用於802.11e站臺的統一節電方法

2023-09-09 18:42:10 2

專利名稱：用於802.11e站臺的統一節電方法
技術領域：
本發明一般地涉及無線通信，更具體而言，本發明涉及用於無線設備的節電方法。
背景技術：
IEEE 802.11e任務組(TGe)正在定義針對服務質量(QoS)的基礎IEEE 802.11標準的增強。TGe近來採用了802.11e草案標準，該標準試圖將QoS擴展到節電站臺(station)。當前的802.11e節電方法不是統一的，並且存在下面將談到的問題。
802.11e節電機制的概述當前的802.11e草案將PS輪詢節電機制增加了兩個新的節電方法1)自動遞送節電(APSD)方法。服務質量無線站臺(QSTA)使用當前的802.11e APSD機制來建立喚醒信標，其中QSTA自動轉變到喚醒狀態，並且在每個喚醒信標之後，接入點(AP)自動將緩衝的下行鏈路幀遞送到QSTA。APSD機制是基礎802.11標準中CF可輪詢節電機制的擴展。
2)「服務安排(Service Schedule)」方法。利用802.11e服務安排方法，QSTA使用流量規範(TSPEC)信令來建立QoS服務需求。接入點(AP)中的混合協調器(HC)聚集TSPEC信息，並通過將安排元素髮送到QSTA來建立QSTA的周期性服務周期。QSTA必須被喚醒以用於開始每個服務周期。
另外，802.11基礎標準定義了節電機制，然而，該節電機制不被認為適合於QoS應用。
APSD方法對於異步應用和對等待時間不敏感的應用非常有用。然而，對於諸如語音IP(VoIP)之類的應用，APSD有以下問題
1)APSD要求非常快速的信標速率以支持典型的VoIP採樣速率；2)APSD試圖群集信標周圍的下行鏈路數據；因此，QSTA必須在幀被發送到其他QSTA時經常保持喚醒。應當注意，802.11信標包含流量指示消息(TIM)，從而使QSTA可以在同一喚醒間隔內接收到信標和下行鏈路數據。如果QSTA的TIM位被設為OFF，則QSTA可以立即返回到淺睡(Doze)(節電)狀態；否則，其必須保持喚醒以接收AP中緩衝的下行鏈路幀。
3)APSD方法給下行鏈路節電傳輸增加了「等待時間」，這是因為下行鏈路幀被延遲到下一個喚醒信標。
當前的802.11e服務安排方法有以下問題1)如當前的802.11e草案定義的「服務周期」開始於第一次成功的下行鏈路傳輸。如果在每個服務周期中沒有上行鏈路傳輸，則服務周期可能變得不同步，從而使AP和QSTA在下一個服務周期開始時間上協商不一致。一種提出的解決方案是在每個服務周期中需要至少一個上行鏈路數據幀，然而，這種解決方案是不合需要的，因為其增加了額外的流量。
2)服務周期安排所需的定時器邏輯是複雜的，並且不同於APSD機制所需的定時器邏輯。
3)服務周期機制增加了上行鏈路和下行鏈路傳輸的等待時間，這是因為傳輸被延遲到下一個服務周期。
從而，需要一種適合於QoS應用的高效節電方法。

發明內容
考慮到上述需要，在一個實施例中，本發明設想了一種方法，其中節電(PS)802.11站臺向其父AP通知其正處於自動節電遞送(APSD)模式中，在該模式中，當AP確定站臺處於「喚醒」狀態時，AP自動向站臺發送幀，否則當站臺處於「淺睡」狀態時，AP緩衝用於站臺的下行鏈路幀。通常，喚醒狀態是節電站臺可以接收下行鏈路傳輸的暫態，而淺睡狀態是站臺不能接收下行鏈路傳輸的暫態。節電站臺是在喚醒和淺睡狀態之間交替的站臺。APSD模式中的節電站臺周期性地醒來以向其父AP發送上行鏈路幀；AP在對上行鏈路幀的數據鏈路確認(ACK)中設置標記，以指示其具有為PS站臺緩衝的下行鏈路幀；PS站臺保持喚醒以接收下行鏈路幀。AP在發送的幀中設置標記，以指示其何時不再具有為PS站臺緩衝的下行鏈路幀。然後PS站臺在接收到來自AP的指示後返回到淺睡狀態，直到其具有更多被排隊的待發送的上行鏈路幀為止。
PS站臺可以是語音站臺，如下文所定義的。上行鏈路幀是周期性的語音分組傳輸，並且上行鏈路語音傳輸以對應於交互式語音通信流的分組速率的速率有效地向AP查詢緩衝的下行鏈路傳輸。PS站臺可以在靜音抑制期間生成「空」上行鏈路幀，以向AP查詢緩衝的下行鏈路傳輸。
一個方面設想PS站臺與其父AP建立安排的喚醒時刻，其與802.11信標傳輸一致。父AP在安排的喚醒時刻後自動向PS站臺遞送緩衝的下行鏈路幀。如果AP指示其不具有任何緩衝的下行鏈路幀，則PS站臺在靜音抑制期間抑制連續的「空」上行鏈路幀。PS站臺隨後進入淺睡狀態，直到其下一個安排的喚醒時刻或者其具有經排隊的待發送的上行鏈路幀為止。
該方法還設想PS站臺在上行鏈路傳輸中設置標記以指示其保持喚醒以向AP發送一個或多個連續的上行鏈路幀。AP向PS站臺發送輪詢幀以懇求上行鏈路傳輸，PS站臺在無需首先感應信道以確定其是否空閒的情況下通過發送上行鏈路幀來對輪詢幀作出響應。該方法還設想AP在下行鏈路數據幀上附帶有輪詢。數據鏈路確認可以在上行鏈路或下行鏈路數據幀上被附帶。AP或PS站臺最初感應信道空閒，然後在最初的信道感應之後在雙向突發中交替發送上行鏈路或下行鏈路幀，並且在突發中發送的每個連續幀開始時AP或PS都不感應信道以確定其是否空閒。
本發明的另一個實施例設想一種方法，該方法包括節電(PS)802.11站臺向其父AP通知其正處於自動節電遞送(APSD)模式中的步驟，在該模式中，當AP確定PS站臺處於喚醒狀態時AP自動向PS站臺發送幀，否則當站臺處於淺睡狀態時，AP緩衝用於站臺的下行鏈路幀。PS站臺與其父AP協商周期性的喚醒安排，喚醒安排包括安排的開始時刻和喚醒周期，喚醒周期被定義為每個安排的喚醒時刻之間的時間。以標準802.11定時器同步功能(TSF)對PS站臺和父AP中的喚醒時刻進行同步。喚醒周期對應於交互式通信會話中的分組速率。AP在每個安排的喚醒時刻開始時發送包含輪詢的幀，輪詢幀中的標記指示AP是否具有用於站臺的下行鏈路幀。下行鏈路幀包含暗示或明示的信道預留，該信道預留禁止來自其他站臺的傳輸，從而PS站臺響應於輪詢，在無需首先感應信道以確定其是否空閒的情況下發送幀。在每個安排的喚醒時刻後PS站臺保持喚醒，直到AP發送具有指示AP不具有為站臺緩衝的下行鏈路幀的標記的幀(可以是輪詢幀)為止。在優選實施例中，站臺是具有交互式語音應用的語音站臺，上行鏈路幀是周期性的語音分組傳輸，其中上行鏈路語音傳輸以對應於交互式語音通信流的分組速率的速率有效地向AP查詢緩衝的下行鏈路傳輸。
該實施例的另一個方面是輪詢可以附帶在下行鏈路數據幀上。PS站臺在響應於來自AP的輪詢而發送的上行鏈路幀中設置標記，以指示其會保持喚醒以向AP發送一個或多個連續的上行鏈路幀。當AP向PS站臺發送連續輪詢以懇求上行鏈路傳輸時，PS站臺在無需首先感應信道以確定信道是否空閒的情況下通過發送上行鏈路幀來對輪詢幀作出響應。數據鏈路確認可以附帶在上行鏈路或下行鏈路傳輸上。該方法還設想在AP最初感應到信道空閒之後，在最初信道感應後，在雙向突發中交替發送上行鏈路或下行鏈路幀，其中在突發中的每個連續的傳輸的開始時AP或PS都不感應信道。
當PS站臺是語音站臺時，PS站臺在交互式語音會話開始時向其父AP發送消息以與父AP協商快速喚醒安排。隨後在交互式語音會話結束時，PS語音站臺發送消息以終止快速喚醒安排。
另一個方面是AP確定喚醒安排開始時刻和喚醒周期，並選擇非重疊的安排的開始時刻和喚醒周期以最小化站臺必須保持喚醒的時間。
另一個方面是PS站臺的語音採樣速率快於喚醒/輪詢速率。語音樣本被立即排隊以待發送。然後在安排的喚醒時刻前，任何可獲得的語音樣本被接合到數據通信分組中，以使對等語音站臺接收到樣本之前的延遲最小化。
本發明的另一個方面設想了一種維護關聯客戶站臺的IP/MAC地址綁定的接入點(AP)中的代理地址解析協議(ARP)伺服器。當AP在其乙太網埠上接收到廣播ARP請求時，其搜索IP位址的IP/MAC地址綁定，該綁定與ARP請求主體中的目標IP位址相匹配。如果發現了匹配的IP位址，則AP代理ARP伺服器在其乙太網鏈路上返回「代理」ARP回復，該回復包含對應於目標IP位址的MAC地址。
作為替換解決方案，代理ARP伺服器可以將ARP請求中的目的地廣播MAC地址轉換為對應於目標IP位址的單播MAC地址。所得到的單播ARP請求幀隨後可以如同任何其他(即，節電)單播消息一樣被轉發到目標站臺，從而使站臺可以生成ARP回復。因此，AP中的ARP伺服器不需要生成代理ARP回復。
如果父AP中的代理ARP伺服器「獲知了」客戶端IP位址，則802.11客戶站臺不需要接收廣播ARP請求。AP可以通過「偵聽」客戶端發送的IP和ARP分組，來自動確定客戶端的IP位址。然而，客戶端可能在每次其漫遊到新的父AP時不發送IP或ARP分組。因此，客戶端可以通過在其802.11重關聯請求消息中包括(即，專有)IP位址元素，來向其父AP註冊其IP位址。作為替換解決方案，客戶端的IP位址可以經由網絡基礎設施被傳送到新的父AP。
在整個說明書中，除非明確定義，否則下面的術語定義如下AP-802.11接入點；突發—在單個信道接入後以快速連續方式發送的一系列幀；編解碼器—語音編碼器/解碼器，包括任何支持軟體；下行鏈路—從AP到客戶站臺；上行鏈路—從客戶站臺到AP；靜音抑制—一種語音編解碼器在交互式語音會話期間自動確定本地說話者何時空閒，並且在這種空閒期間自動抑制分組傳輸的方法；語音站臺—包含交互式語音應用的802.11客戶站臺，其中語音編解碼器將周期性模擬語音樣本轉換為數字的、分組化的語音通信流；喚醒狀態—節電站臺中的暫態，其中站臺可以接收下行鏈路傳輸；淺睡狀態—節電站臺中的暫態，其中站臺不能接收下行鏈路傳輸；以及節電(PS)站臺—根據預定的一組規則在暫時的喚醒和淺睡狀態之間交替轉換的站臺。
儘管本發明的說明書經常提到服務質量站臺(QSTA)和服務質量接入點(QAP)，但是本領域技術人員可以容易地認識到，本發明分別可適用於所有類型的無線站臺和接入點。此外，本發明的優選實施例是針對802.11網絡，但是其適合於任何類型的無線聯網環境。
從下面的描述中，本領域技術人員可以容易地清楚了解本發明的其他目的，在描述中，僅僅以最適合於執行本發明的最佳模式之一的示例方式示出並描述了本發明的優選實施例。應當認識到，本發明能夠有其他不同的實施例，並且其多個細節能夠在不脫離本發明的前提下在各個方面進行修改。因此，附圖和描述應當看作是示例性的，而非限制性的。


這裡結合的附圖形成了說明書的一部分，附示了本發明的多個方面，並且與描述一起用來解釋本發明的原理。在附圖中圖1是示出了802.11網絡的典型組件的框圖；圖2是本發明的實施例所設想的接入點的組件的框圖；圖3是示出了本發明所設想的方法的步驟的框圖；圖4是示出了本發明所設想的方法的步驟的框圖；圖5是使用輪詢+EDCF接入的示例性幀交換序列；圖6是使用輪詢+EDCF接入的示例性幀交換序列，其中站臺執行TX後(post-TX)回退(back-off)，並且在未接收到期望的ACK後使用EDCF來發送上行鏈路幀；圖7是使用安排的喚醒周期的示例性幀交換序列；圖8是由站臺啟動的未安排的喚醒周期中的示例性幀交換序列；圖9是當AP和站臺都沒有數據要發送時的示例性幀交換序列；以及圖10是用於反向輪詢的示例性幀交換序列。
具體實施例方式
在整個描述中，所示的優選實施例和示例應當被看作是本發明的示例，而不是本發明的限制。
首先參考圖1，圖1示出了典型802.11網絡100的框圖。網絡100包括兩個接入點102和104。接入點102有覆蓋區域110，接入點104有覆蓋區域112。覆蓋區域110與覆蓋區域112之間存在重疊區域114。無線站臺108被示為在接入點102的覆蓋區域110內。無線站臺108可以在接入點102的覆蓋區域110和接入點104的覆蓋區域112之間行進，這個過程一般被稱作漫遊。通常當無線站臺108從覆蓋區域110漫遊到覆蓋區域112時，其會在經過重疊區域114時改變其所關聯的接入點。骨幹網106被用來連接接入點102和接入點104。一般來說骨幹網是諸如乙太網之類的有線網絡連接，但是也可以使用任何合適的有線或無線裝置和任何標準的聯網協議。驗證伺服器116也被示為連接到骨幹網106。通常驗證伺服器被接入點用來在無線站臺108第一次與諸如接入點108之類的接入點相關聯時驗證無線站臺108。儘管上述網絡100示出了兩個接入點和單個無線站臺，但是本領域技術人員可以容易地理解，網絡可以包括任何數目的接入點和任何數目的無線站臺。
現在參考圖2，圖2示出了本發明所設想的接入點200的典型組件部分。接入點200具有用於控制接入點200的操作的控制器202。一般來說，控制器202是基於微處理器的。存儲器204被控制器202用於存儲目的。存儲器204可以由隨機訪問存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、非易失性隨機訪問存儲器(NVRAM)、其他類型的存儲器和其組合構成。典型接入點200包括無線收發器210和乙太網收發器212。無線收發器210被用來與無線站臺發送和接收消息。乙太網收發器212用於沿著接入點之間的骨幹網(圖1的106)發送和接收消息。該示例中的接入點200還包括代ARP伺服器206，其自身帶有存儲器208。代理ARP伺服器206可以實現為軟體、硬體或其組合的形式。存儲裝置208可以包括盤型存儲器、RAM或者被用於存儲與接入點200相關聯的無線站臺的IP和MAC綁定的其他存儲器。代ARP伺服器也可以與控制器202共享存儲器204，而不是有其自身的單獨存儲器208。
本發明的一個方面是新的輪詢+EDCF接入方法，該方法將輪詢和EDCF信道接入組合在一起。本發明的另一個方面是新的經安排喚醒時刻節電方法，其取代了當前的802.11e的安排方法，並且包含802.11e APSD方法。分布式TSF定時器被用來同步喚醒時刻。本發明的另一個方面是定義了一致的節電狀態轉變規則。QSTA可以設置QoS幀中的更多數據(More data)位以啟動未經安排的喚醒周期(即，指示其還有被緩衝的幀待發送)。
本發明的另一個方面是簡化了用於混合協調功能(HCF)輪詢的錯誤恢復規則，並使該規則更加健壯(robust)。HCF和(可選的)EDCFQSTA可以建立具有任意開始時刻的喚醒周期和專用周期。QAP可以實現單個的簡單定時器機制，該機制既支持節電安排，又支持周期性輪詢。此外，QAP可以實現用於節電「信標操作」目的的輪詢，而不實現更複雜的用於輪詢接入的錯誤恢復。更少的數據被群集到緊接在信標傳輸之後的周期中。被安排用於HCF輪詢的QSTA可以使用EDCF來最小化等待時間。可以使用輪詢來仲裁EDCF爭奪。利用本發明，可以交替執行上行鏈路和下行鏈路傳輸，從而更高效地使用信道。
現在參考圖3，圖3示出了本發明所設想的方法300的步驟。方法300開始於步驟302，在步驟302，站臺向AP通知站臺正工作在APSD模式中。如果沒有經緩衝的上行鏈路或下行鏈路幀，則站臺隨後將進入到淺睡狀態(未示出)。在步驟304，站臺切換到喚醒模式，並向AP發送數據幀。站臺隨後開始等待，並在步驟306接收來自AP的確認(ACK)。ACK將被設置了標記或具有更多數據位，以指示AP是否具有用於該站臺的更多幀。在步驟308，檢查標記或更多位以確定AP是否有具用於該站臺的更多幀。如果有更多的幀，則如步驟310所示站臺接收來自AP的幀。然後處理返回到步驟308。當在步驟308確定出不再有幀在AP處等待時，則在步驟312站臺返回到淺睡狀態。
圖4中示出了本發明所設想的另一個方法400。在步驟402，站臺向AP通知其工作在自動節電遞送(APSD)模式。在步驟404，站臺和AP協商周期性喚醒安排。在步驟406，喚醒安排被與802.11定時器同步功能(TSF)同步。在步驟408，AP在每個安排的喚醒時刻發送具有輪詢的幀。在步驟410，站臺響應於輪詢而發送幀，而不是首先感應信道以確定信道是否空閒。然後站臺確定在步驟408發送的輪詢是否有被設置為指示其具有用於站臺的緩衝的下行鏈路幀的標記。
如果在步驟412AP有幀，則在步驟414站臺接收來自AP的幀，並且在步驟416發送ACK。重複步驟412，這一次檢查從AP發送的幀以確定AP是否有另一個用於站臺的幀。如果AP還有另一個用於站臺的幀，則重複步驟414和416。當在步驟412確定出AP沒有用於站臺的更多的幀時，則站臺返回到淺睡狀態，如步驟418所示。
本發明的另一個方面是以如下規則定義的輪詢+EDCF接入1)已經建立了對流量流的周期性輪詢的QSTA可以使用EDCF接入來傳輸流量流的上行鏈路幀。如果未接收到期望的(QoS)ACK，則其可能還使用EDCF接入來重傳上行鏈路幀。
2)如果QSTA響應於輪詢而傳輸上行鏈路幀，並且其沒有接收到期望的ACK，則其必須在利用EDCF接入重傳幀之前，增大其對於各個接入範疇(Access Category)的重試計數，並執行TX後回退。
3)QSTA響應於來自QAP的輪詢，最多可傳輸1個上行鏈路數據幀。上行鏈路幀可以由多個片段組成。
4)當QAP接收到更多數據位被設為「1」或具有非0隊列大小的上行鏈路QoS幀時，QAP可以通過向QSTA發送QoS(+)CF輪詢二利用輪詢接入來使能上行鏈路突發。
5)如果QAP未接收到期望的響應，則QAP可以可選地重傳輪詢幀；然而，QAP不應當無限制地向可能已經返回到「淺睡」狀態的節電站臺重傳輪詢。
以上的規則3解決了當前的802.11e草案中的用於輪詢接入的錯誤恢復規則中的不明確性問題。在通常的衝突情形中，在當前的802.11e恢復規則下，QAP和QSTA都會在信道空閒PIFS時間之後重複重傳，這導致重複的衝突。
圖5中示出了利用以上規則的示例性幀交換序列。注意，規則3並不阻止QSTA突發上行鏈路幀，這是因為QAP可以輪詢連續的上行鏈路幀。在步驟502，AP向站臺發送站臺QoS數據和具有確認(ACK)的輪詢，該確認(ACK)中的更多數據標記被設置為指示其具有用於站臺的附加下行鏈路幀。在這種情形中，站臺還具有用於AP的上行鏈路幀，從而在步驟504站臺向AP發送QoS數據和ACK，該ACK中的更多數據標記被設置為指示其有另一個用於AP的上行鏈路幀。在步驟506AP發送QoS數據和輪詢，但是這一次更多數據標記被設為off。站臺在步驟508以QoS數據和更多數據標記被設置的ACK作出響應。在步驟510AP只向站臺發送QoS ACK和輪詢。AP在步驟506指示其不再有用於站臺的數據，因此其只發送QoS ACK和輪詢。當站臺接收到ACK時，在步驟512其向AP發送QoS數據和ACK但是這一次更多數據標記被設為off。因此，在步驟514AP向站臺發送QoS ACK，AP和站臺之間的傳輸結束。在優選實施例中，AP只在步驟502之前感應信道是否空閒，而在步驟502之後AP或站臺都不執行進一步的信道空閒感應。
在圖6所示的示例性序列中，站臺(QSTA)執行TX後回退，並且在未接收到期望的ACK之後使用EDCF來發送上行鏈路幀。處理開始於步驟602，在步驟602，AP向站臺發送QoS輪詢。在步驟604，站臺向AP發送QoS數據。在步驟606，站臺確定其還未接收到對在步驟604中發送的QoS數據的響應，並且開始TX後回退。然後在步驟608，站臺在TX後回退之後感應到信道空閒，並且使用EDCF來發送QoS數據(上行鏈路)幀。
本領域技術人員可以容易地理解，輪詢+EDCF接入方法對節電和活性(active)站臺都是有用的。對於活性站臺，輪詢+EDCF接入機制可用來最小化輕度到中度負載的信道上的延遲，並且仲裁擁塞期間的EDCF爭奪QSTA可以使用802.11e TSPEC信令來建立「服務安排」。QAP對於活性模式中的QSTA可以啟動輪詢定時器，其周期在邊際上長於服務安排周期。每次當從QSTA接收到1個或更多個上行鏈路幀的集合時，就可以重新啟動輪詢定時器。如果輪詢定時器期滿，則因為QSTA沒有發送上行鏈路幀，所以QAP可以輪詢QSTA(即，以仲裁爭奪)。對於節電QSTA，輪詢+EDCF接入機制可用來在「喚醒周期」開始時生成周期性輪詢。周期性輪詢如同每QSTA信標一樣動作，這是因為它們能夠使QSTA在沒有其他流量的情況下立即返回到淺睡狀態。例如，QSTA可以在其安排的喚醒時刻醒來，接收輪詢，並且如果輪詢中的標記指示AP沒有任何緩衝的用於QSTA的下行鏈路幀，則立即返回到淺睡狀態。
本發明的另一個方面是對當前APSD機制的擴展，其中QSTA可以建立周期性安排的喚醒時刻，該時刻可以與信標傳輸對齊，也可以不對齊。QSTA必須在每個安排的喚醒時刻時是喚醒的，並且必須以與當前APSD機制相同的規則保持喚醒。「安排的喚醒周期」開始於安排的喚醒時刻，並且在QSTA接收到更多數據位被設為「0」的下行鏈路幀或接收到TIM位被設為off的信標時結束。QAP將周期性喚醒時刻安排的「開始時刻」建立為TSF定時器值，並將喚醒周期建立為TSF定時器單位(tick)的整數倍。QAP可以為多個站臺建立不重疊的喚醒安排，以使爭奪和QSTA必須保持喚醒的時間最小化。QAP和QSTA之間的喚醒周期同步是經由普通的TSF定時器同步來實現的；因此，該機制解決了與當前的802.11e服務安排機制相關聯的同步問題。注意，AP和所有的關聯站臺都共享一個分布式TSF定時器。
這裡所述的「喚醒時刻」機制是在802.11文件03/107r1中描述的增強APSD機制的擴展。所提出的喚醒時刻機制將03/107r1機制與TSPEC信令集成在一起，並且支持「未安排的喚醒周期」。需要對喚醒時刻機制進行的變化如下1)在文件03/107r1中定義的APSD安排元素取代了當前的802.11草案中的安排元素。
2)使用TSPEC信令來建立周期性輪詢的QSTA不需要利用APSD請求元素來請求安排(如文件03/107中所提出的那樣)。相反，QAP可以從TSPEC參數中導出安排，並以異步方式發送APSD安排元素以為這種節電QSTA建立喚醒安排。
3)APSD信令機制可以可選地被擴展，如文件03/107r1中所描述的那樣，從而使QSTA可以請求安排的喚醒時刻，而無需使用TSPEC信令。QAP可以利用APSD元素使所請求安排無效。
4)QSTA可以通過發送更多數據位被設為「1」的上行鏈路QoS幀，來在任意時刻啟動未安排的喚醒周期。
5)QAP可以通過發送更多數據位被設為「1」的下行鏈路QoS(即ACK)幀，來啟動未安排的喚醒周期。
6)802.11喚醒等待時間(WakeupWaitTime)參數可以可選地設為站臺在每個安排的喚醒時刻發送上行鏈路幀之前應當等待的時間。
7)已經建立了安排的喚醒周期的QSTA也可以發送PS輪詢幀。
如文件03/107r1中所描述的那樣，安排的喚醒時刻可以與信標傳輸時刻對齊，也可以不對齊，並且喚醒時刻之間的周期可以是信標周期的整數倍，也可以不是信標周期的整數倍。QAP可以容易地將基於信標的喚醒參數轉換為基於時間的參數。注意，QSTA可以使用如當前的802.11e草案中所定義的APSD機制來建立與信標傳輸對齊的喚醒時刻。
下面的定義用來定義節電狀態轉變「喚醒周期」是QAP可以向節電QSTA發送數據和/或輪詢幀的時間周期。喚醒周期開始於「喚醒時刻」。「安排的喚醒周期」跟在「安排的喚醒時刻」後。非AP QSTA可以在任何時刻啟動「未安排的喚醒周期」。節電QSTA在喚醒周期期間處於「喚醒」狀態。不處於喚醒狀態的節電QSTA處於「淺睡」狀態。注意，QAP和QSTA都必須在QSTA的節電狀態方面達成一致。下面的用於帶有喚醒時間機制的節電操作的規則是本發明所設想的1)工作在「活性」模式中的QSTA決不會處於喚醒或淺睡狀態。當QSTA轉變到活性模式時，刪除了任何現有的喚醒時刻安排。
2)由QAP以APSD安排元素建立的喚醒安排使任何現有的安排(例如，以APSD請求建立的安排)無效。
3)如果對於節電QSTA建立了周期性喚醒安排，則在每個安排喚醒時刻QSTA自動轉變到喚醒狀態。
4)處於淺睡狀態的QSTA在每次其發送更多數據位被設為「1」的上行鏈路QoS幀時轉變到喚醒狀態。
5)處於淺睡狀態的QSTA在其接收到更多數據位被設為「1」的下行鏈路QoS幀(即，ACK幀)時轉變到喚醒狀態。
6)如果QSTA沒有接收到對上行鏈路QoS幀的ACK，以及所有的上行鏈路幀的連續重傳，則其轉變到喚醒狀態。
用於終止安排的或未安排的喚醒周期的規則如下7)處於由QAP啟動的安排的喚醒周期或未安排的喚醒周期中的QSTA當接收到來自QAP的更多數據位被設為「0」的幀或者其關聯ID(AID)位被設為「0」的TIM時，轉變到「淺睡」狀態。
8)當處於自啟動的未安排的喚醒周期中的QSTA發送了更多數據位被設為「0」的上行鏈路幀，並隨後接收到更多數據位被設為「0」的下行鏈路幀，或者接收到TIM位被設為「0」的信標之後，該QSTA轉變到淺睡狀態。
9)如果喚醒周期重疊，則周期被聚集，並且與聚集的規則組同時終止。例如，如果由非AP QSTA啟動的未安排的喚醒周期重疊到安排的喚醒周期中，則在QAP和QSTA都發送了更多數據位被設為「0」的幀之後，這兩個喚醒周期都結束。
以上的規則3能夠使QAP在QAP已經指出其沒有任何更多的下行鏈路數據之後繼續以非0的發送隊列大小來輪詢QSTA，如圖7所示。步驟702是站臺的安排的喚醒時刻。在步驟704，AP發送QoS數據以及更多數據標記被設為指示其沒有用於站臺的更多流量的輪詢。在步驟706，站臺以QoS數據和更多數據標記被設為指示其有更多的數據要發送的Ack作出響應。由於站臺有更多的數據要發送，所以其保持在喚醒狀態。AP以QoS Ack和更多數據標記被設為0以指示AP沒有附加流量的輪詢作出響應，如步驟708所示。在步驟710，站臺發送QoS數據和更多數據標記被設為指示站臺不再有數據要發送的Ack。在步驟712，AP以更多數據標記被設為指示AP沒有用於站臺的更多數據的Ack作出響應。由於AP或站臺都不再有數據要發送，所以在步驟714，站臺返回到淺睡狀態。
以上的規則4能夠使QAP在QSTA啟動的未安排的喚醒周期中向QSTA傳遞下行鏈路幀，如圖8所示。在步驟802，站臺向AP發送更多數據位被設為0以指示其不再有上行鏈路幀的QoS數據。在AP接收到在步驟802中發送的QoS數據後，其發送更多數據標記被設為1以指示其有用於站臺的緩衝的下行鏈路幀的QoS ACK。然後在步驟806，AP發送QoS數據，其更多數據被設為off以指示其沒有附加數據。在步驟808，站臺以更多數據標記被設為off的ACK作出響應，從而在步驟810返回到淺睡狀態。如果在步驟806更多數據標記被設為on，則會重複步驟806和808，直到AP已經向站臺發送了所有經緩衝的幀為止。
除非在每個安排的喚醒周期開始時不發送幀，否則安排的喚醒時刻(SWT)機制不是有效的。例如，如果QSTA喚醒而AP沒有發送幀，則QSTA必須保持喚醒，直到其在下一個信標中接收到TIM為止。
安排的喚醒時刻(SWT)機制對於已經建立了與QSTA的喚醒安排一致的HCF輪詢安排(即，經由TSPEC信令)的QSTA來說是有效的。這種輪詢安排保證了QSTA將在接近每個安排的喚醒周期的開始時接收到(可能是附帶的)輪詢。對於節電目的來說，安排的輪詢更像每QSTA信標一樣動作。圖9中示出了QAP或QSTA都沒有數據要發送的情況下的幀交換序列。在步驟902，AP向站臺發送更多數據被設為off的QoS輪詢。在步驟904，站臺通過向AP發送更多數據被設為off的ACK來作出響應。由於站臺或AP都沒有幀要發送，所以在步驟906站臺返回到淺睡狀態。
在圖9的示例中，站臺可以在其接收到輪詢並發送ACK(輪詢和ACK中的更多數據位都被設為「0」)之後立即返回到淺睡狀態。注意，在沒有輪詢或其他下行鏈路幀的情況下，規則要求QSTA保持喚醒，直到其接收到TIM(例如，在下一個信標中)為止。
在當前的802.11e草案中，如果ACK幀丟失，則上述的幀交換序列中存在問題。QSTA被禁止使用EDCF來發送「輪詢的」QoS流量流的上行鏈路幀。因此，AP必須向QSTA重傳輪詢，直到其接收到期望的響應為止。注意，如果QSTA在ACK丟失後返回到淺睡狀態，則所有輪詢的重傳也將會失敗。該問題部分地通過允許QSTA使用EDCF來發送幀(如果未接收到期望的輪詢)從而使QAP不必無限地重傳輪詢來加以解決。如果接入方法是輪詢+EDCF，則當未接收到期望的響應時，QAP不必無限地重傳輪詢幀。輪詢+EDCF接入還能夠使QSTA以QSTA確定的時間和間隔針對緩衝的節電幀來有效地「反向輪詢」QAP。不需要附加的安排或QSTA/QAP同步。圖10中示出了反向輪詢機制。
如步驟908所示，喚醒時刻由站臺確定。一旦站臺處於喚醒狀態，則如步驟910所示，站臺發送更多數據被設為off的QoS空。在本示例中，AP在步驟912以更多數據被設為on以指示其有更多幀的QoS ACK作出響應。然後在步驟914，AP向站臺發送QoS數據。在步驟914，更多數據被設為off，以向站臺指示AP不再有下行鏈路幀。如步驟916所示，站臺通過向AP發送更多數據被設為off的ACK來作出響應，然後如步驟918所示返回到淺睡狀態。
實現方式的考慮本發明有利於簡單的HCF安排器或接近於時分復用的更為複雜的安排器，在簡單的HCF安排器中，輪詢如同任何其他幀一樣被簡單地排隊以待發送。
APSD元素中的基於信標的參數也可以容易地被轉換為時間值；因此，QAP可以實現支持任何喚醒安排(即，與信標對齊或不對齊)的單個定時器機制。也可以用相同的定時器機制來在每個喚醒周期的開始時生成輪詢。
AP可以用APSD安排元素來修改開始時間和喚醒間隔，以使喚醒周期的重疊最小化。AP也可以修改喚醒周期以適應粒度更小的定時器。
QSTA可以容易地改變其喚醒安排。例如，處於備用狀態的VoIPQSTA可以建立相對較慢的喚醒安排，而喚醒時刻與信標傳輸對齊。VoIPQSTA在具有活性呼叫時可以建立未對齊的、更快的喚醒安排。
本發明的另一個方面設想維護關聯客戶站臺的IP/MAC地址綁定的AP中的代理ARP伺服器。當AP在其乙太網埠上接收到廣播ARP請求時，其搜索IP/MAC地址綁定，以尋找與ARP請求主體中的「目標IP位址」匹配的IP位址。如果發現了匹配IP位址，則AP代理ARP伺服器在其乙太網鏈路上返回「代理」ARP回復，其包含對應於目標IP位址的MAC地址。作為替換解決方案，代理ARP伺服器可以將ARP請求中的目的地廣播MAC地址轉換為對應於目標IP位址的單播MAC地址。然後，所得到的單播ARP請求幀可以如同任何其他(即，節電)單播消息一樣被轉發到目標站臺，從而使站臺可以生成ARP回復。因此，AP中的ARP伺服器不需要生成代理ARP回復。
如果父AP中的代理ARP伺服器「獲知了」客戶站臺的IP位址，則802.11客戶站臺不需要接收廣播ARP請求。AP可以通過「偵聽」客戶站臺發送的IP和ARP分組，來自動確定客戶端的IP位址。然而，客戶站臺可能在每次其漫遊到新的父AP時不發送IP或ARP分組。為了解決這一問題，客戶站臺可以通過在其802.11重關聯請求消息中包括(即，專有)IP位址元素，來向其父AP註冊其IP位址。作為替換解決方案，當客戶端漫遊時，客戶站臺的IP位址可以經由網絡基礎設施被傳送到新的父AP。
下面將描述量化由代理ARP輔助的802.11「無線電」節電的嘗試。該分析並不考慮主機計算機的功耗或「睡眠」狀態中的無線電功耗。
如果滿足a)代理ARP伺服器正在生成用於客戶端的代理ARP回復，b)客戶端不需要接收任何其他的組播消息，和c)客戶端知曉代理ARP服務，則節電802.11站臺不需要一直保持喚醒以接收節電組播/廣播傳輸。最後一個要求可以通過幾種方式來解決。客戶端可以被配置用於依賴於代理ARP服務。然而，這種解決方案要求手工用戶配置，並且客戶端不能漫遊到不提供代理ARP服務的AP。作為更好的解決方案，AP可以經由包含在(重)關聯響應消息中的(即，專有)元素，來「廣告」其正提供代理ARP服務。
在以下的示例性分析中，首先對必須接收組播/廣播傳輸的節電站臺計算喚醒佔空比。然後對不需要接收組播/廣播傳輸的節電站臺計算佔空比。代理ARP的節電優點高度取決於客戶端應用、轉發到802.11鏈路上的廣播/組播流量的量以及802.11信道參數和特性。使用了下面的假設1)100Mbps乙太網LAN的0.4％被用於在802.11鏈路上轉發的廣播/組播流量，這說明400Kbps的組播數據速率*；2)基本組播速率是5.5Mbps**；
3)發送具有短PHY頭部的802.11組播幀。PHY頭部以2Mbps發送；4)以DCF信道接入來傳遞組播幀，並且CWmin值是31；5)用於組播發送的信道爭奪最小；6)平均組播分組大小是500位元組。因此，組播分組速率是每秒100個分組；以及7)此應用沒有正在生成或接收幀。
*在802.11鏈路上轉發的IP組播流量的量可以通過在連接到802.11AP的交換機上啟用「IGMP偵聽」來明顯減少。默認地，「IGMP偵聽」在Cisco交換機上啟用。如果「IGMP偵聽」被在交換機上啟用，則「IGMP通用查詢」選項應當在AP上啟用。默認地，「IGMP通用查詢」選項在Cisco AP上被禁用，Cisco AP是可以從Cisco系統公司，170WestTasman Dr.，San Jose，CA 95134獲得的，該公司是本發明的受讓人Cisco技術公司的分公司，並與其在同一地址。
**組播/廣播流量以「基本組播速率」在802.11鏈路上發送，該速率常常低於「基本速率設置」中的最高速率。
每分組發送時間MAC頭部和FCS是8×24位元組＝192位Mbps＝96微秒有效載荷是8×500位元組＝4000位@5.5Mbps＝727微秒平均TX後回退是16時隙時間＝320微秒DIFS(幀間空間)＝30微秒總數＝1173微秒每秒總時間＝1.17毫秒/分組×100分組/秒＝117毫秒/秒。因此，帶寬的11.7％被用於組播(在沒有信道爭奪的情況下)。
在該示例中，必須接收組播/廣播幀的節電站臺的佔空比大約為12.0％(其包括用於接收所有DTIM信標的開銷)。
處於備用模式的節電VoIP站臺必須周期性地喚醒以接收信標，即使其不需要接收組播/廣播時也是如此。如果AP具有為站臺緩衝的節點幀，則站臺在TIM中的位被設置。假設處於備用模式的VoIP站臺必須至少每0.5秒喚醒一次以最小化呼叫建立等待時間是合理的。在沒有爭奪的情況下，站臺應當能夠在1-2毫秒內喚醒，接收信標，並返回到淺睡狀態。因此，不需要接收組播/廣播的站臺的佔空比大約為0.2％。
在該示例中，代理ARP可以潛在地減少功耗，減少因子為50∶1。還要注意，最重要的貢獻因子是組播/廣播流量的量—這是高度可變的。
已經給出了本發明的優選實施例的前述描述，以用於說明和描述目的。但這並不是窮舉性的，或者要將本發明限制在所公開的精確形式。在上述的教導下可以進行明顯的修改或變化。所選擇和描述的實施例是為了提供本發明原理的最佳說明，從而其實際應用能夠使本領域技術人員根據適合於特定使用所預期的在各種實施例和各種修改的情況下利用本發明。所有這些修改和變化都在所附權利要求確定的本發明的範圍內，所附權利要求應當被公正、合法和公平的解釋。
本申請涉及2003年3月21日遞交的美國申請No.10/394,780。
權利要求
1.一種使802.11站臺節電的方法，所述站臺在喚醒狀態和淺睡狀態之間切換，所述步驟包括切換到淺睡狀態；切換到喚醒狀態；向接入點發送上行鏈路幀；接收來自所述接入點的對所述上行鏈路幀的確認，所述確認中的標記被設置為指示所述接入點具為所述站臺緩衝的幀；接收來自所述接入點的緩衝的下行鏈路幀；以及只有在所述緩衝的下行鏈路幀中的標記指示所述接入點不具有為所述站臺緩衝的另一個下行鏈路幀之後，才返回到所述淺睡狀態，其中所述淺睡狀態中的功耗小於所述喚醒狀態中的功耗。
2.如權利要求1所述的方法，還包括通知接入點所述802.11站臺正工作在自動節電遞送模式中。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述802.11站臺是語音站臺，所述上行鏈路幀是周期性的語音分組傳輸，所述方法還包括以對應於交互式語音通信流的分組速率的速率向所述接入點查詢緩衝的下行鏈路傳輸。
4.如權利要求3所述的方法，還包括在靜音抑制期間發送預定的上行鏈路幀，以向所述接入點查詢緩衝的下行鏈路傳輸。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述預定上行鏈路幀是空數據幀。
6.如權利要求3所述的方法，還包括與所述接入點建立安排的喚醒時刻，其與802.11信標傳輸一致；在安排的喚醒時刻後自動接收來自所述接入點的緩衝的下行鏈路幀；當所述接入點指示其不具有緩衝的下行鏈路幀時，在靜音抑制期間抑制連續的預定上行鏈路幀；返回到所述節電狀態，直到下一個安排的喚醒時刻出現和所述802.11站臺具有上行鏈路幀這兩種情況中的至少一種出現為止。
7.如權利要求1所述的方法，還包括由所述802.11站臺在所述上行鏈路幀中設置標記，以指示所述802.11站臺將保持在工作狀態中以發送連續的上行鏈路幀。
8.如權利要求7所述的方法，還包括接收來自所述接入點的輪詢以懇求上行鏈路傳輸；以及在無需首先感應信道以確定所述信道是否空閒的情況下發送上行鏈路幀。
9.如權利要求8所述的方法，還包括接收在下行鏈路數據幀上附帶的輪詢。
10.如權利要求9所述的方法，還包括將下行鏈路數據幀的數據鏈路確認添加到上行鏈路數據幀。
11.如權利要求9所述的方法，還包括接收在下行鏈路數據幀上附帶的數據鏈路確認。
12.如權利要求1所述的方法，還包括感應所述信道何時空閒；在所述初始信道感應之後，發送在上行鏈路和下行鏈路數據幀的雙向突發中交替出現的至少一個上行鏈路幀；以及在無需感應所述信道何時空閒的情況下發送至少一個連續的上行鏈路幀。
13.一種802.11站臺，包括用於切換到節電狀態的裝置；用於切換到工作狀態的裝置；用於向接入點發送上行鏈路幀的裝置；用於接收來自所述接入點的對所述上行鏈路幀的確認的裝置，所述確認中的標記指示所述接入點具有為所述站臺緩衝的一個或多個下行鏈路幀；用於接收來自所述接入點的緩衝的下行鏈路幀的裝置；以及用於在所述緩衝的下行鏈路幀中的標記指示所述接入點不具有為所述802.11站臺緩衝的另一個下行鏈路幀之後，返回到所述節電狀態的裝置，其中所述節電狀態中的功耗小於所述工作狀態中的功耗。
14.如權利要求13所述的802.11站臺，還包括用於通知接入點所述802.11站臺正工作在自動節電遞送模式中的裝置。
15.如權利要求13所述的802.11站臺，其中所述802.11站臺是語音站臺，所述上行鏈路幀是周期性的語音分組傳輸，所述802.11站臺還包括用於以對應於交互式語音通信流的分組速率的速率向所述接入點查詢緩衝的下行鏈路傳輸的裝置。
16.如權利要求15所述的802.11站臺，還包括用於在靜音抑制期間發送預定的上行鏈路幀，以向所述接入點查詢緩衝的下行鏈路傳輸的發送裝置。
17.如權利要求16所述的802.11站臺，其中所述預定的上行鏈路幀是空數據幀。
18.如權利要求15所述的802.11站臺，還包括用於與所述接入點建立安排的喚醒時刻的裝置，其與802.11信標傳輸一致；用於在安排的喚醒時刻後自動接收來自所述接入點的緩衝的下行鏈路幀的裝置；用於當所述接入點指示其不具有緩衝的下行鏈路幀時，在靜音抑制期間抑制連續的預定上行鏈路幀的裝置；用於返回到所述節電狀態，直到下一個安排的喚醒時刻出現和所述802.11站臺具有被排隊待發送的上行鏈路幀這兩種情況中的至少一種出現為止的裝置。
19.如權利要求13所述的802.11站臺，還包括用於由所述802.11站臺在所述上行鏈路幀中設置標記，以指示所述802.11站臺將保持在所述工作狀態中以發送連續的上行鏈路幀的裝置。
20.如權利要求19所述的802.11站臺，還包括用於接收來自所述接入點的輪詢以懇求上行鏈路傳輸的裝置；以及用於在無需首先感應信道以確定所述信道是否空閒的情況下發送上行鏈路幀的裝置。
21.如權利要求20所述的802.11站臺，還包括用於接收在下行鏈路數據幀上附帶的輪詢的裝置。
22.如權利要求21所述的802.11站臺，還包括用於將數據鏈路確認添加到上行鏈路幀的裝置。
23.如權利要求21所述的802.11站臺，還包括用於接收在下行鏈路幀上附帶的數據鏈路確認的裝置。
24.如權利要求13所述的802.11站臺，還包括用於感應所述信道何時空閒的裝置；用於在所述初始信道感應之後，發送在上行鏈路和下行鏈路數據幀的雙向突發中交替出現的至少一個上行鏈路幀的裝置；以及用於在無需感應所述信道何時空閒的情況下發送至少一個連續的上行鏈路幀的裝置。
25.一種具有在其上記錄有電腦程式邏輯的計算機可讀介質的電腦程式產品，所述電腦程式邏輯用於操作802.11無線站臺，所述電腦程式產品包括用於切換到節電狀態的裝置；用於切換到工作狀態的裝置；用於向接入點發送上行鏈路幀的裝置；用於接收來自所述接入點的對所述上行鏈路幀的確認的裝置，所述確認中的標記指示所述接入點具有為所述站臺緩衝的一個或多個下行鏈路幀；用於接收來自所述接入點的緩衝的下行鏈路幀的裝置；以及用於在所述緩衝的下行鏈路幀中的標記指示所述接入點不具有為所述802.11站臺緩衝的另一個下行鏈路幀之後，返回到所述節電狀態的裝置，其中所述節電狀態中的功耗小於所述工作狀態中的功耗。
26.如權利要求25所述的電腦程式產品，還包括用於通知接入點所述站臺正工作在自動節電遞送模式中的裝置。
27.如權利要求25所述的電腦程式產品，其中所述站臺是語音站臺，所述上行鏈路幀是周期性的語音分組傳輸，所述電腦程式產品還包括用於以對應於交互式語音通信流的分組速率的速率向所述接入點查詢緩衝的下行鏈路傳輸的裝置。
28.如權利要求27所述的電腦程式產品，還包括用於在靜音抑制期間發送預定的上行鏈路幀，以向所述接入點查詢緩衝的下行鏈路傳輸的發送裝置。
29.如權利要求28所述的電腦程式產品，其中所述預定的上行鏈路幀是空數據幀。
30.如權利要求27所述的電腦程式產品，還包括用於與所述接入點建立安排的喚醒時刻的裝置，其與802.11信標傳輸一致；用於在安排的喚醒時刻後自動接收來自所述接入點的緩衝的下行鏈路幀的裝置；用於當所述接入點指示其不具有緩衝的下行鏈路幀時，在靜音抑制期間抑制連續的預定上行鏈路幀的裝置；用於返回到所述節電狀態，直到下一個安排的喚醒時刻到達和所述站臺具有上行鏈路幀這兩種情況中的至少一種出現為止的裝置。
31.如權利要求25所述的電腦程式產品，還包括用於在所述上行鏈路幀中設置標記，以指示所述站臺將保持在所述工作狀態中以發送連續的上行鏈路幀的裝置。
32.如權利要求31所述的電腦程式產品，還包括用於接收來自所述接入點的輪詢以懇求上行鏈路傳輸的裝置；以及用於在無需首先感應信道以確定所述信道是否空閒的情況下發送上行鏈路幀的裝置。
33.如權利要求32所述的電腦程式產品，還包括用於接收在下行鏈路數據幀上附帶的輪詢的裝置。
34.如權利要求33所述的電腦程式產品，還包括用於將數據鏈路確認添加到上行鏈路幀的裝置。
35.如權利要求33所述的電腦程式產品，還包括用於接收在下行鏈路幀上附帶的數據鏈路確認的裝置。
36.如權利要求25所述的電腦程式產品，還包括用於感應所述信道何時空閒的裝置；用於在所述初始信道感應之後，發送在雙向突發中交替出現的至少一個上行鏈路幀的裝置；以及用於在無需感應所述信道何時空閒的情況下發送至少一個連續的上行鏈路幀的裝置。
37.一種用於使接入點與802.11站臺通信的方法，所述802.11站臺在工作狀態和節電狀態之間切換，所述步驟包括接收來自所述802.11站臺的說明所述站臺正工作在自動節電遞送模式中的通知；接收來自所述802.11站臺的上行鏈路幀；在對所述上行鏈路幀的確認中設置標記，以指示下行鏈路幀是被緩衝用於所述802.11站臺的；向所述802.11站臺發送至少一個緩衝的下行鏈路幀，其中發送的最後一個下行鏈路幀包含指示所述接入點不具有為所述802.11站臺緩衝的另一個下行鏈路幀的標記。
38.如權利要求37所述的方法，其中所述802.11站臺是語音站臺，所述上行鏈路幀是周期性的語音分組傳輸，所述方法還包括以對應於交互式語音通信流的分組速率的速率向所述接入點查詢緩衝的下行鏈路傳輸。
39.如權利要求37所述的方法，其中所述預定的上行鏈路幀是空幀。
40.如權利要求37所述的方法，還包括與所述802.11站臺建立安排的喚醒時刻，其與802.11信標傳輸一致；在安排的喚醒時刻後自動發送來自所述接入點的緩衝的下行鏈路幀。
41.如權利要求37所述的方法，還包括接收所述上行鏈路幀中的由所述802.11站臺設置的標記，所述標記指示所述802.11站臺將保持在所述工作狀態中以發送連續的上行鏈路幀。
42.如權利要求37所述的方法，還包括發送來自所述接入點的輪詢以懇求上行鏈路傳輸。
43.如權利要求32所述的方法，還包括發送在下行鏈路數據幀上附帶的輪詢。
44.如權利要求43所述的方法，還包括發送在下行鏈路幀上附帶的數據鏈路確認。
45.如權利要求37所述的方法，還包括感應所述信道何時空閒；在所述初始信道感應之後，發送在下行鏈路和上行鏈路幀的雙向突發中交替出現的至少一個下行鏈路幀；以及在無需感應所述信道何時空閒的情況下發送至少一個連續的下行鏈路幀。
46.一種方法，步驟包括由節電802.11站臺向接入點通知所述站臺正工作在自動節電遞送模式中；當所述接入點確定所述站臺處於喚醒狀態時，向所述站臺自動發送下行鏈路幀；當所述接入點確定所述站臺處於節電狀態時，由所述接入點緩衝下行鏈路幀；在所述站臺和接入點之間協商周期性的喚醒安排，所述安排包括安排的開始時刻和喚醒周期，所述喚醒周期被定義為每個安排的喚醒時刻之間的時間，並且對應於交互式語音通信會話的分組速率；利用所述802.11定時器同步功能使喚醒時刻同步；以及由所述接入點在每個安排的喚醒時刻開始時發送輪詢，所述輪詢包括輪詢幀，所述輪詢幀包括指示所述接入點是否具有為所述站臺緩衝的下行鏈路幀的標記。
47.如權利要求46所述的方法，還包括發送包含信道的信道預留的下行鏈路幀，所述信道預留選自由暗示信道預留和明示信道預留組成的組，其中所述信道預留禁止來自其他站臺的傳輸。
48.如權利要求47所述的方法，還包括在無需首先感應所述信道以確定所述信道是否空閒的情況下，響應於所述接入點的輪詢來發送幀。
49.如權利要求46所述的方法，其中在每個安排的喚醒時刻後所述站臺保持在喚醒狀態，直到所述接入點發送具有被設置為指示所述接入點不具有為所述站臺緩衝的下行鏈路幀的標記的幀為止。
50.如權利要求46所述的方法，其中所述站臺是語音站臺。
51.如權利要求46所述的方法，其中所述輪詢是在所述下行鏈路數據幀上附帶的。
52.如權利要求51所述的方法，還包括在由所述站臺向所述接入點發送的上行鏈路幀中設置標記，以指示所述站臺將保持在所述喚醒狀態中以向所述接入點發送至少一個連續的上行鏈路幀，所述上行鏈路幀是響應於所述輪詢被發送的。
53.如權利要求52所述的方法，還包括由所述接入點向所述站臺發送連續的輪詢，所述站臺在無需首先感應所述信道以確定所述信道是否空閒的情況下發送上行鏈路幀。
54.如權利要求53所述的方法，其中數據鏈路確認被附帶到由所述上行鏈路幀和所述下行鏈路幀組成的組中的至少一個上。
55.如權利要求54所述的方法，還包括在發送所述輪詢前感應所述信道；以及發送由在雙向突發中交替出現的所述上行鏈路幀和所述下行鏈路幀構成的組中的至少一個幀，其中所述幀在所述輪詢後被發送，並且所述信道只在初始輪詢前被感應。
56.如權利要求46所述的方法，其中所述站臺是節電語音站臺，所述方法還包括在交互式語音會話開始時由所述站臺向所述接入點發送消息以協商快速喚醒安排；以及在所述交互式語音會話結束時由所述站臺向所述接入點發送消息以終止所述快速喚醒安排。
57.如權利要求46所述的方法，還包括確定喚醒安排開始時刻和喚醒周期；以及選擇非重疊的喚醒時刻和喚醒周期以使站臺必須保持喚醒的時間最小化。
58.如權利要求46所述的方法，其中所述站臺具有比喚醒周期更快的語音採樣速率，所述方法還包括立即排隊待發送的語音樣本；以及在安排的喚醒時刻之前，將任何可獲得的語音樣本接合到數據通信分組中。
59.如權利要求46所述的方法，還包括由所述接入點確定所述站臺的網際網路協議地址；由所述接入點向所述站臺提供代理地址解析協議服務，從而使所述站臺不需要接收廣播地址解析協議請求消息；以及向所述站臺指示所述代理地址解析協議服務正由所述接入點提供。
60.如權利要求59所述的方法，其中所述站臺在遞送流量指示消息信標之後並未保持喚醒以接收廣播傳輸。
61.如權利要求59所述的方法，其中所述站臺在遞送流量指示消息信標之後並未保持喚醒以接收組播傳輸。
62.如權利要求59所述的方法，還包括向所述接入點註冊所述站臺的網際網路協議地址。
63.如權利要求62所述的方法，還包括無論何時所述站臺與第二接入點重關聯，都向所述第二接入點註冊所述站臺的網際網路協議地址。
64.如權利要求59所述的方法，還包括由所述接入點偵聽從所述站臺發送的分組，並獲知所述站臺的網際網路協議地址；由所述接入點存儲所述網際網路協議地址；以及當所述站臺漫遊到第二接入點時，經由網絡基礎設施向所述第二接入點發送所述網際網路協議地址。
65.一種用於使接入點與無線站臺通信的方法，步驟包括接收來自所述站臺的說明所述站臺處於自動節電遞送模式中的通知；在所述站臺處於節電狀態時緩衝下行鏈路幀；當所述站臺處於喚醒狀態時向所述站臺自動發送下行鏈路幀；與所述站臺協商周期性的喚醒安排，所述安排包括安排的開始時刻和喚醒周期，所述喚醒周期被定義為每個安排的喚醒時刻之間的時間，並且對應於交互式語音通信會話的分組速率；利用802.11定時器同步功能使喚醒時刻同步；以及在每個安排的喚醒時刻開始時發送輪詢，所述輪詢包括輪詢幀，所述輪詢幀包括指示所述接入點是否具有為所述站臺緩衝的下行鏈路幀的標記。
66.如權利要求65所述的方法，還包括發送包含信道的信道預留的下行鏈路幀，所述信道預留選自由暗示信道預留和明示信道預留組成的組，其中所述信道預留禁止來自其他站臺的傳輸。
67.如權利要求65所述的方法，其中所述輪詢被附帶在所述下行鏈路數據幀上。
68.如權利要求65所述的方法，其中數據鏈路確認被附帶到所述下行鏈路幀上。
69.如權利要求65所述的方法，還包括在發送所述輪詢前感應所述信道；發送在下行鏈路和上行鏈路幀的雙向突發中交替出現的至少一個下行鏈路幀，其中所述信道只在所述初始輪詢前被感應。
70.如權利要求69所述的方法，還包括在無需感應所述信道的情況下發送連續的下行鏈路幀。
71.如權利要求66所述的方法，其中所述站臺是節電語音站臺，所述方法還包括在交互式語音會話開始時接收來自所述站臺的消息；與所述站臺協商快速喚醒安排；以及在所述交互式語音會話結束時接收來自所述站臺的終止所述快速喚醒安排的消息。
72.如權利要求66所述的方法，還包括確定喚醒安排開始時刻和喚醒周期；以及選擇不重疊的喚醒時刻和喚醒周期。
73.如權利要求66所述的方法，還包括確定所述站臺的網際網路協議地址；向所述站臺提供代理地址解析協議服務，從而使所述站臺不需要接收廣播地址解析協議請求消息；以及向所述站臺指示正在提供所述代理地址解析協議服務。
74.如權利要求73所述的方法，還包括向所述接入點註冊所述站臺的網際網路協議地址。
75.如權利要求73所述的方法，還包括由所述接入點偵聽接收自所述站臺的分組，並獲知所述站臺的網際網路協議地址；由所述接入點存儲所述網際網路協議地址。
76.如權利要求75所述的方法，還包括當所述站臺漫遊到第二接入點時，經由所述網絡基礎設施向所述第二接入點發送所述網際網路協議地址。
77.一種接入點，包括用於接收來自站臺的說明所述站臺處於自動節電遞送模式中的通知的裝置；用於在所述站臺處於節電狀態時緩衝下行鏈路幀的裝置；用於當所述站臺處於喚醒狀態時向所述站臺自動發送下行鏈路幀的裝置；用於與所述站臺協商周期性的喚醒安排的裝置，所述安排包括安排的開始時刻和喚醒周期，所述喚醒周期被定義為每個安排的喚醒時刻之間的時間，並且對應於交互式語音通信會話的分組速率；用於利用802.11定時器同步功能使喚醒時刻同步的裝置；以及用於在每個安排的喚醒時刻開始時發送輪詢的裝置，所述輪詢包括輪詢幀，所述輪詢幀包括指示所述接入點是否具有為所述站臺緩衝的下行鏈路幀的標記。
78.如權利要求77所述的接入點，還包括用於發送包含信道的信道預留的下行鏈路幀的裝置，所述信道預留選自由暗示信道預留和明示信道預留組成的組，其中所述信道預留禁止來自其他站臺的傳輸。
79.如權利要求77所述的接入點，還包括用於在發送所述輪詢前感應所述信道的裝置；用於發送在下行鏈路和上行鏈路幀的雙向突發中交替出現的至少一個下行鏈路幀的裝置，其中所述信道只在所述初始輪詢前被感應。
80.如權利要求79所述的接入點，還包括用於在無需感應所述信道的情況下發送連續的下行鏈路幀的裝置。
81.如權利要求77所述的接入點，還包括用於確定所述站臺的網際網路協議地址的裝置；用於向所述站臺提供代理地址解析協議服務，從而使所述站臺不需要接收廣播地址解析協議請求消息的裝置；以及用於向客戶站臺指示正在提供所述代理地址解析協議服務的裝置。
82.如權利要求81所述的接入點，還包括用於由所述接入點偵聽接收自所述站臺的分組，並獲知所述站臺的網際網路協議地址的裝置；用於由所述接入點存儲所述網際網路協議地址的裝置。
83.如權利要求82所述的接入點，還包括用於當所述站臺漫遊到第二接入點時，經由所述網絡基礎設施向所述第二接入點發送所述網際網路協議地址的裝置。
84.一種無線站臺在自動節電遞送模式中工作的方法，步驟包括接收來自節電802.11站臺的說明所述站臺正工作在自動節電遞送模式中的通知；在所述站臺和接入點之間協商周期性的喚醒安排，所述安排包括安排的開始時刻和喚醒周期，所述喚醒周期被定義為每個安排的喚醒時刻之間的時間，並且對應於交互式語音通信會話的分組速率；利用802.11定時器同步功能使喚醒時刻同步；以及在每個安排的喚醒時刻開始時等待來自所述接入點的輪詢，所述輪詢包括輪詢幀，所述輪詢幀包括指示所述接入點是否具有為所述站臺緩衝的下行鏈路幀的標記。
85.如權利要求84所述的方法，還包括接收包含信道的信道預留的下行鏈路幀，所述信道預留選自由暗示信道預留和明示信道預留組成的組，其中所述信道預留禁止來自其他站臺的傳輸。
86.如權利要求84所述的方法，還包括所述站臺在無需首先感應所述信道以確定所述信道是否空閒的情況下，響應於由所述接入點發送的輪詢而發送幀。
87.如權利要求84所述的方法，其中在每個安排的喚醒時刻後所述站臺保持在喚醒狀態，直到接收到具有被設置為指示所述接入點不具有為所述站臺緩衝的下行鏈路幀的標記的幀為止。
88.如權利要求84所述的方法，其中所述站臺是語音站臺。
89.如權利要求84所述的方法，還包括在由所述站臺向所述接入點發送的上行鏈路幀中設置標記，以指示所述站臺將保持在所述喚醒狀態中，以向所述接入點發送至少一個連續的上行鏈路幀，所述上行鏈路幀是響應於所述輪詢被發送的。
90.如權利要求84所述的方法，其中數據鏈路確認被附帶到所述上行鏈路幀上。
91.如權利要求84所述的方法，還包括接收所述輪詢；以及發送在雙向突發中交替出現的上行鏈路幀，其中所述幀是在所述輪詢後發送的，並且所述信道只在所述初始輪詢之前被感應。
92.如權利要求84所述的方法，其中所述站臺是節電語音站臺，所述方法還包括在交互式語音會話開始時向所述接入點發送消息以協商快速喚醒安排；以及在所述交互式語音會話結束時向所述接入點發送消息以終止所述快速喚醒安排。
93.如權利要求84所述的方法，其中所述站臺具有比喚醒周期更快的語音採樣速率，所述方法還包括立即排隊待發送的語音樣本；在安排的喚醒時刻之前將任何可獲得的語音樣本接合到數據通信分組中；以及在所述安排的喚醒時刻後發送所述數據通信分組。
94.如權利要求84所述的方法，還包括向所述接入點註冊所述站臺的網際網路協議地址。
95.如權利要求94所述的方法，還包括無論何時所述站臺與第二接入點重關聯，都向所述第二接入點註冊所述站臺的網際網路協議地址。
96.一種具有在其上記錄有電腦程式邏輯的計算機可讀介質的電腦程式產品，所述電腦程式邏輯用於執行無線站臺在自動節電遞送模式中工作的方法，步驟包括用於接收來自節電802.11站臺的說明所述站臺正工作在自動節電遞送模式中的通知的裝置；用於在所述站臺和接入點之間協商周期性的喚醒安排的裝置，所述安排包括安排的開始時刻和喚醒周期，所述喚醒周期被定義為每個安排的喚醒時刻之間的時間，並且對應於交互式語音通信會話的分組速率；用於利用802.11定時器同步功能使喚醒時刻同步的裝置；以及用於在每個安排的喚醒時刻開始時等待來自所述接入點的輪詢的裝置，所述輪詢包括輪詢幀，所述輪詢幀包括指示所述接入點是否具有為所述站臺緩衝的下行鏈路幀的標記。
97.如權利要求96所述的電腦程式產品，還包括用於接收包含信道的信道預留的下行鏈路幀的裝置，所述信道預留選自由暗示信道預留和明示信道預留組成的組，其中所述信道預留禁止來自其他站臺的傳輸。
98.如權利要求96所述的電腦程式產品，還包括用於使所述站臺在無需首先感應所述信道以確定所述信道是否空閒的情況下，響應於由所述接入點發送的輪詢而發送幀的裝置。
99.如權利要求96所述的電腦程式產品，其中在每個安排的喚醒時刻後所述站臺保持在喚醒狀態，直到接收到具有被設置為指示所述接入點不具有為所述站臺緩衝的下行鏈路幀的標記的幀為止。
100.如權利要求96所述的電腦程式產品，還包括用於在由所述站臺向所述接入點發送的上行鏈路幀中設置標記，以指示所述站臺將保持在所述喚醒狀態中以向所述接入點發送至少一個連續的上行鏈路幀的裝置，所述上行鏈路幀是響應於所述輪詢被發送的。
101.如權利要求96所述的電腦程式產品，還包括用於接收所述輪詢的裝置；以及用於發送在上行鏈路和下行鏈路數據幀的雙向突發中交替出現的上行鏈路幀的裝置，其中所述幀是在所述輪詢後發送的，並且所述信道只在所述初始輪詢之前被感應。
102.如權利要求96所述的電腦程式產品，其中所述站臺是節電語音站臺，所述方法還包括用於在交互式語音會話開始時向所述接入點發送消息以協商快速喚醒安排的裝置；以及用於在所述交互式語音會話結束時向所述接入點發送消息以終止所述快速喚醒安排的裝置。
103.如權利要求96所述的電腦程式產品，其中所述站臺具有比喚醒周期更快的語音採樣速率，所述方法還包括用於立即排隊待發送的語音樣本的裝置；用於在安排的喚醒時刻之前將任何可獲得的語音樣本接合到數據通信分組中的裝置；以及用於在所述安排的喚醒時刻後發送所述數據通信分組的裝置。
104.如權利要求96所述的電腦程式產品，還包括用於向所述接入點註冊所述站臺的網際網路協議地址的裝置。
105.如權利要求97所述的電腦程式產品，還包括用於無論何時所述站臺與第二接入點重關聯，都向所述第二接入點註冊所述站臺的網際網路協議地址的裝置。
106.一種方法，步驟包括在有線埠上接收廣播地址解析協議請求；通過匹配包含在所述廣播地址解析協議請求中的目標網際網路協議地址，來搜索針對網際網路協議地址的網際網路協議綁定和媒體訪問控制綁定中的至少一個；發送對所述廣播地址解析協議請求的回覆，所述回復包括對應於所述目標網際網路協議地址的媒體訪問控制地址；所述接入點向客戶站臺指示其正在提供這種服務；並且節電站臺並不保持喚醒以接收來自所述AP的所有廣播和組播下行鏈路傳輸。
107.如權利要求106所述的方法，還包括接收來自所述客戶端的註冊消息，所述註冊消息包括所述客戶端的網際網路協議地址。
108.如權利要求106所述的方法，還包括偵聽從所述客戶端發送的分組並確定所述客戶端的網際網路協議地址。
109.如權利要求106所述的方法，其中所述有線埠是乙太網埠。
110.一種接入點，包括代理地址解析協議伺服器；用於在乙太網埠上接收廣播地址解析協議請求的裝置，所述請求包括目標網際網路協議地址；用於通過匹配包含在所述廣播地址解析協議請求中的目標網際網路協議地址，來搜索針對網際網路協議地址的網際網路協議綁定和媒體訪問控制綁定中的至少一個的裝置；用於發送對所述廣播地址解析協議請求的回覆的裝置，所述回復包括對應於所述目標網際網路協議地址的媒體訪問控制地址；所述接入點向客戶站臺指示其正在提供這種服務；並且節電站臺並不保持喚醒以接收來自所述AP的所有廣播和組播下行鏈路傳輸。
111.如權利要求110所述的接入點，還包括用於接收來自所述客戶端的註冊消息的裝置，所述註冊消息包括所述客戶端的網際網路協議地址。
112.如權利要求110所述的接入點，還包括用於偵聽從所述客戶端發送的分組並確定所述客戶端的網際網路協議地址的裝置。
113.一種用於使帶有代理地址解析協議伺服器的接入點處理其有線埠上的廣播地址解析協議請求的方法，步驟包括接收針對目標站臺的所述廣播地址解析協議請求，所述請求包括目的地廣播媒體訪問控制地址和目標網際網路協議地址；通過匹配包含在所述廣播地址解析協議請求中的目標網際網路協議地址，來搜索針對網際網路協議地址的網際網路協議綁定和媒體訪問控制綁定中的至少一個；將所述目的地廣播媒體訪問控制地址轉換為對應於所述目標網際網路協議地址的單播媒體訪問控制地址；以及將所述請求轉發到所述目標站臺；其中所述接入點向客戶站臺指示其正在提供這種服務；並且節電站臺並不保持喚醒以接收來自所述AP的所有廣播和組播下行鏈路傳輸。
114.如權利要求113所述的方法，還包括接收來自所述目標站臺的對所述請求的響應；以及在所述乙太網埠上轉發所述響應。
115.如權利要求113所述的方法，其中所述目標站臺是自動節電遞送站臺，所述步驟還包括緩衝所述請求直到所述目標站臺處於喚醒狀態。
116.一種接入點，包括代理地址解析協議伺服器；用於接收針對目標站臺的所述廣播地址解析協議請求的裝置，所述請求包括目的地廣播媒體訪問控制地址和目標網際網路協議地址；用於通過匹配包含在所述廣播地址解析協議請求中的目標網際網路協議地址，來搜索針對網際網路協議地址的網際網路協議綁定和媒體訪問控制綁定中的至少一個的裝置；用於將所述目的地廣播媒體訪問控制地址轉換為對應於所述目標網際網路協議地址的單播媒體訪問控制地址的裝置；以及用於將所述請求轉發到所述目標站臺的裝置；其中所述接入點向客戶站臺指示其正在提供這種服務；並且節電站臺並不保持喚醒以接收來自所述AP的所有廣播和組播下行鏈路傳輸。
117.如權利要求116所述的接入點，還包括用於接收來自所述目標站臺的對所述請求的響應的裝置；以及用於在所述乙太網埠上轉發所述響應的裝置。
118.如權利要求116所述的接入點，其中所述目標站臺是自動節電遞送站臺，所述步驟還包括用於緩衝所述請求直到所述目標站臺處於喚醒狀態的裝置。
全文摘要
節電QSTA向接入點(AP)通知其工作在自動節電遞送(APSD)模式中，並且與AP協商周期性的喚醒安排和安排的開始時刻。利用802.11定時器同步功能(TSF)使喚醒時刻同步。當AP確定QSTA處於喚醒狀態時，其向QSTA自動發送幀，否則緩衝下行鏈路幀。AP使用了組合的輪詢+EDCF接入方法，其中在每個喚醒周期的開始時，AP向QSTA發送輪詢，所述輪詢具有向QSTA指示AP是否具有為QSTA緩衝的下行鏈路幀的標記。另外，AP中的代理ARP伺服器維護相關客戶端的IP/MAC綁定，從而當AP接收到對客戶端的代理ARP請求時，AP可以為客戶端作出響應。
文檔編號H04L29/08GK1826763SQ200480020912
公開日2006年8月30日 申請日期2004年6月18日 優先權日2003年7月24日
發明者羅伯特·C·邁耶, 馬克·比斯泰德 申請人:思科技術公司