УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕДАЧЕЙ ДЛЯ СЕТЕЙ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2013 года по МПК H04L12/44 H04W4/00 

Настоящая заявка притязает на приоритет предварительной заявки США № 60/778,745, озаглавленной «TRANSMISSION CONTROL FOR A MESH COMMUNICATION NETWORK», поданной 3 марта 2006, переуступленной правопреемнику и представленной здесь по ссылке.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится в общем к передаче данных, а более конкретно - к методикам управления передачами в сетях беспроводной связи, таких как ячеистые сети.

Уровень техники

Ячеистая сеть связи - это сеть, состоящая из узлов (или узловых точек сети), которые могут переадресовывать трафик другим узлам в сети. Узлы ячеистой сети могут быть любыми устройствами, способными осуществлять связь с другими устройствами. Эти устройства могут быть ноутбуками, карманными устройствами, сотовыми телефонами, терминалами и т.д. Эта гибкость позволяет формировать и развертывать ячеистую сеть при использовании существующих недорогих устройств. Ячеистая сеть также устойчива к отказам узлов. Если данный узел неисправен, то трафик может просто найти другой маршрут и обойти неисправный узел.

Главной проблемой в работе ячеистой сети является управление передачами с помощью узлов таким образом, чтобы можно было обеспечивать хорошую производительность для всех или максимально возможного количества узлов. Если управление передачей неадекватно или неэффективно, то производительность всей ячеистой сети может быть ухудшена, некоторые или многие из узлов могут не обеспечивать требований к данным, и/или могут происходить другие отрицательные воздействия.

Поэтому в предшествующем уровне техники существует потребность в методике эффективного управления передачами в ячеистой сети.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данной работе описаны методики управления передачами в сетях беспроводной связи. В одном из аспектов управление передачей для ячеистой сети можно обеспечивать с помощью ранжирования станций (или узловых точек сети, или узлов) в ячеистой сети. В одной из схем можно определять ранг первой станции в ячеистой сети. Можно идентифицировать в ячеистой сети по меньшей мере одну станцию более низкого ранга, чем у первой станции. Ранг каждой станции можно определять, основываясь на различных факторах, как описано ниже. По меньшей мере один параметр передачи по меньшей мере для одной станции более низкого ранга можно устанавливать с помощью первой станции. По меньшей мере один параметр передачи может содержать (i) межкадровый арбитражный интервал (AIFS), указывающий время считывания незанятости канала, (ii) минимальное и максимальное конфликтное окно, используемые для определения случайной задержки передачи перед обращением к каналу, (iii) продолжительность возможности передачи (TXOP) и/или (iv) другие параметры.

В другом аспекте станциям в беспроводной сети можно назначать различные значения параметра передачи для достижения требований к данным каждой станции. В одной из схем по меньшей мере одно значение параметра передачи по меньшей мере для одного параметра передачи можно назначать каждой из по меньшей мере одной станции. По меньшей мере одно значение параметра передачи для каждой станции можно выбирать, основываясь на ранге станции, требованиях качества обслуживания (QoS) станции, количестве трафика, который переносит станция, скорости передачи данных, которую может обеспечивать станция, предоставлении обратного направления по меньшей мере для одной станции и т.д. По меньшей мере одно значение параметра передачи можно посылать в каждую станцию через кадры ответа на тестовое сообщение или через некоторый другой механизм.

В еще одном аспекте точка доступа может передавать свою информацию о текущей нагрузке в сигнальных кадрах для предоставления возможности соседним точкам доступа определять время занятия канала точкой доступа. Точка доступа может также делать измерения канала в неактивные периоды, когда точка доступа не посылает и не принимает трафик, и может оценивать время занятия канала соседними точками доступа, основываясь на измерениях канала.

Различные аспекты и особенности раскрытия изобретения описаны более подробно ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает ячеистую сеть связи.

Фиг. 2 показывает доступ к каналу и передачу с помощью станции.

Фиг. 3 и 4 показывают процесс и устройство соответственно для установки параметров передачи в ячеистой сети.

Фиг. 5 и 6 показывают процесс и устройство соответственно для установки параметров передачи в беспроводной сети.

Фиг. 7 и 8 показывают процесс и устройство соответственно для определения времени занятия канала.

Фиг. 9 показывает структурную схему двух станций в беспроводной сети.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 показывает ячеистую сеть 100 связи, которая включает в себя множество узлов, которые упоминаются как узловые точки 120, 130 и 140 сети. Узловые точки 120 и 130 сети могут переадресовывать трафик для других узловых точек сети, в то время как узловые точки 140 сети являются конечными узловыми точками сети. Конечные узловые точки сети являются узловыми точками сети, которые не переадресуют трафик для других узловых точек сети. В общем случае каждая узловая точка сети может быть станцией или точкой доступа (ТД).

Станция является устройством, которое может осуществлять связь с другой станцией через беспроводную среду передачи данных. Термины «беспроводная среда передачи данных» и «канал» являются синонимами и используются взаимозаменяемо в данной работе. Станцию можно также называть терминалом, терминалом доступа, подвижной станцией, пользовательским оборудованием (ПО), абонентским устройством и т.д., и она может содержать некоторые или все их функциональные возможности. Станция может быть ноутбуком, сотовым телефоном, карманным устройством, беспроводным устройством, карманным персональным компьютером (КПК), беспроводной модемной платой, беспроводным телефоном и т.д.

ТД является станцией, которая может обеспечивать доступ к распределенным услугам через беспроводную среду передачи данных для станций, связанных с этой ТД. ТД можно также называть базовой станцией, базовой приемопередающей станцией (БППС), узлом B, усовершенствованным узлом B (eNode B) и т.д., и она может содержать некоторые или все их функциональные возможности. В показанном на Фиг. 1 примере узловые точки 120 и 130 сети могут быть ТД, а узловые точки 140 сети могут быть конечными станциями и/или ТД. ТД 120a и 120b могут быть подключены непосредственно к ретрансляционной сети 110, которая может быть проводной инфраструктурой, действующей как магистраль для ячеистой сети 100. Расходы по развертыванию и эксплуатации можно уменьшать при наличии только подмножества ТД, подключенных непосредственно к ретрансляционной сети 110. ТД 130 могут осуществлять связь друг с другом и/или с ТД 120 для обмена трафиком через ретрансляционную сеть 110. Конечные станции 140 могут осуществлять связь с ТД 120 и/или 130.

В ячеистой сети 100 ТД 120 могут также упоминаться как проводные ТД, портальные ТД, порталы сети и т.д. ТД 130 могут также упоминаться как непроводные ТД, сетевые ТД (СТД) и т.д. ТД 120 и 130 и конечные станции или ТД 140 могут также упоминаться как узловые точки сети, узлы сети, узлы и т.д. СТД 130 могут действовать как объекты, которые направляют трафик к проводным ТД 120. Кадр данных (или пакет) может проходить из источника к адресату через маршрут, который может состоять из одной или большего количества узловых точек сети. Алгоритм маршрутизации может использоваться для кадра для определения последовательности узловых точек сети, которые необходимо пройти для достижения адресата. В определенных ситуациях в ТД может возникнуть перегрузка, и она может просить другие ТД, которые направляют трафик к перегруженной ТД, замедлить работу для устранения перегрузки сети.

Как показано на Фиг. 1, ячеистая сеть может иметь иерархическую структуру, если большая часть трафика протекает к и от проводной ТД. Когда данная узловая точка сети x соединяется с ячеистой сетью первый раз, может быть выполнен алгоритм маршрутизации для определения последовательности узловых точек сети, которые могут использоваться узловой точкой сети x для передачи кадров к самой близкой проводной ТД. Узловая точка сети x может после этого использовать этот маршрут для передачи / переадресации кадров к проводной ТД.

В последующем описании термин «станция» может относиться к конечной станции или ТД. Станции в ячеистой сети 100 могут осуществлять связь друг с другом через любую технологию радиосвязи или любую комбинацию технологий радиосвязи, таких как IEEE 802.11, высокопроизводительная локальная радиосеть, технология Bluetooth, сотовая связь и т.д. IEEE 802.11 является семейством стандартов Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) для беспроводных локальных сетей (WLAN) и обычно используется во всем мире. Станции можно также развертывать в любой географической области, такой как, например, университетский городок, городской центр, торговые ряды или другая напряженная зона, которая характеризуется более высокой плотностью населения и/или большим количеством используемых данных.

Станция может осуществлять связь с другой станцией через один или большее количество потоков. Поток может быть потоком данных более высокого уровня (например, поток протокола управления передачей (TCP) или протокола дейтаграмм пользователя (UDP)), который можно посылать через канал связи между двумя станциями. Поток может переносить любой тип трафика, такого как голос, видео, пакетные данные и т.д. Поток может быть предназначен для определенного класса трафика и может иметь определенные требования к скорости передачи данных, времени ожидания или задержки и т.д. Поток может быть периодическим и может передаваться через регулярные интервалы или быть непериодическим и передаваться спорадически, например, всякий раз, когда существуют данные для передачи. Например, поток для протокола передачи голоса по Интернет (VoIP) может передавать кадр данных каждые 10 или 20 миллисекунд (мс). Станция может иметь один или большее количество потоков для одного или большего количества типов трафика с данной ТД.

В одном из аспектов управление передачей для ячеистой сети можно обеспечивать с помощью ранжирования узловой точки сети или станции в ячеистой сети. Ранжирование может быть основано на различных факторах, таких как количество сетевых сегментов до проводных ТД, количество станций, связанных с ТД, количество трафика, направляемого ТД, тип или класс трафика, направляемого ТД, характеристики ТД и т.д. Характеристики ТД можно определять количественно с помощью обеспечиваемой скорости передачи данных, размера буфера и/или других факторов. Всем факторам, используемым при определении ранга, можно присваивать соответствующие веса и объединять факторы для получения показателя, который можно использовать для установки ранга каждой узловой точки сети.

В одной из схем ранг заданной узловой точки сети или станции x можно определять, основываясь на количестве сетевых сегментов до проводной ТД, и его можно выражать как:

Rank (MP x) = MaxRank - количество сетевых сегментов до проводной ТД, Ур. (1),

где Rank (MP x) является рангом узловой точки сети x и MaxRank является произвольно выбранным максимальным значением ранга. Каждую узловую точку сети в последовательности из одной или большего количества узловых точек сети от узловой точки сети x до проводной ТД можно рассматривать как один сетевой сегмент. Количество сетевых сегментов до проводной ТД может в таком случае быть равно количеству узловых точек сети в последовательности узловых точек сети от узловой точки сети x до проводной ТД.

Если существуют множество проводных ТД в ячеистой сети, то ранг узловой точки сети x можно определять, основываясь на минимальном количестве сетевых сегментов до всех проводных ТД, и его можно выражать как:

Rank (MP x) = MaxRank - (количество сетевых сегментов до проводной ТД y), Ур. (2)

Высокое значение ранга из уравнений (1) или (2) соответствует более высокому рангу, который обычно подразумевает более высокую необходимую пропускную способность, более высокие приоритеты доступа и т.д., как обсуждается ниже.

На Фиг. 1 у проводных ТД 120a и 120b может быть самый высокий ранг MaxRank, у СТД 130a и 130b может быть следующий самый высокий ранг MaxRank - 1, у СТД 130c может быть следующий самый высокий ранг MaxRank - 2, и у конечных станций или ТД 140 могут быть ранги MaxRank - 2, MaxRank - 3 и MaxRank - 4. В общем случае у иерархической структуры для ячеистой сети может быть любое количество уровней, и у узловых точек сети может быть любое количество различных рангов. Каждая узловая точка сети может узнать свой маршрут, а также количество узловых точек сети до самой ближней проводной ТД, основываясь на алгоритме маршрутизации.

Ячеистая сеть может использовать любую схему доступа для предоставления возможности узловым точкам сети получать доступ к каналу. В одной из схем, которая описана более подробно ниже, ячеистая сеть использует процедуру улучшенного распределенного доступа к каналу (EDCA), описанную в спецификации IEEE 802.11e, озаглавленной «Amendment: Medium Access Control (MAC) Quality of Service (QoS) Enhancements», которая находится в свободном доступе. Процедура EDCA относительно проста для воплощения и поддерживает приоритетный доступ станций к каналу, основываясь на требованиях QoS потоков, которые переносят эти станции, и на количестве трафика через эти станции.

В EDCA используют три параметра для управления передачами через канал с помощью станций. Таблица 1 приводит список трех параметров передачи и предоставляет короткое описание для каждого параметра. Параметр передачи является параметром, который может управлять доступом к каналу и/или передачей в канале после получения доступа. AIFS и конфликтные окна являются параметрами доступа к каналу и используются для управления доступом к каналу. Продолжительность TXOP регулирует передачу, когда к каналу получили доступ.

Таблица 1 Параметр Символ Описание Межкадровый арбитражный интервал AIFS Время считывания незанятости канала или продолжительность времени, в течение которого канал не будет занят, перед тем, как можно выполнять передачу Минимальное и максимальное конфликтное окно CW_min & CW_max Используются для выбора случайной задержки передачи перед передачей в канале Продолжительность возможности передачи Продолжительность TXOP Продолжительность времени, в течение которого станция может передавать в канале при получении доступа

Фиг. 2 показывает доступ к каналу и передачу с помощью станции с EDCA. Станция может иметь данные для передачи в момент времени T₁ и может считывать канал для определения, занят ли канал или не занят. Если канал не занят в течение периода времени, равного значению AIFS для этой станции, то станция может передавать данные по каналу, начиная с момента времени T₂, где T₂-T₁≥AIFS. Станции можно предоставить TXOP определенной продолжительности, и она может занимать канал до момента времени T₃, который является окончанием продолжительности TXOP.

Станция может иметь дополнительные данные для передачи в момент времени T₄ и может считывать канал для определения, занят ли канал или не занят. В этом примере канал первоначально не занят, но становится занят в момент времени T₅, так как существует другая станция, у которой значение AIFS меньше значения AIFS для данной станции. Станция может затем ждать, пока канал не станет не занят в момент времени T₆ и может дополнительно ждать, пока канал не будет не занят в течение периода времени, равного ее значению AIFS, которое происходит в момент времени T₇. Станция может затем выбирать случайную задержку передачи между нулем и значением конфликтного окна (CW), которое первоначально может быть установлено в CW_min. Случайная задержка передачи используется для того, чтобы избежать сценария, при котором множество станций передают одновременно после считывания незанятости канала в течение AIFS. Станция может затем отсчитывать в обратном порядке случайную задержку передачи, делая паузу всякий раз, когда канал занят, и перезапуская обратный отсчет после того, как канал не занят в течение AIFS (не показано на Фиг. 2). Станция может передавать данные, когда обратный отсчет достигает нуля в момент времени T₈. Станции можно предоставить TXOP, и она может занимать канал до момента времени T₉, который является концом продолжительности TXOP. Хотя не показано на Фиг. 2, станция может удваивать значение конфликтного окна после каждой неудачной передачи, пока значение конфликтного окна не достигнет CW_max.

AIFS является продолжительностью времени, на которое станция задерживает доступ к каналу после занятого периода. AIFS может таким образом влиять на вероятность получения доступа к каналу. В общем случае станции с более высоким приоритетом можно назначать меньшее значение AIFS, и она может получать доступ к каналу до других станций с большими значениями AIFS. Наоборот, станции с более низким приоритетом можно назначать большее значение AIFS и можно задерживать доступ к каналу по сравнению с другими станциями с меньшими значениями AIFS.

Минимальное конфликтное окно и (в меньшей степени) максимальное конфликтное окно могут определять среднюю продолжительность времени для получения доступа к каналу. Станция с меньшим CW_min может, в среднем, получать доступ к каналу за более короткую продолжительность времени, чем станция с большим CW_min.

В другом аспекте станциям в беспроводной сети (например, в ячеистой сети) можно назначать различные значения параметра передачи для обеспечения требований к данным каждой станции. Требования к данным данной станции можно задавать с помощью гарантируемой скорости, требований QoS, требований задержки, нагрузки по трафику и т.д. Различные станции могут переносить различное количество трафика и/или иметь различные требования QoS. Соответствующие значения параметра передачи можно назначать каждой станции для обеспечения требований к данным этой станции.

Для показанной на Фиг. 1 ячеистой сети с небольшим количеством проводных ТД можно формировать иерархическую архитектуру, где в пределах ячеистой сети могут доминировать восходящие потоки данных к проводным ТД и нисходящие потоки из проводных ТД к станциям. В такой иерархической ячеистой сети нижеследующие факторы можно учитывать при назначении значений параметров передачи отдельным узловым точкам сети, или станциям.

Ранг узловой точки сети может указывать количество трафика, которым обмениваются через узловую точку сети. Узловая точка сети более высокого ранга, такая как СТД 130b на Фиг. 1, может переносить больше трафика, чем узловая точка сети более низкого ранга, такая как СТД 130c. Кроме того, трафик через узловую точку сети более высокого ранга может уже подвергаться задержкам при передаче через узловые точки сети более низких рангов. Поэтому у узловой точки сети более высокого ранга должен быть более высокий приоритет в доступе к каналу посредством меньших значений AIFS и CW_min.

Количество трафика и требования QoS трафика можно рассматривать при назначении значений параметра передачи. У каждой узловой точки сети, которая направляет трафик QoS, может быть описатель каждого потока, посылаемого через эту узловую точку сети. Описатель для каждого потока может предоставлять информацию о скорости (например, среднюю скорость передачи информации в битах и пиковую скорость передачи информации в битах для потока) и/или информацию о задержке. Требования задержки могут использоваться для определения необходимого количества доступов в секунду, что в свою очередь может использоваться для определения параметров передачи, например, размера конфликтного окна. Продолжительность TXOP, назначенная узловой точке сети, может зависеть от количества трафика, который переносит данная узловая точка сети.

Расположение узловой точки сети может определять максимальную скорость передачи данных, обеспечиваемую данной узловой точкой сети. Узловая точка сети более низкого ранга, которая расположена дальше от узловой точки сети более высокого ранга, может иметь соединение с более низкой скоростью передачи данных к узловой точкой сети более высокого ранга. Для обеспечения справедливости при маршрутизации потоков TXOP, назначенные узловой точке сети более низкого ранга, могут учитывать скорость передачи данных, обеспечиваемую данной узловой точкой сети так, чтобы эти потоки могли обслуживаться соответствующим образом.

Другие факторы могут быть также рассмотрены при назначении значений параметров передачи для отдельных узловых точек сети. Например, предоставление обратного направления TXOP узловой точки сети более высокого ранга может определять ее возможность переноса трафика, что можно рассматривать как назначение значения параметра передачи для узловой точки сети более низкого ранга. Значения параметров передачи можно изменять, когда потоки и узловые точки сети добавляют или удаляют.

В одной из схем узловая точка сети более высокого ранга устанавливает параметры передачи для узловой точки сети более низкого ранга. В другой схеме пара узловых точек сети может согласовывать между собой, для какой узловой точки сети будут устанавливать параметры передачи. В еще одной схеме группа узловых точек сети может выбирать одну узловую точку сети для установки параметров передачи для всех узловых точек сети в этой группе или для конкретного класса потоков. В общем случае узловую точку сети, которая устанавливает параметры передачи для одной или большего количества других узловых точек сети, можно выбирать, основываясь на любом факторе или факторах, которые могут включать в себя ранг или могут не включать в себя ранг. В одной из схем, которая описана ниже, узловая точка сети ранга i устанавливает параметры передачи узловых точек сети ранга i-1, которые осуществляют связь с этой узловой точкой сети ранга i.

В IEEE 802.11e ТД, которая поддерживает QoS, упоминается как QoS ТД (Q-ТД), и станция, которая поддерживает QoS, упоминается как QoS STA (QSTA). В IEEE 802.11e Q-ТД устанавливает параметры EDCA для всех QSTA для каждой категории доступа (или приоритета), чтобы гарантировать справедливость среди всех QSTA, связанных с этим Q-ТД. Эта схема гарантирует справедливость, но не в состоянии удовлетворить требования QoS отдельных потоков. В ячеистой сети у узловой точки сети ранга i может быть несколько дочерних вершин ранга i-1. Трафик, который переносит каждая из этих дочерних вершин, может быть различным. В одной из схем узловая точка сети более высокого ранга может назначать различные значения параметра передачи каждой из ее дочерних вершин. Эта схема может предоставлять возможность удовлетворения требований QoS отдельных дочерних вершин.

Узловая точка сети более высокого ранга может обмениваться сообщениями с узловыми точками сети более низкого ранга для согласования и/или передачи значений параметров передачи, назначенных узловой точкой сети более высокого ранга отдельным узловым точкам сети более низкого ранга. В одной из схем сообщения можно переносить в кадрах тестового сообщения и ответа на тестовое сообщение узла, которые могут быть подобны используемым в IEEE 802.11e. Однако кадры ответа на тестовое сообщение узла можно расширять, чтобы они содержали значения параметров передачи, назначенные определенным узловым точкам сети, которые могут затем устанавливать свои параметры передачи в значения, назначенные узловой точкой сети более высокого ранга. Также можно определять другие сообщения сигнализации или кадры действий управления для транспортировки этих значений параметров передачи.

Параметры передачи можно устанавливать по-разному. Для ясности ниже описаны несколько определенных схем установки параметров передачи. Эти схемы предполагают, что приоритет определяется рангом так, чтобы у узловой точки сети с более высоким рангом был более высокий приоритет. Ранг узловой точки сети можно определять с помощью количества сетевых сегментов до проводной ТД, как показано в уравнениях (1) и (2), и/или основываясь на других факторах.

В одной из схем параметры передачи можно устанавливать для каждой из категорий трафика, имеющих различные требования QoS. Категории трафика могут также упоминаться как классы трафика, категории доступа, классы доступа и т.д. В IEEE 802.11e можно поддерживать до восьми категорий трафика, и им можно назначать различные приоритеты. Для ясности ниже описана процедура установки параметров передачи для одной категории трафика. Тот же самый процесс можно повторять для каждой поддерживаемой категории трафика.

В одной из схем узловым точкам сети назначают значения AIFS, определенные на основе их ранга. Узловая точка сети с большим значением AIFS может «голодать» из-за узловых точек сети с меньшими значениями AIFS. Следовательно, узловые точки сети более высоких рангов должны иметь меньшие значения AIFS по сравнению с узловыми точками сети более низких рангов, тем более что узловые точки сети более высокого ранга могут иметь больше трафика и должны таким образом иметь более высокую вероятность доступа к каналу. Порталы сети (например, проводные ТД 120a и 120b на Фиг. 1) должны иметь наименьшее возможное значение AIFS. В одной из схем значения AIFS для узловых точек сети можно задавать как:

AIFS [i -1] = AIFS [i] + д, Ур. (3)

где AIFS [i] является значением AIFS для узловой точки сети ранга i и

д является значением приращения AIFS, которое больше нуля.

В общем случае значения AIFS для узловых точек сети можно выбирать таким образом, что AIFS [i -1]≥AIFS [i], где AIFS [i -1] можно определять, основываясь на любой функции AIFS [i]. Например, AIFS [i -1] можно задавать как AIFS [i -1] = з · AIFS [i], где з - коэффициент масштабирования, который больше или равен единице. Другие функции могут также использоваться для получения AIFS [i -1] из AIFS [i].

В одной из схем те же самые значения минимального и максимального конфликтного окна используются для всех узловых точек сети, и продолжительности TXOP назначают, основываясь на требованиях к данным узловых точек сети. Эта схема может предоставлять возможность некоторым узловым точкам сети иметь более высокую пропускную способность, чем другим. Однако эта схема может вносить более длительные задержки, если данной узловой точке сети назначают большой TXOP, и другие узловые точки сети должны ждать до конца TXOP для доступа к каналу.

В другой схеме значения минимального и максимального конфликтного окна, а также продолжительность TXOP назначают каждой узловой точке сети, основываясь на требованиях к данным этой узловой точки сети. Минимальное конфликтное окно можно выбирать для данной узловой точки сети следующим образом. Может быть показано, что за достаточно длительный период времени соотношение количества успешных попыток n_i и n_j двух узловых точек сети i и j соответственно может быть приблизительно соотнесено следующим образом:

Ур. (4)

где CWⁱ _min и CW^j _min - значение минимального конфликтного окна для узловых точек сети i и j соответственно. Уравнение (4) предполагает, что данное соотношение количества успешных доступов и, следовательно, задержек получения доступа к каналу примерно пропорциональны соотношению значений минимального конфликтного окна. В данном случае максимальное конфликтное окно не рассматривают.

Набор верхней и нижней границ, или пороговых значений, для минимального конфликтного окна можно определять следующим образом:

1. CW^LT _min - нижняя граница минимального конфликтного окна, которую можно определять, основываясь на максимальном допустимом количестве коллизий для передачи, и

2. CW^HT _min - верхняя граница минимального конфликтного окна, которую можно определять, основываясь на самой высокой допустимой задержке потока.

Минимальное конфликтное окно потока можно устанавливать, используя уравнение (4), и оно может быть ограничено нахождением в пределах нижней границы CW^LT _min и верхней границы CW^HT _min. Поток с самым высоким допуском задержки может иметь минимальное конфликтное окно, установленное в CW^HT _min. Поток с меньшим допуском задержки может иметь минимальное конфликтное окно, меньшее, чем CW^HT _min.

В одной из схем продолжительность TXOP назначают для удовлетворения требований нагрузки по трафику, который переносит каждая узловая точка сети. Средняя задержка доступа к каналу с помощью заданной узловой точки сети, которую задают с помощью конфликтного процесса, может быть обозначена как D. Эта средняя задержка доступа к каналу может зависеть от значения AIFS и значений минимального и максимального конфликтного окна, назначенных для узловой точки сети. Предельное значение TXOP, которое является наибольшим TXOP, который можно назначать для узловой точки сети, может быть установлен как функция количества кадров, которые прибывают в течение времени между последовательными доступами к каналу, основываясь на спецификации трафика (TSPEC) для узловой точки сети. Это предельное значение TXOP можно задавать как:

Ур. (5)

где g - гарантируемая скорость для приложения и

L - размер кадра для приложения.

Гарантируемую скорость можно получать из параметров TSPEC, если они известны, или ее можно получать, основываясь на требованиях пиковой и средней скорости приложения. Используя указанную группу параметров, гарантируемую скорость g можно выражать как:

Ур. (6)

где d представляет границу задержки, P представляет пиковую скорость, ρ представляет среднюю скорость, σ представляет размер пачки и p_e представляет частоту появления ошибок. Эти параметры можно задавать в TSPEC.

Узловая точка сети может иметь совокупный поток, который состоит из отдельных потоков, имеющих потенциально различные размеры кадра и/или различные гарантируемые скорости. В этом случае размеры кадра отдельных потоков можно взвешивать, основываясь на вкладах этих потоков в получение среднего размера L кадра для совокупного потока. Средний размер L кадра можно определять следующим образом:

Ур. (7)

где g_k - гарантируемая скорость для потока k, и L_k - размер кадра для потока k.

Продолжительность TXOP можно, таким образом, назначать для узловой точки сети, основываясь на количестве трафика и требованиях QoS узловой точки сети. Предельное значение TXOP можно определять, например, как показано в уравнениях (5) - (7). Продолжительность TXOP может быть равна предельному значению TXOP для обеспечения того, что гарантируемую скорость g можно обеспечивать со средней задержкой D доступа к каналу и размером кадра L. Продолжительность TXOP может быть короче предельного значения TXOP, когда нагрузка по трафику меньше и/или скорость передачи данных ниже гарантируемой скорости g.

Узловая точка сети более высокого ранга может изменять предельные значения TXOP узловых точек сети более низкого ранга, например, в зависимости от количества TXOP, предоставленных узловым точкам сети более низкого ранга через предоставления в обратном направлении.

В одной из схем назначенные значения параметра передачи можно посылать через тестовые сообщения запроса и сообщение, являющееся ответным на тестовое сообщение. В других схемах назначенные значения параметра передачи можно посылать через другие сообщения сигнализации (например, через сообщения сигнализации обновления параметров доступа или через другие кадры управления действиями), или как часть кадров данных, или через другой механизм.

В еще одном аспекте ТД может передавать информацию о своей текущей нагрузке в своих сигнальных кадрах для предоставления возможности соседним ТД определять время занятия канала этой ТД. ТД может также делать измерения канала в неактивные периоды, когда ТД не посылает и не принимает трафик и может оценивать время занятия канала соседними ТД, основываясь на измерениях канала. ТД может фильтровать измерения канала для получения более точной оценки времени занятия канала соседними ТД.

Фиг. 3 показывает схему процесса 300 установки параметров передачи в ячеистой сети связи. Можно определять ранг первой станции в ячеистой сети связи (этап 312). Можно идентифицировать в ячеистой сети связи по меньшей мере одну станцию более низкого ранга, чем у первой станции (этап 314). По меньшей мере один параметр передачи по меньшей мере для одной станции более низкого ранга можно устанавливать с помощью первой станции (этап 316).

Ранг каждой станции можно определять, основываясь на количестве сетевых сегментов от этой станции до определяемой станции (например, проводной ТД) в ячеистой сети. Ранг каждой станции можно также определять, основываясь на других факторах, как отмечено выше. По меньшей мере одна станция может осуществлять связь непосредственно с первой станцией и может находиться на один ранг ниже, чем первая станция.

По меньшей мере один параметр передачи может содержать: AIFS, минимальное конфликтное окно, максимальное конфликтное окно, продолжительность TXOP или любую их комбинацию. Первая станция может назначать по меньшей мере одно значение параметра передачи каждой станции, основываясь на требованиях к данным этой станции и/или других факторах, например, основываясь на ранге станции, требованиях QoS станции, количестве трафика, который переносит станция, скорости передачи данных, обеспечиваемой станцией, представлении обратного направления первой станции и т.д. Первая станция может посылать по меньшей мере одно значение параметра передачи каждой станции через сообщение, являющееся ответным на тестовое сообщение или некоторый другой механизм. Первая станция может назначать одинаковые или различные значения параметра передачи по меньшей мере для одной станции.

Первая станция может автономно устанавливать по меньшей мере один параметр передачи по меньшей мере для одной станции. Альтернативно, первая станция может согласовывать с каждой станцией установку по меньшей мере одного параметра передачи для этой станции. Первая станция может также быть выбрана по меньшей мере одной станцией для установки по меньшей мере одного параметра передачи по меньшей мере для одной станции.

Фиг. 4 показывает схему устройства 400 для установки параметров передачи в ячеистой сети связи. Устройство 400 включает в себя средство для определения ранга первой станции в ячеистой сети связи (модуль 412), средство для идентификации в ячеистой сети связи по меньшей мере одной станции более низкого ранга, чем у первой станции (модуль 414), и средство для установки по меньшей мере одного параметра передачи по меньшей мере для одной станции более низкого ранга (модуль 416). Модули 412 - 416 могут содержать процессоры, электронные устройства, аппаратные устройства, компоненты электроники, логические схемы, память и т.д. или любую их комбинацию.

Фиг. 5 показывает схему процесса 500 установки параметров передачи в сети беспроводной связи, которая может являться, а может не являться ячеистой сетью. По меньшей мере одно значение параметра передачи по меньшей мере для одного параметра передачи может быть назначено каждой из по меньшей мере одной станции в сети беспроводной связи (этап 512). По меньшей мере одно значение параметра передачи для каждой станции можно выбирать, основываясь на ранге станции, требованиях QoS станции, количестве трафика, который переносит станция, скорости передачи данных, обеспечиваемой станцией, предоставлении обратного направления по меньшей мере одной станции и т.д. По меньшей мере одно значение параметра передачи, назначенное для каждой станции, можно посылать в эту станцию, например, через кадры ответа на тестовое сообщение, сообщения сигнализации обновления параметров доступа или в других кадрах действий управления, или как часть кадров данных, или через некоторый другой механизм (этап 514).

По меньшей мере один параметр передачи может содержать AIFS, указывающий время считывания незанятости канала. Станция назначает по меньшей мере одно значение параметра передачи, которое может быть связано с первым значением AIFS. По меньшей мере одно значение AIFS, которое больше первого значения AIFS, можно назначать по меньшей мере одной станции для обеспечения по меньшей мере одной станции более низкой вероятности доступа к каналу, чем назначающей станции.

По меньшей мере один параметр передачи может содержать минимальное конфликтное окно и/или максимальное конфликтное окно, используемое для определения случайной задержки передачи перед обращением к каналу. Значение минимального конфликтного окна можно выбирать для каждой станции, основываясь на гарантируемой скорости и/или требованиях задержки по меньшей мере одного потока, посылаемого этой станцией. Значение минимального конфликтного окна можно ограничивать, чтобы оно было в пределах нижней границы и верхней границы, определенных для станции. Нижнюю границу можно определять, основываясь на максимальном приемлемом количестве коллизий для передач, посылаемых станцией. Верхнюю границу можно определять, основываясь на требованиях максимальной задержки по меньшей мере одного потока, посылаемого станцией. Значение минимального конфликтного окна можно выбирать для каждого потока, основываясь на верхней границе, требованиях задержки этого потока и требованиях максимальной задержки для всех из по меньшей мере одного потока. Значение максимального конфликтного окна можно также выбирать для каждой станции.

По меньшей мере один параметр передачи может содержать продолжительность TXOP. Продолжительность TXOP для каждой станции можно выбирать, основываясь на средней задержке доступа к каналу, требованиях задержки, гарантируемой скорости, обеспечиваемой скорости передачи данных, среднем размере кадра и т.д. для станции. Средний размер кадра для станции с множеством потоков можно определять, основываясь на взвешенном среднем размере кадра для множества потоков, например, как показано в уравнении (7).

Фиг. 6 показывает схему устройства 600 для установки параметров передачи в сети беспроводной связи. Устройство 600 включает в себя средство для назначения по меньшей мере одного значения параметра передачи по меньшей мере для одного параметра передачи (например, AIFS, минимального конфликтного окна, максимального конфликтного окна, продолжительности TXOP и т.д.) для каждой из по меньшей мере одной станции в сети беспроводной связи (модуль 612) и средство для передачи по меньшей мере одного значения параметра передачи к каждой из по меньшей мере одной станции (модуль 614). Модули 612 и 614 могут содержать процессоры, устройства электроники, аппаратные устройства, компоненты электроники, логические схемы, память и т.д. или любую их комбинацию.

Фиг. 7 показывает схему процесса 700 определения времени занятия канала. Информацию о нагрузке для точки доступа можно определять (этап 712) и передавать в сигнальных кадрах (этап 714). Информация о нагрузке может указывать продолжительность времени, в течение которого точка доступа занимает канал. Измерения канала можно также получать в неактивные периоды, когда точка доступа не посылает и не принимает данные (этап 716). Время занятия канала соседними точками доступа можно оценивать, основываясь на измерениях канала (этап 718). Измерения канала можно фильтровать для получения более точной оценки времени занятия канала соседними узлами доступа.

Фиг. 8 показывает схему устройства 800 для определения времени занятия канала. Устройство 800 включает в себя средство для определения информации о нагрузке для точки доступа (модуль 812), средство для передачи информации о нагрузке в сигнальных кадрах, причем информация о нагрузке указывает продолжительность времени, в течение которого точка доступа занимает канал (модуль 814), средство для получения измерений канала в неактивные периоды, когда точка доступа не посылает и не принимает данные (модуль 816), и средство для оценки времени занятия канала соседних точек доступа, основываясь на измерениях канала (модуль 818). Модули 812-818 могут содержать процессоры, электронные устройства, аппаратные устройства, компоненты электроники, логические схемы, память и т.д. или любую их комбинацию.

Фиг. 9 показывает структурную схему двух станций 900 и 950 в сети беспроводной связи, например, в ячеистой сети. Станция 900 может быть проводной ТД 120, и станция 950 может быть СТД 130 в ячеистой сети 100 на Фиг. 1. Станция 900 может также быть СТД 130, и станция 950 может быть конечной станцией 140 в ячеистой сети 100.

В станции 900 блок 912 обработки передаваемых (ПРД) данных принимает данные трафика из источника данных 910, данные управления (например, значения параметра передачи) от контроллера/процессора 920 и информацию планирования от блока 924 планирования. Блок 912 обработки ПРД данных обрабатывает (например, кодирует, перемежает, модулирует и шифрует) данные для каждой станции получателя, основываясь на скорости, выбранной для этой станции, обрабатывает данные управления и информацию планирования и генерирует выводимые элементарные сигналы. Передатчик (ПРДТ) 914 обрабатывает (например, преобразовывает в аналоговый сигнал, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) выводимые элементарные сигналы и генерирует модулированный сигнал, который передают через антенну 916 к станциям получателя.

В станции 950 антенна 952 принимает модулированный сигнал от станции 900 и обеспечивает принятый сигнал. Приемник (ПРМН) 954 обрабатывает принятый сигнал и обеспечивает выборки. Блок 956 обработки принимаемых (ПРМ) данных обрабатывает (например, дешифрует, демодулирует, выполняет обратное перемежение и декодирует) выборки, обеспечивает декодированные данные для станции 950 к потребителю 958 данных и обеспечивает данные управления и информацию планирования на контроллер/процессор 960. Блок 972 обработки ПРД данных принимает данные трафика из источника 970 данных и данные управления от контроллера/процессора 960. Блок 972 обработки ПРД данных обрабатывает данные трафика и данные управления, основываясь на скорости, выбранной для станции 950, и генерирует выводимые элементарные сигналы. Передатчик 974 обрабатывает выводимые элементарные сигналы и генерирует модулированный сигнал, который передают через антенну 952.

В станции 900 антенна 916 принимает модулированные сигналы от станции 950 и, возможно, от других станций. Приемник 930 обрабатывает принятый сигнал от антенны 916 и обеспечивает выборки. Блок 932 обработки ПРМ данных обрабатывает выборки и обеспечивает декодированные данные для каждой передающей станции к потребителю 934 данных и обеспечивает данные управления на контроллер/процессор 920.

Контроллеры/процессоры 920 и 960 управляют работой в станциях 900 и 950 соответственно. Контроллеры/процессоры 920 и/или 960 могут также осуществлять процесс 300 на Фиг. 3, процесс 500 на Фиг. 5, процесс 700 на Фиг. 7 и/или другие процессы для управления передачей. Память 922 и 962 хранит данные и команды для станций 900 и 950 соответственно. Если станция 900 является проводной ТД, то блок 924 связи может поддерживать связь между станцией 900 и ретрансляционной сетью.

Описанные методики можно осуществлять с помощью различных средств. Например, эти методики можно осуществлять в аппаратных средствах, встроенном программном обеспечении, программном обеспечении или в их комбинации. Для аппаратной реализации блоки обработки, используемые для выполнения данной методики, можно воплощать в пределах одной или большего количества специальных интегральных схем (СпИС), процессоров цифровой обработки сигналов (ПЦОС), устройств цифровой обработки сигналов (УЦОС), программируемых логических устройств (ПЛУ), программируемых пользователем вентильных матриц (ППВМ), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, электронных устройств, других электронных блоков, предназначенных для выполнения описанных функций, в компьютере или в их комбинации.

Для реализации с помощью встроенного программного обеспечения и/или для программной реализации методики можно осуществлять с помощью команд (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют описанные функции. Встроенное программное обеспечение и/или программные команды можно хранить в памяти (например, в памяти 922 или 962 на Фиг. 9) и выполнять с помощью процессора (например, процессора 920 или 960). Память можно воплощать в пределах процессора или вне процессора. Встроенное программное обеспечение и/или программные команды можно также хранить на другом машиночитаемом носителе памяти, таком как оперативная память (ОП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), неразрушающаяся оперативная память (NVRAM), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), электрически стираемое ППЗУ (ЭСППЗУ), флэш-память, компакт-диск (CD), магнитное или оптическое устройство хранения данных и т.д.

Предыдущее описание раскрытия предоставлено для обеспечения возможности любому специалисту изготавливать или использовать данное раскрытие. Различные модификации данного раскрытия будут вполне очевидны специалистам, и универсальные принципы, определенные в данной работе, можно применять к другим разновидностям, не отступая от объема или формы раскрытия. Таким образом, данное раскрытие не ограничено описанными примерами, но объединяет самую широкую форму, совместимую с раскрытыми принципами и новыми особенностями.

Заявленное изобретение относится к управлению передачами в сетях беспроводной связи. Технический результат состоит в эффективном управлении передачами в ячеистой сети. Для этого в одном из аспектов управление передачей для ячеистой сети можно обеспечивать с помощью ранжирования узловых точек сети или станций в ячеистой сети. В одной из схем можно определять ранг первой станции в ячеистой сети. Можно идентифицировать в ячеистой сети по меньшей мере одну станцию более низкого ранга, чем у первой станции. По меньшей мере один параметр передачи по меньшей мере для одной станции более низкого ранга можно устанавливать с помощью первой станции. В другом аспекте станциям можно назначить различные значения параметра передачи для обеспечения требований к данным каждой станции. По меньшей мере одно значение параметра передачи можно выбирать для каждой станции, основываясь на ранге, требованиях качества обслуживания (QoS), количестве трафика и/или обеспечиваемой скорости передачи данных для этой станции, и можно передавать его в станцию (например, через сообщение, являющееся ответным на тестовое сообщение). 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

1. Устройство для передачи информации о нагрузке в системе беспроводной связи, содержащее:
по меньшей мере один процессор, сконфигурированный для определения информации о нагрузке для точки доступа и для широковещательной передачи информации о нагрузке в сигнальных кадрах, причем информация о нагрузке указывает продолжительность времени, в течение которого точка доступа занимает канал; и
память, соединенную с, по меньшей мере, одним процессором.

2. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, один процессор сконфигурирован для получения измерений канала в неактивные периоды, когда точка доступа не посылает и не принимает данные, и для оценки времени занятия канала соседними точками доступа, основываясь на измерениях канала.

3. Устройство по п.2, в котором, по меньшей мере, один процессор сконфигурирован для фильтрации измерений канала для получения более точной оценки времени занятия канала соседними точками доступа.

4. Способ широковещательной передачи информации о нагрузке в системе беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:
определяют информацию о нагрузке для точки доступа; и
осуществляют широковещательную передачу информации о нагрузке в сигнальных кадрах, причем информация о нагрузке указывает продолжительность времени, в течение которого точка доступа занимает канал.

5. Способ по п.4, дополнительно содержащий этапы, на которых:
получают измерения канала в неактивные периоды, когда точка доступа не посылает и не принимает данные; и
оценивают время занятия канала соседними точками доступа, основываясь на измерениях канала.

6. Устройство для широковещательной передачи информации о нагрузке в системе беспроводной связи, содержащее:
средство для определения информации о нагрузке для точки доступа; и
средство для широковещательной передачи информации о нагрузке в сигнальных кадрах, причем информация о нагрузке указывает продолжительность времени, в течение которого точка доступа занимает канал.

7. Постоянный машиночитаемый носитель для широковещательной передачи информации о нагрузке в системе беспроводной связи, содержащий:
по меньшей мере, одну инструкцию для определения информации о нагрузке для точки доступа; и
по меньшей мере, одну инструкцию для широковещательной передачи информации о нагрузке в сигнальных кадрах, причем информация о нагрузке указывает продолжительность времени, в течение которого точка доступа занимает канал.