WO2014194604A1 - 一种mac帧聚合方法和装置 - Google Patents
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- H04W28/065—Optimizing the usage of the radio link, e.g. header compression, information sizing, discarding information using assembly or disassembly of packets
Definitions
- the present invention relates to communication or, in particular, to a Media Access Control (MAC) frame aggregation method and apparatus.
- MAC Media Access Control
- the existing IEEE 802.15.7 uses the visible light short-range wireless communication standard (IEEE Standard for Local and metropolitan area networks _ Part 15.7: Short-Range Wireless Optical Communication Using Visible Light)
- the frame aggregation technique aggregates a plurality of physical layer service data units (PSDUs) 31 having the same destination address into one physical layer protocol data unit (PPDU) 131.
- PSDUs physical layer service data units
- PPDU physical layer protocol data unit
- the IEEE 802.11n standard uses aggregation technology at the MAC layer to aggregate multiple MAC service data units (MSDUs) with the same destination address and access category (Access Category) into one MAC protocol data unit (MPDU), ie A-MPDU (Aggregate MPDU) technology, see Figure 2. Since the MPDU delimiters 412 and 422 are introduced, compared with the physical layer frame aggregation in the IEEE 802.15.7 standard in FIG. 3, when data is transmitted to the same destination address, the A-MPDU has a high throughput rate while ensuring high throughput. Better robustness.
- the quality of service for data transmission is not classified (ie, there is no concept of access categories), so it is not possible to directly use the IEEE 802.11n standard.
- the A-MPDU method improves throughput at the MAC layer of visible light communication.
- the IEEE 802.15.7 standard does not explicitly define the meaning of the data encapsulated in the aggregated PSDU (ie, the payload of the PSDU).
- the various frame types for visible light communication shown in Table 1 only the Data type frame has a requirement for high throughput.
- Other types of MAC frames ie, MPDUs
- the main object of the embodiments of the present invention is to provide a MAC frame aggregation method and apparatus, which implements data transmission that meets the requirements of robustness and high throughput.
- a media access control MAC frame aggregation method includes:
- the MPDU is aggregated and aggregated according to the type and destination address of the data unit MPDU of the MAC protocol.
- MPDUs with different destination addresses are aggregated into different MPDUs. The method is performed before the MPDU enters the physical layer.
- a MAC frame aggregation apparatus includes a destination address unit, a type unit, and an aggregation decision unit;
- the type unit is configured to store a type of the MPDU
- the destination address unit is configured to store a destination address of the MPDU
- the aggregation decision unit is configured to determine whether the MPDU is aggregated and aggregated according to the type and destination address of the MPDU. It is only aggregated for MPDUs whose frame type is Data.
- the aggregation decision unit is configured to: aggregate the MPDUs with the same destination address into the same MPDU, and aggregate the MPDUs with different destination addresses into different MPDUs.
- the aggregation decision unit is configured to determine whether the MPDU is aggregated and aggregated before the MPDU enters the physical layer.
- the device is used for visible light communication.
- the MAC frame aggregation technology in the embodiment of the present invention can implement data transmission that meets the requirements of robustness and high throughput by analyzing the type and destination address of the MPDU header without changing the existing MPDU type and format.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a frame encapsulation principle in wireless communication
- FIG. 2 is a schematic diagram of an A-MPDU frame aggregation principle in the IEEE 802.11n standard
- 3 is a schematic diagram of a frame aggregation principle in IEEE 802.15.7 short-range wireless communication standard using visible light
- 4 is a schematic diagram of a principle of MAC frame aggregation in visible light communication
- FIG. 5 is a flowchart of MAC frame aggregation according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a schematic diagram of a MAC frame aggregation process according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a diagram of a MAC frame aggregation apparatus according to an embodiment of the present invention. detailed description
- the operation as shown in FIG. 6 can be performed: The type and destination address of the MPDU are learned, and the MPDU is aggregated and aggregated according to the type and destination address of the MPDU.
- the data packet from the logical link control ( LLC ) layer is encapsulated into an MPDU after the MAC address is received, and the MPDU can be aggregated according to the type and destination address of the MPDU before the MPDU enters the physical layer. Aggregation method. In this way, when data is transmitted, the quality of service requirements for different types of data in terms of robustness and high throughput can be ensured.
- LLC logical link control
- the visible light communication involved in the embodiment of the present invention refers to the IEEE 802.15.7 short-range wireless communication standard (IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 15.7: Short-Range Wireless Optical Communication Using or Visible light communication is an example.
- IEEE 802.15.7 short-range wireless communication standard IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 15.7: Short-Range Wireless Optical Communication Using or Visible light communication is an example.
- the aggregation object according to the embodiment of the present invention refers to an MPDU that is generated after being transmitted to the MAC layer after being encapsulated by the LLC sublayer protocol.
- the type of the aggregated object according to the embodiment of the present invention is defined by the IEEE 802.15.7 short-range wireless communication standard using visible light.
- the destination address of the aggregation object according to the embodiment of the present invention is defined by the MAC frame format in the short-range wireless communication standard using visible light in IEEE 802.15.7.
- the aggregation process involved in the embodiment of the present invention occurs before the MPDU enters the physical layer, that is, the MAC frame aggregation at the bottom of the MAC layer.
- the aggregation involved in the embodiment of the present invention includes two aspects:
- the method of aggregating multiple MPDUs is determined by the destination address of the MPDU. Before entering the physical layer, multiple MPDUs with the same destination address can be aggregated into the same MPDU, and MPDUs with different destination addresses can be aggregated into different MPDUs.
- the MAC frame aggregation method is first determined according to the frame type of the MPDU (see Table 1), so as to achieve high throughput or robustness in data transmission. After determining that the MAC frame aggregation method is adopted, a plurality of MPDUs having the same frame type and destination address are aggregated. Wherein, before entering the physical layer, an MPDU delimiter field MD and a padding field Pad are added to each MPDU header, and the same MAC header is merged. MPDU Delimiter Field The role of MD is to make the aggregated MPDU robust, so MPDUs following the bad delimiter can still be recovered.
- the padding field Pad aligns the MPDUs on a 32-bit word length boundary.
- these aggregated MPDUs are added to the physical layer header to generate a single PPDU.
- these PPDUs are added with a preamble for data transmission at the physical layer.
- FIG. 4 depicts an exemplary embodiment of a MAC frame aggregation method in the present invention.
- the MAC header field 410 contains the destination address and frame type information of the MPDU.
- the frame type information is as shown in Table 1, and is defined by the IEEE 802.15.7 short-range wireless communication standard using visible light.
- the destination address field of the MPDU is defined by the destination address field in the MAC frame header of the IEEE 802.15.7 short-range wireless communication standard using visible light.
- the two MPDUs 41, 42 having the same destination address 1 and frame type 1 are added with MPDU separator fields MD212, 222, and padding fields Pad213, 223, respectively, before entering the physical layer, and then aggregated into one MPDU. At the physical layer, this aggregated MPDU constitutes a single PSDU 121.
- the MAC header 410 can be merged at the time of aggregation. In this way, the fixed overhead portion of the PSDU 121 can be effectively reduced.
- the physical layer header 120 generates a PPDU 131. After the preamble 130 is added to the PPDU, it can be used for data transmission at the physical layer.
- the aggregation method in the embodiment of the present invention is compared with the A-MPDU frame aggregation method in the IEEE 802.11n standard in FIG. 2, when the frame aggregation method is used, according to the destination address and the frame type 410 in the MAC header, and the MSDU 411 is not involved. 421.
- the frame aggregation in Fig. 2 is based on the destination address 210 of the MAC and the access categories 211, 221.
- the access categories 211 and 221 are related to Quality of Service (QoS).
- the aggregation process occurs in the MAC layer, and a method of MAC frame aggregation is given. That is, the destination address and frame type of the MAC frame.
- the data packet from the LLC layer, which is the payload portion of the MPDU, is shown in step 501.
- the MSDU is preceded by a MAC header to generate an MPDU, as shown in Figure 1.
- information such as the frame type and destination address of the MPDU is included.
- the MAC frame aggregation method in the embodiment of the present invention is applied before the MPDUs are transmitted to the physical layer.
- the header of each MPDU that will enter the physical layer is analyzed, as shown in step 502. Since the main purpose of aggregation is to increase the throughput rate, the aggregation method is only for MPDUs with a frame type of Data. Compared with the Data frame type, other types of frames in Table 1, such as Beacon, CVD, etc., have higher requirements for robustness, so no aggregation is performed, as shown in step 506.
- the target address is judged as shown in step 503. If the destination addresses of the multiple MPDUs are the same, the MPDUs are aggregated into one MPDU, as shown in step 504. MPDUs of different destination addresses are aggregated into different MPDUs, as shown in step 505. Finally, the MPDUs are transmitted to the physical layer, and then the PPDUs encapsulated with MPDUs are transmitted, as shown in step 507.
- the setting shown in FIG. 7 can be performed, the aggregation decision unit, and the destination address unit and the type unit that can be connected to the aggregation decision unit can be set.
- the type unit can obtain the type of the MPDU and notify the aggregation decision unit;
- the destination address unit can obtain the destination address of the MPDU, and notify the aggregation decision unit;
- the aggregation decision unit can determine the type according to the type and destination address of the received MPDU. Whether the MPDU is aggregated and aggregated.
- the aggregation decision unit may be connected to the aggregation execution unit, and the aggregation decision unit can notify the aggregation execution unit of the determined aggregation mode, and the aggregation execution unit can perform the corresponding aggregation process according to the received aggregation mode.
- the aggregation decision unit is used to perform processing of data, and one of its implementations is a central processing unit (CPU).
- the type unit and the destination address unit are used to provide data information required for processing by the aggregation decision unit, one of which is implemented by Dynamic Random Access Memory (DRAM).
- DRAM Dynamic Random Access Memory
- the MAC frame aggregation technology of the embodiment of the present invention can satisfy the analysis of the type and destination address of the MPDU header without changing the existing MPDU type and format, regardless of the method or the device. Data transmission required for robustness and high throughput.
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Abstract
本发明公开了一种MAC帧聚合方法和装置,根据MPDU的类型和目的地址,确定该MPDU是否进行聚合以及聚合方式。本发明的MAC帧聚合技术,能够在不改变现有MPDU类型和格式的条件下,通过对MPDU首部的类型和目的地址的分析,实现满足强健性和高吞吐率要求的数据传输。
Description
一种 MAC帧聚合方法和装置 技术领域
本发明涉及通信领或, 具体涉及一种媒体访问控制 (Media Access Control, MAC ) 帧聚合方法和装置。 背景技术
随着 LED照明技术的发展, 基于可见光的通信技术日益受到关注。 与 无线射频技术一样, 基于可见光的通信对数据传输的强健性和高吞吐率等 方面也有需求。 在提高吞吐量方面, 现有的 IEEE 802.15.7使用可见光的短 ί巨离无线通信标准 ( IEEE Standard for Local and metropolitan area networks _ Part 15.7: Short-Range Wireless Optical Communication Using Visible Light )提出了物理层的帧聚合技术, 如图 3所示, 将多个具有相同 目的地址的物理层服务数据单元( PSDU ) 31聚合为一个物理层协议数据单 元(PPDU ) 131。 但是, 使用这种方法时, 如果某个 PPDU损坏, 那么封 装在该 PPDU中的多个聚合 PSDU都将被损坏。 此时, PSDU的损坏概率 大于非聚合 PSDU时的情况, 这将影响数据传输的强健性。
同样地,为了提高吞吐率, IEEE 802.11η标准在 MAC层采用聚合技术, 将多个具有相同目的地址和接入类别 ( Access Category )的 MAC服务数据 单元 (MSDU ) 聚合为一个 MAC协议数据单元 (MPDU ), 即 A-MPDU ( Aggregate MPDU )技术,参见图 2。由于引入了 MPDU分隔符 412和 422, 与图 3中 IEEE 802.15.7标准中的物理层帧聚合相比, 在向同一个目的地址 传输数据时, 在保证高吞吐率的同时, A-MPDU具有较好的强健性。
然而, 在 IEEE 802.15.7标准中, 没有对数据传输的服务质量进行分类 (即, 没有接入类别这个概念), 因此无法直接使用 IEEE 802.11η标准中的
A-MPDU方法在可见光通信的 MAC层提高吞吐率。 同时, IEEE 802.15.7 标准没有明确定义聚合 PSDU中所封装数据(即 PSDU的有效载荷) 的含 义。 再者, 在表 1中所示的用于可见光通信的多种帧类型中, 只有 Data类 型帧对高吞吐率有要求。与高吞吐率相比,其它类型的 MAC帧(即 MPDU ) 对强健性有更高的要求。 因此, 有必要首先明确帧的类型, 然后选择满足 服务质量的帧聚合方法, 但目前尚不存在相应的技术支持。
表 1、 IEEE 802.15.7使用可见光的短距离无线通信标准定义的 MPDU 类型
发明内容
有鉴于此,本发明实施例的主要目的在于提供一种 MAC帧聚合方法和 装置, 实现满足强健性和高吞吐率要求的数据传输。
为达到上述目的, 本发明实施例的技术方案是这样实现的:
一种媒体访问控制 MAC帧聚合方法, 包括:
根据 MAC协议数据单元 MPDU的类型和目的地址, 确定该 MPDU是 否进行聚合以及聚合方式。
其中, 确定 MPDU是否进行聚合时, 确定只针对帧类型为数据 Data 的 MPDU进行聚合。
其中, 确定聚合方式时, 确定将具有相同目的地址的 MPDU聚合到同
一个 MPDU中, 将具有不同目的地址的 MPDU聚合到不同的 MPDU中。 其中, 所述方法是在 MPDU进入物理层之前执行的。
其中, 所述方法应用于可见光通信。
一种 MAC帧聚合装置, 包括目的地址单元、类型单元以及聚合决策单 元; 其中,
所述类型单元, 配置为存储 MPDU的类型;
所述目的地址单元, 配置为存储 MPDU的目的地址;
所述聚合决策单元, 配置为根据所述 MPDU的类型和目的地址, 确定 该 MPDU是否进行聚合以及聚合方式。 定只针对帧类型为 Data的 MPDU进行聚合。
其中, 所述聚合决策单元在确定聚合方式时, 配置为: 确定将具有相 同目的地址的 MPDU 聚合到同一个 MPDU 中, 将具有不同目的地址的 MPDU聚合到不同的 MPDU中。
其中, 所述聚合决策单元配置为在 MPDU进入物理层之前确定 MPDU 是否进行聚合以及聚合方式。
其中, 所述装置用于可见光通信。
本发明实施例的 MAC帧聚合技术, 能够在不改变现有 MPDU类型和 格式的条件下, 通过对 MPDU首部的类型和目的地址的分析, 实现满足强 健性和高吞吐率要求的数据传输。 附图说明
图 1为无线通信中帧封装原理示意图;
图 2为 IEEE 802.11η标准中 A-MPDU帧聚合原理示意图;
图 3为 IEEE 802.15.7使用可见光的短距离无线通信标准中的帧聚合原 理示意图;
图 4为可见光通信中的 MAC帧聚合原理示意图;
图 5为本发明实施例的 MAC帧聚合流程图;
图 6为本发明实施例的 MAC帧聚合流程简图;
图 7为本发明实施例的 MAC帧聚合装置图。 具体实施方式
总体而言, 可以执行如图 6所示的操作: 获知 MPDU的类型和目的地 址,根据所述 MPDU的类型和目的地址, 确定该 MPDU是否进行聚合以及 聚合方式。
具体而言, 来自逻辑链路控制( LLC )层的数据包,在到达 MAC之后, 被封装为 MPDU, 可以在 MPDU进入物理层之前, 根据 MPDU的类型和 目的地址, 确定该 MPDU是否进行聚合以及聚合方式。 这样, 在数据传输 时, 就能够确保不同类型数据在强健性和高吞吐率方面的服务质量要求。
本发明实施例中涉及的可见光通信是指符合 IEEE 802.15.7使用可见光 的短 巨离无线通信标准 ( IEEE Standard for Local and metropolitan area networks― Part 15.7: Short-Range Wireless Optical Communication Using 或, 下面仅以可见光通信为例。
本发明实施例涉及的聚合对象是指经过 LLC子层协议封装后, 传送到 MAC层后生成的 MPDU。
本发明实施例涉及的聚合对象的类型由 IEEE 802.15.7使用可见光的短 距离无线通信标准定义。
本发明实施例涉及的聚合对象的目的地址由 IEEE 802.15.7使用可见光 的短距离无线通信标准中 MAC帧格式定义。
本发明实施例涉及的聚合过程发生在 MPDU 进入物理层之前, 即在 MAC层底部的 MAC帧聚合。
本发明实施例涉及的聚合包括两个方面的内容:
1、 是否采用帧聚合方法的判断, 由 MPDU的类型决定;
2、 在采用聚合方法时, 聚合多个 MPDU的方式, 由 MPDU的目的地 址决定。 在进入物理层之前, 可以将具有相同目的地址的多个 MPDU聚合 到同一个 MPDU中, 将具有不同目的地址的 MPDU聚合到不同的 MPDU 中。
本发明实施例用于可见光通信的 MAC帧聚合时, 首先根据 MPDU的 帧类型 (见表 1 )确定是否采用 MAC帧聚合方法, 用以实现数据传输时高 吞吐率或强健性的选择。在确定了采用 MAC帧聚合方法之后, 聚合多个具 有相同帧类型和目的地址的 MPDU。 其中, 在进入物理层之前, 给每个 MPDU首部添加 MPDU分隔符字段 MD和填充字段 Pad, 同时合并相同的 MAC首部。 MPDU分界符字段 MD的作用在于使聚合的 MPDU具有强健 性, 因此跟随在已坏分隔符后的 MPDU仍可以得到恢复。 填充字段 Pad使 MPDU在 32bit字长边界上对齐。 在物理层, 这些聚合的 MPDU被加上物 理层首部后, 生成单个 PPDU。 然后, 再给这些 PPDU加上前导码, 用于物 理层的数据传输。图 4描述了本发明中的 MAC帧聚合方法的示例性实施例。
在图 4中, MAC首部字段 410包含有 MPDU的目的地址和帧类型信 息。 其中帧类型信息如表 1所示, 由 IEEE 802.15.7使用可见光的短距离无 线通信标准定义。 MPDU的目的地址字段由 IEEE 802.15.7使用可见光的短 距离无线通信标准中 MAC帧首部中的目的地址字段定义。具有相同目的地 址 1和帧类型 1的两个 MPDU41、 42在进入物理层之前, 分别添加 MPDU 分隔符字段 MD212、 222,和填充字段 Pad213、 223 ,然后聚合为一个 MPDU。 在物理层, 这个聚合后的 MPDU构成了单个 PSDU 121。 由于具有相同的 MAC帧首部 410, 因此在聚合时可以进行 MAC首部 410合并。 这样, 可 以有效地减少 PSDU121 中的固定开销部分。 在物理层, 对 PSDU121加上
物理层首部 120, 生成 PPDU131。 再给 PPDU加上前导码 130之后, 便可 用于物理层的数据传输。
本发明实施例中的聚合方法, 与图 2中 IEEE 802.11η标准中 A-MPDU 帧聚合方法相比,在使用帧聚合方法时,是根据 MAC首部中的目的地址和 帧类型 410, 不涉及 MSDU411、 421。 图 2中的帧聚合是根据 MAC的目的 地址 210和接入类别 211、221。其中,接入类别 211、221与服务质量( Quality of Service, QoS )相关。
本发明实施例中的聚合方法, 与图 3中 IEEE 802.15.7使用可见光的短 距离无线通信标准中的帧聚合方法相比, 聚合过程发生在 MAC层, 并且给 出了 MAC帧聚合的方法, 即 MAC帧的目的地址和帧类型。 收来自 LLC层的数据包, 它是 MPDU的有效载荷部分 MSDU, 如步驟 501 所示。 在 MAC层底部, MSDU之前加上 MAC首部, 生成 MPDU, 如图 1 所示。 在 MAC首部中, 包含有 MPDU的帧类型和目的地址等信息。 本发 明实施例中的 MAC帧聚合方法, 应用于这些 MPDU传入物理层之前。 首 先, 对每个将要进入物理层的 MPDU的首部进行分析, 如步驟 502所示。 由于聚合的主要目的是提高吞吐率, 因此聚合方法只针对帧类型为 Data的 MPDU。 与 Data帧类型相比, 表 1中的其它类型帧, 如 Beacon、 CVD等, 对强健性有更高的要求, 因此不进行聚合, 如步驟 506所示。 在 Data帧类 型中, 对其目标地址进行判断, 如步驟 503所示。 如果多个 MPDU的目的 地址相同, 则将这些 MPDU聚合为一个 MPDU, 如步驟 504所示。 不相同 目的地址的 MPDU, 聚合为不同的 MPDU, 如步驟 505所示。 最后, 将这 些 MPDU传输物理层,然后传输封装有 MPDU的 PPDU,如步驟 507所示。
为了实现上述操作, 可以进行如图 7所示的设置, 设置聚合决策单元, 以及可以与聚合决策单元相连的目的地址单元、 类型单元。 其中, 通过类
型单元能够获取 MPDU的类型, 并通知给聚合决策单元; 通过目的地址单 元能够获取 MPDU的目的地址, 并通知给聚合决策单元; 聚合决策单元能 够根据收到的 MPDU的类型和目的地址,确定该 MPDU是否进行聚合以及 聚合方式。 当然, 聚合决策单元还可以与聚合执行单元相连, 聚合决策单 元能够将确定的聚合方式通知给聚合执行单元, 聚合执行单元则能够根据 收到的聚合方式执行相应的聚合处理。 具体而言, 聚合决策单元用于进行 数据的处理, 其实现方式之一是中央处理器单元(CPU )。 类型单元和目的 地址单元用于提供聚合决策单元处理所需的数据信息, 其实现方式之一是 动态随机访问存储器( DRAM )。
需要说明的是, 上述各单元所能执行的操作已经在前述内容中结合各 附图具体描述, 在此不再赘述。
综上所述可见, 无论是方法还是装置, 本发明实施例的 MAC帧聚合技 术, 能够在不改变现有 MPDU类型和格式的条件下,通过对 MPDU首部的 类型和目的地址的分析, 实现满足强健性和高吞吐率要求的数据传输。
以上所述, 仅为本发明的较佳实施例而已, 并非用于限定本发明的保 护范围。
Claims
1、 一种媒体访问控制 MAC帧聚合方法, 包括:
根据 MAC协议数据单元 MPDU的类型和目的地址, 确定该 MPDU是 否进行聚合以及聚合方式。
2、 根据权利要求 1所述的方法, 其中, 确定 MPDU是否进行聚合时, 确定只针对帧类型为数据 Data的 MPDU进行聚合。
3、 根据权利要求 1所述的方法, 其中, 确定聚合方式时, 确定将具有 相同目的地址的 MPDU聚合到同一个 MPDU 中, 将具有不同目的地址的 MPDU聚合到不同的 MPDU中。
4、根据权利要求 1至 3任一项所述的方法,其中,所述方法是在 MPDU 进入物理层之前执行的。
5、 根据权利要求 1所述的方法, 其中, 所述方法应用于可见光通信。
6、 一种 MAC帧聚合装置, 包括目的地址单元、 类型单元以及聚合决 策单元; 其中,
所述类型单元, 配置为存储 MPDU的类型;
所述目的地址单元, 配置为存储 MPDU的目的地址;
所述聚合决策单元, 配置为根据所述 MPDU的类型和目的地址, 确定 该 MPDU是否进行聚合以及聚合方式。
7、根据权利要求 6所述的装置,其中,所述聚合决策单元在确定 MPDU 是否进行聚合时, 配置为: 确定只针对帧类型为 Data的 MPDU进行聚合。
8、 根据权利要求 6所述的装置, 其中, 所述聚合决策单元在确定聚合 方式时, 配置为: 确定将具有相同目的地址的 MPDU聚合到同一个 MPDU 中, 将具有不同目的地址的 MPDU聚合到不同的 MPDU中。
9、 根据权利要求 6至 8任一项所述的装置, 其中, 所述聚合决策单元 配置为在 MPDU进入物理层之前确定 MPDU是否进行聚合以及聚合方式。
、 根据权利要求 6所述的装置, 其中, 所述装置用于可见光通信。
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