诸如M2M、物联网(1T)、智能电网等等，需要达范围通信和低功率通信。为此，已经强烈地研究和讨论用于基于SlG(子IGHz)频带(例如，902?928MHz)中的1ΜΗζ/2ΜΗζ/4ΜΗζ/8ΜΗζ/16ΜΗζ信道带宽采用通信协议的各种方法。
[0104]如上所述，WLAN技术正在快速地发展，并且不仅在上面提到的示例性技术，而且诸如直接链路设定、介质流吞吐量的改进、高速和/或大规模的初始会话设定的支持、和扩展带宽和工作频率的支持的其他技术正在深入地发展中。
[0105]介质接入机制
[0106]在IEEE 802.1lffLAN系统中，基本的MAC接入机制是具有冲突避免(CSMA/CA)的载波监听多址接入。CSMA/CA机制，称为IEEE802.1lMAC的分布协调功能(DCF)，并且基本上包括“先听后讲”接入机制。根据在上面提及的接入机制，在数据传输之前，AP和/SSTA可以在预先确定的时间间隔期间(例如，DCF帧间间隔(DIFS))执行用于感测RF信道或者介质的空闲信道评估(CCA)。如果确定介质是处于空闲状态，则AP和/或STA通过介质开始帧传输。另一方面，如果AP和/或STA感测介质为被占用，则AP和/或STA不开始其自己的传输，设置用于介质接入的延迟时间(例如，随机退避时段)，并且等待预定时间之后尝试开始帧传输。预期通过应用随机退避时段在等待不同的时间之后多个STA尝试开始帧传输，从而最小化冲突。
[0107]此外，IEEE 802.1lMAC协议提供混合协调功能(HCF)。HCF基于DCF和点协调功能(PCF)。PCF指的是基于轮询的同步接入方案，其中以所有接收AP和/或STA能够接收数据帧的方式执行定期的轮询的基于轮询的同步接入方案。此外，HCF包括增强的分布信道接入(EDCA)和HCF控制的信道接入(HCCA)。在EDCA中，基于竞争执行接入以由提供商向多个用户提供数据帧，而在HACCA中，基于轮询机制的无竞争的信道接入方案被使用。此夕卜，HCF包括用于改善WLAN的服务质量(QoS)的介质接入机制，并且可以在竞争时段(CP)和无竞争时段(CFP)两者期间发送QoS数据。
[0108]图6是被引用以描述退避过程的视图。
[0109]将参考图6描述基于随机退避时段的操作。如果占用或者忙碌介质变成空闲的，则多个STA可以尝试以发送数据(或者帧)。作为用于最小化冲突的方法，每个STA可以选择随机退避计数，等待与选择的退避计数相对应的时隙时间，并且然后尝试开始数据传输。随机退避计数是伪随机整数，并且可以被设置为O至CW值中的一个。在这样的情况下，Cff指的是竞争窗口参数值。虽然通过CWmin表示CW参数的初始值，在传输失败的情况下(例如，其中为了传输帧没有接收到ACK的情况下)初始值可以被翻倍。如果CW参数值达到Cffmax,则可以尝试数据传输，维持CWmax直至数据传输成功。如果数据传输成功，则CW参数值被重置为CWmin。优选地，CW、Cffmin和CWmax被设置为2n_l (其中η = 0、1、2、…)。
[0110]—旦随机退避过程开始，则STA连续地监控介质，同时根据被确定的退避计数值来倒计数退避时隙。如果介质被监控为占用，则STA停止倒计数并且等待预定的时间。如果介质变成空闲的，则STA恢复剩余的时隙时间的倒计数。
[0111]在图6的示例中，如果要发送到STA3的MAC的分组到达STA3，则STA3确定在DIFS期间该介质是空闲的，并且立即发送帧。同时，其他STA监控介质为忙碌，并且等待预先确定的时间。在预定的时间期间，在STAUSTA2和STA5的每一个中可以产生传输数据。如果介质被监控为空闲，则每个STA可以等待DIFS，并且然后根据由STA选择的随机退避计数值来倒计数退避时隙。在图6的示例中，STA2选择最低的退避计数值，并且STAl选择最高的退避计数值。即，在当STA2完成退避计数并且开始帧传输时，STA5的残留退避时间比STAl的残留退避时间短。当STA2占用介质时STAl和STA5中的每一个临时地停止倒计数，并且等待预定的时间。如果STA2完成占用介质并且介质重新进入空闲状态，则STAl和STA5中的每一个等待预定的时间DIFS，并且重新开始退避计数。S卩，在残留退避时隙之后，只要残留退避时间被倒计数，则可以开始操作帧传输。因为STA5的残留退避时间比STAl的更短，所以STA5开始帧传输。同时，当STA2占用介质时，在STA4中可以。在这样的情况下，如果介质处于空闲状态，则STA4等待DIFS，根据由STA4选择的随机退避计数值执行来倒计数，然后开始帧传输。图6示例性地示出STA5的残留退避时间与STA4选择的随机退避计数值冲突的情况。在这样的情况下，可能在STA4和STA5之间出现不可预期的冲突。如果冲突在STA4和STA5之间出现，则STA4和STA5中的每一个没有接收ACK，导致数据传输失败的发生。在这样的情况下，STA4和STA5中的每一个可以使CW值翻倍，选择随机退避计数值，并且然后执行倒计数。同时，当由于STA4和STA5的传输导致介质处于占用状态时，STAl等待预定的时间。在这样的情况下，如果介质处于空闲状态，则STAl等待DIFS，并且然后在残留退避时间的经过之后开始帧传输。
[0112]STA的感测操作
[0113]如上所述，CSMA/CA机制不仅包括其中AP和/或STA直接地感测介质的物理载波感测介质，而且包括虚拟载波感测机制。虚拟载波感测机制被用于解决通过介质接入遇到的一些问题，诸如隐藏节点问题。对于虚拟载波感测，WLAN系统的MAC可以利用网络分配矢量(NAV)。NAV指示剩余的时间直到通过AP和/或STA向其他AP和/或STA指示介质是可用的，其中的每一个当前使用介质或者具有使用介质的权限。因此，NAV值对应于其中介质将由被配置以发送相对应帧的AP和/或STA使用的预留的时段。已经接收到NAV值的STA可以在相应的预留的时段期间推迟介质接入。例如，NAV可以根据帧的MAC报头的“持续时间”字段的值来设置。
[0114]稳健冲突检测机制已经被介绍以减少冲突的概率。将参考图7和8描述稳健冲突检测机制。尽管实际的载波感测范围不同于传输范围，但是为了描述方便假定实际感测范围与传输范围相同。
[0115]图7被引用以描述隐藏节点和暴露节点的视图。
[0116]图7(a)图示示例性的隐藏节点。在图7(a)中，STA A与STA B通信，并且STA C具有要发送的信息。在图7 (a)中，虽然STA A正在将数据发送到STA B，当在数据被发送到STA B之前执行载波感测时，STA C可以确定介质处于空闲状态中。这是因为在STA C的位置处不可以感测到STA A( S卩，介质占用)的传输。在这样的情况下，因为STA B同时从STAA和STA C接收信息，冲突发生。在此，STA A可以被认为是STA C的隐藏节点。
[0117]图7(b)图示示例性的暴露节点。在图7(b)中，当STA B将数据发送给STA A时，STA C具有要发送到STA D的信息。如果STA C执行载波感测，确定由于STA B的传输介质被占用。因此，虽然STA C具有要发送到STA D的信息，STA C感测介质被占用，并且应等待直到介质是空闲的。然而，因为STA A实际上位于STA C的传输范围之外，所以从STA A的观点来看，来自STA C的传输可能不与来自STA B的传输冲突。因此STA C没有必要等待直到STA B停止传输。在这里，STA C可以是STA B的暴露节点。
[0118]图8是被引用以描述RTS (请求发送)和CTS (清除发送)的视图。
[0119]为了在图7的示例性情形下有效率地利用冲突避免机制，能够使用短信令分组，诸如RTS和CTS。可以通过相邻的STA旁听在两个STA之间的RTS/CTS，使得相邻的STA可以考虑信息是否在两个STA之间被发送。例如，如果想要发送数据的STA将RTS帧发送到接收STA，则接收STA可以指示通过将CTS帧发送给相邻STA将接收数据。
[0120]图8(a)图示用于解决隐藏节点问题的示例性方法。在图8(a)中，假定STA A和STA C的每一个准备将数据发送给STA B0如果STA A将RTS帧发送给STA B，则STA B将CTS帧发送给相邻的STA，STA A和STA C。结果，STA C应等待直到STA A和STA B完全地发送数据，从而避免冲突。
[0121]图8(b)图示用于解决暴露节点的问题的示例性方法。当STA C在STA A和STAB之间旁听RTS/CTS传输时，STA C可以确定没有冲突将发生，尽管其将数据发送给另一个STA (例如，STA D)。即，STA B将RTS帧发送给其相邻的STA，并且仅具有传输数据的STAA可以发送CTS帧。STA C仅接收RTS帧而没有从STA A接收CTS帧。因此，STA A可以意识到其位于STA C的载波感测范围外。
[0122]功率管理
[0123]如上所述，在STA执行数据传输/接收操作之前WLAN系统需要执行信道感测。始终感测信道的操作引起STA的持续的功率消耗。在接收状态中的功耗很大地不同于传输状态下的功耗。接收状态的连续保持可能引起功率受限的STA(即，由电池操作的STA)的大的负载。因此，如果STA保持接收待机模式使得持续地感测信道，则就WLAN吞吐量而言，功率被无效率地耗费，而没有特殊的优势。为了解决在上面提及的问题，WLAN系统支持STA的功率管理(PM)模式。
[0124]STA的PM模式被分类成活跃模式和省电(PS)模式。STA基本上在活跃模式下操作。在活跃模式下操作的STA保持唤醒状态。在唤醒状态下，STA可以执行诸如帧传输/接收或者信道扫描的正常的操作。另一方面，在PS模式下操作的STA被配置为在睡眠状态切和唤醒状态之间切换。在睡眠状态下，STA以最小功率操作并且既不执行帧传输/接收也不执行信道扫描。
[0125]因为功率消耗与其中STA处于睡眠状态下的具体时间成比例地减少，所以STA操作时间被增加。然而，不能够在睡眠状态下发送或者接收帧，使得STA不能够始终在长的时间段内操作。如果存在要被发送到AP的帧，则在睡眠状态下操作的STA被切换到唤醒状态，以发送/接收帧。另一方面，如果AP具有发送到STA的帧，则处于睡眠状态的STA不能接收该帧并且不能够识别要接收的帧的存在。因此，STA可能需要根据特定时段切换到唤醒状态，以便于识别要发送的帧的存在或者不存在(或者以便于如果AP具有要被发送的帧接收帧)。
[0126]图9是用于解释PM操作的概念图。
[0127]参考图9，AP 210以预定时段的间隔将信标帧发送给BSS中存在的STA(S211、S212、S213、S214、S215、以及S216)。信标帧包括??Μ信息元素。??Μ信息元素包括关于与AP 210相关联的STA的缓冲的业务，并且包括指示帧要被发送的信息。??Μ信息元素包括用于指示单播帧的??Μ和用于指示多播或者广播帧的传递业务指示映射(DHM)。
[0128]每当信标帧被发送三次，AP 210可以发送DHM—次。在PS模式下STAl 220和STA2 222中的每一个操作。每个预定时段的唤醒间隔STAl 220和STA2 222中的每一个从睡眠状态切换到唤醒状态，使得STAl 220和STA2 222可以被配置为接收通过AP 210发送的??Μ信息元素。每个STA可以基于其自身的本地时钟计算切换开始时间，在该切换开始时间每个STA可以开始切换到唤醒状态。在图9中，假定STA的时钟与AP的时钟相同。
[0129]例如，可以以每个信标间隔STAl 220能够切换到唤醒状态以接收??Μ元素的方式配置预定的唤醒间隔。因此，当AP 210首先发送信标帧时STAl 220可以切换到唤醒状态(S211)。STAl 220可以接收信标帧，并且获得??Μ信息元素。如果获得的??Μ元素指示要被发送到STAl 220的帧的存在，则STAl 220可以将请求AP 210发送帧的省电轮询(PS-轮询)帧发送到AP 210(S221a) oAP 210可以响应于PS-轮询帧将帧发送到STAl 220(S231)。已经接收到帧的STAl 220被重新切换到睡眠状态，并且在睡眠状态下操作。
[0130]当AP210第二次发送信标帧时，因为获得其中由另一设备接入介质的忙碌的介质状态，所以AP 210可以不以精确的信标间隔发送信标帧，并且可以在被延迟的时间处发送信标帧(S212)。在这样的情况下，虽然响应于信标间隔STAl 220被切换到唤醒状态，但是STAl没有接收延迟发送的信标帧，使得其重新进入睡眠状态(S222)。
[0131]当AP 210第三次发送信标帧时，相应的信标帧可以包括通过DHM表示的??Μ元素。在第三信标帧的传输期间，因为给出忙碌的介质状态，所以在步骤S213中AP 210可以发送信标帧。STAl 220响应于信标间隔被切换到唤醒状态，并且可以通过由AP 210发送的信标帧获得DHM。假定通过STAl 220获得的DHM不具有要发送到STAl 220的帧，但是存在用于另一 STA的帧。在这样的情况下，STAl 220确认不存在要在STAl 220中接收的帧，并且重新进入睡眠状态，使得STAl 220可以在睡眠状态下操作。在AP 210发送信标帧之后，在步骤S232中AP 210将帧发送到相应的STA。
[0132]在步骤S214中AP 210第四次发送信标帧。然而，对于STAl 220来说不能够通过??Μ元素的两次接收获取关于与STAl 220相关联的缓存的业务的存在的信息，使得STAl220可以调整用于接收??Μ元素的唤醒间隔。可替选地，倘若用于STAl 220的唤醒间隔值的协调的信令信息被包含在由AP 210发送的信标帧中，则STAl 220的唤醒间隔值可以被调整。在本示例中，已经被切换以每个信标间隔接收?