DE102006061879B4

DE102006061879B4 - System und Verfahren zur Verbesserung von WiFi-Realzeit-Kommunikationen

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Publication number: DE102006061879B4
Application number: DE102006061879A
Authority: DE
Inventors: Sukhdeep S. Hundal; Daniel Roodnick; Bennett Cheng
Original assignee: VTech Telecommunications Ltd
Current assignee: VTech Telecommunications Ltd
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2026-12-29
Also published as: US8547958B2; US9503233B2; US20140105188A1; US20160112166A1; US20100165900A1; US20100150045A1; US9225486B2; US9548842B2; US20070165593A1; DE102006061879A1; US9369246B2

Abstract

Verfahren zum Übertragen eines IP-Pakets unter Verwendung einer 802.11-Verbindung umfassend
Empfangen eines IP-Pakets über eine Luftschnittstelle, wobei das IP-Paket eine Datenpaketnutzlast enthält;
Bestimmen eines Fehlers in dem IP-Paket;
gekennzeichnet durch
Weiterleiten des IP-Pakets an eine Paket-Bewertungsschicht und Korrigieren des Fehlers und Weiterleiten des IP-Pakets zur Ablieferung, wenn der Fehler kein Adressfehler ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf drahtlose Kommunikationssysteme.
Die drahtlose Kommunikations-Technologie stellt den Benutzern eine große Flexibilität bei der Kommunikation zur Verfügung einschließlich der Audiokommunikation, der E-Mail, der Videokommunikation anderer Datenübertragung. Während zellulare Netzwerke für bequeme Sprachkommunikationen weit verbreitet sind, hat die Verwendung von Daten-intensiven, drahtlosen Kommunikationen in den letzten Jahren dramatisch zugenommen, teilweise auf Grund der Entwicklung der Technologie (beispielsweise WiFi) basierend auf der Familie der 802.11 Standards, deren letzte Version 1999 veröffentlicht wurde. Diese Technologie ist besonders für Benutzer von Datenterminals, beispielsweise tragbare Computer, geeignet, die einen „tragbaren” Zugang zu Datennetzwerken durch Zugangspunkte (APs = Access Points = Zugangspunkte) ob zu Hause, in einem Büro, Hotel, Schule oder einem Cafe-Laden schätzen.
Die 802.11-Technologie wurde entwickelt, um die Datenkommunikation, beispielsweise E-Mail, Web-Zugang und dergleichen, zu erleichtern, wobei ein Schwerpunkt darin lag, eine Datenübertragung sicherzustellen, während weniger Aufmerksamkeit auf Anwendungen gerichtet wurde, die Realzeit-Kommunikationen involvieren, beispielsweise Audio- und Video-Übertragung. Im Folgenden wird der Begriff „WiFi” austauschbar mit „802.11” verwendet, um eine drahtlose Kommunikation basierend auf dem ANSI/IEEE Standard 802.11, Ausgabe 1999 (R2003) zu bezeichnen.
Ein erstes Problem, das mit der Verwendung von 802.11 für Realzeit-Anwendungsfälle verbunden ist, ist die Verwendung einer Rahmen-Prüfsequenz (FCS = Frame Check Sequence = Rahmen-Prüfsequenz), die in dem Nutzlastpaket enthalten ist, um zu bestimmen, ob eine Bestätigung (ACK = Acknowledgement = Bestätigung) für ein spezielles, übertragenes Nutzlastpaket gesendet werden soll. Bei Realzeit-Sprachanwendungen und bei Video-Streaming-Anwendungen ist es jedoch nicht möglich, einen ACK-Mechanismus zu verwenden.
Da jedes Datenpaket einem ACK-Mechanismus bei der Übertragung unter Verwendung des 802.11 Standard unterworfen ist, wird ein großer Wasserkopf zu den Datenübertragungen hinzugefügt. Während es erwünscht ist, die Zuverlässigkeit der Datenübertragungen sicherzustellen, erzeugt dies einen oft unnötigen Übertragungs-Flaschenhals für Realzeit-Anwendungsfälle. In der drahtlosen Übertragung von Daten von einem WiFi-Terminal zu einem Zugangspunkt (AP), wenn ein einziger Fehler in dem Medien-Zugangsprotokoll-(MAC = Media Access Controll = Medien-Zugangssteuerung)Kopf oder in der Nutzlast einer 802.11-Paketübertragung festgestellt wird, wird beispielsweise das Paket zurückgewiesen. Die Zurückweisung auf Grund eines einzigen Fehlers mag in dem Fall erwünscht sein, wenn Daten unter Verwendung des Internetprotokolls (IP) übertragen werden, wo der einzige Fehler in dem IP-Adressfeld liegen könnte und bewirken könnte, dass das Paket nicht ordnungsgemäß zu der falschen IP-Adresse durch den AP weitergegeben wird. Einzelne Fehler, die in Sprachpaketen liegen, können jedoch beispielsweise oft leicht korrigiert werden oder sie haben einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Integrität der Kommunikationen. Somit ist eine Sprachnachrichten-Übertragung unter Verwendung von WiFi-Technologie oft mit häufigen Wiederaufnahme-Versuchen verbunden, die wegen einer Fehlerdetektion oder einem Verlust der Audioverbindung ausgelöst werden, was zu einer schlechteren Audioqualität führt.
Zusätzlich unterliegen drahtlose 802.11-Terminaleinrichtungen der Interferenz von anderen, in der Nähe liegenden RF-Einrichtungen. Da die Übertragung bei einer festen Frequenz stattfindet, kann die Frequenz-Diversity nicht eingesetzt werden, um die RF-Interferenz mit anderen Einrichtungen zu vermeiden, die bei etwa der gleichen Frequenz arbeiten. Obwohl eine Sequenz von erneutem Eintreten der Übertragung eines Audiopakets versucht werden kann, um eine Interferenz unter Verwendung der Zeit-Diversity zu vermeiden, können die erneuten Verbindungsversuche Konsequenzen haben. Beispielsweise, wenn zwei Handgeräte, die in enger Nachbarschaft zueinander arbeiten, eine Serie von erneuten Verbindungsversuchen verwenden, um eine externe Interferenz zu vermeiden, die gesamte Rahmenzeit 10 ms übersteigen und zu mobilen Kommunikationen führen.
Die WO 2005/034416 A1 offenbart ein Kommunikationssystem, das zur Übertragung über eine RF-Verbindung unter Verwendung eines 802.11-Protokolls konfiguriert ist. Das Kommunikationssystem hat eine Datennutzlaststruktur, die einen ersten Sprachpaketschlitz, der zum Empfangen eines ersten Sprachpakets an einem ersten Zeitpunkt konfiguriert ist, und einen zweiten Sprachpaketschlitz aufweist, der zum Empfangen eines zweiten Sprachpakets, das sich von dem ersten Sprachpaket an dem ersten Zeitpunkt unterscheidet, aufweist.
Die EP 1 548 990 A1 offenbart ein Kommunikationssystem, das zum Übertragen über eine RF-Verbindung unter Verwendung eines 802.11-Protokolls konfiguriert ist, in dem eine Datenpaketstruktur ein Datenpaket, das als Teil eines 802.11-Nutzpakets übertragen wird, und ein Vorwärtsfehler-Korrekturpaket aufweist, das Vorwärtsfehler-Korrekturbits hat, die von dem Datenpaket durch einen Sender des Kommunikationssystems berechnet werden.
Die US 2005/249227 A1 offenbart ein Realzeit-Kommunikationsverfahren in einem WiFi-Kommunikationssystem umfassend das Empfangen einer Realzeit-Kommunikationsanfrage von einer ersten WiFi-Einrichtung, die mit dem System registriert ist, und Aufbauen einer Realzeit-Kommunikations-Datenrahmenstruktur, die einer Vielzahl von sich wiederholenden Datenrahmen während der Kommunikationen zwischen der ersten WiFi-Einrichtung und dem Zugang. Die mobile Station wacht dabei periodisch auf, um Daten von einem Zugriffspunkt für den Sprachdatenstrom anzufordern.
Aus der DE 101 33 518 A1 ist ein Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Sprachdaten zwischen mindestens zwei Endgeräten bekannt, wobei die Sprachdaten in Datenpaketen in vordefinierten Datenrahmen mehrfach redundant und in zeitlichen Abständen auf wechselnden Frequenzen übertragen werden. Zumindest bezüglich eines redundanten Datensatzpaares findet die Übertragung auf unterschiedlichen Frequenzen statt.
Im Hinblick auf den vorstehend genannten Stand der Technik besteht immer noch ein Bedarf, die 802.11-Kommunikationen für Realzeit-Anwendungsfälle zu verbessern.
Dazu ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 und das erfindungsgemäße System durch durch die Merkmale von Anspruche 14 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine beispielhafte Datennutzlast(Rahmenkörper)-Struktur zeigt, die bei der Übertragung von aufeinander folgenden 802.11-Nutzlastpaketen verwendet wird;
2 eine Drei-Datenpaket-Rahmenkörperstruktur zeigt;
3 einen beispielhaften Rahmenkörper zeigt;
4 ein Referenz-IP-Paket zeigt, das zur Übertragung von Sprache und anderen Daten von einem Sender unter Verwendung des 802.11-Protokolls verwendet werden kann, wobei die Daten über ein IP-Netzwerk gesendet werden sollen;
5 beispielhafte Schritte in einem Verfahren zur Verbesserung einer 802.11-Verbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine beispielhafte 802.11-Datenpaketnutzlast zeigt;
7 eine weitere beispielhafte Rahmenstruktur für verbesserte WiFi-Kommunikationen zeigt;
7A eine weitere beispielhafte Rahmenstruktur zeigt;
7B eine weitere beispielhafte Rahmenstruktur zeigt;
7C eine weitere Rahmenstruktur zeigt, bei der zwei aktive Handgeräte-Schlitze zu den in 7B gezeigten hinzugefügt sind;
7D eine weitere Rahmenstruktur zeigt, die einem Szenario entspricht, bei dem ein zusätzlicher, aktiver Handgeräte-Schlitz zu den zwei vorherigen, aktiven Handgeräte-Schlitzen in dem Fall hinzugefügt wird, wenn die Datenübertragungsrate ebenfalls drastisch reduziert ist;
7E eine weitere Rahmenstruktur zeigt, die einen vierten, aktiven Handgeräte-Schlitz in dem Fall einer niedrigen Datenübertragungsrate hinzufügt, wie in 7D gezeigt ist;
8 ein WiFi-System zeigt;
9 eine Ausführung eines U-APSD zeigt;
10 beispielhafte Schritte in einem Verfahren für verbesserte Kommunikationen in einem WiFi-System gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
11 beispielhafte Schritte in einem Verfahren für verbesserte Kommunikationen in einem WiFi-System gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In einem 802.11-Nutzlastpaket, das zur Übertragung von Standarddaten verwendet wird, wird ein Rahmen-Prüfsequenz-(FCS)Paket zusammen mit einem Rahmenkörper (Nutzlast) in das Nutzlastpaket eingefügt. Die FSC wird im Zusammenhang mit einem Bestätigungsmechanismus verwendet, um zu bestimmen, das Nutzlastpaket gesendet werden soll. In Standards wie beispielsweise 802.11, die auf Realzeit-Datenübertragung abgestimmt sind, wird kein Bestätigungsmechanismus unterstützt. Folglich können Realzeitsprache oder Video-Streaming-Informationen ohne jegliche FCS gesendet werden. Die Qualität solcher Übertragungen kann daher weniger als ideal sein.
1 zeigt eine beispielhafte Datennutzlast(Rahmenkörper)-Struktur 100, die in der Übertragung von aufeinander folgenden 802.11-Nutzlastpaketen verwendet wird. Zu dem Zeitpunkt T1 wird die Rahmenkörperstruktur 100 in das 802.11-Nutzlastpaket 102 eingefügt, das einen Kopf und andere Adressfelder (nicht gezeigt) enthalten kann. Das Nutzlastpaket 102 kann beispielsweise von einem WiFi-Handgerät an einen drahtlosen AP übertragen werden. Die Rahmenkörperstruktur 100 ist eine duale Sprachpaketstruktur, die einen Sprachpaketschlitz 104 und einen Sprachpaketschlitz 105 umfasst. Wie dargestellt ist, sind die Sprachpaketschlitze 104 und 105 aufeinander folgende Sprachpakete, die in einem Puffer empfangen wurden. Zu dem Zeitpunkt T1 sind beispielsweise die Sprachpakete N und N – 1 in einem Rahmenkörper 100 eines 802.11-Nutzlastpakets 102 enthalten. Nachdem das Nutzlastpaket 102 an dem drahtlosen AP empfangen worden ist, können die Sprachpakete N und N – 1 lokal in dem AP gespeichert werden. Zu dem Zeitpunkt T2 umfasst die Sprach-Rahmenkörperstruktur 100 des Nutzlastpakets 112 die Sprachpakete N und N + 1. Das Sprachpaket N + 1 kann ein Sprachpaket sein, das zu dem Sprachpaket N an einen Puffer übertragen worden ist. Beide Sprachpakete N und N + 1 können dann an dem Zeitpunkt T2 an den drahtlosen AP in dem Nutzlastpaket 112 übertragen werden. Auf ähnliche Weise werden zu dem Zeitpunkt T3 die Sprachpakete N + 1 und N + 2 in einem Rahmenkörper 100 des 802.11-Nutzlastpakets 122 übertragen. Folglich kann jedes Sprachpaket zwei Mal zu dem drahtlosen AP in aufeinander folgenden 802.11-Nutzlastpaketen übertragen werden. Indem die Übertragung von definitionsgemäß identischen Sprachpaketen zeitlich getrennt wird, liefert die duale Paket-Rahmenkörperstruktur 100 einen Mechanismus, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass wenigstens eines der zwei definitionsgemäß identischen Sprachdatenpakete ohne Fehler gesendet wird, insbesondere in Anwesenheit einer Interferenz, bei der die Erzeugung eines Fehlers in einem beliebigen Paket auftreten kann. Entsprechend kann die Empfangseinrichtung, beispielsweise ein AP, sodann bestimmten, welche der zwei Kopien eines bestimmten Sprachpakets an einen Empfänger zum Abspielen übertragen werden soll.
2 zeigt eine Drei-Datenpaket-Rahmenkörperstruktur. In diesem Fall wird die Arbeitsweise der Rahmenkörperstruktur 200 dadurch gezeigt, dass redundante Datenpakete in eine Serie von übertragenen 802.11-Nutzlastpaketen, die die Nutzlastschlitze 203, 204, 205 nutzen, eingeschlossen werden. In jedem 802.11-Nutzlastpaket umfasst die Rahmenkörperstruktur 200 drei unterschiedliche Datenpakete, beispielsweise Sprachdatenpakete. Die Arbeitsweise der Rahmenkörperstruktur 200 ist analog zu der der Rahmenkörperstruktur 100 mit der Ausnahme, dass statt der zweifachen Aussendung von jedem Sprachdatenpaket jedes Sprachdatenpaket drei Mal gesendet wird. So wird beispielsweise das Sprachdatenpaket N nacheinander an den Zeitpunkten T1, T2 und T3 in 802.11-Nutzlastpaketen 205, 204 bzw. 203 gesendet. Die drei Kopien von jedem Sprachnutzlastpaket können in einem Puffer einer Empfangseinrichtung gespeichert werden, und die beste Kopie kann für die Übertragung an einen Empfänger angenommen werden.
In anderen Fällen können die Datenpakete Videodaten oder andere Datentypen sein.
3 zeigt einen beispielhaften Rahmenkörper 300. Der Rahmenkörper 300 umfasst ein Datenpaket 302 und ein Vorwärts-Fehlerkorrektur-(FEC = Forward Error Correction)-Paket 304. Das Datenpaket 302 kann beispielsweise ein Sprachpaket oder ein Videopaket sein. Wenn eine Einrichtung (nicht gezeigt) das Datenpaket 302 als Teil eines 802.11-Nutzlastpakets (nicht gezeigt) überträgt, kann der Sender FEC-Bits auf der Grundlage des Datenpakets 302 und eines vorgegebenen Algorithmus berechnen und die FEC-Bits als Paket 304 an die Daten anhängen. Ein Empfänger des 802.11-Nutzlastpakets kann dann den Algorithmus und das empfangene FEC-Paket 304 benutzen, um notwendigenfalls eine Fehlerkorrektur an dem Datenpaket 302 durchzuführen.
4 zeigt ein Referenz-IP-Paket 400, das verwendet werden kann, um Sprach- oder andere Daten von einem Sender, der ein 802.11-Protokoll verwendet, zu übertragen, wobei die Daten über ein IP-Netzwerk gesendet werden sollen. Das IP-Paket 400 umfasst einen auf eine physikalische Schicht bezogenen Kopf 402, einen MAC-Kopf 404, FCS 406 sowie einen IP-Kopf 408, CRC 410, UDP-Kopf 412, RTP-Kopf 414 und eine Datennutzlast 416. In einer herkömmlichen Ausführung, wenn eine Sendeeinrichtung Sprachdaten sendet, beispielsweise ein 802.11-WiFi-Handgerät, das zur Übertragung von Sprache in einem Sprache-über-Internet-Protokoll (VoIP = Voice-Over-Internet-Protocol) Anruf verwendet wird, werden die Sprachdaten als Nutzlast 416 in dem Paket 400 verpackt und über eine drahtlose Verbindung an einen Empfänger, beispielsweise einen AP, gesendet. Wenn das Paket empfangen wird, überprüft der AP das Paket 400, und, wenn keine Fehler gefunden werden, gibt er das Paket zur Übertragung über ein IP-Datennetzwerk weiter. Wie unten beschrieben wird, werden Fehler in einer herkömmlichen 802.11-Übertragung unter Verwendung von FCS festgestellt. FCS involviert im Allgemeinen zusätzliche Prüfsummenzeichen, die zu einem Rahmen zur Fehlererkennung und -korrektur hinzugefügt werden. Die Sendeeinrichtung berechnet eine Prüfsumme zu dem gesamten Rahmen und sendet diese mit. Die Empfangseinrichtung berechnet die Prüfsumme zu dem empfangenen Rahmen unter Verwendung des gleichen Algorithmus und vergleicht sie mit der empfangenen FCS. Auf diese Weise kann der Empfänger feststellen, ob irgendwelche Daten bei der Übertragung verloren gegangen sind oder geändert wurden. Bei der herkömmlichen Umsetzung bewirkt ein beliebiger Fehler, der in dem Paket 400 durch einen Empfangs-AP festgestellt wird, dass das gesamte Paket zurückgewiesen wird.
Der 802.11-MAC-Kopf 404 umfasst im Allgemeinen eine Bestimmungsadresse für das Paket sowie eine Quelladresse, die die eindeutige Adresse der Sendeeinrichtung ist. Zusätzlich enthält der IP-Kopf 408 die Terminaleinrichtungs-IP-Adresse. Folglich können jegliche Fehler in den IP- oder MAC-Köpfen dazu führen, dass das Paket 400 nicht an die richtige Adresse abgeliefert wird. Somit verhindert bei dem herkömmlichen 802.11-Protokoll die Zurückweisung des Pakets 400, dass Pakete an der falschen Adresse abgeliefert werden.
Die Ein-Bit-Fehlerzurückweisung hat jedoch ihren Preis. Die Lage eines Bitfehlers wird in dem FCS-Verfahren nicht festgestellt. Folglich kann ein zurückgewiesenes IP-Paket, beispielsweise das Paket 400, einen Fehler in einem beliebigen Feld enthalten, beispielsweise in der Sprachnutzlast 416 oder in dem MAC-Kopf 404. In dem letzteren Feld verhindert die Zurückweisung des Pakets möglicherweise eine unrichtige Paketablieferung. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass ein einziger Fehler in der Sprachnutzlast 416 Ablieferungsprobleme verursacht, und er kann keine wesentliche Verschlechterung in der Qualität der darin enthaltenen Sprachdaten bieten. Dennoch wird das gesamte Paket 400 zurückgewiesen, was dazu führt, dass die Sprachdaten erneut gesendet werden müssen und dass die Audioqualität während eines WOIP-Anrufs möglicherweise verschlechtert wird.
5 zeigt beispielhafte Schritte in einem Verfahren zur Verbesserung einer 802.11-Verbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Schritt 501 wird ein 802.11-IP-Paket über eine Luftschnittstelle an einer Empfangseinrichtung, beispielsweise einem AP, empfangen. Das IP-Paket enthält eine Datenpaketnutzlast, beispielsweise ein Sprachdatenpaket.
In dem Schritt 502 wird ein Fehler in einem 802.11-IP-Paket festgestellt. Beispielsweise stellt ein AP, der ein FCS-Feld in dem empfangenen Paket verwendet, fest, dass das 802.11-IP-Paket, wie es empfangen wurde, Fehler enthält.
In dem optionalen Schritt 504 bestimmt die Empfangseinheit, ob das 802.11-IP-Paket zur weiteren Untersuchung weitergeleitet werden soll. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geht das Verfahren von dem Schritt 502 direkt zu dem Schritt 510 darunter weiter. Mit anderen Worten bestimmt die Empfangseinheit, dass beispielsweise ein AP, automatisch, dass alle mit Fehlern empfangenen Pakte zur weiteren Beurteilung weitergeleitet werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Aussortieren des ankommenden 802.11-IP-Pakets durch die Empfangseinrichtung durchgeführt. Beispielsweise kann auf der Grundlage einer MAC-Filterung oder eines ähnlichen Verfahrens ein AP feststellen, ob das 802.11-IP-Paket von einem bekannten (registrierten) WiFi-Handgerät empfangen wurde. Der AP kann so vorher konfiguriert sein, dass er nur Fehler in Paketen verarbeitet, die von registrierten Einrichtungen empfangen werden. Folglich geht, wenn das Handgerät nicht registriert ist, das Verfahren zu dem Schritt 506 weiter. In dem Schritt 506 wird das empfangene, Fehler enthaltende IP-Paket zurückgewiesen.
In dem Schritt 508 baut der Empfänger auf den Empfang eines anderen 802.11-IP-Pakets. Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung eine Kopie des Sprachdatenpakets erneut senden, das in dem ersten 802.11-IP-Paket enthalten war. Das Verfahren kann dann zu dem Schritt 501 zurückkehren.
Wenn in dem Schritt 504 das Handgerät registriert ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 510 weiter.
In dem Schritt 510 wird das 802.11-IP-Paket mit Fehlern zu einer Paket-Bestimmungsschicht weitergegeben. Die Paket-Bestimmungsschicht (PEL = Paket Evaluation Layer) kann eine Software sein, die von einem Prozessor in dem AP ausgeführt wird.
In dem Schritt 512 arbeitet die PEL, um den Ort und die Natur des Fehlers oder der Fehler in dem empfangenen 802.11-IP-Paket zu bestimmen. Beispielsweise kann das PEL bestimmen, dass der Fehler ein Nicht-Adressfehler ist. Der Begriff „Nicht-Adressfehler” bezeichnet einen Fehler in dem 802.11-Paket, der außerhalb des IP-Kopfs oder des MAC-Kopfs liegt. Wenn der Fehler ein Nicht-Adressfehler ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 514 weiter, wo Fehlerkorrekturen in Bezug auf Nicht-Adressfehler vor dem Abliefern der Nutzlast durchgeführt werden.
In dem Schritt 512, wenn ein „Adressfehler” festgestellt wird, d. h. einer, der in dem IP-Kopf oder MAC-Kopf auftritt, geht das Verfahren zu dem Schritt 516 weiter.
In dem Schritt 516 bestimmt der Empfänger (AP), ob eine Adressinformation aus dem MAC-Kopf und/oder dem IP-Kopf zurück gewonnen werden kann, so dass das 802.11-Paket ordnungsgemäß übertragen werden kann. Wenn dies zutrifft, geht das Verfahren zu dem Schritt 518 weiter, wo das 802.11-Paket zur Ablieferung an das IP-Netzwerk weitergegeben wird.
In dem Schritt 516, wenn der Empfänger feststellt, dass Fehler in der MAC- und IP-Kopfinformation eine ordnungsgemäße Ablieferung des 802.11-Pakets verhindern, geht das Verfahren zu dem Schritt 520 weiter.
In dem Schritt 520 wird die Datenpaketnutzlast ausgewertet, um Adressinformation zurück zu gewinnen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Datenpaketnutzlast ein Datenpaket und ein FEC-Paket und ein UNIT-ID-Paket. Das Datenpaket kann beispielsweise ein Sprachpaket oder ein Videopaket sein. 6 zeigt eine beispielhafte 802.11-Datenpaketnutzlast 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Nutzlast 600 enthält eine Sprachnutzlast 602, ein FEC-Paket 604 und UNIT-ID-Paket 606. Das FEC-Paket 604 führt eine Vorwärts-Fehlerkorrektur an dem UNIT-ID-Paket 606 durch, um Sicherzustellen, dass es unwahrscheinlich ist, dass in der UNIT-ID enthaltene Bits einen Übertragungsfehler erleiden. Die UNIT-ID enthält vorzugsweise eine Information, die eindeutig die 802.11-Empfangseinrichtung identifiziert, die das 802.11-IP-Paket empfangen soll. Somit kann in dem Schritt 520 das UNIT-ID-Paket verwendet werden, um den Bestimmungsort des 802.11-IP-Pakets zu bestimmen, selbst wenn die IP- und MAC-Köpfe beschädigt worden sind. Nach der Bestimmung der richtigen Adresse geht das Verfahren zu dem Schritt 518 weiter, wo das Datenpaket zur Übertragung an die Bestimmungseinrichtung weiter gegeben wird. Wenn festgestellt wird, dass die Adresse nicht wieder herstellbar ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 508 weiter.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geht das Verfahren von dem Schritt 512 direkt zu dem Schritt 520 weiter. Mit anderen Worten geht, wenn ein Adressfehler in einem IP- oder MAC-Kopf festgestellt wird, der AP direkt dazu über, festzustellen, ob die Adressinformation aus der Datenpaketnutzlast wieder hergestellt werden kann.
Weil der herkömmliche 802.11-Standard spezifische Schlitze für die Übertragung von Datenzwischeneinrichtungen nicht zuordnet, ist es schwierig, sicherzustellen, dass die Interferenz bei WiFi-Systemen, die mehrere Einrichtungen in enger Nachbarschaft verwenden, minimal ist. Bei Realzeit-Anwendungsfällen beispielsweise bei schnurlosen WiFi-Telefonen (Handgeräten) ist es jedoch erwünscht, mehr als ein WiFi-Handgerät eines Systems in enger Nachbarschaft betreiben zu können, wo eine wechselseitige Interferenz ein Problem sein kann. Zusätzlich ist es erwünscht, sicherzustellen, dass die Datenübertragung in Anwesenheit von anderen RF-Interferenzquellen optimal ist. Somit ist es erwünscht, die Möglichkeit zur Übertragung von Daten, wie sie in dem herkömmlichen 802.11-Standard geliefert wird, beibehalten zu können. Weil Handgeräte jedoch typischerweise mit Batterie betrieben sind, ist es nicht erwünscht, dass ein WiFi-Handgerät einen kontinuierlichen Betrieb bei voller Leistung zur Überwachung von ankommenden Datenpaketen für länger als notwendig aufrechterhalten muss.
7 zeigt eine beispielhafte Rahmenstruktur 700 für verbesserte Realzeit-WiFi-Kommunikationen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Dauer der Rahmenstruktur 700 entspricht einem festgelegten und kontinuierlich sich wiederholenden Intervall, das durch einen AP aufgebaut wird und dazu verwendet wird, 802.11-Verbindungen mit WiFi-Terminaleinrichtungen, beispielsweise Handgeräten, aufzubauen. Mit anderen Worten arbeitet ein WiFi-System, das die Rahmenstruktur 700 verwendet, um eine kontinuierliche Serie von sich wiederholenden Rahmen mit der Rahmenstruktur 700 zu erzeugen, in der ein zweiter Rahmen zur gleichen Zeit beginnt, wenn ein erster Rahmen endet. Wenn beispielsweise die Dauer der Rahmenstruktur 700 10 ms entspricht können während einer Minute Sprachkommunikationsdaten über eine Serie von 6000 aufeinander folgenden Datenrahmen übertragen werden, die jeweils die Struktur der Rahmenstruktur 700 haben. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Rahmenstruktur 700 verwendet, um Kommunikationsverbindungen mit WiFi-Handgeräten zur Sprachkommunikation auszubauen, sie könnten jedoch auch für Realzeitvideo- oder andere Realzeitkommunikationen verwendet werden. Das Zeitintervall, das die Rahmenstruktur 700 definiert, kann an ein beliebiges WiFi-Handgerät weiter gegeben werden, das dem AP zugeordnet ist. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 7 gezeigt ist, ist das Zeitintervall 10 ms, es kann jedoch 20 ms sein oder eine andere passende Dauer haben. Durch Einrichtung einer festen Dauer für die Rahmenstruktur 700 kann ein AP gleichzeitige Kommunikationen mit mehr als einem WiFi-Handgerät erleichtern, wie weiter unten beschrieben wird.
Die Rahmenstruktur 700 umfasst einen aktiven Handgeräteschlitz 702. Der Begriff „aktiver Handgeräteschlitz” oder „aktiver Schlitz” entspricht einem Zeitintervall, während dem ein benanntes WiFi-Handgerät, das dem AP zugeordnet ist einen „aktiven” Zustand aufrechterhalten kann, wo die volle Leistung des Handgerätes eingesetzt werden kann. Während des aktiven Zustandes kann das Handgerät beispielsweise Daten empfangen, Daten senden und aktiv auf Daten abhören. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann nach der Zuordnung eines Handgerätes mit einem AP, der die Rahmenstruktur 700 verwendet, der AP Kommunikationen mit dem Handgerät unter Verwendung der Rahmenstruktur 700 aufbauen, und ein aktiver Schlitz kann dem Handgerät zugeordnet werden, wie unten beschrieben wird.
Bezug nehmend auf 8, die ein WiFi-System 800 zeigt, das entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet ist, kann ein WiFi-Handgerät 802 den Leistungsbetrieb aufnehmen und sich dem AP 803 zuordnen, der mit dem IP-Netzwerk 811 verbunden ist. Beim Einschalten und Registrieren des Handgeräts 802 kann der AP 803 einen herkömmlichen 802.11-Kommunikationsmodus mit dem Handgerät 802 aufbauen. In dem herkömmlichen Kommunikationsmodus wird ein periodisches Steuersignal, beispielsweise nach jeweils 600 ms, gesendet, um anzuzeigen, ob die gespeicherten Daten zwischen dem AP 803 und dem WiFi-Handgerät 802 gesendet werden sollen. Während des herkömmlichen Kommunikationsmodus kann das WiFi-Handgerät Daten senden und empfangen, die auf Anwendungsfällen beruhen, die kein wesentliches Erfordernis für Realzeit-Kommunikation haben.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn nach der Registrierung mit einem AP ein WiFi-Terminal, beispielsweise ein Handgerät 802 die Einleitung eines Realzeit-802.11-Kommunikationsmodus (oder einen „Realzeit-Kommunikationsmodus”) anfordert, aktiviert der AP einen Realzeit-Kommunikationsmodus mit dem anfragenden Handgerät durch Aufbauen einer Realzeit-Kommunikations-Rahmenstruktur. Somit kann der AP 803 auf eine Anfrage von dem Handgerät 802 antworten und die Information weitergeben, die zur Verwendung der Rahmenstruktur 700 für Realzeit-Kommunikationen erforderlich ist. Die Anfrage nach dem Realzeit-Kommunikationsmodus kann durch einen Benutzer einer WiFi-Einrichtung ausgelöst werden, der eine Benutzerschnittstelle, beispielsweise einen Knopf oder eine Tastatur auf der WiFi-Einrichtung, verwendet. Der Knopf kann ein „Telefon”-Knopf sein, der, wenn er niedergedrückt wird, anzeigt, dass die Einrichtung „ausgehängt” wird, um an einem Telefongespräch teilzunehmen. Alternativ kann ein Knopf zum Empfang von laufendem Audio, MPEG usw. von einem AP ebenfalls verwendet werden, um einen Realzeit-Kommunikationsmodus einzuleiten. Unter Bezugnahme wiederum auf 8 ordnet beim Auslösen eines Realzeit-Kommunikationsmodus der AP 803 sodann den aktiven Schlitz 702 dem Handgerät 802 zu. Wenn der Realzeit-Kommunikationsmodus eingeleitet wird, ist das Handgerät 802 während jedes Rahmens 700 im Wesentlichen nur innerhalb des Rahmens 702 aktiv. Während der „Schlafperiode” 704 bleibt beispielsweise ein Handgerät, das in dem aktiven Schlitz 702 aktiv ist, bei niedriger oder Standby Leistung. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basiert die Anordnung des aktiven Schlitzes 702 und der Schlafperiode 704 auf einem zeitlich nicht geplanten, automatischen Leistungsspar-Abgabe-(U-APSD = Unscheduled Automatic Power Save Delivery)Protokoll. Wenn ein Handgerät, beispielsweise das Handgerät 802, sich bei dem AP 803 registriert, kann es beispielsweise anzeigen, dass es U-APSD aktivieren will.
9 zeigt eine Ausführung des U-APSD. In den aktiven Schlitzen 908 kann ein vorgegebenes Handgerät bei voller Leistung arbeiten. Während dem Aufwärts-Übertragungsschlitz 904 kann das Handgerät Daten senden, und während des Abwärts-Übertragungsschlitzes 906 kann das Handgerät Daten von einem AP empfangen. An dem Zeitpunkt E, einem Schlaf-Trigger Zeitpunkt, empfängt das Handgerät ein Serviceperioden-Ende-(EOSP = End Of Service Period)Bit, das das Handgerät triggert, einen Modus mit reduzierter Leistung einzuleiten („gehe Schlafen”), der während des gesamten Standby-Schlitzes 908 bis zu dem Zeitpunkt W dauert, an dem das Handgerät den aktiven Betrieb wieder aufnimmt.
Somit wird in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das allgemeine U-APSD-Verfahren, das in 9 gezeigt ist, auf den Rahmen 700 angewendet, um den aktiven Schlitz 703 und die Schlafperiode 704 zu erzeugen. Wenn beispielsweise das Handgerät 802 einem Schlitz 702 zugeordnet wird, entspricht das Intervall 902 dem aktiven Schlitz 702, und das Standby-Leistungsintervall 908 entspricht der Schlafperiode 704. Zu dem Zeitpunkt T0 jedes Rahmens 700 wacht das Handgerät 802 auf. Die Aufwachzeit P0 kann beispielsweise eingestellt werden, wenn das Handgerät 802 eine Anfrage für eine Realzeit-Kommunikation mit dem AP 803 einleitet. Der AP kann die Dauer des Rahmens 700 einstellen und dem Handgerät 802 den Befehl geben, an dem Zeitpunkt T0 von jedem Rahmen aufzuwachen. Das Handgerät 802 kann diese Information speichern, und auf der Grundlage einer internen Uhr kann das Handgerät 802 sich beispielsweise selbst nach jeweils 10 ms aufwecken. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung tritt die Beendigung des aktiven Schlitzes 702 an dem Zeitpunkt TE auf, wenn ein Handgerät, beispielsweise das Handgerät 802, ein EOSP-Bit von dem AP 803 empfängt. Folglich ist das Handgerät 802 während jedes Rahmens während einer Periode, die dem Intervall 704 entspricht, nicht aktiv.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Dauer des aktiven Schlitzes 702 sich von dem Zeitpunkt T0 bis zu T1 erstrecken, was eine maximale Dauer einer aktiven Periode für das dem Schlitz 702 zugeordnete Handgerät darstellt. Während der Einleitung eines Realzeit-Kommunikationsmodus des Handgeräts 802 mit dem AP 803 ordnet beispielsweise der AP 803 den Start einer Aufwach-Periode an dem Zeitpunkt T0 von jedem Rahmen zu und sendet eine „gehe Schlafen”-Grundeinstellungszeit bei T1 ein. Wenn das Handgerät 802 kein EOSP-Bit (oder ein anderes Triggersignal zur Beendigung des aktiven Zustandes) von dem AP 803 bis zu dem Zeitpunkt T1 empfangen hat, löst das Handgerät dennoch das Herunterschalten der Leistung in den nicht aktiven Zustand aus. Das Handgerät könnte beispielsweise Füll- oder Dummy-Daten an einen CODEC senden, um den Empfang eines EOSP-Bits gefolgt von einer Leistungsabsenkung der Einrichtung zu simulieren. Wenn ein EOSP-Bit vor dem Zeitpunkt T1 empfangen wird, beispielsweise an dem Zeitpunkt TE oder T2, dann beginnt der nicht aktive Zustand für das Handgerät 802 an dem Zeitpunkt T2 und geht während des Intervalls 704 weiter. Somit kann das Intervall 704 für jedes Handgerät 802 in jedem Rahmen variieren.
In einem verbesserten Modus der Kommunikationen zwischen dem AP und den WiFi-Handgeräten gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Dauer des aktiven Schlitzes 702 so eingestellt, dass eine maximale Menge an erneuten Übertragungen (oder „Versuche”) von Sprache oder anderen Daten möglich ist unter Berücksichtigung der Anzahl der Handgeräte, die aktiv mit dem AP kommunizieren, der Datenübertragungsrate und dem Erfordernis, einige Steuerdaten zu übertragen. Mit anderen Worten wird die Dauer eines aktiven Schlitzes 702 so ausgelegt, dass eine maximale Anzahl von Verbindungsversuchen für ein dem aktiven Schlitz 702 zugeordnetes Handgerät bereitgestellt wird, und dass Kommunikationen zwischen einem Zugangspunkt und jeglichen anderen, aktiven WiFi-Handgeräten ohne zeitliche Überlappung zwischen dem aktiven Schlitz 702 und jeglichen anderen Schlitzen aufgebaut wird, die zur Kommunikation mit den anderen aktiven Handgeräten vorgesehen sind.
Bekanntlich verwendet der 802.11-Standard Mechanismen für erneute Verbindungsversuche, wenn erforderlich. Beispielsweise entspricht die Rahmenstruktur 700, wie sie in 7 gezeigt ist, einer Schlitzstruktur, bei der die Kommunikationsschlitze für ein einziges Handgerät in Kommunikation mit einem AP ausgelegt sind. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entspricht die Rahmenstruktur 700 einem Rahmenintervall von 10 ms, und die maximale Dauer des aktiven Schlitzes 702 entspricht einem Intervall von etwa 6.400 μs. In dem aktiven Schlitz 702 können auf der Grundlage einer Datenübertragungsrate von 11 Mbps fünf Verbindungsversuche für eine Audiodatenübertragung durchgeführt werden, wodurch eine Zeit für die Bestätigung von dem AP und eine Wartezeit zum Empfang einer Bestätigung ermöglicht wird. Wenn erforderlich, werden einem Handgerät bis zu fünf Verbindungsversuche in dem aktiven Schlitz 702 zugeordnet, um Daten an den AP zu übertragen. Bei der erfolgreichen Übertragung eines Datenpakets kann das Handgerät eine Bestätigung von dem Basis-AP und eine EOSP-Bit empfangen, wenn keine weiteren Daten von der Basiseinheit übertragen werden sollen. So ist beispielsweise bei 11 Mbps die Dauer, in der ein Handgerät in dem aktiven Schlitz 702 wach ist, von etwa 700 μs bis zu etwa 6.400 μs variabel je nach der Anzahl der Verbindungsversuche, die zur Übertragung eines Datenpakets erforderlich ist.
Der Rahmen 700 umfasst ferner einen Befehlsschlitz 708, der verwendet wird, ein Befehlspaket zwischen einem AP und einem WiFi-Handgerät zu senden.
7A zeigt eine Rahmenstruktur 720 entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Rahmenstruktur 720 zeigt eine Anordnung, die zwei aktive Handgeräteschlitze 722, 724 und einen Befehlsschlitz 726 hat. In dieser Anordnung kann jeder aktive Schlitz einem separaten WiFi-Handgerät zugeordnet werden, um ein reguläres, aktives Intervall für die Kommunikation mit einem gemeinsamen AP bereitzustellen. Wiederum Bezug nehmend auf 8 kann somit das Handgerät 802 sich mit dem AP 803 registrieren, eine Anfrage für Realzeit-Kommunikationen auslösen und einem aktiven Schlitz 722 zugeordnet werden. Das Handgerät 804 kann dann registriert werden, einen Realzeit-Kommunikationsmodus anfordern und dem aktiven Handgeräteschlitz 724 zugeordnet werden. Die Schlitze 722 und 724 sind so angeordnet, dass sie sich nicht zeitlich überlappen. Folglich können die Realzeit-Kommunikationen zwischen den zwei WiFi-Handgeräten und einer Basiseinheit unter Verwendung der Rahmenstruktur von 7A aufrechterhalten werden. Beispielsweise könnten die Benutzer von zwei WiFi-Handgeräten ein Sprachtelefonat mit einer dritten Datei aufrechterhalten sowie einander hören. Mit anderen Worten könnten die Sprachdaten, die zu und von dem Handgerät übertragen werden, gepuffert und beispielsweise bei 10 ms Intervallen in ihren jeweiligen aktiven Schlitzen ohne wechselseitige Interferenz übertragen werden.
Vorzugsweise ist die Arbeitsweise der aktiven Handgeräteschlitze 722, 724 gemäß den Prinzipien, die für den aktiven Handgeräteschlitz 702 der Rahmenstruktur 700 beschrieben wurden. Somit kann im tatsächlichen Betrieb jeder Schlitz 722, 724 die Dauer bis zu einer maximalen, aktiven Zeit variieren, die als Grundeinstellung in einem beliebigen Rahmen eingestellt ist.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Dauer D des Rahmens 720 etwa 10 ms, und die Dauer der aktiven Handgeräteschlitze 722 und 724 ist gleich groß. Wie in 7A gezeigt ist, entspricht der Zeitpunkt T5 dem Start des aktiven Handgeräteschlitzes 724. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Zeitintervall TN zwischen den Anfängen der aktiven Schlitze 722 und 724 so ausgelegt, dass es zwei Kriterien erfüllt: In einem ersten Fall wird TN genügend lang gemacht, um einen aktiven Handgeräteschlitz 722 aufzunehmen, der eine maximale Anzahl von Datenübertragungsversuchen bei einer vorgegebenen Datenübertragungsrate für ein erstes Handgerät aufnehmen kann; der Zeitpunkt T5 der den Beginn einer aktiven Handgeräteperiode für ein zweites Handgerät markiert, wird auf eine maximale Verträglichkeit gegenüber geänderten Übertragungsbedingungen eingestellt. Insbesondere wird T5 so eingestellt, dass es nicht innerhalb des Rahmens 720 geändert werden muss, wenn die Datenübertragungsrate zwischen den Handgeräten und dem AP geändert wird und/oder wenn zusätzliche Handgeräte aktiv werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel er vorliegenden Erfindung wird der Zeitpunkt T5 innerhalb des Rahmens 720 so eingestellt, dass die Datenübertragungsrate von 11 Mbps auf 5,5 Mbps auf 2 Mbps geändert werden kann, und dass die Anzahl aktiver Handgeräte auf 6 erhöht werden kann, ohne dass das relative Intervall zwischen T5 und T0 geändert wird.
Indem eine fest Zeit für T5 geliefert wird, arbeitet die vorliegende Erfindung der Art, die Anzahl der Unterbrechungen auf ein Minimum herabgesetzt wird, die erforderlich sind, um die Position von aktiven Handgeräte-Zeitschlitzen nachzustellen, wenn sich die Bedingungen ändern. In einem Beispiel, wo die Dauer des Rahmens 720 gleich 10 ms ist, ist das Intervall TN etwa 3.900 μs. In einem Intervall von 3.900 μs kann ein aktiver Handgeräteschlitz 722 (wie auch 724), der eine Dauer von etwa 3.100 μs hat, aufgenommen werden. Dies stellt zwei Verbindungsaufbau-Versuche für ein Standard-Sprachpaket mit 640 Bit bereit, das bei 11 Mbps übertragen wird. Zusätzlich kann die Dauer des aktiven Handgeräteschlitzes 722 (und auch von 724) bis auf etwa 3.700 μs erhöht und dennoch innerhalb T1 aufgenommen werden, was zwei Verbindungsversuche für ein Standard-Sprachpaket mit 640 Bit liefert, das bei 5,5 Mbps übertragen wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Übertragungsumgebung geräuschvoller wird und mehr Fehler in der Übertragung zwischen einem Handgerät und einer Basis (AP) erzeugt, so dass eine niedrigere Übertragungsrate erwünscht ist. Bezug nehmend wiederum auf 8 können somit mit der Verwendung der Rahmenstruktur 720 Übertragungen zwischen den WiFi-Handgeräten 802, 804 und dem AP 803 von einer Rate von 11 Mbps zu 5,5 Mbps ohne irgendwelche Änderungen in den fixierten Punkten der Rahmenstruktur T0 und T5 geändert werden. Die Endzeiten T4 und T6 der aktiven Handgeräteschlitze 722 bzw. 724 können durch den Empfang eines EOSP-Bits gesteuert werden, wie oben beschrieben wurde, wobei in diesem Fall keine zusätzliche Information von dem AP erforderlich ist. Zusätzlich würde, wie oben erwähnt wurde, die Grundzeit-Einstellung dafür, wann ein aktives Handgerät in den Schlaf versetzt wird, wenn kein EOSP-Bit empfangen wird, auf die Zeitpunkte TM1 und TM2 eingestellt. In diesem Fall könnten bei einer 11 Mbps Datenübertragungsrate die „gehe Schlafen”-Grundeinstellungszeiten für TM1, TM2 beispielsweise auf 3.100 μs nach den entsprechenden Aufwachzeiten T0 und T5 eingestellt werden. Bei einer 5,5 Mbps Datenübertragungsrate könnten die „gehe Schlafen”-Grundeinstellungszeiten für TM1, TM auf 3.700 μs nach den jeweiligen Aufweckzeiten T0 und T5 eingestellt werden. In jedem Fall ist keine Neuanordnung der Schlitze innerhalb der Rahmenstruktur 720 erforderlich.
7B zeigt eine beispielhafte Rahmenstruktur 740, die entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. Die Rahmenstruktur 740 wird verwendet, um die Lage eines aktiven Handgeräte-Zeitschlitzes in dem Fall zu zeigen, wo vier WiFi-Handgeräte aktiv mit einem AP in Kommunikation stehen. Die Rahmenstruktur 740 umfasst beispielhafte, aktive Handgeräteschlitze 722 und 724 von 7A. In diesem Fall hält der Schlitz 722 dasselbe Zeitintervall wie in dem Szenario, das in 7A gezeigt ist, wobei nur zwei WiFi-Handgeräte aktiven Schlitzen zugeordnet sind. Unter Verwendung von 8 zur Erläuterung kann somit, wenn das Handgerät 802 zuerst mit dem AP 803 registriert werden soll und dem Schlitz 722 zugeordnet wird, in dem in 7B gezeigten Szenario dem Handgerät 802 eine aktive Zeit zugeordnet werden, die zwei Verbindungsversuche der Datenübertragung bei entweder 5,5 oder 11 Mbps während einer Gesamtzeit von 10 ms des Rahmens 720 zugeordnet werden. Ein Vergleich der 7A mit 7B zeigt, dass die Aufwachzeiten T0 und daher T5 die gleichen bleiben, wenn die Anzahl der aktiven WiFi-Handgeräte von zwei auf vier zunimmt. Wenn die Handgeräte 802 und 804 die ersten und zweiten, registrierten Handgeräte mit dem AP 803 darstellen, bleiben somit die Aufwachzeiten die gleichen, wenn neue Handgeräte 808, 810 der AP 803 zugeordnet werden. In diesem Fall ist jedoch die Schlitzbreite der aktiven Handgeräteschlitze 724 für das Handgerät 804 und auch die Schlitze 742 und 744 für die Handgeräte 808 und 810 nur ausreichend für einen Versuch der Datenübertragung ohne erneute Verbindungsversuche. In diesem Fall muss, um eine Kommunikation mit zwei zusätzlichen WiFi-Handgeräten zu ermöglichen, somit nur eine Zeitänderung zu den vorher zugeordneten Handgeräten gesendet werden, nämlich eine neue Grundeinstellung für die „gehe Schlafen”-Zeit TM2.
7C zeigt eine Rahmenstruktur, bei der zwei aktive Handgeräteschlitze 762, 764 zu der Anordnung der Schlitze hinzugefügt werden, die in 7B gezeigt sind. Die zwei neuen Schlitze entsprechen Schlitzen, die einem fünften und sechsten WiFi-Handgerät zur Zuordnung mit einem AP zugeordnet werden. In diesem Fall wird der Schlitz 722 für das Handgerät 802 ebenfalls so nachgestellt, dass nur eine einzige Datenübertragung ohne erneute Verbindungsversuche aufgenommen werden kann. Wie oben erwähnt wurde, wird T5 jedoch vorzugsweise so angeordnet, dass aktive Handgeräteschlitze für sechs aktive Handgeräte für Datenübertragungsraten sowohl von etwa 11 als auch 5,5 Mbps ohne Änderung in dem Zeitintervall TM aufgenommen werden können.
7D zeigt eine Rahmenstruktur 770, die einem Szenario entspricht, in dem ein zusätzlicher, aktiver Handgeräteschlitz 762 zu zwei vorher aktiven Handgeräteschlitzen 722, 724 in dem Fall hinzugefügt werden, wo die Datenübertragungsrate ebenfalls dramatisch reduziert ist. Beispielsweise kann die relative Anordnung der Schlitze innerhalb der Rahmenstruktur 770 im Vergleich zu 720 den Fall zeigen, in dem die Datenübertragungsrate von 11 auf 2 Mbps reduziert ist, und ein dritter aktiver Handgeräteschlitz hinzugefügt wird. Die Position von T0 und T5 wird wiederum nicht geändert, so dass die Aufwachzeiten für die WiFi-Handgeräte 802, 804 nicht geändert werden, wobei wiederum auf 8 Bezug genommen wird. In diesem Fall ist die „gehe Schlafen”-Zeit TM1 ausreichend, um die Zeit für ein erstes, registriertes Handgerät 802 für einen Verbindungsversuch der Datenübertragung aufzunehmen. Zusätzlich nehmen die Schlitze 724 und 742 für das Handgerät 804 bzw. ein drittes Handgerät 806 nur eine Datenübertragung und keine erneuten Verbindungsversuche auf.
Entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die aktiven Handgeräteschlitze dynamisch zugeordnet werden, wenn eine aktive WiFi-Einrichtung mit der Realzeit-Kommunikation aufhört. Bezug nehmend auf die 7D und 7A könnten somit die Rahmenstruktur von 7D neu konfiguriert werden, wenn „HS2” mit der Realzeit-Kommunikation aufhört. Beispielsweise können die Schlitze 722, 724 und 742 verwendet werden, um eine simultane Sprachkommunikation von 3 Handgeräten während eines Telefongesprächs bereitzustellen, das durch einen gemeinsamen AP weitergeleitet wird. Wenn HS2 während des Telefonanrufs aufgehängt wird, wird ein Signal an den AP gesendet, der anzeigt, dass der Schlitz 724 zur Verfügung steht. Folglich kann der Schlitz 724 von dem AP dem HS3 neu zugeordnet werden, das durch den Schlitz 742 in Kommunikation mit dem AP steht. Weil der AP weiß, dass nur zwei Handgeräte nun in dem Realzeit-Kommunikationsmodus sind, kann er zusätzlich den Schlitz 724 neu konfigurieren und die maximale Dauer des Schlitzes, wie er durch TM2 definiert ist, ausdehnen, so dass TM2 zu einem Punkt bewegt wird, wie es in 7A gezeigt ist. Folglich kann die Anzahl der Verbindungsversuche für HS3 erhöht werden. Wenn irgendwelche zusätzlichen Handgeräte in der Folge abgenommen werden, um an der Konversation teilzunehmen, kann die Zuordnung der aktiven Schlitze weitergehen, wie in der Progression der 7B und 7C gezeigt ist, wobei das „alte” HS3 nun dem Schlitz 724 zugeordnet ist.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die dynamische Neuzuordnung von WiFi-Einrichtungen verwendet, um die WiFi-Einrichtungen neu zuzuordnen, wenn der Schlitz mit der ersten Priorität, beispielsweise der Schlitz 722, frei wird. In dem Szenario von 7D, wenn HS1 während eines gemeinsamen Telefongesprächs aufgehängt wird, kann somit HS2 dem aktiven Schlitz 722 und HS3 kann einem ausgedehnten, aktiven Schlitz 724 neu zugeordnet werden, wie durch 7A dargestellt ist.
7E zeigt eine Rahmenstruktur 780, die einen vierten aktiven Handgeräteschlitz 782 im Falle einer niedrigeren Datenübertragungsrate hinzufügt, wie in 7D gezeigt ist. In diesem Fall wird der Schlitz 722 für das Handgerät 802 ebenfalls nachgestellt, so dass nur eine einzige Datenübertragung ohne irgendwelche erneuten Verbindungsversuche aufgenommen werden kann. Wie oben erwähnt wurde, bleiben jedoch T0 und T5 unverändert.
Es ist zu beachten, dass obwohl in Realität eine einzige Schlafperiode für eine WiFi-Einrichtung ein ununterbrochenes Intervall aufweist, bei einem einzigen Rahmenintervall der Rahmenstruktur, die in den 7A–7E gezeigt ist, nur die Schlafperiode für eine Einrichtung, die dem aktiven Schlitz 722 entspricht, sich kontinuierlich (von T6 oder T0 zu dem nachfolgenden Rahmen) für die jeweilige Rahmenperiode erstreckt. Für eine Einrichtung, die dem aktiven Schlitz 724 entspricht, weist beispielsweise eine vollständige Schlafperiode einen Teil einer Schlafperiode zwischen T0 und T5 auf, der vor dem Aufwachen bei T5 auftritt, und einen Teil der Schlafperiode, die zwischen T6 und T0 eines nachfolgenden Rahmens auftritt.
10 zeigt beispielhafte Schritte eines Verfahrens für eine verbesserte Kommunikation in einem WiFi-System gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Schritt 1002 wird beispielsweise eine Registrierung von einer WiFi-Einrichtung (Handgerät) empfangen, wenn die WiFi-Einrichtung eingeschaltet wird. Wenn die Registrierung von dem WiFi-Handgerät an der Basiseinheit eines WiFi-Systems (AP) empfangen wird, zeigt das WiFi-Handgerät der Basiseinheit an, dass es in einem Realzeit-Kommunikationsmodus einen Mechanismus einschalten will, um eine aktive Periode und eine Schlafperiode für das WiFi-Handgerät in jedem Rahmen zuzuordnen. Das WiFi-Handgerät zeigt beispielsweise an, dass es einen zeitlich unplanmäßigen, automatischen Stromsparablieferungs-(U-APSD)Mechanismus einschalten will, um die aktiven und Schlaf-Perioden zu steuern. Die Basiseinheit konfiguriert dann die Kommunikation so, dass sie sowohl für Triggersignale als auch für die Ablieferung während Realzeit-Kommunikationen in der Lage ist.
In dem Schritt 1003, wenn eine Anfrage für eine Realzeit-Kommunikation nicht empfangen wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1004 weiter.
In dem Schritt 1004 arbeitet die WiFi-Einrichtung weiterhin in einem herkömmlichen Kommunikationsmodus, der für Realzeit-Anwendungsfälle verwendet wird. Nach der Registrierung kann beispielsweise die WiFi-Einrichtung damit fortfahren, Daten durch eine herkömmliche 802.11-Datenverbindung von dem AP zu empfangen, bei dem sie registriert ist.
Wenn in dem Schritt 1003 eine Realzeit-Kommunikationsanfrage von der registrierten WiFi-Einrichtung empfangen wird, wird ein Realzeit-802.11-Kommunikationsmodus eingeleitet, wie er in den Schritten 1005 und 1006 verwirklicht ist. In dem Schritt 1005 wird ein Realzeitrahmen (oder Kommunikationsrahmen) aufgebaut. Der Realzeitrahmen wird durch den AP aufgebaut, um den Austausch für Anwendungsfälle, beispielsweise Sprache oder fließendes Audio, zu erleichtern. Der Realzeitrahmen ist durch ein Rahmenintervall charakterisiert, das der Zeit zwischen dem Aussenden aufeinander folgender Datenpakete entspricht, wie oben im Zusammenhang mit 7 beschrieben wurde. In einem WiFi-System, in dem WiFi-Handgeräte als schnurlose Telefone verwendet werden, entspricht das Rahmenintervall beispielsweise der Zeit zwischen der Aussendung von aufeinander folgenden Audiopaketen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Rahmenintervall gleich 10 ms.
In dem Schritt 1006 wird eine reguläre Aufwachzeit für das erste WiFi-Handgerät reserviert. Vorzugsweise entspricht die Aufwachzeit einem festen Punkt in jedem Kommunikationsrahmen, an dem das erste WiFi-Handgerät aufwachen soll. Ein AP, der einen für das erste Handgerät bestimmten Telefonanruf empfängt, reserviert beispielsweise eine Aufwachzeit an dem Zeitpunkt des Anrufaufbaus. Nach dem Empfang der Aufwachzeit kann das erste WiFi-Handgerät eine interne Uhr setzen, um sich selbst an der Aufwachzeit innerhalb jedes nachfolgenden Rahmens aufzuwecken. Zusätzlich wird eine Schlaf-Grundeinstellungszeit relativ zu der Aufwachzeit eingestellt, die den Punkt bestimmt, an dem das erste WiFi-Handgerät in den Betrieb mit niedrigem Stromverbrauch oder den Standby-Betrieb eintreten soll. Die Aufwachzeit und die Schlaf-Grundeinstellungszeit dienen dazu, einen aktiven Grundeinstellungsschlitz zu definieren, der eine maximale Periode für den Betrieb des WiFi-Handgerätes mit voller Leistung innerhalb eines Kommunikationsrahmens definiert. Im Betrieb, wenn das erste WiFi-Handgerät kein EOSP-Bit empfängt, das den Beginn des Schlafmodus anzeigt, geht zu einem Zeitpunkt, der durch die Schlaf-Grundeinstellungszeit definiert ist, das erste WiFi-Handgerät somit dennoch in den Modus mit geringem Stromverbrauch oder den Standby-Modus während jedes Rahmens ein. Der aktive Grundeinstellungsschlitz entspricht somit einem Zeitintervall innerhalb jedes Rahmenintervalls, das dem ersten WiFi-Handgerät zur Verfügung steht, um bei voller Leistung zu arbeiten, um die Übertragung und den Empfang von Daten zu ermöglichen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die tatsächliche Dauer des aktiven Schlitzes auf der Grundlage des U-APSD-Protokolls, das oben diskutiert wurde, variieren, sie übersteigt jedoch nicht die Dauer des Aufwach-Grundeinstellungsschlitzes. Mit anderen Worten kann die Schlaf-Triggerzeit in jeden Kommunikationsrahmen eingestellt werden, in dem ein EOSP-Bit nach dem Zeitplan abgeliefert werden soll. Die Schlaf-Triggerzeit kann somit derart eingestellt werden, dass sie jederzeit vor der Schlaf-Grundeinstellungszeit liegt. In jedem Kommunikationsrahmen arbeitet somit das erste WiFi-Handgerät bei voller Leistung während des aktiven Schlitzes und bei reduzierter Leistung während dem Rest des Rahmenintervalls.
Vorzugsweise ist der aktive Grundeinstellungsschlitz so angeordnet, dass er sich zeitlich nicht mit beliebigen anderen Aufwachschlitzen überlappt, die mit zusätzlichen WiFi-Einrichtungen vorgesehen sind, die mit dem AP verbunden sind.
In dem Schritt 1007, wenn eine zusätzliche WiFi-Anfrage für einen Realzeitmodus empfangen wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1104 von 11 weiter, wie im Detail unten beschrieben wird.
Wenn keine zusätzliche Anfrage für einen Realzeitmodus empfangen wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1008 weiter. In dem Schritt 1008, wenn die Aufwachzeit für eine WiFi-Einrichtung kommt, geht das Verfahren zu dem Schritt 1010 weiter. Beispielsweise könnte die Aufwachzeit der der ersten WiFi-Einrichtung entsprechen.
In dem Schritt 1010 wird die WiFi-Einrichtung aufgeweckt. Die WiFi-Einrichtung könnte beispielsweise ein Handgerät sein, das auf der Grundlage einer internen Uhr in dem Handgerät aufgeweckt wird. An dem Zeitpunkt der Registrierung (Zuordnung) mit dem AP tauschen das Handgerät und der AP Information aus, die den Kommunikationsrahmen und die Aufwachzeit innerhalb jedes Rahmens für das WiFi-Handgerät einstellt. Entsprechend weiß das WiFi-Handgerät, dass es periodisch bei vordefinierten Aufwachzeiten aufwachen soll, die gespeichert und ausgelöst werden, wenn die interne Uhr anzeigt, dass die Aufwachzeit gekommen ist.
In dem Schritt 1012 wird ein Datenablieferungs-Triggersignal empfangen. Das Triggersignal könnte beispielsweise ein Sprachpaket sein, das von der WiFi-Einrichtung empfangen wird.
In dem Schritt 1014 werden gepufferte Daten an die WiFi-Einrichtung über die WiFi-Verbindung zwischen der Einrichtung und dem AP abgeliefert. Die Lieferung findet während des aktiven Schlitzes statt. Innerhalb des aktiven Schlitzes kann die Einrichtung Daten senden und Daten von dem AP empfangen. Abhängig von anderen Parametern, die oben diskutiert wurden, können die Datenpakete mehrmals in erneuten Verbindungsversuchen innerhalb eines aktiven Schlitzes gesendet werden.
In dem Schritt 1016, wenn ein EOSP-Bit empfangen wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1018 weiter. Beispielsweise kann der AP nach dem Empfangen und Aussenden von Informationen der WiFi-Einrichtung anzeigen, dass er erfolgreich von dem Handgerät gesendete Daten empfangen hat und dass keine weiteren Daten gesendet werden müssen.
In dem Schritt 1014 wird die WiFi-Einrichtung in einen Standby- oder reduzierten Leistungsmodus versetzt.
Wenn ein EOSP-Bit nicht empfangen wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1020 weiter. In dem Schritt 1020, wenn die Schlaf-Grundeinstellungszeit erreicht worden ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 1018 weiter. Wenn die Schlaf-Grundeinstellungszeit nicht erreicht worden ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 1016 zurück.
In dem Schritt 1022, wenn die Realzeit-Kommunikation zwischen der WiFi-Einrichtung und dem AP beendet worden ist, beispielsweise wenn die WiFi-Einrichtung nach einem Telefongespräch eingehängt wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1023 weiter. Wenn die Realzeit-Kommunikation mit der WiFi-Einrichtung nicht beendet ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 1008 zurück, wo das Auftreten der nachfolgenden Aufwachzeit ein weiteres Aufweckverfahren einer WiFi-Einrichtung auslöst.
In dem Schritt 1023, wenn die WiFi-Einrichtung darunter gefahren worden ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 1024 weiter. Wenn die WiFi-Einrichtung immer noch eingeschaltet ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 1004 weiter, wo die WiFi-Einrichtung in einem herkömmlichen 802.11-Kommunikationsmodus weiter macht.
In dem Schritt 1024, wenn die Realzeit-Kommunikationen mit allen WiFi-Einrichtungen, die an dem AP registriert sind, beendet ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 1025 weiter. Wenn der Realzeit-Kommunikationsmodus mit wenigstens einer anderen WiFi-Einrichtung andauert, geht das Verfahren zu dem Schritt 1008 weiter und verläuft zyklisch durch die Schritte 1008–1022 für jede Einrichtung, die sich immer noch in dem Realzeit-Kommunikationsmodus befindet.
In dem Schritt 1025, wenn nicht alle WiFi-Einrichtungen ausgeschaltet sind, kehrt das Verfahren zu dem Schritt 1004 für die Einrichtungen zurück, die noch eingeschaltet sind. Danach können die Einrichtungen eine Anfrage für Realzeit-Kommunikationen erneut auslösen, beispielsweise indem sie abgehängt werden, um an einem Telefongespräch teilzunehmen. Wenn alle Geräte ausgeschaltet sind, hört das Verfahren auf.
Das vorstehende Verfahren kann vorzugsweise zwischen mehreren WiFi-Einrichtungen verwendet werden, die mit einem gemeinsamen AP zur gleichen Zeit in Kommunikation stehen. Die Verwendung des Begriffs „zur gleichen Zeit” (oder simultan) soll, wenn nichts anderes gesagt ist, anzeigen, dass mehrere WiFi-Einrichtungen mit einem AP über das gleiche Langzeitintervall, das beispielsweise in Sekunden oder Minuten gemessen wird, in Wechselwirkung treten können, selbst die tatsächlichen Kommunikationen innerhalb eines Rahmens von 10 ms in wechselseitig exklusiven Zeitschlitzen angeordnet sind. Das Verfahren nach 10 kann somit simultan mit vielen WiFi-Handgeräten verwendet werden, solang aktiver Schlitzraum zur Verfügung steht, wie oben in den 7A–7E gezeigt wurde.
11 zeigt beispielhafte Schritte in einem Verfahren für verbesserte Kommunikationen in einem WiFi-System gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In dem Schritt 1102 wird ein erster aktiver Grundeinstellungsschlitz für eine erste WiFi-Einrichtung reserviert. Beispielsweise könnte, wie oben im Zusammenhang mit 10 beschrieben wurde, der aktive Schlitz reserviert werden, wenn ein Realzeit-Kommunikationsmodus für die erste WiFi-Einrichtung eingeleitet wird.
In dem Schritt 1104 wird ein zweiter aktiver Grundeinstellungsschlitz für eine zweite WiFi-Einrichtung reserviert, beispielsweise nach dem Einleiten eines Realzeit-Kommunikationsmodus mit der zweiten WiFi-Einrichtung. Vorzugsweise überlappen sich die ersten und zweiten aktiven Grundeinstellungsschlitze zeitlich nicht. Entsprechend können die ersten und zweiten WiFi-Einrichtungen aktiv mit einem AP in Kommunikation treten, ohne wechselseitig zu interferieren. Vorzugsweise ist die Dauer der ersten und der zweiten aktiven Einrichtungsschlitze so, dass eine maximale Anzahl von erneuten Verbindungsversuchen während der Zeit durchgeführt werden kann, in der eine jeweilige WiFi-Einrichtung aktiv ist. Somit ist der Abstand der Aufwachzeiten zwischen dem ersten und dem zweiten aktiven Grundeinstellungsschlitz so angeordnet, dass der erste aktive Grundeinstellungsschlitz eine maximale Anzahl von erneuten Verbindungsversuchen für die erste WiFi-Einrichtung bereitstellt. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nehmen sowohl der erste als auch der zweite aktive Einrichtungsschlitz zwei erneute Verbindungsversuche in einem Rahmenintervall von etwa 10 ms unter Verwendung von Übertragungsraten von etwa 5–12 Mbps auf.
In dem Schritt 1106, wenn keine zusätzliche Einrichtung das Auslösen eines Realzeit-Kommunikationsmodus anfordert, geht das Verfahren zu dem Schritt 1008 weiter. Wenn eine zusätzliche Anfrage für einen Realzeit-Kommunikationsmodus empfangen wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1108 weiter.
In dem Schritt 1108 wird die Schlaf-Grundeinstellungszeit an dem zweiten aktiven Schlitz eingestellt. Bezug nehmend auf die 5A und 5B wird beispielsweise die Schlaf-Grundeinstellungszeit TM2 für den Schlitz 724 auf eine frühere Zeit eingestellt, um die Hinzufügung des Handgeräts 3 zu gestatten. Nach der Einstellung der Schlaf-Grundeinstellungszeit wird die Anzahl der Verbindungsversuche, die für die Übertragung für die zweite WiFi-Einrichtung innerhalb des Schlitzes 724 zur Verfügung stehen, reduziert. Die Anzahl der Verbindungsversuche, die der ersten WiFi-Einrichtung zur Verfügung steht, bleibt unverändert.
In dem Schritt 1110 wird ein dritter aktiver Grundeinstellungsschlitz für eine dritte WiFi-Einrichtung reserviert, wie beispielsweise in 7B für das Handgerät 3 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Anzahl der Verbindungsversuche, die einer dritten Einrichtung, die in dem dritten aktiven Schlitz registriert ist, nicht größer als die der zweiten WiFi-Einrichtung. Der dritte aktive Grundeinstellungsschlitz kann so angeordnet sein, dass er an einer Zeit beginnt, die vor der nicht nachgestellten Schlaf-Grundeinstellungszeit des zweiten aktiven Schlitzes (siehe TM2 von 7A) jedoch nach der nachgestellten Schlaf-Grundeinstellungszeit des zweiten aktiven Schlitzes (siehe TM2 von 7B) liegt.
In dem Schritt 1112, wenn keine zusätzlichen Anfragen für den Realzeit-Kommunikationsmodus empfangen werden, geht das Verfahren zu dem Schritt 1008 weiter. Wenn eine zusätzliche Anfrage für den Realzeit-Kommunikationsmodus empfangen wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1114 weiter.
In dem Schritt 1114 wird ein dritter aktiver Grundeinstellungsschlitz für eine vierte WiFi-Einrichtung reserviert, wie es beispielsweise in 7B für das Handgerät 4 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Anzahl der Verbindungsversuche, die der vierten Einrichtung, die mit einem vierten aktiven Schlitz registriert ist, zur Verfügung steht, nicht größer als die der zweiten WiFi-Einrichtung.
In dem Schritt 1116, wenn keine weitere Vorrichtung den Realzeit-Kommunikationsmodus anfordert, geht das Verfahren zu dem Schritt 1008 weiter. Wenn eine zusätzliche Anfrage für den Realzeit-Kommunikationsmodus empfangen wird, geht das Verfahren zu dem Schritt 1118 weiter.
In dem Schritt 1118 wird die Schlaf-Grundeinstellungszeit an dem ersten aktiven Schlitz nachgestellt. Bezug nehmend auf die 7B und 7C wird beispielsweise die Schlaf-Grundeinstellungszeit TM1 für den Schlitz 722 auf eine frühere Zeit eingestellt, um die Hinzufügung des Handgerätes 5 zu gestatten. Nach der Einstellung der Schlaf-Grundeinstellungszeit wird die Anzahl der Verbindungsversuche, die für die Datenübertragung von der ersten WiFi-Einrichtung zur Verfügung stehen, reduziert, wie in 7C gezeigt ist.
In dem Schritt 1120 wird ein fünfter aktiver Grundeinstellungsschlitz für eine fünfte WiFi-Einrichtung reserviert, wie beispielsweise in 7C für das Handgerät 5 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Anzahl der Verbindungsversuche, die einer fünften Einrichtung, die in einem fünften aktiven Schlitz registriert ist, zur Verfügung stehen, nicht größer als die der anderen WiFi-Einrichtungen.
In anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das in 11 gezeigte Verfahren ausgedehnt werden, um zusätzliche WiFi-Einrichtungen aufzunehmen, wie durch 7C vorgeschlagen wird, wo sechs Handgeräteschlitze zur Verfügung stehen, um simultan eine Kommunikation mit sechs Einrichtungen aufzubauen.
Entsprechend dem Verfahren der 10 und 11 wird einer ersten WiFi-Einrichtung, die die Einleitung eines Realzeitmodus anfordert (anfordernde Einrichtung), eine Priorität in Bezug auf die Anzahl der Redundanten (Verbindungsversuche), zugeordneten Kommunikationen zwischen der WiFi-Einrichtung und dem AP erteilt. Dies liefert eine verbesserte Qualität der Realzeitkommunikationen für die erste, anfragende Einrichtung, während dennoch zugelassen wird, dass andere Einrichtungen eine Verbindung mit dem AP in dem Realzeit-Kommunikationsmodus aufnehmen. Wenn beispielsweise mehr als ein WiFi-Handgerät sich in ein einziges, aktives Telefongespräch einschalten will, kann somit der AP die Audiodaten zu und von den Handgeräten so mischen, dass die Benutzer der WiFi-Handgeräte einander zuhören und miteinander reden können.
Das Verfahren liefert auch einen Mechanismus, um sicherzustellen, dass eine Vielzahl von WiFi-Einrichtungen Daten auf einer Realzeitbasis empfangen und senden können, beispielsweise jeweils nach 10 ms, ohne unnötige Zeit in einem Zustand voller Leistung verbringen zu müssen, um auf ankommende Daten zu hören. Da die aktiven Kommunikationen aller registrierten WiFi-Einrichtungen innerhalb eines Kommunikationsbereichs eines AP in separaten Zeitschlitzen geplant sind, verbringt eine registrierte WiFi-Einrichtung, die das 802.11-Kommunikationsprotokoll verwendet, potentiell weniger Zeit im „Zurücktreten” von dem Radioverkehr, der ansonsten während der aktiven Periode der registrierten WiFi-Einrichtung vorhanden wäre.
Wie oben unter Bezugnahme auf die 7–7E diskutiert wurde, wird zusätzlich die Verwaltung der Kommunikationen dadurch vereinfacht, dass ein Minimum an Änderungen in der Konfiguration der aktiven Schlitze erforderlich ist, wenn die Anzahl der aktiven WiFi-Einrichtungen verändert wird.

Claims

Verfahren zum Übertragen eines IP-Pakets unter Verwendung einer 802.11-Verbindung umfassend Empfangen eines IP-Pakets über eine Luftschnittstelle, wobei das IP-Paket eine Datenpaketnutzlast enthält; Bestimmen eines Fehlers in dem IP-Paket; gekennzeichnet durch Weiterleiten des IP-Pakets an eine Paket-Bewertungsschicht und Korrigieren des Fehlers und Weiterleiten des IP-Pakets zur Ablieferung, wenn der Fehler kein Adressfehler ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen, dass der Fehler ein Adressfehler ist; und Korrigieren des Fehlers und Weitergeben des IP-Pakets zur Ablieferung, wenn von dem Adressfehler festgestellt wird, dass er aus einem IP- oder MAC-Kopf zurück gewonnen werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen, dass der Fehler ein Adressfehler ist; Bestimmen, dass die Adresse nicht aus dem IP- oder MAC-Kopf zurück gewonnen werden kann; Bestimmen, dass die Adresse aus einem Datenpaket in dem IP-Paket zurück gewonnen werden kann; und Korrigieren des Adressfehlers und Weitergeben des IP-Pakets zur Ablieferung.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das IP-Paket VOIP-Daten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen, ob das IP-Paket von einer Einrichtung empfangen wurde, die mit dem Kommunikationssystem registriert ist, und Zurückweisen des IP-Pakets, wenn das IP-Paket von einer nicht registrierten Einrichtung empfangen wurde.
Verfahren nach Anspruch 3, worin das Datenpaket eine Sprach-Nutzlast, um Sprachdaten zu tragen; eine Einheits-ID-Paketempfangsinformation, die eine Bestimmungsvorrichtung für das IP-Paket eindeutig identifiziert, und ein FEC-Paket aufweist, das zur Korrektur von Fehlern in dem Einheits-ID-Paket konfiguriert ist.
WiFi-Kommunikationssystem mit einer Rahmenstruktur zur Übertragung von Datennutzlasten zwischen einem Zugangspunkt und einer oder mehreren WiFi-Terminaleinrichtungen, wobei die Rahmenstruktur umfasst: eine Rahmenperiode, die ein festes und sich wiederholendes Zeitintervall ist, während dem eine WiFi-Verbindung zwischen dem Zugangspunkt und dem WiFi-Terminaleinrichtungen zu betreiben ist; mehrere aktive Schlitze, wobei jeder aktive Schlitz einer jeweiligen WiFi-Terminaleinrichtung zugeordnet ist, wobei die jeweilige WiFi-Terminaleinrichtung einen aktiven Zustand nur während der jeweiligen, aktiven Schlitze aufrechterhält; eine Schlaf-Periode, die jeder WiFi-Terminaleinrichtung zugeordnet ist, wobei die jeweilige WiFi-Einrichtung einen niedrigen oder Ruhe-Leistungszustand in der Schlaf-Periode aufrechterhält; und einen Befehlsschlitz, der zur Übertragung eines Befehlspakets zwischen dem Zugangspunkt und der WiFi-Terminaleinrichtung konfiguriert ist.
WiFi-Kommunikationssystem nach Anspruch 7, worin die Schlafperiode so konfiguriert ist, dass sie beginnt, wenn die WiFi-Terminaleinrichtung ein EOSP-Bit von dem Zugangspunkt empfängt.
WiFi-Kommunikationssystem nach Anspruch 7, worin die Schlafperiode so konfiguriert ist, dass sie an einer Grundeinstellungs-Schlafzeit beginnt, wenn ein EOSP-Bit nicht empfangen wird.
WiFi-Kommunikationssystem nach Anspruch 7, worin ein erster aktiver Schlitz von einem oder mehreren aktiven Schlitzen so konfiguriert ist, dass sie eine maximale Menge an Neuzugängen von Datenübertragungen zwischen der ersten WiFi-Terminaleinrichtung und dem Zugangspunkt gestattet, wobei der erste aktive Schlitz sich zeitlich nicht mit einem anderen Schlitz überlappt, der zur Kommunikation mit anderen aktiven WiFi-Einrichtungen vorgesehen ist.
WiFi-Kommunikationssystem nach Anspruch 10, worin die Rahmenstruktur umfasst: eine erste Aufwachzeit, die einen Start eines ersten aktiven Schlitzes entsprechend einer aktiven Periode einer ersten WiFi-Terminaleinrichtung markiert; und eine zweite Aufwachzeit, die einen Start eines zweiten aktiven Schlitzes entsprechend einer aktiven Periode einer zweiten WiFi-Terminaleinrichtung markiert, wobei die ersten und zweiten aktiven Schlitze sich zeitlich nicht überlappen.
WiFi-Kommunikationssystem nach Anspruch 11, worin die erste Aufwachzeit und die zweite Aufwachzeit wechselseitig so angeordnet sind, dass zusätzliche aktive Zeitschlitze für zusätzliche WiFi-Einrichtungen in der Rahmenstruktur untergebracht werden können, ohne die zweite Aufwachzeit nachzustellen.
WiFi-Kommunikationssystem nach Anspruch 11, worin die erste Aufwachzeit und die zweite Aufwachzeit wechselseitig so angeordnet sind, dass eine Übertragungsrate zwischen aktiven WiFi-Terminaleinrichtungen und dem Zugangspunkt geändert werden kann, ohne die zweite Aufwachzeit nachzustellen.
Verfahren für Realzeit-Kommunikationen in einem WiFi-Kommunikationssystem umfassend: Empfangen einer Realzeit-Kommunikationsanfrage von einer ersten WiFi-Einrichtung, die mit dem System registriert ist; Aufbauen einer Realzeit-Kommunikations-Datenrahmenstruktur, die einer Vielzahl von sich wiederholenden Datenrahmen während den Kommunikationen zwischen der ersten WiFi-Einrichtung und dem Zugangspunkt entsprechen; Reservieren eines ersten, aktiven Grundeinstellungsschlitzes, der eine erste Aufwachzeit aufweist, und einer ersten Schlaf-Grundeinstellungszeit in jedem der sich wiederholenden Datenrahmen; Auslösen einer aktiven Periode der ersten WiFi-Einrichtung während jedes sich wiederholenden Datenrahmens an der Aufwachzeit; und Beenden des aktiven Schlitzes, wenn ein EOSP-Bit empfangen wird, gekennzeichnet durch Empfangen einer zweiten Realzeit-Kommunikationsanfrage von einer zweiten WiFi-Einrichtung und Reservieren eines zweiten, aktiven Grundeinstellungsschlitzes für eine zweite WiFi-Einrichtung, wobei die ersten und zweiten aktiven Grundeinstellungsschlitze sich zeitlich nicht überlappen, wobei der zweite aktive Grundeinstellungsschlitz eine zweite Aufwachzeit und eine zweite Schlaf-Grundeinstellungszeit aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend Aufbauen einer Schlaf-Auslösezeit, an dem das System konfiguriert ist, ein EOSP-Bit an die erste WiFi-Einrichtung abzugeben; und Beenden einer aktiven Periode an einer Schlaf-Grundeinstellungszeit, wenn das EOSP-Bit nicht vor der Schlaf-Grundeinstellungszeit empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend Empfangen eines Triggersignals und Abgeben von gepufferten Daten an die WiFi-Einrichtung während der aktiven Periode.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend Empfangen einer dritten Anfrage für eine Realzeit-Kommunikation von einer dritten WiFi-Einrichtung; Einstellen der zweiten Schlaf-Grundeinstellungszeit; und Reservieren eines dritten, aktiven Grundeinstellungsschlitzes für die dritte WiFi-Einrichtung entsprechend einer dritten Aufwachzeit und einer dritten Schlaf-Grundeinstellungszeit, wobei die nachgestellte, zweite Schlaf-Grundeinstellungszeit vor der dritten Aufwachzeit liegt, und wobei die nicht nachgestellte, zweite Schlaf-Grundeinstellungszeit nach der dritten Aufwachzeit liegt.