СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ПЕРЕДАЧИ КАДРА, СОДЕРЖАЩЕГО ИДЕНТИФИКАТОР ЧАСТИЧНОЙ АССОЦИАЦИИ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ (LAN) Российский патент 2017 года по МПК H04W88/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Изобретение относится к системе беспроводной связи, в частности к способу и к устройству для передачи и приема кадра, включающего в себя Идентификатор Частичной Ассоциации (PAID) в системе Беспроводной Локальной Сети (WLAN).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] С быстрым развитием информационно-коммуникационных технологий были разработаны системы с различными технологиями беспроводной связи. Технология WLAN из числа технологий беспроводной связи позволяет осуществлять беспроводной доступ к Интернету дома, на предприятиях или в конкретной области предоставления услуг, используя мобильные терминалы, такие как Карманный Персональный Компьютер (PDA), портативный компьютер, Портативный Мультимедийный Проигрыватель (PMP) и т.д. на основе Радиочастотной (RF) технологии.

[3] Чтобы устранить ограничение скорости связи, в недавнем техническом стандарте была предложена усовершенствованная система, способная увеличить скорость и надежность сети, одновременно увеличивая зону покрытия беспроводной сети, что является одним из преимуществ WLAN. Например, IEEE 802.11n обеспечивает скорости обработки данных для поддержки максимально Высокой Пропускной способности (HT) в 540 Мбит/с. Кроме того, недавно и к передатчику, и к приемнику была применена технология Многоканальный Вход - Многоканальный Выход (MIMO), чтобы минимизировать ошибки передачи, а также оптимизировать скорость передачи данных.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[4] Связь машина-машина (MTM) рассматривается как технология связи будущего поколения. Технический стандарт, поддерживающий связь M2M, также разрабатывается как стандарт Института Инженеров по Электронике и Радиотехнике (IEEE) 802.11ah в WLAN IEEE 802.11. Для связи M2M можно рассмотреть сценарий, в котором очень небольшое количество данных время от времени передается и принимается с низкой скоростью в среде с очень большим числом устройств.

[5] Связь осуществляется в среде, совместно используемой всеми устройствами в системе WLAN. Если число устройств увеличивается, как это имеет место в случае со связью M2M, расход большого количества времени на доступ к каналу одного устройства может препятствовать экономии энергии каждого устройства, а также ухудшать общую производительность системы.

[6] Задачей настоящего изобретения является обеспечение нового способа для конфигурирования кадра, включающего в себя Идентификатор Частичной Ассоциации (PAID).

[7] Следует понимать, что технические задачи, которые должны быть решены настоящим изобретением, не ограничиваются упомянутыми выше техническими задачами, и другие технические задачи, которые не упоминаются в настоящем документе, будут очевидны из следующего ниже описания обычным специалистам в данной области техники, к которой принадлежит настоящее изобретение.

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ

[8] В одном аспекте настоящего изобретения способ для передачи кадра Станцией (STA) в системе беспроводной связи включает в себя этап, на котором передают кадр, включающий в себя поле Идентификатора Частичной Ассоциации (PAID), если упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, переданным Точке Доступа (AP), и упомянутый кадр восходящей линии связи не является управляющим кадром, поле PAID задается равным ненулевому значению, вычисленному на основании Идентификатора Базового Набора Служб (BSSID) AP, и если упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, переданным Точке Доступа (AP), и упомянутый кадр восходящей линии связи является управляющим кадром, поле PAID задается равным нулю.

[9] В другом аспекте настоящего изобретения STA для передачи кадра в системе беспроводной связи включает в себя приемопередатчик и процессор. Процессор выполнен с возможностью передачи кадра, включающего в себя поле PAID, путем управления приемопередатчиком. Если упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, переданным Точке Доступа (AP), и упомянутый кадр восходящей линии связи не является управляющим кадром, поле PAID задается равным, ненулевому значению, вычисленному на основании BSSID AP, и если упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, переданным Точке Доступа (AP), и упомянутый кадр восходящей линии связи является управляющим кадром, поле PAID задается равным нулю.

[10] К упомянутым выше аспектам настоящего изобретения применимо следующее.

[11] Если кадр восходящей линии связи не является управляющим кадром, значение поля PAID может быть вычислено с помощью (dec(BSSID[39:47])mod(2⁹-1))+1, где BSSID представляет собой BSSID AP, dec(A) представляет собой десятичное значение двоичного числа A, [B:C] представляет собой биты с бита B по бит C двоичного числа A, когда начальный бит двоичного числа A является битом 0, и mod представляет собой операцию по модулю.

[12] Кадр может быть кадром ненулевого Пакета Данных (non-NDP).

[13] Кадр может включать в себя поле указания восходящей/нисходящей линии связи, и поле указания восходящей/нисходящей линии связи может быть задано равным значению, указывающему, что кадр является кадром восходящей линии связи.

[14] Размер поля PAID может быть равен 9 битам.

[15] В другом аспекте настоящего изобретения способ для приема кадра в STA в системе беспроводной связи включает в себя прием кадра, включающего в себя поле PAID. Если упомянутый кадр является кадром нисходящей линии связи, принятым от AP, и упомянутый кадр нисходящей линии связи не является управляющим кадром, поле PAID задается равным значению, вычисленному на основании AID, выделенного STA Точкой Доступа (AP), и BSSID AP, и если упомянутый кадр является кадром нисходящей линии связи, принятым от AP, и упомянутый кадр нисходящей линии связи является управляющим кадром, поле PAID задается равным нулю.

[16] В другом аспекте настоящего изобретения STA для приема кадра в системе беспроводной связи включает в себя приемопередатчик и процессор. Процессор выполнен с возможностью приема кадра, включающего в себя поле PAID, путем управления приемопередатчиком. Если упомянутый кадр является кадром нисходящей линии связи, принятым от AP, и упомянутый кадр нисходящей линии связи не является управляющим кадром, поле PAID задается равным значению вычисленному на основании AID, выделенного STA точкой доступа (AP), и BSSID AP, и если упомянутый кадр является кадром нисходящей линии связи, принятым от AP, и упомянутый кадр нисходящей линии связи является управляющим кадром, поле PAID задается равным нулю.

[17] К упомянутым выше аспектам настоящего изобретения применимо следующее.

[18] Если кадр нисходящей линии связи не является управляющим кадром, значение PAID может быть вычислено с помощью dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47] XOR BSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶, где AID представляет собой AID, выделенный STA, BSSID представляет собой BSSID AP, dec(A) представляет собой десятичное значение двоичного числа A, [B:C] представляет собой биты с бита B по бит C двоичного числа A, когда начальный бит двоичного числа A является битом 0, и mod представляет собой операцию по модулю.

[19] Если кадр нисходящей линии связи не является управляющим кадром, значение поля PAID может быть задано равным ненулевому значению.

[20] Если кадр является кадром нисходящей линии связи, кадр может дополнительно включать в себя поле COLOR, и поле COLOR может быть задано равным значению в пределах от от 0 до 7.

[21] Кадр может быть кадром non-NDP.

[22] Кадр может включать в себя поле указания восходящей/нисходящей линии связи, и поле указания восходящей/нисходящей линии связи может быть задано равным значению, указывающему, что кадр является кадром нисходящей линии связи.

[23] Размер поля PAID может быть равен 6 битам.

[24] Следует понимать, что и предшествующее общее описание, и следующее ниже подробное описание настоящего изобретения являются иллюстративными и объяснительными и предназначены для обеспечения дополнительного объяснения изобретения, заявленного в формуле изобретения.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ

[25] В соответствии с настоящим изобретением могут быть обеспечены новый способ и устройство для конфигурирования кадра, включающего в себя Идентификатор Частичной Ассоциации (PAID).

[26] Специалистам в данной области техники будет понятно, что эффекты, которые могут быть достигнуты с помощью настоящего изобретения, не ограничиваются тем, что было конкретно описано выше, и другие преимущества настоящего изобретения будут более понятны из следующего ниже подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[27] Прилагаемые чертежи, которые добавлены для обеспечения более глубокого понимания изобретения, включены и составляют часть этой заявки, изображают варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципа изобретения.

[28] Фиг. 1 иллюстративно показывает систему стандарта Института Инженеров по Электротехнике (IEEE) 802.11 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[29] Фиг. 2 иллюстративно показывает систему IEEE 802.11 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

[30] Фиг. 3 иллюстративно показывает систему IEEE 802.11 в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[31] Фиг. 4 является концептуальной схемой, изображающей систему Беспроводной Локальной Сети (WLAN).

[32] Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, изображающей процесс установления линии связи для использования в системе WLAN.

[33] Фиг. 6 является концептуальной схемой, изображающей процесс отсрочки передачи.

[34] Фиг. 7 является концептуальной схемой, изображающей скрытый узел и уязвимый узел.

[35] Фиг. 8 является концептуальной схемой, изображающей RTS (запрос на передачу) и CTS (разрешение на передачу).

[36] Фиг. 9 является схемой, изображающей иллюстративный формат однопользовательского (SU)/многопользовательского (MU) кадра.

[37] Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций, изображающей иллюстративный способ для передачи и приема кадра в соответствии с настоящим изобретением.

[38] Фиг. 11 является блок-схемой беспроводных устройств в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[39] Теперь будет дано подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на прилагаемых чертежах. Подробное описание, которое будет дано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, предназначено для объяснения иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения, а не для того, чтобы показать единственные варианты осуществления, которые могут быть реализованы в соответствии с настоящим изобретением. Следующее ниже подробное описание включает в себя конкретные подробности для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано без таких конкретных подробностей.

[40] Следующие ниже варианты осуществления предлагаются путем объединения составляющих компонентов и характеристик настоящего изобретения в соответствии с предварительно определенным форматом. Отдельные составляющие компоненты или характеристики следует считать дополнительными факторами при условии, что отсутствуют какие-либо дополнительные замечания. При необходимости отдельные составляющие компоненты или характеристики не могут быть объединены с другими компонентами или характеристиками. Кроме того, некоторые составляющие компоненты и/или характеристики могут быть объединены для реализации вариантов осуществления настоящего изобретения. Порядок операций, которые будут раскрыты в вариантах осуществления настоящего изобретения, может быть изменен. Некоторые компоненты или характеристики любого варианта осуществления могут быть также включены в другие варианты осуществления или могут быть заменены таковыми из других вариантов осуществления при необходимости.

[41] Следует отметить, что конкретные термины, раскрытые в настоящем изобретении, предложены для удобства описания и лучшего понимания настоящего изобретения, и использование этих конкретных терминов может быть изменено на другие форматы в пределах технического объема или сущности настоящего изобретения.

[42] В некоторых случаях хорошо известные структуры и устройства опускаются, чтобы избежать запутывания концепции настоящего изобретения, а важные функции структур и устройств показаны в форме блок-схем. Одинаковые ссылочные позиции будут использоваться на всех чертежах для обозначения одинаковых или подобных частей.

[43] Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечиваются с помощью документов, относящихся к стандартам, раскрытым по меньшей мере для одной из систем беспроводного доступа, включающих в себя систему стандарта Института Инженеров по Электронике и Радиотехнике (IEEE) 802, систему стандарта Партнерского Проекта по Системам 3-го Поколения (3GPP), систему стандарта Долгосрочное Развитие Сетей Связи (LTE) 3GPP, систему стандарта Усовершенствованный LTE (LTE-A) и систему стандарта 3GPP2. В частности, этапы или части, которые не описываются для ясности раскрытия технической идеи настоящего изобретения, в вариантах осуществления настоящего изобретения могут обеспечиваться с помощью упомянутых выше документов. Вся терминология, используемая в настоящем документе, может обеспечиваться с помощью по меньшей мере одного из упомянутых выше документов.

[44] Следующие ниже варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены ко множеству технологий беспроводного доступа, например, Множественному Доступу с Кодовым Разделением (CDMA), Множественному Доступу с Частотным Разделением (FDMA), Множественному Доступу с Временным Разделением (TDMA), Множественному Доступу с Ортогональным Частотным Разделением (OFDMA), Множественному Доступу с Частотным Разделением с Одной Несущей (SC-FDMA) и т.п. CDMA может быть воплощен посредством беспроводной (или радио) технологии, такой как Универсальный Наземный Радиодоступ (UTRA) или CDMA2000. TDMA может быть воплощен посредством беспроводной (или радио) технологии, такой как Глобальная Система Мобильной Связи (GSM)/Услуги Пакетной Радиосвязи Общего Пользования (GPRS)/Развитие Стандарта GSM с Увеличенной Скоростью Передачи Данных (EDGE). OFDMA может быть воплощен посредством беспроводной (или радио) технологии, такой как стандарт Института Инженеров по Электронике и Радиотехнике (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20 и Развитый UTRA (E-UTRA). Для ясности следующее ниже описание относится к системам IEEE 802.11. Однако технические характеристики настоящего изобретения не ограничиваются этим.

[45] СТРУКТУРА СИСТЕМЫ WLAN

[46] Фиг. 1 иллюстративно показывает систему IEEE 802.11 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[47] Структура системы IEEE 802.11 может включать в себя множество компонентов. WLAN, которая поддерживает прозрачную мобильность STA для более высокого уровня, может быть обеспечена с помощью взаимной работы компонентов. Базовый Набор Служб (BSS) может соответствовать базовому составляющему блоку в LAN IEEE 802.11. На фиг. 1 показаны два BSS (BSS1 и BSS2), и две STA включены в состав каждого из BSS (то есть STA1 и STA2 включены в в состав BSS1, а STA3 и STA4 включены в состав BSS2). Эллипс, указывающий BSS на фиг. 1, можно понимать как зону покрытия, в которой STA включены в состав соответствующего BSS, поддерживающего связь. Эта область может называться Базовой Зоной Обслуживания (BSA). Если STA перемещается за пределы BSA, STA не может напрямую осуществлять связь с другими STA в соответствующей BSA.

[48] В LAN IEEE 802.11 наиболее базовым типом BSS является Независимый BSS (IBSS). Например, IBSS может иметь минимальную форму, состоящую только из двух STA. BSS (BSS1 или BSS2) на фиг. 1, который является самой простой формой и в котором опущены другие компоненты, может соответствовать типичному примеру IBSS. Такая конфигурация возможна, когда STA могут осуществлять связь непосредственно друг с другом. Такой тип LAN не является предварительно запланированным и может быть сконфигурирован, когда необходима LAN. Это может называться специализированной (ad-hoc) сетью.

[49] Принадлежность STA к BSS может динамически изменяться, когда STA включается или выключается или когда STA входит или покидает область BSS. STA может использовать процесс синхронизации, чтобы присоединиться к BSS. Чтобы получить доступ ко всем услугам инфраструктуры BSS, STA должна быть ассоциирована с BSS. Такая ассоциация может конфигурироваться динамически и может включать в себя использование Службы Системы Распределения (DSS).

[50] Фиг. 2 является схемой, показывающей другую иллюстративную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. На фиг. 2 к структуре на фиг. 1 добавлены такие компоненты, как Система Распределения (DS), Среда Системы Распределения (DSM) и Точка Доступа (AP).

[51] Прямое расстояние STA-STA в LAN может быть ограничено производительностью физического уровня (PHY). В некоторых случаях, такое ограничение расстояния может быть достаточным для связи. Однако в других случаях может быть необходима связь между STA на большом расстоянии. DS может быть выполнена с возможностью поддержки расширенного покрытия.

[52] DS называется структура, в которой BSS соединены друг с другом. В частности, BSS может быть сконфигурирован как компонент расширенной формы сети, состоящей из множества BSS, вместо независимой конфигурации, как показано на фиг. 1.

[53] DS является логической концепцией и может быть указана с помощью характеристики DSM. В связи с этим Беспроводная Среда (WM) и DSM логически различаются в IEEE 802.11. Соответствующие логические среды используются для различных целей и используются различными компонентами. В определении IEEE 802.11 такие среды не ограничиваются одной и той же или различными средами. Гибкость архитектуры LAN IEEE 802.11 (архитектура DS или другие сетевые архитектуры) может быть объяснена тем, что множество сред логически отличаются. То есть архитектура LAN IEEE 802.11 может быть реализована по-разному и может быть независимо указана с помощью физической характеристики каждой реализации.

[54] DS может поддерживать мобильные устройства путем обеспечения полной интеграции нескольких BSS и предоставления логических служб, необходимых для обработки адреса к пункту назначения.

[55] Точкой Доступа (AP) называется объект, который позволяет ассоциированным STA получать доступ к DS через WM и у которого есть функциональность STA. Данные могут перемещаться между BSS и DS через AP. Например, STA2 и STA3, показанные на фиг. 2, имеют функциональность STA и обеспечивают функцию, позволяющую соответствующим STA (STA1 и STA4) получить доступ к DS. Кроме того, так как все AP соответствуют в основном STA, все AP являются адресуемыми объектами. Адрес, используемый AP для связи в WM, не обязательно всегда должен быть идентичным адресу, используемому AP для связи в DSM.

[56] Данные, передаваемые от одной из STA, ассоциированных с AP, адресу STA AP, всегда могут быть приняты неуправляемым портом и могут быть обработаны объектом доступа к порту IEEE 802.1X. Если управляемый порт аутентифицирован, данные (или кадр) передачи может быть передан системе распределения (DS).

[57] Фиг. 3 является схемой, показывающей еще одну иллюстративную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. В дополнение к структуре на фиг. 2, фиг. 3 концептуально показывает Расширенный Набор Служб (ESS) для обеспечения широкого покрытия.

[58] Беспроводная сеть, имеющая произвольный размер и сложность, может состоять из DS и нескольких BSS. В системе IEEE 802.11 такой тип сети называется сетью ESS. ESS может соответствовать набору BSS, соединенных с одной DS. Однако, ESS не включает в себя DS. Сеть ESS отличается тем, что сеть ESS предстает сетью IBSS на уровне управления логическими связями (LLC). STA, входящие в состав ESS, могут осуществлять связь друг с другом, и мобильные STA могут прозрачно перемещаться на LLC от одного BSS к другому BSS (в пределах одного и того же ESS).

[59] В IEEE 802.11 не предполагаются относительные физические местоположения BSS на фиг. 3, и возможны все приведенные ниже формы. BSS могут частично перекрываться, и эта форма, как правило, используется для обеспечения непрерывного покрытия. BSS могут быть физически не соединены, и логические расстояния между BSS не имеют ограничения. BSS могут быть расположены в одном и том же физическом местоположении, и эта форма может использоваться для обеспечения избыточности. Один или несколько IBSS или сетей ESS могут быть физически расположены в одном и том же пространстве как одна или несколько сетей ESS. Это может соответствовать форме сети ESS в случае, в котором ad-hoc сеть работает в месте, в котором присутствует сеть ESS, в случае, в котором сети IEEE 802.11 различных организаций физически накладываются, или в случае, в котором необходимы две или более различных политик доступа и безопасности в одном и том же месте.

[60] Фиг. 4 является схемой, показывающей иллюстративную структуру системы WLAN. На фиг. 4 показан пример инфраструктуры BSS, включающей в себя DS.

[61] В примере на фиг. 4 BSS1 и BSS2 составляют ESS. В системе WLAN STA является устройством, работающим в соответствии с регулированием MAC/PHY IEEE 802.11. STA включают в себя STA, являющиеся AP, и STA, не являющиеся AP. STA, не являющиеся AP, соответствуют таким устройствам, как портативные компьютеры или мобильные телефоны, которые используются непосредственно пользователями. На фиг. 4 STA1, STA3 и STA4 соответствуют STA, не являющимся AP, а STA2 и STA5 соответствуют STA, являющимся AP.

[62] В следующем ниже описании STA, не являющаяся AP, может называться терминалом, Блоком Беспроводной Передачи и Приема (WTRU), Пользовательским Оборудованием (UE), Мобильной Станцией (MS), мобильным терминалом или Мобильной Абонентской Станцией (MSS). AP является концепцией, соответствующей Базовой Станции (BS), узлу-B, усовершенствованному узлу-B (eNB), Базовой Приемопередающей Системе (BTS) или фемто BS в других областях беспроводной связи.

[63] АРХИТЕКТУРА УРОВНЕЙ

[64] Работа STA в системе WLAN может быть описана с точки зрения архитектуры уровней. Процессор может реализовывать архитектуру уровней с точки зрения конфигурации устройства. STA может иметь множество уровней. Например, эти стандарты 802.11 главным образом имеют дело с подуровнем MAC и уровнем PHY на Уровне Канала Данных (DLL). Уровень PHY может включать в себя объект Протокола Конвергенции Физического Уровня (PLCP), объект Зависящий от Физической Среды (PMD) и т.п. Каждый подуровень MAC и уровень PHY концептуально включает в себя объекты управления, называемые Объектом Управления Подуровнем MAC (MLME) и Объектом Управления Физическим Уровнем (PLME). Эти объекты обеспечивают интерфейсы служб управления уровнями, с помощью которых выполняется функция управления уровнями.

[65] Для обеспечения правильной работы MAC Объект Управления Станцией (SME) находится в каждой STA. SME является не зависящим от уровней объектом, который можно понимать как объект, присутствующий в отдельной плоскости управления или находящийся в стороне. Хотя конкретные функции SME не описываются подробно в настоящем документе, SME может отвечать за сбор зависящих от уровней состояний у различных Объектов Управления Уровнями (LME) и установление зависящих от уровней параметров равными аналогичным значениям. SME может выполнять эти функции и реализовывать стандартный протокол управления от имени объектов общего управления системой.

[66] Описанные выше объекты взаимодействуют друг с другом различным образом. Например, объекты могут взаимодействовать друг с другом путем обмена между ними примитивами GET/SET. Примитивом называется набор элементов или параметров, связанных с конкретной целью. Примитив XX-GET.request используется для запроса предварительно определенного значения MIB-атрибута (информация об основанных на управляющей информации (MIB) атрибутах). Примитив XX-GET.confirm используется для возврата соответствующего значения информации о MIB-атрибуте, когда поле состояния (Status) указывает "Успех" ("Success"), и возврата указания об ошибке в поле состояния, когда поле состояния не указывает "Успех". Примитив XX-SET.request используется для запроса установки указанного MIB-атрибута равным предварительно заданному значению. Когда MIB-атрибут указывает конкретную операцию, MIB-атрибут запрашивает выполнение конкретной операции. Примитив XX-SET.confirm используется для подтверждения, что указанный MIB-атрибут был установлен равным запрошенному значению, когда поле состояния указывает "Успех", и возврата состояния ошибки в поле состояния, когда поле состояния не указывает "Успех". Когда MIB-атрибут указывает конкретную операцию, он подтверждает, что операция была выполнена.

[67] Кроме того, MLME и SME могут обмениваться различными примитивами MLME_GET/SET через Точку Доступа к Службе MLME (MLME_SAP). Кроме того, различными примитивами PLME_GET/SET можно обмениваться между PLME и SME через PLME_SAP, и обмениваться между MLME и PLME через MLME-PLME_SAP.

[68] ПРОЦЕСС УСТАНОВЛЕНИЯ ЛИНИИ СВЯЗИ

[69] Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, объясняющей общий процесс установления линии связи в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения.

[70] Чтобы позволить STA устанавливать линию связи в сети, а также принимать и передавать данным по сети, STA должна выполнить такое установление линии связи посредством процессов обнаружения сети, аутентификации и ассоциации, и должна установить ассоциацию и выполнить аутентификацию безопасности. Процесс установления линии связи может также называться процессов инициации сеанса или процессом установления сеанса. Кроме того, этап ассоциации является общим термином для этапов обнаружения, аутентификации, ассоциации и установления безопасности процесса установления линии связи.

[71] Процесс установления линии связи описывается со ссылкой на фиг. 5.

[72] На этапе S510 STA может выполнить действие обнаружения сети. Действие обнаружения сети может включать в себя действие сканирования STA. То есть STA должна искать доступную сеть, чтобы получить доступ к сети. STA должна идентифицировать совместимую сеть, прежде чем принять участие в беспроводной сети. Здесь процесс идентификации сети, содержащейся в конкретной области, называется процессом сканирования.

[73] Схемы сканирования подразделяются на активное сканирование и пассивное сканирование.

[74] Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, изображающей действие обнаружения сети, включающее в себя процесс активного сканирования. В случае активного сканирования STA, выполненная с возможностью выполнения сканирования, передает кадр пробного запроса и ожидает ответ на кадр пробного запроса, так что STA может перемещаться между каналами и одновременно может определять, какая точка доступа (AP) присутствует в периферийной области. Ответчик передает кадр ответа на пробный запрос, выступающий в качестве ответа на кадр пробного запроса, STA, передававшей кадр пробного запроса. В этом случае ответчиком может быть STA, которая наконец передала сигнальный кадр в BSS сканируемого канала. В BSS, так как AP передает сигнальный кадр, AP выступает в качестве ответчика. В IBSS, так как STA IBSS последовательно передают сигнальный кадр, ответчик не является постоянным. Например, STA, которая передала кадр пробного запроса на канале #1 и приняла кадр ответа на пробный запрос на канале #1, сохраняет ассоциированную с BSS информацию, содержащуюся в принятом кадре ответа на пробный запрос, и переходит к следующему каналу (например, каналу #2), в результате чего STA может выполнить сканирование с использованием того же самого способа (то есть передачи/приема пробного запроса/ответа на пробный запрос на канале #2).

[75] Хотя это не показано на фиг. 5, действие сканирования также может быть выполнено с использованием пассивного сканирования. STA, выполненная с возможностью выполнения сканирования в пассивном режиме сканирования, ожидает сигнального кадра, при этом одновременно переходя с одного канала на другой. Сигнальный кадр является одним из управляющих кадров в IEEE 802.11, он указывает наличие беспроводной сети, позволяет STA выполнять сканирование для поиска беспроводной сети, и он периодически передается таким образом, что STA может принять участие в беспроводной сети. В BSS AP выполнена с возможностью периодической передачи сигнального кадра. В IBSS STA IBSS выполнены с возможностью последовательной передачи сигнального кадра. Если каждая STA для сканирования принимает сигнальный кадр, STA сохраняет информацию о BSS, содержащуюся в сигнальном кадре, переходит к другому каналу и записывает информацию сигнального кадра в каждом канале. STA, приняв сигнальный кадр, сохраняет ассоциированную с BSS информацию, содержащуюся в принятом сигнальном кадре, переходит к следующему каналу и, таким образом, выполняет сканирование с использованием того же самого способа.

[76] При сравнении между активным сканированием и пассивным сканированием, активное сканирование более выгодно, чем пассивное сканирование, с точки зрения задержки и потребления энергии.

[77] После того как STA обнаружит сеть, STA может выполнить процесс аутентификации на этапе S520. Процесс аутентификации может называться первым процессом аутентификации, чтобы процесс аутентификации можно было четко отличить от процесса установления безопасности этапа S540.

[78] Процесс аутентификации может включать в себя передачу кадра запроса аутентификации Точке Доступа (AP) Станцией (STA), и передачу кадра ответа на запрос аутентификации Станции (STA) Точкой Доступа (AP) в ответ на кадр запроса аутентификации. Кадр аутентификации, используемый для запроса/ответа на запрос аутентификации, может соответствовать управляющему кадру.

[79] Кадр аутентификации может включать в себя число алгоритма аутентификации, порядковый номер транзакции аутентификации, код состояния, текст запроса, Устойчивую Сеть Безопасности (RSN), Конечную Циклическую Группу (FCG) и т.д. Упомянутая выше информация, содержащаяся в кадре аутентификации, может соответствовать некоторым частям информации, которая может содержаться в запросе аутентификации/кадре ответа, может быть заменена другой информацией или может включать в себя дополнительную информацию.

[80] STA может передать кадр запроса аутентификации Точке Доступа (AP). AP может решить, аутентифицировать ли соответствующую STA, на основе информации, содержащейся в принятом кадре запроса аутентификации. AP может предоставить результат аутентификации STA с помощью кадра ответа на запрос аутентификации.

[81] После того как STA была успешно аутентифицирована, может быть выполнен процесс ассоциации на этапе S530. Процесс ассоциации может включать в себя передачу кадра запроса ассоциации Точке Доступа (AP) Станцией (STA), и передачу кадра ответа на запрос ассоциации Станции (STA) Точкой Доступа (AP) в ответ на кадр запроса ассоциации.

[82] Например, кадр запроса ассоциации может включать в себя информацию, ассоциированную с различными возможностями, сигнальный интервал прослушивания, Идентификатор Набора Служб (SSID), поддерживаемые скорости передачи, поддерживаемые каналы, RSN, домен мобильности, поддерживаемые операционные классы, широковещательный запрос TIM (Карты Указания Трафика), способности службы взаимодействия и т.д.

[83] Например, кадр ответа на запрос ассоциации может включать в себя информацию, ассоциированную с различными возможностями, код состояния, ID Ассоциации (AID), поддерживаемые скорости передачи, набор параметров Усовершенствованного Распределенного Доступа к Каналу (EDCA), Принятый Индикатор Мощности Канала (RCPI), Принятый Индикатор Отношения Сигнал-Шум (RSNI), домен мобильности, интервал тайм-аута (время возвращения ассоциации), параметр сканирования перекрывающихся BSS, широковещательный ответ на запрос TIM, карту Качества Обслуживания (QoS) и т.д.

[84] Упомянутая выше информация может соответствовать некоторым частям информации, которая может содержаться в кадре запроса/ответа на запрос ассоциации, может быть заменена на другую информацией или может включать в себя дополнительную информацию.

[85] После того как STA была успешно ассоциирована с сетью, может быть выполнен процесс установления безопасности на этапе S540. Процесс установления безопасности этапа S540 может называться процессом аутентификации на основании запроса/ответа на запрос Ассоциации Сети Высокой Безопасности (RSNA). Процесс аутентификации этапа S520 может называться первым процессом аутентификации, а процесс установления безопасности этапа S540 может также называться просто процессом аутентификации.

[86] Например, процесс установления безопасности этапа S540 может включать в себя процесс установления закрытого ключа посредством четырехстороннего квитирования на основании кадра Расширяемого Протокола Аутентификации по LAN (EAPOL). Кроме того, процесс установления безопасности может также быть выполнен в соответствии с другими схемами безопасности, не заданными в стандартах IEEE 802.11.

[87] РАЗВИТИЕ WLAN

[88] Чтобы устранить ограничения по скорости связи WLAN, IEEE 802.11n был недавно установлен в качестве стандарта связи. Целью IEEE 802.11n является увеличение скорости и надежности сети, а также увеличение зоны покрытия беспроводной сети. Более подробно, IEEE 802.11n поддерживает Высокую Пропускную Способность (HT) с максимумом в 540 Мбит/с, и он основан на технологии MIMO, в которой устанавливается несколько антенн для каждого передатчика и приемника.

[89] С широким применением технологии WLAN и диверсификацией применения WLAN существует потребность в разработке новой системы WLAN, способной поддерживать более Высокую Пропускную Cпособность (HT), чем скорость обработки данных, поддерживаемая IEEE 802.11n. Система WLAN следующего поколения для поддержки Очень Высокой Пропускной Способности (VHT) является следующей версией (например, IEEE 802.11ac) системы WLAN IEEE 802.11n, и она является одной из систем WLAN IEEE 802.11, недавно предложенных для поддержки скорости обработки данных в 1 Гбит/с или более в Точке Доступа к Службе Управления Доступом к Среде (SAP MAC).

[90] Чтобы эффективно использовать радиочастотный (RF) канал, система WLAN следующего поколения поддерживает передачу Многопользовательский Многоканальный Вход - Многоканальный Выход (MU-MIMO), в которой множество STA может одновременно получать доступ к каналу. В соответствии со схемой передачи MU-MIMO, AP может одновременно передавать пакеты по меньшей мере одной MIMO-спаренной STA.

[91] Кроме того, недавно обсуждалась технология для поддержки работы системы WLAN в свободной области. Например, технология внедрения системы WLAN в свободной области (TV WS), такой как неактивная полоса частот (например, полоса 54~698 МГц), оставленная из-за перехода к цифровому телевидению (TV), обсуждалась для стандарта IEEE 802.11af. Однако упомянутая выше информация раскрыта только для иллюстративных целей, и свободная область может быть лицензированной полосой, которая может использоваться прежде всего только лицензированным пользователем. Лицензированный пользователь может быть пользователем, который имеет право использовать лицензированную полосу, и он может также называться лицензированным устройством, основным пользователем, действующим пользователем и т.п.

[92] Например, AP и/или STA, работающая в Свободной Области (WS), должна обеспечивать функцию для защиты лицензированного пользователя. Например, предположим, что лицензированный пользователь, такой как микрофон, уже использует конкретный канал WS, выступающий в качестве разделенной полосы частот, на основе регулирования, что конкретная полоса частот занята из полосы WS, AP и/или STA не могут использовать эту полосу частот, соответствующую соответствующему каналу WS, чтобы защитить лицензированного пользователя. Кроме того, AP и/или STA должны прекратить использовать соответствующую полосу частот при условии, что лицензированный пользователь использует полосу частот, используемую для передачи и/или приема текущего кадра.

[93] Поэтому AP и/или STA должны определить, использовать ли конкретную полосу частот полосы WS. Другими словами, AP и/или STA должны определить наличие или отсутствие действующего пользователя или лицензированного пользователя в полосе частот. Схема определения наличия или отсутствия действующего пользователя в конкретной полосе частот называется схемой зондирования спектра. Схема обнаружения энергии, схема обнаружения подписи и т.п. могут использоваться в качестве механизма зондирования спектра. AP и/или STA могут определить, что полоса частот используется действующим пользователем, если интенсивность принятого сигнала превышает предварительно определенное значение, или когда обнаружена преамбула DTV.

[94] Технология связи машина-машина (M2M) обсуждалась в качестве технологии связи следующего поколения. Технический стандарт для поддержки связи M2M был разработан как IEEE 802.11ah в системе WLAN IEEE 802.11. Связью M2M называется схема связи, включающая в себя одну или несколько машин, она также может называться машинной связью (MTC) или связь M2M. В этом случае машина может быть объектом, который не требует прямого управления и вмешательства пользователя. Например, не только счетчик или торговый автомат, включающий в себя RF модуль, но также и пользовательское оборудование (UE) (такое как смартфон), способное осуществлять связь путем автоматического доступа к сети без управления/вмешательства пользователя, может быть примером таких машин. Связь M2M может включать в себя связь устройство-устройство (D2D) и связь между устройством и сервером приложений и т.д. Примером связи между устройством и сервером приложений является связь между торговым автоматом и сервером приложений, связь между устройством торговой точки (POS) и сервером приложений и связь между счетчиком электроэнергии, счетчиком газа или счетчиком воды и сервером приложений. Приложения на основе связи M2M могут включать в себя безопасность, транспорт, здравоохранение и т.д. В случае рассмотрения упомянутых выше примеров применения, связь M2M должна поддерживать способ для периодической передачи/приема небольшого количества данных на низкой скорости в среде, включающей в себя большое количество устройств.

[95] Более подробно, связь M2M должна поддерживать большое количество STA. Хотя текущая система WLAN предполагает, что одна AP ассоциируется максимум с 2007 STA, для связи M2M недавно обсуждались различных способы для поддержки других случаев, в которых с одной AP ассоциируется намного больше STA (например, приблизительно 6000 STA). Кроме того, ожидается, что много применений для поддержки/запроса низкой скорости передачи присутствует в связи M2M. Чтобы беспроблемно поддерживать много STA, система WLAN может распознать наличие или отсутствие данных для передачи STA на основании Карты Указания Трафика (TIM), и в последнее время обсуждались различные способы для уменьшения размера битового массива TIM. Кроме того, ожидается, что в связи M2M будет присутствовать много данных трафика, имеющих очень длинный интервал передачи/приема. Например, в связи M2M должно передаваться очень небольшое количество данных (например, измерение электроэнергии/газа/воды) с длинными интервалами (например, каждый месяц). Кроме того, при связи M2M STA работают в соответствии с командой, принятой через нисходящую линию связи (то есть линию связи от AP к STA, не являющейся AP), так что данные сообщаются через восходящую линию связи (то есть линию связи от STA, не являющейся AP, к AP). Связь M2M фокусируется, главным образом, на схеме связи, улучшенной в части восходящей линии связи для передачи основных данных. Кроме того, STA M2M работают, главным образом, на аккумуляторе, и пользователь может испытывать трудности с частой зарядкой STA M2M с помощью электропитания, так что расход аккумулятора минимизируется, что приводит к увеличенному сроку службы аккумулятора. Кроме того, пользователь может испытывать трудности с прямым управлением STA M2M в конкретной ситуации, так что необходима функция самовосстановления. Поэтому, хотя число STA, ассоциированных с AP, увеличивается в системе WLAN, многие разработчики и компании проводят интенсивные исследования системы WLAN, которая может эффективно поддерживать случай, в котором имеется очень небольшое количество STA, каждая из которых имеет кадр данных, который должен быть принят от AP в течение одного сигнального периода, и в то же время может уменьшить потребление энергии STA.

[96] Как было описано выше, технология WLAN быстро развивается, и не только упомянутые выше иллюстративные технологии, но также и другие технологии, такие как прямое установление линии связи, улучшение пропускной способности среды, поддержка высокоскоростной и/или широкомасштабной начальной установки сеанса и поддержка расширенной пропускной способности и рабочей частоты интенсивно развиваются.

[97] РАБОТА WLAN ПРИ ЧАСТОТАХ НИЖЕ 1 ГГЦ

[98] Как было описано выше, в последнее время обсуждается стандарт IEEE 802.11ah, в котором вариантом использования является связь M2M. Стандарт IEEE 802.11ah работает в нелицензированной полосе, отличающейся от телевизионной (TV) свободной области, на рабочей частоте ниже 1 ГГц и имеет более широкое покрытие (например, максимум 1 км), чем традиционная WLAN, главным образом поддерживающая традиционное покрытие внутри помещения. То есть в отличие от традиционной WLAN, работающей на частоте 2,4 GHz или 5 GHz, если WLAN работает на рабочей частоте ниже 1 ГГц (например, 700~900 МГц), покрытие AP увеличивается приблизительно в два или три раза по сравнению с той же самой мощностью Передачи (Tx) из-за характеристик распространения соответствующей полосы. В этом случае большое число STA может соединяться с AP. Вариант использования, который рассматривается в стандарте IEEE 802.11ah, можно резюмировать, как показано в следующей таблице 1.

[99] [Таблица 1]

ТАБЛИЦА 1 Вариант 1 использования: Датчики и счетчики
- 1a: Умные сети - Счетчики на столбах
- 1c: Экологический/сельскохозяйственный контроль
- 1d: Датчики производственного процесса
- 1e: Здравоохранение
- 1f: Здравоохранение
- 1 г: Автоматизация дома/здания
- 1h: Домашние датчики Вариант 2 использования: Транзитные данные датчиков и счетчиков
- Транзитный массив датчиков
- Транзитный массив промышленных датчиков Вариант 3 использования: Wi-Fi увеличенной дальности
- Наружная точка доступа увеличенной дальности
- Наружный Wi-Fi для разгрузки сотового трафика

[100] В соответствии с вариантом 1 использования таблицы 1 делается доступной связь M2M, в которой различные виды устройств датчиков/счетчиком соединяются с AP 802.11ah. В частности, технология умных сетей позволяет соединяться с одной AP максимум 6000 устройствам датчиков/счетчиков.

[101] В соответствии с вариантом 2 использования таблицы 1 AP 802.11ah, выполненная с возможностью предоставлять большое покрытие, служит каналом транзитного соединения другой системы, такой как IEEE 802.15.4g.

[102] В соответствии с вариантом 3 использования таблицы 1 вариант 3 использования может поддерживать увеличенное домашнее покрытие, широкое покрытие на территории учебного заведения и увеличенное расстояние связи наружной точки доступа, такой как связь точки доступа торгового центра. В соответствии с вариантом 3 использования AP 802.11ah поддерживает разгрузку трафика сотовой мобильной связи, так что перегрузка сотового трафика может быть рассеяна.

[103] Физический (PHY) уровень для связи на частоте ниже 1 ГГц реализуется путем понижения тактовой синхронизации в 10 раз традиционного PHY IEEE 802.11ac. В этом случае ширина полосы частот канала в 20/40/80/160/80+80 МГц для использования в 802.11ac обеспечивается с понижением тактовой синхронизации в 10 раз, и обеспечивается ширина полосы частот канала в 2/4/8/16/8+8 МГц на частотах ниже 1 ГГц. Поэтому Защитный Интервал (GI) увеличивается с 0,8 мкс до 8 мкс, так что GI увеличивается в десять раз. Следующая ниже таблица 2 показывает результат сравнения между пропускной способностью PHY 802.11ac и пропускной способностью PHY на частотах ниже 1 ГГц при понижении тактовой синхронизации в 10 раз.

[104] [Таблица 2]

ТАБЛИЦА 2 PHY IEEE 802.11ac PHY на частотах ниже 1 ГГц при понижении тактовой синхронизации в 10 раз Ширина полосы частот/Пропускная способность канала Ширина полосы частот/Пропускная способность канала 20 МГц/86,7 Мбит/с 2 МГц/8,67 Мбит/с 40 МГц/200 Мбит/с 4 МГц/20 Мбит/с 80 МГц/433,3 Мбит/с 8 МГц/43,33 Мбит/с 160 МГц/866,7 Мбит/с 16 МГц/86,67 Мбит/с 80+80 МГц/866,6 Мбит/с 8+8 МГц/86,66 Мбит/с

[105] МЕХАНИЗМ ДОСТУПА К СРЕДЕ

[106] В системе WLAN на основе IEEE 802.11 основным механизмом доступа MAC (Управления Доступом к Среде) является механизм Множественного Доступа с Контролем Несущей с Предотвращением Коллизий (CSMA/CA). Механизм CSMA/CA называется Распределенной Функцией Координации (DCF) MAC IEEE 802.11, и в основном он включает в себя механизм доступа "прослушивание перед передачей". В соответствии с упомянутым выше механизмом доступа AP и/или STA могут выполнить Оценку Незанятости Канала (CCA) для зондирования Радиочастотного (RF) канала или среды во время предварительно определенного промежутка времени [например, межкадрового промежутка DCF (DIFS)] перед передачей данных. Если определено, что среда находится в состоянии простоя, начинается передача кадра через соответствующую среду. С другой стороны, если определено, что среда находится в занятом состоянии, соответствующая AP и/или STA не начинают свою собственную передачу, задают время задержки (например, случайный период отсрочки) для доступа к среде, и предпринимают попытку начать передачу кадра после ожидания в течение предварительно заданного времени. Путем применения случайного периода отсрочки можно ожидать, что несколько STA будут пытаться начать передачу кадра после ожидания в течение различного времени, что приводит к минимальным коллизиям.

[107] Кроме того, протокол MAC IEEE 802.11 обеспечивает Гибридную Функцию Координации (HCF). HCF основана на DCF и Точечной Функции Координации (PCF). PCF называется основанная на опросе синхронная схема доступа, в которой периодический опрос выполняется таким образом, что все Принимающие (Rx) AP и/или STA могут принять кадр данных. Кроме того, HCF включает в себя Усовершенствованный Распределенный Доступ к Каналу (EDCA) и Управляемый HCF Доступ к Каналу (HCCA). EDCA достигается, когда схема доступа, обеспеченная поставщиком множеству пользователей, основана на конкуренции. HCCA достигается схемой доступа к каналу без конкуренции, основанной на механизме опроса. Кроме того, HCF включает в себя механизм доступа к среде для улучшения Качества Обслуживания (QoS) WLAN, и может передавать данные QoS и в Период с Конкуренцией (CP), и в Период Без Конкуренции (CFP).

[108] Фиг. 6 является концептуальной схемой, иллюстрирующей процесс отсрочки.

[109] Ниже со ссылкой на фиг. 6 будут описана работа на основании случайного периода отсрочки. Если среда из состояния занято переходит к состоянию простоя, несколько STA могут попытаться передать данные (или кадр). В качестве одного способа для реализации минимального числа коллизий каждая STA выбирает случайную величину отсрочки, ожидает в течение периода времени, соответствующего выбранной величине отсрочки, а затем пытается начать передачу данных. Случайная величина отсрочки является псевдослучайным целым числом, и может быть задана равной одному из значений от 0 до CW. В этом случае CW называется значением параметра окна конкуренции. Хотя начальное значение параметра CW обозначается как CWmin, начальное значение может быть удвоено в случае сбоя передачи (например, в случае когда ACK кадра передачи не принят). Если значение параметра CW обозначено как CWmax, CWmax сохраняется до тех пор, пока передача данных не будет успешной, и в то же время можно попытаться начать передачу данных. Если передача данных была успешной, значение параметра CW сбрасывается к CWmin. Предпочтительно CW, CWmin и CWmax устанавливаются равными 2ⁿ-1 (где n=0, 1, 2, ...).

[110] Если процесс случайной отсрочки начинает работу, STA непрерывно контролирует среду, при этом ведя обратный отсчет периода отсрочки в ответ на принятое решение о значении величины отсрочки. Если результатом контроля среды является состояние занято, обратный отсчет останавливается на предварительно заданное время. Если среда находится в состоянии простоя, оставшийся обратный отсчет возобновляется.

[111] Как показано в примере на фиг. 6, если пакет, который должен быть передан к MAC станции STA3, прибывает на STA3, STA3 определяет, находится ли среда в состоянии простоя во время DIFS, и может сразу начать передачу кадра. Тем временем, оставшиеся STA контролируют, находится ли среда в занятом состоянии, и ожидают в течение предварительно заданного времени. В течение предварительно заданного времени данные, которые должны быть переданы, могут появиться в каждой из STA1, STA2 и STA5. Если среда находится в состоянии простоя, каждая STA ожидает в течение времени DIFS и затем выполняет обратный отсчет периода отсрочки в ответ на значение случайной величины отсрочки, выбранное каждой STA. Пример на фиг. 6 показывает, что STA2 выбирает самое маленькое значение величины отсрочки, а STA1 выбирает самое большое значение величины отсрочки. То есть после завершения STA2 обратного отсчета отсрочки, остаточное время отсрочки STA5 в момент времени начала передачи кадра меньше, чем остаточное время отсрочки STA1. Каждая из станций STA1 и STA5 временно останавливает обратный отсчет, пока STA2 занимает среду, и ожидает в течение предварительно заданного времени. Если занятие среды станцией STA2 завершено, и среда возвращается в состояние простоя, каждая из станций STA1 и STA5 ожидает в течение предварительно заданного времени DIFS и повторно запускают отсчет отсрочки. То есть после того как завершится обратный отсчет оставшегося периода отсрочки, равного по продолжительности остаточному времени отсрочки, может начаться передача кадра. Так как остаточное время отсрочки STA5 меньше, чем оставшееся время отсрочки STA1, STA5 начинает передачу кадра. Тем временем, пока STA2 занимает среду, на STA4 могут появиться данные, которые должны быть переданы. В этом случае если среда находится в состоянии простоя, STA4 ожидает в течение времени DIFS, выполняет обратный отсчет в ответ на случайное значение величины отсрочки, выбранное STA4, и затем начинает передачу кадра. Фиг. 6 иллюстративно показывает случай, в котором остаточное время отсрочки STA5 идентично случайному значению величины отсрочки STA4 случайно. В этом случае может произойти непредвиденная коллизия между STA4 и STA5. Если происходит коллизия между STA4 и STA5, каждая из STA4 и STA5 не принимает ACK, результатом чего является сбой передачи данных. В этом случае каждая из STA4 и STA5 увеличивает значение CW в два раза, и STA4 или STA5 может выбрать случайное значение величины отсрочки, и затем выполнить обратный отсчет. Тем временем STA1 ожидает в течение предварительно заданного времени, пока среда находится в занятом состоянии из-за передачи STA4 и STA5. В этом случае если среда находится в состоянии простоя, STA1 ожидает в течение времени DIFS, и затем начинает передачу кадра после истечения остаточного времени отсрочки.

[112] ОПЕРАЦИЯ ПО ЗОНДИРОВАНИЮ STA

[113] Как было описано выше, механизм CSMA/CA включает в себя не только механизм зондирования физической несущей, в котором AP и/или STA могут непосредственно зондировать среду, но также и механизм зондирования виртуальной несущей. Механизм зондирования виртуальной несущей может решить некоторые проблемы (такие как проблема скрытого узла), возникающие при доступе к среде. Для зондирования виртуальной несущей MAC системы WLAN может использовать Вектор Назначения Сети (NAV). Более подробно, с помощью значения NAV Точка Доступа (AP) и/или STA, каждая из которых в настоящий момент использует среду или имеет право использовать среду, могут сообщить другой AP и/или другой STA об оставшемся времени, в течение которого среда доступна. Соответственно, значение NAV может соответствовать зарезервированному времени, в течение которого среда будет использоваться AP и/или STA, выполненной с возможностью передачи соответствующего кадра. STA, приняв значение NAV, может запретить или отсрочить доступ к среде (или доступ к каналу) в течение соответствующего зарезервированного времени. Например, NAV может быть установлен в соответствии со значением поля 'продолжительность' заголовка MAC кадра.

[114] Был предложен надежный механизм обнаружения коллизий для уменьшения вероятности такой коллизии, и, соответственно, его подробное описание будет дано ниже со ссылкой на фиг. 7 и 8. Хотя фактическая дальность зондирования несущей отличается от дальности передачи, предполагается, что фактическая дальность зондирования несущей идентична дальности передачи для удобства описания и лучшего понимания настоящего изобретения.

[115] Фиг. 7 является концептуальной схемой, изображающей скрытый узел и уязвимый узел.

[116] Фиг. 7(a) иллюстративно показывает скрытый узел. На фиг. 7(a) STA A осуществляет связь со STA B, а STA C имеет информация, которая должна быть передана. На фиг. 7(a) STA C может определить, что среда находится в состоянии простоя, при выполнении зондирования несущей перед передачей данных станции STA B при условии, что STA A передает информацию станции STA B. Так как передача STA A (то есть занятая среда) не может быть обнаружена в местоположении STA C, она определяет, что среда находится в состоянии простоя. В этом случае STA B одновременно принимает информацию STA A и информацию STA C, что приводит к возникновению коллизии. Здесь STA A можно рассматривать как скрытый узел станции STA C.

[117] Фиг. 7(b) иллюстративно показывает уязвимый узел. На фиг. 7(b), при условии, что STA B передает данные STA A, STA C имеет информацию, которая должна быть передана STA D. Если STA C выполняет зондирование несущей, она определяет, что среда занята из-за передачи STA B. Поэтому, хотя STA C имеет информацию, которая должна быть передана STA D, определяется занятое состояние среды, в результате чего STA C должна ожидать в течение предварительно заданного времени (то есть режим ожидания), пока среда не будет в состоянии простоя. Однако так как STA A фактически располагается за пределами дальности передачи STA C, передача от STA C не может конфликтовать с передачей от STA B с точки зрения STA A, так что STA C без необходимости входит в режим ожидания до тех пор, пока STA B не прекратит передачу. Здесь STA C называется уязвимым узлом станции STA B.

[118] Фиг. 8 является концептуальной схемой, иллюстрирующей Запрос На Передачу (RTS) и Разрешение На Передачу (CTS).

[119] Чтобы эффективно использовать механизм предотвращения коллизий в упомянутой выше ситуации на фиг. 7, можно использовать короткий сигнальный пакет, такой как RTS и CTS. RTS/CTS между двумя STA может быть подслушан периферийной STA (одной или несколькими), так что периферийная STA (одна или несколько) может решить вопрос о том, осуществляется ли передача информации между этими двумя STA. Например, если STA, которая должна использоваться для передачи данных, передает кадр RTS к STA, принимающей данные, STA, принимающая данные, передает кадр CTS периферийным STA и может сообщить периферийным STA, что STA собирается принимать данные.

[120] Фиг. 8(a) иллюстративно показывает способ решения проблемы скрытого узла. На фиг. 8(a) предполагается, что каждая из STA A и STA C готова передавать данные STA B. Если STA A передает RTS к STA B, STA B передает CTS каждой из STA A и STA C, расположенных в окрестности STA B. В результате STA C должна ожидать в течение предварительно заданного времени, пока STA A и STA B не прекратят передачу данных, так что коллизия не возникает.

[121] Фиг. 8(b) иллюстративно показывает способ решения проблемы уязвимого узла. STA C подслушивает передачу RTS/CTS между STA A и STA B, так что STA C может определить отсутствие коллизии, хотя она передает данные другой STA (например, STA D). То есть STA B передает RTS всем периферийным STA, и только STA A, имеющая данные, которые фактически должны быть переданы, может передать CTS. STA C принимает только RTS и не принимает CTS STA A, так что она может определить, что STA A располагается за пределами диапазона зондирования несущей STA C.

[122] ФОРМАТ КАДРА БЛОКА ПАКЕТНЫХ ДАННЫХ PLCP (PPDU), ГДЕ PLCP ОЗНАЧАЕТ "ПРОТОКОЛ КОНВЕРГЕНЦИИ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ"

[123] Формат кадра PPDU может включать в себя Короткое Обучающее Поле (STF), Длинное Обучающее Поле (LTF), поле Сигнальное (SIG) и поле данных. Самым базовым форматом кадра PPDU (например, формат кадра Невысокой Пропускной Способности (non-HT)) может включать в себя только Традиционный STF (L-STF), Традиционный LTF (L-LTF), поле SIG и поле данных. Дополнительное (или другого типа) STF, LTF и поле SIG может быть включено между полем SIG и полем данных (DATA) в соответствии с типом формата кадра PPDU (например, формат PPDU смешанной HT, формат PPDU совершенно новой HT, PPDU Очень Высокой Пропускной Способности (VHT) и т.п.).

[124] STF является сигналом, используемым для обнаружения сигнала, Автоматической Регулировки Усиления (AGC), выбора разнесения, точной синхронизации времени и т.п., а LTF является сигналом, используемым для оценки канала, оценки погрешности частоты и т.п. И STF, и LTF вместе могут называться преамбулой PCLP, и можно сказать, что преамбула PLCP является сигналом, используемым для синхронизации и оценки канала уровня PHY OFDM.

[125] Поле SIG может включать в себя поле скорости (RATE) и поле длины (LENGTH). Поле скорости может включать в себя информацию о схеме модуляции и скорости кодирования данных. Поле длины может включать в себя информацию о длине данных. Поле SIG может дополнительно включать в себя биты четности, концевые (TAIL) биты SIG и т.п.

[126] Поле данных может включать в себя служебное (SERVICE) поле, Блок Служебных Данных PLCP (PSDU), концевые (TAIL) биты PPDU и, при необходимости, биты заполнения. Часть битов служебного поля может использоваться для синхронизации дескремблера на принимающем конце. PSDU может соответствовать PDU MAC, заданному на уровне MAC, и включать в себя данные, сгенерированные/используемые более высоким уровнем. Концевые биты PPDU могут использоваться для возврата кодера в нулевое состояние. Биты заполнения могут использоваться для приведения в соответствие длины поля данных на основе предварительно заданного блока.

[127] Блок PDU MAC задается в соответствии с различными форматами кадра MAC. Базовый кадр MAC включает в себя заголовок MAC, тело кадра и последовательность проверки кадра (FCS). Кадр MAC может включать в себя PDU MAC и передаваться/приниматься в PSDU части данных формата кадра PPDU.

[128] Между тем, формат кадра Пакета Без Данных (NDP) является форматом кадра, который не включает в себя пакет данных. То есть кадр NDP является кадром, который включает в себя только часть заголовка PLCP (то есть STF, LTF и поле SIG) общего формата PPDU, без другой части (то есть поля данных) общего формата PPDU. Формат кадра NDP может называться коротким форматом кадра.

[129] СТРУКТУРА ОДНОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО (SU) КАДРА/МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО (MU) КАДРА

[130] Настоящее изобретение предлагает способ конфигурирования поля SIG в SU-кадре и MU-кадре в системе WLAN, работающей на частоте ниже 1 ГГц (например, 902-928 МГц). SU-кадр может использоваться в SU-MIMO, а MU-кадр может использоваться в MU-MIMO. В настоящем документе следующее ниже описание дается с учетом того, что кадр может быть кадром данных или кадром NDP.

[131] Фиг. 9 является схемой, изображающей иллюстративный формат SU/MU-кадра.

[132] В примере на фиг. 9 STF, LTF 1, поле Сигнальное A (SIG-A) соответствуют omni (всенаправленной) части в том смысле, что они передаются всем STA всенаправленным образом, и omni-часть может передаваться без формирования диаграммы направленности или предварительного кодирования. Как изображено в примере на фиг. 9, формат SU/MU-кадра является форматом кадра не-NDP.

[133] Между тем, MU-STF, MU-LTF1, ..., MU-LTF_N_LTF, и поле Сигнальное B (SIG-B), которые следуют за полем SIG-A, передаются конкретным пользователям, и могут передаваться с помощью формирования диаграммы направленности или предварительного кодирования. MU-часть может включать в себя MU-STF, одно или несколько MU-STF, поле SIG-B и поле данных в иллюстративном формате кадра на фиг. 9.

[134] В omni-части STF, LTF1 и поле SIG-A могут передаваться в едином потоке для каждой поднесущей. Это может быть выражено следующим образом.

[135] [Уравнение 1]

[136] В [Уравнение 1] k представляет собой индекс поднесущей (или тона), x_k представляет собой сигнал, передаваемый на поднесущей k, и N_TX представляет собой число Передающих (Tx) антенн. Q_k представляет собой вектор-столбец, с помощью которого сигнал, передаваемый на поднесущей k, кодируется (например, пространственно отображается), и d_k представляет собой ввод данных в кодер. В [Уравнение 1] Задержка Циклического Сдвига (CSD) во временной области может быть применена к Q_k. CSD во временной области эквивалентна чередованию фаз или фазовому сдвигу в частотной области. Поэтому Q_k может включать в себя значение фазового сдвига для тона k, вызванное CSD во временной области.

[137] Если используется формат кадра, изображенный в примере на фиг. 9, все STA могут принять STF, LTF1 и поле SIG-A, и каждая STA может декодировать поле SIG-A по оценке канала на основании STF и LTF1.

[138] Поле SIG-A может включать в себя информацию о длине/продолжительности, ширине полосы частот канала, числе пространственных потоков и так далее. Поле SIG-A имеет длину в два символа OFDM. Поскольку один символ OFDM использует Двоичную Фазовую Манипуляцию (BPSK) для 48 тонов данных, символ OFDM может представлять собой 24-битную информацию. Поэтому поле SIG-A может включать в себя 48-битную информацию.

[139] [Таблица 3] ниже показывает иллюстративное распределение битов поля SIG-A для SU-случая и MU-случая.

[140] [Таблица 3]

ТАБЛИЦА 3 SU MU Указание SU/MU 1 1 Длина/Продолжительность 9 9 MCS 4 BW 2 2 Агрегация 1 STBC 1 1 Кодирование 2 5 SGI 1 1 GID 6 Nsts 2 8 Восходящая/Нисходящая линия связи 1 PAID Восходящая линия связи: 9
Нисходящая линия связи: 6 COLOR Восходящая линия связи: 0
Нисходящая линия связи: 3 Указание ACK 2 2 Зарезервировано 2 3 CRC 4 4 Концевые биты 6 6 Всего 48 48

[141] В [Таблице 3] поле указания SU/MU используется для того, чтобы отличать формат SU-кадра от формата MU-кадра.

[142] Поле длины/длительности указывает число символов OFDM (то есть продолжительность) или байты (то есть длину) кадра. Если поле агрегации SU-кадра установлено равным 1, поле длины/длительности интерпретируется как поле длительности, тогда как если поле агрегации SU-кадра установлено равным 0, поле длины/длительности интерпретируется как поле длины. Поле агрегации не задается для MU-кадра, и MU-кадр сконфигурирован так, что агрегация всегда может быть применена. Соответственно, поле длины/длительности интерпретируется как поле длительности для MU-кадра.

[143] Поле Схема Модуляции и Кодирования (MCS) указывает MCS, используемую для передачи PSDU. Поле MCS передается в поле SIG-A только для SU-кадра. Если другие STA (то есть сторонние STA, не относящиеся прямо к передаче и приему между двумя STA) принимают SU-кадр, они могут вычислить продолжительность текущего принимаемого SU-кадра (то есть кадра с Однопользовательским (SU) формированием диаграммы направленности с полем агрегации установленным равным 0) на основании значения полей длины/продолжительности и MCS. С другой стороны, для MU-кадра поле MCS не включается в поле SIG-A, а включается в поле SIG-B, несущее специфичную для пользователя информацию. Таким образом, MCS может применяться к каждому пользователю независимо.

[144] Поле ширины полосы частот (BW) указывает ширину полосы частот канала передаваемого SU- или MU-кадра. Например, поле BW может быть установленным равным значению, указывающему одно из: 2 МГц, 4 МГц, 8 МГц, 16 МГц или 8+8 МГц.

[145] Поле агрегации указывает, объединяются ли PSDU в MPDU (то есть Агрегированный MPDU (A-MPDU)). Если поле агрегации установлено равным 1, это означает, что PSDU объединяются в A-MPDU и передаются. Если поле агрегации установлено равным 0, это означает, что PSDU не объединяются в A-MPDU и передаются. Поскольку PSDU всегда передаются в A-MPDU в кадре MU, нет необходимости в сигнализации поля агрегации, и, таким образом, поле агрегации не включается в поле SIG-A в MU-кадре.

[146] Поле Пространственного и Временного Блочного Кодирования (STBC) указывает, применено ли STBC к SU-кадру или MU-кадру.

[147] Поле кодирования указывает схему кодирования, используемую для SU-кадра или MU-кадра. Для SU-кадра может использоваться Двоичный Сверточный Код (BCC), Проверка на Четность Низкой Плотности (LDPC) и т.п. Для MU-кадра может использоваться независимая схема кодирования для каждого пользователя, и для поддержки независимого кодирования поле кодирования может быть задано равным двум или более битам.

[148] Поле Короткого Защитного Интервала (SGI) указывает, используется ли SGI для передачи PSDU в SU-кадре или MU-кадре. Если SGI используется в MU-кадре, это может подразумевать, что SGI обычно применяется ко всем пользователям, принадлежащим группе MU-MIMO.

[149] Поле Идентификатора Группы (GID) обеспечивает информацию о MU-группе в MU-кадре. Для SU-кадра нет необходимости в задании группы пользователей, и, таким образом, поле GID не включается в поле SIG-A.

[150] Поле Числа пространственно-временных потоков (Nsts) указывает число пространственных потоков в SU-кадре или MU-кадре. Для MU-кадра поле Nsts указывает число пространственных потоков для каждой из STA, принадлежащих MU-группе, и с этой целью полю Nsts необходимо 8 битов. В частности, так как одна MU-группа может включать в себя максимум четырех пользователей, и до четырех пространственных потоков может передаваться для каждого пользователя, полю Nsts необходимо восемь битов.

[151] Поле восходящей/нисходящей линии связи явно указывает, является ли кадр кадром UL или кадром DL. Может быть предварительно установлено, что поле восходящей/нисходящей линии связи задается только для SU-кадра, а не для MU-кадра, и MU-кадр всегда является кадром DL.

[152] Поле Идентификатора Частичной Ассоциации (PAID) указывает ID принимающей STA в SU-кадре. В кадре UL PAID является частью Идентификатора Базового Набора Служб (BSSID). В кадре DL PAID может быть сконфигурирован путем хеширования BSSID AP и AID STA. Например, BSSID является MAC-адресом AP длиной 48 битов. AID является идентификационной информацией или адресом, который AP выделяет STA, ассоциированной с AP, длиной 16 битов.

[153] Кроме того, поле PAID может иметь длину 9 битов в кадре UL и 6 битов в кадре DL. Способ для определения значения PAID будет описан подробно ниже.

[154] Кроме того, поле COLOR не задается для кадра UL, тогда как поле COLOR может иметь длину 3 бита для кадра DL. Поле COLOR может иметь значение в пределах от от 0 до 7. Поле COLOR может использоваться с целью идентификации BSS, который передал кадр DL. STA может определить, был ли кадр передан от BSS, которому принадлежит STA, с помощью поля COLOR. Между тем, в случае кадра UL, так как возможно идентифицировать BSS, передающий кадр, только с помощью поля PAID, поле COLOR не включается в поле SIG-A.

[155] Поле указания ACK, перечисленное в [Таблице 3], указывает тип ACK, передаваемого после SU-кадра или MU-кадра. Например, если значение поля указания ACK равно 00, это указывает нормальный ACK, если значение поля указания ACK равно 01, это указывает блоковый ACK, и если значение поля указания ACK равно 10, то это указывает отсутствие ACK. Однако поле указания ACK не ограничивается этими тремя типами, и может быть задано три или более типа ACK в соответствии со свойствами кадров ответа.

[156] Между тем поле SIG-B MU-кадра может включать в себя специфичную для пользователя информацию, как изображено в примере на фиг. 9. [Таблица 4] ниже перечисляет иллюстративные поля поля SIG-B в MU-кадре. Кроме того, следующая ниже [Таблица 4] перечисляет различные параметры, примененные к PPDU относительно соответствующих BW равных 2, 4, 8 и 16 МГц.

[157] [Таблица 4]

ТАБЛИЦА 4 BW 2 МГц 4 МГц 8 МГц 16 МГц MCS 4 4 4 4 Концевые биты 6 6 6 6 CRC 8 8 8 8 Зарезервировано 8 9 11 11 Всего 26 27 29 29

[158] В [Таблице 4] поле MCS указывает значение MCS PPDU, переданного в MU-кадре, для каждого пользователя.

[159] Концевые (TAIL) биты могут использоваться для возврата кодера в нулевое состояние.

[160] Поле Циклического Контроля Избыточности (CRC) может использоваться для обнаружения ошибок Станцией (STA), принимающей MU-кадр.

[161] СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ PAID

[162] PAID является неуникальным ID STA. Как было описано выше в отношении [Таблицы 3], PAID может быть включен в SU-кадр. В частности, PAID может быть включен в SU-кадр, заданный для рабочей частоты ниже 1 ГГц, к которой применимо настоящее изобретение.

[163] [Таблица 5] ниже описывает обычный способ определения значения PAID в соответствии с каждым типом кадра.

[164] [Таблица 5]

ТАБЛИЦА 5 Условие PAID Адресован Точке Доступа (AP) [Уравнение 2]
(dec(BSSID[39:47])mod(2⁹-1))+1 Адресован Станции (STA) ячеистой сети [Уравнение 3]
BSSID [40:47] || 1 Отправлен Точкой Доступа (AP) и адресован Станции (STA), ассоциированной с этой AP, или отправлен STA DLS или TDLS по прямому пути STA DLS или TDLS [Уравнение 4]
(dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod 2⁶ В противном случае 0

[165] В уравнениях, содержащихся в [Таблице 5], dec(A) представляет собой десятичное значение двоичного значения A. A[B:C] представляет собой биты с бита B по бит C двоичного значения A, когда первый бит двоичного значения A является битом 0. Mod представляет собой операцию по модулю, XOR представляет собой операцию "исключающее ИЛИ", и || представляет собой операцию конкатенации.

[166] В [Таблице 5] условие "Адресован AP" соответствует случаю, в котором STA передает кадр UL к AP. В этом случае значение PAID может быть вычислено путем представления девяти битов с 40^ого по 48^ой 48-разрядного BSSID (то есть BSSID [39:47] представляет собой биты с бита 39 по бит 47 из BSSID) в виде десятичного значения, выполняя операцию по модулю (2⁹-1) над десятичным значением и добавляя 1 к результату операции по модулю. Поскольку 1 добавляется к результату операции по модулю, значение PAID в этом случае равно ненулевому значению.

[167] При обычном вычислении значения PAID используется PAID=0 для использования многоадресной передачи/широковещания.

[168] Между тем условие "Адресован STA ячеистой сети" в [Таблице 5] соответствует случаю, в котором кадр передается к STA ячеистой сети, и PAID вычисляется путем конкатенации 1 к BSSID [40:47].

[169] В [Таблице 5] условие "Отправлен Точкой Доступа (AP) и адресован Станции (STA), ассоциированной с этой AP" соответствует случаю, в котором AP передает кадр DL к STA, ассоциированной с AP. Кроме того, условие "отправлен STA DLS или TDLS по прямому пути STA DLS или TDLS" соответствует случаю, в котором STA с Установлением Прямой Линии Связи (DLS) или с Туннелированным DLS (TDLS) передает кадр другой STA DLS или TDLS через прямой путь. В этом случае PAID вычисляется путем хеширования BSSID и AID. В частности, восемь битов с 1^ой по 9^ую позицию AID (то есть AID [0:8]) представляются в виде десятичного значения. Над четырьмя битами с 45^ой по 48^ую позицию BSSID (то есть BSSID [44:47]) и четырьмя битами с 41^ой по 44^ую позицию BSSID (то есть BSSID [40:43]) выполняется операция XOR, результат представляется в виде десятичного значения и затем умножается на 2⁵. Затем PAID вычисляется путем сложения этих двух десятичных значений и выполнения операции по модулю 2⁶ над суммой.

[170] В настоящем документе значение PAID равно 0 для кадра, который AP широковещает/осуществляет групповую передачу всем STA, или для кадра, передаваемого не ассоциированной станцией (STA). Это подразумевает, что если значение поля PAID кадра, обнаруженного STA, равно 0, STA принимает кадр и выполняет декодирование PSDU.

[171] Только для кадра со значением PAID, которое равно 0 или совпадает с (dec(BSSID[39:47])mod(2⁹-1))+1, AP декодирует PSDU, определяя, что кадр предназначен (или очень вероятно предназначен) для AP.

[172] Только для кадра со значением PAID, которое равно 0 или совпадает с (dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶, STA декодирует PSDU, определяя, что кадр предназначен (или очень вероятно предназначен) для STA.

[173] Для поддержки упомянутых выше операций при выделении AID станции (STA) AP не должна выделять STA AID, который приводит к 0 в качестве значения (dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶. Если AP выделяет STA AID, который приводит к 0 в качестве значения (dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶, PAID кадра DL, переданного к STA, равен 0 в соответствии с [Таблицей 5]. В результате все другие STA, способные обнаружить этот кадр, принимают кадр и выполняют декодирование PSDU, определяя, что кадр является многоадресным/широковещательным кадром, создавая тем самым помехи работе всей системы.

[174] По аналогичным причинам при выделении AID станции (STA) AP не должна выделять STA AID, который приводит к 0 в качестве значения (dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶. Если AP выделяет STA AID, который приводит к (dec(BSSID[39:47])mod(2⁹-1))+1 в качестве значения (dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶, STA без необходимости принимает кадр UL, переданный к AP любой другой станцией (STA), и выполняет декодирование PSDU, определяя, что кадр предназначен для STA.

[175] В присутствии Перекрывающихся BSS (OBSS) AP должна определить значение AID, которое должно быть выделено STA, которая принадлежит к ее BSS, с учетом BSSID Точки Доступа (AP) OBSS (то есть BSSID OBSS). Другими словами, при выделении AID Станции (STA) AP не должна выделять STA AID, который приводит к (dec(OBSS BSSID[39:47])mod(2⁹-1))+1 в качестве значения (dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶.

[176] Если AP выделяет STA AID, который приводит к (dec(OBSS BSSID[39:47])mod(2⁹-1))+1 в качестве значения (dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶, STA может без необходимости принять кадр UL OBSS, который STA, принадлежащая OBSS, передает к AP OBSS, и выполнить декодирование PSDU, определяя, что кадр UL OBSS предназначен для STA.

[177] Поэтому чтобы должным образом использовать PAID для его цели, когда AP выделяет AID станциям (STA), значение PAID для кадра DL, вычисленное путем хеширования AID с BSSID, должно отличаться от значения PAID, заданного для конкретного типа кадра, такого как многоадресный/широковещательный кадр, или значения PAID, заданного для конкретной STA, как в кадре UL, передаваемом к AP или AP OBSS. Кроме того, значение AID, которое может привести к этому случаю, не должно выделяться отдельной STA, и предпочтительно, чтобы значение AID использовалось для другого использования, такого как многоадресный кадр и т.п.

[178] В соответствии с упомянутым выше примером настоящего изобретения [Таблица 5] модифицируется в [Таблицу 6] следующим образом.

[179] [Таблица 6]

ТАБЛИЦА 6 Условие PAID Кадр, который не является управляющим кадром, который адресован Точке Доступа (AP) [Уравнение 2]
(dec(BSSID[39:47])mod(2⁹-1))+1 Адресован станции (STA) ячеистой сети [Уравнение 3]
BSSID [40:47] || 1 Кадр, который не является управляющим кадром, который отправлен Точкой Доступа (AP) и адресован Станции (STA), ассоциированной с этой AP ... [Уравнение 4]
(dec(AID[0:8]+dec(BSSID[44:47]XORBSSID[40:43])×2⁵)mod 2⁶ В противном случае 0

[180] В [Таблице 6] условие "Кадр, который не является управляющим кадром, который адресован Точке Доступа (AP)" соответствует кадру, направленному к AP (то есть кадру UL), который не является управляющим кадром. В этом случае PAID вычисляется в соответствии с [Уравнением 2].

[181] В [Таблице 6] условие "Кадр, который не является управляющим кадром, который отправлен Точкой Доступа (AP) и адресован Станции (STA), ассоциированной с этой AP ..." соответствует кадру, направленному к STA, ассоциированной с AP, или STA DLS/TDLS (то есть кадру DL), который не является управляющим кадром. В этом случае PAID вычисляется в соответствии с [Уравнением 4].

[182] В случае, отличающемся от упомянутых выше двух случаев (то есть управляющего кадра UL или управляющего кадра DL), PAID кадра задается равным 0.

[183] УЛУЧШЕННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ PAID

[184] Хотя управляющий кадр и неуправляющий кадр не отличают друг от друга в традиционном способе определения PAID, настоящее изобретение предлагает способ для задания конкретного значения в качестве значения PAID управляющего кадра для решения проблемы, которая встречается в традиционном способе определения PAID. Дополнительно настоящее изобретение предлагает способ для задания поля восходящей/нисходящей линии связи или поля COLOR поля SIG-A управляющего кадра равными конкретному значению.

[185] Типы управляющих кадров включают в себя, например, кадр RTS, кадр CTS, кадр ACK, кадр блокового ACK, кадр Опроса Энергосбережения (PS-Poll) и кадр Завершения Без Конкуренции (CF-END). Такой управляющий кадр может включать в себя поле длительности в его заголовке MAC, и смежные STA могут задать Векторы Назначения Сети (NAV) для зондирования виртуальной несущей путем обнаружения или подслушивания управляющего кадра. STA, которые задали NAV, задерживают доступ к каналу (или доступ к среде) в течение предварительно заданного периода времени.

[186] В случае когда значение PAID задано для управляющего кадра традиционным образом, если управляющий кадр одноадресно передается конкретной Станции (STA), другие смежные STA не принимают/декодируют управляющий кадр, потому что PAID управляющего кадра не совпадает с их PAID. Затем другие смежные STA выполняют доступ к каналу без операции задания NAV путем проверки поля длительности управляющего кадра. Как следствие, хотя STA, передающая управляющий кадр, работает на основании отсрочки доступа к каналу других STA в течение периода времени, указанного полем длительности, другие STA фактически выполняют доступ к каналу. Возникающая коллизия ухудшает общую производительность системы или вызывает неправильную работу.

[187] Чтобы избежать этой проблемы ниже будет дано описание способа для задания поля восходящей/нисходящей линии связи, поля PAID или поля COLOR управляющего кадра (например, кадра, требующего задания NAV смежных STA через его поле длительности) равными конкретным значениям.

[188] В соответствии с примером настоящего изобретения, хотя PAID вычисляется/задается для кадра, отличающегося от управляющего кадра, таким образом, как это изображено в [Таблице 5], значение PAID может быть задано равным 0 для управляющего кадра. Это означает, что даже когда управляющий кадр является одноадресным, PAID также задается равным 0. Поэтому этот случай следует отличать от задания PAID равным 0 для многоадресного/широковещательного кадра. Между тем, другие STA, принимающие управляющий кадр с PAID=0, могут выполнить зондирование виртуальной несущей должным образом путем приема управляющего кадра и декодирования PSDU.

[189] Кроме того, так как управляющий кадр должен быть передан таким образом, что управляющий кадр может быть подслушан всеми смежными STA, не ограничиваясь BSS (или AP), которому принадлежит STA, нет необходимости в задании (или конфигурировании) поля COLOR, и с этой целью управляющий кадр может быть передан как тип кадра UL. Соответственно, поле восходящей/нисходящей линии связи задается в управляющем кадре равным, значению, указывающему кадр UL, и поле COLOR не включается.

[190] Или в управляющем кадре PAID может быть задан равным 0, и поле COLOR может быть задано равным значению COLOR BSS, которому принадлежит STA, передающая управляющий кадр, так что STA могут идентифицировать происходящую последовательность обмена кадрами в BSS, которому они принадлежат.

[191] Или может быть указано, что управляющий кадр предназначен для подслушивания путем задания PAID управляющего кадра равным 0 и поля COLOR управляющего кадра равным конкретному значению (например, 0) в STA, передающей управляющий кадр, чтобы указать Станциям (STA), что Станции (STA) должны декодировать соответствующую последовательность обмена кадрами независимо от их BSS. В этом случае поле восходящей/нисходящей линии связи управляющего кадра задается равным значению, указывающему кадр DL.

[192] Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций, изображающей иллюстративный способ для передачи и приема кадра в соответствии с настоящим изобретением.

[193] На этапе S1010, передающий объект (например, STA, являющаяся AP, или STA, не являющаяся AP) может определять, является ли кадр, который должен быть передан, кадром UL (то есть кадром, направленным от STA, не являющейся AP, к AP) или кадром DL (то есть кадром, направленным от AP к STA). В случае кадра UL передающий объект переходит к этапу S1020, а в случае кадра DL передающий объект переходит к этапу S1030.

[194] На этапе S1020 передающий объект определяет, является ли кадр UL, который должен быть передан, управляющим кадром. Если кадр UL, который должен быть передан, является управляющим кадром, передающий объект задает PAID кадра, который должен быть передан, равным 0 на этапе S1040. Если кадр UL, который должен быть передан, не является управляющим кадром, передающий объект вычисляет PAID кадра на основании BSSID AP (например, в соответствии с [Уравнением 2] в [Таблице 6]) на этапе S1050.

[195] На этапе S1030 передающий объект определяет, является ли кадр DL, который должен быть передан, управляющим кадром. Если кадр DL, который должен быть передан, является управляющим кадром, передающий объект задает PAID кадра равным 0 на этапе S1060. Если кадр DL, который должен быть передан, не является управляющим кадром, передающий объект вычисляет PAID кадра на основании AID STA и BSSID AP (например, в соответствии с [Уравнением 4] в [Таблице 6]) на этапе S1070.

[196] Хотя это не показано на фиг. 10, принимающий объект (например, STA, являющаяся AP, или STA, не являющаяся AP), принимающий кадр, проверяет PAID обнаруженного кадра и декодирует PSDU кадра, если PAID идентичен PAID принимающего объекта (например, в случае STA, являющейся AP, если значение, вычисленное с помощью [Уравнения 2] в [Таблице 6], равно значению PAID обнаруженного кадра, и в случае STA, не являющегося AP, если значение, вычисленное с помощью [Уравнения 4] в [Таблице 6], равно значению PAID обнаруженного кадра) или PAID равен 0.

[197] Хотя иллюстративный способ, изображенный на фиг. 10, описывается как последовательность операций для ясности описания, это не ограничивает порядок этапов. При необходимости этапы могут выполняться одновременно или в другом порядке. Кроме того, все этапы, изображенные на фиг. 10, не являются необходимыми для реализации способа, предложенного настоящим изобретением.

[198] Способ для передачи и приема кадра (в частности, способ конфигурирования PAID) в соответствии с настоящим изобретением, изображенный на фиг. 10, может быть реализован так, что указанные выше различные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены независимо, или два или более из них могут быть применены одновременно.

[199] Фиг. 11 является блок-схемой беспроводных устройств в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[200] AP 10 может включать в себя процессор 11, память 12 и приемопередатчик 13, а STA 20 может включать в себя процессор 21, память 22 и приемопередатчик 23. Приемопередатчики 13 и 23 могут быть выполнены с возможностью передачи и приема беспроводных сигналов и реализации уровня PHY в соответствии, например, со стандартами системы IEEE 802. Процессоры 11 и 12 могут быть соединены с приемопередатчиками 13 и 23 и могут реализовывать уровень PHY и/или уровень MAC в соответствии со стандартами системы IEEE 802. Процессоры 11 и 21 могут быть выполнены с возможностью выполнять операции в соответствии с указанными выше различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Кроме того, модули для выполнения операций AP и операций STA в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения могут быть сохранены в памяти 12 и 22 и выполнены процессорами 11 и 21. Память 12 и 22 может находится внутри или вне процессоров 11 и 21 и может быть соединена с процессорами 11 и 21 с помощью известных средств.

[201] Если AP 10 передает кадр, процессор 11 может быть сконфигурирован определять, является ли кадр (то есть кадр DL) управляющим кадром. Если кадр DL является управляющим кадром, процессор 11 может задать PAID кадра DL равным 0. Если кадр DL не является управляющим кадром, процессор 11 может вычислить/задать PAID кадра DL на основании AID STA и BSSID AP (например, в соответствии с [Уравнением 4] в [Таблице 6]).

[202] После получения кадра в AP 10, если PAID кадра (то есть кадра UL) равен 0 или равен значению, вычисленному с помощью [Уравнения 2] в [Таблице 6], процессор 11 может быть сконфигурирован декодировать PSDU кадра UL.

[203] Если STA 20 передает кадр, процессор 21 может быть сконфигурирован определять, является ли кадр (то есть кадр UL) управляющим кадром. Если кадр UL является управляющим кадром, процессор 21 может задать PAID кадра UL равным 0. Если кадр UL не является управляющим кадром, процессор 21 может вычислить/задать PAID кадра UL на основании BSSID AP (например, в соответствии с [Уравнением 2] в [Таблице 6]).

[204] После получения кадра в STA 20, если PAID кадра (то есть кадра DL) равен 0 или равен значению, вычисленному с помощью [Уравнения 4] в [Таблице 6], процессор 21 может быть сконфигурирован декодировать PSDU кадра DL.

[205] Описанная выше AP и STA могут быть сконфигурированы специально таким образом, что описания приведенных выше различных вариантов осуществления могут быть реализованы независимо, или два или более вариантов осуществления могут быть реализованы одновременно, а избыточное описание избегается для ясности.

[206] Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы с помощью различных средств, например, аппаратного обеспечения, микропрограммного обеспечения, программного обеспечения или их комбинации.

[207] В конфигурации из аппаратных средств способ в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может быть реализован с помощью одной или нескольких Специализированных Интегральных Схем (ASIC), Цифровых Сигнальных Процессоров (DSP), Устройств Цифровой Обработки Сигналов (DSPD), Программируемых Логических Устройств (PLD), Программируемых Пользователем Вентильных Матриц (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров или микропроцессоров.

[208] В конфигурации из микропрограммного обеспечения или программного обеспечения способ в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может быть реализован в форме модулей, процедур, функций и т.д., выполняющих описанные выше функции или операции. Программный код может быть сохранен в блоке памяти и исполнен процессором. Блок памяти может быть расположен внутри или вне процессора и может передавать и принимать данные процессору и от процессора с помощью различных известных средств.

[209] Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения было дано для того, чтобы позволить специалистам в данной области техники реализовать и применять на практике изобретение. Хотя изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что в настоящем изобретении могут быть сделаны различные модификации и вариации, не отступая от сущности или объема изобретения, описанного в прилагаемой формуле изобретения. Соответственно, изобретение не должно ограничиваться конкретными вариантами осуществления, описанными в настоящем документе, но должно соответствовать максимально широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в настоящем документе.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[210] Хотя различные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше в контексте системы IEEE 802.11, то же самое применимо ко многим другим системам мобильной связи.

Изобретение относится к системе беспроводной связи и предназначено для конфигурирования кадра, включающего в себя Идентификатор Частичной Ассоциации (PAID). Способ для передачи кадра в Станции (STA) системы беспроводной связи в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения содержит этап, на котором передают кадр, содержащий поле PAID, и если упомянутый кадр не является управляющим кадром, когда упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, который должен быть передан Точке Доступа (AP), значение поля PAID может быть задано равным значению, отличающемуся от 0, которое вычисляется на основе BSSID (ID Базового Набора Служб) AP; и если упомянутый кадр является управляющим кадром, когда упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, значение поля PAID может быть задано равным 0. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил., 6 табл.

1. Способ для передачи кадра станцией (STA) в системе беспроводной связи, причем способ содержит этапы, на которых:

задают идентификатор частичной ассоциации (PAID) в сигнальном (SIG) поле кадра восходящей линии связи на основании того, содержит или нет упомянутый кадр восходящей линии связи управляющий кадр;

передают, в точку доступа (AP), упомянутый кадр восходящей линии связи, включающий в себя упомянутое поле SIG,

при этом если упомянутый кадр восходящей линии связи не содержит управляющий кадр, PAID упомянутого поля SIG задается равным PAID восходящей линии связи AP, вычисленному на основании Идентификатора Базового Набора Служб (BSSID) AP; и

при этом если упомянутый кадр восходящей линии связи содержит управляющий кадр, PAID упомянутого поля SIG фиксируется на конкретное значение, отличное от упомянутого PAID восходящей линии связи AP.

2. Способ по п. 1, в котором упомянутый PAID восходящей линии связи AP вычисляется с помощью (BSSID[39:47]mod(2⁹-1))+1, где ‘BSSID [39:47]' обозначает с 39-го по 47-й бит BSSID AP и 'mod’ обозначает операцию по модулю.

3. Способ по п. 1, в котором кадр восходящей линии связи является кадром Ненулевого Пакета Данных (non-NDP).

4. Способ по п. 1, в котором кадр восходящей линии связи имеет однопользовательский (SU) формат, в котором упомянутое поле SIG дополнительно включает в себя по меньшей мере одно из указания восходящей/нисходящей линии связи и базового набора служб (BSS) COLOR, и

при этом BSS COLOR не представлен в поле SIG, когда указание восходящей/нисходящей линии связи задано равным значению восходящей линии связи.

5. Способ по п. 4, в котором размер PAID равен 9 битам, когда BSS COLOR не представлен в поле SIG.

6. Станция (STA) для передачи кадра в системе беспроводной связи, причем STA содержит:

приемопередатчик; и

процессор,

при этом процессор выполнен с возможностью задания идентификатора частичной ассоциации (PAID) в сигнальном (SIG) поле кадра восходящей линии связи на основании того, содержит или нет упомянутый кадр восходящей линии связи управляющий кадр, и передачи кадра, включающего в себя упомянутое поле SIG, и

при этом если упомянутый кадр восходящей линии связи не содержит управляющий кадр, PAID поля SIG задается равным PAID восходящей линии связи AP, вычисленному на основании Идентификатора Базового Набора Служб (BSSID) AP, и

при этом если упомянутый кадр восходящей линии связи содержит управляющий кадр, PAID упомянутого поля SIG фиксируется на конкретное значение, отличное от упомянутого PAID восходящей линии связи AP.

7. Способ для приема кадра станцией (STA) в системе беспроводной связи, причем способ содержит этап, на котором:

принимают, от точки доступа (AP), кадр нисходящей линии связи, включающий в себя сигнальное (SIG) поле; и

проверяют идентификатор частичной ассоциации (PAID) упомянутого поля SIG,

при этом задают PAID в упомянутом поле SIG кадра нисходящей линии связи на основании того, содержит или нет упомянутый кадр нисходящей линии связи управляющий кадр,

при этом если упомянутый кадр нисходящей линии связи не содержит управляющий кадр, PAID задается равным PAID нисходящей линии связи, вычисленному на основании Идентификатора Ассоциации (AID), выделенного для STA точкой доступа (AP) и Идентификатора Базового Набора Служб (BSSID) AP, и

при этом если упомянутый кадр нисходящей линии связи содержит управляющий кадр, PAID фиксируется на конкретное значение, отличное от упомянутого PAID нисходящей линии связи.

8. Способ по п. 7, в котором упомянутый PAID нисходящей линии связи не является управляющим кадром, значение поля PAID вычисляется с помощью (AID[0:8]+(BSSID[44:47] XOR BSSID[40:43])×2⁵)mod2⁶,

где ‘AID[0:8]’ обозначает с 0-го по 8-й бит AID, выделенный станции (STA), ‘BSSID[44:47]’ обозначает с 44-го по 47-й бит BSSID AP и ‘mod’ обозначает операцию по модулю.

9. Способ по п. 7, в котором PAID нисходящей линии связи является ненулевым значением.

10. Способ по п. 7, в котором кадр нисходящей линии связи имеет однопользовательский (SU) формат, в котором упомянутое поле SIG дополнительно включает в себя базовый набор служб (BSS) COLOR, заданный равным значению в пределах от 0 до 7.

11. Способ по п. 7, в котором кадр нисходящей линии связи является кадром Ненулевого Пакета Данных (non-NDP).

12. Способ по п. 7, в котором упомянутое поле SIG кадра нисходящей линии связи дополнительно включает в себя поле указания восходящей/нисходящей линии связи, и

при этом BSS COLOR представлен в поле SIG, только когда поле указания восходящей/нисходящей линии связи задается равным значению нисходящей линии связи.

13. Способ по п. 12, в котором размер PAID нисходящей линии связи равен 6 битам и размер BSS COLOR равен 3 битам.

14. Станция (STA) для приема кадра в системе беспроводной связи, причем STA содержит:

приемопередатчик; и

процессор,

при этом процессор выполнен с возможностью приема, от точки доступа (AP), кадра нисходящей линии связи, включающего в себя сигнальное (SIG) поле, путем управления приемопередатчиком и проверки идентификатора частичной ассоциации (PAID) упомянутого поля SIG,

при этом задают PAID в упомянутом поле SIG кадра нисходящей линии связи на основании того, содержит или нет упомянутый кадр нисходящей линии связи управляющий кадр,

при этом если упомянутый кадр нисходящей линии связи не содержит управляющий кадр, PAID задается равным PAID нисходящей линии связи, вычисленному на основании Идентификатора Ассоциации (AID), выделенного для STA точкой доступа (AP), и Идентификатора Базового Набора Служб (BSSID) AP, и

при этом если упомянутый кадр нисходящей линии связи содержит управляющий кадр, PAID фиксируется на конкретное значение, отличное от упомянутого PAID нисходящей линии связи.

15. Способ по п. 1, в котором управляющий кадр является одним из множества управляющих кадров, включающего в себя кадр запроса на передачу (RTS), кадр разрешения на передачу (CTS), кадр подтверждения (ACK), кадр блокового ACK, кадр опроса энергосбережения (PS-Poll) и кадр завершения без конкуренции (CF-END).