使用尋呼支持休眠模式的方法和設備的製作方法

2023-04-22 23:12:36 6

專利名稱：使用尋呼支持休眠模式的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，更具體地，本發明涉及在無線通信系 統中無線站點的尋呼，所述無線通信系統允許無線站點進入操作模式 (例如降低功耗模式)，其中，在一段時期內不會發生與無線站點的通 信，以及使用尋呼用於定位無線站點、以及用於通知無線站點當該無 線站點處於該操作模式時所發送的消息。
背景技術：
為了增加無線站點的電池使用壽命，在許多無線網絡協議中定義 了節電模式。在IEEE802.il網絡中，無線站點處於正在監聽幀的接收 狀態、發送幀的傳送狀態，或者是即不傳送也不接收的節電模式。這 導致大部分無線站點在大多數時間要上電。通過切斷給除定時電路之 外的幾乎所有的供電，在節電模式下的無線站點消耗了少得多的電量。 這就使無線站點消耗非常少的電量，以及周期性地(在多個信標間隔 內)醒來以接收來自接入點的信標傳輸。
尋呼是一種無線業務，用於向處於節電模式的無線站點警告幀的 到達、以及可選地緩衝所到達的幀，直到所尋呼的站點醒來並接收它 們。使用尋呼的區域被稱為尋呼區域。尋呼區域邊界由用於定位休眠 無線站點的接入點的集合("接入點組")的範圍的外周長所定義。該 外周長形成了尋呼區域的尋呼區域邊界。通過周期性地廣播唯一的尋
呼區域標識符，每個尋呼區域唯一地向無線站點標識自己。雖然許多
基於蜂窩的無線WAN協議支持尋呼，但是WLAN協議(例如IEEE 802.11)不特定提供用於執行尋呼的標準或方法。例如，IEEE 802.il
協議並沒有具有多於一個接入點、專用尋呼信道和特別指向定位處於 節電模式的休眠無線站點的無線電鏈路協議的尋呼區域。
一些無線網絡(例如IEEE 802.11)具有靈活的尋呼結構。在IEEE 802.11中，尋呼區域包括單個接入點，所以無線站點無論什麼時候進 入新AP的覆蓋領域，無線站點都應該執行位置登記。由於無線站點 移動性變得更強，所以由靈活的尋呼結構所導致的功耗變得更大。

發明內容
描述了用於支持休眠模式的一種方法和通信系統。在一個實施例 中，通信系統包括可在節電模式下操作的無線站點和接入點組。每組 接入點包括一個或多個接入點，至少一個接入點組具有至少兩個接入 點。在每組中的一個或多個接入點的範圍為每個組定義了尋呼區域， 其中一個接入點使用尋呼信道，用於當無線站點處於節電模式以及在 與一個接入點相關聯的尋呼區域中時尋呼無線站點。當一個接入點在 無線站點進入節電模式之前，與同該無線站點相關聯的接入點不在相 同的接入點組中時，該無線站點執行切換過程；以及當一個接入點在 無線站點進入節電模式之前，與同該無線站點相關聯的接入點在相同 的接入點組中時，該無線站點不執行切換過程。


根據以下給出的詳細描述和本發明的不同實施例的附圖，將更加 全面的理解本發明，然而，不應將其認為是使本發明限於特定實施例， 而是僅用於解釋和理解。
圖l是支持尋呼的WLAN的一個實施例的圖示；
圖2是使用結構分布式分組的接入點組的一個實施例的圖示；
圖3是現有技術IAPP結構的圖示；
圖4示出了現有技術位置更新過程的一個實施例；
圖5示出了現有技術位置更新過程的可選實施例； 圖6A-6C示出了兩個尋呼區域的設置，其中每個尋呼區域有多個 接入點；
圖7A示出了本發明位置更新過程的一個實施例；
圖7B示出了本發明位置更新過程的可選實施例；
圖8示出了用於以信標間隔出現在信標中的TIM的接入點；
圖9示出了用於多個接入點的TIM;
圖10A是接入點用於提供尋呼的過程的一個實施例的流程圖； 圖IOB是當通過當前業務接入點的尋呼失敗時，由鄰近接入點執
行的過程的流程圖11是由無線站點執行的用於處理尋呼的過程的一個實施例的
流程圖12是無線站點執行被動掃描的可選實施例的流程圖； 圖13是接入點的一個實施例的框圖；以及 圖14是無線站點的一個實施例的框圖。
具體實施例方式
描述在無線網絡中使用的尋呼方案。通過實現靈活的尋呼區域設 計，尋呼方案提高了無線網絡的節電能力。在一個實施例中，尋呼方 案實現了節電模式的使用。通過降低伴隨著無線站點的移動性所產生 的功耗，與尋呼組合的節電模式增加了無線站點的電池壽命。
在一個實施例中，尋呼區域可以由多於一個接入點組成，以及如 果新接入點屬於新尋呼區域，那麼進入新接入點覆蓋區域的無線站點 執行位置登記，否則不需要這樣做。因此，無線站點可以在網絡覆蓋 區域周圍移動而不執行位置登記，由此通過避免整個位置登記過程而 降低了功耗。相應地，僅當新的接入點屬於不同於舊接入點的尋呼區 域時，進入新接入點覆蓋區域的無線站點才執行完全切換。如果新接 入點屬於相同的尋呼區域，那麼無線站點僅與新接入點同步。相反， 利用傳統的無線LAN，當無線站點跨越接入點的覆蓋區域的邊界並進 入另一個接入點的覆蓋區域時，需要在兩個接入點之間執行完全的切 換。由於無線站點必須傳輸/接收許多幀來執行切換、以及切換過程通 常花費很長時間，所以移動無線站點的功耗比穩定的無線站點的功耗 要大的多。
為此，在一個實施例中，向每個接入點分配指示其所在的尋呼區
域的尋呼區域ID。(實質上，尋呼區域的設計是將尋呼區域的ID分配 給適當的接入點。)這些具有相同尋呼區域ID的接入點彼此交換它們 的尋呼信息(例如，TIM和接入點標識符)，以及利用相應接入點的 的ID將該信息包括在它們的信標傳輸中。總體上來說，來自這些接 入點的信標用作尋呼區域內接入點的公共尋呼信道。
通過基於諸如無線站點的移動性、業務量特性和覆蓋區域大小的 因素來恰當的選擇尋呼區域的大小，可以極大降低總功耗。
在下面的描述中，提出大量細節以提供本發明更加徹底的說明。 然後，本領域技術人員將清楚，本發明的實踐不限於這些特定細節。 在其他示例中，為了避免使本發明難以理解，用框圖示而不是用細節 示出已知結構和設備。
在針對計算機存儲器內的數據比特的算法和符號表示方面呈現 下面的詳細描述的一部分。這些算法描述和表示是由數據處理領域的 技術人員使用的方式，以最有效地將他們的工作實質傳達給本領域其 他技術人員。在這裡，算法通常被認為是導致期望結果的自相一致的 步驟。這些步驟需要物理量的物理操作。通常但不必需地，這些量採 用能夠被存儲、轉移、組合、比較或處理的電或磁信號的形式。通常 主要為了通用，證明將這些信號稱作比特、值、元素、符號、字符、 項、數字或其它是方便的。
然而，應該記住，所有這些和類似術語要與適合的物理量相關聯， 並且只是應用於這些量的方便的標記。除非特別說明，否則如從以下 討論中顯而易見的，可以理解，在整個說明書中使用了如"處理"或 "計算"或"運算"或"確定"或"顯示"等術語的討論指示計算機 系統或者類似的電子無線站點(用於將表示為計算機系統的寄存器和 存儲器內的物理(電氣)量的數據處理和轉換為類似表示為計算機系 統存儲器或寄存器或其他這種信息存儲、傳輸或顯示設備內的物理量
的其他數據)的動作和處理。
本發明還涉及用於執行這裡操作的設備。專門構造該設備用於所 需要的目的，或者該設備可以包括由存儲在計算機中的電腦程式選 擇性地激活或重新配置的通用計算機。這種電腦程式可以存儲在計 算機可讀存儲介質中，例如但不限於，任何類型的磁碟，包括軟盤、
光碟、CD-ROM，以及磁光碟、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲 器(RAM)、 EPROM、 EEPROM、磁或光卡、或適於存儲電子指令的 任何類型的介質，並且每個與計算機系統總線耦合。
這裡所呈現的算法和顯示不固定地涉及任何特定的計算機或其 它設備。可以與根據這裡的示教的程序一起使用各種通用系統，或者 構造更專用的設備來執行所需要的方法步驟可以證明是方便的。用於 各種這些系統的所需要的結構將在下面的描述中顯而易見。此外，本 發明不參照任何特定的程式語言進行描述。可以理解，可以使用各種 程式語言來實現這裡所描述的發明的示教。
機器可讀介質包括用於存儲或傳輸機器(例如計算機)可讀形式 的信息的任何機制。例如機器可讀介質包括只讀存儲器("ROM"); 隨機存取存儲器("RAM");磁碟存儲介質；光存儲介質；快閃記憶體設備； 電子、光、聲音或其它形式的傳播信號(例如載波、紅外信號、數字 信號等)；等。
尋呼概述
一般地，實現尋呼的網絡將設置具有至少兩個尋呼區域。在現有 技術中，當無線站點從一個尋呼區域跨越尋呼區域邊界至另一個區域 時，該無線站點與下一個尋呼區域中的新接入點相關聯。通過檢測在 標識了無線站點所在的尋呼區域的唯一尋呼區域標識符中的改變，無 線站點在跨越尋呼區域邊界時進行檢測。然而，當相鄰尋呼區域互相 重疊時，無線站點可以同時在多於一個尋呼區域中，這樣將檢測到多 於一個尋呼區域標識符。在這種情況下，只要無線站點檢測到當前尋 呼區域的尋呼區域標識符，無線站點便可以選擇不與下一個尋呼區域 的接入點相關聯。可選地，無線站點可以從無線站點所在的每個尋呼
區域中檢測到尋呼區域標識符的強度，以及與從中廣播最強的尋呼區 域標識符的尋呼區域相關聯。
對處於節電模式的無線站點進行編程，以周期性地從節電模式轉 化為激活模式，從而無線站點可以檢測到唯一的尋呼(或業務量指示) 標識符或被廣播的標識符。當這種情況出現時，無線站點給網絡提供 它的位置。為了正確地傳遞尋呼業務，無線網路嘗試記住每個無線站 點的位置。減少無線站點以前述方式向網絡通知其位置的實例個數的 結果之一是網絡不知道在所給尋呼區域中無線站點的位置。因為無線 站點會在它上一次進行同步並與接入點("舊"接入點)相關聯之後移 動，所以網絡所知的所有是無線站點位於服務無線站點的接入點所在 的尋呼區域內的某處。為了使網絡將IP業務量轉發給無線站點，網絡 知道無線站點正處於其範圍內的接入點(即"新接入點")，並向無線站 點警告未決的IP業務量。網絡通過尋呼無線站點精確地在尋呼區域內 定位無線站點。
尋呼無線站點以由網絡通過接入點向無線站點發信令和警告無 線站點來建立連接開始。尋呼無線站點包括將請求傳送至與舊接入點 相同的尋呼區域中的所有接入點。然後這些接入點廣播尋呼信號。當 無線站點接收到尋呼信號時，無線站點和新的接入點相關聯。 一旦無 線站點與新的接入點相關聯，網絡便根據在其範圍內的接入點來得知
無線站點的位置。然後新接入點發信號通知舊接入點，舊接入點將任 何緩衝IP業務量發送給新接入點，以及新接入點將緩衝的IP業務量 傳遞給無線站點。
利用尋呼業務，注意到無線站點即將進入節電模式的接入點當無 線站點處於節電模式時開始為無線站點緩衝幀以進行存儲。為了向無 線站點警告幀可用於無線站點，接入點傳輸包含標識處於節電模式的
無線站點的業務量指示映射(TIM)的信標，其中，在接入點處緩衝
無線站點的幀並等待傳遞。
當處於節電模式的無線站點存在節電模式以及根據信標確定存 在幀等待時，無線站點與接入點進行通信以獲取幀。之後，無線站點 可以返回節電模式直到它的預訂時間來監聽下一個信標傳輸。因為這
種節電模式和接收模式之間的模式轉換由無線站點自主執行，所以該 轉換不需要與接入點的任何明確的消息交換。
需要尋呼區域實現尋呼功能，以及通過使用尋呼組初步這樣做來
定義尋呼區域邊界。尋呼組一般根據WLAN或網絡內的所有接入點的 子集形成。在名為"METHOD AND APPARATUS FOR DORMANT MODE SUPPORT WITH PAGING"的美國臨時專利申請(序列號 10/264,807,2002年10月4日提出申請，公開號No. 2003/0145092 Al ， 2003年7月31日公開)中，描述了尋呼區域以及所建立的接入點組 的結構(包括處理接入點組的協議)。
一旦接入點組形成，它們將它們的身份傳送到它們所定義的尋呼 區域內的任何無線站點，從而可以定位無線站點。將接入點組信息傳 送至無線站點的步驟一般包括(a)將接入點組的尋呼區域ID包括在 接入點組的每個接入點的信標內；(b)分配在其上廣播信標的信道； 以及(c)喚醒無線站點以周期性地檢測信標。信標是周期性地從每個 接入點廣播、並包含各種信息的信號。
在一個實施例中，向每個接入點分配它的尋呼區域ID，以及在信 標傳輸中廣播尋呼區域ID。接入點組的唯一尋呼區域ID使一個尋呼 組(或尋呼區域)能夠區別於另一個。向每個尋呼組分配唯一的尋呼 區域ID，並將該尋呼區域ID傳送給該尋呼組的尋呼區域內的任何無 線站點，從而無線站點可以確定它所位於的尋呼區域。這可以使用信 標分組或信標來完成(例如在IEEE 802.1協議中的信標)。
在傳統的IEEE 802.11中，作為接入點ID的BSSID用作尋呼區 域ID，所以在尋呼區域內應該有單個接入點。相反，在一個實施例中， 作為ESS( —組接入點)的ID的ESSID可以用作尋呼區域ED。由於 給予尋呼區域的接入點相同的ID，所以通過添加另一個接入點並宣告 尋呼區域ID、以及使該接入點在信標中宣告它的尋呼區域，容易擴大 尋呼區域。
在信道上執行尋呼。信道可以是物理信道或虛擬信道。可以用許 多方法來分配這樣的信道。信道分配的方法包括(l)靜態分配；(2) 標準公共尋呼信道分配；以及(3)本地公共尋呼信道分配方法。在靜
態分配方法中，給WLAN中的所有接入點分配相同的公共信道，並在 該公共信道上廣播IP業務量和信標。在標準公共尋呼信道分配方法 中，向接入點分配通用公共信道和不同的公共信道，在通用公共信道 上廣播信標，以及在不同的公共信道上廣播IP業務量。在本地公共 尋呼信道分配方法中，向相同接入點組中的所有接入點分配相同的信 道用於尋呼(不向鄰近的接入尋呼組分配相同的尋呼信道)和不同於 任何尋呼信道的用於IP業務量的信道。
在本地公共尋呼信道分配方法中，向在相同的接入點組的接入點 分配相同的尋呼信道。然而，不向鄰近的接入尋呼組分配相同的尋呼 信道。IP信道是不同於任何尋呼信道的信道。在一個實施例中，通過 每個接入點組的根接入點來分配該接入點組的尋呼信道。此外，每個 從接入點使用與它的主接入點相同的尋呼信道，以及沒有從接入點將 尋呼信道用作它的IP信道。在這種方法中，當無線站點跨越尋呼區域 邊界時，無線站點僅需要搜索尋呼信道，因為在接入點組中的所有接 入點都具有相同的尋呼區域ID。此外，給鄰近接入點組分配不同信標 信道有助於降低在這些組的信標信道中的幹擾的風險。
為了使無線站點檢測到信標和其它分組，必須將其從節電模式中 喚醒。 一旦喚醒進入激活模式，無線站點搜索用於信標或其它分組的 尋呼信道。 一般地，對無線站點本身進行編程，以周期性地在所設置 的間隔喚醒，並且在激活模式保持預定的時間段("信標窗口")。在一 個實施例中，明確的功率模式轉換消息並不伴隨無線站點在無線信標 的開始和結束處在節電模式和激活模式之間的這種臨時轉換，以進一 步節省功率。然而， 一般地，所設置的間隔和信標窗口需要與接入點 信標廣播的定時("信標定時")相對應。
在一個實施例中，接入點組中的每個接入點的信標廣播的定時不 需要同步以便大約同時(信標時間)出現。因為接入點組中的信標廣 播不必同時出現，所以信標定時的同步是沒有必要的。
在尋呼區域中定位無線站點包括在無線站點無論何時跨越尋呼
區域邊界、以及無論何時對無線站點進行尋呼時，將無線站點與接入 點或接入點組相關聯。無論何時無線站點跨越尋呼區域邊界，它與新
接入點組中的新接入點進行關聯。無論何時對無線站點進行尋呼，它 與它所處範圍內的接入點相關聯，從而無線站點能夠接收IP業務量。 為了與接入點相關聯，無線站點發送請求以與新接入點相關聯。之後， 將關聯標識("AID")分配給無線站點。
一般地，通過尋呼組內最外面的接入點組的範圍的最外周長來定 義尋呼區域。該最外周長是尋呼區域邊界。通過定義在接入點中建立
關係的接入點組的結構，通常根據WLAN或網絡中的所有接入點的子 集形成尋呼組。在圖l中示出了一個示例，其中示出了為其定義了尋 呼區域的WLAN100。在該WLAN100中，有通過有線或無線連接的 某種類型與網絡106 (例如網際網路)連接的兩個節點102和104。通過 某種有線連接將多個接入點120、 122、 124、 128、 130和132與節點 102和104相連接。將接入點120、 122、 124、 128、 130禾B 132聚合 在一起，從而接入點134、 136、 138、 140、 142和144的範圍定義了 具有尋呼區域邊界152的尋呼區域150。
在另一個示例中，可以通過樹形結構分布式組模型來定義在尋呼 組中的接入點之間的關係。圖2示出了接入點組210，其中，通過分 布式組模型定義接入點組210中的接入點212-221之間的關係。尋呼 組210包括接入點212-221，以及定義了尋呼區域226。尋呼區域邊界 228由接入點212-221的範圍230-239的最外邊界定義，並包圍了尋呼 區域226。
樹形結構分布式組模型是分層樹形結構。在分層樹形結構中，每 個接入點與其正下方的一個或多個接入點相連。此外，根據功能將接
入點定義為"主"、"從"或者兩者。主接入點是其它接入點所屬於的接 入點，並且主接入點能夠控制屬於它的接入點。在圖2中，主接入點 是212、 213、 215、 217和218。從接入點是屬於主接入點的接入點。 在接入點組210中，從接入點是213-221。主接入點和從接入點有可 能同時具有兩者的功能(例如接入點213、 215、 217和218)。此外， 接入點可以是多於一個接入點的主接入點，如接入點212、 215和217。 然而，接入點可以不具有多於一個的主接入點。如果接入點同時是主 接入點和從接入點，那麼在一個實施例中，主接入點符合從接入點的屬性。每個接入點組具有所有其它接入點直接地或間接地所屬於的一
個接入點。稱之為"根接入點"(接入點212)。樹形結構終止處的接入 點被稱作"葉接入點"(接入點214、 216、 219、 220和221)。所有剩 餘接入點被稱為"中間接入點，，(接入點213、 215、 217和218)。
建立用於接入點組中接入點間通信的協議可以包括開發唯一的協 議或修改現存的協議。IEEE接入點內部協議("IAPP")是接入點之間 的現存協議，允許來自廠商的一致(conformant)接入點在公共分布 式系統上進行互操作。IAPP詳細說明接入點(用來描述業務基元)的 功能，將允許IP分組在接入點之間承載的一組功能和協議。圖3示出 了 IAPP的結構。使用接入點管理實體或APME40作為接入點的主操 作程序，實現了接入點製造商的專有特徵和算法。在APME中實現用 於接入點組的樹形結構分布式模型。
接入點組將它們的身份傳送至它們所定義的尋呼區域內的任何無 線站點，從而可以定位無線站點。雖然下列示例為了清楚而針對單個 無線站點討論這些方法，但是當出現多個無線站點時，也可以應用這 些方法。
將接入點組的唯一的尋呼區域ID包括在每個接入點的信標中， 以使一個尋呼組(或尋呼區域)能夠區別於另一個。在一個實施例中， 為了使無線站點能確定它所在的尋呼區域，給每個尋呼組分配唯一的 尋呼區域ID，以及將該尋呼區域ID傳送至它的相應尋呼區域內的任 何無線站點。這可以使用IEEE 802.11協議中的信標分組(下文中稱 為"信標")完成。
信標為接入組中的接入點提供機制，以相互之間進行通信。信標 是由每個接入點周期性廣播的信號，並且可以包含各種信息。信標中 信息的每個分組被稱為"元素"。在一個實施例中，該信標是包括在 IEEE 802.11協議中的信標。在2002年10月4日提交的申請序列號 10/264,807、 2003年7月31號公開的公開號No, US2003/0145092 Al 的名為"Method and Apparatus for Dormant Mode Support with Paging" 中示出了信標的示例性格式。
當處於節電模式時，無線站點可以保持靜止，在第一接入點的範 圍內移動，移動進入第一尋呼區域內另一接入點的範圍內("第二接入 點")或移動進入第二尋呼區域。如果無線站點保持靜止，在第一接入 點範圍內移動或移動進入第二接入點的範圍，則無線站點將在它的設 置間隔被喚醒(現在設置為組信標定時)，並監聽新的信標。新的信標 將是第一接入點的信標，或者如果無線站點移動進入第二接入點的範 圍，則它會是第二接入點的信標。然後無線站點確定它是否在信標窗 口內感測到新的信標。如果確定它在信標窗口內感測到信標，則設定 新信標和信標窗口的定時。因此，無線站點回到節電模式，並且重複 步驟，直到無線站點確定在它的信標窗口內沒有感測到新的信標。
如果無線站點確定在它的信標窗口內沒有感測到新的信標，那麼 無線站點退出節電模式，並在尋呼區域內的另一個接入點的信標感測 新信標時返回激活模式。
如果新信標來自第二接入點，這就意味著無線站點移入第二接入
點的範圍。如果正如包括在信標中的尋呼區域ID所指示的，第一和 第二接入點在不同的尋呼區域內，那麼無線站點與第二接入點同步。
定位無線站點的步驟包括無論何時該無線站點跨越尋呼區域邊 界以及無論何時對該無線站點進行尋呼，都與該無線站點相關聯。無 論無線站點何時跨越尋呼區域邊界，該無線站點都與新的接入點組相 關聯。為了與新的接入點組相關聯，無線站點將與該無線站點在其範 圍內的接入點組中的接入點("範圍內接入點")進行通信。更具體地， 為了與新的接入點組相關聯，無線站點發送請求以與範圍內接入點相 關聯。然後，可以作為範圍內接入點的新接入點組的根接入點向無線
站點分配關聯標識("AID")，並向它的關聯表添加無線站點的AID和 關聯MAC地址。典型地，AID將有大約1到大約2007的範圍內的 值，並位於AID欄位的14個最低有效比特中，其中AID欄位的兩個 最低有效比特每個均設為"1"。然後，新接入點組的根接入點將無線 站點的MAC地址和AID發送到新接入點組中的其它接入點。該通信 在關聯期間發生，並通過使用IAPP，經由本地子網廣播使用IAPP向 相同子網上的所有接入點廣播IAPP-ADD請求(包括無線站點的MAC 地址和A1D)。這將無線站點的MAC地址傳送到與根接入點相同的子
網上的接入點。對於與根接入點不在相同子網上的接入點組內的接入
點，IAPP也可以用來傳送無線站點的MAC地址。因為MAC地址用 來標識無線站點而不是IP位址，所以避免了通常與無線站點從一個子 網轉移至另一個子網相關聯的問題。
AID將保持與無線站點的關聯，以及無線站點的MAC號將保持 在新接入點組的接入點的關聯表中，直到無線站點明確地或隱含地與 新接入點組去關聯。為了明確地去關聯，該無線站點調用去關聯業務。 為了隱含地去關聯，無線站點簡單地保留新接入點組的範圍而不明確 地去關聯。新接入點組可以發現，當新接入點組在預定時間段內沒有 從無線站點接收到通信時，無線站點保留它的範圍而沒有明確地去關 聯。在這時，無線站點將被去關聯。當無線站點與接入點組去關聯時， 可以重新使用AID，並且從新接入點組中的接入點的關聯表中刪除無 線站點的MAC地址。
除了與接入點組相關聯之外，當無線站點被尋呼時它也必須與接 入點相關聯，從而無線站點能夠接收IP業務量。 一旦無線站點與接入 點組相關聯，那麼該接入點組可以通過根接入點接收用於該無線站點 的IP業務量。在一個實施例中，當根接入點接收了用於無線站點的IP 業務量時，無線站點必須位於接入點組中，以及如果在休眠模式下， 將無線站點移至激活模式。因為無線站點在接入點組中的定位是未知 的，所以根接入點與無線站點需要被尋呼的接入點組中的其它接入點 進行通信。然後在接入點組中的所有的接入點尋呼無線站點。在接收 到尋呼之後，然後無線站點發送請求以與無線站點在其範圍內的任何 一個無線站點相關聯。該接入點然後向根接入點通知無線接入點在其 範圍內出現，然後根接入點將IP業務量轉發至該接入點。該接入點然 後將IP業務量轉發至無線站點。當無線站點處於激活模式時，如果它 移入相同接入點組的第二接入點的範圍內，則它將向第二接入點登記。
切換過程
在一個實施例中，在當前服務於無線站點的接入點(即，服務接 入點)不可用時，無線站點不可以監聽到信標。在這種情況下，無線
站點掃描以定位另一個接入點。如果接入點在相同的尋呼區域，則不 需要切換。這就導致了節電。即，本發明的一個實施例允許達到節電 的目的，因為當無線站點退出節電模式，以及改變了服務於無線站點 的接入點，而不是改變了接入點的尋呼區域時，不需要執行一部分的 定位更新過程。
更具體地，在在尋呼區域具有單個接入點的無線網絡中(例如正EE 802.11)，無線站點通過切換至新的接入點執行位置登記。圖4 示出了 IEEE 802.il (即L2切換過程)的當前位置更新和切換過程， 包括如下步驟掃描402、同步403、認證404和關聯(或再關聯)405。 由於無線站點在完成關聯405時才能進入節電模式，所以在這些步驟 期間無線站點應該完全加電。在掃描步驟402中，無線站點掃描可用 於無線網絡的一個或多個無線電信道，以確定加入哪個網絡。有兩種 掃描方式被動和主動。被動掃描監聽來自接入點的信標幀。主動掃 描包括探測請求幀的傳輸，用於從接入點請求探測響應。當無線站點 從接入點處接收到信標幀或探測響應幀時，無線站點收集關於接入點 的可達性和特性(例如容量、支持率和定時信息)的信息。在同步步 驟403中，無線站點確定所切換至的網絡，然後通過採用接入點的定 時信息與網絡進行同步。在認證步驟404中，無線站點確立它的身份 為授權與接入點相關聯的站點組的成員。有兩種認證方式開放和共 享密鑰。開放系統認證是可用認證算法中最簡單的。實質上，開放系 統認證是對請求開放系統認證的任何無線站點進行認證的空認證 (null authentication)。共享密鑰認證支持對作為知道共享密鑰的成員 或不知道共享密鑰成員的站點的認證。在關聯步驟405中，建立接入 點/無線站點映射，從而使站點能夠從分布式系統中被調用。
此外，如圖5所示，根據具有改進的安全性(Tgi)的即將出臺的 標準，在切換過程中還有兩個步驟需要完成，這進一步增加了功耗。 這些步驟是802.1X步驟501，以及4路握手步驟502。在這些步驟中， 完成接入點和無線站點之間的相互認證，以及通過使用接入點和接入 伺服器之間、以及無線站點和接入伺服器之間的預先建立的安全關聯， 建立接入點和無線站點之間的安全關聯。 圖6A-6C示出了兩個尋呼區域之間的設置，其中每個尋呼區域有 多個接入點。無線接入點與尋呼區域內的接入點中的一個相關聯，例 如與接入點602相關聯的無線站點601。當無線站點601從接入點602 處移走時，它可以與接入點603相關聯。在這種情況下，因為接入點 602和603在同一個尋呼區域內，所以不需要進行切換。然後，如圖 6C所示，當無線站點移出接入點603的覆蓋區域並進入604的覆蓋區 域時，無線站點601進入新的尋呼區域，以及必須發生切換。
圖7A示出了本發明的位置更新程序的一個實施例。參照圖7A， 當尋呼信道斷開(down)時，無線站點執行掃描(處理塊702)。當無 線站點處於節電模式以及移動到周圍時，這有可能出現。掃描過程的 結果是為TIM或信標發現新的時間。
作為掃描的結果，處理邏輯和無線站點執行尋呼區域檢測來檢測 尋呼區域(處理塊703)。如果尋呼區域沒有改變，則處理邏輯與接入 點進行同步(處理塊704)，導致尋呼信道接通(up) (705)。如果尋 呼區域改變，則處理邏輯和無線站點執行同步(處理塊706)、認證(處 理塊707)和關聯(處理塊708)、以及鏈路和尋呼信道接通(709)。 即，因為尋呼區域改變，所以執行整個切換過程。如果尋呼區域沒有 改變，則因為無線站點不必執行認證和關聯，所以會導致節電。
圖7B示出了本發明本地更新過程的可選實施例。參照圖7B，當 尋呼信道斷開時，無線站點執行掃描來發現接入點。在掃描之後，作 為尋呼區域檢測的結果，如果無線站點確定尋呼區域沒有改變，則無 線站點執行同步從而尋呼信道接上(comeup)。然而，作為尋呼區域 檢測的結果，如果無線站點確定尋呼區域改變，那麼無線站點經過認 證(處理塊707)、關聯(處理塊708)、 802.1X (處理塊709)和4路 握手(處理塊710)，之後鏈路和尋呼信道上升。如圖7B所示，當尋 呼信道未改變時，認證、關聯、802.1X和4路握手不必出現，這就導 致大量節電。
在可選實施例中，在本發明的位置更新(和切換)過程中，如果 掃描過程的結果指示尋呼區域改變，而子網沒有改變，則無線站點採 用僅包括認證和關聯、而不包括802.1X和4路握手的簡單位置更新過
程，以使尋呼信道接通。可以將尋呼區域ID分組，從而在相同子網的尋呼區域在尋呼區域ID中具有相同的前綴、後綴等，使無線站點 通過比較兩個尋呼區域ID來檢測子網的改變。可選地，子網相關信 息欄位可以包括在信標中，從而通過比較來自兩個AP的信標欄位可 以檢測到無線站點。然而，如果尋呼區域改變，以及子網改變，則執 行完全位置更新(切換)過程。在圖7C中示出了該可選實施例。這 樣，在尋呼區域未改變的情況下，或在尋呼改變但子網沒有改變的情 況下，可以達到節電的目的。
為了方便該尋呼方案，在一個實施例中，接入點有它自己的TIM 或信標定時。g卩，用於相同尋呼區域內的所有接入點的TIM不需要相 同，或不需要同步，以及可以通過掃描過程定位TIM。在一個實施例 中，在每個信標中發送相同尋呼區域內的每個接入點的BSSID和TIM 對。S卩，為了給所有接入點提供尋呼信道，用於在有無線站點要尋呼 的尋呼區域內的每個接入點包括在由接入點所發送的信標中。這就允 許無線站點監聽和選擇來自任何接入點的信標。為了減少掃描期間會 出現的用電，可以利用目標信標傳輸時間(TBTT)。在這種情況下， 可以根據TBTT偏移和信標間隔比確定信標傳輸時間的位置。APj與 APi (TOij)的TBTT偏移和APj與APi (Rij)的信標間隔比具有以下等式保持的值
TBTT(APj) = TBTT (APi) + k* Rij * BI(APi) + TO(ij)
其中，TBTT(APj)、 TBTT(APi)和BI(APi)分別是APj的TBTT、 APi的TBTT和APi的信標間隔。K是任意整數。
如果所需信息(例如偏移和比)可用，則使用上述等式無線站點 可以計算新接入點的信標傳輸時間。在一個實施例中，所有所需信息 包括在舊接入點的信標中。通過在尋呼信道斷開前接收至少一個信標， 無線站點獲得用於掃描所必需的所有信息。可選地，可以從不同的接 入點(一個來自舊接入點，另一個來自在無線站點開始監聽舊接入點 之前它正在監聽的另一接入點或多個接入點)獲得關於舊接入點和新 接入點的信息。
接入點使用尋呼來向處於節電模式的無線站點警告消息到來，並
緩衝到來的消息，直到所尋呼的無線站點被喚醒並接收它們。
圖8示出了以信標間隔出現在信標中的用於接入點的TIM。因為
無線站點知道信標傳輸時間和它的信標間隔，所以無線站點知道何時 臨時上電(針對功率模式改變，臨時退出節電模式，而不與接入點發 生明確的信息交換)來檢查看它是否被尋呼。在每次上電會話期間， 當處於節電模式時，無線站點檢査它是否被尋呼。在一個實施例中， 這通過設置在信標信號中比特來指示。在另一個實施例中，這通過使 用指定欄位中的預定值來指示。如果尋呼了無線站點，則無線站點保 持上電來接收在處於節電模式時發送過來的消息。如果無線站點與接
入點相關聯，則無線站點可以通過執行如801所示的輪詢操作或通過 使用與接入點的明確消息交換完全地退出節電模式來接收消息。如果 無線站點沒有與接入點相關聯，則它在接收消息之前執行切換至接入 點。在如801所示輪詢操作中，擴展上電時間802以接收所緩衝的幀。 也要注意圖8示出了在與當前服務於無線站點的接入點不同的傳輸時 間處出現的在相同尋呼區域內的另一個接入點的TIM。
圖9示出了用於多個接入點的信標(作為示例，每個包括TIM)。 接入點可以交換它們的信標廣播時間，從而來自接入點的信標包括在 相同尋呼區域內由其它接入點的信標傳輸的時間信息。信標傳輸的時 間信息可以包括與正在發送信標的接入點鄰近的接入點的TBTT偏 移。還可以包括鄰近接入點與正在發送信標的接入點的信標間隔比。 信標可以包括用於尋呼區域內的所有接入點的時間信息、用於鄰近正 在發送信標的接入點的接入點的時間信息，或用於通過任何其它方式 所選擇的接入點的信息。
參照圖9，接入點901和接入點902具有不同傳輸時間的TIM。 當無線站點在時間910處上電，無線站點與接入點910相關聯。在該 間隔期間，因為接入點901當前服務於無線站點，所以無線站點期望 接收接入點901的信標信號。然而，在時間911處，無線站點再次上 電，期望看到接入點901的信標，但是沒有信標信號要接收。當然， 這可能是由於無線站點的運動造成它不能接收接入點901的信標傳輸 或接入點901不再可用。然而，因為無線站點具有通過相同尋呼區域
內的其它接入點的信標傳輸的時間信息，所以無線站點知道在時間
912處加電並佔用接入點卯2的信標。這樣，通過使接入點交換它們
的信標傳輸時間信息並在每個或所選的信標中，針對相同的尋呼區域 內的接入點傳輸這樣的信息，無線站點能夠預測尋呼區域內接入點的 信標傳輸時間，以及能夠在合適的時間加電(臨時退出節電模式，而 不與接入點交換功率模式改變消息)。由於無線站點不必在加電之後連 續掃描其它接入點的信標，並且不接收它當前服務的接入點的信標， 所以就會導致大量的省電。
圖10A是接入點用於提供尋呼的過程的一個實施例的流程圖。通 過處理邏輯執行該過程，該處理邏輯包括硬體(例如電路、專用邏輯 等)、軟體(例如在通用計算機系統或專用機器上運行)、或兩者的結
參照圖IOA，通過處理邏輯確定在降低功率模式中是否接收到用 於無線站點的任何幀(處理塊1001)，該過程開始。接入點中的處理 邏輯緩衝幀(處理塊1002)，以及為該無線站點準備具有TIM的信標 (處理塊1003)。接入點然後傳輸信標(處理塊1004)並將BSSID和 TIM發送到相同尋呼區域內的其它接入點(處理塊1005)。其後，過 程轉換至處理塊1001以重複該過程。
在另一個實施例中，在處理塊1003處準備用於多於一個無線站 點的TIM，以及當接收到用於處於節電模式的多於一個無線站點的幀 時，在處理塊1004處，接入點可以傳輸具有TIM的信標。類似地， 在處理塊1005處，接入點可以發送用於多於一個無線站點的BSSID 和TIM。這些實施例可以減少通過空中(對於信標來說)和通過中樞 鏈路(對於BSSID和TIM)上交換的數據量。
在另一個實施例中，僅當在處理塊1004處通過傳輸信標進行尋 呼失敗時，才執行處理塊1005。在當前接入點的尋呼成功時，該實施 例可以減少通過中樞鏈路與鄰近接入點、以及通過空中(通過鄰近接 入點的TIM傳輸)交換的數據量。
圖10B是由鄰近接入點執行的過程的流程圖。通過處理邏輯執行 該過程，該處理邏輯可以包括硬體(例如電路、專用邏輯等)、軟體(例
如在通用計算機系統或專用機器上運行)、或兩者的結合。
參照圖IOB，通過處理邏輯測試是否從來自與相同尋呼區域內的
接入點不同的另一個接入點處接收到BSSID和TIM (處理塊1011)。 如果是，則處理邏輯為接入點準備具有BSSID和TIM的信標(處理 塊1012)，以及發送信標(處理塊1013)。其後，過程轉換至處理塊 1011以重複該過程。
在另一個實施例中，在處理塊1012處準備來自多於一個接入點 的具有BSSID和TIM的信標，以及當從多於一個接入點處接收到 BSSID和TIM時，接入點可以傳輸這樣的信標。
圖11是由無線站點執行的用於處理尋呼的過程的一個實施例的 流程圖。通過處理邏輯執行該過程，該處理邏輯可以包括硬體(例如 電路、專用邏輯等)、軟體(例如在通用計算機系統或專用機器上運行)、 或兩者的結合。
參照圖11，通過處理邏輯監聽來自當前接入點的信標(處理塊
1101) ，該過程開始。然後處理邏輯測試是否接收到信標(處理塊
1102) 。
如果接收到信標，則處理邏輯檢査是否尋呼了無線站點(處理塊
1103) 。在一個實施例中，這通過檢查是否設置了信標中的指定比特來 完成。在另一個實施例中，這通過檢查信標中的指定欄位是否具有預 定值來完成。如果沒有對無線站點進行尋呼，則處理邏輯返回節電模 式，以及過程轉換至處理塊1101，其中無線站點將周期性地退出節電 模式並檢查信標。如果對無線站點進行了尋呼，則處理邏輯測試它是 否與當前接入點相關聯(處理塊1104)。如果是，則處理邏輯繼續接 收所尋呼的消息(處理塊1105)。如果不是，則處理邏輯啟動切換過 程至當前接入點，從而它可以與當前接入點相關聯並接收所尋呼的消 息(處理塊1106)。
如果沒有接收到信標(在處理塊1102處)，則處理邏輯確定是否 需要掃描(處理塊1107)。在一個實施例中，當退出節電模式、以及 它預定的時間內沒有定位信標的無線站點第一次出現或某一預定次數 的出現時，可以不需要掃描。如果不需要掃描，那麼處理轉換至處理
塊IIOI，其中在將來的某點處重複該過程。
如果需要掃描，則處理轉換至其中處理邏輯和無線站點掃描接入
點的處理塊1108。然後接入點測試是否發現任何接入點(處理塊 1109)。如果沒有發現，則處理轉換至在其中重複掃描接入點的處理塊
1108。 如果發現接入點，則處理邏輯轉換至處理塊1110，其中無線站 點中的處理邏輯確定所發現的接入點是否在與前一接入點相同的尋呼 區域中。如果不是，則處理邏輯和無線站點選擇接入點，然後執行切 換至所選接入點(處理塊llll)。如果接入點是在相同的尋呼區域中， 則處理邏輯和無線站點選擇相同尋呼區域的接入點並選擇該接入點作 為當前接入點(處理塊1112)。在該點處，無線站點監聽當前的AP。
圖12是由無線站點執行的被動掃描過程的一部分的可選實施例
的流程圖。圖12的過程可以用來取代圖11中的處理塊1108。通過處
理邏輯執行該過程，該處理邏輯可以包括硬體(例如電路、專用邏輯
等)、軟體(例如在通用計算機系統或專用機器上運行)、或兩者的結 合。
參照圖12，通過處理邏輯選擇接入點(處理塊1201)，該過程開 始。這就允許無線站點選擇多個接入點中的一個。在選擇完接入點之 後，無線站點中的處理邏輯調諧到所選擇接入點的操作信道(處理塊 1202)。注意，因為該信道可能會不同於前一服務接入點所使用的信道， 所以這一步驟會是由必要的。如果在監聽信標時對無線站點進行尋呼， 則處理邏輯轉換至圖11的處理塊1104，其中接收任何所尋呼消息的 過程發生。
處理轉換至處理塊1204，其中處理邏輯和無線站點計算下一個目 標信標傳輸時間(TBTT)和確定是否在TBTT處接收到信標。如果接 收到信標，則記錄所定位的接入點(處理塊1205)，從而可以在處理 塊1109-1112中使用該接入點，以及處理轉換至處理塊1201以重複該 過程。如果沒有接入點選擇，則無線站點中的處理邏輯轉換至處理塊
1109。
無線站點也可以執行定向激活掃描。在一個實施例中，無線站點 執行定向激活掃描(例如在2004年4月2日提交的PCT專利申請號WO 2004/098214的名為Fast Active Scanning Wireless Network Apparatus and Method中所描述的)。
圖13是接入點一個實施例的框圖。可以使用硬體、軟體或兩者 的結合來執行每個塊。參照圖13，接入點1300包括尋呼控制器1301、 位置資料庫管理器1302、後端通信處理器1303、尋呼區域說明符1304、 幀傳輸處理器1305、尋呼消息生成器1306、幀接收處理器1307和緩 衝器1308。後端通信處理器1303與網絡進行通信以及在網絡和接入 點之間交換分組。如果後端通信處理器1303從網絡接收到分組用於無 線站點，則它通過尋呼控制器1301向尋呼消息生成器1306發送信號， 以生成尋呼消息，以及緩衝器1308緩衝分組。對於尋呼消息生成器 1306來說，每個無線站點的尋呼消息的定時是不同的。因此，尋呼消 息生成器1306確定在哪一個信標中傳輸用於該無線站點的尋呼消息。 注意並不是在每個信標周期都會喚醒無線站點。在一些實施例中，在 一定數量的信標周期之後，喚醒每個無線站點。在一個實施例中，在 相同數量的信標周期之後喚醒所有無線站點，或者在不同數量的信標 周期之後喚醒所有無線站點。尋呼控制器1301控制所有的這些活動以 及執行上述接入點所負責的功能，以使用尋呼支持休眠模式。尋呼區 域說明符1304指定尋呼區域ID，以通過尋呼消息生成器1306放入信 標之中。尋呼消息生成器1306向幀傳輸處理器1305提供尋呼消息， 該幀傳輸處理器1305與接入點的發射機進行通信來傳輸該尋呼。幀接 收處理器1307從無線站點處接收幀。緩衝器1308緩衝分組的幀用於 傳輸至處於節電模式的無線站點。位置資料庫管理器1302管理無線站 點的位置。
在一個實施例中，後端通信處理器1303、幀傳輸處理器1305、 幀接收處理器1307和尋呼消息生成器1306是接入點的尋呼控制器的 所有部分。
圖14是無線站點的一個實施例的框圖。每個塊可以包括硬體、軟 件或兩者的結合。參照圖14，位置管理器1402存儲上一個接入點的 信息，所述接入點與無線站點和關於沒有接收信標的另一個接入點的 信息相關聯。幀接收處理器1405接收包括信標的消息。幀接收處理器 1405將所接收的尋呼區域ID發送至尋呼消息處理器1403，尋呼消息 處理器1403確定該尋呼區域是否改變以及是否發出了用於無線站點 的消息。幀傳輸處理器1404將幀傳輸至接入點。位置管理器1402、 尋呼消息處理器1403、幀傳輸處理器1404和幀接收處理器1405由尋 呼控制器1401控制。除了由位置管理器1402、尋呼消息處理器1403、 幀傳輸處理器1404和幀接收處理器1405所執行的功能之外，尋呼控 制器1401還執行無線站點的對於使用尋呼支持休眠模式的上述功能。 儘管在閱讀了上述說明書之後，本發明的許多替換和修改將無疑 對於本領域普通技術人員來說是顯而易見的，但是將會理解，通過示 例示出並描述的任何特定實施例並不意在限定本發明。因此，對於各 種實施例的細節的參考並不意在限制權利要求的範圍內，權利要求本 身陳述了本發明的本質的那些特徵。
權利要求
1.一種無線站點，包括尋呼消息處理器，用於確定尋呼區域標識符是否改變；以及尋呼控制器，用於當一個接入點在無線站點進入節電模式之前與同所述無線站點相關聯的接入點不在相同的接入點組中時，通過切換過程與所述一個接入點相關聯；以及用於當所述一個接入點在所述無線站點進入節電模式之前與同所述無線站點相關聯的接入點在相同的接入點組中時，不執行切換過程而與所述一個接入點相關聯。
2. —種接入點，包括尋呼消息生成器，用於生成用於無線站點的尋呼消息；以及 尋呼控制器，用於當所述無線站點處於節電模式、以及在與所述 接入點相關聯的尋呼區域中時，使用尋呼信道對所述無線站點進行尋 呼，以在所述接入點在所述無線站點進入節電模式之前與同所述無線 站點相關聯的接入點不在相同的接入點組中時，允許所述無線站點執 行切換過程；以及在所述接入點在所述無線站點進入節電模式之前與 同所述無線站點相關聯的接入點在相同的接入點組中時，允許所述無 線站點不執行切換過程。
3. —種方法，包括在無線站點退出節電模式之後，檢測接入點組中的多個接入點之 一的信標廣播中的組標識；當一個接入點在無線站點進入節電模式之前，與同所述無線站點 相關聯的接入點不在相同的接入點組中時，通過切換過程與所述一個 接入點相關聯；以及當所述一個接入點在所述無線站點進入節電模式之前，與同所述 無線站點相關聯的接入點在相同的接入點組中時，不執行切換過程而與所述一個接入點相關聯。
4. 一種通信系統，包括在節電模式中操作的無線站點；以及多個接入點組，其中每個接入點組包括一個或多個接入點，至少一個接入點組具有至少兩個接入點，以及用於所述多個組的每個中的 一個或多個接入點的範圍為所述每個組定義了尋呼區域，其中， 一個接入點使用尋呼信道，用於當所述無線站點處於節電 模式、以及在與所述一個接入點相關聯的尋呼區域中時尋呼所述無線站點；當所述一個接入點在無線站點進入節電模式之前，與同所述無 線站點相關聯的接入點不在相同的接入點組中時，所述無線站點執行 切換過程；以及當所述一個接入點在所述無線站點進入節電模式之前， 與同所述無線站點相關聯的接入點在相同的接入點組中時，所述無線 站點不執行切換過程。
5. —種通信系統，包括多個接入點組，其中每個接入點組包括一個或多個接入點，至少 一個接入點組具有至少兩個接入點，當在用於所述每組的尋呼區域中 進行廣播時，在所述每組中的每個接入點使用對於所述每組來說唯一 的尋呼區域標識符，作為在所述每組中通過接入點進行尋呼的一部分， 其中在每個接入點組中的接入點與它們的組交換用於所述接入點的標 識符和業務量指示映射(TIM)。
全文摘要
描述了用於支持休眠模式的一種方法和一種通信系統。在一個實施例中，通信系統包括可在節電模式下操作的無線站點和接入點組。每個接入點組包括一個或多個接入點，至少一個接入點組具有至少兩個接入點。在每組中的一個或多個接入點的範圍定義了每組的尋呼區域，其中一個接入點使用尋呼信道，用於當無線站點處於節電模式以及在與該一個接入點相關聯的尋呼區域中時尋呼無線站點。當一個接入點在無線站點進入節電模式之前，與同該無線站點相關聯的接入點不在相同的接入點組中時，該無線站點執行切換過程；以及當一個接入點在無線站點進入節電模式之前，與同該無線站點相關聯的接入點在相同的接入點組中時，該無線站點不執行切換過程。
文檔編號H04L12/56GK101194471SQ200680020333
公開日2008年6月4日 申請日期2006年6月13日 優先權日2005年6月14日
發明者河原敏朗, 渡邊藤雄, 鄭武龍 申請人:株式會社Ntt都科摩