提供无线局域网络超高量传输的方法

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技术领域\n本发明是关于无线局域网络，尤其是藉此保护机制而能提供高效的传输 能力。\n背景技术\nIEEE 802.11是包括各种用途的通讯协议的无线局域网络规范。例如， 传送要求(request to send，RTS)/传送许可(clear to send，CTS)是一种传 送媒介储备通讯协议。而自我传送许可(CTS-to-Self)，是802.11g工作站 (stations，STAs)在基础服务区(basic service set，BSS)中所有工作站共 享同一传输传送媒介时所采用的一种主动传送机制。例如，ERP-OFDM(802.11g) 和HS-DSSS(802.11b)虽然都属于2.4GHz频段，但却使用不同的调制系统， 因此，当这两种规范同时使用于一基础服务区时，为避免信号碰撞干扰，其 防护是必须的。\n图1是传统RTS/CTS通讯协议的时序图。两个工作站之间，必须先以 RTS/CTS通讯协议建立握手协议(handshaking)，才能开始传送数据帧。首先， 来源端SRC传送传送要求RTS，而目的端DST在一短帧间间隔(short inter-frame spacing，SIFS)之内响应传送许可CTS，即可建立握手协议。 前述的短帧间间隔在802.11a中规定为16微秒，而在802.11a/b/g/j中， 各规定有不同时间值。该来源端SRC接收到该传送许可CTS之后，便将数据 帧DATA送出。该传送许可CTS包含了一组网络配置向量(network allocation vector，NAV)，用来宣告独占传送媒介的时间，以防止其它工作站产生干扰。 该来源端SRC和该目的端DST可以是网络桥接器/工作站的配对组合，而 RTS/CTS通讯协议可同时应用在下行和上行链路。该RTS/CTS握手协议机制 有效地提供传送媒介的共享控制，将隐藏工作站的潜在冲突降到最低。\n图2a表示一无线局域网络环境里包含802.11b及802.11g两者的工作 站204和206，且只需一个网络桥接器202就能同时支持两种规范。 802.11b是属于较早规范出的版本，仅支持补码键控(Complementary Code Keying，CCK)调制技术，此外，除了必须和802.11b的规范兼容外，802.11g 的规范中也利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的调制技术。因此，就能规划不同的系统运作在混合的 网络环境之中。\n图2b传统自我传送许可(CTS-to-self)的通讯协议时序图。来源端SRC 通过传送传送许可CTS直接启动传输过程，然后在一个短帧间间隔SIFS的时 限内，发出该数据帧DATA1。在送出该数据帧DATA1之后，目的端DST必须 于一个短帧间间隔SIFS的时限内，回复确收帧ACK1。如果该确收帧ACK1无 法被及时回复，该数据帧DATA1的传输便被视为失败。若该确收帧ACK1如期 回复，下一数据传输便可开始启动。同样地，在送出第二传送许可CTS之后， 来源端传送数据帧DATA2，接着等候确收帧ACK2出现。只要有连续的数据帧 需要传送，上述步骤便递归地执行，因此这种通讯协议亦可被称为突发模式 (burst mode)。在图2b中该传送许可CTS包含一组网络配置向量NAV，用以 将传送媒介独占一段时间。从该传送许可CTS的下降边缘到确收帧ACK2的下 降边缘，这组网络配置向量NAV总共保护两数据帧、两确收帧、一传送许可、 和放置其间的多个短帧间间隔。该传送许可是由补码键控技术所调制，因而 所有的802.11b及802.11g工作站都能解读该组网络配置向量NAV，以确保 信号传送不发生冲撞。因此，以补码键控技术调制该传送许可CTS后，能通 过网络配置向量NAV提供混合模式保护作用。而在自我传送许可机制中，该 来源端SRC通常是网络桥接器，而该目的端DST则是工作站。当基础服务区 规模不大时，来源端/网络桥接器的角色也可以对调。\n发明内容\n本发明提供一无线局域网络超高量传输机制，操作在突发(burst)及保护 模式。根据以下的步骤，来源端能通过超高量传输机制传送数据到达目的端。 首先，发送第一传送许可，包含一网络配置向量，用以独占传送媒介一段时 间。在第一传送许可传送完成之后，多个数据帧立刻被送至目的端，接着在 帧的传送完成之后，立刻送出第二传送许可，使其能维持另一段时间的传送 媒介独占状态，所以如上所述的步骤便形成一个循环过程。多个帧的传送包 含以下这些步骤。先是数据帧从来源端被传送到目的端，在该数据帧被传送 之后，于一个短帧间间隔的时限之内，从该目的端能接收到确收帧，而当接 收到该确收帧，假若下一数据帧已经就绪，以上的步骤会不断地重复，直到 全部数据帧传送完成。整个网络配置向量所独占的时间开始于第一传送许可 的下降边缘而结束在第二传送许可的下降边缘。\n若确收帧无法在一个短帧间间隔的时限之内被收到，该数据帧会被视为 遗失而进入重传程序。该等数据帧可能是两数据帧。该传送许可属于补码键 控技术所调制产生的封包，而该些帧和该确收帧则都是正交频分复用技术所 调制产生的封包。\n该来源端也许是一架同时支持802.11b及802.11g的网络桥接器，而该 目的端则可能是一台仅支持802.11g的工作站。相反地，该来源端也可以是 一台工作站，而该目的端则是一架网络桥接器。\n另一实施例提供于无线局域网络中，操作在超高量传输保护模式(hyper throughput protection mode，HTPM)之下，实现超高量传输的方法。某来源 端欲藉此方法将数据传送到目的端需包含以下步骤。首先，包含第一网络配 置向量的传送要求会被维持传送一段时间以独占传送媒介。在该传送要求传 送之后，目的端在一个短帧间间隔的时限之内，回复传送许可。在接收到该 传送许可之后，该来源端传送多个数据帧到该目的端。该些数据帧的传送过 程包括以下步骤。先有数据帧从该来源端被传送到该目的端，在该数据帧被 传送之后，于一个短帧间间隔的时限内，从该目的端回复确收帧，以确认传 送正确。假若下一数据帧已经就绪，以上的步骤会不断地重复，直到全部数 据帧传送完成。整个网络配置向量独占传送媒介的时间开始于第一传送要求 的下降边缘而结束在第二确收帧的截止时间。该确收帧属于补码键控技术所 调制产生的封包，并包含第二组网络配置向量，使能维持总共两确收帧加上 两个短帧间间隔及一数据帧的时间以独占传送媒介。\n本发明还提供了一种无线局域网络系统，包含：传送多个数据帧的装置； 以及接收多个数据帧的装置；其中该传送装置乃通过传送第一传送许可初始 化该传输过程；以及在该第一传送许可传送之后，该传送装置等待一个短帧 间间隔并且传送多个数据帧至该接收装置，其中每传送一数据帧之后，在一 个短帧间间隔之内，等候该些接收器回复确收帧；以及接收到该确收帧之后， 假若下一数据帧已经就绪，该传送装置等待一个短帧间间隔并且传送下一数 据帧至该接收装置。\n本发明还提供了一种无线局域网络系统，包含：用以传送多个数据帧的 装置；以及用以接收多个数据帧的装置；其中该传送装置通过传送第一传送 要求初始化该传输过程；该接收装置在接收该第一传送要求之后，于一个短 帧间间隔时限之内，回复传送许可；当该传送装置接收该传送许可，等待一 个短帧间间隔，并且传送多个数据帧至该接收装置，其中在每一数据帧被传 送之后，于一个短帧间间隔之内从该接收装置接收确收帧；以及当接收到该 确收帧时，假若下一数据帧已经就绪，等待一个短帧间间隔并重复该些数据 帧的传送。\n附图说明\n以下由范例所提供的方法，所有相关图示的详细描述，并非刻意去限制 本发明于此叙述的单一实施例，而旨在浅显易懂，其表述如下：\n图1表示传统RTS/CTS通讯协议的时序图；\n图2a表示在无线局域网络环境中同时包含802.11b及802.11g的工作 站；\n图2b表示在图2a里的无线局域网络环境中，传统自我传送许可通讯协 议的时序图；\n图3a和图3b表示根据本发明以超高量传输的时序图的其一实施例；\n图4a和图4b表示根据本发明以超高量传输的时序图的另一实施例；\n图5a和图5b是根据图3a和图3b所绘的超高量传输机制的流程图；以 及\n图6a和图6b是根据图4a和图4b所绘的超高量传输机制的流程图。\n[标号说明]\n202  网络桥接器\n204  工作站\n206  工作站\n具体实施方式\n图3a为根据本发明该超高量传输执行的时序图的其一实施例。在图2a 中的混合局域网络环境中，当某来源端SRC必须在突发(burst)模式之下传送 数据到目的端DST，下一阶段的自我传送许可机制便被启动，以减少非数据 帧的耗用时间。首先，该来源端SRC通过传送一传送许可启动传输过程。该 传送许可会包含一组网络配置向量NAV并以预置的时间独占传送媒介，特别 是在下一个传送许可传送之前，传送媒介会被保留。数据的交换会被执行在 第一及第二传送许可的周期之间。数据交换包括几成对的数据/确收帧，例如， 图3a表示两成对的数据/确收帧，在第一及第二传送许可的周期之间。在一 个短帧间间隔的时限之内，来源端SRC送出一数据帧DATA1，以及等候一来 自DST目的端的确收帧ACK1。假若该确收帧ACK1无法及时收到，数据帧DATA1 的传输就视为失败，导致必须重新传送。假若该确收帧ACK1正确地被收到之 后，会传送一数据帧DATA2，以及传送要求另一确收帧ACK2。由传送许可的 网络配置向量NAV所控制的周期可以调整其时间，以允许传送更多的数据/ 确收帧。在整个执行过程里，短帧间间隔的时间间隔原本介于每个相连的帧 中，而且属于传统规范的一部分，于是其详尽的解释于此便被省略。相较于 图2b中的传统自我传送许可机制，已揭露的传送许可会提供一组有能力保护 更多成对数据/确收帧的网络配置向量NAV，因此，在一个网络配置向量NAV 的周期时间之内，能以更有效率的方法传送超过两笔以上的数据帧。在图3a 中，该目的端DST不需作任何更动，便足以提供完全符合现行规范的兼容性。\n图3b为图3a实施例的改良。在特殊模式之下，该来源端和该目的端需 达成协议以握手协议。所以，在该初始的传送许可后，所有数据帧被传送之 前，必需连续送出多个成对数据/确收帧。在本实施例中，该确收帧是使用补 码键控调制技术，而传统的确收帧是使用正交频分复用调制技术。因此，该 些确收帧能提供网络配置向量NAV以保护后继数据/确收的正常传送。例如 确收帧ACK1的网络配置向量NAV能保护数据帧DATA2及确收帧ACK2，而确 收帧ACK2的网络配置向量NAV能保护数据帧DATA3及确收帧ACK3，以此类 推。在这种情况下，多余的传送许可并不需要，所以突发(burst)传送的耗用 时间相对减少。在图3b中，目的端DST需作更动以操作于特殊模式下。\n在图3a和图3b的实施例中，该些传送许可属于补码键控调制技术，而 该些数据和确收帧属于正交频分复用调制技术。本发明中，该来源端是一架 同时支持802.11b及802.11g的网络桥接器，而该目的端是一台仅支持 802.11g的工作站，因此，此传输过程属于下行链路(downlink)。换言之， 当基础服务区属于小型规模，来源端/目的端的角色可能对调以执行上行链路 (uplink)。\n图4a为超高量传输时序图的另一实施例。经过RTS/CTS握手协议后，传 输启动，送出两成对数据/确收帧，接着进行另一次RTS/CTS握手协议。传送 要求RTS将包含一组网络配置向量NAV以保护传送媒介，直到下一传送要求 RTS产生，因此，传输皆发生在突发(burst)模式及保护模式。该些传送要求 RTS，传送许可CTS，确收帧ACK皆属于补码键控调制技术(CCK)，而该些数 据帧DATA则属于正交频分复用调制技术(OFDM)。\n图4b是图4a进阶型实施例。假若来源端及目的端包含某种特定的模式， 传输的耗用时间便能进一步被减少。在本例中，该来源端SRC传送传送要求 RTS。该目的端DST则响应传送许可CTS，建立RTS/CTS握手协议。该传送要 求RTS包含一组网络配置向量NAV以独占一个周期时间的传送媒介，因此， 多个且成对的数据/确收帧能在该独占期间安全传送。更精确地说，传送要求 RTS的网络配置向量NAV所独占的时间，包含从该传送要求RTS下降边缘到 第二个确收帧ACK2下降边缘，足以传送两数据帧、两确收帧，及所有介于其 间的短帧间间隔。传送要求RTS的网络配置向量NAV总共依序保护了一个传 送许可CTS、一个数据帧DATA1、一个确收帧ACK1、一个数据帧DATA2、及一 个确收帧ACK2。该传送许可CTS也包含一组网络配置向量NAV以保护一个数 据帧DATA1、一个确收帧ACK1、一个数据帧DATA2、及一个确收帧ACK2。\n在图4a和图4b的实施例中，该些确收帧ACK是使用补码键控调制技术， 而非如传统确收帧使用正交频分复用调制技术。此机制，如超高量传输保护 模式，被特别应用在上行链路，因此，得知该来源端SRC是一台工作站而该 目的端DST则是一架网络桥接器。而进入超高量传输保护模式前，工作站和 网络桥接器必须彼此妥协。首先，在相连阶段导入一个标记，工作站和网络 桥接器互相验证，以表示支持超高量传输保护模式。然后，工作站送出包含 网络配置向量NAV的传送要求，以维持超过一个帧的时间。因此，网络桥接 器便启动超高量传输保护模式来接收数据。\n图5a表示图3a中超高量传输机制的流程图。在步骤502中，先提供数 据帧DATA。而步骤504里，该来源端SRC决定数据帧DATA是否为第一跟随 传送许可CTS之后的帧。在步骤506及508两种情况下，该来源端SRC并决 定是否将下一数据帧DATA队列以传送。确定时，则由步骤506进行到步骤 510中，此时该来源端SRC送出传送许可CTS以保护两数据帧DATA、两确收 帧ACK、一传送许可CTS、及五个短帧间间隔SIFS。否定时，则由步骤506 进行到步骤512中，此时来源端SRC送出一传送许可CTS以保护一数据帧 DATA、一确收帧ACK、及两个短帧间间隔SIFS。而在步骤508及510确定时， 两者均往步骤514进行，反之在步骤508及512否定时，两者均往步骤516 进行。在步骤514中，该来源端SRC送出一包含网络配置向量NAV的数据帧 DATA，以保护一数据帧DATA、两确收帧ACK、四个短帧间间隔SIFS、及-传 送许可CTS。在步骤516中，该来源端SRC送出一包含网络配置向量NAV的 数据帧DATA以保护一确收帧ACK、及一个短帧间间隔SIFS。在完成步骤514 及516之后，于步骤530中，该来源端SRC请求发自目的端DST的确收帧ACK 去确认传送已经成功。在错误的事件中，步骤540会执行重新传送或保持闲 置，否则，重复步骤502以及启动另一个循环程序。\n图5b表示图3b的流程图。该多余的传送许可CTS在此特殊模式下被消 除。在赢得一媒介竞争程序之后，步骤602开始传输。在步骤604中，该来 源端和目的端侦测彼此是否支持超高量传输保护模式。如果不支持，在步骤 606中，进行已知的传输方式，否则，执行步骤608。在步骤608中，该来源 端SRC和目的端DST执行一次RTS/CTS握手协议，其中该传送许可CTS的网 络配置向量NAV保护一传送许可CTS、两数据帧DATA、两确收帧ACK、及四 个短帧间间隔SIFS的时间间隔。在步骤612中，该来源端SRC判断在传送现 行的数据帧DATA之前，是否存在下一数据帧DATA。在步骤612中，若为是， 则进行至步骤614，否则，进行至步骤616。在步骤614中，传送数据帧DATA， 伴随一组网络配置向量NAV以保护一数据帧DATA、两确收帧ACK、及三个短 帧间间隔SIFS。在步骤616中，传送数据帧DATA，伴随一组网络配置向量 NAV以保护一确收帧ACK、及一个短帧间间隔SIFS。之后，于步骤618中， 该来源端SRC等候目的端DST发送一确收帧ACK以确认传送已经成功。若未 接收到该确收帧ACK，跳至步骤622进行错误处理例程。否则，进行至步骤 620以决定下一数据帧DATA是否准备就绪以供传输。在步骤620中若为是， 则进行至步骤612，以传送另一数据信号，而在步骤620中若为否，则返回 执行步骤602。\n图6a为依照图4a完成的流程图。在步骤502中，先提供数据帧DATA。 而步骤504里，该来源端SRC决定该数据帧DATA是否为第一跟随传送许可 CTS之后的帧。在步骤506及508两种情况下，该来源端SRC并判断是否存 在下一数据帧DATA需要传送。确定时，则由步骤506进行到步骤510中，此 时该来源端SRC送出一传送要求以保护两数据帧DATA、两确收帧ACK、一传 送许可CTS、一传送要求RTS、及五个短帧间间隔SIFS。否定时，则由步骤 506进行到步骤512中，此时该来源端SRC送出一传送要求RTS，其网络配置 向量NAV保护一数据帧DATA、一确收帧ACK、一传送许可CTS、及三个短帧 间间隔SIFS。而在步骤508及510确定时，两者均往步骤514进行。反之， 在步骤508及512否定时，两者均往步骤516进行。在步骤514中，该来源 端SRC送出一包含网络配置向量NAV的数据帧DATA，以保护一数据帧DATA、 两确收帧ACK、四个短帧间间隔SIFS、及一传送要求。在步骤516中，该来 源端SRC送出一包含网络配置向量NAV的数据帧DATA以保护一确收帧ACK、 一传送要求RTS及两个短帧间间隔SIFS。完成步骤514及516之后，于步骤 530中，该来源端SRC请求该目的端DST发送确收帧ACK以确认传送已经成 功。若发生不预期错误，跳至步骤540，进行重新传送或保持闲置。否则， 重复步骤502以及启动另一个循环程序。\n图6b表示图4b中超高量传输机制的流程图。步骤602、604及606和图 5b中相同。在步骤608中，该来源端SRC及该目的端DST执行一次RTS/CTS 的握手协议，此时该传送许可CTS包含一组网络配置向量NAV以保护一传送 许可CTS、两数据帧DATA、两确收帧ACK、及五个短帧间间隔SIFS。之后于 步骤612中，该来源端SRC决定下一数据帧DATA是否在传送现存的数据帧 DATA之前已经存在。在步骤612中若为是，则进行至步骤614，否则，进行 至步骤616。在步骤614中，传送该数据帧DATA时，会伴随一组网络配置向 量NAV，以保护一数据帧DATA、两确收帧ACK、及三个短帧间间隔SIFS。在 步骤616中，传送该数据帧DATA时，会伴随一组网络配置向量NAV，以保护 一确收帧ACK、及一个短帧间间隔SIFS。之后于步骤618中，该来源端SRC 请求该目的端DST发送一确收帧ACK以确认传送已经成功。在错误的事件中， 步骤622提供一种例外的操作方式。否则进行至步骤620，以判断下一数据 帧DATA是否准备就绪以供传输。在步骤620中，若为是，则进行至步骤612 以传送另一数据帧DATA，而在步骤620中，若为否，则返回执行步骤602。\n当本发明经由范例中的方法完成叙述，和就较佳实施例而论，其主旨在 于浅显易懂，而不致局限本发明于此例中，如此能包含各种更动及相似的组 合(犹如在本领域中的各项技术皆是显而易见的)才是我们的目的，因此，所 附加权利要求项的范围理应符合最广义的解释，并能包含各种更动及相似的 组合。