Синхронизация фрейма с подтверждением блокировки по времени в беспроводных сетях
Изобретение относится к области беспроводной связи. Беспроводная местная локальная сеть (WLAN) включает первое устройство и второе устройство. Первое устройство посылает первый фрейм, включающий первый индикатор передачи, который указывает, что сервисный интервал должен начаться в некоторое время. Второе устройство посылает подтверждение со второго устройства на первое устройство, указывающее на получение первого индикатора передачи. Первое устройство посылает второй фрейм, включающий другой первый индикатор передачи, если, после предписанного периода времени, подтверждение не получено первым устройством. Первое устройство также посылает последний индикатор передачи, который указывает, что сервисный интервал закончится в некоторое время. Технический результат заключается в обеспечении синхронности между первыми и вторыми устройствами относительно начала и конца сервисного интервала. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.
Использование беспроводной связи при коммуникациях с данными и голосовых коммуникациях продолжает увеличиваться. Эти устройства включают переносные компьютеры, компьютеры в беспроводной локальной сети (WLAN), переносные телефонные трубки и т.п. Пропускная способность беспроводной связи значительно увеличилась с усовершенствованиями методов модуляции канала, делая WLAN жизнеспособной альтернативой проводным и волоконно-оптическим решениям.
IEEE 802.11 является стандартом, который охватывает спецификацию для подуровня управления доступом носителей (MAC) и физического (PHY) уровня WLAN. В то время как этот стандарт предусматривал существенное усовершенствование управления голосом и трафиком данных, продолжающееся увеличение в запросе на доступ к сети при увеличенных нормах использования канала, в это же время поддержка качества обслуживания (QoS) требовала непрерывной оценки стандарта и изменений к нему. Например, много усилий было отдано на поддержку услуг мультимедиа в реальном масштабе времени в WLAN, особенно на гарантию качества обслуживания (QoS).
Одной из методик, используемой для попыток координировать обращения/использования операционного канала WLAN, является опрос. Опрос является процессом, куда точка доступа QoS (QAP) отправляет передачу станции QoS (QSTA) с некоторыми требованиями, типа требований потока. Это эффективно предоставляет разрешения от QAP до QSTA для предоставления права доступа к каналу для обозначенной продолжительности. QSTA имеет намеченное время для обращения и минимальное время между двумя последовательными намеченными сервисными интервалами, известное как минимальный сервисный интервал. Тем временем между намеченными сервисными интервалами QSTA может ввести режим сохранения энергии или провести некоторую внутреннюю обработку, или обе этих задачи. Например, QSTA может использовать время простоя для других задач, особенно для сохранения энергии. Без знания начала минимального сервисного интервала QSTA должен был бы оставаться в активном режиме, ожидая его следующую команду QAP для начала доступа к каналу после сервисного интервала. Это является неэффективным использованием ресурсов.
В то время как условие спецификации IEEE 802.1E для последовательности опроса, обрисованной выше, действительно увеличивает эффективность WLAN, у него есть, тем не менее, недостатки. Например, минимальный сервисный интервал и максимальный сервисный интервал начинаются от начала первой успешной передачи данных или свободного соединения (CF) QoS опроса (QoS(+)CF-Poll) с помощью QAP (также называемый гибридным координатором (HC)). Хотя фрейм данных или QoS(+) CF-POLL, переданный QAP, может быть получен правильно QSTA, требуемое подтверждение получения не может быть получено QAP должным образом. Также, QSTA устанавливает начало для минимального сервисного интервала на время, предписанное для опроса, и для предписанного набора параметров (начало - от начала QoS(+)CF-POLL или передачи информации), в то время как QAP, не получавший подтверждение, повторно передают предыдущий сигнал, основанный на условии, что предыдущая передача не была получена.
Однако поскольку QSTA уже установил начало минимального интервала, это может быть, например, в конце максимального сервисного интервала, в режиме сохранения энергии, так что он не получит опрос, и произойдет отказ протокола. То есть синхронизация начала сервисных интервалов между QAP и QSTA будет нарушена. Также, если начало сервисного интервала не синхронизировано от перспективы QSTA, после максимального сервисного ожидания от начала сервисного интервала, QSTA может начать режим сохранения энергии. Однако поскольку начало сервисного интервала не синхронизировано с QAP, маркировавшего начало сервисного интервала позже, чем QSTA, максимальное сервисное ожидание заканчивается позднее. Поэтому QAP мог бы продолжить передавать данные QSTA, в то время как QSTA находится в режиме сохранения энергии, что приводит к ошибке протокола. Поэтому в данной области техники есть необходимость требовать, чтобы QSTA оставался активным, пока явно не будет указано о конце сервисного интервала.
В дополнение к двусмысленности, которая может возникнуть в задании начала минимального сервисного интервала, конец сервисного интервала может также быть неоднозначен и привести к ошибке протокола, даже если начальные времена сервисных интервалов синхронизированы. Например, если больше чем одна возможность передачи (TXOP) предоставлена QAP в сериях QoS (+)CF-POLL за один сервисный интервал, то QSTA, без знания, что часть TXOP является последней, должен был бы ждать до конца максимальной сервисной продолжительности прежде, чем выйти в режим сохранения энергии. Конечно, это может привести к ненужному использованию энергии QSTA.
Соответственно есть необходимость в способе опроса и передачи фреймов данных и/или голоса между QAP и QSTA WLAN, который преодолевает, по меньшей мере, неточности известных методов, типа описанных выше.
В соответствии с примерным вариантом воплощения способ передавать фреймы от первого устройства беспроводной локальной сети (WLAN) на второе устройство WLAN включает посылку первого фрейма, включающего первый индикатор передачи с первого устройства на второе устройство. Первый индикатор передачи указывает, что сервисный интервал должен начаться в некоторое время. Способ также включает посылку подтверждения со второго устройства на первое устройство, указывающее на получение первого индикатора передачи; и посылка второго фрейма, включающего другой первый индикатор передачи, если, после предписанного периода времени, подтверждение не получено первым устройством.
В соответствии с другим примерным вариантом воплощения беспроводная местная локальная сеть включает первое устройство и второе устройство. Первое устройство посылает первый фрейм, включающий первый индикатор передачи, который указывает, что сервисный интервал должен начаться в некоторое время. Второе устройство посылает подтверждение со второго устройства на первое устройство, указывающее на получение первого индикатора передачи. Первое устройство посылает второй фрейм, включающий другой первый индикатор передачи, если, после предписанного периода времени, подтверждение не получено первым устройством.
Изобретение лучше всего понять из следующего подробного описания при чтении его с сопровождаемыми чертежами. Подчеркнем, что различные особенности не обязательно нарисованы в масштабе. Фактически, измерения могут быть произвольно увеличены или уменьшены для ясности обсуждения.
Фиг.1 является блок-схемой беспроводной местной локальной сети в соответствии с примерным вариантом воплощения.
Фиг.2 является иллюстрацией фрейма поля управления QoS в соответствии с примерным вариантом воплощения.
Фиг.3а является способом передачи фреймов между QAP и QSTA в соответствии с примерным вариантом воплощения.
Фиг.3b является способом передачи фреймов между QSTA и QAP в соответствии с примерным вариантом воплощения.
В следующем подробном описании для пояснения, но не с целью ограничения, сформулированы примерные варианты воплощения, раскрывающие определенные детали для обеспечения полного понимания данного изобретения. Однако, что будет очевидно специалисту в данной области техники, имеющему выгоду от данного раскрытия, что данным изобретением можно заняться в других вариантах воплощения, которые отступают от определенных деталей, раскрытых здесь. Кроме того, описания известных устройств, способов и материалы могут быть опущены, чтобы не затенять описание данного изобретения.
Фиг.1 показывает WLAN 100 в соответствии с примерным вариантом воплощения. WLAN 100 включает по меньшей мере один QAP 101, который связан беспроводной инфраструктурой (ни показанной здесь) с множеством QSTA's 102. Отметим, что в примерном варианте воплощения показаны четыре QSTA's 102. Это сделано для расширения ясности в обсуждении примерных вариантов воплощений. QSTA 102 являются иллюстративными переносными устройствами типа персональных компьютеров, потребительских приборов, телефонных трубок, и других устройств, удобно связанных в WLAN. В соответствии с примерным вариантом воплощения WLAN 100 и его элементы существенно соответствуют стандарту IEEE 802.,11, его ревизиям и версиям. WLAN 100 также включает модификации и усовершенствования примерных вариантов воплощений данной заявки на патент.
В действии QAP 101 предписывает связь между различным QSTA 102. С этой целью QAP координирует передачу голоса и данных QSTA 102. В соответствии с примерным вариантом воплощения QSTA 102 связаны друг с другом только через QAP 101. В соответствии с другим примерным вариантом воплощения, QSTA могут быть связаны с одним или более QSTA, без необходимости передачи сначала к QAP 101. Ранее известный как канал связи, в последнее время упоминается как прямая связь. В то время как эти аспекты WLAN 100 релевантны общему пониманию примерных вариантов воплощений, их детали, в общем случае, не требуются для понимания примерных вариантов воплощений. Эти подробности также не включены, чтобы не затенять описание примерных вариантов воплощений.
Фиг.2 и 3 показывают иллюстративный фрейм управления QoS и примерный способ передавать фреймы между QAP и QSTA в соответствии с примерными вариантами воплощения, соответственно. Фрейм 200 поля управления QoS отформатирован в спецификации IEEE 802.11E проекта D4.0 7.1.3.5 с модификациями, релевантными примерным вариантам воплощения. Отметим что полное раскрытие упомянутой спецификации определенно включено сюда по ссылке.
Фрейм 200 поля управления QoS включает различные элементы, такие, как идентификатор 201 трафика (TID), расписание 202 ожидающих разрешения элементов, политику 203 подтверждения (ACK) и лимит 204 возможности передачи (TXOP). Числовое примечание наверху каждого элемента фрейма указывает число битов для фрейма 200. Отметим, что минимальные и максимальные сервисные интервалы, которые упоминают здесь, находятся обычно в отдельном элементе, который упоминается в элементе 7.3.2.19 расписания фиг. 42.14 упоминаемой спецификации IEEE.
Заслуживаемое внимания добавление к фрейму 200 поля управления QoS согласно примерному варианту воплощения является включенным в один из фреймов, зарезервированных статьей 7.3.5 IEEE 802.11E из первого бита 205 фрейма (F) и последнего бита 206 фрейма (L). Отметим, что терминология может изменяться для первого бита 205 фрейма и бита 206 фрейма. Например, они могут упоминаться как первый индикатор передачи и последний индикатор передачи. Независимо от используемой терминологии первый бит 205 фрейма является элементом фрейма 200 поля управления QoS, который посылает QAP QSTA для указания, что должен начаться сервисный интервал; и последний бит фрейма 206 является элементом фрейма, который посылает QAP QSTA для указания, что сервисный интервал должен закончиться. Характерно, что первый бит 205 фрейма синхронизирует QAP и QSTA относительно начала сервисного интервала; и последний бит 206 фрейма синхронизирует QAP и QSTA относительно конца сервисного интервала.
Первоначально функция первого бита 205 фрейма обсуждалась подробно, следуя за обсуждением функции последнего бита 206 фрейма. В соответствии с примерным способом 300 из Фиг. 3а на шаге 301 начало последовательности передачи показано из перспективы QSTA. QSTA ждет для начала сервисного интервала на шаге 302. В этом режиме QSTA может управлять внутренними очередями или выходить в режим сохранения энергии. Конечно, это позволяет QSTA исполнять функции, которые могут закончиться, и/или сохранять энергию, так как он не будет связываться с QAP в это время. Если прошедшее время равно или больше, чем этот минимальный сервисный интервал на шаге 303 запроса, QSTA выходит в открытое состояние на шаге 304 и получает или передает к QAP при опросе. Если период времени меньше, чем минимальный сервисный интервал на шаге 303, QSTA повторяют шаги 302 и 303 как показано.
Если, при шаге 305, QAP посылает первый бит фрейма, QSTA устанавливает первую сервисную контрольную точку начала периода. Это указывает время, когда начнется сервисный интервал. В течение этого сервисного интервала, QAP может обслужить QSTA. С этой целью при получении первого бита фрейма частность QSTA делает запись продолжительности времени от получения поля 200 управления QoS до начала сервисного интервала. После того, как контрольная точка была должным образом установлена на шаге 306, QSTA может, как желательно, обратиться к другим внутренним задачам, или ввести режим сохранения энергии. На начало сервисного интервала могут произойти передача и прием данных и/или голоса. В течение сервисного интервала существуют предписанный номер канала связи (от QSTA до QAP), передача информации (от QAP до QSTA) и прямые передачи/опросы связи. Эта процедура производится согласно упомянутому протоколу стандарта IEEE802.11 и/или его ревизий. Чтобы указать конец сервисного интервала, последний фрейм поля управления QoS интервала передается QAP и включает последний бит 206 фрейма L.
На шаге 307 QSTA делает запрос, был ли последний бит 206 фрейма получен. Если последний бит фрейма был получен, QSTA посылают ACK на шаге 308. В этой точке QSTA устанавливает сервисную контрольную точку конца периода. Если, с другой стороны, последний бит 206 фрейма не был получен на шаге 308, QSTA запрашивает на шаге 312, находится ли текущее время вне максимального сервисного интервала. В противном случае повторяют способ, начиная с шага 304. Если максимальный сервисный интервал пройден, QSTA распознает, что никакое дальнейшее обслуживание QAP не требуется в данном сервисном интервале, и QSTA может ввести режим сохранения энергии, или управлять внутренними очередями для подготовки следующего сервисного интервала. Это производится на шаге 309. Полезно то, что это позволяет QSTA иметь определенную точку остановки. Это происходит в отличие от известных методов, где QSTA может оставаться в состоянии «включено», тратя впустую энергию, или может разрешить некоторые очереди, которые должны быть отслужены до истечения определенного периода времени, поскольку QSTA напрасно ожидает дальнейшей передачи, или оба варианта. Наконец, на шаге 310, QSTA выходит из режима сохранения энергии прежде, чем начнется следующий намеченный сервисный интервал. Процесс повторяется, как на шаге 301.
Перед продолжением обсуждения передачи последнего SEF (изменение) сервисного интервала, полезно обратить внимание, что все возможные сценарии передачи и приема SEF 200 не были описаны для интереса ясности. Ясно, что могут произойти другие сценарии передачи/приема и подтверждения, требуя повторения (возможно непрерывным способом) одного или более шагов способа 300 прежде, чем требуемая синхронность между QAP и QSTA будет реализована. Также, именно в пределах области примерного способа, любые требуемые шаги должны быть повторены, пока установка синхронизации начала сервисного интервала и QSTA, и QAP не будет достигнута.
Фиг.3b показывает способ передачи фреймов между QAP и QSTA от перспективы QAP. Шаги 301 и 302 те же самые, как и выше. На шаге 311, если текущее время равно намеченному времени начала сервисного интервала, QAP посылает фрейм управления QoS, включая первое множество битов 205 фрейма на шаге 313. Иначе, последовательность на шаге 302 повторяется. На шаге 314 QAP делает запрос, если ACK был получен QAP в пределах предписанного времени. Если так, передача и прием в упоминаемой спецификации IEEE продолжаются на шаге 315. Если ACK не был получен, шаг 312 повторяется, и первое множество битов 205 фрейма снова посылается. Независимо от того, получил ли QSTA первое множество битов 205 фрейма на предыдущем шаге, QSTA устанавливает ссылку на начало сервисного интервала в полученное недавно первое множество битов фрейма. Другими словами, чтобы достигнуть синхронности относительно начала сервисного интервала QSTA и QAP, требуется получение ACK. Поэтому QAP снова посылает начальное множество битов фрейма, и QSTA установит сервисную контрольную точку периода в полученный фрейм поля управления QoS. Конечно, этот подцикл, составленный из шагов 313 и 314 примерного способа, может быть повторен, пока ACK не будет получен QAP.
Как можно оценить по достоинству, процесс на шагах 313 и 314 приводит к установке ссылки начала сервисного интервала одинаковой и в QAP, и в QSTA. С этим, если ACK был получен, и QAP и QSTA распознают специфическое время (установленное QAP в фрейме 200 поля управления QoS), как являющееся началом сервисного интервала. Это распознание обеспечивает синхронность между QAP и QSTA, и является результатом непосредственно передачи, приема, подтверждения и приема подтверждения первой передачи фрейма F. Назначенный по-другому, поскольку QAP посылает первое множество битов 205 элемента фрейма, указывающих, что это является первой передачей в интервале, и QSTA получает первое множество битов 205 элемента фрейма, указывающих, что это является первой передачей, и QAP получает подтверждение, что первый элемент бита 205 фрейма был получен, не может быть вопроса, что частность является первой передачей, от которой инициирование (также называемое контрольной точкой) сервисного интервала, являющегося основной. Но для этой передачи, приема и подтверждения первого множества битов 206 элемента фрейма, ошибка или QSTA, или QAP получения передачи может привести к недостатку требуемой синхронности между QAP и QSTA. Это может привести к недопустимой ошибке протокола, такой, как обсуждалась примером выше.
Чтобы указать конец предписанного сервисного интервала, на шаге 316 QAP посылает фрейм 200 поля управления QoS, включающий последнее множество битов элемента фрейма 206. На шаге 317 QAP делает запрос, был ли получен ACK от QSTA или нет. Если так, сервисный интервал заканчивается на шаге 318. В противном случае на шаге 319 делается запрос, была ли среда передачи между QSTA и QAP занята в пределах PIFS. Если среда занята, сервисный интервал заканчивается на шаге 318. Если среда не занята, QAP запрашивает на шаге 320, достигнут ли предел передачи фрейма 200 поля управления QoS, включающий последнее множество битов 206 элемента фрейма. В противном случае запрос делается на шаге 321, если текущий сервисный интервал превышает максимальный сервисный интервал. Если так, то сервисный интервал заканчивается на шаге 318. В противном случае последовательность, начинающаяся с шага 316, повторяется.
Последовательность примерного процесса, начинающегося с шага 315, существенно устраняет двусмысленность в фактическом завершении сервисного интервала. С этим, последовательность посылки последнего бита 206 фрейма QAP указывает, что сервисный интервал должен закончиться; получение последнего бита 206 фрейма QSTA; посылка QSTA подтверждения, что последний бит фрейма был получен; и получение подтверждения QAP существенно синхронизирует конец сервисного интервала относительно QAP и QSTA. Эта синхронность обеспечивает преимущества передачи информации и канала связи. Преимущества передачи информации включают способность к раннему управлению некоторых чувствительных ко времени очередей, которые могут быть сделаны QSTA, поскольку распознан конец сервисного интервала, и QSTA не тратит впустую ценное время, ожидая дальнейшие передачи. Кроме того, это позволяет большему количеству времени делать управление очереди, поскольку конец сервисного интервала распознан рано. Кроме того, есть преимущества передачи информации, поскольку QSTA недвусмысленно распознает, что сервисный интервал закончился, и может сохранять энергию, или управлять очередями, или выполнять любую другую желаемую функцию MAC.
Описанный, таким образом, примерный вариант воплощения, делает очевидным, для специалиста в данной области техники, что то же самое может быть реализовано многими различными способами, вытекающими из данного раскрытия. Такие изменения не должны расцениваться как отход от духа и объема изобретения, и такие изменения, что является очевидным для специалиста в данной области техники, предназначены, чтобы быть включенными в объем приложенной формулы изобретения и ее законных эквивалентов.
1. Способ передачи фреймов от первого устройства (101) из беспроводной местной локальной сети (WLAN) (100) на второе устройство (102) из WLAN, содержащий этапы, на которых посылают первый фрейм (200), включающий первый индикатор (205) передачи с первого устройства на второе устройство, где первый индикатор передачи указывает, что сервисный интервал должен начаться в некоторое время; посылают подтверждение со второго устройства на первое устройство, указывающее на получение первого индикатора передачи, и посылают второй фрейм (200), включающий другой первый индикатор (205) передачи, если после предписанного периода времени подтверждение не получено первым устройством.
2. Способ по п.1, который также содержит этап повторения посылки второго фрейма, пока подтверждение не получено.
3. Способ по п.1, который также содержит этап, на котором посылают последний фрейм (200), включающий последний индикатор (206) передачи до тех пор, пока сервисный интервал не закончится в некоторое время.
4. Способ по п.1, который также содержит этап установления сервисного интервала.
5. Способ по п.3, который также содержит после посылки первого индикатора передачи и перед посылкой последнего индикатора передачи посылку множества передач между первым устройством и вторым устройством.
6. Способ по п.1, в котором одно устройство является точкой доступа QoS (QAP) и другое устройство является станцией качество обслуживания (QSTA).
7. Способ по п.6, в котором QAP посылает первый индикатор передачи.
8. Способ по п.7, в котором после получения первого индикатора передачи, QSTA посылает подтверждение получения (АСК) QAP.
9. Способ по п.8, в котором после ожидания предписанного интервала времени, если QAP не получает подтверждение получения (АСК) QSTA, QAP повторно передает другой первый индикатор передачи.
10. Способ по п.7, в котором первый индикатор передачи является множеством битов фрейма поля управления QoS.
11. Способ по п.9, в котором QAP повторяет ожидание и повторение передачи до тех пор, пока не произойдет получения АСК.
12. Способ по п.6, в котором QAP посылает последний индикатор передачи QSTA, указывающий конец сервисного интервала.
13. Способ по п.12, в котором после получения последнего индикатора передачи QSTA посылает подтверждение получения (АСК) последнего индикатора передачи к QAP.
14. Способ по п.13, в котором после ожидания предписанного интервала времени, если QAP не получает подтверждение получения (АСК) последнего индикатора передачи QSTA, QAP повторно передает последний индикатор передачи.
15. Способ по п.14, в котором QAP повторяет ожидание и повтор передачи до тех пор, пока не произойдет получение АСК последнего индикатора передачи, превышения максимального числа повторений, или если текущий сервисный интервал больше, чем максимальный сервисный интервал.
16. Способ по п.11, в котором после завершения посылки АСК последнего индикатора передачи QSTA проводит внутреннее управление очереди и/или вводит режим сохранения энергии.
17. Беспроводная местная локальная сеть (WLAN) (100), содержащая первое устройство (101) и второе устройство (102), где первое устройство посылает первый фрейм (200), включающий первый индикатор (205) передачи, который указывает, что сервисный интервал должен начаться в некоторое время; и второе устройство посылает подтверждение на первое устройство, указывающее на получение первого индикатора передачи, и где первое устройство посылает второй фрейм (200), включающий другой первый индикатор (205) передачи, если после предписанного периода времени подтверждение не получено первым устройством.
18. Беспроводная местная локальная сеть (WLAN) (100), включающая первое устройство (101) и второе устройство (102), в которой первое устройство посылает последний фрейм (200), включающий последний индикатор (206) передачи, который указывает, что сервисный интервал должен закончиться в некоторое время; и второе устройство посылает подтверждение первому устройству, указывающее на получение последнего индикатора передачи, и в которой первое устройство посылает второй фрейм, включающий другой последний индикатор передачи, если после предписанного периода времени подтверждение не получено первым устройством.
19. Сеть WLAN по п.17, где первое устройство является точкой доступа сервиса качество (QAP), и второе устройство является станцией качество обслуживания (QSTA).
20. Сеть WLAN по п.18, в которой первое устройство является точкой доступа сервиса качество (QAP), и второе устройство является станцией качество обслуживания (QSTA).
