通过轮询间隔和虚拟轮询的动态修改的无线网络中的轮询

摘要

可响应于来自移动站的轮询对准请求修改轮询间隔。额外的缓冲延迟会出现于移动站中。所述缓冲延迟可通过分配给移动站的轮询间隔的动态修改(例如，通过增加/减少所述轮询间隔)而得以减少。在不同的实施例中，预见了移动站的虚拟轮询。接入点的轮询准许向移动站授予对共享媒介的访问特权(通常为所述接入点的轮询所保留)，允许所述站在PIFS(优先级帧间空间)后发送。

说明书

技术领域

本发明一般涉及计算机网络，尤其涉及无线网络。

背景技术

无线网络通常包括移动站和接入点。接入点可通过轮询移动站来使能无争用通信。

附图说明

图1示出了无线网络的示图。

图2示出了示例语音通信模型。

图3示出了无对准轮询。

图4示出了有对准轮询。

图5示出了CSMA/CA和对共享媒介的无争用访问的组合。

图6示出了根据本发明各种实施例的服务字段的质量。

图7示出了虚拟轮询序列。

图8示出了虚拟轮询冲突解决。

图9示出了根据本发明各种实施例的系统示图。

图10-12示出了根据本发明各种实施例的流程图。

具体实施方式

在以下的详细描述中，参考附图，其中附图作为说明示出了其中可以实施本发明的特定实施例。这些实施例被充分详细地描述以使本领域的熟练技术人员能实施本发明。可以理解，本发明的各种实施例尽管不同但不必相互排斥。例如，这里联系一个实施例描述的特殊特点、结构或特征可在其它实施例中实现而不背离本发明的精神和范围。此外，可以理解，每个揭示的实施例中的各元件的位置或排列可进行修改而不背离本发明的精神和范围。因此，以下的详细描述不被认为是限制性的，且本发明的范围仅由适当解释的所附权利要求书及其等效物的完整范围限定。附图中，相同的标号贯穿若干示图表示相同或相似的功能。

图1示出了无线网络的示图。无线网络100包括接入点(AP)102以及移动站(STA)110、1120和130。在一些实施例中，无线网络100是无线局域网(WLAN)。例如，一个或多个移动站110、120和130或者接入点102可按照诸如ANSI/IEEE Std.802.11，1999版的无线网络标准进行操作，尽管这不是本发明的限制。如这里所使用的，术语“802.11”表示任何过去、现在或将来的IEEE 802.11标准，包括但不限于：1999版。

如以下所说明的，在一些实施例中，移动站110、120和130按照802.11标准运行，且接入点102能维持与多个移动站的按照802.11的通信。移动站110、120和130可以是能在网络100中通信的任何类型的移动站。例如，移动站可以是计算机、个人数字助理、无线蜂窝电话、家庭音频或视频电器等。

接入点102利用信号112与移动站110(也称作STA1)通信。接入点102利用信号122与移动站120(也称作STA2)通信，且接入点102利用信号132与移动站130(也称作STA3)通信。在一些实施例中，信号112、122、132通过共享媒介传输。例如，在一些实施例中，共享媒介是接入点和各种移动站之间的自由空间内的无线信道。尽管AP 102以及移动站110、120和130在图1中示作使用无线共享媒介进行通信，但这不是本发明的限制。例如，在一些实施例中，共享媒介可以包括一条或多条线路。

在一些实施例中，各种接入点和移动站使用具有避免冲突的载波侦听多路存取(CSMA/CA)随机存取方案来争用共享媒介。例如，分布式协调功能(DCF)或增强型分布式协调功能(EDCF)可实现于AP102中，并也可以实现于移动站110、120和130中，以向用于图1所示的各种元件提供机制来争用共享媒介。在一些实施例中，DCF或EDCF可实现为按照IEEE 802.11标准，且在其它实施例中，DCF或EDCF可实现为部分按照IEEE 802.11标准。

在一些实施例中，各种接入点和移动站使用无争用接入方案来访问共享的媒介。例如，点协调功能(PCF)或混合协调功能(HCF)可实现于AP102中以提供与一个或多个移动站110、120和130的无争用通信。在一些实施例中，PCF或HCF可实现为按照IEEE 802.11标准，在其它实施例中，PCF或HCF可实现为部分按照IEEE 802.11标准。

在一些实施例中，各种接入点和移动站利用提供服务质量(QoS)保证的混合协调功能(HCF)进行通信。在一些实施例中，具有QoS保证的信道存取方案可能适合于延迟敏感或抖动敏感的服务，诸如语音、视频会议等等。这些服务的特点在于后续分组之间恒定或半恒定的间隔，以及较低的延迟/抖动要求。

图2示出了示例的语音通信模型。语音通信模型200示出了160个八位位组的语音分组，每一个都具有20毫秒(ms)的服务间隔。在一些实施例中，这对应于移动站从64千位每秒(kbps)编解码器发送数据。操作中，具有与通信模型200相对应的语音通信的移动站可明确地请求来自具有HCF的接入点的基于轮询的存取，并可以向接入点通知20ms的服务间隔。在一些实施例中，当请求基于轮询的服务时，移动站可向接入点提供最大和最小的可接受服务间隔。

基于由移动站作出的服务请求，接入点可选择“轮询间隔”。该轮询间隔是由接入点进行的无争用轮询(CF-Poll)帧的传输之间的时间间隔。响应于CF-Poll帧，移动站可传送数据帧。在图2的示例中，接入点可选择20ms的轮询间隔，且CF-Poll帧可每隔20ms被传送。响应于该CF-Poll帧，移动站可通过传送160个八位位组的语音数据进行响应。

为确保较低的抖动，接入点选择与话务源中分组间到达时间相等的轮询间隔就足够了。例如，在话务模型200中，分组可由移动站处的编解码器每隔20ms产生。如果接入点选择等于20ms的轮询间隔，语音话务模型200所表示的语音话务可具有较低的抖动。但是，为确保较低的延迟，轮询帧应就在分组已产生之后被发送。在一些实施例中，根据轮询帧的定时，移动站中会出现额外的缓冲延迟，造成延迟增加，并对QoS保证造成麻烦。

在一些实施例中，缓冲延迟可通过对轮询间隔的动态修改来减少。在这些实施例中，“轮询间隔”可由AP基于移动站发出的轮询对准请求进行修改。例如，移动站110(图1)可具有与话务模型200(图2)相对应的语音话务，以通过AP102进行发送，并可以请求具有特殊QoS保证的对共享媒介的基于轮询的存取。接入点AP102可设定轮询间隔，它定义了发送到移动站110的轮询帧之间的时间间隔。如果在移动站110处支持(back up)语音话务，则可以请求减少轮询间隔。同样，在特定条件下，移动站110可请求增加轮询间隔。在一些实施例中，轮询对准请求可仅应用于下一个轮询间隔，且在其它实施例中，轮询对准请求可应用于所有的后续轮询间隔。

图3示出了无对准的轮询，且图4示出了有对准的轮询。在一些实施例中，语音样本生成于302、304、306和308的每一个处的移动站，且轮询帧312、314、316和318按恒定轮询间隔分开地生成。响应于轮询帧，移动站提供语音数据帧322、324、326和328。语音样本到达302处和语音数据帧322正被发送之间的时间导致移动站处的缓冲延迟310。同样，缓冲延迟320、330和340表示语音样本被生成和语音数据响应于轮询帧被发送之间的差。

移动站处缓冲的量会受到许多因素的影响。例如，语音数据和轮询帧的生成之间的初始未对准会造成源站处的缓冲。在建立语音流时，接入点不会同步源站中轮询帧的生成和语音分组的生成之间的时间偏差。较大的时间偏差会引起较大缓冲量。此外例如，语音编解码器定时对准变化会影响缓冲。不管编解码器和轮询帧之间的任何初始对准，在语音呼叫期间时间偏差会变化。例如，如果语音呼叫终止于通用移动电话服务(UMTS)网络中，时间偏差会变化，部分因为UMTS网络会请求语音流始发者提前或延迟编解码器偏差。

在图3和4的示例中，语音样本304和306之间的样本间隔短于其它的。该样本间隔中的变化可能有许多原因；例如，样本间隔中的变化可能是由于以上段落中描述的时间偏差的变化。例如，如图3所示，在缓冲延迟320和330之间，缓冲延迟量增加。

图4示出语音样本生成于302、304、306和308的每一个处的移动站，这与图3所示的那些相同。第一轮询帧412的定时也与图3所示的相同。响应于轮询帧412，移动站发送回语音数据(如图3中)，并还包括轮询对准请求。在一些实施例中，接入点可通过增加或减小轮询间隔来响应该轮询对准请求。在图4的示例中，减小轮询间隔，并比尚未发送轮询对准请求的情况更早地发送下一个轮询帧414。

在图4的示例中，用数据帧424发送第二轮询对准请求，且在第二个修改的轮询间隔后发送下一个轮询帧。响应于416处的下一个轮询帧，在426处发送语音数据而无轮询对准请求，且轮询间隔返回到由接入点首先设定的轮询间隔值。如图4所示，可通过响应于轮询对准请求再对准轮询帧来减少缓冲延迟量。

在图4的示例中，每个轮询对准请求都修改下一个轮询间隔。在一些实施例中，轮询对准请求可修改下一个轮询间隔以外的轮询间隔。例如，接入点可修改将来的两个或更多轮询间隔中的轮询间隔。此外，在一些实施例中，可响应于轮询对准请求修改一个以上的轮询间隔。

图5示出了CSMA/CA和对共享媒介的无争用接入的组合。500处示出了第一无争用接入，其中接入点发送轮询帧502，一站用语音数据和轮询对准请求504进行响应，且该接入点用确认帧506进行回答。510处示出了第二无争用接入，其中接入点发送轮询帧512，站用语音数据和轮询对准请求514进行响应，且该接入点用确认帧516进行回答。在一些实施例中，轮询帧502和512之间的时间由接入点响应于帧504中包含的轮询对准请求进行修改。例如，帧504中的轮询对准请求可请求响应于站中的缓冲延迟以减少下一个轮询间隔。

在一些实施例中，图5所示的无争用接入可按照IEEE 802.11标准，且在其它实施例中，图5所示的无争用接入可部分按照IEEE 802.11标准。例如，无争用接入可按照点控制功能(PCF)或混合控制功能(HCF)执行，但这不是本发明的限制。

图6示出了根据本发明各种实施例的服务质量字段。服务质量(QoS)字段600可包含于任何类型的帧中，包括但不限于QoS数据帧以及QoS Data+CF+Ack帧。QoS字段600的位8-15包括轮询对准信息。在一些实施例中，轮询对准信息被表示为以32微秒为单位的带符号的值。在这些实施例中，一站可以请求以32微秒为单位地增加或减少轮询间隔。在其它实施例中，按不同的方式表示轮询对准信息。例如，轮询对准信息可包括增加或减少一个以上的轮询间隔的请求。此外，轮询对准信息可请求修改下一个轮询间隔以外的轮询间隔。

在一些实施例中，轮询对准请求可在图6所示的QoS字段以外的其它字段中实现。例如，位8-15以外的位可用于保存轮询对准信息。此外例如，QoS字段以外的字段可用于保存轮询对准信息。一般，轮询对准请求可按任何方式进行而不背离本发明的范围。

图7示出了虚拟轮询序列。虚拟轮询序列700包括轮询请求702、轮询准许704以及语音数据706、708和710。轮询请求702由移动站发送以请求无争用接入。在一些实施例中，轮询请求可包括QoS信息以请求QoS保证，且在其它实施例中，轮询请求不包括QoS信息。响应于轮询请求702，接入点发送轮询准许704，并包括关于轮询间隔和对应于初始轮询时间的初始轮询偏差的信息。移动站可以从初始轮询时间和轮询间隔中计算出其轮询时间表。

在一些实施例中，接入点发送的轮询准许授予共享媒介的存取特权，它通常被保留用于由接入点进行轮询。例如，在一些实施例中，可以向移动终端准许优先级帧间空间(PIFS)传输特权。在这些实施例中，在接收到轮询准许后，移动站可使用PIFS间隔来开始一传输，而没有轮询准许，移动站可使用分布式帧间空间(DIFS)，它比PIFS更长。当不使用虚拟轮询时，接入点保持使用PIFS的特权，且当准许虚拟轮询时，接入点将该特权授予一个或多个移动站。

移动站基于轮询调度以合适的时间发送数据。在连续轮询间隔之间的边界上，“虚拟轮询事件”部分因为在没有发送轮询帧的情况下进行轮询而出现。在一些实施例中，如果已被发送，虚拟轮询事件具有与CP-Poll帧所具有的相同效果。这使许可控制程序(轮询调度的选择)与数据话务程序(实际数据交换)去耦。如果接入点改变轮询时间表，则它可以发送具有更新时间表的新轮询准许。

在一些实施例中，支持虚拟轮询的站可保持跟踪向其它站准许的轮询时间表。例如，一站可以通过收听和记录发给其它站的轮询准许来保持跟踪其它轮询时间表。在一些实施例中，接入点可在信标帧中广播所有有效时间表，以使能站中的节能选项。知道其它的轮询时间表可帮助当正在进行的传输期间轮询事件出现于两个或更多站中时避免冲突。

在一些实施例中，可以通过一轮询对准请求来修改虚拟轮询环境中的轮询间隔。例如，移动站可包括与语音数据706有关的轮询对准请求，以修改语音数据706和708之间的轮询间隔。随后，移动站可根据修改后的轮询间隔在708处发送语音数据。在一些实施例中，如果接入点不接受该轮询对准请求，则该接入点可以发送另一轮询准许以设定轮询间隔。

图8示出了虚拟轮询冲突解决。如图8所示，在语音站1和语音站2两者的虚拟轮询时间期间，数据站正发送数据802。在没有虚拟轮询的IEEE 802.11系统中，在PIFS之后发送CP-Poll帧，且仅一接入点可使用该PIFS间隔。在本发明的虚拟轮询实施例中，使用PIFS的特权由接入点通过轮询准许授予选定的站。随后，选定的移动站被允许在出现“虚拟轮询”事件后使用PIFS。图8中，用于站1和站2两者的“虚拟轮询”在外来传输期间出现。如果语音站1和语音站2两者将使用PIFS，则将出现冲突。在本发明的各种实施例中，站2通过不利用其PIFS特权而推迟，因为它知道存在较早的“虚拟轮询”未决(在该示例中站1)。

图9示出了根据本发明各种实施例的系统示图。电子系统900包括天线910、无线电接口920、物理层(PHY)930、媒体访问控制(MAC)机构940、以太网接口950、处理器960和存储器970。在一些实施例中，电子系统900可以是能响应于轮询对准请求修改轮询间隔的接入点。在其它实施例中，电子系统900可以是移动站，它可以通过轮询或虚拟轮询请求无争用接入。此外，在一些实施例中，电子系统900可以是能向接入点提供轮询对准请求的移动站。例如，电子系统900可在网络100中用作接入点102，或者作为移动站110、120或130之一。此外例如，电子系统900可以是能利用以上附图所示的帧序列进行通信的接入点或移动站。

在一些实施例中，电子系统900可代表包括接入点或移动站以及其它电路的系统。例如，在一些实施例中，电子系统900可以是计算机，诸如个人计算机、工作站等等，它包括无线网络接口作为外围设备或作为集成电路。此外，电子系统900可以包括一系列接入点，它们可在网络中耦合在一起。

操作中，系统900利用天线910发送和接收信号，且该信号由图9所示的各种元件进行处理。无线电接口920耦合到天线910以与无线网络交互动作。无线电接口920可包括电路，以支持射频(RF)信号的发送和接收。例如，在一些实施例中，无线电接口920包括RF接收器来接收信号并执行“前端”处理，诸如低噪声放大(LNA)、滤波、频率转换等等。此外例如，在一些实施例中，无线电接口920可包括电路来支持频率上转换，以及RF发送器。本发明不受无线电接口920的内容或功能限制。

物理层(PHY)930可以是任何合适的物理层实现。例如，PHY930可以是实现遵循IEEE 802.11标准或其它标准的物理层的电路块。示例包括，但不限于，直接序列扩频(DSSS)、跳频扩频(FHSS)以及正交频分复用(OFDM)。在一些实施例中，PHY930和无线电接口920被组合入单个PHY或单个无线电接口。

媒体访问控制(MAC)机构940可以是任何合适的媒体访问控制层实现。例如，MAC940可以以软件、硬件或其任何组合得以实现。在一些实施例中，MAC940的一部分可以硬件实现，且一部分可以由处理器960执行的软件来实现。此外，MAC940可包括与处理器960分开的处理器。MAC940可实现本发明的任何轮询实施例。例如，MAC940可提供帧来请求或准许对共享媒介的无争用接入。此外例如，MAC940可提供包括轮询对准请求的数据帧。

处理器960可执行本发明的方法实施例，诸如方法1000(图10)、方法1100(图11)或方法1200(图12)。处理器960表示任何类型的处理器，包括但不限于，微处理器、数字信号处理器、微控制器等等。

存储器970表示包括机器可读媒介的制品。例如，存储器970表示随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、闪存或包括处理器960可读的媒介的任何其它类型的制品。

以太网接口950可提供电子系统900和其它系统之间的通信。例如，在一些实施例中，电子系统900可以是使用以太网接口950与有线网络通信或与其它接入点通信的接入点。本发明的一些实施例不包括以太网接口950。例如，在一些实施例中，电子系统900可以是利用总线或其它类型的端口与计算机或网络通信的网络接口卡(NIC)。

图10示出了根据本发明各种实施例的流程图。在一些实施例中，方法1000可用于对准无线网络中的轮询间隔。在一些实施例中，方法1000或其一些部分由移动站、处理器或电子系统执行，其实施例在各附图中示出。方法1000不受特殊类型的装置、软件元件或执行方法的系统限制。方法1000中的各种动作可按所展示的顺序执行，或者可按不同的顺序执行。此外，在一些实施例中，从方法1000中省去了图10中列出的一些动作。

方法100示为在框1010处开始，其中接收轮询帧。在一些实施例中，轮询帧与IEEE 802.11标准兼容。例如，轮询帧可以是受符合IEEE 802.11的接入点中实现的点协调功能(PCF)或混合协调功能(HCF)控制的CF-Poll帧。

1020处，发送轮询对准请求。在一些实施例中，轮询对准请求包含在数据帧中，而在其它实施例中，轮询对准请求包含于确认帧中。轮询对准请求可包含减少轮询间隔或增加轮询间隔的请求。在一些实施例中，轮询对准请求包含于服务质量(QoS)字段的位8-15中。例如，轮询对准请求可按图6所示的方式设置。

在一些实施例中，对轮询帧的每个响应都包括轮询对准请求。在其它实施例中，并非所有对轮询帧的响应包括轮询对准请求。例如，在一些实施例中，在接收到第一轮询帧并发送轮询对准请求后，可以接收第二轮询帧且可以发送不包括轮询对准请求的响应帧。

在一些实施例中，轮询对准请求可用于减少源站中的缓冲延迟。例如，在一些实施例中，源站会提供被缓冲的语音数据。可以监控语音数据的缓冲延迟且可响应于该缓冲延迟形成轮询对准请求。

图11示出了根据本发明各种实施例的流程图。在一些实施例中，方法1100可用于对准无线网络中的轮询间隔。在一些实施例中，方法1100或其部分由接入点、处理器或电子系统执行，其实施在各种附图中示出。方法1100不受特殊类型的装置、软件元件或执行该方法的系统限制。方法1100中的各种动作可按所展示的顺序或者可按不同的顺序被执行。此外，在一些实施例中，从方法1100中省去了图11中列出的一些动作。

方法1100被示为开始于框1110，其中接收到包含轮询对准请求的数据帧。在一些实施例中，该数据帧可与IEEE 802.11标准兼容，但这不是本发明的限制。例如，所接收的数据帧可以是许多不同的类型，包括，但不限于，服务质量(QoS)数据帧，或者QoS加无争用确认(QoS Data+CF Ack)帧。

1120处，修改至少一个轮询间隔。例如，在一些实施例中，响应于轮询对准请求减少轮询间隔。此外例如，在一些实施例中，响应于轮询对准请求增加轮询间隔。在一些实施例中，响应于轮询对准请求修改一个轮询间隔，且在其它实施例中，响应于轮询对准请求修改一个以上的轮询间隔。在再一个实施例中，响应于轮询对准请求，修改下一个轮询间隔以外的一个或多个轮询间隔。

图12示出了根据本发明各种实施例的流程图。在一些实施例中，方法1200可用于提供无线网络中的虚拟轮询。在一些实施例中，方法1200或其部分由移动站、处理器或电子系统执行，其实施在各种附图中示出。方法1200不受特殊类型的装置、软件元件或执行该方法的系统限制。方法1200中的各种动作可按所展示的顺序或者可按不同的顺序被执行。此外，在一些实施例中，从方法1200中省去了图12中列出的一些动作。

方法1200被示为开始于框1210，其中发送轮询请求帧。在一些实施例中，这对应于移动站请求对共享媒介的无争用接入。在一些实施例中，轮询帧可与IEEE802.11标准兼容，但这不是本发明的限制。轮询请求帧可包括关于流应用(诸如语音、电话会议等)的服务质量(QoS)信息。1220处，接收包括虚拟轮询信息的轮询准许帧。轮询准许帧可包括描述轮询间隔的信息。例如，现在再参考图7，轮询准许704可包括所示的描述轮询间隔的信息。

1230处，数据帧以虚拟轮询信息所调度的时间被发送。在一些实施例中，在没有首先接收轮询帧的情况下发送数据帧。例如，数据帧可以利用由接入点所准许的无争用接入特权被发送。在一些实施例中，无争用接入特权可对应于为轮询帧(例如IEEE 802.11中的PIFS)所另外保留的时间。1240处，轮询对准请求包含于至少一个数据帧中。轮询对准请求可用于请求轮询间隔的减少或增加。在一些实施例中，轮询对准请求请求下一个轮询间隔的变化，且除非接入点用另一轮询准许进行响应，否则数据帧以与修改后的轮询间隔相对应的时间被发送。在一些实施例中，接入点可用另一轮询准许帧响应于轮询对准请求，从而再设定轮询间隔。此外，接入点可在任何时间发送轮询准许帧以修改轮询间隔。

在一些实施例中，移动站可接收多个轮询准许，并可以保持跟踪在多个轮询准许中准许的轮询时间表。例如，无线网络中的多个移动站可通过向接入点发送轮询请求帧请求轮询。接入点可通过向每个请求的移动站发送轮询帧中的轮询时间表来准许虚拟轮询。在一些实施例中，移动站可通过尊重其它站的虚拟轮询时间表来避免与其它站的冲突。

尽管已联系特定实施例描述了本发明，但可以理解，可采取修改和变型而不背离本发明的精神和范围，如本领域的熟练技术人员易于理解的。这种修改和变型被认为在本发明和所附权利要求书的范围内。