SE525337C2 - Förfarande och anordning för att minska den genomsnittliga tiden som behövs för en kommunikationsenhet att ansluta sig till ett kommunikationsnätverk - Google Patents

Description

f' - oo o o oo I oo to II O' i :..o: o a o :: . : :z : : :: z *- ~- *“ :oo.: o.: .z o oooo o o o ooo o o o oo: I Ü g g g 3' ° .' : '..' ..' .. .- tera en accesspunkts närvaro pà en kanal år det nödvändigt att lyssna efter överföringar på kanalerna.

Rxnosönsnsn rön UPPFINNINGEN En accesspunkt i ett WLAN-nätverk sänder typiskt en s.k. fyrram (beacon frame) approximativt var 100 ms. Att vänta i 100 ms för varje kanal leder emellertid potentiellt till en oacceptabel tidsrymd för att finna en accesspunkt, vilken man kan ansluta sig till. I ad hoc-nätverk eller peer-to-peer-nätverk, dvs nät- verk utan en accesspunkt, fördelas ansvaret för att detektera radarsystem pà alla stationer i nätverket och ansvaret för att generera fyrsignaler delas.

Såsom en kompromiss har det föreslagits att vänta en kortare tidsperiod och lyssna efter varje trafik, dvs fyrramar eller annan trafik, på en kanal för att bestämma huruvida den år upp- tagen. Detta ger en rimlig situation i ett upptaget företags- nät, vari det finns en rimligt hög trafiknivå och ett stort antal accesspunkter som är tillgängliga för användning.

I hemmiljöer emellertid kanske det endast finns en accesspunkt, till vilken stationen kan ansluta sig. Det år också fullkomligt möjligt att stationen är den enda användaren för den access- punkten. I detta fall kan väntande mindre än en full fyrtids- period faktiskt göra situationen sämre, eftersom det finns en relativt stor risk att missa fyröverföringen från ens hem- accesspunkt vid varje mätning, varvid ytterligare ett fullt svep genom alla möjliga kanaler är nödvändigt. Liknande problem kan uppträda i mindre företagsnât eller i företagsnât, där det finns en måttlig trafiknivà och/eller endast ett mindre antal accesspunkter tillgängliga för användning.

Det är således ett syfte med föreliggande uppfinning att åstad- komma ett förfarande resp. ett arrangemang för att minska den genomsnittliga tiden som behövs för en kommunikationsenhet att f" "” ' I II 'Û OI :.'o :..o: z ..I: o' 0 I 0 0 0 0 g __* o o o I o o o o o o o I I 0 0 0 0 . \' a “ ou u o o o o o ooou u o 0 u: I g g 00. o o o o o o 0 I 0 : o o o o o :o 00 00 00 ansluta sig till ett kommunikationsnätverk av det ovan angivna slaget, särskilt i nätverk med fä accesspunkter eller i situa- tioner där trafiken är relativt låg.

Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst för- faranden och arrangemang i enlighet med de bifogade patent- kraven.

Genom att lägga till funktionalitet, företrädesvis till access- punkten, så att om ingen trafik har sänts under en given tids- period, sänder accesspunkten en nolldataram, kan den ovan beskrivna situationen undvikas. Sådana nolldataramar definieras i 802.11 WLAN-standarden och kan sändas till broadcast-adressen så att de kan tas emot av alla stationer utan att det nödvän- digtvis finns stationer anslutna i nätverket. Varje annan till- låten 802.11-ramtyp kan användas så länge som den inte inter- fererar med funktionen hos möjligen anslutna stationer och kan igenkânnas av stationer som söker efter ett nätverk.

Dessa nolldataramar kommer endast sändas när det är väldigt låg trafik och kommer därigenom inte representera någon betydande påverkan på WLAN-cellens genomströmning eller ge en betydande kollisionsrisk. Den givna tidsperioden, efter vars utgång en nolldataram sänds, är mindre, företrädesvis betydligt mindre, än tiden mellan två fyrramar, dvs 100 ms. Tidsperioden kan exempelvis vara mindre än 50 ms eller 25 ms. När man ansluter sig till ett nätverk med sådant uppträdande är det möjligt att sätta lyssningstiden på en särskild kanal till en väldigt låg nivå, endast marginellt större än tidsperioden mellan planerade nolldataramar, med i huvudsak ingen risk att missa över- föringen, vilket därigenom tillåter väldigt korta kanalsvep- tider.

Det skall inses att föreliggande uppfinning inte nödvändigtvis måste implementeras i accesspunkten i nätverket. I ad hoc- nätverk kan ansvaret för att skapa nolldataramarna delas på samma sätt som ansvaret för att generera fyrsignaler delas.

Alternativt kan uppfinningen implementeras i varje annan slags nâtverksnod som är kapabel att sända och mottaga på nätverket.

Det skall vidare inses att föreliggande uppfinning inte är begränsad för användning i ett WLAN-system som använder 5 GHz- banden tillsammans med radarsystem, utan kan implementeras i varje slag av nätverk, vari en kommunikationsenhet som skall ansluta till kommunikationsnätverket måste lyssna efter data- överföringar på ett flertal kommunikationskanaler och att iden- tifiera en av kommunikationskanalerna, på vilken en pågående dataöverföring detekteras, innan den år kapabel att påbörja sändning, för att minska den genomsnittliga tiden som behövs för kommunikationsenheten att ansluta sig till nätverket.

Ytterligare kännetecken hos uppfinningen och fördelar med den- sama kommer att bli uppenbara från den följande detaljeraden beskrivningen av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning given här nedan och de medföljande fig. 1-5, vilka endast ges i illustrerande syfte och skall således icke be- grånsa skyddsomfånget för föreliggande uppfinning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNÄ Fig. 1 år en schematisk nâtverkslayout för ett WLAN, vari före- liggande uppfinning är implementerad.

Fig. 2 är en schematisk nätverkslayout för ett alternativt WLAN, vari föreliggande uppfinning âr implementerad.

Fig. 3 är en schematisk trafiktidsekvens på en kanal enligt teknikens ståndpunkt.

Fig. 4 år en schematisk trafiktidsekvens på en kanal enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. ,.. .. ' ooo ooo o o oo o oo oo oo oo o o o o o o o o o o o o o o o o \, I o o o o o o o o o o o o o o o o o o ooo o o o o o o oooo o o o ooo o o o ooo Û Ü Û I Ö I Û _ . C Ö Û Û Û Ü Ü Û Û Û Ü 'Ü O. 'Û .Ü Fig. 5 är en schematisk trafiktidsekvens pà en annan kanal enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. nnrawsnan BESKRIVNING av rönsmucm. uwrönmcsrommn I fig. 1 visas en nätverkslayout för ett WLAN schematiskt, vari en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är implementerad. WLAN-nätverket innefattar ett flertal nätverks- noder eller accesspunkter 11, 12, 13, vilka är anslutna till ett allmänt nätverk såsom t.ex. Internet 17. Var och en av accesspunkterna ll, 12, 13 sänder och mottager pà en fast_kanal bland de definierade i standarden som används i WLAN-nätverket, och varje mobil station som skall ansluta sig till WLAN-nât- verket mäste ansluta sig till en av accesspunkterna 11, 12, 13.

I fig. 1 är tre mobila stationer 14, 15, 16 anslutna till WLAN- nâtverket, av vilka alla är anslutna till accesspunkten 11, dvs de är kapabla att sända och mottaga data på kanalen som âr allokerad till accesspunkten 11 såsom schematiskt indikeras med de dubbelriktade pilarna.

En fjärde mobil station 18 skall ansluta sig till WLAN-nät- verket och måste därför lyssna efter dataöverföringar på kanalerna, och identifiera en av kanalerna, pà vilken en pà- _gàende dataöverföring detekteras, innan den är kapabel att börja sända. Typiskt mäste den mobila stationen 18 svepa över de möjliga kanalerna eftersom den endast kan lyssna pà en kanal åt gången.

Var och en av accesspunkterna 11, 12, 13 sänder ut fyrramar på dess respektive allokerade kanal vid regelbundna tidsintervall, s.k. fyrintervall, vilka typiskt år 100 ms. I fig. 3 visas en schematisk trafiktidsekvens för kanalen allokerad till access- punkten 11 i WLAN-nätverket i fig. 1 såsom den skulle ha upp- trätt om föreliggande uppfinning inte hade varit implementerad.

Sekvensen visar fyröverföringar vid fasta fyrintervall och andra överföringar, t.ex. överföringar från mobilstationerna 14, 15 och 16 mer oregelbundet.

Således skulle den mobila stationen 18 vara tvungen att lyssna på varje kanal ett helt fyrintervall för att undvika risken att missa någon kanal som den skulle vara kapabel att ansluta sig över. Tiden som behövs för att identifiera en kanal att ansluta sig över kan i fall med väldigt få tillgängliga accesspunkter och/eller väldigt lite pågående trafik vara väldigt läng.

Föreliggande uppfinning minskar denna tid som behövs genom att sända nolldataramar på en användbar kanal, som har varit tyst under en given tidsperiod. Accesspunkten 11 övervakar tiden som förflutit sedan den senaste dataöverföringen på dess allokerade kanal slutfördes, och förutsatt att ingen ytterligare data- överföring på kanalen uppträder under en given tidsperiod sedan den senaste dataöverföringen pà kanalen slutfördes, också hän- visad till såsom ett nolldataintervall, sänder den en nolldata- ram på kanalen. I fig. 4 visas en schematisk trafiktidsekvens för kanalen allokerad till accesspunkten 11 i WLAN-nätverket i fig. 1 med föreliggande uppfinning implementerad.

Nolldataintervallet är avsevärt kortare än fyrintervallet, men ändock tillräckligt långt för att inte kraftigt minska genom- strömningen pà kanalen. Nolldataintervallet är företrädesvis kortare än 50 eller kortare än 25 ms.

Om söktiden i värsta fall mäste hållas inom en särskild gräns, kan det maximalt tillåtna nolldataintervallet bestämmas såsom den maximalt tillåtna söktiden delat med antalet kanaler, mäste sökas genom.

SOTII Accesspunkten 12 i WLAN-nätverket i fig. 1, som inte har några mobilstationer anslutna till sig, sänder endast fyrramar och nolldataramar på dess allokerade kanal. I fig. 5 visas en schematisk trafiktidsekvens för kanalen allokerad till access- punkten 12 med föreliggande uppfinning implementerad. Fyr- och nolldataöverföringarna är indikerade. Kanalen är endast tyst under nolldataintervallet. På liknande sätt sänder varje annan accesspunkt 13 i WLAN-nätverket pä dess respektive allokerade kanal nolldataramar enligt ovan.

När den mobila stationen 18 skall ansluta sig till WLAN-nät- verket är det tillräckligt att sätta lyssningstiden pà varje kanal till en väldigt låg nivå, endast nàgot längre än tiden för nolldataintervallet, med i huvudsak ingen risk att missa överföringar förutom på grund av normala problem hos trådlös överföring såsom interferens.

Det skall inses att föreliggande uppfinning inte endast är tillämplig för att minska tiden för att ansluta sig till ett nätverk, utan också för att minska tiden för att finna till- gängliga kanaler för en möjlig överkoppling (hand-off) från en kanal till en annan.

I fig. 2 visas en annan nâtverkslayout för ett WLAN-nätverk schematiskt, vari en alternativ föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är implementerad. Detta nätverk âr ett ad hook- eller peer-to-peer-nätverk där mobila stationer 14, 15, 16 är anslutna direkt till varandra såsom indikeras av de dubbelriktade pilarna, och icke via några accesspunkter. En av de mobila stationerna 16 kan sända fyrramar regelbundet för att informera omgivande enheter om nätverkets existens.

En fjärde mobil station 18 som skall ansluta sig till WLAN- nätverket mäste således lyssna efter dataöverföringar på de möjliga kanalerna och identifiera kanalen, pä vilken en pä- gáende dataöverföring detekteras, innan den är kapabel att börja sända.

I denna utföringsform är den mobila stationen 16 ansvarig för den uppfinningsenliga funktionaliteten. Således övervakar den mobila stationen 16 tiden som förflutit sedan senaste data- överföring pá kanalen som används av de mobila stationerna 14, 15, 16 i ad hook-nätverket avslutades, och förutsatt att ingen ytterligare dataöverföring pà kanalen uppträder under en given tidsperiod sedan den senaste dataöverföringen pà kanalen av- slutades, sänder den en nolldataram pà kanalen. En trafiktid- sekvens för kanalen använd av ad hook-nätverket kan vara liknande som den som schematiskt visas i fig. 4.

Alternativt, i ett IEEE 802.11 ad hoc-nätverk kan ansvaret för att generera nolldataramar delas mellan alla stationer som tar del i nätverket, på ett liknande sätt som ansvar för att gene- rera fyrsignaler delas.

Claims (15)

9 PATENTKRAV

1. Förfarande för att minska den genomsnittliga tiden som behövs för en kommunikationsenhet (18) att ansluta sig till ett komunikationsnätverk (ll-16; 14-16), varvid nämnda komu- nikationsenhet (18) mäste lyssna efter dataöverföringar på ett flertal kommunikationskanaler och identifiera en av nämnda flertal kommunikationskanaler, pä vilken en pågående data- överföring detekteras, innan den är kapabel att börja sända, k ä n n e t e c k n a t a v stegen att: _ - tiden som förflutit sedan senaste dataöverföring på nämnda ena av nämnda flertal kommunikationskanaler slutfördes över- vakas, och i - förutsatt att ett tillstànd med låg datatrafik detekteras motsvarande att ingen ytterligare dataöverföring pä nämnda ena av nämnda flertal kommunikationskanaler uppträder under en given tidsperiod sedan den senaste dataöverföringen pä nämnda kanal slutfördes, sänds data pà nämnda kanal för att möjliggöra för nämnda komunikationsenhet (18) att detektera en pågående dataöverföring.

2. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda kommunikations- nätverk är ett trådlöst lokalt nätverk.

3. Förfarande enligt krav 2, varvid nämnda flertal kommu- nikationskanaler ligger inom ett frekvensband, vilket används för överföringar av en primär användare, och varvid data kan överföras på en av nämnda flertal kommunikationskanaler endast efter att det har kontrollerats att frekvensbandet för nämnda ena av nämnda flertal kommunikationskanaler inte används för överföringar av nämnda primära användare.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, varvid fyrramar sänds pä nämnda ena av nämnda flertal kommunikationskanaler vid x l I ~. 000000 0 0 0 0 00 000000 0 0 0 00 00 0000 0000 000 0 0 0000 0000 0 0000 0 0 0000 0 0 0 0 0000 00 0 0 0 0 0 0 0000 0 0000 0 0 0 0 0000 00 0 0 0 0 0 0 0000 10 regelbundna tidsintervall, och nämnda givna tidsperiod är kortare än nämnda regelbundna tidsintervall.

5. Förfarande enligt krav 4, varvid fyrramar sänds på nämnda ena av nämnda flertal komunikationskanaler approxima- tivt var 100 ms.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, varvid nämnda givna tidsperiod är mindre än approximativt 100 ms, företrädes- vis mindre än 50 ms, och mest företrädesvis mindre än 25 ms.

7.! Förfarande enligt något av kraven 1-6, varvid nämnda data sänd för att möjliggöra för nämnda kommunikationsenhet att detektera en pågående dataöverföring utgörs av en nolldataram.

8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, varvid nämnda data sänd för att möjliggöra för nämnda kommunikationsenhet att detektera en pågående dataöverföring sänds till en broadcast- adress.

9. _! Förfarande enligt något av kraven 1-8, varvid nämnda. data sänd för att möjliggöra för nämnda kommunikationsenhet att detektera en pågående dataöverföring sänds från en accesspunkt (11) i nämnda kommunikationsnätverk.

10. Förfarande enligt något av kraven 1-8, varvid nämnda data sänd för att möjliggöra för nämda kommunikationsenhet att detektera en pågående dataöverföring sänds från en mobil station (16) ansluten i nämnda kommunikationsnätverk._

11. Arrangemang för att minska den genomsnittliga tiden som behövs för en kommunikationsenhet (18) att ansluta sig till ett kommunikationsnätverk (11-16; 14-16), varvid nämnda kommunika- tionsenhet (18) måste lyssna efter dataöverföringar på ett flertal kommunikationskanaler och identifiera en av nämnda 11 flertal kommunikationskanaler, på vilken en pågående data- överföring detekteras, innan den är kapabel att börja sända, k ä n n e t e c k n a t a v att: - klockorgan åstadkoms för att övervaka tiden som förflutit sedan senaste dataöverföring på nämnda ena av nämnda flertal kommunikationskanaler slutfördes, och - sändningsorgan ästadkoms för att sända data på nämnda kanal för att möjliggöra för nämnda kommunikationsenhet (18) att detektera en pågående dataöverföring, förutsatt att ett till- stånd med låg datatrafik detekteras motsvarande att ingen_ ytterligare dataöverföring på nämnda ena av nämnda flertal komunikationskanaler uppträder under en given tidsperiod sedan den senaste dataöverföringen på nämnda kanal slutfördes.

12. Arrangemang enligt krav 11, varvid nämnda kommunika- tionsnätverk är ett trådlöst lokalt nätverk.

13. Arrangemang enligt krav 11 eller 12, varvid nämnda arrangemang åstadkoms för att sända fyrramar på nämnda ena av nämnda flertal kommunikationskanaler vid regelbundna tidsinter- vall, varvid nämnda givna tidsperiod är kortare än nämnda regelbundna tidsintervall.

14. Arrangemang enligt något av kraven 11-13, varvid nämnda data sänd för att möjliggöra för nämnda kommunikationsenhet att detektera en pågående dataöverföring utgörs av en nolldataram.

15. Accesspunkt (11) åstadkommen för att sända och mottaga data på nämnda ena av nämnda flertal kommunikationskanaler och innefattande arrangemanget enligt något av kraven 11-14.