WO2024000119A1 - Wlan通信方法、客户端、计算设备和存储介质 - Google Patents

Wlan通信方法、客户端、计算设备和存储介质 Download PDF

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WO2024000119A1
WO2024000119A1 PCT/CN2022/101660 CN2022101660W WO2024000119A1 WO 2024000119 A1 WO2024000119 A1 WO 2024000119A1 CN 2022101660 W CN2022101660 W CN 2022101660W WO 2024000119 A1 WO2024000119 A1 WO 2024000119A1
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WO
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client
time window
function
nav
polling
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PCT/CN2022/101660
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English (en)
French (fr)
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张洁
王力
马万里
兰普马蒂亚斯
Original Assignee
西门子股份公司
西门子（中国）有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/08—Load balancing or load distribution

Definitions

  • the present disclosure generally relates to the field of wireless communication technologies, and more specifically, WLAN communication methods, clients, computing devices, and storage media.
  • Wireless communications have become increasingly common in industry due to improvements in performance and mobility. Unlike consumer products, wireless industrial equipment has higher requirements for low latency and low jitter.
  • ordinary WLAN technology is inherently unsuitable for time-sensitive industrial applications due to many factors, such as random channel access with CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) mechanism.
  • CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
  • a WLAN device cannot send data until it successfully competes for channel access.
  • the presence of a large number of WLAN devices on the same channel will increase the channel access contention time and mean a huge difference in channel access latency.
  • This random access means that WLAN technology cannot provide deterministic communication in the form in which it is commonly implemented.
  • the challenge is to leverage and extend mainstream WLAN capabilities defined in the IEEE802.11 family of standards to meet industrial latency/jitter requirements without requiring custom hardware at the chip level and/or breaking related standards.
  • the 802.11 standard specifies an operating mode called PCF (Point Coordination Function), in which channel access is arranged by the Access Point (AP) in a deterministic manner.
  • PCF Point Coordination Function
  • AP Access Point
  • this mode is not widely accepted and therefore not supported by any relevant WLAN chipsets.
  • the contention-based DCF model distributed Coordination Function
  • its evolved variants are widely used.
  • iPCF Intelligent Point Coordination Function
  • the scheduling mechanism of iPCF is as follows.
  • the WLAN AP sends a polling request message to a client, together with downlink data (if any), and waits for the client's polling response message (including uplink payload data) with a predetermined maximum waiting time Tmax ,if so).
  • the polled client After receiving the polling request message, the polled client sends a polling response with uplink data to the AP.
  • the AP After the AP successfully receives a polling response message from the polled client, or if the AP does not receive a polling response message from the client within the maximum waiting time Tmax, the AP will poll the next client.
  • the AP repeats the polling request/polling response process one by one for all associated clients in a rotating manner.
  • Both the access point and the client need to perform some functions periodically, such as background channel scanning for handover, or noise floor calibration to determine whether the channel is busy, etc.
  • some functions such as background channel scanning for handover, or noise floor calibration to determine whether the channel is busy, etc.
  • the client can neither send nor receive packets and therefore cannot receive polling requests or feedback responses from the access point. Therefore, latency is inevitably increased, and in the worst case, the poll request/poll response may fail this time around.
  • the present disclosure proposes a WLAN communication method, which uses an enhanced mechanism based on the existing iPCF scheduling solution to solve the problems in the existing technology.
  • a WLAN communication method including:
  • the client receives the polling request message from the access point
  • the client checks whether it is the client being polled
  • the client If the client is the client being polled, the client sends a polling response message to the access point;
  • the client enters the function execution time window.
  • the function is executed.
  • the function execution time window starts after the client sends the polling response message and ends before the retention time window starts
  • the retention time window starts from the starting point of the safe time window and ends after the next polling response message is expected to be sent,
  • the safe time window is a period that is not less than the execution time of the function to be executed before the start of the next polling cycle.
  • the client can perform functions during the function execution time window without missing polling requests from the access point, thereby reducing the data between the access point and the client caused by performing other functions The possibility of exchange failure.
  • the method further includes:
  • the client After the function execution time window ends, the client enters the retention time window. When the moment to execute a function is reached during the retention time window, the client checks whether the priority of the function to be executed is higher than that of the received function. The priority of the data of the access point, if yes, the client switches to execute the function, if not, the execution of the function is postponed to the next function execution time window.
  • the function includes at least one of: background channel scanning and noise floor calibration.
  • the Duration/ID subfield in the MAC header in the polling request message is set to a first predetermined value.
  • the method before the client sends a polling response message to the access point, the method further includes:
  • the client sets its own NAV to 0.
  • the method further includes: the client resets its own NAV to a second predetermined value. value.
  • the method further includes: the client checks whether its own NAV is less than the first predetermined value, If it is less than, the client updates its own NAV based on the first predetermined value.
  • a client including:
  • a polling request receiving unit configured to receive a polling request message from the access point
  • a receiving address determination unit configured to check whether the client is a polled client
  • a polling response sending unit configured to send a polling response message to the access point
  • the function execution unit is configured to cause the client to enter the function execution time window, and when the moment to execute a function is reached during the function execution time window, the function is executed,
  • the function execution time window starts after sending the polling response message and ends before the start of the retention time window
  • the retention time window starts from the starting point of the safe time window and ends after the next polling response message is expected to be sent,
  • the safe time window is a period of time that is not less than the execution time of the function to be executed before the start of the next polling cycle.
  • a computing device including: at least one processor; and a memory coupled to the at least one processor, the memory being configured to store instructions that when the instructions are processed by the at least one When the processor executes, the processor is caused to execute the method as described above.
  • a non-transitory machine-readable storage medium storing executable instructions that, when executed, cause the machine to perform the method as described above.
  • a computer program comprising computer-executable instructions which, when executed, cause at least one processor to perform the method as described above.
  • a computer program product tangibly stored on a computer-readable medium and including computer-executable instructions that, when executed, cause at least A processor executes the method described above.
  • Figure 1 is a flow chart of an exemplary process of a WLAN communication method according to an embodiment of the present disclosure
  • Figure 2 is a schematic diagram of different time windows defined according to an embodiment of the present disclosure
  • Figure 3 is a schematic sequence diagram of a client updating NAV according to an embodiment of the present disclosure
  • Figure 4 is a block diagram of an exemplary configuration of a client for performing the WLAN communication method shown in Figure 1;
  • FIG. 5 is a block diagram of a computing device for implementing a WLAN communication method according to an embodiment of the present disclosure.
  • R1, R2 and R3 Polling response PC: Polling cycle
  • NAV zero setting unit 407 NAV reset unit
  • Processor 504 Memory
  • the term "includes” and variations thereof represent an open term meaning “including, but not limited to.”
  • the term “based on” means “based at least in part on.”
  • the terms “one embodiment” and “an embodiment” mean “at least one embodiment.”
  • the term “another embodiment” means “at least one other embodiment”.
  • the terms “first”, “second”, etc. may refer to different or the same object. Other definitions may be included below, whether explicit or implicit. The definition of a term is consistent throughout this specification unless the context clearly dictates otherwise.
  • the present disclosure proposes a WLAN communication method, which adopts an enhanced mechanism to solve the above-mentioned problems based on the above-mentioned iPCF scheduling solution.
  • Clear Channel Assessment is a mechanism used to determine whether a medium (i.e. radio channel) is free.
  • CCA includes carrier sensing (CS) and energy detection.
  • Carrier sensing (CS) mechanism includes physical CS and virtual CS.
  • Physical CS is provided by the PHY (physical layer) and is a direct measurement of the received signal strength for a valid 802.11 symbol. If it is above a certain level, the medium is considered busy.
  • Virtual CS is provided by MAC, using Network Allocation Vector (NAV), using a Duration field to reserve a period of media usage, and setting NAV to the expected time of using the media.
  • NAV Network Allocation Vector
  • NAV is a symbol that indicates when the medium will become idle, and is kept up to date by the Duration value included in the frame.
  • the NAV is updated if the duration value (represented in the Duration/ID subfield of the MAC header) is greater than the current NAV value.
  • FIG. 1 is a flowchart of an exemplary process of a WLAN communication method 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • step S102 the client receives a polling request message from the access point.
  • step S103 the client checks whether it is a polled client.
  • step S105 is executed, and the client sends a polling response message to the access point.
  • the client can determine whether it is the client being polled by checking whether its MAC address is the same as the receiving address in the polling request message.
  • 802.11ax uplink multi-user trigger-based OFDMA transmission depends not only on the MAC address.
  • step S108 the client enters the function execution time window.
  • the function is executed.
  • the client will regularly perform some functions.
  • it may not be able to receive the polling request from the access point or be unable to send the polling response.
  • three time windows are defined. These three time windows will be explained in detail with reference to Figure 2 below.
  • FIG. 2 shows an access point AP that polls three clients C1, C2 and C3 in sequence.
  • the clients C1, C2 and C3 send respective polling responses R1, R2 and R3 respectively.
  • PC represents a polling cycle (Polling Cycle).
  • Function execution time window T1 This time window starts immediately after the client sends the polling response message and ends before the start of the retention time window T2.
  • the required functions can be executed without missing the polling request from the access point. Therefore, when the time to execute a certain function is reached during the function execution time window T1, the function can be executed immediately.
  • Retention time window T2 The retention time window T2 is from the starting point of the safe time window T3 to the time after the next time the client is expected to send a polling response message. During the retention time window T2, the client is preparing to be polled by the access point. polling or sending polling response messages, so it is best not to perform non-time-critical functions.
  • Safety time window T3 The safety time window T3 is equivalent to the execution time of the function that is about to be executed. Its purpose is to ensure that there is enough time to complete the execution of the function without missing the polling request from the access point, so the safety time window T3 Is defined as the period of time before the start of the next polling cycle that is no less than the execution time of the function to be executed. That is to say, the size of the safety time window T3 cannot be less than the execution time of the function to be executed. The function must be executed before the safety time window to ensure that the executed function is completed before the start of the next polling cycle.
  • the method 100 also includes: step S110.
  • step S110 After the function execution time window ends, the client enters the retention time window. When the time to execute a certain function is reached during the retention time window, the client checks the function to be executed. Whether the priority is higher than the priority of receiving data from the access point, if so, the client switches to execute the function; if not, the execution of the function is postponed to the next execution time window, that is, the client is next The execution time window within a polling cycle.
  • the function to be performed by the client may be background channel scanning or noise floor calibration.
  • the functions involved in the method according to the embodiment of the present disclosure may be any function that the client needs to perform when performing WLAN communication, and are not limited to the two mentioned above.
  • the functions performed by the client in step S110 may be the same as the functions performed in step S108, or they may be different, depending on the execution interval and execution time of various functions to be performed by the client.
  • the main functions are solved The timing of execution does not matter what type of function it is, so it is collectively called a function without distinction.
  • the possibility of data exchange failure between the access point and the client caused by performing other functions can be reduced.
  • the Duration/ID subfield in the MAC data header in the polling request message sent by the access point is set to a first predetermined value.
  • This first predetermined value should be large enough, for example, greater than during the polling request process.
  • the method 100 may further include step S104 before performing step S105: the client sets its own NAV to 0.
  • NAV is a flag bit stored locally by the client. Only when the value of NAV is 0, the client can send messages to the access point. That is, when a client is polled, its own NAV is set to 0 so that the client can send a poll response message.
  • polled client can shorten its waiting time for channel access.
  • polled clients can also reconfigure the parameters of their CCA contention window for fast response.
  • the polled client MAY respond with a poll response carrying uplink data (if any).
  • other clients can also update their NAV based on the value of the Duration/ID subfield in the polling response packet.
  • the method 100 may further include step S107: the polled client reconfigures its NAV to a second predetermined value, and the second predetermined value may be equal to the first predetermined value, such as the maximum
  • the waiting time Tmax can also be other values such that the NAV is no longer zero, which can prevent the client from randomly competing for channel access. If the parameters of the CCA contention window have been changed before the polling response, the polled client also needs to configure these parameters.
  • step S106 is executed, and the client checks whether its own NAV is less than the first predetermined value set in the Duration/ID subfield in the polling request message. , if less than, the client updates its own NAV based on the first predetermined value. For example, it may be to update its own NAV to a first predetermined value, or to add a certain value on the basis of the first predetermined value.
  • the NAV value will be updated, so that the client that is not polled can be prohibited.
  • the end sends data randomly.
  • Figure 3 schematically shows the sequence diagram of each client updating its NAV during the polling process.
  • Figure 3 also shows an access point A1, which polls three clients C1, C2 and C3 in sequence.
  • the clients C1, C2 and C3 send respective polling responses R1, R2 and R3 respectively.
  • PC represents a polling cycle (Polling Cycle).
  • the polled client C1 updates the NAV to 0, and the other clients C2 and C3 update their own NAVs according to the value set in the Duration/ID subfield in the polling request message P1.
  • client C1 sends the polling response message R1, it updates the NAV to a new value, so that client C1 can no longer randomly access the channel during this polling cycle.
  • the polled client C2 updates the NAV to 0, and the other clients C1 and C3 update their own NAVs according to the value set in the Duration/ID subfield in the polling request message P2.
  • client C2 After client C2 sends the polling response message R2, it updates the NAV to a new value, so that client C2 can no longer randomly access the channel during this polling cycle.
  • the polled client C3 updates the NAV to 0, and the other clients C1 and C2 update their own NAVs according to the value set in the Duration/ID subfield in the polling request message P3.
  • client C3 After client C3 sends the polling response message R3, it updates the NAV to a new value, so that client C3 can no longer randomly access the channel during this polling cycle.
  • FIG. 4 shows a block diagram of an exemplary configuration of a client 400 for performing the WLAN communication method shown in FIG. 1 .
  • the client 400 includes: a polling request receiving unit 402 , a receiving address judging unit 403 , a polling response sending unit 405 and a function executing unit 408 .
  • the polling request receiving unit 402 is configured to receive a polling request message from the access point.
  • the judgment unit 403 is configured to check whether the client is the polled client.
  • the polling response sending unit 405 is configured to send a polling response message to the access point.
  • the function execution unit 408 is configured to cause the client to enter the function execution time window, and when the time to execute a function is reached during the function execution time window, the function is executed,
  • the function execution time window starts after sending the polling response message and ends before the start of the retention time window
  • the retention time window starts from the starting point of the safe time window and ends after the next polling response message is expected to be sent,
  • the safe time window is a period of time that is not less than the execution time of the function to be executed before the start of the next polling cycle.
  • function execution unit 408 is further configured as:
  • the retention time window is entered.
  • the time to execute a function is reached during the retention time window, it is checked whether the priority of the function to be executed is higher than that of the access point. the priority of the data, and if so, performs the said function,
  • the function includes at least one of the following: background channel scanning and noise floor calibration.
  • the Duration/ID subfield in the MAC header in the polling request message is set to a first predetermined value.
  • the client 400 further includes: a NAV zero setting unit 404 configured to set the client's own NAV to 0.
  • the client 400 further includes: a NAV reset unit 407 configured to reset the client's own NAV to a second predetermined value.
  • the client 400 further includes: a NAV update unit 406 configured to check whether the client's own NAV is less than the first predetermined value, and if less, update its own NAV according to the first predetermined value.
  • a NAV update unit 406 configured to check whether the client's own NAV is less than the first predetermined value, and if less, update its own NAV according to the first predetermined value.
  • each step of the above-mentioned WLAN communication method and each component module and/or unit of the above-mentioned client can be implemented as software, firmware, hardware or a combination thereof.
  • the program constituting the software for implementing the above method can be installed from a storage medium or a network to a computing device with a dedicated hardware structure.
  • the computing device when installed with various programs, can execute each functions, etc.
  • a WLAN communication method is proposed based on the existing iPCF scheduling solution.
  • the technical solution according to the present disclosure has at least one or more of the following technical advantages:
  • the present invention is compatible with the current most advanced WLAN standards (such as 802.11ax), and does not rely on any new functions, so it is suitable for deployment in traditional equipment or running in traditional mode.
  • Each unit of the client described above can be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • FIG. 5 shows a block diagram of a computing device 500 for implementing a WLAN communication method according to an embodiment of the present disclosure.
  • computing device 500 may include at least one processor 502 that executes at least one computer-readable instructions (i.e., in software form as described above) stored or encoded in a computer-readable storage medium (i.e., memory 504). implemented elements).
  • computer-executable instructions are stored in memory 504 that, when executed, enable at least one processor 502 to perform operations performed by the data relay device.
  • the memory 504 may also store computer-executable instructions that may cause the processor 502 to perform operations performed by the container management device.
  • a non-transitory machine-readable medium may have machine-executable instructions (ie, the above-mentioned elements implemented in software form), which when executed by a machine, cause the machine to perform the various embodiments of the present disclosure as described above in conjunction with FIGS. 1-4 Describes various operations and functions.
  • a computer program includes computer-executable instructions that, when executed, cause at least one processor to perform each of the steps described above in conjunction with FIGS. 1-4 in various embodiments of the present disclosure. operations and functions.
  • a computer program product includes computer-executable instructions that, when executed, cause at least one processor to perform the steps described above in connection with FIGS. 1-6 in various embodiments of the present disclosure.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

本公开涉及WLAN通信方法、客户端、计算设备和存储介质。WLAN通信方法包括：客户端接收来自接入点的轮询请求消息；客户端检查自己是否是被轮询的客户端；如果客户端是被轮询的客户端，则向接入点发送轮询响应消息；客户端进入功能执行时间窗口，当在功能执行时间窗口期间到达要执行一个功能的时刻，则执行功能，其中，功能执行时间窗口从客户端发送轮询响应消息之后开始至保留时间窗口开始之前结束，保留时间窗口从安全时间窗口的起点开始至预计下一次轮询响应消息发送之后结束，安全时间窗口是在下一个轮询周期开始之前不小于即将要执行的功能的执行时间的时段。

Description

WLAN通信方法、客户端、计算设备和存储介质 技术领域
本公开通常涉及无线通信技术领域，更具体地，WLAN通信方法、客户端、计算设备和存储介质。
背景技术
由于性能和移动性的提高，无线通信在工业中的应用已经变得越来越普遍。与消费产品不同，无线工业设备对低延迟和低抖动有更高的要求。然而，由于许多因素，普通的WLAN技术本质上不适合对时间敏感的工业应用，例如，CSMA/CA(带有冲突避免的载波侦听多路访问)机制的随机信道访问。WLAN设备在成功竞争到信道访问权之前不能发送数据。在同一信道上存在大量的WLAN设备将增加信道访问竞争时间，并意味着信道访问延迟具有巨大的不同。这种随机访问意味着WLAN技术在其通常实现的形式下不能提供确定性的通信。
因此，面临的挑战是如何利用和扩展IEEE802.11系列标准中定义的主流WLAN功能，以便在不需要在芯片级定制硬件和/或破坏相关标准的情况下满足工业延迟/抖动要求。
802.11标准规定了一种名为PCF(Point Coordination Function，点协调功能)的操作模式，其中信道访问是由接入点(Access Point，AP)以一种确定的方式安排的。然而，这种模式没有被广泛接受，因此没有任何相关的WLAN芯片组可以支持。相反，基于争用的DCF模式(Distributed Coordination Function，分布式协调功能)及其演变的变体被广泛使用。
为了解决Profinet工业以太网协议的周期通信模式，尤其是Profinet IO(PNIO)，目前有些WLAN设备可以支持一种称为iPCF(Industrial Point Coordination Function，工业点协调功能)的调度机制，这种机制基于轮询请求/轮询响应消息，在DCF的“上层”运行。
iPCF的调度机制具体如下。
-WLAN客户端不主动发送数据包，而只有在被AP轮询时才发送。
-WLAN AP向一个客户端发送一个轮询请求消息，连同下行链路数据一起(如果有 的话)，并以预定的最大等待时间Tmax等待客户端的轮询响应信息(包含上行链路有效载荷数据，如果有的话)。
-被轮询的客户端在收到轮询请求消息后，向AP发送带有上行链路数据的轮询响应。
-在AP从被轮询的客户端成功接收到轮询响应消息后，或者如果AP在最大等待时间Tmax内没有接收到客户端的轮询响应消息，AP将轮询下一个客户端。
-AP以轮流的方式对所有关联的客户端逐一重复轮询请求/轮询响应的过程。
然而，仍存在一些问题会导致这种方法的实施具有复杂性或不确定的延迟/抖动。
-问题1：需要在客户端侧进行修改，以防止客户端主动发送数据包。当在预定覆盖区域内或附近区域有第三方设备工作在同一信道上时，会导致显著的定时降级。
-问题2：接入点和客户端都需要定期执行一些功能，例如进行背景信道扫描以进行切换，或者进行噪声基底校准来确定信道是否繁忙等。当进行背景信道扫描或噪声基底校准时，客户端既不能发送也不能接收数据包，因此不能接收来自接入点的轮询请求或反馈响应。因此，不可避免地增加了延迟，在最坏的情况下，这一次的轮询请求/轮询响应可能会失败。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
有鉴于此，本公开提出了一种WLAN通信方法，在现有iPCF调度方案的基础上，采用了一种增强的机制来解决现有技术中的问题。
根据本公开的一个方面，提供一种WLAN通信方法，包括：
客户端接收来自接入点的轮询请求消息；
客户端检查自己是否是被轮询的客户端；
如果客户端是被轮询的客户端，则客户端向所述接入点发送轮询响应消息；
客户端进入功能执行时间窗口，当在所述功能执行时间窗口期间到达要执行一个功能的时刻，则执行所述功能，
其中，所述功能执行时间窗口从所述客户端发送轮询响应消息之后开始至保留时间窗口开始之前结束，
所述保留时间窗口从安全时间窗口的起点开始至预计下一次轮询响应消息发送之后结束，
所述安全时间窗口是在下一个轮询周期开始之前不小于即将要执行的功能的执行时间的时段。
通过这样的方式，客户端可以在功能执行时间窗口期间执行功能，而不会错过来自接入点的轮询请求，从而减少由于执行其它功能所引起的在接入点和客户端之间的数据交换失败的可能性。
可选地，在上述方面的一个示例中，所述方法还包括：
在所述功能执行时间窗口结束之后，所述客户端进入所述保留时间窗口，当在所述保留时间窗口期间到达执行一个功能的时刻，客户端检查要执行的功能的优先级是否高于接收所述接入点的数据的优先级，如果是，则所述客户端切换至执行所述功能，如果否，则将对所述功能的执行推迟至下一个功能执行时间窗口。
通过这样的方式，在保留时间窗口期间，对于非紧急的功能，将推迟至下一个轮询周期的功能执行时间窗口再执行。
可选地，在上述方面的一个示例中，所述功能包括以下中的至少一项：背景信道扫描和噪声基底校准。
可选地，在上述方面的一个示例中，所述轮询请求消息中的MAC报头中的Duration/ID子字段被设置为一个第一预定值。
可选地，在上述方面的一个示例中，在所述客户端向所述接入点发送轮询响应消息之前，所述方法还包括：
所述客户端将自身的NAV设置为0。
可选地，在上述方面的一个示例中，在所述客户端向所述接入点发送轮询响应消息之后，所述方法还包括：所述客户端将自身的NAV重新设置为第二预定值。
可选地，在上述方面的一个示例中，如果确定所述客户端不是被轮询的客户端，，所述方法还包括：所述客户端检查自身的NAV是否小于所述第一预定值，如果小于，则所述客户端基于所述第一预定值来更新自身的NAV。
通过这样的方式，只有被轮询的客户端才能发送响应消息，未被轮询的客户端不能 发送响应消息，这样，在无需对客户端进行任何修改的情况下，避免了客户端随机发送数据，从而减少通信延迟和抖动。
根据本公开的另一方面，提供了一种客户端，包括：
轮询请求接收单元，被配置为接收来自接入点的轮询请求消息；
接收地址判断单元，被配置为检查所述客户端是否是被轮询的客户端；
轮询响应发送单元，被配置为向所述接入点发送轮询响应消息；
功能执行单元，被配置为使得客户端进入功能执行时间窗口，当在所述功能执行时间窗口期间到达要执行一个功能的时刻，则执行所述功能，
其中，所述功能执行时间窗口从发送轮询响应消息之后开始至保留时间窗口开始之前结束，
所述保留时间窗口从安全时间窗口的起点开始至预计下一次轮询响应消息发送之后结束，
所述安全时间窗口是在下一个轮询周期开始之前不小于即将要执行的功能的执行时间的时段。
根据本公开的另一方面，提供了计算设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器耦合的一个存储器，所述存储器用于存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种非暂时性机器可读存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得所述机器执行如上所述的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序，包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行如上所述的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行如上所述的方法。
根据本公开的WLAN通信方法和客户端至少具有以下优势中的一项或多项：
-成本低，不需要额外的硬件。
-易于实现，只需要在接入点和客户端对软件做一些修改。
-不违反WLAN标准所定义的正常行为。
-适用于多代的WLAN标准，包括802.11a/b/g/n/ac/ax。
-减少通信延迟和抖动。
-减少由于执行其它功能而导致AP和客户端之间数据包交换失败的可能性。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。附图中：
图1为根据本公开实施例的WLAN通信方法的示例性过程的流程图；
图2是根据本公开实施例定义的不同时间窗口的示意图；
图3为根据本公开实施例的客户端更新NAV的时序示意图；
图4是用于执行图1所示的WLAN通信方法的客户端的示例性配置的框图；以及
图5是根据本公开实施例的用于实现WLAN通信方法的计算设备的方框图。
其中，附图标记如下：
100：WLAN通信方法               S102、S103、S104、S105、S106、S107、
                                S108、S110：步骤
AP：接入点                      C1、C2、C3：客户端
R1、R2和R3：轮询响应            PC：轮询周期
t11、t12、t13、t14、t15、t16    400：客户端
402：轮询请求接收单元           403：接收地址判断单元
405：轮询响应发送单元           408：功能执行单元
404：NAV置零单元                407：NAV重置单元
406：NAV更新单元                500：计算设备
502：处理器                     504：存储器
具体实施方式
现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替 代或者添加各种过程或组件。例如，所描述的方法可以按照与所描述的顺序不同的顺序来执行，以及各个步骤可以被添加、省略或者组合。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。
如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
有鉴于此，本公开提出了一种WLAN通信方法，在上述iPCF调度方案的基础上，采用了一种增强的机制来解决以上所述的问题。
首先，介绍一些关于iPCF调度方案的背景信息。空闲信道评估(CCA)是一种用于确定介质(即无线电信道)是否空闲的机制。CCA包括载波侦听(CS)和能量检测。载波侦听(CS)机制包括物理CS和虚拟CS。物理CS由PHY(物理层)提供，是对一个有效的802.11符号的接收信号强度的直接测量，如果它高于某一水平，则认为媒介繁忙。虚拟CS是由MAC提供的，采用网络分配矢量(Network Allocation Vector，NAV)，使用一个Duration字段来预订一段媒介的使用时间，将NAV设置为预计使用媒介的时间，只要NAV的值不为零，就代表媒介处于忙碌状态，因此，如果一个客户端的NAV不为零，即使物理CS显示为空闲介质，客户端也不会发送数据。NAV是指示媒介何时会变得空闲的符号，并通过包括在帧中的Duration值保持最新。当一个客户端接收到不是发送给其自身的802.11帧时，如果持续时间值(在MAC头的Duration/ID子字段中表示)大于当前的NAV值，NAV就会被更新。
下面将结合附图来描述根据本公开实施例的WLAN通信方法和装置。
图1为根据本公开实施例的WLAN通信方法100的示例性过程的流程图。
首先，在步骤S102中，客户端接收来自接入点的轮询请求消息。
接着，在步骤S103中，客户端检查自己是否是被轮询的客户端。
如果客户端是被轮询的客户端，则执行步骤S105，客户端向接入点发送轮询响应消息。
例如，客户端可以通过检查自身的MAC地址与所述轮询请求消息中的接收地址是否相同来确定自己是否是被轮询的客户端，而对于802.11ax的上行基于trigger(触发)的多用户OFDMA传输，则不仅要看MAC地址。在根据本公开的WLAN通信方法，对 于客户端确定自己是否是被轮询的客户端的具体方法不做限定。
在步骤S108中，客户端进入功能执行时间窗口，当在所述功能执行时间窗口到达要执行某个功能的时刻，则执行该功能。
如上所述，客户端会定期执行一些功能，在根据本公开实施例的方法中，为了解决客户端执行这些功能的时候，可能无法接收来自接入点的轮询请求或者无法发送轮询响应的问题，定义了三种时间窗口。下面参照图2来详细说明这三种时间窗口。
图2中示出了一个接入点AP，依次对3个客户端C1、C2和C3进行轮询，客户端C1、C2和C3分别发送各自的轮询响应R1、R2和R3。PC表示一个轮询周期(Polling Cycle)。
功能执行时间窗口T1：这个时间窗口从客户端发送轮询响应消息之后立即开始，至保留时间窗口T2开始之前。
在当客户端处于功能执行时间窗口T1期间，可以执行需要的功能而不会错过来自接入点的轮询请求。因此，当在功能执行时间窗口T1期间到达要执行某一个功能的时刻，可以立即执行该功能。
保留时间窗口T2：保留时间窗口T2是从安全时间窗口T3的起点开始至预计该客户端下一次发送轮询响应消息之后的时刻，在保留时间窗口T2期间，客户端在准备被接入点轮询或者发送轮询响应消息，因此最好不执行非时间紧迫的功能。
安全时间窗口T3：安全时间窗口T3与即将要执行的功能的执行时间相当，其目的在于确保有足够的时间完成功能的执行而不会错过来自接入点的轮询请求，因此安全时间窗口T3被定义为在下一个轮询周期开始之前不小于即将要执行的功能的执行时间的时段。也就是说安全时间窗口T3的大小不能小于将要执行的功能的执行时间，要在安全时间窗口之前开始执行功能，才能保证在下一个轮询周期开始之前完成所执行的功能。
在一个实例中，方法100还包括：步骤S110，在功能执行时间窗口结束之后，客户端进入保留时间窗口，当在保留时间窗口期间到达执行某一个功能的时刻，客户端检查要执行的功能的优先级是否高于接收接入点的数据的优先级，如果是，则客户端切换至执行该功能；如果否，则将对该功能的执行推迟至下一个执行时间窗口，即该客户端在下一个轮询周期中的执行时间窗口。
在一个示例中，客户端所要执行的功能可能是背景信道扫描或者噪声基底校准等。本领域技术人员可以理解，在根据本公开实施例的方法中所涉及的功能可以是在进行WLAN通信时客户端需要执行的任何功能，而不限于以上所述的两种。
在步骤S110中客户端执行的功能与在步骤S108中所执行的功能可能相同，也可能不同，取决于客户端所要执行的各种功能的执行间隔以及执行时间等，在本方法中主要解决功能执行的时机的问题，而不关心是何种类型的功能，因此统称为功能而不做区分。
根据本发明实施例的方法，可以减少由于执行其它功能所引起的在接入点和客户端之间的数据交换失败的可能性。
在一个示例中，接入点发送的轮询请求消息中的MAC数据报头中的Duration/ID子字段设置为一个第一预定值，这个第一预定值要足够大，例如大于轮询请求过程中的最大等待时间Tmax或者大于轮询周期。通过这样的方式，为被轮询的客户端“预留”了发送上行链路的时间段。所有可以正确接收轮询请求并且支持虚拟CS的客户端都要遵守这个“预留”的时间段。
在一个示例中，当客户端是被轮询的客户端，方法100在执行步骤S105之前还可以包括步骤S104：该客户端将其自身的NAV设置为0。如上所述，NAV是客户端存储在本地的一个标志位，只有当NAV的值为0时，客户端才可以向接入点发送消息。也就是说，在客户端被轮询时，将其自身的NAV设置为0，这样该客户端就可以发送轮询响应消息。
通过这样的方式，被轮询的客户端可以缩短其对于信道访问的等待时间。可选地，被轮询的客户端还可以重新配置其CCA竞争窗口的参数，以进行快速响应。
被轮询的客户端可以用携带上行链路数据(如果有的话)的轮询响应进行反馈。其它客户端在接收到该轮询响应消息之后，也可以根据轮询响应数据包中的Duration/ID子字段的值来更新自己的NAV。
在成功发送轮询响应消息之后，方法100还可以包括步骤S107：被轮询的客户端将它的NAV重新配置为一个第二预定值，第二预定值可以和第一预定值相等，例如最大等待时间Tmax，也可以是其它值这样，NAV不再为零，可以防止该客户端随机竞争信道访问。如果CCA竞争窗口的参数在轮询响应之前已经被改变，被轮询的客户端还需要配置这些参数。
如果在步骤S103中，确定客户端不是被轮询的客户端，则执行步骤S106，客户端检查其自身的NAV是否小于轮询请求消息中的Duration/ID子字段中所设置的第一预定值，如果小于，则客户端基于所述第一预定值来更新自身的NAV。例如，可能是将其自身的NAV更新为第一预定值，或者在第一预定值的基础上再加上某个值。
也就是说，未被轮询的客户端在其自身的NAV小于轮询请求消息中的Duration/ID 子字段中的第一预定值时，将更新NAV值，这样可以禁止未被轮询的客户端随机发送数据。
图3示意性的表示在轮询过程中各个客户端更新其NAV的时序图。
图3中也示出了一个接入点A1，依次对3个客户端C1、C2和C3进行轮询，客户端C1、C2和C3分别发送各自的轮询响应R1、R2和R3。PC表示一个轮询周期(Polling Cycle)。
在时刻t11，被轮询的客户端C1将NAV更新为0，而其它客户端C2和C3将根据轮询请求消息P1中的Duration/ID子字段中所设置的值来更新其自身的NAV。
在时刻t12，客户端C1发送了轮询响应消息R1之后，将NAV更新为新的值，使得客户端C1在这个轮询周期中不能再随机访问信道。
在时刻t13，被轮询的客户端C2将NAV更新为0，而其它客户端C1和C3将根据轮询请求消息P2中的Duration/ID子字段中所设置的值来更新其自身的NAV。
在时刻t14，客户端C2发送了轮询响应消息R2之后，将NAV更新为新的值，使得客户端C2在这个轮询周期中不能再随机访问信道。
在时刻t15，被轮询的客户端C3将NAV更新为0，而其它客户端C1和C2将根据轮询请求消息P3中的Duration/ID子字段中所设置的值来更新其自身的NAV。
在时刻t16，客户端C3发送了轮询响应消息R3之后，将NAV更新为新的值，使得客户端C3在这个轮询周期中不能再随机访问信道。
图2和图3中都以在一个轮询周期中对3个客户端进行轮询为例来举例说明，本领域技术人员可以理解，客户端的数量可以是任意其它适当的数量。
在上述过程中，只有被轮询的客户端的NAV被设置0，而未被轮询的客户端的NAV不为0，也就是说，只有被轮询的客户端才能发送响应消息，未被轮询的客户端不能发送响应消息，这样，在无需对客户端进行任何修改的情况下，避免了客户端随机发送数据，从而减少通信延迟和抖动。
图4示出了用于执行图1所示的WLAN通信方法的客户端400的示例性配置的框图。在图4中，客户端400包括：轮询请求接收单元402、接收地址判断单元403、轮询响应发送单元405和功能执行单元408。
其中，轮询请求接收单元402被配置为接收来自接入点的轮询请求消息。
判断单元403被配置为检查客户端是否是被轮询的客户端。
轮询响应发送单元405被配置为向所述接入点发送轮询响应消息。
功能执行单元408被配置为使得客户端进入功能执行时间窗口，当在所述功能执行时间窗口期间到达要执行一个功能的时刻，则执行所述功能，
其中，所述功能执行时间窗口从发送轮询响应消息之后开始至保留时间窗口开始之前结束，
所述保留时间窗口从安全时间窗口的起点开始至预计下一次轮询响应消息发送之后结束，
所述安全时间窗口是在下一个轮询周期开始之前不小于即将要执行的功能的执行时间的时段。
其中，所述功能执行单元408进一步被配置为：
在所述功能执行时间窗口结束之后，进入所述保留时间窗口，当在所述保留时间窗口期间到达执行一个功能的时刻，检查要执行的功能的优先级是否高于接收所述接入点的数据的优先级，如果是，则执行所述功能，
如果否，则将对所述预定功能的执行推迟至下一个执行时间窗口。
其中，所述功能包括以下中的至少一项：背景信道扫描和噪声基底校准。
其中，所述轮询请求消息中的MAC报头中的Duration/ID子字段被设置为一个第一预定值。
在一个示例中，客户端400还包括：NAV置零单元404，被配置为将所述客户端自身的NAV设置为0。
在一个示例中，客户端400还包括：NAV重置单元407，被配置为将所述客户端自身的NAV重新设置为第二预定值。
在一个示例中，客户端400还包括：NAV更新单元406，被配置为检查客户端自身的NAV是否小于所述第一预定值，如果小于，则根据所述第一预定值更新自身的NAV。
作为一个示例，上述WLAN通信方法的各个步骤以及上述客户端的各个组成模块和/或单元可以实施为软件、固件、硬件或其组合。在通过软件或固件实现的情况下，可以从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算设备安装构成用于实施上述方法的软件的程序，该计算设备在安装有各种程序时，能够执行各种功能等。
需要说明的是，图4所示的客户端400及其组成单元的结构仅仅是示例性的，本领 域技术人员可以根据需要对图4所示的结构框图进行修改。
客户端400的各个部分的操作和功能的细节例如可以与参照结合图1-4描述的本公开的WLAN通信方法的实施例的相关部分相同或类似，这里不再详细描述。
根据本公开的技术方案在现有iPCF调度方案的基础上，提出了一种WLAN通信方法。根据本公开的技术方案至少具有以下技术优势中的一项或多项：
-成本低，不需要额外的硬件。
-易于实现，只需要在接入点和客户端对软件做一些修改。
-不违反WLAN标准所定义的正常行为。
-适用于多代的WLAN标准，包括802.11a/b/g/n/ac/ax。
-减少通信延迟和抖动。
-减少由于执行其它功能而导致AP和客户端之间数据包交换失败的可能性。
形成这些优势所采用的主要技术手段在于：
-客户端--甚至不知道轮询机制的第三方设备--在正在进行的轮询操作中被阻止主动发送数据，这样缩短了被轮询客户的信道接入时间。
-通过同步轮询周期和一些功能的执行间隔，减少延迟/抖动和数据发送失败。功能的执行不会中断正常的轮询请求和轮询响应的通信。
-所描述的功能可以成为iPCF方案的增强型802.11ax兼容继任者的一部分。
本发明发明与当前最先进的WLAN标准(如802.11ax)兼容，而且也不依赖于任何新的功能，因此适用于部署在传统设备中，或在传统模式下运行。
如上参照图1至图4，对根据本公开的实施例的WLAN通信方法以及客户端的实施例进行了描述。以上所述的客户端的各个单元可以采用硬件实现，也可以采用软件或者硬件和软件的组合来实现。
图5示出了根据本公开的实施例的用于实现WLAN通信方法的计算设备500的方框图。根据一个实施例，计算设备500可以包括至少一个处理器502，处理器502执行在计算机可读存储介质(即，存储器504)中存储或编码的至少一个计算机可读指令(即，上述以软件形式实现的元素)。
在一个实施例中，在存储器504中存储计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被执行时使得至少一个处理器502可以完成数据中继装置所执行的操作。此外，存储器 504中还可以存储可以使得处理器502完成容器管理装置所执行的操作的计算机可执行指令。
应该理解，在存储器504中存储的计算机可执行指令当执行时使得至少一个处理器502进行本公开的各个实施例中以上结合图1-4描述的各种操作和功能。
根据一个实施例，提供了一种非暂时性机器可读介质。该非暂时性机器可读介质可以具有机器可执行指令(即，上述以软件形式实现的元素)，该指令当被机器执行时，使得机器执行本公开的各个实施例中以上结合图1-4描述的各种操作和功能。
根据一个实施例，提供了一种计算机程序，包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行本公开的各个实施例中以上结合图1-4描述的各种操作和功能。
根据一个实施例，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行本公开的各个实施例中以上结合图1-6描述的各种操作和功能。
上面结合附图阐述的具体实施方式描述了示例性实施例，但并不表示可以实现的或者落入权利要求书的保护范围的所有实施例。在整个本说明书中使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。
本公开内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本公开内容。对于本领域普通技术人员来说，对本公开内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本公开内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

  1. 一种WLAN通信方法，包括：
    客户端接收来自接入点的轮询请求消息；
    所述客户端检查自己是否是被轮询的客户端；
    如果所述客户端是被轮询的客户端，则所述客户端向所述接入点发送轮询响应消息；
    所述客户端进入功能执行时间窗口，当在所述功能执行时间窗口期间到达要执行一个功能的时刻，则执行所述功能，
    其中，所述功能执行时间窗口从所述客户端发送轮询响应消息之后开始至保留时间窗口开始之前结束，
    所述保留时间窗口从安全时间窗口的起点开始至预计下一次轮询响应消息发送之后结束，
    所述安全时间窗口是在下一个轮询周期开始之前不小于即将要执行的功能的执行时间的时段。
  2. 如权利要求1所述的方法，还包括：
    在所述功能执行时间窗口结束之后，所述客户端进入所述保留时间窗口，当在所述保留时间窗口期间到达执行一个功能的时刻，客户端检查要执行的功能的优先级是否高于接收所述接入点的数据的优先级，如果是，则所述客户端切换至执行所述功能，
    如果否，则将对所述功能的执行推迟至下一个功能执行时间窗口。
  3. 如权利要求1或2所述的方法，其中，
    所述功能包括以下中的至少一项：背景信道扫描和噪声基底校准。
  4. 如权利要求1或2所述的方法，其中，所述轮询请求消息中的MAC报头中的Duration/ID子字段被设置为一个第一预定值。
  5. 如权利要求4所述的方法，其中，在所述客户端向所述接入点发送轮询响应消息之前，所述方法还包括：
    所述客户端将自身的NAV设置为0。
  6. 如权利要求5所述的方法，其中，在所述客户端向所述接入点发送轮询响应消息之后，所述方法还包括：所述客户端将自身的NAV重新设置为第二预定值。
  7. 如权利要求4所述的方法，其中，如果在所述客户端检查自己是否是被轮询的客户端的步骤中确定所述客户端不是被轮询的客户端，所述方法还包括：所述客户端检查自身的NAV是否小于所述第一预定值，如果小于，则所述客户端基于所述第一预定值来更新自身的NAV。
  8. 一种客户端(400)，包括：
    轮询请求接收单元(402)，被配置为接收来自接入点的轮询请求消息；
    判断单元(403)，被配置为检查所述客户端是否是被轮询的客户端；
    轮询响应发送单元(405)，被配置为向所述接入点发送轮询响应消息；
    功能执行单元(408)，被配置为使得客户端进入功能执行时间窗口，当在所述功能执行时间窗口期间到达要执行一个功能的时刻，则执行所述功能，
    其中，所述功能执行时间窗口从发送轮询响应消息之后开始至保留时间窗口开始之前结束，
    所述保留时间窗口从安全时间窗口的起点开始至预计下一次轮询响应消息发送之后结束，
    所述安全时间窗口是在下一个轮询周期开始之前不小于即将要执行的功能的执行时间的时段。
  9. 如权利要求8所述的客户端(400)，其中，所述功能执行单元(408)进一步被配置为：
    在所述功能执行时间窗口结束之后，进入所述保留时间窗口，当在所述保留时间窗口期间到达执行一个功能的时刻，检查要执行的功能的优先级是否高于接收所述接入点的数据的优先级，如果是，则执行所述功能，
    如果否，则将对所述预定功能的执行推迟至下一个执行时间窗口。
  10. 如权利要求8或9所述的客户端(400)，其中，
    所述功能包括以下中的至少一项：背景信道扫描和噪声基底校准。
  11. 如权利要求8或9所述的客户端(400)，其中，所接收的所述轮询请求消息中的MAC报头中的Duration/ID子字段被所述接入点设置为一个第一预定值。
  12. 如权利要求11所述的客户端(400)，还包括：NAV置零单元(404)，被配置为将所述客户端自身的NAV设置为0。
  13. 如权利要求12所述的客户端(400)，还包括：NAV重置单元(407)，被配置为将所述客户端自身的NAV重新设置为第二预定值。
  14. 如权利要求8所述的客户端，还包括：NAV更新单元(406)，被配置为检查客户端自身的NAV是否小于所述第一预定值，如果小于，则基于所述第一预定值来更新所述客户端自身的NAV。
  15. 计算设备(500)，包括：
    至少一个处理器(502)；以及
    与所述至少一个处理器(502)耦合的一个存储器(504)，所述存储器(504)用于存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器(502)执行时，使得所述处理器(502)执行如权利要求1-7中任意一项所述的方法。
  16. 一种非暂时性机器可读存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得所述机器执行如权利要求1-7中任意一项所述的方法。
  17. 一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行根据权利要求1-7中任意一项所述的方法。
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