专利名称：微微网中没有微微网协调器的设备之间的通信装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种能够在无线网络设备之间有效地发送和接收数据的装置和方法，特别涉及一种在没有微微网协调器(piconet coordinator，PNC)的基于专用网络的微微网中、能够在无线网络设备之间有效地发送和接收数据的装置和方法。
背景技术：
随着数字技术的发展和普及，大幅度增加数字产品的数量已经在市场上出现。很多数字产品，例如DVD播放机、电缆机顶盒、数字视频磁带记录机、数字TV(DTV)机以及个人计算机等，都可由一个网络连接起来。无线通信技术的发展，使人们试图以无线方式而不是通过有线来连接这些设备。
在无线个人区域网络(PAN)的通信中，由现有IEEE802.15.3定义的微微网中的所有设备依赖于由PNC提供的信息，都能够获得无线介质(WM)的访问。信息通过信标进行广播。一个微微网是根据由PNC定义的微微网ID(PNID)和信标源ID(BSID)确定的。PNC还提供很多如图所示的重要功能，这些功能能够以与一种设备功能相同的方式存在于一个设备中。
如图1所示，PNC提供能够使设备共享一个无线介质的方法及管理，PNC在微微网中起重要作用。然而，PNC的复杂功能需要大量硬件和软件资源。相应地，当将现有微微网应用于通用串行总线(USB)设备或无线1394时，即使不使用这种传统的PNC，实际上也需要一种方法，通过该方法能够更有效地利用资源及提供PNC功能。
发明内容
本发明是考虑到上述问题而作出的。本发明的一个目的是提供虚拟PNC装置，该虚拟PNC装置在由其每一个都不具有传统无线PAN的PNC功能的节点组成的专用网络中不使用PNC，而通过上层的事务调度使节点能够共享无线介质。
本发明的另一个目的是提供一种使这种虚拟PNC能够与具有PNC的传统微微网兼容的方法。
本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，其中依赖于是否使用主从机制或者是否使用对等机制，而提供不同的虚拟PNC之一以便确保兼容性，并且其中在存在PNC的情况下不激活虚拟PNC。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种在无线设备之间发送和接收数据的装置，包括信标生成器模块，用于通过生成信标来构造虚拟微微网，以便没有PNC功能的设备能够执行虚拟PNC功能；和虚拟PNC结束模块，用于当虚拟微微网中存在具有PNC功能的设备与虚拟微微网的关联时，关闭虚拟微微网。
根据本发明的另一方面，提供一种由多个设备构造的微微网系统，其中设备之一包含虚拟PNC；和虚拟PNC包括信标生成器模块，用于通过生成信标来构造虚拟微微网，以便没有PNC功能的设备能够执行虚拟PNC功能；和虚拟PNC结束模块，用于当虚拟微微网中存在具有PNC功能的设备与虚拟微微网的关联时，关闭虚拟微微网。
根据本发明的另一方面，提供一种方法，包括步骤扫描开路信道(openchannel)；基于开路信道的扫描结果，确定信标是否存在；如果确定信标存在，则执行与微微网中的PNC的关联；并且如果确定信标不存在，则确定设备是否能够充当PNC。
通过以下借助附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述及其他目的和特征将会变得更加清楚，其中图1是具有PNC的传统微微网的简要方框图，该微微网是利用USB设备来实现的；图2是根据本发明的具有虚拟PNC的微微网的简要方框图，该微微网是利用USB设备来实现的；图3是示出用于实现根据本发明的虚拟PNC的模块的配置及操作的简要方框图；图4示出在由IEEE802.15.3提供的所有命令中的PNC可执行命令和虚拟PNC可执行命令；
图5A示出由传统PNC在信标周期中发送给微微网成员设备的超帧的结构；图5B示出当使用对等机制时，由本发明的虚拟PNC在信标周期中发送给微微网成员设备的超帧的结构；图5C示出当使用主从机制时，由本发明的虚拟PNC在信标周期中发送给微微网成员设备的超帧的结构；和图6是示出应用本发明虚拟PNC的微微网的全部操作的流程图。
具体实施例方式
以下，将从中
本发明的优选实施例。
图2是根据本发明的具有虚拟PNC240的微微网200的简要方框图，该微微网是利用USB设备210、220和230来实现的。PNC是建立一个微微网所不可缺少的节点。无线USB主机210和无线USB设备220和230需要建立与PNC的关联，以便成为微微网的成员。无线USB主机210是控制设备，用于进行其自身与无线USB设备220和230之间的所有事务、调度这些事务并且执行无线USB应用。此外，无线USB设备220和230依赖于无线USB主机210发出的命令执行必要的操作，并且给无线USB应用提供设备功能。
根据本发明，PNC功能由代替这种传统PNC的虚拟PNC240来提供。与图1相反，PNC不存在，并且无线USB主机210其中具有执行虚拟PNC240功能的虚拟PNC生成设备(由图3中的标号300所指示)。结果，具有虚拟PNC功能的无线USB主机210与无线USB设备220和230的结合就建立了虚拟微微网200。如果实际的PNC存在，虚拟微微网200关闭虚拟PNC240的功能，并且与实际的PNC一起建立微微网。于是，本发明的虚拟微微网200可与现有具有实际PNC的微微网兼容。尽管图2以示例示出采用主从机制的USB的情况，本发明也可应用于基于对等机制的IP网络或无线1394。由于对等机制具有彼此之间为对等关系而不是主从关系的设备，PNC生成设备(由图3中的标号300所指示)可以被包含进设备之一中。
图3是示出用于实现根据本发明的虚拟PNC的模块的配置及操作的简要方框图。介质接入控制(media access control，MAC)SAP310指能够使MAC层将数据发送到其上层并且从其上层接收数据的MAC服务器接入点，以及MLME SAP320是MAC层中管理实体的服务接入点。
虚拟PNC生成设备300将数据发送到MAC SAP310、MLME SAP320和物理层330并从其接收数据，并且可以包括MAC协议数据单元(MPDU)处理器301、MAC命令协议数据单元(MCPDU)处理器302、虚拟PNC结束模块303和信标生成器模块304。PNC在微微网中不可避免的存在的一个原因，是PNC具有根据每个设备与微微网的连接和断开而确定微微网的成员的功能，即接收来自设备的关联请求并且返回关联响应的功能。在PNC不存在的情况下，在图4所示的PNC的众多功能中，本发明的虚拟PNC生成设备300只具有发出对关联请求的响应的功能。相应地，在由缺少传统无线PAN的PNC功能的节点所构成的专用网络中，在没有PNC的情况下，无线介质能够由节点通过上层的事务调度来共享，从而极大地节省了硬件和软件资源。
MPDU处理器301负责处理MAC协议数据单元(MPDU)的功能，MCPDU处理器302负责处理MAC命令协议数据单元(MCPDU)的功能，这两者都是现有技术中使用的模块。
信标生成器模块304生成信标，该信标能够使缺少PNC功能的设备执行本发明的虚拟PNC功能。由所生成的信标构成的超帧具有图5B或5C所示的结构。信标包含关于争用访问周期(CAP)的信息、关于关联的管理信道时间分配(MCTA)的信息、关于多播或广播的CTA的信息以及表示虚拟PNC的应用特定信息元素。如果虚拟微微网被关闭，信标还包含关闭信息元素。
虚拟PNC结束模块303用于禁止虚拟PNC功能。虚拟PNC结束模块303从MCPDU接收关于具有PNC功能的关联(PNC-capable association)存在的信息，关闭虚拟微微网，并且指示信标生成器模块304将该事件的发生通知给其他设备。
具有上述特征的虚拟PNC生成器，可以利用MAC层的上层中的应用程序或者利用硬件来实现。
图4示出在由IEEE802.15.3提供的所有命令中的PNC可执行命令和虚拟PNC可执行命令。以下将集中描述命令名称列410，列出可由微微网中所有设备可执行的命令；PNC功能列420，其中检查PNC可执行命令；和虚拟PNC功能列430，其中示出了虚拟PNC可执行命令。
PNC能够执行所列多个功能，例如PNC切换请求、PNC切换响应和信道时间响应以及关联响应。然而，虚拟PNC只具有关联响应功能，当新的设备请求建立与虚拟微微网的关联时，通过该功能发出对该关联请求的响应(参照图4中的440)。
图5A示出由传统PNC在信标周期(501)中发送给微微网成员设备的超帧的结构。根据IEEE802.15.3，MAC帧被放入具有时基结构的超帧中，如本图所示。
信标具有其中记录信标序号的部分502和用于指示争用访问周期(CAP)的后续部分503。CAP指通过例如载波监听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)等争用机制来确定设备发送/接收数据时间的周期。CAP不是必需在超帧中存在的，而是可以根据微微网结构或根据用户确定而被省略的。接下来，还有部分506，用于指示争用时间分配(CTA)周期。在CTA周期内，MCTA505被分配给各设备。这里，MCTA指管理CTA441。
图5B示出当使用对等机制时，由本发明的虚拟PNC在信标周期510中发送给微微网成员设备的超帧的结构。该超帧也可以具有其中记录信标序号的部分520和用于以与传统PNC的超帧相同的方式来指示CAP的后续部分530。
采用对等机制的单个设备，即IP网络中的设备、无线1394等，能够独立地执行一个分组事务。根据本实施例，在信标周期期间分配使用CSMA/CA的CAP。从而，每个设备在CAP期间通过CSMA/CA争用机制发送并且接收关联、数据和命令。
图5C示出当使用主从机制时，由本发明的虚拟PNC在信标周期中发送给微微网成员设备的超帧的结构。该超帧也可以具有其中记录信标序号的部分570和用于分配关联MCTA或CAP以便新的从设备能够被与虚拟PNC关联的部分(本实施例中部分580用于分配关联MCTA)。
由于无线USB主机在采用主从机制的设备例如无线USB中执行所有无线介质的调度，故具有多播或广播目的地的CTA用于发送数据和命令。根据本实施例，在关联MCTA部分之后设置多播CTA部分590，以便能够使用多播CTA。
图6是示出应用本发明虚拟PNC的微微网的全部操作的流程图。
将结合无线USB应用以示例来描述本发明的能够使设备在图2所示的缺少PNC的微微网中彼此通信的方法。如图6所示，一个设备首先扫描无线介质上存在的信道(S601)。此时，可以执行不特别指定所期望的微微网的开放扫描，或者可以只扫描特别指定的微微网。在本实施例中，采用开放扫描，并且不探查PNC的存在而被动检测信标的存在。彻底检查要检查的信道列表(S602)。结果，基于微微网描述，就有可能知道哪个信道具有信标(S611)。
确定信道中是否存在信标(S612)。如果确定信道中存在信标(S612)，则通过同步来使信道同步(S613)，并且执行与所期望的信道的微微网的关联，该设备充当微微网中的成员设备(S614)。如果确定信标不存在，则确定该设备自身是否能够构造微微网，即该设备是否能够充当PNC(S622)。如果该设备能够充当PNC，则该设备构造其自己的微微网，并且充当PNC和微微网中的设备两者(S623)。然而，如果该设备不能够充当PNC，则检查该设备是否能够充当虚拟PNC(S632)。
如果检查出该设备不能够充当虚拟PNC，则将该情况通知给上层(S641)。接着，上层将确定随后的行动。例如，上层可以等待用作PNC或虚拟PNC的设备的出现，或者选择不同的通信方法。
如果检查出该设备能够充当虚拟PNC，则将根据上层应用的特征确定以下步骤(S633)。如果上层应用基于对等机制，例如IP网络或无线1395，则每个设备可以单独地执行一个分组事务。因此，无线介质需要由各设备共享。通过能够利用时分信道分配来降低冲突风险的CSMA/CA或“时隙Aloha成组广播系统(SlottedAloha)”方法，来获得对无线介质的访问。在本实施例中，在信标周期中分配使用CSMA/CA的CAP(S634)。在这种情况下，超帧将具有图5B所示的结构，该结构与图5A所示的存在PNC的情况中所使用的超帧的典型结构相对不同。
相反，如果应用基于主从机制，则无线USB主机如在无线USB中那样执行所有无线介质的调度。因此，有可能为新设备的关联分配关联MCTA或CAP。在该实施例中，使用了关联MCTA。为了发送数据和命令，具多播或广播目的地的CTA将被分配给剩余的信标周期。在本实施例中，超帧将具有图5C所示的结构，该结构与图5A所示的存在PNC的情况中所使用的超帧的典型结构相对不同。
当通过发送这样的信标来构造虚拟微微网时，新设备发出关联请求，以便成为微微网的成员(S635)。确定新设备是否能够充当PNC(S636)。如果能够，则返回“拒绝”关联响应(S637)，以便关闭微微网(S638)。微微网关闭过程包含将关闭信息元素包含进信标中。如果该设备不能够充当PNC，则返回“关联”关联响应(S647)。
最后，当使用基于IP网络或无线1395的设备时，在对等机制中执行事务。在无线USB设备的情况下，主机设备执行与无线USB设备的应用事务(S650)。
根据本发明，存在如下优点，即通过使用具有简单功能的虚拟PNC，即使在缺少PNC的微微网中，也能够在设备中执行通信，并且能够确保与具有PNC的微微网的兼容性。
而且，还存在如下优点，即有可能减少实现PNC功能的负担，实现PNC功能需要大量的硬件或软件资源。
尽管已参照本发明的示例性实施例详细地示出和说明了本发明，但本发明不限于此。本领域技术人员应该清楚，在不脱离本发明的技术实质和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
本申请要求韩国专利申请No.2003-35775的优先权，该申请于2003年6月3日提交到韩国知识产权局，其全部内容以引用方式包含在本文的内容中。
权利要求
1.一种在无线设备之间发送和接收数据的装置，包括信标生成器模块，用于通过生成信标来构造虚拟微微网，以便缺少微微网协调器(PNC)功能的设备能够执行虚拟PNC功能；和虚拟PNC结束模块，用于当所述虚拟微微网中存在具有PNC功能的设备与该虚拟微微网的关联时，关闭所述虚拟微微网。
2.如权利要求1所述的装置，还包括介质接入控制(MAC)协议数据单元(MPDU)处理器，负责处理MAC协议数据单元的功能；和MAC命令协议数据单元(MCPDU)处理器，负责处理MAC命令协议数据单元的功能，并且当具有PNC功能的设备存在时，将关联发送给所述虚拟PNC结束模块。
3.如权利要求1所述的装置，其中如果包括虚拟PNC的设备的应用基于对等机制，则由所述信标生成器模块生成的超帧包含争用访问周期(CAP)部分。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述CAP部分指示其中当执行数据、命令和关联的发送及接收时使用载波监听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)机制的部分。
5.如权利要求3所述的装置，其中所述CAP部分指示其中当执行数据、命令和关联的发送及接收时使用时隙Aloha成组广播系统(Slotted Aloha)机制的部分。
6.如权利要求1所述的装置，其中如果包括虚拟PNC的设备的应用基于主从机制，则由所述信标生成器模块生成的超帧包含关联管理信道时间分配(MCTA)部分和多播信道时间分配(CTA)部分。
7.一种包括多个设备的微微网系统，其中该多个设备中的至少一个包括虚拟微微网协调器(PNC)；和所述虚拟PNC包括信标生成器模块，用于通过生成信标来构造虚拟微微网，以便没有PNC功能的设备能够执行虚拟PNC功能；和虚拟PNC结束模块，用于当所述虚拟微微网中存在具有PNC功能的设备与所述虚拟微微网的关联时，关闭所述虚拟微微网。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述虚拟PNC包括介质接入控制(MAC)协议数据单元(MPDU)处理器，负责处理MAC协议数据单元的功能；和MAC命令协议数据单元(MCPDU)处理器，负责处理MAC命令协议数据单元的功能。
9.如权利要求7所述的系统，其中如果包括虚拟PNC的设备的应用基于对等机制，则由所述信标生成器模块生成的超帧包含争用访问周期(CAP)部分。
10.如权利要求7所述的系统，其中如果包括虚拟PNC的设备的应用基于主从机制，则由所述信标生成器模块生成的超帧包含关联管理信道时间分配(MCTA)部分和多播信道时间分配(CTA)部分。
11.一种在无线设备之间发送和接收数据的方法，包括如下步骤(a)确定驻留在介质接入控制(MAC)层的上层中的应用是否基于对等机制；(b)根据确定结果，初始化虚拟微微网；(c)在所述虚拟微微网中，由虚拟微微网协调器(PNC)接收来自无线设备之一的关联请求；并且(d)与发出关联请求的所述无线设备之一执行应用事务。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述步骤(b)包括如下步骤确定所述应用是否基于对等机制，并且如果确定所述应用基于对等机制，则由所述虚拟PNC生成的超帧包含争用访问周期(CAP)部分。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述步骤(b)包括如下步骤确定所述应用是否基于对等机制，并且如果确定所述应用不是基于对等机制，则由所述虚拟PNC生成的超帧包含关联管理信道时间分配(MCTA)部分和多播信道时间分配(CTA)部分。
14.如权利要求11所述的方法，在所述步骤(c)之后，还包括确定发出关联请求的所述无线设备之一是否能够充当PNC的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，还包括如下步骤如果确定所述无线设备之一能够充当PNC，则将关联拒绝响应发送给发出关联请求的设备；并且关闭所述虚拟微微网。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述关闭所述虚拟微微网的步骤包括将关闭信息元素包含进信标中的步骤。
17.如权利要求14所述的方法，还包括如下步骤如果确定所述无线设备之一不能够充当PNC，则保持虚拟微微网现状，并且将“关联”响应发送给发出关联请求的所述无线设备之一。
18.如权利要求11所述的方法，在所述步骤(a)之前，还包括如下步骤确定是否在现有设备中检测到信标，并且如果确定所述信标存在，则执行与生成信标的微微网协调器(PNC)的关联，或者如果确定所述信标不存在，则确定所述现有设备是否能够充当PNC；执性以下步骤之一如果确定所述现有设备能够充当PNC，则执行初始化实际的微微网，以及如果确定所述现有设备不能够充当PNC，则确定所述现有设备是否能够充当虚拟PNC；并且如果确定所述现有设备不能够充当虚拟PNC，则将该情况通知给上层，并且如果确定所述现有设备能够充当虚拟PNC，则前进到所述步骤(a)。
全文摘要
本发明涉及一种在没有微微网协调器(piconetcoordinator，PNC)的基于专用网络的微微网中、能够在无线网络设备之间有效地发送和接收数据的装置和方法。根据本发明的在无线设备之间发送和接收数据的装置包括信标生成器模块，用于通过生成信标来构造虚拟微微网，以便没有PNC功能的设备能够执行虚拟PNC功能；和虚拟PNC结束模块，用于当虚拟微微网中存在具有PNC功能的设备与虚拟微微网的关联时，关闭虚拟微微网。
文档编号H04L12/28GK1574762SQ20041004655
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月2日 优先权日2003年6月3日
发明者安哲弘 申请人:三星电子株式会社