专利名称：用于降低网状网络中延迟的节点的制作方法
技术领域：
本实用新型有关无线局域网络，尤其是有关一种在一网状网络中传输确认(ACKs)时降低延迟的方法。
背景技术：
在一802.11无线局域网络(WLAN)设定中，一种可建立的网络形式便是网状网络，其包含数个互相直接通讯的站台(STAs)或节点，而非通过一存取点(AP)。在WLANs中的两个问题在网状网络中尤其明显隐藏节点和暴露节点。
图1A和1B所示为隐藏节点问题概观。隐藏节点的问题是导因于下述状况，如图1A所示，节点A在节点B的范围内，节点C也在节点B的范围内，但节点A不在节点C的范围内，在这个设定中，节点A和节点C互相「隐藏」。如果节点A和节点C试着同时发送信息至节点B，则在节点B将发生碰撞，即如图1B所示。
使用请求以发送(request-to-send，RTS)/清除以发送(clear-to-send，CTS)虚拟搭载感应机制，可防止一些隐藏节点的问题，但无法防止全部。一个想要传输的节点(一来源节点)发送一RTS帧至预期接收的节点(一目的节点)，该RTS帧亦可由所有在该来源节点范围内的节点监听，该目的节点借由发送一CTS帧至该来源节点以回应该RTS帧，就像RTS帧一样，该CTS帧亦可由所有在目的节点范围内的所有节点监听。
该RTS/CTS机制在一网状网络中使用时会产生额外的问题。图2所示为一个具有四节点(A、B、C及D)的网状网络，其中节点A为来源节点时，节点B为目的节点，节点C为隐藏目的节点，而节点D为来源节点。在图2所示的范例中，节点A发送一RTS帧，因为节点C对节点A来说是隐藏的，所以其不能监听到来自节点A的RTS，节点B接收到RTS帧且以一CTS帧回应。
在节点B传输其CTS帧的同时，节点D发送一RTS帧，来自节点B的CTS帧及来自节点D的RTS帧皆同时在节点C上接收，导致在节点C的碰撞，这种碰撞会使节点C无法响应节点D的RTS帧，而需要节点D重新传输该RTS帧。在节点C上碰撞的同时，节点A接收来自该节点B的CTS帧且准备开始其数据传输。
当节点A开始其数据传输的同时，节点C接收到来自节点D的第二个RTS帧，节点C回应该来自节点D的第二个RTS帧，且来自节点C的该CTS帧亦被节点B所监听到，同时，来自节点A的数据传输亦抵达，因而导致在节点B的碰撞。这个例子说明了，在相同频道过度监听(节点C)来自邻近节点(节点B)的CTS，会抑制一远程节点(节点D)无法传输至其邻近节点(节点C)。
暴露节点的问题是导因于下述状况，如图3所示，一节点过度监听意图与其它节点的通讯，其防止传输至一远程节点。举例来说，节点B发送一CTS，其是由节点A和节点C接收，当节点C接收到CTS，其进入了一倒退时期，借此，防止其发送自身的RTS，由于在网状配置中非故意的倒退，此行为会对整体系统的效能产生巨大冲击。该暴露节点问题会妨碍其它网格点间在相同频道上的独立平行通讯。
每一个节点具有一网络配置向量(NAV)表，其包含邻近节点的封包传输的剩余时间。节点会进行虚拟搭载感应检测，且当该频道实体上被感应到处于闲置且该NAV表为空时，该来源节点便发送一RTS封包，其它的闲置节点，在监听到一RTS之后，便更新其NAV表且延迟其自身的传输(亦即，进入一个倒退时期)，该目的节点发送一CTS封包以回应该RTS封包，邻近该目的节点的节点便过度监听该CTS，且更新其NAV表，在接收该CTS之后，该来源节点便传输数据且接收一确认(ACK)。
在一WLAN中，每一个帧必须由该接收端所确认。举例来说，如图4所示，当节点B接收来自节点A的数据帧时，节点B必须为此数据封包发送一ACK，且接着开始转送该数据封包至节点C，在每一节点执行该ACKs在802.11网状网络中会增加流量负载和延迟。
隐藏节点和暴露节点的问题皆为相冲突的议题，且尤其在一自动配置的网状部署中更是重要。RTS/CTS虚拟搭载感应并不足以完全解决这些网状架构的问题。再者，在网状网络内允许广播和多重播送流量会使隐藏节点和暴露节点的干扰问题更加严重，因而降低了整体的系统产能。因此，便需要一种当在网状网络中传输ACKs时能降低延迟的方法和装置。
实用新型内容本实用新型的主要目的是提供一种用于降低网状网络中延迟的节点，以解决现有网状网络内隐藏节点和暴露节点干扰严重的问题，进而降低网状网络中传送确认时产生的延迟。
本实用新型提供一种在一网状网络中传输一确认(ACK)时降低延迟的方法。首先，在一中继节点接收来自一来源节点的数据封包。该中继节点在接收该数据封包后立即产生一ACK。该中继节点接着转送该数据封包至一目标节点，包含在该转送资料封包中的该ACK。借由组合该ACK及该数据封包，该来源节点接收该ACK，同时该目的节点接收该数据封包。
本实用新型提供一种在一网状网络中传输一确认(ACK)时降低延迟的系统，该网状网络具有一来源节点、一中继节点、以及一目的节点，该系统包含一数据封包以及一ACK。该资料封包系由该来源节点发送至该中继节点。该ACK是由该中继节点在接收来自该来源节点的数据封包后立即产生。该中继节点接着转送该数据封包及该ACK至该目的节点。借由组合该ACK及该数据封包，该来源节点接收该ACK，同时该目的节点接收该数据封包。
本实用新型提供一种在一网状网络中使用的节点，其包含一天线、一传输器/接收器，其连接至该天线、以及一封包更新装置，其连接至该传输器/接收器。该封包更新装置接收一封包，并增加一确认至一接收封包中，且该封包更新装置连接至该传输器/接收器以发送具有该确认的封包，以在该接收封包传输之后，一第一节点接收包含在该封包中的数据，且一第二节点接收包含在该封包中的该确认。
相较于现有技术，本实用新型提供所提供的系统与节点，可将确认搭载于数据封包上，因而在网状网络中传送该确认时，通过仅传输单一封包，而非分开传输该确认(ACK)与数据封包，即可避免增加系统的负载，从而有效解决现有系统中的延迟问题。
借由下文中一较佳实施例的描述、所给予的范例，参照对应的附图，本实用新型可获得更详细地了解，其中图1A和1B所示为在一WLAN中隐藏节点问题的概观图；图2所示为由该隐藏节点问题所引起的碰撞问题的范例图；图3所示为在一WLAN中暴露节点问题的示意图；图4所示为一习知WLAN确认机制的示意图；图5所示为一搭载确认机制的示意图；图6所示为已经存在的802.11数据帧格式图；图7所示为根据本实用新型的一实施例的数据帧格式图；图8所示为根据本实用新型的另一实施例的数据帧格式图；图9所示为根据本实用新型的一负确认帧格式图；以及图10所示为根据本实用新型一节点配置以增加一ACK至一数据封包示意图。
具体实施方式
此后，一节点，其包含但并未限制于，一无线传输/接收单元(WTRU)、一使用者设备、一固定或移动用户单元、一呼叫器或可在一无线环境下操作的任何形式的装置。当本文此后提到一存取点(AP)，其包含但并未限制于，一基地台、一节点B、一站台控制器、或是在无线环境下任何形式的接口装置。
为了避免增加系统的负载和延迟，本实用新型提供一种将确认(ACKs)搭载于数据封包上的方法。当一节点接收一数据封包时，其更新在该数据封包中的地址字段，并且将该接收封包的ACK搭载于该转送的数据封包上，因为该搭载感应多重存取及避免碰重(CSMA/CA)媒体存取协议允许所有邻近节点可监听此传输(借由利用暴露节点问题)，因此在通讯路径中前一个和下一个节点将可监听该传输，前一个节点接收该ACK而下一个节点接收该转送数据封包。
借由仅传输一单一封包，而非分开传输ACK和数据封包，便会改善数据延迟且降低系统负载。使用此机制需要改变802.11 MAC帧格式，以便适当地寻址该数据封包和该ACK封包。值得注意的是，文中所提到的来源节点，意指讨论当时的传输节点，不一定是原始传输的节点。
图5所示为根据本实用新型的网状网络的ACK机制示意图。在此范例中，节点A发送一数据帧(数据(1))至节点B，当节点B接收该数据帧时，其根据下述步骤转送该数据帧(数据(2))至节点C1)在该数据帧中搭载该ACK至节点A(ACK(1))；以及2)转送该数据帧及该搭载ACK(数据(2)/ACK(1))至节点C。
由于节点A亦可监听节点B至节点C的传输，其可知晓该封包已经成功地被接收，且该ACK定时器将不会过期。当节点C转送该数据封包至节点D时，也会发生类似的传输。举例来说，此ACK机制的三个实施例可如下实行。
图6所示为在现行802.11标准下的典型的帧格式。该ACK机制的第一实施例为一正ACK机制；根据本实施例的一数据帧如图7所示。当该目的节点正确地接收该数据封包时，其搭载该ACK至该数据封包，指示该数据封包已经正确地被接收了。
此实施例增加了一个字段，亦即地址5，以便指示该ACK的接收地址(亦即该来源节点)。如图7所示，地址1指示该数据帧接收地址(RA_数据)，而地址5指示该ACK帧接收地址(RA_ACK)，当施用于图5所示的范例时，地址1将会得到节点C的地址，而地址5将会得到节点A的地址。
该ACK机制的第二实施例即是ACK/NACK机制。类似第一实施例，当该目的节点接收到数据封包时，其搭载该ACK至该数据封包上，指示该数据封包已经被接收。请参照图8，地址1指示该数据帧接收地址(RA_数据)，而该新地址5指示该ACK帧接收地址(RA_ACK)，如上文所述。
一第二新字段，称为ACK/NACK字段，为一布尔(Boolean)字段。如果其设定为0，表示该接收者并未正确地接收到该封包，且该接收者必须选择ACK或NACK该封包。当该目的节点正确地接收到来自发送者的封包时，该ACK/NACK字段允许该目的节点发送一ACK帧，其借由设定该字段为1。如果该接收节点并未接收到该封包(亦即，当一封包以一不正确的序列号被接收时，该接收者便知道其遗漏了该封包)，或是如果该接收节点无法正确地译码该接收封包时，其便能送出一NACK给该发送者，其借由将该字段设定为0。
依照图5所示的范例来说，如果节点B并未正确地接收来自节点A的该数据(1)封包，则该ACk/NACK字段将设定为0，当节点B发送该数据(2)/ACK(1)封包时，节点C接收到该数据封包，且节点A被通知该封包并未正确地由节点B所接收。节点B是否发送该数据(2)封包至节点C端视造成在节点B的不正确接收的因素为何。如果该现行封包并未正确地被接收，则节点B将不会送出一数据(2)封包至节点C，且将送出一NACK至节点A，然而，如果节点B正确地接收该封包，但与预期的序列号码不同的话，节点B依然可转送该数据(2)封包至节点C，且为了遗失的封包发送一NACK至节点A。举例来说，如果节点B接收一封包，其序列号码为「n+1」而不是「n」，则节点B可以转送该「n+1」封包至节点C，并为了该「n」封包发送一NACK给节点A。
ACK机制的第三实施例便是负确认(NACK)机制。在此实施例中，当该目的节点并未接收到一数据封包时，其发送一NACK给来源节点，以便指示该数据封包已经遗失。当一封包以一不正确序列号码被接收时，或是如果一数据封包未正确地被接收时，该目的节点便知道其遗失了一封包。如果来源节点在一特定时期内并未接收一NACK时，则该来源节点便会假设该数据封包已经正确地被接收了。图9所示为根据本实用新型的NACK帧范例，值得注意的是，该NACK帧格式是与标准的802.11 ACK帧格式相同。
图10所示为是根据本实用新型配置以增加一ACK至一数据封包的节点1000示意图。该节点1000包含一天线1002、一传输器/接收器1004，其连接至该天线1002、以及一数据封包更新装置1006，其连接至该传输器/接收器1004。该数据封包更新装置1006接收来自该传输器/接收器1004的一数据封包，增加一ACK至该数据封包上，且将该数据封包及ACK送回给该传输器/接收器1004。该封包更新装置1006可增加一ACK或NACK至该数据封包上，其是根据上述任何一种方法。
实施例1.一种在一网状网络中降低延迟的方法，其步骤包含增加一确认(ACK)至一数据封包。
2.如实施例1所述的方法，其步骤还包含发送包含该ACK的该数据封包至一第一节点及一第二节点。
3.如先前实施例任一所述的方法，其中该第一节点为一来源节点，该第二节点为一目的节点，而该增加步骤是于一中继节点上执行。
4.一种在一网状网络中传输一确认(ACK)时降低延迟的方法，其步骤包含在一中继节点上接收来自一来源节点的一数据封包；在中继节点上接收该数据封包后随即产生一ACK；以及由该中继节点转送该数据封包至一目的节点，其包含在该转送数据封包中的该ACK，借此，该来源节点接收该ACK，同时该目的节点接收该数据封包。
5.如实施例4所述的方法，其中该数据封包包含该来源节点的地址以接收该ACK。
6.如实施例4或5所述的方法，其中该数据封包包含一字段，以指示该数据封包是否已由该中继节点接收。
7.如实施例4-6任一所述的方法，其中该数据封包包含该来源节点的地址以接收该ACK，以及一字段以指示该数据封包是否已由该中继节点接收。
8.一种在一网状网络中传输一确认(ACK)时降低延迟的系统，该网状网络具有一来源节点、一中继节点、以及一目的节点，该系统包含一数据封包，其是由该来源节点发送至该中继节点；以及一ACL，其是由该中继节点在接收来自该来源节点的数据封包后立即产生，该中继节点转送该数据封包及该ACK至该目的节点，借此，该来源节点接收该ACK，同时该目的节点接收该数据封包。
9.如实施例8所述的系统，其中该数据封包包含该来源节点的一地址，该地址是由该中继节点在传输该数据封包至该目的节点之前插入该数据封包，使得该ACK可正确地寻址该该来源节点。
10.如实施例8或9所述的系统，其中该数据封包包含一字段，以指示该封包是否已由该中继节点所接收。
11.如实施例8-10任一所述的系统，其中该数据封包包含该来源节点的一地址，该地址是由该中继节点在传输该数据封包至该目的节点之前插入该数据封包，使得该ACK可正确地寻址该该来源节点；以及一字段，以指示该封包是否已由该中继节点所接收。
12.一种在一网状网络中使用的节点，其包含一天线；一传输器/接收器，其连接至该天线；以及一封包更新装置，其连接至该传输器/接收器。
13.如实施例12所述的节点，其中该封包更新装置增加一确认至一接收封包，借此，在该接收封包传输后，一第一节点接收包含在该封包中的该数据，而一第二节点接收包含在该封包中的该确认。
14.如实施例12所述的节点，其中该封包更新装置使用实施例1-7中任何一个所述的方法。
15.如实施例12所述的节点，其中该节点为实施例8-11中任何一个所述的系统的一部份。
尽管本实用新型的特征和组件皆于实施例中以特定组合方式所描述，但实施例中每一特征或组件能独自使用，而不需与较佳实施方式的其它特征或组件组合，或是与/不与本实用新型的其它特征和组件做不同的组合。尽管本实用新型已经通过较佳实施例描述，其它不脱附本实用新型申请权利要求范围的变型对熟悉本技术的人士来说还是显而易见的。上述说明书内容是以说明为目的，且不会以任何方式限制特别实用新型。
权利要求1.一种用于降低网状网络中延迟的节点，其特征在于该节点包含一天线；一传输器/接收器，连接至该天线；以及一封包更新装置，连接至该传输器/接收器。
2.如权利要求1所述的节点，其特征在于该封包更新装置连接至该传输器/接收器以接收一封包，并增加一确认至一接收封包，且该封包更新装置连接至该传输器/接收器以发送具有该确认的封包，以在该接收封包传输后，一第一节点接收包含在该封包中的数据，而一第二节点接收包含在该封包中的该确认。
专利摘要一种在一网状网络中使用的节点，其包含一天线、一传输器/接收器，连接至该天线、以及一封包更新装置连接至该传输器/接收器。该封包更新装置增加一确认至一接收封包中，借此，在该接收封包传输之后，一第一节点接收包含在该封包中的该数据，且一第二节点接收包含在该封包中的该确认。
文档编号H04L1/16GK2877152SQ20052010725
公开日2007年3月7日 申请日期2005年9月12日 优先权日2004年9月10日
发明者玛吉·萨奇 申请人:美商内数位科技公司