近来，更多公众关注基于WLAN的多媒体数据传输技术，而不是常规的 数据传输技术。过去通常被认为是边缘通信技术的本地网络技术，已经呈现 为最有前途的下一代核心技术之一，特别是无线多媒体本地网络技术，成为 本地网络技术中最具吸引力的应用之一。
图1是说明由多个相互连接的设备构成的本地网络的框图。参考图1，本 地网络100由一个本地服务器170、一个高清晰度电视(HDTV)110，两个标准 清晰度电视(SDTV)120和130和三个站140、150和160构成。
根据IEEE802.11a/g标准的高速无线局域网已被认为是满足本地网络需求 的强烈推荐的解决方案。IEEE802.11a/g高速WLAN的媒介访问控制(MAC) 机制包括分布式协调功能(DCF)和点协调功能，在DCF下，执行二进制随机 补偿算法(binary random back-off algorithm)，以减少在以冲突回避载波检测多 路访问(CSMA/CA)方式竞争接入网络的多个站之间发生冲突的可能性，在 PCF下，包括点协调器(PC)的接入点(AP)，通过集中轮询调度，在无竞争期 间(CFP)通知多个站什么时候它们可以将数据放在网络上并发送数据。MAC 机制支持最大数据速率为54Mbps，并使用正交频分复用(OFDM)和前向纠错 (FEC)来确保高瑕疵数据恢复率。然而，由于启动MAC机制的算法的特性， 在例如HDTV-级的多媒体数据的大多媒体数据的实时传输中，MAC机制不 可避免地具有众多限制和缺点。
因此，必须开发一种MAC机制的改进版本，它可以很好地适应例如无线 本地网络的特定通信环境，并有效地促进大量的例如HDTV-级多媒体数据的 多媒体数据的实时传输。需要这样一种改进的MAC机制以向遵循传统数据 传输标准的站提供透明服务。
在IEEE802.11 WLAN中，多个站使用共享的无线介质来进行相互之间的 通信。通过在LAN模块中实现的协调功能来控制对该无线介质的访问尝试。 IEEE802.11 WLAN支持两种不同的协调功能，即DCF和PCF。如图2所示， 在IEEE802.11 WLAN中，PCF(220)在DCF(210)上运行。
在下文中，将参考图3对PCF和DCF作详细说明。DCF采用CSMA/CA， 其类似于在IEEE802.3标准中规定的冲突检测载波检测多路访问 (CSMA/CD)，PCF以集中方式，使用被称为指针协调器(pointer coordinator) 的特殊站来控制对无线介质的访问。DCF是在竞争周期(CP)中基于竞争的服 务，它最小化多个站之间的冲突，并且执行补偿机制(back-off mechanism)以 使多个站共享给定数目的信道。与DCF不同，PCF不是基于访问网络的多个 站之间的竞争，而是在无竞争周期中，PCF允许指针协调器通过轮询为多个 站顺序地分配使用预定信道的权利。当竞争周期在CFP之后到达时，根据补 偿机制，多个站竞争使用该预定信道的权利。PC一开始广播信标帧311，CFP 就开始，并用CF-END帧来结束。该信标帧中的网络分配向量(NAV)330使试 图使用信道访问当前网络的站暂时结束独立操作并在CFP期间受控于PC。 当CFP结束时，该站根据DCF规则运行。
图3说明DCF信标延迟情况。如果预定站未能在CP结束时完成数据传输， 则由该PC执行的信标321的发送被延迟由315所表示的预定时间量，因此， 缩短了PCF周期322。
从现在开始，将参考图4详细描述IEEE802.11 PCF。在间隔401之后， PC通过广播信标帧402通知所有受其控制的站一个CFP的开始。响应于该 信标帧402的接收，多个站停止所有的独立操作。仅一个具有在发自PC的 轮询帧中所示的地址的预定站被授权访问信道，因此可经该信道发送数据。 在CFP期间，所有通过DCF访问该信道的尝试都被阻塞，执行轮询的PC仅 允许该站访问该信道。
该PC根据一个预定轮询列表顺序地执行一系列轮询操作。更具体的，如 果根据轮询列表，PC有数据需要传送到一个预定站，则该PC发送轮询帧404 和由该轮询帧传送的数据给该预定站。否则，该PC仅发送轮询帧给该对应 站，以便该预定站可以有发送数据的机会。然后，经过一个短帧内间隔 (SIFS)405之后，在该间隔期间，已接收轮询帧的预定站可以准备好以响应轮 询帧的接收，该预定站发送ACK帧406给该PC。如果该预定站有数据需要 发送，则它发送ACK帧406和由ACK帧406传输的数据给该PC。否则，该 预定站仅发送ACK帧406给该PC。该PC对列在轮询列表中的每个站执行 上述过程，如图4的D2 408所示，在间隔407之后，PC在此期间发送的数 据，和在此期间被轮询的站发送的数据ACK 410。
如果CFP结束，或如果包括在轮询列表中的多个站在CFP结束之前已经 由PC至少轮询一次，则PC将所有控制权还给站，并因而通过广播CF-END 帧411允许站相互竞争以访问网络。
上述传统技术的主要问题之一是，其中多个站为访问一个网络而相互竞争 的传统IEEE 802.11技术不适于传输大量的多媒体数据，这是因为它可能在试 图发送数据的那些站之间引起冲突。即使采用二进制随机补偿算法来防止此 种冲突，它也可能以一个相当大的延迟时间结束。假设传输技术的当前水平 确保一个可容许的数据传输速度范围，在IEEE 802.11中它也不可能确保 HDTV-级运动图像的传输可靠性。尽管建议PCF机制作为通用的基于竞争的 数据传输技术的代替，但其集中控制方式仍然存在很多问题，这种集中方式 创建一个包括可修改的站的轮询列表以及控制轮询列表上的站以预定顺序用 用作点协调器的AP顺序发送数据。首先，由于PCF机制缺乏创建一个轮询 列表的有效方法，它不能自适应创建一个适合给定环境条件的轮询列表。此 外，一旦轮询列表被创建，甚至没有数据发送的站也被轮询，造成不必要的 开销。此外，由于这样一个轮询方法的特性，考虑到要发送的数据量来作出 轮询调度非常困难。另外，PCF周期可能由于DCF周期的延迟而缩短(即由 于DCF信标延迟)，特别是存在竞争的多媒体数据传输，它延迟了例如，实 时多媒体运动数据(视频)，HDTV-级传输，同时降低了传输可靠性。因此， 当多个设备同时运行时，很难确保HDTV-级多媒体数据的传输可靠性。
在此当口，没有基于PCF方式运行的商业化产品，因为PCF方式的复杂 性和缺乏统一标准规定的一致性。因此，多数产品基于DCF方式，它限于一 个HDTV-级数据传输，并且至少不能同时容纳两个或更多HDTV-级数据业 务，或任何其他超过DCF实时再现吞吐量的大容量数据业务(例如太多竞争)。 尽管IEEE802.11e工作组现在正有力执行标准化以保证服务质量(QoS)，它没 有建议任何充分满足本地网络需求的通用PCF或DCF方式的重要替代。
另外，通用本地网络技术仅考虑适于平衡的可逆的数据传输方案，意味着 缺少对于不同环境，例如多媒体驱动本地WLAN的优化机制。

本发明提供一个在无线局域网上传输多媒体数据的方法，一个在WLAN 中确保多媒体点协调功能(mPCF)周期、以及在WLAN上动态分配mPCF长 度、从而在WLAN上传输相当大量的多媒体数据、带来最小量开销的方法， 并且为不同类型多媒体数据提供不同服务。
更具体的，本发明利用具有支持HDTV或SDTV的设备的本地WLAN的 特性，其中用安装在设备中的置顶盒从本地服务器接收单向数据占整个业务 周期的大部分。
本发明附加的方面和/或优点将在下面的说明中部分阐明，部分由该说明 明显得出，或通过实施本发明得知。
根据本发明的一个方面，提供了一种在一个无线局域网上传输多媒体数据 的方法。该方法包括：在通过竞争分配信道使用权的分布式协调功能期间， 从一个连接到WLAN的预定设备接收一个对多媒体资源的请求；在以集中方 式分配信道使用权的多媒体点协调功能期间单向传输所请求的多媒体资源给 该预定设备。
当谈到大量多媒体数据的非竞争分配，上述方法确保所请求资源的成功传 输，同时开销最小。因此，本发明可以克服现有技术的局限，在现有技术中， HDTV-级数据在实时约束下由于激烈的竞争通常不可能被传输和再现。此外， 能够同时传输多个SDTV-级多媒体数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种在WLAN上传输多媒体数据的方法， 包括从连接到WLAN的一个预定设备接收对多媒体资源的请求；调度接收到 的请求多媒体资源的请求；基于调度结果在多媒体点协调功能期间传输所请 求的多媒体资源给该预定设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种在WLAN上传输多媒体数据的方法， 包括接收一个对多媒体资源的请求；根据所请求的多媒体资源的数量动态分 配一个多媒体点协调功能周期的预定长度，在此期间将传输所请求的多媒体 资源；在分配的mPCF期间传输所请求的多媒体资源。
因此，根据本发明，通过动态分配一个mPCF周期可能使效率最大化。当 大量多媒体数据请求许多资源时，本发明可以通过mPCF的动态分配在一个 预定临界标准内保证可靠性。甚至当多媒体数据请求较少资源时，本发明可 以通过缩短一个mPCF周期动态分配一个较长的DCF周期。当没有传输多媒 体数据的请求时，上述传输多媒体数据的方法以和在一个通用DCF周期内相 同的方式运行。因此，本发明提供了一个非多媒体站可以运行同时又不失去 和其他多媒体站兼容的机制。
根据本发明的另一方面，提供了一种在WLAN中确保mPCF全长的方法， 包括监测DCF信标延迟；如果监测结果告知发生信标延迟则调整一个 Max_CFP_Duration值。
因此，可以防止由于信标延迟造成的实时数据传输的延迟。此外，可以补 偿实时数据传输延迟的时间量，并通过使用一个访问点监测信标传输时间来 防止抖动延迟，如果必须，动态设置Max_CFP_Duration，。
根据本发明的另一方面，在WLAN中提供了一个多媒体点协调器，在通 过竞争分配信道使用权的分布式协调功能期间，从一个连接到WLAN的预定 设备接收一个对多媒体资源的请求；在以集中方式分配信道使用权的多媒体 点协调功能期间单向传输所请求的多媒体资源给该预定设备。
根据本发明的一个方面，该多媒体点协调器包括一个调度接收到的对多媒 体资源的请求的多媒体调度器，并且根据调度器获得的调度结果在mPCF期 间传输所请求的多媒体资源给预定设备。
由于本发明的多媒体点协调器可以提供一个优秀的、软件合理的MAC机 制，而无需修改或改进硬件，可以最大程度的使用在数据传输速度中的物理 限制并通过应用脉冲串传输算法提高传输性能。
附图说明
本发明的以上和/或其他方面和优点通过结合附加的附图详细说明示范性 实施例将更加清楚，其中：
图1是说明一个基于无线局域网的本地网络的图；
图2是根据通用IEEE 802.11说明在分布式协调功能和点协调功能之间的 关系的图；
图3是根据通用IEEE 802.11说明通用DCF和PCF的图；
图4是根据通用IEEE 802.11说明在PCF期间传输数据的图；
图5是根据本发明的一个实施例，说明在一个数据发射机中的多媒体点协 调功能周期调度的图。
图6是根据本发明一个实施例的本地服务器的功能框图；
图7是根据本发明一个实施例的mPCF周期调度设备的功能框图；
图8是根据本发明一个实施例在mPCF周期期间传输多媒体数据的流程 图；
图9是根据本发明一个实施例的一个资源请求帧图；
图10是根据本发明一个实施例的调度一个mPCF周期的流程图；
图11A是图7所示mPCF优先级表的一个例子；
图11B是图7所示mPCF调度表的一个例子；
图12是根据本发明一个实施例，说明在mPCF周期期间传输不同类型的 数据，并且不同类型数据中的传输速率的图；
图13是根据本发明一个实施例，说明在mPCF周期期间握手ACK传输的 图，它是一种接收到一个确认接收到多媒体数据的响应信号的类型；
图14是根据本发明一个实施例，说明在mPCF周期期间脉冲串ACK传输 的图，它是另外一种接收到一个确认接收到多媒体数据的响应信号的类型；
图15是根据本发明一个实施例，说明调整DCF信标延迟的方法的图；
图16A是根据通用WLAN在DCF周期期间显示用于传输一个单个数据帧 的时间的表；
图16B是在本发明mPCF周期期间根据握手ACK传输方式传输一个单个 数据帧所需时间的表；
图16C是在本发明mPCF周期期间根据脉冲串ACK传输方式传输一个单 个数据帧所需时间的表；
图17A是显示在本发明的DCF或mPCF周期期间传输具有不同负载的多 媒体数据所需时间的图表；
图17B是当存在三个使用本发明相互竞争一个信道的站时，说明关于多媒 体数据负载的不同访问机制的不同性能的图表；
图17C是当由于站之间的冲突使用本发明重新传输数据时，显示传输数据 所需的不同时间的图表；
图18是在使用本发明传输32M比特多媒体数据的情况下，显示在1秒中， mPCF周期和PCF周期占多长时间的表。

现在对本发明的实施例将做出详细介绍，其例子在附随的附图中示出，其 中相同的附图标记自始至终表示相同元件。下面参考附图说明实施例，从而 解释本发明。
站，例如一个HDTV和一个SDTV，不需要通用双向WLAN通信。而是， 这样的站具有单向业务特性，上述特性充当实现多媒体点协调功能的关键因 素。采用mPCF经一个本地网关接收相当大量的多媒体数据。单向业务特性 使其成为可能，并消除了补偿延迟和轮询开销，同时在站之间仍然防止了冲 突，并且相较与在分布式协调功能周期期间的站的性能，在多媒体点协调功 能周期期间显著有助于提高站的性能。
图5是一个说明在数据发射机中调度mPCF周期(或调度一个接收到的数 据传输请求)的图，例如，根据本发明的一个实施例，作为一个本地网络服务 器。因此，根据本发明的一个实施例的调度mPCF周期的方法将参考图5在 下面详细说明。根据本发明的媒介访问控制由多媒体PCF 510和DCF 520构 成，而非在通用IEEE 802.11 MAC中的PCF和DCF。mPCF允许一个mPCF 点协调器用集中方式给各个站分配使用信道的权利。然而，该mPCF机制不 同于PCF机制，因为该mPCF以一个用于传输大量多媒体数据的适当的方式 执行资源调度，mPCF不基于轮询。在本发明中，通常一个资源是一个网络 传输带宽(或一个信道)，在其上可以传输数据(即，一个数据传输请求)。考虑 到发展的mPCF机制的概念，通常，在一个本地网络站中不传输大量数据给 一个本地服务器，通常从该本地服务器简单接收数据。
在图5中，在DCF 520周期期间，一个HDTV或SDTV，在一个本地服 务器上注册，传输一个资源请求帧给该本地服务器。HDTV或SDTV传输包 括资源请求帧的多条信息，例如它包括的数据类型，优先级，MAC协议数据 单元串的数量以及脉冲串ACK间隔信息。
从HDTV或SDTV发送到本地服务器的资源请求帧可以包括多个请求， 例如资源请求1(521)，资源请求2(522)，和资源请求3(523)。本地服务器的 mPCF调度器530接收该资源请求帧，根据多媒体数据类型基于该多媒体数 据的重要性赋予多媒体数据优先级，根据多媒体数据的类型执行多媒体数据 的调度，并且创建一个调度表531。
mPCF调度器530通过参考调度表531在mPCF周期510期间传输多媒体 数据540。mPCF周期510用一个mPCF信标帧B开始。mPCF在mPCF 510 周期期间以集中方式控制对网络的访问，其中普通站设定一个NAV值以等待 DCF周期到来而非传输数据。在mPCF 510周期期间，一个包括mPCF调度 器530的mPCF点协调器(即在此例中，本地服务器600是该MPC点协调器) 根据mPCF调度器530发送所请求的多媒体数据。例如，根据调度表531， 资源1(541)具有最高优先级，资源1(541)，资源2(542)，和资源3(543)占3∶1∶1 数据传输速率。因此，在mPCF周期510期间，资源1(541)最先并主要传输， 在资源1(541)，资源2(542)，和资源3(543)中的数据传输速率是3∶1∶1。
由于一个包括相应的mPCF点协调器的mPCF访问指针用作一个多媒体分 配中心，该中心包括一个置顶盒，并在无线本地网路中分配大量多媒体数据 到该多媒体设备，多媒体数据从本地服务器单向传输给多媒体设备，而不象 在传统WLAN中，依靠轮询设备来向所述设备发送数据。
具体地说，如上所述，由于在无线本地网络环境中的多媒体数据的传输是 不定向的，在mPCF周期期间，仅仅要求mPCF点协调器基于调度结果，而 不是采用轮询方法，经常地向多媒体设备分配多媒体数据，在该轮询方法中， PC必须一直检测是否有数据传输给各多媒体设备并响应检测结果。
图6是根据本发明一个实施例，mPCF调度可有效应用的本地服务器600 的功能框图。本地服务器600包括一个WLAN模块610，一个从不同资源， 例如天线、卫星、电缆等等接收多媒体数据的数字电视置顶盒620，一个和 互联服务提供商(ISP)670通信以提供互联网连接的互联网网关630，和一个主 板640。本地服务器600不仅用作mPCF点协调器还用作mPCF访问指针， 它控制多媒体业务。如果包括一个数字广播置顶盒和一个WLAN结构的电视 机或其他家用设备能控制对互联网的访问，并用作一个本地网络的中央控制 器，也可以修改它们以体现本发明的mPCF MAC，并允许替换本地服务器 600。一旦初始化本地服务器600，它执行通用的基于竞争的WLAN功能。 例如，如果在本地服务器600上注册的多媒体设备发送一个接入互联网的请 求，或试图传输常规数据，本地服务器600允许遵循DCF方式获得信道使用 权的多媒体设备或站做任何这类设备通常作的事情。
为支持HDTV-级数据，SDTCV-级数据或其他实时数据的传输，一个用户 可以使用一个用户接口680给在mPCF周期中使用的资源授予优先级。通常， 用户接口680被设定具有基于数据类型确定的作为基本值的一个优先级值， 和一个最大负载值。一旦设定所有必须由本地网络中的本地服务器600支持 的多媒体设备的信息，和本发明的机制兼容的多媒体设备可运行在mPCF和 DCF周期，同时，其他那些和本发明的机制不兼容的可以在DCF周期期间运 行。
图7是根据本发明一个实施例的mPCF周期调度设备的功能框图。参考图 7，一个调度设备700可能在图6本地服务器600中的WLAN模块610或主 板640中用软件(和/或如在本例的计算硬件)实现。调度设备700包括一个 mPCF周期调度器710，一个控制参数调节器740，和一个信标延迟调节器760。 如上所述，mPCF周期调节设备700可以经由用户接口680控制。
mPCF周期调度器710基于mPCF优先级表720调度在DCF周期期间接 收到的资源请求，并创建一个mPCF调度表730。优先级表720的一个例子 在图11A中示出，调度表730的一个例子在图11B中示出。通常，控制参数 调节器740基于在mPCF周期较早阶段的时间从一个预定设备接收的有关资 源的控制信息调节控制参数750，例如ACK协议规范。当发生DCF信标延 迟时，信标延迟调节器760调节Max-CFP时间770。
图8是根据本发明一个实施例在mPCF周期期间传输多媒体数据的流程 图。具体的，图8是一个调度接收到的数据传输资源请求的流程图，例如， 根据本发明实施例，在mPCF周期期间的多媒体资源请求。在mPCF点协调 器(即本地服务器600初始化)后不久，多媒体设备，即站运行在DCF方式， 特别是当没有准备好的用于一个站请求多媒体数据传输的设置时。那些想要 接收大量视频点播数据的激活的HDTV，SDTV或站，发送一个资源请求帧， 包括关于它们想要接收的多媒体数据的信息，给mPCF点协调器。此后，在 操作801，mPCF点协调器接收来自激活的多媒体数据的设备的资源请求帧。
图9是根据本发明一个实施例，资源请求帧的例子的图。参考图9，一个 资源请求帧900包括一个记录分组控制信息的控制帧910、记录分组传输时 间的持续时间920、记录多媒体设备想要接收的数据类型的类型930、规定多 媒体设备想要接收的数据量的源940、其中存储所请求的数据的目标地址 950、表明一次期望传输的数据量的脉冲串数量960和检测错误必须的校验和 970。
参考图8，在操作802，一个mPCF点协调器的mPCF调度器(即mPCF周 期调度器710)根据优先级和多媒体类型调度在mPCF周期期间要传输的多媒 体数据给鉴权(注册mPCF)站。
通常，一次可传输的最大数据量已设定在mPCF点协调器中，mPCF点协 调器比较要调度的数据资源总量和设定的可用资源最大总量，如果有时所请 求的资源量超过一个预定临界值，则拒绝一个资源分配请求，从而在mPCF 周期期间保证(保持)数据传输的可靠性。
优先级表720的一个例子在图11A中示出。优先级表720规定数据类型和 请求的资源分配带宽。通常，根据优先级表720，控制数据是编号1的优先 级，因此分配优先级0和控制帧传输时隙给控制数据。由于HDTVMPEG-2 数据是编号为2的优先级，分配优先级1和大约19.6Mbps带宽给HDTV MPEG-2数据。由于SDTVMPEG-2数据是编号为3的优先级，分配优先级2 和大约3-6Mbps带宽给SDTV MPEG-2数据。由于实时数据，例如视频点播 (VOD)，是编号为4的优先级，分配优先级3和大约0.5-2Mbps带宽给实时数 据。由于常规数据是编号为5的优先级，分配优先级4和基于竞争的带宽(即 DCFMAC)给常规数据。
在一个mPCF周期内执行的mPCF周期调度过程将在下面的段落中全面描 述。通常，在mPCF周期期间，一个调度算法和所请求的多媒体数据量成比 例。如图11A所示，HDTV-级数据，SDTV-级数据，VOD数据分别需要传输 速率是20Mbps、6Mbps、2Mbps。因此，在调度多媒体数据到1504字节分组 的情况下，HDTV MPEG-2数据、SDTV MPEG-2数据和VOD数据在1秒内 分别需要传输1663分组、499分组和166分组。假设一个mPCF信标间隔是 100毫秒，每300毫秒，一个mPCF周期和一个DCF周期交替到来，因为一 个典型的超帧尺寸总计3信标间隔。在mPCF周期期间，在一个恒定速率执 行帧调度，从而预定数目的分组可在一个单个超帧中传输。使用下面的等式 确定该预定数目：
$N_{\mathrm{MPDU}}=\frac{\mathrm{RR}\times 8}{S_{\mathrm{MPDU}}}\times \frac{{\mathrm{Duration}}_{\mathrm{superframe}}}{1\sec }---\left(1\right)$
在上面的等式中，NMPDU、SMPDU、RR和DURATIONsuperframe分别代表在一 个单个超帧中要传输的分组的数目，每个MAC协议数据单元(MPDU)尺寸(字 节)，请求的1秒的资源(字节)和单个超帧的持续时间。
图10是mPCF周期调度的流程图(即一个接收资源请求分配机制)。换句 话说，图10是mPCF周期调度器710在操作803的流程图。参考图10，在 操作1010初始化一个mPCF访问指针之后，在操作1020，一个mPCF点协 调器接收一个资源请求帧。
在操作1030一接收到一个控制帧，在操作1031，就调度接收到的控制帧， 因为如在表720中规定的，一个控制帧通常具有最高优先级。在此，通常， 控制帧的调度表明基于接收到的控制信息调节一个控制参数。控制参数-例 如，可用于发送诸如ACK协议类型(例如ACK握手或ACK脉冲串模式，如 下面将要详细说明的)—变更到数字电视广播信道等的控制信息。
当在操作1040接收到一个HDTVRR帧，在操作1041，HD计数器加1。 同样，在操作1041，当前使用的整个资源(TotalRes)被初始化设为0。因此， 在操作1041，TotalRes加到分配给HDTV(HDres)的当前资源数目上，因此更 新了TotalRes，并将更新的TotalRes存储起来。
在操作1042，确定TotalRes是否大于MaxRes，即，一次可被传输的作为 最大数据量的最大资源量，通常将其预先设定在mPCF点协调器中。如果， 在操作1042，TotalRes大于MaxRes，在操作1044，不调度mPCF周期，因 为不能执行资源分配。换句话说，如果在操作1042，TotalRes大于MaxRes， 意味着没有可用资源分配带宽，因为所有的资源分配带宽都被占据，一个调 度mPCF周期的请求被拒绝，并且在操作1044，接收一个DCF。
甚至在接收到SDTV的RR帧(操作1050、1051)或一个实时数据请求帧的 情况下，一个对应调度程序经历和它对于控制帧(操作1030、1031)以及 HDTVRR帧(操作1040、1041)几乎相同的操作。换句话说，不考虑在操作1020 接收的资源请求帧是控制帧、HDTV-级数据RR帧、SDTV的RR帧或实时数 据请求帧，仅当当前占用的资源总量不超过一个预定物理许可最大值时，调 度程序允许资源分配。如果当前占用的资源数量超过物理许可最大值，则假 定多媒体设备在DCF周期期间相互竞争发送数据的机会。在操作1070，在接 收到一个表明无需mPCF周期资源分配的释放帧的情况下，在操作1071，取 消分配的资源。
图11B是图7所示mPCF调度表730的一个例子。参考图11B，分配给定 优先级编号为1的HDTV-级数据20Mbps资源和10脉冲串。分配给定优先级 编号为2的SDTV-级数据6Mbps资源和1脉冲串。分配给定优先级编号为3 的SDTV-级数据6Mbps资源和1脉冲串。在此提及的脉冲串将参考图13和 14在下面详细描述。    
回来参考图8，如果，在操作802，完成上述调度程序，在操作803，本 地服务器600(即mPCF点协调器)广播一个mPCF信标帧。mPCF信标帧包括 重要的状态信息和时间信息。本地服务器600通过广播mPCF信标帧给本地 设备通知所有的本地设备有关mPCF周期的开始。此外，mPCF信标帧进一 步包括关于基于从各多媒体设备发送给本地服务器的资源请求帧信息分配的 带宽的信息。
在操作804，本地服务器接收一个控制帧。在操作805，本地服务器600 确定接收的控制帧是否有效。如果接收的控制帧有效，在操作806，本地服 务器600调整控制参数。否则，在操作807，本地服务器通过参考mPCF调 度表730发送多媒体帧，而不对控制参数做出任何改变。
图12是根据本发明一个实施例，说明在mPCF周期期间在操作807传输 的数据的不同类型以及在不同类型的数据中的传输比率图。特别的，图12说 明使用包括mPCF和DCF的MAC的一个数据传输周期1000。输出传输周期 1000包括一个mPCF信标帧1210、一个mPCF周期1220和一个DCF周期 1230等等，在该mPCF周期期间确保可靠传输大量多媒体数据、控制数据或 实时数据，在该DCF周期期间多媒体设备彼此相互竞争访问一个信道的同时 试图传输数据。
在图12中，控制时隙帧1221可用于传输控制信息。如在数据发射机的 WLAN模块610或主板640中实现的mPCF访问指针，例如本地服务器600， 执行调度，从而确保高优先级多媒体数据的传输，它需要大量资源，最先并 且最重要。因此，与HDTV-级数据或SDTV-级数据相比较具有相对较低优先 级，但同样请求实时数据的VOD数据，可调度在mPCF周期1220的最后阶 段，在REAL-TIME 1227，取决于当前资源占用水平。如图12所示，HD MPEG 数据1222、1223、1224之后是SD1 MPEG数据1225、SD2 MPEG数据1226 和VOD1227。mPCF用一个CF-End帧1228结束。
接收一个确认(ACK)消息的方法将参考图13和14在下面的段落详细说 明，该消息是一个由多媒体设备发送以响应多媒体数据接收的信号。一个 mPCF可以运行在两个不同的方式，即，握手ACK传输方式和脉冲串ACK 传输方式。
图13是一个根据本发明实施例，说明在mPCF周期期间握手ACK传输方 法的图。握手ACK传输方法是一个接收来自多媒体设备、用于确认数据帧成 功传输到该多媒体设备的信号的方法。换句话说，在点协调器mPCF信标1310 和间隔1320之后，在mPCF周期1330的HD数据1340传输周期期间，mPCF 点协调器发送HD数据1341给一个预定多媒体设备。在SIFS间隔1342之后， 点协调器接收来自该预定多媒体设备的ACK 1343，它是确认HD数据1341 成功传输到该预定多媒体设备的信号。因此，根据握手ACK传输方法，任何 时候mPCF点协调器发送数据1341、1343给多媒体设备，mPCF点协调器分 别从接收来自那些接收设备的ACK 1342、1344。握手ACK传输同样应用于 SD1 1350和SD2 1360数据传输周期。
图14是根据本发明一个实施例，说明在mPCF周期期间脉冲串ACK传输 方法的图。脉冲串ACK传输方法是一个每当少量数据帧传输时接收ACK的 方法。脉冲串ACK传输方法可以确保更好的性能，因为它可以通过在接收到 ACK之前连续发送一个预定数目的数据帧来消除影响每个数据帧的ACK开 销。换句话说，在图14中，在点协调器mPCF信标1410和间隔1420之后， 在mPCF周期1430的HD数据传输周期1440期间，mPCF点协调器发送HD 数据1441给一个网络设备。在SIFS间隔1442之后，发送HD数据1443给 相同的网络设备。在完成传输预定数目HD数据1441和1143给相同网络设 备之后，点协调器接收一个脉冲串ACK 1445。换句话说，网络站和mPCF 点协调器分别被设定传输和接收一个代表站发送和接收一定数目的帧的 ACK。脉冲串ACK传输同样应用到SD1 1450和SD2 1460数据传输周期。
回来参考图8，在操作808，本地服务器600使用一个CF-End帧通知所有 的站mPCF周期的结束，然后站根据DCF相互竞争访问一个信道。
根据本发明的一个方面，并且在下面将详细说明，在图8的操作809，监 测DCF信标延迟。在操作810，确定是否发生信标延迟。如果，在操作810， 没有发生信标延迟，在操作812，本地服务器600发送一个mPCF帧，通知 站一个新的mPCF周期的开始。如果，在操作810，发生DCF信标延迟，在 操作811，调节MaxCFPDuration 770。
如上参考图3所述，DCF信标延迟，表明甚至在DCF周期结束之后DCF 运行拖延的现象，因为假定应当在DCF周期结束时完成的数据传输，仍然在 DCF周期之后的mPCF周期内执行。如果放任DCF信标延迟，就不能确保 mPCF周期的原始全长，因为DCF周期侵占了mPCF周期。然而根据本发明， 通过调整由mPCF周期调度设备700维护的MaxCFPDuration 770，可以防止 由于DCF信标延迟造成的mPCF周期的缩短。本发明的这一方面不限于调整 mPCF周期，也可应用于通用PCF周期。
图15是根据本发明一个实施例说明调节DCF信标延迟的方法的图。特别 的，图15说明操作810和811。参考图15，一个PCF周期1520和一个DCF 周期1530分别持续，例如0.8秒和0.2秒。在图15的例子中，DCF延迟1540 发生在DCF周期1530最后阶段，并且侵占了下一PCF周期1560的0.1秒。 如果不采取措施防止(考虑)DCF信标延迟1540，PCF周期1560自动缩短到 0.7秒。在本发明中，如上所述，DCF信标延迟问题通过根据DCF延迟调节 MaxCFPDuration 1590解决。例如，在图15中，0.1秒DCF延迟被加到mPCF 周期1580上，提供一个总计达0.9秒的mPCF周期，从而考虑到0.1秒DCF 延迟，mPCF周期1580被调节到原始的0.8秒周期长度。当DCF周期1530 结束时，MaxCFPDuration 1590(770)被设定，从而起点、终点以及PCF 1580 的持续时间可以考虑到DCF信标延迟1540确定。这样的DCF信标延迟调节 通常不影响DCF周期，因为DCF周期的开始由mPCF周期的结束驱动(即， 由mPCF点协调器传输CF-End帧)。
更具体的，DCF信标延迟1540可通过调节MaxCFPDuration 1590(770)而 同时计算、监测各DCF周期的时间信息进行控制。不同类型的延迟，即，缓 冲延迟和抖动延迟，可能在多媒体数据的传输中发生。缓冲延迟表明一个接 收流数据的站，在再现流数据之前暂时存储流数据所需的时间。由于此类缓 冲延迟仅在多媒体数据传输的早期阶段发生一次，因此它可被认为是一个小 问题。如果在站再现多媒体数据期间在任一点都发生抖动，应当保持抖动在 一个恒定水平，直至多媒体数据传输的结束。然而，一个抖动约束数据也可 能由于某种原因被延迟，造成抖动延迟。与缓冲延迟不同，抖动延迟可以造 成严重的问题，例如通过影响发送到站的各数据分组的到达时间的间断的数 据流，。一个HDTV可容许抖动约束数据是1毫秒之内，它可通过缓存轻易 的解决。然而，如果不校正一个DCF信标延迟并且缩短了一个mPCF周期， 最后可能由于减少传输和缓存的数据量以及数据分组到达的延迟导致抖动延 迟。因此，校正DCF信标延迟允许更确定的避免由于缓冲不足和数据分组到 达时间延迟造成的抖动延迟，或避免不规则地抖动(如在此例中可能的)。
本发明的mPCF单向数据传输周期以如下方式提高了WLAN数据传输性 能。以54Mbps OFDM速率传输一个N-字节MAC帧所需时间如下：时间(传 输N字节所需时间)＝时间(物理层收敛程序(PLCP)前同步)+时间(PLCP报头)+ 时间(MAC帧)。相应的，通常，在WLAN中传输除开销之外的1504字节实 际数据所需时间是248.26Φs。不同的信道访问机制可能需要不同时间来传输 包括开销的单个数据帧，在下面的段落中参考图16A到16C，比较本发明的 mPCF和DCF将会更加清楚。如上所述，因为大量轮询开销和设备复杂性， 通用轮询PCF周期提供差的或不实用的WLAN数据传输性能，所以现有设 备仍然仅使用DCF MAC。
图16A示出在通用WLAN(即，通用WLAN数据传输性能数据)中在DCF 周期期间传输一个包括开销的单个数据帧所需的时间量。在图16A中，传输 一个单个数据帧所需的时间总量(389.76Φs)是包括开销的，它是实际所需传输 数据的时间总量(248.26Φs)，和符合开销时间的分布式协调功能帧间间隔 (DIFS)时间(34Φs)，补偿时间(67.5Φs)，SIFS时间(16Φs)和ACK时间(24Φs)。 在此，补偿时间表示在没有任何冲突时传输数据所需时间的平均值。
图16B显示在本发明的mPCF周期期间传送一个包括开销的单个数据帧 所需的时间量。如图16B所示，在mPCF周期期间，数据帧的传输没有造成 通常由DIFS中的冲突引起的补偿延迟，在DIFS期间，站如在图16A中的情 形一样，相互竞争访问有限数目的信道。相应的，当和图16A的通用 WLAN389.76Φs的性能相比，在传输一个单个数据帧时，本发明的mPCF至 少显示了大约85Φs数据传输性能的提高。
图16C显示在mPCF周期期间使用脉冲串ACK传输方法传输一个单个数 据帧所需的时间。在脉冲串ACK传输方法中，发送方连续传输N个数据帧 给一个目的地站，而不接收任何ACK消息，当所有N个数据帧的传输完成， 发送方从该目的地站接收ACK。根据脉冲串ACK传输方法，它可以减少由 于频繁的ACK传输造成的开销。通过减少ACK开销，改进的WLAN数据 传输质量允许此种脉冲串ACK传输进一步实际提高了在WLAN上的两个或 更多包括开销的数据帧整个传输性能，如图16C所示。
图17A是显示在本发明DCF或mPCF周期期间传输具有不同负载的多媒 体数据所需的不同时间量的图表。更具体的，图17A显示当站之间无需竞争 使用信道的权利时，使用不同机制传输具有不同负载的多媒体数据所需的时 间量。如图17A所示，传输具有相同业务负载的多媒体数据，mPCF所需时 间量比DCF少。特别的，在mPCF周期期间使用脉冲串ACK传输方法传输 多媒体数据所需时间量比在同一周期中使用数据ACK传输方法传输多媒体 数据所需时间量要少。
图17B是当三个站相互竞争一个信道时，显示关于多媒体数据的不同访问 机制性能的变化。更具体的，图17B显示对应多媒体负载变化的吞吐量变化。 如图17B所示，这样一个站竞争不影响一个mPCF周期，在mPCF周期中多 媒体数据通过mPCF访问调度传输。换句话说，不管是否存在三个站相互竞 争一个信道的竞争周期，吞吐量仍然提高。当采用一个标准DCF来传输数据， 吞吐量是30.9Mbps。相反，当一个mPCF和脉冲串ACK传输方法时，响应 于传输了16个数据帧给一个站，一个ACK被接收，对于1HD和2SD多媒 体数据，吞吐量高达42.8Mbps，这是一个重要的WLAN数据传输性能改进。
同时，图17A显示假定站之间没有冲突，仅具有一个单次补偿的1504字 节数据帧传输所需的不同时间，图17C显示假定由于站之间的冲突发布一个 重传输的请求传输一个1504字节数据帧所需的时间。
在图17C中，通常，1504字节MAC帧可以携带8个188字节MPEG-2 帧。根据上述等式(1)和图16A，通常，考虑到所有可能的开销，并且没有造 成任何冲突的经一个54Mbps链路传输1504字节有效负载所需时间是 389.76Φs。通常，为保证HDTV的服务质量(QoS)或无缝数据再现，在HDTV 再现先前的8个MPEG帧完成之前，HDTV必须连续接收8个MPEG帧。通 常，在HDTV中再现8个MPEG帧所需时间是601.6Φs。如图17C所示，仅 当站之间的冲突是0或1时，在一个站中再现多媒体数据所需的时间大于从 一个本地网关将多媒体数据传输到该站所需的时间。因此，能够使用DCF机 制传输HDTV-级多媒体。然而，如果由于频繁的冲突发布两个或更多重传输 多媒体数据的请求，补偿时间增加到4603.5Φs。因此，在给定时间约束中， 很难传输如所请求的两个或多个多媒体资源请求那样多的数据帧。此外，通 过采用随机补偿算法，在传输大量实时多媒体数据时，不能确保好的QoS。 然而，根据本发明的mPCF机制，在mPCF周期期间基于站的资源请求信息 调度时隙。因此，通常在使用DCF时由站之间的冲突引起的补偿，和不规则 抖动或抖动延迟可基于在mPCF周期中的请求通过单向传输数据防止。
图18是表示当在竞争情况下，1秒内传输32M比特多媒体数据时，一个 mPCF周期和一个DCF周期所需要的时间。图18的例子是基于图1使用 54Mbps传输链路，以及同时运行的一个HDTV(20Mbps)，两个SDTV(6Mbps) 和多个站(2Mbps)。如图18所示，基于图17A，在采用数据ACK传输方法的 情况下，使用mPCF机制，通常要求0.789秒传输32M比特多媒体数据(20M 比特HDTV-级数据+12M比特SDTV-级数据)。在0.789秒期间处理的数据允 许数据在0.202秒DCF周期期间再现。因此，一个接收方在1秒内无任何延 迟的自然再现这32M比特多媒体数据。因此，如图17A所示，已知通常，1 秒内一个使用ACK握手的mPCF周期自己具有至少40.186Mbps数据处理速 率，并且包括mPCF周期和DCF周期的一个周期具有38.048Mbps数据处理 速率，与包括mPCF周期和DCF周期的周期相比，mPCF周期显示更高的数 据处理效率。
抖动延迟和DCF信标延迟对于本发明的影响将在下面的段落中描述。一 个HDTV(20Mbps)设备允许1毫秒抖动延迟，它接近2个MAC分组的延迟， 由于平均0.25毫秒的信标延迟，使得1个MAC分组被延迟。此种数量的抖 动延迟和信标延迟可以通过在站再现输入到缓冲器的流数据之前仅在一个非 常短的时间周期内，例如，几百毫秒，执行缓冲成功解决。因此，可以防止 抖动延迟或信标延迟严重影响多媒体数据的QoS。然而，在大量多媒体数据 的情况下，例如多个本地网络无线站请求HDTV资源，缓冲可能失败。根据 本发明，通过最大使用单向多媒体数据流和适于当前WLAN数据传输技术水 平物理极限，能够发送如多HDTV-级数据的较大量的HDTV-级多媒体数据， 这在现有技术的WLAN中不能充分确保的。此外，本发明的调度方法可以为 不同类型多媒体数据提供不同服务。更进一步，本发明的信标延迟调节方法 可以恒定确保PCF周期的全长，从而通过减少在大容量多媒体WLAN业务 情况下的抖动延迟或不规则抖动的可能性，进一步提高WLAN数据传输性 能。
本发明利用具有支持HDTV或SDTV的设备的本地WLAN的特性，在该 设备中，用一个安装器内的置顶盒从一个本地服务器的单向数据接收占整个 业务周期的大部分。因此，本发明提供一个和多媒体资源通信的无线局域网 电视置顶盒，包括在通过竞争分配网络信道使用权的分布式协调功能周期期 间，接收来自一个连接到WLAN的预定请求设备的多媒体资源请求的一个已 编程计算机处理器，在以集中方式分配给预定请求设备分配网络信道使用权 的多媒体点协调功能周期期间，单向传输所请求的多媒体资源给该预定请求 设备。单向mPCF周期无线数据传输允许可靠接收和传输多个同时的多媒体 资源请求，并且，更具体的，同时的多HDTV资源请求。
虽然仅显示和描述了本发明的几个实施例，那些本领域中的技术人员应当 理解，可在这些实施例中作出修改而不背离本发明的原则和精神，本发明的 原则和精神的范围由权利要求及其等同物规定。
相关申请的交叉参考
本申请要求在韩国专利局2002年12月2日申请的韩国专利申请号为 2002-76040的优先权，在此将全部上述公开内容结合起来作为参考。