专利名称：用于无线局域网的扫描和方法
技术领域：
本发明涉及无线局域网(wireless local area networks，以下简称WLAN)，具体地说，本发明的实施例涉及无线局域网中的一个或多个客户设备的功耗节省。
背景技术：
一些无线网络基于蜂窝状体系结构，其中整个系统分成多个无线网络小区。一种称为基本业务集(basic service set，以下简称BSS)的无线网络小区包含受控于无线网络接入点(access point，AP)的客户设备。另一种称为独立基本业务集(independent basic service set，IBSS)的无线网络小区包含不受接入点控制的客户设备。
在BSS中，客户设备可采用分时方案，通过共用的无线通信信道与接入点通信。在IBSS中，客户设备可采用分时方案，通过共用的无线通信信道直接与接其他客户设备通信。业务集标识符(service setidentifier，以下简称SSID)是将无线网络彼此区别开的标签或名称。客户设备利用SSID建立和保持连接。不同BSS的无线接入点可以通过通常是有线网络的分布式系统(distribution system，DS)连接。整个互联的WLAN，包括不同的WLAN小区、它们各自的WLAN接入点和分布式系统，被称作扩展业务集(extended service set，ESS)。客户设备能够在BSS模式和IBSS模式间转换。
客户设备可能是电池供电的，也可能不是。举例来说，客户设备，比如无线便携式电脑、无线移动电话、无线个人数字助理(personaldigital assistant，PDA)以及类似设备，可能有时由电池供电，有时接收诸如电源引出口之类外部电源的电力。另一些客户设备，比如台式电脑，可能只能接收诸如电源引出口之类外部电源的电力，而不能选择由电池供电。
US6842460披露了一种无线设备中的方法，包括在IBSS模式下连接到所述设备；通过发送一个或多个探测请求来主动扫描特定无线网络名称。但是，它没有说明附加步骤转换到BSS模式并在主动扫描步骤中接收到响应后进行被动扫描。
延长电池供电的客户设备的电池寿命可能是有利的。
发明内容
根据本发明的一方面，提出了一种无线设备中的方法，该方法包括在IBSS模式下连接到所述设备；通过发送一个或多个探测请求来主动扫描具有特定无线网络名称的无线局域网；以及，一旦接收到指示发现了一个或多个带有所述特定无线网络名称的接入点的响应时，退出所述模式，进入BSS模式，进行被动扫描。
根据本发明的另一方面，提出了一种无线设备，包括无线局域网控制器；处理器；存储器，能存储可执行代码装置，该代码装置在被处理器执行时，对所述控制器编程，使其在IBSS模式下连接到设备本身，指令所述控制器通过发送针对特定无线网络名称的一个或多个探测请求来执行主动扫描无线局域网，其中，所述处理器一旦接收到指示发现了一个或多个具有所述特定无线网络名称的接入点，该代码装置在被所述处理器执行时，对所述控制器编程，使其退出所述模式，并进入BSS模式，以及使所述控制器能够被动地扫描所述特定无线网络名称。
本发明的实施例由实例来描述，并不受附图中的图的限制，附图中相似的参考数字表示对应的、类似的或相似的元件，附图中图1描述了依照本发明一些实施例的典型通信系统；图2是依照本发明一些实施例的典型客户设备的框图；
图3是依照本发明一些实施例，客户设备执行的典型方法的流程图。
将会理解，为了简洁、清楚地描述，没有必要标定图中所示的元件。比如，为了清楚起见，一些元件的尺寸相对于其他元件可能大了很多。
具体实施例方式
下面详细描述中给出了许多具体细节，以确保对本发明实例的透彻理解。但是，对于知道本领域基本常识的人能够理解，没有这些具体细节，本发明的实施例也能实现。另外，没有详细描述众所周知的方法、过程、部件和电路，以避免使本发明的实现变得不清楚。
图1描述了依照本发明实施例的典型通信系统100。系统100包括无线接入点(AP)102和通过有线连接106与AP 102耦合的网关104。对于AP 102，网关104和有线连接106可以是‘分布式系统’的一部分。网关104的非限制性例子包括线缆调制解调器、非对称数字用户线(ADSL)调制解调器、异步传输模式(ATM)网络网关、拨号调制解调器、卫星调制解调器、综合业务数字网(ISDN)网关、T载波系统1(T-carrier 1，T1)调制解调器以及类似设备。很明显，AP 102相对应的分布式系统也能采取其他任何配置形式。
AP 102至少有一根天线108，并可配置成支持至少一个无线网络名称，比如至少一个业务集标识符(SSID)。天线108的例子的非穷尽列表包括偶极天线、单极天线、多层陶瓷天线、平面倒F形天线、环行天线、发射天线(shot antenna)、双向天线、全向天线及其他任何适合的天线。AP 102可以包含路由器。
典型通信系统100包含无线客户设备110。客户设备110的例子的非穷尽列表包括无线膝上电脑、无线蜂窝电话、无线个人数字助理(PDA)、无线摄像机、无线游戏控制台、无线IP(Internet-Protocol)电话及其它任何适合的无线客户设备。在无线网络中，客户设备110能执行将自己与AP 102联系起来的过程。比如，客户设备110通过无线网络112与AP 102连接。
图2是依照本发明一些实施例的典型客户设备110的框图。无线客户设备110包括与无线电装置202耦合的至少一根天线201，无线电装置202又与WLAN控制器204连接。WLAN控制器204可以与存储器206连接，存储器206中存储了由WLAN控制器204执行的固件208。无线客户设备110包括处理器210和与处理器210耦合的存储器212。存储器212中可以存储被处理器210执行的可执行代码214。
处理器210可以耦合到WLAN控制器204，从而能够至少部分控制WLAN控制器204的操作。客户设备110还包括电池216，为无线电装置202、WLAN控制器204、处理器210和存储器206、212供电。无线客户设备110还可包括其他部件，这里为清楚起见，图中没有显示。
处理器210的例子的非穷尽列表包括中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、精简指令集计算机(reduced instruction set computer，RISC)、复杂指令集计算机(complex instruction set computer，CISC)和类似设备。存储器206和212可固定在客户设备110中，也可做成从客户设备110移除。存储器206和212的例子的非穷尽列表包括下列器件的任何组合a)半导体器件，比如寄存器、锁存器、只读存储器(ROM)、带掩膜的只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)、双速率(DDR)存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、通用串行总线(USB)可移动存储器及类似器件；b)光学器件，比如致密盘只读存储器(CD ROM)及类似器件；以及c)磁器件，比如硬盘、软盘、磁带及类似器件。
天线201的例子的非穷尽列表包括偶极天线、单极天线、多层陶瓷天线、平面倒F形天线、环行天线、发射天线(shot antenna)、双向天线、全向天线及其他任何适合的天线。
无线电装置202、WLAN控制器204、处理器210、存储器206和212是功能模块，能以任何物理形式在客户设备110中得到实现。比如，无线电装置202、WLAN控制器204、处理器210、存储器206和212的每一个都可以分离集成电路，和可选择性的附加离散部件的形式来实现。另外，一些功能模块可组合在一个集成电路中。这些功能模块还能是专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或专用标准产品(ASSP)中的一部分。
图1所示的例子中，AP102和客户设备110都是802.11启用的，即它们之间的无线通信遵循IEEE为无线LAN MAC和物理层(PHY)规范制定的下列标准中的一种或几种。但对于具备此领域常识的人，如何为现有的其他WLAN标准或以后的相关标准修改下列规范将是显而易见的，包括802.11n。
802.11标准的1999年版本(2003年6月12日重申)区分了体系结构WLAN(BSS)和特定(ad hoc)WLAN(IBSS)。
为了加入由AP 102管理的BSS，比如，通过无线网络112连接到AP 102，客户设备110必须启动并执行和AP 102的连接序列。在客户设备110中，WLAN控制器204可以执行连接序列，也可选择性地与处理器210共同执行。连接序列可以包括三个连续过程---‘探测’过程、‘认证’过程和‘关联’过程。
探测过程开始时，使客户设备在由通信标准定义的一个或多了通信信道上发送一个或多个‘探测’请求帧。举例来说，802.11B标准定义了11条不同通信信道。探测请求帧包括客户设备110的相关信息，比如客户设备110支持的数据速率和客户设备110请求连接的SSID。客户设备110可以无目的地发送探测请求，而不知道附近是否有具有相同SSID的接入点，也不知道接入点可以接受的数据速率。因此，客户设备110以由相应的标准定义最低的数据速率，如1Mbps，发送探测请求。
如果AP 102从通信信道之一接收到探测请求帧，它会通过向该信道发送“探测响应”帧，以回应探测请求帧。探测响应帧包括比如AP102配置到的SSID之类的信息、时间标记、AP 102支持的数据速率、“信标间隔”信息和物理层信息。
如果客户设备110接收到AP 102发送的探测响应帧，它检查AP102的SSID是否与自己发送的探测请求帧中的SSID匹配，并检查探测响应帧中的其他信息，以及检查承载帧的信号的强度。然后客户设备110可以决定是否继续与AP 102的连接过程。
探测过程结束后，客户设备110必须标识自身，并取得与AP 102连接的许可。依据具体网络中采用的安全机制，这一过程有不同的形式。举个简单的例子，客户设备110可以先向AP 102发送‘认证请求’帧，然后作为响应，接收到来自AP 102‘认证响应’帧。如果认证响应帧允许客户设备110与AP 102连接，客户设备110就可启动关联过程。
客户设备110通过发送关联帧来启动关联过程。AP 102做出回应，发送指示关联成功或失败的‘关联响应’帧。如果关联成功，关联响应帧就包含针对客户设备110的关联标识(AID)。
完成整个连接序列的总时间，即从最早的探测请求到接收关联响应帧，是变化的，可能长达几秒，比如3秒，探测过程本身可能就需要1秒。连接序列期间，不同的响应帧到达客户设备110的定时是未知的，所以在整个连接序列期间，无线电装置202必须能够接收信号，而不能处于“睡眠”状态来保存能量。
希望在执行连接序列时，能降低客户设备110的功耗，以保存电池216中能量。
802.11标准说明了接入点在大致固定的时间段发送信标帧，来宣告无线网络的存在，并使其同步。信标帧的格式和内容在802.11标准中有详细解释。每个信标帧都包含信标间隔，目标信标的发送时间之间的时间单位的数目称作‘信标间隔’。
信标帧可含有，也可不含有其所属的无线网络的SSID，比如，AP102通过无线网络112发送的信标帧包含与无线网络112关联的SSID。此外，每个信标帧包含时戳，时戳是在信标的真实发送时间时接入点的内部时钟值。接收信标帧的客户设备根据接收到的信标帧中的时戳更新自己的内部时钟。此外，信标帧还包括一些其他信息。
客户设备110采用‘主动扫描’和‘被动扫描’技术寻找无线网络，如无线网络112。在准备期间，处理器210将包括网络的SSID的、所寻无线网络的配置文件，编写给WLAN控制器204。一旦与无线电装置202可操作地耦合，WLAN控制器204自动启动被动扫描，搜索所寻网络。被动扫描时，WLAN控制器204收听信标帧，一次一条通信信道。如果接收到含有所寻无线网络的SSID的信标帧，WLAN控制器204就启动认证过程。如果认证过程成功，WLAN控制器204就启动与发送信标帧的接入点之间的关联过程。如果接收到不含任何SSID的信标帧，WLAN控制器204就通过在接收此信标帧的通信信道上发送探测请求来启动连接序列。如果探测响应中的配置文件与WLAN控制器204中的配置文件匹配，WLAN控制器204就启动认证过程。如果认证过程成功，WLAN控制器204就启动与发送探测响应的接入点之间的关联过程。如果探测响应中的配置文件仅与WLAN控制器204中存储的配置文件的SSID匹配，而该配置文件的其他特性不匹配，或者探测响应中的配置文件与WLAN控制器204中存储的配置文件的SSID不匹配，WLAN控制器204就继续被动扫描下一个通信信道。在一个预定时间段，比如3秒，客户设备110等待WLAN控制器204报告与所寻无线网络连接成功。如果在预定时间段(由处理器210中的定时器218定时)里无这项报告，客户设备110就采取另外的措施，比如，向WLAN控制器204里编写另一个要搜寻的无线网络的配置文件，或者将无线电装置202设置为睡眠状态。
如果搜索无线网络时客户设备110只采用被动扫描且未得到所寻无线网络，它需要等待一个完整的预定时间段后才能采取另外的措施。
图3是依照本发明实施例客户设备110执行的典型方法的流程图。当被处理器210执行时，可执行代码214促使客户设备110实施图3所示的方法。
在302，客户设备110对WLAN控制器214编程，使其在IBSS模式下连接到设备本身。这样就能有效禁止WLAN控制器214执行被动扫描。
在304，客户设备110指示控制器通过发送来主动扫描特定无线网络名称，一个或多个探测请求的每个探测请求在不同的通信信道传送。
主动扫描中，WLAN控制器204不用等待接收到信标后才发送探测请求。此外，一旦WLAN控制器204成功发现带有主动扫描的探测请求中的特定无线网络名称的接入点，它就回报给处理器210。类似地，一旦WLAN控制器204没有发现任何带有主动扫描的探测请求中的特定无线网络名称的接入点，它也回报给处理器210。因此，如果主动扫描中没有发现任何带有主动扫描的探测请求中的特定无线网络名称的接入点，客户设备110就会接到通知，时间早于仅仅依靠被动扫描时的通知时间。
如果客户设备110接收到指示发现一个或多个带有特定无线网络名称的接入点的响应，(在306检查)，在308，客户设备110就对WLAN控制器204编程，使其退出IBSS模式，进入BSS模式。在此步骤之前，在307，客户设备110在WLAN控制器204中存储所搜寻的具有特定无线网络名称的无线网络的配置文件。在BSS模式下，在308，WLAN控制器204将被动扫描与存储在WLAN控制器204中的配置文件相匹配的无线网络。
被动扫描若成功(在312检查)，就会在314导致客户设备110和无线网络的关联。如果被动扫描失败(在312检查)，即使通过主动扫描发现一个或多个带有特定无线网络名称的接入点，也只是表明在307存储到WLAN控制器204中的配置文件配置错误(316)。
如果出现配置错误的配置文件，客户设备110就给用户发送一个错误，指示配置文件中的无效配置，并/或者从以后的扫描中自动删除该配置文件，直到用户编辑该配置文件中的参数(可能改变认证设置或加密设置)。
客户设备110可以接收到指示没有发现任何带有特定无线网络名称的接入点的响应(在306检查)。
存储器212存储多个待搜寻无线网络的配置文件，例如，客户设备110的用户在存储器212中存储用户家中无线网络的配置文件、用户工作地点的配置文件以及其他用户希望连接的无线网络的配置文件。
如果没有另外要搜寻的无线网络(在309检查)，客户设备110就在310将无线电装置202设置为睡眠状态。睡眠一段时间后，客户设备110又将无线电装置202设置为活动状态，并继续图3的方法。搜寻无线网络的尝试每失败一次，睡眠状态的持续时间就增长一些，直到达到上限。
如果有另外的无线网络要搜寻(在309检查)，客户设备110在304继续这个方法，主动扫描新的无线网络名称。
以上展示和描述了本发明的一些特征，在附属的权利要求范围内，具备该领域常识的人会发现本发明还有很多修改、替换、改变和等同之处。
权利要求
1.一种无线设备(110)中的方法，该方法包括在独立基本业务集(IBSS)模式下连接(302)到所述设备(110)；通过发送一个或多个探测请求来主动地扫描(304)具有特定无线网络名称的无线局域网；一旦接收到指示发现(306)一个或多个带有特定无线网络名称的接入点(102)的响应，就退出所述模式，进入BSS模式，并进行被动扫描(308)。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在属于所述设备的无线局域网控制器(204)中存储(307)包含特定无线网络名称的配置文件，然后被动扫描(308)与所述配置文件相匹配的无线局域网。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括如果所述被动扫描未能导致关联，判定配置文件配置错误(316)。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括一旦接收到含有所述特定无线网络名称的信标，就连接(314)到发送所述信标的接入点(102)。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括一旦接收到不包含任何无线网络名称的信标，为针对所述特定无线网络名称发送另外的探测请求。
6.一种无线设备(110)，包括无线局域网控制器(204)；处理器(210)；以及存储器(212)，能存储可执行装置(214)，该可执行装置在被所述处理器(210)执行时，对所述控制器编程(204)，使其在IBSS模式下连接到设备本身，以及指令所述控制器(204)通过针对特定无线网络名称发送一个或多个探测请求来执行主动扫描无线局域网，其中，所述处理器(210)一旦接收到指示发现一个或多个带有所述特定无线网络名称的接入点(102)的响应，所述代码装置在被所述处理器(210)执行时，对所述控制器(204)编程，使其退出所述模式，进入基本服务集模式，并使所述控制器(204)能够被动扫描所述特定无线网络名称。
7.一种机器可读介质，包含可由如权利要求6所述的无线设备(110)中的处理器(210)执行的程序代码(214)，用来实现根据权利要求1到5中任何之一所述的方法。
8.一种通信系统(100)，包括接入点(102)和至少一个如权利要求6所述的无线设备(110)。
全文摘要
一种无线设备(110)在独立基本业务集模式下连接到自身，接着通过发送一个或多个探测请求来主动扫描特定无线网络名称，各条请求在不同的通信信道中传送。
文档编号H04L12/28GK1838626SQ20061006768
公开日2006年9月27日 申请日期2006年3月23日 优先权日2005年3月24日
发明者谢里弗·阿布德-卡达, 斯科特·盖蒙 申请人:捷讯研究有限公司