專利名稱:無線局域網(wǎng)系統(tǒng)及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及無線LAN(局區(qū)域網(wǎng))系統(tǒng)及其通信方法。本發(fā)明的無線LAN系統(tǒng)特別涉及在高優(yōu)先級服務(wù)類型中使用的,包含處理多媒體信息的VoIP裝置或動畫通信裝置等的系統(tǒng)。而且本發(fā)明的無線LAN系統(tǒng)的通信方法涉及,著重確保以傳送時(shí)傳送延遲量及傳送延遲變動量為傳送品質(zhì)指標(biāo)的QoS(Quality of Service服務(wù)質(zhì)量),處理多媒體信息的無線通信方法。
背景技術(shù):
根據(jù)IEEE(Institute of E1ectrical and Electronic and Engineers)802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無線LAN網(wǎng)絡(luò)。此連接方式有特殊模式和基礎(chǔ)模式。特殊模式是各無線LAN中移動臺(臺STASTAtion)之間進(jìn)行直接通信的模式,并不特別存在成為網(wǎng)絡(luò)中心的臺。基礎(chǔ)模式中,各無線LAN的節(jié)點(diǎn)基本上被稱為基站(Access PointAP(接入點(diǎn)))。與移動臺的通信經(jīng)由成為網(wǎng)絡(luò)中心的基站進(jìn)行。
無線LAN的幀序列基本上是對單播幀發(fā)送的ACK(肯定)幀響應(yīng)。但是如多播幀和廣播幀那樣幀的目的地為多個(gè)臺時(shí),不需要ACK響應(yīng)。
基礎(chǔ)模式的訪問有兩種方式。一種是采用CSMA/CA(Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance)方式的DCF(DistributedCoordination Function)。另一種是CSMA/CA方式的PCF(PointCoordination Function)。PCF通過接入點(diǎn)進(jìn)行媒體的集中管理。
DCF控制下的各移動臺基本上在進(jìn)行幀發(fā)送之前必須確認(rèn)無線媒體的空閑狀況。若確認(rèn)的結(jié)果移動臺判斷媒體在使用中(即,忙),則必須等幀傳送結(jié)束為止將媒體的使用權(quán)讓給使用中的移動臺。在幀傳送結(jié)束后,只有在經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間間隔(DIFSDistributedInter-Frame Space)和由隨機(jī)數(shù)構(gòu)成的各移動臺個(gè)別的時(shí)間間隔(即,退避時(shí)間)后,移動臺才能開始進(jìn)行保留的幀的發(fā)送。
DCF中,不存在PCF中如主點(diǎn)即基站AP對從屬點(diǎn)即一般移動臺那樣的主從關(guān)系。除信標(biāo)發(fā)送等一部分的例外外,包括接入點(diǎn)在內(nèi)的任何臺均為公平的競爭對手而可對媒體進(jìn)行訪問。
另外,在PCF控制下,各移動臺僅在接收來自接入點(diǎn)的輪詢信號時(shí),才可發(fā)送幀。PCF的場合,發(fā)送權(quán)的控制全部委托給接入點(diǎn),因此一般移動臺在發(fā)送之前無需確認(rèn)無線媒體的空閑狀況,且無需等待經(jīng)過退避時(shí)間。
作為DCF控制的主要方式的CSMA/CA中,有兩種用載波偵聽確認(rèn)無線發(fā)送狀況的方法。一種是根據(jù)物理層即PHY(PHYsical)層的RF部(Radio Frequency Module)直接進(jìn)行載波檢驗(yàn)(物理載波偵聽)的方法,另一種是利用在經(jīng)由無線媒體傳送的各種幀上設(shè)定的發(fā)送預(yù)約信息(NAVNetwork Allocation Vector)的虛擬載波偵聽的方法。MAC(Media Access Contorl)層中組合該兩種方法,有效降低許多臺之間媒體競爭造成的沖突概率。物理載波偵聽通過RF部來進(jìn)行,虛擬載波偵聽利用MAC層中的結(jié)果,按最大每1μs判斷無線媒體上有無載波。
虛擬載波偵聽機(jī)制采用NAV來實(shí)現(xiàn)。全部移動臺各自具備NAV,NAV是從其值被設(shè)定的瞬間開始按一定比例遞減至“0”為止的一種計(jì)數(shù)器,NAV的值表示當(dāng)前幀收發(fā)中的移動臺在該時(shí)刻的無線發(fā)送預(yù)定的剩余時(shí)間。若NAV達(dá)到“0”,則表示無線媒體開放而有空,即處于空閑狀態(tài)。
當(dāng)前收發(fā)幀的移動臺中,在發(fā)送的幀內(nèi)MAC標(biāo)題的持續(xù)時(shí)間(Duration)/ID場上預(yù)先設(shè)定當(dāng)前傳送中的幀傳送完后的無線媒體占有預(yù)定時(shí)間。當(dāng)前收發(fā)幀的移動臺以外的全部移動臺,讀取無線媒體上傳送的幀的該場,在該幀傳送結(jié)束定時(shí)將該值加載到本移動臺的NAV。但是,NAV的加載定時(shí)中,本移動臺當(dāng)前的NAV的值大于從傳送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場讀取的值時(shí),不進(jìn)行該加載。
接著,對基本的NAV的控制進(jìn)行說明。當(dāng)前收發(fā)幀中的移動臺以外的移動臺,在數(shù)據(jù)幀的傳送結(jié)束時(shí)刻,將數(shù)據(jù)幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上設(shè)定的值,加載到各本移動臺的NAV定時(shí)器。NAV定時(shí)器按一定比例遞減,在ACK幀的傳送結(jié)束時(shí)刻達(dá)到“0”。NAV定時(shí)器“0”以外的期間就是虛擬載波偵聽的媒體忙的期間。
Data幀與ACK幀的間隔為已規(guī)定的PHY固有的時(shí)間(SIFSShortInter-Frame Space)。僅在物理載波偵聽中,認(rèn)定該間隔中媒體處于空閑狀態(tài),但通過虛擬載波偵聽,識別到ACK幀結(jié)束為止媒體持續(xù)忙的情況。相反,最初的數(shù)據(jù)傳送中NAV還處于置位之前,因此通過物理載波偵聽識別到媒體忙。如此在MAC層中,組合物理載波偵聽與虛擬載波偵聽來檢測媒體忙,從而能夠進(jìn)行更加有效的沖突避免控制。另外ACK幀的持續(xù)時(shí)間值表示“0”,則ACK幀結(jié)束時(shí)刻媒體成為開放狀態(tài)。
在DCF控制下動作的任何移動臺中,在所要幀發(fā)送之前,均能進(jìn)行RTS/CTS(請求發(fā)送/清除發(fā)送)幀的交換。從而,首先使用幀長度短的RTS/CTS幀,進(jìn)行與實(shí)際發(fā)送目的移動臺的幀交換,并進(jìn)行發(fā)送目的移動臺的檢驗(yàn)和發(fā)送通路的檢驗(yàn)。但是,想要發(fā)送的幀長度本來就短時(shí)不太有利用RTS/CTS幀的意義,因此在MAC層中利用預(yù)先被指定的RTS/CTS適用閾值參數(shù)判斷RTS/CTS的適用與否。對于基本上閾值參數(shù)以下長度的幀不適用RTS/CTS,僅對超過閾值參數(shù)的幀適用RTS/CTS。在RTS/CTS幀中,與通常的數(shù)據(jù)幀等同樣,也進(jìn)行上述那樣的NAV控制。
接著,對RTS/CTS幀序列及其NAV動作進(jìn)行說明。RTS/CTS幀序列中,RTS-CTS幀間、CTS-數(shù)據(jù)幀間以及數(shù)據(jù)-ACK幀間的間隔能夠利用所有規(guī)定的幀間隔中最短的時(shí)間間隔即SIFS進(jìn)行發(fā)送。因而,如果RTS/CTS幀傳送成功,就能比隔著長于SIFS的時(shí)間間隔即DIFS后想要進(jìn)入幀傳送的其它移動臺優(yōu)先使用無線媒體。因此,后續(xù)的數(shù)據(jù)幀/ACK幀傳送成功的可能性變大。
各幀的持續(xù)時(shí)間/ID場的值表示該幀發(fā)送完后到ACK幀發(fā)送完為止的時(shí)間,因而最后的ACK幀中該值成為“0”。
虛擬/物理載波偵聽的判斷結(jié)果,無線媒體在忙狀態(tài)之后成為空狀態(tài),在剛經(jīng)過必要的時(shí)間間隔(通常為DIFS期間)后的時(shí)刻,保存待發(fā)數(shù)據(jù)的多個(gè)移動臺分別開始要發(fā)送時(shí),媒體訪問重疊而引起沖突的可能性變高。
因此作為避免這種沖突的方法,IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了退避順序。簡單說明一下該退避順序的基本動作。在3個(gè)移動臺1~3中發(fā)生待發(fā)數(shù)據(jù)時(shí),通過物理/虛擬載波偵聽確認(rèn)無線媒體的忙狀態(tài)或剛忙后的DIFS期間內(nèi)等情況下,各移動臺進(jìn)入轉(zhuǎn)讓發(fā)送權(quán)限的狀態(tài)。在幀傳送結(jié)束后,隔著DIFS間隔,媒體開放且成為空狀態(tài),但這里各移動臺要一起開始幀發(fā)送時(shí)訪問定時(shí)集中到較窄的范圍,因此引起沖突的可能性變高。
為了降低該沖突概率,各移動臺必須在DIFS后還要等候被隨機(jī)選擇的時(shí)間即退避時(shí)間后進(jìn)行媒體訪問。從而能夠降低多個(gè)媒體訪問沖突的可能性。
以上說明的DCF訪問方式之外,IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中,作為基礎(chǔ)模式的無線媒體訪問方式,規(guī)定PCF訪問方式為備選方式。PCF訪問方式中,通過稱為PC(Point Coordinator)的通常為接入點(diǎn)的主臺,集中控制各無線移動臺的發(fā)送權(quán)。因而與DCF有區(qū)別,各無線移動臺不會圍繞發(fā)送權(quán)進(jìn)行競爭。
在傳統(tǒng)的無線LAN系統(tǒng)中,主要處理數(shù)據(jù)類的業(yè)務(wù),但是隨著近年的例如VoIP(Voice over IP)等的多媒體技術(shù)的發(fā)展以及普及,與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)同樣通過無線LAN系統(tǒng)統(tǒng)一處理語音、動畫等多媒體類業(yè)務(wù)的需求越來越多。
多媒體類業(yè)務(wù)的特征是對其周期性及延遲靈敏。在發(fā)送源周期性生成的多媒體類業(yè)務(wù)中,若在中途的傳輸路徑中發(fā)生一定以上的延遲及延遲變動,或產(chǎn)生一定以上的信息損耗,則發(fā)送目的方中再現(xiàn)的語音、動畫等的質(zhì)量劣化到難以評價(jià)的程度。
但是依據(jù)上述那樣的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的DCF訪問方式,設(shè)計(jì)成有效傳送基本上以脈沖串的方式無法預(yù)測的非同步數(shù)據(jù)。因此在網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況下,會發(fā)生數(shù)據(jù)的延遲量變動大的狀況。對于有規(guī)則且周期性的多媒體類業(yè)務(wù),通過減少傳送延遲量及傳送延遲變動量,很難確保其QoS。并且,依據(jù)上述IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的PCF訪問方式,雖然適合有規(guī)則且周期性的多媒體類業(yè)務(wù),但本來就被定位為DCF備選的情況,目前還不能說得到普及,不能成為實(shí)際的解決對策。
因此,對依據(jù)廣泛普及的DCF訪問方式的臺,僅通過AP側(cè)的措施,就能實(shí)現(xiàn)確保多媒體類業(yè)務(wù)QoS的控制無線LAN的QoS的AP。
具體有幾個(gè)方案。該方案中設(shè)這樣的條件在利用依據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線LAN的系統(tǒng)中無線LAN基站裝置的QoS控制方法中,基站與以DCF方式受訪問控制的移動臺之間形成基礎(chǔ)模式的網(wǎng)絡(luò),基站處于接收來自移動臺的第一幀的動作中狀態(tài),且保持接收該第一幀后必須發(fā)送的多媒體類高優(yōu)先幀。在這種條件下,第一方案中基站在對第一幀的響應(yīng)信號的持續(xù)時(shí)間/ID場,設(shè)定多媒體類高優(yōu)先幀的發(fā)送所必要的時(shí)間后發(fā)送該響應(yīng)信號。
作為第二方案,基站在第一幀的持續(xù)時(shí)間/ID場,設(shè)定加上多媒體類高優(yōu)先幀的發(fā)送所必要的時(shí)間的時(shí)間后發(fā)送該第一幀。作為第三方案,基站在第一幀的響應(yīng)信號的持續(xù)時(shí)間/ID場,設(shè)定預(yù)測多媒體類高優(yōu)先幀的接收所需要的時(shí)間后發(fā)送該響應(yīng)信號,然后與特定移動臺之間執(zhí)行將該移動臺的NAV定時(shí)器歸零的特定序列。還有作為第四方案,基站在第一幀的持續(xù)時(shí)間/ID場,設(shè)定加上預(yù)測多媒體類高優(yōu)先幀的接收所需要的時(shí)間的時(shí)間后發(fā)送第一幀,然后與特定移動臺之間執(zhí)行將該移動臺的NAV定時(shí)器歸零的特定序列。
根據(jù)這些方案,在進(jìn)行多媒體類高優(yōu)先幀收發(fā)的基站與移動臺之間,進(jìn)行收發(fā)時(shí),在持續(xù)時(shí)間/ID場的值上設(shè)定不為零的值,且在與特定移動臺之間執(zhí)行將該移動臺的NAV定時(shí)器歸零的特定序列,從而能夠顯著地提升該基站或移動臺可確保發(fā)送權(quán)的概率,可實(shí)現(xiàn)改善QoS。
這樣以確保QoS為重點(diǎn)的使用無線LAN的應(yīng)用程序,需要在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中設(shè)有實(shí)現(xiàn)無線LAN上的QoS的控制方法的基站。
特開2002-314546號公報(bào)[專利文獻(xiàn)]特開2003-298592號公報(bào)[專利文獻(xiàn)]特開2003-298593號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容然而,雖然無線LAN上已經(jīng)設(shè)有基站,但基站上未具備通過上述控制方法實(shí)現(xiàn)QoS的結(jié)構(gòu)時(shí),為了重視QoS的確保的使用無線LAN的應(yīng)用程序,該基站需要在應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)QoS的結(jié)構(gòu)?;疽蛟O(shè)有這種結(jié)構(gòu),發(fā)生已有的裝置資產(chǎn)浪費(fèi)的問題。
本發(fā)明以消除傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn),即使無法實(shí)現(xiàn)無線LAN上的QoS,也活用現(xiàn)有資產(chǎn),提供可實(shí)現(xiàn)無線LAN上的QoS的無線LAN系統(tǒng)及其通信方法為目的。
本發(fā)明為了解決上述課題,在具有分散協(xié)調(diào)功能的無線LAN系統(tǒng)中包含橋接無線和有線,并利用分散協(xié)調(diào)功能進(jìn)行控制的基站;配置在無線區(qū)內(nèi),并與基站通過基礎(chǔ)模式進(jìn)行無線通信的移動臺;以及監(jiān)控以基礎(chǔ)模式進(jìn)行的無線通信的控制裝置,該控制裝置包含分析通過無線通信接收的幀的幀分析部件;基于從幀分析部件得到的分析結(jié)果,判斷從與位于媒體訪問控制層上位層的服務(wù)對應(yīng)的幀的規(guī)則性得到的預(yù)測定時(shí)接收的幀是否為所要幀的判斷部件;以及對應(yīng)已接收的幀并非所要幀且破壞幀的規(guī)則性判斷,將持續(xù)時(shí)間值設(shè)在發(fā)送給優(yōu)先對象的發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上,發(fā)送該發(fā)送幀的幀發(fā)行部件。
本發(fā)明的無線LAN系統(tǒng)包含基站、移動臺及控制裝置,通過該控制裝置接收無線通信,且用幀分析部件分析監(jiān)控得到的幀,通過判斷部件基于分析結(jié)果,從與位于媒體訪問控制層上位層的服務(wù)對應(yīng)的幀的規(guī)則性,判斷預(yù)測定時(shí)接收的幀是否與所要幀不同,根據(jù)由幀發(fā)送部件接收的幀與所要幀不同的結(jié)果得出的破壞幀的規(guī)則性的判斷,在發(fā)送給優(yōu)先對象的發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上設(shè)持續(xù)時(shí)間值,通過發(fā)送該發(fā)送幀,將對象外持續(xù)時(shí)間值設(shè)在NAV,使發(fā)送權(quán)無效,從而優(yōu)先確保對象的發(fā)送權(quán)。
而且,本發(fā)明為了解決上述問題,在具有分散協(xié)調(diào)功能的無線LAN系統(tǒng)的通信方法,其中包括將從移動臺到基站的無線通信設(shè)為上行方向的無線通信,從基站到移動臺的無線通信設(shè)為下行方向的無線通信,用控制裝置常時(shí)接收用基礎(chǔ)模式進(jìn)行無線通信的幀的第一工序;控制裝置存儲無線通信業(yè)務(wù),基于所存儲的過去履歷預(yù)測下次發(fā)生定時(shí),在預(yù)測到的發(fā)生定時(shí)接收的幀發(fā)送到預(yù)定移動臺或由預(yù)定移動臺發(fā)送時(shí),判斷該幀是否為位于媒體訪問控制層上位層的服務(wù)中必須優(yōu)先的優(yōu)先幀的第二工序;下一次的發(fā)生定時(shí)判斷發(fā)送的幀與優(yōu)先幀不同時(shí),在反饋對應(yīng)不同幀的響應(yīng)信號時(shí),控制裝置在發(fā)送給優(yōu)先對象的發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上,設(shè)定使該控制裝置對發(fā)送對象以外的發(fā)送無效的時(shí)間的第三工序;將發(fā)送幀發(fā)送的第四工序;以及設(shè)定包含在發(fā)送幀內(nèi)的發(fā)送對象以外無效的時(shí)間,從該時(shí)間開始遞減計(jì)數(shù)的第五工序。
本發(fā)明的通信方法用控制裝置接收信息,并存儲無線通信的業(yè)務(wù),基于所存儲的過去履歷預(yù)測下次發(fā)生定時(shí),在對預(yù)定移動臺的發(fā)送或由預(yù)定移動臺的發(fā)送中,預(yù)測與位于媒體訪問控制層上位層的服務(wù)對應(yīng)的幀是否優(yōu)先發(fā)送,預(yù)測到在下次發(fā)生定時(shí)與該服務(wù)對應(yīng)的幀優(yōu)先的場合,反饋與第一幀對應(yīng)的響應(yīng)信號時(shí),控制裝置在預(yù)定發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上,設(shè)定使該控制裝置的發(fā)送對象以外的發(fā)送無效的時(shí)間,發(fā)送預(yù)定幀,并設(shè)定使發(fā)送對象以外的信息發(fā)送無效的時(shí)間,通過從該時(shí)間開始遞減計(jì)數(shù),將對象外的持續(xù)時(shí)間值設(shè)在NAV上,通過使該對象外的發(fā)送權(quán)無效,確保對象的優(yōu)先發(fā)送權(quán)。
圖1是本發(fā)明無線LAN系統(tǒng)中使用的控制裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是包含圖1控制裝置的無線LAN系統(tǒng)的說明圖。
圖3是說明確保圖2控制裝置下行方向的發(fā)送權(quán)的時(shí)序圖。
圖4是說明確保圖2控制裝置下行方向的發(fā)送權(quán)的時(shí)序圖。
圖5是說明確保圖2控制裝置下行方向的發(fā)送權(quán)的時(shí)序圖。
圖6是說明確保圖2控制裝置下行方向的發(fā)送權(quán)的時(shí)序圖。
圖7是說明確保圖2控制裝置上行方向的發(fā)送權(quán)的時(shí)序圖。
圖8是說明確保圖2控制裝置上行方向的發(fā)送權(quán)的時(shí)序圖。
圖9是說明確保圖2控制裝置上行方向的發(fā)送權(quán)的時(shí)序圖。
圖10是說明確保圖2控制裝置上行方向的發(fā)送權(quán)的時(shí)序圖。
(符號說明)10控制裝置,12RF處理部,14基帶處理部,16MAC處理部,18上位層處理部,32幀分析部,34判斷部,36幀發(fā)行部,50無線LAN系統(tǒng),52基站(AP),54~60移動臺(STA)。
具體實(shí)施例方式
參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明無線LAN系統(tǒng)的一實(shí)施例。
本實(shí)施例適用本發(fā)明的無線LAN系統(tǒng),此系統(tǒng)上設(shè)有控制裝置10。省略與本發(fā)明無直接關(guān)系部分的圖示和說明。在下面的說明中用連接線的編號表示信號。
如圖1所示,本實(shí)施例的控制裝置10包含RF處理部12,基帶處理部14,MAC處理部16及上位層處理部18。RF處理部12具有調(diào)制發(fā)送無線LAN使用的高頻、并接收高頻后進(jìn)行正交檢波的功能。RF處理部12將接收到的信號20輸出到基帶處理部14。并且,RF處理部12接收來自基帶處理部14發(fā)送信號22。
基帶處理部14功能如下對RF處理部提供的接收信號20進(jìn)行解碼處理后,將數(shù)據(jù)24輸出到MAC處理部16;并且將MAC處理部16提供的數(shù)據(jù)26進(jìn)行編碼處理后輸出到RF處理部。
MAC處理部16功能如下從基帶處理部14提供的數(shù)據(jù)26抽出MAC層并將抽出的數(shù)據(jù)28輸出;基于上位層處理部18提供的數(shù)據(jù)30進(jìn)行對MAC層的幀處理后輸出到基帶處理部14。
上位層處理部18中設(shè)有幀分析部32、判斷部34及幀發(fā)行部36。幀分析部32具有從接收的數(shù)據(jù)30分析接收的分組的發(fā)送源、發(fā)出目的地、MAC層上位層的內(nèi)容、該分組進(jìn)行的服務(wù)及進(jìn)行服務(wù)的分組的規(guī)則性的功能。幀分析部32將分析出的服務(wù)的規(guī)則性的結(jié)果信息38輸出到判斷部34。
判斷部34具有基于結(jié)果信息38,判斷幀的規(guī)則性是否適當(dāng)進(jìn)行的功能。若該幀的規(guī)則性適當(dāng)進(jìn)行,則可預(yù)測下次幀接收的定時(shí)。判斷部34判斷在該定時(shí)接收的幀是否為服務(wù)中的所要幀。若不滿足該規(guī)則性,即接收的幀不是服務(wù)的所要幀時(shí),判斷部34要判斷在AP發(fā)送的定時(shí)未取得無線的發(fā)送權(quán)。判斷部34將控制信號40輸出到幀發(fā)行部36,使AP優(yōu)先取得發(fā)送權(quán)。
幀發(fā)行部36發(fā)行幀30到指示的優(yōu)先對象(本實(shí)施例中的AP),該幀包含控制優(yōu)先取得無線的發(fā)送權(quán)的信息。該信息就是持續(xù)時(shí)間/ID場的持續(xù)時(shí)間值。幀發(fā)行部36將幀30發(fā)送到MAC處理部26。
接著,說明的無線LAN系統(tǒng)50包含使用本發(fā)明無線裝置的控制裝置10。如圖2所示,按基礎(chǔ)模式運(yùn)作的無線LAN系統(tǒng)50包含基站(AP)52,移動臺(STA)54、56、58、60,以及控制裝置(CNTCoNTroller)10。無線LAN系統(tǒng)50通過AP52與有線LAN系統(tǒng)62的連接,確保與有線LAN系統(tǒng)6即主干網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成元件對應(yīng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)64及66的通信聯(lián)絡(luò)。
AP52是現(xiàn)有無線LAN的基站。STA54、56、58及60為現(xiàn)有無線LAN的移動臺,通過AP52常時(shí)收發(fā)無線幀。CNT10是圖1的控制裝置。無線LAN系統(tǒng)50覆蓋虛線68表示的區(qū)域及空間。
接著,說明使用本發(fā)明無線裝置的無線LAN系統(tǒng)50的基本動作。如圖2所示,例如從PC64傳送分組到STA54時(shí),分組經(jīng)由有線LAN系統(tǒng)62、AP52傳送到STA54。CNT10在無線LAN系統(tǒng)50覆蓋的區(qū)域68內(nèi)。CNT10接收AP52和STA54~60之間收發(fā)的分組,對其進(jìn)行監(jiān)控。本實(shí)施例的監(jiān)控中將從AP52到STA54的分組提取到CNT10進(jìn)行信號處理。提取的分組經(jīng)由圖1的RF處理部12、基帶處理部14、MAC處理部16傳送到上位層處理部18的幀分析部32。
若本實(shí)施例是VoIP的語音通話,則幀分析部32用CNT10監(jiān)控從AP52到STA54的分組。此時(shí)的服務(wù)是VoIP。幀分析部32分析接收的分組。幀分析部32分析出幀的規(guī)則性,將分析到的規(guī)則性信息及幀信息38輸出到判斷部34。例如進(jìn)行VoIP的語音通話時(shí),語音信息即分組在AP52及STA54之間以數(shù)十微秒的規(guī)則性周期在雙方之間傳遞。
判斷部34在不滿足AP52傳送到STA54的幀規(guī)則性而不是所要幀時(shí),判斷AP52未能在希望傳送定時(shí)得到無線發(fā)送權(quán)。判斷部34向幀發(fā)行部36發(fā)送指示AP52得到優(yōu)先發(fā)送權(quán)的控制信號40。
幀發(fā)行部36根據(jù)從判斷部34得到的控制是否要發(fā)送權(quán)的控制信號40,將包含控制信息的幀發(fā)送到無線LAN。如圖1所示,幀經(jīng)由上位層處理部18、MAC處理部16、基帶處理部14及RF處理部12,傳送到無線LAN系統(tǒng)50的區(qū)域。通過上述過程,無線LAN系統(tǒng)50使無發(fā)送權(quán)的AP52優(yōu)先得到無線發(fā)送權(quán)。這就是優(yōu)先取得無線發(fā)送權(quán)的無線LAN系統(tǒng)50沿下行方向即從AP到STA方向的基本動作。
相反,例如從STA54傳送信息到PC64時(shí),分組經(jīng)由STA54、AP52傳送到有線LAN系統(tǒng)62的PC64。此時(shí)CNT10如上所述監(jiān)控從STA54到AP52的分組。CNT10判斷服務(wù)是否按規(guī)則進(jìn)行。CNT10判斷STA54未能在所要發(fā)送定時(shí)得到無線發(fā)送權(quán)時(shí),將控制STA54優(yōu)先取得無線發(fā)送權(quán)地將幀發(fā)送到無線LAN系統(tǒng)50。通過上述方式,使未能取得無線發(fā)送權(quán)的STA54優(yōu)先得到無線發(fā)送權(quán)。這就是優(yōu)先取得無線發(fā)送權(quán)的無線LAN系統(tǒng)50沿上行方向即從STA到AP方向的基本動作。
接著說明經(jīng)過上述基本動作,連接到有線LAN系統(tǒng)62上的PC64和連接到無線LAN系統(tǒng)50上的STA54之間進(jìn)行VoIP語音通話時(shí)CNT10的動作。圖3的時(shí)序圖表示AP52、CNT10及STA各部分之間進(jìn)行的幀收發(fā)。無線LAN系統(tǒng)50的狀況在圖4~圖6也相同。
該時(shí)序圖表示,下行方向語音業(yè)務(wù)發(fā)生定時(shí)T1、T2的時(shí)刻,Data1及Data3從AP52到STA54的語音信息的傳遞。幀周期是周期T。AP52先發(fā)送Data1,之后經(jīng)過SIFS時(shí)間。然后AP52發(fā)送Data3,再經(jīng)過SIFS時(shí)間。經(jīng)過各SIFS后,AP52從STA54分別接收ACK2及ACK4。由此AP52認(rèn)知無線LAN系統(tǒng)50的幀傳送序列的結(jié)束。
CNT10存儲無線LAN系統(tǒng)50的語音通話中從AP52到STA的業(yè)務(wù),基于過去履歷即定時(shí)T1及T2,預(yù)測下次的下行方向的語音業(yè)務(wù)發(fā)生定時(shí)T3。此時(shí)CNT10、STA56~60因?yàn)镈ata1及Data3是向其他STA發(fā)送的幀,所以在這些數(shù)據(jù)幀接收結(jié)束定時(shí)將設(shè)在數(shù)據(jù)幀上的持續(xù)時(shí)間值加載到NAV定時(shí)器上。因此CNT10、STA56~60在加載后ACK幀傳送結(jié)束之前,在斜線表示期間,繼續(xù)NAV定時(shí)器的遞減動作。在此期間,CNT10、STA56~60無法獲得無線媒體的發(fā)送權(quán)。在ACK幀傳送結(jié)束的同時(shí)NAV定時(shí)器歸“0”,所以CNT10、STA56~60開始進(jìn)入無線媒體自由競爭可能的狀態(tài)。
接著,在下行方向語音業(yè)務(wù)發(fā)生定時(shí)T3,AP52正從STA56接收信息Data5。因此AP52無法立即進(jìn)行將所要語音信息Data9發(fā)送的服務(wù)。CNT10識別到Data5并不是所要數(shù)據(jù)幀。此時(shí),CNT10通過監(jiān)控器識別到Data5的響應(yīng)ACK6幀的發(fā)送結(jié)束。而且,CNT10識別到僅在DIFS(分散幀之間空間)時(shí)間,持續(xù)無線媒體的空閑狀態(tài)。此后,CNT10將RTS7幀發(fā)送到AP52。RTS7幀上設(shè)有持續(xù)時(shí)間值。如圖3所示,設(shè)定的持續(xù)時(shí)間值是從[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(CTS8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間]算出的值。
如圖4所示,AP52將Data5發(fā)送到STA56的動作與上述動作不同。此時(shí),在定時(shí)T3發(fā)送的Data5并不是所要服務(wù)即Data9。此刻,AP52無法立即傳送語音信息的Data9。此后,CNT10識別到Data5的響應(yīng)即發(fā)送到AP52的ACK6幀的發(fā)送結(jié)束。CNT10確認(rèn)到DIFS時(shí)間后繼續(xù)的無線媒體的空閑狀態(tài),此后將RTS7幀發(fā)送到AP52。RTS7幀上設(shè)有持續(xù)時(shí)間值。該持續(xù)時(shí)間值是[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(CTS8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間]的總和。
上述計(jì)算公式包含的退避時(shí)間是由AP52實(shí)施的退避即等待時(shí)間。因該時(shí)間是無法準(zhǔn)確預(yù)測的隨機(jī)值,所以采用概率平均值。此后所述的退避時(shí)間也同樣設(shè)定。
如圖3及圖4所示,AP52接收RTS7幀后,響應(yīng)并發(fā)送CTS8幀。而且,STA56~60接收RTS7幀后,將設(shè)在RTS7幀上的持續(xù)時(shí)間值加載到本STA各NAV定時(shí)器上。此后,STA56~60開始遞減。AP52一般經(jīng)過DIFS+退避時(shí)間,待機(jī)到Data9幀發(fā)送為止。但是,因STA54~60繼續(xù)NAV定時(shí)器的遞減動作,所以STA54~60無法獲得無線媒體的發(fā)送權(quán)。因此,AP52在該時(shí)刻優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)。
總結(jié)上述狀況,CNT10判斷在AP52當(dāng)前的接收動作后,保持必須發(fā)送的多媒體類高優(yōu)先幀時(shí),經(jīng)過AP52發(fā)送的ACK6幀發(fā)送結(jié)束為止的時(shí)間及DIFS時(shí)間后,將退避時(shí)間=0設(shè)為RTS幀的傳送定時(shí),將[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(CTS8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間]之總和算出的持續(xù)時(shí)間值設(shè)到RTS幀上。CNT10發(fā)送RTS幀。與AP52之間實(shí)施RTS/CTS序列。AP52通過CNT10的發(fā)送控制,顯著增加確保AP52下行方向的媒體使用權(quán)的概率,能夠提高無線LAN系統(tǒng)50下行方向的QoS。
如圖5所示時(shí)序圖,CNT10在定時(shí)T1、T2后,預(yù)測發(fā)生下次下行方向語音業(yè)務(wù)的定時(shí)T3。在該預(yù)測過程中,圖5中的AP52在定時(shí)T3從STA56接收信息Data5。還有,圖6與圖5不同的是AP52將Data5發(fā)送到STA56。圖5及圖6中的Data5都不是所要服務(wù)即Data9。圖5及圖6的AP52都無法立即發(fā)送語音信息的Data9。
在上述狀態(tài)下,CNT10接收且監(jiān)控AP52發(fā)送的ACK6幀。ACK6幀是AP52對接收STA56的Data5的響應(yīng)。通過該響應(yīng)CNT10識別到Data1及Data3的信息發(fā)送分別結(jié)束。而且,CNT10根據(jù)Data5并非預(yù)測定時(shí)T3所要服務(wù)的數(shù)據(jù)幀的事實(shí),確認(rèn)無線媒體的空閑狀態(tài)僅在DIFS時(shí)間繼續(xù)的情況后,將Null7幀發(fā)送到AP52。
在CNT10中,Null7幀上設(shè)有持續(xù)時(shí)間值。持續(xù)時(shí)間值是由[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(ACK8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間1的總和算出的值。
AP52接收Null7幀后,響應(yīng)并發(fā)送ACK8幀。并且,STA54~60接收Null7幀后,將設(shè)在Null7幀上的持續(xù)時(shí)間值加載到本STA的各NAV定時(shí)器上。加載后,STA54~60分別開始進(jìn)行遞減動作。AP52在發(fā)送Data9幀之前的DIFS+退避時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)。STA54~60因?yàn)镹AV定時(shí)器繼續(xù)遞減動作而無法獲得無線媒體的發(fā)送權(quán)。由此,作為發(fā)送對象的AP52在該時(shí)刻優(yōu)先獲得媒體使用權(quán)。
總結(jié)上述狀況,CNT10判斷在AP52當(dāng)前的接收動作后,保持必須發(fā)送的多媒體類高優(yōu)先幀時(shí),在經(jīng)過AP52發(fā)送的ACK6幀接收結(jié)束為止的時(shí)間及DIFS時(shí)間后,將退避時(shí)間=0設(shè)為Null幀的發(fā)射定時(shí),將由[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(ACK8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間]的總和算出的持續(xù)時(shí)間值設(shè)到Null幀上,并發(fā)送Null7幀。CNT10與AP52之間實(shí)施Null/ACK序列。AP52通過CNT10的發(fā)送控制,顯著增加確保AP52獲得沿下行方向的媒體使用權(quán)的概率,能夠提高無線LAN系統(tǒng)50下行方向的QoS。
與上述具體例相反,著眼于沿上行方向的應(yīng)用VoIP技術(shù)的語音通話。具體說明就是語音信息分組從STA54經(jīng)過AP52發(fā)送到PC64的情況。如圖7所示上行方向語音業(yè)務(wù)發(fā)生定時(shí)T4、T5的時(shí)刻,Data1及Data3表示所要服務(wù)的語音信息。該幀的周期按有規(guī)則的時(shí)間間隔周期T運(yùn)行。而且,CNT10存儲語音通話中無線LAN系統(tǒng)50的移動臺、STA的業(yè)務(wù),基于過去履歷T4、T5,預(yù)測下次上行方向語音業(yè)務(wù)發(fā)生定時(shí)T6。圖8~圖10的無線LAN系統(tǒng)50也是相同狀況。
在定時(shí)T6,AP52接收來自STA56的Data5。而且在該定時(shí)T6,如圖8所示,AP52也可能處于向STA56發(fā)送Data5的狀態(tài)。CNT10識別到Data5并不是所要數(shù)據(jù)幀。還有,此時(shí)AP52無法立即接收來自STA54的下一個(gè)語音信息即Data9。
上述時(shí)刻,CNT10也通過監(jiān)控器識別到Data5的響應(yīng)ACK6幀的發(fā)送結(jié)束。而且,CNT10確認(rèn)無線媒體的空閑狀態(tài)僅在DIFS時(shí)間繼續(xù)。此后,CNT10將RTS7幀傳送到STA54。RTS7幀上設(shè)有持續(xù)時(shí)間值。持續(xù)時(shí)間值是[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(ACK8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間]的總和算出的值。
STA54接收RTS7幀后,作為響應(yīng)信號發(fā)送CTS8。并且,AP52及STA56~60接收RTS7幀后,將設(shè)在RTS7幀上的持續(xù)時(shí)間值加載到本AP52及本STA56~60的NAV定時(shí)器。加載后,AP52及STA56~60分別開始遞減動作。STA54在發(fā)送Data9幀之前的DIFS+退避時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)。但是其他的AP52及STA56~60繼續(xù)NAV定時(shí)器的遞減動作。從而AP52及STA56~60在該繼續(xù)期間無法獲得無線媒體的發(fā)送權(quán)。由此,STA54優(yōu)先獲得媒體使用權(quán)。
總結(jié)上述狀況,CNT10判斷在AP52當(dāng)前的接收動作后,保持某STA必須向AP52發(fā)送的多媒體類高優(yōu)先幀時(shí),經(jīng)過某STA向AP52發(fā)送的ACK6幀接收結(jié)束為止的時(shí)間及DIFS時(shí)間后,將退避時(shí)間=0設(shè)為RTS幀的發(fā)射定時(shí),將由[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(ACK8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間]之總和算出的持續(xù)時(shí)間值設(shè)到RTS幀上。而且,CNT10與通過發(fā)送控制得到優(yōu)先發(fā)送權(quán)的對象即STA之間實(shí)施RTS/CTS序列。通過上述措施,顯著增加確保對象STA獲得上行方向的媒體使用權(quán)的概率,能夠提高無線LAN上行方向的QoS。
如圖9所示,Data1、Data3表示上行方向語音業(yè)務(wù)發(fā)生定時(shí)T4、T5的時(shí)刻發(fā)送的語音信息。此幀按有規(guī)則的時(shí)間間隔周期T運(yùn)行。而且,CNT10存儲語音通話中的無線LAN系統(tǒng)50的移動臺、STA,基于過去履歷,預(yù)測下一次上行方向語音業(yè)務(wù)的發(fā)生定時(shí)T6。
在定時(shí)T6,AP52接收來自STA56的Data5。另外,在圖10的定時(shí)T6,AP52向STA56發(fā)送Data5。AP52無法立即從STA54接收所要服務(wù)的下一次語音信息的Data9。此時(shí),CNT10通過監(jiān)控器識別到Data5的響應(yīng)ACK6幀的發(fā)送結(jié)束。CNT10識別到無線媒體在DIFS時(shí)間處于空閑狀態(tài)。此后CNT10向STA54發(fā)送Null7幀。Null7幀上設(shè)有持續(xù)時(shí)間值。持續(xù)時(shí)間值是由[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(ACK8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間]的總和來算出的值。
STA54接收Null7幀后,作為響應(yīng)信號發(fā)送ACK8。接著,AP52及STA56~60接收Null7幀后,將設(shè)在Null7幀上的持續(xù)時(shí)間值加載到本AP52及本STA56~60的NAV定時(shí)器。加載后,AP52及STA56~60分別開始遞減動作。STA54在發(fā)送Data9幀之前的DIFS+退避時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)。但是其他的AP52及STA56~60繼續(xù)NAV定時(shí)器的遞減動作。從而AP52及STA56~60在該繼續(xù)期間無法獲得無線媒體的發(fā)送權(quán)。因此,STA54優(yōu)先獲得媒體使用權(quán)。
總結(jié)上述狀況,CNT10判斷在AP52當(dāng)前的接收動作后,保持某STA必須向AP52發(fā)送的多媒體類高優(yōu)先幀時(shí),經(jīng)過某STA向AP52發(fā)送的ACK6幀接收結(jié)束為止的時(shí)間及DIFS時(shí)間后,將退避時(shí)間=0設(shè)為Null幀的發(fā)射定時(shí),將由[SIFS×2+DIFS+退避時(shí)間+(ACK8、Data9、ACK10)的傳送時(shí)間]之總和來算出的持續(xù)時(shí)間值設(shè)到Null幀上。而且在CNT10和設(shè)為發(fā)送權(quán)對象的STA之間實(shí)施Null/ACK序列。通過上述措施,顯著增加確保該對象的STA獲得上行方向的媒體使用權(quán)的概率,能夠提高無線LAN上行方向的QoS。
還有,本發(fā)明的無線裝置,并沒有局限在依據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線LAN系統(tǒng)的實(shí)施例中,可在該無線LAN系統(tǒng)使用的,請求發(fā)送響應(yīng)的其他幀,例如即便是利用單播的管理幀或數(shù)據(jù)幀等的時(shí)候,發(fā)送到該預(yù)測到的裝置,對這以外的裝置無效在開始運(yùn)行NAV定時(shí)器后獲得發(fā)送權(quán),從而能夠與本實(shí)施例同樣,優(yōu)先確保預(yù)測到的裝置的發(fā)送權(quán)。另外,使用的持續(xù)時(shí)間值可為開始發(fā)送預(yù)測到的多媒體類高優(yōu)先幀為止的值。
另外,多媒體類的服務(wù)不僅是語音信息,還有影像和數(shù)據(jù)等不同種類信息的傳送。可以讓這些種類保持優(yōu)先級。通過將對應(yīng)這些種類的時(shí)間設(shè)在發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上的方法,保持對所有對應(yīng)這些種類的發(fā)送權(quán),例如其中的一部分即對語音信息及影像信息的發(fā)送權(quán),以及僅對影像信息的發(fā)送權(quán)。控制裝置10發(fā)送對應(yīng)此設(shè)定的發(fā)送幀到無線LAN系統(tǒng)50。通過該發(fā)送,將設(shè)定的值加載并設(shè)定到發(fā)送權(quán)對象以外的NAV上。發(fā)送權(quán)對象以外的發(fā)送權(quán)在通過加載設(shè)定的時(shí)間內(nèi)處于無效狀態(tài)。從而,能夠確保無線LAN系統(tǒng)50對所要對象的優(yōu)先發(fā)送權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種具有分散協(xié)調(diào)功能的無線局域網(wǎng)系統(tǒng),其特征在于包括橋接無線和有線,并利用所述分散協(xié)調(diào)功能進(jìn)行控制的基站;配置在無線區(qū)內(nèi),并與所述基站通過基礎(chǔ)模式進(jìn)行無線通信的移動臺;以及監(jiān)控以所述基礎(chǔ)模式進(jìn)行的無線通信的控制裝置,該控制裝置包含分析通過所述無線通信接收的幀的幀分析部件;基于從該幀分析部件得到的分析結(jié)果,判斷從與位于媒體訪問控制層上位層的服務(wù)對應(yīng)的幀的規(guī)則性得到的預(yù)測定時(shí)接收的幀是否為所要幀的判斷部件;以及對應(yīng)所述接收的幀并非所要幀且破壞所述幀的規(guī)則性判斷,將持續(xù)時(shí)間值設(shè)在發(fā)送給優(yōu)先對象的發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上,發(fā)送該發(fā)送幀的幀發(fā)行部件。
2.如權(quán)利要求1所述的無線局域網(wǎng)系統(tǒng),其特征在于所述持續(xù)時(shí)間值是從所述幀發(fā)行部件輸出的幀的傳送結(jié)束開始,到對設(shè)為優(yōu)先的幀的響應(yīng)結(jié)束為止的總時(shí)間。
3.一種具有分散協(xié)調(diào)功能的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的通信方法,其特征在于包括將從移動臺到基站的無線通信設(shè)為上行方向的無線通信,從所述基站到所述移動臺的無線通信設(shè)為下行方向的無線通信,用控制裝置常時(shí)接收用基礎(chǔ)模式進(jìn)行無線通信的幀的第一工序;所述控制裝置存儲無線通信業(yè)務(wù),基于所存儲的過去履歷預(yù)測下次發(fā)生定時(shí),在預(yù)測到的發(fā)生定時(shí)接收的幀發(fā)送到預(yù)定移動臺或由預(yù)定移動臺發(fā)送時(shí),判斷該幀是否為位于媒體訪問控制層上位層的服務(wù)中必須優(yōu)先的優(yōu)先幀的第二工序;所述下一次的發(fā)生定時(shí)判斷發(fā)送的幀與所述優(yōu)先幀不同時(shí),在反饋對應(yīng)所述不同幀的響應(yīng)信號時(shí),所述控制裝置在發(fā)送給優(yōu)先對象的發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上,設(shè)定使該控制裝置對發(fā)送對象以外的發(fā)送無效的時(shí)間的第三工序;將所述發(fā)送幀發(fā)送的第四工序;以及設(shè)定包含在所述發(fā)送幀內(nèi)的所述發(fā)送對象以外所述無效的時(shí)間,從該時(shí)間開始遞減計(jì)數(shù)的第五工序。
4.如權(quán)利要求3所述的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的通信方法,其特征在于所述發(fā)送幀是請求發(fā)送幀,響應(yīng)該請求發(fā)送幀而發(fā)行清除發(fā)送幀。
5.如權(quán)利要求3所述的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的通信方法,其特征在于所述發(fā)送幀是Null幀,響應(yīng)該Null幀而發(fā)行肯定幀。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的通信方法,其特征在于所述服務(wù)提供多媒體類影像、語音及數(shù)據(jù),所述優(yōu)先幀中,使所有影像幀、語音幀及數(shù)據(jù)幀以及組合影像幀、語音幀及數(shù)據(jù)幀的一部分優(yōu)先,并在所述發(fā)送幀的持續(xù)時(shí)間/ID場上設(shè)定發(fā)送所需的時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)包含基站、移動臺及控制裝置(10),通過該控制裝置(10)接收無線通信,且用幀分析部(32)分析接收到的幀,在判斷部(34)基于分析結(jié)果判斷與位于媒體訪問控制層上位層的服務(wù)對應(yīng)的幀的規(guī)則性及接收幀是否為所要服務(wù)的幀,幀發(fā)行部(36)根據(jù)破壞幀的規(guī)則性的判斷,在上行和下行的無線通信中發(fā)送設(shè)有帶給發(fā)送對象發(fā)送權(quán)的持續(xù)時(shí)間值的幀。從而提供即便無法實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)上的QoS,也能活用現(xiàn)有資產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的QoS的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)及其通信方法。
文檔編號H04L12/28GK1893396SQ200610004189
公開日2007年1月10日 申請日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月6日
發(fā)明者近藤浩司 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社