专利名称：无线局域网中的无线站及传输方法
技术领域：
本发明涉及无线局域网LAN，在本申请中还旨在涵盖城域网MAN的概念，其中的无线站包括具有接收/发送装置的网络接口至网络接口装置、天线装置、至少第一电源装置或储能装置，所述站支持以可变长度帧发送数据。本发明还涉及在无线局域网中从无线站或接入点进行发送的方法。
现有技术无线局域网中的无线站由电池供电。已知各种不同的无线站，其特点是可移动。无线站的实例有膝上型电脑、掌上电脑、各种手持装置，而且还知道其它的无线站，预计不久的将来还会引入其它的类型。一般要求供电用的电池体积小。另一方面，要求空中接口上的输出功率高，以确保可与接入点、基站等或与其它接入点保持良好联系，所述其它接入点例如用于无真正接入点，而以各无线站为临时接入点的工作系统的无线站，参考同一申请人于2001年10月12日在瑞典提交的题为“无线网络和减少网络中信令的方法”，其中的内容通过引用结合于本说明书。这可能会与电池尽可能小的要求相冲突。工作在2.4GHz(千兆赫)频段上的现有WLAN系统，如IEEE 802.11b功耗非常低，因而对现有接口标准如USB、PC卡等的可接受要求非常低。为节省电池电力，已经尽可能地缩短了无线站的活动期，例如为此引入了可以不同方式实现的所谓休眠模式，即如果在给定时间内未检测到活动则进入休眠模式，无线站进入休眠模式后只发送寻呼信号，一直到收到响应为止，等等。热问题可以通过暂停工作、冷却等方法来解决。
对于已开发或正在开发的系统，可用功率与所需输出功率相茅盾的相关问题在WLAN、如IEEE 802.11a产品的数据吞吐量增加需要更高功耗的情况中更为明显。在这种系统中，无线站通常包括卡形式的网络接口装置，例如所谓的网卡(NIC)，这种网络接口装置备有储能装置或辅助电源装置(如电荷存储池)，例如在NIC的发送器中内置有电容器组。
此外，标准要求可以发送长帧，例如至少1500字节的帧。这种帧很长，发送这种帧需要很多能量。所有这种能量可能无法直接从储能装置，例如无线站的电池提取。因此，可能用到上述的电荷存储池或电容器组。但是，在NIC发送器中设置较大的电荷存储池成本既昂贵又需要很多空间。而且，无线站和NIC之间的网络接口是长帧的长发送时间的限制因素，成为具有有限电池电力的小设备或无线站的一个问题，因为发送所需时间内的能量消耗可能高于从接口向移动主机充电所能获得的能量。问题在于，即使除电池外还使用所谓的电荷存储池也无法提供足够的能量/功率。
IEEE 802.11是WLAN标准的一个实例，要求可以发送至少1500个字节的帧(例如2346字节的帧)。
IEEE最近在无线LAN(WLAN)标准802.11中增加了一个5GHz高速率物理层(IEEE 802.11a)。此新物理层采用正交频分复用(OFDM)作为调制技术。先前使用的物理层(IEEE 802.11和802.11b)在2.4GHz的频段上以低速率工作，采用跳频(FH)或直接序列扩频(DSSS)调制。
OFDM是需要高线性度放大器的调制技术，这意味着它是一种功率效率低的技术。相比之下，FH和DSSS的功率效率高得多。WLANNIC天线的功率输出必须足够高，才能支持合理的覆盖范围。另一方面，WLAN卡的功耗又必须足够低，才不会太快耗尽无线站的电池电量。具体对手持装置而言，无线站的最大峰值电流也是受限的。最大峰值电流还可能因接口，例如至WLAN NIC的卡总线或USB而受限；或者因移动主机、如PC的电流限制而受限。
采用6Mbps(兆比特/秒)的物理模式(PHY)(它是IEEE 802.11a的最慢PHY模式)，可能的最长MAC帧需要3.1毫秒的时间来发送，包括前置码。比之于例如HIPERLAN类型2(它是5GHz频段上采用OFDM的一种可比的WLAN标准)的最大连续发送时间，这是相当长的发送时间。
IEEE 802.11采用所谓的MPDU(媒体接入控制协议数据单元)帧来通过无线媒体(WM)传输数据。一帧，即MSDU、首部和FCS(帧校验序列)的最大长度为2346个八位位组，如上所述，帧的最长发送时间成为小型无线站的严重问题。实现各种休眠功能无法解决此问题，因为根据标准仍需要发送这些长帧。相反，如果减小发送范围，又会导致其它问题，例如将需要更多的接入点。
因此，尚不知道满意的解决方案，可缩减功率要求同时仍然能够满足长帧发送和覆盖范围的要求，或者可解决无线站中输出功率要求与可用电源矛盾的问题。
发明概述因此，本发明的目的在于提供一种如上所述上述的无线站，通过这种无线站可以降低发送功率要求。还需要一种无线站，通过这种无线站可以简易和成本效率合算的方式满足与所需输出功率有关的可用功率或相关要求，而又不需要既昂贵又需要较大空间的储能装置。
具体来说，需要一种无线站，可以保持小的体积而仍然满足通信系统、具体如无线LAN的输出功率的有关要求。再者，需要一种无线站，可据以保持较高的发送范围(覆盖范围)，即便在发送单个MPDU所需的能量降低的情况下也是如此。具体来说，需要一种无线站，可据以发送较长的数据帧，以便可以满足说明应该可以发送的数据帧长度的给定的系统要求。在一个具体实施方案中，需要一种无线站，可据以满足例如以太网或IEEE 802.11 WLAN中能够发送至少1500字节的帧的有关要求。
再者，需要一种无线站，可据以利用可用功率，以便即使在采用相比之下功率效率低的调制技术如OFDM，同时仍有效使用媒体的情况下，仍可以满足有关输出功率的要求。
还需要一种无线站，它可以解决发送较长帧期间功耗高于从接口(即网络接口，如卡总线)向移动主机充电获得的能量的问题。还需要一种无线站，可据以满足功率输出要求，同时还将有关移动终端的最大峰值电流限制纳入考虑，如将手持装置中因网络接口至网络接口的装置、网络接口卡、多用途卡或多媒体卡或扩展卡的原因导致的最大峰值电流限制纳入考虑。
还需要据以可满足上述一个或多个目的的无线LAN。再者，还需要一种无线LAN中通过无线媒体传输可变长度的数据帧的方法，通过这种方法可满足上述的一个或多个目的。
因此，本发明提供了如上所述的无线站，它通过将(长)帧分成多个帧片段(fragment)来实现帧分段。帧的每个片段被作为一个未分段的帧来发送，还提供了一种用于控制发送(连续的)帧片段之前/之间的期间(time period)，以便降低预定时间间隔期间的能量消耗的装置。具体说还提供了第二/辅助电源装置或储能装置。于是可以控制所述期间长度，以允许再对网络接口装置(如NIC)提供的第一和/或第二电源装置或储能装置充电，从而可以控制从所述第一和/或第二电源装置或储能装置获得的功率。在一个非常有利的实施方案中，每个片段包含指示器，用于指示是否还有后续的帧片段。如果没有后续片段，则没有指示或使指示器无效或将其设为零。
具体来说，能量消耗被平稳/平均化，或发射峰值功率的期间被缩短。
帧分段可参见例如IEEE 802.11。但是，在此标准中将帧分成帧片段(对长帧而言)的原因是为了增加在接收长帧的可靠性低的信道上的成功发送概率。因此，其意图是实现对媒体即空气带宽的有效利用。这与降低功率要求或有效利用功率无关。而且，后一问题无法通过实现IEEE 802.11建议的帧分段来解决，甚至也不会无意中得到解决，因为根据IEEE 802.11，可将单播MSDU(MAC服务数据单元)划分成较小的片段，即所谓的MPDU(Mac协议数据单元)，而一个MSDU的所有片段应该在一个突发中发送。该突发中的每个片段之后是短帧间隙(SIFS)间隔、接收器发送的确认帧(ACK)及另一SIFS。每个片段(突发的最后一个片段除外)应该将帧首部中所谓的还有片段(more fragment，MF)位设为1，以指示还有后续片段。还有片段位被接收方用来判断是否已经接收了一个MSDU(媒体接入控制服务数据单元)中的所有片段。最后一个片段，以及未分段的MSDU应将还有片段位设为零。但是，既然这里所有片段要在一个突发中发送，所以连续片段之间的期间太短，而不允许再对第二储能装置充电。因此，难以满足利用(例如网络接口装置中)电池和可再充电的第二储能装置提供的可用功率来发送长帧的有关要求。显然，与本发明的概念相反，这种已知系统完全没有时间来再对所述第二储能装置充电。根据本发明，可选择实现后续片段指示。
所属领域的技术人员应理解，为了减少输入NIC的MSDU帧的长度，NIC还可以分解MSDU，将其分成两个或两个以上的MSDU，其中，将每个MSDU视为普通的MSDU予以发送。
在本发明的一个具体实施方案中，根据发送帧片段所需的功耗来控制第一和/或第二电源装置或储能装置(如果提供的话)可提供的功率。可将两个连续帧片段之间(以及第一个片段之前)的每个期间的长度控制为或取为某个值，以使第一和/或第二电源装置/储能装置(如电荷存储池)中存储的能量/功率值在发送后一个片段期间不低于规定值。在一个更具体的实施方案中，控制所述期间的长度，以使第一和/或第二储能装置中存储的能量值永远不低于规定值。还可以控制各期间的长度，以确保在发送一个片段之前或发送连续帧片段之间始终允许完全地再对第一和/或第二储能装置充电。具体来说，如果在再补充或再充电完成之前检测到无线媒体可用，即允许发送，则延迟发送后续帧片段，这样，即使无线媒体可用，也将推迟发送后续帧片段。
在一个具体实施方案中，数据帧是IEEE 802.11 MAC帧，其期间/ID字段指示正在进行的数据事务和收到当前片段的确认占用无线媒体的期间。这意味着期间/ID的实现定义不同于IEEE 802.11标准，IEEE 802.11标准规定期间/ID应该指示正在进行的数据事务占用无线媒体的期间。对于设置了还有片段位的每个MPDU来说，其期间等于从当前MPDU的结束位置直至收到下一个MPDU及其后续确认的时间。因此，根据本发明，将片段分开发送，而不是在同一突发中发送，且期间修改为只包含当前帧的确认。
在这种实施例中，指示器具体包含用于设置还有片段(MF)位的数据字段。具体来说，所采用的接入调制技术是OFDM。当然，也可以采用其它的任何调制技术，但对于OFDM或功率利用率相对较低或需要大量功率的类似技术来说，问题尤其明显。
具体来说，设置了第二电源装置。所述第二(也称辅助)能量提供装置或电荷存储池随后可以包括设在网络接口装置上的电容器组，具体地说所述网络接口装置可以是插入或内置于无线站中的所谓NIC(网络接口卡)、扩展卡、多媒体卡或类似装置。
具体来说，一个片段包含指示器，用于指示无线媒体不可供其它装置使用的期间。所述指示器可包含有关收到(来自所发帧的接收方的)只涉及帧本身的确认的相关指示，这样，无论是否有后续帧片段均允许释放无线媒体。
具体来说，根据不同的实施方案，如果以未分段形式或与其它片段一样在同一突发内发送同一个帧所需的功耗高于所述第一能量提供装置(例如电池)可提供的能量/功率，或者如果高于第一和第二能量提供装置可提供的能量/功率，则将帧分段。
具体来说，无线站包括膝上型电脑、掌上型电脑、移动台或任何其它无线装置，具体如手持装置或接入点。
在一个具体实施方案中，可以将一个帧分段或分成两个、三个或四个片段。也可以将其分成五个或六个或甚至更多个片段。无线站具体用于要求支持发送至少1500个字节的数据帧的IEEE 802.11WLAN。具体来说，一个片段至少包含256个字节。
本发明还提供具有若干无线站和若干接入点或基站的无线局域网，所述无线局域网支持以可变长度帧发送数据。具体来说，无线局域网可以支持长帧的分段(用于前述的另一目的)。为了从无线站或接入点发送超出规定长度或需要超出规定值的输出功率的帧，要通过将该帧分成许多片段来实现帧分段。每个帧被当做未分段帧来发送，以满足例如媒体接入控制机制DCF(分布式协调功能)规定的传送要求。具体来说，在无线站或接入点中设置了一种装置，用于控制每个帧片段之前或连续帧片段之间的时间间隔长度，以允许再对所述无线站中或与所述无线站相关联的能量提供/电源装置充电，从而可根据发送帧片段所要求的输出功率来控制可用电源。具体来说，设置了指示是否有后续帧片段的指示器。具体来说，无线LAN的无线站包括第一储能装置或电源装置，如电池。除此之外，它们还可以包括第二辅助储能装置或电源装置，用于提供附加的电源，由此，所述辅助装置是可再补充或再充电的，设在例如网络接口装置、如NIC或类似装置中。
具体来说，对于无线站，控制发送帧片段之前/之间的时间间隔长度，以使通过所述第一和/或第二电源或储能装置可获得的用于发送的功率/能量将永远不低于规定值。具体来说，如果再充电未完成，即使检测到无线媒体可用，也延迟发送后续帧片段，以实际允许完全地再补充或再充电，或再充电到期望程度。
具体来说，数据帧是所谓的MAC帧(IEEE 802.11)，它具有用于指示占用无线媒体的期间的期间/ID字段。但是，根据本发明，所述期间表示为收到当前帧的确认为止(而不是如IEEE 802.11的那样还有后续帧及其确认信息)的期间，而无论是否有后续帧片段。
具体来说，指示器包括用于设置还有片段位的数据字段，以及接入系统将OFDM作为调制技术实现。具体来说，如果如上所述支持此实施方案，则期间字段只涵盖收到当前帧片段本身的确认，因此允许在此后释放无线媒体。
在一个实施方案中，如果帧长度超过规定值，或如果以未分段形式发送同一个帧或在同一突发内将同一帧以片段的形式发送所需的功耗会高于所述第一储能装置(如电池)和/或第二能量提供或维持装置中可提供的能量/功率或超过规定值，则将帧分段。这意味着，估算是根据将会消耗的功率来进行的。或者，如以上针对无线站所述的那样，可以给定一个极限，第一/第二能量维护装置内的能含量(energy content)不应低于该极限。或者，控制连续帧片段之间或每个片段之前的期间长度，以允许在该期间完全地再对第二储能装置(如果有的话)充电，或者可以只从第一储能装置(例如集成了WLAN功能的掌上型设备)提取能量。
再者，划分成片段可以根据可用功率来进行，这还可以确定片段的数量。此操作还可以迭代方式进行，即判断帧是否可以不加分割就发送；或如果将帧分成两个片段或三个片段等，能含量是否足够。当要发送某个片段时，还可以单独确定所述期间。
具体来说，无线LAN是要求支持发送至少1500个字节的数据帧的IEEE 802.11 WLAN。
本发明还提出了一种方法，用于无线LAN中通过无线媒体传输可变长度的数据帧。在从无线站发送帧之前，所述方法包括如下步骤将该帧分成帧片段(如果判断该帧是所谓的长帧；当然此步骤还可以在任何适当条件下以任何适当的方式来进行)；将每个帧片段当做未分段的帧来发送；根据可用功率和发送一个帧片段所需的功率来确定发送该帧片段之前要经过的相应期间的长度，以便在该期间内允许至少部分地再对该无线站中的或与之相关联的第一(或第二辅助)电源装置或储能装置充电。
具体来说，在一个有利的实施方案中，所述方法包括如下步骤在每个帧片段中指示是否有后续帧片段。具体来说，所述方法包括如下步骤为无线站中或与之相关联的应可提供能量/功率含量定义规定值；确定各所述期间的长度，以使在发送要发送的帧片段时所述能量/功率含量不低于所述值。作为另选方案或附加方案，所述方法包括如下步骤检测无线媒体何时可用于发送片段；如果确定所述流逝的时间期间长度不足以允许重新对储能装置(具体如第二储能装置(如果配备了的话))(部分或完全地)充电，则延迟发送帧片段。
还可以根据基于可用能量或储能装置的大小而应将帧分成的帧片段的数量来作出决定。否则，以任何方式进行分段，并选择所述期间的长度以便能够得到能量。
具体来说，数据帧是具有期间/ID字段的IEEE 802.11 MAC帧，所述方法最好包括如下步骤无论是否有同一帧的后续片段将所述期间表示为当前发送的帧片段及其确认占用无线媒体的时间。具体来说，所述方法实现于将OFDM用作调制技术且其中要求无线站支持发送至少1500字节的帧的系统中。
具体地来说，所述方法包括将帧分成介于两个到六个之间任意适当数量的片段的步骤。
附图简述以下将参考附图以非限定方式进一步说明本发明。
图1A示意性地说明采用分段技术来提高成功发送概率的现有技术系统中所用的具有设为有效的还有片段位的帧片段的期间字段中指示的期间；图1B说明还有片段位设为无效的帧片段的对应期间；图2示意性地说明包括具有NIC的膝上型电脑的无线站的第一本发明的详细说明如本申请前面所述，IEEE 802.11采用可变大小的所谓MAC(媒体接入控制)帧来通过无线媒体(WM)传输数据。帧(MSDU)、首部和FCS的最大长度为2346个八位位组。在国际标准ANSI/IEEE标准802.11，第一版1999年(ISO/IEC 8802-11，无线LAN媒体接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范，第七部分中描述了帧格式，具体来说(在第7.1)部分描述了MAC帧格式，同时在第7.2部分还描述了其它帧格式。在第9部分MAC子层功能说明(具体为第9.1、9.2部分)中描述了接入方法，以及在第9.2.5.5部分描述了信道控制，在第9.2.5.6部分描述了分段技术。这些文档，尤其是提及的各部分通过引用结合到本文中。对系统间电信和信息交换的标准的增补草拟稿-LAN/MAN具体要求，第11部分无线媒体接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范针对服务质量(QoS)的媒体接入控制(MAC)增强；2001年3月提交的对1999年版IEEE标准802.11，IEEE标准802.11e/D1的增补草拟稿也通过引用结合到本说明书中。根据这些文献，为了提高在长帧接收可靠性低的信道上的成功发送概率，可以将单播MSDU划分成小片段MPDU。
在图1A(说明上述现有技术)中，第一片段MPDU01与第二片段MPDU02一样在同一个片段突发中发送。如图所示，在争用期间(CP)应在一个突发中发送一个MSDU的所有片段。该突发中的每个片段后接一个短帧间隙(SIFS)，通常为16微秒，其后是目的端或接收端发送的一个确认帧。这里，ACK 01表示对第一个片段的确认，而ACK 02表示对第二片段的确认。每个确认之后是一个SIFS。每个片段，此处为MPDU01(突发的最后一个片段，此处为MPDU02除外)应该将帧首部中的还有片段(more fragment，MF)位设为1(MF＝1)，而最后一个片段则设MF＝0。还有片段位MF由接收端，即目的端用于判断是否已收到一个MSDU(媒体服务数据单元)中的所有片段。最后一个片段以及未分段的MSDU应该将还有片段位设为零，参考图1B，其中假定MPDU01是突发中最后一个片段。在图1A中，所示的两个片段都不是最后一个片段，因此对这两个片段而言均有MF＝1。
在图1B中，假定MPDU01是突发中的最后一个片段，为简洁起见未显示同一突发中在前的片段。
每个MPDU的首部包含期间/ID，它指示无线媒体(WM)被用于正在进行的数据事务的期间。对于还有片段位有效的每个MPDU来说，所述期间等于从当前MPDU的结尾直至发送下一个MPDU以及收到对应确认的时间。期间/ID字段用于阻止其它WLAN网络接口卡(NIC)在该WM上启动发送。
IEEE 802.11a规定了8种不同的OFDM调制模式，其中最慢的模式速率为6Mbps，而最快的模式速率为54Mbps。与6、12和24Mbps相对应的模式是必要的。如前所述，即使将MSDU分成图1A和1B所示的MPDU，发送MSDU所需的长发送时间仍会造成问题，尤其是对电池电力有限的小设备而言，因为发送期间的功耗超过了从接口向移动主机充电可得到的能量。即使电荷存储池、如电容器组内置于NIC发送器上，也因发送期间所需的大电流无法直接从移动终端获取而解决不了问题，因为能量不足。这些问题未得到处理，也不会通过图1A和1B所示的分段方法无意中得到解决，因为帧间隙(SIFS)太短(具体为16微秒)而不允许在一个突发中的片段之间再次进行任何充电。
图2是例如膝上型电脑10的无线站的示意图，它具有电池3形式的第一储能装置、NIC(网络接口卡)形式的网络接口2至网络接口装置1，其中装置1又包括发送和接收功能TX/RX、天线装置5和可再充电的第二储能装置4(也即第二电源装置)。
图3示意性地说明无线站的替代实现方案，也即膝上型电脑20，它具有第一储能装置即电池13、连接到具有发送和接收功能TX/RX的集成WLAN NIC 11的网络接口卡总线或USB 12。内置的NIC包括集成天线15，并配备了可再充电的第二储能装置14。图2和图3所示无线站之间的差异通常在于，图2网络接口装置是插入式的，而在图3中它们被内置或集成到无线站中。
根据本发明，分段的帧的片段利用分段帧的规则来分开发送，不同之处在于，除最后一个片段外每个片段的还有片段位应该设为1。延长连续发送片段之间的期间，以允许NIC 1；11的第二可再充电储能装置4；14再充电。具体来说，所述第二储能装置包括电荷存储池或电容器组。发送方或发送器还可以利用如下功能，即延迟传送或发送片段直至第二储能装置中存储的能量允许发送片段而又不会使第二储能装置在发送片段期间的能含量下降到低于某个临界极限为止。例如，可能出现这样的情形，在发送了先前片段之后，发送方很快检测到无线媒体可用于发送，以致没有足够的时间再对第二储能装置进行补充或充电。同样根据本发明，延迟MPDU的发送是合理的操作。在发送一个片段之后，接收器会检测到另一属于同一MSDU的后续片段，因为还有片段位有效，即被设为1。
这种情况如图4所示，其中假定MSDU已分成若干片段，图中只显示了MPDU1和MPDU2。因为MPDU1不是最后一个片段，MF＝1，且当从目的地收到确认ACK1时，要等待一段时间直至发送后续片段MPDU2，在本实例中假定MPDU2不是最后一个片段，即MF设为＝1。但是，为简洁起见未在附图中显示其它帧片段。与现有技术的情况一样，在没有后续片段时，MF应设为＝0。在期间1即MPDU1和MPDU2之间的时间间隔或上述延迟时间内，可以再对第二储能装置充电。根据一个实施方案，可以在每次发送片段之间完全地再对第二储能装置充电。或者可以将其再充电到至少某个程度。再者，可以将其再充电到一定程度，以确保可以发送后续帧片段而又不会使能级下降到低于某个预定义水平，或仅仅假定可以发送后续帧片段即可。其它替代方案也是可以的。
在优选实施方案中，要确保在发送每个片段(也即第一个片段)之前第二储能装置中有足够的能量允许发送该片段，或者发送该片段而又不会使第二储能装置中的能量水平下降到低于规定值。还可将固定期间用于再充电，例如根据片段的数量或储能装置的特征来定。
所属领域的技术人员应理解，必须满足常规的媒体接入发送规则，如DCF及上述机制。
在一个具体实施方案中，可以利用第二储能装置中的能含量或其最多可加载到的程度来确定应将一帧分成多少片段。还可以利用这种信息将帧分成给定数量的帧片段，以便可以发送第一个片段而无需预先再充电。这种情况未在图4中予以说明，它对应于发送MPDU1之前的期间0(例如)。或者，也可在发送第一个片段之前再充电。这在例如如果片段很长或在前帧片段的发送刚刚结束时是恰当的。因此，根据不同的实施方案，可将能含量用于确定应将一帧分成多少片段。还可以采用其它准则来确定应将一帧分成多少片段。
在一个实施方案中，在每次发送片段之后设定一个应该进行再充电的期间，而不考虑是否有任何帧或片段等待要发送和WM空闲与否。
图5示意性地说明图4所示MPDU01的发送，其中未假定MPDU01是最后一个片段，即MF＝1，其中还显示了目的端发送的ACK1。期间/ID字段指示从发送MPDU01起包括收到ACK1的期间。这应与图1A作比较，在图1A中期间持续到收到后续确认，即后续片段MPDU02的确认为止。
根据本发明，因为期间被设为只包括当前确认，所以不会在不需要时占用无线媒体。
接收端的行为将与下一片段已发送但从未到达时的情形相同。这种情形还可能因例如干扰而出现。因此，接收器不会为只有一个片段到达的事实(即便还有后续片段)所迷惑。在发送一个片段之后，只要有必要在发送下一个片段之前达到再充电或能含量的期望程度，发送方或始发方就可以等待。
图6示意性地说明分成三个片段MPDU1、MPDU2和MPDU3的帧的发送，这些片段之间引入了期间1和2，以允许根据某个给定准则适当地再对第二储能装置充电。在该图中，还示意性地说明了能含量与时间的关系，其中E1对应于本发明的一个实施例，即在发送每个片段之间允许完全地再对第二储能装置充电，而E0表示在一个突发中发送三个片段的能量消耗情况。假定第二储能装置在发送第一片段时已经完全地再充电。
显然，此图试图说明现有技术的情况与本发明实施方案之间的差异。
图7是示意性地说明一种以程序步骤实现本发明概念的方案的流程图。
流程从步骤100开始，确定是否需要将帧F1分段。可基于不同的准则来判断是否需要将帧分段，这种判断可根据例如帧长度、无线站的储能容量、这两个因素的组合或者可根据将储能容量纳入考虑时是否可以发送帧(或片段)的判断，但也可以基于其它任何准则。
但是，如果确定不需要将帧分段，则当无线媒体可用时以常规方式发送该帧，即步骤100A。另一方面，如果判定需要将F1分段，则将F1分成N个片段F1:J；J＝1，...N，即步骤101。此外还必须确定应该将该帧分成多少个片段，这一信息也可基于上述的任一准则来进行。这一信息还可根据如下假设来确定第一和/或第二储能装置中的可用功率至少应该允许发送一个片段。在一个替代实施方案中，可根据帧长度或任何其它因素来确定应将一帧分成多少片段。然后确定无线媒体是否可用，即步骤102。如果可用，则于步骤103判断是否J＝N，即(要发送的)片段J是否是最后一个片段。(这些步骤可以任何顺序执行，这里只是举一个示例而已。)如果是，则后续片段指示MF(还有片段位)应设为0(即无效)。最好还将期间时间设为直至收到目的端已接收片段J的确认为止的时间，即步骤103A。具体来说，这表示从该片段已发送起至收到相应确认为止的时间。它用于标识无线媒体将被占用多长时间。然后发送片段F1:J，即步骤103B。但如果J不是最后一个片段，则设置还有后续片段的指示，即MF＝1。期间设为发送片段J之后直至收到片段J的对应确认为止的时间，即步骤104。然后发送片段F1:J，即步骤105，等待片段F1:J的确认ACKJ，即步骤106，然后在期间(TPJ)内释放无线媒体并再对第二储能装置充电，直到已达到给定的能量水平，即步骤107。根据不同的实施方案，期间对应于完全地再对第二储能装置充电所需的时间，或直到达到给定能量水平所花费的时间。或者尽可能多地再对第二储能装置充电，直至经过给定期间为止。还可能的是再充电到一定程度，以确保可发送后续帧而又不会使第二储能装置中的能含量下降到低于规定值或完全卸载。在TPJ的时间流逝之后，继续处理后续帧片段F1:j+1，即步骤108，重新从步骤102开始，如此类推。
在此实施方案中，并未说明可能有必要也在发送第一片段之前再充电，而这当然也可能是恰当的。在图7中，假定第二储能装置已经再充电到给定水平或已完全地再充电。否则必须先检验是否需要再充电，例如在步骤100和101之后，或者甚至步骤100之前。例如如果前一帧F0(或其片段)刚发送，则情况可能如此。在该情况中，在发送帧F1的第一个片段之前可能需要用于再充电的期间。这可以在图7所示的直至步骤105的任何一个阶段执行。
图8是基本上与图7的流程图相对应的流程图，其中只对某些步骤稍作修改。
与前一实施例一样，在第一步骤200中判断是否需要将帧F1分段。这可以如上所述的不同方式来执行。但是，如果根据相关准则判断不需要将F1分段，则当无线媒体可用时发送F1(如果有足够的能量用于发送F1的话)。否则，可以首先再对第二储能装置充电。然后，可以确定是否可以发送整个帧，如果不能，则检验是否需要将该帧分段(附图中未显示)，即步骤200A。如果确定需要将F1分段，则将F1分成N个片段F1:J；J；J，...，N，即步骤201。在发送第一个片段之前，将确定储能装置中是否有足够的能量用于发送第一个片段，否则延迟发送，以便可以再对储能装置充电，或将其再充电到给定的能量水平或完全地再充电。同样可基于可用的能含量或再充电的操作方式来确定要分成多少片段。这就是图中未显示第一个再充电步骤的原因，因为该步骤可以包括在分段步骤中，也可以在分段步骤之前执行，或者可以在分段之后判断是否无需再充电即发送片段。但是，假定可以发送至少第一个片段，且已将帧分成N个片段，则检验是否J＝N，即步骤202。如果肯定，则将还有片段指示设为0、即使其无效，并将期间表示为从发送片段J直至收到目的端对接收片段J的确认的时间，即步骤202A。另一方面，如果J不等于N，即还有后续帧片段，则将MF设为＝1，并如上所述设置期间，即步骤203，随后发送F1:J，即步骤204。
然后等待对收到片段J的确认，即步骤205。随后判断发送片段F1:J+1是否会使第二储能装置中的能含量水平下降到低于阈值E阈值，即步骤206。如果会，则延迟F:J+1的发送，同时再对第二储能装置充电，即步骤207，然后在再充电操作之后检验是否有足够的能量可用，即步骤206，如此等等。
在一个实施方案中，此步骤还可以在针对帧片段F1:J(未显示)的步骤203之后执行。
但是，如果在步骤206中判断能含量水平不会下降到低于能量阈值之下，即步骤206A，则继续有关帧片段J+1的步骤202。
因此，对于帧的第一片段，可将任一单独因素综合起来考虑，用于确定应将一帧分成多少片段，为再充电而应设的期间等，可能还包括确定第一个片段会消耗的功率，或者这也可以作为确定所需片段数量的确定步骤的一部分来单独执行。而至少对所有后续片段，可将相同的原理用于在发送每个片段之间判断是否需要再充电，需要再充电到何种程度等，释放无线媒体同时允许再对储能装置充电。
显然，可在不背离所附权利要求书的范围的前提下对本发明作各种变化。但最佳方式是对每个帧片段执行对应于步骤207的步骤，或者更一般的是对每个帧片段执行同一个步骤，以确定在两个连续片段之间和第一个片段之前是否需要再充电，即无论该片段是第一个片段还是后续片段。
例如，片段的数量可以取决于帧的长度，以便如果帧的长度超过某个规定值则始终使用给定数量的片段，而如果帧长度超过另一个值等，则采用另一个片段数量，即对于特定的帧长度，片段的数量是固定的。
再者，虽然具体描述的实施例一般包括第二电源/储能装置，但并非总是要包括它们，例如具有集成WLAN功能但只有一个储能/电源装置的设备的情况。在该情况中，以上针对第二储能装置所述的同样的考虑适用于第一储能装置。
利用本发明建议的解决方案，可以将发送能量要求保持在相当低的水平而又不会缩小覆盖范围。这意味着可以构建和使用既简单又便宜的小型WLAN设备。这将增加使用IEEE 802.11 5GHz WLAN以及功率有限的设备或工作站、如手持设备的可能性。
权利要求
1.一种无线LAN中的无线站，包括具有接收/发送装置的网络接口至网络接口装置、天线装置、至少第一电源装置或储能装置，所述无线站还支持以可变长度帧发送数据，其特征在于通过将(长)帧分成若干帧片段来实现帧分段，每个片段作为一个未分段的帧来发送；设置了一种装置用于控制发送(连续的)帧片段之前/之间的时间期间长度，以便降低预定时间间隔期间的能量消耗。
2.如权利要求1所述的无线站，其特征在于设置了第二电源装置或储能装置。
3.如权利要求2所述的无线站，其特征在于由所述控制装置对所述期间的长度进行控制，以允许再对所述第二电源/储能装置充电。
4.如权利要求1、2或3所述的无线站，其特征在于根据发送帧片段所需的功耗来控制所述第一和/或第二储能装置/电源装置的可用功率/能量。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的无线站，其特征在于控制发送一个帧片段之前或发送两个连续帧片段之间的每个期间的长度，以使所述第一和/或第二电源装置/储能装置、如电荷存储池中存储的能量/功率在发送(后面的)片段期间不会下降到低于规定值。
6.如权利要求1-4中任意一项所述的无线站，其特征在于控制所述期间，以使所述第一和/或第二储能装置中存储的能量值永远不低于规定值。
7.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于控制所述各个期间的长度，以确保在发送帧片段之前始终允许完全地再对所述第二储能装置充电。
8.如权利要求1-5中任意一项所述的无线站，其特征在于在再补充/再充电达到期望水平之前，如果检测到无线媒体可用，则延迟发送后续帧片段。
9.如权利要求1或2所述的无线站，其特征在于为所述期间指定固定的值，所述值取决于片段的数量或所述储能装置的特性。
10.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于每个片段包含是否有后续帧片段的指示。
11.如权利要求10所述的无线站，其特征在于所述数据帧是具有期间/ID字段的IEEE 802.11MAC帧；规定占用所述无线媒体的所述期间包括正在进行的数据片段发送和收到所述片段的确认。
12.如权利要求10或11所述的无线站，其特征在于所述指示器包含用于设置还有片段位的数据字段，所述还有片段位可以设为有效(1)或无效(0)。
13.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于将OFDM用作接入调制技术。
14.如至少权利要求2所述的无线站，其特征在于所述第二辅助能量提供装置、如电荷存储池包括设在所述网络接口装置上的电容器组。
15.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于所述网络接口装置包括MC(网络接口卡)、扩展卡或多媒体卡或插入或内置/集成于所述无线站中的类似装置。
16.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于片段的用于指示占用所述无线媒体的期间的所述期间字段涵盖收到仅所述片段本身的确认，从而允许在连续帧片段之间释放所述无线媒体。
17.如权利要求1-15中任意一项所述的无线站，其特征在于根据IEEE 802.11，片段的用于指示占用所述无线媒体的期间的期间字段涵盖收到所述片段本身的确认，如果有的话则还加上后续片段及确认。
18.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于如果以未分段形式或在同一突发内发送某个帧的估计功耗高于所述第一和/或第二能量提供装置、如电池中可提供的能量/功率，则将所述相同帧分段。
19.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于包括膝上型电脑、掌上型电脑、移动台、任何手持设备或接入点。
20.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于所述分段操作包括将一个数据帧分成2、3、4、5或6个片段。
21.如前述权利要求中任意一项所述的无线站，其特征在于它用于要求支持发送至少1500个字节的数据帧的IEEE 802.11WLAN。
22.如权利要求21所述的无线站，其特征在于一个片段至少包含256个字节。
23.一种无线局域网，具有若干无线站和/或若干接入点或基站，支持以可变长度帧发送数据，且最好支持将长帧分段，所述无线站包括至少第一储能装置或电源装置，其特征在于为了从无线站或接入点发送例如超过规定长度或需要超过规定值的输出功率/能量的帧，通过将所述帧分成若干帧片段来实现帧分段，从而将每个片段作为一个未分段的帧来发送；所述无线站/接入点中设置了用于控制发送(连续的)帧片段之间或发送帧片段之前的期间长度，以减少预定时间间隔期间的能量消耗的装置。
24.如权利要求23所述的无线LAN，其特征在于所述无线站还包括第二辅助储能装置或电源装置，用于提供额外的电源，所述辅助装置是可再补充或再充电的；控制所述期间的长度以允许再对所述无线站中或与之相关联的所述第二能量提供/电源装置充电，以便可以根据所需的输出功率/能量来控制可用的电源。
25.如权利要求23或24所述的无线LAN，其特征在于控制所述无线站发送帧片段之前/之间的期间长度，以使通过所述第一和/或第二电源装置可获得的用于发送的功率/能量不会低于规定值。
26.如权利要求24或25所述的无线LAN，其特征在于在可以完成再充电/再补充之前，如果检测到无线媒体可用，则延迟发送(后续)帧片段。
27.如权利要求23-26中任意一项所述的无线LAN，其特征在于所述无线站包含指示器，用于指示是否还有同一个帧的后续帧片段。
28.如至少权利要求27所述的无线LAN，其特征在于所述指示器包含用于设置还有片段位的数据字段；以及将OFDM作为调制方法实现的接入系统。
29.如权利要求27或28所述的无线LAN，其特征在于所述数据帧是IEEE 802.11MAC帧，它具有指示占用所述无线媒体的期间的期间/ID字段，该字段涵盖收到仅所述片段本身的确认，因此允许在发送一片段之后释放所述无线媒体，而无论是否有后续片段。
30.如权利要求27或28所述的无线LAN，其特征在于所述数据帧是IEEE 802.11MAC帧，它具有指示占用所述无线媒体的期间的期间/ID字段，涵盖收到仅片段本身的确认，因此允许在发送一片段之后释放所述无线媒体，而无论是否有后续片段；以及片段的期间字段涵盖收到片段本身的确认，如果有的话还加上后续片段及确认，即为符合IEEE 802.11的期间。
31.如权利要求23-30中任意一项所述的无线LAN，其特征在于它是例如IEEE 802.11无线LAN；以及它要求支持发送至少1500个字节的数据帧。
32.一种方法，用于无线LAN中通过无线媒体传输可变长度的数据帧，其特征在于为从无线站发送帧，所述方法包括如下步骤-判断所述帧是否需要分成片段；如果需要，-则将所述帧分成N个帧片段，-在每个帧片段中指示是否有后续字段，-在经过所选择的用于降低预定时间间隔内的能量消耗的时间间隔之后将每个帧片段作为一个未分段的帧来发送。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于选择所述期间的长度，以便在该期间允许再对所述无线站中或与之相关联的第二电源装置充电到期望程度。
34.如权利要求32或33所述的方法，其特征在于它包括如下步骤-为所述无线站中或与所述无线站相关联的应该可用的能量/功率含量定义一个规定值；-确定各所述期间的长度，以便在发送要发送的帧片段时所述能量/功率含量不低于所述值。
35.如权利要求32、33或34所述的方法，其特征在于它包括如下步骤-检测所述无线媒体可用于发送片段的时间；-如果确定所述流逝的时间期间不够长，例如不足以允许进行所述期望的再充电，则延迟发送帧片段。
36.如权利要求32-35中任意一项所述的方法，其特征在于数据帧是具有期间/ID字段的IEEE 802.11MAC帧；以及所述方法包括如下步骤-无论是否有同一MSDU的后续片段，将所述期间表示为当前发送的帧片段及其确认占用所述无线媒体的时间。
37.权利要求32的方法，其特征在于它包括如下步骤将OFDM用作调制技术；以及要求所述无线站支持发送至少1500字节的帧。
全文摘要
本发明涉及一种无线局域网中的无线站，它包括具有接收/发送装置的网络接口至网络接口装置、天线装置、至少第一电源装置或储能装置，所述无线站还支持以可变长度帧发送数据。通过将(长)帧分成若干帧片段来实现帧分段。每个片段作为一个未分段的帧来发送，还提供了一种装置用于控制发送(连续的)帧片段之前/之间的期间长度，以便降低预定时间期间内的能量消耗。
文档编号G06F1/32GK1618054SQ02827757
公开日2005年5月18日 申请日期2002年11月27日 优先权日2001年12月7日
发明者J·林斯科, S·罗默, G·赖德内尔 申请人:艾利森电话股份有限公司