专利名称：用于优化网络中站点的能量消耗的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于优化网络中站点(STA)(例如，膝上电脑、掌上电脑或移动电话)的能量消耗的方法，优选地，在根据IEEE标准802.11的无线LAN中。
背景技术：
在无线网络中，通常利用可充电电池进行操作的移动站点彼此互连。由于移动站点的能量消耗表示一个关键因素，定义了特定的函数来支持移动站点的节电模式(PSM)。IEEE 802.11标准中定义的PSM导致信标时间间隔(BI)和下行链路中的延迟之间的依赖性。将下行延迟定义为从接入点(AP)在MAC(媒体访问控制)层接收到来自更高层的帧的时刻开始，直到AP成功地将其发送并在MAC层接收到相应应答的延迟。信标时间间隔是周期性地从AP发送信标的时间间隔。对于某些BI配置，BI和下行延迟之间的依赖性引起以下事实下行延迟超出特定阈值限制，并因此不再允许各个应用。例如，这对于例如IP电话(VoIP)的实时应用是非常关键的。
为了消除BI和下行延迟之间的依赖性，已经建议了对标准节电模式的多个修改。可以将考虑到的方法分为两个不同组。一方面，存在主动(proactive)方法，用于当站点在特定时刻发出PS轮询的情况下，消除BI和下行延迟之间的依赖性，而与是否接收到信标无关。另一方面，存在响应(reactive)方法，利用在将站点从PSM唤醒到发送数据帧的时刻，发出PS轮询。结果，消除了BI和下行延迟之间的依赖性。然而，其缺点在于，在响应方法的情况下，引入了上行数据传输比率的依赖性。对于主动和响应方法，参见由本申请人于2003年2月25日提交的日本专利待审申请公开No.P2004-260386。
上述这两种改进(主动和响应方法)出现了对于特定下行/上行业务模式的假设的类似问题。通常，在主动方法的情况下，将发送PS轮询的特定时间间隔设置为短于信标时间间隔，以保证不会超出最大下行延迟。取决于各个应用，主动方法可能会导致不必要地产生某些PS轮询。作为实例，这出现在以突发方式而不是恒定速率在接入点接收帧的网络浏览情况下。
对于响应方法，其一个较大的缺陷在于，在扩展上行数据业务的情况下(例如，在ftp上行传输的框架内)，产生了大量PS轮询，这对于具有较低数据率的下行应用是不必要的。
为了解决上述问题，可以根据各个应用所需的下行延迟，定义多种PSM配置。这意味着尽管对于用户具有相当多额外的开销，其仍然不得不根据各自的情况来在多个选项之间进行选择。这种额外开销在实际中不是用户友好的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种按照以下方式优化上述类型网络中的站点的能量消耗的方法，以便能够适于站点的实际数据业务量，无需用户的任何主动操作。
根据本发明的用于优化网络中站点的能量消耗的方法解决了上述问题。根据本发明，站点在特定时间间隔内监控其在MAC(媒体访问控制)层接收的下行数据业务量和发送的上行数据业务量，并根据下行与上行数据业务量之间的比率或特定时间间隔内接收的下行数据业务量来产生适当的节电模式。
根据本发明，已经意识到在公知的一般性方法的情况下，不考虑站点的实际数据业务量，因此，由于不必要地发送PS轮询，没有优化站点的能量消耗。此外，意识到如果站点在特定时间间隔之间在MAC层监控其接收的下行数据业务量和发送的上行数据业务量，则能够优化能量消耗。基于该信息，站点能够确定已有的上行和下行业务量示出了对称还是不对称特定。根据本发明，根据下行与上行数据业务量之间的比率或特定时间间隔内接收的下行数据业务量来产生适合于当前情况的节电模式。
在该模式中，发送满足最大允许下行延迟所必需的PS轮询。因此，不仅能够延长所述站点保持在能量节约的“睡眠模式”的那些阶段，还能够减小信令载荷。
应当注意，在根据本发明方法的情况下，未来的数据业务量必须是可预测的，其中“未来”指在数十毫秒范围内的时间段。该条件通常是满足地，尤其是在实时应用的情况下，例如语音应用。
图1是示出了根据本发明实施例的站点能量消耗优化方法的示意图；图2是示出了实现根据本发明实施例的站点能量消耗优化方法的站点的示意图；以及图3是示出了根据本发明实施例的站点能量消耗优化方法的操作的流程图。
具体实施例方式
参考图1和2，UL/DL数据监控器在MAC层监控要发送到接入点(即，从上层传送到下层)的上行数据以及从接入点接收的下行数据(即，从下层传送到上层)，PSM控制器使用被监控的上行和下行数据业务量来执行节电模式控制。
在本实施例的框架内，如图3所示，假设当计算下行和上行数据业务量之间的比率时，仅参考站点已经接收和发送的帧的数目，而不是数据的绝对数量。这种方法是有利的，这是因为数据传输所需的时间跨度通常远小于接入无线信道所需的时间。
如果计算的比率接近1，这表示下行和上行数据业务量之间非常对称的比率。相反，比率距离1较远表示非对称比率。
如果下行数据业务量(DL)相对于上行数据业务量(UL)的比率R＝DL/UL大于1(R＞1)，则可以优选地选择主动节电模式。与响应方法相反，在具有更多下行数据业务量的情况下，主动节电模式(即，在特定时间间隔处发送PS轮询，与是否已经接收到信标无关)的优点在于，在接入点处缓冲的站点的帧具有较小的延迟。
相反，如果下行数据业务量相对于上行数据业务量的比率小于1(R＝＜1)，优选地选择响应节电模式。当在响应节电模式中，如果由于上行数据业务量以任何方式唤醒了站点，则发送PS轮询，下行和上行数据业务量之间的比率小于1的响应节电模式导致了更多的能量节约。
对于PS轮询的可能有效发送，可以假设根据下行和上行数据业务量之间的比率，或在特定时间间隔期间接收的下行数据业务量(DL/时间)，来定义从站点向接入点发送PS轮询的时间间隔。可以参考该比率或DL/时间，以便在主动节电模式中定义PS轮询时间间隔，以及在响应节电模式中确定发送PS轮询的上行速率。
对于能量消耗的进一步优化，可以假设选定的节电模式自动地适应于下行和上行数据业务量之间的变化比率。利用这种自适应行为，当计算下行和上行数据业务量之间的比率时，可以反映由于集合(aggregated)数据业务量而引起的数据混合。因此，尤其是在用户同时运行多个应用程序的情况下，会出现能量的显著节约。
在尤其要用于实时应用的实施例的框架中，通过有关最大下行延迟的算法来产生节电模式。通过这么做，确保站点能够及时接收到如语音数据等延迟敏感数据。
最后，应当注意，存在设计并改进本发明的教益的多种可能性，因此，应当参考从属于权利要求1的权利要求。
权利要求
1.一种用于优化网络中站点的能量消耗的方法，包括在所述站点处，监控在特定时间间隔之间接收的下行数据业务量和发送的上行数据业务量；以及根据下行数据业务量和上行数据业务量之间的比率，产生自适应节电模式(PSM)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据发送和接收的数据帧的数目来计算下行数据业务量和上行数据业务量之间的比率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在下行数据业务量相对于上行数据业务量的比率大于1的情况下，选择主动节电模式(PSM)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在下行数据业务量相对于上行数据业务量的比率小于1的情况下，选择响应节电模式(PSM)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据下行数据业务量和上行数据业务量之间的比率，定义将节电(PS)轮询从站点发送到接入点(AP)的时间间隔。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据在特定时间间隔期间接收的下行数据业务量，定义将节电(PS)轮询从站点发送到接入点(AP)的时间间隔。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，选定的节电模式(PSM)自动地适应于下行数据业务量和上行数据业务量之间的变化比率。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过有关最大下行延迟的算法来产生节电模式(PSM)。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在MAC(媒体访问控制)层监控下行数据业务量和上行数据业务量。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述网络是根据IEEE标准802.11的无线LAN，其中站点是以下之一膝上型站点、掌上型站点和移动站点。
11.一种用于优化网络中站点的能量消耗的方法，包括在所述站点处，监控在特定时间间隔期间接收的下行数据业务量；以及根据在特定时间间隔期间接收的下行数据业务量，产生自适应节电模式(PSM)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述网络是根据IEEE标准802.11的无线LAN，其中站点是以下之一膝上型站点、掌上型站点和移动站点。
13.一种网络中的站点，包括监控装置，用于监控在特定时间间隔之间其接收的下行数据业务量和其发送的上行数据业务量；以及控制装置，根据下行数据业务量和上行数据业务量之间的比率，产生自适应节电模式(PSM)。
14.一种网络中的站点，包括监控装置，用于监控在特定时间间隔期间接收的下行数据业务量；以及控制装置，根据在特定时间间隔期间接收的下行数据业务量，产生自适应节电模式(PSM)。
全文摘要
公开了一种用于优化网络中站点的能量消耗的方法。所述站点在MAC层监控在特定时间间隔内接收的下行数据业务量和发送的上行数据业务量。根据下行数据业务量和上行数据业务量之间的比率或在特定时间间隔之间接收的下行数据业务量，产生自适应节电模式(PSM)。
文档编号G06F1/32GK1728654SQ20051008792
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月27日 优先权日2004年7月29日
发明者佩雷斯-科斯塔·哈维尔 申请人:日本电气株式会社