DE60121912T2

DE60121912T2 - Einheitlicher Kanalzugriff mit Unterstützung für Dienstqualität in einem lokalen Netz

Info

Publication number: DE60121912T2
Application number: DE60121912T
Authority: DE
Inventors: Jin-Meng Plano HO; Donald P. Dallas SHAVER
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: US7058074B2; US7522630B2; DE60121912D1; US20070058665A1; EP1233574B1; EP1233574A3; US20020071449A1; EP1233574A2

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Netze und insbesondere auf das Schaffen von hybriden konfliktfreien und konflikthaltigen Kommunikationen in einem Kommunikationsnetz, das gemeinsam mit mehreren Anwenderstationen auf ein gemeinsames Kommunikationsmedium zugreift.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Kommunikationsnetze verwenden ein Übertragungsmedium, um Informationen in Form von Computerdaten, Sprache, Musik, Video usw. von einer Station zu einer anderen zu übertragen. Das Kommunikationsmedium kann eine verdrahtete Verbindung, eine faseroptische Verbindung oder eine drahtlose Verbindung sein. Die drahtlose Verbindung kann Hochfrequenz, Infrarot, Laserlicht und Mikrowelle umfassen, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Das Netz kann tatsächlich eine Kombination von verschiedenen Kommunikationsverbindungen verwenden.
Mit Ausnahme einer kleinen Anzahl von Netzen, die zweckgebundene Kommunikationsverbindungen zwischen jeder Station verwenden, verwenden die meisten Informationsnetze ein gemeinsam genutztes Übertragungsmedium, um die übertragenen Informationen zu überführen. Beispiele von Informationsnetzen, die ein gemeinsam genutztes Übertragungsmedium verwenden, umfassen: Ethernet, Token-Ring und drahtloses Ethernet (IEEE 802.11).
Durch gemeinsame Nutzung eines Kommunikationsmediums zwischen mehreren Stationen gibt es jedoch Situationen, die entstehen, wenn Stationen eine signifikante Menge an Zeit warten müssen, bevor sie ihre Daten übertragen können. Außerdem existieren Situationen, in denen gleichzeitige Übertragungen von verschiedenen Stationen stattfinden und zur gegenseitigen Zerstörung der Übertragungen führen. Solche Situationen sind bei der Bereitstellung einer Dienstqualität (QoS) für Multimediadatenübertragungen und dabei, von einem knappen Spektrum auf einem drahtlosen Medium effizienten Gebrauch zu machen, unerwünscht.
Für einige Anwendungen, wie z. B. Sprachtelephonie, Videotelekonferenz und andere bidirektionale, interaktive Echtzeitanwendungen, können ausgedehnte Übertragungszeiten die Leistung der Anwendungen stark und schnell auf ein Niveau verschlechtern, das unannehmbar ist. Wenn beispielsweise bei Sprachtelephonieanwendungen die Verzögerung zwischen einem Anwender, der spricht, und einem anderen Anwender, der zuhört, größer ist als einige Millisekunden, wird die Verzögerung für die Anwender wahrnehmbar und das Zufriedenheitsniveau der Anwender für die Telephonverbindung beginnt zu fallen.
Eine Art und Weise, um sicherzustellen, dass Anwendungen, die eine geringe maximale Netzwartezeit erfordern, das Dienstniveau erhalten, das sie erfordern, besteht darin, eine gewisse Form von QoS-Übertragungen des Datenverkehrs zwischen Stationen zu implementieren. In vielen Netzen mit QoS-Übertragungen wird der Kommunikationsverkehr in einem Netz in mehrere Kategorien unterteilt und die Kategorien werden gemäß ihren speziellen Leistungsanforderungen parametrisiert oder mit Priorität versehen. Verkehr, der ein Telephongespräch zwischen zwei Anwendern überträgt, wird beispielsweise eine höhere Priorität gegeben als Verkehr, der Daten für eine Dateiübertragung zwischen zwei Computern überträgt. Durch Erzeugen von Kategorien für den Verkehr, Parametrisieren der und Zuweisen von Priorität zu den verschiedenen Kategorien und Sicherstellen, dass Verkehr mit höheren QoS-Bedürfnissen oder höherer Priorität einen besseren Dienst erhält, bieten und erfüllen diese Netze Leistungsgarantien.
In einem Netz, das ein gemeinsam genutztes Kommunikationsmedium verwendet, besteht ein üblicherweise verwendetes Verfahren, um ein minimales Netzleitungsniveau sicherzustellen, darin, dass ein zentralisierter Controller den Zugriff auf das Kommunikationsmedium steuert, anstatt sich einfach nur auf einem verteilten Algorithmus oder eine zufällige Gelegenheit zum Schaffen der Zugriffssteuerung zu verlassen. In einem Intervall mit einstellbarer Dauer fragt der zentralisierte Controller die Stationen mit zu übertragenden Daten ab und gewährt jeder von ihnen eine festgelegte Dauer auf dem Kommunikationsmedium, während der sie ihre Daten ohne Befürchtung von Kollisionen frei übertragen können. Jeder abgefragten Station wird dann garantiert, dass sie auf dem Medium in Übereinstimmung mit ihren QoS-Erwartungen Zeit hat. Dieses Verfahren wird manchmal als konfliktfreie Kommunikationen bezeichnet.
Das Entgegengesetzte von konfliktfreien Kommunikationen sind Kommunikationen mit Konflikt oder Konfliktkommunikationen. Während Konfliktkommunikationen muss jede Station mit zu übertragenden Daten mit anderen Stationen um den Zugriff auf das Kommunikationsmedium konkurrieren. Algorithmen von einfach bis komplex entscheiden über den Zugriff auf das Kommunikationsmedium. Da die Algorithmen jedoch nicht deterministisch sind und gewöhnlich auf dem Paradigma wer zuerst kommt, wird zuerst bedient, basieren, kann das Warten, das die Stationen ertragen müssen, nicht vorhergesagt werden und die Rate, mit der die Stationen ihre Daten übertragen können, auch nicht. Daher können Kommunikationen durch verteilten Konflikt nicht verwendet werden, um QoS-Übertragungen zu implementieren. Dies liegt an der Tatsache, dass Konfliktkommunikationen im Allgemeinen zu Kommunikationen mit niedrigem Durchsatz und großer Verzögerung und Jitter führen.
In den technischen Spezifikationen des drahtlosen lokalen Netzes (LAN) von IEEE 802.11 wurden Vorkehrungen für sowohl konfliktfreie als auch Konfliktkommunikationen in zwei separaten Kommunikationsperioden bereitgestellt. Jedes Bakenintervall wird in eine konfliktfreie Periode (CFP) und eine Konfliktperiode (CP) für konfliktfreie bzw. Konfliktkommunikationen unterteilt, wobei der Rahmenaustausch zwischen Stationen in den zwei Perioden verschiedene Zugriffsregeln und Rahmenformate verwendet. Folglich ist die QoS-Verkehrsübertragung komplex zu implementieren, die Kanaldurchsatzeffizienz ist relativ niedrig und die Gleichkanal-Störungsmilderung und gemeinsame Bandbreitennutzung sind nicht problemlos. Ferner ist in IEEE 802.11 die CFP eine Option und die meisten Implementierungen von drahtlosen LANs gemäß IEEE 802.11 unterstützten konfliktfreie Kommunikationen nicht.
Daher ist ein Bedarf für eine Methodologie entstanden, um hybride konfliktfreie und Konfliktkommunikationen während einer CP über ein gemeinsam ge nutztes Kommunikationsmedium auf einer bedarfsgesteuerten Basis zu schaffen. Eine solche Hybridanordnung ist im Patent der Vereinigten Staaten 6 006 017 beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie in den Ansprüchen dargelegt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun auf die folgende ausführliche Beschreibung von bestimmten speziellen und erläuternden Ausführungsformen und deren Merkmale und Aspekte nur beispielhaft und mit Bezug auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, worin:
1 ein Diagramm ist, das eine typische Konfiguration (des Standes der Technik) eines drahtlosen lokalen Netzes zeigt;
2 ein Diagramm ist, das die Grundstruktur (Stand der Technik) eines Bakenintervalls gemäß den technischen Spezifikationen von IEEE 802.11, Version 1999, zeigt;
3 ein Diagramm ist, das die Verwendung von konfliktfreien Kommunikationen in einer Konfliktperiode zeigt;
4 ein Diagramm ist, das konfliktfreie Kommunikationen unter Verwendung von Tokens während einer Konfliktperiode zeigt;
5 ein Diagramm ist, das einen adaptiven Konfliktzugriffsalgorithmus auf Wahrscheinlichkeitsbasis darstellt;
6 ein Diagramm ist, das einen adaptiven Konfliktzugriffsalgorithmus auf Backoff-Basis zeigt;
7a ein Blockdiagramm ist, das einen Hybrid-Koordinator darstellt; und
7b ein Blockdiagramm ist, das einen Prozessor innerhalb des in 7a gezeigten Hybrid-Koordinators darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON ERLÄUTERNDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Herstellung und die Verwendung der verschiedenen Ausführungsformen werden nachstehend im Einzelnen erörtert. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte schafft, die in einer breiten Vielfalt von speziellen Zusammenhängen verkörpert sein können. Die erörterten speziellen Ausführungsformen erläutern lediglich spezielle Weisen zur Herstellung und Verwendung der Erfindung und begrenzen den Schutzbereich der Erfindung nicht.
Die gemeinsame Nutzung eines Kommunikationsmediums ist eine Notwendigkeit für eine Mehrheit der Kommunikationsnetze (Netze), die heute zur Verfügung stehen. Nur in einer kleinen Anzahl von Netzen sind genügend Ressourcen vorhanden, um die Reservierung von Kommunikationsmedien zwischen Paaren von Anwendern zu ermöglichen. Für die meisten Zwecke ist das Reservieren einer Verbindung zwischen Paaren von Anwendern eine ineffiziente Nutzung von Bandbreitenressourcen. Die gemeinsame Nutzung eines Kommunikationsmediums zwischen mehreren Anwendern ermöglicht eine effizientere Nutzung des Mediums, da, wenn ein Anwender inaktiv sein kann, ein anderer Anwender Daten zu übertragen haben kann. Die gemeinsame Nutzung ist auch kosteneffizienter, da eine kleinere Menge der Medien erforderlich ist, um das Informationsnetz zu unterstützen. Es ist zu beachten, dass dies auch für drahtlose Netze über die Luft gilt, bei denen, wenn die gemeinsame Nutzung nicht verwendet werden würde, dann mehr "Luft", d. h. Spektrum, zur Unterstützung des Netzes reserviert werden muss.
Die gemeinsame Nutzung eines Kommunikationsmediums zwischen mehreren Station bedeutet jedoch, dass unter bestimmten Umständen mehr als eine Station einen Zugriff auf das Medium gleichzeitig wünschen könnte oder eine Station einen Zugriff wünschen kann, wenn das Medium bereits belegt ist. Dies ist als Konflikt bekannt und der Konflikt führt zu einer Kollision und Warten. Da nur eine Station Zugriff auf das Kommunikationsmedium zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt haben sollte, sollten die anderen Stationen mit zu übertragenden Daten warten, bis die erste Station entweder die Übertragung beendet hat oder ihre zugewiesene Zeit abgelaufen ist. Da jedoch die Stationen keine anderen Kanäle besitzen, über die sie ihre Übertragungszeiten koordinieren können, als den Kanal, den sie für ihre Datenübertragungen verwenden, können die Stationen gleichzeitig übertragen, was dazu führt, dass keine Daten erfolgreich empfangen werden. Solche Kollisionen verschwenden Kanalbandbreite und verzögern die Verkehrsübertragung weiter.
Lange Verzögerungen führen zu Kommunikationen mit großen Wartezeiten. Es gibt viele Kommunikationsanwendungen, die eine hohe Netzwartezeit nicht tolerieren können. Beispiele umfassen Sprachtelephonieanwendungen, Videotelekonferenz und andere bidirektionale und interaktive Echtzeitanwendungen. Diese Anwendungen erfordern ein Netz, das eine niedrige maximale Netzwartezeit, eine minimale Datenübertragungsrate und andere QoS-Erwartungen bereitstellt.
Ein Schritt, der dazu entworfen ist, die QoS-Erwartungen zu erfüllen, beinhaltet das Kategorisieren von Verkehr im Netz und das Zuweisen von QoS-Parametern und/oder Prioritäten zu den verschiedenen Verkehrskategorien. Netzverkehr mit den niedrigen Netzwartezeitanforderungen werden höhere Prioritäten zugewiesen, um sicherzustellen, dass er vor Verkehr mit weniger strengen Netzwartezeitanforderungen bedient wird, daher muss der Verkehr mit höherer Priorität weniger warten. Verkehr mit niedrigeren Prioritäten muss manchmal eine ausgedehnte Menge an Zeit warten, aber nur Anwendungen, die nicht gegen ausgedehnte Wartezeiten empfindlich sind, werden niedrige Prioritäten zugewiesen. Anwendungen wie z. B. Daten- und Dateiübertragungen werden niedrige Prioritäten zugewiesen, während Anwendungen wie z. B. Sprach- und Videoübertragungen hohe Prioritäten zugewiesen werden.
Ein weiterer Schritt beinhaltet die Verwendung von konfliktfreien Kommunikationen. Dies ist ähnlich zum Kommunikationsverfahren, das in Token-Ring-Netzen verwendet wird, wobei eine Station nur kommunizieren kann, wenn sie das "Token" hat. In Netzen, die konfliktfreie Kommunikationen implementieren, kommuniziert ein zentralisierter Controller (manchmal als Punktkoordinator oder als Hybrid-Koordinator bezeichnet) einzeln mit den Stationen im Netz, wobei er der Station mitteilt, dass sie für eine festgelegte Menge an Zeit kommunizieren kann. Die Station kann dann für die festgelegte Dauer frei übertragen. Die Station kann zu irgendeiner anderen Station im Netz ohne Befürchtung einer Kollision übertragen.
Nun soll auf 1 Bezug genommen werden, ein Diagramm (Stand der Technik) einer typischen Installation eines drahtlosen lokalen Netzes (LAN) gemäß dem technischen Standard IEEE 802.11, "ANSI/IEEE Std 802.11, Ausgabe 1999; Information technology – Telecommunications and information exchange between systems – Local and metropolitan area networks – Specific requirements. Teil 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications". 1 stellt eine Darstellung der Grundbaueinheiten eines Netzes gemäß IEEE 802.11 dar.
1 zeigt einen ersten Grunddienstsatz (BSS) 110 und einen zweiten BSS 120. Ein BSS ist die Grundbaueinheit eines Netzes gemäß IEEE 802.11 und kann sich als Deckungsbereich vorgestellt werden, in dem Mitgliedstationen an direkten Kommunikationen teilnehmen können. Ein BSS wird durch einen Zugriffspunkt (AP) gestartet, gebildet und aufrechterhalten. Der BSS 110 entspricht dem AP 130 und der BSS 120 entspricht dem AP 140. Ein AP ist eine Station, die mit einem Verteilungssystem (DS) 150 verbunden ist. Ein DS ermöglicht, dass mehrere BSSs miteinander verbinden und einen erweiterten Dienstsatz (ESS) 160 bilden. Das in einem DS verwendete Medium kann dasselbe sein wie das Medium, das in den BSSs verwendet wird, oder es kann ein anderes sein, z. B. kann das Medium, das in den BSSs verwendet wird, drahtlose Hochfrequenz (HF) sein, während ein DS Faseroptik verwenden kann. Innerhalb des BSS 110 befindet sich ein AP 130 und eine drahtlose Station (STA) 170, während sich innerhalb des BSS 120 ein AP 140 und eine STA 180 befinden. Ein BSS kann mehr als zwei Stationen enthalten (z. B. ist ein Maximum von etwa 20 Stationen pro BSS heute typisch), er weist jedoch einen AP auf.
Wie in 1 gezeigt, ist der BSS 110 mit dem DS 150 über den Zugriffspunkt 130 verbunden und der zweite Zugriffspunkt 140 verbindet den BSS 120 mit dem DS 150. Es sollte beachtet werden, dass ein Zugriffspunkt auch eine drahtlose Station enthält und wie eine beliebige andere drahtlose Station adressiert werden kann.
Stationen innerhalb eines BSS, beispielsweise die Stationen 130 und 170 im BSS 110, können ohne Störung von Stationen in anderen BSSs miteinander kommunizieren. Die Stationen innerhalb eines BSS können jedoch nicht einfach kommunizieren, wann immer sie wollen; sie müssen einen festgelegten Satz von Regeln befolgen, die dazu ausgelegt sind, Kollisionen zu minimieren und die Leistung zu maximieren.
Ein Anwender kann sich als eine Vorrichtung oder eine Entität vorgestellt werden, die eine Station verwendet, um mit anderen Anwendern zu kommunizieren, die andere Stationen zum Kommunizieren verwenden. Im Rest dieser Erörterung werden daher die Begriffe Stationen und Anwender ohne Informationsverlust austauschbar verwendet.
In einem drahtlosen LAN gemäß IEEE 802.11 werden Daten, Management- und Steuerverkehr darin übertragen, was so genannte "Einheiten" genannt wird. Daten und Steuerverkehr, die zwischen zwei Stationen übertragen werden, werden Medienzugriffssteuer- (MAC) Protokolldateneinheiten (MPDU) genannt, während Managementverkehr, der zwischen zwei Stationen übertragen wird, MAC-Managementprotokolldateneinheiten (MMPDU) genannt wird. Eine Einheit kann aufgespalten werden, wenn sie zu groß ist, um in einen einzelnen MAC-Rahmen zu passen, und kann daher in mehrere MAC-Rahmen aufgespalten werden.
Die Zeitsteuerung ist ein entscheidender Aspekt eines drahtlosen LAN gemäß IEEE 802.11. Zeitspannen werden verwendet, um bestimmte Arten von Kommunikationen zu verhindern oder zuzulassen. Andere Zeitspannen werden verwendet, um Kommunikationen zu beginnen und zu beenden. Die am häufigsten angeführten Zeitspannen sind SIFS, PIFS und DIFS. Ein SIFS ist ein kurzer Zwischenrahmenraum und ist typischerweise die kleinste Zeitspanne im LAN. Ein PIFS ist ein Punktkoordinationsfunktions-Zwischenrahmenraum (PCF-Zwischenrahmenraum). Ein PIFS ist gleich einem SIFS plus einer Schlitzzeit. Ein DIFS ist ein Zwischenrahmenraum einer verteilten Koordinationsfunktion (DCF). Ein DIFS ist gleich einem PIFS plus einer Schlitzzeit. Eine Schlitzzeit ist die maximale Menge an Zeit für eine Station, um einen Rahmen abzutasten aufgrund der Signalverarbeitungsverzögerung und Laufzeitverzögerung, welcher von irgendeiner anderen Station innerhalb eines BSS übertragen wird.
Wie vorher beschrieben, kann eine Station in einer von zwei Weisen übertragen. Die Station kann durch konfliktfreie Kommunikationen übertragen, die durch einen Hybrid-Koordinator (HC) gestartet und gesteuert werden. Der HC kann eine Komponente eines Zugriffspunkts sein oder er kann eine separate Entität im Netz sein. Der HC sollte jedoch ein Teil desselben BSS wie die Stationen, die er steuert, sein. Übertragungen während konfliktfreier Kommunikationen werden als frei von Kollisionen sichergestellt, da nur eine Station innerhalb eines gegebenen BSS auf das Kommunikationsmedium zu einer gegebenen Zeit Zugriff hat. Während konfliktfreier Kommunikationen kann entweder die Station, die den HC enthält, oder die Station, die vom HC abgefragt wird, zu einer gegebenen Zeit übertragen. Sobald eine Station abgefragt wurde, wird ihr Zugriff auf das Medium für eine festgelegte Menge an Zeit gewährt und sie kann Informationen zu irgendeinem Zielort für die festgelegte Dauer frei übertragen.
Alternativ kann die Station durch Konfliktkommunikationen, die vom HC koordiniert werden, übertragen. Um durch Konfliktkommunikationen zu übertragen, muss die Station zuerst feststellen, ob das Medium inaktiv ist, und sein Backoff-Zeitgeber muss Null sein. Wenn keine Bedingung erfüllt ist, dann kann die Station nicht übertragen. Wenn jedoch beide Bedingungen erfüllt sind, können immer noch Kollisionen auftreten, da mehr als eine Station versucht haben kann, gleichzeitig zu übertragen. Übertragungen durch Konfliktkommunikationen sind typischerweise mit Kollisionen behaftet, die eine oder mehrere erneute Übertragungen nach einer ausgedehnten Verzögerung erfordern.
Die vorliegende Erfindung, wie nachstehend beschrieben, wird als Erweiterung einer existierenden verteilten Koordinationsfunktion (DCF) im technischen Standard IEEE 802.11 dargestellt. Für Erörterungszwecke spiegelt daher die in der Erörterung verwendete Terminologie die Terminologie wider, die im technischen Standard IEEE 802.11 verwendet wird. Die in der vorliegenden Erfindung verkörperten Ideen haben jedoch in anderen Informationsnetzen Anwendung, in denen es ein Wunsch ist, konfliktfreie Kommunikationen in einer Konfliktperiode zu implementieren. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht als nur auf ein drahtloses Netz anwendbar aufgefasst werden, welches am technischen Standard IFEE 802.11 festhält.
Gemäß dem technischen Standard IEEE 802.11 werden sowohl konfliktfreie als auch Konfliktkommunikationen unterstützt. Konfliktfreie Kommunikationen werden während einer konfliktfreien Periode (CFP) unterstützt, während Konfliktkommunikationen während einer Konfliktperiode (CP) unterstützt werden. Zum Implementieren von QoS-Übertragungen ist die CFP leider im technischen Standard IEEE 802.11 eine Option. Selbst wenn die CFP bereitgestellt wird, verwendet sie einen anderen Satz von Zugriffsregeln und Rahmenformaten als die CP. Folglich gibt es viele mit IEEE 802.11 kompatiblen drahtlosen lokalen Netze (LANs), die keine konfliktfreie Periode bieten. In solchen Netzen sind die Netzwartezeiten im Allgemeinen groß und die Spektrumverwendungseffizienzen sind im Allgemeinen aufgrund von Konflikt und Kollision schlecht.
Mit Bezug nun auf 2 stellt ein Diagramm eine Grundrahmenstruktur für ein drahtloses LAN gemäß IEEE 802.11 dar. Das Diagramm zeigt ein einzelnes Bakenintervall 200 als Funktion der Zeit. Ein Bakenintervall 200 in einem drahtlosen LAN gemäß IEEE 802.11 beginnt mit einer Zielbaken-Übertragungszeit (TBTT), die eine gewünschte (gezielte) Zeit für das Erscheinen eines Bakenrahmens 210 darstellt. Der Bakenrahmen 210 bedeutet den eigentlichen Beginn eines Bakenintervalls 200 in einem drahtlosen LAN gemäß IEEE 802.11.
Gemäß dem technischen Standard IEEE 802.11 kann das Bakenintervall 200 mit einer CFP beginnen, die für bis zu einer festgelegten maximalen Dauer andauert. Die CFP kann jedoch auch die Dauer Null(0) sein. Dies bedeutet, dass die CFP nicht existieren kann. Wenn die CFP eine von Null verschiedene Dauer aufweist, dann wird das Ende der CFP durch einen CF-End-Rahmen 220 markiert.
Die konfliktfreie Periode gemäß den technischen Standards von IEEE 802.11 ermöglicht, dass Übertragungen innerhalb eines BSS ohne die Möglichkeit von Kollisionen von anderen Übertragungen innerhalb des BSS stattfinden. Dies wird unter Verwendung eines zentralen Controller, der als Punktkoordinator bezeichnet wird und der alle Übertragungen im BSS steuert, ermöglicht. Der Punktkoordinator ist ein Teil eines Zugriffspunkts im BSS. Der Punktkoordinator kann einen Datenrahmen von sich übertragen oder einen Abfragerahmen oder einen Abfragerahmen mit Daten zu einer Station im BSS übertragen. Die abgefragte Station überträgt einen MAC-Rahmen eine SIFS-Zeitperiode nach dem Empfang des Abfragerahmens. Wenn die Station mehr als einen MAC-Rahmen für die Übertragung hat, kann die Station eine weitere Anforderung zum Punktkoordinator senden, um zusätzliche Zeit anzufordern. Die Anforderung kann in den Rahmen huckepack genommen werden, der in Reaktion auf den Abfragerahmen gesandt wird, oder er kann separat zu einem späteren Zeitpunkt übertragen werden. Nachdem eine Station ihre Übertragung beendet, ermöglicht der Punktkoordinator sich oder einer anderen Station den Zugriff auf das Kommunikationsmedium.
Der CF-End-Rahmen 220 markiert das Ende der CFP und den Beginn der CP. Die Dauer der CP ist gleich der gesamten aktuellen Bakenintervalldauer minus der Dauer der CFP. Daher kann die CP das gesamte Bakenintervall 200 andauern (wenn keine CFP vorhanden ist).
Die CP beginnt mit dem Ende der CFP oder des Bakenrahmens 210, wenn keine CFP vorhanden ist. Gemäß dem technischen Standard IEEE 802.11 kann eine Station im BSS nicht früher beginnen, um den Zugriff auf das Kommunikationsmedium zu konkurrieren, als eine DIFS-Periode, nachdem das Kommunikationsmedium inaktiv wird. Im Allgemeinen werden Übertragungen während der CP durch Warten, bis das Medium für mindestens eine DIFS-Periode inaktiv wird, erreicht.
In IEEE 802.11 müssen die Netzentwickler das Konfliktzugriffsverfahren, aber nicht notwendigerweise das konfliktfreie Zugriffsverfahren implementieren, da das erstere als obligatorisch festgelegt ist und das letztere optional ist. Gemäß dem obligatorischen Verfahren prüft eine Station, wenn sie Informationen zu übertragen hat, das Medium (für IEEE 802.11 in den Vereinigten Staaten liegt das Medienspektrum in den industriellen-wissenschaftlichen-medizinischen (ISM) Frequenzbändern von 2,4 und 5,7 GHz), um festzustellen, ob das Medium inaktiv ist. Die Entwickler haben zwei verschiedene inaktive Zustände definiert. Der erste inaktive Zustand ist als "physikalisch inaktiv" bekannt und liegt vor, wenn keine tatsächlichen Übertragungen auf dem Medium durchgeführt werden. Der zweite inaktive Zustand ist als "theoretisch inaktiv" bekannt und liegt vor, wenn keine erwarteten Übertragungen von Anwendern auf dem Medium vorliegen. Die Mediumbelegtzeit aufgrund der erwarteten Übertragungen wird in einem "Dauer"-Feld jedes übertragenen Rahmens codiert und wird an abhörenden Stationen mit einem "Netzzuordnungsvektor" (NAV) aktualisiert. Beide inaktiven Zustände müssen erfüllt sein, damit das Medium als inaktiv betrachtet wird.
Vor einer neuen Übertragung wählt der Anwender eine willkürliche Backoff-Zeit aus einem Intervall [0, CW), das 0 umfasst, aber CW ausschließt, aus, wobei CW = CWmin + 1 für eine neue Übertragung und CWmin ein vorbestimmter Wert ist, der in den technischen Spezifikationen angegeben ist. Das Intervall wird üblicherweise als Konfliktfenster bezeichnet. Diese willkürlich ausgewählte Backoff-Zeit wird in einen Backoff-Zeitgeber gegeben, der das Dekrementieren beginnt, nachdem das Medium als für ein DIFS-Intervall inaktiv bestimmt wurde, wobei DIFS auch ein vorbestimmter Wert ist, der im Standard definiert ist. Der Backoff-Zeitgeber dekrementiert jedoch nur, wenn das Medium inaktiv bleibt (beide inaktiven Zustände). Wenn das Medium nicht mehr inaktiv ist, dann stoppt der Backoff-Zeitgeber das Dekrementieren; der Backoff-Zeitgeber nimmt das Dekrementieren wieder auf, nachdem das Medium für einen DIFS inaktiv geworden ist.
Sobald der Backoff-Zeitgeber Null erreicht, überträgt der Anwender einen Rahmen. Wenn eine Kollision stattfindet, wählt der Anwender eine neue willkürliche Backoff-Zeit aus einem Konfliktfenster aus, das zweimal so groß ist wie das vorherige Konfliktfenster, [0, 2*CW). Nachdem der Backoff-Zeitgeber mit der neuen Backoff-Zeit abläuft, überträgt der Anwender denselben Rahmen erneut. Wenn die Übertragung noch einmal fehlschlägt, wählt der Anwender eine neue willkürliche Backoff-Zeit aus einem Konfliktfenster aus, das zweimal so groß ist wie das vorherige Konfliktfenster, [0, 4*CW). Wenn das Konfliktfenster eine maximale Größe [0, CWmax] erreicht, wobei CWmax noch ein weiterer vorbestimmter Wert ist, der in IEEE 802.11 angegeben ist, nimmt das Konfliktfenster ungeachtet des Auftretens irgendwelcher zukünftiger Kollisionen des Rahmens nicht mehr in der Größe zu. Dieser Backoff-Prozess ist als abgebrochener binärer Exponential-Backoff bekannt und führt fort, bis die Übertragung erfolgreich ist. Der Rahmen kann fallen gelassen werden, wenn er eine Neuversuchsgrenze oder eine maximale Lebensdauer erreicht, die Werte sind, die auch durch den Standard IEEE 802.11 definiert sind. Nachdem der Rahmen erfolgreich übertragen wurde oder nachdem der Rahmen fallen gelassen wurde, führt der Anwender einen neuen Backoff, der aus dem anfänglichen Konfliktfenster [0, CW) ausgewählt wird, wobei CW = CWmin + 1, zur Vorbereitung auf die Übertragung eines anderen neuen Rahmens durch.
Das Ende der Konfliktperiode wird durch eine weitere TBTT markiert, zu oder nach der ein nächster Bakenrahmen 240 vom Punktkoordinator übertragen werden kann. Die Übertragung von einer Station und/oder ihrer Quittierung kann über die nächste TBTT hinausgehen, wobei somit die Ankunft eines nächsten Bakenrahmens verzögert wird.
Wie vorher erörtert, kann in der CP eine Station mit zu übertragenden Daten eine lange Zeitdauer warten müssen, bevor sie übertragen kann. Außerdem basiert der Konfliktzugriffsalgorithmus, wie durch die technischen Standards von IEEE 802.11 festgelegt, rein auf dem Backoff. Daher wird nicht berücksichtigt, wie lange eine Nachricht auf die Übertragung gewartet hat. Aufgrund dieser Faktoren und anderer ist die CP, wie derzeit in den technischen Standards festgelegt, zum Unterstützen von Verkehr, der Leistungsgarantien erwartet, nicht geeignet.
Mit Bezug nun auf 3 stellt ein Zeit-Raum-Diagramm konfliktfreie Kommunikationen dar, die in einer CP gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert werden. 3 stellt den Status eines einzelnen Bakenintervalls 300 als Funktion der Zeit dar, wobei Rahmenverkehr, der von einem HC ausgeht, über einer horizontalen Linie 305 gezeigt ist, und Rahmenverkehr, der von Stationen ausgeht, unter der horizontalen Linie 305 gezeigt ist.
Wie vorher erörtert, beginnt das Bakenintervall 300 mit einer Bake 310, die auch den Beginn einer optionalen konfliktfreien Periode bezeichnet. Wenn der Kommunikationsrahmen eine konfliktfreie Periode hat, dann wird das Ende der konfliktfreien Periode durch ein Ende des CFP-Rahmens 320 markiert. Wenn keine CFPs vorhanden waren oder wenn die CFP geendet hat, dann beginnt eine CP.
Gemäß dem technischen Standard IEEE 802.11 können, sobald die CP beginnt, Stationen mit zu übertragendem Verkehr eine DIFS-Periode, nachdem das Medium inaktiv wird, beginnen, um den Zugriff auf das Kommunikationsmedium zu konkurrieren. Wenn jedoch das Kommunikationsmedium innerhalb einer DIFS-Periode wieder belegt wird, dann wird keiner der Stationen erlaubt, um den Zugriff zu konkurrieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein HC, der auch manchmal austauschbar als zentralisierter Controller bezeichnet wird, ein Zugriffspunkt (AP) oder ein erweiterter Zugriffspunkt (EAP) die Steuerung des Kommunikationsmediums eine PIFS-Periode, nachdem das Medium inaktiv wird, übernehmen. Wenn der HC einen MAC-Rahmen eine PIFS-Periode, nachdem das Medium inaktiv wird, überträgt, erhält der HC daher die Steuerung des Mediums, da die anderen Stationen das Medium eine Schlitzzeit später als belegt feststellen, d. h. diese Stationen stellen das Medium wieder innerhalb einer DIFS-Periode der letzten Übertragung auf dem Medium als belegt fest und übertragen folglich nicht. Daher startet der HC im Wesentlichen konfliktfreie Kommunikationen in der CP. Innerhalb der konfliktfreien Kommunikationen werden alle Rahmen durch eine SIFS-Periode getrennt, was ferner verhindert, dass ein Konflikt und eine Kollision durch Nicht-HC-Stationen auftritt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der HC den Konflikt für das Kommunikationsmedium durch die Stationen im BSS während der CP vielmehr durch Übertragen, nachdem das Medium für eine PIFS-Periode 330 als eine DIFS-Periode inaktiv ist (wie es für in Konflikt stehende Stationen erforderlich ist), vorbelegen. Mit dem HC in der Steuerung des Kommunikationsmediums kann der HC konfliktfreie Übertragungen für sich und für andere Stationen im BSS durch Abfragen erzeugen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der HC die konfliktfreien Kommunikationen in der CP starten und den Konflikt von anderen Stationen durch Übertragen, nachdem das Medium für eine SIFS-Periode inaktiv war, die dem Ende einer Rahmenaustauschsequenz folgt, die über Konfliktzugriff durch Stationen innerhalb desselben BSS übertragen wird, vorbelegen.
Nachdem das Medium für eine PIFS- oder SIFS-Periode inaktiv war, wie vorstehend beschrieben, kann der HC einen Broadcast- (eine Quelle zu allen Zielorten) oder Multicast- (eine Quelle zu vielen Zielorten) QoS-Datenrahmen, einen gerichteten (eine Quelle zu einem Zielort) QoS-Datenrahmen oder einen gerichteten QoS {Daten +} CF-Abfragerahmen senden. Die Bezeichnung {Daten +} bedeutet, dass der Rahmen wahlweise Daten enthalten kann, und wenn er es nicht tut, die vorliegende Erfindung betriebsfähig bleibt. 3 zeigt einen QoS-CF-Abfragerahmen 340, der am Ende einer inaktiven PIFS-Periode 330 zur Station 1 übertragen wird.
Innerhalb des QoS-CF-Abfragerahmens 340 legt der HC eine Menge an Zeit fest, die Übertragungsfenster (TW) genannt wird, das für die Station (Station 1) reserviert wurde. Das TW ist eine Summe der Menge an Zeit, die der Station zugeordnet ist, plus der Zeit, die erforderlich ist, um einen QoS-CF-Ack-Rahmen zu übertragen, plus eine SIFS-Periode. Das TW ist äquivalent zur Menge an Zeit, die der HC für die Station zugeordnet hat, um ihre Daten zu übertragen, plus der Menge an Zeit, um den Empfang der Übertragung von der abgefragten Station zu quittieren (die Zeit, die erforderlich ist, um einen QoS-CF-Ack-Rahmen zu übertragen) plus der Menge an Zeit, die die quittierende Station (HC oder eine andere Station) vor der Übertragung des QoS-CF-Ack-Rahmens wartet (die SIFS-Periode). Der HC legt im Rahmen 340 auch ein Dauerfeld gleich dem Wert des TW plus einem SIFS (die Zeit zwischen dem Ende des Abfragerahmens und dem Beginn der Abfrageantwort) fest.
Die abgefragte Station überträgt einen QoS-Datenrahmen 345 nach einem SIFS des Empfangs des Abfragerahmens und kann die ganze festgelegte Zeit für ihre eigene Übertragung verwenden, wenn die Übertragung keine Quittierung erfordert (d. h. kein QoS-CF-Ack-Rahmen wird zurückgeführt). Die Station setzt das Dauerfeld des Rahmens 345 auf den Dauerwert im Abfragerahmen 340 minus der Summe von einem SIFS und der berechneten Übertragungszeit des Rahmens 345. Wenn die Station mehr als einen Rahmen innerhalb eines gegebenen TW sendet, setzt sie das Dauerfeld in jedem nacheinander übertragenen Rahmen gleich dem Dauerwert im letzten übertragenen Rahmen, subtrahiert um die Summe von einem SIFS und der Übertragungszeit des zu sendenden Rahmens. Die Station, die eine Übertragung von der abgefragten Station empfängt, sendet einen QoS-CF-Ack-Rahmen einen SIFS nach dem Ende dieser Übertragung, wenn eine Quittierung erforderlich ist, wobei das Dauerfeld im QoS-CF-Ack- Rahmen auf Null oder einen von Null verschiedenen Wert gesetzt wird, wenn der HC einen weiteren Rahmen innerhalb eines SIFS- oder PIFS-Intervalls übertragen soll.
Wenn der HC die Steuerung des Mediums behalten will, nachdem die abgefragte Station ihre Übertragung beendet hat und ihre Quittierung empfangen hat (wenn eine Quittierung erforderlich ist), kann der HC einen weiteren Rahmen zur gleichen Station oder zu einer anderen Station einen SIFS später senden. Der HC kann QoS-Daten + CF-Ack 350 verwenden, um Daten in eine Quittierung aufzunehmen, die er zur vorher übertragenden Station senden muss, wobei die Dauer als Übertragungszeit eines QoS-CF-Ack-Rahmens plus einem SIFS festgelegt wird. Die empfangende Station sendet, wenn sie quittieren muss, einen QoS-CF-Ack-Rahmen 355 zum HC einen SIFS später zurück, wobei das Dauerfeld gleich Null gesetzt wird. Der HC kann auch QoS-Daten + CF-Abfrage 360 zu irgendeiner Station (Station 4) senden, wobei die Station einen SIFS später mit einem QoS-Daten+CF-Ack-Rahmen, einem Reservierungsanforderungs-Rahmen (RR-Rahmen) oder einem Abfrageanforderungs-PR-Rahmen 365, der ein größeres Übertragungsfenster anfordert, antwortet.
Da nicht jede Station im Netz Daten zu übertragen hat, wäre es ineffizient, wenn der HC QoS-CF-Abfragerahmen zu jeder Station im Netz überträgt und unnötige Zeit auf dem Kommunikationsmedium zuweist. Statt dessen wartet der HC eine Liste von Stationen, die Daten zu übertragen haben und konfliktfreie Kommunikationen verwenden wollen. Stationen mit einem zu übertragenden Datenburst, d. h. mindestens zwei MSDUs, die konfliktfreie Kommunikationen verwenden wollen, müssen Zuordnungen von Zeit vom HC anfordern. Dazu überträgt die Station eine Abfrageanforderung (PR) zum HC. Abfrageanforderungen können zum HC über konfliktfreie oder Konfliktkommunikationen übertragen werden. In jede Abfrageanforderung schließt die Station ein Feld ein, das eine Menge an Zeit enthält, die erforderlich ist, um das Burst zu übertragen.
Stationen mit einer einzelnen zu übertragenden MSDU haben eine Option zur Verwendung von konfliktfreien Kommunikationen. Obwohl konfliktfreie Kom munikationen für Stationen mit mehr als einer MSDU nicht erforderlich sind, macht es die unter Verwendung von konfliktfreien Kommunikationen gewonnene Leistungssteigerung viel erwünschter, konfliktfreie Kommunikationen für Fälle zu verwenden, in denen eine Station mehr als eine MSDU zu übertragen hat. Die Leistungssteigerung, die unter Verwendung von konfliktfreien Kommunikationen für eine einzelne MSDU gewonnen wird, ist nicht so groß und daher wird die Entscheidung, konfliktfreie Kommunikationen zu verwenden, der Station überlassen. Wenn eine Station die einzelne MSDU bis zu einer bestimmten Zeit übertragen muss, wäre es natürlich klug, konfliktfreie Kommunikationen ungeachtet irgendeines Leistungsvorteils, der sich ergeben kann, zu verwenden.
In 3 hat die Station 4 einen PR-Rahmen 365 zum HC gesandt. Beim Empfang der PR sendet der HC einen QoS{Daten+}CF-Ack+CF-Abfragerahmen 370 zur Station, die den PR-Rahmen gesandt hatte. Im QoS{Daten+}CF-Ack+CF-Abfragerahmen ist ein Übertragungsfenster enthalten, das geringer als oder gleich der Zeit ist, die zum Übertragen der im PR-Rahmen angegebenen Größe des Burst erforderlich ist. Die Station 4 sendet folglich einen QoS-Datenrahmen 375 einen SIFS später. Falls erforderlich, sendet der HC mehr QoS{Daten+}{CF-Ack+}-CF-Abfragerahmen zur Station zu einem späteren Zeitpunkt (in Abhängigkeit von einer gewissen Ablaufsteuerung oder einem Netzlastausgleichs-Algorithmus, der im HC ausgeführt wird), bis das Burst leer ist. Der HC gibt die Steuerung des Kommunikationsmediums an einem gewissen Punkt frei, was ermöglicht, dass andere Stationen um den Zugriff auf das Medium einen DIFS nach dem Ende der konfliktfreien Kommunikationen konkurrieren. Der HC kann jedoch das Medium in der restlichen CP 380 wieder erlangen, indem er einen Rahmen nach einem PIFS des inaktiven Medienintervalls überträgt, wobei somit eine weitere Miniperiode von konfliktfreien Kommunikationen innerhalb der CP gestartet wird.
Die Verwendung der Abfrageanforderungs- und Abfragerahmen ist eine effiziente Weise zum Implementieren von Kommunikationen zwischen der HC- und einer Nicht-HC-Station. Wenn jedoch mehr als zwei Nicht-HC-Stationen miteinander kommunizieren, dann wird die Verwendung von Abfrageanforderungen und CF-Abfragerahmen aufgrund der großen Anzahl von Abfrageanforderungen und CF-Abfragerahmen, die übertragen werden, ineffizient und unhandlich.
Um diese Art von Kommunikationen zu unterstützen, schafft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Tokens in konfliktfreien Kommunikationen. Tokens sind empfangene Rahmen und einige spezielle Qualifikationen, die verwendet werden, um festzustellen, ob die empfangende Station das Recht hat, als nächste zu übertragen. Nur die Station mit dem Token kann übertragen. Das Token wird von der ersten Station zu einer zweiten weitergeleitet, wenn die Übertragung der ersten Station beendet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der HC auch ermöglichen, dass eine Kommunikationsstruktur auf Tokenbasis stattfindet, indem er einen Abfragerahmen zu einer Station mit einem Mehr-Daten-Bit im Rahmen, das auf Null gesetzt ist, überträgt. Wenn das Mehr-Daten-Bit auf Null gesetzt ist, fordert der HC die Station nicht auf, einen Rahmen zum HC zurückzuführen, was dazu führen würde, dass der HC die unmittelbare Steuerung des Kommunikationsmediums wieder erlangt. Stattdessen kann die Station frei einen Rahmen zu einer anderen Station senden.
Mit Bezug nun auf 4 stellt ein Raum-Zeit-Diagramm konfliktfreie Kommunikationen während einer CP eines gemeinsam genutzten Kommunikationsmediums dar. 4 stellt den Status eines Bakenintervalls als Funktion der Zeit dar. Am Beginn der CP erlangt der HC die Steuerung des Kommunikationsmediums durch Übertragen eines QoS-Daten+CF-Abfragerahmens 415 zur Station 2. Im Rahmen 415 wird das Mehr-Daten-Bit auf Eins gesetzt, was die Station 2 dazu zwingt, die Steuerung des Mediums an den HC zurückzugeben, indem sie einen Rahmen zum HC, aber nicht zu einer anderen Station zurücksendet.
Die Station 2 antwortet auf die QoS-Daten+CF-Abfrage durch Übertragen ihrer Daten und Zurückführen einer CF-Ack zum HC im Rahmen QoS-Daten+-CF-Ack 420. Der HC überträgt dann einen QoS-Daten+CF-Ack+CF-Abfragerahmen 425 zur Station 1, wo CF-Ack den Empfang des vorherigen Rahmens 420 angibt.
Im Rahmen 425 ist das Mehr-Daten-Bit auf Null gesetzt, was ermöglicht, dass die Station 1 die Steuerung des Kommunikationsmediums zu einer anderen Station als dem HC überträgt. Die Station 1 überträgt einen QoS-Daten+CF-Ack-Rahmen 430 zur Station 4, wo CF-Ack den Empfang des vorherigen Rahmens 425 quittiert. Die Station 4 übernimmt das Medium durch Übertragen eines QoS-Daten+CF-Ack-Rahmens 435 zur Station 5, wobei die CF-Ack den Empfang des vorherigen Rahmens 430 quittiert. Die Station 5 übernimmt nun und setzt die Kette durch Übertragen eines QoS-Daten+CF-Ack-Rahmens 440 zurück zur Station 1 fort, wobei auch die Station 4 für den Rahmen 435 quittiert wird. Die Kette endet, wenn die Station 1 einen QoS-CF-Ack-Rahmen 445 zur Station 5 zurück überträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht kein Maximum für die Anzahl von Stationen, die in der Kette von Rahmen unter Verwendung von Tokens zugelassen sind, um die Steuerung des Kommunikationsmediums weiterzugeben. Eine obere Grenze für die Anzahl von Rahmen, die übertragen werden können, ist jedoch durch die Dauer, die der Ursprungsstation durch den HC erlaubt wird, die Dauer der CP und schließlich die Dauer eines Bakenintervalls bestimmt. Da keine Datenrahmen nach der TBTT übertragen werden können, kann eine Kette von Rahmen unter Verwendung von Tokens nur nicht länger in der Dauer sein als eine restliche CP.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung endet ein Token unter Verwendung einer Kette von Rahmen, wenn eine Station, die vorher ein Token empfangen hat, einen zweiten Rahmen in derselben Kette von Rahmen empfängt. Dies bedeutet, dass eine Kette von Stationen, die Token zur Zugriffssteuerung verwenden, Datenrahmen nicht mehr als einmal in einer einzelnen Kette zu einer Station übertragen können.
Die Verwendung von Tokens ist in Anwendungen wie z. B. Sprachtelephonie nützlich, bei der eine Station zu einer anderen Station überträgt und eine Rückantwort von dieser gleichen Station erwartet. Die Verwendung von Tokens in die sen Arten von Anwendungen kann den Steuermehraufwand verringern und daher den gesamten Netzdurchsatz verbessern.
Mit Rückbezug auf 4 endet nach der Übertragung des QoS-CF-Ack-Rahmens 445 die konfliktfreie Periode. Nachdem eine DIFS-Periode inaktiv war, beginnen Stationen mit zu übertragendem Verkehr, Konfliktkommunikationen zu verwenden. Diese Stationen konnten entweder eine Abfrageanforderung an den HC nicht übertragen oder wählten, dies nicht zu tun. Konfliktkommunikationen unter Verwendung von Konfliktzugriff werden später in der Patentbeschreibung erörtert.
Wenn die Konfliktkommunikationen beendet sind, erlangt der HC wieder die Steuerung des Kommunikationsmediums durch Übertragen eines QoS-Datenrahmens 455 zur Station 3 am Ende einer inaktiven PIFS-Periode. Die Übertragung vom HC zur Station 3 beginnt eine zweite konfliktfreie Kommunikationsperiode innerhalb derselben CP. Die Station 3 antwortet auf den Rahmen 455 mit einem Abfrageanforderungsrahmen 460. Der Abfrageanforderungsrahmen 460 wurde während konfliktfreier Kommunikationen übertragen, da die Station 3 den ausschließlichen Zugriff auf das Kommunikationsmedium hatte. Wenn die Station 3 nicht den ausschließlichen Zugriff auf das Kommunikationsmedium gehabt hätte, hätte die Station 3 warten müssen, bis die Konfliktkommunikationen beginnen, und versuchen müssen, eine Abfrageanforderung über Konfliktkommunikationen zu übertragen.
In Reaktion auf den Abfrageanforderungsrahmen 460 überträgt der HC einen QoS-CF-Ack+CF-Abfragerahmen 465 zur Station 3. Der CF-Ack wird als Quittierung für den Abfrageanforderungsrahmen 460 verwendet, während die CF-Abfrage der Station den ausschließlichen Zugriff auf das Kommunikationsmedium für eine festgelegte Menge an Zeit gewährt. Die Station 3 überträgt ihre Daten und quittiert den Empfang des Rahmens 465 mit dem QoS-Daten+CF-Ack-Rahmen 470. Der HC überträgt Daten zur Station 2 und quittiert den Empfang des QoS-Datenrahmens 470 der Station 3 mit einem QoS-Daten+CF-Ack-Rahmen 475. Ein einzelner Quittierungsrahmen, QoS-CF-Ack-Rahmen, 480 wird von der Station 2 zum HC übertragen, um den QoS-Daten+CF-Ack-Rahmen 475 zu quittieren.
Die zweite konfliktfreie Kommunikationsperiode endet. Nach einer weiteren DIFS-Periode, in der das Kommunikationsmedium inaktiv ist, beginnt eine zweite Konfliktkommunikationsperiode 485. Die zweite Konfliktkommunikationsperiode 485 endet, wenn festgestellt wird, dass kein Datenverkehr vor der Ankunft der nächsten TBTT übertragen werden kann.
Konfliktfreie Kommunikationen in der CP sind hauptsächlich für den HC zum Senden von MPDUs und/oder MMPDUs zu Stationen und/oder zum Abfragen von Stationen für Rahmenübertragungen von diesen Stationen vorgesehen. In einem geringre Ausmaß dienen konfliktfreie Kommunikationen für eine Station, um den Empfang eines Rahmens als Token zu verwenden, um eine MPDU oder eine MMPDU zu senden. Da der Hauptzweck der konfliktfreien Kommunikationen nicht für die allgemeinen Kommunikationen im Netz dient, ist es möglich, dass unzureichend Verkehr für eine konfliktfreie Kommunikationsperiode vorhanden ist, um eine gesamte Konfliktperiode zu verbrauchen.
4 zeigt ein Beispiel der verschiedenen Kommunikationsverfahren, die während der Konfliktperiode ermöglicht werden, und sollte als nur für das repräsentativ, was tatsächlich während einer Konfliktperiode passieren könnte, betrachtet werden. Es gibt jedoch keine speziellen Anforderungen, die festlegen, wie viele Konflikt- und konfliktfreie Perioden während einer einzelnen Konfliktperiode vorkommen sollten. Wenn kein Bedarf für konfliktfreie Kommunikationen während einer Konfliktperiode bestehen würde, dann gäbe es keine konfliktfreien Kommunikationen während dieser Konfliktperiode.
Obwohl konfliktfreie Kommunikationen für das Sicherstellen von Kommunikationen mit geringer Wartezeit gut sind, ist immer noch ein Bedarf für Konfliktkommunikationen vorhanden. Für kurze Bursts oder Einzelrahmenübertragungen können Konfliktkommunikationen eine gute Weise mit geringem Mehraufwand zum Übertragen von Informationen sein. In Netzen mit einer niedrigen bis mäßi gen Anzahl von Stationen sehen Konfliktkommunikationen außerdem ein einfaches Verfahren vor, um Daten zuverlässig zu übertragen. Für Stationen, die sich nicht in einer Liste von Stationen befinden, die konfliktfreie Kommunikationen wünschen, sind Konfliktkommunikationen erforderlich, so dass die Station eine Abfrageanforderung (PR) zum HC übertragen kann, damit sie zur Liste von Stationen hinzugefügt wird, die konfliktfreie Kommunikationen wünschen. Daher können Konfliktkommunikationen nicht vollständig beseitigt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kategorisieren Konfliktkommunikationen den Verkehr im Netz in verschiedene Verkehrskategorien, die dann mit Priorität versehen werden. Die Verkehrskategorien werden in Abhängigkeit von den gewünschten Leistungsniveaus für jede Kategorie mit Priorität versehen. Um beispielsweise eine Verkehrkategorie mit einer geringen gesamten Netzwartezeit zu versehen, wird eine hohe Priorität zugewiesen. Aus den Prioritäten können dann spezielle Erlaubniswahrscheinlichkeiten zugewiesen werden. Jede Verkehrskategorie empfängt eine Erlaubniswahrscheinlichkeit TCPP_i, wobei TCPP_i die Verkehrskategorie-Erlaubniswahrscheinlichkeit (TCPP) für die i-te Verkehrskategorie ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein zentralisierter Controller wie z. B. der HC verwendet werden, um die TCPPs zuzuweisen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die einzelnen Stationen selbst die TCPPs zuweisen.
Ungeachtet dessen, welche Entität die TCPPs zuweist, besteht ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, dass die Änderungen von TCPPS nicht fest, sondern adaptiv sind. Die TCPPs können und sollten geändert werden, um aktuelle Netzbedingungen widerzuspiegeln. Diese adaptive Art hilft dem Netz, auf sich ändernde Netzbedingungen und Verkehrsbelastungen zu reagieren. Das Aktualisieren der TCPPs kann in festen Zeitintervallen durchgeführt werden oder es kann durchgeführt werden, wenn spezielle Netzleistungs-Metriken außerhalb festgelegte Bereiche fallen. Wie bei der vorstehend erörterten Zuweisung der TCPPs kann ein HC oder können die einzelnen Stationen die Aktualisierungen durchführen.
Mit Bezug nun auf 5 stellt ein Diagramm einen Algorithmus 500 dar, der von einer Konfliktstation für Konfliktkommunikationen unter Verwendung von TCPPs verwendet wird, welcher auf einer Station gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet eine Station mit Rahmen von Verkehr, die in verschiedene Verkehrskategorie-Warteschlangen eingereiht sind, ihre gesamte Erlaubniswahrscheinlichkeit PP durch Berechnen einer Summe der einzelnen TCPPs (510). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden den Verkehrskategorien mit leeren Warteschlangen als ihre TCPPs Nullen zugewiesen.
Das Kommunikationsmedium wird dann geprüft, um festzustellen, ob es für die erforderliche Zeitdauer (z. B. eine DIFS-Periode) inaktiv ist (520). Wenn das Kommunikationsmedium belegt ist, bleibt der Algorithmus 500 im Block 520, um zu warten, bis das Kommunikationsmedium inaktiv wird. Wenn das Kommunikationsmedium inaktiv ist, dann prüft die in Konflikt stehende Station, um festzustellen, ob irgendwelche der TCPPs aktualisiert wurden (530). Wie vorstehend erörtert, können die TCPPs durch den HC oder die einzelnen Stationen aktualisiert werden.
Wenn die TCPPs aktualisiert wurden, berechnet die in Konflikt stehende Station die gesamte Erlaubniswahrscheinlichkeit neu (540). Die in Konflikt stehende Station stellt dann fest, ob sie die Erlaubnis hat, einen Rahmen zu übertragen (550). Um festzustellen, ob sie die Erlaubnis hat zu übertragen, wählt die in Konflikt stehende Station eine Zufallszahl X aus dem Bereich [0, 1) aus. Diese Zufallszahl X wird dann mit der gesamten Erlaubniswahrscheinlichkeit PP verglichen. Wenn die Zufallszahl X geringer als oder gleich der gesamten Erlaubniswahrscheinlichkeit PP ist, dann hat die Station die Erlaubnis zu übertragen.
Nachdem ihr gestattet ist zu übertragen, muss die in Konflikt stehende Station einen Rahmen aus einer Verkehrskategorie-Warteschlange auswählen und überträgt ihn (560). Der Rahmen wird aus der Verkehrskategorie N ausgewählt, wobei N die folgenden Kriterien erfüllt:
Wenn 0 < X ≤ TCPP₁, dann N = 0; ansonsten
Wenn
dann N = M.
Hier ist TCPP_i die TCPP für die Verkehrskategorie i und wird auf Null gesetzt, wenn die Verkehrskategorie i keinen Verkehr zum Senden von der Station hat.
Nach der Übertragung des Rahmens wartet die in Konflikt stehende Station auf eine Quittierung (560). Wenn die in Konflikt stehende Station eine Quittierung empfängt, war die Übertragung erfolgreich. Wenn die in Konflikt stehende Station keine Quittierung empfängt, dann war die Übertragung ein Ausfall und die in Konflikt stehende Station kann versuchen, den Rahmen erneut zu übertragen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behandelt der Algorithmus 500 die erneute Übertragung des ausgefallenen Rahmens in derselben Weise, als ob die erneute Übertragung ein anfänglicher Versuch zur Übertragung eines Rahmens wäre.
Nach der Übertragung des Rahmens und Überprüfung des Status der Übertragung prüft die in Konflikt stehende Station, um festzustellen, ob sie weiter um den Zugriff auf das Kommunikationsmedium konkurrieren muss (570). Wenn kein weiterer Bedarf zum Konkurrieren besteht, dann endet der Algorithmus 500.
Wenn der in Konflikt stehenden Station im Block 550 nicht erlaubt wurde zu übertragen, dann prüft sie, um festzustellen, ob der Zeitschlitz inaktiv war (580). Wenn der Zeitschlitz inaktiv war, dann kann die in Konflikt stehende Station versuchen, beim nächsten Zeitschlitz wieder zu übertragen, indem sie zum Block 530 zurückkehrt. Wenn der Zeitschlitz belegt gewesen war, dann muss die in Konflikt stehende Station warten, bis das Medium wieder inaktiv wird (520).
Mit Bezug nun auf 6 stellt ein Diagramm einen Algorithmus 600 dar, der von einer in Konflikt stehenden Station für Konfliktkommunikationen unter Verwendung eines Backoff verwendet wird, welcher auf einer Station gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Eine Station mit Rahmen von Verkehr, die in verschiedene Verkehrskategorie-Warteschlangen eingereiht sind, berechnet ihre gesamte Erlaubniswahrscheinlichkeit PP durch Berechnen einer Summe der einzelnen TCPPs und verwendet die gesamte Erlaubniswahrscheinlichkeit, um eine Backoff-Zeit J zu berechnen (610). Die Backoff-Zeit J wird unter Verwendung des folgenden Ausdrucks berechnet: J = ⌊log(X)/log(1-PP)
Wobei ⌊Y die größte ganze Zahl, die Y nicht übersteigt, bedeutet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind den Verkehrskategorien mit leeren Warteschlangen Nullen als ihre TCPPs zugewiesen.
Das Kommunikationsmedium wird dann geprüft, um festzustellen, ob es für die erforderliche Zeitdauer (z. B. eine DIFS-Periode) inaktiv ist (620). Wenn das Kommunikationsmedium belegt ist, bleibt der Algorithmus 600 im Block 620, um zu warten, bis das Kommunikationsmedium inaktiv wird. Wenn das Kommunikationsmedium inaktiv ist, dann prüft die in Konflikt stehende Station, um festzustellen, ob irgendwelche der TCPPs aktualisiert wurden (630). Wie vorstehend erörtert, können die TCPPs durch den zentralisierten Controller oder die einzelnen Stationen aktualisiert werden.
Wenn die TCPPs aktualisiert wurden, berechnet die in Konflikt stehende Station die gesamte Erlaubniswahrscheinlichkeit PP und die Backoff-Zeit J neu (640). Die in Konflikt stehende Station stellt dann fest, ob sie die Erlaubnis hat, einen Rahmen zu übertragen (650). Die in Konflikt stehende Station lädt die Backoff-Zeit J in einen Backoff-Zeitgeber. Der Backoff-Zeitgeber dekrementiert den in ihm gespeicherten Wert jedes Mal, wenn ein inaktiver Schlitz vergeht, um Eins. Daher wird die in Konflikt stehende Station gezwungen, J inaktive Zeitschlitze zu warten, bevor ihr erlaubt wird zu übertragen.
Nachdem ihr erlaubt wurde zu übertragen, muss die in Konflikt stehende Station einen Rahmen aus einer Verkehrskategorie-Warteschlange auswählen und überträgt ihn (660). Der Rahmen wird aus der Verkehrskategorie N ausgewählt, wobei N die folgenden Kriterien erfüllt:
Wenn 0 < C·X ≤ TCPP₁, dann N = 0; ansonsten
Wenn
dann N = M.
Hier ist
Z ist die Anzahl von Verkehrskategorien und TCPP_i wird für Verkehrskategorien ohne Verkehr zum Senden von der Station auf Null gesetzt.
Nach der Übertragung des Rahmens wartet die in Konflikt stehende Station auf eine Quittierung (660). Wenn die in Konflikt stehende Station eine Quittierung empfängt, war die Übertragung erfolgreich. Wenn die in Konflikt stehende Station keine Quittierung empfängt, dann war die Übertragung ein Ausfall und die in Konflikt stehende Station kann versuchen, den Rahmen erneut zu übertragen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behandelt der Algorithmus 600 die erneute Übertragung des ausgefallenen Rahmens in derselben Weise, als ob die erneute Übertragung ein anfänglicher Versuch zum Übertragen eines Rahmens wäre.
Nach der Übertragung des Rahmens und Überprüfung des Status der Übertragung prüft die in Konflikt stehende Station, um festzustellen, ob sie weiter um das Kommunikationsmedium konkurrieren muss (670). Wenn kein weiterer Bedarf zum Konkurrieren besteht, dann endet der Algorithmus 600.
Wenn der in Konflikt stehenden Station im Block 650 nicht erlaubt wurde zu übertragen, dann prüft sie, um festzustellen, ob der Zeitschlitz inaktiv war (680). Wenn der Zeitschlitz inaktiv war, dann dekrementiert der Backoff-Zeitgeber den in ihm gespeicherten Wert um Eins. Die in Konflikt stehende Station kann versu chen, beim nächsten Zeitschlitz wieder zu übertragen, indem sie zum Block 630 zurückkehrt. Wenn der Zeitschlitz belegt gewesen war, dann muss die in Konflikt stehende Station warten, bis das Medium wieder inaktiv wird (620).
Mit Bezug nun auf 7a stellt ein Blockdiagramm einen HC 700 mit einer Hardwareunterstützung für konfliktfreie Kommunikationen während einer Konfliktperiode gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Der HC 700 weist einen Prozessor 710 auf, der für das Steuern der konfliktfreien Kommunikationen und für das Koordinieren der Konfliktkommunikationen verantwortlich ist, was umfasst, jedoch nicht begrenzt ist auf: Warten einer Liste von Stationen, die konfliktfreie Kommunikationen wünschen, Hinzufügen und Entfernen von Stationen zu bzw. von der Liste, Zeitplanung der Reihenfolge, in der die Stationen in der Liste bedient werden; und Aktualisieren von Konfliktzugriffsparametern wie z. B. TCPPs oder Konfliktfenster. Der Prozessor 710 ist mit einer Speichereinheit 715 gekoppelt, die verwendet werden kann, um die Liste von Stationen zu speichern, die konfliktfreie Kommunikationen wünschen.
Mit dem Prozessor ist auch eine Sende- und Empfangseinheit 720 gekoppelt, die üblicherweise als Sendeempfänger bezeichnet wird. Die Sende- und Empfangseinheit 720 ist für das Senden und Empfangen von Rahmen verantwortlich. Mit dem Prozessor 710 ist auch eine Medium-Sensoreinheit 725 gekoppelt. Die Medium-Sensoreinheit 725 ist für das Erfassen des Zustandes eines Kommunikationsmediums 730, der entweder inaktiv oder belegt ist, verantwortlich. Mit der Sende- und Empfangseinheit 720 und dem Medium-Sensor 725 ist das Kommunikationsmedium 730 gekoppelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt die Medium-Sensoreinheit 725, sobald sie den Zustand des Kommunikationsmediums 730 feststellt, einen Wert in ein Register innerhalb des Prozessors 710. Wenn das Kommunikationsmedium 730 beispielsweise belegt ist, dann setzt die Medium-Sensoreinheit 725 einen bestimmten Wert in das Register. Die Medium-Sensoreinheit 725 setzt einen anderen Wert in das Register, wenn das Kommunikationsmedium 730 inaktiv ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung setzt die Medium-Sensoreinheit 725 einen Mediumzustands-Marker auf eine Weise, wenn das Kommunikationsmedium 730 inaktiv ist, und auf eine andere Weise, wenn es besetzt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Medium-Sensoreinheit 725 innerhalb der Sende- und Empfangseinheit 720. Wenn sich die Medium-Sensoreinheit 725 innerhalb der Sende- und Empfangseinheit 720 befindet, kann die Medium-Sensoreinheit 725 von einiger der Hardware Gebrauch machen, die in der Sende- und Empfangseinheit 720 existiert, um den Zustand des Kommunikationsmediums 730 zu bestimmen. Die Medium-Sensoreinheit 725 kann beispielsweise Teile der Empfängerhardware verwenden, um den Zustand des Kommunikationsmediums 730 zu erfassen.
Das Kommunikationsmedium 730 ist in 7a als physikalische, verdrahtete Verbindung gezeigt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedoch das Kommunikationsmedium 730 ein beliebiges Medium sein, das in der Lage ist, Daten zu übertragen. Beispiele von verschiedenen möglichen Kommunikationsmedien umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf: Draht (Netzleitung, Telephonleitung, verdrilltes Paar, Koaxialkabel, Mehrfachleiterdraht usw.), Faseroptik (Einfachmode und Mehrfachmode), drahtlos (Hochfrequenz, Infrarot, Mikrowelle, Laserlicht usw.).
Mit Bezug nun auf 7b stellt ein Blockdiagramm den Prozessor 710 genauer dar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Prozessor 710 einen Listenprozessor 760, eine Zeitablaufsteuerung 765 und einen Konfliktkoordinator 770. Der Listenprozessor 760, die Zeitablaufsteuerung 765 und der Konfliktkoordinator 770 können Funktionen sein, die innerhalb des Prozessors 710 ausgeführt werden, oder sie können zweckgebundene Hardwareeinheiten innerhalb des Prozessors 710 sein. Der Listenprozessor 760, die Zeitablaufsteuerung 765 und der Konfliktkoordinator 770 sind mit einer Betriebseinheit 775 des Prozessors 710 gekoppelt, die manchmal Steuereinheit genannt wird. Die Betriebseinheit 775 ist für das Ausführen von Programmen und Durchführen von Funktionen wie z. B. Koordinieren von Wechselwirkungen zwi schen verschiedenen Funktionseinheiten des Prozessors 710 verantwortlich. Die Betriebseinheit 775 ist wiederum mit einem Bus gekoppelt, der den Prozessor 710 und seine internen Komponenten mit dem Rest des HC 700 verbindet.
Der Listenprozessor 760 ist für das Warten der Liste von Stationen verantwortlich, die Rahmen unter Verwendung von konfliktfreien Kommunikationen übertragen wollen. Wenn der Prozessor 710 beispielsweise den Listenprozessor 760 für eine Station anfordert, die konfliktfreie Kommunikationen will, versieht ihn der Listenprozessor 760 beispielsweise mit der Station und relevanten Informationen hinsichtlich der Bedürfnisse der Station, einschließlich dessen, wie viele Rahmen sie übertragen muss und mit welchen Prioritäten usw. Wenn der HC 700 eine Abfrageanforderung von einer Station empfängt, sendet der HC 700 die Anforderung zum Listenprozessor 760, der die Anforderung in der Liste speichert.
Die Zeitablaufsteuerung 765 ist für das Ordnen der Stationen und ihrer Anforderungen von Übertragungszeit verantwortlich, so dass der bereitgestellte Dienst gerecht ist und keine Station zu viel oder zu wenig der Netzbandbreite erhält. Die Zeitablaufsteuerung 765 arbeitet unter Verwendung eines Satzes von im Voraus festgelegten Regeln, die festlegen, wie Anforderungen mit verschiedenen Prioritäten und Dauern zu ordnen sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt die Zeitablaufsteuerung 765 Anforderungen mit höheren Prioritäten näher an den Beginn der Liste und Anforderungen für kürzere Dauern werden typischerweise näher an den Beginn der Liste gesetzt als Anforderungen für längere Dauern.
Der Konfliktkoordinator 770 ist für das Aktualisieren der TCPPs verantwortlich, die von Stationen für Konfliktkommunikationen verwendet werden. Die Aktualisierung der TCPPs kann in festen Zeitintervallen durchgeführt werden oder sie kann durchgeführt werden, wenn spezielle Netzleistungs-Metriken außerhalb festgelegter Bereiche fallen. Die aktualisierten Werte können über einen Bakenrahmen oder einen anderen Managementrahmen gesandt werden.
Obwohl diese Erfindung mit Bezug auf erläuternde Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in begrenzender Hinsicht aufgefasst werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der erläuternden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung sind für Fachleute bei der Bezugnahme auf die Beschreibung ersichtlich. Daher ist vorgesehen, dass die beigefügten Ansprüche beliebige derartige Modifikationen oder Ausführungsformen umfassen.

Claims

Verfahren für die Schaffung einer konfliktfreien Übertragung während einer Konfliktperiode in einem gemeinsam genutzten Kommunikationsmedium, das umfasst: (a) Belegen des gemeinsam genutzten Kommunikationsmediums, nachdem das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium inaktiv geworden ist und bevor eine kurze Zwischenrahmenraum-Periode abgelaufen ist, wobei das gemeinsam genutzte Medium durch einen Hybrid-Controller (700) belegt wird; (b) Zulassen, dass eine Kommunikationsstation über das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium überträgt; und (c) erneutes Belegen des gemeinsam genutzten Kommunikationsmediums, nachdem die Kommunikationsstation übertragen hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Hybrid-Controller das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium durch Übertragen wenigstens eines Rahmens auf dem gemeinsam genutzten Kommunikationsmedium belegt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Rahmen vor dem Ablauf einer Punktkoordinatenfunktion-Zwischenrahmenraum-Periode und nachdem das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium inaktiv geworden ist, übertragen wird, wobei die Punktkoordinatenfunktion-Zwischenrahmenraum-Periode länger ist als die kurze Zwischenrahmenraum-Periode.
Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem der Rahmen ein Datenrahmen und/oder ein Steuerrahmen und/oder eine Kombination von beiden ist.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst: Wiederholen jedes der Schritte (a) bis (c), nachdem das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium für eine Punktkoordinatenfunktion-Zwischenrahmenraum-Periode inaktiv gewesen ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium von mehreren Stationen gemeinsam genutzt wird, der Steuerrahmen eine Dauer enthält, die spezifiziert, wie lange die Kommunikationsstation übertragen kann, und die Kommunikationsstation so betreibbar ist, dass sie Rahmen an irgendeine Station überträgt, solange die Kommunikationsstation die Übertragung innerhalb der durch den Steuerrahmen spezifizierten Dauer abschließen kann.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine empfangende Station, die von der Kommunikationsstation einen Rahmen empfängt, so betreibbar ist, dass sie Rahmen an irgendeine Station überträgt, solange die empfangende Station die Übertragung innerhalb der durch den Steuerrahmen spezifizierten Dauer abschließen kann.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem dann, wenn eine empfangende Station, die einen Rahmen empfängt, vorher innerhalb der durch den Steuerrahmen spezifizierten Dauer einen Rahmen empfangen hat, die Datenübertragung endet, selbst wenn in der durch den Steuerrahmen spezifizierten Dauer ausreichend Zeit verbleibt, um weitere Rahmen zu übertragen.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Kommunikationsstation so betreibbar ist, dass sie einen Rahmen von irgendeiner von mehreren Verkehrskategorien überträgt, solange ein Empfänger den Rahmen innerhalb der durch einen Steuerrahmen spezifizierten Dauer übertragen kann.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Kommunikationsstation so betreibbar ist, dass sie mehrere Verkehrsdatenrahmen von irgendeiner der mehreren Verkehrskategorien überträgt, solange eine empfangende Station den Rahmen innerhalb einer durch einen Steuerrahmen spezifizierten Dauer übertragen kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem der Hybrid-Controller mit der Übertragung eines Rahmens eine kurze Zwischenrahmenraum-Periode nach der Beendigung der Übertragung durch einen Empfänger beginnt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium von mehreren Stationen gemeinsam genutzt wird und wobei das Verfahren ferner umfasst: Wiederholen der Schritte (b) und (c), bis jede Station alle ihre Rahmen übertragen hat.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner das Wiederholen der Schritte (b) und (c) umfasst, bis die Konfliktperiode vorüber ist.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium von mehreren Stationen gemeinsam genutzt wird und wobei das Verfahren ferner umfasst: Übertragen von Steuerrahmen an eine zweite Station, nachdem eine erste Station die Übertragung beendet hat, selbst wenn die erste Station weitere Rahmen zu übertragen hat.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem eine Station die Kommunikationsstation wird, indem sie einen Steuerrahmen zu dem Hybrid-Controller sendet.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst: bei Empfang des Steuerrahmens von der Station Anordnen der Station in einer Liste von Empfängern durch den Hybrid-Controller.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner umfasst: Freigeben des Kommunikationsmediums, nachdem die konfliktfreie Übertragung endet.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner umfasst: Übertragen von Rahmen unter Verwendung eines Konfliktzugriffs, nach dem die konfliktfreie Übertragung endet.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst: Koordinieren des Konfliktzugriffs mit dem Hybrid-Controller durch Aktualisieren und Rundsenden von Konfliktzugriff-Parametern für die Verwendung durch in Konflikt stehende Stationen in einer Konfliktkommunikation.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner umfasst: Ausführen des Aktualisierens und Rundsendens in festen Zeitintervallen.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner umfasst: Ausführen des Aktualisierens und des Rundsendens, wenn spezifische Netzleistungs-Metriken außerhalb spezifizierter Bereiche liegen.
Zentralisierter Controller (700), mit: einem Prozessor (710), der mit einem Speicher (715) gekoppelt ist, wobei der Prozessor eine Schaltungsanordnung umfasst, um einen konfliktfreien Zugriff auf ein Kommunikationsmedium zu managen, wobei der Prozessor ferner umfasst: einen Listenprozessor (760), der so beschaffen ist, dass er eine Liste von Stationen, die konfliktfreie Kommunikation wünschen, hält; eine Zeitablaufsteuerung (765), die so beschaffen ist, dass sie die Bedienungsreihenfolge der Stationen in der Liste von Stationen, die eine konfliktfreie Kommunikation wünschen, anordnet; und einen Konfliktkoordinator (770), der so beschaffen ist, dass er Konfliktzugriffsparameter für die Verwendung durch in Konflikt stehende Stationen in einer Konfliktkommunikation aktualisiert; wobei der zentralisierte Controller ferner umfasst: eine Sende-/Empfangseinheit (720), die mit dem Prozessor gekoppelt und so beschaffen ist, dass sie Datenrahmen zu dem Kommunikationsmedium überträgt und von ihm empfängt; und eine Medium-Sensoreinheit (726), die mit dem Prozessor gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass sie einen Zustand des Kommunikationsmediums erfasst; und wobei der zentralisierte Controller so beschaffen ist, dass er das Kommunikationsmedium belegt, nachdem die Medium-Sensoreinheit erfasst hat, dass das Medium inaktiv ist, und bevor ein kurzer Zwischenrahmenraum abgelaufen ist.
Zentralisierter Controller nach Anspruch 22, bei dem sich die Medium-Sensoreinheit in der Sende-/Empfangseinheit befindet.
Zentralisierter Controller nach Anspruch 22, bei dem der Mediumsensor so betreibbar ist, dass er den Zustand des Kommunikationsmediums an einen Speicherplatz in den zentralisierten Controller ausgibt.
Zentralisierter Controller nach Anspruch 22, bei dem der Mediumsensor so betreibbar ist, dass er in Abhängigkeit vom Zustand des Kommunikationsmediums einen Mediumzustand-Merker setzt.
Zentralisierter Controller nach Anspruch 22, bei dem die Zeitablaufsteuerung so betreibbar ist, dass sie die Reihenfolge der Bedienung der Stationen auf der Grundlage, dass, wer zuerst kommt, zuerst bedient wird, anordnet.
Zentralisierter Controller nach Anspruch 22, bei dem die Zeitablaufsteuerung so betreibbar ist, dass sie die Reihenfolge der Bedienung der Stationen in einer durch eine Verkehrskategorie geordneten Liste anordnet.
Zentralisierter Controller nach Anspruch 22, bei dem der Konfliktkoordinator so betreibbar ist, dass er die Werte von Konfliktzugriffsparametern für eine Konfliktkommunikation aktualisiert.
Kommunikationsnetz, das umfasst: wenigstens eine Kommunikationsstation, die mit einem Kommunikationsmedium gekoppelt ist, wobei die Kommunikationsstation mit anderen Stationen kommunizieren kann; einen zentralisierten Controller, der mit dem Kommunikationsmedium gekoppelt ist und die Kommunikation während einer konfliktfreien Kommunikationsperiode managt, wobei der zentralisierte Controller ferner umfasst: einen Prozessor, der mit einem Speicher gekoppelt ist und eine Schaltungsanordnung enthält, die so beschaffen ist, dass sie den konfliktfreien Zugriff auf ein Kommunikationsmedium managt; eine Sende-/Empfangseinheit, die mit dem Prozessor gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass sie Datenrahmen an das Kommunikationsmedium überträgt und von ihm empfängt; und eine Medium-Sensoreinheit, die mit dem Prozessor gekoppelt und so beschaffen ist, dass sie einen Zustand des Kommunikationsmediums erfasst; und wobei die wenigstens eine Station so beschaffen ist, dass sie das Kommunikationsmedium belegt, nachdem das Medium inaktiv geworden ist und bevor eine kurze Zwischenrahmenraum-Periode abgelaufen ist, wobei das gemeinsam genutzte Kommunikationsmedium durch den zentralisierten Controller (700) belegt wird.
Kommunikationsnetz nach Anspruch 29, bei dem der Prozessor ferner umfasst: einen Listenprozessor, der so beschaffen ist, dass er eine Liste von Stationen, die eine konfliktfreie Kommunikation wünschen, hält; eine Zeitablaufsteuerung, die so beschaffen ist, dass sie die Bedienungsreihenfolge der Stationen in der Liste von Stationen, die eine konfliktfreie Kommunikation wünschen, anordnet; und einen Konfliktkoordinator, der so beschaffen ist, dass er Konfliktzugriffsparameter für die Verwendung durch konfligierende Stationen in einer Konfliktkommunikation aktualisiert.
Kommunikationsnetz nach Anspruch 29 oder Anspruch 30, bei dem das Kommunikationsmedium so beschaffen ist, dass es ein Hochfrequenzspektrum verwendet.
Kommunikationsnetz nach Anspruch 29, Anspruch 30 oder Anspruch 31, bei dem sich der zentralisierte Controller in einer Kommunikationsstation befindet.