[发明专利]一种独立基本服务组IBSS系统及其功率管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种独立基本服务组IBSS系统及其功率管理方法。

背景技术

IEEE Std 802.11标准中的独立基本服务组(IBSS)通常称作自组网。组成IBSS的无线节点主要靠电池供电，只能提供有限的能量。目前受制于电池制造技术，在保持电池重量一定的条件下，电池容量很难有突破性的提高；另一方面，移动节点性能不断提高，功能也越来越强大，对电源供应的需求也更加强烈，因此研究新的技术以减少能耗并延长电源使用时间非常有必要。

基于802.11标准的操作处于节能(PS)模式的节点可以处于以下两种不同功率状态之一：

活动：节点处于全功率状态，节点可在任何时间接收帧；

睡眠：节点不能发送和接收，只消耗非常低的功率。

在节能模式下，当结点没有数据传输时可以进入睡眠状态，所有的节点应为已知工作于睡眠状态的节点缓存MAC服务数据单元(MSDU)。在任何有效时间，MSDU都可以被发往处于活动状态的节点。

这两种功率状态是通过MAC帧头的帧控制域的功率管理字段进行定义的。图1是MAC帧头的帧控制域的格式示意图。如图1所示，功率管理字段的长度为1个比特，用于指示节点的功率管理模式。在节点进行帧交换时，对于来自某个节点的所有帧，该字段值保持不变。该字段还指示了在帧交换序列成功完成后的节点的模式。该字段值为1，指示节点处于睡眠状态；值为0，指示节点处于活动状态。

节点处于睡眠状态时的功耗要远低于处于活动时的状态，因此尽可能将节点置于睡眠状态是降低结点功耗的关键。

节点在两种不同功率状态之间的转换方式由该节点的功率管理机制决定。802.11的IBSS设计的功率管理机制是首先同步所有的节点，同步机制是通过信标帧和位于各节点的分布式同步算法实现的。

在IBSS中信标的产生是分布式的。信标周期包含在信标帧和探询响应帧中，节点在加入IBSS时应采用该信标周期。IBSS的所有成员都参与信标的产生。每一个节点维护自己的TSF定时器，用于对信标周期定时。IBSS内的信标时间间隔由发起IBSS的节点建立。这准确定义了一系列相隔信标周期的目标信标传输时间(TBTT)。零时刻被定义为一个TBTT，在每个TBTT，IBSS中的每个节点应：

1)延缓对任何待发的非信标帧的发送退避计时器(包括通告通信量指示消息(ATIM)帧的发送退避计时器)的递减；即除了信标帧以外的其他帧的发送退避计时器都进行延缓；

2)计算一个随机延迟时间，它均匀分布于零到两倍的最小竞争窗与时隙长度的乘积之间，启动随机延迟定时器，该定时器的定时时间即为所计算出的随机延迟时间；这里最小竞争窗与时隙长度是802.11标准中规定的参数；

3)等待随机延迟周期，即等待随机延迟定时器溢出；这里用与退避算法相同的算法递减随机延迟定时器；

4)如果信标帧在随机延迟定时器溢出前到达，则取消剩余的随机延迟(即关闭随机延迟定时器)和取消待发的信标帧的发送，并且ATIM帧的发送退避定时器恢复递减；

5)如果随机延迟定时器溢出，并且在延迟期间没有信标帧到达，则发送一个信标帧。

通过信标帧和位于各节点的分布式同步算法，同步所有的节点后，并且在所有的节点都活动期间，当要把一个MSDU发送到操作于节能(PS)模式的节点时，发送节点首先在ATIM窗口期间传输一个ATIM帧，在ATIM窗口中，所有节点包括操作于PS模式的节点都是活动的。ATIM窗口定义为一个TBTT后的特定的时间周期，在这个时间内应仅能传输信标或ATIM帧。

如果节点在ATIM窗口期间收到一个定向ATIM，它应对定向ATIM进行确认，并在整个信标间隔内保持活动来接收通告的MSDU。如果节点没有收到ATIM，它应在ATIM窗口结束时进入睡眠状态。

在ATIM时间间隔后，只有那些由确认ATIM成功通告的定向MSDU和由ATIM通告过的广播/组播MSDU被传送到操作于PS模式的节点。这些帧的传输应通过使用常规的DCF访问规程来实现。

处于PS模式的节点应根据如下规则在活动状态和睡眠状态之间转变：

1)如果节点运行于PS模式，它应在每个TBTT前进入活动状态；

2)如果节点收到一个包含它自身地址的定向ATIM管理帧，或者在ATIM窗口内收到一个组播ATIM管理帧，它应保持活动状态，直到下一个ATIM窗口的结束；