TW201616900A

TW201616900A - 應用於競爭協定下的無線通訊系統、無線通訊方法及無線通訊裝置

Info

Publication number: TW201616900A
Application number: TW104135520A
Authority: TW
Inventors: 約翰蒂莫西科菲; 柳德政
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2016-05-01
Also published as: TW201632024A; TWI575989B; US10390341B2; US9848423B2; US20160128062A1; TWI575999B; CN105578611B; CN105578611A; US20160128061A1; CN105578612B; CN105578612A

Abstract

一種應用於競爭協定下的無線通訊系統包含有一存取點以及至少一站台，其中當該存取點操作於設定模式時，該存取點以及該站台皆會確認一用來將封包自該站台傳送至該存取點的特定時槽；接著，當該存取點操作於該設定模式之後的資料模式時，該站台會直接地使用於該設定模式中所決定的該特定時槽，以將該封包傳送至該存取點。

Description

應用於競爭協定下的無線通訊系統、無線通訊方法及無線通訊裝置

本發明係關於一無線通訊系統，尤其關於一種存取點與該無線通訊系統的一或多個站台（station）之間的存取方法。

目前已有許多有線以及無線網路係使用分佈式通道存取（distributed channel access）架構來達到多重存取。在一典型的例子中，諸如各種IEEE 802.11 的協定下的裝置，該些裝置可將存取分享至無線媒介（medium），以及在需要進行傳送的時候，會獨立地選擇數個可進行傳送的（transmission-available）時槽（time slot）（或稱退避時間（backoff），亦可理解為用來進行倒數的時間），以在嘗試傳送一封包之前進行延遲。每一個新的封包皆會選取一新的退避時間，而所選取的新退避時間係為隨機或是偽隨機地（pseudo-randomly）選自該協定所決定出的一組可能的退避時間。不同的裝置通常會選擇不同的退避時間（因為每一傳送器的退避時間係被獨立地選擇），之後該些裝置將不會於相同的時間進行傳送。如此一來，該協定可允許採用相同的底層協定（underlying protocol）的不同裝置分別在不同時間進行傳送，而不需要再額外的使用任何協商或仲裁訊息的序列（explicit sequence of negotiation or arbitration messages）來進行溝通。以上係為一“分佈式”座標通道存取架構。

然而，若是兩個或兩個以上的裝置選擇了相同的退避時間值（backoff value），在此情況下，將會發生碰撞（collision）的情形。

為了使上述分佈式座標系統能夠有效率地運作，可供選擇之退避時槽（available backoff slot）的數量必須比需要在給定時間進行傳送的不同裝置的數量稍微多一點。首先，可供選擇的退避時槽的數量至少要相等於需要在給定時間進行傳送的不同裝置的數量，每一裝置才能選擇到不同的退避時槽；再者，若要進行傳送的裝置的數量很多，而退避時槽的數量僅僅稍微超出裝置的數量，此情況下也難以有令人滿意的結果。

在一範例中，若有K個相同的可得退避時槽，其對於N個裝置中每一欲傳送之裝置係為可得，則被一特定裝置所選取的退避時槽不被任何其他裝置選取的機率係為（1 – 1/K）^N-1 。若K = r*N，且N的值很大，則該機率會近似為e^-1/r 。舉例來說，若該機率超過0.9（以使該裝置於下次傳送會發生碰撞的機率會小於0.1），r 的值應至少為9.5，亦即可得退避時槽的數量應至少要是欲進行傳送的裝置的數量的9.5倍。再舉例說明，若該機率超過0.95 （以使該裝置於下次傳送會發生碰撞的機率會小於0.05），r 的值應至少為19.5。然而，這反而導致許多退避時槽沒有被使用到，因而降低了整體的網路流量（throughput）。

因碰撞而造成的整體網路流量的損失（例如因為在任何碰撞裝置傳送的最長封包的持續時間（duration）中使用共用媒介（shared medium）而導致的損失）通常會超過因退避時槽未使用而造成的損失（因在退避時槽的持續時間（duration）中使用共用媒介（shared medium）而導致的損失），故通常較理想的作法是希望能降低碰撞的機率、增加可得退避時槽與欲進行傳送之裝置數量之間的比例r，以及降低整體網路流量。

此外，現有的無線系統係使用傳送器來發送一起始短封包（initial short packet），其中該起始短封包宣告當前時框改變序列（current frame change sequence）的建議/理想的持續時間，以使接收器對應地宣告該無線媒介在當下係為可使用的，接著才實際進行資料傳輸。在此狀況下，兩個或兩個以上的採用此策略的傳送器之間的碰撞將只會造成無線媒介在該起始短封包的持續時間內徒勞地忙碌，而不會影響到目標的資料封包的持續期間，通常目標的資料封包的持續期間會遠比該起始短封包的持續時間來得長。在IEEE 802.11 的協定中，該起始短封包係為一請求傳送（Request-to-transmit，RTS）封包。此常見的策略減輕了碰撞所衍生的負面效用，但同時也因必須額外地增加協定負擔（protocol overhead，可視為重送訊號所衍生的負擔），因為要消除碰撞需要額外地進行完全替換（full exchange）（在IEEE 802.11中，依序為一請求傳送、一短幀間空間（short inter-frame space，SIFS）、一允許傳送（Clear-to-send，CTS）以及另一短幀間空間（short inter-frame space，SIFS），其中該另一短幀間空間包含有效非載有資料負擔（significant non-data-carrying overhead），而這是需要避免的。本發明的方法將用以改善上述協定負擔的問題；除此之外，在具有碰撞避免功能的基礎載波感測多重存取（Baseline carrier sense multiple access with collision avoidance CSMA/CA）系統中仍可能有碰撞機率，而衍生其他的協定負擔，本發明也適用於解決此問題。

本發明的一目的在於提供一用於一操作模式的協定及/或一存取點與無線通訊系統的一站台之間的一存取方法，其可減少碰撞發生的機率，以在不使用一較大的競爭窗口（contention window）（亦即不使用太多可得退避時槽）的情況下改善整體網路流量，進而解決上述問題。

本發明的一實施例提供了一種應用於競爭協定（contention-based protocol）下的無線通訊系統，包含有一存取點（access point，AP）以及至少一站台。該至少一站台係用以在該競爭協定下與該存取點進行無線通訊，且該存取點以及該至少一站台皆對於一名冊（roster）中的複數個時槽（time slot）中的一特定時槽進行確認，以將一封包（packet）自該站台傳送至該存取點；以及該站台隨後使用該特定時槽來將該封包傳送至該存取點。

本發明的另一實施例提供了一種應用於競爭協定（contention-based protocol）下的無線通訊方法，其包含有：透過一無線媒介來建立/確認一名冊（roster）中的複數個時槽中的一特定時槽（time slot）；以及透過該無線媒介來使用該特定時槽傳送一封包（packet）。

本發明的另一實施例提供了種應用於競爭協定（contention-based protocol）下的無線通訊裝置，其包含一電路，用以進行以下操作：透過一無線媒介來確認一名冊（roster）中的複數個時槽中的一特定時槽（time slot）；以及利用已確認的該特定時槽來透過該無線媒介傳送一封包（packet）。

在本發明的無線通訊系統中，當一站台要傳送一資料封包至一名冊中的一存取點時，該站台會先需要用該設定模式下的存取點來確認一名冊的一時槽，接著，該站台在資料模式下會直接使用在設定模式中決定的該時槽來傳送該封包至存取點。藉由使用本發明的方法，當有眾多站台要傳送資料封包至該存取點時，碰撞的機率可被降低或消除；此外，名冊的名冊常數可被設置的更小，以避免該資料模式下有許多未使用的時槽，造成不必要得浪費，且總流量也可以得到改善。

請參考第1圖，第1圖係為根據本發明的一實施例的一無線通訊系統100的示意圖。如第1圖所示，無線通訊系統100包含一存取點（access point，AP，亦稱網路基地台）110以及複數個站台STA1～STAn。在本實施例中，存取點110係無線連接於站台STA1～STAn，並且允許站台STA1～STAn透過無線保真（wireless fidelity，WiFi）或是其他相關規範來無線連接至一有線網路。此外，站台STA1～STAn可以是任何用戶端裝置，例如筆記型電腦、桌上型電腦、智慧型手機、平板電腦，或任何其它能夠無線連接於存取點110的電子裝置。

在本實施例中，存取點110會預先儲存一個或多個名冊（roster），且每一名冊具有一名冊編號以及一名冊長度，其中名冊長度係為一數量的時槽（time slot）。

請參考第2圖，第2圖係為根據本發明的一實施例的無線通訊系統100的一設定模式的示意圖。如第2圖所示，當存取點110操作於設定模式時，存取點110會廣播一起始封包（initialization packet）或序列（sequence），其中該起始封包或序列包含有：名冊編號、名冊長度以及一當前的網路分配向量（network allocation vector，NAV），此網路分配向量可被視為該設定模式的持續時間（duration）。在後續的描述中，係假設名冊編號為1、名冊長度為30，且該網路分配向量可為1毫秒（1ms），但這只作為舉例之目的，並非作為本發明的限制。

在站台STA1～STAn 接收到該起始封包或序列之後，對於站台STA1～STAn中的每一站台而言，若該站台將要傳送一資料封包至存取點110，該站台可隨機選取該名冊長度內的一時槽，並接著發送含有所選取的時槽的資訊的請求傳送（request to send，RTS）。當存取點110接受該請求傳送（即所選取的時槽）時，存取點110會將所選取的時槽標註為已分配（assigned），並且傳送一允許傳送（clear to send，CTS）至該站台。舉例來說，若站台STA1以及站台STA3將要傳送資料封包至存取點110，站台STA1可選取一時槽#2以及將一具有時槽#2的資訊的請求傳送發送至存取點110（其中“#”代表該時槽的排序，以下亦然），存取點110會接收來自站台STA1的請求傳送並且判斷時槽#2是否被允許來替站台STA1傳送資料封包，若時槽#2被存取點110所允許，則存取點110會將時槽#2標註為已分配（assigned）並且發送允許傳送至站台STA1，以確認站台STA1所選取的時槽#2；以及在接收到該允許傳送之後，站台STA1也會將時槽#2標註為一已分配給站台STA1的時槽。相仿地，站台STA3可選取一時槽#8並且發送具有時槽#8的資訊的請求傳送至存取點110。存取點110會接收來自站台STA3的該請求傳送，並且會及判斷時槽#8是否被允許來替站台STA3傳送資料封包，以及若時槽#8被存取點110所接受，存取點110會將時槽#8標註為已分配，並且發送允許傳送至站台STA3，以確認被站台STA3所選取的時槽#8。當接收到該允許傳送之後，站台STA3也會將時槽#8標註為一已分配給站台STA3的時槽。

在第2圖所示的實施例中，站台STA1以及站台STA3皆會用存取點110來確認時槽，因此當存取點110係操作模式之後的資料模式時，站台STA1以及站台STA3中任一者皆會被允許傳送資料封包至存取點110。本實施例值得注意的一點是，在操作模式下，站台STA1以及站台STA3並不會傳送任何資料封包至存取點110。

第3圖係為根據本發明的一實施例的無線通訊系統100的一資料模式的示意圖，其中該資料模式係為第2圖所示的該設定模式的下一模式。如第3圖所示，當存取點110係操作於該資料模式時，亦即存取點110調用（invoke）一名冊（如之前所假設，名冊編號為“1”），存取點110係廣播一調用訊號或序列，其中該調用訊號或序列包含有一名冊編號、名冊長度以及一當前網路分配向量（network allocation vector，NAV），此網路分配向量可視為本範例的資料模式的持續時間（duration）。在後續的描述中，係假設名冊編號為 “1”、名冊長度為30，以及網路分配向量可為20ms，但這並非作為本發明的限制。

在站台STA1以及站台STA3接收了i個調用封包之後，每一站台會直接地使用針對該設定模式下的該名冊編號而選取的時槽，以傳送資料封包至存取點110。舉例來說，當接收到具有名冊編號為“1”的該調用封包或序列之後，站台STA1會直接地使用針對該設定模式中的名冊編號“1”所選取的時槽#2，以傳送資料封包至存取點110；以及當自站台STA1接收到資料封包時，若在操作的確認政策有需要，存取點110會回應一確認（acknowledgement）訊號ACK。相仿地，當接收到具有名冊編號“1”的資訊的該調用封包或序列時，站台STA3會直接地使用針對設定模式中的名冊編號“1”而選取的時槽#8來傳送資料封包至存取點110；以及當存取點110接收到來自站台STA3的資料封包時，存取點110也會回傳一確認訊號ACK。當站台STA1在傳送封包時，站台STA3（以及在此名冊的資料傳送階段中位於站台STA1之後的所有其他站台）會解碼站台STA1的封包的封包持續時間字段（packet duration field）並且暫停其時間倒數，也就是說，站台STA3（以及任何其它站台）並不會在持續時間內進行退避時槽的倒數（如此一來，對於使用於該名冊系統的資料相位的時槽的編制及分配（establishment and assignment）可視為：從非用於實際資料傳輸的時段中保留一些時槽，而這些被保留的時槽通常會被使用作為退避時槽）。

在此以及通篇發明說明中，“時槽”可看作為“可得的（available）退避時槽”。常見的無線協定中（包括著名的IEEE 802.11在內），在退避時槽之前會先設置具有額外的幀間空間（inter-frame-space）以作長度的變化，進而改善一些操作，諸如清晰通道評估（clear-channel-assessment，CCA）、傳送器對接收器（transmitter-to-receiver）以及接收器對傳送器（receiver-to-transmitter）的週轉時間（turnaround time），以及其他的操作。經過適當地調整持續時間，這些操作亦可與本發明結合以增加實用性。本發明的基本特性在於：在可得退避時槽中，採用相同協定的多個裝置之間不可有碰撞發生，以及該些裝置必須可以互相聽取（hear）彼此的傳輸。

第4圖係為根據本發明的另一實施例的無線通訊系統100的一設定模式的示意圖。如第4圖所示，當存取點110係操作於該操作模式時，存取點110會廣播一起始封包或序列，其中該起始封包或序列包含有：一名冊編號、名冊長度、一當前的網路分配向量（network allocation vector，NAV）以及可得/不可得（available/unavailable）時槽的一位元圖（bit map），其中該當前的網路分配向量可被視為該操作模式的一持續時間。在後續描述中，係假設該名冊編號為“2”，該名冊長度係為40，該網路分配向量可為1ms，以及可得時槽為時槽#10～#30，但這並非作為本發明的限制。在站台STA1～STAn接收到起始封包或序列之後，對於站台STA1～STAn中的每一站台而言，若該站台將要發送一資料封包至存取點110，則該站台可隨機地選取該名冊長度內的一未分配的時槽，接著於所選取的時槽發送一請求傳送，以及若存取點110接受請求傳送/選取的時槽，存取點110會將該已使用的時槽標註為已分配，並且發送一允許傳送（CTS）至該站台。舉例來說，假設在第4圖中，站台STA1～STA5將要發送資料封包至存取點110，若在站台STA1發送了請求傳送之後，站台STA2於太短的時間內就發送請求傳送，則會有碰撞發生，且存取點110將不會接收站台STA1以及站台STA2所送出的請求傳送。之後，站台STA4可選取一時槽#15以及將包含有時槽#15的資訊的請求傳送發送至存取點110，存取點110會接收來自站台STA4的請求傳送訊號。若站台STA4對於時槽#15的請求係被存取點110所接受，存取點110會發送允許傳送至站台STA4以對被站台STA4選取的時槽#15進行確認（存取點可能會基於某些因素而拒絕一站台對於一時槽的請求，例如該站台已經被分配了足夠的時槽，或該站台在此之前已不當的耗用了高優先等級流量（high priority class of traffic），但不以此為限）。此外，若站台STA5於該網路分配向量時間已屆（例如超過1ms）時發送請求傳送，存取點110將不會發送允許傳送至站台STA5。

在上述模式中，未分配的時槽的位元圖可用任何方式來決定。舉例來說，但不作為本發明的限制，存取點可判斷出目前處於可運作狀態的（currently active）站台，並且透過其他方式來個別的與該些站台中的每一站台進行通訊，以預先分配時槽；或者是，該存取點可保留時槽以作為其獨自之用，或是因應未來的一些用途（例如因應未來有高優先流量的需求），以上多種方案亦可組合使用。

在第4圖所示的實施例中，只有站台STA4與存取點110建立時槽，因此站台STA4會被允許在存取點110操作於操作模式之後的資料模式下傳送資料封包至存取點110，然而站台STA1～STA3、站台STA5並未被允許傳送資料封包至存取點110。值得注意的是在操作模式中，站台STA1～STA5不會傳送任何資料封包至存取點110。

請參考第5圖，第5圖係為根據本發明的一實施例的無線通訊系統100的一資料模式的示意圖，其中該資料模式係為第4圖所示的設定模式的下一模式。如第5圖所示，當存取點110操作於資料模式下，亦即存取點110調用一名冊（例如之前所假設名冊編號為“2”），存取點110會廣播一調用訊號或序列，其中該調用訊號或序列包含一名冊編號、一名冊長度以及一當前網路分配向量（network allocation vector，NAV），其中該當前網路分配向量可被視為該資料模式的一持續時間以及已分配的時槽的一位元圖。在後續描述中，係假設名冊編號為“2”、名冊長度為40，以及網路分配向量可為20ms，但這並非作為本發明的限制。

當站台STA4接收到上述具有名冊編號“2”的資訊的調用封包之後，站台STA4會直接地使用在設定模式中針對名冊編號“2”所選取的時槽#15來傳送資料封包至存取點110；以及當接收到來自站台STA4的資料封包時，存取點110會回傳一確認訊號ACK（在所套用的政策有要求的情況下）。此外，因為站台STA1～STA3以及站台STA5並沒有在設定模式下利用存取點110來確認任何時槽，因此在資料模式下站台STA1～STA3以及站台STA5將不會傳送任何資料封包至存取點110。

簡言之，在第2～5圖的實施例中，當一站台將要在名冊模式下發送一資料封包至存取點110時，該站台需要先預訂操作於設定模式下的存取點110的一名冊的時槽，接著該站台在名冊資料模式下才會被允許傳送資料封包至存取點110。透過使用以上的存取方法，當有許多站台要傳送資料封包至存取點110時，碰撞機率可被減少或消除。

此外，在第2～5圖的實施例中，當一站台在操作模式下預訂了存取點110的一名冊的時槽時，該站台會被允許在該資料模式下傳送資料封包至存取點。該存取點可多次地調用一名冊，也就是說，名冊起始階段（roster initialization phase）可以是只執行一次的程序，而資料模式可被多次地操作。如此一來，起始階段的負擔（overhead）可藉由多個資料模式階段（phase）來補償。

在一實施例中，資料模式會立即地參照設定模式而與其具有相同的名冊編號，但在另一實施例中，用於一第二名冊編號的設定模式會立即地參照用於一第一名冊編號的設定模式。舉例來說，在第6圖中，假設存取點110具有兩個名冊，其名冊編號分別為“1”以及“2”，其執行順序可依序為：對應名冊編號“1”的設定模式、對應名冊編號“1”的資料模式、對應名冊編號“2”的設定模式、對應名冊編號“2”的資料模式、對應名冊編號“1”的設定模式、…，以此類推（見第6圖（a））；另一種可能的作法是，其執行順序可依序為：對應名冊編號“1”的設定模式、對應名冊編號“2”的設定模式、對應名冊編號“1”的資料模式、對應名冊編號“2”的資料模式、對應名冊編號“1”的設定模式、…，以此類推（見第6圖（b））。值得注意的是，第6圖所示的執行順序僅作為舉例之目的，並非用以限定本發明之範疇，只要資料模式具有與設定模式相同的名冊編號，執行順序亦可置換為其他排列方式。相仿地，網路協定在操作上可具有許多其它模式，並且可在無關聯（unrelated）模式中散置地使用名冊起始化（initialization）以及名冊資料模式，此亦為本發明的一範例。

在一實施例中，一名冊的名冊長度可能不會一直相同，亦即名冊長度可被改變或被重新定義。此外，一站台可在任何名冊中預訂多個時槽，以及可預訂兩個或多個以上的名冊的時槽，這些替代性的方案亦屬於本發明的範疇。

在第2圖以及第4圖所示的實施例中，該站台會先發送請求傳送至存取點110，並且等候在操作模式中的存取點110的確認。然而，在本發明的一其它實施例中，存取點110可主動地輪詢（poll）或詢問（ask）一個或多個特定站台，以加入一名冊，並且可將這些特定站台設置為具有高優先（high priority）時槽，此替代方案亦屬於本發明的範疇。

此外，在第2圖以及第4圖所示的實施例中，在一操作模式下，存取點110只會廣播起始封包一次。然而，在其它實施例中，當操作模式所設定的網路分配向量集合已屆期（expire）時，站台可能已經分配了時槽，存取點110可隨後發送一列出相同名冊編號的廣播封包，並且可選擇性地包含一位元圖或所有時槽的已分配於該名冊中的訊號傳遞（signaling）。接著，在該名冊中，未分配有時槽的站台可隨機地選擇一時槽，但須避開那些已分配的時槽。

在其它實施例中，並非所有參與執行的站台都要屬於相同的網路，也就是說，這些站台不需要連接至相同的存取點110（例如，IEEE 802.11 協定中，這些站台並不一定要屬於相同的基本服務集合（Basic Service Set，BSS）。如此，裝置與存取點110之間可交換請求傳送以及允許傳送封包來預訂名冊中的時槽，而不進行資料的交換，且不需要關聯（association）、驗證（authentication），及/或各種其它常見於完整資料交換（full data exchange）的設定步驟。由於本發明的名冊方法主要是為了減少基於碰撞或基於碰撞的可能性而導致的協定負擔，以及由於碰撞可能會發生於裝置之間或是不屬於相同網路/基本服務集合的多個裝置，因此存取點110可藉由允許不屬於存取點110的基本服務集合的裝置來預訂名冊中的時槽，來改善上述問題，如此一來，時槽可被相關的站台所使用來傳送資料給其各自的存取點。

在操作模式下，若站台所選取的時槽選取係發散（dispersed），也就是說，在選取的時槽之間尚有許多未被選取的時槽（例如連續選取時槽#1以及時槽#10，則其中仍有時槽#2～#9未選，造成間隔太大），因而降低資料傳輸效率。為了決此問題，存取點110可壓縮（compress）名冊以及對站台重新分配時槽。詳細來說，請參考第7圖，第7圖係為根據本發明的一實施例的名冊壓縮系統的示意圖。如第7圖所示，當從存取點110接收到起始封包或序列時，站台STA3、站台STA1、站台STA2以及站台STA4會成功地向存取點110預訂時槽。接著，因為選取的時槽係為發散之故，存取點110可對站台STA3、站台STA1、站台STA2以及站台STA4重新分配時槽，使得該些站台所選取的時槽彼此之間距離的距離較為靠近（亦即縮小該些站台所選取的時槽之間的間隔）。在本實施例中，站台STA3、站台STA1、站台STA2以及站台STA4係被分配以在該相同名冊或其他名冊具有新的時槽#1～#4，以及存取點110會記錄這些新分配的時槽並且將此訊息通知站台STA3、站台STA1、站台STA2以及站台STA4。

此外，若一站台在操作模式下預定一時槽，但並不在資料模式下傳送資料封包至存取點110，存取點110可將此情形記錄下來，以作為其他用途。舉例來說，若站台並非經常使用其被分配到的時槽（諸如由存取點110所分配的時槽），存取點110可在該名冊調用（roster invocation）中一分開的（separate）位元圖中將該時槽標註為“不使用”（not-to-be-used）；接著，其它有參與執行的站台在該名冊的該調用期間會將該時槽視為已從該名冊中刪除。舉例來說，若一其它站台在該名冊中已被分配有時槽#5，且時槽#3係被視為在名冊調用期間不使用，則在本實施例中，該站台會將其認定為已分配並且可能去使用時槽#4，而非時槽#5。上述範例提供了存取點110將該名冊應用至當前排列運用的一種方式，其中一先前傳送資料的站台會停止繼續傳送。

在上述該些實施例中，當一站台要在運行該名冊模式時發送一資料封包至存取點110，站台需要先預訂存取點110在設定模式下的一名冊的一時槽，接著該站台會在名冊資料模式下被允許傳送資料封包至存取點110。透過利用以上存取方法，當有許多站台要傳送資料封包至存取點110時，可降低或消除碰撞發生的機率。然而，在兩個或兩個以上的站台係為互相隱藏節點（hidden node）的狀態下，亦即該兩個或兩個以上的站台無法偵測到彼此，如此一來便可能在資料模式中發生碰撞的問題。舉例來說，若站台STA1以及站台STA2係為互相隱藏節點，以及在操作模式下站台STA1係預訂一名冊的時槽#5，站台STA2係預訂該名冊的時槽#6；接著在資料模式時，當站台STA1數到五（count down to five）並且即將要傳送資料封包至存取點110時，因為站台STA2 無法接收來自站台STA1的資訊，也無從得知站台正要傳送資料，故站台STA2將不會停止其倒數並且準備於時槽#6傳送資料，如此便造成了碰撞的問題。因此，在後續描述中將提供一實施例來解決上述隱藏節點的問題。

請參考第8圖，第8圖係為根據本發明的另一實施例的一資料模式的示意圖。如第8圖所示，存取點110會廣播一調用訊號或序列，其中該調用訊號或序列包含一名冊編號、名冊長度以及一當前網路分配向量（network allocation vector，NAV）（其可視為本範例中資料模式的持續時間）、可得/非可得（available/unavailable）時槽的一位元圖，以及實施保護措施所需的時槽的一位元圖。其中，“實施保護措施所需的時槽的該位元圖”係指在操作模式中並且存在有隱藏節點的情況下所選取的時槽。舉例來說，若站台STA1以及站台STA2係為互相隱藏節點，以及站台STA1係於操作模式下預訂一名冊的時槽#5，以及站台STA2係預訂該名冊的時槽#6。接著，在調用訊號或序列中的“實施保護措施所需的時槽的該位元圖”會包含時槽#5以及時槽#6。接著，當站台STA1 數到五時（即時槽#5），站台STA1會發送一自身允許傳送（CTS-to-self）封包以保留一段持續時間作為資料傳輸之用，且存取點110會即刻廣播一訊號（諸如另一自身允許傳送封包）以告知所有其它站台：該持續時間已被保留作為資料傳輸之用。因此，其它站台將會停止其倒數計時。透過本實施例，站台STA2（即與站台STA1互為隱藏節點之站台）將不會在上述保留的持續時間中傳送資料，故可防止前述的碰撞問題。

第9圖係為根據本發明的一實施例的如何診斷隱藏節點的示意圖，其中本實施例可視為在每一參與執行的站台預訂一名冊的一時槽之後的一額外的設定步驟。請參考第9圖，存取點110廣播一診斷訊號或序列，其中該診斷訊號或序列包含一名冊編號、名冊長度以及一當前網路分配向量以及時槽的一位元圖，以對該些站台進行回應。當該些站台接收該診斷訊號或序列時，每一站台會在其預定的時間點發送一響應訊號（例如請求傳送）。接著，每一站台會在其預定的時間點回報已經收到了請求傳送的一位元圖。詳細來說，假設站台STA1～STA5分別發送該些請求傳送，但站台STA3以及站台STA5皆回報它們只有接收到站台STA1～STA2以及站台STA4的請求傳送時，如此存取點110便可推知站台STA3與站台STA5彼此互為隱藏節點。

存取點110所廣播的上述起始訊號、調用訊號或序列可具有一個或多個封包。舉例來說，該調用訊號可具有一自身允許傳送（CTS-to-self）封包以及該名冊調用封包，其中該自身允許傳送封包係用來通知傳統裝置要保留網路分配向量，以及保留包含有名冊編號、名冊長度的名冊調用封包。第10圖係為根據本發明的一實施例的自行允許傳送封包以及該名冊調用（invocation）封包的示意圖，其中一短幀間間隔（short inter-frame spacing，SIFS）係位於該自身允許傳送封包以及該名冊調用封包之間。在本實施例中，並不限定上述兩個封包必須以同樣的資料速率（data rate）來傳送，舉例來說，該自身允許傳送封包可用最低資料速率（即最長的週期）來傳送，而該名冊調用封包可用一較高資料速率來傳送（其中該名冊調用封包僅被提供給有在該名冊上的裝置，故可能是極少數的裝置）。

此外，在第8圖所示的實施例中，因為隱藏節點會在預定發送資料的時槽之前，先發送一自身允許傳送封包以保留一持續時間作為資料傳輸之用，故其它站台的倒數時間可能會不同於此預定發送資料的時槽。詳細來說，請參考第11圖，第11圖係為根據本發明的一實施例的不同的時間倒數的示意圖。如第11圖所示，若存取點110所傳送的“有需要保留的時槽的位元圖”包含有時槽#3以及時槽#4，當該站台進行倒數時，用於進行時槽#3以及時槽#4的倒數時間包含一允許傳送時間、一短幀間間隔以及一時槽時間，而其它時槽僅包含一時槽時間。如此一來，這使所有的站台在將標註為受保護的時判斷為不使用之前，允許有一段適當的時間延遲。

總結來說，在本發明的無線通訊系統中，當一站台要傳送一資料封包至一名冊中的一存取點時，該站台會先需要用該設定模式下的存取點來確認一名冊的一時槽，接著，該站台在資料模式下會直接使用在設定模式中決定的該時槽來傳送該封包至存取點。藉由使用上述方法，當有許多站台要傳送資料封包至該存取點時，碰撞的機率可被降低或消除；此外，名冊的名冊常數可被設置的更小，以避免該資料模式下有許多未使用的時槽，且總流量亦可藉此得到改善。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧無線通訊系統
110‧‧‧存取點
STA1～STAn‧‧‧站台

第1圖係為根據本發明的一實施例的一無線通訊系統的示意圖。第2圖係為根據本發明的一實施例的無線通訊系統的一設定模式的示意圖。第3圖係為根據本發明的一實施例的無線通訊系統的一資料模式的示意圖，其中該資料模式係為第2圖所示的該設定模式的下一模式。第4圖係為根據本發明的另一實施例的無線通訊系統的一設定模式的示意圖。第5圖係為根據本發明的一實施例的無線通訊系統的一資料模式的示意圖，其中該資料模式係為第4圖所示的該設定模式的下一模式。第6圖係為根據本發明的一實施例的設定模式以及資料模式的兩個執行序列（executing sequence）的示意圖。第7圖係為根據本發明的一實施例的名冊壓縮（compression）系統的示意圖。第8圖係為根據本發明的另一實施例的一資料模式的示意圖。第9圖係為根據本發明的一實施例的如何診斷隱藏節點的示意圖。第10圖係為根據本發明的一實施例的自行允許傳送（CTS-to-self）封包以及名冊調用（invocation）封包的示意圖。第11圖係為根據本發明的一實施例的不同的時間倒數的示意圖。

100‧‧‧無線通訊系統

110‧‧‧存取點

STA1~STAn‧‧‧站台

Claims

一種應用於競爭協定（contention-based protocol）下的無線通訊系統，包含有：一存取點（access point，AP）；以及至少一站台（station），用以在該競爭協定下與該存取點進行無線通訊；其中該存取點以及該至少一站台皆對於一名冊（roster）中的複數個時槽（time slot）中的一特定時槽進行確認，其中該特定時槽係用以將一封包（packet）自該站台傳送至該存取點；以及該站台隨後使用該特定時槽來將該封包傳送至該存取點。
如請求項1所述之無線通訊系統，其中該存取點係廣播複數個封包的一起始封包（initialization packet）或序列（sequence），以建立或更新該名冊，其中該起始封包包含一名冊編號以及一對應的名冊長度的資訊。
如請求項2所述之無線通訊系統，其中該起始封包或序列另包含起始封包持續時間（initialization packet duration）的資訊。
如請求項1所述之無線通訊系統，其中該至少一站台從該些時槽中選取一時槽，以及該存取點將所選取的該時槽標註為已分配至該名冊中。
如請求項4所述之無線通訊系統，其中該名冊包含在該名冊長度內的複數個可得（available）時槽以及複數個不可得（unavailable）時槽，以及該站台選取該名冊長度內的該些可得時槽之一者，以作為該站台的選取時槽。
如請求項1所述之無線通訊系統，其中該特定時槽係以一請求傳送/允許傳送（Request-to-transmit/Clear-to-transmit，RTS/CTS）機制來確認；以及該站台傳輸一請求傳送/允許傳送封包之後，該存取點再傳輸一請求傳送/允許傳送封包。
如請求項1所述之無線通訊系統，其中該存取點係廣播複數個封包的一起始封包（initialization packet）或序列（sequence），以建立或更新該名冊，其中該起始封包包含一名冊編號以及一對應的名冊長度的資訊；以及該存取點係廣播一調用（invocation）訊號或序列來起始資料封包傳輸，其中該調用訊號或序列包含該名冊編號以及該對應的名冊長度的資訊。
一種應用於競爭協定（contention-based protocol）下的無線通訊方法，包含有：透過一無線媒介來建立/確認一名冊（roster）中的複數個時槽中的一特定時槽（time slot）；以及透過該無線媒介來使用該特定時槽以傳送一封包（packet）。
如請求項8所述之無線通訊方法，其中建立/確認該特定時槽的步驟另包含：使用一起始封包或序列（sequence）來建立該特定時槽，其中該起始封包包含一名冊編號以及一對應的名冊長度的資訊，以及該名冊長度包含該些時槽。
一種應用於競爭協定（contention-based protocol）下的無線通訊裝置，包含：一電路，用以進行以下操作：透過一無線媒介來確認一名冊（roster）中的複數個時槽中的一特定時槽（time slot）；以及利用已確認的該特定時槽來透過該無線媒介以傳送一封包（packet）。