CN1860806B - 增强的被动扫描 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线局域网的增强的被动扫描方法，包括步骤接收(405)至少一个信标信号(342、348)或无偿探测响应(344)、基于所接收的信标信号(342、348)或无偿探测响应(344)更新(435)站点定时表中的站点定时表条目、基于在更新的站点定时表中的条目设置(445)扫描开始时间、以及基于扫描开始时间确定(450)无线通信设备的功率模式。还公开了增强的被动扫描系统(200、500、600)和用于增强的被动扫描的计算机可用的媒体。

Description

增强的被动扫描
技术领域
本发明通常涉及无线通信系统和无线局域网的操作方法。更具体，本发明涉及用于在移动台和接入点之间建立通信的扫描方法。
背景技术
无线局域网(WLAN)通常经由无线电或红外频率发射以连接数据设备。在WLAN中，无线通信设备通常是可移动的，在网络区域内或多或少地自由移动。WLAN与连接到因特网的基础设施网络系统结合，由此提供长距离的通信。
WLAN经由也称为基站的多个固定接入点(AP)将便携式和无线计算机设备，其也称为移动台或终端连接到有线的LAN。允许WLAN设备与基础设施网络通信，接入点在各个小区内提供无线通信并通常在整个指定网络区域内分布。接入点促进在称为基础服务集(BSS)的服从802.11的设备的网络集之间的通信，以及与其它BSS和在有线基础设施网络系统内或连接到有线基础设施网络系统的有线设备的通信。
WLAN已经用于私有商业应用中，例如订单登记、运输、接收、包裹跟踪、存货、减价验证、以及便携销售点。这种系统可有一个携带手持计算机设备的操作者，该手持计算机设备经由例如无线网桥或路由器的一个或多个接入点与服务器通信，每个接入点与服务器交互以产生无线单元。
在电器与电子工程师协会的IEEE 802.11工业标准系列中描述了最常见的WLAN技术，其包括两个物理层标准：在2.4GHz操作并在250英尺最大值上传送达11Mbps的802.11b；以及在5GHz操作并在150英尺最大值上传送达54Mbps的802.11a。第三个标准，802.11g，提供在802.11b的距离上802.11a的速度。IEEE802.11规定用于在802.11无线网络内操作的设备的带有冲突避免的载波侦听多路存取(CSMA/CA)。可以在IEEE Std.802.11-1999，Part 11：无线LAN媒体存取控制(MAC)和物理层(PHY)规范，参考号ISO/IEC 8802-11：1000，ANSI/IEEE Std.802.11，1999版，1999中找到信息材料。
当无线设备在WLAN内移动时它可能需要将其关联从一个接入点改变到另一个接入点，如果相关联的接入点的接收电平变得非常低。该称作漫游的步骤允许WLAN设备在接入点之间切换，包括通常基于接入点的相对接收电平的变化。漫游步骤可基于接入点(AP)的所选择结构设置，例如影响它们的延迟、载波检测、以及小区搜索行为的小区大小的密度级。
在无线网络中通常根据操作协议来管理无线通信，该操作协议需要当前的无线活动来监测WLAN设备的漫游并同步在这些便携式设备和接入点之间的无线电定时。该当前活动作用于从电池供电的WLAN设备消耗能量。无线电定时的同步在无线通信管理中变得特别关键，并且未来协同活动的更加有效的调度提供更好的节电策略。
在WLAN设备能够与在给定WLAN中的其他设备通信之前，它必须首先定位接入点。IEEE802.11的媒体访问控制(MAC)层2协议管理、协调和维持在具有固定接入点的无线网络中或在微微网中的通信、业务和数据分配。IEEE802.11 MAC协议限定由接入点在规则间隔发送的信标帧，该间隔称为信标间隔，例如每100微秒，以允许WLAN设备监测接入点的存在。为了WLAN设备检测接入点而开发了被动和主动扫描技术，尽管802.11标准不要求特定的扫描方法。
被动扫描允许WLAN设备的网络接口卡(NIC)通过监听业务找到IEEE802.11网络。如在802.11中所定义，被动扫描包括监听每个频道不超过由信道时间参数所定义的最大持续时间的WLAN设备。在该被动模式下，无线NIC监听来自相邻接入点的信标，同时抽取关于特定信道的信息。被动扫描消耗时间和电池功率，当监听不会出现或在空闲信道上的信标帧时。
在WLAN设备驱动器初始化阶段期间配制信道时间。为了启动被动扫描，驱动器命令固件执行具有信道列表的被动扫描。固件排序该信道列表并将任何接收到的帧发送到驱动器。在信道上花费的时间总量等于信道时间值。当接收到期望的信标或探测(probe)响应时，驱动器能够终止被动扫描。
与被动扫描不同，主动扫描需要扫描无线NIC发送请求并从其他802.11无线NIC和接入点接收响应。主动扫描允许移动无线NIC基于探测请求和探测响应与其它无线NIC或接入点交互。
IEEE802.11 MAC的主动扫描使用包括探测请求帧的管理帧的集，该探测请求帧由WLAN设备发送，并且由可用的接入点发送的探测响应帧紧随该探测请求帧。这样，WLAN设备可主动地扫描以定位在特定信道频率上工作的接入点，并且该接入点可向WLAN设备指示使用了什么参数。
在主动扫描中，WLAN设备发送探测请求帧，并且如果在相同信道上有匹配在探测请求帧中的服务集标识(SSID)的网络，在该网络中的接入点将通过将探测响应帧发送到WLAN设备而响应。探测响应包括WLAN设备用于存取网络描述的信息。WLAN设备处理其接收的信标帧和任何额外的探测响应。
一旦处理了各种响应或者确定在预设时间内没有接收到响应，WLAN设备继续扫描其他无线电信道。在扫描过程的结束，WLAN设备已经累积了关于其附近的网络的数据，并且该设备可以确定加入哪个网络。当与被动扫描相比较时，主动扫描导致WLAN设备的更长的电池寿命，但是它也减少了网络容量。
在被动或主动扫描之后，WLAN设备在所选择网络的AP注册自已，与该AP同步，并且随后将数据发送到该AP或从该AP接收数据。根据IEEE802.11标准，该注册包括验证，由此AP识别WLAN设备是否具有经由媒体访问控制(MAC)层访问无线网络的权限。通常，该验证阶段需要与AP和WLAN设备的双向验证步骤，交换某些分组，并且可选地，可包括插入标识、断言难题、以及响应于难题的额外步骤。在验证之后，WLAN设备通过将关联请求分组发送到AP并等待从确认该关连的AP接收响应帧而建立与该AP的连接链路。WLAN设备通过根据在AP信标中所包含的信息设定局部跳时和信道序列而加入基础服务集(BSS)。
AP是网络的定时控制者(master)，执行TSF(定时同步功能)以保持更大网络的相同基本服务集(BSS)内的所有WLAN设备的定时器同步。由AP在固定时间间隔广播的信标包含TSF定时器的复件和跳跃顺序以同步在BSS中的其他WLAN设备。当设备的TSF定时器的时间标记与在所接收的信标帧内的时间标记不同时，WLAN设备重置其时间标记值以匹配所接收的时间标记值。
使用IEEE802.11 WLAN和其他通信技术来完成扫描、验证和关联的所有步骤的设备所消耗的总时间可以大大地不同。因此，改进无线网络的扫描过程可帮助建立设备间的连接以及在网络内的通信变得更加可预测，以及变得更加强大和时间有效，特别地对于电池供电的IEEE802.11 WLAN设备。用于扫描的更有效的编程技术将最小化生成的探测请求的数目、设备的接收器设置为开启状态的总时间、以及固件为了信标处理而中断主机控制器的次数。因此，改进的扫描系统将增加WLAN设备的电池寿命，因为该设备将需要较少的时间来扫描或监测来自最初的以及相邻的接入点的信标信号。此外，WLAN网络的扫描系统的改进将使相关的网络，例如广域网(WAN)、个人网络(PAN)、以及控制器网络(CAN)受益。
发明内容
本发明一个方面提供用于无线局域网的增强的被动扫描方法。接收信标信号或无偿的(gratuitous)探测响应的至少一个。基于所接收的信标信号或无偿探测响应更新站点定时表(site timing table)中的站点定时表条目(entry)。基于更新的站点定时表中的条目，设置扫描开始时间，然后基于该扫描开始时间确定无线通信设备的功率模式。
本发明的另一方面提供用于无线局域网的增强的被动扫描系统，包括用于接收信标信号或无偿探测响应的至少一个的装置、用于基于所接收的信标信号或无偿探测响应，更新站点定时表中的站点定时表条目的装置、用于基于在更新的站点定时表中的条目，设定扫描开始时间的装置、以及用于基于该扫描开始时间，确定无线通信设备的功率模式的装置。
本发明的另一方面提供一种计算机可用的媒体，其包括用于无线局域网的增强的被动扫描的程序。该程序包括用于接收信标信号或无偿探测响应的至少一个的计算机程序代码、用于基于所接收的信标信号或无偿探测响应，更新站点定时表中的站点定时表条目的计算机程序代码、用于基于在更新的站点定时表中的条目，设定扫描开始时间的计算机程序代码、以及用于基于该扫描开始时间，确定无线通信设备的功率模式的计算机程序代码。
由各种实施例的附图以及下面的详细描述说明本发明。不应认为附图将本发明限制在特定实施例中，而是用于解释和理解。详细说明和附图仅仅是本发明说明而不是限制，由所附权利要求及其等同来限定本发明的范围。由参照附图的详细说明将更加容易地理解本发明的上述方面和其他附带优势。
附图说明
由附图说明了本发明的各种实施例，其中：
图1说明根据本发明的一个实施例的无线局域网的增强的被动扫描系统；
图2说明根据本发明的另一个实施例的无线局域网的增强的被动扫描系统；
图3说明根据本发明的一个实施例的从两个接入点发送的信标信号和无偿探测响应的图；
图4是根据本发明的一个实施例的无线局域网的增强的被动扫描方法的流程图；
图5是根据本发明的一个实施例的无线局域网的增强的被动扫描系统的框图；以及
图6是根据本发明的另一个实施例的无线局域网的增强的被动扫描系统的框图。
具体实施方式
图1在100示出根据的本发明的一个实施例的无线局域网(WLAN)的增强的被动扫描系统。WLAN100包括一个或多个无线通信设备，在此称为移动台110、112、114和116，以及一个或多个接入点120和124。接入点120和124可连接到基础设施网络130，其反过来连接到其他有线和无线网络(未示出)。移动台110、112、114和116包括无线电发射机和接收机，用于发送和接收例如IP上的语音、数据分组、控制帧以及网络管理帧的信号。移动台110、112、114和116可与接入点120和124无线地通信，并可被设置为彼此通信。在一个实施例中，两个移动台110和112形成微微网，其具有当彼此非常接近时建立通信的能力。通常，一个或多个移动台110、112和114使用通常称为Wi-Fi的例如IEEE802.11的标准协议，无线地连接到接入点120。这些工业标准允许建立通信信道并在移动台和接入点的组合之间保持该通信信道，通过使用例如带有冲突避免的载波侦听多路存取协议(CSMA/CA)的技术，用于数字信息的传输，以帮助提供所有台(station)的迅速、平衡的连接。
部分地由于电池功率的限制，移动台和接入点之间的可靠通信的传输范围是有限的。通常在配制完备的无线LAN中，移动台可以在多于一个接入点的范围内，以及需要确定移动台所连接的接入点。例如，移动台110连接到接入点120，有时称为服务接入点。然而，移动台114可连接到接入点120或接入点124，接入点120和124之一作为服务AP，而另一个可被称为相邻AP。当移动台114移动或漫游时，或者当无线电传输的环境因素变化时，服务AP相应地改变。
接入点120具有传输范围122，在其中可以将数据传输发送到一个或多个移动台110、112和114，或从该一个或多个移动台接收数据传输。相似地，接入点124具有传输范围126，在其中可以将数据传输发送到一个或多个移动台114和116，或从该一个或多个移动台114和116接收数据传输。开始与移动台连接的过程，AP在规定信道上发送例如信标信号。该规定的信道包括规定的频率或频带，当移动台适宜地调谐并准备好接收传输时，可由在传输范围内的任何移动台接收该规定的频率或频带。通常称为信标的信标信号包括例如接入点时间标记、信标间隔、基础服务集标识符(BSSID)、以及业务指示映射(TIM)。接入点时间标记包含来自服务AP的定时器信息，例如AP的TSF定时期的复件，用于同步定时器敏感的操作。信标间隔指示信标信号的两个目标开始时间之间的时间。在一个实施例中，信标间隔基本上为1024微秒。SSID是指定到包括移动台和服务移动台的AP的局域网的识别名。BSS是基础服务集，其包括由单个协同功能控制的一组台。基础设施BSS中的BSSID是服务AP的MAC地址。业务指示映射，即在由AP生成的信标帧中出现的信息单元，包含DTIM计数，其指示在下一个DTIM之前将出现多少个信标、DTIM周期，其指示连续DTIM之间的信标间隔数目、位图控制域，其提供在AP缓存的广播或多点广播帧的指示、以及业务指示虚拟位图，其包含对应于为在BSS内的特定台所缓存的业务的信息，在发送信标帧的时候，AP准备传递该所缓存的业务。DTIM是信标信号，其包含传递业务信息消息(DTIM)，在该DTIM之后，AP发出所缓存的广播和多点广播媒体接入控制(MAC)服务数据单元(MSDU)，随后是任何单播帧。信标信号还可在信标帧内包括含有例如容量信息、支持的速率以及关于跳频(FH)或直接排序扩展频谱(DSSS)物理层(PHY)的参数的信息的域。
除了信标信号之外，在移动台还周期地从AP接收无偿探测响应(GPR)。所接收的GPR包括例如接入点时间标记、无偿探测响应间隔、以及基础服务集标识符。与信标信号相似，GPR包含来自服务AP的定时和同步信息，虽然省略了包含在信标帧中的潜在地长的TIM和其他信息。因为GPR帧比信标帧要短，GPR的传输和接收减轻了网络的负载，并且能够比信标信号更加频繁地发送GPR。有时称为主动提供的探测响应的无偿探测响应帧，包含与探测响应帧相似的信息，尽管不需要生成和传输来自移动台的异步探测请求帧，并包含例如GPR间隔的非标准信息单元。消除发送探测请求的需要减少了移动台内的功率消耗。从连接到AP的潜在许多移动台的探测请求的消除减少了网络的负载并增加整体容量。
移动台能够通过生成并执行增强的被动扫描调度来减少其功率消耗，该增强的被动扫描调度是基于从信标信号、探测响应和GPR接收的定时信息，并存储在其站点定时表(STT)中。STT具有对应于服务AP和任何相邻AP的站点定时表条目。例如，由信标、探测响应或GPR创建或更新站点定时表条目。例如，由信标或探测响应创建STT。例如，使用具有从信标或GPR接收的信息的EPS来更新STT。移动台使用移动台内的无线电发射机/接收机从所选择的信道接收信标信号和GPR，然后基于所收集的传输测量来选择AP并连接到该AP作为服务AP，该所收集的传输测量例如来自所接收的信标信号和GPR的所接收信号强度指示符(RSSI)和其他AP信息。
可基于所接收的信标信号和GPR创建、更新和除去站点定时表条目。例如，可由位于移动台内的控制器和存储器来创建、更新和除去STT和站点定时表条目。使用STT中的站点定时表条目信息，可生成增强的被动扫描调度。该增强的被动扫描调度可包括每个站点定时表条目的信道号、本地扫描开始时间、以及最大信道扫描时间。基于更新的STT中的条目确定并设置扫描开始时间。基于该扫描开始时间，可以确定移动台的功率模式，例如激活模式或低功率模式。为了最小化功率消耗，当在接收期待的信标信号或GPR之前有足够的时间时，移动台可进入低功率模式。
增强的被动扫描的计算机程序代码可驻留在任何适宜的计算机可使用的媒体中，例如只读存储器、随机访问存储器、内部存储器、外部存储器、闪速存储器、半导体存储器、磁媒体、光存储器、压缩盘、数字通用盘、存储器存储设备、及其组合。增强的被动扫描的程序可被存储并加载到移动台内的计算机可用媒体中。该程序可包括代码，该代码用于对于至少一个信道扫描信标信号、探测响应或GPR；用于接收信标信号和GPR；用于基于信标信号、探测响应和GPR，创建和更新STT中的条目；用于生成增强的被动扫描调度；用于基于更新的STT内的条目设置扫描开始时间；用于基于该扫描开始时间确定移动台的功率模式；以及用于选择接入点。
图2说明根据本发明的另一实施例的用于无线局域网的增强的被动扫描系统。增强的被动扫描系统200包括移动台210以及接入点220，该接入点220可连接到其他有线或无线网络。移动台210，例如膝上型电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话、蜂窝电话、或其他无线通信设备，可以与接入点220通信，以交换例如数据分组、IP上的语音、网络管理帧和控制消息的数字信息。移动台内的无线电发射机/接收机包括用于对于一个或多个信道扫描信标信号和GPR的扫描器。移动台210可安装有无线网络接口卡(NIC)或具有内置的无线电发射机/接收机，以从接入点220扫描并接收信标信号或GPR。移动台210具有合适的硬件和软件以创建并更新站点定时表，用于生成增强的被动扫描调度并设置用于接收信标信号和GPR的扫描开始时间，以当在传输范围内有多于一个AP时选择接入点，并且确定无线通信设备的功率模式。
图3在300示出根据本发明的一个实施例的从两个接入点发送的信标信号和无偿探测响应的图。从第一接入点接收该示例性无线电传输340，该无线电传输包括具有大约100毫秒的信标间隔的周期性信标信号342a、342b、342c和342d。尽管期望在每个信标间隔结束发送信标信号，可以延迟单个信标信号，因为传输语音分组或数据分组的传输、越过目标信标传输时间(TBTT)扩展的长帧的传输、或者媒体上的其他业务。信标间隔可以例如在一个1,024微秒的定时单元(TU)到超过65,000个TU之间。如前所述，在某些情况下短的信标间隔是不期望的，因为信标TIM和DTIM帧的潜在大的大小。在该实例中，每三个信标信号调度具有DTIM帧的信标信号，使得信标信号342a和342b包含DTIM帧。
根据某些协议，移动台可将探测请求发送到接入点，该接入点反过来发送回探测响应，由此该请求和响应使得移动台和接入点之间以及多点广播和单播消息的广播同步。在由一个接入点服务许多移动台，例如50个移动台的情况下，生成很多探测请求，这会减缓网络并在移动台内生成不需要的功率消耗。为了保存电池功率和网络资源，可在信标信号之间插入无偿探测响应，以按照更加可调度的方式将所需要的信息提供给移动台，使得在信标传输时间或目标无偿探测响应传输时间上将任何单个移动台启动为激活模式，以接收信标信号或GPR。
可以在无线电传输340上的信标信号之间周期地插入一系列无偿探测响应344。例如，由服务AP每5毫秒或10毫秒发送GPR。
可将任何网络组合中的服务AP和相邻AP设置为在目标GPR传输时间上发送GPR以及在目标信标传输时间上发送信标信号。例如可以通过传输高优先级的数据或语音分组，而偶尔延迟任何单个信标信号或GPR，并在接近于初始目标传输时间上发送随后的信标信号和GPR。例如，来自相邻AP的无线电传输346包括信标信号348a、348b和348c，并且信标信号348c含有没有插入的GPR的DTIM帧，反之来自服务AP的无线电传输340包括具有插入的GPR344的信标信号342。可将信标信号和GPR的传输和接收建立为完成功率消耗的减少和网络容量的改进。
图4在400示出根据本发明的一个实施例的用于无线局域网的增强的被动扫描(EPS)的流程图。EPS方法400包括各种步骤来使用GPR启动并操作无线通信网络。
首先可通过执行主动扫描或被动扫描来启动增强的被动扫描方法400，如框405所示。主动扫描包括移动台生成探测请求帧并处理由接入点或其他移动台发送的探测响应帧。被动扫描包括移动台监听信道直至由信道时间参数定义的最大持续时间，然后在每个指定的信道上扫描例如信标信号或GOR的业务。将接入点编程为生成并从接入点发送GPR。在主动或被动扫描之后，接收到至少一个信标信号或GPR。例如，信标信号包括接入点时间标记、信标间隔、基本服务集标识符、以及业务指示映射。GPR包括例如接入点时间标记、GPR间隔、以及基本服务集标识符。可以基于所接收的信标信号或GPR选择接入点。在更加特定的实例中，基于所接收传输的信号质量或信号强度来选择AP。当选择AP时，所选择的AP变为服务AP，直到选择另一个AP。在具有两个或更多的移动台的微微网的情况下，可将移动台之一建立为信标信号和GPR的发送者。
可基于信标信号或GPR以及在主动或被动扫描期间所接收的其他接入点信息，创建站点定时表，如框410所示。将该站点定时表创建为具有至少一个站点定时表条目。在一个实例中，站点定时表信息附加到站管理表(STM)，其包括条目管理域、AP选择域和状态信息。
通过将移动台调谐到接入点信道、接收信标信号或GPR、收集接入点的传输测量、并将接入点信息存储在站点定时表中，获得站点定时表信息。例如，传输测量由所接收的信号强度、估计的噪声功率值、服务质量测量、帧差错率、或信道质量和可用性的其他因素组成。
使用来自站点定时表的信息，可生成增强的被动扫描调度，如框415所示。例如，增强的被动扫描调度包括站点定时表中的每个站点定时表条目的信道号、本地扫描开始时间、以及最大信道扫描时间。
使用在站点定时表中的信息和EPS调度(schedule)来执行增强的被动扫描，如在框420所示。对于来自在移动台的范围内的AP的信标信号和GPR而扫描信道。
在目标信标传输时间上或者在目标GPR传输时间上，对于信标信号或GPR扫描至少一个信道，如在框425所示。移动台中的发射机/接收机调谐到接入点信道，以接收信标信号或GPR。当关闭发射机/接收机时，分配时间以在发射机/接收机在目标传输时间上接收信标信号或GPR之前唤醒并预热无线电设备。当发射机/接收机调谐到所选择的信道时，接收信标信号或GPR。当接收信标信号或GPR时，扫描下一个信道。可从微微网中的接入点或其他移动台接收信标信号或GPR。
基于所接收的信标信号或GPR，可选择不同的接入点，如在框430所示。移动台连接到所选择的接入点。或者，接入点选择可发生在创建或更新站点定时表之后，或者在EPS期间的其他适宜点上。例如，AP选择可以在EPS结束时发生，以允许每个AP具有相同的被选择的机会。
使用从信标信号或GPR所接收的信息，可更新站点定时表内的条目，如框435所示。可以根据从信标信号或GPR接收的信息来更新站点定时表中的条目，例如接入点时间标记、本地台时间标记、信标间隔或GPR间隔。本地台时间标记包括本地台定时信息，其可包括接收到信标信号或GPR的第一个字节的时间。在某些情况下，当移动台在另一个接入点的范围内时，将添加站点定时表中的条目。在其他情况下，当移动台离开接入点的范围时，可除去站点定时表条目。
使用在站点定时表中的更新的信息生成EPS调度，该EPS调度包括在站点定时表中的每个站点定时表条目的信道号、本地扫描开始时间、以及最大信道扫描时间，如在框440所示。例如，可以从接入点时间标记、本地台时间标记、以及信标或GPR间隔来计算本地扫描开始时间。对于每个信道可不同地设置最大信道扫描时间，并可动态地调整该最大信道扫描时间，同时执行EPS，以容纳例如经常忙碌的信道或在给定信道上接收的实际信标信号或GPR传输时间中的过量抖动。
基于更新的站点定时表中的条目，设置扫描开始时间，如在框445所示。例如，基于具有时序的信道信息的EPS设置扫描开始时间，以使得可以接收下一个期望的信标信号或GPR。可以基于更新的站点定时表中的条目来确定被扫描的每个信道的最大扫描时间。
可基于扫描开始时间确定功率模式，如在框450所示。当在下一个期望的信标信号或GPR传输之前有足够的时间时，可以将移动台置于低功率模式以最小化功率消耗。例如，计算直到调度目标信标传输时间或目标无偿探测响应传输时间的剩余时间周期。移动台可基于该计算或其他时间考虑例如接收机预热时间、处理器预热时间或基带电路预热时间来进入低功率模式。
当时间允许时，进入低功率模式，如在框455所示。例如，基于接收信标信号和GPR所需要的扫描开始时间和唤醒时间来设置低功率定时器。当低功率定时器终止时，移动台退出低功率模式。无论移动台是否进入低功率模式，跟据从站点定时表生成的EPS调度，增强的被动扫描继续，如在框420所示。
图5在500示出说明根据本发明的一个实施例的无线局域网的增强的被动扫描系统的框图。增强的被动扫描系统500包括移动台510。移动台500包括控制器550、发射机/接收机552、一对多样的天线554a和554b、存储器556、以及一组定时器558。运行存储在存储器556中的计算机程序代码，控制器550命令发射机/接收机552接收信标信号和GPR。可基于所接收的信标信号或GPR更新存储在存储器556中的站点定时间表中的站点定时表条目。可以在一组定时器558种设置并存储扫描开始时间。基于该扫描开始时间，当在接收下一个信标信号或GPR之前有足够的时间时，移动台510可确定功率模式并进入低功率模式。
图6在600示出说明根据本发明的另一个实施例的无线局域网的增强的被动扫描系统的框图。增强的被动扫描系统600包括无线通信设备或移动台610。移动台610包括主处理器650、WLAN集成电路670以及802.11a/b/g无线电设备692。
主处理器650可以是分立的或嵌入的处理器，用于控制移动台610内的功能的执行。在功能的一个实例中，主处理器650根据存储在存储器656中的用于增强的被动扫描的计算机程序代码来驱动WLAN集成电路670。部分该代码，WLAN IC驱动器660相应地驱动WLAN集成电路670来执行信标信号和GPR处理功能662，并执行例如增强的被动扫描功能664的其他功能。可以由信标信号和GPR处理功能662来处理由移动台610所接收的信标信号和GPR，并且将处理结果存储在存储器656内的站点定时表或数据库内。
由主处理器650运行的EPS调度程序666作为WLAN IC驱动器660的一部分，基于存储在存储器656内的站点定时表条目而生成EPS调度。在一个实例中，EPS调度包括在站点定时表中的每个站点定时表条目的信道号、本地扫描开始时间、以及最大信道扫描时间。EPS扫描开始定时器668可用于存储对应于目标信标传输时间或目标GPR传输时间的定时器值。例如，以需要测量服务和/或相邻AP的速率编程EPS扫描开始定时器668，例如大约500毫秒。该定时器可位于内部寄存器、外部存储器、或其他适宜的存储器位置中。
主处理器650根据适宜的协议，使用16位普通(generic)从动接口或其他适宜的接口，例如USB、串行接口、RS232接口、并行接口、或存储器映射接口来接口WLAN集成电路670。
WLAN集成电路670，例如由Texas Instruments，Inc.生产的TNETW1220或TNETW1230集成电路，包括控制所执行的功能的嵌入的中央处理单元(CPU)672，该所执行的功能例如WLAN集成电路670和主处理器650之间的基带处理和接口功能。例如，帧处理模块674可接收信标信号和GPR并将结果存储在存储器676中。存储器676可用于缓存信标信号、探测响应以及GPR帧。EPS处理模块678可从WLAN IC驱动器660接收信息以执行EPS处理。EPS调度处理模块680将来自服务AP的定时同步功能(TSF)定时器信息存储到TSF定时器682中。功率管理处理模块684通过设置低功率定时器686确定何时进入低功率模式、进入低功率模式、并且当低功率定时器686终止时唤醒。无线电控制模块688根据本地扫描开始时间直至最大信道扫描时间接收信道号并调谐无线电设备692。可由无线电控制模块688根据所计算的扫描时间设置信道扫描定时器690以接收信标信号或GPR。当接收到信标信号或GPR时，无线电控制模块688可控制无线电设备692扫描其他信道。使用一对多样的天线694a和694b发送并接收无线电传输。
由主处理器650使用WLAN IC驱动器660，与WLAN集成电路670和无线电设备692协同执行被动扫描。在一个实例中，驱动器将具有信道列表的被动扫描命令发送到位于WLAN集成电路670内的固件。该固件将无线电设备692调谐到移动台610所支持的所选择信道。固件编程信道扫描定时器690具有最大时间，以扫描所选择信道。无线电设备692监听信标信号直至时间耗尽。当接收到信标信号时，固件将信标帧发送到驱动器，并且驱动器记录AP站点定时信息。轮流扫描该列表中的信道，并从可用的接入点中选择AP。
驱动器可以动态地改变每个信道的信道扫描定时器690的值。以改进被动扫描的性能。通过使用来自从每个AP的信标信号所接收的TSF定时器的定时信息以及存储在移动台610内的TSF定时器682中的本地TSF时间或本地台时间标记，来计算信道扫描时间总量。该计算考虑到信标信号或GPR中的抖动。由驱动器启动主动扫描以填充站点定时表而开始该序列，该站点定时表包括信道号、BSSID、接入点时间标记(来自AP的TSF定时器)、以及本地台时间标记。在相邻AP扫描率，驱动器启动EPS。驱动器读取本地台时间标记值以计算用于被动扫描的时间长度以从站点定时表中的第一个AP接收信标信号或GPR。驱动器命令固件执行被动扫描。驱动器从在范围内的AP接收信标信号和GPR。驱动器以这种方式进行，直到扫描了所有AP站点定时表条目。当接收了信标信号或GPR时，在站点定时表中更新定时信息。
被动扫描的另一增强，驱动器等待直到信标信号或GPR临近以发出EPS扫描命令。对于所有的接入点，将信道扫描定时器690的值设置为恒定值。例如，使用来自每个接入点时间标记和本地台时间标记的定时信息计算用于延迟发出EPS扫描命令的时间总量。该计算可考虑到在信标信号或GPR中的抖动。由驱动器启动主动扫描以填充站点定时表而开始该序列，该站点定时表包括信道号、BSSID、接入点时间标记、以及本地台时间标记。在相邻AP扫描率，驱动器启动EPS。然后驱动器读取本地台时间标记和接入点时间标记，以计算何时将EPS扫描命令发送到固件。驱动器接收信标信号或GPR。驱动器以这种方式进行，直到扫描了站点定时表中的所有接入点。当接收了信标信号或GPR时，更新在站点定时表中的定时信息。
为了执行增强的被动扫描，驱动器编程EPS扫描开始定时器668。当EPS扫描开始定时器668终止时，驱动器创建EPS命令并将该EPS命令发送到固件。在示例性EPS命令中，驱动器发送将扫描的AP数目、将扫描的AP数目的EPS调度、将扫描的AP信道号、本地TSF定时器单元中的AP扫描开始时间、以及信标信号或GPR的将监听的最大扫描时间。驱动器以相邻AP的期望信标信号或GPR接收时间的时序顺序来排序EPS命令。
对于在移动台610的范围内的每个接入点，固件计算在AP扫描开始时间之前的时间剩余量。如果具有足够的时间来进入低功率模式，固件编程低功率定时器686。固件进入低功率模式直到低功率定时器686终止，然后退出低功率模式。固件将无线电设备692调谐至所选择的信道、编程AP信道扫描定时器690、并监听信标信号或GPR直到信道扫描定时器690终止或者接收信标信号或GPR。当EPS在处理中时，固件缓存所接收的信标信号和GPS帧，并将主动提供的信息消息发送到驱动器，指示扫描结束。在扫描了所有AP之后，驱动器接收所缓存的信标信号和GPR帧以分析并处理。然后驱动器使用所接收的信息更新站点定时表、选择适宜的接入点、并使用直到下一个EPS扫描的剩余时间来编程EPS扫描开始定时器668。
当执行EPS时，驱动器接收传输的分组，在这种情况下，驱动器确定分组类型。对于语音分组，驱动器将分组发送到固件以传输。固件在语音帧交换序列的整个持续时间内暂停EPS。当完成该序列时，固件重新开始EPS。当由于重传而扩展语音帧交换序列时，固件可以不能够重新开始EPS下一个相邻AP。对于数据帧，驱动器可以保持低优先级分组直到从固件接收指示EPS结束的主动提供的信息消息。当从驱动器接收高优先级的数据分组时，固件将中止EPS并发送分组。在由固件中止EPS的情况下，驱动器可以决定哪个相邻AP没有被扫描并重新调度EPS。
尽管在此公开的本发明的实施例是当前优选的，可以做出各种改变和改进而不备离本发明的精神和实质。在所附的权利要求中指示了本发明的范围，以及旨在包括在等同的含义和范围内的所有改变。

Claims (17)

1.一种用于无线局域网的增强的被动扫描方法，包括：
接收无偿探测响应；
基于所接收的无偿探测响应，更新站点定时表中的站点定时表条目；
基于在更新的站点定时表中的条目，对相邻接入点或移动设备设置扫描开始时间，以及
通过确定直到调度目标无偿探测响应传输时间的剩余时间周期，来基于扫描开始时间确定无线通信设备的功率模式。
2.如权利要求1的方法，其中无偿探测响应从移动台或接入点接收。
3.如权利要求1的方法，其中所述接收步骤还包括从接入点接收信标信号，所述信标信号包括接入点时间标记、信标间隔、基础服务集标识符、以及业务指示映射，并且基于所接收的信标信号或无偿探测响应更新所述站点定时表条目。
4.如权利要求1的方法，其中所述无偿探测响应从接入点接收，所述无偿探测响应包括接入点时间标记、无偿探测响应间隔以及基础服务集标识符。
5.如权利要求1的方法，其中所述更新的站点定时表包括接入点时间标记、本地台时间标记、信标间隔以及无偿探测响应间隔。
6.如权利要求2的方法，其中基于扫描开始时间确定功率模式包括，确定直到目标信标传输时间的剩余时间周期。
7.如权利要求1的方法，还包括： 
对于信标信号或无偿探测响应而扫描至少一个信道。
8.如权利要求7的方法，其中扫描至少一个信道包括执行主动扫描、执行被动扫描、或执行增强的被动扫描中的一个。
9.如权利要求1的方法，还包括：
创建具有至少一个站点定时表条目的站点定时表，该站点定时表基于无偿探测响应。
10.如权利要求9的方法，其中创建所述站点定时表条目包括：调谐到接入点信道、接收所述信标信号或所述无偿探测响应、收集接入点的传输测量、以及将接入点信息存储在所述站点定时表中。
11.如权利要求1的方法，还包括：
基于所接收的无偿探测响应选择接入点。
12.如权利要求1的方法，还包括：
基于站点定时表中的至少一个站点定时表条目生成增强的被动扫描调度，该增强的被动扫描调度包括在站点定时表中的每个站点定时表条目的信道号、本地扫描开始时间、以及最大信道扫描时间。
13.一种用于无线局域网的增强的被动扫描系统，包括：
用于接收无偿探测响应的装置；
用于基于所接收的无偿探测响应更新站点定时表中的站点定时表条目的装置；
用于基于更新的站点定时表中的条目而对相邻接入点或移动设备设置扫描开始时间的装置；以及
用于通过确定直到调度目标无偿探测响应传输时间的剩余时间周期来基于扫描开始时间确定无线通信设备的功率模式的装置。 
14.如权利要求13的系统，还包括：
用于对于信标信号或所述无偿探测响应而扫描至少一个信道的装置。
15.如权利要求14的系统，还包括：
用于创建具有至少一个站点定时表条目的站点定时表的装置，该站点定时表基于所述无偿探测响应。
16.如权利要求13的系统，还包括：
用于基于所接收的无偿探测响应而选择接入点的装置。
17.如权利要求13的系统，还包括：
基于站点定时表中的至少一个站点定时表条目生成增强的被动扫描调度的装置，该增强的被动扫描调度包括在站点定时表中的每个站点定时表条目的信道号、本地扫描开始时间、以及最大信道扫描时间。 
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