專(zhuān)利名稱(chēng)：在信道重疊網(wǎng)絡(luò)中使用的媒體接入控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))系統(tǒng)，并且特別涉及一種在WLAN系統(tǒng)中使用的MAC(媒體接入控制)控制裝置。
背景技術(shù)：
最近，已經(jīng)將IEEE 802.11a/g確立為最新的WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而將能夠支持54Mbps傳送速率的高速無(wú)線設(shè)備引進(jìn)市場(chǎng)。隨著用戶需求的增長(zhǎng)，還將包括在家用網(wǎng)絡(luò)中的家用電器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為WLAN技術(shù)的主要問(wèn)題提出。很多開(kāi)發(fā)者已經(jīng)對(duì)WLAN技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究，以便提高無(wú)線速度和數(shù)據(jù)吞吐量，并且目前嘗試使用IEEE 802.11TGn標(biāo)準(zhǔn)化組的MIMO(多輸入多輸出)技術(shù)來(lái)將無(wú)線鏈路速度提高到200Mbps。
MAC(媒體接入控制)層將資源請(qǐng)求方案應(yīng)用于隨機(jī)接入方案，以便提高無(wú)線資源的效率，從而將MAC吞吐量提高到80％。
然而，即使無(wú)線鏈路速度和MAC吞吐量增加，在將這樣的WLAN技術(shù)應(yīng)用于家用網(wǎng)絡(luò)時(shí)存在某些問(wèn)題。更具體地，由于能夠提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)的各種家用電器(例如，數(shù)字TV、互聯(lián)網(wǎng)電話(即，VoIP(Voice over InternetProtocol，網(wǎng)際協(xié)議之上的語(yǔ)音協(xié)議)電話)、游戲機(jī)、音頻系統(tǒng)等)的特性而使得在經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)家用電器時(shí)出現(xiàn)某些問(wèn)題，導(dǎo)致QoS(服務(wù)質(zhì)量)支持復(fù)雜度、QoS建立難度、通信頻帶限制等。
概括上述家用電器的各自的數(shù)據(jù)特性，數(shù)字TV使用具有20Mbps的可變比特率的MPEG2數(shù)據(jù)流，并且數(shù)據(jù)率具有很大變化。VoIP電話數(shù)據(jù)具有低于1Mbps的時(shí)間周期，并且需要對(duì)傳輸延遲和抖動(dòng)敏感的實(shí)時(shí)傳輸。另外，在游戲機(jī)中使用的數(shù)據(jù)具有低于1Mbps的隨機(jī)周期，具有很低的抗傳輸延遲性，并且需要實(shí)時(shí)傳輸。在音頻系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)具有大約1Mbps的時(shí)間周期，具有很低的抗抖動(dòng)性，并且需要恒速。此外，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)以大容量文件或因特網(wǎng)數(shù)據(jù)的形式被配置，并且不大受傳輸延遲的影響，但是其數(shù)據(jù)率具有很大變化。
通常，家用電器的數(shù)據(jù)特性被分類(lèi)成具有短延遲時(shí)間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、具有短延遲時(shí)間的隨機(jī)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，和不大受長(zhǎng)延遲時(shí)間影響而同時(shí)數(shù)據(jù)率具有極大變化的其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
基于使用CSMA/CA(載波檢測(cè)多點(diǎn)接入/沖突檢測(cè))的DCF傳輸方案而將IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)確立為WLAN標(biāo)準(zhǔn)。然而，DCF(分布協(xié)調(diào)功能)傳輸方案不支持在接入無(wú)線媒體中的任何類(lèi)型的優(yōu)先權(quán)，從而其難以保證QoS。盡管DCF傳輸方案可以使用被定義為可選項(xiàng)的PCF(點(diǎn)協(xié)調(diào)功能)傳輸方案，但是基于DCF傳輸方案的PCF傳輸方案不能單獨(dú)定義業(yè)務(wù)類(lèi)型信息，并且不能估計(jì)傳輸時(shí)間，從而到目前為止還不能被廣泛實(shí)施。
由IEEE 802.11e標(biāo)準(zhǔn)提出的EDCF(增強(qiáng)的DCF)可以定義8種業(yè)務(wù)/優(yōu)先權(quán)類(lèi)型，并且高優(yōu)先權(quán)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)具有較短時(shí)間的AIFS(仲裁幀間隔間)。另外，HCF(混合協(xié)調(diào)功能)方案已經(jīng)被提出，以便擴(kuò)展PCF的輪詢機(jī)制，從而混合控制器在無(wú)競(jìng)爭(zhēng)期間輪詢站點(diǎn)，并且給予特定起始時(shí)間和最大發(fā)送持續(xù)時(shí)間。然而，HCF方案必須僅使用一個(gè)MAC實(shí)體，來(lái)控制需要各種QoS的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而不可避免地提高M(jìn)AC復(fù)雜度，并且難以支持家用電器所請(qǐng)求的高QoS需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，已經(jīng)鑒于上述和其他問(wèn)題而設(shè)計(jì)了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于處理MAC層中需要各種QoS、同時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型信息被分類(lèi)的各種服務(wù)的MAC裝置，從而本發(fā)明可以減少M(fèi)AC層中的數(shù)據(jù)處理復(fù)雜度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使得多個(gè)MAC模塊能夠處理各個(gè)類(lèi)型信息的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，該多個(gè)MAC模塊根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型信息分類(lèi)各種需要多種QoS的服務(wù)，并且處理每種類(lèi)型信息的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而本發(fā)明減少了調(diào)度復(fù)雜度并執(zhí)行公平的調(diào)度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述和其他目的可以通過(guò)無(wú)線接入系統(tǒng)的媒體接入控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)線接入系統(tǒng)的媒體接入控制裝置包括多個(gè)物理模塊，其向多個(gè)終端發(fā)送數(shù)據(jù)和從多個(gè)終端接收數(shù)據(jù)；多個(gè)MAC模塊，其與各個(gè)物理模塊相連，該MAC模塊分別處理具有不同業(yè)務(wù)特性的數(shù)據(jù)；和控制器，其與MAC模塊相連，用于整體控制MAC模塊。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，具有給多個(gè)終端提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)的AP(接入點(diǎn))的無(wú)線接入系統(tǒng)的媒體接入控制方法包括步驟掃描基本信道以接收信標(biāo)信號(hào)；基于信標(biāo)信號(hào)選擇接入點(diǎn)(AP)；向所選擇的AP請(qǐng)求MAC(媒體接入控制)服務(wù)；根據(jù)對(duì)MAC服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)信號(hào)來(lái)選擇信道；和經(jīng)由所選擇的信道向AP發(fā)送數(shù)據(jù)。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的MAC裝置的框圖；圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的MAC方法的概念圖；圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的MAC方法的流程圖；和圖4是說(shuō)明在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)中的終端之間的網(wǎng)絡(luò)接入處理過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中，相同或相似的元件用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示，即使這些元件被描繪在不同的附圖中。此外，在下面的描述中，當(dāng)對(duì)合并于此的已知功能和配置的詳細(xì)描述可能使本發(fā)明的主題模糊時(shí)，將其省略。
本發(fā)明著重于用于處理在將WLAN應(yīng)用于家用網(wǎng)絡(luò)時(shí)各種家用電器所需的QoS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的MAC接入控制過(guò)程和MAC接入相關(guān)過(guò)程。更具體地，本發(fā)明將需要各種QoS的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，諸如電話、錄像機(jī)、游戲機(jī)等分類(lèi)成多個(gè)種類(lèi)。業(yè)務(wù)類(lèi)可以是，例如，周期性且延遲敏感業(yè)務(wù)類(lèi)、不規(guī)則且延遲敏感業(yè)務(wù)類(lèi)、和不規(guī)則且延遲不敏感類(lèi)。周期性且延遲敏感業(yè)務(wù)類(lèi)根據(jù)所請(qǐng)求的QoS而周期性地出現(xiàn)，并對(duì)延遲敏感。不規(guī)則且延遲敏感業(yè)務(wù)類(lèi)不規(guī)則出現(xiàn)，并對(duì)延遲敏感。不規(guī)則且延遲不敏感類(lèi)不規(guī)則出現(xiàn)，并對(duì)延遲不敏感。
圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的MAC裝置的框圖。參照?qǐng)D1，MAC設(shè)備10包括控制器14，其包括用于處理與前述類(lèi)相對(duì)應(yīng)的QoS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的多個(gè)MAC模塊12-1至12-k、用于控制MAC模塊12-1至12-k的MAC層管理實(shí)體(MLME)、和用于控制接入點(diǎn)(AP)的所有功能的站點(diǎn)管理實(shí)體(SME)。MAC模塊連接到各個(gè)物理層設(shè)備，并且單獨(dú)處理經(jīng)由物理層設(shè)備接收的無(wú)線幀。
MAC設(shè)備10充當(dāng)AP，其用于根據(jù)服務(wù)特性支持附加MAC協(xié)議到多個(gè)MAC區(qū)域?？刂破?4充當(dāng)單個(gè)SME/MLME，用于整體控制MAC模塊。
各個(gè)MAC模塊使用不同的MAC協(xié)議進(jìn)行操作，并且被分配了不同的MAC信道。例如，分配有音頻信道的第一MAC模塊12-1使用MP(多輪詢)-DCF協(xié)議進(jìn)行操作，第二MAC模塊12-2使用適于視頻信道的HCF或EDCF協(xié)議進(jìn)行操作，第三MAC模塊12-3負(fù)責(zé)游戲信道，以及負(fù)責(zé)控制信道的第四模塊12-4使用DCF協(xié)議進(jìn)行操作。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，MP-DCF協(xié)議、DCF協(xié)議、EDCF協(xié)議和HCF協(xié)議被用作MAC協(xié)議，但是應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明不限于前述的協(xié)議。如果以后開(kāi)發(fā)出其他MAC協(xié)議，如果需要的話，其也可以應(yīng)用于本發(fā)明。MAC模塊的數(shù)量可以根據(jù)通信環(huán)境而增加或減少。
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的MAC方法的概念圖。圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的MAC方法的流程圖。
為了便于描述和更好地理解本發(fā)明，假設(shè)控制器14包括4個(gè)MAC模塊12-1至12-4，其使用不同的MAC協(xié)議(即，MP-DCF、HCF和DCF協(xié)議)進(jìn)行操作。
參照?qǐng)D2，第一MAC模塊12-1經(jīng)由用于音頻服務(wù)的預(yù)定信道15-1使用MP-DCF協(xié)議提供與VoIP電話13-1相關(guān)聯(lián)的通信服務(wù)。第二MAC模塊12-2經(jīng)由用于視頻服務(wù)的預(yù)定信道15-2使用HCF協(xié)議與數(shù)字TV 13-2通信。第三MAC模塊12-3經(jīng)由用于娛樂(lè)服務(wù)的預(yù)定信道15-3使用DCF協(xié)議與游戲機(jī)13-3通信。第四MAC模塊12-4使用DCF協(xié)議提供控制信道。
如果在上面條件下出現(xiàn)新的終端，則在步驟S301，新終端經(jīng)由基本控制信道從MAC設(shè)備接收信標(biāo)消息，并確定相鄰MAC設(shè)備的存在?；拘诺朗怯糜谠诓煌?lèi)型的終端進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)搜索信標(biāo)消息的初始缺省信道。
在接收信標(biāo)消息之后，在步驟S302中終端與MAC設(shè)備執(zhí)行一般鑒權(quán)和相關(guān)過(guò)程。更具體地，在步驟S302的鑒權(quán)和相關(guān)過(guò)程，終端提供MAC設(shè)備所需的服務(wù)類(lèi)型信息，并且在步驟S303，MAC設(shè)備注冊(cè)相應(yīng)終端的服務(wù)類(lèi)型信息。
在步驟S304，MAC設(shè)備根據(jù)終端信息和服務(wù)類(lèi)型信息，選擇適于相應(yīng)服務(wù)的MAC模塊，并且在步驟S305，向終端發(fā)送分配給所選擇的MAC模塊的信道信息。當(dāng)接收到信道信息時(shí)，在步驟S306，終端經(jīng)由相應(yīng)信道向MAC設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。例如，如果終端是視頻設(shè)備，則MAC設(shè)備給終端提供分配給第二MAC模塊12-2的視頻信道的信息，該第二MAC模塊12-2使用HCF或EDCF協(xié)議進(jìn)行操作。
圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)中的終端之間的網(wǎng)絡(luò)接入處理過(guò)程的流程圖。參照?qǐng)D4，終端進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)在步驟S401經(jīng)由基本信道搜索信標(biāo)信號(hào)來(lái)選擇接入點(diǎn)(AP)。如果AP被選擇，則在步驟S402，終端向相應(yīng)AP發(fā)送包括其服務(wù)類(lèi)型信息的MAC服務(wù)請(qǐng)求消息。
當(dāng)接收到MAC服務(wù)請(qǐng)求消息時(shí)，在步驟S403，AP根據(jù)包括在MAC服務(wù)請(qǐng)求消息中的服務(wù)類(lèi)型信息，向用于管理為相應(yīng)服務(wù)預(yù)先分配的MAC信道的MAC模塊發(fā)送相應(yīng)的終端信息。在步驟S405，終端根據(jù)MAC信道信息，將其通信信道從初始基本信道改變?yōu)樾路峙涞腗AC信道，并且在步驟S406，經(jīng)由改變后的信道發(fā)送其數(shù)據(jù)。
從上述可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明的MAC設(shè)備包括用于控制信道的附加MAC模塊和根據(jù)各個(gè)類(lèi)支持各種類(lèi)的QoS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的多個(gè)MAC模塊，從而改善了MAC層中的調(diào)度復(fù)雜度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的MAC方法根據(jù)業(yè)務(wù)特性分類(lèi)服務(wù)，從而可以容易地調(diào)度服務(wù)和增強(qiáng)QoS可靠性。
另外，根據(jù)本發(fā)明的MAC方法在使用傳統(tǒng)物理層的同時(shí)，有利地克服了帶寬限制問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的MAC方法可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，來(lái)增加或減少M(fèi)AC模塊的數(shù)量。盡管以后可能開(kāi)發(fā)出不同種類(lèi)的(heterogeneous)MAC協(xié)議，但是MAC方法以MAC模塊的形式安裝相應(yīng)協(xié)議，從而可以容易地包含不同種類(lèi)的MAC協(xié)議。
盡管為了說(shuō)明的目的已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白在不背離如所附權(quán)利要求中所公開(kāi)的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，各種修改、添加和替代是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用于無(wú)線接入系統(tǒng)的媒體接入控制裝置，包括多個(gè)物理模塊，用于向多個(gè)終端發(fā)送數(shù)據(jù)和從多個(gè)終端接收數(shù)據(jù)；多個(gè)MAC模塊，其與各個(gè)物理模塊相連，該MAC模塊分別處理具有不同業(yè)務(wù)特性的數(shù)據(jù)；和控制器，其與MAC模塊相連，用于整體控制MAC模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的媒體接入控制裝置，其中每個(gè)物理模塊僅接收預(yù)定信道上的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的媒體接入控制裝置，其中數(shù)據(jù)被分類(lèi)成周期性且延遲敏感業(yè)務(wù)類(lèi)、不規(guī)則且延遲敏感業(yè)務(wù)類(lèi)、以及不規(guī)則且延遲不敏感類(lèi)，其中周期性且延遲敏感業(yè)務(wù)類(lèi)根據(jù)所請(qǐng)求的QoS(服務(wù)質(zhì)量)而周期性地出現(xiàn)，并對(duì)延遲敏感；不規(guī)則且延遲敏感業(yè)務(wù)類(lèi)不規(guī)則地出現(xiàn)，并對(duì)延遲敏感；而不規(guī)則且延遲不敏感類(lèi)不規(guī)則地出現(xiàn)，并對(duì)延遲不敏感。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的媒體接入控制裝置，其中每個(gè)MAC模塊以唯一的MAC協(xié)議進(jìn)行操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的媒體接入控制裝置，其中每個(gè)MAC模塊僅處理由MAC協(xié)議指定的業(yè)務(wù)類(lèi)的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的媒體接入控制裝置，其中MAC協(xié)議包括DCF(分布協(xié)調(diào)功能)、HCF(混合協(xié)調(diào)功能)、EDCF(增強(qiáng)的DCF)和MP(多輪詢)-DCF中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的媒體接入控制裝置，其中控制器根據(jù)信道環(huán)境中的變化來(lái)給MAC模塊分配MAC信道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的媒體接入控制裝置，其中根據(jù)與對(duì)應(yīng)的信道通信的終端的數(shù)量來(lái)多路復(fù)用MAC信道。
9.一種用于具有給多個(gè)終端提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)的AP(接入點(diǎn))的無(wú)線接入系統(tǒng)的媒體接入控制方法，該方法包括掃描基本信道以接收信標(biāo)信號(hào)；基于信標(biāo)信號(hào)選擇接入點(diǎn)(AP)；向所選擇的AP請(qǐng)求MAC(媒體接入控制)服務(wù)；根據(jù)對(duì)MAC服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)信號(hào)來(lái)選擇信道；和經(jīng)由所選擇的信道向AP發(fā)送數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的媒體接入控制方法，其中MAC服務(wù)是周期性且延遲敏感服務(wù)、不規(guī)則且延遲敏感服務(wù)、以及不規(guī)則且延遲不敏感服務(wù)中的一種，其中周期性且延遲敏感服務(wù)根據(jù)終端的業(yè)務(wù)特性而周期性地出現(xiàn)，并對(duì)延遲敏感；不規(guī)則且延遲敏感服務(wù)不規(guī)則出現(xiàn)，并對(duì)延遲敏感；而不規(guī)則且延遲不敏感服務(wù)不規(guī)則出現(xiàn)，并對(duì)延遲不敏感。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的媒體接入控制方法，其中請(qǐng)求MAC服務(wù)的步驟包括在終端向AP發(fā)送服務(wù)類(lèi)型信息；和根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型信息接收為服務(wù)而給該終端預(yù)先分配的MAC信道的信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的媒體接入控制方法，其中基于從AP接收的MAC信道信息而選擇信道。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的媒體接入控制方法，其中經(jīng)由分配給各個(gè)業(yè)務(wù)的MAC信道而提供MAC服務(wù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的媒體接入控制方法，其中根據(jù)請(qǐng)求相同服務(wù)的終端的數(shù)量而復(fù)用MAC信道。
全文摘要
一種在無(wú)線接入系統(tǒng)的信道重疊網(wǎng)絡(luò)中使用的媒體接入控制(MAC)裝置和方法。該基于多載波的無(wú)線接入系統(tǒng)包括多個(gè)物理模塊，用于從多個(gè)終端接收信號(hào)；多個(gè)MAC(媒體接入控制)模塊，用于處理經(jīng)由根據(jù)預(yù)定業(yè)務(wù)類(lèi)而被分類(lèi)的物理模塊接收的信號(hào)；和控制器，其與MAC模塊相連，用于整體管理MAC模塊。MAC裝置包括用于控制信道的附加MAC模塊和根據(jù)各個(gè)類(lèi)支持各種QoS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的多個(gè)MAC模塊，從而改善了MAC層中的調(diào)度復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04L29/02GK1728670SQ20051008787
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者徐昌佑, 張景訓(xùn), 趙鎮(zhèn)淪, 黃孝善 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社