TWI388160B - 無線區域網路系統及無線通信方法 - Google Patents

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Description

無線區域網路系統及無線通信方法
本發明係關於一種無線區域網路系統，尤有關於在各樣的通信形式(例如一對多通信及一對一通信)並存於其中的無線區域網路系統。
[交叉參考之相關申請案]
本申請案係基於日本專利申請案號2006－279923號(申請日為2006/10/13)提出申請並主張其優先權。該日本專利申請案的揭露內容整體於此併入作為參考。
依據IEEE802.11的無線區域網路及有線區域網路[例如乙太網路,Ethernet(註冊商標)]的IP通信類型，包括單播通信(unicast communication)、廣播通信(broadcast communication)及多播通信(multicast communication)。單播通信為其中基地台傳送資料到單一終端機位址之一對一通信。與此相較，廣播通信及多播通信為自一基地台共同傳送資料到複數之終端機位址之一對多通信。在廣播通信中，將資料傳送至全部存在於預定通信範圍的任意終端機。另一方面在多播通信中，將資料傳送至全部指定為目的地之終端機。
有一種稱為用以抑制無線終端機的電力消耗之「省電模式」的方法，係依據與無線區域網路相關的IEEE802.11之標準技術，如同IEEE電腦學會之區域網路(LAN,Local Area network)、MAN(Metropolitan Areanetwork)標準委員會「Part 11：Wireless LAN Medium Access control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications」,ANSI/IEEE Std 802.11,1999 Edition,p.128－133(非專利文件1)中所述明。依據此方法，從起動模式切換到省電模式的無線終端機進入以低電力運作之所謂「睡眠模式」。
改變為省電模式的無線終端機所用的同步信號(在下文中亦稱為信標)類型，包括TIM(流量指示圖,Traffic Indication Map)及DTIM(輸送流量指示圖,Delivery TIM)。TIM及DTIM的信標以預定比例(例如2比1或3比1)做週期性傳送。在上述的廣播通信或多播通信中，藉由DTIM信標以通知一終端機所接收的資料是否存在。當該終端機所接收的資料存在時，在來自基地台的DTIM信標之後馬上傳送資料。在DTIM信標接收時序到來時，構成廣播或多播通信之目的地位址的無線終端機，從睡眠模式被起動，在維持一段預定時間的起動狀態之後，接收資料。
圖7顯示上述廣播/多播通信(BC/MC,broadcast communication/multicast communication)的實際例子。在所顯示之情形中，假設每一無線終端機(3A/3B)係在有效的省電模式之中。在收到來自發射器區域網路終端機2(S701)之廣播或多播通信封包時，無線區域網路基地台1持續地累積封包(S702)。此外，當TIM信標時序到來時，無線區域網路基地台1送出TIM信標(S703)。無線終端機3A及無線終端機3B在從睡眠模式被起動並接收從無線區域網路基地台1來的TIM信標之後，再回到睡眠模式。
其後，在DTIM信標時序到來之時，無線區域網路基地台1送出將表示BC/MC通信資料累積的訊息所加到之DTIM信標(S704)。接著，將特定資料傳送到無線終端機3A及無線終端機3B(S705)。同時，各無線終端機(3A/3B)亦在接收DTIM信標之後維持起動模式，並且藉由BC/MC通信以接收資料。
然而，藉由圖7所示之步驟所發佈的BC/MC(廣播/多播,Broadcast/Multicast)通信資料不必然為全部的接收無線終端機所用，而對於部分的無線終端機而言是無用的。詳言之，圖7中，在DTIM信標(S704)之後由BC/MC通信所傳送的資料(S705)，可能是無線終端機3A所需要的資料，但並非另一無線終端機3B所需要的資料。
在不需要接收的廣播/多播資料的情形中，特定無線終端機(3B)將所接收的資料廢棄，造成資料接收處理程序之浪費。對於利用欲達到抑制電力消耗的省電模式的無線終端機並不期望這樣的動作。又，提供經常使用廣播/多播通信之服務的網路，不論接收的資料是否符合需要，經常產生接收處理，因此造成無線終端機的電力消耗難以抑制的問題。
本發明已達成發現上述問題，並且目標為提供一種技術，關於適當地抑制連接到無線區域網路的無線終端機的電力消耗。
依據本發明，提供一種無線區域網路系統，包含一無線區域網路的一基地台；及連接到該基地台的複數之無線終端機，其中各無線終端機包含一通知裝置，用以當該無線終端機在該無線區域網路中執行使用一對多通信的一程式之時，向該基地台通知一位址，該地址係用來以一對多通信自該基地台接收資料；而其中該基地台包含一記錄裝置，用以將來自該無線終端機所通知的位址與該無線終端機進行一對一通信的位址進行關聯以加以記錄、一轉換裝置，用以將要送出到該無線區域網路的該一對多通信資料的一目的地位址轉換為對應該目的地的該一對一通信位址、以及一傳送裝置，用以傳送其目的地位址已被轉換為一對一通信位址的該資料。
依據本發明，亦提供一種無線通信方法，用於一無線區域網路的一基地台及複數之無線終端機連接到該基地台，包含：在該無線區域網路中，由執行使用一對多通信的一程式的該無線終端機向該基地台通知一位址，該地址係用以自該基地台使用一對多通信接收資料；將自該無線終端機所通知的位址與該無線終端機進行一對一通信的位址進行關聯以加以記錄；將要送出至該無線區域網路的該一對多通信資料的一目的地位址轉換為對應該目的地的該一對一通信位址；以及傳送其目的地位址已被轉換為一對一通信位址的該資料。
依據本發明，要送出到無線區域網路的一對多通信資料可以僅被傳送到使用特定資料的無線終端機。結果造成不需一對多通信資料的無線終端機可避免資料接收處理程序而可抑制電力消耗。
圖1顯示依據本發明之一實施例的無線區域網路系統的結構。無線區域網路系統100包括無線區域網路102的無線區域網路基地台104及複數之容納於無線區域網路基地台104之中的無線區域網路終端機105A、105B。無線區域網路基地台104藉由有線區域網路101連接到區域網路終端機103。無線區域網路終端機105A(105B)具有依據IEEE802.11的省電模式的功能。
圖3顯示無線區域網路終端機105A(105B)的結構。無線區域網路介面(I/F,interface)303基於IEEE802.11執行無線區域網路102的通信處理程序。控制單元301控制關於其本地終端機之操作。BMC位址通知單元302向無線區域網路基地台104通知位址，該地址是用於與無線區域網路基地台104的廣播通信或多播通信(以下稱為「BC/MC通信」)。位址清單304已於此儲存向無線區域網路基地台104所通知的位址及在單播通信中本地終端機之位址。
當在在無線區域網路終端機105A(105B)中，使用由無線區域網路基地台104的C/MC通信資料之應用程式在作動時，控制單元301將位址清單304中所描述的BC/MC通信用之位址提供給BMC位址通知單元302。無線區域網路終端機105A(105B)使用此BC/MC通信位址以在BC/MC通信中自無線區域網路基地台104接收資料。BMC位址通知單元302準備用以向無線區域網路基地台104通知所供應的BC/MC通信位址之資料，並且經由無線區域網路介面303傳送特定資料到無線區域網路基地台104。
圖2顯示無線區域網路基地台104的結構。區域網路介面(I/F)201執行有線區域網路101的通信處理程序。橋接單元202執行區域網路101及無線區域網路102之間的橋接處理程序。控制單元206控制橋接單元202並執行依IEEE802.11標準化的無線區域網路近接點之功能。BMC－UC轉換器203將傳送到無線區域網路102的資料之目的地從BC/MC通信位址轉換到單播通信位址。無線區域網路介面(I/F)204基於IEEE802.11執行無線區域網路102之通信處理程序。
另外，無線區域網路介面204週期性地傳送基於IEEE802.11規定之TIM及DTIM信標到無線區域網路102。自無線區域網路終端機105A(105B)所通知的BC/MC位址由控制單元206在終端機管理表205中註冊以作為關於特定無線終端機單播位址之訊息。
圖4顯示終端機管理表205的例子。終端機管理表205已於此記錄包含自各無線區域網路終端機105A、105B所通知的BC/MC通信位址的「廣播/多播位址」，以及對應到已通知的特定廣播/多播位址的終端機單播位址「無線終端機MAC位址」。在「無線終端機MAC位址」中所記錄的單播位址，可從基於通知BC/MC位址之目的地而由各無線區域網路終端機105A、105B傳送的資訊框標頭訊息得到。附帶一提者，記錄圖形不限於所顯示之一例而可做適當的改變。
無線區域網路基地台104的控制單元206，在從區域網路101或無線區域網路102接收資訊框時，判定在標頭中所述的目的地位址是否為已註冊於終端機管理表205的「廣播/多播位址」中。於判定顯示目的地位址已如此註冊的情形下，自終端機管理表205的「無線終端機MAC位址」讀取對應到特定目的地位址(BC/MC位址)，並提供單播位址到BMC－UC轉換器203。
BMC－UC轉換器203將組成資訊框中目的地位址的BC/MC位址轉換成為自終端機管理表205所讀取的單播位址。將該目的地位址已被轉換的資訊框藉由透過無線區域網路介面204的單播通信傳送到對應的無線終端機(105A、105B)。
圖8顯示基於IEEE802.11 之MAC資訊框的基本結構。由上述BMC－UC轉換器203所轉換的目的地位址對應到所顯示的「MAC標頭」中的「目的地MAC位址」。此外，記錄在終端機管理表205中「無線終端機MAC位址」的位址對應到自無線區域網路終端機105A(105B)所傳送以通知BC/MC位址的資訊框中的「發射器MAC位址」。
參照圖6中所顯示的順序圖以說明本實施例的運作。無線區域網路終端機105A在執行使用BC/MC通信資料的應用程式時，向無線區域網路基地台104通知設定為特定應用程式之該BC/MC位址(S601)。無線區域網路終端機105A在通知BC/MC位址之後，自起動模式轉換其運作模式成為睡眠(doze)模式。而目前未執行BC/MC通信之應用程式的另一無線區域網路終端機105B在睡眠模式中運作。
無線區域網路基地台104在從無線區域網路終端機105A接收BC/MC位址之時，將其註冊於終端機管理表205中以做為關於無線區域網路終端機105A的單播位址之訊息(S602)。
無線區域網路基地台104在從有線區域網路101接收到由區域網路終端機103所傳送之BC/MC通信封包時(S603)，判定封包的目的地位址是否在終端機管理表205中已註冊(S604)。一旦發現已註冊，無線區域網路基地台104從終端機管理表205讀取對應於已註冊的BC/MC位址的單播位址並用已讀取的接收封包位址重新寫入目的地位址(BC/MC位址)。
圖5顯示位址轉換的例子。在此情形中，假設無線區域網路終端機105A的單播位址為「00：00：4C：AA：AA：AA」。如圖5中所示，無線區域網路基地台104將設定在已接收封包的目的地位址中的BC/MC位址「03：00：00：BB：BB：BB」轉換為對應到無線區域網路終端機105A的單播位址「00：00：4C：AA：AA：AA」。附帶一提者，發射器位址及無線區域網路基地台104的位址(「BSSID」)並未改變。無線區域網路基地台104逐漸地累積關於其目的地位址已被轉換為單播位址之資料(S606)。
接著，在TIM信標傳輸時序到來時，無線區域網路基地台104送出TIM信標到無線區域網路102(S607)。在處理程序中輸出的TIM信標已在此設定識別碼，此識別碼顯示由無線區域網路基地台104所累積的無線區域網路終端機105A單播資料。此識別碼是基於標準技術IEEE802.11(在此未作解譯)所設定。
在睡眠模式中的無線區域網路終端機105B，在被起動並自無線區域網路基地台104接收TIM信標之後，當發現指向特定本地終端機的資料並未累積時，回到睡眠模式。
另一方面，也在睡眠模式中的無線區域網路終端機105A，在被起動並接收TIM信標之後，發現在無線區域網路基地台104中累積指向特定本地終端機的單播資料。為了取得累積的資料，無線區域網路終端機105A將基於IEEE802.11的PS－Poll資訊框的PS位元設定為關閉狀態，並將其傳送到無線區域網路基地台104(S608)。PS－Poll資訊框係用以通知基地台之終端機的運作模式。在將PS位元如同前述設定為關閉的情形中，此表示該終端機為起動中，而PS位元在開啟狀態則表示該終端機為睡眠中。
無線區域網路基地台104由接收的PS－Poll發現無線區域網路終端機105A已從睡眠模式轉換到起動模式之時，傳送無線區域網路終端機105A所累積的單播資料(S609)。無線區域網路終端機105A自無線區域網路基地台104接收資料並在完成接收之時改變為睡眠模式。
其後，在DTIM傳輸時序到來時，無線區域網路基地台104送出DTIM信標到無線區域網路102(S610)。原本，在送出表示資料累積的DTIM信標之後會馬上傳送BC/MC通信資料。然而，在考慮的情形中，已藉由單播通信從區域網路終端機103傳送BC/MC通信資料到無線區域網路終端機105A。因此，在此時序時，表示累積BC/MC通信資料的識別碼未設定於DTIM信標之中。
無線區域網路終端機105A及無線區域網路終端機105B，當接收上述的DTIM信標時，從睡眠模式被起動並且接著再回到睡眠模式。
如同前述，依據此實施例可以將到達無線區域網路基地台104的BC/MC通信資料僅傳送到執行BC/MC通信應用程式的無線區域網路終端機105A。因此未執行BC/MC通信請求的另一無線區域網路終端機105B不需進行資料接收處理程序。因此，可以確保較長的睡眠時間。
接著參照圖9流程圖說明上述實施例的一種變更。此變更假設一種通信形式，其中無線區域網路終端機(105A)在接收具有由BC/MC位址轉換為單播位址的目的地位址之資料時，傳送特定資料到另一終端機。
依據此變更的無線區域網路基地台104之BMC－UC轉換器203具有增加識別碼(表示從BC/MC位址到單播位址的轉換)到要傳送的資料標頭的功能。
在圖9中，無線區域網路終端機(105A)在自無線區域網路基地台104收到單播資料時(S901)，判定表示位址轉換的識別碼是否設定於該標頭。在判定未設定識別碼的情形中(在S902為是)，將接收資料的目的地位址自單播位址返回到BC/MC位址(S903)。明確而言，向無線區域網路基地台104通知的BC/MC位址(圖6，S601)再次被設定為目的地位址。接著，具有將目的地位址再次設定為BC/MC位址的資料被傳送到另一終端機(S904)。
附帶一提者，在自無線區域網路基地台104接收的資料中識別碼為無效時(S902為否)的情形中，無線區域網路終端機(105A)發現特定資料係用於一般單播通信，也就是不需傳送的資料。
在圖9中所顯示的步驟中，無線區域網路終端機(105A)在接收單播資料時，可立即發現是否特定資料需被傳送。結果可以順暢地進行到另一終端機的資料傳送。
作為另一種變更，假設包含於無線區域網路基地台104中的無線區域網路終端機(105A、105B)都不在睡眠模式中。接著，可送出BC/MC通信資料到無線區域網路102而無需改變目的地位址。終端機的睡眠模式或起動模式可以由來自該終端機的資訊框中所設定的PS位元的開啟/關閉狀態加以判定。
雖然以上已就本發明之例示實施例詳加敘述，吾人應了解在不悖離後附之申請範圍所界定之本發明的精神與範疇之內可以有許多的改變、取代及替代。再者，即便於專利申請之際請求項有所修改，發明人仍圖保有申請專利之發明的所有替代手段。
1．．．無線基地台
2．．．區域網路終端機
3A、3B．．．無線終端機
100．．．無線區域網路系統
101．．．有線區域網路
102．．．無線區域網路
103．．．區域網路終端機
104．．．無線區域網路基地台
105A、105B．．．無線區域網路終端機
201．．．區域網路介面(I/F)
202．．．橋接單元
203．．．BMC－UC轉換器
204．．．無線區域網路介面
205．．．終端機機管理表
206．．．控制單元
301．．．控制單元
302．．．BMC位址通知單元
303．．．無線區域網路介面(I/F)
304．．．位址清單
S601．．．通知BC/MC位址
S602．．．註冊BC/MC位址
S603．．．BC/MC位址封包
S604．．．判定位址
S605．．．改變目的地位址
S606．．．累積接收資料
S607．．．傳送信標(TIM)
S608．．．傳送PS－POLL
S609．．．單播傳送
S610．．．傳送信標(DTIM)
S701．．．BC/MC位址封包
S702．．．累積接收資料
S703．．．傳送信標(TIM)
S704．．．傳送信標(DTIM)
S705．．．藉由BC/MC傳送
S901．．．自基地台接收單播資料
S902．．．用以進行地址改變之識別碼？
S903．．．將接收資料的目的地址從單播位址返回到BC/MC位址
S904．．．傳送資料
S905．．．一般單播資料(不移轉)
圖1為顯示依據本發明之一實施例的系統結構之圖示；圖2為顯示依據一實施例之無線區域網路基地台結構之方塊圖；圖3為顯示依據一實施例之無線區域網路終端機結構之方塊圖；圖4為說明依據一實施例的終端機管理表之圖示；圖5為說明依據一實施例之位址轉換處理程序之圖示；圖6為顯示依據一實施例之系統運作之順序圖；圖7為顯示依據本發明相關技術的系統運作之順序圖；圖8為說明依據IEEE802.11之資訊框結構之圖示；及圖9為顯示依據本發明另一實施例之無線區域網路終端機之流程圖。
103．．．區域網路終端機
104．．．無線區域網路基地台
105A、105B．．．無線區域網路終端機
S601．．．通知BC/MC位址
S602．．．註冊BC/MC位址
S603．．．BC/MC位址封包
S604．．．判定位址
S605．．．改變目的地位址
S606．．．累積接收資料
S607．．．傳送信標(TIM)
S608．．．傳送PS－POLL
S609．．．單播傳送
S610．．．傳送信標(DTIM)

Claims (10)

  1. 一種無線區域網路系統，包含：一無線區域網路的一基地台；及連接到該基地台的複數之無線終端機；其中：各該無線終端機包含一通知裝置，用來於該無線終端機執行使用該無線區域網路中之廣播/多播(BC/MC)通信的一程式之時，向該基地台通知用來利用BC/MC通信自該基地台接收資料的一無線終端機本身位址；及一切換裝置，用以將該無線終端機之運作模式自起動模式切換至睡眠模式或自睡眠模式切換至起動模式；且該基地台包含：一位址記錄裝置，用以將由該無線終端機所通知的位址與該無線終端機進行單播通信的位址相關聯並記錄該等位址；一位址轉換裝置，用以基於該位址記錄裝置所記錄之該等位址，將要送出到該無線區域網路的BC/MC通信資料之一目的地位址轉換為對應於該目的地之該單播通信位址；一資料傳送裝置，用以傳送其目的地位址已被轉換為單播通信位址的該資料；及一判定裝置，用以判定無線終端機處於睡眠模式或起動模式，且若該複數之無線終端機均未處於睡眠模式，則在不改變目的地位址的情況下送出BC/MC資料至該無線區域網路。
  2. 如申請專利範圍第1項之無線區域網路系統，其中當該基地台執行該轉換時，該位址轉換裝置將代表將BC/MC通信資料的該目的地位址轉換為單播通信位址的一識別碼，加到待傳送之該資料；各該無線終端機更包含：一通信位址儲存裝置，用以儲存向該基地台通知的BC/MC通信位址及該無線終端機的該單播通信位址；一判定裝置，用以判定該識別碼是否被加入到自該基地台所 接收的該資料；且各該無線終端機之該判定裝置將具有該識別碼之該資料的目的地轉換為向該基地台通知的BC/MC通信位址，並且傳送具有該識別碼之該資料。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之無線區域網路系統，其中該基地台之資料傳送裝置以相互不同週期送出兩種同步信號到該無線區域網路，且該BC/MC通信資料的傳輸時序與該兩種同步信號其中之一的傳輸時序相關。
  4. 一種無線終端機，連接到一無線區域網路的一基地台，包含：一位址通知裝置，用以當該無線終端機執行使用該無線區域網路中之廣播/多播(BC/MC)通信的一程式時，向該基地台通知用來以BC/MC通信自該基地台接收資料的一無線終端機本身位址；一切換裝置，用以將該無線終端機之運作模式自起動模式切換至睡眠模式或自睡眠模式切換至起動模式；及一接收裝置，用以在該無線區域網路中的每一該無線終端機均未處於睡眠模式時，接收由該基地台在不改變目的地位址的情況下送出至該無線區域網路之BC/MC資料。
  5. 如申請專利範圍第4項之無線終端機，更包含：一通信位址儲存裝置，用以儲存向該基地台通知的BC/MC通信位址及該無線終端機的該單播通信位址；及一判定裝置，用以判定該識別碼是否被加入到自該基地台所接收的該資料；且其中該無線終端機之該判定裝置將具有該識別碼之該資料的目的地轉換為向該基地台通知的BC/MC通信位址，並且傳送具有該識別碼之該資料。
  6. 一種無線區域網路基地台，與複數之無線終端機相連接，該無線區域網路基地台包含：一位址記錄裝置，用以將由該無線終端機所通知的位址與該無線終端機進行單播通信的位址相關聯並記錄該等位址；一位址轉換裝置，用以基於該位址記錄裝置所記錄之該等位址，將要送出到該無線區域網路的廣播或多播(BC/MC)通信資料之一目的地位址轉換為對應於該目的地之該單播通信位址；一資料傳送裝置，用以傳送其目的地位址已被轉換為單播通信位址的該資料；及一判定裝置，用以判定無線終端機處於睡眠模式或起動模式，且若該複數之無線終端機均未處於睡眠模式，則在不改變目的地位址的情況下送出BC/MC資料至該無線區域網路。
  7. 如申請專利範圍第6項之無線區域網路基地台，其中當該基地台執行該轉換時，該位址轉換裝置將代表將BC/MC通信資料的該目的地位址轉換為單播通信位址的一識別碼，加到待傳送之該資料。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項之無線區域網路基地台，其中該資料傳送裝置以相互不同週期送出兩種同步信號到該無線區域網路，且該BC/MC通信資料的傳輸時序與該兩種同步信號其中之一的傳輸時序相關。
  9. 一種無線通信方法，用於一無線區域網路的一基地台及連接到該基地台的複數之無線終端機，包含：由執行使用無線區域網路中的廣播或多播(BC/MC)通信之程式的該無線終端機，向該基地台通知用以藉由BC/MC通信方式自該基地台接收資料的一無線終端機本身位址；將該無線終端機之運作模式自起動模式切換至睡眠模式或自 睡眠模式切換至起動模式；將由該無線終端機所通知的位址與該無線終端機進行單播通信的位址相關聯並記錄該等位址；基於所記錄之該等位址，將要送出到該無線區域網路的BC/MC通信資料之一目的地位址轉換為對應於該目的地之該單播通信位址；傳送其目的地位址已被轉換為單播通信位址的該資料；以及判定無線終端機處於睡眠模式或起動模式，且若該複數之無線終端機均未處於睡眠模式，則在不改變目的地位址的情況下送出BC/MC資料至該無線區域網路。
  10. 如申請專利範圍第9項之無線通信方法，更包含：當該基地台執行該轉換時，將代表將BC/MC通信資料的該目的地位址轉換為單播通信位址的一識別碼，加到待傳送之該資料；且儲存向該基地台通知的BC/MC通信位址及該無線終端機的該單播通信位址；判定該識別碼是否被加入到自該基地台所接收的該資料；將具有該識別碼之該資料的目的地轉換為向該基地台通知的BC/MC通信位址；及傳送具有該識別碼之該資料。
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