高效无线传输机会越区切换的制作方法

专利名称：高效无线传输机会越区切换的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及改善无线网络中的信道利用，更特别地涉及用于 无线网络的高效传输机会越区切换和其它高吞吐量增强。
背景技术：
对无线网络中带宽增加的需要在过去的若干年一直存在，并且没 有减少的迹象。幸运的是，加利福尼亚州帕洛阿尔托的Airgo Networks 公司正在开发满足这些需求的用于无线网络的产品。事实上，这些产 品已经达到重要的阈限。Airgo公司开发的网络最先达到100 MB的数 据率，这是家庭娱乐和其它高数据率应用所需的流视频的数据率。为 了达到这个惊人的数据率，已经开发出了对常规电路和技术的有效的 改进措施。
这些有效的改进措施中包括无线协议所需要的系统开销的縮减。 需要縮减的系统开销的一个这种来源包括无线网络中的一个或多个站 为接入无线媒介而竞争的争用周期。
为了避免无线网络中的冲突，不允许那些需要传输数据的站在网 络休止时立即进行传输。相反，需要传输数据的每个站必须等待从一 组可能的时间中随机选出的某段时间。经过这段时间之后，如果信道 仍然是休止的，则该站可以传输数据。该过程被称作是信道争用。
该等待时间是被浪费的时间；这是没有用来传输数据的时间。因 而，需要用于减少这些信道争用的发生的电路、方法和设备。还需要 这些电路、方法和设备可与网络中传统设备的内含物相兼容。举例来 说，当与传统的lla/b/e/i/g WLAN设备共享该媒介时，通过HTWLAN设备(高吞吐量无线LAN)可以实现用于减少在该媒介上浪费的时间 的新协议。因而，另外需要在现有网络(尤其是现有的802.11网络) 的上下文内提供发信号机制以控制新的有效协议的电路、方法和设备。

发明内容
因此，本发明的实施例通过提供高效传输机会(TXOP)越区切换 来提供用于减少无线网络中的系统开销的电路、方法和设备。这些越 区切换减少了在现有TXOP期间接入争用的发生。本发明的实施例使 用一个或多个帧或分组中一个或多个字段内的一个或多个比特来传送 TXOP。本发明的一个具体实施例使用服务质量(QoS)帧来传送TXOP。 尤其是，虽然可以使用其它类型的帧或分组中的HT控制字段，但是在 QoS帧中的高吞吐量(HT)控制字段中的比特被设置成识别TXOP越 区切换。在不同的实施例中，仅有一个比特被用来识别TXOP越区切 换。在其它实施例中，可以使用多于一个比特，例如，指定关于TXOP 越区切换的某些条件。当通过帧寻址的帧典型地接收越区切换时，在 接收数据帧的站不是接收TXOP越区切换的站的情况下，可以使用比 特来指定接收TXOP越区切换的站。
本发明的另一个示例性实施例允许由许可站或其它站或实体对越 区切换设置不同的条件。举例来说，可以设置关于接收TXOP越区切 换的站在TXOP期间可以发送数据的条件。在本发明的不同实施例中， 接收站仅可以向许可站回传，它可以仅向一个或多个具体的站传输， 或者它可以自由地向任何站传输。
还可以包括以下条件关于接收站可以在完成传输时处理任何剩 余TXOP的限制条件。举例来说，当接收站完成传输数据时，TXOP 可以结束，可以将它归还给许可站，或者可以将它许可给接收站，因 此该接收站自由地结束或将其传给具备或不具备条件的另一个站。
还可以规定关于由接收TXOP越区切换的站发送何种类型的数据 的条件。举例来说，可以规定这样的条件规定仅可以发送那些具有 与包括传输机会的许可的帧相同的传输标识(TID)的数据。可替代地， 可以设置这样的条件接收站仅可以使用剩余传输时机来传输具有与 TID所属于的相同接入类别(AC)的数据，TID所属于的接入类别是在QoS控制字段的TID字段中指示的。这些不同条件可以在本发明的 不同实施例中的任何逻辑组合中被组合或省略。
TXOP越区切换可以被包括在被发给站的数据分组或帧中，或者可 以将它与数据分离。同样，越区切换信息可以被包括在高吞吐量控制 字段中的服务质量帧中，虽然也可以使用一个或多个其它字段。HT控 制字段中的不同比特可以规定诸如以上列出的一个或多个条件。
在本发明的一个具体实施例中，规定接收TXOP越区切换的站可 以传输数据的条件被组合到带有规定接收站一旦完成发送就可以传送 任何剩余TXOP的条件的一个字段中。在这些实施例中，规定可以被 发送的数据类型的条件被设置在第二字段中。在本发明的不同实施例 中，这些条件可以以不同的方式被组合，并被设置在HT控制或者其它 字段的不同字段中。举例来说，这些条件中的每一个条件可以设置在 单独的字段中，那就是说，可以使用三个字段。可替代地，可以仅仅 使用一个组合字段。
在802.1]网络中，HT控制字段可以被载入HT设备所传输的分组 或者帧的MAC头中。其它HT设备将该控制字段识别为HT设备的附 加发信号机制。该字段的存在可以通过诸如在"传统MAC头"中的保 留比特之类的许多机制来示意。HT控制字段载有那些允许HT设备向 其它HT设备指定接收器行为的比特。该字段可以是任何长度的，并且 如果需要的话，可以包括对传统802.11协议的任何HT增强。HT控制 字段的一个好处是，在现有MAC头中仅花费一个保留比特或者比特的 组合，就可以固定并且容纳许多信号比特以识别其在帧中的存在。
将全部HT MAC增强的动态信令组合到HT控制字段中一个重要 的好处在于，能够在MAC块的接收器上减少联机处理的复杂度。因此， 对包括全部或者大多数HT MAC增强的HT控制字段的选择不但提供 基础机制，而且还提供复杂度低得多的实现的性能，从而得到较快的 开发时间。本发明的不同实施例可以包括于本文中描述的这些或者其 它特征中的一个或多个。
参考以下详细说明和附图可以更好地理解本发明的实质和优点。


图1是结合本发明的一个实施例的改善的无线网络的框图； 图2是表示结合本发明的一个实施例的可以改善的无线网络中的 数据传输的示意性时序图3是表示根据本发明的一个实施例的传输机会越区切换的时序
图4表示在无线网络中的几个站之间的传输机会的转移；
图5A - 5C示出了根据本发明的一个实施例的传输机会的转移；
图6是根据本发明的一个实施例的传输机会越区切换的流程图7示出了符合本发明的实施例的服务质量数据帧；
图8示出了符合本发明的实施例的HT控制字段；
图9是根据本发明的一个具体实施例的传输机会切换控制类型的
一个说明性实例；
图10A-C示出了本发明的一个具体实施例使用的一些控制类型； 图11示出了根据本发明的一个实施例的传输机会越区切换数据流
控制类型
图12示出了符合本发明实施例的可以使用的另一高吞吐量控制字
段；
图13示出了根据本发明的实施例的另一示意性高吞吐量控制字
段；
图14示出了符合本发明的实施例的当使用包含的确认请求、增强
块确认和TXOP越区切换时信道使用率的增益；
图15示出了经由接入点在IP数据上传送语音的三个站；
图16示出了符合本发明的实施例的在第一和第二传输机会期间的
数据传送；
图17结合本发明的一个实施例示出了可被改善的传输启动器和传 输响应器之间的数据传送；以及
图18示出了根据本发明的实施例的传输启动器和传输响应器之间 的数据传送。具体实施例
图1是结合本发明的一个实施例的改善的无线网络的框图。该图
包括若干无线站，包括站1 110、站2 120和站3 130。这些站中的每一 个站可被包括在电脑或者其它类型计算设备中，或者可以被安装在电 脑或者其它类型计算设备上或者与其进行通信，其它类型计算设备诸 如桌上型电脑、笔记本电脑或者手持电脑。可替代地，这些中每一个 都可以被包括在另一种电子设备中，或者安装在另一种电子设备上或 与其进行通信，另一种电子设备诸如媒体播放机或者记录器、视频游 戏控制器或者机顶盒。这些站中的一个或多个可以是接入点、路由器、 网关、媒体扩展装置或者其它电路。虽然在该实例中显示了三个站， 但在其它结构中，可以包括其它数量的站，例如可以包括2、 4、 5或 者8个站。和为了说明性目的所示出的其它图一样，该图既不限制本 发明的可能的实施例，也不对权利要求构成限制。
在一些结构中，三个站都可以向其它两个站中的任何一个站传输 数据。在其它实施例中，例如，其中一个站是接入点，其它站仅向该 接入点站发送和接收数据。例如，如果站1110是接入点，站2 120为 了向站3 130发送数据，其首先向站l 110发送数据，然后站l 110将 该数据中继到站3 130。
在其它结构中，三个站中的两个站是HT设备，而另一个站是传统 设备。HT设备既可以传输和接收HT分组，又可以传输和接收传统分 组，而传统设备仅可以传输和接收传统分组。
当两个站同时传输时，发生冲突并且数据无法恢复，而需要重新 传输数据。虽然有线网络典型地使用冲突检测(CD)方案，但是无线 网络典型地使用冲突避免(CA)方法。
可以使用随机补偿时间来降低冲突的可能性。也就是说，继一次 传输之后，想要传输数据的每个站在传输之前都等待在可能时间的范 围内的随机的一段时间。这减少了多个站继一次传输之后将同时开始 进行传输的可能性。如果还是发生冲突，则增加补偿时间的范围，并 且想要传输数据的站再次为接入而竞争。
因此，这些补偿时间是无法被用来进行数据传输的时间段，并且 因而损失掉了。这降低了网络的总体信道容量。这些补偿时间的使用如下图所示。
图2是示意性时序图，该图示出了诸如图l所示无线网络的无线 网络中的数据传输。在该图之前，站1 210已经竞争并且保留了时隙或
者传输机会，这里如TXOP214所示。站1210因此可以在该时间传输 数据。因此，数据212从站1被发送至站2。
继此传输之后，站1不再有数据要传输。因此，它可以放弃其传 输机会214的剩余部分。在该特定实例中，站2 220和站3 230都需要 传输数据。因此，每个站从可能的补偿时间范围中选择随机补偿时间。 继补偿时间之后，该站可以传输数据。在该实例中，站3 230己经随机 选择了比站2 220更短的补偿时间。因此，在补偿时间232结束时，站 3 230可以传输数据，并且分配到传输机会，如图中的TXOP238所示。 因此，站3 230向站2 220传输数据234，并且向站1 210传输数据236。
根据网络所使用的严格无线协议，其它的时间周期可以包括在该 图中，这里为了清楚从略。例如，继数据212之后，在决定信道空闲 并且可以被竞争以前，站2 220和站3 230可能需要等待适量的时间。
同样，补偿时间232是导致信道容量未使用的被浪费的时问。如 果导致冲突，情况甚至会更糟，并且站2 220和站3 230需要选择更长 的随机补偿时间以避免再一次冲突。
因此，本发明的实施例利用这样的事实站1 210已经在它具备传 输的专有权期间的传输机会214。因而，站1 210可以按照其判断将该 权利传递给网络中的其它站之一。下图示出了一个实例。
图3是根据本发明的实施例的传输机会越区切换的时序图。在该 时序图开始以前，站1310已经竞争到并且保留了传输机会，图中示为 传输机会314。因此，站l 310向站3 330传输数据312。继该传输之 后，站1 310不再有数据要传输。因此，它将该传输机会转移给站3 330。 此时，站3 330可以传输数据，而不必等待补偿时间结束。因而，在该 实例中，站3 330将数据334传输至站2 320，并将数据336传输至站 1 310。
在该实例中，数据312从站1 310被发送到站3 330，并且该数据 包括传输机会的转移。在其它实施例中，该越区切换可以被独立地发 送。同样，当站1 310向站3 330传输数据时，数据被网络中的其它站(诸如站2 320)接收，虽然该数据未被使用。因此，传输机会不一定 必须转移给接收该数据的同一个站，虽然在本发明的一些实施例中， 越区切换只能被转移至接收包括该传输机会转移的数据的那个站。因 而，在本发明的不同实施例中，从站1310到站3 330的数据转移可包 括传输机会向站2 320的转移。
在一些情况下，第二站不能完全利用该传输机会的剩余部分(或 者可用部分)，因而可以将其传回初始站，或者传给第三站。这种情况 的一个实例如下图所示。
图4示出了在无线网络中的几个站之间的传输机会的转移。同样， 站1 410已经竞争到并且接收到传输机会，图中示为传输机会414。因 此，站1 410将数据412传输到站3 430。该数据包括传输机会越区切 换，由此，站1410将其余的传输机会414转移至站3 430。
因此，站3 430将数据434传输至站2 420。然而，在站3 430已 经传输了其所有数据之后，它认识到传输机会314的可用部分将余留 下不会被使用。因此，站3 430可以将传输机会414的剩余部分越区切 换至站2 420。接着，站2 420可以传输数据，在该实例中，数据422 从站2420被传输到站1 410。下图示出了传输机会被传移的其它实例。
图5A-5C示出了根据本发明的实施例的传输机会的转移。该图5 A 包括若干站，具体来说包括站1 510、站2 520和站3 530。这些站可以 与图1所示的站相同或者相类似。
在该实例中，站1 510竞争并保留传输机会。站1510，或者在竞 争前或者在竞争后，还确定在其传输完成之后将剩余的传输机会的可 用量。在该实例中，站1 510将数据传输至站2 510。
在图5B中，站1 510对传输机会的剩余部分进行越区切换。同样， 传输机会可以作为发送给站2 520的数据的一部分被转移至站2 520。 在本发明的一个具体实施例中，越区切换仅被表示在一个数据帧中， 并且在该帧中指示的站被准予TXOP。无论发送单帧还是集合的帧都是 这样。可替代地，尽管包括越区切换的数据帧事实上被发送给站2 520， 但是越区切换也可以被发送给站3 530。但不论是哪种情况，越区切换 仅被传送至一个站。
在图5C中，站2 520随后可将数据发送至站1 510，或者发送至站1或站3 530，这取决于在传输机会越区切换中规定的越区切换控制 类型。当站2 520已完成其传输时，传输机会可以自动结束，它可以归 还给站1 510，或者站2 520可以同样根据在传输机会越区切换中规定 的越区切换控制类型来决定如何处理传输机会的剩余部分。
图6示出了根据本发明的实施例的传输机会越区切换的流程图。 在该实施例中，发射站竞争并保留传输机会。在该站确定当该站发送 其数据之后还会剩余一些传输机会(或者可用部分)之后，传输机会 的剩余部分可以被转移或者越区切换给另一个站。
具体地说，在操作610中，传输机会被竞争并保留。在操作620， 数据传输开始。在操作630，判断将会使用全部传输机会还是将会剩余 可用部分。同样，该判定可以在更早的时候进行，例如，甚至在竞争 信道以前或者在竞争期间进行。如果没有可用部分将会剩余，则在操 作650中继续进行数据传输，直到完成为止。
如果将会剩余传输机会的有用部分，则越区切换可以作为在操作 640中被传输的数据的一部分，或者作为与该数据分开的部分，而被传 输。HT控制字段或者其它适当字段可以携带该越区切换指令，或者携 带表明怎样通过使用其它数据来解释越区切换指令的比特。下面示出 可以携带越区切换本身的HT字段以及其它的HT数据和信息的实例， 包括但不限于图8， 12，和13所示实例。同样，传输机会的更远的转 移也是可能的，这取决于如下所述的不同的控制值。
同样，传输机会的转移可以是在站之间的数据转移的一部分。举 例来说，它可以是从发射站到接收站的数据帧的一部分。在本发明的 一个具体实施例中，传送或者越区切换是服务质量(QoS)帧的一部分。 这种帧的一个实例如下图所示。
图7示出了符合本发明实施例的QoS数据帧。这种类型的数据帧 可以用作802.11分组传输的数据帧。该帧包括帧控制字段702，持续 时间/ID 704，地址706、 708、 710和714，序列控制712， QoS控制716， 高吞吐量控制718和FCS 722。帧体720也被包括在内。HT控制字段 可以仅被HT设备包括。如果是HT设备，则接收器领会HT控制字段， 并且存在一个比特或者比特的组合，用来表示HT控制字段的存在。举 例来说，在QoS控制中的比特可以表示HT控制字段的存在。另一个实例是在帧控制和序列控制中的比特的组合可以表示HT控制字段的 存在。
这些字段的长度是以字节表示的，并且列在图中每个字段的上方。 应当注意，这些长度以及在该帧中的数据字段的内容和排列可以有各
种变形。例如，QoS控制716和HT控制718的位置可以是相反的，并 且可以有其它变化。同样，在QoS和HT控制字段中的字节的数目可 增加到4、 8或者16字节。类似地，帧体720的长度可以改变。举例 来说，长度在零和2314字节之间，或者可在0和2312字节之间。同 样，如果HT控制字段比较长，例如上述的4、 8、或者16字节，贝廿后 续的帧体可以相应地比较短。在本发明的其它实施例中，帧体可以比 2312或者2314字节更短或者更长。
在本发明的不同实施例中，这些帧可以不同的数据速率被发送。 举例来说，可使用802. ll.a、 ll.b、 ll.g禾口 ll.n速率。如果这些HTQoS 数据帧被规定为要保护如RTS - CTS的媒体，则它们可以以较低的速 率被发送。
可以通过在一个或多个帧中的一个或多个字段中设置一个或多个 其它比特，来指示HT控制字段718的存在。在本发明的具体实施例中， 通过在QoS控制字段716中设置一个或多个比特，来示意或者表示HT 控制字段718的存在或者使用。举例来说，可以在QoS控制字段716 中预先设置保留比特7，用来表示HT控制字段718的使用或者包含。 在本发明的具体实施例中，虽然本发明的实施例典型地允许发送带有 没有信息的HT控制字段的QoS帧，但是如果发射器有信息要放入该 字段，则HT控制字段可以仅包括在QoS数据帧中。
转移或者越区切换本身可以包括在一个或多个这些字段中。此外， 部分转移或者越区切换可以包括在一个或多个帧中。在本发明的具体 实施例中，越区切换包括在HT控制字段718中。下图示出了一个这样 的控制字段的实例。
图8示出了符合本发明的实施例的HT控制字段。在该具体实例中， HT控制字段是两个字节的控制字段，其包括表示集合的MSDU是否 存在的一个比特，表示传输机会越区切换控制类型的两个比特，表示 传输机会越区切换数据流控制类型的两个比特，以及11个被保留的其它比特。在其它实施例中，可以包括其它越区切换参数，并且可以改 变用于这些控制的位置和比特数。
当传输机会被越区切换或者转移到接收站时，该许可可以是无条 件的，或者可以对接收站设置不同的限制。这些条件可以包括对接收 站可以向其发送数据的站的限制，对可以传递何种数据的限制，以及 对当接收站完成传输后可以如何处理传输机会的剩余部分的限制。在 其它实施例中，可以规定其它的限制，并且可以以任何逻辑方式将所 有这些限制进行组合。
可以无条件地给出传输的剩余部分的许可，或者可以由许可站或 者其它站(诸如接入点)来规定条件。举例来说，可以给出许可而不 设置关于接收站可以利用其余的传输机会来发送数据至何处的条件， 或者可以仅允许接收站将数据发送回许可站。可替代地，接收许可的 站可以仅被允许将数据发送至一个或多个特定站。
同样，在接收站完成传输之后所剩余的任何部分传输机会，都可 以被无条件地给予接收站，也就是说，接收站可以决定如何处理仟何 剩余部分，例如，可以再次转移传输机会。可替代地，可以对接收站 设置条件。例如，传输机会的任何剩余部分可以归还给许可站，或者 传输机会可以在接收站完成传输之后简单地终了。
此外，关于传输的数据类型的条件可以随意地施加于接收站。举 例来说，传输可以局限于具有与包括转移的数据帧相同的传输标识
(TID)的数据。同样，传输可以局限于具有与在QoS控制字段的TID 字段中指示的TID所属的相同接入类别的数据。关于目的地、TXOP 的剩余部分、数据类型的这些及其它控制，可以包括在符合本发明实 施例的传输越区切换中。举例来说，在具体实施例中，由已经被许可 TXOP的站发送的帧的被允许的AC通过802.11.e规则来确定。同样， 这些条件可以被施加于任何逻辑组合中。
传输机会越区切换控制类型和传输机会越区切换数据流控制类型 的意义可以根据本发明的确切实施例而改变。符合本发明实施例的具 体实例如下图所示。
图9是根据本发明具体实施例的传输机会越区切换(或者移交) 控制类型的说明性实例。这些控制类型限制接收传输机会越区切换的站可以传输数据的目的地。在该具体实例中，在所示的第一状态中， 没有传输机会越区切换。也就是说，当这些控制比特被设置成如图所 示那样时，不发生传输机会的转移。因而，应该以这种方式设置这些 控制比特，除非要求越区切换，例如，在TXOP期间将由站传输的最
后一帧的期间，并且剩余有TXOP的有用部分的情况下。当和传统设
备通信时，该设置同样适用。
在图示的第二状态中，交给接收站的传输机会可以仅被用于将数 据传输回许可站。同样，当第二接收站完成传输吋，传输机会结束。
这在下图中被示出。
图IOA示出了一种无线网络，其中在传输机会仅被用来将数据传 输回许可站的情况下，传输机会被越区切换到接收站。在该实例中， 当接收站的传输完成时，传输机会结束。具体地说，站l 1010将包括 传输机会的许可的数据传输至站2 1020。对于传输机会的剩余部分， 站2 1020仅被允许将数据传输回站1 1010。当站2 1020完成传输吋， 传输机会结束。
在图9所示的具体实例的第三状态中，被越区切换到接收站的传 输机会只能用来将数据发送回许可站。更进一步，当接收站完成传输 吋，传输机会被归还给许可站。图10B中示出了一个实例。
图10B示出了一种无线网络，其中在传输机会仅用来将数据传输 回许可站的情况下，传输机会被越区切换至接收站。在该实例中，当 接收站的传输完成时，传输机会被归还给许可站。具体地说，站1 1010 将包括传输机会的许可的数据传输至站2 1020。对于传输机会的剩余 部分，站2 1020仅被允许将数据传输回站1 1010。当站2 1020完成传 输时，该传输机会被归还给站1 1010。这可以通过将明确的许可发送 回站1 1010来完成，或者1 1010可以在其检验到一段空闲时间段大于 阈值持续时间之后取回许可。
在图9所示的具体实例的第四状态中，被越区切换到接收站的传 输机会可被用于将数据从接收站发送至任一其它站。此外，当接收站 完成传输时，接收站可以决定如何处理传输机会的任何剩余部分。这 种情况的一个实例如图10C中所示。
图10C示出了一种无线网络，其中传输机会被越区切换至接收站，而没有关于使用传输机会的其余部分来发送数据的条件。此外，当该 接收站完成传输时，传输机会的任何剩余部分也被无条件许可，并且 接收站可以决定如何处理它。
具体地说，站1 1010将包括传输机会的许可的数据传输至站2 1020。在传输机会的剩余部分期间，站2 1020可以将数据传输至网络 中任何其它站。同样，当站2 1020完成发送时，它可以对传输机会的 任何剩余部分做任何处理。举例来说，无论是否具备如上所述的类型 条件，它都可以结束该传输机会或者它可以将传输机会传给另一个站。
虽然示出了局限的具体组合，但是本发明的不同实施例可以使用 其它组合和不同数目的这种组合。同样，本发明的不同实施例可以使 用在HT控制或者其它字段中的其它数据比特。
再次，可以包括关于接收传输机会部分的越区切换的站可以传输 的数据类型的限制。这些限制可以作为越区切换本身的一部分或者以 某种其它方式来规定。在本发明的一个具体实施例中，该限制被包括 在如上所述的传输机会越区切换数据控制类型字段中。下图示出了一 个具体实例。
图11示出了根据本发明的一个实施例的传输机会越区切换数据流 控制类型。在该具体实例中，使用可以译为总共四个状态的两个比特 来进行控制，最后一个状态被保留。
在第一状态中，接收传输机会越区切换的站只能对具有与包括传 输机会的许可的帧相同的传输标识的数据进行传输。
在第二状态中，接收站只能对具有与QoS控制字段中的TID字段 中所示的TID所属的相同的AC的数据使用剩余传输机会。在最后一 个状态中，剩余传输机会可以用于任何数据。
HT控制字段可以包括除集合的MSDU和TX机会越区切换之外的 其它信令信息。举例来说，HT控制字段可以运载所有或者大部分由较 早标准(诸如802.1 la/b/g/e/i)以上和以外的由HT设备标准化或 者实现的MAC层增强。这种增强的实例包括快速反馈、天线选择、 TX束形成校准、音频帧传输请求，及其它MAC层效率增强。在下面 图中示出了 HT控制字段的另外两个实例。
图12示出了可以按照本发明实施例使用的另一个高吞吐量控制字段。在该实例中，高吞吐量控制字段为至少两个字节宽，其中表示各
个字段的开始位和结束位。此高吞吐量控制字段包括A-MDSU字段 1210，传输机会移交字段1212，移交完成字段1214， HT确认1216， MCS请求1218， MCS反馈有效1220， MCS反馈1222， MIMO训练 请求1224，和保留比特1226。
如前所述，A-MDSU比特1210表示是否使用集合的MDSU帧。 传输机会移交1212在该实例中是两个比特长，总共四个状态，然 而在本发明其它实施例中，可以是不同长度的比特数，表示不同数目 的状态。在第一状态中，不能进行移交。在第二状态中，能够进行移 交，但是仅能够进行单帧的移交。也就是说，如果第一站将传输机会 越区切换至第二站，则第二站仅被允许在传输机会归还到第一站以前
在第三状态中，剩余传输机会的某个百分比被越区切换。该百分 比可以由规范规定，或者在该字段或者其它字段中。举例来说，第一 站可以将剩余的传输机会时间的一半越区切换至第二站。然后，第二 站可以在此时传输多个帧，并且当该百分比结束时，传输机会归还到 第一站。在本发明的其它实施例中，传输机会被转移一个设定量的时 间，其中设定量的时间是被最大剩余时间覆盖的，而不是将传输机会 移交一个百分比的时间。在第四状态中，能够移交传输机会的整个剩 余部分。
再次，许可站可以保留传输机会的某个剩余部分中的权利。举例 来说，许可站可以将传输机会转移给接收站，在这种情况下，当接收 站完成传输时，传输机会归还给原始许可站。同样，如上所述，许可 站可以将传输机会转移设定量的剩余时间的某个百分比，然后传输机 会归还给许可站。
当许可站却是保留了在传输机会的某些剩余部分中的权利时，该 机会可以以若干方式归还给许可站。举例来说，移交操作比特1214可 以被设置成表示接收站完成传输，并且原始许可站可以继续控制传输 机会。可替代地，当中值己经沉默了一定数量的时间时，例如PIFS时 间，许可站可以对传输机会的剩余部分进行控制。典型地，当只有接 收站使用移交完成字段1214时，那么只有许可站可以使用TXOP移交字段1212。
高吞吐量确认字段1216可以用来表示所有直接前面的MPDU / PPDU帧已经被无误地接收。同样，具有一直发送最新推荐的MCS性 能的接入点或者接入站可以通过在MCS反馈字段1222中设置MCS反 馈有效比特或者帧1220以及有关的MCS反馈值的方法来实现这种功 能。明确地想要请求MCS反馈的接入点或者接入站可以通过设置MCS 请求比特1218的方法来实现这种功能。典型地，对于发送MCS反馈 的时间并没有限制(尽管可以设置一个限制条件)，但是如果将会有 MCS请求，则在MCS请求字段1218中放置请求为响应器提供了额外 的时间以获得MCS反馈，该反馈则可包括在以后续帧的MCS反馈字 段1222中。
可以发送声音帧，以响应接收到字段1224中的MIMO训练请求。 保留比特1226可以被用于各种目的，例如，指示使用或定义隐式确认 用于附加状况反馈、用于附加信息请求，或者它们可以被保留用于将 来的扩展。
在本发明的不同实施例中，高吞吐量控制字段的长度可以是可变 的。可以由在高吞吐量控制字段或者其它适当的字段中的字段来对长 度进行规定。下图示出了一个实例。
图13示出了根据本发明的一个实施例的另一个示意性高吞吐量控 制字段。在该高吞吐量控制字段中，包括高吞吐量控制长度字段1310。 在该具体实例中，高吞吐量控制长度字段1310包括两个比特，总共四 个状态。在第一状态中，高吞吐量控制字段是一个字节长，并且其长 度在接下来的三个状态中的每一状态逐个递增一个字节。在本发明的 不同实施例中，这与其它字段一样，可以有对应于不同状态数目的不 同长度，并且那些状态可以以不同方式来定义。如上所述，根据用高 吞吐量控制长度字段1310规定的长度，高吞吐量控制字段中可以包括 或者省略不同字段。在其它实施例中，可以包括或者省略作为高吞吐 量控制长度字段1310的函数的这些或者其它字段。
从上图可知，使用根据本发明的实施例的传输越区切换机制会降 低开销，具体地说会消除一个或多个接入或者补偿时间，从而极大地 增加信道利用率。使用同样是由Airgo Networks公司开发的改善的块确认技术可以在信道使用率方面得到进一步改善。在2006年3月7日 提交的共同待审的美国专利申请号11 /_，—，标题为"BLOCK ACK PROTOCOLS FOR WIRELESS PACKET NETWORKS"(代理公司编号 021245 - 004010US)中描述了这些技术，将该申请结合在本文中作为 参考。在下图中示出了利用符合本发明的实施例的各种确认技术和传 输机会越区切换可以得到的增益。
图14示出了当利用符合本发明的实施例的隐式确认请求、增强的 块确认和TXOP越区切换时，信道利用率中的增益。在第一实例中， 站l 1410将1402上的数据传输至站2 1420。然后，站2 1420通过将 在1404上的数据传输至站1 1410来进行响应。具体地说，为了进行比 较，数据1402包括常规的块ACK请求，而数据1404包括常规的块 ACK确认。可以看出，该转移是所包括的实例中最长的转移。
在第二实例中，站1 M10将数据1412传输至站2。该数据不包括 块ACK请求，相反，块ACK请求被隐含或者可以被包括在数据1412 的字段中。站2 ]420用常规的块ACK确认进行响应。
在第三实例中，当站2 1420用增强的块ACK确认进行响应时，使 用隐式的块ACK请求。举例来说，增强的块ACK确认可以动态地表 示被确认的帧数，并且可以在一个ACK中确认具有不同TID的帧。
在第四实例中，隐式的确认请求与增强的块ACK确认和TXOP越 区切换被一起使用，并且TXOP越区切换消除了在其它实例中存在的 接入延迟。可以看到，使用这些新的确认和传输越区切换技术极大地 减少了传输数据所需的开销。其结果是网络数据速率增加。
限制传输机会的许可使得传输机会的任何未用部分归还给许可 站，这一点在多个站在网际协议(VOIP)数据上传送语音的情况下特 别有用。在下图中示出了一个这样的实例。
图15示出了经由接入点传送VOIP数据的三个站。具体地说，站 1 1520、站2 1530和站3 1540经由接入点1510在IP数据上传送语音。 每当一个站完成其传输时，传输机会的许可归还到原始许可站，在该 实例中原始许可站是接入点1510。
本发明的实施例所提供的高效传输机会越区切换大大地增加了各 个传输机会期间的信道使用率。然而，当传输机会时间段结束时，想要传输数据的站需要再次竞争和保留新的TXOP。在下面图中示出了一 个实例。
图16示出了符合本发明的实施例的在第一和第二传输机会时间段 期间的数据传送。在各个单个传输机会时间段期间，本发明的实施例 所提供的越区切换或者许可大大地增加了信道使用率。然而，当接入 竞争一个新的传输机会时间段并将其保留时，信道使用率在传输机会 时间段结束之后会降低。
图17示出了可以通过结合本发明的实施例而改善的传输启动器和 传输响应器之间的数据传送。在该图中，传输启动器1710传输一系列 数据帧，每个数据帧在TXOP 1730期间依次由传输响应器1720进行确 认。这些站可以根据例如802. lle标准来传输和接收数据。
图18示出了根据本发明的实施例的传输启动器和传输响应器之间 的数据传送。在该图中，传输启动器1S10和传输响应器1820根据本 发明实施例共享传输机会1830，以通过该信道往复传输数据。可以看 出，与图17中所示的实例相比，该图中的实例中的信道使用率要高得 多。在该实例中，TXOP移交吋间可以从接收帧的持续时间字段得至iJ， 或者通过其它机制获得。在该实例中，可以使用根据本发明的一个实 施例的集成MCS反馈和集成高吞吐量确认。
为了说明和描述的目的，已经提供了本发明的各示意性实施例的 上述描述。其目的并不是要穷举或者将本发明限制为所描述的精确形 式，而是按照以上揭示的内容可以有多种修改和变形。对实施例进行 选择和描述是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得 本领域的其它熟练技术人员能够在各种实施例中利用适合于预期的特 定用途的各种修改更好地利用本发明。
权利要求
1. 一种在无线网络中传送数据的方法，包括 由高吞吐量设备传输数据帧，其中所述数据帧包括高吞吐量控制字段，并且其中为了增强性能，所述高吞吐量控制字段仅运载与高吞吐量设 备有关的信息。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述高吞吐量控制字段被嵌入在802.11 MAC帧中。
3. 如权利要求l所述的方法，其中所述高吞吐量控制字段被嵌入 在符合802.11 MAC格式的帧中。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述高吞吐量设备被增强成优 于传统设备，并且其中所述高吞吐量控制字段仅由高吞吐量设备使用。
5. 如权利要求4所述的方法，其中所述传统设备符合从由802.1 la、 802. l]e、 802. lli和802.1 lg组成的组中选择出的无线标准。
6. 如权利要求l所述的方法，其中通过使用传统帧格式中的至少 一个保留比特来表示HT控制字段的使用。
7. 如权利要求6所述的方法，其中所述传统帧格式符合从由 802.11a、 802. lle、 802. lli和802.11g组成的组中选择出的无线标准。
8. 如权利要求l所述的方法，其中通过使用传统帧格式中的比特 的组合来表示高吞吐量控制字段的使用。
9. 如权利要求8所述的方法，其中所述传统帧格式符合从由 802.11a、 802. lle、 802. lli和802.11g组成的组中选择出的无线标准。
10. 如权利要求l所述的方法，其中由符合802.11n标准的设备来 传输所述数据帧。
11. 如权利要求1所述的方法，其中所述高吞吐量控制字段被用 来加强有关高吞吐量的MAC增强的信令以简化接收器实现。
12. —种在无线网络中传送数据的方法，包括 保留传输机会；以及传输数据帧，所述数据帧包括传输机会转移的指示， 其中该指示使用在数据帧中高吞吐量控制字段中的至少一个比特 来表示。
13. 如权利要求12所述的方法，其中所述数据帧是服务质量帧。
14. 如权利要求12所述的方法，其中保留传输机会包括 确定没有站正使用该信道进行传输；从可能时间段的集合中选择一个时间段； 等待所述时间段；然后 确定没有站正使用该信道进行传输。
15. 如权利要求12所述的方法，其中所述传输机会的转移包括至 少一个条件。
16. 如权利要求15所述的方法，其中所述至少一个条件是使用服 务质量帧中的高吞吐量控制字段中的至少一个比特来规定的。
17. 如权利要求15所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以 利用传输机会的剩余部分将数据传输到何处。
18. 如权利要求15所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以 利用传输机会的剩余部分传输何种数据类型。
19. 如权利要求15所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以将传输机会进一步转移到何处。
20. —种在无线网络中传送数据的方法，包括 由无线网络中的第一站保留传输机会；以及将服务质量帧传输至无线网络中的第二站，所述服务质量帧包括 传输机会的转移，其中所述传输机会的转移对所述第二站设置至少一个条件。
21. 如权利要求20所述的方法，其中保留传输机会包括 由所述第一站确定没有站正使用该信道进行传输； 从可能时间段的集合中选择一个时间段； 等待所述时间段；然后 确定没有站正使用该信道进行传输。
22. 如权利要求20所述的方法，其中所述至少一个条件是使用服 务质量帧中的高吞吐量控制字段中的多个比特来规定的。
23. 如权利要求22所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以 利用传输机会的剩余部分将数据传输到何处。
24. 如权利要求22所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以 利用传输机会的剩余部分传输何种数据类型。
25. 如权利要求22所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以 将传输机会进一步转移到何处。
26. —种在无线网络中传送数据的方法，包括 由无线网络中的第一站，保留传输机会；并且传输服务质量帧，所述服务质量帧包括传输机会的转移，由无线网络中的第二站，接收所述服务质量帧，所述服务质量帧包括传输机会的转移， 其中所述传输机会的转移使用服务质量帧中的高吞吐量控制字段 中的至少一个比特。
27. 如权利要求26所述的方法，其中所述无线网络进一步包括第 三站，其中所述第三站不能接收传输机会的转移。
28. 如权利要求26所述的方法，其中所述无线网络进一步包括第 三站，其中所述第三站不实现高吞吐量控制字段。
29. 如权利要求26所述的方法，其中保留传输机会包括 确定没有站正使用该信道进行传输；从可能时间段的集合中选择一个时问段； 等待所述时间段；然后 确定没有站正使用该信道进行传输。
30. 如权利要求26所述的方法，其中所述传输机会的转移包括至 少一个条件。
31. 如权利要求30所述的方法，其中所述至少一个条件是使用所 述服务质量帧中的高吞吐量控制字段中的至少一个比特来规定的。
32. 如权利要求30所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以 利用传输机会的剩余部分将数据传输到何处。
33. 如权利要求30所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以 利用传输机会的剩余部分传输何种数据类型。
34. 如权利要求30所述的方法，其中所述至少一个条件限制可以 将传输机会进一步转移到何处。
全文摘要
提供高吞吐量控制字段的电路、方法和设备，该字段除了其它功能以外还提供无线网络中的高效TXOP越区切换。可以通过在QoS帧的一个字段中设置一个或多个比特来进行越区切换，诸如，HT控制或其它适当的字段。可以由许可站对越区切换设置不同的条件。举例来说，可以设置规定接收TXOP越区切换的站可以将数据传输至何处、接收站可以对如何处理任何剩余TXOP、或者接收站可以传输的数据类型的条件。这些不同的条件可以在任一逻辑组合中被组合或省略。
文档编号H04W74/02GK101313608SQ200680016217
公开日2008年11月26日 申请日期2006年3月20日 优先权日2005年3月18日
发明者A·拉伊西纳, G·R·弗雷德里克斯, V·K·琼斯 申请人:阿尔构网络股份有限公司