專利名稱：一種超幀管理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線個人區(qū)域網絡(WPAN)技術，尤指一種超幀管理方法。
背景技術：
WPAN有兩種工作模式， 一種是信標使能模式(beacon-enabled mode)， 另一種是非信標使能模式(non beacon-enabled mode )。在非信標使能模式 下，網絡中的所有節(jié)點通過非時隙的載波偵聽多點接入/沖突避免 (CSMA/CA)算法竟爭信道。非信標使能模式的優(yōu)點在于其自組織性，但 不能提供時間保證和服務質量(QoS)保證。
在信標使能模式下，網絡可以周期性地發(fā)送超幀來組織通信，通信的實 時性和服務質量可以通過采用超幀方式，在超幀中分配非竟爭時隙進行通信 傳輸而得到滿足。與非信標使能模式相比，信標使能模式具有更好地保證了 實時性傳輸質量和服務質量。
在相關標準中規(guī)定有超幀結構，圖l是現有超幀結構示意圖，如圖l所 示，兩個連續(xù)信標幀的發(fā)送間隔采用信標幀間隔(BI ， Beacon Interval )表 示。超幀由信標、活躍期和非活躍期組成，其中，活躍期包括信標幀發(fā)送時 段、竟爭訪問時段(CAP)和非竟爭訪問時段(CFP)。而在非活躍期，節(jié) 點不發(fā)送數據，進入休眠狀態(tài)而節(jié)省能量。本文涉及的節(jié)點包括能源受限節(jié) 點和能源非受限節(jié)點，對應的用戶終端設備分別為能源受限設備和能源非受 限設備。
超幀的活躍期也稱為超幀持續(xù)時間(SD)，被劃分為16個等長的時隙， 如圖1中0~15表示。每個時隙的長度，以及CAP中包含的時隙數等參數， 由網絡預先設置，并通過超幀開始時的信標幀發(fā)送時段廣播給網絡中的所有節(jié)點。
BI和SD分別與信標幀指數(BO， Beacon Order)和超幀指數(SO, Superframe Order)相關，計算公式分別如公式(1)和公式(2)所示
<formula>see original document page 5</formula> (1)
<formula>see original document page 5</formula>(2)
其中，參數aBaseSuperframeDuration是當SO=0時，超幀的最小長度， 標準中給定參數aBaseSuperframeDuration為960個符號(symbols),其中 lsymbol = 4比特(bit )。
標準規(guī)定，在CAP時段，節(jié)點通過時隙的CSMA/CA算法竟爭信道來發(fā) 送數據，但是，如果使用時隙保障機制(GTS)，節(jié)點在CAP時段會向網絡 發(fā)送分配GTS的請求，成功獲得GTS后，節(jié)點就可以在獲得的GTS中直接發(fā) 送數據，而不需要使用CSMA/CA算法竟爭信道。CAP時段的最小長度 aMinCAPLength是440symbols,但是如果使用GTS，則允許CAP的長度小于 該最小長度值。
在一個超幀中最多只能分配7個GTS，每個GTS由若干個時隙組成。
目前，對超幀的管理包括分配GTS、取消已分配的GTS、重新對分配的 GTS的位置進行調整等。
為了請求分配GTS，節(jié)點會向網絡側發(fā)送GTS申請，該GTS申請中會攜 帶GTS特征信息如申請的GTS的長度和方向等信息，通常網絡側在收到GTS 申請后會向節(jié)點回復確認幀。網絡側收到GTS申請后，首先根據CAP剩余的 長度和申請的GTS的長度，檢查當前超幀是否有足夠容量，如果未達到最大 GTS個數，或申請的GTS的長度不會使CAP的長度小于最小長度值，也就是 說超幀中還有足夠容量，則網絡側將按照申請的要求給節(jié)點分配GTS。通常， 網絡側分配GTS遵循先到先服務原則。
對于已經分配的GTS,可以對其進行取消、重新調整GTS位置等管理。 圖2a、圖2b、圖2c分別是現有GTS管理示意圖一、示意圖二和示意圖三， 圖2a 2c中未示出超幀中的非活躍期。如圖2a所示，假設三個已分配的GTS分別為GTS1、 GTS2和GTS3，其中GT31占用時隙14和時隙15， GTS2連 續(xù)占用時隙10~時隙13， GTS3占用時隙8和時隙9。
如果GTS2被取消，在超幀中將出現一塊沒有被使用的時隙，如圖2b 中陰影部分所示，可見，超幀變得零碎，這樣會引起資源浪費，為解決這個 問題，需要重新調整GTS的位置，將GTS3向右移動以緊靠GTS1，保證 GTS的連續(xù)性。
相對于非信標使能模式，采用超幀方式的信標使能模式雖然提高了一定 傳輸實時性和服務質量，但現有在采用超幀方式時，沒有區(qū)分能源受限節(jié)點 和能源非受限節(jié)點，目前對超幀的管理保證了能源受限節(jié)點的低能耗，但是 卻無法提高和保證能源非受限節(jié)點的服務質量，超幀的管理靈活性較差，很 難滿足對實時性要求較高的業(yè)務的傳輸質量；而且，現有的超幀管理中沒有 充分考慮和利用超幀中的非活躍期，大大降低了網絡吞吐量。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種超幀管理方法，能夠 改善和提高傳輸實時性和服務質量。
為達到上述目的，本發(fā)明實施例的技術方案具體是這樣實現的 一種超幀管理方法，該方法包括
網絡側收到用戶終端的時隙保障機制GTS申請，確定用戶終端設備類型， 確定出用戶終端是能源非受限設備時，根據GTS申請中攜帶的GTS特征信息， 在活躍期，或者在活躍期和非活躍期中分配GTS。
由上述4支術方案可見，本發(fā)明實施例在網絡側收到用戶終端的GTS申請 時，確定用戶終端設備類型，如果確定出用戶終端是能源受限設備時，根據 GTS申請中攜帶的GTS特征信息，在活躍期分配GTS;如果確定出用戶終端 是能源非受限設備時，根據GTS申請中攜帶的GTS特征信息，在活躍期，或 者活躍期和非活躍期分配GTS。可見，本發(fā)明實施例的方法對于能源非受限 設備，將分配的GTS擴展至非活躍期，由于增加了能源非受限節(jié)點分配到的
時隙長度，提高和保證了能源非受限節(jié)點的服務質量，同時，由于本發(fā)明實 施例的方法充分考慮和利用了超幀中的非活躍期，大大降低了網絡吞吐量。


圖l是現有超幀結構示意圖2a是現有GTS管理示意圖一；
圖2b是現有GTS管理示意圖二；
圖2c是現有GTS管理示意圖三；
圖3是本發(fā)明方法實施例的流程圖4是本發(fā)明分配GTS的實施例的流程圖5a是本發(fā)明管理GTS的幀結構變化的實施例的示意圖一；
圖5b是本發(fā)明管理GTS的幀結構變化的實施例的示意圖二；
圖5c是本發(fā)明分配GTS的幀結構變化的實施例的示意圖三。
具體實施例方式
在本發(fā)明實施例中，網絡側收到用戶終端的GTS申請，確定用戶終端設 備類型；確定出用戶終端是能源受限設備時，根據GTS申請中攜帶的GTS特 征信息，在活躍期分配GTS;確定出用戶終端是能源非受限設備時，根據GTS 申請中攜帶的GTS特征信息，在活躍期，或者活躍期和非活躍期分配GTS。
為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉 較佳實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。
圖3是本發(fā)明方法實施例的流程圖，如圖3所示，包括以下步驟 步驟300:網絡側收到用戶終端的GTS申請，確定用戶終端設備類型。 在網絡建設時，網絡側所管轄的各節(jié)點的信息如地址信息、用戶終端設 備類型等用戶終端參數都對應記錄在網絡側。在網絡側收到來自用戶終端的 GTS申請時，會根據該用戶終端的地址信息，在自身記錄的用戶終端參數中 查找與該地址匹配的用戶終端設備類型，并確定當前發(fā)起GTS申請的用戶終端的類型。
步驟301:確定出用戶終端是能源受限設備時，根據GTS申請中攜帶的 GTS特征信息，在活躍期分配GTS。
按照標準規(guī)定，GTS申請攜帶的GTS特征信息包括申請的GTS的長度 和方向等信息。
本步驟的具體可為現有分配GTS的方法，具體實現這里不再重述。 步驟302:確定出用戶終端是能源非受限設備時，根據GTS申請中攜帶 的GTS特征信息，在活躍期，或者活躍期和非活躍期分配GTS。
本步驟中，對于能源非受限設備，可以在活躍期中與非活躍期相鄰的位 置分配GTS，也可以將分配的GTS擴展至非活躍期，由于增加了能源非受 限節(jié)點分配到的時隙長度，提高和保證了能源非受限節(jié)點的服務質量，同時，由于本發(fā)明方法充分考慮和利用了超幀中的非活躍期,大大降低咯網絡吞吐量。
圖4是本發(fā)明在WPAN中分配GTS的實施例的流程圖，如圖4所示， 的，具體實現包括以下步驟
步驟400: WPAN中的協(xié)調器接收來自用戶終端的GTS請求命令。
按照標準規(guī)定，GTS請求命令攜帶的GTS特征信息包括申請的GTS的 長度等信息。另外，本實施例中，GTS請求命令中還攜帶有是否在非活躍期 進行GTS分配的指示信息。
步驟401:判斷用戶終端設備是否為能源非受限設備，如果是，則進入 步驟402;否則，進入步驟407。
本步驟中區(qū)分了不同的用戶終端設備，使不同的用戶終端設備采用不同 的GTS分配方法。具體實現如步驟300所述，這里不再重述。
步驟402:判斷是否在非活躍期分配GTS，如果是，則進入步驟406; 否則，進入步驟403。
本步驟中，根據GTS請求命令中攜帶的GTS特征信息進行判斷，如果 當前活躍期的剩余長度小于申請的GTS的長度，且該剩余的長度加上預先設置的允許用戶終端在非活躍期進行傳輸的長度大于或等于申請的GTS的 長度，則進入步驟406。
步驟403:判斷活躍期是否已存在能源非受限設備對應的GTS，如果已 存在，則進入步驟404;否則，進入步驟405。
WPAN中的協(xié)調器對于自身已分配的GTS的情況是了解的，即協(xié)調器 可以從自身分配GTS的記錄中獲知是否已在活躍期分配了對應能源非受限 設備的GTS。
步驟404:按照先到先得原則分配GTS,結束本流程。 如果超幀中與非活躍期相鄰的GTS所對應的用戶終端設備已經為能源 非受限設備，那么，只要該GTS沒有終止或取消，其它能源非受限設備申 請和分配的GTS就不能設置在與非活躍期相鄰的位置，換句話說，對于能源非受限設備而言，在分配與非活躍期相鄰的GTS的位置時，遵從先到先得的原則。
步驟405:從與非活躍期相鄰的位置開始分配GTS，并調整已分配的 GTS位置，結束本流程。
對于能源非受限設備，在活躍期分配的GTS首選與非活躍期相鄰的 GTS，此時，如果活躍期已存在給能源受限設備分配的GTS且與非活躍期 相鄰，則需要調整已分配的GTS的位置，使與非活躍期相鄰的GTS的時隙 數滿足當前能源非受限設備需要的GTS的長度。同時，協(xié)調器會在信標幀 中將調整后的GTS相關信息通知給各自對應的用戶終端設備。
步驟406:在非活躍期和活躍期分配GTS,結束本流程。
在協(xié)調器預先設置有允許用戶終端在非活躍期進行傳輸的長度。為了便 于規(guī)定在非活躍期進行傳輸的具體長度，可以采用時隙數量來表示，時隙長 度與活躍期的時隙長度相同。所述長度也可以用時間表示，
本步驟中，根據GTS請求命令中攜帶的申請的GTS的長度，為該用戶 終端分配GTS,先在與非活躍期相鄰的活躍期中分配，當活躍期的剩余長度 小于申請的GTS的長度，且該剩余的長度加上預先設置的允許用戶終端在 非活躍期進行傳輸的長度大于或等于申請的GTS的長度時，再在非活躍期為該用戶終端分配剩下的GTS。
同樣，如果活躍期已存在給能源受限設備分配的GTS且與非活躍期相鄰，則需要調整已分配的GTS的位置，使與非活躍期相鄰的GTS的時隙數滿足當前能源非受限設備在活躍期所需要的GTS的長度。同時，協(xié)調器會在信標幀中將調整后的GTS相關信息通知給各自對應的用戶終端設備。
需要說明的是，為了保證在活躍期分配到的GTS所對應的能源非受限設備在非活躍期分配到的GTS的正常傳輸，該能源非受限設備由活躍期轉入非活躍期的時間必須相應推遲在非活躍期分配到的GTS長度。
步驟407:在活躍期分配GTS。本步驟具體實現可采用現有方法，這里不再贅述。
圖5a、圖5b和圖5c分別是本發(fā)明管理GTS的幀結構變化的實施例的示意圖一、示意圖二和示意圖三，圖5a~圖5c中用粗實線分隔活躍期和非活躍期。如圖5a所示，假設在活躍期已為兩個能源受限設備分別分配了 GTS1 和GTS2，其中GTS1占用時隙14和時隙15， GTS2占用時隙12和時隙13。
如果某能源非受限設備申請長度為3個時隙的GTS,并且指示不在非活 躍期分配，則網絡側會在與非活躍期相鄰的位置為該能源非受限設備分配 GTS3，如圖5b所示，GTS3連續(xù)占用時隙13~時隙15，同時，將已分配的 GTS1和GTS2的位置向左移3個時隙，如圖5b所示，調整后的GTS1占用 時隙11和時隙12，調整后的GTS2占用時隙9和時隙10。
假設預設允許用戶終端在非活躍期進行傳輸的長度為5個時隙，如果某 能源非受限設備申請長度為5個時隙的GTS，并且指示在非活躍期分配，則網絡側會在活躍期不足于分配申請的GTS時，在非活躍期為該能源非受限設備分配AGTS,如圖5c所示，假設活躍期中只剩余3個時隙，網絡側在與非活躍期相鄰的位置為該能源非受限設備分配GTS3，如圖5c所示，GTS3 連續(xù)占用時隙13~時隙15,還剩下(5-3)=2個時隙，由于活躍期中只剩余3個時隙加上允許用戶終端在非活躍期進行傳輸的長度即5個時隙，大于申請的GTS的長度即5個時隙，因此，將在非活躍期中分配圍在活躍期 分配的剩下的(5-3) =2個時隙，如圖5c中AGTS所示，占用時隙16和 時隙17;同時，網絡側將已分配的GTS1和GTS2的位置向左移3個時隙， 如圖5c所示，調整后的GTS1占用時隙11和時隙12,調整后的GTS2占用 時隙9和時隙10。如圖5c所示，雖然GTS3在CFP時段內分配的長度為3 個時隙，但在實際通信時，GTS3所對應的能源非受限設備的實際傳輸長度 為5個時隙。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護 范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等， 均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種超幀管理方法，其特征在于，該方法包括網絡側收到用戶終端的時隙保障機制GTS申請，確定用戶終端設備類型，確定出用戶終端是能源非受限設備時，根據GTS申請中攜帶的GTS特征信息，在活躍期，或者在活躍期和非活躍期中分配GTS。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述GTS特征信息至少包 括申請的GTS的長度。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，該方法還包括在網絡側預 先設置允許用戶終端在非活躍期進行傳輸的長度；所述在活躍期和非活躍期分配GTS的方法為根據所述申請的GTS的長度，先在所述超幀的與非活躍期相鄰的活躍期中 為所述用戶終端分配GTS，如果當前活躍期的剩余長度小于申請的GTS的長 度，且該剩余的長度加上預先設置的允許用戶終端在非活躍期進行傳輸的長度 大于或等于申請的GTS的長度，再在非活躍期為該用戶終端分配剩下的GTS。
4. 根據權利要求2所述的方法，其特征子在于，所述確定出用戶終端是能 源非受限設備之后，在活躍期和非活躍期分配GTS之前，該方法還包括根據所述GTS特征信息判斷是否在非活躍期分配GTS，如果當前活躍期的 剩余長度小于申請的GTS的長度，且該剩余的長度加上預先設置的允許用戶終 端在非活躍期進行傳輸的長度大于或等于申請的GTS的長度，則繼續(xù)執(zhí)行在活 躍期和非活躍期分配GTS;否則，在活躍期中，從與所述超幀的非活躍期相鄰 的位置開始分配GTS。
5. 根據權利要求4所示的方法，其特征在于，所述判斷出不在非活躍期分 酉己GTS之后，從與所述超幀中的非活躍期相鄰的位置開始分配GTS之前，該 方法還包括判斷所述超幀的活躍期中是否已存在能源非受限設備對應的GTS，如果存 在，則按照先到先得原則分配GTS;否則，繼續(xù)執(zhí)行從與所述超幀的非活躍期 .相鄰的位置開始分配GTS。
6. 根據權利要求3、 4或5所述的方法，其特征在于，該方法還包括如 果所述超幀的活躍期已存在給能源受限設備分配的GTS且與非活躍期相鄰，則 調整已分配的GTS的位置，使與非活躍期相鄰的GTS的長度滿足當前能源非 受限設備在活躍期所需要的GTS的長度；同時，所述網絡側在超幀的信標幀中將調整后的GTS特征信息通知給各自 對應的用戶終端設備。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，預先在所述網絡側存儲用戶 終端參數；所述確定用戶終端設備類型的方法為所述網絡側根據用戶終端的地址信息，在自身存儲的用戶終端參數中查 找與該地址匹配的用戶終端設備類型，作為當前發(fā)起GTS申請的用戶終端 的用戶終端設備類型。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括如果確 定出用戶終端是能源受限設備，利用現有方法在活躍期分配GTS。.
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超幀管理方法，該方法包括網絡側收到用戶終端的GTS申請時，確定用戶終端設備類型，如果確定出用戶終端是能源受限設備時，根據GTS申請中攜帶的GTS特征信息，在活躍期，或者在活躍期和非活躍期中分配GTS；如果確定出用戶終端是能源非受限設備時，根據GTS申請中攜帶的GTS特征信息，在活躍期，或者活躍期和非活躍期分配GTS。從本發(fā)明方法可見，對于能源非受限設備，將分配的GTS擴展至非活躍期，由于增加了能源非受限節(jié)點分配到的時隙長度，提高和保證了能源非受限節(jié)點的服務質量，同時，由于本發(fā)明方法充分考慮和利用了超幀中的非活躍期，大大降低了網絡吞吐量。
文檔編號H04L12/407GK101207544SQ200610161749
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權日2006年12月19日
發(fā)明者培 劉 申請人:華為技術有限公司