CN101569139B - 针对wlan和蓝牙结合的服务质量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及针对WLAN和蓝牙结合的服务质量，混合设备(100)包括IEEE-802.11e类型的WLAN客户端站点(QAP)(102)和蓝牙微微网单元(104)，两者相互连接使得能够根据基本服务集(BSS)(112)中的服务质量(QoS)接入点(QAP)(116)所提供的传输机会(TXOP)(126)，调度蓝牙传输的发生。由相关联的、向QAP产生添加业务服务(ADDTS)(124)的QSTA(102)对蓝牙业务请求进行处理。

Description

针对WLAN和蓝牙结合的服务质量
技术领域
本发明涉及无线通信系统，更特别地，涉及必须共享无线资源接入的布置于同一位置的蓝牙和WLAN设备。
背景技术
手持设备如今成为用于个人通信和单个移动计算需求的中心。其是针对最适于传输特定类型数据的多媒体类型和多网络标准的汇聚的中心。
蓝牙(IEEE-802.15.1工业标准)和无线局域网(WLAN)布网(IEEE-802.11a/b/g工业标准)已广泛用在个人手持通信设备中。已非常成功地使用针对时分多址(TDMA)的分组业务仲裁(PTA)算法，使得两个网络(WLAN和蓝牙)可以布置于同一位置，并且两者都具有足够支持有用通信的吞吐量。
然而随着市场需求扩大，这种网络的吞吐量需求已同步扩大。例如针对WLAN的IEEE-802.11n和针对蓝牙的扩展数据速率(EDR)，在每一个网络上的吞吐量增加意味着无线介质业务保留期的增加。
PTA算法严重依赖于在双方网络中有完全足够的时间以无误差地传递整个帧。然而，在高级IEEE-802.11n网络中减少了静默期的频率和持续时间。因此，对于每一个网络，辨认出另一个布置于同一位置的网络的介质保留需求变得很有必要。
典型地，PTA算法使用硬件信令方法为WLAN或蓝牙业务保留介质。这种保留方案预先假定WLAN站点具有足够数量和持续时间的静默期，以允许异步和同步的蓝牙业务。
然而，例如IEEE-802.11n等新标准允许MAC服务和协议数据单元的聚合帧传输。这可以导致可用WLAN静默期数量的严重耗竭。特别是使用以100Mbps/秒的传输速率工作的手持设备，WLAN的媒体访问窗可长达数毫秒。
蓝牙的同步传输需要至少长为2.5毫秒的静默期。在提供IEEE-802.11n帧的无差错传输同时仍支持蓝牙业务的更新的设备中，这变得更是愈加困难。访问介质的需求冲突所产生的差错导致更大量的重试以及对应的低效率。
WLAN IEEE-802.11发展中的一些背景对理解本发明可能有所帮助。在日期为2003年12月19日的COMMSDESIGN论文中，TimGodfrey、GlobespanVirata说明了将服务质量(QoS)站(QSTA)中的IEEE-802.11传统分布式协调功能(DCF)和点协调功能(PCF)替换为IEEE-802.11e标准中的混合协调功能(HCF)。请参见www.commdesign.com。HCF包括两种接入机制，一种是增强型分布式信道接入，另一种是HCF控制信道接入(HCCA)。HCF限定在任何时候都可用的统一的帧交换序列组，并对使用传输时机(TXOP)进行传输的权利进行分配，TXOP是通过信道接入机制为QSTA提供的。每一个TXOP为特定的QSTA提供在限定的时刻以及以限定的最大持续时间使用介质的权利。将所允许的TXOP持续时间在EDCA站点信标中进行全局发送。
HCF引入了新的确认(ACK)规则。之前，每一个单播数据帧要求使用ACK控制帧进行立即响应。如今，HCF允许否定确认或块确认，并且在QoS数据帧控制字段中指定使用哪一个。在具有非常低的抖动容限的应用中(例如，重试延迟可使得数据不可用的流多媒体中)，否定确认是有用的。通过将针对多个接收到的帧的ACK汇聚到单个响应中，块确认可以增加效率。
在EDCA中，对争用窗口和退避时间进行调节以支持更高优先级等级获得媒体访问。可利用到八个用户优先级级别，并且将每一个优先级映射到“接入类别”，其对应于四个传输队列中的一个。每一个队列将帧提供给独立的信道接入功能，独立的信道接入功能中的每一个执行EDCA争用算法。当在多个传输队列中帧是可用的时，基于相同的协调功能，在内部以及在外部发生针对介质的争用。内部调度与外部调度类似。通过允许具有较高优先级的帧传输，而较低优先级的帧就如同发生冲突一样遭受到队列特定的退避，可解决内部冲突。
对EDCA操作进行限定的争用前最小空闲延迟、最小和最大争用窗以及其它参数由QSTA本地存储。针对每一个接入类别(队列)，这些参数可以不同，并可针对每一个接入类别由QoS接入点(QAP)通过EDCA参数集进行单独更新。在探测和重关联响应帧中，作为信标的一部分从QAP发送该参数。可对网络中的站点进行调节以改变环境，且QAP可以管理总的QoS。
在EDCA之下，站点和接入点使用相同的接入机制，并以给出的优先级在平等的基础上进行争用。为赢得EDCA争用的站点提供传输时机(TXOP)，即使用介质一段时间的权利。对每一个接入类别指定每一个TXOP的持续时间，并将其包括在EDCA参数集中记录的接入类别(AC)参数的TXOP限制字段中。QSTA可以使用TXOP在接入类别中传输多个帧。
如果完成帧交换序列，且在TXOP中仍有时间剩余，QSTA可以通过在相同的接入类别中传输另一个帧来扩展帧交换序列。QSTA必须保证所传输的帧和任何所需的确认可以适合TXOP中剩余的时间。
当过载时，IEEE-802.11类型的基于争用的媒体访问易受到严重的性能退化。在过载的情况下，争用窗口变大，越来越多的时间被用于退避延迟而不是发送数据。IEEE-802.11e网络中的接纳控制对争用介质的数据量进行调整。
IEEE-802.11e是IEEE-802.11a和IEEE-802.11b无线局域网(WLAN)规范的增强。其提供了服务质量(QoS)特征，包括数据、语音和视频传输的优先级化。IEEE-802.11a、IEEE-802.11b和IEEE-802.11e是用于无线局域网的IEEE-802.11规范族的成员。
IEEE-802.11e使用协调时分多址(TDMA)结构增强IEEE-802.11的媒体访问控制层(MAC)，并针对延迟敏感的应用(如语音和视频)增加了纠错机制。IEEE-802.11e规范使得实现了无缝互操作，并且特别地非常适合在包括多媒体能力的网络中使用。其支持具有全活动视频、高保真音频和IP语音(VoIP)的高速互联网接入。
IEEE-802.11e工作在两个频率范围内：2.400-2.4835GHz(与IEEE-802.11b网络相同)或5.725GHz到5.850GHz(与IEEE-802.11a网络相同)。对较高的频率范围有特定的优势，包括更快的数据传输速度、更多信道以及更不易受到干扰。
蓝牙系统的四个基本部分是射频(RF)单元、基带或链路控制单元、链路管理软件和支持应用软件。
蓝牙无线电是工作在未许可的2.4吉比特(GHz)频谱下的短程、低功率无线电。该无线电使用标称的0dBm(1mW)天线功率并具有10米的范围。可选地，通过使用20dBm(100mW)的天线功率，也可达到100米的范围。数据以每秒一兆比特的最大速率传输。然而，通信协议开销将实际的数据速率限制在大约721Kbps。
蓝牙使用扩频，传输以1600跳/s的标称速率，在2.402GHz和2.480GHz之间的79个不同的频率间跳动。扩频使得来自2.4GHz频段的这种其它无线网络中的其它设备的干扰最小。如果传输遇到干扰，其针对下一个频率跳等待625微秒，并在新的频率上进行重传。由于从来不在同样的频率上连续发送两个数据分组并且改变的频率是伪随机的，跳频还提供了数据的安全性。
链路控制器处理所有的蓝牙基带功能，例如对语音和数据分组编码、纠错、时隙分界、跳频、无线接口、数据加密以及链路认证。链路控制器还执行链路管理软件。
IEEE 802.11e标准定义了在服务质量(QoS)增强基本服务集(QBSS)中使用的混合协调功能(HCF)。HCF具有两种操作模式：增强型分布式信道接入(EDCA)和HCF控制信道接入(HCCA)。EDCA能够支持优先级化业务。EDCA是基于争用的信道接入功能，并且HCCA基于由混合协调器(HC)进行控制的轮询机制。HC与QoS增强型接入点(QAP)布置于同一位置。两种接入功能都增强或扩展了原始的IEEE-802.11DCF和PCF接入方法的功能。
其它两种由IEEE的IEEE-802.11e MAC引入的元素是HCF中的接入类别(AC)和传输时机(TXOP)。当特定的QoS增强型客户端站点(QSTA)有在无线介质上进行帧交换的权利时，TXOP保留时间间隔。可以使用基于争用的信道接入获得TXOP，例如增强型分布式接入信道(EDCA)TXOP。在QoS增强型接入点(QAP)传输的信标帧中通告EDCA-TXOP。每一个QSTA都在争用EDCA TXOP。还可由HCF控制信道接入(HCCA)提供TXOP，即HCCA(轮询)TXOP。当轮询QSTA以开始帧传输时，HCCA信道接入方法TXOP包括在由QAP向QSTA传输的QoS轮询帧中。一旦QSTA得到媒体访问权，就允许在其独占的时隙内传输多个帧。
每一个使用EDCA的站点具有四个AC，每一个AC具有一个使用独立的机制来争用媒体访问的传输队列。四个AC有不同的优先级，并供不同种类的业务(例如背景(AC BK)、尽力而为(AC BE)、视频(AC VI)和语音(AC VO))使用。TXOP限定站点可进行帧传输的开始时间和最大持续时间。
在IEEE的IEEE-802.11e标准中，当QSTA有业务流(TS)(例如音频-视频(AV)流)要传输时，在传输开始前，其向QAP发送添加TS(ADDTS)请求，以请求针对该TS的传输许可。这种ADDTS请求包括指定该TS的特征和QoS期望(例如TS ID、数据速率、数据单元大小、期望PHY速率、媒体访问方法(EDCA或HCCA)等)的传输规范(TSPEC)。当QAP接收到ADDTS请求时，其考虑TSPEC元素、可用带宽、信道条件、网络负载等对该请求进行评估。如果带宽可用，QAP将接受该请求。QAP将其带有ADDTS响应的决定发送到进行请求的QSTA。如果接受了请求，QSTA可开始传输该TS。否则，QSTA不可传输该TS。
每一个AC具有其自身的传输队列以及其自身的AC参数集。通过对AC参数设置不同的值，可以实现AC之间优先级的差异。其中最重要的是独有帧间间隔数(AIFSN)，无线介质变空闲和开始帧传输之间的最小时间间隔；争用窗(CW)，针对避让机制，从此间隔或窗中提取随机数；以及TXOP限制，在获得TXOP后，QSTA可进行传输的最大持续时间。当数据到达MAC-单元数据服务接入点(SAP)时，IEEE-802.11e MAC首先使用适当的AC对该数据进行分类，然后将新到达的MSDU推入适当的AC传输队列。来自不同AC的MSDU在QSTA中内部争用EDCA-TXOP。针对每一个AC，基于AIFSN、争用窗和随机数，内部争用算法独立地计算退避。该退避流程类似于DCF中的退避流程，具有最小退避的AC赢得内部争用。然后，获胜的AC可外部争用无线介质。与DCF相比，除了在DCF中针对特定PHY的延迟和退避是恒定的之外，外部争用算法没有明显变化。IEEE-802.11e已将延迟和退避变成可变的，并根据适当的AC设置该值。通过对AC参数的适当调整，可以对来自不同AC的业务性能进行最优化，并且可以达到对业务的优先级化。这要求中央协调器(QAP)维持公共的AC参数集，以保证针对QBSS中的所有QSTA的接入公平。同样，为了处理上行链路(QSTA到QAP)和负载更重的下行链路(QAP到QSTA)业务之间的不平衡，只针对QAP限定单独的EDCA参数集，该参数集考虑到了上述不平衡。
业务规范(TSPEC)是使用IEEE-802.11e信道接入功能在更高层的QoS协议(如IntServ或DiffServ)间提供管理链路的业务流管理设备。TSPEC描述数据速率、分组大小、延迟和业务间隔。在对等的MAC层之间的TSPEC协商提供用于控制接纳、建立、调整和移除业务流的机制。由于在无线介质中可用带宽受限，业务流接纳控制特别重要。必须控制带宽接入以避免可导致所建立的QoS被破坏并且总的吞吐量的剧烈退化的业务拥塞。为了这个目的，针对EDCA和HCCA两者，IEEE-802.11e标准指定使用业务规范(TSPEC)。
针对TSPEC协商限定QoS管理帧、原语和流程，TSPEC协商总是由QSTA的站点管理实体(SME)发起，并由HC接受或拒绝。通过MAC层管理实体(MLME)SAP将所请求的TSPEC发送到MAC。这使得较高层的SW、协议和应用(例如RSVP)可以分配MAC层内的资源。
通过TSPEC的使用对接纳控制进行协商。站点指定其业务流需求(数据速率、延迟范围、分组大小以及其它需求)，并且通过发送ADDTS(增加TSPEC)管理动作帧请求QAP创建TSPEC。基于当前的已发TSPEC集，QAP计算现存的负载。基于当前条件，QAP可接受或拒绝新的TSPEC请求。如果拒绝TSPEC，不允许QSTA内的高优先级接入类别使用高优先级接入参数，而必须使用较低优先级参数。并不打算针对“尽力而为”和“背景”业务类别使用接纳控制。
需要一种系统，该系统允许WLAN客户端站点(STA)将蓝牙业务的需求辨识并声明为WLAN网络的接入点所支持的业务流之一，从而为蓝牙业务保留介质时间。
发明内容
在示例实施方式中，混合无线设备包括IEEE-802.11e类型的WLAN客户端站点(QAP)和相互连接的蓝牙微微网单元，使得根据基本服务集(BSS)中的服务质量(QoS)接入点(QAP)所提供的传输机会(TXOP)，调度蓝牙传输的发生。由相关联的、产生发往QAP的添加业务服务(ADDTS)的QSTA处理对蓝牙业务的请求。
本发明的优势是减少或全部消除了与结合WLAN设备和蓝牙设备的混合设备相关联的联合干扰(co-interference)。
本发明的另一个优势是提供了用于在存在WLAN设备的情况下进行无差错蓝牙数据传送的方法。
本发明的再一个优势是提供了用于有效使用其无线介质的无线设备。
本发明的一个优势是提供了一种允许WLAN STA为布置于同一位置的蓝牙业务流保留介质时间的方法。WLAN STA要求WLAN网络的接入点适应蓝牙业务，就好像蓝牙业务是所支持的传输流。
以上本发明的概述并非旨在表现本发明的每个公开的实施例或每一方面。在以下的图和详细描述中提供了其它方面和示例实施例。
附图说明
通过以下结合附图对本发明的不同实施例的详细描述，可更全面地理解本发明，附图中：
图1是本发明的WLAN和蓝牙混合无线设备实施例的功能性方框图；
图2是示出了怎样使用从接入点提供的传输时机(TXOP)将蓝牙无线媒体接入调度到IEEE802.11e超帧中的示意图；
图3是示出了怎样可以将在管理帧中传送的目标信标传输时间和偏移用于对其它独立蓝牙和WLAN行为进行同步的正时图；以及
图4是示出当布置于同一位置的本地WLAN QSTA在与被调度的、涉及其它QSTA的PSMP序列的协调中静默的时候，怎样可以使得蓝牙主/从设备活动的正时图。
尽管本发明可以服从不同的修改和替换形式，但在附图中以示例的方式示出了本发明的细节并将对这些细节进行详细描述。然而，应该理解，意图并不在于将本发明限于所描述的具体实施例。相反，意图在于覆盖落入如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的所有修改、等同和替换。
具体实施方式
在图1中，本发明的单个无线手持设备实施例(此处以总的参考数字100表示)包括与蓝牙(BT)设备104布置于同一位置的无线局域网(WLAN)客户端站点(QSTA)102，QSTA 102具有媒体访问控制(MAC)103。两种独立的无线网络必须共享无线介质106。
WLAN QSTA 102遵循IEEE-802.11e工业标准，因而在无线链路108上的2.400-2.4835GHz和5.725-5.850GHz无线频谱中工作。BT设备104遵循IEEE-802.15.1工业标准，因而在无线链路110上的2.400-2.480GHz无线频谱中工作。当它们试图同时接入无线介质106时，其彼此的布置于同一位置和工作频率的重叠使其易受到相互干扰。如果真的发生冲突，使用退避流程以得到空信道，并且这样的退避期浪费了可用于交换数据的时间。
由于进行控制和限制，WLAN基本服务集(BSS)112和蓝牙微微网114之间潜在的联合干扰将更加有组织。IEEE-802.11e工业标准中固有的接纳控制被用于有效地保留时隙，在所述时隙中，BSS 112网络将是静默的，使得BT微微网114可以安心地接入无线介质106并进行无差错数据帧转移。在图1中，BSS 112包括QoS接入点(QAP)116和混合控制器(HC)118，并且BT微微网114包括主/从设备120。
当BT设备104需要向微微网114发送一些业务时，其向QSTA 102发出请求-发送(RTS)122。蓝牙业务规范参数(BT-TSPEC)集123存储在QSTA 102中。
在WLAN无线链路108上向QAP 116发送添加业务流(ADDTS)124。如果可提供优先级和接入，将传输时机(TXOP)126返回QSTA102。向BT设备104发送清除-发送(CTS)128，从而可以在保留时间内传输BT信号。BSS 112将是静默的以允许BT业务。
将常规的IEEE-802.11e删除业务流(DELTS)129请求帧传送到QAP 116以拆除(teardown)蓝牙接入。然后，使用另一个ADDTS 124和对应的TXOP 126建立下一个蓝牙业务。
在BT微微网114中，基带资源管理器负责对无线介质106的BT接入。基带资源管理器在物理信道上向所有已协商了接入订约的实体提供时间。还协商接入订约，所述订约是提供具有所期望的性能的用户应用的许诺。接入订约和调度功能控制蓝牙无线电的使用(例如在逻辑链路上所连接的设备之间正常的数据交换以及逻辑传输)，以及无线介质的使用，以执行查询、进行连接、可发现或可连接、或对在自适应调频模式的使用期间未被使用的载波进行读取。有时，例如由于包含于散射网、周期性查询功能或页扫描的缘故，逻辑链路的调度导致从先前使用的物理信道改变到不同的物理信道。当物理信道不是时隙对齐的时候，资源管理器还考虑原始物理信道上的时隙和新物理信道上的时隙之间的重对齐时间。
BT链路控制器负责对来自数据有效负荷的蓝牙分组以及与物理信道、逻辑传输和逻辑链路有关的参数进行编码和译码。链路控制器与资源管理器的调度功能协调实现链路控制协议信令。射频(RF)块130负责在物理信道上发送和接收信息的分组。基带控制实现对RF块130的定时和频率载波的基带控制。RF块130将物理信道和基带之间的数据流转换成所需的格式。
QAP 116负责分配TXOP 126。QAP 116确定是否可以将每一个所请求的TXOP 126时间分配给进行请求的QSTA 102。一旦分配，STA(如QSTA 102)用以夺取介质106以及使用其TXOP 126数量的方法是在IEEE-802.11e标准中定义的QoS设施的一部分。不能保证BSS112中的其它STA可以或将监控BSS 112中特定QSTA 102的TXOP126分配。
一旦分配了用于BT微微网114的TXOP 126，QSTA 102(实际上是BT设备104)必须遵守其边界。QAP 116可以注意到任何侵入，并采取校正动作对抗进犯的QSTA 102，然而这种动作不由标准进行描述或进行要求。QSTA 102或QAP 116有保留介质的附加责任，使得BSS 112中的任何其它STA知道TXOP 126保留。这些是由标准明确限定的动作。
虽然其它STA不必监控TXOP 126的发出，但它们的确接收已针对QSTA保留了特定持续时间的通知，并且通过在相应的时段期间不进行发送，每一个STA对该保留的适当边界进行观察。
本地QSTA 102在其PHY层132中具有RF级，在BT设备104被允许接入无线介质106期间，必须抑制该RF级。QSTA 102RF必须被抑制，使得其WLAN链路106载波不对BT链路110造成干扰。通过传输针对BT业务的进度表，QSTA 102确保QAP 116在BT TXOP116期间同样不对QSTA 102做任何事。在此静默期，其自身仅允许BT业务。典型地，BT传输功率级别将不对BSS 112的其它部分中的BSS传输造成干扰。因而，BT业务不依靠阻塞BSS 112中的其它QSTA。具有BT端口的QSTA 102只需要阻塞QAP 116向自身传输WLAN业务，并在TXOP 126中描述的为BT保留的时间内，禁止其传输任何WLAN业务。在这种情况下，对BSS中的其它QSTA来说，不需要知道其它任何事情。例如，通过RTS/CTS保留机制，可由QAP116向QSTA 102给出专门调度的TXOP。然后，QSTA 102可变为静默，以允许BT微微网进行接管。
图2示出了在无线手持设备100中有用的、本发明的数据交换格式实施例，在此处由总体参考数字200表示。格式200使用具有HC帧204和QSTA帧206的IEEE-802.11e超帧。例如，这些通过图1中的QAP 116和QSTA 102分别进行传输。超帧202具有第一部分无争用期(CFP)208，其中，混合协调功能(HCF)对QSTA进行轮询。第二部分争用期(CP)210提供EDCF，通过HCF进行轮询。由信标212预报每一个超帧202，通过信标，BSS 112建立同步。第一TXOP214对QoS CF-轮询216进行响应。由CF-结束218标记时间段的结束。TXOP 220使用接入类别与其它QSTA争用优先级。QoS CF-轮询开始由HC 118进行的TXOP 224轮询。
一旦BT设备104得到所提供的TXOP 126，就可在主设备232和从设备234(例如，微微网114上的BT设备104和120)之间开始BT交换230。这些可以被限制在任何的TXOP 214、220和224上发生。例如，当BT设备有权发起传输时，TXOP 126用开始时间和最大持续时间来限定时间间隔。TXOP通过争用来分配(EDCF-TXOP)或通过HCF提供(轮询-TXOP)。由信标帧中通告的QBSS TXOP限制对EDCF-TXOP的持续时间进行限制，而由轮询帧内的持续时间字段对轮询TXOP的持续时间进行指定。
参见图1和图2，本发明的协议实施例用于对无线介质上的静默期进行调度，以适应其它独立的无线网络(如微微网114和BSS 112)中的冲突业务模式。根据使用添加业务流(ADDTS)124和删除业务流(DELTS)129管理帧在媒体访问控制(MAC)层103中限定的蓝牙业务说明符(BT-TSPEC)123，保留所共享的无线媒体106上的介质时间。将BT-TSPEC 123映射到优先级接入类别(AC)，例如IEEE-802.11e中限定的语音AC。使用针对上行链路业务的节电多次轮询(PSMP)持续时间来调度蓝牙业务时段。在PSMP持续时间的上行链路阶段的起始位置，发起IEEE-802.11类型的请求-发送和清除-发送(RTS/CTS)模式。这防止QAP 116发送PSMP恢复帧。根据在传输时机(TXOP)126中描绘的保留媒体时间，可在独立的无线网络(微微网114)中执行蓝牙业务，其中，QAP 116响应于对ADDTS 124和DELTS 129管理帧的接收，发布TXOP 126。然后，QAP 116允许看起来非活动的介质106用于WLAN QSTA 102的调度接入。可辨识和适应蓝牙业务需求的变化。当蓝牙业务需求变化时，拆除BT-SPEC123，并针对新的蓝牙业务需求建立新的BT-SPEC 123。
使用TC QoS参数实现优先级化的信道接入，TC QoS参数包括AIFS[TC]、CWmin[TC]和PF[TC]。随着时间的变化，可由HC对QoS参数进行修改，并经由信标帧周期性地通告。协议相关的参数包括在信标帧中，在每一个超帧的开始进行传输。HCF对EDCF接入规则进行扩展。然而，只有在检测到该信道针对PIFS是空闲的之后，HC才可以在任何需要的时候向其自身分配TXOP以发起MAC服务数据单元(MSDU)传送，PIFS短于DIFS。为了给HC高于EDCF的优先级，AIFS必须长于PIFS，因而不具有小于DIFS的值。在CP期间，当确定介质在EDCF规则下可用时(例如，在AIFS加退避时间后)，或当站点从HC接收到特殊的轮询帧(QoS CF-轮询)时，每一个TXOP开始。在PIFS空闲期后，可将来自HC的QoS CF-轮询没有任何退避地进行发送。因此，使用其优先级化的媒体访问，HC可以在CP中发布经轮询的TXOP。在CFP期间，HC使用QoS CF-轮询帧指定每一个TXOP的开始时间和最大持续时间。在CFP期间，站点将不再试图独自获得媒体访问，因而，只有HC可以通过发送QoS CF-轮询帧赋予TXOP。在信标帧中所通告的时间之后或通过来自HC的CF-结束帧，CFP结束。
HC轮询用于MSDU发送的站点。为此，HC请求需要必须由被轮询的站点不时地进行更新的信息。受控争用是HC用于获知哪一个站点需要被轮询、在什么时间以及轮询的持续时间的一种途径。受控争用机制使得站点可以通过发送资源请求，在不与其它EDCF业务争用的情况下请求对被轮询的TXOP的分配。每一个受控争用的实例都发生在受控争用间隔期间，受控争用间隔起始于HC发送特定的控制帧时。该控制帧强制传统站点设置其NAV，直到受控争用间隔结束为止，因而传统站点在受控争用间隔期间保持静默。控制帧限定许多的受控争用时机(例如由SIFS分隔的短间隔)以及包含TC的过滤掩码，资源请求可被放置在TC中。每一个具有用于与过滤掩膜匹配的TC的排队业务的站点选择一个时机间隔，并传输包含所请求的TC和TXOP持续时间或所请求的TC的队列大小的资源请求帧。针对快速冲突解决方案，通过产生具有反馈字段的控制帧，HC对所请求的接收进行确认，使得请求站点可以在受控争用期间检测冲突。
与所有站点都以相同的优先级试图接入无线介质的IEEE-802.11a和IEEE-802.11b DCF不同，IEEE-802.11e EDCA具有在四个接入控制器(AC)中实现的四个级别的优先级，例如语音、视频、尽力而为和背景。对BT设备104进行连接以触发最高优先级的AC之一(如语音或视频)，为业务流(TS)提供接入。BT设备104实际上不通过WLAN发送其数据，而是调度时间，使其可以自身直接接入无线介质106。在这些被调度的时间期间，必须抑制WLAN QSTA。
与每一个AC相关联的EDCA参数集通过设置单独的帧间间隔、争用窗和每AC的其它额外参数，限定媒体访问优先级。为了确定所请求的传输次数，用于侦听介质的机制和退避机制与DCF限定的机制类似。然而，与DCF不同，对于不同的AC，最大退避时间不同。这意味着较高优先级的AC与较低优先级的AC相比具有较短的最大退避时间。与较低优先级的AC相比，较短的最大退避时间使得较高优先级的AC可以更频繁地获得对无线介质的接入。
一旦设备获得对无线介质的接入，就有机会继续对于指定TXOP的传输。共享相同AC的应用或分组还具有相同的最大退避时间，从而具有相同的机会获得对无线介质的接入。EDCA不能保证延迟、抖动或带宽，并且不具有处理若干具有相同优先级的应用的方式。
通过TSPEC的使用对接纳控制进行协商。站点指定其业务流需求(数据速率、延迟范围、分组大小以及其它需求)，并且通过发送ADDTS(添加TSPEC)管理动作帧来请求QAP创建TSPEC。基于当前的已发TSPEC集合，QAP计算现有的负载。基于当前条件，QAP可接受或拒绝新的TSPEC请求。如果拒绝TSPEC，就不允许QSTA内高优先级的接入类别使用高优先级接入参数，而必须使用较低优先级参数。并不打算针对“尽力而为”和“背景”业务类别使用接纳控制。
对蓝牙技术的更充分的理解也有助于实现本发明的实施例。蓝牙协议使得数据可以在一个主设备和最多七个从设备(在PAN或“微微网”中)之间以最大732kbit/s的速率进行传递。然而由于通信协议开销使用地址对每个单元的类型以及蓝牙设备兼容性报头信息进行限定，通常减少了实际的数据有效负荷。使用在2.4GHz频段内具有83条1Mbit/s信道的高斯频移键控(GFSK)调制方案。在被应用于载波之前，GFSK对被调制的基带信号进行高斯滤波。这导致了“阻尼的”或在高电平(“1”)和低电平(“0”)之间轻微的频率摆动。与频移键控(FSK)相比，针对被传输的信号，该结果是更窄并且“更洁净”的频谱。
由于与其它无线技术(如Wi-Fi)一样，蓝牙工作于相同的免许可ISM频段，因此由于需要对任何被破坏的分组进行重传，干扰常常限制数据速率。然而，版本1.2试图使用自适应跳频(AFH)解决该问题。AFH允许两个进行通信的蓝牙设备不断地改变其频段中的信道频率，以避免与该区域中的其它RF设备冲突。蓝牙可用在三种基本功率级别中：等级1(视距范围100m直线)、等级2(10m)和等级3(2-3m)。多数同期的消费设备属于等级2。蓝牙微微网中的设备每一个都具有唯一的48比特识别号。
第一个被识别的蓝牙设备成为主设备，并设置要在频段中每秒使用1600个频率。微微网中的其它所有设备“锁定”该序列或与该序列同步。主设备在偶时隙中传输，从设备在奇时隙中进行响应。向微微网中的活动从设备分配地址，并且活动从设备侦听发往它们的时隙。从设备还可进入低功率的“嗅探”、“保持”或“休眠”模式。在嗅探模式下，设备只在特定的嗅探时隙中进行周期性的侦听，然而的确保持同步。在保持模式下，设备只进行侦听以确定其是否应变为活动状态。在休眠模式下，设备放弃其地址。虽然保持和休眠模式延长电池寿命，然而确实意味着设备针对至少1600跳丢失同步，并不得不等待新的连接建立。这可能用去若干秒，并且当用户请求持续快速响应时这是一个缺点。蓝牙标准包括一系列可选择作为开发目标的“简档”范围。然而，所有的蓝牙应用必须被证明依照该标准，并且所有用户必须是蓝牙特别兴趣组的成员。
TSPEC使得站点可以指定其业务流需求(数据速率、延迟范围、分组大小和其它需求)，并通过发送ADDTS(添加TSPEC)管理动作帧请求QoS接入点(QAP)创建TSPEC。然后，QAP基于当前已发TSPEC集合计算现有的负载。
基于当前条件，QAP可以接受或拒绝新的TSPEC。如果拒绝TSPEC，则不允许QoS站点内的高优先级接入类别使用高优先级接入参数，而必须使用较低优先级参数。
可以使用不同的常规IEEE-802.11e机制来为无线接入介质106上的蓝牙业务保留时间。在MAC层限定的业务说明符(TSPEC)。
使用增加业务流(ADDTS)和删除业务流(DELTS)管理帧，以IEEE-802.11e类型的MAC层业务说明符(TSPEC)保留蓝牙介质时间。将蓝牙TSPEC映射到接入类别。
使用在IEEE-802.11e标准中限定的ADDTS和DELTS管理帧以执行针对蓝牙业务的介质保留。
将蓝牙TSPEC映射到接入类别。为此可以使用下面的方案。
针对蓝牙业务的接入类别，使用在IEEE-802.11e中限定的现有语音类别。在介质使用中存在冲突的情况下，基于WLAN语音类别的抖动容限，可应用仲裁来调度具有较高优先级的蓝牙业务，反之亦然。
利用针对上行链路业务的节电多次轮询(PSMP)持续时间，调度蓝牙业务时段。
为了防止接入点(AP)发送PSMP恢复帧，STA在PSMP持续时间的上行链路阶段的起始处启动RTS/CTS方案。
利用所提供的用于蓝牙业务的WLAN保留时段。典型地，该时段被表征为由属于WLAN网络的站点所感知到的介质上的静默期。由于这是针对特定的业务流的针对STA的调度接入，因而AP能够获知不活动的介质。
为了被布置于同一位置的蓝牙设备能够传输无差错帧，WLAN设备必须推迟介质上任何可能与蓝牙业务潜在冲突的传输，反之亦然。每一个蓝牙设备使用内部数据队列建立其进行传输需求。将优先级信号用于确定未决传输的同步特性。这是已经存在的PTA信令方案的一部分。
就同时的优先级请求来说，设备之间的相互仲裁尊重高优先级信号，并基于针对冲突解决的协定条件延迟其传输。
典型地，PTA算法使用硬件信令方法为WLAN和蓝牙业务保留介质。该保留方法预先假定WLAN站点的静默期足以处理异步和同步的蓝牙业务。然而，IEEE-802.11n标准限定了MAC服务数据单元和MAC协议单元的汇聚传输。在介质上，这些以所支持速率集的下限发送和接收这些汇聚帧导致活动WLAN传输和接收窗，所述窗口是几毫秒的数量级。
蓝牙同步传输允许2.5毫秒或更少的静默期。当正在进行蓝牙业务时，由于这些静默期持续时间，对IEEE 802.11n的无差错传输的适应变得愈加困难，反之亦然。这导致介质中大量的重试以及对应的低效的介质利用。
本发明的方法实施例辨识蓝牙业务需求的变化，并随后拆除蓝牙TSPEC以建立新的TSPEC以适应蓝牙业务模式的变化。
当WLAN设备QSTA 102意识到布置于同一位置的BT设备104上电并准备进行通信时，使用如参数如表I所示的蓝牙调度参数设置BT-TSPEC 123。
表I
  业务类型：周期性
  TSID：8-15之间的任意值
  方向：00(单向)
  接入策略：(HEMM)
  汇聚：0
  APSD：1(由PSMP请求)
  用户优先级：6/7
  TSInfoAckPolicy：比特15：比特14：：01
  调度：0
  比特17：哑xfer_type(新比特定义)
  标称MSDU大小：0
  最大MSDU大小：0
  最小服务间隔：3.75毫秒(625*6)
  最大服务间隔：3.75毫秒(625*6)
  非活动间隔：10秒
  中止间隔：4294967295
  服务开始时间：0未指定
  最小数据速率：64kbps
  平均数据速率：80kbps
  峰值数据速率：96kbps
  突发大小：30个八位字节
  延迟范围：未指定(WLAN MAC定时-不相关)
  最小PHY速率：1Mbit/秒或6Mbit/秒
  剩余带宽余量：2.0
  介质时间：(将由QAP分配)
QSTA 102的MAC层在WLAN域中发起TSPEC创建。在蓝牙传输的情况下，TSPEC创建请求不来自WLAN域中的应用层，因此，不需要向QSTA 102的WLAN MAC层中的站点管理实体(SME)指示任何状态信息。
建立TS虚连接保证了适应应用的QoS需求。TS是在应用流的QoS需求之下向MAC传递的MSDU组。非AP QSTA SME决定是否需要为应用流创建TS并为TS分配业务流标识(TSID)。SME产生包含TSPEC的MLME-ADDTS请求(MAC层管理实体请求)。还可由MAC自动产生TSPEC，而不由SME发起。HC中的SME决定是否接受所请求的TSPEC，或建议替代的TSPEC，并向做出请求的非QAPSTA发送其响应。
一旦接受了设置TS的请求，就在非AP QSTA内，通过为其分配的TSID和方向，创建并识别业务流。在QAP处的HC中，由TSID、方向和非AP QSTA地址的组合对相同的TS进行识别。将TSID分配到MAC之上的层中的MSDU，所述MAC在包含HC的QAP中。一旦业务到达QAP，业务分类(TCLAS)就指定特定的参数以标识属于特定TS的MSDU。在QAP处的MAC SAP以上执行分类。QAP使用TCLAS元素中的参数对属于TS的MSDU进行过滤，使得可以将其以针对TS配置的QoS参数进行传递。也可在具有多个流的非AP QSTA处进行业务分类，然而，这超出了本草案标准的范围。TSPEC调整HC内的资源保留，并且还负责其调度策略。业务规范允许比针对任何参数化的QoS业务的具体实例的可能所需的或可用的参数集更具扩展性的参数集。还允许指定与业务流(如业务分类器和ACK策略)相关联的其它参数。使用MAC层特定的信息，根据经由SME提供的应用需求，在站点管理实体处构建TSPEC。
MAC帧格式中的QoS控制字段使得描述针对具体应用流的QoS需求变得容易。该QoS控制字段是4比特字段，标识业务类别(TC)或帧所属的TS以及各种其他的关于帧的QoS相关信息，所述信息随帧类型和子类型而变化。比特0-3被用作业务标识符(TID)。TID是更高层的实体所使用的值，用于区分发送至在MAC数据服务内支持QoS的MAC实体的MSDU。有16个可能的TID值，其中的8个识别TC(0-7)，而其余的8个识别参数化的TS(8-15)，并且是所分配的业务流标识符(TSID)。将TID分配到MAC之上的层中的MSDU。如IEEE-802.1D所限定的，每一个QSTA具有4个队列(AC)并支持8个UP。这些优先级从0-7变化，并与IEEE的IEEE-802.1D优先级标签相同。具有特定UP的MSDU属于具有该UP的TC。
QoS使用HCF：针对参数化的QoS支持进行设计，HCF可以在无争用时间段(CFP)和争用时间段(CP)间隔内启动受控信道接入机制。在CP期间，引入被命名为受控接入阶段(CAP)的新的无争用时间段，CAP是在其期间使用HCF受控信道接入(HCCA)机制传输帧的若干时间间隔的集合。针对每一个QSTA，基于应用流的TSPEC参数，QAP调度器计算轮询TXOP(传输时机)的持续时间。然后，每一个QSTA中的调度器根据优先级顺序针对不同的TS队列分配TXOP。与图4中的处理类似，将具有从8到15的TID值的帧映射到使用HCF受控信道接入规则的8个TS队列中。从AC队列中分离TS队列的原因是为了在TS队列处支持严格的参数化QoS，而在AC队列处支持优先级化QoS。
图3示意了为了在无线介质上调度静默期，分布式协调功能(DCF)300怎样工作以适应其它独立无线网络中的冲突业务模式。DCF 300包括目标信标传输时间(TBTT)302、蓝牙偏移(BT-偏移)时间304和同步事件306。针对两次重复，存在BT活动及WLAN静默期308、WLAN活动及BT静默期310、BT活动及WLAN静默期312、以及WLAN活动及BT静默期314。超帧随着下一个TBTT 316而结束。
将管理帧用于协调这两个独立的无线网络。将其从客户端站点(STA)(例如图1中的QSTA 102)发送到无线局域网(WLAN)中的接入点(AP)(例如QAP 116)，以针对蓝牙活动调度WLAN静默期。管理帧中的开始事件字段以WLAN目标信标传输时间TBTT 302限定蓝牙传输的开始时间。管理帧中的静默持续时间字段限定活动传输时间以允许蓝牙同步业务。管理帧中的同步事件字段(同步事件306)提供具有偏移定时值的WLAN信标帧定时。重复计数设置将使用多少蓝牙活动/WLAN静默期和WLAN活动/蓝牙静默期308-314的静默-活动序列。减少了其它独立无线网络中的联合干扰和冲突业务模式，使得可以改进布置于同一位置的设备中的介质效率。
针对上行链路业务的节点多次轮询(PSMP)持续时间可被用于调度蓝牙业务期。PSMP是高级的节电能力，通过在无线介质上调度活动而不在任意的间隔上进行发送/接收来适应其它客户端，使得手持设备可以节约功率。在很多(20+)手持设备与单个基本服务集相关联的情况下，这是很有用的。PSMP调度何时手持(HH)设备需要知道接收传输，何时其可以发送帧。在所有其它时间，HH设备的Wi-Fi块可以“休眠”，从而延长电池寿命。PSMP协议需要AP和站点都支持所谓的绿地(Greenfield)前导。
如果在PSMP持续时间的上行链路阶段的起始时刻，由STA发起请求-发送/清除-发送(RTS/CTS)方案，可以防止接入点(AP)发送PSMP恢复帧。
可将所提供的WLAN保留期用于蓝牙业务。典型地，如属于WLAN网络的站点感知到的，这样的保留期是介质上的静默期。由于这是对于特定的业务流的针对STA的调度接入，因而AP能够得知非活动介质。
图4示出了本发明的PSMP方法实施例，在此处以总的参考数字400进行表示。考虑到图4中的示例，表-II呈现了典型的PSMP调度。PSMP序列402包括QAP 116在其中进行发送的下行链路传输(DLT)持续时间404，客户端站点(QSTA)在其中进行发送的上行链路传输(ULT)持续时间406，以及分隔DLT2ULT延迟408。当将BSS 112用于PSMP序列402的持续时间时，存在针对BT主/从设备打开的时机窗以安全地进行传输。或者期望在其PSMP持续时间的一部分期间不活动的客户端站点(例如图1的QSTA 102)可以向BT主/从设备给出传输时机信号。可以交换蓝牙业务110而不干扰BSS 112中的其它活动部分。这便是针对PSMP持续时间的，介质106的机会使用，由于BSS中其它被调度的QSTA是活动的，PSMP持续时间不是QSTA102所需的时间。
表-II PSMP调度1
  STAID   TSID   DLT调度   ULT调度   调度探试
  0   当前广播和多播帧   1   首先传输的BC/MC
  RA2(QSTA102)   TSID1(8)   2   在业务传输后
  TSID2(9)   2   然而维持DLT2ULT延迟
  TA3   TSID1(8)   1   调度STA3使其最靠近其DLT，最小化关闭时间
  TSID2(9)   1   然而维持DLT2ULT延迟
总的来说，在PIFS等待时间后，AP可获得对介质的接入以开始对PSMP序列的传输，PSMP序列包括DLT期和ULT期跟随其后的PSMP帧。需要每一个STA在其被调度的DLT期间进行接收。无需进行CCA，在其对应的ULT偏移的起始时刻，STA开始传输。在与STA的BSS模式的AID或IBSS MAC地址相对应的DLT和ULT期间，响应于PSMP帧更新其NAV的STA可以传输帧，在PSMP帧中描述的BSS模式的AID或IBSS MAC地址导致NAV更新的发生。在DLT和ULT期间，NAV值不重置也不暂停，而是不断倒计数。在DLT和ULT期间，由于接收到其它未被引导向进行接收的STA的帧，可发生额外的NAV更新。传输PSMP帧的STA产生持续时间为所传输的PSMP帧的持续时间/ID字段值的PSMP TXOP。
从ULT持续时间开始，不论何时该信道保持空闲至少一个PIFS的时间，AP就可获得对信道的控制。如果当前所调度的ULT持续时间长于PSMP-恢复帧加上PIFS的总时间，AP可传输PSMP恢复帧。PSMP-恢复帧将只修改对当前所调度的STA的调度。其它STA的调度将保持不变。PSMP-恢复帧可包括：(a)通过调节在PIFS和PSMP-恢复帧之后剩余的时间，针对当前所调度的STA的修改的ULT(和/或DLT)，以及(b)在PSMP序列中该ULT之后针对其它原始调度的STA的未修改的ULT(和/或DLT)。相对于PSMP-恢复帧的帧尾指定ULT(或DLT)起始偏移以补偿已经流逝的时间。如果当前所调度的ULT持续时间短于PSMP-恢复帧加上PIFS的总时间，将不传输PSMP-恢复帧。
尽管参考若干具体示例实施例对本发明进行了描述，然而本领域技术人员应该认识到，在不背离由权利要求所阐明的本发明的精神和范围的前提下，可在对本发明进行许多改变。

Claims (6)

1.一种用于在无线介质上调度静默期以适应其它独立无线网络中的冲突业务模式的方法，所述方法包括：
针对蓝牙业务说明符保留介质时间，所述蓝牙业务说明符是使用添加业务流和删除业务流管理帧在媒体访问控制层限定的；
将所述蓝牙业务说明符映射到优先级接入类别；
使用针对上行链路业务的节电多次轮询持续时间来调度蓝牙业务时段；
在所述节电多次轮询持续时间的上行链路阶段的起始时刻，启动请求发送和清除发送模式，以防止接入点发送节电多次轮询恢复帧；以及
响应于对所述添加业务流和删除业务流管理帧的接收，根据所述接入点所发布的传输时机中描绘的保留的媒体时间，执行独立无线网络中的蓝牙业务；
其中，所述接入点允许非活动介质被无线局域网客户端站点调度接入。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
辨识蓝牙业务需求的改变；
当蓝牙业务需求已经改变时，拆除所述蓝牙业务说明符；以及
针对新的蓝牙业务需求建立新的蓝牙业务说明符。
3.一种用于在无线介质上调度静默期以适应其它独立无线网络中的冲突业务模式的系统，所述系统包括：
用于针对蓝牙业务说明符保留介质时间的装置，所述蓝牙业务说明符是使用添加业务流和删除业务流管理帧在媒体访问控制层限定的；
用于将所述蓝牙业务说明符映射到优先级接入类别的装置；
用于使用针对上行链路业务的节电多次轮询持续时间来调度蓝牙业务时段的装置；
用于在所述节电多次轮询持续时间的上行链路阶段的起始时刻启动请求发送和清除发送模式，以防止接入点发送节电多次轮询恢复帧的装置；以及
用于响应于对所述添加业务流和删除业务流管理帧的接收，根据所述接入点所发布的传输时机中描绘的保留的媒体时间，执行独立无线网络中的蓝牙业务的装置，
其中，所述接入点允许非活动介质被无线局域网客户端站点调度接入。
4.根据权利要求3所述的系统，还包括：
用于对蓝牙业务需求的改变进行辨识的装置；
用于当蓝牙业务需求已经改变时，拆除所述蓝牙业务说明符的装置；以及
用于针对新的蓝牙业务需求建立新的蓝牙业务说明符的装置。
5.一种用于构建管理帧的方法，所述管理帧用于在无线局域网中从客户端站点向接入点发送以调度无线局域网静默期，所述方法包括：
产生管理帧中的开始事件字段，所述开始事件字段用于以无线局域网目标信标传输时间表示的蓝牙传输开始时间；
产生管理帧中的静默持续时间字段，所述静默持续时间字段用于允许蓝牙同步业务的活动传输时间；
产生管理帧中的同步事件字段，所述同步事件字段用于具有偏移定时值的无线局域网信标帧定时；以及
产生重复计数，所述重复计数用于蓝牙活动/无线局域网静默和无线局域网活动/蓝牙静默的静默之后活动的序列，
其中，减少了其它独立无线网络中的联合干扰和冲突业务模式，使得可以在布置于同一位置的设备中提高介质效率。
6.一种通信系统，包括：
IEEE-802.11e类型的无线局域网服务质量客户端站点；
与服务质量客户端站点布置于同一位置、并共享2.4GHz无线频谱中相同无线介质信道中的一部分的IEEE-802.15.1类型的设备；
用于根据添加业务流请求描述蓝牙设备交换并接收传输时机的装置，所述添加业务流请求能够由服务质量客户端站点产生，并被发送到服务质量接入点；以及
用于使所述服务质量客户端站点静默使得蓝牙设备能够根据由所述添加业务流请求所描述的参数和限制使用所述无线介质信道并产生所述传输时机的装置，
其中，允许蓝牙业务作为服务质量客户端站点中的接入类别，然而服务质量客户端站点自身不处理蓝牙业务而不使用无线介质信道，从而蓝牙设备能够在没有本地干扰的情况下完成无差错消息。
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