BRPI0721819A2 - mÉtodo e aparelho para acesso À mÍdia em redes com base em disputa - Google Patents

mÉtodo e aparelho para acesso À mÍdia em redes com base em disputa Download PDF

Info

Publication number
BRPI0721819A2
BRPI0721819A2 BRPI0721819-2A BRPI0721819A BRPI0721819A2 BR PI0721819 A2 BRPI0721819 A2 BR PI0721819A2 BR PI0721819 A BRPI0721819 A BR PI0721819A BR PI0721819 A2 BRPI0721819 A2 BR PI0721819A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
station
network
stations
partition
dispute
Prior art date
Application number
BRPI0721819-2A
Other languages
English (en)
Inventor
Charles Chunaming Wang
Jun Li
Huanqiang Zhang
Zhigang Zhang
Xiao-Jun Ma
Yong He
Original Assignee
Thomson Licensing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson Licensing filed Critical Thomson Licensing
Publication of BRPI0721819A2 publication Critical patent/BRPI0721819A2/pt

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00Wireless channel access
    • H04W74/08Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/407Bus networks with decentralised control
    • H04L12/413Bus networks with decentralised control with random access, e.g. carrier-sense multiple-access with collision detection [CSMA-CD]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/04Selecting arrangements for multiplex systems for time-division multiplexing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00Wireless channel access
    • H04W74/08Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0866Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access
    • H04W74/0875Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access with assigned priorities based access

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

MÉTODO E APARELHO PARA ACESSO Á MÍDIA EM REDES COM BASE EM DISPUTA. Um método e aparelho são descritos para obtenção de acesso a um meio e comunicação em uma rede com base em disputa, incluindo a determinação de uma contagem de partição com base em um número de estações na rede com base em disputa, o ajuste da contagem de partição, a iniciação de uma transmissão de quadro quando a contagem de partição alcança um valor predeterminado e onde o dito número de estações e uma fila de endereço são ajustados para refletir um dentre os padrões de prioridade e tráfego. Adicionalmente, um método e aparelho são descritos para obtenção de acesso a um meio de comunicação de uma rede com base em disputa, incluindo o recebimento de uma contagem de partição com base em um número de estações na rede com base em disputa, o ajuste da contagem de partição, a iniciação de um quadro de transmissão quando a contagem de partição alcança um valor predeterminado e onde o dito número de estações e uma fila de endereço são ajustados para refletir uma prioridade.

Description

"MÉTODO E APARELHO PARA ACESSO À MÍDIA EM REDES COM BASE EM DISPUTA"
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a acesso à mídia em redes com base em disputa e em particular na obtenção de acesso a um meio de comunicação em redes com base em disputa pela redução ou eliminação de disputa nas redes com base em disputa.
Fundamentos da Invenção
A função primária da camada de controle de acesso à mídia (MAC) é fornecer um mecanismo justo para o controle de acesso de mídia de comunicação compartilhada. No entanto, em uma mídia de comunicação sem fio tal como WLAN IEEE 802.11, antes da transmissão de um quadro, a camada MAC deve obter acesso à rede, que é realizado atra- vés de dois mecanismos de acesso diferentes: um mecanismo com base em disputa, cha- mado de função de coordenação distribuída (DCF) e um mecanismo de acesso controlado centralmente, chamado de função de coordenação de ponto (PCF). Os modos PCF permitem a implementação de um mecanismo de qualidade de ser-
viço (QoS), mas é opcional e exige interações adicionais a fim de negociar uma QoS entre o terminal móvel e o ponto de acesso (AP). O modo DCF, considerado um modo padrão, não fornece qualquer mecanismo de QoS. Consequentemente, todas as estações incluindo a estação base AP em uma rede de área local sem fio (WLAN) possuem a mesma probabili- dade de aquisição de acesso ao meio e envio de dados através do meio. Esse tipo de servi- ço é referido como "melhor esforço".
Três intervalos de espaço interquadro (IFS) deferem à estação IEEE 802.11 acesso ao meio e fornecem vários níveis de prioridade. Cada intervalo define a duração entre o final do último símbolo do quadro anterior e o começo do primeiro símbolo do próximo quadro. O Espaço Interquadro Curto (SIFS) fornece o maior nível de prioridade permitindo que alguns quadros acessem o meio antes de outros, tal como um quadro ACK, um quadro Limpar para Enviar (CTS), ou um fragmento de um quadro de dados anterior.
As tentativas de transmissão simultânea a partir de várias estações sem fio resul- tam em colisões em ambas as mídias de comunicação de downlink e uplink, visto que ape- nas uma seqüência de transporte pode ser transmitida durante qualquer período único. O problema é particularmente agudo durante os períodos de altas cargas de tráfego e pode resultar em um protocolo instável. A camada MAC IEEE 802.11 utiliza a prevenção de coli- são ao invés da detecção de colisão a fim de transmitir e receber simultaneamente os da- dos. Para resolver as colisões, tentativas de transmissão subsequentes são tipicamente en- viesadas de forma aleatória no tempo utilizando um backoff exponencial binário. O DCF uti- liza mecanismos de percepção de portador físico e virtual (acesso múltiplo de sensor de portador com prevenção de colisão (CSMA/CA)) com um backoff exponencial binário que permite tentativas de acesso após a percepção do canal para atividade.
O procedimento de backoff para a família de padrões IEEE 802.11 foi primeiro in- troduzido para o modo DCF como a solução básica para se prevenir colisões, e adicional- mente empregado por IEEE 802.11e para solucionar o problema de colisões internas entre as funções de acesso de canal distribuído melhoradas (EDCAFs). No padrão IEEE 802.11 η emergente, o procedimento de backoff ainda é utilizado como a abordagem fundamental para suportar o acesso distribuído entre as estações móveis. Atualmente, quase todos os produtos sem fio comercialmente disponíveis da série IEEE 802.11 utilizam DCF/EDCAF como a solução para acesso a meio e, dessa forma, dependem em muito do mecanismo de backoff para evitar colisões. Como utilizado aqui, "/" denota nomes alternativos para os mesmos componentes ou estruturas ou similares. Isso é, um "Γ pode ser considerado como " "ou" como utilizado aqui.
O princípio e as operações do procedimento de backoff aleatório exponencial são similares em ambos os padrões. A fim de se configurar o pano de fundo para a presente invenção, o procedimento de backoff especificado em IEEE 802.11 é descrito. Antes da transmissão de cada quadro, uma estação móvel (incluindo o ponto de acesso (AP)) deter- mina o estado do meio sem fio pela percepção de portador físico ou virtual, e se estiver ocu- pado, a estação escolhe um inteiro aleatório uniformemente distribuído entre Oea janela de disputa (CW) como o valor inicial da contagem de partição para backing off. Uma vez que o meio é determinado como inativo depois de um espaço interquadro DCF (DIFS) mais o nú- mero aleatório de contagem de partição, onde a estação móvel reduz a contagem de parti- ção em um para cada tempo de partição, então a estação móvel pode transmitir. Esse pro- cedimento é suspenso se o meio for determinado em qualquer momento durante o backing off. A janela de disputa (CW) aumenta exponencialmente mediante cada tentativa de trans- missão mal sucedida. Começa com um valor mínimo CWmin e aumenta até um valor máxi- mo CWmax. Todos os parâmetros relacionados com o procedimento de backoff, incluindo o tempo de partição, DIFS, CWmin, e CWmax, são especificados para a camada física.
A figura 1 é uma representação ilustrativa do procedimento de backoff aleatório descrito acima. Uma rede de área local sem fio (WLAN) com um ponto de acesso e três es- tações móveis associadas é considerada nessa situação. Como utilizado aqui, um ponto de acesso inclui pontes, roteadores, e brouters e qualquer outro dispositivo utilizado pelas esta- ções para acessar uma rede. Um AP também age como um ponto de interconexão entre uma rede de rádio (rede sem fio) e uma rede de área local com fio (LAN). Na figura 1, duas rodadas de disputa de meio são ilustradas. Para começar, o ponto de acesso (AP) transmite um quadro. Quando a transmissão é concluída, o meio se torna inativo. Depois que o meio é determinado inativo sem interrupção por um período de tempo igual a DIFS, todas as esta- ções incluindo o AP começam o procedimento de backoff aleatório exponencial para dispu- tar o meio. Nesse momento cada estação mantém uma contagem de partição para backing off. Para o AP que vence a disputa na rodada anterior da disputa, sua contagem de partição é escolhida de forma aleatória a partir da janela de disputa [0, CW], enquanto outras esta- ções retêm sua contagem de partição como na rodada anterior. A contagem de partição é utilizada para determinar quanto tempo a estação precisa esperar para determinar se o meio está ocupado antes de poder transmitir. Como ilustrado na figura 1, durante a primeira roda- da da disputa, o número aleatório utilizado para a contagem de partição para o AP é 7. A contagem de partição para a estação 1 é 8. Para a estação 2 a contagem de partição é 5 e para a estação 3 a contagem de partição é 3. Visto que cada partição de tempo passa e o meio permanece inativo, todas as estações reduzem sua contagem de partição em um res- pectivamente. Visto que a estação 3 possui a menor contagem de partição de backoff (3), ãr estação 3 vence a disputa depois que o meio está inativo por um período de 3 partições de tempo e a estação 3 inicia uma nova transmissão de quadro na quarta partição de tempo. Note-se que à medida que a estação de tempo 3 transmite, outras estações reduzem sua contagem de partição em três. Quando a estação 3 completa sua transmissão, a segunda rodada da disputa começa e a estação 3 escolhe de forma aleatória um valor de 8 a partir da janela de disputa [0, CW] com sua contagem de partição. Como na primeira rodada, ou- tras estações utilizam sua contagem de partição restante para backing off. Agora, o AP pos- sui uma contagem de partição de 4. A estação 1 possui uma contagem de partição de 5. A estação 2 possui uma contagem de partição de 2 e a estação 3 possui uma contagem de partição de 8. Nessa rodada da disputa, a estação 2 possui a contagem de partição menor de forma que vence e transmite um quadro depois do período DIFS mais duas vezes a par- tição. Esse procedimento é repetido por toda a vida útil da rede.
Uma deficiência principal do procedimento de backoff aleatório se baseia no fato de, o valor escolhido de aleatória da contagem de partição poder degenerar a utilidade do meio e, dessa forma, degradar o desempenho da técnica de acesso múltiplo por percepção de portador (CSMA). Dois fatores podem causar a degeneração. Primeiro, como especifica- do no padrão, a estação com o menor tempo de backoff (contagem de partição) é o vence- dor do acesso ao meio, dessa forma, um período quando o meio está inativo existe antes da próxima transmissão. A existência de tal espaço entre as transações de quadro sucessivas influencia negativamente a eficiência do procedimento de backoff. O segundo fator é a pos- sibilidade de colisões entre múltiplas estações. Apesar de ser muito aliviado pela adoção da randomização durante a seleção das partições de backoff, seu impacto negativo no desem- penho da rede ainda não pode ser negligenciado, particularmente quando o número de es- tações competidoras é grande.
Outra deficiência do procedimento de backoff aleatório é a falta de justiça entre as estações. O método que duplica a janela de disputa depois da transmissão mal sucedida pode colocar uma estação em desvantagem durante o próximo intervalo/período de disputa, à medida que se inclina a escolher uma contagem de partição maior do que suas contrapar- tes. Tal procedimento de backoff dobrado exponencialmente binário defere de forma severa acesso ao meio, e pode resultar em falta total de largura de banda em alguns casos. A ex- periência mostrou que a diferença de rendimento das estações dentro da mesma rede pode alcançar 30% da média.
Muitos esquemas de backoff foram propostos para se superar esses problemas. Em um esquema de backoff da técnica anterior, um algoritmo de aumento multiplicativo e redução linear (MILD) foi introduzido para mudar a janela de disputa de backoff de forma moderada, e, dessa forma, aperfeiçoar a justiça. Em outro esquema anterior, para se alcan- çar a justiça aumentada entre as estações, a janela de disputa é alterada dinarfírcamente com a parte justa estimada de canal designada para cada estação. Em outro esquema da técnica anterior, um mecanismo geral é apresentado para traduzir um modelo de justiça de- terminado em um esquema de resolução de disputa correspondente. Um algoritmo de bac- koff que alcança a justiça proporcional é derivado utilizando o esquema de resolução de disputa. Em outro esquema anterior, a distribuição de probabilidade da seleção de partição é considerada, e um algoritmo de backoff aleatório exponencial é proposto no qual a conta- gem de partição de backoff é reduzida com uma probabilidade predeterminada. Em outro esquema de acesso a mídia, as partições de tempo são designadas para cada estação, on- de o número de partições de tempo é pelo menos tão grande quanto o número de estações na rede. Esse esquema substitui essencialmente um esquema de divisão de freqüência com base em disputa, tal como CSMA, por um esquema de acesso múltiplo por divisão de tempo onde as partições de tempo são designadas para cada estação. Uma grande quantidade de pesquisa foi feita na área de algoritmos de backoff, justiça e qualidade de serviço continuam muito não resolvidas.
Dessa forma, seria vantajoso se ter uma solução para os problemas de justiça e qualidade de serviço dos procedimentos de backoff aleatório pelos padrões IEEE 802.11
Sumário da Invenção
É descrito aqui um novo método de backoff que busca aperfeiçoar o desempenho do procedimento de backoff aleatório de legado. O método da presente invenção adota uma abordagem diferente para solucionar as colisões externas. Valores determinísticos são sele- cionados para as contagens de partição de backoff. Dessa forma não há duplicação entre as contagens de partição distribuídas e cada estação pode acessar exclusivamente o meio sem colidir com outras. Pelo ciclo da contagem de partição através de um intervalo fixo [0, N], onde N é o número de estações na rede, o método da presente invenção oferece um serviço tipo round robin entre as estações Portanto, o método da presente invenção fornece justiça garantida para a rede e adicionalmente análise mostrou que o método possui uma alta efici- ência de recie para cargas de tráfego de moderadas a pesadas. O serviço tipo round robin realizando um ciclo através das N estações resulta em estações de programação de forma que cada estação receba uma quantidade justa de tempo. As estações da presente inven- ção podem ser móveis ou fixas e a rede pode ser uma linha com fio ou sem fio. A presente invenção é direcionada a qualquer rede com base em disputa onde a estação utiliza um me- canismo de sensor de portador físico ou virtual para determinar se a rede está ocupada. Isso pode incluir quaisquer redes cujo protocolo de camada MAC possui CSMA1 tal como redes de cabo. No entanto, a estação também pode ser estacionária e a rede pode ser qualquer rede com base em disputa.
Uma característica principal do método da presente invenção é que, sob situações de tráfego saturado, o intervalo/período de tempo entre sucessivas sequSficias de permuta de quadro iniciadas por duas estações separadas é apenas um DIFS mais uma partição de tempo. Tal intervalo/período de tempo interespaço é mais curto do que o dos métodos de backoff aleatório convencional utilizados por DCF/EDCA (Acesso a Canal Distribuído Melho- rado), mas maior do que o intervalo/período de tempo de Função de Coordenação de Ponto (PCF) que é utilizado pelo mecanismo PCF/HCCA (Acesso a Canal Controlado por HCF). Ademais, o método da presente invenção regula uma ordem de serviço seqüencial entre as estações, enquanto os métodos de backoff aleatórios convencionais não possuem tal carac- terística.
As colisões de rede são um problema perturbador para as comunicações sem fio com base em CSMA, visto que as colisões degeneram em muito o desempenho da rede, particularmente em termos de rendimento e eficiência de rede. No entanto, as colisões são eliminadas (ou muito reduzidas) no método de backoff determinístico (acesso a meio de co- municação) da presente invenção. Cada estaca pode assumir exclusivamente o controle do meio sem fio depois que sua contagem de partição alcança zero. Nesse sentido, o método de backoff determinístico da presente invenção supera os métodos de backoff aleatórios de legado.
Um método e aparelho são descritos para obtenção de acesso a um meio de co- municação em uma rede com base em disputa, incluindo a determinação de uma contagem de partição com base em um número de estações na rede com base em disputa, o ajuste da contagem de partição, iniciando uma transmissão de quadro quando a contagem de partição alcança um valor predeterminado e onde o dito número de estações e uma fila de endereço são ajustados para refletir uma prioridade. Adicionalmente, um método e aparelho são des- critos para obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em dis- puta, incluindo o recebimento de uma contagem de partição com base em um número de estações na rede com base em disputa, o ajuste da contagem de partição, iniciando uma transmissão de quadro quando a contagem de partição alcança um valor predeterminado e onde o dito número de estações e uma fila de endereço são ajustados para refletir uma prio- ridade. Também são descritos um método e um aparelho para a obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa, incluindo a determinação de uma contagem de partição com base em um número de estações na rede com base em disputa, ajustando a contagem de partição, iniciando uma transmissão quando a contagem de parti- ção alcança um valor predeterminado e onde a contagem de partição e a fila de endereço são ajustados para refletir os padrões de tráfego.
Breve Descrição dos Desenhos
A presente invenção é mais bem compreendida a partir da descrição detalhada a seguir quando lida em conjunto com os desenhos em anexo. Os desenhos incluem as se- guintes figuras descritas de forma breve abaixo onde referências numéricas similares nas figuras representam elementos similares:
A figura 1 é uma ilustração ilustrativa dos resultados de aplicação do procedimento de backoff aleatório convencional empregado por DCF e EDCAF; A figura 2 é uma ilustração ilustrativa dos resultados de aplicação do mecanismo de
backoff determinístico da presente invenção;
A figura 3 ilustra uma modalidade do formato do quadro de gerenciamento de acor- do com os princípios da presente invenção;
A figura 4a é um fluxograma da operação do método de backoff determinístico da presente invenção a partir da perspectiva do ponto de acesso;
A figura 4b éum fluxograma da operação do método de backoff determinístico da presente invenção a partir da perspectiva da estação;
A figura 5a é um diagrama esquemático/em bloco da operação de um AP na obten- ção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa de acordo com os princípios da presente invenção;
A figura 5b é um diagrama esquemático/em bloco da operação de uma estação na obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa de a- cordo com os princípios da presente invenção.
Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas O mecanismo de backoff aleatório da técnica anterior, incluindo suas variações
subsequentes, se baseia na aleatoriedade quando da escolha da contagem de partição de backoff inicial (encurtada como contagem inicial abaixo) durante cada rodada de disputa. À medida que cada estação escolhe seu contador inicial de forma independente, a probabili- dade de quaisquer duas ou mais estações terem uma contagem de partição idêntica simul- taneamente é baixa. O valor real pode depender do número de estações competidoras, da janela de disputa (CW) utilizada e da função de distribuição da contagem inicial. Na maior parte dos casos, a CW é muito maior do que o número de estações competidoras, dessa forma, a baixa probabilidade de colisão em potencial pode ser esperada para cada trans- missão tentada. O mecanismo de backoff aleatório é baseado nessa baixa probabilidade de colisão.
A presente invenção resolve o problema de colisão de rede utilizando um método inteiramente diferente. Observando que a causa principal de colisões é a contagem de parti- ção sobreposta utilizada por múltiplas antenas, o método da presente invenção seleciona a contagem inicial de uma forma mais previsível ou determinística. O método da presente in- venção utiliza informação singular para cada estação para derivar sua contagem inicial, e o método garante que em qualquer partição de tempo, cada estação mantém uma contagem de partição que é singular à rede. Dessa forma, o acesso exclusivo ao meio pode ser alcan- çado para cada tentativa. À medida que o método da pTésente invenção seleciona uma con- tagem inicial de forma determinística, é denominado aqui de backoff determinístico.
No método de backoff determinístico da presente invenção, cada estação reduz sua contagem de partição toda vez que o meio foi percebido como estando inativo por um tempo DlFS. Quando a contagem de partição alcança zero, uma estação começa a transmitir, por exemplo, em uma rede sem fio através do ar. Essas operações são similares às do meca- nismo de backoff aleatório convencional. Discrepâncias surgem quando uma estação móvel precisa escolher uma contagem inicial para backing off depois da conclusão de que uma permuta de quadro ou uma contagem inicial foi escolhida com base na informação singular global da rede - o número de estações e para evitar a sobreposição com as contagens de partição de outras estações. O método utilizado pelo backoff aleatório convencional que do- bra o tamanho da janela de disputa mediante colisão ou falha é substituído por um serviço round robin da presente invenção, no qual a contagem de partição realiza um ciclo através de um intervalo fixo [O, N], com N sendo um inteiro igual ao número de estações na rede (incluindo o AP). O serviço round robin da presente invenção opera por todo o período de serviço. Uma vez que a contagem de partição alcança zero, uma estação tem a oportunida- de de iniciar uma seqüência de permuta de quadro. Depois disso, a contagem de partição recomeça com um valor de Ν. A contagem de partição deve ser configurada para um valor inicial durante a primeira tentativa da estação de acessar o meio e ajustado de forma adap- tativa à medida que a rede evolui. Além disso, considerando que existe a possibilidade de não sincronização temporal do tempo de partição entre as múltiplas estações e o erro de determinação de canal limpo (CCA), um procedimento de calibragem de contagem de parti- ção é adotado na presente invenção.
A figura 2 é uma ilustração ilustrativa do mecanismo de backoff determinístico da presente invenção. Uma LAN sem fio com um AP e três estações móveis é considerada nesse exemplo. Como ilustrado na figura, cada estação mantém uma contagem de partição que realiza um ciclo através de O a 4, e toda vez que alcança O, uma transmissão de quadro έ iniciada, seguida pela reconfiguração do contador de partição para 4. Para cada rodada de backing off, existe sempre uma estação que será servida depois de um período de um DIFS e um tempo de partição. Dessa forma, como as redes anulares de token, a oportunidade de obtenção de controle do meio sem fio circula entre essas estações, em uma seqüência pre- definida. Quanto ao exemplo da figura 2, a ordem de serviço é AP->STA 1 -> STA 2 -> STA 3 -> AP, e o espaço de tempo intermediário entre as sucessivas oportunidades de serviço é um DIFS mais um tempo de partição, um tempo substancialmente mais curto em compara- ção com os métodos de backoff aleatórios convencionais.
Com referência ainda à figura 2, depois que o AP transmitiu um quadro, o mesmo reconfigura sua contagem de partição para quatro^ que é o número máximo de estações (N) nesse caso. Quando a próxima rodadãda dis~püta começa, todas as estações incluindo o AP reduzem suas contagens de partição em um depois que o meio é percebido como inativo por um tempo DlFS. Visto que STA 1 possui a menor contagem de partição (um), a mesma vence a disputa e tem a oportunidade de transmitir um quadro depois de um tempo de parti- ção passar e a contagem de partição alcançar zero. Outras estações suspendem a redução de sua contagem de partição durante a transmissão de STA 1. Uma vez que STA 1 conclui sua transmissão, a mesma reconfigura sua contagem de partição para quatro e uma nova rodada de backoff começa. Isso continua dessa forma durante toda a vida da rede com cada estação tendo sua vez de transmitir em ordem. No caso de uma nova estação desejar se associar com a rede, a contagem de partição é aumentada em um pelo AP e distribuída pelo AP-para cada estação atualmente associada e para a nova estação em um campo de qua- dro de gerenciamento ou piggybacked na resposta de associação. Note-se que o procedi- mento de distribuição de contagem de partição deve ser conduzido imediatamente em um período SIFS depois da conclusão do procedimento de associação para impedir que outras estações reduzam sua contagem de partição no meio dos dois procedimentos.
Em vista de uma estação individual, todo o procedimento do backoff determinístico pode ser descrito utilizando-se dois parâmetros: a contagem de partição inicial para uma estação acessar a rede pela primeira vez como um novo membro da rede, denotada como C0, e a contagem de partição para uma estação começar uma nova rodada de backing off, denotada como C1 A contagem de partição é configurada para C0 imediatamente depois do procedimento de associação, funcionando como um ponto de partida para uma estação a- cessar o meio. C0 não será utilizada depois disso pela estação. O valor de C0 deve ser esco- lhido com cuidado para evitar sobreposição de contagens de partição entre as estações. O parâmetro Ci é utilizado para reconfigurar a contagem de partição para o serviço round robin por toda a vida útil da estação em uma rede. Todas as estações na mesma rede comparti- lham o mesmo valor de C1. Ambos C0 e C1 devem ser determinados durante o procedimento de associação de uma nova estação, e C1 deve ser ajustado à medida que a rede evolui. O AP e as estações têm papeis diferentes no procedimento de backoff determinísti- co da presente invenção. O AP considera a responsabilidade de seleção de um valor ade- quado para C0 e C1 e para a distribuição de sua escolha para a rede. Ao passo que cada estação é um executor realizando o procedimento de backoff determinístico da presente invenção utilizando as configurações de parâmetro selecionadas pelo AP. Dessa forma, o AP funciona como um programador e coordenador durante o procedimento de backoff de- terminístico da presente invenção e todas as estações operam então como despachantes. Deve-se ser capaz também de resolver as colisões de rede pela negociação com as esta- ções para ajustar suas contagens de partição. No método da presente invençãa, o valor de C1 é configurado para o número de es-
tações (N) existentes na redéTincluiriaò a estação recém associada e o AP. C1 = N(1)
O valor de C0 é configurado para um valor que não é atualmente utilizado por qual- quer estação na rede. O método da presente invenção garante que a coleta de todas as contagens de partição em uso na rede deve ser um conjunto com sua contagem de membro a partir de 1 até o número total de estações. Nesse caso, antes de uma mensagem de noti- ficação de uma associação bem sucedida (tal como uma resposta à associação com uma situação de bem sucedida, ou um novo quadro de gerenciamento como ilustrado na figura 3) ser anunciada, todas as outras estações ainda manterão o número de estações como (N-1) e sua contagem de partição deve ser um inteiro entre 1 e (N-1). Dessa forma, uma escolha razoável da contagem de partição inicial C0 para a estação recém associada é a utilização do número de estações atualizado N, que evita a sobreposição com a contagem de partição utilizada atualmente e ainda preserva a continuidade para as contagens de partição aloca- das. Isso é, C0 = N(2)
onde N é o número de todas as estações (AP e clientes), incluindo o cliente que acabou de se associar à rede. As equações (1) e (2) têm por objetivo a configuração das contagens iniciais para uma estação que acabou de se associar à rede. Obviamente, ambos os parâmetros (C0 e C1) podem ser configurados pela distribuição de apenas um valor: um número de estações na rede. Uma mensagem contendo o número de estações pode ser piggybacked com a resposta à associação ou pode ser portado como um campo em um quadro de gerenciamento ilustrado na figura 3.
Apesar de na equação (1) o valor de C1 ser configurado para o número de estações na rede, o mesmo ainda pode ser configurado para qualquer outro valor superior ao número de estações na rede, o que pode resultar em um overhead de gerenciamento menor. Nesse caso, a media de tempo de backing off diminui, em uma relação quase linear com C1. No entanto, em uma modalidade alternativa da presente invenção, isso pode ser empregado para fornecer serviços priorizacios entre as estações. Por exemplo, um simples esquema de prioridade pode ser implementado onde uma estação com uma prioridade mais alta pode ser inserida várias vezes em uma fila de endereço maior que N. Por exemplo, uma estação pode ter um nível de prioridade três, significando que o endereço da estação pode ser inse- rido na fila de endereço três vezes. Dessa forma, essa estação terá três chances de transmi- tir durante qualquer rodada dos períodos de backoff. Outra estação pode ter o nível de prio- ridade dois, significando que a estação terá duas chances de transmitir durante qualquer rodada dos períodos de backoff. Enquanto essa modalidade reduz de alguma forma a justi- ça como um todo, pode ser necessário ou vantajoso dependendo do tipo de tráfego/dados ou a importância do tráfego/dados sendo transmitidos.
Note-se que em algumas situações onde o número de estações na rede é grande, mas apenas uma pequena parte dos mesmos possui dados a serem enviados, pode não ser uma abordagem eficiente se configurar o valor de C0 e C1 igual ao número de estações co- mo nas equações (1) e (2). Por exemplo, considera-se uma rede de área local sem fio com um AP e com tantas quantas 30 estações móveis associadas. É provável que o AP seja o único remetente na rede durante a maior parte do tempo. Nesse caso, cada vez que o AP precisar esperar por um período de 30 partições de tempo consecutivas antes de poder a- cessar o canal, o que degrada o desempenho do AP e da rede em comparação com um método de backoff aleatório exponencial convencional. Portanto, em uma modalidade alter- nativa, os valores de C0 e C1 podem ser ajustados para um número menor do que o número de estações na rede. Isso pode ser alcançado deixando-se mais de uma estação com pouco tráfego de ligação superior compartilhar a mesma contagem de partição. Cada vez que a oportunidade de transmissão chega (isso é, a contagem de partição desce para zero), cada uma dessas estações pode realizar ações em conformidade com uma das seguintes regras: 1) uma estação pode transmitir seu quadro com uma probabilidade predefinida de
colisão p.
2) uma estação pode adotar um mecanismo similar ao método de backoff aleatório exponencial convencional para determinar se transmite nessa oportunidade. Isso é, a esta- ção inicia um contador e reduz o contador depois de cada oportunidade de transmissão per-
tencendo à mesma. Se o contador alcançar zero, a estação decide transmitir, do contrário, essa estação perde a oportunidade de transmissão.
3) as estações compartilhando uma partição podem ter a oportunidade determinísti- ca de iniciar uma transmissão de quadros uma vez a cada 1/NSS partições, onde Nss é o nú- mero de estações compartilhando uma determinada partição. Isso resultaria teoricamente
em nenhuma colisão, mas retarda as oportunidades de transmissão para essas estações compartilhando as partições.
Nessa modalidade com as regras 1 e 2 acima, existe uma probabilidade de colisões entre as estações que compartilham a mesma contagem de partição. Mas a vantagem é que essa modalidade alternativa pode aumentar a utilidade do canal se utilizado de forma ade- quada. Note-se que essa modalidade alternativa exige mudanças na fila de endereço. Ade- mais, o AP deve informar de forma explicita essas estações que estão compartilhando a contagem de partição com outras pelo transporte de um quadro de gerenciamento para as mesmas ou piggybacking a informação em dados ou quadros de controle.
No método de backoff determinístico da presente invenção, uma estação precisa se registrar com o AP e obter os valores para C0 e Ci antes de iniciar o procedimento de bac- koff determinístico. Em outras palavras, uma estação não pode utilizar o método de backoff determinístico da presente invenção para acessar o meio antes de ter uma associação bem sucedidaTDe fatoTüm método inadequado empregado por uma estação móvel não associa- da para acessar o meio, tal como o backoff aleatório convencional, pode corromper o proce- dimento de backoff determinístico em andamento, visto que a contagem de partição escolhi- da não intencionada pode se sobrepor a outras e consequentemente causar colisões. Esse desafio é superado deixando-se uma estação não associada escolher um
tempo de deferência estático, DIFS, para acessar o meio durante o procedimento de ade- são. Note-se que a equação (2) garante que, essas estações associadas precisam esperar por pelo menos um período/intervalo de DIFS mais um tempo de partição antes de obter controle do meio. Dessa forma, a configuração da deferência de um tempo DIFS mais curto do que o utilizado por essas estações associadas garante que a transmissão por uma esta- ção móvel não associada não cause colisões dentro do procedimento de backoff em anda- mento.
No entanto, uma nova emissão surge se múltiplas estações não associadas aces- sarem o meio simultaneamente, o que resulta em colisões entre as mesmas. Para solucio- nar esse problema, antes de cada tentativa de transmissão de solicitações conjuntas, cada estação não associada pode escolher um valor aleatório a partir de um intervalo [0, JoinTie- Out] como o momento para backing off. Uma vez que tal período passou, a estação pode tentar acessar o meio depois que o meio permaneceu inativo por um tempo DIFS. Na prática atual, a possibilidade de duas ou mais estações se unirem à rede simultaneamente é bem baixa. A maior parte das estações pode acessar com sucesso o meio em sua primeira tenta- tiva.
Deve -se notar que a interface PIFS (espaço interquadro de ponto) não é utilizada aqui, visto que é reservada para o AP para conduzir as operações de função de coordena- ção de ponto (PCF)/acesso a canal controlado (HCCA) de função de coordenação híbrida (HCF) ou para outros casos de emergência.
O problema de ajuste de contagem de partição surge com a dinâmica das redes sem fio. Durante a vida útil de uma rede sem fio, algumas estações móveis podem se unir à rede de uma vez, e algumas podem deixar em outro momento. Nessa situação, o número de estações móveis associadas varia com o tempo. De acordo com os princípios da presente invenção, a reconfiguração do contador de partição de backoff constroi a informação global - o número de estações - da rede de forma que seja necessário se ajustar a configuração de forma adaptativa de acordo com a dinâmica da rede,.
Cada estação deve manter a informação necessária para o ajuste da contagem de partição durante a evolução dinâmica da rede sem fio. Primeiro, uma variável (Ni) em cada estação mantém um número que representa o número de estações na rede. Seu valor é utilizado para derivar o valor de C0ZC1 utilizando a equação (1) e (2). Cada estação atualiza o valor dessa variável quando uma estação se une ou deixa a rede, percebendo as mensa- gens de~associação/desassociação ou recebendo uma difusão de quadro de gerenciamento pelo AP com seu formato ilustrado na figura 3. Uma vez atualizadas todas as estações de- vem manter o mesmo valor de Ni. Em segundo lugar, uma estação deve manter uma se- qüência de endereço que registra a ordem do serviço round robin. Cada endereço corres- ponde a uma estação. E a posição relativa dos endereços na seqüência indica a ordem de serviço para essas estações. As estações cujos endereços são vizinhos em seqüência de- vem ser servidas sucessivamente com um intervalo/período de tempo de um DIFS mas um tempo de partição. Esse mecanismo de serviço seqüenciado é alcançado pela configuração dessas contagens de partição em conformidade com a seqüência de endereço. Em uma modalidade alternativa descrita acima que inclui um esquema de prioridade simples, Nl deve ser maior que o número de estações e algumas estações (com maior prioridade) devem aparecer na fila de endereço mais de uma vez. Em um esquema de prioridade cada estação pode receber uma prioridade (esquema de prioridade de estação) ou a prioridade pode ser designada com base na prioridade dos dados/tráfego que uma estação precisa ou deseja transmitir de forma que a prioridade da estação mude dinamicamente com o tempo (esque- ma de prioridade de tráfego). No esquema de prioridade de tráfego, a fila de endereço mu- daria cada vez que a prioridade de tráfego mudasse.
Cada estação, incluindo o AP, compartilha essas duas partes de informação (o nú- mero de estações e a seqüência de endereço das estações) durante o ciclo de vida da rede. Muitas abordagens podem ser empregadas para se alcançar esse objetivo. Por exemplo, podem ser coletadas pelo monitoramento constante do meio sem fio e das atividades de rede de outras estações móveis. Tal técnica de escuta passiva é fácil e simples, mas não apresenta confiabilidade. De acordo com os princípios da presente invenção, o AP fornece essas partes de informação diretamente para a rede através da difusão de tal informação no quadro de gerenciamento. Cada vez que um evento, tal como uma estação móvel se unindo ou deixando a rede, ocorre, o AP transmite um quadro adicional contendo a informação ne- cessária em um período/intervalo de tempo de espaço interquadro curto (SIFS) depois da permuta de (des)associação. isso é, esse novo quadro pode ser visualizado como o último quadro dentro da seqüência de permuta de des(associação).
Tal quadro de gerenciamento ilustrativo é ilustrado na figura 3, onde o corpo do quadro inclui o número de estações e a seqüência de endereço. Deve-se lembrar que uma modalidade alternativa possuindo um esquema de prioridade simples terá um número de estações (Ni) maior do que o número real de estações e a seqüência de endereço pode in- cluir as mesmas estações muitas vezes.
Dessa forma, o procedimento de (des)associação pode ser descrito como se segue. Toda vez que o AP recebe um quadro de solicitação de (des)assocíação, o AP primeiro res- ponde com um quadro de (des)associação. Então um período/intervalo de tempo SIFS de- ^pois do recebimento de um ACK1 o AP difunde um novo quadro de gerenciamento para a rede, portando a informação a seguir: 1) o número de estações na rede e 2) a seqüência de endereço. As estações móveis recebendo esse quadro devem atualizar sua informação ar- mazenada.
É possível que essa mensagem de anúncio possa não ser corretamente recebida
por algumas estações, o que pode resultar em desacordo da informação mantida entre as estações. Nesse caso, o AP pode 1) explicitamente informar cada estação sobre a informa- ção iniciando de sessão de unidifusão confiável ou 2) periodicamente anunciar a informação nas mensagens de sinalização. Outras abordagens que fornecem a distribuição confiável de informação também podem ser aplicadas.
A seqüência de endereço pode servir como uma base para uma estação móvel ca- librar a contagem de partição, desde que possa capturar os quadros no ar. Como um caso, quando a estação j tiver concluído sua transmissão e pelo menos um quadro dessa transa- ção tiver sido capturado pela estação i, então a estação i pode utilizar a seqüência de ende- reço para recalcular sua partição de contagem de partição (i) utilizando a equação a seguir:
partição(i) = (seq(i)-seq(j)mod(C1)(3)
onde seq(i) e seq(i) denotam a posição relativa (chamada de número de seqüência) dos endereços da estação i e j na seqüência de endereço respectivamente. Visto que o AP está sempre presente na rede, seu endereço é primeiro e obtém o número de seqüência de endereço 1.
Utilizando a equação (3), uma estação pode calibrar sua contagem de partição em cada conclusão de uma permuta de quadro. As características intrínsecas de um meio sem fio compartilhado facilitam o procedimento de calibragem, visto que um quadro no ar pode ser percebido por todas as interfaces compartilhando o meio. Ademais, o procedimento de calibragem pode ser utilizado para solucionar as colisões que são causadas pelo erro de acesso a canal controlado (CCA) ou atualizações NAV (vetor de alocação de rede) obsole- tas. Por exemplo, se os quadros de dados de duas estações móveis colidirem em um tempo de partição, então antes cia próxima rodada do serviço para as mesmas, ambas as estações podem recalcular sua contagem de partição utilizando o procedimento de calibragem para evitar futuras colisões.
Cada estação reduz sua contagem de partição depois que o meio foi percebido e determinado como inativo por um período/intervalo de tempo DlFS1 mesmo no caso de não se pretender enviar quaisquer dados. A contagem de partição realiza um ciclo através de Ci a 0 sem cessar durante a vida útil de uma estação. Cada vez que a contagem de partição alcança zero, a estação inicia uma nova seqüência de permuta de quadro, ou não faz nada, ambos seguidos por uma nova rodada de contagem de partição. Esse mecanismo é introdu- 1-0 zido para preservar a relação mutua entre essas contagens de partição distribuídas dentro do procedimento de operação de rede.
As figuras 4a e 4b são fluxogramas ilustrando a operação do método de backoff de- terminístico da presente invenção. Uma estação não associada deve primeiro realizar um procedimento de associação para se unir à rede utilizando um intervalo de tempo DIFS re- servado. O AP informa a nova estação sobre seu uso de um método de backoff determinís- tico e da contagem de partição inicial durante essa permuta. Nesse ponto, a estação deter- mina se deseja se tornar um membro da rede considerando o método de backoff. A estação pode ser uma estação de legado que é incapaz de suportar o método de backoff determinís- tico da presente invenção. Uma vez que a estação se torna um membro da rede (se une à rede ou se torna associada com a rede), a estação realiza um ciclo de sua contagem de partição através de N a 0, onde N é pelo menos o número de estações na rede. Normalmen- te, N é o número de estações na rede, mas como descrito acima, N pode ser vantajosamen- te maior que o número de estações na rede para modalidades alternativas descritas acima. Cada vez que a contagem de partição alcança 0, a estação tem a oportunidade de iniciar uma transmissão de quadro. Ademais, a estação ajusta sua contagem de partição depois de esperar por um período de tempo predeterminado e com base na informação da ordem de serviço entre as estações por toda a vida útil da estação dentro da rede.
A figura 4a é um fluxograma da operação do método de backoff determinístico da presente invenção da perspectiva do ponto de acesso. Em 405 o AP recebe uma solicitação de uma estação para se tornar um membro (se unir ou se tornar associada com) a rede. O AP verifica em 410 para determinar se a estação já está associada com (um membro da) a rede. Se a estação que está se associando não for ainda um membro da rede, então em 420 o AP envia á estação que está se associando uma contagem de partição inicial, o mé- todo de acesso a meio de comunicações utilizado pela rede, o número de estações na rede e a fila de endereço. O AP então espera pelo recebimento de um aviso de recebimento da estação que está se associando ou uma mensagem de desassociação da estação. Uma mensagem de desassociação seria enviada, por exemplo, se a estação que está se associ- ando for uma estação cie iegado que não pode suportar o método de acesso a meio de co- municação da presente invenção. Se a estação que está se associando já estiver associada com a rede então o AP espera por um período de tempo predeterminado em 450. A conta- gem de partição é ajustada em 425. Em uma modalidade ilustrativa a contagem de partição é reduzida em um. Um ajuste que é incrementado também pode ser utilizado. A contagem de partição é comparada com um valor predeterminado em 430. A modalidade ilustrativa da figura 4a compara a contagem de partição ajustada (reduzida) para 0. SE a contagem de partição tiver alcançado o valor predeterminado, então em 435 o AP determina se o AP pos- sui um quadro de dados a ser transmitido. Se o AP possuir um quadro de dados a ser transmitido então a transmissão do quadro de dados é iniciada em 440. SE o AP não possu- ir um quadro de dados a ser transmitido então o AP pula sua vez e seleciona uma nova con- tagem de partição em 445. Uma vez que a transmissão de quadro de dados foi iniciada en- tão o AP seleciona uma nova contagem de partição em 445. SE a contagem de partição não tiver alcançado o valor predeterminado em 430, então o AP espera por um período de tem- po predeterminado em 450. Obviamente, se o AP não tiver recebido uma nova solicitação de adesão à rede então 405, 410, 415, 420 e 450 são puladas/não executadas.
A figura 4b é um fluxograma da operação do método de backoff determinístico da presente invenção da perspectiva da estação. Em 460 a estação que está se associando envia uma solicitação de adesão à rede para o AP. A estação que está se associando então espera até que receba o método de acesso a meio de comunicações (backoff determinísti- co) do AP, além da contagem de partição, número de estações na rede e fila de endereço em 465. Em 470, a estação que está se associando determina se suporta o método de a- cesso a meio de comunicação (backoff determinístico) utilizado pela rede. Se a estação que está se associando determinar que suporta o método de acesso a meio de comunicação então salva a contagem de partição, a fila de endereço e o número de estações na rede em 480. A estação prossegue como descrito acima para obter acesso ao meio de comunicação de acordo com os princípios da presente invenção. Se a estação que está se associando determinar que não suportar o método de acesso a meio de comunicação da presente in- venção, então envia ao PA uma mensagem de desassociação em 475. Obviamente, se a estação que está se associando já for um membro da (associada com) rede então 460, 465, 470, 475 e 480 são pulados/não executados.
A figura 5a é um diagrama esquemático/em bloco da operação de um AP na obten- ção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa de acordo com os princípios da presente invenção. O módulo de associação 505 recebe quaisquer solicitações de adesão e quaisquer avisos de recebimento ou mensagens de desassociação das estações. O módulo de associação realiza quaisquer operações referentes a uma esta- ção que está se associando (se tornando um membro) à rede e envia quaisquer mensagens referentes a uma estação se unindo à rede através do módulo de transmissão 510, que ma- nuseia as transmissões de quaisquer mensagens associadas com uma estação se unindo à rede além de quaisquer dados que o AP tem para transmitir uma vez que o AP obtém aces- so ao meio de comunicação. O módulo de transmissão também manuseia qualquer codifi- cação, criptografia e modulação. O módulo de dados 515 manuseio o preparo de quaisquer dados que o AP deseja/precisa transmitir através do módulo de transmissão. A descrição acima é de uma modalidade ilustrativa e os módulos podem, de fato, ser combinados em um único módulo ou adicionalmente subdivididos em módulos adicionais tal como um codifica- dor, criptografador, modulador. A figura 5b é um diagrama esquemático/em bloco da operação de uma estação na
obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa de a- cordo com os princípios da presente invenção. O módulo de associação 520 envia uma soli- citação de adesão à rede e recebe uma indicação do método de acesso a meio de comuni- cação, contagem de partição, número de estações na rede e fila de endereço do AP. O mó- dulo de associação determina adicionalmente se a estação que está se associando suporta o método de acesso à comunicação e então envia ao AP uma mensagem de aviso de rece- bimento. Se a estação que está se associando não suportar o método de acesso à comuni- cação então a mesma envia ao AP uma mensagem de desassociação a fim de se desasso- ciar da rede. Isso é, o módulo de associação realiza qualquer operação referente a uma es- tação que está se unindo (se tornando um membro) à rede e envia quaisquer mensagens referentes a uma estação que está se associando à rede através do módulo de transmissão 525, que manuseia a transmissão de quaisquer mensagens associadas com uma estação que está se unindo à rede além de quaisquer dados que a estação tem para transmitir uma vez que a estação obtém acesso ao meio de comunicação. O módulo de transmissão tam- bém manuseia qualquer codificação, criptografia e modulação. O módulo de dados 515 ma- nuseia o preparo de quaisquer dados que o AP deseje/necessite transmitir através do módu- lo de transmissão. A descrição acima é de uma modalidade ilustrativa e os módulos podem, de fato, ser combinados em um único módulo ou adicionalmente subdivididos em módulos adicionais tal como um codificador, criptografador e modulador. Deve-se notar que o recebimento de dados não é ilustrado ou descrito visto que
não é afetado pelo método da presente invenção. Os dados são, obviamente, recebidos e processados pelo AP e as estações que são membros da rede, mas a presente invenção é direcionada a um método e aparelho para obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa a fim de iniciar a transmissão de quadro. O método de backoff determinístico da presente invenção manuseia o problema de
acesso a meio de uma forma totalmente diferente das abordagens CSMA/CA tradicionais. Em CSMA/CA, um método de backoff aleatório é utilizado para evitar colisões, enquanto que o método da presente invenção reduz ou elimina as colisões pela designação determi- nística de um valor para o contador de partição. As duas soluções são incompatíveis. Uma estação utilizando um método de backoff aleatório não pode funcionar dentro de uma rede utilizando o backoff determinístico como seu método de acesso a meio.
O AP informa à nova estação aderindo em potencial qual algoritmo a rede utiliza
para o acesso a meio. Uma estação e legado que suporta apenas um método de backoff aleatório deve retirar sua solicitação de associação uma vez que determine que a rede está rodando um método de backoff determinístico. Apenas as solicitações das estações que suportam o método de backoff determinístico devem ser aceitas pelo AP nessa situação. A relação entre os dois algoritmos é similar à de TDMA (acesso múltiplo por divisão
de tempo) e CSMA (acesso múltiplo por percepção de portador): são exclusivos e apenas um dos mesmos pode existir dentro de uma rede. No entanto, deve-se notar que o método da presente invenção ainda se encontra na categoria de CSMA, visto que 1) suas operações são baseadas no mecanismo de percepção de portador fornecido pela camada física de nível baixo, e 2) o AP não controla a programação de tempo como em TDMA. De fato, não há programação de tempo no método da presente invenção ao invés disso oportunidades de transmissão são obtidas pelas estações de forma round robin.
O serviço round robin fornecido pelo método de backoff determinístico garante a justiça para o acesso a meio entre as estações. Cada estação tem a oportunidade de com- pletar uma transação de quadro em cada rodada de serviço. Ademais, se um limite de tem- po for imposto à duração de tempo para cada oportunidade de transmissão, denotado como TxopLimit, então o intervalo de serviço pode ser limitado a ((m-l).TxopLimit + DlFS) + DlFS), com m sendo o número de estações na rede. Dessa forma, com TxopLimit cuidadosamente escolhido e o controle adequado do tamanho da rede, é possível se fornecer uma QoS ga- rantida para os aplicativos de rede.
Em uma modalidade alternativa já descrita acima, um esquema de prioridade sim- ples pode ser implementado pelo aumento do número de estações e a inserção de estações com tráfego/dados mais alto na fila de endereços muitas vezes. Isso, obviamente, causa impacto à justiça como um todo do método de backoff determinístico da presente invenção, mas pode ser vantajoso em alguns casos.
As colisões de rede são um problema desagradável para as comunicações sem fio com base em CSMA, visto que as colisões degeneram em muito o desempenho da rede, particularmente em termos de rendimento e eficiência de rede. No entanto, as colisões são eliminadas (ou muito reduzidas) no método de backoff determinístico da presente invenção. Cada estação pode assumir exclusivamente o controle do meio sem fio depois de sua con- tagem de partição alcançar zero. Nesse sentido, o método de backoff determinístico da pre- sente invenção supera os métodos de backoff aleatórios de legado. Outra vantagem do método de backoff determinístico da presente invenção é que a eficiência da rede é extremamente alta considerando que cada estação tenha dados pen- dentes a serem enviados quando obtém o controle do canal. Nessa situação, o intervalo de tempo entre duas oportunidades de transmissão sucessivas é apenas um período/intervalo de tempo DIFS mais um tempo de partição, cerca de 70 με para IEEE 802.11 e um tempo ainda mais curto para IEEE 802.11a e IEEE 802.11g. Dessa forma, a razão do período inati- vo para o período ocupado é baixa, e a eficiência da rede é alta. Em tal rede saturadas, o comportamento da rede é similar ao das redes TDMA.
Deve-se compreender que a presente invenção pode ser implementada de várias formas de hardware (por exemplo, chip ASIC), software, firmware, processadores de finali- dade especial, ou uma combinação dos mesmos, por exemplo, dentro de um servidor, um dispositivo intermediário (tal como um ponto de acesso sem fio ou um roteador sem fio) u dispositivo móvel. Preferivelmente a presente invenção é implementada como uma combi- nação de hardware e software. Ademais, o software é preferivelmente implementado como um programa de aplicativo consubstanciado de forma tangível em um dispositivo de arma- zenamento de programa. O programa de aplicativo pode ser carregado para, e executado por uma máquina compreendendo qualquer arquitetura adequada. Preferivelmente, a má- quina é implementada em uma plataforma de computador possuindo hardware tal como uma ou mais unidades de processamento central (CPU), uma memória de acesso randômi- co (RAM), uma interface de entrada/saída (l/O). A plataforma de computador também inclui um sistema operacional e código de microinstrução. Os vários processos e funções descri- tos aqui podem ser parte do código de microinstrução ou parte do programa de aplicativo (ou uma combinação dos mesmos), que é executado através do sistema operacional. Adi- cionalmente, vários outros dispositivos periféricos podem ser conectados à plataforma de computador tal como um dispositivo de armazenamento de dados adicional e um dispositivo de impressão.
Deve-se compreender adicionalmente que, visto que alguns componentes de sis- tema constituintes e etapas de método apresentados nas figuras em anexo são preferivel- mente implementados em software, as conexões reais entre os componentes do sistema (ou as etapas de processo) podem diferir dependendo da forma na qual a presente invenção é programada. De acordo com os ensinamentos apresentados aqui, os versados na técnica relacionada serão capazes de contemplar essas e outras implementações similares ou con- figurações da presente invenção.

Claims (8)

1. Método de obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa de acesso múltiplo por sensor de portador, o dito método sendo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a determinação de uma contagem de partição com base em um número de esta- ções na dita rede com base em disputa; o ajuste da dita contagem de partição; a iniciação de uma transmissão de quadro quando a dita contagem de partição al- cança um valor predeterminado; e -onde um nó é inserido em uma fila de endereço múltiplas vezes em resposta a uma prioridade.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de ser no qual a dita prioridade é uma dentre uma prioridade de estação e uma prioridade de tráfego.
3. Método para obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa de acesso múltiplo por sensor de portador, o dito método sendo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: o recebimento de uma contagem de partição com base em um número de estações na dita rede com base em disputa; o ajuste da dita contagem de partição; a iniciação de uma transmissão de quadro quando a dita contagem de partição al- cança um valor predeterminado; e onde um nó é inserido em uma fila de endereço múltiplas vezes em resposta a uma prioridade.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de ser no qual a dita prioridade é uma dentre uma prioridade de estação e uma prioridade de tráfego.
5. Aparelho para obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa de acesso múltiplo por sensor de partição, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: meios para determinar uma contagem de partição com base em um número de es- tações na dita rede com base em disputa; meios para ajustar a dita contagem de partição; meios para iniciar uma transmissão de quadro quando a dita contagem de partição alcança um valor predeterminado; e onde um nó é inserido em uma fila de endereço múltiplas vezes em resposta a uma prioridade.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de ser no qual a dita prioridade é uma dentre uma prioridade de estação e uma prioridade de tráfe- go.
7. Aparelho para obtenção de acesso a um meio de comunicação em uma rede com base em disputa de acesso múltiplo por sensor de portador, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: meios para o recebimento de uma contagem de partição com base em um número de estações na dita rede com base em disputa; meios para o ajuste da dita contagem de partição; meios para a iniciação de uma transmissão de quadro quando a dita contagem de partição alcança um valor predeterminado; e onde um nó é inserido em uma fila de endereço múltiplas vezes em resposta a uma prioridade.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de ser no qual a dita prioridade é uma dentre uma prioridade de estação e uma prioridade de tráfe- go.
BRPI0721819-2A 2007-06-22 2007-06-22 mÉtodo e aparelho para acesso À mÍdia em redes com base em disputa BRPI0721819A2 (pt)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2007/014608 WO2008156458A1 (en) 2007-06-22 2007-06-22 Method and apparatus for media access in contention-based networks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BRPI0721819A2 true BRPI0721819A2 (pt) 2013-03-19

Family

ID=39166334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0721819-2A BRPI0721819A2 (pt) 2007-06-22 2007-06-22 mÉtodo e aparelho para acesso À mÍdia em redes com base em disputa

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8737425B2 (pt)
EP (1) EP2168315B1 (pt)
JP (1) JP5182965B2 (pt)
KR (1) KR101365435B1 (pt)
CN (1) CN101682531B (pt)
BR (1) BRPI0721819A2 (pt)
WO (1) WO2008156458A1 (pt)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7894467B2 (en) * 2007-08-08 2011-02-22 Denso Corporation Adaptive medium access control for wireless communication system
KR101394331B1 (ko) * 2007-12-13 2014-05-13 경희대학교 산학협력단 근거리 무선 네트워크에서의 패킷 전송 방법
US8259648B2 (en) * 2008-01-18 2012-09-04 General Electric Company Enhanced communication of data in wireless control area networks
EP2106148A3 (en) * 2008-03-28 2010-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for encoding/decoding information about intra-prediction mode of video
US8885547B2 (en) * 2008-12-22 2014-11-11 Intel Corporation Power-efficient media access techniques for wireless networks
EP2214447B1 (en) * 2009-01-29 2016-03-30 Stichting IMEC Nederland Access method and data frame structure for use in body area networks
EP2280579A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-02 Thomson Licensing a semi-random back-off method for achieving resource reservation in wireless local area networks
US8923172B2 (en) * 2009-08-24 2014-12-30 Qualcomm Incorporated Deterministic backoff channel access
KR101060821B1 (ko) 2009-09-07 2011-08-30 포항공과대학교 산학협력단 Csma/ic를 위한 id 할당 방법
US20110182178A1 (en) * 2010-01-28 2011-07-28 Texas Instruments Incorporated Randomization Management For Carrier Sensing Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA-CA)
US8989213B2 (en) 2010-09-15 2015-03-24 Qualcomm Incorporated Physical layer header with access point identifier
US8619786B2 (en) 2010-10-20 2013-12-31 Qualcomm Incorporated Facilitating distributed channel access for transmissions in a wireless communication environment
US8787159B2 (en) * 2011-04-14 2014-07-22 Alcatel Lucent Mechanism for wireless access networks to throttle traffic during congestion
US9648613B2 (en) 2012-09-26 2017-05-09 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for gaining access in wireless LAN system
US8988992B2 (en) * 2013-01-07 2015-03-24 Nokia Corporation Method, apparatus, and computer program product for contention access in wireless communication
CN103269239A (zh) * 2013-04-10 2013-08-28 云南电网公司 一种智能电网输电线路无线接入方法
CN104284441B (zh) * 2013-07-12 2019-04-19 中兴通讯股份有限公司 一种空间复用下的信道接入方法及站点
US10039068B2 (en) * 2014-05-02 2018-07-31 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and terminal for synchronizing in distributed wireless communication
GB2529672B (en) * 2014-08-28 2016-10-12 Canon Kk Method and device for data communication in a network
CN105578610B (zh) * 2014-11-05 2019-04-02 电信科学技术研究院 一种信道接入方法及设备
US9648616B2 (en) * 2015-01-15 2017-05-09 Nokia Solutions And Networks Oy Method and apparatus for implementing efficient low-latency uplink access
US11297510B2 (en) * 2015-01-19 2022-04-05 Qualcomm Incorporated Medium access for shared or unlicensed spectrum
US9622237B2 (en) * 2015-09-14 2017-04-11 Wilus Institute Of Standards And Technology Inc. Method, apparatus, and system for channel access in unlicensed band
CN106559904B (zh) * 2015-09-30 2021-08-03 中兴通讯股份有限公司 无线网络的接入方法和装置
KR102768920B1 (ko) 2016-03-23 2025-02-18 주식회사 윌러스표준기술연구소 무선 통신 시스템에서 비인가 대역으로의 상향링크 채널 액세스 방법 및 이를 위한 장치
KR20240056800A (ko) 2016-03-25 2024-04-30 주식회사 윌러스표준기술연구소 무선 통신 시스템에서 비인가 대역으로의 상향링크 채널 액세스 방법 및 이를 위한 장치
KR102283178B1 (ko) 2016-03-30 2021-07-29 주식회사 윌러스표준기술연구소 비인가 대역에서 채널 엑세스 방법, 장치 및 시스템
US10582537B2 (en) * 2016-04-15 2020-03-03 Intel IP Corporation Access point (AP), station (STA) and method of channel access for spatial reuse
WO2017196222A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A communications device and methods therein for providing an improved channel access procedure
EP3300446A1 (en) * 2016-09-22 2018-03-28 Alcatel Lucent Method and system for controlling access to a contention-based access network
CN109714812B (zh) * 2019-01-07 2021-04-27 西安电子科技大学 基于tdma的低功耗分布式介质访问控制方法
CN109787903B (zh) * 2019-02-28 2021-04-13 武汉晟联智融微电子科技有限公司 集中式网络中无碰撞的组播数据反馈方法
WO2020230993A1 (ko) 2019-05-14 2020-11-19 삼성전자주식회사 Uwb를 통해 레인징을 수행하는 전자 디바이스 및 전자 디바이스의 동작 방법
IT201900020558A1 (it) * 2019-11-07 2021-05-07 Q S D Sistemi Srl Procedimento per la comunicazione wireless bidirezionale tra una o più unità elettroniche master e una o più unità elettroniche periferiche, e sistema elettronico utilizzante detto procedimento di comunicazione

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5784375A (en) * 1996-06-12 1998-07-21 Advanced Micro Devices, Inc. Rotating priority arrangement in an ethernet network
US5774658A (en) * 1996-09-17 1998-06-30 Advanced Micro Devices, Inc. Arrangement for accessing media in a network having universal multiple access nodes and carrier sense nodes
US5960000A (en) * 1997-05-30 1999-09-28 Motorola Inc. System, device, and method for contention-based reservation in a shared medium network
US6567416B1 (en) * 1997-10-14 2003-05-20 Lucent Technologies Inc. Method for access control in a multiple access system for communications networks
EP1303922B1 (en) * 2000-07-18 2008-11-26 Kathrein-Werke KG Directed maximum ratio combining methods and systems for high data rate traffic
US7085240B2 (en) 2000-10-03 2006-08-01 Kathrein-Werke Kg Directed maximum ratio combining and scheduling of high rate transmission for data networks
EP1199848A3 (en) 2000-10-17 2003-12-17 Appairent Technologies, Inc. Shared time universal multiple access network
US7016372B2 (en) 2001-02-28 2006-03-21 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Dynamic bandwidth allocation in AD hoc wireless piconets
WO2002096036A1 (en) 2001-05-22 2002-11-28 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and apparatus for arbitrating access to a shared channel of a token-based network communication system
DE10144070A1 (de) 2001-09-07 2003-03-27 Philips Corp Intellectual Pty Kommunikationsnetzwerk und Verfahren zur Steuerung des Kommunikationsnetzwerks
KR100442821B1 (ko) * 2001-09-20 2004-08-02 삼성전자주식회사 대기수 제어 기반의 데이터 전송방법
JP4160435B2 (ja) 2003-03-31 2008-10-01 松下電器産業株式会社 無線通信方法及び無線通信装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008156458A8 (en) 2009-12-17
KR101365435B1 (ko) 2014-02-19
JP2010530712A (ja) 2010-09-09
EP2168315A1 (en) 2010-03-31
JP5182965B2 (ja) 2013-04-17
WO2008156458A1 (en) 2008-12-24
US20100135319A1 (en) 2010-06-03
CN101682531B (zh) 2012-09-05
US8737425B2 (en) 2014-05-27
EP2168315B1 (en) 2018-09-19
KR20100017850A (ko) 2010-02-16
CN101682531A (zh) 2010-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0721819A2 (pt) mÉtodo e aparelho para acesso À mÍdia em redes com base em disputa
BRPI0721833A2 (pt) mÉtodo e aparelho para acesso Á mÍdia em redes com base em disputa
Kanodia et al. Ordered packet scheduling in wireless ad hoc networks: Mechanisms and performance analysis
US9807792B2 (en) Method and apparatus for accessing channel
JP6031091B2 (ja) 第1及び第2の切断された関連付けを確立するための方法
CN102017534B (zh) 用于对等通信的确定性退避方法和装置
US8243699B2 (en) Multi-channel MAC method for WLAN devices with a single radio interface and system for implementing the same
US11122624B2 (en) Pre-packet arrival channel contention
JP2013504277A (ja) ノードによって実装される伝送方法及び対応した受信方法
US9585171B2 (en) System and method for one-way traffic in wireless communications systems
WO2014027847A1 (ko) 무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치
WO2014030983A1 (ko) 무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치
WO2014061992A1 (ko) 무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치
PT2103042E (pt) Sistema de rede sem fios e método
WO2016206481A1 (zh) 竞争传输方法及装置
CN114762384B (zh) 用于无线通信网络中多节点通信的系统和方法
JP5376673B2 (ja) コンテンション型ネットワークにおける媒体アクセスのための装置
BR112017021717B1 (pt) Sinalização e programação de transmissão de dispositivo de ioe
US7688783B1 (en) Mixing basic service set (BSS) traffic and mesh forwarding traffic
WO2026061671A1 (en) Mechanisms for transmission opportunity preemption

Legal Events

Date Code Title Description
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06T Formal requirements before examination [chapter 6.20 patent gazette]
B15K Others concerning applications: alteration of classification

Free format text: A CLASSIFICACAO ANTERIOR ERA: H04L 12/28

Ipc: H04W 74/08 (2009.01), H04L 12/413 (1995.01), H04Q

B25G Requested change of headquarter approved

Owner name: THOMSON LICENSING (FR)

B25G Requested change of headquarter approved

Owner name: THOMSON LICENSING (FR)

B25A Requested transfer of rights approved

Owner name: INTERDIGITAL CE PATENT HOLDINGS (FR)

B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B11B Dismissal acc. art. 36, par 1 of ipl - no reply within 90 days to fullfil the necessary requirements