用于利用多信道的RTS/CTS系统的传输和恢复模式的装置和方法

摘要

一种用于利用多个信道来进行数据传递的RTS/CTS系统的方法、装置和计算机可读介质，包括：由第一设备在这多个信道上发送RTS帧；由第二设备接收该RTS帧并且基于收到该RTS帧而将CTS帧输出给第一设备，所述CTS帧是在所述多个信道中的至少一个信道上输出的；由网络内每个接收到该RTS帧的设备将网络分配矢量（NAV）设置成部分地基于该RTS帧中所包括的信息的时长；以及由第一设备在由NAV设置的时长内使用所述多个信道中的所述至少一个信道将数据发送给第二设备。

说明书

背景

1.公开领域

本公开一般涉及用于利用RTS/CTS协议的无线系统的装置和方法。更具 体而言，本公开涉及用于利用多个信道的RTS/CTS系统的传输和恢复模式的装 置和方法。

2.相关技术

一种类型的无线系统是RTS/CTS协议系统。在该系统中，希望在通信信 道上将数据发送给目的地节点的源节点在该通信信道上将请求发送（RTS）帧 发送给目的地节点。该RTS帧也被该系统中处于发送节点附近的其他节点接收 到，并且那些其他节点应当在给定时间内避免发送数据，该给定时间被称为网 络接入矢量（NAV）时长。如果目的地节点可用于接收数据，则目的地节点将 允许发送（CTS）帧发回给发送节点。节点在尝试获得对信道的接入以前应当 等待的时间量（NAV时长）被包括在RTS帧和CTS帧两者中。

对于CTS带宽小于RTS带宽的多信道无线系统，在RTS/CTS协议中存在 问题，其中NAV时长必须相应地重置。

发明概述

各个实施例涉及提供用于利用多个信道进行数据传递的RTS/CTS系统的 方法的信息。在一些实施例中，该方法包括：由第一设备在这多个信道上发送 RTS帧；由第二设备接收该RTS帧并且基于收到该RTS帧而将CTS帧输出给 第一设备，该CTS帧是在该多个信道中的至少一个信道上输出的；由网络内每 个接收到该RTS帧的设备将网络分配矢量（NAV）设置成部分地基于该RTS 帧中所包括的信息的时长；以及由第一设备在由该NAV设置的时长内使用该 多个信道中的该至少一个信道将数据传送给第二设备。

在各种其他实施例中，该方法包括：由第一设备在该多个信道上发送第一 RTS帧，第一RTS帧包括第一网络分配矢量（NAV），第一网络分配矢量（NAV） 被设置成至少包括第二RTS帧和第二CTS帧的时长；由第二设备接收第一RTS 帧并且基于收到第一RTS帧而将第一CTS帧输出给第一设备，第一CTS帧是 在该多个信道中的至少一个信道上输出的；由第一设备基于在该多个信道中的 该至少一个信道上收到第一CTS帧而在该多个信道中的该至少一个信道上发 送第二RTS帧，第二RTS帧包括第二NAV；由第一设备在该多个信道中的该 至少一个信道上接收第二CTS帧，第二CTS帧是由第二设备基于第二设备接 收到第二RTS帧而输出的；由网络内每个接收到第二RTS帧和第二CTS帧的 设备将NAV设置成部分地基于第二RTS帧中所包括的信息的时长；以及由第 一设备在由第二NAV设置的时长内使用该多个信道中的该至少一个信道将数 据传送给第二设备。

在各种其他实施例中，一种非瞬态计算机可读介质存储计算机程序产品， 该计算机程序产品用于利用多个信道来进行数据传递的RTS/CTS系统并且至 少致使至少计算机执行以下功能：由第一设备在该多个信道上发送RTS帧；由 第二设备接收该RTS帧并且基于收到该RTS帧而将CTS帧输出给第一设备， 该CTS帧是在该多个信道中的至少一个信道上输出的；由网络内每个接收到该 RTS帧的设备将网络分配矢量（NAV）设置成部分地基于该RTS帧中所包括 的信息的时长；以及由第一设备在由该NAV设置的时长内使用该多个信道中 的该至少一个信道将数据传送给第二设备。

在各种其他实施例中，一种装置利用请求发送/允许发送（RTS/CTS）协议 通过网络将数据发送给另一装置。该装置包括处理器，该处理器被配置成在多 个信道上创建去往另一装置的RTS帧，该多个信道对应于期望用来将数据从该 装置发送给该另一装置的信道。该装置还包括接收机，该接收机被配置成在该 多个信道中的至少一个信道上接收由该另一装置发送的CTS帧。该装置在部分 地基于该RTS帧内所包含的信息来设置的时长内使用该多个信道中的该至少 一个信道将数据传送给该另一装置。

在各种其他实施例中，一种设备利用请求发送/允许发送（RTS/CTS）协议 通过网络将数据发送给另一设备，并且该设备包括用于在该多个信道上发送 RTS帧的装置。该设备还包括用于将网络分配矢量（NAV）设置成部分地基于 该RTS帧中所包括的信息的时长的装置。该设备还包括用于在该多个信道中的 至少一个信道上接收CTS帧的装置。该设备再进一步包括用于在由该NAV设 置的时长内使用该多个信道中的该至少一个信道将数据传送给该另一设备的 装置。

在各种其他实施例中，一种设备利用请求发送/允许发送（RTS/CTS）协议 通过网络将数据发送给另一设备，并且该设备包括用于在该多个信道上发送第 一RTS帧的装置，第一RTS帧包括第一网络分配矢量（NAV），第一网络分 配矢量（NAV）被设置成至少包括第二RTS帧和第二CTS帧的时长。该设备 还包括用于在该多个信道中的至少一个信道上接收第一CTS帧的装置。该设备 还包括用于基于在该多个信道中的该至少一个信道上收到第一CTS帧而在该 多个信道中的该至少一个信道上发送第二RTS帧的装置，第二RTS帧包括第 二NAV。该设备再进一步包括用于在该多个信道中的该至少一个信道上接收第 二CTS帧的装置。该设备还包括用于将NAV设置成部分地基于第二RTS帧中 所包括的信息的时长的装置。该设备进一步包括用于在由第二NAV设置的时 长内使用该多个信道中的该至少一个信道将数据传送给该另一设备的装置。

附图简述

图1示出了将RTS/CTS协议用于节点间的数据传递的无线网络中的多个 节点。

图2示出了根据本发明的第一实施例的使用RTS/CTS协议进行数据传递 的特征。

图3示出了根据本发明的第二实施例的使用RTS/CTS协议进行数据传递 的特征。

图4示出了根据本发明的第三实施例的使用RTS/CTS协议进行数据传递 的特征。

图5是示出构成根据本发明的第一、第二和第三实施例中任一实施例的节 点的元素的框图。

详细描述

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本公开的各种方面的描述，而无意 代表可实践本公开的仅有方面。本公开中描述的每个方面是仅作为本公开的示 例或解说而提供的，并且不应被必然地解释成优于或胜过其他方面。为了提供 对本公开的透彻理解，本详细描述包括具体细节。然而，对于本领域技术人员 而言明显的是，本公开无需这些具体细节也可实践。在一些实例中，众所周知 的结构和设备以框图形式示出以避免湮没本公开的概念。首字母缩略词和其它 描述性术语可仅出于方便和清楚起见而使用，且无意限定本公开的范围。

尽管出于使解释简单化起见，将这些方法体系图示并描述为一系列动作， 但是应当理解并领会，这些方法体系不受动作的次序所限定，因为根据一个或 更多个方面，一些动作可按不同于本文中图示和描述的次序发生和/或可与其他 动作并发地发生。例如，本领域技术人员将理解和领会，方法体系可被替换地 表示为一系列相互关联的状态或事件，诸如在状态图中那样。不仅如此，并非 所有解说的动作皆为实现根据一个或更多个方面的方法体系所必要的。

下面描述了利用RTS/CTS协议的无线系统的各个实施例。

在其中在多个信道上传送RTS帧、但仅仅在传送了该RTS帧的这些信道 的一子集上传回CTS帧的多信道无线系统中，本申请的发明人确定：由于与 RTS带宽相比较小的CTS带宽，NAV时长应当被相应地重置。这是因为，要 从源节点传送给目的地节点的数据是在比RTS帧中请求使用的带宽小的带宽 上传送的，其中该较小的带宽在从目的地节点发送给源节点的CTS帧中设置。 因此，源节点、目的地节点和无线网络中所有其他已经接收到该RTS帧和该 CTS帧的节点的NAV时长必须基于为源节点与目的地节点之间的数据传输所 提供的较小带宽来重置它们各自相应的NAV时长。

在本发明的第一实施例中，如图1和图2所示，源节点100在打算用于传 输的所有信道上发送RTS帧。在根据第一实施例的一种实现中，RTS帧是以重 复模式发送的，其具有11a前置码，其中包括带宽信息。如图1所示，RTS帧 在四个信道CH1、CH2、CH3和CH4上被发送。接收到该RTS帧的目的地节 点110发回CTS帧，其中这四个信道中的仅两个信道CH1和CH2被指示为是 可供目的地节点用于接收数据的。

无线网络中接收到该RTS帧和该CTS帧的节点（诸如图1中的节点120、 130和140）最初基于该RTS帧中提供的信息针对相应的信道CH1和CH2设 置它们各自相应的NAV时长。具体而言，NAV时长被RTS帧设置成基于由 RTS帧所使用的带宽和要发送的数据量所计算出的时长，其受到最大超时 （TXOP）极限的约束。

更详细而言，NAV时长被设置为等于：

NAV时长=数据传输帧时间+CTS帧时间+Ack帧时间+3*SIFS， 其中CTS帧时间、Ack（确收）帧时间和帧间时间SIFS全部是无线网络中每 个节点预先已知的时间并且对应于默认时间值。帧间时间SIFS被乘以3，因为 这对应于RTS帧、CTS帧、（诸）数据帧和Ack帧之间的帧间时间。举例来 说，SIFS等于16μs。Ack帧时间对应于用于确认不出错地收到数据的时间，并 且被设置成已知的默认值以用于NAV时长计算的目的。

数据传输帧时间是由每个节点基于RTS带宽来计算的，其中RTS带宽在 图2所示的示例中对应于信道CH1、CH2、CH3和CH4的总带宽。举例来说， 如果每个信道为20MHz宽，则数据传输帧时间是基于80MHz的RTS带宽来 计算的。使用80MHz带宽以及请求在这四个信道上从源节点传递给目的地节 点的（如在RTS帧中所阐述的）数据量（例如1千兆字节数据），每个节点都 可以容易地计算出数据传输帧时间。

在使用第一实施例的示例中，如图2所示，由于CTS帧仅仅在信道CH1 和CH2上被发送，而这是比RTS带宽（例如80MHz）小的带宽（例如40MHz）， 因此源节点在由CTS帧所指示的此较小带宽上发送数据，并且能从源节点100 发送给目的地节点110的数据量由接收到该RTS帧和该CTS帧的每个节点基 于原始由该RTS帧设置的NAV、以及如在该CTS帧中所提供的新的较小带宽 来重新计算。也就是说，在图2所示的示例中，由于NAV时长是基于RTS帧 设置的，因此能发送的数据量被减半（例如从1GHz到500MHz），因为NAV 时长保持不变。一旦此NAV时长结束，则RTS/CTS协议就允许网络上的任何 节点以本领域普通技术人员已知的方式请求在一个或多个信道上向网络上的 目的地节点进行传送。

下面参考图1和图3描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，像第一 实施例那样，在打算由源节点100用于向目的地节点110进行传输的所有信道 上发送RTS帧。在第二实施例的一种实现中，该RTS帧是以重复模式发送的， 其具有11a前置码，其中包括带宽信息。如图3所示，该RTS帧在四个信道 CH1、CH2、CH3和CH4上被发送。接收到该RTS帧的目的地节点110发回 CTS帧，其中这四个信道中的仅两个信道CH1和CH2被指示为是可供目的地 节点用于接收数据的。

在根据第二实施例的第一实现中，不像第一实施例的是，NAV时长是由接 收到该RTS帧的所有节点基于恒定时间值来设置的，该恒定时间值独立于要传 送的数据量和要用于该数据传输的带宽。举例来说，该恒定时间值被设置成超 时时长（或称TXOP时长），其是由RTS/CTS协议来设置的超时时长（例如 默认值）。

在根据第二实施例的第二实现中，NAV时长是基于最小带宽和要从源节点 100发送给目的地节点110的数据量来计算的，其中该最小带宽可以对应于多 信道无线环境中的仅一个信道的带宽。举例来说，该最小带宽是20MHz，其 是一个信道的带宽。可以基于特定网络的信道要求来利用其他最小带宽值，诸 如举例而言1MHz或500MHz的最小信道值。在其他实现中，最小带宽可以 对应于单个信道的一部分，诸如在本文所述示例中为5MHz（信道的1/4）。

在根据第二实施例的第二实现中，NAV时长被设为基于下式的值：

NAV时长=数据传输帧时间+CTS帧时间+Ack帧时间+3*SIFS， 其中CTS帧时间、Ack帧时间和帧间时间SIFS全部是无线网络中的每个节点 预先已知的时间，并且对应于默认时间值，并且其中数据传输帧时间是基于最 小带宽（例如MHz）而不是RTS带宽（例如80MHz）来计算的。

如果CTS帧在比RTS帧的带宽小的带宽上从目的地节点110发回给源节 点100，则从源节点100向目的地节点110发送数据直到可用数据完成或者直 到NAV时长极限，以先到者为准。在图3所示的示例中，由于CTS是在与CH1 和CH2（每个信道为20MHz）的带宽相对应的40MHz带宽上被发送的，因此 数据是基于以单个20MHz信道为基础所计算出的NAV时长被发送的，并且因 此整个数据量在达到NAV时长以前从源节点100发送给了目的地节点110。

在图3所示的示例中，NAV时长的仅大约一半被实际上用在从源节点100 到目的地节点110的数据传递中，并且因此在第二实施例中，源节点100在它 已经完成其向目的地节点110的完整数据传递时输出全部清除/结束（CF-END） 信号。网络上接收到该CF-END信号的各节点被通知：用于从源节点100到目 的地节点110的数据传递的信道（在图3所示的示例中为CH1和CH2）现在 可供网络上的任何节点通过使用RTS/CTS协议来使用。

下面参考图1和图4描述本发明的第三实施例。在第三实施例中，不像第 一和第二实施例的是，在源节点100与目的地节点110之间进行第一RTS/CTS 握手，其中还可能需要第二RTS/CTS握手来重置NAV时长值，这将在下面予 以解释。

在第三实施例中，像第一和第二实施例那样的是，在打算由源节点100用 于向目的地节点110进行传输的所有信道上发送RTS1帧。在第二实施例的一 种实现中，RTS1帧是以重复模式发送的，其具有11a前置码，其中包括带宽 信息。如图4所示，RTS1帧在四个信道CH1、CH2、CH3和CH4上被发送。 接收到该RTS1帧的目的地节点110发回CTS1帧，其中这四个信道中的仅两 个信道CH1和CH2被指示为是可供目的地节点用于接收数据的。

在第三实施例中，NAV时长是基于RTS帧所使用的带宽（CH1、CH2、 CH3和CH4相组合的带宽）和要发送的数据量来计算的，其受到最大超时极 限（TXOP）的约束。更详细而言，NAV时长被设置为等于下式的值：

NAV时长=RTS1帧时间+数据传输帧时间+CTS1帧时间+Ack帧时

间+3SIFS。

在第三实施例中，CTS1帧在空闲信道上从目的地节点110发回给源节点 100，其中包括带宽信息。CTS1帧优选地以重复模式带有11a前置码地来发送。

如果CTS1帧是在比RTS1帧中所包括的带宽小的带宽上发送的，则在源 节点100与目的地节点110之间执行第二RTS2/CTS2交换，其中新的NAV时 长被设置为基于RTS2帧所使用的带宽和要发送的数据量的值，其受最大超时 时长（TXOP）的约束。

更详细而言，新的NAV时长被设置为等于下式的值：

新的NAV时长=数据传输帧时间+CTS2帧时间+Ack帧时间+3

SIFS，

其中数据传输帧时间是基于CTS1带宽计算出的。在图4所示的示例中，数据 传输帧时间是基于与CH1和CH2的组合带宽相对应的40MHz的CTS1带宽计 算出的。在第三实施例中，使用RTS1/CTS1帧计算第一NAV时长所需的时间 通常是短的，并且因此获得使网络上受到信道被用于源节点100与目的地节点 110之间的数据传递所影响的所有节点都正确计算出NAV时长这一优点不止 是抵消了由于需要通过具有RTS2/CTS2帧来进行第二握手所损失的时间。

图5以框图形式示出了构成根据本发明的第一、第二和第三实施例中任一 实施例的节点500的元素。处理器510确定其需要将数据发送给目的地节点， 并且在其希望发出该数据的所有信道上输出RTS帧。RTS帧是基于要传送的数 据量、以及处理器510已知的其他默认值来计算的，并且借助于输出单元520 来输出。节点500包括监视单元530，该监视单元530在网络上的每个信道上 监视RTS帧和CTS帧，并且将该信息提供给处理器510。如果监视单元530 检测到RTS帧，并且如果节点500是正如在该RTS帧中所阐述的期望目的地 节点，则处理器510确定该RTS帧中所包括的信道中的哪些信道（如果有的话） 可供用于接收数据，并相应地输出CTS帧。如果节点500不是该RTS帧中所 阐述的期望目的地节点，则节点500基于该RTS帧中所阐述的信息来设置其 NAV时长。监视单元530还在信道上监视其他帧，诸如CF-END帧，CF-END 帧指示之前为数据传递分配的一个或多个信道现在被释放了以供用于由网络 上的节点作出未来的请求。存储单元540存储要由节点500传递的数据，并且 可被处理器510访问以用于在节点500被允许在网络中的至少一个信道上发送 数据时实现向目的地节点的数据传递。

本领域技术人员将理解，可使用各种各样的不同技术和技艺中的任何技术 和技艺来表示信息和信号。例如，以上描述通篇可能引述的数据、指令、命令、 信息、信号、位（比特）、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁 粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文所公开的实施例描述的各种解说 性逻辑框、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两 者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、块、 模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性 是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术 人员可针对每种特定应用以不同方式来实现所描述的功能性，但此类实现决策 不应被解读为致使脱离本公开的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑框、模块、以及电路可用 通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程 门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬 件组件、或其设计成执行本文中描述的功能的任何组合来实现或执行。通用处 理器可以是微处理器，但替换地，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、 微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微 处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协同的一个或多个微处理器或任何 其它此类配置。

结合本文所公开的实施例描述的方法或算法的各个步骤可直接用硬件、由 处理器执行的软件模块、或两者的组合来实现。软件模块可驻留在RAM存储 器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、 可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性 存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。替 换地，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。 ASIC可驻留在用户终端中。替换地，处理器和存储介质可作为分立组件驻留 在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其 任何组合中实现。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代 码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储 介质和通信介质两者，包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。 存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的 计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、 磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期 望程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。另外，任何连接也被正当地称 为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数 字订户线（DSL）、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网 站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、 或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。 如本文中所使用的盘和碟包括压缩碟（CD）、激光碟、光碟、数字多用碟（DVD）、 软盘和蓝光碟，其中盘（disk）常常磁性地再现数据，而碟（disc）用激光光学 地再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供前面对所公开的实施例的描述是为了使本领域任何技术人员皆能制 作或使用本公开。对这些实施例的各种改动对于本领域技术人员将是显而易见 的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他实施例而不会脱离本公开的精 神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中示出的实施例，而是应被授 予与本文中公开的原理和新颖性特征一致的最广的范围。