CN109861801B - 一种数据传输方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数据传输方法及装置，包括：发送端与接收端进行聚合能力协商，确认双方都支持聚合，使用聚合方式发送业务流数据；发送端对数据包进行聚合处理，生成聚合帧，所述聚合帧中包括帧界定符，所述帧界定符包含聚合子帧实际长度指示信息和是否为聚合帧最后一个子帧指示信息；向接收端发送聚合帧；接收端接收并对聚合帧进行解析。通过使用聚合帧的格式传输数据，提高了报文的传输效率。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种无线数据传输方法和系统。
背景技术
通常，现代通信中发送的帧具有大量的开销，包括报头、帧间间隔、竞争时间等，在高流量的情况下，该开销可能比净荷数据帧消耗更多的带宽。
为了提高无线介质的传输效率，Ethernet II标准规定可以将多个帧聚合在一起，作为单个聚合帧传送。Ethernet II规定的帧格式中没有表示报文长度的字段，聚合帧中缺乏标识报文长度的字段，会给接收端解析带来不便，因此需要在聚合帧中增加用于指示聚合子帧实际长度的字段，便于接收端正确解析，以提高数据传输准确性和效率。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种数据传输方法及装置，将多个MSDU子帧聚合到一个帧中，经封装后生成聚合帧MPDU；在所述聚合帧MPDU的每个MSDU子帧前增加一个帧界定符，所述帧界定符包含聚合子帧实际长度指示信息和是否为聚合帧最后一个子帧指示信息，便于接收端正确解析。通过聚合帧传输数据简化帧结构，去除协议帧之间的帧间间隔和竞争时间，减少了应答帧的数量，提高了MAC层的吞吐量。
本申请提供了一种数据传输方法，包括：
发送端与接收端进行聚合能力协商，确认双方都支持聚合，使用聚合方式发送业务流数据；
发送端向接收端发送终端基本能力协商请求帧SBC_REQ，来通知接收端它的基本能力；接收端接收到SBC_REQ后，进行能力参数对比，向发送端发送终端基本能力协商响应帧SBC_RSP，所述终端基本能力协商响应帧SBC_RSP中包括双方都支持的能力参数，为发送端分配的驻留信道和频谱聚合模式信息。
发送端对数据包进行聚合处理，将多个MSDU子帧聚合到一个帧中，经封装后生成聚合帧MPDU，通过与接收端建立的媒体介入控制MAC层通信连接，向接收端发送所述聚合帧；
所述聚合帧MPDU包括：MAC帧头、帧界定符和多个MSDU子帧；
所述帧界定符，包括：
用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame),长度为1bit；
用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen),长度为12bit；
用于标识保留字段标识位(Reserved)，长度为3bit。
所述MAC帧头包括聚合帧指示字段，用于指示该帧是否是聚合帧。
其中，所述MSDU子帧帧体长度可变，子帧个数由聚合的最大长度所限制，聚合帧长度受限于MPDU的最大长度、业务流和MCS速率。
对接收到的聚合帧进行解析；
接收端收到数据包后，检查MAC头上指示聚合字段，根据协商结果决定是否对聚合帧进行分散处理；CAP收到数据包后，检查MAC头上指示聚合字段，确认是聚合包后，根据双方聚合协商结果检查聚合支持情况：确认支持聚合，则对接收到的数据包进行分散处理。
首先仅接收窗口处理，同时进行分片处理；识别是否是聚合帧，确认是聚合帧后，再检查聚合能力支持情况，将该聚合帧分散处理，分别对每个子帧做上送协议栈处理。
本申请提供了一种数据传输装置，包括：
第一方面，提供了一种数据发送端，包括：
第一发送单元，用于发送端向接收端发送终端基本能力协商请求帧，与接收端协商聚合能力；
所述第一发送单元，还用于将所述聚合帧发送给接收端；
第一接收单元，用于接收发送端发送的终端基本能力协商响应帧；
聚合单元，用于对数据包进行聚合处理，将多个MSDU子帧聚合到一个帧中，经封装后生成聚合帧MPDU；
所述聚合帧MPDU包括：MAC帧头、帧界定符和多个MSDU子帧；
所述帧界定符，包括：
用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame),长度为1bit；
用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen),长度为12bit；
用于标识保留字段标识位(Reserved)，长度为3bit。
所述MAC帧头部包括聚合帧指示字段，用于指示该帧是否是聚合帧，在MAC帧头分1bit作聚合指示使用,以确定这是一个聚合数据帧，便于解析。
所述MSDU子帧帧体长度可变,子帧个数由聚合的最大长度决定，聚合帧长度受限于MPDU的最大长度、业务流和MCS速率。
第二方面，提供了一种数据接收端，包括：
第二接收单元，用于接收发送端发送的终端基本能力协商请求帧；
所述第二接收单元，还用于接收发送端发送的聚合帧；
第二发送单元，用于向发送端发送终端基本能力协商响应帧；
检测单元，用于检测MAC头指示聚合字段；接收端在解析聚合帧做分散处理前，根据协商结果决定是否对聚合帧进行分散处理：CAP收到数据包后，检查MAC头上指示聚合字段，确认是聚合包后，根据双方聚合协商结果检查聚合支持情况：确认支持聚合，则对接收到的聚合帧进行分散处理。
解析单元，用于解析接收端接收到的聚合帧；
解聚合的时机选择在接收窗口处理完成之后、上送协议栈之前。首先仅接收窗口处理，同时进行分片处理；识别是否是聚合帧，确认是聚合帧后，再检查聚合能力支持情况，将该聚合帧分散处理，分别对每个子帧做上送协议栈处理。
本申请提供的一种数据传输方法及装置，传输双方首先进行聚合能力协商，确认使用聚合帧方式传输数据，聚合帧中包括帧界定符，所述帧界定符包含聚合子帧实际长度指示信息，便于接收端正确解析，提高了报文传输的准确率；通过聚合帧传输数据可以简化帧结构，去除协议帧之间的帧间间隔和竞争时间，提高了MAC层的吞吐量。
为了上述以及相关的目的，会有一个或多个实施例，将详细说明在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图中某些示例性方面的详细说明，指示的仅仅是各个实施例的原则是可以利用各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明以及附图的说明而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
附图说明
图1是本发明提供的一种数据传输方法流程图及装置结构系统图；
图2是本发明提供的聚合帧结构示意图；
图3是本发明提供的一种数据传输装置结构系统图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地指示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其它实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其它的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
在无线网络安全中，MSDU是Ethernet报文，经过添加完整性校验MIC、分帧、省电模式下报文缓存、加密、序列号赋值、CRC校验、MAC头之后成为MPDU。本申请中将从协议栈上传过来的多个MSDU聚合为一个较长的数据帧，后经过添加完整性校验MIC、分帧、省电模式下报文缓存、加密、序列号赋值、CRC校验、MAC头之后成为聚合帧MPDU，通过生成的聚合帧MPDU进行数据传输。在每个MSDU子帧前增加一个界定符，所述界定符包含聚合子帧实际长度指示信息和是否为聚合帧最后一个子帧指示信息，便于接收端正确解析。
实施例一
图1是本发明提供的一种数据传输方法流程图，包括：
S101.发送端与接收端进行聚合能力协商。
本实施例中的发送端为站点STA(Station)，接收端为中心接入点CAP(CentralAccess Point)，针对STA上行流进行聚合处理。STA接入网，与CAP建立连接的过程中，STA与CAP进行聚合能力协商，仅在双方都支持聚合的情况下使用聚合方式发送业务数据流。具体的，CAP的配置文件里增加MPDU聚合支持配置项，STA在接入过程中，向CAP发送终端基本能力协商请求帧SBC_REQ来通知CAP它的基本能力；CAP接收到SBC_REQ后，进行能力参数对比，向STA发送终端基本能力协商响应帧SBC_RSP，所述终端基本能力协商响应帧SBC_RSP中包括双方都支持的能力参数，为STA分配的驻留信道和频谱聚合模式信息。
具体的，配置文件上增加对聚合模式的支持，对应配置文件上增加aggrMode【aggregation mode】，表示聚合模式，聚合模式具体定义如下：
aggrMode＝0：表示不支持聚合；
aggrMode＝1：表示仅支持上行聚合，Station->CAP方向；
aggrMode＝2：表示仅支持下行聚合，CAP->Station方向；
aggrMode＝3：表示上下行均支持聚合；
STA发送SBC请求时，在表示聚合能力的字段中填写所述aggrMode的值，CAP接收到SBC请求后解析并与CAP配置文件内容中的aggrMode字段内容进行匹配，如果两侧aggrMode对应参数一致，则表示支持聚合，并通过向STA发送终端基本能力协商响应帧SBC_RSP，将CAP聚合能力响应给STA，SBC_RSP中包括双方都支持的能力参数，为STA分配的驻留信道和频谱聚合模式信息；如果两侧aggrMode对应参数不一致，则表示不支持聚合。仅在aggrMode对应参数一致时，协商结果为支持聚合，确认以聚合帧方式进行数据传输。
S102.发送端对数据包进行聚合处理，生成聚合帧向接收端发送数据包。
数据传输中业务流(FID)包括：语音通话、视频通话、文件下载等，同一个业务流的报文即可聚合，即将多个MSDU聚合为一个较长的数据帧进行数据传输，被聚合的报文里本身包含有DA、SA，目的地址可以不同。
将从协议栈上传过来的多个MSDU通过一定的方式聚合为一个较长的数据帧，后经过添加完整性校验MIC、分帧、省电模式下报文缓存、加密、序列号赋值、CRC校验、MAC头之后成为聚合帧MPDU。
所述聚合帧MPDU帧格式如图2所示，包括：MAC帧头、帧界定符、多个MSDU子帧帧体以及校验信息(FCS)，其中MSDU子帧帧体长度可变；
在每个MSDU子帧之前增加一个2字节的帧界定符，所述帧界定符包括：
用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame)，长度为1bit；其中，0表示不是最后一个子帧，1表示是最后一个子帧；
用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen)，长度为12bit，不包括帧界定长度，一方面便于解析，另一方面是Ethernet II以太帧格式中没有定义数据帧长度。
用于标识保留字段(Reserved)，长度为3bit，留给后面扩展使用。
需要说明的是，聚合子帧的个数由聚合的最大长度即聚合门限所限制，聚合门限可根据系统的吞吐量、MCS速率、丢包率，不同优先级的业务流等因素来动态调整，以达到更好的吞吐量和时延性能。
示例性的，CAP定义的接收缓存大小为1920字节，STA聚合数据包的最大长度为1500字节，若上行数据包为64字节长度的小包，那么理论上可以聚合1500/(64+2)＝22个小包；
聚合帧长度受限于MPDU的最大长度、业务流和MCS速率，实际发送过程中最大长度由OFDM符号数和MCS速率乘积结果决定，但不能超过1500字节；
聚合之后，还可通过优化分片技术、捎带技术等进一步提升系统的吞吐率。
S103.接收端对接收到的聚合帧进行解析
接收端收到数据包后，首先检查MAC头上指示聚合字段，MAC头上带着聚合指示标识，在MAC帧头分1bit作聚合指示使用，以确定这是一个聚合数据帧，便于解析。CAP驱动接收到数据包后，最终对数据包的处理使用的是带有聚合帧指示功能的MAC头。
CAP收到数据包后，检查MAC头上指示聚合字段，确认是聚合包后，根据双方聚合协商结果检查聚合支持情况：如果支持聚合，则对接收到的数据包进行分散处理；如果不支持聚合，则说明在不支持聚合的情况下收到了聚合包，就直接丢弃这个数据包。
对于聚合帧来说，所有的子帧被当成一个帧来看待，有相同的帧序列号SN，因此解聚合的时机选择在接收窗口处理完成之后、上送协议栈之前。首先仅接收窗口处理，同时进行分片处理；识别是否是聚合帧，确认是聚合帧后，再检查CAP聚合能力支持情况，将该聚合帧分散处理，分别对每个子帧做上送协议栈处理。
本实施例中通过使多个数据包同时接入信道来减少每个数据包接入信道的平均等待时间，通过聚合降低了协议数据头部开销所占比，同时减少了应答帧的数量，提高了报文发送的效率。
实施例二
图3是本发明提供的一种数据传输装置框图：
本实施例中的发送端为站点STA(Station)，接收端为中心接入点CAP(CentralAccess Point)，针对STA上行流进行聚合处理。
本申请提供了一种发送端，包括：
210.第一发送单元，用于发送端向接收端发送终端基本能力协商请求帧，
与接收端进行聚合能力协商；
STA接入网，与CAP建立连接的过程中，STA与CAP进行聚合能力协商，仅在双方都支持聚合的情况下使用聚合方式发送业务数据流。具体的，CAP的配置文件里增加聚合支持配置项，STA在接入过程中，向CAP发送终端基本能力协商请求帧SBC_REQ来通知CAP它的基本能力。
具体的，配置文件上增加对聚合模式的支持，对应配置文件上增加aggrMode【aggregation mode】，表示聚合模式，聚合模式具体定义如下：
aggrMode＝0：表示不支持聚合；
aggrMode＝1：表示仅支持上行聚合，Station->CAP方向；
aggrMode＝2：表示仅支持下行聚合，CAP->Station方向；
aggrMode＝3：表示上下行均支持聚合；
第一发送单元在发送SBC请求时，在表示聚合能力的字段中填写所述aggrMode的值，
所述第一发送单元，还用于将生成的聚合帧发送给接收端；
220.第一接收单元，用于发送端接收所述终端基本能力协商响应帧。
230.聚合单元，用于对数据包进行聚合处理，生成聚合帧；
数据传输中业务流(FID)包括：语音通话、视频通话、文件下载等，同一个业务流的报文即可聚合，即将多个MSDU聚合为一个较长的数据帧进行数据传输，被聚合的报文里本身包含有DA、SA，目的地址可以不同。
将从协议栈上传过来的多个MSDU通过一定的方式聚合为一个较长的数据帧，后经过添加完整性校验MIC、分帧、省电模式下报文缓存、加密、序列号赋值、CRC校验、MAC头之后成为聚合帧MPDU。
所述聚合帧MPDU帧格式如图2所示，包括：MAC帧头、帧界定符、多个MSDU子帧帧体以及校验信息(FCS)，其中MSDU子帧帧体长度可变；
在每个MSDU子帧之前增加一个2字节的帧界定符，所述帧界定符包括：
用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame)，长度为1bit；其中，0表示不是最后一个子帧，1表示是最后一个子帧；
用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen)，长度为12bit，不包括帧界定长度，一方面便于解析，另一方面是Ethernet II以太帧格式中没有定义数据帧长度。
用于标识保留字段(Reserved)，长度为3bit，留给后面扩展使用。
需要说明的是，聚合子帧的个数由聚合的最大长度即聚合门限所限制，聚合门限可根据系统的吞吐量、MCS速率、丢包率，不同优先级的业务流等因素来动态调整，以达到更好的吞吐量和时延性能。
示例性的，CAP定义的接收缓存大小为1920字节，STA聚合数据包的最大长度为1500字节，若上行数据包为64字节长度的小包，那么理论上可以聚合1500/(64+2)＝22个小包；
聚合帧长度受限于MPDU的最大长度、业务流和MCS速率，实际发送过程中最大长度由OFDM符号数和MCS速率乘积结果决定，但不能超过1500字节；
聚合之后，还可通过优化分片技术、捎带技术等进一步提升系统的吞吐率。
所述聚合帧包括：MAC帧头、帧界定符和多个MSDU子帧；
在每个MSDU子帧之前增加一个2字节的帧界定符，所述帧界定符包括：
用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame)，长度为1bit；其中，0表示不是最后一个子帧，1表示是最后一个子帧；
用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen)，长度为12bit，不包括帧界定长度，一方面便于解析，另一方面是Ethernet II以太帧格式中没有定义数据帧长度。
用于标识保留字段(Reserved)，长度为3bit，留给后面扩展使用。
本申请提供了一种接收端，包括：
240.第二接收单元，用于接收发送端发送的终端基本能力协商请求帧；CAP接收到SBC_REQ后，进行能力参数对比，向STA发送终端基本能力协商响应帧SBC_RSP，所述终端基本能力协商响应帧SBC_RSP中包括双方都支持的能力参数，为STA分配的驻留信道和频谱聚合模式信息。
所述第二接收单元，还用于接收发送端发送的聚合帧；
250.第二发送单元，用于接收端向发送端发送终端基本能力协商响应帧；CAP接收到SBC请求后解析并与CAP配置文件内容中的aggrMode字段内容进行匹配，如果两侧aggrMode对应参数一致，则表示支持聚合，并通过向STA发送终端基本能力协商响应帧SBC_RSP，将CAP聚合能力响应给STA，SBC_RSP中包括双方都支持的能力参数，为STA分配的驻留信道和频谱聚合模式信息；如果两侧aggrMode对应参数不一致，则表示不支持聚合。仅在aggrMode对应参数一致时，协商结果为支持聚合，确认以聚合帧方式进行数据传输。
260.检测单元，用于检测MAC帧头指示聚合字段；MAC帧头上带着聚合指示标识，在MAC帧头分1bit作聚合指示使用，以确定这是一个聚合数据帧，便于解析。CAP驱动接收到数据包后，最终对数据包的处理使用的是带有聚合帧指示功能的MAC帧头。
CAP收到数据包后，检查MAC帧头上指示聚合字段，确认是聚合包后，根据双方聚合协商结果检查聚合支持情况：如果支持聚合，则对接收到的数据包进行分散处理；如果不支持聚合，则说明在不支持聚合的情况下收到了聚合包，就直接丢弃这个数据包。
270.解析单元，用于接收端对聚合帧进行分散处理；
对于聚合帧来说，所有的子帧被当成一个帧来看待，有相同的帧序列号SN，因此解聚合的时机选择在接收窗口处理完成之后、上送协议栈之前。首先仅接收窗口处理，同时进行分片处理；识别是否是聚合帧，确认是聚合帧后，再检查CAP聚合能力支持情况，将该聚合帧分散处理，分别对每个子帧做上送协议栈处理。
与现有技术中的方案相比，本发明具有以下的优点：
1、在聚合帧每个子帧前增加一个帧界定，包含指示聚合子帧实际长度字段和是否为聚合帧最后一个子帧指示字段，便于接收端正确解析，提高了报文传输准确率；
2、通过聚合帧传输数据降低了协议数据头部开销所占比，同时减少了应答帧的数量，提高了报文传输效率。
本领域技术人员可以明白，这里结合所公开的实施例描述的各种示例性的方法步骤和装置单元均可以电子硬件、软件或二者的结合来实现。为了清楚地演示出硬件和软件之间的可交换性，以上对各种示例性的步骤和单元均以其功能性的形式进行总体上的描述。这种功能性是以硬件实现还是以软件实现，依赖于特定的应用和整个系统所实现的设计约束。本领域技术人员能够针对每个特定的应用，以多种方式来实现所描述的功能性，但是这种实现的结果不应解释为背离本发明的范围。
结合上述公开的实施例所描述的方法和步骤，可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或者这二者的组合。软件模块可能存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其他形式的存储媒质中。一种典型存储媒质与处理器耦合，从而使得处理器能够从该存储媒质中读信息，且可向该存储媒质写信息。在替换实例中，存储媒质是处理器的组成部分。处理器和存储媒质可能存在于一个ASIC中。该ASIC可能存在于一个用户站中。在一个替换实例中，处理器和存储媒质可以作为用户站中的分立组件存在。
根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：
发送端与接收端进行聚合能力协商，确认双方都支持聚合，使用聚合方式发送业务流数据；聚合确认方式为组确认方式；
发送端对数据包进行聚合处理，生成聚合帧，通过与接收端建立的媒体介入控制MAC层通信连接，将所述聚合帧发送给接收端；
所述聚合帧包括：MAC帧头、帧界定符和多个MSDU子帧；其中，所述帧界定符包含聚合子帧实际长度指示信息和是否为聚合帧最后一个子帧指示信息：用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame)；用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen)；所述MAC帧头包括聚合帧指示字段，用于指示该帧是否是聚合帧；所述MSDU子帧帧体长度可变，子帧个数由聚合的最大长度决定，聚合帧长度受限于MPDU的最大长度、业务流和MCS速率；
所述帧界定符为2字节，所述用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame)长度为1bit；所述用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen)长度为12bit，不包括帧界定长度；
接收端接收所述聚合帧，检查MAC帧头上指示聚合字段，对聚合帧进行解析。
2.一种数据发送端，包括：
第一发送单元，用于发送端向接收端发送终端基本能力协商请求帧，与接收端协商聚合能力；
所述第一发送单元，还用于将聚合帧发送给接收端；
第一接收单元，用于接收发送端发送的终端基本能力协商响应帧；
聚合单元，用于对数据包进行聚合处理，生成聚合帧；
所述聚合帧包括：MAC帧头、帧界定符和多个MSDU子帧；所述帧界定符包含聚合子帧实际长度指示信息和是否为聚合帧最后一个子帧指示信息，所述MAC帧头包括聚合帧指示字段，用于指示该帧是否是聚合帧；所述帧界定符，包括：用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame)；用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen)；所述MSDU子帧帧体长度可变，子帧个数由聚合的最大长度决定，聚合帧长度受限于MPDU的最大长度、业务流和MCS速率；
所述帧界定符为2字节，所述用于标识是否是最后一个子帧的标识位(isLastSubFrame)长度为1bit；所述用于标识聚合子帧的实际长度标识位(subFrameLen)长度为12bit，不包括帧界定长度。
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