專利名稱：在信道重疊網絡中使用的媒體接入控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種WLAN(無線局域網)系統，并且特別涉及一種在WLAN系統中使用的MAC(媒體接入控制)控制裝置。
背景技術：
最近，已經將IEEE 802.11a/g確立為最新的WLAN技術標準，從而將能夠支持54Mbps傳送速率的高速無線設備引進市場。隨著用戶需求的增長，還將包括在家用網絡中的家用電器的聯網技術作為WLAN技術的主要問題提出。很多開發者已經對WLAN技術進行了廣泛研究，以便提高無線速度和數據吞吐量，并且目前嘗試使用IEEE 802.11TGn標準化組的MIMO(多輸入多輸出)技術來將無線鏈路速度提高到200Mbps。
MAC(媒體接入控制)層將資源請求方案應用于隨機接入方案，以便提高無線資源的效率，從而將MAC吞吐量提高到80％。
然而，即使無線鏈路速度和MAC吞吐量增加，在將這樣的WLAN技術應用于家用網絡時存在某些問題。更具體地，由于能夠提供各種數據服務的各種家用電器(例如，數字TV、互聯網電話(即，VoIP(Voice over InternetProtocol，網際協議之上的語音協議)電話)、游戲機、音頻系統等)的特性而使得在經由無線網絡互聯家用電器時出現某些問題，導致QoS(服務質量)支持復雜度、QoS建立難度、通信頻帶限制等。
概括上述家用電器的各自的數據特性，數字TV使用具有20Mbps的可變比特率的MPEG2數據流，并且數據率具有很大變化。VoIP電話數據具有低于1Mbps的時間周期，并且需要對傳輸延遲和抖動敏感的實時傳輸。另外，在游戲機中使用的數據具有低于1Mbps的隨機周期，具有很低的抗傳輸延遲性，并且需要實時傳輸。在音頻系統中使用的數據具有大約1Mbps的時間周期，具有很低的抗抖動性，并且需要恒速。此外，計算機數據以大容量文件或因特網數據的形式被配置，并且不大受傳輸延遲的影響，但是其數據率具有很大變化。
通常，家用電器的數據特性被分類成具有短延遲時間的業務數據、具有短延遲時間的隨機業務數據，和不大受長延遲時間影響而同時數據率具有極大變化的其他業務數據。
基于使用CSMA/CA(載波檢測多點接入/沖突檢測)的DCF傳輸方案而將IEEE 802.11標準確立為WLAN標準。然而，DCF(分布協調功能)傳輸方案不支持在接入無線媒體中的任何類型的優先權，從而其難以保證QoS。盡管DCF傳輸方案可以使用被定義為可選項的PCF(點協調功能)傳輸方案，但是基于DCF傳輸方案的PCF傳輸方案不能單獨定義業務類型信息，并且不能估計傳輸時間，從而到目前為止還不能被廣泛實施。
由IEEE 802.11e標準提出的EDCF(增強的DCF)可以定義8種業務/優先權類型，并且高優先權業務數據具有較短時間的AIFS(仲裁幀間隔間)。另外，HCF(混合協調功能)方案已經被提出，以便擴展PCF的輪詢機制，從而混合控制器在無競爭期間輪詢站點，并且給予特定起始時間和最大發送持續時間。然而，HCF方案必須僅使用一個MAC實體，來控制需要各種QoS的業務數據，從而不可避免地提高MAC復雜度，并且難以支持家用電器所請求的高QoS需求。
發明內容
因此，已經鑒于上述和其他問題而設計了本發明，并且本發明的一個目的是提供一種用于處理MAC層中需要各種QoS、同時根據業務類型信息被分類的各種服務的MAC裝置，從而本發明可以減少MAC層中的數據處理復雜度。
本發明的另一目的是提供一種使得多個MAC模塊能夠處理各個類型信息的業務數據，該多個MAC模塊根據業務類型信息分類各種需要多種QoS的服務，并且處理每種類型信息的業務數據，從而本發明減少了調度復雜度并執行公平的調度。
根據本發明的一個方面，上述和其他目的可以通過無線接入系統的媒體接入控制裝置來實現。無線接入系統的媒體接入控制裝置包括多個物理模塊，其向多個終端發送數據和從多個終端接收數據；多個MAC模塊，其與各個物理模塊相連，該MAC模塊分別處理具有不同業務特性的數據；和控制器，其與MAC模塊相連，用于整體控制MAC模塊。
根據本發明的另一方面，具有給多個終端提供網絡接入服務的AP(接入點)的無線接入系統的媒體接入控制方法包括步驟掃描基本信道以接收信標信號；基于信標信號選擇接入點(AP)；向所選擇的AP請求MAC(媒體接入控制)服務；根據對MAC服務請求的響應信號來選擇信道；和經由所選擇的信道向AP發送數據。
從下面結合附圖的詳細描述中將更清楚地理解本發明的上述和其他目的、特點和優點，其中圖1是說明根據本發明的優選實施例的MAC裝置的框圖；圖2是說明根據本發明的優選實施例的MAC方法的概念圖；圖3是說明根據本發明的優選實施例的MAC方法的流程圖；和圖4是說明在根據本發明的優選實施例的系統中的終端之間的網絡接入處理過程的流程圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發明的優選實施例。在附圖中，相同或相似的元件用相同的附圖標記來表示，即使這些元件被描繪在不同的附圖中。此外，在下面的描述中，當對合并于此的已知功能和配置的詳細描述可能使本發明的主題模糊時，將其省略。
本發明著重于用于處理在將WLAN應用于家用網絡時各種家用電器所需的QoS業務數據的MAC接入控制過程和MAC接入相關過程。更具體地，本發明將需要各種QoS的業務數據，諸如電話、錄像機、游戲機等分類成多個種類。業務類可以是，例如，周期性且延遲敏感業務類、不規則且延遲敏感業務類、和不規則且延遲不敏感類。周期性且延遲敏感業務類根據所請求的QoS而周期性地出現，并對延遲敏感。不規則且延遲敏感業務類不規則出現，并對延遲敏感。不規則且延遲不敏感類不規則出現，并對延遲不敏感。
圖1是說明根據本發明的優選實施例的MAC裝置的框圖。參照圖1，MAC設備10包括控制器14，其包括用于處理與前述類相對應的QoS業務數據的多個MAC模塊12-1至12-k、用于控制MAC模塊12-1至12-k的MAC層管理實體(MLME)、和用于控制接入點(AP)的所有功能的站點管理實體(SME)。MAC模塊連接到各個物理層設備，并且單獨處理經由物理層設備接收的無線幀。
MAC設備10充當AP，其用于根據服務特性支持附加MAC協議到多個MAC區域。控制器14充當單個SME/MLME，用于整體控制MAC模塊。
各個MAC模塊使用不同的MAC協議進行操作，并且被分配了不同的MAC信道。例如，分配有音頻信道的第一MAC模塊12-1使用MP(多輪詢)-DCF協議進行操作，第二MAC模塊12-2使用適于視頻信道的HCF或EDCF協議進行操作，第三MAC模塊12-3負責游戲信道，以及負責控制信道的第四模塊12-4使用DCF協議進行操作。
根據本發明的優選實施例，MP-DCF協議、DCF協議、EDCF協議和HCF協議被用作MAC協議，但是應當注意本發明不限于前述的協議。如果以后開發出其他MAC協議，如果需要的話，其也可以應用于本發明。MAC模塊的數量可以根據通信環境而增加或減少。
圖2是說明根據本發明的優選實施例的MAC方法的概念圖。圖3是說明根據本發明的優選實施例的MAC方法的流程圖。
為了便于描述和更好地理解本發明，假設控制器14包括4個MAC模塊12-1至12-4，其使用不同的MAC協議(即，MP-DCF、HCF和DCF協議)進行操作。
參照圖2，第一MAC模塊12-1經由用于音頻服務的預定信道15-1使用MP-DCF協議提供與VoIP電話13-1相關聯的通信服務。第二MAC模塊12-2經由用于視頻服務的預定信道15-2使用HCF協議與數字TV 13-2通信。第三MAC模塊12-3經由用于娛樂服務的預定信道15-3使用DCF協議與游戲機13-3通信。第四MAC模塊12-4使用DCF協議提供控制信道。
如果在上面條件下出現新的終端，則在步驟S301，新終端經由基本控制信道從MAC設備接收信標消息，并確定相鄰MAC設備的存在。基本信道是用于在不同類型的終端進入網絡時搜索信標消息的初始缺省信道。
在接收信標消息之后，在步驟S302中終端與MAC設備執行一般鑒權和相關過程。更具體地，在步驟S302的鑒權和相關過程，終端提供MAC設備所需的服務類型信息，并且在步驟S303，MAC設備注冊相應終端的服務類型信息。
在步驟S304，MAC設備根據終端信息和服務類型信息，選擇適于相應服務的MAC模塊，并且在步驟S305，向終端發送分配給所選擇的MAC模塊的信道信息。當接收到信道信息時，在步驟S306，終端經由相應信道向MAC設備發送數據。例如，如果終端是視頻設備，則MAC設備給終端提供分配給第二MAC模塊12-2的視頻信道的信息，該第二MAC模塊12-2使用HCF或EDCF協議進行操作。
圖4是說明根據本發明的優選實施例的系統中的終端之間的網絡接入處理過程的流程圖。參照圖4，終端進入網絡，并通過在步驟S401經由基本信道搜索信標信號來選擇接入點(AP)。如果AP被選擇，則在步驟S402，終端向相應AP發送包括其服務類型信息的MAC服務請求消息。
當接收到MAC服務請求消息時，在步驟S403，AP根據包括在MAC服務請求消息中的服務類型信息，向用于管理為相應服務預先分配的MAC信道的MAC模塊發送相應的終端信息。在步驟S405，終端根據MAC信道信息，將其通信信道從初始基本信道改變為新分配的MAC信道，并且在步驟S406，經由改變后的信道發送其數據。
從上述可見，根據本發明的MAC設備包括用于控制信道的附加MAC模塊和根據各個類支持各種類的QoS業務數據的多個MAC模塊，從而改善了MAC層中的調度復雜度。
此外，根據本發明的MAC方法根據業務特性分類服務，從而可以容易地調度服務和增強QoS可靠性。
另外，根據本發明的MAC方法在使用傳統物理層的同時，有利地克服了帶寬限制問題。
根據本發明的MAC方法可以根據網絡環境，來增加或減少MAC模塊的數量。盡管以后可能開發出不同種類的(heterogeneous)MAC協議，但是MAC方法以MAC模塊的形式安裝相應協議，從而可以容易地包含不同種類的MAC協議。
盡管為了說明的目的已經公開了本發明的優選實施例，但是本領域技術人員應該明白在不背離如所附權利要求中所公開的本發明的精神和范圍的情況下，各種修改、添加和替代是可能的。
權利要求
1.一種用于無線接入系統的媒體接入控制裝置，包括多個物理模塊，用于向多個終端發送數據和從多個終端接收數據；多個MAC模塊，其與各個物理模塊相連，該MAC模塊分別處理具有不同業務特性的數據；和控制器，其與MAC模塊相連，用于整體控制MAC模塊。
2.根據權利要求1所述的媒體接入控制裝置，其中每個物理模塊僅接收預定信道上的數據。
3.根據權利要求1所述的媒體接入控制裝置，其中數據被分類成周期性且延遲敏感業務類、不規則且延遲敏感業務類、以及不規則且延遲不敏感類，其中周期性且延遲敏感業務類根據所請求的QoS(服務質量)而周期性地出現，并對延遲敏感；不規則且延遲敏感業務類不規則地出現，并對延遲敏感；而不規則且延遲不敏感類不規則地出現，并對延遲不敏感。
4.根據權利要求3所述的媒體接入控制裝置，其中每個MAC模塊以唯一的MAC協議進行操作。
5.根據權利要求4所述的媒體接入控制裝置，其中每個MAC模塊僅處理由MAC協議指定的業務類的數據。
6.根據權利要求4所述的媒體接入控制裝置，其中MAC協議包括DCF(分布協調功能)、HCF(混合協調功能)、EDCF(增強的DCF)和MP(多輪詢)-DCF中的至少一個。
7.根據權利要求5所述的媒體接入控制裝置，其中控制器根據信道環境中的變化來給MAC模塊分配MAC信道。
8.根據權利要求7所述的媒體接入控制裝置，其中根據與對應的信道通信的終端的數量來多路復用MAC信道。
9.一種用于具有給多個終端提供網絡接入服務的AP(接入點)的無線接入系統的媒體接入控制方法，該方法包括掃描基本信道以接收信標信號；基于信標信號選擇接入點(AP)；向所選擇的AP請求MAC(媒體接入控制)服務；根據對MAC服務請求的響應信號來選擇信道；和經由所選擇的信道向AP發送數據。
10.根據權利要求9所述的媒體接入控制方法，其中MAC服務是周期性且延遲敏感服務、不規則且延遲敏感服務、以及不規則且延遲不敏感服務中的一種，其中周期性且延遲敏感服務根據終端的業務特性而周期性地出現，并對延遲敏感；不規則且延遲敏感服務不規則出現，并對延遲敏感；而不規則且延遲不敏感服務不規則出現，并對延遲不敏感。
11.根據權利要求10所述的媒體接入控制方法，其中請求MAC服務的步驟包括在終端向AP發送服務類型信息；和根據業務類型信息接收為服務而給該終端預先分配的MAC信道的信息。
12.根據權利要求11所述的媒體接入控制方法，其中基于從AP接收的MAC信道信息而選擇信道。
13.根據權利要求10所述的媒體接入控制方法，其中經由分配給各個業務的MAC信道而提供MAC服務。
14.根據權利要求13所述的媒體接入控制方法，其中根據請求相同服務的終端的數量而復用MAC信道。
全文摘要
一種在無線接入系統的信道重疊網絡中使用的媒體接入控制(MAC)裝置和方法。該基于多載波的無線接入系統包括多個物理模塊，用于從多個終端接收信號；多個MAC(媒體接入控制)模塊，用于處理經由根據預定業務類而被分類的物理模塊接收的信號；和控制器，其與MAC模塊相連，用于整體管理MAC模塊。MAC裝置包括用于控制信道的附加MAC模塊和根據各個類支持各種QoS業務數據的多個MAC模塊，從而改善了MAC層中的調度復雜度。
文檔編號H04L29/02GK1728670SQ20051008787
公開日2006年2月1日 申請日期2005年8月1日 優先權日2004年7月30日
發明者徐昌佑, 張景訓, 趙鎮淪, 黃孝善 申請人:三星電子株式會社