CN102474820A - 将移动终端用作接入点的方法及对应的移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于将移动终端用作接入点的方法，其中，所述接入点与一个或多个相关联的客户站点一起组成网络，所述接入点具有苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式，以及所述接入点以有规律的时间间隔广播信标帧，以向所述相关联的客户站点发信号通知通信参数，其特征在于，所述接入点基于所述网络中的活跃级别，通过减慢或加快所述相关联的客户站点对所述网络的接入，来调整所述通信参数。本发明还公开了对应的移动终端。

Description

将移动终端用作接入点的方法及对应的移动终端
技术领域
本发明涉及用于将移动终端用作接入点的方法，其中，所述接入点与一个或多个相关联的客户站点一起组成网络，所述接入点具有苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式，以及所述接入点以有规律的时间间隔广播信标帧，以向所述相关联客户站点发信号通知通信参数。
此外，本发明涉及移动终端，所述移动终端被用作接入点，其中，所述接入点与一个或多个相关联的客户站点一起组成网络，所述接入点执行苏醒和睡眠周期的交替，以及所述接入点以有规律的时间间隔广播信标帧，以向所述相关联客户站点发信号通知通信参数。
背景技术
近年来，将无线或手持设备(例如，移动电话、膝上型计算机、摄像机或平板计算机)用作接入点(AP)以能够与客户终端进行一对一连接、或者一组多个客户终端可以同时进行连接，这已经变得众所周知。因此，虽然在传统上主要通过向一组相关联的客户站点提供服务的接入点的方式来使用Wi-Fi技术以提供因特网连接，当前Wi-Fi产业中的趋势是考虑每次更直接的设备与设备的连接。
典型的应用场景可以是例如移动终端在不存在接入点的情况下与另一移动终端、打印机、数字摄像机或者显示器直接通信。对该技术问题的一个解决方案是设计可以支持双AP/客户端功能的设备。下面将该技术称为软AP。根据该技术，当存在接入点时，移动终端可以担当常规的客户端，然而在不存在接入点时，移动终端可以使自己作为传统的接入点操作，以建立与其他设备(例如，摄像机、打印机或者显示器)的通信。
另一可能性是使用在IEEE 802.11标准中定义的IBSS(独立基本服务集)功能：ad-hoc模式。然而，与软AP解决方案相比，该方案的不利之处在于市场上已经存在的很多设备不支持IBSS模式，例如，一些Wi-Fi摄像机。软AP解决方案不存在该问题，因为老式(legacy)设备将软AP移动终端简单地视为传统的接入点。
然而，当将软AP技术应用于移动终端时，出现了与功耗有关的严重的问题。与常规的静止基站相比(其供电方面不关键，因为其一直插在电源上)，在移动终端的情况下问题出现了：移动终端通常由电池供电，担当接入点将快速耗尽设备的电池。原因在于Wi-Fi协议是基于接入点一直醒着并侦听信道的假设来设计的。从而，在移动终端的情况下，保持WLAN无线电装置开启导致了电池时间的极大减少。因此，当担当接入点时，需要所有的这种设备的功率效率较高。然而，将担当接入点(例如，Wi-Fi接入点)的无线终端设置进入睡眠状态以节约功率，随之而来的是所连接的客户端体验到服务质量(QoS)下降的风险。例如，开启和关闭无线电装置将冒以下风险：如果相关联的站点在关闭接入点的无线电装置时发送数据分组，则在上行链路中丢失数据分组传输。如果一些关键的分组(例如，发起连接以下载网页的TCP SYN)丢失，这将严重降低用户体验。
发明内容
因此，本发明的目标是以这样的方式改进并进一步发展一开始描述的类型的方法和移动终端：通过使用容易实现的机制，针对担当接入点的移动终端实现高效和灵活的省电，而不显著降低所连接的客户终端所体验到的性能和QoS。
根据本发明，通过包括权利要求1的特征的方法来实现前述目标。根据该权利要求，这种方法的特征在于：所述接入点基于在所述网络中的活跃级别，通过减慢或加快所述相关联的客户站点对所述网络的接入，来调整所述通信参数。
此外，通过包括权利要求12的特征的移动终端来实现前述目标。根据该权利要求，这种移动终端的特征在于：所述接入点基于在所述网络中的活跃级别，通过减慢或加快所述相关联的客户站点对所述网络的接入，来调整所述通信参数。
本发明考虑到开启和关闭无线电装置将冒以下风险：如果相关联的站点在关闭接入点的无线电装置时进行发送，则在上行链路中丢失数据分组传输。在该上下文中，根据本发明首先认识到，在接入点处于睡眠模式时，可以增加相关联的站点重传上行链路分组所需要的时间，以降低相关联的站点丢弃分组的概率。具体地，已认识到，接入点可以实现该效果，该接入点通过根据在网络中的活跃级别来减慢或加快相关联的客户站点对网络的接入，对通信参数进行调整。通过这样做，针对用作接入点的移动终端，实现了高效和灵活的省电，而不显著降低所连接的客户终端体验到的性能和QoS。
根据优选的实施例，接入点可以检测到网络中的活跃级别，不管如何，接入点是知道相关联的客户终端的整个通信(上行链路和下行链路)的实体。于此，虽然可能，但是没有必要实现对网络中的活跃级别进行测量的附加实体。
根据又一优选实施例，在网络中的活跃级别低于可配置的阈值的情况下，可以将接入点配置为进入到苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式。通过调节该阈值，可以实现更激进或者不那么激进的功耗降低。还可以通过以下方式来配置阈值：仅在网络中根本没有活动达到给定的时间段的情况下，接入点才进入到苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式。
此外，还可以规定网络中的活跃级别必须低于上述阈值达到可配置的时间段，接入点才进入到苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式。一方面，短的时间段更多减少了功耗，但是增加了丢失数据分组的概率。另一方面，长的时间段降低了丢失数据分组的风险，因为从相关联的客户站点发送进一步数据分组变得更加不可能，然而与短的时间段相比，接入点的功耗更高。
有利地，可以将接入点配置为在网络中没有任何活动的情况下在可配置的时间段内保持在苏醒状态下。由此，可以进一步降低丢失所发送的数据分组的概率。在没有感测到任何通信量的情况下，在该可配置的时间段之后，接入点可以再次返回到交替的苏醒/睡眠模式。
根据具体的实施例，在接入点广播的信标中包含的通信参数可以包括但不限于竞争窗、数据速率和/或重传次数。在这种情况下，接入点可以调节该参数中的任何参数或参数组合(例如，竞争窗)，以减慢或加快相关联的客户站点对网络的接入。可以通过减慢对网络的接入的QoS配置的形式，在信标帧中广播通信参数。慢QoS配置可以在统计意义上增加相关联的客户站点的重传超时。通过这样做，进而可以增加当接入点在苏醒状态下时发生一个重传的概率。
有利地，可以将相关联的客户站点配置为支持Wi-Fi无线多媒体(WMM)规范。WMM是Wi-Fi联盟的QoS认证。在WMM规范中，接入点可以控制由相关联的站点所使用的QoS参数，例如，竞争窗。因此，接入点有对相关联的客户站点丢弃分组所使用的时间进行控制的手段。如今，市场上25％的不是接入点的Wi-Fi认证设备经过了WMM认证。从而，通过配置相关联的客户站点以支持WMM规范，由WMM定义的通信参数因此成为了根据本发明的方法所使用的通信参数。
根据具体的实施例，在接入点进入到苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式中时，减慢相关联的客户站点对网络的接入。这具有增加相关联的站点重传上行链路分组所需要的时间的效果。因此，当接入点处于睡眠周期，或者更确切地，处于睡眠模式时，相关联的站点丢弃分组的概率降低了。
有利地，只要检测到网络中的活动，便可以加快相关联的客户端对网络的接入。通过这种方式，可以进一步降低丢失所发送的数据分组的概率。
至于降低当处于睡眠模式时丢失来自相关联的站点的零星传输的概率，可以将接入点配置为使用相关联的客户站点对网络的不同接入配置来在至少两个操作模式之间切换。由此，通过定义这些不同的QoS配置(可以使用标准的WMM机制)，接入点控制客户站点接入网络的方式。使用“无活动QoS配置”，接入点可以减慢相关联的站点对网络的接入。这具有增加相关联的站点重传上行链路分组所需要的时间的效果，因此降低了当接入点处于睡眠模式时，相关联的站点丢弃分组的概率。只要接入点检测到网络中有通信量，则接入点建立或重新建立适当的QoS配置(“活动QoS配置”)，以提供好的用户体验。
根据另一优选实施例，只要检测到网络中的活动，则接入点可以恢复在减慢对网络的接入之前使用的接入配置的通信参数。
根据又一优选实施例，可以将接入点配置为使用不同长度的苏醒和睡眠周期来支持至少两个不同的苏醒/睡眠模式。例如，可以将接入点配置为支持和/或在中等以及激进的省电策略之间进行切换。同样地，更精细的缩放划分是可以想到的。这在灵活性上提供了显著的正面效果，并能够适应客户的需求。
附图说明
有多种通过有利的方式来设计和进一步发展本发明的教导的方式。为此，在一方面，参考从属于专利权利要求1的专利权利要求，另一反面，参考由图所示出的、在下面以示例方式对本发明的优选实施例进行的说明。在图的协助下，结合对本发明的优选实施例的说明，将一般性地说明优选实施例和该教导的进一步发展。在附图中
图1示意性示出了当应用根据本发明的实施例的方法时，具有交替的苏醒和睡眠周期的接入点的省电操作模式，
图2示意性示出了根据本发明的实施例的方法的应用场景，以及
图3是示出了利用不同的苏醒/睡眠模式来应用根据本发明的实施例的方法的好处的图。
具体实施方式
图1示意性示出了由接入点应用的省电操作模式。在图1中，接入点是担当接入点的移动终端，即，移动终端作为软件接入点而实现双AP/客户端功能。下面，将该接入点称为软AP。软AP以有规律的时间间隔发送信标帧，否则相关联的站点将会不再相关联。此外，软AP实现检测网络中的活跃级别的机制。如果软AP检测到网络中没有活动或者活跃级别低，软AP通过实现苏醒和睡眠周期(图1中标记为Tawake和Tsleep)的交替来降低功耗。
在软AP中，开启和关闭无线电装置将冒以下风险：如果相关联的站点在关闭软AP的无线电装置时进行发送，则在上行链路中丢失数据分组传输。从相关联的客户站点的角度来说，在Wi-Fi网络中丢弃分组的过程如下。首先，建立重试限制，通常将重试限制设置为7次重试。在发送分组并且没有接收到响应时，站点将其竞争窗CW增大一倍，并选取在0和2*CW-1之间的随机数X。在等待X个时隙之后，站点再次重传。如果再次丢失分组，重复进行该过程，直到竞争窗到达其最大值Cwmax。因此，从之前的方案，很清楚，由站点的竞争窗CW的初始值清楚地确定了站点丢弃分组所需要的时间。
此外，要注意到，在WMM中，软AP可以控制相关联的站点使用的QoS参数，例如，竞争窗CW。因此，软AP具有控制如何在网络中发送通信量并因此对相关联的站点丢弃分组所使用的时间进行控制的手段。根据本发明的方法利用了该效果，以降低在关闭软AP的WLAN无线电装置时的上行链路丢失概率。
图2示意性示出了根据本发明的实施例的方法的应用场景。图2示出了担当接入点(软AP)的移动终端以及相关联的WMM站点。软AP被配置为使用相关联的WMM站点对网络的两个不同的接入配置，来在两个操作模式之间切换。该两个不同的接入配置包括：具有慢WMM设置的配置，具有20毫秒的时隙时间和大的竞争窗；以及具有正常WMM设置的配置，具有9毫秒的时隙时间和较小的竞争窗。
在图2所示出的应用场景中，在网络中没有活动时，软AP对苏醒周期和睡眠周期进行交替，以省电。此外，软AP在信标中广播减慢对网络的接入的QoS配置，例如，针对所有的接入类别，参数CW＝1023。慢QoS配置在统计意义上增加了相关联的WMM站点的重传超时，这继而增加了当软AP处于苏醒状态时发生一个重传的概率。当软AP切换到苏醒状态并检测到介质中的活动时，软AP立即恢复正常的QoS配置，并保持在苏醒状态下，等待来自相关联的WMM站点的更多通信量。在没有感测到通信量一些时间后，软AP返回到交替的苏醒/睡眠状态，并再次广播慢QoS配置。从而，图2中示出的本发明的实施例引入了与老式Wi-Fi WMM设备兼容的L2机制，该L2机制可以改进担当接入点的移动终端中的省电，同时降低丢失上行链路数据传输的概率。
图3是示出了根据本发明的实施例的方法的评估结果的图，该评估通过仿真(OPNET)的方式执行。更具体地，考虑这样的实验：与软AP相关联的WMM站点启动多个TCP连接，以及针对不同的苏醒/睡眠模式，测量在应用以及不应用根据本发明的方法的情况下丢失分组(初始TCP SYN)的比率。
在图3的图中，比较三个不同的苏醒/睡眠模式：
1)轻微的省电，其中，软AP在信标之后保持苏醒70ms，然后睡眠30ms，直到下一个信标，
2)中等的省电，其中，软AP保持苏醒50ms，并睡眠50ms，以及
3)激进的省电，其中，软AP保持苏醒30ms，并睡眠70ms。
注意到，激进的省电配置3)有可能降低由软AP中的WLAN接口引起的功耗中的多达70％功耗。在逻辑上，当软AP增加其睡眠周期时，丢失上行链路传输的概率增加。然而，在所呈现的实验中，所提出的发明即使在最激进的配置中也将丢失概率保持在10％以下。注意到，可以将所提出的方案配置为通过使用甚至更慢的QoS来更进一步地降低上行链路丢失概率。
受益于之前的描述和相关附图中呈现的教导，在此阐述的本发明的很多修改和其他实施例将为本发明所属领域的技术人员所知。因此，要理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并意在将修改和其他实施例包括在所附权利要求的范围之内。虽然在此使用了具体的术语，然而仅一般性和描述性地，而非限制性地使用这些术语。

Claims (12)

1.一种用于将移动终端用作接入点的方法，其中，所述接入点与一个或多个相关联的客户站点一起组成网络，
其中，所述接入点具有苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式，以及
其中，所述接入点以有规律的时间间隔广播信标帧，以向所述相关联的客户站点发信号通知通信参数，
其特征在于，所述接入点基于所述网络中的活跃级别，通过减慢或加快所述相关联的客户站点对所述网络的接入，来调整所述通信参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述接入点来检测所述网络中的活跃级别。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述接入点被配置为在所述网络中的活跃级别低于可配置的阈值达到预定的时间段的情况下，进入到所述苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述接入点被配置为在所述网络中没有任何活动的情况下，在可配置的时间段内保持在苏醒状态下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述通信参数包括竞争窗、数据速率和/或重传次数，以及，所述接入点调节所述通信参数中的任何参数或参数组合，以减慢或加快所述相关联的客户站点对所述网络的接入。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述相关联的客户站点被配置为支持“Wi-Fi无线多媒体”WMM规范。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在所述接入点进入所述苏醒和睡眠周期交替进行的操作模式中的情况下，减慢所述相关联的客户站点对所述网络的接入。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，只要检测到所述网络中的活动，就加快所述相关联的客户站点对所述网络的接入。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述接入点被配置为使用所述相关联的客户站点对所述网络的不同接入配置，在至少两个操作模式之间切换。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，只要检测到所述网络中的活动，所述接入点恢复在减慢对所述网络的接入之前使用的接入配置的通信参数。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述接入点被配置为使用不同长度的苏醒和睡眠周期来支持至少两个不同的苏醒/睡眠模式。
12.一种移动终端，具体用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法，所述终端被用作接入点，
其中，所述接入点与一个或多个相关联的客户站点一起组成网络，
所述接入点执行苏醒和睡眠周期的交替，以及
所述接入点以有规律的时间间隔广播信标帧，以向所述相关联的客户站点发信号通知通信参数，
其特征在于，所述接入点基于所述网络中的活跃级别，通过减慢或加快所述相关联的客户站点对所述网络的接入，来调整所述通信参数。
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