CN102938929B - 无线局域网中考虑节能的调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线局域网中考虑节能的调度方法，主要解决现有方法中无法兼顾调度开销和站点STA的节能问题。该调度协议包括如下步骤：接入点AP分别设置元调度帧CPF中的Control域和调度指示信息SIM域；接入点AP广播元调度帧CPF；站点STA接收元调度帧CPF并判断自身是否被调度，若该站点STA被调度则计算起始服务时间，否则进入睡眠状态；接入点AP和被调度的站点S_STA之间进行数据传输；当所有本次被调度的站点S_STA完成数据传输之后这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态，若本次调度中没有上行数据的发送则本次调度结束，否则接入点AP发送块确认BA帧给予确认。本发明不仅减小调度开销同时保证了站点STA节能的要求。

Description

无线局域网中考虑节能的调度方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及多址接入机制，更进一步涉及一种考虑节能的调度方法，可用于无线局域网。

背景技术

无线局域网WLAN的广泛使用，给人们的生活和工作带来了很大的方便。然而无线局域网中的移动终端，大多采用电量受限的电池供电。为了使这些终端使用更长的时间，则需要设计无线局域网中的节能协议。

无线局域网中的节能协议基本思想是：接入点AP先缓存处于睡眠状态的站点STA的下行数据，当站点STA处于活跃状态时，接入点AP再将其缓存的数据发送给该站点STA。这样站点STA在没有上行数据时就可以处于睡眠状态而不需要关心自己的下行数据，因此站点STA可以有效的节省能量。

无线局域网中现有的节能协议主要包括以下三种：

第一种，IEEE 802.11标准中提出了省电模式PSM协议，在该协议中站点STA首先检测信标帧中的传输指示信息TIM，若传输指示信息TIM指示该站点STA有下行数据，则该站点STA竞争地发送省电轮询PS-POLL帧，接入点AP成功接收到该省电轮询PS-POLL帧后，发送该站点STA的下行数据，否则该站点STA进入睡眠状态。该协议存在的问题是：站点STA竞争地发送一个省电轮询PS-POLL帧，仅能从接入点AP接收到一个下行数据帧，当站点STA有多个下行数据帧缓存在接入点AP时，站点STA需要发送多个省电轮询PS-POLL帧，若站点STA在该信标帧间隔内不能完成下行数据的接收，则下一个信标帧的TIM中还会指示该站点STA有下行数据，使得该站点STA不能进入睡眠状态。

第二种，IEEE 802.11e标准中针对上述省电模式PSM协议存在的问题进行了改进，提出了自动节能传输APSD协议，在该协议中站点STA检测信标帧中的传输指示信息TIM，若传输指示信息TIM指示该站点STA有下行数据，则该站点STA竞争地发送一个Trigger帧，接入点AP成功接收到该Trigger帧后，发送该站点STA缓存在接入点AP中的所有下行数据帧，站点STA接收完自己的数据帧即可进入睡眠状态。若传输指示 信息TIM指示该站点STA没有下行数据，则该站点STA进入睡眠状态。该协议存在的问题是：站点STA通过竞争以发送Trigger帧，传输指示信息TIM指示的所有站点STA均需要发送Trigger帧，这样会有大量的Trigger帧要发送，使得站点STA在发送上行数据时竞争更激烈，并且传输指示信息TIM中所指示的站点STA在整个信标帧间隔内不能进入睡眠状态。

第三种，IEEE 802.11n标准中针对自动节能传输APSD协议的缺点，提出了一种节能多轮询PSMP协议，在该协议中接入点AP发送一个节能多轮询PSMP广播帧，告知站点STA接收数据的时间和发送数据的时间，这样站点STA在其他时间可进入睡眠状态，以便于最大限度的节省能量。站点STA调度地接入信道可以避免竞争带来的开销并且在自己的调度时间以外的其他时间站点STA均处于睡眠状态。该协议存在的问题是：参照图1，采用节能多轮询PSMP机制时为了使站点STA能够充分的节能，每个被调度的站点S_STA需要知道自己接收数据的时间和发送数据的时间，因此每调度一个站点STA该节能多轮询PSMP广播帧就会增加64比特的开销，这样在大规模的无线局域网中该机制无法兼顾调度开销和站点STA的节能需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种无线局域网中考虑节能的调度方法，可以减少调度开销同时能够有效的节能。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

（1）选择元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合：

1a）取当前在接入点AP中缓存有下行数据的站点STA为候选站点C_STA，用候选站点C_STA对应的关联标识符AID组成候选关联标识符C_AID集合；

1b）若候选站点C_STA的数目N≤N_MAX，则候选站点C_STA即为本次调度的站点S_STA，候选关联标识符C_AID集合作为本次调度的关联标识符S_AID集合，否则接入点AP从候选站点C_STA中选出一部分作为本次调度的站点S_STA，即可得到本次调度的关联标识符S_AID集合，其中N_MAX表示在一次调度中调度的站点S_STA数目的最大值，候选站点C_STA中其他未被调度的站点S_STA或者在本次调度中未能接收完接入点AP为其缓存的下行数据的站点STA作为后续调度中预调度的站点P_STA；

（2）设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位：

接入点AP根据预调度站点P_STA对应的预调度关联标识符P_AID集合设置元 调度帧CPF中Control域的第1个比特位，若预调度的关联标识符P_AID集合非空则将该位设置为1，否则将该位设置为0；

（3）根据步骤（1）得到本次调度的关联标识符S_AID集合，分两种情况设置元调度帧CPF的调度指示信息SIM域：

3a）判断本次调度的关联标识符S_AID集合中的元素是否连续：接入点AP首先取出调度的关联标识符S_AID集合中最小的元素AID_min，然后依次判断关联标识符AID_i是否均属于该集合，其中AID_i=AID_min+i，变量i的取值依次为1，2，…,M-1,式子中的M为本次调度的S_STA的数目，若对于所有的i均有关联标识符AID_i属于调度的关联标识符S_AID集合，则该集合的元素连续，执行步骤3c），否则执行步骤3b）；

3b）调度指示信息SIM域采用未压缩的位图Bitmap，接入点AP将本次调度的第一个站点STA的关联标识符AID作为调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，然后依次设置调度指示信息SIM域中站点STA所对应的位图Bitmap，若站点STA的关联标识符AID属于本次被调度的关联标识符S_AID集合，则其在位图Bitmap中的对应位设置为1，否则设置为0；

3c）调度指示信息SIM域采用压缩的位图Bitmap，接入点AP将本次调度的第一个站点STA对应的关联标识符AID和本次调度的站点S_STA数目作为调度指示信息SIM域；

（4）计算元调度帧CPF中的调度时间：

T=max{L_i/MCS_i}+T₀    i＝1,2,...,M

其中，M为本次调度的站点S_STA的数目，L_i为第i个被调度的站点S_STA数据包的大小，MCS_i为接入点AP发送第i个被调度的站点S_STA的下行数据时所采用的调制编码方案对应的速率，T₀为一个帧时，接入点AP根据其所计算的调度时间T设置Control域中的第3个比特至第7个比特的值；

（5）设置元调度帧CPF中Control域的其他字段：

根据步骤（3）中调度指示信息SIM域的设置，判断调度指示信息SIM域中是否采用压缩的位图Bitmap，若采用压缩的位图Bitmap则元调度帧CPF中Control域的 第2个比特位设置为1，否则设置为0；由调度指示信息SIM域的设置得到调度指示信息SIM域的长度，据此设置Control域中的第16比特至第24比特的值；

（6）接入点AP广播该元调度帧CPF；

（7）站点STA接收元调度帧CPF，判断自身是否被调度，若该站点STA未被调度则进入睡眠状态，否则执行步骤（8）；

（8）计算起始服务时间：

站点STA通过以下公式计算其起始服务时间：T_start=N_before×T，其中N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，T为元调度帧CPF中的调度时间；

（9）数据传输：

9a）接入点AP依次发送其所缓存的数据帧；

9b）站点STA根据上述计算的起始服务时间判断自己的起始服务时间是否到来，若其服务时间未到则执行步骤9c),否则执行步骤9d）；

9c）站点STA进入睡眠状态，等待其起始服务时间的到达，若其起始服务时间到达则执行步骤9d）否则继续处于睡眠状态；

9d）站点STA从睡眠状态转换到活跃状态并接收接入点AP为其缓存的下行数据，当该站点STA完成下行数据的接收之后判断该站点STA是否有上行数据需要发送，若有上行数据需要发送则该站点STA发送上行数据然后进入睡眠状态，否则该站点STA直接进入睡眠状态；

（10）当所有本次被调度的站点S_STA完成数据传输之后，这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态，若本次调度中没有上行数据的发送则本次调度结束，否则接入点AP发送块确认BA帧给予确认。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明由于采用了统一的调度时间，这样在元调度帧CPF中不需要为每一个被调度的站点S_STA单独分配调度时间，所以可以减少元调度帧CPF的开销；本发明采用了关联标识符AID和位图Bitmap相结合的机制来指示被调度的站点S_STA，而现有的节能多轮询PSMP调度机制中仅利用关联标示符AID信息来指示被调度的站点S_STA，故元调度帧CPF用更少的比特位可以调度更多的站点STA，进一步减少了调度帧的开销。综上所述本发明可以减少调度帧的开销。

（2）本发明由于采用了调度指示信息SIM域和统一的调度时间相结合的机制，站点STA可根据元调度帧CPF中调度指示信息SIM域提供的信息确定其调度的起始时间及持续时间，这样可以保证站点STA在自己的服务时间之外的其他时刻进入睡眠状态以最大限度的节省能量。

附图说明

图1为现有节能多轮询PSMP机制调度单个站点STA时所增加的字段；

图2为本发明中元调度帧CPF格式；

图3为本发明的总流程图；

图4为本发明中设置元调度帧CPF中调度指示信息SIM域的子流程图；

图5为本发明中站点STA依据元调度帧CPF判断自身是否被调度的子流程图；

图6为本发明中数据传输的子流程图；

图7为本发明中采用压缩时调度指示信息SIM域的格式；

图8为本发明中未采用压缩时调度指示信息SIM域的格式；

图9为发明中实施例1的通信示意图；

图10为发明中实施例2的通信示意图；

图11为发明中实施例3的通信示意图；

图12为发明中实施例4的通信示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

参照图2，本发明中的元调度帧CPF由帧头MAC Header,载荷Payload和校验序列FCS组成，该帧的载荷Payload是由3个字节的Control域和长度可变的调度指示信息SIM域组成。Control域各比特的含义如表1所示。其中第1个比特位用于表示有无后继的元调度帧CPF，若该位设置为1表示有后继的元调度帧CPF，该位设置为0表示无后继的元调度帧CPF；第2个比特用于表示该元调度帧CPF的调度指示信息SIM域是否采用压缩，若该位设置为1表示调度指示信息SIM域采用了压缩，该位设置为0表示调度指示信息SIM域未采用压缩；第3个比特至第7个比特用于表示接入点AP调度一个站点STA所需要的时间；第8个比特至第15个比特是保留位；第16个比特至第24个比特用于表示调度指示信息SIM域的长度。

参照图3，本发明无线局域网中考虑节能的调度方法，具体步骤包括：

步骤1，选择元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合：

1a）取当前在接入点AP中缓存有下行数据的站点STA为候选站点C_STA，用候选站点C_STA对应的关联标识符AID组成候选关联标识符C_AID集合；

1b）若候选站点C_STA的数目N≤N_MAX，则候选站点C_STA即为本次调度的站点S_STA，候选关联标识符C_AID集合作为本次调度的关联标识符S_AID集合，否则接入点AP从候选站点C_STA中选出一部分作为本次调度的站点S_STA，即可得到本次调度的关联标识符S_AID集合，其中N_MAX表示在一次调度中调度的站点S_STA数目的最大值，候选站点C_STA中其他未被调度的站点S_STA或者在本次调度中未能接收完接入点AP为其缓存的下行数据的站点STA作为后续调度中预调度的站点P_STA；其中从候选站点C_STA中选择本次调度的站点S_STA有两种方法：第一种，接入点AP在进行调度时应尽可能的选择相同业务类型的站点STA，这样接入点AP只需计算任意一个站点STA的调度时间T,将该时间T作为元调度帧CPF中的调度时间；第二种，接入点AP在进行调度时应尽可能的选择关联标识符AID连续的站点STA，这样调度指示信息SIM域可以采用位图Bitmap压缩，仅由起始关联标识符AID_start和本次调度的站点S_STA数目组成以减少调度的开销。

步骤2，设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位：

参照表1，接入点AP根据预调度的站点P_STA对应的预调度关联标识符P_AID集合设置当前元调度帧CPF中Control域的第1个比特位，若该预调度关联标识符P_AID集合非空则将该位设置为1，否则将该位设置为0；

步骤3，根据步骤（1）得到本次调度的关联标识符S_AID集合，分两种情况设置元调度帧CPF的调度指示信息SIM域：

参照图4，本发明设置元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域包括如下步骤：

3a）判断本次调度的关联标识符S_AID集合中的元素是否连续：接入点AP首先取出调度的关联标识符S_AID集合中最小的元素AID_min，然后依次判断关联标识符AID_i是否均属于该集合，其中AID_i=AID_min+i，变量i的取值依次为1，2，…,M-1,式子中的M为本次调度的站点S_STA的数目，若对于所有的i均有关联标识符AID_i属于调度的关联标识符S_AID集合，则该集合的元素连续，执行步骤3c），否则执行步 骤3b）；

3b）调度指示信息SIM域采用未压缩的位图Bitmap，接入点AP将本次调度的第一个站点STA的关联标识符AID作为调度指示信息SIM域中的起始关联标示符AID_start，本次调度的站点S_STA数目作为调度指示信息SIM域中的站点STA的个数，调度指示信息SIM域如图7所示。

3c）调度指示信息SIM域采用压缩的位图Bitmap，接入点AP将本次调度的第一个站点STA的关联标示符AID作为调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，然后设置调度指示信息SIM域中的位图Bitmap，位图Bitmap中的每一个比特位对应于一个站点STA,其第n个比特位Bit n的值用于指示关联标示符AID为AID_start+n所对应的站点STA是否被调度，若该站点STA被调度则位图Bitmap中的第n个比特位Bit n设置为1，否则设置为0。按照此规则依次设置位图Bitmap中的每一个比特位，调度指示信息SIM域如图8所示。

步骤4，计算元调度帧CPF中的调度时间：

T=max{L_i/MCS_i}+T₀    i=1,2，…,M，

其中，M为本次调度的站点S_STA的数目，L_i为第i个调度的站点S_STA数据包的大小，MCS_i为接入点AP发送第i个被调度的站点S_STA的下行数据时所采用的调制编码方案对应的速率，T₀为一个帧时,即传输一个标准的、固定长度的帧所需要的时间，参照表1，根据所计算的元调度帧CPF中的调度时间设置Control域中的第3个比特至第7个比特的值；

对于不同站点STA的下行数据接入点AP采用不同的调制编码方案，这样可以动态的调整下行数据的发送速率，尽可能使本次被调度的所有站点STA的下行时间近似相等。

步骤5，设置元调度帧CPF中Control域的其他字段：

根据步骤（3）中调度指示信息SIM域的设置，判断调度指示信息SIM域中是否采用压缩的位图Bitmap，若采用压缩的位图Bitmap则元调度帧CPF中Control域的第2个比特位设置为1，否则设置为0；由调度指示信息SIM域的设置得到调度指示 信息SIM域的长度，据此设置Control域中的第16比特至第24比特的值；

步骤6，接入点AP广播该元调度帧CPF；

步骤7，站点STA接收元调度帧CPF并判断自身是否被调度：

参照图5，本发明判断站点STA是否被调度的具体步骤包括如下：

7a）当站点STA接收到元调度帧CPF时，首先解析该帧的Control域中的第2个比特位，若该位为1，则表示调度指示信息SIM域采用了压缩，执行步骤7b），若该位为0，则表示调度指示信息SIM域未采用压缩，执行步骤7c）；

7b）站点STA根据元调度帧CPF中调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start和本次调度的站点S_STA数目M确定本次调度的关联标示符S_AID的范围[AID_start,AID_start+M-1]，判断该站点STA的关联标识符AID是否位于被调度的范围内，若其关联标识符AID∈[AID_start,AID_start+M-1]则表明该站点STA被调度，否则该站点STA未被调度，然后执行步骤7d）；

7c)站点STA首先解析元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AIID_start，若起始关联标识符AID_start与自己的关联标识符AID匹配则该站点STA被调度,若起始关联标识符AID_start与自己的关联标识符AID不匹配，站点STA开始解析位图Bitmap中其对应位是否为1，若对应位是1则表示该站点STA被调度，否则表示该站点STA未被调度；

7d）若该站点STA未被调度则进入睡眠状态，否则执行步骤8。

步骤8，计算起始服务时间：

站点STA通过以下公式计算其起始服务时间T_start，即T_start=N_before×T，其中N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，T为元调度帧CPF中的调度时间，其中N_before可以分以下两种情况进行计算：

1）若元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域未采用压缩格式，则本次调度中在

该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目N_before可按下述公式计算：

$N_{\mathrm{before}}=\underset{i=0}{\overset{{\mathrm{AID}}_{\mathrm{current}}-{\mathrm{AID}}_{\mathrm{start}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i\{{\mathrm{\ω}}_i:{\mathrm{\ω}}_i\∈A\},$

其中A为本次所调度的关联标识符S_AID集合，AID_current表示该站点STA 的关联标识符,AID_start表示起始关联标识符，I_i表示关联标识符AID为AID_start+i的站点STA所对应的示性函数,定义为： $I_i\{{\mathrm{\ω}}_i:{\mathrm{\ω}}_i\∈A\}=\left\{\begin{array}{cc}0& {\mathrm{\ω}}_i\∉A\\ 1& {\mathrm{\ω}}_i\∈A\end{array}\right.,$ 其中将AID_start+i记为ω_i。

2）若元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域采用压缩格式，则本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目N_before可按照下述公式计算：

N_before=AID_current-AID_start，

其中AID_current表示该站点STA的关联标识符，AID_start表示起始关联标识符。

步骤9，数据传输： 

参照图6，本发明数据传输的具体步骤包括如下：

9a）接入点AP依次发送其所缓存的数据帧；

9b）站点STA根据上述计算的起始服务时间判断自己的起始服务时间是否到来，若其服务时间未到则执行步骤9c),否则执行步骤9d）；

9c）站点STA进入睡眠状态，等待其起始服务时间的到达，若其起始服务时间到达则执行步骤9d）否则继续处于睡眠状态；

9d）站点STA从睡眠状态转换到活跃状态并接收接入点AP为其缓存的下行数据，当该站点STA完成下行数据的接收之后判断该站点STA是否有上行数据需要发送，若有上行数据需要发送则该站点STA发送上行数据然后进入睡眠状态，否则该站点STA直接进入睡眠状态；

步骤10，当所有本次被调度的站点S_STA完成数据传输之后这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态，若本次调度中没有上行数据的发送则本次调度结束，否则接入点AP发送块确认BA帧给予确认。

以下结合4个实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下述4个实施例中假设1个接入点AP同时与10个站点STA关联。

实施例1：

参照图9，本次所调度的5个站点STA的关联标识符AID是连续的，这5个站点STA均处于活跃状态且有4个站点STA有上行数据需要发送，其中图9中的BC代表元调度帧CPF，DD代表站点STA的下行数据，UD代表站点STA的上行数据。

（1）选择本次元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合，STA1，STA2，STA3，STA4，STA5所对应的关联标识符AID组成的集合即为本次调度的关联标识符S_AID集合；

（2）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位，将该位设置为0以表示无后继元调度帧CPF调度；

（3）参照图7设置元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域，接入点AP将STA1的关联标识符AID号作为调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，将本次调度的站点S_STA的个数5作为调度指示信息SIM域中的站点STA的个数，其中调度指示信息SIM域长度为3字节;

（4）计算元调度帧CPF中的调度时间：

T=max{L_i/MCS_i}+T₀    i＝1,2,3,4,5

其中，L_i为第i个被调度的站点S_STA数据包的大小，MCS_i为接入点AP发送第i个被调度的站点S_STA的下行数据时所采用的调制编码方案对应的速率，T₀为一个帧时，接入点AP根据所计算的时间T设置Control域中的第3个比特至第7个比特的值；

（5）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的其他字段，第2个比特位设置为1以表示调度指示信息SIM域采用了压缩，第8个比特至第15个比特均设置为0，第16个比特至第24个比特设置为000000011以表示调度指示信息SIM域的长度为3字节；

（6）接入点AP广播该元调度帧CPF；

（7）站点STA接收元调度帧CPF并判断自身是否被调度：

7a)当站点STA接收到元调度帧CPF时，首先解析该帧的Control域中的第2个比特位，该位为1表示调度指示信息SIM域采用了压缩；

7b）站点STA根据元调度帧CPF中调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start和本次调度的站点S_STA数目5确定本次调度的关联标识符S_AID的范围[AID_start,AID_start+4]，判断该站点STA的关联标识符AID是否位于被调度的范围内，若其关联标识符AID∈[AID_start,AID_start+4]则表明该站点STA被调度，否则该站点STA 未被调度；

7c)若该站点STA未被调度则进入睡眠状态，否则执行步骤（8）；

（8）计算起始服务时间：

站点STA通过以下公式计算其起始服务时间T_start，即T_start=N_before×T，其中T为元调度帧CPF中的调度时间，N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，N_before可以按照下述公式进行计算：N_before=AID_current-AID_start，其中AID_current表示该站点STA的关联标识符，AID_start表示起始关联标识符；

（9）数据传输：

首先，接入点AP依次发送其所缓存的数据帧，然后各个站点STA根据上述计算的起始服务时间判断自己的起始服务时间是否到来。参照图9，STA1的起始服务时间首先到来，STA1处于活跃状态并接收来自接入点AP的下行数据，STA2，STA3，STA4和STA5进入睡眠状态等待自己的服务时间到来，STA1完成数据的接收之后将其产生的上行数据发送给接入点AP，STA1即可进入睡眠状态，当STA2的服务时间到来时，STA2从睡眠状态转换到活跃状态，然后接收来自接入点AP的下行数据，由于STA2没有上行数据,故其完成数据接收之后即可进入睡眠状态，接下来接入点AP依次为STA3，STA4，STA5服务；

（10）当STA1，STA2，STA3，STA4，STA5均完成数据传输之后这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态，接入点AP发送块确认BA帧给予确认。

实施例2:

参照图10，本次所调度的5个站点STA的关联标识符AID是不连续的，这5个站点STA均处于活跃状态且有上行数据需要发送，其中图10中的BC代表元调度帧CPF，DD代表站点STA的下行数据，UD代表站点STA的上行数据。

（1）选择本次元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合，STA1，STA3，STA5，STA7，STA9所对应的关联标识符AID组成的集合即为本次元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合；

（2）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位，将该位设置为0以表示无后继元调度帧CPF调度；

（3）参照图8设置元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域，接入点AP将STA1 的关联标识符AID作为调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，并分别将调度指示信息SIM域的位图Bitmap中的第2,4,6,8比特位设置为1，其它比特位设置为0，其中位图Bitmap的长度为2字节；

（4）计算元调度帧CPF中的调度时间：

T=max{L_i/MCS_i}+T₀    i＝1,3,5,7,9

其中，L_i为第i个被调度的站点S_STA数据包的大小，MCS_i为接入点AP发送第i个被调度的站点S_STA的下行数据时所采用的调制编码方案对应的速率，T₀为一个帧时，接入点AP根据所计算的时间T设置Control域中的第3个比特至第7个比特的值；

（5）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的其他字段，第2个比特位设置为0以表示调度指示信息SIM域未采用压缩，第8个比特至第15个比特均设置为0，第16个比特至第24个比特设置为000000100表示调度指示信息SIM域的长度为4字节；

（6）接入点AP广播该元调度帧CPF；

（7）站点STA接收元调度帧CPF并判断自身是否被调度：

7a)当站点STA接收到元调度帧CPF时，首先解析该帧的Control域中的第2个比特位，该位为0表示调度指示信息SIM域未采用压缩；

7b）站点STA首先解析元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，若起始关联标识符AID_start与自己的关联标识符AID匹配则该站点STA被调度,若起始关联标识符AID_start与自己的关联标识符AID不匹配，站点STA开始解析位图Bitmap中其对应位是否为1，若对应位是1则表示该站点STA被调度，否则表示该站点STA未被调度；

7c)若该站点STA未被调度则进入睡眠状态，否则执行步骤（8）

(8)计算起始服务时间：

站点STA通过以下公式计算其起始服务时间T_start，即T_start=N_before×T，其中T为元调度帧CPF中的调度时间，N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，N_before可以按照下述公式进行计算：

$N_{\mathrm{before}}=\underset{i=0}{\overset{{\mathrm{AID}}_{\mathrm{current}}-{\mathrm{AID}}_{\mathrm{start}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i\{{\mathrm{\ω}}_i:{\mathrm{\ω}}_i\∈A\},$

其中A为本次所调度的关联标识符S_AID集合，AID_current表示该站点STA的关联标识符AID,AID_start表示起始关联标识符,I_i表示关联标识符AID为AID_start+i的站点STA所对应的示性函数,定义为： $I_i\{{\mathrm{\ω}}_i:{\mathrm{\ω}}_i\∈A\}=\left\{\begin{array}{cc}0& {\mathrm{\ω}}_i\∉A\\ 1& {\mathrm{\ω}}_i\∈A\end{array}\right.,$ 其中将AID_start+i记为ω_i。

(9)数据传输： 

首先，接入点AP依次发送其所缓存的数据帧，然后各个站点STA根据上述计算的起始服务时间判断自己的起始服务时间是否到来。参照图10，STA1的起始服务时间首先到来，STA1处于活跃状态并接收来自接入点AP的下行数据，STA3，STA5，STA7和STA9进入睡眠状态等待自己的服务时间到来，STA1完成数据的接收之后将其产生的上行数据发送给接入点AP，STA1即可进入睡眠状态，接下来接入点AP依次为STA3，STA5，STA7，STA9服务；

（10）当STA1，STA3，STA5，STA7，STA9均完成数据传输之后这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态，接入点AP发送块确认BA帧给予确认。

实施例3：

参照图11，本次所调度的5个站点STA的关联标识符AID是连续的，调制编码方案MCS对应的速率相同且业务类型也相同，这5个站点STA均处于活跃状态并有上行数据需要发送，其中图11中的BC代表元调度帧CPF，DD代表站点STA的下行数据，UD代表站点STA的上行数据。

（1）选择本次元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合，STA1，STA2，STA3，STA4，STA5所对应的关联标识符AID组成的集合即为本次CPF调度的关联标识符S_AID集合；

（2）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位，将该位设置为0以表示无后继元调度帧CPF调度；

（3）参照图7设置元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域，接入点AP将STA1的关联标识符AID作为调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，将本次调 度的站点S_STA的个数5作为调度指示信息SIM域中的站点STA的个数，其中调度指示信息SIM域长度为3字节;

（4）计算元调度帧CPF中的调度时间：

T=L₁/MCS₁+T₀

其中，L₁为STA1数据包的大小，MCS₁为接入点AP发送STA1的下行数据时所采用的调制编码方案对应的速率，T₀为一个帧时，参照表1，根据所计算的时间T设置Control域中的第3比特至第7比特的值；

（5）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的其他字段，第1个比特位设置为1以表示调度指示信息SIM域采用了压缩，第8个比特至第15个比特均设置为0，第16个比特至第24个比特设置为000000011以表示SIM域的长度为3字节；

（6）接入点AP广播该元调度帧CPF；

（7）站点STA接收元调度帧CPF并判断自身是否被调度：

7a)当站点STA接收到元调度帧CPF时，首先解析该帧的Control域中的第2个比特位，该位为1表示调度指示信息SIM域采用了压缩；

7b）站点STA根据元调度帧CPF中调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start和本次调度的站点S_STA数目5确定本次调度的关联标识符S_AID的范围[AID_start,AID_start+4]，判断该站点STA的关联标识符AID是否位于被调度的范围内，若其关联标识符AID∈[AID_start,AID_start+4]则表明该站点STA被调度，否则该站点STA未被调度；

7c)若该站点STA未被调度则进入睡眠状态，否则转执行步骤（8）；

（8）计算起始服务时间：

站点STA通过以下公式计算其起始服务时间T_start，即T_start=N_before×T，其中T为元调度帧CPF中的调度时间，N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，N_before可以按照下述公式进行计算：N_before=AID_current-AID_start，其中AID_current表示该站点STA的关联标识符，AID_start表示起始关联标识符；

（9）数据传输：

首先，接入点AP依次发送其所缓存的数据帧，然后各个站点STA根据上述计算的起始服务时间判断自己的起始服务时间是否到来。参照图11，STA1的起始服务时间首先到来，STA1处于活跃状态并接收来自接入点AP的下行数据，STA2，STA3，STA4和STA5进入睡眠状态等待自己的服务时间到来，STA1完成数据的接收之后将其产生的上行数据发送给接入点AP，STA1即可进入睡眠状态，接下来接入点AP依次为STA2，STA3，STA4，STA5服务；

（10）当STA1，STA2，STA3，STA4，STA5均完成数据传输之后这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态，接入点AP发送块确认BA帧给予确认。

实施例4：

参照图12，本次所调度的3个站点STA的关联标识符AID是连续的，这3个站点STA均处于活跃状态且没有上行数据需要发送，被调度的站点S_STA均在接入点AP中缓存有大量的下行数据，该下行数据在一次元调度帧CPF调度中不能传输完，其中图12中的BC代表元调度帧CPF，DD1，DD2，DD3分别代表第1个站点STA1，第2个站点STA2，第3个站点STA3的下行数据。

（1）选择第一次元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合，STA1，STA2，STA3所对应的关联标识符AID组成的集合即为本次CPF调度的关联标识符S_AID集合；

（2）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位，将该位设置为1以表示有后继元调度帧CPF调度；

（3）参照图7设置元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域，接入点AP将STA1的关联标识符AID作为调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，将本次调度的站点S_STA的个数3作为调度指示信息SIM域中的站点STA的个数，其中调度指示信息SIM域长度为3字节;

（4）计算元调度帧CPF中的调度时间：

T=max{L_i/MCS_i}+T₀    i＝1,2,3

其中，L_i为第i个被调度的站点S_STA数据包的大小，MCS_i为接入点AP发送第i个被调度的站点S_STA的下行数据时所采用的调制编码方案对应的速率，T₀为一个帧时，接入点AP根据所计算的时间T设置Control域中的第3个比特至第7个比 特的值；

（5）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的其他字段，第1个比特位设置为1以表示调度指示信息SIM域采用了压缩，第8个比特至第15个比特均设置为0，第16个比特至第24个比特设置为000000011以表示SIM域的长度为3字节；

（6）接入点AP广播该元调度帧CPF；

（7）站点STA接收元调度帧CPF并判断自身是否被调度：

7a)当站点STA接收到元调度帧CPF时，首先解析该帧的Control域中的第2个比特位，该位为1表示调度指示信息SIM域采用了压缩；

7b）站点STA根据元调度帧CPF广播帧中调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start和本次调度的站点S_STA数目3确定本次调度的关联标识符S_AID的范围[AID_start,AID_start+2]，判断该站点STA的关联标识符AID是否位于被调度的范围内，若其关联标识符AID∈[AID_start,AID_start+2]则表明该站点STA被调度，否则该站点STA未被调度；

7c)若该站点STA未被调度则进入睡眠状态，否则执行步骤（8）；

（8）计算起始服务时间：

站点STA通过以下公式计算其起始服务时间T_start，即T_start=N_before×T，其中T为元调度帧CPF中的调度时间，N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，N_before可以按照下述公式进行计算：N_before=AID_current-AID_start，其中AIID_current表示该站点STA的关联标识符，AID_start为起始关联标识符；

（9）数据传输

首先，接入点AP依次发送其所缓存的数据帧，然后各个站点STA根据上述计算的起始服务时间判断自己的起始服务时间是否到来。参照图12，STA1的起始服务时间首先到来，STA1处于活跃状态并接收来自接入点AP的下行数据，STA2，STA3进入睡眠状态等待自己的服务时间到来，STA1完成数据的接收之后即可进入睡眠状态，接下来接入点AP依次为STA2，STA3服务；

（10）当STA1，STA2，STA3均完成数据传输之后这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态；

（11）选择第二次元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合，STA1，STA2，STA3所对应的关联标识符AID组成的集合即为本次CPF调度的关联标识符S_AID集合；

（12）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位，将该位设置为0以表示无后继元调度帧CPF调度；

（13）参照图7设置元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域，接入点AP将STA1的关联标识符AID作为调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，将本次调度的站点S_STA的个数3作为调度指示信息SIM域中的站点STA的个数，其中调度指示信息SIM域长度为3字节;

（14）计算元调度帧CPF中的调度时间：

T=max{L_i/MCS_i}+T₀    i＝1,2,3

其中，L_i为第i个被调度的站点S_STA数据包的大小，MCS_i为接入点AP发送第i个被调度的站点S_STA的下行数据时所采用的调制编码方案对应的速率，T₀为一个帧时，接入点AP根据所计算的时间T设置Control域中的第3个比特至第7个比特的值；

（15）参照表1设置元调度帧CPF中Control域的其他字段，第1个比特位设置为1以表示调度指示信息SIM域采用了压缩，第8个比特至第15个比特均设置为0，第16个比特至第24个比特设置为000000011以表示SIM域的长度为3字节；

（16）接入点AP广播该元调度帧CPF；

（17）站点STA接收元调度帧CPF并判断自身是否被调度：

17a)当站点STA接收到元调度帧CPF时，首先解析该帧的Control域中的第2个比特位，该位为1表示调度指示信息SIM域采用了压缩；

17b）站点STA根据元调度帧CPF广播帧中调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start和本次调度的站点S_STA数目3确定本次调度的关联标识符S_AID的范围[AID_start,AID_start+2]，判断该站点STA的关联标识符AID是否位于被调度的范围内，若其关联标识符AID∈[AID_start,AID_start+2]则表明该站点STA被调度，否则该站点STA未被调度；

17c)若该站点STA未被调度则进入睡眠状态，否则转步骤8；

（18）计算起始服务时间：

站点STA通过以下公式计算其起始服务时间T_start，即T_start=N_before×T，其中T为元调度帧CPF中的调度时间，N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，N_before可以按照下述公式进行计算：N_before=AID_current-AID_start，其中AID_current表示该站点STA的关联标识符，AID_start为起始关联标识符；

（19）数据传输

首先，接入点AP依次发送其所缓存的数据帧，然后各个站点STA根据上述计算的起始服务时间判断自己的起始服务时间是否到来。参照图12，STA1的起始服务时间首先到来，STA1处于活跃状态并接收来自接入点AP的下行数据，STA2，STA3进入睡眠状态等待自己的服务时间到来，STA1完成数据的接收之后即可进入睡眠状态，接下来接入点AP依次为STA2，STA3服务；

（20）当STA1，STA2，STA3均完成数据传输之后这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态。

表1Control域中各比特的含义

缩略语和关键术语定义：

AID   Association Identifier        关联标示符

AP    Access Point                  接入点

APSD  Automatic Power Save Delivery 自动节能传输

BA      Block Acknowledgement          块确认

CPF     Cell Polling Frame             元调度帧

PSM     Power Saving Mode              省电模式

PSMP    Power-Save Multi-Poll          节能多轮询

PS-Poll Power Saving Poll              省电轮询

SIM     Scheduling Indication Message  调度指示信息

STA     Station                        站点

TIM     Traffic-Indicator-Map          传输指示映射。

Claims (3)

1.一种无线局域网中考虑节能的调度方法，包括如下步骤：

(1)选择元调度帧CPF调度的关联标识符S_AID集合：

1a)取当前在接入点AP中缓存有下行数据的站点STA为候选站点C_STA，用候选站点C_STA对应的关联标识符AID组成候选关联标识符C_AID集合；

1b)若候选站点C_STA的数目N≤N_MAX，则候选站点C_STA即为本次调度的站点S_STA，候选关联标识符C_AID集合作为本次调度的关联标识符S_AID集合，否则接入点AP从候选站点C_STA中选出一部分作为本次调度的站点S_STA，即可得到本次调度的关联标识符S_AID集合，其中N_MAX表示在一次调度中调度的站点S_STA数目的最大值，候选站点C_STA中其他未被调度的站点S_STA或者在本次调度中未能接收完接入点AP为其缓存的下行数据的站点STA作为后续调度中预调度的站点P_STA；

(2)设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位：

接入点AP根据预调度站点P_STA对应的预调度关联标识符P_AID集合设置元调度帧CPF中Control域的第1个比特位，若预调度关联标识符P_AID集合非空则将该位设置为1，否则将该位设置为0；

(3)根据步骤(1)得到本次调度的关联标识符S_AID集合，分两种情况设置元调度帧CPF的调度指示信息SIM域：

3a)判断本次调度的关联标识符S_AID集合中的元素是否连续：接入点AP首先取出调度的关联标识符S_AID集合中最小的元素AID_min，然后依次判断关联标识符AID_i是否均属于该集合，其中AID_i＝AID_min+i，变量i的取值依次为1，2，…,M-1,式子中的M为本次调度的S_STA的数目，若对于所有的i均有关联标识符AID_i属于调度的关联标识符S_AID集合，则该集合的元素连续，执行步骤3c)，否则执行步骤3b)；

3b)调度指示信息SIM域采用未压缩的位图Bitmap，接入点AP将本次调度的第一个站点STA的关联标识符AID作为调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，然后依次设置调度指示信息SIM域中站点STA所对应的位图Bitmap，若站点STA的关联标识符AID属于本次被调度的关联标识符S_AID集合，则其在位图Bitmap中的对应位设置为1，否则设置为0；

3c)调度指示信息SIM域采用压缩的位图Bitmap，接入点AP将本次调度的第一个站点STA对应的关联标识符AID和本次调度的站点S_STA数目作为调度指示信息SIM域；

(4)计算元调度帧CPF中的调度时间：

T＝max{L_i/MCS_i}+T₀  i＝1,2,...,M

其中，M为本次调度的站点S_STA的数目，L_i为第i个被调度的站点S_STA数据包的大小，MCS_i为接入点AP发送第i个被调度的站点S_STA的下行数据时所采用的调制编码方案对应的速率，T₀为一个帧时，接入点AP根据其所计算的调度时间T设置Control域中的第3个比特至第7个比特的值；

(5)设置元调度帧CPF中Control域的其他字段：

根据步骤(3)中调度指示信息SIM域的设置，判断调度指示信息SIM域中是否采用压缩的位图Bitmap，若采用压缩的位图Bitmap则元调度帧CPF中Control域的第2个比特位设置为1，否则设置为0；由调度指示信息SIM域的设置得到调度指示信息SIM域的长度，据此设置Control域中的第16比特至第24比特的值；

(6)接入点AP广播该元调度帧CPF；

(7)站点STA接收元调度帧CPF，判断自身是否被调度，若该站点STA未被调度则进入睡眠状态，否则转步骤(8)，

所述站点STA接收元调度帧CPF，判断自身是否被调度，其判断步骤如下：

7a)当站点STA接收到元调度帧CPF时，首先解析该帧的Control域中的第2个比特位，若该位为1，则表示调度指示信息SIM域采用了压缩，执行步骤7b)，若该位为0，则表示调度指示信息SIM域未采用压缩，执行步骤7c)；

7b)根据元调度帧CPF中调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start和本次调度的站点S_STA数目M确定本次调度的关联标识符S_AID的范围[AID_start,AID_start+M-1]，判断该站点STA的关联标识符AID是否位于被调度的范围内，若其关联标识符AID∈[AID_start,AID_start+M-1]则表明该站点STA被调度，否则该站点STA未被调度；

7c)站点STA首先解析元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域中的起始关联标识符AID_start，若起始关联标识符AID_start与自己的关联标识符AID匹配则该站点STA被调度，若起始关联标识符AID_start与自己的关联标识符AID不匹配，则站点STA开始解析位图Bitmap中其对应位是否为1，若对应位是1则表示该站点STA被调度，否则表示该站点STA未被调度；

(8)计算起始服务时间：

站点STA通过以下公式计算其起始服务时间：T_start＝N_before×T，其中N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，T为元调度帧CPF中的调度时间；

(9)数据传输：

9a)接入点AP依次发送其所缓存的数据帧；

9b)站点STA根据上述计算的起始服务时间判断自己的起始服务时间是否到来，若其起始服务时间未到，则执行步骤9c),否则执行步骤9d)；

9c)站点STA进入睡眠状态，等待其起始服务时间的到达，若其起始服务时间到达则执行步骤9d)否则继续处于睡眠状态；

9d)站点STA从睡眠状态转换到活跃状态并接收接入点AP为其缓存的下行数据，当该站点STA完成下行数据的接收之后判断该站点STA是否有上行数据需要发送，若有上行数据需要发送则该站点STA发送上行数据然后进入睡眠状态，否则该站点STA直接进入睡眠状态；

(10)当所有本次被调度的站点S_STA完成数据传输之后，这些站点STA从睡眠状态转换到活跃状态，若本次调度中没有上行数据的发送则本次调度结束，否则接入点AP发送块确认BA帧给予确认。

2.根据权利要求1中所述的一种无线局域网中考虑节能的调度方法，其特征在于步骤1b)中所述的接入点AP从候选站点C_STA中选出一部分作为本次调度的站点S_STA，按如下两种方法的任意一种进行：

第一种，接入点AP在进行调度时应尽可能的选择相同业务类型的站点STA，这样接入点AP只需计算任意一个站点STA的调度时间T,将该时间T作为元调度帧CPF广播帧中的调度时间；

第二种，接入点AP在进行调度时应尽可能的选择关联标识符AID连续的站点STA，这样调度指示信息SIM域可以采用位图Bitmap压缩，仅由起始关联标识符AID_start和本次调度的站点S_STA数目组成以减少调度的开销。

3.根据权利要求1中所述的一种无线局域网中考虑节能的调度方法，其特征在于步骤(8)中所述的N_before表示本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目，按以下两种情况进行计算:

1)若元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域未采用压缩格式，则本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目N_before按照下述公式计算：

$N_{\mathrm{before}}=\underset{i=0}{\overset{{\mathrm{AID}}_{\mathrm{current}}-{\mathrm{AD}}_{\mathrm{start}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i\{{\mathrm{\ω}}_i:{\mathrm{\ω}}_i\∈A\},$

其中A为本次所调度的关联标识符S_AID集合，AID_current表示该站点STA的关联标识符AID,AID_start表示起始关联标识符,I_i表示关联标识符AID为AID_start+i的站点STA所对应的示性函数,定义为： $I_i\{{\mathrm{\ω}}_i:{\mathrm{\ω}}_i\∈A\}=\left\{\begin{array}{cc}0& {\mathrm{\ω}}_i\∉A\\ 1& {\mathrm{\ω}}_i\∈A\end{array}\right.,$ 其中将AID_start+i记为ω_i；

2)若元调度帧CPF中的调度指示信息SIM域采用压缩格式，则本次调度中在该站点STA以前被调度的站点S_STA的数目N_before按照下述公式计算：N_before＝AID_current-AID_start，AID_current表示该站点STA的关联标识符AID，AID_start表示起始关联标识符。