专利名称：在无线局域网中节电的制作方法
背景技术：
在无线局域网(WLAN)中，存在在网络上与其他设备通信的一个或多个便携电子设备。这些设备由电池供电以提供该设备的移动操作。然而，无线局域网上的操作必然伴有网络上操作设备之间的偶然或频繁通信，例如根据无线局域网通信标准协议。这些通信涉及设备无线电收发机的操作，从而消耗一定量的电能并降低设备的电池寿命。降低作为网络上一客户机节点的便携设备功耗的一大难题是连接设备的无线LAN在其无线电接收机活动但未接收有用数据时消耗大量电能，并且该设备对数据何时会到达用于传输客户机节点设备的支持器节点没有先验知识。问题是随后协调定时之一的客户机节点唤醒，即它的接收器在更短或尽可能短的时间段内活动以接收数据分组。因此就希望根据为便携电子设备提供至少部分节电功能的协议来进行无线局域网的通信。
在说明书的结论部分尤其指出并明确声明了本发明的主题。然而通过参考随后的详细描述并结合阅读附图可以最佳地理解作为组织和操作方法的本发明以及它的对象、特征和优点，所述附图包括图1是根据本发明一个实施例的无线局域网的框图；图2是根据本发明一个实施例的无线局域网中节电协议的图示；图3是根据本发明一个实施例的无线局域网中节电协议的状态图；以及图4是根据本发明一个实施例的用于执行无线局域网中节电协议的方法流程图。
可以理解为了图示的简明，在图中示出的元件不必按比例画出。例如为了描述清楚，某些元件的尺寸可相对于其他元件加以放大。此外出于合适的考虑，可以重复视图中的编号用于指明对应的或类似的元件。
具体实施例方式
在随后的描述中将阐明许多特定的细节。然而应该理解无需这些特定细节也可以实现本发明。在其他的实例中就不示出已知的电路、结构和技术以避免淡化本说明书的理解。
将借助于在计算机存储器内对数据比特或二进制数字信号操作的算法和符号表示随后详尽描述某些部分。这些算法描述和表示可以是由在数据处理技术本领域普通技术人员使用的，将他们的工作主题传达给本领域其他普通技术人员的技术。
在此的算法通常被认为是可导致期望结果的自给动作或操作序列。它们包括对物理量的物理处理。通常但非必须，这些量具有能被存储、传输、组合、比较以及处理的电或磁信号。业已证实有时主要为了通用，就将这些信号称为比特、值、元素、符合、字符、术语、数字等等。但应该理解所有这些及类似的术语都与合适的物理量相关联并且仅是为了方便给这些物理量施加的标记。
除非特别指出，否则从随后的讨论中可以显见本说明通篇使用的诸如“处理”、“计算”、“计算的”、“确定”之类的术语涉及计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的动作或过程，所述电子设备将由诸如电子的物理量表示的数据在所述计算系统的寄存器或存储器内操作或变换成类似的由在计算系统内存储器、寄存器或其他信息存储、传输或显式设备的表示物理量的其他数据。
本发明的实施例包括用于执行此处操作的装置。可以为了希望的目的构造装置，或者该装置可以包括由存储在设备中的程序选择性激活或重构的通用计算设备。这些程序可以存储在存储介质上，诸如但不限于包括软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘的各类盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、磁卡或光卡或者适于存储电子指令并能够为计算设备耦合至系统总线的任何类型的介质。
在此呈现的过程和显示并不固有地涉及任何特定的计算设备或其他装置。各种通用系统可以结合根据在此教示的程序使用，或者可以证明构造更专门化的装置执行期望方法会更为便利。用于这些系统的期望结构在如下的描述中将变得显而易见。此外，将不会参考任何特定的编程语言来描述本发明的实施例。应该认识到各种编程语言都可用以实现对在此描述的本发明的教示。
在随后的说明和权利要求中，会使用术语“耦合”和“连接”以及它们的变体。在某些实施例中，连接用于指示相互直接物理或电气连接的两个或更多元件。耦合则意味着直接物理或电气连接的两个或更多元件。然而，耦合也指不相互直接连接，但仍然相互协作或交互的两个或更多元素。
应该理解本发明的实施例具有多种应用。虽然本发明不限于这一方面，但是在此公开的电路可用于诸如无线电系统中的发射机和接收机的各种装置中。旨在包含在本发明范围内的无线电系统仅出于实例的目的包括无线局域网(WLAN)设备和无线广域网(WWAN)设备，这些设备包括无线网络接口设备和网络接口卡(NIC)、基站、接入点(AP)、网关、网桥、集线器、蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)等等，虽然本发明的范围不限于这一方面。
旨在包含在本发明范围内的无线通信系统类型包括但不限于无线局域网(WLAN)、无线广域网(WWAN)、码分多址(CDMA)蜂窝无线电话通信系统、全球移动通信系统(GSM)蜂窝无线电话系统、北美数字蜂窝(NADC)蜂窝无线电话系统、时分多址(TDMA)系统、扩展-TDMA(E-TDMA)蜂窝无线电话系统、类似宽带CDMA(WCDMA)的第三代(3G)系统、CDMA-2000等等，虽然本发明的范围不限于这一方面。
现参考图1，将讨论无线局域网的框图。在图1所示的无线局域网100中，客户机节点116包括耦合至天线114的无线LAN接口112。客户机节点110可以是电池供电的便携电子设备，虽然本发明的范围不限于这一方面。无线LAN接口块112例如可以包括提供无线电链路和媒体访问控制功能的射频收发器和处理器(未示出)。在一个实施例中，无线LAN接口112的处理器包括单个处理器或可选地包括基带处理器和应用处理器，虽然本发明的范围不限于这一方面。无线LAN接口112还可包括存储器(未示出)，所述存储器可以包括诸如DRAM的易失性存储器、诸如闪存的非易失性存储器或可选地包括诸如硬盘驱动的其他类存储装置，虽然本发明的范围不限于这一方面。存储器的部分或全部可以包括在作为处理器的同一集成电路上，或者可选地将存储器的部分或全部置于一集成电路或在处理器所在集成电路的其他介质(例如硬盘驱动)上，虽然本发明的范围不限于这一方面。
客户机节点116经由无线通信链路可与支持器节点118通信，其中支持器节点118包括至少一个通信116，虽然一个或多个支持器节点118和客户机节点110可以包括两个或更多天线，例如用于实现空分多路存取(SDMA)系统或多输入多输出(MIMO)系统，虽然本发明的范围不限于这一方面。支持器节点118可以包括基本类似于客户机节点120的无线LAN接口112的无线LAN接口120。支持器节点118例如可以是接入点、基站、住宅网关、无线路由器、另一个客户机节点等等，虽然本发明的范围不限于这一方面。支持器节点118可经由网络126耦合至网络126，以使得客户机节点110通过经由网络通讯链路与支持器节点118的通信而实现与包括耦合至网络126的设备在内的网络126通信。网络126包括诸如电话网络或因特网的公共网络，或者可选地网络126包括诸如内联网的私人网络，或者公共和私人网络的结合，虽然本发明的范围不限于这一方面。客户机节点110和支持器节点118之间的通信可经由无线局域网(WLAN)实现，例如遵守电气和电子工程师协会(IEEE)标准(诸如IEEE 802.11a、IEEE 802.11b等等)的网络，虽然本发明的范围不限于这一方面。在另一个实施例中，客户机节点110和支持器节点118之间的通信可经由遵守第三代合作计划(3GPP)标准的蜂窝通信网络实现，并且例如可以实现一个或多个无线局域网标准以及蜂窝电话网络标准，虽然本发明的范围不限于这一方面。在一个实施例中，支持器节点120包括耦合至无线LAN接口120的缓冲存储器122，它缓冲经由网络126接收的并用于从支持器节点118传输至客户机节点110的信息，其中支持器节点118例如起到客户机节点110接入点的作用，并安排无线LAN 100工作在基础结构或基本服务组(BSS)模式，虽然本发明的范围不限于这一方面。
现参考图2，将根据本发明讨论无线局域网节电协议操作的图示。在图2的图示200中，由水平轴表示的时间示出了根据本发明的节电协议而发生的事件。在至少一个实施例中，本发明包括在其中用于客户机节点110的政策是由客户机节点110确定的协议，并且本发明可选地包括节电协议的一个或多个扩展，从而准许对支持器节点118的顾问或控制功能，虽然本发明的范围不限于这一方面。在一个实施例中，本发明可实现作为遵守电气和电子工程师协会(IEEE)标准(诸如IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g，等等)的协议扩展，另外本发明还可应用于其他无线LAN协议。在此描述的协议假定一个在其中信息仅对客户机可用并且支持器是指示分组的优先权或等级的每分组标签的无连接环境。
如图2所示，客户机节点110能够以其定义的时间间隔将诸如PS-Poll消息的唤醒通知消息210发送给支持器节点，其中这些唤醒通知可以独立于由支持器节点118传输的任何信标消息。在发送唤醒通知210之后，客户机节点就保持唤醒并能够接收来自支持器节点118诸如分组212的网络通信量，直到支持器节点118发送消息214给客户机节点110来通知它缓冲存储器122内没有更多关于客户机节点110的缓冲数据，虽然本发明的范围不限于这一方面。
这样如图2所示，就不要求客户机节点110等待接收来自支持器节点118并指示为客户机节点110缓冲数据的信标。而是客户机节点110可以优先发送诸如PS-Poll消息的唤醒通知消息210给支持器节点118以通知客户机节点110唤醒并能够接收来自支持器节点的信息。一旦接收到唤醒通知消息210，支持器节点118就发送在其缓冲存储器122内为支持器节点118缓冲的任何通信量，并在随后跟随着指示缓冲存储器122内不存在用于客户机节点110更多数据的缓冲空指示。这时，客户机节点110可返回休眠状态，例如以低功耗水平为特征的模式。在一个实施例中，指示支持器节点118的缓冲存储器122为空的消息214本身就包含有用数据以及控制信息，虽然本发明的范围不限于这一方面。
在某些情况下，缓冲存储器122有时包含传送给客户机节点110的足够多数据量，使得在由客户机节点110传输调度的下一个唤醒通知消息210时缓冲存储器122尚未完全清空。在本发明的一个实施例中，客户机节点110在这一情况下就不发送额外的唤醒通知消息210。这一情况在图2中示出作为在时间点216处的缺失唤醒通知消息210，否则在216处本可期望唤醒通知消息210。通过利用这一通信协议，客户机节点110在完成切实节电量的同时还能接收来自支持器节点118的实时数据流，因为以规定时间间隔传输的唤醒通知消息可以对因节点诱发的分组传递等待延迟分量设置一上确界，该上确界大大低于例如基于信标方法所达到的上确界，虽然本发明的范围不限于这一方面。
在支持器节点118支持多个客户机节点110(例如两个或更多客户机节点110)的情况下，客户机节点110可以利用它们各自唤醒通知消息210间隔的不同时间间隔，其中客户机节点110可以利用适合其自身的时间间隔。在一个实施例中，独立的客户机节点110可以确定其发送唤醒通知消息210的速率或时间间隔。在客户机驱动模式下，客户机节点110可以基于在给定时间间隔内接收到的帧来自行选择速率。在此种情况下，客户机节点110的行为可以描述为基于接收到的数据以及它的优先权或等级动态调制的内部状态。在图3的状态图中示出了用于它们之间转换的一组可能状态和条件。在支持器驱动模式中，支持器节点118可发送建议或要求轮询模式给客户机节点110，所述轮询模式例如可基于为特定客户机节点110缓冲的数据到达速率或优先权，虽然本发明的范围不限于这一方面。
现参考图3，将根据本发明一个实施例讨论节电协议的状态图。由状态图300示出的节电方法类似于当前IEEE 802.11实现中所使用的，在其中客户机节点110一接收数据就转换至更高的功率状态，并在未接收特定等级内数据之后返回到在日益增长的超时设定上的更低功率的更深休眠状态。状态图300可以包括额外的节电状态，例如使用优先轮询的状态，该状态即使在客户机节点110接收实时数据流的情况下仍可使用。
如图3所示，状态图300可以包括6个功率水平状态，310(极兴奋(Wired))、312(兴奋(Caffeinated))、314(唤醒(Awake))、316(朦胧(Bleary))、318(休眠(Sleep))和320(深度休眠(Deep Sleep))，它们分别代表客户机节点110的相应唤醒水平或功耗，虽然本发明的范围不限于这一方面。在极兴奋状态310中，客户机节点110持续唤醒并运行。在兴奋状态312中，客户机节点110通过以10ms时间间隔传输唤醒通知消息210可抢先轮询支持器节点118。在唤醒状态314中，客户机节点110通过以25ms时间间隔传输唤醒通知消息210可抢先轮询支持器节点118。在朦胧状态316中，客户机节点110和支持器节点118之间的数据转移是信标驱动的，其中客户机节点110可以被支持器节点118传输的每个信标周期性地唤醒。在休眠状态318中，客户机节点110和支持器节点118之间的数据转移是信标驱动的，其中客户机节点110可以被支持器节点118传输的每个传递通信量指示消息(DTIM)信标周期性地唤醒。在深度休眠状态320中，客户机节点110和支持器节点118之间的数据转移是信标驱动的，其中客户机节点110可以每5秒唤醒一次以倾听由支持器节点118传输的信标，虽然本发明的范围不限于这一方面。从一个状态到另一个状态的转换由各种事件或超时决定，例如在预定超时周期内从交流电(ac)功率操作改变，语音、视频或数据分组的接收或缺乏语音、视频或数据分组的接收，虽然本发明的范围不限于这一方面。
在可选实施例中，节电协议的扩展可以通过使用异步强迫休眠消息提供优化。在这一实施例中，如果支持器节点118已经服务一个或多个当前唤醒的客户机节点110并接收来自额外客户机节点110的唤醒通知消息210，则支持器节点118通过发送节电强迫休眠(PSFS)分组给额外客户机节点110来进行响应。PSFS分组可以指示额外的客户机节点它应该休眠并在稍后的时间返回另一个唤醒通知消息210。这一安排允许当前唤醒的客户机节点接收它们的数据并在随后一完成它们数据的传输就回到休眠而无需在另一个客户机节点110接收它们各自的数据时请求该额外客户机节点110保持唤醒，虽然本发明的范围不限于这一方面。
在另一个实施例中，PSFS消息可以包括在将来一特定时间，即当建议目标客户机节点110返回另一个唤醒通知消息210时的指示。因为支持器节点118知道缓冲存储器内缓冲了多少用于当前唤醒客户机节点110的数据，所以支持器节点118可以估计另一个当前唤醒客户机节点110所需的持续时间，以接收它们各自的数据并在足以返回唤醒通知消息210的后续时间内与目标客户机节点110通信，虽然本发明的范围不限于这一方面。
在另外的实施例中，如果新近唤醒的额外客户机节点110具有比另一个当前唤醒客户机节点更高优先权的缓冲数据，特别是具有更紧凑等待延迟时间限制的缓冲数据，则支持器节点118就代替地发送PSFS消息给另一个当前唤醒的客户机节点110，由此在迫使另一个当前唤醒的客户机节点110进入休眠的同时支持器节点118对该新近唤醒的额外客户机节点110进行服务。一旦完成了对该新近唤醒的额外客户机节点110的服务，就重新唤醒另一个客户机节点100以完成它们各自的数据传输，虽然本发明的范围不限于这一方面。
在无需相互排斥描述的其他任何实施例的又一个实施例中，优先唤醒通知消息可由客户机节点110在包括唤醒通知消息本身的任何便利消息中使用。一旦接收优先唤醒通知消息，支持器节点118就发送消息给客户机节点110，以建议客户机节点110用于其优先唤醒通知消息模式的最佳偏移时间。支持器节点118可以利用这一安排以确保较少出现或杜绝唤醒时间间隔之间冲突。由支持器节点使用的这一方法确保唤醒通知消息210的偶数分配次数，或另选地考虑所观察的到达速率和以每个客户机节点为目的的数据优先权，虽然本发明的范围不限于这一方面。
现参考图4，将讨论实现无线局域网中节电协议的方法。图4中示出的方法400可以实现图2或图3中示出的协议，并且可以根据在此讨论的任何一个或多个可选实施例或节电协议扩展而进行修改，虽然本发明的范围不限于这一方面。客户机节点110处于功率更高的唤醒模式410，期间客户机节点110在框412处发送唤醒通知消息210。在框414处做出支持器节点118的缓冲存储器是否具有任何数据用于在框412处传输唤醒通知消息的客户机节点110。如果缓冲存储器122内没有用于客户机节点110的数据，则在框420处支持器节点420发送“无数据”分组给客户机节点110以指示客户机节点110在缓冲存储器122内没有用于客户机节点110的数据。一旦接收到来自支持器节点118的“无数据”分组，客户机节点110就在框422处进入功率更低的休眠模式，虽然本发明的范围不限于这一方面。
如果在框412处缓冲存储器122包括用于在框412处传输唤醒通知消息的客户机节点110的数据，则支持器节点118可在框416处把缓冲存储器122内的数据传输给客户机节点110。在框418处做出支持器节点118是否完成将缓冲存储器122内的数据发送给客户机节点110(例如缓冲存储器122内用于客户机节点110的全部数据是否已经传输给客户机节点110)的决定。如果支持器节点118未完成将缓冲存储器122内的数据发送给客户机节点110，支持器节点118就在框416处继续将数据发送给客户机节点110。在这里应该注意到，如果用于期望唤醒通知消息的时刻出现但支持器节点118仍在发送数据给客户机节点110，则客户机节点110可以任选地不发送期望的唤醒通知消息210，因为客户机节点110已经唤醒并正与支持器节点118通信，虽然本发明的范围不限于这一方面。一旦完成了把缓冲存储器122内的数据送入客户机节点110，支持器节点118在框420处就发送“无数据”分组给客户机节点110，此时客户机节点就在框422处进入功率较低的休眠模式直到在框424处出现后续唤醒事件，此时方法400在框410处继续。在框424处的后续唤醒事件可以是预定时间的持续时间，任选地可由客户机节点110或支持器节点设置，或者可以是在此讨论的任何其他事件，虽然本发明的范围不限于这一方面。
虽然描述了本发明某些程度的特性，但是应该认识到本领域普通技术人员可以变更其中的元素而不背离本发明的精神和范围。相信本发明对无线局域网中的节电及其附加的各类优点在前面的描述中能够得到理解，并且显而易见的是对其中组件的形式、结构和排列的各种改变不背离本发明的精神和范围，也不会牺牲其材料上的优点，在此和先前描述的形式仅是示意性的实施例并不提供实质的变化。应该注意到是权利要求涵盖并包括这些改变。
权利要求
1.一种方法，包括发送唤醒通知消息给支持器节点；以及接收任何存在的数据，直到接收到来自所述支持器节点并指示无数据可用的分组。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述唤醒通知消息是节电轮询。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，周期性发送所述唤醒通知消息给所述支持器节点
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在由客户机节点预定的时刻将所述唤醒通知消息发送给所述支持器节点。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在由所述支持器节点预定的时刻将所述唤醒通知消息发送给所述支持器节点。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述支持器节点在期望唤醒通知消息的时刻正传输数据，则不出现所述传输。
7.一种方法，包括接收来自客户机节点的唤醒通知消息；发送任何存在的数据给所述客户机节点；以及将指示无数据可用于所述客户机节点的分组发送给所述客户机节点。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述唤醒通知消息是节电轮询。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，周期性接收来自所述客户机节点的所述唤醒通知消息。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在由所述客户机节点预定的时刻接收来自所述客户机节点的所述唤醒通知消息。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在由支持器节点预定的时刻接收来自所述客户机节点的所述唤醒通知消息。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，如果所述支持器节点在期望唤醒通知消息的时刻出现数据传输，则不出现所述接收。
13.一种包括其上存储有指令的存储介质的物品，当由计算平台执行所述指令时会通过下述途径节省无线局域网中的电量发送唤醒通知消息给支持器节点；以及接收任何存在的数据，直到接收到来自所述支持器节点并指示无数据可用的分组。
14.如权利要求13所述的物品，其特征在于，当由计算平台执行所述指令时会通过在客户机节点预定的时刻周期性发送所述唤醒通知消息来进一步节省无线局域网中的电量。
15.如权利要求13所述的物品，其特征在于，当执行所述指令时会通过通过在支持器节点确定的时刻发送所述唤醒通知消息来进一步节省无线局域网中的电量。
16.如权利要求13所述的物品，其特征在于，当执行所述指令时会通过如果所述支持器节点在期望唤醒通知消息的时刻正传输数据，则不执行所述传输来进一步节省无线局域网中的电量。
17.一种包括其上存储有指令的存储介质的物品，当执行所述指令时会通过下述途径节省无线局域网中的电量接收来自客户机节点的唤醒通知消息；发送任何存在的数据给所述客户机节点；以及将指示无数据可用于所述客户机节点的分组发送给所述客户机节点。
18.如权利要求17所述的物品，其特征在于，当执行所述指令时会通过在由客户机节点预定的时刻接收所述唤醒通知消息来进一步节省无线局域网中的电量。
19.如权利要求17所述的物品，其特征在于，当执行所述指令时会通过通过在由支持器节点预定的时刻接收所述唤醒通知消息来进一步节省无线局域网中的电量。
20.如权利要求17所述的物品，其特征在于，当执行所述指令时会通过如果所述支持器节点在期望唤醒通知消息的时刻正传输数据，则不执行所述接收来进一步节省无线局域网中的电量。
21.一种装置，包括无线局域网接口，其中所述无线局域网接口包括发送唤醒通知消息给支持器节点并接收任何存在的数据直到接收到来自所述支持器节点并指示无数据可用的分组的收发机。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，如果所述支持器节点在期望唤醒通知消息的时刻正传输数据，则所述收发机就不将唤醒通知消息发送给所述支持器节点。
23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述无线局域网接口在接收到来自所述支持器节点并指示无数据可用的分组之后就进入低功率模式。
24.一种装置，包括无线局域网接口，其中所述无线局域网接口包括接收来自客户机节点的唤醒通知消息，发送任何存在的数据给所述客户机节点并且将指示无数据可用的分组发送给所述客户机节点的收发机。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，还包括缓冲存储器，它缓冲用于所述客户机节点的数据直到收发机接收到来自所述客户机节点的唤醒通知消息才传输。
26.一种装置，包括全方向天线；以及耦合至所述全方向天线的无线局域网接口，其中所述无线局域网接口包括接收来自客户机节点的唤醒通知消息、发送任何存在的数据给所述客户机节点并且将指示无数据可用的分组发送给所述客户机节点的收发机。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，还包括缓冲存储器，它缓冲用于所述客户机节点的数据直到收发机接收到来自所述客户机节点的唤醒通知消息才传输。
全文摘要
根据本发明一个实施例简要来讲，客户机节点在其处于功率较高的唤醒模式时发送唤醒通知消息给支持器节点。支持器节点就把数据(如果存在的话)发送给客户机节点，直到没有更多的数据可以发送给客户机节点。随后在缓冲存储器为空时，支持器节点发送完成传输分组给客户机节点以通知无更多的数据可传输。一接收到完成传输分组，该客户机节点就进入功率较低的休眠模式直到后续唤醒事件出现。唤醒通知消息可由客户机节点一次性传输或以选择的间隔传输以节省客户机节点的过滤。
文档编号H04L12/28GK1898900SQ200480036104
公开日2007年1月17日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年12月16日
发明者D·基钦 申请人:英特尔公司