СПОСОБ ПЛАНИРОВАНИЯ QOS ДЛЯ WLAN С РАЗНОРОДНЫМИ ПРИЛОЖЕНИЯМИ Российский патент 2013 года по МПК H04L12/28 

Технология беспроводной связи значительно продвинулась, сделав беспроводную среду жизнеспособной альтернативой проводным решениям. По существу использование возможности беспроводного соединения в передаче данных и речевой связи продолжает увеличиваться. Эти устройства включают в себя мобильные телефоны, портативные компьютеры в беспроводных сетях (например, беспроводных локальных сетях (WLAN), стационарные компьютеры в проводных сетях, портативные телефонные трубки, чтобы назвать только некоторые).

Вездесущая сложная задача в стандартах, таких как IEEE 802.11, и ее результат состоит в том, чтобы предоставлять гарантии качества обслуживания (QoS) приложениям реального времени и критическим приложениям, таким как речевые и медицинские приложения, наряду с минимизацией мощности, потребляемой некоторыми мобильными беспроводными станциями (STA). В последнее время, была одобрена поправка IEEE 802.11e к стандарту IEEE 802.11. IEEE 802.11e определяет режим работы управляемого функцией гибридной координации (HCF) доступа к каналу (HCCA) для поддержки параметризованного QoS благодаря гибридному координатору (HC), который находится на точке доступа (AP), которая управляет доступом к среде и предоставляет STA возможности передачи (TXOP) согласно централизованному плану передачи.

В известных системах AP управляет доступом к среде передачи, в числе других задач, планируя доступ к среде, в таких известных системах, AP первыми планирует беспроводные станции (STA) с требованиями самой низкой задержки (более ранним сроком завершения), таким образом, безотказность STA с требованиями низкой задержки улучшается посредством планирования этих STA с большим приоритетом в периоде передачи данных. По контрасту STA с требованиями большей задержки (более поздним сроком завершения) могут не быть способными осуществлять доступ к среде и, по существу, могут получать более низкое качество обслуживания по сравнению с STA с требованиями более низкой задержки. В качестве примера речевое приложение, которое имеет требование низкой задержки, типично, меньшей, чем приблизительно 20 мс, наделяется приоритетом над медицинской STA, которая нормально может поддерживать сравнительно более высокие задержки, которые могут быть также велики, как приблизительно 250 мс.

Более того, известные алгоритмы планирования не принимают во внимание требования надежности (например, требования к потере пакетов) и требования к потребляемой мощности STA. Как будет приниматься во внимание, в некоторых приложениях, надежность обслуживания является чрезвычайно важной; наряду с тем, что в других приложениях она полезна, если для STA не является необходимым сберегать электроэнергию, чтобы обеспечить долговечность.

Поэтому есть необходимость в способе и системе, которые преодолевают по меньшей мере недостатки, описанные выше.

В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления беспроводная система включает в себя множество беспроводных станций (STA), и по меньшей мере одна из STA является энергосберегающей (PS) STA. Система также включает в себя другие беспроводные STA, приспособленные для предоставления доступа к среде беспроводной сети. PS-STA предоставляется детерминированный доступ к среде раньше других STA из множества STA.

В соответствии с еще одним другим иллюстративным вариантом осуществления способ беспроводной связи включает в себя планирование возможности передачи (PS-TXOP) с энергосбережением в периоде энергосбережения (PS) после завершения передачи маякового сигнала и раньше других возможностей передачи (TXOP).

Изобретение лучше всего понятно из последующего подробного описания, когда изучается с прилагаемыми фигурами чертежей. Подчеркивается, что различные признаки не обязательно начерчены, чтобы определять масштаб. Фактически, размеры могут быть произвольно увеличены или уменьшены для ясности описания. Где только возможно, одинаковые номера ссылок указывают ссылкой на подобные элементы на фигурах чертежей.

Фиг.1 - упрощенное схематическое представление системы беспроводной связи в соответствии с показательным вариантом осуществления.

Фиг.2 - временная диаграмма передачи данных в соответствии с показательным вариантом осуществления.

Фиг.3 - временная диаграмма передачи данных в соответствии с показательным вариантом осуществления.

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций способа беспроводной связи в соответствии с показательным вариантом осуществления.

Фиг.5 - блок-схема последовательности операций способа беспроводной связи в соответствии с показательным вариантом осуществления.

В качестве используемого в материалах настоящей заявки термины в единственном числе означают один или более; а термин 'множество' означает два или более.

В качестве используемого в материалах настоящей заявки, термин 'детерминированный' означает имеющий развитие во времени, которое может быть предсказано с достаточной точностью. Например, детерминированный временной интервал является временным интервалом, который имеет начало и конец, которые могут быть предсказаны с достаточной точностью.

В последующем подробном описании для целей пояснения, а не ограничения, показательные варианты осуществления, раскрывающие специфичные детали, изложены для того, чтоб обеспечить исчерпывающее понимание представленных знаний. Однако рядовому специалисту в данной области техники, понявшему преимущество настоящего раскрытия, будут очевидны другие варианты осуществления, которые отклоняются от специфичных деталей, описанных в материалах настоящей заявки. Более того, описания широко известных устройств, способов, систем и протоколов могут быть опущены, с тем чтобы не затенять описание показательные варианты осуществления. Однако те устройства, способы, системы и протоколы, которые находятся в пределах сферы компетенции рядового специалиста в данной области техники, могут использоваться в соответствии с показательными вариантами осуществления. В заключение, где только возможно, одинаковые номера ссылок указывают ссылкой на подобные признаки.

Отмечено, что, в иллюстративных вариантах осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, сеть может быть беспроводной сетью с централизованной архитектурой или децентрализованной архитектурой. Иллюстративно, сеть может быть таковой, которая функционирует под уровнем доступа к среде передачи (MAC) DSA, таким как должен определяться по IEEE 802.22, или как определенный по стандарту ECMA 368, IEEE 802.16, IEEE 802.11 или IEEE 802.15. Раскрытия указываемых ссылкой описаний изобретений определенно включены в материалы настоящей заявки посредством ссылки во всей своей полноте.

Более того, сеть может быть сотовой сетью; беспроводной локальной сетью (WLAN); беспроводной персональной сетью (WPAN); беспроводной нательной сетью (WBAN) или беспроводной региональной сетью (WRAN). Кроме того, протокол MAC может быть протоколом множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA); протоколом множественного доступа с контролем несущей (CSMA); протоколом CSMA с избежанием столкновений (CSMA/CA); протоколом множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA); или протоколом множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), подчеркивается, что отмеченные сети и протоколы являются только иллюстративными, и что сети и протоколы, иные чем особо упомянутые, могут использоваться, не выходя из представленных доктрин.

Фиг.1 - упрощенное схематическое представление беспроводной системы 100 в соответствии с показательным вариантом осуществления. Беспроводная система 100 может содержать централизованную сеть и включает в себя точку 101 доступа (AP), которая также указывается ссылкой как базовая станция (BS), или как HC. Беспроводная система 100, кроме того, содержит множество беспроводных станций, которые также могут указываться ссылкой как беспроводные станции (STA) или расположенное на территории клиента оборудование.

Несмотря на то, что описание, которое следует, главным образом, относится к централизованной сети с AP 101, распределенная сеть безусловно предполагается представленными методиками. Как будет легко приниматься во внимание рядовым специалистом в данной области техники, в распределенной системе AP 101 не предусмотрена. Вернее, другие STA управляют доступом к среде и выполняют функциональные возможности AP 101.

Иллюстративно беспроводная система 100 может содержать один из типов сетей, отмеченных ранее. Более того, STA могут быть компьютерами, мобильными телефонами, персональными цифровыми секретарями (PDA), беспроводными датчиками или подобными устройствами, которые типично работают в таких сетях. В отдельном варианте осуществления, по меньшей мере одна из STA является стационарной. Также предполагается, что STA может быть приспособлена для функционирования в ограниченных частотных каналах из полосы частот, которая требует защиты действующих пользователей, или в частотных каналах нелицензируемой полосы частот. Часто в интересах простоты, ограниченные частотные каналы, ограниченные каналы и частотные каналы в нелицензируемых полосах частот, в материалах настоящей заявки, могут указываться ссылкой просто как 'каналы'.

Система 100 включает в себя маломощные (также указываемые ссылкой как энергосберегающие) STA (PS-STA) 102 и мультимедийные STA 103 реального времени (RT-STA). В показательном варианте осуществления STA 102 приспособлены для вхождения в режим энергосбережения (PS), во время которого STA 102 по существу являются 'бездействующими', который является общим термином области техники, означающим, что STA находится в режиме без приема или передачи данных (и, в силу этого, сбережения энергии).

В общем смысле PS-STA 102 могли бы быть любым беспроводным устройством, которое обладает ограниченными энергетическими ресурсами, или которое стремится минимизировать потребляемую мощность для осуществления доступа к сети. Во время режима PS, STA 102 могут быть выполняющими некоторые функции, которые нормально не требуют значительных энергетических ресурсов. Так как такие STA и режим PS известны специалисту в данной области техники, подробности опущены, чтобы избежать затенения описания иллюстративных вариантов осуществления.

STA 103, по контрасту, не обязательно приспособлены для вхождения в режим PS. Скорее, эти устройства приспособлены передавать/принимать речевые/звуковые данные или видеоданные, либо те и другие. То есть STA 103 могут быть иными, чем RT-STA. Обычно STA 103 имеют требования сравнительно низкой задержки или требования сравнительно низкой надежности, или те и другие.

Отмечено, что показано лишь несколько STA 102, 103; это предназначено только для простоты обсуждения. Ясно, что могут использоваться многие другие STA. В заключение отмечено, что STA 102, 103 не обязательно одинаковы. Фактически изобилие разных типов STA, приспособленных, чтобы функционировать по выбранному протоколу, могут использоваться в пределах сети(ей) системы 100.

В одном из показательных вариантов осуществления беспроводная система 100 принадлежит к типу, который требует поддержки для доступа с последовательным опросом для двух разных приложений, которым необходимы гарантии QoS, таких как приложение медицинской телеметрии и наблюдения и передача голоса по протоколу сети Интернет (VoIP). Часто STA медицинской телеметрии и наблюдения являются PS-STA, которые также требуют сравнительно высокой надежности. То есть, это может быть обычным сценарием, так как VoIP по WLAN становятся широко распространенными. Например система 100 предполагается для использования в больнице, которая должна поддерживать как медицинские устройства, так и VoIP, в дополнение к потоку обмена IT, по одной и той же WLAN. В этом сценарии ожидается, что доступ с последовательным опросом должен играть полезную роль, чтобы гарантировать QoS для приложений, но эксплуатационные качества механизма доступа с последовательным опросом зависят от выбранного способа планирования. Подчеркивается, что приведенные примеры, предназначены только для иллюстрации одной из предполагаемых реализаций представленных методик. Представленные методики предполагаются для использования в многообразии беспроводных применений, в которых STA системы имеют несопоставимые требования потребляемой мощности, задержки и QoS.

Фиг.2 - концептуальное представление временной диаграммы 200 в соответствии с показательным вариантом осуществления. Диаграмма включает в себя первый интервал 201 маякового сигнала (BI) и второй BI 202, и каждый интервал маякового сигнала может содержать суперкадр или часть суперкадра.

Первый период 203 передачи маякового сигнала (BT) инициируется в начале первого BI 201. Как будет более подробно описано в материалах настоящей заявки, в дополнение к другой деятельности, AP (например, STA 101) в централизованной сети или другая STA в распределенной сети выполняет некоторые функции, относящиеся к последовательному опросу STA или планированию связи между PS-STA 102 и RT-STA 103, или тому и другому, во время последующей передачи данных в первом BI 201 или в более поздних BI, либо в обоих.

После завершения первой BT 203, начинается период 204 PS. Период 204 PS включает в себя возможности 206, 207 передачи PS (PS-TXOP). Несмотря на то, что показаны только две такие возможности, представленные методики предполагают PS-TXOP для каждой PS-STA, запланированной на период 204 PS. PS-TXOP 206, 207 предоставляют возможность свободного доступа соответственных PS-STA к среде до того, как доступ предоставлен другим STA (например, RT-STA 103) в системе 100. Во время PS-TXOP 206, 207, AP 101 (или другая STA в распределенной сети) и соответственные PS-STA (например, PS-STA 102) могут обмениваться данными, или PS-STA могут обмениваться данными с другими STA в сети.

Выгодно, что выделение PS-TXOP 206, 207 соответственным PS-STA 102 после BT 201 уменьшает вероятность, что начальный момент времени связи, определенный для PS-STA 102, задерживается вследствие других передач. То есть AP 101 имеет более высокий приоритет доступа к среде. Поэтому AP 101 может гарантировать, что никакие другие передачи не происходят в сети после BT 201 и до PS-TXOP 206, 207.

Как будет полнее описано в связи с фиг.3, PS-STA 102 подвергаются последовательному опросу до того, как любая другая STA (например, RT-STA) может осуществлять доступ к каналу, после передачи маякового сигнала. Соответственно AP 101 предоставляет PS-TXOP 206, 207 с детерминированными временными интервалами, из условия чтобы PS-STA могла входить в активный режим («активизироваться») в детерминированные моменты времени, сразу же после ожидаемого момента времени последовательного опроса, использовать предоставленную PS-TXOP, а затем переходить обратно в «ждущий» (PS) режим. Эта операция дает в результате минимальную потребляемую мощность для PS-STA. Полезно, что только AP 101 (или другие STA, которые выполняют планирование) могут осуществлять доступ к среде после BT 203, 208. Это уменьшает вероятность задержки PS-TXOP для PS-STA, тем самым, давая возможность синхронизации между планом доступа к среде и режимом PS.

В показательном варианте осуществления PS-STA 102, назначенная на PS-TXOP 206, является устройством медицинской телеметрии и наблюдения, приспособленным для передачи данных пациента на AP 101, а после завершения этой передачи, входит в режим ожидания для сбережения энергии. Как будет приниматься во внимание, данные, поставляемые PS-STA 102, могут быть существенными для ухода за пациентом, а потому, важны. По существу важна надежность передачи. Более того, требование сбережения энергии PS-STA гарантирует, что наблюдение может завершаться через длительный период времени без беспокойства о перерыве, обусловленном нарушением энергоснабжения. В силу настоящего способа планирования свободный доступ обеспечивает сравнительно высокую надежность (QoS) и предоставляет PS-STA 102 возможность оставаться бездействующей до следующей PS-TXOP, запланированной в детерминированный момент времени для конкретной PS-STA 102, таким образом, предусматривая сбережение энергии.

После окончания запланированных PS-TXOP 206, 207 период 204 PS завершается. После завершения периода 204 PS оставшееся время в первом BI 201 включает в себя другие TXOP, которые зарезервированы для STA без PS. В показательном варианте осуществления запланированы RT-TXOP 205, с RT-TXOP 205, выделенным соответственной RT-STA 103. Как отмечено ранее, может быть предусмотрено больше или меньше RT-TXOP 205, чем показанное количество. Более того, другие типы STA могут наделяться TXOP (не показанными) в оставшейся части BI 201 после завершения периода 204 PS. Выделение и доступ к среде передаче, предоставляемые RT-STA и другим STA, могут быть в соответствии с известным протоколом, таким как протоколы, отмеченные ранее.

После завершения первого BI 201 второй BI 202 начинается с начала второй BT 208. После второй BT 208 начинается второй период 209 PS, и обмен данными продолжается некоторым образом, описанным в связи с первым BI 201. В показательном варианте осуществления PS-TXOP предоставляются одним и тем же PS-STA в детерминированные начальные моменты времени в последующих (например, следующих друг за другом) периодах PS. По существу PS-TXOP может предоставляться одной PS-STA в периоде 204 PS и в детерминированный начальный момент времени в PS-TXOP, в периоде 209 PS, и так далее в последующих BI. В качестве альтернативы, или дополнительно, другие PS-STA 102, которые не наделялись PS-TXOP в периоде 204 PS, могут быть наделены PS-TXOP в периоде 209 PS. К тому же, некоторые PS-STA 102, которые наделялись PS-TXOP в периоде 204 PS, могут не наделяться PS-TXOP в периоде 209 PS.

Фиг.3 - концептуальная временная диаграмма 300 в соответствии с еще одним показательным вариантом осуществления. Временная диаграмма 300 совместно использует многие признаки, подобно вариантам осуществления, описанным в связи с фиг. 1 и 2. Дублирующие подробности опущены, чтобы избежать затенения признаков настоящего варианта осуществления.

Период 204 PS содержит PS-TXOP 206, 207, как показано. В некоторых случаях PS-STA 102 может заканчивать свой доступ к среде (например, завершать свою передачу) до завершения PS-TXOP. После успешного приема данных от PS-STA 102, AP 101 (или другая STA, управляющая доступом к среде в распределенной сети) передает подтверждение (ACK) на PS-STA 102. В качестве альтернативы или дополнительно AP 101 может передавать данные на PS-STA 102. После успешного приема данных PS-STA 102 передает ACK на AP 101. В этот момент PS-STA 102 может входить в ждущий режим. Однако может быть время, оставшееся в PS-TXOP, которое не было использовано PS-STA 102. В соответствии с показательным вариантом осуществления в этот момент, AP 101 (или другая STA, обладающая контролем над средой) может предоставлять доступ к среде STA 103.

На временной диаграмме 300, PS TXOP 206 включает в себя использованную TXOP 301 и RT-TXOP 302. Использованная TXOP 301 представляет PS-TXOP, которая заканчивается до завершения выделенного времени для PS-TXOP 206. После передачи или приема ACK, AP предоставляет RT-TXOP 302 для STA 103. Эта STA 103 затем осуществляет доступ к среде и завершает доступ по окончанию выделенного времени RT-TXOP 302. То есть, несмотря на то, что показана только одна RT-TXOP 302, может быть большее количество RT-TXOP, выделенных другим STA 103 в пределах PS-TXOP 206, если такое выделение находится в пределах границ имеющегося в распоряжении времени. После окончания PS-TXOP 206 доступ к среде продолжается, как описано ранее.

В еще одном показательном варианте осуществления PS-STA 102 может принимать данные с AP 101 (или другой STA, управляющей доступом к среде) в пределах PS-TXOP 206. В этом случае после передачи последнего кадра данных, AP 102 (или другая STA, управляющая доступом к среде) указывает PS-STA 102, с использованием известных протоколов и способов, что больше нет данных, которые должны передаваться. После приема данных PS-STA 102 отвечает на последнюю передачу подтверждением, а если есть оставшееся время в PS-TXOP 26, AP 101 (или другая STA, управляющая доступом к среде) может выделять оставшееся время в PS-TXOP 206, другой STA без PS, как описано ранее.

Как будет приниматься во внимание, представленные знания предоставляют одной или более STA 103 возможность осуществлять доступ к среде, и таким образом, пользоваться временем доступа к среде, которое, в ином случае, проходило бы неиспользуемым. Как будет приниматься во внимание, это улучшает коэффициент использования среды. В конечном счете посредством выделения более полного времени доступа к среде для STA 103, улучшаются общая надежность и QoS системы 100.

Более того, и как более полно пояснено в связи с фиг.4, планирование STA 103 в оставшемся времени PS-TXOP согласно представленным методикам не будет оказывать влияния на начальный момент времени другой PS-TXOP, и таким образом, не будет неблагоприятно влиять на QoS у PS-STA 102 и других STA 103.

В дополнение к другим преимуществам планирование по ходу дела по показательным вариантам осуществления может давать жесткие и мягкие гарантии задержки для различных STA, которые классифицируются на основании своих требований мощности, надежности и задержки. Как известно, жесткая гарантия задержки обеспечивает, что будет удовлетворено предельное значение задержки, определенное для каждой STA, допущенной в сеть, безотносительно нагрузки потока обмена в сети. С другой стороны, алгоритм планирования, который обеспечивает «мягкие» гарантии стремится удовлетворять требованиям предельного значения задержки, но задержка может подниматься выше предельного значения задержки в условиях перегруженного потока обмена. В показательных вариантах осуществления PS-STA 102, которые запланированы в периодах PS после маяковых сигналов, могут получать жесткие гарантии задержки, наряду с тем, что STA 103, которые планируются по ходу дела в TXOP в пределах PS-TXOP, могут получать мягкие гарантии задержки.

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций способа 400 беспроводной связи. В особенности, некоторые подэтапы показаны на фиг.4. Детали этих подэтапов не описаны подробно, чтобы избежать затенения описания представленных показательных вариантов осуществления.

Как отмечено, AP 101 (или другая STA, если сеть является распределенной сетью) управляет доступом к среде. Согласно протоколу управления AP 101 принимает запрос допуска от STA. На основании информации из пакетных данных запроса допуска запрашивающая STA может классифицироваться как PS-STA 102, RT-STA 103 или другой тип STA без PS. Например, в показательном варианте осуществления, сеть функционирует по протоколу MAC (управления доступом к среде передачи) 802.11e. В таком варианте осуществления, три бита поля Приоритета пользователя (UP) в поле Информации о потоке обмена (TS), содержащемся в TSPEC, устанавливается посредством STA в кадре запроса допуска (запроса ADDTS) в AP 101.

AP 101 может использовать эту информацию для классификации STA в качестве PS-STA 103 или RT-STA (например, STA 103). Иллюстративно беспроводный протокол системы может использовать поле UP для классификации STA в качестве PS-STA 102 или STA 103. Например определенная комбинация трех бит могла бы использоваться, чтобы указывать, что STA наделена возможностью PS, а все другие комбинации могли бы классифицироваться как RT-STA.

Как только принят запрос, AP 101 выполняет процедуру управления допуском, чтобы принять решение, следует ли допускать эту новую STA. В показательном варианте осуществления, если STA допущена, AP 101 создает запись для STA в одном из следующих двух списков:

• Списке постоянного планирования (FS_list) с одним элементом на каждую PS-STA, допущенную посредством AP; и

• Списке с RT-STA (RT_list), то есть STA, допущенных для использования основанного на последовательном опросе доступа, но которые не являются PS-STA,

В еще одном показательном варианте осуществления каждый элемент X из FS_list содержит в себе по меньшей мере следующие атрибуты:

• X.Address = MAC-адрес STA;

• X.start_time = Ожидаемый начальный момент времени следующей TXOP для этой STA;

• X.SI = Интервал обслуживания между следующим друг за другом периодами обслуживания;

• X.TXOP_Duration = Количество времени, которое должно быть предоставлено STA в следующем периоде обслуживания.

FS_list мог бы упорядочиваться согласно атрибуту start_time, а начальные моменты времени двух следующих друг за другом элементов в FS_list, X_n. и X_n+1, должны удовлетворять следующему условию:

X_n+1.start_time>X_n.start_time+X_n.TXOP_Duration. (1)

Это условие избегает перекрытия TXOP, предоставленной PS-STA, тем самым, гарантируя, что PS-STA 102 не будет активизироваться при ожидании конца происходящей в настоящее время TXOP до того, как она может быть обслужена.

В еще одном варианте осуществления, AP 101 назначает интервал обслуживания (SI) для всех PS-STA 102 в качестве многочисленных интервалов маякового сигнала (B_interval), заданного посредством:

X_n.S1=β*B_interval, для ∀ n, где β=1,2,... (2)

В варианте осуществления, целочисленная постоянная β может быть определена как:

где Req_SI обозначает SI, запрошенный PS-STA 102 в TSPEC, а x обозначает наибольшее целое, меньшее, чем x. Для того чтобы эффективно использовать режим PS для энергосбережения, STA должна формировать детерминированную модель потока обмена, а наиболее правдоподобно, она будет иметь постоянный SI, иначе, было бы невозможно добиться синхронизации с планировщиком.

Следующая передача маякового сигнала (например, в BT 208) посредством AP 101 в любой момент времени задается согласно next_TBTT, а req_start_time(A) является ожидаемым начальным моментом времени, указываемым данной STA в отношении AP в кадре запроса допуска (Запросе ADDTS). Иллюстративный способ, описанный в связи с фиг.4, полезен для вставки PS-STA в FS_list. Основная идея состоит в том, чтобы предоставлять первый последовательный опрос в первой пригодной позиции после первого маякового сигнала, после req_start_time.

На этапе 401 начинается интервал нулевого порядка. На этапе 402, AP 101 сначала определяет, после какого будущего маякового сигнала STA могла бы обслуживаться в первый раз, на основании запрошенного начального момента времени. В частности, AP 101 определяет, является ли запрошенный начальный момент времени большим, чем целевое время передачи маякового сигнала следующего раза, или, является ли он большим, чем целевой момент времени передачи маякового сигнала у будущего маякового сигнала. Как только будущий маяковый сигнал, после которого могла бы обслуживаться STA, выбран, AP 101 проверяет, на этапе 403, текущее количество PS-STA в FS_list. Если FS_list пуст, то, на этапе 404, AP 101 помещает новую STA в первой позиции списка, и устанавливает фактический начальный момент времени для PS-TXOP для интервала межкадрового промежутка (например, PIFS в стандарте 802.11) после передачи будущего кадра маякового сигнала. На этапе 405 в случае, где есть другие PS-STA в FS_list, AP 101 определяет, должна ли новая STA подвергаться последовательному опросу после следующей PS-TXOP, предоставленной последней PS-STA в FS_list, или в интервале обслуживания после этого.

Затем на этапе 406, если начальный момент времени последней STA в FS_list (Xn.start_time) происходит раньше, чем начальный момент времени BI, в котором новая STA должна подвергаться последовательному опросу, AP 101 помещает новую STA в конце FS_list устанавливает свой начальный момент времени для интервала обслуживания после следующей PS-TXOP, предоставляемой ранее последней STA в FS_list. Иначе, AP 101 на этапе 407 помещает STA в последней позиции FS_list и последовательно опрашивается после следующего последовательного опроса для ранее последней STA в FS_list.

Способ по фиг.4 полезен для вставки новых PS-STA в FS_list и для установки момента времени их первой PS-TXOP, которая учитывает все другие STA, уже находящиеся в FS_list. Это гарантирует, что STA не подвергается последовательному опросу до запрошенного начального момента времени. Более того, AP 101 последовательно опрашивает STA из FS_list в соответствующие начальные моменты времени, и каждый раз, когда последовательному опросу подвергается STA в позиции n, AP 101 обновляет ее начальный момент времени, как изложено ниже:

X_n.start_time=X_n.start_time+X_n.SI. (4)

Благодаря предложенным системе и способу и тому обстоятельству, что всем PS-STA назначается один и тот же SI, очередность планирования не изменяется, в то время как STA последовательно опрашиваются. Единственным отличием от одного маякового сигнала к другому являются новые STA, которые могут добавляться в конец списка.

В одном из вариантов осуществления, когда PS-STA помещается в список постоянного планирования, AP 101 (или другая STA, управляющая доступом к каналу) могла бы определять TXOP_Duration, предоставляемую STA в качестве количества времени, необходимого, чтобы дать STA возможность передать все кадры данных, сформированные начиная с последней TXOP, плюс все возможные передачи, допускаемые протоколом, для каждого кадра данных.

В другом варианте осуществления дополнительное время для передач, добавленных в TXOP, могло бы быть зависящим от состояния канала, которое может логически выводиться благодаря измерениям канала. Чем лучше состояние канала, тем меньшее дополнительное время предоставлялось бы для каждой TXOP.

Как отмечено ранее, планирование по ходу дела может использоваться для дополнительного использования доступа к среде. Фиг.5 - блок-схема последовательности операций способа 500 беспроводной связи, который предусматривает планирование по ходу дела. В особенности, некоторые подэтапы показаны на фиг.5. Детали этих подэтапов не описаны подробно, чтобы избежать затенения описания представленных показательных вариантов осуществления.

Когда RT-STA допускается, новая запись включается в RT_list. В одном из вариантов осуществления, каждый элемент Y в RT_list содержал бы в себе по меньшей мере следующие атрибуты:

• Y.Address: MAC-адрес у STA;

• Y.mSI: минимальный временной интервал между двумя следующими друг за другом периодами обслуживания;

• Y.MSI: максимальный временной интервал между двумя следующими друг за другом периодами обслуживания;

• Y.DB: максимальная задержка, поддерживаемая STA;

• Y.TXOP_Duration: количество времени, которое должно быть предоставлено STA в следующем периоде обслуживания.

• Y.last_TXOP_time: момент времени, когда последняя TXOP предоставлялась этой STA.

На этапе 501 способ ожидает одного из обоих событий, а именно: PS-TXOP, которая завершается рано, или конца периода PS. На этапе 503 способа определяется, завершила ли PS-STA передачу до завершения PS-TXOP. Это, например, происходило бы, если ACK передается с AP, а подвергаемая последовательному опросу STA больше не имеет данных для передачи в пределах выделенной PX-TXOP. Если так, на этапе 505 AP (то есть, планировщик) проверяет второй список, SC_RT_list, который содержит в себе одну запись для каждой STA, которая является могущей быть избранной, в заданный момент времени, для получения TXOP от AP, чтобы принять решение, какой STA предоставить TXOP с использованием оставшегося времени в завершенной PS-TXOP. SC_RT_list обновляется в качестве первой задачи на этапе 505. В варианте осуществления SC_RT_list обновляется в заданные момент T посредством AP 101, просматривающей RT_list на элементы, которые удовлетворяют следующему условию:

Y.mSI≤T-Y.last_TXOP_time≤Y.MSI. (5)

В одном из вариантов осуществления каждый элемент в SC_RT_list был бы копией элемента в RT_list с одним дополнительным атрибутом для определения срока завершения для соответствующей STA, который определялся бы в качестве

Y.D=Y.last_TXOP_time+Y.DB. (6)

Более того, SC_RT_list упорядочен согласно стратегии с первым более ранним сроком завершения. В оставшейся части этапа 505, AP 101 выбирает STA из SC_RT_list, которой должно предоставляться оставшееся время TXOP.

На этапе 502 способ проверяет, закончился ли период PS. Это дает возможность, чтобы STA без PS наделялись доступом к каналу. Если это имеет место, на этапе 504 AP 101 обновляет SC_RT_list согласно самому раннему сроку завершения, как описано ранее. Если STA в начале/верху списка пригодна для приема TXOP в текущем интервале маякового сигнала, AP 101 удаляет STA из SC_RT_list, планирует TXOP на STA и повторяет такую же последовательность операций для других STA в SC_RT_list.

В одном из вариантов осуществления алгоритм планирования по ходу дела по фиг.5 мог бы использоваться AP 101, чтобы предоставлять TXOP для RT-STA. Как может быть отмечено, RT-STA планируются в двух разных ситуациях:

1) после того, как все наделенные возможностью PS STA были запланированы в периоде маякового сигнала (и способ продолжается на этапе 504); или

2) когда PS-STA не использует свою полную TXOP, и оставшееся время достаточно для выделения RT-TXOP (а способ продолжается на 505).

Другой важный признак в алгоритме состоит в том, что RT-STA планируются согласно своим срокам завершения.

В показательных вариантах осуществлениях, описанных в материалах настоящей заявки, способ и система обеспечивают приоритетный доступ для STA, имеющих требования PS. Как будет приниматься во внимание рядовым специалистом в данной области техники, многие варианты, которые находятся в соответствии с представленными методами, возможны и остаются в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Эти и другие варианты стали бы понятны рядовому специалисту в данной области техники после рассмотрения описания изобретения, чертежей и формулы изобретения, приведенных в материалах настоящей заявки. Поэтому изобретение не должно ограничиваться кроме как пределами сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к технологиям беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы беспроводной системы, а также в энергосбережении ресурсов. Беспроводная система (100) включает в себя по меньшей мере одну энергосберегающую беспроводную станцию (102) (PS-STA). Способ беспроводной связи включает в себя выделение детерминированных интервалов (206, 207) времени для PS-STA. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Беспроводная система, содержащая
множество беспроводных станций (STA), при этом по меньшей мере одна из STA является энергосберегающей (PS) STA; и
другую беспроводную STA, приспособленную для управления доступом к среде беспроводной сети, при этом по меньшей мере одной PS STA предоставляется детерминированный доступ к среде прежде других STA из множества STA;
при этом другая беспроводная STA является точкой доступа (АР), а беспроводная сеть является централизованной беспроводной сетью;
при этом АР передает маяковый сигнал на STA в начале суперкадра или интервала маякового сигнала;
при этом период связи с энергосбережением (PS) следует за периодом передачи маякового сигнала (ВТ) и предшествует другим периодам связи;
при этом возможность передачи с энергосбережением (PS-TXOP) предоставляется каждой из по меньшей мере одной PS STA в соответственный детерминированный начальный момент времени, а последующие PS-TXOP предоставляются той же самой PS STA в детерминированные начальные моменты времени в последующих периодах PS.

2. Беспроводная система по п.1, в которой детерминированный доступ предоставляется назначением PS-TXOP каждой из по меньшей мере одной PS STA в периоде связи с PS.

3. Беспроводная система по п.1, в которой по меньшей мере одна PS STA является по меньшей мере одним из устройства медицинской телеметрии и устройства медицинского наблюдения.

4. Беспроводная система но н.1, в которой каждая из по меньшей мере одной PS STA входит в режим ожидания после того, как она завершит свой доступ к среде.

5. Беспроводная система по п.1, в которой период связи с PS включает в себя последовательные PS-TXOP.

6. Беспроводная система по п.5, в которой последовательные PS-TXOP удовлетворяют условию
Xn+1.start_time>Xn.start_time+Xn.TXOP_Duration
(Xn+1.начальный_момент_времени>Xn.начальный_момент_времени+Xn.продолжительность_TXOP),
при этом Xn и Xn+1 являются последовательными PS-TXOP.

7. Беспроводная система по п.1, в которой АР назначает интервалы обслуживания для всех PS STA в качестве многочисленных интервалов маякового сигнала.

8. Беспроводная система по п.1, в которой АР формирует список постоянного планирования PS STA и список не-PS STA.

9. Беспроводная система по п.8, в которой список постоянного планирования PS STA включает в себя по меньшей мере детерминированный начальный момент времени и продолжительность PS-TXOP для каждой PS STA, а список не-PS STA включает в себя по меньшей мере продолжительность ТХОР для каждой не-PS STA.

10. Способ беспроводной связи, при этом способ содержит этапы, на которых
классифицируют по меньшей мере одну энергосберегающую (PS) беспроводную станцию (STA) и по меньшей мере одну не-PS STA из множества STA;
предоставляют детерминированный доступ к среде беспроводной сети в периоде связи с PS для упомянутой по меньшей мере одной PS STA прежде упомянутой по меньшей мере одной не-PS STA; и
планируют возможность передачи с энергосбережением (PS-TXOP) для каждой из по меньшей мере одной PS STA в периоде связи с PS после завершения периода передачи маякового сигнала (BT) и до других возможностей передачи (TXOP), при этом период связи с PS включает в себя последовательные PS-TXOP.

11. Способ по п.10, дополнительно включающий в себя этап, на котором
осуществляют доступ к среде во время назначенной PS-TXOP, при этом после завершения доступа к среде PS STA входит в режим ожидания.

12. Способ по п.10, дополнительно включающий в себя этап, на котором
осуществляют доступ к среде во время назначенной PS-TXOP, при этом после завершения доступа к среде, но до окончания PS-TXOP, выделяют оставшуюся часть PS-TXOP другой STA.

13. Способ по п.12, в котором одна STA является точкой доступа (AP), а другая STA является не-PS STA.

14. Способ по п.10, дополнительно включающий в себя этап, на котором
планируют последующие PS-TXOP для PS STA в детерминированные начальные моменты времени.

15. Способ по п.14, в котором последующие PS-TXOP предоставляют той же самой PS STA в детерминированные начальные моменты времени в последующих периодах связи с PS.

16. Способ по п.10, дополнительно включающий в себя этап, на котором
осуществляют доступ к среде из точки доступа (AP) или другой STA в пределах PS-TXOP, и после завершения доступа к среде принимают подтверждение (ACK) от PS STA, при этом AP или другая STA выделяет оставшуюся часть PS-TXOP другой STA.

17. Способ по п.10, в котором в ответ на то, что PS STA завершает свой доступ к среде до завершения PS-TXOP, АР выделяет оставшуюся часть PS-TXOP для не-PS STA.

18. Способ по п.10, в котором последовательные PS-TXOP удовлетворяют условию
Xn+1.start_time>Xn.start_time+Xn.TXOP_Duration,
при этом Xn и Xn+1 являются последовательными PS-TXOP.

19. Способ по п.10, дополнительно включающий в себя этап, на котором
формируют список постоянного планирования PS STA и список не-PS STA.

20. Способ по п.19, в котором список постоянного планирования PS STA включает в себя по меньшей мере детерминированный начальный момент времени и продолжительность PS-TXOP для каждой PS STA, а список не-PS STA включает в себя по меньшей мере продолжительность TXOP для каждой не-PS STA.