专利名称：通信装置和通信方法及其计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信装置、通信方法以及计算机程序，利用该通信装置、
通信方法和计算机程序，在像无线LAN (局域网)或PAN (个人区域 网)的无线台站那样的多个无线台站之间执行双向通信。更具体而言，本 发明涉及能够属于在不同频率信道上工作的多个网络的通信装置、通信方 法和计算机程序。
更详细地说，本发明涉及通过同时参与逻辑网络拓扑和工作频率信道 彼此不同的两个或更多个无线网络系统来履行多个角色的通信装置、通信 方法和计算机程序。更具体而言，本发明涉及双重角色通信装置、通信方 法和计算机程序，其充当作为自组织网络(ad hoc network)或网格网络 (mesh network)的一部分的、以自治分布方式工作的台站，同时还充当 作为基础设施模式(infrastructure mode)下的网络的一部分的、与接入点 通信的客户端。
背景技术：
作为无需过去的 有线通信技术中涉及的物理布线的系统，无线网络已 经成为很受关注的对象。这种无线网络通常实现诸如IEEE 802.11a (电气 与电子工程师学会802.11a) 、 IEEE 802.11b或IEEE 802.11g之类的无线 LAN标准。无线LAN使得灵活的因特网连接成为可能，它不仅能够取代 现有的有线LAN,还能够提供一种在诸如旅馆或机场休息室、火车站、咖 啡厅之类的公共场所连接到因特网的手段。无线LAN已经被广泛采用， 并且将无线LAN功能不仅内置到诸如个人计算机(PC)之类的IT设备中 还内置到诸如数字相机和音乐播放器之类的CE (消费者电子)设备中， 已经成为典型的情况了。
用于利用无线技术来配置LAN的一种典型方法包括安装充当给定区域的控制台站的单个设备，该设备被称为接入点(AP)或协调器。然后， 在该控制台站的统一控制下形成网络。控制台站对网络内的多个客户端的 接入定时进行仲裁，从而进行同步无线通信，以便各个客户端与彼此同 步。
还提出了另一种被称为自组织通信的对无线网络进行配置的方法，其 中，所有台站以自治分布的方式对等地工作，并且台站自己确定接入定 时。具体而言，自组织通信被认为适合于由彼此位置很接近的相对少量台 站构成的小规模网络，从而任意的台站都能够与彼此进行直接的异步无线 通信，而无需使用特定的控制台站。
例如，IEEE802.il中的联网是基于BSS (基本服务集)的概念的。存 在两类BSS: BSS，被定义为处于其中存在控制台站的"基础设施模式" 中；以及IBSS (独立BSS)，被定义为处于在没有控制台站的情况下由多 个MT (移动终端，即台站)构成的"自组织模式"中。
另外，除了 IEEE 802.il规范中定义的自组织网络之外，就其中以自 治分布方式工作的各个台站以对等配置与彼此连接的通信系统而言，也有 了发展。例如，其中多个台站对帧进行中继的"多跳通信"解决了并非所 有对端都被包含在单个信号能够达到的范围内的问题。因此，由于多个台 站在多跳通信中向彼此中继帧，大量台站能够与彼此通信。目前，IEEE 802.11任务组(TS)之一正在迸行标准化多跳通信的工作。在当前的规范 中，进行多跳通信的无线网络被称为"网格网络"，并且构成网格网络的 各个台站被称为"网格点"(MP)。
首先，将描述根据IEEE 802.11的基础设施模式中的网络操作。
在基础设施模式中，AP周围的、处于该AP的信号范围内的区域总地 形成一个BSS，从而形成在蜂窝系统中被称为小区的事物。存在于AP附 近的客户端(即，MT)于是与AP通信并且作为BSS的成员加入网络。 更具体而言，AP首先按适当的时间间隔来发送被称为信标的控制信号。 能够接收信标的MT从而确认了邻近AP的存在，并随后与该AP建立连 接。
图11示出了基础设施模式中的IEEE 802.11网络的示例性操作。在图11所示的示例中，被标记为STA0的台站作为AP工作，而被标记为 STA1和STA2的其他台站作为MT工作。如图11的右侧的示图所示，充 当AP的STAO按固定的时间间隔发送信标。AP在内部将信标的发送间隔 作为一个被称为目标信标发送时刻(TBTT)的参数来管理，并且每次在 当前时刻到达TBTT时就激活信标发送过程。此外，AP所发出的信标还 包括信标间隔字段。利用来自信标间隔字段的信息和接收到信标本身的时 刻，邻近的MT能够确定下一TBTT。
此时，BSS可在适当时进入节电模式，从而由于每个MT只执行间歇 的用于接收信号的操作而可以降低功率消耗。在节电模式中，BSS中的 MT中的至少一部分工作在休眠模式中，在收发器工作着的清醒状态和到 收发器的电力被切断的睡眠状态之间交替。由于MT能够根据接收到的信 标确定下一信标的发送时刻，所以在休眠模式中，MT可以切断到接收器 的电力，并且进入不期待传入信号的低功率状态中，低功率状态一直持 续，直到下一 TBTT为止或者直到已经经过多个TBTT间隔为止。不处于 休眠模式中的MT被称为处于活动模式中，在活动模式中，收发器处于连 续工作中(参见图12)。
AP集中地管理处于休眠模式中的各个MT切换到清醒状态的定时， 向特定MT发送帧以匹配该MT进入清醒状态的定时。在此过程中，AP支 持低功率操作。更具体而言，当存在被寻址到处于休眠模式中的MT的分 组时，分组在内部被排队，而不是被立即发送，并且表明被排队的分组的 存在的信息被包括在信标信号中，以通知目的地MT。包括在信标信号中 的上述信息被称为TIM (流量指示图)。处于休眠模式中的MT接收并分 析来自AP的信标信号，并且通过参考TIM， MT能够判定AP是否正在对 被寻址到该MT自身的流量进行缓冲。因此，如果处于节电模式中的MT 判定存在将被接收的流量，该MT就发送被寻址到AP的请求信号，该请 求信号请求发送被寻址到该MT的分组。然后，AP响应于该请求信号而 向MT发送被排队的数据。
现在将描述根据IEEE 802.11的自组织模式中的网络操作。
在IEEE 802.11的自组织模式(IBSS)中，MT在相互确认多个MT的存在后自治地定义IBSS。 MT组随后按固定的间隔确定TBTT。信标发送 间隔是利用信标信号内的参数来通告的，从而使得各个MT在接收到信标 信号一次之后就能够计算下一 TBTT。然后，当一个MT通过参考其内部 时钟而判定已经到达TBTT时，该MT将操作延迟随机量的时间(被称为 随机后退(random backoff))。如果在随机后退之后，MT判定其他MT 都没有发送信标，则该MT自己发送信标。能够接收到该信标的MT则能 够加入当前的IBSS。
图13示出了自组织模式中的IEEE 802.11网络的示例性操作。在图13 所示的示例中，作为MT工作并被标记为STA1和STA2的两个台站构成 IBSS。在此情况下，属于该IBSS的任一 MT可在每次到达TBTT时发送 信标。此外，还存在从各个MT发送的信标冲突的情况。
IEEE 802.11规范还描述了 IBSS的节电模式，从而MT能够在适当时 切断到接收器的电力并且进入睡眠状态。从TBTT开始的预定时间段也被 定义为ATIM窗口 (通告流量指示消息窗口)。在ATIM窗口结束之前的 时段期间，属于该IBSS的所有MT都进入清醒状态，从而即使基本上工 作在休眠模式中的MT在此时间段期间也能够接收传入的信号。此外， MT能够进入睡眠状态，该睡眠状态从ATIM窗口结束时开始，持续到下 一TBTT为止。
在特定MT有要发送到另一台站的信息的情况下，该MT在ATIM窗 口期间向上述目的地发送ATIM分组。在此过程中，发送方MT通知接收 方台站要发送的信息正被保持。同时，接收到ATIM分组的MT激活其 接收器，并且在完全接收到来自发送ATIM分组的台站的信息之前不进入 睡眠状态。
图14示出了在IBSS内存在被标记为STA1、 STA2和STA3的三个 MT的情况中的示例性操作。当到达TBTT时，每个MT STA1、 STA2和 STA3激活后退定时器，同时在随机量的时间中监视介质的状态。在图14 所示的示例中，STA1中的定时器首先期满，从而STA1发送信标。由于 STA1已发送了信标，因此在接收到信标信号后，STA2和STA3避免发送 另外的信标信号。在本示例中，STA1正在保持被寻址到STA2的信息，同时STA2正在 保持被寻址到STA3的信息。在此情况下，在STA1已发送信标并且STA2 已接收该信标之后，STA1和STA2都各自再次激活后退定时器，同时在 随机量的时间中监视介质的状态。在图14所示的示例中，STA2中的定时 器较早期满，从而STA2首先发送被寻址到STA3的ATIM消息。在接收 到ATIM消息后，STA3短暂地等待一定量的时间(被称为短帧间间距 (SIFS))，然后利用表明接收到了 ATIM消息的ACK (确认)分组来回 复STA2。 一旦STA3对ACK的发送完成，STA1就再次激活后退定时 器，同时在随机量的时间中监视介质的状态，并且当该定时器期满时， STA1发送被寻址到STA2的ATIM分组。然后，STA2等待一个SIFS，然 后利用表明接收到了 ATIM分组的ACK分组来回复STA1。
在如上所述地交换ATIM分组和ACK分组之后，STA3在ATIM窗口 的剩余持续时间期间激活其接收器以便接收来自STA2的任何另外的信 息，同时STA2同样激活其接收器以便接收来自STA1的任何另外的信 息。
一旦ATIM窗口结束，仍保持着要被发送的信息的STA1和STA2随 后等待一定量的时间，该时间被称为分布帧间间距(DIFS)，该DIFS是 对应于介质空闲的最小时间量的间隔。在等待一个DIFS之后，STA1和 STA2都各自激活后退定时器，同时在随机量的时间中监视介质的状态。 在图14所示的示例中，STA2中的定时器较早期满，从而STA2首先发送 被寻址到STA3的数据帧。然后，在等待一个SIFS之后，STA3利用表明 接收到了数据帧的ACK分组来回复STA2。
一旦对上述数据帧的发送完成，STA1就等待一个DIFS，并且随后再 次激活其后退定时器，同时在随机量的时间中监视介质的状态。 一旦定时 器期满，STA1就发送被寻址到STA2的数据帧。然后，STA2等待一个 SIFS，然后利用表明接收到了数据帧的ACK分组来回复STA1。
在以上序列中，既没有在ATIM窗口期间接收到ATIM分组又没有保 持要被发送到另一台站的信息的MT能够切断到其收发器的电力直到下一 TBTT为止，从而降低了功率消耗。现在将描述网格网络的操作。
存在这样的无线通信系统，其中，例如，各个台站向彼此发送包括网 络相关信息的信标，该信息随后被用于建立网络。利用这种信标，无线通 信系统中的台站能够就其他台站的状态进行高级别判决。(例如，参见曰
本未实审专利申请公布No. 2003-304115)。可利用类似的方法来建立网格 网络。
图15示出了其中各个台站通过交换信标信号来以自治分布方式通信 的无线通信系统中发生的示例性通信序列。在图15所示的示例中，两个 台站存在于彼此的可通信范围内，并且在这里充当参与网络的台站。每个 台站独立设定TBTT (目标信标发送时刻)，并且按固定的间隔发送信标 信号。此外，为了提取关于邻居MT的信息，每个台站还在适当时周期性 地接收来自其他台站的信标信号。
此外，这里假定STA1在适当时进入休眠模式并且切断到其收发器的 电力，并且处于节电模式中的MT在收发器工作着的清醒状态和到收发器 的电力被切断的睡眠状态之间交替(如前所述)。
图16示出了从STA1到台站STA0的数据发送如何发生的示例。图16 的上部示出了在STA0禾P STA1之间发生的分组传送序列，而图16的下部 示出了 STA0收发器的工作状态，STA0在这里充当数据接收者(在图16 的下部中，高电平指示清醒状态，低电平指示睡眠状态)。注意，当任一 收发器处于睡眠状态中时，相应的台站处于节电模式中。同样，当任一收 发器处于清醒状态中时，相应的台站在该段时间中不处于节电模式中。
一旦MT发送了信标，MT就在所设定的一段时间中进入侦听时段， 在该时段期间接收器是工作着的。如果MT在侦听时段期间未接收到任何 被寻址到自身的流量，则MT可切断到收发器的电力并且切换到节电模 式。在图16所示的示例中，STA0发送信标B0-0并随后将其接收器激活 一小段时间。由于STA1随后在此时段期间发送被寻址到STA0的分组， 因此STA0能够接收到该分组。
信标信号还包含被称为TIM (流量指示图)的信息。TIM是通知当前 是否存在被寻址到特定台站的数据的信息。通过参考TIM，接收信标的台站能够判定该台站是否应当接收传入的信号。每个MT周期性地接收来自 周围MT的信标信号并且分析其中的TIM。如果特定MT确认不存在被寻 址到自身的数据，则该MT切断到其接收器的电力并进入休眠模式。如果 特定MT确认存在被寻址到自身的数据，则该MT转变到数据接收状态， 而不进入休眠模式。
图16示出了信标Bl-1中的TIM表明STA1正在呼叫STAO的示例。 在接收到该信标后，STAO发出对该呼叫的响应(0)。在接收到该响应 后，STA1随后确认STAO正处于接收状态中，然后发送被寻址到STAO的 分组(1)。在接收到该分组后，STAO确认正常接收到该分组，然后发送 ACK (2)。
现在将更详细描述图16中的(0) 、 (1)和(2)所指示的关于 STAO的接收分组的序列。
当工作在节电模式中的台站获知另一台站正在保持被寻址到自身的数 据时，该台站发送轮询帧(poll frame)(对应于图16中的帧(0))，该 轮询帧触发该另一台站的发送。存在两类轮询帧仅触发一个分组的发送 的轮询帧(以下称之为弁A类)，以及允许发送者发送多个分组的轮询帧 (以下称之为弁B类)。
图17的左侧示出了其中使用弁A类轮询帧的接收分组的序列。
在接收到来自STA-0的弁A类轮询帧(0)后，STA-1发送单个数据分 组(1)作为响应。上述数据分组的头部包含表明是否存在后续分组要发 送的标志。从而，通过接收来自STA-1的数据分组，STA-0能够确定 STA-1是否希望随后发送另外的分组。在图17中，Data-ct对应于将STA-1希望发送另外的分组通知给STA-0的数据分组，而Data-fin对应于表明 没有后续分组要发送的数据分组。
在图17所示的示例中，STA-1首先发送的数据分组(g卩，Data-ct)通 知STA-O:存在后续分组。因此，在正常接收到Data-ct之后，STA-0再次 发送弁A类轮询帧(0)，以接收另外的分组。STA-0随后尝试接收后续分 组。
STA-1响应于第二个弁A类轮询帧而发送的数据分组是Data-fm，其从而包含表明STA-1不希望发送任何另外分组的信息。因此，在正常接收到
Data-fin后，STA-0利用ACK作出回复，终止用于从STA-1接收数据系列 的过程，然后转变回其中能够实现休眠模式的状态。
图17的右侧示出了其中使用弁B类轮询帧的接收分组的序列。
STA-0对弁B类轮询帧(0')的发送意味着STA-0承诺保持其接收器开 启，直到从STA-1接收到Data-fin为止。在接收到来自STA-0的弁B类轮 询帧后，STA-1利用ACK (l')作出回复，表明正确接收到了上述消息。 此后，STA-1可在发送Data-fin前发送任意数目的Data-ct分组。向STA-0 的数据发送由于STA-1发送Data-fm而终止。
通过接收来自STA-1的Data-fm， STA-0确认STA-1不希望发送任何 另外的分组。然后，STA-0利用ACK作出回复，终止用于从STA-1接收 数据序列的过程，然后转变回其中能够实现休眠模式的状态。
应当明白，与图17所示类似的通信序列可被应用到基础设施模式中 的序列，其中处于节电模式中的MT接收来自接入点的数据。更具体而 言，通过发送弁A类轮询帧或弁B类轮询帧，MT能够从接入点拉入数据。
如前所述，在无线LAN系统中可能实现若干种不同的逻辑网络拓 扑。此外，还存在双重角色设备，从而单个物理台站能够在逻辑上同时加 入多个网络。
图18和图19示出了在由多个不同的逻辑网络构成的无线LAN系统 中，单个物理台站如何针对两个逻辑网络履行双重角色。
在图18所示的示例中，STA-A构成逻辑网络A，而STA-D构成逻辑 网络D。在该通信环境中，单个物理台站STA-C经由链路A-C参与网络 A，并且还同时经由链路D-C参与网络D。在此示例中，网络A和网络D 都可以工作在基础设施模式中，并且STA-A和STA-D都可以作为接入点 工作。
与之不同，在图19所示的示例中，网络A也可工作在自组织模式 中，或者作为诸如网格网络之类的自治分布网络工作。在此情况下，双重 角色STA-C能够作为网络D中的MT与接入点STA-D通信，同时还作为 另 一网络A中的MT或MP与各台站STA-A和STA-B直接通信。现在通过以履行双重角色的单个物理台站同时参与诸如自组织网络或 网格网络之类的自治分布网络并且还参与工作在基础设施模式中的网络的 情况作为示例，来考虑这种设备的优点。
在图19中，STA-C处于在自治分布模式下与STA-A和STA-B双向通 信的状态中，其中这三个台站在这里被假定为运行诸如竞争性多玩家游戏 之类的应用。本示例假定这样的情况，即STA-C基于从因特网下载的信息 正在控制该游戏，并且同时与STA-A和STA-B进行该竞争性多玩家游 戏。在此情况下，STA-C能够在基础设施模式中与接入点STA-D通信， 从而经由STA-D从因特网下载信息，并且同时在自治分布模式中维持与 STA-A和STA-B的通信。如果台站能够履行双重角色从而能够同时参与 多个逻辑网络，如图19中以示例方式所示，那么则预期可以提供很多种 网络服务。
另外，虽然可以在同一信道上建立上述的多个逻辑网络，但是如果在 不同信道上操作这些网络，这些网络则不彼此干扰，从而可以提供更大的 通信带宽。因此，需要一种能够属于在不同频率信道上工作的多个网络的 双重角色设备。
但是，如果通过属于多个网络来履行双重角色的台站只具有一个调制 解调器，则该台站在任何给定时刻只在一个频率信道上进行发送和接收。 因此，这种台站无法同时参与在不同频率信道上工作的不同逻辑网络。
例如，给定图18所示的无线LAN系统，如果网络A和网络D在不同 频率信道上工作，并且如果属于两个网络的台站STA-C只具有一个调制解 调器，则链路A-C和链路D-C不被同时建立。但是，为了改进双重角色设 备的连通性，希望这种设备能够在只使用一个调制解调器的情况下属于在 不同信道上工作的多个网络。
发明内容
本发明从而提供了一种通信装置、 一种通信方法和一种计算机程序， 它们能够通过同时参与具有不同的逻辑网络拓扑的两个或更多个无线网络 系统来履行多重角色。了一种通信装置、 一种通信方法和一种计算机程序，它 们能够通过充当作为自组织网络或网格网络的一部分以自治分布方式工作 的台站，同时还充当作为处于基础设施模式中的网络的一部分与接入点通 信的客户端，来最优地履行双重角色。
本发明还提供了一种通信装置、 一种通信方法和一种计算机程序，它 们具有作为双重角色设备的高连通性，并且仅利用一个调制解调器就能够 属于工作在不同信道上的多个网络。
由于是考虑到上述问题而设计的，根据本发明实施例的通信装置具 有发送器，该发送器发送无线信号；接收器，该接收器接收无线信号； 第一通信功能单元，该第一通信功能单元使用发送器和接收器来作为工作
于第一通信信道上的第一网络中的台站工作；第二通信功能单元，该第二
通信功能单元使用发送器和接收器来作为与第一网络不同的工作于第二通
信信道上的第二网络中的台站工作；以及控制器，该控制器利用第一信道 和第二信道的每个信道上的接收器无活动的相应时间段将操作切换到另一 信道并尝试在相应的另一网络上接收信号，从而进行分时数据传送。
用于建立无线网络的方法可包括像IEEE 802.11的基础设施模式中那 样让接入点容纳一个或多个MT，或者让所有台站以自治分布方式作为 MT或MP对等地工作。在由多个逻辑网络构成的无线LAN系统中，单个 物理台站可针对两个逻辑网络履行双重角色。可预期让台站同时加入多个 逻辑网络将会使得能够提供很多种网络服务。此外，如果使上述逻辑网络 分别在不同频率信道上工作，则不会发生网络间干扰，从而可以提供更大 的通信带宽。
但是，如果双重角色设备只具有一个调制解调器，则该台站在任何给 定时刻只在一个频率信道上进行发送和接收。因此，这种台站可能无法同 时参与在不同频率信道上工作的不同逻辑网络。为了改进双重角色设备的 连通性，要求这种设备仅利用一个调制解调器就能够属于在不同信道上工 作的多个网络。
在这点上，根据本发明实施例的通信装置能够作为双重角色设备工 作。例如，通信装置可被配置为在网络之一上的间歇接收操作期间进行分时数据传送，其中通信装置利用同一信道上的接收器无活动的时间段，以 便将操作切换到一个不同的信道并尝试接收信号。在此过程中，与通信装 置相对应的台站能够属于在数目大于该台站本身中提供的调制解调器的数 目的信道上工作的网络，从而能够提供更大的通信带宽，同时还增大了连 通性。
在这里的每一个逻辑网络上，通信装置可以周期性地自己发送信标， 或者接收由邻居台站周期性地发送的信标，从而帮助建立每个网络的操 作。但是，由于各个逻辑网络基本上是不与彼此同步的，因此存在这样的 问题，即一个网络上发送或接收信标的目标时刻可能与另一网络上发送或 接收信标的目标时刻相重叠。
根据本发明实施例的通信装置从而被配置为在一个网络上的信标发送 时刻与另一网络上的信标接收时刻相重叠时，优先进行对其自己的信标的 发送。其原因在于考虑到了以下情况网络之一上的邻居台站正在期待接 收来自与通信装置相对应的台站的信标。如果这种信标信号未到达邻居台 站，则邻居台站可能错误地假定与通信装置相对应的台站已从网络中消 失，并且网络操作可能因此而中断。与之不同，即使台站暂时未能接收到 由另一网络上的邻居台站周期性地发送的信标信号，只要所发送的信标信 号在所述信标之前或之后被接收到，那么网络操作仍然很容易得以维持。
此外，根据本发明实施例的通信装置被配置为使得当该装置正在两个 逻辑网络上履行双重角色并且接收来自每个网络上的台站的信标的相应目 标时刻重叠时，该装置优先进行接收其上传送着更大带宽的信号的网络的 信标信号的处理，而中止接收另一网络的信标信号的处理。这种操作相当 于优先进行生成了最新近的流量的网络操作。换言之，双重角色设备被配 置为基于过去的流量历史来优先进行针对更有可能生成将来的流量的网络 的信标接收。在此过程中，预计发生流量拥塞的可能性也将会较低。虽然 因此对另一网络上的信标的接收有一次失败了，但是这种失败的影响只不 过是使得该另一网络上的流量递送被延迟与信标发送时段相等的量。另 外，由于预计在该另一网络上生成流量的可能性本身较低，所以以上情况 不会造成严重的问题。在一些情况下，任一网络上的其他台站的信标发送时刻可能重叠。在 这种情况下，如果存在能够通过除了检查过去流量历史之外的某种其他过 程来检测到的在网络之一上发生的事件(例如，已排定的广播流量或多播 流量的发送)，则双重角色设备也可被配置为优先进行对已排定的广播流 量或多播流量的接收，而不是遵循以上基于流量历史的过程。
此外，优选地对根据本发明实施例的通信装置进行配置，以使得当通 信装置在逻辑网络之一上的间歇接收操作期间尝试接收来自邻居台站的数 据时，通信装置根据直到在另一逻辑网络上进行发送或接收的下一个排定 时刻为止剩余的时间量，来修改用于接收数据的激活过程，从而使得通信 装置能够履行其针对任一逻辑网络的两个角色。更具体而言，当台站正在 网络之一上接收另一台站中缓冲的数据帧并且还已确认了后续数据帧的存 在时，该台站还进行操作，使得当在另一网络上发送或接收信标的排定时 刻逼近时，台站中止对当前数据帧的接收，切换信道，然后执行处理以在 该另一网络上接收或发送信标。
此外，根据本发明另一个实施例的计算机程序是这样一种计算机程 序，该计算机程序被以计算机可读格式编写，以便在计算机上执行用于控 制关于通信装置的通信操作的处理，该通信装置具有发送和接收无线信号 的收发器。该计算机程序使得该计算机充当第一通信功能单元，该第一 通信功能单元使用收发器来作为工作于第一通信信道上的第一网络中的台 站工作；第二通信功能单元，该第二通信功能单元使用收发器来作为与第 一网络不同的工作于第二通信信道上的第二网络中的台站工作；以及控制 器，该控制器利用第一信道和第二信道的每个信道上的接收器无活动的相 应时间段将操作切换到另一信道并尝试在相应的另一网络上接收信号，从 而进行分时数据传送。
根据本发明另一个实施例的计算机程序被定义为以计算机可读格式编 写的计算机程序，以便在计算机上实现预定的处理。换句话说，根据本发 明另一个实施例的计算机程序可被安装在计算机上，以便在计算机上实现 协调的动作，从而获得与根据本发明一个实施例的通信装置类似的操作优 占。
"、、o根据本发明的实施例，提供了一种通信装置、 一种通信方法和一种计 算机程序，它们能够通过同时参与逻辑网络拓扑和工作频率信道彼此不同 的两个或更多个无线网络系统来履行多重角色。
此外，根据本发明的实施例，提供了一种通信装置、 一种通信方法和 一种计算机程序，它们能够通过充当作为自组织网络或网格网络的一部分 以自治分布方式工作的台站，同时还充当作为处于基础设施模式中的网络 的一部分与接入点通信的客户端，来最优地履行双重角色。
此外，根据本发明的实施例，提供了一种通信装置、 一种通信方法和 一种计算机程序，它们具有作为双重角色设备的高连通性，并且仅利用一 个调制解调器就能够属于工作在不同信道上的多个网络。
根据本发明的实施例，双重角色设备被这样配置即，当该设备所加 入的任一网络上的信标接收时刻重叠时，双重角色设备基于过去的流量历 史来优先进行对更有可能生成将来的流量的网络的信标接收。在此过程 中，预计发生流量拥塞的可能性也将会较低。
在阅读以下详细描述和附图后，本发明的其他特征和优点将变得更清楚。
图1是根据本发明一个实施例的无线装置的硬件配置的示意性图示； 图2是根据本发明另一个实施例的无线装置的硬件配置的示意性图
示；
图3图示出无线接口 6的示例性内部配置；
图4是充当以自治分布方式工作的台站并同时还充当基础设施模式中 的客户端的双重角色设备的状态图5是图示出图4所示的状态图中的状态S5中实现的接收分组头部 分析处理的序列的流程图6图示出在下述情况下图18所示的通信系统中发生的一种示例性 通信序列在该情况下，台站STA-C以自治分布方式作为MT或MP参与 网络A，并且同时还与工作在基础设施模式中的网络D上的接入点STA-D通信；
图7图示出在下述情况下图18所示的通信系统中发生的另一种示例 性通信序列在该情况下，台站STA-C以自治分布方式作为MT或MP参 与网络A，并且同时还与工作在基础设施模式中的网络D上的接入点 STA-D通信；
图8图示出在下述情况下图18所示的通信系统中发生的另一种示例 性通信序列在该情况下，台站STA-C以自治分布方式作为MT或MP参 与网络A，并且同时还与工作在基础设施模式中的网络D上的接入点 STA-D通信；
图9图示出在下述情况下图18所示的通信系统中发生的另一种示例 性通信序列在该情况下，台站STA-C以自治分布方式作为MT或MP参 与网络A，并且同时还与工作在基础设施模式中的网络D上的接入点 STA-D通信；
图10是图示出针对缓冲被寻址到自身的流量的另一台站发送弁A类轮 询帧或弁B类轮询帧的双重角色设备的处理序列的流程图11图示出基础设施模式中的IEEE802.il网络的示例性操作； 图12是用于说明作为MT工作的台站的低功率操作的状态图； 图13图示出自组织模式中的IEEE 802.11网络的示例性操作； 图14图示出在IBSS内存在三个MT STA1、 STA2和STA3的情况下 的示例性操作；
图15图示出无线通信系统中发生的示例性通信序列，其中，各个台 站通过交换信标信号来以自治分布方式通信；
图16图示出从STA1到STAO的数据发送如何发生，同时还图示出数 据接收者STAO中的接收器的工作状态；
图17图示出接收分组的序列，其中使用了轮询帧；
图18图示出在由多个不同逻辑网络构成的无线LAN系统中，单个物
理台站如何针对两个逻辑网络履行双重角色；以及
图19图示出在由多个不同逻辑网络构成的无线LAN系统中，单个物 理台站如何针对两个逻辑网络履行双重角色。
具体实施例方式
下面，将参考附图详细描述本发明的实施例。
在下面将要描述的实施例中，通信通道被认为是无线通道，其中每个 逻辑网络在不同的频率信道上工作。此外，这些实施例中的通信被认为是 存储和转发流量，其中信息是按分组转发的。另外，下面将要描述的台站 所执行的处理不限于参与网络的所有台站都执行这种处理的情况。同时属 于至少多个逻辑网络的台站执行这种处理就足够了。
图1示意性地图示出根据本发明一个实施例的无线设备的硬件配置。
这里的无线设备可以是诸如个人计算机之类的具有板上无线LAN卡的IT 设备，或者是诸如数字相机或音乐播放器之类的CE设备。
在图1所示的无线设备中，CPU (中央处理单元)1经由总线与诸如 ROM (只读存储器)2和RAM (随机访问存储器)3之类的存储器相互连 接，而诸如外围设备4之类的外围组件、HDD (硬盘驱动器)或类似的外 部存储设备5以及无线LAN接口 6也同样经由总线相互连接。此外，两 条或多条总线经由桥接器连接在一起。
CPU 1向RAM 3加载在ROM 2中存储的控制代码或者已被安装在外 部存储设备5上的程序代码，然后执行这些代码。在此过程中，CPU 1控 制无线设备的整体操作，包括使用外围设备4 (例如，数字相机中的视频 记录或重放操作，或者音乐播放器中的播放列表显示和音乐重放操作)的 设备操作，以及使用无线LAN接口 6的通信操作。
在图1所示的示例中，无线LAN接口 6被配置为向RAM 3传递IEEE 802.11 MAC (媒体访问控制)帧，CPU 1随后进行MAC层处理。但是， 本发明的范围并不限于像图1所示那样的无线设备配置，而是也可以设想 比如像图2所示那样的不同配置。在图2中，无线LAN接口 6经由1/0接 口 7连接到总线。将无线LAN接口 6连接到总线的I/O接口 7通常是 MSIO (记忆棒IO) 、 SDIO (安全数字10)、或者USB (通用串行总 线)接口。在此情况下，无线LAN接口 6被配置为处理IEEE 802.11 MAC (媒体访问控制)层，然后经由1/0接口 7将IEEE 802.3等价帧发送到主机CPU1。
像图1和图2所示那样的IT设备因此具有无线LAN接口 6并且执行 双重角色，即，既充当以自治分布方式工作的台站，例如在自组织网络上 工作的MT (移动终端)或者在网格网络上工作的MP (网格点)，同时 还充当与工作在基础设施模式中的网络上的接入点通信的客户端。利用两 个逻辑通信接口，可以向设备提供很多种网络服务。在这里，多个不同的 逻辑网络被认为基本上在各不相同的频率信道上工作。此外，像图1和图 2所示那样的IT设备被假定为是由电池驱动的，其中驱动电力是从电池 (未示出)提供的。因此，这种IT设备也可以具有用于对电池充电的充电 器，其中，通过根据电池的输出端处的电压得出电池的剩余电量，来控制 充电器的充电操作。
图3图示出无线LAN接口 6的示例性内部配置。图3所示的无线 LAN接口 6具有双重角色。在第一角色中，无线LAN接口 6作为MT在 其中不存在控制台站的自治分布通信环境中工作。通过在同一无线系统内 进行有效的信道接入，无线LAN接口 6能够帮助形成网络，同时避免冲 突。在第二角色中，无线LAN接口 6充当在工作于基础设施模式中的网 络中与接入点通信的客户端。
如图3所示，在这里充当台站的无线LAN接口 6具有主机接口 101、 数据缓冲器102、中央控制器103、信标生成器104、无线发送器106、定 时控制器107、天线109、无线接收器110、信标分析器112、以及信息存 储单元113。
主机接口 101与连接到1/0接口 7的主机设备(参见图1或图2)交换 各种信息。
数据缓冲器102用于临时存储从经由主机接口 IOI连接的主机设备发 送来的数据，或者在发送到主机接口 101之前临时存储经由无线传输通道 接收的数据。
中央控制器103执行预定的可执行程序，从而对在这里充当台站的无 线LAN接口 6中进行的顺序信息发送和接收处理提供统一的控制，同时 还控制对传输通道的接入。在本实施例中，中央控制器103实现双重角色，即充当以自治分布方 式工作的台站，并且充当在工作于基础设施模式中的网络上与接入点通信
的客户端。中央控制器103从而执行了利用两个逻辑通信接口来提供很多 种网络服务的处理。
信标生成器104生成在邻近台站之间周期性地交换的信标信号。为了 使得具有无线LAN接口 6的无线设备在无线网络上工作，无线设备指定 其自己的信标发送时刻以及对来自邻居台站的信标的信标接收时刻。该信 标时刻信息被存储在信息存储单元113中，同时还被包括在信标信号中并 被通告给邻居台站。由于每个台站在发送帧时段开始时发送信标，所以给 定信道上的发送帧时段是由信标间隔来定义的。
无线发送器106进行预定的调制处理，以便对临时存储在数据缓冲器 102中的信标信号和数据进行无线发送。无线接收器110进行在特定时刻 接收从其他台站发送来的诸如信息或信标之类的信号的处理。
可应用到无线LAN并且适合于相对短距离的通信的各种通信方法都 可实现为无线发送器106和无线接收器110中使用的无线传输方法。更具 体而言，可以实现诸如UWB (超宽带)、OFDM (正交频分复用)和 CDMA (码分多址)之类的技术。
天线109在所设定的频率信道上无线地发送被寻址到另一台站的信 号，或者接收从另一台站到达的信号。在本实施例中，单个天线被收发器 (即，无线发送器106和无线接收器110)所共享，从而发送和接收不会 被并行地同时进行。
定时控制器107控制无线信号的发送和接收的定时。例如，定时控制 器107可在无线设备在发送帧时段开始时发送其自己的信标时控制信标发 送定时，控制从邻居台站接收信标的信标接收定时，控制向邻居台站传送 和从邻居台站接收数据的数据发送和接收定时，并且控制扫描时段。
信标分析器112分析从邻居台站接收的信标信号以确定包括隐藏节点 在内的邻近台站的存在。例如，可从信标信号中提取邻居台站的TBTT或 其他信标定时信息，并随后将其作为邻居台站信息存储在信息存储单元 113中。信息存储单元113存储用于执行由中央控制器103执行的一系列接入 控制操作的顺序可执行指令(例如，描述冲突避免处理序列的程序)，同 时还存储其他信息，例如从对接收到的信标的分析结果中获得的邻居台站
"f曰息。
图l和图2所示的IT设备从而执行双重角色，g卩，既充当作为在自组 织网络上工作的MT (移动终端)或者在网格网络上工作的MP (网格 点)、以自治分布方式工作的台站，同时还充当在工作于基础设施模式中 的网络上与接入点通信的客户端。IT设备从而作为这样一个台站工作利 用两个逻辑通信接口，可向该台站提供很多种网络服务。另外，这种设备 通过以最低水平的功能工作，而不使所有多个逻辑通信接口都被设定到开 启状态，从而能消耗更少的功率。
图4图示出这种台站的状态转变。图4中表示的台站被认为是作为图 18所示的通信系统中的双重角色台站STA-C来工作的，其中，STA-C既 参与在信道A-C上工作的网络A，又参与在信道D-C上工作的网络D。此 外，信道A-C和D-C在这里被认为是基本上不同的频率信道。
下面，将参考图4来描述由单个物理台站STA-C进行的通信操作，这 里的通信操作的进行是为了使STA-C以自治分布方式作为MT或MP参与 网络A，并且同时还参与工作于基础设施模式中的网络D。
双重角色台站STA-C在空闲状态(状态1)和等待接收分组的状态 (状态9)之间转变，其中台站STA-C主要利用定时器控制在上述状态之 间交替(由状态转变箭头1和2指示)。稍后将详细描述用来控制状态转 变定时器的事件的类型。
例如，台站STA-C可以首先处于空闲状态(状态1)中，但是进入等 待在信道A-C上接收分组的状态(状态9)中，以便进入在网络A上与台 站STA-A通信的状态中(由状态转变箭头1指示)。
当在休眠模式中工作时，台站STA-C在等待接收分组的状态(状态 9)的持续期间，在其中收发器被激活的清醒状态和其中到收发器的电力 被切断的睡眠状态之间交替。台站STA-C从而间歇地执行接收操作。
例如，当处于等待接收分组的状态(状态9)中时，台站STA-C可以利用定时器控制来在每次到达被寻址到网络A的信标的发送时刻时发起对
网络A的信标发送处理(状态2)。 一旦该发送处理终止，台站STA-C随 后就可返回到等待接收分组的状态(状态9)(以上由状态转变箭头3和 4指示)。
此外，当在处于等待接收分组的状态(状态9)中的同时生成被寻址 到网络A上的台站的分组发送请求时，台站STA-C发起对网络A的数据 发送处理(状态3)。 一旦该发送处理终止，台站STA-C就返回到等待接 收分组的状态(状态9)(以上由状态转变箭头5和6指示)。
如果台站STA-C在处于等待接收分组的状态(状态9)中的同时接收 到来自另一台站的分组，则台站STA-C进行接收分组头部检査(状态5) (由状态转变箭头8指示)。此时，如果所接收的分组是来自网络A上的 台站的分组，则台站STA-C执行从网络A接收分组的处理(状态4)，并 随后返回到等待接收分组的状态(状态9)(以上由状态转变箭头10和9 指示)。
同时，台站STA-C还利用定时器控制在等待在信道A-C上接收分组 的状态(状态9)和等待在信道D-C上接收分组的状态(状态10)之间交 替(由状态转变箭头21和22指示)。在此过程中，台站STA-C能够在两 个信道A-C和D-C上进行基于分时的服务提供。
当处于等待在信道D-C上接收分组的状态(状态10)中时，台站 STA-C利用定时器控制来在每次到达被寻址到网络D的信标的发送时刻时 发起对网络D的信标发送处理(状态8)(由状态转变箭头15和16指 示)。但是，在网络D工作在基础设施模式中并且台站STA-C作为客户 端被接入点STA-D所容纳的情况下，信标发送处理(状态8)不被发起。
此外，当在处于等待接收分组的状态(状态10)中的同时生成被寻址 到网络D上的台站的分组发送请求时，台站STA-C发起对网络D的数据 发送处理(状态7)。 一旦该发送处理终止，台站STA-C就返回到等待接 收分组的状态(状态IO)(以上由状态转变箭头13和14指示)。
如果台站STA-C在处于等待接收分组的状态(状态10)中的同时接 收到来自另一台站的分组，则台站STA-C进行接收分组头部检查(状态5) (由状态转变箭头20指示)。此时，如果所接收的分组是来自网络D 上的台站的分组，则台站STA-C执行从网络D接收分组的处理(状态
6) ，并随后返回到等待接收分组的状态(状态10)(以上由状态转变箭 头11和12指示)。
图5以流程图形式图示出了图4所示的状态图的状态5期间执行的用 于分析所接收的分组的头部的处理的序列。本处理例程是在接收方台站处 于等待接收分组的状态(即，状态9或10)的同时从任何一个邻居台站接 收到任何类型的分组时发起的。
在接收到分组后，双重角色台站发起接入控制处理，并且首先检査所 接收的分组的目的地。更具体而言，双重角色台站检查所接收的分组是否 是明确地被寻址到其自身的，或者是广播分组、多播分组或者被寻址到非 指定的大量接收者的类似分组(步骤S1)。
然后，如果判定所接收的分组是明确地被寻址到进行检验的台站的， 或者是广播分组、多播分组或者被寻址到非指定的大量接收者的类似分组 (步骤S1:"是")，则进行检验的台站判断自身是分组的接收者并且进 行到下一步骤。另一方面，如果台站判断自身不是分组的接收者(歩骤 Sl:"否")，则所接收的分组不被处理(步骤S5)，并且该处理终止。
然后，台站判定对于所接收的分组是否发生了差错(歩骤S2)。应当 明白，该差错判定可在检査诸如分组目的地或发送者之类的信息之前或之 后进行。类似地，如果很明显对于所接收的分组发生了差错(步骤S2: "是")，则所接收的分组不被处理(步骤S5)，并且该处理终止。
如果对于所接收的分组没有发生差错(步骤S2:"否")，则台站随 后判定所接收的分组的发送者属于其哪个网络。
此时，如果所接收的分组的发送者是网络A上的发送方台站(即，如 果发送者是参与自治分布网络的另一 MT)(步骤S3:"是")，则处理 进行到步骤S8，并且分组作为在网络A上接收的而被处理。
如果所接收的分组的发送者是网络D上的发送方台站(即，如果发送 者作为基础设施模式中的网络上的接入点工作)(步骤S4:"是")，则 处理前进到步骤S7，并且分组作为在网络D上接收的而被处理。在发送者不属于任何一个网络的情况下(步骤S4:"否")，分组作 为从不与接收方台站通信的台站接收的、具有未知发送者的帧而被处理。
如到目前为止所述，双重角色台站STA-C作为MT参与自治分布网
络，并且同时还作为基础设施模式中的客户端连接到接入点，从而能够提 供很多种网络服务。此外，如果使得上述两个逻辑网络分别工作在不同的
信道A-C和D-C上，则不会发生网络间干扰，从而可以提供更大的通信带 宽°
但是，如果台站STA-C只具有一个调制解调器，则台站在任何给定时 刻只在一个频率信道上进行发送和接收。因此，台站可能无法同时参与在 不同频率信道上工作的不同逻辑网络。为了改进双重角色台站的连通性， 希望使得台站仅利用一个调制解调器就能够属于在不同信道上工作的网 络。
因此，在本实施例中，双重角色台站STA-C的配置如下。例如，当台 站STA-C在处于等待自治分布网络A上的分组的状态(状态9)中的同时 进行间歇接收操作时，台站STA-C还进行分时数据传送，其中台站STA-C利用信道D-C上的接收器无活动的时间段来转变到等待另一网络D上的 分组的状态(状态9)，并尝试在另一信道D-C上接收信号。在此过程 中，台站STA-C能够属于在数目多于台站本身中提供的调制解调器的数目 的信道上工作的网络，从而能够提供更大的通信带宽，同时还改进了连通 性。
在图18所示的无线LAN系统中，台站STA-C利用分时来履行双重角 色，作为网络A上的MT自治地通信，同时还作为网络D上的客户端连接 到接入点。
如参考图13和图15所述，这里的自治分布网络A是由于其各个台站 周期性地发送信标信号并从而变得与彼此松散同步，来工作的。与之不同 的，如参考图11所述，在工作于基础设施模式中的网络D中，客户端通 过侦听由接入点周期性地发送的信标信号而被该接入点所容纳。由于网络 A和网络D基本上不同步，所以使得台站STA-C利用分时来在分别工作 于不同信道上的多个网络上工作，是存在若干问题的。例如，在网络D上充当接入点的台站STA-D发送信标的发送时刻 (或者换言之，台站STA-C接收信标的时刻)有可能与STA-C本身在网 络A上发送信标的发送时刻相重叠。在这种情况下，台站STA-C被配置为优先进行网络A上的信标发送 并发起信标发送处理，同时中止对网络D上来自接入点STA-D的信标的 接收。其原因在于考虑到了以下情况自治分布网络A上的邻居台站 STA-A正在期待接收来自台站STA-C的信标。如果这种信标信号未到达 台站STA-C，则台站STA-A可能错误地假定台站STA-C已从网络中消 失，并且在建立连接的同时进行的通信可能因此而中断。与之不同，只要 接入点STA-D不连续检测每个客户端是否接收到了由STA-D发送的信标 信号，并且只要客户端STA-C能够接收到接入点STA-D在所述信标之前 或之后发送的信标信号，就可以维持网络D上的网络操作。(换言之，即 使STA-C不是每次都接收到信标信号，也仍能维持网络操作)。就图4所示的状态图而言，即使在暂时处于等待接收信道D-C上的分 组的状态(状态10)中时，台站STA-C也在针对信道A-C的信标发送定 时器期满时切换信道，然后向发起对网络A的信标发送处理(状态2)赋 予优先权(以上由状态转变箭头22和3指示)。即使在另一网络D不是工作于基础设施模式中，而是像网络A那样的 自治分布网络的情况下，台站STA-C仍被配置为使得用于发送其自己的信 标的处理比用于接收来自其他台站的信标的处理更加优先。同时，在网络A和网络D两者上接收来自其他台站的信标的排定时刻也可能重叠。在这种情况下，STA-C被配置为优先进行用于接收其上正在传送更大 带宽的信号的网络的信标信号的处理，同时中止用于接收另一网络上的信 标信号的处理。这种操作相当于优先进行生成了最新近的流量的网络的操 作。换言之，台站STA-C被配置为基于过去的流量历史来优先进行针对更 有可能生成将来的流量的网络的信标接收。在此过程中，预计发生流量拥 塞的可能性也将会较低。虽然台站STA-C因此有一次未能接收到另一网络 上的信标，但是这种失败的影响只不过是使得该另一网络上的流量递送被延迟与信标发送时段相等的量。另外，由于预计在该另一网络上生成流量 的可能性本身较低，所以以上情况不会造成严重的问题。此外，台站STA-C优选地被这样配置，即当在等待接收自治分布网络 A上的分组的状态(状态9)中进行间歇接收操作的同时尝试接收来自邻 居台站STA-A的数据时，台站STA-C根据直到在另一网络D上进行发送 或接收的下一个排定时刻为止剩余的时间量，来修改用于接收数据的激活 过程，从而使得台站STA-C能够履行其针对网络A和D两者的两个角 色。更具体而言，当台站正在网络之一上接收另一台站中缓冲的流量并且 还己确认了后续流量的存在时，该台站还进行操作，使得当在另一网络上 发送或接收信标的排定时刻逼近时，台站中止对当前数据帧的接收，切换 信道，然后执行处理以在该另一网络上接收或发送信标。图6图示出在下述情况下图18所示的通信系统中发生的一种示例性 通信序列在该情况下，台站STA-C以自治分布方式作为MT或MP参与 网络A，并且同时还被容纳在工作于基础设施模式中的网络D上。如图18 所示，STA-A属于网络A，并且以对等配置与STA-C通信。同时，网络 D被充当接入点的台站STA-D所操作，其中STA-C连接到该接入点。此 外，网络A和网络D在这里被认为是在不同频率信道上工作的。接入点STA-D在网络D上周期性地发送信标。在图6所示的示例性 通信序列中，STA-D在时刻Tl、 T3和T5发送信标。在自治分布网络A 上，属于该网络的台站STA-A也周期性地发送信标。在图6所示的示例性 通信序列中，STA-A在时刻T2和T4发送信标。图6的下部图示出在这种 状况下STA-C如何通过选择频率信道并尝试接收信号来参与两个网络并履 行双重角色。当STA-D的信标发送时刻Tl逼近时，台站STA-C将其接收器设定到 在链路D-C中使用的信道，并且尝试接收从STA-D到达的信标。然后， 在分析了在时刻Tl接收的信标并且发现没有被寻址到其自身的传入流量 后，台站STA-C关闭其接收器并且进入空闲状态以便降低功率消耗。然后，当STA-A的信标发送时刻T2逼近时，台站STA-C将其接收器设定到在链路A-C中使用的信道，并且尝试接收从STA-A到达的信标 (很明显，STA-C本身也在网络A上发送信标，但是为了方便起见在图6 中省略了这种操作)。如果在从信标发送时刻开始持续预定量的时间的ATIM窗口期间(如 前所述)，台站STA-C接收到来自STA-A的ATIM帧并且发现存在被寻 址到其自身的传入分组，则STA-C维持接收器操作并随后接收来自STA-A的传入数据帧。在接收到来自STA-A的所有数据帧之后，台站STA-C 关闭其接收器并且进入空闲状态以便降低功率消耗。然后，当STA-D的信标发送时刻T3逼近时，台站STA-C将其接收器 设定到在链路D-C中使用的信道，并且尝试接收从STA-D到达的信标。此时，如果台站STA-C分析了在时刻T3接收的信标并且发现存在被 寻址到其自身的传入流量，则台站STA-C随后发送PS-Poll帧，该PS-Poll 帧被寻址到接入点STA-D并且通告STA-C准备好接收被寻址到其自身的 流量。然后，在接收到PS-Poll帧后，接入点STA-D发送其缓冲的、被寻 址到STA-C的数据帧。这种使用PS-Poll帧的节电序列遵循IEEE 802.11 规范。虽然台站STA-C已确认仍存在被缓冲在接入点STA-D中的数据帧， 但STA-A的信标发送时刻T4正在逼近，因此，台站STA-C随后中止对后 续数据帧的接收，将其接收器设定到在链路A-C中使用的信道，并且尝试 接收来自邻居台站STA-A的信标。然后，由于台站STA-C在ATIM窗口期间没有接收到帧，所以台站 STA-C判定目前在网络A上没有传入的分组(g卩，没有来自STA-A的传 入分组)。接下来，为了继续进行对来自STA-D的后续数据帧的接收，台站 STA-C将其接收器设定到在链路D-C中使用的信道，同时还发送被寻址到 发送者STA-D的PS-Poll帧，以便接收流量。响应于接收到PS-Poll帧， STA-D于是发送其缓冲的、被寻址到STA-C的数据帧。图7 图示出在下述情况下图18所示的通信系统中发生的另一种示例 性通信序列在该情况下，台站STA-C以自治分布方式作为MT或MP参与网络A，并且同时还被工作于基础设施模式中的网络D上的接入点 STA-D所容纳。另外，网络A和网络D在这里被认为是在不同频率信道 上工作的(与上文相同)。接入点STA-D在网络D上周期性地发送信标。在图7所示的示例性 通信序列中，STA-D在时刻Tl、 T4和T7发送信标。在自治分布网络A 上，属于该网络的台站STA-C也周期性地发送信标。在图7所示的示例性 通信序列中，STA-C在时刻T3和T6发送信标。类似地，台站STA-A也 在网络A上周期性地发送信标。在图7所示的示例性通信序列中，STA-A 在时刻T2和T5发送信标。图7的下部图示出在这种状况下STA-C如何 通过选择频率信道并尝试接收信号来参与两个网络并履行双重角色。当STA-D的信标发送时刻Tl逼近时，台站STA-C将其接收器设定到 在链路D-C中使用的信道，并且尝试接收从STA-D到达的信标。在分析 了在时刻Tl接收的信标并且发现没有被寻址到其自身的传入流量后， STA-C随后关闭其接收器并且进入空闲状态以便降低功率消耗。接下来，当STA-A的信标发送时刻T2逼近时，台站STA-C将其接收 器设定到在链路A-C中使用的信道，并且尝试接收从STA-A到达的信 标。在分析了所接收的信标信息并且发现存在被寻址到其自身的传入流量 后，台站STA-C发送PS-Poll帧，该PS-Poll帧被寻址到STA-A并且通告 STA-C准备好接收被寻址到其自身的流量。响应于接收到PS-Poll帧， STA-A向STA-C发送其缓冲的数据帧。然后，在到达时刻T3时，STA-C在链路A-C的频率信道上通过网络 A发送信标，然后在链路A-C的频率信道上激活其接收器，激活的时间量 等于侦听时段。台站STA-C在侦听时段期间不接收信号，从而当STA-D 的信标发送时刻T4逼近时，STA-C将其接收器设定到在链路D-C中使用 的信道，并且尝试接收来自STA-D的信标。在分析了在时刻T4接收的信标并且发现存在被寻址到其自身的传入 流量后，台站STA-C发送PS-Poll帧，该PS-Poll帧被寻址到接入点STA-D并且通告STA-C准备好接收被寻址到其自身的流量。在接收到PS-Poll 帧后，STA-D发送其缓冲的、被寻址到STA-C的数据帧。由于邻居台站STA-A的信标发送时刻T5现在正在逼近，因此，台站 STA-C随后中止对来自STA-D的后续数据帧的接收，将其接收器设定到 在链路A-C中使用的信道，并且尝试接收来自STA-A的信标。在分析了 所接收的信标并且确定没有被寻址到其自身的流量后，STA-C随后关闭其 接收器并且进入空闲状态以便降低功率消耗。此时，台站STA-C将在时刻T6通过网络A正常发送其自己的信标， 并且还在时刻T7接收来自STA-D的信标。但是，台站STA-C检测到时刻 T6和时刻T7彼此很接近并且在时间上是重叠的。在此情况下，台站STA-C被配置为优先进行对其自己的信标的发送，并且在链路A-C中使用的信 道上发送信标。在此过程中，台站STA-C能够维持网络A上的通信。此外，由于优先进行对其自己的信标的发送，台站STA-C也未能在时 刻T7接收到来自STA-D的信标。即使假定STA-D已经在缓冲被寻址到 STA-C的流量，台站STA-C有一次未能接收到该信标的影响也只不过是 使得被寻址到STA-C的流量的递送被延迟了等于信标发送时段的时间量。 另外，由于预计在另一网络上生成流量的可能性本身较低，所以不认为以 上情况会造成严重问题。还应当明白，为了简化这里的说明，以上以示例 方式描述了台站每次都接收来自邻居台站的信标信号的情况。但是，在一 些情况下，台站可能在若干个间隔期间只接收信标一次，以便进一步降低 功率消耗。在这种情况下，当在若干个间隔期间发生一次的接收定时重叠 时，可以执行与上述类似的处理。图8图示出在下述情况下图18所示的通信系统中发生的另一种示例 性通信序列在该情况下，台站STA-C以自治分布方式作为MT或MP参 与网络A，并且同时还被工作于基础设施模式中的网络D上的接入点 STA-D所容纳。另外，网络A和网络D在这里被认为是在不同频率信道 上工作的(与上文相同)。接入点STA-D在网络D上周期性地发送信标。在图8所示的示例性 通信序列中，STA-D在时刻Tl和T4发送信标。在自治分布网络A上， 属于该网络的台站STA-C也周期性地发送信标。在图8所示的示例性通信 序列中，STA-C在时刻T3和T6发送信标。类似地，台站STA-A也在网络A上周期性地发送信标。在图8所示的示例性通信序列中，STA-A在时 刻T2和T5发送信标。图8的下部图示出在这种状况下STA-C如何通过 选择频率信道并尝试接收信号来参与两个网络并履行双重角色。当STA-D的信标发送时刻Tl逼近时，台站STA-C将其接收器设定到 在链路D-C中使用的信道，并且尝试接收从STA-D到达的信标。在分析 了在时刻Tl接收的信标并且发现没有被寻址到其自身的传入流量后， STA-C随后关闭其接收器并且进入空闲状态以便降低功率消耗。接下来，当STA-A的信标发送时刻T2逼近时，台站STA-C将其接收 器设定到在链路A-C中使用的信道，并且接收从STA-A到达的信标。在 分析了所接收的信标信息并且发现存在被寻址到其自身的传入流量后，台 站STA-C发送PS-Poll帧，该PS-Poll帧被寻址到STA-A并且通告STA-C 准备好接收被寻址到其自身的流量。响应于接收到PS-Poll帧，STA-A向 STA-C发送其缓冲的帧。然后，在到达时刻T3时，STA-C在链路A-C的频率信道上通过网络 A发送信标，然后在链路A-C的频率信道上操作其接收器，操作的时间量 等于侦听时段。台站STA-C在侦听时段期间不接收信号，从而STA-C将 其接收器关闭并且进入空闲状态以便降低功率消耗。此时，台站STA-C将在时刻T5在网络A上正常接收来自STA-A的 信标，并且还在时刻T4接收来自STA-D的信标。但是，台站STA-C检测 到时刻T4和时刻T5彼此很接近并且在时间上是重叠的。在这种情况下， 台站STA-C参考到此时为止的流量历史，并且判定在哪个信道上接收信标。在图8所示的示例中，与STA-A的流量交换比与STA-D的流量交换 更频繁发生。因此，台站STA-C优先进行对来自STA-A的信标的接收， 在时刻T5之前在链路A-C中使用的信道上激活其接收器，然后接收来自 STA-A的信标。在此过程中，台站STA-C能够维持网络A上的通信。此外，由于优先进行对来自台站STA-A的信标的接收，因此台站 STA-C未能在时刻T4接收到来自STA-D的信标。即使假定STA-D已经 在缓冲被寻址到STA-C的流量，台站STA-C有一次未能接收到该信标的影响也只不过是使得来自STA-D的、被寻址到STA-C的流量的递送被延 迟了等于信标发送时段的时间量。另外，由于预计在网络D上生成流量的 可能性本身较低，所以不认为以上情况会造成严重问题。还应当明白，为 了简化这里的说明，以上以示例方式描述了台站每次都接收来自邻居台站 的信标信号的情况。但是，在一些情况下，台站可能在若干个间隔期间只 接收信标一次，以便进一步降低功率消耗。在这种情况下，当在若干个间 隔期间发生一次的接收定时重叠时，可以执行与上述类似的处理。图9图示出在下述情况下图18所示的通信系统中发生的另一种示例 性通信序列在该情况下，台站STA-C以自治分布方式作为MT或MP参 与网络A，并且同时还被工作于基础设施模式中的网络D上的接入点 STA-D所容纳。另外，网络A和网络D在这里被认为是在不同频率信道 上工作的(与上文相同)。接入点STA-D在网络D上周期性地发送信标。在图9所示的示例性 通信序列中，STA-D在时刻T2和T4发送信标。在自治分布网络A上， 属于该网络的台站STA-C也周期性地发送信标。在图9所示的示例性通信 序列中，STA-C在时刻T3和T6发送信标。类似地，台站STA-A也在网 络A上周期性地发送信标。在图9所示的示例性通信序列中，STA-A在时 刻Tl和T5发送信标。图9的下部图示出在这种状况下STA-C如何通过选择频率信道并尝试接收信号来参与两个网络并履行双重角色。当STA-A的信标发送时刻Tl逼近时，台站STA-C将其接收器设定到 在链路A-C中使用的信道，并且尝试接收从STA-A到达的信标。然后， 在分析了在时刻Tl接收的信标并且发现没有被寻址到其自身的传入流量 后，台站STA-C关闭其接收器并且进入空闲状态以便降低功率消耗。接下来，当STA-D的信标发送时刻T2逼近时，台站STA-C将其接收 器设定到在链路D-C中使用的信道，然后接收从STA-D到达的信标。在 分析了所接收的信标信息并且发现存在被寻址到其自身的传入流量后，台 站STA-C发送PS-Poll帧，该PS-Poll帧被寻址到STA-D并且通告STA-C 准备好接收被寻址到其自身的流量。响应于接收到PS-Poll帧，STA-D随 后向STA-C发送其缓冲的数据帧。然后，在到达时刻T3时，STA-C在链路A-C的频率信道上通过网络 A发送信标，然后在链路A-C的频率信道上激活其接收器，激活的时间量 等于侦听时段。台站STA-C在侦听时段期间不接收信号，从而将其接收器 关闭并且进入空闲状态以便降低功率消耗。此时，台站STA-C将在时刻T5在网络A上正常接收来自STA-A的 信标，并且还在时刻T4接收来自STA-D的信标。但是，台站STA-C检测 到时刻T4和时刻T5彼此很接近并且在时间上是重叠的。在这种情况下， 台站STA-C参考到此时为止的流量历史，并且判定在哪个信道上接收信 标。在图9所示的示例中，与STA-D的流量交换比与STA-A的流量交换 更频繁发生，这与图8所示的相反。因此，台站STA-C优先进行对来自 STA-D的信标的接收，在时刻T4之前在链路D-C中使用的信道上激活其 接收器，并且接收来自STA-D的信标。在此过程中，台站STA-C能够维 持网络D上的通信。此外，由于优先进行对来自台站STA-D的信标的接收，台站STA-C 未能在时刻T5接收到来自STA-A的信标。即使假定STA-A已经在缓冲被 寻址到STA-C的流量，台站STA-C有一次未能接收到该信标的影响也只 不过是使得来自STA-A的、被寻址到STA-C的流量的递送被延迟了等于 信标发送时段的时间量。另外，由于预计在网络A上生成流量的可能性本 身较低，所以不认为以上情况会造成严重问题。在图8和图9所示的通信序列中的任一种中，双重角色台站STA-C被 这样配置B口，当在STA-C所参与的网络A和网络D两者上接收来自其 他台站的信标的时刻重叠时，STA-C基于过去的流量历史，决定优先进行 对更有可能生成将来的流量的网络的信标的接收。在此过程中，预计发生 流量拥塞的可能性也将较低。在一些情况下，在网络A和D两者上其他台站的信标发送时刻可能重 叠。在这种情况下，如果存在能够通过除了检查过去流量历史之外的某种 其他过程来检测到的在网络之一上发生的事件(例如，已排定的广播流量 或多播流量的发送)，则双重角色台站STA-C也可被配置为优先进行对己排定的广播流量或多播流量的接收，而不是遵循以上基于流量历史的过 程。如已参考图6所示的示例性通信序列所述，即使台站STA-C已确认在 接入点STA-D中仍存在被缓冲的数据帧，STA-C也可因为已排定的对另 一网络A上的信号的接收而中止对后续分组的接收。下面将详细描述双重 角色台站中进行的用于作出以上判定的处理。在对现有技术的描述中，注意到存在用于触发由另一台站进行的发送 的两类轮询帧触发仅一个分组的发送的弁A类轮询帧，以及触发多个分 组的发送的弁B类轮询帧。虽然图6至图9所示的示例性通信序列中所指示 的PS-Poll帧对应于使用弁A类轮询帧，但是当然也可以使用弁B类轮询帧。台站STA-C判定针对缓冲被寻址到STA-C的流量的另一台站使用弁A 类轮询帧或弁B类轮询帧，从而能够中止或继续对后续分组的接收。图10以流程图的形式图示出双重角色台站判定针对缓冲被寻址到自 身的流量的另一台站发送弁A类轮询帧或弁B类轮询帧的处理序列。在接收到给定分组后(步骤Sll)，台站检査另一台站是否正在缓冲 被寻址到其自身的流量(步骤S12)。例如，如果所接收的分组是信标，则台站能够通过分析TIM (流量指 示图)来检查另一台站是否正在缓冲被寻址到其自身的流量。如果所接收 的分组是数据分组，则台站检査头部信息以找出表明发送后续分组的意图 的字段。如果另一台站没有在缓冲被寻址到所述台站的流量(步骤S12: "否")，则台站没有要从另一台站接收的，从而转变到允许低功率操作 的状态(步骤S16)(在一些情况下，台站可能出于其他原因而不进入休眠模式)。在上述情况下，台站不发出轮询帧(步骤sn)。如果另一台站正在缓冲被寻址到所述台站的流量(步骤S12: "是")，则台站继续工作，而不进入休眠模式。在此情况下，台站随后 检查允许发送多个分组的弁B类轮询帧是否已被发送到另一台站(步骤 S13)。如果弁B类轮询帧已被发送(步骤S13:"是")，则台站没有更多信息要告知另一台站，从而不发出轮询帧(步骤S17)。与之不同，如果弁B类轮询帧尚未被发送(步骤S13:"否")，则台 站尝试发送任一类轮询帧之一。此时，台站确定它能在当前设定的信道上 逗留大约多长时间。换言之，台站根据直到另一信道上的下一个排定的发送或接收时刻为止剩余的时间量来判定是发送弁A类轮询帧还是弁B类轮询帧。首先，台站判定它是否能够在当前信道上连续逗留Thl秒或更长(步 骤S14)。如果台站能够在当前信道上连续逗留Thl秒或更长(步骤 S14:"否")，则台站发送弁B类轮询帧(步骤S19)，从而允许另一台 站随后发送多个分组。这里的Thl表示足以接收多个分组的时间量。另一方面，如果台站可能不能在当前信道上连续逗留Thl秒或更长 (步骤S14:"是")，则台站还判定它是否能在当前信道上连续逗留 Th2秒或更长(步骤S15)。这里的Th2表示足以接收单个分组的时间 量，其中Thl大于Th2。此时，如果台站能够在当前信道上连续逗留Th2秒或更长(步骤 S15:"否")，则台站发送允许另一台站发送单个分组的弁A类轮询帧 (步骤S18)，并随后尝试接收来自另一台站的分组。台站随后为另一信 道上排定的发送或接收事件作好准备。另一方面，如果台站可能不能在当前信道上连续逗留Th2秒或更长 (步骤S15:"是")，则台站推迟对来自另一台站的后续分组的接收， 并且优先进行另一信道上的发送或接收事件。因此，台站在此情况下不发 出轮询帧(步骤S17)。但是，在终止另一信道上的事件后，台站再次返 回到当前信道并且发起用于接收来自另一台站的分组的过程。这样，以上参考具体实施例详细描述了本发明。但是，对于本领域的 技术人员来说很明显，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，也可以进 行各种修改和替换。虽然本说明书主要描述了被应用到例如IEEE 802.11中规定的那种无 线LAN系统的实施例，但是应当明白，本发明的范围并不限于上述内 容，本发明也可类似地应用到由若干个不同逻辑网络拓扑构成的各类无线通信环境。简言之，这里以示例方式公开了本发明，并且本说明书的内容不应当 被解释为限制本发明的范围。更确切地说，本发明的范围应当在结合权利 要求来理解时确定。本发明包含与2008年3月26日向日本专利局提交的日本在先专利申 请JP 2008-079576中公开的内容相关的主题，特此通过引用将该专利申请 的全部内容结合进来。本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行 各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于权利要求或其等同物的范 围之内。
权利要求
1. 一种通信装置，包括发送器，该发送器发送无线信号；接收器，该接收器接收无线信号；第一通信功能单元，该第一通信功能单元使用所述发送器和所述接收器来作为工作于第一通信信道上的第一网络中的台站工作；第二通信功能单元，该第二通信功能单元使用所述发送器和所述接收器来作为与所述第一网络不同的工作于第二通信信道上的第二网络中的台站工作；以及控制器，该控制器利用所述第一信道和第二信道的每个信道上的接收器无活动的相应时间段将操作切换到另一信道并尝试在相应的另一网络上接收信号，从而进行分时数据传送。
2. 如权利要求1所述的通信装置，其中，所述第一通信功能单元和所 述第二通信功能单元基本上可操作以在每次经过预定的信标时段时分别在 所述第一信道和第二信道上发起和发送信标信号，或者在每次经过预定的 信标时段时分别在所述第一信道和第二信道上接收从邻居台站发送的信标 信号。
3. 如权利要求2所述的通信装置，其中，所述控制器控制所述分时数 据传送，以便在一个网络上的信标发送时刻与另一网络上的信标接收时刻 相重叠时，优先进行对其自己的信标的发送。
4. 如权利要求2所述的通信装置，其中，所述控制器控制所述分时数 据传送，以便在来自所述第一网络上的台站的信标的接收时刻和来自所述 第二网络上的台站的信标的接收时刻重叠时，优先进行对传送着更大带宽 的信号的网络的信标信号的接收。
5. 如权利要求1所述的通信装置，其中，所述控制器管理所述第一网 络和第二网络上的数据传送的排定时刻，以便在发现给定网络上的另一台 站正在缓冲被寻址到所述装置的流量后，所述控制器根据直到另一网络上 的下一排定传送时刻为止剩余的时间量来修改用于接收数据的激活过程。
6. 如权利要求5所述的通信装置，其中，当直到另一网络上的下一排定传送时刻为止剩余的时间量长到足以接收多个分组时，所述控制器激活 用于接收数据的过程，该过程允许正在缓冲被寻址到所述装置的流量的所 述另一台站在所述给定网络上发送多个分组。
7. 如权利要求5所述的通信装置，其中，当直到另一网络上的下一排 定传送时刻为止剩余的时间量长到足以接收仅一个分组时，所述控制器激 活用于接收数据的过程，该过程允许正在缓冲被寻址到所述装置的流量的 所述另 一 台站在所述给定网络上发送单个分组。
8. —种通信方法，包括以下步骤作为工作于第一通信信道上的第一网络中的台站工作； 作为与所述第一网络不同的工作于第二通信信道上的第二网络中的台 站工作；以及利用所述第一信道和第二信道的每个信道上的接收器无活动的相应时 间段将操作切换到另一信道并尝试在相应的另一网络上接收信号，从而进 行分时数据传送。
9. 如权利要求8所述的通信方法，其中，通信步骤基本上可操作以在 每次经过预定的信标时段时分别在所述第一信道和第二信道上发起和发送 信标信号，或者在每次经过预定的信标时段时分别在所述第一信道和第二 信道上接收从邻居台站发送的信标信号。
10. 如权利要求9所述的通信方法，还包括以下步骤 当一个网络上的信标发送时刻与另一网络上的信标接收时刻相重叠时，优先进行信标的发送。
11. 如权利要求9所述的通信方法，还包括以下步骤 在来自所述第一网络上的台站的信标的接收时刻和来自所述第二网络上的台站的信标的接收时刻重叠时，优先进行对传送着更大带宽的信号的 网络的信标信号的接收。
12. 如权利要求9所述的通信方法，还包括以下步骤管理所述第一网络和第二网络上的数据传送的排定时刻；以及 在发现给定网络上的另一台站正在缓冲被寻址到执行所述方法的装置的流量后，根据直到另一网络上的下一排定传送时刻为止剩余的时间量来 修改用于接收数据的激活过程。
13. 如权利要求12所述的通信方法，其中，在修改步骤中，当直到另一网络上的下一排定传送时刻为止剩余的时间量长到足以接收多个分组 时，用于接收数据的过程被激活，该过程允许正在缓冲被寻址到执行所述 方法的装置的流量的所述另一台站在所述给定网络上发送多个分组。
14. 如权利要求12所述的通信方法，其中，在修改步骤中，当直到另 一网络上的下一排定传送时刻为止剩余的时间量长到足以接收仅一个分组 时，用于接收数据的过程被激活，该过程允许正在缓冲被寻址到执行所述 方法的装置的流量的所述另一台站在所述给定网络上发送单个分组。
15. —种计算机程序，被以计算机可读格式编写，以便在计算机上执 行用于控制关于通信装置的通信操作的处理，该通信装置具有发送和接收无线信号的收发器，该计算机程序使得该计算机充当第一通信功能单元，该第一通信功能单元使用所述收发器来作为工作于第一通信信道上的第一网络中的台站工作；第二通信功能单元，该第二通信功能单元使用所述收发器来作为与所 述第一网络不同的工作于第二通信信道上的第二网络中的台站工作；以及控制器，该控制器利用所述第一信道和第二信道的每个信道上的接收 器无活动的相应时间段将操作切换到另一信道并尝试在相应的另一网络上 接收信号，从而进行分时数据传送。
全文摘要
本发明提供了通信装置和通信方法及其计算机程序。一种通信装置包括用于发送无线信号的发送器和用于接收无线信号的接收器。第一通信功能单元使用发送器和接收器来作为工作于第一通信信道上的第一网络中的台站工作，而第二通信功能单元使用发送器和接收器来作为与第一网络不同的工作于第二通信信道上的第二网络中的台站工作。控制器利用第一信道和第二信道的每个信道上的接收器无活动的相应时间段将操作切换到另一信道并尝试在相应的另一网络上接收信号，从而进行分时数据传送。在此过程中，通信装置仅利用单个调制解调器就能够在工作于不同信道上的网络上履行双重角色。
文档编号H04W84/12GK101547527SQ20091012956
公开日2009年9月30日 申请日期2009年3月26日 优先权日2008年3月26日
发明者迫田和之 申请人:索尼株式会社