CN101371507A - 在无线lan中使用信道绑定发送数据帧的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在高吞吐量(HT)站和旧有站共存的无线局域网中使用信道绑定发送数据帧的方法和设备。所述方法包括：将包括指示在对HT格式数据帧执行帧交换序列的同时介质被使用的信息的旧有格式物理层头添加到HT格式数据帧；使用信道绑定发送具有物理层头的HT格式数据帧；以及通过在信道绑定中使用的多个信道广播旧有格式CF－结束帧。因此，在完成帧交换序列之后，使用在信道绑定中使用的信道的旧有站可参加介质访问的公平竞争。

Description

在无线LAN中使用信道绑定发送数据帧的方法和设备
技术领域
符合本发明的方法和设备涉及一种无线局域网(LAN)，更具体地讲，涉及在高吞吐量(HT)站和IEEE 802.11旧有系统共存的无线LAN中的载波监听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)。
背景技术
使用载波监听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)方法的介质访问控制用在无线LAN中。
在CSMA/CA方法中，物理载波监听和虚拟载波监听用于载波监听。在物理载波监听中，物理层(PHY)确定是否检测到等于或大于特定值的接收功率，并通知介质访问控制(MAC)层介质处于忙碌状态还是空闲状态，从而监听载波。在虚拟载波监听中，如果MAC协议数据单元(MPDU)可准确地从接收的PHY协议数据单元(PPDU)提取，则MPDU的头字段(即，持续时间/标识(ID)字段)被分析，并且在使用介质的预定的时间期间介质被认为处于忙碌状态。站通过使用所述两种载波监听方法来确定介质是否处于忙碌状态，如果介质处于忙碌状态，则不访问该介质。
参照图1A，通过一般IEEE 802.11无线LAN发送的帧的MAC头包括指示发送帧的时刻和接收确认(ACK)帧以确认该帧被接收的时刻之间的时间的持续时间信息。在接收该帧之后，站分析MAC头，从而在特定持续时间不试图访问介质，从而避免冲突。根据无线介质的特性，即使帧被发送到特定的站，通过无线LAN连接的所有站可物理地接收在无线电波覆盖区域中发送的所有帧。
如上所述，在虚拟载波监听中，仅当MAC协议数据单元/PHY服务数据单元(MPDU/PSDU)被无错地分析时，才可有效地使用CSMA/CA。也就是说，仅当正确读取等待介质访问的站的数据帧的MAC头值时，才能实施虚拟载波监听。
然而，如果发送站以高数据传送率(Tx率)发送数据并且由于不稳定的信道条件而发生错误，或接收站不能应付高数据传送速度，则因为接收的MPDU/PSDU不能被分析，所以虚拟载波监听不能被实施。因此，CSMA/CA方法变得无效。因此，当在无线LAN中根据IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和/或IEEE 802.11g标准操作的旧有站和具有比旧有站的性能更高的性能的高吞吐量(HT)站(例如，多输入多输出(MIMO)站或使用信道绑定方案的站)共存时，并且当HT格式被发送时，旧有站不能分析HT格式帧，因此不能正确地实施虚拟载波监听。
图1B示出在IEEE 802.11a标准中使用的数据帧的配置。参照图1B，可通过分析关于包括在PHY头的信号字段中的比率字段值和长度字段值来预测持续时间信息，从而避免介质访问冲突。
现在，IEEE 802.11n标准正在研发中。参照图2，在IEEE 802.11n标准中，如果HT站和旧有站在无线LAN中共存，则旧有格式PHY头(L-前导、L-SIG)被添加到HT格式数据帧，从而被旧有站识别。此外，在L-SIG字段开始之后和直到ACK帧被接收到所需的时间被记录在L-SIG字段中。
换句话说，当旧有站接收HT格式帧时，由于旧有站可识别包括在旧有格式PHY头中的比率字段和长度字段，因此即使旧有站不能分析HT格式MAC头，旧有站也能确定在持续时间期间介质被使用，从而避免冲突。以下，由被添加到HT格式数据帧的旧有格式L-SIG字段中的比率字段和长度字段指定的时间将被标示为L-SIG Tx机会保护时间段(LTPP)。
当使用LTPP机制时，可避免介质访问冲突，但是站必须不公平地竞争以获得介质访问的许可。这将参照图3进行描述。
参照图3，当使用LTPP机制时，即使旧有站能够读取PHY头，旧有站也不能读取下一个字段(即，HT格式)，这导致错误。然后，PHY或基带层将错误发生指示给MAC层。
错误指示在LTPP结束时开始。从这一点开始，旧有站在等待比HT站更长的时间之后参加介质访问的竞争。这是因为，当由于旧有站不能读取HT格式帧而发生错误时，旧有站在等待扩展型帧间间隔(EIFS，在IEEE 802.11a中的94us)中定义的时间之后开始后退(back-off)。这不同于在等待与DCF帧间间隔(DIFS，在IEEE 802.11a中的34us)相应的时间之后开始后退的HT站。因此，在介质访问的竞争方面，旧有站对其他HT站变得不利。
发明内容
技术方案
本发明提供一种方法及其设备，其中，即使当HT站通过旧有站和HT站共存的无线LAN发送HT格式数据帧时，旧有站也能够参加介质访问的公平竞争。
有利效果
因此，在本发明的示例性实施例中，即使当HT站通过旧有站和HT站共存的无线LAN使用信道绑定来发送HT格式数据帧，使用在信道绑定中使用的信道的旧有站也能够参加介质访问的公平竞争。
附图说明
图1A和图1B是示出在无线LAN中防止冲突的数据帧的配置；
图2示出在HT站和旧有站共存的无线WAN中防止冲突的数据结构的配置；
图3示出使用LTPP机制的站的MAC方法；
图4示出根据本发明示例性实施例的允许站通过使用LTPP机制来进行介质访问的公平竞争的方法；
图5示出根据本发明示例性实施例的允许站通过使用信道绑定来进行介质访问的公平竞争的方法；
图6是示出根据本发明示例性实施例的发送数据帧的方法的流程图；以及
图7是根据本发明示例性实施例的发送数据帧的设备的框图。
最佳模式
根据本发明的一方面，提供一种在具有不同数据传送性能的HT站和旧有站共存的无线LAN中发送HT格式数据帧的方法，所述方法包括：将包括用于指示在对HT格式数据帧执行帧交换序列的同时介质被使用的信息的旧有格式物理层头添加到HT格式数据帧；使用信道绑定发送添加有旧有格式物理层头的HT格式数据帧；以及当在完成发送之后经过一时间段时，通过在信道绑定中使用的信道中的每一个广播旧有格式控制帧，所述旧有格式控制帧允许站在识别所述信息之后同时重新设置使用介质的等待时间。
在本发明的上述方面中，控制帧可以是无竞争(CF)-结束帧，信息可以是包括在物理层头的比率字段值和长度字段值。
此外，时间段可以是短帧间间隔(SIFS)。
此外，可通过绑定每个具有20MHz带宽的两个信道在40MHz带宽下发送HT格式数据帧。
根据本发明的另一方面，提供一种包含有用于执行上述方法的计算机程序的计算机可读记录介质。
根据本发明的另一方面，提供一种在具有不同数据传送性能的HT站和旧有站共存的无线LAN中发送HT格式数据帧的设备，所述设备包括：头插入单元，将包括用于指示在对HT格式数据帧执行帧交换序列的同时介质被使用的信息的旧有格式物理层头添加到HT格式数据帧；以及帧发送单元，通过使用信道绑定来发送具有旧有格式物理层头的HT格式数据帧，并且当在完成发送之后经过一时间段时，通过在信道绑定中使用的信道中的每一个广播旧有格式控制帧，所述旧有格式控制帧允许站在识别所述信息之后同时重新设置使用介质的等待时间。
此外，控制帧可以是CF-结束帧。
具体实施方式
图4示出根据本发明示例性实施例的允许站通过使用LTPP机制来进行介质访问的公平竞争的方法。
发送机会(TxOP)是发送数据帧所需的时间。CF-结束帧是在即使TxOP仍然剩余，已经使用请求发送/允许发送(RTS/CTS)帧交换序列获得TxOP的发送站也没有将被发送的帧时，用于取消保留的TxOP的消息。接收CF-结束帧的站识别介质能够被访问。参照图4，当在发送站接收HT格式数据帧的ACK帧之后经过短帧间间隔(SIFS)时，发送站广播旧有格式CF-结束帧。
由于CF-结束帧是指示介质可用性的消息，因此在接收CF-结束帧之后，HT站和旧有站可通过以相同方式重新设置它们的网络分配向量(NAV)定时器来参加介质访问的竞争。
当HT站通过使用信道绑定方案发送HT格式数据帧时，CF-结束帧必须通过每个信道被广播。这在图5中示出。
通常，IEEE 802.11旧有站通过具有20MHz带宽的信道发送并接收数据。然而，使用信道绑定方案的HT站可通过绑定两个相邻信道经由具有40MHz带宽的信道来发送数据。参照图5，HT站绑定每个具有20MHz带宽的第一信道和第二信道，随后通过40MHz带宽发送数据帧。然后，当接收ACK帧时，随后完成帧交换序列，HT站或发送站必须通过在信道绑定中使用的第一和第二信道中的每一个来广播旧有格式CF-结束帧。这是因为通过第一信道通信的旧有站和通过第二信道通信的旧有站可在无线LAN中共存。
也就是，如果发送站通过使用信道绑定发送CF-结束帧，则使用任何一个信道的旧有站不能分析CF-结束帧，并且如果发送站将CF-结束帧发送到任何一个信道，则即使介质可用，使用其他信道的旧有站不能重新设置它的NAV定时器。
图6是示出根据本发明示例性实施例的发送数据帧的方法的流程图。
发送站或HT站产生LTPP信息(也就是，比率字段值和长度字段值)(操作710)，所述LTPP信息指示在对HT格式数据帧执行帧交换序列的同时介质被使用。下一步，产生的LTPP信息被记录在旧有格式PHY头，并且包括LTPP信息的PHY头被添加到将被发送的HT格式数据帧(操作720)。
发送站使用信道绑定通过多个信道来发送具有旧有格式PHY头的HT格式数据帧(操作730)。例如，两个20MHz的信道被绑定，从而通过40MHz的信道发送数据帧。
如果数据帧被发送，则ACK帧被接收，从而完成帧交换序列，并随后发送站在经过预定时间之后通过在信道绑定中使用的每个信道广播旧有格式CF-结束帧(操作740)。优选地，而不是必要地，当完成帧交换序列之后经过SIFS时，广播CF-结束帧。
图7是根据本发明示例性实施例的发送具有HT格式的数据帧的HT站的框图。
参照图7，HT站800包括LTPP信息产生单元820、数据帧产生单元830、PHY头产生单元810、头插入单元840、CF-结束产生单元860和发送单元850。
数据帧产生单元830产生HT格式的数据帧，也就是，MAC协议数据单元(MPDU)。LTPP信息产生单元820产生LTPP信息，也就是，比率字段值和长度字段值。
PHY头产生单元810产生包括由LTPP信息产生单元820产生的LTPP信息的旧有格式的PHY头。头插入单元840将由头产生单元810产生的PHY头添加到由数据帧产生单元830产生的具有HT格式的数据帧。
发送单元850使用信道绑定将具有旧有格式PHY头的HT格式数据帧发送到接收站。
CF-结束产生单元860产生多个旧有格式CF-结束帧，所述旧有格式CF-结束帧的数量等于在发送单元850执行的信道绑定中使用的信道的数量。发送单元850发送HT格式数据帧。然后，如果接收到响应于数据帧的ACK帧，并且随后完成帧交换序列，则发送单元850在SIFS经过之后通过在信道绑定中使用的每个信道来广播由CF-结束产生单元860产生的CF-结束帧。
因此，在本发明的示例性实施例中，即使HT站通过旧有站和HT站共存的无线LAN使用信道绑定来发送HT格式数据帧，使用在信道绑定中使用的信道的旧有站也能够参加介质访问的公平竞争。
本发明的示例性实施例能够作为计算机程序被写入，并且可在使用计算机可读记录介质执行程序的通用数字计算机中实现。计算机可读记录介质的示例包括磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)、光学记录介质(例如，CD-ROM或DVD)以及诸如载波的存储介质(例如，通过互联网的传输)。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上做出各种改变。示例性实施例应被理解为是说明性的，而不是为了限制的目的。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述而是由权利要求限定，并且在所述范围内的所有差异将被理解为包括在本发明中。

Claims (13)

1.一种在高吞吐量(HT)站和旧有站共存的无线局域网中发送HT格式数据帧的方法，所述方法包括：
将旧有格式物理层头添加到HT格式数据帧，所述旧有格式物理层头包括指示对HT格式数据帧执行帧交换序列的同时介质被使用的信息；
使用信道绑定发送具有旧有格式物理层头的HT格式数据帧；以及
当在完成发送具有物理层头的HT格式数据帧之后经过一时间段时，通过在信道绑定中使用的各个信道中的每一个单独地广播旧有格式控制帧，所述旧有格式控制帧允许HT站和旧有站在识别所述信息之后同时重新设置使用介质的等待时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，旧有格式控制帧是无竞争(CF)-结束帧。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述信息是包括在旧有格式物理层头中的比率字段值和长度字段值。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在发送步骤中，通过绑定每一个具有20MHz带宽的两个信道，在40MHz带宽下发送HT格式数据帧。
5.如权利要求1所述的方法，其中，时间段是短帧间间隔(SIFS)。
6.如权利要求1所述的方法，其中，旧有站符合IEEE 802.11a标准、IEEE802.11b标准、IEEE 802.11g标准中的一个。
7.一种包含有用于执行在高吞吐量(HT)站和旧有站共存的无线局域网(LAN)中发送HT格式数据帧的方法的计算机程序的计算机可读介质，所述方法包括：
将旧有格式物理层头添加到HT格式数据帧，所述旧有格式物理层头包括指示对HT格式数据帧执行帧交换序列的同时介质被使用的信息；
使用信道绑定发送具有旧有格式物理层头的HT格式数据帧；以及
当在完成发送具有物理层头的HT格式数据帧之后经过一时间段时，通过在信道绑定中使用的各个信道中的每一个单独地广播旧有格式控制帧，所述旧有格式控制帧允许HT站和旧有站在识别所述信息之后同时重新设置使用介质的等待时间。
8.一种在高吞吐量(HT)站和旧有站共存的无线局域网(LAN)中发送HT格式数据帧的设备，所述设备包括：
头插入单元，将旧有格式物理层头添加到HT格式数据帧，所述旧有格式物理层头包括指示对HT格式数据帧执行帧交换序列的同时介质被使用的信息；以及
帧发送单元，使用信道绑定发送具有旧有格式物理层头的HT格式数据帧，并且当在完成发送具有旧有格式物理层头的HT格式数据帧之后经过一时间段时，单独地通过在信道绑定中使用的各个信道中的每一个广播旧有格式控制帧，所述旧有格式控制帧允许站在识别所述信息之后同时重新设置使用介质的等待时间。
9.如权利要求8所述的设备，其中，控制帧是无竞争(CF)-结束帧。
10.如权利要求8所述的设备，其中，所述信息是包括在旧有格式物理层头中的比率字段值和长度字段值。
11.如权利要求8所述的设备，其中，帧发送单元通过绑定每一个具有20MHz带宽的两个信道，在40MHz带宽下发送HT格式数据帧。
12.如权利要求8所述的设备，其中，时间段是短帧间间隔(SIFS)。
13.如权利要求8所述的设备，其中，旧有站符合IEEE 802.11a标准、IEEE 802.11b标准、IEEE 802.11g标准中的一个。
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