專利名稱：分布式無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
與本發(fā)明一致的方法涉及一種基于移動自組織(ad-hoc)網(wǎng)絡(luò)的分布式無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)中用于介質(zhì)訪問控制(MAC)的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配的信道時(shí)間分配方法。
背景技術(shù)：
無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)在大約10米的個(gè)人區(qū)域內(nèi)操作。電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)正在進(jìn)行WPAN的標(biāo)準(zhǔn)化。超寬頻帶(UWB)技術(shù)能夠在WPAN中提供大于幾百M(fèi)bps的數(shù)據(jù)率。在WPAN中，所有設(shè)備共享通信介質(zhì)。這要求MAC控制設(shè)備的介質(zhì)訪問。在廣義上MAC包括如何訪問網(wǎng)絡(luò)、如何以期望的數(shù)據(jù)率傳遞數(shù)據(jù)到另一個(gè)設(shè)備、以及如何最佳地使用介質(zhì)。
用于WPAN的MAC可以用集中式方法或分布式方法來設(shè)計(jì)。在集中式方法中，每個(gè)設(shè)備對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作，以便管理和控制所有設(shè)備的介質(zhì)訪問。各設(shè)備為了介質(zhì)訪問起見，諸如信道時(shí)間分配，要求集中式協(xié)調(diào)器。在分布式方法中，介質(zhì)訪問被均勻地分布到網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。設(shè)備均分(share)管理它們的介質(zhì)訪問的負(fù)擔(dān)。
圖1描述了傳統(tǒng)的WPAN。在圖1中，網(wǎng)絡(luò)支持基于IEEE 802.15.3的集中式MAC方法，并且包括微微網(wǎng)(piconet)。在微微網(wǎng)中的一個(gè)設(shè)備是微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器(PNC)10。PNC10提供功能以允許設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)訪問、分配信道(時(shí)隙)以便傳遞數(shù)據(jù)到另一個(gè)設(shè)備，并且同步各設(shè)備。這是集中式的自組織WPAN。
圖2描述了沒有集中式協(xié)調(diào)器的WPAN。參照圖2，WPAN包括如點(diǎn)表示的多個(gè)設(shè)備。圍繞設(shè)備的圓圈表示相關(guān)設(shè)備的通信范圍。
在圖2中的網(wǎng)絡(luò)支持分布式MAC方法。所有的設(shè)備協(xié)作并共享為MAC要求的信息，如新設(shè)備的加入的核準(zhǔn)、給每個(gè)設(shè)備用于傳遞數(shù)據(jù)到另一個(gè)設(shè)備的信道時(shí)間分配、同步以及功率減少。因此，網(wǎng)絡(luò)中沒有設(shè)備是專用協(xié)調(diào)器。
分布式MAC方法取決于稱作為超幀的定時(shí)。超幀有固定的時(shí)間長度，并且被分成多個(gè)稱作為時(shí)隙的時(shí)間窗。時(shí)隙也被稱作為介質(zhì)訪問時(shí)隙(MAS)。多數(shù)時(shí)隙被用來由設(shè)備發(fā)送信標(biāo)(beacon)。其余的時(shí)隙被用來傳遞數(shù)據(jù)。用于信標(biāo)發(fā)送的時(shí)隙是信標(biāo)時(shí)隙，而用于數(shù)據(jù)傳遞的時(shí)隙是數(shù)據(jù)時(shí)隙。信標(biāo)周期(BP)的長度可以小于數(shù)據(jù)周期的長度。信標(biāo)時(shí)隙被分布在超幀的時(shí)隙上或被放在超幀的前面。當(dāng)它根據(jù)其他的分布式MAC方法實(shí)現(xiàn)時(shí)，信標(biāo)的數(shù)目可以是固定的或者可變的。
圖3描述了傳統(tǒng)的超幀格式。如圖3所示的超幀格式基于多頻帶正交頻分調(diào)制(OFDM)聯(lián)盟草案v0.5。該超幀包括256個(gè)MAS。參考標(biāo)號a10指示包括信標(biāo)時(shí)隙的信標(biāo)周期，而參考標(biāo)號a20指示包括MAS的可由其他設(shè)備使用來傳遞流(數(shù)據(jù))到網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備的數(shù)據(jù)周期。超幀的長度是64ms，而每個(gè)MAS的長度是256μs。
與超幀有關(guān)的信息是在形成分配給每個(gè)設(shè)備的信標(biāo)周期的信標(biāo)時(shí)隙中的廣播(broadcast)。相鄰的設(shè)備利用在下一個(gè)超幀中的廣播信息。超幀的起始點(diǎn)由信標(biāo)周期的起始確定，并且被定義為信標(biāo)周期起始時(shí)間(BPST)。
設(shè)備需要搜索在信標(biāo)周期中未用的空閑信標(biāo)時(shí)隙以便發(fā)送它們的信標(biāo)。而且，空閑數(shù)據(jù)時(shí)隙對各設(shè)備的相互通信是需要的。然而，在不存在空閑數(shù)據(jù)時(shí)隙的情形，設(shè)備在需要時(shí)卻不可以發(fā)送和接收流。結(jié)果，要求新的方法甚至當(dāng)空閑數(shù)據(jù)時(shí)隙不可用時(shí)也無縫地發(fā)送和接收流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于向至少兩個(gè)設(shè)備有效分配數(shù)據(jù)時(shí)隙的方法，該至少兩個(gè)設(shè)備需要發(fā)送流并且利用在基于分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖越M織網(wǎng)絡(luò)的UWB WPAN中的分配的數(shù)據(jù)時(shí)隙的行為。
一種用于在包括使用至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙傳遞流的至少兩個(gè)設(shè)備的分布式WPAN中的流輸送的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，包括計(jì)算可分配給要被傳遞的包括新的流的每個(gè)流的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)；以及當(dāng)可分配的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)小于預(yù)置數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)時(shí)，放棄分配給新的流的數(shù)據(jù)時(shí)隙。


本發(fā)明的這些和其他方面，根據(jù)結(jié)合附圖的下面的示范性實(shí)施例的描述，會變得清楚并更容易理解，在附圖中圖1圖示了傳統(tǒng)的WPAN；圖2圖示了傳統(tǒng)的沒有集中式協(xié)調(diào)器的WPAN；圖3圖示了傳統(tǒng)的超幀格式；圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的分布式WPAN的服務(wù)質(zhì)量(QoS)信息元素(IE)的字段；圖5圖示了在形成根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的分布式WPAN的各設(shè)備之間發(fā)送和接收的流；以及圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例的分布式WPAN的QoSIE的字段。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例。
在下面的描述中，相同的附圖參考標(biāo)號甚至在不同的附圖中也被用作相同的元件。在描述中定義的主題，如詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和元件描述，被提供來幫助全面理解本發(fā)明。而且，公知的功能或結(jié)構(gòu)由于它們在不必要的細(xì)節(jié)上將模糊本發(fā)明，所以不詳細(xì)地描述。
在本發(fā)明的描述之前，解釋在本發(fā)明的實(shí)施例中所定義的定義。
變量K表示在信標(biāo)周期中注冊的流的數(shù)目。具體地講，變量K表示在一個(gè)超幀中發(fā)送的流的數(shù)目。流的數(shù)目由包括在信標(biāo)周期中的信標(biāo)時(shí)隙識別。變量j表示K個(gè)流中的第j個(gè)流。
變量BW表示在超幀中的數(shù)據(jù)時(shí)隙的數(shù)目。也就是說，變量BW表示能夠?qū)嶋H攜帶數(shù)據(jù)的周期的長度。變量n表示第n個(gè)超幀。在第(n+1)個(gè)超幀中的數(shù)據(jù)時(shí)隙的使用利用了在第n個(gè)超幀中的信標(biāo)時(shí)隙的信息。
變量Sj，n表示在第n個(gè)超幀的第j個(gè)流中支持的數(shù)據(jù)時(shí)隙(MAS)的數(shù)目或數(shù)據(jù)率(DR)。變量Rj表示第j個(gè)流要求的數(shù)據(jù)率或要求的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)目。變量Dj表示由第j個(gè)流所要求的數(shù)據(jù)率或要求的數(shù)據(jù)時(shí)隙的數(shù)目。
變量SoQj，n表示在第n個(gè)超幀中的第j個(gè)流處的QoS。所述變量SoQj，n根據(jù)等式1計(jì)算[等式1]
SoQj,n=Sj,n-RjDj-Rj]]>變量Rej表示從第j個(gè)流放棄的數(shù)據(jù)時(shí)隙的數(shù)目或數(shù)據(jù)率。
現(xiàn)在參照附圖闡明本發(fā)明的示范性實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，每個(gè)設(shè)備計(jì)算SoQF，QoS的滿意度。變量SoQF也可根據(jù)等式1計(jì)算。
圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的QoS IE字段。QoS IE在公用控制信道上運(yùn)送。參照圖4，OoS IE包括流索引、要求的DR、期望的DR和SoQF。
圖5描述了在根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的包括設(shè)備DEV1至DEV4的自組織網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳遞。如圖5所示，DEV1向和從DEV2發(fā)送和接收。DEV2向和從DEV3發(fā)送和接收。DEV3向和從DEV4發(fā)送和接收。
表1示出了分配給利用210個(gè)MAS支持360Mbps的DR的自組織網(wǎng)絡(luò)的DEV1到DEV4的DR(時(shí)隙)。


在表1中，存在6個(gè)流，并且每個(gè)流被分配60Mbps的DR。因此，基于等式1，SoQF是1。
假定如圖5所示，當(dāng)流A至流F被發(fā)送和接收時(shí)，流G從DEV3運(yùn)送到DEV2。為了將流G發(fā)送到DEV2，DEV3需要分配給流A至流F的部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)隙。表2示出了分配來傳遞流A至流G的部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)隙的再分配。



主要地，相同的DR被分配給各個(gè)流。在分配相同的DR不可行的情形，給現(xiàn)存的流分配比新的流更高的DR。
在表2中，甚至當(dāng)給DEV3分配其被指定來輸送流A至流F以便傳遞流G到DEV2的部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)隙，服務(wù)于流A至流F的DR也大于要求的DR。因此，流A至F以再分配的DR傳遞。
相反，當(dāng)再分配的DR小于要求的DR時(shí)，為流G起見，流A至F不放棄分配給它們的數(shù)據(jù)時(shí)隙的部分。即，當(dāng)SoQF小于零時(shí)，流A至F不放棄分配給它們的數(shù)據(jù)時(shí)隙的部分以便傳遞流G。
基于等式2計(jì)算當(dāng)對流G分配部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)隙時(shí)被調(diào)整的變量SoQF。
SoQF,n+1=BW-Σj=1KRjΣj=1K(Dj-Rj)]]>在等式2和表2中，變量BW是360Mbps，變量K是7，變量Dj是60Mbps，而變量Rj是40Mbps。因此，如表2中，被調(diào)整的SoQF是0.571。
下文中，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例提供解釋。在本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例中，分配給流的DR根據(jù)服務(wù)類而變化。
圖6描述了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例形成QoS IE的字段。參照圖6，QoS IE包括流索引、要求的DR、期望的DR、服務(wù)類、SoQmin_class和SoQF_class。變量SoQmin_class代表在相關(guān)的服務(wù)類的流處要保證的要求的QoS的滿意度。在相同的服務(wù)類處的流具有相同的SoQmin_class。變量SoQF_class代表被指派給相關(guān)流的QoS的滿意度。
現(xiàn)在參照圖5解釋本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例。表3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例在不同的服務(wù)類指派給流的DR。更具體地講，表3示出了分配給DEV1至DEV4的DR，DEV1至DEV4形成利用210MAS支持360Mbps的數(shù)據(jù)率的自組織網(wǎng)絡(luò)。


在表3中，流的數(shù)目是6，并且每個(gè)流被分配60Mbps的數(shù)據(jù)率。因此，基于等式2，SoQF_class是1。
如圖5所示，假定當(dāng)流A至流F被發(fā)送和接收時(shí)，流G從DEV3運(yùn)送到DEV2。為了將流G發(fā)送到DEV2，DEV3需要分配來傳遞流A至流F的部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)隙。表4示出了被分配來傳遞流A至流G的部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)隙的再分配。


主要地，相同的DR被分配給處于相同服務(wù)類的流。在分配相同的DR不可行的情形，給現(xiàn)存的流分配比新的流更高的DR。
當(dāng)再分配的DR小于SoQmin_class時(shí)，為了流G起見，流A至流F不放棄分配給它們的數(shù)據(jù)時(shí)隙的部分。即，當(dāng)SoQF_class小于SoQmin_class時(shí)，流A至流F不放棄分配給它們的數(shù)據(jù)時(shí)隙的部分以便傳遞流G。
正如上面闡明的，當(dāng)在分布式WPAN中分配數(shù)據(jù)時(shí)隙以傳遞流時(shí)，根據(jù)服務(wù)類支持不同的數(shù)據(jù)率，從而有效地輸送各流。而且，當(dāng)比要求的數(shù)據(jù)率更高的數(shù)據(jù)率服務(wù)時(shí)，不必要的數(shù)據(jù)率被用來傳遞另一個(gè)流。結(jié)果，可以有效地輸送各流。
盡管參照本發(fā)明的示范性實(shí)施例特別地說明和描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會懂得，在不偏離由權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在此做出各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種用于分布式無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)中的流輸送的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，該分布式無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)包括使用至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙傳遞流的至少兩個(gè)設(shè)備，所述方法包括計(jì)算可分配給要被傳遞的包括新的流的每個(gè)流的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)；以及當(dāng)可分配的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)目小于預(yù)置的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)目時(shí)，放棄分配給新的流的數(shù)據(jù)時(shí)隙。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，其中各設(shè)備生成包括要求的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)、期望的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)和服務(wù)質(zhì)量(QoS)滿意度的信息，并且發(fā)送所生成的信息。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，其中QoS的滿意度根據(jù)下面的等式計(jì)算SoQ=S-RD-R]]>其中，SoQ表示QoS的滿意度，D表示期望的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)，R表示要求的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)，而S表示所分配的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，其中預(yù)置的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)與要求的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)相同。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，其中每個(gè)流包括至少兩個(gè)服務(wù)類和隨著該服務(wù)類變化的預(yù)置數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)中的一個(gè)。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，其中各設(shè)備生成包括用于傳遞流的要求的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)、期望的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)、服務(wù)類、維持該服務(wù)類的要求的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)和QoS的滿意度的信息，并且發(fā)送該生成的信息。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，其中預(yù)置的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)與維持服務(wù)類要求的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)相同。
8.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，其中所述信息經(jīng)由公用控制信道發(fā)送。
9.如權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法，其中需要傳遞流的設(shè)備向相鄰的設(shè)備請求數(shù)據(jù)時(shí)隙分配。
全文摘要
一種用于基于分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖越M織網(wǎng)絡(luò)的超寬頻帶(UWB)無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)中的流輸送的數(shù)據(jù)時(shí)隙分配方法。計(jì)算可分配給要被傳遞的包括新的流的每個(gè)流的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)。當(dāng)可分配的數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)小于新的流的預(yù)置數(shù)據(jù)時(shí)隙數(shù)時(shí)，從現(xiàn)存的流中放棄給新的流的必要的數(shù)據(jù)時(shí)隙。
文檔編號H04L12/56GK1855888SQ20061007384
公開日2006年11月1日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者金用錫, 許鏡 申請人:三星電子株式會社