an eine oder mehrere andere Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 angeschlossen sein.
  • Obwohl 3 bidirektionale Verbindungen zwischen Vorrichtungen zeigt, können sie zusätzlich außerdem unidirektional sein. In diesem Falle kann jede bidirektio nale Verbindung 330, 340 als zwei unidirektionale Verbindungen gezeigt werden, wobei die erste in eine Richtung und die zweite in die entgegengesetzte Richtung geht.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Koordinator 310 die selbe Art von Vorrichtung sein, wie irgend eine der Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320, außer mit der zusätzlichen Funktionalität zur Koordinierung des Systems und dem Erfordernis, dass er mit jeder Vorrichtung 320 in dem Netzwerk 300 kommuniziert. In anderen Ausführungsformen kann der Koordinator 310 eine getrennte designierte Steuerungseinheit sein, die nicht wie eine der Vorrichtungen 320 funktioniert.
  • Im Verlauf der folgenden Offenbarung wird der Koordinator 310 als eine Vorrichtung genau wie die Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 angesehen. Alternative Ausführungsformen können jedoch einen dedizierten Koordinator 310 verwenden. Weiterhin können die individuellen Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 die funktionalen Elemente eines Koordinators 310 umfassen, sie jedoch nicht verwenden, wobei sie als Nicht-Koordinatorvorrichtungen funktionieren. Dies kann der Fall sein, wenn jede beliebige Vorrichtung ein potentieller Koordinator 310 ist, aber nur eine diese Funktion in einem gegebenen Netzwerk tatsächlich bereitstellt.
  • Jede Vorrichtung des Netzwerkes 300 kann eine unterschiedliche drahtlose Vorrichtung sein, zum Beispiel eine digitale Stehbildkamera, eine digitale Videokamera, ein persönlicher Datenassistent (PDA), ein digitaler Musikspieler, oder eine andere persönliche drahtlose Vorrichtung.
  • Die verschiedenen Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 sind auf einen verwendbaren physikalischen Bereich 350 beschränkt, der basierend auf dem Umfang, bis zu dem der Koordinator 310 mit jeder der Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 kommunizieren kann, eingestellt wird. Jede Nicht-Koordinatorvorrichtung 320, die in der Lage ist, mit dem Koordinator 310 zu kommunizieren (und umgekehrt), befindet sich innerhalb des verwendbaren Bereiches 350 des Netzwerkes 300. Wie angemerkt, ist es jedoch nicht notwendig, dass jede Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 in dem Netzwerk 300 mit jeder anderen Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 kommuniziert.
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 310, 320 von dem Netzwerk 300 von 3. Wie in 4 gezeigt, umfasst jede Vorrichtung (das heißt, jeder Koordinator 310 oder jede Nicht-Koordinatorvorrichtung 320) eine physikalische (PHY) Schicht 410, eine MAC-Schicht 420 (MAC = Mediumzugriffssteuerung), einen Satz von oberen Schichten 430 und eine Management-Instanz 440.
  • Die PHY-Schicht 410 kommuniziert mit dem Rest des Netzwerkes 300 über eine drahtlose Haupt- oder Sekundärverbindung 330, beziehungsweise 340. Sie erzeugt und empfängt Daten in einem übertragbaren Datenformat und wandelt sie in ein und aus einem Format, das durch die MAC-Schicht 420 anwendbar ist. Die MAC-Schicht 420 dient als eine Schnittstelle zwischen den von der PHY-Schicht 410 benötigten Datenformaten und solchen, die von den oberen Schichten 430 benötigt werden. Die oberen Schichten 430 umfassen die Funktionalität der Vorrichtung 310, 320. Diese oberen Schichten 430 können eine logische Verbindungssteuerung (LLC) oder dergleichen umfassen. Die oberen Schichten erlauben der MAC-Schicht 420, sich mit verschiedenen Protokollen zu verknüpfen, wie zum Beispiel TCP/IP, TCP, UDP, RTP, IP, USB, 1394, UDP/IP, ATM DV2, MPEG, oder dergleichen.
  • Typischerweise verwenden der Koordinator 310 und die Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 in einem WPAN die selbe Bandbreite gemeinsam. Dementsprechend koordiniert der Koordinator 310 das gemeinsame Verwenden dieser Bandbreite. Es sind Standards entwickelt worden, um Protokolle zur gemeinsamen Verwendung einer Bandbreite in einer WPAN-Einstellung einzurichten (WPAN = drahtloses persönliches Netz). Zum Beispiel stellt der IEEE-Standard 802.15.3 eine Spezifizierung für die PHY-Schicht 410 und die MAC-Schicht 420 in einer solchen Einstellung zur Verfügung, wobei die Bandbreite unter Verwendung einer Form von TDMA gemeinsam verwendet wird (TDMA = Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex). Unter Verwendung dieses Standards definiert die MAC-Schicht 420 Rahmen und Superrahmen, durch die die gemeinsame Verwendung der Bandbreite durch die Vorrichtungen 310, 320 durch den Koordinator 310 und/oder die Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 bewerkstelligt wird.
  • Unten werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Obwohl die hierin beschriebenen Ausführungsformen in dem Kontext eines WPAN (oder Piconetzes) stehen, ist klar, das die vorliegende Erfindung auch für andere Einstellungen gilt, in denen eine Bandbreite von mehreren Anwendern gemeinsam zu verwenden ist, wie zum Beispiel für drahtlose lokale Netze (WLAN), oder jedes andere geeignete drahtlose Netzwerk.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Koordinierung der Vorrichtungen 310, 320 zur Verfügung, die entweder in einem Netzwerk 300 arbeiten oder versuchen, durch die Verwendung von zyklischen Beacon-Signalen inner halb von Superrahmen, die den Datenpfad über das Netzwerk 300 definieren, einem Netzwerk 300 beizutreten.
  • Vorrichtungs-IDs und MAC-Adressen
  • Ein wichtiger Aspekt bei einem Arbeiten mit den Vorrichtungen 310, 320 in einem Netzwerk 300 besteht in einer eindeutigen Identifizierung jeder der Vorrichtungen 310, 320. Es gibt mehrere Wege, auf denen dies erreicht werden kann.
  • Unabhängig davon, in welchem Netzwerk sie sich befindet, verfügt jede Vorrichtung 310, 320 über eine eindeutige MAC-Adresse, die verwendet werden kann, um sie zu identifizieren. Diese MAC-Adresse wird im Allgemeinen der Vorrichtung durch den Hersteller zugewiesen, so dass keine zwei Vorrichtungen 310, 320 über die selbe MAC-Adresse verfügen. Ein Satz von Standards, der in bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um MAC-Adressen zu verwalten, kann gefunden werden in: IEEE Standard 802-1990, "IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks: Overview and Architecture".
  • Zum einfacheren Betrieb kann das Netzwerk 300 außerdem jeder Vorrichtung 310, 320 in dem Netzwerk 300 eine Vorrichtungs-ID zuweisen, um zusätzlich ihre eindeutige MAC-Adresse zu verwenden. In den bevorzugten Ausführungsformen verwendet die MAC 420 Ad-hoc-Vorrichtungs-IDs, um die Vorrichtungen 310, 320 zu identifizieren. Diese Vorrichtungs-IDs können verwendet werden, um zum Beispiel Rahmen innerhalb des Netzwerkes 300 basierend auf der Ad-hoc-Vorrichtungs-ID des Zieles des Rahmens zu führen. Die Vorrichtungs-IDs sind im Allgemeinen viel kleiner, als die MAC-Adressen für jede Vorrichtung 310, 320. In den bevorzugten Ausführungsformen sind die Vorrichtungs-IDs 8-Bits und die MAC-Adressen 48-Bits.
  • Jede Vorrichtung 310, 320 sollte eine Abbildungstabelle unterhalten, die die Korrespondenz zwischen Vorrichtungs-IDs und MAC-Adressen abbildet. Die Tabelle wird basierend auf den Vorrichtungs-ID- und MAC-Adressen-Informationen, die den Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 durch den Koordinator 310 zur Verfügung gestellt werden, aufgefüllt. Dies erlaubt es jeder Vorrichtung 310, 320 sich selbst und die anderen Vorrichtungen in dem Netzwerk 300 entweder durch eine Vorrichtungs-ID oder eine MAC-Adresse zu referenzieren.
  • Die vorliegende Erfindung kann mit dem IEEE 803.15.3-Standard für WPANs mit hoher Rate verwendet werde, der zur Zeit durch die IEEE 802.15-WPANTM-Task Group 3 (TG3) entwickelt wird. Die Einzelheiten des aktuellen Entwurf 802.15.3-Standards, die Archive der 802.15.3-Arbeitsgruppe umfassen, können auf der folgenden Seite eingesehen werden: http://www.ieee802.org/15/pub/TG3.thml. Nichts in dieser Offenbarung sollte für inkompatibel mit dem Entwurf 802.15.3-Standard, wie auf der IEEE 802 LAN/MAN-Standardkommission-Internetseite dargelegt, angesehen werden.
  • Superrahmen
  • Die verfügbare Bandbreite in einem gegebenen Netzwerk 300 wird durch den Koordinator 310 rechtzeitig in eine Reihe von wiederholten Superrahmen aufgespaltet. Diese Superrahmen definieren, wie die verfügbare Übertragungszeit unter verschiedenen Aufgaben aufgeteilt wird. Individuelle Rahmen von Daten werden dann in diesen Superrahmen gemäß dem in dem Superrahmen dargelegten Timing übertragen.
  • 5 ist ein Blockdiagramm eines Superrahmen, gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt, kann jeder Superrahmen 500 umfassen: eine Beacon-Periode 510, eine Konkurrenzzugriffsperiode (CAP) 520 und eine konkurrenzlose Periode (CFP) 530.
  • Die Beacon-Periode 510 wird für den Koordinator 310 bestimmt, um einen Beacon-Rahmen an die Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 in dem Netzwerk 300 auszusenden. Ein solcher Beacon-Rahmen umfasst Informationen zur Organisation des Betriebs von Vorrichtungen in dem Superrahmen. Jede Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 weiß, wie ein Beacon-Signal 510 vor einem Beitritt zu dem Netzwerk 300 zu reorganisieren ist und verwendet das Beacon-Signal 510 sowohl, um ein bestehendes Netzwerk 300 zu identifizieren, als auch, um eine Kommunikation in dem Netzwerk 300 zu koordinieren.
  • Die CAP 520 wird verwendet, um Befehle oder asynchrone Daten über das Netzwerk zu übertragen. Die CAP 520 kann in vielen Ausführungsformen eliminiert sein und das System passiert dann Befehle nur während der CFP 530.
  • Die CFP 530 umfasst eine Mehrzahl von Zeitschlitzen 540. Diese Zeitschlitze 540 werden durch den Koordinator 310 einer einzelnen Übertragungsvorrichtung 310, 320 und einer oder mehreren Empfangsvorrichtungen 310, 320 zur Übertragung von Informationen zwischen diesen zugewiesen. Im Allgemeinen wird jeder Zeitschlitz 540 einem spezifischen Sender-Empfänger-Paar zugewiesen, obwohl in einigen Fällen ein einzelner Sender gleichzeitig an mehrere Empfänger überträgt. Beispielhafte Arten von Zeitschlitzen sind: Management-Zeitschlitze (MTS) und garantierte Zeitschlitze (GTS).
  • Ein MTS ist ein Zeitschlitz, der zur Übertragung von Verwaltungsinformationen zwischen dem Koordinator 310 und einer der Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 verwendet wird. Somit muss der Koordinator 310 ein Mitglied des Übertragungspaares sein. Ein MTS kann weiterhin als ein Uplink-MTS (UMTS) definiert werden, wenn der Koordinator 310 die Empfangsvorrichtung ist, oder als ein Downlink-MTS (DMTS) definiert werden, wenn der Koordinator 310 die Übertragungsvorrichtung ist.
  • Ein GTS ist ein Zeitschlitz, der zur Übertragung von isochronen Nicht-Verwaltungsdaten zwischen den Vorrichtungen 310, 320 in dem Netzwerk 300 verwendet wird. Dies kann Daten, die zwischen zwei Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 übertragen werden, oder Nicht-Verwaltungsdaten, die zwischen dem Koordinator 310 und einer Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 übertragen werden, umfassen.
  • Wie in dieser Anwendung verwendet, ist eine Datenreihe eine Kommunikation zwischen einer Quellenvorrichtung und einer oder mehrerer Zielvorrichtungen. Die Quellen- und Zielvorrichtungen können eine beliebige Vorrichtung 310, 320 in dem Netzwerk 300 sein. Für Datenreihen an mehrere Ziele können die Zielvorrichtungen alle, oder einige der Vorrichtungen 310, 320 in dem Netzwerk 300 sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Uplink-MTS am Anfang der CFP 530 und der Downlink-MTS am Ende der CFP 530 angeordnet sein, um dem Koordinator 310 eine Chance zu geben, auf einen Uplink-MTS in dem Downlink-MTS des selben Superrahmens 500 zu reagieren. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass der Koordinator 310 auf eine Anforderung in dem selben Superrahmen 500 reagiert. Der Koordinator 310 kann stattdessen in einem anderen Downlink-MTS reagieren, der der Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 in einem späteren Superrahmen 500 zugewiesen ist.
  • Der Superrahmen 500 ist eine feste Zeitkonstruktion, die rechtzeitig wiederholt wird. Die spezifische Dauer des Superrahmens 500 wird in dem Beacon-Signal 510 beschrieben. Tatsächlich umfasst das Beacon-Signal 510 im Allgemeinen Informationen bezüglich der Tatsache, wie oft das Beacon-Signal 510 wiederholt wird, was in wirksamer Weise der Dauer des Superrahmens 500 entspricht. Das Beacon-Signal 510 umfasst außerdem Informationen bezüglich des Netzwerkes 300, wie zum Beispiel die Identity des Senders und Empfängers eines jeden Zeitschlitzes 540 und die Identity des Koordinators 310.
  • Der Systemtakt des Netzwerkes 300 wird vorzugsweise durch die Erzeugung und den Empfang der Beacon-Signale 510 synchronisiert. Jede Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 speichert nach einem erfolgreichen Empfang eines gültigen Beacon-Signals 510 eine Synchronisierungspunktzeit und verwendet dann diese Synchronisierungspunktzeit, um ihr eigenes Timing anzupassen.
  • Obwohl in 5 nicht gezeigt, werden zwischen die Zeitschlitze 540 in einer CFP 530 vorzugsweise Schutzzeiten eingestreut. Schutzzeiten werden in TDMA-Systemen verwendet, um zwei Übertragungen rechtzeitig daran zu hindern, sich aufgrund von unvermeidlichen Fehlern in den Taktgenauigkeiten und Unterschieden in Ausbreitungszeiten, basierend auf räumlichen Standorten, zu überlappen.
  • In einem WPAN ist die Ausbreitungszeit verglichen mit der Taktgenauigkeit im Allgemeinen unbedeutend. Somit basiert der Umfang an erforderlicher Schutzzeit in erster Linie auf der Taktgenauigkeit und der Dauer seit dem vorherigen Synchronisierungsereignis. Ein solches Synchronisierungsereignis findet im Allgemeinen statt, wenn eine Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 erfolgreich einen Beacon-Rahmen von dem Koordinator 310 empfängt.
  • Der Einfachheit halber kann ein einzelner Schutzzeitwert für den ganzen Superrahmen verwendet werden. Die Schutzzeit wird vorzugsweise an dem Ende eines jeden Beacon-Rahmens, GTS und MTS angeordnet.
  • Der genaue Aufbau eines Superrahmens 500 kann entsprechend der Implementierung variieren. 6 zeigt ein Beispiel eines spezifischen Superrahmenaufbaus. Wie in 6 gezeigt, umfasst das Übertragungsschema 600 ein Aufteilen der verfügbaren Übertragungszeit in eine Mehrzahl von Superrahmen 610. Jeder individuelle Superrahmen 610 umfasst einen Beacon-Rahmen 620, einen Uplink-MTS 630, eine Mehrzahl von GTS 640 und einen Downlink-MTS 650. Dieser beispielhafte Superrahmen umfasst keine Konkurrenzzugriffsperiode.
  • Der Beacon-Rahmen 620 zeigt durch eine Verknüpfungs-ID (in dem IEEE 802.15.3-Entwurfstandard als eine Vorrichtungs-ID bekannt) eine Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 an, die dem aktuellen Superrahmen 610 zugewiesen ist. Über eine Empfangs-Sende-Tabelle zeigt er außerdem die Sender/Empfänger-Zuweisungen für den individuellen GTS 640 an.
  • In der in 6 gezeigten beispielhaften Superrahmenstruktur ist der Uplink-MTS 630 für die Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 vorgesehen, die dem aktuellen Superrahmen 610 zugewiesen ist, um Signale zu dem Koordinator 310 heraufzuladen. Alle anderen Nicht-Koordinator vorrichtungen 320 bleiben während dieses Zeitschlitzes auf dem aktuellen Kanal stumm. In alternativen Ausführungsformen, die Mehrfachkanäle verwenden, müssen alle anderen Stationen auf dem Kanal während einer Uplink-MTS 630 stumm bleiben, obwohl sie immer noch auf alternativen Kanälen übertragen können.
  • Die Mehrzahl der GTS 640 sind die Zeitschlitze, die für jede der Vorrichtungen 310, 320 vorgesehen sind, um eine Kommunikation zwischen Vorrichtungen zu erlauben. Sie tun dies entsprechend den Informationen, die in der Empfangs-Sende-Tabelle in dem Beacon-Signal 620 dargelegt werden. Jeder GTS 640 ist vorzugsweise groß genug, um einen oder mehrere Datenrahmen zu übertragen. Wenn einem Sender-Empfänger-Satz mehrere GTS 640 zugewiesen werden, sind sie vorzugsweise zusammenhängend.
  • Der Downlink-MTS 650 ist für den Koordinator 310 vorgesehen, um Signale auf die Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 herunterzuladen, die dem aktuellen Superrahmen 610 zugewiesen ist. Alle anderen Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 können alle Übertragungen während dieser Zeitschlitze ignorieren.
  • Die Längen der Uplink- und Downlink-MTS 630 und 650 müssen gewählt werden, um den größten möglichen Management-Rahmen, einen unverzüglichen ACK-Rahmen (ACK = Bestätigung) und die Empfänger-Sender-Durchlaufzeit zu handhaben. Für den GTS 640 müssen die Länge und die Zahl gewählt werden, um den spezifischen Erfordernissen von zu übertragenden Rahmen, zum Beispiel kurzen MPEG-Rahmen, großen Rahmen von der maximal zulässigen Länge und der verwendeten ACK-Strategie Rechnung zu tragen.
  • Obwohl die offenbarte Ausführungsform einen Uplink-MTS 630, der vor einer Mehrzahl von GTS 640 angeordnet ist, und einen Downlink-MTS 650, der nach einer Mehrzahl von GTS 640 angeordnet ist, verwendet, können die Zahl, die Verteilung und die Anordnung der MTS 630, 650 und GTS 640 in alternativen Ausführungsformen variiert werden.
  • Allerdings verfügt ein solches TDMA-Protokoll im Allgemeinen über keine Unterstützung für asynchrone Daten. Ein System ist gezwungen, eine statische Datenreihenverbindung für das Passieren von asynchronen Daten zu verwenden, was zu einem großen Signal-Overhead führt, oder eine asynchrone Periode (zum Beispiel eine CAP 520) zur Verfügung zu stellen, die ein Konkurrenzzugriffsprotokoll verwendet, wie CSMA/CA (Mehrfachzugriff durch Trägerprüfung mit Kollisionsverhütung), was zu einer Leistungsverschlechterung und einem Anstieg des Stromverbrauches führt. Der Stromverbrauch wird erhöht, weil jede Vorrichtung 310, 320 während der CAP 520 eingeschaltet bleiben muss (das heißt, keine der Vorrichtungen 310, 320 kann in einen stromsparenden Ruhezustand eintreten). Die Leistung wird verschlechtert, weil es für einen gegebenen Datenrahmen eine geringere Sicherheit gibt, zu irgend einer Zeit übertragen zu werden.
  • In dem Dokument R. PRASAD, W. MOHR, W. KONHÄUSER: "Third Generation Mobile Communication Systems" 2000, ARTECH HOUSE, BOSTON, LONDON, Seiten 76 bis 80, werden logische Kanäle und physikalische Kanäle eines WCDMA-Systems beschrieben. Die physikalischen Kanäle bestehen aus einer dreischichtigen Struktur von Superrahmen, Funkrahmen und Zeitschlitzen. Ein Superrahmen hat eine Dauer von 720 ms und umfasst 72 Funkrahmen. Ein Funkrahmen ist eine Verarbeitungseinheit, die fünfzehn Zeitschlitze umfasst. Ein Zeitschlitz ist eine Einheit, die einen Satz von Informationssymbolen umfasst. Ein physikalischer Kanal entspricht einer spezifischen Trägerfrequenz, einem Code und, auf dem Uplink, einer relativen Phase. Darüber hinaus wird ein physikalischer Direktzugriffskanal zur Verfügung gestellt, der ein gemeinsamer Zugriffskanal ist.
  • Das Dokument EP-A-0 924 896 beschreibt eine Kommunikation von isochronen und asynchronen Daten, wobei in einem Mediumzugriffssteuerungsprotokoll für ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk Kommunikationen zwischen einem Kontrollpunkt und anderen Knoten durch einen wiederholten Superrahmen koordiniert werden. Dieser Superrahmen umfasst der Reihe nach eine konkurrenzfreie Periode, eine konkurrenzbasierte Periode und eine weitere konkurrenzfreie Periode. Die konkurrenzbasierte Periode wird verwendet, um die Zustellung von asynchronen Daten zu unterstützen. Um den isochronen Datendienst zu unterstützen, wird ein Beacon-Signal durch einen Kontrollpunkt bei dem Anfang des Superrahmens übertragen. Das Beacon-Signal definiert die Dauer von jeder der drei Perioden.
  • In James P. K. Gilb: "Overview of Draft Standard 802.15.3" PROJECT: IEEE P802.15 WORKING GROUP FOR WIRELESS PERSONAL AREA NETWORKS (WPANS), Nr. IEEE802.15-01/508r1, 14. November 2001 (2001-11-14), Seiten 1-22, wird eine Kommunikation in einem drahtlosen persönlichen Netz zwischen verschiedenen Vorrichtungen, die einen Koordinator umfassen, beschrieben. Eine TDMA-Architektur mit garantierten Zeitschlitzen wird verwendet. Eine Mehrzahl von Superrahmen wird in eine Beacon-Dauer, eine Konkurrenzzugriffsperiode, eine Mehrzahl von Management-Zeitschlitzen und eine Mehrzahl von garantierten Zeitschlitzen unterteilt. Die garan tierten Zeitschlitze sind anhaltend, wobei sich ein Standort in einem Superrahmen von Superrahmen zu Superrahmen ändern kann, oder der Koordinator den Standort ändern kann, aber mit beiden entsprechenden Vorrichtungen kommunizieren und bestätigen muss, die den garantierten Zeitschlitz verwenden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Im Einklang mit dem Titel dieses Abschnittes wird nun nur eine kurze Beschreibung ausgewählter Merkmale der vorliegenden Erfindung präsentiert. Eine ausführlichere Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist der Gegenstand des gesamten Dokumentes.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Übertragung von asynchronen Daten in einem drahtlosen Netz zur Verfügung zu stellen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, alternative Wege zur Verfügung zu stellen, um asynchrone Daten zu senden, so dass die asynchronen Daten zwischen Vorrichtungen so schnell wie möglich übertragen werden können.
  • Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Prioritätswert zu verwenden, der zu übertragenden Daten zugewiesen ist, um zu bestimmen, ob isochrone oder asynchrone Daten vorliegen, und zu bestimmen, unter welchen Parametern die Daten übertragen werden.
  • Diesen und anderen Zielen wird durch ein Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen gemäß den angehängten Ansprüchen Rechnung getragen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und ihrer vielen zugehörigen Vorteile kann leicht erhalten werden, da sie unter Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verständlich ist, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen berücksichtigt wird:
  • 1 ist ein Diagramm, das die Hierarchie des siebenschichtigen OSI-Standards zeigt;
  • 2 ist ein Diagramm, das den IEEE 802-Standard zeigt;
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Netzwerkes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung aus dem Netzwerk von 3;
  • 5 ist ein Blockdiagramm eines Superrahmens gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist ein Blockdiagramm einer spezifischen Superrahmenkonstruktion gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer spezifischen Superrahmenkonstruktion gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das die Datenverbindungen für eine Quellenvorrichtung zeigt, die Daten an eine oder mehrere Zielvorrichtungen in einem Netzwerk sendet, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das eine ausführlichere Beschreibung der Quellenvorrichtung von 8 zeigt;
  • 10 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das beschreibt, wie zwei Datenrahmen an zwei verschiedene Zielvorrichtungen unter Verwendung einer Kanalzeitzuordnung gesendet werden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das beschreibt, wie zwei Datenrahmen an eine einzelne Zielvorrichtung unter Verwendung einer Kanalzeitzuordnung gesendet werden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 12 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das beschreibt, wie zwei Datenrahmen an eine einzelne Zielvorrichtung unter Verwendung von Polling gesendet werden, gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das beschreibt, wie zwei Datenrahmen an eine einzelne Zielvorrichtung unter Verwendung von Polling gesendet werden, gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 14 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das zeigt, wie eine Kanalzeit angefordert wird, wenn mehr als eine Standardkanalzeitzuordnung benötigt wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen be schrieben. In den verschiedenen Ansichten bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgehend identische oder entsprechende Teile.
  • Asynchrone und isochrone Daten
  • In einem Netzwerk gibt es zwei Arten von Daten: asynchrone Daten und isochrone Daten. Isochrone Daten verfügen über eine zugewiesene Bandbreite, deren Bandbreite mindestens kurzfristig garantiert ist. Asynchrone Daten verfügen über keine garantierte Bandbreite und werden gesendet, wenn eine Übertragungszeit verfügbar wird. Unter Betriebsbedingungen verfügt eine asynchrone Datenübertragung über ein hohes Maß an Verlässlichkeit aber über keine garantierte Lieferzeit.
  • Die zugewiesene Bandbreite für isochrone Daten wird durch die Konvergenzschicht in einer gegebenen Vorrichtung 320, basierend auf aktuelle Verkehrsbedingungen, vorzugsweise in eine Kanalzeit umgesetzt. Diese Konvergenzschicht kann in der MAC-Schicht 420 oder den oberen Schichten 430 gebildet werden. Die benötigte Kanalzeit wird dann von dem Koordinator 310 angefordert, der eine Kanalzeit bewilligt und für die Gewährleistung, dass die Kanalzeit weiterhin existiert, verantwortlich ist, zum Beispiel durch Zuweisen geeigneter GTS zu der übertragenden Vorrichtung 320. Der Koordinator 310 kann jedoch keine Bandbreite garantieren. Vorzugsweise überwacht und, wenn erforderlich, fordert die Konvergenzschicht eine Kanalzeit neu an.
  • Die Verlässlichkeit von isochronen Daten kann unter Verwendung von Bestätigungs- und Wiederholungsversuchen erhöht werden.
  • Die zugewiesene Bandbreite für asynchrone Daten wird vorzugsweise auf einer Bedarfsbasis zugewiesen. Wenn eine Vorrichtung 320 asynchrone Daten senden muss, fordert sie eine Kanalzeit von dem Koordinator 310 für die asynchrone Übertragung an. Der Koordinator 310 ist für eine Gewährleistung der Kanalzeit für die asynchrone Übertragung verantwortlich (zum Beispiel in einem asynchronen Zeitschlitz oder einem Management-Zeitschlitz, wie unten gezeigt), aber muss keine andauernde Bandbreite garantieren.
  • Der Zustellungszustand von asynchronen Daten kann der Konvergenzschicht in einer Vorrichtung 310, 320 durch die Verwendung einer optionalen Bestätigung (ACK) und einer konfigurierbaren Menge an Zeit, die die Vorrichtung ein Senden der Daten wiederholt, wenn eine Übertragung erfolglos ist, genau berichtet werden.
  • Asynchrone Daten können durch Polling zugestellt werden, das heißt, die asynchronen Datenrahmen können durch eine Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 nur gesendet werden, wenn der Koordinator 310 eine Übertragung des asynchronen Rahmens durch Senden eines Polling-Rahmens an die Vorrichtung 320 autorisiert.
  • Superrahmenstruktur
  • Das Verfahren und System in dieser Anwendung offenbaren eine alternative Superrahmenkonstruktion und einen Weg zur Bewerkstelligung der Superrahmenkonstruktion, der eine wirksame Handhabung von asynchronen Daten erlaubt.
  • 7 zeigt ein Beispiel einer spezifischen Superrahmenkonstruktion gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 gezeigt, um fasst das Übertragungsschema 700 ein Aufteilen der verfügbaren Übertragungszeit in eine Mehrzahl von Superrahmen 710. Jeder individuelle Superrahmen 710 umfasst einen Beacon-Rahmen 620, einen Uplink-MTS 630, einen Downlink-MTS 650, eine Mehrzahl von GTS 640 und eine Mehrzahl von asynchronen Zeitschlitzen (ATS) 770. Dieser beispielhafte Superrahmen umfasst keine Konkurrenzzugriffsperiode 520.
  • Ein ATS 770 ist ein Zeitschlitz, der zur Übertragung von asynchronen Daten zwischen den Vorrichtungen 310, 320 in dem Netzwerk 300 verwendet wird. Dies kann Daten, die zwischen zwei Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 übertragen werden, Nicht-Verwaltungsdaten, die zwischen dem Koordinator 310 und einer Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 übertragen werden und Verwaltungsdaten, die zwischen dem Koordinator 310 und einer Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 übertragen werden, die für einen MTS zu groß waren, umfassen.
  • Durch Bereitstellen von einem oder mehreren asynchronen Zeitschlitzen in einem Superrahmen stellt das System ein Mittel zur Verfügung, durch das asynchrone Daten passiert werden können.
  • Der Beacon-Rahmen 620 zeigt durch eine Verknüpfungs-ID (in dem IEEE-802.15.3-Entwurfsstandard als Vorrichtungs-ID bekannt) eine Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 an, die dem aktuellen Superrahmen 710 zugewiesen ist. Außerdem zeigt er über eine Empfangs-Sende-Tabelle die Sender/Empfänger-Zuweisungen für den individuellen GTS 640 an. Zusätzlich zeigt er die Senderzuweisungen für einen beliebigen ATS 770 durch Anzeigen der Vorrichtungs-ID und der Länge und des Standortes des zugewiesenen ATS 770 an. Es ist jedoch klar, dass ATS-Zuweisungen im Allgemeinen nicht anhaltend sind. Mit anderen Worten, alle ATS-Zuweisungen müssen jedes Mal erneuert werden, wenn ein neuer Bedarf an einem ATS entsteht. Alternative Ausführungsformen können jedoch Standard-ATS-Zuweisungen einsetzen, die in jedem Superrahmen bleiben.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann ein Datenreihenindex hinzugefügt werden, um ein Mehrfach-Streaming zwischen dem selben Quelle-Ziel-Paar zu erlauben. Dies kann zum Beispiel in dem CTA für den Entwurf 802.15.3-Standard gezeigt werden, der ein solches Mehrfach-Streaming erlaubt.
  • In der in 7 gezeigten Ausführungsform ist der Uplink-MTS 630 für die Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 vorgesehen, die dem aktuellen Superrahmen 710 zugewiesen ist, um Signale zu dem Koordinator 310 herunterzuladen. Alle anderen Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 bleiben während dieses Zeitschlitzes auf dem aktuellen Kanal stumm. In alternativen Ausführungsformen, die Mehrfachkanäle verwenden, müssen alle anderen Stationen auf dem Kanal während einer Uplink-MTS 630 stumm bleiben, obwohl sie immer noch auf alternativen Kanälen übertragen können.
  • In dieser Ausführungsform werden der Uplink- und Downlink-MTS 630, 650 vor der CFP 530 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen können jedoch die Zahl, die Verteilung und die Anordnung der MTS 630, 650 und GTS 640 variiert werden.
  • Die Mehrzahl der GTS 640 sind die Zeitschlitze, die für jede der Vorrichtungen 310, 320 vorgesehen sind, um zwischen einander isochrone Daten zu passieren. Sie tun dies entsprechend den Informationen, die in der Empfangs-Sende-Tabelle in dem Beacon-Signal 620 dargelegt werden.
  • Jeder GTS 640 ist vorzugsweise groß genug, um einen oder mehrere Datenrahmen zu übertragen. wenn einem Sender-Empfänger-Satz mehrere GTS 640 zugewiesen werden, sind sie vorzugsweise zusammenhängend.
  • Die Mehrzahl der ATS 770 sind die Zeitschlitze, die für jede der Vorrichtungen 310, 320 vorgesehen sind, um asynchrone Daten zwischen einander zu passieren. Sie sind vorzugsweise ebenso wie GTS zugewiesen, außer dass ATS-Zuweisungen nicht anhaltend sind. Zusätzlich unterhält jede Vorrichtung vorzugsweise eine einzelne Warteschlange für alle asynchronen Daten, die sie übertragen muss. Der Koordinator 310 weist den ATS 770 den Vorrichtungen 310, 320 nur basierend auf den Inhalten dieser Warteschlange zu.
  • Der Uplink-MTS 630 ist im Allgemeinen für die Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 vorgesehen, die den Upload-Signalen des aktuellen Superrahmens 710 zu dem Koordinator 310 zugewiesen ist, oder um kleinere asynchrone Datenrahmen an andere Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 zu senden. In einigen Ausführungsformen können die Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320, denen gewährleistet ist, dass sie während eines MTS keine Datenrahmen empfangen, alle Übertragungen während dieses Zeitschlitzes ignorieren. In anderen Ausführungsformen empfangen alle Vorrichtungen während jedes Uplink-MTS 630.
  • Der Downlink-MTS 650 ist im Allgemeinen für den Koordinator 310 vorgesehen, um Signale zu der Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 herunterzuladen, die dem aktuellen Superrahmen 710 zugewiesen ist. In einigen alternativen Ausführungsformen kann ein Downlink-MTS 650, wenn er nicht für Management-Daten benötigt wird, durch den Koordinator 310 verwendet werden, um kleinere asynchrone Datenrahmen an andere Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 zu senden. In einigen Ausführungsformen können die Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320, denen gewährleistet ist, dass sie während eines MTS keine Datenrahmen empfangen, alle Übertragungen während dieses Zeitschlitzes ignorieren. In anderen Ausführungsformen empfangen alle Vorrichtungen während eines Downlink-MTS 650.
  • Die Länge des Superrahmens 710 ist fest und wird vorzugsweise gewählt, um eine Dauer von zwischen 10 und 30 ms zu haben, um die Datenpufferungserfordernisse zu minimieren.
  • Die Längen der Uplink- und Downlink-MTS 630 und 650 müssen gewählt werden, um den größten möglichen Management-Rahmen, einen unverzüglichen ACK-Rahmen (ACK = Bestätigung) und die Empfänger-Sender-Durchlaufzeit zu handhaben. Für den GTS 640 müssen die Länge und die Zahl gewählt werden, um den spezifischen Erfordernissen von zu übertragenden Rahmen, zum Beispiel kurzen MPEG-Rahmen, großen Rahmen von der maximal zulässigen Länge und Streaming vs. unverzüglicher ACK-Betrieb Rechnung zu tragen. Für den ATS 770 werden die Länge, die Zahl und die Zuweisung vorzugsweise so, wie in der Zuweisung eines MTS, bestimmt, mit der Ausnahme, dass, wenn eine Anforderung für einen ATS durchgeführt wird, eine Vorrichtung 310 die gesamte Übertragungszeit, die erforderlich ist, um alle die Inhalte ihrer asynchronen Übertragungswarteschlange zu senden, und die minimale Länge eines akzeptablen ATS 770 an den Koordinator 310 passiert. Dann weist der Koordinator 310 den ATS 770 entsprechend zu.
  • Obwohl die offenbarte Ausführungsform eine Mehrzahl von GTS 640, eine Mehrzahl von ATS 770, einen vor dem GTS 640 angeordneten Uplink-MTS 630 und einen nach dem ATS 770 angeordneten Downlink-MTS 650 verwendet, können die Zahl, die Verteilung und die Anordnung der GTS 640, ATS 770 und der MTS 630, 650 in alternativen Ausführungsformen variiert werden.
  • In dieser Ausführungsform sind die Management-Zeitschlitze (MTS) für Management-Rahmen und asynchrone Datenrahmen hoher Priorität unter 256 Bytes, die garantierten Zeitschlitze (GTS) für isochrone Daten mittlerer Priorität und die asynchronen Zeitschlitze (ATS) für asynchrone Daten niedriger Priorität und asynchrone Daten hoher Priorität über 255 Bytes.
  • Kurze und lange asynchrone Datenrahmen
  • In der in 7 offenbarten Ausführungsform gibt es zwei Arten von asynchronen Datenrahmen: kurze asynchrone Rahmen und lange asynchrone Rahmen.
  • Ein kurzer asynchroner Rahmen ist einer, der klein genug ist, um anstelle eines Management-Rahmens in einem MTS gesendet zu werden. In einer bevorzugten Ausführungsform hat ein kurzer asynchroner Rahmen eine maximale Größe von 255 Bytes. Die Größe kann jedoch in Abhängigkeit von der Größe des MTS in einer bestimmten Ausführungsform variieren.
  • Ein langer asynchroner Rahmen ist einer, der größer als ein kurzer asynchroner Rahmen ist, bis zu einer maximalen langen asynchronen Rahmengröße. In der bevorzugten Ausführungsform kann ein langer asynchroner Rahmen in der Größe von 255 Bytes bis zu einem MTS-Maximum variieren, das durch das Protokoll eingestellt wird (zum Beispiel in eini gen Ausführungsformen 2000 Bytes). Die minimale lange asynchrone Rahmengröße kann jedoch entsprechend der maximalen kurzen asynchronen Rahmengröße variieren; und die maximale lange asynchrone Rahmengröße kann entsprechend den gewählten Übertragungsparametern des aktuellen Protokolls variieren. Asynchrone Daten sind vorzugsweise in ihrer Größe begrenzt, um sie davon abzuhalten, die verfügbare Sendezeit zu überschwemmen.
  • Unter Betriebsbedingungen kann eine nicht koordinierende Vorrichtung 320 während eines beliebigen ihr zugewiesenen vorgeschalteten MTS anstatt eines Management-Paketes einen kurzen asynchronen Rahmen senden. Genauso kann der Koordinator 310 in alternativen Ausführungsformen während eines beliebigen Downlink-MTS einen kleinen asynchronen Rahmen senden.
  • Wenn das aktuelle Protokoll erfordert, dass alle Vorrichtungen 310, 320 alle MTS empfangen, dann kann die Vorrichtung 310, 320, die dem aktuellen MTS zugewiesen ist (eine Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 in einem Uplink-MTS und ein Koordinator 310 in einem Downlink-MTS), ihren kurzen asynchronen Rahmen an eine beliebige andere Vorrichtung senden. Wenn es den Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320 gestattet ist, während eines MTS in einen Ruhezustand zu gehen, dann ist es erforderlich, dass der Koordinator den anderen Vorrichtungen 320 eine Vorwarnung zukommen lässt, dass sie die Empfänger eines kurzen asynchronen Rahmens in einem spezifischen MTS sein werden.
  • Da MTS immer einer spezifischen Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 zugewiesen sind, kann diese Zuweisung als ein implizierter Poll an die Vorrichtung zur Übertragung eines kurzen asynchronen Rahmens angesehen werden.
  • Wie in dieser Anwendung verwendet, bezeichnet der Ausdruck "kurzer asynchroner Rahmen" einen gültigen asynchronen Rahmen von einer Größe, die klein genug ist, um in einem MTS gesendet zu werden, und der Ausdruck "langer asynchroner Rahmen" einen gültigen asynchronen Rahmen von einer Größe, die zu groß ist, um in einem MTS gesendet zu werden. Der Ausdruck "MTS-Datenrahmen" bezeichnet einen kurzen asynchronen Rahmen, der während eines MTS gesendet wird, und der Ausdruck "ATS-Datenrahmen" bezeichnet entweder einen kurzen oder einen langen asynchronen Datenrahmen, der während eines ATS gesendet wird.
  • Somit kann es sein, dass ein langer asynchroner Rahmen nur in einem ATS gesendet wird (als ein ATS-Datenrahmen), während ein kurzer asynchroner Rahmen entweder in einem MTS (als ein MTS-Datenrahmen) oder während eines ATS (als ein ATS-Datenrahmen) gesendet wird.
  • Koordinieren der Übertragung von asynchronen Daten
  • Die folgende Offenbarung bezieht sich auf die Übertragung von asynchronen Daten. Isochrone Daten werden vorzugsweise unter Verwendung einer konventionellen Übertragungsbetriebsart gesendet.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das Datenverbindungen für eine Quellenvorrichtung zeigt, die Daten an eine oder mehrere Zielvorrichtungen in einem Netzwerk sendet, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 8 gezeigt, umfasst das System einen Koordinator 310, eine Quellenvorrichtung 820 und die erste und zweite Zielvorrichtung 830 und 840. In diesem Beispiel kann die Quellenvorrichtung 820 Daten an entweder eine oder zwei Zielvorrichtungen 830, 840 senden. Die Quellenvorrichtung 820 und die Zielvorrichtungen 830 und 840 sind vorzugsweise Nicht-Koordinatorvorrichtungen 320, wie oben unter Bezug auf 3 beschrieben.
  • Obwohl in 8 eine Vorrichtung als eine Quellenvorrichtung 820 und zwei Vorrichtungen als die Zielvorrichtungen 830, 840 gezeigt werden, ist dies nur beispielhaft. In einem bevorzugten Netzwerk wechseln Vorrichtungen frei zwischen Zuständen, in denen sie, wie benötigt, Quellen- oder Zielvorrichtungen sind, und eine gegebene Vorrichtung wechselt ihre Rolle fortlaufend, wenn Daten durch das Netzwerk übertragen werden. 8 zeigt einfach eine Momentaufnahme, wobei eine Vorrichtung eine Quellenvorrichtung 820 ist und zwei weitere die Zielvorrichtungen 830, 840 sind.
  • 9 zeigt eine ausführlichere Beschreibung der Quellenvorrichtung von 8. Wie in 9 gezeigt, umfasst die Quellenvorrichtung eine PHY-Schicht 410, eine MAC-Schicht 420 und die oberen Schichten 430. (siehe 4.) Die MAC- Schicht 420 umfasst eine Datensteuerungsbetriebs- und MAC-Management-Schicht 910, eine asynchrone Übertragungswarteschlange 920 und eine Übertragungssteuerungsschicht 930; und die oberen Schichten 430 umfassen eine Konvergenzschicht 940 und die anderen oberen Schichten 950. Obwohl die Konvergenzschicht 940 als Teil der oberen Schichten 430 gezeigt wird, kann sie auch in der MAC-Schicht 420 gebildet werden.
  • Die Konvergenzschicht 940 umfasst vorzugsweise einen Fragmentierer und arbeitet, um die benötigte Kanalzeit für eine gegebene Vorrichtung bezüglich der Rahmengröße, der Rate, der Bestätigungsstrategie und der abgeschätz ten Menge von Wiederholungen (wenn Wiederholungen verwendet werden) zu berechnen. In alternativen Ausführungsformen kann der Fragmentierer in der MAC-Schicht 420 angeordnet sein, zum Beispiel in der Datensteuerungsbetriebs- und MAC-Management-Schicht 910.
  • Der Datensteuerungsbetrieb 910 führt vorzugsweise eine Wandlung von Adressen von einer MAC-Adresse in eine Vorrichtungs-ID entsprechend den Datenübertragungsregeln durch.
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 ist vorzugsweise eine Push-Pull-Warteschlange für Daten- und Management-Rahmen und kann einen Rahmenbauer zum Einfüllen von Header-Daten oder dergleichen umfassen.
  • Die Übertragungssteuerungsschicht 930 ist für eine Bestimmung der richtigen Zeit verantwortlich, um einen bestimmten Rahmen zu senden. Ein geeigneter Zeitplan oder Übertragungsstimulus kommt von dem Koordinator 310.
  • Eine mit "RTS" (Sendeanforderung) gekennzeichnete Linie wird gezeigt und verläuft von der asynchronen Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung 820 zu dem Koordinator 310. Die RTS ist ein Pseudovermerk der Vorrichtung, die den Koordinator um Erlaubnis bittet, Daten zu senden (zum Beispiel durch eine Polling-Anforderung, eine Kanalzeitanforderung und so weiter). Obwohl die RTS so gezeigt wird, dass sie von der asynchronen Übertragungswarteschlange 920 direkt zu dem Koordinator 310 kommt, passiert sie tatsächlich ebenso durch die PHY-Schicht 410.
  • Eine mit "CTS" (Sendebereitschaft) gekennzeichnete Linie wird gezeigt und verläuft von dem Koordinator 310 zu der Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung 820. Die CTS ist ein Pseudovermerk des Koordinators, der eine Erlaubnis erteilt, zu senden (zum Beispiel durch einen Poll, eine Beacon-CTA, und so weiter). Obwohl die CTS so gezeigt wird, dass sie von dem Koordinator 310 direkt zu der Übertragungssteuerung 930 kommt, passiert sie tatsächlich ebenso durch die PHY-Schicht 410.
  • Es wird auf 8 und 9 Bezug genommen, darin ordnet der Koordinator 310 unter Betriebsbedingungen entweder Kanalzeiten zu, oder ruft die Vorrichtungen 820, 830, 840 in dem Netzwerk auf, oder beides. (In anderen Ausführungsformen kann das Netzwerk mehr als zwei Vorrichtungen umfassen, was ein komplizierteres Polling/CTA-Verfahren mit sich bringt.) Zusätzlich muss die Konvergenzschicht 940 der Vorrichtung 320 die benötigte Kanalzeit kennen; die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 muss die aktuelle Menge an ungesendeten Rahmen kennen (neue Rahmen oder alte Rahmen, deren Übertragung zuvor gescheitert ist); und die Übertragungssteuerung 930 muss die Sendezeit der Daten kennen.
  • Daher muss die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 durch Initiieren einer RTS und dadurch, dass sie dem Koordinator 310 den aktuellen Warteschlangenzustand zur Verfügung stellt (zum Beispiel, wie viele Rahmen befinden sich in der Warteschlange, an wen müssen sie gesendet werden, die Kanalzeitzuordnung), beginnen. Der Trigger für die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, um das RTS-Signal zu senden, ist vorzugsweise ein neuer Dateneintrag in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, da die asynchrone Warteschlange 920 über keine Möglichkeit verfügt, zu wissen, wann ein Rahmen gesendet werden kann, oder wie viele Rahmen sie nächstes Mal senden darf.
  • Die Übertragungssteuerung 930 muss die von dem Koordinator 310 empfangene CTS-Nachricht interpretieren und den, oder die, geeigneten Rahmen aus der asynchronen Übertragungswarteschlange 920 aufrufen. Sie muss der asynchronen Übertragungswarteschlange 920 genügend Informationen zur Verfügung stellen, um den, oder die, richtigen Rahmen zur Übertragung auszuwählen. Die Übertragungssteuerung 930 verfügt über keine Möglichkeit, zu wissen, wie viele Rahmen es in der asynchronen Warteschlange 920 gibt und wie viele von ihnen mit dem aktuellen von dem Koordinator 310 empfangenen CTS übereinstimmen. Wenn es keinen übereinstimmenden Rahmen gibt, muss die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 die Übertragungssteuerung 930 darüber informieren, dass es nichts zu senden gibt.
  • In einigen Fällen kann es sein, dass eine anfordernde Vorrichtung niemals eine geeignete CTA empfängt. Daher muss die Übertragungswarteschlange 920 über eine Selbstreinigungsfunktion verfügen, wodurch Datenrahmen, die zu alt sind, von der Übertragungswarteschlange 920 eliminiert werden. Ein Beispiel für diese Art von Selbstreinigungsfunktion ist die Alterungsfunktion, die in dem 802.11-Standard zur Verfügung gestellt wird. Um eine Alterungsfunktion wie diese freizugeben, muss jeder Rahmen mit einem Übertragungs-Timeout-Wert markiert werden. Die Übertragungswarteschlange 920 geht dann periodisch durch alle Rahmen, die noch nicht gesendet worden sind, um zu sehen, ob irgendeiner der Rahmen länger gewartet hat, als sein Übertragungs-Timeout-Wert erlaubt. In einem solchen Fall misslingen die Rahmen und werden von der Warteschlange 920 entfernt.
  • Ein Grund, warum ein Rahmen nicht gesendet worden ist, kann entweder sein, dass der Zielvorrichtung 830, 840 ihn niemals bestätigt hat oder dass der Koordinator 310 niemals eine Gelegenheit zur Verfügung gestellt hat, ihn zu senden.
  • Priorität
  • Datenrahmen kann durch die anderen oberen Schichten 950 als die Konvergenzschicht 940 außerdem ein Prioritätscode (der die Priorität der Datenübertragung anzeigt) gegeben werden. Dieser Daten- und Prioritätscode wird dann vorzugsweise zu der Konvergenzschicht 940 passiert, die diese Information verwendet, um die geeigneten MAC-Dienste für die Daten auszuwählen. In der vorliegenden Erfindung, wie in ihren bevorzugten Ausführungsformen offenbart, verwendet die Konvergenzschicht 940 die Prioritätscodes, um die Art des Datenrahmens (asynchron oder isochron) zu bestimmen, die die MAC-Schicht 420 zur Übertragung der Daten verwenden soll.
  • Der IEEE 802-Standard (zum Beispiel die 802.1- und 802.15.3-Protokolle) bietet acht mögliche Prioritätscodes an, 0-7. In der bevorzugten Ausführungsform werden sieben dieser Codes verwendet. Wie in Tabelle 1 gezeigt, verwendete die bevorzugte Ausführungsform diese Prioritätscodes, um sowohl die Priorität der Daten, als auch die Art von Zustellungsdienst zu bestimmen, den die MAC-Schicht 420 für die Datenrahmen verwenden sollte, die sie erzeugt.
  • Tabelle 1
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  • In der bevorzugten Ausführungsform werden die Prioritäten 0, 1 und 7 für asynchrone Daten verwendet, die Prioritäten 3, 4, 5 und 6 für isochrone Daten verwendet und die Priorität 2 nicht verwendet.
  • Für Daten mit einer Priorität von 0 (Best-Effort) sollte die Konvergenzschicht 940 die MAC-Schicht 420 anweisen, die Daten als asynchrone Daten zu übertragen und die ACK-Strategie auf Ja einzustellen (das heißt, dass eine Bestätigung erforderlich ist) und die maximale Zahl von gestatteten Wiederholungsversuchen zu verwenden.
  • Für Daten mit einer Priorität von 1 (Background) sollte die Konvergenzschicht 940 die MAC-Schicht 420 anweisen, die Daten als asynchrone Daten zu übertragen und die ACK-Strategie basierend auf dem verwendeten Dienst einzustellen – Ja oder Nein, wie erforderlich. Wenn die ACK-Strategie auf Nein eingestellt wird (das heißt, dass keine Bestätigung erforderlich ist), sollte die MAC-Schicht 420 die Zahl von Wiederholungen auf Null einstellen. Wenn die ACK-Strategie auf Ja eingestellt wird (das heißt, dass eine Bestätigung erforderlich ist), sollte die MAC-Schicht 420 die Zahl von Wiederholungen auf eine Zahl bis hinauf zu der maximalen Zahl zulässiger Wiederholungen einstellen. Vorzugsweise wird die Zahl von Wiederholungen jedoch auf eine Zahl eingestellt, die niedriger als das Maximum ist.
  • Für Daten mit den Prioritäten 3, 4, 5 oder 6 (Excellent-Effort, Controlled-Load, Video oder Sprache), sollte die Konvergenzschicht 940 die MAC-Schicht 420 anweisen, die Daten als isochrone Daten zu übertragen. In der bevorzugten Ausführungsform werden die ACK-Strategie und die Wiederholungsstrategie nicht durch die Prioritätseinstellungen für diese Prioritäten bestimmt.
  • Für Daten mit einer Priorität 7 (Netzwerksteuerung) sollte die Konvergenzschicht 940 die MAC-Schicht 420 anweisen, die Daten als asynchrone Daten zu übertragen. In der bevorzugten Ausführungsform werden die ACK-Strategie und die Wiederholungsstrategie nicht durch die Prioritätseinstellung für diese Priorität bestimmt.
  • Unter Betriebsbedingungen empfängt die Konvergenzschicht 940 eine Basiseinheit, das heißt, eine Nachricht, von einer höheren Schicht, die einige zu sendende Daten passiert. Die Konvergenzschicht 940 wählt dann die geeigneten MAC-Dienste für die Daten basierend auf einen Prioritätswert aus, der in der Basiseinheit enthalten ist, die sie empfängt (wie in Tabelle 1 definiert). Wenn sie zum Beispiel asynchrone Daten mit einer Priorität von 0 empfängt, stellt sie die ACK-Strategie in der MAC ein, um eine Bestätigung zu benötigen, und stellt die Zahl von MAC-Wiederholungen auf die maximal zulässige ein.
  • Wenn die Konvergenzschicht 940 eine Basiseinheit mit ungeeigneten Prioritätsparametern empfängt, sendet sie entweder ein Bestätigungssignal mit einer Fehlermeldung (wenn ein Bestätigungssignal möglich ist), oder weist die Priorität entweder 0 (Best-Effort) für asynchrone Daten, oder 3 (Excellent-Effort) für isochrone Daten neu zu.
  • Vergleich von Kanalzeitzuordnung und Polling
  • Das Folgende ist ein kurzer Vergleich von Kanalzeitzuordnung und Polling zur Aufteilung der Übertragungszeit für asynchrone Daten in einem Netzwerk. Obwohl diese Beispiele die Übertragung von nur zwei asynchronen Datenrahmen zeigen, können die Verfahren, die sie zeigen, erweitert werden, um für Warteschlangen höherer Zahlen von asynchronen Datenrahmen zu gelten.
  • Kanalzeitzuordnung
  • 10 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das beschreibt, wie zwei Datenrahmen unter Verwendung einer Kanalzeitzuordnung an zwei verschiedene Zielvorrichtungen gesendet werden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 10 gezeigt, sind sechs Elemente an dieser Kommunikation beteiligt: Die Konvergenzschicht der Quellenvorrichtung (SA CL) 940, die asynchrone Übertragungswarteschlange der Quellenvorrichtung (SA-TxQ) 920, die Übertragungssteuerung der Quellenvorrichtung (SA-TxC) 930, der Koordinator 310, eine erste Zielvorrichtung (Referenz durch die erste Zieladresse – DA1) 830 und eine zweite Zielvorrichtung (Referenz durch die zweite Zieladresse – DA2) 840.
  • Wie in 10 gezeigt, beginnt die Konvergenzschicht 940 durch Einreihen eines ersten Teils von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1005) Die Konvergenzschicht 940 passiert die ersten Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT1. Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung sendet dann eine CTA-Anforderung (CTA = Kanalzeitzuordnung), die die Zieladresse DA1 und die erforderliche Kanalzeit CT1 umfasst, an den Koordinator 310. (Schritt 1010) Dies entspricht der RTS in 8.
  • Die Konvergenzschicht 940 reiht dann einen zweiten Teil von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung ein. (Schritt 1015) Die Konvergenzschicht 940 passiert einen neuen Satz von Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA2) und die erforderliche Kanalzeit CT2 dieser neuen Daten. Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung sendet dann eine neue CTA-Anforderung an den Koordinator 310, um an die Stelle der alten zu treten. Diese neue CTA-Anforderung stellt eine neue Momentaufnahme des Zustandes der asynchronen Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung zur Verfügung und umfasst sowohl die Zieladresse DA1 als auch die Zieladresse DA2 und die gesamte erforderliche Kanalzeit CT1 + CT2. (Schritt 1020) In alternativen Ausführungsformen kann das Beacon-Signal eine CTA und eine Zieladresse (CTA1 und DA1) umfassen, die sich auf die erste CTA-Anforderung beziehen, und eine getrennte CTA und Zieladresse (CTA2 und DA2), die sich auf die zweite CTA-Anforderung beziehen. In beiden Ausführungsformen entspricht dies der RTS in 8.
  • Nachdem der Koordinator 310 die zwei CTA-Anforderungen in den Schritten 1010 und 1020 empfangen hat, sendet er ein Beacon-Signal an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1025) Das Beacon-Signal umfasst eine gesamte zugeordnete CTA (in diesem Falle CT1 + CT2, was genügend Zeit gewährt, um beide Datenrahmen zu senden) und Zieladressen, die sich auf beide CTA-Anforderungen beziehen (DA1 und DA2).
  • Die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung gibt dann einen Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, der die ersten Daten anfordert, die an die erste Zielvorrichtung 830 zu übertragen sind. (Schritt 1030) Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, sodass sie zu der PHY- Schicht 410 zur Übertragung passiert werden können. (Schritt 1035) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA1, sodass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weitergesendet werden. (Schritt 1040)
  • Da es nach einem Senden des ersten Datenrahmens noch genug zugeordnete CTA gibt, um den zweiten Datenrahmen zu senden, gibt die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung dann einen Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 aus, der die zweiten Daten anfordert, die an die zweite Zielvorrichtung 840 zu übertragen sind. (Schritt 1045) Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die zweiten Daten und die zweite Zieladresse DA2 an die Übertragungssteuerung 930, sodass sie zu der PHY-Schicht 410 zur Übertragung passiert werden können. (Schritt 1050) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die zweiten Daten und die zweite Zieladresse DA2, sodass sie zu der zweiten Zielvorrichtung 840 weitergesendet werden. (Schritt 1055)
  • 11 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das beschreibt, wie zwei Datenrahmen an eine einzelne Zielvorrichtung unter Verwendung einer Kanalzeitzuordnung gesendet werden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 11 gezeigt, sind fünf Elemente an dieser Kommunikation beteiligt: Die Konvergenzschicht der Quellenvorrichtung (SA CL) 940, die asynchrone Übertragungswarteschlange der Quellenvorrichtung (SA-TxQ) 920, die Übertragungssteuerung der Quellenvorrichtung (SA-TxC) 930, die Steuerung 310 und eine erste Zielvorrichtung (Referenz durch die erste Zieladresse – DA1) 830.
  • Wie in 11 gezeigt, beginnt die Konvergenzschicht 940 durch Einreihen eines ersten Teils von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1105) Die Konvergenzschicht 920 passiert die ersten Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT1. Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung sendet dann eine CTA-Anforderung (CTA = Kanalzeitzuordnung) an den Koordinator 310, die die erste Zieladresse DA1 und die erforderliche Kanalzeit CT1 umfasst. (Schritt 1110)
  • Die Konvergenzschicht 910 reiht dann einen zweiten Teil von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung ein. (Schritt 1115) Die Konvergenzschicht 920 passiert die zweiten Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT2. Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung sendet dann eine neue CTA-Anforderung an den Koordinator 310, um an die Stelle der alten CTA-Anforderung zu treten, wodurch eine neue Momentaufnahme der Inhalte der asynchronen Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung angeboten wird. Diese neue CTA-Anforderung umfasst die erste Zieladresse DA1 und die neue gesamte erforderliche Kanalzeit CT1 + CT2. (Schritt 1120)
  • Nachdem der Koordinator 310 die zwei CTA-Anforderungen in den Schritten 1110 und 1120 empfangen hat, sendet er ein Beacon-Signal an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1125) Dieses Beacon-Signal umfasst eine Zieladresse, die sich auf die erste und zweite CTA-Anforderung (DA1) bezieht, und eine CTA, die sich auf die Summe der ersten und zweiten CTA-Anforderung bezieht (CTA1 + CTA2). In alternativen Ausführungsformen kann das Beacon-Signal eine CTA und eine Zieladresse (CTA1 und DA1), die sich auf die erste CTA-Anforderung beziehen, und eine getrennte CTA und Zieladresse (CTA2 und DA1), die sich auf die zweite CTA-Anforderung beziehen, umfassen.
  • Die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung gibt dann einen Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, der die ersten Daten anfordert, die an die erste Zielvorrichtung 830 zu übertragen sind. (Schritt 1130) Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, sodass sie zu der PHY-Schicht 410 zur Übertragung passiert werden können. (Schritt 1135) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA, sodass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weitergesendet werden. (Schritt 1140)
  • Die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung gibt dann einen Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, der die zweiten Daten anfordert, die an die erste Zielvorrichtung 830 zu übertragen sind. (Schritt 1145) Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die zweiten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, sodass sie zu der PHY-Schicht 410 zur Übertragung passiert werden können. (Schritt 1150) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die zweiten Daten und die erste Zieladresse DA1, sodass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weitergesendet werden. (Schritt 1155)
  • In beiden dieser Beispiele werden zwei getrennte Anforderungen durchgeführt und dann zwei getrennte Zuordnungen durch den Koordinator 310 vorgenommen. Darüber hinaus wird der zweite Datenrahmen in die Warteschlange eingereiht, bevor die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung die CTA in dem Beacon-Signal empfängt. Der Koordinator 310 ordnet in dem Beacon-Signal zwei CTAs zu und die Übertragungssteuerung 930 ruft unter Verwendung der jeweiligen Zieladresse als Identifizierer zweimal von der asynchronen Übertragungswarteschlange 920 ab.
  • Darüber hinaus muss in dieser Ausführungsform die erforderliche Kanalzeit (CT1, CT2) berechnet werden, so dass die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 diese Information in der CTA-Anforderung weiter passieren kann. In einem alternativen Schema werden alle asynchrone CTA auf eine vordefinierte Größe eingestellt. In diesem Falle braucht die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 nur eine Zuordnung für die Menge an Einträgen in die Warteschlange zu einer bestimmten Zielvorrichtung anfzuordern. Obwohl diese Alternative etwas verschwenderisch mit der Bandbreite umgeht, vereinfacht sie eine Implementierung wesentlich.
  • Freigabetechniken
  • Unabhängig von dem Ziel muss die CTA, nachdem die Rahmen gesendet worden sind, für eine gegebene Vorrichtung freigegeben werden. Für eine Freigabe werden mehrere mögliche Schemata zur Verfügung gestellt.
  • Unter Verwendung einer ersten Alternative kann das System alle Zuordnungen so einstellen, dass sie für ei nen Superrahmen gültig sind. Unter Verwendung dieses Schemas wird eine CTA automatisch nach jedem Superrahmen freigegeben. Dies ist eine sehr einfache Implementierung von der Übertragungsseite, aber ein Problem tritt auf, wenn ein Rahmen nicht bestätigt wird (ACKed).
  • Das Problem besteht darin, dass der unbestätigte Rahmen erheblich darin verzögert sein kann, übertragen zu werden. Im Allgemeinen ist der einzige Umstand, der eine neue Anforderung einer CTA triggert, der, dass ein Rahmen in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 eintritt. Wenn ein Rahmen unbestätigt ist und dann seine CTA am Ende des Rahmens automatisch freigegeben wird, kann er in der Warteschlange 920 befestigt sein, bis ein neuer Rahmen eingegeben wird.
  • In einem solchen Schema kann die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 nicht spontan neue CT-Anforderungen senden, da sie nicht weiß, wann sie zu senden sind. Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 kann jedoch nicht einfach jedes Mal, wenn ein Rahmen nicht bestätigt wird, eine CT-Anforderung neu ausgeben, da sie nicht weiß, wie viele Rahmen sich in der Warteschlange für die selbe DA befinden, noch weiß sie, ob der unbestätigte Rahmen von der asynchronen Übertragungswarteschleife 920 aufgrund des Betriebs einer Alterungsfunktion in der asynchronen Übertragungswarteschleife 920 eliminiert wird.
  • Unter Verwendung einer zweiten Alternative kann jede Zuordnung für N Superrahmen gültig sein, wobei N eine ganze Zahl größer als Eins ist. Unter Verwendung dieses Schemas wird eine CTA nach N Superrahmen automatisch freigegeben.
  • N wird vorzugsweise als eine angemessene Zahl entsprechend der maximalen Zahl von Übertragungswiederholungen in dem Netzwerk ausgewählt. Dies löst die Probleme in der ersten Alternative, erhöht jedoch die Komplexität des Koordinators 310. Unter diesem Schema benötigte der Koordinator 310 getrennte Zähler für jede CTA und eine Markierung für jede CT-Anforderung, sodass er bestimmen kann, ob sich eine neue CT-Anforderung als Ganzes oder zum Teil auf eine existierende CTA bezieht.
  • Unter Verwendung einer dritten Alternative kann jede Zuordnung für eine bestimmte Zeitperiode gültig sein. Unter Verwendung dieses Schemas wird eine CTA automatisch freigegeben, nachdem die Zeitperiode beendet ist.
  • Dies bietet den Vorteil einer Einfachheit eines Konzeptes aber fügt zusätzliche Implementierungsschwierigkeiten bei einer Synchronisierung zwischen einer anfordernden Vorrichtung und dem Koordinator 310 hinzu. Zusätzlich muss der Koordinator 310 über getrennte Timer für jede CTA und über eine Markierung für jede CT-Anforderung verfügen, sodass er bestimmen kann, ob sich eine neue CT-Anforderung als Ganzes oder zum Teil auf eine existierende CTA bezieht.
  • Unter Verwendung einer vierten Alternative kann jede Zuordnung für immer gelten. In diesem Falle ist die anfordernde Vorrichtung für ein Freigeben der CTA verantwortlich, wenn sie nicht länger über irgend einen Verkehr verfügt. Unter einer bevorzugten Ausführungsform, jedes Mal wenn die Übertragungssteuerung 930 über eine CTA für eine bestimmte Zielvorrichtung verfügt und die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 meldet, dass sie über keine Rahmen für diese Zielvorrichtung verfügt, muss die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung eine CTA-freie Nachricht unter Verwendung der Adresse der Zielvorrichtung als der Identifizierer senden.
  • Dies funktioniert gut auf Kosten eines erhöhten Verkehrs, da eine CTA-Freigabe pro Zielvorrichtung vorgenommen werden muss. Die größten Kosten bestehen darin, dass die Übertragungssteuerung 930 für jede CTA, die nicht benötigt wird, einen neuen Rahmen senden muss. Sie kann nicht mehrere freie Nachrichten in eine verknüpfen, da sie Rahmen individuell aus der Warteschlange, für jede CTA (einmal oder mehrmals), abziehen und freigeben muss, wenn sie nicht benötigt werden. Die Übertragungssteuerung 930 kann keine Anforderungen einreihen, da sie grundsätzlich ein Echtzeit-Steuerungsbetrieb des TDMA-Protokolls ist, der Ereignisse verarbeiten muss, wenn sie eintreten. Mit anderen Worten, sie kann keine nichtdeterministische Verarbeitung verwenden.
  • Unter Verwendung einer fünften Alternative ist jede Zuordnungsanforderung gültig, bis sie einmal freigegeben wird. Somit bleibt, wenn eine Vorrichtung eine Anforderung des Koordinators 310 durchführt, die Anforderung gültig, bis der Koordinator 310 abliefert, was angefordert wurde (zum Beispiel eine Kanalzeit, eine angeforderte Information, und so weiter). Die genaue Zahl von Superrahmen, die erforderlich sind, um das abzuliefern, was angefordert wurde, ist unwichtig. Die Zuordnungsanforderung bleibt gültig, bis die Anforderung beantwortet wird, sogar wenn das, was angefordert wurde, mehrere Superrahmen benötigt, um abgeliefert zu werden (zum Beispiel, eine Kanalzeit, die sich über mehrere Superrahmen ausbreitet).
  • Vorzugsweise wird jedoch eine Timeout-Periode zur Verfügung gestellt, um eine maximale Länge einzustellen, für die die Zuordnungsanforderung gültig bleiben kann. In diesem Falle, wenn das, was angefordert wurde, nicht bis zum Ende der Timeout-Periode zur Verfügung gestellt wird, endet die Zuordnungsanforderung und wird als Misserfolg angesehen. Dies ist in erster Linie für asynchrone Daten nützlich, die im Allgemeinen über keinen wiederholten Bedarf an einer Kanalzeit verfügen.
  • Wenn eine Freigabeanforderung verwendet wird, gibt es außerdem die Möglichkeit einer Rennbedingung. In einer solchen Situation kann die Übertragungssteuerung 930 eine CTA genau dann freigeben, wenn ein neuer Rahmen für die selbe Zielvorrichtung in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 eintritt. Der einzige Weg, um dies zu verhindern, besteht für den Koordinator 310 darin, immer eine CTA für jede Quellenvorrichtung zugeordnet zu lassen. Das bevorzugte Verfahren, um dies zu implementieren, besteht darin, dass der Koordinator 310 eine CTA-Zeiteinheit zwischen 1 und einem Maximalwert für jede Vorrichtung zuordnet, wobei immer 1 CTA-Zeiteinheit behalten wird, sogar dann, wenn die CTA durch die Quellenvorrichtung freigegeben wird.
  • Obwohl jede beliebige dieser fünf Alternativen verwendet werden kann, ist die fünfte Alternative die am meisten zu bevorzugende.
  • Polling
  • Unter einem Polling-Schema überträgt jede Quellenvorrichtung 820 nur, wenn sie durch den Koordinator 310 abgefragt wird. Obwohl eine RTS immer noch gesendet wird, kommt der CTS in der Form eines Polls, anstatt in der Form einer CTA.
  • Es gibt drei Hauptunterschiede zwischen Polling und Kanalanforderungen. Erstens, Polling wird nicht durch die Zielvorrichtung 830, 840 beschränkt; wenn eine Quellenvorrichtung 820 gepollt wird, kann sie Daten an eine beliebige Vorrichtung senden. Zweitens, Polling verfügt über keine deterministische Übertragungszeit. Als ein Ergebnis gibt es sehr wenige Optionen zur wirksamen Stromeinsparung. Der Koordinator 310 kann Polling-Listen in dem Beacon-Signal übertragen, um unnötige Wachzeiten zu begrenzen, aber er kann sie nicht eliminieren. Drittens, der Koordinator 310 muss immer allen Verkehr während der Polling-Zeit verfolgen.
  • Es gibt zwei bevorzugte Wege zur Planung von Polling durch den Koordinator 310: Jede Quellenvorrichtung 820 kann eine Polling-Anfrage für jeden neuen Rahmen senden, der in die asynchrone Übertragungswarteschleife 920 eingegeben wird; oder (2) der Koordinator 310 kann jede pollbare potentielle Quellenvorrichtung gemäß einem koordinatorbasierten Pollingprogramm pollen.
  • Aus Gründen, ähnlich jenen, die oben für CTA angegeben werden, muss ein gegebenes Polling gültig sein, bis die Nachricht gesendet wird und der Koordinator auf eine Polling-Anforderung schließlich mit einem Poll reagiert. Vorzugsweise eliminiert eine Alterungsfunktion Rahmen von der asynchronen Übertragungswarteschlange 920, die nicht richtig gesendet werden konnten. Und die Übertragungssteuerung 930 zieht vorzugsweise die erste Nachricht aus der Übertragungswarteschlange ab, wenn ein Poll ankommt.
  • 12 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das beschreibt, wie zwei Datenrahmen an eine einzelne Zielvorrichtung unter Verwendung von Polling gesendet werden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 12 gezeigt, sind fünf Elemente an dieser Kommunikation beteiligt: die Konvergenzschicht der Quellenvorrichtung (SA CL) 940, die Übertragungswarteschlange der Quellenvorrichtung (SA-TxQ) 920, die Übertragungssteuerung der Quellenvorrichtung (SR-TxC) 930, die Steuerung 310 und eine erste Zielvorrichtung (Referenz durch die erste Zieladresse – DA1) 830.
  • Wie in 12 gezeigt, beginnt die Konvergenzschicht 940 durch Einreihen eines ersten Teils von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1205) Die Konvergenzschicht 920 passiert die ersten Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT1. Die asynchrone Übertragungswarteschleife 920 der Quellenvorrichtung sendet dann eine Polling-Anforderung an den Koordinator 310. (Schritt 1210) Diese Polling-Anforderung braucht keine zusätzliche Information zu umfassen.
  • Die Konvergenzschicht 910 reiht dann einen zweiten Teil von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung ein. (Schritt 1215) Die Konvergenzschicht 920 passiert die zweiten Daten, die Adresse der Zielvorrichtungen (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT2. Die asynchrone Übertragungswarteschleife 920 der Quellenvorrichtung sendet dann eine Polling-Anforderung an den Koordinator 310. (Schritt 1220) Diese Polling-Anforderung braucht keine zusätzliche Funktion zu umfassen.
  • Nachdem der Koordinator 310 die zwei CTA-Anforderungen in den Schritten 1210 und 1220 empfangen hat, sendet er ein Beacon-Signal an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1225) Das Beacon-Signal kann eine Kanalzeitkarte umfassen, die die Polling-Schlitze des aktuellen Superrahmens umfasst.
  • Der Koordinator 310 gibt dann einen Polling-Befehl an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung aus. (Schritt 1230) Dieser Polling-Befehl braucht keine zusätzliche Information zu umfassen, da die Quellenvorrichtung 820 in keiner Weise dahingehend beschränkt ist, an wen sie übertragen kann. In Reaktion auf diesen Polling-Befehl gibt dann die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung einen Polling-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, der die ersten an die erste Zielvorrichtung 830 zu übertragenden ersten Daten anfordert. (Schritt 1235) Wie der Polling-Befehl, braucht der Pull-Befehl keine zusätzliche Information zu umfassen, da die Quellenvorrichtung 820 in keiner Weise dahingehend beschränkt ist, an wen sie überträgt.
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, sodass sie an die PHY-Schicht 410 zur Übertragung weiter passiert werden können. (Schritt 1240) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA, sodass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weiter gesendet werden. (Schritt 1245)
  • Bei dem nächsten Superrahmen sendet der Koordinator 310 ein neues Beacon-Signal an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1250) Das Beacon- Signal kann einen Kanalzeitplan umfassen, der die Pollingschlitze für den aktuellen Superrahmen umfasst.
  • Der Koordinator 310 gibt dann einen anderen Polling-Befehl an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung aus. (Schritt 1255) Dieser Polling-Befehl braucht keine zusätzliche Information zu enthalten, da die Quellenvorrichtung 820 in keiner Weise dahingehend beschränkt ist, an wen sie übertragen kann. In Reaktion auf diesen Polling-Befehl gibt dann die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung einen Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 aus, der die zweiten an die erste Zielvorrichtung 830 zu übertragenden Daten anfordert. (Schritt 1260) Wie der Polling-Befehl, braucht der Pull-Befehl keine zusätzliche Information zu enthalten, da die Quellenvorrichtung 820 in keiner Weise dahingehend beschränkt ist, an wen sie übertragen kann.
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, sodass sie zu der PHY-Schicht 410 zur Übertragung weiter passiert werden können. (Schritt 1265) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die zweiten Daten und die erste Zieladresse DA, sodass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weiter gesendet werden. (Schritt 1270)
  • 13 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das beschreibt, wie zwei Datenrahmen unter Verwendung von Polling an eine einzelne Zielvorrichtung gesendet werden, gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 13 gezeigt, sind fünf Elemente an dieser Kommunikation beteiligt: die Konvergenzschicht der Quellenvorrichtung (SA CL) 940, die Übertragungswarte schlange der Quellenvorrichtung (SA-TxQ) 920, die Übertragungssteuerung der Quellenvorrichtung (SA-TxC) 930, die Steuerung 310 und eine erste Zielvorrichtung (Referenz durch die erste Zieladresse – DA1) 830.
  • Wie in 13 gezeigt, beginnt die Konvergenzschicht 940 durch Einreihen eines ersten Teils von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1305) Die Konvergenzschicht 920 passiert die ersten Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT1. Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung sendet dann eine Polling-Anforderung an den Koordinator 310, die die erforderliche Kanalzeit CT1 umfasst. (Schritt 1310)
  • Die Konvergenzschicht 910 reiht dann einen zweiten Teil von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung ein. (Schritt 1315) Die Konvergenzschicht 920 passiert die zweiten Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT2. Die asynchrone Übertragungswarteschleife 920 der Quellenvorrichtung sendet dann eine Polling-Anforderung an den Koordinator 310, die die erforderliche Kanalzeit CT2 umfasst. (Schritt 1320)
  • Nachdem der Koordinator 310 die zwei CTA-Anforderungen in den Schritten 1310 und 1320 empfangen hat, sendet er ein Beacon-Signal an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1325) Das Beacon-Signal kann eine Kanalzeitkarte umfassen, die die Polling-Schlitze für den aktuellen Superrahmen umfasst.
  • Der Koordinator 310 gibt dann einen Polling-Befehl an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrich tung aus. (Schritt 1330) Der Polling-Befehl umfasst die Kanalzeitinformation CTA1+2 für die durch die Quellenvorrichtung vorgenommenen Datenanforderungen. In Reaktion auf diesen Polling-Befehl gibt die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung einen Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschleife 920 aus, der die ersten an die erste Zielvorrichtung 830 zu übertragenden Daten anfordert. (Schritt 1335)
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, sodass sie zu der PHY-Schicht 410 zur Übertragung weiter passiert werden können. (Schritt 1340) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA, sodass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weiter gesendet werden. (Schritt 1345)
  • Wenn während des aktuellen Superrahmens noch immer Zeit übrig ist (und der Koordinator 310 weiß dies, bevor er das Beacon-Signal sendet, da die Quellenvorrichtung die erforderlichen Kanalzeiten CT1 und CT2 mit den Polling-Anforderungen sendete), kann die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung einen anderen Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschleife 920 ausgeben, der die ersten an die erste Zielvorrichtung 830 zu übertragenden Daten anfordert. (Schritt 1340)
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die zweiten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, sodass sie zu der PHY-Schicht 410 zur Übertragung weiter passiert werden können. (Schritt 1345) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die zweiten Daten und die erste Zieladresse DA, sodass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weiter gesendet werden. (Schritt 1350)
  • In dieser Ausführungsform kann der Koordinator 310 mehr wirksames Polling verwenden, da die Quellenvorrichtung 820 die Polling-Anforderung initiiert und so einen erforderlichen Kanalzeitparameter an den Koordinator 310 passieren kann. Als ein Ergebnis gestattet dieser Ansatz der Quellenvorrichtung 820 mehrere Rahmen zu senden, so lange wie Zeit in dem Poll übrig bleibt.
  • Der Koordinator 310 muss alle ausstehenden Polling-Anforderungen addieren und die Quellenvorrichtung 820 muss sicherstellen, dass die Warteschlange 920 in der selben Art und Weise sortiert ist, wie die Polling-Anforderungen gesendet wurden. Und weil der Koordinator 310 den gesamten Verkehr in Pollings verfolgen muss, kann er die verwendete Zeit für alle Rahmen, die bestätigt worden sind, rückwärts zählen.
  • In diesen Ausführungsformen wird keine Freigabe benötigt. Die Quellenvorrichtung 820 kann jedoch einen Rahmen senden, wodurch angezeigt wird, dass sie nicht länger auf einer Polling-Liste geführt zu werden braucht, wenn sie mit einer leeren Warteschlange gepollt wird.
  • Wenn ein Polling mit einer Anforderung, einer Polling-Warteschlange beizutreten, zur Übertragung von asynchronen Daten verwendet wird (siehe zum Beispiel 12 und 13 und verwandte Offenbarungen), kann eine Freigabe durch eine Vorrichtung durch Senden einer Anforderung, von der Polling-Liste abgezogen zu werden, durchgeführt werden.
  • Durch Verwenden eines algorithmischen Polls anstelle von Polling-Anforderungen belässt die Verantwortung bei dem Koordinator 310, alle verknüpfte Vorrichtungen, die sich selbst für pollbar erklärt haben, zu pollen. Da es keine Polling-Anforderungen gibt, hat der Koordinator 310 jedoch keine Möglichkeit, zu wissen, wer die Zielvorrichtung für einen gegebenen Rahmen ist, noch kennt er die Übertragungszeit. Als ein Ergebnis, gibt es keine Möglichkeit, bestimmte Verfahren zur Stromeinsparung zu implementieren, die eine Vorabmeldung eines bevorstehenden Datenrahmens benötigen.
  • Zusätzlich muss der Koordinator 310 eine Tabelle von pollbaren verknüpften Vorrichtungen unterhalten und sie gemäß einem angemessenen Algorithmus pollen. Außerdem ist die maximale verwendete Kanalzeit für eine gegebene Vorrichtung vorzugsweise durch eine eingestellte Regel beschränkt, da eine gepollte Station auf unbestimmte Zeit weiter übertragen könnte, wenn es keine Beschränkung gäbe.
  • Das ganze Polling bedeutet eine Menge Arbeit für den Koordinator 310. Zusätzlich müssen Empfänger den gesamten Verkehr während der Polling-Periode verfolgen, um zu sehen, wann es Zeit für den nächsten Poll ist. Wenn eine Polling-Anforderung verwendet wird, vereinfacht sie die Arbeit des Koordinators ein wenig, weil sie einfach Anforderungen einreihen kann und keine Polling-Liste unterhalten muss.
  • Polling-Anforderungen gestatten außerdem ein bestimmtes Maß an Stromeinsparfähigkeit. Der Anforderer kann seine vorgesehene Zielvorrichtung ankündigen und der Koordinator kann dann die Zielvorrichtung während einer Polling-Periode ankündigen. Dann kann jede Vorrichtung, der garantiert wird, keine Zielvorrichtung zu sein, für die Dauer der Polling-Periode in einen Ruhezustand eintreten.
  • Algorithmisches Polling verfügt über den kleinsten Umfang an Verkehrs-Overhead von allen Algorithmen, aber es verkompliziert die Implementierung des Koordinators am meisten.
  • Polling vereinfacht die Einreihungs- und Übertragungsimplementierung, da nur eine Warteschlange verwendet wird. Im Gegensatz dazu verwendet CTA eine Warteschlange pro Zielvorrichtung. Diese Warteschlange kann entsprechend einer Priorität sortiert werden, wenn dies unterstützt wird.
  • Implementierungsprobleme mit CTA und Polling
  • Für die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung und den Koordinator 310 kann es schwer sein, die notwendige CTA aufrecht zu erhalten und neu zu berechnen, wenn der Verkehr fließt.
  • Eine Lösung besteht darin, alle Quellenvorrichtungen eine CTA anfordern zu lassen, dadurch, dass dem Koordinator 310 gesagt wird, wie viele Rahmen sich aktuell in der asynchronen Übertragungswarteschlange 920 befinden, unabhängig von der Größe oder dem Ziel. Der Koordinator kann dann die Zeit ziemlich bedarfsgerecht aufteilen.
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 kann außerdem dann extrem kompliziert werden, wenn es ein Zielvorrichtungsschema für asynchrone Daten und ein datenreihenorientiertes Schema für isochrone Daten gibt. Im schlimmsten Fall kann eine Vorrichtung bei einer Unterstützung einer extrem großen Zahl von Datenwarteschlangen landen, weil sie versucht, jedes Schema richtig zu überwachen.
  • Eine alternative Lösung besteht darin, ein Aufteilen von Zeitzuordnungen gemäß asynchronen und isochronen Daten zu beenden. Wenn die Quellenvorrichtung 820 autorisiert ist, Daten zu senden, kann sie an eine beliebige Zielvorrichtung 830, 840 senden, solange sie Übertragungszeit übrig hat. In einigen Ausführungsformen kann die Quellenvorrichtung 820 ihre Übertragung durch ein Sortieren ihrer Warteschlange in der Reihenfolge der Zielvorrichtungen optimieren. Datenreihen werden noch immer in getrennten Warteschlangen gehandhabt, aber es gibt vorzugsweise nur eine asynchrone Warteschlange. Obwohl diese Alternative verwendet werden kann, zwingt sie alle Vorrichtungen 310, 320, ständig zu empfangen, was hinsichtlich des Stromverbrauchs teuer ist.
  • Wenn ein Polling-Schema verwendet wird, muss der Empfänger des Koordinators 310 so gebaut sein, dass er eine Verkehrsüberwachung handhaben kann, das heißt, um zu prüfen, ob ein Rahmen mit dem Bestätigungsstrategie-Bitsatz tatsächlich bestätigt wird und um schnell eine neue Polling-Nachricht anzuordnen, nachdem ein Burst durchgeführt worden ist. Dies kann in einigen Situationen ineffizient sein, zum Beispiel für ein ultrabreites Bandbreitensystem.
  • Eine Lösung besteht darin, ein vereinfachtes CTA-Schema zu verwenden, das Polling und keine Zielvorrichtungswarteschlangentrennung verwendet.
  • Unter einigen Umständen kann eine CTA durch die Übertragungssteuerung 930 zu der selben Zeit freigegeben werden, zu der die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 einen neuen Datenrahmen erhält. Dies kann zu Verzögerungen bei der Übertragung der neuen Daten führen.
  • Eine Lösung besteht darin, jeder verknüpften pollbaren Station eine minimale CTA-Zeit zu geben (entsprechend einem Rahmen mit einer Standardgröße). Dieses Schema entspricht tatsächlich einem algorithmischen Poll, unter dem jeder pollbaren Station eine angemessene Menge an CTA-Zeit zugewiesen wird – in diesem Falle ein Standardrahmen, wenn sie angezeigt hat, dass sie keine Übertragungen hat.
  • Um bestimmten Vorrichtungen zu erlauben, in eine Stromsparbetriebsart einzutreten, ist es notwendig, die Zielvorrichtungen und Kanalzeiten für die verschiedenen Übertragungen zu kennen. Somit kann keine Stromeinsparung durchgeführt werden, wenn diese Information nicht zu dem Koordinator 310 passiert wird.
  • Die Lösung besteht darin, feste Stromsparerfordernisse für asynchrone Daten fallen zu lassen. Wenn eine Vorrichtung während eines ATS 770 schläft, können höhere Schichten einen kurzen Datenrahmen während eines MTS 630, 650 senden, wenn die Vorrichtung wach ist, um ihr mitzuteilen, während dem zukünftigen ATS 770 aufzuwachen.
  • Bildung und Zuweisung von ATS
  • Für asynchrone Datenrahmen enthält der Superrahmen einen oder mehrere ATS 770. In bevorzugten Ausführungsformen unterhält der Koordinator 310 minimale und maximale Zeiten für einen ATS in jedem Superrahmen. Die gesamte Superrahmenzeit, die nicht für die GTS 640, MTS 630, 650 oder das Beacon-Signal 620 verwendet wird, steht dem ATS 770 bis zu der maximalen ATS-Zeit zur Verfügung. Zusätzlich wird vorzugsweise eine minimale ATS-Zeit unterhalten. Diese minimalen und maximalen Werte helfen, sicher zu stellen, dass der zur Verfügung stehende ATS 770 immer eine brauchbare Länge hat, aber nicht die verfügbare Kanalzeit überschwemmt.
  • In einer alternativen Ausführungsform braucht der ATS 770 nicht notwendigerweise in jedem Superrahmen vorzukommen, wenn es nur wenig asynchronen Verkehr gibt. In einer solchen Ausführungsform tritt ein garantierter ATS 770 nur in periodischen Superrahmen auf. Die Periodizität kann entweder statistisch oder dynamisch variiert werden, in Abhängigkeit von dem relativen Vorkommen von asynchronem Verkehr.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Koordinator 310 alle die Vorrichtungen ankündigen, die während eines ATS 770 Empfänger von Daten sein können. Dies gestattet allen Vorrichtungen, die in dem ATS 770 keine potentiellen Datenempfänger sind, in eine Stromsparbetriebsart einzutreten.
  • Wenn eine CTA verwendet wird, gibt es einen Bedarf an einer Freigabe. CTA-Anforderungen müssen freigegeben werden, wenn die Nachricht gesendet worden ist, um das System davon abzuhalten, zu verstopfen. Wenn der Koordinator 310 nicht den Verkehr überwacht, kann er nicht bestimmen, wann ein Rahmen erfolgreich gesendet worden ist, und ist darauf angewiesen, darüber unterrichtet zu werden, dass die Übertragung abgeschlossen ist.
  • Eine Lösung besteht darin, dass jedes Mal, wenn die Übertragungswarteschlange einen neuen asynchronen Datenrahmen erhält, und es schon einen in der Warteschlange gibt, sie eine CT-Anforderung an den Koordinator 310 senden sollte, wodurch die aktuelle Menge an Rahmen in der Warteschlange als ein Parameter gegeben wird. Wenn jedoch eine Standard-CTA verwendet wird und nur der neue Rahmen eingereiht wird, kümmert sich die einzelne Standard-CTA um diesen einen Rahmen.
  • Jedes Mal, wenn die Übertragungssteuerung 930 meldet, dass ein Rahmen erfolgreich an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 gesendet worden ist oder die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 einen Rahmen alterungsbedingt eliminiert, gibt die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 eine neue CT-Anforderung aus, wodurch die aktuelle Zahl von Einträgen in die Warteschlange 920 angezeigt wird, so lange wie die aktuelle Zahl von Einträgen in die Warteschlange größer als Null ist (oder größer als Eins, wenn die Standard-CTA verwendet wird). Es kann eine höhere Abweichungstoleranz eingestellt werden, um die Menge von zu sendenden CT-Anforderungen zu verringern, was aber auf Kosten einer Verschwendung von mehr Bandbreite geht. In alternativen Ausführungsformen kann dies jedoch den Preis an Bandbreite wert sein.
  • In alternativen Ausführungsformen kann der Koordinator 310 eine Übertragung optimieren und nicht jeder Vorrichtung eine Standard-CTA in jedem Superrahmen geben. Jedoch sollten jeder Vorrichtung Standard-CTAs mit einer angemessenen Frequenz zugeordnet werden.
  • Rahmen werden vorzugsweise nicht von der Warteschlange entfernt, bis sie entweder erfolgreich gesendet werden, sie die maximale Zahl von Wiederholungen erreichen, oder ihr maximales Alter in der Warteschlange erreicht wird.
  • Vorzugsweise werden Kanalzeitanforderungsrahmen durch den Koordinator 310 bestätigt. Wenn nicht, kann die Vorrichtung einfach die Anforderung wiederholen.
  • Asynchrone Zeitschlitze
  • Es wird erneut auf 7 Bezug genommen, darin verwendet eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Mehrzahl von asynchronen Zeitschlitzen (ATS) 770 in jedem Superrahmen 710. Die dem ATS 770 zugeordnete Menge an Zeit ist einfach die Menge an Zeit, die in dem Superrahmen 710 nach der Zeit für das Beacon-Signal 620, für jeden beliebigen MTS 630, 650 und für jeden beliebigen GTS 640 übrig bleibt.
  • Es ist vorzugsweise so, dass die Menge an Zeit in einem gegebenen Superrahmen, die ATS zugeordnet ist, gezwungen wird, einen Wert zwischen einem eingestellten minimalen und maximalen Wert zu haben, unabhängig davon, wie viele oder wie wenige asynchrone Rahmen übertragen werden müssen. Der minimale Wert dient dazu, sicherzustellen, dass eine bestimmte Zeit in dem Superrahmen einem asynchronen Verkehr zugeordnet wird. Der maximale Wert dient dazu, sicherzustellen, dass der Superrahmen nicht durch einen asynchronen Verkehr dominiert wird.
  • Der Koordinator 310 ordnet den verfügbaren ATS vorzugsweise verschiedenen Quellenvorrichtungen zu (das heißt, Vorrichtungen, die dem Koordinator 310 eine Kanalzeitanforderung gesendet haben) entsprechend der Zahl von Rahmen, die sich aktuell in ihren jeweiligen Warteschlangen befinden. Wenn in einer CT-Anforderung nichts gemeldet wird, wird ein Standard-Zustand vorausgesetzt. In dem Standard-Zustand wird jeder Vorrichtung, die keine Kanalzeit angefordert hat, eine eingestellte minimale CTA für einen ATS gegeben. Die minimale ATS-CTA ist die kleinste wirksame Einheit einer CTA in einem Superrahmen.
  • In alternativen Ausführungsformen kann der Koordinator 310 die minimale ATS-CTA einer nicht anfordernden Vorrichtung seltener zuweisen als jedem Superrahmen 710. Zum Beispiel kann der Koordinator 310 eine minimale ATS-CTA einmal jedem dritten Superrahmen zuordnen. Einer nicht anfordernden Vorrichtung sollte jedoch periodisch eine minimale ATS-CTA bewilligt werden.
  • Die folgenden Beispiele werden betrachtet: Ein Netzwerk 300 verfügt über drei Vorrichtungen 320, die übertragen können. Die erste der Vorrichtungen 320 sendet keine Information bezüglich ihrer Warteschlange (das heißt, darin befinden sich entweder ein oder keine Einträge); die zweite der Vorrichtungen 320 sendet Informationen an den Koordinator 310, wodurch angezeigt wird, dass sie über vier Einträge in ihrer Übertragungswarteschlange verfügt; und die dritte der Vorrichtungen 320 sendet Informationen an den Koordinator 310, wodurch angezeigt wird, dass sie über zwei Einträge in ihrer Übertragungswarteschlange verfügt.
  • Die Kanalzeitzuordnung für jede Vorrichtung 320 wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
    Figure 00610001
    wobei CTAi die Kanalzeitzuordnung für die i-te Vorrichtung, qi die Zahl von Einträgen in der i-ten Übertragungswarteschlange und ATST die gesamte verfügbare ATS-Zeit ist, und wobei qi einen minimalen Wert von 1 hat.
  • Der minimale Wert von 1 für qi gewährleistet eine CTAi, die gleich einer Teil-CTA-Einheit ist für Einheiten, die keine Kanalzeit anfordern. Diese Standard-Kanalzeitzuordnung agiert als eine Art algorithmisches Polling, wodurch sichergestellt wird, dass jede Vorrichtung 320 periodisch gepollt wird. Es erfordert jedoch keine zusätzliche Schaltung, um zu bestimmen, wie das Polling durchgeführt wird, über das hinaus, was nötig ist, um den Standardwert von 1 bis qi zuzuweisen.
  • Basierend auf Gleichung (1) sind die Kanalzuordnungszeiten für die drei Vorrichtungen wie folgt:
    Figure 00620001
  • Die gesamte verfügbare ATS-Zeit ATST wird vorzugsweise aufgeteilt, so dass der zugewiesene Teil niemals kleiner als die Zeit sein kann, die für eine maximale Rahmengröße bei einer Standardübertragungsrate, mit einer Bestätigung, benötigt wird. Wenn, basierend auf der Berechnung von Gleichung (1), die Teilzuordnungen dieser verfügbaren Zeit ATST x-beliebig kleiner als das erforderliche Minimum werden, entfernt der Koordinator 310 einige Vorrichtungen von der Zuordnung. Diesen Vorrichtungen kann dann Zeit in einem nachfolgenden Beacon-Signal zugeordnet werden, das heißt, einem späteren Superrahmen, da sie in dem aktuellen Beacon-Signal (Superrahmen) keine bekommen. Dies stellt sicher, dass ein übermäßig großer Rahmen nicht in der Warteschlange stecken bleibt.
  • Vorzugsweise zeigt der Koordinator 310 allen möglichen Zieladressen an, dass sie während der CTA, in der ihr Verkehr gesendet werden kann, wach bleiben und empfangen sollen. Unter Verwendung dieser Art von überlappender CTA gestattet das Netzwerk 300 allen Vorrichtungen, denen garantiert wird, dass sie keine Übertragungen empfangen, in einen stromsparenden Ruhezustand zu gehen, während nur jene Vorrichtungen gezwungen werden, wach zu bleiben, die wach bleiben müssen.
  • In einer alternativen Ausführungsform umfasst die an die Quellenvorrichtung gesendete aktuelle CTA die zugewiesene Zeit und das Offset, die Adresse der Quellenvorrichtung (das heißt, der übertragenden Vorrichtung) und passiert einen Zieladressensatz an die Rundfunk-ID. Der Zieladressenparameter wird als die Rundfunk-ID gesendet, da die tatsächliche Zieladresse unbekannt ist. Die Quellenvorrichtung kann Daten während ihrer ATS-CTA an jede beliebige Vorrichtung senden und braucht den Koordinator 310 nicht darüber zu informieren, zu wem sie sprechen will.
  • Vorzugsweise, wenn eine Vorrichtung über Rahmen in ihrer Warteschlange verfügt, aber in dem aktuellen Rahmen keine CTA erhält (zum Beispiel, weil zu viele Vorrichtungen eine Kanalzeit anforderten), wiederholt sie die CT-Anforderung nicht. Der Koordinator 310 hat seine anfängliche CT-Anforderung empfangen und fährt fort, sie zu verar beiten. Es gibt keinen Bedarf, die Anforderung zu wiederholen, obwohl in einigen Ausführungsformen eine neue Anforderung vorgenommen werden kann.
  • Ein Grund zur Verwendung einer relativen Zuordnung der verfügbaren Kanalzeit CTAT liegt darin, dass eine Vorrichtung mit mehreren kleinen Rahmen in ihrer Warteschlange keine unverhältnismäßig größere CTA erhält, als eine Vorrichtung mit nur einigen großen Rahmen. Nachdem sie ihre CTA empfangen hat, hat eine Vorrichtung 320 immer genug Zeit, um mindestens einen Rahmen einer beliebigen Größe (bis zu einem eingestellten Maximum) aus ihrer Warteschlage zu senden. Natürlich kann die Vorrichtung 320 in Ausführungsformen, die die Übertragung von mehreren Rahmen zulassen, in der Lage sein, mehrere Rahmen in der CTA zu senden, wenn die Rahmen klein genug sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Koordinator 310 es vorziehen, die CTA für eine Vorrichtung 320 mit vielen Einträgen in ihrer Warteschlange zwischen den nachfolgenden Superrahmen 710 aufzuspalten. Dies würde als eine Frage der Fairness festgelegt, um zu gewährleisten, dass die verfügbare CTAT gerecht unter den verschiedenen Vorrichtungen 320 aufgeteilt wird.
  • 14 ist ein Nachrichtensequenzdiagramm, das zeigt, wie eine Kanalzeit in einem System angefordert wird, das eine Standard-CTA verwendet, wenn mehr als eine Standard-CTA benötigt wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 14 gezeigt, sind fünf Elemente an dieser Kommunikation beteiligt: Die Konvergenzschicht der Quellenvorrichtung (SA CL) 940, die Übertragungswarteschlange der Quellenvorrichtung (SA-TxQ) 920, die Übertragungssteuerung der Quellenvorrich tung (SA-TxC) 930, der Koordinator 310 und eine erste Zielvorrichtung (Referenz durch die erste Zieladresse-DA1) 830.
  • Wie in 14 gezeigt, beginnt die Konvergenzschicht 940 durch Einreihen eines ersten Teils von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1405) Die Konvergenzschicht 920 passiert die ersten Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT1. Da dies der erste Eintrag in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung ist, braucht die Warteschlange 920 keine Information an den Koordinator 310 zu senden. Der einzelne Eintrag in die Warteschlange 920 wird durch die Standard-CTA gehandhabt.
  • Die Konvergenzschicht 910 reiht dann einen zweiten Teil von Daten in die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung ein. (Schritt 1410) Die Konvergenzschicht 920 passiert die zweiten Daten, die Adresse der Zielvorrichtung (in diesem Falle DA1) und die erforderliche Kanalzeit CT2. Da die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 der Quellenvorrichtung nun über zwei Einträge verfügt, sendet sie nun eine Kanalzeitanforderung an den Koordinator 310, die anzeigt, dass sie keine Datenreihenanforderung ist und dass sie über zwei Einträge in ihrer Warteschlange 920 verfügt. (Schritt 1415)
  • Nachdem der Koordinator 310 die Kanalzeitanforderung in dem Schritt 1415 empfangen hat, sendet er ein Beacon-Signal an die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung. (Schritt 1420) Das Beacon-Signal kann eine Kanalzeitkarte umfassen, die anzeigt, welche Vorrichtungen übertragen können und für wie lange. Diese Kanalzeitkarte wird vorzugsweise basierend auf den Berechnungen bestimmt, die oben in Gleichung (1) dargelegt werden.
  • Nach einem Empfangen des Beacon-Signals gibt die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung einen Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 aus, der die ersten an die erste Zielvorrichtung 830 zu übertragenden Daten anfordert. (Schritt 1425)
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, so dass sie zu der PHY-Schicht 410 zur Übertragung weiter passiert werden können. (Schritt 1430) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die ersten Daten und die erste Zieladresse DA, so dass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weiter gesendet werden. (Schritt 1435)
  • Nachdem der Datenrahmen in dem Schritt 1435 übertragen worden ist, sendet die Übertragungssteuerung 930 einen Übertragungszustandsbericht an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, der den Zustand der Übertragung anzeigt, zum Beispiel Erfolg oder Misserfolg. (Schritt 1440)
  • Wenn der Quellenvorrichtung 820 während des aktuellen Superrahmens genügend Zeit zugeordnet worden ist, um einen weiteren Rahmen von Daten zu senden (über den sie zum Zwecke dieses Beispiels verfügt), kann die Übertragungssteuerung 930 der Quellenvorrichtung einen weiteren Pull-Befehl an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 ausgeben, der die ersten an die erste Zielvorrichtung 830 zu sendenden Daten anfordert. (Schritt 1445)
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 sendet dann die zweiten Daten und die erste Zieladresse DA1 an die Übertragungssteuerung 930, so dass sie zu der PHY- Schicht 410 zur Übertragung weiter passiert werden können. (Schritt 1450) Und die Übertragungssteuerung 930 verarbeitet dann die zweiten Daten und die erste Zieladresse DA so dass sie an die erste Zielvorrichtung 830 weiter gesendet werden. (Schritt 1455)
  • Nachdem der Datenrahmen in dem Schritt 1455 übertragen worden ist, sendet die Übertragungssteuerung 930 einen Übertragungszustandsbericht an die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, der den Zustand der Übertragung anzeigt, zum Beispiel Erfolg oder Misserfolg. (Schritt 1460)
  • Basierend auf den Ergebnissen von den Übertragungszustandsberichten in den Schritten 1440 und 1460 bestimmt die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, was für den aktuellen Eintrag in die Warteschlange basierend auf der Bestätigungs- und Wiederholungsstrategie des Netzwerkes getan wird.
  • Wenn der Übertragungszustandsbericht einen Erfolg anzeigt, wird der Eintrag von der Warteschlange 920 entfernt und die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 meldet den Erfolg an die Konvergenzschicht 940 über die Datensteuerungsbetriebs- und MAC-Management-Schicht 910. Wenn der Übertragungszustandsbericht einen Misserfolg anzeigt, kann der Eintrag entfernt werden, oder nicht. Wenn es verfügbare Wiederholungen für die Daten gibt, kann die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 den Rahmen behalten, um eine Wiederholung zuzulassen. Wenn keine Wiederholungen zur Verfügung stehen, kann der Eintrag von der Warteschlange 920 entfernt werden und die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 meldet den Misserfolg an die Konvergenzschicht 940 über die Datensteuerungsbetriebs- und MAC-Management-Schicht 910.
  • Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 kann außerdem entscheiden, einen Rahmen alterungsbedingt zu eliminieren, wenn er die maximal zulässige Zeit in der Warteschlange 920 überschritten hat. Die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 ist jedoch nicht berechtigt, irgend eine Rahmen zu eliminieren, der aktuell durch die Übertragungssteuerung 930 übertragen wird.
  • Obwohl die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 keine Kanalzeitanforderung senden muss, wenn sie zuerst einen einzelnen Eintrag erhält, kann die asynchrone Übertragungswarteschlange 920, in dem Fall, in dem die asynchrone Übertragungswarteschlange 920 von einem höheren Wert auf einen einzelnen Eintrag abfällt, durch Senden einer Kanalzeitanforderung, die einen einzelnen Eintrag in die Warteschlange 920 anzeigt, tatsächlich die Standardzuordnung anfordern. In alternativen Ausführungsformen kann die Kanalzeitanforderung mit einem Warteschlangenwert von 0 gesendet werden, wodurch angezeigt wird, dass die Vorrichtung den ATS nicht länger verwendet. In diesem Falle kann die Vorrichtung in eine Stromsparbetriebsart eintreten.
  • Wiederherstellung aus einer misslungenen ATS-Übertragung
  • Ein Hauptgrund zur Verwendung von asynchronem Verkehr in einem QoS-orientierten Netzwerk liegt in einer Dienstermittlung und der Verhandlung von Dienstparametern (QoS = Dienstqualität). Nachdem der Dienst eingerichtet worden ist, kann jedoch ein asynchroner Verkehr zur Aufrechterhaltung und zu Anpassungen an die vorhandene QoS verwendet werden.
  • Im Allgemeinen kann angenommen werden, dass die Vorrichtung, die den Dienst zur Verfügung stellt, über eine bessere Stromversorgung verfügt, als die durchschnittliche Klientvorrichtung, zum Beispiel sind Digitalempfänger oder Zugangspunkte häufig an das Stromversorgungsnetz angeschlossen, während Klientvorrichtungen batteriebetrieben sein können. Und solche Vorrichtungen, die an bessere Energiequellen angeschlossen sind, sind die Vorrichtungen, die es sich am besten leisten können, während der ATS-Periode zu empfangen.
  • Daher ist es wünschenswert, ein Netzwerk zur Verfügung zu stellen, in dem solche Vorrichtungen mit besseren Energiequellen die Vorrichtungen sind, die höchstwahrscheinlich während einer ATS-Periode empfangen müssen. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass das Netzwerk einen angemessenen Pegel an Stromsparoptionen für eine Vorrichtung mit kleiner Leistung zur Verfügung stellt, unabhängig von der Funktion der Vorrichtung in höheren Schichten.
  • Dies wird jedoch in einem ATS durch die Tatsache begrenzt, dass ein asynchroner Verkehr nicht so leistungseffizient ist, wie ein isochroner Verkehr in einem TDMA-Netzwerk. Dennoch können Anstrengungen unternommen werden, um eine Leistungseffizienz zu steigern.
  • In einer Ausführungsform sollte die Quellenvorrichtung, die den ATS verwenden möchte, über Konvergenzschichtfunktionen ihr bestes tun, um zu gewährleisten, dass die gewünschte Zielvorrichtung wach ist, wenn die Nachricht gesendet wird. Sollte die Übertragung trotz dieser Bemühung misslingen, sollte die Konvergenzschicht über einen Satz von Wiederherstellungsverfahren verfügen. Ein Beispiel für ein geeignetes Verfahren wäre, eine Weck- oder „Ping"- Nachricht über einen anderen Mechanismus an die Zieladresse zu senden, ihre aktuelle Stromsparstrategie zu prüfen und sie darüber zu informieren, dass sie Daten zu empfangen hat.
  • Zusätzlich, wenn die Stromsparstrategien statisch sind, oder sich selten ändern, kann der Koordinator 310 Informationen über die Stromsparstrategien der Vorrichtungen zur Verfügung stellen, wodurch die Chance begrenzt wird, dass eine Nachricht an eine Vorrichtung gesendet wird, die sich in einer Stromsparbetriebsart befindet.
  • Ein bevorzugtes Verfahren zur Wiederherstellung aus einer misslungenen ATS-Übertragung ist, einen kurzen asynchronen Rahmen in dem MTS der Quellenvorrichtung zu senden, der die Zielvorrichtung darüber benachrichtigt, dass sie nach einer Nachricht horchen muss. Die MTS sind per Definition kurz und so können alle Vorrichtungen aufgefordert werden, während einer MTS-Zeit ohne einen riesigen Leistungsaufwand zu empfangen.
  • Ein alternatives Verfahren zur Wiederherstellung aus einer misslungenen ATS-Übertragung ist, eine Reihe von isochronen Daten an die Zieladresse unter Verwendung normaler Verfahren für isochrone Daten zu öffnen, den (die) Datenrahmen abzuliefern und dann die Datenreihe zu schließen. Obwohl es schwierig sein kann, zu bestimmen, wann die Übertragung beendet ist und die Datenreihe geschlossen werden sollte, kann dieses Verfahren dennoch eine Wiederherstellung gewährleisten.
  • In beiden Fällen muss die Konvergenzschicht 940 das beste Verfahren zur Wiederherstellung bestimmen und geeignete Parameter für die Wiederherstellungsübertragungsanforderungen berechnen.
  • Senden kurzer asynchroner Datenrahmen während eines MTS
  • Wie oben beschrieben, kann der ATS 770 zum Senden von isochronen Daten jeder beliebigen Größe bis hinauf zu einer maximal zulässigen Größe verwendet werden, das heißt, langen oder kurzen asynchronen Daten als ATS-Datenrahmen. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung jedoch erlaubt einer Nicht-Koordinatorvorrichtung 320, kurze asynchrone Daten hoher Priorität in einem Uplink-MTS 330 zu senden, der ihr als ein MTS-Datenrahmen zugewiesen ist, wenn sie keine Management-Daten an den Koordinator 310 senden muss.
  • In der bevorzugten Ausführungsform ist dem Koordinator 310 der Uplink-MTS 630 genau wie einer Nicht-Koordinatorvorrichtung 320 zugewiesen. Da er keinen Bedarf hat, an sich selbst Management-Daten zu senden, kann der Koordinator 310 diese MTS lediglich zum Senden von MTS-Datenrahmen verwenden. In alternativen Ausführungsformen kann der Koordinator 310 MTS-Datenrahmen in dem Downlink-MTS 650 passieren, während dem er keine Management-Daten zu senden hat. Dies kann zusätzlich zu oder anstatt einer Verwendung eines Uplink-MTS 630 der Fall sein.
  • Wie oben angemerkt, können zu übertragenden Daten eine bestimmte Priorität zugewiesen sein, die die Verkehrsart der Daten anzeigt und die die Konvergenzschicht 940 verwendet, um die geeigneten MAC-Dienste für die Daten auszuwählen. Dieser Prioritätswert kann außerdem verwendet werden, um zu bestimmen, ob asynchrone Daten als ein ATS-Datenrahmen in dem ATS 770 oder als ein MTS-Datenrahmen in einem Uplink-MTS 630 gesendet werden sollen. Tabelle 1 zeigt die Rahmenwerte, die in der bevorzugten Ausführungsform verwendet werden.
  • Tabelle 2: Rahmenpriorität
    Figure 00720001
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt, wenn einem langen oder kurzen asynchronen Datenrahmen eine Priorität von 0 oder 1 zugewiesen wird, versucht die Vorrichtung 310, 320 ihn als einen ATS-Datenrahmen über einen ATS 770 zu senden. Wenn jedoch ein kurzer asynchroner Datenrahmen über eine Priorität von 7 verfügt, versucht die Vorrichtung 310, 320 ihn als einen MTS-Datenrahmen über einen nicht verwendeten Uplink-MTS 630 zu senden und wenn dies nicht möglich ist, wird sie dann versuchen, ihn als einen ATS-Datenrahmen in einem ATS 770 zu senden.
  • Wenn die Länge eines asynchronen Datenrahmens größer als die maximale Länge der Größe eines langen asynchronen Rahmens ist, ist er nicht imstande eine richtige Kanalzeit zu empfangen und kann nicht gesendet werden. Wenn einem langen asynchronen Rahmen (das heißt, einem asynchronen Datenrahmen mit einer Länge über der maximalen Länge eines kurzen asynchronen Rahmens) eine Priorität von 7 zugewiesen ist, wird er behandelt, als ob er von einer Priorität 0 oder 1 wäre, und die Vorrichtung 310, 320 versucht, ihn als einen ATS-Datenrahmen in einem ATS 770 zu senden.
  • Zu Polling-Zwecken kann die Zuweisung eines Uplink-MTS 630 als ein impliziertes Polling auf den Teil des Koordinators 310 angesehen werden. Im Wesentlichen fordert der Koordinator 310 die zugewiesene Nicht-Koordinatorvorrichtung 310 auf, jeden MTS-Datenrahmen zu senden, den sie hat, wenn sie nicht irgendwelche Management-Rahmen zu senden hat.
  • In alternativen Ausführungsformen kann ein anderes Prioritätsschema verwendet werden. Jedoch sollte irgendeine Art von Anzeiger (ob prioritätsartig, oder eine andere Variable) zur Verfügung gestellt werden, um anzuzeigen, ob der asynchrone Rahmen als ein ATS-Datenrahmen in einem ATS 770, oder als ein MTS-Datenrahmen, in einem MTS gesendet werden soll.
  • Stromersparnis
  • Ein Verfahren zur Stromersparnis besteht, wenn eine Standard-CTA verwendet wird, darin, dass eine Quellen vorrichtung einen Steuerungsrahmen sendet, der eine Null-Kanalzeit und keine Datenreihe anfordert, wenn sie während des ATS 770 nichts zu senden hat. Der Koordinator kann dann die Standard-CTA für diese Quellenvorrichtung entfernen. Die Vorrichtung muss dann jedoch, da sie sich selbst von der Standard-CTA entfernt hat, nachfolgend die Standard-CTA für den ersten Rahmen anfordern, den sie während des ATS 770 senden möchte, um ihn wieder in den Zustand zurück zu bringen, in dem ihm eine Standard-Kanalzeit während jedem Superrahmen zugeordnet ist.
  • In anderen Ausführungsformen kann eine gegebene Zielvorrichtung einfach entscheiden, während des ATS 770 überhaupt nicht zu empfangen. Die Zielvorrichtung sollte diese Strategie dem Koordinator 310 während einer Verbindung oder während nachfolgender Stromspar-Management-Rahmen ankündigen. Wenn Zielvorrichtungen über diese Option verfügen, ist die Zielvorrichtung dafür verantwortlich, die Stromsparinformationen von dem Koordinator 310 abzurufen, bevor sie in dem ATS 770 überträgt, oder nachdem eine Übertragung in dem ATS 770 nicht bestätigt worden ist. Solche Stromsparinformationen informieren die Quellenvorrichtung darüber, ob sich die gewünschte Zielvorrichtung in einer Stromsparbetriebsart befindet und aufgeweckt werden muss.
  • In solchen Ausführungsformen sollte jede Vorrichtung während der MTS-Perioden unabhängig von ihrer Stromsparstrategie nach kurzen asynchronen Datenrahmen horchen. Somit kann die Quellenvorrichtung die Zielvorrichtung in einem MTS darüber informieren, dass sie Verkehr zu senden hat, selbst wenn sich die Zielvorrichtung in einer Stromsparbetriebsart befindet.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Quellenvorrichtung eine kurze asynchrone Nachricht an den Koordinator 310 senden und den Koordinator 310 sie verbreiten lassen, wenn die Zieladresse die Stromsparbetriebsart verlässt. Dies würde jedoch Nachrichtenlatenzen erhöhen und außerdem die Implementierung des Koordinators 310 verkomplizieren, so dass es vorzuziehen ist, dass jede Vorrichtung mindestens während jedem MTS empfängt.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform kann eine Zielvorrichtung sich weigern, überhaupt auf irgendeinen asynchronen Verkehr zu horchen. Eine solche Vorrichtung ist für den überwiegenden Rest des Netzwerkes in wirksamer Weise tot. Sie kann nur Dienste anfordern, aber niemals an normalen Netzwerkaktivitäten teilnehmen.
  • Da diese Art von Tief schlafvorrichtung niemals auf irgend eine Dienstwiederherstellung oder andere Rundfunkanforderungsrahmen reagieren würde, ist es höchst unwahrscheinlich, dass irgend eine andere Vorrichtung versuchen würde, eine Nachricht an sie zu senden. Jeder Dienst-Management-Rahmen von einem Dienstanbieter an eine Tiefschlafvorrichtung müsste in einer Rückwärtsdatenreihe gesendet werden, die durch die Vorrichtung zugeordnet wird, die als Server agiert. In einem solchen Falle, wenn eine Quellenvorrichtung irrtümlicherweise versucht, an eine tiefschlafende Zielvorrichtung zu senden, ist die Wirkung die selbe, als wenn die Zielvorrichtung überhaupt nicht in dem Netzwerk verknüpft wäre.
  • Unten werden drei beispielhafte Stromsparbetriebsarten beschrieben: Kleine Leistung, leichter Schlaf und Tiefschlaf. In der Betriebsart mit kleiner Leistung horcht eine Vorrichtung auf alle MTS und ATS 770, aber horcht nur auf GTS, wenn sie als eine Zielvorrichtung angekündigt ist. In einer Betriebsart mit leichtem Schlaf horcht die Vorrichtung auf alle MTS, aber auf keine ATS 770. In einer Tiefschlafbetriebsart horcht die Vorrichtung auf keine MTS oder ATS 770.
  • Eine Vorrichtung, die sich in einem leichten Schlaf befindet, kann nach einer Aufforderung von der Konvergenzschicht in eine Betriebsart mit kleiner Leistung umschalten. Dies kann geschehen, wenn die Konvergenzschicht 940 eine Nachricht empfängt, dass es asynchrone Daten zu empfangen gibt. Nachdem die Daten erfolgreich empfangen worden sind, kann die Vorrichtung wieder in eine Betriebsart mit leichtem Schlaf versetzt werden.
  • Eine Vorrichtung in einer Tiefschlafbetriebsart verbleibt in der Tiefschlafbetriebsart, bis ein eingestelltes Kriterium sie aufweckt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es zwei Wege, um einer Vorrichtung im leichten Schlaf anzukündigen, dass es zu empfangende Daten gibt: Es kann durch eine Beacon-Signal-Ankündigung getan werden; oder es kann durch einen kurzen asynchronen Datenrahmen in einem MTS getan werden (vorzugsweise durch die Konvergenzschicht in der Quellenvorrichtung ausgegeben).
  • Eine Verwendung von MTS-Datennachrichten von der Konvergenzschicht der Quellenvorrichtung hat den Vorteil, dass die Quellenvorrichtung die Zielvorrichtung über die Gesamtlänge des ATS 770-Datenrahmens, beziehungsweise der ATS 770-Datenrahmen, informieren kann.
  • Offensichtlich sind im Lichte der obigen Offenbarungen zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es ist daher klar, dass inner halb des Umfanges der angehängten Ansprüche die Erfindung anders als hierin spezifisch beschrieben praktiziert werden kann.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen unter Verwendung von TDMA in einem Netzwerk (300), das einen Netzwerkkoordinator (310) und eine oder mehrere entfernte Vorrichtungen (320) umfasst, das umfasst: Aufteilen einer zur Verfügung stehenden Übertragungszeit in eine Mehrzahl von Superrahmen (500, 610, 710); Teilen eines jeden der Mehrzahl von Superrahmen (500, 610, 710) in eine Beacon-Dauer (510, 620), einen oder mehrere Management-Zeitschlitze (630, 650) und einen oder mehrere garantierte Zeitschlitze (640); Zuweisen jedes Management-Zeitschlitzes (630, 650) zu einer der einen oder mehreren entfernten Vorrichtungen (320); Zuweisen jedes garantierten Zeitschlitzes (640) zu einer der einen oder mehreren entfernten Vorrichtungen (320), oder zu dem Netzwerkkoordinator (310); Senden eines Beacon-Signals von dem Koordinator (310) an die eine oder mehreren entfernte(n) Vorrichtung(en) (320) während der Beacon-Dauer (510, 620) eines jeden der Mehrzahl von Superrahmen (500, 610, 710); und Senden eines oder mehrerer Rahmen von isochronen Daten in einem aktuellen garantierten Zeitschlitz (640) von der einen oder den mehreren entfernten Vorrichtungen (320), oder dem Netzwerkkoordinator (310), der dem aktuellen garantierten Zeitschlitz (640) zugewiesen ist; gekennzeichnet durch Teilen mindestens einer der Mehrzahl von Superrahmen (500, 610, 710) weiter in einen oder mehrere asynchrone Zeitschlitze (770) entsprechend einer Anforderung einer Kanalzeit für eine asynchrone Übertragung von asynchronen Daten von mindestens einer der entfernten Einheiten oder dem Netzwerkkoordinator; Zuweisen der asynchronen Zeitschlitze (770) zu der mindestens einen der entfernten Vorrichtungen (320), oder zu dem Netzwerkkoordinator (310); und Senden eines oder mehrerer Rahmen der asynchronen Daten in einem aktuellen asynchronen Zeitschlitz (770) von der mindestens einen der entfernten Vorrichtungen (320) oder dem Netzwerkkoordinator (310), die oder der dem aktuellen asynchronen Zeitschlitz (770) zugewiesen ist, wobei der Schritt des Teilens des mindestens einen der Mehrzahl von Superrahmen in einen oder mehrere asynchrone Zeitschlitze und der Schritt des Zuweisens jedes asynchronen Zeitschlitzes nicht anhaltend sind und jedes Mal erneuert werden, wenn eine neue Anforderung einer Kanalzeit für eine asynchrone Übertragung auftritt.
  2. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen in einem Netzwerk (300) gemäß Anspruch 1, das weiterhin umfasst: Senden in einem aktuellen Management-Zeitschlitz (630, 650) eines Management-Rahmens von der einen der einen oder mehreren entfernten Vorrichtungen (320), die dem aktuellen Management-Zeitschlitz (630, 650) zugewiesen sind, an den Netzwerkkoordinator (310).
  3. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen in einem Netzwerk (300) gemäß Anspruch 1, das weiterhin umfasst: Senden in einem aktuellen Management-Zeitschlitz (630, 650) eines Management-Rahmens von dem Netzwerkkoordinator (310) an eine der einen oder mehreren entfernten Vorrichtungen (320), die dem aktuellen Management-Zeitschlitz (630, 650) zugewiesen sind.
  4. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen in einem Netzwerk (300) gemäß Anspruch 1, das weiterhin umfasst: Senden in einem aktuellen Management-Zeitschlitz (630, 650) eines kleinen asynchronen Datenrahmens von der einen der einen oder mehreren entfernten Vorrichtungen (320), die dem aktuellen Management-Zeitschlitz (630, 650) zugewiesen sind, an eine andere der einen oder mehreren Vorrichtungen oder den Netzwerkkoordinator (310).
  5. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen in einem Netzwerk (300) gemäß Anspruch 1, wobei eine garantierte Zeitperiode, die dem einen oder den mehreren garantierten Zeitschlitzen (640) zugewiesen ist, größer als eine asynchrone Zeitperiode ist, die dem einen oder den mehreren asynchronen Zeitschlitzen (770) zugewiesen ist.
  6. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen in einem Netzwerk (300) gemäß Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Management-Zeitschlitze (630, 650) in jedem Superrahmen (500, 610, 710) mindestens umfassen: einen Uplink-Management-Zeitschlitz (630) zur Überführung von Signalen zwischen der Vorrichtung, die dem Uplink-Management-Zeitschlitz (630) zugewiesen ist, und dem Netzwerkkoordinator (310), und einen Downlink-Management-Zeitschlitz (650) zur Überführung von Signalen zwischen dem Netzwerkkoordinator (310) und der Vorrichtung, die dem Uplink-Management-Zeitschlitz (630) zugewiesen ist.
  7. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen in einem Netzwerk (300) gemäß Anspruch 1, das weiterhin umfasst: Senden in einem aktuellen Uplink-Management-Zeitschlitz (630) eines kleinen asynchronen Datenrahmens von der einen der einen oder mehreren entfernten Vorrichtungen (320), die dem aktuellen Management-Zeitschlitz (630, 650) zugewiesen sind, an eine andere der einen oder mehreren Vorrichtungen oder den Netzwerkkoordinator (310).
  8. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen in einem Netzwerk (300) gemäß Anspruch 1, wobei die Beacon-Dauer (510, 620) am Anfang eines jeden der Superrahmen (500, 610, 710) gebildet wird, und wobei der eine oder die mehreren Management-Zeitschlitze (630, 650) unmittelbar nach der Beacon-Dauer (510, 620) gebildet werden.
  9. Verfahren zur Übertragung von ultrabreiten Bandbreitensignalen in einem Netzwerk (300) gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Teilens des mindestens einen der Mehrzahl von Superrahmen in einen oder mehrere asynchrone Zeitschlitze und der Schritt des Zuweisens der asynchronen Zeitschlitze für einen einzelnen Superrahmen eine vorbestimmte Zahl von Superrahmen oder eine vorbestimmte Zeitperiode gültig sind.
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