СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ПЕРЕДАЧИ МАЯКА СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ ЛВС Российский патент 2016 года по МПК H04B7/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Последующие описания имеют отношение к системе беспроводной связи, а конкретнее, к способу и устройству для передачи/приема маяка в системе беспроводной локальной сети (ЛВС, LAN).

Уровень техники

В связи с ростом использования технических средств передачи информации разрабатываются различные технологии беспроводной связи. Среди множества технологий беспроводной связи технология беспроводной локальной сети (БЛС, WLAN) обеспечивает возможность беспроводного доступа к сети Интернет дома или в офисах или в зонах предоставления определенных услуг с использованием мобильного терминала, такого как карманный персональный компьютер (КПК, PDA), переносной компьютер, портативный мультимедийный проигрыватель (ПМП, PMP), или тому подобного на основе радиочастотных технических средств.

Чтобы преодолеть ограничения по скорости обмена информацией, которые были отмечены в качестве слабого места БЛС, последние технические стандарты внедрили системы с увеличенной скоростью и надежностью сети и расширенной зоной покрытия беспроводной сети. Например, IEEE 802.11n поддерживает высокую пропускную способность (HT) со скоростью передачи данных 540 Мбит/с или выше и вводит технологию MIMO (многоканальный вход/многоканальный выход), которая использует множественные антенны как для передающего устройства, так и для принимающего устройства, чтобы минимизировать ошибки передачи и оптимизировать скорость передачи данных.

Раскрытие изобретения

Техническая задача

Технические средства межмашинной связи M2M обсуждаются в качестве технических средств связи следующего поколения. В рамках БЛС на основе IEEE 802.11 IEEE 802.11ah разрабатывается в качестве технического стандарта для поддержки M2M связи. В случае M2M связи может рассматриваться сценарий, в котором небольшой объем данных передается/принимается на низкой скорости, порой в условиях эксплуатации с весьма большим количеством устройств.

Связь в системе БЛС выполняется через передающую среду, совместно используемую всеми устройствами. Когда количество устройств увеличивается, как при M2M связи, доступ к каналу одного устройства занимает много времени, ухудшая рабочие характеристики системы и затрудняя энергосбережение устройств.

Задачей настоящего изобретения является предоставить новый механизм для передачи/приема кадра маяка.

Технические задачи, решаемые благодаря настоящему изобретению, не ограничиваются вышеупомянутыми техническими задачами, и специалисты в данной области техники могут составить представление о других технических задачах из последующего описания.

Техническое решение

Задача настоящего изобретения может быть успешно выполнена путем предоставления способа приема маяка станцией (STA) в системе беспроводной связи, включающего в себя этапы, на которых: принимают кадр ответа проверки от точки доступа (AP); определяют время приема следующего маяка, используя информацию о времени следующего маяка от AP, включенную в состав кадра ответа проверки; и принимают следующий маяк в упомянутое определенное время приема следующего маяка.

В другом аспекте настоящего изобретения, в данном документе приводится станция (STA) для приема маяка в системе беспроводной связи, включающая в себя: приемопередатчик; и процессор, причем процессор выполнен с возможностью принимать кадр ответа проверки от точки доступа (AP) с использованием приемопередающего устройства, определять время приема следующего маяка с использованием информации о времени следующего маяка от AP, включенной в состав кадра ответа проверки, и принимать следующий маяк в упомянутое определенное время приема следующего маяка с использованием приемопередатчика устройства.

Нижеизложенное в большинстве случаев применимо к вышеупомянутым вариантам осуществления настоящего изобретения.

STA может переключаться в состояние "дремоты" после определения времени приема следующего маяка и переключаться в бодрствующее состояние перед временем приема следующего маяка.

Следующий маяк может быть полным маяком, а информация о времени следующего маяка может быть отрезком времени до следующего полного маяка или следующим намеченным временем передачи маяка (TBTT).

Следующий маяк может быть коротким маяком, а информация о времени следующего маяка может быть отрезком времени до следующего короткого маяка.

Способ может дополнительно включать в себя этапы, на которых: определяют время приема следующего полного маяка с использованием отрезка времени до следующего полного маяка или следующего TBTT, включенных в состав принятого короткого маяка; и принимают следующий полный маяк в упомянутое определенное время приема следующего полного маяка.

STA может переключаться в состояние "дремоты" после определения времени приема следующего полного маяка и переключаться в бодрствующее состояние перед упомянутым определенным временем приема.

Способ может дополнительно включать в себя этапы, на которых: определяют время приема следующего полного маяка с использованием, по меньшей мере, одной из информации отсчета коротких маяков и информации об индексе короткого маяка; и принимают следующий полный маяк в упомянутое определенное время приема следующего полного маяка.

Упомянутая по меньшей мере одна из информации отсчета коротких маяков и информации об индексе короткого маяка может быть включена в состав кадра ответа проверки или короткого маяка.

Способ может дополнительно включать в себя этапы, на которых: определяют время приема следующего полного маяка с использованием по меньшей мере одной из и информации о количестве коротких маяков, информации об интервале короткого маяка и информации об индексе короткого маяка; и принимают следующий полный маяк в упомянутое определенное время приема следующего полного маяка.

Упомянутая по меньшей мере одна из информации о количестве коротких маяков и информации об интервале короткого маяка и информации об индексе короткого маяка может быть включена в состав кадра ответа проверки или короткого маяка.

Короткий маяк может дополнительно включать в себя по меньшей мере одно из поля сжатого идентификатора набора служб (SSID), 4-байтовой временной метки и поля последовательности изменений.

Кадр ответа проверки может включать в себя по меньшей мере одно из временной метки и SSID.

Кадр ответа проверки может приниматься в ответ на кадр проверочного запроса, передаваемый от STA на AP.

Вышеприведенное описание и последующее подробное описание настоящего изобретения являются иллюстративными и предназначены для дополнительного объяснения изобретения, раскрываемого в формуле изобретения.

Выгодные эффекты

В соответствии с настоящим изобретением можно обеспечить новый способ и устройство для передачи/приема кадра маяка.

Эффекты настоящего изобретения не ограничиваются вышеописанными эффектами, и другие эффекты, которые не описываются в данном документе, будут очевидны для специалистов в данной области техники из последующего описания.

Описание чертежей

Прилагаемые чертежи, которые предусмотрены для обеспечения дополнительного понимания настоящего изобретения, демонстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципа изобретения. На чертежах:

Фиг. 1 демонстрирует иллюстративную конфигурацию системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 2 демонстрирует другую иллюстративную конфигурацию системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 3 демонстрирует еще одну иллюстративную конфигурацию системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 4 демонстрирует иллюстративную конфигурацию системы БЛС;

Фиг. 5 демонстрирует процедуру установления линии связи в системе БЛС;

Фиг. 6 демонстрирует процедуру отсрочки передачи;

Фиг. 7 демонстрирует скрытый узел и контактирующий узел;

Фиг. 8 демонстрирует RTS и CTS;

Фиг. 9 демонстрирует операцию управления питанием;

Фиг. 10-12 демонстрируют работу STA, которая приняла TIM;

Фиг. 13 демонстрирует групповой AID;

Фиг. 14 демонстрирует короткий маяк;

Фиг. 15 демонстрирует иллюстративные поля, включенные в состав кадра короткого маяка;

Фиг. 16 демонстрирует способ предоставления информации о приеме маяка в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 17 демонстрирует способ предоставления информации о приеме маяка в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 18 демонстрирует способ предоставления информации о приеме маяка в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 19 демонстрирует способ предоставления информации о приеме маяка в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 20 демонстрирует способ передачи/приема кадра маяка в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 21 является структурной схемой, демонстрирующей конфигурацию радиочастотного (ВЧ, RF) устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

В дальнейшем в этом документе настоящее изобретение будет описано более полно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны варианты осуществления настоящего изобретения. Данное изобретение, тем не менее, может быть воплощено во многих различных формах и не должно толковаться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в данном документе. Скорее, эти варианты осуществления предоставлены для того, чтобы данное раскрытие было полным и всеобъемлющим и полностью доносило объем настоящего изобретения до специалистов в данной области техники.

Описываемые ниже варианты осуществления представляют собой сочетания элементов и признаков настоящего изобретения. Элементы или признаки могут рассматриваться выборочно, если не указано иное. Каждый элемент или признак может быть реализован на практике без сочетания с другими элементами или признаками. Дополнительно, вариант осуществления настоящего изобретения может быть сконструирован путем сочетания частей элементов и/или признаков. Последовательности операций, описываемые в вариантах осуществления настоящего изобретения, могут быть переупорядочены. Некоторые конструкции из каждого варианта осуществления могут быть включены в состав другого варианта осуществления и могут быть заменены соответствующими конструкциями из другого варианта осуществления.

Конкретные термины, используемые в вариантах осуществления настоящего изобретения, предоставляются для помощи в понимании настоящего изобретения. Эти конкретные термины могут быть заменены другими терминами в пределах объема и сущности настоящего изобретения.

В некоторых случаях, чтобы предотвратить затруднение понимания идеи настоящего изобретения, структуры и устройства известного уровня техники будут опущены или будут показаны в виде структурной схемы, исходя из основных функций каждой структуры и устройства. Помимо этого, где возможно, одни и те же ссылочные позиции используются всюду на чертежах и в описании изобретения для ссылки на одинаковые или подобные части.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут опираться на стандартные документы, опубликованные по меньшей мере для одной из систем беспроводного доступа, поддерживающих стандарт Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) 802, 3GPP, 3GPP LTE, LTE-A и 3GPP2. Этапы или части, которые не описываются для пояснения технических особенностей настоящего изобретения, могут опираться на эти документы. Дополнительно, все термины, изложенные в настоящем описании, могут быть объяснены в стандартных документах.

Методы, описываемые в данном документе, могут использоваться в различных системах беспроводного доступа, таких как многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA), многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), многостанционный доступ с частотным разделением каналов на одной несущей (SC-FDMA) и т.д. CDMA может быть реализован в виде технологии радиосвязи, такой как универсальный наземный радиодоступ (UTRA) или CDMA2000. TDMA может быть реализован в виде технологии радиосвязи, такой как глобальная система связи с мобильными объектами (GSM)/пакетная радиосвязь общего назначения (GPRS)/развитие стандарта GSM с увеличенной скоростью передачи данных (EDGE). OFDMA может быть реализован в виде технологии радиосвязи, такой как IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Развитый UTRA (E-UTRA) и т.д. Для упрощения, данная заявка уделяет основное внимание системе IEEE 802.11. Однако технические особенности настоящего изобретения этим не ограничиваются.

Конфигурация системы БЛС

Фиг. 1 демонстрирует иллюстративную конфигурацию системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение.

IEEE 802.11 может состоять из множества компонентов и обеспечивать БЛС с поддержкой мобильности STA, прозрачной для более высоких уровней согласно взаимодействию компонентов. Базовый набор служб (BSS) может соответствовать блоку базовых компонентов в ЛВС IEEE 802.11. Фиг. 1 показывает 2 BSS (BSS1 и BSS2), каждый из которых включает в себя 2 STA в качестве элементов (при этом STA1 и STA2 включены в состав BSS1, а STA3 и STA4 включены в состав BSS2). На фиг. 1 овал, который очерчивает BSS, указывает зону покрытия, в которой осуществляют связь STA, принадлежащие соответствующему BSS. Эта зона может называться базовой зоной обслуживания (BSA). Когда STA выходит из BSA, эта STA не может устанавливать связь непосредственно с другими STA в этой BSA.

Наиболее простым BSS в ЛВС IEEE 802.11 является независимый BSS (IBSS). Например, IBSS может иметь минимальную конфигурацию, включающую в себя только 2 STA. IBSS имеет простейшую форму и соответствует BSS (BSS1 или BSS2), показанному на фиг. 1, в котором компоненты, отличные от STA, опущены. Эта конфигурация возможна, когда STA могут устанавливать связь непосредственно друг с другом. Этот тип ЛВС может конфигурироваться по мере необходимости, а не разрабатываться и конфигурироваться заранее, и может называться динамической децентрализованной ad-hoc) сетью.

Когда STA включается или выключается, или входит или выходит из зоны покрытия BSS, принадлежность STA к BSS может динамически изменяться. Чтобы стать элементом BSS, STA может присоединиться к BSS, используя технологический процесс синхронизации. Чтобы получить доступ ко всем службам на основе BSS, STA должна быть ассоциирована с BSS. Ассоциация может быть установлена динамически и может использовать службу системы распределения (DSS).

Фиг. 2 демонстрирует другую иллюстративную конфигурацию системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. Фиг. 2 показывает систему распределения (DS), передающую среду системы распределения (DSM - distribution system medium) и точку доступа (AP), в дополнение к конфигурации на фиг.1.

В ЛВС расстояние по прямой от станции до станции может быть ограничено рабочими характеристиками физического уровня. Хотя этого ограничения расстояния может быть достаточно в некоторых случаях, иногда может быть необходимо установление связи между станциями с большим расстоянием между ними. DS может быть выполнена с возможностью поддержки расширенной зоны покрытия.

DS относится к структуре, в которой BSS соединены друг с другом. А именно, BSS могут присутствовать в качестве компонентов расширенной формы сети, состоящей из множества BSS, вместо того, чтобы присутствовать независимо, как показано на Фиг. 1.

DS представляет собой логическое понятие и может определяться характеристиками DSM. IEEE 802.11 логически отличает беспроводную передающую среду (WM) от DSM. Логические передающие среды используются для разных целей и используются разными компонентами. IEEE 802.11 не ограничивает передающие среды ролью одной и той же передающей среды или разных передающих сред. Тот факт, что множественные передающие среды логически отличаются друг от друга, может объяснить гибкость ЛВС IEEE 802.11 (структуры DS или других сетевых структур). То есть ЛВС IEEE 802.11 может быть реализована разнообразными способами, и физические характеристики реализаций могут независимо определять соответствующие структуры ЛВС.

DS может поддерживать мобильные устройства, обеспечивая полную интеграцию множества BSS и логических служб, необходимых для оперирования адресами до места назначения.

AP относится к структурному элементу, который позволяет ассоциированным STA получить доступ к DS через WM, и обладает функциональностью STA. Данные могут передаваться между BSS и DS через AP. Например, STA2 и STA3, показанные на фиг. 2, обладают функциональностью STA и обеспечивают функцию предоставления возможности ассоциированным STA (STA1 и STA4) получить доступ к DS. Кроме того, все AP являются адресуемыми структурными элементами, потому что они по существу соответствуют STA. Адрес, используемый AP для установления связи в WM, необязательно совпадает с адресом, используемым AP для установления связи в DSM.

Данные, передаваемые от одной из STA, ассоциированных с AP, на STA-адрес AP, могут приниматься на неуправляемый порт в любое время и обрабатываться с помощью структурного элемента доступа к портам IEEE 802.1X. Кроме того, передаваемые данные (или кадр) могут доставляться в DS при подтверждении подлинности управляемого порта.

Фиг. 3 демонстрирует другую иллюстративную конфигурацию системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. Фиг. 3 показывает расширенный набор служб (ESS) для обеспечения расширенной зоны покрытия, в дополнение к конфигурации на фиг. 2.

Из DS и BSS может быть составлена беспроводная сеть произвольного размера и сложности. Этот тип сети называется ESS-сетью в IEEE 802.11. ESS может соответствовать набору BSS, соединенных с DS. Однако ESS не включает в себя DS. ESS-сеть похожа на IBSS-сеть на уровне управления логическим каналом (LLC). STA, принадлежащие ESS, могут устанавливать связь друг с другом, и мобильные STA могут перемещаться от одного из BSS к другому BSS (в одном и то же ESS) прозрачно для LCC.

IEEE 802.11 не задает относительные физические позиции BSS на фиг. 3, и BSS могут располагаться следующим образом. BSS могут частично перекрываться, что является структурой, обычно используемой для обеспечения непрерывной зоны покрытия. BSS могут физически не соединяться друг с другом, и существует ограничение по логическому расстоянию между BSS. Помимо этого, BSS могут физически располагаться в одной и той же позиции, чтобы обеспечивать избыточность. Кроме того, одна (или более) IBSS- или ESS-сетей могут физически располагаться в одном и том же пространстве, как одна (или более) ESS-сеть. Это может соответствовать форме ESS-сети, когда децентрализованная сеть работает в месте расположения ESS-сети, при этом сети IEEE 802.11, которые физически перекрываются, настраиваются разными организациями, или две или более разных политик доступа и безопасности необходимы в одной и той же позиции.

Фиг. 4 демонстрирует иллюстративную конфигурацию системы БЛС. Фиг. 4 показывает пример BSS на основе структуры, включающей в себя DS.

В примере на фиг. 4 BSS1 и BSS2 составляют ESS. В системе БЛС STA являются устройствами, работающими в соответствии с предписаниями уровня MAC/PHY для IEEE 802.11. STA включают в себя STA, являющуюся AP, и STA, не являющуюся AP. STA, не являющаяся AP, соответствует устройству, которым непосредственно оперирует пользователь, такому как переносной компьютер, сотовый телефон и т.д. В примере на фиг. 4 STA1, STA3 и STA4 соответствуют STA, не являющейся AP, а STA2 и STA5 соответствуют STA, являющейся AP.

В последующем описании STA, не являющаяся AP, может называться терминалом, модулем беспроводной передачи/приема (WTRU), пользовательским оборудованием (UE), мобильной станцией (MS), мобильным терминалом, мобильным абонентским пунктом (MSS) и т.д. AP соответствует базовой станции (BS), узлу B, развитому узлу B, базовой приемопередающей системе (BTS), фемтосотовой BS и т.д. в других областях беспроводной связи.

Процедура установления линии связи

Фиг. 5 демонстрирует процедуру установления линии связи.

Для установления линии связи с сетью и передачи/приема данных STA должна обнаружить сеть, выполнить подтверждение подлинности, создать ассоциацию и пройти процедуру подтверждения подлинности для обеспечения безопасности. Процедура установления линии связи может называться процедурой инициирования сеанса связи и процедурой установления сеанса связи. Помимо этого, обнаружение, подтверждение подлинности, ассоциация и обеспечение безопасности процедуры установления линии связи могут называться процедурой ассоциации.

Теперь будет описана иллюстративная процедура установления линии связи со ссылкой на фиг. 5.

STA может обнаруживать сеть на этапе S510. Обнаружение сети может включать в себя операцию сканирования STA. То есть STA должна обнаружить сеть, которая может участвовать в установлении связи, чтобы получить доступ к этой сети. STA должна идентифицировать совместимую сеть до принятия участия в беспроводной сети. Процедуру идентификации сети, присутствующей в определенной зоне, называют сканированием.

Сканирование включает в себя активное сканирование и пассивное сканирование.

Фиг. 5 демонстрирует операцию обнаружения сети, включающую в себя активное сканирование. STA, выполняющая активное сканирование, передает кадр проверочного запроса с целью поиска окружающих AP, переключая каналы, и ждет ответа на кадр проверочного запроса. Отвечающее устройство передает на STA кадр ответа проверки в ответ на кадр проверочного запроса. В данном документе отвечающим устройством может быть STA, которая, в конечном счете, передает кадр маяка в BSS сканируемого канала. AP соответствует отвечающему устройству в BSS, поскольку AP передает кадр маяка, тогда как отвечающее устройство не фиксируется в IBSS, так как STA в IBSS передают кадр маяка поочередно. Например, STA, которая передала кадр проверочного запроса на канале #1 и приняла кадр ответа проверки на канале #1, может сохранять связанную с BSS информацию, включенную в состав принятого кадра ответа проверки, переходить к следующему каналу (например, каналу #2) и выполнять сканирование (т.е. передачу и прием проверочного запроса/ответа проверки на канале #2) таким же образом.

Операция сканирования может выполняться в форме пассивного сканирования, которое не показано на фиг. 5. STA, выполняющая пассивное сканирование, ждет кадр маяка, переключая каналы. Кадр маяка, один из кадров управления в IEEE 802.11 указывает на присутствие беспроводной сети и периодически передается на STA, выполняющую сканирование, чтобы дать возможность STA обнаружить беспроводную сеть и присоединиться к ней. AP периодически передает кадр маяка в BSS, тогда как STA в IBSS передают кадр маяка поочередно в случае IBSS. После приема кадра маяка STA, выполняющая сканирование, сохраняет информацию о BSS, включенную в состав кадра маяка, и записывает информацию кадра маяка в каждом канале при переходе на другой канал. STA, которая приняла кадр маяка, может сохранять связанную с BSS информацию, включенную в состав принятого кадра маяка, переходить к следующему каналу и выполнять сканирование на следующем канале тем же способом.

Если сравнивать активное сканирование с пассивным сканированием, активное сканирование имеет преимущества меньшей задержки и более низкого энергопотребления по сравнению с пассивным сканированием.

После обнаружения сети на STA может быть выполнено подтверждение подлинности на этапе S520. Эта процедура подтверждения подлинности может упоминаться как первое подтверждение подлинности, которое отличается от операции настройки безопасности на этапе S540, что будет описано позже.

Подтверждение подлинности (аутентификация) включает в себя процедуру, в ходе которой STA передает кадр запроса подтверждения подлинности на AP, и процедуру, в ходе которой AP передает кадр ответа подтверждения подлинности на STA в ответ на кадр запроса подтверждения подлинности. Кадр подтверждения подлинности, используемый для запроса/ответа подтверждения подлинности, соответствует кадру управления.

Кадр подтверждения подлинности может включать в себя информацию о номере алгоритма подтверждения подлинности, порядковом номере транзакции подтверждения подлинности, коде состояния, тексте вызова, RSN (надежно защищенная сеть) конечной циклической группе и тому подобном. Эта информация представляет собой пример информации, которая может быть включена в состав кадра запроса/ответа подтверждения подлинности и может быть заменена другой информацией или включать в себя дополнительную информацию.

STA может передавать кадр запроса подтверждения подлинности на AP. AP может принимать решение, разрешать ли подтверждение подлинности STA, на основании информации, включенной в состав принятого кадра запроса подтверждения подлинности. AP может предоставить результат обработки подтверждения подлинности для STA посредством кадра ответа подтверждения подлинности.

После успешного подтверждения подлинности STA может выполняться ассоциация на этапе S530. Ассоциация включает в себя процедуру, в ходе которой STA передает кадр запроса ассоциации на AP, и процедуру, в ходе которой AP передает кадр ответа ассоциации на STA в ответ на кадр запроса ассоциации.

Например, кадр запроса ассоциации может включать в себя информацию, связанную с различными потенциальными возможностями, и информацию об интервале прослушивания маяка, SSID (идентификатор набора служб), поддерживаемых скоростях, поддерживаемых каналах, RSN, области мобильности, поддерживаемых действующих классах, широковещательном запросе карты указания потока информационного обмена (TIM), возможности взаимодействия служб и т.д.

Например, кадр ответа ассоциации может включать в себя информацию, связанную с различными потенциальными возможностями, и информацию о коде состояния, AID (идентификатор ассоциации), поддерживаемых скоростях, наборе параметров EDCA (улучшенный распределенный доступ к каналу), RCPI (индикатор принимаемой мощности канала), RSNI (индикатор отношения принимаемого сигнала к шуму), области мобильности, интервале времени ожидания (времени возвращения ассоциации), параметре перекрытия сканирования BSS, широковещательном ответе TIM, карте QoS и т.д.

Вышеупомянутая информация представляет собой пример информации, которая может быть включена в состав кадра запроса/ ответа ассоциации и может быть заменена другой информацией или включать в себя дополнительную информацию.

После успешной ассоциации STA с сетью может выполняться процедура настройки безопасности на этапе S540. Процедура S540 настройки безопасности может соответствовать подтверждению подлинности посредством запроса/ответа через RSNA (надежно защищенное сетевое соединение), первой процедуре подтверждения подлинности из процедуры S520 подтверждения подлинности или процедуре подтверждения подлинности.

Процедура S540 настройки безопасности может включать в себя процедуру установки секретного ключа посредством 4-направленного квитирования связи с использованием кадра EAPOL (расширяемого протокола аутентификации по ЛВС). Помимо этого, процедура настройки безопасности может быть выполнена согласно схеме безопасности, которая не задана в стандартах IEEE 802.11.

Развитие БЛС

Недавно IEEE 802.11n был принят в качестве технического стандарта для преодоления ограничений по скорости связи в БЛС. IEEE 802.11n предназначен для увеличения сетевой скорости и надежности и для расширения зоны покрытия беспроводной сети. Конкретнее, IEEE 802.11n поддерживает высокую пропускную способность (HT) с пропускной способностью канала передачи данных в 540 Мбит/с или выше и основывается на MIMO (многоканальный вход/многоканальный выход) с использованием множественных антенн как для передающего устройства, так и для принимающего устройства, чтобы оптимизировать скорость передачи данных при минимизации ошибок передачи.

Учитывая распространение БЛС и разнообразие приложений, использующих БЛС, существует потребность в новой системе БЛС для поддержки более высокой пропускной способности, чем пропускная способность канала передачи данных, поддерживаемая в IEEE 802.11n. Система БЛС следующего поколения, поддерживающая очень высокую пропускную способность (VHT), соответствует следующей версии (например, IEEE 802.1ac) для IEEE 802.11n и является одной из недавно предложенных систем БЛС IEEE 802.11, в которых точка доступа к службе (SAP) MAC поддерживает пропускную способность канала передачи данных в 1 Гбит/с или выше.

Для эффективного использования радиоканалов системы БЛС следующего поколения поддерживают MU-MIMO (многопользовательский MIMO), когда множество станций (STA) одновременно осуществляют доступ к каналам. Согласно MU-MIMO, AP может одновременно передавать пакеты на одну или более увязанных с MIMO STA.

Кроме того, в стадии обсуждения находится поддержка работы БЛС в неиспользуемом частотном спектре. Например, внедрение системы БЛС в телевизионном неиспользуемом частотном спектре (TV WS), таком как свободная полоса частот (например, от 54 до 698 МГц), возникшая в результате оцифровывания аналогового телевидения, обсуждается в рамках IEEE 802.11af. Неиспользуемый частотный диапазон является полосой с разрешенным предпочтительным использованием со стороны лицензированного пользователя. Лицензированный пользователь относится к пользователю, которому разрешено использовать лицензированную полосу, и может упоминаться как лицензированное устройство, главный пользователь, доминирующий пользователь или тому подобное.

AP и/или STA, работающая в WS, должна обеспечивать защиту лицензированных пользователей. Например, когда лицензированный пользователь, такой как микрофон, использует определенный канал WS, соответствующий полосе частот с определенной шириной полосы в полосе WS, AP и/или STA не должны использовать полосу частот, соответствующую каналу WS, чтобы защитить лицензированного пользователя. Помимо этого, когда лицензированный пользователь использует полосу частот для передачи и/или приема текущего кадра, AP и/или STA должны прекратить использование этой полосы частот.

Соответственно предпочтительно, если AP и/или STA должны проверять, может ли использоваться определенная полоса частот в полосе WS, а именно, имеется ли лицензированный пользователь, использующий эту полосу частот. Проверку того, имеется ли лицензированный пользователь, соответствующий определенной полосе частот, называют считыванием спектра. Выявление энергии, выявление характерных признаков и тому подобное используется в качестве механизма считывания спектра. Если интенсивность принимаемого сигнала превышает предварительно заданную величину, можно сделать заключение, что лицензированный пользователь использует определенную полосу частот. Или же, если выявлена преамбула DTV, можно сделать заключение, что лицензированный пользователь использует диапазон частот.

Технические средства M2M (межмашинной) связи обсуждаются в качестве технических средств связи следующего поколения. В рамках БЛС на основе IEEE 802.11 IEEE 802.11ah разрабатывается в качестве технического стандарта для M2M связи. M2M связь относится к схеме связи, включающей в себя одну или более машин, и может упоминаться как MTC (связь машинного типа). В данном документе под машиной подразумевается структурный элемент, который не требует непосредственного манипулирования или вмешательства со стороны человека. Например, примеры машины могут включать в себя такое устройство, как измерительный прибор или торговый автомат, оборудованный модулем беспроводной связи, и такое пользовательское оборудование, как смартфон, способный автоматически получать доступ к сети и выполнять установление связи без манипулирования/вмешательства со стороны пользователя. M2M связь может включать в себя связь устройство-устройство (D2D), связь между устройством и обслуживающим узлом приложений и тому подобное. Примеры связи между устройством и обслуживающим узлом приложений могут включать в себя связь между торговым автоматом и обслуживающим узлом, между устройством пункта продажи (POS) и обслуживающим узлом, и между приборами учета потребления электроэнергии, газа или воды и обслуживающим узлом. Помимо этого, приложения на основе M2M могут относиться к безопасности, транспортным перевозкам, здравоохранению и тому подобному. Принимая во внимание характеристики приложений для M2M связи, возможно, M2M потребуется поддерживать передачу и прием небольшого объема данных на низкой скорости, порой в условиях эксплуатации с очень большим количеством присутствующих устройств.

В связи с этим M2M связь должна поддерживать большое количество STA. Хотя предполагается, что одна AP ассоциируется максимум с 2007 STA в современной системе БЛС, способы для поддержки случая, когда большее количество STA (например, 6000 STA) ассоциированы с одной AP, находятся в стадии обсуждения для M2M связи. Кроме того, ожидается, что многие приложения поддерживают/требуют низкую скорость передачи при M2M связи. Для поддержки этого обсуждаются способы для уменьшения размера битовой карты для карты указания потока информационного обмена (TIM), так как в системе БЛС STA распознает данные, передаваемые на нее, на основе элемента TIM. Помимо этого, большой объем потока информационного обмена с очень длинными интервалами передачи/приема ожидается при M2M связи. Например, в случае измерения электричества/газа/воды это необходимо для очень редкой (например, один раз в месяц) передачи/приема очень небольшого объема данных. Соответственно, для систем БЛС обсуждаются способы для эффективной поддержки случая, когда количество STA, имеющих кадры данных, подлежащие приему от AP в течение одного интервала маяка, очень мало, даже если количество STA, которые могут быть ассоциированы с AP, очень велико.

Как описывалось выше, технология БЛС быстро развивается и в стадии разработки находятся технологии для организации установления прямой линии связи, улучшения рабочих характеристик поточной передачи в передающих средах, поддержки установления высокоскоростного и/или крупномасштабного первоначального сеанса связи, расширенных полос пропускания и рабочих частот и т.д., в дополнение к вышеупомянутым примерам.

Механизм доступа к передающей среде

В системе БЛС, соответствующей требованиям IEEE 802.11, основным механизмом доступа MAC (управление доступом к среде передачи) является механизм CSMA/CA (многостанционный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов). Механизм CSMA/CA упоминается как функция распределенной координации (DCF) в MAC IEEE 802.11, и в основном применяет механизм доступа "прослушивание перед передачей". В соответствии с этим типом механизма доступа, AP и/или STA может выполнять CCA (оценка незанятости канала) для считывания радиоканала или передающей среды в течение предварительно заданного периода (например, DIFS (межкадрового интервала режима DCF)) перед передачей. При определении в результате считывания, что передающая среда находится в незанятом состоянии, AP и/или STA начинает передачу кадра через передающую среду. При выявлении того, что передающая среда находится в занятом состоянии, AP и/или STA может установить задержку (например, случайный период отсрочки передачи) для доступа к передающей среде, подождать и затем предпринять попытку передачи кадра, вместо того, чтобы начинать передачу. При применении случайного периода отсрочки передачи несколько STA, как ожидается, попытаются передать кадр после разных периодов ожидания, и благодаря этому конфликт может быть сведен к минимуму.

MAC-протокол IEEE 802.11 обеспечивает HCF (функция гибридной координации). HCF основывается на DCF и PCF (функция точечной координации). PCF относится к способу синхронного доступа на основе упорядоченного опроса с периодическим упорядоченным опросом всех приемных AP и/или STA, так что все приемные AP и/или STA могут принимать кадры данных. Помимо этого, HCF имеет режимы EDCA (улучшенный распределенный доступ к каналу) и HCCA (управляемый доступ к каналу с помощью HCF). EDCA соответствует схеме конкурентного доступа, при которой поставщик услуг предоставляет кадры данных множеству пользователей, а HCCA применяет схему неконкурентного доступа к каналу с использованием механизма опроса. Кроме того, HCF включает в себя механизм доступа к передающей среде для улучшения QoS (качество обслуживания) БЛС и может передавать данные QoS в течение как конкурентного периода (CP), так и неконкурентного периода (CFP).

Фиг. 6 демонстрирует процедуру отсрочки передачи.

Будет дано описание работы на основе случайного периода отсрочки передачи со ссылкой на фиг. 6. Когда передающая среда в занятом или загруженном состоянии входит в незанятое состояние, STA могут предпринимать попытку передачи данных (или кадра). В этом случае STA могут соответственно выбирать случайные отсчеты отсрочки передачи, ждать в течение временных периодов, соответствующих этим случайным отсчетам отсрочки передачи, а затем предпринимать попытку передачи, чтобы свести к минимуму конфликт. Случайный отсчет отсрочки передачи имеет псевдослучайное целочисленное значение и может определяться как одно из значений в диапазоне от 0 до CW. В данном документе CW является параметром конкурентного окна. Параметр CW имеет начальное значение CWmin, и это значение может удваиваться в случае сбоя при передаче (например, когда не принят ACK для передаваемого кадра). Когда параметр CW достигает CWmax, можно предпринять попытку передачи данных при удержании CWmax до тех пор, пока передача данных не будет успешно выполнена. CWmax сбрасывается до CWmin после успешной передачи данных. Предпочтительно, если CW, CWmin и CWmax устанавливаются на 2ⁿ-1 (n=0, 1, 2, …).

Когда начата процедура случайной отсрочки передачи, STA осуществляет непрерывное наблюдение за передающей средой в течение временного интервала отсрочки передачи с обратным отсчетом согласно определенному значению отсчета отсрочки передачи. STA останавливает обратный отсчет и ждет, когда наблюдается нахождение передающей среды в занятом состоянии, и продолжает оставшийся обратный отсчет, когда передающая среда входит в незанятое состояние.

В примере на фиг. 6 после прибытия пакета, который будет передаваться в MAC STA3, STA3 может подтвердить, что передающая среда находится в незанятом состоянии на протяжении DIFS и немедленно передать кадр. Остальные STA осуществляют наблюдение за передающей средой в загруженном состоянии и ждут. Данные для передачи могут генерироваться в STA1, STA2 и STA3 во время осуществления наблюдения и ожидания. В этом случае каждая STA может ждать в течение DIFS при наблюдении перехода передающей среды в незанятое состояние, а затем начинать обратный отсчет временных интервалов отсрочки передачи согласно случайному значению отсчета отсрочки передачи, выбранному ей. В примере на Фиг. 6 STA2 выбирает наименьшее значение отсчета отсрочки передачи, а STA1 выбирает наибольшее значение отсчета отсрочки передачи. То есть, когда STA2 заканчивает отсчет отсрочки передачи и начинает передачу кадра, остаточное время отсрочки передачи STA5 меньше остаточного времени отсрочки передачи STA1. STA1 и STA5 останавливают обратный отсчет и ждут, тогда как STA2 занимает передающую среду. Когда занятие передающей среды со стороны STA2 заканчивается и передающая среда переходит в незанятое состояние, STA1 и STA5 возобновляет отсчет отсрочки передачи после ожидания в течение DIFS. То есть STA1 и STA5 могут начать передачу кадра после обратного отсчета остаточных временных интервалов отсрочки передачи, соответствующих остаточному времени отсрочки передачи. STA5 начинает передачу кадра, так как остаточное время отсрочки передачи STA5 меньше, чем остаточное время отсрочки передачи STA1. Данные для передачи могут генерироваться в STA4, пока STA2 занимает передающую среду. Когда передающая среда переходит в незанятое состояние, STA4 может ждать в течение DIFS, выполнять обратный отсчет согласно случайному значению отсчета отсрочки передачи, выбранному ей, и начинать передачу кадра. На фиг.6 показан случай, когда остаточное время отсрочки передачи STA5 непредумышленно совмещается со случайным значением отсчета отсрочки передачи STA4. В этом случае STA4 и STA5 могут конфликтовать. Когда происходит конфликт, ни STA4, ни STA5 не могут принять ACK, а значит не в состоянии передать данные. В данной ситуации STA4 и STA5 могут удвоить CW, выбрать случайные значения отсчета отсрочки передачи и выполнить обратный отсчет. STA1 может находиться в режиме готовности к работе в течение периода, когда передающая среда занята в связи с передачей STA4 и STA5, ждать в течение DIFS, когда передающая среда станет незанятой, и затем начать передачу кадра по истечении остаточного времени отсрочки передачи.

Операция считывания STA

Как было описано выше, механизм CSMA/CA включает в себя считывание виртуальной несущей в дополнение к считыванию физической несущей, через которую AP и/или STA непосредственно считывает передающую среду. Считывание виртуальной несущей решает проблему, которая может порождаться при доступе к передающей среде, такую как проблема скрытого узла. Для считывания виртуальной несущей MAC системы БЛС может использовать вектор распределения сети (NAV - network allocation vector). NAV представляет собой значение, с помощью которого AP и/или STA, которые используют передающую среду или имеют разрешение на использование передающей среды, указывают оставшееся время до того, как передающая среда станет доступной другим AP и/или STA. Соответственно, значение, установленное в качестве NAV, соответствует периоду, в котором запланировано использование передающей среды со стороны AP и/или STA, передающей соответствующий кадр, и STA, принимающая значение NAV, не может получить доступ к передающей среде в течение соответствующего периода. Например, NAV может устанавливаться в соответствии со значением поля "длительность" MAC-заголовка кадра.

Чтобы снизить вероятность конфликта, был введен механизм устойчивости к конфликтам. Далее будет описан механизм устойчивости к конфликтам со ссылкой на фиг. 7 и 8. Предполагается, что фактический диапазон считывания несущей соответствует диапазону передачи для удобства описания, хотя они могут и не соответствовать друг другу.

Фиг. 7 демонстрирует скрытый узел и контактирующий узел.

Фиг. 7(a) демонстрирует иллюстративный скрытый узел и показывает случай, когда STA A и STA B устанавливают связь друг с другом, и STA C имеет информацию для передачи. А именно, STA C может решить, что передающая среда является незанятой в процессе считывания несущей до передачи данных на STA B, хотя STA A передает информацию на STA B. Это происходит потому, что STA C не может обнаружить передачу STA A из позиции STA C. В этом случае STA B одновременно принимает информацию от STA A и STA C, и поэтому происходит конфликт. В данной ситуации STA A может рассматриваться как скрытый узел для STA C.

Фиг. 7(b) демонстрирует иллюстративный контактирующий узел и показывает случай, когда STA B передает данные на STA A, а STA C имеет информацию для передачи на STA D. В этом случае STA C может решить, что передающая среда занята в результате передачи STA B, используя считывание несущей. Соответственно, STA C должна ждать, пока передающая среда не станет незанятой, так как занятое состояние передающей среды считывается даже тогда, когда STA C имеет информацию для передачи на STA D. Однако передача от STA C и передача от STA B не могут конфликтовать, поскольку STA A располагается вне диапазона передачи STA C. Соответственно, STA C без необходимости ждет, пока STA B не прекратит передачу. В данной ситуации STA C может рассматриваться как контактирующий узел для STA B.

Фиг. 8 демонстрирует RTS (запрос на передачу) и CTS (готовность к приему).

Для эффективного применения механизма предотвращения конфликтов в иллюстративных ситуациях, которые показаны на фиг.7, может использоваться короткий сигнальный пакет, такой как RTS и CTS. RTS/CTS между двумя STA может использоваться для соседних STA, чтобы принимать во внимание передачу информации между двумя STA, благодаря перехвату RTS/CTS. Например, когда STA, собирающаяся передавать данные, передает кадр RTS на STA, которая будет принимать эти данные, принимающая данные STA может уведомить соседние STA о том, что эта STA будет принимать данные, передавая кадр CTS на соседние STA.

Фиг. 8(a) демонстрирует иллюстративный способ для решения проблемы скрытого узла и показывает случай, когда и STA A и STA C предпринимают попытку передачи данных на STA B. Когда STA A отправляет RTS на STA B, STA B передает CTS и на STA A и на STA C. Вследствие этого STA C ждет, пока передача данных STA A и STA B не будет завершена, и благодаря этому можно избежать конфликта.

Фиг. 8(b) демонстрирует иллюстративный способ для решения проблемы контактирующего узла. STA C может решить, что конфликта не происходит даже тогда, когда STA C передает данные на другие STA (например STA D), перехватывая передачу RTS/CTS между STA A и STA B. Точнее говоря, STA B передает RTS на все соседние STA и передает CTS только на STA A, на которую STA B действительно будет отправлять данные. STA C может прийти к выводу, что STA A располагается вне диапазона считывания несущей STA C, так как STA C приняла RTS, но не приняла CTS от STA A.

Управление питанием

STA должны выполнять считывание канала до передачи/приема в системе БЛС, как было описано выше. Непрерывное считывание канала приводит к непрерывному энергопотреблению STA. Энергопотребление в состоянии приема сходно с энергопотреблением в состоянии передачи, а значит поддержание состояния приема является большой нагрузкой на ограниченную по энергии STA (т.е. питающуюся от батареи STA). Соответственно, когда STA поддерживает состояние ожидания приема, чтобы непрерывно считывать каналы, STA неэффективно потребляет энергию в пересчете на пропускную способность БЛС. Чтобы решить эту проблему, системы БЛС поддерживают режим управления питанием (PM) STA.

Режим PM STA разделяется на активный режим и режим энергосбережения (PS). STA в основном работают в активном режиме. STA, работающие в активном режиме, поддерживают бодрствующее состояние. Бодрствующим состоянием является состояние, в котором могут выполняться обычные операции, такие как передача/прием кадра, сканирование канала и тому подобное. STA, работающая в режиме PS, переключается между спящим состоянием (или состоянием "дремоты") и бодрствующим состоянием. STA, работающая в спящем состоянии, работает с минимальной мощностью и не выполняет ни сканирования канала, ни передачи/приема кадра.

Если STA долго работает в спящем состоянии, энергопотребление снижается, а значит продолжительность работы STA увеличивается. Однако, безусловно, STA не может долго работать в спящем состоянии, потому что передача и прием кадров не могут выполняться в спящем состоянии. Если STA, работающая в спящем состоянии, имеет кадр для передачи на AP, STA может переключиться в бодрствующее состояние и передать кадр. Когда AP имеет кадр для передачи на STA, STA в спящем состоянии не может принять кадр и не может даже узнать о наличии кадра, подлежащего приему. Соответственно, STA может потребоваться переключение в бодрствующее состояние в определенном интервале для того, чтобы узнать о наличии кадра, который должен быть ей передан (или чтобы принять кадр при наличии кадра).

Фиг. 9 демонстрирует операцию управления питанием.

Как показано на фиг. 9, AP 210 передает кадр маяка на STA в BSS в предварительно заданном интервале (S211, S212, S213, S214, S215 и S216). Кадр маяка включает в себя информационный элемент (IE) TIM. IE TIM включает в себя информацию, указывающую, что в наличии имеется буферизованный поток информационного обмена для STA, ассоциированной с AP 210, и AP 210 будет передавать кадр. Элемент TIM включает в себя TIM, используемый для указания одноадресного кадра, и карту указания доставки потока информационного обмена (DTIM), используемую для указания многоадресного или широковещательного кадра.

AP 210 может передавать DTIM для трех передач кадров маяка. STA1 220 и STA2 222 работают в режиме PS. STA1 220 и STA2 222 могут быть выполнены с возможностью переключения из спящего состояния в бодрствующее состояние в предварительно заданном интервале пробуждения, чтобы принять элемент TIM, передаваемый от AP 210. Каждая STA может вычислять время для переключения в бодрствующее состояние на основании своего локального синхросигнала. В примере на фиг. 9 предполагается, что синхросигнал STA согласуется с синхросигналом AP.

Например, предварительно заданный интервал пробуждения может быть установлен так, что STA1 220 переключается в бодрствующее состояние в интервале маяка, чтобы принять элемент TIM. Соответственно, STA1 220 может переключаться в бодрствующее состояние, когда AP210 первоначально передает кадр маяка (S211). STA1 220 может принять кадр маяка и получить элемент TIM. Если полученный элемент TIM указывает наличие кадра для передачи на STA1 220, STA1 220 может передать кадр PS-опроса для запроса передачи кадра на AP 210 (S221a). AP 210 может передать кадр на STA1 220 в ответ на кадр PS-опроса (S231). После завершения приема кадра STA1 220 переключается в спящее состояние.

При передаче второго кадра маяка от AP 210 передача кадра маяка от AP 210 может быть задержана, так как AP 210 не может передавать кадр маяка в правильном интервале маяка вследствие загруженного состояния передающей среды, в которой другие устройства получают доступ к передающей среде (S212). В этом случае STA1 220 переключается в бодрствующее состояние синхронно с интервалом маяка. Тем не менее, STA1 220 возвращается в спящее состояние, так как она не может принять задержанный кадр маяка (S222).

Когда AP 210 передает третий кадр маяка, кадр маяка может включать в себя элемент TIM, установленный на DTIM. Тем не менее, AP 210 задерживает передачу кадра маяка из-за загруженного состояния передающей среды (S213). STA1 220 может переключиться в бодрствующее состояние синхронно с интервалом маяка и получить DTIM через посредство кадра маяка, передаваемого от AP 210. Предположим, что DTIM, полученная STA1 220, указывает, что нет кадра для передачи на STA1 220, а есть в наличии кадр для другой STA. В этом случае STA1 220 может подтвердить, что нет кадра для приема и возвратиться в спящее состояние. AP 210 передает кадр на соответствующую STA после передачи кадра маяка (S232).

AP 210 передает четвертый кадр маяка (S214). Поскольку STA1 220 дважды не может получить информацию, указывающую, что для нее есть в наличии буферизованный поток информационного обмена, в результате приема элемента TIM STA1 220 может скорректировать интервал пробуждения для приема элемента TIM. В ином случае, если кадр маяка, передаваемый от AP 210, включает в себя сигнальную информацию для корректировки интервала пробуждения STA1 220, интервал пробуждения STA1 220 может быть скорректирован. В примере на фиг. 9 STA1 220 может быть выполнена с возможностью переключения рабочего режима так, что STA1 220 пробуждается каждые три интервала маяка вместо того, чтобы переключать рабочий режим в каждом интервале маяка для приема элемента TIM. Соответственно, после того, как AP 210 передает четвертый кадр маяка (S214), STA1 220 не может получить соответствующий элемент TIM, так как STA1 220 поддерживает спящее состояние, когда AP 210 передает пятый кадр маяка (S215).

Когда AP 210 передает шестой кадр маяка (S216), STA1 220 может переключиться в бодрствующее состояние и получить элемент TIM, включенный в состав кадра маяка (S224). Поскольку элемент TIM представляет собой DTIM, что указывает на наличие широковещательного кадра, STA1 220 может принять широковещательный кадр, передаваемый от AP 210, не передавая кадр PS-опроса на AP 210 (S234). Вместе с тем, более продолжительный интервал пробуждения, чем для STA1 220, может быть установлен для STA2 230. Соответственно, STA2 230 может переключиться в бодрствующее состояние, когда AP 210 передает пятый кадр маяка (S215), чтобы принять элемент TIM (S241). STA2 230 может узнать, что имеется в наличии кадр для передачи на нее через посредство элемента TIM и передать кадр PS-опроса на AP 210, чтобы запросить передачу кадра (S241a). AP 210 может передать кадр на STA2 230 в ответ на кадр PS-опроса (S233).

Для управления в режиме энергосбережения, как показано на фиг. 9, элемент TIM включает в себя TIM, указывающую наличие кадра, подлежащего передаче на STA, или DTIM, указывающую наличие широковещательного/многоадресного кадра. DTIM может быть реализована путем установки поля элемента TIM.

Фиг. 10-12 в деталях демонстрируют работу STA, принимающей TIM.

Обратимся к фиг. 10, STA может переключиться из спящего состояния в бодрствующее состояние для того, чтобы принять от AP кадр маяка, включающий в себя TIM, и узнать о наличии буферизованного потока информационного обмена, подлежащего передаче на нее, анализируя принятый элемент TIM. STA может передать кадр PS-опроса на AP, чтобы запросить передачу кадра данных после конкурентной ситуации с другими STA за доступ к передающей среде для передачи кадра PS-опроса. После приема кадра PS-опроса от STA AP может передать кадр данных. STA может принять этот кадр и передать кадр ACK на AP. После этого STA может возвратиться в спящее состояние.

Как показано на фиг. 10, AP может работать согласно режиму мгновенного ответа, в котором AP передает кадр данных по прошествии предварительно заданного времени (например, короткого межкадрового интервала (SIFS)) от момента, когда кадр PS-опроса принят от STA. Если AP не может подготовить кадр данных в течение SIFS после приема кадра PS-опроса, AP может работать в режиме отложенного ответа, который будет описан далее со ссылкой на фиг. 11.

В примере на фиг. 11 операция STA для переключения из спящего состояния в бодрствующее состояние, чтобы принять TIM от AP и передать кадр PS-опроса на AP при конкурентной ситуации, является такой же, как операция в примере на фиг. 10. Если AP не может подготовить кадр данных в течение SIFS, хотя AP приняла кадр PS-опроса, AP может передать кадр ACK, вместо кадра данных, на STA. По факту подготовки кадра данных после передачи кадра ACK AP может передать кадр данных на STA после конкурентной ситуации. STA может передать кадр ACK, свидетельствующий об успешном приеме кадра данных на AP и переключиться в спящее состояние.

Фиг. 12 демонстрирует пример, в котором AP передает DTIM. STA могут переключиться из спящего состояния в бодрствующее состояние, чтобы принять кадр маяка, включающий в себя DTIM, от AP. STA могут знать о передаче многоадресного/широковещательного кадра через посредство принятой DTIM. AP может немедленно передать данные (т.е. многоадресный/широковещательный кадр) без передачи/приема кадра PS-опроса после передачи кадра маяка, включающего в себя DTIM. После приема кадра маяка, включающего в себя DTIM, STA могут принять данные в бодрствующем состоянии и возвратиться в спящее состояние после завершения приема данных.

Структура TIM

В способе управления режимом энергосбережения на основании протокола TIM (DTIM), описанном со ссылкой на фиг. 9-12, STA может проверить, имеется ли в наличии кадр данных, подлежащий передаче на нее, благодаря идентификационной информации STA, включенной в состав элемента TIM. Идентификационная информация STA может быть информацией, связанной с идентификатором ассоциации (AID), назначенным для STA в процессе ассоциации с AP.

AID используется в качестве уникального идентификатора в отношении каждой STA в одном BSS. Например, для AID могут выделяться значения в диапазоне от 1 до 2007 в современной системе БЛС. В современной системе БЛС для AID могут выделяться 14 битов в кадре, передаваемом со стороны AP и/или STA. Хотя могут назначаться значения AID до 16383, от 2008 до 16383 устанавливаются как зарезервированные значения.

Элемент TIM согласно традиционному определению не подходит для приложений M2M, в которых большое количество (например, 2007 или более) STA ассоциируются с одной AP. При расширении существующей структуры TIM размер битовой карты TIM чрезмерно увеличивается и, следовательно, не может поддерживаться существующим форматом кадра. Помимо этого, расширенная структура TIM не подходит для M2M связи, принимая во внимание приложение с низкой скоростью передачи. Кроме того, ожидается, что количество STA, принявших кадры данных в течение одного интервала маяка, очень мало при M2M связи. Соответственно, принимая во внимание приложение M2M связи, как описано выше, необходим метод эффективного сжатия битовой карты, так как во многих случаях большинство битов имеет значение 0, даже если размер битовой карты TIM увеличивается.

Способ отбрасывания непрерывных нулей из передней части битовой карты и определения этой части в виде значения смещения (или начальной позиции) был предложен в качестве метода сжатия битовой карты. Однако, когда есть большая разность между значениями AID для STA при малом количестве STA, для которых имеются в наличии буферизованные кадры, эффективность кодирования не является высокой. Например, если буферизуются только кадры, подлежащие передаче только на две STA, соответственно имеющие AID 10 и 2000, все биты соответствующей битовой карты, кроме битов, соответствующих обоим концам, равны 0, хотя сжатая битовая карта имеет длину 1990. Хотя неэффективность сжатия битовой карты и несущественна при малом количестве STA, которые могут быть ассоциированы с одной AP, неэффективность сжатия битовой карты может ухудшать рабочие характеристики системы при возрастании количества STA.

Чтобы решить эту проблему, AID могут быть разделены на группы, и может быть выполнена эффективная передача данных. Специально выделенный идентификатор группы (GID) назначается каждой группе. Далее будут описаны AID, назначаемые на групповой основе, со ссылкой на фиг. 13.

Фиг. 13(a) демонстрирует иллюстративные AID, назначаемые на групповой основе. В примере на фиг. 13(a) несколько первых битов битовой карты AID могут использоваться для представления GID. Например, могут быть представлены 4 GID, используя первые 2 бита битовой карты AID. Если битовая карта AID имеет длину N битов, первые 2 бита (B1 и B2) представляют GID соответствующего AID.

Фиг. 13(b) демонстрирует другие иллюстративные AID, назначаемые на групповой основе. В примере на фиг. 13(b) GID может назначаться в зависимости от позиции AID. При этом AID, использующие один и тот же GID, могут быть представлены посредством смещения и длины. Например, если GID 1 представлен смещением A и длиной B, AID от A до A+B-1 соответствуют GID 1 в битовой карте. В примере на фиг. 13(b) предполагается, что AID от 1 до N4 разделены на 4 группы. В этом случае AID, соответствующие GID 1, находятся в диапазоне от 1 до N1 и могут быть представлены смещением 1 и длиной N1. AID, соответствующие GID 2, могут быть представлены смещением N1+1 и длиной N2-N1+1, AID, соответствующие GID 3, могут быть представлены смещением N2+1 и длиной N3-N2+1, и AID, соответствующие GID 4, могут быть представлены смещением N3+1 и длиной N4-N3+1.

AID, назначаемые на групповой основе, разрешают доступ к каналу в разных интервалах согласно GID, чтобы устранить недостатки элемента TIM для большого количества STA и добиться эффективной передачи и приема данных. Например, доступ к каналу можно разрешить только для STA, соответствующих определенной группе, и ограничить для других STA в определенном интервале. Предварительно заданный интервал, в котором доступ к каналу разрешается только для определенных STA, может упоминаться как окно ограниченного доступа (RAW).

Теперь будет описан доступ к каналу, в соответствии с GID, со ссылкой на фиг. 13(c). Фиг. 13(c) демонстрирует механизм доступа к каналу в соответствии с интервалом маяка, когда AID разделены на 3 группы. В первом интервале маяка (или первом RAW) разрешается доступ к каналу для STA, соответствующих AID, принадлежащим к GID 1, и не разрешается доступ к каналу для STA, соответствующих другим GID. Для реализации этого первый маяк включает в себя элемент TIM только для AID, соответствующих GID 1. Второй маяк включает в себя элемент TIM только для AID, соответствующих GID 2, а значит только для STA, соответствующих AID, принадлежащих к GID 2, разрешается доступ к каналу во втором интервале маяка (или втором RAW). Третий маяк включает в себя элемент TIM только для AID, соответствующих GID 3, а значит только для STA, соответствующих AID, принадлежащих к GID 3, разрешается доступ к каналу в третьем интервале маяка (или третьем RAW). Четвертый маяк включает в себя элемент TIM только для AID, соответствующих GID 1, а значит только для STA, соответствующих AID, принадлежащих к GID 1, разрешается доступ к каналу в четвертом интервале маяка (или четвертом RAW). В пятом и следующих интервалах маяка (или пятом и следующих RAW) только для STA, принадлежащих к определенным группам, указанным посредством TIM, включенных в состав соответствующих кадров маяка, разрешается доступ к каналу.

В то время как фиг. 13(c) демонстрирует GID в круговом или периодическом порядке в соответствии с интервалом маяка, настоящее изобретение не ограничивается этим. То есть только AID, соответствующие определенному GID, могут включаться в состав элемента TIM, так что только для STA, соответствующих этим AID, разрешается доступ к каналу в определенном интервале (например, определенном RAW), а доступ к каналу других STA ограничивается.

Вышеупомянутая схема группового назначения AID может упоминаться как иерархическая структура TIM. То есть все AID могут быть разделены на множество блоков и может быть разрешен доступ к каналу только для STA (т.е. STA в определенной группе), соответствующих определенному блоку, имеющему ненулевое значение. Соответственно, большая TIM разделяется на небольшие блоки/группы, чтобы STA могли легко удерживать информацию TIM и легко контролировать блоки/группы в соответствии с классом, QoS или целевым назначением STA. В то время как фиг. 13 демонстрирует 2-уровневое расслоение, иерархическая TIM может формироваться с двумя или более уровнями. Например, можно разделить все AID на множество страничных групп, разделить каждую страничную группу на множество блоков и разделить каждый блок на множество подблоков. В этом случае первые N1 битов в битовой карте AID могут представлять идентификатор страницы (т.е. PID), следующие N2 битов могут представлять идентификатор блока, следующие N3 битов могут представлять идентификатор подблока, а оставшиеся биты могут представлять позицию битов STA в соответствующем подблоке, как продолжение примера на фиг. 13(a).

В вариантах осуществления настоящего изобретения, которые будут описаны ниже, применимы различные способы для разделения STA (или AID, соответственно назначаемых для STA) на предварительно заданные иерархические группы и контролирования разделенных STA, и назначение AID на групповой основе не ограничивается вышеупомянутыми примерами.

Формат кадра PPDU

Формат кадра PPDU (блок пакетных данных протокола конвергенции физического уровня (PLCP)) может включать в себя короткое поле тестирования (STF), длинное поле тестирования (LTF), поле сигнала (SIG) и поле данных. Наиболее простой (например, без HT (высокая пропускная способность)) формат кадра PPDU может состоять из L-STF (устаревшего STF наследования), L-LTF (устаревшего LTF наследования), поля SIG и поля данных. Помимо этого, поля STF, LTF и SIF могут быть добавлены между полем SIG и полем данных в соответствии с типом формата кадра PPDU (например, PPDU со смешанным форматом HT, PPDU с форматом HT на новой основе, PPDU с VHT (очень высокой пропускной способностью и т.д.).

STF является сигналом для выявления сигнала, АРУ (автоматической регулировки усиления), выбора разнесения, точной синхронизации и тому подобного, а LTF является сигналом для оценки канала, оценки погрешности частоты и тому подобного. STF и LTF могут упоминаться как преамбула PCLP, которая является сигналом для синхронизации физического уровня OFDM и оценки канала.

Поле SIG может включать в себя поле RATE (скорость) и поле LENGTH (длина). Поле RATE может включать в себя информацию о модуляции данных и скорости кодирования. Поле LENGTH может включать в себя информацию о размере данных. Помимо этого, поле SIG может включать в себя бит контроля четности, концевой бит SIG и тому подобное.

Поле данных может включать в себя поле SERVICE (служебное), PSDU (блок служебных данных PLCP) и концевой бит PPDU, а также дополнительно включать в себя бит заполнения, при необходимости. Некоторые биты поля SERVICE могут использоваться для синхронизации дешифратора псевдослучайных последовательностей в принимающем устройстве. PSDU соответствует PDU MAC, определенному в MAC-уровне, и может включать в себя данные, генерируемые/используемые на более высоком уровне. Концевой бит PPDU может использоваться для возврата кодирующего устройства в нулевое состояние. Бит заполнения может использоваться, чтобы корректировать длину поля данных до предварительно заданной единицы.

PDU MAC определяется в соответствии с различными форматами кадра MAC. Базовый кадр MAC состоит из заголовка MAC, тела кадра и FCS (контрольная последовательность кадра). Кадр MAC состоит из PDU MAC и может быть передан/принят через PSDI части данных в формате кадра PPDU.

Формат кадра пакета без данных (NDP - null-data packet) относится к формату кадра, который не включает в себя пакет данных. То есть формат кадра NDP означает формат кадра, который включает в себя только часть заголовка PLCP (т.е. STF, LTF и поле SIG) в обычном формате PPDU, и не включает в себя оставшуюся часть (т.е. поле данных). Формат кадра NDP может упоминаться как короткий формат кадра.

Короткий маяк

Общий кадр маяка состоит из заголовка MAC, тела кадра и FCS, и тело кадра может включать в себя следующие поля.

Поле временной метки предназначено для синхронизации. Все STA, которые приняли кадр маяка, могут изменять/обновлять свои локальные синхросигналы в соответствии со значением временной метки.

Поле интервала маяка указывает интервал между передачами маяка и представлено единицей времени (TU). TU может представлять собой микросекунды (мкс). Например, TU может определяться как 1024 мкс. Время, в которое AP должна передавать маяк, может быть представлено как TBTT (намеченное время передачи маяка). То есть поле интервала маяка соответствует интервалу от времени передачи одного кадра маяка до следующего TBTT. STA, которая приняла предыдущий маяк, может вычислить время передачи следующего маяка, исходя из поля интервала маяка. В общем случае, интервал маяка может быть установлен на 100 TU.

Поле информации о технических возможностях включает в себя информацию о технических возможностях устройства/сети. Например, тип децентрализованной или инфраструктурной сети может быть указан через посредство поля информации о технических возможностях. Кроме того, поле информации о технических возможностях может использоваться для указания, поддерживается ли упорядоченный опрос, деталей кодирования и тому подобного.

Помимо этого, кадр маяка может включать в себя SSID, поддерживаемые скорости, набор параметров FH (скачкообразная перестройка частоты), набор параметров DSSS (разнесение по спектру методом прямой последовательности), набор параметров CF (контролируемый доступ), набор параметров IBSS, TIM, IE страны, ограничение по мощности, технические возможности QoS, технические возможности HT (высокой пропускной способности) и т.д. Однако поля/информация, включенные в состав кадра маяка, являются иллюстративными, и кадр маяка, упоминаемый в настоящем изобретении, не ограничивается этим.

Может быть задан короткий кадр маяка, отличающийся от вышеупомянутого обычного кадра маяка. Чтобы отличать обычный кадр маяка от короткого кадра маяка, традиционный маяк может упоминаться как полный маяк.

Фиг. 14 демонстрирует короткий маяк.

Интервал короткого маяка представлен в TU и интервал маяка (т.е. интервал маяка для полного маяка) может задаваться как целое кратное интервала короткого маяка. Как показано на фиг.14, интервал полного маяка может быть задан как N * интервал короткого маяка (N≥1). Например, короткий маяк может быть передан один или более раз в течение интервала между временем, когда передается один полный маяк, и временем, когда передается следующий полный маяк. Фиг. 14 показывает пример, в котором три коротких маяка (коротких B) передаются в интервале полного маяка.

STA может определить, доступна ли нужная сеть, используя SSID (или сжатый SSID), включенный в состав короткого маяка. STA может передать запрос ассоциации на MAC-адрес AP, включенный в состав короткого маяка, передаваемого от этой нужной сети. Поскольку в общем случае короткий маяк передается чаще, чем полный маяк, неассоциированная STA может быстро ассоциироваться с AP, благодаря поддержке короткого маяка. Если STA нуждается в дополнительной информации для ассоциации, STA может передать проверочный запрос нужной AP. Помимо этого, может быть выполнена синхронизация с использованием информации о временной метке, включенной в состав короткого маяка. Кроме того, через посредство короткого маяка можно указать, была ли изменена информация сети. Если информация сети была изменена, STA может получить измененную информацию сети через посредство полного маяка. Короткий маяк может включать в себя TIM. То есть TIM может предоставляться через посредство полного маяка и короткого маяка.

Фиг. 15 демонстрирует иллюстративные поля, включенные в состав кадра короткого маяка.

Поле FC (управление кадром) может включать в себя поле типа/подтипа и может указывать, что кадр короткого маяка соответствует короткому маяку. Поле FC может иметь длину 2 октета.

Поле SA (адрес источника) может быть MAC-адресом AP, которая передает короткий маяк. Поле SA может иметь длину 6 октетов.

Поле сжатого SSID может включать в себя часть SSID сети или результат хеширования SSID. STA, которой уже известна соответствующая сеть, может обнаружить сеть, используя SSID. Длина поля сжатого SSID пока не была определена, но должна быть определена.

Поле временной метки может включать в себя 4 байта LSB (младших значащих битов) из временной метки AP. Даже когда предоставлены только 4 байта LSB вместо целой временной метки, STA (например, ассоциированная STA), которая когда-либо принимала целую временную метку, может выполнить синхронизацию, используя 4 байта LSB.

Поле последовательности изменений может включать в себя информацию, которая указывает, была ли изменена информация сети. А именно, при изменении важной информации (например, информации о маяке) сети, счетчик последовательности изменений увеличивается на 1. Поле последовательности изменений имеет длину 1 октет.

Поле отрезка времени до следующего полного маяка может быть включено в состав короткого маяка или нет. Это поле может указывать, для STA, интервал от времени передачи короткого маяка до времени передачи следующего полного маяка. Соответственно, услышав короткий маяк, STA может работать в режиме "дремоты" (или спящем режиме), чтобы снизить энергопотребление. Длина этого поля должна быть определена.

Кадр короткого маяка может включать в себя дополнительные или необязательные поля или информационные элементы (IE) в дополнение к вышеупомянутым иллюстративным полям.

Поле CRC (поверки циклическим избыточным кодом) может использоваться для проверки, имеется ли в кадре короткого маяка ошибка.

Способ для получения информации сети через посредство проверочного запроса/ответа проверки

Как описывалось для вышеупомянутого активного сканирования, STA может идентифицировать/обнаруживать сеть, передавая кадр проверочного запроса на AP и принимая кадр ответа проверки от AP.

Конкретнее, STA, имеющая тип запроса измерения, установленная в активный режим, может передавать кадр проверочного запроса на запрашиваемом канале в начале сеанса измерения. В ответ на кадр проверочного запроса AP может предоставить ответ-подтверждение на STA, используя кадр ответа проверки. В результате этой процедуры проверочного запроса/ответа проверки, STA может получить, от AP, информацию о временной синхронизации, информацию о приеме маяка, связанную с сетью информацию об идентификации (например, SSID), информацию о технических возможностях, базовую информацию для передачи и приема данных в соответствующей сети и т.д. Например, кадр ответа проверки может включать в себя информацию, аналогичную информации, включенной в состав кадра маяка, такую как временная метка, интервал маяка, технические возможности, SSID, поддерживаемые скорости, набор параметров FH, набор параметров DSSS, набор параметров CF, набор параметров IBSS, страна, поле ограничения по мощности и т.д. Поскольку кадр ответа проверки включает в себя информацию о временной метке и информацию об интервале маяка, STA, которая когда-либо принимала маяк, может спрогнозировать время передачи следующего маяка, исходя из информации об интервале маяка.

Однако, так как кадр ответа проверки включает в себя только информацию об интервале маяка, STA, которая никогда не принимала первоначальный маяк, не может правильно вычислить время, в которое может быть принят следующий маяк, используя только информацию об интервале маяка. Кроме того, даже когда STA пытается спрогнозировать время приема следующего маяка, исходя из информации о временной метке и информации об интервале маяка, если интервал маяка был изменен лишь один раз после времени передачи первоначального маяка, прогнозируемое значение может быть неправильным. Например, STA в первоначальном состоянии не может знать о правильном времени, в которое может быть принят сигнал маяка, даже если STA принимает кадр ответа проверки, и, следовательно, STA должна ждать при непрерывном прослушивании каналов, пока не будет передан маяк. То есть, если STA не была синхронизирована с сетью (или AP), эта STA не может работать в режиме энергосбережения (например, в состоянии "дремоты"), так как STA не может знать о правильном времени, когда STA может услышать кадр маяка.

Как было описано выше, поскольку STA, которая выполнила процедуру проверочного запроса/ответа проверки, не может определить/вычислить время, в которое может быть принят следующий кадр маяка, эта STA не может работать в режиме энергосбережения, тем самым увеличивая свое энергопотребление. В частности, если STA, имеющая ограничение по энергопотреблению, или STA, работающая в режиме "дремоты" (или спящем режиме), в течение длительного интервала потребляет энергию для того, чтобы принять маяк, ожидается, что продолжительность времени, когда STA может выполнять правильную работу, может быть из-за этого замечательно снижена.

Настоящее изобретение предлагает новую операцию (в частности, новую сигнализацию, задаваемую в процедуре проверочного запроса/ответа проверки) для решения вышеупомянутой проблемы и предоставления STA возможности эффективного приема маяка, чтобы быстро получить информацию сети одновременно со снижением энергопотребления. По этому поводу, поскольку маяк может быть задан как полный маяк или короткий маяк, как было описано выше, предложение настоящего изобретения включает в себя подробную схему с учетом типа маяка.

Вариант 1 осуществления

Настоящий вариант осуществления имеет отношение к способу предоставления STA возможности принять полный маяк, благодаря сигнализации информации о следующем полном маяке на STA.

Фиг. 16 демонстрирует способ предоставления информации о приеме маяка в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

AP может передавать на STA кадр ответа проверки в ответ на кадр проверочного запроса, передаваемый от STA. Согласно настоящему изобретению, информация о следующем полном маяке, которая включена в состав кадра ответа проверки, может быть информацией о времени приема следующего полного маяка или намеченном времени передачи маяка (TBTT) в отношении следующего полного маяка. Например, информация об отрезке времени до следующего полного маяка может быть включена в состав кадра ответа проверки в форме поля отрезка времени до следующего полного маяка. Информация об отрезке времени от момента, когда STA принимает кадр ответа проверки, до момента, когда STA принимает следующий полный маяк, или информация о разности (т.е. смещении по времени) между временем приема кадра ответа проверки и временем приема следующего полного маяка, может включаться в состав кадра ответа проверки и передаваться. Информация о намеченном времени передачи маяка для следующего полного маяка может быть включена в состав кадра ответа проверки в форме поля следующего TBTT. Поле следующего TBTT указывает TBTT в отношении следующего полного маяка от AP, которая передает кадр ответа проверки.

После приема кадра ответа проверки STA может определить/вычислить время, в которое может быть принят следующий полный маяк, на основании времени приема текущего кадра ответа проверки, используя значение поля отрезка времени до следующего полного маяка. Помимо этого, STA может вычислить время передачи следующего полного маяка на основании значения временной метки, включенной в состав кадра ответа проверки, и следующего TBTT. Соответственно, STA может правильно принять следующий полный маяк.

STA может работать в режиме энергосбережения (например, режиме "дремоты") до приема следующего кадра полного маяка после приема кадра ответа проверки и пробуждаться во время передачи следующего кадра полного маяка (например, непосредственно перед временем передачи кадра полного маяка), чтобы принять полный маяк.

При этом AP может устанавливать поле отрезка времени до следующего полного маяка с учетом времени (т.е. задержки при обработке), необходимого для STA, чтобы успешно принять и декодировать кадр ответа проверки, и информировать STA об установке поля отрезка времени до следующего полного маяка. То есть, поскольку STA может проверить значение поля отрезка времени до следующего полного маяка или поля следующего TBTT после приема и декодирования кадра ответа проверки, AP может информировать STA об отрезке времени от момента, когда STA проверяет значение, до момента, когда принимается следующий кадр маяка, чтобы снизить непроизводительные затраты при обработке на STA.

Вариант 2 осуществления

Настоящий вариант осуществления имеет отношение к способу предоставления STA возможности принять полный маяк путем сигнализации, на STA, информации об отрезке времени до следующего короткого маяка и информации об отрезке времени от короткого маяка до полного маяка. Этот способ соответствует иллюстративному способу иерархического приема маяка, предлагаемому в настоящем изобретении.

Фиг. 17 демонстрирует способ предоставления информации о приеме маяка в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

AP может передавать на STA кадр ответа проверки в ответ на кадр проверочного запроса, передаваемый от STA. Согласно настоящему изобретению, в системе, поддерживающей передачу и прием короткого маяка, информация об отрезке времени от момента, когда STA принимает кадр ответа проверки, до момента, когда STA принимает следующий короткий маяк, или информация о разности (т.е. смещении по времени) между временем приема кадра ответа проверки и временем приема следующего короткого маяка, может включаться в состав кадра ответа проверки и передаваться. Например, поле отрезка времени до следующего короткого маяка может быть включено в состав кадра ответа проверки.

После приема кадра ответа проверки STA может определить/вычислить время, в которое STA может принять следующий короткий маяк, на основании времени приема текущего кадра ответа проверки, используя значение поля отрезка времени до следующего короткого маяка. Соответственно, STA может правильно принять следующий короткий маяк.

После приема короткого маяка STA может определить/вычислить время, в которое STA может принять следующий полный маяк, на основании значения поля отрезка времени до следующего полного маяка или поля следующего TBTT, если короткий маяк включает в себя поле отрезка времени до следующего полного маяка или поле следующего TBTT. Соответственно, STA может правильно принять следующий полный маяк.

То есть STA может определить время, когда STA может принять короткий маяк, используя информацию, включенную в состав кадра ответа проверки, принять короткий маяк и определить время, когда STA может принять полный маяк, используя информацию, включенную в состав короткого маяка, чтобы, наконец, принять полный маяк.

Помимо этого, STA может работать в режиме энергосбережения (например, режиме "дремоты") в течение отрезка времени до следующего кадра короткого маяка после приема кадра ответа проверки и пробуждаться во время передачи следующего кадра короткого маяка (например, непосредственно перед временем передачи кадра короткого маяка), чтобы принять кадр короткого маяка. Кроме того, STA может работать в режиме энергосбережения (например, режиме "дремоты") в течение отрезка времени до следующего кадра полного маяка после приема кадра короткого маяка и пробуждаться во время передачи следующего кадра полного маяка (например, непосредственно перед временем передачи кадра полного маяка), чтобы принять кадр полного маяка.

Вариант 3 осуществления

Настоящий вариант осуществления имеет отношение к способу предоставления STA возможности принять полный маяк путем сигнализации, на STA, информации об отрезке времени до следующего короткого маяка и информации, связанной с коротким маяком. Этот способ соответствует другому иллюстративному способу иерархического приема маяка, предлагаемому в настоящем изобретении.

Фиг. 18 демонстрирует способ предоставления информации о приеме маяка в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

AP может передавать на STA кадр ответа проверки в ответ на кадр проверочного запроса, передаваемый от STA. Согласно настоящему изобретению, в системе, поддерживающей передачу и прием короткого маяка, информация об отрезке времени от момента, когда STA принимает кадр ответа проверки, до момента, когда STA принимает следующий короткий маяк, или информация о разности (т.е. смещении по времени) между временем приема кадра ответа проверки и временем приема следующего короткого маяка, может включаться в состав кадра ответа проверки и передаваться. Например, поле отрезка времени до следующего короткого маяка может быть включено в состав кадра ответа проверки.

Помимо этого, кадр ответа проверки может дополнительно включать в себя информацию отсчета коротких маяков для следующего короткого маяка. Информация отсчета коротких маяков может соответствовать количеству кадров короткого маяка, оставшемуся до времени передачи следующего кадра полного маяка, с учетом следующего кадра короткого маяка. В иных случаях информация отсчета коротких маяков может указывать количество оставшихся кадров короткого маяка, не считая следующего кадра короткого маяка, которые могут быть переданы до времени передачи следующего кадра полного маяка. Информация отсчета коротких маяков может быть включена в состав кадра короткого маяка, а не в кадр ответа проверки.

Кадр ответа проверки может дополнительно включать в себя информацию об интервале короткого маяка. Интервал короткого маяка относится к отрезку времени между кадрами короткого маяка.

После приема кадра ответа проверки STA может определить/вычислить время, в которое STA может принять следующий короткий маяк на основании времени приема текущего кадра ответа проверки, используя значение поля отрезка времени до следующего короткого маяка. Соответственно, STA может правильно принять следующий короткий маяк. При этом STA может работать в режиме энергосбережения (например, режиме "дремоты") в течение отрезка времени до следующего кадра короткого маяка после приема кадра ответа проверки и пробуждаться во время передачи следующего кадра короткого маяка (например, непосредственно перед временем передачи кадра короткого маяка), чтобы принять кадр короткого маяка.

После приема коротких маяков, как было описано выше, STA может определить/вычислить отрезок времени до времени передачи следующего полного маяка, используя информацию отсчета коротких маяков и информацию об интервале короткого маяка, включенную в состав кадра ответа проверки (или кадра короткого маяка).

В примере на фиг. 18 значение отсчета коротких маяков установлено на 3, и это означает, что количество оставшихся кадров короткого маяка, с учетом следующего кадра короткого маяка, до времени приема следующего полного маяка равно 3. (В иных случаях значение отсчета коротких маяков может быть установлено на 2 согласно схеме подсчета, в которой количество оставшихся кадров короткого маяка не учитывает следующий кадр короткого маяка, и, следовательно, разные числа оставшихся кадров короткого маяка отражают одну и ту же ситуацию). В этом случае STA может определить, что следующий кадр полного маяка должен быть принят после "отрезок времени до следующего короткого маяка" + 3 * интервал короткого маяка, исходя из времени приема кадра ответа проверки.

В частности, если интервал полного маяка соответствует целому кратному интервала короткого маяка, операция согласно настоящему варианту осуществления может с успехом применяться.

Соответственно, STA может правильно принять следующий полный маяк. При этом STA может работать в режиме энергосбережения (например, режиме "дремоты") в течение отрезка времени до следующего кадра полного маяка после приема кадра короткого маяка и пробуждаться во время передачи следующего кадра полного маяка (например, непосредственно перед временем передачи кадра полного маяка), чтобы принять полный маяк.

Вариант 4 осуществления

Настоящее изобретение имеет отношение к способу предоставления STA возможности принять полный маяк путем сигнализации, на STA, информации об отрезке времени до следующего короткого маяка и информации о конфигурации короткого маяка. Этот способ соответствует другому иллюстративному способу иерархического приема маяка, предлагаемому в настоящем изобретении.

Информация о конфигурации короткого маяка может включать в себя, по меньшей мере, или количество коротких маяков, или интервал короткого маяка, или информацию об индексе короткого маяка.

Количество коротких маяков относится к количеству кадров короткого маяка, передаваемых между полными маяками (т.е. в течение интервала полного маяка). Эта информация может быть включена в состав кадра ответа проверки и предоставлена на STA, включена в состав кадра короткого маяка и предоставлена на STA, или определена с использованием предварительно заданного значения в системе без сигнализации.

Интервал короткого маяка относится к отрезку времени между короткими маяками. Эта информация может быть включена в состав кадра ответа проверки и предоставлена на STA или включена в состав кадра короткого маяка и предоставлена на STA.

Индексы коротких маяков могут быть предоставлены в форме последовательно возрастающих значений, указывающих соответственные короткие маяки и соответственно назначаемых коротким маякам. Хоть в настоящем изобретении и предполагается, что индексация короткого маяка начинается с 1, принцип настоящего изобретения может в равной степени применяться и когда индексация короткого маяка начинается с 0. Информация об индексе короткого маяка может быть включена в состав кадра ответа проверки и предоставлена на STA или включена в состав кадра короткого маяка и предоставлена на STA.

Фиг. 19 демонстрирует способ предоставления информации о приеме маяка в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

AP может передавать, на STA, кадр ответа проверки в ответ на кадр проверочного запроса, передаваемый от STA. Согласно настоящему изобретению, в системе, поддерживающей передачу и прием короткого маяка, информация об отрезке времени от момента, когда STA принимает кадр ответа проверки, до момента, когда STA принимает следующий короткий маяк, или информация о разности (т.е. смещении по времени) между временем приема кадра ответа проверки и временем приема следующего короткого маяка может включаться в состав кадра ответа проверки и передаваться. Например, поле отрезка времени до следующего короткого маяка может быть включено в состав кадра ответа проверки.

После приема кадра ответа проверки STA может определить/вычислить время, в которое STA может принять следующий короткий маяк на основании времени приема текущего кадра ответа проверки, используя значение поля отрезка времени до следующего короткого маяка. Соответственно, STA может правильно принять следующий короткий маяк. При этом STA может работать в режиме энергосбережения (например, режиме "дремоты") в течение отрезка времени до следующего кадра короткого маяка после приема кадра ответа проверки и пробуждаться во время передачи следующего кадра короткого маяка (например, непосредственно перед временем передачи кадра короткого маяка), чтобы принять кадр короткого маяка.

После приема короткого маяка, как было описано выше, STA может получить информацию об индексе короткого маяка из соответствующего кадра короткого маяка. Соответственно, STA может узнать, сколько имеется кадров короткого маяка до принятого кадра короткого маяка. Помимо этого, STA может определить/вычислить время, когда может быть принят следующий кадр полного маяка, используя информацию о количестве коротких маяков и интервале короткого маяка, предоставленную в кадре ответа проверки.

В примере на фиг. 19 предполагается, что количество кадров короткого маяка, соответствующих интервалу полного маяка, равно 3, а индекс кадра короткого маяка, первоначально принятого на STA, равен 1, исходя из отрезка времени до следующего короткого маяка, включенного в состав кадра ответа проверки. В этом случае STA может узнать, что следующий кадр полного маяка должен быть передан после передачи еще двух коротких маяков, не считая уже принятого короткого маяка. Соответственно, STA может вычислить время передачи следующего полного маяка как время после 3 коротких интервалов от текущего времени, когда принимается короткий маяк (т.е. короткий маяк #1).

В частности, если интервал полного маяка соответствует целому кратному интервала короткого маяка, операция согласно настоящему варианту осуществления может с успехом применяться.

Соответственно, STA может правильно принять следующий полный маяк. При этом STA может работать в режиме энергосбережения (например, режиме "дремоты") в течение отрезка времени до следующего кадра полного маяка после приема кадра короткого маяка и пробуждаться во время передачи следующего кадра полного маяка (например, непосредственно перед временем передачи кадра полного маяка), чтобы принять полный маяк.

В вышеупомянутых вариантах осуществления настоящего изобретения, в то время как информация об отрезке времени до следующего короткого маяка может быть включена в состав кадра ответа проверки, дополнительная информация может задаваться как включенная в состав кадра короткого маяка. Например, связанная с коротким маяком информация (например, информация отсчета коротких маяков, информация об интервале короткого маяка и т.д.) в варианте 2 осуществления и информация о конфигурации короткого маяка (например, количество коротких маяков, информация об интервале короткого маяка, индекс короткого маяка, и т.д.) в варианте 3 осуществления может быть непосредственно включена в состав соответствующего короткого маяка, а не в кадр ответа проверки. В этом случае STA может правильно принять следующий короткий маяк, используя информацию об отрезке времени до следующего короткого маяка, включенную в состав кадра ответа проверки, при работе в режиме энергосбережения. Помимо этого, STA может правильно принять следующий кадр полного маяка, используя дополнительную информацию (например, по меньшей мере, или информацию отсчета коротких маяков, или информацию об интервале короткого маяка, или количество коротких маяков, или информацию об индексе короткого маяка), включенную в состав кадра короткого маяка, при работе в режиме энергосбережения.

STA определенного типа может предназначаться для работы с использованием только сигнала короткого маяка (или принимая только сигнал короткого маяка), не используя полный маяк (или без прослушивания полного маяка). В случае STA этого типа AP может сообщать STA отрезок времени до следующего короткого маяка через кадр ответа проверки. В иных случаях AP может сообщать STA отрезок времени до следующего короткого маяка и информацию об интервале короткого маяка через кадр ответа проверки.

Фиг. 20 является блок-схемой последовательности операций, демонстрирующей способ для передачи/приема кадра маяка в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

STA может принимать кадр ответа проверки от AP на этапе S2010. Кадр ответа проверки может быть принят в ответ на кадр проверочного запроса (не показано), передаваемый от STA на AP. Кадр ответа проверки может включать в себя информацию о следующем маяке от AP.

STA может определять время, когда может быть принят следующий маяк, используя принятую информацию о следующем маяке, на этапе S2020.

STA может принимать следующий маяк в определенное время на этапе S2030.

STA может работать в режиме энергосбережения (например, режиме "дремоты") между этапами S2020 и S2030, что не показано на фиг. 20.

Если следующий маяк является полным маяком в примере на фиг. 20, STA может принять кадр ответа проверки, чтобы определить время приема следующего полного маяка, переключиться в состояние "дремоты", а затем переключиться в бодрствующее состояние непосредственно перед приемом следующего полного маяка, чтобы принять полный маяк. Информация о следующем маяке от AP, включенная в состав кадра ответа проверки, может быть информацией об отрезке времени до следующего маяка или о следующем TBTT.

Если следующий маяк является коротким маяком в примере на фиг. 20, STA может принять кадр ответа проверки, чтобы определить время приема следующего короткого маяка, переключиться в состояние "дремоты", а затем переключиться в бодрствующее состояние непосредственно перед приемом следующего короткого маяка, чтобы принять короткий маяк.

При этом, если STA, которая приняла короткий маяк, должна принять полный маяк, STA может определить время приема следующего полного маяка, используя различные типы информации, включенной в состав короткого маяка (или кадра ответа проверки) (не показано). Различные типы информации могут, по существу, включать в себя отрезок времени до следующего полного маяка, описанный в вариантах осуществления настоящего изобретения, и могут дополнительно включать в себя, по меньшей мере, или информацию отсчета коротких маяков, или информацию об интервале короткого маяка, или количество коротких маяков, или информацию об индексе короткого маяка. STA может принять кадр короткого маяка, чтобы определить время приема следующего полного маяка, переключиться в состояние "дремоты", а затем переключиться в бодрствующее состояние непосредственно перед приемом следующего полного маяка, чтобы принять полный маяк (не показано).

Способ приема маяка в соответствии с настоящим изобретением, продемонстрированный на фиг. 20, может быть реализован таким образом, что вышеупомянутые варианты осуществления настоящего изобретения применяются независимо, или два или более из них применяются одновременно.

Фиг. 21 является структурной схемой, демонстрирующей конфигурацию ВЧ устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

AP 10 может включать в себя процессор 11, запоминающее устройство 12 и приемопередатчик 13. STA 20 может включать в себя процессор 21, запоминающее устройство 22 и приемопередатчик 23. Приемопередатчики 13 и 23 могут передавать/принимать ВЧ сигналы и реализуют физический уровень в соответствии с IEEE 802, например. Процессоры 11 и 21 могут соединяться с приемопередатчиками 13 и 23 и реализуют физический уровень и/или MAC-уровень в соответствии с IEEE 802. Процессор может быть выполнен с возможностью исполнения операций в соответствии с вышеупомянутыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Модули для реализации операций AP и STA в соответствии с вышеупомянутыми вариантами осуществления настоящего изобретения могут храниться в запоминающих устройствах 12 и 22 и исполняться процессорами 11 и 21. Запоминающие устройства 12 и 22 могут включаться в состав процессоров 11 и 21 или предоставляться вне процессоров 11 и 21 и соединяться с процессорами 11 и 21 известными средствами.

Развернутые конфигурации вышеупомянутых AP и STA могут быть реализованы таким образом, что вышеупомянутые варианты осуществления настоящего изобретения могут применяться независимо, или два или более из них могут применяться одновременно, а описание избыточных частей опущено для упрощения.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы с помощью различных средств, например, аппаратного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения (Sirmware), программного обеспечения или их комбинации.

При реализации вариантов осуществления настоящего изобретения с использованием аппаратного обеспечения варианты осуществления могут быть реализованы с использованием, по меньшей мере, одного из следующего: специализированные интегральные схемы (ASIC), цифровые процессоры сигналов (DSP), устройства цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемые логические устройства (PLD), программируемые вентильные матрицы (FPGA), процессоры, контроллеры, микроконтроллеры, микропроцессоры и т.д.

В случае конфигурации на основе программно-аппаратного обеспечения или программного обеспечения варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в виде модуля, процедуры, функции и т.д. Например, код программного обеспечения может храниться в блоке запоминающего устройства и исполняться процессором. Блок запоминающего устройства находится внутри или вне процессора и может передавать на процессор и принимать от него данные через различные известные средства.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено в определенных формах, отличных от тех, что изложены в данном документе, не отступая от сущности и существенных характеристик настоящего изобретения. Приведенные выше варианты осуществления, следовательно, должны рассматриваться во всех аспектах как пояснительные и не ограничивающие. Объем настоящего изобретения должен определяться прилагаемой формулой изобретения и ее правомерными эквивалентами, а не приведенным выше описанием, и все изменения, находящиеся в пределах смыслового содержания и сферы эквивалентности прилагаемой формулы изобретения предполагаются охваченными ею.

Промышленная применимость

Хотя вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения и ориентированы на IEEE 802.11, они аналогичным образом применимы к различным системам мобильной связи.

Изобретение имеет отношение к системе беспроводной связи, а конкретнее, раскрывает способ и устройство для приема и передачи маяка в системе беспроводной ЛВС. Способ приема маяка от станции (STA) в системе беспроводной связи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения содержит этапы, на которых: принимают кадр ответа проверки от точки доступа (AP); определяют время, в которое следующий маяк должен быть принят, с помощью информации о следующем маяке, содержащейся в кадре ответа проверки; и принимают следующий маяк в момент времени, определенный для приема следующего маяка. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Способ приема маяка станцией (STA) в системе беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:
передают первый кадр в точку доступа (АР),
принимают второй кадр, в ответ на первый кадр, от АР,
определяют время приема маяка, используя отрезок времени до следующего намеченного времени передачи маяка (ТВТТ), включенный в состав второго кадра, и
принимают маяк в упомянутое определенное время приема маяка.

2. Способ по п. 1, в котором STA переключается в состояние "дремоты" после определения времени приема маяка и переключается в бодрствующее состояние перед временем приема маяка.

3. Способ по п. 1, в котором маяк является полным маяком.

4. Способ по п. 1, в котором маяк является коротким маяком.

5. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этапы, на которых:
определяют время приема полного маяка, используя отрезок времени до полного маяка или до следующего ТВТТ, включенный в состав принятого короткого маяка, и
принимают полный маяк в упомянутое определенное время приема полного маяка.

6. Способ по п. 5, в котором STA переключается в состояние "дремоты" после определения времени приема полного маяка и переключается в бодрствующее состояние перед упомянутым определенным временем приема.

7. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этапы, на которых:
определяют время приема полного маяка, используя по меньшей мере одну из информаций отсчета коротких маяков и информаций об интервале короткого маяка, и
принимают полный маяк в упомянутое определенное время приема полного маяка.

8. Способ по п. 7, в котором упомянутая по меньшей мере одна из информаций отсчета коротких маяков и информаций об интервале короткого маяка включена в состав второго кадра или короткого маяка.

9. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этапы, на которых:
определяют время приема полного маяка, используя по меньшей мере одну из информаций о количестве коротких маяков, информаций об интервале короткого маяка и информаций об индексе короткого маяка, и
принимают полный маяк в упомянутое определенное время приема полного маяка.

10. Способ по п. 9, в котором упомянутая по меньшей мере одна из информаций о количестве коротких маяков, информаций об интервале короткого маяка и информаций об индексе короткого маяка включена в состав второго кадра или короткого маяка.

11. Способ по п. 4, в котором короткий маяк дополнительно включает в себя по меньшей мере одно из поля сжатого идентификатора набора служб (SSID), 4-байтовой временной метки и поля последовательности изменений.

12. Способ по п. 1, в котором второй кадр включает в себя по меньшей мере одно из временной метки и SSID.

13. Станция (STA) для приема маяка в системе беспроводной связи, содержащая:
приемопередатчик и
процессор,
причем процессор выполнен с возможностью передавать первый кадр в точку доступа (АР) с использованием приемопередатчика, принимать второй кадр, в ответ на первый кадр, от АР с использованием приемопередатчика, определять время приема маяка с использованием отрезка времени до следующего намеченного времени передачи маяка (ТВТТ), включенного в состав второго кадра, и принимать маяк в упомянутое определенное время приема маяка с использованием приемопередатчика.