应用于无线通信系统中的无线接入点以及站点的制作方法

本公开涉及一种无线通信系统以及通信方法，尤其涉及一种通信系统中的无线接入点及站点，以及应用于无线接入点及站点的通信方法。

背景技术：

现有的通信系统中，无线接入点(wirelessaccesspoint，wap)会周期性地传输信标(beacon)至各站点(station)，以决定是否唤醒站点由节能模式(lowerpowersleepmode,lpsmode)进入活跃模式(activemode)，借此因应传输至各站点的传输变化。然而，前述现有的通信系统将造成站点当中的硬件组件长时间地处于不必要的活跃模式，使站点的耗电量增加。

技术实现要素：

本公开的一实施方式为一种无线接入点，包含存储器以及处理器，处理器耦接于存储器。处理器用以存取存储在存储器中的指令，并且处理器执行指令以：周期性地传输多个信标至一站点，使该站点根据所述多个信标处于一节能模式或一活跃模式，其中所述多个信标包含按序传输的一第一信标以及一第二信标；以及于传输该第一信标以及该第二信标之间，根据预计传输至该站点的至少一封包的一交通条件判断是否传输一管理讯框(frame，帧)至该站点，使该站点响应于该管理讯框由该节能模式切换至该活跃模式或由该活跃模式切换至该节能模式，其中该交通条件包含一通道状态、该至少一封包的一数量或一时效。

本公开的另一实施方式为一种站点，站点包含存储器以及处理器，处理器耦接于存储器。处理器用以存取存储在存储器中的指令，并且处理器执行指令以：接收由一无线接入点传输来的多个信标，并根据所述多个信标使该站点处于一节能模式或一活跃模式，其中所述多个信标包含相邻的一第一信标以及一第二信标；于接收该第一信标以及该第二信标之间，判断是否接收由该无线接入点传输来的一管理讯框，其中该无线接入点根据预计传输该站点的至少一封包的一交通条件判断是否传输该管理讯框，其中该交通条件包含一通道状态、该至少一封包的一数量或一时效；以及响应于该管理讯框，由该节能模式切换至该活跃模式或由该活跃模式切换至该节能模式。

附图说明

图1为根据本公开一实施例示出的通信系统的示意图；

图2为根据本公开一实施例所示出的通信方法的步骤流程图；

图3为根据本公开一实施例示出的通信系统运行的时序图；以及

图4为根据本公开一实施例示出的通信系统运行的流程图。

符号说明

100：无线接入点

200：站点

110、210：存储器

120、220：处理器

130、230：通信模块

s1～s3：方法步骤

bcn1～bcn2：信标

ack1～ack5：确认讯框

data：数据

ba：数据确认讯框

mgn1～mgn2：管理讯框

nf1～nf2：空值讯框

a501～a512：动作

具体实施方式

图1为根据本公开一实施例示出的通信系统的示意图。在一些实施例中，通信系统包含无线接入点100，无线接入点100包含存储器110、处理器120以及通信模块130，处理器120电性耦接于存储器110以及通信模块130。在一些实施例中，通信系统还包含站点200，站点200包含存储器210、处理器220以及通信模块230，处理器220电性耦接于存储器210以及通信模块230。

在一些实施例中，处理器120、220可包含但不限于单一处理电路或多个微处理器电路的集成，存储器110、210可为挥发性或非挥发性的内部或外部存储器。在一些实施例中，通信模块130、230可包含天线、信号收发器、调制器、解调器、放大器、基频处理器等装置，用以发射或接收无线电信号。

图1的通信系统仅示出一个站点200，在另一些实施例中，通信系统可包含多个站点200，无线接入点100可与各站点200分别进行单向或双向的信号交换。当无线接入点100与多个站点200协同运行时，无线接入点100可周期性地广播(broadcast)这些信标至这些站点。

在实际应用中，站点的处理器可选择进入节能(lowerpowersleep,lps)模式，其属于通信协定(protocol)面向上的低速传输状态或是休眠状态，在此状态下，站点200仍然可以与无线接入点100进行低速率或低数据量的无线传输(例如每秒传输1～1000个位元，或是每个封包只能含1～1000个位元的数据酬载)。当站点200的处理器进入节能模式时，处理器220可关闭通信模块230中部分装置的运行，或降低这些装置的运行效率，以降低耗电量。

这些信标可理解为一种网络通告讯框，用以向无线接入点100的无线网络涵盖范围内的使用者端(即各站点200)通告特定的无线网络信息，包括该无线网络(wi-fi)运行的物理层(physicallayer)速度、安全协定(securityprotocol)、服务品质协定(qualityofservice,qos)、无线多媒体协定(wi-fimultimedia,wmm)、流量指示图(trafficindicationmap,tim)等信息。

当无线接入点100存在需要传送至站点200的封包(packets)时，无线接入点100在广播信标时，可于信标内容的流量指示图中的部分虚拟位元图(partialvirtualbitmap,pvb)字段加入此目标站点的识别码(associationid,aid)。目标站点根据接收到的信标内容是否带有自身的识别码，来确认无线接入点欲传输封包的目标是否为自己。

若站点200当下处于节能模式，处理器220可以省电轮询讯框(powersavepollframe)向无线接入点100请求传输这些封包。借此，无线接入点可少量地传输封包至站点。

或者，站点200的处理器可选择进入活跃(active)模式，其属于通信协定方面上的正常传输状态，此时，站点200与无线接入点100以根据通信协定所支持的标准速度进行无线传输(例如ieee802.11协定支持的每秒传输1兆位元组至ieee802.11ac协定支持的每秒传输866兆位元组)。当站点200进入活跃模式时，在硬件方面上，处理器220可启动通信模块230中所有装置的运行，或恢复这些装置的运行效率。站点200处在活跃模式时，通信模块230以正常速率接收或发送信号，但也提高耗电量。

于一实施例中，当站点200处于活跃模式时，无线接入点可通过聚合媒体存取控制协定数据单元(aggregatedmacprotocoldataunit,a-mpdu)的格式，聚集大量封包来缩减传输时间，高效地向站点200传输这些封包。

在一实施例中，站点200的处理器220会在接收无线接入点100传输的每一个信标的当下能决定是否进入活跃模式或节能模式，再以此模式完成后续的封包传输，接收到下一个信标时，将可能重新调整站点200的模式(活跃模式或节能模式)。换言之，在本实施例中，站点200接收前一个信标进入活跃模式且完成封包接收后，将维持活跃模式直到接收到下一个信标，再判断是否要进入节能模式。

在部分实际范例中，一些现有技术的站点在进行节能模式和活跃模式切换时，仅仅考虑了欲传输的封包数量采用节能模式及活跃模式各自所需要的传输时间，并未将节能模式及活跃模式两者模式之间切换所需要的切换控制时间纳入考虑，实际上，无线接入点100与站点200在节能模式及活跃模式两者模式之间切换也需要花费一定的时间(传输管理讯框以及确认讯框等)，若仅为了数量不多的封包，频繁地切换节能模式及活跃模式，将可能浪费许多时间在模式切换的过程，并将产生不必要的能耗。相较之下，本公开文件的实施例中，无线接入点100以及站点200需要传输的封包数量尚未超过一定阈值时，本公开文件的实施例可以保持在节能模式中，避免因为频繁切换至活跃模式浪费更多切换时间及产生较高的能耗，详细做法将在下列实施例中有完整说明。

图2为根据本公开一实施例所示出的通信方法的步骤流程图。在一些实施例中，通信方法是通过图1当中的通信系统(包含无线接入点100以及站点200)所实施，故请一并参照图1的实施例。在本实施例中，通信系统执行通信方法的步骤将详述于下列段落中。

步骤s1：无线接入点周期性地传输多个信标至站点，使站点根据这些信标处于节能模式或活跃模式，其中这些信标包含按序传输的第一信标以及第二信标。

应理解，本公开的无线接入点100以及站点200支持目前的无线网络协定。在一般状况下，无线接入点100以及站点200仍可周期性地通过信标进行沟通。差别在于，无线接入点100传输至站点200的信标中，有至少一信标(例如：第一个信标)包含用以确认站点200是否支持本公开的通信管理功能(或称：交通条件管理)的确认信息。

图3为根据本公开一实施例示出的通信系统运行的时序图。在图3中，横轴代表时间轴，上方列示出了无线接入点100的通信模块130传输的信号，下方列示出站点200的通信模块230传输的信号。

请一并参考图4，其为根据本公开一实施例示出的通信系统运行的流程图。图4左侧的垂直线代表无线接入点100，图4右侧的垂直线代表站点200。图4以由上而下的时间轴示出无线接入点100与站点200的通信过程。

应理解，在图3以及图4的实施例中，无线接入点100的动作是由处理器120所执行，站点200的运行是由处理器220所执行，此后不再重复叙述。

如图3所示，无线接入点100向网络中的站点广播信标bcn1，信标bcn1可用以确认站点是否支持交通条件管理。该动作对应于如图4中由无线接入点100执行的动作a501：广播以确认站点200是否支持交通条件管理。

如图4所示，响应于动作a501，站点200执行动作a502：进入称为联系(associated)状态。进入联系状态后，站点200可根据系统预设数值或动态通信数值决定交通条件的上阈值及/或下阈值，这两个阈值可供无线接入点100判断是否通知站点200进行模式切换。

在部分实施例中，上阈值及下阈值可以为相同数值。例如，站点200可设定上阈值及下阈值皆为25个封包在保持节能模式(低速传输)下所需要的时间。无线接入点100会根据预计传输的封包量估算一个通道状态，并将此通道状态与上阈值及下阈值比较来决定是否由节能模式切换至活跃模式或者继续保持在节能模式。于一实施例中，上述通道状态包含一活跃传输估算时间。其中，此活跃传输估算时间包含无线接入点100由节能模式切换至活跃模式所需的切换时间、以及在活跃模式(高速传输)下完成预计传输的全部封包所需要的传输时间，无线接入点100会根据上述活跃传输估算时间与上阈值及下阈值比较。当活跃传输估算时间(切换时间与传输时间两者的总和)高于上阈值，或者活跃传输估算时间低于下阈值，会通知站点200进行模式切换。

在部分实施例中，上阈值及下阈值可以为两个相异数值。例如，站点200可设定上阈值为75个封包保持节能模式(低速传输)下所需要的时间，且下阈值为25个封包保持节能模式(低速传输)下所需要的时间。无线接入点100会根据预计传输的封包量估算一个活跃传输估算时间，并将此活跃传输估算时间与上阈值及下阈值比较来决定是否由节能模式切换至活跃模式或者继续保持在节能模式。当活跃传输估算时间高于上阈值，或者活跃传输估算时间低于下阈值，会通知站点200进行模式切换。无线接入点100预计活跃传输估算时间介于上阈值与下阈值之间时，则不通知站点200进行模式切换，使站点200维持目前状态。

在一些实施例中，上阈值及/或下阈值可由站点200(或者站点200的使用者)根据站点200需要的(或可以容忍的)传输效率而设定。例如，若站点200是一个只有低电源容量(例如物联网的无线射频标签装置)的通信节点，则站点200可将上阈值及下阈值皆设定为较高的数值(例如，上阈值为125个封包保持节能模式的低速传输下所需要的时间，下阈值为75个封包保持节能模式的低速传输下所需要的时间)。另一方面，假设站点200是一个需要快速反应的通信节点，则站点200可将上阈值及下阈值皆设定为较低的数值(例如，上阈值为30个封包保持节能模式的低速传输下所需要的时间，下阈值为10个封包保持节能模式的低速传输下所需要的时间)。

在一些实施例中，上阈值及/或下阈值是站点200根据其向无线接入点100欲取回封包的封包总数乘上传输单个轮询讯框所需的时间(由于一个轮询讯框当中仅能携带一个封包)两者的乘积而决定。

继续于动作a502，站点200执行动作a503：传输回应信息至无线接入点100，回应信息可包含上阈值以及下阈值。借此，站点200可通知无线接入点100其可支持交通条件管理。

响应于动作a503，无线接入点100执行动作a504：确认回应信息并反馈至站点200。在一些实施例中，无线接入点100可接收回应信息，进而确认上阈值以及下阈值，再传输反馈信息至站点200。例如，反馈信息可包含代表成功确认状态(successfulstatus)的信息，且初始状态为交通量低(lowtraffic)状态。借此，无线接入点100被允许根据交通条件功能控制站点200的模式。

由于信标bcn1显示交通量为低，响应于动作a504，站点200执行动作a505：进入节能模式。在节能模式下，处理器220可关闭通信模块230当中的部分装置或降低其效率，以降低能耗。

如图4所示，在节能模式下，站点200仍可执行动作a506：低频宽传输。如图3，信标bcn1显示交通量为低，站点200仍可在节能模式下传输轮询讯框psp至无线接入点100，无线接入点100可回应确认讯框ack1。借此，无线接入点100可根据轮询讯框psp向站点200进行低频宽传输。

步骤s2：于传输第一信标以及第二信标之间，无线接入点根据预计传输至站点的至少一封包的交通条件判断是否传输管理讯框至站点，其中交通条件包含传输的通道状态以及至少一封包的数量或时效。

承前所述，若根据实际范例的流程，在站点200接收信标bcn2之前，站点200将持续维持节能模式。

不同于实际范例，在本公开的一些实施例中，由于站点200支持交通条件管理，无线接入点100可根据交通条件判断是否在信标bcn1以及信标bcn2之间传输管理讯框mgn1至站点200(如图4所示)，进而控制站点200的工作模式。

如图3所示，若无线接入点100判断由预计传输至站点200的封包数量所估算的活跃传输估算时间超过上阈值，即为交通量高(hightraffic)状态，无线接入点100将传输管理讯框mgn1至站点200。如图4所示，无线接入点100执行动作a507：传输管理讯框至站点200以通知交通量高。

步骤s3：站点响应于管理讯框进行模式切换，其中模式切换包含站点由节能模式或活跃模式中的一者切换至另一者。

如图4所示，响应于动作a507，站点200将执行动作a508：进入活跃模式。在活跃模式下，处理器220可控制通信模块230，以将被关闭的装置开启或提升其运行效率，进入高频宽传输的预备状态。

如图3，站点200可先针对管理讯框mgn1回应确认讯框ack2，再传输具有电源位元值(powerbit)为零的空值讯框(nullframe，空帧)nf1至无线接入点100。无线接入点100可针对空值讯框nf1回应确认讯框ack3，以确认站点200进入活跃模式。

在确认站点200进入活跃模式后，无线接入点100可执行动作a509：高频宽传输。如图4所示，无线接入点100可通过a-mpdu格式传输数据data至站点200，站点200可针对数据data回应数据确认讯框ba。

此后，无线接入点100可持续进行高频宽传输，直至无线接入点100判断预计传输至站点200的封包数量所估算的活跃传输估算时间低于下阈值，无线接入点100可执行动作a510：传输管理讯框至站点200以通知交通量低。

如图3所示，若无线接入点100判断预计传输至站点200的封包数量低于下阈值，无线接入点100可传输管理讯框mgn2至站点200。站点200可针对管理讯框mgn2回应确认讯框ack4。

如图4所示，响应于动作a510，站点200可执行动作a511：进入节能模式。如图3，站点200可传输具有电源位元值为一的空值讯框nf2至无线接入点100。无线接入点100可针对空值讯框nf2回应确认讯框ack5。至此，站点200离开活跃模式，处理器220可将通信模块230当中的部分装置关闭或降低其运行效率，进入节能模式。类似地，站点200可再执行动作a512：低频宽传输。

在一些实施例中，无线接入点100亦可根据数据的时效性判断是否传输管理讯框(例如：管理讯框mgn1～mgn2)至站点200，以控制站点200进行模式切换。在一些实施例中，数据的时效性至少包含一短时效(shortvalidity)以及一长时效(longvalidity)。然而，本公开并不以此为限。

在一些实施例中，短时效表示无线接入点100需于较短时间(例如：10ms)内传输该数据至站点200。若无线接入点100判断预计传输至站点200的数据的时效属短时效，无线接入点100可传输管理讯框至站点200(若站点未处于活跃模式)，使站点200由节能模式切换至活跃模式，以利于无线接入点100进行高速(或高频宽)的数据传输。

在一些实施例中，长时效表示无线接入点100可于较长时间(例如：未特别限定时间)内传输该数据至站点200。若无线接入点100判断预计传输至站点200的数据的时效属长时效，无线接入点100可传输管理讯框至站点200(若站点处于活跃模式)，使站点200由活跃模式切换至节能模式，以低速(或低频宽)传输数据即可。

根据上述实施例，本公开的无线接入点100可根据预计传输至站点200的数据传输量以及数据时效性，于两个信标之间根据管理讯框控制站点200进行不止一次的模式切换，而非受限于标准无线网络协定框架的限制。如此，可因应数据传输状况进一步节省站点200的耗电量。