[发明专利]用于低功率运行无线局域网接口的系统

说明书

技术领域

所公开的发明一般地涉及无线通信领域，更具体地说，涉及无线局域网(LAN)中的电源管理领域。

背景技术

参考图1，其中示出了已知的无线局域网系统100的一个实例，所述系统100包括有线局域网120，有线局域网120包括局域网服务器124和有线客户机122，两者通过有线线路总线128被连接到所述局域网。所述系统还包括多个与蜂窝系统中的基站相类似的接入点(AP)126。无线客户机单元132通常以免许可的频率(例如2.4GHz ISM(工业、科学和医疗)频带)通过空气与接入点126通信。AP 126被连接到以太网集线器或局域网服务器并将能够穿透墙壁和其他非金属障碍物的射频信号发射到远达一千英尺的区域。如在蜂窝移动电话系统中那样，漫游用户(例如，无线客户机单元132)可以被从一个接入点126传递到另一接入点。膝上型计算机使用插入到现有以太网接口的或PC卡上自带的无线调制解调器，而独立的台式计算机和服务器使用插卡。

移动站(无线单元)的功耗是一个显著的问题，因为这些单元通常由电池供电，并且为了支持无线通信，需要一定的功耗水平，这显著降低了电池寿命，例如，参见E.Shih等人的“无线唤醒：用于电池操作的设备的事件驱动节能策略”(Wake onWireless：An Event Driven Energy Saving Strategy for BatteryOperated Devices，MobiCom 2002)。

在讨论本发明的实施例之前，我们首先应概述IEEE 802.11无线局域网(WLAN)协议、此协议内的两种供电模式以及无线局域网系统的动态特性。注意，除非另有所指，无论何时我们提及术语功率时，我们指无线接口中的功耗，包括与运行无线协议直接相关的主系统功耗。与客户机中的其他组件关联的功率(例如显示屏功率、电源损耗以及与执行其他计算任务关联的处理器/存储器功率)被排除在外。

以下背景讨论说明了以所谓的“基础体系结构”模式运行的无线局域网客户机(或用802.11的说法，STA)，在该模式中，接入点(AP)126将无线客户机单元132连接到另一网络介质，通常是有线以太网介质。AP 126的作用是在公共时基上同步无线客户机单元132并代表无线客户机132缓冲分组以及协调将分组传送给客户机132。通过信标信号(通常由AP 126每隔102.4ms发出)来维持同步。进而，AP 126为以两种供电模式(即，恒定唤醒模式(CAM)与节电(PS)模式)之一运行的客户机132提供支持。在CAM模式中，客户机132向AP 126注册为一直处于“唤醒”状态，这意味着它们必须始终监视无线介质。因此，AP 126可以在任意给定时刻向客户机132发送分组。由于在恒定唤醒模式中，客户机单元132的接收器始终接通，所以此模式也将消耗最多的电力。

在节电模式中，客户机132向AP 126注册为在信标信号之间处于“昏睡”状态以及注册为临时地“唤醒”以接收选定的信标信号。AP 126必须缓冲目的地是被注册为处于PS模式中的客户机132的分组。通过在客户机132预期将接收的信标信号中包括业务指示图，AP 126通知处于PS模式中的客户机是否有分组在该AP 126处排队。依次地，处于PS模式中的客户机132将轮询AP 126以检索排队的分组。

在PS模式中运行的客户机132可以具有显著降低的功耗。通过忽略信标信号，客户机132可以进一步减少其功耗。在第一次将其意图通知AP 126(通过将称为ListenInterval的参数传递给AP 126)之后，客户机132可以进行此操作。此ListenInterval指示符是信标信号之间的间隔，其中客户机132想要唤醒并接收信标信号。例如，Nlisten＝1的ListenInterval，意味着客户机想要唤醒以接收每一个信标信号。Nlisten＝3的ListenInterval，意味着客户机想要唤醒以每隔两个信标信号接收一次信标信号。客户机132处于昏睡状态时的无线接口中的功耗Pdoze远小于客户机132处于唤醒状态时的功耗Pawake。在处于昏睡状态的时间Tdoze远大于处于唤醒状态的时间Tawake(当可以接收到信标信号时)的情况下，平均功耗P可以按以下公式来计算：

<P>＝Pdoze+Pawake＊Tawake/Tdoze