专利名称：在混合无线网络中减少控制信令开销的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在混合无线网络中减少控制信令开销的方法及装置，
特别是，涉及在数据和语音混合的无线局域网(WLAN)中提高混合无线 局域网中语音业务容量和质量的方法和装置。
背景技术：
随着语音业务在无线局域网中的应用，其面临的一个主要问题是无线 局域网本身的控制开销很大。这是无线局域网中影响语音容量的一个主要 因素。
目前在无线局域网中，主要采用正EE802.11标准来规范无线局域网 中媒体接入控制(MAC)层和物理层特性。其中MAC层协议依据是否有 接入点参与通信而定义了用于无竞争阶段(CFP， Contention Free Period) 的点协调功能(PCF， Point Coordination Function),和用于竞争阶段(CP， Contention Period)的分布协调功能(DCF ， Distributed Coordination Function)。 PCF提供了一种用作随机存取协议技术的轮询机制，由接入点 轮询其通信范围内的所有终端以实现无碰撞的传输。而在更为普遍的无接 入点(AP)的通信环境下，DCF采用了具有冲突避免的载波监听多路访 问(CSMA/CA)协议，由网络中的各终端独立地决定是否接入信道，并 在接入失败时进入退避过程重新接入信道。从而提供了更为灵活有效的自 组织方式的无线通信协议。
为了在各独立终端间公平有效地共享无线信道，并减少数据分组的碰 撞，DCF定义了基于请求发送分组/清除发送分组/数据分组/应答分组 (RTS/CTS/DATA/ACK)的握手过程，并结合在每个终端独立设置的网络 分配矢量(NAV)进一步提高了系统性能。但是在实际的无线局域网内， DCF通常将握手过程简化为数据分组/应答分组(DATA/ACK)，从而省略 了RTS/CTS的握手操作。图1示出了现有技术中DCF工作过程的示意图。如图1所示，当无 线网络中的某一终端作为源节点有数据分组要发送时，该终端侦听信道。
如果侦听到信道空闲并且空闲时间大于或者等于如图1所示的DCF帧间 隔(DIFS)，该终端立即发送一个数据分组。反之，如果信道忙或者信道 空闲时间未到达DIFS时侦听到信道忙，该终端则等到信道空闲并且空闲 时间等于DCF帧间隔(DIFS)时，进入退避(Backoff)过程。在退避过 程结束之后，该终端发送该数据分组。数据分组中包含发送终端地址(TA， Transmitter Address )、接收终端地址(RA， Receiver Address)以及完成其 后分组传输所需的持续时间(Dumticm)。该持续时间的值等于发送其后一 个ACK分组的时间和一个短帧间隔(SIFS， Short Interframe Space)的时 间之和。作为目的节点的接收终端在正确接收到数据分组并等待一个短的 帧间隔(SIFS)后回应一个应答分组(ACK， Acknowledgement)进行确 认。
当网络中的某个终端与源节点发送的数据分组中所包含接收终端地 址一致时，该终端被选择为目的接收终端。目的接收终端在正确接收到数 据分组并等待一个短的帧间隔(SIFS)后向源节点回应一个应答分组
(ACK， Acknowledgement)进行确认。与此同时，为了避免终端之间的 分组碰撞，在源节点通信范围内所有成功收到数据分组的非目的接收终端
(其它终端)在接收到数据分组后，把分组内的Duration值与其当前的 NAV值进行比较，用比较结果中所得到的较大值对NAV进行更新，并约 定所有终端只有当其NAV值为零时才能发起竞争接入无线信道。这样， 通过引入NAV对无线资源进行虚拟预留，抑制了当前通信终端对通信范 围内其它终端的分组接入，从而在一定程度上保证了数据分组的无碰撞传 输。
由于IEEE802.il标准只是针对尽力而为的数据在无线局域网内的传 输而设计的，该标准很难保证具有不同优先级别的业务，例如，语音、视 频、或数据，在网络内得到不同的业务质量保证。也就是说，按照802.11 标准，在目前的无线局域网内，诸如语音视频之类的高优先级的实时业务 的质量无法得到有效保证。
为了解决上述问题，在DCF方面，802.11又通过"增强分布式协调访问"(EDCA)的访问方式扩展了 DCF的功能。在EDCA方式中，指定了四 种访问类型。每一种类型对应一类数据。每一个访问类别配置了三个参数 CWmin表示最小竞争窗口； CWmax表示最大竞争窗口； AIFS表示仲裁 帧间间隔。
在DCF应用中， 一个拥有待发送数据的节点要等到媒体空闲时才能 发送该数据。
图2示出了按照802.1 le标准的现有技术中的EDCF的工作过程的示
意图。如图2所示，要发送数据的发射机等待额外的时间段。额外时间段
的长度根据要发送的数据类型而定。为这种数据访问类型设置的AIFS值
定义了额外等待时间段。
在802.11标准之后，IEEE又提出了 802.11g标准，对于己经存在的
802.11a和802.11b标准而言，802.11g标准是一个有益的补充。应用于
802.11g的设备在提供与802.11a相同的54Mbps高传输速率时完全后向兼
容目前主流的、应用于802.11b的设备，以保护已有投资，节省设备升级
的费用，维持技术与市场的延续性，同时更好地满足了用户需求。
在目前的802.11b/g混合的无线局域网的环境中，考虑到应用于 802.11b的终端设备与应用于802.11g的终端设备在物理接收机方面的不 同，802.11g标准提出了一种CTS-to-sdf帧的保护机制来实现应用于 802.11b的设备与应用于802.11g的设备之间的协调控制，及物理结构不同 的终端之间的兼容性。CTS-to-self帧的实质是由802.11g设备发送的一个 能够被识别的无线信道预约控制帧，802.11b设备利用CTS-to-self帧为随 后的数据传输预留信道。实际上，CTS-to-sdf帧就是一个无线信道预约控 制帧。由于CTS-to-sdf帧的引入，网络中语音容量会出现衰减严重。
图3示出了在混合无线局域网中加入无线信道预约控制帧，即 CTS-to-self帧的控制机制原理图。如图3所示，其中可以假设终端A和C 是应用于802.11g的设备，终端B是应用于802.11b的设备。当一个应用 于S02.11g的站点(终端A)有数据要发送时，终端A首先发送CTS-to-self 帧，更新其它站点的网络分配矢量(NAV)值，准备占用信道。CTS-to-self 帧是按照应用于802.11b的设备可以理解的格式发出的。同时，CTS-to-self 帧中的Duration(持续时间)域标明需要预留信道的时间。通常，Duration=a表明应用于S02.11g的终端完成一次数据交换所需要的总时间。发送 CTS-to-self帧之后，经过SIFS间隔后，终端A立即发送数据包(Duration-b 表示发送数据帧所需的时间)。在图3中，终端A附近的终端B和C可以 接收到终端A发送的CTS-to-sdf帧。应用于802.11b的终端B只能接收到 CTS-to-self帧。终端B接收到CTS-to-self帧后，将自身的网络分配矢量 (NAV)值设置为a，进入退避状态，而为终端A预留网络信道。就是说， 终端B在该持续时间内不会尝试接入信道。对于应用于802.1 lg的终端C 而言，它既可以接收到终端A发送的CTS-to-self帧，也可以接收到终端A 发送的数据帧。按照S02.11g标准的规定，终端C的NAV也是按照 Dumtior^a与其自身的NAV比较后所得到的最大值来进行更新。因此，终 端C在接收到CTS-to-sdf帧，将其NAV值更新为a。
这种情况下，当终端A完成此次数据发送之后，当终端B有数据要 发送时，由于应用于802.11g的终端可以理解终端B发送的物理信号格式， 因此，终端B可直接发送数据帧，而不用发送CTS-to-self帧。然而，当 应用于802.1 lg的终端C要发送数据时，其操作过程与终端A的操作过程 相同，需要发送CTS-to-self帧。
然而，802.11g标准的CTS-to-sdf保护机制会造成网络吞吐量的下降。
吞吐量就是网络单位时间在信道上成功传输的信息量。在混合网络中，保 护机制增加了网络开销，使应用于802.11g的设备的吞吐量下降。
当利用802.11b/g混合无线局域网支持语音业务时，802.11g标准的保 护机制带来的网络开销将严重降低语音业务的容量及质量。因为目前的无 线局域网内仍然存在大量应用于802.11b的设备，所以在架设802.11g网 络时通常需要考虑到同已有的应用于802.11b的设备兼容的问题，这样在 混合网络内，应用于802.11g的设备必须采用上文提到的保护机制。由于 802.11g的保护机制要求所有的设备按照CCK调制方式发送保护控制信 令，而且应用于802.11g的设备每发送一个数据帧就需要提前发送一个 CTS-to-sdf帧进行数据传输保护，造成信道上的大量带宽被用于传输与实 际业务内容没有关系的控制信令。根据统计显示，当前的802.11b/g混合 在无线局域网内，在传输语音业务时，保护机制带来的信令开销将达到70 %。也就是说，网络用于传输控制信令的时间大大高于传输实际业务的时
8间。
因此，目前的研究指出，即使网络内应用于802.11b的设备不参与信 道竞争，引入了保护机制的S02.11g无线局域网同不采用保护机制的 802.11g无线局域网相比，其所能够支持的双向语音通信的话路个数将下 降70%。
为了解决目前802.11b/g混合无线局域网控制开销过大的问题。已经 提出了一些改进方法，但是这些方法存在下述问题。首先，这些方法要求 网络必须具备PCF功能，但是目前大部分商用设备并不支持该项功能。因 此，在实际应用时，现有方法的可用性将降低。其次，现有的方法要求对 目前已投入使用的802.11g接入点(AP)进行重大改动，因此其使用代价 很大，不利于进行快速部署。
发明内容
鉴于上述问题，做出了本发明。本发明的目的是提供一种在混合无线 网络中减少控制信令开销的方法及装置，能够通过减少无线信道预约控制 帧，即CTS-to-self帧所产生的开销，来提高802.1 lb/g混合无线局域网内 语音业务的容量。
根据本发明的一个方面，提供一种在混合无线网络中减少控制信令开 销的方法，包括步骤第一终端接收混合无线网络中的无线帧，判断所接 收无线帧是否是无线信道预约控制帧，即CTS-to-self帧；如果所接收的无 线帧是CTS-to-self帧，第一终端读取CTS-to-self帧中的持续时间域的值， 并利用所述持续时间域的值更新所述第一类终端的信道预留时间定时器， 而不更新所述第一终端的网络分配矢量；第一终端发送数据帧之前，判断 信道预留时间定时器的剩余时间是否大于发送数据帧所需的时间；当所述 信道预留时间定时器的剩余时间大于发送数据帧所需的时间时，所述第一 终端直接发送所述数据帧，而不发送CTS-to-sdf帧。
根据本发明的另一个方面，提供一种在混合无线网络中减少控制信令 开销的装置，包括发送设备，用于判断要发送的帧的类型，按照帧的类 型以及此类业务在无线网络内的质量状况设定相应的持续时间值及相关 的类型域；帧类型识别装置，用于判断接收的帧的类型；CTS-to-self帧处理装置，设置有信道预留时间定时器，接收所述帧类型识别装置提供的帧 的类型，当接收的帧是CTS-to-sdf帧时，利用所述持续时间域的值更新所 述信道预留时间定时器，而不更新所述第一终端的网络分配矢量；和接收 设备，用于接收混合无线网络中的终端发送的数据帧和CTS-to-self帧，根 据接收到的数据帧的类型，以及此类业务在无线网络内的质量状况对相应 的网络分配矢量进行更新。
根据本发明的方法和装置引入了信道预留时间定时器。应用于第一无 线网络(例如，802.11g)的第一终端(例如，应用于802.11g的终端或设 备)根据网络内语音业务的负载情况调整CTS-to-sdf帧中包含的duration 域内的值，而且所设定的值大于现有标准在该域内设定的值。
另外，第一无线网络的第一终端接收到CTS-to-self帧后对自身维持的 信道预留时间定时器进行更新，以控制CTS-to-Self帧的发送，而不再利 用CTS-to-self帧的duration域内的值更新自身的网络分配矢量(NAV)值。 此外，第一终端通过监听周围节点的数据帧判断网络内的语音业务负载情 况。
根据本发明，802.11g节点(第一终端)通过将CTS-to-self帧的duration 域的值设为较大的值来为其它的802.11g节点提供预留保护，从而使得其 它802.11g节点不必频繁地发送CTS-to-self帧，这样就减小了网络内的控 制开销，提高了网络的性能。
通过下面结合
本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其
它目的、特征和优点更加清楚，其中
图1是现有技术中的分布协调功能(DCF)的工作过程的示意图； 图2是按照现有技术的增强分布协调功能(EDCF)的工作过程的示
意图3示出了在混合无线局域网中加入CTS-to-sdf帧的控制机制原理
图4是应用本发明的混合无线网络环境的一个实施例的示意图； 图5示出了根据本发明实施例在混合无线网络中减少控制信令开销的装置的方框图6是显示根据本发明实施例，由混合无线局域网中的终端接收
CTS-to-self帧的处理过程的流程图；禾口
图7是显示根据本发明实施例，由混合无线局域网中的终端发送 CTS-to-sdf帧的处理过程的流程图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的实施例进行详细的说明，在描述过程中省略 了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。
以下参考附图，以举例的方式说明本发明。
图4是应用本发明的混合无线网络环境的一个实施例的示意图。在该 实施例中，以釆用802.11g标准的无线局域网(可以作为第一无线局域网， 或简称为第一无线网络)和采用802.11b无线局域网(可以作为第二无线 局域网，或简称为第二无线网络)的混合无线局域网为例，对本发明的方 法和装置进行描述。应该指出，本发明不限于此，也可以应用于采用其它 标准的混合无线网络。
如图4所示，在802.11b/g混合无线局域网内，假设共有一个接入点 (AP)， M个应用于802.11g的语音终端(可以作为第一终端，或称之为 802.11g终端或节点)及N个应用于802.11b的数据终端(可以作为第二 终端，或称之为802.11b终端或节点)。AP支持802.11g标准，即AP也是 一个802.Ug节点。根据本发明中，在网络终端中加入了信道预留时间定 时器。
根据本发明，无线局域网里，仍然采用DCF或EDCA的基本随机接 入控制机制。根据本发明，利用信道预留时间定时器，通过无线信道预约 控制帧来实现信道预约。在DCF或EDCA控制机制里，可以采用现有标 准定义的CTS-to-sdf帧作为无线信道预约控制帧实现信道预约。下面以现 有标准定义的CTS-to-sdf帧为例来说明本发明的操作。应该指出，本发明 不限于此，也可以采用其它帧来作为无线信道预约控制帧。
当802.11g节点接收到无线信道预约控制帧，即CTS-to-sdf帧后，不
ii再利用其duration域内的值更新自身的网络分配矢量(NAV)值，而是利用 这个值更新信道预留时间定时器，并在发送数据帧之前，根据该定时器的 值来确定是否发送CTS-to-self帧进行保护。
具体地讲，混合网络中的S02.11g节点在接收到其它节点发送的 CTS-to-self帧后，读取这个帧的duration域内包含的值，然后利用该值更 新其自身维护的信道预留时间定时器，但是其NAV保持不变。换言之， 802.11g节点不会用接收到的CTS-to-self帧内的duration域包含的值去更 新其自身的NAV。相反，对802.11b节点在接收到CTS-to-self帧后，会按 照传统标准的规定对其NAV进行更新。当作为所发送的CTS-to-self帧的 非目标节点的802.11g节点需要向AP发送数据时，它首先读取其维护的 信道预留时间定时器的定时值，如果该值不小于802.1 lg节点完成本次数 据传输需要的时间，则802.11g节点可以有效地利用所剩余的预留时间， 直接发送数据帧，而不需要事先发送CTS-to-self帧对这次数据传输进行保 护。反之，如果802.11g节点读取的信道预留时间定时器的定时值小于完 成本次数据传输需要的时间，则802.11g节点需要事先发送CTS-to-sdf帧， 再发送数据帧。
另外，802.11g节点在发送CTS-to-sdf帧之前需要根据网络当前的语 音业务负载情况设定duration域的值。根据本发明，802.11g节点所设定 duration域的值高于其完成本次传输所需要的时间，换言之，根据本发明 的方法，CTS-to-self帧内的duration域的值高于传统的标准所设定的值。
图5示出了根据本发明在混合无线网络中减少控制信令开销的网络终 端的一个实施例的方框图。根据本发明的终端装置，只改变针对S02.11g 节点，而不需要对802.11b节点进行改动。
如图5所示，根据本发明的移动终端装置包括发送设备100，接收设 备200， CTS-to-self帧处理装置300，和帧类型识别装置400。其中发送设 备100包括发送存储装置101，信道接入装置102，和发送装置103。接收 设备200包括信道侦听装置201，接收装置202，和接收处理装置203。
根据本发明，终端装置可以仍然采用DCF或EDCF的基本随机接入 控制过程。在发送终端要发送数据帧之前，发送终端首先需要判断数据帧 的类型。然后按照发送帧的类型以及此类业务在无线网络内的质量状况设定相应的持续时间(duration)值及相关的类型域。
具体地讲，在发送设备100中，发送存储装置101存储从高层到达的 数据分组。当有要发送的数据分组到达发送存储装置101时，发送存储装 置101首先判断分组的类型。然后，发送存储装置101按照相应的方式将 数据分组封装成数据帧(DATA帧)，并提供给信道接入装置102。信道接 入装置102判断该发送终端是否能够接入信道。作为实施例，信道接入装 置102可以依据802.11DCF的规范，采用CSMA/CA协议来决定本终端当 前是否被允许接入信道。在信道接入装置102指示满足信道接入的条件时， 发送装置103发送DATA帧。
另外，当该移动终端接收到无线网络中其它节点发送的DATA帧时， 接收处理装置203指示成功接收到DATA帧，并且在DATA帧的接收终端 地址(RA)域与本终端相同时，发送ACK帧。
接收设备200中包括的信道侦听装置201在本移动终端不发送数据分 组的情况下侦听无线网络中的信道。在侦听到信道忙时，启动接收装置202 准备接收数据。
接收装置202接收来自无线信道的数据，并将接收到的数据送入接收 处理装置203进行判断。接收处理装置203判断是否成功接收到数据分组 以及所接收的数据分组的类型。另外，接收处理装置203还根据处理结果 指示下一步的操作。具体地讲，如果接收处理装置203指示成功接收到了 DATA分组，并且本终端的地址与DATA分组的RA域中指示的地址一致， 则启动发送装置103准备发送ACK分组。如果接收处理装置203指示成 功接收到了 DATA分组，但本终端的地址与DATA分组的RA域中指示的 地址不一致，则将DATA分组的类型域及持续时间域传递到数据帧类型识 别装置400。如果接收处理装置203指示成功接收到了 ACK分组并且本 终端的地址与ACK分组的RA域中指示的地址一致，检测ACK分组的持 续时间域的值是否为零。如果持续时间域的值为零则表明传输结束，不为 零则启动发送装置103准备发送后续的数据分组片断。如果接收处理装置 203指示成功接收到了 ACK分组，但本终端的地址与ACK分组的RA域 中指示的地址不一致，则将ACK分组的持续时间域传递到帧类^识别装 置400。帧类型识别装置400判断接收处理装置203提供的帧的类型，如果接 收到的帧为CTS-to-self帧，则将其交由CTS-to-sdf帧处理装置300进行 处理。如果接收到的帧为其它类型的帧，则按照传统的802.11g标准进行处理。
CTS-to-self帧处理装置300接收帧类型识别装置400提供的 CTS-to-self帧内duration域的值。在CTS-to-self帧处理装置300中设置有 信道预留时间定时器。CTS-to-sdf帧处理装置300利用CTS-to-self帧内 duration域的值对该终端自身的时间预留定时器进行更新，并根据定时器 的计时情况控制CTS-to-self帧的发送。在此，802.1 lg节点不像现有技术 那样使用该值更新自身的NAV。
根据本发明，对CTS-to-self帧内duration域设置的值要远大于802.11g 节点完成单次数据传输所需的时间。应该指出，按照传统的S02.11g， duration域设置的值只是完成单次数据传输所需的时间。
根据本发明，当802.11g节点要占用信道进行发送数据时，该节点发 送CTS-to-self帧以预留信道。该802.11g节点预留信道的时间要大于其自 身完成数据交换所需的时间。这种情况下，对于该802.11g节点通信范围 内的802.11b节点，在接收到CTS-to-self帧后读取其中的duration域的值。 由于duration域的值是一个较大的值，因此，802.11b节点用读取较大的 duration域的值更新自身的NAV中的值，由此使802.1 lb节点退避较长的 时间。在该退避过程中，802.11b节点不会尝试接入信道。而网络中发送 CTS-to-self帧的该802.11g节点周期的其它802.11g节点接收到CTS-to-self 帧后，并不用CTS-to-self帧中的duration域的值更新自身的NAV中的值， 并忽略该duration域的值，而用跟CTS-to-self帧后面的数据帧的duration 域的值(例如，上述的durationv=b)来更新自身的NAV。这种情况下， 其它802.11g节点比802,11b节点的退避时间短得多，从而与802.11b节点 的退避时间之间存在一个差值。在该时间差值内，混合网络中的其它 S02.11g节点在发送数据帧之前不必发送CTS-to-sdf帧，直接发送数据帧 即可，从而节省了控制帧的开销。
另外，混合网络中的其它802.11g节点用CTS-to-self帧内duration域
设置的值更新自身的信道预留时间定时器。当其它802.11g节点要发送数据帧时，将时间预留定时器中的剩余时间与发送数据帧所需的时间进行比 较。如果时间预留定时器中的剩余时间大于发送数据帧所需的时间，则直 接发送数据帧，而不需要发送CTS-to-sdf帧。反之，如果时间预留定时器 中的剩余时间大于发送数据帧所需的时间，则需要发送CTS-to-self帧之
后，根据现有的规范发送数据帧。
下面参考图6和7描述由混合无线局域网中的终端接收和发送 CTS-to-self帧的处理过程。
图6是显示根据本发明实施例，由混合无线局域网中的802.11g终端 接收CTS-to-sdf帧的处理过程的流程图。如图6所示，在步骤S601，混 合无线局域网中的802.11g节点接收到无线帧之后，判断所接收无线帧的 类型是否是CTS-to-sdf帧。如果所接收的无线帧是CTS-to-self帧，流程 则进展到步骤S602， 802.1 lg节点用所接收的CTS-to-self帧中的duration 域的值更新自身的信道预留时间定时器，而不使用duration域的值更新自 身的NAV。就是说，使该802.11g节点的NAV保持不变。信道预留时间 定时器可以用下面给出的表达式(1)来更新信道预留时间定时器。
7Vew—Cow她r一松/we = MAX Dwra"o"一^jf/we ,
Cwr一Cow她r一Kj/we )…(1)
其中Wew—Ow"&r—Fa/we是信道预留时间定时器的更新值， CW—Z)wy^'o"—化/we是接收到的CTS-to-self帧的duration域指示的值， a^一Co"Ww一松/"e表示时间预留定时器当前的定时值。定时器的单位可以 是例如微秒。其计时方式同传统802.11g标准规定的NAV类似，即每隔固 定的时间间隔就从定时器内减去相应的值。例如，定时器完成更新后，如 果时间经过了 10微秒，则定时器将从当前的定时值内减去10。
另外，当在步骤S601中判断所接收的无线帧的类型不是CTS-to-self 帧时，流程进展到步骤S603，按照传统的802.11g规范，用所接收的无线 帧中的duration域指示的值更新自身的NAV，以便在其它节点发送数据帧 时，执行退避过程。
此外，应该指出，对于混合无线局域网中的802.11b节点，当接收到 CTS-to-self帧，该节点按常规，用CTS-to-self帧的duration域指示的值更 新自身的NAV，以便在802.11g节点发送数据帧的过程中处在退避状态。图7是显示根据本发明实施例，由混合无线局域网中的终端发送
CTS-to-sdf帧的处理过程的流程图。如图7所示，在步骤S701，混合无线 局域网中的802.11g节点在发送数据帧之前，首先读取CTS-to-sdf帧处理 装置300中设置的信道预留时间定时器当前的定时值(即剩余时间)，并 判断信道预留时间定时器当前的定时值是否大于发送数据帧所需的时间。 如果在步骤S701判断该定时值大于该802.1 lg节点完成这次数据帧传输需 要的时间，流程则进展到步骤S702。在步骤S702， 802.11g节点直接发送 数据帧。反之，如果在步骤S701判断该定时值不大于该802.11g节点完成 数据帧传输需要的时间，流程则进展到步骤S703。在步骤S703， 802.11g 节点先根据网络内的业务负载情况设定CTS-to-self帧内duration域的值。 然后，在步骤S704， 802.11g节点发送已设定了 duration域的值的 CTS-to-self帧。接下来，在步骤S705， 802.11g节点按照下面给出的表达 式(2)更新自身的信道预留时间定时器的定时值。
jVew一Cow"ter一P^/we — 二尸ra&c"'o"—Dwra"o"— ... (2)
其中尸rafecrio"—Z)wra"o"—松/i/e是该802.1 lg节点在CTS-to-self帧的 duration域内设定的值。可以根据下面给出的表达式(3)计算上述
尸ra&c"ow—Dwra"on— Fa/we = M* (OW +力5Z)) ... (3)
其中M表示混合无线网络内802.11g节点的个数，OZ /表示802.1 lg节点 完成本次传输需要的时间，^5Z)为802.11g节点的平均回退时间。Ji Z)的 值表示为(C『油+C『謹f77we—S/oV2， 77me—S/of为单个时隙长度，CWmin 表示最小竞争窗口，CWmax表示最大竞争窗口。上面的表达式(3)只是给 出了设定/VWe"/o"—""mftVm一F"/Me方法的一个实施例。然而，本发明不 限于此。在实际使用中，802.11g节点可以采用不同的方法设定CTS-to-self 帧的duration域内设定的值，只要其所设定的值低于duration域允许的最 大值即可，而不受表达式(3)的限制。在步骤S705中更新自身的信道预留 时间定时器的定时值，流程进展到步骤S702， 802.11g节点发送,据帧。
根据本发明的方法，将CTS-to-self帧中的duration域设定为^大的值。 当S02.11g节点的时间预留定时器中的剩余时间大于发送数据帧所需的时间，则直接发送数据帧，而不需要发送CTS-to-self帧，从而大大降低了控 制帧的开销。通过仿真比较，利用本发明的方法，在802.1 lb/g混合局域 网内，VoIP的语音容量提升了 100%,此外，802.1 lb数据终端的吞吐量也 提高了 100% 。
本发明的方法和装置与传统的802.11g标准及改进方法相比，能够很 好地减少控制帧的开销，从而改善无线局域网内的语音业务质量，使得网 络的语音容量得到提升，并且能有效地提高网络在数据业务方面的吞吐
本发明具有很好的灵活性及健壮性，且实现简单，并支持后向兼容性。 本发明只需要对802.11g节点进行改动。另外，本发明的方法能够进行灵 活扩充，因为该方法对duration域的取值没有严格的要求，即只要在 duration域允许的最大取值范围内，本方法都能正常工作，此外，本方法 还能够用于改善网络内其它业务的质量，而不单单是语音业务。
至此己经结合优选实施例对本发明进行了描述。本领域技术人员应该 理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、 替换和添加。因此，本发明的范围不应该被理解为被局限于上述特定实施 例，而应由所附权利要求所限定。
权利要求
1.一种在混合无线网络中减少控制信令开销的方法，包括步骤第一终端接收混合无线网络中的无线帧，判断所接收无线帧是否是无线信道预约控制帧；如果所接收的无线帧是无线信道预约控制帧，第一终端读取无线信道预约控制帧中的持续时间域的值，并利用所述持续时间域的值更新所述第一类终端的信道预留时间定时器，而不更新所述第一终端的网络分配矢量；第一终端发送数据帧之前，判断信道预留时间定时器的剩余时间是否大于发送数据帧所需的时间；当所述信道预留时间定时器的剩余时间大于发送数据帧所需的时间时，所述第一终端直接发送所述数据帧，而不发送无线信道预约控制帧。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括当所述信道预留时间定时 器的剩余时间不大于发送数据帧所需的时间时，所述第一终端发送无线信 道预约控制帧的步骤。
3. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括混合无线网络中的第二终 端在接收到无线信道预约控制帧时，用无线信道预约控制帧中的持续时间 域的值更新所述第二终端的的网络分配矢量，并在更新的网络分配矢量内 处在退避状态的步骤。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中当第一终端接收到无线信道预约 控制帧时，用下面的表达式更新自身的信道预留时间定时器，iVew一CoM"^—= MAX (Cw—Dwra".o"—P^/we ,其中A^t;一Co"Wer—Ka/we是信道预留时间定时器的更新值， Cw—Z)"ra"on—是接收到的无线信道预约控制帧的duration域指示的 值，Cw—Co柳^—表示时间预留定时器当前的定时值。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中第一终端在数据帧之前，还包括 流程根据混合无线网络内的业务负载状况设定无线信道预约控制帧内持续时间域的值的步骤。
6. 根据权利要求5所述的方法，进一步包括在第一终端设定无线信道 预约控制帧内持续时间域的值后，利用下面的表达式更新自身的信道预留 时间定时器的定时值的步骤，<formula>formula see original document page 3</formula>其中Pra/ecto"_Dwra^w_&/Me是第一终端在无线信道预约控制帧的 duration域内设定的值。
7. 根据权利要求6所述的方法，进一步包括利用下面给出的表达式计 算上述尸ra/ec"ow—Dwra"o"—Fa/we的步骤，<formula>formula see original document page 3</formula>其中M表示混合无线网络内第一终端的个数，OW表示第一终端完成本次 传输需要的时间，^5D为第一终端的平均回退时间。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中按照下面的表达式计算」^D的值，<formula>formula see original document page 3</formula>其中r/me—S/0/为单个时隙长度，CW^表示最小竞争窗口， CWmax表示最 大竞争窗口。
9. 根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其中所述混合无线网络包括符合802.11g标准的无线局域网和符合802.11b标准的无线局域 网。
10. 根据权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其中所述第一终端 是应用于802.11g无线局域网的终端设备，第二终端是应用于802.11b无 线局域网的终端设备。
11. 一种在混合无线网络中减少控制信令开销的装置，包括 发送设备，用于判断要发送的帧的类型，按照帧的类型以及此类业务在无线网络内的质量状况设定相应的持续时间值及相关的类型域； 帧类型识别装置，用于判断接收的帧的类型；无线信道预约控制帧处理装置，设置有信道预留时间定时器，接收所 述帧类型识别装置提供的帧的类型，当接收的帧是无线信道预约控制帧 时，利用所述持续时间域的值更新所述信道预留时间定时器，而不更新所述第一终端的网络分配矢量；和接收设备，用于接收混合无线网络中的终端发送的数据帧和无线信道 预约控制帧，根据接收到的数据帧的类型，以及此类业务在无线网络内的 质量状况对相应的网络分配矢量进行更新。
12. 根据权利要求11所述的移动终端，其中所述发送设备包括 发送存储装置，用于存储从高层到达的数据分组，和判断数据分组的类型，以及将数据分组封装成数据帧；信道接入装置，用于判断该移动终端是否能够接入无线信道发送数据帧；和发送装置，用于发送封装的数据帧。
13. 根据权利要求11所述的移动终端，其中所述接收设备包括信道侦听装置，用于在本移动终端不发送数据分组的情况下侦听无线网络中的信道，并在侦听到信道忙时，启动接收装置准备接收数据；接收装置，用于接收来自无线信道的数据，并将接收到的数据送入接收处理装置进行判断；和接收处理装置，用于判断是否成功接收到数据分组以及所接收的数据分组的类型。
全文摘要
本发明提供一种在混合无线网络中减少控制信令开销的方法，包括步骤第一终端接收混合无线网络中的无线帧，判断所接收无线帧是否是无线信道预约控制帧；如果所接收的无线帧是无线信道预约控制帧，第一终端读取无线信道预约控制帧中的持续时间域的值，并利用所述持续时间域的值更新所述第一类终端的信道预留时间定时器，而不更新所述第一终端的网络分配矢量；第一终端发送数据帧之前，判断信道预留时间定时器的剩余时间是否大于发送数据帧所需的时间；当所述信道预留时间定时器的剩余时间大于发送数据帧所需的时间时，所述第一终端直接发送所述数据帧，而不发送无线信道预约控制帧。
文档编号H04L29/06GK101582818SQ20081009706
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月12日 优先权日2008年5月12日
发明者五十岚圭, 俞一帆, 山田晓, 蕾 杜, 勇 白, 岚 陈 申请人:株式会社Ntt都科摩