CN116746206A - 用于目标唤醒时间参数设计的装置和方法 - Google Patents

用于目标唤醒时间参数设计的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116746206A
CN116746206A CN202280009065.5A CN202280009065A CN116746206A CN 116746206 A CN116746206 A CN 116746206A CN 202280009065 A CN202280009065 A CN 202280009065A CN 116746206 A CN116746206 A CN 116746206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
twt
data
higher layer
time
interval
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280009065.5A
Other languages
English (en)
Inventor
陈冠博
A·塞加尔
邱文勋
陈浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN116746206A publication Critical patent/CN116746206A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
    • H04W52/0216—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave using a pre-established activity schedule, e.g. traffic indication frame
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H04W52/0229—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal where the received signal is a wanted signal
    • H04W52/0232—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal where the received signal is a wanted signal according to average transmission signal activity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H04W72/1263—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]
    • H04W74/0816—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA] with collision avoidance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本公开的实施例提供了用于更新目标唤醒时间(TWT)服务时段和间隔的方法和装置。该装置包括通信设备，该通信设备包括收发器和处理器。该收发器被配置为在一个时间段期间、在TWT操作中发送和接收较高层数据封包。该处理器被配置为基于该时间段期间的PHY数据速率来确定有效较高层数据速率，基于有效较高层数据速率和数据封包的总长度来估计初始数据收发时间，基于该时间段期间的估计的网络拥塞级别、估计的重传速率和TWT开销总量来调整初始数据收发时间以获得较高层数据收发时间，以及基于较高层数据收发时间来确定新的TWT服务时段和间隔。

Description

用于目标唤醒时间参数设计的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月5日提交的美国临时专利申请No.63/134,018、于2021年7月28日提交的美国临时专利申请No.63/226,342和于2021年12月23日提交的美国专利申请No.17/645,953的优先权。上述专利申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及无线通信系统中的功率管理(power management)。本公开的实施例涉及联合确定用于无线局域网通信系统中的通信的目标唤醒时间配置的参数的方法和装置。
背景技术
随着下一代IEEE 802.11无线局域网(WLAN)的标准化进程，即IEEE 802.11ax修正进入最后阶段，IEEE 802.11ax修正正在引起信息技术(IT)行业的关注。IEEE 802.11ax修正新引入了在多个802.11设备拥挤的环境中提高峰吞吐量和效率的功能。示例环境包括机场、体育场等。WI-FI联盟(WFA)已经启动了用于保证实现IEEE 802.11ax修正的经认证产品间的互操作性的WI-FI 6认证计划。在市场上，设备制造商已经开始发布经WI-FI 6认证的智能移动设备。
目标唤醒时间(Target Wake Time，TWT)是IEEE 802.11ax修正的重要特征之一。TWT支持接入点(AP)和关联站(associated station，STA)之间的唤醒时间协商，以提高功率效率。唤醒时间协商产生TWT会话(例如，连续的TWT会话)，其中STA在预先协商的时间醒来并持续指定的持续时间以(例如，经由UL和/或DL通信)与AP通信。IEEE 802.11ax修正允许STA的周期性苏醒、非周期性苏醒和随意苏醒。在IEEE 802.11ax标准中，两种类型的TWT操作是可能的，即，单独TWT操作和广播TWT操作。可以在两个STA之间或者在STA和AP之间建立单独TWT约定。另一个方面，利用广播TWT操作，AP可以为一组STA建立共享的TWT会话。
诸如唤醒间隔、唤醒持续时间和初始唤醒时间(偏移)等协商的参数会极大地影响时延、吞吐量以及功率效率，这些都与QoS(服务质量)或客户体验直接相关。具有不同流量特性的服务将具有不同的TWT参数配置以获得更好的QoS。此外，TWT配置应当适应网络和服务状态变化。
TWT允许非AP STA仅在指定时间醒来，从而降低功耗。一些应用(例如，云游戏、AR眼镜)可能具有周期性突发流量，其具有非常严格的时延要求。在由非AP STA建立TWT时，STA可能不具有AP处的流量延迟信息(即，下行链路流量的到达时间)。这可能导致DL流量到达时间和TWT服务时段(service period，SP)开始时间之间的大延迟。这可能会严重影响时延敏感型应用。如果非AP STA具有关于AP处的流量延迟的信息，则其可以相应地调整其TWT参数，并因此可以更好地支持TWT流量。
发明内容
技术问题
本公开的实施例提供了用于在无线网络(例如，WLAN)中获得定时信息并执行对目标唤醒时间(TWT)操作的时间偏移调整的方法和装置。
在一个实施例中，提供了一种通信设备，包括收发器和可操作地耦合到该收发器的处理器。该收发器被配置为在观察时间段期间在目标唤醒时间(TWT)操作中发送和接收较高层数据封包。该处理器被配置为基于观察时间段期间的物理(PHY)层发送和接收数据速率来确定有效较高层发送和接收数据速率，基于有效较高层发送和接收数据速率以及发送和接收的数据封包的总长度来估计数据封包的初始数据收发时间，基于观察时间段期间的估计的网络拥塞级别、估计的所需重传速率和TWT开销总量来调整初始数据收发时间以获得较高层数据收发时间，并且基于较高层数据收发时间来确定用于TWT操作的新的TWT服务时段和新的TWT间隔。
在另一个实施例中，提供了一种通信设备，包括收发器和可操作地耦合到该收发器的处理器。该收发器被配置为在观察时间段期间在目标唤醒时间(TWT)操作中发送和接收较高层数据封包。该处理器被配置为确定支持在观察时间段期间观察到的吞吐量的、TWT操作的最小占空比，其中，该占空比是TWT操作的TWT服务时段与TWT间隔的比率，并且基于最小占空比，在由TWT操作引入的时延不超过最大时延量并且新的TWT间隔尽可能大的联合约束下，联合确定TWT操作的新的TWT服务时段和新的TWT间隔。
在另一个实施例中，提供了一种更新目标唤醒时间(TWT)服务时段和TWT间隔的方法，包括以下步骤：在观察时间段期间观察在TWT操作中发送和接收的较高层数据封包，基于观察时间段期间的物理(PHY)层发送和接收数据速率来确定有效较高层发送和接收数据速率，基于有效较高层发送和接收数据速率以及发送和接收的数据封包的总长度来估计数据封包的初始数据收发时间，基于观察时间段期间的估计的网络拥塞级别、估计的所需重传速率和TWT开销总量来调整初始数据收发时间，以获得较高层数据收发时间，以及基于较高层数据收发时间来确定TWT操作的新的TWT服务时间段和新的TWT间隔。
在另一个实施例中，提供了一种非暂时性计算机可读介质，其被配置为存储指令，当由处理器执行时，这些指令使得电子设备：在观察时间段期间观察TWT操作中发送和接收的较高层数据封包，基于观察时间段期间的物理(PHY)层发送和接收数据速率来确定有效较高层发送和接收数据速率，基于有效较高层发送和接收数据速率以及发送和接收的数据封包的总长度来估计数据封包的初始数据收发时间，基于观察时间段期间的估计的网络拥塞级别、估计的所需重传速率和TWT开销总量来调整初始数据收发时间，以获得较高层数据收发时间，将TWT操作的最小占空比确定为较高层数据收发时间与观察时间段的比率，基于最小占空比，在由TWT操作引入的时延不超过最大时延量并且新的TWT间隔尽可能大的联合约束下，联合确定TWT操作的新的TWT服务时段和新的TWT间隔，确定新的TWT服务时段与新的TWT间隔的比率是否超过预定的第一阈值，基于该比率超过第一阈值，使用新的TWT服务时段和新的TWT间隔来协商用于TWT操作的调整后的TWT服务时段和TWT间隔，并且基于该比率不超过第一阈值，停止TWT操作。
根据下面的附图、描述和权利要求，其他技术特征对于本领域技术人员来说是清楚的。
在进行下面的具体实施方式之前，阐述对本专利文档中使用的特定词语和短语的定义可能是有利的。术语“耦合”及其派生词是指两个或多个元件之间的任何直接或间接通信，无论这些元件是否彼此物理接触。术语“发送”、“接收”和“通信”及其派生词包括直接和间接通信。术语“包括”和“包含”及其派生词是指无限制的包含。术语“或”是包含性的，指和/或。短语“与……相关联”及其派生词是指包括、被包括在……内、与……互连、包含、被包含在……内、连接到……或与……连接、耦合到……或与……耦合、与……可通信、与……合作、交织、并置、接近、结合到……或与……结合、具有、具有……属性、具有到……的关系或与……有关系等。术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分。这种控制器可以用硬件或者硬件和软件和/或固件的组合来实现。与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的，无论是本地的还是远程的。当与项目列表一起使用时，短语“……中的至少一个”是指可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任何一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。如本文中所使用的，诸如“第一”和“第二”或“第一个”和“第二个”的术语可以用于简单地将相应的组件与另外的组件区分开，而不限制组件的其他方面(例如，重要性或次序)。应当理解，如果一个元件(例如，第一元件)被称为“与另一个元件(例如，第二元件)耦合”、“耦合到另一个元件(例如，第二元件)”、“与另一个元件(例如，第二元件)连接”或“连接到另一个元件(例如，第二元件)”，则无论是否使用术语“可操作地”或“通信地”，都意味着该元件可以直接(例如，有线地)、无线地或经由第三元件与另一个元件耦合。
如本文中所使用的，术语“模块”可以包括以硬件、软件或固件实现的单元，并且可以与其他术语(例如，“逻辑”、“逻辑块”、“部件”或“电路”)互换使用。模块可以是适于执行一个或多个功能的单个集成组件、或者是其最小单元或部分。例如，根据实施例，模块可以以专用集成电路(ASIC)的形式实现。
此外，下面描述的各种功能可以由一个或多个计算机程序实现或支持，一个或多个计算机程序中的每一个由计算机可读程序代码形成并包含在计算机可读介质中。术语“应用”和“程序”是指一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据或其适于以合适的计算机可读程序代码实现的部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、硬盘驱动、紧凑盘(CD)、数字视频盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质排除传送暂时性电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可以永久存储数据的介质和可以存储数据并在稍后覆写的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。
在本专利文档中还提供了对其他特定词语和短语的定义。本领域普通技术人员应该理解，在多数(如果不是大多数)情况下，这样的定义适用于这样定义的词语和短语的先前以及将来的使用。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中相同的附图标记表示相同的部分：
图1示出了根据本公开的各种实施例的示例无线网络；
图2a示出了根据本公开的各种实施例的示例AP；
图2b示出了根据本公开的各种实施例的示例STA
图3示出了根据本公开的实施例的设备之间的封包(packet)交换的图；
图4示出了根据本公开的实施例的用于TWT参数协商的示例TWT参数集字段；
图5示出了根据本公开的实施例的TWT会话中的偏移；
图6示出了根据本公开的实施例的示例TWT信息帧；
图7示出了根据本公开的实施例的TWT的提前终止(early termination)的示例；
图8示出了根据本公开的实施例的TWT经缓存封包和最大TWT引入的时延(TWT-introduced latency)的示例；
图9示出了根据本公开的各种实施例的TWT操作的观察(observation)的示例；
图10示出了根据本公开的各种实施例的用于确定TWT参数的示例过程的概述；
图11示出了根据本公开的各种实施例的传送层数据封包配置的示例；
图12示出了根据本公开的各种实施例的、物理层数据封包的传输所需时间中所涉及的分量的示例；
图13a-图13b示出了根据本公开的各种实施例的、对于不同平均传送层封包大小LTXavg和LRXavg的测量的吞吐量和拟合的吞吐量的一些示例；
图14示出根据本公开的实施例的、对于每个凭经验测量的Ttotal数据点的inverse-CCA-over-RadioOn放大因子与Tdata的放大因子的值的比较的示例；
图15示出了根据本公开的各种实施例的隐藏节点问题的示例；
图16示出了根据本公开的各种实施例的、当开启TWT操作时，数据封包传输的改变的示例；
图17示出了根据本公开的各种实施例的、发送和接收在观察时间段期间生成的所有封包所需的时间总量的示例；
图18示出了根据本公开的各种实施例的、其中首先确定TWT SP然后确定TWT间隔的联合更新TWT SP和间隔的一般方法的示例的流程图，；
图19示出了根据本公开的各种实施例的不同流量类型的示例；
图20示出了根据本公开的各种实施例的、其中首先确定TWT间隔然后确定TWT SP的联合更新TWT SP和间隔的一般方法的示例的流程图；和
图21a-图21c示出了根据本公开的各种实施例的、用于联合更新TWT服务时段和TWT间隔的示例过程。
具体实施方式
下面讨论的图1至图21c以及本专利文档中用于描述本公开的原理的各种实施例仅是示例性的，不应该以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的系统或设备中实现。
本公开的实施例示出，WLAN中的STA之间的TWT操作可以通过设置特定的设备唤醒间隔(I)和唤醒服务时段(SP)来帮助节省设备功率。同时，TWT功能还会向设备的流量和功耗带来附加的时延。可以允许TWT功能引入的最大时延与两个条件有关。第一，SP/I比率是否足够大，从而确保TWT引入的时延可以到达上限，并且吞吐量不受TWT操作的影响。第二，TWT引入的时延(I+overhead-SP)能否小于期望的最大时延。
因此，本公开的实施例提供了使STA能够针对TWT操作找到具有最大可能I(即，最大允许时延)的最小可能SP/I比率(即，最小所需占空比)，从而可以使得TWT引入的时延以期望的时延为上限，同时尽可能节省最大量的功率的装置和方法。具体地，本公开的实施例提供了针对TWT参数设计的、在有拥塞或无拥塞情况下对数据收发时间的估计方法，以及用于对TWT服务时段和间隔参数的联合设计和优化的方法。
本公开的实施例描述了估计目标层(例如，开放系统互连(OSI)模型层)有效数据速率和数据收发时间，这可以通过以下一系列操作来实现。首先，使用映射方法将PHY层数据速率映射到一个或多个目标层(例如，OSI模型中除PHY层之外的层)的有效数据速率。然后，该有效数据速率可以用于估计目标层处的数据发送和接收时间(即，数据收发时间)。接下来，使用空闲信道评估(clear channel assessment，CCA)时间和无线电开启(radio-on)时间来估计拥塞级别，并调整用于TWT参数设计的估计的数据收发时间。最后，使用TxGoodRate参数(下面定义的)来估计由于WI-FI网络中的隐藏节点或故障AP而导致的封包的重传速率，然后调整用于TWT参数设计的估计的数据收发时间。
本公开的实施例还描述了联合确定用于TWT操作的基本上最优TWT服务时段和TWT间隔，这可以通过以下一系列操作来实现。首先，使用估计的总数据收发时间Ttotal在观察时间Tobs期间的占比来估计最小所需TWT占空比Dutycyclemin。或者可替代地，使用目标层吞吐量和目标层有效数据来估计Dutycyclemin。然后，使用估计的Dutycyclemin和最大允许TWT引入的时延Latmax来首先确定TWT服务时段，然后基于TWT服务时段来确定TWT间隔(或者可替代地，使用Dutycyclemin和Latmax来首先确定TWT间隔，然后基于TWT间隔来确定TWT服务时段)。
图1示出了根据本公开的各种实施例的示例无线网络100。图1所示的无线网络100的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用无线网络100的其他实施例。
无线网络100包括接入点(AP)101和103。AP 101和103与至少一个网络130(诸如互联网、专有互联网协议(IP)网络或其他数据网络)通信。AP 101为AP 101的覆盖区域120内的多个站(STA)111-114提供对网络130的无线接入。AP 101-103可以使用WI-FI或其他WLAN通信技术彼此通信以及与STA 111-114通信。
取决于网络类型，可以使用其他公知的术语代替“接入点”或“AP”，诸如“路由器”或“网关”。为了方便起见，术语“AP”在本公开中用于指代向远程终端提供无线接入的网络基础设施组件。在WLAN中，假设AP也竞争无线信道，则AP也可以被称为STA。此外，取决于网络类型，可以使用其他公知的术语来代替“站”或“STA”，诸如“移动站”、“订户站”、“远程终端”、“用户设备”、“无线终端”或“用户设备”。为了方便起见，术语“站”和“STA”在本公开中用于指无线接入AP或竞争WLAN中的无线信道的远程无线设备，无论STA是移动设备(诸如移动电话或智能手机)还是通常被认为是固定设备(诸如台式计算机、AP、媒体播放器、固定传感器、电视等)。
虚线示出了覆盖区域120和125的大致范围，仅出于说明和解释的目的将其示出为大致圆形。应该清楚地理解，取决于AP的配置和与自然和人为障碍相关联的无线电环境的变化，与AP相关联的覆盖区域(诸如覆盖区域120和125)可以具有其他形状，包括不规则形状。
如下文更详细描述的，AP中的一个或多个可以包括用于确定WLAN中用于目标唤醒时间(TWT)操作的参数的电路和/或程序。尽管图1示出了无线网络100的一个示例，但是可以对图1进行各种改变。例如，无线网络100可以以任何合适的布置包括任何数量的AP和任何数量的STA。此外，AP 101可以与任意数量的STA直接通信，并向这些STA提供对网络130的无线宽带接入。类似地，每个AP 101-103可以与网络130直接通信，并向STA提供对网络130的直接无线宽带接入。此外，AP 101和/或103可以提供对其他或附加外部网络(诸如外部电话网络或其他类型的数据网络)的接入。
图2a示出了根据本公开的各种实施例的示例AP 101。图2a所示的AP 101的实施例仅用于说明，并且图1的AP 103可以具有相同或相似的配置。然而，AP有各种各样的配置，并且图2a不将本公开的范围限制于AP的任何特定实现方式。
接入点101包括多个天线204a-204n、多个RF收发器209a-209n、发送(TX)处理电路214和接收(RX)处理电路219。AP 101还包括控制器/处理器224、存储器229和回程或网络接口234。RF收发器209a-209n从天线204a-204n接收传入的RF信号，诸如由网络100中的STA发送的信号。RF收发器209a-209n下变频传入的RF信号以生成IF或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路219，RX处理电路219通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化来生成经处理的基带信号。RX处理电路219将经处理的基带信号发送到控制器/处理器224以供进一步处理。
TX处理电路214从控制器/处理器224接收模拟或数字数据(诸如语音数据、网络数据、电子邮件或互动视频游戏数据)。TX处理电路214对传出的基带数据进行编码、复用和/或数字化，以生成经处理的基带或IF信号。RF收发器209a-209n从TX处理电路214接收传出的经处理的基带或IF信号，并将基带或IF信号上变频为经由天线204a-204n发送的RF信号。
控制器/处理器224可以包括一个或多个处理器或控制AP 101的整体操作的其他处理设备。例如，控制器/处理器224可以根据公知的原理控制RF收发器209a-209n、RX处理电路219和TX处理电路214对前向信道信号的接收和对反向信道信号的发送。控制器/处理器224还可以支持附加功能，诸如更高级的无线通信功能。例如，控制器/处理器224可以支持其中来自多个天线204a-204n的传出信号被不同地加权、以有效地将输出信号导向期望方向的波束成形或定向路由操作。控制器/处理器224还可以支持其中对于不同的接收者(例如，不同的STA 111-114)，传出信号被分配不同的子载波子集的OFDMA操作。控制器/处理器224可以在AP 101中支持多种其他功能中的任何一种，包括确定用于TWT操作的参数。在一些实施例中，控制器/处理器224包括至少一个微处理器或微控制器。控制器/处理器224还能够执行驻留在存储器229中的程序和其他进程，诸如OS。控制器/处理器224可以根据执行过程的需要将数据移入或移出存储器229。
控制器/处理器224还耦合到回程或网络接口234。回程或网络接口234允许AP 101通过回程连接或通过网络与其他设备或系统通信。接口234可以支持通过任何合适的有线或无线连接的通信。例如，接口234可以允许AP 101通过有线或无线局域网或者通过有线或无线连接与较大的网络(诸如互联网)通信。接口234包括支持通过有线或无线连接的通信的任何合适的结构，诸如以太网或RF收发器。存储器229耦合到控制器/处理器224。存储器229的一部分可包括RAM而存储器229的另一部分可包括闪存或其他ROM。
如下文更详细描述的，AP 101可以包括用于确定WLAN中用于TWT操作参数的电路和/或程序。尽管图2a示出了AP 101的一个示例，但是可以对图2a进行各种改变。例如，AP101可以包括任意数量的图2a所示的每种组件。作为特定示例，接入点可以包括多个接口234，并且控制器/处理器224可以支持在不同的网络地址之间路由数据的路由功能。作为另一个特定示例，尽管被示为包括TX处理电路214的单个实例和RX处理电路219的单个实例，但是AP 101可以包括每个组件的多个实例(诸如，对于每个RF收发器包括一个TX处理电路和一个RX处理电路)。可替代地，可以仅包括一个天线和RF收发器路径，诸如在传统AP中。此外，图2a中的各种组件可以被组合、进一步细分或省略，并且可以根据特定需要添加附加的组件。
图2b示出了根据本公开的各种实施例的示例STA 111。图2b所示的STA 111的实施例仅用于说明，并且图1的STA 111-115可以具有相同或相似的配置。然而，STA有各种各样的配置，并且图2b不将本公开的范围限制于STA的任何特定实现方式。
STA 111包括天线205、射频(RF)收发器210、TX处理电路215、麦克风220和接收(RX)处理电路225。STA 111还包括扬声器230、控制器/处理器240、输入/输出(I/O)接口(IF)245、触摸屏250、显示器255和存储器260。存储器260包括操作系统(OS)261和一个或多个应用262。
RF收发器210从天线205接收由网络100的AP发送的传入RF信号。RF收发器210下变频传入的RF信号，以生成中频(IF)或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路225，RX处理电路225通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化来生成经处理的基带信号。RX处理电路225将经处理的基带信号发送到扬声器230(诸如对于语音数据)或控制器/处理器240以供进一步处理(诸如对于网页浏览数据)。
TX处理电路215从麦克风220接收模拟或数字语音数据、或从控制器/处理器240接收其他传出基带数据(诸如网络数据、电子邮件或互动视频游戏数据)。TX处理电路215对传出的基带数据进行编码、复用和/或数字化，以生成经处理的基带或IF信号。RF收发器210从TX处理电路215接收传出的经处理的基带或IF信号，并将基带或IF信号上变频为经由天线205发送的RF信号。
控制器/处理器240可以包括一个或多个处理器，并执行存储在存储器260中的基本OS程序261，以控制STA 111的整体操作。在一个这样的操作中，主控制器/处理器240根据公知的原理控制RF收发器210、RX处理电路225和TX处理电路215对前向信道信号的接收和对反向信道信号的发送。主控制器/处理器240还可以包括被配置为确定WLAN中用于TWT操作的参数的处理电路。在一些实施例中，控制器/处理器240包括至少一个微处理器或微控制器。
控制器/处理器240还能够执行驻留在存储器260中的其他进程和程序，诸如确定WLAN中用于TWT操作的参数的操作。控制器/处理器240可以根据执行过程的需要将数据移入或移出存储器260。在一些实施例中，控制器/处理器240被配置为执行多个应用262，诸如用于联合确定TWT服务时段(SP)和TWT间隔(I)以找到用于TWT操作的特定SP和I参数的应用。控制器/处理器240可以基于OS程序261或者响应于从AP接收到的信号来操作多个应用262。主控制器/处理器240还耦合到I/O接口245，I/O接口245向STA 111提供连接到诸如膝上型计算机和手持式计算机的其他设备的能力。I/O接口245是这些附件和主控制器240之间的通信路径。
控制器/处理器240还连接到触摸屏250和显示器255。STA 111的操作者可以使用触摸屏250将数据输入到STA 111中。显示器255可以是液晶显示器、发光二极管显示器或能够呈现文本和/或至少有限的图形(诸如来自网站)的其他显示器。存储器260耦合到控制器/处理器240。存储器260的一部分可以包括随机访问存储器(RAM)，而存储器260的另一部分可以包括闪存或其他只读存储器(ROM)。
尽管图2b示出了STA 111的一个示例，但可以对图2b进行各种更改。例如，图2b中的各种组件可以被组合、进一步细分或省略，并且可以根据特定的需要添加附加的组件。在特定示例中，STA 111可以包括任意数量的天线205，用于与AP 101的MIMO通信。在另一个示例中，STA 111可以不包括语音通信、或者控制器/处理器240可以被分为多个处理器，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)和一个或多个图形处理单元(GPU)。此外，尽管图2b示出了被配置为移动电话或智能手机的STA 111，但是STA可以被配置为作为其他类型的移动或固定设备操作。
图3示出了根据本公开的实施例的设备之间的封包交换的图。出于本公开的目的，将从STA的角度讨论附图，STA可以是STA 111，但是应当理解，其可以是任何合适的无线通信设备。
图3示出了在AP和关联客户端STA之间交换上行链路(UL)通信封包和下行链路(DL)通信封包(可以被统称为流量)的两种场景。第一，在AP和STA之间没有唤醒时间协商(例如，如上部的图302所示)，以及第二，在AP和STA之间存在唤醒时间协商(例如，在IEEE802.11ax系统中，并且如下部的图304所示)。在顶部的图302中，在AP和STA之间存在规则的未经缓存的流量流，其中UL封包与DL封包彼此穿插。在这种场景下(即，没有唤醒时间协商)，STA没有进入休眠(doze)状态或功率节省状态的选项。
相比之下，在底部的图304中，唤醒时间协商产生连续的TWT会话306。每个TWT会话306被定义为从TWT间隔308的开始到TWT间隔308的结束的时间段。每个TWT会话306包括两个状态：由TWT服务时段(SP)持续时间310定义的活动状态311(在此期间STA醒着以与AP通信)，以及功率节省状态或休眠状态312(在此期间STA不主动醒来或不与AP通信)。作为唤醒时间协商的结果，在不增加太多时延或不允许UL或DL封包被丢弃的情况下，STA处的功率效率得到提高。
在唤醒时间协商中，经协商的TWT参数包括唤醒间隔(例如，每个TWT会话306的TWT间隔308)、唤醒持续时间(例如，每个TWT会话306的TWT SP持续时间310)和初始唤醒时间或偏移(例如，由TWT开始时间314指示的)。这些经协商的参数会极大地影响时延、吞吐量和功率效率，这些都与客户体验的QoS(服务质量)直接相关。具有不同流量特性的服务可以具有不同的TWT参数配置，以获得更好的QoS。此外，TWT配置应当适应网络和服务状态变化。
在一些实施例中，TWT参数集字段用于协商TWT参数。图4示出了根据本公开的实施例的用于TWT参数协商的示例TWT参数集字段400。TWT约定通过STA向AP发送TWT协商请求来发起。一旦在AP和STA之间达成了TWT约定，STA就周期性地醒来以与AP通信，其中连续唤醒时间之间的间隔由TWT参数集字段400中的TWT唤醒间隔尾数402和TWT唤醒间隔指数404子字段联合指定。
目标唤醒时间406和标称最小TWT唤醒持续时间408子字段分别指定TWT约定的第一次唤醒时间，以及在唤醒时间后无发送的流量时，STA进入休眠状态前必须等待的时间，即图3中的TWT SP持续时间310。
除了唤醒间隔和唤醒持续时间，偏移也是对用户体验的重要影响因素，因为偏移会影响时延。图5示出了根据本公开的实施例的TWT会话中的偏移。不同的偏移502引入了不同的附加TWT相关时延。TWT间隔308和偏移502一起定义了由TWT引入的附加时延。在TWT协商建立之后，可以通过图6中所示的示例TWT信息帧600中的字段“下一个TWT”602来调整偏移502。
图7示出了根据本公开的实施例的TWT的提前终止的示例。在各种实施例中，实际TWT SP持续时间310在运行时间中由前述标称最小TWT唤醒持续时间动态确定，并且当接收到EOSP(服务时段的结束)比特被设置为“1”或者更多的数据比特被设置为“0”的封包时，STA进入休眠状态312。取决于是否支持提前终止，STA进入休眠状态312的时间将略有不同。如图702所示，如果STA支持提前终止，那么一旦STA接收到EOSP比特被设置为“1”或更多的数据比特被设置为“0”的封包，STA就可以进入休眠状态312(尽管在封包的接收和进入休眠状态312之间可能有轻微的延迟)。如果STA不支持提前终止，那么它将等待直到TWT SP持续时间的结束为止，才进入休眠状态312，如图304所示。
如上所述，TWT参数(例如，TWT间隔、TWT SP时段等)是响应于STA发送TWT协商请求而协商的。当前确定TWT参数的方法没有针对TWT参数设计在有拥塞或无拥塞情况下估计收发时间。此外，当前的方法没有提供对TWT间隔和TWT SP的联合设计和优化。
图8示出了根据本公开的实施例的TWT经缓存封包和最大TWT引入的时延的示例。如上所述，对于可以允许的最大TWT引入的时延有两个条件(或约束)。第一，SP/I比率应该足够大，以确保TWT引入的时延可以到达上限，因此吞吐量不受TWT操作的影响。第二，TWT引入的时延应该小于期望的最大时延(Latmax)。例如，这可以是网络应用可以容忍的最大TWT引入的时延量。
第一个条件确保TWT引入的时延是受限的，因此数据吞吐量不受TWT操作影响。如图8所示，经缓存封包被定义为由AP和STA正好在SP结束(End-of-SP)开销的开始后和下一个SP结束开销的开始前生成的封包。经缓存封包区域的总持续时间是TWT间隔。目标是确保在TWT间隔(I)的时间段期间生成的经缓存封包可以全部在一个TWT服务时段(SP)内传输。因此，最大TWT引入的时延(Latmax)受I-SP+overhead限制，其中overhead是TWT引入的开销时间，包括SP开始(Start-of-SP)和SP结束开销。
从上面可以看出，第一个条件的核心问题是确定SP/I比率。只要流量传输速度高于流量生成速度，总是可以找到满足第一个条件的足够大的SP/I比率，以确保最大TWT引入的时延受限。然而，SP/I比率也是对TWT操作可以节省多少功率的直接测量。SP/I越小，则TWT操作节省的功率越多。因此，为了最大化来自TWT操作的功率节省，本文提出了一种方法来找到能够满足第一个条件的最小SP/I比率。
寻找满足第一个条件的解决方案的子问题是数据时间估计问题。为了找到在时段I期间生成的数据封包量所需的最小SP，需要能够估计发送这些数据封包所需的时间总量。STA可用的流量统计数据是网络层发送(TX)的和接收(RX)的数据封包的数量和大小，以及物理(PHY)层数据速率。为了便于解释，本公开中讨论的网络层是IP层，但是应当理解，可以使用任何合适的网络层。可用于STA指示环境拥塞的信息是STA空闲信道评估(CCA)时间和无线电开启时间。因此，本文提出了一种方法，用于利用PHY层数据速率、CCA和无线电开启时间的信息来估计发送IP层封包的总时间。
在找到满足第一个条件的最小SP/I比率并且知道最大时延受I-SP+Overhead限制之后，第二个条件是用于检查最大时延的上限(I-SP+Overhead)是否小于期望的最大时延。可以看出，在固定SP/I比率后，如果SP和I的绝对值足够小，也可以确保最大时延(I-SP+Overhead)小于期望的最大时延。然而，较小的I意味着更频繁的醒来，这会引入更多的TWT相关开销功耗。因此，本文提出了一种方法，用于针对所确定的SP/I比率找到最大可能的I，以确保TWT引入的时延小于期望的最大时延，同时TWT引入的开销功耗也保持在最小。
总之，本公开介绍了为TWT操作找到具有最大可能I的最小可能SP/I比率的方法，这可以使得TWT引入的时延以期望的最大时延为上限，同时尽可能节省最大量的功率。
图9示出了根据本公开的各种实施例的TWT操作的观察的示例。本公开的方法利用数据时间估计模型、使用观察到的流量和网络统计数据来估计TWT操作的最小所需占空比，然后使用用于联合确定TWT服务时段(SP)和TWT间隔(I)的方法来找到用于TWT操作的特定SP和I参数。如图9所示，Tobs是STA收集流量统计数据(例如，总的发送的和接收的封包长度)和网络条件(例如，PHY数据速率、拥塞级别、隐藏节点场景等)的观察时间段。由于硬件限制，观察频率往往不是很高。因此，Tobs通常大于TWT间隔I。在一些实施例中，Tobs可以是TWT间隔I的倍数。
图10示出了根据本公开的各种实施例的、用于确定TWT参数的示例过程的概述。为了便于解释，假设本公开的实施例由诸如STA 111的电子设备来执行，但是应当理解，任何合适的设备都可以执行这些实施例。
在观察时间段Tobs期间，收集流量统计数据(例如，发送的和接收的封包的总长度)和网络条件(PHY数据速率、拥塞级别、隐藏节点场景等)(框1002)。然后，使用那些观察到的流量统计数据、Tobs期间的网络条件以及开发的数据收发时间估计模型来估计Tobs期间所需的总数据收发时间Ttotal(框1004)。然后可以基于Ttotal和Tobs、或者基于吞吐量和有效数据速率来找到(即，确定或计算)最小所需占空比(最小可接受SP/I比率)(框1006)。然后，在给定最大时延要求和最小要求占空比的情况下，可以使用开发的联合TWT SP和TWT间隔更新方法来找到和调整TWT SP和间隔(框1008)。
如上所述，可以通过以下操作来估计目标层有效数据速率和数据收发时间。第一，使用映射方法将PHY层数据速率映射到一个或多个目标层(例如，OSI模型中除PHY层之外的层)的有效数据速率。然后，该有效数据速率可以用于估计目标层的数据发送和接收时间(即，数据收发时间)。第二，使用空闲信道评估(CCA)时间和无线电开启时间来估计拥塞级别，并调整用于TWT参数设计的估计的数据收发时间。第三，使用TxGoodRate参数(下面定义)来估计由于WI-FI网络中的隐藏节点或故障AP而导致的封包的重传速率，然后调整用于TWT参数设计的估计的数据收发时间。这些操作包括框1004的数据收发时间估计模型。这些操作中的每一个都下面进一步详细描述。
如上所述，为找到能够使TWT引入的时延受限的最小SP/I比率，需要用于估计发送和接收一定量的流量所需的时间(数据收发时间)的模型。主要困难在于，在STA处观察到的流量数据可以是但不限于传送层、网络层(例如，以下示例中的IP层)或数据链路层(例如，以下示例中的MAC层)中的封包的数量和大小。同时，STA可用的数据速率信息是PHY层数据速率。
图11示出了根据本公开的各种实施例的传送层数据封包配置的示例。如图11所示，为了发送传送层数据封包，PHY和MAC层可以使用无聚合(no-aggregation)、经聚合MAC服务数据单元(A-MSDU)或经聚合MAC协议数据单元(A-MPDU)。当使用无聚合时，每个MAC服务数据单元封包可以具有其自己的MAC和PHY报头。当使用A-MSDU时，若干个IP层封包被聚合在一起以使用一个共享的MAC和PHY报头。当使用A-MPDU时，若干个MAC帧被聚合在一起以使用一个共享的PHY报头。
为了计算数据收发时间，需要一种方法来将PHY数据速率映射到观察到的封包的层(被称为映射的目标层)的有效数据速率(例如，MAC、IP、传送层有效数据速率)。为了便于解释，下面讨论的示例使用传送层作为目标层，但是应该理解，所公开的映射方法可以类似地被应用于OSI模型中的其他层。
图12示出根据本公开的各种实施例的PHY层数据封包的传输所需的时间中所涉及的分量的示例。当不存在由其他STA引起的拥塞时，排除随机退避(back-off)时间，在一个PHY帧中发送传送层封包的时间可以被建模为：
T1＝TPHYHead+K1·TMACHead+K2·TIPHead+K3·Tdata+SIFS+Tack+Tother (1)
在等式(1)中，TPHYHead＝LPHYHead/Rbasic是发送PHY报头的时间，其中LPHYHead是PHY报头的长度，并且Rbasic是最低调制和编码方案(MCS)阶数下的PHY数据速率。
TMACHead＝LMACHead/R是发送MAC报头的时间，其中LMACHead是MAC报头的长度，并且R是当前MCS阶数下的PHY数据速率。
TIPHead＝LIPHead/R是发送IP报头的时间，其中LIPHead是IP报头的长度，并且R是当前MCS阶数下的PHY数据速率。
Tdata＝Ldata/R是发送传送层封包的时间，其中Ldata是传送层封包的长度，并且R是当前MCS阶数下的PHY数据速率。
SIFS是短的帧间间距时间，其是常数。SIFS是无线接口处理接收到的帧并以响应帧进行响应所需的时间。在一些情况下，SIFS是空中响应帧的第一个符号和空中接收帧的最后一个符号之间的时间差。SIFS时间包括接收器RF中的延迟、物理层汇聚协议(PLCP)延迟和MAC处理延迟。
Tack＝Lack/Rbasic是从STA向AP发送确认帧的时间，其中Lack是确认帧的长度。
取决于A-MPDU和A-MSDU的级别，可能存在不同的K1、K2和K3值，这些值都是正整数。
除了上述术语之外，还存在一些其他开销分量，例如，从传送层的角度来看，MAC层管理帧是开销。所有这些开销都表示为Tother。
有效传送层数据速率S可以定义为：
为了估计长度为Ldata的传送层封包所需的最小TWT SP，需要根据观察到的PHY数据速率R来估计S。在一个实施例中，此估计可以用分段线性映射来实现，其中：
STX＝αTX，n·RTX，RTX，n＜RTX＜RTX，n+1 (3)
SRX＝αRX，n·RRX，RRX，n＜RRX＜RRX，n+1 (4)
STX和SRX分别是有效传送层发送和接收数据速率。如果观察到的数据封包在MAC或IP层中，则STX和SRX分别是有效MAC或IP层发送和接收数据速率。RTX和RRX分别是PHY层发送和接收数据速率(被统称为PHY数据速率R)。
PHY数据速率RTX和RRX被分为若干个速度区域。在每个区域内，映射因子αTX，n和αRX，n是凭经验获取的。这是因为MAC有效载荷(传送层封包)以PHY数据速率传输，而PHY/MAC开销花费几乎相同的时间来传输，而不管PHY数据速率的差。因此，随着PHY数据速率的增加，与PHY/MAC开销相比，用于发送MAC有效载荷的时间部分将变得更小，并且有效传送层数据速率(αTX·RTX，αRX·RRX)也将变得更小。αTX，n和αRX，n可以在吞吐量被推到最大时通过执行测量在观察时间间隔Tobs期间以特定区域中的PHY数据速率RTX和RRX发送/接收的传送层封包的总长度LTX，LRX的实验来获取。因此，以RTX和RRX的PHY数据速率发送和接收传送层封包的LTX+LRX个字节所需的总时间(估计的目标层数据收发时间)可以写为：
αTX和αRX的一些示例性值是：
为了估计长度为Ldata的传送层封包所需的最小TWT SP，需要根据观察的PHY数据速率R来估计S。在另一个实施例中，根据观察的PHY数据速率R来估计S可以利用将PHY数据速率映射到目标层的有效数据速率的连续映射函数来实现。映射模型是PHY层数据速率和传送层平均封包大小的函数。本实施例中估计的无拥塞目标层数据收发时间可以被建模为：
如在分段映射模型中一样，LTX和LRX是在观察时间段Tobs期间发送和接收的传送层封包的总长度。Tobs的典型值范围是20毫秒到3秒。RTX和RRX分别是PHY层发送和接收数据速率(被统称为PHY数据速率R)。函数f1和f2是将PHY层数据速率映射到传送层数据速率的连续映射函数。映射函数f1和f2是PHY层数据速率(RTX和RRX)和每一个Tobs的传送层平均封包大小(LTXavg和LRXavg)的函数。
映射函数f1可以是两种形式之一：
或者：
f1＝ai·RTX+bi (8)
其中ai和bi是平均发送的封包大小LTXavg的函数。ai和bi可以凭经验获得。
映射函数f2可以是两种形式之一：
或者：
f2＝ci·RRX+di (10)
其中ci和di是平均接收的封包大小LRXavg的函数。ci和di可以凭经验获得。
LTXavg和LRXavg可以分别计算为知/>其中LTX和LRX分别是Tobs期间总的发送和接收的传送层数据封包大小，并且NTX和NRX分别是发送和接收的传送层数据封包的总数。
一般地，f1和f2映射函数可以通过在STA处测量在时间无拥塞时在固定TWT间隔和SP持续时间下对于不同平均传送层封包大小LTXavg和LRXavg的不同PHY数据速率的吞吐量，然后使用曲线拟合来找到描述PHY数据速率和对应的传送层吞吐量之间的关系的最佳函数来导出。
图13a-图13b示出了根据本公开的各种实施例的、对于不同平均传送层封包大小LTXavg和LRXavg的测量的吞吐量和拟合的吞吐量的一些示例。具体地，图13a中示出了LTXavg和LRXavg＝1100bytes(字节)的示例，而图13b中示出了LTXavg和LRXavg＝900bytes的示例。在每个PHY数据速率(TxSpeed(发送速度)对应于RTX，RxSpeed(接收速度)对应于RRX)下，记录无拥塞时的最大可实现传送层吞吐量(如图13a-图13b中的原始数据点所示)。给定PHY数据速率下的传送层吞吐量可以变化，如针对每个PHY数据速率的原始数据吞吐量的范围所示。
对于每个不同平均传送层封包大小下的每个PHY数据速率，选择所测量的传送层吞吐量的第30个百分位数作为代表性吞吐量(代表性数据点，诸如数据点1302)，然后构建作为每个PHY数据速率到代表性传送层吞吐量的一对一映射的函数(由测量的吞吐量(诸如1304)表示)。接下来，执行曲线拟合以找到最佳函数(由拟合的吞吐量(诸如函数1306)表示)，从而对PHY数据速率和对应的传送层吞吐量之间的关系进行建模。
在曲线拟合之后，针对不同平均发送封包大小LTXavg的上行链路映射函数f1可以例如描述如下：
/>
类似地，针对不同平均接收封包大小LRXavg的下行链路映射函数f2可以例如描述如下：
f2＝0.788·RRX-27.87，LRXavg≥1400bytes
f2＝0.606·RRX+6.28，LRXavg≥1100bytes
f2＝0.632·RRX-13.75，1100bytes＞LRXavg≥900bytes
f2＝0.58·RRX-24.75，900bytes＞LRXavg≥700bytes
f2＝0.447·RRX-40.53，700bytes＞LRXavg≥500bytes
f2＝0.243·RRX+2，500bytes＞LRxavg≥300bytes
f2＝0.125·RRX+38，300bytes＞LRXavg
由于上述模型没有考虑到拥塞，因此它们适用于环境中拥塞很少甚至无拥塞的情况。当存在环境无线电干扰时，在数据帧的传输中需要考虑拥塞时间。下面提供了各种方法来使用STA的空闲信道评估(CCA)时间和无线电开启时间来确定表示环境的估计拥塞级别的拥塞因子。在这些方法的上下文中，根据上述实施例之一确定的目标层数据收发时间可以被认为是无拥塞的目标层数据收发时间的初始估计，并且下面确定的拥塞因子可以用于调整该初始估计，以获得对有拥塞的目标层数据收发时间的估计。
使用STA的CCA和无线电开启时间来估计拥塞级别的方法的一个实施例是inverse-CCA-over-Radio-on模型。无线电开启时间表示STA醒着的时间(即，当STA的WI-FI无线电开启时)。假设在STA醒着的时间期间，STA主要工作于发送/接收数据、或者由于拥塞而等待另一STA进行发送。CCA时间主要表示STA用来感测信道以确定信道是否繁忙的时间。如果信道忙，则CCA动作可以重复，直到发现信道空闲为止。因此，CCA时间是信道的拥塞级别的良好指标。无线电开启减去CCA时间可以与实际用于发送和接收数据的时间成比例。因此，用于发送和接收长度为Ldata的数据封包的总时间和花费在拥塞上的时间可以表示为：
Ttotal＝Tdata·Congestion (11.1)
其可以改写为：
其中RadioOn是STA在观察时间段Tobs期间的无线电开启时间，CCA是Tobs期间的CCA时间并且Tdata是Tobs期间无拥塞的数据收发时间，这可以通过例如等式(5)中的分段线性映射模型或等式(6)中的连续映射模型来估计。
Congestion是inverse-CCA-over-Radio-on模型的估计的拥塞因子，并且可以被称为数据收发时间放大因子。Congestion被计算为其表示观察时间段Tobs期间的估计的网络拥塞级别，并且至少部分地基于拥塞级别估计模型来获得。
α参数是补偿对Tdata估计的上述计算中的任何建模误差和计算估计的拥塞因子中的任何建模误差的调谐参数。α参数是凭经验(例如，从曲线拟合)导出的。例如，当吞吐量被推到最大时，对发送和接收总长度为Ldata的目标层封包所需的总时间Ttotal进行经验测量。同时，(例如，利用上面讨论的分段线性映射模型)计算Tdata，并且(例如，如等式11.3中一样)计算inverse-CCA-over-Radio-on拥塞因子。然后，可以通过对于每个凭经验测量的Ttotal数据点，将inverse-CCA-over-RadioOn放大因子的值与(Tdata的放大因子)进行比较来确定α。图14示出了这种比较的示例。最小二乘估计可以用于将曲线拟合到数据点，并且获得α参数的值。如图14所示，α的示例性值是1.9。1-α值被设计为使得当无拥塞时，针对拥塞的数据收发时间放大因子将等于1。
使用STA的CCA和无线电开启时间来估计拥塞级别的方法的另一个实施例是分段线性CCA-over-RadioOn模型。拥塞时间可以与CCA-over-RadioOn值成正比。因此，用于发送和接收长度为Ldata的数据封包的总时间和花费在拥塞上的时间可以表示为：
如在inverse-CCA-over-RadioOn(逆-CCA-over-RadioOn)模型中一样，RadioOn是STA在观察时间段Tobs期间的无线电开启时间，CCA是Tobs期间的CCA时间，并且Tdata是Tobs期间无拥塞的数据收发时间，这可以例如利用等式(5)中的分段线性映射模型或等式(6)中的连续映射模型来估计。
这里的Congestion是分段线性CCA-over-Radio-on模型的估计拥塞因子(或数据收发时间放大因子)。offset是常数，与每个SP的TWT开销时间相关。offset的示例性值是0.01。offset的值的范围可以是0到0.1。对于不同的(CCA-over-Radio-On比率)值，factorn的值是分段的，表示为：
……
这是因为当CCA-over-Radio-On比率大时，将拥塞时间的增量建模为饱
和的。关于CCA-over-Radio-On比率的一组示例性分段因子值是：
在考虑拥塞影响的另一个实施例中，可以利用回归模型来估计有拥塞的总数据时间Ttotal。回归模型利用各种基于机器学习的回归算法，如线性回归、随机森林回归、支持向量回归、神经网络和多层感知器。作为这些模型的输入，可以考虑多个输入/特征，诸如CCA时间、无线电开启时间、封包计数、观察时间(观察到这些值的时间)、PHY数据速率、频带、带宽、从STA发送的封包的重传次数以及从STA发送的封包的重传速率。作为示例性模型，用于Ttotal的多元线性回归模型可以被公式化为：
Ttotal＝2*Tobs+6.64*CCA-2*RadioOn+0.75*PacketCount+321 (15)
其中Tobs是收集了统计数据的观察时间，并且PacketCount是对观察时间内通信传送的所有数据封包的计数。在一些情况下，观察时间Tobs可以跨越多个TWT间隔。根据该回归获得的Ttotal值不能为负或大于Tobs。通过将最小值设置为系统中的最小准许值，回归模型被限制在负域中。如果Ttotal大于系统中的最大准许值，则Ttotal被设置为最大准许值。作为一个实施例中的示例，最小和最大准许值可以被分别设置为0和Tobs。
除了拥塞之外，隐藏节点或故障AP可以通过要求重传失败的数据封包来增加在一个TWT DP中发送和接收所有数据封包所需的有效时间(并因此降低有效数据速率)。图15示出了根据本公开的各种实施例的隐藏节点问题的示例。如图15所示，STA1用于游戏(即，具有小收发封包大小的应用)并且与高功率AP 1502通信。作为低功率站的STA2和STA3也通信地耦合到AP 1502。对于STA1，STA2和STA3是隐藏节点，并且隐藏节点问题只能由TxGoodRate因子捕获，这将在下面进一步描述。注意，即使隐藏节点问题有时可以通过请求发送(Request-To-Send，RTS)和清除发送(Clear-To-Send，CTS)控制帧来避免，但是当发送的封包大小很小时，AP通常不使用RTS和CTS。在这些场景下，通常会存在隐藏节点问题。
在一些实施例中，考虑拥塞级别和由于隐藏节点或不良AP导致的重传二者的数据时间估计模型可以描述如下：
其中Tdata是无拥塞的数据时间，其可以例如通过等式(5)中的分段线性映射模型或等式(6)中的连续映射模型来计算。Congestion因子可以具有与等式(11)或等式(12)中的Congestion相同的形式。表示估计的所需重传因子、或者用于重传的数据收发时间放大因子。Tobs是记录了封包统计数据的持续时间，并且Tinv是当前TWT间隔。
overhead表示在每个TWT服务时段中花费的除数据收发之外的额外时间。量表示Tobs期间的总TWT开销。overhead的典型值范围是从1000微秒到3000微秒。
在示例性实施例中，等式(6)中的连续映射模型用于估计无拥塞的目标层数据收发时间，并且等式(11)的inverse-CCA-over-Radio-on模型用于估计针对拥塞的数据收发时间放大因子，使得完整的目标层数据收发时间估计模型被写为：
TxGoodRate对隐藏节点的影响进行建模，并且可以被计算如下：
其中，TxGood是Tobs期间成功传输的MPDU(或数据封包)的数量，TxBad是Tobs期间针对其尝试传输失败的MPDU(或数据封包)的数量，并且TxRetry是Tobs期间重传的MPDU(或数据封包)的数量。
参数h是TxGoodRate的分段线性函数，其可以凭经验获取。h的一组示例性分段值如下所示：
再次参考图10，一旦已经根据上述实施例找到Ttotal，框1004完成。在框1006和1008中，下一步是解决为TWT操作联合找到最小可能SP/I比率和最大可能I的问题，这可以使TWT引入的时延以期望的最大时延为上限，同时尽可能节省最大量的功率。
在确定了SP/I比率之后，通过TWT引入的时延和TWT开销消耗的额外功率之间的权衡，展示了(例如，使用现有方法)解决这个问题的复杂性。例如，对于给定的SP/I比率，减少TWT引入的时延会减少TWT间隔I，这增加了TWT会话在固定时间量内的总数，并因此增加了TWT开销所消耗的功率。另一方面，对于给定的SP/I比率，减少TWT开销消耗的总功率可能需要增加TWT间隔I，这进而又增加了TWT引入的时延。鉴于这种权衡，本公开提供了若干种方法来找到SP和I，其可以满足最小占空比要求并且消耗尽可能最小的功率量。
为了在开启TWT操作之后维持现有的服务质量(QoS)级别，有必要确保流量吞吐量和服务时延不受影响。图1 6示出了根据本公开的各种实施例的、当开启TWT操作时，数据封包传输的改变的示例。如图16所示，为了确保吞吐量在等于TWT间隔的时间段内不受影响，需要在TWT操作的STA唤醒时间/服务时段内发送和接收计划在TWT间隔内发送和接收的所有封包。因此，流量吞吐量控制TWT的最小所需占空比(即最小SP/I比率)。
由于可由STA观察到的流量统计数据的分辨率受到流量统计数据的最大轮询频率(最小Tobs))的限制，因此在Tobs的时间尺度上满足在开启TWT操作之后维持相同吞吐量的要求。本公开提供了找到最小所需TWT占空比(Dutycyclemin)的三种方法，其可以在Tobs的时间尺度上满足在开启TWT操作之后维持相同吞吐量的要求。这些方法可以对应于图10的框1006。
在第一种方法中，通过计算Ttotal与Tobs的比率来找到最小所需占空比。图17示出了根据本公开的各种实施例的、发送和接收在观察时间段期间生成的所有封包所需的时间总量的示例。如图17所示，Ttotal是发送和接收在观察时间段Tobs期间生成的所有封包所需的时间总量。可以使用上面公开的方法之一(诸如目标层数据收发时间估计模型)来计算Ttotal。因此，最小所需占空比可以计算如下：
在第二种方法中，可以基于观察时间段Tobs期间的观察到的目标层发送吞吐量TPTX、目标层接收吞吐量TPRX，、有效目标层发送数据速率STX和有效目标层接收数据速率SRX来计算最小所需占空比。TPTX和TPRX可以计算为知/>其中LTX和LRX分别是Tobs期间发送和接收的总数据封包长度。STX和SRX包括目标层有效数据速率，其等于目标层封包长度的总量除以发送和接收这些封包的时间总量。因此，可以使用上面讨论的目标层数据收发时间估计模型来计算STX和SRX。作为一个示例，当仅考虑拥塞时，STX和SRX可以计算为：
在另一个示例中，STX和SRX可以计算为：
其中函数f1和f2来自等式(6)。
一旦确定了STX和SRX，在Tobs期间维持相同吞吐量的条件可以表示为：
然后，因为最小占空比是最小SP/I比率，所以在这种方法下，最小占空比可以表示为：
在第三种方法中，通过使用组合的有效数据速率STXRX而不是单独的有效发送和接收数据速率STX和SRX来找到最小所需占空比。为了获取STXRX，在时间段Tobs上进行观察，并且记录对发送(和接收)的封包的总长度LTX(和LRX)以及有效发送(和接收)数据速率STX(和SRX)的测量。那么组合有效数据速率STXRX可以通过下式来估计：
总发送和接收吞吐量TPTXRX可以通过下式获得：
TPTXRX＝TPTX+TPRX (27)
在这种方法下，最小占空比可以表示为：
参考图10，一旦已经根据上述方法之一在框1006处确定了最小所需占空比，则在框1008处联合确定更新后的TWT SP和TWT间隔。如上所述，公开了针对该步骤的两种一般方法。可以首先确定更新后的TWT SP，然后基于所确定的SP来确定更新后的TWT间隔、或者可替代地，可以首先确定更新后的TWT间隔，然后基于所确定的间隔来确定更新后的TWT SP。
图18示出了根据本公开的各种实施例的、联合更新TWT SP和间隔的一般方法的示例的流程图，其中首先确定TWT SP，然后确定TWT间隔。下面提供了该一般方法内的两个实施例。
在第一实施例中，如上所述，为了在开启TWT操作之后维持QoS级别，有必要确保流量吞吐量和服务时延不受影响。也就是说，在确定TWT SP和TWT间隔时，需要满足两个条件(或约束)。首先，通过确保TWT占空比至少是最小所需TWT占空比(Dutycyclemin，如上所述)来维持相同吞吐量；其次，确保TWT引入的时延不超过最大允许时延(Latmax)。
由于占空比是SP/I比率，所以第一个条件可以表示为：
因为TWT引入的时延是STA不醒着的时间量(即Lat＝I-SP)，所以第二个条件可以表示为：
I≤Latmax+SP (30)
如果使用等式(20)(即，第一种方法)来计算Dutycyclemin，则以下两个不等式可以基于等式(29)和(30)被写为：
根据等式(31)中的第一个不等式，下式可以导出：
在基于Latmax和Dutycyclemin的值找到满足等式(32)的SP之后(对应于框1802)，然后根据等式(31)中的第二个不等式，TWT间隔可以基于Latmax(在框1804)被确定为：
I≤SP+Latmax (33)
在一些实施例中，SP和I的最终值是利用保护因子(guard)来计算的，该保护因子增加误差容限以考虑对SP和I的值的更新之间流量的变化。在这种情况下，不会影响QoS的TWT SP和TWT间隔的实际更新后的值是通过下式来计算的：
I＝(SP+Latmax)·guard2 (35)
其中guard1≥1且0≤guard2≤1。guard1的示例性值可以是1.05。guard2的示例性值可以是0.99。保护因子的值是在对TWT SP和TWT间隔的计算之前基于流量模式确定的。将在下面讨论用于确定保护因子值的方法。
回到上面的等式(29)和(30)，如果等式(24)(即，第二种方法)用于计算Dutycyclemin，则根据等式(29)和(30)的类似推导得到SP和I(包括保护因子)的以下表达式：
I＝(SP+Latmax)·guard2 (37)
类似地，其中guard1≥1且0≤guard2≤1，guard1的示例性值可以是1.05，并且guard2的示例性值可以是0.99。
相反，如果等式(28)(即，第三种方法)用于计算Dutycyclemin，则根据等式(29)和(30)的类似推导得到SP和I(包括保护因子)的以下表达式：
I＝(SP+Latmax)·guard2 (39)
同样，其中guard1≥1且0≤guard2≤1，guard1的示例性值可以是1.05，并且guard2的示例性值可以是0.99。
为了便于解释，在下面公开的用于联合TWT SP和间隔更新的方法的剩余实施例中，Dutycyclemin的值将根据等式(20)被计算为Ttotal与Tobs的比率，因此对用于确定更新后的TWT SP和间隔的表达式的推导将取决于Ttotal和Tobs。然而，如果等式(24)或(28)用于计算Dutycyclemin，则推导保持不变。
现在参考框1806，将讨论对保护因子的确定。如上所述，保护因子的值与流量类型相关。由于在当前观察时间段Tobs，n中观察到的流量统计数据用于估计针对下一个观察时间段Tobs，n+1的最佳TWT SP和间隔，因此在估计所需数据收发时间Ttotal时需要提供足够的误差容限，使得下一个观察时间段中流量模式的变化不会导致使用更新后的TWT SP和间隔的TWT操作在下一个观察时间段期间不能发送和接收所有数据。因此，如果流量统计数据快速地变化，保护因子的值需要适应大的误差容限。
图19示出了根据本公开的各种实施例的不同流量类型的示例。如图19所示，如果流量统计数据(例如，总封包长度)从一个观察间隔Tobs，n到另一个观察间隔变化很大，则这可能是随机流量模式。如果流量统计数据从一个观察间隔Tobs，n到另一个观察间隔没有太大变化，则这可能是稳定流量模式。为了量化流量模式的稳定性，N个观察时间段Tobs的移动窗口内估计的Ttotal的变化系数(Tcov)计算如下：
其中std(Ttotal)是Tobs的大小为N的移动窗口中N个估计的Ttotal值的标准差，并且mean(Ttotal)是Tobs的大小为N的移动窗口中N个估计的Ttotal值的平均值。guard的值可以取决于是否需要大于1还是介于0和1之间来计算，如下所示：
这种寻找保护因子的值的方法是一种示例性的方法。只要guard1和guard2的值在所要求的范围内，也可以使用其他方法。
回到框1802和1804，在其中首先确定TWT SP然后确定TWT间隔的联合TWT SP和间隔更新方法的第二实施例中，同样的两个条件适用。首先，通过确保TWT占空比至少是最小所需TWT占空比(Dutycyclemin，如上所述)来维持相同吞吐量；其次，确保TWT引入的时延不超过最大允许时延(Latmax)。
在此实施例中，TWT占空比(SP/I)首先被固定为最小所需占空比Dutycyclemin。然后，满足时延要求的等式(30)的表达式可以写为：
然后，使用由等式(20)的Ttotal与Tobs的比率确定的Dutycyclemin，可以导出以下等式：
在使用Dutycyclemin的固定值和Latmax的值找到满足等式(43)的SP之后(框1802)，并且因为占空比被固定为由Ttotal与Tobs的比率确定的Dutycyclemin，所以可以基于Dutycyclemin的固定值如下确定间隔(框1804)：
加上保护因子，不会影响QoS的TWT SP和TWT间隔的实际更新后的值计算如下：
其中0≤guard1≤1且0≤guard2≤1。guard1的示例性值可以是0.99。guard2的示例性值可以是0.99。保护因子的实际值可以使用等式(41)计算。
基于上述方法计算出SP和I值后，如果SP/I的比率过大，则意味着当前吞吐量与发送和接收数据速率相比可能相当高。在这种情况下，继续使用TWT操作可能没有好处，因为可以节省的功率可能很小，并且TWT操作还会导致额外的TWT相关时延和功耗。也就是，在框1807，对于阈值H，如果则在框1808，拆除(即停止)TWT连接。H可以在0和1之间，并且H的示例性值是0.8。如果TWT连接没有被拆除，则在框1809，TWT SP和TWT间隔的更新后的值用于(例如，与AP)协商调整后的TWT SP和TWT间隔。
在TWT被拆除并且不操作之后，STA可以在观察时间Tobs期间继续测量流量，并且记录Ttotal与Tobs的比率(框1810)。如果Ttotal与Tobs的比率较低，则AP和STA之间的数据交换所消耗的时间较低，这可能意味着条件良好，足以再次建立TWT操作以降低功耗而没有不可接受时延增加的风险。也就是说，在框1812，对于阈值L，如果则开始TWT操作。在一些实施例中，TWT操作以SP和间隔值开始(框1814)，SP和间隔值为：
I＝SP+Latmax-guard2 (48)
基于在框组1816中计算的值，框组1816可以类似于框1006和1802-1804。L可以在0和1之间。L的示例性值是0.6。这种方法也可以用于确定何时最初开始使用TWT。
图20示出了根据本公开的各种实施例的、联合更新TWT SP和间隔的一般方法的示例的流程图，其中首先确定TWT间隔，然后确定TWT SP。下面提供了该一般方法内的两个实施例。对于两个实施例，用于第一种一般方法的相同两个条件(或约束)适用。具体地，首先，通过确保TWT占空比至少是最小所需TWT占空比(Dutycyclemin，如上所述)来维持相同吞吐量，其次，确保TWT引入的时延不超过最大允许时延(Latmax)。
在第一实施例中，TWT间隔可以基于时延要求和确保当前吞吐量不受影响的最小所需占空比来计算。如上所述，最小所需占空比可以根据等式(20)获得(框1006)：
其中，如上所述，Tobs是总观察时间，并且Ttotal是Tobs期间总的估计的目标层数据收发时间。示例性Ttotal估计方法可以基于上面讨论的观察到的总封包长度、有效数据速率和inverse-CCA-over-Radio-On模型。
当使用固定时延Lat＝Latmax时，确保满足最小占空比要求将要求实际SP/I比率大于最小占空比。基于等式(29)，这可以表示为：
因此，TWT间隔的值可以基于下式找到(框2002)：
基于根据等式(51)找到满足时延要求Latmax和(根据Ttotal与Ttotal的比率的)最小占空比要求的I值，可以基于Latmax计算SP值(框2004)：
SP≥I-Latmax (52)
不会影响QoS的更新后的TWT SP和TWT间隔的实际值(包括保护因子)可以通过下式计算：
SP＝(I-Latmax)·guard2 (54)
其中guard1≥1且guard2≥1。如在上述实施例中，对于guard1如何与guard2相关不存在约束，并且guard1和guard1的任何值都是可能的，只要两者都大于或等于1。guard1的示例性值是1.01。guard2的示例性值是1.05。可以如上面参考等式(40)和(41)所讨论的那样计算保护因子的值(框2006)，但是也可以使用其他方法，只要guard1和guard2的值在其要求的范围内。
在联合TWT SP和间隔更新方法的第二实施例(其中首先确定TWT间隔，然后确定TWT SP)中，可以基于可以是最小占空比的固定占空比来确定TWT间隔。当占空比首先被固定为最小占空比时，确保满足时延要求的表达式可以写为：
TWT间隔的值然后可以基于下式找到(框2002)：
基于根据等式(56)找到满足时延要求Latmax和(根据Ttotal与Tobs的比率的)固定最小占空比要求的I值，SP值可基于Dutycyclemin计算(框2004)为：
不会影响QoS的更新后的TWT SP和TWT间隔(包括保护因子)的实际值可以通过下式计算：
其中0≤guard1≤1且guard2≥1。guard1的示例性值可以是0.99。guard2的示例性值可以是1.05。如上所述，可以使用等式(40)和(41)来计算保护因子的实际值，但是也可以使用其他方法，只要guard1和guard2的值在其要求的范围内。
类似于图18的第一种一般方法，在图19的一般方法中，可以定义阈值H和L，并且上面计算出的更新后的TWT SP和TWT间隔值可以用于确定何时拆除TWT操作(框2008，基于框2007处确定)以及何时建立TWT操作(框2012，基于框2010处确定/>
下面提供使用图20的第一实施例的、上面公开的联合TWT SP和TWT间隔更新方法的操作的示例。在此示例中，假设在框1006，支持当前吞吐量所需的Dutycyclemin被确定为80％，并且假设当前网络服务将仅允许TWT引入的时延为最大20ms(Latmax)。将这些值与等式(53)和(54)一起使用，得到步骤1的计算：
以及步骤2的计算：
SP＝(I-Latmax)·guard2≥100-20＝80ms (61)
可以看出，基于上述计算，如果TWT间隔被选择为100ms并且TWT SP被选择为80ms，则时延为I-SP＝20ms，其满足20ms的最大时延要求，并且占空比为其满足80％的最小占空比要求。这种组合还根据需要提供最大可能的功率节省。
为了进一步说明，等式(60)和(61)考虑了SP和I的替代值。如果在步骤1中TWT间隔被选择为90ms，这将导致步骤2中为70ms的TWT SP。这将满足时延要求(时延为90ms-70ms＝20ms)，但占空比将为70/90＝77.8％，不满足80％的最小占空比要求。
为了进一步说明，如果忽略等式(60)和(61)并且通过其他方式选择90ms的TWT间隔和72ms的TWT SP，那么最大时延要求和最小占空比要求两者都可以得到满足，因为时延将是90ms-72ms＝18ms，并且占空比将是72/90＝80％。然而，由于TWT间隔比使用等式(60)计算出的值短10ms，因此使用这些TWT参数，更多的功率将用于TWT开销。例如，在900ms中，如果I是90ms，则将有10个TWT间隔和10个TWT会话的开销，而如果I是100ms，将只有9个TWT会话的开销，消耗较少的功率。因此，除了使用等式(60)和(61)确定的那些TWT参数之外的TWT参数的值是次优的。
图21a-图21c示出根据本公开的各种实施例的用于联合更新TWT服务时段和TWT间隔的示例过程。为方便起见，图21a-图21c的过程被讨论为由作为WI-FI STA的通信设备执行，但是应当理解，作为WI-FIAP的通信设备可以执行此过程，如任何其他合适的无线通信设备也可以执行此过程。为了便于解释，除非另有说明，否则假设此过程由无线通信设备的处理器来执行。
参考图21a，过程开始于通信设备在观察时间段(Tobd)期间观察在TWT操作中发送和接收的较高层数据封包(步骤2105)。例如，通信设备的收发器可以被配置为发送和接收较高层数据封包，并且通信设备的处理器可以被配置为在观察时间段期间观察较高层数据流量，并且测量和记录较高层数据流量的流量统计数据。
这些流量统计数据可以包括例如物理(PHY)层发送和接收数据速率(它们一起构成PHY层数据速率)和吞吐量。在一些情况下，可以基于在观察时间段期间生成较高层数据流量的通信设备的网络应用的要求来确定吞吐量。
接下来，设备基于观察时间段期间的PHY层发送和接收数据速率来确定有效较高层发送和接收数据速率(步骤2110)。
在一个实施例中，如上所述，发送和接收映射因子可以用于执行这个步骤。例如，设备可以基于PHY层发送数据速率，从发送映射因子集合中选择发送映射因子。类似地，设备基于PHY层接收数据速率从接收映射因子集合中选择接收映射因子。然后，设备将有效较高层发送数据速率确定为发送映射因子和PHY层发送数据速率的乘积，并将有效较高层接收数据速率确定为接收映射因子和PHY层接收数据速率的乘积。
在另一个实施例中，如上所述，连续映射函数可以用于执行这个步骤。例如，设备可以使用PHY层发送数据速率和发送的数据封包的平均长度基于第一映射函数来确定有效较高层发送数据速率，并且使用PHY层接收数据速率和接收的数据封包的平均长度基于第二映射函数来确定有效较高层接收数据速率。
然后，设备基于有效较高层发送和接收数据速率以及发送和接收的数据封包的总长度来估计较高层数据封包的初始数据收发时间(Tdata)(步骤2115)。在一些实施例中，可以基于发送的数据封包的总长度除以有效较高层发送数据速率和接收的数据封包的总长度除以有效较高层接收数据速率来执行此估计。
接下来，设备基于观察时间段期间的估计的网络拥塞级别、估计的所需重传速率和TWT开销总量来调整初始数据收发时间以获得较高层数据收发时间(Ttotal)(步骤2120)。在一些实施例中，这包括确定第一数据收发时间放大因子(或数据放大因子)和第二数据收发时间放大因子(或数据放大因子)，第一数据收发时间放大因子表示观察时间段期间的估计的网络拥塞级别，第二数据收发时间放大因子表示观察时间段期间的估计的所需重传速率，然后使用第一数据收发时间和第二数据收发时间放大因子连同TWT开销总量来调整初始数据收发时间，以获得较高层数据收发时间。
例如，如上所述，表示观察时间段期间的估计的网络拥塞级别的第一数据收发时间放大因子可以被确定为这里，CCA是设备在观察时间段期间的空闲信道评估(CCA)时间，RadioOn是设备在观察时间段期间的无线电开启时间，并且α是凭经验得出的调谐参数。
表示观察时间段期间估计的所需重传速率的第二数据收发时间放大因子可以被确定为这里，/>其中，TxGood是在观察时间段期间成功发送的数据封包的数量，TxBad是在观察时间段期间尝试发送失败的数据封包的数量，TxRetry是在观察时间段期间重传的数据封包的数量，并且h是被确定为TxGoodRate的函数的调谐参数。
然后，设备将用于TWT操作的最小占空比(Dutycyclemin)确定为较高层数据收发时间与观察时间段的比率(步骤2125)。在一些实施例中，如上所述，最小占空比可以通过替代方法来确定。
然后，设备可以确定用于TWT操作的新的TWT服务时段(SP)和新的TWT间隔(I)(步骤2130)。在各种实施例中，基于较高层数据收发时间来确定SP和I。例如，基于在步骤2125基于较高层数据收发时间确定的最小占空比，可以在TWT操作引入的时延不超过最大时延量(Latmax)以及新的TWT间隔尽可能大的联合约束下联合确定SP和I。最大时延量表示TWT操作可接受的额外TWT引入的时延的最大量，并且可以是基于设备上网络应用的要求的。
在步骤2130中，可以根据若干实施例之一来确定用于TWT操作的新的TWT服务时段(SP)和新的TWT间隔(I)。在一些实施例中，设备首先基于最小占空比和最大时延量来确定新的TWT服务时段，随后基于新的TWT服务时段来确定新的TWT间隔。
例如，设备可以首先将新的TWT服务时段确定为/>基于此SP，设备然后可以将新的TWT间隔确定为I＝(SP+Latmax)·guard2，其中guard1≥1且0≤guard2≤1、或者确定为其中0≤guard1≤1且0≤guard2≤1。这里，Dutycyclemin是最小占空比，Latmax是最大时延量，并且guard1和guard2分别是与多个观察时间段上的流量模式相关的值。当该值需要大于1时，它们各自被确定为1+Tcov，并且当该值需要在0和1之间时，它们各自被确定为1-Tcov，其中Tcov是数据封包在多个观察时间段上的数据收发时间的变化系数。
在其他实施例中，设备首先基于最小占空比和最大时延量来确定新的TWT间隔，随后基于新的TWT间隔来确定新的TWT服务时段。例如，设备可以首先将新的TWT间隔确定为基于此I，设备然后可以将新的TWT服务时段确定为SP＝(I-Latmax)·guard2，其中guard1≥1且guard2≥1、或者确定为SP＝I·Dutycyclemin·guard2，其中0≤guard1≤1且guard2≥1。这里，Dutycyclemin是最小占空比，Latmax是最大时延量，并且guard1和guard2分别是与多个观察时间段上的流量模式相关的值。当该值需要大于1时，它们各自被确定为1+Tcov，并且当该值需要在0和1之间时，它们各自被确定为1-Tcov，其中Tcov是数据封包在多个观察时间段上的数据收发时间的变化系数。
在步骤2130之后，设备可以以各种方式使用新的TWT服务时段和新的TWT间隔。现在参考图21b，例如，当针对设备开启了TWT操作时，设备可以确定是否应该继续TWT操作、或者是否应该停止(即，拆除)TWT操作。为此，设备首先确定新的TWT服务时段与新的TWT间隔的比率(SP/I)是否超过预定的第一阈值(H)(步骤2135)。
在步骤2135，基于比率SP/I超过第一阈值，设备使用新的TWT服务时段和新的TWT间隔来协商用于TWT操作的调整后的TWT服务时段和TWT间隔(步骤2140)。如上所述，在这种情况下，根据此方法得出的新的TWT服务时段和新的TWT间隔应该提供尽可能高的功率节省，而不引入不可接受的额外时延。然后，方法可以返回到步骤2105，以继续监视流量统计数据并更新TWT服务时段和TWT间隔。
在步骤2135，基于比率SP/I没有超过第一阈值，设备停止TWT操作(步骤2145)。例如，如果比率SP/I低于阈值，则可以指示与收发数据速率相比，发送和接收的数据量相当高(需要大的SP)，并且TWT可能不会以节省功率的方式提供太多以说明TWT操作引入的时延是合适的。该方法然后可以进行到下面讨论的步骤2150，以确定是否以及何时恢复TWT操作。
现在参考图21c，在当前没有针对设备开启TWT操作的情况下(例如，如果根据步骤2135停止了TWT操作、或者如果设备根本没有开启TWT操作)，则设备可以确定开启TWT操作是否有益。为此，设备在观察时间段期间观察发送和接收的较高层数据封包，同时TWT操作停止(步骤2150)。该步骤可以类似于步骤2105，例如，可以使用相同的观察时间段Tobs，并且可以监视和记录相同的流量统计数据。
然后，设备确定较高层数据收发时间与观察时间段的比率是否低于预定的第二阈值(L)(步骤2155)。较高层数据收发时间可以如上面的步骤2110-2120中那样确定，例如被确定为Ttotal。在较高层数据收发时间被确定为Ttotal的实施例中，较高层数据收发时间与观察时间段的比率是这类似于在上面的步骤2125中确定的用于TWT操作的最小占空比(Dutycyclemin)。
可以设置第二阈值，使得如果该比率低于第二阈值，则指示设备与其对应设备(例如，AP)之间的数据交换所消耗的时间较少，这可能意味着条件良好，足以建立TWT操作以降低功耗而没有不可接受的时延增加的风险。因此，在步骤2155，基于该比率下降到低于第二阈值，设备使用用于TWT操作的新的TWT服务时段和新的TWT间隔开始(或恢复)TWT操作(步骤2160)。这里，基于在步骤2150中的观察时间段期间进行的测量，可以类似于上述步骤2125和2130来确定用于TWT操作的新的TWT服务时间段和新的TWT间隔。然后，方法可以进行到步骤2105，以在TWT操作期间监视流量统计数据，并更新TWT服务时段和TWT间隔。
返回到步骤2155，如果该比率高于第二阈值，则指示进行TWT操作的条件仍然很差，因此在步骤2150，设备继续监视流量统计数据并检查是否应该开始(或恢复)TWT操作。
上述流程图示出了可以根据本公开的原理实现的示例方法，并且可以对流程图中所示的方法进行各种改变。例如，尽管被示出为一系列步骤，但是各个步骤可以重叠、并行发生、以不同的次序发生或者多次发生。在另外的示例中，步骤可以被省略或者被其他步骤代替。
尽管已经用示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员可以想到各种变化和修改。本公开旨在包含落入所附权利要求的范围内的这些变化和修改。本申请中的任何描述都不应被理解为暗示任何特定的元素、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围内的必要元素。专利主题的范围由权利要求限定。

Claims (15)

1.一种通信设备，包括：
收发器，被配置为在观察时间段期间在目标唤醒时间(TWT)操作中发送和接收较高层数据封包；以及
处理器，可操作地耦合到收发器，并且被配置为：
基于观察时间段期间的物理(PHY)层发送和接收数据速率，确定有效较高层发送和接收数据速率；
基于有效较高层发送和接收数据速率以及发送和接收的数据封包的总长度，估计数据封包的初始数据收发时间；
基于观察时间段期间的估计的网络拥塞级别、估计的所需重传速率和TWT开销总量，调整初始数据收发时间以获得较高层数据收发时间；以及
基于较高层数据收发时间，确定用于TWT操作的新的TWT服务时段和新的TWT间隔。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
基于PHY层发送数据速率，从发送映射因子集合中选择发送映射因子；
将有效较高层发送数据速率确定为发送映射因子和PHY层发送数据速率的乘积；
基于PHY层接收数据速率，从接收映射因子集合中选择接收映射因子；
将有效较高层接收数据速率确定为接收映射因子和PHY层接收数据速率的乘积；以及
基于发送的数据封包的总长度除以有效较高层发送数据速率和接收的数据封包的总长度除以有效较高层接收数据速率来估计初始数据收发时间。
3.根据权利要求1所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
使用PHY层发送数据速率和发送的数据封包的平均长度基于第一映射函数，确定有效较高层发送数据速率；
使用PHY层接收数据速率和接收的数据封包的平均长度基于第二映射函数，确定有效较高层接收数据速率；以及
基于发送的数据封包的总长度除以有效较高层发送数据速率和接收的数据封包的总长度除以有效较高层接收数据速率来估计初始数据收发时间。
4.根据权利要求1所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
将第一数据放大因子确定为第一数据放大因子表示观察时间段期间的估计的网络拥塞级别；以及
使用第一数据放大因子，调整初始数据收发时间，
其中，CCA是观察时间段期间的空闲信道评估(CCA)时间，RadioOn是观察时间段期间的无线电开启时间，并且α是调谐参数。
5.根据权利要求1所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
将第二数据放大因子确定为第二数据放大因子表示观察时间段期间的估计的所需重传速率；以及
使用第二数据放大因子，调整初始数据收发时间，
其中，
其中，TxGood是观察时间段期间成功发送的数据封包的数量，
其中，TxBad是观察时间段期间尝试发送不成功的数据封包的数量，
其中，TxRetry是观察时间段期间重传的数据封包的数量，以及
其中，h是被确定为TxGoodRate的函数的调谐参数。
6.根据权利要求1所述的通信设备，其中，所述处理器被配置为：
将TWT操作的最小占空比确定为较高层数据收发时间与观察时间段的比率；以及
基于最小占空比，在由TWT操作引入的时延不超过最大时延量并且新的TWT间隔尽可能大的联合约束下，联合确定用于TWT操作的新的TWT服务时段和新的TWT间隔。
7.根据权利要求6所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
基于最小占空比和最大时延量确定新的TWT服务时段，并且随后基于新的TWT服务时段确定新的TWT间隔；或者
基于最小占空比和最大时延量确定新的TWT间隔，并且随后基于新的TWT间隔确定新的TWT服务时段。
8.一种通信设备，包括：
收发器，被配置为在观察时间段期间在目标唤醒时间(TWT)操作中发送和接收较高层数据封包；以及
处理器，可操作地耦合到收发器，并且被配置为：
确定支持在观察时间段期间观察到的吞吐量的、TWT操作的最小占空比，其中，所述占空比是TWT操作的TWT服务时段与TWT间隔的比率；以及
基于最小占空比，在由TWT操作引入的时延不超过最大时延量并且新的TWT间隔尽可能大的联合约束下，联合确定用于TWT操作的新的TWT服务时段和新的TWT间隔。
9.根据权利要求8所述的通信设备，其中：
所述数据封包是较高层数据封包，并且
所述处理器还被配置为：
确定观察时间段期间数据封包的较高层数据收发时间，其中，所述较高层数据收发时间表示吞吐量；以及
将最小占空比确定为较高层数据收发时间与观察时间段的比率。
10.根据权利要求9所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
基于观察时间段期间的物理(PHY)层发送数据速率和PHY层接收数据速率，确定较高层的有效发送和接收数据速率；
基于有效较高层发送和接收数据速率以及发送和接收的数据封包的总长度，估计数据封包的初始数据收发时间；以及
基于观察时间段期间的估计的网络拥塞级别、估计的所需重传速率和TWT开销总量，调整初始数据收发时间，以获得数据收发时间。
11.根据权利要求8所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
基于最小占空比和最大时延量，确定新的TWT服务时段；以及
基于新的TWT服务时段，确定新的TWT间隔。
12.根据权利要求11所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
将新的TWT服务时段确定为以及
将新的TWT间隔确定为I＝(SP+Latmax)·guard2，其中guard1≥1且0≤guard2≤1、或者确定为其中0≤guard1≤1且0≤guard2≤1。
其中，Dutycyclemin是最小占空比，
其中，Latmax是最大时延量，并且
其中，guard1和guard2每一个是与多个观察时间段上的流量模式相关的值，并且每一个当所述值需要大于1时被确定为1+Tcov，并且当所述值需要介于0和1之间时被确定为1-Tcov，其中，Tcov是数据封包在多个观察时间段上的数据收发时间的变化系数。
13.根据权利要求8所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
基于最小占空比和最大时延量，确定新的TWT间隔；以及
基于新的TWT间隔，确定新的TWT服务时段。
14.根据权利要求13所述的通信设备，其中，所述处理器还被配置为：
将新的TWT间隔确定为以及
将新的TWT服务时段确定为SP＝(I-Latmax)·guard2，其中guard1≥1且guard2≥1、或者确定为SP＝I·Dutycyclemin·guard2，其中0≤guard1≤1且guard2≥1，
其中，Dutycyclemin是最小占空比，
其中，Latmax是最大时延量，并且
其中，guard1和guard2每一个是与多个观察时间段上的流量模式相关的值，并且每一个当所述值需要大于1时被确定为1+Tcov，并且当所述值需要介于0和1之间时被确定为1-Tcov，其中，Tcov是数据封包在多个观察时间段上的数据收发时间的变化系数。
15.一种非暂时性计算机可读介质，被配置为存储指令，当由处理器执行时，所述指令使得电子设备：
在观察时间段期间观察TWT操作中发送和接收的较高层数据封包；
基于观察时间段期间的物理(PHY)层发送和接收数据速率，确定有效较高层发送和接收数据速率；
基于有效较高层发送和接收数据速率以及发送和接收的数据封包的总长度，估计数据封包的初始数据收发时间；
基于观察时间段期间的估计的网络拥塞级别、估计的所需重传速率和TWT开销总量，调整初始数据收发时间，以获得较高层数据收发时间；
将TWT操作的最小占空比确定为较高层数据收发时间与观察时间段的比率；
基于最小占空比，在由TWT操作引入的时延不超过最大时延量并且新的TWT间隔尽可能大的联合约束下，联合确定用于TWT操作的新的TWT服务时段和新的TWT间隔；
确定新的TWT服务时段与新的TWT间隔的比率是否超过预定的第一阈值；
基于所述比率超过第一阈值，使用新的TWT服务时段和新的TWT间隔来协商用于TWT操作的调整后的TWT服务时段和TWT间隔；以及
基于所述比率不超过第一阈值，停止TWT操作。
CN202280009065.5A 2021-01-05 2022-01-04 用于目标唤醒时间参数设计的装置和方法 Pending CN116746206A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163134018P 2021-01-05 2021-01-05
US63/134,018 2021-01-05
US202163226342P 2021-07-28 2021-07-28
US63/226,342 2021-07-28
US17/645,953 2021-12-23
US17/645,953 US11864107B2 (en) 2021-01-05 2021-12-23 Apparatus and method for target wake time parameter design
PCT/KR2022/000074 WO2022149827A1 (en) 2021-01-05 2022-01-04 Apparatus and method for target wake time parameter design

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116746206A true CN116746206A (zh) 2023-09-12

Family

ID=82219209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280009065.5A Pending CN116746206A (zh) 2021-01-05 2022-01-04 用于目标唤醒时间参数设计的装置和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11864107B2 (zh)
EP (1) EP4173360A4 (zh)
CN (1) CN116746206A (zh)
WO (1) WO2022149827A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI819711B (zh) * 2022-07-18 2023-10-21 瑞昱半導體股份有限公司 存取點及其排程方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180295573A1 (en) 2017-04-06 2018-10-11 Qualcomm Incorporated Adaptive target wake time scheduling
US10904829B2 (en) * 2017-08-09 2021-01-26 Apple Inc. Device-availability-based wake-up time schedule
US10750445B2 (en) 2017-09-01 2020-08-18 Intel IP Corporation Methods and apparatus to facilitate target wake time management between access points and devices
US10959174B2 (en) * 2017-09-02 2021-03-23 Apple Inc. Wake-up radio with urgent-data criterion
US20190253968A1 (en) 2018-02-14 2019-08-15 Qualcomm Incorporated Managing target wake time scheduling using congestion metrics
US20190253967A1 (en) 2018-02-14 2019-08-15 Qualcomm Incorporated Managing target wake time scheduling using congestion metrics
US20190306790A1 (en) 2018-03-28 2019-10-03 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for managing target wake time in a communication network
US11134444B2 (en) 2018-07-09 2021-09-28 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for low power communication in communication system
US20200221381A1 (en) 2019-01-07 2020-07-09 Qualcomm Incorporated Target wake time (twt) protocol for wi-fi voice calls
US10925001B2 (en) 2019-05-09 2021-02-16 Cisco Technology, Inc. Machine learning-based target wake time negotiation optimization for wireless networks
US11523306B1 (en) * 2019-05-30 2022-12-06 Marvell Asia Pte Ltd Traffic characteristics for target wake time (TWT) negotiation
US11659486B2 (en) * 2020-02-11 2023-05-23 Mediatek Inc. Wireless communication method with adaptive power control mechanism and associated circuitry within electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
US11864107B2 (en) 2024-01-02
EP4173360A1 (en) 2023-05-03
WO2022149827A1 (en) 2022-07-14
US20220217630A1 (en) 2022-07-07
EP4173360A4 (en) 2024-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9560548B2 (en) Dynamic adjustment of a wireless network media access control parameter
EP1734698B1 (en) Power saving apparatus and method in a wireless communication system
US9084144B2 (en) Power saving features in a communication device
US20200221381A1 (en) Target wake time (twt) protocol for wi-fi voice calls
JP3774464B2 (ja) 無線通信システムとその基地局装置
US9154430B2 (en) Buffer relay management within single user, multiple user, multiple access, and/or MIMO wireless communications
US8780713B2 (en) Link adaptation in wireless networks
KR20080066689A (ko) 무선 네트워크에서 집합 프레임을 핸들링하기 위한 타이밍정보의 사용
US20160295580A1 (en) Adaptive short inter-frame space bursting
WO2017038193A1 (ja) 情報処理装置および情報処理方法
KR102110738B1 (ko) 초과 송신 기회 시간에 대한 보상 프로시저
Tuysuz Towards providing optimal energy‐efficiency and throughput for IEEE 802.11 WLANs
US11864107B2 (en) Apparatus and method for target wake time parameter design
JP2018182405A (ja) チャネル状態予測装置、チャネル状態予測方法、無線通信装置および無線通信方法
JP5489188B2 (ja) ワイヤレスネットワークの動作方法およびワイヤレスネットワーク
JP4161988B2 (ja) ネットワーク内の通信局のエネルギー消費を最適化する方法および通信局
US20220217638A1 (en) Apparatus and method for interval adjustment for wi-fi target wake time
US12041542B2 (en) System and method for throughput-based optimization for target wake time interval adjustment
US9860775B2 (en) Network based determination of whether to add a device to a system using CSMA
US20220353812A1 (en) System and method for throughput-based optimization for target wake time interval adjustment
Bhargava et al. Q-CMRA: queue-based channel-measurement and rate-allocation
de Paz et al. Dcla: A duty-cycle learning algorithm for ieee 802.15. 4 beacon-enabled wsns
WO2024009798A1 (ja) 通信装置、通信装置の通信方法、およびプログラム
Mukherjee et al. Reduced-Feedback Scheduling Policies for Energy-efficient MAC
CN116941277A (zh) 用于在wi-fi系统中交换业务特性信息的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination