[发明专利]防止无线局域网中的多个站彼此冲突的介质访问设备和方法

说明书

技术领域

根据本发明的设备和方法涉及一种无线局域网(WLAN)，更具体地讲，涉及一种防止共存有多个高吞吐量(HT)站和多个802.11旧有站的WLAN中的多个站彼此冲突的方法。

背景技术

在无线局域网(WLAN)中，基于具有冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)的介质访问控制(MAC)方法被广泛采用。CSMA/CA是这样一种数据发送方法，即使当前没有数据经过网络线缆被发送，也发送用于确定当前是否有数据经过网络线缆被发送的信号，只有在确定该信号已被无冲突地成功发送之后才发送数据。

详细地讲，根据CSMA/CA，第一站检测指示是否存在当前发送数据的站的子载波。如果存在当前发送数据的站，则第一站待机预定量的时间，并确定是否存在由另一站发送的子载波，如果当前没有子载波被发送则开始发送数据。

根据CSMA/CA，物理载波侦听方法和虚拟载波侦听方法被同时使用。物理载波侦听方法表示这样的载波侦听方法，其中，物理层(PHY)确定是否接收到高于预定值的功率，并基于确定的结果通知MAC层介质当前是否忙或空闲；虚拟载波侦听方法表示这样的载波侦听方法，其中，如果能从接收的物理层收敛程序(PLCP)协议数据单元(PPDU)正确地提取MAC协议数据单元(MPDU)，则站对MPDU的多个头字段(即，MPDU的持续时间(duration)/标识符字段)中的一个进行解释，并基于解释的结果确定介质当前是否忙。站既使用物理载波侦听方法也使用虚拟载波侦听方法来确定介质当前是否忙，如果介质被确定为忙，则不试图访问该介质。

参照图1A，可经现有技术的802.11WLAN发送的数据帧(PSDU)的MAC头(MAC HDR)包括持续时间信息，该持续时间信息指定在发送数据帧之后接收用于回应该数据帧的确认(ACK)帧所需的时间。接收数据帧的多个站对数据帧的MAC头进行解释，并且在数据帧的MAC头指定的预定时间段内不试图访问介质。因此，可防止站与站之间彼此冲突。由于WLAN的特征，因此不论帧是否仅指定给多个站中的一个，WLAN中的所有多个站均可监听帧。

图1B是示出用于现有技术的802.11a网络的数据帧的格式的示图。参照图1B，802.11a帧的信号字段包括速率信息和长度信息。因此，可通过分析数据帧的速率信息和长度信息来获得该数据帧的持续时间信息。因此，可实现虚拟载波侦听方法。

只有当可无任何错误地正确解释MPDU/PHY服务数据单元(PSDU)时(即，只有当可正确地读取帧的MAC头的值时)，虚拟载波侦听方法才可被有效地应用于CSMA/CA。

当在由发送站以高传输速率发送帧的期间由于不稳定的信道状态而发生错误时，或者当接收站不能正确处理高传输速率时，或其他类似的错误，不能正确解释接收的MPDU/PSDU。在这种情况下，不能使用虚拟载波侦听方法，因此，CSMA/CA的性能下降。因此，多个监听站很可能彼此冲突。

高吞吐量(HT)站表示具有比现有的旧有站(如基于IEEE 802.11a/b/g标准的站)更好的数据传输能力的站(如多输入多输出(MIMO)站)。

为了解决多个站在WLAN中彼此冲突概率高的问题，一种当前正在介绍的基于IEEE 802.11n标准的方法已被提出，其中，当WLAN中共存有多个HT站和多个旧有站时，如图2所示，具有旧有格式(L-前导，L-SIG)的头被用作将被发送的帧的PHY头，并且先前包括在现有的MAC头中的持续时间信息被包括在将被发送的帧的PHY头中，从而持续时间信息可代表在L-SIG之后接收ACK帧所需的时间。持续时间信息现在将被称为扩展的PHY保护(EPP)信息。

图3是解释现有技术的通过使用扩展的PHY保护(EPP)信息来控制多个站访问介质的方法的示图。参照图3，可通过使用EPP信息来防止多个站彼此冲突。然而，图3所示的方法导致站之间关于访问介质的不公平。

参照图3，多个旧有站可解释具有HT格式的数据帧的PHY头。然而，旧有站不能解释数据帧的其余部分，从而造成错误。其后，PHY层(即，基带层)通知旧有站的MAC层有错误发生。PHY层通知旧有站的MAC层有错误发生的时间与包括在数据帧中的EPP信息期满的时间重合。其后，旧有站的MAC层在与扩展的帧间间隔(EIFS)相应的预定量的时间内待机，而多个HT站仅在与分布式协调功能(DCF)帧间间隔(DIFS)相应的预定量的时间内待机，其后争夺对介质的使用。这里，EIFS等于短的帧间间隔(SIFS)与接收用于回应该数据帧的ACK帧所需的时间(以下称为ACK接收时间)的和。