CN1806418A - 用于数据传输的级联帧结构 - Google Patents

Abstract

一种利用MAC协议在数据网络(例如使用IEEE802.11协议的无线网络)上传输数据帧(20)的方法，其中传输多个数目的MAC(媒体访问控制)数据帧(20)和仅仅一个PLCP(物理层控制过程)开销(10)，所述PLCP开销(10)包括PLCP前置码(11)和报头(12)。在所述方法使用的帧结构中，将一个唯一的级联MAC报头(24)加到多个MAC数据帧(20)中。

Description

用于数据传输的级联帧结构

本申请要求2003年6月12日提交的U.S.临时申请序列号60/478,156和2003年7月16日提交的U.S.临时申请序列号60/487,694的优选权，它们的全部公开内容在此参考引用。

本发明涉及数据传输技术，并且更具体而言涉及一种使用MAC协议(例如无线IEEE802.11协议)有效地传输数据帧的最佳方法。本发明还涉及一种在本发明方法中使用的新颖帧结构。

IEEE802.11无线数据网络标准定义了媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层用于数据网络的无线连接。物理(PHY)层的规范规定了在加入开销之后在空中如何传输MAC帧。当数据帧来自较高层时，MAC增加包括发射机和目的地(接收机)的地址的MAC层报头以及被称帧控制序列(FCS)的MAC层CRC(循环冗余校验)。因此，MAC确定在空中传输这个帧的物理层速率并且将这个帧传给物理层。在这个物理层上，在空中传输所述帧之前将物理层控制过程(physical layer controlprocedure)(PLCP)报头和前置码(preamble)加到所述帧中。在图1和图2中示出了常规的帧结构。

图1说明了根据IEEE802.11协议用于传输的数据帧的典型帧格式。每个帧典型地包括两个部分。一部分是PLCP开销10，其包括PLCP前置码部分11和PLCP报头部分12；另一部分是MAC数据帧20，其包括MAC报头部分21、MAC帧体部分22和CRC部分23。

PLCP前置码11是与PHY相关的，其包括主要用于定时和同步功能的信息。PLCP报头12主要包括关于帧的长度、传输速率等等的信息。

在图2中较详细地说明了MAC数据帧20。MAC报头部分21包括地址信息214和诸如帧控制211、持续时间/ID212、顺序控制213等等之类的其它信息。MAC层CRC部分23被称为帧控制序列(FCS)。

在现今IEEE 802.11***中通常以最低的传输速率传输PLCP开销10。特别地，对于IEEE802.11a和802.11g来说固定传输时间是20微秒，对于IEEE802.11b来说固定传输时间是192微秒。根据当前的IEEE802.11标准，MAC帧的最大尺寸是2304比特，并且每个MAC帧都被增加PLCP开销10，这基本上减少了网络的吞吐量。而且，由于在无线网络中的高误差率，甚至将帧分段为较小的段，并且每一段都将具有上述的PLCP开销10。

每个MAC数据帧20具有一个MAC报头21，所述MAC报头21包括表示目的地的地址信息214。根据当前的MAC协议(例如IEEE802.11)，即使将所有MAC数据帧20传输给相同目的地，在所有MAC数据帧20的MAC报头21中也包括地址信息214。这不能引起最佳的吞吐量效率。

因此，在本领域中需要一种改进的方法，所述方法在数据网络上更加有效地传输MAC数据帧。

在第一方面上，本发明提供了一种在数据网络上传输数据帧的新方法。尤其是，根据本发明，对于仅仅一个PLCP(物理层控制过程)开销10传输多个数目的MAC(媒体访问控制)数据帧。因为对于多个MAC数据帧传输的是仅仅一个PLCP开销10，所以显著地增加了网络的吞吐量和效率。

在另一个方面上，本发明提供了一种在数据网络上传输的分组数据的新颖帧结构。尤其，根据本发明，所述帧结构包括多个数目的顺序MAC数据帧和仅仅一个PLCP开销10。

优选地，多个数目的MAC数据帧包括表示MAC数据帧的多个数目以及长度的一个级联MAC报头。

在一个优选实施例中，如果将多个MAC数据帧传输给相同目的地，该级联的MAC报头还表示这个共同的目的地并且在每个MAC数据帧中的MAC报头部分是一个压缩的MAC报头，所述压缩的MAC报头不包括表示目的地的部分。这进一步增加了网络吞吐量和效率。

优选地，帧结构在MAC数据帧的尺寸上没有限制。

通过阅读参考附图的优选实施例的下面详细描述将较清楚看到本发明的上述以及其它特征和优点。

图1说明了使用IEEE802.11协议用于在无线数据网络上传输的常规分组数据的典型帧格式；

图2说明了图1所示的MAC数据帧的组成部分；

图3说明了根据本发明的一个实施例的帧结构；

图4说明了根据本发明的另一个实施例的帧结构。

根据本发明，在开始帧传输之前MAC仅仅传输一次PLCP前置码11和报头12并且然后传输剩余帧20而没有PLCP开销10(即，PLCP报头12和前置码11)，而不是传输每一个MAC数据帧20都传输包括PLCP前置码11和报头12的PLCP开销10。PLCP前置码11和报头12被所有接收机使用。每个接收机仅仅解码寻址自己的MAC帧。这可以利用根据本发明的新颖帧结构来实现，所述新颖帧结构是如图3所示的级联帧格式(多个帧打包成一个单一的帧)。

如图3所示，在缓冲器中排队的多个数目的顺序MAC数据帧20共享一个唯一的PLCP开销10。这意味着，除了第一MAC数据帧20之外，从随后的帧20中完全取消了PLCP开销10。从而，对于所有多个MAC数据帧20仅传输一次PLCP开销10。这显著增加了传输这些MAC数据帧20的效率和吞吐量，这是因为通常以最低的速率传输PLCP开销10.例如，如果存在10个MAC数据帧20，对于这些MAC数据帧20的总传输时间将减少了一个PLCP开销10传输时间的9倍.对IEEE802.11a或802.11g来说一个PLCP开销10的传输时间典型地是20微秒，或者对于IEEE802.11b来说一个PLCP开销10的传输时间典型地是192微秒。

优选地，多个MAC数据帧20还包括级联MAC报头部分24，所述级联MAC报头部分24提供关于紧随PLCP报头12的帧20的数目和长度的信息，以便接收机将知道MAC数据帧20何时开始以及何时结束。仅一个级联MAC报头24被需要在级联帧20的开始处。

紧随一个PLCP开销10的MAC数据帧20的数目优选地由对信道状态平稳性的考虑来确定。在级联帧20太长的情况下，如果信道级变化这将有害于所述级联帧20。基于在级联帧20的传输期间对另外信道状态的估计，在新帧20之后传输站可能***PLCP前置码11，以便如果在传输期间信道变坏，使用来自前置码的信道状态信息的接收机可以提取帧。

图4说明了本发明的另一实施例，其中将多个数目的MAC数据帧20传输给相同目的地。在这个实施例中，在压缩每个MAC数据帧中的MAC报头21时，级联MAC报头24还表示共同目的地。压缩的MAC报头21a仅仅包括为每个MAC帧20所特有的某些字段，例如帧控制字段211、顺序控制字段(sequence control fields)213等等，并且不包括表示共同目的地的部分。因此，可以减少每个MAC帧20的尺寸，相比于图3的实施例这将进一步增加网络吞吐量和效率。

尽管上面已经详细描述了优选实施例，应该理解的是，在不违背本发明精髓的情况下，本领域的技术人员可以进行各种变化、改写以及修改。例如，优选地，MAC数据帧20的尺寸不限制为由当前IEEE802.11标准所需的2304字节，因此可以进一步改进网络吞吐量。而且，本发明也不限制为使用IEEE802.11协议的无线数据网络环境。还可以应用于具有任何MAC协议的任何物理媒体。因此，本发明的保护范围只限定为所附加的权利要求。

Claims (19)

1.一种在数据网络上传输数据帧(20)的方法，包括步骤：传输多个数目的MAC(媒体访问控制)数据帧(20)与仅仅一个PLCP(物理层控制过程)开销(10)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述PLCP开销(10)包括PLCP前置码(11)和PLCP报头(12)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述MAC数据帧(20)包括表示所述多个数目的级联MAC报头(24)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述级联MAC报头(24)还表示所述多个MAC数据帧(20)的长度。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括在传输一些所述多个MAC数据帧(20)之后***所述PLCP前置码(11)的步骤。

6.根据权利要求4所述的方法，其中随着所述多个MAC数据帧(20)的第一个MAC数据帧发送所述PLCP开销(10)。

7.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个MAC数据帧(20)的每一个MAC数据帧都包括MAC报头部分(21)、MAC帧体部分(22)和CRC(循环冗余校正)部分(23)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多个MAC数据帧(20)被寻址共同的目的地，所述级联MAC报头(24)还表示所述目的地，在每个数据帧中的所述MAC报头部分(21)是压缩的MAC报头(21a)，所述压缩的MAC报头(21a)不包括表示所述目的地的部分。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据网络是无线数据网络。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述无线数据网络使用IEEE802.11协议。

11.一种在数据网络上用于传输的分组数据的帧结构，包括：

多个数目的MAC(媒体访问控制)数据帧(20)；以及

包括PLCP前置码(11)和PLCP报头(12)的PLCP(物理层控制过程)开销(10)；

其中给所有所述多个MAC数据帧(20)仅仅提供一个唯一的所述PLCP开销(10)。

12.根据权利要求11所述的帧结构，其中在所述多个MAC数据帧(20)的第一个MAC数据帧之前提供所述一个唯一的PLCP开销(10)。

13.根据权利要求12所述的帧结构，其中所述MAC数据帧(20)包括表示所述多个数目的级联MAC帧报头(24)。

14.根据权利要求13所述的帧结构，其中所述级联MAC报头(24)还表示所述多个MAC数据帧(20)的长度。

15.根据权利要求14所述的帧结构，其中所述级联MAC报头(24)位于所述PLCP开销(10)和所述多个MAC数据帧(20)的第一个MAC数据帧之间。

16.根据权利要求12所述的帧结构，其中所述多个MAC数据帧(20)的每一个MAC数据帧都包括MAC报头部分(21)、MAC帧体部分(22)和CRC(循环冗余校正)部分(23)。

17.根据权利要求16所述的帧结构，其中所述级联MAC报头(24)表示所述多个MAC数据帧(20)的共同目的地，并且在每个所述数据帧中的所述MAC报头部分(21)是压缩的MAC报头(21a)，所述压缩的MAC报头(21a)不包括表示所述共同目的地的部分。

18.根据权利要求17所述的帧结构，其中所述数据网络是无线数据网络。

19.根据权利要求18所述的帧结构，其中所述无线数据网络使用IEEE802.11协议。

Images