CN101064650A - 用以控制无线装置的方法及无线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线装置，其与一无线局域网络中的一存取点连线。无线装置包括一射频模块，将所接收的无线信号解调为基频信号。一基频模块，耦接至射频模块，将基频信号转换为比特流。一媒体存取控制模块，耦接至基频模块，处理比特流以获得一数据封包。一应用特制芯片，耦接至基频模块及媒体存取控制模块，使无线装置切换至一睡眠状态，在一预设的原始苏醒时间，唤醒无线装置的至少一组件，以接收从存取点传送的信标帧，解析信标帧以撷取信标帧所包含的TIM字段信息，并依据TIM字段信息调整原始苏醒时间，以决定下一苏醒时间。

Description

用以控制无线装置的方法及无线装置

技术领域

本发明有关于无线局域网络，尤其是有关于无线局域网络中无线装置的省电模式的应用。

背景技术

依据IEEE 802.11，其界定了由存取点(access point，AP)所传送的信标帧(beacon frames)以使得一无线网络同步化。存取点应该在每个传送的信标帧中包含流量指示图(traffic indication map，以下简称TIM)字段，而且在每一个发送信息指示图(delivery traffic indication map，以下简称DTIM)周期，会传送一个包含DTIM种类的TIM的信标帧。存取点对广播(broadcast)或群播(multicast)帧进行缓冲，并会在DTIM时传送这些缓冲的帧。因此，无线装置必须在DTIM时苏醒以接收这些广播或群播帧。每一个信标帧都包含一个DTIM计数值，用以通知相关的无线装置，到下一次DTIM为止还有多少个信标帧间隔。

依据传统的方法，在某些情况下，会无法达成存取点和无线装置之间的同步化。例如，当存取点任意改变DTIM计数值时，无线装置所预期的DTIM计数值将和存取点所传送的DTIM计数值不同。因此，无线装置苏醒的时间点，就会和具有DTIM字段的信标帧送达的时间不同。因此，无线装置没办法接收到这个具有DTIM字段的信标帧。另外，若无线装置在DTIM计数值不为0的时候苏醒，则无线装置必须在下一个DTIM期间到达之前一直保持工作状态，无法进入睡眠状态，因而造成电能的浪费。

发明内容

有鉴于此，需要一个更节省电力的设计。

根据本发明一实施例，提供一种用以控制无线装置的方法，其中无线装置与一无线局域网络中的一存取点连线。控制无线装置的方法首先使无线装置切换至一睡眠状态。针对运作于睡眠状态的无线装置，提供一原始苏醒时间。于原始苏醒时间，唤醒无线装置的至少一组件，以接收从存取点传送的信标帧。解析信标帧以撷取信标帧其所包含的TIM字段信息。并依据TIM字段信息调整原始苏醒时间，以决定下一苏醒时间。

根据本发明另一实施例，提供一种用以控制无线装置的方法，其中无线装置与一无线局域网络中的一存取点连线，控制无线装置的方法由无线装置中一应用特制芯片所执行。该方法首先使无线装置切换至一睡眠状态。针对运作于睡眠状态的无线装置，提供一原始苏醒时间。于原始苏醒时间，唤醒无线装置的至少一组件，以接收从该存取点传送的信标帧。解析该信标帧以撷取信标帧所包含的TIM字段信息。依据TIM字段信息调整原始苏醒时间，以决定下一苏醒时间。

根据本发明又一实施例，提供一种无线装置，其与一无线局域网络中的一存取点连线。无线装置包括一通信单元，从存取点接收由存取点发送的信标帧。一信标帧解析器，解析信标帧以撷取其所包含的TIM字段信息。处理单元，其依据TIM字段信息调整原始苏醒时间，以决定下一苏醒时间。

根据本发明再一实施例，提供一种无线装置，其与一无线局域网络中的一存取点连线。无线装置包括一射频模块，将所接收的一无线信号解调变为一基频信号。一基频模块，耦接至射频模块，将基频信号转换为一比特流。一媒体存取控制模块，耦接至基频模块，处理比特流以获取一数据封包(datapackets)。一应用特制芯片，耦接至基频模块及媒体存取控制模块，以使无线装置切换至一睡眠状态，于一预设的原始苏醒时间，唤醒无线装置的至少一组件，以接收从存取点传送的信标帧，解析信标帧以撷取信标帧所包含的TIM字段信息，并依据该TIM字段信息调整原始苏醒时间，以决定下一苏醒时间。

本发明有效的利用无线装置传输以及接收帧时的电源，可以大大的节省电力。

附图说明

图1为在IEEE802.11无线局域网络中省电模式运作的示意图；

图2为TIM字段的格式；

图3为依据本发明第一实施例的无线装置架构图；

图4为依据本发明第二实施例的无线装置架构图；

图5为依据本发明第三实施例的无线装置架构图；以及

图6为依据本发明实施例的无线网络省电方法流程图。

具体实施方式

本发明适用于一无线装置，其与一无线局域网络(WLAN)连线，并依据IEEE 802.11的标准操作。

无线局域网络的主要目的之一是用于提供便携式装置的网络服务，而便携式装置通常倚赖电池作为其电力来源，因此，有效利用传输以及接收时的电源成为便携式装置的重要课题。IEEE 802.11标准界定了无线装置的省电模式。在省电模式中运作的无线装置，定期接收由存取点传送的信标(beacon)帧。

图1显示在IEEE 802.11无线局域网络中的省电模式运作的示意图。方块100中显示存取点(access point)的运作。存取点定期产生信标帧。其中两次传送信标帧之间的时间间隔称为信标间隔(beacon interval)。

每一个信标帧包含一流量指示图(traffic indication map，下文简称TIM)以及其它信息。每一发送信息指示图(Delivery Traffic Indication Map，下文简称DTIM)周期，会传送一个信标帧包含DTIM而不是一般TIM的信标帧。通常，每个信标帧中包含一个DTIM计数值，这个DTIM计数值显示到下一次传送DTIM之前还有几个信标帧。每个信标帧也包含一个有效时间标记(validtime stamp)。相关无线装置利用这个有效时间标记来使各无线装置本身的本地时间(local time)和存取点的系统时间同步。

方块130显示和存取点相关的一无线装置的运作。已知在睡眠状态(方块130中的省电模式)中，无线装置的电力消耗会比正常运作模式少很多，此时无线装置会关闭大部分的组件，只留下计时电路继续运作。这使得无线装置以很少的电力就可以维持它的其它功能，且无线装置只需要定期苏醒(方块130中标示为正常运作模式的部分)以接收定期传送的信标帧即可。

图2显示TIM组件20的格式。在TIM组件20中，标识出已经将帧缓冲于存取点中的无线装置，并且TIM组件20是作为一组件包含在存取点所产生的信标帧中。TIM组件20包含：组件识别信息21、长度信息22、DTIM计数值23、DTIM周期(DTIM period)24、位对照表控制(Bitmap control)25、部分虚拟位对照表(Partial Virtual Bitmap)26。组件识别信息21提供用以识别TIM组件20的信息。DTIM计数值23记录在下次DTIM出现之前应该出现信标帧的次数。当DTIM计数值23的值为0，则表示目前的这个TIM组件20就是一个DTIM。DTIM用于存取点通知所有无线装置关于存取点缓冲帧(广播帧或群播帧)的最新状况，其中DTIM间隔为1个以上的信标间隔。

图3显示依据本发明第一实施例的无线装置架构图。无线装置40包含：射频模块(RF module)41、基频模块(baseband module)43、媒体存取控制模块(media access control module)45、处理单元47、及应用特制芯片(Application specific integrated circuit，ASIC)49。射频模块41将所接收的无线信号解调为基频信号。基频模块43耦接至射频模块41，将基频信号转换为比特流。媒体存取控制模块45耦接至基频模块43，处理比特流以获得数据封包。应用特制芯片49用以进行省电模式的控制。当无线装置40进入省电模式时，无线装置40接收的信标帧由应用特制芯片49解析。

例如，依据IEEE 802.11标准所界定的省电模式，无线装置传送包含一省电比特(power saving bit)的帧给存取点，以通知存取点其将进入省电模式的运作状态。在省电模式中，无线装置可以在睡眠状态和苏醒状态之间进行切换。在睡眠状态时，无线装置40可以将射频模块41、基频模块43、媒体存取控制模块45关闭，以减少电力消耗。同时，应用特制芯片49可以切换到一低速时钟(slow clock)，以继续其计时的工作。应用特制芯片49专用于省电模式，例如，其可用以解析信标帧。当无线装置处于省电模式时，存取点将欲送往无线装置的帧进行缓冲，并仅在DTIM时传送广播及群播帧。定期传送的信标帧所包含的TIM组件，用以表示是否有欲送往某一特定无线装置的帧在缓冲队列中。当到达预期有信标帧会送达的时间时，应用特制芯片49唤醒射频模块41、基频模块43、媒体存取控制模块45以接收信标帧，并解析所接收的信标帧，并据以控制后续运作，例如产生中断或丢弃这些帧。应用特制芯片49判断包含于接收的信标帧中的DTIM计数值是否为0。当DTIM计数值不是0时，依据DTIM计数值调整无线装置的下次苏醒时间。一般而言，应用特制芯片49可以设定下次苏醒时间为推定DTIM计数值为0的信标帧送达的时间。

信标帧中的TIM组件用以表示，在存取点中是否存在缓冲的单播(unicast)无线装置或广播(broadcast)/群播(multicast)帧。无线装置40可以传送一个PS-Poll帧给存取点，以要求接收单播帧。而广播/群播帧则紧接在包含DTIM计数值为0的信标帧之后传送给无线装置。因此，无线装置需在DTIM时苏醒，才能接收到先前在存取点中缓冲的广播/群播帧。在某些状况下，应用特制芯片49也提供一个比对机制(matching mechanism)，用以进一步决定是否要接收某一广播/群播帧，以使无线装置只接收必要的帧，并将不必要的帧丢弃，如此一来，可以减少处理器47需执行的接收帧工作量。

图4显示依据本发明第二实施例的无线装置架构图。无线装置50包含：射频模块51、基频模块53、媒体存取控制模块55以及处理单元57。射频模块51将所接收的无线信号解调变为基频信号。基频模块53耦接至射频模块51，将基频信号转换为比特流。媒体存取控制模块55耦接至基频模块53，处理比特流以获得数据封包。处理单元57耦接至媒体存取控制模块55，接收数据封包并执行网络程序。处理单元57执行省电模式运作。当无线装置50进入省电模式时，无线装置50接收的信标帧由处理单元57进行解析。

例如，依据IEEE 802.11标准所界定的省电模式，无线装置传送包含一省电比特的帧给存取点，以通知存取点其将进入省电模式的运作状态。在省电模式中，无线装置可以在睡眠状态和苏醒状态之间进行切换。在睡眠状态时，无线装置50可以将射频模块51、基频模块53、媒体存取控制模块55关闭，以减少电力消耗。同时，处理单元57可以切换到一低速时钟，并继续计时。存取点将欲送往无线装置的帧进行缓冲，并仅在DTIM时传送广播及群播帧。定期传送的信标帧所包含的TIM组件，用以表示是否有欲送往某一特定无线装置的帧在缓冲队列中。当到达预期有信标帧会送达的时间时，处理单元57唤醒射频模块51、基频模块53、媒体存取控制模块55以接收信标帧，并解析所接收的信标帧，并据以控制后续运作。处理单元57判断包含于接收的信标帧中的DTIM计数值是否为0。当DTIM计数值不是0时，依据DTIM计数值调整无线装置的下次苏醒时间。一般而言，可以设定处理单元57下次苏醒时间为推定一DTIM计数值为0的信标帧送达的时间。

图5显示依据本发明第三实施例的无线装置架构图。无线装置60包含：射频模块61、基频模块63、媒体存取控制模块65、主机接口68及中央处理单元(CPU)69。射频模块61将所接收的无线信号解调变为基频信号。基频模块63耦接至射频模块61，将基频信号转换为比特流。媒体存取控制模块65耦接至基频模块63，处理比特流以获得数据封包。中央处理单元69，通过主机接口68耦接至媒体存取控制模块65，接收数据封包并执行网络程序。中央处理单元69执行省电模式运作。当无线装置60进入省电模式时，无线装置60接收的信标帧由中央处理单元69解析。

例如，依据IEEE 802.11标准所界定的省电模式，无线装置传送包含一省电位的帧给存取点，以通知存取点其将进入省电模式的运作状态。在省电模式中，无线装置可以在睡眠状态和苏醒状态之间进行切换。在睡眠状态时，无线装置60可以将射频模块61、基频模块63、媒体存取控制模块65关闭，以减少电力消耗。同时，中央处理单元69可以切换到一低速时钟，并继续计时。中央处理单元69执行无线装置60的一般操作程序，以及在省电模式中的各操作程序，例如解析信标帧。存取点缓冲欲送往无线装置的帧，并仅在DTIM时传送广播及群播帧。定期传送的信标帧所包含的TIM组件，用以表示是否有欲送往某一特定无线装置的帧在缓冲队列中。当到达预期有信标帧会送达的时间时，中央处理单元69唤醒射频模块61、基频模块63、媒体存取控制模块65以接收信标帧，并解析接收的信标帧，并据以控制后续运作。中央处理单元69判断包含在接收的信标帧中的DTIM计数值是否为0。当DTIM计数值不是0时，依据DTIM计数值调整无线装置的下次苏醒时间。一般而言，可以设定中央处理单元69下次苏醒时间为推定一DTIM计数值为0的信标帧送达的时间。

图6显示依据本发明实施例的无线网络省电方法流程图。在步骤S701中，使一无线装置切换至睡眠状态。在步骤S703，针对运作于睡眠状态的无线装置，提供一原始苏醒时间。在步骤S705，在原始苏醒时间，唤醒无线装置的至少一组件，以接收从存取点传送的信标帧。在步骤S707，解析信标帧以撷取其所包含的TIM字段中的信息。在步骤S709，从TIM字段所包含的信息中撷取一DTIM计数值。在步骤S711，判断DTIM计数值是否为0，若是，执行步骤S715，否则执行步骤S713。在步骤S713，将下次苏醒时间设定为DTIM推定为0的时间，随后无线装置回到睡眠状态。在步骤S715，则从存取点接收缓冲的帧，随后无线装置回到睡眠状态。

Claims (19)

1.一种用以控制无线装置的方法，其中该无线装置与一无线局域网络中的一存取点连线，所述的方法包括：

使所述的无线装置切换至一睡眠状态；

针对运作于睡眠状态的所述的无线装置，提供一原始苏醒时间；

在所述的原始苏醒时间，唤醒所述的无线装置的至少一组件，以接收从所述的存取点传送的信标帧；

解析所述的信标帧以撷取所述的信标帧所包含的流量指示图字段信息；以及

依据所述的流量指示图字段信息调整所述的原始苏醒时间，以决定下一苏醒时间。

2.根据权利要求1所述的用以控制无线装置的方法，其特征在于该方法还包含：

从所述的流量指示图字段信息中撷取一发送信息指示图计数值；

判断所述的发送信息指示图计数值是否为0；以及

当所述的发送信息指示图计数值不是0时，将所述的下一苏醒时间设定为所述的发送信息指示图计数值推定为0的时间。

3.根据权利要求1或2所述的用以控制无线装置的方法，其特征在于所述的方法由一应用特制芯片实现。

4.根据权利要求3所述的用以控制无线装置的方法，其特征在于该方法还包含使所述的无线装置的一射频模块、一基频模块、一媒体存取控制模块及一处理器进入所述的睡眠状态，并于所述的原始苏醒时间唤醒所述的射频模块、所述的基频模块、所述的媒体存取控制模块以接收所述的信标帧。

5.根据权利要求4所述的用以控制无线装置的方法，其特征在于该方法还包含：依据所述的流量指示图字段信息，判断在所述的存取点中是否缓冲有欲传送至所述的无线装置的封包，若是，则唤醒所述的处理器以从所述的存取点接收所述的缓冲的帧。

6.根据权利要求1所述的用以控制无线装置的方法，其特征在于所述的方法由所述的无线装置的一般处理器来实现。

7.根据权利要求6所述的用以控制无线装置的方法，其特征在于该方法还包含使所述的无线装置的一射频模块、一基频模块、一媒体存取控制模块进入所述的睡眠状态，并于所述的苏醒时间唤醒所述的射频模块、所述的基频模块、所述的媒体存取控制模块以接收所述的信标帧。

8.根据权利要求6所述的用以控制无线装置的方法，其特征在于该方法还包含：依据所述的流量指示图字段信息，判断所述的存取点中是否缓冲有欲传送至所述的无线装置的帧，若是，则从所述的存取点接收所述的缓冲的帧。

9.根据权利要求1所述的用以控制无线装置的方法，其特征在于该方法还包含使所述的无线装置再切换至所述的睡眠状态，并于所述的下次苏醒时间唤醒所述的无线装置。

10.一种无线装置，其与一无线局域网络中的一存取点连线，其特征在于，所述的无线装置包括：

一通信单元，从所述的存取点接收由所述的存取点发送的信标帧；

一信标帧解析器，解析所述的信标帧以撷取所述的信标帧所包含的流量指示图字段信息；以及

一处理单元，其依据所述的流量指示图字段信息调整所述的原始苏醒时间，以决定下一苏醒时间。

11.根据权利要求10所述的无线装置，其特征在于所述的处理单元使所述的无线装置切换至所述的睡眠状态，并于所述的原始苏醒时间，唤醒所述的无线装置的至少一组件，以接收从所述的存取点传送的信标帧。

12.根据权利要求10所述的无线装置，其特征在于所述的信标帧解析器进一步从所述的流量指示图字段中撷取一发送信息指示图计数值，所述的处理单元进一步判断所述的发送信息指示图计数值是否为0，并当所述的发送信息指示图计数值不是0时，将所述的下一苏醒时间设定为所述的发送信息指示图推定为0的时间。

13.根据权利要求10或12所述的无线装置，其特征在于所述的处理单元及所述的信标帧解析器由一应用特制芯片实现。

14.根据权利要求13所述的无线装置，其特征在于所述的应用特制芯片进一步使所述的无线装置的一射频模块、一基频模块、一媒体存取控制模块及一处理器进入所述的睡眠状态，并于所述的原始苏醒时间唤醒所述的射频模块、所述的基频模块、所述的媒体存取控制模块以接收所述的信标帧。

15.根据权利要求13所述的无线装置，其特征在于所述的应用特制芯片进一步依据所述的流量指示图字段信息，判断在所述的存取点是否缓冲有欲传送至所述的无线装置的帧，若是，则唤醒所述的处理器以从所述的存取点接收所述的缓冲的帧。

16.根据权利要求10所述的无线装置，其特征在于所述的处理单元及所述的信标帧解析器由所述的无线装置的一般处理器来实现。

17.根据权利要求16所述的无线装置，其特征在于所述的处理单元进一步使所述的无线装置的一射频模块、一基频模块、一媒体存取控制模块进入所述的睡眠状态，并于所述的苏醒时间唤醒所述的射频模块、所述的基频模块、所述的媒体存取控制模块以接收所述的信标帧。

18.根据权利要求16所述的无线装置，其特征在于所述的处理单元进一步依据所述的流量指示图字段信息，判断在所述的存取点是否缓冲有欲传送至所述的无线装置的帧，若是，则从所述的存取点接收所述的缓冲的帧。

19.根据权利要求10所述的无线装置，其特征在于所述的处理单元进一步使所述的无线装置再切换至所述的睡眠状态，并于所述的下次苏醒时间唤醒所述的无线装置。

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