專利名稱：提供介質(zhì)訪問協(xié)議的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在具有多個(gè)在信道上通信的站點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)中，用會(huì)話-前-監(jiān)聽機(jī)制提供介質(zhì)訪問控制協(xié)議的方法，在該方法中確定了從源站點(diǎn)通過至少另外一個(gè)站點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)站點(diǎn)的有效路由。
近年來，對個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站和其它通信設(shè)備變得便攜和移動(dòng)有越來越強(qiáng)的趨勢，因此對無線分組網(wǎng)絡(luò)的興趣也在不斷增長。
為了提高無線網(wǎng)絡(luò)的范圍和容量，經(jīng)過多跳(hop)進(jìn)行通信。不是直接從源站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)分組到給定的發(fā)射功率可能難以達(dá)到的目標(biāo)站點(diǎn)，而是將數(shù)據(jù)分組從源站點(diǎn)發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)復(fù)制數(shù)據(jù)分組并將它們發(fā)送到目標(biāo)站點(diǎn)或另一轉(zhuǎn)發(fā)者。
無線局域網(wǎng)的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)特別覆蓋了沒有固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)通常由基本服務(wù)組(BSS)組成，基本服務(wù)組(BSS)由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(這里稱為站點(diǎn))組成，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)由確定站點(diǎn)何時(shí)通過無線介質(zhì)發(fā)送和接收的單個(gè)協(xié)調(diào)功能控制。那些BSS采用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式或者獨(dú)立工作。在前一種情況下，BSS的所有站點(diǎn)必須在混合協(xié)調(diào)者(HC)或點(diǎn)協(xié)調(diào)者(PC)的接收范圍之內(nèi)。在后一情況中，所有站點(diǎn)必須在BSS的每隔一個(gè)成員的接收范圍內(nèi)。否則，將不可能完成通信。
對所有類型的IEEE 802.11無線電網(wǎng)絡(luò)公共的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議是基于帶有沖突檢測的載波偵聽多路存取以會(huì)話-前-監(jiān)聽機(jī)制工作的分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)。當(dāng)數(shù)據(jù)分組就緒準(zhǔn)備發(fā)送時(shí)，MAC首先檢測信道，如果信道空閑，MAC將立即發(fā)送數(shù)據(jù)分組。否則，系統(tǒng)等到當(dāng)前發(fā)送完成后用隨機(jī)選擇的補(bǔ)償時(shí)間設(shè)置一個(gè)定時(shí)器。當(dāng)該定時(shí)器終止時(shí)，MAC將發(fā)送該數(shù)據(jù)分組。在補(bǔ)償期間，當(dāng)MAC層再次檢測到信道上的活動(dòng)時(shí)該定時(shí)器被停止。補(bǔ)償使得多個(gè)站點(diǎn)之間的競爭沖突最小，但它也導(dǎo)致了不可預(yù)測的延遲。它還引入了沖突風(fēng)險(xiǎn)，沖突風(fēng)險(xiǎn)甚至更大地降低了吞吐量。
MAC協(xié)議定義了稱為虛擬載波監(jiān)聽的概念。數(shù)據(jù)幀和可能發(fā)送的請求發(fā)送/清除發(fā)送控制幀(RTS/CTS)包括它占用多長時(shí)間以發(fā)送數(shù)據(jù)分組(包括它的相應(yīng)確認(rèn)(ACK)回應(yīng)，在分段情況下還包括下一段)的信息。RTS/CTS機(jī)制有助于保護(hù)數(shù)據(jù)分組不受隱藏的站點(diǎn)損害。
采用了即時(shí)的積極響應(yīng)以確定對每個(gè)數(shù)據(jù)分組的成功接收。這是由接收站點(diǎn)在時(shí)間間隔SIFS(短幀間空隙)后啟動(dòng)對確認(rèn)幀的發(fā)送而實(shí)現(xiàn)的。SIFS被以最高等級用于使具有這種類型信息的站點(diǎn)能夠優(yōu)先訪問無線鏈路的傳輸。將在SIFS過期后被發(fā)送的信息的例子在積極響應(yīng)外還包括RTS和CTS消息。
為了將多跳通信引入IEEE 802.11，需要解決一些效率問題。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種避免多跳通信中的頻繁補(bǔ)償?shù)慕橘|(zhì)訪問控制協(xié)議。因?yàn)镮EEE 802.11已經(jīng)是廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)，新的協(xié)議必須與現(xiàn)有設(shè)備所信賴的協(xié)議兼容，因?yàn)榧幢隳切﹤鹘y(tǒng)設(shè)備將不能使用本發(fā)明，也希望它們依然能夠和支持改進(jìn)的多跳協(xié)議的設(shè)備一起正確運(yùn)行。
這個(gè)目標(biāo)由權(quán)利要求1的方法和權(quán)利要求10的網(wǎng)絡(luò)解決。
根據(jù)本發(fā)明，該方法包括由第一站點(diǎn)在所述信道上發(fā)送數(shù)據(jù)分組，在第二站點(diǎn)中接收那個(gè)數(shù)據(jù)分組，由所述第二站點(diǎn)分析所述數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)以確定是否需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)分組，如果需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)所述分組，將所述分組在從源站點(diǎn)到目標(biāo)站點(diǎn)的有效路由上的傳輸列為優(yōu)先。換句話說，本發(fā)明將多跳路由列為優(yōu)先。不是在已經(jīng)接收到要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)的分組后再進(jìn)行補(bǔ)償，而是建議允許接收站點(diǎn)事實(shí)上立即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到下一站。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)分析到來的數(shù)據(jù)，因此能夠?qū)⒁D(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)和要在本地處理的數(shù)據(jù)區(qū)分開。因此它能夠決定只向發(fā)送者發(fā)送確認(rèn)幀或者是還將該數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到一下站，優(yōu)選地僅在等待了比具有相同或任何流量級別的其它站點(diǎn)更短的等待時(shí)間之后就轉(zhuǎn)發(fā)，這個(gè)等待時(shí)間可以是系統(tǒng)中可選的最短等待時(shí)間并且通常由會(huì)話-前-監(jiān)聽機(jī)制帶來的限制決定。所述更短的等待時(shí)間還可以是與比分組的初始優(yōu)先級更高的優(yōu)先級對應(yīng)的幀間間隔。也是根據(jù)本發(fā)明，具有多個(gè)在信道上通信的站點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)使用上述介質(zhì)訪問控制協(xié)議控制通信，其中確定了從源站點(diǎn)經(jīng)過至少一個(gè)其它站點(diǎn)到目標(biāo)站點(diǎn)的有效路由。
還可以在數(shù)據(jù)分組被轉(zhuǎn)發(fā)到下一站點(diǎn)之前發(fā)送確認(rèn)?；蛘咚稣军c(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)該分組之前不發(fā)送接收確認(rèn)到所述第一站點(diǎn)，因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)的分組由所述第一站點(diǎn)看作是對該分組的接收確認(rèn)。
在IEEE 802.11下并根據(jù)CDMA/CA運(yùn)行，最短等待時(shí)間將是短幀間空隙SIFS。在子標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11e中分布式幀間空隙(DIFS)(它是發(fā)送之間的常規(guī)等待時(shí)間)已經(jīng)由“任意幀間空隙(AIFS)”的概念代替。根據(jù)要發(fā)送的分組的優(yōu)先級、rsp、流量類別有不同的AIFS(等待時(shí)間)長度。對多跳的連接可以采用SIFS代替DIFS，因此還可以用802.11e對多跳的連接采用比相同流量級別的所有其它單段連接更短的AIFS。盡管是SIFS而不是DIFS解決方案對多跳的連接更有效，但因?yàn)閹缀醪豢赡苡衅渌B接中斷多跳分組的端-到-端傳輸，所以短的AIFS解決方案提供了多跳通信的至少基本的優(yōu)先化。
下面將參考附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，附圖中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的過程；圖2示出了IEEE 802.11中對多跳傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)過程。
圖1顯示站點(diǎn)B正在將從站點(diǎn)A接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給站點(diǎn)C。在已經(jīng)向站點(diǎn)A發(fā)送了ACK幀并且已經(jīng)在對接收到的數(shù)據(jù)分組的確認(rèn)和它的轉(zhuǎn)發(fā)之間等待了SIFS間隔后，轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)具有最高的優(yōu)先級。站點(diǎn)A和C可以是完全符合標(biāo)準(zhǔn)的站點(diǎn)，只有轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)需要修改。
其它站點(diǎn)將不能同時(shí)訪問介質(zhì)因?yàn)樗鼈冊谡军c(diǎn)B啟動(dòng)它的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)將檢測到介質(zhì)忙。這與它們是否能夠支持新方法本身無關(guān)。
根據(jù)IEEE 802.11中的標(biāo)準(zhǔn)過程，另一方面，如圖2中所示，轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)B將它從站點(diǎn)A接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到第三站點(diǎn)C，第三站點(diǎn)C可以是目標(biāo)站點(diǎn)或另一轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)。傳輸由兩個(gè)獨(dú)立的階段組成，從站點(diǎn)A到站點(diǎn)B，然后從站點(diǎn)B到站點(diǎn)C。它們完全符合IEEE 802.11因?yàn)檫@兩個(gè)階段由補(bǔ)償時(shí)間完全分開，在補(bǔ)償時(shí)間內(nèi)別的站點(diǎn)可以訪問該信道。
本發(fā)明避免了補(bǔ)償機(jī)制，因此顯著提高了吞吐量。一次中繼的接收站點(diǎn)可以在IEEE 802.11中定義的最短等待時(shí)間(短幀間空隙)后直接發(fā)送它剛剛接收到的數(shù)據(jù)分組，這意味著具有最高優(yōu)先級。
本發(fā)明可以用在車-到-車的通信中，家庭內(nèi)的通信，以及用在具有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.在具有多個(gè)在信道上通信的站點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)中用會(huì)話-前-監(jiān)聽機(jī)制提供介質(zhì)訪問控制協(xié)議的一種方法，其中確定了從源站點(diǎn)通過至少一個(gè)其它站點(diǎn)到目標(biāo)站點(diǎn)的有效路由，所述方法包括-由第一站點(diǎn)在所述信道上發(fā)送數(shù)據(jù)分組；-在第二站點(diǎn)中接收所述數(shù)據(jù)分組；-由所述第二站點(diǎn)分析所述數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)，以確定是否需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)分組；并且-如果需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)分組，就將所述數(shù)據(jù)分組在所述可用路由上的傳輸列為優(yōu)先。
2.權(quán)利要求1中所主張的方法，其特征在于將所述數(shù)據(jù)分組在所述可用路由上的傳輸列為優(yōu)先包括，在一個(gè)比具有相同或任何流量級別的其它站點(diǎn)都短的等待時(shí)間間隔后，將所述數(shù)據(jù)分組從所述第二站點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到第三站點(diǎn)。
3.權(quán)利要求2中所主張的方法，其特征在于，所述更短的等待時(shí)間間隔是系統(tǒng)中可能的最短等待時(shí)間。
4.權(quán)利要求2中所主張的方法，其特征在于，所述更短的等待時(shí)間間隔是與比該分組的初始優(yōu)先級更高的優(yōu)先級對應(yīng)的幀間間隔。
5.權(quán)利要求2中所主張的方法，其特征在于，所述第二站點(diǎn)在將所述數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到所述第三站點(diǎn)之前，確認(rèn)對它的接收。
6.權(quán)利要求2中所主張的方法，其特征在于，所述第二站點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)該分組之前不發(fā)送對它的接收確認(rèn)到所述第一站點(diǎn)，因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)的分組由所述第一站點(diǎn)解釋為對該分組的接收確認(rèn)。
7.權(quán)利要求1到6中的任意一個(gè)權(quán)利要求中定義的方法在車-到-車通信中的使用。
8.權(quán)利要求1到6中的任意一個(gè)權(quán)利要求中定義的方法在家庭內(nèi)通信中的使用。
9.權(quán)利要求1到6中的任意一個(gè)權(quán)利要求中定義的方法在具有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)的使用。
10.一種具有多個(gè)在信道上通信的站點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)，其中確定了從源站點(diǎn)通過至少一個(gè)其它站點(diǎn)到目標(biāo)站點(diǎn)的可用路由，站點(diǎn)間的通信由使用會(huì)話-前-監(jiān)聽機(jī)制的介質(zhì)訪問控制協(xié)議控制以-由第一站點(diǎn)在所述信道上發(fā)送數(shù)據(jù)分組；-在第二站點(diǎn)中接收所述數(shù)據(jù)分組；-由所述第二站點(diǎn)分析所述數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)，以確定是否需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)分組；并且-如果需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)分組，就將所述數(shù)據(jù)分組在所述可用路由上的傳輸列為優(yōu)先。
11.權(quán)利要求10中所主張的網(wǎng)絡(luò)，其中所述數(shù)據(jù)分組在所述有效路由上的兩個(gè)被列為優(yōu)先的傳輸包括，在一個(gè)比具有相同或任何流量級別的其它站點(diǎn)都短的等待時(shí)間間隔后，將所述數(shù)據(jù)分組從所述第二站點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到第三站點(diǎn)。
12.權(quán)利要求11中所主張的網(wǎng)絡(luò)，其中所述更短的等待時(shí)間間隔是系統(tǒng)中可能的最短等待時(shí)間。
13.權(quán)利要求11中所主張的網(wǎng)絡(luò)，其中所述更短的等待時(shí)間間隔是與比該分組的初始優(yōu)先級更高的優(yōu)先級對應(yīng)的幀間間隔。
14.權(quán)利要求11中所主張的網(wǎng)絡(luò)，其中所述第二站點(diǎn)在將所述數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到所述第三站點(diǎn)之前確認(rèn)對它的接收。
15.權(quán)利要求11中所主張的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述第二站點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)該分組之前不發(fā)送對它的接收確認(rèn)到所述第一站點(diǎn)，因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)的分組由所述第一站點(diǎn)解釋為對該分組的接收確認(rèn)。
全文摘要
在具有多個(gè)在信道上通信的站點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)中用會(huì)話－前－監(jiān)聽機(jī)制提供介質(zhì)訪問控制協(xié)議的一種方法，其中確定了從源站點(diǎn)通過至少一個(gè)其它站點(diǎn)到目標(biāo)站點(diǎn)的有效路線，所述方法包括由第一站點(diǎn)在所述信道上發(fā)送數(shù)據(jù)分組；在第二站點(diǎn)中接收所述數(shù)據(jù)分組；由所述第二站點(diǎn)分析所述數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)以確定是否需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)分組；并且如果需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)分組，就將所述數(shù)據(jù)分組在所述有效路線上的傳輸列為優(yōu)先。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1849785SQ200480025832
公開日2006年10月18日 申請日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者K·P·邁, G·希爾茨, J·哈貝塔, O·維施哈森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司