CN101421988A - Wlan工作的ibss模式中的节能 - Google Patents

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CN101421988A CNA2007800136688A CN200780013668A CN101421988A CN 101421988 A CN101421988 A CN 101421988A CN A2007800136688 A CNA2007800136688 A CN A2007800136688A CN 200780013668 A CN200780013668 A CN 200780013668A CN 101421988 A CN101421988 A CN 101421988A
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Abstract

在WLAN网络中，在ad hoc模式时使用单帧以预定顺序触发来自多个站的响应的系统和方法。每一响应站以其希望传输的数据流的量和周期性指示响应请求站。这支持有效的调度，以及在WLAN网络中请求站在与响应站完成其所有数据事务之后可以休眠。

Description

WLAN工作的IBSS模式中的节能
技术领域
本发明一般地涉及在无线局域网(WLAN)中工作的站之间的通信。更具体地，本发明涉及使在WLAN网络中工作在ad hoc模式的站能够通过共享关于在通知业务(traffic)指示消息(ATIM)窗周期期间将在站之间传送的数据量的信息来节能的方法和系统。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明提供背景或上下文。在此的描述可以包括可以探究的概念，但不一定是那些之前已经想到或者探究的概念。因此，除非在此指出，本部分中描述的内容对于本申请的描述和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认其为现有技术。
WLAN网络的ad hoc工作模式是潜在机制，WLAN网络的覆盖区域通过它可延伸。802.11标准中的ad hoc模式使设备的无线网络接口卡(NIC)工作在被称为独立基本服务集(IBSS)网络配置中。利用IBSS，没有接入点。而是，各个用户设备以对等方式互相直接通信。为了配置网络中的几个节点以工作在ad hoc工作模式，现在正在努力定义MESH网络。
在ad hoc工作模式中，在跟随着被传送的信标(beacon)的ATIM窗周期期间，请求站需要是唤醒的，以便被告知WLAN网络中的任何其他站是否具有任何为其排队的数据，或者请求站是否具有用于其他站的数据。如果有数据排队要发送到另一站，且该另一站是唤醒的，或者任何其他站具有为所述站排队的数据，则期望请求站保持开直到下一信标间隔。但是，去往WLAN网络中相应站的数据量可能非常有限，数据可以是周期性的，以及数据帧可能属于不同业务类型。因此，需要限制所需的信令量以保证WLAN站或设备是唤醒的以接收为其排队的数据。
图1示出了工作在ad hoc模式的多个站当前如何工作。在ATIM周期期间，请求站STA0向多个接收站(图1中STA1到STAn)的每一个传送单独的轮询分组100以确定相应的接收站是否是唤醒的。如果接收站是唤醒的，则相应的接收站向请求站STA0传送确认消息110。请求站STA0则认为接收站将保持唤醒直到下一ATIM周期。传送轮询分组100的请求站STA0保存向请求站STA0传送确认消息110的接收站的列表。对ad hoc网络内的每个站，此过程发生，因为接收站变成请求站，并且反之亦然。
在图1所示的系统中，如果至少有一个来自任何其他站的确认(即，至少一个接收站响应了确认消息110)，那么请求站STA0知道在ATIM周期之后它是否可传送数据。而且，请求站STA0知道系统中是否存在具有用于请求站的数据的任何其他站(即，向所述站发送轮询消息100的任何站)。但是，如果即使单个接收站响应确认消息110，则请求站STA0将不得不在整个ATIM周期保持唤醒，因为接收站，例如STA1，不知道它将从请求站STA0接收多少数据。
因此需要提供一种系统，通过它，接收站STA0不必保持唤醒直到下一ATIM周期，除非必须这样做。
发明内容
本发明包括当工作在ad hoc模式时为WLAN站或节点提供节能的一种机制。本发明包括使用单帧以预定顺序触发网络中多个接收站的响应。如果它们具有任何数据，则每一接收站的响应可用于指示它们要传送给请求站的数据流的数量和周期性。如果它们没有任何数据，则确认消息是它们将是唤醒的直到下一信标的指示。这允许建立高效的传输调度，且在WLAN网络中每个站与不同站完成其全部数据事务之后可以休眠。
利用本发明，站不必在每个信标间隔处协商它们的业务流，以及站还知道它们计划接收的和/或传送给其他站的数据业务量，形成总流量增益。此外，本发明提供了更高效的节能系统，因为各个站知道它们自己数据传送和接收计划。而且，不同于一些当前系统，不需要点协调器协调本发明的过程。
当结合附图时，从下列详细说明中，本发明的这些和其他优点以及特征，连同其工作的组织和方式将变得明显，其中在下述多个图中相同元件具有相同数字。
附图说明
图1是示出了一个常规过程的图示，ad hoc网络中各个站通过该常规过程了解该网络中哪些其他站是唤醒的，使得请求站不得不在整个ATIM周期保持唤醒；
图2是示出了本发明的一个实施例的实现的图示，其中修改的节能多询(PSMP)帧用于引出来自网络中其他站的关于多少数据将要传送到请求站的响应以及如果请求站有用于它们的数据，使它们保持唤醒；
图3是根据本发明的一个实施例，PSMP_IBSS_POLL帧是如何用信号传送的图示；
图4是根据本发明的另一实施例，PSMP_IBSS_POLL帧是如何用信号传送的图示；
图5是本发明的实现中可使用的电子设备的透视图；以及
图6是图5的移动电话的电路示意图。
具体实施方式
本发明包括当工作在ad hoc模式时为WLAN节点提供节能的一种机制。本发明包括使用单帧以预定顺序触发网络中多个接收站的响应。如果响应站有数据要传送到请求站，则接收站的响应可指示它们要传送给请求站的数据流的数量和周期性。如果没有数据要传送，响应站可给出确认消息，指示请求站：它要保持唤醒直到下一信标。
本发明包括使用修改的PSMP帧轮询ad hoc网络中的站关于该站是否有信息要传送。一个PSMP帧包括七个预留比特、描述符结束(九比特)以及64比特站信息。
根据本发明的一个实施例以及如图3和4所示，表1示出了PSMP管理动作字段的格式。管理动作字段的表“顺序”指PSMP帧中字段的顺序。表2示出根据此实施例的PSMP参数集合格式。
表1
 
顺序 信息 名称 值
1 种类 HT TBD
2 动作 PSMP 2
3 PSMP参数集合
4..结束 STA Info重复N_STA次
表2
Figure A200780013668D00111
“N_STA”字段指示出现的STA Info字段数量。“更多PSMP”字段，当设置为1时，指示此PSMP序列之后将立即跟随另一PSMP序列。当设置为0时，“更多PSMP”字段指示当前的PSMP序列是当前服务周期的末尾。“PSMP序列持续时间”指示PSMP帧描述的当前PSMP交换的持续时间，其由PSMP帧描述，单位为8μs，相对于PSMP帧的结束。因此，此字段可描述最多8ms持续时间的PSMP交换。任何子PSMP在指出的持续时间之后开始SIFS间隔。
如图4所示，站信息包括两字节(十六比特)。在一个实施例中，用于基础模式的站标识信息(STAID)是STA的联合(Association)ID(AID)，以及在ad hoc模式中，字段具有媒体访问控制(MAC)地址的最低有效位(LSB)。还有二十一比特下行链路信息，如图4所示，十一比特用于下行链路起始偏移量以及十比特用于下行链路持续时间。而且，有二十一比特上行链路信息，十一比特用于上行链路起始偏移量以及十比特用于上行链路持续时间。最后，站信息包括六个预留比特。
表3示出“STA Info”字段格式。“STA ID”字段指示用于工作的BSS模式的AID值以及工作的IBSS模式的MAC地址的16最低有效位。在本发明的一个实施例中，可使用PSMP通过将STA_ID设置特定值0来传送广播和多播数据。
表3
Figure A200780013668D00121
本发明的修改的PSMP帧包括从请求站STA0广播的PSMP_IBSS_POLL帧。在本发明的一个实施例中，PSMP帧可具有第一STA_INFO字段，STA ID＝0(为多播/广播预留)，以及TSIDset＝全1(11111111)用于指示PSMP_IBSS_POLL帧。可以使用字段的剩余部分或子集，即DLT起始偏移量、DLT持续时间、ULT起始偏移量、ULT持续时间字段，指示轮询消息所指向的多播组。此处的具体实施例称为“以STA_INFO字段指示轮询帧”。在另一实施例中，附加字节可添加到PSMP参数集合字段以具有预留比特，且预留比特之一可用于指示这是PSMP_IBSS_POLL帧。此实施例称为“以PSMP参数集合指示轮询帧”。
在使用STA_INFO字段指示轮询帧的实施例中，STA_INFO字段跟随第一STA_INFO字段，在从第一STA_INFO字段开始使用PSMP参数集合指示轮询帧的其他实施例中，可承载轮询消息被发送到的全部站或其子集的信息。STA_INFO字段可将下行链路信息字段的大小设置为0，有效减少了PSMP帧的大小。同时，如果PSMP帧的大小不变，则附加的比特可用于指示MAC地址或站标识的附加字节。可替换地，下行链路信息字段可用于指示业务规范的子集(TSPEC)。TSPEC元素定义发送元素的站的业务流的特征。TSPEC元素描述业务流的特征，如数据传输率、分组大小、延迟和服务间隔。TSPEC元素包含五十七字节信息。这些元素分解如下：
元素ID＝1字节
长度＝1字节
TS Info＝3字节
标称MAC服务数据单元(MSDU)大小＝2字节
最大MSDU大小＝2字节
最小服务间隔＝4字节
最大服务间隔＝4字节
不活跃间隔＝4字节
挂起间隔＝4字节
服务开始时间＝4字节
最小数据传输率＝4字节
平均数据传输率＝4字节
峰值数据传输率＝4字节
突发大小＝4字节
延迟界限＝4字节
最小物理层协议(PHY)速率＝4字节
剩余带宽容限＝2字节
介质时间＝2字节
在本发明的第二实施例中，STA_INFO字段中下行链路信息字段可设置为空，使当前PSMP无变化。相反，这可以用于向接收站指示它们应该以在允许它们使用介质的时段期间它们必须传送它们的TSPEC的数据量的指示进行响应。
图2示出一种实现本发明的过程。在图2的步骤200，请求站STA0广播修改的PSMP帧，以PSMP_IBSS_POLL帧的形式(STAID＝STA1到STAn-1)，指示所有其他站如果是活跃的就应该响应。在步骤210，每个活跃的其他站(STA1到STAn-1)对之前的消息响应以相应站必须传送给请求站STA0多少数据的指示。此响应可包括相应站的TSPEC。接收STA的响应被认为是对发送方请求的暗示ACK。如果没有数据要传送，接收STA将发送ACK消息向发送方指示它是唤醒的。在ATIM窗的开始时，对每个活跃的站重复此过程。在ATIM窗结束时，每个站知道网络中(1)哪个其他站将要活跃直到下一ATIM窗或信标周期开始，以及(2)每个其他设备必须传送或接收的数据量。有了此信息，每个站在其传送和接收到在ATIM窗期间有关该站将要发送的所有信息之后可休眠。
对于如何用PSMP_IBSS_POLL消息指示要传递的数据量有很多不同的选择。在一个实施例中，使用TSPEC的子集，该子集足够分配资源直到当前信标间隔结束。在另一实施例中，响应于PSMP_IBSS_POLL消息，接收站可传送其TSPEC，且正在传送PSMP_IBSS_POLL消息的站必须等待直到它们从另一设备收到PSMP_IBSS_POLL消息以指示它们自己的TSPEC。
在ATIM窗结束时，在所有站的竞争中获胜的站传送PSMP帧。对获胜站有数据要接收或传送(或二者都有)的站被包括在后续的PSMP交换中。分配给每个站的时间基于要传送的数据。一旦一个站完成其事务，它可以休眠，即使该点在当时(then-current)的信标间隔结束之前。使用PSMP_IBSS_POLL帧可消除如图1所示的对来自每个请求站的多个POLL消息的需要。基于需要交换的数据量，这些帧也可帮助站分配资源(即，计划传送)直到当前信标间隔结束。
图5和6示出可实现本发明的一个典型的电子设备12。然而，应理解，本发明并不旨在局限于移动电话或其他电子设备的一种具体类型。图5和6的电子设备12包括外壳30、形式为液晶显示器的显示器32、小键盘34、麦克风36、耳机38、电池40、红外端口42、天线44、根据本发明一个实施例形式为UICC的智能卡46、读卡器48、无线接口电路52、编解码器电路54、控制器56和存储器58。各电路和元件都是本领域中公知的类型，例如Nokia范围的移动电话。
各种通信设备可使用传输技术通信，这些传输技术包括但不限于：码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)、短消息传送服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、电子邮件、即时消息传送服务(IMS)、蓝牙、IEEE 802.11等。通信识别可使用各种介质通信，各种介质包括但不限于：无线、红外、激光、线缆连接等。
在方法步骤的普通场景下对本发明进行了描述，在一个实施例中，本发明可以通过程序产品来实现，该计算机程序产品包括在网络环境中由计算机执行的计算机可执行指令，诸如程序代码。通常，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，用于执行具体任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机可执行指令、相关数据结构和程序模块代表了用于实现此处公开的方法和执行步骤的程序代码的示例。这种可执行指令或者相关数据结构的特定序列代表了用于实现在这种步骤中描述的功能的对应动作的示例。
本发明的软件和网络实现能够利用标准编程技术来完成，利用基于规则的逻辑或者其他逻辑来实现各种数据库搜索步骤、相关步骤、比较步骤和决策步骤。实现本发明过程的计算机代码可以编码在多种计算机可读介质上，包括但不限于计算机硬盘驱动器、软盘、压缩盘、zip驱动器和载波。还应当注意的是，此处以及权利要求书中使用的词语“组件”和“模块”意在包括使用一行或者更多行软件代码的实现和/或硬件实现和/或用于接收手工输入的设备。
出于说明和描述的目的，已经给出了本发明实施方式的前述说明。前述说明并非是穷举性的也并非要将本发明限制到所公开的确切形式，并且根据上述教导还可能存在各种修改和变形，或者是可能从本发明的实践中得到各种变形和修改。选择和描述这些实施例是为了说明本发明的原理及其实际应用，以使得本领域的技术人员能够以适合于构思的特定用途来以各种实施方式和各种修改而利用本发明。

Claims (39)

1.一种在ad hoc无线局域网中使用请求站与多个其他站通信的方法，包括：
在通知业务指示消息窗周期开始之后，向ad hoc网络广播第一节能多询帧，所述第一节能多询帧包括对于所有接收站的指示，如果接收站是活跃的，响应所述第一节能多询帧以及指示相应的接收站必须向所述请求站传送多少数据；以及
接收哪些接收站是活跃的以及每个活跃的接收站必须向所述请求站传送的数据量的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节能多询帧包含PSMP_IBSS_POLL帧。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述PSMP_IBSS_POLL帧由所述第一节能多询帧中为0的STA_ID以及全1的TSID集合指示。
4.根据权利要求3所述的方法，其中除所述STA_ID和所述TSID之外的字段用于指示所述第一节能多询帧所指向的多播组。
5.根据权利要求2所述的方法，其中添加到PSMP参数集合字段的预留比特用于指示所述PSMP_IBSS_POLL帧。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一节能多询帧的下行链路信息字段设置为0。
7.根据权利要求6所述的方法，其中因所述下行链路信息设置为0而释放的字节用于在所述第一节能多询帧中包括至少下列之一：
所述请求站的媒体访问控制地址的字节；以及
所述请求站的标识信息的字节。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一节能多询帧的至少一比特用于通知所述接收站：它们应该指示所述相应的接收站必须向所述请求站传送多少数据。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一节能多询帧的至少一比特用于通知所述接收站：它们应该向所述请求站传送它们各自的业务规范。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括保存所有响应于对所述第一节能多询帧的响应的接收站的列表，所述列表包括关于响应接收站的身份以及有多少数据将要从每个响应接收站传送到所述请求站的信息。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括，在所述通知业务指示消息窗周期结束之后，按照基于所述请求站和每个接收站将要传送的数据量的顺序，与每个活跃的请求站交换数据。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括，在所述请求站以及根据保存的列表与所述活跃的接收站交换了所有数据之后，进入休眠模式。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从所述接收站之一接收第二节能多询帧，所述第二节能多询帧包括：对于所述节能多询帧的响应以及指示所述请求站必须向传送所述第二节能多询帧的接收站传送多少数据的请求；以及
响应于所述第二节能多询帧，传送关于所述请求站必须向传送所述第二节能多询帧的所述接收站传送的数据量的信息。
14.一种计算机程序产品，编码在计算机可读介质上，用于在ad hoc无线局域网中使用请求站与多个其他站通信，包括：
用于在通知业务指示消息窗周期开始之后，向所述ad hoc网络广播第一节能多询帧的计算机代码，所述第一节能多询帧包括对于所有接收站的指示，如果所述接收站是活跃的，响应所述第一节能多询帧以及指示相应的接收站必须向所述请求站传送多少数据；以及
用于接收哪些接收站是活跃的以及每个活跃的接收站必须向所述请求站传送的数据量的指示的计算机代码。
15.根据权利要求12所述的计算机程序产品，其中所述第一节能多询帧包含PSMP_IBSS_POLL帧。
16.根据权利要求13所述的计算机程序产品，其中所述PSMP_IBSS_POLL帧由所述第一节能多询帧中为0的STA_ID以及全1的TSID集合指示。
17.根据权利要求14所述的计算机程序产品，其中除所述STA_ID和所述TSID之外的字段用于指示所述第一节能多询帧所指向的多播组。
18.根据权利要求13所述的计算机程序产品，其中添加到PSMP参数集合字段的预留比特用于指示所述PSMP_IBSS_POLL帧。
19.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述第一节能多询帧的下行链路信息字段设置为0。
20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中因所述下行链路信息设置为0而释放的字节用于在所述第一节能多询帧中包括至少下列之一：
所述请求站的媒体访问控制地址的字节；以及
所述请求站的标识信息的字节。
21.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中所述第一节能多询帧的至少一比特用于通知所述接收站：它们应该指示相应的接收站必须向所述请求站传送多少数据。
22.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中所述第一节能多询帧的至少一比特用于通知所述接收站：它们应该向所述请求站传送它们各自的业务规范。
23.根据权利要求14所述的计算机程序产品，还包括用于保存所有响应于对所述第一节能多询帧的响应的所有接收站的列表的计算机代码，所述列表包括关于响应接收站的身份以及有多少数据要从每个响应接收站传送到所述请求站的信息。
24.根据权利要求23所述的计算机程序产品，还包括用于在通知业务指示消息窗周期结束之后，按照基于所述请求站和每个接收站将要传送的数据量的顺序，与每个活跃的请求站交换数据的计算机代码。
25.根据权利要求24所述的计算机程序产品，还包括用于在所述请求站已经根据保存的列表与所述活跃的接收站交换了所有数据之后，进入休眠模式的计算机代码。
26.一种配置为在ad hoc无线局域网中工作的请求站，包括：
处理器；以及
存储器单元，可通信地连接到所述处理器的且包括：
用于在通知业务指示消息窗周期开始之后，向所述ad hoc网络广播第一节能多询帧的计算机代码，所述第一节能多询帧包括对于所有接收站的指示，如果所述接收站是活跃的，响应所述第一节能多询帧以及指示相应的接收站必须向所述请求站传送多少数据；以及
用于接收哪些接收站是活跃的以及每个活跃的接收站必须向所述请求站传送的数据量的指示的计算机代码。
27.一种在ad hoc无线局域网中使接收站向请求站提供通信信息的方法，包括：
从请求站接收节能多询帧，所述节能多询帧包括对具有关于多少数据将要传送到所述请求站的指示的响应的请求；以及
响应于所述节能多询帧，传送关于将要向所述接收站传送的数据量的信息。
28.根据权利要求23所述的方法，其中所述节能多询帧包含PSMP_IBSS_POLL帧。
29.根据权利要求24所述的方法，其中所述PSMP_IBSS_POLL帧由所述节能多询帧中为0的STA_ID以及全1的TSID集合指示。
30.根据权利要求29所述的方法，其中除所述STA_ID和所述TSID之外的字段用于指示所述第一节能多询帧所指向的多播组。
31.根据权利要求28所述的方法，其中添加到PSMP参数集合字段的预留比特用于指示所述PSMP_IBSS_POLL帧。
32.根据权利要求29所述的方法，其中所述节能多询帧的下行链路信息字段设置为0。
33.根据权利要求30所述的方法，其中因所述下行链路信息设置为0而释放的字节用于在所述第一节能多询帧中包括至少下列之一：
所述请求站的媒体访问控制地址的字节；以及
所述请求站的标识信息的字节。
34.根据权利要求28所述的方法，其中所述节能多询帧的至少一比特用于通知所述接收站：它应该指示将要向所述请求站传送多少数据。
35.根据权利要求28所述的方法，其中所述节能多询帧的至少一比特用于通知所述接收站：它应该向所述请求站传送其业务规范。
36.一种计算机程序产品，编码在计算机可读介质上，在ad hoc无线局域网中使接收站向请求站提供通信信息，包括：
用于从请求站接收节能多询帧的计算机代码，所述节能多询帧包括具有关于多少数据将要传送到所述请求站的指示的响应的请求；以及
用于响应于所述节能多询帧，传送关于将要向所述接收站传送的数据量的信息的计算机代码。
37.一种配置为在ad hoc无线局域网中与其他站通信的接收站，包括：
处理器；以及
存储器单元，可操作地连接到所述处理器且包括：
用于从请求站接收节能多询帧的计算机代码，所述节能多询帧包括对所述节能多询帧的响应的请求以及指示将要向所述请求站传送多少数据的请求；以及
用于响应于所述节能多询帧，传送关于将要传送到所述接收站的数据量的信息的计算机代码。
38.一种ad hoc无线局域网，包括多个站，所述多个站的每一个包括：
用于在通知业务指示消息窗周期开始之后，向ad hoc网络广播第一节能多询帧的计算机代码，所述第一节能多询帧包括对于所有接收站的指示，如果所述接收站是活跃的，响应所述第一节能多询帧以及指示其他站必须向传送所述第一节能多询帧的站传送多少数据；以及
用于接收ad hoc网络中哪些其他站是活跃的以及其他站中的每个必须向传送所述第一节能多询帧的站传送的数据量的指示的计算机代码。
39.根据权利要求38所述的ad hoc无线局域网，其中每个站还包括：
用于从所述ad hoc网络中的另一站接收第二节能多询帧的计算机代码，所述第二节能多询帧包括：对以将要向传送所述第二节能多询帧的站传送多少数据的指示响应所述第二节能多询帧的请求；以及
用于响应于所述第二节能多询帧，传送关于将要要向传送所述第二节能多询帧的站传送的数据量的信息的计算机代码。
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