CN101849386B - 在无线网状网络中建立对等链路的过程和支持该过程的无线站 - Google Patents
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Abstract
提供了一种在无线网状网络中建立对等链路的过程和支持该过程的无线站。在该过程中,网点(MP)将关于对等链路的第一对等链路打开帧传送到候选对等MP。第一对等链路打开帧包括高吞吐量能力信息元素和高吞吐量操作信息元素。并且,该网点响应于第一对等链路打开帧来从候选对等MP接收关于对等链路的第一对等链路确认帧。并且,该网点在接收到从候选对等MP接收到的第二对等链路打开帧之后,将关于对等链路的第二对等链路确认帧传送到候选对等MP。在该情况下,该对等链路确认帧还可以包括高吞吐量能力信息元素和高吞吐量操作元素。
Description
技术领域
本发明涉及无线局域网(WLAN),并且更具体地,涉及在无线网状网络中建立网状对等链路的过程和支持该过程的无线站。
背景技术
随着信息通信技术的近来的发展,已经开发了各种无线通信技术。WLAN是允许基于射频技术,通过使用便携式终端(诸如个人数字助理(PDA)、膝上型计算机和便携式多媒体播放器(PMP))来在家中或公司或者特定的服务区中无线接入因特网的技术。
IEEE(电气与电子工程师协会)802是在1980年2月建立的WLAN技术的标准化,其已经进行了很多的标准化工作。在初始的WLAN技术中,根据IEEE 802.11,通过使用跳频、扩展频谱和使用2.4GHz频率的红外通信来支持1至2Mbps的数据速率。近年来,通过将正交频分复用(OFDM)技术用于WLAN,可以支持最大54Mbps。另外,IEEE802.11已经开发或者正在开发用于改善服务质量(QoS)、接入点(AP)协议的兼容、安全增强、无线资源测量、在车辆环境下的无线接入、快速漫游、无线网状网络、用外部网络进行相互工作、无线网络管理等的各种技术标准。
“无线网状网络”可以支持在具有中继功能的多个无线站之间直接通信。鉴于功能性,可以用多个无线站之间的可互操作地无线链路或者多跳路径来替代用于多个AP的分布式***(DS)。在网状网络中,一个无线站可以建立与一个或多个相邻无线站的对等无线链路,从而构建更加灵活的网络。
在无线网状网络中,一个无线站可以建立与其他无线站的每一个的多个对等链路。因此,可以在两个无线站之间存在多个通信路径。其中,在两个无线站之间的直接通信路径被称作无线网状链路或者网状对等链路或者对等链路。该无线站称作网点(MP),这仅仅是示例。执行AP的功能的无线站称作网状接入点(MAP)。
这样的无线网状网络具有优点,诸如在构建网络中的灵活性、由旁路路径引起的可靠性、由于通信距离的减小而导致的功率消耗的减少。更特定地,即使在不包括任何有线通信网络的场所中,也能够通过使用该网状网络来构建灵活的网络。在网状网络中,可以将多个MP彼此连接来保证多个旁路路径。因此,甚至当一个MP出故障时,数据也可以通过另一个路径来传送。在该网状网络中,由于可以通过相邻的MP进行通信,所以终端能够以低功率来进行通信。
另一方面,IEEE 802.11n是在较近几年中为了克服在通信速度上的限制(这是WLAN的弱点)而做出的技术标准。IEEE 802.11n被设计成能提高网络的速度和可靠性,并且扩展无线网络的工作覆盖范围。更特定地,IEEE 802.11n支持高吞吐量(HT),其中数据处理速率最大为54Mbps,并且基于MIMO(多输入和多输出)技术,该MIMO技术在发射机和/或接收机处采用多个天线,以最小化传输错误减到最小并且优化数据速率。该标准采用下述编码方案,其中,若干副本被传送以提高数据的可靠性,并且可以采用正交频分复用(OFDM)方案以提高速度。
发明内容
技术问题
为了允许支持IEEE 802.11n(在下文中,称为“HT MP”)的MP利用无线网状网络中的高吞吐量(HT)PHY/MAC特性,应当首先在MP之间建立网状对等链路。当通过使用如允许不支持IEEE 802.11n的传统MP的过程建立网状对等链路的过程来在HT MP之间建立网状对等链路时,不能使用用于实现100Mbps或更大的数据速率所需要的各种HT PHY/MAC特性。
例如,为了在HT MP之间建立网状对等链路,并且为了通过建立的网状对等链路来传送数据,两个HT MP的该网状简档(profile)是彼此平等的。然而,在当前的网状对等链路建立过程中,没有限定允许希望建立对等链路的HT MP知道使用HT PHY/MAC特性所需要的相对HT MP的信息的方法。
因此,本发明的目的在于提供在无线网状网络中建立网状对等链路的过程以及支持该过程的无线站,其可以允许已经建立了网状对等链路的HT MP利用HT PHY/MAC特性。
技术解决方案
根据本发明的一方面,提供了一种在无线网状网络中建立对等链路的过程,该过程包括:将关于对等链路的第一对等链路打开帧传送到候选对等网点(MP),第一对等链路打开帧包括:高吞吐量能力信息元素;响应于第一对等链路打开帧,从候选对等MP接收关于对等链路的第一对等链路确认帧;以及响应于从候选对等MP接收到的第二对等链路打开帧,将关于对等链路的第二对等链路确认帧传送到候选对等MP,该对等链路确认帧包括高吞吐量能力信息元素。
根据本发明的另一个方面,提供了一种在无线网状网络中的第一网点(MP)和第二MP之间建立对等链路的过程,该过程包括:允许第一MP将第一对等链路打开帧发送到第二MP,并且允许第二MP将第二对等链路打开帧发送到第一MP,第一和第二对等链路打开帧都包括:高吞吐量能力信息元素和高吞吐量操作信息元素,并且允许第一MP响应于接收到的第二对等链路打开帧将第二对等链路确认帧发送到第二MP,并且允许第二MP响应于接收到的第一对等链路打开帧将第一对等链路确认帧发送到第一MP,第一和第二对等链路确认帧都包括高吞吐量能力信息元素和高吞吐量操作信息元素。
根据本发明的另一个方面,提供了一种用于支持在无线网状网络中建立对等链路的过程的无线站,该无线电台包括:处理器,该处理器被配置成生成和处理帧;以及收发信机,该收发信机可操作地连接到处理器,并且被配置成传送和接收用于处理器的帧,其中,该无线站被配置成将关于对等链路的第一对等链路打开帧传送到候选对等网点(MP),第一对等链路打开帧包括:高吞吐量能力信息元素,响应于第一对等链路打开帧,从候选对等MP接收关于对等链路的第一对等链路确认帧,并且响应于从候选对等MP接收到的第二对等链路打开帧,将关于该对等链路的第二对等链路确认帧传送到候选对等MP,第二对等链路确认帧包括:高吞吐量能力信息元素。
有益效果
根据本发明的实施例,当HT MP通过网状对等链路来与对等MP进行通信时,HT MP可以利用其HT设施。在过去的网状链路建立过程中,即使当已经建立了网状对等链路的所有MP都是HT MPS时,MP也不能获得指示另一个MP是否是支持HT能力的MP的信息,并且因此不能利用其HT设施。然而,根据本发明,已经建立了网状对等链路的HT MP可以通过允许HT MP以100Mbps的速度传送和接收数据来利用其HT设施。
附图说明
图1是图示无线网状网络的配置的图示。
图2是图示可以包括在探测响应帧中的网状配置元素的格式的图示。
图3是图示根据本发明的实施例的在网状对等链路建立过程中的消息的流动的图示。
图4是图示根据本发明的实施例的包括在用于网状对等链路建立过程的对等链路打开帧的主体部分中的信息元素的一部分的图示。
图5是图示根据本发明的实施例的包括在用于网状对等链路建立过程的对等链路打开帧的主体部分中的信息元素的另一个部分的图示。
图6是图示根据本发明的实施例的包括在用于网状对等链路建立过程的对等链路确认帧的主体部分中的信息元素的一部分的图示。
图7是图示根据本发明的实施例的包括在用于网状对等链路建立过程的对等链路确认帧的主体部分中的信息元素的另一个部分的图示。
具体实施方式
在下文中,将参考附图来描述本发明的实施例。
图1是图示了无线网状网络的配置的图示。无线网状网络具有预定的网状标识符,其用作用于标识构成该无线网状网络的MP组的标题。不限制给出该网状标识符的方法。
参考图1,无线网状网络包括一个或多个STA 131、132、133和134,以及一个或多个无线站,即,MP 110、121、122和123。因为与附图标记121和122相关联的STA 131、132、133和134存在,所以附图标记121和122指示执行AP功能的MP,即,MAP。附图标记121指示通过有线或者通过无线连接到外部网络的MP,其被称作网状门户。
STA 131至134的每一个都是包含遵循IEEE 802.11的对无线介质的媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)接口的任何设备。STA 131至134的每一个都是非AP STA,其不是AP STA。STA 131至134通知向MAP 121或122通知其多播订阅信息元素。STA可以称作无线站、无线传送/接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、移动站(MS)或者移动订户单元。
MP 110、121、122和123是构成无线网状网络的实体,并且是根据IEEE 802.11的功能实体,包括根据802.11的MAC和PHY接口。MP 110、121、122和123是支持网状服务的无线设备。该网状服务包括允许在网状网络中的MP之间直接进行通信的所有服务。通过作为在两个MP之间建立的直接链路的网状链路或对等链路来进行在用于提供网状服务的MP(例如,MP 121和MP 123)之间的通信。根据本发明的实施例,MP 110、121、122和123支持一个或多个HT MAC/PHY特性,以便于实现100Mbps或更大的数据处理速率。
为了允许两个或多个MP互相建立对等链路以形成网状网络,或者允许不同的MP参与现有的网状网络,用于建立对等链路的MP的网状简档应当必然彼此平等。MP支持至少一个网状简档。网状简档包括网状ID、路径选择协议ID和路径选择量度ID。该网状简档可以进一步包括拥塞控制模式ID。
如上所述,还具有AP功能的MP特定地称作MAP。因此,MAP 121和122还执行用于与之相关联的无线站的AP的功能。除了接入点的名称之外,AP可以被称作会聚控制器、基站(BS)、节点B、或者站点控制器。
由于MP的网状简档应当必然彼此平等以参与网状网络来进行通信,所以MP应当具有关于自己和相邻MP的足够的信息元素。允许MP参与网状网络、检测在网状网络中的连接性的变化以及对该改变进行反应的过程包括:在该网状网络中的网状发现过程和网状对等链路管理过程。该网状发现过程允许MP通过使用从相邻MP传送的信标帧进行被动扫描,或者使用在两个MP之间交换探测请求帧和探测响应帧进行主动扫描来发现潜在的相邻MP,并且发现在潜在的相邻MP中具有相同的网状简档的相邻MP。该网状对等链路管理过程用于在MP之间建立对等链路、管理该对等链路和拆分该对等链路。
如上所述,该网状发现过程被设计成检测候选对等MP及其特性,并且包括在MP参与网状网络之前和之后的过程。该配置的MP具有至少一个网状简档。当MP是特定的网状网络的一部分时,准确地激活一个网状简档。
用于发现相邻MP的网状发现过程包括允许MP执行被动或者主动扫描。在主动扫描的情况下,第一MP传送包括网状ID信息的探测请求帧。在已经接收到探测请求帧的MP之中,仅具有相同的网状ID信息的第二MP对其进行响应而传送探测响应帧。该探测响应帧包括网状配置元素。基于包括在网状配置元素中的信息,第一MP可以知道已经传送了该探测响应帧的第二MP的简档信息。
图2是图示包括在探测响应帧中的网状配置元素200的格式的图示。参考图2,该网状配置元素200包括ID字段210、长度字段220、版本字段230、主动路径选择协议ID字段240、主动路径选择量度ID字段250、拥塞控制模式ID字段260、信道优先级字段270和网状能力字段280。
ID字段210被设置为指示网状配置元素的值。长度字段220被设置为指示元素200长度的值。版本字段230被设置为指示元素200的版本的值。主动路径选择协议ID字段240被设置为指示用于使MP生成当前的路径选择信息的路径选择协议的值。主动路径选择量度ID字段250被设置为指示当前在网状网络中激活的路径选择协议中使用的路径量度的值。拥塞控制模式ID字段260被设置为指示当前使用的拥塞控制协议的值。信道优先级字段270被设置为指示在MP PHY所属于的统一的信道图形中信道优先级的值。
网状能力字段280包括指示MP是否可以是用于建立对等链路的候选的各种信息。参考图2,该网状能力字段280包括指示MP是否可以建立并且具有建立与另一个MP的对等链路的意图的对等链路接受子字段281、指示是否支持节能模式以及对等链路是否可以保持在节能模式中的允许节能支持子字段282、指示是否支持与对等MP的同步的允许同步子字段283、指示MP是否是当前同步的MP的同步有效子字段284、指示对等MP是否请求用于对同步进行通信的试验的同步支持请求子字段285、指示是否支持网状确定性接入(MDA)服务的允许MDA子字段286以及转发子字段287。
用于发现相邻MP的另一个网状发现过程使用从相邻MP周期性传送的信标帧。由于从在网状网络中的MP传送的信标帧包括网状ID信息和网状配置信息,所以接收该信标帧的MP可以知道进行传送的MP的网状简档。包括在信标帧中的网状配置信息基本上与包括在探测请求帧或者探测响应帧中的信息相同,并且因此省略其详细描述。
当MP使用以上提及的网状发现过程的一个来发现相邻MP时,MP尝试执行与发现的相邻MP的网状链路建立过程。该网状链路建立过程将在MP之间建立逻辑链路,并且是用于在MP之间建立对等链路的过程,其也称作对等互连(peering)过程。在该网状网络中,在通过对等互连过程建立了网状对等链路之后,MP可以传送和接收数据帧或者管理帧(除了用于网状发现过程或者对等链路管理过程的管理帧之外)。该MP传送和接收对等链路打开帧和对等链路确认帧以在MP之间建立网状对等链路。
图3是图示按照本发明的实施例的在网状链路建立过程中的消息流动的图示。
参考图3,第一MP 10将第一对等链路打开帧传送到第二MP 20,并且响应于第一对等链路打开帧来从第二MP 20接收第一对等链路确认帧。第二MP 20将第二对等链路打开帧传送到第一MP 10,并且响应于第二对等链路打开帧来从第一MP 10接收第二对等链路确认帧。
用于传送和接收第一对等链路打开和确认帧以及第二对等链路打开和确认帧的顺序没有特别地限制。例如,第一MP 10可以在从第二MP 20接收到第二对等链路打开帧之前或之后传送第一对等链路打开帧,并且可以在将第二对等链路响应帧传送到第二MP 20之前或之后传送第二对等链路打开帧作为对第二对等链路打开帧的响应。
根据该实施例,在第一MP 10和第二MP 20之间传送的第一和第二对等链路打开帧以及第一和第二对等链路确认帧包括与HT服务相关联的无线站的能力信息,例如,HT能力信息。也就是说,该对等链路打开和确认帧包括在与HT服务相关联的HT能力之中由MP支持的一个或多个能力信息。
图4和图5是根据本发明的实施例的包括在网状对等链路建立过程中使用的对等链路打开帧的主体部分中的信息元素的示例的图示。如上所述,该对等链路打开帧用于开始网状链路建立过程。
参考图4和图5,该对等链路打开帧的主体部分包括关于类别、动作值、能力和所支持的速率的信息。当满足预定的条件时,该主体部分可以进一步包括:关于扩展的支持速率、功率容量、支持的信道、健壮的安全网络(RSN)、QoS能力、网状ID、网状配置、对等链路管理、网状安全能力信息元素(MSCIE)、网状安全关联握手信息元素(MSAIE)和消息集成代码的信息。
当传送对等链路打开帧的MP是支持HT PHY和MAC的MP,即,HT MP时,该对等链路打开帧的主体部分包括HT能力信息元素,并且可以进一步包括扩展的能力信息元素和20/40 BSS共存信息元素。该对等链路打开帧的主体部分可以进一步包括:HT信息元素或者HT操作信息元素。HT信息元素或者HT操作信息元素包括用于控制BSS中的HT MP的操作的信息。
HT能力信息元素用于向相对MP通知该HT MP支持HT MAC和PHY。在该实施例的一方面中,HT能力信息元素应当必然包括在对等链路打开帧中以在网状网络中使用HT服务。也就是说,HT MP通过包括在对等链路打开帧中的信息来向相对的MP传送指示其支持HTMAC/PHY功能的HT能力信息元素。
扩展的能力信息元素和20/40 BSS共存信息元素用于通知HT MP支持在网状网络中使用20MHz信道的通信和使用40MHz信道的通信二者。在本发明的另一个方面中,该扩展的能力信息元素可以是可选择的信息元素,只有当HT MP具有用于支持使用20MHz信道和40MHz信道的通信二者的BSS共存管理支持属性时,可以将该扩展的能力信息元素包括在对等链路打开帧中。在该情况下,该对等链路打开帧可以包括20/40共存信息元素。
图6和图7是图示根据本发明的实施例的包括在网状对等链路建立过程中使用的对等链路确认帧的主体部分中的信息元素的示例的图示。该对等链路确认帧是要响应于接收到的对等链路打开帧而传送的帧,并且用于确认该网状链路打开请求的接收。
参考图6和图7,该对等链路确认帧的主体部分包括关于类别、动作值、能力、状态代码、关联ID(AID)和支持的速率的信息。当满足预定的条件时,该主体部分可以进一步包括关于扩展的支持速率、健壮的安全网络(RSN)、增强的分布式信道接入(EDCA)参数集、网状ID、网状配置、对等链路管理、网状安全能力信息元素(MSCIE)、网状安全关联握手信息元素(MSAIE)和消息集成代码的信息元素。
当传送对等链路确认帧的MP是支持HT PHY和MAC的MP,即,HT MP时,该对等链路确认帧的主体部分包括HT能力信息元素和HT信息元素或者HT操作信息元素,并且可以进一步包括扩展的能力信息元素、20/40 BSS共存信息元素和重叠的BSS扫描参数信息元素。
HT能力信息元素和HT信息元素用于向对方MP通知该HT MP支持HT MAC和PHY,并且将HT相关的信息通知给对方。在该实施例的一方面中,HT能力信息元素和HT信息元素应当必然被包括在对等链路打开帧中,以在网状网络中使用HT服务。也就是说,HT MP通过包括在对等链路确认帧中的信息来向对方MP传送指示其支持HTMAC/PHY功能的HT能力信息和包括其相关信息的HT信息。
该扩展的能力信息元素和20/40 BSS共存信息元素用于通知HTMP支持在该网状网络中使用20MHz信道的通信和使用40MHz信道的通信二者。只有当HT MP具有40MHz选择执行的属性时,包括重叠的BSS扫描参数信息元素。在本发明的另一个方面中,该扩展的能力信息元素可以是可选的信息,只有当HT MP具有用于支持使用20MHz信道和40MHz信道的通信二者的BSS共存管理支持属性时,可以将该扩展的能力信息元素包括在对等链路确认帧中。在该情况下,对等链路确认帧可以包括20/40共存信息元素和重叠的BSS扫描参数信息元素。
在HT服务中,可以选择性地使用20MHz信道和40MHz信道。当选择使用40MHz信道时,可能存在不能顺利地进行与仅仅支持20MHz信道的传统MP或者HT MP选择性地使用20MHz信道的通信的问题。因此,在该实施例中,通过允许对等链路打开帧包括扩展的能力信息元素和20/40 BSS共存信息元素,并且允许响应于对等链路打开帧而传送的对等链路确认帧包括扩展的能力信息元素、20/30 BSS共存信息元素和重叠的BSS扫描参数信息元素,使选择性地使用20MHz和40MHz信道的HT服务在网状网络中是可用的。
也就是说,在该实施例中,时该对等链路打开帧的主体部分包括HT能力信息元素和HT操作信息元素,和/或根据选择的扩展的能力信息元素和20/40 BSS共存信息元素,并且使该对等链路确认帧的主体部分包括HT能力信息元素和HT操作信息元素,和/或扩展的能力信息元素、20/40 BSS共存信息元素和重叠的BSS扫描参数信息元素。
在本发明上述实施例中,HT MP可以通过网状对等链路来利用HT服务。在过去的网状链路建立过程中,即使当建立网状链路的各方都是HT MP时,一方也不能获得指示对方是否是支持HT服务的MP的信息,并且因此不能利用HT服务。然而,根据本发明以上提及的实施例,通过允许MP在网状链路建立过程中传送和接收HT相关的信息,已经建立了网状对等链路的MP可以利用HT服务。
如上详细地所述的实施例仅仅是解释本发明技术精神的示例,并且应该明白,技术精神不局限于该实施例。本发明的范围是由所附的权利要求限定的。
工业实用性
本发明涉及在无线通信***中与无线通信技术、通信协议和通信过程相关联的联网,并且可以适用于构建无线通信***和制造构建无线通信***的设备或站(包括无线站和基站)。具体地,本发明可以适用于在无线网状通信***中的管理过程。
Claims (3)
1.一种在无线网状网络中建立对等链路的方法,所述方法由网点执行并且包括:
通过从候选对等网点接收信标帧或探测响应帧来发现所述候选对等网点,所述信标帧或所述探测响应帧包括网状配置元素,所述网状配置元素包含网状能力字段,所述网状能力字段指示所述候选对等网点是否能够用于建立所述对等链路的候选;
将关于所述对等链路的第一对等链路打开帧传送到所述候选对等网点,所述第一对等链路打开帧包括指示网状ID的网状ID字段和与高吞吐量服务相关联的高吞吐量能力信息元素;
响应于从候选对等MP接收的第二对等链路打开帧,将关于所述对等链路的第二对等链路确认帧传送到所述候选对等MP;
响应于所述第一对等链路打开帧,从所述候选对等网点接收关于所述对等链路的第一对等链路确认帧;以及
当所述第一对等链路确认帧包括被设置为与所述网状ID字段具有相同值的字段时,建立所述对等链路,
其中,所述高吞吐量服务是能够支持100Mb/s和更大的吞吐量的服务,
其中,所述第一对等链路确认帧和所述第二对等链路确认帧包括高吞吐量能力信息元素。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述对等链路打开帧进一步包括:20/40基本服务集BSS共存信息元素,所述20/40基本服务集BSS共存信息元素通知使用20MHz信道的通信和使用40MHz信道的通信二者是否使用所述网状网络。
3.一种用于支持在无线网状网络中建立对等链路的过程的无线站,所述无线站包括:
处理器,所述处理器被配置成生成和处理帧;以及
收发信机,所述收发信机可操作地连接到所述处理器,并且被配置成传送和接收用于所述处理器的帧,
其中,所述无线站被配置成:
通过从候选对等网点接收信标帧或探测响应帧来发现所述候选对等网点,所述信标帧或所述探测响应帧包括网状配置元素,所述网状配置元素包含网状能力字段,所述网状能力字段指示所述候选对等网点是否能够用于建立所述对等链路的候选;
将关于所述对等链路的第一对等链路打开帧传送到所述候选对等网点,所述第一对等链路打开帧包括指示网状ID的网状ID字段和与高吞吐量服务相关联的高吞吐量能力信息元素;
响应于从候选对等MP接收的第二对等链路打开帧,将关于所述对等链路的第二对等链路确认帧传送到所述候选对等MP;
响应于所述第一对等链路打开帧,从所述候选对等网点接收关于所述对等链路的第一对等链路确认帧;以及
当所述第一对等链路确认帧包括被设置为与所述网状ID字段具有相同值的字段时,建立所述对等链路,
其中,所述高吞吐量服务是能够支持100Mb/s和更大的吞吐量的服务,
其中,所述第一对等链路确认帧和所述第二对等链路确认帧包括高吞吐量能力信息元素。
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