CN1324858C - 利用节能轮询表来减少功耗的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种在无线LAN的站上减少功耗的设备和方法。包含累积超前时间帧接收机，自身超前时间帧生成发送单元，待用状态累积超前时间计数单元和激活状态转换器。当预定站处于激活状态时，累积超前时间帧接收机从协调器接收包含累积超前时间值的累积超前时间帧。如果包含在累积超前时间帧接收机所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是有效的，待用状态累积超前时间计数单元将预定站的激活状态转换为待用状态，在待用状态所消耗的功率比激活状态少。如果待用状态累积超前时间计数单元完成计数，激活状态转换器将待用状态转换为激活状态。

Description

利用节能轮询表来减少功耗的设备和方法

本申请要求韩国专利申请No.2003-2085和2003-23057的优先权，这些申请分别是在2003年1月13日和2003年4月11日向韩国知识产权局申报的，其所公开的内容以引用方式包含在本文的内容中。

技术领域

符合本发明的设备和方法涉及基于IEEE 802.11标准的无线LAN的站中减少功耗。

背景技术

依照IEEE 802.11标准(“标准”)，包含接入点(access point，AP)的基本业务组(basic service set，BSS)被称作基础设施模式，并且没有接入点的BSS被称作特定(ad-hoc)模式。包含在特定模式中的站的集合被称作独立BSS(IBSS)。在媒体接入控制(media access control，MAC)协议的功能中，仅在ad-hoc模式下，才执行提供业务质量(QOS)的分布式协调功能(distributedcoordination function，DCF)和增强DCF(EDCF)。在DCF和EDCF中，MAC协议数据单元(MAC protoeol data unit，MPDU)通过争用(contention)被发送。MPDU通过争用被发送的周期被称作争用周期(contention period，CP)。基础设施模式包含在特定模式下所采用的所有功能，诸如，点协调功能(pointcoordination function，PCF)和混合协调功能(hybrid coordination function，HCF)，它能够提供QOS。依照争用方式和轮询(polling)方式实现这些功能。MPDU通过轮询被发送的周期被称作无争用周期(contention free period，CFP)。

图1示出常规的发送业务指示图(delivery traffic indication map，DTIM)。点协调器基于无争用可轮询(Contention Free-pollable，CF-可轮询)子字段和无争用轮询(Contention Free-poll，CF-轮询)请求子字段生成轮询表，这些子字段包含在关联请求帧或者重新关联请求帧中。如果每个站接收取决于DTIM的信标帧，该站启动点协调功能。

图2示出常规PCF的机制。在CFP期间，在轮询表中登记的站等待着由点协调器进行轮询。点协调器以关联身份增加(Association Identity-increasing)(AID-增加)的顺序来轮询该轮询表中的站。如果信标帧由于信道繁忙而被延迟，可以缩短CFP。被轮询的站发送数据到点协调器。在保持激活状态的同时，未轮询的站等着被轮询，期间为了接收轮询帧，供给全部的功率。因此，在常规的PCF机制中，甚至当前没有发送数据的站也有片刻处于激活状态，以接收轮询帧，如此消耗了大量不必要的功率。站通常是移动站。在这种情况下，站必须体积小，重量轻，于是，必须仔细考虑站的功耗。

发明内容

本发明提供了一种通过使用节能轮询表生成设备来减少站中功耗的设备，以及一种通过使用节能轮询表生成方法来减少站中功耗的方法。

依照本发明的一个方面，提供一种节能轮询表生成设备，该设备包括累积超前时间(lead time)帧发射机、自身超前时间帧接收机和节能轮询表生成器。累积超前时间帧发射机产生累积超前时间帧，该帧包含累积超前时间值，并且发送该累积超前时间帧到站。如果存在具有比该站更高轮询优先权的一个或者多个站，累积超前时间值表示由更高优先权站进行数据发送所需的时间。自身超前时间帧接收机从该站接收自身超前时间帧，该帧包含自身超前时间值。自身超前时间值表示由该站进行数据发送所需的时间。节能轮询表生成器将包含在自身超前时间帧接收机所接收的自身超前时间帧中的自身超前时间值与累积超前时间值相加，以产生节能轮询表，该表包含自身超前时间值和所增加的累积超前时间值。

依照本发明的另一个方面，提供了一种用于减少站中功耗的设备，该设备包括累积超前时间帧接收机、自身超前时间帧生成发送单元、待用状态累积超前时间计数单元和激活状态转换器。当预定站处于激活状态时，累积超前时间帧接收机从协调器接收累积超前时间帧，该帧包含累积超前时间值。累积超前时间值表示由具有比预定站更高的轮询优先权的站进行数据发送所需的时间。当该站处于激活状态时，自身超前时间帧生成发送单元产生自身超前时间帧，该帧包含自身超前时间值，并且发送该自身超前时间帧到协调器。自身超前时间值表示由预定站进行数据发送所需的时间。如果包含在累积超前时间帧接收机所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是有效的，则待用状态累积超前时间计数单元将站的激活状态转换为待用状态，在待用状态所消耗的功率比激活状态少。当预定站处于待用状态时，待用状态累积超前时间计数单元对累积超前时间值进行计数。如果待用状态累积超前时间计数单元完成计数，激活状态转换器将待用状态转换为激活状态。

依照本发明的另一个方面，提供了一种功耗减少设备，该设备包括节能轮询表生成单元和站功耗减少单元。节能轮询表生成单元产生用于预定站的包含累积超前时间值的累积超前时间帧，该值表示由具有比预定站更高优先权的一个或者多个站进行数据发送所需的时间，发送累积超前时间帧到预定站，从预定站接收包含自身超前时间值在内的自身超前时间帧，该自身超前时间值表示由预定站进行数据发送所需的时间，将包含在所接收的自身超前时间帧中的自身超前时间值与累积超前时间值相加，并且生成节能轮询表，该表包含自身超前时间值和所增加的累积超前时间值。站功耗减少单元从协调器接收累积超前时间帧，并且产生自身超前时间帧。当预定站处于激活状态时，站功耗减少单元发送自身超前时间帧到协调器。如果包含在所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是有效的，站功耗减少单元将预定站从激活状态转为待用状态。当预定站处于待用状态时，站功耗减少单元对累积超前时间值进行计数。如果完成计数，站功耗减少单元将预定站的待用状态转换为激活状态。

依照本发明的另一个方面，提供了一种节能轮询表生成方法，包含：生成包含累积超前时间值的累积超前时间帧，并且发送累积超前时间帧到预定站，其中如果存在具有比预定站更高轮询优先权的一个或者多个站，累积超前时间值表示由具有更高优先权的站进行数据发送所需的时间；从该站接收包含自身超前时间值在内的自身超前时间帧，其中该自身超前时间值表示由预定站进行数据发送所需的时间；将包含在所接收的自身超前时间帧中的自身超前时间值与累积超前时间值相加，以生成节能轮询表，该表包含自身超前时间值和所增加的累积超前时间值。

依照本发明的另一个方面，提供了一种站功耗减少方法，该方法包含：当预定站处于激活状态时，从协调器接收包含累积超前时间值的累积超前时间帧，其中累积超前时间值表示由具有比预定站更高轮询优先权的一个或者多个站进行数据发送所需的时间；当预定站处于激活状态时，产生包含自身超前时间值的自身超前时间帧，并且发送自身超前时间帧到协调器，其中自身超前时间值表示由预定站进行数据发送所需的时间；如果包含在所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是有效的，将该站的激活状态转换为待用状态，其中待用状态比激活状态消耗的功率更少，并且在预定站处于待用状态的同时，对累积超前时间值进行计数；并且如果计数完成，将预定站的待用状态转换为激活状态。

依照本发明的另一个方面，提供一种功耗减少方法，该方法包含：生成用于预定站的包含累积超前时间值的累积超前时间帧，该值表示由具有比预定站更高优先权的一个或者多个站进行数据发送所需的时间，发送累积超前时间帧到预定站，从该预定站接收包含自身超前时间值在内的自身超前时间帧，该自身超前时间值表示由预定站进行数据发送所需的时间，将包含在所接收的自身超前时间帧中的自身超前时间值与累积超前时间值相加，并且生成节能轮询表，该表包含自身超前时间值和所增加的累积超前时间值；并且当预定站处于激活状态时，从协调器接收累积超前时间帧，生成自身超前时间帧，发送自身超前时间帧到协作器，并且如果包含在所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是有效的，将该站的激活状态转换为待用状态，当预定站处于待用状态的同时，对累积超前时间值进行计数，并且如果计数完成，将预定站的待用状态转换为激活状态。

依照本发明的另一个方面，提供了一种累积超前时间帧，包含累积超前时间字段，其中记录了累积超前时间值。如果存在具有比预定站更高轮询优先权的一个或者多个站，累积超前时间值表示由具有更高优先权的站进行数据发送所需的时间。

依照本发明的另一个方面，提供了一种自身超前时间帧，包含自身超前时间字段，其中记录了自身超前时间值。如果存在具有比预定站更高的轮询优先权的一个或者多个站，自身超前时间值表示由预定站进行数据发送所需的时间。

依照本发明的另一个方面，提供了一种节能轮询表，该表包括其中记录累积超前时间值的累积超前时间字段和其中记录自身超前时间值的自身超前时间字段。如果存在具有比预定站更高轮询优先权的一个或者多个站，累积超前时间值表示由具有更高优先权的站进行数据发送所需的时间。自身超前时间值表示由预定站进行数据发送所需的时间。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他的特征以及优点将变得更加清晰，其中：

图1示出常规的DTIM；

图2示出常规PCF的机制；

图3示出依照本发明的实施例的功耗减少设备的结构；

图4示出图3的自身超前时间帧生成发送单元334的结构；

图5示出图3的待用状态累积超前时间计数单元335的结构；

图6示出依照本发明的实施例的累积超前时间帧的格式；

图7示出依照本发明的实施例的自身超前时间帧的格式；

图8示出依照本发明的实施例的节能轮询表的格式；

图9示出依照本发明的过程，其中几个帧被发送和接收；

图10是示出依照本发明的实施例的节能轮询表生成方法的流程图；

图11是示出依照本发明的实施例的站功耗减少方法的流程图。

具体实施方式

参考图3，依照本发明实施例的功耗减少设备由节能轮询表生成设备和站功耗减少设备组成。由于本发明被应用到基础设施模式，节能轮询表生成设备被安装在接入点(AP)31，并且站功耗减少设备被安装在基本业务组(BSS)中的站33，其中AP 31用作协调器。为了更准确，由于轮询表在无争用周期(CFP)被用于点协调功能(PCF)或者混合协调功能(HCF)，在本发明中的AP用作点协调器(PC)或者混合协调器(HC)。因此，此后AP 31被称作协调器。

由于基础设施模式被用于无线LAN，在协调器31和站33之间的通信信道将是信道32，该信道使用特定频率。因此，当协调器31或者站33发送帧时，所有的剩余站同时接收该帧，并且需要该帧的站存储该帧，而不需要该帧的站放弃该帧。换句话说，在无线LAN上的发送是广播型的发送。

安装在协调器31上的节能轮询表生成设备包含关联请求帧接收机311，轮询表生成器312，信标帧发射机313，累积超前时间帧发射机314，自身超前时间帧接收机315，节能轮询表生成器316，轮询帧发射机317和数据帧接收存储单元318。

关联请求帧接收机311从任一站接收关联请求帧或者重新关联请求帧。在CFP期间，关联请求帧接收机311能接收轮询帧(其也被称为CF-轮询帧，因为轮询帧在CFP期间被使用)，以及想要在轮询表中登记的站将CF-可轮询子字段设置为1，将CF-轮询请求子字段设置为0。轮询表生成器312根据CF-可轮询子字段和CF-轮询请求子字段产生轮询表，上述的两个子字段被包含在关联请求帧接收机311所接收的关联或者重新关联请求帧中。换句话说，发送关联或者重新关联请求帧的站被登记在轮询表中，其中，关联或者重新关联请求帧中的CF-可轮询子字段和CF-轮询请求子字段分别被设置为1和0。第一登记站在轮询表中具有最高优先权，并且首先接收轮询帧。关联或者重新关联请求帧的发送和接收被完成，这时站属于基本业务组。

信标帧发射机313取决于发送业务指示图(DTIM)生成包含间隔值的信标帧，并且以与间隔值相应的间隔发送所生成的信标帧到站。依照IEEE 802.11标准，协调器31通过以取决于DTIM的间隔发送信标帧到包含在基本业务组中的站，来启动点协调功能，该基本业务组由协调器31进行管理。在基础设施基本业务组中，功率控制机制集中在协调器31上，也就是，AP。因为AP存储数据，并且应站的请求发送所存储的数据，所述站可以长期处于待用状态。当站处于节能模式时，也就是，处于待用状态时，为了知道数据帧是否等待发送到站，或者为了完成与AP的成功的帧握手(frame handshake)，所述站必须接收信标帧。待用状态表示提供转换到激活状态所需的最小功率的状态，并且激活状态表示提供全部功率的状态。

在基础设施模式中，其中AP控制站，站不需在它们每次接收信标帧时被唤醒，并且在接收信标帧以后，也无需被唤醒预定的时间周期。因此，基础设施模式能够比没有任何AP的独立基本业务组节省更多的功率。然而，当多播帧被接收时，站必须在AP所确定的时间周期内被唤醒。该时间周期被表示在取决于DTIM的信标帧中。

如果存在具有比具有站功耗减少设备的站33更高轮询优先权的一个或者多个站，累积超前时间帧发射机314生成包含累积超前时间值的累积超前时间帧，该值表示具有比站33更高优先权的站进行数据发送所需的时间，并且发送所生成的累积超前时间帧到站33。如果不存在具有比站33更高的轮询优先权的站，累积超前时间帧发射机314设置累积超前时间值为无效值，即，0，产生包含所设置的累积超前时间值0的累积超前时间帧，并且发送该累积超前时间帧到站33。换句话说，在经过与从信标帧发射机313发送信标帧之后的短帧间间隔(Short InterFrame Space，SIFS)相应的周期之后，累积超前时间帧发射机314产生包含累积超前时间值的累积超前时间帧，该值表示更高优先权的站进行数据发送所需的时间，该更高优先权的站具有由轮询表生成器312所产生的轮询表上的预定优先权的关联身份(AID)。累积超前时间帧发射机314发送所产生的累积超前时间帧到站33，该站具有比轮询表上的更高优先权站的预定优先权低的优先权的AID。

初始轮询表有多个站，每个站中CF-可轮询子字段和CF-轮询请求子字段已经被分别设置为1和0。在具有初始轮询表上最高优先权的AID的站中，累积超前时间字段已经被设置为0，因为已经没有站具有比该站更高的轮询优先权，并且由此，不需要更高优先权站进行数据发送的累积超前时间。由于在基本业务组范围中的一连串数字被分配给AID，最小编号的AID表示最高优先权AID。协调器31以从具有最高优先权AID的站到具有较低优先权AID的站的顺序，来发送累积超前时间帧到在轮询表中所登记的站。已经接收累积超前时间的站存储包含在该累积超前时间帧中的累积超前时间值。包含累积超前时间值的站处于待用状态，待用状态是节能模式，而更高优先权的站正发送数据到协调器31，也就是说，在与所存储的累积超前时间值相应的周期内。在该周期已经逝去之后，包含累积超前时间值的站苏醒，以发送数据到协调器31。结果，节省了功率。

自身超前时间帧接收机315从站33接收包含自身超前时间值的自身超前时间帧。自身超前时间值表示站33进行数据发送所需的时间。响应累积超前时间帧，站33发送自身超前时间帧到协调器31，以告知由站发送数据到协调器31所需的时间。协调器31从站33接收自身超前时间帧。

节能轮询表生成器316将包含在自身超前时间帧接收机315所接收的自身超前时间帧中的自身超前时间值与累积超前时间值相加，以获得节能轮询表。节能轮询表包含自身超前时间值和所增加的累积超前时间值。响应所接收的自身超前时间帧，协调器31更新初始轮询表。换句话说，包含在所接收的自身超前时间帧中的自身超前时间值，被记录在轮询表上与已经发送该自身超前时间帧的站相应的站的自身超前时间字段中。所增加的累积超前时间值，其中，自身超前时间值已经与之相加，被记录在站的累积超前时间字段，该站具有比已经发送该自身超前时间帧的站低的优先权的AID。如果已经发送了自身超前时间帧的站具有最高优先权AID，也就是说，AID 1，0μs将被记录在轮询表上具有AID 1的站的累积超前时间字段中，并且数据发送所需的时间值，例如10μs，将被记录在具有AID 1的站的自身超前时间字段。如果已经发送了自身超前时间帧的站具有第二高优先权AID，即，AID 2，10μs将被记录在轮询表上具有AID 2的站的累积超前时间字段，并且数据发送所需的时间值，例如5μs，将被记录在具有AID 2的站的自身超前时间字段。这个过程将对于轮询表上的所有站被重复进行，以采用与每个站必须苏醒的时间有关的信息来完成节能轮询表。

轮询帧发射机317产生轮询帧，并且以在节能轮询表生成器316所生成的节能轮询表上所定义的轮询顺序，发送该轮询帧到站33和更高优先权的站。数据帧接收存储单元318从站33接收数据帧，并且存储该数据帧。例如，协调器31发送轮询帧到在轮询表上所登记的站中具有最高优先权AID例如AID 1的站。由于具有AID 1的站已经被轮询，它开始数据传输，并且所有剩余的站进入节能模式。此时，在轮询表上登记的站中，具有第二高优先权AID，例如AID 2的站，输入其存储在自身中的累积超前时间值到其本地计时器，并且启动本地计时器。当计时器的计数完成时，具有AID 2的站的待用状态被转换到激活状态，待用状态是节能状态。当处于激活状态的具有AID2的站从协调器31接收轮询帧时，具有AID 2的站开始数据发送。这个过程被应用到轮询表上登记的每个站。然而，在轮询表上的具有自身超前时间字段值为0的站，即，没有数据要发送的站，拒绝被轮询，并且连续地处于待用状态。由于这些站仍然处于待用状态，就最大化了节能。

随后的过程基于这个标准。换句话说，如果AP已经缓冲了多播帧，在信标帧通知接收DTIM的该信标帧的站以后，这些帧必须被立即发送。如果有多个多播帧将被发送，AP通过在除最近将被发送的多播帧以外的每一多播帧的帧控制字段中设置更多的数据位来表示这一事实。通过发送节能轮询帧到AP，站从AP请求缓冲帧。AP将以设置更多的数据位的数据帧，来响应每一节能轮询帧。当该站接收具有更多数据位的数据帧时，它被请求发送节能轮询帧到AP。AP被用作操作无争用周期的协调器，AP使用所述无争用周期，以发送缓冲帧到CF-可轮询站。

安装在站33中的站功耗减少设备包含周期激活状态转换器331，信标帧接收机332，累积超前时间帧接收机333，自身超前时间帧生成发送单元334，待用状态累积超前时间计数单元335，激活状态转换器336，轮询帧接收机337和数据发射机338。

周期激活状态转换器331以取决于DTIM的间隔，将由待用状态累积超前时间计数单元335获得的待用状态转换为激活状态。正像前面所描述的，激活状态指示供给全部功率的状态，开且待用状态指示供给转换到激活状态所必需的最小功率的状态。取决于DTIM的间隔值被记录在所接收的信标帧中。每个站输入间隔值到其本地计时器，开始计数，并且当计数完成时进入激活状态。这样，每个站都能够接收信标帧。

当信标帧接收机332处于周期激活状态转换器331所获得的激活状态时，它从协调器31接收包含取决于DTIM的间隔值在内的信标帧。正像前面所描述的，该间隔值告知站必须苏醒以接收下一个信标帧的时间。

处于激活状态的累积超前时间帧接收机333，从协调器31接收包含累积超前时间值在内的累积超前时间帧。该累积超前时间值表示具有比站33更高轮询优先权的一个或者多个站进行数据发送所需的时间。如果站33具有第二高优先权，即，具有AID 2，具有AID 1的站是具有比站33更高优先权的站。在这种情况下，累积超前时间帧接收机333接收累积超前时间帧，该帧包含具有AID 1的站进行数据发送所需的时间值(例如，10μs)。

处于激活状态的自身超前时间帧生成发送单元334，生成包含自身超前时间值在内的自身超前时间帧，该值表示站33进行数据发送所需的时间，并且发送该自身超前时间帧到协调器31。如果具有AID 2的站22发送数据所需的时间是5μs，包含5μs的自身超前时间帧被发送到协调器31。

如果包含在累积超前时间帧接收机333所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是有效的，待用状态累积超前时间计数单元335将激活状态转换到待用状态，并且在待用状态对累积超前时间值进行计数。如果所接收的累积超前时间值是无效的，待用状态累积超前时间计数单元335将激活状态转换为待用状态，并且通过在每个计数间隔中，从累积超前时间值中减少预定单位值，例如1μs，来进行计数。

当待用状态累积超前时间计数单元335完成计数时，激活状态转换器336将待用状态转换为激活状态。如果累积超前时间值是10μs，并且通过每次从10μs的累积超前时间中反复减少1μs来执行计数，在计数10次之后，待用状态能够被转换到激活状态。轮询帧接收机337在激活状态转换器336所获得的激活状态中接收轮询帧。在接收轮询帧接收机337所接收的轮询帧之后，经过与SIFS相应的时间以后，数据发送机338产生数据帧，并且将其发送到协调器31。

如果在轮询表上所登记的站中，已经接收累积超前时间帧的站33具有最高优先权，例如具有AID 1，就没有更高优先权的站。因此，累积超前时间是0μs。在这种情况下，协调器31首先发送轮询帧到具有AID 1的站33，并且随后站33开始数据发送。如果已经接收累积超前时间帧的站33具有第二高优先权，例如，具有AID 2，具有AID 1的站是具有比站33更高优先权的站。因此，累积超前时间是10μs。在这种情况下，在轮询帧已经发送到具有AID 1的站33之后的10μs，协调器31发送轮询帧到具有AID 2的站33。随后，站33开始数据发送。因此，包含10μs的累积超前时间的站33处于待用状态，该待用状态是节能模式，而具有比站33更高优先权的站发送数据到协调器31，即，用10μs，这是累积超前时间。在10μs过去之后，站33进入激活状态，以便发送数据到协调器31。当10μs已经逝去之后，即当协调器31已经从具有AID 1的站接收了数据时，协调器31发送轮询帧到具有AID 2的站33。当从协调器31接收轮询帧时，处于激活状态的具有AID 2的站33开始数据发送。这个过程被应用到在轮询表上登记的每个站。然而，在轮询表上的具有自身超前时间字段值为0的站，即，没有数据将被发送的站，拒绝被轮询，并且保持在待用状态。由于这些站仍然保持在待用状态，节能最大化。随后的过程基于这个标准。

图4示出图3的自身超前时间帧生成发送单元334的结构。自身超前时间帧生成发送单元334包含自身超前时间帧生成器41和自身超前时间帧发射机42。

自身超前时间帧生成器41计算自身超前时间值，该值表示已经接收累积超前时间帧的站发送数据帧到协调器所需的时间，并且生成包含自身超前时间值在内的自身超前时间帧。自身超前时间发射机42将自身超前时间帧发送到协调器。

图5示出图3的待用状态累积超前时间计数单元335的结构。待用状态超前时间计数单元335包含待用状态转换器51和累积超前时间计数器52。

当从自身超前时间帧生成发送单元334接收到自身超前时间帧，并且所接收的累积超前时间值为有效时，待用状态转换器51将激活状态转换为待用状态。在由待用状态转换器51所获得的待用状态下，累积超前时间计数器52对累积超前时间值进行计数。正像前面所描述的，通过间隔地从累积超前时间值减少预定单位值，例如1μs，来执行计数。

图6示出依照本发明的实施例的累积超前时间帧的格式。累积超前时间帧由协调器以轮询表上登记的顺序，即，从低AID号到高AID号的顺序，发送到轮询表上的每个站。已经从协调器接收到累积超前时间帧的站，通过参考所接收的帧的2-八比特组AID字段，能够知道所接收的帧的目的地。如果所接收的帧的目的地不是已经接收它的站，该站忽略所接收的帧。所接收的累积超前时间帧的1-八比特组累积超前时间字段存储累积超前时间值，该值表示由具有比已经接收累积超前时间帧的站更高优先权的一个或者多个站进行数据发送所需的时间。每个站通过参考累积超前时间字段的值，能够知道什么时候必须从待用状态被转换到激活状态。图6示出的字段是依照本发明的实施例的累积超前时间帧基本所需的。2-八比特组帧控制字段表示帧的类型，诸如数据帧、控制帧、管理帧等等。6-八比特组基本业务组ID(BSS ID)字段表示BSS的ID。4-八比特组帧检查序列(FCS)字段表示基于IEEE 802LAN标准的FCS。

图7示出依照本发明的实施例的自身超前时间帧的格式。自身超前时间帧是由每个站发送到协调器的。换句话说，已经从协调器接收了累积超前时间帧的站将自身超前时间帧作为确认(ACK)消息发送到协调器。这时，已经接收累积超前时间帧的站计算站发送数据到协调器所需的时间，并且将所计算的时间值记录到自身超前时间帧的1-八比特组的自身超前时间字段中。图7示出的字段是依照本发明的实施例的自身超前时间帧基本所需的。2-八比特组帧控制字段表示帧的类型，诸如数据帧、控制帧、管理帧等等。6-八比特组接收机地址(RA)字段表示ACK帧的接收机地址。2-八比特组AID字段表示包含在BSS中的站的ID。4-八比特组FCS字段表示基于IEEE 802LAN标准的FCS。

图8示出依照本发明的实施例的节能轮询表的格式。通过将累积超前时间字段和自身超前时间字段增加到常规轮询表，来生成节能轮询表。为了告知每个站必须从待用状态转换到激活状态的时间，协调器发送累积超前时间帧到在轮询表上所登记的每个站。为了告知发送数据到协调器所需的时间，每个站发送自身超前时间帧到协调器。协调器接收自身超前时间帧，并且利用所接收的自身超前时间帧的自身超前时间字段，完成轮询表的累积超前时间字段和自身超前时间字段。参考图8的节能轮询表，在争用控制周期操作的站具有AID 2、AID 5、AID 14、AID 28和AID 29。

具有AID 2的站的累积超前时间字段的值为0μs，并且其自身超前时间字段的值为10μs。由于在操作站中具有AID 2的站具有最高优先权，没有站具有比具有AID 2的站更高的优先权，由此，站AID 2具有0μs的累积超前时间字段。由于具有AID 2的站具有10μs的自身超前时间字段，具有AID 2的站发送数据到AP所需的时间是10μs。具有AID 5的站的累积超前时间字段值是10μs，并且其自身超前时间字段值是0μs。由于具有AID 2的站的自身超前时间是10μs，具有AID 2的站是具有比具有AID 5的站更高优先权的站，所以具有AID 5的站的累积超前时间字段值是10μs。从自身超前时间字段值为0μs可以看出，具有AID 5的站没有数据将被发送。稍后，具有AID 5的站拒绝被轮询，并且保持在待用状态。具有AID 14的站的累积超前时间字段的值为10μs，并且其自身超前时间字段的值为8μs。由于具有AID2和AID 5的站的自身超前时间分别是10μs和0μs，具有AID 2和AID 5的站是具有比具有AID 14的站更高优先权的站，所以具有AID 14的站的累积超前时间字段值是10μs。从自身超前时间字段值为8μs可以看出，具有AID 14的站发送数据到AP所需的时间为8μs。具有AID 28的站的累积超前时间字段的值为18μs，并且其自身超前时间字段的值为0μs。由于具有AID 2、AID 5和AID 14的站的自身超前时间分别是10μs、0μs和8μs，具有AID 2、AID 5和AID 14的站是具有比具有AID 28的站更高优先权的站，所以具有AID 28的站的累积超前时间字段值是18μs。从自身超前时间字段值为0μs可以看出，具有AID 28的站没有数据将被发送。稍后，具有AID 28的站拒绝被轮询，并且保持在待用状态。具有AID 29的站的累积超前时间字段的值为18μs，并且其自身超前时间字段的值为17μs。由于具有AID 2、AID 5、AID 14和AID 28的站的自身超前时间分别是10μs、0μs、8μs和0μs，具有AID 2、AID 5、AID 14和AID 28的站是具有比具有AID29的站更高优先权的站，所以具有AID 29的站的累积超前时间字段值是18μs。从自身超前时间字段值为17μs可以看出具有AID 29的站发送数据到AP所需的时间为17μs。根据图18，具有AID 14的站有最少的将被发送的数据，并且具有AID 29的站有最多的将被发送的数据。

图9示出依照本发明的过程，其中，几个帧被发送和接收。图9的帧发送和接收过程是基于网络分配向量(network allocation vector，NAV)的。当在与优先权帧间间隔(priority interframe space，PIFS)相应的周期期间信道空闲时，协调器发送信标帧，并且包含在BSS中的每个站接收信标帧。在经过与短帧间间隔(SIFS)相应的周期之后，协调器发送第一累积超前时间帧到包含在BSS中的站中具有最高优先权的站，并且具有最高优先权的站接收第一累积超前时间帧。在另一个SIFS周期后，具有最高优先权的站发送第一自身超前时间帧到协调器，并且协调器接收第一自身超前时间帧。这个过程被重复，直到协调器发送第N累积超前时间帧到包含在BSS中的站中具有最低优先权的站。此后，具有最低优先权的站接收第N累积超前时间帧。在另一个SIFS周期之后，具有最低优先权的站发送第N自身超前时间帧到协调器，并且协调器接收第N自身超前时间帧。当所有的累积超前时间帧和所有的自身超前时间帧都完全被发送并且被接收时，就完成了节能轮询表。依照节能轮询表，协调器发送轮询帧到每个站。当站依照累积超前时间苏醒并接收轮询帧时，该站发送数据帧到协调器。

图10是示出依照本发明的实施例的节能轮询表生成方法的流程图。首先，在步骤101，从预定站和具有比预定站更高优先权的站接收关联请求帧或者重新关联请求帧。在步骤102，根据包含在所接收的关联请求帧或者重新关联请求帧中的一些字段值，生成轮询表。在步骤103，生成包含预定间隔值的信标帧，并且以与预定间隔值相应的间隔，发送信标帧到预定站。

如果在步骤104确定存在具有比预定站更高轮询优先权的一个或者多个站，在步骤105，生成包含累积超前时间值在内的累积超前时间帧，并且将该帧发送到预定站，该累积超前时间值表示更高优先权的站进行数据发送所需的时间。如果在步骤104确定不存在具有比预定站更高轮询优先权的站，在步骤106，累积超前时间值被设置为无效，生成包含无效的累积超前时间值在内的累积超前时间帧，并且将其发送到预定站。换句话说，在信标帧传输之后，经过SIFS周期以后，生成用于预定站的包含累积超前时间值的累积超前时间帧，该值表示所产生的轮询表上具有比预定站更高优先权的ID的一个或者多个站进行数据发送所需的时间。所产生的累积超前时间帧被发送到轮询表上具有比该更高优先权的站低的优先权的ID的站。

此后，在步骤107，从预定站接收包含自身超前时间值的自身超前时间帧，该值表示预定站进行数据发送所需的时间。在步骤108，包含在所接收的自身超前时间帧中的自身超前时间值被与累积超前时间值相加，以生成节能轮询表。节能轮询表包含自身超前时间值和所增加的累积超前时间值。在步骤109，依照在节能轮询表上所定义的轮询顺序，生成轮询帧，并且将该帧发送到预定站和更高优先权的站。在步骤110，从预定站接收数据帧，并进行存储。

图11是示出依照本发明的实施例的站功耗减少方法的流程图。首先，在步骤111，以预定间隔将站的待用状态转换到激活状态。在步骤112，处于激活状态的站从协调器接收信标帧，该帧包含与该间隔相应的间隔值。激活状态指示供给全部功率的状态，并且待用状态指示供给转换到激活状态所需的最小功率的状态。

在步骤113，处于激活状态的站从协调器接收包含累积超前时间值的累积超前时间帧。累积超前时间值表示由具有比预定站更高轮询优先权的站进行数据发送所需的时间。在步骤114，处于激活状态的站产生包含自身超前时间值的自身超前时间帧，该值表示预定站进行数据发送所需的时间，并且将该自身超前时间帧发送到协调器。换句话说，在步骤114，处于激活状态的站计算自身超前时间值，该值表示预定站发送数据到协调器所需的时间，并且生成包含所计算的自身超前时间值的自身超前时间帧。

如果在步骤115确定包含在所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是无效的，在步骤116，预定站的激活状态被转换为待用状态。在步骤117，处于待用状态的预定站通过间隔地从累积超前时间值中减去预定单位值，来对累积超前时间进行计数。换句话说，在发送自身超前时间帧的情况下，在步骤115确定包含在所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是有效的，在步骤116，预定站的激活状态被转换到待用状态。此后，在步骤117，处于待用状态的预定站对累积超前时间值进行计数。如果在步骤115确定包含在所接收的累积超前时间帧中的累积超前时间值是无效的，将执行后面描述的步骤1110。

如果在步骤118确定完成了在步骤117的计数，在步骤119，预定站的待用状态被转换为激活状态。在步骤1110，处于激活状态的站接收轮询帧。在经过时间周期之后，在步骤1111，处于激活状态的站生成数据帧，并将其发送到协调器。

本发明的实施例可以被写作计算机程序，并且能在常规使用的利用计算机可读记录介质来执行程序的数字计算机上实施。本发明实施例所使用的数据结构可以以很多方式被写入计算机可读记录介质中。计算机可读记录介质的示例包含磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等等)，光记录介质(例如，CD-ROM或者DVD)，以及存储介质，诸如载波(例如，通过Internet传输)。

从详细的说明书中可以更清楚地理解本发明的许多特征和优点，并且，由此，所附权利要求的意图是覆盖落入本发明的实质和范围中的本发明的所有这样的特征和优点。进一步地，对于本领域的技术人员来说，很容易进行各种修改和变化，不希望将本发明仅限于所示出和描述的特定构造和操作，因此，可以被采用落入本发明的范围之内的各种合适的修改和等效方案。

依照本发明，站停留在待用状态，即，节能模式，并且被从待用状态转换到激活状态，以从协调器接收轮询帧。处于激活状态的站接收轮询帧和发送数据，由此大大地减少了功耗。此外，由于没有数据要发送的站不需要接收轮询帧，它们仍保留在待用状态。这样，可最小化功耗。

Claims (30)

1.一种节能轮询表生成设备，包括：

累积超前时间帧发射机，产生包含累积超前时间值的累积超前时间帧，并且发送所述累积超前时间帧到第一站，其中如果存在具有比所述第一站更高的轮询优先权的至少一个更高优先权站，所述累积超前时间值表示由所述至少一个更高优先权站进行数据发送所需的时间；

自身超前时间帧接收机，从所述第一站接收包含自身超前时间值的自身超前时间帧，其中所述自身超前时间值表示由所述第一站进行数据发送所需的时间；以及

节能轮询表生成器，将包含在由所述自身超前时间帧接收机所接收的自身超前时间帧中的所述自身超前时间值与所述累积超前时间值相加，以便生成增加的累积超前时间值，并且产生节能轮询表，所述节能轮询表包含所述自身超前时间值和所增加的累积超前时间值。

2.如权利要求1所述的节能轮询表生成设备，其中如果没有更高优先权站，所述累积超前时间帧发射机设置所述累积超前时间值为无效，作为无效的累积超前时间值，生成包含所述无效的累积超前时间值在内的累积超前时间帧，并且发送所述累积超前时间帧到所述第一站。

3.如权利要求1所述的节能轮询表生成设备，进一步包括信标帧发射机，所述信标帧发射机生成包含预定间隔值在内的信标帧，并且在发送中，以与所述预定间隔值相应的间隔，将所述信标帧发送到所述第一站。

4.如权利要求3所述的节能轮询表生成设备，进一步包括：

关联请求帧接收机，从所述至少一个更高优先权站和所述第一站中的每一个接收关联请求帧或者重新关联请求帧；以及

轮询表生成器，用于根据包含在由所述关联请求帧接收机所接收的所述关联请求帧和所述重新关联请求帧之一中的至少一个字段值，生成轮询表。

5.如权利要求4所述的节能轮询表生成设备，其中在所述信标帧发射机发送信标帧以后，经过预定时间周期之后，所述累积超前时间帧发射机生成包含累积超前时间值在内的累积超前时间帧，所述累积超前时间值表示由所述至少一个更高优先权站进行数据发送所需的时间，其中所述至少一个更高优先权站的每一个在由所述轮询表生成器所生成的轮询表上具有预定优先权的相应身份，即ID，并且发送所述累积超前时间帧到所述第一站，所述第一站具有优先权比所述轮询表上所有的至少一个更高优先权站的每一个的相应ID更低的站ID。

6.如权利要求1所述的节能轮询表生成设备，进一步包括：

轮询帧发射机，生成轮询帧，并且依照由所述节能轮询表生成器所生成的所述节能轮询表上所定义的轮询次序，将所述轮询帧发送到所述至少一个更高优先权站和所述第一站；以及

数据帧接收存储单元，用于从所述第一站接收数据帧，并且存储所述数据帧。

7.一种站功耗减少设备，包括：

累积超前时间帧接收机，当预定站处于激活状态时，从协调器接收包含累积超前时间值的累积超前时间帧，其中所述累积超前时间值表示由具有比所述预定站更高的轮询优先权的至少一个更高优先权站进行数据发送所需的时间；

自身超前时间帧生成发送单元，当所述预定站处于激活状态时，产生包含自身超前时间值的自身超前时间帧，并且发送所述自身超前时间帧到所述协调器，其中所述自身超前时间值表示由所述预定站进行数据发送所需的时间；

待用状态累积超前时间计数单元，如果包含在由所述累积超前时间帧接收机所接收的累积超前时间帧中的所述累积超前时间值是有效的，将所述预定站的所述激活状态转换为待用状态，在所述待用状态所消耗的功率比所述激活状态少，并且在所述预定站处于所述待用状态的同时，对所述累积超前时间值进行计数；以及

激活状态转换器，如果所述待用状态累积超前时间计数单元完成所述计数，将所述待用状态转换为所述激活状态。

8.如权利要求7所述的站功耗减少设备，其中所述激活状态表示供给全部功率的状态，并且所述待用状态表示供给转换到所述激活状态所需的最小功率的状态。

9.如权利要求7所述的站功耗减少设备，其中所述自身超前时间帧生成发送单元包括：

自身超前时间帧生成器，计算所述自身超前时间值，所述自身超前时间值表示由所述预定站发送数据帧到所述协调器所需的时间，并且生成包含所述自身超前时间值在内的所述自身超前时间帧；以及

自身超前时间帧发射机，将由所述自身超前时间值生成器所生成的所述自身超前时间帧发送到所述协调器。

10.如权利要求7所述的站功耗减少设备，其中如果所述累积超前时间值是无效的，所述待用状态累积超前时间计数单元将所述预定站的所述激活状态转换为所述待用状态。

11.如权利要求7所述的站功耗减少设备，其中所述待用状态累积超前时间计数单元通过以计数间隔从所述累积超前时间值中减去预定单位值，来进行所述计数。

12.如权利要求7所述的站功耗减少设备，其中所述待用状态累积超前时间计数单元包括：

待用状态转换器，当所述自身超前时间帧生成发送单元已经发送所述自身超前时间帧到所述协调器，并且所述累积超前时间值是有效的时，将所述预定站的所述激活状态转换为所述待用状态；并且

累积超前时间计数器，当所述预定站处于所述待用状态时，对所述累积超前时间值进行计数。

13.如权利要求7所述的站功耗减少设备，进一步包括：

周期激活状态转换器，间隔地将由所述待用状态累积超前时间计数单元所获得的所述待用状态转换为所述激活状态；以及

信标帧接收机，当所述预定站处于所述激活状态时，从所述协调器接收包含所述间隔之一的值在内的信标帧。

14.如权利要求7所述的站功耗减少设备，进一步包括：

轮询帧接收机，当所述预定站处于所述激活状态时，接收轮询帧；以及

数据帧发射机，在由所述轮询帧接收机接收所述轮询帧以后，经过预定时间周期之后，生成数据帧，并将所述数据帧发送到所述协调器。

15.一种功耗减少设备，包括

节能轮询表生成单元，产生用于预定站的包含累积超前时间值的累积超前时间帧，所述累积超前时间值表示由具有比所述预定站更高的优先权的至少一个更高优先权站进行数据发送所需的时间，发送所述累积超前时间帧到所述预定站，从所述预定站接收包含自身超前时间值在内的自身超前时间帧，所述自身超前时间值表示由所述预定站进行数据发送所需的时间，将包含在所述自身超前时间帧中的所述自身超前时间值与所述累积超前时间值相加，以产生增加的累积超前时间值，并且生成包含所述自身超前时间值和所增加的累积超前时间值的节能轮询表；以及

站功耗减少单元，当所述预定站处于激活状态时，从协调器接收所述累积超前时间帧，产生所述自身超前时间帧，发送所述自身超前时间帧到所述协调器，并且如果包含在所述累积超前时间帧中的所述累积超前时间值是有效的，将所述预定站从所述激活状态转为待用状态，在所述预定站处于所述待用状态的同时，对所述累积超前时间值进行计数，并且如果完成计数，将所述预定站的所述待用状态转换为所述激活状态。

16.一种节能轮询表生成方法，包括：

生成包含累积超前时间值的累积超前时间帧，并且发送所述累积超前时间帧到预定站，其中如果存在具有比所述预定站更高的轮询优先权的至少一个更高优先权站，所述累积超前时间值表示由至少一个更高优先权站进行数据发送所需的时间；

从所述预定站接收包含自身超前时间值在内的自身超前时间帧，其中所述自身超前时间值表示由所述预定站进行数据发送所需的时间；以及

将包含在所述自身超前时间帧中的所述自身超前时间值与所述累积超前时间值相加，以便产生增加的累积超前时间值，并且生成节能轮询表，所述节能轮询表包含所述自身超前时间值和所增加的累积超前时间值。

17.如权利要求16所述的节能轮询表生成方法，其中在生成所述累积超前时间帧时，如果没有比所述预定站更高的轮询优先权的更高优先权站，所述累积超前时间值被设置为无效，作为无效的累积超前时间值，并且包含所述无效的累积超前时间值在内的所述累积超前时间帧被生成，并且被发送到所述预定站。

18.如权利要求16所述的节能轮询表生成方法，进一步包括：生成包含预定间隔值在内的信标帧，并且以与所述预定间隔值相应的间隔将所述信标帧发送到所述预定站。

19.如权利要求18所述的节能轮询表生成方法，进一步包括：

从所述至少一个更高优先权站和所述预定站接收关联请求帧或者重新关联请求帧；以及

根据包含在所述关联请求帧或者重新关联请求帧中的至少一个字段值，生成轮询表。

20.如权利要求19所述的节能轮询表生成方法，其中在所述生成累积超前时间帧的过程中，所述累积超前时间帧包含所述累积超前时间值，所述累积超前时间值表示由所述至少一个更高优先权站进行数据发送所需的时间，其中所述至少一个更高优先权站中的每个站在生成所述轮询表的步骤中所生成的所述轮询表上具有预定优先权的相应身份，即ID，生成所述信标帧之后的预定时间周期被生成，并且被发送到所述预定站，所述预定站具有优先权比所述轮询表上所有的至少一个更高优先权站的每一个的相应ID更低的站ID。

21.如权利要求16所述的节能轮询表生成方法，进一步包括：

生成轮询帧，并且根据在所述增加自身超前时间值的过程中所生成的所述节能轮询表上所定义的轮询次序，将所述轮询帧发送到所述至少一个更高优先权站和所述预定站；以及

从所述预定站接收数据帧，并存储所述数据帧。

22.一种站功耗减少方法，包括：

当预定站处于激活状态时，从协调器接收包含累积超前时间值的累积超前时间帧，其中所述累积超前时间值表示由具有比所述预定站更高的轮询优先权的至少一个更高优先权站进行数据发送所需的时间；

当所述预定站处于所述激活状态时，产生包含自身超前时间值的自身超前时间帧，并且发送所述自身超前时间帧到所述协调器，其中所述自身超前时间值表示由所述预定站进行数据发送所需的时间；

如果包含在所接收的累积超前时间帧中的所述累积超前时间值是有效的，将所述预定站的所述激活状态转换为待用状态，在所述待用状态消耗的功率比所述激活状态更少，并且在所述预定站处于所述待用状态的同时，对所述累积超前时间值进行计数；以及

如果所述计数完成，将所述待用状态转换为所述激活状态。

23.如权利要求22所述的站功耗减少方法，其中所述激活状态表示供给全部功率的状态，并且所述待用状态表示供给转换到所述激活状态所需的最小功率的状态。

24.如权利要求22所述的站功耗减少方法，其中所述生成自身超前时间帧包括：

计算所述自身超前时间值，所述自身超前时间值表示由所述预定站发送数据帧到所述协调器所需的时间，并且生成包含所述自身超前时间值在内的所述自身超前时间帧；以及

发送在所述计算自身超前时间值的过程中所生成的所述自身超前时间帧到所述协调器。

25.如权利要求22所述的站功耗减少方法，其中在所述转换所述预定站的所述激活状态的过程中，如果所述累积超前时间值是无效的，所述预定站的所述激活状态被转换为所述待用状态。

26.如权利要求22所述的站功耗减少方法，其中在所述转换所述预定站的所述激活状态的过程中，通过以计数间隔从所述累积超前时间值中减去预定单位值，来进行所述计数。

27.如权利要求22所述的站功耗减少方法，其中所述转换所述预定站的所述激活状态包括：

当在所述产生自身超前时间帧的过程中，所述自身超前时间帧已经被发送到所述协调器，并且所述累积超前时间值为有效时，将所述预定站的所述激活状态转换为所述待用状态；并且

在所述预定站处于所述待用状态的同时，对所述累积超前时间值进行计数。

28.如权利要求22所述的站功耗减少方法，进一步包括：

间隔地将在所述转换所述预定站的所述激活状态的过程中所获得的所述待用状态转换为所述激活状态；以及

当所述预定站处于所述激活状态时，从所述协调器接收包含所述间隔之一的值在内的信标帧。

29.如权利要求22所述的站功耗减少方法，进一步包括：

当所述预定站处于所述激活状态时，接收轮询帧；以及

在所述接收轮询帧的过程中接收所述轮询帧以后，经过预定时间周期之后，生成数据帧，并将所述数据帧发送到所述协调器。

30.一种功耗减少方法，包括：

生成预定站的包含累积超前时间值在内的累积超前时间帧，所述累积超前时间值表示由具有比所述预定站更高的轮询优先权的至少一个更高优先权站进行数据发送所需的时间，发送所述累积超前时间帧到所述预定站，从所述预定站接收包含自身超前时间值在内的自身超前时间帧，所述自身超前时间值表示由所述预定站进行数据发送所需的时间，将包含在所述自身超前时间帧中的所述自身超前时间值与所述累积超前时间值相加，以便产生增加的累积超前时间值，并且生成包含所述自身超前时间值和所增加的累积超前时间值的节能轮询表；以及

当所述预定站处于激活状态时，从协调器接收所述累积超前时间帧，产生所述自身超前时间帧，发送所述自身超前时间帧到所述协调器，并且如果包含在所述累积超前时间帧中的所述累积超前时间值是有效的，将所述预定站的所述激活状态转换为待用状态，在所述预定站处于所述待用状态的同时，对所述累积超前时间值进行计数，并且如果完成所述计数，将所述预定站的所述待用状态转换为所述激活状态。

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