專利名稱：用于多模式無線電操作的系統(tǒng)和方法
背景常規(guī)系統(tǒng)可使用根據無線通信協(xié)議(例如，IEEE 802.11標準)發(fā)送和接收信號的移動單元。IEEE 802.11標準定義了兩種不同類型的網絡自組織(ad hoc)網絡或獨立基本業(yè)務集(“IBSS”)，以及基礎設施網絡或擴展業(yè)務集(“ESS”)。在基礎設施網絡中，移動單元通過與一分布式系統(tǒng)(例如，WAN、WWAN、LAN、WLAN、PAN、WPAN等)相連的接入點與另一移動單元或網絡設備通信。而在自組織網絡中，移動單元直接與另一移動單元或其它網絡設備通信。
在802.11標準下，自組織網絡和基礎設施網絡彼此互斥。即，如果移動單元想要連接到打印機，則打印機可被添加到基礎設施網絡中，由此成為整個網絡可用的網絡資源。移動單元將通過接入點與打印機通信。相反，移動單元可通過首先從基礎設施網絡斷開并切換到其中移動單元不使用接入點而直接與打印機通信的自組織網絡來建立與打印機的獨占通信。
如當前所實現的，基礎設施網絡和自組織網絡具有固有的缺點。例如，如果打印機被添加到基礎設施網絡，則發(fā)送到打印機的數據給網絡通信增加了額外的負荷，并且打印機易受不必要的網絡活動的影響。然而，如果打印機在自組織網絡中與移動單元通信，則移動單元必須從基礎設施網絡斷開。因此，需要同時的基礎設施/自組織操作模式、或同時的基本業(yè)務集(“SBSS”)，由此移動單元可在直接向打印機發(fā)送數據的同時保持與基礎設施網絡的連接。
發(fā)明概要一種具有移動臺以及將移動臺連接到網絡的接入點的系統(tǒng)。移動臺具有第一操作模式和第二操作模式。在第一操作模式下，移動臺將想要發(fā)送給另一移動臺的數據包發(fā)送到接入點，并且接入點將該數據包發(fā)送到該另一移動臺。在第二操作模式下，移動臺將想要發(fā)送給另一移動臺的數據包直接發(fā)送到該另一移動臺。
另外，一種具有處理器和用于存儲在該處理器上執(zhí)行的指令集的存儲器的移動臺。該指令集包括第一操作模式和第二操作模式。在第一操作模式下，移動臺將想要發(fā)送給另一移動臺的數據包發(fā)送給連接到網絡的接入點，并且接入點將該數據包發(fā)送到該另一移動臺。在第二操作模式下，移動臺將想要發(fā)送給另一移動臺的數據包發(fā)送到該另一移動臺。
此外，一種用于檢查發(fā)送到移動臺的媒體訪問控制幀的一字段、根據該字段中的值調節(jié)移動臺的發(fā)射功率、以及使用調節(jié)后的發(fā)射功率發(fā)送下一媒體訪問控制幀的方法。
一種用于將想要發(fā)送給一移動單元的數據包發(fā)送到接入點、監(jiān)聽接入點向該移動單元的數據包發(fā)送和該移動單元向接入點的確認發(fā)送的兩者之一、在檢測到所監(jiān)聽的那一個發(fā)送時將該移動單元的地址添加到一個表中、并在該表中存在該地址時將想要發(fā)送給該移動單元的其它數據包直接發(fā)送到該移動單元的方法。
附圖簡述

圖1是根據本發(fā)明的使用第一操作模式的系統(tǒng)的一個示例性實施例。
圖2是根據本發(fā)明的既使用第一操作模式又使用第二操作模式的圖1的系統(tǒng)的一個示例性實施例。
圖3是根據本發(fā)明的移動臺的架構的一個示例性實施例。
圖4是根據本發(fā)明的MAC幀的一個示例性實施例。
圖5是圖4的MAC幀的幀體的具體視圖。
圖6是圖5的幀體的幀控制字段的具體視圖。
圖7是根據本發(fā)明的類型值和相關聯的說明的表。
圖8是根據本發(fā)明的子類型值和相關聯的說明的表。
圖9是根據本發(fā)明的使用第一操作模式的系統(tǒng)的一個示例性實施例。
圖10是根據本發(fā)明的使用第二操作模式的圖9的系統(tǒng)的一個示例性實施例。
圖11是還原到第一操作模式的圖10的系統(tǒng)的一個示例性實施例。
圖12是根據本發(fā)明的硬件地址表的一個示例性實施例。
圖13是用于向接收移動臺的表中添加硬件地址的方法的一個示例性實施例。
圖14是根據本發(fā)明的用于確定使用哪種操作模式的方法的一個示例性實施例。
圖15是根據本發(fā)明用于發(fā)送數據包的方法的一個示例性實施例。
圖16是根據本發(fā)明的用于將移動臺的硬件地址輸入到另一移動臺的表中的方法的一個示例性實施例。
圖17是根據本發(fā)明的配對計時器的一個示例性實施例。
圖18是根據本發(fā)明的供移動臺接收數據包用的功率調節(jié)機制的一個示例性實施例。
圖19是根據本發(fā)明的供移動臺發(fā)送數據包用圖18的功率調節(jié)機制的一個示例性實施例。
具體說明本發(fā)明還可參照以下說明和附圖來進一步地理解，在附圖中相似要素使用相同的標號來表示。如圖1所示，本發(fā)明包括提供多模式無線電操作的系統(tǒng)5。系統(tǒng)5包括連接到接入點15(“AP”)的無線網絡10(例如，WLAN，WPAN)。根據本發(fā)明，第一移動臺20(“MS”)(例如，PC、膝上型計算機、蜂窩式電話、PDA、手持式計算機、無線電收發(fā)器等)可能想要與第二MS 25通信。第一MS 20和第二MS 25根據諸如IEEE 802.11標準等現有的通信協(xié)議操作。照此，第一MS20和第二MS 25都可具有類似的功能、能力和組件(例如，處理器、天線、存儲器等)，包括本文中所描述的那些。在本發(fā)明的其它實施例中，第二MS 25可以是接收機設備(例如，打印機、耳機等)。雖然可就第一MS 20對本發(fā)明進行說明，但是本領域的技術人員將理解本發(fā)明還可應用于通過網絡進行通信的任何無線電收發(fā)機。因此，術語“第一”和“第二”不是限定性的，而僅是為了本發(fā)明的示例性實施例的清楚和說明所提供。
第一MS 20具有基于諸如IEEE 802.11標準的現有通信協(xié)議的第一操作模式。在第一操作模式下，第一MS 20想要向第二MS 25發(fā)送數據包。如本領域所公知的，并根據802.11標準(例如，基礎設施網絡)，第一MS 20將數據包發(fā)送到與第一MS 20相關聯的AP 15。如果第一MS 20和第二MS 25與AP 15相關聯，則AP 15然后將數據包發(fā)送到第二MS 25。然而，如果第二MS 25不與AP 15相關聯，則AP 15將數據包發(fā)送到無線網絡10，無線網絡10進而將數據包發(fā)送到與第二MS 25相關聯的另一AP。如本領域的技術人員將理解的，無線網絡10可連接任意數目的AP。
在諸如本文所述的無線環(huán)境中，從第一MS 20向AP 15的數據包發(fā)送在本領域中被稱為“跳躍(hop)”。因此，根據802.11標準，將數據包從第一MS 20發(fā)送到第二MS 25所需的最小數目的跳躍為兩次跳躍一次跳躍從第一MS 20到AP 15，另一次跳躍從AP 15到第二MS 25。最少的這兩個跳躍只有在AP 15與第一MS 20和第二MS 25相關聯時發(fā)生。
根據現有的通信協(xié)議，如圖2所示，第一MS 20還能夠使用第二操作模式。在第二模式下，并根據本發(fā)明，第一MS 20想要將數據包發(fā)送給第二MS 25。然而，在第二模式下，數據包的發(fā)送可在一次跳躍中實現。即，第一MS 20能夠無需使用AP 15而將數據包直接發(fā)送給第二MS 25。如將在此說明的，第二操作模式可在特定條件下使用。然而，本發(fā)明允許MS 20、25同時使用第一和第二模式。因此，第一MS 20在與第二MS 25直接通信時可以不必從無線網絡10斷開。
參照圖2，第一MS 20和第二MS 25可被配對以形成本地小區(qū)30。如本領域的技術人員將理解的，本地小區(qū)30由第一MS 20能發(fā)送和接收射頻(“RF”)信號的可通信范圍來界定。本地小區(qū)30可位于由AP 15的RF發(fā)送/接收范圍界定的AP小區(qū)35之內。為了使用第二操作模式成功通信，第二MS 25必須在本地小區(qū)30之內(即，MS 20和MS 25在彼此的可通信范圍之內)。然而，如將在下面說明的，即使MS 25移出可通信范圍，MS 20也可保持在第二模式。
形成本地小區(qū)30可用多種方法實現。在一個示例性實施例中，可手動地將第一MS 20配對到第二MS 25。手動配對可通過例如，將第二MS 25的硬件地址輸入到在圖12中所示并在下面說明的包含在第一MS 20內的表200或近列表(near-list)中來實現。如本領域的技術人員將理解的，術語“硬件地址”可用來描述與移動設備相關聯的任何唯一地址，例如貫穿本申請的媒體訪問控制(“MAC”)地址和/或基本業(yè)務集標識(“BSSID”)。這些術語可在整個說明書中可互換地使用。表200還可包括與硬件地址相關聯的參數集。在該示例性實施例中，第一MS 20可以是手動配對到為專用打印機的第二MS 25的移動計算機。以這種方式，第一MS 20和第二MS 25可以僅相互尋找和通信。AP小區(qū)35中的任何其它活動可通過AP 15進行。然而，在同一實施例中，MS 20、25可接收來自AP小區(qū)35內的其它MS的發(fā)送。
如本領域的技術人員將理解的，本地小區(qū)30還可包括在第一MS 20的可通信范圍中的任何其它MS。第一MS 20可以被手動地與在一給定時刻在本地小區(qū)30內的任意數目的其它MS配對。這些其它MS的硬件地址可以被手動地輸入到第一MS 20的表200中。例如，第一MS 20可以是被手動配對到為專用打印機的第二MS 25的移動計算機。由第一MS 20和第二MS 25形成的本地小區(qū)30還可包括可以是數據捕捉設備(例如，條形碼掃描器，RFID讀取器、磁條讀取器等)的另一MS。
在另一實施例中，本地小區(qū)30可以自動地形成。在此實施例中，第一MS 20能夠監(jiān)視和跟蹤進入本地小區(qū)30內的任何MS。例如，如果第二MS 25位于AP小區(qū)35內，但不在第一MS 20的可通信范圍內，則第二MS 25的硬件地址將不會在第一MS 20的表200中。然而，當第二MS 25移進第一MS 20的可通信范圍內時，第一MS 20可將第二MS 25的硬件地址包括在表200中。將在下面對此過程進行更為具體的說明。
圖3示出了第一MS 20的計算架構37的一個示例性實施例。架構37允許第一MS 20使用第一和第二操作模式。具體地，架構37允許第一MS 20無需從無線網絡10斷開而直接與第二MS 25通信。將在下面對計算機架構37的操作進行更為具體的說明。
根據本發(fā)明，從第一MS 20向第二MS 25的數據包發(fā)送可使用其示例性實施例如圖4所見的MAC幀40來實現。MAC幀40包括幀首部50，幀體55和幀檢驗序列(“FCS”)60。幀首部50通常具有30字節(jié)容量，而幀體55具有2312字節(jié)容量，并且FCS 60具有6字節(jié)容量。每個MAC幀40可對應于不同的功能。例如，MAC幀40可用于控制功能、管理功能或數據功能。如本領域的技術人員將理解的，幀體55可根據將要實現的功能而改變(例如，容量，格式、內容等)。
圖5中更為詳細地示出了MAC幀40的幀首部50。幀首部50的組成部分和屬性是本領域中所公知的。幀首部50包括與持續(xù)時間/標識字段70相鄰的幀控制字段65，它們各自具有2字節(jié)容量。對于數據功能，持續(xù)時間/標識字段70表示MAC幀40的持續(xù)時間，而對于控制功能，字段70表示發(fā)起該發(fā)送的無線臺的身份。第一地址字段75跟在持續(xù)時間/標識字段70之后并且表示發(fā)送的源地址(例如，第一MS 20的硬件地址)。與第一地址字段75相鄰的第二地址字段80表示發(fā)送的目標地址(例如，第二MS 25的硬件地址)。與第二地址字段80相鄰的第三地址字段85表示接收臺地址。如圖5所示，序列控制字段90可與第三地址字段85相鄰。序列控制字段90可具有2字節(jié)容量。第四地址字段95表示發(fā)送臺地址。在一個示例性實施例中，每個地址字段75、80、85、95可具有6字節(jié)容量，而本發(fā)明的實現不拘于其大小。
圖6示出了幀控制字段65的展開圖。如上所述，幀控制字段65具有2字節(jié)容量，而展開圖示出了逐位視圖。協(xié)議版本字段100被示為幀控制字段65的第一部分。協(xié)議版本字段100通常被設為零。類型字段105和子類型字段110跟在協(xié)議版本字段100之后，并一起說明MAC幀40的功能(例如，數據、控制、管理)。“去往DS”字段115與子類型字段110相鄰。當“去往DS”字段115有1值時，該MAC幀被發(fā)送到分布式系統(tǒng)。與“去往DS”字段115相鄰的是“來自DS”字段120。當“來自DS”字段120有1值時，該MAC幀來自分布式系統(tǒng)。
幀控制字段65中還包括了與“來自DS”字段120相鄰的“更多片段”字段125?！案嗥巍弊侄?25中的1值表示會跟有一個或多個片段幀，而0值表示此MAC幀40是未分段幀或最后一個MAC幀。與“更多片段”字段125相鄰的是重試字段130，如果呈現1值則此重試字段130指示這一MAC幀40為重發(fā)?？梢钥吹焦β使芾碜侄?35設置成與重試字段130相鄰。1值指示無線臺處于啟用模式，而0值指示無線臺處在省電模式(例如，休眠模式)。
幀控制字段65中還包括與功率管理字段135相鄰設置的“更多數據”字段140。“更多數據”字段140中的1值指示緩沖了一個或數個另外的MAC幀要被發(fā)送到此發(fā)送的目標地址。有線等效保密(“WEP”)字段145中的1值指示該數據包已用WEP算法處理。如本領域的技術人員所理解的，WEP是如在802.11標準中定義的用于WLAN的安全協(xié)議。幀控制字段65中的最后一個字段是排序字段150，如果呈現1值則該排序字段150指示MAC幀在發(fā)送/接收時必須被嚴格排序。
如上所述，類型字段105與子類型字段110一起說明MAC幀40的功能。如圖7中所見，“00”類型值指示MAC幀40將執(zhí)行管理功能；“01”類型值指示控制功能；“10”指示數據功能。根據802.11標準，“11”類型值被指定為保留。因此，使用保留類型，每個功能(例如，管理、控制、數據)可具有專屬于該功能的(4個)加保留類型(4個)的多達8個保留子類型。例如，數據功能可具有多達8個專用子類型(例如，1000hex到1111hex)。
圖8中示出了所提出的類型和子類型組合的一個示例性實施例。子類型字段110可包括4位值(即，b4-b7)，其每一個可指示一事件、狀態(tài)、設置、改變等。例如，在所示的示例性實施例中，b6值可指示功率改變。由此，功率增大可由0值指示，而功率減小可由1值來指示。以這種方式，b6值可用于表示發(fā)射功率的增大或減小。b7值可用于向其它無線臺標識此MAC幀40來自根據第二操作模式運行的無線臺。
現在將更為具體地對第一和第二操作模式進行說明。如圖9所示，系統(tǒng)5包括AP 15、第一MS 20、第二MS 25和第三MS 155。每個MS 20、25、155各自具有與其相關聯的射頻(“RF”)覆蓋區(qū)域160、165、170，它們界定了該MS能夠有效發(fā)送和接收RF信號的范圍。根據第一操作模式，第一MS 20想要將數據包發(fā)送給第二MS 25，但是不知道第二MS 25在第一MS 20的覆蓋區(qū)域160內。照此，第一MS 20向AP 15發(fā)送數據包源信號175。AP 15向第一MS 20發(fā)回AP確認信號180以確認數據包源信號175的接收。如本領域的技術人員將理解的，AP 15在例如數據包源信號175已失真、不可辨識或被破壞的情況下可以不發(fā)送AP確認信號180。
AP 15然后使用數據包目標信號185將數據包中繼到第二MS 25。第二MS 25向AP 15發(fā)回MS確認信號(“ACK”)190以確認數據包目標信號185的接收。根據本發(fā)明，第一MS 20在發(fā)送數據包源信號175之后開始監(jiān)聽來自其RF覆蓋區(qū)域160內其它無線臺(例如，AP、MS)的發(fā)送。具體地，第一MS 20監(jiān)聽來自AP 15的數據包目標信號185和/或來自第二MS 25的MS確認信號190。第一MS20在例如第二MS 25不在AP小區(qū)35內的情況下不會偵聽到數據包目標信號185。即，如果第二MS 25與連接到網絡10的另一AP相關聯，則AP 15會通過網絡10將數據包目標信號185發(fā)送給該另一AP。因此，第一MS 20不會偵聽到從在本地小區(qū)30外的另一AP發(fā)送的數據包目標信號185。類似地，第一MS 20在第二MS25在本地小區(qū)30外的情況下不會偵聽到MS確認信號190。
如果第一MS 20偵聽到信號185、190之一或其兩者，則第一MS 20可假定第二MS 25在第一MS 20的RF覆蓋區(qū)域160內。照此，第一MS 20可切換到第二操作模式，并可以無需使用AP 15而直接向第二MS 25發(fā)送其它數據包信號195。第二MS 25然后可以向第一MS 20而不是AP 15發(fā)送MS確認信號190。然而，如果第一MS 20偵聽不到數據包目標信號185和/或MS確認信號190，則第一MS 20可繼續(xù)根據第一操作模式(即，通過AP 15)發(fā)送數據包信號。并且，如果第一MS 20向第二MS 25發(fā)送其它數據包信號195并且沒有接收到來自第二MS 25的MS確認信號190，則第一MS 20可中止使用第二操作模式的通信，并還原到第一操作模式。這會在例如第二MS 25移出第一MS 20的RF覆蓋區(qū)域160時發(fā)生。
在第一MS 20已接收到第二MS 25在RF覆蓋區(qū)域160內的指示時，第一MS20可將第二MS 25的硬件地址包括在表200中。因此，第一MS 20可使用第二操作模式繼續(xù)與第二MS 25通信，直到例如第二MS 25移出RF覆蓋區(qū)域160。然而，第一MS 20可將第二MS 25的硬件地址保留在表200中預定量的時間，這將在下面作進一步的解釋。如圖10所示，第二MS 25在暫時地移出第一MS 20的RF覆蓋區(qū)域160后再次進入RF覆蓋區(qū)域160。在第二MS 25的硬件地址被存儲在第一MS 20上后，第一MS 20保留該硬件地址預定的時間。該定時將在下面進行更為具體的說明。因此，第一MS 20可在此預定的時間段期間使用第二操作模式立即發(fā)起與第二MS 25的通信。即，第一MS 20不需要等到偵聽到來自第二MS 25的MS確認信號190才發(fā)起第二操作模式。因此，第一MS 20可假定第二MS 25逗留在RF覆蓋區(qū)域160內并直接將數據包源信號175發(fā)送到第二MS 25。如果第一MS 20從第二MS 25接收到MS確認信號190，則第一MS 20由此確認第二MS 25逗留在本地小區(qū)30中并可繼續(xù)使用第二模式發(fā)送其它數據包信號195。然而，如果第二MS 25由于例如已經移出了RF覆蓋區(qū)域160而沒有接收到數據包源信號175，則第一MS 20將如以下所述地還原到第一模式來發(fā)送數據包。
如圖11所示，第一MS 20可將數據包源信號175或其它數據包信號195發(fā)送到第二MS 25，但是第二MS 25可能已經撤出了第一MS 20的RF覆蓋區(qū)域160。相應地，第一MS 20可嘗試預定次數的重發(fā)，所嘗試的每次重發(fā)之間為均勻或指數的時間間隔(例如，退避)。然而，當預定重發(fā)次數達到0或預定的時間到期時，第一MS 20可將第二MS 25的硬件地址從表200移除。因此，第一MS 20在隨后的時間里，例如在第二MS 25移回第一MS 20的RF覆蓋區(qū)域160時將必須重新獲取第二MS 25的硬件地址。
本發(fā)明的另一實施例涉及第二MS 25對第二操作模式的使用。在該實施例中，第一MS 20已經預先向第二MS 25發(fā)送了數據包源信號175和/或其它數據包信號195。當第二MS 25接收到信號175、195時，第二MS 25中的邏輯電路檢查第四地址字段95以確定發(fā)送該數據包的無線臺的硬件地址。本領域的技術人員將會理解，在此所述的邏輯電路可以用軟件或硬件來實現。此外，包括第一MS 20在內的任何無線臺可包括在此所述的邏輯電路。如果第四地址字段95有與第二MS 25相關聯的AP 15的硬件地址，則第二MS 25可假定第一MS 20不在第二MS 25的RF覆蓋區(qū)域165內，并且第二MS 25可根據第一操作模式發(fā)送/接收數據包。然而，如果第四地址字段95有第一MS 20的硬件地址，則第二MS 25可假定第一MS 20正嘗試使用第二操作模式發(fā)起通信。第二MS 25然后可以將第一MS 20的硬件地址添加到第二MS 25中列有第二MS 25的RF覆蓋區(qū)域165內任何無線臺的硬件地址的表200中。如上所述，第二MS 25可以在向第一MS 20重發(fā)失敗預定次數或第二MS 25中的計數器達到0或預定數字后還原到第一操作模式。
圖12中示出了表200的一個示例性實施例。表200將參照第一MS 20進行說明，但是本領域的技術人員將理解任何無線臺都可包括表200。表200可包括硬件地址字段205、計時器字段205和/或重發(fā)字段210。硬件地址字段205可包括第一MS 20的RF覆蓋區(qū)域160內的任何無線臺(例如，AP 15、第二MS 25、第三MS155)的硬件地址。計時器字段210可包括與硬件地址字段205中的每個硬件地址相關聯的計時器值。例如，如圖12中可見，硬件地址“00:A0:F8:23:EA:F7”具有與其相關聯的計時器值“5000”。如上所述，計時器值可從預定值(例如，45000毫秒)遞減到0，或遞增到預定值。計時器字段210或可為計數重發(fā)失敗次數的重發(fā)字段。根據本發(fā)明，一旦計時器值達到限值(例如，0、預定數字)，就可將與其相關聯的硬件地址、以及由此將該無線臺從表200中移除。照此，第一MS 20不再使用第二操作模式發(fā)起與該無線臺的通信。然而，如果無線臺再次進入第一MS 20的RF覆蓋區(qū)域160，則先前移除的硬件地址可被再次添加到表200。
如本領域的技術人員將理解的，已與第一MS 20手動配對的無線臺或設備可將與其相關聯的計時器值設為反映這一手動配對的值。例如，如圖12所示，硬件地址“00:0B:F2:00:10:60”將計時器值設為0。這可以指示除非手動進行否則該硬件地址不應被移除(即，計時器值既不遞減也不遞增)。
表200還可包括已分類列表215(例如固定的指針數組)以最優(yōu)化搜索以及在例如添加/移除硬件地址時對表200的重分類。當需要在硬件地址字段205中尋找硬件地址時，可對已分類列表215使用二進制搜索算法以快速解析所搜索的硬件地址的存在。類似地，當新硬件地址被追加到表200時，可重新組織已分類列表210以將該新硬件地址包括進來。以這種方式，可以只需要對第一MS 20中的存儲器進行較少的操縱。然而，任何搜索算法都可根據各個系統(tǒng)的具體要求來實現。
圖13中的示例性方法300大體示出了對照表200中的硬件地址列表檢查接收到的數據包的硬件地址的邏輯電路的操作。在步驟305，第二MS 25從無線臺接收數據包。在步驟310，第二MS 25中的邏輯電路檢查MAC幀40的第四地址字段95以確定數據包來自AP 15還是第一MS 20。如本領域的技術人員將理解的，如果第四地址字段95不包含第二MS 25當前相關聯的AP(例如，AP 15)的硬件地址，則第二MS 25可假定數據包來自另一MS。如果數據包來自AP 15，則如步驟325中可見，第二MS 25以正常方式處理MAC幀40。然而，如步驟315中可見，如果數據包來自第一MS 20，則第二MS 25檢查其表200以確定表200中是否已輸入了第一MS 25的硬件地址。如果在表200中找到了第一MS 20的硬件地址，則如步驟325中可見，與其相關聯的計時器值被復位并且第二MS 25處理該MAC幀40。如步驟320中可見，如果第一MS 20的硬件地址不在第二MS 25的表200中，則該硬件地址被添加到表200并且表200被重排。如本領域的技術人員將理解的，在步驟325復位計時器值以及在步驟320添加硬件地址可使第二MS 25能通過假定第一MS 20在RF覆蓋區(qū)域165內使用第二操作模式來發(fā)起與第一MS 20的通信。對應該硬件地址的計時器值可通過例如管理信息庫(“MIB”)配置參數來設定，并且開始遞增/遞減。在步驟325，MAC幀40由第二MS 25來處理。
圖14中的示例性方法400大體示出了第一MS 20關于使用哪種操作模式的決定。在步驟405，邏輯電路確定第二操作模式是否被啟用。如果沒有啟用，則如步驟410所示，第一MS 20根據第一操作模式發(fā)送數據包。如果第二操作模式被啟用，則方法400前進至步驟415，其中第一MS 20中的邏輯電路確定目標MS(例如，第二MS 25)的硬件地址是否列在第一MS 20的表200中。在步驟420，如果第二MS 25的硬件地址不在表200中，則該數據包被標記為發(fā)送到AP 15。如步驟425中可見，第一MS 20然后通過開始監(jiān)聽RF覆蓋區(qū)域160內的數據包目標信號185和/或MS確認信號190來允許自動配對，并將第二MS 25的硬件地址添加到其表200中。如果第二MS 25的硬件地址在第一MS 20的表200中，則在步驟430，數據包被標記為直接發(fā)送到第二MS 25。如本領域的技術人員將理解的，標記可通過在MAC幀40中插入AP 15或第二MS 25的硬件地址來實現。
圖15示出了數據包發(fā)送方法500的一個示例性實施例。在步驟505，第一MS 20確定數據包是否被標記為直接發(fā)送到第二MS 25。如果沒有，則如步驟510所示，第一MS 20將數據包發(fā)送到AP 15。如果數據包被標記為直接發(fā)送到第二MS 25，則如步驟515所示第一MS 20設定一后退計時器。如本領域的技術人員所理解的，后退計時器可從一預定值遞減或遞增到一預定值，在達到該值時可使得第一MS 20向第二MS 25重發(fā)該數據包或向AP 15發(fā)送該數據包。如本領域的技術人員將理解的，向AP 15發(fā)送數據包可包括，例如改變第四地址字段95中的硬件地址和/或重新標記將被發(fā)送到AP 15的數據包。
在步驟520，第一MS 20向第二MS 25發(fā)送數據包。在發(fā)送后，如步驟525所示，第一MS 20確定是否在后退計時器到達預定值之前從第二MS 25接收到了MS確認信號190。如果在后退計時器到達預定值之前第一MS 20沒有收到MS確認信號190，則如步驟510所示，該數據包被發(fā)送到AP 15。如果第一MS 20已經接收到MS確認信號190，則它可向第二MS 25直接發(fā)送其它數據包信號195并復位后退計時器(當不是手動配對時)。
為了進一步提升性能，本發(fā)明可使用由802.11標準定義的并在本領域中公知的請求發(fā)送/清除發(fā)送(“RTS/CTS”)機制。以這種方式，第一MS 20可在通過無線網絡發(fā)送數據包之前完成RTS/CTS握手。握手的使用可對無線網絡提供正控制并使無線臺之間可能隱藏的沖突最小化。
圖16示出了用于自動地在表200中輸入硬件地址的一種示例性方法600。在步驟605，第一MS 20偵聽到在RF覆蓋區(qū)域160內發(fā)送的無線臺。如本領域的技術人員將理解的，無線臺不必向第一MS 20發(fā)送，而僅是向可能在第一MS 20的RF覆蓋區(qū)域160內部或外部的另一無線站發(fā)送數據包。
在步驟610，第一MS 20確定偵聽到的無線臺的硬件地址當前是否包括在表200中。如果該硬件地址在表200中，則第一MS 20可復位相關聯的計時器值。如果硬件地址不在表200中，則如步驟615所示，將其添加到該表中，并且如步驟620所示設定計時器值。偵聽到的無線臺的硬件地址在計時器值遞增/遞減時保留在表200中。在步驟625，第一MS 20確定計時器值是否到達限值，由此可將偵聽到的無線臺的硬件地址從表200中移除。
將就圖17對由第一MS使用的配對計時器700的一個示例性實施例進行說明。在一個實施例中，第一MS 20可以一直啟用，監(jiān)聽RF覆蓋區(qū)域160內的其它無線臺。在第二實施例中，第一MS 20可以僅間歇地啟用。如圖17所示，配對計時器700可包括第一計時器705和第二計時器710。第一計時器705可用于被動監(jiān)聽。即，第一計時器705可啟用第一MS 20預定的時間(例如，3-5個信標間隔)。第一計時器705可允許第一MS 20偵聽到RF覆蓋區(qū)域160內的無線臺，由此填充/更新第一MS 20的表200。第一計時器705可接著在預定的或MIB定義的間隔(例如，10個信標間隔)之后停用第一MS 20。如本領域的技術人員將理解的，接收機啟用/停用的信標間隔數可根據AP小區(qū)35中和/或無線網絡10上的通信量來最優(yōu)化。
第二計時器710可用于在數據包已被發(fā)送到AP 15之后啟用第一MS 20。以這種方式，第一MS 20被啟用以監(jiān)聽來自AP 15的數據包目標信號185和/或來自第二MS 20的MS確認信號190預定的或MIB定義的間隔(例如，5-7倍的當前信標間隔)。如本領域的技術人員將理解的，可修改用于監(jiān)聽信號185、190的預定間隔以增加在無線網絡10上偵聽到信號185、190的可能性。預定間隔的進一步最優(yōu)化可通過對數據包源信號175的發(fā)送與偵聽到數據包目標信號185和/或MS確認信號190之間的時間求平均來實現。
本發(fā)明還提供了由第二MS 25對第一MS 20(例如，發(fā)送無線臺)的功率調節(jié)。圖18所示的是第二MS 25(例如，接收數據包的無線臺)可使用的功率調節(jié)機制800的一個示例性實施例。在空閑狀態(tài)805，第二MS 25空閑，監(jiān)聽其RF覆蓋區(qū)域165內的通信。在包處理狀態(tài)810，第二MS 25已接收到數據包并開始包處理。隨同標準包處理一起，第二MS 25的邏輯電路將確定該數據包是來自硬件地址在第二MS 25的表200中的無線臺還是硬件地址不在第二MS 25的表200中的無線臺。如果硬件地址沒有出現在表200中，則處理回到空閑狀態(tài)805。如果硬件地址出現在表中，則第二MS 25進入現有源狀態(tài)815。
在現有源狀態(tài)815，檢查幀控制字段65中的子類型字段110(圖6所示)以確定其是否包含諸如圖8所示的功率調節(jié)子類型。如果子類型字段110不包含功率調節(jié)子類型，則處理回到空閑狀態(tài)805。如果子類型字段110的確包含功率調節(jié)子類型，則處理進入條目更新狀態(tài)820。將根據功率調節(jié)子類型存儲用于對第一MS 20的下一次發(fā)射的功率設置。例如，參照圖8，第二MS 25可通過在子類型字段110中包括子類型值“1000”來指示第一MS 20增大下一次發(fā)射的功率。
本發(fā)明還提供由第一MS 20對第二MS 25(例如，接收無線臺)的功率調節(jié)。圖19所示的是第一MS 20(例如，發(fā)送數據包的無線臺)可用的功率調節(jié)機制900的一個示例性實施例。在空閑狀態(tài)905，第一MS 20空閑，等待要發(fā)送的數據包。在包處理狀態(tài)910，準備從第一MS 20發(fā)送數據包。第一MS 20的邏輯電路確定數據包是將被發(fā)送到硬件地址在第一MS 25的表200中的無線臺還是硬件地址不在第一MS 25的表200中的無線臺。如果硬件地址沒有出現在表200中，則處理進入其中數據包被發(fā)送的發(fā)送包狀態(tài)920。如果硬件地址出現在表200中，則第一MS 20進入現有目標狀態(tài)915。
在現有目標狀態(tài)915，第二MS 25的硬件地址具有與其相關聯的先前接收信號強度。將先前接收信號強度與存儲在第一MS 20中的最優(yōu)接收信號強度相比較。子類型字段110中的子類型值可被調節(jié)以反映先前強度與最優(yōu)強度之間的差異。例如，第一MS 20可輸入值“1000”由此指示第二MS 25增大其下一次發(fā)射的功率。當子類型值已被調節(jié)時，處理進入發(fā)送包狀態(tài)920。當發(fā)送已經完成時，處理回到空閑狀態(tài)905。
本發(fā)明還提供了用于對使用第二操作模式的通信加密的機制。如本領域的技術人員所知的，加密是一種將發(fā)送的數據編碼為密文以隱藏其含義的機制。為使無線臺能直接通信，它們可使用一組共用的加密密鑰。對于手動配對的無線臺，加密密鑰也可手動地輸入。對于自動配對的無線臺，與AP 15相關聯的處理要求有正確的加密密鑰就位。
本發(fā)明還提供了認證機制，接入無線網絡10的無線臺籍此來證明其身份。無線臺的手動配對包括固有認證，因為配對無線臺的用戶認證了每個無線臺。無線臺的自動配對在上述過程和機制中是固有的，因為想要接入無線網絡10的無線臺在某個時刻向網絡10認證了其本身。
本發(fā)明還提供用于802.11標準內的層管理的機制。關聯是建立起使得無線臺能接入分布式系統(tǒng)的AP/MS映射的一種業(yè)務。根據本發(fā)明，要求接入網絡10的無線臺在某個時刻與AP 15通信。解除關聯是在無線臺離開網絡時發(fā)生的、移除現有關聯的一種業(yè)務。根據本發(fā)明，無線臺可離開網絡10并保持配對。重關聯(即，漫游)是將MS與AP之間建立的關聯從該AP轉移到另一AP的一種業(yè)務。重關聯在結合本發(fā)明使用時仍然是可行的業(yè)務。MS 20、25與AP 15之間的同步業(yè)務通過上述使用信標間隔和傳遞通信量指示消息的機制來維持。
本發(fā)明所提供的另一業(yè)務是功率管理。如本領域中所知的，MS在其停用了預定義的一段時間后將進入休眠模式。因此，MS可能永遠不會被監(jiān)聽無線網絡10中活動的其它MS監(jiān)聽到。根據本發(fā)明，MS進入改進的休眠模式，由此其周期地發(fā)送NULL數據包或“線性調頻脈沖”。線性調頻脈沖允許該MS的RF覆蓋區(qū)域內的其它無線臺使用第二操作模式與其建立通信。如本領域的技術人員將理解的，NULL數據包發(fā)送的周期可以改變和/或設為任意值。
第二操作模式提供了在僅使用第一操作模式時所沒有的優(yōu)點。例如，第二操作模式可增大系統(tǒng)5的容量。如本領域中所公知的，在分布式協(xié)調功能(“DCF”)期間，無線臺(例如，MS、AP和任何其它無線設備)在時間上爭用對無線網絡10的接入。無線臺使用諸如具有沖突避免的載波偵聽多址接入(“CSMA/CA”)或具有沖突檢測的載波偵聽多址接入(“CSMA/CD”)等網絡接入機制。CSMA/CA是想要接入無線網絡10的無線臺在嘗試發(fā)送前監(jiān)聽網絡10上的活動的一種技術。無線網絡10上的活動從本領域技術人員所公知的、由802.11標準的物理層提供的載波偵聽機制得到。通過使用CSMA/CA，無線臺試圖通過監(jiān)聽而不是對檢測到的沖突作出反應(即，CSMA/CD)來避免與無線網絡上的活動沖突。
第二操作模式所提供的另一優(yōu)點是減少了數據包發(fā)送的時間。如上所述，用于數據包發(fā)送的最少跳躍數目為兩次跳躍。然而，在第二操作模式下，由于通過AP 15的發(fā)送已被省去，所以數據包在一次跳躍中被發(fā)送。第一MS 20與第二MS25之間的直接通信可以提高系統(tǒng)5的總吞吐量，縮短數據包發(fā)送的等待時間以及降低數據包發(fā)送所消耗的系統(tǒng)5的總計功率。如本領域的技術人員所理解的，功率消耗與電池壽命具有反比關系。因此，總計功率的降低可延長電池壽命。
第二操作模式所提供的另一優(yōu)點是降低了無線網絡10上出現的噪聲量。由于MS 20、25可能在很近的范圍內，所以在減少通信量的同時，第一MS 20與第二MS 25之間的發(fā)送還可使用較低功率。近范圍的通信可減少無線網絡10內的干擾。
上述優(yōu)點僅是示例性的，而決未窮盡本發(fā)明的益處。本發(fā)明還可在使用網狀網絡的定人(“P2P”)語音系統(tǒng)、P2P優(yōu)先系統(tǒng)以及P2P通信系統(tǒng)中使用。
本發(fā)明已參照MS 20、25、AP 15以及RF覆蓋區(qū)域160、165進行了說明。本領域的技術人員將理解，還可成功地實現本發(fā)明。相應地，還可對各實施例進行各種修改和變化而不會背離如在權利要求書中所闡明的本發(fā)明最廣義的精神實質和范圍。因此，本說明書和附圖應該以說明性而不是限制性的意義來理解。
權利要求
1.一種系統(tǒng)，包括移動臺；以及接入點，用于將所述移動臺連接到網絡；其中，所述移動臺具有第一操作模式和第二操作模式，所述第一操作模式包括所述移動臺將想要發(fā)送給另一移動臺的數據包發(fā)送給所述接入點，并且所述接入點將所述數據包發(fā)送給所述另一移動臺，所述第二操作模式包括所述移動臺將想要發(fā)送給所述另一移動臺的數據包直接發(fā)送給所述另一移動臺。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動臺包括用以存儲所述另一移動臺的硬件地址的表。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述硬件地址具有與其相關聯的計時器值。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，當所述計時器值到達限值時，所述硬件地址被從所述表中移除。
5.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動臺在所述計時器值到期前使用所述第二操作模式發(fā)起與所述另一移動臺的通信。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動臺在其偵聽到從所述另一移動臺發(fā)送到所述接入點的確認信號時從所述第一操作模式切換到所述第二操作模式。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動臺在所述另一移動臺進入所述移動臺的射頻覆蓋區(qū)域時從所述第一操作模式切換到所述第二操作模式。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述另一移動臺使用所述第一操作模式和所述第二操作模式向所述移動臺發(fā)送其它數據包。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述另一移動臺包括用以存儲所述移動臺的硬件地址的表。
10.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動臺在所述第二操作模式下操作以將所述數據包發(fā)送給所述另一移動臺，并且不離開所述第二操作模式地在所述第一操作模式下操作以將數據包發(fā)送到其它移動臺。
11.一種移動臺，包括處理器；以及存儲器，用于存儲在所述處理器上執(zhí)行的指令集；其中所述指令集包括第一操作模式和第二操作模式，所述第一操作模式包括所述移動臺將想要發(fā)送給另一移動臺的數據包發(fā)送給連接到網絡的接入點，并且所述接入點將所述數據包發(fā)送給所述另一移動臺，所述第二操作模式包括所述移動臺將想要發(fā)送給所述另一移動臺的數據包發(fā)送給所述另一移動臺。
12.如權利要求11所述的移動臺，其特征在于，所述移動臺包括用以存儲所述另一移動臺的硬件地址的表。
13.如權利要求12所述的移動臺，其特征在于，所述硬件地址具有與其相關聯的計時器值。
14.如權利要求13所述的移動臺，其特征在于，當所述計時器值到達限值時，所述硬件地址被從所述表中移除。
15.如權利要求11所述的移動臺，其特征在于，所述移動臺不離開所述第二操作模式地在所述第一操作模式下操作以將數據包發(fā)送給其它移動臺。
16.一種方法，包括檢查發(fā)送到移動臺的媒體訪問控制幀的一個字段；根據所述字段中的值調節(jié)所述移動臺的發(fā)射功率；以及使用調節(jié)后的發(fā)射功率發(fā)送下一媒體訪問控制幀。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述字段是類型字段和子類型字段中的一個。
18.一種方法，包括將要發(fā)送給移動單元的數據包發(fā)送到接入點；監(jiān)聽所述接入點向所述移動單元的數據包發(fā)送和所述移動單元向所述接入點的確認發(fā)送的兩者之一；在檢測到所監(jiān)聽的一個發(fā)送時，將所述移動單元的地址添加到表中；以及當所述表中存在所述地址時，將要發(fā)送給所述移動單元的另一數據包直接發(fā)送到所述移動單元。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述地址是媒體訪問控制地址。
20.如權利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在與所述地址相關聯的計時器值到期時將所述地址從所述表中移除。
21.如權利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在所述移動單元接收到所述另一數據包之后從所述移動單元接收確認。
22.如權利要求18所述的方法，其特征在于，還包括當在接收到確認前計時器到期時，向所述移動單元重新發(fā)送所述另一數據包。
23.如權利要求18所述的方法，其特征在于，還包括當在接收到確認前計時器到期時，向所述接入點重新發(fā)送所述另一數據包。
全文摘要
描述了一種具有移動臺(20)和將移動臺(20)連接到網絡(10)的接入點(15)的系統(tǒng)。移動臺(20)具有第一操作模式和第二操作模式。在第一操作模式下，移動臺(20)將想要發(fā)送給另一移動臺(25)的數據包發(fā)送給接入點(15)，而接入點(15)將該數據包發(fā)送給該另一移動臺(25)。在第二操作模式下，移動臺(20)將想要發(fā)送給該另一移動臺(25)的數據包直接發(fā)送到該另一移動臺(25)。
文檔編號H04M1/00GK101061645SQ200580039792
公開日2007年10月24日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權日2004年11月24日
發(fā)明者M·歐拉西諾, G·德爾拉塔 申請人:訊寶科技公司