專利名稱：操作媒體訪問控制器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線個人網(wǎng)和無線局域網(wǎng)。更加具體來說，本發(fā)明涉及用于在無線個人網(wǎng)或無線局域網(wǎng)環(huán)境中控制數(shù)據(jù)發(fā)送的系統(tǒng)、方法、設(shè)備和計算機程序產(chǎn)品。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)標(biāo)準(zhǔn)提供在終端用戶和可以與不同系統(tǒng)通信的物理設(shè)備之間的7層層級。每個層負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，并且OSI標(biāo)準(zhǔn)指定在層之間的相互作用，以及在符合該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間的相互作用。
圖1示出7層OSI標(biāo)準(zhǔn)的層級。從圖1可以看出，該OSI標(biāo)準(zhǔn)100包括物理層110、數(shù)據(jù)鏈路層120、網(wǎng)絡(luò)層130、傳輸層140、會話層150、表示層160和應(yīng)用層170。
物理(PHY)層110通過網(wǎng)絡(luò)在電、機械、功能和過程級別上傳送位流。其提供在載體上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的硬件裝置。該數(shù)據(jù)鏈路層120描述在物理介質(zhì)上的數(shù)位表示和在該介質(zhì)上的消息格式，用適當(dāng)?shù)耐桨l(fā)送數(shù)據(jù)塊(例如幀)。該網(wǎng)絡(luò)層130處理把數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)到適當(dāng)目的地，保持和結(jié)束連接。傳輸層140管理端到端控制和錯誤檢查，以保證完整的數(shù)據(jù)傳輸。會話層150設(shè)置、協(xié)調(diào)和結(jié)束在每端上的應(yīng)用程序之間的會話、交換和對話。該表示層160把輸入和輸出數(shù)據(jù)從一種表示格式轉(zhuǎn)換為另一種表示格式。該應(yīng)用層170是識別通信方、識別服務(wù)質(zhì)量、考慮用戶認(rèn)證和隱私以及識別對數(shù)據(jù)語法的任何限制的層面。
IEEE802委員會已經(jīng)開發(fā)出一種用于局域網(wǎng)的三層構(gòu)架，其大體上對應(yīng)于OSI標(biāo)準(zhǔn)100的物理層110和數(shù)據(jù)鏈路層120。圖2示出IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)200。
如圖2中所示，IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)200包括物理(PHY)層210、媒體訪問控制(MAC)層220和邏輯鏈路控制(LLC)層225。該PHY層210基本上操作為在OSI標(biāo)準(zhǔn)100中的物理層110。該MAC和LLC層220和225共用在OSI標(biāo)準(zhǔn)100中的數(shù)據(jù)鏈路層120的功能。該LLC層225把數(shù)據(jù)置于可以在PHY層210上通信的幀中；并且MAC層220管理在該數(shù)據(jù)鏈路上的通信，發(fā)送數(shù)據(jù)幀和接收確認(rèn)(ACK)幀。與MAC和LLC層220和225負(fù)責(zé)錯誤檢查以及不被接收和確認(rèn)的幀的重新發(fā)送。
圖3為可以使用IEEE 802.15標(biāo)準(zhǔn)200的無線網(wǎng)絡(luò)300的方框圖。在一個優(yōu)選實施例中，該網(wǎng)絡(luò)300是一個無線個人網(wǎng)(WPAN)或微網(wǎng)。但是，應(yīng)當(dāng)知道本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他設(shè)置，其中帶寬在幾個用戶之間共享，例如無線局域網(wǎng)(WLAN)或者任何其他適當(dāng)?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)使用術(shù)語“微網(wǎng)”時，其表示以特別(ad hoc)方式連接設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，其中有一個設(shè)備作為協(xié)調(diào)器(即，作為一個服務(wù)器)，并且其他設(shè)備(有時稱為電臺)遵循該協(xié)調(diào)器的時間分配指令(即，它們作為客戶機)。該協(xié)調(diào)器可以是一個指定設(shè)備或者僅僅是被選擇作為一個協(xié)調(diào)器的設(shè)備。在該協(xié)調(diào)器和非協(xié)調(diào)器的設(shè)備之間的主要差別是該協(xié)調(diào)器必須能夠與該網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備進行通信，并且各種非協(xié)調(diào)器的設(shè)備不一定能夠與所有其他非協(xié)調(diào)器的設(shè)備進行通信。
如圖3中所示，該網(wǎng)絡(luò)300包括協(xié)調(diào)器310和多個設(shè)備321-325。該協(xié)調(diào)器310用于控制網(wǎng)絡(luò)300的操作。如上文所述，協(xié)調(diào)器310和設(shè)備321-325的系統(tǒng)可以被稱為微網(wǎng)，在這種情況中，協(xié)調(diào)器310可以被稱為一個微網(wǎng)協(xié)調(diào)器(PNC)。每個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325必須通過主無線鏈路330連接到協(xié)調(diào)器310，并且還可以通過副無線鏈路340連接到一個或多個其他非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325，該副無線鏈路也被稱為對等鏈路。
另外，盡管圖3示出設(shè)備之間的雙向鏈路，它也可以是單向的。在這種情況中，每個雙向鏈路330、340可以被示出為兩個單向鏈路，在一個方向上的第一通道和在相反方向上的第二通道。
在一些實施例中，除了用于協(xié)調(diào)該系統(tǒng)的附加功能以及要求與在網(wǎng)絡(luò)300中的每個設(shè)備321-325進行通信之外，協(xié)調(diào)器310可以是與任何非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325相同種類的設(shè)備。在其他實施例中，該協(xié)調(diào)器310可以是一個分離指定的控制單元，其作為設(shè)備321-325之一。
在下文的描述過程中，協(xié)調(diào)器310將被認(rèn)為是與非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325相同的設(shè)備。但是，其他實施例可以使用一個專用的協(xié)調(diào)器310。另外，各個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325可以包括協(xié)調(diào)器310的功能元件，但是不使用它們，作為非協(xié)調(diào)器的設(shè)備?？梢允沁@樣的情況，其中任何設(shè)備是一個潛在的協(xié)調(diào)器310，但是在一個給定網(wǎng)絡(luò)中僅僅一個設(shè)備實際起到這樣的作用。
網(wǎng)絡(luò)300的每個設(shè)備可以是一個不同的無線設(shè)備，例如，數(shù)碼相機、數(shù)字?jǐn)z像機、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字音樂播放器或者其他個人無線設(shè)備。
各種非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325被限制為一個可用的物理區(qū)域350，其根據(jù)協(xié)調(diào)器310可以成功地與每個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325進行通信的程度而設(shè)置。任何能夠與協(xié)調(diào)器310進行通信的非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325(反之亦然)在網(wǎng)絡(luò)300的可用區(qū)350內(nèi)。但是，如上文所述，不需要在網(wǎng)絡(luò)300中的每個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325都與每個其他非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325進行通信。
圖4為在圖3的網(wǎng)絡(luò)300中的設(shè)備310、321-325的方框圖。如圖4中所示，每個設(shè)備(即，每個協(xié)調(diào)器310或者非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325)包括物理(PHY)層410、媒體訪問控制(MAC)層420、一組上層430以及管理實體440。
該PHY層410通過主或副無線鏈路330或340。其以可發(fā)送的數(shù)據(jù)格式產(chǎn)生和接收數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)換為通過MAC層420可用的格式。該MAC層420作為由PHY層410所需的數(shù)據(jù)格式和由上層430所需的數(shù)據(jù)格式之間的接口。該上層205包括沒備310、321-325的功能性。這些上層430可以包括TCP/IP、UDP、RTP、IP、LLC等等。
一般來說，在一個WPAN中的協(xié)調(diào)器310和非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325共用相同的帶寬。相應(yīng)地，該協(xié)調(diào)器310協(xié)調(diào)該帶寬的共享。人們已經(jīng)開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)來建立用于在無線個人網(wǎng)(WPAN)設(shè)置中共享帶寬的協(xié)議。例如，IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.15.3提供一種用于PHY層410和MAC層420的標(biāo)準(zhǔn)，在這樣一個設(shè)置中，使用時分復(fù)用(TDMA)共享帶寬。使用該標(biāo)準(zhǔn)，該MAC層420定義幀和超幀，通過幀和超幀，用協(xié)調(diào)器310和/或非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325管理由設(shè)備310、321-325共享的帶寬。
特別令人感興趣的是各個設(shè)備321-325如何可以加入現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)300，以及它們?nèi)绾卧诰W(wǎng)絡(luò)300的操作過程中與協(xié)調(diào)器310進行通信。這最好避免在不同設(shè)備之間的沖突，如果兩個或多個設(shè)備321-325同時嘗試(相互或與協(xié)調(diào)器310)進行通信，則可能出現(xiàn)沖突。
下面將描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。盡管在此描述的實施例是在WPAN(或者微網(wǎng))情況下的，但是應(yīng)當(dāng)知道本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他設(shè)置，其中在幾個用戶之間共享帶寬，例如無線局域網(wǎng)(WLAN)或者任何其他適當(dāng)?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
與該部分的小標(biāo)題相一致，現(xiàn)在僅僅簡單描述本發(fā)明的一些特征。本發(fā)明的更加完全的描述是本文獻的主題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種加入現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)而不與其他設(shè)備發(fā)生沖突的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在設(shè)備和協(xié)調(diào)器之間適應(yīng)通信以避免沖突的方法。
本發(fā)明的另一個特征是解決常規(guī)的通信系統(tǒng)和方法的上述和其他缺陷。
一些這樣的目的通過一種用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中包括在該遠(yuǎn)程設(shè)備處接收信標(biāo)，該信標(biāo)包括定義一個超幀的信標(biāo)信息；從該信標(biāo)信息確定所接收的信標(biāo)和關(guān)聯(lián)的超幀是否被分配到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；重復(fù)接收和確定的步驟，直到該遠(yuǎn)程設(shè)備接收M個被分配的信標(biāo)或一個未分配的超幀；如果該遠(yuǎn)程設(shè)備接收未分配的超幀，則執(zhí)行關(guān)聯(lián)請求；如果遠(yuǎn)程設(shè)備接收M個被分配的超幀，則執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)飽和功能，其中M為大于1的整數(shù)。
在該方法中，該信標(biāo)信息包括超幀分配信息，其表示超幀是否被分配。該超幀分配信息可以包括表示超幀是否被分配的單個數(shù)位，或者該超幀分配信息包括設(shè)備標(biāo)識(ID)信息。如果超幀被分配，則設(shè)備ID信息是關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備ID，以及如果超幀不被分配，則該設(shè)備ID是不對應(yīng)于任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備但是表示未分配的超幀的一個給定的未分配數(shù)值。
該網(wǎng)絡(luò)飽和功能包括把錯誤消息發(fā)送到更高層。
還提供一種用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中包括在該遠(yuǎn)程設(shè)備處接收信標(biāo)，該信標(biāo)包括定義一個超幀的信標(biāo)信息；從該信標(biāo)信息確定所接收的信標(biāo)和超幀是否被完全分配到N個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；重復(fù)接收和確定的步驟，直到該遠(yuǎn)程設(shè)備接收M個被完全分配的超幀或一個未分配的超幀；如果該遠(yuǎn)程設(shè)備接收未分配的超幀，則執(zhí)行關(guān)聯(lián)請求；如果遠(yuǎn)程設(shè)備接收M個被完全分配的超幀，則執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)飽和功能，其中M為大于1的整數(shù)，并且N為大于1的整數(shù)。N的數(shù)值可以對每個超幀為常數(shù)或可以變化。
該信標(biāo)信息包括超幀分配信息，其表示該超幀是否被完全分配或未分配。
該超幀分配信息包括第一至第N個設(shè)備標(biāo)識(ID)信息。第一至第N個設(shè)備ID信息中的每一個最好是一個關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備ID或不對應(yīng)于任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備但是表示一個未分配的超幀的一個給定的未分配數(shù)值。如果所有第一至第N個設(shè)備信息是設(shè)備ID，則認(rèn)為該超幀被完全分配，并且如果第一至第N個設(shè)備信息中的任何信息是該給定的未分配數(shù)值，則認(rèn)為該超幀未分配。
該網(wǎng)絡(luò)飽和功能包括把一個錯誤消息發(fā)送到更高層。
另外，提供一種用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中包括產(chǎn)生M個信標(biāo)，每個信標(biāo)包括定義M個超幀之一的信標(biāo)信息；以及在M個超幀的過程中順序地發(fā)送M個信標(biāo)，其中該信標(biāo)信息包括表示該信標(biāo)是否被分配到該網(wǎng)絡(luò)中的一個設(shè)備的數(shù)據(jù)，其中M為大于1的整數(shù)。
在該網(wǎng)絡(luò)的整個操作過程中，連續(xù)地重復(fù)產(chǎn)生M個信標(biāo)并且順序地發(fā)送M個信標(biāo)的步驟。
M可以等于在該網(wǎng)絡(luò)中允許的設(shè)備的最大數(shù)目，或者M可以等于在該網(wǎng)絡(luò)中被分配的設(shè)備的數(shù)目加上一個給定值。該給定值可以是1。
提供另一種用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中包括產(chǎn)生M個信標(biāo)，每個信標(biāo)包括信標(biāo)信息，其定義M個各自的超幀之一；以及在M個各自的超幀的過程中順序地發(fā)送M個信標(biāo)，其中該信標(biāo)信息包括表示該信標(biāo)是否被分配到該網(wǎng)絡(luò)中的N個設(shè)備的數(shù)據(jù)，以及其中M為大于1的整數(shù)，以及其中N為大于1的整數(shù)。
在該網(wǎng)絡(luò)的整個操作中，連續(xù)地重復(fù)產(chǎn)生M個信標(biāo)和順序發(fā)送M個信標(biāo)的步驟。
(M×N)數(shù)值可以等于在該網(wǎng)絡(luò)中允許的設(shè)備的最大數(shù)目。


通過結(jié)合附圖參照下文的詳細(xì)描述可以更加完整地獲得和理解本發(fā)明及其附加的優(yōu)點。在圖中相同的參考標(biāo)號表示相同或相應(yīng)的部分。
圖1為用于計算機通信構(gòu)架的OSI標(biāo)準(zhǔn)的方框圖；圖2為用于計算機通信構(gòu)架的IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的方框圖；圖3為無線網(wǎng)絡(luò)的方框圖；圖4為在圖3的無線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備或協(xié)調(diào)器的方框圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的超幀的方框圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一個幀的方框圖；
圖7A和7B為示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的圖6的MAC報頭的方框圖；圖8A至8H為示出根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的來自圖6的示意有效負(fù)荷的方框圖；圖9為示出根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的在一個超幀中的元素的排列的方框圖；圖10為示出根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的在一個超幀中的元素的排列的方框圖；圖11為示出在一個循環(huán)信標(biāo)超幀結(jié)構(gòu)中的超幀副本的方框圖；圖12A-12D為示出在圖11的超幀的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例用于識別是否存在一個現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的啟動過程的流程圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的關(guān)聯(lián)過程的流程圖；圖15為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的啟動網(wǎng)絡(luò)的新設(shè)備的SDL消息順序圖；以及圖16為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的示意啟動和關(guān)聯(lián)過程的SDL消息順序圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供通過使用定義在網(wǎng)絡(luò)300上的數(shù)據(jù)路徑在超幀內(nèi)的循環(huán)信標(biāo)協(xié)調(diào)在網(wǎng)絡(luò)300中操作或者嘗試加入網(wǎng)絡(luò)300的設(shè)備310、321-325的方法。
設(shè)備ID和MAC地址在網(wǎng)絡(luò)300中協(xié)調(diào)設(shè)備310、321-325的一個重要方面是唯一地識別每個設(shè)備310、321-325。存在可以實現(xiàn)該目的的幾種方式。
與所在的任何網(wǎng)絡(luò)相獨立，每個設(shè)備310、321-325具有唯一的MAC地址，其可以用于識別該設(shè)備。該MAC地址通常由制造商所分配，使得沒有兩個設(shè)備310、321-325具有相同的MAC地址。用于本發(fā)明的優(yōu)選實施例中管理MAC地址的一組標(biāo)準(zhǔn)可以在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802-1990“用于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)概述和構(gòu)架”中找到。
為了便于操作，該網(wǎng)絡(luò)300還可以把一個設(shè)備ID分配到在網(wǎng)絡(luò)300中的每個設(shè)備310、321-325，以結(jié)合其唯一的MAC地址而使用。在優(yōu)選實施例中，該MAC 420使用特別的設(shè)備ID來識別設(shè)備310、321-325。這些設(shè)備ID例如可以被用于MAC報頭中。該設(shè)備ID通常比用于每個設(shè)備310、321-325的MAC地址小得多。在該優(yōu)選實施例中，該設(shè)備ID為4位并且該MAC地址為48位。
每個設(shè)備310、321-325應(yīng)當(dāng)保持映射表，其映射設(shè)備ID和MAC地址之間的對應(yīng)關(guān)系。該表根據(jù)由協(xié)調(diào)器310提供到設(shè)備321-325的設(shè)備ID和MAC地址信息而填充。這使得每個設(shè)備310、321-325通過設(shè)備ID或MAC地址來指代它們自身或其他設(shè)備。
本發(fā)明可以使用用于高速WPAN的IEEE 803.15.3標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)目前由IEEE 802.15 WPAN任務(wù)組3(TG3)來開發(fā)。包括802.15.3工作組的檔案的目前草案802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的具體細(xì)節(jié)可以在網(wǎng)址http//www.ieee802.ora/15/pub/TG3.html中找到。在此公開的內(nèi)容被認(rèn)為是與在IEEE802 LAN/MAN標(biāo)準(zhǔn)委員會網(wǎng)頁上給出的草案802.15.3標(biāo)準(zhǔn)相兼容的。
超幀在一個給定網(wǎng)絡(luò)300中的可用帶寬被協(xié)調(diào)器310在時間上分離為一系列重復(fù)的超幀。這些超幀定義可用的傳輸時間如何在各種任務(wù)之間被分割。然后根據(jù)在超幀中給出的時序在這些超幀內(nèi)傳送各個數(shù)據(jù)幀。
圖5為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一個超幀的方框圖。如圖5中所示，每個超幀500可以包括信標(biāo)周期510、爭用訪問周期(CAP)520和無爭用周期(CFP)530。
為協(xié)調(diào)器310留出信標(biāo)周期510，以發(fā)送一個信標(biāo)幀(例如參見圖6和8H)到在該網(wǎng)絡(luò)300中的非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325。每個設(shè)備321-325已知如何在加入網(wǎng)絡(luò)300之前識別信標(biāo)510，并且使用信標(biāo)510來識別現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)300以協(xié)調(diào)在該網(wǎng)絡(luò)300內(nèi)的通信。
CAP 520被用于在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送命令或異步數(shù)據(jù)。該CAP 520可以在許多實施例中被取消，然后該系統(tǒng)將僅僅在CFP 530過程中傳送命令。
該CFP 530包括多個時隙540。這些時隙540由協(xié)調(diào)器310分配到成對的設(shè)備310、321-325，用于在它們之間傳送信息(即，每個時隙540被分配到一個特定的發(fā)送器-接收器對)。
該時隙540可以是管理時隙(MTS)或者保證時隙(GTS)。一個MTS是用于在協(xié)調(diào)器310和一個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325之一之間發(fā)送管理信息的時隙。這樣，必須使得協(xié)調(diào)器310作為該傳輸對的一個成員。如果協(xié)調(diào)器310是該接收設(shè)備，則一個MTS可以進一步被定義為一個上行鏈路MTS(UMTS)，或者如果協(xié)調(diào)器310是發(fā)送設(shè)備，則MTS可以被定義為一個下行鏈路MTS(DMTS)。
一個GTS是用于在網(wǎng)絡(luò)300中在設(shè)備310、321-325之間發(fā)送非管理數(shù)據(jù)的時隙。這可以包括在兩個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325之間發(fā)送的數(shù)據(jù)或者在協(xié)調(diào)器310和非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325之間發(fā)送的非管理數(shù)據(jù)。
如在本申請中所用，一個數(shù)據(jù)流是在源設(shè)備和一個或多個目標(biāo)設(shè)備之間的通信。該源和目標(biāo)設(shè)備可以是在該網(wǎng)絡(luò)300中的任何設(shè)備310、321-325。對于到多個目的地的數(shù)據(jù)流，該目標(biāo)設(shè)備可以是在網(wǎng)絡(luò)300中的所有或一些設(shè)備310、321-325。
在一些實施例中，該上行鏈路MTS可以位于CFP 530的前方，并且下行鏈路MTS位于CFP 530的末端，以使得協(xié)調(diào)器310有機會在相同超幀500中的下行鏈路MTS中響應(yīng)上行鏈路MTS。但是，這不要求協(xié)調(diào)器310在相同的超幀500中響應(yīng)一個請求。相反，該協(xié)調(diào)器310可能響應(yīng)分配到在較后超幀500中的非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325的另一個下行鏈路MTS。
該超幀500是在時間上重復(fù)的固定時間結(jié)構(gòu)。該超幀500的特定持續(xù)時間在信標(biāo)510中描述。實際上，信標(biāo)510一般包括關(guān)于信標(biāo)510重復(fù)的頻率的信息，其有效地對應(yīng)于超幀500的持續(xù)時間。該信標(biāo)510還包括關(guān)于網(wǎng)絡(luò)300的信息，例如每個時隙540的發(fā)送器和接收器的標(biāo)識，以及協(xié)調(diào)器310的標(biāo)識。
用于網(wǎng)絡(luò)300的系統(tǒng)時鐘最好通過信標(biāo)510的產(chǎn)生和接收而同步。每個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325將存儲在有效信標(biāo)510成功接收后的同步點時間，然后使用該同步點時間來調(diào)節(jié)其自身的時序。
盡管未在圖5中示出，最好有分布在CFP 530中的時隙540之間的保護時間。保護時間被用于TDMA系統(tǒng)來防止由于時鐘精度的不可避免的錯誤和基于空間位置的傳播時間差而導(dǎo)致兩次傳輸?shù)臅r間重疊。
在一個WPAN中，該傳播時間與時鐘精度相比通常不重要。因此，由于先前的同步事件，所需的保護時間量最好主要基于時鐘精度和持續(xù)時間。當(dāng)設(shè)備321-325成功地從協(xié)調(diào)器310接收信標(biāo)幀時，通常出現(xiàn)這樣一種同步事件。
為了簡單起見，單個保護時間值可以被用于整個超幀。該保護時間最好被置于每個信標(biāo)幀、GTS和MTS的端部。
幀在每個超幀500內(nèi)，在設(shè)備310、321-325之間通過幀傳輸信息，其定義如何發(fā)送信號。特別地，一個幀定義構(gòu)成該信號的數(shù)位如何被組織，使得它們以可識別的格式而發(fā)送。
圖6為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一個幀的方框圖。如圖6所示，該幀600可以包括前同步碼610、報頭620、報頭檢查序列(HCS)630、有效負(fù)荷640、幀檢查序列(FCS)450以及后同步碼660。該報頭620最好被分為物理報頭622和MAC報頭624。這些元素將在下文中詳細(xì)討論。
前同步碼前同步碼610是一個給定位組合格式，其被用于在兩個通信的設(shè)備310、321-325之間同步發(fā)送時序。當(dāng)通過給其一個統(tǒng)一、已知的開始點啟動數(shù)據(jù)發(fā)送時，它保證接收器正確地翻譯。另外，該前同步碼610可以包括被用于在各種設(shè)備310、321-325中同步時鐘的開始幀分隔符(SFD)。
報頭如上文所述，該報頭620被分為物理報頭622和MAC報頭624。物理報頭622提供關(guān)于在設(shè)備310、321-325之間發(fā)送的物理信號的信息，并且其最好至少包括當(dāng)前有效負(fù)荷640的長度。它還可以包括與發(fā)送有效負(fù)荷640的數(shù)據(jù)率相關(guān)的信息或者其他信息。
該MAC報頭624最好包括與在設(shè)備310、321-325之間的幀的傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)。圖7A和7B為示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的圖6的MAC報頭的方框圖。圖7A為示出根據(jù)第一優(yōu)選實施例的MAC報頭的方框圖，以及圖7B為示出根據(jù)第二實施例的MAC報頭的方框圖。
如圖7A中所示，MAC報頭624包括版本標(biāo)識符705、ACK策略指示符710、序列號715、幀類型720、目標(biāo)設(shè)備ID 725以及源設(shè)備ID730。
該版本標(biāo)識符705包括所用的報頭620的版本。在該優(yōu)選實施例中，版本標(biāo)識符705是單個數(shù)位。在另一個實施例，它可以更大。
ACK策略指示符710被用于設(shè)置在當(dāng)前幀600被發(fā)送之后何時需要一個確認(rèn)(ACK)。在該優(yōu)選實施例中，ACK策略指示符710是當(dāng)需要一個ACK時被設(shè)置為“真”數(shù)值(例如，“1”)并且當(dāng)不需要ACK時被設(shè)置為“假”數(shù)值(例如，“0”)的單個數(shù)位。在廣播和多播幀中，應(yīng)當(dāng)設(shè)置為“假”數(shù)值，從而該接收器將不產(chǎn)生一個ACK幀。另外，確認(rèn)幀將具有設(shè)置為“偽”數(shù)值的ACK策略指示符710，因為它們不被確認(rèn)。
序列號715被用于跟蹤數(shù)據(jù)幀的發(fā)送并且負(fù)責(zé)復(fù)制幀。序列號715循環(huán)通過F數(shù)值，其被分配給連續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。如果接收器接收具有相同序列號715的兩個連續(xù)幀，它知道由于重新發(fā)送而接收一個重復(fù)幀。該重復(fù)幀應(yīng)當(dāng)被確認(rèn)，但是被拋棄。在該優(yōu)選實施例中(F＝3)。對于所有其他幀600，該序列號保持為零。
該幀類型720表示什么類型的幀600被發(fā)送。在該優(yōu)選實施例中，該幀類型720為4比特。幀類型720包括信標(biāo)、狀態(tài)請求、關(guān)聯(lián)請求、關(guān)聯(lián)回復(fù)、分離指示、ACK、數(shù)據(jù)、流分配請求、流分配回復(fù)、流解除分配、流重新分配。
一個信標(biāo)幀類型表示該幀為一個信標(biāo)510，其由協(xié)調(diào)器310在每個超幀500開始時產(chǎn)生。一個狀態(tài)請求幀由MTS中的協(xié)調(diào)器310所發(fā)送，以檢查該目標(biāo)設(shè)備的狀態(tài)。一個關(guān)聯(lián)請求幀由一個新設(shè)備所發(fā)送，請求該協(xié)調(diào)器310讓它加入?yún)f(xié)調(diào)器310。響應(yīng)關(guān)聯(lián)請求幀，一個關(guān)聯(lián)請求幀由協(xié)調(diào)器310發(fā)送到新設(shè)備。一個分離指示幀由當(dāng)前設(shè)備321-325發(fā)送到協(xié)調(diào)器310，以表示與網(wǎng)絡(luò)300分離。一個ACK幀表示一個先前幀的立即確認(rèn)(ACK)。一個數(shù)據(jù)幀在任何兩個設(shè)備之間發(fā)送，以沿著一個數(shù)據(jù)流傳送同步數(shù)據(jù)。一個流分配請求幀由當(dāng)前設(shè)備321-325發(fā)送到協(xié)調(diào)器310，以請求它被分配一個數(shù)據(jù)流。一個流分配答復(fù)幀被響應(yīng)一個流請求幀從協(xié)調(diào)器310發(fā)送到一個當(dāng)前設(shè)備321-325。一個流解除分配幀被從當(dāng)前設(shè)備321-325發(fā)送到協(xié)調(diào)器310，以表示該當(dāng)前設(shè)備321-325不再需要一個數(shù)據(jù)流。一個流重新分配幀被從一個設(shè)備321-325發(fā)送到協(xié)調(diào)器310，以請求改變已經(jīng)分配的數(shù)據(jù)流。
該目標(biāo)設(shè)備ID 725是接收幀600的設(shè)備310、321-325的設(shè)備ID。
源設(shè)備ID 730是發(fā)送幀600的設(shè)備310、321-325的設(shè)備ID。
圖7B示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的MAC報頭624。該實施例符合IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的報頭格式。如圖7B所示，該MAC報頭624包括幀控制755、網(wǎng)絡(luò)ID 760、目標(biāo)設(shè)備ID 725、源設(shè)備ID 730、碎片控制765和流控制770。
幀控制755提供關(guān)于版本、幀類型、確認(rèn)策略、重試策略等等。在該優(yōu)選實施例中，幀控制755為16位，并且被分為多個字段表示報頭格式的版本的協(xié)議版本字段；表示被發(fā)送的幀類型的幀類型字段；表示是否將使用安全協(xié)議的SEC字段；表示將用于該幀的確認(rèn)策略的ACK策略字段；表示是否應(yīng)當(dāng)對當(dāng)前幀作延遲確認(rèn)的延遲ACK請求字段；表示該幀是否為先前幀的重新發(fā)送的重試字段；以及表示該發(fā)送設(shè)備是否具有要在相同GTS中的當(dāng)前幀之后發(fā)送的更多數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)ID 760表示用于網(wǎng)絡(luò)300的標(biāo)識號。最好該號對于網(wǎng)絡(luò)300的持續(xù)時間保持恒定，并且還對由給定協(xié)調(diào)器310所創(chuàng)建的任何網(wǎng)絡(luò)300保持固定。
目標(biāo)設(shè)備ID 725是接收幀600的設(shè)備310、321-325的設(shè)備ID。
源設(shè)備ID 730是發(fā)送幀600的設(shè)備310、321-325的設(shè)備ID。
碎片控制765被用來有助于在網(wǎng)絡(luò)300中的服務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU)的碎片和重新組合。其最好包括與當(dāng)前服務(wù)數(shù)據(jù)單元、當(dāng)前碎片號和先前碎片號相關(guān)的信息。
流控制770表示用于由當(dāng)前幀600所使用的數(shù)據(jù)流的唯一流標(biāo)識符。
在第一優(yōu)選實施例中，該報頭620為32位。如果對于報頭620的給定部分需要更少的位，則未使用的為可以被保留。換句話說，它們可以說明該報頭長度并且用每個報頭發(fā)送，但是不由該接收設(shè)備所使用。結(jié)果，所使用的實際位數(shù)是不重要的。
例如，在第一優(yōu)選實施例中(參見圖6和7A)，選擇如下數(shù)值。物理報頭622和MAC報頭624都為16位。在物理報頭622內(nèi)，該幀長度為15位，并且1位被保留。在該MAC報頭624內(nèi)，該版本標(biāo)識符705是1位，該ACK策略指示符710是1位，該序列號715是2位，該幀類型720是4位，該目標(biāo)地址725是4位，以及該源地址730是4位。
報頭檢查序列(HCS)HCS 630是包含用于確認(rèn)報頭620的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)。在第一優(yōu)選實施例中，該HCS是16位，并且它最好使用如下被稱為CRC-CCITT的16次標(biāo)準(zhǔn)生成多項式來計算G(x)＝x16+x12+x5+1(1)該HCS 630是下列數(shù)的總和的1的的補數(shù)(模2)(1)xk×(x12+x11+x10+x8+x3+x2+x1+1)除以G(x)(模2)的余數(shù)，其中k是在該計算字段中的數(shù)位；以及(2)在計算字段的內(nèi)容(作為多項式)乘以x32然后除以G(x)之后的余數(shù)。
該HCS 630最好以最高階的項的系數(shù)為開始而發(fā)送。
在優(yōu)選實施例中，該除法的初始余數(shù)在該發(fā)送器都被預(yù)設(shè)為1，然后由該生成多項式G(x)通過計算字段的除法而更改。然后該余數(shù)的1的補碼(反碼)被發(fā)送，首先發(fā)送高階位，與HCS 630相同。
在該接收器處，初始余數(shù)接著被預(yù)設(shè)為全1，并且當(dāng)被G(x)所除時該計算字段的系列輸入位和HCS 630在沒有傳輸錯誤時導(dǎo)致一個單一的非零余數(shù)數(shù)值。該單一的余數(shù)數(shù)值是多項式x12+x11+x10+x8+x3+x2+x+1(2)或者0x1D0F在第一優(yōu)選實施例中，在HCS 630中的CRC為16位。在其他實施例中，該位數(shù)可以增加或減小。
有效負(fù)荷有效負(fù)荷640包含由當(dāng)前幀600所需的數(shù)據(jù)(如果需要的話)。圖8A至8H為示出根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例來自圖6的示意有效負(fù)荷640的方框圖。特別地，圖8A為關(guān)聯(lián)請求有效負(fù)荷；圖8B為關(guān)聯(lián)回復(fù)有效負(fù)荷；圖8C為流請求有效負(fù)荷；圖8D為流回復(fù)有效負(fù)荷；圖8E為無流有效負(fù)荷；圖8F為流重新分配有效負(fù)荷；圖8G為數(shù)據(jù)有效負(fù)荷；以及圖8H為信標(biāo)有效負(fù)荷。
圖8A為示出根據(jù)第一優(yōu)選實施例的關(guān)聯(lián)請求有效負(fù)荷的方框圖。這在新的設(shè)備中的MAC 420變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)300的一個部分被使用。如圖8A中所示，關(guān)聯(lián)請求有效負(fù)荷810包括請求者812的MAC地址。
圖8B為根據(jù)第一優(yōu)選實施例的關(guān)聯(lián)回復(fù)有效負(fù)荷的方框圖。這在協(xié)調(diào)器310響應(yīng)關(guān)聯(lián)請求幀820時被使用。如圖8B中所示，關(guān)聯(lián)請求幀820包括一個MAC地址822、填充塊824和設(shè)備ID 826。
MAC地址822為該請求者的地址，并且可以是任何單播地址。
填充塊824是未使用但被分配到回復(fù)有效負(fù)荷820的一組數(shù)位。這是因為該幀最好被對齊為八位組，并且需要填充塊824來提供正確的對齊。在另一個實施例中，在沒有使用八位組對齊或者不需要填充以保持八位組對齊的情況中，可以消除填充塊。最好，存儲在填充塊824中的數(shù)值為零，即，一個0串。
設(shè)備ID 826是由協(xié)調(diào)器310分配到請求設(shè)備的一個地址。在圖7A的優(yōu)選實施例中具有一個4位設(shè)備ID。如果協(xié)調(diào)器310拒絕關(guān)聯(lián)，則該設(shè)備ID 826以被指定為未分配的數(shù)值而返回。
圖8C為根據(jù)第一優(yōu)選實施例的流請求有效負(fù)荷的方框圖。這在設(shè)備321-325請求一個數(shù)據(jù)流以與另一個設(shè)備進行通信時使用。如圖8C中所示，該流請求有效負(fù)荷830包括一個目標(biāo)地址832、GTS較低數(shù)值834、GTS較高數(shù)值836和保留塊838。
目標(biāo)地址832是在當(dāng)前數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)包接收器的MAC地址。該目標(biāo)地址832可以是任何單播地址或廣播地址。它可能不是多播地址。
GTS較低數(shù)值834是GTS的最小可接受量，其可以被分配到要被發(fā)送的數(shù)據(jù)。該GTS較高數(shù)值836是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲蟊徽埱蟮腉TS。在該實施例中，GTS較低數(shù)值834和GTS較高數(shù)值836應(yīng)當(dāng)在1和64之間，包括1和64在內(nèi)。另外，GTS較低數(shù)值834應(yīng)當(dāng)小于或等于GTS較高數(shù)值836。
保留塊838表示在有效負(fù)荷640中的數(shù)位，其不用于該實施例中。在另一個實施例中，其他參數(shù)可以被更改，以減小或消除保留塊838。
圖8D為根據(jù)第一實施例的流回復(fù)有效負(fù)荷的方框圖。這在協(xié)調(diào)器310響應(yīng)來自設(shè)備321-325的流請求有效負(fù)荷830時被使用。如圖8D所示，該流答復(fù)有效負(fù)荷840包括流ID 842、目標(biāo)ID 844、GTS槽值846和保留塊848。
流ID 842是給予被分配到請求設(shè)備321-325的唯一標(biāo)識符。如果分配失敗，則該數(shù)值被設(shè)置為一個指定流失敗數(shù)值。(例如在第一實施例中被編碼為0xF)。
該目標(biāo)ID 844是指定接收器設(shè)備的設(shè)備ID。如果沒有發(fā)現(xiàn)接收器，則該數(shù)值被返回為未分配。
在成功分配之后，GTS槽值846表示被分配槽的數(shù)目。在分配失敗之后，GTS槽值846包含可以用于分配的槽的量。
保留塊838表示在沒有在本實施例中所用的有效負(fù)荷640中的位。在其他實施例中，其他參數(shù)可以被改變以減小或消除保留塊838。
圖8E為根據(jù)第一優(yōu)選實施例的無流有效負(fù)荷的方框圖。這由設(shè)備321-325所使用，以通知協(xié)調(diào)器310，它不再需要使用數(shù)據(jù)流并且可以重新使用相應(yīng)的GTS。如圖8E所示，該無流有效負(fù)荷850包括填充塊852、流ID 854和保留塊856。
該填充塊852是未使用但被分配到無流有效負(fù)荷850的一組數(shù)位。這是因為該幀最好被對齊為八位組，并且需要填充塊852來提供正確的對齊。在其他實施例中，不使用八位組對齊或者不需要填充以保持八位組對齊，該填充塊可以被取消。最好存儲在該填充塊852中的數(shù)值為零，即它是一串0。
該流ID 854是與在一個關(guān)聯(lián)流答復(fù)有效負(fù)荷840中返回的流ID相同的流ID 842。其對被分配的流提供唯一的標(biāo)識符。
該保留塊856表示在沒有用于本實施例中的有效負(fù)荷640中的數(shù)位。在其他實施例，其他參數(shù)可以被更改以減小或取消保留塊856。
圖8F為根據(jù)第一優(yōu)選實施例的流重新分配有效負(fù)荷的方框圖。這被一個設(shè)備用于為一個流請求增加或減小GTS的量。在其他實施例中，這還可以被用于請求改變其他參數(shù)。如圖8F中所示，流重新分配有效負(fù)荷860包括填充塊862、流ID 864和GTS被請求數(shù)值866。
該填充塊862是未使用但被分配到流重新分配有效負(fù)荷860的一組數(shù)位。這是因為該幀最好被對齊為八位組，并且需要填充塊862來提供正確的對齊。在其他實施例中，沒有使用八位組對齊，或者不需要填充來保持八位組對齊，該填充塊可以被取消。最好，存儲在填充塊862中的數(shù)值為0，即它是一串0。
該流ID 864是在關(guān)聯(lián)的流答復(fù)有效負(fù)荷840中返回的相同流ID842。它對被分配的流提供一個唯一標(biāo)識符。
該GTS被請求數(shù)值866是請求者所需的新的GTS量。協(xié)調(diào)器310可以否認(rèn)該請求并保持GTS分配不變，或者它可以允許該請求并且相應(yīng)地增加或減小GTS的分配，或者它可以部分地允許該請求，把增加或減小該GTS分配為小于所請求的量。
圖8G為根據(jù)第一優(yōu)選實施例的數(shù)據(jù)有效負(fù)荷的方框圖。它在數(shù)據(jù)必須在兩個設(shè)備310、321-325之間發(fā)送時被使用。如圖8G中所示，該數(shù)據(jù)有效負(fù)荷870包括數(shù)據(jù)塊872。該數(shù)據(jù)塊872僅僅是在物理報頭622中給出的一定長度的一串?dāng)?shù)據(jù)位。
圖8H為根據(jù)第一優(yōu)選實施例的信標(biāo)有效負(fù)荷的方框圖。這被用于在每個超幀500開始時發(fā)送的信標(biāo)幀520。如圖8H中所示，該信標(biāo)有效負(fù)荷880包括MTS計數(shù)881、MTS標(biāo)志882、停機數(shù)值884、關(guān)聯(lián)地址887和RxTx表。在優(yōu)選實施例中，還具有在停機數(shù)值884和關(guān)聯(lián)地址887之間的一個保留部分885。
該MTS計數(shù)881示出在該信標(biāo)周期中的當(dāng)前信標(biāo)的數(shù)目。這還被用于識別該設(shè)備，如果有的話，它當(dāng)前被分配到超幀500，即已經(jīng)被在超幀500中使用MTS。
MTS標(biāo)志882表示當(dāng)前信標(biāo)510是否被分配到一個設(shè)備。這將在下文中更加詳細(xì)地描述。在第一優(yōu)選實施例中，該MTS標(biāo)志882是單個數(shù)位。
停機數(shù)值884是表示網(wǎng)絡(luò)300是否準(zhǔn)備關(guān)閉的數(shù)值。在正常操作過程中，這最好被設(shè)置為“假”數(shù)值，并且在網(wǎng)絡(luò)300關(guān)閉之前對一個給定數(shù)目的超幀500設(shè)置為“真”數(shù)值。在參見圖7A的優(yōu)選實施例中，該停機數(shù)值是對于正常操作被設(shè)置為“假”數(shù)值的單個數(shù)位(例如，“0”)，但是在網(wǎng)絡(luò)300關(guān)閉之前對于三個超幀被設(shè)置為“真”數(shù)值。在該協(xié)調(diào)器啟動網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉處理的時間段中，將不允許進一步的請求。
關(guān)聯(lián)地址887是該設(shè)備的一個IEEE802 MAC地址，如果存在的話，其被分配到當(dāng)前信標(biāo)。
該RxTx表888提供關(guān)于如何在當(dāng)前超幀500中分配GTS的指示。在圖7A所表示的實施例中。每個超幀包括4個GTS(參見圖9)。該RxTx表888(在其他實施例中被稱為信道時間分配(CTA))存儲被分配到每個GTS的發(fā)送器-接收器對的設(shè)備ID。因此，它存儲128個4為設(shè)備ID64個發(fā)送器設(shè)備ID以及64個關(guān)聯(lián)接收器的設(shè)備ID。其他實施例可以使用信道時間分配(CTA)，其包括與時隙的數(shù)目、持續(xù)時間、布局和分配相關(guān)的信息。
另外，一些幀類型不需要有效負(fù)荷640。例如，確認(rèn)(ACK)幀不需要有效負(fù)荷640。在這樣的幀600中，有效負(fù)荷640和FCS 650可以都被取消。
幀檢查序列(FCS)該FCS 650包含用于確認(rèn)有效負(fù)荷640的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)。在第一優(yōu)選實施例中，該FCS字段是一個32位字段，其包括一個32位CRC。關(guān)于此的更加詳細(xì)的細(xì)節(jié)可以在美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會的“先進數(shù)據(jù)通信處理(ADCCP)”，ANSI X3.66，1979中找到。
該FCS在有效負(fù)荷640上計算，該HCS有效負(fù)荷640在此被稱為計算字段。該FCS使用如下32階的標(biāo)準(zhǔn)生成多項式來計算；G(x)＝x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1(3)該HCS 630是下列數(shù)的總和的1的的補數(shù)(模2)(1)xk×(x31+x30+x29+…+x2+x1+1)除以G(x)(模2)的余數(shù)，其中k是在該計算字段中的數(shù)位；以及(2)在計算字段的內(nèi)容(作為多項式)乘以x32然后除以G(x)之后的余數(shù)。
該FCS字段650最好以最高階的項的系數(shù)為開始而發(fā)送。
在第一優(yōu)選實施例中，該除法的初始余數(shù)在該發(fā)送器都被預(yù)設(shè)為1，然后由該生成多項式G(x)通過計算字段的除法而更改。然后該余數(shù)的1的補碼(反碼)被發(fā)送，首先發(fā)送高階位，與FCS字段650相同。
在該接收器處，初始余數(shù)接著被預(yù)設(shè)為全1，并且當(dāng)被G(x)所除時該計算字段的系列輸入位和FCS在沒有傳輸錯誤時導(dǎo)致一個單一的非零余數(shù)數(shù)值。該單一的余數(shù)數(shù)值是多項式x31+x30+x26+x25+x24+x18+x15+x14+x12+x11+x10+x8+x6+x5+x4+x3+x+1(4)后同步碼幀600還可以包括后同步碼660，其是設(shè)置在每個幀600的端部的一個位序列，以有助于同步化或者執(zhí)行其他管理功能。一個后同步碼660可以在一些實施例中被取消。實際上，下文參照圖7A描述的優(yōu)選實施例不使用后同步碼660。
應(yīng)當(dāng)知道，上述幀是通過舉例來描述的，并且不是限制性的。還可以使用具有其他幀格式的其他幀。特別地，本發(fā)明可用于在IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中使用的幀格式。
超幀實施例一個超幀500的具體設(shè)計可以根據(jù)應(yīng)用而改變。圖9和10示出一個具體超幀設(shè)計的兩個優(yōu)選實施例。圖9為示出根據(jù)第一優(yōu)選實施例在一個超幀中的元素的排列。圖10為示出根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例在一個超幀中的元素的排列。
第一優(yōu)選實施例如圖9中所示，該傳輸圖900涉及把可用的發(fā)送時間分為多個超幀910。該實施例使用在圖7A中公開的MAC報頭622以及在圖8A至8H公開的有效負(fù)荷640。
在該實施例中，每個獨立超幀910包括信標(biāo)幀920、上行鏈路MTS930、多個GTS 940和下行鏈路MTS 950。
該信標(biāo)幀920是一個幀600，其HCS有效負(fù)荷640是信標(biāo)有效負(fù)荷880，如圖8H中所示。它通過關(guān)聯(lián)ID(在IEEE 802.15.3草案標(biāo)準(zhǔn)中被稱為設(shè)備ID)表示被分配到當(dāng)前超幀910的設(shè)備321-325。它還通過RxTx表888表示被分配到各個GTS 940的發(fā)送器/接收器對。
在其他實施例中，可以添加一個流索引，以允許在相同源-目的地對具有多個流。這例如在用于草案802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中示出，其允許這樣的多個流。
該上行鏈路MTS 930被保留用于分配到當(dāng)前超幀910的設(shè)備321-325，以把信號上載到協(xié)調(diào)器310。在該時隙過程中，所有其他設(shè)備321-325對當(dāng)前信道保持沉默，在該信道上的所有其他電臺必須在上行鏈路MTS 930過程中保持沉默，盡管它們?nèi)匀豢梢栽谄渌诺郎习l(fā)送。
多個GTS 940(在第一優(yōu)選實施例中為64個)是為每個設(shè)備310、321-325相互通信而保留的時隙。它們還根據(jù)在信標(biāo)幀920中的RxTx表888中給出的信息而實現(xiàn)。每個GTS 940最好足夠大，以發(fā)送一個或多個數(shù)據(jù)幀。當(dāng)一個設(shè)備對被分配多個GTS 940時，它們最好是連續(xù)的。
該下行鏈路MTS 950被保留用于協(xié)調(diào)器310把信號下載到分配給當(dāng)前超幀910的的設(shè)備321-325。所有其他設(shè)備321-325可以忽略在該時隙過程中的所有傳輸。
下行鏈路MTS 950的長度是固定的，并且最好被選擇為具有在10和30ms之間的持續(xù)時間，以使得數(shù)據(jù)緩沖要求最小化。
該上行鏈路MTS 930和950的長度必須被選擇為處理最大可能的管理幀、立即確認(rèn)幀以及接收器-發(fā)送器周轉(zhuǎn)時間。對于GTS 940，其長度和數(shù)目必須被選擇以適應(yīng)要被發(fā)送的幀600的特殊要求，例如，短MPEG幀、最大許可長度的大幀以及流與立即確認(rèn)操作。
任何給定有效負(fù)荷640的長度受到物理報頭622中的長度字段和FCS 650的限制。在第一優(yōu)選實施例中，在物理報頭622中的長度字段是15位，并且FCS 650是4字節(jié)。因此，有效負(fù)荷640不可能大于215-4＝32766字節(jié)。
盡管，第一優(yōu)選實施例使用64個GTS，置于GTS之前的一個UMTS以及置于GTS之后的一個DMTS，但是在其他實施例中，GTS、UMTS和DMTS的數(shù)目、分配和分布可以根據(jù)不同應(yīng)用的要求而變化。
第二優(yōu)選實施例如圖10中所示，該傳輸圖1000涉及把可用的傳輸時間分為多個超幀1010。該實施例使用在圖7B中公開的MAC報頭624。所用的有效負(fù)荷640最好是使用IEEE 802.15.3標(biāo)準(zhǔn)。
在該實施例中，數(shù)據(jù)傳輸圖1000包括在網(wǎng)絡(luò)300上發(fā)送時間上連續(xù)的超幀1010。每個超幀1010包括信標(biāo)1020、爭用訪問周期(CAP)1030、以及無爭用周期(CFP)1040。該無爭用周期1040可以包括一個或多個管理時隙(MTS)1050以及一個或多個保證時隙(GTS)1060。
管理時隙1050可以是信息被從協(xié)調(diào)器310發(fā)送到非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325的下行鏈路管理時隙(DMTS)或者是信息被從非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325發(fā)送到協(xié)調(diào)器310的上行鏈路管理時隙(UMTS)。
在該優(yōu)選實施例中，每個超幀1010、一個上行鏈路和一個下行鏈路使用兩個管理時隙1050，盡管其他實施例可以選擇不同數(shù)目的管理時隙1050和上行鏈路與下行鏈路的混合。MTS還被在多個設(shè)備321-325之間共享。在這種情況中，必須使用一種常規(guī)解決方法，例如時隙Aloha成組廣播系統(tǒng)(slotted Aloha)。另外，如果一個CAP 1030被用于傳送管理信息，則MTS 1050的使用必須被減小或消除。
在第二優(yōu)選實施例中，存在有與有源主和副無線鏈路330和340中的同樣多的保證時隙1060。但是，這在其他實施例可以改變。在任何給定超幀500中，可以有比有源主和副無線鏈路330和340更多或更少的保證時隙1060。在這種情況中，協(xié)調(diào)器310指定設(shè)備310、321-325應(yīng)當(dāng)如何使用可用保證時隙1060。
在本實施例中的GTS 1060的大小最好是動態(tài)的。被分配一個GTS1060的每個發(fā)送器-接收器對還被告知把對裝置分配到該信標(biāo)的GTS1060持續(xù)時間。這些持續(xù)時間對于在單個超幀1010中的不同GTS可以具有不同的大小。另外，給定GTS 1060的長度和位置可以在不同超幀1010上改變，僅僅由協(xié)調(diào)器310成功地把該改變通知給非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325的能力所限制。該保證時隙1060的啟動時間和持續(xù)時間由協(xié)調(diào)器310所確定，并且根據(jù)應(yīng)用在爭用訪問周期1030或者一個管理時隙1050過程中被發(fā)送到設(shè)備321-325。
在第二優(yōu)選實施例中，該協(xié)調(diào)器310使用信標(biāo)1020(無論它是什么格式)和MTS來把各個設(shè)備310、321-325的調(diào)度協(xié)調(diào)到它們各自的保證時隙1060內(nèi)。所有設(shè)備310、321-325在信標(biāo)周期1020過程偵聽協(xié)調(diào)器310。每個設(shè)備321-325將接收零個或多個時隙1050、1060，在信標(biāo)周期1020過程中，該設(shè)備被從協(xié)調(diào)器310通知每個開始時間和持續(xù)時間。該協(xié)調(diào)器310自動把管理時隙1050分配到每個設(shè)備321-325。但是，管理時隙1050僅僅在設(shè)備321-325要求時被分配。
在信標(biāo)1020中的信道時間分配(CTA)字段包括開始時間、數(shù)據(jù)包持續(xù)時間、源設(shè)備ID、目標(biāo)設(shè)備ID和流索引。該信標(biāo)信息使用通常被稱為TLV的格式，其代表類型、長度和數(shù)值。結(jié)果，每個設(shè)備得知何時發(fā)送以及何時接收。在所有其他時間中，設(shè)備310、321-325可以停止偵聽，并且進入節(jié)能模式。因此，該信標(biāo)周期1020被用于協(xié)調(diào)設(shè)備310、321-325的發(fā)送和接收。
在每個超幀1010開始時，協(xié)調(diào)器310把信標(biāo)1020發(fā)送到所有非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325。該信標(biāo)1020把該超幀1010的持續(xù)時間以及關(guān)于其MAC地址的其他信息通知給每個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325。每個信標(biāo)1020還包括不正好為一個CTA的信息。一塊信息將定義該信標(biāo)周期1020，并且描述信標(biāo)周期1020的開始時間和持續(xù)時間。另一個將定義爭用訪問周期1030(如果存在的話)并且描述爭用訪問周期1030的開始時間和持續(xù)時間。每個信標(biāo)還可以具有多個CTA。在此，對于每個時隙1050、1060具有一個CTA(MTS或GTS)。使用動態(tài)時隙，該時隙分配可以在每個超幀改變CTA。
在發(fā)送過程中，每個設(shè)備321-325必須偵聽信標(biāo)1020，使得它們將知道哪個時隙1050、1060已經(jīng)被分配到它們，作為發(fā)送器或接收器。如果該設(shè)備錯過信標(biāo)1020，則它必須偵聽整個超幀1010，以防萬一它正在接收數(shù)據(jù)。另外，在一些應(yīng)用中，可能在超幀1010的持續(xù)時間中不允許發(fā)送，因為它并不知道何時被允許發(fā)送。這對該系統(tǒng)是有害的，因為這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛唷?br> 該網(wǎng)絡(luò)可以通過可選的爭用訪問周期1030、管理時隙1050或這兩者在協(xié)調(diào)器310和各種設(shè)備321-325之間傳送控制和管理信息。例如，這可能涉及關(guān)于要加入網(wǎng)絡(luò)300的新設(shè)備的信息。該特定應(yīng)用將決定使用什么特殊選項它可以包括爭用訪問周期1030、一個或多個管理時隙1050或者它們的一些組合。
設(shè)備310、321-325根據(jù)在信標(biāo)1020給出的時間表，在無爭用周期1040過程中發(fā)送幀。分配到給定保證時隙1060的設(shè)備對310、321-325使用分配到它們的GTS 1060來在它們之間發(fā)送幀1070。這可以是從指定發(fā)送器到指定接收器的數(shù)據(jù)，或者從指定接收器到指定發(fā)送器的確認(rèn)(ACK)幀。
如上文所述，保護時間1080最好被提供在幀之間，以根據(jù)設(shè)備310、321-325的空間位置解決時鐘精度和傳播延遲的差別。
在沒有CAP 1030或MTS 1050的超幀中，可能希望在信標(biāo)1020和第一GTS 1060之間設(shè)置延遲，以給予各個設(shè)備321-325有時間處理信標(biāo)1020。否則被分配到第一GTS 1060的設(shè)備321-325可能不及時地進入發(fā)送/偵聽模式，以使用被分配時隙1060。
循環(huán)信標(biāo)在一個特別網(wǎng)絡(luò)300中的一個問題是協(xié)調(diào)設(shè)備進入和退出網(wǎng)絡(luò)300，以及協(xié)調(diào)在協(xié)調(diào)器310和設(shè)備321-325之間傳送管理幀。本發(fā)明通過使用循環(huán)信標(biāo)來監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)300以及其中的設(shè)備321-325來解決該問題。
每個網(wǎng)絡(luò)最好具有給定數(shù)目N個設(shè)備310、321-325。在優(yōu)選實施例中，N為2的次冪，例如4或8(即，協(xié)調(diào)器310和三個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325或者協(xié)調(diào)器310和7個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325)，盡管允許的設(shè)備的確切數(shù)目N可以變化。但是，用于網(wǎng)絡(luò)的N最大值可以通過擴展可用傳輸時間，并且允許每個設(shè)備足夠充分和頻繁地通信，以保持所需的操作級別。2的次冪是優(yōu)選的，但是不是必須的。
該超幀500被以N個超幀500為批次而歸組在一起。在該組內(nèi)，一個超幀500被分配到當(dāng)前在網(wǎng)絡(luò)300中的每個設(shè)備310、321-325。最好，一個指定超幀(例如，第一超幀)總是被分配到協(xié)調(diào)器310。
然后每個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325可以使用分配給它的超幀500，以發(fā)送和從協(xié)調(diào)器310接收管理命令(例如，在管理時隙中)。分配給協(xié)調(diào)器310的超幀500可以被用于允許網(wǎng)絡(luò)300之外的設(shè)備與該協(xié)調(diào)器通信，例如請求進入網(wǎng)絡(luò)300。它們還被用于該協(xié)調(diào)器把信息發(fā)送到所有非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325。另外，在一些實施例中，未分配的超幀500還可以用于在該網(wǎng)絡(luò)之外的設(shè)備與協(xié)調(diào)器310通信。
協(xié)調(diào)器310將在信標(biāo)510指出哪一個設(shè)備310、321-325被分配給給定超幀500。因此，把超幀500分配到給定設(shè)備310、321-325有時被稱為把信標(biāo)510分配到一個設(shè)備310、321-325。
在其他實施例中，該協(xié)調(diào)器310可以把多個設(shè)備分配到單個超幀。例如，每個超幀可以包括用于兩個設(shè)備的管理時隙。結(jié)果，在變?yōu)椤氨环峙洹敝埃瑑蓚€設(shè)備與該超幀相關(guān)聯(lián)。
圖11和12A-12D為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的循環(huán)信標(biāo)超幀結(jié)構(gòu)的方框圖。圖11為示出在一個循環(huán)信標(biāo)超幀結(jié)構(gòu)中的超幀的重復(fù)副本。圖12A-12D為示出圖11的超幀的結(jié)構(gòu)的方框圖。
在圖11和12A-12D公開的實施例中，允許四個設(shè)備310、321-325進入網(wǎng)絡(luò)300。這意味著網(wǎng)絡(luò)300將最多允許一個協(xié)調(diào)器310和三個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325。其他實施例可以改變該數(shù)目。例如，其他實施例可以具有8或16個設(shè)備。
超幀結(jié)構(gòu)如圖11中所示，每個設(shè)備310、321-325被分配一個超幀。該協(xié)調(diào)器被分配一個協(xié)調(diào)器超幀1101；第一設(shè)備被分配一個第一非協(xié)調(diào)器設(shè)備超幀1102；該第二非協(xié)調(diào)器設(shè)備被分配一個第三設(shè)備超幀1104；以及第三非協(xié)調(diào)器設(shè)備被分配一個第三設(shè)備超幀1104。只要網(wǎng)絡(luò)300工作，這些超幀1101、1102、1103和1104被順序重復(fù)。
即使在網(wǎng)絡(luò)300中具有四個設(shè)備310、321-325也是如此。例如，如果在網(wǎng)絡(luò)300中僅僅有二個設(shè)備(即，協(xié)調(diào)器310和一個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325)，該發(fā)送時間仍然被分為四個超幀1101、1102、1103和1104，每個設(shè)備310、321-325被分配給單個超幀。
但是，在其他實施例中，協(xié)調(diào)器310可以選擇一個循環(huán)，使得在一個不飽和的網(wǎng)絡(luò)300中僅僅有指定數(shù)目的未分配超幀(例如，一個)到最大數(shù)目的許可超幀。例如，在上述環(huán)境中，最多有四個設(shè)備，但是僅僅出現(xiàn)兩個設(shè)備，協(xié)調(diào)器310可以循環(huán)通過三個超幀1101、1102和1103，兩個被分配以及一個未分配。
如圖12A中所示，協(xié)調(diào)器超幀1101包括一個協(xié)調(diào)器信標(biāo)1211和無爭用周期1231。該無爭用周期1231包括一個協(xié)調(diào)器上行鏈路MTS(UMTS)1251、協(xié)調(diào)器下行鏈路MTS(DMTS)1261以及多個GTS1271。
協(xié)調(diào)器信標(biāo)1211包括表示其被分配到協(xié)調(diào)器310的信息(在任何網(wǎng)絡(luò)中將僅僅有一個協(xié)調(diào)器310)。該協(xié)調(diào)器UMTS 1251被用于協(xié)調(diào)器廣播到整個網(wǎng)絡(luò)，或者用于來自嘗試加入該網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的關(guān)聯(lián)請求；該協(xié)調(diào)器DMTS 1261被用于協(xié)調(diào)器廣播到整個網(wǎng)絡(luò)；以及GTS 1271被用于在設(shè)備310、321-325之間發(fā)送信息幀。
如圖12B中所示，該第一設(shè)備超幀1102包括第一設(shè)備信標(biāo)1212和無爭用周期1232。該無爭用周期1232包括第一設(shè)備上行鏈路MTS(UMTS)1252、第一設(shè)備下行鏈路MTS(DMTS)1262以及多個GTS1272。
該第一設(shè)備信標(biāo)1212包括表示第一設(shè)備超幀1102是否被分配到設(shè)備310、321-325，如果被分配則表示設(shè)備310、321-325中的哪一個被分配的信息。該第一設(shè)備UMTS 1252被用于把管理請求從第一設(shè)備(如果1被分配)發(fā)送到協(xié)調(diào)器310；該第一設(shè)備DMTS 1262被用于把管理指令從協(xié)調(diào)器310發(fā)送第一設(shè)備(如果1被分配)；以及GTS 1272被用于在設(shè)備310、321-325之間發(fā)送信息幀。
如圖12C中所示，該第二設(shè)備超幀1103包括第二設(shè)備信標(biāo)1213和第二設(shè)備空閑周期1233。該第二設(shè)備空閑周期1233包括第二設(shè)備上行鏈路MTS(UMTS)1253、第二設(shè)備下行鏈路MTS(DMTS)1263以及多個GTS 1273。
該第二設(shè)備信標(biāo)1213包括表示第二設(shè)備超幀1103是否被分配到設(shè)備310、321-325，如果被分配則表示設(shè)備310、321-325中的哪一個被分配的信息。該第二設(shè)備UMTS 1253被用于把管理請求從第二設(shè)備(如果1被分配)發(fā)送到協(xié)調(diào)器310；該第二設(shè)備DMTS 1263被用于把管理指令從協(xié)調(diào)器310發(fā)送第二設(shè)備(如果1被分配)；以及GTS 1273被用于在設(shè)備310、321-325之間發(fā)送信息幀。
如圖12D中所示，該第三設(shè)備超幀1104包括第三設(shè)備信標(biāo)1214和第三設(shè)備空閑周期1234。該無爭用周期1234包括第三設(shè)備上行鏈路MTS(UMTS)1254、第三設(shè)備下行鏈路MTS(DMTS)1263以及多個GTS 1274。
該第三設(shè)備信標(biāo)1214包括表示第三設(shè)備超幀1104是否被分配到設(shè)備310、321-325，如果被分配則表示設(shè)備310、321-325中的哪一個被分配的信息。該第三設(shè)備UMTS 1254被用于把管理請求從第三設(shè)備(如果1被分配)發(fā)送到協(xié)調(diào)器310；該第三設(shè)備DMTS 1264被用于把管理指令從協(xié)調(diào)器310發(fā)送第三設(shè)備(如果1被分配)；以及GTS 1274被用于在設(shè)備310、321-325之間發(fā)送信息幀。
該實施例被示出為不具有CAP 520，以說明在一些設(shè)計中，CAP 520可以被取消。在該實施例中，在協(xié)調(diào)器310和非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325之間的管理僅僅通過使用MTS 1251、1261、1252、1262、1253、1263、1254和1264來實現(xiàn)。但是，其他實施例可以包括在每個超幀1101、1102、1103和1104中的CAP 520。
另外，該實施例被示出為具有兩個MTS、UMTS 1251、1252、1253、1254和DMTS 1261、1262、1263、1264。如上文所述，在其他實施例中可以更改該MTS的數(shù)目、分配和分布。
信標(biāo)信息如上文所述，每個信標(biāo)包括兩個關(guān)于其分配狀態(tài)的兩個重要信息塊(1)它是否被分配到設(shè)備310、321-325，以及(2)如果它被分配，則它被分配到設(shè)備310、321-325中的哪一個?？梢杂糜诙喾N不同的方式公開兩個信息塊。
例如，在第一優(yōu)選實施例中，該信標(biāo)幀包括表示何時分配一個超幀以及何時空閑的一個數(shù)位(MTS標(biāo)志882)，以及計數(shù)器，其表示被分配到與該信標(biāo)相關(guān)的超幀的設(shè)備310、321-325(如果存在的話)的設(shè)備ID(MTS計數(shù)881)。
偵聽給定超幀的設(shè)備可以通過檢查MTS標(biāo)志882而分辨它是否被分配。并且如果MTS標(biāo)志882表示該超幀被分配，則該設(shè)備檢查MTS計數(shù)881，以得知哪個設(shè)備被分配給它。在網(wǎng)絡(luò)300中的一個設(shè)備可以使用該信息來查找被分配給它的超幀。在網(wǎng)絡(luò)300外部的一個設(shè)備可以使用該信息來查找所需的一個空超幀，或者把其他管理信息傳送到協(xié)調(diào)器310的協(xié)調(diào)器超幀。
在其他實施例中，該信標(biāo)幀可以簡單地包括保存與分配到給定超幀的設(shè)備相關(guān)的標(biāo)識符(設(shè)備ID、MAC地址等等)。并且如果沒有設(shè)備被分配到該超幀，則該寄存器可以被填充不對應(yīng)于許可的設(shè)備的虛地址，但表示一個未分配的超幀。
偵聽給定超幀的設(shè)備可以通過檢查該標(biāo)識符寄存器而分辨它是否被分配。如果該寄存器具有有效標(biāo)識符(例如，有效設(shè)備ID)，則該設(shè)備將得知該超幀被分配。特別地，如果該寄存器具有被分配到該協(xié)調(diào)器的標(biāo)識符，則該設(shè)備將得知特定的超幀被分配到該協(xié)調(diào)器。并且如果該標(biāo)識符寄存器具有該虛地址，則該設(shè)備已知該超幀未分配，并且可以相應(yīng)地執(zhí)行操作。
如上文所述，在網(wǎng)絡(luò)300中的一個設(shè)備可以使用該信息來查找它被分配到的超幀。在該網(wǎng)絡(luò)外部的一個設(shè)備可以使用該信息來查找所需的空超幀，或者協(xié)調(diào)器超幀，以把其他管理信息傳送到協(xié)調(diào)器310。其還可以使用該信息來查找用于被分配到特定信標(biāo)的設(shè)備的MAC地址。
在分配到它的超幀1102、1103、1104的過程中，一個非協(xié)調(diào)器的設(shè)備321-325可以使用UMTS和DMTS把管理幀傳送到和發(fā)送自該協(xié)調(diào)器310。在不分配到它的超幀的過程中，在該超幀的MTS過程中，一個給定設(shè)備將保持沉默。但是，，可以自由使用在該超幀過程中分配到它的GTS。
當(dāng)一個新設(shè)備希望進入一個網(wǎng)絡(luò)時，它開始偵聽一個信標(biāo)。一旦它發(fā)現(xiàn)該信標(biāo)，則它等待直到偵聽到一個未分配的超幀。如果它發(fā)現(xiàn)一個未分配的超幀，則它在該超幀的上行鏈路MTS過程中發(fā)送一個加入請求。
但是，如果它通過整批的N個超幀，而沒有檢測到一個未分配的超幀，則它得知該網(wǎng)絡(luò)是飽和的，并且可以采用適當(dāng)?shù)牟襟E，例如，把一個錯誤消息發(fā)送到其用戶或更高層，在給定時間段之后重試，改變信道等等。
如上文所述，其他實施例可以把多個設(shè)備分配到單個超幀，相應(yīng)地分配管理時隙。在這種情況中，該超幀將保持未分配，直到它被分配到其最大數(shù)目的設(shè)備。檢查該超幀的分配狀態(tài)的新設(shè)備必須檢查在該超幀中是否具有任何空閑的空間。如上文所述，這可以用表示分配到該超幀的設(shè)備的標(biāo)志或一系列設(shè)備ID來實現(xiàn)。
加入或啟動網(wǎng)絡(luò)圖13-16示出一個設(shè)備如何確定是否存在網(wǎng)絡(luò)并且嘗試加入該網(wǎng)絡(luò)或者如果不存在網(wǎng)絡(luò)的話則創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)。圖13為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例用于識別是否具有一個現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的啟動過程。圖14為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的關(guān)聯(lián)過程的流程圖。圖15為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的啟動網(wǎng)絡(luò)的新設(shè)備的SDL消息順序圖。圖16為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的示意啟動和關(guān)聯(lián)過程的SDL消息順序圖。
如圖13中所示，一個新設(shè)備通過如下啟動過程1300以確定是否存在網(wǎng)絡(luò)。在該啟動過程1300中，該新設(shè)備首先等待一個給定信標(biāo)間隔，檢查其是否偵聽來自現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的信標(biāo)510(步驟1305)。該信標(biāo)間隔應(yīng)當(dāng)至少為超幀500的持續(xù)時間，因為信標(biāo)510通常在每個超幀500中僅僅重復(fù)一次。
如果在該信標(biāo)間隔結(jié)束時沒有接收信號(步驟1310)，則該設(shè)備最好在附加的隨機間隔偵聽該信標(biāo)(步驟1315)。該隨機間隔最好比該信標(biāo)間隔更短，但是比一個信標(biāo)發(fā)送持續(xù)時間更長。
如果在該隨機間隔結(jié)束時沒有接收信號(步驟1320)，則該設(shè)備將認(rèn)為在此沒有網(wǎng)絡(luò)300，并且將以其自身作為該協(xié)調(diào)器310而啟動一個新的網(wǎng)絡(luò)300(步驟1325)。然后，該設(shè)備(現(xiàn)在為協(xié)調(diào)器310)將發(fā)出一個新的信標(biāo)510(步驟1330)，并且將作為協(xié)調(diào)器310進行正常操作。
但是，如果該設(shè)備在信標(biāo)間隔(步驟1310)隨機間隔(步驟1320)之后接收一個信號，則該設(shè)備將確定該信號是否為一個信標(biāo)510(步驟1335)。
如果所接收信號是一個信標(biāo)510，則該設(shè)備將確定在此存在一個現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)300，并且將執(zhí)行與該網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器310的關(guān)聯(lián)過程，請求加入(步驟1340)。
但是，如果所接收信號不是一個信標(biāo)510，則該設(shè)備將進入錯誤狀態(tài)，因為所需的帶寬被其他信號所阻斷(步驟1345)。在這種情況中，該設(shè)備將根據(jù)特定的應(yīng)用切換信道、隨后再次嘗試、放棄以及把一個錯誤消息發(fā)送到其用戶或更高層，等等。
該隨機間隔不是必須的，但是包含在該優(yōu)選實施例中以便于操作。這是因為存在可能導(dǎo)致多個設(shè)備同時進入啟動過程1300的情況。例如，如果一個網(wǎng)絡(luò)300被解散，多個設(shè)備將緊接著在該網(wǎng)絡(luò)300解散之后開始啟動過程1300。通過包括一個隨機間隔(步驟1315)，該過程減小多個設(shè)備同時嘗試發(fā)送新的信標(biāo)的可能性(步驟1330)，因此減小將出現(xiàn)信標(biāo)沖突的可能性。
如圖14中所示，當(dāng)決定進入一個現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)300時，每個設(shè)備執(zhí)行關(guān)聯(lián)過程1400。該關(guān)聯(lián)過程1400在該設(shè)備接收信標(biāo)510時開始(步驟1405)。
如參照圖11所述，在網(wǎng)絡(luò)300中的超幀500被分為N個超幀1101、1102、1103、1104(每個超幀用于在網(wǎng)絡(luò)300中的每個潛在設(shè)備)，其在網(wǎng)絡(luò)操作過程中循環(huán)重復(fù)。這些超幀1101、1102、1103、1104被分配到每個設(shè)備位置，并且每個超幀表示它在關(guān)聯(lián)信標(biāo)510中的狀態(tài)。
在步驟1405中接收一個信標(biāo)510之后，該設(shè)備確定該信標(biāo)510表示當(dāng)前超幀1101、1102、1103、1104被分配(有時稱為分配信標(biāo)510)(步驟1410)。
如果所接收的信標(biāo)510表示當(dāng)前超幀1101、1102、1103、1104未分配，則該設(shè)備在下一個適當(dāng)?shù)臅r間把一個關(guān)聯(lián)請求幀發(fā)送到協(xié)調(diào)器310，例如在未分配超幀的UMTS的過程中(步驟1415)。如果兩個設(shè)備沖突(即，它們同時嘗試和發(fā)送到協(xié)調(diào)器310)，則它們使用爭用解決算法，例如時隙Aloha。
如果所接收的信標(biāo)510表示其在步驟1410被分配，則該設(shè)備確定其是否已經(jīng)循環(huán)通過所有可能信標(biāo)(步驟1420)。換句話說，它確定其是否已經(jīng)檢查N個連續(xù)信標(biāo)，其中N為在網(wǎng)絡(luò)300中的可用設(shè)備310、321-325的總數(shù)。
如果該設(shè)備還沒有循環(huán)通過所有可能信標(biāo)，則其等待下一個信標(biāo)(步驟1425)然后處理該信標(biāo)，就象它對前一個信標(biāo)進行的操作那樣(步驟1410以及隨后的步驟)。H一旦它結(jié)束處理所有信標(biāo)并且確定它們都被分配，則該設(shè)備確定該網(wǎng)絡(luò)是飽和的，并且執(zhí)行任何所需的“飽和網(wǎng)絡(luò)”處理(步驟1430)。這可以包括把該網(wǎng)絡(luò)是飽和的情況通知給該設(shè)備的該操作員或更高層、切換信道或者等待直到以后再次嘗試。
圖15為執(zhí)行啟動處理的新設(shè)備的示意SDL消息順序圖1500。如圖15中所示，一個新設(shè)備1505沿著執(zhí)行啟動處理的新設(shè)備時間線1510前進。
首先，該新設(shè)備1505對該隨機間隔設(shè)置一個信標(biāo)定時器1515，并且等待該時間段，查找輸入信標(biāo)。(執(zhí)行圖13中的步驟1305)。
在該信標(biāo)間隔結(jié)束時，該新設(shè)備1505還沒有接收到一個輸入的信標(biāo)，從而它對一個隨機間隔設(shè)置一個隨機定時器1520，并且等待該時間段，再次查找輸入信標(biāo)(采用步驟1310中的“否”分支并且執(zhí)行圖13的步驟1315)。
在該隨機間隔結(jié)束時，該新設(shè)備1505還沒有接收到一個輸入信標(biāo)，從而它進入?yún)f(xié)調(diào)器狀態(tài)1525，以其自身作為一個協(xié)調(diào)器310啟動一個新的網(wǎng)絡(luò)300(采用圖1320的“否”分支，并且執(zhí)行圖13的步驟1325)。
一旦處于協(xié)調(diào)器狀態(tài)1525中，該新設(shè)備1505開始發(fā)送信標(biāo)1530，并且繼續(xù)對新的網(wǎng)絡(luò)300操作為一個協(xié)調(diào)器310(執(zhí)行圖13的步驟1330)。
圖16為一個示意啟動和關(guān)聯(lián)處理的SDL消息順序圖。在該處理中，允許的網(wǎng)絡(luò)大小為四個設(shè)備。
如圖16中所示，一個新設(shè)備1605在開始啟動處理1500并且繼續(xù)進行關(guān)聯(lián)處理中沿著新設(shè)備時間線1610前進。首先，該新設(shè)備1505對該信標(biāo)間隔設(shè)置一個信標(biāo)定時器1515，并且等待該時間段，查找一個輸入信標(biāo)(執(zhí)行圖13的步驟1305)。
在這種情況中，在該信標(biāo)間隔結(jié)束之前，該新設(shè)備1505接收由協(xié)調(diào)器1640沿著協(xié)調(diào)器時間線1645發(fā)送的信標(biāo)1635。(采用圖13的步驟1310的“是”分支)。這中斷信標(biāo)間隔定時器1515，并且該新設(shè)備1505開始處理該輸入信標(biāo)。在這種情況中，該新設(shè)備1505確定該輸入信號為一個信標(biāo)，并且開始關(guān)聯(lián)過程(執(zhí)行圖13的步驟1335并且采用“是”分支)。
該新設(shè)備1505該第一輸入信標(biāo)1635是一個被分配信標(biāo)。這僅僅是它所接收的第一信標(biāo)，從而它繼續(xù)等待下一個信標(biāo)。(在圖14中采用步驟1410的“是”分支，采用步驟1420的“否”分支并且執(zhí)行步驟1425)。
然后，新設(shè)備1505接收下一個信標(biāo)1650并且確定該信標(biāo)也被分配。它檢查到目前為止它已經(jīng)通過多少個信標(biāo)(兩個)并且確定它仍然沒有循環(huán)通過所有許可的信標(biāo)。因此，它等待下一個信標(biāo)(在圖14中，執(zhí)行步驟1405，采用步驟1410的“是”分支，采用步驟1420的“否”分支，以及執(zhí)行步驟1425)。
然后，該新設(shè)備1505接收下一個信標(biāo)1655并且確定該信標(biāo)未分配。然后它等待直到下一個適當(dāng)?shù)臅r間，該協(xié)調(diào)器將偵聽關(guān)聯(lián)請求1660，并且把其發(fā)送到協(xié)調(diào)器1640(在圖14中執(zhí)行步驟1405，采用步驟1410的“否”分支)。
在從新設(shè)備1505接收關(guān)聯(lián)請求1660之后，該協(xié)調(diào)器1640把一個確認(rèn)(ACK)1670和一個關(guān)聯(lián)響應(yīng)1675發(fā)送到新設(shè)備1505。在這種情況中，該協(xié)調(diào)器1640把未指定的信標(biāo)及其相關(guān)超幀發(fā)送到新設(shè)備1505。該新設(shè)備1505把一個ACK 1680發(fā)送到協(xié)調(diào)器1640，并且在該網(wǎng)絡(luò)300執(zhí)行正常操作。
顯然，在上述技術(shù)的啟發(fā)下，本發(fā)明可以有各種更改和變型。例如，盡管在無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下進行描述，但是所公開的方法可以用于應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)。因此，應(yīng)當(dāng)知道在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，除了在此的具體描述之外，也可以實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中包括在該遠(yuǎn)程設(shè)備處接收信標(biāo)，該信標(biāo)包括定義一個超幀的信標(biāo)信息；從該信標(biāo)信息確定所接收的信標(biāo)和關(guān)聯(lián)的超幀是否被分配到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；重復(fù)接收和確定的步驟，直到該遠(yuǎn)程設(shè)備接收M個被分配的信標(biāo)或一個未分配的超幀；如果該遠(yuǎn)程設(shè)備接收未分配的超幀，則執(zhí)行關(guān)聯(lián)請求；如果遠(yuǎn)程設(shè)備接收M個被分配的超幀，則執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)飽和功能，其中M為大于1的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中該信標(biāo)信息包括超幀分配信息，其表示超幀是否被分配。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中該超幀分配信息包括表示超幀是否被分配的單個數(shù)位。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中該超幀分配信息包括設(shè)備標(biāo)識(ID)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中如果超幀被分配，則設(shè)備ID信息是關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備ID，以及其中如果超幀不被分配，則該設(shè)備ID是不對應(yīng)于任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備但是表示未分配的超幀的一個給定的未分配數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中該網(wǎng)絡(luò)飽和功能包括把錯誤消息發(fā)送到更高層。
7.一種用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中包括在該遠(yuǎn)程設(shè)備處接收信標(biāo)，該信標(biāo)包括定義一個超幀的信標(biāo)信息；從該信標(biāo)信息確定所接收的信標(biāo)和超幀是否被完全分配到N個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；重復(fù)接收和確定的步驟，直到該遠(yuǎn)程設(shè)備接收M個被完全分配的超幀或一個未分配的超幀；如果該遠(yuǎn)程設(shè)備接收未分配的超幀，則執(zhí)行關(guān)聯(lián)請求；如果遠(yuǎn)程設(shè)備接收M個被完全分配的超幀，則執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)飽和功能，其中M為大于1的整數(shù)，并且N為大于1的整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中N的數(shù)值可以對每個超幀變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中該信標(biāo)信息包括超幀分配信息，其表示該超幀是否被完全分配或未分配。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中該超幀分配信息包括第一至第N個設(shè)備標(biāo)識(ID)信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中第一至第N個設(shè)備ID信息中的每一個是關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備ID和不對應(yīng)于任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備但是表示一個未分配的超幀的一個給定的未分配數(shù)值之一，以及其中如果所有第一至第N個設(shè)備信息是設(shè)備ID，則認(rèn)為該超幀被完全分配，并且如果第一至第N個設(shè)備信息中的任何信息是該給定的未分配數(shù)值，則認(rèn)為該超幀未分配。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并與其進行通信的方法，其中該網(wǎng)絡(luò)飽和功能包括把一個錯誤消息發(fā)送到更高層。
13.一種用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中包括產(chǎn)生M個信標(biāo)，每個信標(biāo)包括定義M個超幀之一的信標(biāo)信息；以及在M個各自的超幀的過程中順序地發(fā)送M個信標(biāo)，其中該信標(biāo)信息包括表示該信標(biāo)是否被分配到該網(wǎng)絡(luò)中的一個設(shè)備的數(shù)據(jù)，其中M為大于1的整數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中在該網(wǎng)絡(luò)的整個操作過程中，連續(xù)地重復(fù)產(chǎn)生M個信標(biāo)并且順序地發(fā)送M個信標(biāo)的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中M等于在該網(wǎng)絡(luò)中允許的設(shè)備的最大數(shù)目。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中M等于在該網(wǎng)絡(luò)中被分配的設(shè)備的數(shù)目加上一個給定值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中該給定值為1。
18.一種用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中包括產(chǎn)生M個信標(biāo)，每個信標(biāo)包括信標(biāo)信息，其定義M個各自的超幀之一；以及在M個各自的超幀的過程中順序地發(fā)送M個信標(biāo)，其中該信標(biāo)信息包括表示該信標(biāo)是否被分配到該網(wǎng)絡(luò)中的N個設(shè)備的數(shù)據(jù)，以及其中M為大于1的整數(shù)，以及其中N為大于1的整數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中在該網(wǎng)絡(luò)的整個操作中，連續(xù)地重復(fù)產(chǎn)生M個信標(biāo)和順序發(fā)送M個信標(biāo)的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于協(xié)調(diào)器在采用超幀結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的方法，其中(M×N)等于在該網(wǎng)絡(luò)中允許的設(shè)備的最大數(shù)目。
全文摘要
提供一種方法用于遠(yuǎn)程設(shè)備使用循環(huán)信標(biāo)監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)并且與無線網(wǎng)絡(luò)進行通信。該遠(yuǎn)程設(shè)備接收一個信標(biāo)(1405)，該信標(biāo)包括信標(biāo)信息，其定義一個超幀。該遠(yuǎn)程設(shè)備從該信標(biāo)信息確定所接收的信標(biāo)和關(guān)聯(lián)的超幀是否被分配到一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者未分配(1410)。通過接收在該網(wǎng)絡(luò)中許可的盡可能多的信標(biāo)，該遠(yuǎn)程設(shè)備可以確定該網(wǎng)絡(luò)是否飽和(1430)。如果遠(yuǎn)程設(shè)備處理所有信標(biāo)，并且所有信標(biāo)都表明它們關(guān)聯(lián)的超幀被分配，然后該遠(yuǎn)程設(shè)備確定該網(wǎng)絡(luò)是飽和的并且執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)飽和功能。如果遠(yuǎn)程設(shè)備接收一個信標(biāo)，其表示相關(guān)的超幀未分配，則確定該網(wǎng)絡(luò)是不飽和的并且在未分配的超幀過程中執(zhí)行關(guān)聯(lián)請求(1415)。
文檔編號H04L29/12GK1586056SQ02822574
公開日2005年2月23日 申請日期2002年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月3日
發(fā)明者塞爾吉奧·T·蒙塔諾, 威廉·M·施瓦迪恩, 克努特·T·奧德曼, 拉塞爾·G·杜維, 喬爾·Z·阿皮斯朵弗 申請人:自由度半導(dǎo)體公司