專利名稱：無線通信裝置、無線通信系統(tǒng)和無線通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信裝置、無線通信系統(tǒng)及無線通信方法，它們用于減少中繼節(jié)點中保留的數(shù)據(jù)分組、并對于無線自組織(ad-hoc)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個鏈路均等地設(shè)置端到端吞吐量。
背景技術(shù)：
無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使多個無線通信裝置(接入點或者節(jié)點)中的每一個都可以與預(yù)定覆蓋區(qū)域內(nèi)的其它無線通信裝置進行數(shù)據(jù)通信，而無需諸如移動電話系統(tǒng)的基站的集中控制站。此外，其通過將數(shù)據(jù)從源無線通信裝置中繼到目的無線通信裝置，使得各個無線通信裝置可以在長距離上進行數(shù)據(jù)通信。
圖1示出了典型的無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。接入點AP1-AP4是分別用作接入點的無線通信裝置。無線自組織網(wǎng)絡(luò)分類為基于自組織的網(wǎng)絡(luò)和基于網(wǎng)格(mesh)的網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示，基于自組織的網(wǎng)絡(luò)僅由多個無線LAN終端構(gòu)成。如圖3所示，基于網(wǎng)格的網(wǎng)絡(luò)由無線LAN基站和無線LAN終端構(gòu)成。本文中所使用的“無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”既包括基于自組織的網(wǎng)絡(luò)又包括基于網(wǎng)格的網(wǎng)絡(luò)。圖1中的接入點AP1-AP4對應(yīng)于圖2中的無線LAN終端或圖3中的無線LAN基站。如果圖3中的無線LAN終端包括中繼功能，則它們也包括在接入點中。
在圖1中，當(dāng)接入點(節(jié)點)中的一個定位為與相鄰接入點進行數(shù)據(jù)通信(傳輸分組)時，該接入點可以與其覆蓋區(qū)域內(nèi)的其相鄰接入點直接進行數(shù)據(jù)通信。即，可以在AP1與AP2、AP2與AP3以及AP3與AP4之間直接進行數(shù)據(jù)通信。另一方面，各接入點可以經(jīng)由中間接入點與其非相鄰接入點間接地進行數(shù)據(jù)通信。即，可以在AP1與AP4、AP1與AP3以及AP2與AP4之間經(jīng)由中間接入點間接地進行數(shù)據(jù)通信。應(yīng)當(dāng)注意，在各接入點AP1-AP4周圍，可能存在沒有中繼功能的終端(站)，所述終端可以經(jīng)由接入點AP1-AP4進行通信。
圖4(a)和(b)示出了根據(jù)無線LAN標準之一IEEE802.11的數(shù)據(jù)發(fā)送的示例。數(shù)據(jù)發(fā)送的沖突避免基于所謂的虛擬載波偵聽。(例如參見非專利文獻1，其公開了包括基站和終端的無線LAN系統(tǒng))。
在圖4(a)中，當(dāng)接入點AP1試圖向接入點AP2發(fā)送數(shù)據(jù)時，接入點AP1在稱為DIFS(分布幀間間隔)的預(yù)定時間段和隨機退避(Backoff)時間之后發(fā)送數(shù)據(jù)(步驟S01)。響應(yīng)于該數(shù)據(jù)，接入點AP2發(fā)送ACK(確認)分組(步驟S02)。
在圖4(b)中，當(dāng)接入點AP1試圖向接入點AP2發(fā)送數(shù)據(jù)時，接入點AP1在發(fā)送數(shù)據(jù)之前、在預(yù)定時間段DIFS和隨機退避時間之后，發(fā)送表示隨后的數(shù)據(jù)發(fā)送的RTS(請求發(fā)送)分組(步驟S1)。響應(yīng)于該RTS分組，接入點AP2返回允許進行數(shù)據(jù)發(fā)送的CTS(清除發(fā)送)分組(步驟S2)。響應(yīng)于CTS分組，接入點AP1發(fā)送數(shù)據(jù)(步驟S3)，隨后，接入點AP2在接收到該數(shù)據(jù)之后返回ACK分組(步驟S4)。該RTS/CTS機制能夠解決隱藏終端問題。
根據(jù)圖4(a)和(b)所示的方法，即使接入點連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)(不被另一接入點數(shù)據(jù)發(fā)送所打斷)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧恳彩怯邢薜?，因為每次?shù)據(jù)發(fā)送都需要等待退避時間段。
圖5(a)和(b)示出了根據(jù)IEEE802.11e的數(shù)據(jù)發(fā)送的示例。針對QoS(服務(wù)質(zhì)量)支持和改進效率引入TXOP(發(fā)送機會)(例如參見非專利文獻2)。在圖5(b)中，當(dāng)出現(xiàn)圖4(b)所述的隱藏終端問題時，對RTS/CTS進行交換。
在圖5(a)中，當(dāng)接入點AP1試圖向接入點AP2發(fā)送數(shù)據(jù)時，接入點AP1在預(yù)定時間段DIFS和隨機退避時間之后發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸(步驟S011)。響應(yīng)于該數(shù)據(jù)傳輸，接入點AP2也發(fā)送ACK分組。然而，接入點AP1在從接入點AP2接收到ACK分組時，可以在稱為“TXOP Limit”的預(yù)定時間段內(nèi)連續(xù)地發(fā)送下一個數(shù)據(jù)傳輸。
在圖5(b)中，當(dāng)接入點AP1試圖向接入點AP2發(fā)送數(shù)據(jù)時，接入點AP1向接入點AP2發(fā)送RTS分組(步驟S11)。響應(yīng)于該RTS分組，接入點AP2返回允許進行數(shù)據(jù)發(fā)送的CTS分組(步驟S12)，隨后，接入點AP1也開始發(fā)送數(shù)據(jù)(步驟S13)。然而，接入點AP1在從接入點AP2接收到對應(yīng)的ACK分組時(步驟S14、S16和S18)可以在預(yù)定時間段“TXOPLimit”內(nèi)連續(xù)地發(fā)送下一個數(shù)據(jù)傳輸(步驟S15和S17)。
根據(jù)圖5所示的方法，增加了每個單位時間發(fā)送的數(shù)據(jù)量(分組發(fā)送速率)，并且可以有效地進行數(shù)據(jù)發(fā)送，因為與圖4所示的方法相比，無需退避等待時間。
ANSI/IEEE std 802.11，Wireless LAN medium accesscontrol(MAC)and physical layer(PHY)specifications，1999[非專利文獻2]IEEEP802.11e/D9.0，August 2004[非專利文獻3]Fusao Nuno，Ichihiko Toyoda，and MasahiroUmehira，“Performance evaluation of QoS Control Scheme that usesback pressure traffic control，”PIMRC2004，Vol.2，pp.830-834基于上述協(xié)議的常規(guī)無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有以下問題。
首先，圖1中的各接入點AP1-AP4以相同的概率獲得發(fā)送機會。在這種情況下，接入點AP2和AP3用作中繼節(jié)點以為其它接入點中繼數(shù)據(jù)。因此，接入點AP2和AP3的數(shù)據(jù)量較大，與位于左端/右端的接入點AP1和AP4相比獲得的發(fā)送機會較少。結(jié)果，數(shù)據(jù)可能從用于存儲待發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送緩沖部(中繼緩沖部)溢出，可能需要重新發(fā)送溢出的數(shù)據(jù)，整個無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的吞吐量可能劣化。
此外，當(dāng)應(yīng)用于圖5所示的TXOP時，上述緩沖部溢出變得顯著；盡管TXOP旨在提高系統(tǒng)內(nèi)的吞吐量。因為各接入點AP1-AP4發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，所以存儲在中繼節(jié)點中的數(shù)據(jù)變得較大。
下面參照圖6和圖7對關(guān)于緩沖部溢出的問題進行說明。
在圖6中，接入點AP1-AP3向接入點AP4發(fā)送數(shù)據(jù)，接入點AP4向接入點AP5-AP7發(fā)送數(shù)據(jù)。接入點AP4用作無線自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的中繼節(jié)點。當(dāng)應(yīng)用于根據(jù)上述非專利文獻1的無線LAN標準時，各接入點AP1-AP4均等地獲得發(fā)送機會。于是，從接入點AP4發(fā)送到接入點AP5-AP7的數(shù)據(jù)量大約是從接入點AP1-AP3發(fā)送到接入點AP4的總數(shù)據(jù)量的三分之一。因此，數(shù)據(jù)分組趨向于滯留在作為中繼節(jié)點的接入點AP4中的發(fā)送緩沖部，當(dāng)數(shù)據(jù)分組達到緩沖部的極限時，發(fā)生緩沖部溢出。
在圖7中，接入點AP1經(jīng)由接入點AP2和AP3將數(shù)據(jù)發(fā)送到接入點AP4，同時，接入點AP4經(jīng)由接入點AP3和AP2將數(shù)據(jù)發(fā)送到接入點AP1。在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，用于發(fā)送數(shù)據(jù)的接入點(AP1和AP4)將數(shù)據(jù)發(fā)送到它們的相鄰接入點(AP1將數(shù)據(jù)發(fā)送到AP2，AP4將數(shù)據(jù)發(fā)送到AP3)。然而，作為中繼節(jié)點的接入點(AP2和AP3)需要將數(shù)據(jù)中繼到其多個相鄰接入點(AP2將數(shù)據(jù)發(fā)送到AP1和AP3，AP3將數(shù)據(jù)發(fā)送到AP2和AP4)。因此，作為中繼節(jié)點的接入點(AP2和AP3)需要比用于發(fā)送數(shù)據(jù)的接入點(AP1和AP4)獲取更多的發(fā)送機會；否則，數(shù)據(jù)分組留在發(fā)送緩沖部，由此發(fā)生緩沖部溢出。
當(dāng)在無線自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)生緩沖部溢出時，中繼節(jié)點將丟棄利用無線資源經(jīng)由多個中繼節(jié)點傳達的數(shù)據(jù)分組。由于緩沖部溢出而丟棄數(shù)據(jù)分組浪費了無線資源。因此，中繼節(jié)點中的緩沖部溢出可能引起無線自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的嚴重問題。
在這一點上，當(dāng)前的無線LAN標準(如非專利文獻1)沒有規(guī)定用于解決中繼節(jié)點中的緩沖部溢出的問題的技術(shù)。因此，當(dāng)將這些標準應(yīng)用于無線自組織網(wǎng)絡(luò)時，中繼節(jié)點中的性能將由于緩沖部溢出而顯著劣化。
非專利文獻3描述了用于避免數(shù)據(jù)分組滯留在緩沖部的技術(shù)。根據(jù)非專利文獻3，向從中繼節(jié)點發(fā)送的ACK分組添加包括1比特的字段。當(dāng)可能發(fā)生緩沖部溢出時，向發(fā)送節(jié)點發(fā)送降低速率的命令。該技術(shù)僅使用1比特來控制發(fā)送節(jié)點的業(yè)務(wù)量，并不考慮待發(fā)送的數(shù)據(jù)量(數(shù)據(jù)分組發(fā)送速率)和在發(fā)送緩沖部的數(shù)據(jù)分組的量。
考慮到上述問題，本發(fā)明的總體目的是提供一種無線通信裝置、無線通信系統(tǒng)以及無線通信方法，用于防止在無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)由于數(shù)據(jù)分組滯留在中繼節(jié)點中而引起緩沖部溢出，并用于提高整個系統(tǒng)內(nèi)的吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容
通過一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的無線通信裝置來實現(xiàn)上述目的，該無線通信裝置包括信息獲取單元，被構(gòu)成為獲取關(guān)于所述無線通信裝置和/或相鄰無線通信裝置中的數(shù)據(jù)中繼處理量的信息；優(yōu)先級計算單元，被構(gòu)成為根據(jù)獲取的信息來計算所述無線通信裝置的發(fā)送優(yōu)先級；以及優(yōu)先級確定單元，被構(gòu)成為根據(jù)發(fā)送優(yōu)先級來確定源自所述無線通信裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送的優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。
還通過一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來實現(xiàn)上述目的，在該無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中多個無線通信裝置中的一個無線通信裝置與相鄰無線通信裝置進行數(shù)據(jù)通信，并將數(shù)據(jù)從源無線通信裝置中繼到目的無線通信裝置，其中所述多個無線通信裝置中的一個無線通信裝置包括信息獲取單元，被構(gòu)成為獲取關(guān)于相鄰無線通信裝置中的數(shù)據(jù)中繼處理量的信息；設(shè)置單元，被構(gòu)成為根據(jù)獲取的信息將所述一個無線通信裝置和相鄰無線通信裝置兩者的發(fā)送概率設(shè)置在預(yù)定值以下。
此外，還通過一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的無線通信方法來實現(xiàn)上述目的，該無線通信方法包括以下步驟獲取關(guān)于無線通信裝置和/或相鄰無線通信裝置中的數(shù)據(jù)中繼處理量的信息；根據(jù)獲取的信息計算所述無線通信裝置的發(fā)送優(yōu)先級；以及根據(jù)發(fā)送優(yōu)先級確定源自所述無線通信裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送的優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以防止由于數(shù)據(jù)分組滯留在中繼節(jié)點中而引起的緩沖部溢出、提高整個系統(tǒng)內(nèi)的吞吐量、并提高整個無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的性能。


結(jié)合附圖來閱讀以下詳細說明，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將變得更為明顯，在附圖中圖1表示無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示例；圖2表示基于自組織的網(wǎng)絡(luò)的示例；圖3表示基于網(wǎng)格的網(wǎng)絡(luò)的示例；圖4表示按照IEEE802.11的數(shù)據(jù)發(fā)送的示例；圖5表示按照IEEE802.11e的數(shù)據(jù)發(fā)送的示例；圖6表示關(guān)于緩沖部溢出的第一問題；圖7表示關(guān)于緩沖部溢出的第二問題；圖8表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線通信裝置；圖9表示各個接入點的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的示例；圖10表示接入點之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的示例；圖11表示EDCA參數(shù)；圖12是示出本發(fā)明第一實施例中的數(shù)據(jù)發(fā)送處理的流程圖；圖13表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的無線通信裝置；圖14表示各個接入點中的發(fā)送緩沖部處的數(shù)據(jù)量的示例；圖15是示出本發(fā)明第二實施例中的數(shù)據(jù)發(fā)送處理的流程圖；圖16表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的無線通信裝置；圖17是示出本發(fā)明第三實施例中的數(shù)據(jù)發(fā)送處理的流程圖；圖18表示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的無線通信裝置；圖19是示出本發(fā)明第四實施例中的流量控制的流程圖；圖20表示由各接入點監(jiān)視的發(fā)送業(yè)務(wù)量的示例；圖21表示由各接入點監(jiān)視的發(fā)送業(yè)務(wù)量的另一示例；圖22表示利用單播(unicast)的信令機制的示例；圖23表示利用信標的信令機制的示例；圖24表示按星形拓撲的信令機制的示例；
圖25表示用于流量控制的示例分組；圖26表示用于流量控制的另一示例分組；圖27表示用于流量控制的另一示例分組；圖28表示用于流量控制的另一示例分組；圖29表示用于流量控制的示例ACK分組；以及圖30表示對分組發(fā)送速率的控制的示例。
具體實施例方式
下面，根據(jù)IEEE802.11無線LAN協(xié)議(非專利文獻1)來說明本發(fā)明的實施例。
(第一實施例)圖8表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線通信裝置。
在圖8中，用作接入點AP的無線通信裝置包括以下的數(shù)據(jù)發(fā)送(數(shù)據(jù)中繼)功能部發(fā)送緩沖部1，用于暫時存儲要發(fā)送的數(shù)據(jù)(接收的信號)；優(yōu)先級控制模塊2，用于根據(jù)從優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)(以下說明)計算出的發(fā)送優(yōu)先級來發(fā)送數(shù)據(jù)；關(guān)聯(lián)信息模塊3，用于對其自身接入點AP的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站(STA)的數(shù)量以及與其自身接入點AP直接關(guān)聯(lián)的相鄰節(jié)點的數(shù)量進行計數(shù)，并用于獲取關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息；優(yōu)先級計算模塊4，用于根據(jù)來自關(guān)聯(lián)信息模塊3的信息計算其自身接入點AP的發(fā)送優(yōu)先級，并用于確定優(yōu)先級控制模塊2的優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。
圖9示出了各個接入點的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的示例。在覆蓋區(qū)域內(nèi)，接入點AP1具有三個站(STA)，接入點AP2具有六個站，接入點AP3具有一個站，接入點AP4具有兩個站。各個接入點AP1-AP4中的關(guān)聯(lián)信息模塊3(圖8)對其自身接入點的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的數(shù)量進行計數(shù)。優(yōu)先級計算模塊4根據(jù)覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的數(shù)量，計算發(fā)送優(yōu)先級。更具體地，如果覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的數(shù)量增加，則希望數(shù)據(jù)中繼處理量增加。在這種情況下，優(yōu)先級計算模塊4設(shè)置較高的優(yōu)先級以防止緩沖部溢出。
圖10表示接入點之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的示例。接入點AP1具有一個相鄰節(jié)點(與AP4關(guān)聯(lián))，接入點AP2具有一個相鄰節(jié)點(與AP3關(guān)聯(lián))，接入點AP3具有兩個相鄰節(jié)點(與AP2和AP4關(guān)聯(lián))，接入點AP4具有三個相鄰節(jié)點(與AP1、AP3和AP5關(guān)聯(lián))，接入點AP5具有兩個相鄰接入點(與AP4和AP6關(guān)聯(lián))，接入點AP6具有一個相鄰接入點(與AP5關(guān)聯(lián))。各接入點AP1-AP4中的關(guān)聯(lián)信息模塊3(圖8)對其相鄰節(jié)點的數(shù)量進行計數(shù)。優(yōu)先級計算模塊4根據(jù)其相鄰節(jié)點的數(shù)量來計算發(fā)送優(yōu)先級。更具體地，如果相鄰節(jié)點的數(shù)量增加，則希望數(shù)據(jù)中繼處理量增加。在這種情況下，優(yōu)先級計算模塊4設(shè)置較高的優(yōu)先級以防止緩沖部溢出。
可以通過改變IEEE802.11e中規(guī)定的EDCA(增強的分布式信道接入)參數(shù)來實現(xiàn)根據(jù)優(yōu)先級控制模塊2計算出的發(fā)送優(yōu)先級來對待發(fā)送數(shù)據(jù)量進行控制。常規(guī)上，EDCA是用于QoS的機制。在本實施例中，EDCA用于控制發(fā)送業(yè)務(wù)量。
圖11示出了EDCA參數(shù)。用于確定EDCA操作的EDCA參數(shù)包括AIFS(仲裁幀間間隔)、Backoff和TXOP Limit(發(fā)送機會限制)。AIFS規(guī)定了在退避之前必須等待的預(yù)定時間段，Backoff規(guī)定了在發(fā)送分組之前必須等待的隨機時間，TXOP Limit規(guī)定了一個節(jié)點可以連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)分組的時間段。
AIFS是可以根據(jù)以下公式得到的固定時間段AIFS＝AIFSN×SlotTime其中，AIFSN(仲裁幀間間隔數(shù))是根據(jù)QoS的優(yōu)先級確定的固定值，SlotTime是由物理層協(xié)議確定的時隙。根據(jù)IEEE802.11，AIFSN的默認值是2，SlotTime的默認值是20μs。
Backoff是可以根據(jù)以下公式得到的隨機時間Backoff＝random()×SlotTime其中，random()是從封閉區(qū)間
選擇的隨機值。CW(競爭窗口)是根據(jù)物理層、要重新發(fā)送的次數(shù)、QoS的優(yōu)先級等確定的固定值。具體地，重新發(fā)送之前的CW值稱為CWmin。例如，根據(jù)IEEE802.11，CWmin的默認值為31。在這種情況下，使用20μs的SlotTime，得出平均Backoff為310μs。
TXOP Limit是僅僅根據(jù)QoS的優(yōu)先級確定的固定值。沒有QoS，就不能定義TXOP Limit，只能發(fā)送一個分組(不能連續(xù)發(fā)送多個分組)。
因此，通過將AIFSN參數(shù)變小，發(fā)送數(shù)據(jù)之前的等待時間段將變短，于是發(fā)送優(yōu)先級將變高。此外，通過將CW參數(shù)變小，Backoff時間將變短，于是發(fā)送優(yōu)先級將變高。此外，通過使TXOP Limit參數(shù)變長，接入點可以在更長的時間段占據(jù)帶寬，于是發(fā)送優(yōu)先級將變高。
圖12是示出了圖8所示的第一實施例中的數(shù)據(jù)發(fā)送處理的流程圖。
在圖12中，無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的各接入點AP在關(guān)聯(lián)信息模塊3的控制下從其它接入點接收信標等(步驟S101)，并對該接入點AP的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的數(shù)量以及與該接入點AP相關(guān)聯(lián)的相鄰節(jié)點的數(shù)量進行計數(shù)(步驟S102)。
接下來，優(yōu)先級計算模塊4根據(jù)關(guān)聯(lián)信息模塊3獲取的站的數(shù)量和接入點數(shù)量來計算發(fā)送優(yōu)先級，并確定優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)(CW、AIFSN和/或TXOP Limit)(步驟S103)。
然后，優(yōu)先級控制模塊2根據(jù)優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)，發(fā)送保持在發(fā)送緩沖部1中的數(shù)據(jù)(步驟S104)。
(第二實施例)圖13示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的無線通信裝置。優(yōu)先級計算模塊4從發(fā)送緩沖部1獲取關(guān)于表示數(shù)據(jù)中繼處理量的緩沖數(shù)據(jù)量的信息。然后，優(yōu)先級計算模塊4根據(jù)關(guān)于緩沖數(shù)據(jù)量的信息計算其自身接入點AP的發(fā)送優(yōu)先級，并確定優(yōu)先級控制模塊2的優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。其它部件與圖8所示部件相似地運作。應(yīng)當(dāng)注意，圖13中的無線通信裝置可以包括圖8中的關(guān)聯(lián)信息模塊3，并在優(yōu)先級計算模塊4中使用站的數(shù)量、相鄰節(jié)點的數(shù)量和緩沖數(shù)據(jù)量來確定優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。
圖14示出了各接入點中的發(fā)送緩沖部的數(shù)據(jù)量的示例。接入點AP3中的緩沖數(shù)據(jù)量最大，接入點AP2中的緩沖數(shù)據(jù)量第二大，接入點AP1中的緩沖數(shù)據(jù)量第三大，接入點AP4中的緩沖數(shù)據(jù)量最小。各接入點AP1-AP4監(jiān)視其自身的發(fā)送緩沖部1(圖13)，優(yōu)先級計算模塊4根據(jù)緩沖數(shù)據(jù)量來計算發(fā)送優(yōu)先級。更具體地，如果緩沖數(shù)據(jù)量增加，則希望數(shù)據(jù)中繼處理量增加。在這種情況下，優(yōu)先級計算模塊4設(shè)置較高的優(yōu)先級，以防止緩沖部溢出。
圖15是示出了圖13所示的第二實施例中的數(shù)據(jù)發(fā)送處理的流程圖。
在圖15中，無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的各接入點AP使用優(yōu)先級計算模塊4來監(jiān)視在發(fā)送緩沖部的數(shù)據(jù)量(步驟S201)，并計算數(shù)據(jù)大小與整個緩沖部大小的比率(步驟S202)。
接下來，優(yōu)先級計算模塊4根據(jù)數(shù)據(jù)大小與整個緩沖部大小的比率來計算發(fā)送優(yōu)先級，并確定優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)(CW、AIFSN和/或TXOP Limit)(步驟S203)。
然后，優(yōu)先級控制模塊2根據(jù)優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)發(fā)送保持在發(fā)送緩沖部1的數(shù)據(jù)(步驟S204)。
(第三實施例)圖16示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的無線通信裝置。相鄰AP信息交換模塊5與相鄰接入點交換覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的數(shù)量、相鄰節(jié)點的數(shù)量以及其自身接入點中的緩沖數(shù)據(jù)量。優(yōu)先級計算模塊4考慮其自身接入點和相鄰接入點兩者的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站數(shù)量、相鄰節(jié)點數(shù)量以及緩沖數(shù)據(jù)量，確定優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。在這種情況下，無線通信裝置可以確定相對于其它無線通信裝置的發(fā)送優(yōu)先級，并可以使發(fā)送優(yōu)先級適合于網(wǎng)絡(luò)狀況。
圖17是示出了圖16中所示的第三實施例中的數(shù)據(jù)發(fā)送處理的流程圖。
在圖17中，使用相鄰AP信息交換模塊5，無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的各接入點AP利用信標等將關(guān)聯(lián)信息模塊3獲取的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站數(shù)量、其相鄰節(jié)點數(shù)量以及緩沖數(shù)據(jù)量(比率)發(fā)送到相鄰接入點(步驟S301)。
此時，相鄰AP信息交換模塊5接收相鄰接入點中的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站數(shù)量、相鄰節(jié)點數(shù)量，以及緩沖數(shù)據(jù)量(步驟S302)。
接下來，優(yōu)先級計算模塊4將相鄰AP信息交換模塊5從相鄰接入點獲取的信息與關(guān)聯(lián)信息模塊3獲取的其自身接入點的站數(shù)量、其相鄰節(jié)點數(shù)量以及緩沖數(shù)據(jù)量進行比較(步驟S303)。優(yōu)先級計算模塊4根據(jù)該整個比較，計算發(fā)送優(yōu)先級并確定優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)(CW、AIFSN和/或TXOPLimit)(步驟S304)。
然后，優(yōu)先級控制模塊2基于優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)，發(fā)送保持在發(fā)送緩沖部1的數(shù)據(jù)(步驟S305)。
(第四實施例)圖18表示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的無線通信裝置。相鄰AP信息交換模塊5例如使用信令機制將關(guān)于發(fā)送業(yè)務(wù)量等的信息發(fā)送到相鄰接入點作為控制分組。同時，相鄰AP信息交換模塊5從相鄰接入點接收控制分組，優(yōu)先級計算模塊4確定優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。
圖19是示出了第四實施例中的流量控制的流程圖。該流程圖分為以下三個步驟。
(1)監(jiān)視發(fā)送業(yè)務(wù)量和緩沖數(shù)據(jù)量；(2)使用信令機制等將監(jiān)視到的信息發(fā)送到相鄰節(jié)點；以及(3)控制發(fā)送業(yè)務(wù)量。
在圖19中，對數(shù)據(jù)分組進行中繼的接入點持續(xù)監(jiān)視發(fā)送業(yè)務(wù)量和發(fā)送緩沖部中的分組數(shù)量(步驟S401)。由于發(fā)送業(yè)務(wù)量和發(fā)送緩沖部中的分組數(shù)量任何時候都可能改變，所以中繼接入點持續(xù)地對其進行監(jiān)視。然后，對數(shù)據(jù)分組進行中繼的接入點使用控制分組將監(jiān)視信息(發(fā)送業(yè)務(wù)量和發(fā)送緩沖部中的分組數(shù)量)發(fā)送到關(guān)聯(lián)的相鄰接入點(步驟S402)。
當(dāng)關(guān)聯(lián)的相鄰接入點接收到控制分組(步驟S403)時，其根據(jù)控制數(shù)據(jù)分組中包括的監(jiān)視信息(中繼節(jié)點中的發(fā)送業(yè)務(wù)量和發(fā)送緩沖部中的分組數(shù)量)來控制上述EDCA參數(shù)，從而控制發(fā)送業(yè)務(wù)量。
下面詳細說明以上步驟中的每一個。
圖20示出了各接入點監(jiān)視的發(fā)送業(yè)務(wù)量的示例。各接入點AP1-AP4對其自身的發(fā)送業(yè)務(wù)量進行監(jiān)視。例如，接入點AP1監(jiān)視其發(fā)送業(yè)務(wù)量F1，接入點AP2監(jiān)視其發(fā)送業(yè)務(wù)量F2和R3，接入點AP3監(jiān)視其發(fā)送業(yè)務(wù)量F3和R2，接入點AP4監(jiān)視其發(fā)送業(yè)務(wù)量R1。
圖21示出了各接入點監(jiān)視的發(fā)送業(yè)務(wù)量的另一示例。接入點AP1監(jiān)視其發(fā)送業(yè)務(wù)量F1，接入點AP2監(jiān)視其發(fā)送業(yè)務(wù)量F2，接入點AP3監(jiān)視其發(fā)送業(yè)務(wù)量F3，接入點AP4監(jiān)視分別發(fā)送到接入點AP5-AP7的任一發(fā)送業(yè)務(wù)量F5、F6和F7，或者總發(fā)送業(yè)務(wù)量F4(F5+F6+F7)。
應(yīng)當(dāng)注意，對發(fā)送業(yè)務(wù)量進行監(jiān)視是通過對接收到的相對于從該接入點發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的ACK分組的數(shù)量監(jiān)視一定時間段而實現(xiàn)的。接入點可以使用發(fā)送業(yè)務(wù)量的峰值，而不是一定時間段的發(fā)送業(yè)務(wù)量。除了總的發(fā)送業(yè)務(wù)量以外，接入點可以針對各個QoS優(yōu)先級或者各個鏈路來收集并發(fā)送的統(tǒng)計業(yè)務(wù)量信息，以進行精確的流量控制。至于監(jiān)視時間段，接入點可以使用預(yù)定時間段的均值或移動均值。
作為向相鄰接入點發(fā)送信息的信令機制，可以使用以下兩個選項中的任一個。
(1)利用單播；以及(2)使用定期發(fā)送的信標。
單播(1)的優(yōu)點是確保向接收方發(fā)送了用于控制發(fā)送速率的信號。圖22表示利用單播的信令機制的示例。例如，接入點AP3向接入點AP4發(fā)送發(fā)送業(yè)務(wù)量F3，并向接入點AP2發(fā)送發(fā)送業(yè)務(wù)量R2(沿相反方向)，還包括FC-Req(流量控制請求)分組。當(dāng)接入點AP2和AP4接收到FC-Req時，它們分別向接入點AP3返回FC-Res(流量控制響應(yīng))。這種利用單播的信令機制可以確保與相鄰節(jié)點的通信。然而，如果與中繼節(jié)點關(guān)聯(lián)的節(jié)點數(shù)量增加，則單播分組的數(shù)量可能增加，這可能導(dǎo)致無線帶寬(吞吐量)的劣化。
圖23表示利用信標的信令機制的示例，其中流量控制信令是通過定期地向信標數(shù)據(jù)分組廣播添加新元素來實現(xiàn)的。該信令機制容易實現(xiàn)，因為其向分組添加新元素而不是定義用于流量控制的新分組。然而，該信令機制的缺點在于由于周期性的廣播從而無法實現(xiàn)短期的廣播和流量控制，所以降低了可靠性。
圖24表示星形拓撲的信令機制的示例，其中從中繼接入點AP4向試圖向該接入點AP4發(fā)送數(shù)據(jù)的接入點AP1-AP3發(fā)送FC-Req(流量控制請求)分組。
圖25-圖28表示流量控制所使用的幀的示例。各幀在分組中包括有的示例元素，并既可以應(yīng)用于利用單播的機制又可以應(yīng)用于利用信標的機制。
圖25所示的分組具有元素ID、有效負載長度(長度)和數(shù)據(jù)發(fā)送量(分組發(fā)送速率)，這些是用于將接入點中的數(shù)據(jù)發(fā)送量發(fā)送到相鄰節(jié)點的元素。圖26所示的分組具有元素ID、有效負載長度(長度)和關(guān)聯(lián)節(jié)點數(shù)量(關(guān)聯(lián)MP(網(wǎng)格點)的數(shù)量)，這些是將作為附加信息的關(guān)聯(lián)節(jié)點數(shù)量發(fā)送到相鄰節(jié)點的元素。圖27所示的分組具有元素ID、有效負載長度(長度)、鏈路標識符(關(guān)聯(lián)MP的MAC地址)、以及接收數(shù)據(jù)量(分組接收速率)，這表示節(jié)點針對各個鏈路接收的數(shù)據(jù)量。圖28表示包括針對QoS的各優(yōu)先級AC(接入種類)的峰值數(shù)據(jù)速率的元素示例。圖28所示的分組還包括超時定時器(Expiration Timer)，該超時定時器表示接收到流量控制請求分組的節(jié)點應(yīng)該控制發(fā)送業(yè)務(wù)量的時間。
通常，流量控制響應(yīng)只是ACK(確認)分組。此外，流量控制響應(yīng)可以包括請求的發(fā)送業(yè)務(wù)量(提供負荷(Offered Load))。此外，可以在將請求的發(fā)送業(yè)務(wù)量分類到各QoS優(yōu)先級之后對其進行發(fā)送。在這種情況下，可以對請求發(fā)送業(yè)務(wù)量較大的接入點賦予較高的數(shù)據(jù)發(fā)送優(yōu)先級。圖29示出了表示可以包括在ACK分組中的對于各AC的請求發(fā)送業(yè)務(wù)量的元素示例。
下面來說明接收了上述流量控制分組的節(jié)點中的對分組發(fā)送速率的控制。應(yīng)當(dāng)注意，利用單播的用于控制分組發(fā)送速率的發(fā)送過程不同于利用信標的用于控制分組發(fā)送速率的發(fā)送過程，但是接收過程相同。參照圖30，基于利用單播的信令機制來說明對分組發(fā)送速率的控制。
圖30示出了對分組發(fā)送速率的控制的示例。接入點AP2使用從接入點AP3接收的流量控制分組中包括的關(guān)于發(fā)送業(yè)務(wù)量和關(guān)聯(lián)節(jié)點數(shù)量的信息來控制發(fā)送速率。例如，當(dāng)幀中的“提供負荷”表示“6Mbps”，“接收側(cè)的關(guān)聯(lián)MP的數(shù)量”表示“2”時，接入點AP2中的發(fā)送業(yè)務(wù)量應(yīng)該為3Mbps(6Mbps/2)或更小。如果發(fā)送業(yè)務(wù)量大于3Mbps，則接入點AP3中的緩沖數(shù)據(jù)量增加。為此，接入點AP2將AIFSN的值遞增，以減小發(fā)送業(yè)務(wù)量。另一方面，如果發(fā)送業(yè)務(wù)量小于3Mbps，對于接入點AP2，可以響應(yīng)于來自應(yīng)用的請求，將AIFSN的值遞減，以增大發(fā)送業(yè)務(wù)量?？梢愿淖僀Wmin和/或TXOP Limit而不是改變AIFSN的值來減小或增大分組發(fā)送速率。在改變CWmin和/或TXOP Limit的情況下，與改變AIFSN相比，可以大幅地減小或增大分組發(fā)送速率。另一方面，使用AIFSN對分組發(fā)送速率進行控制可以比使用CWmin和/或TXOP Limit進行控制較為緩和。應(yīng)當(dāng)注意，可以使用流量控制分組中包括的緩沖部利用率來控制AIFSN、CWmin和/或TXOP Limit。例如，當(dāng)緩沖部利用率變?yōu)榫彌_部容量的一半以上同時流量控制分組中包括的中繼節(jié)點處的分組發(fā)送速率仍然低于其閾值時，可以增大AIFSN和/或CWmin和減小TXOP Limit以防止緩沖部溢出。
(結(jié)論)如上所述，根據(jù)本發(fā)明的接入點獲取覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的數(shù)量、相鄰節(jié)點的數(shù)量以及緩沖數(shù)據(jù)量，作為關(guān)于自身接入點(和其它接入點，如果有必要)中的數(shù)據(jù)中繼處理量的信息?；谠撔畔ⅲ尤朦c計算發(fā)送優(yōu)先級并確定數(shù)據(jù)發(fā)送的優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)(CW、AIFSN和/或TXOP Limit)。結(jié)果，可以防止用作中繼節(jié)點的接入點(其要處理的數(shù)據(jù)量可能較大)中的緩沖部溢出，并提高整個系統(tǒng)內(nèi)的吞吐量。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于需要高容量和短延遲的VoIP(網(wǎng)際協(xié)議語音)，以提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的性能。希望VoIP用作無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用。
此外，根據(jù)本發(fā)明的接入點控制優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)，不對其數(shù)據(jù)發(fā)送協(xié)議自身進行改變。為此，應(yīng)用本發(fā)明的接入點可以與未應(yīng)用本發(fā)明的接入點進行通信。即，根據(jù)本發(fā)明的接入點具有后向兼容性。
上面給出了對本發(fā)明實施例的說明以理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于這里所述的具體實施例，而是可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進行現(xiàn)在對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的各種修改、重組和替換。因此，以下權(quán)利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明的實際精神和范圍內(nèi)的所有修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的無線通信裝置，特征在于包括信息獲取單元，被構(gòu)成為獲取關(guān)于所述無線通信裝置和/或相鄰無線通信裝置中的數(shù)據(jù)中繼處理量的信息；優(yōu)先級計算單元，被構(gòu)成為根據(jù)獲取的信息來計算所述無線通信裝置的發(fā)送優(yōu)先級；以及優(yōu)先級確定單元，被構(gòu)成為根據(jù)所述發(fā)送優(yōu)先級來確定源自所述無線通信裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送的優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，進一步特征在于包括信息交換單元，被構(gòu)成為與所述相鄰無線通信裝置交換所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信裝置，特征在于所述信息交換單元利用指定所述相鄰無線通信裝置的單播來交換所述信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信裝置，特征在于所述信息交換單元利用不指定所述相鄰無線通信裝置的定期的信標分組或廣播分組來交換所述信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息被作為分組中的元素來發(fā)送。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息包括所述無線通信裝置的覆蓋區(qū)域內(nèi)的站的數(shù)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息包括與所述無線通信裝置相關(guān)聯(lián)的無線通信裝置的數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息包括所述無線通信裝置中的發(fā)送緩沖部中的數(shù)據(jù)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息包括所述無線通信裝置中的發(fā)送業(yè)務(wù)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息包括所述無線通信裝置可以進行中繼的業(yè)務(wù)容量的峰值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線通信裝置，特征在于所述發(fā)送業(yè)務(wù)量是針對服務(wù)質(zhì)量的各個種類而監(jiān)視的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息包括所述無線通信裝置中的接收業(yè)務(wù)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，進一步特征在于包括響應(yīng)單元，被構(gòu)成為響應(yīng)于從相鄰無線通信裝置接收到所述關(guān)于數(shù)據(jù)中繼處理量的信息，返回包括數(shù)據(jù)中繼處理所請求的業(yè)務(wù)量的響應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)包括競爭窗口參數(shù)，所述競爭窗口參數(shù)對發(fā)送數(shù)據(jù)分組之前的退避時間的發(fā)生進行控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)包括仲裁幀間間隔數(shù)參數(shù)，所述仲裁幀間間隔數(shù)參數(shù)規(guī)定退避之前的等待時間段。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，特征在于所述優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)包括發(fā)送機會限制參數(shù)，所述發(fā)送機會限制參數(shù)規(guī)定保留帶寬的最大時間段。
17.一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在該無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中多個無線通信裝置中的一個無線通信裝置與相鄰無線通信裝置進行數(shù)據(jù)通信，并將數(shù)據(jù)從源無線通信裝置中繼到目的無線通信裝置，所述無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特征在于所述一個無線通信裝置包括信息獲取單元，被構(gòu)成為獲取關(guān)于所述相鄰無線通信裝置中的數(shù)據(jù)中繼處理量的信息；以及設(shè)置單元，被構(gòu)成為根據(jù)獲取的信息將所述一個無線通信裝置和所述相鄰無線通信裝置兩者的發(fā)送概率設(shè)置在預(yù)定值以下。
18.一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的無線通信方法，特征在于包括以下步驟獲取關(guān)于無線通信裝置和/或相鄰無線通信裝置中的數(shù)據(jù)中繼處理量的信息；根據(jù)獲取的信息來計算所述無線通信裝置的發(fā)送優(yōu)先級；以及根據(jù)發(fā)送優(yōu)先級確定源自所述無線通信裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送的優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。
全文摘要
公開了一種無線通信裝置、無線通信系統(tǒng)和無線通信方法，用于防止用作中繼節(jié)點的無線通信裝置中的緩沖部溢出，并用于提高整個系統(tǒng)內(nèi)的吞吐量。所述無線通信裝置(AP)包括信息獲取單元(3)，被構(gòu)成為獲取關(guān)于該無線通信裝置和/或相鄰無線通信裝置中的數(shù)據(jù)中繼處理量的信息；優(yōu)先級計算單元(4)，被構(gòu)成為根據(jù)獲取的信息來計算所述無線通信裝置的發(fā)送優(yōu)先級；以及優(yōu)先級確定單元(4)，被構(gòu)成為根據(jù)發(fā)送優(yōu)先級來確定源自所述無線通信裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送的優(yōu)先級相關(guān)參數(shù)。
文檔編號H04L12/28GK1744550SQ20051009397
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
發(fā)明者山田曉, 藤原淳 申請人:株式會社Ntt都科摩