專利名稱：在分配的信道時間期間源裝置和目的裝置間雙向通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在無線裝置間通信的方法和設(shè)備，更具體地講，涉及一種用于使用CSMA/CA競爭系統(tǒng)在分配的時間期間于兩個無線裝置間雙向地收發(fā)數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
超寬帶(UWB)也被稱為數(shù)字脈沖無線，已經(jīng)由美國國防部(U.S.Department of Defense)用于軍事目的而開發(fā)，并且是用于在短距離內(nèi)以低功率在頻段的寬頻譜上發(fā)送大量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的無線技術(shù)。UWB的標(biāo)準(zhǔn)化目前正由建立IEEE 802.15.3，即無線PAN標(biāo)準(zhǔn)的工作組實現(xiàn)。IEEE 802.15.3處理PHY(物理層)和媒體訪問控制(MAC)層。近來，用于改進MAC的研究已經(jīng)活躍在無線電技術(shù)領(lǐng)域中。
802.15.3MAC以快速建立無線網(wǎng)絡(luò)為特性。另外，802.15.3MAC不是基于AP(接入點)，而是基于由PNC(微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器)控制的被稱為微微網(wǎng)的自組織網(wǎng)絡(luò)。802.15.3MAC采用TDMA(時分多址)系統(tǒng)。用于在裝置間交換數(shù)據(jù)的MAC幀在如圖1所示的被稱為超幀的瞬時結(jié)構(gòu)中被實現(xiàn)。該超幀包括包含控制信息的信標(biāo)、用于通過回退(backoff)發(fā)送數(shù)據(jù)的CAP(競爭訪問周期)和用于在分配的時間內(nèi)無競爭地發(fā)送數(shù)據(jù)的CTAP(信道時間分配周期)。在它們中CAP可由MCTA(管理CTA)代替。目前，競爭性的訪問可通過CSMA/CA(載波偵聽多點接入/沖突避免)系統(tǒng)在CAP中實現(xiàn)，并且信道可通過時隙Aloha方法在MCTA中被訪問。
CTAP可包括多個MCTA塊和多個CTA塊。CTA(信道時間分配)被分為兩種類型即，動態(tài)CTA和偽靜態(tài)CTA。在每個超幀中動態(tài)CTA的位置能被改變，但是如果超幀的信標(biāo)丟失，那么所述動態(tài)CTA在相應(yīng)的超幀中不能被使用。另一方面，偽靜態(tài)CTA在相同的固定位置中保持不變，并且即使超幀的信標(biāo)丟失，所述偽靜態(tài)CTA也能在固定的位置中被使用。然而，如果信標(biāo)連續(xù)丟失超過與mMaxLostBeacons相應(yīng)的次數(shù)，那么偽靜態(tài)CTA不能被使用。因此，因為802.15.3MAC基于能夠保證QoS(服務(wù)質(zhì)量)的TDMA系統(tǒng)，所以所述802.15.3MAC特別適合于家庭網(wǎng)絡(luò)上的多媒體音頻/視頻(A/V)流。然而MAC仍然應(yīng)該被進一步改進以有效地利用吞吐量以及QoS。
在802.15.3MAC中有兩種數(shù)據(jù)傳輸方案即，同步數(shù)據(jù)傳輸方案和異步數(shù)據(jù)傳輸方案。
在同步數(shù)據(jù)傳輸方案中，信道時間首先通過MAC子層管理實體(Management Entity)MLME-CREATE-STREAM.request從PNC被分配。然后，如圖2所示，MLME-CREATE-STREAM.confirm和數(shù)據(jù)在分配的信道時間期間通過MAC-ISOCH-DATA.request和MAC-ISOCH-DATA.confirm被實際地發(fā)送。該分配的信道時間可通過分析信標(biāo)來獲得，并且構(gòu)成微微網(wǎng)的裝置(在下文中稱為“DEV”)由此可基于獲得的信道時間知道通信開始時間和通信結(jié)束時間。
在這一剎那，源裝置(src DEV)和目的裝置(dest DEV)被分配給分配的信道時間。用于在分配的信道時間中發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置必須是src DEV，但是用于接收數(shù)據(jù)的裝置不必是在CTA信息中指定的dest DEV。然而，能夠接收數(shù)據(jù)的裝置是在其中“Always AWAKE bit”或“l(fā)isten to source bit”被設(shè)定為1的裝置。
另一方面，如圖3所示，在異步數(shù)據(jù)傳輸方案中，當(dāng)將被發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過MAC-ASYNC-DATA.request到達MAC層時，src DEV將信道時間請求命令幀發(fā)送到PNC。然后，當(dāng)該src DEV從信標(biāo)知道請求的信道時間已經(jīng)被分配時，數(shù)據(jù)在分配的信道時間期間被發(fā)送。與同步數(shù)據(jù)傳輸方案相似，一對src DEV和dest DEV被分配給分配的信道時間并且僅有分配的src DEV可在分配的信道時間期間發(fā)送數(shù)據(jù)。另外，作為發(fā)送異步數(shù)據(jù)的替代方法，提供一種在競爭訪問周期(CAP)中使用回退算法發(fā)送幀的方法。
為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，TCP/IP被配置從而DEV1將幀發(fā)送到DEV2并且DEV2將ACK幀(在TCP/IP級的ACK幀，不是如圖2和圖3所示的Imm-ACK幀)返回DEV1。當(dāng)由802.15.3MAC提供的數(shù)據(jù)傳輸機制在具有這一機制的TCP/IP中被直接使用時發(fā)生的問題將被詳細地描述如下。
首先，當(dāng)TCP/IP數(shù)據(jù)被同步發(fā)送時，DEV1將向DEV2發(fā)送用于與DEV2建立連接的幀。為此，DEV1首先發(fā)送PNC MLME-CREATE-STREAM.request以請求信道時間分配，其中src DEV是DEV1并且dest DEV是DEV2。當(dāng)PNC分配信道時間并且發(fā)送包含關(guān)于信道時間的信息的信標(biāo)時，DEV1讀取信標(biāo)上的信息并且在指定的時間將幀發(fā)送到DEV2。為了發(fā)送對從DEV1發(fā)送的幀的響應(yīng)幀，DEV2請求信道時間分配，其中src DEV是DEV2并且dest DEV是DEV1。相似地，當(dāng)PNC分配信道時間并且發(fā)送包含關(guān)于信道時間的信息的信標(biāo)時，DEV2讀取信標(biāo)上的信息并在指定的時間將響應(yīng)幀發(fā)送到DEV1。因為信道時間繼續(xù)被分配直到MLME-TERMINATE-STREAM.request被接收，所以DEV1和DEV2之間交換的數(shù)據(jù)和ACK幀將在根據(jù)在信標(biāo)中的信道時間信息而分配給所述對src DEV和dest DEV的時間被發(fā)送。然而，根據(jù)TCP/IP的特性，直到發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之后接收ACK幀，該發(fā)送端才發(fā)送其他幀。只有在從信標(biāo)指定的信道時間分配中src DEV在802.15.3MAC中可作為信道時間的發(fā)送端。因此DEV2應(yīng)該在src DEV是DEV2的信道時間之后發(fā)送在TCP/IP級的ACK幀。因此，盡管在DEV1發(fā)送數(shù)據(jù)之后分配給DEV1和DEV2的時間剩余，但是DEV1不能在剩余的時間期間從DEV2接收ACK幀，從而產(chǎn)生了信道時間的浪費。
其次，TCP/IP幀被異步發(fā)送的情況將被討論。當(dāng)異步數(shù)據(jù)被發(fā)送到競爭訪問周期時，PNC可分配CAP給超幀或可不分配CAP給超幀。另外，即使具有分配的CAP，使用該CAP發(fā)送TCP/IP幀的方法也不保證TCP/IP幀的可靠的發(fā)送，因為根據(jù)該PNC設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)確定異步數(shù)據(jù)是否可被發(fā)送在該周期期間進行。其次，為了通過信道時間分配發(fā)送異步數(shù)據(jù)，MAC-ASYNCH-DATA.request應(yīng)該如上所述地被使用。然而，如圖3所示，數(shù)據(jù)幀應(yīng)該僅在信道時間請求命令已經(jīng)被發(fā)送到PNC并且信道時間已經(jīng)被隨后分配之后被發(fā)送。如此相繼的數(shù)據(jù)發(fā)送導(dǎo)致帶寬的浪費。另外，因為即使當(dāng)信道時間分配被請求時，也不能保證請求的信道時間將被分配，所以每當(dāng)每一數(shù)據(jù)幀被發(fā)送時，試圖發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置應(yīng)該等待直到至少下一數(shù)據(jù)幀。因此，時間延遲將始終存在。
上述問題不僅可發(fā)生在TCP/IP中，而且可發(fā)生在當(dāng)用于在兩個DEV之間交換數(shù)據(jù)的協(xié)議在802.15.3MAC的上層中被執(zhí)行時。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施例提供了一種用于在根據(jù)IEEE 802.15.3標(biāo)準(zhǔn)分配的信道時間期間在兩個裝置之間有效地執(zhí)行通信的方法。為了實現(xiàn)該方法，在IEEE 802.15.3中定義的信道時間分配(CTA)被用于雙向傳輸。
即，本發(fā)明的示例性實施例提供了一種不對現(xiàn)有的802.15.3MAC規(guī)范進行任何改變而通過雙向使用分配的信道時間來有效地支持例如傳輸控制協(xié)議(TCP)的雙向數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的方法根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從源裝置發(fā)送到目的裝置的方法，該方法包括從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；將確認(rèn)(ACK)發(fā)送到目的裝置；在源裝置將該ACK發(fā)送到目的裝置之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；和發(fā)送第二數(shù)據(jù)幀。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從源裝置發(fā)送到目的裝置的方法，該方法包括從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；在源裝置從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；和如果信道在該預(yù)定的等待時間是空閑的，那么將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到目的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從源裝置發(fā)送到目的裝置的方法，該方法包括從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；將對于該第一數(shù)據(jù)幀的ACK發(fā)送到目的裝置；在源裝置將該ACK發(fā)送到目的裝置之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；在該預(yù)定的等待時間過去之后，根據(jù)回退算法啟動第一回退計數(shù)器；和當(dāng)該第一回退計數(shù)器達到零時，將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到目的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從目的裝置發(fā)送到源裝置的方法，該方法包括從源裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；在目的裝置從源裝置接收第一數(shù)據(jù)幀之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；在該預(yù)定的等待時間過去之后，根據(jù)回退算法啟動第一回退計數(shù)器；和當(dāng)該第一回退計數(shù)器達到零時，將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從目的裝置發(fā)送到源裝置的方法，該方法包括從源裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；在目的裝置從源裝置接收第一數(shù)據(jù)幀之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；在該預(yù)定的等待時間過去之后，根據(jù)回退算法啟動第一回退計數(shù)器；和當(dāng)該第一回退計數(shù)器達到零時，將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到源裝置。


通過參照附圖詳細地描述其示例性實施例，本發(fā)明的上述和其他方面將會變得更清楚，其中圖1表示傳統(tǒng)的超幀結(jié)構(gòu)；圖2表示請求信道時間分配(CTA)的傳統(tǒng)的過程；圖3表示發(fā)送異步數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)的過程；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例在分配的信道時間之內(nèi)在裝置之間雙向地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的示例；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例在分配的信道時間之內(nèi)在裝置之間雙向地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的示例；圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的無線裝置的方框圖；圖7是表示本發(fā)明的示例性實施例的全部操作的流程圖；圖8是顯示超幀的結(jié)構(gòu)和當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進行單向傳輸時數(shù)據(jù)發(fā)送過程的示圖；和圖9是顯示當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例給定的CTA之內(nèi)進行雙向傳輸時的數(shù)據(jù)傳輸過程的示圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，本發(fā)明的示例性實施例顯示在附圖中。
IEEE 802.15.3標(biāo)準(zhǔn)定義了四種不同的幀間間隔(interframe space，IFS)最小IFS(MIFS)、短IFS(SIFS)、回退IFS(BIFS)和重發(fā)IFS(RIFS)。
實際的IFS(MIFS、SIFS、BIFS和RIFS)值由物理層的特性確定。例如，當(dāng)2.4GHz物理層被使用時，IFS被定義如以下表1所示。這里pPHYMIFSTime和pPHYSIFSTime分別指示在相繼的幀之間的時間和接收至發(fā)送(RX-to-TX)換向時間。PHY參數(shù)pCCADetectTime指示空閑信道評估(CCA)檢測時間。
表1


在需要ACK的先前幀發(fā)送之后，直接確認(rèn)(Imm-ACK)幀和延遲確認(rèn)(Dly-ACK)幀被發(fā)送。MIFS被用為在具有No-ACK或Dly-ACK策略集的幀和其相繼的幀之間允許的時間。同時，當(dāng)源裝置(src DEV)在信道時間分配周期(CTAP)期間在發(fā)送具有Imm-ACK策略集的幀之后，在預(yù)定的超時周期之內(nèi)沒有接收Imm-ACK幀時，該src DEV重新發(fā)送相同的幀。RIFS指的是從幀的發(fā)送直到幀的重新發(fā)送的超時周期。
在常規(guī)的IEEE 802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中，CSMA/CA(載波偵聽多點接入/沖突避免)競爭系統(tǒng)僅在CAP(競爭訪問周期)中被采用，并且源裝置(src DEV)在CTAP(信道時間分配周期)之內(nèi)的每一CTA中無競爭地將數(shù)據(jù)發(fā)送到目的裝置(dest DEV)。在CTA中，用于在CTA中發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置必須是srcDEV，但是用于接收數(shù)據(jù)的裝置不必是dest DEV。即，當(dāng)CTA剩余時，src DEV能夠?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到其他裝置。
然而，在本發(fā)明的示例性實施例中，src DEV和dest DEV(在下文中簡單地稱為“兩個DEV”)互相競爭。作為信道競爭的結(jié)果，贏得優(yōu)先權(quán)的DEV將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一DEV。以這種方式，數(shù)據(jù)可在給定的CTA期間被雙向地發(fā)送。
如上所述，在每一CTA周期期間基本的媒體訪問機制基于沖突避免(CSMA/CA)協(xié)議。為了最小化沖突，發(fā)送DEV在隨機時間期間偵聽介質(zhì)是否空閑，即信道是否空閑。MAC層使用PHY層的“CCA能力”偵聽媒體是空閑還是忙碌。僅當(dāng)在隨機時間經(jīng)過之后媒體是空閑時發(fā)送DEV才開始發(fā)送。該等待的隨機時間被稱為回退。
在每一CTA周期期間，所述兩個DEV使用回退一次發(fā)送一個MAC幀。然而，Imm-ACK幀是例外的情況。即，如果在發(fā)送具有直接ACK策略的MAC幀之后SISF經(jīng)過，那么Imm-ACK立即被無競爭地發(fā)送。
所述兩個DEV除了在相應(yīng)的CTA周期外，不能在CTA周期內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，如果MAC幀將被發(fā)送，那么所述兩個DEV確定相應(yīng)的CTA的剩余時間是否被指定用于接收將被發(fā)送的MAC幀、ACK幀和兩個SIFS周期，并且僅當(dāng)CTA被如此指定時，該MAC幀才被發(fā)送。
現(xiàn)在將對在本發(fā)明的示例性實施例中使用的示例性回退算法進行詳細的描述。在本發(fā)明的示例性實施例中，retry_count是一個在0和3之間的整數(shù)。循環(huán)計數(shù)器(retry_count)被設(shè)定為零，并且在retry_count不超過3的附帶條件下，當(dāng)重新發(fā)送嘗試的次數(shù)增加時該循計數(shù)器加1。另外，backoff_window(retry_count)是確定回退窗大小的運算。例如，當(dāng)retry_count值是0、1、2和3時，backoff_window分別具有7、15、31和63的大小。隨著重新發(fā)送嘗試的次數(shù)增加，增加的backoff_window減小了沖突的可能性。在本發(fā)明的示例性實施例中，bw_random(retry_count)是從0和backoff_window(retry_count)之間的范圍隨機選擇的整數(shù)。由DEV產(chǎn)生的隨機數(shù)和由另一DEV產(chǎn)生的隨機數(shù)統(tǒng)計上不相關(guān)。
所述兩個DEV在發(fā)送之前等待預(yù)定的等待周期，然后如果媒體是空閑的，那么所述兩個DEV執(zhí)行回退算法。所述兩個DEV將其回退計數(shù)器設(shè)定為bw_random(retry_count)，并且超時的情況下各計數(shù)器以減1。計數(shù)器僅在相應(yīng)CTA周期期間減小。當(dāng)其他DEV的CTA周期過去的同時，所述兩個DEV停止減小其計數(shù)器。
在等待周期中，為src DEV設(shè)定的等待時間被定義為Tsrc，并且為destDEV設(shè)定的等待時間被定義為Tdest。等待時間可相同或互相不同。然而，當(dāng)Imm-ACK策略被使用時，等待時間必須比RIFS長，所述RIFS是從幀的發(fā)送直到幀的重新發(fā)送的超時周期。另外，當(dāng)No-ACK策略被使用時，等待時間必須比MIFS長，所述MIFS是幀和其相繼的幀之間需要的最小時間。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的數(shù)據(jù)傳輸過程的流程圖。
src DEV DEV1 100可在其分配的CTA中將數(shù)據(jù)發(fā)送到dest DEV DEV2200或在相同的微微網(wǎng)之內(nèi)的其他DEV。假設(shè)DEV1 100將數(shù)據(jù)從MAC以上的層發(fā)送到DEV2 200。另外，假設(shè)每一數(shù)據(jù)幀具有Imm-ACK策略。為了采用本發(fā)明的示例性實施例，DEV1 100和DEV2 200可互相競爭以確定誰將在相應(yīng)的CTA中首先發(fā)送數(shù)據(jù)幀。然而，因為已經(jīng)有數(shù)據(jù)將被從DEV1 100發(fā)送到DEV2 200，所以DEV1 100肯定已經(jīng)向PNC發(fā)送了CTA請求幀，因此希望無競爭地將發(fā)送第一數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)給予DEV1 100。
首先，DEV1 100將把包括兩個數(shù)據(jù)幀的TCP數(shù)據(jù)1發(fā)送到DEV2 200。因為TCP數(shù)據(jù)1被分割為數(shù)據(jù)幀1和數(shù)據(jù)幀2，所以數(shù)據(jù)幀1和數(shù)據(jù)幀2必須被分別發(fā)送到DEV2 200。
在步驟S10中，DEV1 100將數(shù)據(jù)幀1發(fā)送到DEV2 200，并且在步驟S20中從DEV2 200接收Imm-ACK1。在接收該Imm-ACK1之后，在步驟S30中，DEV1 100連續(xù)地(具體地在SIFS過去之后)將數(shù)據(jù)幀2發(fā)送到DEV2 200。在步驟S40中，DEV1 100從DEV2 200接收對于數(shù)據(jù)幀2的Imm-ACK2。雖然DEV2 200在步驟S30中參加了競爭，但是該DEV2 200在競爭中被擊敗，因為DEV1 100被授予緊接在接收Imm-ACK1之后在步驟S30中將數(shù)據(jù)發(fā)送到DEV2 200的專有權(quán)。
其后，DEV1 100等待來自于DEV2 200的TCP級ACK。因此，DEV2 200在Tdest周期期間檢查媒體是否空閑。在Tdest周期過去之后，回退算法被執(zhí)行。在預(yù)定的回退周期1過去之后，在步驟S50中，DEV2 200將數(shù)據(jù)幀3發(fā)送到DEV1 100，并且在步驟S60中從DEV1 100接收對于數(shù)據(jù)幀3的Imm-ACK3。數(shù)據(jù)幀3包含TCP級ACK。這里，因為TCP級ACK從MAC級的觀點看來是MAC數(shù)據(jù)，所以該TCP級ACK由數(shù)據(jù)幀3來指示。
其后，因為DEV2 200沒有更多的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送，所以DEV2 200等待。因此，DEV1 100在Tsrc周期期間檢查媒體是否空閑。在Tsrc周期過去之后，回退算法像在DEV2 200中的情況一樣被執(zhí)行。實際上，DEV1 100已經(jīng)請求PNC發(fā)送相應(yīng)的CTA。因為DEV1 100被預(yù)料在CTA周期期間發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，所以回退操作可不在DEV1 100上被執(zhí)行以給予DEV1 100高于DEV2 200的作為src DEV的優(yōu)先權(quán)。如上所述，DEV1 100在發(fā)送數(shù)據(jù)之前等待Tsrc周期。這是因為DEV2 200剛剛發(fā)送數(shù)據(jù)幀，因此所述兩個DEV需要互相競爭。如果DEV1 100緊接之前發(fā)送過數(shù)據(jù)幀，那么將被DEV1 100發(fā)送的數(shù)據(jù)幀像步驟S30中一樣被連續(xù)地發(fā)送。
在DEV1 100在步驟S60中將對于數(shù)據(jù)幀3的Imm-ACK3發(fā)送到DEV2200之后，檢查媒體在Tsrc周期是否空閑，并且數(shù)據(jù)幀4其后在步驟S70中被發(fā)送。在步驟S80中，DEV1 100從DEV2 200接收對于數(shù)據(jù)幀4的Imm-ACK4。然后，相同的過程被重復(fù)直到在CTA中沒有時間剩余。
相同的過程被重復(fù)直到分配給所述兩個DEV的信道時間結(jié)束。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的數(shù)據(jù)傳輸過程的流程圖。
步驟S110到S160與步驟S10到S60相同，并且其解釋將不被給出。
已經(jīng)在步驟S60中從DEV1 100接收Imm-ACK3的DEV2 200，緊接在步驟S60之前將數(shù)據(jù)幀3發(fā)送到DEV1 100。因此，如果媒體空閑，那么DEV2200在不等待Tsrc周期的情況下直接經(jīng)過對于數(shù)據(jù)幀4的回退周期2。當(dāng)DEV2200經(jīng)過回退周期2的同時，DEV1 100等待直到Tsrc周期過去。任一具有較小的回退周期2或Tsrc周期的值的DEV將贏得信道競爭。
如果DEV2 200已經(jīng)贏得信道競爭，那么在步驟170中DEV2 200發(fā)送數(shù)據(jù)幀3隨后的數(shù)據(jù)幀4，并且在步驟S180中從DEV1 100接收Imm-ACK4。如果DEV1 100已經(jīng)緊接在步驟S160之后贏得信道競爭，那么DEV1 100將發(fā)送數(shù)據(jù)幀4。然后DEV2 200將移交下次發(fā)送數(shù)據(jù)幀4的機會。
雖然已基于Imm-ACK策略的假設(shè)進行了對圖4和圖5的描述，但是本發(fā)明并不限于其。即，本發(fā)明可適用于No-ACK策略，除了Imm-ACK發(fā)送過程以外，該No-ACK策略與圖4和圖5中描述的內(nèi)容實質(zhì)上相同，并且其解釋將不被給出。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的無線DEV100(200)的方框圖。參照圖6，該無線DEV100(200)包括信道檢查模塊110、MAC模塊120、上層模塊130、PHY模塊140、控制模塊150和回退模塊160。
信道檢查模塊110檢查信道在預(yù)定的等待周期是否空閑。PHY層的“CCA(空閑信道評估)能力”的使用允許MAC層檢查信道是空閑的還是忙碌的。當(dāng)該無線DEV100(200)是src DEV時，等待周期是Tsrc。當(dāng)該無線DEV100(200)是dest DEV時，等待周期是Tdest。在前一種情況中，在Tsrc過去之后，該無線DEV100(200)不經(jīng)過回退周期。在后一種情況中，在Tdest過去之后，該無線DEV100(200)必須經(jīng)過回退周期。因此，如果確認(rèn)信道在Tdest周期期間空閑，那么信道檢查模塊110通知回退模塊160信道空閑的事實。
MAC模塊120管理在MAC(媒體訪問控制)層的操作。即，MAC模塊120從上層模塊130接收MSDU(MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元)，將MAC報頭添加到MSDU，并且將作為結(jié)果的幀傳遞到PHY模塊140。MAC模塊120還讀取在從PHY模塊140接收的數(shù)據(jù)幀中的MAC報頭，從該數(shù)據(jù)幀中去除MAC報頭，并且將結(jié)果發(fā)送到上層模塊130。當(dāng)從PHY模塊140接收的幀僅包括像Imm-ACK一樣的MAC報頭時，MAC模塊120不將該接收的幀發(fā)送到上層模塊130。
上層模塊130當(dāng)從MAC模塊120接收MAC報頭已經(jīng)被去除的數(shù)據(jù)的同時，產(chǎn)生MSDU，并將該MSDU發(fā)送到MAC模塊120。上層模塊130管理邏輯鏈路控制(LLC)層以上的網(wǎng)絡(luò)層，例如TCP/IP層。
PHY模塊140管理在物理層的操作。即，PHY模塊140從MAC模塊120接收MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)以產(chǎn)生分組協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)和包含PPDU的用于將該PPDU發(fā)送到MAC模塊120的無線電信號。PHY模塊140還通過無線介質(zhì)接收信號，并且處理然后被發(fā)送到MAC模塊120的該信號。PHY模塊140被再分為基帶處理器和射頻(RF)模塊。
控制模塊150控制在無線DEV100(200)之內(nèi)的其他模塊的操作，并且可由中央處理單元(CPU)、微型計算機等來實現(xiàn)。當(dāng)回退模塊160被通知回退計數(shù)器達到零時，控制模塊150控制MAC模塊120和PHY模塊140以發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
在Tdest周期之后或當(dāng)dest DEV正連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時，安裝在desDEV200中的回退模塊160執(zhí)行基于CSMA/CA的回退操作。回退模塊160基于回退算法設(shè)定回退計數(shù)器，并且當(dāng)回退計數(shù)器達到零時，回退模塊160通知控制模塊150回退計數(shù)器已經(jīng)達到零。
回退算法已經(jīng)在以上詳細地描述，并且其解釋將不被給出。
這里使用的術(shù)語“模塊”的意思是，但不限于，軟件或硬件組件，例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或執(zhí)行某任務(wù)的專用集成電路(ASIC)。模塊可以方便地被配置以駐留在可尋址的存儲介質(zhì)上，并且可被配置以在一個或多個處理器上執(zhí)行。因此，舉例來說，模塊可以包括例如軟件組件、面向?qū)ο蟮能浖M件、類組件和任務(wù)組件的組件、進程、函數(shù)、屬性、過程、子程序、程序代碼段、驅(qū)動程序、固件、微碼、電路、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表、數(shù)組和變量。在組件和模塊中提供的功能可被組合為更少的組件和模塊，或者可進一步被分離成另外的組件和模塊。另外，組件和模塊可以以這樣的方式被實現(xiàn)，即它們在通信系統(tǒng)中的一個或多個計算機上執(zhí)行。
圖7是表示本發(fā)明的示例性實施例的全部操作的流程圖。
首先，DEV1 100產(chǎn)生請求信道時間的命令幀，即信道時間請求幀，并且將該信道時間請求幀發(fā)送到PNC。該PNC使用包含在信道時間請求幀中的信息產(chǎn)生信標(biāo)幀，并且向在相同的微微網(wǎng)中的裝置廣播該信標(biāo)幀。因此，在步驟S210中，src DEV DEV1 100和dest DEV DEV2 200接收該信標(biāo)幀。
如圖1所示，該信標(biāo)幀包括至少一個CTA塊，每一塊定義了CTA的開始時間和持續(xù)時間和在CTA期間發(fā)送數(shù)據(jù)的src DEV(DEV1 100)和在CTA期間接受數(shù)據(jù)的dest DEV(DEV2 200)的各自的ID。
當(dāng)在其期間DEV1 100和DEV2 200通信的CTA的開始時間到達時(在步驟S220中的“是”分支)，DEV1 100將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到DEV2 200。在步驟S230中，DEV1 100將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到DEV2 200。在步驟S240中，DEV1 100從DEV2 200接收ACK。當(dāng)數(shù)據(jù)幀采用No-ACK策略時，步驟S240可被跳過。
如果有更多的數(shù)據(jù)將被發(fā)送(在步驟S250中的“是”分支)，那么過程返回步驟S230。這里，因為從接收ACK到發(fā)送另一數(shù)據(jù)幀，僅有SIFS，即RX-to-TX換向時間被需要，所以沒有DEV2 200參加信道競爭的可能性。
如果沒有更多的數(shù)據(jù)將被發(fā)送(在步驟S250中的“否”分支)，那么DEV1100等待并且不再進一步執(zhí)行發(fā)送操作。其后，DEV2 200能夠發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
然而，因為DEV2 200不能知道DEV1 100是否具有更多的數(shù)據(jù)發(fā)送，所以在步驟S260中，DEV2 200必須在Tdest周期期間檢查信道是否空閑。當(dāng)回退計數(shù)器達到零時(在步驟S280中的“是”分支)，DEV2 200發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
在步驟S290中，DEV2 200將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到DEV1 100，并且在步驟S300中從DEV1 100接收ACK。然后，如果有更多的數(shù)據(jù)被發(fā)送(在步驟S310中的“是”分支)，那么過程返回步驟S270。以這種方式，當(dāng)DEV1 100緊接之前發(fā)送過數(shù)據(jù)幀時，DEV2 200經(jīng)過Tdest周期和回退周期。然而，當(dāng)DEV2200緊接之前發(fā)送過數(shù)據(jù)幀時，DEV2 200僅經(jīng)過回退周期而不等待直到Tdest周期過去。當(dāng)DEV2 200在步驟S300中接收ACK之后執(zhí)行回退操作的同時，DEV1 100將ACK發(fā)送到DEV2 200，然后在Tsrc周期期間檢查信道是否空閑。
因此，如果Tsrc周期比回退周期短，那么DEV1 100可被授予發(fā)送數(shù)據(jù)的專有權(quán)。在這種情況下，具有更多將被發(fā)送的數(shù)據(jù)的DEV2 200等待重新發(fā)送的機會。因為通過DEV1 100的請求CTA被從PNC最初發(fā)送并且DEV2200僅是被附加地給予發(fā)送機會以有效地使用該CTA，所以DEV1 100有充分的理由可被優(yōu)先化。因此，即使在等待Tsrc周期之后，DEV1 100也不經(jīng)過回退周期。如果必要，Tsrc被設(shè)定為比Tdest小，從而增加獲得發(fā)送機會的可能性。
根據(jù)圖7中顯示的示例性實施例，如果在步驟S310中有數(shù)據(jù)將被發(fā)送，那么過程返回步驟S270以執(zhí)行回退操作。在另一示例性實施例中，因為DEV2200的pPHYMIFSTime，過程返回步驟S290。當(dāng)DEV2 200以這種方式連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，DEV1 100不能參加信道競爭。
在步驟S310中，如果DEV2 200沒有更多的數(shù)據(jù)將被發(fā)送(在步驟S310中的“否”分支)，那么DEV2 200等待并且不再進一步執(zhí)行發(fā)送操作。其后，DEV1 100能夠發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
然而，因為DEV1 100不能知道DEV2 200是否具有更多的數(shù)據(jù)將被發(fā)送，所以在步驟S320中，DEV1 100必須在Tsrc周期期間檢查信道是否空閑，即，過程返回步驟S230。如上所述，回退操作可不在DEV1 100上被執(zhí)行以給予DEV1 100高于DEV2 200的優(yōu)先權(quán)。然而，像在DEV2 200中的情況一樣，回退操作可在DEV1 100上被執(zhí)行。
步驟S210到步驟S320從相關(guān)的CTA的開始時間到結(jié)束時間被執(zhí)行。另外，如果CTA的結(jié)束時間在以上步驟的任意一步期間到達，那么圖7的過程被停止。
在下文中，參照圖8和圖9將對在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在CTA中的單向傳輸和根據(jù)本發(fā)明的在CTA中的雙向傳輸之間的傳輸效率的不同進行比較。
圖8是顯示超幀900的結(jié)構(gòu)和當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進行單向傳輸時數(shù)據(jù)傳輸過程的示圖。當(dāng)兩個裝置DEV1和DEV2在微微網(wǎng)上存在并且DEV1試圖使用TCP/IP將流發(fā)送到DEV2時，數(shù)據(jù)幀被從DEV1發(fā)送到DEV2并且對于該數(shù)據(jù)幀的ACK幀被從DEV2發(fā)送到DEV1。假設(shè)在MAC層中使用的ACK策略是Imm-ACK策略，超幀持續(xù)時間是10ms，并且CAP是1ms。另外，還假設(shè)MAC報頭的傳輸率是22Mbps，并且?guī)瑑艉傻膫鬏斅适?5Mbps。
如果DEV1和DEV2都已經(jīng)請求了具有速率因子1的超速率CTA(super-rateCTA)，那么超幀900將如圖8所示的被使用?，F(xiàn)在假設(shè)在如圖8所示的超幀900中，除了CTA信息元素(IE)和信標(biāo)服務(wù)ID BSID IE以外沒有其他信息元素。
信標(biāo)910包括10字節(jié)的MAC報頭、21字節(jié)的微微網(wǎng)同步參數(shù)、16字節(jié)的CTA IE(因為本示例具有關(guān)于兩個CTA的信息)和20字節(jié)的BSID IE(假設(shè)BSID的大小是10字節(jié))。作為在下表2中計算的結(jié)果，發(fā)送如此構(gòu)造的信標(biāo)花費約0.012ms。
表2

CTA1 930、CTA2 935和CTA3 940的傳輸持續(xù)時間取決于TU(時間單元)的大小和DEV1和DEV2分別請求PNC發(fā)送的TU的期望的數(shù)量。根據(jù)指定的ACK策略，TU應(yīng)該發(fā)送至少一個幀。如果除了信標(biāo)發(fā)送時間和CAP920以外的剩余時間被分配給每一DEV，那么在其中src DEV是DEV1并且dest DEV是DEV2的CTA1 930和在其中src DEV是DEV2并且dest DEV是DEV1的CTA2 935將被如圖8所示的被分配，因為假設(shè)DEV1和DEV2都已經(jīng)請求了具有速率因子1的超速率CTA。CTA1 930、CTA2 935和CTA3940的持續(xù)時間依賴由每一DEV請求的TU的數(shù)量和由PNC執(zhí)行的CTA算法而改變。
當(dāng)CTA1 930開始時，DEV1將數(shù)據(jù)幀1發(fā)送到DEV2。在這種情況中，在數(shù)據(jù)幀1 950中的凈荷是TCP/IP數(shù)據(jù)幀。當(dāng)數(shù)據(jù)幀1 950是2048字節(jié)長度時，數(shù)據(jù)幀1 950的發(fā)送時間是如下表3中所示的約0.3015ms，其中所述2048字節(jié)長度是幀(除了MAC報頭以外)的最大長度。
表3

ACK1 960是被從DEV2發(fā)送到DEV1的ACK幀，并且根據(jù)MAC的ACK策略在MAC層中被發(fā)送。因為在IEEE 802.15.3中該ACK幀僅包括MAC報頭，所以發(fā)送該ACK幀將花費0.0036ms。
因為在本示例中幀通過在MAC層的更高層中的TCP/IP被發(fā)送，所以如果DEV1不從DEV2接收TCP/IP級的ACK幀，那么DEV1不可再發(fā)送新的幀。當(dāng)DEV1使用TCP/IP將幀發(fā)送到DEV2時，DEV2應(yīng)該發(fā)送對于該被發(fā)送的幀的ACK幀。因為這個ACK幀不同于在MAC層中被發(fā)送的ACK(例如，IMM-Ack)，其將在MAC層的更高層中被發(fā)送，所以在MAC層看來，所述ACK幀將以與其它數(shù)據(jù)幀相同的方式被處理。如圖8所示，第二幀表示DEV2發(fā)送到DEV1的TCP/IP級的ACK幀。即使DEV2試圖將第二幀發(fā)送到DEV1，DEV2也應(yīng)該等待直到在其中DEV2自己被分配為src DEV的信道時間。因此，僅當(dāng)CTA2 940的開始時間到達時，第二幀970才可被發(fā)送。ACK2 980是MAC層級的ACK幀，該ACK2 980將根據(jù)MAC層的ACK策略被發(fā)送。
如上所述，當(dāng)現(xiàn)有的802.15.3的CTA系統(tǒng)被使用時，一個具有2048字節(jié)大小的幀在10ms的超幀期間被從DEV1發(fā)送到DEV2，并且反之亦然。因此可發(fā)生CTA相當(dāng)多的浪費。
圖9是顯示當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例給定的CTA之內(nèi)進行雙向傳輸時的數(shù)據(jù)傳輸過程的示圖。與圖8中相似，這里也假設(shè)除了信標(biāo)發(fā)送時間和CAP920以外的全部時間被分配給DEV。第一幀950是將被從DEV1發(fā)送到DEV2的TCP/IP數(shù)據(jù)幀，并且第二幀970是將被從DEV2發(fā)送到DEV1的TCP/IP級的ACK幀?？紤]到消耗的處理時間，假設(shè)在第一幀和第二幀之間已經(jīng)發(fā)送TOKEN幀990直到第二幀970被發(fā)送。然后，從當(dāng)一個TCP/IP數(shù)據(jù)幀被從DEV1發(fā)送到DEV2時到當(dāng)對于該數(shù)據(jù)幀的TCP/IP級的ACK幀被接收時所花費的時間A如在下表4中所示的被計算。
表4

因此，如下表5中所示的結(jié)果將通過所述時間A除一個值來獲得，其中所述一個值通過從10ms的超幀900中減去信標(biāo)910的發(fā)送時間和CAP920來獲得。
表5

根據(jù)這一結(jié)果，DEV1可在單位超幀期間向DEV2發(fā)送16(8×2)幀并且反之亦然，其中每一所述幀具有2048字節(jié)大小。當(dāng)然，如果以指定為超過1的數(shù)字的CTA速率因子向PNC請求信道時間，那么比圖8中能發(fā)送的數(shù)據(jù)更多的數(shù)據(jù)可被發(fā)送。然而，因為信道時間分配可根據(jù)速率因子或PNC的信道時間分配算法而改變，并且不能保證最大信道時間能夠始終可用，所以使用正如在本發(fā)明的示例性實施例中提出的具有雙向傳輸類型的信道時間是更有效的。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，不修改現(xiàn)有的在IEEE 802.15.3標(biāo)準(zhǔn)中定義的MAC協(xié)議，在給定的CTA期間雙向通信在兩個裝置之間被允許。
另外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法允許在微微網(wǎng)中的裝置更有效地使用給定的CTA，從而提高了微微網(wǎng)的總的吞吐量。
盡管已經(jīng)參照附圖描述了本發(fā)明的示例性實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明可在不修改或變動其技術(shù)精神和實質(zhì)特征的條件下以其他具體的形式實現(xiàn)。因此，應(yīng)該理解，上述示例性實施例在所有方面不是限制性的，而是說明性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)該由附屬權(quán)利要求限定，并且根據(jù)本發(fā)明的精神和范圍進行的所有變動和修改及其等同物應(yīng)該被解釋為包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從源裝置發(fā)送到目的裝置的方法，該方法包括從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；將確認(rèn)發(fā)送到目的裝置；在源裝置將該確認(rèn)發(fā)送到目的裝置之后，檢查信道在預(yù)定的等待時問是否空閑；和如果信道在該預(yù)定的等待時間是空閑的，那么將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到目的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)定的等待時間被設(shè)定為比根據(jù)IEEE 802.15.3定義的重發(fā)幀間間隔更長。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述檢查中，物理層的空閑信道評估能力被用于檢查信道是否是空閑和忙碌之一。
4.一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從源裝置發(fā)送到目的裝置的方法，該方法包括從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；在源裝置從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；和如果信道在該預(yù)定的等待時間是空閑的，那么將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到目的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述預(yù)定的等待時間被設(shè)定為比在相繼的幀之間的時間pPHYMIFSTime更長。
6.一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從源裝置發(fā)送到目的裝置的方法，該方法包括從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；將對于該第一數(shù)據(jù)幀的第一確認(rèn)發(fā)送到目的裝置；在源裝置將該第一確認(rèn)發(fā)送到目的裝置之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；在該預(yù)定的等待時間過去之后，根據(jù)回退算法啟動第一回退計數(shù)器；和當(dāng)該第一回退計數(shù)器達到零時，將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到目的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述預(yù)定的等待時間被設(shè)定為比根據(jù)IEEE 802.15.3定義的重發(fā)幀間間隔更長。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括接收對于第二數(shù)據(jù)幀的第二確認(rèn)；在接收第二確認(rèn)之后，根據(jù)回退算法啟動第二回退計數(shù)器；和當(dāng)該第二回退計數(shù)器達到零時，將第三數(shù)據(jù)幀發(fā)送到源裝置。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括接收對于第二數(shù)據(jù)幀的第二確認(rèn)；和在接收第二確認(rèn)之后并且在短幀間間隔過去之后，將第三數(shù)據(jù)幀發(fā)送到源裝置。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述檢查中，物理層的空閑信道評估能力被用于檢查信道是否是空閑和忙碌之一。
11.一種在分配的信道時間期間將數(shù)據(jù)從目的裝置發(fā)送到源裝置的方法，該方法包括從源裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；在目的裝置從源裝置接收第一數(shù)據(jù)幀之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；在該預(yù)定的等待時間過去之后，根據(jù)回退算法啟動第一回退計數(shù)器；和當(dāng)該第一回退計數(shù)器達到零時，將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到源裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述預(yù)定的等待時間被設(shè)定為比在相繼的幀之間的時間pPHYMIFSTime更長。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在目的裝置將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到源裝置之后，根據(jù)回退算法啟動第二回退計數(shù)器；和當(dāng)該第二回退計數(shù)器達到零時，將第三數(shù)據(jù)幀發(fā)送到源裝置。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在發(fā)送第二數(shù)據(jù)幀之后在相繼的幀之間的時間pPHYMIFSTime過去之后，將第三數(shù)據(jù)幀發(fā)送到源裝置。
全文摘要
提供了一種使用CSMA/CA競爭系統(tǒng)在分配的信道時間期間雙向地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法和裝置。該方法包括從目的裝置接收第一數(shù)據(jù)幀；將確認(rèn)(ACK)發(fā)送到目的裝置；在源裝置將該確認(rèn)發(fā)送到目的裝置之后，檢查信道在預(yù)定的等待時間是否空閑；和如果信道在該預(yù)定的等待時間是空閑的，那么將第二數(shù)據(jù)幀發(fā)送到目的裝置。
文檔編號H04L1/16GK1744553SQ200510093329
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者成玹妸, 裴大奎, 洪真佑 申請人:三星電子株式會社