Способ для передачи и приема сигнала станции, работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной связи, и устройство для этого

Способ для передачи и приема сигнала станции, работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной связи, и устройство для этого

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Нижеследующее описание относится к системе беспроводной связи, а конкретнее, к способу для передачи и приема сигнала станции (STA), работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной локальной сети (LAN), и к устройству для поддержки этого.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] В последнее время в связи с развитием технологии передачи информации разработаны различные технологии беспроводной связи. Среди прочих беспроводная локальная сеть (WLAN) дает возможность беспроводного доступа к Интернету с использованием портативного терминала, например персонального цифрового помощника (PDA), переносного компьютера, портативного мультимедийного проигрывателя (PMP) дома, на предприятии или в определенной области предоставления услуг на основе радиочастотной технологии.

[3] Чтобы преодолеть ограничения в скорости связи, которые отмечены в качестве слабого места WLAN, в недавних технических стандартах представлена система для увеличения скорости и надежности сети и расширения расстояния беспроводной сети. Например, в IEEE 802.11n представлена технология со многими входами-выходами (MIMO), использующая несколько антенн на передатчике и приемнике, чтобы поддерживать высокую пропускную способность (HT) с максимальной скоростью передачи данных в 540 Мбит/с или больше, чтобы минимизировать ошибки передачи и оптимизировать скорость передачи данных.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

[4] В настоящем изобретении раскрывается способ и устройство для предоставления большего интервала ожидания станции (STA), работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной связи, а конкретнее – в системе беспроводной локальной сети (LAN).

[5] Технические проблемы, решаемые настоящим изобретением, не ограничиваются вышеупомянутыми техническими проблемами, и другие технические проблемы, которые не описываются в этом документе, станут очевидны специалистам в данной области техники из нижеследующего описания.

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ

[6] Задачу настоящего изобретения можно решить путем предоставления способа для передачи сигнала станции (STA), работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной связи, включающего в себя передачу по меньшей мере одного из кадра PS-Poll или инициирующего кадра в соответствии с первым периодом времени, причем к первому периоду времени применяется унифицированный масштабный коэффициент, и при этом унифицированный масштабный коэффициент обычно применяется ко второму периоду времени, в течение которого STA воздерживается от передачи кадра к точке доступа (AP) при поддержании состояния ассоциации.

[7] В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется способ для приема сигнала станции (STA), работающей в режиме экономии энергии в системе беспроводной связи, включающий в себя переключение в активное состояние, чтобы принять сигнальный кадр, и прием сигнального кадра, причем к первому периоду времени применяется унифицированный масштабный коэффициент для переключения в активное состояние, и при этом унифицированный масштабный коэффициент обычно применяется ко второму периоду времени, в течение которого STA воздерживается от передачи кадра к точке доступа (AP) при поддержании состояния ассоциации.

[8] Вышеописанные аспекты настоящего изобретения могут включать в себя следующие признаки.

[9] Унифицированный масштабный коэффициент обычно может применяться к вычислению интервала ожидания управления беспроводной сетью (WNM).

[10] Первый период времени может быть интервалом прослушивания, а второй период времени может быть максимальным периодом бездействия базового набора служб (BSS).

[11] Унифицированный масштабный коэффициент может применяться путем умножения значения, включенного в поле интервала прослушивания, значения, включенного в элемент максимального периода бездействия BSS, и значения, включенного в элемент режима ожидания WNM, на унифицированный масштабный коэффициент.

[12] STA может умножать коэффициент расширения основной единицы при применении унифицированного масштабного коэффициента к значению, включенному в поле интервала прослушивания, значению, включенному в элемент максимального периода бездействия BSS, и значению, включенному в элемент режима ожидания WNM.

[13] Коэффициент расширения основной единицы может быть 1000 TU/BI, когда унифицированный масштабный коэффициент применяется к значению, включенному в поле интервала прослушивания, может быть 1, когда унифицированный масштабный коэффициент применяется к значению, включенному в элемент максимального периода бездействия BSS, и может быть 1000 TU/DI, если унифицированный масштабный коэффициент применяется к значению, включенному в элемент режима ожидания WNM, где TU равен 1024 мкс, BI является сигнальным интервалом, и DI является интервалом сообщения индикации трафика доставки (DTIM).

[14] Основной единицей значения, включенного в поле интервала прослушивания, может быть BI, основной единицей значения, включенного в элемент максимального периода бездействия BSS, может быть 1000 TU, и основной единицей значения, включенного в элемент режима ожидания WNM, может быть DI.

[15] Интервал прослушивания может определяться на основе максимального периода бездействия BSS, включенного в кадр ответа проверки, принятый от AP.

[16] Кадр ответа проверки может быть ответом на кадр запроса проверки, включающим в себя предпочтение, связанное с максимальным периодом бездействия BSS у STA и унифицированным масштабным коэффициентом.

[17] STA может передавать интервал прослушивания к AP посредством кадра запроса повторной ассоциации.

[18] Интервал прослушивания может определяться на основе максимального периода бездействия BSS, включенного в кадр ответа ассоциации, принятый от AP.

[19] Интервал прослушивания может определяться на основе максимального периода бездействия BSS, включенного в сигнальный кадр, принятый от AP.

[20] STA может определять интервал прослушивания после приема сигнального кадра, включающего в себя максимальный период бездействия BSS.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

[21] В соответствии с настоящим изобретением можно эффективно предоставлять больший интервал ожидания станции (STA), работающей в режиме экономии энергии.

[22] Результаты настоящего изобретения не ограничиваются вышеописанными результатами, и другие результаты, которые не описываются в этом документе, станут очевидны специалистам в данной области техники из нижеследующего описания.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[23] Прилагаемые чертежи, которые включаются для обеспечения дополнительного понимания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципа изобретения. На чертежах:

Фиг. 1 - схема, показывающая примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 2 - схема, показывающая другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 3 - схема, показывающая другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 4 - схема, показывающая примерную структуру системы беспроводной локальной сети (WLAN);

Фиг. 5 - схема, показывающая структуру канального уровня и физического уровня в системе IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая общий процесс установления линии связи в системе WLAN, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 7 - схема, показывающая формат кадра MAC в системе IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 8 - схема, показывающая формат HT у поля управления HT в кадре MAC из фиг. 7;

Фиг. 9 - схема, показывающая формат VHT у поля управления HT в кадре MAC из фиг. 7;

Фиг. 10 - схема, показывающая кадр PPDU в системе IEEE 802.11n, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 11 - схема, показывающая формат кадра PPDU VHT в системе IEEE 802.11ac, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 12 - схема, иллюстрирующая процесс задержки в системе беспроводной LAN, к которой применимо настоящее изобретение;

Фиг. 13 - схема, иллюстрирующая скрытый узел и открытый узел;

Фиг. 14 - схема, иллюстрирующая запрос на передачу (RTS) и готовность к передаче (CTS);

Фиг. 15 - схема, показывающая отношение между межкадровыми интервалами (IFS);

Фиг. 16 - схема, иллюстрирующая операцию управления электропитанием;

Фиг. 17 - 19 - схемы, иллюстрирующие работу станции (STA), которая принимает карту индикации трафика (TIM);

Фиг. 20 - схема, иллюстрирующая идентификатор ассоциации (AID) на основе групп;

Фиг. 21 - схема, иллюстрирующая интервал прослушивания;

Фиг. 22 - схема, иллюстрирующая максимальный период бездействия BSS;

Фиг. 23 - схема, иллюстрирующая один вариант осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 24 - блок-схема, показывающая конфигурацию беспроводного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[24] Сейчас будет сделана подробная ссылка на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на прилагаемых чертежах. Изложенное ниже подробное описание применительно к прилагаемым чертежам предназначено в качестве описания примерных вариантов осуществления и не предназначено для представления только тех вариантов осуществления, в которых можно применить на практике идеи, объясненные в этих вариантах осуществления. Подобное описание включает в себя подробности с целью обеспечения понимания настоящего изобретения. Тем не менее, специалистам в данной области техники будет очевидно, что эти идеи могут быть реализованы и осуществлены на практике без этих характерных подробностей.

[25] В некоторых случаях общеизвестные структуры и устройства пропускаются, чтобы избежать затруднения понимания идей настоящего изобретения, а важные функции структур и устройств показаны в виде блок-схем. Одинаковые номера ссылок будут использоваться на чертежах, чтобы ссылаться на одинаковые или похожие части.

[26] Следует отметить, что специфические термины, раскрытые в настоящем изобретении, предлагаются для удобства описания и лучшего понимания настоящего изобретения, и использование этих специфических терминов можно заменить другим форматом в рамках технического объема или сущности настоящего изобретения.

[27] Примерные варианты осуществления настоящего изобретения поддерживаются документами стандартов, раскрытыми по меньшей мере для одной из систем радиодоступа, включающих в себя систему 802 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), систему Проекта партнерства 3^го поколения (3GPP), Систему долгосрочного развития (LTE) 3GPP и систему 3GPP2. В частности, этапы или части, которые не описываются для понятного раскрытия технической идеи настоящего изобретения, могут подкрепляться вышеупомянутыми документами в вариантах осуществления настоящего изобретения. Вся терминология, используемая в этом документе, может подкрепляться по меньшей мере одним из вышеупомянутых документов.

[28] К ряду технологий беспроводного доступа могут применяться следующие технологии, например, CDMA (Множественный доступ с кодовым разделением каналов), FDMA (Множественный доступ с частотным разделением каналов), TDMA (Множественный доступ с временным разделением каналов), OFDMA (Множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов), SC-FDMA (Множественный доступ с разделением каналов по частоте на одной несущей) и т.п. CDMA может быть реализован как беспроводная технология (или радиотехнология), например UTRA (Универсальный наземный радиодоступ) либо CDMA2000. TDMA может быть реализован как беспроводная технология (или радиотехнология), например GSM (Глобальная система мобильной связи)/GPRS (Общая служба пакетной радиопередачи)/EDGE (Повышенные скорости передачи данных для развития GSM). OFDMA может быть реализован как беспроводная технология (или радиотехнология), например стандарт 802.11 (Wi-Fi) Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20 и E-UTRA (Усовершенствованный UTRA). UTRA является частью UMTS (Универсальная система мобильных телекоммуникаций). LTE (Система долгосрочного развития) 3GPP (Проект партнерства 3-го поколения) является частью E-UMTS (Усовершенствованная UMTS), которая использует E-UTRA. LTE 3GPP применяет OFDM на нисходящей линии связи и применяет SC-FDMA на восходящей линии связи. LTE-Advanced (LTE-A) является усовершенствованной версией LTE 3GPP.

[29] Для ясности нижеследующее описание сосредоточено на системе LTE 3GPP и LTE-A 3GPP. Однако технические признаки настоящего изобретения ей не ограничиваются.

[30] ОБЩАЯ СИСТЕМА

[31] Фиг. 1 - схема, показывающая примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение.

[32] Структура IEEE 802.11 может состоять из множества компонентов, и мобильность поддерживающей беспроводную локальную сеть (WLAN) станции (STA), прозрачная для верхнего уровня, может обеспечиваться путем взаимодействия между теми компонентами. Базовый набор служб (BSS) может соответствовать базовому составляющему блоку в LAN IEEE 802.11. На фиг. 1 присутствуют два BSS (BSS1 и BSS2), и каждый BSS включает в себя две STA в качестве членов (STA1 и STA2 включаются в BSS1, а STA3 и STA4 включаются в BSS2). На фиг. 1 эллипс, указывающий BSS, указывает зону обслуживания, в которой поддерживают связь STA, включенные в BSS. Эта область может называться базовой областью служб (BSA). Если STA выходит из BSA, то STA не может взаимодействовать непосредственно с другими STA в BSA.

[33] В LAN IEEE 802.11 BSS в основном является независимым BSS (IBSS). Например, IBSS может иметь только две STA. К тому же самый простой BSS (BSS1 или BSS2) из фиг. 1, в котором пропускаются другие компоненты, может соответствовать показательному примеру IBSS. Такая конфигурация возможна, когда STA могут взаимодействовать непосредственно. К тому же такая LAN не конфигурируется заранее, а может конфигурироваться, если LAN необходима. Эта LAN также может называться самоорганизующейся сетью.

[34] Если STA включается или выключается, либо если STA входит или выходит из BSS, то членство STA в BSS может меняться динамически. STA может присоединиться к BSS, используя процесс синхронизации, чтобы стать членом BSS. Чтобы обращаться ко всем службам основанной на BSS структуры, STA следует ассоциировать с BSS. Такая ассоциация может устанавливаться динамически и может включать в себя использование службы распределительной системы (DSS).

[35] Фиг. 2 - схема, показывающая другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. На фиг. 2 к структуре из фиг. 1 добавляется распределительная система (DS), среда распределительной системы (DSM) и точка доступа (AP).

[36] В LAN прямое расстояние от станции до станции может ограничиваться производительностью PHY. Хотя такое ограничение расстояния в некоторых случаях может быть удовлетворительным, может быть необходима связь между станциями, расположенными на большем расстоянии. Чтобы поддержать расширенное покрытие, можно сконфигурировать DS.

[37] DS означает структуру, в которой BSS взаимно подключены. Точнее говоря, BSS не присутствуют независимо, как показано на фиг. 1, но BSS может присутствовать в качестве расширенного компонента сети, включающей в себя множество BSS.

[38] DS является логическим понятием и может задаваться характеристиками DSM. В стандартах IEEE 802.11 беспроводная среда (WM) и DSM логически различаются. Логические среды используются для разных целей и используются разными компонентами. В стандартах IEEE 802.11 такие среды не ограничиваются одинаковыми или разными средами. Поскольку множество сред отличаются логически, структура LAN IEEE 802.11 (структура DS или другая сетевая структура) может быть гибкой. То есть структура LAN IEEE 802.11 может реализовываться по-разному, и структура LAN может задаваться независимо физическими свойствами каждой реализации.

[39] DS обеспечивает беспрепятственную интеграцию множества BSS и предоставляет логические службы, необходимые для отнесения адреса к некоторому адресату, чтобы поддерживать мобильное устройство.

[40] AP подразумевает некий объект, который дает возможность ассоциированным STA обращаться к DS посредством WM и обладает функциональными возможностями STA. Передача данных между BSS и DS может выполняться посредством AP. Например, показанные на фиг. 2 STA2 и STA3 обладают функциональными возможностями STA и предоставляют функцию, дающую возможность ассоциированным STA (STA1 и STA4) осуществлять доступ к DS. К тому же, поскольку все AP соответствуют STA, все AP могут быть адресуемыми объектами. Адрес, используемый AP для связи в WM, и адрес, используемый AP для связи в DSM, могут быть не одинаковыми.

[41] Данные, переданные от одной из STA, ассоциированных с AP, на адрес STA у AP, всегда могут быть приняты неуправляемым портом и обработаны объектом доступа к порту IEEE 802.1X. К тому же, если аутентифицируется управляемый порт, то данные передачи (или кадры) могут передаваться к DS.

[42] Фиг. 3 - схема, показывающая другую примерную структуру системы IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение. На фиг. 3 к структуре из фиг. 2 добавляется расширенный набор служб (ESS) для обеспечения широкого покрытия.

[43] Беспроводная сеть, имеющая произвольный размер и сложность, может состоять из DS и BSS. В системе IEEE 802.11 такая сеть называется сетью ESS. ESS может соответствовать набору BSS, подключенных к одной DS. Однако ESS не включает в себя DS. Сеть ESS выглядит как сеть IBSS на уровне управления логической связью (LLC). STA, включенные в ESS, могут взаимодействовать друг с другом, и мобильные STA могут переходить из одного BSS в другой BSS (в пределах одного ESS) прозрачно для уровня LLC.

[44] В IEEE 802.11 относительные физические местоположения BSS на фиг. 3 не предполагаются и могут задаваться следующим образом. BSS могут частично перекрываться, чтобы обеспечить непрерывное покрытие. К тому же BSS могут быть не подключены физически, и расстояние между BSS логически не ограничивается. К тому же BSS могут физически располагаться в одном местоположении, чтобы обеспечить избыточность. К тому же одна (или несколько) сетей IBSS или ESS могут присутствовать физически в одном пространстве в качестве одной (или нескольких) сетей ESS. Это соответствует типу сети ESS, например случаю, в котором самоорганизующаяся сеть работает в местоположении, где присутствует сеть ESS, случаю, в котором конфигурируются сети IEEE 802.11, физически перекрытые разными организациями, или случаю, в котором необходимы две или более разных политики доступа и безопасности в одном местоположении.

[45] Фиг. 4 - схема, показывающая примерную структуру системы WLAN. Фиг. 4 показывает пример инфраструктурного BSS, включающего в себя DS.

[46] В примере из фиг. 4 BSS1 и BSS2 конфигурируют ESS. В системе WLAN STA работает в соответствии с правилом MAC/PHY из IEEE 802.11. STA включает в себя STA AP и STA, не являющуюся AP. STA, не являющаяся AP, соответствует устройству, непосредственно управляемому пользователем, например переносному компьютеру или мобильному телефону. В примере из фиг. 4 STA1, STA3 и STA4 соответствуют STA, не являющейся AP, а STA2 и STA5 соответствуют STA AP.

[47] В нижеследующем описании STA, не являющаяся AP, может называться терминалом, блоком беспроводной передачи/приема (WTRU), пользовательским оборудованием (UE), мобильной станцией (MS), мобильным терминалом или мобильным абонентским пунктом (MSS). К тому же AP может соответствовать базовой станции (BS), Узлу Б (Node-B), усовершенствованному Узлу Б (eNB), базовой приемопередающей системе (BTS) или фемто-BS.

[48] Фиг. 5 - схема, показывающая структуру канального уровня и физического уровня в системе IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение.

[49] Ссылаясь на фиг. 5, физический уровень 520 может включать в себя объект 521 процедуры конвергенции физического уровня (PLCP) и объект 522 подуровня физического уровня, зависящего от среды передачи (PMD). Объект 521 PLCP отвечает за соединение подуровня 510 MAC и кадра данных. Объект 522 PMD отвечает за беспроводную передачу и прием данных к двум или более STA и от них, используя схему мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

[50] Подуровень 510 MAC и физический уровень 520 могут соответственно включать в себя объекты управления, которые называются соответственно объектом 511 управления подуровнем MAC (MLME) и объектом 523 управления физическим уровнем (PLM). Эти объекты 511 и 521 предоставляют интерфейс службы управления уровнем для работы функции управления уровнем.

[51] Чтобы обеспечить точную работу MAC, в каждую STA может включаться объект 530 управления станцией (SME). SME 530 является объектом управления, независимым от каждого уровня, который собирает уровневую информацию о состоянии от нескольких объектов управления уровнями и устанавливает определенные значения параметров у уровней. SME 530 может выполнять такие функции вместо общих объектов управления системой и реализовывать стандартные протоколы управления.

[52] Такие объекты могут взаимодействовать с использованием различных способов. Фиг. 5 показывает пример обмена примитивами GET/SET. Примитив запроса XX-GET используется для запроса значения атрибута базы управляющей информации (MIB), и возвращается значение атрибута MIB, если примитив подтверждения XX-GET находится в состоянии "УСПЕХ", а в противном случае возвращается поле состояния, указывающее состояние ошибки. Примитив запроса XX-SET используется для запроса установки обозначенного значения атрибута MIB в заданное значение. Если значение атрибута MIB указывает определенную операцию, то запрашивается исполнение определенной операции. Если состоянием примитива подтверждения XX-SET является "УСПЕХ", то это означает, что обозначенное значение атрибута MIB устанавливается в запрошенное значение. В противном случае поле состояния указывает состояние ошибки. Если это значение атрибута MIB указывает определенную операцию, то этот примитив может указывать, что определенная операция выполнена.

[53] Как показано на фиг. 5, различными примитивами можно обмениваться между MLME 511 и SME 530 и между PLME 523 и SME 530 посредством точки доступа к услугам (SAP) 550 MLME (MLME_SAP) и PLME_SAP 560 соответственно. Примитивами можно обмениваться между MLME 511 и PLME 523 посредством 570 MLME-PLME_SAP.

[54] ПРОЦЕСС УСТАНОВЛЕНИЯ ЛИНИИ СВЯЗИ

[55] Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая общий процесс установления линии связи.

[56] Чтобы установить линию связи по отношению к сети и выполнить передачу и прием данных, STA обнаруживает сеть, выполняет аутентификацию, устанавливает ассоциацию и выполняет процесс аутентификации для безопасности. Процесс установления линии связи может называться процессом инициирования сеанса или процессом установления сеанса. К тому же обнаружение, аутентификация, ассоциация и установление безопасности в процессе установления линии связи вместе могут называться процессом ассоциации.

[57] Примерной процесс установления линии связи будет описываться со ссылкой на фиг. 6.

[58] На этапе S610 STA может выполнить операцию обнаружения сети. Операция обнаружения сети может включать в себя операцию сканирования в STA. То есть STA обнаруживает сеть, чтобы обращаться к сети. STA должна идентифицировать совместимую сеть перед принятием участия в беспроводной сети, и процесс идентификации сети, присутствующей в определенной области, называется сканированием.

[59] СПОСОБ СКАНИРОВАНИЯ ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ СПОСОБ АКТИВНОГО СКАНИРОВАНИЯ И СПОСОБ ПАССИВНОГО СКАНИРОВАНИЯ.

[60] На фиг. 6 показана операция обнаружения сети, включающая в себя процесс активного сканирования. При активном сканировании STA, которая выполняет сканирование, передает кадр запроса проверки, переходя при этом между каналами, и ждет ответа на него, чтобы обнаружить, какая AP присутствует. Ответчик передает кадр ответа проверки к STA, которая передала кадр запроса проверки, в качестве ответа на кадр запроса проверки. Ответчиком может быть STA, которая в последнюю очередь передала сигнальный кадр в BSS сканируемого канала. В BSS ответчиком является AP, поскольку AP передает сигнальный кадр. В IBSS, поскольку STA в IBSS поочередно передают сигнальный кадр, ответчик не является постоянным. Например, STA, которая передает кадр запроса проверки по первому каналу и принимает кадр ответа проверки по первому каналу, сохраняет связанную с BSS информацию, включенную в принятый кадр ответа проверки, переходит на следующий канал (например, второй канал) и выполняет сканирование (передачу/прием запроса/ответа проверки по второму каналу) с использованием такого же способа.

[61] Хотя и не показано на фиг. 6, операция сканирования может выполняться с использованием способа пассивного сканирования. При пассивном сканировании STA, которая выполняет сканирование, ждет сигнальный кадр, переходя при этом между каналами. Сигнальный кадр является кадром управления в IEEE 802.11 и периодически передается, чтобы указать наличие беспроводной сети и дать возможность STA, которая выполняет сканирование, обнаружить и принять участие в беспроводной сети. В BSS AP отвечает за периодическую передачу сигнального кадра. В IBSS STA в IBSS поочередно передают сигнальный кадр. STA, которая выполняет сканирование, принимает сигнальный кадр, сохраняет информацию о BSS, включенную в сигнальный кадр, и записывает информацию сигнального кадра у каждого канала, переходя при этом на другой канал. STA, которая приняла сигнальный кадр, может сохранить связанную с BSS информацию, включенную в принятый сигнальный кадр, перейти к следующую каналу и выполнить сканирование на следующем канале, используя такой же способ.

[62] Активное сканирование имеет задержку и энергопотребление меньше таковых у пассивного сканирования.

[63] После того, как STA обнаружила сеть, на этапе S620 может выполняться процесс аутентификации. Такой процесс аутентификации может называться первым процессом аутентификации для отличия от операции установления безопасности из этапа S640.

[64] Процесс аутентификации включает в себя процесс передачи кадра запроса аутентификации к AP на STA и передачи кадра ответа аутентификации к STA на AP в ответ на тот запрос. Кадр аутентификации, используемый для запроса/ответа аутентификации, соответствует кадру управления.

[65] Кадр аутентификации может включать в себя информацию о номере алгоритма аутентификации, порядковом номере транзакции аутентификации, коде состояния, тексте задачи, сети с усиленной безопасностью (RSN), конечной циклической группе и т.п. Информация может быть примерами информации, включенной в кадр запроса/ответа аутентификации, и ее можно заменить другой информацией. Информация может дополнительно включать в себя дополнительную информацию.

[66] STA может передать кадр запроса аутентификации к AP. AP может определить, разрешена ли аутентификация STA, на основе информации, включенной в принятый кадр запроса аутентификации. AP может предоставить STA результат аутентификации посредством кадра ответа аутентификации.

[67] После того, как STA успешно аутентифицирована, на этапе S630 может выполняться процесс ассоциации. Процесс ассоциации включает в себя процесс передачи кадра запроса ассоциации к AP на STA и передачи кадра ответа ассоциации к STA на AP в ответ на тот запрос.

[68] Например, кадр запроса ассоциации может включать в себя информацию о различных возможностях, интервале прослушивания сигнального кадра, идентификаторе набора служб (SSID), поддерживаемых скоростях, RSN, домене мобильности, поддерживаемых классах функционирования, широковещательном запросе карты индикации трафика (TIM), возможностях службы межсетевого обмена и т.п.

[69] Например, кадр ответа ассоциации может включать в себя информацию о различных возможностях, коде состояния, ID ассоциации (AID), поддерживаемых скоростях, наборе параметров расширенного распределенного доступа к каналу (EDCA), индикаторе принимаемой мощности канала (RCPI), индикаторе принимаемого отношения сигнал/шум (RSNI), домене мобильности, интервале простоя (времени возврата ассоциации), параметре сканирования перекрывающихся BSS, широковещательном ответе TIM, карте QoS и т.п.

[70] Эта информация является лишь примерной информацией, включенной в кадр запроса/ответа ассоциации, и ее можно заменить другой информацией. Эта информация может дополнительно включать в себя дополнительную информацию.

[71] После того, как STA успешно аутентифицируется, на этапе S640 может выполняться процесс установления безопасности. Процесс установления безопасности из этапа S640 может называться процессом аутентификации посредством запроса/ответа ассоциации с сетью с усиленной безопасностью (RSNA). Процесс аутентификации из этапа S620 может называться первым процессом аутентификации, а процесс установления безопасности из этапа S640 может называться просто процессом аутентификации.

[72] Процесс установления безопасности из этапа S640 может включать в себя процесс подготовки секретного ключа посредством 4-стороннего квитирования кадра расширяемого протокола аутентификации по LAN (EAPOL). К тому же процесс установления безопасности может выполняться в соответствии со способом обеспечения безопасности, который не задан в стандарте IEEE 802.11.

[73] РАЗВИТИЕ WLAN

[74] В качестве технического стандарта, недавно установленного для преодоления ограничений по скорости связи в WLAN, разработан IEEE 802.11n. IEEE 802.11n направлен на увеличение скорости и надежности сети и расширение расстояния беспроводной сети. Точнее говоря, IEEE 802.11n основывается на технологии со многими входами-выходами (MIMO), использующей несколько антенн на передатчике и приемнике, чтобы поддерживать высокую пропускную способность (HT) с максимальной скоростью передачи данных в 540 Мбит/с или больше, чтобы минимизировать ошибки передачи и оптимизировать скорость передачи данных.

[75] Поскольку WLAN нашли широкое применение, и диверсифицированы приложения, их использующие, в последнее время необходима новая система WLAN, поддерживающая пропускную способность выше, чем скорость передачи данных, поддерживаемая IEEE 802.11n. Система WLAN следующего поколения, поддерживающая очень высокую пропускную способность (VHT), является следующей версией (например, IEEE 802.11ac) системы WLAN IEEE 802.11n и является вновь предложенной системой WLAN IEEE 802.11 для поддержания скорости передачи данных в 1 Гбит/с или больше в точке доступа к услугам (SAP) MAC.

[76] Система WLAN следующего поколения поддерживает многопользовательскую схему передачи MIMO (MU-MIMO), с помощью которой множество STA одновременно обращается к каналу, чтобы эффективно использовать радиоканал. В соответствии со схемой передачи MU-MIMO AP может одновременно передавать пакеты к одной или нескольким STA, парным по MIMO. К тому же обсуждается поддержка работы системы WLAN в свободном пространстве. Например, в качестве стандарта IEEE 802.11af обсуждается внедрение системы WLAN в свободное пространство (WS) ТВ, такое как полоса частот (например, от 54 до 698 МГц) в состоянии бездействия из-за перевода в цифровую форму аналоговых ТВ. Однако это лишь пример, и свободное пространство может надлежаще использоваться имеющим лицензию пользователем. Имеющий лицензию пользователь означает пользователя, которому разрешено использовать имеющую лицензию полосу, и может называться имеющим лицензию устройством, первостепенным пользователем или надлежащим пользователем.

[77] Например, AP и/или STA, которые работают в WS, должны предоставлять защитную функцию имеющему лицензию пользователю. Например, если имеющий лицензию пользователь, например микрофон, уже использует определенный канал WS, который является полосой частот, разделенной по регулированию, так что полоса WS имеет определенную полосу пропускания, то AP и/или STA не могут использовать полосу частот, соответствующую каналу WS, чтобы защитить имеющего лицензию пользователя. К тому же AP и/или STA обязаны прекратить использование полосы частот, если имеющий лицензию пользователь использует полосу частот, используемую для передачи и/или приема текущего кадра.

[78] Соответственно, AP и/или STA должны выполнить процедуру определения, доступна ли определенная полоса частот в полосе WS, то есть использует ли ту полосу частот имеющий лицензию пользователь. Определение, использует ли имеющий лицензию пользователь определенную полосу частот, называется зондированием спектра. В качестве механизма зондирования спектра может использоваться способ обнаружения энергии, способ обнаружения сигнатуры и т.п. Если уровень принимаемого сигнала больше либо равен заранее установленному значению, или если обнаруживается преамбула DTV, то можно определить, что имеющий лицензию пользователь использует полосу частот.

[79] К тому же, в качестве технологии связи следующего поколения обсуждается технология межмашинной (M2M) связи. Даже в системе WLAN IEEE 802.11 в качестве IEEE 802.11ah разработан технический стандарт, поддерживающий связь M2M. Связь M2M означает схему связи, включающую в себя одну или несколько машин, и может называться связью машинного типа (MTC). Здесь машина означает объект, который не требует прямого управления или вмешательства человека. Например, устройство, включающее в себя модуль мобильной связи, например измерительный прибор или торговый автомат, может включать в себя пользовательское оборудование, например смартфон, который допускает автоматическое обращение к сети без управления/вмешательства пользователя для взаимодействия. Связь M2M включает в себя связь между устройствами (например, связь между устройствами (D2D)) и связь между устройством и сервером приложений. Примеры связи между устройством и сервером включают в себя связь между торговым автоматом и сервером, связь между торговым терминалом (POS) и сервером и связь между счетчиком электроэнергии, газовым счетчиком или водомером и сервером. Основанное на связи M2M применение может включать в себя обеспечение безопасности, транспортировку, здравоохранение и т.п. Если учитываются характеристики таких примеров, то обычно связь M2M должна поддерживать передачу и прием небольшого объема данных с низкой скоростью в окружении, в котором присутствует очень много устройств.

[80] Точнее говоря, связь M2M должна поддерживать большее количество STA. В заданной в настоящее время системе WLAN предполагается, что с одной AP ассоциируется максимум 2007 STA. Однако в связи M2M обсуждаются способы, поддерживающие случай, в котором с одной AP ассоциируется большее количество STA (около 6000). К тому же в связи M2M предполагается, что существует много применений, поддерживающих/требующих низкую скорость передачи. Чтобы подходящим образом поддерживать низкую скорость передачи, например, в системе WLAN, STA может распознавать наличие данных, которые будут к ней переданы, на основе элемента карты индикации трафика (TIM), и обсуждаются способы уменьшения размера битового массива у TIM. К тому же в связи M2M предполагается, что существует трафик, имеющий очень длительный интервал передачи/приема. Например, при потреблении электричества/газа/воды необходимо обмениваться очень небольшим объемом данных за длительный период (например, один месяц). В системе WLAN, хотя увеличивается количество STA, ассоциированных с одной AP, обсуждаются способы эффективной поддержки случая, в котором количество STA, в которых кадр данных, который будет принят от AP, присутствует в течение одного сигнального периода, является очень небольшим.

Технология WLAN развилась быстро. В дополнение к вышеописанным примерам разрабатывается технология для установления прямой линии связи, повышения производительности мультимедийной потоковой передачи, поддержки быстрого и/или масштабного начального установления сеанса, поддержки расширенной полосы пропускания и рабочей частоты и т.п.

[81] СТРУКТУРА КАДРА

[82] Фиг. 7 - схема, показывающая формат кадра MAC в системе IEEE 802.11, к которой применимо настоящее изобретение.

[83] Ссылаясь на фиг. 7, формат кадра MAC включает в себя заголовок MAC (MHR), полезную нагрузку MAC и окончание MAC. MHR включает в себя поле управления кадром, поле длительности/ID, поле адреса 1, поле адреса 2, поле адреса 3, поле управления последовательностью, поле адреса 4, поле управления QoS и поле управления HT. Поле тела кадра задается в качестве полезной нагрузки MAC, в которой располагаются данные, которые будут переданы верхним уровнем, и имеет переменный размер. Поле контрольной последовательности кадра (FCS) задается в качестве окончания MAC и используется для обнаружения ошибок в кадре MAC.

[84] Первые три поля (поле управления кадром, поле длительности/ID и поле адреса 1) и последнее поле (поле FCS) конфигурируют минимальный формат кадра и включаются во все кадры. Остальные поля могут включаться в опре