在Wi-Fi装置中过滤群寻址帧

摘要

按照一个实施例的方法包括下列操作：缓存群寻址帧；生成第一信号字段，第一信号字段包含从多个无效速率代码中选取的第一速率代码；从无线站接收触发帧；以及响应触发帧而传送与经缓存的群寻址帧相结合的第一信号字段。

说明书

技术领域

本公开一般涉及Wi-Fi装置，以及更具体地涉及Wi-Fi装置中的群寻址帧（group-addressed frame）的过滤方法。

背景技术

在无线网络中，一个或多个站(STA)可与接入点(AP)进行通信。一些STA可包括：高性能STA，例如膝上型计算机等，其受到电池寿命的较少限制；以及较小电池供电的STA，例如传感器，其可需要依靠有限的电池容量使用许多年。STA通常在不需要传送或接收帧时进入省电(PS)模式。PS模式对于具有较小电池的STA是特别重要的。

但是，遗留STA必须以所调度的时间间隔(其称作传递业务指示消息(DTIM)间隔)从PS模式醒来，以监听来自AP的信标，从而确定是否有群寻址帧(其已由AP来缓存)可用于被接收。以DTIM间隔(其能够短至200-400毫秒(ms))醒来能够不利地影响STA的电池寿命。更高级、省电的STA具有按其自己的时间表(其可比DTIM间隔长得多)从PS模式醒来、以向AP发送触发的能力。该触发向AP发信号通知：STA准备好接收任何可用群寻址帧(其已由AP来缓存)。这种省电可极大地延长STA的电池寿命。

但是，出现的问题在于，重复的群寻址帧可由STA来接收，因为这些群寻址帧可例如响应来自省电STA的触发以及对于遗留STA以DTIM间隔被传送多次。如果在响应来自省电STA的触发而传送群寻址帧的同时遗留STA正好醒着，则遗留STA将接收重复的帧。类似地，如果在DTIM间隔期间省电STA正好醒着，则它将接收重复的帧。

附图说明

通过参阅以下用于说明本发明的实施例的描述和附图，可更好地理解本发明的一些实施例。附图包括：

图1示出按照本公开的各种实施例的无线网络的系统框图；

图2示出按照本公开的各种实施例的信号字段的位图；

图3是示出按照本公开的各种实施例、与有效速率代码对应的速率的表格；

图4示出按照本公开的各种实施例的无线站和接入点的简化框图；

图5示出按照本公开的一个示范实施例的操作的流程图；以及

图6示出按照本公开的另一个示范实施例的操作的流程图。

虽然以下详细描述将参照说明性实施例进行，但是，本领域的技术人员将会清楚地知道它们的许多备选、修改和变更方案。

具体实施方式

一般来说，本公开提供无线网络(例如，Wi-Fi)中的群寻址帧的过滤技术。Wi-Fi网络包括：接入点(“AP”)；一个或多个遗留或者非省电站，其依靠预定间隔信标(例如，DTIM信标)来接收群寻址帧(这种站在本文中称作“遗留站”)；以及至少一个站，其修改成生成触发帧，以接收群寻址帧(这种站在本文中称作“触发站”)。在一个实施例中，响应来自触发站的触发帧，AP配置成修改群寻址消息的报头帧。触发站(其发送触发帧)配置成将经修改的报头帧解释为群寻址帧的开始，并且接收群寻址帧。如果在触发和经修改的报头帧被交换的时间期间遗留站醒着或者是活动的，则忽略群寻址帧(其由AP来传送)，使得当遗留站在预定间隔信标期间接收到群寻址帧时，遗留站无需比较所接收的帧的序号以滤出群寻址帧的附加副本。在一些实施例中，经修改的报头帧可以是各触发站唯一的，而在另一些实施例中，经修改的报头帧可由Wi-Fi网络中的触发站集合来使用。另外，在一些实施例中，触发站配置成仅响应触发帧、而不是在预定间隔信标期间来接收群寻址帧，因而有效地过滤重复的群寻址帧(其可能在预定间隔信标期间被发送)。因此，通过为遗留站和触发站提供过滤机制，使得避免了用于重复的群寻址帧的大计算量的比较操作，来实现显著的电力和带宽节省。

图1是按照本公开的各种实施例的无线网络的系统框图100。系统100包括：多个触发站102、104、106；多个遗留站108、110、112；以及无线网络AP 114。术语“无线”可用于描述通过使用经由非固态介质的经调制的电磁辐射来传递数据的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并不意味着关联装置没有包含任何线。无线装置可包括至少一个天线、至少一个无线电设备、至少一个存储器和至少一个处理器，其中无线电设备通过天线来传送信号(其表示数据)，并且通过天线来接收信号(其表示数据)，而处理器可处理待传送的数据以及已接收到的数据。处理器还可处理既没有被传送也没有被接收的其它数据。

站和/或AP可体现为通信站、移动站、高级站、客户端、平台、无线通信装置、无线AP、调制解调器、无线调制解调器、个人计算机(PC)、台式计算机、移动计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机、服务器计算机、机顶盒、手持计算机、手持装置、个人数字助理(PDA)装置、手持PDA装置和/或上网本、无线传感器、无线耳机、无线摄像机或者其它无线使能装置。

站和/或AP能够使用信号在无线网络(例如局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)、城域网(MAN)、无线MAN(WMAN)、广域网(WAN)和无线WAN(WWAN))中进行通信。站和/或AP装置可按照以下协议和/或标准进行操作：现有的无线通信协议，例如下一代毫米波(NGmS-D02/r0，2008年11月28日)、无线吉比特联盟(WGA)、IEEE 802.11、802.11a、802.11b、802.11e、802.11g、802.11h、802.11i、802.11n、802.11ac、802.16、802.16d、802.16e、802.11ah标准和/或长期演进(LTE)标准，和/或上述标准的将来版本和/或派生物，和/或开发后的无线通信协议、个人区域网络(PAN)、无线PAN(WPAN)、作为上述WLAN和/或PAN和/或WPAN网络的组成部分的单元和/或装置、单向和/或双向无线电通信系统、蜂窝无线电电话通信系统、蜂窝电话、无线电话、个人通信系统(PCS)装置、结合无线通信装置的PDA装置、多输入多输出(MIMO)收发器或装置、单输入多输出(SIMO)收发器或装置、多输入单输出(MISO)收发器或装置、最大比率组合(MRC)收发器或装置、具有“智能天线”技术或者多天线技术的收发器或装置等。按照这些协议和/或标准进行操作的站和/或AP可要求实现至少两层。一层是802.11 MAC层(即，OSI数据/链路层2)。另一层是802.11 PHY层(即，OSI物理层1)。MAC层可使用专用硬件和专用软件中的任一种或者组合来实现。PHY层可使用专用硬件或者通过软件仿真来实现。

一些实施例可与一种或多种类型的无线通信信号和/或系统结合使用，例如射频(RF)、红外线(IR)、频分复用(FDM)、正交FDM(OFDM)、OFDMA、时分复用(TDM)、时分多址(TDMA)、扩展TDMA(E-TDMA)、通用分组无线电服务(GPRS)、扩展GPRS、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 2000、多载波调制(MDM)、离散多音(DMT)、蓝牙(RTM)、ZigBee(TM)等。实施例可用于各种其它设备、装置、系统和/或网络中。

在一些实施例中，AP 114配置成缓存多播/广播消息(帧)，多播/广播消息(帧)包括群寻址帧120。群寻址帧120包括报头信息，报头信息将每个站识别为用于接收帧的目标。AP 114配置成以某些预定义间隔(DTIM间隔)来生成传递业务指示消息(DTIM)，以通知遗留站108、110、112：用于传递的群寻址帧的存在。遗留站108、110、112可各自配置成仅在DTIM间隔期间从AP 114接收群寻址帧120。

在各种实施例中，某些触发站102、104、106可具有至少两种功率模式，在本文中表示为活动模式(其中触发站醒着)和省电模式(在此期间，使触发站置于非操作低功率状态)。当触发站处于活动模式时，触发站能够与AP 114进行通信，例如以传送和接收帧。在省电模式，触发站可以不传送或接收帧。

按照一些实施例，至少一个触发站102、104、106配置成向AP 114发送触发帧116，以发起群寻址帧120(其可在AP 114缓存)的传输。在这个示例中，站102配置成这样。触发帧116可包括例如IEEE 802.11e协议所定义的服务质量(QoS)数据或者QoS空帧。触发站102、104、106可配置成在预定义DTIM间隔之外发送触发帧116。按照一些实施例，AP适于为群寻址帧被触发，以将群寻址帧传递给STA。例如，按照上述方案，STA可通过向AP传递扩展未调度自动省电传递(U-APSD)帧，来传递其触发由AP传递群寻址帧的能力，其中扩展U-APSD元素包括访问类别组(AC_GR)子字段。另外，AP可通过向STA传递扩展U-APSD元素，来传递其为群寻址帧被触发以及向STA传递群寻址帧的能力。扩展U-APSD元素例如可由AP在信标帧中或者在探测响应帧中来传递，以及由STA在关联或者重新关联帧中来传递。也有可能的是，AP通过将扩展U-APSD元素包含在其送往STA的关联或者重新关联响应帧中而响应STA的关联或者重新关联帧，来传递其支持实施例所提出的U-APSD方案的能力，例如，在它先前可能尚未传递这样的信息给STA的情况下这样做。当扩展U-APSD元素的AC_GR子字段设置为1并且扩展U-APSD元素由AP来发送时，扩展U-APSD元素警告STA：AP适于被触发以向STA传递群寻址帧。当AC_GR子字段设置为1并且扩展U-APSD元素由STA来发送时，扩展U-APSD元素警告AP：STA适于触发由AP向它传递群寻址帧。STA例如可通过向AP发送QoS数据或者QoS空数据帧，来触发由那个AP向STA本身传递群寻址帧。

但是，群寻址帧120一旦由触发站102触发，则可向网络100中的所有站广播，或者向网络100中的多播组中的所有站多播。因此，为了防止站接收群寻址帧的重复的副本(响应触发帧116的一个副本，以及在DTIM间隔的一个副本)，这个实施例的AP 114配置成修改报头帧，使得只有触发站将接收群寻址帧120(其响应触发帧而被发送)。在一个示例中，群寻址帧的前置码的信号字段118(由IEEE 802.11协议所定义)由AP 114来修改，使得只有目标站(这个示例中的站102)将接收群寻址帧120，而其余站(其在触发站102与AP 114之间的交换期间是活动的)将不能识别信号字段118，并且将丢弃群寻址帧。

图2示出按照本公开的各种实施例的信号字段的位图200。位图200包括长度4位(R1-R4)的速率代码字段202，速率代码字段202指定数据速率代码(其与将关联于这个信号字段的群寻址帧关联)。位R4 204表示为速率代码的最高有效位。

图3是示出按照本公开的各种实施例、与有效速率代码对应的数据速率的表格300。表格300列示各种数据速率304，各种数据速率304对应于16个可能的速率代码(其可能在速率代码字段202的四位(R1-R4)中来编码)中的8个有效速率代码302。如从表格300能够看到，速率代码的最高有效位R4 204对于所有有效速率代码设置为1。因此，8个可能的无效速率代码将使位R4 204设置为零。因此，对位R4 204的测试能够用于有效地区分有效速率代码和无效速率代码。

接收具有无效速率代码的信号字段的遗留站将忽略关联群寻址帧(其随信号字段而传送)。这提供一种有效的机制，通过该机制，接入点能够传送群寻址帧(其将由遗留站来滤出)。但是，触发站能够配置成识别出：无效速率代码指示关联群寻址帧预计用于触发站并且因此可被接受。此外，触发站能够配置成丢弃与具有有效速率代码的信号字段关联的群寻址帧。这提供一种有效的机制，通过该机制，接入点能够传送群寻址帧(其将由触发站来滤出)。因此，如果接入点以DTIM间隔来传送具有有效速率代码的群寻址帧，并且响应触发帧而传送具有无效速率代码的群寻址帧，则遗留站和触发站均可避免对重复的群寻址帧的大计算量处理。

虽然触发站将接收无效速率代码，但是各种编码方案是可能的，通过这些编码方案，触发站能够在必要时基于无效速率代码来确定实际速率。在一个实施例中，可通过反转最高有效位R4 204，从无效速率代码来生成有效速率代码。在另一个实施例中，可通过反转速率代码字段202的所有位(R1-R4)，从无效速率代码来生成有效速率代码。

图4示出按照本公开的各种实施例的无线站和接入点的简化框图400。无线站402可包括：处理器404，其耦合到存储器406；以及传送/接收单元408，其又可耦合到天线410。无线接入点412可包括：处理器414，其耦合到存储器416；以及传送/接收单元418，其又可耦合到天线420。无线站402和无线接入点412均可配置成相互传送和接收帧，包括具有信号字段的群寻址帧和触发帧。如前面所述，无线站和接入点可通过许多形式来体现。在一些实施例中，无线站402和接入点412还可包括用户接口、输入/输出装置、传感器、存储装置、应用软件、电源和/或其它适当的组件。

图5示出按照本公开的一个示范实施例的操作500的流程图。这些操作可由接入点执行。在操作502，缓存群寻址帧。在操作504，生成信号字段。信号字段指定无效速率代码。在操作506，从无线站接收触发帧。在操作508，响应触发帧，传送具有无效速率代码的信号字段和经缓存的群寻址帧。在一些实施例中，接入点可生成第二信号字段(其指定有效速率代码)，并且以预定时间间隔(其可以是DTIM间隔)来传送经缓存的群寻址帧和第二信号字段。帧可作为广播或多播帧来传送。

图6示出按照本公开的另一个示范实施例的操作600的流程图。这些操作可由无线站执行。在操作602，传送触发帧。触发帧可响应无线站从省电模式醒来而传送。在操作604，响应触发帧而从无线接入点接收信号字段和群寻址帧。在操作606，如果信号字段具有有效速率代码，则丢弃群寻址帧。在操作608，如果信号字段具有无效速率代码，则接受群寻址帧。

在本描述中，阐述了许多具体细节。但是，要理解，即使没有这些具体细节也可实施本发明的实施例。在其它情况下，没有详细示出众所周知的电路、结构和技术，以免影响对本描述的理解。

提到“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“各种实施例”等表示这样描述的本发明的实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不一定每一个实施例都包括所述特定的特征、结构或特性。此外，一些实施例可具有部分、全部或者没有对于另一些实施例所述的特征。

在本描述和权利要求书中，可使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语并不是要作为彼此的同义词。更确切地，在特定的实施例中，“连接”用于表示两个或更多元件相互直接物理或电接触。“耦合”用于表示两个或更多元件相互配合或交互，但是它们之间可以有或者可以没有中间的物理或电组件。

本发明的各种实施例可通过硬件、固件和软件其中之一或者它们的任何组合来实现。本发明还可实现为包含于计算机可读介质中或上的指令，指令可由一个或多个处理器来读取和运行以实现本文中所述操作的执行。计算机可读介质可包括用于存储一个或多个计算机可读形式的信息的任何机制。例如，计算机可读介质可包括实体存储介质，例如但不限于只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪速存储器装置等。

应当注意，如本文中的任何实施例中所使用的“电路系统”或“电路”可包括例如单一或者按照任何组合的硬连线电路系统、可编程电路系统、状态机电路系统和/或较大系统中可用的电路系统，例如可作为集成电路的组成部分来包含的分立元件。

本文中采用的术语和表达用作描述而非限制性方面，并且在使用这类术语和表达时，不是要排除所示和所述特征(或者它们的一部分)的任何等效方案，并且要知道，在权利要求书的范围之内，各种修改是可能的。因此，权利要求书意在涵盖所有这类等效方案。本文中描述了各种特征、方面和实施例。这些特征、方面和实施例容许相互结合以及变更和修改，这一点本领域的技术人员将会理解。因此，本公开应当被认为包含这类组合、变更和修改。