Спосіб планування інтервалів обслуговування в бездротовій локальній мережі (wlan)

1. Спосіб передавання трафіку між першим пристроєм (101), підключеним до бездротової локальної мережі (WLAN) (100), і другим пристроєм (102), підключеним до цієї бездротової локальної мережі, який включає такі операції: синхронізацію системного часу другого пристрою із системним часом першого пристрою; встановлення абсолютного часу початку першого інтервалу (307) обслуговування; і передавання трафіку між першим пристроєм і другим пристроєм у проміжок часу, що настає після цього часу початку; причому декілька інтервалів для передавання (ТХОР) надаються в одному періоді обслуговування. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що згадане встановлення додатково включає передавання пакета з інформаційним елементомрозкладом (SEF) (200), що містить час початку. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що синхронізація додатково включає передавання з першого пристрою функції часової синхронізації (TSF), що містить інформацію про системний час першого пристрою. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що першим пристроєм є гібридний координатор (НС), а другим пристроєм є QoS-сумісна станція (QSTA). 2 (19) 1 3 91959 4 15. Бездротова локальна мережа за п. 14, яка відстанцію (QSTA), з'єднану з гібридним координаторізняється тим, що згаданий абсолютний час заром (НС), причому час початку (305) першого інтервалу (307) обслуговування встановлюється як дається шляхом передавання пакета-маячка (301) абсолютний час, який задається шляхом синхроніз НС, причому цей пакет-маячок містить декілька зації системного часу QSTA із системним часом моментів часу ТВТТ (302); і перший інтервал обНС, і декілька інтервалів для передавання (ТХОР) слуговування починається після спливу певного надаються в одному періоді обслуговування. цілого числа ТВТТ і ще певного часу зміщення. Застосування бездротового зв'язку в системах передавання даних і голосової інформації стає все масовишім. Пристрої, що використовують бездротовий зв'язок, включають в себе портативні комп'ютери, КПК, стільникові телефони, комп'ютери в бездротовій локальній мережі (WLAN), мобільні телефони тощо. Досягнення в галузі канальної модуляції істотно збільшили пропускну спроможність каналів бездротового зв'язку, роблячи WLAN життєздатною альтернативою дротовим і оптоволоконним мережам. IEEE 802.11 - це стандарт, що передбачає специфікацію для підрівня керуванням доступом до середовища (МАС-підрівня) і фізичного (PHY) рівня мережі WLAN. Хоч цей стандарт істотно вдосконалив керування голосовим трафіком і трафіком даних, безперервно зростаючий попит на доступ до мережі із все більш високими канальними швидкостями вимагає постійного розвитку стандарту і його вдосконалення. Наприклад, значні зусилля спрямовуються на підтримку роботи в бездротових локальних мережах (WLAN) мультимедійних сервісів у реальному часі, особливо з гарантованою якістю послуг (QoS). Одним методом, що використовується для координування доступу до робочого каналу мережі WLAN і його використання, є опитування. Опитування — це процес, в якому сумісна з технологією гарантування якості послуг (QoS-сумісна) точка доступу (QAP) передає в QoS-сумісну станцію (QSTA) повідомлення з певними вимогами, такими як вимоги до потоку. Фактично йдеться про надання точкою доступу QAP дозволу станції QSTA, з наданням права доступу до каналу впродовж вказаного проміжку часу. QSTA має плановий час для здійснення доступу; мінімальний період часу між двома послідовними плановими періодами обслуговування відомий як мінімальний інтервал обслуговування. У проміжку між плановими інтервалами обслуговування QSTA може перейти в енергозбережний режим або виконувати якісь власні (внутрішні) обчислювальні операції, або й те й інше. Наприклад, QSTA може використовувати цей час простою для інших задач, зокрема, для заощадження електроенергії. Без інформації про момент часу, що відповідає початку мінімального інтервалу обслуговування, QSTA після періоду обслуговування доводилося б залишатися в активному режимі, чекаючи від QAP наступну команду для одержання доступу до каналу. Використання ресурсів при цьому було б неефективним. Хоча специфікація IEEE 802.11Е, що передбачає описану вище стисло процедуру опитування, підвищує ефективність WLAN, є все ж і певні недоліки. Наприклад, мінімальний період обслуговування і максимальний період обслуговування від лічуються від початку першого успішного передавання точкою доступу QAP (яка також іменується гібридним контролером або координатором (НС) даних або пакета опитування QoS(+)CF-Poll. Хоч пакет даних або пакет опитування, переданий гібридним координатором НС, може бути прийнятий станцією QSTA належним чином, НС може не одержати належним чином передбачене підтвердження прийому. Відповідно, QSTA встановлює мінімальний період обслуговування в момент часу і з параметрами, встановленими в пакеті опитування, після одержання від НС пакета з інформаційним елементом-розкладом (щодо планування), тоді як НС, не одержавши підтвердження, може протягом максимального періоду обслуговування повторювати передавання попереднього сигналу, вважаючи, що попередня передача не була прийнята. Однак оскільки QSTA вже встановила початок мінімального періоду обслуговування, вона може знаходитися, наприклад, в енергозбережному режимі, і тому не прийме пакета опитування, що призведе до збою в роботі протоколу. Ці та інші проблеми з координуванням передавання і приймання трафіка можуть виникати як наслідок неоднозначного визначення часу початку інтервалу обслуговування. У кінцевому результаті це призводить до неефективного витрачання ресурсів мережі. На додаток до неоднозначності, яка може виникати у визначенні початку мінімального періоду обслуговування, кінець часу обслуговування також може бути неоднозначним, результатом чого може бути збій у роботі протоколу. Наприклад, QSTA може передати останній пакет, який не буде прийнятий гібридним координатором НС; або НС може передати останній пакет, який буде прийнятий і підтверджений станцією QSTA, але підтвердження не буде прийняте гібридним координатором НС. В обох випадках після виконання станцією QSTA своєї останньої задачі в даному періоді вона може перейти в енергозбережний режим або до виконання якихось інших задач, не пов'язаних з прийманням передач. Тим часом гібридний координатор НС може продовжувати передавання в QSTA, марно витрачаючи ресурси. Крім того, НС може завершити обслуговування QSTA до завершення періоду обслуговування. У цьому випадку QSTA буде залишатися в робочому стані без необхідності у цьому, хоч могла б перейти в енергозбережний режим, або, перед переходом в енергозбережний режим, обробити внутрішні черги. Зрозуміло, що в результаті марно витрачаються цінні ресурси бездротової мережі. Крім того, рівень техніки передбачає пов'язування інтервалу для передавання (ТХОР) з періодом обслуговування — період обслуговування 5 91959 6 встановлюється рівним проміжку часу, необхідного ладі здійснення показані чотири QSTA 102 для для одного ТХОР. Відповідно після кожного періобільшої ясності обговорення прикладів здійснення. ду обслуговування QSTA переходить в енергозбеСтанції QSTA 102 можуть бути, наприклад, перережний режим. Оскільки перехід з енергозбережносними пристроями, такими як персональні комного режиму в робочий стан потребує порівняно п'ютери, побутове електронне обладнання, мобівеликих витрат електроенергії, для їх зниження льні телефони та інші пристрої, що можуть необхідно вирішити цю проблему. підключатись до бездротової локальної мережі. Відповідно, є потреба у способі опитування і Відповідно до одного прикладу здійснення WLAN передавання трафіка (пакетів даних і/або голосо100 і її елементи по суті відповідають стандарту вої інформації) між НС і станціями QSTA мережі IEEE 802.11 і його розширенням і версіям. У WLAN WLAN, який долав би принаймні описані вище не100 також впроваджені зміни і удосконалення, задоліки відомих способів. пропоновані цим винаходом. Слід відзначити, що Відповідно до одного прикладу здійснення багато які елементи і технології WLAN 100 відповіспосіб передавання і приймання трафіка в мережі дають специфікації IEEE 802.НЕ Draft D4.0. Слід WLAN включає встановлення по суті абсолютного також відзначити, що зміст згаданої специфікації часу початку першого інтервалу обслуговування; і спеціально повністю включений в цю заявку шляпередавання трафіка в перший пристрій та із перхом посилання. шого пристрою у другий пристрій впродовж певноУ процесі роботи НС 101 керує передаванням, го проміжку часу, що наступає після згаданого чащо здійснюють різні QSTA 102. Зокрема, НС коорсу початку. динує передавання голосової інформації та даних Відповідно до одного прикладу здійснення станціями QSTA 102. Відповідно до одного прикбездротова локальна мережа включає в себе щоладу здійснення станції QSTA 102 з'єднані одна з найменше один гібридний координатор (контроодною тільки через НС 101. Відповідно до іншого лер) (НС) і щонайменше одну сумісну з технологіприкладу здійснення станції QSTA можуть зв'язуєю гарантування якості послуг (QoS-сумісну) ватися з однією або декількома станціями QSTA станцію (QSTA). Гібридний координатор НС перебез необхідності передавання спочатку в НС 101. дає пакет інформаційного елемента-розкладу Перше відоме як висхідний канал (uplink), тоді як (SEF). Бездротова локальна мережа також вклюостаннє іменується прямим з'єднанням (direct link). чає в себе механізм обліку часу, що встановлює Хоч ці аспекти організації WLAN 100 є важливими по суті абсолютний час початку інтервалу обслугодля загального розуміння прикладів здійснення, вування. для цього, як правило, не є необхідним заглиблюВинахід стане більш зрозумілим із наведеного ватись у деталі таких аспектів. Відповідно, ці денижче докладного опису, що посилається на прикталі не наводяться, щоб не ускладнювати опис ладені фігури. Слід підкреслити, що різні елементи прикладів здійснення. не обов'язково зображені в реальному масштабі. На фіг. 2а показаний пакет SEF 200 відповідно Навпаки, для полегшеного сприйняття розміри до одного прикладу здійснення. Пакет SEF 200 можуть бути, залежно від обставин, збільшені або містить елемент 201 ідентифікатора, елемент 202 зменшені. розміру, елемент 204 інтервалу обслуговування, Фіг. 1 — блок-схема бездротової локальної елемент 205 максимальної тривалості обслуговумережі відповідно до одного прикладу здійснення. вання і елемент 206 інтервалу специфікації. Ці Фіг. 2а і фіг. 2b — приклади пакетів інформаелементи відомі з рівня техніки, і докладніші відоційних елементів-розкладів відповідно до прикламості про них можна знайти в стандарті IEEE дів здійснення. 802.НЕ, Draft D4.0, зміст яких слід вважати повнісФіг. 3 — приклад часової діаграми, що ілюсттю включеним в дану заявку шляхом посилання. рує послідовність операцій передавання відповідЗазначимо, що деякі з цих елементів розглядано до одного прикладу здійснення. ються детальніше при розкритті прикладів здійсФіг. 4 — приклад часової діаграми, що ілюстнення. рує послідовність операцій передавання відповідSEF 200 містить також елемент 203 визначенно до одного прикладу здійснення. ня часу початку (ST). ST 203 містить надану гібриУ наведеному нижче докладному описі для дним координатором НС інформацію про абсолюзабезпечення більш глибокого розуміння даного тний час початку наступного інтервалу винаходу викладені, з метою пояснення — але не обслуговування. Як стане зрозуміліше по ходу обмеження — приклади його здійснення, що розкцього опису, визначення цього часу початку у абривають певні деталі. Однак після ознайомлення з солютний спосіб забезпечує синхронізм між НС і ним рядовому фахівцю в цій галузі техніки стане конкретною станцією QSTA (або декількома станзрозуміло, що можливі й інші варіанти реалізації ціями QSTA), яка (або які) буде (будуть) обслугоданого винаходу з відхиленням від конкретних вуватися у висхідному або низхідному каналі, або деталей, розкритих в цьому описі. Крім того, щоб через пряме з'єднання гібридним координатором не ускладнювати опис винаходу, опис добре відо(НС) в даному інтервалі обслуговування. Відповідмих пристроїв, способів і матеріалів не наводитьно, оскільки станції QSTA відомий абсолютний час ся. початку інтервалу обслуговування, проблеми віНа фіг. 1 показана WLAN 100 відповідно до домих способів і пристроїв, пов'язані з неоднознаодного прикладу здійснення. WLAN 100 включає в чністю часу початку інтервалу обслуговування, себе принаймні один НС 101, за допомогою бездпрактично відсутні у способах і пристроях, розкриротової інфраструктури (не показана) з'єднаний з тих у прикладах здійснення. Слід відзначити, що декількома станціями QSTA 102. В даному прикабсолютний час початку в елементі ST 203 може 7 91959 8 бути заданий за допомогою синхронізації системНС передає в одну або декілька станцій ного часу станції QSTA із системним часом гібрид(QSTA) SEF 304, що містить ного координатора НС з використанням функції 'Сторінка на заміну 7 29.10.2009 часової синхронізації (TSF) гібридного координаелемент ST, такий як ST 203 прикладу SEF, тора (НС), і може бути заданий як абсолютний час показаного на фіг. 2а. Таким чином у згаданій вифункцією TSF; або може бути заданий як певне ще TSF задається час початку, наприклад, молоабсолютне зміщення відносно певного конкретного дшими чотирма байтами таймера TSF на початку часу ТВТТ. Детальніше різні способи визначення першого інтервалу обслуговування, виражений у часу початку відповідно до прикладів здійснення мікросекундах. У даному прикладі здійснення SEF описуються нижче. 304 містить час початку 305, який, як згадувалося Відповідно до ще одного прикладу здійснення, вище, є абсолютним часом для однієї або декільпоказаного на фіг. 2b, при завершенні гібридним кох цільових станцій QSTA, оскільки системний координатором НС обслуговування станції QSTA в час QSTA був синхронізований із системним часом конкретному інтервалі обслуговування останнім НС. Відповідно, станція QSTA «програмується» на передається SEF 207, що подібний до SEF 200 і перехід у робочий режим у момент часу початку містить ідентифікатор 208 останнього пакета (LF) в 305. Крім того, SEF містить інформацію про макполі QoS-керування пакета. SEF 207 містить також симальну тривалість 306 обслуговування, і, оскільпакети 209 з різними даними трафіка відповідно до ки SEF задає час початку 305 через регулярні інзгадуваного стандарту IEEE. Ідентифікатор 208 тервали, всі інтервали обслуговування для даного останнього пакета, будучи прийнятим станцією SEF 304 виявляються заданими. Відповідно, доки QSTA, повідомляє станції QSTA, що для даного не буде переданий інший SEF, або доки станція інтервалу обслуговування весь трафік, у висхідноQSTA не перерве інтервал обслуговування, час му або низхідному каналі, завершений. У кінцевопочатку та інтервал обслуговування починаються і му результаті це дозволяє станції QSTA перейти в завершуються через регулярні проміжки часу, що енергозбережний режим і тим самим зберегти визначені SEF за допомогою TSF. електроенергію, не залишаючись без необхідності У проміжок часу між SEF 304 і часом початку в робочому стані, і забезпечує станції QSTA мож305 станція QSTA може перейти в енергозбережливість працювати з внутрішніми чергами, зокрений режим, або працювати з внутрішніми чергами, ма, чутливими до часу, що є значною перевагою в або робити й те, й інше. У будь-якому випадку, порівнянні з відомими способами і пристроями, що оскільки вже нема неоднозначності щодо часу позгадувались вище. А саме, не одержуючи повідочатку, станція QSTA не витрачає час і електроенемлення про завершення, що надається ідентифіргію в очікуванні початку інтервалу обслуговуванкатором останнього пакета відповідно до прикладу ня. Більш того, синхронність часу початку по суті здійснення, згідно з рівнем техніки станція QSTA запобігає марній витраті ресурсів мережі, що може залишалася в робочому стані до спливу часу, рівтраплятись при застосуванні відомих способів і ного максимальній тривалості обслуговування, пристроїв через неоднозначність часу початку. визначеній в елементі 205. Крім того, слід відзнаУ момент часу, що відповідає часу початку чити, що НС буде продовжувати передавати іден305, починається період 308 обслуговування. У тифікатор останнього пакета доти, доки не одерданому прикладі період обслуговування являє жить підтвердження приймання (АСК) з QSTA. Це собою безперервний проміжок часу, протягом якоусуває неоднозначність щодо моменту завершенго НС передає в станцію QSTA набір з одного або ня періоду обслуговування і долає пов'язані з нею декількох пакетів у низхідному каналі або надає недоліки, властиві мережам з рівня техніки. один або декілька інтервалів для передавання На фіг. 3 показана часова діаграма частини (ТХОР). За варіантом, якому віддають перевагу, послідовності 300 передавань відповідно до одноперший період обслуговування починається, коли го прикладу здійснення. Це є TDMA-послідовність. молодші 4 байти TSF є рівними значенню, визнаЯк це відомо з рівня техніки, гібридний координаченому в початковому полі SEF (тобто часу початтор НС у мережі може бути виконаний з можливіску 305). Протягом цього періоду 308, тривалість тю передавання пакетів-маячків (відомих як якого обмежена максимальною тривалістю обслуbeacon) 301 в моменти часу ТВТТ 302, як показаговування, гібридний координатор НС обслуговує но. Пакети-маячки містять корисну інформацію, станцію QSTA щодо передавання трафіка у витаку як TSF гібридного координатора (НС). Слід східному каналі, або низхідному каналі, або каналі відзначити, що пакети-маячки можуть бути не припрямого зв'язку. Передаючи останній SEF у данойняті або прийняті із завадами, але моменти часу му періоді обслуговування, НС передає LF, такий ТВТТ є заданими. Для цього в TSF гібридного кояк LF 208, що вказує на завершення періоду обординатора (НС) вміщується інформація про слуговування. У даному прикладі здійснення періТВТТ, і після того як станція QSTA прийме TSF, од обслуговування завершується, коли до спливу вона може виконати дві задачі, корисні для відліку максимальної тривалості 306 обслуговування ще часу в прикладах здійснення. По-перше, станція залишається проміжок часу 303. І знов, завершенQSTA (або декілька станцій QSTA мережі WLAN) ня періоду 308 обслуговування може статися в може встановити свій системний час синхронним будь-який момент після моменту часу початку 305 із системним часом гібридного координатора НС. і до спливу максимальної тривалості 306 обслугоКрім того, станція QSTA (або декілька станцій вування. В альтернативному варіанті QSTA може QSTA мережі WLAN) може записати моменти часу завершити (перервати) інтервал обслуговування; у ТВТТ. Ці задачі корисні у варіантах здійснення, цьому випадку скасовуються наступні інтервали описаних докладніше в даній заявці. обслуговування, як згадувалося вище. 9 91959 10 Оскільки неоднозначність кінця періоду обслуінтервалу 407 обслуговування і всіх подальших говування практично усувається передаванням LF, інтервалів 407 обслуговування. НС передає SEF або оскільки максимальна тривалість 306 обслуго404, який може бути таким, як описаний в зв'язку з вування спливає у певний абсолютний час, забезфіг. 2а. SEF 404 містить інформацію про час почапечується позитив - QSTA не залишається без тку в елементі визначення часу початку, такому як необхідності в робочому стані і звільняється для елемент 203. Для цього SEF 404 визначає такий обробки внутрішніх черг, або переходу в енергозчас початку 405, що відбувається у визначений бережний режим, або й того, й іншого. Це є значмомент після певної кількості ТВТТ 402 після SEF ним удосконаленням в порівнянні з рівнем техніки, 404. Таким чином SEF 404 передається і підтверякому притаманні проблеми, зумовлені неодноджується, і після заданого цілого числа ТВТТ 409 і значністю часу завершення конкретного періоду заданого часу 410 зміщення від пакета-маячка обслуговування. перший інтервал обслуговування починається у Додатково до згаданих вдосконалень способи час початку 405. SEF 404 містить період і частоту і пристрої представлених прикладів здійснення інтервалу обслуговування, а також максимальну можуть передбачати більш ніж один ТХОР в одтривалість 406 обслуговування. Як описано в зв'яному періоді обслуговування. Це є значним удозку з прикладом здійснення, зображеним на фіг. 3, сконаленням у порівнянні з відомими пристроями і тривалість періоду обслуговування обмежена макспособами, де інтервал обслуговування задається симальною тривалістю 406 обслуговування. Однак рівним часу, необхідному для одного ТХОР. Тому якщо НС передає SEF з LF, наприклад, LF 208, у відомих способах після завершення ТХОР станперіод 408 обслуговування завершується в певний ція QSTA може перейти в енергозбережний ремомент до спливу максимальної тривалості обслужим. Для передавання іншого ТХОР станції QSTA говування. Різниця у часі між кінцем періоду 408 доведеться перемкнутися з енергозбережного обслуговування і кінцем максимальної тривалості режиму в робочий стан, що вимагає значних виобслуговування вказана як 403. трат електроенергії, в порівнянні з витратами, неВстановлення абсолютного часу початку 405 із обхідними для того, щоб залишатися в робочому застосуванням лічильника 409 пакетів-маячків режимі. Відповідно, згідно з рівнем техніки для ТВТТ і часу зміщення 410, як описано вище, заздійснення декількох ТХОР може знадобитися безпечує абсолютний час початку з перевагами, декілька окремих перемикань живлення. Натомість описаними вище при описі прикладів здійснення, відповідно до даних прикладів здійснення декілька зображеними на фіг. 3. Крім того, завершення пеТХОР можна виконати після одного вмикання жиріоду 408 обслуговування за допомогою LF також влення, без необхідності у декількох енергоємних дає переваги, що згадуються при розгляді приклаперемиканнях. У кінцевому результаті, це поліпдів здійснення, зображених на фіг. 3. Нарешті, шує енергозбереження і сприяє ефективному вимаксимальну тривалість обслуговування можна користанню ресурсів WLAN. Нарешті, слід відзназадати так, щоб вмістити декілька ТХОР, що має чити, що максимальна тривалість обслуговування корисний ефект для WLAN із точки зору енергоззадається (в SEF 304) так, щоб вмістити бажану береження і ефективного використання ресурсів. кількість ТХОР. Ці корисні ефекти описуються при описуванні ваНа фіг. 4 показана часова діаграма частини ріантів здійснення, зображених на фіг. 3. послідовності 400 передавань відповідно до одноЗ описаних прикладів здійснення стає очевидго прикладу здійснення. Послідовність 400 багато ним, що винахід може бути реалізований фахівцем в чому подібна до варіанту здійснення, показаного у цій галузі техніки, який ознайомився з даною зана фіг. 3. Таким чином, при посиланні, якщо на явкою, багатьма різними способами. Такі варіанти відмінності не наголошується, аналогічні елементи не мають вважатися відступом від предмета і оброзуміються як такі, що мають аналогічну функцію. сягу винаходу, і такі модифікації, які були б очевиПослідовність передавання включає передавання дні фахівцю в даній галузі, мають вважатися охоппакетів-маячків 401, які можуть містити TSF гібриленими формулою винаходу і її правовими дного координатора. ТВТТ 402 ефективно викориеквівалентами. стовуються для визначення стартового часу 405 11 91959 12 13 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 91959 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601