专利名称:介质预留通告的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在无线网络中通告无线介质的预留的方法。本发明尤其有关 无线局域网(WLAN)，特别是基于IEEE 802. lls标准的网状网(mesh)类型的WLAN。
背景技术：
IEEE 802. lis标准化委员会小组目前正在用于网状网的802. 11标准的扩展方面 做工作。当前的IEEE 802. 11s标准规范，版本D1.05，被通过引用方式合并于此，该IEEE 802. lls标准规范使用IEEE 802. 11MAC/K1Y层定义了 IEEE 802. IIWLAN，该WLAN支持在自 配置多跳拓扑上的个别寻址和群寻址递送。按照802. lls标准的网状网络，或者所谓的网 状网，作为在大量个体的无线收发信机之间的无线协作通信基础设施而运行。网状网可以 是集中型或分散型的。网状网中的站(station)或网状网节点(MP)仅与它们邻近的相邻 节点通信，并因此充当中继器将消息数据从附近节点传送到那些太远以至于不能到达的对 等体(peer)。在以下的段落中，将使用特定于802. lis标准的术语来阐明本发明。 依据定义，网格点(mesh point)MP是IEEE 802. 11实体，其包含到无线介质的、符 合IEEE 802. 11的介质接入控制和物理层接口，该无线介质支持在802. lis标准中所定义 的网状网业务。网状网上通信的定时对于允许有效通信和防止介质上的碰撞是极为重要 的。IEEE 802. ll标准和IEEE 802.11s Dl. 05规范提出了用来管理介质上的通信的定时规 则，特别是提出了关于如何从一个MP向它邻近的MP散布定时知识的机制。因为MP只能与 邻近的MP通信，所以信息需要被散布到至少第二级MP，以使得可以避免大多数碰撞。在网 状网中，MP经常参与在预留的时间段内的周期性传输，比如信标传输和/或数据通信。通 常，这样的传输在时域中被周期性地通告。这些周期性的通告提高了鲁棒性，并且减少了 MP 对介质的竞争。
通常，在无线通信系统中，传输很容易受到干扰，因为同时传送的帧可能相互碰撞 和破坏。这些系统通常内装有许多预防措施以减少碰撞的数量。来自IEEE 802. ll标准的 例子包括带有碰撞避免的载波侦听多址接入(CSMA/CA)和请求发送/清除发送(RTS/CTS) 虚拟载送侦听协议。
在节点密度高且存在隐藏节点的系统中，介质接入问题尤为严重。可能发生这样 的问题的主要例子是在网状网络中。减少碰撞的解决方案是向其他的附近MP广告MP的排 定的(scheduled)传输，以使得信息可以被进一步广告。
IEEE 802. lls定义了至少两种机制来向网状网中的第二级对等MP散布定时信息。
第一种机制涉及信标帧的传输，该机制在IEEE 802. lis Dl. 05规范中的7. 2. 3. 1 节信标帧格式和7. 3. 2. 65节信标定时单元中被定义。7. 2. 3. 1节定义了信标帧的格式，每 个MP通过介质周期性地向它邻近的MP传送信标帧。信标帧包括信标定时单元，其将向邻 近的MP通知有关特定MP的当前信标帧和未来信标帧的定时。7. 3. 2. 65节给出了信标定时 单元的可能格式，下文将接着有更多细节。信标定时单元由MP使用来广告在它的定时同步功能(TSF)或时钟与网状网TSF之间的偏移量。信标定时单元也可以被使用来广告该MP 的邻居们的信标定时信息。通过向所有它的邻居广告它的邻居们的信标定时信息，定时信 息可以被散布到第二级对等MP。结果，给定的MP将知道在何时预期由第二级MP进行信标 传输 一 该给定的MP与该第二级MP有至少一个共同的邻居，因此将不会在所指示的时间发 起与该共同的邻居的传输。
第二种机制是这样一种方式，即由MP广告用于来自该MP或者去往该MP的通信的 介质的预留。7. 3. 2. 69节提出了一种可能的解决方案，并且为此定义了所谓的MDAOP广告 单元。它由MP使用来向它的邻居们广告它的网状网确定性接入状态。MDAOP广告单元向邻 居们通知该MP被排定何时接收或传送信息数据。另夕卜，MDAOP广告单元还包括关于MP的 邻居们所报告的、在该介质上的排定的通信的类似信息。此外，通过每个MP都重复关于其 邻居们的定时信息 一 正如由一个个邻居所报告的，定时信息被散布到至少第二级对等体。 7. 3. 2. 69节提出了可能的格式。
虽然上述机制加强了在介质上的通信的鲁棒性，并且防止了MP之间的碰撞，但是 大量的通信带宽被专用于信息的散布。因此，随着网状网密度的增加，信标帧在大小上趋向 于更大，并且最终可能占用很大一部分的发射时间(airtime)。
发明内容
本发明的一个目的是减少信标帧的大小。本发明的一个或多个实施例的进一步的
目的是减少在信标帧中的开销。
本发明的一个或多个实施例的另一个目的是提出一种可替换的方式来增加每个 MP对一个个MP的介质预留的了解。
因此，本发明更具体地涉及一种用于在无线网络中通告无线介质的预留的方法。 在该方法中，无线网络中的站首先确定有关用于由网络中的站进行信标帧传输的介质预留 的信标定时信息。它还确定有关用于与该站进行数据通信的介质预留的预留定时信息。然 后，它把信标定时信息和预留定时信息聚合(aggregate)到介质占用单元中，并且在信标 帧中传送该介质占用单元。
本发明的方法因此提出了将两种定时通告聚合到一单个的定时通告中。 例如，在IEEE 802.11s Dl. 05的上下文中，这两个定时通告信标定时单元和 MDAOP预留单元，或者至少其中所包含的信息，可以被组合在一起，以便代替所述两个单独 的单元，创建在信标帧中传输的一个介质占用单元。事实上，这两个单独的单元具有类似的 格式，并且服务于同一个目的，即向其他MP通知介质将占用。这两个单元目前作为单独的 单元在信标帧中被传送，尽管这两者都代表在其间该介质将被预留用于去往或者来自网格 点的通信的时间段。虽然介质可以被预留用于两种不同类型的通信，即信标传输或数据传 递，但是两者都寻求向邻居们通知该介质将被预留，以防止发生碰撞或冲突。介质是被预 留用于信标传输还是数据传递，对于MP来说可能是不太关心的。
因此，本发明人已经认识到，如果这两个定时信息被组合而且聚合到一单个的介 质占用单元中，则信标帧可以被做得更小。介质占用单元于是将大体上代表用于该MP的介 质预留，无论该预留涉及的是信标传递还是数据传递。在本发明的一个实施例中，介质占用 单元还包括关于该介质是被预留用于信标传输还是数据传递的指示器。
4[0016] 在一个实施例中，信标帧进一步包括关于附近MP的、以类似的方式生成的介质占
用单元。关于邻近的MP的介质占用单元因此在该MP的信标帧中重复。
本发明的一个或多个实施例的优点在于允许整个定时信息更有效的编码。事实
上，介质占用单元的格式不必与个体预留信息的格式相同，两种定时单元的聚合有助于减
少开销。例如，802. lis Dl. 05强制在信标帧中邻近MP的MAC地址被编码两次一次用于
MP的信标帧传递的信息，一次用于有关针对与邻近MP进行数据传递的预留的信息。根据本
发明，MAC地址可能仅需要在信标帧中提及一次，即在邻近站的介质占用单元中。在另一个
例子中，同一MP的两个连续的预留于是相比于现有技术可以被更有效地编码。例如，如果
MP被排定来发送信标，然后随即接着在预留的时隙中发送VOI P消息，则MP可以以组合的
方式并且有效地使用一个条目而不是使用两个条目来广告这些。
—个或多个实施例的另一优点是，只需要一个例程来分析和解译介质占用单元。 此外，聚合的介质占用单元比现有技术格式更鲁棒。信标帧现在更紧凑，因此通常所称的 "信标膨胀(beacon bloat)"可以避免，从而降低了漏失通告的风险。
本发明还涉及一种在无线网络中的站。该站包括处理单元，其确定l/有关用于 由该站进行信标帧传输的介质预留的信标定时信息；以及2/有关用于与该站进行数据通 信的介质预留的预留定时信息。 一旦两种定时都已知，则处理单元把信标定时信息和预留 定时信息聚合到介质占用单元中。然后，该站的发送机把介质占用单元整合到信标帧中，并 且传送该信标帧。
本发明还涉及一种网络，该网络包括多个上述的站。本发明还涉及一种计算机存 储介质，其存储用于执行上述方法的计算机可执行指令。
上面已经相当概括地概述了本发明的特征和技术优点，使得本领域技术人员可以 更好地理解下面的详细说明。人们应当明白，他可以容易地使用所公开的概念和特定实施 例作为基础来修改或设计用于完成本发明的相同目的的其他结构。
为了更全面地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图所做的说明，在附图 中同样的数字标明同样的对象，以及其中
图1是根据本发明的网状网；
图2图示了在两个接连的信标帧之间的时间间隔的定时图；
图3图示了本发明的介质占用单元的格式；
图4图示了用于网格点的预留的格式；以及
图5图示了个体介质预留的格式。
具体实施方式
图1显示了本发明的网络100。将在无线网状网的上下文中描述本发明，以及网络 100是基于802. lis Dl. 05规范的网状网。
网状网100包括网格点(MP) 110-170。在这个实施例中，网状网100是分散型的， 即没有中央控制器，而且MP 110-170使用多跳技术通信，其中MP 110-170只可以与已经建 立了链路的附近的MP进行通信。当两个站成功地完成链路建立过程时，它们就建立了链路。图1显示了在MP110-170之间设立的链路。例如，MP 120只可以与MP 130、140和110 直接通信，以及MP 120还可以经由MP 110或MP 140与MP 150间接地通信。
—旦在两个MP之间建立了链路，MP 110-170就可以在专用通信窗口期间相互通 信。发送机和接收机在其间可以通信的这些窗口或时间段将被称作网状网确定性接入机会 (MDAOP)，如在802. lis标准中所定义的，参见7. 3. 2. 66节。
图2图示了对于两个信标传输之间的时间段，在介质上的通信定时。如前所述，MP 110-170每个DTIM(网状网递送业务量标识信息)间隔520都传送周期性的信标帧510。 DTIM间隔520的值在信标帧510的信标定时单元中被传达。此外，每个个体的MPllO-170 还通知预留的MDAOP，这些MDAOP代表用于与该MP进行数据通信的介质的预留，在此期间个 体的MP110-170可以充当接收机或发送机。MDAOP在间隔520中周期性地出现的个体MDAOP 的组中被准许。
图2显示了在个体的MP和另一 MP之间的一组MDAOP 530的例子。在这两个MP 之间先前使用在802. lis D1.05中定义的握手协议协商过该组MDAOP。整组MDAOP 530可 以已经在MDAOP设立请求单元(802. Ils7. 3. 2. 66)中被请求，MDAOP设立请求单元包含组 ID、 MDAOP持续时间550、 MDAOP周期性、以及MDAOP偏移量540，如图2所示。 现在参照图3，单元200图示了本发明的介质占用单元。如前所述，单元200在信 标帧中被发送，它代表用于那个传送该信标的特定网格点的聚合的介质预留。此外，单元 200还可以通知由其他MP进行的介质预留。
单元200按如下构建。它首先包括单元ID 210、其长度220以及代表介质预留的 预留单元230。 一个单元230与该MP相关联，而其他单元230可以与附近的MP之一相关 联。单元ID和长度单元是1个八位字节长。 一个预留单元230代表用于信标传输的、和用 于分配给该MP的MDAOP组的聚合的预留。关于单元230的格式的更多细节参考图4和5 给出。
在一个示例性实施例中，预留单元230还可包括用于邻近MP的介质预留。除了用 于该特定MP 110-170的那一个预留单元230之外，单元200还包含与已经向该特定的MP 110-170报告了排定的预留的邻居们一样多的预留230。图4中显示了预留单元230的一 般结构。关于邻居们的预留230是从接收自邻居处的信标帧获取的。因此，通过使每个MP 向其所有邻居报告它自己的聚合的介质预留，该信息可以被传达到第二级MP。例如，MP160 将向MP150报告它自己的定时约束，MP150将把该信息重复到给MPllO和140的介质占用 单元中。每个MP对其邻居们的预留的重复可以仅仅是所接收的报告的拷贝。MP110和140 因此将知道何时介质被预留用于与MP150的通信，并且可以在该预留的时段期间阻止接入 介质。
单元230包含为其预留了介质的MP的MAC地址232。它还包含了用于给定MP的 个体预留的数量N、以及相对于每个预留的N个定时信息240。每个个体的预留或是对应于 MP的信标预留、或是对应于MP的一组周期性的MDAOP 230，正如前面所解释的。因此，如图 5所示，定时信息单元240包括持续时间550、周期性560和偏移量540。 因此，本发明的优点在于减少了信标帧的开销。当前，用于信标传输和数据传递的 通告在两个单独的单元中被发送，并且其格式强制使每个站的MAC地址重复两次一次与 关于信标传输的信息相关联，一次用于MDAOP广告单元。利用本发明，每个个体MP的MAC地址需要被传送一次，从而大大减少了信标负荷。在密集的网状网中，带宽方面的节约甚至 更大。
在替换的实施例中，定时信息240可以进一步包括关于是为了信标传输还是为了 数据传递而做出该预留的指示器。这个指示器可以是l比特的指示器。 还值得指出的是，本发明的介质占用单元也可以一经MP请求就被传送，例如在新 的MP加入网状网100的状况中。
权利要求
一种用于在无线网络中通告无线介质的预留的方法，该方法包括确定有关用于由该网络中的站进行信标帧传输的介质预留的信标定时信息、以及有关用于与该站进行数据通信的介质预留的预留定时信息；把所述信标定时信息和预留定时信息聚合到介质占用单元中；以及，在信标帧中传送该介质占用单元(200)。
2. 根据权利要求
1的方法，其中所述无线网络是按照I EEE 802. lls标准的无线网状 网，而所述站是网格点。
3. 根据权利要求
1的方法，其中所述介质占用单元包括该站的MAC地址。
4. 根据权利要求
1的方法，其中该方法进一步包括接收来自附近站的介质占用单元，该介质占用单元有关用于由该附近站进行信标传输 和用于与该附近站进行数据通信的聚合的介质预留；以及，在信标帧中进一步传送从附近站的介质占用单元中提取的、关于该附近站的预留的信息。
5. 根据权利要求
4的方法，其中所述关于附近站的预留的信息是从附近站接收的介质 占用单元。
6. 根据权利要求
4的方法，其中所述传送步骤包括在信标帧中传送所有附近站的各自 的介质占用单元。
7. 根据权利要求
l的方法，其中所述介质占用单元包括预留计数器，其代表对于周期 性的连续时间段组的、介质的个体预留的数量。
8. 根据权利要求
l的方法，其中所述介质占用单元包括关于介质的个体预留是涉及信 标帧的传输还是涉及与该站的通信的指示器。
9. 根据权利要求
1的方法，其中所述介质占用单元对于每个个体预留包括以下项之 一 持续时间、周期性和偏移量。
10. 根据权利要求
l的方法，其中该信标帧被广播到网络中的附近站。
11. 一种在无线网络中的站，该站包括处理单元，其确定有关用于由该站进行信标帧传输的介质预留的信标定时信息、以及有关用于与该站进行数据通信的介质预留的预留定时信息，并且其把所述信标定时信息和 预留定时信息聚合到介质占用单元中；以及，发送机，用于在信标帧中广播介质占用单元。
12. —种无线网络，其包括多个站，每个站包括处理单元，其确定有关用于由该站进行信标帧传输的介质预留的信标定时信息、以及有关用于与该站进行数据通信的介质预留的预留定时信息，并且其把所述信标定时信息和 预留定时信息聚合到介质占用单元中；以及，发送机，用于在信标帧中传送介质占用单元。
13. —种计算机存储产品，用于存储用以执行权利要求
l的方法的计算机可执行指令。
专利摘要
在无线网状网中，网格点在信标帧中通告无线介质的预留。每个网格点确定用于将来的信标帧传输的排定的介质预留，以及用于与该站进行数据通信的排定的介质预留。该站进一步把所述的预留聚合到一单个的单元介质占用单元，并且把这一单元整合到信标帧中以便将来传输到附近的网格点。
文档编号GKCN101743758SQ200880024790
公开日2010年6月16日 申请日期2008年7月10日
发明者B·沃尔克, G·R·赫茨, T·J·J·邓特尼尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan