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CN104184595A - 管理通过共享通信介质通信的节点间的传输 - Google Patents

管理通过共享通信介质通信的节点间的传输 Download PDF

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CN104184595A
CN104184595A CN201410308974.6A CN201410308974A CN104184595A CN 104184595 A CN104184595 A CN 104184595A CN 201410308974 A CN201410308974 A CN 201410308974A CN 104184595 A CN104184595 A CN 104184595A
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Abstract

提供了一种用于管理通过共享通信介质通信的节点间的传输的方法。所述方法包括：从发送方节点向多个接收方节点发送帧，所述帧包括数据分组的至少一部分和与访问所述通信介质相关联的控制信息；通过所述通信介质发送指示时间窗的结束的信息，所述时间窗是为从所述多个接收方节点中的至少一些向所述发送方节点传输确认信号而分配的；将所述时间窗中的多个时隙中的每个分配给所述多个接收方节点的不同子集；以及对于给定接收方节点，在分配给所述给定接收方节点的时隙期间，从所述给定接收方节点向所述发送方节点发送确认信号，所述确认信号至少对所述帧进行响应。

Description

管理通过共享通信介质通信的节点间的传输
本申请是申请号为201080014522.7(PCT/US2010/029601)，发明名称为“管理通过共享通信介质通信的节点间的传输”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年4月1日提交的美国临时申请No.61/165,879的权益，所述申请的整个内容通过引用方式并入本文。
技术领域
本说明书涉及管理通过共享通信介质通信的节点间的传输(例如管理用于多播传输的确认)。
背景技术
在其中多个节点共享通信介质的一些共享介质网络，诸如有线和无线的局域网(LAN)，具有共同的功能特性。例如，不同的LAN可使用类似或相同的管理网络操作的协议中的底层机制。所述节点可被实现为通信站点，所述通信站点例如为独立的设备或在设备中的模块，且那些站点可根据来自一个或多个层的协议栈中的协议来工作，所述协议栈提供对共享通信介质的访问。在经历不可忽视的分组误码率的网络中，可以将可靠地发送到多个目标接收站点的数据利用针对每个期望的接收站点的独立传输而单播发送出去。在一些情况下，取决于期望的接收方站点的数量，这可能需要介质上的大量带宽。
发明内容
在一方面，总体上提供了一种管理在通过共享通信介质进行通信的节点间的传输的方法。所述方法包括：从发送方节点向多个接收方节点发送帧，所述帧包括数据分组的至少一部分和与访问所述通信介质相关联的控制信息；通过所述通信介质发送指示时间窗的结束的信息，所述时间窗是为从所述多个接收方节点中的至少一些向所述发送方节点传输确认信号而分配的；将所述时间窗中的多个时隙中的每个分配给所述多个接收方节点的不同子集；以及对于给定接收方节点，在分配给所述给定接收方节点的时隙期间，从所述给定接收方节点向所述发送方节点发送确认信号，所述确认信号至少对所述帧进行响应。
方面可包括一个或多个如下的特征。
所述确认信号包括对成功接收所述数据分组的所述部分进行响应的肯定确认和对未成功接收所述数据分组的所述部分中的至少一部分进行响应的否定确认中的一个。
所述否定确认被发送以对成功接收所述帧的至少一部分且未成功接收所述数据分组的所述部分中的至少一部分进行响应。
来自所述给定接收方节点的所述肯定确认和所述否定确认中的至少一个实质上包括在分配给所述给定接收方节点的时隙期间的剩余空闲。
所述确认信号包括用于检测通过所述通信介质的信号的开始的前导码以及控制信息。
所述控制信息指示所述确认信号是对应于肯定确认还是否定确认。
所述控制信息包括一个或多个：指示将在所述时间窗之前的帧的数量的信息；指示所述时间窗的结束的信息；指示所述接收方节点中的至少一个在接收所述帧之后将不向所述发送方节点发送确认信号的信息。
所述控制信息包括所述指示所述时间窗的结束的信息，并且所述指示所述时间窗的结束的信息包括与所述帧的预定部分有关的持续时间。
并非所述发送方节点或接收方节点的耦合到所述通信介质的一个或多个节点至少部分基于所述持续时间来确定所述时间窗的结束，并且在所确定的所述时间窗的结束之后发送帧。
所述一个或多个节点在所确定的所述时间窗的结束之后且在发送所述帧之前，竞争所述通信介质的使用。
所述控制信息包括所述指示所述接收方节点中的至少一个将不发送确认信号的信息，且令先前分配给将不发送确认信号的接收方节点的时隙从所述时间窗中移除。
所述控制信息包括所述指示所述接收方节点中的至少一个将不发送确认信号的信息，且所述指示所述接收方节点中的至少一个将不发送确认信号的信息包括位矢量，其中在所述位矢量中的每个位与单个接收方节点相关联且指示所述接收方节点是否将在先前分配给所述接收方节点的时隙期间向所述发送方节点发送确认信号。
所述控制信息包括所述指示所述接收方节点中的至少一个将不发送确认信号的信息，且所述指示所述接收方节点中的至少一个将不发送确认信号的信息包括字段，所述字段指示一个或多个接收方节点中的指定集合是否将在先前分配给所述接收方节点的时隙期间发送确认信号。
所述控制信息包括所述指示所述接收方节点中的至少一个将不发送确认信号的信息，且所述指示所述接收方节点中的至少一个将不发送确认信号的信息包括字段，所述字段指示在指示范围内具有间隙分配的接收方将不发送确认信号。
所述指示所述时间窗的结束的信息中的至少一部分被包括在所述帧的所述控制信息中，且所述指示所述时间窗的结束的信息中的至少一部分在所述帧的传输之前被分发。
所述包括在所述帧的所述控制信息中的指示所述时间窗的结束的信息中的所述部分包括：在所述时间窗中的时隙的数量，并且所述指示所述时间窗的结束的在所述帧的传输之前被分发到所述接收方节点的信息的部分包括：所述时隙的长度。
所述分配由所述发送方节点执行。
所述分配包括以下中的一个：从所述发送方节点向所述多个接收方节点发送一个或多个管理消息，在所述控制信息中发送所述时隙的分配。
所述分配在所述帧的传输之前被执行。
为确认信号的传输分配的时间窗跟在来自所述发送方节点的多个连续帧中的每个的传输的后面。
为确认信号的传输分配的所述时间窗跟在来自所述发送方节点的指定帧的传输的后面，且所述多个接收方节点选择性地确认数据分组的选定部分，所述数据分组包括在所述指定帧以及一个或多个从所述发送方节点发送的先前帧中的至少一个之中。
所述指定帧包括前导码和控制信息，且在包括所述数据分组的部分和与访问所述通信介质相关联的控制信息的所述帧之后，不从所述发送方节点发送分组数据。
所述方法还包括，在所述指定帧的传输之前，基于从所述发送方节点到多个所述接收方节点中的每个接收方节点的信道的信道特性来确定所述指定帧的传输参数。
基于所述信道特性来确定所述传输参数包括：估计与到不同接收方节点的多个信道中的每个相关联的信噪比，且对于给定载波频率，选择兼容与最低信噪比相关联的信道的传输参数。
至少部分基于携带指示所述时间窗的结束的信息的帧的头部中的信息，指示所述时间窗的结束。
所述方法还包括检测一个或多个不再共享所述通信介质的接收方节点。
所述方法还包括由所述发送方节点检测从所述发送方节点到一个或多个所述接收方节点的信道已经变化，且调整从所述发送方节点到所述接收方节点的一个或多个后续帧的传输参数来将所述信道中的变化考虑在内。
所述多个接收方节点的一个或多个不包括在任何不同的子集中且不被分配用于向所述发送方节点传输确认信号的时隙。
在另一方面，总体上提供了一种系统，其包括：发送方节点，其与网络中的多个接收方节点中的至少一些进行通信。所述发送方节点被配置为：发送包括数据分组中的至少一部分和与访问所述通信介质相关联的控制信息的帧，发送指示时间窗的结束的信息，所述时间窗是为从所述多个接收方节点中的至少一些向所述发送方节点传输确认信号而分配的。所述系统包括在所述多个接收方节点中的接收方节点，其被配置为：在分配给给定接收方节点的时隙期间向所述发送方节点发送确认信号，所述确认信号至少对所述帧进行响应。
在本发明的诸多优点(其中一些仅可在其多种方面和实现中的一些中获得)中有以下部分。
广播和多播消息可同时从一个站点(所述“发送方”站点)发送到网络中的多个站点，且对于确认可从一些或所有期望接收方(所述“接收方”站点)收集。多播或广播帧可通过市场上可买到的没有确认或者其中只有目标接收方可以用确认进行响应的具有部分确认方案的LAN系统来发送。
其他方面和优点根据详细的说明、附图、附件和权利要求变得显而易见。
附图说明
图1是通信网络的原理图。
图2是用于通过所述网络通信的通信系统的框图。
图3是用于多播传输的确认方案的一个示例。
图4是用于多播传输的确认方案的另一个示例。
图5是用于多播传输的确认方案的另一个示例。
图6是用于多播传输的确认方案的另一个示例。
图7是表示在管理网络中的节点之间的传输中的示例性操作的流程图。
图8是表示在管理来自发送方节点的传输中在发送方节点处示例性操作的流程图。
图9是表示在管理对发送方节点的确认中在接收方节点处示例性操作的流程图。
具体实施方式
本发明具有很多可行的实现，以至于无法全在本文中描述。一些目前优选的可能的实现在下面描述。然而，在此着重强调，这些是作为本发明实现的描述，并不是本发明的描述，其并不限于在本节描述的具体实现，而是在权利要求中以较宽泛的术语来描述。
一种时隙立即响应确认方案提供了在共享介质网络(例如，局域网或多个能够发送共享公共通信介质的站点的其他网络)中的多播和广播消息的可靠发送。所述方案允许广播和多播消息被同时从一个站点发送到在所述网络中的多个站点，且用于将被从一些或所有期望接收方(所述“接收方”站点)收集确认。
图1示出了一种通信系统100的示例，所述通信系统包括每个被耦合到共享通信介质104(其可包括不同类型的物理传输介质中的任意一种或多种耦合的介质的组合)上的站点102A-102F，通过所述通信介质104，来自发送站点的信号可发送到耦合到所述通信介质上的任何站点。所述站点包括将所述站点耦合到所述通信介质104的网络接口模块106。发送方站点102A通过所述介质104发送帧。所述帧的一部分(例如也被称为“帧控制”字段的头部)可被网络上的所有节点解调和解码。但是，携带数据分组或者数据分组的部分的有效载荷可被包括于所述帧中，而仅期望的接收方能够解调，所述期望的接收方是在这一示例中的“接收方站点”102C、102D和102E。如下面更详细的描述的那样，所述接收方站点可解释在所述帧的头部中的信息以确定它们是否为期望的接收方和/或它们是否在它们的所分配的缝隙以确认信号响应所述发送方。
任意一种通信系统架构可被用于实现将数据转换为信号波形或者将信号波形转换为数据的所述网络接口模块的部分，其中所述信号波形通过所述通信介质传输。在站点上运行的应用程序向所述网络接口模块提供并从所述网络接口接收由媒体访问控制(MAC)子层生成的以段的形式(称为帧)的数据。帧可通过包括更高层的数据作为有效载荷并增加诸如头部和/或尾部(例如末尾的冗余码)的控制信息封装来自更高层的数据(例如数据分组或数据分组的部分)。在一些情况中，可在不封装更高层数据作为有效载荷的情况下发送帧。
因为帧由MAC层封装并通过通信介质传输而被传输到物理(PHY)层，帧可具有不同的名称。“MAC服务数据单元(MSDU)”是由所述MAC层接收的信息的段。所述MAC层可处理所接收的MSDU并使之适合生成“MAC协议数据单元(MPDU)”。MPDU是包括头部字段(例如具有管理和控制信息)和由MAC层要求PHY层传输的(可选的)有效载荷字段的信息的段。MPDU可以具有基于正被发送的数据类型的任意各种格式。“PHY协议数据单元(PPDU)”指的是已调制的信号波形，所述信号波形表示由所述物理层通过电力线发送的MPDU。
除从MSDU生成MPDU之外，所述MAC层可提供数个功能，包括介质访问控制、为所述MSDU提供所需要的服务质量(QoS)、损坏信息的重发、路由以及中继。介质访问控制通过指定站点何时被允许发送而使站点能够共享所述通信介质。所述MAC可使用多个类型的介质访问控制机制，例如带有冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)、集中式的时分多址访问(TDMA)、分布式的TDMA、基于令牌的信道访问等。类似地，还可使用各种各样的重发机制。
所述物理层还可使用各种技术来使能经由所述通信介质(电力线、同轴电缆、双绞线等)来可靠且有效地传输。可使用例如正交频分多路复用技术(OFDM)或小波调制的多种调制技术。例如Viterbi码、Reed-Solomon码、链接码、turbo code、低密度奇偶校验码等的前向纠错(FEC)码可被PHY使用来克服错误。
所述PHY层的一些实现使用OFDM调制。在OFDM调制中，数据以OFDM“符号”的形式发送。每个符号都具有预定的持续时间或符号时间Ts。每个符号从叠加的N个正弦载波生成，所述N个正弦载波相互正交且形成OFDM载波。每个载波具有从所述符号的开始测量的峰值频率fi和相位Φi。对于这些相互正交的载波中的任一，所述正弦波形的全部数量的周期被包含在所述符号时间Ts内。也就是说，每个载波频率是频率间隔Δf＝1/Ts的整数倍。所述载波的相位Φi和幅值Ai可独立的选择(根据适当调制方案)，而不影响产生的调制波的正交性。所述载波占用在频率f1和fN之间的频率范围，称为OFDM带宽。
从一个发送方到接收方的通信信道可不同于从另一个发送方到这一接收方的信道、从这一发送方到另一接收方的信道或从这一接收方到这一发送方的反向信道。信道特性关系到所发送的信号是如何在所述发送方和接收方之间失真、衰减和干扰的，且所述信道特性可能随着时间改变。所述发送方和接收方可对调制、FEC等进行调整，以在使用所述介质过程中将效率最大化。对于多播传输，这包含最大化到多播组中的所有接收方的数据成功发送率。
参考图2，一种通信系统200包括用于经由通信介质204向接收方206发送信号(例如OFDM符号序列)的发送方202。所述发送方202和接收方206可被包括在每个站点处的网络接口模块中。所述通信介质204可提供与通过网络从一个站点到另一个站点的路径相对应的各自不同的通信信道。
在所述发送方202中，实现PHY层的模块从所述MAC层接收MPDU。所述MPDU被发送到编码器模块220以执行处理，例如加扰、纠错码和交织。
编码后的数据被输入到映射模块222，其取得一组数据位(例如1、2、3、4、6、8或10位)，这取决于用于当前符号的星座图(例如BPSK、QPSK、8-QAM、16-QAM星座图)，并将由那些位表示的数据值映射为在当前符号的载波中的同相(I)和正交相位(Q)分量的对应的幅值。这导致每个数据值与对应的复数Ci＝Ai exp(jΦi)关联，所述复数的实部对应于I分量，所述复数的虚部对应于具有峰值频率fi的载波的Q分量。可替代地，可使用将数据值关联到调制载波的任何适合的调制方案。
所述映射模块222还确定所述系统200可使用在所述OFDM带宽中的载波频率f1、……、fN中的哪一个来发送信息。例如可避免一些正在衰减的载波，且在那些载波上不发送信息。作为替代，所述映射模块222使用相干BPSK，其利用来自这一载波的伪随机噪声(PN)序列的二进制值而调制。对于一些对应于在可辐射功率的介质204上受限的波段(例如非专业无线电波段)的载波(例如载波i＝10)，没有能量在那些载波上发送(例如A10＝0)。所述映射模块222还根据“音调映射”来确定在每个载波(或“音调”)中使用的调制类型。如下面更加详细的描述的那样，所述音调映射可以为默认音调映射，或通过接收站点确定的自定义音调映射。
离散傅里叶反变换(IDFT)模块224将由所述映射模块222确定的N个复数(对于未使用的载波，其中的一些可以是零)的结果集调制到N个具有峰值频率f1、……、fN的正交载波上。所述调制载波通过IDFT模块224组合以形成离散时间符号波S(n)(采样率fR)，所述符号波可被记为： S ( n ) = Σ i = 1 N A i exp [ j ( 2 πin / N + Φ i ) ] - - - Eq . ( 1 )
其中所述时间指数n为1到N，Ai为幅值，Φi为所述具有峰值频率fi＝(i/N)fR的载波的相位，且在一些实现中，所述离散傅里叶变换对应其中N为2的幂的快速傅里叶变换(FFT)。
后处理模块226将连续的(可能重叠)符号的序列组合成可作为连续块通过通信介质204发送的“符号集”。所述后处理模块226将可用于自动增益控制(AGC)和符号定时同步的符号集预置一前导码。为了减轻符号间和载波间的干扰(例如，由于在所述系统200和/或所述通信介质204的缺陷)，所述后处理模块226可用一个循环前缀扩展每个符号，其中所述循环前缀为所述符号的最后部分的复制。所述后处理模块226还执行其他功能，例如对所述符号集中的符号子集施加脉冲整形窗(例如使用升余弦窗或其他类型的脉冲整形窗)和使所述符号子集重叠。
模拟前端(AFE)模块228将包含连续时间(例如经过低通滤波的)形式的符号集的模拟信号耦合到所述通信介质204。通过通信介质204传输所述连续时间形式的波S(t)的效果可由函数g(τ；t)的卷积来表示，所述函数表示在所述通信介质上传输的脉冲响应。所述通信介质204可加入噪声n(t)，所述噪声可以是由干扰机发射的随机噪声和/或窄带噪声。
在所述接收方206，实现PHY层的模块从所述通信介质204接收信号，并为MAC层生成MPDU。AFE模块230连同自动增益控制(AGC)模块232和时间同步模块234一起工作，以向离散傅里叶变换(DFT)模块236提供采样后的信号数据和定时信息。
在去除循环前缀之后，所述接收方206将采样后的离散时间符号输入DFT模块236，以提取表示编码数据值的N个复数序列(通过执行N点DFT)。解调器/解码器模块238将所述复数映射到对应的位序列，并对所述位进行适当的解码(包括去交织和解扰)。
包括在所述发送方202或接收方206中的模块的所述通信系统200的任何模块可使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
在所述系统100的一个实现中，时隙立即确认机制可通过从接收方(所述接收方节点)向发送方(所述发送方节点)提供传输是否被期望接收方成功解码的指示，来提高多播和广播传输的发送的可靠性。这样的指示允许所述发送方选择性地重发未成功解码的数据。所述发送方可多次重发数据，直到所有期望的接收方都已成功地接收并解码所述数据。在一些实现中，所述确认方案可被用于通过局域网(LAN)发送数字编码视频流，在所述局域网中，存在有限数量的站点来接收所述数字视频。总的来说，对于保证通过共享介质网络可靠地发送多播和广播消息来说，所述确认方案是很有用的。
在一些实现中，作为公共网络的成员的多个成员站点共享可以传送信号的单个通信介质(其可包括一个或多个不同类型的耦合的物理传输介质，例如不同类型的电缆或线路)。所述介质访问控制(MAC)子层，即比OSI参考模型中的链路层的更低的子层，执行成功共享所述介质所需的介质访问协议。每个成员站点都遵循一组规则和相关联的行为，其总体上允许站点依次获得对所述介质的访问，并将消息发送到网络中的一个或多个其他站点。
网络访问协议可被分类为“基于竞争”和“无竞争”。在一些实现中，基于竞争的访问协议使用“先听后说”的带有冲突检测(CD)或冲突避免(CA)的载波侦听多路访问(CSMA)介质访问协议。在一些使用这些协议的系统中，具有待传输的消息的站点在传输所述消息之前监听所述网络来保证它是空闲的(例如没有其他站点在传输)。如果两个或多个站点同时传输，所述传输通常会失败。在这样的示例中，所述发送者可检测所述失败，并且在等待一些随机的时间段之后，再次竞争所述网络以重发所述失败的传输。
在一些实现中，在网络上保留每次仅允许一个站点发送的时间段时，会出现无竞争访问。这样的无竞争访问的示例是时分多址访问(TDMA)。然而，无竞争访问还可以立即发生在站点成功竞争到对所述网路的访问之后。在赢得竞争和成功发送第一帧之后，根据一些允许发送方保持排它地访问所述介质的介质访问规则，在发送第一帧之后立即发送的帧可以是无竞争的。
很多共享网络系统支持基于竞争和无竞争两种访问协议。在这样的系统中，归因于多访问系统的分布式性质，介质访问协议被精心设计以保证所述网络良好表现。
在一些实现中，为了识别哪一或哪些站点是期望的接收方，使用消息的寻址。例如，消息可与包含目的地地址的头部一起发送，来识别在所述网络中为期望接收方的所述站点。单播目的地地址识别单个特定接收方站点。多播目的地地址识别一组期望接收方站点，并且广播地址识别在网络中作为期望接收方的所有站点。
在一些实现中，从接收方到发送方的确认消息被用于保证网络的可靠性。一些共享网络使用被称为“立即确认”的MAC层确认。立即确认在接收帧之后且作为响应立即在一个窗内发送的确认信号。所述确认是对所述帧的响应，但是可能作为对接收到来自所述帧的数据或对前一个帧的确认，还可以作为之前发送的确认的重复。所述窗可以以具有一定量时间的“间隔”开始，在所述时间期间所述介质是空闲的。这样的MAC层确认被用于检测在接收方中对消息的解码失败。接着可使用重发来弥补这一失败。接收失败可归因于传输冲突(两个站点为了传输同时竞争网络访问)或者因为差的信道(噪声和多路径)和变化的信道特性而发生。在一些情况中，使用立即确认方案是有利的。例如，在一定条件下，无线网络和电力线网络可能更加容易受影响从而导致接收帧的失败，因而这些类型的网络通常使用立即确认。
通常使用的MAC层确认包括简单确认(“ACK”)、简单否定确认(NACK)和/或选择性或者块确认(SACK)。ACK一般由具有单播帧的接收方在每当所述帧被成功接收并解码的时候发送。NACK由所述具有单播帧的接收方在每当接收方检测到所述帧但是在对所述帧进行解码时发现数据中存在错误的时候发送。预期的ACK的缺失通常被解释为NACK。在一些实现中，所述发送方可要求所述接收方重发其预期的但是未正确接收的确认，以避免不必要的数据重发。SACK被用于提高网络的吞吐量和效率。例如，向第二站点(接收方)发送数据的站点(发送方)将所述数据组织成用序列号标识的数据块。所述块可在单独的帧或多个帧中发送。所述接收方使用选择性或块确认(SACK)来指示哪些块被正确接收和哪些块存在错误且未被正确接收。所述块可通过序列号或在所述块在被发送的帧中的位置来标识。在一些实现中，所述发送方仅重发哪些具有错误的数据块。
通过网络传输的数据通常被构建为帧。在一些实现中，帧通常具有三个主要部分：前导码、头部和数据有效载荷。例如，所述前导码首先被发送，允许所述接收方检测到帧的开始。在一些实现中，前导码还可用于执行信道估计。所述头部可接着被发送，且可包含例如帧的类型(如果附加了有效载荷)、目的地地址和发送方的地址的控制信息。所述有效载荷通常包含一组允许所述接收方确定是否所述数据有效载荷被正确解码的循环冗余校验(CRC)位。
在一些情况中，使用了简单帧交换确认方案，其中具有数据有效载荷的单播地址帧被从一个站点(发送方)发送到第二站点(接收方)，且所述接收方站点使用ACK帧确认所述数据帧。所述数据帧包含前导码、头部和数据有效载荷。所述ACK帧包含前导码和头部，但是没有数据有效载荷。在一些实现中，在所述ACK头部中一个或多个字段将所述帧标识为确认帧。在这一示例中，所述ACK紧跟在所述数据帧后的短的帧间间隔(IFG)之后，且没有其他站点能够在所述网络上传输。因而，所述ACK帧如果被发送，是无竞争发送的。
在一些情况中，还可使用选择性或块确认(SACK)。在这些情况中，所述发送方将所述数据组织成在多个帧中发送的块。在所述帧的头部中的字段指示所述接收方是否使用选择性的确认来响应。所述发送方可发送多个帧，且在最后的帧指示请求选择性的确认响应。此时此刻，所述接收方使用指示哪些数据块被成功发送和哪些存在错误的选择性的ACK帧来响应。在一些情况中，所述选择性ACK包括数据有效载荷。在一些实现中，所述指示哪些帧被正确接收和哪些帧被错误接收的数据被发送作为这一数据有效载荷的一部分。在另外的实现中，所述选择性确认数据可被作为头部的一部分发送出去。
在一些实现中，多播或广播帧可通过商业上可获得的不具有确认方案或仅具有部分确认方案的LAN系统发送，其中在所述部分确认方案中仅有一个期望接收方可使用确认响应。
在一些实现中，具有通过共享介质网络发送到多个接收方的数据的站点将所述数据以一个或多个在帧的头部内具有广播或多播目的地地址的所述帧的形式发送出去。在所发送的帧的头部中的控制信息指示所期望的接收方是否应当根据这里描述的方法和系统使用确认响应。在一些实现中，所述多播或广播帧的接收方可在紧跟所述广播或多播帧的定期、循环的非重叠时间段(称为“间隙”)期间来发送确认。所述间隙可顺序编号，其中在时间上最早出现的间隙被编为1，下一个被编为2，以此类推。在所述多播或广播帧和第一间隙之间且可选地在所述间隙之间可能具有短的帧间间隔(IFG)周期。所述多播或广播消息的结束被用来确定每个间隙在时间上的开始和结束点。
在一些实现中，可用于发送确认的所述间隙的数量是由所述多播和广播帧的发送方确定。在另一些实现中，用于发送确认的所述间隙的数量是由所述网络中的任何其他节点确定。在所述多播或广播的帧的头部中的信息，可指示紧跟在每个多播或广播的帧之后可用于发送确认的总的时间段。在一些实现中，关于紧跟在每个多播或广播的帧之后可用于发送确认的总的时间段的信息可通过一个或多个发送到所有接收方中的管理消息来发送。在所述网络中的所有站点对在所述多播和广播帧的头部和/或管理消息中的信息进行解码，且使用这一信息来阻止发送(除非作为对所述多播或广播帧的至少一部分进行响应的确认)，直到为确认而保留的所述时间段的结束。因而，在这样的实现中，所述确认是无竞争发送的。
紧跟每个多播或广播帧的为发送确认而保留的所述总的时间段可使用包含确认间隙的数量的字段来指示。在一些实现中，所述确认间隙的持续时间和所述IFG对于所述网络中的站点是已知的，且可被用于计算为发送确认而保留的时间段的总持续时间。可替代地，字段指示为发送确认而保留的持续时间，或者帧交换序列的总时间(即，所述多播或广播帧的持续时间加上为发送确认而保留的时间)，或者所述帧交换序列的总时间减去一个间隙和一个IFG的持续时间。后者对于单播帧传输立即确认的兼容性是很有用的，其中所述持续时间字段指示发送所述帧的时间。包含确认间隙的数量的所述字段可被包括在紧跟在确认窗之前的帧的头部之内，或者在先前帧的头部内，或者在所述发送方站点开始多播或广播传输之前发送的管理消息内。
在一些实现中，所述多播或广播帧的发送方可使用为发送确认而保留的持续时间的指示，来修改期望接收方。例如，先前作为期望接收方被分配间隙(例如，使用管理消息)的所述站点的子集在他们被分配的间隙时发送确认，且作为期望接收方的所述站点中的一些被移除，因此不再发送确认。在这样的情况中，如果用于传输确认的所述间隙在时间上晚于所修改的(例如更短)为发送确认而保留的时间发生，则发送确认的站点不发送确认。
在一些实现中，所述多播或广播消息的一些期望接收方不被要求使用确认响应。当对于一些站点来说能够保证成功发送所述多播、或广播消息并不是重要的、或者对于其来说发送是基本确定时，尤其当比起其他被要求响应的站点，这将是很有用的。
在一些实现中，所述广播或多播帧的发送方，在发出一个或多个包含数据的帧之后，发送仅包含前导码和头部的确认请求帧。所述广播或多播帧的期望接收方通过根据如下面描述的所使用的确认类型(简单或选择性的)确认最近发送的帧来响应所述确认请求。
在一些实现中，响应广播或多播帧的每个站点被分配一个用于发送确认的唯一的间隙。在一个这样的实现中，所述确认在每个广播或多播帧或数据分组之后发送，且所述确认指示成功或失败地接收和/或解码刚在先前出现的帧或数据分组。可使用肯定确认来指示已成功接收并解码先前的帧。可使用否定确认来指示先前的帧已经接收或检测到但是未成功解码。在一些情况中，在确认间隙中没有响应向所述发送方表示：所述接收方未检测到所述帧且需要重发。在一些实现中，可以仅使用肯定确认。在一些实现中，接收方可被分配单个时隙来发送肯定或否定的确认。在另一些实现中，接收方可被分配不同的间隙来发送肯定确认和否定确认。在一些实现中，一组接收方可被分配相同的间隙，在这相同的间隙中传输肯定或否定确认。在一些实现中，ACK和/或NACK间隙可与数据块相关联。
所述确认可具有多种形式。在一些实现中，所述确认可包括前导码和头部，或者简单的前导码模式。在所述前导码和头部的情况中，在所述头部中的信息可指示所述确认是肯定还是否定确认。在一些实现中，所述头部可指示其他信息，例如发送所述确认的站点的地址。在所述前导码模式的情况中，可使用两个不同的前导码模式来分别指示肯定和否定确认。
现在参考图3，示出和描述了一种用于多播传输的确认方案300的示例。在图3示出的示例中，所述确认包括前导码310和头部320。图4描绘了用于多播传输的确认方案400的示例，其中确认仅包括前导码模式。在这一示例中，所述前导码模式310可不同于用在包括附加信息的帧的开始的其他前导码模式。当所述前导码模式310被单独发送时，可不再需要提供用于检测帧的开始的定时信息。例如，单独发送的前导码模式310可包括X个相同的OFDM符号的序列；然而在头部320之前发送的前导码模式310可包括Y个相同的OFDM符号的序列且随后是Z个具有相反极性(例如，相同时域波形但是相反的符号)的OFDM符号。
现在参考图5，示出了一种用于多播传输使用选择性确认的确认方案500的示例。在这一示例中，使用了选择性或块确认方案。在这样的一个实现中，所述发送方使用一个或多个帧发送数据块中的数据。期望的接收方发送选择性的确认，所述确认指示先前的帧中哪些数据块被成功接收和/或解码，而哪些未被成功接收和/或解码。所述发送方仅重发那些未被一个或多个期望接收方成功解码的数据块。在一些实现中，在所述多播或广播帧的头部320中的信息指示所述期望接收方是否要使用确认响应。所述指示哪些块被或未被成功接收和/或解码的信息可在所述确认帧中的数据有效载荷部分中发送。在一些情况中，这样的信息可在所述确认帧的头部部分320中指示。在图3示出的示例中，所述选择性确认在所述确认帧的数据有效载荷部分330中发送出去。
在一些实现中，将被用于发送确认的间隙由所述多播或广播帧的发送方分配。由所述发送方或网络中的其他任何节点发送的管理消息可被用于分配所述间隙，且所述间隙的分配可根据需要更新，如站点加入或离开所述网络，或者如站点加入或离开多播组。在一些实现中，在所述多播或广播帧的头部320中的信息可被用于指示在每个确认间隙中哪个站点将要响应。
在管理消息被用于分配间隙的实现中，附加信息可被包括在所述头部320中，以选择性地限制可响应的站点组。例如，在所述头部320中的字段可被用来指示从时间上在所述多播或广播帧之后的第一间隙并不是在确认顺序中的第一间隙，而是更高编号的间隙。在这一情况中，分配的间隙的数量少于所指示的间隙数量的站点并不使用确认响应，其受到在确认周期中可获得的时间量或确认间隙的数量限制。在另一个示例中，可使用位矢量来指示根据他们的间隙分配哪些站点需要进行响应。在这一情况中，每个站点能够通过计数在分配的间隙之前的间隙数量、假设对于所有间隙请求的响应的已知持续时间和对于所有间隙不请求的响应的零持续时间，来确定发送确认的分配的间隙何时开始。在再另一个示例中，在所述头部320中的字段可被用来指示在确认窗中间隙的数量。在这一情况中，被分配超出指定数量的间隙的站点不发送确认。
在一些实现中，多播传输期望的接收方组可随着时间改变。例如，当所述多播传输是打算供给多个显示设备(例如电视、计算机)的视频流时，显示设备的数量可能随着时间因为用户打开或关闭他们相应的显示设备而改变。在这样的情况中，用于接收方确认的间隙分配需要进行改变。在一些实现中，通过使用管理消息来完成更新所述间隙分配。这些管理消息可包括关于何时转到新的间隙分配将生效的信息。例如，所述管理消息可包括在其后所述新的间隙分配将生效的时间。在一些实现中，所述头部320中的控制信息可被用来指示将使用的间隙分配规则。
现在参考图6，示出和描述了用于多播传输的确认方案600的另一个示例。在这一示例中，一对间隙被分别用于传输肯定和否定确认。在一些实现中，多于一对的间隙可被用于传输所述肯定和否定确认。在一对间隙中的第一间隙可被用于肯定确认，且在一对中的第二间隙可用于否定确认。肯定确认可使用仅前导码模式310或者前导码310和头部320的形式来发送。否定确认可使使用前导码310和头部320来发送确认。在一些实现中，多个站点可以在同一确认间隙中发送确认。在这样的情况中，当两个或更多站点在同一间隙发送确认时，所述前导码模式310积极地干扰，从而允许所述多播或广播消息的发送方可靠地检测所述前导码模式310。
当大多数多播或广播帧被期望接收方成功解码时，否定确认之间的冲突将是罕见的。在这样的情况中，否定确认的头部320将被成功解码，从而允许所述发送方知道哪一站点不能够成功解码所述多播或广播帧。如果在同一站点重复出现失败，则所述发送方可采取行动，例如重新评价在所述发送方和所述失败的站点之间信道的信道特性。所述发送方可相应调整一个或多个传输参数。例如，所述发送方可调整用于发送所述多播或广播帧的编码方式。
当多对间隙被用于确认响应时，可以由发送方使用所述多播或广播帧的头部320中的管理消息或信息以分配哪对确认间隙由发送确认的每个站点使用。现在参考图7，流程图700表示了用于管理在网络中的节点间传输的操作的特殊布置。通常所述操作在所述网络的节点上的一个或多个计算设备执行。在一些实现中，可在这些设备中存在的处理器上执行一个或多个这样的操作。
操作可包括从发送方节点向多个接收方节点发送帧(步骤710)。在一些实现中，这可以是用于连接到所述网络中的所有接收方的广播帧。在一些实现中，所述帧对于期望的多个接收方可以是多播帧，而对于网络中的其他节点则不是。
操作可包括分发指示为确认的传输分配的时间窗的结束的信息(步骤720)。在一些实现中，这样的信息被分发为管理信息的一部分，所述管理信息从发送方节点发送到网络中的多个接收方节点。这样的管理信息可在所述发送方和多个所述接收方之间的帧传输之前分发。在一些实现中，所述管理信息通过从网络中的一个节点(例如所述发送方节点)到其他节点(例如所述多个接收方节点)间的传输来进行分发。在一些实现中，所述管理信息可通过在例如所述多个接收方节点的节点中对所述信息预编程来进行分发。在一些实现中，这样的管理信息的至少一部分可被作为控制信息包括在从发送方到多个接收方节点传输的帧中，例如在头部320中。在一些实现中，指示所述时间窗结束的信息可被明确地规定。在其他实现中，这样的信息可以从其他信息中导出，例如时间窗内的间隙数量和每个间隙的长度。
操作还可包括为了发送确认消息在所述时间窗内向接收方节点的子集分配时隙(步骤730)。在一些实现中，所述多个接收方节点中的一些接收方节点被分配时隙，并且其他接收方节点未被分配任何时隙。在一些实现中，接收方节点的每个子集可仅包括单个接收方节点，且每个接收方节点可被分配唯一的时隙。
操作还可包括在所分配的时隙期间从接收方向发送方发送确认(步骤740)。发送确认可包括：响应于从所述发送方成功接收帧的至少一部分，发送肯定确认。发送确认还可包括：响应于未从所述发送方接收到帧的至少一部分，发送否定确认。发送确认还可作为对从所述发送方接收每个帧的响应，或者还可以作为对接收到一组帧的响应。在一些实现中，由接收方发送确认是作为对所接收的指示发送方请求了确认的帧的至少一部分的响应。所述确认由接收方在分配给所述接收方的时间窗内的间隙中发送。
现在参考图8，流程图800表示在发送方节点处的示例性操作以管理来自所述发送方节点的传输。通常所述操作在一个或多个计算设备上执行。操作可包括分配时间窗和为接收方节点的子集分配在所述时间窗内的间隙以发送他们的确认(步骤810)。操作可还包括向一个或多个接收方节点发送新的数据帧和关于确认的指令(步骤820)。例如，所述关于确认的指令可包括用于对特定接收方或接收方组发送确认的指令。这样的指令可包括用于对接收方或接收方组不发送确认的指令。在一些实现中，可通过数据帧的有效载荷部分或控制部分(例如头部320)向所述一个或多个接收方提供这样的指令。在一些实现中，所述发送方节点维护接收方的列表，其期望响应于数据分组或一组数据分组发送确认。
操作可包括从一组接收方节点接收肯定或否定确认(步骤830)。在一些实现中，所述发送方节点通过验证所述确认在哪个时隙被接收到来检查所述确认的有效性。操作还可包括跟踪是否所有期望的确认已经被接收(步骤840)。当所有期望的确认被接收时，所述发送方可向所述一组接收方发送一个或多个新的帧(步骤820)。在一些实现中，所述发送方进一步检查接收到的确认中的一些是否是否定确认。当所有期望的确认未被接收或者如果至少一个所接收的确认是否定确认，操作可相应包括重发所述帧(步骤850)。在一些实现中，所述发送方在所述重发之后开始发送新帧。在其他实现中，所述发送方进一步检查是否所有期望的确认都在发送新帧之前已被接收。
现在参考图9，流程图900表示在接收方节点处用于管理到所述发送方节点的确认的示例性操作。通常所述操作在一个或多个计算设备上执行。操作可包括接收关于何时所述接收方可发送确认的时间窗和所述时间窗内的一个或多个间隙的信息(步骤910)。这样的信息可被从所述发送方或网络中的其他任何节点上接收，以控制在所述发送方和接收方之间的传输。操作还包括接收数据帧(步骤920)并且解码所述数据帧。解码所述帧(步骤930)可包括同步、识别一个或多个有效载荷和控制信息，以及检查错误。
操作还包括确定是否所述帧已被正确接收(步骤940)。在一些情况中，所述控制信息(例如头部320的一部分)可被正确接收，但是所述有效载荷可能未被正确接收。在另一些情况中，整个帧可能丢失或损坏。如果确定所述帧未被正确接收，所述接收方可向所述发送方发送否定确认(步骤950)。在一些实现中，所述否定确认在被分配给所述接收方的间隙内被发送出去。可为任意确认分配所分配的间隙，或者在一些实现中，可排它地分配否定确认。所述接收方一旦发送所述否定确认可继续接收下一个数据帧。
如果所述帧被确定为已经正确接收，操作还可包括检查所述发送方是否已经请求确认(步骤960)。在一些实现中，可通过检查在所述帧的控制或有效载荷部分中的字段来完成。如果未请求确认，则所述接收方可继续接收下一个数据帧(步骤920)。
如果已经请求了确认，则操作还包括向发送方发送所述帧已经被接收的确认(步骤970)。在一些实现中，这样的肯定确认还可包括其它信息(例如所述帧和所述接收方的标识)作为所述确认消息的一部分。所述确认信息可包括前导码和控制信息。
不同于以上描述的那些由权利请求书限定的本发明的许多其他的实现也在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种通信节点，包括：
网络接口，耦合到共享通信介质，所述网络接口被配置成通过所述共享通信介质发送和接收数据；
发射机，耦合到所述网络接口，所述发射机被配置成：
发送数据帧，所述帧包括与接入所述共享通信介质相关联的控制信息以及数据分组的至少一部分；以及
在所述数据分组之后分配时间窗，其中所述时间窗包括两个或多个时隙，所述时间窗内的第一时隙从所述数据分组分开帧间间隙时段，并且每个时隙从其它时隙分开所述帧间间隙时段；以及
接收机，耦合到所述网络接口，所述接收机被配置成接收从耦合到所述共享通信介质的多个通信节点发送的数据。
2.根据权利要求1所述的通信节点，其中所述发射机还被配置成将所述时间窗内的每个时隙分配给耦合到所述共享通信介质的所述多个通信节点中的一个或多个。
3.根据权利要求2所述的通信节点，其中所述接收机还被配置成从耦合到所述共享通信介质的所述多个通信节点接收两个或多个确认信号，其中所述两个或多个确认信号是响应所发送的帧的。
4.根据权利要求3所述的通信节点，其中所述第一时隙中的第一确认信号对应于第一通信节点，第二时隙中的第二确认信号对应于第二通信节点。
5.根据权利要求3所述的通信节点，其中所述确认信号中的至少一个包括响应于没有成功地收到所发送帧的至少一部分的否定确认。
6.根据权利要求5所述的通信节点，其中所述否定确认包括没有收到肯定确认。
7.根据权利要求3所述的通信节点，其中所述确认信号中的至少一个包括前导，用于检测通过所述共享通信介质发送的帧的开头。
8.根据权利要求7所述的通信节点，其中所述控制信息表明所述确认信号中的至少一个是对应于肯定确认还是否定确认。
9.根据权利要求1所述的通信节点，其中所述控制信息包括表明所述多个通信节点中的至少一个不响应所发送的帧发送确认信号给所述通信节点的信息。
10.根据权利要求9所述的通信节点，其中所述控制信息包括将所述时隙从与所述多个通信节点的所述至少一个相关联的时间窗去除的信息。
11.根据权利要求9所述的通信节点，其中所述控制信息包括表明在表明的时隙范围中具有时隙分配的通信节点不发送确认信号的字段。
12.根据权利要求1所述的通信节点，其中在所述帧的发送之前分发与时间窗持续时间有关的信息。
13.根据权利要求12所述的通信节点，其中与所述时间窗持续时间有关的信息包括所述时间窗中时隙的数目和长度。
14.根据权利要求2所述的通信节点，其中所述分配包括在所述控制信息中发送时隙的分配。
15.根据权利要求2所述的通信节点，其中所述分配是在所述帧的发送之前进行的。
16.根据权利要求1所述的通信节点，其中不为确认信号的发送给所述多个通信节点之一分配时隙。
17.根据权利要求1所述的通信节点，其中所述时间窗的持续时间至少部分地基于所发送的帧的报头的信息。
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