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ES2367013T3 - SYSTEM AND METHOD FOR RELATING QUICK CHANNEL SWITCHING IN A WIRELESS ENVIRONMENT. - Google Patents

SYSTEM AND METHOD FOR RELATING QUICK CHANNEL SWITCHING IN A WIRELESS ENVIRONMENT. Download PDF

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ES2367013T3
ES2367013T3 ES03743955T ES03743955T ES2367013T3 ES 2367013 T3 ES2367013 T3 ES 2367013T3 ES 03743955 T ES03743955 T ES 03743955T ES 03743955 T ES03743955 T ES 03743955T ES 2367013 T3 ES2367013 T3 ES 2367013T3
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ES
Spain
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wlan
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pifs
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ES03743955T
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Spanish (es)
Inventor
Javier Del Prado Pavon
Amjad Soomro
Sunghyun Choi
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Abstract

Método para obtener acceso rápido de canal para un nodo (24) en una red de área local inalámbrica, WLAN (20), caracterizado porque comprende las etapas de: - determinar, en dicho nodo, que la WLAN está inactiva durante un periodo (56) de espacio entre tramas PCF, PIFS, en el que PCF significa función de coordinación puntual; - transmitir una primera trama de gestión durante un intervalo de ranura tras dicho un periodo (56) PIFS; en el que la transmisión de dicha primera trama de gestión en dicho intervalo de ranura proporciona un acceso prioritario a dicha WLAN (20) y en el que dicha primera trama de gestión incluye directrices para realizar conmutación rápida de canal.Method for obtaining fast channel access for a node (24) in a wireless local area network, WLAN (20), characterized in that it comprises the steps of: - determining, in said node, that the WLAN is inactive for a period (56 ) of space between PCF frames, PIFS, in which PCF stands for point coordination function; - transmitting a first management frame during a slot interval after said period (56) PIFS; wherein the transmission of said first management frame in said slot interval provides priority access to said WLAN (20) and in which said first management frame includes guidelines for performing rapid channel switching.

Description

La presente invención se refiere, en general, a redes de área local inalámbrica (WLAN). Más particularmente, la presente invención se refiere a un método y sistema para proporcionar acceso prioritario a una WLAN para realizar una conmutación rápida de canal. The present invention relates, in general, to wireless local area networks (WLAN). More particularly, the present invention relates to a method and system for providing priority access to a WLAN to perform rapid channel switching.

En una red típica de área local inalámbrica (WLAN) basada en la norma 802.11, el acceso al medio inalámbrico se controla en la capa MAC mediante funciones de coordinación. La norma 802.11 proporciona dos funciones de coordinación, la función de coordinación distribuida (DCF), y la función de coordinación puntual (PCF). Si se requiere un servicio libre de contienda, éste puede proporcionarse mediante la función de coordinación puntual (PCF), que se construye por encima de la DCF. La PCF es una parte opcional de la especificación 802.11 y no se ha implementado ampliamente hasta la fecha. Los intercambios de trama entre las estaciones STA en la DCF dominan las WLAN desplegadas actualmente. La DCF se basa en un esquema de escuchar antes de hablar denominado CSMA/CA (acceso múltiple por detección de portadora con evitación de colisión) tal como se describe mediante la norma IEEE 15 802.11. Se describe un método de acceso similar en “A priority scheme for IEEE 802.11 DCF access method” de DENG D.J. et al., publicado en las transacciones IEICE sobre comunicaciones. In a typical wireless local area network (WLAN) based on the 802.11 standard, access to the wireless medium is controlled at the MAC layer through coordination functions. The 802.11 standard provides two coordination functions, the distributed coordination function (DCF), and the point coordination function (PCF). If a contest-free service is required, it can be provided through the point coordination function (PCF), which is built above the DCF. The PCF is an optional part of the 802.11 specification and has not been widely implemented to date. Frame exchanges between STA stations in DCF dominate the currently deployed WLANs. The DCF is based on a scheme of listening before speaking called CSMA / CA (multiple access by carrier detection with collision avoidance) as described by IEEE 15 802.11. A similar access method is described in “A priority scheme for IEEE 802.11 DCF access method” of DENG D.J. et al., published in IEICE transactions on communications.

Según el esquema DCF, antes de intentar transmitir una trama, cada estación verifica si el medio está inactivo. Si el medio no está inactivo, las estaciones difieren entre sí y emplean un algoritmo de retroceso exponencial para evitar las colisiones de transmisión. According to the DCF scheme, before attempting to transmit a frame, each station checks if the medium is inactive. If the medium is not inactive, the stations differ from each other and use an exponential recoil algorithm to avoid transmission collisions.

Un inconveniente con el esquema DCF es que las estaciones de red pueden incurrir en retardos relativamente largos al intentar intercambiar tramas sobre el medio inalámbrico en el caso de alta carga de tráfico en la red. A drawback with the DCF scheme is that network stations may incur relatively long delays when trying to exchange frames over the wireless medium in the case of high network traffic load.

Una consecuencia de estos retardos de transmisión potenciales es que puede no cumplirse la conformidad con el requisito normativo de selección de frecuencia dinámica (DFS) para el funcionamiento en la banda de 5 GHz en Europa. El requisito normativo DFS estipula, entre otras cosas, que una STA inalámbrica debe (1) suspender rápidamente las transmisiones en un canal actual dentro de un plazo establecido y (2) conmutar los canales dentro de un plazo establecido cuando se detecta un usuario primario. Un usuario primario puede ser, por ejemplo, un sistema de seguimiento de radar o un sistema de satélite. A consequence of these potential transmission delays is that compliance with the regulatory requirement of dynamic frequency selection (DFS) for operation in the 5 GHz band in Europe may not be met. The DFS regulatory requirement stipulates, among other things, that a wireless STA must (1) quickly suspend transmissions on a current channel within a set time frame and (2) switch channels within a set time frame when a primary user is detected. A primary user can be, for example, a radar tracking system or a satellite system.

Por tanto, existe la necesidad de un esquema de acceso al medio mejorado, realizado en la capa MAC, para proporcionar acceso rápido de canal a un medio inalámbrico para realizar rápidamente una conmutación de canal y/o parar rápidamente las transmisiones en el canal actual para impedir una interferencia potencial realizándose las funciones de misión críticas por usuarios primarios en los sistemas ubicados conjuntamente. Therefore, there is a need for an improved media access scheme, performed at the MAC layer, to provide fast channel access to a wireless medium to quickly perform a channel switching and / or quickly stop transmissions on the current channel to prevent potential interference by performing mission-critical functions by primary users in jointly located systems.

La presente invención se refiere a un método y sistema para proporcionar acceso prioritario rápido de canal, para enviar tramas de tiempo críticas, tales como tramas de acción de gestión de espectro, en el protocolo de capa MAC de un sistema de comunicaciones tal como, por ejemplo, un sistema de comunicación inalámbrica basado en la norma 802.11. The present invention relates to a method and system for providing fast priority channel access, for sending critical time frames, such as spectrum management action frames, in the MAC layer protocol of a communications system such as, by For example, a wireless communication system based on the 802.11 standard.

Un punto clave de la novedad de la invención es que se obtiene un acceso prioritario al medio inalámbrico para posibilitar la transmisión con prioridad de una o más tramas de gestión de espectro desde un nodo de origen (por ejemplo, un AP o STA) para realizar una conmutación rápida de canal. La conmutación rápida de canal, tal como se define en el presente documento incluye el anuncio de una conmutación de canal o la suspensión de todas las transmisiones en un canal actual de funcionamiento. La presente invención, abarca, en uno de sus aspectos, un método para proporcionar acceso rápido de canal a un medio inalámbrico. El método incluye generalmente las etapas de: determinar que el medio inalámbrico ha estado inactivo durante un periodo de espacio entre tramas PCF (PIFS), transmitir una primera trama de gestión durante un tiempo de ranura tras dicho un periodo PIFS; en el que la transmisión en dicho tiempo de ranura garantiza sustancialmente un acceso prioritario a dicho medio inalámbrico; y realizar una conmutación rápida de canal en la red según las directrices contenidas en la trama de gestión. El método puede incluir además la etapa adicional de transmitir una o más tramas de gestión adicionales, cuyo formato es idéntico a dicha primera trama de gestión, estando separada cada trama adicional por el espacio entre tramas PIFS para proporcionar un grado más alto de fiabilidad de transmisión. El método se realiza preferiblemente en un punto de acceso (AP) en una red de infraestructura o en una STA de una red ad hoc. A key point of the novelty of the invention is that priority access to the wireless medium is obtained to enable priority transmission of one or more spectrum management frames from a source node (for example, an AP or STA) to perform Fast channel switching. Rapid channel switching, as defined herein, includes the announcement of a channel switching or the suspension of all transmissions on a current operating channel. The present invention encompasses, in one of its aspects, a method for providing fast channel access to a wireless medium. The method generally includes the steps of: determining that the wireless medium has been inactive during a period of space between PCF frames (PIFS), transmitting a first management frame during a slot time after said one PIFS period; wherein the transmission in said slot time substantially guarantees priority access to said wireless medium; and perform rapid channel switching in the network according to the guidelines contained in the management frame. The method may further include the additional step of transmitting one or more additional management frames, the format of which is identical to said first management frame, each additional frame being separated by the space between PIFS frames to provide a higher degree of transmission reliability. . The method is preferably performed at an access point (AP) in an infrastructure network or in an STA of an ad hoc network.

La presente invención abarca, en otro de sus aspectos, un sistema para proporcionar acceso prioritario rápido de canal para posibilitar la transmisión con prioridad de tramas de acción de gestión de espectro, en un protocolo MAC de un sistema de comunicaciones tal como, por ejemplo, con respecto a un sistema de comunicación inalámbrica basado en la norma 802.11. El sistema incluye medios para determinar que la red de área local inalámbrica (WLAN) está inactiva durante un periodo de espacio entre tramas PCF (PIFS); y medios para transmitir una primera trama de gestión en el límite de ranura del periodo PIFS, en el que la transmisión de dicha primera trama de gestión en dicho límite de ranura PIFS otorga dicho acceso prioritario de nodo a dicha WLAN; medios para realizar una conmutación rápida de canal en la red según las directrices contenidas en una primera trama de gestión; y medios para transmitir una o más tramas de gestión adicionales después de la transmisión de dicha primera trama de gestión para proporcionar un grado más alto de fiabilidad de transmisión, en el que cada trama de gestión adicional está separada por el periodo de tiempo PIFS. The present invention encompasses, in another of its aspects, a system for providing fast priority channel access to enable transmission with priority of spectrum management action frames, in a MAC protocol of a communications system such as, for example, with respect to a wireless communication system based on the 802.11 standard. The system includes means to determine that the wireless local area network (WLAN) is inactive during a period of space between PCF frames (PIFS); and means for transmitting a first management frame in the slot limit of the PIFS period, in which the transmission of said first management frame in said PIFS slot limit grants said priority node access to said WLAN; means for performing rapid channel switching in the network according to the guidelines contained in a first management frame; and means for transmitting one or more additional management frames after the transmission of said first management frame to provide a higher degree of transmission reliability, in which each additional management frame is separated by the PIFS period of time.

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Los anteriores y otros objetivos, características, aspectos y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de una lectura cuidadosa de una descripción detallada proporcionada a continuación en el presente documento, con referencia apropiada a los dibujos adjuntos. The foregoing and other objectives, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from a careful reading of a detailed description provided hereinbelow, with appropriate reference to the attached drawings.

La invención puede entenderse con referencia a la siguiente descripción, tomada conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los que: The invention can be understood with reference to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

la figura 1 es un diagrama de una red de comunicaciones ilustrativa que incluye una red de área local inalámbrica ilustrativa según la presente invención; Figure 1 is a diagram of an illustrative communications network that includes an illustrative wireless local area network according to the present invention;

la figura 2 ilustra un diagrama de bloques simplificado de un punto de acceso (AP) y cada estación (STA) dentro de una célula según la realización de la presente invención; Figure 2 illustrates a simplified block diagram of an access point (AP) and each station (STA) within a cell according to the embodiment of the present invention;

la figura 3 es una línea de tiempo que ilustra la relación entre las tres separaciones entre tramas para determinar un acceso prioritario a un medio inalámbrico; y Figure 3 is a timeline illustrating the relationship between the three separations between frames to determine a priority access to a wireless medium; Y

la figura 4 ilustra la transmisión de tres tramas de gestión según el método de la invención. Figure 4 illustrates the transmission of three management frames according to the method of the invention.

La presente invención se describe a continuación en el contexto para obtener acceso prioritario a un medio inalámbrico basado en la norma 802.11 controlado en la capa MAC que proporciona operaciones de entramado principales. Sin embargo, debe apreciarse que las enseñanzas de la invención tratadas en el presente documento no están limitadas a este respecto. Es decir, la invención puede aplicarse a otros sistemas de comunicaciones en los que las estaciones de red (por ejemplo, móviles o fijas) intentan garantizar un acceso a un medio asociado con una estación base u otro punto de acceso del sistema de comunicaciones para realizar una conmutación rápida de canal tal como se define en el presente documento. The present invention is described below in the context for obtaining priority access to a wireless medium based on the 802.11 standard controlled at the MAC layer that provides main network operations. However, it should be appreciated that the teachings of the invention discussed herein are not limited in this regard. That is, the invention can be applied to other communication systems in which the network stations (for example, mobile or fixed) try to guarantee access to a medium associated with a base station or another access point of the communication system to perform rapid channel switching as defined herein.

En una realización preferida, la presente invención proporciona un sistema y método asociado que permite a un nodo de origen, que puede ser un punto de acceso (AP) en una red de infraestructura o una estación (STA) en un red ad hoc obtener acceso prioritario a un medio inalámbrico basado en la norma 802.11 para transmitir una o más tramas de gestión de espectro con prioridad para realizar una conmutación rápida de canal (es decir, anunciar rápidamente una conmutación de canal y/o suspender todas las transmisiones en el canal actual). El acceso prioritario al medio inalámbrico posibilita la transmisión de tramas de gestión en un punto en el tiempo antes del inicio de la contienda con otros nodos para evitar latencias de red ampliamente conocidas asociadas con el protocolo de contienda de acceso distribuido tal como un aplazamiento de acceso y un retroceso exponencial. In a preferred embodiment, the present invention provides an associated system and method that allows an origin node, which can be an access point (AP) in an infrastructure network or a station (STA) in an ad hoc network to gain access. priority to a wireless medium based on the 802.11 standard to transmit one or more spectrum management frames with priority to perform rapid channel switching (i.e., quickly announce a channel switching and / or suspend all transmissions on the current channel ). Priority access to the wireless medium enables the transmission of management frames at a point in time before the start of the contest with other nodes to avoid widely known network latencies associated with the distributed access contention protocol such as an access delay and an exponential setback.

La figura 1 ilustra un sistema de LAN 20 inalámbrica (WLAN) para implementar el método de la invención. La LAN 20 inalámbrica define una red de infraestructura que incluye una pluralidad de células 22. La célula 22 incluye un punto 24 de acceso (AP) (que se denomina algunas veces puente local inalámbrico o estación base). Figure 1 illustrates a wireless LAN 20 (WLAN) system for implementing the method of the invention. The wireless LAN 20 defines an infrastructure network that includes a plurality of cells 22. Cell 22 includes an access point (AP) 24 (sometimes referred to as a wireless local bridge or base station).

Con referencia continuada a la figura 1, la célula 22 puede incluir estaciones 26 de red remotas (STA). El punto 24 de acceso y las STA 26 remotas pueden ser los transmisores y receptores del sistema. Cada STA 26 puede ser un terminal móvil, portátil o estacionario. Cada STA 26 puede ser una estación de trabajo de sobremesa, ordenador portátil, agenda electrónica personal, ordenador personal de bolsillo, ordenador con uso de lápiz, asistente personal digital, escáner portátil, colector de datos, impresora portátil, etc. With continued reference to Figure 1, cell 22 may include remote network stations 26 (STA). The access point 24 and the remote STA 26 may be the transmitters and receivers of the system. Each STA 26 can be a mobile, portable or stationary terminal. Each STA 26 can be a desktop workstation, laptop, personal electronic diary, pocket personal computer, computer with pen use, digital personal assistant, portable scanner, data collector, portable printer, etc.

Si está presente, el AP 24 puede ser una interfaz para la comunicación entre una red 20 inalámbrica y una red de línea cableada. El AP 24 puede configurarse para proporcionar una pasarela de comunicaciones entre las STA 26 y el AP 24 que están en la célula 22 y también entre una red de línea cableada y las STA 26. El AP 24 está configurado normalmente para convertir las señales entre los medios de comunicaciones inalámbricas y de línea cableada. La conversión puede permitir al punto de acceso pasar la información de comunicación entre la red de línea cableada y las STA 26 inalámbricas. La red de línea cableada puede acoplarse a una red externa (por ejemplo, PBX, PSTN, Internet, etc.). If present, the AP 24 may be an interface for communication between a wireless network 20 and a wired line network. The AP 24 can be configured to provide a communications gateway between the STA 26 and the AP 24 that are in the cell 22 and also between a wired line network and the STA 26. The AP 24 is normally configured to convert the signals between the Wireless and wired line media. The conversion may allow the access point to pass the communication information between the wired line network and the wireless STA 26. The wired line network can be coupled to an external network (for example, PBX, PSTN, Internet, etc.).

A continuación con referencia a la figura 2, tanto el AP 24 como las STA 26 pueden incluir una pantalla 30, una CPU 32, un transmisor/receptor 34, un dispositivo 36 de entrada, un módulo 38 de almacenamiento, una memoria 40 de acceso aleatorio (RAM), una memoria (42) de sólo lectura, y un bus 41 común. Aunque la descripción puede referirse a términos usados comúnmente en la descripción de sistemas informáticos particulares, la descripción y los conceptos se aplican igualmente a otros sistemas de procesamiento, incluyendo sistemas que tienen arquitecturas diferentes a la mostrada en la figura 2. El transmisor/receptor 34 se acopla a una antena (no mostrada) para transmitir los datos deseados y su receptor convierte las señales recibidas en correspondientes datos digitales. La CPU 32 funciona bajo el control de un sistema operativo contenido en la ROM 42 y utiliza la RAM 40 para realizar la selección de frecuencia dentro de una red de área local inalámbrica (WLAN), permitiendo al AP en una red de infraestructura o una STA en una red ad hoc, proporcionar un nuevo canal o enlace inalámbrico para el resto de estaciones (STA). Next with reference to Figure 2, both AP 24 and STA 26 may include a screen 30, a CPU 32, a transmitter / receiver 34, an input device 36, a storage module 38, an access memory 40 random (RAM), a read-only memory (42), and a common bus 41. Although the description may refer to terms commonly used in the description of particular computer systems, the description and concepts apply equally to other processing systems, including systems that have different architectures than that shown in Figure 2. The transmitter / receiver 34 it is coupled to an antenna (not shown) to transmit the desired data and its receiver converts the received signals into corresponding digital data. CPU 32 operates under the control of an operating system contained in ROM 42 and uses RAM 40 to perform frequency selection within a wireless local area network (WLAN), allowing the AP in an infrastructure network or a STA In an ad hoc network, provide a new channel or wireless link for all other stations (STA).

En funcionamiento, en una red típica de área local inalámbrica (WLAN) basada en la norma 802.11, tal como una LAN 20 inalámbrica de la figura 1, puede asociarse una pluralidad de STA 26 con el AP 24 si está presente. Cada STA 26 puede tener diferentes requisitos y capacidades de comunicaciones. El AP 24 puede gestionar el tráfico de comunicaciones entre las STA 26 y la red de línea cableada. El AP 24 puede gestionar el tráfico de comunicaciones controlando cuándo se transmiten las tramas a cada STA 26 remota en la célula 22. El tráfico de comunicaciones en la célula 22 puede incluir tramas de datos (por ejemplo, señales que transportan tramas para proporcionar comunicaciones de datos), tramas de voz (por ejemplo, señales que transportan tramas para proporcionar comunicaciones de voz), tramas de tiempo real (por ejemplo, señales que transportan tramas para proporcionar comunicaciones en tiempo real tales como comunicaciones de voz o multimedia), tramas de gestión (por ejemplo, señales que transportan tramas para proporcionar comunicaciones de gestión de red), etc. In operation, in a typical wireless local area network (WLAN) based on the 802.11 standard, such as a wireless LAN 20 of Figure 1, a plurality of STA 26 can be associated with AP 24 if present. Each STA 26 may have different communication requirements and capabilities. The AP 24 can manage the communication traffic between the STA 26 and the wired line network. The AP 24 can manage the communications traffic by controlling when the frames are transmitted to each remote STA 26 in the cell 22. The communications traffic in the cell 22 may include data frames (eg, signals carrying frames to provide communications of data), voice frames (for example, signals that carry frames to provide voice communications), real-time frames (for example, signals that transport frames to provide real-time communications such as voice or multimedia communications), frames of management (for example, signals that carry frames to provide network management communications), etc.

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Para realizar una conmutación rápida de canal, el método de la presente invención requiere un acceso prioritario al medio inalámbrico. La obtención de un acceso prioritario al medio inalámbrico ha sido descrita previamente en la norma IEEE 802.11e D3.2. To perform rapid channel switching, the method of the present invention requires priority access to the wireless medium. Obtaining priority access to the wireless medium has been previously described in the IEEE 802.11e D3.2 standard.

En general, la norma 802.11 proporciona dos funciones de coordinación para obtener acceso al medio inalámbrico para intercambiar tráfico de comunicación. Las funciones se controlan en la capa MAC. Las dos funciones son la función de coordinación distribuida (DCF) y la función de coordinación puntual (PCF). Tal como se trató anteriormente, la PCF es una característica opcional de la norma 802.11 y no se ha implementado ampliamente hasta la fecha. La DCF es una característica obligatoria de la norma 802.11 y proporciona un servicio basado en contienda similar a Ethernet convencional que se basa en un esquema de escuchar antes de hablar denominado CSMA/CA (acceso múltiple por detección de portadora con evitación de colisión) tal como se describe en la norma IEEE 802.11. Tanto la PCF como DCF utilizan las separaciones entre tramas para coordinar el acceso al medio. En particular, la norma 802.11 define cuatro separaciones entre tramas diferentes. Se usan tres para determinar el acceso al medio. In general, the 802.11 standard provides two coordination functions to gain access to the wireless medium to exchange communication traffic. The functions are controlled in the MAC layer. The two functions are the distributed coordination function (DCF) and the point coordination function (PCF). As discussed above, the PCF is an optional feature of the 802.11 standard and has not been widely implemented to date. The DCF is a mandatory feature of the 802.11 standard and provides a contention-based service similar to conventional Ethernet that is based on a talk-to-talk scheme called CSMA / CA (multiple access by carrier detection with collision avoidance) such as It is described in the IEEE 802.11 standard. Both the PCF and DCF use the interframe separations to coordinate access to the medium. In particular, the 802.11 standard defines four separations between different frames. Three are used to determine access to the medium.

Con referencia a la figura 3, se muestra una línea 50 de tiempo que ilustra la relación entre las tres separaciones entre tramas (es decir, SIFS, PIFS, DIFS) usadas para determinar el acceso al medio. Tal como se conocen ampliamente en la técnica, las tres separaciones entre tramas crean diferentes niveles de prioridad para diferentes tipos de tramas sobre el medio. Los diferentes niveles de prioridad establecen que las tramas de alta prioridad no tienen que esperar tanto como las tramas de baja prioridad después de que el medio haya pasado a estar inactivo. Por tanto, si existe cualquier trama de alta prioridad pendiente, tal como una trama de acuse de recibo, ésta obtiene acceso a la red antes de que las tramas de baja prioridad tengan una oportunidad de hacerlo. Referring to Figure 3, a timeline 50 is shown illustrating the relationship between the three separations between frames (ie, SIFS, PIFS, DIFS) used to determine access to the medium. As is widely known in the art, the three separations between frames create different levels of priority for different types of frames over the medium. Different priority levels establish that high priority frames do not have to wait as long as low priority frames after the medium has become inactive. Therefore, if there is any pending high priority frame, such as an acknowledgment frame, it receives access to the network before the low priority frames have an opportunity to do so.

Con referencia a la figura 3, se muestra inicialmente el medio inalámbrico como ocupado 52. Durante este intervalo 52 ocupado, se supone que una de las estaciones 24 ó 26 de red ha obtenido control del medio inalámbrico y está transmitiendo una trama. Durante el intervalo 52 ocupado, todas las demás estaciones 24, 26 que no tienen actualmente control del medio inalámbrico deben permanecer silenciosas y difieren cualquier comunicación de señal prevista. Al final del intervalo de ocupado (véase el punto “A”), el medio pasa a estar inactivo. With reference to Figure 3, the wireless medium is initially shown as busy 52. During this busy interval 52, it is assumed that one of the network stations 24 or 26 has obtained control of the wireless medium and is transmitting a frame. During the busy interval 52, all other stations 24, 26 that do not currently have control of the wireless medium must remain silent and differ any intended signal communication. At the end of the busy interval (see point "A"), the medium becomes inactive.

El intervalo tras el intervalo 52 ocupado se define como un intervalo 55 inactivo dentro del cual se muestran tres separaciones entre tramas. Cada una de las tres separaciones entre tramas proporciona un único nivel de prioridad para que las STA 24 ó 26 accedan al medio inactivo. Son el intervalo 54 de espacio entre tramas corto (SIFS), que se usa para las transmisiones de máxima prioridad. Una vez que ha transcurrido el intervalo 54 de separación entre tramas SIFS en el límite de ranura SIFS (véase el punto “B”), pueden comenzar las transmisiones de alta prioridad. Una vez que estas transmisiones de alta prioridad comienzan, el medio pasa a estar ocupado de nuevo, así las tramas transmitidas después de que haya transcurrido el intervalo 54 de separación entre tramas SIFS tienen prioridad sobre las tramas de baja prioridad que pueden transmitirse sólo después de intervalos más largos tales como los intervalos de separación entre tramas 56 PIFS y 58 DIFS. The interval after the occupied interval 52 is defined as an inactive interval 55 within which three separations between frames are shown. Each of the three interframe separations provides a single level of priority for STAs 24 or 26 to access the inactive medium. They are the short interval 54 of interframe space (SIFS), which is used for high priority transmissions. Once the separation interval 54 between SIFS frames in the SIFS slot limit has elapsed (see "B"), high priority transmissions can begin. Once these high-priority transmissions begin, the medium becomes occupied again, so the frames transmitted after the interval 54 between SIFS frames has elapsed have priority over the low-priority frames that can be transmitted only after longer intervals such as the 56 PIFS and 58 DIFS frame separation intervals.

También se muestra en la figura 3 el intervalo 56 de separación entre tramas PCF (PIFS) que se usa por las STA 24 y el AP 26 que funcionan en el servicio PCF. De manera similar a lo descrito anteriormente con referencia al intervalo 54 de separación entre tramas SIFS, se permite a las STA 24 y al AP 26 un acceso inmediato al medio si se determina que el medio está inactivo en el límite de ranura PIFS (véase el punto “C”). El intervalo 56 de separación entre tramas PIFS actualmente sólo se usa en el modo de servicio PCF para proporcionar el servicio libre de contienda. Tal como se estableció anteriormente, el servicio PCF rara vez se incorpora en las implementaciones LAN basadas en la norma 802.11, y como tal no se tratará adicionalmente. Also shown in Figure 3 is the interval 56 for separation between PCF frames (PIFS) used by STA 24 and AP 26 operating in the PCF service. In a manner similar to that described above with reference to the separation interval 54 between SIFS frames, STA 24 and AP 26 are allowed immediate access to the medium if it is determined that the medium is inactive at the PIFS slot limit (see point "C"). The PIFS frame separation interval 56 is currently only used in the PCF service mode to provide the contention-free service. As stated earlier, the PCF service is rarely incorporated into LAN implementations based on the 802.11 standard, and as such will not be treated further.

Con referencia continuada a la figura 3, se usa el intervalo 58 de separación entre tramas DIFS por las STA 24 y el AP 26 que funcionan en el modo de servicio DCF basado en contienda. Según el servicio DCF, se permite a las STA 24 y el AP 26 un acceso inmediato al medio si se determina que el medio está inactivo en el límite de ranura DIFS (véase el punto “D”). With continued reference to Figure 3, the separation interval 58 between DIFS frames is used by STA 24 and AP 26 operating in the DCF service mode based on contention. According to the DCF service, STA 24 and AP 26 are allowed immediate access to the medium if it is determined that the medium is inactive at the DIFS slot limit (see point "D").

Un cuarto intervalo de separación entre tramas, denominado como el espacio entre tramas extendido (EIFS), no se muestra en la figura 3 puesto que no es un intervalo fijo, sino que se usa solamente cuando existe un error en la transmisión de tramas, y no se tratará adicionalmente. A fourth frame separation interval, referred to as the extended frame space (EIFS), is not shown in Figure 3 since it is not a fixed interval, but is used only when there is an error in frame transmission, and It will not be treated further.

Tal como se conoce bien, el servicio DCF basado en contienda funciona detectando primero el medio inalámbrico para determinar si ha estado inactivo durante el intervalo 36 de separación entre tramas DIFS antes de transmitir. Una vez transcurrido el intervalo 58 de separación entre tramas DIFS, sigue una operación de retroceso exponencial. Para realizar el retroceso, una STA 24 genera un número aleatorio entre cero y una ventana 60 de contienda. Este número aleatorio es el número de ranuras 62 que la STA debe esperar antes de transmitir. Durante los periodos en los que el canal está libre, el nodo de transmisión disminuye su contador de retroceso. Cuando el contador de retroceso llega a cero, el nodo transmite el paquete. Como es evidente, el servicio DCF está sujeto a latencias tales como un retroceso y aplazamiento de acceso. As is well known, the contention-based DCF service works by first detecting the wireless medium to determine if it has been inactive during the interval 36 between DIFS frames before transmitting. Once the separation interval 58 between DIFS frames has elapsed, an exponential recoil operation follows. To perform the recoil, a STA 24 generates a random number between zero and a contest window 60. This random number is the number of slots 62 that the STA must wait before transmitting. During periods when the channel is free, the transmission node decreases its recoil counter. When the recoil counter reaches zero, the node transmits the packet. As is evident, the DCF service is subject to latencies such as a backspace and access postponement.

imagen3image3

Para realizar una conmutación rápida de canal según los principios de la invención, no pueden tolerarse las latencias mencionadas anteriormente asociadas con el servicio DCF convencional, descrito anteriormente. La presente invención, tal como se describirá, supera estos problemas de latencia empleando una técnica para obtener acceso prioritario al medio para realizar funciones asociadas con una conmutación rápida de canal de una manera libre de contienda. To perform rapid channel switching according to the principles of the invention, the aforementioned latencies associated with the conventional DCF service described above cannot be tolerated. The present invention, as will be described, overcomes these latency problems by employing a technique for obtaining priority access to the medium to perform functions associated with rapid channel switching in a contention-free manner.

Según una realización, para obtener acceso rápido de canal, una STA 24 o un AP 26 detecta el medio para determinar si el medio está inactivo durante el intervalo 56 de separación entre tramas PIFS. Si el medio permanece inactivo en el límite de ranura PIFS (véase el punto “C” en la figura 3), el AP 26 o la STA 24 pueden transmitir una trama de gestión en el límite de ranura PIFS (punto “C”) para obtener de ese modo un acceso con prioridad al canal. La trama de gestión incluye directrices para realizar una conmutación rápida de canal que pueden incluir (1) suspender rápidamente las transmisiones en un canal actual dentro de un plazo establecido y (2) conmutar rápidamente canales dentro de un plazo establecido cuando se detecta un usuario primario. According to one embodiment, to obtain fast channel access, an STA 24 or an AP 26 detects the means to determine if the medium is inactive during the PIFS frame separation interval 56. If the medium remains inactive in the PIFS slot limit (see point "C" in Figure 3), the AP 26 or STA 24 can transmit a management frame in the PIFS slot limit (point "C") to thereby obtain priority access to the channel. The management frame includes guidelines for performing rapid channel switching that may include (1) quickly suspend transmissions on a current channel within a set time frame and (2) quickly switch channels within a set time frame when a primary user is detected .

Se observa que el esquema de acceso prioritario de la presente invención no sustituye el servicio basado en contienda convencional, sino que en su lugar sirve como una característica suplementaria para obtener acceso prioritario por el AP 26 o la STA 24 en aquellas situaciones en las que se requiera transmitir rápidamente una trama de gestión. Se observa además que, a diferencia del servicio basado en contienda convencional, que incluye el procedimiento de “retroceso”, tal como se describió anteriormente, no existe un procedimiento de retroceso asociado con el esquema de acceso prioritario de canal de la presente invención. Al no incluir en el método de la invención un procedimiento de retroceso asociado se evita la contienda con otras STA y se garantiza sustancialmente el acceso prioritario. It is noted that the priority access scheme of the present invention does not replace the service based on conventional contention, but instead serves as a supplementary feature to obtain priority access by AP 26 or STA 24 in those situations in which require to quickly transmit a management plot. It is further noted that, unlike the conventional contention-based service, which includes the "recoil" procedure, as described above, there is no recoil procedure associated with the priority channel access scheme of the present invention. By not including in the method of the invention an associated recoil procedure, contention with other STAs is avoided and priority access is substantially guaranteed.

A continuación con referencia a la figura 4, se muestran tres tramas de gestión que están transmitiéndose según el método de la invención. Tal como se describió anteriormente, se transmite una única trama 61 de gestión en el límite de ranura PIFS (punto “C” en la figura 3). Sin embargo, no puede garantizarse una correcta recepción de la trama de gestión con una única transmisión. Por tanto, la presente invención considera la transmisión de tramas 63, 65 de gestión adicionales, preferiblemente separadas por el periodo de tiempo PIFS para proporcionar un mayor grado de fiabilidad de transmisión. Se muestran tres en la figura 4, sin embargo, pueden usarse más o menos tramas de gestión. Next with reference to Figure 4, three management frames are shown that are being transmitted according to the method of the invention. As described above, a single management frame 61 is transmitted in the PIFS slot limit (point "C" in Figure 3). However, a correct reception of the management frame cannot be guaranteed with a single transmission. Therefore, the present invention considers the transmission of additional management frames 63, 65, preferably separated by the PIFS period of time to provide a greater degree of transmission reliability. Three are shown in Figure 4, however, more or less management frames can be used.

Por consiguiente, modificaciones tales como las sugeridas anteriormente, pero sin limitarse a las mismas, deben considerarse dentro del alcance de la invención. Accordingly, modifications such as those suggested above, but not limited to them, should be considered within the scope of the invention.

imagen4image4

Claims (14)

REIVINDICACIONES 1. Método para obtener acceso rápido de canal para un nodo (24) en una red de área local inalámbrica, WLAN (20), caracterizado porque comprende las etapas de: 1. Method for obtaining fast channel access for a node (24) in a wireless local area network, WLAN (20), characterized in that it comprises the steps of:
--
determinar, en dicho nodo, que la WLAN está inactiva durante un periodo (56) de espacio entre tramas PCF, PIFS, en el que PCF significa función de coordinación puntual;  determining, in said node, that the WLAN is inactive during a period (56) of space between PCF frames, PIFS, in which PCF means point coordination function;
--
transmitir una primera trama de gestión durante un intervalo de ranura tras dicho un periodo (56) PIFS;  transmitting a first management frame during a slot interval after said one period (56) PIFS;
en el que la transmisión de dicha primera trama de gestión en dicho intervalo de ranura proporciona un acceso prioritario a dicha WLAN (20) y en el que dicha primera trama de gestión incluye directrices para realizar conmutación rápida de canal. wherein the transmission of said first management frame in said slot interval provides priority access to said WLAN (20) and in which said first management frame includes guidelines for performing rapid channel switching.
2. 2.
Método según la reivindicación 1, en el que dichas directrices para realizar conmutación rápida de canal incluyen una de conmutación desde un canal actual de funcionamiento hacia un nuevo canal de funcionamiento dentro de un plazo establecido y suspender las transmisiones en dicho canal actual de funcionamiento dentro de un plazo establecido. Method according to claim 1, wherein said guidelines for performing rapid channel switching include one for switching from a current operating channel to a new operating channel within a set period of time and suspending transmissions on said current operating channel within a set deadline
3. 3.
Método según la reivindicación 1, en el que dicho nodo es un punto (24) de acceso en una WLAN de infraestructura y una estación inalámbrica en una WLAN ad hoc. Method according to claim 1, wherein said node is an access point (24) in an infrastructure WLAN and a wireless station in an ad hoc WLAN.
4. Four.
Método según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de transmisión comprende además transmitir por aire desde dicho nodo hacia una pluralidad de nodos (26) asociados en dicha WLAN (20). Method according to claim 1, wherein said transmission step further comprises transmitting by air from said node to a plurality of associated nodes (26) in said WLAN (20).
5. 5.
Método según la reivindicación 1, en el que dicha transmisión de dicha primera trama de gestión se produce antes del inicio de la contienda con una pluralidad de nodos (26) asociados proporcionando así dicho acceso prioritario a dicha WLAN, en el que dicha contienda se define mediante dicha pluralidad de nodos Method according to claim 1, wherein said transmission of said first management frame occurs before the start of the contest with a plurality of associated nodes (26) thus providing said priority access to said WLAN, wherein said contest is defined by said plurality of nodes
(26) asociados, asociados con dicha WLAN (20) que compiten por el acceso a dicha WLAN (20). (26) associates, associated with said WLAN (20) competing for access to said WLAN (20).
6. 6.
Método según la reivindicación 5, en el que dicha contienda con dicha pluralidad de nodos (26) asociados comienza en un límite de ranura (D) de espacio entre tramas DCF (DIFS), produciéndose dicho límite de ranura (D) DIFS en un momento posterior a dicho intervalo de ranura tras dicho un periodo (56) PIFS, en el que DCF significa función de coordinación distribuida. Method according to claim 5, wherein said contest with said plurality of associated nodes (26) begins at a slot limit (D) of space between DCF frames (DIFS), said slot limit (D) DIFS being produced at a time after said slot interval after said period (56) PIFS, in which DCF means distributed coordination function.
7. 7.
Método según la reivindicación 1, que comprende además la etapa de transmitir al menos una trama de gestión adicional después de la transmisión de dicha primera trama de gestión y antes del inicio de una pluralidad de nodos (26) asociados, asociados con dicha WLAN (20) que compiten por el acceso a dicha WLAN (20). Method according to claim 1, further comprising the step of transmitting at least one additional management frame after the transmission of said first management frame and before the start of a plurality of associated nodes (26) associated with said WLAN (20 ) competing for access to said WLAN (20).
8. 8.
Método según la reivindicación 7, en el que dicha primera trama de gestión y cada una de dicha al menos una trama de gestión adicional se transmite teniendo una separación de intervalo PIFS (PIFS) entre las mismas. Method according to claim 7, wherein said first management frame and each of said at least one additional management frame is transmitted having a PIFS interval separation (PIFS) between them.
9. 9.
Nodo para su uso en una red (20) de área local inalámbrica (WLAN), estando dicho nodo caracterizado porque está configurado para: Node for use in a wireless local area network (WLAN) (20), said node being characterized in that it is configured to:
--
determinar que la WLAN (20) está inactiva durante un periodo de espacio entre tramas PCF (PEFS); y  determine that the WLAN (20) is inactive during a period of space between PCF frames (PEFS); Y
--
transmitir una primera trama de gestión durante un intervalo de ranura tras dicho un periodo (56) PIFS;  transmitting a first management frame during a slot interval after said one period (56) PIFS;
en el que dicha transmisión de dicha primera trama de gestión en dicho intervalo de ranura proporciona un acceso prioritario a dicha WLAN (20). wherein said transmission of said first management frame in said slot interval provides priority access to said WLAN (20).
10. 10.
Nodo según la reivindicación 9, en el que dicho nodo es uno de un punto (24) de acceso en una red de infraestructura y una estación inalámbrica STA en una red ad hoc. Node according to claim 9, wherein said node is one of an access point (24) in an infrastructure network and a STA wireless station in an ad hoc network.
11. eleven.
Nodo según la reivindicación 9, en el que dicho nodo (24) está configurado adicionalmente para transmitir dicha trama de gestión por aire hacia una pluralidad de nodos (26) asociados en dicha WLAN (20). Node according to claim 9, wherein said node (24) is further configured to transmit said management frame by air to a plurality of nodes (26) associated in said WLAN (20).
12. 12.
Nodo según la reivindicación 9, en el que dicho nodo (24) está configurado adicionalmente para transmitir al menos una trama de gestión adicional después de la transmisión de dicha primera trama de gestión y antes del inicio de una pluralidad de nodos (26) asociados, asociados con dicha WLAN (20) que compiten por el acceso a dicha WLAN (20). Node according to claim 9, wherein said node (24) is further configured to transmit at least one additional management frame after transmission of said first management frame and before the start of a plurality of associated nodes (26), associated with said WLAN (20) competing for access to said WLAN (20).
13. 13.
Nodo según la reivindicación 12, en el que dicha primera trama de gestión y cada una de dicha al menos una trama de gestión adicional se transmiten teniendo una separación (56) de intervalo PIFS entre las mismas. Node according to claim 12, wherein said first management frame and each of said at least one additional management frame are transmitted having a separation (56) of PIFS interval between them.
14. 14.
Sistema para conceder acceso prioritario a un nodo en una red (20) de área local inalámbrica (WLAN), System for granting priority access to a node in a wireless local area network (WLAN) (20),
imagen1image 1
estando el sistema caracterizado porque comprende: the system being characterized because it comprises:
- una memoria (40, 42) para almacenar un código legible por ordenador; y, - a memory (40, 42) for storing a computer readable code; Y,
- un procesador (32) acoplado de manera operativa a dicha memoria (40, 42), estando dicho procesador - a processor (32) operatively coupled to said memory (40, 42), said processor being
(32) configurado para: (32) configured to:
5 5
(1) determinar, en dicho nodo (24), que la WLAN (20) está inactiva durante un periodo (56) de espacio entre (1) determine, in said node (24), that the WLAN (20) is inactive during a period (56) of space between
tramas PCF (PIFS); y PCF frames (PIFS); Y
(2) transmitir una primera trama de gestión durante la ranura tras dicho un periodo (56) PIFS, incluyendo (2) transmit a first management frame during the slot after said period (56) PIFS, including
dicha primera trama de gestión directrices para realizar una conmutación rápida de canal. said first management frame guidelines for performing a fast channel switching.
10 10
15. Sistema según la reivindicación 14, que comprende además medios para trasmitir al menos una trama de gestión adicional antes del final de un intervalo de separación entre tramas DIFS (D) tras la primera dicha fifteen. System according to claim 14, further comprising means for transmitting at least one additional management frame before the end of a separation interval between DIFS frames (D) after the first said
trama de gestión. management plot.
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