專利名稱：一種無線局域網(wǎng)txop內(nèi)冗余nav時長的清除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法。
背景技術(shù)：
無線局域網(wǎng)絡(luò)中，基站又被稱為接入站點(diǎn)(AP, access point),無論用戶多少,無線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)在本質(zhì)上并沒有多大差異，然而由于多用戶的引入使得許多問題隨之而來。如下例舉的幾種場景說明了目前無線局域網(wǎng)在多用戶接入后所帶來的問題。場景I :發(fā)送站點(diǎn)向接收站點(diǎn)發(fā)送RTS或者短數(shù)據(jù)幀設(shè)置NAV時長，其中一種NAV設(shè)置是將發(fā)送業(yè)務(wù)類型的TXOP時限作為NAV時長。如示意圖I所示，AP向接收站點(diǎn)發(fā)送數(shù) 據(jù)，若TXOP內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸完成，發(fā)送站點(diǎn)AP會通過發(fā)送CF-END幀來釋放剩余TXOP時間，且接收CF-END幀的站點(diǎn)無需對該幀進(jìn)行響應(yīng)。但是CF-END幀只能清除該發(fā)送站點(diǎn)所作用范圍的接收站點(diǎn)的NAV剩余時長，參見圖1，即AP可清除STA4的剩余時長，但是STA4對STA5的NAV設(shè)置仍然存在，從而使得類似STA5的站點(diǎn)在NAV設(shè)置下浪費(fèi)大量的時間，降低了無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的吞吐量。場景2 :由于無線局域網(wǎng)可用頻譜范圍有限，從而使得不同BSS所使用頻帶可以重疊，導(dǎo)致如圖2所示的交疊BSS(OBSS)場景。這時當(dāng)APl要對站點(diǎn)STA1，STA2和STA5進(jìn)行MU-MIMO操作時，APl發(fā)送的RTS或者短數(shù)據(jù)幀需要站點(diǎn)STA1，STA2和STA5的響應(yīng)，從而站點(diǎn)STA5要對站點(diǎn)STA7設(shè)置NAV時長。又由于無線局域網(wǎng)中不同帶寬的參數(shù)設(shè)置不同(例如循環(huán)前綴，保護(hù)間隔等)，故MU-MIMO傳輸時需要每個STA可用帶寬相同，但是實(shí)際環(huán)境中由于干擾等因素會使站點(diǎn)探測到的可用信道帶寬不同，那么發(fā)送站點(diǎn)需要再對可做MU-MMO傳輸?shù)恼军c(diǎn)進(jìn)行選擇，當(dāng)STA5又未被選擇作為服務(wù)對象時，STA7仍會被長時間地設(shè)置NAV無法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而浪費(fèi)了其大量時間，而且浪費(fèi)了 STA7所在BSS的帶寬利用。若站點(diǎn)STA4屬于AP2的BSS，那么站點(diǎn)STA4對STA3也會有同樣的作用。實(shí)際中這種場景非常常見，從而大大降低了系統(tǒng)的吞吐量。綜上所述，可以從所例舉的場景中得知無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中有大量的時長被浪費(fèi)，如不設(shè)法加以利用，會大大降低系統(tǒng)的吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對無線局域網(wǎng)中由于頻譜重疊以及TXOP剩余時長無法消除所造成的帶寬浪費(fèi)問題，本發(fā)提出一種無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，旨在解決無線局域網(wǎng)中MU-MMO傳輸時吞吐量最大化的問題。本方案在不改動現(xiàn)有無線局域網(wǎng)機(jī)制的前提下使所舉之例的類似場景問題得以解決，下面介紹一些無線局域網(wǎng)中的專有術(shù)語。首先介紹一下TXOP的特點(diǎn)和作用，當(dāng)站點(diǎn)被HC使用Qos (+) CF-Poll幀輪詢時，它就獲得一個ΤΧ0Ρ。該TXOP的時限由“Qos控制”字段中的TXOP上限子字段指定。保護(hù)TXOP的NAV是由包含CF-Poll功能的幀中的時長字段設(shè)置的。獲得一個TXOP后，只要滿足TXOP時限，站點(diǎn)可以在指定的輪詢TXOP內(nèi)傳輸多個幀交換序列。如果幀傳輸以及任何期望從對方MAC收到的任何立即響應(yīng)無法在TXOP結(jié)束前完成，則站點(diǎn)不會開始傳輸一個幀。如果包含CF-Poll的Qos數(shù)據(jù)幀中“Qos控制”字段中的“TX0P上限”子字段被設(shè)置為0，則站點(diǎn)回應(yīng)一個MPDU或者QOS空幀。站點(diǎn)通過設(shè)置在發(fā)送給AP的Qos數(shù)據(jù)幀中的“ΤΧ0Ρ時長要求”或者“隊(duì)列長度”子字段來請求一個其后的TXOP。這些子字段是互斥的，站點(diǎn)只能設(shè)置兩者之一。通過設(shè)置“所請求的TXOP時長”字段，站點(diǎn)請求以一個TXOP表示的特定額外傳輸時間，以傳輸其隊(duì)列中的數(shù)據(jù)幀。通過設(shè)置“隊(duì)列長度”子字段，站點(diǎn)向AP表明該站點(diǎn)隊(duì)列中待發(fā)送的流量。站點(diǎn)可以在一個輪詢TXOP或者EDCA TXOP中傳輸請求。兩種請求都給AP提供了供其考慮的信息。站點(diǎn)綜合這些信息、從其他站點(diǎn)來的類似信息以及相關(guān)的各種通信流類 別的TSPEC來相應(yīng)地分配TXOP?！唉肠?Ρ時限”子字段出現(xiàn)在QOS (+) CF-Poll幀中，字段值以32us為單位，標(biāo)示AP為下一個TXOP所授予的時限。TXOP在QOS(+)CF-Poll幀之后一個SIFS周期開始。TXOP時限值為O時意味著在QOS (+) CF-Poll后將馬上傳輸一個MPDU或一個“Q0S空”巾貞。“隊(duì)列大小”子字段標(biāo)示在發(fā)送該幀的非AP站點(diǎn)上所緩沖的通信量。其出現(xiàn)在將“Q0S控制”字段中，AP可以使用此字段，并綜合考慮來自其他站點(diǎn)的競爭請求，來決定其授予這個站點(diǎn)的時長。“隊(duì)列大小”的值為站點(diǎn)上對應(yīng)于指定TID的隊(duì)列的總長度，取整到最近的256倍數(shù)，并以256個八位元為單位給出。“隊(duì)列大小”值為O時標(biāo)示沒有對應(yīng)于該TID的任何緩沖通信。“隊(duì)列大小”值254被用于所有大于64768個八位元的隊(duì)列?！瓣?duì)列大小”值為255時標(biāo)示一個未指定的或未知的大小。作為“隊(duì)列大小”的一種替代，非AP站點(diǎn)可以請求其所期望的TXOP時長?！八埱蟮腡XOP時長”以32us為單位指定?！八埱蟮腡XOP時長”為O表示對于指定TID沒有請求ΤΧ0Ρ?！八埱蟮腡XOP時長”不是累加的。對于一個特定TID的TXOP時長請求將改寫任何之前的對該TID的TXOP時長請求。技術(shù)方案針對背景技術(shù)中的場景1，本發(fā)明提出一種無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，包括如下步驟MU-MIMO傳輸中STA收到的最后一巾貞，由于發(fā)送站點(diǎn)是已知的，有兩種方法告訴接收站點(diǎn)該幀是最后一幀，一種是發(fā)送幀頭里more data比特位設(shè)置為0，即無數(shù)據(jù)；另一種是需要發(fā)送站點(diǎn)指示該STA是最后一幀，此時的BAR幀需要做一定的修改，即將B3到Bll的9個保留位中取一位指示；所述STA在回復(fù)的BA響應(yīng)幀中加入指示信息來告知STA的周圍站點(diǎn)這是最后一幀數(shù)據(jù)，此時的BA幀需要做一定的修改，即將B3到Bll的9個保留位中取一位指示；或者使用擾碼來指示該幀是最后一幀；當(dāng)接收站點(diǎn)判斷出當(dāng)前接收到的幀為最后一幀時后，清除無用時長的站點(diǎn)還需滿足一個條件，就是清除的NAV時長值要小于主長NAV和次長NAV的差值，那么清除后不僅不會干擾其他站點(diǎn)，還可以增加該站點(diǎn)的系統(tǒng)吞吐量。收到BA響應(yīng)幀的站點(diǎn)如果需要動作必須要等待一個timeout時間才能有所動作。所述timeout時間根據(jù)不同場景進(jìn)行設(shè)置，是DIFS時長、SIFS時長、AIFS時長、PIFS時長或最大幀時長等，以便不影響其他站點(diǎn)的競爭，timeout時間也可以是其他值，該時間值可以針對不同場景進(jìn)行考慮。針對背景技術(shù)中的場景2，本發(fā)明提出一種無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，包括如下步驟(I)檢測站點(diǎn)滿足清除無用時長的條件，即清除的NAV時長值要小于主長NAV和次長NAV的差值，使清除后不僅不會干擾其他站點(diǎn)，還可以增加該站點(diǎn)的系統(tǒng)吞吐量。(2)任意一個站點(diǎn)滿足清除無用時長的條件，就都可以清除剩余的或者無用的NAV時長，但被其設(shè)置NAV的關(guān)聯(lián)站點(diǎn)仍需要等待一個timeout時間才能有所動作；所述timeout時間為DIFS時長以便不影響其他站點(diǎn)的競爭，也可以是其他值，可針對不同場景進(jìn)行考慮。有益效果本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗 余NAV時長的清除方法不需在MAC層增加多余信令開銷的情況下，使無線局域網(wǎng)中的站點(diǎn)可以有效地消除剩余的NAV時長和消除無用的NAV設(shè)置，并且使帶寬更加有效地得到利用，該方案可以很大程度上提高無線局域網(wǎng)的系統(tǒng)吞吐量。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中存在TXOP剩余時長的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中頻帶重疊占用造成站點(diǎn)空等時長的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)示意圖；圖3. I是本發(fā)明實(shí)施例的BAR幀結(jié)構(gòu)修改I ;圖3. 2是本發(fā)明實(shí)施例的BAR幀結(jié)構(gòu)修改2 ；圖4. I是本發(fā)明實(shí)施例的BA幀結(jié)構(gòu)修改I ;圖4. 2是本發(fā)明實(shí)施例的BA幀結(jié)構(gòu)修改2。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的清除NAV時長滿足條件不意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例的剩余NAV時長清除流程圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例與IEEE 802. Ilac協(xié)議吞吐量比較曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。場景I :發(fā)送站點(diǎn)向接收站點(diǎn)發(fā)送RTS或者短數(shù)據(jù)幀設(shè)置NAV時長，其中一種NAV設(shè)置是將發(fā)送業(yè)務(wù)類型的TXOP時限作為NAV時長。如示意圖I所示，AP向接收站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，若TXOP內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸完成，發(fā)送站點(diǎn)AP會通過發(fā)送CF-END幀來釋放剩余TXOP時間，接收CF-END幀的站點(diǎn)無需對該幀進(jìn)行響應(yīng)，但是CF-END幀只能清除該發(fā)送站點(diǎn)所作用范圍的接收站點(diǎn)，參見圖I，即AP可清除STA4的剩余時長，但是STA4對STA5的NAV設(shè)置仍然存在，從而使得類似STA5的站點(diǎn)在NAV設(shè)置下浪費(fèi)大量的時間，降低了無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的吞吐量，針對該實(shí)施場景，本實(shí)施例提出的消除無用NAV時長所用方案如下(I) MU-MMO操作中STA收到的最后一幀，由于發(fā)送站點(diǎn)(AP)是已知的，有兩種方法告訴接收站點(diǎn)該幀是最后一幀，一種是發(fā)送幀頭里more data比特位設(shè)置為0，即無數(shù)據(jù)；另一種是需要發(fā)送站點(diǎn)指示該STA是最后一幀，此時對BAR幀需要做一定的修改，如圖3.I和3. 2所示，將B3到Bll的9個保留位中取一位指示。(2)該STA在回復(fù)的BA響應(yīng)幀中加入指示信息來告知該STA的周圍站點(diǎn)這是最后一幀數(shù)據(jù)，此時的BA幀需要做一定的修改，如圖4. I和4. 2所示，將B3到Bll的9個保留位中取一位指示；亦可使用擾碼來指示該幀是最后一幀。(3)當(dāng)接收站點(diǎn)判斷出當(dāng)前接收到的幀為最后一幀時后，想要清除無用時長的站點(diǎn)還需滿足一個條件，就是清除的NAV時長值要小于主長NAV和次長NAV的差值，那么清除后不僅不會干擾其他站點(diǎn)，還可以增加該站點(diǎn)的系統(tǒng)吞吐量，示意圖如圖5所示。(4)任意一個站點(diǎn)滿足清除無用時長的條件，就都可以清除剩余的或者無用的NAV時長，但需要注意的是收到BA響應(yīng)巾貞的站點(diǎn)想要有動作必須要等待一個timeout時間才能有所動作(該時間可以是DIFS時長以便不影響其他站點(diǎn)的競爭，也可以是其他值，可針對不同場景進(jìn)行考慮)。該場景的流程示意圖如圖6所示。
場景2 :由于無線局域網(wǎng)可用頻譜范圍有限，從而使得不同BSS所使用頻帶可以重疊，導(dǎo)致如圖2所示的交疊BSS (OBSS)場景。這時當(dāng)APl要對站點(diǎn)STA1，STA2和STA5進(jìn)行MU-MMO操作時，APl發(fā)送的RTS或者短數(shù)據(jù)幀需要站點(diǎn)STAl，STA2和STA5的響應(yīng)，從而站點(diǎn)STA5要對站點(diǎn)STA7設(shè)置NAV時長。又由于無線局域網(wǎng)中不同帶寬的參數(shù)設(shè)置不同(例如循環(huán)前綴，保護(hù)間隔等)，故MU-MIMO傳輸時需要每個STA可用帶寬相同，但是實(shí)際環(huán)境中由于干擾等因素會使站點(diǎn)探測到的可用信道帶寬不同，那么發(fā)送站點(diǎn)需要再對可做MU-MIMO傳輸?shù)恼军c(diǎn)進(jìn)行選擇，當(dāng)STA5又未被選擇作為服務(wù)對象時，STA7仍會被長時間地設(shè)置NAV無法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而浪費(fèi)了其大量時間，而且浪費(fèi)了 STA7所在BSS的帶寬利用。若站點(diǎn)STA4屬于AP2的BSS，那么站點(diǎn)STA4對STA3也會有同樣的作用。實(shí)際中這種場景非常常見，從而大大降低了系統(tǒng)的吞吐量。針對該場景，提出的消除剩余或無用NAV時長方案亦可采用如圖6所示的流程來實(shí)現(xiàn)(I)檢測站點(diǎn)是否滿足清除無用時長的條件，也即清除的NAV時長值要小于主長NAV和次長NAV的差值，使清除后不僅不會干擾其他站點(diǎn)，還可以增加該站點(diǎn)的系統(tǒng)吞吐量,如圖5所示。(2)任意一個站點(diǎn)滿足以上條件，就都可以清除剩余的或者無用的NAV時長，但注意被其設(shè)置NAV的關(guān)聯(lián)站點(diǎn)仍需要等待一個timeout時間才能有所動作(該時間可以是DIFS時長以便不影響其他站點(diǎn)的競爭，也可以是其他值，可針對不同場景進(jìn)行考慮)。如圖7所示，給出了隨著TXOP剩余時長的增加現(xiàn)有方案和所提方案在吞吐量性能方面的對比結(jié)果，其中仿真參數(shù)如表I所示，圖中給出了站點(diǎn)總數(shù)為10、30和50時所提方案與傳統(tǒng)機(jī)制的吞吐量對比結(jié)果，橫坐標(biāo)是TXOP內(nèi)的剩余時長，從圖中可以看到隨著剩余時長的增加，本方案可以使TXOP時長內(nèi)系統(tǒng)的吞吐量最大化，而傳統(tǒng)機(jī)制隨著TXOP內(nèi)剩余時長的增加吞吐量損失較為嚴(yán)重，從圖中可以看到所提方案與現(xiàn)有方案相比有著顯著的優(yōu)勢。表I仿真參數(shù)(US)
權(quán)利要求
1.一種無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟1，MU-MIMO傳輸中，當(dāng)傳輸?shù)阶詈笠粠瑫r，通知STA目前收到最后一幀； 步驟2,所述STA在回復(fù)的BA響應(yīng)巾貞中加入指示信息,來告知STA的周圍站點(diǎn)這是最后一幀數(shù)據(jù)； 步驟3，當(dāng)接收站點(diǎn)判斷出當(dāng)前接收到的幀為最后一幀時后，清除無用時長的站點(diǎn)還需滿足一個條件，就是清除的NAV時長值要小于主長NAV和次長NAV的差值； 步驟4,收到BA響應(yīng)巾貞的站點(diǎn)如果需要動作必須要等待一個timeout時間才能有所動作。
2.如權(quán)利要求I所述的無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，其特征在于在步驟I中，由于發(fā)送站點(diǎn)是已知的，有兩種方法告訴接收站點(diǎn)當(dāng)前發(fā)送的幀是最后一幀；一種是將發(fā)送幀頭里more data比特位設(shè)置為0，即無數(shù)據(jù)；另一種是需要發(fā)送站點(diǎn)指示該STA是最后一幀，此時的BAR幀需要做一定的修改，即將B3到Bll的9個保留位中取一位指
3.如權(quán)利要求I所述的無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，其特征在于在步驟2中，所述STA在回復(fù)的BA響應(yīng)幀中加入指示信息來告知STA的周圍站點(diǎn)目前發(fā)送幀是最后一幀數(shù)據(jù)，此時的BA幀需要做一定的修改，即將B3到Bll的9個保留位中取一位指示；或者使用擾碼來指示該幀是最后一幀。
4.如權(quán)利要求I所述的無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，其特征在于所述timeout時間根據(jù)不同場景進(jìn)行設(shè)置，是DIFS時長、SIFS時長、PIFS時長、AIFS時長、或最大巾貞時長。
5.一種無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟al，設(shè)置檢測站點(diǎn)滿足清除無用時長的條件，即清除的NAV時長值要小于主長NAV和次長NAV的差值； 步驟a2，任意一個站點(diǎn)滿足清除無用時長的條件下，則清除剩余的或者無用的NAV時長，但被其設(shè)置NAV的關(guān)聯(lián)站點(diǎn)仍需要等待一個timeout時間才能有所動作。
6.如權(quán)利要求5所述的無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，其特征在于所述timeout時間根據(jù)不同場景進(jìn)行設(shè)置，是DIFS時長、SIFS時長、PIFS時長、AIFS時長、或最大巾貞時長。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線局域網(wǎng)TXOP內(nèi)冗余NAV時長的清除方法，有兩種方案，方案一MU-MIMO傳輸中，當(dāng)傳輸?shù)阶詈笠粠瑫r，通知STA目前收到最后一幀；所述STA在回復(fù)的BA響應(yīng)幀中加入指示信息，來告知STA的周圍站點(diǎn)這是最后一幀數(shù)據(jù)；當(dāng)接收站點(diǎn)判斷出當(dāng)前接收到的幀為最后一幀時后，清除無用時長的站點(diǎn)還需滿足一個條件，就是清除的NAV時長值要小于主長NAV和次長NAV的差值；收到BA響應(yīng)幀的站點(diǎn)如果需要動作必須要等待一個timeout時間才能有所動作。方案二，設(shè)置檢測站點(diǎn)滿足清除無用時長的條件下，清除剩余的或者無用的NAV時長，但被其設(shè)置NAV的關(guān)聯(lián)站點(diǎn)仍需要等待一個timeout時間才能有所動作。
文檔編號H04W28/06GK102938909SQ201210468409
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者楊綠溪, 冀保峰, 黃永明, 胡瑩, 王海榮 申請人:東南大學(xué)