专利名称：用于在无线台中节省电池的系统和方法
优先权要求本申请要求于2004年8月5日提交的、题为“Automatic Power-Save Deliveryin 802.11e Networks(802.11e网络中的自动节电传送)”的美国临时专利申请序列号60/599,142的优先权。此在前申请的全部公开内容被视为所附申请的公开内容的一部分，并且通过引用明确地包括于此。
背景许多无线台(“STA”) (例如，蜂窝式电话、PDA、扫描器、膝上型计算机、手持PC等)能够无线连接到诸如因特网、局域网、企业网等计算机网络。因此，这些STA不需要任何有线连接也能实现其功能。通常使用电池来给这里所述的STA供电，因为它们能够向其用户提供绝对的移动自由。或者，可使用电源适配器用电气插座为STA供电。然而，这种方法需要使用软线将STA栓系到固定的电源，这降低了可移动性和实用性。因此，保持移动性和降低电耗是STA的用户和制造商所首要关注的。
STA在与连接到网络的接入点(“AP”)无线通信时一般利用公知的通信协议(例如，IEEE 802.11标准)。由于认识到电耗和电池寿命对STA的用户和制造商非常重要，所以802.11标准包括节电机制。根据这些机制，在STA处于休眠模式(即，节电模式)时要发送给STA的数据包在AP处被缓冲。一旦从休眠模式唤醒，AP就将缓冲的数据包发送给STA。因此，STA不需要处于永久唤醒模式(即，消耗电池能量)也能接收数据包。
出于对有服务质量(“QoS”)要求的实时应用(例如，VoIP、视频流等)的预期，开发了802.11e标准来支持这些应用。QoS要求反应了STA和AP对一致的数据包传送提供一定程度的确保的能力。802.11e标准还通过自动节电传送(“APSD”)来提供节电机制。使用APSD，两类服务时间段是可能的非排程(unscheduled)和排程(scheduled)的。非排程服务时间段是仅对使用增强型分散信道接入(“EDCA”)接入信道的QoS-增强型无线台(“QSTA”)定义的。排程服务时间段是对使用EDCA或混合协调功能(“HCF”)控制的信道接入(“HCCA”)的QSTA定义的。然而，根据802.11e标准以及对于排程和非排程两种服务时间段，QSTA较长时间地处于唤醒模式，因为其必须争用对作为无线传输的介质的无线电信道的接入。虽然802.11e标准的APSD旨在降低电耗，但是要求AP和QSTA争用对信道的接入可能会具有增加电池电耗等副作用，从而导致延迟抖动和/或增加系统额外开销。
发明概述根据本发明的一种用于在无线台中节省电池的系统和方法。首先，无线台根据预定的时间安排，从第一通信模式切换到第二通信模式。该台只有在其处于第二通信模式时才能进行数据包接收和发送中的至少一个。第一模式是节电模式。当台处于第二模式时，无线接入点获得对无线电信道的优先接入。然后，接入点保留该无线电信道用于接入点和该台之间的无线通信。通过该无线电信道在接入点和该台之间进行无线通信。一满足终止条件，该台即切换为第一模式。
在另一示例性实施例中，当无线台有定址到无线接入点的第一数据包时，该台从第一通信模式切换到第二通信模式。该台只有在其处于第二通信模式时才能进行数据包接收和发送中的至少一个。第一模式是节电模式。当该台有无线电信道可用时，该台通过使用该无线电信道将第一数据包发送给接入点。接入点接收该第一数据包。接入点将确认包发送给该台。确认包指示接入点接收到该第一数据包以及以下两者之一，即(1)存在和(2)不存在定址到该台的第二数据包。如果满足以下两者之一，即(1)确认包指示存在第二数据包以及(2)该台还有定址到接入点的另一数据包，则接入点获得对无线电信道的优先接入。然后，接入点保留该无线电信道用于接入点和该台之间的无线通信。通过该无线电信道在接入点和该台之间进行无线通信。一旦满足终止条件，该台即切换到第一模式。
附图简述
图1示出了根据本发明的无线网络的一个示例性实施例；图2示出了常规的排程自动节电传送(“APSD”)机制的示意性表示；图3示出了根据本发明的增强型排程APSD机制的一个示例性实施例的示意性表示；图4示出了根据本发明的一种增强型排程APSD方法的一个示例性实施例；
图5示出了常规的非排程APSD机制的示意性表示；图6示出了根据本发明的增强型非排程APSD机制的一个示例性实施例的示意性表示；图7示出了另一常规非排程APSD机制的示意性表示；图8示出了根据本发明的增强型非排程APSD机制的另一示例性实施例的示意性表示；图9示出了根据本发明的增强型非排程APSD方法的示例性实施例。
具体说明通过参照以下说明以及附图可进一步理解本发明，附图中相同要素用相同标号表示。本发明的实施例涉及STA(例如，蜂窝式电话、PDA、条形码扫描器、膝上型计算机、手持PC等)用节电机制中的改进，尤其地涉及在802.11标准(例如，802.11e)中所使用的自动节电传送(“APSD”)机制。这里所述的改进可降低STA的电池电耗，减少排程服务的抖动以及减少具有规定特性的特定应用(例如，VoIP，视频流等)的协议额外开销。
图1示出了根据本发明的系统5的一个示例性实施例。系统5可包括连接到通信网络10的接入点(“AP”)15。通信网络10可连接到服务器12。AP 15可与可使用无线交换架构的任意多个无线台(例如，蜂窝式电话、膝上型计算机、手持PC、打印机、耳机等)无线通信。将参照AP 15、一无线台(“STA”)20以及另一STA 25对本发明进行说明。如将为本领域的技术人员所理解的，系统5可包括任意多个的AP和STA。
AP 15和STA 20、25可根据诸如IEEE 802.11标准等常规无线通信协议来工作。在一优选实施例中，802.11标准是在802.11网络(即，无线局域网(“WLAN”))中实现服务质量(“QoS”)的802.11e标准。如本领域的技术人员所理解的，QoS通过允许给予具有较高优先权的数据对网络10使用的无线电信道的优先接入来修改802.11接入规则。因此，可授予高优先权数据(例如，VoIP、流视频等)优先于低优先权数据(例如，电子邮件、网页等)接入信道。
根据本发明，STA 20可具有在其中STA 20节电(即，不发送/接收数据)的第一通信模式(即，“休眠”模式)、以及在其中它可能正在或准备发送或接收数据的第二通信模式(即，“唤醒”模式)。STA 20根据就排程和非排程服务时间段的协议，在休眠模式与唤醒模式之间切换。当STA 20处于唤醒模式中时，它可以从AP 15和/或另一STA 25接收数据包以及向AP 15和/或另一STA 25发送数据包。然而，在休眠模式中时，原本在STA 20处于唤醒模式中的情况下将从AP 15发送给STA 20的数据包在AP 15处被缓冲。因此，当服务时间段开始时，STA 20切换进入唤醒模式并接收被缓冲的那些包。然而，常规802.11接入规则要求STA 20较长时间地保持在唤醒模式中才能发送和接收数据包，这导致系统通信量增加并降低了STA 20所用电池的效率。
为了节省电池，802.11e标准定义了常规的自动节电传送(“APSD”)机制，其中如果另一STA 25正在通过信道发送数据包，那么AP 15必须等待向STA 20发送数据包。因此，AP 15必须等待随机量的时间(例如，“退避(backoff)”)并且直到信道空闲才能向STA 20发送数据包。该等待时间进而导致STA 20较长时间地处于唤醒模式中，由此增加了其电耗并且潜在地增加了系统额外开销(例如，信道通信量)。
图2示出了使用增强型分散信道接入(“EDCA”)模式的常规排程APSD机制200。如本领域所公知的，802.11e标准定义了新的协调功能，即在QoS增强型基本服务集(“QBSS”)中使用的混合协调功能(“HCF”)。HCF具有两种工作模式，EDCA模式和HCF控制的信道接入(“HCCA”)模式。EDCA模式是在争用期运行的基于争用的信道接入功能。争用期是AP所发送的信标之间的时间的一部分(或全部)。在争用期里，无线台(例如，STA和AP)使用信道接入机制(例如，EDCA模式、分散协调功能(“DCF”)、点协调功能(“PCF”)、带冲突避免的载波检测多址接入(“CSMA/CA”))来争用信道接入。
当争用期不是信标之间的全部时间时，信标之间的时间的剩余部分是无争用期。在无争用期里，STA由接入点处的协调器(例如，点协调器、混合协调器)轮询。在被轮询时，STA可与AP通信而不需要争用信道接入。因此，EDCA模式可与HCCA模式同时运行(例如，在相同的信标期之间)。如本领域所公知的，EDCA模式和HCCA模式增强和扩展了原先的接入方法——DCF和PCF的功能。
如图2所示，在争用期里，常规的排程APSD机制200使用AP 205、STA 210和另一STA 215。虽然将就争用期里的运作(例如，使用EDCA模式)对本发明进行说明，但是本领域的技术人员将理解本发明的各方面可应用到无争用期里的运作(例如，使用HCCA模式)。
如本领域的技术人员所理解的，AP 205和STA 210可以是QoS增强型，并在此后被称为QAP 205和QSTA 210。另一STA 215也可以是QoS增强型。虽然将就根据802.11e标准的QoS对机制200的组成进行说明，但是本领域的技术人员将理解本发明也可为使用802.11标准的其它版本(例如，802.11a、802.11b、802.11g等)的网络所使用。
根据常规的排程APSD机制200，服务时间段在服务开始时间(“SST”)220启动。在常规的排程APSD机制200中，SST 220基于QAP 205和QSTA 210之间的预定协定。SST 220表示QSTA 210应该从休眠模式225切换到唤醒模式230。SST 220可在例如30毫秒的间隔上出现。如本领域的技术人员所理解的，QSTA 210可在SST 220或SST 220之前预定的时间进入唤醒模式230。
然而，如图2所示，在SST 220，由于另一QSTA 215或任何其它STA正在该信道上发送数据包235，所以该信道繁忙。因为该信道繁忙，所以QAP 205将等待直到信道空闲。如本领域的技术人员所理解的，如果在SST 220信道已经空闲(即，其上没有发送)，则QAP 205无需等待即可发送。然而，在检测到信道繁忙之后，QAP 205开始退避240，其间QAP 205中的计时器从随机值倒计时。在倒计时的时候，QAP 205不断地重新评定信道，并且在空闲时，QAP 205对应信道上的每个空闲时隙递减定时器。如图2所示，退避240的持续时间可能会使得在随机值递减为零之前另一QSTA 215或任何其它STA可在信道上发送第二数据包245，因为另一QSTA 215或任何STA的定时器在退避240结束前到达零。当QAP 205在执行退避240时，QSTA 210保持在唤醒模式230中。如果信道非常繁忙，则QSTA 210可能较长时间地保持在唤醒模式230中，并始终消耗电池能量。
只要信道保持繁忙，QAP 205就可能经历其它退避，从而每次退避都增大该随机值。当信道空闲时，QAP 205将缓冲的数据包250发送给QSTA 210。本领域的技术人员将理解，缓冲的数据包250可包括一个或多个缓冲的数据包以及在服务时间段里本应该已到达的数据包。
如本领域的技术人员所理解的，QSTA 210可在接收到数据包250之后等待短暂帧间间隔(“SIFS”)后向QAP 205发送确认(“ACK”)260。如果QSTA 210有数据包265要向QAP 205发送并且信道再次繁忙，则QSTA 210在发送数据包265之前必须执行一个退避270。
在QSTA 210将数据包265发送给QAP 205之后，QSTA 210等待来自QAP 205的ACK 275。来自QAP 205的响应类似于QSTA 210所执行的响应。在QAP 205发送ACK 275之后，QAP 205可能没有其它数据包要向QSTA 210发送，或者QAP205可能打算终止该服务时间段。在任一情况下，QAP 205向QSTA 210发送空数据包190以指示服务时间段结束(“EOSP”)。空数据包290可包含EOSP指示符，它可以是空数据包290(例如，QoS数据包)中的控制字段(例如，QoS控制字段)中的比特值。如果在QAP 205试图发送空数据包290时信道繁忙，则QAP 205可执行第二个退避285。QSTA 210用ACK 295来响应空数据包290。在接收到EOSP指示符并将ACK 295发送给QAP 205之后，QSTA 210返回休眠模式225。
在图2所示的常规的APSD机制200的实施例中，由于QAP 205和QSTA 210要访问信道必须执行的退避240、270、285，所以QSTA 210较长时间地处于唤醒模式230中。唤醒模式230里相当大的部分，QSTA 210都在等待来自QAP 205的发送或等待向QAP 205发送。因此，QSTA 210在低效率地等待发送/接收数据包的同时消耗越来越多的能量。此外，用以终止服务期的空数据包290的发送可能增加系统额外开销并降低带宽利用率。
如图3所示，本发明提供了一种增强型排程APSD机制300。增强型排程APSD机制300可在争用期里由图1所示的系统5的组件使用。即，增强型APSD机制300可由QAP 305、QSTA 310和/或其它QSTA 315使用。相应地，本发明可在诸如支持802.11协议(例如，802.11a、802.11b、802.11g、802.11e)、其它为多媒体应用(例如，VoIP)和/或低功率的资产标签应用(例如，低功率的802.11 RFID标签)提供QoS和/或节电支持的协议的无线网络上实现。如将为本领域的技术人员所理解的，本发明可由EDCA模式中的非排程APSD、以及EDCA和/或HCCA模式中的排程APSD使用。
在增强型排程APSD机制300的一个示例性实施例中，QAP 305和QSTA 310同意根据预定的时间安排(例如，在SST 330)启动服务时间段。在SST 330或其之前，QSTA 310从休眠模式320切换到唤醒模式325。如图3中所示，由于另一QSTA 315正在信道上发送数据包335，所以该信道繁忙。如将为本领域的技术人员所理解的，数据包335的发送、或信道上的任何活动并不是增强型排程APSD机制300工作的前提。即，不管信道是否繁忙都可以使用增强型排程APSD机制300。
根据本发明，QAP 305可通过使用点协调功能(“PCF”)帧间间隔(“PIFS”)340来获得对信道的优先接入。QAP 305可使用PIFS 340来获得在其它任何QSTA之前对信道的接入，因为PIFS 340的持续时间比任何QSTA所执行的任何退避都短。即，PIFS 340允许QAP 305在该信道上优先于其它QSTA。使用PIFS 340提供的优先，QAP 305可以是可在该信道上发送的唯一设备。因此，QAP 305将缓冲的数据包345发送给QSTA 310。如上所述，缓冲的数据包345可包括多个缓冲的数据包和/或要发送给QSTA 310的数据包。
QSTA 310可在向QAP 305发送数据包和/或ACK之前使用SIFS 350来获得对信道的接入。SIFS 350可允许QSTA 310在其它任何QSTA之前接入信道，因为SIFS 350的持续时间比任何其它等待时间(例如，退避)都短。如以上关于常规的排程APSD机制200所述的，QSTA 310将必须在发送前执行退避才能获得对信道的接入，由此延长了处于唤醒模式325的时间。
根据本发明，QAP 305可保留信道仅用于在其和QSTA 310之间的通信。QAP305使用例如发送机会(“TXOP”)分配来保留信道。TXOP可以是保留供QAP 305和/或QSTA 310通信用的一定量的时间或一定次数的发送。如将为本领域的技术人员所理解的，QAP 305可在服务期的开始(例如，SST 330)时、以及/或者在来自QSTA 310的ACK显示QSTA 310正在等待发送数据包的情况下使用TXOP。如果QSTA 310不是在等待发送数据包，则如下所讨论的，一满足终止条件它就会返回休眠模式320。在另一实施例中，如图3所示，可将数据包和ACK捆绑255。即，数据包可背负于ACK之上，这可以减少处于唤醒模式325的时间并降低系统额外开销。本领域的技术人员将理解，关于本发明所述的每种数据包-ACK组合都可以被背负。
终止条件可以是指示服务时间段将要结束或已经结束、以及QSTA 310应该切换休眠模式320的事件和/或条件。终止条件可具有多个示例性实施例。在第一示例性实施例中，终止条件可以是QSTA 310与QAP 305之间关于服务时间段将结束的预定的协定。该预定的协定可反映例如服务时间段的持续时间(例如，50ms)到期。在另一示例性实施例中，终止条件可以是接收到具有空数据字段的ACK(例如，ACK 360)。即，ACK 360的帧中的“更多数据”字段可包含指示无线台(例如，QAP 305)没有其它数据包要发送的比特值(例如，0)。因此，一旦接收到ACK 360，QSTA 310即可发送其具有的任何数据包和/或切换到休眠模式320。在又一示例性实施例中，终止条件可以是EOSP指示符被设为该比特值(例如，EOSP＝1)的数据包。如本领域的技术人员所理解的，EOSP指示符可以包含在数据包或空数据包中。在另一示例性实施例中，终止条件可以代表预定次数的发送(例如，规定的协议)。例如，QAP 305可将第一数据包发送给QSTA 310，并且QSTA 310可将第二数据包发送给QAP 305。在该交换后，QSTA 310可切换到休眠模式320。本领域的技术人员将理解该预定次数的发送包含来自QAP 305和/或QSTA 310的任意次数的发送。
终止条件的又一示例性实施例是在数据包中的数据具有特别的意义时。例如，用户可进行使用特定应用的交易(例如，检出存货)。一旦交易终止，该应用即可生成“交易结束”数据包。一旦接收到“交易结束”数据包，QSTA 310即可切换到休眠模式320。在另一实施例中，对于web浏览应用，QSTA 310可接收以指示该QSTA应该切换到休眠模式320的“</body></html>”结束的数据包。在该示例性实施例中，如果例如QAP 305与QSTA 310形成了专用通信协议，则该数据包可由QAP 305生成，或者由QSTA 310正在与其通信的另一QSTA向QSTA 310生成。
如增强型排程APSD机制300的示例性实施例中所示，响应于来自QSTA 310的数据包和ACK 355，QAP 305可发送包括帧控制字段的ACK 360。如上所述，帧控制字段包括“更多数据”字段。因此，ACK 360可在“更多数据”字段中包括表示QAP 305是否还有(例如，终止条件)其它数据包要发送给QSTA 310的比特值。以这种方式，QSTA 310只要接收到ACK 360而无需接收到带EOSP指示符的空数据包就可返回休眠模式320。如上关于终止条件的示例性实施例所述的，如果例如基于预定的时间和/或在发送预定次数的数据包之后(例如，规定的协议)终止服务时间段，则QAP 305可以不发送空数据包。根据规定的协议(例如，VoIP)，QSTA 310可以知道每个服务时间段QAP 305发送预定数目的数据包。在接收到预定数目的数据包后，QSTA 310无需接收空数据包即可返回休眠模式320。在无需空数据包的情况下，服务时间段就从3个数据包(图2)减为两个数据包(图3)。数据包的减少可优化电耗、带宽利用率以及减少抖动(即，由于不良同步所引起的信号/图像畸变)。
图4示出了根据本发明的一种增强型排程APSD示例性方法400，并在下面参照图3的组成对其进行说明。在步骤405中，QSTA 310根据预定的时间安排(例如，在达成一致的SST 330之前或其时)唤醒。
在步骤410，QAP 305获得信道接入。如上所述，QAP 305可如上所述地通过使用例如PIFS 340来获得对信道的优先接入。以这种方式，可不要求QAP 305在获得信道接入前执行退避。通过获得优先接入，QAP 305可开始向QSTA 310的发送。因此，在一优选实施例中，服务时间段一开始(例如，在SST 330)，QAP 305就将获得信道接入并向QSTA 310发送包。
在步骤415，QAP 305向QSTA 310发送包。如果QAP 305具有缓冲的数据包345，则该缓冲的数据包345被发送给QSTA 310。如果QAP 305没有缓冲的数据包345，则QAP 305可将向QSTA 310发送空数据包。本领域的技术人员将理解，QSTA 310接收到空数据包可向QSTA 310指示QAP 305没有任何要发给QSTA310的缓冲数据包。利用TXOP，如步骤428所示，QAP 305将其它包发送给QSTA310。
在步骤420，确定QAP 310是否具有其它数据包要发送给QSTA 310。如果QAP 310处没有其它数据包，则该方法进入步骤430。如果QAP 305有其它数据包要发给QSTA 310，则如步骤425所示，QAP 305可授予自身TXOP。如本领域的技术人员所理解的，TXOP可保留信道用于QAP 305的发送。因此，TXOP可具有随例如其它数据包的数目而变化的持续时间。
在步骤430，确定QSTA 310是否具有数据包要发送。如果QSTA 310没有数据包，则该方法进入步骤445。如果QSTA 310具有数据包，则如步骤435所示，QAP 305可授予QSTA 310 TXOP。如上所述，授予QSTA 310的TXOP可具有随例如QSTA 310处数据包的数目而变化的持续时间。如本领域的技术人员所理解的，可通过响应于步骤415中发送的包而被发送给QAP 305的ACK中的指示来通知QAP 305QSTA 310有数据包。例如，在从QAP 305接收到包后，来自QSTA310的ACK可指示(例如，通过ACK的字段中的比特值)QSTA 310是否有数据包。因此，QAP 305可根据来自QSTA 310的ACK来授予QSTA 310 TXOP。
在步骤440，QSTA 310将数据包发送给QAP 305。在一个示例性实施例中，将数据包作为与QSTA 310发送的ACK分开的发送来发送。在另一示例性实施例中，数据包被背负于ACK上并以捆绑形式355发送。在该实施例中，ACK和/或数据包可包含QSTA 310是否有其它数据包要发送给QAP 310的指示。因此，授予QSTA 310的TXOP可以是向QAP 305发送ACK和/或数据包的结果。如将为本领域的技术人员所理解的，在其中QAP 305和QSTA 310各自发送包的步骤415和440可允许在继续进行方法400中下一相应步骤前所有的数据包均被传送。
在步骤445，确定是否达到终止条件。上面已经讨论了终止条件的示例性实施例。因此，例如在终止条件是预定次数的发送时，QAP 305可能已经在步骤415中发送了第一数据包，并且QSTA 310可能已经在步骤440中发送了第二数据包。在该示例中，预定次数的发送可以是各向一次发送(例如，QAP 305向QSTA 310以及反之)。在QSTA 310发送第二数据包(并且从QAP 305接收到ACK 360)之后，如步骤450所示，QSTA 310可切换进入休眠模式320。如将为本领域的技术人员所理解的，方法400可包括终止条件的这些示例性实施例中的任意一种。
图5示出了常规的非排程APSD机制400。如本领域的技术人员所理解的，常规的非排程APSD机制400在QSTA 410有数据包420要发送给QAP 405时启动。因此，QAP 405和QSTA 410不是像在排程APSD中那样就服务开始时间达成了一致。
如图5所示，根据常规的非排程APSD机制500，服务时间段在QSTA 510切换到唤醒模式540时开始，因为它有数据包520要发送给QAP 505。然而，在服务期开始时另一QSTA 515正在信道上发送数据包525。由此，QSTA 510必需执行退避530。在退避530期间，该另一QSTA 515、其它QSTA或QAP 505可能在信道上已经发送了数据包555。
在退避530并且信道已空闲之后，QSTA 510向QAP 505发送数据包520。一旦接收到数据包520，QAP 505即等待SIFS 560并向QSTA 510发送ACK 565。如果QAP 505正要向QSTA 510发送缓冲的数据包570，则QAP 505在信道繁忙的情况下必须执行退避535。本领域的技术人员将理解，在信道繁忙的情况下QAP 505和QSTA 510可为数据包的每次尝试发送(以及重发)执行退避。如上所述，大量退避会延长了服务时间段，并由此延长QSTA 510处于唤醒模式540中的时间。一接收到缓冲的数据包570，QSTA 510即向QAP 505发送ACK 575。
在发送缓冲的数据包570之后，QAP 505可能想要结束该服务时间段。然而，根据常规的非排程APSD机制，QAP 505必须发送带EOSP指示符的数据包550(或空数据包)以通知QSTA 510该服务时间段终止。因此，QAP 505将必须重新获得信道接入，这可能包括执行另一次退避580。在QAP 505重新接入信道后，数据包550被发送给QSTA 510。数据包550中的EOSP指示符指示该服务时间段结束，以及QSTA 510在向QAP 505发送ACK 585后应该切换到休眠模式545。
图6示出了根据本发明的增强型非排程APSD机制600的一个示例性实施例。服务时间段在QSTA 610有数据包635要发送给QAP 605并且从休眠模式620切换到唤醒模式625时开始。然而，如图6所示，当QSTA 610进入唤醒模式625时，由于另一QSTA 615(或QAP 605)正在信道上发送数据包630，所以该信道繁忙。因此，QSTA 610在向QAP 605发送数据包635之前执行退避640。如本领域的技术人员所理解的，如果在QSTA 610进入唤醒模式625时信道空闲，那么QSTA 610可无需执行退避640。
在信道空闲时，QSTA 610将数据包635发送给QAP 605。一旦接收到数据包635，QAP 605即等待SIFS 645并在其后发送ACK 650。QAP 605然后使用PIFS 655来获得信道的优先接入。如图6所示，QAP 605有缓冲的数据要发送给QSTA 610。如上所述，在使用PIFS 655获得信道接入后，QAP 605可授予自身TXOP用以保留信道用于QAP 605的通信。以这种方式，QAP 605将缓冲的数据包660发送给QSTA 610，并接收与QSTA 610接收到的每个缓冲数据包660相对应的ACK 665。如将为本领域的技术人员所理解的，QAP 605可授予QSTA 610 TXOP，因为数据包635可指示QSTA 610有其它数据包635要发送给QAP 605。授予QSTA 610的TXOP可在QAP 610发送缓冲的数据包之前或之后保留信道。
在接收ACK 665之后，QAP 605可在发送另一数据包675之前等待SIFS 670。如果这另一数据包675是要发给QSTA 610的最后一个数据包，则QAP 605可随其包括EOSP指示符(例如，终止条件)。因此，在接收到带EOSP指示符的这另一数据包675之后，QSTA 610发送ACK 680并切换进入休眠模式620。
图7示出了其中QAP 705没有缓冲的数据包的另一常规的非排程APSD机制700。QSTA 710从休眠模式720切换到唤醒模式725并且在退避730(例如，由于另一QSTA 715正在发送数据包735)后接入信道。在执行退避730以及检测到信道空闲之后，QSTA 710发送数据包740。一旦接收到数据包740，QAP 705即等待SIFS 745并向QSTA 710发送ACK 750。在图7中，QAP 705没有任何要发给QSTA 710的缓冲数据包，并使用空数据包755将此情况传达给QSTA 710。然而，如果信道繁忙，则QAP 705在发送空数据包755之前必须执行退避760。QAP 705能够在空数据包755中设置EOSP指示符以指示该服务时间段应被终止。一旦接收到空数据包755，QSTA 710即发送ACK 765并切换回休眠模式720。
如图8所示，根据本发明的增强型非排程APSD机制800的另一示例性实施例显著减少了QSTA 810保持在唤醒模式825的时间并减少了常规的非排程APSD机制700中由于使用空数据包715所引入的系统额外开销。在增强型机制800中，在QSTA 810有数据包840要发送给QAP 805时服务时间段开始，并且QSTA 810从休眠模式820切换到唤醒模式825。QSTA 810试图向QAP 805发送数据包840，但是信道繁忙(例如，另一QSTA 815正在发送数据包835)。在执行退避830并检测到信道空闲后，QSTA 810将数据包840发送给QAP 805。如图8所示，QAP805没有要发给QSTA 810的缓冲数据包。如果QSTA 810指示(例如，通过帧字段中的比特值)其有其它数据包要发送给QAP 805，则QAP 805可授予QSTA 810TXOP，由此为QSTA 810保留信道。
如果数据包840是来自QSTA 810的唯一发送(例如，QSTA 810处仅有的数据包)，则QAP 805可等待SIFS 845并向QSTA 810发送ACK 850。如上参照终止条件的示例性实施例所述的，ACK 850(以及数据包840)可包括帧控制字段，帧控制字段可包括“更多数据”字段。根据本发明的一个示例实施例，“更多数据”字段可被设为表示QAP 805(或QSTA 810)没有数据包(或没有其它数据包)要发送的值(例如，0)。由此，一旦接收到ACK 850，QSTA 810可从唤醒模式825切换到休眠模式820。因此，在一个示例实施例中，例如，EOSP指示符和空数据包可用ACK 850的“更多数据”字段中的值来代替。本领域的技术人员将理解，可随其使用上述终止条件的示例性实施例的任意一种。
图9示出了根据本发明的一种增强型非排程APSD示例性方法900，并在下面参照图6所示的增强型非排程APSD机制600的组成对其进行说明。在步骤905，服务时间段在QSTA 610因有数据包635要发送给QAP 605而进入唤醒模式625时开始。在步骤910，QSTA 610接入信道。如上所述，如果信道繁忙，则QSTA 610必须执行退避640并等待直到信道空闲才能发送。在步骤915，QSTA 610向QAP605发送数据包635。
在步骤920，确定QAP 605是否有缓冲数据包660要发送给QSTA 610。如果QAP 605没有缓冲数据包660，则该方法进入步骤940。如果QAP 605有缓冲数据包660，则QAP 605可使用PIFS 655以获得信道的优先接入，如步骤925所示。在步骤930，QAP 605授予自身TXOP，并在步骤935，QAP 605向QSTA 610发送缓冲数据包660。当QAP 605保留了信道时，它可以向QSTA 610发送另一数据包675。
在步骤940，确定QSTA 610是否有其它数据包要发送。如果QSTA 610没有其它数据包，则该方法进入步骤955。如果QSTA 610有其它数据包要发送，则如步骤945所示，QAP 605可授予QSTA 610 TXOP，。如上所述，数据包635和/或ACK 665可向QAP 605指示QSTA 610包含其它数据包要发送。在步骤950，QSTA 610发送其它这些数据包。
在步骤955，达到终止条件。如本领域的技术人员所理解的，QAP 605和QSTA610可来回发送数据包直到达到终止条件。如在此所述，终止条件可以是上述示例性实施例中的任意一种或其组合。在已达到终止条件后，如步骤960所示，QSTA610从唤醒模式625切换到休眠模式620。如本领域的技术人员所理解的，在切换到休眠模式620之前，QSTA 610可向QAP 605发送ACK 680。
已参照QAP、QSTA以及终止条件对本发明进行了说明。相应地，可对这些实施例进行各种修改和变更而不会背离如所附权利要求所阐述的本发明的最宽泛的精神实质和范围。相应地，说明和附图应该在说明性而不是限制性的意义上来理解。
权利要求
1.一种用于无线通信的方法，所述方法包括(a)根据预定的时间安排，将无线台从第一通信模式切换为第二通信模式，所述台只有在其处于所述第二模式时才能进行数据包接收和发送中的至少一个，所述第一模式为节电模式；(b)在所述台处于所述第二模式时，通过无线接入点获得对无线电信道的优先接入；(c)在步骤(b)之后，由所述接入点保留所述无线电信道用于所述接入点与所述台之间的无线通信；(d)通过所述无线电信道在所述接入点与所述台之间进行无线通信；以及(e)一旦满足终止条件，就将所述台切换为所述第一模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终止条件是以下各项之一(a)带服务时间段结束(EOSP)指示符的数据包、(b)带EOSP指示符的空数据包、(c)带空数据字段的确认包、(d)预定时间到期、以及(e)所述台和所述接入点之间预定数目的数据包的传送。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接入点利用PIFS时获得对所述无线电信道的优先接入。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保留步骤包括以下子步骤向所述接入点和所述台之一授予一发送机会。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发送机会包括一时间段，在此期间所述接入点和所述台之一通过所述无线电信道发送一组数据包。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述时间段根据所述一组数据包中数据包的数目来确定。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述时间段在由所述接入点发送的数据包的持续时间字段中表示。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)到(e)在争用期间执行。
9.一种用于无线通信的方法，所述方法包括(a)当无线台有定址到无线接入点的第一数据包时，将所述台从第一通信模式切换到第二通信模式，所述台只有在其处于所述第二模式时才能进行数据包接收和发送中的至少一个，所述第一模式为节电模式；(b)当所述台有无线电信道可用时，由所述台通过使用所述无线电信道向所述接入点发送所述第一数据包；(c)由所述接入点接收所述第一数据包；(c)由所述接入点向所述台发送确认包，所述确认包指示所述接入点接收到所述第一数据包以及以下各项之一(1)存在定址到所述台的第二数据包和(2)不存在定址到所述台的第二数据包；(d)如果(1)所述确认包指示存在所述第二数据包和(2)所述台有定址到所述接入点的其它数据包中的一个成立，则执行以下子步骤(i)由所述接入点获得对所述无线电信道的优先接入；(ii)在子步骤(i)之后，由所述接入点保留所述无线电信道用于所述接入点和所述台之间的无线通信；以及(iii)通过所述无线电信道在所述接入点和所述台之间进行无线通信；以及(e)一旦满足终止条件，就将所述台切换为所述第一模式。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述确认包指示不存在所述第二数据包时，所述确认包包括空数据字段。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述终止条件是以下各项之一(a)带服务时间段结束指示符的数据包、(b)带空数据字段的确认包、(c)预定时间到期、以及(d)所述台和所述接入点之间预定数目的数据包的传送。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述无线电信道的优先接入在所述接入点利用PIFS时获得。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述保留子步骤包括以下子步骤向(1)所述接入点和(2)所述台中的一个授予一发送机会。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述发送机会包括一时间段，在此期间所述接入点和所述台之一通过所述无线电信道发送一组数据包。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述时间段根据所述一组数据包中数据包的数目来确定。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述时间段在由所述接入点发送的数据包的持续时间字段中表示。
17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)到(e)在争用期间执行。
18.一种系统，所述系统包括无线台；以及与所述台通信的无线接入点；其中，所述台根据预定的时间安排从第一通信模式切换为第二通信模式，所述台只有在其处于所述第二模式时才能进行数据包接收和发送中的至少一个，所述第一模式是节电模式，当所述台处于所述第二模式时，所述接入点获得对无线电信道的优先接入，所述接入点保留所述无线电信道用于所述接入点和所述台之间的无线通信，所述无线通信通过所述无线电信道在所述接入点和所述台之间进行，以及一旦满足终止条件，所述台即切换为所述第一模式。
19.一种系统，包括无线台；以及与所述台通信的无线接入点，其中，所述无线台在其具有定址到所述接入点的第一数据包时从第一通信模式切换到第二通信模式，所述台只有在其处于所述第二模式时才能进行数据包接收和发送中的至少一个，所述第一模式是节电模式，当所述台有无线电信道可用时，所述台使用所述无线电信道向所述接入点发送所述第一数据包，所述接入点接收所述第一数据并向所述台发送确认包，所述确认包指示所述接入点接收到所述第一数据包以及以下各项之一，即(1)存在定址到所述台的第二数据包和(2)不存在定址到所述台的第二数据包，如果满足以下各项之一，即(1)所述确认包指示存在所述第二数据包以及(2)所述台有定址到所述接入点的其它数据包，则(i)所述接入点获得对所述无线电信道的优先接入以及(ii)保留所述无线电信道用于所述接入点和所述台之间的无线通信并且通过所述无线电信道在所述接入点和所述台之间进行无线通信，以及一旦满足终止条件，所述台即切换为所述第一模式。
全文摘要
描述了一种用于在无线台中节省电池的系统和方法。最初，无线台根据预定的时间安排从第一通信模式(450)切换为第二通信模式(405)。该台只有在其处于第二通信模式时才能进行数据包的接收和发送中的至少一个(415)。第一模式是节电模式(450)。当台处于第二模式(405)时，无线接入点获得对无线电信道的优先接入(425)。然后，接入点保留该无线电信道用于接入点和该台之间的无线通信。通过该无线电信道在接入点和该台之间进行无线通信(428，440)。一满足终止条件，该台即切换为第一模式(450)。
文档编号H04L12/403GK101036061SQ200580030126
公开日2007年9月12日 申请日期2005年7月7日 优先权日2004年8月5日
发明者曾光, H·A·王 申请人:讯宝科技公司