CN101106459A - 低功耗无线网络连接装置及连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的低功耗无线网络连接装置及连接方法，实现了只有在无线网络连接装置检测到目标无线设备发出的信号时，或者同时，信号足够强时才会开启无线网络连接装置的电源模块，使无线网络连接装置进入工作状态，进行数据交互，当数据交互完成时，无线网络连接装置进入待机状态，同时当无线网络连接装置未检测到目标无线设备发出的信号时，无线网络连接装置进入待机状态或保持无线网络连接装置处于待机状态，具有功耗低易于控制的优点。

Description

低功耗无线网络连接装置及连接方法

技术领域

本发明涉及无线局域网络通信技术领域，尤其涉及一种低功耗无线网络连接装置及连接方法。

背景技术

在无线局域网(WLAN)的应用中，很多应用方式是将无线网卡做成应用模块，比如IEEE802.11b/g Cardbus网卡或MiniPci的网卡。

由于很多应用是基于笔记本电脑的，用户对网卡的功耗不是很敏感，一般来讲，网卡功耗发射为300mA，接收280mA，这个值相对于笔记本的工作电流可以忽略不计，然而当无线网卡应用于交通自由流收费系统时，由于每辆车的OBU(目标应用单元)均使用干电池供电，要求功耗越低越好，按照网卡的正常应用方式无法满足其低功耗的要求。交通自由流收费背景介绍：在当前交通收费系统中采用的手段，主要是手工收费的方法，司机将车停在交通收费亭前，交完费后放行，这种方法存在着费时、费力，容易造成交通接拥堵等缺点；目前有些国家与地区采用无线射频识别技术RFID的方法，即利用识别卡，采用读卡器与卡进行信息交互，而卡放置在车中，这种方法需要车慢速前进，进行识别，同样该方法存在其自身的优缺点，其缺点即是施工复杂，会破坏道路交通，进行挖沟铺线，而RFID在正常工作时，需要车速减慢，才能准确数据识别，这样造成交通堵塞，再有RFID不便于大量数据交互，不便于业务扩展，目前很多国考虑推行交通自由流收费的手段，其方法主要是采用WLAN的AP(ACCESS Point，服务访问点)与终端用户STA，司机将STA置入车中，与路面上放置的AP交互，这是以WLAN为手段的交通自动收费系统。其实现主要是依靠AP与STA交互，记录该车交通上各类信息，从而进行控制，而车在通过收费口时并不需要降速，当前测量达到180公里/小时可以正常连接。可以实现交通自由流收费控制。

现有方案如图1所示：是利用基带芯片提供的功耗控制策略待机的方案实现，功耗控制是由基带产生的控制信号完成的，基带不能被关闭，导致了功耗不可能最大程度的降低。在该状态中系统的功耗还是200mW以上，很难满足系统待机时间的要求。只不过该种问题在笔记本应用中表现不突出。此功耗方案可由软件配置系统为待机状态来实现，具体为软件根据当前的状态，可以在适当的时机向基带寄存器配置待机(power save)状态(解释：待机属于最节能的状态，常用powersave表示)，这时基带获得命令即置高power save状态，使RF(Radio frequency，射频)的电源关闭，而这时系统的功耗还是200mW。在此方案中采取了控制两种电源来实现功耗的控制，图中虚线箭头示意了该种控制方式，按照测试结果来看，功耗大约在70-80mA(相当于200mW左右)。图1给出了无线网卡的内部的基本控制结构，基带芯片内含ADC DAC(摸数转换器与数摸转换器)，基带芯片实现了对射频芯片的控制，同时在基带芯片内部实现对ADC DAC的控制，控制包括在节能的情形下对其电源供电的控制。通过该控制实现的节能结果即待机功耗为200mW。无法满足交通收费系统终端的需求。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种低功耗无线网络连接装置及连接方法，具有功耗低易于控制的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种低功耗无线网络连接装置，包括：

无线网卡模块：用于通过无线方式与目标无线设备建立连接；

RSSI检测电路：用于检测目标无线设备所发射的信号的强度，给出信号能量指示RSSI；

控制模块：根据RSSI检测电路检测到的目标无线设备所发射的信号的强度的收信号的RSSI，来控制电源模块的开关以及无线网卡模块和RSSI检测电路的工作，实现所述的装置由待机状态到工作状态的相互转换；

电源模块：在控制模块的控制下为整个装置供电。

所述的控制模块包括：

自动开启单元：用于控制所述的装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，则开启电源模块，所述装置进入工作状态；

和/或，

自动关闭单元：用于控制所述的装置在工作状态时，未检测到目标无线设备所发射的信号时或已经完成数据处理工作后，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

所述的自动开启单元还包括：

自动开启延时时间设定模块：用于设定电源的自动开启延时时间T1；

自动延时开启模块：所述的装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，经过T1后，如再次确认可检测到目标无线设备所发射的信号，则开启电源模块，所述装置进入工作状态。

所述的自动开启单元还包括：

完成数据处理工作延时开启时间设定模块：用于设定完成数据处理工作延时开启的延时时间T2；所述的自动开启单元在所述的装置完成数据处理工作由工作状态转换到待机状态后，经过T2后，开始检测目标无线设备所发射的信号，进行控制所述的装置在工作状态的控制过程。

所述的自动关闭单元还包括：

自动关闭延时时间设定模块：用于设定电源的关闭时间；

自动延时关闭模块：所述的装置在工作状态时，在设定电源的关闭时间未检测到目标无线设备所发射的信号时，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

所述的自动关闭单元还包括：

RSSI额定值设定模块：设定目标无线设备所发射的信号的RSSI额定值；

无法建立连接自动关闭模块：所述的装置检测到的目标无线设备的所发射的信号的RSSI，未达到设定的RSSI额定值时，无法满足连接要求，则保持电源模块的关闭状态所述装置保持待机状态或关闭电源模块所述装置进入待机状态。

一种低功耗无线网络连接方法，用于上述的低功耗无线网络连接装置与目标无线设备建立连接，所述的方法包括：

无线网络连接装置检测到目标无线设备所发射的信号后，则控制电源模块的工作状态，实现对所述的无线网络连接装置在工作状态和待机状态之间的转换操作。

所述的方法具体包括：

A、无线网络连接装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，则启动电源模块，所述装置进入工作状态；

B、无线网络连接装置在工作状态未检测到目标无线设备所发射的信号时，则关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

所述的步骤A包括：

A1、无线网络连接装置先设定电源的自动开启延时时间T1，当无线网络连接装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，经过T1后，如再次确认可检测到目标无线设备所发射的信号，则开启电源模块，所述装置进入工作状态；或者，

A2、无线网络连接装置先设定完成数据处理工作延时开启的延时时间T2；当所述的装置完成数据处理工作由工作状态转换到待机状态后，经过T2后，开始检测目标无线设备所发射的信号，进行控制所述的装置在工作状态的控制过程。

所述的步骤B包括：

B1、无线网络连接装置先设定电源的关闭时间T3；当所述的装置在工作状态时，在设定电源的关闭时间T3未检测到目标无线设备所发射的信号时，关闭电源模块，所述装置进入待机状态；或者，

B2、无线网络连接装置先设定目标无线设备所发射的信号的RSSI额定值；当所述的装置检测到的目标无线设备的所发射的信号的RSSI未达到设定的RSSI额定值时，无法满足连接要求，则保持电源模块的关闭状态所述装置保持待机状态或关闭电源模块所述装置进入待机状态；或者，

B3、无线网络连接装置在工作状态完成数据处理后，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的低功耗无线网络连接装置及连接方法，实现了只有在无线网络连接装置检测到目标无线设备发出的信号时，或者同时，信号足够强时才会开启无线网络连接装置的电源模块，使无线网络连接装置进入工作状态，进行数据交互，当数据交互完成时，无线网络连接装置进入待机状态，同时当无线网络连接装置未检测到目标无线设备发出的信号时，无线网络连接装置进入待机状态或保持无线网络连接装置处于待机状态，具有功耗低易于控制的优点。

附图说明

图1为现有技术方案的原理图；

图2为本发明所述的低功耗无线网络连接装置的结构示意图；

图3为本发明所述的低功耗无线网络连接装置的控制装置结构示意图；

图4为本发明所述的低功耗无线网络连接方法的实施方式的流程图。

具体实施方式

本发明所述的一种低功耗无线网络连接装置，其具体实施方式如图2所示，包括无线网卡模块、RSSI检测电路、控制模块及电源模块，其中，

无线网卡模块：用于通过无线方式与目标无线设备建立连接；

RSSI检测电路：用于检测目标无线设备所发射的信号的强度，给出信号能量指示RSSI；

控制模块：根据RSSI检测电路检测到的目标无线设备所发射的信号的强度的收信号的RSSI，来控制电源模块的开关以及无线网卡模块和RSSI检测电路的工作，实现所述的装置由待机状态到工作状态的相互转换；

电源模块：在控制模块的控制下为整个装置供电。

如图3所示，所述的控制模块为嵌入式中央处理器CPU，具体包括自动开启单元与自动关闭单元：

其中，自动开启单元用于控制所述的装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，则开启电源模块，所述装置进入工作状态；所述的自动开启单元包括自动开启延时时间设定模块与自动延时开启模块，其中，

自动开启延时时间设定模块：用于设定电源的自动开启延时时间T1；

自动延时开启模块：所述的装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，经过T1后，如再次确认可检测到目标无线设备所发射的信号，则开启电源模块，所述装置进入工作状态。

所述的自动开启单元还包括完成数据处理工作延时开启时间设定模块，用于设定完成数据处理工作延时开启的延时时间T2；所述的自动开启单元在所述的装置完成数据处理工作由工作状态转换到待机状态后，经过T2后，开始检测目标无线设备所发射的信号，进行控制所述的装置在工作状态的控制过程。

其中，自动关闭单元用于控制所述的装置在工作状态时，未检测到目标无线设备所发射的信号时或已经完成数据处理工作后，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。所述的自动关闭单元还包括自动关闭延时时间设定模块与自动延时关闭模块，其中，

自动关闭延时时间设定模块：用于设定电源的关闭时间；

自动延时关闭模块：所述的装置在工作状态时，在设定电源的关闭时间未检测到目标无线设备所发射的信号时，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

所述的自动关闭单元还包括RSSI额定值设定模块与无法建立连接自动关闭模块，其中，

RSSI额定值设定模块：设定目标无线设备所发射的信号的RSSI额定值；

无法建立连接自动关闭模块：所述的装置检测到的目标无线设备的所发射的信号的RSSI，未达到设定的RSSI额定值时，无法满足连接要求，则保持电源模块的关闭状态所述装置保持待机状态或关闭电源模块所述装置进入待机状态。

本发明所述的一种低功耗无线网络连接方法，采用上述的低功耗无线网络连接装置与目标无线设备建立连接，无线网络连接装置检测到目标无线设备所发射的信号后，则控制电源模块的工作状态，实现对所述的无线网络连接装置在工作状态和待机状态之间的转换操作。

其具体的过程如下：

A、无线网络连接装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，则启动电源模块，所述装置进入工作状态；这一过程包括两种形式：

A1、无线网络连接装置先设定电源的自动开启延时时间T1，当无线网络连接装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，经过T1后，如再次确认可检测到目标无线设备所发射的信号，则开启电源模块，所述装置进入工作状态；

A2、无线网络连接装置先设定完成数据处理工作延时开启的延时时间T2；当所述的装置完成数据处理工作由工作状态转换到待机状态后，经过T2后，开始检测目标无线设备所发射的信号，进行控制所述的装置在工作状态的控制过程。

B、无线网络连接装置在工作状态未检测到目标无线设备所发射的信号时，则关闭电源模块，所述装置进入待机状态。这一过程包括三种形式：

B1、无线网络连接装置先设定电源的关闭时间T3；当所述的装置在工作状态时，在设定电源的关闭时间T3未检测到目标无线设备所发射的信号时，关闭电源模块，所述装置进入待机状态；

B2、无线网络连接装置先设定目标无线设备所发射的信号的RSSI额定值；当所述的装置检测到的目标无线设备的所发射的信号的RSSI未达到设定的RSSI额定值时，无法满足连接要求，则保持电源模块的关闭状态所述装置保持待机状态或关闭电源模块所述装置进入待机状态；

B3、无线网络连接装置在工作状态完成数据处理后，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

以交通自由流收费系统为例，其具体的工作过程如下：

在用户车辆日常交通出行中，车辆经过的环境是非5G(5G指的是5.8Ghz的范围，中国开放的是5.795-5.825G的频道带宽给道路交通)的工作信道环境。这种情况下，车辆中的本发明所述的无线网络连接装置的RSSI检测电路一直不能检测到信道能量(目标无线设备的所发射的信号)，因此，无线网络连接装置的在此时间段内，绝大部分电路处理关闭状态，即处于节能状态也就是待机状态。

如图4所示：当车辆靠近收费站或其他交通检测点时，装置距离AP 50米左右，RSSI检测电路将检测到目标无线设备的所发射的信号，并经过设定电源的自动开启延时时间T1(一般可设为2秒钟)的再次确认，检测无误，则启动系统电源，无线网络连接装置进入工作状态。工作状态下，打开控制模块(可以为嵌入式CPU)与无线网卡模块等设备，控制模块控制无线网卡模块与AP交互，将交互信息记录与处理。具体过程如下：

步骤41、RSSI检测电路将检测目标无线设备的所发射的信号；

步骤42、判断RSSI检测电路是否检测到目标无线设备的所发射的信号，如是，执行步骤43，否则，执行步骤41；

步骤43、判断是否达到设定的电源自动开启延时时间T1，如是，执行步骤44，否则，执行步骤43；

当然，此步骤需事先设定电源自动开启延时时间T1。

骤步44、判断RSSI检测电路是否检测到目标无线设备的所发射的信号，如是，执行步骤45，否则，执行步骤41；

步骤45、启动系统电源，无线网络连接装置进入工作状态。

工作状态下，打开控制模块(可以为嵌入式CPU)与无线网卡模块等设备，控制模块控制无线网卡模块与AP交互，将交互信息记录与处理。检测站或收费站将依据交互信息对车放行或其它处理。当完成入站交易后，装置将继续待机，关闭系统本身的绝大部分电源。

此时无线网络连接装置进入关机自锁状态，也就是无线网络连接装置先设定完成数据处理工作延时开启的延时时间T2(一般可以设为10秒钟)；当所述的装置完成数据处理工作由工作状态转换到待机状态后，经过T2后，RSSI开始检测目标无线设备所发射的信号，进行控制所述的装置在工作状态的控制过程。这一过程的目的是，使无线网络连接装置离开5G信道区域后再启动检测，避免装置不必要的启动。

当车辆离开收费站或其他检测点的过程，其控制过程或控制形式完全等同于车辆的进入收费站或其它检测点的控制过程或形式，其区别只是在于出站检测点对车辆内的装置写入内容的差异及对车辆是否放行或处理的差异。

此外，在无线网络连接装置的工作状态，在设定电源的关闭时间T3内未检测到目标无线设备所发射的信号时，关闭电源模块，所述装置进入待机状态；另外，此时无线网络连接装置还可先设定目标无线设备所发射的信号的RSSI额定值；当所述的装置检测到的目标无线设备的所发射的信号的RSSI未达到设定的RSSI额定值时，无法满足连接要求，则保持电源模块的关闭状态所述装置保持待机状态或关闭电源模块所述装置进入待机状态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低功耗无线网络连接装置，其特征在于，包括：

无线网卡模块：用于通过无线方式与目标无线设备建立连接；

RSSI检测电路：用于检测目标无线设备所发射的信号的强度，给出信号能量指示RSSI；

控制模块：根据RSSI检测电路检测到的目标无线设备所发射的信号的强度的收信号的RSSI，来控制电源模块的开关以及无线网卡模块和RSSI检测电路的工作，实现所述的装置由待机状态到工作状态的相互转换；

电源模块：在控制模块的控制下为整个装置供电。

2.根据权利要求1所述的低功耗无线网络连接装置，其特征在于，所述的控制模块包括：

自动开启单元：用于控制所述的装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，则开启电源模块，所述装置进入工作状态；

和/或，

自动关闭单元：用于控制所述的装置在工作状态时，未检测到目标无线设备所发射的信号时或已经完成数据处理工作后，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

3.根据权利要求2所述的低功耗无线网络连接装置，其特征在于，所述的自动开启单元还包括：

自动开启延时时间设定模块：用于设定电源的自动开启延时时间T1；

自动延时开启模块：所述的装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，经过T1后，如再次确认可检测到目标无线设备所发射的信号，则开启电源模块，所述装置进入工作状态。

4.根据权利要求2所述的低功耗无线网络连接装置，其特征在于，所述的自动开启单元还包括：

完成数据处理工作延时开启时间设定模块：用于设定完成数据处理工作延时开启的延时时间T2；所述的自动开启单元在所述的装置完成数据处理工作由工作状态转换到待机状态后，经过T2后，开始检测目标无线设备所发射的信号，进行控制所述的装置在工作状态的控制过程。

5.根据权利要求2所述的低功耗无线网络连接装置，其特征在于，所述的自动关闭单元还包括：

自动关闭延时时间设定模块：用于设定电源的关闭时间；

自动延时关闭模块：所述的装置在工作状态时，在设定电源的关闭时间未检测到目标无线设备所发射的信号时，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

6.根据权利要求2所述的低功耗无线网络连接装置，其特征在于，所述的自动关闭单元还包括：

RSSI额定值设定模块：设定目标无线设备所发射的信号的RSSI额定值；

无法建立连接自动关闭模块：所述的装置检测到的目标无线设备的所发射的信号的RSSI，未达到设定的RSSI额定值时，无法满足连接要求，则保持电源模块的关闭状态所述装置保持待机状态或关闭电源模块所述装置进入待机状态。

7.一种低功耗无线网络连接方法，用于权利要求1至6任一项所述的低功耗无线网络连接装置与目标无线设备建立连接，其特征在于，所述的方法包括：

无线网络连接装置检测到目标无线设备所发射的信号后，则控制电源模块的工作状态，实现对所述的无线网络连接装置在工作状态和待机状态之间的转换操作。

8.根据权利要求7所述的低功耗无线网络连接方法，其特征在于，所述的方法具体包括：

A、无线网络连接装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，则启动电源模块，所述装置进入工作状态；

B、无线网络连接装置在工作状态未检测到目标无线设备所发射的信号时，则关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

9.根据权利要求8所述的低功耗无线网络连接方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

A1、无线网络连接装置先设定电源的自动开启延时时间T1，当无线网络连接装置在待机状态检测到目标无线设备所发射的信号时，经过T1后，如再次确认可检测到目标无线设备所发射的信号，则开启电源模块，所述装置进入工作状态；或者，

A2、无线网络连接装置先设定完成数据处理工作延时开启的延时时间T2；当所述的装置完成数据处理工作由工作状态转换到待机状态后，经过T2后，开始检测目标无线设备所发射的信号，进行控制所述的装置在工作状态的控制过程。

10.根据权利要求8所述的低功耗无线网络连接方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

B1、无线网络连接装置先设定电源的关闭时间T3；当所述的装置在工作状态时，在设定电源的关闭时间T3未检测到目标无线设备所发射的信号时，关闭电源模块，所述装置进入待机状态；或者，

B2、无线网络连接装置先设定目标无线设备所发射的信号的RSSI额定值；当所述的装置检测到的目标无线设备的所发射的信号的RSSI未达到设定的RSSI额定值时，无法满足连接要求，则保持电源模块的关闭状态所述装置保持待机状态或关闭电源模块所述装置进入待机状态；或者，

B3、无线网络连接装置在工作状态完成数据处理后，关闭电源模块，所述装置进入待机状态。

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