用于具有安全规定的节能网络适配器的系统和方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求于2014年9月15日提交的、题为"SystemandMethodforanElnergy Efficient/SecurityAware化tworkAdaptor"的美国临时申请No. 62/050, 621的权益，并 且还是于2015年3月30日提交的、题为"SystemandMethodforanElnergyEfficient 化tworkAdaptorwithSecurityProvisions"的美国非临时申请No. 14/672, 977的部 分延续申请，其是于2012年9月28日提交的、题为"SystemandMethodforan!Energy EfficientAdaptor"的美国非临时申请No. 13/631, 504的部分延续申请，其要求于2011年 11月11日提交的、题为"SystemandMethodforanElnergyEfficient化tworkAdaptor" 的美国临时申请No. 61/558, 752的权益，由此W上申请的整体公开内容通过引用并入于 此。
技术领域
[0002] 本发明总体上设及联网系统，并且更具体地，设及用于具有安全规定（provision) 的节能网络适配器的系统和方法。
【背景技术】
[0003] 由于联网设备已经变得更便宜并且更有能力，运些设备的市场已经激增。此外，用 户向运些设备需求更快的速度、更好的性能、W及无缝操作。用户对更好的QoS和高网络可 用性加上设备互操作性的需求，驱动着具有多个网络接口的设备W及用于将多个接口集成 到单个家庭区域网络中的标准的发展。设备和网络接口的增殖意味着网络接口的功率消耗 成为了与设备拥有者和操作者越发相关的问题。
[0004] 功率消耗具有若干用户可见的负面影响，其中一些包括：其是拥有设备的长期成 本的重要贡献者；其减少了电池寿命并且增加了电源的成本和复杂性；W及其可W提高设 备溫度，从而潜在地增加了设计尺寸和复杂度W容纳更强大的冷却机制。可W通过减少有 效时钟速度并且通过在它们未使用的时段将设备的部件禁用，来减少设备功率消耗。运些 技术更加难W应用于给定设备的联网层，因为设计通常假设网络请求将是不可预测的。
【发明内容】
阳〇化]根据实施例，网络设备包括网络控制器和禪合到该网络控制器的至少一个网络接 口，至少一个网络接口包括被配置为禪合到至少一个物理层接口（PHY)的至少一个介质访 问控制（MAC)设备。网络控制器可W被配置为确定包括至少一个网络接口的网络路径，该 网络路径具有禪合到至少一个PHY的可用介质类型的最低功率消耗和安全属性。
[0006] 根据第一方面，提供了一种网络设备，其包括：网络控制器；和至少一个网络接 口，禪合到所述网络控制器，所述至少一个网络接口包括被配置为禪合到至少一个物理层 接口（PHY)的至少一个介质访问控制（MAC)设备，其中：所述网络控制器被配置为：确定包 括至少一个网络接口的网络路径，所述网络路径具有禪合到所述至少一个PHY的可用介质 类型的最低功率消耗并且满足最小安全属性集合，并且将功率消耗数据和安全数据传输到 第一其它网络设备，其中所述功率消耗数据包括对由所述网络设备消耗的功率的测量。
[0007] 根据第一方面的实施例，最小安全属性集合包括加密算法、密钥交换方法、W及密 钥长度中的至少一个。
[0008] 根据第一方面的实施例，网络控制器进一步被配置为确定所述最小安全属性集 合，其中所述最小安全属性集合是基于用户设置、应用要求、服务要求、协议要求、W及流量 类型中的至少一个来确定的。
[0009] 根据第一方面的实施例，网络控制器进一步被配置为通过从其它网络设备接收功 率消耗数据和安全数据、基于所接收的所述功率消耗数据选取多个所述其它网络设备、W 及在所选取的多个所述其它网络设备上路由数据，来确定所述网络路径。
[0010] 根据第一方面的实施例，网络控制器进一步被配置为确定所选取的多个所述其它 网络设备的数据路径，并且确定用于所选取的多个所述其它网络设备中的至少一个其它网 络设备的路径、功率管理方法、W及安全方法。
[0011] 根据第一方面的实施例，网络控制器进一步被配置为接收来自所述第一其它网络 设备的基于传输的所述功率消耗数据和所述安全数据的数据路径指派，并且基于所述路径 指派将来自所述第一其它网络设备的数据转送到第二其它网络设备。
[0012] 根据第一方面的实施例，网络控制器被配置为接收来自所述第一其它网络设备的 请求路径、安全方法、W及功率管理方法，并且进一步基于所接收的所述路径、所述安全方 法、W及所述功率管理方法，将来自所述第一其它网络设备的所述数据转送到所述第二其 它网络设备。
[0013] 根据第一方面的实施例，网络控制器被配置为确定功率管理方法和安全方法，并 且进一步基于所确定的路径、安全方法、W及功率管理方法将来自所述第一其它网络设备 的所述数据转送到所述第二其它网络设备。
[0014] 根据第一方面的实施例，网络控制器进一步被配置为确定具有安全措施的最低功 率消耗的所述网络路径，所述安全措施满足所述最小安全属性集合。
[0015] 根据第二方面，提供了一种网络设备，其包括：第一数据接口；混合网络控制器， 禪合到所述第一数据接口；W及多个网络接口，禪合到所述混合网络控制器，所述多个网络 接口包括被配置为禪合到多个物理层接口（PHY)的至少一个介质访问控制（MAC)设备，其 中所述混合网络控制器被配置为：确定包括所述多个网络接口中的至少一个网络接口的网 络路径，所述网络路径具有禪合到所述多个PHY的可用介质类型的最低功率消耗并且满足 最小安全属性集合；基于所确定的所述网络路径，确定所述第一数据接口通过所述多个网 络接口中的哪个网络接口发送数据和接收数据；将功率消耗数据和安全数据传输到第一其 它网络设备；接收来自所述第一其它网络设备的基于所传输的所述功率消耗数据和所述安 全数据的数据路径指派；并且基于所述路径指派，将来自所述第一其它网络设备的数据转 送到第二其它网络设备。
[0016] 根据第二方面的实施例，最小安全属性集合包括加密算法、密钥交换方法、W及密 钥长度中的至少一个；并且混合网络控制器进一步被配置为确定所述最小安全属性集合， 其中所述最小安全属性集合是基于用户设置、应用要求、服务要求、协议要求、W及流量类 型中的至少一个来确定的。
[0017] 根据第二方面的实施例，在物理层和介质访问层之间的接口被配置为从所述MC 设备或者从所述多个PHY中的一个PHY接收传输的功率成本度量标准和安全属性，其中所 述传输的所述功率成本度量标准包括安全属性的功率成本。
[0018] 根据第二方面的实施例，混合网络控制器被配置为通过当流量控制器基于流量要 求信道状况和链路安全要求确定数据压缩和加密不必要时，禁用所述数据压缩和所述加 密，来减少所述PHY或者所述MC的功率。
[0019] 根据第二方面的实施例，混合网络控制器基于所述网络设备的功率评级度量标准 和安全属性确定所述网络路径。
[0020] 根据第二方面的实施例，网络设备进一步包括功率/安全测量子系统，所述功率 /安全测量子系统被配置为：测量所述功率评级度量标准；确定最小安全属性；并且向所述 混合网络控制器报告所述功率评级度量标准和所述最小安全属性。
[0021] 根据第二方面的实施例，功率测量设备进一步被配置为使得所述功率评级度量标 准和所述安全数据可用于流量控制器和禪合到所述网络设备的网络。
[0022] 根据第=方面，提供了一种操作包括第一数据接口和多个网络接口的网络设备的 方法，所述方法包括：确定包括所述多个网络接口中的至少一个网络接口的网络路径，所述 网络路径具有可用介质类型的最低功率消耗并且具有最小安全属性，其中确定所述网络路 径包括使用基于硬件的控制器；基于所确定的所述网络路径，确定所述第一数据接口通过 所述多个网络接口中的哪个网络接口发送数据和接收数据，其中确定所述第一数据接口通 过所述多个网络接口中的哪个网络接口发送数据和接收数据包括使用所述基于硬件的控 制器；将功率消耗数据和安全数据传输到第一其它网络设备；接收来自所述第一其它网络 设备的基于所传输的所述功率消耗数据和所述安全数据的数据路径指派；并且基于所述路 径指派，将来自所述第一其它网络设备的数据转送到第二其它网络设备。
[0023] 根据第=方面的实施例，方法进一步包括确定所述最小安全属性，其中所述最小 安全属性基于用户设置、应用要求、服务要求、协议要求、W及流量类型中的至少一个来确 定，并且所述最小安全属性包括加密算法、密钥交换方法、W及密钥长度中的至少一个。
[0024] 根据第=方面的实施例，方法进一步包括确定具有所述最小安全属性的可用介质 类型的最低功率消耗。
[00巧]根据第=方面的实施例，方法进一步包括：确定所述网络设备的功率评级度量标 准，其中确定所述网络路径是基于所确定的所述功率评级度量标准和所述最小安全属性来 执行的。
[00%] 根据第=方面的实施例，确定所述网络路径进一步包括确定具有安全措施的最低 功率消耗的网络路径，所述安全措施满足所述最小安全属性。
[0027] 在附图和下面的描述中阐述了本发明的一个或者多个实施例的细节。根据描述和 附图W及权利要求，本发明的其它特征、目的W及优势将变得显而易见。
【附图说明】
[0028] 为了更完整地理解实施例及其优势，现在参考结合附图进行的W下描述，其中：
[0029] 图1是混合网络系统的框图；
[0030] 图2图示了混合网络系统的硬件框图；
[0031] 图3a至图3b图示了混合网络系统的实施方式示例； 阳03引图4a至图4b图示了实施例系统； 阳03引 图5图示了用于IE邸1901的示例信标时段配置；
[0034] 图6图示了常规的无线电参数协商处理；
[0035] 图7图示了MPDU格式和接收状态图；
[0036] 图8图示了用于延迟优化传输的逻辑结构和对应MPDU;
[0037] 图9图示了用于效率优化传输的逻辑结构和对应MPDU;
[0038] 图10图示了示出了发送器处的传输的最大按频率能量分布的频谱图；
[0039] 图11图示了示出了在接收器处的示例能量分布的频谱图；
[0040] 图12图示了具有幅度协商的实施例信道估算处理；
[0041] 图13图示了根据实施例系统的经调节的传输幅度的频谱图；
[0042] 图14图示了根据实施例系统的在经调节的传输幅度情况下所接收的频率能量分 布的图；
[0043] 图15图示了在发送器处的示例前导码波形；
[0044] 图16图示了使用慢增益调节所接收的前导码波形；
[0045] 图17图示了使用快增益调节所接收的前导码波形；
[0046] 图18图示了描绘了将传输大量数据所需要的能量作为帖长度和编码率的函数的 热图；
[0047] 图19图示了实施例融合网络；
[0048] 图20图示了两个站的使用多个接口的连接；
[0049] 图21图示了实施例状态机；
[0050] 图22图示了描述示例实施例安全属性和安全要求的表；并且
[0051] 图23图示了实施例安全方法的流程图。
[0052] 不同图中的对应的数字和符号一般指代对应的部分，除非另外指示。图被绘制为 清楚地图示优选实施例的相关方面，并且不必要按比例绘制。为了更清楚地图示某些实施 例，在附图编号之后可W是指示相同结构、材料或者处理步骤的变体的字母。
【具体实施方式】
[0053] 下面详细讨论实施例的做出和使用。然而，应该领会的是，本发明提供可W在种类 繁多的特定上下文中采用的很多可应用的发明性概念。所讨论的特定实施例仅说明做出和 使用本发明的特定方法，并且不限制本发明的范围。
[0054] 将关于特定上下文中的实施例，描述本发明，例如，用于混合网络中的节能网络适 配器的系统和方法。然而，实施例系统和方法不限于混合网络，并且可W被应用于其它类型 的联网系统。 阳化5] 在实施例中，利用诸如IE邸1905. 1-2013 [IE邸1905. 1]和IE邸 1905.la-2014 [IE邸1905.Ia或者基本上IE邸1905. 1]标准之类的多个MAC/PHY堆找的混 合网络方法，通过允许通信在可能的情况下沿着更低功率的路径行进，并且通过当用户不 需要附加的网络容量时禁用补充的通信信道，可W减少功率消耗。
[0056] 在一些实施例中，通过不路由到不满足安全要求（诸如安全性或者端到端安全性 的等级）的路径和/或使用其安全机制消耗最少量功率的路径，链路级安全性也可W被添 加到路径（链路）决定处理。 阳057] 在一些实施例中，执行功率优化，使得减少设备功能W使得不妥协QoS的方式来 减少。换句话说，一些实施例功率优化方法包括当不需要特定设备容量时有策略地减少运 些特定容量；仅当需要运么做时，才增加容量，并且仅到达所需要的程度；并且，当相同功 能可WW多种方法执行时，为所旨在的目的选择最高效的方法。
[0058] 在一些实施例中，功率消耗优化使用W下信息：系统客户端何时将需要来自系统 的一些功能；系统客户端需要执行该功能所处的等级；将那些需要和数据传达到系统的相 关部分所需要的能量；W及改变系统的容量等级需要多少时间和能量。一些实施例功率消 耗优化处理包括保持运一信息集、发展可W进行分析W检测趋势和模式（作为示例）的历 史知识、W及遵照其行动。
[0059] 通常，本发明的实施例设及调度和选取具有多个网络接口的混合系统中的数 据传输路径。例如，IE邸标准和后续修正案（例如1905. la、1905. Ib等）"1905. 1 -Standard for a Convergent Digital Home Network for Heterogeneous Technologies" 支持融合数字家庭网络（CDHN)。一些实施例包括用于运行在家庭网络中的多网络接口 设备的抽象层，其用途为向异构网络技术提供共用的数据和控制接口，异构网络技术包 括：Wi-Fi (IE邸802. llx，其中"X"指示各种带字母版本中的任何一个）、EthernetdE邸 802. 3)、Zi浊ee (I邸E 802. 15. 4系列）、Bluetooth协议（例如Bluetooth Specification 4. l)、MoCA I. 1、W及HomePlug AV I. I(即I邸E 1901-201〇tm[I邸E 1901]的部分）。抽象 层共用接口允许应用和上层协议对于底层家庭网络技术而言是不可知的。 W60] 图1图示了实现为抽象层的IE邸1905. 1标准的实施例。框图100示出了具有统 一的服务访问点（SAP) 102的抽象层，该服务访问点执行块104和106中的各种功能W实现 对之前特定于每个介质的独立SAP(诸如化mePlug108、Wi-Fi110W及MoCA112)的融 合、抽象W及统一。框图100可W称为混合网络结构100。在本发明的一些实施例中，混合 网络结构100可W包括更好、更少、和/或不同的网络类型和功能。
[0061] 图2图示了混合网络系统200的硬件框图，其示出了禪合到混合网络控制器204 的快速灯urbo)介质无关接口灯MII) 202,该混合网络控制器在一个