CN1753401A

CN1753401A - 无线网络通信省电的方法

Info

Publication number: CN1753401A
Application number: CNA2004100119360A
Authority: CN
Inventors: 刘林
Original assignee: Ali Corp
Current assignee: Ali Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-03-29

Abstract

本发明为一种无线网络通信省电的方法，具体为应用于一无线网络设备的省电方法，该方法包括获得从无线网络中的多个帧信号，接收这些帧信号中的多个帧头，判断由该些帧头信息所接收的这些帧信号是否有用，自动将该无线网络设备进入省电状态，根据接收到的这些帧的速率及长度以计算帧的剩余部分(或剩余的帧)持续的时间，使该无线网络设备由省电状态自动恢复到接收状态。本发明能够有效地降低工作状态中的无线网络设备的功耗，使其能在有限的电池供电的情况下，持续工作更长的时间。

Description

无线网络通信省电的方法

技术领域

本发明为一种无线网络通信省电的方法，尤指一种应用于一无线网络设备的省电方法。

背景技术

在分布式的无线网络中，以ANSI/IEEE 802.11为例，其包含的有关功率管理(Power Management)的协议，能使上层有效地管理无线网络设备的功耗。当工作站需要接收或发送数据时，在上层的控制下，无线网络设备处于启动模式(Active Mode)；反之，在上层的控制下，无线网络设备处于节电模式(Power-Save Mode)，定期从休眠状态中苏醒并接收信标帧(Beacon)。

但是，这种功率管理的方法完全依赖于上层的控制，当没有数据需要收发时，设备才处于节电模式。在采用分布式访问协议的无线网络中，工作站发送数据前，必须先参与竞争信道，只有竞争信道成功后，才能发送资料。因此，竞争失败的工作站仍然处于启动模式中，不停地接收与自己无关的数据，等待下次竞争的开始。

以ANSI/IEEE 802.11中的“带有冲突避免的载波侦听多路存取(CSMA/CA)”机制为例，在无线局域网(Wireless Local Area Network，简称WLAN)的基本服务集(Base Service Set，简称BSS)中，工作站通过竞争的方式来取得对通道的控制权。某一工作站竞争通道失败后，将会处于启动模式中并监听信道直到其空闲，然后开始下一次竞争。在监听过程中，该工作站自始至终完整地接收通道中的每一帧。

如果帧头中的目的地址(Destination Address，简称DA)与该工作站不匹配，则包含在帧头中的持续时间将有可能被用来更新该工作站的网络配置向量(Network Allocate Vector；NAV)。这意味着在此帧结束后的一段时间(等于更新后的网络配置向量)内，信道中的后续帧也与该工作站无关。但是，虽然它已经事先知道这些帧是无用的，因为该工作站处于启动模式中，所以它仍然会接收这段时间内的帧。

如图1所示，图1为公知的无线网络通信方式示意图，来源16发送要求传送20信号用来通知即将有数据发给目的18，同时告知基本服务集(BaseService Set；BSS)或独立基本服务集(Independent Base Service Set；IBSS)中的其它工作站，比如图1中的工作站10，已经预订了等于网络配置向量12(由要求传送提供)的时间片段用于传送数据。目的18接收到要求传送20信号后，等待一个短帧内空间22后，回复来源16一个允许传送26讯号，同意来源16发送数据，同时告知其它工作站已经预订了等于网络配置向量14(由允许传送提供)的时间片段用于传送第一片断区域数据24。

来源16接收到允许传送26信号后，等待一个短帧内空间22后，发送第一片断区域数据24给目的18，同时告知其它工作站，已经预订了等于网络配置向量86(由第一片断区域数据提供)的时间片段用来传送第二片断区域数据32。目的18接收到第一片断区域数据24后，等待一个短帧内空间22后，回复第一询问信号28告知来源16接收第一片断区域数据24成功，可以继续传送下一块片断区域数据32了。同时告知其它工作站已经预订了等于网络配置向量88(由第一询问信号提供)的时间片段用于传送第二片断区域数据32。来源16接收到第一询问信号28后，等待一个短帧内空间22后，发送第二片断区域数据32给目的18。

目的18接收到第二片断区域数据32后，等待一个短帧内空间22后，回复第二询问信号34告知来源16接收第二片断区域数据32成功，这次数据传送自此结束。该基本服务集(或独立基本服务集)中的所有工作站在等待了一个分布式协调帧内空间30(DCF Inter-Frame Space；DIFS)后，开始下一次通道使用权的竞争。

在这次数据传送中，该基本服务集(或独立基本服务集)中的其它工作站，比如工作站10，与要求传送20、第一片断区域数据24、允许传送26、第一询问信号28、第二片断区域数据32、第二询问信号34这些帧无关。但是，在现有的功率管理方式下，工作站10都会自始至终接收这些帧，从而造成功耗的浪费。

发明内容

在多个工作站(Station，简称STA)通过竞争的方式共享一个通道(Channel)，必然会造成大多数工作站处于等待通道空闲的状态中。对于依赖电池供电的移动设备，等待状态中的功耗会直接影响到设备的可持续工作时间的长短，因此本发明的主要目的在于解决如何有效地节省等待状态的功耗及延长移动设备的可持续工作时间。

为了达到上述目的，本发明提供了一种无线网络通信省电的方法，是应用于一无线网络设备的省电方法，包括从无线网络中获得多个帧信号，接收所述帧信号中的多个帧头，判断由所述帧头信息所接收的所述帧信号是否有用，将该无线网络设备自动进入省电状态。

本发明的无线网络通讯省电的方法能够有效地降低工作状态中的无线网络设备的功耗，使其能在有限的电池供电的情况下，持续工作更长的时间。

附图说明

图1为公知的无线网络通信方式示意图；

图2为ANSI/IEEE 802.11b实体层协议数据单元40格式示意图；

图3A为ANSI/IEEE 802.11媒介撷取服务数据单元(MAC service dataunit；MSDU)管理帧的格式示意图；

图3B为ANSI/IEEE 802.11媒介撷取服务数据单元(MAC service dataunit；MSDU)数据帧的格式示意图；

图4为本发明的无线网络设备的工作站省电状态示意图；

图5为本发明的无线网络设备的工作站进行竞争通道侦测及省电状态示意图；及

图6为本发明的无线网络通信省电的方法流程图。

附图标记说明：

10工作站 12网络配置向量(由要求传送提供)

16来源 14网络配置向量(由允许传送提供)

18目的 20要求传送

22短帧内空间 24第一片断区域数据

26允许传送 28第一询问信号

30分布式协调帧内空间 32第二片断区域数据

34第二询问信号 36第一时间

38第二时间 40实体层协议数据单元

42实体层收敛程序前导码 44实体层收敛程序标头

48同步信号区域 46实体层收敛程序服务数据单元

50帧起始符号区域 52信号区域

54服务信号区域 56长度区域

58校验区域 60管理帧

62持续时间 64目的地址

66来源地址 68基本服务集识别码

70数据帧 72帧本体

74帧资料检查码 76第一地址

78第二地址 80第三地址

82第四地址

86网络配置向量(由第一片断区域提供)

88网络配置向量(由第一询问信号提供)

90省电模式周期

92接收周期

具体实施方式

下面将参考附图对本发明作详细介绍。

众所周知，为了提高分布式的无线网络的吞吐率，网络协议还采用一种连续突发的分段传输方式。某个工作站竞争通道成功，即把需要传送的数据分散在若干个连续的帧中，一次预约若干个帧的时间，并将其置于帧头的持续时间域中，使接收到帧的其它无关的工作站一直处于退避等待状态，不能与其再次竞争信道，直到全部数据发送完毕。

请参见图2，图2为ANSI/IEEE 802.11b实体层协议数据单元40格式示意图，包括实体层收敛程序前导码42(PHY Convergence Procedure；PLCP)、实体层收敛程序标头44和实体层收敛程序服务数据单元46(PLCPService Data Units；PSDU)三个部分。其中该实体层收敛程序前导码42由同步信号区域48及帧起始符号区域50所组成，而该实体层收敛程序标头44由信号区域52、服务信号区域54、长度区域56和校验区域58(CCITTCRC-16)组成。

参见图3A，图3A为ANSI/IEEE 802.11媒介撷取服务数据单元(MACservice data unit；MSDU)管理帧的格式示意图，该管理帧格式包括一管理帧60，一持续时间62，一目的地址64，一来源地址66，一基本服务集识别码68，一数据帧70，一帧本体72及一帧资料检查码74。

参见图3B，图3B为ANSI/IEEE 802.11媒介撷取服务数据单元(MACservice data unit；MSDU)数据帧的格式示意图，其格式包括一管理帧60，一持续时间62，一第一地址76，一第二地址78，一第三地址80，一数据帧70，一第四地址82，一帧本体72及一帧资料检查码74。

由图3A和图3B可知，工作站可以根据目的地址64判断出该帧是否有用。如果该帧有用，则继续接收剩余部分；反之，则停止接收，进入节电状态，关闭媒体链接控制层、物理层、模拟电路和射频电路。由图2可知，工作站可以根据实体层收敛程序标头44中的信号区域52、服务信号区域54和长度区域56计算出帧的持续的时间，进而决定何时从节电状态恢复到正常接收状态。

请同时参考图4并且比较图1，图4为本发明的无线网络设备的工作站省电状态示意图，对于工作站10来说，在第一时间36及第二时间38内所有的帧都是无用的。因此，工作站可以利用要求传送20帧头中的持续时间域更新自己的网络配置向量，然后进入省电模式周期90直至第一片断区域数据24结束。省电模式周期90结束后，工作站10进入正常接收周期92，准备接收第一询问信号28。

工作站接着利用第一询问信号28帧头中的持续时间域再次更新自己的网络配置向量，然后再次进入省电模式周期90直至第二片断区域数据32结束。因为第二片段区域的数据结束后，整个数据发送过程即告结束，所以，第二询问信号34帧头中的持续时间域中的值为零。而工作站的网络配置向量也会相应地更新为零。这意味着第二询问信号帧结束后，工作站将重新参与到对通道的竞争中去。

在无线网络的帧结构中，帧的末尾往往会加上一段校验位，以此来判断接收的成功与否。比如，ANSI/IEEE 802.11中，帧的末尾会加上一个双字(Double Word)的CRC32校验位。而根据媒介撷取(MAC)层的协议，只有在该帧通过CRC32校验后，才用该帧的持续时间域来更新网络配置向量。而且，有时在突发传送前，来源工作站并不发送要求传送讯号20，就直接发送数据。在节电的前提下，有两种简单的方法来解决这个问题。

一是完整地接收比较短的帧，尤其是要求传送信号、允许传送信号、询问信号等控制帧。如图4所示，当要求传送信号或第一询问信号接收完成以后，工作站才进入节电状态。

二是对于较长的帧，比如数据帧，获得媒介撷取标头(MAC header)后，就停止接收剩余的无用部分，直接进入节电状态，不做CRC32校验就用其持续时间域来更新网络配置向量，如图5所示。

参见图6，图6为本发明的无线网络通信省电的方法流程图，包括从无线网络中获得多个帧信号(S100)，接收这些帧信号中的多个帧头(S102)，这些帧头包含着帧的速率、长度、目的地址、持续时间和校验位等接收所必需的信息，由这些帧头信息判断所接收的这些帧信号是否有用(S104)，若判断结果为是，则包括继续接收该些帧信号的剩余的部份(S106)直至结束，再回到从无线网络中获得多个帧信号(S100)步骤。

在这些帧头信息判断所接收的这些帧信号是否有用步骤中，若判断结果为否，则包括停止接收这些帧信号其余的部份(S108)，自动将该无线网络设备进入省电状态(S110)，根据接收到的这些帧的速率及长度以计算帧的剩余部份(或剩余的帧)持续的时间，使该无线网络设备由省电状态自动恢复到接收状态(S112)。该无线网络设备可为一媒体链接控制(MediumAccess Control，简称MAC)层、一物理(Physic，简称PHY)层、一模拟电路(Analog Circuit，主要是AD/DAC)和一射频电路(RF Circuit)。

很显然，上述所公开的附图和内容，仅作为本发明的实施例而已，不脱离其思想或主要的特征，本领域的技术人员完全可以以其他特殊形式来具体化，而这些改变仍属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种无线网络通信省电的方法，是应用于一无线网络设备的省电方法，该方法包括：

获得从无线网络中的多个帧信号；

接收所述帧讯号中的多个帧头；

判断由所述帧头信息所接收的这些帧信号是否有用；及

自动将所述无线网络设备进入省电状态。

2.如权利要求1所述的无线网络通讯省电的方法，其中所述帧头包含着帧的速率、长度、目的地址、持续时间和校验位的接收所必需的信息。

3.如权利要求1所述的无线网络通信省电的方法，其中所述判断由所述帧头信息所接收的所述帧信号是否有用步骤中，若判断结果为是则包含继续接收所述帧信号的剩余的部份。

4.如权利要求1所述的无线网络通信省电的方法，其中所述判断由所属帧头信息所接收的所述帧信号是否有用步骤中，若判断结果为否则包括：

停止接收所述帧信号其余的部份；

自动将所述无线网络设备进入省电状态；及

根据接收到的所述帧的速率及长度以计算帧的剩余部份(或剩余的帧)持续的时间，使所述无线网络设备由省电状态自动恢复到接收状态。

5.如权利要求4所述的无线网络通信省电的方法，其中所述无线网络设备为一媒体链接控制(Medium Access Control，简称MAC)层、一物理(Physic，简称PHY)层或一模拟电路(Analog Circuit，主要是AD/DAC)。

6.如权利要求4所述的无线网络通信省电的方法，其中所述无线网络设备为一射频电路(RF Circuit)。