CN105052209A - 轮询信标 - Google Patents

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CN105052209A CN201480010147.7A CN201480010147A CN105052209A CN 105052209 A CN105052209 A CN 105052209A CN 201480010147 A CN201480010147 A CN 201480010147A CN 105052209 A CN105052209 A CN 105052209A
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Abstract

信标轮询帧以伺机方式从站(STA)传送至无线AP。响应于接收到信标轮询帧，无线AP向STA传送单播信标帧，由此消除了使STA周期性地苏醒以接收来自AP的广播信标帧的需要。无线AP可以按比常规广播信标帧高的速率传送单播信标帧。结果，STA必须苏醒以接收单播信标帧的时间显著小于STA必须苏醒以接收常规广播信标帧的时间，由此导致STA内的显著功率节省。无线AP可聚集要传送给STA的下行链路(DL)数据分组与单播信标帧，导致STA内的进一步功率节省。

Description

轮询信标
相关申请
本申请要求于2013年2月28日提交并通过援引纳入于此的美国专利申请13/781,612的优先权。
发明领域
本发明涉及在无线通信系统中使用轮询信标以节省功率。
相关技术
在Wi-Fi系统中，Wi-Fi设备可能同时地在第一信道中作为站(STA)(或Wi-Fi直连客户端)连接至第一BSS(基本服务集)网络，并且还在不同于第一信道的第二信道中作为站(STA)(或Wi-Fi直连客户端)参与第二BSS网络。为了参与第一和第二BSS网络两者，Wi-Fi设备必须能够接收从第一和第二BSS网络两者中的无线接入点(AP)(或Wi-Fi直连群主(GO))周期性地传送的信标帧。因此，在第一BSS网络内，Wi-Fi设备将在第一组预定目标信标传输时间(TBTT)处周期性地苏醒以接收在第一信道上从第一相关联无线AP(或Wi-Fi直连GO)广播的信标帧(即，信标)。类似地，Wi-Fi设备在第二组预定TBTT处周期性地苏醒以接收在第二信道上从第二相关联无线AP(或Wi-Fi直连GO)广播的信标帧。第一BSS网络中的TBTT与第二BSS网络中的TBTT之间的间隔可被随机放置。结果，有可能第一BSS网络中的TBTT可与第二BSS网络中的TBTT交叠(或者非常靠近)。在此情形中，Wi-Fi设备可苏醒以接收第一BSS网络中在第一信道上传送的信标帧，并且同时错过第二BSS网络中在第二信道上传送的信标帧。如果在第二信道上错过足够的信标帧，则该Wi-Fi设备将不能保持与第二BSS网络中的第二无线AP相关联。
由此将期望具有一种方法和结构允许Wi-Fi设备同时地连接至两个不同的无线AP，该两个不同的无线AP与两个不同信道上的两个不同BSS网络相关联，而不错过来自这两个无线AP中的任一个的信标。
概述
相应地，本发明提供了一种信标轮询过程，其允许站(STA)以伺机方式接收来自无线AP的信标信息，而非要求该STA周期性地苏醒以接收由无线AP在预定的TBTT处广播的信标帧。
根据一个实施例，使用在STA与无线AP的关联期间发生的握手过程在STA与无线AP之间启用信标轮询过程。此握手过程可建立将在信标轮询过程内启用/实现的各种特征。
一旦在STA与无线AP之间启用了信标轮询过程，STA就将以伺机方式向无线AP传送信标轮询帧。更具体地，当STA在相关联网络中处于活跃状态时，STA将向无线AP传送信标轮询帧。响应于接收到来自STA的信标轮询帧，无线AP向STA传送单播信标帧，其中该单播信标帧包括STA原本将从由无线AP在TBTT处广播的常规信标帧接收的信标信息。由于STA从单播信标帧接收到用于保持与无线AP相关联所需的信标信息，因此STA无需在TBTT处苏醒以接收由无线AP广播的信标帧。结果，消除了错过由无线AP在TBTT处广播的信标帧的可能性。
在一个实施例中，无线AP以比该无线AP传送广播信标帧的数据率高的数据率传送单播信标帧，由此最小化与单播信标帧相关联的开销并最小化STA内的功耗。在另一实施例中，无线AP通过在单播信标帧中包括给STA的下行链路数据来进一步最小化开销。无线AP可通过减少或压缩单播信标帧中所包括的信标信息来进一步最小化开销。无线AP可通过限制在一信标区间期间(或在多个信标区间期间)向STA传送的单播信标帧的数目来进一步最小化开销。
在另一实施例中，无线AP监视用来与STA通信的信道的繁忙空中时间，并且如果此繁忙空中时间超过总空中时间的预定百分比，则无线AP将停用信标轮询过程。无线AP还可监视能够参与信标轮询过程的站(STA)的数目，并且如果此STA数目超过预定数目，则无线AP将停用信标轮询过程。信标轮询过程的停用可被延迟一个或多个信标区间，由此确保所有STA正确地得知信标轮询过程的停用。如果繁忙空中时间随后减小到低于预定百分比和/或能够参与信标轮询过程的STA的数目变得小于预定数目，则无线AP也可重新激活信标轮询过程。
鉴于以下描述和附图将更全面地理解本发明。
附图简述
图1是常规Wi-Fi系统的框图，其包括Wi-Fi设备和两个无线接入点。
图2是解说由图1的无线AP传送的信标的定时的时序图，其中这些无线AP实现相同的信标区间。
图3是解说由图1的无线AP传送的信标的定时的时序图，其中这些无线AP实现不同的信标区间。
图4是根据本发明的一个实施例的实现信标轮询过程的无线系统的框图。
图5是根据本发明的一个实施例的被修改成实现信标轮询帧的帧的框图。
图6是解说根据本发明的一个实施例的用于激活/停用信标轮询过程的方法的流程图。
详细描述
图1是Wi-Fi系统100的框图，其包括Wi-Fi设备101以及无线接入点(AP)102和103。Wi-Fi设备101被连接至包括无线AP102的第一BSS网络，并且还参与包括无线AP103的第二BSS网络。更具体地，Wi-Fi设备101作为在第一信道111中连接至无线AP102的站(STA1)操作，并且还作为在分开的第二信道112中的站(STA2)操作。
Wi-Fi设备101通常以‘Wi-Fi功率节省模式’操作以便于最小化功耗，其中Wi-Fi设备101交替地在低功率休眠状态和高功率活跃状态中操作。在第一BSS网络内，Wi-Fi设备101在预定目标信标传输时间(TBTT)处周期性地苏醒(从休眠模式转变成活跃状态)以接收在第一信道111上从相关联无线AP102广播的信标帧(即，信标)。无线AP102在相关联站STA1在第一信道111上处于休眠模式时不向Wi-Fi设备101传送帧。在相关联站STA1处于休眠模式时，无线AP102缓冲要在第一信道111上传送给站STA1的帧，并且使用被包括在信标中的TIM(话务指示映射)信息元素来指示这些被缓冲帧的存在，该信标在第一信道111上在TBTT处从无线AP102广播至站STA1。因此，站STA1接收到来自无线AP102的信标是重要的，由此在接收在无线AP102处缓冲的帧时不存在显著延迟。
类似地，在第二BSS网络内，Wi-Fi设备101在预定目标信标传输时间(TBTT)处周期性地苏醒以接收在第二信道112上从相关联无线AP103传送的信标。无线AP103以与无线AP102相类似的方式操作，在预定TBTT处在第二信道112上向相关联站STA2周期性地传送信标。再次，站STA2接收到来自无线AP103的信标是重要的，由此在接收在无线AP103处缓冲的帧时不存在显著延迟。
无线AP102和103将各自基于其定时同步功能(TSF)计数器及其信标区间设置来传送其相应的信标，由此无线AP102和无线AP103的信标之间的间隔是随机放置的。如果两个网络中的信标区间相同(或相似)，则有可能无线AP102和103将同时地(或接近同时地)传送信标，从而Wi-Fi设备101不能可靠地或一贯地接收来自无线AP102和103两者的信标。
图2是解说可由无线AP102传送的信标201-204以及可由无线AP103传送的信标211-214的定时的时序图，其中无线AP102和103实现相同的信标区间。在所解说的时序图中，无线AP102分别紧挨在无线AP103传送信标211-214之前传送信标201-204。图2还解说了Wi-Fi设备101服务信道111和112的定时。由于信标201-204在信标211-214之前发生，因此Wi-Fi设备101将服务信道111以允许站STA1接收来自无线AP102的信标201-204。然而，由于信标211-214邻近于信标201-204，因此Wi-Fi设备101不能足够快地从第一信道111切换到第二信道112以接收从无线AP103传送的信标211-214。结果，与第二信道112相关联的站STA2将从未接收到由无线AP103传送的信标211-214。此状况由图2中穿过信标211-214中的每一者的‘X’来解说。注意到，允许较早信标被接收的简单算法将不能改善上述状况。
图3是解说可由无线AP102传送的信标301-307以及可由无线AP103传送的信标311-315的定时的时序图，其中无线AP102和103实现不同的信标区间。在所解说的时序图中，无线AP102分别紧挨在无线AP103传送信标311、313和315之前传送信标301、304和307。结果，Wi-Fi设备101不能足够快地从第一信道111切换到第二信道112以允许站STA2接收在第二信道112上从无线AP103传送的信标311、313和315。此状况由图3中穿过信标311、313和315中的每一者的‘X’来解说。在此示例中，与具有较长信标区间的设备相关联的信标(即，与无线AP103相关联的信标)在有规律的基础上被错过。
由此将期望具有一种方法允许Wi-Fi设备同时地连接至两个不同的无线AP，该两个不同的无线AP与两个不同信道上的两个不同BSS网络相关联，而不会错过来自这两个无线AP中的任一者的信标。
另外，尽管上述‘Wi-Fi功率节省模式’允许Wi-Fi设备101通过在无线AP102和103的TBTT之间保持在休眠模式来节省功率，但Wi-Fi设备101必须处于活跃状态以接收信标的时间量仍是相当大的。例如，假定无线AP102和103中的每一者实现100毫秒(ms)的信标区间。进一步假定每个信标包括以1Mbps的最小速率传送的150个字节，从而每个信标具有约1.4ms的历时。在此示例中，每个信标占总空中时间的1.4％，并且两个无线AP102和103的信标组合起来占总空中时间的2.8％。因此，无线设备101必须在2.8％的时间里处于活跃状态以接收由无线AP102和103传送的信标。将期望具有一种方法允许Wi-Fi设备以减少该Wi-Fi设备必须处于活跃状态以接收信标的时间的方式来接收来自无线AP的信标。
一般而言，本发明的各实施例引入了信标轮询帧的概念，该信标轮询帧以伺机方式从站(STA)(或Wi-Fi直连客户端)传送至无线AP(或Wi-Fi直连群主(GO))。响应于接收到信标轮询帧，无线AP(或Wi-Fi直连GO)可向发送了信标轮询帧的STA(或Wi-Fi直连客户端)传送单播信标帧。无线AP(或Wi-Fi直连GO)可使用允许单播信标帧以比常规广播信标帧更高的速率传送的调制及编码方案(MCS)来传送单播信标帧。结果，STA(或Wi-Fi直连客户端)必须处于活跃状态以接收单播信标帧的时间百分比小于STA(或Wi-Fi直连客户端)必须处于活跃状态以接收常规广播信标帧的时间百分比，由此导致STA(或Wi-Fi直连客户端)内的功率节省。在特定实施例中，无线AP(或Wi-Fi直连GO)聚集要传送给STA(或Wi-Fi直连客户端)的任何下行链路(DL)数据分组与单播信标帧，由此导致STA(或Wi-Fi直连客户端)内的进一步功率节省。
STA(或Wi-Fi直连客户端)能够通过接收单播信标帧来保持与无线AP(或Wi-Fi直连GO)相关联。由于STA(或Wi-Fi直连客户端)从单播信标帧接收到所需信标信息，因此STA(或Wi-Fi直连客户端)不需要在所调度的TBTT处监听由无线AP(或Wi-Fi直连GO)广播的信标帧。结果，如图2和3解说的信标冲突状况将不会阻止STA(或Wi-Fi直连客户端)接收到必要的信标信息。
现在将更详细地描述本发明。图4是包括Wi-Fi设备(STA)401和无线AP402的无线系统400的框图，其实现根据本发明的信标轮询过程。Wi-Fi设备401作为在第一信道411中连接至无线AP402的站(STA)操作。Wi-Fi设备401和无线AP402初始地进行关联过程430，其中这些设备协商将如何在BSS网络中执行通信。在关联过程430完成之后，Wi-Fi设备401和无线AP402进行信标轮询过程420，其中Wi-Fi设备401以伺机方式向无线AP402传送信标轮询帧(例如，B_POLL_FRAME420)，并且无线AP402通过向Wi-Fi设备401传送单播信标帧(例如，UB_FRAME421)来作出响应。
一般而言，Wi-Fi设备401包括发射机电路405、控制器406和接收机电路407，其实现设备401的各种发射、控制和接收功能，其在以下更详细地描述。类似地，无线AP402包括发射机电路415、控制器416和接收机电路417，其实现无线AP402的各种发射、控制和接收功能，其在以下更详细地描述。尽管控制器406和416在图4中被解说为电路块，但将理解，这些控制器406和416的功能性在各种实施例中可通过软件、或者硬件和软件的组合来提供。
根据本发明的一个实施例，关联过程430包括信标轮询握手过程，其包括能力通告440、设立450和策略协商460。
在一个实施例中，能力通告440使用分别由Wi-Fi设备401和无线AP402传送的探测请求和探测响应帧中所包括的因供应商而异的信息元素(IE)来实现，由此这些设备401-402通告它们参与信标轮询过程的能力。例如，Wi-Fi设备401可初始地向无线AP402传送探测请求(P_REQ)431，其中探测请求P_REQ431包括关于Wi-Fi设备401是否能够参与本发明的信标轮询过程的指示。例如，探测请求P_REQ431可包括信标轮询请求字段(BP_REQ)432，BP_REQ432被赋予第一值以指示Wi-Fi设备401能够参与信标轮询过程，或者被赋予第二值以指示Wi-Fi设备401不能参与信标轮询过程。在本示例中，信标轮询请求字段BP_REQ432是被包括在探测请求P_REQ431中的因供应商而异的IE。
无线AP402通过向Wi-Fi设备401传送探测响应P_RES441来对探测请求P_REQ431作出响应，其中探测响应P_RES441包括关于无线AP403是否能够参与信标轮询过程的指示。例如，探测响应P_RES441可包括信标轮询能力字段(BP_CAP)442，BP_CAP442被赋予第一值以指示无线AP402能够参与信标轮询过程，或者被赋予第二值以指示无线AP402不能参与信标轮询过程。在本示例中，信标轮询响应字段BP_RES442是被包括在探测响应P_RES441中的因供应商而异的IE。
在信标轮询握手过程的设立阶段450期间，能够参与信标轮询过程420的无线AP指示它是否将对接收自Wi-Fi设备的信标轮询帧作出响应，并且还指示它是否将在将来某一时间停止或开始对信标轮询帧作出响应。
例如，假定无线AP402能够参与信标轮询过程，则此无线AP402可向在每个TBTT处广播的信标帧(B_BEACON)451添附因供应商而异的IE(BP_SETUP452(信标轮询_设立452))，其中BP_SETUP452包括指示无线AP402是否将对收到信标轮询帧作出响应的第一字段(BP_EN(信标轮询_使能))453。因此，BP_EN字段453被赋予第一值以指示无线AP402将对收到信标轮询帧作出响应，以及被赋予第二值以指示无线AP402将不对收到信标轮询帧作出响应。BP_SETUPIE452还可包括指示无线AP402是否将在一将来时间改变其对信标轮询帧作出响应的能力的第二字段(BP_CHANGE(信标轮询_改变))454、以及指示对信标轮询帧作出响应的能力将改变的时间的第三字段(BP_TIME(信标轮询_时间))455。例如，BP_CHANGE字段454被赋予第一值以指示无线AP402对收到信标轮询帧作出响应的方式将保持不变，以及被赋予第二值以指示无线AP402对收到信标轮询帧作出响应的方式将改变。
因此，如果无线AP402当前正对收到信标轮询帧作出响应，并且BP_CHANGE字段454具有第一值，则这指示无线AP402将继续对收到信标轮询帧作出响应。然而，如果无线AP402当前正对收到信标轮询帧作出响应，并且BP_CHANGE字段454具有第二值，则这指示无线AP402将(在由BP_TIME字段455指示的时间)停止对收到信标轮询帧作出响应。在一个实施例中，BP_TIME字段455中所存储的值指示直至改变发生之前信标区间的数目。例如，BP_TIME字段455具有值‘5’指示改变将在五个信标区间流逝之后发生。
尽管设立信息已被描述为被包括在由无线AP402广播的信标帧451中，但将理解，设立信息也可按其他方式传送。例如，上述设立信息可被包括在由无线AP402传送的探测响应P_RES441中。上述设立信息还可被包括在由无线AP402在关联过程完成之后传送的单播信标帧422中。
注意，如果无线AP402没有在参与同Wi-Fi设备401的信标轮询过程420，则Wi-Fi设备401可在指定的TBTT处周期性地苏醒以接收由无线AP402广播的信标帧。无线AP402可在指定的TBTT处周期性地广播常规信标帧，即使无线AP402参与同Wi-Fi设备401的信标轮询过程。这些周期性地广播的信标可使得未参与本发明的信标轮询过程的其他Wi-Fi设备变成在第一信道411上与无线AP402相关联(并参与同Wi-Fi设备401和无线AP402相同的BSS网络)。
在信标轮询握手过程的策略协商阶段460期间，正参与信标轮询过程420(例如，对收到信标轮询帧作出响应)的无线AP可指示：(1)该无线AP在某一数目的信标轮询区间期间将对多少信标轮询帧作出响应，(2)该无线AP所传送的单播信标帧的性质，以及(3)该无线AP是否将把在信标区间期间从相关联Wi-Fi设备接收到的第一个PS-Poll(PS-轮询)(或第一个触发帧)当作信标轮询帧，并用单播信标帧作出响应。
例如，假定无线AP402正参与信标轮询过程，则此无线AP402可在探测响应P_RES441或BP_SETUPIE452中包括BP_DUTY(信标轮询_职责)字段461，其中BP_DUTY字段461存储一值以指示无线AP402在某一数目的信标区间期间将对多少信标轮询请求作出响应。例如，BP_DUTY字段461可被赋予第一值以指示无线AP402将在一信标区间期间对不超过一个信标轮询帧作出响应(以模仿Wi-Fi设备401将通常接收常规广播信标帧的频度)、被赋予第二值以指示无线AP402将在两个连贯的信标区间期间对不超过一个传送自Wi-Fi设备402的信标轮询帧作出响应、以及被赋予第三值以指示无线AP402将每三个连贯的信标区间对不超过一个信标轮询帧作出响应。可在其他实施例中指定其他数目的响应/信标区间。无线AP402不需要对Wi-Fi设备401所传送的每一个信标轮询帧作出响应，假如无线AP402保持跟踪最后一个单播信标帧何时被传送给Wi-Fi设备401的话。通过在多个连贯的信标区间期间对不超过一个信标轮询帧作出响应，无线AP402和Wi-Fi设备401可保持关联，同时降低无线AP402和Wi-Fi设备401两者中的功耗。
无线AP402还可在探测响应P_RES441或BP_SETUPIE452中包括BP_FORMAT(信标轮询_格式)字段462，其中BP_FORMAT字段462存储一值以指示响应于接收自Wi-Fi设备401的信标轮询帧421而从无线AP402传送的单播信标帧422为常规信标帧还是常规信标帧的变体。例如，BP_FORMAT字段462可被赋予第一值以指示由无线AP402传送的单播信标帧422包括与常规广播信标帧相同的信息。替换地，BP_FORMAT字段462可被赋予：(a)第二值以指示由无线AP402传送的单播信标帧422是精简信标帧，其包括比常规信标帧少的字段和/或IE；(b)第三值以指示由无线AP402传送的单播信标帧422是增量信标帧，其仅包括与先前发送的信标帧中传送的那些字段和/或IE不同的字段和/或IE；(c)第四值以指示由无线AP402传送的单播信标帧422是经压缩信标帧，其向信标帧的字段和IE应用压缩方法，由此减小信标帧的总大小；或者(d)第五值以指示由无线AP402传送的单播信标帧422是组合信标帧，其包括上述精简、增量和经压缩信标帧的预定组合。
无线AP402还可在探测响应P_RES441或BP_SETUPIE452中包括PS-POLL_1字段463，其中PS-POLL_1字段463存储一值以指示无线AP402是否将把在信标区间期间从相关联Wi-Fi设备401接收到的第一个PS-Poll(或第一个触发帧)当作信标轮询帧，并用单播信标帧作出响应。例如，PS-POLL_1字段463可被赋予第一值以指示无线AP402将把在信标区间期间从相关联Wi-Fi设备401接收到的第一个PS-Poll(或第一个触发帧)当作信标轮询帧。如果PS-POLL_1字段463具有第二值，则无线AP402将以常规方式对接收自Wi-Fi设备401的每个PS-Poll(和每个触发帧)作出响应。
无线AP402还可在探测响应P_RES441或BP_SETUPIE452中包括MCS字段464，其中MCS字段464存储一值以标识将被无线AP402用来传送单播信标帧422的调制及编码方案。MCS字段464在以下更详细地描述。
在本发明的信标轮询过程已在Wi-Fi设备401与无线AP402之间通过上述关联过程430启用之后，Wi-Fi设备401不在由无线AP402指定的TBTT处苏醒以监听由无线AP402广播的信标帧。也就是说，Wi-Fi设备401不需要在预定时间苏醒。代替地，Wi-Fi设备401在机会时间苏醒并向无线AP402传送信标轮询帧(B_POLL_FRAME)421。如本文所定义的，‘机会时间’是Wi-Fi设备401自由地在第一信道411上与无线AP402通信的时间。
例如，Wi-Fi设备401可并行地参与多个BSS网络，诸如通过在第二信道412上与第二无线AP403通信来参与第二BSS网络，如图4所解说的。在此示例中，Wi-Fi设备401一次仅能够与无线AP402-403之一通信。也就是说，如果Wi-Fi设备401在BSS网络之一中处于活跃状态，则Wi-Fi设备401必须在另一个BSS网络中处于休眠模式。当Wi-Fi设备401当前在第二信道412上处于休眠模式时，这给出了Wi-Fi设备401可在第一信道411上向无线AP402传送信标轮询帧的机会时间。根据一个实施例，第二无线AP403可在发起第二信道412上与另一Wi-Fi设备(STA)404的通信之际使得Wi-Fi设备401在第二信道412上进入休眠模式。
由Wi-Fi设备401在第一信道411上向无线AP402传送的信标轮询帧B_POLL_FRAME421指示Wi-Fi设备401准备好并且能够接收来自无线AP402的相关联信标信息。各种方法可被用来实现根据本发明的信标轮询帧B_POLL_FRAME421。尽管以下描述了实现信标轮询帧B_POLL_FRAME421的若干方法，但将理解，本发明的信标轮询帧421不被限于这些方法，并且其他方法对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
首先，信标轮询帧B_POLL_FRAME可使用现有的帧类型来实现，诸如功率节省(PS)轮询或U-APSD(未调度自动功率节省递送)的触发帧。
其次，信标轮询帧B_POLL_FRAME可通过在IEEE802.11标准框架内定义新的帧类型来实现。图5是802.11帧500的框图，其可被修改成实现根据本发明的各种实施例的信标轮询帧421。Wi-Fi帧类型当前由2位的帧类型字段501和4位的帧子类型字段502定义。2位的帧类型字段501当前定义了三种类型的帧，包括管理帧(帧类型＝‘00’)、数据帧(帧类型＝‘01’)、和控制帧(帧类型＝‘10’)。2位的帧类型字段501还定义‘保留’帧类型(帧类型＝‘11’)，其可被用来定义本发明的信标轮询帧421。注意，与‘保留’帧类型相关联的4位帧子类型字段502能够定义16个子类型，所有这16个子类型被保留并且可被用来定义本发明的信标轮询帧421。
替换地，管理帧类型(帧类型＝‘00’)包括16个帧子类型(由4位的帧子类型字段502定义)，其中这16个帧子类型之一当前被保留并且可被用来定义根据本发明的一个实施例的信标轮询帧421。
类似地，数据帧类型(帧类型＝‘01’)包括16个帧子类型(由4位的帧子类型字段502定义)，其中这16个帧子类型中的少数帧子类型当前被保留并且可被用来定义根据本发明的另一实施例的信标轮询帧421。
最终，控制帧类型(帧类型＝‘10’)包括16个帧子类型(由4位的帧子类型字段502定义)，其中这16个帧子类型之一当前被保留并且可被用来定义根据本发明的另一实施例的信标轮询帧421。
在另一实施例中，被包括在由Wi-Fi设备401传送的管理帧中的因供应商而异的信息元素(IE)(诸如因供应商而异的公共动作帧)可被用来标识本发明的信标轮询帧421。在又一实施例中，由Wi-Fi设备401传送的数据帧可被用来标识本发明的信标轮询帧421。例如，在关联过程期间，Wi-Fi设备401和无线AP402可协商特定的事务标识值(TID)，其在被包括在数据帧中时指示信标轮询帧421。替换地，在关联过程期间，Wi-Fi设备401和无线AP402可商定使用数据帧的MAC报头字段中的某些保留位(例如，QoS控制字段中的保留位)来指示信标轮询帧421。
响应于接收到来自Wi-Fi设备401的信标轮询帧B_POLL_FRAME421，无线AP402确定是否要向Wi-Fi设备401传送单播信标帧(UB_FRAME)422。响应于从Wi-Fi设备401接收到的信标轮询帧421，无线AP402将向Wi-Fi设备401传送单播信标帧(UB_FRAME422)，只要：(a)无线AP402当前被启用以参与同Wi-Fi设备401的信标轮询过程(如由上述BP_SETUPIE452的BP_EN字段452、BP_CHANGE字段454和BP_TIME字段455指定的)；并且(b)对信标轮询帧241作出响应将不会导致无线AP402在如由上述BP_DUTY字段461指定的预定时间段中对过量的信标轮询帧作出响应。
注意，从无线AP402向Wi-Fi设备401传送的任何单播信标帧422可包括按照以上结合策略协商阶段460描述的BP_FORMAT字段462所指定的格式来提供的信标信息。
注意，本发明的信标轮询过程420在第一信道411上引入了附加开销。多个Wi-Fi设备可在第一信道411上与无线AP402相关联，其中这多个Wi-Fi设备中的每一个可进行本发明的信标轮询过程420。如果无线AP402向多个Wi-Fi设备传送多个单播信标帧422，则用来在信道411上传送信标信息的总空中时间的百分比可变得相当大。相应地，本发明的实施例提供了用于最小化由信标轮询过程引入的开销的各种方法。由于无线AP402被已知Wi-Fi设备401轮询，并且结果所得的信标帧422以单播方式传送，因此无线AP402可选取恰当的调制及编码方案(MCS)以用于传送单播信标帧422，其中MCS被选择为提供比最小速率1Mbps高许多的数据传输(PHY)速率。例如，如果单播信标帧422在由IEEE802.11n标准定义的40MHz格式中以MCS＝7发送，则数据率为150Mbps，并且单播信标帧422的历时为44微秒(μs)，其显著小于常规广播信标帧的历时(1.4ms)。根据一个实施例，无线AP402用来向Wi-Fi设备401传送单播信标帧的MCS在上述关联过程430期间由MCS字段464指定。
在另一实施例中，可通过允许无线AP402将单播信标帧422聚集到A-MPDU(聚集MAC协议数据单元)帧中来进一步减小开销，A-MPDU帧还包含要从无线AP402传送至Wi-Fi设备401的下行链路(DL)数据分组(在图4中被解说为可任选DL数据423)。
注意，可通过以下操作进一步减小开销：将单播信标帧422作为精简信标帧、增量信标帧或经压缩信标帧来传送，如由上述BP_FORMAT字段462指定的。
根据本发明的另一实施例，无线AP402响应于所检测到的网络话务量或者所检测到的能够参与信标轮询过程的站的数目而确定是激活还是停用信标轮询过程。图6是解说根据本发明的一个实施例的用于激活/停用信标轮询过程的方法的流程图600。
在此实施例中，无线AP402监视信道411上的繁忙空中时间(例如，在信道411上发生通信的时间)(步骤601)。如果无线AP402检测到繁忙空中时间超过总空中时间的预定百分比(例如，50％)(步骤602，‘是’分支)，则无线AP402停用信标轮询过程420(步骤605)。类似地，无线AP402保持跟踪能够在信道411上参与信标轮询过程420的相关联站的数目(步骤603)。如果无线AP402检测到能够在信道411上参与信标轮询过程的相关联站的数目超过预定数目(步骤604，‘是’分支)，则无线AP402停用信标轮询过程420(步骤605)。
如果无线AP402检测到繁忙空中时间未超过总空中时间的预定百分比(步骤602，‘否’分支)，则处理返回步骤601。类似地，如果无线AP402检测到能够在信道411上参与信标轮询过程的相关联站的数目未超过预定数目(步骤604，‘否’分支)，则处理返回步骤603。
在一个实施例中，无线AP402通过向当前正参与信标轮询过程420的相关联站中的每一者(例如，Wi-Fi设备401)传送单播信标帧422来停用信标轮询过程420，其中这些单播信标帧422各自包括具有与上述BP_CHANGE字段454和BP_TIME字段455相似的字段的信息元素。也就是说，这些单播信标帧包括指示无线AP402参与信标轮询过程的能力将在指定数目的信标区间结束时改变(从参与改变成不参与)的字段。通过允许无线AP402指示信标轮询过程420将在多个信标区间(例如，5个信标区间)之后被停用，所有参与信标轮询过程420的相关联站可在实际停用发生之前得知即将到来的停用。
响应于接收到指示信标轮询过程正被无线AP402停用的单播信标帧，Wi-Fi设备401停止传送信标轮询帧，并且代替地周期性地在所调度TBTT处监听由无线AP402广播的信标帧。
在信标轮询过程420被停用之后，无线AP402监视信道411上的繁忙空中时间并保持跟踪能够参与信标轮询过程420的站的数目(步骤606)。如果所检测到的繁忙空中时间百分比减小到低于阈值百分比并且所检测到的能够参与信标轮询过程的站的数目减小到低于阈值数目(步骤607，‘是’分支)，则无线AP402重新激活信标轮询过程420(步骤608)，并且处理随后返回至步骤601和603。在一个实施例中，无线AP402通过修改在TBTT处广播的信标帧来重新激活信标轮询过程420。也就是说，这些广播信标帧被修改以使得BP_CHANGE字段454和BP_TIME字段455(以上所述)指示无线AP402参与信标轮询过程420的能力将在指定数目的信标区间结束时改变(从不参与改变成参与)。在指定数目的信标区间结束时，能够参与信标轮询过程的相关联站可开始以伺机方式传送信标轮询帧。
本领域技术人员应理解，信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任何一种来表示。例如，贯穿上面描述始终可能被述及的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或其任何组合来表示。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑框、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、块、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种特定应用以不同方式来实现所描述的功能性，但此类实现决策不应被解读为致使脱离本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑框、模块、以及电路可用设计成执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协同的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文所公开的实施例描述的方法或算法的各个步骤可直接用硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合来实现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。另外，任何连接被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其他远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘和碟包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)常常磁性地再现数据，而碟(disc)用激光光学地再现数据。上述的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。
提供前面对所公开的实施例的描述是为了使本领域任何技术人员皆能制作或使用本公开。对这些实施例的各种改动对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他实施例而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中示出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征一致的最广的范围。

Claims (41)

1.一种方法，包括：
使用无线站(STA)标识传输机会；
在所标识的传输机会期间从所述STA向无线接入点(AP)传送信标轮询帧；以及
由所述STA接收从所述AP传送的单播信标帧。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
以第一速率从所述STA向所述AP传送所述信标轮询帧；以及
接收由所述AP以比所述第一速率快的第二速率向所述STA传送的所述单播信标帧。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AP在所述AP的一信标区间期间向所述STA传送仅一个单播信标帧。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果所述AP变成与多于预定数目的STA相关联，则阻止所述AP发送单播信标帧。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单播信标帧包括下行链路数据。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
从所述STA向所述AP传送探测请求，其中所述探测请求指示所述STA能够参与信标轮询；以及
使用所述STA接收探测响应，其中所述探测响应是由所述AP传送的并指示所述AP能够参与信标轮询。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用所述STA接收信息元素，其中所述信息元素是由所述AP传送的并指示所述AP当前是否对信标轮询帧作出响应。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用所述STA接收第二信息元素，其中所述第二信息元素是由所述AP传送的并指示所述AP对信标轮询帧作出响应的能力正在改变。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用所述STA接收信息元素，其中所述信息元素是由所述AP传送的并指示所述AP在预定数目的信标区间上将响应的信标轮询帧的最大数目。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用所述STA接收信息元素，其中所述信息元素是由所述AP传送的并指示所述AP将使用常规信标帧还是经修改信标帧对所述信标轮询帧作出响应。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述经修改信标帧包括具有比常规信标帧少的字段和/或信息元素的精简信标帧。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述经修改信标帧包括具有与常规信标帧不同的字段和信息元素的增量信标帧。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述经修改信标帧包括经压缩信标帧，所述经压缩信标帧对常规信标帧的字段和信息单元中的一个或多个进行压缩。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用所述STA接收信息元素，其中所述信息元素是由所述AP传送的并指示所述AP将把在信标区间期间接收自所述STA的第一个PS-Poll和/或第一个触发帧当作信标轮询帧。
15.一种方法，包括：
由无线接入点(AP)在无线站(STA)的所标识传输机会期间从所述STA接收信标轮询帧；以及
响应于接收到所述信标轮询帧，从所述无线AP向所述STA传送单播信标帧。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使用所述无线AP以第一速率接收所述信标轮询帧；以及
从所述无线AP以比所述第一速率快的第二速率传送所述单播信标帧。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述无线AP在所述AP的一信标区间期间向所述STA传送仅一个单播信标帧。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括：
监视能够向所述AP传送信标轮询帧的站的数目；以及
如果能够向所述AP传送信标轮询帧的站的数目超过预定数目，则阻止所述AP发送单播信标帧。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述单播信标帧中包括给所述STA的下行链路数据。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括：限制所述AP在第一时间段上能向所述STA传送的单播信标帧的数目。
21.一种无线站(STA)，包括：
控制器，其标识无线介质上的传输机会；
发射机，其在所标识的传输机会期间从所述STA向无线接入点(AP)传送信标轮询帧；以及
接收机，其接收从所述AP传送的单播信标帧。
22.如权利要求21所述的STA，其特征在于，所述发射机以第一速率从所述STA向所述AP传送所述信标轮询帧，并且所述接收机以比所述第一速率快的第二速率接收来自所述STA的所述单播信标帧。
23.如权利要求21所述的STA，其特征在于，所述接收机接收由所述AP传送的信标轮询职责(BP_DUTY)值，其中所述BP_DUTY值指示在特定数目的信标区间期间所述AP将对多少信标轮询帧作出响应。
24.如权利要求21所述的STA，其特征在于，所述发射机向所述AP传送探测请求，其中所述探测请求指示所述STA能够参与信标轮询。
25.如权利要求24所述的STA，其特征在于，所述接收机接收由所述AP传送的探测响应，其中所述探测响应指示所述AP能够参与信标轮询。
26.如权利要求21所述的STA，其特征在于，所述接收机接收由所述AP传送的信息元素，所述信息元素指示所述AP是否被启用以对所述信标轮询帧作出响应。
27.如权利要求26所述的STA，其特征在于，所述接收机进一步接收由所述AP传送的第二信息元素，其中所述第二信息元素指示所述AP对所述信标轮询帧作出响应的能力正在改变。
28.如权利要求21所述的STA，其特征在于，所述接收机接收由所述AP传送的信息元素，所述信息元素指示所述AP将使用第一类型的单播信标帧还是第二类型的单播信标帧对所述信标轮询帧作出响应。
29.一种无线接入点(AP)，包括：
接收机，其在无线站(STA)的所标识传输机会期间接收从所述STA传送的信标轮询帧；以及
发射机，其响应于所述信标轮询帧而向所述STA传送单播信标帧。
30.如权利要求29所述的AP，其特征在于，所述接收机以第一速率接收所述信标轮询帧，并且所述发射机被配置成以比所述第一速率快的第二速率传送所述单播信标帧。
31.如权利要求29所述的AP，其特征在于，进一步包括：控制器，其限制在所述AP的预定数目的信标区间期间向所述STA传送的单播信标帧的数目。
32.如权利要求29所述的AP，其特征在于，所述控制器监视能够向所述AP传送信标轮询帧的站(STA)的数目，并且如果能够向所述AP传送信标轮询帧的STA的数目超过预定数目，则使所述AP停止传送单播信标帧。
33.如权利要求29所述的AP，其特征在于，所述控制器监视被用来与所述STA通信的信道上的话务，其中所述信道具有带宽，并且如果所述信道上的话务超过所述带宽的预定百分比，则使所述AP停止传送单播信标帧。
34.如权利要求29所述的AP，其特征在于，所述控制器随所述单播信标帧包括给所述STA的下行链路数据。
35.如权利要求29所述的AP，其特征在于，所述发射机传送信标轮询职责(BP_DUTY)值，所述BP_DUTY值向所述STA指示在特定数目的信标区间期间所述AP将对多少信标轮询帧作出响应。
36.如权利要求29所述的AP，其特征在于，所述接收机接收来自所述STA的探测请求，其中所述探测请求指示所述STA能够参与信标轮询，并且所述发射机被配置成向所述STA传送探测响应，所述探测响应指示所述AP能够参与信标轮询。
37.如权利要求29所述的AP，其特征在于，所述发射机传送指示所述AP被启用以对所述信标轮询帧作出响应的信息元素。
38.如权利要求37所述的AP，其特征在于，所述发射机传送指示所述AP对所述信标轮询帧作出响应的能力正在改变的第二信息元素。
39.如权利要求29所述的AP，其特征在于，所述发射机传送指示所述AP将使用第一类型的单播信标帧还是第二类型的单播信标帧对所述信标轮询帧作出响应的信息元素。
40.一种在无线站(STA)与无线接入点(AP)之间实现信标轮询过程的方法，包括：
使用所述无线STA提供根据IEEE802.11标准的帧，所述帧包括具有被设为将所述帧标识为信标轮询帧的位的帧子类型字段；以及
从所述无线STA向所述无线AP传送所述帧。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，进一步包括：使用所述无线STA接收单播信标帧，其中所述单播信标帧是由所述无线AP响应于接收到所述帧并将所述帧标识为信标轮询帧而传送的。
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