专利名称：无线网络工作站和无线网络省电方法
技术领域：
本发明是有关于无线网络，尤其是有关于无线网络省电模式的应用。
背景技术：
图1a为一公知的工作站(Station)架构图。一无线模块102将接收到的无线信号解调变，产生一基频信号。一基频模块104耦接该无线模块102，将该基频信号转换为一位串流。一媒体存取控制模块106耦接该基频模块104，处理该位串流以产生一数据封包。一处理器108耦接该媒体存取控制模块106，读取该数据封包以进行网络通讯程序。该基频模块104和媒体存取控制模块106通常实作于单一芯片上，该基频模块104即为实体层，而该媒体存取控制模块106即为媒体存取控制层。该处理器108则搭配软件操作系统和只读存储器，进行应用层的处理。根据IEEE 802.11标准，无线网络具有电源管理的功能。当工作站的网络用量低于某一标准时，该工作站会先发出一省电模式通知给存取点(Access Point)，接着该无线模块102，基频模块104，媒体存取控制模块106和处理器108会切换至一睡眠状态，使电力消耗量降至最低。当有封包欲传送至该工作站时，该封包会先被队列在该存取点中。该存取点会周期性的传送一信标讯框(beacon frame)与该睡眠中的工作站保持联系。该信标讯框包含一TIM字段，用以指出是否有该工作站所要的封包队列在该存取点中。而该睡眠中的工作站会周期性的醒来，接收该信标讯框并根据该TIM字段判断是否要进行接收程序。
图1b为一公知的无线网络省电方法流程图。在步骤110中，该无线网络工作站切换至一省电模式。一同步定时器(TSF)设定了回复周期，而一目标信标传送时间(TBTT)设定了该回复周期中的一平移量。在该省电模式中，该基频模块104，基频模块104，媒体存取控制模块106和处理器108进入睡眠状态以节省耗电。在步骤120中，该TSF计算该睡眠时间，在到达该TBTT前该无线网络工作站保持睡眠。在步骤130中，在该TBTT到达时，该无线模块102，基频模块104，媒体存取控制模块106和处理器108从睡眠中回复并接收该信标讯框。在一信标讯框中，包含各种信息，使睡眠中的无线网络工作站与存取点保持同步。在步骤140中，该处理器108接着根据该信标讯框中的TIM字段判断是否有封包队列在该存取点中。如果该TIM字段指示为没有封包，则该无线模块102，基频模块104，媒体存取控制模块106和处理器108回到睡眠状态，整个程序回到步骤120。如果该TIM字段指出有广播/群播封包队列在该存取点中，跳至步骤145，该处理器108进行对应的接收程序。此外，如果该TIM字段指出有单播(unicast)封包队列在该存取点中，则跳至步骤150，该处理器108发出一要求讯框至该存取点。当步骤145和150完成后，该程序回到步骤110，而该无线模块102，基频模块104，处理器108和处理器108回到睡眠状态。
图2为公知工作站的电力消耗时序图。当该无线模块102，基频模块104，媒体存取控制模块106和处理器108处于步骤110的睡眠状态时，整体电力消耗表示为Ps。当步骤120中TSF的时序到达TBTT时，该处理器108回复运作，并将该无线模块102，基频模块104和媒体存取控制模块106初始化。此时的电力消耗是Pcpu。步骤130中该处理器108控制该无线模块102，基频模块104和媒体存取控制模块106去接收一信标讯框，并在步骤140中判断TIM字段的值。这两个步骤的电力消耗表示为Prx，显得稍微偏高。接着如果根据TIM字段的指示进行进一步的接收程序，例如步骤145和150，则所耗电力Pw将大幅上升。唤醒处理器108来接收信标讯框而消耗了Pcpu的电力，并不是十分划算。因为需要动用操作系统和软件的资源。因此需要一个更节省电力的设计。
发明内容
本发明提供一无线网络省电方法，以及实作该无线网络省电方法的无线网络工作站。该无线网络工作站在一省电模式下接收来自一存取点的封包，包含一无线模块，一基频模块，一媒体存取控制模块，一处理器和一应用特制芯片。该无线模块将一无线信号解调变为一基频信号。该基频模块，耦接该无线模块，将该基频信号转换为一位串流。该媒体存取控制模块耦接该基频模块，处理该位串流以产生一数据封包。该处理器，耦接该媒体存取控制模块，读取该数据封包以进行网络通讯。该应用特制芯片耦接该基频模块，该媒体存取控制模块和该处理器，执行该无线网络省电方法。该无线网络省电方法包含下列步骤。首先，该应用特制芯片将该无线模块，该基频模块，该媒体存取控制模块和该处理器切换至一睡眠状态。接着该应用特制芯片周期性的唤醒该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块，以监听一信标讯框。其中该信标讯框中包含一TIM字段。最后该应用特制芯片根据该TIM字段的值，判断该存取点是否有封包要传送给该无线网络工作站。如果该存取点中有封包队列就绪，则该应用特制芯片唤醒该处理器以进行一封包接收程序。
如果在一逾时期限内没有接收到该信标讯框，则该应用特制芯片唤醒该处理器以进行一逾时处理程序。如果该TIM字段的值指出在该存取点中有一单播封包已经队列就绪，则该应用特制芯片唤醒该处理器，而该处理器发出一要求讯框，要求下载该单播封包。如果该TIM字段的值指出在该存取点中有一广播封包已经队列就绪，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块接收该广播封包，而该应用特制芯片将该广播封包与一特定样本进行比对。如果该广播封包符合该特定样本，则该应用特制芯片唤醒该处理器进行对应的处理程序。如果该广播封包不符合该特定样本，该应用特制芯片判断该广播封包中的一续发位是否设为1。如果该续发位的值为1，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块继续接收下一广播封包，而该应用特制芯片继续上述比对程序。如果该续发位的值为0，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块回到该睡眠状态。
图1a为一公知的工作站架构图；图1b为一公知的无线网络省电方法流程图；图2为公知工作站的电力消耗时序图；图3为本发明的工作站架构图；以及图4为本发明的无线网络省电方法流程图。
符号说明102无线模块104基频模块106媒体存取控制模块108处理器300应用特制芯片
具体实施例方式
图3为本发明的工作站架构图。其中包含了一应用特制芯片300，用以进行省电模式的控制，借此处理器108在接收信标讯框时不需要从睡眠中回复过来。由于应用特制芯片300是为省电模式而特别设计的单元，因此电力消耗可以远小于图2中的Pcpu。当该无线网络工作站进入省电模式时，该无线模块102，基频模块104，媒体存取控制模块106和处理器108切换至睡眠状态。而该应用特制芯片300切换至一低速时钟频率，以持续保持计时。当时序到达TBTT时，该应用特制芯片300唤醒该无线模块102，基频模块104和媒体存取控制模块106以接收一信标讯框。接着该应用特制芯片300解译该信标讯框，以判断是否需要唤醒处理器108以进行更进一步的封包接收程序。该信标讯框中包含一TIM字段，用以指出是否存在安排给该无线网络工作站的单播封包或广播/群播封包被队列在该存取点中。根据该TIM字段的值，该无线网络工作站可发出一要求讯框至该存取点以要求对应的单播封包。至于广播/群播封包系紧随着该信标讯框发送，因此该无线网络工作站必须决定是否要接收它们。公知的做法是一律接收，再判断哪些数据是需要的。本发明的应用特制芯片300提供一比对机制，直接判断该等广播/群播封包是否为必要数据。因此只有需要的封包会被接收，而其它的部份则忽略不收。借此该处理器108所耗费的运算电力可更加节省。
图4为本发明的无线网络省电方法流程图。在步骤410中，该无线网络工作站发出一通知给该存取点，以激活省电模式，接着无线模块102，基频模块104，媒体存取控制模块106和处理器108切换至睡眠状态。该应用特制芯片300亦切换至一低速时钟频率以持续进行计时。在进入省电模式时，一回复周期和目标信标传送时间(TBTT)亦同时预设完成。在步骤420中，在时序到达TBTT之前，该无线网络工作站保持睡眠。步骤430，该应用特制芯片300在时序到达TBTT时唤醒该无线模块102，基频模块104和媒体存取控制模块106，开始接收一信标讯框。在步骤435中，如果该信标讯框没有在一逾时期限内被接收，则跳至步骤435，唤醒该处理器108以进行逾时问题的处理程序。在步骤440中，当无线网络工作站接收到一信标讯框后，该应用特制芯片300解译其中的TIM字段，以判断是否有属于该无线网络工作站的封包被队列在存取点中。在大部份的情况下，不会有任何封包存在队列中。因此无线模块102，基频模块104和媒体存取控制模块106接着回到睡眠状态，而步骤跳至420，等待下一周期。在步骤440中，如果该TIM字段的值指出有一单播封包存在，则跳至步骤450。在步骤450中，该应用特制芯片300唤醒处理器108以进行封包接收程序，该处理器108送出一要求讯框至该存取点，要求该存取点传送该单播封包。另一方面，在步骤440中，如果该TIM字段的值指出有一广播(或群播)封包存在，则跳至步骤442。在步骤442中，该应用特制芯片300唤醒该无线模块102，基频模块104和媒体存取控制模块106以接收该广播封包。在步骤444中，该应用特制芯片300解译所接收到的广播封包，比对其中的内容是否符合一特定样本。由于大部份的广播封包只是无用的讯息，因此可以直接忽略不接收。借由比对特定样本，该应用特制芯片300可以很快速的判断一广播封包是否合乎需求。如果该广播封包与特定样本不匹配，则跳至步骤448。相对的，如果该广播封包符合该特定样本的特征，则进行步骤446，将处理器108唤醒以处理该广播封包。在步骤446之后，该处理器108回到睡眠状态，跳回步骤410。由于广播封包可能是连续发送，因此每个广播封包中都包含一个续发位(more-bit)，用以指示是否存在下一个广播封包即将发出。在步骤448中，该应用特制芯片300判断该续发位是否为1，如果是，则进行步骤442，解译下一个广播封包。如果该续发位为0，则跳回步骤420，使该无线模块102，基频模块104和媒体存取控制模块106回到睡眠状态。在步骤442中，当该无线网络工作站接收连续广播封包时所耗的时间可能超过一个复原周期，致使下一个信标讯框接着出现。当这种情况发生时，步骤将回到440，以应用特制芯片300处理该信标讯框。
权利要求
1.一种无线网络工作站，用于在一省电模式下接收来自一存取点的封包，包含一无线模块，将一无线信号解调变为一基频信号；一基频模块，耦接该无线模块，将该基频信号转换为一位串流；一媒体存取控制模块，耦接该基频模块，处理该位串流以产生一数据封包；一处理器，耦接该媒体存取控制模块，读取该数据封包以进行网络通讯；以及一应用特制芯片，耦接该基频模块，该媒体存取控制模块和该处理器，执行一无线网络省电方法；其中在该省电模式下，该应用特制芯片将该无线模块，该基频模块，该媒体存取控制模块和该处理器切换至一睡眠状态；该应用特制芯片周期性的唤醒该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块，以监听一信标讯框；其中该信标讯框中包含一TIM字段；该应用特制芯片根据该TIM字段的值，判断该存取点是否有封包要传送给该无线网络工作站；以及如果该存取点中有封包已队列，则该应用特制芯片唤醒该处理器以进行一封包接收程序。
2.如权利要求1所述的无线网络工作站，如果没有在一逾时期限内接收到该信标讯框，则该应用特制芯片唤醒该处理器以进行一逾时处理程序。
3.如权利要求1所述的无线网络工作站，其中如果该TIM字段的值指出在该存取点中有一单播封包已经队列就绪，则该应用特制芯片唤醒该处理器，而该处理器发出一要求讯框，要求下载该单播封包。
4.如权利要求1所述的无线网络工作站，其中如果该TIM字段的值指出在该存取点中有一广播封包已经队列就绪，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块接收该广播封包，而该应用特制芯片将该广播封包与一特定样本进行比对；以及如果该广播封包符合该特定样本，则该应用特制芯片唤醒该处理器进行对应的处理程序。
5.如权利要求4所述的无线网络工作站，其中如果该广播封包不符合该特定样本，该应用特制芯片判断该广播封包中的一续发位是否设为1；以及如果该续发位的值为1，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块继续接收下一广播封包，而该应用特制芯片继续上述比对程序。
6.如权利要求5所述的无线网络工作站，其中如果该续发位的值为0，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块回到该睡眠状态。
7.一种无线网络省电方法，用于使一无线网络工作站在一省电模式下接收来自一存取点的封包，其中该工作站包含一无线模块，将一无线信号解调变为一基频信号；一基频模块，耦接该无线模块，将该基频信号转换为一位串流；一媒体存取控制模块，耦接该基频模块，处理该位串流以产生一数据封包；一处理器，耦接该媒体存取控制模块，读取该数据封包以进行网络通讯；以及一应用特制芯片，耦接该基频模块，该媒体存取控制模块和该处理器，执行该无线网络省电方法；该无线网络省电方法包含该应用特制芯片将该无线模块，该基频模块，该媒体存取控制模块和该处理器切换至一睡眠状态；该应用特制芯片周期性的唤醒该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块，以监听一信标讯框；其中该信标讯框中包含一TIM字段；该应用特制芯片根据该TIM字段的值，判断该存取点是否有封包要传送给该无线网络工作站；以及如果该存取点中有封包队列就绪，则该应用特制芯片唤醒该处理器以进行一封包接收程序。
8.如权利要求7所述的无线网络省电方法，更进一步包含，如果没有在一逾时期限内接收到该信标讯框，则该应用特制芯片唤醒该处理器以进行一逾时处理程序。
9.如权利要求7所述的无线网络省电方法，更进一步包含，如果该TIM字段的值指出在该存取点中有一单播封包已经队列就绪，则该应用特制芯片唤醒该处理器，而该处理器发出一要求讯框，要求下载该单播封包。
10.如权利要求7所述的无线网络省电方法，更进一步包含如果该TIM字段的值指出在该存取点中有一广播封包已经队列就绪，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块接收该广播封包，而该应用特制芯片将该广播封包与一特定样本进行比对；以及如果该广播封包符合该特定样本，则该应用特制芯片唤醒该处理器进行对应的处理程序。
11.如权利要求10所述的无线网络省电方法，更进一步包含如果该广播封包不符合该特定样本，该应用特制芯片判断该广播封包中的一续发位是否设为1；以及如果该续发位的值为1，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块继续接收下一广播封包，而该应用特制芯片继续上述比对程序。
12.如权利要求11所述的无线网络省电方法，更进一步包含，如果该续发位的值为0，则该无线模块，该基频模块和该媒体存取控制模块回到该睡眠状态。
全文摘要
本发明提供一无线网络省电方法，以及实现该无线网络省电方法的无线网络工作站。该无线网络工作站在一省电模式下接收来自一存取点的封包，包含一无线模块，一基频模块，一媒体存取控制模块，一处理器和一应用特制芯片。该无线模块将一无线信号解调变为一基频信号。该基频模块，耦接该无线模块，将该基频信号转换为一位串流。该媒体存取控制模块耦接该基频模块，处理该位串流以产生一数据封包。该处理器，耦接该媒体存取控制模块，读取该数据封包以进行网络通讯。该应用特制芯片耦接该基频模块，该媒体存取控制模块和该处理器，执行该无线网络省电方法。
文档编号H04L12/56GK1980190SQ20061008261
公开日2007年6月13日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年12月6日
发明者吕河根, 叶志豪 申请人:联发科技股份有限公司