TWI288548B - Multicast packet transmitting method of wireless network - Google Patents

Description

1288548 twf.doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種封包傳送方法，且特別是有關於 一種無線網路之封包傳送方法。 【先前技術】 近年來’然線網路系統（Wireless Network)如無線區 域網路（WLAN)，無線都會網路（WMAN)相繼發展出 來，網路的布建也陸續的完成並提供服務，其中封包語音 及，包視訊（Packet Voice/Video)被視作是無線網路系統 ^最重要的應用服務項目之—u，在無線網路系統上 提t、即日守通訊服務（Real_time c〇mmun— s㈣）卻 面臨數個挑戰’例如無線手持裝置多半使用㈣供電，耗 J (Power Consumpti〇n)問題需要克服；另外即時通訊系 為定時產生且較小之封包，對於 …、線稱純的頻寬利用將會造成相當程度的影塑。

Paeki)Ti網路/統之設計多半以傳遞f㈣— m 未針對㈣通騎包（ReaWime Packet) 的傳遞進行最佳化的改進。特 UmePacket) 利用在無線網路系統之設計 、^之特性未能完全 ^ ，例如即時通訊多半可以容 心右干私度的封包掉落，利用 T 分 輸將不是傳送語音封包日㈣最重要;^來麵可靠性的得 網路頻寬使用容量以及改善手 ^ °因此’若能提升 展無線網路環境之即時通訊服務。、耗電’將有助於發 標準802.11的運作流程如 U 1所不’行動通訊裝置 128854^5twf.d〇c/g (Mobile Station，MS)在傳送封包時，如果無線媒介有其 他行動通訊裝置正在使用，則行動通訊裝置會等待直到無 線媒介無人使用’然後再等待一個分散式協調介接空間 (DCF Interframe Space，DIFS )，開始倒數競爭視窗 (Contention Window，CW)。當競爭視窗倒數至〇之後便 • 開始傳送，如要求傳送（RTS)、確定傳送（CTS)等控制 封包’或資料（Data)及切割（Fragmentation)封包（如 • Fr§#1與Frg#2)。在接收端接收到正確封包之後，會在經 φ 過一個短介接空間（Short Interframe Space，SIFS)之後送 出回應（ACK)封包給發送端。 請參照圖2,其為一種使用即時通訊服務於無線網路 的系統架構圖。如圖2所示，在無線網路端，一或多個無 線網路裝置202、204透過無線網路存取器（AccessP〇int) 210與有線網路端相連以存取網際網路（Imernet) 23〇。 以上行即時通訊封包（uplinkrea]Utimeframe)為例，封包 首先透過無線網路存取器210送至同一區網的路由器 • (R〇Uter) 220，接著路由器220便將此封包經由網際網 路230送至另一端與其進行即時通訊服務的節點 (correspondent node ) 240。而以下行即時通訊封包 (downlink reaMimeframe)而言，封包首先經由網際網路 230送至路由器22〇,接著路由器22〇將此封包經由無線網 路存取器210送至無線網路裝置2〇2或2〇4。 、^以目前的技術來看，在要使用無線網路環境傳遞即時 通。fl封包時，最簡單的作法是永遠啟動網路卡，使其永遠 6 1288548 5twf.d〇〇/g 可以收1封包。但是這樣的設計將使得網路卡即使在不傳 ^封包日守，仍然需要消耗電力。一種改善耗電的作法是將 ，線網路啟動在睡眠狀態，當有封包需要傳料，再喚醒 =線網路t置加以傳送，這種方法-般稱為PS.Poll傳送 機=。請參照圖3，其為以ps_p〇11機制在無線網路中傳遞 即時封包的封包時序圖及相應的能量消耗示意圖。如圖$ 所示’無線網路裝置（STA)在進行相關聯結註冊動作後， 便可進行上行與下行即時通訊封包的傳輸。在上行即時通 訊，包（UL Voice packet)送出後，無線網路裝置由於需 判斷該封包是㈣重送，因此需繼續特無_路存取= UP)之回應封包（ACK)。此外，由於無線網路裝^ 於省电模式下’對於下行即時通訊封包（DL v〇ice 需透過PS-Poll將存放於無線網路存取器緩衝區之封包取 回。同樣的，為使無線網路存取器判斷該封包是否該重送， 热線網路裝置尚須送出回應封包至無線網路存取器以使其 綠認此封包正確被㈣。據此，為使㈣通訊封包達到^ 罪性傳輸’將需要多耗費兩個短介接空間（SIFS)與兩個 回應封包，因此將使得耗電與網路織使用容量上^ 均受到限制。 若以8〇2.lle所定義的非排序自動省電傳輸機制 (Unscheduled-Automatic Power Saving Ddivery， U-APSD )來傳遞即時通訊封包，則可以更進一步改盖 PS-Poll傳送機制的耗電。請參照圖4 ,其為以 制在無線網路中傳遞即時封包的封包時序圖及相應的能量 7

128854^75twfd〇c/g 肩耗不思圖。與圖3相較，圖4所示之機制少了—個ps_p〇ii 的封包、，其餘部分與圖3_，在此不予詳述。 外更佳的省電效果’除了上述的省電傳輸機制之 夕，月(J已更進-步發展出許多相關的媒體控制技術。然 該二機制有些會修改到802.11之傳送機制，而與 =不相*，有些受限於量測或是評估的結果而有不同之 果；有些則為了省某-部分的耗電而造成其他部分 有些則為達省電效果而造成其他影響，如傳送效 月匕（Throughput)降低、或斷線。 十你ί避免上述的缺點，發明人先前f提出利用群播方式 二处、即日守通汛封包的技術。且經實驗證明，該等技術的 b有放減乂包里的損耗。然而，在標準規格中，群播封 包的傳遞並不騎封包確認的動作，在雜通訊品質 上仍有改進的空間。 f言之，目前對於省電方面所進行的各項努力，都有 二j 土所在。尤其部分的省電機制會因為與標準不相容而 用上的不便。因此，現有的技術並無法有效的解決 ρ $通汛上所遭遇到的問題。 【發明内容】 私^、紅述，本發明的目的就是在提供—種無線網路之 :L傳达方法，此種封包傳送方法藉由802.11標準定義之 群^機制來傳送即雜輕服務之封包，在相容性上，是 ^標準相容’同時並不會受限於評估或量測的準確性而影 曰也不會以增加其他部分耗電的方式來達到省電效果， 1288548： 丨5twf.d〇c/g 更不會造成移動裝置之其他影響，透過本 除了達到省電效旲之外，、爹可秘丄& ζ、之’電技術 用容量弘絲之外奶增加整個網路系統之頻寬使 為達成上述目的，本發明提出_種無線網路 包傳送方法，其在第—傳送端用以群播的=播封 -個碰撞次數，而接收此下傳封包的第二傳送端：：入 碰撞次數來決定上傳封包的退後時間。 j根據此 在本發明的-個實施例中，碰撞次數最初是 封包的重新傳送次數而定。 下傳 在本發明的-個實施例中，更在第一傳送端用 的下傳封包中加人-個第-確認序號，之後發出包括 -確認序號之下傳封包至第二傳送端，最後再根據弟 下傳封包後所接收到的由第二傳送端所傳送的上傳^勺 的第二確認序號，判斷是否需重傳此下傳封包。 ^中 在本發明的一個實施例中，第二傳送端於接到下傳 包後即取出下傳封包之封包序號做為前述的第二確認序 號，將此第二確認序號加入上傳封包中，再傳送包括第-確認序號的上傳封包。 — 在本發明的一個實施例中，第一傳送端在第二確認 號與前次下傳之下傳封包的封包序號不同時，即從後續經 過適當排程(Schedule)之下傳封包，進行重傳操作。 二 在本發明的一個實施例中，第一傳送端使用一個通訊 通道來傳送下傳封包，且第二傳送端可使用同一個通訊、南 道之反向鏈結來傳送上傳封包。 、 12885485twf.d〇c/g 路環;ί=:，月利用碰撞次數的傳遞直接提供了網 ==!1現況’據此而定的退後時間將能有效的 / 、 撞的機會。此外，原本通訊協定申的資料封 =日供了確麵包傳送的參數此 路負 擔的前提下改善群播封包的傳送品質。 山罔路負 易懂為？他目的二特徵和優點能更明顯 明如下。 ^ a例，亚配合所_式，作詳細說 【實施方式】

以下將以無線區域網路（WL =之内容適用於各種無線網路系統，不限於使用在= 釋此:卜’雖然實施例將以群播的即時= 式細ιί解釋此技術亦可運祕非㈣通訊之封包 或/、=八備群播類似傳送行為之機制中。 统加禮ίΐ 2 5 #為可運用本發明之—種無線網路的系 ^構圖。在此無線網路系統中，行動通訊裝置㈤齡 置Γ二自η。或53G若要與其他的行動通訊裝 Γ無線網路存取器（AeeessP-， 裝置510要站:舉例來說，當行動通訊 ==傳送至行動通訊裝置•對二 " ’從無線網路存取115GG接收訊息 或貝料為下傳（d〇Wnlink)，而從行動通訊裝置51〇、52〇 500則稱為上傳

12885485twf.d〇c/g 或53(M專送訊息至#線網路存取器 (uplink) 〇 :根據無線網路通訊標準，每―個封包（上傳 定的封包序號以代表封包之間的產生次序 ,h:用此封包序號’利用被稱為揹負式回庫 的雙重目的。 \違成名电及&问傳輪可靠度 在本發明的一個實施例中，在無線網路 以群播（祕㈣方式下傳—個封包（後稱下^包)） ^則了本身_包序號之外，還會先在這個下傳封包 中加入-個預蚊義好的確認序號（可使用前次接收 上傳封包的封包序號）。而在將確認序號加入下傳封包之 後’無線網路存取器（AP)就會發出此下傳封包。接下來， 無線網路存取器（AP)會根據從此一下傳封包的目的地所 上傳過來的封包（後稱±制包）⑽附加的確認序號， 判斷是否f要將先前傳送的下傳封包再重傳—次。此種 用上傳的資料封包來_併進行封包傳送相的方式，就 本發明中所說的揹負式回應。 & 為使此技術領域者能更清楚本發明的技術内容， 來將根據圖5與圖6來進行說明。請參照圖5與圖6，其 中’圖6為根據本發明—實補之無線網路之群播封包j專 达方法的狀態變化流程示意圖。為簡化說明，以下將以 包（k)代表封包序號為k的封包。 如圖6所示，當热線網路存取器（Ap，假設為圖$中 128854«S5twf.d〇c/g 的無線網路存取器5⑼）發出—個下傳 訊裝置（MS，妒姐幺闰$ μ一如、s▲奸、n)到仃動通 合使此下傳封:？ Γ 裝置510)的時候， S曰6 0 Ϊΐ (η)進一步攜帶一個確認序號叫步驟 S_)、、中，此相序號…原則上可以使 所接收到的上傳封包的封包序號，但ΐ :、、、、也Τ以疋另行定義的一組號碼。 假若下傳封包（η)順利的被行動通訊 了’則行動通訊裝置51G會在發送至無線網 的上傳封包（m)中，加入此一封包序號n 確認序號。接下來’此封包（m)就會被行動通辦^專= 傳送往無線網路存取器500 (步驟S61〇)。 、 當無線網路存取器500收到上傳的封包, 會k查其内所攜帶的確認序號是否與前次發送後 的封包序號相同。假若相同，職示前次發送 2 = 已經被行動通訊裝置51〇收到了，於是無線網 傳封匕 就可以進行下-個封包（n+1)的下傳操作，亦g取盗500 包（n+1)中加入確認序號仍，並將封 、P，在封 (步驟S620)。 向外傳送 在本貫施例中’假設行動通訊裝置由、 撞、外界干擾或任何其他因素而沒有收到封包於封包碰 在此狀況下，行動通訊裝置510要傳送封包^ (n+1)、。 候所能取得的最近的下傳封包的封包序號m+1)的時 傳送封包（m+U的時候，其内附加的因此在 而非n+1 (步驟S630)。 化就會是η 12885485twf.d〇c/g 5。。還是是否發生碰撞，無線網路存取器 500运疋則丁動通讯裝置51〇接收封 由於封包（m+1)中所附加的檢查序號η並非先前^的 =象 51〇正二4 θ…叫並未能被行動通訊裝置 _ 、 疋以，封包（η+1 )會被重新下傳一次， 封包（η+1)中所附加的檢查序號是_ 而不疋則二人使用的檢查序號m (步驟S640)。 如此技術領域者所知，前述實施例雖然僅描 =存取器500傳出的下載封包發生碰撞的狀況，但同、 樣勺方法明顯也能適用於從行動通訊裝置51()傳上 封包發生碰撞陳況。再者，即使有連續碰撞或封包數量 的狀況出現’前述技術健可以適用。連續碰撞情 如上述實施驗的進行，而麵包數量不 Ή日禮’例如—方（假設為無線網路存取器 、（η+1)、（η+2)之後才發現回傳的 上傳封包巾的檢查碼為（η_υ，則可考慮從勉（η)或 封包開始，經由適當的排序而重新進行—次封包傳 再者，本發明除了能運用在各自利用不同通 傳达封包的網路環境中，也可以運用在使用同—通訊通道 的正向（forward)與反向（reverse)鏈結來分別傳送上傳 封包與下傳封包的網路環境。 必須注意的是’根據現行的無線網路通訊標準，封包 13 I28854S twf.doc/g 中=許多保留的攔位。因此，前述封包中的檢 可 以被輕易的儲存在封包中的保留攔位裡。舉例來^，媒:體 t控制，頭(MAC header )内的傳送期間/辨識區段 上-at職AD field)的保留部分就可以被用來儲存檢查序 號。 一 、，立除了前述的揹負式回應方式之外’本發明還提出一種 石亚撞回饋（Collision Feedback)技術以減少封包碰撞的發

生機率。 X

Μ參照圖7’其為根據本發明另—實_之無線網路 之群播封包傳送方法的狀_化流程示意圖。在本實施例 中，無線網路存取器（ΑΡ)嘗試對行動通訊裝置（ms) 傳輸封包。在剛開始的時候，封包（n)中被加入了 一個值 為〇的碰撞參數並被往行動通訊裝置發送（步驟S7〇〇)。 作又没行動通訊裝置沒有接收到此次傳送的封包，則無線網 路存取器會再次嘗試對行動通訊裝置傳輸此一封包，·但封 包（η)的碰撞參數將會在被修改為1之後才往行動通訊裝 置發送出去（步驟S710)。設若行動通訊裝置仍然沒有接 收到第二次傳送的封包，則無線網路存取器會第三次堂試 對行動通訊裝置傳輸此封包，且將封包（η)的碰撞參數的 值修改為2後往行動通訊裝置發送（步驟S72〇)。、 假设行動通訊裝置終於在第三次封包傳送的時候收到 了封包（η)，此時，行動通訊裝置上傳封包至此一無線網 路存取器時所使用的退後時間（backoff timer)將根據封包 中所攜帶的碰撞參數的值來進行調整，並根據調整後的退 14 1288548 twf.d〇c/g 後時，來進行封包上傳的操作（步驟咖〕。由 ，种係在遇到需重送封包時即遞增碰撞參 經由此稽^ 退後時間也應該相應的拉長。

發送尸^^接收端（在此為行動通訊裝置）將能夠從 ㈣Γ姻if為無線網路存取器）傳送封包時所得到的絲 擁^概況，並從而調整本身的退後時間，、I ^消耗的電=可成功的機率，進而節省重新傳送封包所 注意的是’接收端或發送端固然可以一直採用先 :/專达封包時的碰撞參數來設定退後時間，但-種更 =弹=的作法是’每隔一段時間或在特定條件出現的狀況 二f收端或發送端可以重新設定碰撞參數或退後時間以 试者加快封包傳送的速度。 —再者，碰撞參數的值的調整並非僅能以遞加方式進 行’其他諸如遞減、經對應公式調整等方式也都可以經由 此技術領域之-般人員的修改而適用於其他的情況。 此外，如刖所述，根據現行的無線網路通訊標準，封 包中仍有許多保留或不會被使用到的攔位。因此，前述封 包中的碰撞參數可以被㈣_存在封包巾裡。舉例來 說’在即時語音通訊的情況下’因每段資料量過短所以、不 會使用到媒體存取控制標頭（MACheader)内的切割編號 (fragment number)。據此，原本用以儲存切割編號的資料 區段就可以被用來儲存碰撞參數。 以下將結合前述兩種方式來呈現本發明與習知技術間 15 1288548s twf.doc/g 的貫仃效率的差異。請參照圖8，其 與本發明—實施例在同樣成功傳遞筆模式 量曲線圖。如圖所示，在使用者（或的耗電 的:夺候，本發明所提供的方式在成功傳送少 耗笔量與先前的技術差異不大 筆貝糾的 碰撞機率隨之提高的時候，本發明將 者增加，封包 電力消耗。 子了以即，超過70%的 遲時播模式與本發明—實施例的傳送延 候會有稍長的延遲時間，^用者較少的時 忍的範圍。—乂内。而；使用=通2格可容 :㈣相比於1、附，將能有::少延 容旦8G2.U之單播模式與本發明—實施例的系統 里耗電里曲線區。如圖所示，在同樣的 、★ ϊ 的封包數量是大於習知技術所能傳輸的封包 碰ί Γ, 了網路擁塞的時候，習知技術因為封包 1而必須不斷進行重傳封包的操作， 斤口I徂但傳輸的封包數量卻反而下降。相比之下， 所域的技術麵不會發生這樣的問題。 、月 掉失始為同802,11之單播模式與本發明一實施例的封包 將合ρ — * θ。如圖所不，一但使用者變多，封包掉落率 封多。但藉由本發明所提供的技術’不但能降低 洛；；而且在同樣封包掉落率的情況下，本發明之 16 128854较 twf.doc/g 技術的耗電量也小於習知技術的耗電量。 杯雷^ Γ為說11之單播模式與本發明—實施例的整體 ^電=線圖。其中，在關中考量了前述所有的操作因 使用者較少），因為利用揹負式回應的方式 ，傳达確5忍’因此比原本的單播模式省電約24%。

二ί期/使用者較多），主要則是因碰撞回饋的技術而 封包所需的電力消耗，所以可以比原本的單播楔 ^笔約33%。必觀意岐，由於此處的耗電量同時考 二統’所以其比較基準並非是根據傳送同 匕數罝，而疋以糸統允許的最大傳輸容量來做比 。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上， 限定本發明，任何«此技藝者，在不脫 :範圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發日 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為標準802.11的運作流程。

圖圖2為一種使用即時通訊服務之無線網路的系統架構 圖3為以PS-Poll機制在無線網路中傳遞即 封包時序圖及相應的能量消耗示意圖。 T匕的 圖4為以U-APSD機制在無線網路中傳遞即、 封包時序圖及相應的能量消耗示意圖。 Τ訶包的 圖5為一種無線網路的系統架構圖。 圖6為根據本發明一實施例之無線網路之群播封包傳 17 5twf.doc/g 1288548 送方法的狀態變化流程示意圖。 億、，㈣另一實施例之無線網路之群播封包 傳达方法的狀怨變化流程示意圖。 圖I 8〇2· 11之單播模式與本發明一實施例在同樣傳 遞1000筆資料時的耗電量曲線冑。 、 圖9為802.11之單播握漁士之义 遲時間曲_。早播^與本發明—實施例的傳送延 圖 10 為 802.11 容量-耗電量曲線區。 圖 11 為 802.11 掉失率曲線圖。 之單播模式與本發明一實施例的系統 之單播模式與本發明一實施例的封包 圖 12 為 802.11 耗電量曲線圖。 之單播模式與本發明一實施例的整體 【主要元件符號說明】 202、204、510、520、530 :無線網路裝置 210、5〇〇 :無線網路存取器 220 :路由器 ° 230 :網際網路 240 :節點 S600〜S640 :本發明—實施例之施行步驟 S700〜S730 :本發明另—實施例之施行步驟

Claims (1)

1. r5twf.doc/g 十、申請專利範圍·· 】· ★種然線網路之群播封包傳送方法，包括下列+驟· 提供送-下傳封包時’在該下‘包中 數’決—定㈣i所接收之該?封包中的該碰撞次 得至该弟一傳送端之一上傳封包的一退後時間。 傳逆t申ΐ專利範圍第1項所述之無線網路之群播v包 傳送次數^碰撞讀最初是㈣該下傳封包的重新 3·如巾請專利範圍第丨項所述之無線網路 傳达方法’更於一預設時間後重設該碰撞次數。、匕 4 古如中請專利範圍第！項所述之無線網路之群 頭=方法’其中該碰撞次數健存在封包的媒體存取控制標 5.如申3月專利範圍第4項所述之無線網路之 US中其中該碰撞次數儲存於媒體存取控制標頭内：； 傳躺述之鱗觀之群播封包 該第-傳送端在該下傳封包中加入一第 該第一傳送端發出包括該第一$ …5〜， i該第二傳迭端；以及 確4奴該下傳封包 該第-傳送端根據該第二傳送端所發送的 中的-第二確認序號’判斷是否需重傳該下傳封包專封包 Itwf.doc/g 7·如申叫專利範圍第6項所述之無線網路之群 傳送方法，更包括·· J匕 ^傳送6而於接到該下傳封包後，取出該下傳封白 之"^唬做為該第二確認序號； 將ΐ第二確認序號加入該上傳封包中；以及 包。該第二傳送端傳送包括該第二破認序號的該上傳封 傳送8方所述^無線網路之群播封包 ==傳:包的該封包序號不同時，經適當 ： 傳;;;弟-確認序號之下傳封包的下-個封包開始進 傳送方6柄狀無_狀群播封包 上傳封包内的封包序二f送下傳封包之前，將前次接收之 -如申=圍？該第一確認序號。 包傳送方法，其中該^弟6項所述之無線網路之群播封 儲存在該下傳抑4認序號與該第二確認序號分別 包傳送方法，其中’莖弟10項所述之無線網路之群播封 於媒，制標 12·如申請專利範寻U間/辨减編號仏中。 包傳送方法，其中該第j 6,項所述之無線網路之群播封 下傳封包，且該第二傳二傳送端使用一通訊通道來傳送該 來傳送該上傳^包了寻送端使用該通訊通道之一反向鏈結