TW201929488A - 終端及終端的運行方法 - Google Patents

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Abstract

一種終端，其包含一第一儲存器、一第二儲存器、一中央處理裝置以及一通訊部。該第一儲存器在該終端處於睡眠模式狀態的情況下保持電源，並儲存與伺服器收發的一第一封包。該第二儲存器在終端處於睡眠模式狀態的情況下關閉電源，並儲存終端在喚醒模式下運行所需的資料。該中央處理裝置在該睡眠模式狀態下利用該第一封包產生用以與接入點保持連接的一第二封包，並將該第二封包週期性地傳輸到該接入點。該通訊部與該接入點連接並根據該中央處理裝置的控制傳輸該第二封包。本發明使終端在睡眠模式下的保持對話，並且減少能耗。

Description

終端及終端的運行方法
本實施例涉及一種終端及終端的運行方法，特別是一種無線終端在低功率睡眠模式下收發封包的運行方法。
網路位址轉換(network address translation，NAT)的技術可使路由器後台的多個IP節點共享一個公共IP位址，與對各網路裝置單獨註冊網際網路協定(Internet Protocol，IP)位址的技術相比，NAT技術允許一組IP位址用於內部網路流量，另一組IP位址用於外部或公共流量。NAT標準允許用於內部網路的IP位址隱藏使其不被公用網路存取(例如，被公用網際網路存取)。
通常NAT裝置使用具有可判斷是否超過超時週期的超時計時器，如果在長於超時週期的時間內不使用特定登錄產生入站流量或出站流量，那麼NAT計時器便會終止計時，已登錄的資料則會被刪除。在刪除登錄後，無法再通過此連結連接到達NAT後台的共享節點，需重新建立共享節點連結。通常使NAT計時器不超時或終止計時的手段為“保活”(keep-alive)或“心跳”(heartbeat)機制。在保活中為了使連接保持在運作狀態，會以短於NAT超時週期的間隔重置計時器，但此方法會產生多餘的流量。在使用電池為主要電源可攜式裝置(例如，智慧手機)中，以往 的保活技術產生大量用以保持連接無線通訊，消耗裝置電池的使用壽命。
本發明的目的在於提供一種方法，所述方法在具備睡眠模式的無線終端通過NAT裝置接收到IP而與伺服器執行資料傳輸的情況下，可在睡眠模式下的保持對話，藉此減少電源消耗。
本發明提供一種終端，其包含一第一儲存器、一第二儲存器、一中央處理裝置以及一通訊部。該第一儲存器在終端處於睡眠模式狀態的情況下保持電源，儲存與伺服器收發的一第一封包。該第二儲存器在終端處於睡眠模式狀態的情況下關閉電源，儲存終端在喚醒模式下運行所需的資料。該中央處理裝置在該睡眠模式狀態下根據該第一封包產生用以與接入點(Access Point，AP)保持連接的該第二封包，並週期性地將該第二封包傳輸到該接入點。該通訊部與該接入點連接並根據該中央處理裝置的控制傳輸該第二封包。
本發明提供一種終端的運行方法，其包含：將與伺服器收發的一第一封包儲存到一第一儲存器。將該終端在一喚醒模式下運行所需的資料儲存到一第二儲存器。在睡眠模式狀態下根據該第一封包產生用以與一接入點保持連接的該第二封包。週期性地將該第二封包傳輸到該接入點。該第一儲存器在終端處於睡眠模式狀態的情況下保持電源，該第二儲存器在該終端處於該睡眠模式狀態的情況下關閉電源。
如上所述，本發明提供的終端及終端的運行方法，可使睡眠模式狀態的無線終端僅消耗最小限度的功率而與NAT裝置保持連接，因此進入睡眠模式的無線終端既可保持對話，又可將功耗最小化。
10‧‧‧無線終端
20‧‧‧接入點
30‧‧‧伺服器
100‧‧‧無線通訊系統
210‧‧‧通訊部
220‧‧‧中央處理裝置
230‧‧‧第一儲存器
240‧‧‧第二儲存器
250‧‧‧周邊裝置連接部
S401~S418‧‧‧步驟
第1圖是本發明的無線通訊系統的方塊圖。
第2圖是本發明的無線終端的方塊圖。
第3A、3B圖是本發明的無線終端於喚醒模式及睡眠模式時的方塊圖。
第4圖是本發明的無線終端進入睡眠模式時的封包傳輸流程圖。
以下，通過示範性的附圖詳細地對本發明的實施例進行說明。應注意，各個附圖中每個元件均有參考符號，即便相同的元件即便表示於不同的附圖中，也盡可能地使用相同的符號。另外，在對本發明的實施例進行說明時，對於廣為人知的元件的構造或功能，在不需說明也不致於混淆本發明主旨的情況下，會省略其詳細說明。
另外，在整篇說明書中，當記載為某個部分“包含”、“具備“某個元件時，只要沒有特別地說明，則代表還可能包含其他未提及的元件。另外，說明書中所記載的“部”、“模組”等術語是指具備至少一個功能或運作的單元，這種單元可為硬體、軟體或硬體與軟體的結合。
無線終端為了減少電源消耗，在睡眠模式下會關閉終端內部的電源，僅在需要執行動作的情況下打開電源運作，由此減少電源消耗。此時，在終端長時間處於睡眠模式狀態的情況下，NAT裝置內的映射表訊息會超時而被刪除，用來與伺服器傳輸資料的路徑消失。本發明提出一種方法，即便無線終端處於睡眠狀態，也可以通過持續的傳輸封包而保留與伺服器的傳輸路徑。
第1圖是表示本發明的無線通訊系統的方塊圖。本發明的無線通訊系統100包含無線終端10(STA,station)、接入點20(AP,Access Point)及伺服器30。
無線終端10具備無線傳真(Wi-Fi,Wireless Fidelity)界面，因此可以建立Wi-Fi通訊網路，並從接入點20接收私有IP(Private IP)位址而連接到網路，且具備睡眠模式(Sleep Mode)，在需要時進入睡眠模式以低功率模式運行來降低能耗。
在本發明的實施例中，無線終端10可以是無線通訊終端、智慧手機、筆記型電腦、個人電腦(Personal Computer，PC)等可通過無線區域網路環境的AP收發資料的可攜式設備。
接入點20在無線終端10與伺服器30之間中繼通訊。接入點20具有網路位置轉換功能(NAT,Network Address Translation)，可以對多個無線終端10分配私有IP位址，使每個私有IP位址對應到由網際網路服務供應商提供的一個公有IP位址，由此可使多個無線終端10通過接入點20構成的通訊網與外部的伺服器30收發資料。接入點20將從無線終端10接收封包的請求傳遞到伺服器30，也負責將在伺服器30對無線終端10請求傳輸封包時，向無線終端10傳輸封包。
在本發明的實施例中，接入點20是指具備NAT功能的裝置，通過NAT功能並利用映射表及超時計時器對伺服器30與無線終端10間的中間路徑進行管理。在終端長超過預定時間皆未使用時，接入點20終止超時計時器並刪除相應的登錄，以管理無線終端與接入點20之間的映射狀態。在刪除登錄後，即便從伺服器30對相應的無線終端10傳輸封包，因接入點 20已刪除無線終端10的登陸訊息，因此不會在伺服器30與無線終端10之間傳遞封包。因此，無線終端10為了保持與接入點20的對話，需以短于超時計時器的預定時間的間隔傳輸用以保持連接的封包。
伺服器30在檢測接入點20的公有IP位址後，確認是否為預先加入的公有IP位址，也就是伺服器30通過檢測接入點20的公有IP位址，確認為服務中的AP後，傳輸封包到無線終端10。
第2圖是本發明無線終端的方塊圖。本發明的無線終端10包含通訊部210、中央處理裝置(CPU)220、第一儲存器230、第二儲存器240及周邊裝置連接部250而構成。
通訊部210用來與其他機器的通訊部進行近距離通訊。所述近距離通訊包含Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)及紫蜂(Zigbee)等通訊協定。因此，通訊部210具有傳輸及接收射頻(RF,Radio Frequency)信號的RF信號收發部，以進行近距離通訊，通訊部210也可包含類比數位換換器(ADC,Analog Digital Converter)或數位類比轉換器(DAC,Digital Analog Converter)，用來將接收到的信號轉換成數位信號，或將發送的信號轉換成類比信號。另外，通訊部210可包含資料機(Modem)及媒體接入控制部(Media Access Control)，所述資料機使無線終端10能夠以無線通訊的方式連接到網際網路，且可通過網際網路收發資料或進行通話，媒體接入控制部用以使共享公共資料傳輸頻道的各網路節點有效地收發使資料不失真。即便無線終端10進入睡眠模式，通訊部210也保持電源開啟，週期性地向接入點20傳輸封包以保持無線通訊的連接。
中央處理裝置220控制包含在無線終端10內的各元件。具體 而言，中央處理裝置220在無線終端10從睡眠模式(Sleep Mode)喚醒的情況下，使執行通訊部210與其他裝置的通訊部進行連接或通訊所需的認證。另外，中央處理裝置220在無線終端10處於睡眠模式的情況下，可以控制通訊部210與其他裝置(例如接入點20)的通訊部的連接。
第一儲存器230是在無線終端10處於睡眠模式的情況下也運行的儲存器，在無線終端10初次與伺服器30連接而收發封包時，儲存與伺服器30收發的第一封包。第一儲存器230利用所儲存的第一封包產生的最小限度的第二封包，來保持與伺服器30傳輸資料的通訊路徑。
第二儲存器240儲存無線終端10在喚醒(Wake-Up)模式下運行所需的資料，如啟動代碼、作業系統映像(Operation System Images)及應用程序等資料。第二儲存器240可以是任何一種非揮發性記憶體，即便通訊部210及中央處理裝置220裝置的電源關閉，第二儲存器240所儲存的內容也不會受到影響。
周邊裝置連接部250連接無線終端10與其他周邊裝置，即無線終端10通過周邊裝置連接部250與其他周邊裝置連接。
本發明的實施例中，終端可以是無線終端10，但並非必須限定於此，無線終端10也可以是任何能夠進行無線通訊的半導體晶片、或搭載有半導體晶片的裝置等方式實現。
第3A、3B圖是本發明的無線終端10處於喚醒模式而可進行通訊的狀態時及進入睡眠模式時的方塊圖。
第3A圖表示本發明實施例的終端處於喚醒(Wake-up)模式狀態時的方塊圖。
無線終端10在從外部接收到喚醒(Wake-up)信號的情況下，中央處理裝置220進行冷啟動(Booting)，初始化無線終端10的硬體。無線終端10的所有硬體初始化後，通訊部210經由與其他機器的通訊部(未圖示)的連接(Connectivity)而保持連接狀態，例如：通過無線終端10的通訊部210綜合地分析接收靈敏度、與接入點20相連接的終端數量、及處理中的流量等資訊，以最有效率的關聯(Association)來傳輸無線終端10與接入點20之間通訊的資料。
另外，通訊部210在與其他機器的通訊部連接過程中，可視需要進行認證，例如：在無線終端10的通訊部210與接入點20連接的過程中，確認用戶的國際移動用戶識別碼(International Mobile Subscriber Identity，IMSI)，確認相連的機器為用戶的情況下，才可與接入點20連接。
在喚醒模式下，第二儲存器240電源開啟並儲存用以與伺服器30進行通訊所需的資料。在第二儲存器240中可儲存任何在無線終端10所處理的中間資料及結果資料。另外，也可通過傳輸儲存在第二儲存器240的訊息來與接入點20進行保持連接的資料傳輸。此時，為了進行睡眠模式下的封包收發動作，在初次與伺服器30連接時，複製與伺服器30收發的第一封包並儲存到第一儲存器230。
第3B圖為本發明的終端處於睡眠模式(Sleep Mode)狀態時的方塊圖。
如圖所示，在本發明實施例的無線終端10處於睡眠模式的情況下，除了通訊部210、中央處理裝置220及第一儲存器230以外，關閉包含第二儲存器240在內所有硬體的電源。
在睡眠模式下，中央處理裝置220控制通訊部210與其他機器的通訊部保持連接的封包傳輸。中央處理裝置220利用儲存在第一儲存器230的第一封包，產生與伺服器30保持傳輸資料的通訊路徑所需的最小流量的第二封包，並將產生的第二封包週期性地傳輸到所連接的接入點20，以保持無線終端10與接入點20之間的連接。這種週期性地傳輸第二封包同時也使伺服器30可向無線終端10傳輸資料。在睡眠模式下傳輸的第二封包不利用通訊協定站，而是僅利用無線終端10與接入點20間的通訊協定來進行傳輸。比如無線終端10通過基於無線區域網路與接入點20連接，那麼中央處理裝置220利用符合與其對應的無線區域網路通訊協定的格式產生第二封包，並通過通訊部210將第二封包傳輸到接入點20。
第一儲存器230在無線終端10初次與伺服器30時儲存與伺服器30傳輸的第一封包。另外，第一儲存器230利用所儲存的第一封包產生的流量最小的第二封包。此時的第二封僅包含如目的IP位址或通訊埠號等的必要資訊，使用來與接入點20保持連接的資料最小化。
在本發明的實施例中，在睡眠模式中並非對所有儲存器供給電源，而是僅供給電源於的一部分儲存器，這些被供電的儲存器是用來儲存在睡眠模式下與AP保持連接的流量最小的第二封包，故而可降低電源的消耗。
第4圖為本發明的無線終端進入睡眠模式時的封包傳輸的流程圖。
無線終端在電源完全關閉的狀態下從外部接收啟動信號，在睡眠模式狀態下通過通用目的輸入輸出(General Purpose Input Output， GPIO)從外部接收喚醒(Wake-up)信號，或在既定的實時計算的時鐘週期終止的情況下喚醒，啟動中央處理裝置，進行包含在無線終端內的所有硬體的初始化(S401)。從睡眠模式喚醒時，對除了啟動除中央處理裝置20、通訊部210及第一儲存器230以外的無線終端內的所有硬體進行初始化，同時打開無線終端10內的所有硬體的電源，同時通訊部210進行與其他機器的連接，且視需要進行認證。
具體而言，無線終端10請求接入點20分配私有IP(S402)並接收私有IP(S403)。網路位址轉換(NAT)方式是指AP本身從外部網際網路接收公有IP，並提供內部私有IP給無線終端的方式，以NAT模式運行的AP即為一種可以連接不同網際網路的路由器。無線終端10接收分配到的通訊埠(S404)。無線終端10將通訊埠分配訊息及需要傳輸到伺服器30的封包傳輸到接入點20(S405)。接入點20接收封包而註冊通訊埠(S406)，接著向伺服器30傳輸封包(S407)。無線終端利用接收到的私有IP，通過AP的公有IP而連接到公有網際網路，與設置在其他位置的其他AP進行網際網路通訊。
伺服器30將需要傳輸到無線終端10的封包傳輸到接入點20(S408)。接入點20從伺服器30接收的封包後，判斷所應傳遞的通訊埠(通訊埠轉發(Port Forwarding))(S409)，而向相應的無線終端10傳輸封包(S411)。
在固定時間內不執行動作的情況下，無線終端10進入睡眠模式(S411)，除中央處理裝置、第一儲存器及通訊部以外，關閉無線終端10內其他所有硬體的電源。而無線終端10中的中央處理裝置、第一儲存器及 通訊部在睡眠模式下也保持電源開啟。
處於睡眠模式的無線終端10為了與接入點20保持連接而傳輸第二封包(S412)。無線終端10可週期性地傳輸第二封包(S412、S414)並更新通訊埠以免接入點20的映射表超時(S413、S415)。在進入睡眠模式後，除中央處理裝置、第一儲存器及通訊部以外的所有硬體的電源關閉，因此在步驟S412至S415中，僅對中央處理裝置、第一儲存器及通訊部保持電源供應，此時僅傳輸用以保持終端與接入點20間的連結、即用以防止超時的第二封包。
像步驟S412至S415一樣週期性地傳輸的第二封包以保持與伺服器30的通訊路徑，因此接入點20可從伺服器30接收要傳送到無線終端10的資料，無需為了保持通訊路徑而開啟終端的其他硬體的電源，而是僅提供小限度的電源給第一儲存器即可，故而可將睡眠模式下為了保持對話而消耗的功率最小化。
在從伺服器30傳輸封包的情況下(S416)，接入點20判斷應傳遞封包的通訊埠(S417)而向相應的無線終端10傳輸封包(S418)。
以上說明僅例示性地說明本發明的技術思想，而並非用以限定本發明例的技術思想。本發明的技術思想範圍並不限定於上述的實施例，在本發明所屬技術領域內具有通常知識者，在不脫離本發明本質的範圍內實現各種修改及變形，應解釋等同於與申請專利範圍所保護範圍的範圍，因此本發明內的所有技術思想的修改及變形均包含在申請專利範圍所保護的範圍內。

Claims (8)

  1. 一種終端，其包含：一第一儲存器，在該終端處於一睡眠模式下保持電源，儲存與一伺服器收發的一第一封包；一第二儲存器，在該終端處於該睡眠模式下關閉電源，儲存該終端在一喚醒模式下運行所需的資料；一中央處理裝置，在該睡眠模式下利用該第一封包產生用以與一接入點保持連接的一第二封包，並週期性地將該第二封包傳輸到該接入點；以及一通訊部，與該接入點的連接，根據該中央處理裝置的控制傳輸該第二封包。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的終端，其中當該終端初次與該伺服器收發該第一封包時，該中央處理裝置將該第一封包儲存到該第一儲存器。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的終端，其中該第二封包包含目的IP位址及通訊埠號訊息。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的終端，其中該中央處理裝置根據該終端與該接入點間的通訊協定產生該第二封包。
  5. 一種終端的運行方法，其包含：將與一伺服器收發的一第一封包儲存到一第一儲存器；將該終端在一喚醒模式下運行所需的資料儲存到一第二儲存器；在一睡眠模式下利用該第一封包產生用以與一接入點保持連接的一第二封包；以及週期性地將該第二封包傳輸到該接入點；及該第一儲存器在該終端處於該睡眠模式下保持電源，該第二儲存器在該終端處於該睡眠模式下關閉電源。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的方法，其中當該終端初次與該伺服器收發該第一封包時，將該第一封包儲存到該第一儲存器。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述的方法，其中該第二封包包含目的IP位址及通訊埠號訊息。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述的方法，其中該第二封包是根據該終端與該接入點之間的通訊協定產生。
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