[发明专利]灵活的无线网络中的信道预留

说明书

这个申请要求享有于2008年12月23日提交的美国临时申请第61/140,097号的利益。

本发明一般涉及无线通信网络，并且更特别地涉及在这样的网络中的信道预留。

用于无线网络的介质访问控制（Medium Access Control）（MAC）协议通常是分布式或集中式MAC协议。当正在使用分布式MAC协议时，没有单一设备对无线媒介具有绝对控制（权）。在这种情况下，设备例如使用载波侦听介质访问（Carrier Sense Medium Access）（CSMA）、以分布式方式来竞争信道。一些分布式MAC协议例如分布式预留协议（Distributed Reservation Protocol）（DRP）允许在设备配对基础上的信道预留。即，设备能够使用基于争用的协议或周期性地发送信标来请求对于介质访问时隙的信道预留，其中在所述介质访问时隙期间设备能够访问信道（或媒介）。当使用信标时，需要所有的设备发送信标，以便能够实现有效的设备发现和分布式信道预留。分布式MAC协议在支持对等应用方面是有效的。

在集中式操作模式中，单个协调器设备（也被称为簇头（cluster-head）、主设备或接入点）控制设备间对信道的访问。该协调器设备为网络中的其他设备许可信道预留和安排（schedule）传输机会。该协调器设备通常负责控制其他的任务，例如信道选择、共存和现任者（incumbent）的保护。用于集中式MAC的示例是由IEEE 802.11工作组在2005年1月发布的“Amendment to Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Medium Access Control (MAC) Quality of Services Enhancements”，P802.11e/D.13.0中定义的HCCA模式。

在需要协调器设备来分布和管理业务量时或在不需要由网络中的所有设备发送周期控制信息时，通常使用集中式MAC协议。例如，家庭网络中的视频分布通常受控于服务供应商的设备，诸如机顶盒或接入点。

灵活的MAC（Flex-MAC）协议也在相关的领域中进行讨论，并且其主要被设计为支持集中式模式与分布式模式二者，以及能够实现从一种操作模式到另一种操作模式的平稳过渡。即，灵活的MAC一般使得设备能够从分布式操作模式切换到集中式操作模式（并且反之亦然）而不中断正在进行的连接。

Flex-MAC以图1中所描绘的灵活超帧100为基础。超帧100包括信标周期（BP）110、数据/感测/睡眠周期（DSSP）120和信令窗口（SW）130。SW 130和BP 110的时间周期是可调的，并且被用于广播/交换控制信息。所有的设备应在BP 110和信令窗口130期间保持清醒，以便捕获可以应用于网络中的每个设备的所有的控制/管理信息。设备可以在DSSP 120期间交换数据、监视信道（在认知网络中需要）或进入睡眠模式。

信道预留是MAC层中的基本组成部分，以便在共享无线电频谱的无线系统中、尤其在利用无牌频带的网络中保证QoS。现有的信道预留协议是为操作在集中式或分布式模式中的网络而设计的。此外，这样的预留协议基于静态操作模式，并且不能在集中式模式与分布式模式之间无缝地交替。因而，任何的信道预留协议都不能有效地应用于Flex-MAC架构。

因此，提供消除上述的现有信道预留技术的缺陷的解决方案将是有利的。

本发明的某些实施例包括用于在采用灵活的介质访问控制（MAC）协议的无线网络中预留信道访问时隙的方法。该方法包括：至少确定信道预留的类型和模式；生成预留请求帧；将预留请求帧发送给预留代理设备；响应于预留请求帧，从预留代理设备接收预留响应帧；以及如果信道预留请求被确认，则宣告所分配的信道时间（时隙）的使用。

本发明的某些实施例进一步包括被配置成在采用灵活的MAC协议的无线网络中预留信道访问时隙的网络设备。该网络设备包括：确定单元，用于至少确定信道预留的类型和模式；帧发生器，用于基于所确定的信道预留的类型和模式来生成预留请求帧；发射机，用于发射预留请求帧，其中发射机进一步被配置成：如果在接收到的预留响应帧中确认信道预留请求，则发送消息，用于宣告所分配的时隙的使用；和接收机，用于从预留代理设备接收预留响应帧，以响应预留请求帧。