CN1246753C - 计算机系统中无线局域网模块的电源管理方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于计算机系统中的无线LAN模块的一种电源管理方法和设备可以包括通信灵敏度检查单元，用于检查无线通信信道的通信灵敏度。如果通信灵敏度小于所要求的值，则把无线LAN模块的电源模式改变到睡眠模式达预定的时间周期。在延迟周期期满之后，把无线LAN模块切换回正常模式，并且再检查通信灵敏度。如果通信灵敏度是可接受的，则数据检查单元检查而判定是否有通过无线LAN模块发送/接收的数据。如果没有数据需要发送，则至少把无线LAN模块的发送块设置到断电模式。还有，如果设置通信信道的尝试不成功，则可以把装置设置到断电模式达预定延迟周期。在超过延迟周期之后，使无线LAN模块返回另一次尝试的正常模式。

Description

计算机系统中无线局域网模块的电源管理方法和设备
技术领域
本发明涉及计算机系统中的无线LAN(局域网)模块，尤其，涉及一种方法，用于根据设置信道的通信灵敏度，或根据必需通过无线LAN模块处理的数据话务来管理电源消耗。
背景技术
在下列说明中，打算使术语“正常模式”的意思与术语“工作模式”相同，而打算使术语“睡眠模式”的意思与术语“断电模式”的意思相同。
在无线LAN网络系统中，在安装在建筑物或大型办公室中的计算机系统之间无线地发送数据。如在图1中所示，无线LAN网络系统包括计算机6、接入点4、网络集线器3、路由器2以及服务器5。计算机使用无线LAN模块与接入点4进行通信。把可得到的无线通信信道分配给相应的计算机。这允许计算机6通过经过接入点4的无线通信而相互通信。此外，在点对点通信模式中，无线装置相互可以直接建立LAN(局域网)。
网络集线器3放置在LAN发送线的中间，它的功能是作为发送线中继器。路由器2是计算机或中继器设备，用于确定通信网络中话务流的路径。路由器2迅速处理通过互联网1的消息话务。在通过网状路径使计算机与终端连接的通信网络中，路由器2接收所传送的消息，并选择最短的路径或最优化路径，然后经由所选择路径把消息发送给接收计算机。
安装在计算机6中之一的无线LAN模块根据中央处理单元(CPU)确定的系统电源模式(工作模式/睡眠模式)而操作。无线LAN模块始终监视系统电源模式，为的是根据系统电源模式的I/O(输入/输出)请求分组(IRP)来设置和改变它自己的电源模式。如果计算机的CPU的系统电源模式是工作模式，则无线LAN模块把它自己的工作模式设置为工作模式。如果计算机的CPU的系统电源模式是睡眠模式，则无线LAN模块把它自己的工作模式设置为睡眠模式。
根据高级配置和功率接口规格(ACPI规格)的操作系统(OS)直接管理计算机系统的电源模式设置。
因为根据CPU确定的系统电源模式来设置无线LAN模块的电源模式，以及因为设置无线LAN模块的电源模式而无需关心存在无线LAN模块必须处理的数据，所以当CPU正在工作模式中操作时，无线LAN模块的作用是作为系统负载。如果没有数据要无线LAN模块处理，则无线LAN模块不必要地消耗功率。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺点，以及提供在下文中描述的至少一些优点。
因此，本发明针对实质上排除了一个或多个由现有技术的限制和缺点引起的问题的无线LAN模块的电源管理方法和设备。
本发明的一个目的是提供无线LAN模块的电源管理方法和设备，其中根据设置信道的通信灵敏度，或根据存在无线LAN模块必须处理的数据而设置和改变无线LAN模块的电源模式。
本发明的一个实施例可以包括通信灵敏度检查装置，用于检查无线LAN网络的通信灵敏度，以及电源模式改变装置，用于根据检查到的通信灵敏度改变无线LAN模块的电源模式。其它实施例可以包括数据检查装置，用于检查是否存在要无线LAN模块发送/接收的数据，以及电源模式改变装置，用于根据对通信数据的需要而改变无线LAN模块的电源模式。
实施本发明的一种方法可以包括下列步骤：(a)设置信道以配置无线LAN网络；(b)检查设置信道的通信灵敏度；以及(c)根据信道设置和/或检查到的发送灵敏度改变无线LAN装置的电源模式。所述方法可以进一步包括检查是否需要无线LAN模块发送或接收数据的步骤，以及根据检查步骤的结果改变电源模式的步骤。
可以根据设置信道的通信灵敏度，或根据存在要无线LAN模块处理的数据而改变无线LAN模块的电源模式。实施本发明的方法防止无线LAN模块的不必要的功率消耗，从而减少系统负载。
在下述说明中将部分地陈述本发明另外的优点、目的和特征，熟悉本技术领域普通技术的人员根据对下述说明的研究或可以学习本发明的实践而会有几分明白，如在所附的权利要求书中特别指出，本发明的目的和优点是可以实现和达到的。
附图说明
将参考下面附图而详细描述本发明，在所有的附图中，用相同的标记所表示的意义相同，其中：
图1是一般无线LAN系统的方框图；
图2示出根据本发明使用接入点的一种通信系统配置；
图3示出无线LAN的总配置；
图4是根据本发明的计算机系统配置的方框图；
图5是根据本发明的无线LAN模块的方框图；以及
图6是操作流程图，示出根据本发明在计算机系统中的无线LAN模块的电源管理方法。
具体实施方式
图2是根据本发明使用接入点的一种通信系统配置的方框图。接入点是把无线用户装置连接到有线网络的网桥。
而网桥只确定是否传递数据，路由器分析包含在数据中的协议，选择最优化路径，然后通过所选择路径传递数据。
在基于接入点的拓扑结构中，接入点作为话务通过有线(以太网或令牌环)或无线骨干网的网桥。接入点使无线用户装置能在网络上与其它有线或无线装置进行通信。
在较佳实施例中，接入点支持重要的IEEE 802.11协议。无线LAN标准(IEEE802.11)包括本地射频(Home RF)、蓝牙等，这是基于2.4GHz跳频扩展频谱的WLI论坛开放天空的用于无线网络的共享无线接入协议(SWAP)。作为一个例子，将参考图3描述IEEE 802.11标准无线LAN的原理。图3示出无线LAN的总配置。
IEEE 802.11工作组引导无线LAN中的PHY(物理)层和MAC(媒体访问控制)层的标准化。在物理层中使用在2.4GHz频带(把该频带称为工业科学医学(ISM)频带)中的26MHz使跳频模式和直接序列(DS)模式标准化。无线分组接入使用带避碰的载波侦听媒体访问(CSMA/CA)作为最典型的方法。CSMA/CA是不保留带宽的一种随机访问。
为了减少或避免分组碰撞，使用一种载波侦听算法来监测发送数据到达之后要使用的一条线的状态，不是根据发送数据的到达。在无线数据发送中，根据线上信号功率的存在而判定载波侦听。
一般，无线接入接口协议包括物理层、数据链路层以及网络层。根据通信领域中众知的开放系统接口(OSI)7-层模型的较下面三层可以把这些层分类成为层1(L1)、层2(L2)以及层3(L3)。
层(L1)的功能如同无线接口的物理层，并通过传输信道连接到排列在较上部分的媒体访问控制层。此外，层(L1)的功能是使用无线环境的各种编码和调制方法把通过物理层的传输信道传递的数据发送到接收方。
根据一个终端是否独占地使用传输信道或数个终端是否使用共同的传输信道而把存在于物理层和媒体访问控制层之间的传输信道分类成为专用传输信道和公共传输信道。
层(L2)的功能如同数据线层，并允许数个终端共享无线资源。媒体访问控制层通过逻辑信道和发送信道之间的适当映射关系而发送数据。根据发送到用于使上层与媒体访问控制层连接的信道的信息种类而提供各种逻辑信道。
一般，当发送控制平面的信息时，使用控制信道。当发送用户平面的信息时，使用话务信道。
层3的网络层管理与无线电载波的设置/复位/断开(release)有关的发送信道和物理信道的控制。此时，设置无线电载波。无线电载波的设置(RB设置)意味着提供特定服务所需要的协议层和信道的特征的定义，以及设置各个参数以及操作方法的一个过程。
图4是根据本发明的计算机系统配置的方框图。参考图4，计算机系统包括CPU10、PC(个人计算机)卡控制器20、通用串行总线(USB)控制器30、无线LAN模块40、视频图形适配器(VGA)控制器50、BIOs(基本输入输出系统)ROM(只读存储器)60、键盘控制器70、声音控制器80、主机-PCI(外围部件互连)网桥90以及主存储器100。无线LAN模块40执行与CPU10的总线通信，并设置可通信的信道，从而得到与其它计算机系统的无线LAN模块或接入点的无线通信。可以把无线LAN模块安装在系统板上，或形成PCI型适配卡的形式。
图5是方框图，示出图4所示的无线LAN模块的详细配置。参考图5，无线LAN模块40包括PCI接口装置401，用于与直接连接到CPU10的外围部件互连(PCI)总线连接；MAC控制器402，用于通过PCI接口装置401与CPU进行通信，以及用于处理通过预定协议发送/接收到/从其它计算机系统的数据；接收器403，用于在MAC控制器402的控制下处理从其它计算机系统接收的数据；发送器404，用于在MAC控制器402的控制下处理要发送到其它计算机系统的数据；发送放大器406，用于放大在发送器404处处理的发送数据输出；以及RF(射频)切换装置405，用于选择地切换从发送放大器406或天线ANT输入的RF信号。
无线LAN模块40执行诸如信道设置操作等一系列通信操作，以及存在于预定区域中的一个或多个接入点。
在上述无线LAN模块40中，MAC控制器402执行从CPU10通过PCI接口装置401来的I/O(输入/输出)请求分组(IRP)，然后把经处理的I/O请求分组发送到发送器404。MAC控制器402还执行从其它计算机系统通过接收器403来的数据的信号处理，然后把经处理的数据发送到CPU10。在初始化时，MAC控制器402对可以支持与其它计算机系统进行无线通信的信道进行扫描和设置。然后，MAC控制器402检查设置信道的通信灵敏度，并控制发送器404的操作，以发送来自CPU的分组数据。
可以通过无线LAN模块40或通过系统BIOS得到通信信道的扫描和通信灵敏度的检查。
在通过MAC控制器402执行信道设置操作期间，如果当前可得到的信道还没有用于数据通信，则把电源模式改变成睡眠模式或较深睡眠模式，以切断到处理PCI接口装置401之外的任何部件的功率。当在睡眠模式中时，功率不提供给接收器403、发送器404、发送放大器406或RF切换装置405。
较深睡眠模式表示比正常睡眠模式高一个级别的睡眠模式。
在本发明的某些实施例中，MAC控制器402根据通过判定发送器404是否需要发送从CPU发送的数据得到的数据属性来启动或禁止发送器404。
MAC控制器402还可以发送功率控制信号来切断到RF切换装置405的功率。
图6是操作流程图，示出无线LAN模块在用本发明实施的计算机系统中执行的电源管理方法。参考图6，如果在初始化期间设置(S10)无线LAN模块40，则MAC控制器402根据有关的信道信息通过与接入点4的数据发送/接收对所有可用的信道执行顺序的信道设置操作。
在完成信道设置之后，执行检查，以判定相应的设置信道的通信灵敏度是否满足(S12)。如果设置信道的通信灵敏度低于预定的参考通信灵敏度，换言之，如果不满足，则把除了PCI接口装置401之外的无线LAN模块40的所有部件的电源模式都改变成较深睡眠模式(S21)。例如，在某些实施例中，如果通信灵敏度是百分之70或更小，则把电源模式改变成较深睡眠模式(S21)。如果灵敏度大于百分之70，则把电源模式改变成全电源模式，即，正常模式。百分之70通信灵敏度只是一个例子。根据通信条件可用增加或减小触发睡眠模式的灵敏度量。还有，在本发明的某些实施例中，用户可能能够改变导致无线通信装置进入睡眠模式的灵敏度等级。
如果把电源模式改变成较深睡眠模式，则MAC控制器402对较深睡眠模式的持续时间进行计数。在预定时间(例如，1毫秒)消逝之后，禁止较深睡眠模式，并使过程返回到步骤S12。因此，MAC控制器402重复执行灵敏度测量操作。
换言之，从设置睡眠模式而已经消逝预定时间周期之后，取消睡眠模式(S23)，并再检查通信灵敏度。如果通信灵敏度不满足，则重复上述步骤S21到S23。因此，当无线LAN模块空闲时，可以降低功率消耗。
根据本发明的另一个实施例，首先，设置信道(S11)。如果通信灵敏度小于预定参考值(百分之70)，但是保持最低水平(例如，百分之50或更多)达预定时间，则启动较深睡眠模式(S21)。在预定时间(一般比相应于预定参考值(百分之70)的时间较长)之后，禁止较深睡眠模式(S23)。然后，在周期性地检查设置信道的通信灵敏度之后，开始较深睡眠模式，以致降低了功率消耗。
如果通信灵敏度是百分之50或更小，则把暂停(唤醒时间)延长到比通信灵敏度是百分之50或更大的情况时较长，以致降低的功率消耗象延长的时间周期那么多。例如，如果通信灵敏度是百分之50或更小，则可以把暂停值设置为50毫秒。
根据本发明，MAC控制器402可以对通过天线ANT接收到的无线电波与通过RF切换装置放大的信号和以前输入到主存储器100的信息进行比较而测量通信灵敏度。
此外，CPU10可以通过周期性地检查数据是否发送/接收到/从接入点4而执行电源管理，并可以在MAC控制器处得到电源管理。
相对于所有可得到的信道执行上述信道设置操作。如果当前扫描的信道不满足设置条件，则相对于下一个信道重复执行上述信道设置操作。MAC控制器402对所有可得到的信道执行上述信道设置操作(S31)。然后，如果没有更多信道可设置，则把无线LAN模块40的电源模式改变成较深睡眠模式(S32)。
如果把无线LAN模块40的电源模式改变成较深睡眠模式，则MAC控制器402对较深睡眠模式的持续时间进行计数(S33)。在预定时间(例如，2秒)消逝之后，禁止较深睡眠模式(S34)，并且使过程返回到步骤S11，以致重复执行一系列信道设置操作。
这里，如果无线LAN模块40不相关于任何接入点(AP)，则系统的OS(操作系统)(未示出)请求无线LAN模块40以两秒的时间间隔检查是否有可得到的接入点40。
通过降低AP扫描频率和使用高速缓存最新接入点长时间扫描结果的信息，可以节约无线LAN模块40的功率。“高速缓存”的意思是把命令和数据临时存储在高速缓冲存储器或磁盘高速缓冲存储器中。高速缓存是提高系统性能的一种方法。与命令和数据读出/写入/从/到主存储器装置或磁盘比较，根据高速缓存，CPU可以按较高的速度或几乎按CPU速度读出或写入命令和数据。
在发送功率控制中，如果无线LAN模块40邻近接入点，则可以按更低的电平发送放大器406的功率输出电平。
作为本发明的一个实施例，如果把接入点布置在邻近的地方，换言之，如果信号灵敏度较大，则使用发送功率控制信号来控制MAC控制器402，以致MAC控制器可以改变放大器406的发射功率到一个低的电平。因此，由于较低的发射功率而可以降低无线LAN模块40的功率消耗。
此外，可以用蓝牙模块来代替无线LAN模块40。在蓝牙模块的情况下，当具有蓝牙模块(除了用于接入点的蓝牙模块之外)的其它系统与安装在具有蓝牙模块的系统中的蓝牙天线进行通信时，可以执行上述操作。
此外，如果系统是交流电(AC)适配模式，则无线LAN模块40的电源模式可以在不节约功率的有效模式中操作。如果系统处于只有电池的模式中，则可以把无线LAN模块40设置成在功率节约模式中操作。这里，“功率节约模式”的意思时重复睡眠模式和唤醒模式。
同时，MAC控制器402检查当前设置信道的通信灵敏度。如果检查到的通信灵敏度是优良的，则检查是否通过PCI接口装置401接收到I/O分组数据(S13)。如果接收到I/O(输入/输出)分组数据，则通过检查I/O分组数据的属性来判定I/O分组数据是否请求发送器404(S14)。
I/O请求分组(IRP)使用户程序的所有数据通过操作系统的I/O管理器转换成IRP，并把它们发送到无线LAN模块400的驱动器。
无线LAN模块400的驱动器包括数个调度例行程序，包括创建调度例行程序，用于处理当使用无线LAN模块400时产生的IRP；功率调度例行程序，用于处理改变或扫描模块的功率所使用的功率IRP；以及PNP调度例行程序，用于处理与装置的安装/除去/操作有关的IRP。
判定IRP的数据属性是接收数据还是发送数据。如果I/O分组数据不是要求发送器404的数据，则改变发送器404的电源模式成为断电模式，同时使用图3的Tx使能/禁止信号来除去放大器406的功率，以致节电。
如果I/O数据包是需要发送器404的数据，则所述发送器404的电源模式变成工作模式(S15)。另外，同时，向放大器406提供电源。
同时，如果没有接收到I/O分组数据，则把发送器404的电源模式改变成睡眠模式(S16)，然后检查是否切断功率(S17)。如果没有切断功率，则过程进行到步骤S13。因此，根据I/O分组数据的接收而重复执行上述步骤。
上述实施例和优点只是示例，而不是解释为限制本发明。可以把本学说容易地应用于其它类型的设备。打算把本发明的说明作为示例，而不是限制权利要求书的范围。熟悉本技术领域的人员会明白许多选择、修改和变化。在本权利要求书中，打算把装置-加-功能的条款包括这里描述的结构而执行所引用的功能，不只是结构的等效物，而且还是等效的结构。

Claims (18)

1.一种无线局域网模块，其特征在于，它包括：
总线接口装置(401)，用于与一互连总线连接；
MAC控制器(402)，它与所述总线接口装置耦连，用于检查至少一个通信信道的通信灵敏度，并且根据所述通信灵敏度，在一工作模式和至少一个睡眠模式之间切换所述无线局域网模块的电源模式；
天线，用于发射和接收数据；
接收器(403)，它与所述MAC控制器耦连，用于在所述MAC控制器的控制下，处理由所述天线接收到的数据；
发送器(404)，它与所述MAC控制器耦连，用于在所述MAC控制器的控制下，处理将由所述天线发送的数据；
发送放大器(406)，它与所述发送器耦连，用于放大在所述发送器处理的发送数据；和
射频切换装置(405)，它与所述发送器、所述发送放大装置和所述天线耦连，用于有选择地连接所述发送放大器和所述天线。
2.如权利要求1所述的无线局域网模块，其特征在于，所述MAC控制器被构造成当所述通信灵敏度小于第一预定灵敏度值时，将所述无线局域网模块的电源模式切换成所述至少一个睡眠模式，并且一旦在所述电源模式被设置成所述至少一个睡眠模式之后消逝了第一预定延迟期，所述MAC控制器就把所述无线局域模块的电源模式切换成所述工作模式。
3.如权利要求2所述的无线局域网模块，其特征在于，所述第一预定灵敏度值约为70％。
4.如权利要求2所述的无线局域网模块，其特征在于，所述MAC控制器被进一步构造成当所述通信灵敏度大于所述第一预定灵敏度值并且没有数据需要通过所述无线局域网模块来发送时，将所述无线局域网模块的电源模式切换成一断电模式。
5.如权利要求2所述的无线局域网模块，其特征在于，所述MAC控制器被进一步构造成当所述通信灵敏度小于第二预定灵敏度值时，一旦在所述电源模式被设置成所述至少一个睡眠模式之后消逝了第二预定延迟期，所述MAC控制器就把所述无线局域网模块的电源模式切换成所述工作模式。
6.如权利要求1-5中任何一项所述的无线局域网模块，其特征在于，所述至少一个睡眠模式是断电模式。
7.一种无线通信装置，其特征在于，它包括：
中央处理器(10)；
互连总线，它与所述中央处理器(10)连接；
PC卡控制器(20)，它与所述互连总线耦连；
视频图形适配器控制器(50)，它与所述互连总线耦连；
声音控制器(80)，它与所述互连总线耦连；以及
如权利要求1所述的无线局域网模块(40)。
8.如权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于，所述MAC控制器被构造成当所述通信灵敏度大于一预定灵敏度值时，将所述无线局域网模块的电源模式切换成所述工作模式，而当所述通信灵敏度小于所述预定灵敏度值时，将所述无线局域模块的电源模式切换成所述至少一个睡眠模式。
9.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述预定灵敏度值是可以由用户改变的。
10.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述MAC控制器被构造成一旦在电源模式被设置成所述至少一个睡眠模式之后消逝了一预定时期，所述MAC控制器就把所述无线局域网模块的电源模式切换成所述工作模式。
11.如权利要求10所述的无线通信装置，其特征在于，根据所述预定灵敏度值，改变所述预定时期的长度。
12.如权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于，所述MAC控制器被构造成如果没有数据要发送，就把所述无线局域网模块的电源模式切换成所述至少一个睡眠模式，并且如果有数据要发送，就把所述无线局域网模块的电源模式切换成所述工作模式。
13.如权利要求7-12中任何一项所述的无线通信装置，其特征在于，所述至少一个睡眠模式是断电模式。
14.一种无线局域网模块的电源管理方法，其特征在于，它包括：
设置一无线局域网的通信信道；
检查所设置的信道的通信灵敏度；
如果所述检查步骤的结果指示所述通信灵敏度小于一预定灵敏度值，则把所述无线局域网模块的电源模式改变到睡眠模式；以及
在把所述无线局域网模块设置成睡眠模式后超过一预定延迟周期之后，将所述无线局域网模块的电源模式改变回到工作模式。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，如果所述检查步骤的结果指示所述通信灵敏度小于第一预定灵敏度值，则在超过第一预定延迟周期之后，改变所述无线局域网模块的电源模式，使之回到工作模式，其中，如果所述检查步骤的结果指示所述通信灵敏度小于第二预定灵敏度值，则在超过第二预定延迟周期之后，改变所述无线局域网模块的电源模式，使之回到工作模式。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，如果所述检查步骤的结果指示所述通信灵敏度大于所述预定灵敏度值，则所述方法进一步包括下列步骤：
检查并判定所述无线局域网模块是否必须发送数据；以及
如果所述检查步骤的结果指示没有数据必须发送，则把所述无线局域网模块的发送器的电源模式改变成睡眠模式。
17.一种设置无线局域网模块以实现省电的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
尝试设置一无线通信信道；
检查并判定是否适当地设置了所述信道；
如果所述检查步骤的结果指示没有适当地设置所述信道，则把所述无线局域网模块的电源模式改变成断电模式；以及
在把所述无线局域网模块的工作模式设置成断电模式后超过一预定延迟周期之后，把所述无线局域网模块的电源模式改变成正常模式。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，如果在尝试设置了预定次数之后仍没有成功地设置所述通信信道，则所述方法进一步包括下列步骤：
把所述无线局域网模块的电源模式改变成所述断电模式；以及
在把所述无线局域网模块的电源模式设置成断电模式之后超过第二预定延迟周期之后，把所述无线局域网模块的电源模式改变成正常模式，其中，所述第二预定延迟周期比在不成功的设置尝试之后使用的预定延迟周期更长。
CNB031548725A 2002-08-20 2003-08-20 计算机系统中无线局域网模块的电源管理方法和设备 Expired - Fee Related CN1246753C (zh)

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