专利名称：分布式无线个人区域网中的数据时隙分配方法
技术领域：
与本发明一致的方法涉及一种基于移动自组织(ad-hoc)网络的分布式无线个人区域网中用于介质访问控制(MAC)的数据时隙分配的信道时间分配方法。
背景技术：
无线个人区域网(WPAN)在大约10米的个人区域内操作。电气和电子工程师协会(IEEE)正在进行WPAN的标准化。超宽频带(UWB)技术能够在WPAN中提供大于几百Mbps的数据率。在WPAN中，所有设备共享通信介质。这要求MAC控制设备的介质访问。在广义上MAC包括如何访问网络、如何以期望的数据率传递数据到另一个设备、以及如何最佳地使用介质。
用于WPAN的MAC可以用集中式方法或分布式方法来设计。在集中式方法中，每个设备对整个网络操作，以便管理和控制所有设备的介质访问。各设备为了介质访问起见，诸如信道时间分配，要求集中式协调器。在分布式方法中，介质访问被均匀地分布到网络中的所有设备。设备均分(share)管理它们的介质访问的负担。
图1描述了传统的WPAN。在图1中，网络支持基于IEEE 802.15.3的集中式MAC方法，并且包括微微网(piconet)。在微微网中的一个设备是微微网协调器(PNC)10。PNC10提供功能以允许设备的网络访问、分配信道(时隙)以便传递数据到另一个设备，并且同步各设备。这是集中式的自组织WPAN。
图2描述了没有集中式协调器的WPAN。参照图2，WPAN包括如点表示的多个设备。围绕设备的圆圈表示相关设备的通信范围。
在图2中的网络支持分布式MAC方法。所有的设备协作并共享为MAC要求的信息，如新设备的加入的核准、给每个设备用于传递数据到另一个设备的信道时间分配、同步以及功率减少。因此，网络中没有设备是专用协调器。
分布式MAC方法取决于称作为超帧的定时。超帧有固定的时间长度，并且被分成多个称作为时隙的时间窗。时隙也被称作为介质访问时隙(MAS)。多数时隙被用来由设备发送信标(beacon)。其余的时隙被用来传递数据。用于信标发送的时隙是信标时隙，而用于数据传递的时隙是数据时隙。信标周期(BP)的长度可以小于数据周期的长度。信标时隙被分布在超帧的时隙上或被放在超帧的前面。当它根据其他的分布式MAC方法实现时，信标的数目可以是固定的或者可变的。
图3描述了传统的超帧格式。如图3所示的超帧格式基于多频带正交频分调制(OFDM)联盟草案v0.5。该超帧包括256个MAS。参考标号a10指示包括信标时隙的信标周期，而参考标号a20指示包括MAS的可由其他设备使用来传递流(数据)到网络中的其他设备的数据周期。超帧的长度是64ms，而每个MAS的长度是256μs。
与超帧有关的信息是在形成分配给每个设备的信标周期的信标时隙中的广播(broadcast)。相邻的设备利用在下一个超帧中的广播信息。超帧的起始点由信标周期的起始确定，并且被定义为信标周期起始时间(BPST)。
设备需要搜索在信标周期中未用的空闲信标时隙以便发送它们的信标。而且，空闲数据时隙对各设备的相互通信是需要的。然而，在不存在空闲数据时隙的情形，设备在需要时却不可以发送和接收流。结果，要求新的方法甚至当空闲数据时隙不可用时也无缝地发送和接收流。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种用于向至少两个设备有效分配数据时隙的方法，该至少两个设备需要发送流并且利用在基于分布式网络拓扑的自组织网络的UWB WPAN中的分配的数据时隙的行为。
一种用于在包括使用至少一个数据时隙传递流的至少两个设备的分布式WPAN中的流输送的数据时隙分配方法，包括计算可分配给要被传递的包括新的流的每个流的数据时隙数；以及当可分配的数据时隙数小于预置数据时隙数时，放弃分配给新的流的数据时隙。
本发明的这些和其他方面，根据结合附图的下面的示范性实施例的描述，会变得清楚并更容易理解，在附图中图1图示了传统的WPAN；图2图示了传统的没有集中式协调器的WPAN；图3图示了传统的超帧格式；图4图示了根据本发明的示范性实施例的分布式WPAN的服务质量(QoS)信息元素(IE)的字段；图5图示了在形成根据本发明的示范性实施例的分布式WPAN的各设备之间发送和接收的流；以及图6图示了根据本发明的另一个示范性实施例的分布式WPAN的QoSIE的字段。
具体实施例方式
现在将参照附图更详细地描述本发明的某些示范性实施例。
在下面的描述中，相同的附图参考标号甚至在不同的附图中也被用作相同的元件。在描述中定义的主题，如详细的结构和元件描述，被提供来帮助全面理解本发明。而且，公知的功能或结构由于它们在不必要的细节上将模糊本发明，所以不详细地描述。
在本发明的描述之前，解释在本发明的实施例中所定义的定义。
变量K表示在信标周期中注册的流的数目。具体地讲，变量K表示在一个超帧中发送的流的数目。流的数目由包括在信标周期中的信标时隙识别。变量j表示K个流中的第j个流。
变量BW表示在超帧中的数据时隙的数目。也就是说，变量BW表示能够实际携带数据的周期的长度。变量n表示第n个超帧。在第(n+1)个超帧中的数据时隙的使用利用了在第n个超帧中的信标时隙的信息。
变量Sj，n表示在第n个超帧的第j个流中支持的数据时隙(MAS)的数目或数据率(DR)。变量Rj表示第j个流要求的数据率或要求的数据时隙数目。变量Dj表示由第j个流所要求的数据率或要求的数据时隙的数目。
变量SoQj，n表示在第n个超帧中的第j个流处的QoS。所述变量SoQj，n根据等式1计算[等式1]
SoQj,n=Sj,n-RjDj-Rj]]>变量Rej表示从第j个流放弃的数据时隙的数目或数据率。
现在参照附图阐明本发明的示范性实施例。根据本发明的示范性实施例，每个设备计算SoQF，QoS的满意度。变量SoQF也可根据等式1计算。
图4描述了根据本发明的示范性实施例的QoS IE字段。QoS IE在公用控制信道上运送。参照图4，OoS IE包括流索引、要求的DR、期望的DR和SoQF。
图5描述了在根据本发明的示范性实施例的包括设备DEV1至DEV4的自组织网络中的每个设备的数据传递。如图5所示，DEV1向和从DEV2发送和接收。DEV2向和从DEV3发送和接收。DEV3向和从DEV4发送和接收。
表1示出了分配给利用210个MAS支持360Mbps的DR的自组织网络的DEV1到DEV4的DR(时隙)。
在表1中，存在6个流，并且每个流被分配60Mbps的DR。因此，基于等式1，SoQF是1。
假定如图5所示，当流A至流F被发送和接收时，流G从DEV3运送到DEV2。为了将流G发送到DEV2，DEV3需要分配给流A至流F的部分数据时隙。表2示出了分配来传递流A至流G的部分数据时隙的再分配。
主要地，相同的DR被分配给各个流。在分配相同的DR不可行的情形，给现存的流分配比新的流更高的DR。
在表2中，甚至当给DEV3分配其被指定来输送流A至流F以便传递流G到DEV2的部分数据时隙，服务于流A至流F的DR也大于要求的DR。因此，流A至F以再分配的DR传递。
相反，当再分配的DR小于要求的DR时，为流G起见，流A至F不放弃分配给它们的数据时隙的部分。即，当SoQF小于零时，流A至F不放弃分配给它们的数据时隙的部分以便传递流G。
基于等式2计算当对流G分配部分数据时隙时被调整的变量SoQF。
SoQF,n+1=BW-Σj=1KRjΣj=1K(Dj-Rj)]]>在等式2和表2中，变量BW是360Mbps，变量K是7，变量Dj是60Mbps，而变量Rj是40Mbps。因此，如表2中，被调整的SoQF是0.571。
下文中，根据本发明的另一个示范性实施例提供解释。在本发明的另一个示范性实施例中，分配给流的DR根据服务类而变化。
图6描述了根据本发明的另一个示范性实施例形成QoS IE的字段。参照图6，QoS IE包括流索引、要求的DR、期望的DR、服务类、SoQmin_class和SoQF_class。变量SoQmin_class代表在相关的服务类的流处要保证的要求的QoS的满意度。在相同的服务类处的流具有相同的SoQmin_class。变量SoQF_class代表被指派给相关流的QoS的满意度。
现在参照图5解释本发明的另一个示范性实施例。表3示出了根据本发明的另一个示范性实施例在不同的服务类指派给流的DR。更具体地讲，表3示出了分配给DEV1至DEV4的DR，DEV1至DEV4形成利用210MAS支持360Mbps的数据率的自组织网络。
在表3中，流的数目是6，并且每个流被分配60Mbps的数据率。因此，基于等式2，SoQF_class是1。
如图5所示，假定当流A至流F被发送和接收时，流G从DEV3运送到DEV2。为了将流G发送到DEV2，DEV3需要分配来传递流A至流F的部分数据时隙。表4示出了被分配来传递流A至流G的部分数据时隙的再分配。
主要地，相同的DR被分配给处于相同服务类的流。在分配相同的DR不可行的情形，给现存的流分配比新的流更高的DR。
当再分配的DR小于SoQmin_class时，为了流G起见，流A至流F不放弃分配给它们的数据时隙的部分。即，当SoQF_class小于SoQmin_class时，流A至流F不放弃分配给它们的数据时隙的部分以便传递流G。
正如上面阐明的，当在分布式WPAN中分配数据时隙以传递流时，根据服务类支持不同的数据率，从而有效地输送各流。而且，当比要求的数据率更高的数据率服务时，不必要的数据率被用来传递另一个流。结果，可以有效地输送各流。
尽管参照本发明的示范性实施例特别地说明和描述了本发明，但是，本领域的技术人员将会懂得，在不偏离由权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出各种形式和细节上的变化。
权利要求
1.一种用于分布式无线个人区域网(WPAN)中的流输送的数据时隙分配方法，该分布式无线个人区域网包括使用至少一个数据时隙传递流的至少两个设备，所述方法包括计算可分配给要被传递的包括新的流的每个流的数据时隙数；以及当可分配的数据时隙数目小于预置的数据时隙数目时，放弃分配给新的流的数据时隙。
2.如权利要求1所述的数据时隙分配方法，其中各设备生成包括要求的数据时隙数、期望的数据时隙数和服务质量(QoS)满意度的信息，并且发送所生成的信息。
3.如权利要求2所述的数据时隙分配方法，其中QoS的满意度根据下面的等式计算SoQ=S-RD-R]]>其中，SoQ表示QoS的满意度，D表示期望的数据时隙数，R表示要求的数据时隙数，而S表示所分配的数据时隙数。
4.如权利要求3所述的数据时隙分配方法，其中预置的数据时隙数与要求的数据时隙数相同。
5.如权利要求1所述的数据时隙分配方法，其中每个流包括至少两个服务类和随着该服务类变化的预置数据时隙数中的一个。
6.如权利要求5所述的数据时隙分配方法，其中各设备生成包括用于传递流的要求的数据时隙数、期望的数据时隙数、服务类、维持该服务类的要求的数据时隙数和QoS的满意度的信息，并且发送该生成的信息。
7.如权利要求6所述的数据时隙分配方法，其中预置的数据时隙数与维持服务类要求的数据时隙数相同。
8.如权利要求6所述的数据时隙分配方法，其中所述信息经由公用控制信道发送。
9.如权利要求5所述的数据时隙分配方法，其中需要传递流的设备向相邻的设备请求数据时隙分配。
全文摘要
一种用于基于分布式网络拓扑的自组织网络的超宽频带(UWB)无线个人区域网(WPAN)中的流输送的数据时隙分配方法。计算可分配给要被传递的包括新的流的每个流的数据时隙数。当可分配的数据时隙数小于新的流的预置数据时隙数时，从现存的流中放弃给新的流的必要的数据时隙。
文档编号H04L12/56GK1855888SQ20061007384
公开日2006年11月1日 申请日期2006年3月31日 优先权日2005年3月31日
发明者金用锡, 许镜 申请人:三星电子株式会社