CN101682563A - 网络容量的改善利用 - Google Patents

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Abstract

提供了一种改善超宽带网络的容量使用的方法，该网络包括多个信道，该网络进一步包括多个设备，每个设备都在第一个信道上形成各自的信标组，每个信标组都包括多个设备中的至少一个其他设备，该方法包括：使用除第一信道之外的信道传输来自信标组中的第一设备的数据，同时信标组中的第二设备使用第一信道来传输数据。

Description

网络容量的改善利用
技术领域
本发明涉及用于改善通信网络中的可用容量的利用的方法和装置，具体地，涉及改善超宽带网络中的可用容量的利用。
背景技术
超宽带(ultra-wideband，UWB)是传输跨越3.1至10.6GHz的非常宽的频率范围的数字数据的无线电技术。通过跨越大带宽扩展RF能量，所传输的信号实际上不会被传统的频率选择RF技术检测到。然而，低传输功率将通信距离限制为通常小于10至15米。
对于UWB具有两种方法：时域方法，其利用UWB特性根据脉冲波形来构造信号；以及频域调制方法，在多(频)带上使用传统的基于FFT的正交频分复用(OFDM)，给出MB-OFDM。这两种UWB方法都导致谱分量覆盖频谱中非常宽的带宽，由此称为超宽带，从而带宽占用了中心频率的百分之二十以上，通常至少为500MHz。
与非常宽的带宽结合的超宽带的这些特性意味着UWB是用于在家庭或办公环境中提供高速无线通信的理想技术，从而通信设备在另一个通信设备的10至15m的范围内。
图1示出了用于超宽带通信的多带正交频分复用(MB-OFDM)***中的频带的配置。MB-OFDM***包括每个都为528MHz的14个子带，并在子带之间使用每312.5ns的跳频作为访问方法。在每个子带中，采用OFDM和QPSK或DCM编码来传输数据。注意，约为5GHz(通常为5.1至5.8GHz)的子带被保留为空白，以避免与现有的窄带***(例如，802.11aWLAN***、安全代理通信***或航空工业)发生干扰。
将14个子带组织成为5个频带组，其中，4个频带组具有3个528MHz的子带，而1个频带组具有2个528MHz的子带。如图1所示，第一频带组包括子带1、子带2和子带3。示例性UWB***将在频带组的子带之间采用跳频，使得第一数据符号在频带组的第一频率子带中的第一个312.5ns持续时间间隔中被传输，第二数据符号在频带组的第二频率子带中的第二个312.5ns持续时间间隔中被传输，以及第三据符号在频带组的第三频率子带中的第三个312.5ns持续时间间隔中被传输。因此，在每个时间间隔期间，数据符号在具有528MHz带宽的各个子带(例如，具有以3960MHz为中心的528MHz基带信号的子带2)中被传输。
传输每个数据符号的三个频率的序列表示时频码(Time FrequencyCode，TFC)信道。第一TFC信道可以遵循序列1，2，3，1，2，3，其中，1是第一子带，2是第二子带，以及3是第三子带。第二和第三TFC信道可以分别遵循序列1，3，2，1，3，2和1，1，2，2，3，3。根据ECMA-368规范，为前4个频带组的每一个都定义7个TFC信道，为第五个频带组定义2个TFC信道。在图2(a)至图2(e)中示出了5个频带组中的每一个TFC信道的序列。
超宽带的技术特性是指其被配置用于数据通信领域的应用。例如，存在多种应用集中于下列环境中的电缆置换：
-PC和***设备，即，诸如硬盘驱动器、CD刻录机、打印机、扫描仪等之间的通信。
-家庭娱乐，诸如电视机和通过无线装置、无线扬声器等连接的设备。
-手持设备与PC之间的通信，例如移动电话和PDA、数码相机和MP3播放器等。
在诸如UWB网络的无线网络中，一个或多个设备在信标周期期间周期性地传输信标帧。信标帧的主要目的在于提供关于媒体的定时结构，即，将时间划分为所谓的超帧，并使网络设备与它们的相邻设备同步。
UWB***的基本定时结构为图3所示的超帧。根据欧洲计算机制造协会标准(ECMA)、ECMA-368第二版的超帧由256个媒体访问时隙(MediumAccess Slot，MAS)组成，其中，每个MAS都具有限定的持续时间(例如256μs)。每个超帧都以信标周期开始，其持续一个或多个连续的MAS，其间设备可以传输它们的信标帧。信标周期中的第一个MAS的开始已知为信标周期开始时间(Beacon Period Start Time，BPST)。用于特定设备的信标组被定义为具有与特定设备共享的信标周期开始时间(±1μs)并在特定设备的传输范围内的设备组。
在ECMA-368中，在单个指定的时频码(TFC)信道上，在媒体访问时隙(MAS)的确定组中承载从通信设备的数据传输。设备和将使用的MAS之间的映射(即，哪个设备对进行通信以及在哪个媒体访问时隙中的指示)在每个超帧开始处的信标周期中通过每个设备进行传输。如果MAS不是预留的硬DRP，或者如果硬DRP或私人预留的MAS被放弃，则设备还可以在未预留的MAS中交换数据。
根据目前的ECMA-368标准，各个设备连接适当的TFC信道并由此在该单信道上传输/接收直到另有指示。由一个或多个设备使用的TFC信道的变化通过更高层来管理，并要求当前超帧的完成。
作为该限制容量以切换TFC信道的结果，可以使一些可用TFC信道不被启动或与设备对相关联。
因此，在特定超帧期间，可以使UWB***容量的显著部分保留不被使用。
针对IEEE 802.11，提出了允许动态信道切换以克服上述缺点的两种方案。
第一种方案称为公共控制信道(在Mathilde Benveniste的CCC MMAC协议中描述，IEEE 802.11，doc.IEEE 802.11-05/0666r3，2005年9月12日)，其要求设备进行信道预留并在公共控制信道上进行广播，使得当预留特定时隙时通知其他设备。然而，实施该协议意味着每个设备必需具有第二无线电接口以持续监控公共控制信道。
第二种方案在Jungmin So和Nitin Vaidya的“Multi-Channel MAC forAd Hoc Networks：Handling Multi-Channel Hidden Terminals Using A SingleTransceiver”(Proceedings of MobiHoc’04，2004年5月24日-26日，日本)中进行了描述。在该方案中，要求设备之间的同步(可能使用802.11定时同步功能(TSF))，但是同步会失去多跳连接。在自组流量指示表(Ad-Hoc Traffic Indication Map，ATIM)窗口期间预留信道，窗口的大小可以动态地变化。在ATIM窗口期间，设备仅适合将被使用的信道。然后，设备在超帧的持续时间(远远大于MAS的持续时间)内使用该信道。该方案的一种结果是其产生了负载均衡问题，因此，实际上不能改善网络的吞吐量。
因此，需要能够改善通信网络中的可用容量的使用并克服上述方案的缺点的方法和装置。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于改善超宽带网络的容量使用的方法，该网络包括多个信道，该网络还包括多个设备，每个设备都在第一个信道上形成各自的信标组，每个信标组都包括多个设备中的至少一个其他设备，该方法包括：使用除第一信道之外的信道传输来自信标组中第一设备的数据，同时信标组中的第二设备使用第一信道来传输数据。
根据本发明的第二方面，提供了一种用在超宽带网络中的设备，该网络包括多个信道，该设备用于在第一个信道上利用至少一个其他设备形成信标组，该设备还用于当信标组中的至少一个其他设备使用第一信道传输数据时，使用除第一信道之外的信道将数据传输至第二设备。
根据本发明的第三方面，提供了一种包括多个设备的超宽带网络，至少一个设备为如上所述。
附图说明
现在，将参照附图，仅通过实例详细描述本发明，其中：
图1示出了用于超宽带通信的多带正交频分复用(MB-OFDM)***中的频带配置；
图2(a)至图2(e)示出了五个频带组的每一个中的TFC信道的序列定义；
图3示出了UWB***中的超帧的基本定时结构；
图4示出了在两个连续超帧上的七个TFC信道的定时结构；
图5示出了形成网络的设备的示例性组；
图6是示出根据现有技术的在图5的网络中的设备之间的数据传输的示图；
图7是示出根据本发明实施例的在图5的网络中的设备之间的数据传输的示图；
图8是示出根据本发明的启动设备的方法的流程图；
图9(a)和图9(b)示出了根据本发明的在网络中的四个设备之间的数据传输的示例性方案；
图10(a)和图10(b)示出了在根据本发明的网络中的六个设备之间的数据传输的示例性方案；
图11示出了根据本发明实施例的信道控制八位字节(octet)的格式；
图12示出了根据本发明实施例的可用信息元素的格式；
图13示出了根据本发明实施例的可选可用信息元素的格式；
图14示出了根据本发明实施例的可选可用信息元素的格式；
图15示出了根据本发明实施例的信息元素的格式；以及
图16示出了根据本发明实施例的DRP分配字段的格式。
具体实施方式
现在参照超宽带通信网络描述本发明，但应该理解，本发明可应用于其他类型的通信网络。
图4示出了由超帧内的媒体访问时隙的数量测量的两个连续超帧上的7个TFC信道的结构。至多在前33个媒体访问时隙期间，在TFCX1上传输用于第一超帧的信标周期(应该理解，信标周期的长度可变)，并且在接下来的223个或更多个媒体访问时隙上设置数据周期(DP)。
参照图4，考虑两个设备根据标准ECMA-368规范在它们之间建立数据流的情况。这些设备使用第一信道TFCX1来承载它们的数据。超帧开始处的信标周期(BP)的内容指示数据周期(DP)内的哪个时隙(MAS)将保持所传输的数据。如果假设两个设备附近没有其他设备利用剩余6个信道(TFCX2至TFCX7)中的任意一个，则明显地，与这些信道中每一个相关联的数据周期(DP)均没有被使用。
对于网络中的多个设备都存在类似情况。在图5中示出了示例性网络，其包括四个设备：第一设备1、第二设备2、第三设备3和第四设备4。设备之间的箭头指示数据将在网络中的各对设备之间传输的方向。接下来，假设所有设备都在彼此的传输范围内，则它们具有共享的信标周期开始时间(±1μs)。因此，每个设备的信标组包括其他三个设备中的每一个。
接下来，应该注意，为了易于说明，每个数据周期都被划分为7个大小相等的MAS的“集合”，每个数据流或请求(即，特定数量的符号)要求传输这些时隙集合中的两个。
图6示出了如何在传统的ECMA-368标准***中处理这三个数据流。在信标周期期间，四个设备1、2、3和4中的每一个都传输它们需要在下一数据周期内传输给其他设备的数据的详情或对数据的资源预留请求，并由此确定数据周期中7个“时隙”的利用。
因此，在传统***中，第二设备2将在前两个时隙中将其数据传输至第四设备4，第一设备1将在第三和第四时隙中将其数据传输至第二设备2，以及第三设备3将在数据周期的第五和第六时隙中将其数据传输至第四设备4。因此，由于仅可以使用一个TFC信道，所以顺序执行三个单独的数据传输。
此外，如果假设四个设备附近没有其他设备且没有其他设备正在利用剩余6个信道(TFCX2至TFCX7)中的任意一个，则明显地，没有使用与这些信道中每一个相关联的数据周期(DP)。
根据本发明，提出了一种方案(临时命名为虚拟多信道操作(VMCO))，其中，这些空闲信道和它们的数据周期可被用于在目前与第一使用信道相关联的这些设备之间承载数据(其他的或另外的)。
随着这些另外的空闲信道被用于承载数据，总的可用容量(比特/秒)和每超帧的可用数据周期时隙的数量增加，使得延迟降低和吞吐量改善。一个优点在于改善了处理通信流的峰值的效率，并且增加了可支持的有效节点对的数量。
图7示出了根据被本发明的在VMCO方案中如何处理图5的网络中的三个数据流。在图7中，在关于一个TFC信道(TFCr)的信标周期期间，四个设备1、2、3和4中的每一个都传输它们需要在下一个数据周期内传输至其他设备的数据的详情，并且如传统方法一样，预留超帧中用于那些传输的时隙。然而，确定其他TFC信道(图7中标为“TFCx”和“TFCy”)的数据周期是否未被使用。如果它们未被使用，则为设备确定传输方案以最适当地使用信道。因此，设备可预留其他信道(下文称为“虚拟”信道)上的时隙用于在超帧中传输它们的一部分或所有数据。如在本申请中稍后描述的，与第三设备3和第四设备4相关的信息(关于何时何地切换信道)优选包括在TFCr的信标周期中传输的信息元素中。
因此，如图7所示，如传统***，第二设备2在TFCr的数据周期的前两个时隙中将其数据传输至第四设备4，以及第一设备1在TFCr的数据周期的第三和第四时隙中将其数据传输至第二设备2。然而，由于第三设备3和第四设备4与TFCr上的第三和第四时隙中发生的传输无关，所以第三设备3和第四设备4可使用另外的空闲信道(“虚拟”信道)，在这种情况下为TFCx。因此，第三设备3将在TFCx的数据周期的第三和第四时隙中将其数据传输至第四设备4。因此，同时执行三个单独数据传输中的两个，由于可以使用多个TFC，所以与图6所示的传统***相比，具有以更短的时间完成了三个传输的结果。
在第三设备3和第四设备4已经传输了它们的数据之后，设备3、4切换回到公共信道(TFCr)用于后续未预留的通信和/或用于下一信标周期。
实质上，本发明使不使用但等待传输时隙的设备对在超帧内切换信道，并在另一个信道(否则不被使用)上的时隙中传输它们的数据。应该注意，可以使设备在超帧内的每个时隙(MAS)切换信道。
关于各个设备何时何地进行切换的信息优选地包含在多个设备公用的信道上的信标周期期间所传输的信息元素(IE，Information Element，也称信息单元)中。换句话说，设备在能够在它们之间实现VMCO方案的特定信标组中。其他信道上的信标周期中的信号的缺少或不存在可以指示这些信道上的当前超帧中的数据周期为空闲。因此，使用该方案，每个设备都与公共TFC(图7中的TFCr)相关联，但能够根据在信标周期中提供的信息在其他另外的空闲TFC(图7中的TFCx)中接收或传输数据。
在一个实施例中，每个设备都使用信息元素作为用于网络中的多个信息的资源预留请求。
用于超宽带通信***的现有物理层(PHY)规范指示就定时和同步/校准问题而言，ECMA-368标准设备能够切换信道并快速充分地进行校准/同步，以使VMCO方案被实施而没有实质改变设备硬件。使用VMCO方案的所有设备都通过公共信道的信标周期进行同步和校准，因此共享时间的相同公共表示。可以考虑其他信道的数据周期作为信标组使用的信道的虚拟数据周期，或者作为在时间和频率维度中组织的数据周期。
VMCO设备可以以各种方式检测能够进行VMCO的其他设备。一种实现方式为使设备使用由ECMA-368标准提供的MAC容量IE：MAC容量位图中的一个可用位(如ECMA-368规范的图81所示)可被用于标记VMCO容量。
一种可选方式可以使用特定应用IE。可由供应方使用特定应用IE来提供特定应用功能，并通过供应方自己提供它们的格式。因此，供应方可以使用这种IE来指示VMCO容量。
图8示出了根据本发明的启动设备的方法。在步骤101中，设备通电。在步骤103中，如果设备期望使用VMCO方案，则在用于一个超帧的信标周期中收听VMCO信标帧的可用信道。在一个实施例中，设备收听信标周期中的VMCO信息元素(IE)。在可选实施例中，设备收听MAC头字段中的预留位，指示传输设备能够进行VMCO。
如果设备不能检测到任何信标帧，则设备将信道标记为自由或可用。如果设备在特定TFC信道上没有检测到信标帧且利用有效的帧校验序列(FCS)检测到信标帧头，则该设备能够使用那个TFC信道从其他设备接收信标信号，并且该信道被标记为正在使用。应该注意，该信息可以被传统设备或能够进行VMCO的设备使用。如果设备在特定TFC信道上检测到信标帧但其具有包括无效帧校验序列(FCS)的信标帧头，则设备继续收听用于其他超帧的TFC信道。如果顺序接收到有效FCS，则设备如上所述进行操作。然而，如果没有顺序地接收到有效FCS，则设备可以检测信道中的活动，但是不能获得关于信道的进一步信息。因此，该设备将信道标为正在使用。
在扫描或监控一个TFC信道之后，该设备切换到下一个或其他TFC信道，并重复上述过程，直到监控了所有的TFC信道。
在步骤105中，设备决定是否已经找到合适的、或任何VMCO信标组信号。如果找到，则设备以传统方式结合VMCO信标组(步骤107)，例如，如ECMA-368规范的部分17.2所描述。因此，设备在下一信标周期的可用时隙中传输信标信号。一旦解决了结合过程中的任意冲突，该设备就可以开始与网络中的其他设备进行通信。
如上所述，如果没有找到信标组或适合的信标组，则设备通过传输信标帧(包括指示能够进行VMCO的一些信令)来选择信道并创建新的信标组(步骤109)。例如，设备可以使用MAC头字段中的预留位或信息元素(EL)中的位。VMCO信标组包括与公共信道相关联(因此，与公共信标周期相关联)的许多VMCO设备以及一组相关联的VMCO信道(即，在目前超帧中未使用的信道)。
在下面所示的图中，所有设备共有的信道((在优选实施例中)包含VMCO信息元素)在下文被称为“汇聚信道(rendezvous channel)”，并被标记为TFCr。相关联的空闲信道被标记为TFCx和TFCy。为了以下描述的目的，所有设备都被假设为能够进行VMCO的设备，并假设VMCO信标组已经被建立并且稳定。
图9(a)和图9(b)示出了根据本发明的用于网络中四个设备之间的数据传输的示例性方法。在图9(a)中，示出了包括四个设备的网络，并且如上所述，设备之间的箭头指示数据将在网络中的各对设备之间传输的方向。因此，存在六个将被传输的数据流。还可以看出，设备的信标组包括网络中的所有其他设备。
图9(b)示出了各个设备根据VMCO方案何时传输其数据。因此，第二设备2在汇聚信道(TFCr)上的数据周期的前两个时隙内将数据传输至第四设备4。同时，第三设备3在第一空闲/虚拟信道(TFCx)上将数据传输至第一设备1。在数据周期接下来的两个时隙内，第一设备1使用汇聚信道(TFCr)将数据传输至第二设备2(因此第一设备1将在第二和第三时隙之间切换信道)，并且第三设备使用第一空闲信道(TFCx)将数据传输至第四信道。在第五和第六时隙内，第三设备3使用汇聚信道(TFCr)将数据传输至第二设备2，以及第四设备4使用第一空闲信道(TFCx)将数据传输至第一设备1。
图10(a)和图10(b)示出了在包括六个设备1、2、3、4、5和6的网络上使用VMCO方案的效果。在该实例中，第二空闲信道(TFCy)也被用于传输数据。因此，在数据周期的第三和第四时隙内，在三个不同的信道(汇聚信道TFCr和两个虚拟信道TFCx和TFCy)上发生三个单独的传输。
尽管该实例示出了公共信标组中的设备(即，设备的信标组包括网络中的所有其他设备)，但应该理解，在一些实施例中，每个设备并不必须是网络中的每个其他设备的信标组的一部分。
然而，并不是只有公共信标组中的设备才可以使用虚拟信道来传输它们的数据。再次参照图10(a)和图10(b)，假设由于设备5和设备3之间的距离和/或由于它们各自BPST的开始之间的偏移，尽管两个设备都在设备6的信标组中，但设备5不在设备3的信标组中(反之亦然)。在这种情况下，设备3可以在TFCx上将其数据传输至设备4(其在设备3的信标组中)，同时设备6在TFCr上将其数据传输至设备5(其在设备6的信标组中)。因此，从设备6的观点来看，设备3使用虚拟信道将数据传输至设备6的信标组之外的设备。
上述VMCO方案与传统***相比提供了多个优点。能够以所建议方式切换信道的设备从多于一个的信道访问时隙，通过增加每秒的可用位和每超帧的时隙，使空中接口资源的利用率提高。这减少了延迟并增加了吞吐量，以及提供了支持更多有效设备成对的能力。受制于设备不能同时在两个或多个不同的信道上接收或传输的限制，潜在的其他可用容量为“空闲”信道的数量级。
尽管参照单个频带组内的空闲/虚拟信道描述了本发明(参照图1)，但本领域的技术人员应该想到，设备可以识别并使用来自另一频带组的一个或多个TFC信道作为虚拟信道。
在超帧内切换信道的能力避免了启动所有信道切换的需要以及这种大规模变化引起的中断。能够进行“空中(on-the-fly)”信道切换的能力可以管理数据流中的动态的较短尺度变化，更具体地，可以帮助管理高吞吐量突发模式通信量。
多个VMCO组可以共存，它们仅被网络中的可用空闲信道的数量所限制。
VMCO方案仅要求设备具有单个无线电接口，这保持了较低的实施成本。
最后，VMCO方案改善了超宽带网络对密集互连环境的适用性，其中，各个设备均要求与大量设备进行通信，例如，用户希望在多个互连设备上玩游戏。
除提供上述优点之外，根据本发明的VMCO方案完全向后兼容不能进行VMCO的设备，因为这些设备忽略在汇聚信道上的信标周期中(或不能检测到)的VMCO专用信息元素。然而，这些设备可以根据标准ECMA-368结合现有信标组。
传统设备可以在“空闲”信道(也可被VMCO组用作“虚拟”信道)上结合或建立信标组，这意味着不能进行VMCO的设备将在那个信道的信标周期期间简单地表明或建立它们的存在，由此使得VMCO设备的冲突试图或想要使用“虚拟”信道。然后，那些VMCO设备放弃并使VMCO组寻找另一个信道和/或将它们的时隙再分配给另一个“空闲”信道。网络中存在的传统设备或不能用于VMCO方案的设备意味着***行为默认为标准ECMA-368。
如下所示，可以表示网络容量的使用改善。考虑14个设备进行组合以形成7个同时存在的独立连接(设备/节点对)的实例。如果具有7个媒体访问时隙的单个信道可用，并且所有连接要求同时在媒体上，则每个连接都将被许可每超帧一个MAS。然而，如果6个其他空闲信道可用，则每个设备对都可以分别使用单独的信道。这意味着数据吞吐量增加了7倍。
以下计算考虑超帧期间的可用传输时间。在所有情况下，由于诸如MIFS(最小帧间间隔)、AIFS(任意帧间间隔)、SIFS(短帧间间隔)和保护时间的帧间间隔的***，媒体的有效吞吐量通常小于引证的数据率。通过能够在多个信道之间进行设备切换，不存在将会影响吞吐量的其他降低因素。
根据超宽带规范，每个超帧持续65.536ms(256个MAS)。一个信道上的可用传输时间等于65.536*R ms，其中，R是由ECMA368标准的超帧结构引入的降低因子。
R＝(数据周期长度)/(信标周期长度+数据周期长度)。
在信标周期被最大数量的设备(96)占用的情况下，R具有87％的最小值。
然而，由于多于一个的信道可用，针对数据传输可用的时间为参与所使用的信道切换方案和MAS分配方案的可用信道的数量的函数。然而，媒体上的最大的总可用传输时间(假设最优信道和数据时隙分配策略可用于设备之间的流量需求)为：
65.536*R*7ms/超帧。
不可用于VMCO操作的信道数量取决于每MAS容量不具有信道切换的传统设备的数量。如果没有传统设备，则用于相同信标组中设备的传输时间可用性的最大改善应为：
(65.536*7-65.536)/65.536＝600％
如果只有两个信道可用于切换，则最大改善降为100％。不管是否可以看出，即使共享少量信道也可以显著增加可用容量。
如上所述，信息元素在汇聚信道的信标周期中由设备传输，并包括用于汇聚信道中的时隙和相关联空闲信道中的时隙的资源预留请求。这些资源预留请求可以与分布式资源协议(DRP)一致。
ECMA 368标准限定了与DRP预留相关的两个信息元素，并且它们为DRP可用性IE和DRP IE。
DRP可用性IE(DRP availability IE)用于传输在超帧内进行DRP预留的设备当前概况。DRP可用性IE包括指示超帧中的MAS正在被预留或已经被其他设备预留的DRP可用性位图。由于只有超帧的所用部分的映象(map，也称图)需要被传输，所以DRP可用性IE的位图部分具有0至32字节的可变长度。因此，当处于超帧末端的MAS未使用时，位图中的数据量减少。DRP可用性位图还包括元素ID和指示位图长度的字节。
然而，上述IE不适合用于上述VMCO技术，这是因为信道和时隙预留需要在多个信道上进行，以及其他空闲信道所需的对应位图大小将超过用于IE传输的可用时间。因此，要求更为紧凑的表示。
因此，根据本发明的实施例，呈现了修改的DRP可用性IE，其使设备还包括用于空闲信道的DRP预留。
DRP可用性IE必需向设备提供空闲信道内的当前动作的概况。因此，DRP可用性IE要求传输可用信道的数量(因为这可以基于单独信标组或黑名单而变化)的机构，以及这些信道的可用位图传输的顺序。
为了提供该功能，可用性IE包括如图11所示的八位字节。该八位字节被称作信道控制。位0至6指示TFC信道1至7是否分别可被VMCO信标组使用，位7被预留。如果TFC信道被指示为不可用(即，适当位置中为0)，则指示用于该信道的位图将不会包括在可用性IE中。对于完整性，汇聚TFC信道将被设为1，指示其具有数据承载能力。然而，将不会附加另外的DRP可用性位图，因为用于该信道的位图在单独IE中被传输以保持向后兼容于不能进行VMCO的设备。
已经确定了提供可用性位图的三种方式。以下阐述这三种方式。
第一种方式基于用于每个连续信道的可用性位图的粒度降低。在图12中示出了利用该方式的可用性IE的格式。因此，可用性IE包括指示元素ID的第一个八位字节，随后为指示可用性IE的长度的八位字节(随着可用空闲信道的数量而变化)，随后为信道控制。长度由(63-M)+1给出，其中，M表示假设特定信道不可用时，将被忽略的八位字节的数量。长度字段将不考虑元素ID和长度字段自身的长度。
然后提供用于每个虚拟信道的可用性位图。根据该方式，针对每个连续虚拟信道减少每个位图的粒度。因此，用于第一虚拟信道的位图由32个八位字节表示，用于第二虚拟信道的位图由16个八位字节表示，用于第三虚拟信道的位图由8个八位字节表示，用于第四虚拟信道的位图由4个八位字节表示，用于第五虚拟信道的位图由2个八位字节表示，以及用于第六虚拟信道的位图由1个八位字节表示。第一、第二、第三、第四、第五和第六虚拟信道可以为在图11的信道控制八位字节中以任意期望序列表示为可用的TFC信道。如上所述，在分离的IE中设置用于汇聚信道的位图。
该方式意味着要求大量连续时隙的流量映射到具有较低粒度的信道是有利的。
用于提供可用性位图的第二种方式为减少需要被传输用于空闲/虚拟信道的信息量。这通过改变在给定超帧的信标周期内传输可用性位图的空闲信道来进行。因此，例如，在第一可用性IE中，可以传输用于第一、第二和第三空闲信道的可用性位图，同时在下一超帧的第二可用性IE中，可以传输用于第四、第五和第六空闲信道的可用性位图。图13示出了根据该方式的可用性IE。应该理解，可以以任何适当的方式在连续超帧之间划分空闲信道，并且不需要将信道划分为所示的组。
因此，可用性IE包括表示元素ID的第一个八位字节，接下来为表示可用性IE的长度的八位字节(随着可用空闲信道而变化)，接下来是信道控制。通过C+1给出长度，其中，C指示信道控制字段中高位的数量×32。然后提供用于三个所选虚拟信道中的每一个的可用性位图(包括32个八位字节)。
该方式具有可以传输全部信道可用性位图可用于每个虚拟信道的优点，以每隔一个超帧接收用于空闲信道的该信息为代价。
用于提供空闲/虚拟信道DRP可用性位图的第三种方式为前两种方式的混杂组合。该方式使用粒度和时间方法来减小所需信息容量。在图14中示出了混合可用性IE的格式。
因此，可用性IE包括指示元素ID的第一个八位字节，接下来是指示可用性IE的长度的八位字节(随着可用空闲信道而变化)，接下来是信道控制。通过(56-M)+1给出可用性IE的长度，其中，M表示假设特定信道不可用而忽略的八位字节的数量。长度字段不考虑元素ID和长度字段自身的长度，因为通常包括在IE中。
然后提供用于三个空闲信道的可用性位图。根据该方式，针对每个连续信道减少每个位图的粒度。因此，通过32个八位字节表示用于第二或第五虚拟信道的位图，通过16个八位字节表示用于第三或第六虚拟信道的位图，以及通过8个八位字节表示用于第四或第七虚拟信道的位图。此外，应该理解，可以以任意适当的方式在连续超帧之间划分空闲信道。
在以下部分中，呈现用于在空闲信道上进行实际预留的方式。如上所述提供的可用性位图被设备使用，以获得关于空闲信道内MAS的当前状态的信息。然后，通过设备使用DRP IE以预留这些空闲信道内的MAS。
通过向用于指定设备想要进行预留的信道的DRP分配字段格式添加附加八位字节，空闲/虚拟信道信息包括在新IE内。在图15中示出了DRP IE的格式。
除DRP分配字段具有指定设备想要在其上进行预留的TFC信道的附加八位字节之外，IE具有与标准DRP IE相同的格式。因此，IE包括指示元素ID的第一个八位字节，接下来是指示IE的长度的八位字节(随着进行的预留请求的数量而变化)，接下来是表示DRP控制字段的两个八位字节(在ECMA-368规范的16.8部分定义为关于预留类型、预留是否成功或与其他设备是否冲突的给定信息)，接下来是表示目标(即，数据传输的目的地)和设备地址的两个八位字节。然后，IE包括用于将进行的每个空闲/虚拟信道预留的五个八位字节(虚拟信道DRP分配1至N)。
在图16中示出了虚拟信道DRP分配字段的格式。因此，该字段包括指示其上预定时隙的虚拟信道的八位字节、指示区域位图的两个八位字节以及指示MAS位图的两个八位字节。
在本文描述的VMCO方案的上下文中，所描述的具有空闲信道DRP分配的IE提供了用于传输网络状态的设备当前概况的机构，并能够使设备利用最小化的IE传输时间进行网络内的预留(尽管由于用于空闲信道的可用性IE，与标准ECMA-368操作相比，增加了传输可用性IE所需的时间，但上述技术使需要如此操作所需的时间最小化)。这允许设备要求高带宽和时延敏感业务，以进行专用于它们的业务类型的空闲信道内的预留。这提高了支持更多有效设备配对以及它们的专用业务要求的能力。
虽然开发了上述信息元素来满足VMCO方案的特定要求，但应该想到，它们可以应用于其他基于信标的协议(单个信道或多个信道)，其中，对可用于支持或传播信道预留信息的资源存在限制。
此外，如上所述，VMCO专用IE(VMCO specific IE)的可选实施方式为特定应用IE。
因此，提供了允许使用改善了的通信网络中可用容量的方法和装置，其克服了传统方案的缺点。

Claims (26)

1.一种改善超宽带网络中的容量使用的方法，所述网络包括多个信道，所述网络还包括多个设备，每个设备都在第一个信道上形成各自的信标组，每个信标组都包括所述多个设备中的至少一个其他设备；所述方法包括：
使用除所述第一信道之外的信道传输来自一个信标组中的第一设备的数据，同时所述信标组中的第二设备使用所述第一信道来传输数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一设备将数据传输至在所述第一设备和所述第二设备的各个信标组中的设备。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一设备将数据传输至不在所述第二设备的信标组中的设备。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述第二设备将数据传输至在所述第一设备和所述第二设备的各个信标组中的设备。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述第二设备将数据传输至不在所述第一设备的信标组中的设备。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述网络被进一步划分为多个连续超帧，所述方法还包括：在第一超帧的开始处，确定所述设备的传输方案，所述传输方案指示所述多个信道中被每个设备使用在所述第一超帧中传输或接收数据的一个或多个信道。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定传输方案的步骤包括：每个设备广播预留请求，所述预留请求指示将被使用的所述第一超帧中的一个或多个时隙以及所述多个信道中的一个或多个信道。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，每个设备均在所述第一超帧开始处的信标周期期间广播所述预留请求。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述预留请求能够包括对在所述多个信道中多于一个的信道上的所述第一超帧的非同步时隙的请求。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，所述预留请求包括在信息元素中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述信息元素包括指示所述第一超帧中时隙的可用性的映象。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述映象指示所述第一信道和至少一个其他信道上时隙的可用性。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述映象中用于表示每个信道的位的数量发生变化，与所述映象中关于至少一个其他信道的部分相比，所述映象中关于所述第一信道的部分由更多数量的位来表示。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述映象指示所述第一信道和其他信道的子集上的时隙的可用性。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述映象指示所述第一信道和其他信道的子集上的时隙的可用性，与所述映象中关于所述子集中的至少一个信道的部分相比，所述映象中关于所述第一信道的部分由更多数量的位来表示。
16.一种用在超宽带网络中的设备，所述网络包括多个信道，所述设备用于在第一个信道上利用至少一个其他设备形成信标组，所述设备还用于当所述信标组中的所述至少一个其他设备使用所述第一信道传输数据时，使用除所述第一信道之外的信道将数据传输至第二设备。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述信道被划分为多个连续超帧，所述设备进一步用于广播预留请求，所述预留请求指示将被使用的所述第一超帧中的一个或多个时隙以及所述多个信道中的一个或多个信道。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述设备用于在所述第一超帧开始处的信标周期期间广播所述预留请求。
19.根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述预留请求能够包括对所述多个信道中多于一个信道上的所述第一超帧的非同步时隙的请求。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的设备，其中，所述设备用于将所述预留请求包括在信息元素中。
21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述信息元素包括指示所述第一超帧中的时隙的可用性的映象。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述映象指示所述第一信道和至少一个其他信道上的时隙的可用性。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，在所述映象中用于表示每个信道的位的数量发生变化，与所述映象中关于至少一个其他信道的部分相比，所述映象中关于所述第一信道的部分由更多数量的位来表示。
24.根据权利要求21所述的设备，其中，所述映象指示所述第一信道和其他信道的子集上的时隙的可用性。
25.根据权利要求22所述的设备，其中，所述映象指示所述第一信道和其他信道的子集上的时隙的可用性，与所述映象中关于所述子集中的至少一个信道的部分相比，所述映象中关于所述第一信道的部分由更多数量的位来表示。
26.一种超宽带网络，包括多个设备，至少一个设备如权利要求16至25中任一项所述。
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