專利名稱：：基于tdma網絡內的帶寬預留的制作方法
技術領域：
：本發明涉及分布式網絡內的無線通信，特別涉及基于TDMA網絡內的帶寬預留。
背景技術：
：分布式或自組網絡是這樣一個網絡，其中沒有中央網絡控制器來管理網絡事務，并且每個網絡成員(如節點或設備)具有相同的優先級和權利。進入網絡資源是通過網絡成員之間的協商而獲得的。無線個域網(WPAN)是小型分布式網絡的一個例子，其可以用于家庭娛樂、家庭辦公和會議室網絡應用。在家庭娛樂環境里，典型網絡應用包括視頻流諸如看電視、播放DVDs、打游戲、下載文件和瀏覽網頁。在家庭辦公和會議室環境里，典型網絡應用包括多媒體展示和文件共享。網絡內的每個設備與其它設備共享網絡媒介，例如，在無線網絡情況里的無線信道，并且協商使用網絡資源，包括帶寬預留。一些帶寬預留方案已經被提議用于自組網絡(ad-hocnetwork),其使用一個分布式路由協議來發現整個網絡內的路由，并沿著路由執行帶寬預留。WiMedia超寬帶(UWB)是一種基于TDMA的無線技術，用于短程的高帶寬通信，并在理論上適用于WPAN應用。WiMedia標準委員會已經提出了基于多頻帶正交頻分復用(MB-OFDM)技術的包含媒體訪問控制(MAC)和物理層(PHY)的一種WiMediaUWB無線平臺。通過實現相同的MAC層協議在所有網絡設備內，WiMediaMAC協議剔除對網絡骨干的需要。MAC使用一個網絡超級幀(superframe)概念，其是一個65536微秒的周期，被分割成256個媒體分配時隙(MAS)，每個時隙是2S6微秒。超級幀也被分割成一個信標周期和一個數據周期。網絡內的所有設備在信標周期(BP)內表識自己，并在數據周期內協商訪問MAS，以便與其它網絡設備進行數據通信。WiMediaMAC協議使用信息單元(IE)，其包含在信標和命令幀內，以便在網絡內傳輸特定的管理和控4制信息。進入超級幀數據周期是通過兩種被稱為分布預留協議(DRP)或基于載波偵聽多路訪問(CSMA)的優先權競爭訪問(PCA)的機制中的一種機制。在本發明里，我們僅關心DRP。預留的目的是確認沒有產生千擾到從發射機設備到接收機設備的傳輸。為了避免干擾，在一個典型的自組網絡內，當數據信息包正從發射機設備傳輸到接收機設備時，發送方和接收方的鄰近設備必須保持安靜。所以，當MAS被預留給--個從發射機設備(使用方)到接收機設備(目標方)的鏈接時，發射機和接收機的鄰近設備應該將此MAS標記為不可用的。DRP正被用來協商和維持一個預留。它包括請求的MAS、預留狀態以及使用方和目標方信息。期望通過DRP進入媒介的設備，可以通過BP期間信標幀內或命令幀內傳輸的DRP-IE預留每個超級幀內的一個或多個MAS。如果使用方設備提出的DRP請求不與其它網絡設備沖突，目標方設備則回復狀態設置為接收的DRPIE而確認請求，否則，目標方設備回復狀態設置為非接收的DRPIE以及DRP可獲得IE，而拒絕請求，讓使用方設備調整其請求的MAS。然后，設備可以在成功進行一次MAS預留之后開始發送至少一個超級幀的數據。無論何時設備通過用于其它預留的DRPIE旁聽到MAS,它都應該保留這個信息，其被稱為DRP可獲得信息。在一個分布式多路徑路由和帶寬預留協議里，多個候選路徑在協商過程期間預留帶寬。依照流量的QoS要求，每個路徑的每一跳必須預留MAS。最后，僅有一個路徑被選擇用于信息包發送，從而在協商期間如果實施標準DRP，那么未被使用的平行路徑預留了比實際需要更多的時隙，其占用比需求更多的帶寬，從而降低DRP協議的性能，并降低路由和帶寬預留的成功率。當實施標準DRP時的時隙預留問題在圖1內進行描述，其中源設備S將通過包括其它設備Il、12、13和I4的分布式自組網絡傳輸數據到目標設備D。數據傳輸將通過至少兩個其它網絡設備，將是多跳的。路由和帶寬預留協議運行如下源設備S廣播路由請求消息到網絡。在路由請求到達目標設備D之后，D選擇幾個路由作為暫時路由，逐跳執行帶寬預留到S。在帶寬預留到達源設備之后，—其僅選擇一個路由作為最終路由。在此附里，假設發現兩個暫時路由S-I1-I2-D和S-I4-B-D。為了便于描述，假設在超級幀的數據周期內僅有三個可用的MAS。在使用標準DRP的路徑路由和預留期間，沿著第一路由在設備D和設備12之間的第一跳預留數據周期內第一時隙1。沿著第二路由從設備D到設備13的第一跳預留數據周期內的第二時隙2。沿著第二路由從設備13到設備14的第二跳預留數據周期的第三時隙3。在剛才的三跳之后，超級幀數據周期內的所有可用MAS都被預留完了，從而路由和預留失敗。路由和預留不能繼續進行直到更多MAS變成可用的。發明概述所以，本發明的一個目的是提供一種帶寬預留方法，其克服或至少緩解使用現有DRP方法出現的問題。本發明的另一個目的是提供一種用于小型分布式網絡的預留方法供公眾選擇。在本發明的一種帶寬預留方法里，用于同一連接的多條路徑，即網絡的相同源和目標之間的一個連接，可以預留超級幀的數據周期內的同一時隙。信息與每次預留相關聯，使得鄰近設備內的多個發射機-接收機對能夠共享相同的MAS。鑒于前述，在此披露了一種基于TDMA網絡內帶寬預留的方法，此網絡包括多個媒體接入時隙，其中網絡內的多個發射機-接收機對可以預留同一媒體接入時隙。本方法可以用于WiMediaUWB無線自組網絡內，包括發出一個預留請求，預留媒體接入時隙，預留請求包括預留和路由信息，用來確定兩個發射機-接收機對是否可以預留同一媒體接入時隙。在本方法的一個特別方面，本方法包括帶寬預留用于基于TDMA自組網絡內源節點和目標節點之間的多路徑路由，本網絡包括多個媒體接入時隙，包括作出第一媒體接入時隙的預留，用于網絡的源節點和目標節點之間的第一路由，并作出第二媒體接入時隙的預留，用于網絡的源節點和目標節點之間的第二路由。從以下的描述并通過范例本發明的其它方面將變得越發清楚。現通過范例并結合附圖，將描述本發明的典型方法，其中圖l顯示使用已知的分布式帶寬預留方法的路由和預留；和圖2顯示使用本發明的分布式帶寬預留方法的路由和預留。典型實施例描述在依照本發明的一種帶寬預留方法里，相同連接的多條路徑，即在網絡的相同源節點和目標節點之間的一個連接，可以預留超級幀的數據周期內的同一時隙。信息與每次預留關聯，使得在鄰近設備內的多個發射機-接收機對能夠共享相同的MAS。例如，路由信息可以與每次預留關聯，使得鄰近設備上相同連接的平行路徑上的多個發射機-接收機對可以共享相同的MAS:如果兩次預留屬于相同的連接但屬于不同的路徑，則它們可以共享時隙；如果兩次預留屬于相同連接和相同路徑，則它們不能共享時隙。為了便于簡單介紹如何運用時隙共享分布式帶寬預留協議，本發明將描述為實施在自組網絡內一個分布式路由和帶寬路由協議，如WiMediaMAC。但是，這不是意圖限制本發明的使用范圍或功能，依照本發明，時隙共享分布式帶寬預留也可以被實施在基于協商過程而進行分布式網絡預留的其它協議內。參照圖2，將描述如何運行本發明的方法，其中源設備S將通過包括其它設備Il、12、13和I4的分布式自組網絡傳輸數據到目標設備D。數據傳輸將通過網絡內至少兩個其它設備，將是多跳的。為了便于描述，在超級幀的數據周期內僅有三個可用的MAS。假設路由過程是從源設備S到目標設備D的，而帶寬預留過程是從目標設備D回到源設備S的。假設源設備S和目標設備D之間的兩個候選路徑被識別出來S-I1-I2-D和S-I4-I3-D。第一預留請求是用于沿著第一路徑在設備D和設備13之間的第一跳10，預留數據周期的第一時隙ll。接著，做出第二預留請求，其是用于沿著第二路徑在目標設備D和設備12之間的第一跳12。由于這個預留請求被鑒別出是用于相同連接的一個不同路徑，即在相同源設備S和目標設備D之間的一個連接，則根據本發明的方法，其被允許預留數據周期內的同一時隙11。接著，作出第三預留請求，其是用于沿著第一路徑的第二跳13。此請求是在設備13和14之間。由于時隙11已經被相同路徑上的跳10預留，此請求則預留數據周期的下一個時隙14。在順序上，下一個預留請求是在第二路徑上網絡設備I2和I1之間的第二跳15。再次，依照本發明，由于此請求是用于在相同連接上的一個不同路徑，它也被允許預留一個由另一個不同路徑預留的時隙，而不是相同路徑。請求的時隙是超級幀數據周期的時隙14。最后，作出第三預留請求，其是用于沿著第一路徑網絡設備I4和S之間的第三跳16。由于是相同路徑上的一個請求，其中時隙11和14已經被預留，此請求必須預留超級幀數據周期的時隙17。預留成功，它使用三個可用的超級幀時隙完成沿著在網絡源設備S和目標設備D之間整個連接的預留。示例SSDRP協議以下描述是一個示例協議，其后被稱為時隙共享分布式預留協議(SSDRP)，用來在不同路徑之間實施這種時隙-共享能力，用于依照本發明的多路徑路由和帶寬預留協議。這樣補充了WiMediaMAC協議規范，也是現在ECMA-368高數據率超寬頻PHY和MAC標準，其詳細說明無線UWB網絡的分布式媒體訪問控制(MAC)子層和一種物理層(PHY)。在此，ECMA-368的整個內容(也被ISO/IEC26907認可)通過引用被結合到本發明。該例子僅僅是通過范例進行描述，這并不是意在限制本發明的使用范圍或功能。本發明不限于與WiMediaMAC—起使用，可以實施在基于協商過程而進行分布式網絡預留的其它協議里。1.功能描述結合一個分布式多路徑路由協議，SSDRP能夠提供同一連接的不同路徑之間的時隙-共享性能。為了實現此目標，輔助路由信息將與用于建立標準預留的DRPIE搭載在一起。這種輔助信息僅僅存在于路由協商過程里。在成功建立路由之后，它被釋放，僅留下標準的DRP正用來保留預留。1.1預留類型SSDRP僅支持硬性(hardtype)預留。1.2協商在標準的DRP里，設備的可用信息是通過旁聽獲得，并明確通過鄰近設備進行更新，無論在設備和鄰近設備之間的預留何時失效。在SSDRP里，除了旁聽，設備能夠明確地從目標設備請求可用的信息。在調用一個SSDRP請求之前，預留使用方發送一個SSDRP可用請求到預留目標方，接著，預留目標方應該回復bitmap信息(可用的MAS)對應此請求。SSDRP可用請求和回應消息包括路由信息和預留信息。設備應該逐個回復SSDRP請求，它們之間的最小時間應該是mMaxLostBeacons超級幀的兩倍。無論何時旁聽到鄰近SSDRP請求，設備也應該延遲兩倍的mMaxLostBeacons超級幀而發送SSDRP請求。在接收到一個SSDRP回復消息之后，如果DRP使用方發現在目標方上有足夠的可用帶寬來建立預留，使用方則通過發送一對IE消息到目標方發出SSDRP請求，其包括一個標準的DRPIE和一個SSDRP正到目標方。接著，目標方回復一對IE消息到使用方。形成DRPIE的過程遵循如標準DRP的相同過程。注意到，SSDRPIE可以被定義為一個如在此使用的WiMediaMAC的IE新類型，它也可以被實施為一個與標準兼容的ASIE。另外，要求一種機制以確保這種ASIE和SSDRPIE和對應的DRPIE可以捆綁在一起，并被同時發送和接收。在成功建立路由之后，應該刪除SSDRPIE，僅保留DRPIE用來保留沿著路由的預留。1.3SSDRP預留可用信息雖然協商SSDRP預留，本地設備通過記住由SSDRPIE載有的相關路9由信息應該能夠區分標準DRP。對一次SSDRP預留而言，如果鄰近預留屬于相同連接的一個不同路徑，它不會對預留造成干擾。對多路徑路由和帶寬預留協議，預留是從目標設備到源設備進行的。SSDRPIE包括連接信息和路徑信息。SSDRP預留不能使用相同的MAS用于屬于不同連接的那些預留以及屬于相同路徑和相同連接的預留。屬于不同連接的預留可以通過檢查有關連接信息進行鑒別，例如，源設備、目標設備和傳送ID。有不同方法用來鑒別預留是否屬于相同路徑或相同連接。一種是讓SSDRPIE記錄所有路徑迄今到達的設備EUI地址，從而鑒別路徑。當然本發明也可以使用任何其它方法。2.服務接入點2.1SSDRPSAP接口SSDRP提供用于MAC客戶機的方法，來執行能夠進行時隙-共享的分布式帶寬預留用于一個多路徑路由協議。SSDRP預留協商是由MAC客戶機請求，并通過此子條款內提供的原語服務由MAC確認。表格1概括了SSDRP的原語管理服務。表格1-SSDRP原語服務<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表格2定義了SSDRP原語服務使用的參數。表格2-SSDRP原語服務參數<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>此原語參數請求建立一個新的SSDRP預留或釋放一個現有預留。原語參數的語義如下SSDRP-RESOURCE.request(DestEUI,Streamlndex,ReservationType,MinBW，DesiredBW,MaxServicelnterval,QoSGoal,Explicit,Source,Destination,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>l丄l.l產生時機MAC客戶機將此原語參數發信號到MLME，以便能夠建立一個新的SSDRP預留或釋放一個現有預留。Ll丄2接收結果一旦接收到請求，MLME開始調用SSDRP協商過程，形成配對的IE消息即DRPIE和SSDRPIE，用于一個新的預留請求；或停止發送配對的IE消息用于釋放一個現有預留。隨后，確認將被反饋到DME。1.1.2SSDRP-RESOURCE.indication此原語參是用于MLME以便能夠鑒別已經建立的一個新預留。SSDRP畫RESOURCE.indicationCSrcEUI,Streamlndex，Source,Destination,ConnectionID，PathLen,Path,ResultCode,ReasonCode)U.2.1產生時機當MLME發現建立了SSDRP預留或檢測到SSDRP預留已經斷開時，產生此原語參數。1.1.2.2接收效應MAC客戶機基于結果更新預留狀態。1.1,3SSDRP-RESOURCE.response此原語參數用于MLME以便顯示已經建立了一個新預留。SSDRP-RESOURCE.indication(SrcEUI,Streamlndex,Source,Destination,ConnectionID，PathLen,Path,ResultCode，ReasonCode)1丄3.1產生時機當MLME發現建立了SSDRP預留或檢測到SSDRP預留已經斷開時，產生此原語參數。1.13.2接收結果MAC客戶機基于結果更新預留狀態。1丄4SSDRP-RESOURCE細firm此原語參數用于MLME以確認已經建立了一個新預留。SSDRP-RESOURCE.confirm(SrcEUI,Streamlndex，Source,Destination,ConnectionID,13PathLen,Path,ResultCode，ReasonCode)1丄4.1產生時機當MLME發現SSDRP預留已經成功建立或由于諸如超時或不夠帶寬的一些原因而失敗時，產生此原語參數。1丄4.2接收結果MAC客戶機基于結果更新預留狀態。3.MAC幀格式3.1信息單元表格5-信息單元單元ID信息單元描述28SSDRP正與DRPIE—起傳輸以提供時隙共享分布式帶寬預留27-254Reserved預留255針對應用的正(AS正)根據應用而使用3.1.1SSDRP能力在MAC能力IE里宣布時隙共享DRP能力，如在表格6內定義，其對應在MAC規范里的表格64。表格6-MAC能力bitmapOctet比特(Bit)屬性描述::二1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>3丄2時隙共享分布式預留協議IE時隙共享分布式預留協議(SSDRP)正是在表格7內描述。表格7-時隙共享分布式預留協議IE格式<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>SSDRPIE的內容字段的具體格式如表格8內描述。表格8-SSDRPIE的內容格式<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>DRP控制載有諸如流標記和預留狀態的預留信息。Owner是預留使用方的MAC地址，Target是預留目標方的MAC地址。Source是連接的源設備的EUI地址，Destination是連接的目標設備的EUI地址，ConnectionID是連接的標識符，PathLen是指路徑標識的長度(octets),而Path是一個表示路徑名稱的字串。3.1.3可用性請求和回應消息預留可用性請求消息是由預留使用方使用，以明確從預留目標方請求預留可用性信息，而可用性回應消息是由預留目標方使用，用來回應請求。它們有類似的格式，其在表格9內顯示。其中Len表示bitmap的長度。如果Len值是0，則它是一個請求消息，否則，它是一個回應消息。Bitmap表示MAS可用性信息，長度是由Len表示。表格9-可用性請求和回應消息的格式<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>權利要求1.一種基于TDMA網絡內帶寬預留的方法，包括多個媒體接入時隙，其中網絡內多個發射機-接收機對可以預留相同的媒體接入時隙。2.根據權利要求1所述的方法，其中該方法包括發出一個預留請求用于作出一個媒體接入時隙的預留，預留請求包括預留和路由信息，用來確定兩個發射機-接收機對是否可以預留相同的媒體接入時隙。3.根據權利要求2所述的方法，其中在發出預留請求之前，發出一個包括預留信息和路由信息的控制消息，以從預留目標方請求預留可用性信4.根據權利要求1所述的方法，其用于WiMediaUWB標準兼容的無線自組網絡內。5.—種帶寬預留方法，用于基于TDMA分布式網絡內源節點和目標節點之間兩個或多個路由，包括多個媒體接入時隙，其中一個媒體接入時隙可以在兩個或多個路由上被預留。6.根據權利要求1所述的方法，其中該方法包括發出一個預留信息單元用來作出一個媒體接入時隙的預留，該信息單元包括預留和路由信息，用來確定兩個或更多發射機-接收機對是否可以預留相同的媒體接入時隙。7.根據權利要求6所述的方法，其中包括預留和路由信息的信息單元僅在路由協商過程期間發出，并在完成路由協商過程之后，信息單元僅包括預留信息。8.根據權利要求6所述的方法，其中路由信息包括路由和源節點以及目標節點的識別符。9.根據權利要求6所述的方法，其中路由信息包括源節點和目標節點之間路由和連接的識別符。10.—種帶寬預留方法，用于基于TDMA自組網絡內源節點和目標節點之間的多路徑路由，包括多個媒體接入時隙，本方法包括作出媒體接入時隙的第一預留，用于網絡的源節點和目標節點之間的第一路由，和作出媒體接入時隙的第二預留，用于網絡的源節點和目標節點之間的第二路由。11.根據權利要求10所述的方法，其中作出媒體接入時隙的第二預留包括提供一個包括預留和路由信息的預留信息單元，用來確定該預留是否用于網絡的源節點和目標節點之間的第二路由。全文摘要一種基于TDMA網絡內帶寬預留的方法，包括多個媒體接入時隙，其中在網絡內的多個發射機-接收機對能夠預留相同的媒體接入時隙。文檔編號H04W28/26GK101543113SQ200880000145公開日2009年9月23日申請日期2008年9月11日優先權日2008年4月30日發明者張繼輝,方祖元,宇蔡申請人:香港應用科技研究院有限公司