TWI411338B - 通道配置方法、無線網路設備以及應用於無線網路之通道配置方法 - Google Patents

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Description

通道配置方法、無線網路設備以及應用於無線網路之通道配置方法
本發明係有關於無線網路系統,尤指無線網路系統中的通道配置方法及相關設備。
在主從架構(Client/Server)下的無線網路中,用戶端可依據本身訊務特性進行電源管理的較佳化設計,而對於即時訊務(real-time traffic)一般而言具有幾項特性:週期性(periodic)、延遲敏感(delay sensitive)以及容錯(error tolerance)的特性。因此一般對於這類即時性訊務的電源管理,網路接取點(AP)與用戶端在建立連線時,由用戶端根據其訊務特性,與接取點約定好可傳收的時間點,第1圖為先前技術中一接取點(AP,或稱無線網路基地台)與一用戶端進行傳輸的時序圖。在一般即時性訊務的電源管理,接取點與用戶端在建立連線時,由用戶端根據其訊務特性,與接取點接約定好可傳收的時間點,如第1圖中所示,用戶端在週期性的時間點醒來並進入主動模式(active mode)可正常收發封包。當雙方協議好的睡眠條件達到時,用戶端重新回到睡眠模式(Sleep mode),此時接取點將不會再主動發送封包給用戶端,直到下次又回到主動模式。在現有許多架構與演算法中,著重於用戶端與接取點之間的通訊協定,以避免因為該通訊協定發生各種可能的意外狀況導致雙方失去同步(例如協定中需要的資訊遺失),以及提供準確的排程來提高該特定訊務的傳輸成功率與無線通道的資源使用效率。
由於無線網路中無線干擾的來源眾多及/或在多個用戶端使用的情況下,可能造成在協議好的時間點,無線通道已被占用,導致用戶端無法在協議好的時間點開始傳送,因而造成延遲過大,且對於即時週期性的訊務,由於延遲變異性過大,導致封包遺失的機率也因此變大;另一方面,也造成維持在主動模式的時間延長,亦會造成平均耗電隨之增加。
因此,本發明的目的之一在於提供一種通道配置方法及相關設備,以解決先前技術中之問題。
依據本發明之一實施例,其係提供一種通道配置方法。該方法包含有下列步驟:協議一目標用戶端的一主動模式的一開始時間與一結束時間;以及於一第一時間執行對應該目標用戶端之一通道保留機制,其中該第一時間早於該開始時間。
依據本發明之另一實施例,其係提供一種無線網路設備,其係用以與複數個用戶端進行通訊,該設備包含有一處理器以及一儲存單元。該儲存單元係儲存有一程式碼,其中當該處理器執行該程式碼時,以執行以下步驟:協議與一目標用戶端處於一主動模式的一開始時間與一結束時間,其中該結束時間晚於該開始時間;以及於一第一時間執行對應該目標用戶端之一通道保留機制,其中該第一時間早於該開始時間。
依據本發明之另一實施例,其係提供一種應用於一無線網路之通道配置方法。該方法包含有下列步驟:協議與複數個用戶端中之一目標用戶端開始進行傳輸的一開始時間與結束傳輸的一結束時間,其中該結束時間晚於該開始時間;以及於一第一時間執行對應該目標用戶端之一通道保留機制,其中該第一時間早於該開始時間。
第2圖為本發明無線網路系統之一實施例的示意圖。無線網路系統200包含有(但不限於)一接取點210以及複數個用戶端220_1~220_n。接取點210係用以與用戶端220_1~220_n進行通訊。本實施例中,接取點210包含有(但不限於)一處理器212以及一儲存單元214,其中儲存單元214儲存有一程式碼(例如韌體Fm),以及處理器212係執行該程式碼來起始一通道保留(channel reservation)機制。
第3圖為第2圖所示之無線網路系統200執行一射頻層通道保留機制CRF 之一實施例的時序圖。在此實施例中,用戶端220_1與接取點210的距離較用戶端220_2與接取點210的距離近,此僅是作為範例說明,並非本發明之限制。如第3圖中所示,用戶端220_1與接取點210協議好的開始傳送時間與結束傳送時間分別為t1以及t2。若在時間t1之前,另一個用戶端220_2正進行資料傳輸,此一傳輸可能影響用戶端220_1在覺醒時段(主動模式、或稱正常模式、工作模式、操作模式)開始傳送資料的通道使用。因此,在射頻層通道保留機制CRF 中,接取點210設定一個提早保留通道的時間t3,並於時間t3時進入一射頻訊號層通道保留模式。在此實施例中,接取點210在射頻訊號層通道保留模式中,將無線訊號的傳輸功率調降以使得可與用戶端220_1進行通訊而無法與用戶端220_2進行通訊之功率,故可造成與用戶端220_2的通訊中斷;而於另一實施例中,接取點210強制中斷用戶端220_2的資料傳輸,而造成與用戶端220_2的通訊中斷。接取點210於時間t2時,結束該射頻訊號層通道保留模式。在接取點210針對用戶端220_1啟動射頻層通道保留機制CRF 且接取點210處於射頻訊號層通道保留模式時的通道保留時段,用戶端220_2或其他更遠的用戶端都無法正常傳送,故可降低其他用戶端的干擾,確保用戶端220_1在時間t1、t2之間的時段,有較高機率可以獲得通道使用權並傳收成功。
請一併參考第2圖及第4圖。第4圖為第2圖所示之無線網路系統200執行一媒體存取控制層(Media Access Control,MAC)通道保留機制CMAC 之一實施例的時序圖。如第4圖中所示,用戶端220_1與接取點210協議好的開始傳送時間與結束傳送時間分別為t1以及t2。在媒體存取控制層通道保留機制CMAC 中,接取點210設定一個提早保護通道的時間t4,並於時間t4時由一正常模式進入一媒體存取控制層通道保留模式。於媒體存取控制層通道保留模式中,接取點210執行通道保留(channel reservation)之一封包收發程序(frame exchange sequence),因而透過網路配置向量(Net Allocation Vector,NAV)或其他應用於媒體存取控制層的機制,確保在媒體存取控制層中保留通道給即將開始傳輸的用戶端220_1,確保用戶端220_1在時間t1至時間t2的時段,可以獲得通道使用權並傳收成功。接取點210於時間t2時結束該媒體存取控制層通道保留模式。媒體存取控制層通道保護機制CMAC 的詳細運作方式將於下面的實施例中作說明。
於媒體存取控制層通道保留模式中,接取點210傳送一特定封包(例如為空資料(NULL data)封包或是請求發送(request to send,RTS)封包等封包)至用戶端220_1~220_n,其中特定封包之檔頭(header)的持續時間(duration)欄位紀錄為時間t4至時間t2,以及特定封包中所指定之接收位址為用戶端220_1的媒體存取控制層位址。當用戶端220_2~220_n收到特定封包後,將特定封包中所紀錄的持續時間(亦即t4~t2)登陸到各自的網路配置向量中,並在此段時間內不發送任何封包至接取點210。如此一來,可確保用戶端220_1在時間t1至時間t2的時段可以獲得通道使用權並傳收成功。
第5圖為媒體存取控制層通道保留機制CMAC 之一第一實施例的時序圖。如第5圖中所示,該特定封包係為一空資料(NULL data)封包NULL。
第6圖為媒體存取控制層通道保留機制CMAC 之一第二實施例的時序圖。如第6圖中所示,該特定封包係為一請求發送(request to send,RTS)封包RTS。
第7圖為媒體存取控制層通道保留機制CMAC 之一第三實施例的時序圖。於媒體存取控制層通道保留模式中,接取點210傳送一干擾封包JP至用戶端220_1~220_n,其中封包JP的檔頭(header)中的長度(length)欄位係可保護時間t4至時間t2的時段,且封包JP所指定之接收位址為用戶端220_1的媒體存取控制層位址。在時間t4至時間t2的期間,用戶端220_2~220_n不論是否能辨識出封包JP為一干擾封包,該用戶端220_2~220_n皆必須接收封包JP所指定的長度,但是用戶端220_1辨識出封包JP為一干擾封包(jamming packet),且由於封包JP所指定之接收位址為用戶端220_1,故在時間t4至時間t2的時段,用戶端220_1可以與接取點210正常進行傳輸,而用戶端220_2~220_n將不會嘗試傳送封包。如此一來,可確保用戶端220_1在時間t1至時間t2的時段,可以獲得通道使用權並傳收成功。
第8圖為媒體存取控制層通道保留機制CMAC 之一第四實施例的時序圖。於媒體存取控制層通道保留模式中,接取點210利用夾帶(Piggyback)的機制。此機制係:由接取點210先搶下一通道CH1之使用權,故用戶端在媒體存取控制層通道保留模式期間皆無法搶到通道CH1的使用權。接取點210透過通道CH1傳送第一筆封包P1至用戶端220_1,讓用戶端220_1可藉由回覆一確認(ACK)封包時,一併夾帶至少一個資料封包。如此一來,可確保用戶端220_1在時間t1至時間t2的時段,可以獲得通道使用權並傳收成功。
請注意,上述實施例僅是用於範例說明,並非本發明的限制。例如:上述的二種機制,可以同時使用,也可依據不同的條件,獨立使用。
請參考第9圖,第9圖為本發明通道配置方法之一實施例的流程圖。第9圖所示之流程圖中的步驟不一定遵照此排序來連續執行,亦即,其他的步驟亦可插入其中。通道配置方法的操作可歸納如下:步驟902:協議與用戶端220_1~220_n中一目標用戶端(例如用戶端220_1)進行傳輸的一開始時間與一結束時間。
步驟904:於一第一時間執行對應該目標用戶端(例如用戶端220_1)之一通道保留機制(例如射頻層通道保留機制CRF 及/或媒體存取控制層通道保留機制CMAC ),其中該第一時間早於該開始時間。
本發明所屬技術領域中具有通常知識者於閱讀上述實施例後可輕易地瞭解第9圖中各個步驟的操作,故不另外贅述。
綜上所述,本發明提供一種應用於一無線網路之通道配置方法及相關設備。透過在射頻訊號層與媒體存取控制層針對一目標用戶端保留無線通道作為最高優先傳輸的機制,能有效保護通道以利協議好的時間點發生時,無線通道沒有其他訊務傳輸的機率能提高,並降低其他用戶端干擾的機率,確保該目標用戶端的傳輸能具最高優先權與傳收機率,讓即時通訊的封包遺失率、延遲特性、平均耗電能獲得最佳效能。
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。
210‧‧‧接取點
212‧‧‧處理器
214‧‧‧儲存單元
220_1~220_n‧‧‧用戶端
第1圖為先前技術中一接取點與一用戶端進行傳輸的時序圖。
第2圖為本發明無線網路系統之一實施例的示意圖。
第3圖為第2圖所示之無線網路系統執行一射頻層通道保留機制之一實施例的時序圖。
第4圖為第2圖所示之無線網路系統執行一媒體存取控制層通道保留機制之一實施例的時序圖。
第5圖為媒體存取控制層通道保留機制之一第一實施例的時序圖。
第6圖為媒體存取控制層通道保留機制之一第二實施例的時序圖。
第7圖為媒體存取控制層通道保留機制之一第三實施例的時序圖。
第8圖為媒體存取控制層通道保留機制之一第四實施例的時序圖。
第9圖為本發明通道配置方法之一實施例的流程圖。
210...接取點
212...處理器
214...儲存單元
220_1~220_n...用戶端

Claims (14)

  1. 一種通道配置方法,包含有:協議一目標用戶端的一主動模式的一開始時間與一結束時間;以及於一第一時間執行對應該目標用戶端之一通道保留機制,其中該第一時間早於該開始時間,且執行該通道保留機制的步驟包含通知其他用戶端在該第一時間至該結束時間內不傳送任何封包。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中執行該通道保留機制的步驟包含有:執行一封包收發程序(frame exchange sequence)以達到通道保留的作用。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法,其中該封包收發程序的步驟包含有:傳送一特定封包至該複數個用戶端,其中該特定封包之檔頭(header)的一第一欄位包括有該第一時間的資料,以及該特定封包之位址包括有該目標用戶端的位址。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中該特定封包係為下列封包中之其一:一空資料(NULL)封包、一請求發送(RTS)封包以及 一干擾封包(jamming packet)。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之方法,其中該封包收發程序的步驟包含有:取得一通道之使用權,並透過該通道傳送一封包至該目標用戶端;該目標用戶端回覆一確認(ACK)封包,其中該確認封包係夾帶至少一資料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中在該第一時間時,該目標用戶端係處於一睡眠模式(Sleep mode)。
  7. 一種無線網路設備,係與複數個用戶端進行通訊,該設備包含有:一處理器;以及一儲存單元,儲存一程式碼,其中當該處理器執行該程式碼時,以執行以下步驟:協議與一目標用戶端處於一主動模式的一開始時間與一結束時間,其中該結束時間晚於該開始時間;以及於一第一時間執行對應該目標用戶端之一通道保留機制,其中該第一時間早於該開始時間,且執行該通道保留機制的步驟包含通知其他用戶端在該第一時間至該結束時間內不傳送任何封包。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之設備,其中該通道保留機制包括 有:執行一封包收發程序(frame exchange sequence)以達到保留通道(channel reservation)的作用。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之設備,該封包收發程序的步驟包含有:傳送一特定封包至該複數個用戶端,其中該特定封包之檔頭(header)的一第一欄位包括有該第一時間的資料,以及該特定封包之位址包括有該目標用戶端的位址。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之設備,其中該特定封包係為下列封包中之其一:一空資料(NULL)封包、一請求發送(RTS)封包以及一干擾封包(jamming packet)。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之設備,其中該處理器執行該程式碼以取得一通道之使用權,並透過該通道傳送一封包至該目標用戶端,以使該目標用戶端回覆一確認(ACK)封包,其中該確認封包係夾帶至少一資料。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之設備,其中在該第一時間時,該目標用戶端係處於一睡眠模式(Sleep mode)。
  13. 一種應用於一無線網路之通道配置方法,包含有:協議與複數個用戶端中之一目標用戶端開始進行傳輸的一開始時 間與結束傳輸的一結束時間,其中該結束時間晚於該開始時間;以及於一第一時間執行對應該目標用戶端之一通道保留機制,其中該第一時間早於該開始時間,且執行該通道保留機制的步驟包含強制中斷與該複數個用戶端中其他用戶端的資料傳輸。
  14. 一種無線網路設備,係與複數個用戶端進行通訊,該設備包含有:一處理器;以及一儲存單元,儲存一程式碼,其中當該處理器執行該程式碼時,以執行以下步驟:協議與一目標用戶端處於一主動模式的一開始時間與一結束時間,其中該結束時間晚於該開始時間;以及於一第一時間執行對應該目標用戶端之一通道保留機制,其中該第一時間早於該開始時間,且執行該通道保留機制的步驟包含強制中斷其他用戶端的資料傳輸。
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