站点与接入点建立关联的方法及设备

技术领域

本发明实施例涉及通信技术， 特别是涉及无线局域网中站点 STA与接入点 AP之间建立关联的方法及实现该方法的站点设� ��和接入点设备。 背景技术

在现在的无线局网的标准中（例如 802. l lah)主要存在两类截然不同的业 务， 传感 （sensor)业务与卸载（off loading )业务， 它们的特性及对网络的需 求都有较大差异， 传感 （sensor)业务又可称为传感器类业务。 sensor 业务的 特点是低业务周期 （duty cyc le ) , 所传输的分组较短， 主要为上行业务。 off loading业务的特点是高业务周期， 突发性业务较多， 所传输的分组较长， 主要为下行业务。不仅这两类业务间有差异， 针对其中的某类业务，例如 sensor 业务， 也可以进一步细分为多种类型， 例如网络中可能存在电表、 水表、 火警 等多种应用的传感器， 而不同类型的 sensor业务显然也有不同的特性及需求。 网络需要考虑针对不同类的业务提供有差别的 服务来保证各种类型业务的需 求。 例如， 接入点 （Acces s Point , AP ) 可以才艮据业务类型的不同来确定不同 的最大空闲时间 （Max Idle Per iod ) , 提供不同的帧头压缩方法， 确定不同的 DTIM interva l以及分配 AID等等。

但是目前的情况是大多在信号 S IG域指示业务类型， 在 S IG域用 1个 bi t 对当前发送数据所属的业务类型进行指示， 指示该业务是 sensor 业务或者 off loading业务， 而无法进一步细分。 例如， Sensor业务可以根据业务类型划 分电表，水表， 医用传感器等，或者根据业务周期的长短进行 细分。 Off loading 业务可以分为时延敏感业务如视频， 音频和时延不敏感业务如文件下载。 发明内容

本发明实施例提供一种 STA与 AP建立关联的方法，使用 SIG域来指示 业务类型并且能够细分业务类型并， 提升系统的性能。

一种 STA与 AP建立关联的方法， 包括：

STA向 AP发送关联请求帧， 所述关联请求帧包括业务类型单元， 所述业务 类型单元用于指示所述 STA所属的传感 sensor业务类型、 卸载 of f loading业 务类型或其他业务类型， 其中所述 sensor业务类型包括第一 sensor业务或第 二 sensor业务， 所述 off loading业务类型包括第一 off loading业务或第二 off loading业务；

STA接收所述 AP发送的关联响应帧， 所述关联响应帧为所述 AP对所述关 联请求帧的响应，其中所述业务类型单元用于 所述 AP确定所述 STA所属的业务 类型。

进一步，本发明实施例还给出另一种 STA与 AP建立关联的方法， 包括： AP接收 STA发送关联请求帧， 所述关联请求帧包括业务类型单元， 所述业 务类型单元用于指示所述 STA所属的 sensor业务类型、 off loading业务类型 或其他业务类型，其中所述 sensor业务类型包括第一 sensor业务、第二 sensor 业务， 所述 off load ing业务类型包括第一 off loading业务、 第二 off load ing 业务；

所述 AP才艮据所述关联请求帧中的所述业务类型单� ��确定所述 STA所属的业 务类型， 生成关联响应帧；

所述 AP向所述 STA发送所述关联响应帧。 进一步，本发明实施例还提供一种站点 STA, 包括： 发射电路，用于通过天线向 AP发送关联请求帧，所述关联请求帧包括业务 类型单元， 所述业务类型单元用于指示所述 STA所属的传感 sensor业务类型、 卸载 off loading业务类型或其他业务类型， 其中所述 sensor业务类型包括第 一 sensor 业务或第二 sensor 业务， 所述 off loading 业务类型包括第一 off loading业务或第二 off loading业务； 接收电路，用于通过天线接收所述 AP发送的关联响应帧，所述关联响应帧 为所述 AP对所述关联请求帧的响应， 其中所述业务类型单元用于所述 AP确定 所述 STA所属的业务类型。 另一种接入点， 包括： 接收电路， 用于通过天线接收 STA发送关联请求帧， 所述关联请求帧包括 业务类型单元， 所述业务类型单元用于指示所述 STA所属的 sensor业务类型、 off loading 业务类型或其他业务类型， 其中所述 sensor 业务类型包括第一 sensor业务、第二 sensor业务，所述 off loading业务类型包括第一 of f loading 业务、 第二 off loading业务； 处理单元， 用于根据所述关联请求帧中的所述业务类型单 元确定所述 STA 所属的业务类型， 生成关联响应帧；

发送电路， 用于通过天线向所述 STA发送所述关联响应帧

本发明实施例 STA与 AP配合，通过发送管理请求帧和回复关联响应� ��建立 关联， 建立关联后认为建立起了链路， STA与 AP可以进行通信。 本发明实施例 中， 在管理请求帧中增加了业务类型单元， 用于指示具体的 sensor业务类型、 off loading业务类型或混合业务类型， 细分指示了 STA的业务类型。 而且避免 了使用 SIG域携带业务类型指示， 节省了信息的开销。 附图说明

图 1是本发明一个实施例的应用系统示意图。

图 2是本发明实施例关联请求帧的结构示意图。

图 3是本发明实施例关联请求帧中业务类型单元� �一般格式示意图。

图 4是本发明实施 STA与 AP建立关联的方法流程图。 图 5是本发明实施例 STA与 AP建立关联的又一方法流程图。

图 6是本发明实施例关联请求帧中业务类型单元� �又一格式示意图。

图 7是本发明实施例关联请求帧中业务类型单元� �再一格式示意图。

图 8是本发明实施例传感业务时帧头格式示意图� �

图 9是本发明实施例接入点设备的一般结构示意� �。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部 的实施例。

本发明实施例给出一种站点（Sta t ion, STA )同 AP的建立关联的方法。 在 本发明实施的方法中， STA可以通知 AP该 STA所属的细分业务类型使网络能够 适应不同类型业务的需求。 参阅图 1 , 在一个由站点 STA和接入点 AP组成无线 局域网， 在一个具体的物联网场景中， 站点 STA可以结合在例如水表， 电表等 具体的器材上， STA与 AP建立关联后可以进行无线通信， 则电表和水表等器材 上的相关运行数据可以发生至 AP, 也可以接收 AP发生的信息或数据。

本发明实施例 STA与 AP建立关联的方法所釆用的关联请求帧如图 2所示。 在关联请求帧中，除通常定义的字段外，本发 明实施例增加一个元素（ e lement ), 例如最后一栏， 用于表示发送该关联请求帧的 STA所属的业务类型， 该元素可 以称为业务类型单元 ( Service type e lement ) 。 进一步， 参阅图 3 , 本发明 实施例 Service type e lement 的一般格式。 业务类型单元包括： 元素标识 ( Element ID )域、 长度 ( Length )域， 以及变长的信息 ( Informa t ion )域， 在本实施例中长度均为一个字节。 Element ID域用来表示该元素的标识， 系统 给每一类元素都分配其特有的 E lement ID。 标准中定义的 Element ID有从 0 到 126号， 其中的 17-31、 45、 47、 49以及 51-126号目前都是保留的。 因此本 发明实施例实施增加的业务类型单元（Service type e lement)可使用标准中保 留还未分配的 ID作为元素标识， 即可以在 17-31、 45、 47、 49以及 51-126中 选一数值。 Length域用一个字节的长度来表示 Inf orma t ion域所占的字节数， 在实施例的 Service type e lement 中的 Length域即用来表示 Service Type 域所占的字节数。 本实施例中 Serv ice type e lement中的 Informa t ion域即是 业务类型 （Service Type )域， 用来表示发送关联请求的 STA的所属业务类型， 这里指示的可以为 sensor业务类型、 卸载 off loading业务类型或混合业务类 型， 而且可以区分 sensor业务（或卸载业务）的具体类型。 该域的长度可设计 为变长、指示方式可以考虑设为多种以保证不 同业务类型的数据都能得到表示。

参阅图 4 , 本发明实施 STA与 AP建立关联的方法流程图， 在 STA—端本实 施的方法包括：

5401 , STA向 AP发送关联请求帧， 所述关联请求帧包括业务类型单元， 所述业务类型单元用于指示所述 STA所属的 sensor业务类型、 off loading业 务类型或其他业务类型， 其中所述 sensor业务类型包括第一 sensor业务或第 二 sensor业务， 所述 off loading业务类型包括第一 off loading业务或第二 off loading业务；

5402 , STA接收所述 AP发送的关联响应帧， 所述关联响应帧为所述 AP对 所述关联请求帧的响应，其中所述业务类型单 元用于所述 AP确定所述 STA所属 的业务类型。

参阅图 5 , 本发明实施例 STA与 AP建立关联的又一方法流程图， 在 AP端 本发明实施的方法包括：

S501 , AP接收 STA发送关联请求帧， 所述关联请求帧包括业务类型单元， 所述业务类型单元用于指示所述 STA所属的 sensor业务类型、 off loading业 务类型或其他业务类型， 其中所述 sensor业务类型包括第一 sensor业务或第 二 sensor业务， 所述 off loading业务类型包括第一 off loading业务或第二 off loading业务； 5502 , AP才艮据所述关联请求帧中的所述业务类型单� ��确定所述 STA所属 的业务类型， 生成关联响应帧；

5503 , AP向所述 STA发送所述关联响应帧。

STA与 AP配合， 通过发送管理请求帧和回复关联响应帧建立关 联， 建立关 联后认为建立起了链路， STA与 AP可以进行通信。 本发明实施例中， 在管理请 求帧中增加了业务类型单元， 用于指示具体的 sensor 业务类型、 off loading 业务类型或混合业务类型， 细分指示了 STA的业务类型。 而且避免了使用 SIG 域携带业务类型指示， 节省了信息的开销。

进一步， AP收到 STA的关联请求，根据收到的关联请求帧中的 Service type e lement , 得知该 STA所属的业务类型， 产生一个分配给该 STA的关联标识符 ( as soc ia t ion ident if ier , AID ) , AP将分配给该 STA的 AID放在关联响应 帧中回复给 STA, 其中所述 A I D是所述 STA的身份标识。

进一步 AP内部生成一个 AID与业务类型的映射表， 将分配给当前 STA的 A I D以及该 STA的业务类型添加到该映射表中。 通过在该映射表， AP可以进行 网络优化。

上述方法对帧机构进行了 爹改， 为关联请求帧添加一个 Service type e lement表示发送该关联请求的 STA所属业务类型。 Service type e lement即 用来表示业务类型的元素在 Service Type域用一个字节来表示发送关联请求的 STA的所属业务类型。

本发明实施例是无线局域网， 特别是 802. l lah的场景下， STA同 AP的建 立关联的方法。 本发明实施例使得 STA同 AP在进行关联的过程中通知 AP该所 属的业务类型， AP可以根据网络中不同业务类型的 STA及 AP分配给这些 STA 的 AID建立起映射表。从而 AP可以根据这些信息釆取相关的优化方案， 适应网 络中不同类型 STA的特性，保证网络中不同业务类型的 STA的需求都得到满足。

进一步, 在本发明实施例中的 Service type e lement 中的 Informa t ion 域即是 Service Type 域， 用来表示发送关联请求的 STA 的所属业务类型。 Service Type域使用 1个字节来表示当前发送关联请求帧的 STA所属业务类型。 例如使用 00000000 表示当前发送关联请求帧的 STA 所属业务类型为第一类 sensor业务， 例如， 周期性业务等， 00000001表示当前发送关联请求帧的 STA 所属业务类型为第二类 sensor 业务等等， 例如医用传感器业务等； 10000000 表示当前发送关联请求帧的 STA所属业务类型为第一类 off loading业务例如时 延敏感业务， 10000001表示当前发送关联请求帧的 STA所属业务类型为第二类 off loading业务等等例如时延不敏感业务； 11000000表示该 STA属于其他类型 业务等等， 该 STA支持第一类及第二类 sensor业务的传输等等。 在此使用的 1 个字节可有效表示多种类型业务， 不仅可以表示单一类型业务， 也可表示其他 类型例如混合类型业务。 1个字节可以有 256 中指示， 在一种具体的实施中， 业务类型的表示方法对照可参见下表：

进一步， 对于业务类型不是非常多的情况， Service Type e lement 中的 service type域可以使用 b i tmap表示业务类型。 参阅图 6 , —个字节有 8个 比特 bi t 0-bi t7 , 每个比特指示一种业务类型， 当某个比特为 1 的时候则表示 关联请求帧指示该业务类型， 或者说关联请求帧指示 service type域中取值为 1的业务类型。 例如， 如果 service type域的值为 00100000, 则指示发送包含 改 service type域的关联请求帧的 STA的业务类型为第三类 Sensor业务。

本发明是对现有 802. 11的 STA同 AP的关联过程帧结构进行修改， 为关联 请求帧添力 p—个 Serv ice type e lement表示发送该关联请求的 STA所属业务类 型。 本发明中 Servi ce type e lement使用两级表示方法， 在 Servi ce Type域 用一个字节来表示发送关联请求的 STA的所属业务类型， 在 Subtype域使用一 个字节表示对业务类型的细分。 进一步， 参阅图 7 , 本发明实施例 Serv i ce type e lement又一结构示意图。 本实施例中的 Serv ice type e lement 中的 Informa t ion域包括 Service Type域及 Subtype域， 用来表示发送关联请求的 STA的所属业务类型。 本实施 例中 Servi ce Type域使用 1个字节来表示当前发送关联请求帧的 STA所属第一 级业务类型。例如使用 00000000表示当前发送关联请求帧的 STA所属业务类型 为 sensor类业务， 00000001表示当前发送关联请求帧的 STA所属业务类型为 类业务； 00000010表示当前发送关联请求帧的 STA所属业务类型为 sensor及 off loading混合类型业务。其他 3-255位保留。 Subtype域表示对 Service type 域中各类型业务的细分。 如果 Service Type域中信息表示为 sensor类业务， 则 Subtype域中的 00000000表示第一类 sensor业务， 00000001表示为第二类 sensor 业务等等； 如果 Serv ice Type域中信息表示为 Off loading业务， 则 Subtype域中的 00000000表示第一类 off loading业务， 00000001表示为第二 类 off loading业务等等； 如果 Service Type域中信息表示为混合类型业务， 则 Subtype域中的 00000000表示为第一类混合业务， 00000001表示为第二类 混合业务等等。

进一步，在本发明实施例中，在 STA还向 AP指示自身业务类型的基础上确 定 AID的分配方法。 AP可以把不同的连续 AID段分配给不同业务类型的 STA。 例如， 把连续的 AID分配给业务周期很长的 STA, 这样这段 AID有很大概率在 beacon (信标帧） 中的 TIM ( traff ic indica t ion map流量指示映射） 中保持 全 0, 提高 TIM压缩的效率。 又或者 4巴业务周期同步的 STA分配到连续的 AID 上， 这样 TIM中这段 AID比较容易出现连续 1 , 同样可以提升 TIM压缩算法的 效率。

进一步，本发明实施例中在 STA向 AP指示明自己所属业务类型的基础上提 供一种对 sensor业务帧头的压缩方法。

传感类节点的主要业务是一跳从 STA到 AP的上行业务， 因此可以考虑对 该类业务使用压缩的帧头。 首先， STA在与 AP进行关联的过程中， STA指示 AP自身所属的业务类型。 当 STA属于 sensor业务类型的 STA有上行数据要向 AP传输时， 所使用的帧头 格式如图 8所示，使用压缩的帧头，舍去 RA及 TA ,其他保留，其中地址 2( Addr e s s 1 )表示发送地址， 即 SA, 地址 1 (Addres s 2)表示目的地址， 即 DA。

本发明是对现有 802. 11的 STA同 AP的关联过程帧结构进行修改， 为关联 请求帧添力 p—个 Serv ice type e lement表示发送该关联请求的 STA所属业务类 型。本发明在 STA向 AP表明自己所属业务类型基础上提供一种对网� ��中某种业 务类型数据进行查询的方法， 保证该业务类型的数据能够优先接入。

首先， STA在与 AP进行关联的过程中， STA指示 AP自身所属的业务类型。 当 AP需要查询某一种业务类型 STA的数据， 例如查询网络中所有电表型业务 STA的数据， 则向网络中广播一个查询帧， 帧格式如下：

其中 Dura t ion表示该查询所需要的时间， 即其他非所要查询类型的 STA 所需要退避的时间。 而 Serv ice Type表示所要查询的业务类型。

网络中 STA收到广播的查询帧，根据 Service Type及自身类型判断是否是 查询自己的数据， 如果不是， 则按照 Dura t ion进行退避， 退避时不进行上行数 据传输， 退避时间为 Dura t ion加上一个 SIFS的时间。 如果 Servi ce Type类型 同自己的相符， 则按照 DCF机制开始进行数据竟争传输。

本发明实施例能通过对不同类型业务 STA的调度保证某种业务能够优先接 入让 AP及时获取数据。在指明业务类型的前提下可� ��取其他潜在的优化修改方 案， 例如调度的优化。

本发明实施例还给出实施上述方法的设备， 可以是无线局域网中的接入点 AP设备或者站点 STA设备。 AP和 STA设备能够实现上述方法实施例中的各步骤 及流程，或者说设备能够按照上述的方法实施 例进行 AP和 STA的管理建立，其 中各步骤和流程及功能都可以在设备上实现。

本发明实施例可应用于无线局域网中的的接入 点 AP基站或者站点（终端）。 图 9示出了一种接入点设备的实施例， 而在一些无线局网中， 设备互为接入点 或者站点， 在不同的具体通信中可能是接入点， 而后一次通信中可能为站点。 在该实施例中，设备 30 包括发射电路 302、 接收电路 303、 功率控制器 306、 解码处理器 305、 处理单元 306 , 存储器 307及天线 301.处理单元 306控制设 备 30的操作，处理单元 306还可以称为 CPU。存储器 307可以包括只读存储器 和随机存取存储器， 并向处理单元 306提供指令和数据。 存储器 307的一部分 还可以包括非易失行随机存取存储器 （NVRAM ) 。 具体的应用中， 设备 30 可 以嵌入或者本身可以就是例如移动电话之类的 无线通信设备， 还可以包括容纳 发射电路 302和接收电路 303的载体， 以允许设备 30和远程位置之间进行数 据发射和接收。发射电路 302和接收电路 303可以耦合到天线 301.设备 30的 各个组件通过总线系统 3100耦合在一起， 其中总线系统 3100除包括数据总线 之外， 还包括电源总线、 控制总线和状态信号总线。 但是为了清楚说明起见， 在图中将各种总线都标为总线系统 3100。 设备 30还可以包括用于处理信号的 处理单元 306、 此外还包括功率控制器 304、 解码处理器 305。 .

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于解码 处理器 305中， 或者说由解 码处理器 305以实现。 解码处理器 305可能是一种集成电路芯片， 具有信号的 处理能力。 在实现过程中， 上述方法的各步骤可以通过解码处理器 305中的硬 件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。 这些指令可以通过其中 的处理器 306以配合实现及控制。 而实践中， 所述的解码单元 305可能与处理器 306集 成或者合并在一起， 为一个处理单元， 用于执行本发明实施例揭示的方法。 上 述的解码处理器或处理器可以是通用处理器、 数字信号处理器（DSP )、 专用集 成电路（ASIC ) 、 现成可编程门阵列 （FPGA )或者其他可编程逻辑器件、 分立 门或者晶体管逻辑器件、 分立硬件组件。 可以实现或者执行本发明实施例中的 公开的各方法、 步骤及逻辑框图。 通用处理器可以是微处理器或者该处理器也 可以是任何常规的处理器， 解码器等。 结合本发明实施例所公开的方法的步骤 可以直接体现为硬件解码处理器执行完成， 或者用解码处理器中的硬件及软件 模块组合执行完成。 软件模块可以位于随机存储器， 闪存、 只读存储器， 可编 程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄 存器等本领域成熟的存储介质中。 该存储介质位于存储器 307 , 解码单元读取存储器 307 中的信息， 结合其硬件 完成上述方法的步骤。

本发明实施例的站点和接入点用于实现上述的 方法实施例 , 方法实施例中 的各步骤流程或功能均能够在设备实施。 接入点或者站点设备釆用上述的方法 建立关联。 具体的方法执行由本实施例的站点和接入点实 施。

本发明实施的站点包括：

发射电路，用于通过天线向 AP发送关联请求帧，所述关联请求帧包括业务 类型单元， 所述业务类型单元用于指示所述 STA所属的传感 sensor业务类型、 卸载 off loading业务类型或其他业务类型， 其中所述 sensor业务类型包括第 一 sensor 业务或第二 sensor 业务， 所述 off loading 业务类型包括第一 off loading业务或第二 off loading业务；

接收电路，用于通过天线接收所述 AP发送的关联响应帧， 所述关联响应帧 为所述 AP对所述关联请求帧的响应， 其中所述业务类型单元用于所述 AP确定 所述 STA所属的业务类型。

进一步， 所述发射电路发射的关联请求帧中的业务类型 单元包括： 元素标 识域、 长度域， 以及信息域， 其中所述元素标识域用于记录所述业务类型单 元 的元素标识， 所述长度域用于标识所述信息域的长度， 所述信息域通过该信息 域的取值与业务类型之间的映射关系指示所述 STA所属的业务类型， 所述业务 类型包括所述 sensor业务类型、 of f loading业务类型或混合业务类型。 或者 所述发射电路发射的关联请求帧中的业务类型 单元包括： 元素标识域、长度域， 以及信息域， 其中所述元素标识域用于记录所述业务类型单 元的元素标识， 所 述长度域用于标识所述信息域的长度， 所述信息域用于位图的方式指示所述 STA所属的业务类型， 所述业务类型包括所述， sensor业务类型、 off loading 业务类型或混合业务类型， 其中所述信息域包括 n比特位， 所述 STA所属的业 务类型为取值为 1的比特位对应的业务类型。 或者， 所述发射电路发射的关联 请求帧中的业务类型单元包括： 元素标识域、 长度域， 以及信息域， 其中所述 元素标识域用于记录所述业务类型单元的元素 标识， 所述长度域用于标识所述 信息域的长度， 所述信息域用于指示所述 STA所属的业务类型， 其中所述信息 i或包括业务类型 Servi ce Type i或及子业务类型 Subtype域, Service Type k\ 用于指示当前发送关联请求帧的 STA所属第一级业务类型， Subtype域指示对 Service type域中第一级类型业务的细分类型， 所述第一级业务类型包括所述 sensor业务类型、 of f loading业务类型或混合业务类型。发射电路发� �的关联 请求帧中的业务类型单元包括 Subtype域，所述 Subtype域指示对 Servi ce type 域中第一级类型业务的细分类型包括： 所述 Service type域的取值与业务类型 之间的映射关系指示所述第一级类型业务的细 分类， 或者所述所述 Servi ce type域釆用位图 bi tmap的方式指示所述第一级类型业务的细分类� �

本发明实施例的接入点包括：

接收电路， 用于通过天线接收 STA发送关联请求帧， 所述关联请求帧包括 业务类型单元， 所述业务类型单元用于指示所述 STA所属的 sensor业务类型、 off loading 业务类型或其他业务类型， 其中所述 sensor 业务类型包括第一 sensor业务、第二 sensor业务，所述 off loading业务类型包括第一 of f loading 业务、 第二 off loading业务；

处理单元， 用于根据所述关联请求帧中的所述业务类型单 元确定所述 STA 所属的业务类型， 生成关联响应帧；

发送电路， 用于通过天线向所述 STA发送所述关联响应帧。

进一步， 所述处理单元还用于根据所述关联请求帧中的 所述业务类型单元 确定所述 STA所属的业务类型后产生一个分配给所述 STA的关联标识符 AID, 将所述 AID放入所述关联响应帧中， 其中所述 AID是所述 STA的身份标识。 进 一步， 所述处理单元还用于将分配给所述 STA的所述 AID记录在 AID与业务类 型的映射表中， 所述映射表用于所述优化对 STA的调度。 在本发明实施例中的站点和接入点具体指出的 电路或者单元模块之外的一 般的各模块可以根据系统的需求相应的配置， 成为一个成熟的设备。

本发明实施例 STA与 AP配合，通过发送管理请求帧和回复关联响应� ��建立 关联， 建立关联后认为建立起了链路， STA与 AP可以进行通信。 本发明实施例 中， 在管理请求帧中增加了业务类型单元， 用于指示具体的 sensor业务类型、 off loading业务类型或混合业务类型， 细分指示了 STA的业务类型。 而且避免 了使用 SIG域携带业务类型指示， 节省了信息的开销。