CN1921350A

CN1921350A - 用于控制通过无线网络与移动台通信的方法

Info

Publication number: CN1921350A
Application number: CNA2006101213091A
Authority: CN
Inventors: 泽维尔·佩伊·科斯塔; 若尔迪·帕洛·卡塞利亚斯; 丹尼尔·开普斯·穆尔
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2007-02-28
Also published as: DE102005040027A1; JP2007060637A; US20070047482A1; DE102005040027B4

Abstract

一种用于控制通过无线网络与移动台通信的方法，优选地，该无线网络是根据IEEE 802.11标准的WLAN(无线局域网)，其中，所述网络包括至少一个接入点，移动台通过接入点与网络关联；其中，所述移动台可以设置为省电模式；以及通过处于省电模式的移动台以在特定服务开始时间来接收数据帧。关于可能的重叠，在服务开始时间处数据帧至移动台的自由传输，设计所述方法，使得通过考虑移动台与接入点之间的已存在预定传输消息的信息和/或其它信息来确定服务开始时间。

Description

用于控制通过无线网络与移动台通信的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制通过无线网络与移动台的通信的方法，优选地，该无线网络是根据IEEE 802.11标准的WLAN(无线局域网)，其中，该网络包括至少一个接入点，移动台通过接入点与网络关联；其中，移动台可以设置为省电模式；以及可以通过处于省电模式的移动台，在特定服务开始时间来接收数据帧。

背景技术

在无线网络区域中，根据IEEE 802.11标准的WLAN(无线局域网)已成为最广泛使用的，并且不仅用于专用环境中以使膝上型电脑或其它计算机与DSL接入连接，而且还考虑作为在蜂窝3GPP系统中与因特网的热点接入技术，或者作为与IP多媒体子系统(IMS)的接入技术。由于移动台仅使用如电池、蓄电池、或燃料电池形式的非常受限的电能来相当频繁地与WLAN连接，所以需要节约有限的可用电能的有效机制。

使用APSD(自动省电发送)的IEEE 802.11e标准定义了省电方法，可应用于以下结构的网络中，即，具有一个或多个接入点的网络中、以及在ad-hoc/mesh网络中。IEEE 802.11e标准区分两种操作模式：未预定APSD(U-APSD)和预定APSD(S-APSD)。见IEEEP802.11e/D13.0，pp.138-141，2005年1月。在这两种方法中，当移动台想进入APSD省电模式时，通知接入点。之后，移动台进入睡眠状态，在该状态中，移动台不能接收任何输入的数据帧。

仅在特定时刻，移动台离开睡眠状态、并且可以接收数据帧。因此，以移动台进入睡眠状态的时刻开始，接入点不将任何数据帧直接转发至移动台，而是缓冲指定给省电模式中的移动台的所有输入的数据帧。

这两种操作模式的不同之处在于进一步处理缓冲的数据帧的过程。在U-APSD中，移动台在非特定的时刻离开睡眠模式并通知接入点关于模式的变化。之后，接入点将缓冲的数据帧转发至相应的移动台。

S-APSD遵循发送在接入点缓冲的数据帧时的另一方法。在S-APSD中，在规则的间隔处从接入点将数据转发至移动台。为此，在移动台已宣布将进入S-APSD省电模式之后，移动台和接入点对可以执行帧的发送的时间点达成一致。在这些达成一致的服务开始时间，移动台离开睡眠模式、并接收由接入点发送的数据帧。

当服务开始时间达成一致时，可以相当随意地选择这些时间。然而，即使仅有一些并行的S-APSD程序，也可能发生服务期间的重叠，即，另一服务开始时间发生在例如将已缓冲的数据帧转发至移动台的期间内。

由于无线信道一次仅能由一个设备使用，所以重叠服务期间导致了移动台必须在已离开睡眠模式之后等待，直至完成在服务期间内已预先开始的数据传输。由于这些不必要的等待时间，从能源中消耗了宝贵的能量，这导致了移动台操作时间的减少。

发明内容

因此，本发明基于以下任务，即设计并进一步发展用于控制上述种类的移动台通信的方法，据此方法，进一步减少了移动台的功耗。

根据本发明，通过示出了专利权利要求1的特征的方法来解决上述任务。据此，按照如下方式设计所提出的方法：通过使用有关移动台与接入点之间的已存在预定传输的知识(knowledge)和/或另外的信息来确定服务开始时间。

根据本发明，首先认识到，当服务开始时间达成一致时，通过系统的计划，可以有效地减少服务期间的重叠。根据本发明，考虑关于接入点和与该接入点关联的移动台的信息，具体地，考虑已经预定的服务开始时间。通过这样做，相当程度地降低了服务期间的重叠。这导致了与其它数据帧的更少的冲突、并且导致了更加稳定的和更好的可预测连接质量。通过这样做，由于可以完全地避免、或者至少相当程度地降低交迭服务期间导致的等待时间，所以能够更加有效地在省电模式中操作移动台。

根据本发明，为了尽可能容易的进行设计，由接入点来确定服务开始时间、并且将服务开始时间传输至相应的移动台。由于接入点已具有许多关于已存在连接的信息以及关于控制帧的相应必要传输的信息或其它类似信息，所以这有着具体意义。有益地，在移动台进入省电模式之前直接确定服务开始时间并且将该服务开始时间传输至移动台。为了确定尽可能合适的服务开始时间，可以提供由移动台指示的所需服务开始时间。

为了尽可能简单的描述情况，可以通过第一服务开始时间和确定服务开始时间的周期性重复的服务间隔来定义服务开始时间。通过这样做，可以很容易地根据任意的服务开始时间计算出一个或多个接下来的服务开始时间。

优选地，服务开始时间的确定基本上在于发现可能的最佳第一服务开始时间。具体地，在其服务间隔基本上是彼此的整数倍的S-APSD过程的情况下，通过这些方式，可以相当有效地避免或者至少相当程度地降低服务期间的重叠。在一些情况下，尽管服务间隔彼此间具有不利的比率，但是即使在以合理的方式改变第一服务开始时间时，重叠服务期间也可能减少至非常有限的范围。这里，轻微地改变要最新预定的服务开始时间的服务间隔是具有意义的，因而得以获得重叠的减少。

通过与接入点关联的处于S-APSD省电模式中的所有移动台的各个预定服务开始时间之间的时间间隔最大化，可以指示可能简单并有效的最优化准则。使用该准则，可以容易地降低甚至完全地避免交迭。

当确定服务开始时间时，可以附加地考虑可能传输至移动台的数据帧的优先级。例如，在与WLAN连接的IP电话的情况下，其中，非常可能仅发送具有高优先级的短信令帧或语音帧，分配这种服务开始时间，该服务开始时间相对安全地避免与已预定的服务期间重叠。相反地，由于相比较而言，数据帧传输中的时延较不重要，所以可以以更加灵活的方式预定用于电子邮件终端的服务开始时间。

附加地或可选地，在服务期间传输至移动台的数据帧的假设数目可以是确定服务开始时间的因素。例如，在IP电话的情况下，服务开始时间相当密集，但是注意到每服务期间仅有若干帧将必须传输。相反地，已经提到的电子邮件终端将在相当长的间隔处来接收可能的缓冲数据帧，因而数据帧数目较高是非常普遍的。

例如在IP电话的情况下，该事实反映在在任意的服务开始时间之后，在相当短的时间之后接着另一服务开始时间，然而例如在电子邮件终端的情况下，应当尽可能地注意在一个服务开始时间之后至下一服务开始时间之前，将允许存在相当长的时间间隔。

由于根据本发明的方法，以特别有利的方式提高服务质量。具体地，由于系统预定服务开始时间，在服务开始时间将实际发生时，可以进行相当准确地预测。对于多数操作情况，将作为已开始服务期间的结果的服务开始时间的延时限定于特定范围内。因此，可以保证特定的最大值以及不可能超过实际服务开始时间与达成一致的服务开始时间的偏差。

具体地，在不具有强大处理器的接入点的情况下，为不同的离线操作情况计算服务开始时间、并且将这些时间存储在存储器中是有意义的，优选地，在接入点处、以计算的形式进行上述处理。这里，优选使用表格。当通过接入点确定服务开始时间时，可以很容易地访问存储器、并且可以从中读出相应的服务开始时间。通过这些方式，接入点的处理器上的负载是非常低的。

如果接入点的处理器足够强大，则优选地，实时计算服务开始时间。为此，使用基于实践中已知的不同方法的算法。可以使用仅通过测试来确定可能的服务开始时间的简单算法以及如基于最大值相加代数(max-plus-algebra)的高度复杂的算法。相应算法的选择将依据接入点处可用资源的容量。

对于能够进行调整来可能地适合当前操作情况的方法，算法和/或表格是可换的。根据接入点的负载，可选择相应的最优算法或表格。此外，如果在实时确定服务开始时间时，接入点的处理器在短时间内负载很大，则通过表格暂时地切换至服务开始时间的判断是有用的。

例如，该大负载可以由多个移动台想同时切换至S-APSD省电模式而引起。当接入点处理器上的负载再次降低时，可以再次实时确定服务开始时间。

现在，存在怎样以有利的方式设计并进一步发展本发明改进的若干选择。为此，一方面必须参考权利要求1的从属权利要求，另一方面必须参考连同附图一起的根据本发明方法实施例优选示例的解释。

结合对本发明优选实施例的解释及附图的帮助，还将解释实施例通常的优选设计和进一步发展。

附图说明

图1是示出了根据本发明使用不同的第一服务开始时间的方法实施例的示例的原理框图。

具体实施方式

作为示例，参照图1，描述了具有不同服务开始时间和服务间隔的三个不同的星座图。沿水平方向示出时间轴，通过垂直的箭头来表示各个服务开始时间。图的最上部分示出了已预定的服务开始时间，其中，通过数据帧的传输，明确地划分了无线信道。在所选实施例的示例中，在这些开始时间处，传输由接入点用于信令目的而发送的周期性发出的信标1、以及已由接入点预定的用于移动台MS1的服务开始时间2。在部分a)、b)以及c)中，描述了要为另一移动台MS2预定的服务开始时间3的不同的可能性。

在图示的部分a)中，这样选择第一服务开始时间；使得在给定服务间隔T2的情况下，可以获得第一服务开始时间的预定开始时间与周期性重复之间的最大时间间隔。为了确定第一服务开始时间，考虑各个服务开始时间，即移动台MS2的可能服务开始时间和已预定的开始时间之间的各个最小间隔。

当改变第一服务开始时间时，通常，对于各个第一服务开始时间产生不同的最小间隔。选择第一服务开始时间，其中在服务开始时间之间的最小间隔将最大化。如果发现了多个第一服务开始时间，选择第一个是合理的。这里选择的初始服务开始时间的不利之处是具有相当晚的开始。在需要较早开始的应用的情况下，应选择另一个初始服务开始时间。

因此，图示的部分b)示出了例如由移动台建议的较早的第一服务开始时间。这个选择是非常不利的，因为在示出了四个图示的服务开始时间的情况下，时间D7’的间隔变得非常小，而且相当有可能产生移动台MS1和MS2服务周期的重叠。

在按照这种方式实际选择了第一服务开始时间的情况下，相应地调整服务间隔是有利的。在部分a)和b)中，描述了具有相同服务间隔T₂的各个服务开始时间，在图示的部分c)中，服务间隔轻微地降低至T₂’。尽管是较轻微的改变，但是与图示的部分a)中的间隔D₁或D₂一样长的间隔D₇”增大了，即，得到了各个服务开始时间的类似的最小间隔。

图中清楚地示出了：通过改变第一服务开始时间，可以很容易地增加服务周期的重叠或者避免服务周期的重叠。可以看出，可以增大与已预定服务开始时间相关的完全不同的时间间隔。

通常地，例如在其数据量和其所发送数据帧的类型未知的移动台的情况下，如在图示的部分a)中描述的可能性将必须具有至各个其它服务开始时间的最大间隔。可选地，可以实现图1的部分c)中描述的解决方案。

相反地，例如，如果已知移动台MS2包括IP电话，但是由于可用的相当短的时间段D₇’仍足以传输相当少量的数据帧，所有即使是在部分b)中描述的可能性也可以使用。这意味着依据假设发送的数据帧，可以确定第一服务开始时间。

最后，尤其重要的是指出，上述根据本发明示教实施例的完全任选示例仅起到根据本发明示教的示例作用，但是并不意味着将其限制于给出的实施例的示例。

Claims

1、一种用于控制通过无线网络与移动台通信的方法，优选地，该无线网络是根据IEEE 802.11标准的WLAN(无线局域网)，其中，所述网络包括至少一个接入点，移动台通过接入点与网络关联；其中，所述移动台可以设置为省电模式；以及通过处于省电模式中的移动台在特定服务开始时间来接收数据帧，其中，通过考虑包括关于移动台与接入点之间的已存在的预定传输知识的信息，来确定服务开始时间。

2、如权利要求1所述的方法，其中，由接入点来确定所述服务开始时间并传输至移动台。

3、如权利要求2所述的方法，其中，在所述移动台进入省电模式之前，由接入点将所述服务开始时间直接传输至所述移动台。

4、如权利要求1至3之一所述的方法，其中，由移动台指示优选的服务开始时间。

5、如权利要求1至4之一所述的方法，其中，通过第一服务开始时间和服务间隔来定义服务开始时间，使用所述服务间隔来确定服务开始时间的周期性重复。

6、如权利要求1至5之一所述的方法，其中，改变所述第一服务开始时间和/或服务间隔。

7、如权利要求1至6之一所述的方法，其中，按照以下方式确定所述服务开始时间：使得与接入点相关联的所有移动台的预定服务开始时间之间的时间间隔为最大值。

8、如权利要求1至7之一所述的方法，其中，当确定服务开始时间时，考虑可能传输至移动台的数据帧的优先级。

9、如权利要求1至8之一所述的方法，其中，当确定服务开始时间时，考虑可能传输至移动台的可能数据帧数目。

10、如权利要求1至9之一所述的方法，其中，保证实际服务开始时间与预定服务开始时间的最大偏差。

11、如权利要求1至10之一所述的方法，其中，用于不同操作情况的服务开始时间已经以计算形式可用，并且仅从存储器中读出。

12、如权利要求11所述的方法，其中，已计算的服务开始时间以表格形式在存储器中存储。

13、如权利要求1至10之一所述的方法，其中，通过算法实时计算服务开始时间。

14、如权利要求12或13所述的方法，其中，在运行期间内可交换和/或交换算法和/或表格。