DE60109689T2

DE60109689T2 - Verfahren und Protokoll zur Anpassung jeder einzelnen Verbindung in einem Mehrknoten-Netzwerk zu einer maximalen Datenrate

Info

Publication number: DE60109689T2
Application number: DE60109689T
Authority: DE
Inventors: Brian E. Ocala Markwalter; James Philip Hernando Patella; Lawrence W. Ocala Yonge III; Stanley J. Ocala Kostoff II; William E. Ocala Earnshaw
Original assignee: Intellon Corp
Current assignee: Qualcomm Atheros Inc
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: EP1178634B1; JP2002158675A; KR20020012145A; EP1178634A3; DE60109689D1; BRPI0104146B1; MXPA01007882A; CA2354731C; KR100744591B1; EP1178634A2; ATE292345T1; BR0104146A; CA2354731A1; CN100382519C; US7298691B1; AU783585B2; AU5775801A; CN1337807A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft Medium-Access-Control-Protokolle (MAC-Protokolle) in CSMA-Netzwerken.
Bei früheren Daten-Übertragungssystemen kann die zur Verfügung stehende Übertragungskanal-Bandbreite in eine Reihe von diskreten Trägern unterteilt werden. Beispiele von Daten-Übertragungssystemen, die mehrere Träger aufweisen, sind Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-(OFDM)-Daten-Übertragungssysteme, in denen sich die Träger überlappen und zueinander orthogonal sind, wie z.B. die auf dem IEEE 802.11a Standard basierenden, drahtlosen Systeme, die OFDM verwenden, sowie Digital-Subscriber-Line-(DSL)-Systeme, die eine diskrete Mehrton-Modulation verwenden. Datenübertragungen in solchen mehrere Träger aufweisenden Systemen verwenden eine gewisse Anzahl von zur Verfügung stehenden Trägerfrequenzen.
In Systemen mit mehreren Knoten und mehreren Trägern, beispielsweise in Systemen, die den IEEE 802.11a Standard einsetzen, ist es möglich, jede Knoten-zu-Knoten-Verbindung an eine spezielle Datenrate anzupassen; die Daten-Raten der einzelnen Träger sind jedoch alle gleich. Die Kanal-Anpassung oder die Kanal-Informationen, die verwendet werden, um den Hauptteil (body) eines Datensatzes bzw. Rahmens (frame) zu modulieren, und die von einem empfangenden Knoten auf den Rahmen-Hauptteil für eine Demodulation angewendet werden müssen, können vom sendenden Knoten im Kopfteil des Rahmens zur Verfügung gestellt werden, der typischerweise mit der niedrigsten Datenrate übertragen wird. Zwar kann eine solche Vorgehensweise für die Weitergabe von Kanal-Informationen für eine geringe Menge von Kanal-Informationen adäquat sein, doch wird sie für Systeme ineffizient, bei denen komplexere Kanal-Informations-Anforderungen bestehen.
Bei Punkt-zu-Punkt-Systemen mit mehreren Trägern, wie z.B. DSL, können die Träger basierend auf den Kanalmerkmalen bzw. Kanaleigenschaften für unterschiedliche Bit-Raten konfiguriert werden. Bei einer Punkt-zu-Punkt-Anwendung wie z.B. DSL besteht keine Notwendigkeit, mit einer Übertragung Kanal-Informationen zur Verfügung zu stellen, da jeder DSL-Sendeempfänger immer nur mit einem anderen DSL-Sendeempfänger Informationen austauscht.
Es gibt eine Reihe von Systemen und Verfahren, die im Stand der Technik beschrieben werden und eine Kanal-Anpassung verwenden, um Übertragungsraten entsprechend den Kanalmerkmalen anzupassen. Ein Beispiel ist in dem US-Patent 5,914,959 beschrieben, das für Marchetto, R., et al. erteilt wurde; dabei handelt es sich um ein System mit nur einem Träger, um eine Nachrichtenverbindung zwischen einer Basisstation und einem mo bilen Empfänger (beispielsweise einer Pager-Einheit) aufrecht zu erhalten, wenn der Signalempfang eine schlechte Qualität besitzt. Das System sorgt für eine automatische erneute Übertragung der Signale mit einer geringeren Übertragungsrate, wenn die Qualität des vom Empfänger empfangenen Signals unter einem akzeptablen Niveau liegt. Die für die Übertragung zwischen der sendenden Basisstation und dem mobilen Empfänger verwendete Datenrate kann an die Kanal-Eigenschaften bzw. -Merkmale durch Bezugnahme auf eine Nachschlage-Tabelle (look-up table, LUT) angepasst werden, die im Empfänger gespeichert ist. Die LUT wird durchsucht, bis eine akzeptable Daten-Übertragungsrate für das betreffende Basisstation/Empfänger-Paar ermittelt worden ist. Das System kann so konfiguriert werden, dass es die LUT in Richtung abnehmender Übertragungsraten durchsucht, oder es kann alternativ aufwärts suchen, um eine höhere akzeptable Datenrate zu finden.
Zusammenfassung
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung umfasst in einem Netzwerk von Stationen, die mit einem gemeinsam verwendeten Kanal verbunden sind, wobei jede Station einen Sender und einen Empfänger besitzt, der Betrieb einer Station die Anpassung der Nachrichtenverbindung zwischen einem Sender und einem Empfänger an eine Datenrate für jeden Träger des Kanals basierend auf Merkmalen bzw. Eigenschaften eines jeden Trägers des für die Nachrichtenverbindung verwendeten Kanals.
Ausführungsformen der Erfindung können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Die Anpassung kann den Empfang einer vom Sender über den Kanal in einem Rahmen abgegebenen Kanal-Bewertungs-Anforderung, das Ermitteln von Kanal-Merkmalen für die Verbindung aus dem Rahmen und die Erzeugung von Kanal-Informationen aus den ermittelten Kanal-Merkmalen sowie ein Zurücksenden der Kanal-Informationen in einer Kanal-Bewertungs-Antwort an den Sender umfassen, so dass die Kanal-Informationen vom Sender bei Übertragungen an den Empfänger für die Nachrichtenverbindung verwendet werden können.
Die Anpassung kann das Senden einer Kanal-Bewertungs-Anforderung an den Empfänger umfassen, um Kanal-Informationen zur Optimierung der Abgabe von nachfolgenden Nachrichten an den Empfänger zu erhalten, und das Empfangen der Kanal-Informationen in einer Kanal-Bewertungs-Antwort des Empfängers.
Die Anpassung kann während einer Rahmen-Übertragungs-Erholzeit erfolgen. Wenn die Verbindung eine existierende Verbindung ist, kann die Anpassung nach einer vorbestimmten Ablaufzeit oder, alternativ, in Reaktion auf eine Anzeige des Empfängers wiederholt werden. Die Anzeige kann vom Sender als Empfehlung interpretiert werden, eine Anpassung aufgrund einer Änderung in der Anzahl der Bit-Fehler durchzuführen, die bei Übertragungen vom Sender an den Empfänger auftreten und vom Empfänger erkannt werden.
Die Datenrate kann eine maximale Datenrate sein.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst in einem Netzwerk von Stationen der Betrieb einer Station das Führen bzw. die Pflege einer Kanal-Karte (map), die vom Empfänger basierend auf Merkmalen bzw. Eigenschaften des Kanals für die Verbindung geliefert wird und einen zugehörigen Kanal-Kartenindex aufweist, für eine Verbindung über einen Kanal zwischen einem Sender in einer Station und einem Empfänger in einer anderen Station, die Verwendung der Kanal-Karte durch den Sender zum Kodieren und Modulieren von Rahmen-Daten in einem Rahmen für eine Übertragung über einen Kanal an den Empfänger, und das Senden des zugehörigen Kanal-Kartenindexes durch den Sender in dem Rahmen, um für den Empfänger die vom Sender verwendete Kanal-Karte zu identifizieren.
Ausführungsformen der Erfindung können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen:
Der Rahmen kann ein Rahmen-Steuer-Feld umfassen, das im Wesentlichen von allen Stationen im Netzwerk beobachtet werden kann, und das Rahmen-Steuer-Feld kann den zugehörigen Kanal-Kartenindex enthalten.
Der Kanal-Kartenindex kann der gleiche sein wie der, der von einem anderen Empfänger verwendet wird.
Der Kanal kann eine Stromnetz-Leitung sein.
Die Verwendung der Kanal-Karte zum Modulieren des Rahmens für eine Übertragung über den Kanal kann ein Modulieren des Rahmens auf OFDM-Symbole umfassen.
Zu den Vorteilen der vorliegenden Erfindung gehören die folgenden: Während die Rahmen-Steuer-Daten mit einer niedrigeren Datenrate und in einer Art und Weise übertragen werden, die sicherstellt, dass die Daten von allen Stationen gehört werden können, wird die Zur-Verfügung-Stellung der Rahmen-Nutzlast (frame payload) pro Sender/Empfänger-Paar durch die Verwendung der Kanal-Anpassung optimiert. Die Kanal-Anpassung ermöglicht es, jede Sender/Empfänger-Verbindung Träger um Träger zur Erzielung einer maximalen Datenrate zu optimieren, die auf Kanal-Attributen für diese Verbindung und Übertragungsrichtung basiert. Die vom Kanal-Anpassungs-Verfahren erzeugten Informationen werden sowohl beim Sender als auch beim Empfänger als Kanal-Karte in Verbindung mit einem durch den Empfänger zugeordneten Kanal-Kartenindex gespeichert. Der Kanal-Kartenindex für eine Kanal-Karte, der verwendet wird, um die Nutzlast eines Rahmens zu kodieren und zu modulieren, wird vom Sender an den Empfänger in den Rahmen-Steuer-Daten des Rahmens übertragen, so dass der Empfänger in der Lage ist, die geeignete Kanal-Karte für die Demodulation aufzufinden. Während ein Empfänger einen speziellen Kanal-Kartenindex nur einmal verwenden kann (d.h. der Kanal-Kartenindex muss für diesen Empfänger einmalig sein), können mehrere Empfänger den gleichen Kanal-Kartenindex verwenden.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Ansprüchen.
Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Netzwerkes von Netzwerkstationen, die mit einem Übertragungskanal verbunden sind, wobei jede der Stationen im Netzwerk eine Medium-Zugangs-Steuereinheit (media access control unit, MAC) und eine Vorrichtung der physikalischen Schicht (physical layer, PHY) umfasst,
2 ein detailliertes Blockdiagramm der PHY-Vorrichtung (aus 1),
3 eine Wiedergabe des Formats eines OFDM-Rahmens einschließlich eines Start-Begrenzungszeichens, auf das eine „Nutzlast" und ein End-Begrenzungszeichen folgen,
4 eine Darstellung des Formats eines Begrenzungszeichens eines Antwort-Rahmens,
5A eine Darstellung des Formats eines Rahmen-Steuer-Feldes im Start-Begrenzungszeichen (aus 3),
5B eine Darstellung des Formats eines Rahmen-Steuer-Feldes im End-Begrenzungszeichen (aus 3),
6 eine Darstellung des Formats eines Rahmen-Steuer-Feldes in dem Antwort-Begrenzungszeichen (aus 4),
7 eine Darstellung des Formats eines Segment-Steuer-Feldes in der Nutzlast des in 3 gezeigten Rahmens,
8 eine Darstellung des Formats eines Rahmen-Hauptteils in der Nutzlast des in 3 gezeigten Rahmens,
9 eine Darstellung des Formats eines MAC-Management-Informations-Feldes im Rahmen-Hauptteil aus 8,
10 eine Darstellung des Formats eines MCTRL-Feldes in dem MAC-Management-Informations-Feld aus 9,
11 eine Darstellung des Formats eines MEHDR-Feldes in dem MAC-Management-Informations-Feld aus 9,
12A eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als eine Kanal-Bewertungs-Anforderung identifiziert,
12B eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als eine Kanal-Bewertungs-Antwort identifiziert,
13A eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als eine Verbindungs-Informations-Anfrage identifiziert,
13B eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als eine Verbindungs-Informations-Antwort identifiziert,
14 eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als eine Kennzeichnung für ein Setzen örtlicher Parameter (Set Local Parameters) identifiziert,
15 eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als Kennzeichnung für ein Ersetzen der Brückenadresse (Replace Bridge Address) identifiziert,
16 eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als eine Kennzeichnung für ein Setzen des Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssels (Set Network Encryption Key) identifiziert,
17 eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als Kennzeichnung eines Mehrfachrufs mit Antwort (Multicast With Response, MWR) identifiziert,
18 eine Darstellung des Formats eines MMENTRY-Daten-Eintrag-Feldes in einem MAC-Management-Informations-Feld, in dem das MEHDR-Feld den Daten-Eintrag als eine Kennzeichnung für das Aneinanderreihen (Concatenate) identifiziert,
19A und 19B Darstellungen von Daten-Rahmen-Übertragungen, die einen Prioritäts- und Konkurrenzbetrieb-Zugriff (19A) und einen Zugriff ohne Priorität und Konkurrenzbetrieb (19B) verwenden,
19C und 19D Darstellungen von Antwort-Rahmen-Übertragungen, die einen Prioritäts- und Konkurrenzbetrieb-Zugriff (19C) und einen Zugriff ohne Priorität und Konkurrenzbetrieb (19D) verwenden,
20 eine Darstellung der Prioritäts- und Konkurrenzbetrieb-Auflösungs-Slot-Signalisierung basierend auf der Ankunftszeit des zu übertragenden Rahmens,
21 ein Blockdiagramm der MAC-Einheit (aus 1), wobei die MAC-Einheit eine Zustandsmaschine (state machine) umfasst, die einen Sende-Handler (TX) und einen Empfangs-Handler (RX) umfasst,
22 ein Blockdiagramm des TX-Handlers aus 21,
23 ein Flussdiagramm des Rahmen-Übertragungsverfahrens, das vom TX-Handler aus 22 durchgeführt wird,
24 ein Flussdiagramm eines Antwort-Auflöse-Verfahrens, das von dem Rahmen-Übertragungsverfahren aus 23 durchgeführt wird,
25 ein Flussdiagramm eines Zugangs-Konkurrenz-Verfahrens (contend-for-access), das vom Rahmen-Übertragungsverfahren aus 23 durchgeführt wird,
26 ein Blockdiagramm des RX-Handlers aus 21,
27 ein Flussdiagramm eines Rahmen-Empfangsverfahrens, das vom RX-Handler aus 26 durchgeführt wird,
28 ein Zustandsdiagramm, das Gesichtspunkte des Rahmen-Übertragungsverfahrens und des Rahmen-Empfangsverfahrens darstellt, die in den 23 bzw. 27 dargestellt sind,
29 eine Darstellung des Netzwerkes in einer Unterteilung in logische Netzwerke, von denen jedes durch einen speziellen Verschlüsselungs-Schlüssel definiert wird,
30 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Hinzufügen einer neuen Station als Mitglied des logischen Netzwerkes (wobei eines der logischen Netzwerke, wie sie in 29 dargestellt sind, als Beispiel verwendet wird),
31 eine detailliertere Beschreibung der Mitgliedsstationen des logischen Netzwerks (eines der in 29 gezeigten logischen Netzwerke), wobei jede Mitgliedsstation einen Netzwerk-Schlüssel und ein Auswahlpaar für dieses logische Netzwerk gespeichert hält,
32 ein Blockdiagramm eines erweiterten Netzwerkes einschließlich von zwei zuverlässigen Sub-Netzwerken von Stationen, die mit einem unzuverlässigen Sub-Netzwerk von Stationen durch Brücken verbunden sind, wobei jede der Stationen in dem unzuverlässigen Sub-Netzwerk und die Brücken in der Lage sind, einen Brücken-Proxy-Mechanismus zu unterstützen,
33 ein Blockdiagramm des erweiterten Netzwerkes aus 32, das so konfiguriert ist, dass jede der Brücken als Brücken-Proxy für Stationen in den zuverlässigen Sub-Netzwerken dient, mit denen sie verbunden sind, wenn auf diese Stationen von den Stationen des unzuverlässigen Sub-Netzwerks zugegriffen wird,
34 ein Flussdiagramm eines Brücken-Proxy-Übertragungsverfahrens,
35 ein Flussdiagramm eines Mehrfachruf-Verarbeitungsteils des Brücken-Proxy-Übertragungsverfahrens,
36 ein Flussdiagramm eines Brücken-Proxy-Empfangsverfahrens,
37 ein Netzwerk von Stationen, bei dem eine Station als Master und die anderen Stationen als Slaves dienen, um Sessionen mit Intervallen ohne Konkurrenzbetrieb zu unterstützen,
38 ein Diagramm von Zeitscheiben während einer Session mit Intervallen ohne Konkurrenzbetrieb,
39A das Format eines MAC-Management-Daten-Eintrags für das Setzen einer Verbindung (Set Connection MAC management entry),
39B das Format eines MAC-Management-Daten-Eintrags für das Verwenden einer Verbindung (Use Connection MAC management entry),
40 eine Darstellung einer Rahmen-Weiterleitungs-Struktur für eine Rahmen-Weiterleitung mit Antworten,
41 eine Darstellung einer Rahmen-Weiterleitungs-Struktur für eine Rahmen-Weiterleitung ohne Antwort,
42 eine Darstellung eines anderen Start-Begrenzungszeichen-Rahmen-Steuerfeld-Formats zur Verwendung bei der Rahmen-Weiterleitung, die Rahmen umfasst, welche keine End-Begrenzungszeichen verwenden,
43 eine Darstellung einer Rahmen-Weiterleitungs-Struktur, welche das Start-Begrenzungszeichen-Rahmen-Steuerfeld aus 32 für eine Rahmen-Weiterleitung mit Antwort nur nach einem Rahmen-Weiterleitungsrahmen verwendet,
44 eine Darstellung einer Rahmen-Weiterleitungs-Struktur, die das Start-Begrenzungszeichen-Rahmen-Steuerfeld aus 42 für eine Rahmen-Weiterleitung mit Antwort und ein NACK oder FAIL verwendet, das nach einem ersten Rahmen auftritt,
45 eine Darstellung einer Rahmen-Weiterleitungsstruktur, die das Start-Begrenzungszeichen-Rahmen-Steuerfeld aus 42 für eine Rahmen-Weiterleitung ohne Antwort verwendet, und
46 eine Darstellung eines anderen End-Begrenzungszeichen-Rahmen-Steuerfeld-Formats, das ein Rahmen-Längenfeld für die Spezifizierung der Länge eines zweiten Rahmens in einem Rahmen-Weiterleitungs-Schema aufweist.
Detaillierte Beschreibung
Gemäß 1 umfasst ein Netzwerk 10 Netzwerkstationen 12a, 12b, ... 12k, die an ein Übertragungsmedium bzw. einen Kanal 14, beispielsweise eine Strom-Netzleitung (PL) in der dargestellten Weise angeschlossen sind. Während einer Nachrichtenübermittlung zwischen wenigstens zwei der Netzwerkstationen 12 über das Übertragungsmedium 14 dient eine erste Netzwerkstation, beispielsweise die Station 12a als Sende-Netzwerkstation (oder Sender) und wenigstens eine zweite Netzwerkstation, beispielsweise die Station 12b als Empfangs-Netzwerkstation (oder Empfänger). Jede Netzwerkstation 12 umfasst eine logische Verknüpfungs-Steuer-Einheit (Logical Link Control unit, LLC) 16 für eine Verbindung mit einem Daten-Verknüpfungs-Verwender (Data Link User), d.h. einem Endgerät wie z.B. einem Host-Rechner, einem Kabel-Modem oder einem anderen Gerät (nicht dargestellt). Die Netzwerkstation 12 umfasst weiterhin eine Mediums-Zugangssteuer-Einheit (media access control unit, MAC) 18, die mit der LLC-Einheit 16 durch eine Datenschnittstelle 20 verbunden ist, eine physische Schicht-Einheit (physical layer unit, PHY) 22, die mit der MAC-Einheit 18 durch eine MAC-PHY-I/O-Busleitung 24 verbunden ist, und eine analoge Eingangseinheit (analog front-end unit, AFE) 26. Die AFE-Einheit 26 ist mit der PHY-Einheit 22 durch gesonderte AFE-Eingangsleitungen 28a und -Ausgangsleitungen 28b und mit dem Übertragungsmedium 14 durch eine AFE-PL-Schnittstelle 30 verbunden. Jede Station 12 stellt irgendeine Kombination von Hardware, Software und Firmware dar, die anderen Stationen als einzelne funktionale und adressierbare Einheit im Netzwerk erscheint.
Allgemein entsprechen die LLC-, MAC- und PHY-Einheiten dem Open System Interconnect Modell (OSI). Insbesondere entsprechen die LLC- und MAC-Einheiten der Daten-Link-Schicht des OSI-Modells und die PHY-Schicht-Einheit der physikalischen Schicht des OSI-Modells. Die MAC-Einheit 18 führt eine Datenverkapselung/-endkapselung sowie das Mediums-Zugangs-Management für Sendefunktionen (TX) und Empfangsfunktionen (RX) durch. Vorzugsweise verwendet die MAC-Einheit 18 ein Kollisions-Vermeidungs-Mediums-Zugangs-Steuerschema wie z.B. den Träger-Mess- Mehrfachzugang mit Kollisionsvermeidung (carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA/CA) wie es durch den IEEE 802.11 Standard beschrieben wird, obwohl auch andere geeignete MAC-Protokolle des Kollisions-Vermeidungstyps oder andere Arten von MAC-Protokollen verwendet werden können. Beispielsweise können Time-Division-Multiple-Access-Schemata (TDMA) verwendet werden. Die MAC-Einheit 18 unterstützt auch das automatische Wiederholungs-Anforderungs-Protokoll (Automatic Repeat request, ARQ). Die PHY-Einheit 22 führt neben anderen Funktionen auch die Sendekodierung und Empfangsdekodierung aus, wie dies unten noch genauer beschrieben wird. Die AFE-Einheit 26 sorgt für eine Anbindung an das Übertragungsmedium 14. Die AFE-Einheit 26 kann auf beliebige Weise realisiert werden und wird daher hier nicht weiter erläutert.
Die Einheit einer Nachrichtenübermittlung, die zwischen den Stationen stattfindet, hat die Form eines Rahmens bzw. Datensatzes oder Pakets. So wie sie hier verwendet werden, betreffen die Ausdrücke „Rahmen" (frame) und „Paket" (packet) beide eine PHY-Schicht-Protokoll-Dateneinheit (PDU). Ein Rahmen kann Daten (d.h. eine „payload" = „Nutzlast") in Verbindung mit einem Begrenzungszeichen oder ein Begrenzungszeichen als solches enthalten, wie dies noch erläutert wird. Das Begrenzungszeichen ist eine Kombination aus einer Präambel und Rahmen-Steuer-Informationen. Die Daten und die Rahmen-Steuer-Informationen werden von der MAC-Einheit 18 empfangen, aber von der PHY-Einheit 22 unterschiedlich behandelt, wie dies im folgenden unter Bezugnahme auf 2 erläutert wird. Die Rahmen- und Begrenzungszeichen-Strukturen werden unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 noch genauer beschrieben.
Gemäß 2 führt die PHY-Einheit sowohl Sende-, d.h. TX-Funktionen als auch Empfangs-, d.h. RX-Funktionen für eine einzelne Station aus. Um die TX-Funktionen zu unterstützen, umfasst die PHY-Einheit 22 ein Verzerrer (scrambler) 32, einen Daten-FEC-Kodierer 34 (zum Kodieren der von der MAC-Einheit 18 empfangenen Daten), einen Modulator 36, einen Rahmen-Steuer-FEC-Kodierer 38 zum Kodieren der Rahmen-Steuer-Informationen, einen Synchronisationssignal-Generator 40 (zum Definieren eines Präambel-Signals, das für eine automatische Gewinnsteuerung und Synchronisation verwendet wird) und eine IFFT-Einheit 42. Herkömmliche Post-IFFT-Einrichtungen werden aus Gründen der Vereinfachung weggelassen. Die Post-IFFT-Einrichtungen können beispielsweise einen zyklischen Präfix-Block mit angehobener Kosinus-Fenstertechnik (raised cosine windowing) und einer Scheitelbegrenzung (peak limiter) sowie eine Ausgangssignal-Pufferung umfassen. Auch ist eine TX-Konfigurations-Einheit 52 enthalten. Um die RX-Funktionen zu unterstützen, umfasst die PHY-Einheit 22 eine automatische Gewinnsteuer-Einheit (AGC) 54, eine FFT-Einheit 58, eine Kanal-Bewertungs-Einheit 60, eine Synchronisations-Einheit 62, einen Rahmen-Steuer-FEC-Dekoder 64, einen Demodulator 66, einen Daten-FEC-Dekoder 68, einen Entzerrer (descrambler) 70 und eine RX-Konfigurations-Einheit 72. In der PHY-Einheit 22 sind eine MAC-Schnittstelle 74, eine PHY-Steuerung 76 und ein Kanal-Karten-Speicher 78 enthalten, die sowohl von den Sende- als den auch Empfangsfunktionen benutzt werden. Der Kanal-Karten-Speicher 78 umfasst einen TX-Kanal-Karten-Speicher 78a und einen RX-Kanal-Karten-Speicher 78b.
Während eines Daten-Übertragungs-Vorgangs werden Daten- und Steuer-Informationen an der PHY-MAC-Schnittstelle (MAC-Schnittstelle) 74 über die PHY-MAC-Busleitung 24 empfangen. Die MAC-Schnittstelle liefert die Daten an den Verzerrer 32, der sicherstellt, dass die Daten, die an den Eingang des Daten-FEC-Kodierers 34 geliefert werden, im Wesentlichen ein Zufallsmuster aufweisen. Der Daten-FEC-Kodierer 34 kodiert das verzerrte Datenmuster in einem Vorwärts-Fehler-Korrektur-Code (forward error correction code) und verschachtelt danach die kodierten Daten. Für diesen Zweck kann jeder Vorwärts-Fehler-Korrektur-Code, beispielsweise ein Reed-Solomon-Code oder sowohl ein Reed-Solomon-Code als auch ein Faltungscode verwendet werden. Der Modulator 36 liest die FEC-kodierten Daten und die FEC-kodierten Steuer-Informationen vom Rahmen-Steuer-FEC-Kodierer 38 und moduliert die kodierten Daten und Steuer-Informationen in OFDM-Symbolen auf Träger in Übereinstimmung mit herkömmlichem OFDM-Modulationsverfahren. Diese Modulationsverfahren können kohärent oder differentiell sein. Die Modulationsart kann unter anderem ein Binary Phase Shift Keying mit ½ Raten-Kodierung („1/2 BPSK"), Quadrature Phase Shift Keying mit ½ Raten-Kodierung („1/2 QPSK"), ein QPSK mit ¾ Raten-Kodierung („3/4 QPSK") sein. Die IFFT-Einheit 42 empfängt Eingangssignale vom Modufator 36, dem Rahmen-Steuer-FEC-Kodierer 38 und dem Synchronisationssignal-Generator 40 und liefert verarbeitete Daten an die Post-IFFT-Funktionseinheiten (nicht dargestellt), die die Inhalte des Rahmens weiterverarbeiten, bevor sie sie an die AFE-Einheit 26 (aus 1) überführt.
Die TX-Konfigurations-Einheit 52 empfängt die Steuer-Informationen von der PHY-MAC-Schnittstelle (PHY-to-MAC I/F) 74. Diese Steuer-Informationen umfassen Informationen bezüglich des Kanals, über den die Daten von der MAC-Schnittstelle 74 übertragen werden sollen. Die TX-Konfigurations-Einheit 52 verwendet diese Informationen, um eine geeignete Kanal- (oder Ton-)Karte aus dem TX-Kanal-Kartenspeicher 78A auszuwählen. Die ausgewählte Kanal-Karte spezifiziert einen Übertragungsmodus sowie eine Modulationsart (einschließlich einer zugehörigen Kodierrate) für alle Träger (oder, alternativ, für jeden der Träger) und den Satz von Trägern, die für die Übertragung der Daten verwendet werden sollen, und spezifiziert daher die OFDM-Symbol-Blockgrößen (sowohl fest als auch variabel), die der Datenübertragung zugeordnet sind. Ein OFDM-Symbol-Block umfasst eine Vielzahl von Symbolen und kann einem Rahmen oder einem Teil hiervon entsprechen. Die TX-Konfigurations-Einheit 52 erzeugt TX-Konfigurations-Informationen aus den Kanal-Karten-Daten. Die TX-Konfigurations-Informationen umfassen den Übertragungsmodus, die Modulationsart (einschließlich einer zugehörigen FEC-Kodierrate) für den Satz von Trägern oder jeden Träger, die Anzahl der Symbole und die Anzahl der Bits pro Symbol. Die TX-Konfigurations-Einheit 52 liefert die TX-Konfigurations-Informationen an die PHY-Steuerung 76, welche die Informationen verwendet, um die Konfiguration des Daten-FEC-Kodierers 34 zu steuern. Zusätzlich zu den Konfigurations-Steuersignalen liefert die Steuerung 76 auch andere herkömmliche Steuersignale an den Daten-FEC-Kodierer 34 sowie an den Verzerrer 32, den Modulator 36, den Rahmen-Steuer-FEC-Kodierer 38, den Synchronisations-Signal-Generator 40 und die IFFT-Einheit 42.
Der Rahmen-Steuer-FEC-Kodierer 38 empfängt vom MAC über die PHY-MAC-Schnittstellen-Einheit 74 Rahmen-Steuer-Informationen , die in das Begrenzungszeichen eingefügt werden sollen, wie z.B. die Begrenzungszeichenart, d.h. „Start" (Start des Rahmens oder „SOF"), „Ende" (Ende des Rahmens oder „EOF") oder andere den Typ betreffende Informationen. Beispielsweise werden dann, wenn es sich bei dem Begrenzungszeichen um ein Start-Begrenzungszeichen handelt, ein Kanal-Kartenindex für die Übermittlung des Übertragungsmodus und anderer Informationen und die Anzahl von OFDM-Symbolen (die übertragen werden sollen) in einem Rahmen zur Verwendung durch die Empfangsstation 12b zur Verfügung gestellt.
Während eines Daten-Empfangsvorganges werden OFDM-Rahmen, die über den Kanal an den empfangenden Netzwerkknoten 12b vom sendenden Netzwerkknoten 12a übertragen werden, an der PHY-Einheit 22 von der AFE-Einheit 26 durch die AGC-Einheit 54 empfangen. Das Ausgangssignal der AGC-Einheit 54 wird durch die FFT-Einheit 58 verarbeitet. Das Ausgangssignal der FFT-Einheit 58 wird der Kanal-Bewertungs-Einheit 60, der Synchronisations-Einheit 62, dem Rahmen-Steuer-FEC-Dekoder 64 und dem Demodulator 66 zur Verfügung gestellt. Genauer gesagt werden Phasen- und Amplituden-Werte der verarbeiteten Empfangsdaten der Kanal-Bewertungs-Einheit 60 zur Verfügung gestellt, die eine neue Kanal-Karte erzeugt, die über den Kanal an die übertragende Netzwerkstation 12a gesandt werden kann. Die Kanal-Karte wird dann von beiden Stationen für nachfolgende Nachrichtenverbindungen untereinander in der gleichen Übertragungsrichtung verwendet (d.h., wenn die Station 12a Paketinformationen an die Station 12b sendet und die Station 12b Paketinformationen empfängt, die von der Station 12a übertragen werden). Die RX-Konfigurations-Einheit 72 empfängt den Kanal-Kartenindex und die Anzahl der OFDM-Symbole vom Rahmen-Steuer-FEC-Dekoder 64, und entnimmt aus der RX-Kanal-Karte 78b die Kanal-Karte, die durch den Kanal-Kartenindex spezifiziert ist, der vom Rahmen-Steuer-FEC-Dekoder 64 geliefert wird, und liefert die RX-Konfigurations-Informationen (die aus den Kanal-Karten-Parametern abgeleitet wurden) an die Steuerung 76. Die RX-Konfigurations-Informationen werden verwendet, um den Daten-FEC-Dekoder 68 zu konfigurieren und umfassen somit Blockgrößen- und andere Informationen, die erforderlich sind, um den Rahmen zu dekodieren. Die Synchronisationseinheit 62 liefert an die Steuerung 76 ein Rahmen-Start-Signal. In Reaktion auf diese Eingangssignale liefert die Steuerung 76 Konfigurations- und Steuersignale an den Daten-FEC-Dekoder und den Demodulator 66. Beispielsweise gibt er den zu den empfangenen Daten gehörenden Modulationstyp an den Demodulator 66 weiter.
Der Demodulator 66 demoduliert die OFDM-Symbole in den von der FFT-Einheit 58 empfangenen, verarbeiteten Daten und konvertiert die Phasenwinkel der Daten in jedem Träger eines jeden Symbols in metrische Werte, die vom Daten-FEC-Dekoder für Dekodierzwecke verwendet werden. Der Daten-FEC-Dekoder 68 korrigiert Bitfehler, die während der Übertragung vom Daten-FEC-Kodierer 34 (eines sendenden Knotens) zum Daten-FEC-Dekoder 68 auftreten und leitet die dekodierten Daten an den Entzerrer 70 weiter, der einen Vorgang durchführt, der umgekehrt zu dem Vorgang ist, den der Verzerrer 32 durchgeführt hat. Das Ausgangssignal des Entzerrers 70 wird dann der MAC-Schnittstellen-Einheit 74 für eine Übertragung an die MAC-Einheit 18 zur Verfügung gestellt.
Der Rahmen-Steuer-FEC-Dekoder 64 erhält kodierte Rahmen-Steuer-Informationen von der FFT-Einheit 58 und Steuersignale von der Steuerung 76. Der Rahmen-Steuer-FEC-Dekoder 64 verwendet diese Eingangssignale um die Rahmen-Steuer-Informationen in dem Rahmen-Begrenzungszeichen zu dekodieren und zu demodulieren. Sobald sie dekodiert und demoduliert sind, werden die Rahmen-Steuer-Informationen an die MAC-Schnittstellen-Einheit 74 für eine Überführung an die MAC-Einheit 18 weitergeleitet. Die MAC-Einheit 18 ermittelt aus den Informationen, ob das Begrenzungszeichen einen Rahmen-Start anzeigt. Wenn ein Rahmen-Start angezeigt wird, empfängt die RX-Konfigurations-Einheit von der MAC-Einheit 18 Rahmen-Steuer-Informationen (Kanal-Kartenindex und Kanal-Karten-Länge) um anzuzeigen, dass eine weitere Dekodierung erforder lich ist, und die RX-Konfigurations-Einheit verwendet die Rahmen-Steuer-Informationen um die Steuerung anzuweisen, die Empfängereinheiten für eine weitere Dekodierung zu konfigurieren.
Aus Gründen der Vereinfachung und Klarheit wurden hier andere Details der PHY-Einheiten und der Sender/Empfänger-Funktionseinheiten (die dem Fachmann bekannt und für die Erfindung nicht wesentlich sind) weitgehend weggelassen.
In 3 ist das Format eines Daten-Übertragungs-Rahmens 80 dargestellt, der über das Übertragungsmedium 14 durch die sendende Netzwerkstation 12a übertragen werden soll. Der Daten-Übertragungsrahmen 80 umfasst eine „Nutzlast" 82, welche die Daten enthält, die von der MAC-Einheit 18 empfangen wurden. Diese Daten umfassen einen Kopf 84, einen Hauptteil 86 und Rahmen-Prüfsequenzen (frame check sequences, FCS) 88. Vorzugsweise wird die Nutzlast 82 durch die in 2 gezeigten Funktionseinheiten in Übereinstimmung mit Verfahren gesendet und empfangen, die in dem US-Patent 6,397,368 mit dem Titel „Forward Error Correction with Channel Adaption" für Lawrence W. Yonge III et al., dem US-Patent 6,442,129 mit dem Titel „Enhanced Channel Estimation" für Lawrence W. Yonge III et al., und dem US-Patent 6,278,685 mit dem Titel „Robust Transmission Mode" für Lawrence W. Yonge III et al. beschrieben sind, deren Inhalt durch Bezugnahme hier mit aufgenommen wird; es können jedoch auch andere Verfahren verwendet werden. Das oben erwähnte US-Patent 6,278,685 („Robust Transmission Mode") beschreibt einen Standardmodus und einen robusten Modus mit verringerter Datenrate (im folgenden einfach als „ROBO-Modus" bezeichnet), wobei der ROBO-Modus für eine extensive Diversität (hinsichtlich der Zeit und Frequenz) und Datenredundanz sorgt, um die Fähigkeit der Netzwerkstationen zu verbessern, unter ungünstigen Bedingungen zu arbeiten.
Gemäß 3 umfasst der Rahmen 80 weiterhin ein oder zwei Begrenzungszeichen 90, die allgemein als Begrenzungszeichen-Informationen bezeichnet werden. Die Begrenzungszeichen-Informationen 90 umfassen ein Begrenzungszeichen, das der Nutzlast 82 vorausgeht, d.h. ein Start- (oder SOF-)Begrenzungszeichen 92. Vorzugsweise umfassen die Begrenzungszeichen-Informationen 90 zusätzlich zum Start-Begrenzungszeichen 92 ein Begrenzungszeichen, das der Nutzlast 82 folgt, d.h. ein End- (oder EOF)-Begrenzungszeichen 94. Das Start-Begrenzungszeichen 92 umfasst eine erste Präambel 96 und ein erstes Rahmen-Steuerfeld 98. Das End-Begrenzungszeichen 94 umfasst eine zweite Präambel 100 sowie ein zweites Rahmen-Steuerfeld 102. Die Präambeln 96, 100 sind Mehrsymbol-Felder, die verwendet werden, um eine automatische Gewinnsteuerung, auf der Zeit und der Frequenz basierende Synchronisation und eine physikalische Träger-Messung durchzuführen oder zu ermöglichen. Die Präambeln 96, 100 können die gleiche Länge oder unterschiedliche Längen besitzen. Ein EFG 104 trennt das End-Begrenzungszeichen 94 und die Nutzlast 82. Die Einfügung des EFG 104 in den Rahmen 80 ist optional.
Wie man weiterhin der 3 entnimmt, umfasst der Kopf 84 ein Segment-Steuerfeld 106, eine Bestimmungsadresse (destination address, DA) 108 und eine Quellenadresse (source address, SA) 110. Die SA- und DA-Felder (von denen jedes 6 Bytes umfasst) sind die gleichen, wie die entsprechenden Felder, die im IEEE-Standard 802.3 beschrieben sind. Jede Adresse besitzt ein IEEE-48-Bit-MAC-Adressenformat.
Der Hauptteil 86 umfasst einen Rahmen-Hauptteil 112 und ein Auffüllfeld 114. Gemeinsam stellen die Felder 108, 110 und 112 ein Segment einer MAC-Service-Daten-Einheit (MSDU) 116 oder eine vollständige derartige Einheit dar. Die MSDU bezieht sich somit auf alle Informationen, mit deren Transport die MAC-Schicht durch obere OSI-Schichten beauftragt worden ist (durch diejenigen OSI-Schichten, welche die MAC-Schicht bedient), zusammen mit allen MAC-Management-Informationen, die von der MAC-Schicht geliefert werden. Das letzte Segment eines Rahmens kann eine Auffüllung erfordern, um sicherzustellen, dass das Segment einen vollständigen OFDM-Block füllt. Somit liefert das Auffüllfeld 114 Nullen zwischen den Segment-Datenbits und dem FCS 88 am Ende des Segments. Das FCS 88 ist ein 16 Bits umfassendes CRC, das als Funktion des Inhaltes aller Felder beginnend mit dem ersten Bit des Segment-Steuerfeldes 106 bis zum letzten Bit des Auffüllfeldes 114 berechnet worden ist. Alternativ kann das Auffüllfeld 114 hinter dem FCS 88 angeordnet sein, wobei in diesem Fall das Auffüllfeld 114 von der FCS-Berechnung ausgeschlossen ist.
Die Nutzlast 82 hat eine maximale zeitliche Länge (aus Gründen der Wartezeit) und eine variierende Byte-Kapazität, die durch die Länge und die Kanal-Bedingungen festgelegt wird. Daher kann die Nutzlast 82 die Kapazität besitzen, ein vollständiges MSDU oder nur ein Segment des MSDU zu enthalten. Ein „langer" Rahmen umfasst die Begrenzungszeichen 92, 94 sowie die Nutzlast 82. Sowohl der Kopf 84 als auch das FCS 88 werden in Klartext (d.h. unverschlüsselt) übertragen, während ein Teil des Hauptteils 86 optional verschlüsselt sein kann. Die Nutzlastfelder werden der PHY-Einheit 22 mit dem Byte der höchsten Signifikanz zuerst und dem Bit mit der höchsten Signifikanz (MSB) zuerst dargeboten (wobei das MSB eines Bytes sieben Bit umfasst). Der lange Rahmen mit einem Start-Begrenzungszeichen, der Nutzlast und dem End-Begrenzungszeichen wird verwendet, um MSDU-Informationen in der Form von Einfach-Ruf- oder Mehrfach-Ruf-Übertragungen zu befördern.
Zwar zeigt 3 Begrenzungszeichen, die eine Rahmen-Nutzlast eines Daten-Übertragungsrahmens einkapseln, doch kann ein Begrenzungszeichen auch allein auftreten, beispielsweise, wenn es als Antwort für das MAC-ARQ-Schema verwendet wird. Gemäß 4 umfasst ein Antwort-Begrenzungszeichen 120 eine dritte Präambel 122 und ein drittes Rahmen-Steuerfeld 124. Ein Rahmen, der nur ein Begrenzungszeichen enthält, d.h., das Begrenzungszeichen, das getrennt von einem Daten-Übertragungsrahmen übertragen und von einer Empfangsstation verwendet wird, um auf einen Daten-Übertragungsrahmen zu antworten, für den eine Antwort erwartet wird, wird hier als „kurzer" Rahmen bezeichnet.
Andere beispielhafte Begrenzungszeichen können anderen Arten von „kurzen" Rahmen zugeordnet sein, die verwendet werden, um Zugang zum Kanal zu erhalten, beispielsweise „Sende-Anforderungs-Rahmen" („request-to-send" frames, RTS), die verwendet werden können, um den Overhead zu vermindern, der durch Kollisionen verursacht wird, die unter Bedingungen eines starken Sendeverkehrs auftreten, und somit die Netzwerk- Effizienz verbessern. Das Begrenzungszeichen kann von einem Typ sein, der die Art von Management-Informationen umfasst, die von anderen Mediums-Zugangs-Mechanismen benötigt werden, wie z.B. TDMA (üblicherweise für einen isochronen Verkehr verwendet) und müssen somit nicht auf einen Konkurrenzbetrieb orientiert sein. Beispielsweise könnte eine TDMA-Netzwerk-Übertragung ein Baken-Begrenzungszeichen (beacon delimiter) umfassen, um die Netzwerks-Synchronisierung aufrecht zu erhalten und zu managen, wenn jeder Knoten Rahmen senden und empfangen sollte.
Das erste Rahmen-Steuerfeld 98, das zweite Rahmen-Steuerfeld 102 und das dritte Rahmen-Steuerfeld 124 werden von dem Rahmen-Steuer-FEC-Kodierer 38 in Verbindung mit dem Modulator 36 basierend auf Steuer-Informationen erzeugt, die von der MAC-Einheit 18 erhalten werden. Allgemein umfassen die Rahmen-Steuerfelder 98, 102 und 124 Informationen, die von allen Stationen im Netzwerk für einen Kanalzugang verwendet werden, und im Fall des Rahmen-Steuerfeldes 98 Informationen, die vom Zielort für eine Empfänger-Demodulation verwendet werden. Da die Rahmen-Steuerfelder 98, 102 und 124 von allen Stationen „gehört" werden sollen, ist es wünschenswert, dass die Rahmen-Steuerfelder 98, 102 und 124 eine robuste Form der Kodierung und Modulation der physikalischen Schicht besitzen. Vorzugsweise sind sie gegen Übertragungsfehler durch einen Blockkode geschützt, der sowohl durch eine Zeit- und Frequenz-Domänen-Verschachtelung als auch durch Redundanz verstärkt ist, in Übereinstimmung mit Verfahren, die in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 09/574,959 beschrieben sind, welche den Titel „Frame Control Encoder/Decoder for Robust OFDM Frame Transmissions" trägt und im Namen von Lawrence W. Yonge III eingereicht wurde, deren Inhalt durch Bezugnahme hier mit aufgenommen wird, obwohl auch andere Verfahren verwendet werden können.
Allgemein unterstützt die MAC-Einheit 18 Standard-MAC-Funktionen, wie z.B. die Rahmenbildung (framing). Sie stellt auch die Quality of Service durch eine Reihe von unterschiedlichen Mechanismen sicher. Das CSMA/CA-Protokoll wird für ein Mehrpegel-Prioritätsschema optimiert, das die Verzögerung für Daten-Typen steuert, die eine bestmögliche Übermittlung (better than best effort delivery) erfordern. Vier auf Konkurrenzbetrieb basierende Zugangs-Prioritäts-Niveaus werden unterstützt. Jede Übertragung, die in den Konkurrenzbetrieb eintreten möchte, muss nur mit anderen Übertragungen der gleichen Priorität in Konkurrenzbetrieb treten. Obwohl nur vier Niveaus beschrieben werden, könnte das Prioritätsschema so erweitert werden, dass es zusätzliche Prioritätspegel umfasst. Zusätzlich sorgt die MAC-Einheit für einen Zugang ohne Konkurrenzbetrieb, in dem sie eine Station befähigt, die Kontrolle des Mediums-Zuganges aufrecht zu erhalten oder zu dirigieren und nur für höhere Prioritäten die Kontrolle abzugeben. Eine Segmentierung wird verwendet, um die Zeitlänge zu begrenzen, für die der Kanal für höhere Prioritäten nicht zur Verfügung steht, um so die Verzögerung mit Verkehr für höhere Priorität zu begrenzen.
Zusätzlich ermöglicht die MAC-Einheit 18 eine Stations-Rahmen-Weiterleitung, so dass eine Station, die in Nachrichtenverbindung mit einer anderen Station im Netzwerk treten möchte, dies indirekt (über eine andere, dazwischen liegende Station) durchführen kann, sowie eine Überbrückung zwischen dem Netzwerk 10 und anderen Netzwerken.
Die MAC-Einheit 18 sorgt weiterhin für eine zuverlässige Rahmen-Weiterleitung. Sie unterstützt Geschwindigkeits-Adaptive PHY-Merkmale und eine Kanalbewertungs-Steuerung zwischen jedem Sender und Empfänger, um PHY-Modulationsparameter zu bilden, die für die Kanalbedingungen in jeder Richtung optimiert sind. Auch wird ARQ verwendet, um eine Abgabe für Einfach-Ruf-Übertragungen sicherzustellen. Der Empfang bestimmter Rahmenarten erfordert eine Bestätigung durch den Empfänger, und ARQ verwendet verschiedene Arten von Bestätigungen. Die Bestätigung kann in Abhängigkeit vom Status des empfangenen Rahmens positiv oder negativ sein. Ein korrekt adressierter Rahmen mit einer gültigen PHY-Rahmen-Prüfsequenz veranlasst den Empfänger, eine positive Bestätigungs-Antwort (oder „ACK") an den Erzeuger zu senden. Sendende Stationen versuchen eine Fehler-Korrektur dadurch, dass Rahmen erneut gesendet werden, von denen bekannt ist oder vermutet wird, dass sie fehlerhaft übertragen wurden. Fehler treten aufgrund von Kollisionen oder schlechten Kanalbedingungen oder aufgrund eines Mangels an ausreichenden Ressourcen beim Empfänger auf. Es wird erkannt, dass Übertragungen fehlgeschlagen sind, wenn eine „NACK"- (im Falle von schlechten Kanal-Bedingungen) oder eine andere „FAIL"-Antwort (im Falle von nicht ausreichenden Ressourcen) empfangen wird. Es wird vermutet, dass Übertragungen aus anderen Gründen (beispielsweise aufgrund von Kollisionen) fehlgeschlagen sind, wenn keine Antwort erhalten wird, obwohl eine zu erwarten ist.
Zusätzlich zu dem Einfachruf-ARQ wird ein „partielles ARQ" für eine erhöhte Zuverlässigkeit von Mehrfachruf- und Rundruf-Übertragungen auf dem MAC-Niveau verwendet. Das „partielle ARQ" ermöglicht es einem Sender zu wissen, dass wenigstens eine Station den Rahmen empfangen hat.
Die MAC-Einheit 18 sorgt auch für Geheimhaltung auf einem von mehreren Benutzern verwendeten Medium durch Verschlüsselung, wie dies noch beschrieben wird.
Diese und andere Merkmale werden durch die Rahmenstruktur unterstützt, die im Folgenden durch Bezugnahme auf die 5 bis 18 beschrieben wird.
Die 5A und 5B zeigen die Bit-Felddefinition des Rahmen-Steuerfeldes 98 bzw. des Rahmen-Steuerfeldes 102. Gemäß 5A umfasst das Rahmen-Steuerfeld 98 ein Konkurrenzbetrieb-Steuerfeld 130 (Contention Control field, CC), ein Begrenzungszeichen-Typ-Feld 132 (Delimiter Type, DT), ein Variant-Feld 134 (VF) und ein Rahmen-Steuer-Prüfsequenz-Feld (Frame Control Check Sequence, FCCS) 136. Das Konkurrenzbetrieb-Steuer-Anzeige-Bit 130 wird von allen Stationen beachtet und zeigt an, ob die nächste Konkurrenzbetrieb-Periode (oder „Fenster") auf Konkurrenzbetrieb basiert oder bezüglich aller Rahmen mit Ausnahme der anhängigen Rahmen höherer Priorität ohne Konkurrenzbetrieb ist. Für einen Zustand CC = 1, der einen Zugang ohne Konkurrenzbetrieb anzeigt, wird ein Konkurrenzbetrieb nur zugelassen, wenn die Priorität eines anhängigen Rahmens höher ist als die Priorität des Rahmens, der das gesetzte CC-Bit enthält. Bei einem Status CC = 0, der einen auf Konkurrenzbetrieb basierenden Zugang anzeigt, wird ein Konkurrenzbetrieb im nächsten Konkurrenzbetriebs-Fenster zugelassen. Das Begrenzungszeichen-Typ-Feld 132 identifiziert das Begrenzungszeichen und seine Position relativ zu dem Rahmen, zu dem es gehört. Für ein Start-Begrenzungszeichen kann das Begrenzungszeichen-Typ-Feld einen von zwei Werten annehmen, nämlich einen Wert „000", der als Anfang eines Rahmens (Start-of-Frame, SOF) interpretiert wird, bei dem keine Antwort erwartet wird, oder einen Wert „001 ", der als SOF eines Rahmens mit einer erwarteten Antwort interpretiert wird. Für jedes Begrenzungszeichen der beiden Start-Begrenzungszeichen-Typen weist das Variant-Feld 134 eine 8 Bits umfassendes Rahmenlängen-Feld 140 (Frame Length, FL) und ein 5 Bits umfassendes Kanal-Kartenindexfeld (Channel map Index, CMI) 142 auf, die von der PHY-Einrichtung in einer empfangenden Station verwendet werden, um eine empfangene Rahmen-Nutzlast zu dekodieren. Das Rahmen-Steuer-Prüfsequenz-Feld (Frame Control Check Sequence Field, FCCS) 136 umfasst ein 8 Bits aufweisendes zyklisches Redundanz-Prüffeld (Cyclic Redundancy Check, CRC). Das FCCS wird als Funktion der Sequenz berechnet, die mit dem CC-Bit beginnt und mit den VF-Bits endet.
Gemäß 5B umfasst das Rahmen-Steuerfeld 102 das gleiche allgemeine Feldformat, d.h. es umfasst die Felder 130, 132, 134 und 136. Das DT-Feld kann einen von zwei Werten besitzen, nämlich einen Wert „010", der einen Rahmen-Ende (End-of-Frame, EOF) mit keiner erwarteten Antwort entspricht, oder einen Wert „011", der einem EOF mit einer erwarteten Antwort entspricht. Für diese beiden End-Begrenzungszeichen-Arten weist das Variant-Feld 134 ein 2 Bits umfassendes Kanal-Zugangs-Prioritätsfeld (Channel Access Priority, CAP) 144, ein 1 Bit umfassendes Antwort-mit-erwarteter-Antwort-Feld (Response with Response Expected, RWRE) 145 und ein 10 Bits umfassendes Reserve-Feld (Reserved Field, RSVD) 146 auf. Das CAP-Feld 144 gibt ein Prioritätsniveau an, das dem momentanen Segment zugeordnet ist, wobei diese Informationen von allen Stationen im Netzwerk verwendet werden, um zu ermitteln, ob eine Mehrsegment-Übertragung oder -Burst (für welche das CC-Bit typischerweise gesetzt ist) unterbrochen werden kann. Das RWRE-Feld 145 wird verwendet, um anzuzeigen, dass zwei Antworten folgen sollen. Das reservierte Feld 146 wird durch den Sender auf Null gesetzt und vom Empfänger ignoriert.
Der 5A entnimmt man, dass das Rahmen-Steuerfeld 98 des Start-Begrenzungszeichens unterschiedlich definiert werden kann (d.h. mit unterschiedlichen Feldlängen, wobei Felder hinzugefügt oder weggelassen werden). Beispielsweise kann es dann, wenn das Ende-Begrenzungszeichen nicht verwendet wird, wünschenswert sein, die zur Verfügung stehenden Bits zu verwenden, um zusätzliche Informationen aufzunehmen, wie z.B. das CAP-Feld 144 (das im Rahmen-Steuerfeld 102 in 5B dargestellt ist) im Rahmen-Steuerfeld 98 des Anfangs-Begrenzungszeichens 92.
Gemäß 6 umfasst das Rahmen-Steuerfeld 124 des Antwort-Begrenzungszeichens 120 (aus 4) das gleiche allgemeine Feldformat wie die Rahmen-Steuerfelder 98, 102. Für einen DT-Wert, der einer Antwort entspricht (siehe folgende Tabelle 1) wird jedoch das VF-Feld 134 so definiert, dass es die Kanal-Zugangspriorität CAP 144 umfasst, die vom Variant-Feld im End-Begrenzungszeichen des Rahmens kopiert wird, für den die Antwort erzeugt wird, ein 1 Bit umfassendes ACK-Feld 145 und ein 10 Bits umfassendes Antwort-Rahmenfeld (Response Frame field, RFF) 146. Das RFF 146 ist als Prüfsequenz für den empfangenen Rahmen (Received Frame Check Sequence, RFCS) 148 definiert, wenn der Wert von ACK = 0b01 ist (ACK). Das RFCS 148 umfasst einen Teil der dem 10 Bits mit der niedrigsten Wertigkeit des 16 Bits umfassenden CRC (FCS-Feld) entspricht, das in dem Rahmen empfangen wird, für den die Antwort gesandt wird. Die übertragende Station, die den Rahmen gesandt hat, der die Antwort erfordert, vergleicht das RFCS mit den entsprechenden übertragenen CRC-Bits in dem FCS, um die Gültigkeit der Antwort zu ermitteln. Wenn die sendende Station eine Übereinstimmung erkennt, wird die Antwort akzeptiert. Wenn das RFCS nicht zum relevanten Teil des FCS passt, wird die Antwort ignoriert und so behandelt, als wenn keine Antwort erhalten worden wäre. Andere Informationen vom Rahmen (der die Antwort erfordert hat), die in ähnlicher Weise einzigartig sind oder mit großer Wahrscheinlichkeit für den Rahmen einzigartig sind, könnten stattdessen verwendet werden. Wenn der Wert von ACK = 0b0 ist, dann ist die Antwort kein ACK und das RFF 146 wird als 1 Bit umfassendes FTYPE-Feld 149 und als reserviertes Feld RSVD 150 definiert. Das FTYPE-Feld 149 spezifiziert die Art der Antwort (wenn es eine andere als ein ACK ist). Ein Wert von 0b0 im FTYPE-Feld 149 zeigt ein NACK an. Wenn FTYPE = 0b1 ist, dann ist der Antworttyp ein FAIL. Die DT-Feld-Werte für das Antwort-Begrenzungszeichen sind in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben.
Tabelle 1
Den 5A bis 5B und 6 kann entnommen werden, dass der Inhalt des Variant-Felds 134 vom Begrenzungszeichen-Typ 132 abhängt. Bei den beispielhaften Rahmen-Steuerfeldern, die in den 5A bis 5B und 6 dargestellt sind, hat das CC-Feld 130 eine Länge von 1 Bit und entspricht dem Bit 24. Das DT-Feld 132 ist 3 Bits lang und entspricht den Bits 23 bis 21. Das VF-Feld 134 ist ein 13 Bits umfassendes Feld und entspricht den Bits 20 bis 8. Das FCCS-Feld 136 ist 8 Bits lang und entspricht dem Byte mit der niedrigsten Wertigkeit (LSB), d.h. in Bits 7–0.
Gemäß 7 ist das Segment-Steuerfeld 106 (aus 3) ein 40 Bits umfassendes Feld, das die Felder umfasst, die erforderlich sind, um MSDU-Segmente zu empfangen und die segmentierten MSDUs wiederzusammenzusetzen. Das Segment-Steuerfeld 106 umfasst die folgenden Sub-Felder: ein Rahmen-Protokoll-Versionsfeld 160 (Frame Control Version, FPV), ein Rahmen-Weiterleitungsfeld 161 (Frame Forwarding, FW), ein Verbindungs-Nummer-Feld 162 (Connection Number, CN); ein Mehrfachruf-Flag-Feld (Multicast Flag, MCF) 164, ein Kanal-Zugangs-Prioritätsfeld 166 (Channel Access Priority (CAP), ein Kanal-Bewertungsfeld (Channel Estimation Field, CE) 167, ein Segment-Längenfeld 168 (Segment Length, SL); ein Flag-Feld 170 zur Kennzeichnung des letzten Segments (Last Segment Flag, LSF), ein Segment-Zähl-Feld 172 (Segment Count, SC) und ein Segment-Nummer-Feld 174 (Segment Number, SN). Das FPV-Feld 160 ist ein 3 Bits umfassendes Feld, das verwendet wird, um die verwendete Protokoll-Version anzuzeigen. Beispielsweise setzt der Sender das Feld für eine spezielle Protokollversion auf lauter Nullen und der Empfänger ignoriert den Rahmen, wenn das Feld (nach der Dekodierung) nicht gleich Null ist. Das FW-Feld 161 wird verwendet, um dann, wenn es gesetzt ist, anzuzeigen, dass der Rahmen weitergeleitet werden soll. Das CN-Feld 162 spezifiziert eine Verbindungsnummer, die einer Verbindung zwischen zwei Stationen zugeordnet ist. Das MCF-Feld 164 zeigt an, dass der Rahmen eine Mehrruf-Nutzlast unabhängig von der Interpretation des DA-Feldes 108 umfasst (und dass somit der Empfänger anderswo für die tatsächliche DA suchen soll, um die Gültigkeit des Rahmens für Akzeptanz-Zwecke zu ermitteln, wie noch beschrieben wird). Dieses Flag-Feld ermöglicht es dem MAC, das partielle ARQ-Schema auszuführen, wie dies später noch genauer beschrieben wird. Das CAP-Feld 166 ist ein 2 Bits umfassendes Feld, das mit dem gleichnamigen Feld im Variant-Feld 134 des End-Begrenzungszeichens 102 und des Antwort-Begrenzungszeichen 124 identisch ist (in den 5B bzw. 6 dargestellt). Die Informationen werden im Segment-Steuer-Feld 106 wiederholt, so dass der Empfänger in der Lage ist, diese Informationen zu extrahieren, um eine Antwort aufzubauen, ohne dass er das End-Begrenzungszeichen 94 empfangen muss. Das CE-Feld 167 ist ein Flag-Feld, das von einem Empfänger verwendet wird, um einem Sender anzuzeigen, dass ein neuer Kanal-Bewertungszyklus für die Sender/Empfänger-Verbindung empfohlen wird (wie noch beschrieben wird). Das SL-Feld 168 umfasst die Anzahl von Bytes im Rahmen-Hauptteil 112 (und umschließt somit das PAD 114 nicht). Das Last-Segment-Flag-Feld 170 ist ein 1 Bit umfassendes Flag-Feld, das gesetzt wird, wenn das momentane Segment das letzte (oder einzige Segment des MSDU ist. Das Segment-Zähl-Feld 172 speichert den inkrementierten sequentiellen Zählwert des oder der übertragenen Segmente und wird für die Segmentierung und das Wiederzusammensetzen der MSDUs verwendet. Das SN-Feld 174 speichert vorübergehend eine 10 Bits umfassende Sequenznummer, die einem MSDU zugeordnet ist (jedem seiner Segmente, wenn das MSDU segmentiert ist) und wird für jedes neue, zu übertragende MSDU inkrementiert. Es wird auch für das Wiederzusammensetzen und dazu verwendet, zu verhindern, dass der Rahmen, dem es zugeordnet ist, an das LLC mehr als einmal weitergeleitet wird.
Gemäß 8 kann das Rahmen-Hauptteil-Feld 112 die folgenden Sub-Felder umfassen:
das Verschlüsselungs-Steuer-Feld 180, das MAC-Management-Informationsfeld 182, das Typ-Feld 184, das Rahmen-Datenfeld 186, das PAD-Feld 188 und das Integritäts-Prüfwert-Feld 190 ICF). Wenn ein Rahmen eine Segmentierung erfährt, ist es das Rahmen-Hauptteil-Feld 112, das in die verschiedenen Segmente aufgeteilt wird. Das Verschlüsselungs-Steuer-Subfeld 180 und das ICV 190 treten in jedem Rahmen-Hauptteil-Feld 112 auf, außer wenn das Rahmen-Hauptteil-Feld segmentiert wird. Andere Sub-Felder des Rahmen-Hauptteil-Feldes 112 müssen nicht in jedem Rahmen auftreten.
Das Verschlüsselungs-Steuer-Feld 180 umfasst ein Verschlüsselungs-Schlüssel-Auswahl-Subfeld (Encryption Field, EKS) 192 und ein Initialisierungs-Vektor-Subfeld 194 (Initialization Vector, IV). Das 1-octet-EKS-Feld 192 wählt entweder einen Standard-Verschlüsselungs/Entschlüsselungs-Schlüssel (EKS = 0x00) oder einen von 255 Netzwerk-Schlüsseln. Das 8-oktet-IV-Feld 194 wird mit dem ausgewählten Schlüssel verwen det, um die Rahmendaten zu verschlüsseln/entschlüsseln. Daten, die verschlüsselt oder entschlüsselt werden sollen, beginnen mit dem ersten Byte, das auf dem IV-Feld 194 folgt und enden mit dem ICV 190 (das sie umschließen). Wenn das IV-Feld 194 auf lauter Nullen gesetzt wird, so bewirkt dies, dass der Sender die Verschlüsselung überspringt und der Empfänger die Entschlüsselung überspringt (d.h. das Senden und der Empfang erfolgen im Klartext).
Das Typ-Feld 184 und das Rahmendaten-Feld 186 sind in allen Rahmen vorhanden, die ein MSDU tragen. Das Ausmaß des erforderlichen Ausfüllens (d.h. der Anzahl von Bits, die zum Rahmen-Hauptteil 112 hinzugefügt werden müssen), das durch die Segmentlänge 168 des SC-Feldes 106 bestimmt wird, ist von der Realisierungsform abhängig. Bei der beschriebenen Ausführungsform addiert deswegen, weil die Verschlüsselungs-Verfahrens-Daten in Blöcken dargestellt sind, die durch 64 Bits teilbar sind, das Auffüll-Feld 188 Nullen zum Rahmen-Hauptteil 112, um die Anzahl von Bits im Rahmen zu einem ganzzahligen Vielfachen von 64 Bits zu machen. Das ICV 190 ist eine 32-bit-zyklische Redundanz-Überprüfung, die über die Bytes berechnet wird, die mit dem ersten auf IV folgenden Byte beginnen und mit dem PAD-Feld 188 enden (wenn das PAD-Feld 188 vorhanden ist). Das Polynom, das verwendet wird, um das ICV 190 zu berechnen, ist das 32-Bits-CRC-CCITT-Polynom, das in IEEE Standard 802.11 verwendet wird; es können jedoch auch andere CRCs, beispielsweise CRCs, die auf anderen Polynomen basieren, verwendet werden. Bei einer anderen Realisierungsform ist es möglich, dass die verschlüsselten Informationen das ICV 190 nicht umschließen.
Das ICV-Feld 190 wird von einem Empfänger für eine Rahmenfilterung verwendet (d.h., um zu verhindern, dass ein entschlüsselter Rahmen zu dem LLC weitergegeben wird), wenn der Rahmen fehlerhaft entschlüsselt worden ist. Beispielsweise könnte ein Rahmen mit dem falschen Netzwerkschlüssel entschlüsselt werden, wenn das EKS nicht einmalig ist, sondern in Wirklichkeit von zwei oder mehr Netzwerkschlüsseln verwendet wird. Diese Auswahlsituation für einen allgemeinen Schlüssel könnte auftreten, wenn verschiedene logische Netzwerke den gleichen EKS für verschiedene Netzwerkschlüssel wählen.
Der Rahmenhauptteil 112 kann die MAC-Management-Informationen 182 enthalten. Wenn dieses Feld im Rahmen-Hauptteil 112 vorhanden ist, hat es das folgende Format und die folgenden Inhalte:
Gemäß 9 umfassen die MAC-Management-Informationen 182 die folgenden Sub-Felder: das Type-Feld 200, das MAC-Steuerfeld (MCTRL) 202; und N-Eintragsfelder 204, wobei jedes Eintragsfeld 204 einen MAC-Eintragskopf 206 (MAC Entry Header, MEHDR), ein MAC-Eintrags-Längen-Feld 208 (MAC Entry Length, MELEN) und ein MAC-Management-Eintragsdaten-Feld 210 (MAC Management Entry Data, MMENTRY) umfasst. Das Typ-Feld 200 spezifiziert, dass der Rahmen MAC-Management-Informationen umfasst und dass die MAC-Management-Informationsfelder folgen müssen. Das MELEN-Feld 208 spezifiziert, wie viele Bytes in dem zugehörigen MMENTRY-Feld 210 des momentanen Eintragsfeldes 204 enthalten sind und dient somit als Zeiger auf das nächste Eintragsfeld 204.
Gemäß 10 umfasst das MCTRL-Feld 202 zwei Subfelder: ein 1 Bit umfassendes Reservefeld 212 und ein zweites 7 Bits umfassendes Feld, ein Anzahl-der-Einträge-Feld 214 (Number of Entries, NE), das die Anzahl der MAC-Einträge 204 (NE) angibt, die in den MAC-Management-Informationen folgen.
Gemäß 11 umfasst das MEHDR-Feld 206 zwei Subfelder: ein MAC-Eintrags-Versions-Feld 216 (MAC Entry Version, MEV) und ein MAC-Eintrags-Typ-Feld 218 (MAC Entry Type, MTYPE). Das MEV-Feld 216 ist ein 3 Bits umfassendes Feld zur Anzeige der Interpretations-Protokoll-Version, die gerade verwendet wird. Der Sender setzt MEV auf lauter Nullen. Wenn der Empfänger feststellt, dass MEV ≠ 0b000 ist, verwirft der Empfänger den gesamten Schicht-Management-MAC-Rahmen. Das 5 Bits umfassende Feld MAC-Eintrags-Typ 218 definiert den MAC-Eintrags-Befehl oder die MAC-Eintrags-Anforderung, der bzw. die folgt. Die verschiedenen MAC-Eintrags-Typ-Werte und Interpretationen sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2
Tabelle 2 zeigt auch in den Spalten 3 bis 5 an, ob der Eintrag von dem MAC einer Station von einer höheren Schicht für eine örtliche Verwendung durch dieses MAC empfangen wird (Spalte 3), einem Datenrahmen vorhängig (d.h. ein MSDU oder MSDU-Segment) für eine Übertragung über das Medium ist (Spalte 4) oder ob es über das Medium ohne einen Datenrahmen übertragen wird (Spalte 5).
Gemäß 12A ist das MMENTRY-Feld 210, das dem MTYPE-Feld 218 (in den MEHDR-Feld 206) folgt und die Kanalbewertungs-Anforderung spezifiziert, ein Kanal- Bewertungs-Anforderungs-MAC-Management-Eintragsfeld 210A. Das Kanal-Bewertungs-Anforderungs-MAC-Management-Eintragsfeld 210A umfasst ein Kanal-Bewertungs-Versions-Feld 220 und ein reserviertes Feld 222. Wenn CEV 220 nicht gleich Null ist, wird dieser Eintrag ignoriert.
Gemäß 12B veranlasst das Kanal-Bewertungs-Anforderungs-MAC-Management-Eintragsfeld 210A (aus 12A) die empfangende Station eine Kanal-Bewertungs-Antwort in der Form eines Kanal-Bewertungs-Antwort-MAC-Management-Eintragsfeldes 210B zurückzusenden. Dieses Feld ist das MMENTRY-Feld, das einem MTYPE-Feld 218 folgt, das die Kanal-Bewertungs-Antwort spezifiziert. Das Kanal-Bewertungs-Antwort-Eintragsfeld 210B ist ein MAC-Dateneintrag mit variabler Länge, der von einem Empfänger ausgesandt wird, nachdem er eine Kanal-Bewertungs-Anfrage erhalten hat. Diese Sequenz ist Teil er MAC-Kanal-Bewertungs-Steuerfunktion, wie im Folgenden noch beschrieben wird.
Wie 12B weiterhin zeigt, umfassen die Sub-Felder des Kanal-Bewertungs-Antwort-Eintragfeldes 210B folgendes: ein Kanal-Bewertungs-Antwort-Versionsfeld 224 (Channel Estimation Response Version, CERV); Reservefelder 226 und 228 (RSVD); ein Empfangs-Kanal-Kartenindexfeld 230 (Receive Channel Map Index, RXCMI), das durch die anfordernde Station in das CMI 142 eingesetzt werden muss; ein Ton-Gültigkeits-Flags-Feld 232 (Valid Tone Flags, VT); ein FEC-Raten-Feld 234 (RATE); ein Brücken-Proxy-Feld 236 (Bridge Proxy, BP); ein Modulations-Verfahren-Feld 238 (Modulation Methods, MOD); ein weiteres reserviertes Feld 240, ein die Anzahl der Brückenbetriebs-Zielort-Adressen enthaltendes Feld 242 (Number of Bridged Destination Addresses, NBDAS) und ein Feld 244 für Brückenbetriebs-Bestimmungsadressen, das das Feld 246 für die im Brückenbetriebs verwendeten Bestimmungsadressen 1 bis n (Bridged Destination Addresses 1 through n, BDAn) umfasst. Das RXCMI-Feld 230 enthält den Wert, welcher der Quellenadresse der Station zugeordnet werden soll, welche die Kanal-Bewertungs-Antwort zurücksendet. Die Station, die diese Antwort erhält, setzt somit den Wert in das CMI-Feld 142 des Rahmen-Start-Begrenzungszeichens 498 ein, wenn es an den Antwortgeber sendet. Die Valid-Tone Flags 232 zeigen an, ob ein spezieller Ton gültig ist (VT[x] = 0b1) oder nicht gültig ist (VT[x] = 0b0). Das Rate-Feld-Bit 234 zeigt an, ob die Faltungs-Kodierrate ½ (RATE = 0b0) oder ¾ (RATE = 0b1) ist. Das Brücken-Proxy-Bit 236 zeigt an, dass die Kanal-Karte für eine oder mehrere Bestimmungs- bzw. Zieladressen in einem Proxy-Verfahren eingesetzt wird. Das NBDAS 242 zeigt die Anzahl der im Proxy-Verfahren eingesetzten Bestimmungsadressen an und jedes der Felder BDA1...n 246 enthält eine andere Bestimmungsadresse. Das MOD-Feld 238 spezifiziert eine von vier verschiedenen Modulationsarten: ein MOD-Wert „00" entspricht dem ROBO-Modus, ein MOD-Wert „01" entspricht der DBPSK-Modulation, ein MOD-Wert „10" entspricht einer DQPSK-Modulation und ein MOD-Wert „11" ist ein reservierter Wert (der dann, wenn er bei der Sendung verwendet wird, beim Empfang ignoriert wird).
Im Netzwerk 10 können der Kanal oder die Verbindung zwischen zwei beliebigen Stationen 12 einmalig bezüglich der Funktionsfähigkeit von Tönen (Trägern) und der Akzeptierbarkeit verschiedener Modulationsarten sein. Daher stellt die MAC-Einheit 18 eine Kanal-Bewertungs-Steuerfunktion zur Verfügung, um die Attribute des Kanals zu erken nen. Die Kanal-Bewertungs-Funktion entwickelt eine Punkt-zu-Punkt-Sender-Empfänger-Verbindung und speichert diese zumindest vorübergehend, um eine maximale Übertragungsrate bzw. Übertragungsgeschwindigkeit zu erzielen. Mehrruf-Übertragungen werden im ROBO-Modus ausgeführt, der keine Abhängigkeit von den Kanalmerkmalen zwischen dem Sender und dem Empfänger besitzt. Einruf-Übertragungen an eine spezielle Zieladresse, für die eine gültige Kanal-Karte nicht existiert, werden ebenfalls im ROBO-Modus durchgeführt.
Wenn die Verbindung neu ist (der Sender hat mit dem Empfänger noch keine Nachrichten ausgetauscht oder, hierzu äquivalent, es existiert keine gültige Kanal-Karte für das DA) schließt der Sender das Kanal-Bewertungs-Anforderungs-MAC-Management-Eintragsfeld 210A (12A) mit dem MMSDU in den Rahmen ein, bevor er den Rahmen an den Empfänger im ROBO-Modus sendet. Beim Empfang des Kanal-Bewertungs-Anforderungs-MAC-Management-Eintragfeldes 210A analysiert der Empfänger die Merkmale des ersten empfangenen Blocks (der 40 Symbole umfasst) oder mehrerer Blöcke des Segments oder sogar den gesamten Rahmen, um den besten Satz von Tönen und die optimale Modulationsart für die Verbindung zu ermitteln. Diese Analyse wird die durch die CE-Einheit 60 in der PHY-Einrichtung 22 (2) der empfangenden Station vorzugsweise nach einem Kanal-Bewertungs-Verfahren durchgeführt, wie es in der oben beschriebenen US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 09/455,110 beschrieben ist. Die empfangende Station sendet eine Kanal-Karte, die sich aus der Kanal-Bewertung ergibt, in dem Kanal-Bewertungs-Antwort-MAC-Eintragsfeld 210B (12B) zurück. Das Kanal-Bewertungs-Antwort-MAC-Eintragsfeld 210B wird ebenfalls im ROBO-Modus übertragen, wenn für diese Richtung keine Kanal-Karte existiert. Beim Empfang dieser Antwort verwendet der Sender die Kanal-Karte – das Valid-Tone-Flags-Feld 232, das FEC-Ratenfeld 234 und das Modulationsfeld 238 – , die in der Antwort spezifiziert ist, zusammen mit dem zugehörigen Kanal-Kartenindex (den er in den CMI-Feld 142 im Begrenzungszeichen 98 der 5A zur Verfügung stellt) für jede weitere Übertragung an die DA-Station, wenn die Kanal-Karte (welcher das Kanal-Kartenindexfeld 142 entspricht) gültig ist.
Wenn die Verbindung nicht neu ist (d.h. wenn ein vorausgehender Kanal-Bewertungs-Zyklus durchgeführt worden ist), kann die Kanal-Karte dennoch veraltet sein, d.h. die Verbindung erfolgt nach einer gewissen Bewertungs-Ablaufzeit oder sie kann alternativ nicht mehr die optimale Datenrate darstellen (wie dies vom Empfänger ermittelt worden ist). Nach der Bewertungs-Ablaufzeit bewirkt jede nachfolgende Übertragung auf dieser Verbindung, dass ein neuer Kanal-Bewertungs-Zyklus auftritt, wodurch sichergestellt wird, dass die Verbindung in einem optimalen Status gehalten wird. Wenn der Empfänger ermittelt, dass sich die Kanalbedingungen verbessert oder verschlechtert haben (indem er eine Abnahme in der Anzahl der Fehler bzw. eine Zunahme in der Anzahl der Fehler detektiert), kann er dem Sender empfehlen, dass eine neue Kanal-Bewertung durchgeführt wird. Der Empfänger macht diese Empfehlung dadurch, dass er das CE-Flag-Feld 167 im Segment-Steuer-Feld 106 (7) in einen Rahmen setzt, der an den Sender gesandt wird. Der Empfang des Rahmens mit dem gesetzten CE-Flag-Feld 167 veranlasst den Sender, eine Kanal-Bewertung mit einem Rahmen einzuleiten, der im ROBO-Modus gesandt wird. Alternativ könnte der Empfänger die Empfehlung unter Verwendung eines MAC-Management-Eintrags durchführen. Eine Kanal-Bewertung tritt auch als Teil eines Rückgewinnungs-Verfahrens während einer Rahmen-Übertragung auf, wenn vom Sender gefordert wird, während der erneuten Übertragung auf den ROBO-Modus zurückzufallen, wie dies noch erläutert wird.
Gemäß den 13A bis B sind die MMENTRY-Felder 210, die auf die MTYPE-Felder 218 folgen, welche die Verbindungs-Informations-Anforderungs- und Verbindungs-Informations-Antwort-Arten spezifizieren, das Verbindungs-Informations-Anforderungs-Feld 210C (13A) bzw. das Verbindungs-Informations-Antwort-Feld 210D (13B). Gemäß 13A umfasst das Verbindungs-Informations-Anforderungs-Feld 210C ein Bestimmungs-Adressen-Feld 247 (Destination Address Field, DA). Die durch das DA-Feld 247 spezifizierte DA ist die Adresse der Station, für welche die anfordernde Station Verbindungs-Informationen wünscht. Gemäß 13B umfasst das Verbindungs-Informations-Antwort-Feld 210D ein DA-Feld 248, das eine Kopie der DA enthält, die durch das gleichnamige Feld in dem Verbindungs-Informations-Anforderungs-Feld 210C spezifiziert worden ist. Das Verbindungs-Informations-Antwort-Feld 210D umfasst weiterhin ein Bytes-Feld 249, das die Anzahl der Bytes in einem vierzig Symbole umfassenden Block (oder alternativ die Anzahl von Bytes in einem Rahmen mit maximaler Länge) basierend auf der TX-Kanal-Karte der an die DA antwortenden Station spezifiziert. Die Verbindungs-Informations-Anforderung und die Verbindungs-Informations-Antwort werden für eine Rahmen-Weiterleitung verwendet, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf die 40 bis 46 beschrieben wird.
Gemäß 14 ist ein Setze-Örtliche-Parameter-Feld 210E (Set Local Parameters Field) ein 17 Bytes umfassender Dateneintrag, der eine örtliche Stations-MAC-Adresse 250 (wobei MA[47-0] ein IEEE 48 Bits umfassendes MAC-Adressenformat ist) und eine Ton-Maske 252 setzt, welche die Töne anzeigt, die vom Netzwerk verwendet werden können. Auf nicht verwendete Töne werden keinerlei Signale angewendet. Die Ton-Maske 252 weist 84 Bit-Flags für verwendbare Töne auf, um anzuzeigen, ob ein spezieller Ton verwendet werden kann (TM[x] = 0b1) oder nicht verwendet werden kann (TM[x] = 0b0). TM[0] entspricht dem Ton mit der niedrigsten Frequenz.
Gemäß 15 ist das MMENTRY-Feld 210, das einem MTYPE 218 folgt und einen Brücken-Adressen-Ersetzen-Eintrags-Typ spezifiziert, ein Brücken-Adressen-Ersetzen-Eintragsfeld 210E (Replace Bridge Address Entry Field). Das Eintragsfeld umfasst 6 Bytes, um eine ursprüngliche Bestimmungsadresse 260 (Original Destination Address, ODA) einer Station zu identifizieren, die sich an einem anderen Übertragungsmedium befindet und auf die über eine Brücke zugegriffen wird. Das Eintragsfeld 210D umfasst weiterhin 6 Bytes, um die ursprüngliche Quellenadresse 262 (Original Source Address, OSA) einer Station zu identifizieren, die sich an einem anderen Übertragungsmedium befinden kann und zu welcher der Zugang über eine Brücke erfolgt. Die diesen Eintrag empfangende Station verwendet diese Felder, um den ursprünglichen Ethernet-Rahmen zu rekonstruieren. Der Brücken-Proxy-Mechanismus wird unter Bezugnahme auf die 32 bis 37 noch genauer beschrieben.
Gemäß 16 ist das MMENTRY-Feld 210, das dem MTYPE-Feld 218 folgt und einen gesetzten Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel spezifiziert, ein Eintragsfeld 210G für den gesetzten Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel (Set Network Encryption Key). Das Eintragsfeld 210G umfasst ein Verschlüsselungs-Schlüssel-Auswahl-Feld 266 (Encryption Key Select, EKS) und ein Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel-Feld 268 (Network Encryption Key, NEK). Der MAC-Geheimhaltungsmechanismus, zu dem diese Felder passen, wird weiter unten unter Bezugnahme auf die 29 bis 31 beschrieben.
Gemäß 17 ist das MMENTRY-Feld 210, das auf das MTYPE-Feld 218 folgt und einen Mehrfachruf mit Antwort spezifiziert, ein Mehrfachruf-mit-Antwort-Eintragsfeld 210H (Multicast with Response Entry) und wird verwendet, um ein partielles ARQ für Mehrfachruf-Übertragungen zu unterstützen. Das Mehrfachruf-mit-Antwort-Eintragsfeld 210H umfasst die Mehrfachruf-Bestimmungsadressen 272 (oder, alternativ, wenigstens eine Mehrfachruf-Bestimmungsadresse, die eine Gruppe von Mehrfachruf-Bestimmungsadressen darstellt und ein Mehrfachruf-Bestimmungs-Adressen-Zählfeld 274 (MDA), das der Anzahl von Mehrfachruf-Bestimmungs-Adressen im Eintrag entspricht. Wenn dieser Eintrag verwendet wird, ist die DA 108 im Rahmenkopf 84 (3) ein Proxy für die Mehrfachruf-Bestimmungs-Adressen 272 und erzeugt eine Antwort, wenn die Begrenzungszeichen-Art eine Antwort erfordert, wie dies oben beschrieben wurde (unter Bezugnahme auf die 5A–5B).
Gemäß 18 ist das MMENTRY-Feld 210, das auf das MTYPE-Feld 218 folgt und einen Verkettungs-Typ spezifiziert, ein Verkettungs-Eintrags-Feld 210I. Dieses Eintragsfeld liefert einen Mechanismus, vermittels dessen der Host eine Anzahl von kleineren Rahmen für eine Abgabe an ein bestimmtes Ziel mit dem gleichen CAP verkettet. Dies erhöht den Netzwerk-Durchsatz, da kleinere Rahmen nicht effizient sind, da mit jedem Rahmen ein fester Overhead verbunden ist (z.B. SOF-Begrenzungszeichen, EOF-Begrenzungszeichen, Antwort sowie verschiedene Zwischenrahmen-Intervalle, die später beschrieben werden). Das Verkettungs-MMENTRY-Datenfeld 210I umfasst die folgenden Felder: ein NF-Feld 276 zur Angabe der Anzahl von Rahmen, die miteinander verkettet sind, und für jeden Rahmen, der im Eintrag vorhanden ist, ein Remove-Längen-Feld 277 (Remove Length, RL), ein Nutzlast-(Rahmen)-Längen-Feld 278 (Payload (Frame) Length Field, FRAMELEN) und ein Nutzlast-Feld (Payload) 279. Das RL-Feld zeigt dann, wenn es gesetzt ist, (RL = 0b1) den Empfänger an, dass das FRAMELEN-Feld 278 für den Rahmen entfernt werden soll, um den ursprünglichen Rahmen zu extrahieren. Der Einschluss des RL-Feldes wird verwendet, um die Verdoppelung eines Rahmen-Längen-Feldes zu verhindern, wenn ein originales Typ-Feld im Rahmen tatsächlich die Rahmenlänge spezifiziert. Wenn RL = 0b0 ist, ist das FRAMELEN-Feld 278 das Ursprungs-Typ-Feld für den Rahmen und ist somit Teil des ursprünglichen Rahmens. Wenn dieser Eintrag in den MAC-Schicht-Management-Informationen 182 eingeschlossen ist, ist es der letzte Eintrag. Sein Vorhandensein schließt die Verwendung von Nutzlast-Feldern 184 und 186 aus. Für diese Eintragsart wird MELEN auf einen gewissen Wert gesetzt, beispielsweise einen, der dem Empfänger anzeigt, dass die Gesamtlänge nicht spezifiziert ist und dass der Empfänger daher auf jedes Auftreten von FRAMELEN achten muss, um die ursprünglichen Rahmen zu extrahieren.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, werden Einträge, die MTYPE-Werten entsprechen, welche Anforderungs-Parameter und Statistiken sowie Antwort-Parameter und Statistiken spezifizieren (wie oben in Tabelle 2 dargestellt) verwendet, um Stations-spezifische Parameter und Netzwerk-Verhaltens-Statistiken zu sammeln, die für Diagnosezwecke nützlich sind.
Es ist auch möglich, andere MAC-Management-Eintragstypen zu definieren und zu verwenden.
Gemäß Tabelle 2 werden Einträge, die den MTYPE-Werten für Setze-Verbindung (Set Connection) und Verwende-Verbindung (Use Connection) sowie Schein- bzw. Attrappen-Rahmen (Dummy Frame) entsprechen, verwendet, um Sessionen von Intervallen ohne Konkurrenzbetrieb für QoS in einem CSMA-Netzwerk zu unterstützen. Der Attrappenrahmen-Eintrag zeigt dem Empfänger an, dass die Rahmen-Nutzlast des Rahmens, in dem dieser Eintrag enthalten ist, verworfen werden soll. Das Format der Setze-Verbindung- und Verwende-Verbindung-Einträge und die Arbeitsweise des Zugangsmechanismus ohne Konkurrenzbetrieb, der diese Einträge (sowie den Attrappenrahmen-Eintrag) verwendet, werden im Einzelnen weiter unten unter Bezugnahme auf die 39A bis 39B bzw. 37 bis 38 erläutert.
In einem verteilten Medium-Zugangs-Schema, wie es von der MAC-Einheit 18 verwendet wird, erfasst die sendende Station 12A das Übertragungsmedium 14 in messender Weise über einen Träger-Mess-Mechanismus, um festzustellen, ob andere Stationen senden. Die messende Erfassung des Trägers ist ein fundamentaler Teil des verteilten Zugangs-Verfahrens. Eine physikalische Trägermessung erfolgt durch das PHY vermittels der Detektion der Präambel und der Verfolgung von OFDM-Symbolen durch den Paket-Hauptteil. Zusätzlich zu der physikalischen Träger-Mess-Signalisierung, die von dem PHY-MAC zur Verfügung gestellt wird, verwendet das MAC auch einen virtuellen Träger-Mess-Mechanismus (Virtual Carrier Send Mechanism, VCS) für eine bessere Zeitsteuergenauigkeit. Der VCS-Mechanismus verwendet einen Zeitgeber (um einen VCS-Ablaufzeit-Wert zu pflegen) und ein Flag, um die erwartete Dauer der Kanalbelegung basierend auf Informationen zu verfolgen, die in den Rahmen-Steuer-Feldern dargestellt sind. Daher wird angenommen, dass das Medium besetzt ist, wenn dies entweder die physikalische oder die virtuelle Träger-Messung anzeigt. Es wird auch angenommen, dass das Medium belegt ist, wenn die Station sendet.
In den 19A bis 19D ist ein Medium-Sharing-Verfahren dargestellt, das Prioritäts-Auflösung und Konkurrenzbetrieb verwendet, die Belegt-Zuständen auf dem Kanal folgen. Ein Konkurrenzbetrieb-Zwischenraum-Rahmen-Raum 280 (Contention Interspace Frame Space, CIFS) definiert den Zwischenrahmen-Abstand zwischen dem Ende der letzten, korrekt empfangenen Rahmenübertragung, für die keine Antwort erwartet wird, und dem Start eines Prioritäts-Auflösungszeitraums 284 (Priority Resolution Period, PRP), der verwendet wird, um die Priorität für neue Übertragungen festzustellen. Gemäß 19A hat eine letzte Rahmenübertragung die Form der Daten-Rahmen-Übertragung 80. Die Prioritäts-Auflösungs-Periode 284 umfasst einen ersten Prioritäts-Auflöse-Slot P₀ 286 und einen zweiten Prioritäts-Auflöse-Slot P₁ 288. Es gibt vier Niveaus der Kanal-Zugangs-Pri orität (Channel Access Priority, CAP): die höchste Priorität wird dadurch angezeigt, dass CA3 = 0b11 ist, und die niedrigste Priorität wird dadurch angezeigt, dass CA0 = 0b00 ist. Die folgende Tabelle 3 stellt die Verbindung zwischen dem CAP und den Prioritäts-Auflöse-Slots 286 und 288 her.
Tabelle 3
Die zurzeit gültige Version des IEEE 802.1-Standards beschreibt die Verwendung von Nutzerprioritäten und Zugangsprioritäten in einer Umgebung eines mit Brücken versehenen Netzwerkes. Nutzerprioritäten sind Prioritäten, von denen ein Anwendungsnutzer anfordert, dass sie seinem Datenverkehr zugeordnet werden. Zugangsprioritäten sind eine Reihe von verschiedenen Verkehrsklassen, die ein MAC zur Verfügung stellt. Der Unterabschnitt 7.7.3, 802.1 D liefert eine tabellenartige Zuordnung der Nutzerprioritäten zu Verkehrsklassen. Die fünf verschiedenen Verkehrsklassen, die hier erläutert werden, d.h. diejenigen, die den vier Kanal-Zugangsprioritäten (CA0 bis CA3) entsprechen, und der Zugang ohne Konkurrenzbetrieb entsprechen jeweils den Verkehrsklassen 0 bis 4. Gemäß 19A wird die Absicht, sich während eines Konkurrenzbetrieb-Fensters 290 nach einem zufälligen Backoff-Intervall 292 mit einer speziellen Priorität am Konkurrenzbetrieb zu beteiligen, die in Ausdrücken der Konkurrenzbetrieb-Auflösungs-Slots C₀, .... C_N ausgedrückt wird, in der Prioritäts-Auflösungs-Periode 284 in der folgenden Weise signalisiert. Eine Station, die Zugang zum Kanal anfordert, ermittelt, ob das Begrenzungszeichen, das unmittelbar vor dem PRP 284 (in dem Beispiel das EOF-Begrenzungszeichen 94, wie in 5B gezeigt) empfangen wurde, in seinem Rahmen-Steuer-Feld ein gesetztes Konkurrenzbetrieb-Steuer-Bit 130 enthalten und im CAP-Feld 144 eine Priorität spezifiziert hat, die größer oder gleich der Priorität ist, die ansonsten durch die Station im PRP 284 angezeigt worden wäre. Wenn dies der Fall ist, unterlässt die Station die Anzeige einer Absicht, im Konkurrenzbetrieb in das momentane PRP einzutreten. Stattdessen aktualisiert die Station den Wert des VCS und wartet die Dauer eines erweiterten Zwischenrahmen-Zwischenraums (Extended Interframe Space, EIFS) ab oder wartet so lange, bis sie das Ende der nächsten Übertragung erkennt, je nach dem welches Ereignis zuerst auftritt.
19B zeigt eine exemplarische Rahmenübertragung 294 ohne Konkurrenzbetrieb, die unmittelbar dem PRP 284 folgt. In diesem Beispiel wurde der Status ohne Konkurrenzbetrieb von der Station etabliert, die die Datenrahmen-Übertragung 80 ausgesandt hat, in dem sie ein gesetztes Konkurrenzbetrieb-Steuer-Bit 130 im Begrenzungszeichen 92 verwendet und den Konkurrenzbetrieb während eines vorausgehenden Konkurrenzbetrieb-Fensters 290 gewonnen hat.
Andernfalls signalisiert, wie in 19A gezeigt, die Station ihre Priorität während des PRP 284. Während P₀ 286 prägt die Station ein Prioritäts-Auflösungs-Symbol ein, wenn die Priorität eine binäre Eins im Slot 0 erfordert (d.h. CA3 oder CA2). Alternativ (bei einer niedrigeren Priorität) detektiert die Station, ob ein Prioritäts-Auflösungssymbol durch eine andere Station übertragen worden ist. Wenn die Station im letzten Slot signalisiert hat und die Priorität der Station erfordert, dass das Stationssignal in diesem Slot liegt, führt die Station dies während P₁ 288 durch. Wenn die Station im P₀-Slot 286 und nicht im P₁-Slot 288 signalisiert hat, aber (während des P₁-Slots 288) erkennt, dass eine andere Station in diesem Slot signalisiert, gibt sie der Station mit höherer Priorität nach und unterlässt es, während des Konkurrenzbetrieb-Fensters 290 zu senden. Die Station setzt auch das VCS auf einen geeigneten Wert (nach Regeln, die später noch beschrieben werden). Wenn die Station im P₀-Slot 286 nicht signalisiert hat und erkennt, dass dies durch eine andere Station erfolgte, unterlässt sie es, in dem P₁-Slot 288 oder im Konkurrenzbetrieb-Fenster 290 zu senden. Wiederum setzt sie VCS auf einen geeigneten Wert. Somit unterlässt es die Station, in irgendeinem der verbleibenden Slots 286, 288 oder dem Konkurrenzbetrieb-Fenster 290 zu senden, wenn sie ein Prioritäts-Auflösungs-Symbol in einem der Slots 286, 288 entdeckt hat, in denen die Station kein Signal aufgeprägt hat. Auf diese Weise ermittelt jede Station das höchste Prioritäts-Niveau, für das eine Übertragung anhängig ist und steht zurück, wenn die eigene anhängige Übertragung eine niedrigere Priorität besitzt. Wenn die Prioritäts-Signalisierung durchgeführt worden ist und die Station nicht einer höheren Priorität Vorrang einräumen musste, bewirbt sie sich konkurrierend für einen Zugang in einem Konkurrenzbetrieb-Fenster 90 entsprechend einem Backoff-Verfahren, das noch beschrieben wird.
Gemäß 19C wartet dann, wenn die letzte Datenübertragung 80 eine Antwort erfordert und eine Antwort 124 auf sie folgt, die Station einen Antwort-Zwischenrahmen-Zwischenraum 298 (Response Interframe Space, RIFS) ab, d.h. die Zeit zwischen dem Ende der Datenrahmen-Übertragung 80 und dem Beginn der zugehörigen Antwort 124. Das CIFS 280 folgt auf die Antwort 124. Viele Protokolle weisen Antworten den kürzesten Zwischenrahmen-Zwischenraum zu, so dass die Herrschaft über den Kanal von den Stationen aufrecht erhalten wird, die in den Austausch involviert sind. Das MAC verwendet Informationen im Rahmen-Kopf, um Stationen darüber zu informieren, ob eine Antwort erwartet wird. Wenn keine Antwort erwartet wird, ist das CIFS wirksam.
19D zeigt eine beispielhafte Übertragung ohne Konkurrenzbetrieb, die nach einer Antwort auftritt. In diesem Beispiel wurde der Status ohne Konkurrenzbetrieb durch die Station etabliert, welche die letzte Datenübertragung 80 mit einem gesetzten Konkurrenzbetrieb-Steuer-Bit gesandt hat und somit die Rücksendung der Antwort 124 mit einem gesetzten Konkurrenzbetrieb-Steuer-Bit verursacht hat und den Konkurrenzbetrieb während eines früheren Konkurrenzbetrieb-Fensters 290 gewonnen hat.
Der oben erwähnte erweiterte Zwischenrahmen-Zwischenraum (Extended Interframe Space, EIFS) wird dadurch berechnet, dass das PRP, das CIFS und das RIFS zur maximalen Rahmenzeit (d.h. der maximal erlaubten Rahmenlänge und dem oder den Begrenzungszeichen in Symbolen multipliziert mit der Symbolzeit) und der Antwortzeit (Antwortlänge in Symbolen multipliziert mit der Symbolzeit) hinzu addiert werden. Das EIFS wird von einer Station verwendet, wenn ein Zugang ohne Konkurrenzbetrieb nicht unterbrochen werden kann (wie oben erläutert). Es wird auch verwendet, wenn die Station keine vollständige Kenntnis bezüglich des Status des Mediums besitzt. Dieser Zustand kann auftreten, wenn eine Station nur eine Seite eines Rahmen-Austausches zwischen zwei anderen Stationen hört, wenn sich die Station das erste Mal an das Netzwerk anschließt oder wenn Fehler in den empfangenen Rahmen es unmöglich machen, sie in eindeutiger Weise zu decodieren. Das EIFS ist beträchtlich länger als die anderen Zwischenrahmen-Zwischenräume und liefert somit einen Schutz gegen eine Kollision für eine laufende Rahmenübertragung oder einen Segment-Burst, wenn irgendeine dieser Bedingungen auftritt. Wenn das Medium für die minimale EIFS unbenutzt war, ist kein Kanal-Zugangs-Wettbewerb erforderlich und der Rahmen kann sofort gesendet werden.
Gemäß den 19A und 19C erzeugt die Station die zufällige Backoff-Zeit 292, um eine zusätzliche Verzögerung zu erzeugen, außer das Backoff ist bereits wirksam und es wird kein neuer Zufallswert benötigt. Die Backoff-Zeit ist definiert als: BackoffTime = RandomQ*SlotTime (1)wobei RandomQ eine gleichförmig verteilte, pseudozufällige ganze Zahl aus dem Intervall [0, Konkurrenzbetrieb-Fenster] ist, wobei der Konkurrenzbetrieb-Fenster-Wert (Contention Window, CW) von einem Minimalwert von 7 bis zu einem Maximalwert von 63 variiert und SlotTime als vorbestimmte Slot-Zeit definiert ist. Eine Station, die in das Backoff-Verfahren eintritt, setzt die BackoffTime wie oben beschrieben.
Die MAC-Einheit 18 betreibt bzw. pflegt eine Reihe von Zeitgebern, Zählern, Steuer-Flags und andere Steuerinformationen, um den Kanalzugang zu steuern. Der Backoff-Time-Wert ist in einem Backoff-Zähler oder -Zählwert (BC) enthalten, der für jede SlotTime dekrementiert wird, von der sowohl die physikalische als auch die virtuelle Trägerüberprüfung ermittelt, dass sie unbenutzt ist. Der BC-Zählwert wird für jeden Slot stillgelegt, in welchem die Träger-Messung aktiv ist. Eine Übertragung tritt auf, wenn der BC-Zählwert auf Null heruntergezählt ist. Der VCS-Wert ist in einem VCS-Zeitgeber enthalten und wird durch ein virtuelles Träger-Mess-Zeiger-Flag (Virtual Carrier Sense Pointer Flag, VPF) interpretiert. Der VCS-Zeitgeber-Wert wird immer dann aktualisiert, wenn gültige Rahmen-Steuer-Informationen empfangen oder gesendet werden, selbst dann, wenn kein Rahmen anhängig ist. Das VPF wird auf eine 1 immer dann gesetzt, wenn gültige Rahmen-Steuer-Informationen empfangen werden, außer die Bedingungen diktieren, dass das VCS auf EIFS gesetzt werden muss. Wenn VCS auf EIFS gesetzt wird, dann wird VPF auf eine 0 gesetzt. Wenn VPF auf eine 1 gesetzt ist, dann zeigt der VCS-Wert auf den nächsten Konkurrenzbetrieb. Wenn VPF auf eine 0 gesetzt ist, zeigt der VCS-Wert auf eine Netzwerk-Leerlaufzeit. Die Einstellungen von VCS und VPF werden noch genauer weiter unten unter Bezugnahme auf die Tabelle 4 beschrieben.
Alle Stationen betreiben auch einen Sendezähler (Transmit Counter, TC), einen Rückhaltezähler (Deferral Counter, DC), einen Backoff-Verfahrens-Zähler (Backoff Procedure Counter, BPC), einen NACK-Antwort-Zähler (NACKcount) und einen „Keine Antwort"-Zähler („No Response" Counter, NRC). Alle diese Zähler werden anfangs auf 0 gesetzt.
TC wird immer dann inkrementiert, wenn ein Rahmen gesendet wird, BPC wird jedes Mal dann inkrementiert, wenn das Backoff-Verfahren aufgerufen wird. Das NRC wird jedes Mal dann inkrementiert, wenn keine Antwort erhalten wird, obwohl eine Antwort erwartet wurde. Die MAC-Einheit betreibt auch einen Rahmen-Zeitgeber („FrmTimer"), der mit einem maximalen Rahmen-Lebensdauer-Wert gesetzt wird. Ein zu übertragendes Paket (oder erneut zu übertragendes Paket) wird fallen gelassen, wenn der FrmTimer abläuft (Null erreicht), außer während der Übertragung (einschließlich dem Antwort-Intervall).
CW nimmt einen Anfangswert von sieben an und nimmt bei jeder nicht erfolgreichen Übertragung oder wenn DC gleich Null ist den nächsten Wert in der binären Exponentialreihe an. CW und BPC werden nach einer erfolgreichen Übertragung und dann zurückgesetzt, wenn die Übertragung abgebrochen wird (weil TC seinen maximal zulässigen Schwellenwert erreicht oder der Rahmen die maximale Lebensdauer von FrmTimer überschreitet.) TC wird nach jeder Übertragung auf Null zurückgesetzt, für die ein ACK empfangen wird, wenn ein ACK erwartet wird, oder die Übertragung für einen nicht bestätigten Service durchgeführt ist. Die gerundete Binärexponential-Reihe für CW ist definiert als 2ⁿ – 1, wobei n von 3 bis 6 läuft. CW und DC werden basierend auf dem Wert von BPC gemäß der folgenden Regeln gesetzt: Für eine anfängliche Übertragung (BPC = 0), CW = 7 und DC = 0; für eine erste erneute Übertragung (retransmission) (BPC = 1), CW = 15 und DC = 1; für eine zweite erneute Übertragung (BPC = 2), CW = 31 und DC = 3; und für eine dritte und nachfolgende erneute Übertragung (BPC > 2), CW = 63 und DC = 15.
Zusätzlich zum VPF speichert und pflegt die MAC-Einheit 18 auch ein Konkurrenzbetrieb-Steuer-Flag (Contention Control Flag, CC), das den CC-Bit in den gleichnamigen Feldern in den Rahmen-Steuer-Feldern 98, 102 und 124 entspricht. Das CC-Flag wird gesetzt oder gelöscht basierend auf den Rahmen-Steuer-Informationen in jedem empfangenen Begrenzungszeichen und wird auch gelöscht, wenn der VCS-Wert 0 erreicht und VPF gleich 0 ist. Ein Wert von Null zeigt einen normalen Konkurrenzbetrieb an. Ein Wert von 1 zeigt an, dass kein Konkurrenzbetrieb stattfindet (d.h. einen Zugang ohne Konkurrenzbetrieb), außer es ist ein Rahmen mit höherer Priorität anhängig.
Gemäß 20 bestimmt die Rahmen- oder Paket-Ankunftszeit das Ausmaß, in welchem die Station an der PRP- und Konkurrenzbetrieb-Fenster-Signalisierung teilnimmt. Wenn die Paket-Ankunftszeit (d.h. der Zeitpunkt, zu welchem das Paket für die Übertragung an den PHY in die Warteschlange eingereiht und somit als „anhängig" betrachtet wird) während der Übertragung eines anderen Paketes oder nach dem CIFS-Intervall auftritt (, was als erste Paket-Ankunftszeit 300 angegeben ist), dann nimmt die Station, die zu senden beabsichtigt, an den PRP-Slots 286, 288 und dem Konkurrenzbetrieb-Fenster 290 gemäß dem oben beschriebenen Kanal-Zugangsverfahren teil. Wenn der Rahmen für eine Übertragung durch das MAC während P₀ 286 in die Warteschlange eingereiht wird (was als zweite Paket-Ankunftszeit 302 angegeben ist), dann kann die Station in dem P₁-Slot 288 so lange teilnehmen, als die Priorität des Rahmens nicht bereits unter den oben erläuterten Regeln für die Prioritäts-Auflösung zurückgestellt wurde. Der Rahmen kann dem Backoff-Verfahren folgen, wenn die Station in der Lage ist, basierend auf den Ergebnissen der Prioritäts-Auflösung in den Konkurrenzbetrieb einzutreten. Wenn der Rahmen für eine Übertragung während P₁ 288 oder dem Konkurrenzbetrieb- Fenster 290 in die Warteschlange eingereiht wird (was als dritte Paketankunftszeit 304 angegeben ist), kann die Station nicht während des PRP teilnehmen, sondern folgt dem Backoff-Verfahren während des Konkurrenzbetrieb-Fensters 290 so lange, wie die Priorität des zu übertragenden Rahmens nicht unter den obigen Regeln für die Prioritäts-Auflösung zurückgestellt wird.
Nach der Übertragung eines Rahmens, der eine Antwort verlangt, wartet der Sender ein Antwort-Intervall ab, bevor er feststellt, dass die Rahmen-Übertragung fehlgeschlagen ist. Wenn der Rahmen-Empfang am Ende des Antwort-Intervalls nicht begonnen worden ist, ruft der Sender sein Backoff-Verfahren auf. Wenn der Rahmenempfang begonnen hat, wartet die Station auf das Rahmen-Ende, um zu ermitteln, ob die Rahmenübertragung erfolgreich war. Der Empfang eines gültigen ACK wird verwendet, um die Rahmenübertragung als erfolgreich einzustufen und mit dem nächsten Segment zu beginnen oder eine erfolgreiche Übertragung zu berichten. Der Empfang eines gültigen NACK veranlasst den Sender, sein Backoff-Verfahren für eine erneute Übertragung des Rahmens aufzurufen und BPC auf Null zurückzusetzen. Wenn der Sender ein gültiges FAIL erhält, verzögert der Sender eine vorbestimmte Zeitdauer bevor er BPC zurücksetzt und das Backoff-Verfahren aufruft. Der Empfang irgendeines anderen gültigen oder ungültigen Rahmens wird als fehlgeschlagene Übertragung interpretiert. Die Station ruft das Backoff-Verfahren am Ende des Empfanges auf und verarbeitet den empfangenen Rahmen.
Die sendenden Stationen fahren mit der erneuten Übertragung fort, bis der Rahmen-Austausch erfolgreich ist oder die entsprechende TC-Grenze erreicht ist, oder bis die Sende-Lebensdauer (FrmTimer) überschritten ist. Die Stationen speichern und pflegen den Übertragungs-Zählwert für jeden übertragenen Rahmen. Der TC wird bei jeder Übertragung des Rahmens inkrementiert. Der Übertragungs-Zählwert wird auf Null zurückgesetzt, wenn der Rahmen erfolgreich übertragen worden ist oder wenn der Rahmen verworfen wird, weil entweder die Grenze für die erneute Übertragung oder die Übertragungs-Lebensdauer überschritten worden ist.
Wie oben angegeben, wird der VCS-Zeitgeber von allen Stationen gepflegt, um die Zuverlässigkeit des Kanalzugangs zu verbessern. Der VCS-Zeitgeber wird basierend auf Informationen gesetzt, die im Rahmen-Steuer-Feld der Rahmen-Begrenzungszeichen enthalten sind. Die Stationen verwenden diese Informationen, um den erwarteten Belegungs-Zustand des Mediums zu berechnen, und speichern diese Informationen im VCS-Zeitgeber. Der VCS-Zeitgeber wird mit den Informationen von jedem korrekt empfangenen Rahmen-Steuer-Feld aktualisiert. Die empfangenden Stationen folgen den in Tabelle 4 definierten Regeln basierend auf dem Empfang der spezifizierten Begrenzungszeichen-Typen, wobei die Rahmenlänge durch die Anzahl von Symbolen gemessen wird.
Tabelle 4
Der VCS-Zeitgeber wird auch am Ende eines PRP aktualisiert, wenn die Station ermittelt, dass sie für einen Zugang nicht in Wettbewerb treten kann.
Wie oben erwähnt, unterstützt die MAC-Einheit 18 die Segmentierung und das Wiederzusammensetzen. Der Vorgang der Unterteilung von MSDUs durch den Host in kleinere MAC-Rahmen wird als Segmentierung bezeichnet. Der umgekehrte Vorgang wird als Wiederzusammensetzung bezeichnet. Die Segmentierung verbessert die Chancen einer Rahmen-Weitergabe über schwierige Kanäle und trägt zu besseren Wartezeit-Merkmalen für die Stationen mit höherer Priorität bei. Alle Formen der adressierten Weitergabe (Einfachruf, Mehrfachruf, Rundruf) können der Segmentierung unterworfen sein.
Eine MSDU, die an der MAC-Einheit 18 ankommt, wird in einem oder mehreren Segmenten) in Abhängigkeit von der Größe der MSDU und der Datenrate untergebracht, die die Verbindung aufrechterhalten kann. Es wird alles versucht, um alle Segmente einer einzigen MSDU in einem einzigen, kontinuierlichen Burst von MAC-Rahmen zu übertragen. Die Bestätigungen und erneuten Übertragungen treten für jedes Segment unabhängig auf.
Wenn ein MSDU in eine Reihe von Segmenten segmentiert wird, werden die Segmente nach Möglichkeit in einem einzigen Burst gesendet, um die Anforderungen an die Ressourcen des Empfängers zu minimieren und den Durchsatz des Netzwerkes zu maximieren, während gleichzeitig Wartezeit-Antwort- und Jitter-Verhalten berücksichtigt werden. Die Burst-Aussendung der Segmente wird unter Verwendung der Konkurrenzbetrieb-Steuerung- und Kanal-Zugangs-Prioritäts-Felder in der Rahmen-Steuerung durchgeführt, wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf die 5B beschrieben wurde. Ein Segment-Burst kann durch eine Station mit einer Übertragung mit höherer Priorität zurückgestellt werden.
Wenn ein Segment-Burst gesendet wird, tritt die Station für das Medium in normaler Weise in den Konkurrenzbetrieb ein, d.h. in der oben beschriebenen Weise. Sobald die Station die Kontrolle über das Medium übernommen hat, setzt sie das Konkurrenzbetrieb-Steuer-Bit auf 0b1, fügt die Priorität des MSDU (zu dem das Segment gehört) in das Kanal-Zugriffs-Prioritäts-Feld der Rahmen-Steuerung ein und überträgt das Segment in einem Burst, ohne weiter für das Medium mit Stationen in Konkurrenzbetrieb zu treten, die Übertragungen der gleichen oder einer niedrigeren Priorität haben. Die Station gibt eine höhere Priorität besitzenden Übertragungen nach, die in der Prioritäts-Auflösungs-Periode angezeigt werden, die der Übertragung eines jeden Segmentes folgt. Im letzten Segment des MSDU setzt die Station das Konkurrenzbetrieb-Steuer-Bit auf 0b0 in der Rahmen-Steuerung zurück, bevor sie das Segment sendet, um einen normalen Konkurrenzbetrieb durch alle Station in der PRP zu ermöglichen, welche auf die Beendigung der Übertragung folgt.
Wenn eine Station eine Übertragungsanforderung für einen Rahmen mit höherer Priorität empfängt, als die Priorität des Segment-Bursts, das das Medium belegt, tritt sie in Konkurrenzbetrieb um das Medium in der PRP ein, die unmittelbar auf die Übertragung des momentanen Segmentes folgt. Wenn der Segment-Burst durch einen anhängigen Rahmen mit höherer Priorität zurückgestellt wird, tritt die Station, die die Sendung des Segment-Bursts durchgeführt hat, wieder in den Konkurrenzbetrieb um das Medium ein, um den Segment-Burst wieder aufzunehmen. Die Station nimmt den Segment-Burst auf, wenn sie die Kontrolle über das Medium wiedergewonnen hat.
Somit gibt die Übertragung eines Segment-Bursts einer einzelnen Station die Kontrolle über das Medium bei einem gegebenen Prioritäts-Niveau. Nimmt man das höchste Prioritäts-Niveau an (CA3), kann eine Station jede andere Station von einem Zugang zum Medium während der Dauer des Segment-Bursts ausschließen und der Segment-Burst kann ohne Unterbrechung durchgeführt werden. Da die Übertragung eines Segment-Bursts beim CA3-Prioritäts-Niveau Verkehr mit höherer Priorität blockiert (d.h. Verkehr ohne Konkurrenzbetrieb) und somit einen Einfluss auf QoS hat, ist es jedoch wünschenswert, der Verwendung des CA3-Prioritäts-Niveaus Einschränkungen aufzuerlegen. Beispielsweise kann das CA3-Niveau auf Übertragungen ohne Konkurrenzbetrieb eingeschränkt werden. Alternativ kann eine Segment-Burst-Übertragung auf Prioritätsniveaus CA0 bis CA2 sowie auf CA3 (nur für Verkehr ohne Konkurrenzbetrieb) eingeschränkt werden.
Wie die Priorität spielt die Wartezeit eine kritische Rolle beim Rahmen-Abgabe-Verhalten für QoS. Darüber hinaus können schlechte Wartezeit-Eigenschaften einen nachteiligen Einfluss auf das Rahmen-Abgabe-Verhalten bei einem spezifizierten Prioritätsniveau haben. Ein Weg, um diesen Einfluss zu begrenzen, besteht darin, die Wartezeit in gewisser Weise zu begrenzen. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Länge der Rahmen begrenzt, um sicherzustellen, dass jede Übertragung das Medium nicht länger als für einen vorbestimmten Grenzwert-Zeitraum, beispielsweise 2 ms, belegt. Vorzugsweise wird für ein optimales Verhalten beim höchsten Prioritätsniveau der Verkehr mit dem höchsten Prioritätsniveau von der Rahmenlängen-Beschränkung ausgenommen oder einem weniger strengen Grenzwert unterworfen. Alternativ können jedoch für eine einfachere Verwirklichung alle Niveaus der Rahmenlängen-Grenzbeschränkung unterworfen werden. Ein anderer Weg, um die Wartezeiten zu begrenzen und somit das Übertragungsverhalten zu verbessern, besteht darin, Segment-Bursts unter bestimmten Bedingungen zu begrenzen (beispielsweise in der oben erläuterten Weise, so dass ein Segment-Burst durch den Verkehr mit einer höheren Prioritätsklasse unterbrochen werden kann).
In 21 ist die Funktionalität der MAC-Einheit 18 als MAC-Zustandsmaschine 310 dargestellt, die einen TX-Handler 311 und einen RX-Handler 312 umfasst, die mit mehreren Service-Zugangspunkten verbunden sind, die auf der MAC-LLC-Schnittstellenseite einen MAC-Daten-Service-Zugangspunkt (Data Service Access Point, MD-SAP) 313 und einen MAC-Management-Service-Zugangspunkt (Management Service Access Point, MM-SAP) 314, und auf der MAC-PHY-Schnittstellenseite einen PHY-Daten-Service-Zugangspunkt (Data Service Access Point, PD-SAP) 316 und einen PHY-Management-SAP (PM-SAP) 318 umfassen. Die MAC-Zustandsmaschine 310 bedient die logische Link-Steuer-Subschicht (Logical Link Control Sublager, LLC) durch den MAC-Daten-Service-Zugangspunkt (MD-SAP) 313. Die Statusmaschine 310 wird von der LLC-Subschicht durch den MAC-Management-Service-Zugangspunkt 314 (MM-SAP) gemanagt. Die MAC-Zustandsmaschine 310 verwendet die Dienste der PHY-Schicht durch den PHY-Daten-Service-Zugangspunkt 316 (PD-SAP) und managt das PHY durch den PHY-Management-SAP 318 (PM-SAP).
Der MAC-Datenservice sorgt für einen Transport einer MSDU von einem MD-SAP 313 zu einem oder mehreren solcher MAC-Daten-Service-Zugangspunkte und ermöglicht die Auswahl der Verschlüsselung, der Priorität, der Wiederholungsstrategie und der direkten Bestätigungs-Dienste für jedes übertragene MSDU, sowie eine Anzeige des Prioritäts- und Verschlüsselungsdienstes für jedes empfangene MSDU. Der MAC-Datenservice umfasst die folgenden Primitive: MD_DATA.Req; MD_DATA.Conf. und MD_DATA.Ind 320. Das MD_DATA.Req-Primitiv erfordert eine Übertragung eines MSDU von einer lokalen LLC-Subschicht an eine einzelne Peer-LLC-Subschicht-Einheit oder mehrere Peer-LLC-Subschicht-Einheiten (im Fall von Gruppenadressen). Dieses Primitiv ist so formatiert, dass es das folgende umfasst: Rahmenlänge; MAC-Subschicht-Bestimmungsadresse oder -adressen; MAC-Subschicht-Quellenadresse der sendenden Station; angeforderte Priorität (Werte von 0 bis 3 oder „ohne Konkurrenzbetrieb") für den zu sendenden Rahmen; Lebensdauer des Rahmens (zeitliche Länge bevor der Rahmen verworfen werden soll); Wiederholungs-Steuerung, um die gewünschte Strategie für erneute Übertra gungen anzuzeigen, die nötigenfalls verwendet werden soll; Verschlüsselungsschlüssei-Auswahl, ein ganzzahliger Wert von 0 bis 255, der den Netzwerk-Verschlüsselungsschlüssel angibt, der verwendet werden soll, um den Rahmen vor der Übertragung zu verschlüsseln; Verschlüsselungsfreigabe, um die Verschlüsselung freizugeben oder zu sperren; Antwort-Anforderung, um anzuzeigen, dass auf diesen Rahmen eine Antwort vom Bestimmungsort gewünscht wird; den Typ, um den Protokoll-Typ der oberen Schicht anzuzeigen; und Daten, genauer gesagt die Daten der oberen Schicht, die zu der Peer-MAC-Subschicht-Einheit an der spezifizierten Bestimmungsadresse oder den spezifizierten Bestimmungsadressen transportiert werden sollen. Das MD_DATA.Conf-Primitiv bestätigt den Empfang des MD_DATA.Req durch das MAC und zeigt das Ergebnis der angeforderten Übertragung in der Form eines Status an, der den Erfolg oder das Fehlschlagen dieser Übertragung anzeigt. Das MD_DATA.Ind-Primitiv zeigt eine Übertragung eines MSDU an die LLC-Subschicht-Einheit von einer einzelnen Peer-LLC-Subschicht-Einheit an. Es umfasst die Rahmenlänge, die DA, das SA der Station, die den Rahmen übertragen hat, die Priorität, mit der der Rahmen empfangen wurde, die Verschlüsselungsschlüssel-Auswahl, die den Verschlüsselungsschlüssel anzeigt, der verwendet worden war, um den Rahmen zu verschlüsseln; die Verschlüsselungsfreigabe; den Typ (wieder das Protokoll der oberen Schicht) und die Daten, die von der Peer-MAC-Subschicht-Einheit an der Quellenadresse transportiert worden waren.
Der PHY liefert Dienste an den MAC durch einen Satz von Daten-Service-Primitiven 324 und Management-Service-Primitiven 326. Das PD_DATA.Req-Primitiv fordert an, dass das PHY mit der Übertragung von Informationen auf das Medium beginnt. In Reaktion hierauf sendet das PHY das Start-Begrenzungszeichen, die MAC-Protokoll-Dateneinheit (MPDU) und das End-Begrenzungszeichen. Die Anforderung umfasst einen TX-Kanal-Kartenindex-Wert, der verwendet werden soll, um die PHY-Sende-Einheiten zu konfigurieren, zusammen mit den 25 Bits des SOF-Begrenzungszeichens, der Nutzlast und den 25 Bits des EOF-Begrenzungszeichens. Das PD_DATA.Conf-Primitiv bestätigt die von dem PD_DATA_Req-Primitiv angeforderte Übertragung. Es zeigt den Status der Übertragung entweder als Erfolg oder als Fehlschlag an. Das PD_DATA.Ind-Primitiv zeigt dem MAC an, dass eine Übertragung vom PHY empfangen worden ist. Es umfasst Kanal-Merkmale, die Kanal-Zugangspriorität, Segmentlänge, MPDU und FEC-Fehler-Flag. Die Kanalmerkmale umfassen eine Liste von Informationen, die für eine Kanalbewertung verwendet werden sollen. Die Kanal-Zugangspriorität ist der Wert der Prioritätsinformation, die im End-Begrenzungszeichen empfangen wurde. Das MPDU ist die Information, die von der Peer-MAC-Einheit gesandt wurde. Das FEC-Fehler-Flag ist ein Wert, der anzeigt, dass das FEC festgestellt hat, dass sich in den empfangenen Informationen ein nicht korrigierbarer Fehler befand. Das PD_Data.Rsp-Primitiv veranlasst das PHY, ein Begrenzungszeichen für eine angeforderte Antwort zu übertragen und spezifiziert die Informationen, die in dem Antwort-Begrenzungszeichen enthalten sein müssen. Es spezifiziert einen Status (d.h., den Typ der zu übertragenden angeforderten Antwort, beispielsweise ACK, NACK oder FAIL), den Konkurrenzbetrieb-Steuerwert und die Kanal-Zugangs-Priorität. Das PD_RX_FR_CRTL.Ind-Primitiv liefert an die MAC-Einheit eine Anzeige der in den Start- und End-Begrenzungszeichen empfangenen Information. Das PD_RX_FR_CTRL.Rsp-Primitiv wird von der MAC-Einheit verwendet, um an das PHY Steuer-Informationen zu liefern. Es umfasst einen Empfangsstatus, um anzuzeigen, dass das PHY nach Begrenzungszeichen suchen sollte oder dass sich das PHY in dem aktiven Empfangsstatus befinden sollte. Das PD_RX_FR_CTRL.Rsp-Primitiv spezifiziert weiterhin eine Rahmenlänge, die der Anzahl von Symbolen entspricht, von denen erwartet wird, dass es das PHY empfängt, sowie die RX-Kanal-Karte, welche die Töne auflistet, die für den Empfang verwendet werden sollen. Das PD_PRS-Listen.Req-Primitiv wird von der MAC-Einheit verwendet, um zu verlangen, dass das PHY während der PRP-Slots empfangsbereit sein soll, und das PD_PRS.Ind-Primitiv wird von dem PHY verwendet, um der MAC-Einheit anzuzeigen, dass ein Prioritäts-Auflösungs-Symbol empfangen worden ist. Das PD_PRS.Req wird von der MAC-Einheit verwendet, um anzufordern, dass das PHY ein Prioritäts-Auflösungs-Symbol sendet. Die PHY-Management-Service-Primitive 326 umfassen die folgenden: PM_SET_TONE_MASK.Req, das anfordert, dass das PHY die Maske für die Töne setzt, die für die Übertragung oder den Empfang nicht verwendet werden, und das PM-SET_TONE_MASK.Conf, um den Erfolg oder das Fehlschlagen dieses angeforderten Vorganges anzuzeigen.
In 22 ist eine Architektur-Darstellung des MAC-Sende-Handlers 311 (TX) gezeigt. Der Sende-Handler 311 umfasst vier Prozesse bzw. Verfahren: Ein Sende-MAC-Rahmen-Verarbeitungs- Verfahren (Transmit MAC Frame Processing Process) 330, ein Verschlüsselungs-Verfahren 332, ein Segmentierungs-Verfahren 334 und ein PHY-Rahmen-Sende-Verfahren 336. Der TX-Handler 311 speichert die folgenden Parameter: Stations-(oder Geräte-)Adresse 338, Tonmaske 340, Wiederholungs-Steuerung 342, Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel (einen oder mehrere) 344 und die TX-Kanal-Karten 346.
Das TX-MAC-Rahmen-Verarbeitungs-Verfahren 330 arbeitet aufgrund von Daten-Anforderungen und Management-Setzen/Holen-Anforderungen (wie zuvor beschrieben). Es empfängt als Eingangssignale folgendes: Das MD_Data.Req-Daten-Primitiv von dem MD_SAP 313; einen Netzwerk-Schlüssel von den Verschlüsselungsschlüsseln 344; eine Ton-Maske von der Ton-Maske 340; Stationsadressen von der Geräte-Adressen-Einheit 338; die TX-Kanal-Karten-Gültigkeit und den TX-Rahmen-Status; sowie die Setzen/Holen-Anforderungs-Managment-Primitive von MM_SAP 314. In Antwort auf diese Eingangssignale liefert es folgendes: Das MD_Data.Conf-Daten-Primitiv; die Wiederholungs-Steuerung (Retry Control); den Netzwerk-Schlüssel und die Schlüsselauswahl; die Ton-Maske; die neue Stations-Adresse; das PM_SET_TONE_MASK.Req-Management-Primitiv; einen TX-Kanal-Kartenindex für das DA; und den TX-Klartext-Rahmen (TCF) basierend auf dem MD_Data.Req. Ob das Verfahren 330 in das TCF irgendwelche MAC-Management-Informationsfeld-Subfelder einfügt, hängt von dem Inhalt der Eingangs-Management-Primitive, insbesondere von MM_SET_RMT_PARAMS.req und anderen Eingangssignalen ab.
Das Verschlüsselungs-Verfahren 332 erhält als Eingangssignale den TX-Klartext-Rahmen (TCF) und den ausgewählten Netzwerk-Schlüssel. Das Verschlüsselungs-Verfahren 332 ermittelt, ob die Verschlüsselung aktiviert ist und erhält gegebenenfalls den zufälligen 8-Byte umfassenden IV-Wert, hängt einen Integritäts-Prüf-Wert (Integrity Check Value) an und verschlüsselt das TEF, den ausgewählten Netzwerk-Verschlüsselungsschlüssel und das IV, um einen verschlüsselten TX-Rahmen (TEF) zu bilden. Das Verschlüsselungs-Verfahren 332 liefert das TEF an das Segmentierungs-Verfahren 334.
Das Segmentierungs-Verfahren erzeugt Segmente basierend auf einer maximalen Rahmenlänge. Das Segmentierungs-Verfahren 334 segmentiert die MSDUs dadurch, dass der Rahmen-Hauptteil basierend auf einer maximalen Segment-(oder Rahmen-)Größe bis zum letzten Segment in Segmente unterteilt wird; die Partitionierung kann jedoch auch in geeigneter Weise eingestellt werden, um andere Verhaltens-Parameter zu erfüllen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, zu veranlassen, dass das erste Segment eine minimale Länge besitzt, um die Zeitdauer zu verkürzen, bevor ein verborgener Knoten die Antwort-Übertragung hört. Sobald die Übertragung für ein Segment versucht wird, sollen sich der Inhalt und die Länge für dieses Segment nicht ändern, bis das Segment erfolgreich an den Bestimmungsort abgeliefert worden ist oder eine Änderung in der Modulation angefordert wird.
Das PHY-Rahmen-Übertragungsverfahren 336 (PHY Frame Transmit Process) initiiert eine Übertragung oder einen Übertragungsversuch unter Verwendung des Kanal-Konkurrenzbetriebs mit Priorität, wie oben erläutert. Das PHY-Rahmen-Übertragungsverfahren 336 ist in den 23 bis 25 dargestellt.
Gemäß 23 beginnt das PHY-Rahmen-Übertragungsverfahren 336 mit der Ankunft eines Rahmens, der über das Übertragungsmedium gesandt werden soll (Schritt 400). Der Sender initialisiert die Steuerung für die Pflege der Zeitgeber-Informationen und Priorität (Schritt 402). Die Zeitgeber-Informationen umfassen die Zählwerte, die von der Backoff-Verfahrens-Zählung (Backoff Procedure Count, BPC) geliefert werden, den Sende-Zählwert (Transmit Counter, TC), den NACK-Zähler (NACKcount) und den Keine-Antwort-Zählwert (No Response Counter, NRC), von denen jeder auf den Wert Null gesetzt wird. Die Zeitgeber-Informationen umfassen weiterhin den Zeitgeber entsprechend dem Sende-Lebensdauer-Wert FrmTimer. Der FrmTimer wird auf einen maximalen Wert (MaxLife) als Standardwert gesetzt, wenn nicht ein Lebensdauer-Wert von der LLC-Einheit an die MAC-Einheit nach unten gegeben wird. Die Priorität wird auf den Wert der dem Rahmen zugeordneten Kanal-Zugangs-Priorität gesetzt. Der Sender detektiert, ob das Medium belegt ist, in dem er ermittelt, ob die Werte von VCS und CS gleich Null sind (Schritt 403). Wenn diese Werte nicht gleich Null sind, d.h. wenn das Medium besetzt ist, wartet der Sender, bis er für beide Werte eine Null detektiert, während er gleichzeitig die Werte von VCS, VPF und CC basierend auf gültigen Begrenzungszeichen aktualisiert, die er über das Medium erhält (Schritt 404). Er ermittelt dann, ob VPF gleich Eins ist (Schritt 405). Wenn VPF gleich Null ist, wird das Rahmensegment gesendet und TC wird inkrementiert (Schritt 406). Wenn bei Schritt 403 festgestellt wird, dass das Medium sich im Leerlauf befindet, ermittelt der Sender, ob die Ankunft während eines Träger-Mess-Slots (Carrier Sense Slot, CSS) aufgetreten ist, d.h. während CIFS (Schritt 407). Wenn die Ankunft während einem CSS aufgetreten ist oder wenn bei Schritt 405 VPF = 1 ist, dann ermittelt der Sender, ob ein Signal im CSS gemessen worden ist (Schritt 408). Wenn die Ankunft während des CSS (bei Schritt 407) aufgetreten ist, aber während dieser Periode (im Schritt 408) kein Signal gemessen wurde, oder wenn die Ankunft während eines der Slots in dem Prioritäts-Auflösungs-Slots-Intervall aufgetreten ist (Schritt 409), dann ermittelt der Sender, ob die vorausgehende Übertragung einen Zugang ohne Konkurrenzbetrieb angezeigt hat, d.h. ob sie ein gesetztes CC-Bit umfasste (Schritt 410). Wenn ein Zugang ohne Konkurrenzbetrieb angezeigt wird, ermittelt der Sender, ob er dadurch unterbrechen kann, dass er seine Priorität (die Priorität des die Übertragung erwartenden Rahmens) mit der in dem EOF und/oder der Antwort angezeigten Priorität vergleicht, oder er fährt fort, wenn die letzte Übertragung ein vorausgehendes Segment des zu sendenden Rahmens war (Schritt 412). Wenn der Sender nicht unterbrechen oder fortfahren kann (als Teil eines bereits in der Abarbeitung befindlichen Übertragungsstroms, d.h. während eines Segment-Bursts oder des Austausches von Rahmen zwischen Stationen während einer Periode ohne Konkurrenzbetrieb), setzt er den VCS-Wert auf den EIFS-Wert und den VPF-Wert auf Null (Schritt 414). Wenn bei Schritt 412 ermittelt wird, dass der Sender unterbrechen oder fortfahren kann, oder wenn beim Schritt 410 festgestellt wird, dass kein Zugang ohne Konkurrenzbetrieb angezeigt wird, signalisiert der Sender seine Priorität und achtet auf die Priorität der anderen Stationen, die ebenfalls auf einen Kanalzugang warten (Schritt 416).
Wenn der Sender keine höhere Priorität detektiert (Schritt 418), fährt er fort, sich um einen Kanal-Zugang zu bewerben (Schritt 419). Wenn die Bewerbung erfolgreich ist, sendet das Verfahren das Segment und inkrementiert den TC (bei Schritt 406). Wenn die Bewerbung nicht erfolgreich ist (d.h. momentan eine andere Station sendet), ermittelt der Sender, ob das Rahmen-Steuerfeld der momentanen Übertragung gültig ist (Schritt 421). Wenn das Rahmen-Steuerfeld gültig ist, setzt der Sender VPF auf Eins und aktualisiert VCS basierend auf diesen Rahmen-Steuer-Informationen (Schritt 422) und kehrt zum Schritt 404 zurück, um auf einen unbesetzten Kanal zu warten. Wenn das Rahmen-Steuerfeld nicht gültig ist (wie dies für eine falsche Synchronisation oder ein schwaches Signal der Fall sein kann), kehrt der Sender zum Schritt 414 zurück (indem er VCS gleich EIFS und VPF = 0 setzt).
Wenn beim Schritt 409 der Rahmen nach dem PRS-Interval ankommt, aber ermittelt wird, dass er während des Konkurrenzbetrieb-Fensters angekommen ist (Schritt 423), ermittelt der Sender, ob die vorausgehende Rahmen-Übertragung konkurrenzbetriebfrei war (Schritt 424). Wenn kein Zugang ohne Konkurrenzbetrieb angezeigt wird, geht der Sender zum Schritt 418 weiter (um zu ermitteln, ob eine höhere Priorität detektiert worden ist). Wenn ein Zugang ohne Konkurrenzbetrieb angezeigt wird, ermittelt der Sender, ob er die Übertragung unterbrechen kann (Schritt 426). Wenn der Sender nicht unterbrechen kann, aktualisiert er beim Schritt 414 das VCS und das VPF und kehrt zum Schritt 404 zurück, um auf den nächsten unbesetzten Kanal zu warten. Wenn im Schritt 426 ermittelt wird, dass der Sender unterbrechen kann, geht der Sender zum Schritt 418 weiter. Wenn im Schritt 423 ermittelt wird, dass der Rahmen nach dem Konkurrenzbetrieb-Fenster angekommen ist, sendet der Sender das Rahmen-Segment und inkrementiert das TC um Eins bei Schritt 406.
Nachdem ein Rahmen-Segment bei Schritt 406 übertragen wurde, ermittelt der Sender, ob eine Antwort oder eine Bestätigung erwartet wird (Schritt 428). Wenn eine Bestätigung erwartet und empfangen wird (Schritt 430), oder wenn keine Bestätigung erwartet wird, ermittelt der Sender, ob irgendwelche zusätzlichen Segmente als Teil des Daten-Übertragungsstroms oder -Bursts übertragen werden müssen (Schritt 432). Wenn dies der Fall ist, setzt der Sender BPC, TC, NACKcount und NRC auf Null zurück (Schritt 433). Der Sender ermittelt dann, ob der Rahmen verworfen werden soll, indem er ermittelt, ob der FrmTimer gleich Null ist oder TC die Sende-Grenze überschreitet (Schritt 436). Wenn eine der beiden Bedingungen wahr ist, berichtet der Sender, dass der Rahmen verworfen wurde (Schritt 438) und das Verfahren wird beendet (Schritt 440). Wenn der Rahmen nicht verworfen, sondern stattdessen erneut übertragen wird, kehrt der Sender zum Schritt 403 zurück. Wenn es im Schritt 432 keine weiteren zu übertragenden Segmente mehr gibt, berichtet der Sender eine erfolgreiche Übertragung (Schritt 442) und beendet das Verfahren beim Schritt 440. Wenn beim Schritt 430 eine Bestätigung erwartet und nicht empfangen wird, löst das Verfahren weiterhin die Antwort auf (Schritt 444) und geht zur Ermittelung des Verwerfens des Rahmens beim Schritt 436 weiter.
Gemäß 24 beginnt das Verfahren zum Auflösen der Antwort 444 damit, dass ermittelt wird, ob ein NACK empfangen worden ist (Schritt 446). Wenn ein NACK empfangen worden ist, wird der NACK-Zählwert inkrementiert und BPC wird auf Null gesetzt (Schritt 448). Das Verfahren 444 ermittelt, ob der NACK-Zählwert größer ist als der NACK-Zählwert-Grenzwert (in diesem Beispiel ist der Grenzwert gleich 4) (Schritt 450). Wenn ermittelt wird, dass der NACK-Zählwert größer als der Grenzwert von 4 ist, setzt das Verfahren den NACK-Zählwert auf Null zurück und verwendet den robusten Übertragungsmodus (ROBO) (Schritt 452), und geht weiter zum Schritt 436 (23). Wenn der NACK-Zählwert nicht größer als der Grenzwert ist, geht das Verfahren direkt zum Schritt 436 weiter. Wenn eine Antwort erwartet wird und eine FAIL-Antwort empfangen wird (Schritt 454), wartet das Verfahren für einen vorgegebenen Zeitraum, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 20 ms, (Schritt 456), während es VCS, VPF und CC mit irgendwelchen gültigen Rahmen-Steuer-Informationen aktualisiert (Schritt 458), setzt sowohl den NACK-Zählwert als auch BPC auf Null (Schritt 460) und kehrt zu Schritt 436 zurück. Wenn eine Antwort erwartet wird und keine Antwort empfangen wird (d.h. beim Schritt 454 wird kein FAIL empfangen), ermittelt das Verfahren, ob andere Rahmen-Steuer-Informationen empfangen worden sind (Schritt 462) und, wenn dies der Fall ist, setzt es VCS auf EIFS und VPF auf Null (Schritt 464). Andernfalls inkrementiert das Verfahren NRC (Schritt 466) und ermittelt, ob NRC größer ist als ein NRC-Grenzwert (Schritt 467). Wenn festgestellt wird, dass NRC größer ist als der NRC-Grenzwert, verwendet das Verfahren den ROBO-Modus (Schritt 468) und kehrt wiederum zum Schritt 436 zurück. Wenn beim Schritt 467 festgestellt wird, dass NRC nicht größer als der NRC-Grenzwert ist, kehrt das Verfahren zum Schritt 436 ohne die Vornahme einer Einstellung bezüglich des Modulationsmodus zurück.
Gemäß 25 beginnt das Kanal-Zugangs-Konkurrenzbetrieb-Verfahren 419 damit, dass es ermittelt, ob BPC, DC oder BC gleich Null ist (Schritt 470). Wenn ja, ermittelt das Verfahren, ob das zu übertragende Segment eine Fortsetzung einer vorausgehenden Übertragung ist (Schritt 471). Wenn es das nicht ist, führt das Verfahren folgendes durch: Es etabliert das Konkurrenzbetrieb-Fenster (Contention Window, CW) und den Verzögerungs-Zählwert (Deferral Count, DC) als Funktion des BPC, d.h. es ist CW = f1(BPC), wobei f1(BPC) = 7, 15, 31, 63 für BPC = 0, 1, 2 bzw. > 2 ist, sowie DC = f2(BPC), wobei f2(BPC) = 0, 1, 3, 15 für BPC = 0, 1, 2 bzw. > 2 ist; das Verfahren inkrementiert BPC; und es setzt BC = Rnd(CW), wobei Rnd(CW) eine gleichförmig verteilte zufällige ganze Zahl aus dem Intervall (0, CW) ist (Schritt 472). Wenn es sich um eine Fortsetzung handelt (bei Schritt 471), dann setzt das Verfahren CW = 7, DC = 0, BPC – 0 und BC – 0. Wenn beim Schritt 470 BPC, DC oder BC nicht Null sind, dann dekrementiert das Verfahren DC (Schritt 474) und dekrementiert BC (Schritt 476). Nach den Schritten 472, 473 oder 476 ermittelt das Verfahren 419, ob BC gleich Null ist (Schritt 478). Wenn BC gleich Null ist, dann geht das Verfahren weiter zum Schritt 406 und initiiert eine Paket-Übertragung und eine Inkrementierung von TC (23). Wenn BC nicht gleich Null ist, wartet das Verfahren auf einen CRS-Slot (Schritt 480) und ermittelt, ob CS gleich Null ist (Schritt 482). Wenn CS gleich Null ist (d.h. kein Träger detektiert wird), kehrt das Verfahren zum Schritt . 476 zurück (und dekrementiert BC). Wenn im Schritt 482 CS nicht gleich Null ist, dann ermittelt das Verfahren 419, ob das Synchronisations-Signal bei der laufenden Übertragung gültig ist (Schritt 484). Wenn das Signal ungültig ist, kehrt das Verfahren 419 zum Schritt 480 zurück, um die Dauer eines weiteren CRS-Slots abzuwarten. Wenn das Synchronisations-Signal gültig ist, geht das Verfahren 419 zum Schritt 421 weiter (23), um die Gültigkeit des Rahmen-Steuerfeldes im Begrenzungszeichen der laufenden Übertragung zu ermitteln, und so wird kein weiterer Konkurrenzbetrieb zugelassen.
In 26 ist eine Architekturdarstellung des MAC-Empfangs-Handlers 312 (RX) wiedergegeben. Der RX-Handler 312 umfasst vier Funktionen: Ein PHY-Rahmen-Empfangsverfahren 490, einen Reassembler 494, ein Entschlüsselungsverfahren 496 und ein Empfangs-MAC-Rahmen-Verarbeitungs-Verfahren (Receive MAC Frame Processing Process) 498. Der RX-Handler 312 speichert die folgenden Parameter: Stationsadresse 338, Tonmaske 340, einen oder mehrere Verschlüsselungs-Schlüssel 344, Kanal-Eigenschaften 506, RX-Kanal-Karten 512 und die TX-Kanal-Karten 346.
Das PHY-Rahmen-Empfangs-Verfahren 490 empfängt RX (gewünschtenfalls) verschlüsselte Segmente (RES). D.h., es analysiert die Rahmen-Steuer-Felder aller hereinkommenden Segmente und empfängt auch den Hauptteil eines jeden hereinkommenden Segmentes. Es speichert die Kanal-Eigenschaften und stellt das RES dem Reassembly-Verfahren 494 zur Verfügung.
Gemäß 27 läuft das Rahmen-Empfangs-Verfahren 490 folgendermaßen: Das Verfahren 490 beginnt (Schritt 520) mit der Suche nach einem Synchronisationssignal und der Überwachung von VCS (Schritt 522). Das Verfahren 490 ermittelt, ob VCS gleich Null ist und ob VPF gleich 1 ist (Schritt 524). Wenn VCS gleich Null ist und VPF gleich 1 ist, dann sucht das Verfahren nach Trägern im CIFS (Schritt 526) und ermittelt, ob ein Träger gemessen wird (Schritt 528). Wenn kein Träger erkannt wird (Schritt 528), wartet das Verfahren auf das Ende des CIFS (Schritt 530) und lauscht in dem PRS, wobei es jede Priorität zur Kenntnis nimmt, die in diesem Intervall gehört wird (Schritt 532). Dann setzt das Verfahren VCS gleich EIFS und VPF gleich Null (Schritt 534) und kehrt zum Schritt 522 zurück. Wenn ein Träger beim Schritt 528 gemessen bzw. erfasst wird, dann geht das Verfahren direkt zum Schritt 534 weiter.
Wenn VCS nicht gleich Null und VPF nicht gleich Eins ist (beim Schritt 524), dann ermittelt das Verfahren, ob ein Synchronisations-Signal detektiert worden ist (Schritt 536). Wenn das Verfahren feststellt, dass ein Synchronisations-Signal nicht detektiert worden ist, kehrt das Verfahren zum Schritt 522 zurück. Wenn das Verfahren ermittelt, dass ein Synchronisations-Signal detektiert worden ist (Schritt 536), empfängt und analysiert das Verfahren das Rahmen-Steuerfeld in dem Begrenzungszeichen des hereinkommenden Segments (Schritt 538). Das Verfahren ermittelt, ob die Rahmen-Steuerung gültig ist (basierend auf dem FCCS-Feld) (Schritt 540). Wenn die Rahmen-Steuerung ungültig ist, geht das Verfahren zum Schritt 534 weiter. Wenn die Rahmen-Steuerung gültig ist, ermittelt das Verfahren, ob die Rahmen-Steuerung einen Start des Rahmens anzeigt (Schritt 542). Liegt kein Start des Rahmens vor, aktualisiert das Verfahren VCS und VPF und nimmt auch die Priorität zur Kenntnis, die durch die Rahmen-Steuerung angezeigt wird (Schritt 544), und kehrt zum Schritt 522 zurück. Wenn die Rahmen-Steuerung einen Start des Rahmens anzeigt, d.h., wenn sich die Rahmen-Steuerung in dem Start-Begrenzungszeichen befindet (und somit einen Index für die RX-Kanal-Karten, eine Länge, eine Anzeige, ob eine Antwort erwartet wird oder nicht, und ein Konkurrenzbetrieb-Steuer-Flag enthält), empfängt das Verfahren den Segment-Hauptteil und das End-Begrenzungszeichen (wenn ein End-Begrenzungszeichen im Rahmen enthalten war) (Schritt 546). Das Verfahren stellt fest, ob die DA gültig ist (Schritt 548). Wenn die DA gültig ist, ermittelt das Verfahren, ob ein RX-Puffer zur Verfügung steht (Schritt 550). Wenn Puffer-Raum zur Verfügung steht, ermittelt das Verfahren, ob das Segment irrtümlich empfangen wird, indem es das FEC-Fehler-Flag überprüft und ermittelt, ob ein berechnetes CRC nicht gleich den FCS ist (Schritt 552), und bei Gültigkeit und bei Anforderung einer Antwort bereitet das Verfahren die Übertragung einer ACK-Antwort vor und führt diese aus (unter Verwendung von PD_DATA.Rsp mit Status = ACK), und es speichert auch RES und die Kanal-Eigenschaften (Schritt 554). Das Verfahren stellt fest, ob zusätzliche Segmente als Teil eines segmentierten Rahmens empfangen werden müssen (Schritt 556). Wenn keine weiteren Segmente empfangen werden müssen, zeigt das Verfahren einen erfolgreichen Rahmen-Empfang an (den anderen RX-Verfahren 494, 496 und 498, wie in 26 gezeigt) (Schritt 558) und geht weiter zu einer Trägermessung in CIFS bei Schritt 526, nachdem es im Schritt 560 darauf gewartet hat, dass der Wert von VCS gleich 0 ist.
Wie man der 27 weiterhin entnimmt, bereitet im Schritt 552 das Verfahren dann, wenn das Segment ungültig ist und eine Antwort erwartet wird, die Übertragung einer NACK-Antwort vor und veranlasst diese Übertragung (d.h. PD_Data.Rsp mit Status – NACK) (Schritt 562). Das Verfahren verwirft den Rahmen (Schritt 564) und kehrt zum Schritt 560 zurück. Wenn beim Schritt 550 kein Puffer-Raum zur Verfügung steht und eine Antwort erwartet wird, bereitet das Verfahren die Übertragung einer FAIL-Antwort vor und veranlasst diese (PC_DATA.Rsp mit Status = FAIL) (Schritt 566) und kehrt zu dem Schritt des Verwerfens des Rahmens beim Schritt 564 zurück. Wenn beim Schritt 548 die DA ungültig ist, ermittelt das Verfahren, ob das Segment für einen Mehrfach-Ruf adressiert ist (Schritt 568). Wenn das Segment für einen Mehrfach-Ruf adressiert ist, ermittelt das Verfahren, ob Pufferraum zur Verfügung steht (Schritt 570). Wenn Pufferraum zur Verfügung steht, ermittelt das Verfahren, ob das Segment gültig ist (Schritt 572). Wenn das Segment gültig ist, geht das Verfahren zum Schritt 556 weiter, um zu überprüfen, ob zusätzliche Segmente hereinkommen. Wenn beim Schritt 568 festgestellt wurde, dass das Segment für einen Einmal-Ruf adressiert war, oder wenn das Verfahren beim Schritt 570 ermittelt, dass das Segment für einen Mehrfach-Ruf adressiert war, dass aber kein ausreichender Pufferraum zur Verfügung steht, geht das Verfahren zum Schritt 564 weiter (Verwerfen des Rahmens).
Gemäß 26 akkumuliert das Reassembly-Verfahren 494 Segmente, die durch das PHY-Rahmen-Empfangsverfahren 490 empfangen wurden, bis ein vollständiger Rahmen zusammengesetzt ist. Jedes Segment enthält das Segment-Steuerfeld 106 (aus 7), das die Segmentlänge (SL) 168, den Segment-Zählwert (SC) 172 und das das letzte Segment kennzeichnende Flag 170 liefert. Die SL 168 spezifiziert die Anzahl von MSDU-Bytes im Segment, da das Segment aufgefüllt ist, um eine Anpassung an die Symbolblock-Größen zu erzielen, und wird verwendet, um die MSDU-Bytes am Empfänger zu ermitteln und zu extrahieren. Der SC 172 enthält eine sequenziell zunehmende ganze Zahl, die für das erste Segment mit Null beginnt. Das das letzte Segment kennzeichnende Flag wird für das letzte oder einzige Segment auf 0b1 gesetzt. Das Reassembly-Verfahren 494 verwendet diese und andere Informationen in jedem Segment, um das MSDU wieder zusammenzusetzen. Der Empfänger setzt das MSDU dadurch zusammen, dass er die Segmente in der Segment-Zähl-Reihenfolge (Segment Count Order) kombiniert, bis ein Segment empfangen wird, bei dem das das letzte Segment kennzeichnende Flag auf Eins gesetzt ist. Alle Segmente werden vor der Entschlüsselung wieder zusammengesetzt, um das MSDU zu extrahieren.
Das Verfahren 494 beginnt mit dem Empfang des RES und ermittelt, ob das SC = 0 ist. Wenn SC = 0 ist und das das letzte Segment kennzeichnende Flag gesetzt ist, ist das RES das einzige Segment in dem MSDU, und das Verfahren stellt das RES als einen empfangenen, verschlüsselten Rahmen (REF) dem Entschlüsselungsverfahren 496 zur Verfügung. Wenn das SC nicht gleich Null ist, verwendet das Verfahren die Segment-Steuer-Informationen , um alle Segmente der Reihe nach zu akkumulieren, bis es sieht, dass das das letzte Segment kennzeichnende Flag gesetzt ist, und setzt die MSDU (oder REF) aus den akkumulierten Segmenten zusammen. Dann leitet es die REF an das Entschlüsselungsverfahren 496 weiter.
Das Entschlüsselungsverfahren 496 erzeugt aus den REF Klartext. Das Entschlüsselungsverfahren 496 empfängt vom Reassembler 494 den verschlüsselten, wieder zusammengesetzten Rahmen und findet das NEK auf, das durch das EKS im EKS-Feld 192 des Verschlüsselungs-Steuerteldes 112 (aus 8) identifiziert ist. Wenn das IV in dem REF gleich Null ist, dann wird festgestellt, dass das REF nicht verschlüsselt ist (d.h., dass es sich um einen empfangenen Klartext-Rahmen oder RCF handelt) und das RCF wird zum RX-MAC-Rahmen-Verarbeitungs-Verfahren 498 weitergeleitet. Wenn IV nicht gleich Null ist, entschlüsselt das Verfahren 496 den Rahmen unter Verwendung des DES-Algorithmus mit dem IV und dem NEK. Das Verfahren 496 ermittelt, ob irgendwelche Fehler in dem REF vorhanden sind, und führt diese Aufgabe unabhängig davon durch, ob das REF tatsächlich verschlüsselt ist oder nicht. Wenn durch das Entschlüsselungsverfahren für das REF keine Fehler entdeckt werden (d.h. das ICV in dem REF ist gleich dem durch das Entschlüsselungsverfahren berechneten Wert), dann definiert das Verfahren 496 das REF neu als RCF und liefert das RCF an das RX-MAC-Rahmen-Verarbeitungs-Verfahren 498 weiter.
Das RX-MAC-Rahmen-Verarbeitungs-Verfahren 498 analysiert und verarbeitet den Klartext-Rahmen-Hauptteil. Es ermittelt den Typ des Rahmen-Hauptteils aus dem Typ-Wert, der in dem ersten auftretenden Typ-Feld spezifiziert ist. Wenn der Rahmen kein MAC-Management-Informations-Feld 182 enthält, dann ist der Typ derjenige, der im Typ-Feld 184 spezifiziert ist, was anzeigt, dass die folgenden Rahmen-Daten MSDU-Daten im Rahmen-Datenfeld 186 (8) sind, und das Typ-Feld 184 und die Rahmen-Daten 186 zusammen mit dem DA-Feld 108 und dem SA-Feld 110 (3) werden der LLC-Schicht für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Andernfalls wird, wie in 9 gezeigt, der Typ im Typ-Feld 200 des MAC-Management-Informations-Feldes 182 spezifiziert. Wenn die Anzahl von Einträgen, die im MCTRL-Feld 206 angegeben ist, größer als Null ist, verarbeitet das Verfahren 498 jeden Eintrag 204 im MAC-Management-Informations-Feld 182 entsprechend seinem betreffenden Eintragstyp (wie im MTYPE-Feld 218 im MEHDR-Feld 206 angegeben). Beispielsweise ermittelt das Verfahren dann, wenn das MTYPE-Feld 218 den Eintrag als Mehrfach-Ruf-mit-Antwort-Eintrag 210N (17) identifiziert, ob die Stationsadresse 338 zu irgendwelchen Mehrfach-Ruf-Zieladressen 272 passt, die im Eintrag 210N spezifiziert sind. Gemäß 12B ordnet das Verfahren 498 dann, wenn der Eintrag die Kanal-Bewertungs-Antwort (Channel Estimation Response) 210B ist, das RXCMI 230 dem SA (spezifiziert im Rahmenkopf) als die DA zu, und speichert die Kanal-Karten-Informationen aus dem Eintrag (und indiziert durch das RXCMI 230) in den TX-Kanal-Karten 346 (26) für eine Verwendung bei Übertragungen an den Absender des Rahmens. Wenn der Eintrag gleich dem Anforderungs-Kanal-Bewertungs-Eintrag (Request Channel Estimation Entry) 210A (12A) ist, veranlasst das Verfahren, dass eine Kanal-Bewertungs-Antwort erstellt (über das Kanal-Bewertungs-Verfahren, wie oben erläutert) und zurück zum Absender des Rahmens übertragen wird. Wenn, wie in 16 gezeigt, das Verfahren 498 ermittelt, dass der Eintragstyp der Set-Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel-Eintrag 210G (Set Network Encryption Key Entry) (16) ist, dann speichert das Verfahren 498 das EKS 266 in Zuordnung mit dem NEK 268 im Verschlüsselungs-Schlüssel-Speicher 344 für eine Verwendung beim Verschlüsseln/Entschlüsseln der Rahmen-Daten für ein logisches Netzwerk, dem der Schlüssel zugeordnet ist. Somit führt das RX-Handler-Verfahren 498 alle für den Typ des Daten-Eintrags 204 angemessenen Aktionen durch.
Bei einer anderen Darstellung des Sende/Empfangs-Verfahrens ist 28 ein Zustandsdiagramm, das die Sende- und Empfangsverfahren (Verfahren 336 bzw. 490) der MAC-Zustandsmaschine 310 als einzige Sende/Empfangs-Zustandsmaschine 575 darstellt. Gemäß 28 beginnt Zustandsmaschine 575 in einem Leerlauf-Zustand, der nach einem Synchronisations-Signal sucht (Zustand „A"). Wenn ein Synchronisations-Signal detektiert wird, geht die Maschine zum Empfang von Rahmen-Steuer-Informationen über (Zustand „B"). Wenn die empfangene Rahmen-Steuerung ein SOF anzeigt, empfängt die Maschine den Segment-Hauptteil und das EOF, das dem SOF folgt (Zustand „C"). Wenn sie eine gültige DA empfängt und eine Antwort erwartet wird, sendet die Maschine eine Antwort aus (Zustand „D"). In dem Fall, dass eine Antwort übertragen wird (während des Zustandes „D"), oder wenn die Rahmen-Steuerung, die im Zustand „B" empfangen wird, eine Antwort oder ein EOF ist, bei dem keine Antwort erwartet wird, oder wenn, im Zustand „C" keine Antwort erwartet wird, geht die Maschine zu einem Zustand des Messens des Trägers in CSS über (Zustand „E"). Wenn kein Träger gemessen bzw. erfasst wird, tritt die Maschine in einen Zustand des Erfassens der PRS-Signalisierung ein (Zustand „F"). Bei der Erkennung des Endes der PRS-Slots setzt die Maschine VCS = EIFS und VPF = 0 und geht zu einem Zustand über, in dem ein Synchronisations-Signal im Konkurrenzbetrieb-Fenster gesucht wird (Zustand „G"). Wenn VCS abläuft und VPF = 0 ist, kehrt die Maschine zum Zustand „A" zurück. Wenn während des Zustandes „A" oder des Zustandes „G" ein Rahmen anhängig ist (und der Backoff-Zählwert während des Zustandes „G" einen Null-Wert aufweist), sendet die Maschine das anhängige Segment (Zustand „H"). Wenn während des Zustandes „G" ein Synchronisations-Signal detektiert wird, empfängt die Maschine wieder Rahmen-Steuer-Informationen (Zustand „B"). Wenn die Maschine dann, wenn sie sich im Zustand „B" des Empfangs von Rahmen-Steuer-Informationen befindet, ermittelt, dass die Rahmen-Steuerung nicht gültig ist, setzt die Maschine VCS = EIFS und VPF = 0 und geht zu einem Zustand über, in dem sie wartet (darauf, dass VCS = 0 ist) und nach einem Synchronisations-Signal sucht (Zustand „I"). Wenn die Maschine dann, während sie sich im Zustand „B" des Empfangs von Rahmen-Steuer-Informationen befindet, ermittelt, dass ein EOF empfangen wurde und dass eine Antwort erwartet wird, oder, wenn sie im Zustand „C" ermittelt, dass die DA nicht gültig ist und dass eine Antwort erwartet wird, aktualisiert die Maschine VCS und setzt VPF = 1 und geht zum Zustand „I" über. Wenn während des Zustandes „I" VCS abläuft, während VPF = 0 ist, kehrt die Maschine zum Leerlauf-Zustand (Zustand „A") zurück. Ansonsten tritt die Maschine dann, wenn VCS = 0 und VPF = 1 ist, in den Zustand „E" ein. Wenn während des Zustandes „E" ein Träger erfasst wird, setzt die Maschine VCS = EIFS und VPF = 0 und geht zum Zustand „I" über. Wenn im Zustand „N" ein Segment gesendet wird, ohne dass eine Antwort erwartet wird, tritt die Maschine in den Zustand „E" ein. Wenn während des Zustand „H" ein Segment gesendet und eine Antwort erwartet wird, aktualisiert die Maschine VCS und setzt VPF = 1 und geht dann zum Zustand „I" über.
Wie oben erwähnt, wird eine Reihe von MAC-Funktionen durch die Verwendung des MAC-Management-Informationsfeldes 182 (9) in Verbindung mit anderen Rahmen-Feldern verfügbar gemacht. Diese Merkmale umfassen, ohne hierauf beschränkt zu sein:
Verschlüsselungsbasierte logische Netzwerke, partielles ARQ für Mehrfach-Ruf- und Rund-Ruf-Übertragungen, Brückenbetrieb (mit einem Brücken-Proxy) und Medien-Zugangs-Steuerverfahren wie Token-Weiterleitung und Abfrage.
Gemäß 1 können die Stationen 12 im Netzwerk 10 zum Datenschutz logisch voneinander getrennt sein. Beispielsweise sind gemäß 29 die Stationen 12a und 12b, die sich in einem ersten Bereich befinden und mit den Stationen 12c und 12d in einem zweiten Bereich über ein gemeinsames Übertragungsmedium 14 in Nachrichtenverbindung treten können, logisch in zwei Netzwerke unterteilt, d.h., die Stationen 12a und 12b gehören zu einem ersten logischen Netzwerk 580, und die Stationen 12c und 12d gehören zu einem zweiten logischen Netzwerk 582. Diese logische Trennung von Stationen in einem physikalischen Netzwerk in logische Netzwerke tritt in der MAC-Einheit 18 auf und ermöglicht es Gruppen von Stationen im physikalischen Netzwerk so zu arbeiten, als ob ein einmaliges, getrenntes Netzwerk für jede Gruppe vorhanden wäre. Die Geheimhaltung wird durch eine Verschlüsselung mit dem 56 Bits umfassenden Daten-Verschlüsselungs-Standard (Data Encryption Standard, DES) und durch ein authentiziertes Schlüssel-Management geschaffen.
Alle Stationen in einem gegebenen logischen Netzwerk teilen sich einen Netzwerk-Schlüssel als gemeinsamen Schlüssel. Dieser Netzwerk-Schlüssel ist der Schlüssel, der dem logischen Netzwerk zugeordnet ist. Zusätzlich zum Netzwerk-Schlüssel hat jede Station einen einmaligen Standard-Schlüssel, der typischerweise durch einen Hersteller vorprogrammiert ist. Ein Verwender einer Station erzeugt den Standard-Schlüssel aus einem Passwort (das ebenfalls vorn Hersteller geliefert wird). Der Standard-Schlüssel wird verwendet, um eine sichere Nachrichten-Übermittlung zwischen der Station und einer oder mehreren anderen Stationen zu ermöglichen, die Mitglieder des logischen Netzwerkes sind, damit die Station in sicherer Weise Netzwerk-Schlüssel für diese logischen Netzwerke empfangen kann. Ein beispielhafter Mechanismus zur Erzeugung des Standard-Schlüssels aus dem Passwort ist die PBKDF1-Funktion, wie sie im PKCS#5v2.0-Standard beschrieben ist, den auf Passworten basierenden Verschlüsselungs-Standard, der MD4 als den zugrunde liegenden Hash-Algorithmus verwendet. Somit tritt jede Station in ein logisches Netzwerk das erste Mal durch die Verwendung ihres aus dem Passwort abgeleiteten Standard-Schlüssels ein.
Gemäß den 30 und 31 ist ein Verfahren zum Hinzufügen einer neuen Station, beispielsweise der Station 12e, zu einem logischen Netzwerk, d.h. dem ersten logischen Netzwerk 580, die folgende: Eine Station, die bereits ein Mitglied des logischen Netzwerkes oder eine „Master"-Station ist (z.B. Station 12b in 29) empfängt den Standard-Schlüssel der neuen Station (Schritt 590). Typischerweise wird der Standardschlüssel der neuen Station von Hand in die Master-Station eingegeben. Die Master-Station bildet einen Rahmen, der einen Set-Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel-MAC-Management-Eintrag (Set Network Encryption Key MAC Management Entry) umfasst (Eintrag 210G aus 16) (Schritt 592), wobei der Eintrag einen 56 Bits umfassenden DES-Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel (DES Network Encryption Key, NEK) (im NEK-Feld 268) und eine zugehörige 8 Bits umfassende Verschlüsselungs-Schlüssel-Auswahl (Encryption Key Select, EKS) (im EKS-Feld 266) für das logische Netzwerk identifiziert. Die Master-Station verschlüsselt den Rahmen unter Verwendung des empfangenen Standard-Schlüssels (Schritt 594) und sendet den verschlüsselten Rahmen an die neue Station für eine Entschlüsselung durch die neue Station unter Verwendung des Standardschlüssels (Schritt 596) und der Wiedergewinnung des Netzwerk-Schlüssels und des zugehörigen Selects aus dem entschlüsselten Rahmen.
Die Master-Station kann die Kanal-Bewertungs-Funktion und die Kanal-Bewertungs-MAC-Management-Einträge (12A und 12B) verwenden, die oben beschrieben wurden, um das Weiterleiten des Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssels an die neue Station sicherer zu gestalten. Die Master-Station kann der neuen Station eine Kanal-Bewertungs-Anfrage senden, wodurch die neue Station veranlasst wird, ein Kanal-Bewertungs-Verfahren durchzuführen und eine Kanal-Bewertungs-Antwort mit einer neuen Kanal-Karte zurückzusenden, die sich aus dem Kanal-Bewertungsverfahren ergibt. Beim Empfang dieser Antwort verwendet die Master-Station die in der Antwort spezifizierte Kanal-Karte, um den verschlüsselten Rahmen (der das NEK enthält), an die neue Station zu senden.
Gemäß 31 speichert jede der Stationen im logischen Netzwerk 580, d.h. jede der Stationen 12a, 12b und 12e in den entsprechenden Verschlüsselungs-Schlüssel-Speichern 344 einen einmaligen Standard-Schlüssel 600a, 600b, 600c (die nur bei wiederholten Schlüssel-Operationen verwendet werden sollen), sowie einen identischen Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel (NEK) 602 und ein zugehöriges Verschlüsselungs-Schlüssel-Select (Encryption Key Select, EKS) 604, das für alle anderen Transaktionen innerhalb des logischen Netzwerkes 580 verwendet werden soll.
Der Wert des Verschlüsselungs-Schlüssel-Selects 604 wird in dem EKS-Feld 192 der Rahmen in allen Übertragungen zwischen Mitgliedern des logischen Netzwerkes plaziert, auf das der Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel 602 anwendbar ist (wie in der Fig. durch die Pfeile 1, 2 und 3 angezeigt), und der Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel 602 wird verwendet, um alle Rahmen für diese Mitglieder zu verschlüsseln bzw. zu entschlüsseln.
Somit ist das logische Netzwerk zur Sicherstellung der Geheimhaltung mit einer durchgehenden Verschlüsselung ausgestattet. Jedes logische Netzwerk hat seine eigenen Standard- und Netzwerk-Schlüssel, die für eine Trennung der Informationen eines logischen Netzwerkes von den anderen sorgen. Da dieser Mechanismus die in jeder Station vorhandene Verschlüsselungs-Fähigkeit verwendet, hat jede Station die Möglichkeit, an jeder Anzahl von logischen Netzwerken teilzunehmen, wobei diese Anzahl nur durch die erforderliche Speicherung der Standard- und Netzwerk-Schlüssel eines jeden logischen Netzwerkes und einer Kartierung der Mitglieder eines jeden logischen Netzwerk-Satzes von Mitgliedsstationen begrenzt wird. Beispielsweise könnte die Station 12a auch eine Mitgliedsstation des zweiten logischen Netzwerkes 582 oder die Station 12d ein Mitglied eines dritten logischen Netzwerkes (nicht dargestellt) sein, sowie auch ein Mitglied des zweiten logischen Netzwerkes 582. Folglich kann eine Station tatsächlich mehr als ein Verschlüsselungs-Schlüssel-Select und Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel-Paar speichern, d.h. ein solches Paar für jedes logische Netzwerk, zu dem es gehört.
Das partielle ARQ-Schema erlaubt es einem Mitglied einer Mehrfachruf-Gruppe eine Übertragung (die an die Mehrfachruf-Gruppe gerichtet ist) als Proxy für den Rest der Gruppe zu bestätigen. Das partielle ARQ garantiert nicht die Übermittlung an eine Mehrfachruf-Gruppe, sondern liefert eine Anzeige, dass die Nachricht von wenigstens einem Mitglied der Mehrfachruf-Gruppe empfangen worden ist. Bestätigungen auf MAC-Niveau treten unmittelbar nach dem Rahmen auf, auf den sie antworten, ohne den Kanal für Neuübertragungen frei zu geben.
Eine der Stationen, die eine aktualisierte Kanal-Karte zurücksenden (in der Kanal-Bewertungs-Antwort während eines Kanal-Bewertungsverfahrens) wird ausgewählt, um als der Mehrfachruf-Proxy zu wirken. Die Auswahl kann zufällig erfolgen, doch basiert sie vorzugsweise auf Kanal-Karten-Informationen (die in den Kanal-Karten der Antworten enthalten sind), die es der sendenden Station erlauben, den schwächsten Pfad in der Mehrfachruf-Übertragung zu identifizieren. Dadurch, dass eine Station identifiziert wird, die die geringste Wahrscheinlichkeit besitzt, die Übertragung zu empfangen, und dadurch, dass diese Station als Proxy ausgewählt wird, wird der partielle ARQ-Mechanis mus noch wesentlich zuverlässiger gestaltet. Bei einem beispielhaften Auswahlmechanismus kann der Proxy dadurch ausgewählt werden, dass die Antwortstation ermittelt wird, deren Kanal-Karte die geringste Datenrate unterstützt, was für die schlechtesten Kanal-Eigenschaften kennzeichnend ist. Diese Auswahl kann auf verschiedene Weisen erfolgen, beispielsweise dadurch, dass die tatsächlichen Datenraten verglichen werden, um die niedrigste Datenrate zu ermitteln, oder alternativ dadurch, dass ermittelt wird, welche Kanal-Karte die geringste Anzahl von Bytes in einem Block anzeigt (was auch für die niedrigste Datenrate kennzeichnend ist).
Der Sender stellt einen Mehrfachruf-Rahmen dadurch her, dass er das DA-Feld auf die Adresse der ausgewählten Proxy-Station setzt. Er speichert eine Mehrfachruf-Adresse, welche die Gruppe von Mehrfachruf-Adressen darstellt, die den Mehrfachruf-Rahmen empfangen sollen, oder alternativ die einzelnen Adressen in der Mehrfachruf-Gruppe in dem Mehrfachruf-mit-Antwort-MAC-Management-Eintrag 210H, der oben unter Bezugnahme auf 17 beschrieben wurde, und setzt außerdem das MCF 164 im SC 106 (7). Der Sender setzt auch das DT-Feld in den Start- und End-Begrenzungszeichen des Rahmens mit einem Wert, der angibt, dass eine Antwort angefordert wird.
Die durch das DA-Feld spezifizierte Proxy-Station liefert einen geeigneten Antwort-Typ im Namen der Mehrfachruf-Gruppe immer dann, wenn sie einen Rahmen mit einem DT empfängt, das eine Antwort anfordert. Die Übertragung der Antwort beginnt nach einer RIFS-Periode unabhängig vom Belegtheits-Zustand des Mediums, wie oben erläutert.
Obwohl der partielle ARQ-Mechanismus oben so beschrieben wurde, dass er einen beabsichtigten Empfänger des Mehrfachruf-Rahmens als die ausgewählte Proxy-Station verwendet, so ist er hierauf jedoch nicht beschränkt. Die Proxy-Station kann irgend eine Einrichtung sein, die mit dem gleichen Medium verbunden ist, wie die beabsichtigten Empfänger des Mehrfachruf-Rahmens, d.h. irgendeine Station oder eine Brücke, die mit dem Medium verbunden ist.
Wie zuvor erwähnt, unterstützt das MAC-Protokoll einen Überbrückungsmechanismus zur Verwendung durch ein Sub-Netzwerk (wie z.B. das Stromnetz-Leitungsnetzwerk 10 aus 1), wenn das Sub-Netzwerk mit einer Station Informationen austauschen muss, die durch eine Brücke erreichbar ist. Der Brücken-Mechanismus ermöglicht, dass jede Brücke mit dem Sub-Netzwerk verbunden ist, um als Proxy für Bestimmungsadressen zu dienen, zu denen der Zugang über die Brücke erfolgt.
Gemäß 32 umfasst ein Netzwerk 620 erste und zweite Sub-Netzwerke 622, 624, die auf zuverlässigen Medien basieren (d.h. solchen mit sehr geringen Bit-Fehlerraten) und die somit als „zuverlässige" Sub-Netzwerke bezeichnet werden, und einem dritten Sub-Netzwerk 626, das auf einem verrauschten Medium basiert (einem, das eine relativ hohe Bit-Fehler-Rate besitzt) und das im folgenden als „unzuverlässiges" Sub-Netzwerk bezeichnet wird. Beispiele von zuverlässigen Medien umfassen herkömmliche Ethernet- und Faser-Optik-Verkabelungs-Technologien. Beispiele von verrauschten Medien sind Stromnetz-Leitungen und drahtlose Medien, wie z.B. Radiofrequenz-Übertragungen. Das Netzwerk 620 umfasst weiterhin Brücken 628 (B1) und 630 (B2) zur Verbindung der Sub- Netzwerke 622, 624 und 626. Das erste zuverlässige Sub-Netzwerk 622 umfasst Stationen 632a (R1) und 632b (R2), die mit einem ersten zuverlässigen Medium 634 verbunden sind. Das zweite zuverlässige Sub-Netzwerk 624 umfasst Stationen 636a (R3) und 636b (R4), die mit einem zweiten zuverlässigen Medium 638 verbunden sind, bei dem es sich um ein Medium vom gleichen oder einem anderen Typ wie das Medium 634 handeln kann. Das unzuverlässige Sub-Netzwerk 626 umfasst Stationen 640a (U1) und 640b (U2), die mit einem verrauschten oder unzuverlässigen Medium, wie z.B. einer Stromnetzleitung 642 verbunden sind. Die Brücke 628 (B1) ist mit dem ersten zuverlässigen Medium 634 (am Port A) und dem unzuverlässigen Medium 642 (am Port B) verbunden. Die Brücke 630 (B2) ist mit dem unzuverlässigen Medium 642 (Port A) und dem zweiten zuverlässigen Medium 638 (Port B) verbunden. Jede der Brücken 628, 630 unterstützt eine Brücken-Funktionalität, die, ohne hierauf beschränkt zu sein, eine lernende Brücken-Einheit umfasst, die als lernendes Brücken-Verfahren 644 bzw. 646 dargestellt ist. Jede der Stationen und Brücken umfasst wenigstens eine MAC-Einrichtung. Die Stationen 632a, 632b, die Brücke 628 und die Stationen 636a, 636b sowie die Brücke 630 umfassen eine geeignete Art einer herkömmlichen MAC-Einrichtung, nämlich die MAC-Einrichtungen 648a, 648b, 648c, 650a, 650b bzw. 650c, um das zuverlässige Medium zu unterstützen, an das sie angeschlossen sind. Um Arbeitsvorgänge auf dem unzuverlässigen Medium zu unterstützen, insbesondere eine die Quelle wahrnehmende Brücken-Proxy-Funktion (Source-aware Bridging Proxy Function, wie sie noch beschrieben wird) umfassen die Brücken 628, 630 und die Stationen 640a, 640b, Quellen-Wahrnehmungs-MAC-Einrichtungen 652a, 652b, 652c bzw. 652d. Die Quellen-Wahrnehmungs-MACs 652, d.h. diejenigen MACs, die an einem Quellen-Wahrnehmungs-Brückenbetrieb teilnehmen, müssen wissen, dass eine spezielle Bestimmungsadresse über eine Brücke erreicht wird (in diesem Fall eine der Brücken 628 oder 630).
Jede Quellen-Wahrnehmungs-MAC hat die Fähigkeit, es der Brücke (oder der Einrichtung, die als Brücke arbeitet) zu ermöglichen, als Proxy für das Ziel zu dienen. Dadurch, dass sie als Proxy für eine Ziel- bzw. Bestimmungsadresse arbeitet, übernimmt die Brücke die Verantwortung für das Weitersenden von Paketen an die Zieladresse und nimmt an dem ARQ-Schema direkt als individuelle Adresse (wenn es erforderlich ist) teil.
Die Stationen U1, U2 (und ebenso die Brücken B1 und B2) werden auf die Notwendigkeit aufmerksam gemacht, ein Brücken-Proxy durch das gleiche Kanal-Bewertungs-Verfahren zu verwenden, das für alle Stationen erforderlich ist, um Kanal-Karten-Indices zu erlangen. Wenn in den Kanal-Bewertungs-Antwort-MAC-Management-Eintrag 210B ( 12B), der von einer der Brücken 628, 630 empfangen wird, das Brücken-Proxy-Bit 236 gesetzt ist, versteht die empfangende Einrichtung, dass eine Brücke aktiviert ist und Informationen an eine oder mehrere Adressen in einem anderen Sub-Netzwerk weiterleitet. Die empfangende Einrichtung ordnet der Quellen-Adresse dieser Brücke, die in dem SA-Feld identifiziert ist, dem CMI (zusammen mit den VT, RATE und MOD-Feldern) zu, wie es dies für jede andere Station im Netzwerk tun würde. Der Empfänger ordnet diese gleichen Informationen jeder Brückenbetrieb-Bestimmungs-Adresse (Bridged Destination Address (BDA) 246 in den Kanal-Bewertungs-Antwort-MAC-Management-Eintrag 210B zu. Das BP-Flag 236 zeigt an, dass der Zugang zu dem BDA 246 über die Quellenadresse (Source Address) der Brücke erfolgt. Auf diese Weise ist jede Station in der Lage, eine erste Datenstruktur in Form einer ersten Liste, die hier als PBDA-Liste bezeichnet wird, zu konstruieren, die eine kartenmäßige Verbindung zwischen der SA einer jeden Brücke und einem oder mehreren BDA herstellt. Jede Brücke konstruiert und pflegt eine zweite Datenstruktur oder Liste auf, die ihre eigene Liste von jeder DA ist, die als Proxy dient („Ich-bin-ein-Proxy"-Liste oder IAP-Liste).
Die nachfolgende Übertragung durch das Brücken-Proxy zu einer DA in der BPDA-Liste wird, wenn diese einmal erstellt ist, dadurch bewerkstelligt, dass ein Rahmen gesandt wird, der einen MAC-Management-Informations-Feld-Eintrag des Austausch-Brücken-Adress-Typs (Replace Bridge Address Type) besitzt. Eine MSDU, die an eine Bestimmungsadresse adressiert ist, für die ein Brücken-Proxy aktiv ist, wird mit der Rahmen-Kopf-Bestimmungs-Adresse 108 (3) gesandt, die auf die Adresse der Brücke gesetzt ist. Die Rahmen-Kopf-Quellen-Adresse 110 (3) ist die Adresse der sendenden Station. Der Austausch-Brücken-Adress-MAC-Management-Informations-Eintrag umfasst die ursprüngliche Bestimmungsadresse (Original Destination Address (ODA) und die ursprüngliche Quellenadresse (Original Source Address, OSA) und erlaubt es somit der Brücke, die ursprüngliche MSDU für eine Übertragung zu rekonstruieren.
Das Netzwerk 620 in einem konfigurierten Zustand ist in 33 als konfiguriertes Netzwerk 620' dargestellt. Im konfigurierten Zustand pflegen bzw. bewahren die lernenden Brücken-Verfahren 644, 646 Port für Port gelernte Adressen-Listen 660 bzw. 662 für alle Stationen. Somit bewahrt B1 die Stationen/Port-Liste 660 auf, die für den Port A die Stationen R1 und R2 und für den Port B die Stationen U1, U2, R3 und R4 umfasst. Die Brücke B2 bewahrt die Stationen/Port-Liste 662 auf, die U1, U2, R1 und R2 für den Port A und R3 und R4 für den Port B umfasst. Die Brücken-Quellen-Erkennungs-MACs 652a und 652b bewahren IAP-Listen 664a bzw. 664b auf, die Adressen umfassen, für welche diese Brücken als Proxy dienen. Die IAP-Liste 664a umfasst die Adressen von R1 und R2 und die IAP-Liste 664b umfasst die Adressen von R3 und R4. Die IAP-Listen-Adressen werden an das Quellen-Wahrnehmungs-MAC durch das LLC (in einem örtlichen Management-Eintrag) weitergeleitet oder werden gelernt (mit Hilfe des lernenden Brücken-Verfahrens, das die Adressen für das Quellen-Wahrnehmungs-MAC zur Verfügung stellt, oder wenn das MAC von dem LLC einen Rahmen mit einem SA empfängt, das nicht sein eigenes ist). Eine Quellen-Wahrnehmungs-MAC-Funktion IAP (SA) addiert diese Adressen zur IAP-Liste.
Zusätzlich bewahren die Stationen 640a und 640b jeweils gelernte oder empfangene BPDA-Informationen in einer entsprechenden Brücken-Proxy-DA-Liste 666 (BPDA List) auf. Da zwei Brücken mit dem Sub-Netzwerk 626 verbunden sind, muss jede dieser Brücken (nämlich die Brücken 628 und 630) auch eine Brücken-Proxy-Liste für die Bestimmungsadressen aufbewahren, die durch die andere Brücke erreicht werden. Folglich bewahren die Brücken 628 und 630 BPDA-Listen 668a bzw. 668b auf. Sie empfangen diese Liste über den Kanal in einem MAC-Management-Eintrag – d.h. einem Kanal-Bewertungs-Antwort-MAC-Management-Eintrag von einer Brücke – oder vom Host (örtlicher MAC-Management-Eintrag). Die Liste kann eine Liste von Adressen-Paaren sein, von denen jedes eine Bestimmungsadresse (DA) und die den DA zugeordnete DA des Brücken-Proxys (BPDA) umfasst oder alternativ eine Liste von DAs, die jedem BPDA zuge ordnet sind. Die BPDA-Liste kann gelernt werden, wenn im Brückenbetrieb Rahmen von einem speziellen SA empfangen werden, wobei das SA und das OSA nicht zusammenpassen. Sie werden von einer Aufzeichnungs-BPDA (OAS; SA)-Funktion (RecordBPDA) gespeichert, die das OSA-SA-Adresspaar in der BPDA-Liste als DA bzw. BPDA speichert. Örtliche MAC-Management-Pole/Sätze-Primitive werden verwendet, um das LLC (und obere Schichten) beim Speichern und Versorgen der Station mit der BPDA-Liste zu unterstützen.
In 34 ist ein Quellen-Wahrnehmungs-MAC-TX-Verfahren für die Selbstkonfiguration einer Einrichtung (wie z.B. eines U1, U2, B1 oder B2) in einem Quellen-Wahrnehmungs-Brücken-Netzwerk (Netzwerk 620) 700 dargestellt. Das Verfahren 700 beginnt mit dem Empfang eines Rahmens durch das Quellen-Wahrnehmungs-MAC 652 in der Einrichtung von den LLC (Schritt 702). Der Rahmen kann für eine Übertragung an eine Zieleinrichtung oder als Management-Rahmen für das MAC selbst vorgesehen sein. Das Verfahren ermittelt, ob das durch den Rahmen identifizierte SA zu dem SA des MACs passt (MyAddr) (Schritt 704). Wenn eine Übereinstimmung der SA gegeben ist, ermittelt das Verfahren, ob die vom Rahmen identifizierte DA zu der DA des MACs passt (MyAddr) (Schritt 706). Wenn auch eine DA-Übereinstimmung gegeben ist, wird der Rahmen zum MAC selbst weitergeleitet und soll nicht auf dem Medium übertragen werden. Das Verfahren ermittelt, ob in dem Rahmen ein MAC-Management-Eintrag vorhanden ist (Schritt 708). Wenn der Rahmen einen MAC-Management-Eintrag umfasst, der Informationen enthält, die für eine örtliche Verwendung dienen sollen, ruft das Verfahren das Aufzeichnungs-LAP (RecordLAP) auf, um eine IAP-Liste zu speichern, wenn eine solche Liste in dem Eintrag vorhanden ist (Schritt 708). Wenn der Rahmen keinen MAC-Management-Eintrag umfasst (wie in Schritt 708 festgestellt werden kann), verwirft das Verfahren den Rahmen (Schritt 712) und kehrt zu einem Leerlaufzustand (Schritt 714) zurück.
Wenn im Schritt 706 ermittelt wird, dass die DA im Rahmen nicht gleich der örtlichen Adresse des MAC ist (wie dies im Fall eines Rahmens normal ist, der übertragen werden soll), ermittelt das Verfahren, ob bekannt ist, dass die DA im Zusammenhang mit einem Brückenbetrieb verwendet werden soll (Schritt 716), d.h. in der BPDA-Liste der Station durch eine frühere RecordBPDA-Funktion einer Brücke (durch die auf sie zugegriffen wird) zugeordnet ist (wie dies oben erwähnt wurde und noch genauer unter Bezugnahme auf 36 erläutert wird). Wenn bekannt ist, dass die DA im Zusammenhang mit einem Brückenbetrieb verwendet werden soll, führt das Verfahren eine SubstituteBPDA-Funktion (Schritt 718) in der Weise durch, dass es die DA des Rahmens durch die DA der zugeordneten Brücke im DA-Feld des Rahmens ersetzt und die ursprüngliche DA und SA des Rahmens in die ODA- und OSA-Felder in dem Ersetze-Brücken-Adresse-MAC-Management-Eintrag 210E (Replace Bridge Address MAC Management Entry) einbringt (siehe auch 15). Das Verfahren leitet den Rahmen zu einem Verfahren weiter, das den Rahmen für eine Übertragung vorbereitet (Schritt 720).
Wenn im Schritt 716 nicht bekannt ist, dass die DA einer Brücke zugeordnet ist und wenn im Schritt 762 tatsächlich bekannt ist, dass keine Brückenzuordnung gegeben ist, leitet das Verfahren den Rahmen zur Übertragungs-Vorbereitung (Schritt 720) ohne Verarbeitung der Brücken-Adresse weiter. Wenn (im Schritt 722) die DA nicht bekannt ist, wird die Ersatz-BPDA-Funktion mit der DA durchgeführt, die auf die Rundruf-Adresse gesetzt ist (Schritt 724) und das Verfahren geht zum Schritt 720 weiter.
Wenn im Schritt 704 die SA des Rahmens nicht gleich der Adresse der Station ist (MyAddr), ist die das Verfahren durchführende Vorrichtung eine Brücke und die Verarbeitung geht in der folgenden Weise weiter: Das Verfahren stellt fest, ob bekannt ist, dass die DA in einem Brückenbetrieb verwendet werden soll (durch eine vorausgehende RecordBPDA-Funktion, eine Kanal-Karten-Antwort oder durch ein örtliches Management „sett"-Primitv) (Schritt 726). Wenn bekannt ist, dass die DA in einem Brückenbetrieb verwendet werden soll, führt das Verfahren die SubstituteBPDA-Funktion durch, führt die IAP (SA)-Funktion (wie zuvor beschrieben) aus und ersetzt das SA durch MyAddr (Schritt 728), bevor es im Schritt 720 den Rahmen für eine Übertragung vorbereitet. Wenn andererseits bekannt ist, dass die DA nicht in einem Brückenbetrieb verwendet werden soll (d. h. eine Kanal-Karte existiert für die DA oder eine andere Anzeige) (Schritt 730), dann führt das Verfahren die SubstitueBPDA-Funktion ohne eine Änderung der DA sowie die IAP (SA)-Funktion durch und ersetzt die SA durch MyAddr (Schritt 732), bevor der Rahmen im Schritt 720 für die Übertragung vorbereitet wird.
Wenn die DA (aus dem Ermittlungsschritt 730) nicht bekannt ist, führt das Verfahren die SubstituteBPDA-Funktion mit einer auf die Rundruf-Adresse gesetzten DA und ebenso die IAP (SA)-Funktion durch und ersetzt ebenfalls SA durch MyAddr (Schritt 734), bevor es den Rahmen in Schritt 720 für eine Übertragung vorbereitet.
In 35 ist das den Rahmen für eine Übertragung vorbereitende Verfahren 720 dargestellt. Vorzugsweise wird dieses Verfahren nach der Selbstkonfiguration für den Quellen-Wahrnehmungs-Brückenbetrieb der 34 durchgeführt. Dadurch, dass die Verarbeitung in dieser Art angeordnet wird, wird eine verbesserte Zuverlässigkeit für Rundruf- und Mehrfachruf-Pakete durch die Verwendung der partiellen ARQ aufrechterhalten. Zunächst ermittelt das Verfahren 720, ob die DA eine Mehrfachruf-Adresse ist (Schritt 740). Wenn die DA keine Mehrfachruf-Adresse ist, ermittelt das Verfahren, ob für die DA eine Kanal-Karte existiert (Schritt 742). Wenn eine Kanal-Karte für die DA existiert, bestimmt das Verfahren, dass der Rahmen gemäß dem Kanal-Zugangsverfahren verschlüsselt und übertragen werden soll (Schritt 744). Wenn das Verfahren im Schritt 742 feststellt, dass für die DA eine Kanal-Karte nicht existiert, veranlasst das Verfahren, dass ein Kanal-Bewertungs-Anforderungs-MAC-Management-Eintrag zum Rahmen hinzugefügt wird (Schritt 746), bevor die Verschlüsselung und die Übertragung in Schritt 744 erfolgen. Wenn im Schritt 740 festgestellt wird, dass die DA zu einem Mehrfachruf gehört, ermittelt das Verfahren, ob irgend welche gültigen Kanal-Karten existieren (Schritt 748). Wenn keine gültigen Kanal-Karten existieren, kann das partielle ARQ-Verfahren nicht durchgeführt werden und der Rahmen wird im Schritt 744 einfach verschlüsselt und übertragen. Wenn im Schritt 748 eine gültige Kanal-Karte existiert, wird das partielle ARQ-Verfahren durch eine SubstituteMWR-Funktion durchgeführt. Die SubstituteMWR-Funktion kopiert die DA in den Mehrfachruf-mit-Antwort-Management-Eintrag, ersetzt die DA durch die DA, für die eine gültige Kanal-Karte existiert und setzt das Mehrfachruf-Flag (Schritt 750).
In 36 ist ein Quellen-Wahrnehmungs-MAC-RX-Verfahren für eine Selbstkonfiguration und für einen Quellen-Wahrnehmungs-Brückenbetrieb beim Empfang (d.h. wenn Rahmen durch die MAC-Einheit vom Medium empfangen werden) 760 dargestellt. Die Verarbeitung erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge wie beim Sende-Verfahren, das oben unter Bezugnahme auf die 34 bis 35 beschrieben wurde. D.h. auf eine partielle ARQ-Verarbeitung folgt eine Brücken-Proxy-Daten-Verarbeitung. Das Verfahren 760 empfängt einen Rahmen vom Medium 762. Das Verfahren ermittelt, ob das Mehrfachruf-Flag auf 1 gesetzt ist, oder ob die DA eine Mehrfachruf-Adresse ist, d.h. ob Adresse MSB = 1 gilt (Schritt 764). Wenn das Verfahren ermittelt, dass weder das MCF gesetzt ist noch dass es sich um eine Mehrfachruf-DA handelt, ermittelt das Verfahren, ob die DA gleich MyAddr ist (Schritt 766). Wenn im Schritt 766 die DA nicht gleich MyAddr ist, wird der Rahmen verworfen (Schritt 768) und das Verfahren kehrt zu einem Leerlaufzustand (Schritt 770) zurück. Anderenfalls, d.h. wenn entweder das MCF gesetzt ist oder es sich bei der Adresse um eine Mehrfachruf-Adresse handelt, oder wenn die DA gleich groß MyAddr ist, veranlasst das Verfahren, dass der Rahmen (gegebenenfalls) wieder zusammengesetzt und entschlüsselt wird, um jegliche MAC-Management-Einträge zu extrahieren, die vorhanden sein könnten (Schritt 772). Wenn ein Kanal-Bewertungs-Anforderungs-MAC-Management-Eintrag im Rahmen vorhanden ist, verarbeitet das Verfahren 760 die Anforderung durch Vorbereitung einer Kanal-Bewertungs-Antwort, die die BPDA-Liste umfasst, welche von der IAP-Liste der Brücke genommen wird, wenn eine solche Liste existiert (Schritt 774). Das Verfahren ermittelt, ob in dem Rahmen ein MWR-Management-Eintrag vorhanden ist (Schritt 776). Wenn dies der Fall ist, wird die DA durch die DA ersetzt, die in dem Eintrag enthalten ist und der Management-Kopf wird entfernt (Schritt 778). Wenn ein MBR-Eintrag nicht vorhanden ist, ermittelt das Verfahren, ob im Rahmen ein Ersetze-Brücken-Adresse-Eintrag (Replace Bridge Address Entry) im Rahmen vorhanden ist (Schritt 780). Wenn das Verfahren das Vorhandensein des RBA-Eintrags im Rahmen feststellt, führt es eine RecordBPDA(OSA, SA)-Funktion durch, um dieses Adressenpaar zur BPDA-Liste der Station hinzuzufügen (wenn OSA und SA verschieden sind), und die DA und SA werden aus den ODA und OSA wieder hergestellt (Schritt 782). Sobald das Verfahren alle Management-Einträge aus dem Rahmen entfernt und den Rahmen an das LLC für eine Lieferung an den Host weitergeleitet hat (Schritt 784), kehrt es zum Leerlaufzustand zurück (Schritt 770).
Wie in 32 gezeigt, umfassen die Brücken B1 und B2 ein Brücken-Lern-Verfahren (learning bridge process), das an ein Quellen-Wahrnehmungs-MAC an den Port gekoppelt ist, der mit dem unzuverlässigen Netzwerk verbunden ist. Das Brücken-Lern-Verfahren ist „IAP-wahrnehmend" und ist somit in der Lage, die Liste der sendenden Adressen zu der IAP-Funktion des unzuverlässigen MACs für eine Speicherung in der IAP-Liste hinzuzufügen.
Obwohl die Brücken B1, B2 eine lernende Brücken-Funktion mit IAP-Wahrnehmung verwenden, können auch andere Ausführungsformen in Betracht gezogen werden. Beispielsweise können die Brücken B1, B2 mit einem standardmäßigen, handelsüblichen Brücken-Chip (der typischerweise eingebaute Ethernet-MACs 648 für jeden Port aufweist) und mit einem externe Quellen wahrnehmenden MAC 532 realisiert werden, das mit wenigstens einem Port verbunden ist, so dass die Verwendung des Quellen wahr nehmenden Brückenbetriebs an diesem wenigstens einen Port gegenüber dem Brücken-Lern-Verfahren versteckt ist. Obwohl die Brücke keine IAP-Wahrnehmung besitzt und daher nicht dazu ausgerüstet ist, IAP-Listen-Informationen an das Quellen wahrnehmende MAC weiterzuleiten, unterstützt bei einer solchen Realisierung das Quellen wahrnehmende MAC andere Mechanismen, die verwendet werden können, um die IAP-Liste zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, beispielsweise MAC-Management-Einträge oder andere Quellen wahrnehmende MAC-Lernmechanismen, wie zuvor beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 32 bis 33 sei erwähnt, dass, obwohl die Einrichtungen 628 und 630 als allein stehende Brücken (Stand Alone Bridges) dargestellt und beschrieben sind, sie auch als Stationen realisiert werden können, die Hosts umfassen oder mit solchen verbunden sind). Wenn die Brückeneinrichtung 628 als Station realisiert ist, würde sie in beiden Sub-Netzwerken 622 und 626 als Station betrachtet werden. In ähnlicher Weise würde die Brückeneinrichtung 630 dann, wenn sie als Station realisiert wäre, als Station auf beiden Sub-Netzwerken 626 und 624 betrachtet werden. Die Steuerstrukturen und -Vorgänge, die mit dem Brückenbetriebsmechanismus verbunden sind, würden in angemessener Weise modifiziert sein. Beispielsweise würde die Station/Port-Liste 660 so erweitert, dass sie für den Port B die Einrichtung 630 (B2) umfasst, und die Station/Port-Liste 662 würde in ähnlicher Weise so angepasst, dass sie für den Port A die Einrichtung 628 (B1) umfasst.
Wie zuvor angedeutet, ermöglicht es die Verwendung des Zugangs-Mechanismus ohne Konkurrenzbetrieb einer einzelnen Station den Zugang zum Medium zu steuern. Zusätzlich erlaubt es der Zugangsmechanismus ohne Konkurrenzbetrieb einer Station, als Netzwerk-Steuerung bzw. -Controller zu arbeiten. In 37 ist ein Mehrknoten-Netzwerk 700 dargestellt, das in der Lage ist, periodische, Intervalle (Sitzungen) ohne Konkurrenzbetrieb für einen Verkehr mit garantierter Qualität sowie auch einen Zugang mit Konkurrenzbetrieb zu unterstützen. Das Netzwerk 700 umfasst eine Station, die als Master 702 bezeichnet ist, und Stationen 704a, 704b (, die als erste bzw. zweite Slaves dargestellt sind), die mit einem gemeinsamen physikalischen Medium 706 verbunden sind. Typischerweise erfolgt die Auswahl des Masters 702 durch einen Netzwerk-Administrator (nicht dargestellt) oder ist Geräte- oder Produkt-spezifisch. Die Stationen 702, 704a und 704b umfassen Hosts 708a, 708b bzw. 708c, MAC-Schichten 710a, 710b bzw. 710c und PHY-Schichten 712a, 712b bzw. 712c. Jeder Host 708 ist mit der MAC-Schicht 710 verbunden, die auch mit der PHY-Schicht 712 verbunden ist. Vorzugsweise arbeitet die MAC-Schicht 710 in der gleichen Weise wie die MAC-Einheit 18 (1) und umfasst deren Funktionalität. In entsprechender Weise umfasst die PHY-Schicht 712 vorzugsweise wenigstens die Funktionalität der PHY-Einheit 22 (ebenfalls in 1), und das Medium 706 ist eine Stromnetzleitung. Es könnten jedoch auch andere Arten von Medien verwendet werden. Der Host 708 soll wenigstens eine oder mehrere im Netzwerkbetrieb arbeitende Software-Komponenten darstellen, die oberhalb der MAC-Sub-Schicht 710 arbeiten.
Eine Verbindung zwischen dem Master 702 und irgendeinem oder mehreren der Slaves 704a, 704b, der bzw. die an einer Sitzung eines Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb teilnehmen möchte(n), wird durch einen Austausch von Verbindungs-Steuer-Nachrichten 714 (Connection Control Messages) zwischen den Hosts des Masters und des oder der Slaves (d.h. zwischen dem Host 708a und dem Host 708b und 708a und 708c, wenn beide Slaves Mitglieder der Sitzung sein wollen) unter Verwendung des normalen, auf Konkurrenzbetrieb basierenden Zugangs vor der Sitzung ohne Konkurrenzbetrieb hergestellt und aufrecht erhalten. Stationen werden zur Sitzung unter Verwendung des gleichen Mechanismus hinzugefügt oder aus ihr entfernt, d.h. unter Verwendung der Verbindungs-Steuer-Nachrichten 714, die außerhalb der Intervalle ohne Konkurrenzbetrieb während der Sitzung für diese Zwecke abgegeben werden. Der Host 708 teilt die Einzelheiten der Verbindung (sobald sie hergestellt ist oder nachdem sie modifiziert wurde) dadurch mit, dass er Verbindungs-Set- und Verbindungs-Use-Nachrichten (Set Connection und Use Connection Messages) 716 an die MAC 710 dieser Station sendet.
Die Verbindungs-Steuer-Nachrichten 14, die bei Nachrichtenverbindungen zwischen Master und Slave eine Rolle spielen, umfassen die folgenden Primitive:
MASTER_SLAVE_CONNECTION.Request (Req/Confirm, Conf); SLAVE_MASTER_CONNECTION.Req/Conf; MASTER_SLAVE_RECONFIGURE.Req/Conf; und SLAVE_MASTER_RECONFIGURE.Req/Conf. Jedes dieser Primitive umfasst die folgenden Parameter: Periode, Rahmenlänge, minimale Rahmenzeit, maximale Rahmenzeit, Startzeit, Verbindungsdauer, Verbindungsnummer und letzter Rahmen ohne Konkurrenzbetrieb (Contention-free Frame, CFF). Die Periode definiert die Zeit vom Start eines Konkurrenzbetrieb-Intervalls bis zum Start des nächsten Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb. Die Rahmenlänge definiert (in Anzahl von Bytes) die mittlere Rahmenlänge, die während eines jeden Intervalls übertragen werden soll. Die minimale Rahmenzeit und die maximale Rahmenzeit definieren die minimale bzw. maximale zeitliche Dauer eines Rahmens (mit zugehöriger Antwort). Die Startzeit spezifiziert die ungefähre erste Zeit-Teilnahme im Intervall ohne Konkurrenzbetrieb (oder dessen Start). Die Verbindungsdauer spezifiziert die Dauer der Verbindung (in Sekunden). Ein Wert von Null zeigt an, dass die Verbindung abgebrochen ist, während ein MaxValue anzeigt, dass die Verbindung solange gut war, bis sie abgebrochen wurde). Die Verbindungsanzahl ist die Verbindungszahl, die einer speziellen Verbindung von Station zu Station (d.h. vom Master zum Slave) zugeordnet ist. Das Signal Letzte CFF zeigt an, dass die Slave-Station (, die diesen Parameter empfängt,) den letzten Rahmen in dem nächsten Intervall ohne Konkurrenzbetrieb senden und das CC-Feld in diesem Rahmen auf einen Nullwert setzen soll (um so das Ende dieses speziellen Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb an alle Stationen im Netzwerk zu signalisieren). Der Master kontrolliert das Setzen der Verbindungs-Steuer-Nachrichten-Parameter während ein Slave, der eine Anforderung durchführt (.req Nachricht) die angeforderten Werte an den Master sendet. Die Bestätigungsantwort vom Slave bestätigt lediglich die vom Master zurückgesandten Werte, wenn diese Werte akzeptabel sind.
Ein exemplarischer Verbindungs-Steuer-Nachrichten-Austausch zwischen einem Master und einem Slave ist der folgende: Eine Handgeräte-Station (Slave), die einen Telefonanruf initiiert, sendet eine Nachricht an eine Basisstation (Master), die die Einleitung eines Anrufs anfordert (Verbindungs-Anforderung; Connection Request). Der Master antwortet mit einer Nachricht, die anzeigt, dass die Zeitsteuerung und andere Informationen, die für die Verbindung erforderlich sind, hergestellt und aufrechterhalten werden müssen.
Zusätzlich zu den Verbindungs-Steuer-Nachrichten-Parametern, die oben erläutert wurden, werden jegliche Anforderungen oder Antworten, die die Kanal-Karten für eine neue Verbindung betreffen, vor dem Beginn des ersten Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb abgegeben (an dem die Verbindung teilnehmen soll) unter Verwendung des Zugangs mit Konkurrenzbetrieb. Alle anderen Nachrichten, die zur Aufrechterhaltung oder für Änderungen an der Verbindung von Bedeutung sind, werden ebenfalls außerhalb des Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb ausgetauscht.
Wie man der 37 weiterhin entnimmt, kann der Master 700 die Master-Steuerung an eine andere Station (den „neuen" Master), beispielsweise eine Station übergeben, die als Slave gearbeitet hat (wie eine der Stationen 704), oder an eine Station, die nicht als Slave gearbeitet hat (nicht dargestellt). Es sei darauf hingewiesen, dass das Netzwerk 700 in logische Netzwerke unterteilt werden kann, wobei jedes logische Netzwerk einen designierten Master besitzt; so kann beispielsweise der Master 700 als erster Master in einem logischen Netzwerk designiert sein (und als Master arbeiten), und die zweite Station 704b als zweiter Master in einem anderen logischen Netzwerk designiert sein, und es kann eine Master-Sitzungs-Steuerung vom Master 700 an die andere (neue) Master-Station 704b abgegeben werden. Zu diesem Zweck umfassen die Verbindungs-Steuer-Nachrichten 714 auch Nachrichten für die Übergabe der Master- und Sitzungs-Steuer-Informationen vom Master an einen neuen Master. Diese Nachrichten haben die Form von MASTER_MASTER_CONTROL_TRANSFER.Request- und MASTER_MASTER_CONTROL_TRANSFER.Confirm-Nachrichten zur Übermittlung der folgenden Parameter: Periode, Rahmenlänge, minimale Rahmenzeit, maximale Rahmenzeit, Startzeit, Sitzungsdauer, Verbindungsnummer und Angeforderte Intervalllänge. Die Periode definiert die Zeit vom Start eines Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb bis zum nächsten Intervall ohne Konkurrenzbetrieb. Die Sitzungsdauer definiert die Länge der Sitzung (für den Master, der die Sitzungs-Steuerung übernimmt) in Sekunden. Die Angeforderte Intervalllänge spezifiziert die Gesamtlänge (in ms) des angeforderten Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb. Die Verbindungsnummer ist die einmalige Nummer, die der Verbindung zwischen dem Master und dem neuen Master zugeordnet wird. Die jeweiligen designierten Master 702, 704b des logischen Netzwerks sind somit in der Lage, die Steuerung zwischen sich hin und her zu übergeben, für einen glatten Übergang zwischen den Sitzungen des logischen Netzwerks.
In 38 ist eine beispielhafte, Sitzung 720 ohne Konkurrenzbetrieb von Intervallen 722 ohne Konkurrenzbetrieb dargestellt. Die Intervalle 722 ohne Konkurrenzbetrieb treten periodisch mit einem festen Zeitabstand 724 auf (der als die „Periode" in den Verbindungs-Steuer-Nachrichten 714 spezifiziert ist). Vorzugsweise ist das Intervall ohne Konkurrenzbetrieb auf einen bestimmten Teil der Gesamt-Periode oder des Gesamt-Zyklus, wie z.B. 50% beschränkt, so dass andere Stationen die Gelegenheit haben, sich um das Medium während normaler Intervalle 725 mit Konkurrenzbetrieb zu bewerben (die in der Fig. schraffiert dargestellt sind, da die Intervalle 725 keinen Teil der Sitzung 720 bilden). Ein Sitzungs-Intervall 726 ist die Zeitdauer der Sitzung 72O. Es kann eine festgelegte Zeitdauer (wie dargestellt) aufweisen oder solange andauern, wie die Sitzung benötigt wird. Typischerweise wird die Sitzung vom Master zu dem Zeitpunkt etabliert, zu dem der Master die Notwendigkeit für eine Sitzung bemerkt (beispielsweise wenn eine erste Ver bindungs-Anforderung empfangen wird). Andere Verbindungen können zu einer bereits etablierten Sitzung hinzugefügt werden oder es können Verbindungen, die an der Sitzung teilnehmen, von der Sitzung entfernt werden (zu solchen Zeitpunkten, in denen diese Verbindungen beendet sind). In dem in 38 dargestellten Beispiel ist angenommen, dass der Host auf Anforderungen von beiden Slave-Stationen 704a, 704b nahezu zur gleichen Zeit aufmerksam wurde, und dass daher die Sitzung 720 zu dem Zeitpunkt etabliert wurde, an dem diese Verbindungen hergestellt wurden.
Wie man weiterhin der 38 entnimmt, ist jedes Intervall ohne Konkurrenzbetrieb 722 in Rahmen-Zeit-Slots 727 unterteilt und jeder Rahmen-Zeit-Slot 727 ist entweder einem stromabwärts gerichteten Verkehr (ausgehend vom Master) zugeordnet, wobei es sich hierbei um die Slots 727a, 727b handelt, oder einem stromaufwärts gerichteten Verkehr (ausgehend von einem Slave); dies sind die Slots 727c, 727d. In der dargestellten Konfiguration sendet der Master einen seiner Rahmen in einem stromabwärts gerichteten Verkehrs-Slot (beispielsweise sendet er einen Rahmen im Slot 727a, auf den unmittelbar der Slot für den stromaufwärts gerichteten Verkehr folgt, der einem Slave zugeordnet ist, der an dem Intervall 727 ohne Konkurrenzbetrieb teilnimmt, wobei wieder im dargestellten Beispiel der vom Slave 1 verwendete Slot 727c benutzt wird. Um den Zugang ohne Konkurrenzbetrieb für jede der teilnehmenden Slave-Stationen 1 und 2 zu initiieren, beginnt das Intervall ohne Konkurrenzbetrieb damit, dass der Master einen Rahmen für eine sofortige Abgabe und Übersendung eines ersten stromabwärts gerichteten Rahmens 727a an die Slave-Station 704a in die Warteschlange einreiht, bei dem CAP = 3 und CC = 1 ist. Sobald der stromabwärts gesandte Rahmen 727a vom Slave 704a empfangen worden ist und der Slave 704a feststellt, dass die Übertragung des stromabwärts gerichteten Datenverkehrs vollständig durchgeführt worden ist, sendet der Slave 704a einen stromaufwärts gerichteten Rahmen 727c (der bereits vom Host dieses Slaves in die Warteschlange eingereiht worden war). Die Slave-Station 704a stellt fest, dass sie einen in die Warteschlange eingereihten Rahmen senden sollte, wenn ein letztes (oder einziges) Segment empfangen wird und bestimmte Bedingungen erfüllt, d.h. ein SA besitzt, das zu dem des Masters passt, dass CAP = 3, CC = 1 gilt und dass ein CN vorhanden ist, das zu der zugewiesenen Verbindungsnummer passt.
Weiterhin entnimmt man der 38, dass der Master nach dem Empfang des erwarteten Rahmens vom Slave 1 oder nach einer vorbestimmten Übermittlungszeit, wenn kein Rahmen empfangen worden ist (d.h. wenn der stromabwärts oder stromaufwärts gesandte Rahmen aufgrund schlechter Kanalbedingungen fehlgeschlagen ist) fortfährt, zusätzliche Rahmen ohne Konkurrenzbetrieb auszusenden (wenn andere Slave an der Sitzung teilnehmen). In dem dargestellten Beispiel sendet der Master stromabwärts gerichteten Datenverkehr in einem zweiten Slot 727b für stromabwärts gerichteten Verkehr und veranlasst somit die Slave-Station 704b stromaufwärts gerichteten Verkehr während des vierten Slots oder des zweiten Slots für stromaufwärts gerichteten Verkehrs zu übersenden (wenn die SA-, CAP-, CC- und CN-Feldeinstellungen in dem stromabwärts gesandten Rahmen dies anzeigen). Auf diese Weise ist der stromabwärts gerichtete Verkehr des Masters in der Lage, einen Abfrage-Mechanismus (polling mechanism) durchzuführen.
Das Intervall 722 ohne Konkurrenzbetrieb wird dadurch beendet, dass im letzten Rahmen CC = 0 gesetzt wird. Eine Station hat Kenntnis, dass ein spezieller Rahmen der letzte ist, aus dem Letztes-CFF-Feld in den (zwischen Hosts) ausgetauschten Verbindungs-Steuer-Informationen während des Einrichtens und Durchführens der Verbindung.
Somit kann man der 38 entnehmen, dass die Intervall-Sitzung ohne Konkurrenzbetrieb 726 von einem CSMA-Netzwerk (wie z.B. dem Netzwerk 10 in 1) verwendet werden kann, um zwischen verteilten Medien-Zugangs-Steuerungen (wie z.B. CSMA) abzuwechseln, das während der Intervalle 725 mit Konkurrenzbetrieb ausgeführt wurde und einer zentralisierten Medien-Zugangs-Steuerung (wie z.B. TDMA) der Intervalle 722 ohne Konkurrenzbetrieb, für verschiedene Niveaus von QoS.
Die MAC-Schicht einer jeden Station wird eingestellt, dass sie Rahmen zur geeigneten Zeit durch die Verbindungs-Steuer-Nachrichten 714 aussendet, die von den Hosts ausgetauscht werden, und die Set-Verbindungs-MAC-Management-Nachrichten 716 (Set Connection MAC Management Messages) (37), die vom Host für die MAC-Schicht bereitgestellt werden. Die Set- und Use-Verbindungs-Nachrichten 716 werden an das MAC in MAC-Management-lnformations-Einträgen übermittelt. In den 39A und 39B ist ein Set-Verbindungs-MAC-Management-Dateneintrag 740 bzw. ein Use-Verbindungs-MAC-Management-Dateneintrag 742 dargestellt. Gemäß 39A umfasst der Set-Verbindungs-Dateneintrag 740 ein Verbindungs-Nummern-Feld 744, um die Verbindungsnummer zu identifizieren, die einer speziellen Verbindung zugeordnet ist, sowie ein Master-Feld 746, um anzuzeigen, ob eine Station als Master oder als Slave für die im Verbindungs-Nummernfeld 744 identifizierte Verbindung arbeitet. Wenn es gesetzt ist, zeigt das Master-Feld 746 an, dass die Station als Master arbeitet. Der Eintrag 740 umfasst weiterhin ein SA-Feld 748 und ein SA-Rahmen-Größen-Feld 750. Das SA-Feld 748 liefert die Adresse der Station, welche die Übertragung eines Rahmens (mit einer Länge, die durch das SA-Rahmen-Größen-Feld 750 spezifiziert ist) veranlassen wird, der für die identifizierte Verbindung in die Warteschlange eingereiht ist. Wenn ein in die Warteschlange eingereihter Rahmen der erste während eines gegebenen Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb zu übersendende Rahmen ist, ist das SA-Rahmen-Größen-Feld 750 auf Null gesetzt und das SA-Feld 748 wird ignoriert. Wenn das Master-Feld 746 gesetzt und ein in die Warteschlange eingereihter Rahmen nicht der erste während eines gegebenen Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb zu übersendende Rahmen ist, verwendet der Master die durch das SA-Rahmen-Größen-Feld 750 (in Verbindung mit der Kanal-Karte für das identifizierte SA) gegebene Länge, um einen Sende-Zeitgeber (Transmit Timer) zum Messen des Zeitintervalls zwischen dem Ende der vorausgehenden Übertragung und dem Beginn der Übertragung des in die Warteschlange eingereihten Rahmens zu setzen. Wenn der Sende-Zeitgeber abläuft, wird ein in die Warteschlange eingereihter Rahmen übertragen, sobald das Medium frei wird. Der Sende-Zeitgeber-Wert wird verwendet, um das Intervall ohne Konkurrenzbetrieb fortzusetzen, wenn ein stromaufwärts gesandter Rahmen fehlschlägt (d.h. beschädigt ist oder nicht übertragen wird). Vorzugsweise ist der Übertragungs-Zeitgeber-Wert ungefähr gleich der Dauer des erwarteten, stromauf gesandten Rahmens, so dass für den nachfolgenden Verkehr im Intervall ohne Konkurrenzbetrieb kein zusätzlicher Jitter erzeugt wird, und kann von der jüngsten Kanal-Karte, die vom Slave stammt, in Kenntnis der mittleren Rahmenlänge abgeschätzt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass das EIFS so definiert sein muss, dass es länger als die längste Lücke ist, die auftreten kann, wenn ein stromauf geschickter Rahmen verfehlt wird, so dass diese möglichen Lücken andere Stationen nicht veranlassen, das Intervall ohne Konkurrenzbetrieb zu unterbrechen, insbesondere wenn Stationen einen Datenverkehr mithören, der CAP = 3 und CC = 1 verwendet. Es kann wünschenswert sein, zwei verschiedene Werte von EIFS zu verwenden, ein längeres EIFS (wie weiter oben definiert), wenn Begrenzungszeichen mit CAP = 3 und CC = 1 detektiert werden, und ansonsten ein kürzeres EIFS, das für einen Verkehr mit Konkurrenzbetrieb optimiert ist.
Wie man weiterhin der 39A entnimmt, umfasst der Eintrag 740 auch ein TX-Rahmen-Größen-Feld 752, ein Minimale-Rahmen-Zeit-Feld 754 und ein Maximale-Rahmen-Zeit-Feld 756. Das TX-Rahmen-Größen-Feld 752 spezifiziert eine mittlere, erwartete Rahmengröße (in Bytes) und wird verwendet, um in der erforderlichen Weise Schein- bzw. Attrappenrahmen zu erzeugen. Typischerweise wird ein Attrappenrahmen verwendet, um einen tatsächlichen, abzusendenden Rahmen zu ersetzen, wenn dieser Rahmen am MAC nicht rechtzeitig für die Übertragung ankommt (entweder wegen einer Verzögerung in der Rahmen-Ankunft oder als Ergebnis von Netzwerk-Jitter, das bewirkt, dass die Übertragungszeit auftritt, bevor der Rahmen zur richtigen Zeit ankommt). Ein Attrappenrahmen hat ungefähr die gleiche Länge wie der normalerweise übertragene Rahmen und umfasst eine Kennzeichnung (z.B. in einem MAC-Management-Eintrag, dass es sich bei ihm um einen Attrappenrahmen handelt. Die Minimale-Rahmen-Zeit 754 spezifiziert eine minimale Zeitdauer eines Rahmens (und, erwartetenfalls, irgendeiner zugehörigen Antwort). Wenn die Größe eines Rahmens basierend auf der momentanen Kanal-Karte diese Minimums-Anforderung nicht erfüllt, wird der Rahmen mit einer geeigneten Anzahl von Bits aufgefüllt, um diesen Minimalwert zu erreichen. Die Maximale-Rahmen-Zeit 756 spezifiziert eine maximale Zeitdauer eines Rahmens. Wenn die Größe eines Rahmens basierend auf der momentan verwendeten Kanal-Karte bewirkt, dass der Rahmen diese Maximums-Anforderung überschreitet, wird der Rahmen vor der Übertragung verkürzt (oder es wird ein Attrappenrahmen geeigneter Länge gesendet) und dem Host wird ein Fehlschlag angezeigt. Der Zweck der minimalen bzw. maximalen Rahmenzeit besteht darin, das Jitter zu steuern. Kanal-Karten können in Kenntnis dieser Zeitsteuer-Anforderungen und der mittleren Rahmengröße berechnet oder optimiert werden.
In dem Set-Verbindungs-MAC-Management-Eintrag 740 sind auch ein Steuer-Feld 758 und ein Rahmen-Lebensdauer-Feld 760 (FrameLife Field) enthalten. Das Steuer-Feld 758 zeigt der Station die Übergabe einer Master-Steuerung an eine andere Station (wenn die Station ein Master ist) oder von einer anderen Station (wenn die Station ein Slave ist) für die durch die Verbindungsnummer identifizierte Verbindung an. Das Rahmen-Lebensdauer-Feld 760 spezifiziert den Rahmen-Zeitgeber-Wert (FrmTimer, wie zuvor beschrieben). Wenn dieser Zeitgeber-Wert abläuft, wird ein in die Warteschlange eingereihter Rahmen, der auf die Übertragung wartet, verworfen.
Gemäß 39B umfasst der Use-Verbindungs-Eintrag 742 ein Verbindungs-Nummer-Feld 762, das die gleiche Verbindungsnummer spezifiziert, wie das gleichnamige Feld in dem Set-Verbindungs-Eintrag für die gleiche Verbindung. Es wird vom Host an das MAC mit irgendeinem Datenrahmen abgegeben, der auf dem Medium unter Verwendung die ser Verbindung übertragen werden soll. Die Verbindungsnummer wird in dem Verbindungs-Nummer-Feld 162 des Segment-Steuerfeldes 106 (7) platziert, wenn der Datenrahmen für eine Übertragung vorbereitet wird.
Obwohl dies in 38 nicht dargestellt ist, kann der Master das Intervall ohne Konkurrenzbetrieb (beispielsweise das Intervall 722 ohne Konkurrenzbetrieb) verwenden, um während des Intervalls 722 ohne Konkurrenzbetrieb mehrere Rahmen Back-to-Back zu übertragen. Um einen Slot für einen stromaufwärts gerichteten Verkehr für einen stromabwärts gerichteten Verkehr zu verwenden (um stromabwärts gerichtete Back-to-Back-Übertragungen durchzuführen), würde der Master das Verbindungs-Nummer-Feld 162 im Segment-Steuerfeld 106 (in 7 dargestellt) in einen stromabwärts gerichteten Rahmen auf eine Verbindungs-Nummer setzen, die von der verschieden ist, welche der Master-Slave-Verbindung zwischen dem Master und dem Slave zugeordnet ist, die normalerweise während des folgenden Slots durchlaufen würde. In anderen Worten: der Master verwendet das CN-Feld 162 um zu steuern, ob der stromabwärts gerichtete Verkehr dazu dient, einen Slave abzufragen (und somit einen stromaufwärts gerichteten Rahmen im nächsten Slot auszulösen) oder nicht. Zusätzlich kann der Master einen Attrappenrahmen an den Slave senden, um gewünschtenfalls nur einen stromaufwärts gerichteten Einweg-Verkehr zu initiieren. Der Master kann die Master-Steuerung an eine andere Station in einem Intervall-Stromabwärts-Slot ohne Konkurrenzbetrieb übertragen (wenn zwei Stationen übereingekommen sind, dass die Steuerung in einem Austausch von Verbindungs-Steuer-Nachrichten vor dem Beginn dieses Intervalls ohne Konkurrenzbetrieb übergeben wird, wie zuvor beschrieben), indem er den gleichen Mechanismus verwendet, d.h. SA auf das SA des Masters, CAP = 3, CC = 1 setzt und CN auf die geeignete Verbindungs-Nummer setzt. Die Station, an welche die Master-Steuerung übergeben wird, akzeptiert die Rolle als Master, nachdem sie diesen Rahmen in korrekter Weise empfangen hat, wobei SA dem Master-SA entspricht, CAP = 3 und CC = 1 gilt und CN zur zugeordneten Verbindungs-Nummer passt. Die Steuerungs-Übergabe kann auch dynamisch zwischen den Intervallen ohne Konkurrenzbetrieb auftreten.
Wenn Stationen unterschiedliche Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüssel haben, erfolgen die Set-Up- und Steuer-Übergabe-Nachrichten-Austauschvorgänge zwischen den Hosts mit einer deaktivierten Verschlüsselung für die Set-Up- und Steuer-Nachrichten (Rahmen). In diesen Rahmen sind keine anderen Informationen enthalten, da die Verschlüsselung deaktiviert ist.
Zwar wurde beschrieben, dass die Verbindungs-Steuer-Nachrichten eine Start-Zeit umschließen, doch sei darauf hingewiesen, dass die Start-Zeit als Verbindungs-Steuer-Nachrichten-Parameter weggelassen werden kann. Die Start-Zeit könnte basierend auf der Annahme realisiert werden, dass die Master- und die Slave-Stationen das erste Intervall ohne Konkurrenzbetrieb unmittelbar nach der Übereinkunft hinsichtlich der Verbindungs-Parameter (über den Austausch von Verbindungs-Steuer-Nachrichten für den Verbindungs-Set-Up) beginnen und dass die Verwendung des Sende-Zeitgebers und des FrmTimer es den beiden Stationen ermöglichen würde, danach vollständig synchronisiert zu werden.
Obwohl die Verbindungs-Steuer-Nachrichten zwischen Intervallen ohne Konkurrenzbetrieb (mit CC = 0) ausgetauscht werden, ist es wünschenswert, die Nachrichten mit der höchsten Priorität (CAP = 3) zu senden, so dass sie nicht in Konkurrenz mit dem Datenverkehr anderer Stationen treten.
Die Rahmen-Weiterleitung (oder Rahmen-Durchleitung) kann die Netzwerk-Gesamt-Auslastung, die Zuverlässigkeit und den Durchsatz für ein verrauschtes (drahtloses oder verdrahtetes) Netzwerk erhöhen. Somit unterstützt das MAC-Protokoll der MAC-Einheit 18 (1) einen wirksamen Mechanismus für eine Rahmen-Weiterleitung durch eine dazwischen liegende Station. Die Rahmen-Weiterleitung involviert drei der Stationen 12. Innerhalb des Kontextes einer beispielhaften Rahmen-Weiterleitungs-Aktivität ist eine erste der Stationen (beispielsweise Station 12a) eine Quellen-Station „A", eine zweite der Stationen (beispielsweise Station 12k) ist eine Bestimmungs- oder Ziel-Station „B", und eine ausgewählte, dritte Station (beispielsweise Station 12b) ist eine Zwischen- (oder Weiterleitungs-)Station „I". In einem Rahmen-Weiterleitungs-Szenario können die Station A und die Station B aufgrund von Kanal-Bedingungen nicht miteinander kommunizieren (beispielsweise wegen einer hohen Dämpfung und/oder eines hohen Rauschpegels), doch kann die Station A mit der Station I und die Station I mit der Station B kommunizieren. Bei einem anderen, Geschwindigkeits-adaptiven Rahmen-Weiterleitungs-Szenario kann die Station A mit der Station B nur mit einer relativ niedrigen Datenrate (z.B. unter Verwendung des ROBO-Modus) kommunizieren und der Durchsatz dadurch beträchtlich erhöht werden, dass sie mit der Station B über eine Zwischenstation kommuniziert.
Bevor sie mit der Station B kommuniziert, lernt die Station A, wie sie mit der Station B am besten kommuniziert. Diese Aufgabe wird durch ein Lernverfahren bewerkstelligt, in dem Station A an jede Station im Netzwerk einen Rahmen sendet, der den Verbindungs-Informations-Anforderungs-MAC-Management-Eintrag 210C aus 13A) enthält. Diese Anfrage erbittet Informationen von jeder der Stationen 12 über die Fähigkeit dieser Station, mit der Station B zu kommunizieren. Die Anforderung kann in einer Einzelruf-Rahmen-Übertragung an jede bekannte Station oder in einer Rundruf-Rahmen-Übertragung an alle Stationen erfolgen, welche die Station A hören können. Jede Station, der bekannt ist, dass sie mit B kommunizieren kann, antwortet, indem sie einen Rahmen zurücksendet, der den Verbindungs-Informations-Antwort-MAC-Management-Eintrag 210D (von 13B) enthält. Das Bytes-Feld 249 im Eintrag 210D umfasst die Anzahl von Bytes pro 40 Symbolblöcke bei einer Sendung an Station B (basierend auf der gespeicherten oder kürzlich angeforderten und zurückgesandten Kanal-Karte bei einer Sendung an Station B). (Alternativ könnte eine antwortende Station die Kapazität (in Bytes) eines Rahmens mit maximaler Länge bei einer Sendung an Station B zurücksenden. Somit zeigt das Bytes-Feld 249 die Datenrate für die Verbindung der antwortenden Station mit Station B an. Die Antwort könnte andere einschlägige Informationen über diese Verbindung beinhalten (beispielsweise ein Maß für die Verbindungsqualität oder -Zuverlässigkeit und/oder eine aktualisierte TX-Kanal-Karte für die Station A, wenn der Rahmen, der die Verbindungs-Informations-Anfrage enthielt, auch den Kanal-Bewertungs-Anforderungs-Eintrag 210A enthielt (12A). Nach Empfang der Antworten wird die antwortende Station, welche die höchste Kapazität oder den höchsten Durchsatz zur Verfügung gestellt hat, die bzw. der die Anforderungen hinsichtlich der Verbindungs-Qualität oder -Zuver lässigkeit erfüllt (basierend auf der Kombination der beiden Verbindungen der Station A zur antwortenden Station und der antwortenden Station zur Station B) als Zwischenstation I ausgewählt.
Da diese Kanal-Informations-Anforderungen und -Antworten keine sicherheitsrelevanten Informationen enthalten, d.h. keine Informationen, die von den anderen Stationen nicht gehört werden sollten), können sie im Klartext übertragen werden, um den Austausch von Netzwerk-Verschlüsselungs-Schlüsseln zu vermeiden (wenn die Schlüssel nicht bereits zur Verfügung stehen) oder um die Verarbeitungszeit zu vermindern. Vorzugsweise empfängt die Station A Aktualisierungen der Kanal-Informationen für die I-an-B-Verbindung immer dann, wenn die Station B an die Station I eine neue Kanal-Karte sendet, die den Bytes-Wert (d.h. die Anzahl der Bytes pro 40 Symbolblöcke) ändert. Die Station A kann den Empfang solcher Aktualisierungen handhaben, oder, als Option, kann der Station I die Verantwortung dafür übergeben werden, dass sie die Station A mit neuen Verbindungs-Informations-Antworten auf dem Laufenden hält. Die Station I ist in der Lage, diese Aufgabe zu erfüllen, wenn sie darauf aufmerksam gemacht wird, dass sie Verkehr von der Station A an die Station B basierend auf der Beobachtung des Rahmen-Weiterleitungs-Verkehrs weiterleitet.
Gemäß 40 gibt die Station A Rahmen unter Verwendung des Bestätigungs-Services an die Station B durch die Station I gemäß der Rahmen-Weiterleitungs-Struktur für die Rahmen-Weiterleitung ab, wobei eine Antwort nach beiden Rahmen 800 erwartet wird. Die Rahmen-Weiterleitungs-Struktur 800 umfasst einen ersten Rahmen 802, eine erste Antwort (RESPONSE 1) 804, einen zweiten Rahmen 806, eine zweite Antwort (RESPONSE 2) 808 und eine dritte Antwort (RESPONSE 3) 810. Sowohl der erste Rahmen 802 als auch der zweite Rahmen 806 umfasst ein SOF-Begrenzungszeichen, ein erstes SOF-Begrenzungszeichen (SOF1) 812 bzw. ein zweites SOF-Begrenzungszeichen (SOF2) 814. Die Rahmen 802, 806 umfassen auch eine Rahmen-Nutzlast (F1, F2) 816 bzw. 818. Die Rahmen 802, 806 umfassen jeweils weiterhin ein EOF-Begrenzungszeichen, ein erstes EOF-Begrenzungszeichen (EOF1) 820 bzw. ein zweites EOF-Begrenzungszeichen (EOF2) 822. Man sieht, dass die SOF-Begrenzungszeichen, die EOF-Begrenzungszeichen, die Nutzlasten und die Antworten die gleiche Struktur besitzen, wie sie für das SOF-Begrenzungszeichen 92 (3 und 5A), das EOF-Begrenzungszeichen 94 (3 und 5B) und die Antwort 120 (4 und 6) definiert wurden.
Bezüglich des ersten Rahmens 802 wählt die Station A eine maximale Segmentgröße basierend auf der kleineren der maximalen Rahmen-Kapazitäten basierend auf der Kanal-Karte an die Station I und der Byte-Kapazität, die in der Antwort von der Station I angegeben ist, aus, um sicherzustellen, dass der Rahmen in ein einziges Segment für beide Rahmen (Rahmen 802 und Rahmen 806) des Rahmen-Relais passt. In dem Rahmen-Kopf/Hauptteil 816 sind SA auf die Adresse der Station A, DA auf die Adresse der Station B, FW 161 im Segment-Steuerfeld 106 auf 0b10 oder 0b11 (was das Vorhandensein eines Zwischenstation-Adressenfeldes IA 823 anzeigt, sowie dass der Rahmen an eine Zwischenstation gesendet werden soll, wobei die LSB von FW den beabsichtigten/ursprünglichen Wert von CC angeben, wenn das MSB von FW gleich 1 ist) und das Adressenfeld IA 823 auf die Adresse der Station I gesetzt. Das DT in dem SOF1-Begren zungszeichen 812 und dem EOF1-Begrenzungszeichen 820 ist auf einen Wert gesetzt, der anzeigt, dass eine Antwort erwartet wird, und CC ist gesetzt, um den Status ohne Konkurrenzbetrieb anzuzeigen. Der Wert von CAP in dem EOF1-Begrenzungszeichen 820 ist auf die Kanal-Zugangs-Priorität gesetzt, die dem Rahmen zugeordnet ist (oder die Priorität „P"). Das RWRE-Feld 145 in dem EOF1-Begrenzungszeichen ist auf Null gesetzt. Wenn die Station I den Rahmen 802 empfängt, detektiert sie, dass das FW-Feld entweder auf 0b10 oder 0b11 gesetzt ist (was anzeigt, dass die Station I das IA anstelle der DA für die Bestimmungsadresse überprüfen soll) und passt IA an seine eigene Adresse an. Wenn das SOF1 anzeigt, dass eine Antwort erwartet wird (wie dies bei diesem Beispiel der Fall ist), dann sendet die Station I die Antwort 804 unter Verwendung des Wertes von CC und CAP zurück, die in dem EOF1 enthalten sind, wenn sie eine ACK zurücksendet. Wenn die Station I ein NACK oder FAIL zurücksendet, verwendet sie den Wert von CC und CAP, die in der Segment-Steuerung enthalten sind, um anzuzeigen, dass ein Weiterleitungs-Versuch fehlgeschlagen ist. Wenn ein ACK zurückgesandt werden soll, setzt die Station I FW auf 0b01 (was das Vorhandensein eines Adressfeldes IA anzeigt und dass der Rahmen an eine Endstation gesendet werden soll), berechnet den Wert von FCS neu, zeigt in dem SOF2 814 und EOF2 822, ob eine Antwort erwartet wird, und setzt das RWRE-Bit 145 in den EOF2 822 so, dass es anzeigt (zum Nutzen der VCS der anderen Stationen), dass eine doppelte Antwort erwartet wird. Die CC-Felder in SOF2 814 und EOF2 822 werden auf den Wert von CC gesetzt, der in FW (CC = LSB von FW) empfangen wird und nicht auf den Wert, der in dem EOF1 820 empfangen wird. Das CAP-Feld 144 in dem EOF2 822 wird auf den Wert gesetzt, der in dem Segment-Steuerfeld 106 empfangen wird. Das CMI-Feld 142 und das FL-Feld 140 in dem SOF2 814 werden entsprechend der TX-Kanal-Karte für die DA (Station B) gesetzt und der Rahmen wird unter Verwendung der TX-Kanal-Karte übertragen, die in dem CMI-Feld 142 angegeben ist.
Die Station B empfängt den zweiten Rahmen 806 von der Station I und erkennt aus dem Wert von FW (FW = 0b01), dass der Rahmen 806 weitergeleitet worden ist. Da SOF2 814 anzeigt, dass eine Antwort erwartet wird, schickt die Station B eine Antwort 808 zurück, die anzeigt, dass erwartet wird, dass eine weitere Antwort folgt (RWR Typ, DT = 101). Die Antwort 808 umfasst den Wert von CC, der in dem SOF2 814 empfangen wurde, und den Wert von CAP 144, zusammen mit dem RFCS 148 basierend auf dem FCS, das im Rahmen 806 empfangen wurde. Die Station I verarbeitet die Antwort 808 und erzeugt die dritte Antwort 810 an die Station A. Die Antwort 810 ist vom gleichen Typ (ACK, NACK oder FAIL, mit Ausnahme DT = 0b100 anstatt 0b101) und verwendet die Werte von CC, CAP und FCS (wenn die Antwort eine ACK ist), die im Rahmen von der Station A empfangen wurden.
Die Rahmen-Nutzlast in jeder Übertragung ist identisch mit der Ausnahme des FW-Feldes in der Segment-Steuerung und dem FCS. Dies minimiert den Verarbeitungsaufwand, der vom MAC erbracht werden muss, um den Rahmen für eine erneute Übertragung vorzubereiten.
Sowohl in 40 als auch den folgenden 41 und 43 bis 45 wird das Symbol „=", auf das „SOF1", „SOF2", „EOF1", „EOF2", „F1" oder „F2" folgt, als abgekürzte Notation für „wird dem in ... empfangenen Wert zugeordnet" verwendet. Zusätzliche Abkürzungs-Notationen und Abkürzungen, die noch nicht erwähnt wurden, umfassen: „LEN" für Länge, „P" für ursprünglichen/beabsichtigten Kanal-Zugangs-Prioritätswert, der dem Rahmen zugeordnet ist, und „C" für ursprünglichen/beabsichtigten CC-Wert, der einem Rahmen zugeordnet ist. Somit zeigt zum Beispiel „FL = LenF1" an, dass das Feld FL gleich der Länge des Rahmens F1 ist, und „CAP = EOF1" zeigt an, dass CAP der in EOF1 empfangene Wert zugeordnet wird.
In 41 ist eine Rahmen-Weiterleitungs-Struktur 824 für eine Rahmen-Weiterleitung ohne erwartete Antwort (d.h. für einen Rundruf) dargestellt. In dieser Sequenz sind die SOF-Begrenzungszeichen- und EOF-Begrenzungszeichen-Felder in beiden Rahmen 802, 806 so gesetzt, dass sie anzeigen, dass keine Antwort erwartet wird. Das heißt, das DT-Feld in SOF1 812 und SOF2 814 ist auf einen Wert 000 gesetzt und das DT-Feld in dem EOF1 820 und EOF2 822 ist auf einen Wert 010 gesetzt. Alle anderen Feld-Einstellungen sind die gleichen, wie sie für die beiden Rahmen 802, 806 in der in 40 gezeigten Rahmen-Weiterleitungsstruktur waren.
In Zeiträumen, in denen ein starker Verkehr mit höherer Priorität herrscht, können häufige Unterbrechungen auftreten. Um anderen Verkehr daran zu hindern, während einer Rahmen-Weiterleitung zu unterbrechen, kann die Station A in dem EOF1 820 des Rahmens 802 der Station I CAP = 3 anzeigen, die dann diesen CAP-Wert in ihrer Antwort, nämlich der Antwort 804 verwendet. Die Bewerbung durch die Station A für den Zugang zum Medium basiert auf dem tatsächlichen CAP und CC im ersten Rahmen 802 (einschließlich der Signalisierung in dem PRP 284 und der Entscheidung, andere Übertragungen zu unterbrechen). Die Station I bewirbt sich basierend auf CAP = 3 und CC = 1, (was immer gewinnt, da der konkurrenzfreie Betrieb im ersten Rahmen angezeigt war). Das tatsächliche CAP des Rahmens von der Station I wird in dem EOF2 und den folgenden Antworten wieder hergestellt, da der ursprüngliche Wert in den Segment-Steuerungen beider Rahmen gesendet wird. Wenn dieses Verfahren verwendet wird, d.h. wenn der Rahmen ein CAP < 3 besitzt oder CC = 0 ist, wählt die Ursprungsstation die maximale Segment-Größe (in Bytes) aus, um sicherzustellen, dass die Gesamtzeit für alle Rahmen in der nachfolgenden Weiterleitungs-Übertragung kleiner ist als die maximale erlaubte Rahmenlänge (in Zeiteinheiten), um die Wartezeit für Verkehr mit höherer Priorität zu steuern. Dies kann von den Informationen festgelegt werden, die in der TX-Kanal-Karte (Station A an Station I) und der Verbindungs-Informations-Antwort enthalten sind, die von der Station I empfangen wird.
Es können auch andere Ausführungsformen des Rahmen-Weiterleitungs-Mechanismus verwendet werden. Beispielsweise wird, wie in den 42 bis 45 gezeigt, eine Rahmen-Weiterleitungs-Struktur für eine Rahmen-Weiterleitung mit vermindertem Overhead dadurch erreicht, dass jedes der EOF-Begrenzungszeichen 820, 822 weggelassen und jedes der SOF-Begrenzungszeichen 812, 814 so modifiziert wird, dass es Informationen weiterbefördert, die in den EOF-Begrenzungszeichen vorhanden waren. Gemäß 42 kann das SOF-Begrenzungszeichen-Rahmen-Steuer-Feld 98 (98) dadurch modifiziert werden, dass jedes der FL- und FCCS-Felder (Feld 140 bzw. Feld 136) um 2 Bits verkürzt wird, um 4 Bits für eine andere Verwendung zur Verfügung zu stellen, und diese 4 verfügbaren Bits zu verwenden, um folgende Felder hinzuzufügen: Ein SOF-CAP-Feld 830 (2 Bits), ein 1 Bit umfassendes EOFP-Feld 832, das dann, wenn es gesetzt ist, das Vorhandensein eines EOF im Rahmen anzeigt, und ein 1 Bit umfassendes SOF-RWRE-Feld 834 (Response with Response Expected), das dann, wenn es gesetzt ist, anzeigt, dass zwei Antworten folgen sollen.
Für dieses Schema mit vermindertem Overhead ist in 43 eine Rahmenstruktur mit einer Rahmen-Weiterleitung mit Antwort nur nach dem letzten Rahmen 836 dargestellt. Die Station A sendet einen Rahmen, in welchem das SOF-Begrenzungszeichen anzeigt, dass eine Antwort erwartet wird, und der die folgenden Einstellungen hat: CAP = 3, CC = 1, EOFP = 0, RWRE = 1 und DT dafür, dass eine Antwort erwartet wird. Die Einstellungen zeigen an, dass der erste Rahmen 802 zusammen mit dem zweiten Rahmen 806 weitergeleitet werden soll, der anstelle der Antwort auf den ersten Rahmen 802 gesendet wird (wenn andernfalls ein ACK zurückgesandt würde), dass kein PRP nach dem ersten Rahmen auftreten soll und dass zwei Antworten (RWR-Antworten 808 und 810) am Ende des zweiten Rahmens 806 erwartet werden. Das FW in der Segment-Steuerung 106 des ersten Rahmens 802 ist basierend auf dem Wert von CC für den ersten Rahmen 802 auf 0b01 oder 0b11 gesetzt. Keine Station kann die Übertragung des zweiten Rahmens 806 unterbrechen, da CAP = 3 und CC = 1 gilt und kein PRP vorhanden ist. Wenn die Station I den ersten Rahmen 802 korrekt empfängt und andernfalls ein ACK senden würde, setzt die Station I das SOF2-Begrenzungszeichen 814 so, dass angezeigt wird, dass keine Antwort erwartet wird, und setzt RWRE = 1 (und teilt auf diese Weise mit, dass zwei Antworten auf den zweiten Rahmen folgen werden). Der zweite Rahmen 806 verwendet ebenfalls die CAP- und CC-Werte, die in dem Segment-Steuerfeld 106 im ersten Rahmen 802 empfangen wurden, und setzt EOPF = 0 und FW = b01. Die Station I berechnet erneut FCS und setzt das SOF2 so, dass angezeigt wird, dass keine Antwort erwartet wird, bevor sie den zweiten Rahmen 806 überträgt. Die Station A detektiert das SOF2 814 des zweiten Rahmens 806, der von der Station I übertragen wird und nimmt ein ACK an. Die Station B sendet die erste der beiden RWR-Antworten, d.h. die Antwort 808 zurück, wobei CC auf den im SOF2-Begrenzungszeichen 814 empfangenen Wert gesetzt ist und CAP und RFCS auf Werte gesetzt sind, die im zweiten Rahmen 806 empfangen wurden. Die Station I sendet die zweite der beiden RWR-Antworten, d.h. die End-Antwort 810 zurück, in der die CAP, CC und RFCS-Werte die gleichen sind, wie die Werte, die im ersten Rahmen 802 empfangen wurden. Um die Wartezeit zu begrenzen, ist die Gesamt-Übertragungszeit einschließlich der Antworten 808, 810 auf die maximale zulässige Rahmenlänge (in Zeiteinheiten) begrenzt. Es sei darauf hingewiesen, dass kein PRP zwischen den Rahmen vorhanden ist, da eine Antwort erwartet wird und der zweite Rahmen anstelle der Antwort substituiert wird.
In 44 ist eine Rahmen-Weiterleitungs-Struktur zum Weiterleiten einer Antwort nur nach dem letzten Rahmen mit einem NACK oder FAIL nach dem ersten Rahmen 838 dargestellt. Der erste Rahmen 802 wird in der gleichen Weise übertragen, wie dies oben unter Bezugnahme auf die 43 beschrieben wurde. Bei diesem Beispiel schlägt jedoch der erste Rahmen der Rahmen-Weiterleitung fehl. Somit wird die Antwort 804 unmittelbar nach dem ersten Rahmen übertragen, um das Fehlschlagen der Rahmen-Weiterleitung anzuzeigen. In der Antwort 804 ist das ACK-Feld auf 0 gesetzt, um anzuzeigen, dass eine von einem ACK verschiedene Antwort zurückgesandt wird, und der Wert des FTYPE gibt in entsprechender Weise die Art der anderen Antwort (NACK oder FAIL) wieder.
In 45 ist eine Rahmen-Weiterleitungs-Struktur für eine Rahmen-Weiterleitung ohne Antwort 840 dargestellt, bei der noch immer das Rahmenformat mit vermindertem Overhead verwendet wird. In dieser Struktur ist der erste Rahmen 802 ein Rahmen für den keine Antwort erwartet wird, und er wird in der Weise weitergeleitet, dass das SOF1-Begrenzungszeichen 812 mit erwarteter Antwort (DT = 001) und RWRE = 0 gesetzt wird. Die Station I überträgt den zweiten Rahmen 806 anstelle der erwarteten Antwort auf den ersten Rahmen 802, wenn ansonsten ein ACK gesendet werden würde. Im zweiten Rahmen 806 zeigt das SOF2-Begrenzungszeichen 814 an, dass keine Antwort erwartet wird, und das RWRE = 0 ist. Folglich werden nach dem zweiten Rahmen 806 keine Antworten übertragen und das PRP (nicht dargestellt) folgt augenblicklich. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist klar, dass eine Antwort, wie die Antwort 804 mit Einstellungen für ein NACK oder FAIL (wie in 43 gezeigt), nach dem ersten Rahmen zurückgesendet würde (statt des zweiten Rahmens 806), wenn die Übertragung des ersten Rahmens fehlschlägt.
In einer weiteren, alternativen Ausführungsform, bei der das EOF-Begrenzungszeichen verwendet wird, wird gemäß 46 das EOF-Begrenzungszeichen 102 dadurch modifiziert, dass das RSVD-Feld 146 so verkürzt wird, dass es zu einem Neue-Länge-Feld (FLEN) 842 passt. Das FLEN-Feld 842 zeigt die geplante Länge des zweiten Rahmens 806 an, um bei einer Verbesserung der Arbeitsweise einer verborgenen Station (Knoten) zu helfen. Die Station A hätte eine vernünftige Bewertung für FLEN basierend auf den Verbindungs-Informationen, die sie von der Station I erhält. Somit könnte, wie man der 40 in Verbindung mit 46 entnehmen kann, das EOF1-Begrenzungszeichen so formatiert werden, dass es das FLEN-Feld 832 umschließt und das FLEN-Feld 832 würde auf den Wert der Länge des zweiten Rahmens 806 gesetzt (oder unter Verwendung der Abkürzungs-Notation von 40, so dass gelten würde FLEN = Len F2).
Das normale Backoff-Verfahren wird von der Station A in dem Fall ausgeführt, in welchem die Station A kein ACK nach dem ersten Rahmen 802 und/oder dem zweiten Rahmen 806 empfängt (oder ein solches nicht vermuten kann). Ein spezieller Zugangs-Versuch wird frühzeitig beendet, wenn NACK, FAIL, oder keine Antwort nach dem ersten Rahmen empfangen wird (d.h. ACK nicht empfangen wird oder nicht vermutet werden kann).
Ressourcen einer dazwischen liegenden Station (d.h., ein Empfangs-Puffer) müssen für eine Station zur Verfügung stehen, damit irgendein Rahmen empfangen werden kann, der für sie gedacht sein kann. In dem Fall, dass eine dazwischen liegende Station als Relais-Station arbeitet, ist kein zusätzlicher Empfangs-Puffer erforderlich, da der Empfangs-Puffer sofort geleert (der Rahmen wird erneut gesandt) und zur Verfügung gestellt wird, bevor irgendein anderer Verkehr an der Station ankommen kann (da das Medium für die Dauer der Übertragung des Rahmens an und von der dazwischen liegenden Station belegt ist). Wenn der im Relais-Verfahren weiterzuleitende Rahmen nicht sofort er neut gesendet werden kann, wird er fallen gelassen. Ein Rahmen kann dann nicht sofort übertragen werden (und wird daher fallen gelassen), wenn der Weiterleitungs-Rahmen durch eine höhere Priorität unterbrochen wird, oder wenn der Rahmen zu lange ist, um wegen der Rahmenlänge und der momentan verwendeten Kanal-Karte in ein einziges Segment zu passen. Im letzteren Fall sendet die Station ein FAIL an die Ursprungs-Station zurück. Die reservierten Bits in FAIL könnten für ein REASON-Feld verwendet werden, um einen Code zurückzusenden, der den Grund des Fehlschlages angibt (d.h. anzeigt, dass der Rahmen für eine Weiterleitung zu lang war), wenn es mehr als einen Grund zur Rücksendung eines FAIL gibt.
Andere Ausführungsformen
Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung zwar in Verbindung mit einer detaillierten Erläuterung beschrieben wurde, dass aber die vorausgehende Beschreibung nur dazu dienen soll, die Erfindung zu erläutern ohne den Rahmen der Erfindung einzuschränken, der durch den Rahmen der beigefügten Ansprüche definiert wird. Andere Ausführungsformen liegen im Rahmen der folgenden Ansprüche.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Station (12a ... 12k) in einem Netzwerk (10) von Stationen (12a ... 12k), die mit einem gemeinsamen Kanal (14) verbunden sind, wobei jede Station (12a ... 12k) einen Sender und einen Empfänger aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst: Übertragen von Daten über eine Vielzahl verschiedener Verbindungen zwischen irgendeinem aus einer Vielzahl von Sendern und irgendeinem aus einer Vielzahl von Empfängern; Verwendung einer Vielzahl von Trägern zur Übertragung von Daten über eine Verbindung zwischen einem Sender und einem Empfänger; Anpassung von Verbindungen zwischen speziellen Sender-Empfänger-Paaren zur Bildung einer Datenrate für jeden Träger des Kanals (14) basierend auf Merkmalen eines jeden Trägers des Kanals (14) für die Verbindung zwischen einem speziellen Sender-Empfänger-Paar.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Anpassung folgende Schritte umfasst: Empfangen einer Kanal-Bewertungs-Anfrage in einem Rahmen (80) vom Sender über den Kanal (14); Ermitteln der Merkmale des Kanals (14) für die Verbindung aus dem Rahmen (80) und Erzeugung einer Kanalinformation aus den ermittelten Kanalmerkmalen; und Zurücksenden der Kanalinformation in einer Kanal-Bewertungs-Antwort an den Sender, so dass die Kanalinformation vom Sender bei Übertragungen an den Empfänger für die Verbindung verwendet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, das folgenden Schritt umfasst: Senden einer Kanal-Bewertungs-Anfrage an den Empfänger, um mit dem Empfänger eine Kanalinformation zum Optimieren der Abgabe nachfolgender Mitteilungen zu erhalten, und Empfangen der Kanalinformation in einer Kanal-Bewertungs-Antwort vom Empfänger.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verbindung eine existierende Verbindung ist und bei dem die Anpassung nach dem Verstreichen einer gewissen Sperrzeit wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Anpassung während einer Rahmen-Übertragungs-Erholzeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verbindung eine existierende Verbindung ist und die Anpassung in Antwort auf eine Anzeige vom Empfänger wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Anzeige vom Sender als Empfehlung zum Durchführen einer Anpassung aufgrund einer Änderung in der Anzahl von Bit-Fehlern interpretiert wird, die bei Übertragungen vom Sender zum Empfänger auftreten und vom Empfänger erkannt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datenrate eine maximale Datenrate ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin folgende Schritte umfasst: Beibehalten einer vom Empfänger gelieferten Kanal-Karte, die auf Merkmalen des Kanals (14) für eine Verbindung beruht und einen zugehörigen Kanal-Karten-Index (142) aufweist, für die Verbindung über den Kanal (14) zwischen einem Sender in der Station (12a ... 12k) und einem Empfänger in einer anderen Station (12a ... 12k); Verwendung der Kanal-Karte durch den Sender zum Kodieren und Modulieren von Rahmen-Daten in einem Rahmen (80) für die Übertragung über den Kanal (14) an den Empfänger; und Senden des zugehörigen Kanal-Karten-Indexes (142) im Rahmen (80) durch den Sender, um für den Empfänger die Kanal-Karte zu identifizieren, die vom Sender verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Rahmen (80) ein Rahmen-Kontroll-Feld umfasst, das durch im wesentlichen alle Stationen im Netzwerk beobachtbar ist, wobei das Rahmen-Kontroll-Feld (98, 102, 124) den zugehörigen Kanal-Karten-Index (142) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Kanal-Karten-Index (142) der gleiche sein kann wie der, der von einem anderen Empfänger verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Kanal (14) eine Stromnetz-Leitung ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Verwendung eine Modulation des Rahmens (86) auf OFDM-Symbole umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 bei dem die Anpassung folgende Schritte umfasst: Veranlassen eines Empfängers, aus einem empfangenen Rahmen die Merkmale des Kanals für die Verbindung zu ermitteln und aus den ermittelten Kanalmerkmalen eine Kanalinformation zu erzeugen, und zur Verfügung stellen der ermittelten Kanalinformation an eine andere Station zur Verwendung durch diese Station für die Verbindung bei Übertragungen an den Empfänger.
Computerprogramm-Produkt, das ein durch einen Computer lesbares Medium umfasst, auf dem sich Computer-Code-Mittel zum Betreiben einer Station (12a ... 12k) in einem Netzwerk (10) von Stationen befinden, wobei die Computer-Code-Mittel ausgebildet sind, um einen Rechner das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchführen zu lassen.