在无线lan系统中交换用于低功率设备的帧的方法及其装置的制造方法_2

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范围的扩展的服务集(ESS)。
[0065]具有任意大小和复杂度的无线网络可以由DS和BSS组成。在IEEE 802.11系统中,这种类型的网络称为ESS网络。ESS可以对应于连接到一个DS的BSS集合。但是,ESS不包括DS。ESS网络特征在于ESS网络在逻辑链路控制(LLC)层中作为IBSS网络出现。包括在ESS中的STA可以互相通信,并且移动STA在LLC中从一个BSS到另一个BSS (在相同的ESS内)透明地可移动。
[0066]在IEEE 802.11中,不假定在图3中的BSS的任何相对物理位置,并且以下的形式都是可允许的。BSS可以部分地重叠,并且这种形式通常用于提供连续的覆盖范围。BSS可以不物理地连接,并且在BSS之间的逻辑距离没有限制。BSS可以位于相同的物理位置,并且这种形式可用于提供冗余。一个或多个IBSS或者ESS网络可以物理地位于与一个或多个ESS网络相同的空间之中。这可以对应于在点对点网络在其中存在ESS网络的位置中操作的情形下,在不同组织的IEEE802.11网络物理上重叠的情形下,或者在两个或更多个不同的接入和安全策略在相同的位置中是必要的情形下的ESS网络形式。
[0067]图4是示出WLAN系统的示例性结构的示意图。在图4中,示出包括DS的基础结构BSS的示例。
[0068]在图4的示例中,BSSl和BSS2构成ESS。在WLAN系统中,STA是根据IEEE 802.11的MAC/PHY规则操作的设备。STA包括AP STA和非AP STA。非AP STA对应于由用户直接操纵的设备,诸如膝上计算机或者移动电话。在图4中,STAU STA3和STA4对应于非APSTA,并且STA2和STA5对应于AP STA。
[0069]在以下描述中,非AP STA可以称作终端、无线发送/接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、移动站(MS)、移动终端或者移动订户站(MSS)。在其他无线通信领域中,AP是对应于基站(BS)、节点B、演进的节点B (e-NB)、基站收发器系统(BTS)或者毫微微BS的概念。
[0070]层架构
[0071]在WLAN系统中,从层架构的角度可以描述AP和/或STA的操作。通过处理器可以实现在装置配置方面的层架构。AP或者STA可以具有多个层结构。例如,802.11标准说明书主要处理数据链路层(DLL)和PHY层的介质接入控制(MAC)子层。PHY层可以包括物理层会聚协议(PLCP)实体和物理介质独立(PMD)实体。MAC子层和PHY层两者在概念上包括关联实体,称为MAC子层管理实体(MLME)和PHY层管理实体(PLME)。这些实体提供层管理服务接口,通过其可以调用层管理功能。
[0072]为了提供正确的MAC操作,在每个AP/STA内存在站管理实体(SME)。SME是可以被视为存在于单独的管理面中或者被视为远离侧面的层独立实体。在此没有指定SME的精确的功能,但是通常此实体可以被视为负责诸如从各种层管理实体(LME)收集关于层独立的状态的信息并且类似地设置层特定的参数的值的功能。SME通常可以执行代表一般系统管理实体的这样的功能并且可以实现标准管理协议。
[0073]前述的实体以各种方式相互作用。例如,实体可以通过交换GET/SET基元相互作用。XX-GET.request基元被用于请求给定的MIB属性的值(基于管理信息的属性信息)。如果状态被设置为“成功”则XX-GET.confirm基元返回适当的MIB属性值并且否则,返回状态字段中的错误指示。XX-SET.request基元被用于请求被设置为给定值的被指示的MIB属性。如果此MIB属性意味着特定的动作,则此请求可以执行动作。如果状态被设置为“成功”,则XX-SET.confirm基元确认被指示的MIB属性被设置为被请求的值,并且否则,其返回到状态字段中的错误条件。如果此MIB属性意味着特定的动作,则此确认动作被执行。
[0074]MLME和SME可以经由MLME_SAP (服务接入点)交换各种基元MLME_GET/SET基元。此外,经由PLME_SAP在PLME和SME之间并且经由MLME_PLME_SAP在MLME和PLME之间可以交换各种PLMEM_GET/SET基元。
[0075]链路设立讨稈
[0076]图5是图示一般链路设立过程的流程图。
[0077]为了允许STA设立与网络的链路并且将数据发送到网络/从网络接收数据,STA应执行用于安全性的网络发现、认证、关联、以及认证。链路设定过程也可以称为会话启动过程或者会话设定过程。另外,链路设立过程的发现、认证、关联、安全设定步骤一般可以被称为关联过程。
[0078]将参考图5描述示例性链路设定过程。
[0079]在步骤S510中,STA可以执行网络发现动作。网络发现动作可以包括STA的扫描。BP, STA必须搜索可用的网络以便接入网络。STA应在加入无线网络之前识别兼容的网络。用于在特定区域中识别网络的过程称为扫描。
[0080]扫描被划分为主动扫描和被动扫描。
[0081]图5图示包括主动扫描的网络发现操作。在主动扫描的情况下,STA发送探测请求帧,并且等待对探测请求帧的响应,同时改变信道以便于确定在STA周围存在的AP。响应器将用作对探测请求帧的响应的探测响应帧发送给已经发送探测请求帧的STA。响应器可以是在已扫描的信道的BSS中最后已经发送信标帧的STA。在BSS中,因为AP发送信标帧,所以AP是响应器。在IBSS中,因为IBSS的STA顺序地发送信标帧,所以响应器不是恒定的。例如,已经在信道#1发送探测请求帧并且已经在信道#1接收探测响应帧的STA,可以存储包括在接收的探测响应帧中的BSS相关信息,移动到下一个信道(例如,信道#2),并且以相同的方法对下一个信道执行扫描(即,在信道#2处的探测请求/响应的发送/接收)。
[0082]虽然在图5中未图示,但是也可以通过被动扫描执行扫描动作。执行被动扫描的STA等待信标帧,同时从一个信道移动到另一个信道。信标帧是在IEEE 802.11中管理帧的一个,指示无线网络的存在,使STA能够执行扫描以搜索无线网络,并且以STA可以加入无线网络的方式被周期地发送。在BSS中,AP周期地发送信标帧。在IBSS中,IBSS的STA顺序地发送信标帧。在扫描期间接收信标帧之后,STA存储被包含在信标帧中BSS信息,移动到另一个信道,并且为每个信道记录信标帧信息。在接收信标帧之后,STA存储被包括在接收的信标帧中的BSS相关联的信息,移动到下一个信道,并且以相同的方法对下一个信道执行扫描。
[0083]在主动扫描和被动扫描之间比较,主动扫描有利地具有比被动扫描更短的延迟和更少的功耗。
[0084]在STA发现网络之后,STA可以在步骤S520中执行认证过程。该认证过程可以称为第一认证过程,以清楚地区分认证过程与步骤S540的安全设立过程。
[0085]认证过程可以包括通过STA到AP的认证请求帧的传输、和响应于认证请求帧通过AP到STA的认证响应帧的传输。用于认证请求/响应的认证帧可以对应于管理帧。
[0086]认证帧可以包括认证算法编号、认证事务序列号、状态码、挑战文本、稳健安全网络(RSN)、有限循环群等等。在认证请求/响应帧中包括的在上面提及的信息可以是可以被包括在认证请求/响应帧中的信息的部分的示例,或者可以包括附加的信息。
[0087]STA可以将认证请求帧发送到AP。AP可以基于在接收的认证请求帧中包括的信息决定是否认证STA。AP可以在认证响应帧中将认证过程的结果提供给STA。
[0088]在STA被成功认证之后,可以在步骤S530中执行关联过程。关联过程可以涉及通过STA发送关联请求帧给AP,并且响应于关联请求帧通过AP发送关联响应帧给STA。
[0089]例如,关联请求帧可以包括与各种能力、信标收听间隔、服务集标识符(SSID)、支持速率、支持信道、RSN、移动域、支持的操作类别、业务指示映射(??Μ)广播请求、交互工作服务能力等等相关联的?目息。
[0090]例如,关联响应帧可以包括与各种能力、状态码、关联ID(AID)、支持速率、增强的分布信道接入(H)CA)参数集、接收的信道功率指标(RCPI)、接收的信号对噪声指标(RSNI)、移动域、超时间隔(关联回复时间)、重叠BSS扫描参数、TIM广播响应、QoS映射等等相关联的信息。
[0091]上面提到的信息,可以是可以被包括在关联请求/响应帧中的信息的部分的示例,可以以其他信息替换,或者可以包括附加信息。
[0092]在STA被成功地与网络关联之后,可以在步骤S540中执行安全设定过程。步骤S540的安全设定过程可以称为基于稳健安全网络关联(RSNA)请求/响应的认证过程。步骤S520的认证过程可以称为第一认证过程,并且步骤S540的安全设定过程可以简称为认证过程。
[0093]例如,步骤S540的安全设定过程可以包括基于在LAN帧上的可扩展认证协议(EAPOL)通过4路握手的私钥设定过程。此外,该安全设定过程也可以根据未在IEEE802.11标准中定义的安全方案执行。
[0094]WLAN 涫讲
[0095]为了避免在WLAN通信速度方面的限制,IEEE 802.1ln近来已经作为通信标准被建立。IEEE 802.1ln旨在增加网络速度和可靠性并且扩展无线网络的覆盖区域。更加详细地,IEEE 802.1ln支持最多540Mbps的高吞吐量(HT),并且以在发射器和接收器两者处使用多个天线的多输入多输出(MMO)为基础以便于最小化传输错误并且优化数据速率。
[0096]随着WLAN技术的广泛使用和WLAN应用的多样化,需要开发能够支持比由IEEE802.1ln支持的数据处理速率更高的吞吐量的新WLAN系统。支持非常高吞吐量(VHT)的下一代WLAN系统是IEEE 802.1ln WLAN系统的下一个版本(例如,IEEE 802.1lac),并且是近来提出的在MAC服务接入点(SAP)处支持IGbps或以上的数据处理速度的IEEE802.1lWLAN系统的一个。
[0097]为了有效率地利用无线电信道,下一代WLAN系统支持其中多个STA可以同时接入信道的多用户多输入多输出(MU-Mnro)传输。在MU-Mnro传输中,AP可以同时发送分组给至少一个M頂O配对的STA。
[0098]另外,正在讨论在白空间中支持WLAN系统操作。例如,因为从模拟TV到数字TV的转变而变成空闲的诸如频带(例如,从54MHz?698MHz的范围)的白空间(TV WS)中的WLAN系统的引进已经作为IEEE 802.1laf标准被论述。但是,这仅是示例性的并且白空间可以是许可用户可以主要地使用的许可带。许可用户可以是具有权限使用许可带的用户,并且也可以称为许可设备、主用户、现任用户等等。
[0099]例如,在白空间(WS)中操作的AP和/或STA应提供用于保护许可用户的功能。例如,如果在诸如麦克风的许可用户已经使用是被调节为在WS带中具有特定带宽的特定WS信道,则AP和/或STA不可以使用与WS信道相对应的频带使得保护许可用户。此外,如果许可用户使用被用于当前帧的传输和/或接收的频带,则AP和/或STA应停止使用频带。
[0100]因此,AP和/或STA应确定是否WS带的特定的频带是可用的。换言之,AP和/或STA应确定频带中许可用户的存在或者不存在。关于在特定频带中许可用户的存在或者不存在的确定被称为频谱感测。能量检测方案、签名检测方案等等可以被用作频谱感测机制。如果接收信号的强度等于或者大于预先确定的值,则AP和/或STA可以确定许可用户正在使用该频带。如果DTV前导被检测,则AP和/或STA可以确定通过许可用户正在使用频带。
[0101]M2M (机器对机器)通信作为下一代通信技术正在讨论当中。在IEEE 802.1lffLAN系统中用于支持M2M通信的技术标准已经被发展成IEEE 802.llah。M2M通信指的是涉及一个或多个机器的通信方案,或者也可以称为机器型通信(MTC)或者机器对机器(M2M)通信。机器指的是不要求用户的直接操纵和干涉的实体。例如,不仅被装备有RF模块的测量计或者售货机,而且能够在没有用户干涉/处理的情况下通过自动接入网络执行通信的诸如智能电话的用户设备(UE)可以是这样的机器的示例。M2M通信可以包括D2D通信、和在设备与应用服务器之间的通信等等。作为在设备与应用服务器之间的通信的示例,存在在售货机和应用服务器之间的通信、在销售点(POS)设备和应用服务器之间的通信、以及在电表、煤气表或者水表与应用服务器之间的通信。基于M2M通信的应用可以包括安全、运输、医疗等等。考虑到在上面提到的应用示例,M2M通信应能够支持在包括大量设备的环境下以低速度的少量的数据的间隙的发送/接收。
[0102]具体地,M2M通信应能够支持大量的STA。虽然当前的WLAN系统以假设一个AP与最多2007个STA相关联为基础,但是为了 M2M通信,最近已经论述了用于支持更多的STA(例如,大约6000个STA)与一个AP相关联的各种方法。此外,所预期的是,支持/请求低传送速率的许多应用存在于M2M通信中。为了平滑地支持此,在WLAN系统中STA可以基于业务指示映射(??Μ)元素识别要向STA发送的数据的存在与否,并且最近已经论述了用于减小TIM的位图大小的各种方法。此外,所预期的是,在M2M通信中具有非常长的发送/接收间隔的业务数据存在。例如,非常少量的数据,诸如,使用的电/气/水的数量,需要以长的间隔(例如,每月)发送。因此,尽管在WLAN系统中与一个AP相关联的STA的数目增加,但是许多的开发者和公司对能够有效率地支持其中存在每一个具有在一个信标时段期间要从AP接收的数据帧的非常少量的STA的情况的WLAN系统进行深入研究。
[0103]为了支持应用,
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