用于具有安全规定的节能网络适配器的系统和方法_2

文档序号:9670576阅读:来源:国知局
接口处输出电力线通 信任LC)信号206并且在另一接口处输出Wi-Fi信号208。在一个实施例中,Wi-Fi信号 208由经由PCIe接口 210禪合到混合网络控制器204的802.Ilx适配器212产生。应该理 解的是,图2中的图表仅描绘了混合网络系统的一个示例。其它实施例混合系统可W具有 各种网络接口类型的任何数目的网络接口。例如,运可W包括经由PCIe接口(W与块212 相同的方式禪合)禪合到控制器204的独立PLC接口。备选地,可W实现完全集成的设备, 使得控制器204还包括适配器212的一些或者所有功能。
[0062] 诸如IE邸1905. 1之类的混合网络可W用于例如提供多路径数据通信,其中数据 经由多个网络连接传输,如图3a所示,其示出了路由器220经由化mePlug网络连接224和 Wi-Fi网络连接226与电视机222通信。混合网络系统还可W用于如图3b所示那样的延伸 范围,其中平板电脑230经由化mePlug网络连接234和Wi-Fi网络连接236的串联连接禪 合到路由器232。在实施例中,运一串联连接可W用于代替单个Wi-Fi网络连接238。应该 领会的是,图1至图3所示的网络类型和设备类型仅是可W用于本发明的实施例中的混合 网络配置的特定表示性示例。使用其它不同的网络类型和连接拓扑的其它配置可W使用。
[0063]图4a图示了适配器系统300的实施例。数据接口 302(其也可W是SA巧禪合 到控制器304,该控制器进一步禪合到网络接口 306、308和310。运些网络接口可W包括 若干不同的MC和PHY块,或者它们可W包括单个MC块和禪合到该MC块的多个PHY 块。运些块还可W是可动态适配的单个设备,如题为"Couplingbetweenpowerlineand customerinpowerlinecommunicationsystem"的美国专利No. 7, 440, 443 所述并且如 题为"Integrateduniversalnetworkadapter"的美国专利No. 8, 050, 287 所述,由此W 上专利的整体公开内容并入于此。控制器304向数据接口输出数据并且输入来自数据接口 的数据,并且基于功率控制操作和包括QoS在内的其它参数W及本文所描述的方法,确定 经由网络接口 306、308W及310中的哪个传输和接收数据。可W同时经由各种MAC/PHY块 发送和接收数据W利用禪合到所述块的多个介质类型,包括如下传输,其中分组(packet) 在多个介质类型当中交织和/或重复。在一些实施例中,呈现到诸如图1所示的块1〇8、110 W及112之类的各种MC/PHY块的分组不一定对应于统一SAP层102处呈现的分组,因为 它们可能经历了转译和重新打包。 W64] 在实施例中,传统上驻留在介质特定MAC中的一些MAC功能被整合到统一MAC引 擎(执行多个介质类型的所述功能)中,并且进一步与C畑N类型的功能集成。通常,MC执 行很多排队和缓冲管理W应付QoS要求和流量优先化/整形。在一些实施例中,MC还可 W执行分组再传输和再排序。在单个集成引擎执行〇)HN和多个MC功能两者的情形下,所 需要的存储器的大小可W减少,运是由于队列和缓冲区数目的减少W及资源在多个介质特 定接口当中的共享。例如,在一个实施例中,可W消除MAC队列,并且CDHN队列可W用于所 有用途。同时,CPU的单个实例可W管理多个介质特定MAC,从而提供对成分和复杂性的减 少。 W65] 在实施例中,控制器还可W确定各种处理块W及不同的MC和PHY块的省电模式 的状态(诸如时钟频率控制)W及掉电状态。在一些情形下,控制器还可W调度在此期间 不允许网络接口进行传输或者网络接口被调度为掉电的时间区间。由控制器做出的确定可 W包括确定使用哪个省电策略W及发出实现运些功率管理策略的命令和控制信号。此外, 功率管理策略的确定可WW各种组合做出,W便满足特定用户的需要,或者满足特定类型 的网络或者网络用例情况的需要。例如,如果内容源正在向回放设备传输视频和音频,则音 频内容可W经由与视频内容不同的链路传输。因为视频和音频具有不同的带宽需要,相比 于如果它们在相同的流中传输或者是经由相同的链路的不同流,可W对链路进行进一步优 化。
[0066]图4b图示了根据备选实施例的适配器系统350。系统350相似于图4a中描绘的 系统300,但是添加了MC处理引擎352。在实施例中,MC处理引擎352可W在系统中的 多个介质特定MAC当中执行排队功能。例如,MC处理引擎352可W整合否则将驻留在介 质特定MC中的排队功能,该介质特定MC驻留在MC/PHY块354、356W及358中。运种 实施例的优势包括能够进一步减少系统实施方式的尺寸和复杂性。 阳067]在实施例中,MC处理引擎352执行在系统中的多个介质特定MC当中共同或者相 似的MC功能。作为示例,它可W将所有否则将驻留在介质特定MC中的排队与抽象层所 必要的排队整合成单个经优化引擎,其进一步允许了减少整个实施方式的尺寸和复杂性。
[0068]图4a至图4b所示的系统可W在单个集成电路上实现,或者可W使用多个集成电 路或者本领域已知的其它部件来实现。控制器可W使用微处理器、微控制器、自定义逻辑、 或者其它本领域已知电路实现。在一些实施例中,控制器的操作可W是可进行软件编程的、 W可W或者不可W配置和/或编程的硬件实现、或者两者的组合。
[0069] 在一些实施例中,功率可W在四个域中减少:在单个设备中的单个网络接口中; 在跨共享该网络的所有设备的单个网络接口中;在单个设备中的多个网络接口中;W及在 跨可W使用运些网络通信的设备联合体的多个网络接口中。因此,在一些实施例中,功率可 W如下减少:在单个设备上的单个MC/PHY实施方式内;在跨整个网络的单个MC/PHY实 施方式内;跨单个设备上的多个MC/PHY实施方式;W及跨多个MC/PHY实施方式(跨整个 网络)。虽然在本文中关于IE邸1901(作为网络MC/PHY的示例)和IE邸1905. 1-2013(作 为混合网络的示例)描述了实施例,但是实施例可W超出运些具体描述的上下文而广泛应 用。
[0070] IE邸1901标准定义了用于化C的MC/PHY,包括对用于介质协调的时分多址 灯DMA)和载波感测多址(CSMA)模式的规定。IE邸1901网络包括单个网络管理节点,称 为BSS管理器,其为网络上的其它设备提供稳定的时钟参考,并且其协调用于设备通信的 TDM和CSM时段的分配。
[0071] IE邸1901中的TDMA区域由BBS管理器管理,并且通过网络信标度eacon)中的 永久和非永久调度BENTRY传达到网络站。为了在TDMA区域中通信,站必须按流量规范 0'S阳C)表征可能出现在TDMA区域中的网络流量,并且在TDMA分配请求中将运一TSPEC呈 现到BSS管理器。图5图示了用于IE邸1901的示例信标时段配置。
[0072] 图示无线电参数协商的图500图示在图6中。在IE邸1901网络中,单播通信参 数是表示为站A502的源和表示为站B504的目的地之间的协商的产物。在该协商处理 中,站A502首先将SOUND帖506发送到站B504。在接收到SOUND帖时,站B504从PHY 收集关于该帖的接收保真度的信息。运一信息被用于计算站A502应该用于与站B504的 未来通信的无线电配置信息(或者"声调图")。站B504用S0UND_ACK508对SOUND帖做 出响应,从而指示站A是否应该在声调图被返回到站A502之前发送更多SOUND帖506。在 收集了足够的信息之后,站B504将向站A502发送CM_CHAN_EST.indication(指示)消 息510。运一消息包括站A502应该用于未来向站B504的传输的声调图集合。
[0073] 虽然IE邸1901PHY被设计为能够高达4096-QAM调制,但是大百分比的介质时间 将具有需要少得多的发送器和接收器准确性的形式。在运种时段期间,PHY时钟可WW减 少的速率运行,从而节省功率。
[0074] 在没有站在进行传输时(介质空闲),PHY可W仅需要足够的准确性W检测优先 级分辨率符号(PRS)(在PRS窗口期间)或者前导码的开头。在检测到PRS之后,PHY不需 要接收任何附加的介质信号,直到当前PRS时段结束。另一方面,在处理MC协议数据单元 (MPDU)时接收有效载荷需要增加接收器保真度:前导码的开头可W比前导码到帖控制边 界更简单地检测到;并且相比于解码帖控制或者有效载荷数据,检测前导码的结尾更简单。 在实施例中,MPDU的较简单部分可W潜在地在降低的采样频率下被传输和接收,从而节省 功率。例如,在实施例中,初始前导码检测(和PRS检测)可W比前导码边界检测在更低的 采样频率下运行。 阳0巧]图7图示了MPDU格式和接收状态图550。在接线上的流量处于空闲的同时,接 收器开始捜索前导码状态560。当接收器接收到前导码552时,接收器转变为捜索前导码 结尾状态562。在电信工业协会灯IA)帖控制(FC) 554的接收处,接收器转变为接收TIA FC564,直到接收AVFC566,在接收AVFC566情形下接收器转变为接收ACFC状态。运 些TIAFC消息符合"TIA/TR-30.1,TIA1113:AMediumSpeedOJpto14Mbps)PowerLine Communications(F*LC)Modem,May2008"[TIA1113]标准,其整体内容并入于此。一旦接收 到有效载荷帖558,则接收器转变为接收有效载荷帖状态568。在有效载荷帖558的接收完 结时,接收器再一次呈捜索前导码状态560。
[0076] 减少采样时钟速率可W对功率消耗产生有益影响;并且完全禁用接收逻辑可W产 生甚至更大的积极影响。运需要标识其中没有有效数据应该接收的时段。运种时段可W称 为"接收器无关时段"或者RIP。一些RIP容易标识(诸如当站本身是发送器时或者在MPDU 间的区间期间),一些RIP将由于接收操作的阶段性本质而出现,而其它的RIP依赖于单独 站性质和信标时段中的区域类型。
[0077] 一些RIP包括在检测到接线上的MPDU数据与接收器无关和接收器用于该MPDU的 虚拟载波感测定时器到期之间的时间。运可WW至少两种方法发生:对于MPDU数据的早期 接收操作可能失败(阻止后期接收一一例如检测前导码结尾失败可W阻止帖控制接收,并 且帖控制解码失败可W阻止有效载荷接收);或者早期MPDU数据可W指示本地接收器不是 所旨在的接收方。例如,目的地终端设备标识符或者AV帖开始(Start-Of-Frame)帖控制 中的短网标识符可能不匹配本地设备的配置。在任一情形下,该帖保证不W本地设备为目 的地,并且在本发明的一些实施例中可W忽略。
[0078] 其它RIP可W通过信标区域分配确定。一般地,不参与特定全局或者本地链路的 站在被分配到运些链路的TDMA区域期间不活跃于介质上。度SS管理器或者代理BSS管理 器是例外,其需要在TDM区域期间为了计费和维护目的而收听介质活动)。站一般不需要 在停工(Stayout)或者受保护区域期间收听介质,并且一般仅BSS管理器将需要在用于外 网的信标区域期间收听介质。
[0079] 如先前描述的,在停工或者受保护区域期间,站既不发送也不接收网络有效载荷。 因此,功率消耗速率在运些区域期间可W大幅减少。IE邸1901BSS管理器站控制信标区域 的总体结构。图5图示了具有停工区域402和412、信标区域404和414XSMA区域406、W 及TDM区域408和410的示例信标区域配置400。通过减少CSMA区域406的大小,并且增 加停工区域402或者414的大小,BSS管理器可W减少跨IEEE1901网络中的每个设备的 功率消耗。
[0080] 减少CSMA区域406的大小将减少整个网络的可用带宽,运可能降低用户感知网络 性能。在实施例中,运一担忧可W通过使BSS管理器观察在CSMA时段期间的介质利用率, 来部分地解决。当使用率下降到某个阔值之下足够的时间段时,BSS管理器可W增加停工 区域402或者414的持续时间并且减少CSMA区域406的持续时间。如果使用率超过不同 阔值足够的时间段,则BSS管理器可W执行相反的操作,使更多时间可用于CSMA期间的网 络流量。
[0081] 用于通信的声调图可W对发送器的功率消耗产生一些作用。例如,高带宽声调图 可能每个活跃传输时间需要比低带宽声调图更多的功率,运是由于处理了更大量的数据。 高带宽声调图还可能需要比低带宽声调图更少的介质上的活跃传输时间。因为将传输数 据放置在介质上比针对要接收的MPDU轮询介质需要更多的能量,运暗示着,在信号生成等 级,每单位传输数据,更高带宽声调图通常将比低带宽声调图节能。当可能针对传输从声调 图集合中选择时,实施例功率消耗可W通过使用该声调图而减少,运将导致:第一,最少量 的能量被放置在介质上;W及第二,需要最少的能量用于编码数据。在实际中,运通常将意 味着确定哪些声调图将在介质上占据最短的时间段,并且于是从该集合选择最低带宽的声 调图。
[0082] 在实施例中,减少所传输的信号中的能量也可W帮助减少设备中的功率消耗。然 而传输幅度的统一减少很可能降低接收器处的信噪比(SNR),从而损害QoS,有策略地减少 特定频率范围内的发送器幅度可W减少用于发送MPDU所需要的功率,并且不会劣化一一并 且甚至可W改进一一一些实施例中的接收器性能。实施例发送器可W通过减少声调图中的 不活跃频率上的传输幅度W利用运一机会。可W通过在IE邸1901网络级修改声调图协商 处理对其进一步改进。运种技术在下面描述。
[0083] 任何IE邸1901长MPDU需要超过用于传达有效载荷严格必要的通信开销:其包括 MPDU报头;MPDU的传输可能向帖流中引入填补;并且通常将预期接收器传输响应MPDU。因 此,减少给定数量的有效载荷所需要的MPDU的数目可W改进IE邸1901网络的效率。在一 些情形下,站将能够确定目的地不立即需要可用于传输的数据。在运种情形下,站可W推迟 传输,直到接收方需要该数据,或者已经积累了足够的数据使得传出的传输将最佳高效。
[0084] 图8图示了用于延迟优化传输的逻辑结构600和对应MPDU601。在逻辑结构600 中,MSDU602、606W及608连同填补区域604和610-起被映射到PHY块612、614、616W 及618中,使得填补区域604延伸到PHY块614的结尾。在产生的MPDU中,PHY块612和 614跟随报头620,并且PHY块616和618跟随由响应块622分离的报头624。 阳0化]图9图示了用于效率优化传输的逻辑结构630和对应的MPDU631。在逻辑结构 630中,MSDU602、606W及608连同填补区域632 -起被映射到PHY块612、614W及616 中,使得填补区域632延伸到PHY块616的结尾。在产生的MPDU中,PHY块612、614W及 616跟随报头634,之后是响应块622。
[0086] 所有TDMA区域具有预期的流量模式(其中流量模式包括如下方面,即预期的介质 使用率、两个通信端点)。在TDMA区域内,接收站将总是知道传输站的身份。因此,接收器可 W通过预配置用于从运一特定发送器接收的无线电,改进其保真度并且减少其活动。例如, 从发送器到接收器的信号质量不太可能非常频繁地改变;接收器可W依靠运一点在发送器 在接线上发送任何有效载荷之前,对其预期要应用于运一发送器的增益进行预编程。运将 简化动态接收行为,从而改进性能同时略微减少功率消耗。
[0087] 在本发明的实施例中,可W使用其可W在网络级改进功率消耗的各种实施例技
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