CN101091398A - 操作wlan移动站的方法 - Google Patents
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Abstract
无线局域网(WLAN)移动站(110、112、114)具有应用处理器核心(204)和WLAN处理器(202)。为了保存能量,当不需要两个处理器时,它们都被置于最小功率消耗模式。WLAN处理器操作WLAN无线电装置并且从接入点(120)接收信标传输。一旦从接收到的信标信号中提取了信标数据,WLAN处理器将信标数据传递给应用处理器。为了确保接收信标数据,WLAN处理器在转换回到睡眠模式之前保持活动,直到应用处理器确认接收到信标数据。为防止使WLAN处理器不必要的长时间等待,应用处理器在信标接收时间之前及时醒来,以允许转换到唤醒模式,从而使其在WLAN处理器传递信标数据时活动。
Description
技术领域
本发明一般涉及无线局域网(WLAN),更具体涉及WLAN移动站的功率节省操作,该WLAN移动站包括用于处理从WLAN接收以及发送到WLAN的数据的第一处理器和用于执行发射和接收的第二处理器,其中每一处理器都能够操作于唤醒(活动)模式或睡眠(低功率)模式。
背景技术
无线局域网(WLAN)将网络连接性与便携性相结合,允许无线网络连接性用于这样的设备:诸如,计算机、个人数字助理、无线电话、以及一般被称为无线站的其他设备。无线站可以大致在WLAN基站(称为接入点)范围内移动,其中接入点典型地连接到有线网络并且充当无线站和有线网络之间的网桥和路由器。在WLAN上可以支持越来越多的应用,诸如从简单因特网接入一直到流送实时数据,诸如视频和语音呼叫。在未来,毫无疑问将发展另外的应用。
接入点作为无线站的主定时源。与给定接入点相关联的每一无线站必须与接入点的计时器同步。为了有助于同步,接入点广播信标信号,或者简单地只广播信标。除了其他信息以外,信标包含有关接入点的计时器的状态的信息,使得无线站可以调整其自己的计时器来与接入点同步运行。同步允许无线站将部分WLAN电路置于睡眠状态,并且,如果需要的话,以周期性间隔及时变为活动以便从接入点接收信息。信标还允许无线站确定从接入点接收到的信号的质量,将其与相邻接入点进行比较以确定是否有必要进行相关变化。
WLAN无线站中的一种配置包括双处理器设计,其使用应用处理器和WLAN处理器。每一处理器包括硬件和软件元件,用于执行不同的处理。WLAN处理器执行通常被称作网络接口卡的功能,使用WLAN无线电装置接入WLAN媒介,其是WLAN无线站和接入点之间的无线接口,或者在某些情况下是WLAN无线站之间的无线接口。应用处理器操作于WLAN处理器和无线站的软件架构的更高级网络层。在WLAN处理器在WLAN媒介上接收到信息之后,诸如接收到信标之后,其将信息传递给应用处理器,应用处理器对数据进行操作并且将数据传递到操作系统架构的更高层。
由于无线站所在的高度移动的环境,在操作无线站的过程中,希望保存电池电力以便延长电池充电或更换之间的操作时间。通常的技术是将应用处理器置于低功率模式,而WLAN处理器置于睡眠模式。当处于低功率(或睡眠)模式时,处理器不能处理信息,但是它们典型地只牵制了占其工作于活动(或唤醒)模式而能处理信息时牵制的一小部分的电流。该技术大大延长了电池寿命。
在双处理器配置中,WLAN处理器在目标信标传输时间醒来以接收信标。在接收信标之后,WLAN处理器向应用处理器发出(assert)中断。该中断使得应用处理器醒来并且服务该中断,其包括处理已经由WLAN处理器传递到应用处理器的信标数据,还重置该中断,这触发了WLAN处理器返回睡眠。为了节省最大功率,应用处理器的低功率模式需要除处理器时钟外都关闭。由此,处理器在返回唤醒模式的过程中具有相对高的延迟(例如,在行业领先处理器中,该时间是2毫秒)。在该时期期间,应用处理器不能执行任何指令。而且,在等待应用处理器准备执行指令时,需要应用处理器维护的任何外围设备都可能变为唤醒并且浪费功率。一种这样的外围设备是WLAN处理器,并且由于WLAN信标处理的周期性特性,这个空闲时间严重降低了电池寿命。
因此,需要避免在应用处理器醒来以服务中断时WLAN处理器在活动模式中空闲。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的无线局域网;
图2显示了根据本发明实施例的WLAN移动站的广义示意性框图;
图3显示了根据本发明实施例的用于操作WLAN移动站以降低功率的方法的流程图。
具体实施方式
尽管申请文件包括权利要求书来限定本发明被认为新颖的特征,但相信,通过考虑下面的描述,结合附图,将更好地理解本发明,在附图中,相似的附图标记通篇使用。
本发明解决了使WLAN处理器在活动模式中处于空闲而等待应用处理器醒来的问题,其在WLAN处理器将发送中断线到应用处理器的预期时间之前唤醒应用处理器。通过在WLAN处理器结束接收信标之前唤醒应用处理器,WLAN处理器可以在中断一被WLAN处理器发出就重置中断,允许WLAN处理器回到睡眠模式,而不是等待应用处理器醒来。
图1显示了根据本发明一个实施例的无线局域网(WLAN)100。WLAN100包括一个或多个无线通信设备,这里被称为无线站110、112和114,还包括至少一个接入点120。接入点120典型地连接到基础设施网络,基础设施网络又可以连接到其他有线和无线网络,如本领域所知。无线站110、112、114包括无线发射机和接收机,用于发射和接收诸如用于IP语音通信的语音数据、数据分组、控制帧以及网络管理帧的信号。无线站11 0、112、114可以无线地同接入点120通信。接入点120具有服务区122,在该服务区122内,无线站可以从接入点120接收信号以及向接入点120发射信号。无线站110、112、114与接入点120相关联。
接入点和无线站之间的信标信号,一般被简单称为信标,包括例如接入点时间戳、信标间隔值、基本服务集标识(BSSID)以及流量指示地图(TIM)。接入点时间戳包含来自接入点的计时器信息,诸如接入点定时和同步功能(TSF)计时器的副本,用于同步接入点与同接入点相关联的无线站之间的对时间敏感的操作。信标间隔值表示信标传输的两个目标开始时刻之间的时间。在一个实施例中,信标间隔大致为102.4毫秒。BSSID是分配给对无线站和接入点进行服务的局域网的标识符。流量指示地图,是接入点所产生的信标帧内提供的信息元素,包含:递送流量信息消息(DTIM)计数,其表示在下一DTIM之前将有多少信标出现;DTIM周期,表示在连续DTIM之间的信标间隔的数量;位图控制字段,其提供对在接入点缓冲的广播或组播帧的指示;以及流量指示虚拟位图,包含对应于接入点准备在发送信标帧时递送的为BSS内特定站所缓冲的流量的信息。DTIM是一信标信号,其包含DTIM,在其之后,接入点发送出缓冲的广播和组播媒介访问控制(MAC)服务数据单元(MSDU),其后是任意单播帧。信标信号可以包括在信标帧字段内,该字段包含诸如容量信息、支持速率以及与跳频(FH)或直接序列扩频(DSSS)物理层(PHY)有关的参数的信息。
现在参看图2,显示了根据本发明实施例的WLAN移动站的示意框图200。WLAN移动站包括WLAN处理器202,其提供对于应用处理器204的无线信道的访问。WLAN处理器包括信标计时器210和嵌入式CPU212。嵌入式CPU212是通用CPU。信标计时器210由嵌入式CPU212编程为唤醒WLAN处理器202以便接收下一信标。WLAN处理器和应用处理器例如经由总线214(诸如串行总线)通信。应用处理器经由诸如总线216同WLAN移动站的其他部分通信。数据可以被发送到WLAN移动站中的各种任务和处理操作,诸如电话应用,以及数据应用,诸如文本消息和电子邮件或其他因特网接入活动。WLAN处理器控制WLAN无线电装置并且执行所有的发射和接收、调制和解调、加密和解密、定时、信道竞争等等,使得数据可以在WLAN信道上被发送和接收。WLAN处理器202耦合到天线206,天线206是分集天线,由2个天线元件组成,如通常的天线一样。定时是利用时钟208来实现的。当WLAN处理器关闭时导致睡眠模式,使得消耗很少功率或不消耗功率。由于WLAN活动是周期性的,并且典型地,持续时间较短,WLAN处理器可以在不需要时关闭,这导致很大程度的功率节省,从而延长了电池供电的WLAN移动站的操作。时钟允许无线电装置在正确时间变为活动,从而服务业务流并从接入点接收诸如信标的周期性信号。在应用处理器这边,使用实时时钟218来保持低功率模式期间所需的最小处理器功能,包括低功率计时器220。低功率计时器220可以操作耦合到应用处理器核心224。应用处理器经由接口222对计时器220编程。在应用处理器进入低功率模式之后,时钟218继续递增计时器220。当计时器220达到编程时间值时,其将经由接口222发出中断信号以唤醒应用处理器。在本发明的一个实施例中,在计时器220中编程的值,变量名为WakeUpTimer,是一个对应于将允许应用处理器核心204准备从WLAN处理器接收下一信标中断的时间的值。
现在参看图3,显示了根据本发明实施例,操作WLAN移动站来降低功率的方法的流程图300。该方法需要WLAN移动站首先从接入点接收信标。在WLAN无线电装置接收该信标,且由WLAN处理器通过解调和解码来自接入点的射频WLAN信号而从射频信号中提取出信标数据。信标数据接着被从WLAN处理器传递到应用处理器302。根据本发明,应用处理器在信标准备从WLAN处理器传递到应用处理器时操作于唤醒模式,刚刚从低功率模式转变为唤醒模式。在将数据传递到应用处理器之后,WLAN处理器转变为睡眠模式304,以进一步保存电力。在一个实施例中,WLAN处理器在从应用处理器接收到有关已经接收到数据的指示(诸如通过中断线或串行总线上的消息)之后进入睡眠。接收信标数据之后,应用处理器处理该信标数据,提取定时信息,包括例如信标间隔、DTIM周期和TSF计时器数据306。在本发明一个实施例中,应用处理器设立低功率计时器,以便其可以转变到低功率模式,直到需要处理下一信标。但是,为了防止WLAN处理器保持活动超过必要的时长,应用处理器设定低功率时间,以便其就在WLAN处理器产生接收信标中断之前醒来并且完全转变为唤醒模式。根据本发明,一种对低功率计时器编程的方法是:采用在信标中接收的信标间隔,减去对应于应用处理器从低功率转变到唤醒模式所花费时间的值308。这个转变时间被称为苏醒时间。WakeUpTime,单位为毫秒,等于:
(DTIMPeriod-1)*BeaconInterval+RemainingTime-LowPowerToAwakeLatency (1)
其中,
WakeUpTime是在低功率计时器220中编程的;而且
DTIMPeriod是递送TIM周期,其表示将指示广播或组播帧的递送的那些信标。
例如,值为3允许无线站每第三个信标时醒来,而不是在接入点发送每一个信标时都醒来。RemainingTime表示到下一信标剩余的时间量。BeaconInterval表示连续信标之间的时间。LowPowerToAwakeLatency是应用处理器从低功率模式醒来并开始执行指令所花费的时间。
一旦计算了苏醒时间,就将结果编程到应用处理器的低功率计时器中,应用处理器可以进入低功率310。一旦应用处理器转变到低功率模式,计时器就开始运行,直到期满312。在应用处理器处于低功率模式的大部分时间里,WLAN处理器也处于睡眠模式。在传输下一信标之前的某个时刻,WLAN处理器必须醒来并且转变到活动模式314。根据WLAN处理器从睡眠模式转变到活动模式所花费的时间,该转变可以开始于在应用处理器开始从低功率转变到唤醒模式之前或之后316。之后重复上述方法。
因此,本发明提供一种操作WLAN移动站以降低WLAN移动站的功耗的方法。WLAN移动站包括应用处理器和WLAN处理器。该方法开始于:在当前与WLAN移动站相关联的接入点传输信标之前,使WLAN处理器从睡眠模式醒来而进入活动模式。WLAN处理器随后开始接收信标,包括信标数据。在WLAN处理器准备将信标数据传递到应用处理器之前,使应用处理器及时从低功率模式醒来进入唤醒模式以便从WLAN处理器接收信标数据,由此,WLAN处理器开始将信标数据传递到应用处理器。随后,该方法包括在将信标数据传递到应用处理器之后将WLAN处理器置于睡眠模式。而且,一旦应用处理器处理了信标数据,应用处理器被置于低功率。当WLAN处理器准备将信标数据传递到应用处理器时,应用处理器操作于唤醒模式。
在本发明一个实施例中,使应用处理器醒来包括由公式(1)确定低功率计时器值。一旦确定低功率计时器值,应用处理器开始编程低功率计时器值。当低功率计时器期满后,应用处理器开始从低功率转变到唤醒模式。
在本发明一个实施例中,在传递信标数据之后将WLAN处理器置于睡眠是在WLAN处理器从应用处理器接收到表示应用处理器已经接收到信标数据的指示时执行的。例如,这可以通过应用处理器重置中断,或者通过在总线上发送消息来执行。
本发明进一步提供一种用于无线局域网中的无线站,具有WLAN处理器,用于访问WLAN媒介,包括发射信号到接入点以及从接入点接收信号,包括以周期性间隔接收由接入点发射的信标信号。WLAN处理器具有活动模式和睡眠模式,其中睡眠模式需要比活动模式少的操作功率。无线站进一步包括应用处理器,其操作连接到WLAN处理器,用于处理从WLAN处理器接收的数据,并且用于格式化要由WLAN处理器发射的数据。应用处理器类似地操作于活动模式和低功率模式中。WLAN处理器从低功率模式转变到唤醒模式以接收信标信号,包括信标数据,并且在接收到信标信号后将信标数据传递到应用处理器。应用处理器及时从低功率模式转变到唤醒模式以便从WLAN处理器接收信标数据,随后向WLAN处理器确认接收到信标数据。当应用处理器确认接收到信标数据后,WLAN处理器从活动模式转变到睡眠模式。
尽管图示说明和描述了本发明的优选实施例,但应该明白,本发明并非如此限制。本领域技术人员可以看到许多修改、改变、变形、替换以及等价,而不会偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。
Claims (7)
1.一种操作无线局域网(WLAN)移动站的方法,所述移动站具有应用处理器和WLAN处理器,所述应用处理器和WLAN处理器都具有唤醒和睡眠操作模式,相比于所述唤醒模式,所述睡眠模式是更低功率的模式,所述方法包括:
在当前与所述WLAN移动站相关联的接入点传输信标之前,使所述WLAN处理器从所述睡眠模式醒来而进入所述活动模式;
在所述WLAN移动站接收信标,包括信标数据;
使所述应用处理器及时从睡眠模式醒来进入唤醒模式,以便从所述WLAN处理器接收所述信标数据;
将所述信标数据从所述WLAN处理器传递到所述应用处理器;
在将所述信标数据传递到所述应用处理器之后,将所述WLAN处理器置于睡眠模式;以及
在处理所述信标数据之后,将所述应用处理器置于睡眠模式;
其中,当所述WLAN处理器准备将所述信标数据传递到所述应用处理器时,所述应用处理器操作于唤醒模式。
2.如权利要求1所述的操作WLAN移动站的方法,其中,使所述应用处理器及时醒来以便接收所述信标数据包括:
在接收前一信标和信标数据,包括信标间隔值之后,基于DTIMPeriod、BeaconInterval、RemainingTime和LowPowerToAwakeLatency,来计算低功率计时器值;
将所述低功率计数器值编程到低功率计时器中;以及
当所述低功率计时器期满时,从低功率模式转变到唤醒模式。
3.如权利要求2所述的操作WLAN移动站的方法,其中,所述低功率计时器在所述应用处理器内部。
4.如权利要求2所述的操作WLAN移动站的方法,其中,所述低功率计时器在所述应用处理器外部。
5.如权利要求1所述的操作WLAN移动站的方法,其中,在传递所述信标数据之后将所述WLAN处理器置于睡眠模式是在所述WLAN处理器从所述应用处理器接收到表示所述应用处理器已经接收到所述信标数据的指示时执行的。
6.一种用于无线局域网(WLAN)中的无线站,包括:
WLAN处理器,用于访问WLAN媒介,包括发射信号到接入点以及从接入点接收信号,并且包括以周期性间隔接收由接入点发射的信标信号,所述WLAN处理器具有活动模式和睡眠模式,其中睡眠模式需要比活动模式少的操作功率;
应用处理器,其操作连接到所述WLAN处理器,用于处理数据,并且可操作于唤醒模式和睡眠模式;
其中,所述WLAN处理器从睡眠模式转变到活动模式以接收信标信号,包括信标数据,并且在接收到所述信标信号后将所述信标数据传递到所述应用处理器;
其中,所述应用处理器及时从睡眠模式转变到唤醒模式以便从所述WLAN处理器接收所述信标数据,随后向所述WLAN处理器确认接收到所述信标数据;以及
其中,当所述应用处理器确认接收到所述信标数据后,所述WLAN处理器从活动模式转变到睡眠模式。
7.如权利要求6所述的无线站,其中,所述应用处理器用一个值对与所述应用处理器相关联的低功率计时器进行编程,以使所述应用处理器及时从睡眠模式转变到唤醒模式以便接收所述信标数据。
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