ES2544646T3 - Cabecera de capa física con identificador de punto de acceso - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de comunicaciones inalámbricas, que comprende: recibir (2802), en un punto de acceso, AP (110), un mensaje de solicitud de asociación desde una estación (120); asociar (2804) la estación (120) con el AP (110); transmitir (2806) una primera indicación de un conjunto con el que la estación (120) está asociada y al que pertenece el AP (110); y recibir (2810) una trama desde la estación (120), caracterizado porque la trama comprende una cabecera de capa física, PHY, que comprende al menos una parte de la primera indicación.

Description

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ortogonal (OFDM). OFDM es una técnica de espectro ensanchado que distribuye datos a través de varias subportadoras separadas en frecuencias precisas. La separación proporciona "ortogonalidad", lo que permite a un receptor recuperar los datos de las subportadoras. Un sistema OFDM puede implementar la norma IEEE 802.11 o alguna otra norma de interfaz aérea. Otras tecnologías inalámbricas adecuadas incluyen, a modo de ejemplo, acceso múltiple por división de código (CDMA), acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) o cualquier otra tecnología inalámbrica adecuada, o cualquier combinación de tecnologías inalámbricas adecuadas. Un sistema CDMA puede implementar las normas IS-2000, IS-95, IS-856, CDMA de banda ancha (WCDMA), o alguna otra norma de interfaz aérea adecuada. Un sistema TDMA puede implementar la norma del Sistema Global de Comunicaciones Móviles (GSM) o alguna otra norma de interfaz aérea adecuada. Como apreciarán fácilmente los expertos en la técnica, los diversos aspectos de esta divulgación no están limitados a ninguna tecnología inalámbrica y/o norma de interfaz aérea particular.

A continuación se ofrece una lista de acrónimos usados a lo largo de esta divulgación:

A-MPDU.....Unidad de datos de protocolo de control de acceso al medio agregada

AC ..................Categoría de acceso

AID.............Identificador de asociación

AIFS...............Espacio entre tramas de arbitraje

AP ..................Punto de acceso

APID............Identificador de punto de acceso

BA ..................ACK de bloque

BAR ...............Solicitud de ACK de bloque

BSS.............Conjunto de servicios básicos

C ..................... Control

Extremo CF...........Extremo sin contienda

CSI .................Información de estado de canal

CTS ................Libre para el envío

CW .................Ventana de contienda

DA..................Dirección de destino

DIFS.....Espacio entre tramas de función de coordinación distribuida

DSC................Cómputo de ranuras deterministas

EDCA.....Acceso a canal distribuido mejorado

FCS ................Secuencia de comprobación de trama

GST................Tiempo de inicio garantizado

L-SIG .............Campo 'señal heredada'

MAC ..............Control de acceso al medio

MCS ...............Esquema de codificación de modulación

MIMO ............Múltiples entradas y múltiples salidas

MU................Multiusuario

NAV ...............Vector de asignación de red

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Nsts............Número de flujos de espacio-tiempo

OFDM ............Modulación por división de frecuencia ortogonal

OFDMA............Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal

PHY ...............Capa física

PIFS...............Espacio entre tramas de función de coordinación puntual

SDMA............Acceso múltiple por división espacial

SIFS ...............Espacio corto entre tramas

SIG .................Señal

STA................Estación

SU..................Usuario único

TCP ................Protocolo de control de transmisión

TDLS..............Configuración de enlace directo tunelado

TXOP.............Oportunidad de transmisión

VSL................Ranura muy corta

WLAN............Red inalámbrica de área local

Las referencias IEEE 802.11-2007 e IEEE 802.11n-2009 proporcionan más información.

Un problema de la LAN inalámbrica (WLAN) IEEE 802.11 es el modo de organizar de manera eficaz oportunidades de transmisión (TXOP) de respuesta desde varios receptores. Los receptores pueden haber recibido datos de enlace descendente en paralelo a través de acceso múltiple por división espacial (SDMA) o acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA), tras lo cual necesitan responder con una trama BA, posiblemente con otro tráfico de enlace ascendente. SDMA también se denomina múltiples entradas y múltiples salidas multiusuario (MU-MIMO). OFDMA también se denomina modulación por división de frecuencia ortogonal multiusuario (OFDM).

Soluciones anteriores a este problema se han basado en proporcionar a las estaciones direccionadas una ranura de tiempo específica después de la transmisión de enlace descendente, pero esto puede tener posibles inconvenientes. Por ejemplo, el AP no conoce la longitud óptima de la ranura, ya que se desconoce la velocidad PHY de enlace ascendente y la cantidad de datos. Como otro ejemplo, cuando la información de ranura de tiempo no se recibe en la estación, entonces se desperdicia la ranura de tiempo. La velocidad PHY puede especificarse por el AP, pero esto daría como resultado normalmente una estimación demasiado conservadora y, por lo tanto, ranuras de respuesta demasiado largas.

Una solución a este problema es proporcionar a los receptores direccionados un retardo de retransmisión determinista, por ejemplo a través de un campo 'cómputo de ranuras deterministas' (DSC) que está incluido en una transmisión de enlace descendente. Cada estación direccionada tiene asignado un cómputo de retardo de retransmisión individual cuando la A-MPDU SDMA de enlace descendente es enviada por el AP. El cómputo de ranuras deterministas se cuenta de manera descendente por los receptores direccionados tras la recepción de la transmisión de enlace descendente que contiene el campo DSC, lo que da como resultado una serie de transmisiones de enlace ascendente separadas por un AIFS + 1 ranura cuando se usa un retardo de retransmisión EDCA normal. Cada estación envía su respuesta cuando su DSC llega a cero. De esta manera, cada estación compite por el canal usando un protocolo de contienda convencional, pero de acuerdo con los cómputos de retardo de retransmisión determinista asignados. (Por el contrario, en una contienda convencional, una estación elige un cómputo de retardo de retransmisión de manera aleatoria). En determinados aspectos, el EDCA puede modificarse de modo que el AIFS también se cuente como una ranura, permitiendo que la separación 350 entre tramas de retorno se reduzca a PIFS, como se ilustra en la FIG. 3.

La secuencia de intercambio de tramas de la FIG. 3 se inicia con un CTS que fija un NAV durante la TXOP SDMA de enlace descendente más larga. La TXOP SDMA de enlace descendente contiene datos de enlace descendente para las STA1 a STA4, incluyendo posibles tramas de control. Una trama BAR está incluida en la A-MPDU para solicitar un ACK de bloque. La trama (o elemento) DSC indica el cómputo de ranuras para la TXOP de retorno. El campo DSC puede transportarse en una trama de control genérica (trama-C). La política de ACK referente a las tramas de

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enlace descendente es tal que no se obtiene ninguna respuesta SIFS (la política de ACK referente a los datos de enlace descendente se fija a ACK de bloque, la política de ACK referente a la BAR no se fija a ningún ACK, y la política de ACK referente a la trama DSC no se fija a ningún ACK).

Retardo de retransmisión determinista se refiere a proporcionar a cada estación direccionada un cómputo de ranuras predeterminado para el retardo de retransmisión de su TXOP de retorno.

En determinados aspectos, la presencia de un campo DSC puede funcionar como un extremo CF implícito, que trunca un NAV para la estación direccionada que recibe el campo DSC. El NAV puede fijarse mediante un CTS antes de la transmisión SDMA durante un tiempo que supera considerablemente la transmisión de enlace descendente más larga. Truncar el NAV solamente para las estaciones direccionadas (mediante el campo DSC) proporciona a las estaciones direccionadas prioridad de acceso sobre otros competidores (o estaciones) que no fueron direccionados en la transmisión SDMA y que no recibieron un campo DSC. Después de las TXOP de enlace ascendente, el NAV global puede truncarse a través de una trama de extremo CF. Como se ilustra en la FIG. 4, una trama de extremo CF 402 puede planificarse al final de las TXOP de retorno de enlace ascendente proporcionando un cómputo de ranuras deterministas igual al número de TXOP de retorno 404 más uno.

La secuencia de intercambio de tramas de la FIG. 4 se inicia con un CTS que fija un NAV durante un tiempo que supera la duración de la TXOP SDMA de enlace descendente. La TXOP SDMA de enlace descendente contiene datos de enlace descendente para las STA1 a STA4, incluyendo posibles tramas de control. La política de ACK referente a las tramas de enlace descendente es tal que no se obtiene ninguna respuesta SIFS. La política de ACK en los datos de enlace descendente se fija a ACK de bloque. Una trama BAR se incluye para solicitar un ACK de bloque. La política de ACK referente a la BAR no se fija a ningún ACK. La trama (o elemento) DSC indica el cómputo de ranuras para la TXOP de retorno. La política de ACK referente a la trama DSC no se fija a ningún ACK. El DSC trunca el NAV para la STA direccionada. El DSC puede incluir una duración mínima del NAV, de modo que el retardo de retransmisión se inicia después de la transmisión SDMA más larga.

En determinados aspectos, las TXOP de enlace ascendente no tienen que limitarse solamente al tráfico de respuesta. Los datos de enlace ascendente pueden incluirse, por ejemplo, en forma de una A-MPDU 502, como se ilustra en la FIG. 5. El AP puede transmitir una información de respuesta inmediata, tal como un ACK de bloque 504, después de la A-MPDUI de enlace ascendente.

La secuencia se inicia con un CTS que fija un NAV durante un tiempo que supera la duración de la TXOP SDMA de enlace descendente. La TXOP SDMA de enlace descendente contiene una A-MPDU que contiene datos de enlace descendente para las STA1 a STA4 y tramas de control tales como BAR y DSC. La política de ACK referente a las tramas de enlace descendente es tal que no se obtiene ninguna respuesta SIFS. La política de ACK referente a los datos de enlace descendente se fija a ACK de bloque. Se incluye una trama BAR para solicitar un ACK de bloque. La política de ACK referente a la BAR no se fija a ningún ACK. La trama (o elemento) DSC indica el cómputo de ranuras para la TXOP de retorno. La política de ACK referente a la trama DSC no se fija a ningún ACK. El DSC trunca el NAV para la STA direccionada. El DSC puede incluir una duración mínima del NAV, de modo que el retardo de retransmisión se inicia después de la transmisión SDMA más larga. La STA1 recibe un cómputo de ranuras deterministas de 1 ranura, el cual se cuenta de manera descendente durante el primer PIFS 506 que se produce después de la transmisión SDMA de enlace descendente. La STA1 transmite una A-MPDU 502 que contiene una trama BA y MPDU de datos de enlace ascendente. Las MPDU de datos de enlace ascendente pueden usar la política de ACK BAR implícita. El AP responde SIFS después de la A-MPDU de enlace ascendente con la trama BA solicitada. La STA2 envía después su(s) trama(s) de respuesta PIFS después de la trama BA de enlace descendente 504. La STA3 envía después su(s) trama(s) de respuesta PIFS después de la(s) trama(s) de respuesta de STA2. Después, la STA4 envía su(s) trama(s) de respuesta después de la(s) trama(s) de respuesta de STA3.

En determinados aspectos, las TXOP de retorno a través de un retardo de retransmisión determinista también pueden indicarse a través de una trama que no es SDMA 602, como se ilustra en la FIG. 6.

La secuencia de intercambio SDMA de enlace descendente con retardo de retransmisión determinista para TXOP de retorno comienza con una trama DSC 602 que fija un NAV largo. La trama DSC indica un retardo de retransmisión determinista para las STA1 a STA3. El DSC trunca de manera implícita el NAV para las STA1 a STA3 (o no se fija ningún NAV porque la trama que fija el NAV es una trama DSC). Después de una primera ranura de retardo de retransmisión vacía 604, la STA1 transmite una A-MPDU de enlace ascendente que contiene al menos una MPDU de datos. La MPDU de datos incorpora la política de ACK BAR implícita. El AP responde con un SIFS de trama BA 606 tras el final de la transmisión de enlace ascendente. Un patrón de transmisión similar se produce para la STA2 y la STA3, como se ilustra en la FIG. 6. Finalmente, el AP responde con un PIFS de trama de extremo CF 608 después de la trama BA para la STA3. Esto completa el NAV para otras estaciones que no reciben la trama DSC.

Las TXOP de retorno a través del retardo de retransmisión determinista pueden ser incluso más eficaces cuando se reduce el tiempo SIFS. Esto es posible sin problemas de compatibilidad con versiones anteriores cuando la fase de TXOP de retorno no se combina con una contienda habitual fijando un NAV que se trunca solamente para los destinatarios direccionados de la trama DSC. Fijar un NAV y truncarlo de manera selectiva en un subconjunto de los

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dispositivos crea una situación en la que solamente el subconjunto seleccionado de dispositivos percibirá condiciones de inactividad del medio durante las cuales un retardo de retransmisión puede contarse de manera descendente, mientras que otros dispositivos se abstendrán de contar de manera descendente su retardo de retransmisión ya que la detección de portadoras virtuales (por ejemplo, NAV) indica que el medio está ocupado.

El AP puede transmitir tramas DSC de manera autónoma para comunicar el proceso de contienda. Cuando el AP observa que la contienda supera un determinado umbral, puede empezar a transmitir tramas DSC para reducir la contienda y mejorar la eficacia del acceso al canal. Un umbral a modo de ejemplo es una tasa de colisiones del 10% experimentada por el AP. El AP puede usar prioridad de acceso para transmitir tramas DSC, pero el AP debe garantizar que introduce de manera periódica suficientes ranuras de retardo de retransmisión vacías, de modo que nuevos nodos o nodos que no estén incluidos en los DSC también puedan acceder al canal.

Cómputo de ranuras deterministas (DSC)

El cómputo de ranuras deterministas (DSC) se refiere generalmente a proporcionar a las STA un cómputo de ranuras deterministas para un retardo de retransmisión que precede a una TXOP de respuesta mediante una STA. La TXOP de respuesta 702 puede usarse para transmitir tramas de control y/o de datos (enlace ascendente o enlace directo), como se ilustra en la FIG. 7.

En determinados aspectos, como se muestra en la FIG. 7, el EDCA puede usarse con un AIFS igual a DIFS. La STA1, que recibió un DSC de 0, accederá a un DIFS medio tras el final de la transmisión de enlace descendente que contiene el DSC. La STA2, que recibió un DSC de 1, accederá a un DIFS medio + 1 ranura tras el final de la TXOP iniciada por la STA1. La STA3, que recibió un DSC de 2, accederá a un DIFS medio + 1 ranura tras la TXOP iniciada por la STA2, etc. Esta diferencia en el tamaño del intervalo de separación para la primera TXOP y TXOP posteriores se debe a que el AIFS no se cuenta como una ranura de retardo de retransmisión en un EDCA normal. Por tanto, solo un retardo de retransmisión de 0 ranuras dará como resultado un intervalo de separación DIFS (o, en general, AIFS), y cualquier retardo de retransmisión distinto de cero dará como resultado un intervalo de separación de al menos un DIFS + 1 ranura (o, en general, AIFS + 1 ranura).

En determinados aspectos, como se ilustra en la FIG. 8, los intervalos de separación entre TXOP de retorno pueden reducirse en una ranura haciendo que el AIFS sea igual al PIFS.

Para que todos los intervalos de separación 902 tengan la misma duración, el EDCA puede modificarse para que el AIFS se cuente como una ranura de retardo de retransmisión. Esto se ilustra en la FIG. 9, donde AIFS=PIFS. Un retardo de retransmisión de 0 ya no es un retardo de retransmisión válido en este caso, por lo que el DSC más pequeño es 1.

Los intervalos de separación PIFS entre las TXOP de enlace ascendente permiten un acceso prioritario al medio, de modo que no se requiere ningún NAV para evitar colisiones con otros competidores que tienen que esperar durante un mayor periodo de tiempo antes de acceder al medio. Cuando los intervalos de separación 1002 son mayores que el PIFS, entonces se necesita un NAV, como se ilustra en la FIG. 10. La presencia de un campo DSC vuelve a establecer de manera implícita un NAV en el receptor del campo. El NAV global es restablecido por una trama de extremo CF 1004 transmitida por el AP. La trama de extremo CF se planifica para su transmisión en una ranura después del DSC más largo, de modo que el extremo CF tiene un DSC de 4 en este ejemplo.

Cuando no se genera una TXOP debido a que la STA no recibió el DSC o por algún otro motivo, como resultado habrá una ranura vacía adicional. Esto se ilustra en la FIG. 11, donde el intervalo de separación 1102 entre la TXOP STA2 y la TXOP STA4 tiene una ranura vacía adicional.

Para seguir el modelo EDCA de planificación de tráfico, el DSC podría aplicarse a una categoría de acceso (AC) específica, que podría ser la misma que la AC del tráfico de enlace descendente o podría ser la AC que ganaría la contienda interna en caso de que el medio permaneciera inactivo. Tráfico de control, tal como BA, debería añadirse a las TXOP de retorno.

Para evitar que otras colas internas (es decir, categorías de acceso) tengan una TXOP antes de que lo haga la AC DSC, el AIFS de la AC DSC puede tener asignado un AIFS igual PIFS durante el retardo de retransmisión DSC. Cuando expira el retardo de retransmisión DSC, el AIFS vuelve a fijarse al valor original y la contienda sigue las regulas EDCA con la CW que estaba presente antes del retardo de retransmisión DSC.

Cuando el AIFS de la AC DSC está fijada a PIFS, entonces las AC DSC tienen prioridad con respecto al medio y por encima de las AC internas (suponiendo que solo los AP usan un AIFS que es igual al PIFS). Esto significa que no se necesita ningún extremo CF, pero que el AP necesita corregir los retardos de retransmisión para AC internas con AIFS=PIFS. El retardo de retransmisión para estas AC debe aumentarse en el DSC máximo que está transfiriéndose (en los ejemplos anteriores, el / los retardo(s) de retransmisión debe(n) incrementarse en 3). Corregir los retardos de retransmisión internos evita que las AC de AP interfieran con las TXOP DSC de las STA. Si las STA también usan un AIFS igual a PIFS, entonces también necesitan incrementar estos retardos de retransmisión. Para ello, el DSC

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La FIG. 25 ilustra operaciones de ejemplo 2500 para determinar tiempos para transmitir una trama en función de, al menos en parte, una indicación de un conjunto con el que una estación está asociada, según determinados aspectos de la presente divulgación. Las operaciones 2500 pueden llevarse a cabo, por ejemplo, mediante una STA (por ejemplo, un terminal de acceso 120).

Las operaciones 2500 pueden empezar en 2502 recibiendo, en la estación, una primera indicación de un conjunto con el que la estación está asociada. El conjunto puede comprender un BSS. La primera indicación puede comprender un identificador para el BSS (por ejemplo, un identificador BSS (BSSID)) o para el AP (por ejemplo, un identificador de AP (APID)) en el BSS.

El identificador de AP (o identificador de BSS) puede señalizarse a las STA asociadas a través de la trama de respuesta de asociación, mediante la inclusión de un elemento de información (IE) de identificador de punto de acceso (APID) en su trama de respuesta. La FIG. 26 ilustra de manera conceptual un IE de APID 2600 de ejemplo, según determinados aspectos de la presente divulgación. El IE de APID 2600 incluye un campo 'ID de elemento' 2602 que comprende un octeto, un campo 'longitud' 2604 que comprende un octeto, y un campo APID 2606 que comprende dos octetos, como se muestra. El campo 'ID de elemento' 2602 puede definirse de manera similar al campo 'ID de elemento' de la tabla 7-26 de la norma IEEE 802.11-2007.

El campo 'longitud' 2604 puede fijarse a 2 para indicar que el resto del IE de APID 2600 incluye 2 octetos. El campo APID 2606 puede fijarse al APID del AP del BSS con el que la STA está asociada. En determinados aspectos, solo los 9 bits menos significativos (LSB) del APID están incluidos en el campo Nsts de la cabecera PHY, o solo 9 LSB del campo APID 2606 de 16 bits están definidos como el APID.

Haciendo de nuevo referencia a la FIG. 25, la estación puede recibir, en 2504, una segunda indicación de un orden en una secuencia en la que la estación puede transmitir. En determinados aspectos, la segunda indicación puede comprender un cómputo de ranuras deterministas (DSC), como se ha descrito anteriormente. La segunda indicación puede incluirse en una A-MPDU u otra transmisión de enlace descendente SDMA.

En 2506, la estación puede determinar tiempos para transmitir una trama en función de, al menos en parte, la primera y la segunda indicación. En determinados aspectos, determinar los tiempos puede comprender contar un número de tramas recibidas con al menos una parte de la primera indicación e ignorar tramas recibidas con un identificador que no coincide con la al menos una parte de la primera indicación. Contar el número de tramas puede ser similar al cómputo descrito con respecto a la FIG. 12. En determinados aspectos, la estación puede finalizar este procedimiento de acceso secuencial si la estación recibe una trama con un identificador que no coincide con al menos una parte de la primera indicación (por ejemplo, 9 LSB del APID).

En 2508, la estación puede transmitir la trama según los tiempos determinados. La trama transmitida puede comprender una cabecera PHY que comprende al menos una parte de la primera indicación. Por ejemplo, la cabecera PHY puede comprender 9 LSB del APID en el campo APID 2606 del IE de APID 2600 recibido.

La FIG. 27 es un flujo de llamada 2700 de ejemplo para comunicaciones entre un punto de acceso 110 y una estación (STA) 2702 durante su asociación y posterior comunicación, según determinados aspectos de la presente divulgación. En 2704, el AP puede seleccionar un APID.

Según determinados aspectos, un AP puede seleccionar APID de manera aleatoria. Un AP puede evitar el uso de determinados valores APID basándose en las propiedades de la cabecera PHY, tales como largas cadenas de ceros. En otros aspectos, el APID puede seleccionarse a partir de una lista seleccionada de valores que cumplen un determinado parámetro o que mejoran determinadas propiedades de la cabecera PHY, tal como la relación de potencia pico a promedio (PAPR). El AP puede evitar seleccionar APID observados en el canal en el que el AP trata de iniciar una red. A partir del conjunto restante de valores, el AP puede seleccionar un valor de manera aleatoria. Tales mecanismos de selección pueden garantizar que AP solapados tengan una alta probabilidad de seleccionar diferentes APID. Pueden reutilizarse APID observados en canales diferentes al canal de funcionamiento previsto.

En 2706, la STA 2702 puede enviar un mensaje de solicitud de asociación al AP. Esto puede suceder cuando la STA 2702 pasa a un área cubierta por el AP 110 o decide traspasarse al AP, quizá porque la STA está recibiendo una señal más intensa procedente de este AP particular en comparación con otros AP vecinos. La STA 2702 puede recibir una baliza desde el AP 110 antes de decidir enviar el mensaje de solicitud de asociación.

En 2708, el AP 110 puede conceder a la STA 2702 una asociación, de modo que la STA se asocia con BSS al que pertenece el AP. En respuesta al mensaje de solicitud de asociación, el AP 110 puede enviar un mensaje de respuesta de asociación en 2710, que incluye normalmente un identificador de asociación (AID). El mensaje de respuesta de asociación también puede incluir un IE de APID 2600 como se ha descrito anteriormente o alguna otra indicación de un identificador para el BSS o el AP.

En 2712, el AP 110 puede transmitir una transmisión de enlace descendente SDMA, tal como una A-MPDU, a

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