CN1929428A - 电力管理方法与装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种电力管理方法，包括接收数据信息帧；根据数据信息帧检测目的站台；以及一待命站台在由一网络配置向量决定的第一省电时间以内，维持低电力状态，此网络配置向量为此待命的网络配置向量，且网络配置向量根据数据信息帧的持续时间信息而更新。还提供一种电力管理装置，包括接收装置，接收数据信息帧；检测装置，根据数据信息帧检测目的站台；第一判断装置，判断是否为目的站台；第二判断装置，判断网络配置向量是否包括至少一回复确认信息帧时间，其中网络配置向量为待命站台的网络配置向量，且网络配置向量根据数据信息帧的持续时间信息而更新；以及允许装置，允许待命站台，在由一网络配置向量决定的第一省电时间以内，维持低电力状态。

Description

电力管理方法与装置
技术领域
本发明涉及一种电力管理方法与电力管理装置，特别是涉及一种适用于无线局域网络中的站台的电力管理方法与电力管理装置。
背景技术
近年来，在无线局域网络(wireless local area network，WLAN)的蓬勃发展下，有线局域网络有逐渐被取代的趋势。由于在无线局域网络中可弹性地设置网络站台并且不需要缆线连结，因此与有线局域网络相比，无线局域网络的数据通讯可以具有更多功能。
根据ISO/IEC 8802-11国际标准(IEEE802.11)的定义，无线局域网络的适用操作频带介于2.4-2.5GHz并符合工业、科学与医疗(industrial，scientific andmedical，ISM)的标准。图l显示IEEE 802.11所定义的一般的介质存取控制(MAC)信息帧格式(frame format)。每个MAC信息帧包括MAC标头、可变长度的信息帧主体以及信息帧检验序列(frame check sequence，FCS)。如图所示，MAC标头包括信息帧控制、持续时间/识别码、地址1、地址2、地址3、序列控制以及地址4字段。
MAC信息帧格式中的地址字段用以指出基础服务组识别码(BasicService Set Identifier，BSSID)、来源地址(Source Address，SA)以及目标地址(Destination Address，DA)、传送器地址(Transmitter Address，TA)以及接收器地址(Receiver Address，RA)。因此，当接收数笔传送于无线局域网络的数据信息帧时，操作于服务群组的站台(station，STA)可检测此通过无线介质(wireless media，WM)所传送的分组，并根据分组中的目的信息决定预期的接收器。因此，站台的接收器永远开启以等待数据信息帧。然而，由于大部分无线网络中的站台为由电池所提供电力的手机站台，因此在效能分析中，电力管理便成为极重要的考虑。所以IEEE 802.11提供支持设立并维持站台的电力管理模式的机制，其中站台可以为两种不同电力状态(清醒(awake)状态与睡眠(doze)状态)之一。
在清醒状态中的站台具有足够的电力，而在睡眠状态中的站台无法执行传送或接收并且消耗较少的电力。IEEE 802.11所提供的省电(power-save，PS)模式的站台操作于睡眠状态并且于一特定的时间进入清醒状态。当站台操作于省电模式时，无线基站(access point，AP)并不会任意的传送数据信息帧至站台，而是将数据信息帧储存于缓冲器中，并且仅于指定的时间将数据信息帧传送至站台，而且目前具有暂存的数据信息帧的站台皆可在讯务指示对照表(Traffic Indication Map，TIM)(包括所有由无线基站所产生的指针信号)中被辨识出来。
在省电模式中的站台定期地监视指针信号，并且通过接收以及解释缓冲器中的讯务指示对照表，判断数据信息帧是否储存于缓冲器中。当新进信号中的TIM成分指出缓冲器中具有关于站台的应用数据时，站台便会传送PS-Poll信息帧至无线基站。当无线基站接收到PS-Poll信息帧时便会将储存于缓冲器中的应用数据信息帧传送至省电站台。
图2显示在电力管理操作中无线基站与站台的活动的示意图。图2中的最上面的线代表时间轴，显示指针信号间隔时间(beacon interval)BI以及三个指针信号间隔时间的DTIM(Delivery TIM)间隔时间。第二条线说明无线基站的活动力(activity)。无线基站安排于每个指针信号间隔时间，传送指针信号并且对每个指针信号皆传送一个TIM。由于指针信号包括TIM(某些TIM为DTIM)，其中TIM与DTIM之间的差异在于：在DTIM后，无线基站会传送暂存于缓冲器中的广播/多播分组。图2中的第三条线说明操作于省电模式中站台的活动力。首先，显示于第三条线中的站台先启动接收器的电源，意即冲刺(ramp-up)接收器的电力以及于第一指针信号中接收TIM，而TIM表示：存在一个与接收站台有关的暂存分组。接下来，接收站台产生PS-Poll信息帧，使无线基站将储存于缓冲器中的数据传送至接收站台。在传送具有DTIM的指针信号后，无线基站连续地传送广播与多播数据信息帧。
然而，当站台操作于省电模式时，由于无线基站必须将有关于站台的数据信息帧储存于缓冲器中(如图2中的BF)，并于站台清醒后(清醒状态)，传送数据信息帧，因此这样的电力管理方法并不利于将要被传送数据的站台。因此，对于具有许多数据即将要传送的站台，当数据量超过无线基站的容量时，储存于无线基站的缓冲器中的大量数据可能会遗失。再者，如图2所示，由于第一TIM指出有指定至站台的数据，站台会进入清醒状态等待接收指定数据，直到传送完成。由于在前三个指针信号间隔时间站台必须操作于清醒状态，因而会耗损电力。再者，由于站台必须确保在省电模式时没有任何数据需要接收或传送，因此实际上站台通常不会采用这种电力管理方法，且接收通过无线介质(可能不具有指定数据)所传送的每个数据信息帧会消耗电力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电力管理方法，适用于无线局域网络中的多个站台，此方法包括接收数据信息帧；根据数据信息帧检测目的站台；以及一待命站台在由一网络配置向量决定的第一省电时间以内，维持低电力状态，其中，此网络配置向量为此待命的网络配置向量，且网络配置向量根据数据信息帧的持续时间信息而更新。
再者，本发明提供另一种电力管理方法，适用于无线局域网络中的多个站台，此方法包括接收数据信息帧；根据数据信息帧检测目的站台；判断待命站台的网络配置向量是否包括大于一个回复确认信息帧时间，其中网络配置向量根据数据信息帧的持续时间信息而更新；以及待命站台在由一网络配置向量决定的第一省电时间以内，维持低电力状态。
另外，本发明提供一种电力管理装置，适用于无线局域网络中的多个站台，包括接收装置，用以接收数据信息帧；检测装置，用以根据数据信息帧检测目的站台；判断装置，用以判断是否为目的站台；以及允许装置，用以允许待命站台，在由一网络配置向量决定的第一省电时间以内，维持低电力状态，其中网络配置向量为待命站台的网络配置向量，且网络配置向量根据数据信息帧的持续时间信息而更新。
再者，本发明提供另一种电力管理装置，适用于无线局域网络的多个站台，包括接收装置，用以接收数据信息帧；检测装置，用以根据数据信息帧检测目的站台；第一判断装置，用以判断是否为目的站台；第二判断装置，用以判断网络配置向量是否包括至少一回复确认信息帧时间，其中网络配置向量为待命站台的网络配置向量，且网络配置向量根据数据信息帧的持续时间信息而更新；以及允许装置，用以允许待命站台，在由一网络配置向量决定的第一省电时间以内，维持低电力状态。
附图说明
图1示出了IEEE 802.11所定义的一般的介质存取控制信息帧格式的示意图。
图2示出了在IEEE 802.11的电力管理操作中无线基站与站台之间的活动力。
图3示出了根据本发明一实施例所述的适用于具有多个站台的无线网络的电力管理方法的流程图。
图4A以及图4B分别显示具有基础架构的无线局域网络以及对等式无线局域网络的示意图。
图5示出了根据本发明一实施例所述的在不分割数据传输下，站台的活动力的示意图。
图6示出了根据本发明另一实施例所述的在丛发性介质存取控制协议数据单元传输下，站台的活动力的示意图。
图7示出了根据本发明另一实施例所述的在丛发性介质存取控制协议数据单元传输下，站台的活动力的示意图。
图8示出了根据本发明另一实施例所述的在丛发性介质存取控制协议数据单元传输下，站台的活动力的示意图。
图9示出了根据本发明另一实施例所述的适用于具有多个站台的无线网络的电力管理方法的流程图。
图10示出了根据本发明另一实施例所述在无线网络中每个站台的电力管理装置的示意图。
附图符号说明
100～电力管理装置            102～控制器
104～无线收发器              WM～无线介质
SIFS～短讯帧间隔             Data 0～数据
NAV～网络配置向量            LPS～低电力状态
BI～指针信号间隔时间         300～电力管理方法
TIM、DIM～讯务指示对照表     BF～储存于缓冲器中的信息帧
STA0、STA1、STA2、STA3、STA4～站台
ACK0、ACK1、ACK2、ACK3～回复确认信息帧
具体实施方式
为使本发明的所述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
实施例：
图3示出了根据本发明实施例所述的适用于无线局域网络中多个站台的电力管理方法300的流程图。必须注意的是，在本发明实施例中的站台可包括无线基站。在步骤S304中，位于无线网络中的站台接收数据信息帧。如上所述，在相同服务群组中的站台可根据接收的数据信息帧的地址字段，检测目的站台(S306)。再者，IEEE 802.11是提供一种适用于站台的虚拟载波感测机制，此机制藉由站台更新所接收的数据信息帧的网络配置向量(NetworkAllocation Vector，NAV)以预测介质上的运载量，其中，此站台是指待命站台，此网络配置向量是根据数据信息帧的持续时间信息(识别码字段中的持续时间信息)而更新之外)。
因此，在根据数据信息帧更新其网络向量配置后，待命站台，在由一网络配置向量决定的时间以内，维持低电力状态(low power state)LPS，其中网络配置向量是根据数据信息帧的持续时间信息而更新(S308)。在一段时间过后，站台进入足够电力状态(fully powered state)。值得注意的是，操作于低电力状态的站台无法传送或接收数据信息帧。
图4A为无线局域网络的基础架构(infrastructure)示意图，且此无线局域网络具有两个站台STA0与STA1以及无线基站。当站台STA0传送数据Data0至无线基站时(亦即站台STA0为来源站台而无线基站为目的站台)，其它站台(例如站台STA1)可通过本发明的电力管理方法而进入低电力状态。图4B示出了具有三个站台STA2、STA3、STA4的对等式(ad-hoc)无线局域网络的示意图。当站台STA2传送数据Data 0至站台STA3时(亦即站台STA2为来源站台而站台STA3为目的站台)，同样的，其它站台(例如站台STA4)可通过本发明的电力管理方法进入低电力状态。在接下来的说明书中，通过使用不同的传输模式从站台STA0传送数据Data 0来讨论图4的来源站台与目的站台的详细互动以及本发明的设计的必要性。
图5示出了根据本发明实施例所述，在数据不进行分割(non-fragment)的传输模式中，图4的站台的活动力示意图。最上面的线、第二线以及第三线分别表示来源站台、目的站台以及其它站台的活动力，第二线与第三线之间的部分说明网络配置向量的时间间隔，其中，此网络配置向量的更新是根据数据信息帧的持续时间信息。当同一个服务群组中的所有站台(包括图4A的无线基站)接收由来源站台所传送的数据信息帧Data 0时，可根据数据信息帧检测出Data 0的目的站台。接下来，目的站台紧接着于短讯帧间隔(shortinterframe space，SIFS)时间后，回复来源站台一确认信息帧(acknowledgement，ACK)以作为收到数据Data 0的响应。因此，除了目的站台之外的其它站台，可在由一网络配置向量决定的时间(NAV(Data 0))以内，维持低电力状态，并且此段时间间隔包括SIFS时间加上ACK信息帧时间，其中网络配置向量根据数据信息帧Data 0的持续时间信息而更新。值得注意的是，图5中所传送的数据的型态为MAC服务数据单元(MAC service data unit，MSDU)。然而，MSDU可分割为数个片段(fragment)而传送，定义为丛发性(a burst of)MAC协议数据单元(MAC protocol data unit，MSDU)传输。例如，数据Data 0可分割为N个片段，分别为片段0，片段1，...，片段N。再者，在IEEE 802.11e中，除了图5中的片段0～N可以为在丛发性MSDU传输中的信息帧之外，丛发性MSDU传输相同于图5所式的丛发性MPDU传输，且多个片段可作为丛发性MSDU传输而传送。
图6示出了根据本发明另一实施例所述在丛发性MPDU传输中图4的站台的活动力的示意图。最上面的线、第二线以及第三线分别说明来源站台、目的站台以及其它站台的活动力。由图中得的，来源站台会一直送出数据Data 0的片段，直到数据Data 0的所有片段皆传送至目的站台，其中，针对每一个衔接在某SIFS时间后的数据Data 0的片段，目的站台皆会回复ACK信息帧至来源站台。当来源站台接收到来自目的站台的ACK信息帧后，来源站台继续传送下一个片段。图6的第一线与第三线之间的部分，为根据每个片段或每个ACK信息帧的持续时间信息而更新的NAV。在丛发性MPDU传输中，根据片段的持续时间信息而更新的NAV包括两个ACK信息帧时间、前述两者之间的片段以及三个SIFS时间，而根据响应接收片段所传送的ACK信息帧的持续时间信息而更新的NAV包括一个正在传送的片段的时间、一个下一笔ACK信息帧以及两个SIFS时间。由于根据片段的持续时间信息所更新的NAV包括至少一个ACK信息帧时间，当接收数据信息帧或是数据信息帧的片段时，假如根据数据信息帧或数据信息帧的片段的持续时间信息所更新的NAV包括至少一个ACK信息帧时间，即代表其为丛发性MPDU传输。因此，一旦接收到片段，其它不是目的站台的站台可按照根据接收片段的持续时间信息所更新的NAV而进入低电力状态。在图6的例子中，其它不是目的站台的站台可于接收片段0后NAV时间(，亦即为两个ACK信息帧与片段1时间加上三个SIFS时间)进入低电力状态，其中NAV根据片段0(NAV(Frag.0))的持续时间信息而更新。进入低电力状态的站台可于一段时间后进入足够电力状态，并于接收片段2后NAV(Frag.2)时间再次进入低电力状态。
本发明的电力管理方法还可根据不同的设计需求而应用于不同的方面。图7示出了根据本发明另一实施例所述，在丛发性MPDU传输中，图4的站台的活动性。所有来源站台、目的站台以及根据片段或ACK信息帧的持续时间信息所更新的NAV值的活动性，皆与图6相同，因此相同处不再赘述。在此实施例中，不是目的站台的其它站台可按照根据片段的持续时间信息而更新的NAV而进入低电力状态。例如，于ACK信息帧(ACK 0)结束传输后，站台是进入低电力状态一段NAV(Frag.0)减去两个ACK信息帧时间以及一个SIFS时间的时间(亦即NAV(ACK 0)减去一个ACK信息帧时间)，其中，传送ACK信息帧(ACK 0)作为对片段0结束传输的响应。如此，操作于低电力状态的站台可于一段时间后进入足够电力状态并且接收用以响应片段1的ACK信息帧(ACK 1)。接下来，站台可再次在一段NAV(Frag.1)减去两个ACK信息帧时间以及一个SIFS时间的时间内(也就是NAV(ACK 1)减去一个ACK信息帧(ACK 2)时间)，维持低电力状态。同样的，经过一段时间后，站台会进入足够电力状态并且接收用以响应片段2的ACK信息帧(ACK 2)。接下来，站台亦可再次在一段NAV(Frag.2)减去两个ACK信息帧时间以及一个SIFS时间的时间内(也就是NAV(ACK 2)减去一个ACK信息帧(ACK 3)时间)，维持低电力状态。
图8示出了根据本发明另一实施例所述在丛发性MPDU传输中图4的站台的活动力。同样的，所有来源站台、目的站台以及按照片段或ACK信息帧的持续时间信息所更新的NAV值的活动力，皆与图6相同，因此相同处不再赘述。当接收片段0时，待命站台可在一段NAV值减去一个ACK信息帧(ACK 1)时间的时间内，维持低电力状态，其中NAV值根据片段0、NAV(Frag.0)的持续时间信息而更新。接下来，如同图7的实施例，站台是再次在一段NAV(Frag.1)时间减去两个ACK信息帧时间以及一个SIFS时间的时间(也就是NAV(ACK1)减去一个ACK信息帧(ACK 2)时间)。同样的，经过一段时间后，站台进入足够电力状态并且接收用以响应片段2的ACK信息帧(ACK 2)内，维持低电力状态。站台接着又再次在一段NAV(Frag.2)减去两个ACK信息帧时间以及一个SIFS时间的时间内(也就是NAV(ACK 2)减去一个ACK信息帧(ACK 3)时间)，维持低电力状态。
图7与图8之间的不同之处在于：在图7中，不是目的站台的站台于接收片段0的后不会进入低电力状态，直到接收ACK0；而在图8中，站台于接收片段0之后会立即进入低电力状态。换言之，在图7中，接收片段0后，在一段NAV(Frag.0)减去两个ACK信息帧时间以及一个SIFS时间的时间内(也就是NAV(ACK 0)减去一个ACK信息帧(ACK 1)时间)，维持低电力状态；而在图8中，进入低电力状态的时间为NAV(Frag.0)减去一个ACK信息帧时间(ACK 1)。值的注意的是，除了在IEEE 802.11e中的数据类型能以多信息帧取代多片段以外，本发明的电力管理方法的操作同于在IEEE 802.11e中的操作。
图9示出了根据本发明另一实施例所述，适用于具有多个站台的无线网络的电力管理方法900的流程图。所以，先由无线网络中的站台接收数据信息帧(S904)。接着，根据所接收的数据信息帧，进行目的站台的检测(S906)。不论根据数据信息帧的持续时间信息而更新的NAV是否包括至少一个ACK信息帧期间，皆能利用NAV决定传输模式(S908)。此外，如果根据数据信息帧的持续时间信息所更新的NAV仅包括一个ACK信息帧时间时，所进行的传输模式即为非片段(non-fragment)传输。相反的，假若根据数据信息帧的持续时间信息所更新的NAV包括超过一个ACK信息帧时间时，所进行的传输模式即为丛发性MSDU传输。接下来，待命站台会在一段根据数据信息帧的持续时间信息而更新的NAV所决定的时间内，维持低电力状态(S910)。
图10示出了根据本发明另一实施例所述在无线网络中的每个站台(例如图4所式的站台)的电力管理装置100的示意图。电力管理装置100包括无线收发机102以及控制器104。无线收发机102接收由来源站台所传送的数据信息帧(例如数据Data 0)，而耦接至无线收发机102的控制器104根据数据信息帧以检测目的站台。检测完毕，待命站台的控制器104允许待命站台在一段根据接收数据信息帧的持续时间所更新的NAV所决定的省电时间内(PS duration)，维持低电力状态。每个待命站台的控制器104，亦可根据接收数据信息帧的持续时间信息而更新的NAV，决定是否包括大于一个ACK信息帧时间，以在站台进入低电力状态之前，取得传输模式的信息。有关于不同传输模式以及不同设计需求的省电持续时间的值相同于图5-8，因此相同之处不再赘述。
本发明的电力管理方法使用包含于接收数据信息帧中的信息，使得预期待命站台，在其它站台的数据信息帧传输期间，进入低电力状态，因而降低电力消耗。
本发明虽以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可做若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (14)

1.一种电力管理方法，适用于一无线局域网络中的一来源站台、一目的站台和一待命站台，此方法包括：
接收一数据信息帧；
根据所述数据信息帧检测所述目的站台；以及
除所述目的站台与所述来源站台以外，所述待命站台进入一低电力状态并维持一第一省电时间，所述第一省电时间为一网络配置向量，所述网络配置向量属于所述待命站台，而且所述网络配置向量根据所接收的所述数据信息帧的一持续时间信息而更新；
其中，操作于所述低电力状态的所述待命站台禁止传送或接收所述数据信息帧，且在所述第一省电时间后，允许操作于所述低电力状态的所述待命站台进入一足够电力状态。
2.如权利要求1所述的电力管理方法，其中所述第一省电时间属于所述待命站台，且当所述网络配置向量仅包括一个回复确认信息帧时间时，所述待命站台的所述网络配置向量包括所述回复确认信息帧时间加上一短讯帧间隔时间。
3.如权利要求2所述的电力管理方法，其中所述目的站台于接收所述数据信息帧后的所述短讯帧间隔时间后传送一第一回复确认信息帧。
4.如权利要求1所述的电力管理方法，其中所述数据信息帧的传输为一丛发性介质存取控制服务数据单元传输以及一丛发性介质存取控制协议数据单元传输之一。
5.如权利要求3所述的电力管理方法，其中在接续一短讯帧间隔时间之后的一第一回复确认信息帧产生后，传送一接续数据信息帧，且从所述数据信息帧被接收开始到所述短讯帧间隔时间之后，所述目的站台传送所述第一回复确认信息帧。
6.如权利要求1所述的电力管理方法，其中进入所述足够电力状态的所述待命站台接收由所述目的站台所传送的一第二回复确认信息帧，以响应所述接续数据信息帧。
7.如权利要求6所述的电力管理方法，于进入所述足够电力状态后，所述电力管理方法还包括于所述第二回复确认信息帧结束传输一第二省电时间减去一个回复确认信息帧时间后再次进入所述低电力状态，其中所述第二省电时间为所述网络配置向量值。
8.一种电力管理装置，适用于一无线局域网络中的一来源站台、一目的站台和一待命站台，此装置包括：
一接收装置，用以接收一数据信息帧；
一检测装置，用以根据所述数据信息帧检测所述目的站台；
一判断装置，用以判断是否为所述目的站台；以及
一允许装置，用以允许所述待命站台进入一低电力状态并维持一第一省电时间，所述第一省电时间根据一网络配置向量而决定，其中所述网络配置向量为所述待命站台的所述网络配置向量，且所述网络配置向量根据所述数据信息帧的一持续时间信息而更新；
其中，操作于所述低电力状态的所述待命站台禁止传送或接收所述数据信息帧，且在所述第一省电时间后，允许操作于所述低电力状态的所述待命站台进入一足够电力状态。
9.如权利要求8所述的电力管理装置，其中所述第一省电时间为所述网络配置向量，且当所述网络配置向量仅包括一个回复确认信息帧时间时，所述网络配置向量包括所述回复确认信息帧时间加上一短讯帧间隔时间。
10.如权利要求9所述的电力管理装置，其中所述目的站台于接收所述数据信息帧一短讯帧间隔时间后传送一回复确认信息帧。
11.如权利要求8所述的电力管理装置，其中所述数据信息帧的传输为一丛发性介质存取控制服务数据单元传输以及一丛发性介质存取控制协议数据单元传输之一。
12.如权利要求10所述的电力管理装置，其中一接续数据信息帧于接收一第一回复确认信息帧一短讯帧间隔时间后传送，且所述第一回复确认信息帧于所述目的站台接收所述数据信息帧所述短讯帧间隔时间后传送。
13.如权利要求8所述的电力管理装置，其中进入所述足够电力状态的所述待命站台接收由所述目的站台所传送的一第二回复确认信息帧，以响应所述接续数据信息帧。
14.如权利要求13所述的电力管理装置，其中所述允许装置还包括一重新进入装置，以于进入所述足够电力状态的所述第二回复确认信息帧结束传输后，重新进入所述低电力状态一第二省电时间，所述第二省电时间为所述网络配置向量值减去一回复确认信息帧时间。
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