多链路设备之间的数据包重传的装置和方法

相关引用

本发明主张由Gabor Bajko等人在2019年8月5日提出的第62/882,630号，代理人案号为251359-8727的美国临时专利申请的优先权，该申请案以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及在无线通信网络内的数据重传的系统和方法。

背景技术

现代电子装置通常使用基于Wi-Fi的技术与其他电子装置无线发送和接收数据，该技术包括为基本服务集合(basic service set，简称BSS)中的一个或多个无线站点(station，简称STA)服务的无线接入点(access point，简称AP)。但是，在特定情况下，无线STA连接到不同的无线链路可能是有利的，例如，与无线STA当前连接到的或计划外的信道切换后由对等无线设备当前使用的无线链路相比，其受到的干扰较小。

不幸的是，现有的无线网络中的数据重传方法通常只能使用单个无线链路进行操作。例如，当数据传输(例如，媒体访问控制协议数据单元(Media Access ControlProtocol Data Unit，简称MPDU))被编码用于在第一条链路上传输并且未成功交付(可能在多次尝试之后)时，现有的数据重新传输方法将无法在不同的链路上发送随后的重传，因为MPDU已经被编码用于最初传输的无线链路。具体地，加密的MPDU包括使用第一无线链路的MAC地址设置的MAC报头。

发明内容

与传统的无线通信技术相比，多链路操作可以提供更高的网络吞吐量和更高的网络可靠性。因此，需要一种无线数据重传的方法，该方法可以有利地使用多链路操作在多个无线链路上发送数据，以提高无线网络的效率和性能，同时克服现有的数据重传方法的局限性，包括以上所描述的那些方法。

本发明的实施例提供了用于多链路操作的装置和方法，该装置和方法包括使用不同的无线链路来重传数据。例如，多链路设备可以是多链路无线接入点或多链路无线站点。多链路设备可以同时操作多个收发器以执行多链路操作，包括使用不同的无线链路进行重传。例如，多链路设备可使用第一无线链路来发送加密的MPDU，并且通过根据第二无线链路的MAC地址设置MPDU的MAC报头，可使用第二无线链路来重传MPDU，以有利地增强无线网络的性能、可靠性和效率。

根据一实施例，公开了一种使用多链路设备在多个无线链路上进行数据重传的方法。该方法包括：在多链路设备的第一无线链路上发送加密的MPDU，加密的MPDU包括认证的数据部分，将与第一无线链路相对应的MAC报头包括在认证的数据部分中；以及通过使用MAC报头来确定加密的MPDU需要在多链路设备的第二无线链路上进行重传。

根据一些实施例，该方法包括存储加密的MPDU的明文MPDU。

根据一些实施例，该方法包括使用在加密的MPDU的认证数据部分中与MPDU的第二无线链路相对应的MAC报头，对存储的明文MPDU进行重新加密。

根据一些实施例，该方法包括在第二无线链路上重传重新加密的MPDU。

根据一些实施例，该方法包括与对等无线设备协商链路建立过程。

根据一些实施例，与对等无线设备协商链路建立过程包括协商MAC地址选择，MAC地址选择包括MAC-SAP地址，WM MAC地址和虚拟地址中的至少一个。

根据一些实施例，该方法包括确定在第二无线链路上重传MPDU的方法。

根据一些实施例，确定加密的MPDU需要重传包括确定对等装置之间的无线链路不可用于MPDU传输，并且对等装置之间的不同无线链路可用于MPDU传输。

根据一些实施例，确定加密的MPDU需要重传包括确定多链路设备正在第一无线链路和第二无线链路上发送对延迟敏感的数据。

根据一些实施例，重新加密用于在多链路设备的第二无线链路上传输的明文MPDU包括从多链路设备的上层向多链路设备的下层发送请求以重新加密MPDU。

根据一些实施例，上层包括应用层。

根据一些实施例，下层包括MAC层。

根据不同的实施例，公开了一种使用多链路设备在多个无线链路上进行数据重传的方法。该方法包括：在多链路设备的第一无线链路上发送加密的MPDU；修改加密的MPDU的MAC报头以指示加密的MPDU使用第一无线链路的MAC地址进行加密；以及在第二无线链路重传具有修改后的MAC报头的加密的MPDU。

根据一些实施例，该方法包括与对等无线设备协商链路建立过程。

根据一些实施例，该方法包括确定多链路设备在第一无线链路和第二无线链路上发送延迟敏感数据。

根据另一实施例，公开了一种用于使用多个无线链路执行数据重传的多链路设备。该设备包括：第一收发器，配置为通过多链路设备的第一无线链路发送和接收数据；第二收发器，配置为通过多链路设备的第二无线链路发送和接收数据；存储器，用于存储MPDU；以及处理器，被操作用于使收发器在多链路设备的第一无线链路上发送包括认证的数据部分的加密的MPDU，以在认证的数据部分中包括与第一无线链路相对应的MAC报头，并且使用MAC报头确定加密的MPDU需要在多链路设备的第二无线链路上进行重传。

根据一些实施例，处理器还可被操作用于将加密的MPDU作为明文MPDU存储在存储器中。

根据一些实施例，处理器还可操作用于在第二无线链路上重传重新加密的MPDU。

根据一些实施例，处理器还可操作用于与对等无线设备协商链路建立过程。

根据一些实施例，与对等无线设备协商链路建立过程包括协商MAC地址选择，MAC地址选择包括以下中的至少一项：MAC-SAP地址，WM MAC地址和虚拟地址。

附图说明

结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理：

图1是根据本发明的实施例的包括多频带协作AP和多频带协作STA的示例性无线通信系统的框图。

图2是根据本发明的实施例的包括两个STA实例的示例性无线STA的框图。

图3是根据本发明的实施例的包括三个AP实例的示例性无线AP的框图。

图4是根据本发明的实施例的示例性无线STA的框图，该无线STA包括两个STA实例和用于在多个WM链路上传送数据的虚拟接口。

图5是根据本发明实施例的用于通过多链路设备在无线链路上重传MPDU的有效载荷的示例性CCMP封装过程的框图。

图6是根据本发明的实施例的当原始传输被确认时在多链路操作中自动重传数据的过程的计算机实现的步骤的示例性顺序的流程图。

图7是根据本发明的实施例的用于使用多链路设备的下子层(例如，MAC层)在多链路操作中自动重传数据以执行重传的过程的计算机实施步骤的示例性顺序的流程图。

图8是根据本发明实施例的使用先前加密的MPDU在多链路操作中自动重传数据的过程的计算机实现步骤的示例性顺序的流程图。

图9是可以在其上实现本发明的实施例的示例性计算机系统平台的框图。

具体实施方式

几个实施例将被详细参考。尽管主题将结合替代实施例描述，但是应当理解，它们并不旨在将所要求保护的主题限于这些实施例。相反，所要求保护的主题旨在覆盖替代，修改和等同方案，其可以包括在由所附权利要求限定的所要求保护的主题的精神和范围内。

此外，在以下详细描述中，大量具体细节被描述以便提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域的技术人员将认识到，在没有这些具体细节或其等同物的情况下实施例可被实施。在其他情况下，公知的方法，过程，组件和电路没有被详细描述，以免不必要地使主题的方面和特征变模糊。

以下详细描述的部分根据方法来呈现和讨论。尽管在描述该方法的操作的图(例如，图6-8)中公开了其步骤和顺序，但是这些步骤和顺序是示例性的。实施例非常适合于执行本文的附图的流程图中所列举的各种其他步骤或步骤的变型，并且以不同于本文所描绘和描述的顺序来执行。

详细描述的特定部分可根据可在计算机存储器上执行的对数据位的操作的过程、步骤、逻辑块、处理和其他符号表示来呈现。这些描述和表示是数据处理领域的技术人员用来将其工作的实质最有效地传达给本领域其他技术人员的手段。这里，通常将程序、计算机执行的步骤、逻辑块、过程等视为导致所需结果的步骤或指令的自洽顺序。这些步骤是需要对物理量进行物理操纵的步骤。通常，尽管不是必须的，这些量采取能在计算机系统中存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。已有证明，有时主要出于通用的原因，将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数字等是方便的。

然而，应当牢记，所有这些和类似术语均应与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非另有明确说明，否则从以下讨论中可以明显看出，应当理解，在整个讨论中，都使用诸如“访问”、“配置”、“协调”、“存储”、“传输”、“认证”、“标识”、“请求”、“报告”、“确定”等之类的术语，指的是计算机系统或类似电子计算设备的操作和过程，该计算机系统或类似电子计算设备将在计算机系统的寄存器和存储器中被表示为物理(电子)量的数据操纵和转换为在计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储，传输或显示设备中类似地被表示为物理量的其他数据。

多链路设备之间的新型数据包重传

如本文中所使用的，术语“EHT”通常可以指代称为极高吞吐量(Extremely highThroughput，简称EHT)的新一代无线通信(Wi-Fi)，并且是根据IEEE802.11be标准定义的。术语站点(station，简称STA)通常是指能够通过Wi-Fi发送和接收数据的电子设备，该设备未作为接入点(access point，简称AP)运行。

本发明的实施例提供了用于多链路操作的设备和方法，其包括使用不同的无线链路来重传数据。例如，多链路设备可以是多链路无线接入点或多链路无线站点。多链路设备可同时操作多个收发器以执行多链路操作，包括使用不同的无线链路进行重传。例如，多链路设备可使用第一无线链路来发送加密的MPDU，并且通过根据第二无线链路的MAC地址设置MPDU的MAC报头，可使用第二无线链路来重传MPDU，以有利地增强无线网络的性能、可靠性和效率。

与用于无线通信的传统技术相比，多链路操作可提供更高的网络吞吐量和更高的网络灵活性。关于图1，根据本发明的实施例的包括多频带协作AP105和多频带协作STA 155的示例性无线通信系统100被描绘。多频带协作AP105包括5GHz收发器110和2.4GHz收发器115。根据本发明的实施例，在不同频带(诸如6GHz及以上)上操作的其他类型的收发器可由多频带协作AP105使用。AP 105的收发器110和115与协作管理单元120交换数据和信息，协作管理单元120协调收发器110和115发送和/或收到的信息。

多频带协作STA 155包括5GHz收发器160和2.4GHz收发器165。根据本发明的实施例，在不同频带(例如6GHz及以上)上操作的其他类型的收发器也可以由多频带协作STA155使用。STA 155的收发器160和165与协作管理单元170交换数据和信息，该协作管理单元170分别使用5GHz频带无线通信和2.4GHz频带无线通信协调收发器160和165发送和接收的信息。

多频带协作AP 105和多频带协作STA 155具有用于使用不同无线频带进行通信的同时发送和接收能力。在不同频段上工作的发送器可使用联合(joint)或有意(intendent)传输执行独立的净信道评估(clear channel assessment，简称CCA)。此外，全双工通信可通过使用FDD模式的独立多频带操作来启用。

同时使用多个频带发送帧的STA155可减轻延迟并提高STA155的峰值吞吐量。但是，在特定情况下，同时使用多个频带发送帧会降低包括STA155的基本服务集合(basicservice set，简称BSS)的性能。例如，当由于增加的业务量而在多个频带上操作的STA155同时使用可用于BSS的大量带宽时，BSS的性能可能被降低。因此，AP105可以控制哪些STA被准予多频带信道访问，并且基于例如改变的网络情况或要求，AP可在任一时间控制终止哪些访问。

取决于诸如流量负载的特定情况，非AP STA可使用少于所有受支持/可用的链路以减少能耗。此外，非AP STA可对每个链路应用独立的功率管理，并且AP可对每个链路提供TID到链路(TID-to-link)的映射信息。根据BSS的服务质量(Quality of Service，简称QoS)策略，AP可根据流量类型(例如语音，视频，数据等)将流量分配给不同的链路。例如，属于第一流量标识符(first Traffic Identifier，简称TID1)的帧可被分配给第一链路，并且属于第二流量标识符(second Traffic Identifier，简称TID 2)的帧可被分配给第二链路。在这种情况下，AP可提供TID到链路的映射信息给到STA的两条链路，其中特定数据只能在第一链路上被发送，而其他数据只能在第二链路上被发送。

通过第一无线链路(例如由5GHz收发器110或160提供的5GHz无线链路)传输的数据可以在不同的无线链路上被重新传输。例如，如果5GHz无线链路上的数据传输未被成功发送(例如，未收到确认)，则数据可在2.4GHz收发器115/165提供的2.4GHz无线链路上被重新传输。当发生未调度的信道到另一个信道的切换时，或者在多个链路上传输了延迟敏感数据包时，数据可通过第二链路被重新传输。此外，数据传输(例如，PPDU)最初可被编码为在第一无线链路(例如，2.4GHz或5GHz无线链路)上进行传输，并且重传的数据准备进行传输，如本文描述的本发明的实施例用于加密数据以在多个链路环境中进行重传。

图2是根据本发明的实施例的包括STA实例205和STA实例210的示例性无线STA200的框图。STA实例205被配置为在无线链路11上传输数据，STA实例210配置为在无线链路12上传输数据。在多链路操作期间，无线STA200被视为单个设备。STA实例205和210使用无线媒体(wireless media，简称WM)媒体访问控制(media access control，简称MAC)地址来向对等设备标识自己。无线STA200还包括MAC服务地址点(services address point，简称SAP)215，其是接收用于在无线链路11或无线链路12上传输的明文MPDU的接口。无线SAT200的每个无线链路与不同的MAC层地址相关联。MAC SAP 215的地址可被用于重传的密钥生成、SA设置和数据加密，以在无线链路上重传加密的MPDU。根据本发明的实施例，MAC SAP215也可以是DS/WAN地址或虚拟地址。

图3是根据本发明的实施例的示例性无线AP300的框图，该无线AP300包括AP实例305，AP实例310和AP实例315。AP实例305被配置为在无线链路11上交流数据，AP实例310被配置为在无线链路12上交流数据，并且AP实例315被配置为在无线链路13上交流数据。在多链路操作期间，无线AP300被视为单个设备。无线AP300还包括DS/WAN接口320，该DS/WAN接口320接收未加密的(明文)数据(例如，MPDU)以在无线链路11、无线链路12或无线链路13上进行传输。无线AP300的每个无线链路与不同的MAC层地址相关联。如图3所示，DS/WAN接口320的地址可被提供给AP实例以用于密钥生成(例如，TK密钥ID325)，该密钥用于对数据进行加密以进行重传。

图4是包括STA实例405和STA实例410的示例性无线STA 400的框图。根据本发明的实施例，STA实例405被配置为在WM链路1上交流数据，而STA实例210被配置为在WM链路2上交流数据。在多链路操作期间，无线STA 400被视为单个设备。STA实例405和410使用无线媒体(wireless media，简称WM)媒体访问控制(media access control，简称MAC)地址来向对等设备标识自己。无线STA200还包括虚拟接口415，该虚拟接口415接收未加密的(明文)数据(例如，具有经过认证的数据部分的MPDU)以在WM链路1或无线WM链路2上进行传输。无线SAT400的每个WM链路与不同的MAC层地址相关联。如图4所示，一个STA实例可向另一STA实例提供虚拟地址以用于密钥生成，该虚拟地址用于对经过认证的数据进行加密以进行重传。

图5是根据本发明实施例的示例性计数器模式密码块链接消息认证码协议(Counter Mode Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol，简称CCMP)封装过程500的框图，该过程用于通过多链路设备在无线链路上重传MPDU的有效载荷。MPDU505的有效载荷(例如，数据520)被加密以生成用于重传的加密MPDU510，该MPDU510包括根据多链路设备的第一无线链路的MAC地址设置的MAC报头515。MPDU505可被存储为明文的或加密的MPDU。MPDU505可在有效载荷在多链路设备的第二无线链路上的先前传输之后被重新传输。以下示例性重传过程可参考图6-8描述。根据一些实施例，对等设备协商哪个MAC地址被用于加密(例如，MAC-SAP地址，WN MAC地址或虚拟地址)。例如，WM MAC地址可被用于与分发系统(distribution system，简称DS)通信的接口，而虚拟地址可在多链路设备未连接到DS时被使用。

关于图6，描绘了根据本发明的实施例的过程600的计算机实现的步骤的示例性顺序的流程图，该过程600用于在原始传输被确认时在多链路操作中自动重传经认证的数据部分。

在步骤605，通过多链路设备，MPDU在第一无线链路(例如，2.4GHz，5GHz或6GHz链路)上被发送。MPDU可由多链路设备以明文存储。步骤605可包括对MPDU进行加密以便在第一无线链路上进行传输。

在步骤610，多链路设备可选地等待预定时间。

在步骤615，多链路设备可选地确定多链路重传条件已被满足。多链路重传条件可包括：确定多链路设备正在通过第一无线链路和第二无线链路(例如，2.4GHz，5GHz或6GHz链路)传输延迟敏感数据，ACK指示所发送的MPDU的认证数据部分未被接收并且需要被重传，并且确定对等无线设备(例如，对等多链路设备，多链路AP，多链路STA等)从第一无线链路切换到第二无线链路。

在步骤620，明文MPDU被重新加密以便通过多链路设备在第二无线链路上进行重传。使用图5中所示的CCMP封装过程，MPDU可被重新加密。例如，MPDU可由无线设备以明文形式存储，并且MPDU中包含的MAC报头可根据第二无线链路的地址来设置，以便与被重新加密后的MPDU一起被重传。

在步骤625，被重新加密的MPDU使用多链路操作中的第二无线链路来发送。

关于图7，描绘了根据本发明的实施例过程700的计算机实现的步骤的示例性顺序的流程图，该过程700使用多链路设备的下子层(例如，MAC层)在多链路操作中自动重传数据从而执行重传。

在步骤705，MPDU在多链路设备的第一无线链路上被发送。MPDU可通过多链路设备以明文存储。步骤705可包括对MPDU进行加密以便在第一无线链路上进行传输。

在步骤710，在一段时间之后，MPDU被重传。步骤710可重复以例如根据重传值/限制重传MPDU多次。

在步骤715，上子层(例如，应用/应用层)向下子层(例如，MAC层)发送请求，以重新加密包括根据多链路设备的第二无线链路的MAC地址设置的MAC报头的MPDU。

在步骤720，下子层使用根据第二无线链路的MAC地址设置的MAC报头来对MPDU进行重新加密。图5中所示的CCMP封装过程可被用来对MPDU进行重新加密。例如，MPDU可通过无线设备以明文形式存储，并且MPDU的MAC报头可被用于生成具有根据第二条无线链路的地址进行设置的MAC报头的加密MPDU。

在步骤725，重新加密的MPDU使用多链路操作中的第二无线链路来发送。

关于图8，描绘了根据本发明的实施例的过程800的计算机实现的步骤的示例性顺序的过程，该过程800使用先前加密的MPDU在多链路操作中自动重传数据。

在步骤805，通过多链路设备，MPDU在第一无线链路上被发送。步骤805可包括：加密MPDU以在第一无线链路上进行传输；以及存储加密的MPDU。

在步骤810，确认(ACK)未被接收，该确认指示MPDU的数据需要重传(例如，未被接收)。

在步骤815，多链路设备可选地等待预定时间。

在步骤820，加密的MPDU的MAC报头被修改以指示：MPDU已被加密用于包含第一无线链路的MAC地址(例如，BandID或LinkID)的第一无线链路，该加密的MPDU在第二无线链路上被发送。

根据一些实施例，对等设备指示其重传能力和/或优选的重传方法，并且重传根据所指示的能力和/或偏好来执行。对等设备可在任一时间(例如，在协商加密方法的同时)协商用于重新传输的加密方法。例如，当涉及延迟敏感的通信或操作(例如，实时音频/视频通信)时，对等设备可请求或指示使用不同的重传方法。

示例性计算机控制系统

本发明的实施例涉及被配置为执行包括使用不同的无线链路的重传的多链路操作的电子系统。以下讨论描述了可被用作实现本发明的实施例的平台的示例性电子系统或计算机系统。例如，示例性计算机系统1012可以是包括多链路无线接入点或多链路无线站的多链路无线设备。多链路设备可同时操作多个收发器以执行多链路操作，包括使用不同的无线链路进行重传。例如，多链路设备可使用第一无线链路来发送加密的MPDU，并且通过根据第二无线链路的MAC地址设置MPDU的MAC报头，使用第二无线链路来重新发送MPDU。

在图9的示例中，示例性计算机系统或无线设备包括中央处理单元(centralprocessing unit)(例如处理器或CPU)901，用于运行软件应用程序和可选地运行的操作系统。只读存储器902和随机存取存储器903存储供CPU 901使用的应用程序和数据。数据存储设备904提供应用程序和数据的非易失性存储，并且可包括固定磁盘驱动器，可移动磁盘驱动器，闪存设备和CD-ROM，DVD-ROM或其他光学存储设备。可选的用户输入906和907包括将来自一个或多个用户的输入传达给计算机系统912的设备(例如，鼠标，操纵杆，摄像头，触摸屏和/或麦克风)。

通信或网络接口908包括多个收发器，并允许计算机系统912通过电子通信网络与其他计算机系统、网络或设备进行通信，该电子通信网络包括有线和/或无线通信，并且包括Intranet或Internet互联网(例如802.11无线标准)。根据本发明的实施例，通信或网络接口908可同时操作多个收发器以执行包括使用不同的无线链路的重传的多链路操作。通信或网络接口908进一步包括用于协调收发器发送和/或接收的数据的协作管理单元。通信或网络接口908还可包括同时在多个频带中工作的双频带接口，例如2.4GHz，5GHz和/或6GHz。

可选的显示设备910是能够响应于来自计算机系统912的信号而显示视觉信息的任一设备，以及可包括例如平板触敏显示器，并且可以被远程设置。计算机系统912的组件，包括CPU 901，存储器902/903，数据存储器904，用户输入设备906和可选的图形子系统905，可以经由一个或多个数据总线耦合。

一些实施例可在由一个或多个计算机或其他设备执行的计算机可执行指令(例如程序模块)的一般上下文中描述。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的惯例，程序，对象，组件，数据结构等。通常，在各种实施例中，程序模块的功能可根据需要被组合或分布。

因此，本发明的实施例被描述。尽管本发明已经在特定实施例中被描述，但是应当理解，本发明不应被解释为受这些实施例的限制，而应根据所附权利要求来解释。