CN101194471A - 使用寻呼支持休眠模式的方法和设备 - Google Patents

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CN101194471A CNA2006800203334A CN200680020333A CN101194471A CN 101194471 A CN101194471 A CN 101194471A CN A2006800203334 A CNA2006800203334 A CN A2006800203334A CN 200680020333 A CN200680020333 A CN 200680020333A CN 101194471 A CN101194471 A CN 101194471A
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渡边藤雄
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Abstract

描述了用于支持休眠模式的一种方法和一种通信系统。在一个实施例中，通信系统包括可在节电模式下操作的无线站点和接入点组。每个接入点组包括一个或多个接入点，至少一个接入点组具有至少两个接入点。在每组中的一个或多个接入点的范围定义了每组的寻呼区域，其中一个接入点使用寻呼信道，用于当无线站点处于节电模式以及在与该一个接入点相关联的寻呼区域中时寻呼无线站点。当一个接入点在无线站点进入节电模式之前，与同该无线站点相关联的接入点不在相同的接入点组中时，该无线站点执行切换过程；以及当一个接入点在无线站点进入节电模式之前，与同该无线站点相关联的接入点在相同的接入点组中时，该无线站点不执行切换过程。

Description

使用寻呼支持休眠模式的方法和设备
本申请是2002年10月4日提交的申请序列号为10/264,807的、2003年7月31日公布的公开号为No.US2003/0145092A1的名为“Method and Apparatus for Dormant Mode Support with Paging”的部分延续。
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地，本发明涉及在无线通信系统中无线站点的寻呼，所述无线通信系统允许无线站点进入操作模式(例如降低功耗模式)，其中，在一段时期内不会发生与无线站点的通信，以及使用寻呼用于定位无线站点、以及用于通知无线站点当该无线站点处于该操作模式时所发送的消息。
背景技术
为了增加无线站点的电池使用寿命，在许多无线网络协议中定义了节电模式。在IEEE802.11网络中，无线站点处于正在监听帧的接收状态、发送帧的传送状态，或者是即不传送也不接收的节电模式。这导致大部分无线站点在大多数时间要上电。通过切断给除定时电路之外的几乎所有的供电，在节电模式下的无线站点消耗了少得多的电量。这就使无线站点消耗非常少的电量，以及周期性地(在多个信标间隔内)醒来以接收来自接入点的信标传输。
寻呼是一种无线业务，用于向处于节电模式的无线站点警告帧的到达、以及可选地缓冲所到达的帧，直到所寻呼的站点醒来并接收它们。使用寻呼的区域被称为寻呼区域。寻呼区域边界由用于定位休眠无线站点的接入点的集合(“接入点组”)的范围的外周长所定义。该外周长形成了寻呼区域的寻呼区域边界。通过周期性地广播唯一的寻呼区域标识符，每个寻呼区域唯一地向无线站点标识自己。虽然许多基于蜂窝的无线WAN协议支持寻呼，但是WLAN协议(例如IEEE802.11)不特定提供用于执行寻呼的标准或方法。例如，IEEE 802.11协议并没有具有多于一个接入点、专用寻呼信道和特别指向定位处于节电模式的休眠无线站点的无线电链路协议的寻呼区域。
一些无线网络(例如IEEE 802.11)具有灵活的寻呼结构。在IEEE802.11中，寻呼区域包括单个接入点，所以无线站点无论什么时候进入新AP的覆盖领域，无线站点都应该执行位置登记。由于无线站点移动性变得更强，所以由灵活的寻呼结构所导致的功耗变得更大。
发明内容
描述了用于支持休眠模式的一种方法和通信系统。在一个实施例中，通信系统包括可在节电模式下操作的无线站点和接入点组。每组接入点包括一个或多个接入点，至少一个接入点组具有至少两个接入点。在每组中的一个或多个接入点的范围为每个组定义了寻呼区域，其中一个接入点使用寻呼信道，用于当无线站点处于节电模式以及在与一个接入点相关联的寻呼区域中时寻呼无线站点。当一个接入点在无线站点进入节电模式之前，与同该无线站点相关联的接入点不在相同的接入点组中时，该无线站点执行切换过程；以及当一个接入点在无线站点进入节电模式之前，与同该无线站点相关联的接入点在相同的接入点组中时，该无线站点不执行切换过程。
附图说明
根据以下给出的详细描述和本发明的不同实施例的附图，将更加全面的理解本发明，然而，不应将其认为是使本发明限于特定实施例，而是仅用于解释和理解。
图1是支持寻呼的WLAN的一个实施例的图示；
图2是使用结构分布式分组的接入点组的一个实施例的图示；
图3是现有技术IAPP结构的图示；
图4示出了现有技术位置更新过程的一个实施例；
图5示出了现有技术位置更新过程的可选实施例；
图6A-6C示出了两个寻呼区域的设置，其中每个寻呼区域有多个接入点；
图7A示出了本发明位置更新过程的一个实施例；
图7B示出了本发明位置更新过程的可选实施例；
图8示出了用于以信标间隔出现在信标中的TIM的接入点；
图9示出了用于多个接入点的TIM；
图10A是接入点用于提供寻呼的过程的一个实施例的流程图；
图10B是当通过当前业务接入点的寻呼失败时，由邻近接入点执行的过程的流程图；
图11是由无线站点执行的用于处理寻呼的过程的一个实施例的流程图；
图12是无线站点执行被动扫描的可选实施例的流程图；
图13是接入点的一个实施例的框图；以及
图14是无线站点的一个实施例的框图。
具体实施方式
描述在无线网络中使用的寻呼方案。通过实现灵活的寻呼区域设计，寻呼方案提高了无线网络的节电能力。在一个实施例中，寻呼方案实现了节电模式的使用。通过降低伴随着无线站点的移动性所产生的功耗，与寻呼组合的节电模式增加了无线站点的电池寿命。
在一个实施例中，寻呼区域可以由多于一个接入点组成，以及如果新接入点属于新寻呼区域，那么进入新接入点覆盖区域的无线站点执行位置登记，否则不需要这样做。因此，无线站点可以在网络覆盖区域周围移动而不执行位置登记，由此通过避免整个位置登记过程而降低了功耗。相应地，仅当新的接入点属于不同于旧接入点的寻呼区域时，进入新接入点覆盖区域的无线站点才执行完全切换。如果新接入点属于相同的寻呼区域，那么无线站点仅与新接入点同步。相反，利用传统的无线LAN，当无线站点跨越接入点的覆盖区域的边界并进入另一个接入点的覆盖区域时，需要在两个接入点之间执行完全的切换。由于无线站点必须传输/接收许多帧来执行切换、以及切换过程通常花费很长时间，所以移动无线站点的功耗比稳定的无线站点的功耗要大的多。
为此，在一个实施例中，向每个接入点分配指示其所在的寻呼区域的寻呼区域ID。(实质上，寻呼区域的设计是将寻呼区域的ID分配给适当的接入点。)这些具有相同寻呼区域ID的接入点彼此交换它们的寻呼信息(例如，TIM和接入点标识符)，以及利用相应接入点的的ID将该信息包括在它们的信标传输中。总体上来说，来自这些接入点的信标用作寻呼区域内接入点的公共寻呼信道。
通过基于诸如无线站点的移动性、业务量特性和覆盖区域大小的因素来恰当的选择寻呼区域的大小，可以极大降低总功耗。
在下面的描述中，提出大量细节以提供本发明更加彻底的说明。然后，本领域技术人员将清楚，本发明的实践不限于这些特定细节。在其他示例中，为了避免使本发明难以理解，用框图示而不是用细节示出已知结构和设备。
在针对计算机存储器内的数据比特的算法和符号表示方面呈现下面的详细描述的一部分。这些算法描述和表示是由数据处理领域的技术人员使用的方式，以最有效地将他们的工作实质传达给本领域其他技术人员。在这里，算法通常被认为是导致期望结果的自相一致的步骤。这些步骤需要物理量的物理操作。通常但不必需地，这些量采用能够被存储、转移、组合、比较或处理的电或磁信号的形式。通常主要为了通用，证明将这些信号称作比特、值、元素、符号、字符、项、数字或其它是方便的。
然而，应该记住，所有这些和类似术语要与适合的物理量相关联，并且只是应用于这些量的方便的标记。除非特别说明，否则如从以下讨论中显而易见的，可以理解，在整个说明书中使用了如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”等术语的讨论指示计算机系统或者类似的电子无线站点(用于将表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电气)量的数据处理和转换为类似表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据)的动作和处理。
本发明还涉及用于执行这里操作的设备。专门构造该设备用于所需要的目的，或者该设备可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这种计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，例如但不限于，任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、CD-ROM，以及磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁或光卡、或适于存储电子指令的任何类型的介质，并且每个与计算机系统总线耦合。
这里所呈现的算法和显示不固定地涉及任何特定的计算机或其它设备。可以与根据这里的示教的程序一起使用各种通用系统，或者构造更专用的设备来执行所需要的方法步骤可以证明是方便的。用于各种这些系统的所需要的结构将在下面的描述中显而易见。此外，本发明不参照任何特定的编程语言进行描述。可以理解，可以使用各种编程语言来实现这里所描述的发明的示教。
机器可读介质包括用于存储或传输机器(例如计算机)可读形式的信息的任何机制。例如机器可读介质包括只读存储器(“ROM”)；随机存取存储器(“RAM”)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电子、光、声音或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)；等。
寻呼概述
一般地，实现寻呼的网络将设置具有至少两个寻呼区域。在现有技术中，当无线站点从一个寻呼区域跨越寻呼区域边界至另一个区域时，该无线站点与下一个寻呼区域中的新接入点相关联。通过检测在标识了无线站点所在的寻呼区域的唯一寻呼区域标识符中的改变，无线站点在跨越寻呼区域边界时进行检测。然而，当相邻寻呼区域互相重叠时，无线站点可以同时在多于一个寻呼区域中，这样将检测到多于一个寻呼区域标识符。在这种情况下，只要无线站点检测到当前寻呼区域的寻呼区域标识符，无线站点便可以选择不与下一个寻呼区域的接入点相关联。可选地，无线站点可以从无线站点所在的每个寻呼区域中检测到寻呼区域标识符的强度，以及与从中广播最强的寻呼区域标识符的寻呼区域相关联。
对处于节电模式的无线站点进行编程，以周期性地从节电模式转化为激活模式，从而无线站点可以检测到唯一的寻呼(或业务量指示)标识符或被广播的标识符。当这种情况出现时，无线站点给网络提供它的位置。为了正确地传递寻呼业务，无线网路尝试记住每个无线站点的位置。减少无线站点以前述方式向网络通知其位置的实例个数的结果之一是网络不知道在所给寻呼区域中无线站点的位置。因为无线站点会在它上一次进行同步并与接入点(“旧”接入点)相关联之后移动，所以网络所知的所有是无线站点位于服务无线站点的接入点所在的寻呼区域内的某处。为了使网络将IP业务量转发给无线站点，网络知道无线站点正处于其范围内的接入点(即“新接入点”)，并向无线站点警告未决的IP业务量。网络通过寻呼无线站点精确地在寻呼区域内定位无线站点。
寻呼无线站点以由网络通过接入点向无线站点发信令和警告无线站点来建立连接开始。寻呼无线站点包括将请求传送至与旧接入点相同的寻呼区域中的所有接入点。然后这些接入点广播寻呼信号。当无线站点接收到寻呼信号时，无线站点和新的接入点相关联。一旦无线站点与新的接入点相关联，网络便根据在其范围内的接入点来得知无线站点的位置。然后新接入点发信号通知旧接入点，旧接入点将任何缓冲IP业务量发送给新接入点，以及新接入点将缓冲的IP业务量传递给无线站点。
利用寻呼业务，注意到无线站点即将进入节电模式的接入点当无线站点处于节电模式时开始为无线站点缓冲帧以进行存储。为了向无线站点警告帧可用于无线站点，接入点传输包含标识处于节电模式的无线站点的业务量指示映射(TIM)的信标，其中，在接入点处缓冲无线站点的帧并等待传递。
当处于节电模式的无线站点存在节电模式以及根据信标确定存在帧等待时，无线站点与接入点进行通信以获取帧。之后，无线站点可以返回节电模式直到它的预订时间来监听下一个信标传输。因为这种节电模式和接收模式之间的模式转换由无线站点自主执行，所以该转换不需要与接入点的任何明确的消息交换。
需要寻呼区域实现寻呼功能，以及通过使用寻呼组初步这样做来定义寻呼区域边界。寻呼组一般根据WLAN或网络内的所有接入点的子集形成。在名为“METHOD AND APPARATUS FOR DORMANTMODE SUPPORT WITH PAGING”的美国临时专利申请(序列号10/264,807，2002年10月4日提出申请，公开号No.2003/0145092 A1，2003年7月31日公开)中，描述了寻呼区域以及所建立的接入点组的结构(包括处理接入点组的协议)。
一旦接入点组形成，它们将它们的身份传送到它们所定义的寻呼区域内的任何无线站点，从而可以定位无线站点。将接入点组信息传送至无线站点的步骤一般包括(a)将接入点组的寻呼区域ID包括在接入点组的每个接入点的信标内；(b)分配在其上广播信标的信道；以及(c)唤醒无线站点以周期性地检测信标。信标是周期性地从每个接入点广播、并包含各种信息的信号。
在一个实施例中，向每个接入点分配它的寻呼区域ID，以及在信标传输中广播寻呼区域ID。接入点组的唯一寻呼区域ID使一个寻呼组(或寻呼区域)能够区别于另一个。向每个寻呼组分配唯一的寻呼区域ID，并将该寻呼区域ID传送给该寻呼组的寻呼区域内的任何无线站点，从而无线站点可以确定它所位于的寻呼区域。这可以使用信标分组或信标来完成(例如在IEEE 802.1协议中的信标)。
在传统的IEEE 802.11中，作为接入点ID的BSSID用作寻呼区域ID，所以在寻呼区域内应该有单个接入点。相反，在一个实施例中，作为ESS(一组接入点)的ID的ESSID可以用作寻呼区域ED。由于给予寻呼区域的接入点相同的ID，所以通过添加另一个接入点并宣告寻呼区域ID、以及使该接入点在信标中宣告它的寻呼区域，容易扩大寻呼区域。
在信道上执行寻呼。信道可以是物理信道或虚拟信道。可以用许多方法来分配这样的信道。信道分配的方法包括：(1)静态分配；(2)标准公共寻呼信道分配；以及(3)本地公共寻呼信道分配方法。在静态分配方法中，给WLAN中的所有接入点分配相同的公共信道，并在该公共信道上广播IP业务量和信标。在标准公共寻呼信道分配方法中，向接入点分配通用公共信道和不同的公共信道，在通用公共信道上广播信标，以及在不同的公共信道上广播IP业务量。在本地公共寻呼信道分配方法中，向相同接入点组中的所有接入点分配相同的信道用于寻呼(不向邻近的接入寻呼组分配相同的寻呼信道)和不同于任何寻呼信道的用于IP业务量的信道。
在本地公共寻呼信道分配方法中，向在相同的接入点组的接入点分配相同的寻呼信道。然而，不向邻近的接入寻呼组分配相同的寻呼信道。IP信道是不同于任何寻呼信道的信道。在一个实施例中，通过每个接入点组的根接入点来分配该接入点组的寻呼信道。此外，每个从接入点使用与它的主接入点相同的寻呼信道，以及没有从接入点将寻呼信道用作它的IP信道。在这种方法中，当无线站点跨越寻呼区域边界时，无线站点仅需要搜索寻呼信道，因为在接入点组中的所有接入点都具有相同的寻呼区域ID。此外，给邻近接入点组分配不同信标信道有助于降低在这些组的信标信道中的干扰的风险。
为了使无线站点检测到信标和其它分组，必须将其从节电模式中唤醒。一旦唤醒进入激活模式，无线站点搜索用于信标或其它分组的寻呼信道。一般地，对无线站点本身进行编程，以周期性地在所设置的间隔唤醒，并且在激活模式保持预定的时间段(“信标窗口”)。在一个实施例中，明确的功率模式转换消息并不伴随无线站点在无线信标的开始和结束处在节电模式和激活模式之间的这种临时转换，以进一步节省功率。然而，一般地，所设置的间隔和信标窗口需要与接入点信标广播的定时(“信标定时”)相对应。
在一个实施例中，接入点组中的每个接入点的信标广播的定时不需要同步以便大约同时(信标时间)出现。因为接入点组中的信标广播不必同时出现，所以信标定时的同步是没有必要的。
在寻呼区域中定位无线站点包括：在无线站点无论何时跨越寻呼区域边界、以及无论何时对无线站点进行寻呼时，将无线站点与接入点或接入点组相关联。无论何时无线站点跨越寻呼区域边界，它与新接入点组中的新接入点进行关联。无论何时对无线站点进行寻呼，它与它所处范围内的接入点相关联，从而无线站点能够接收IP业务量。为了与接入点相关联，无线站点发送请求以与新接入点相关联。之后，将关联标识(“AID”)分配给无线站点。
一般地，通过寻呼组内最外面的接入点组的范围的最外周长来定义寻呼区域。该最外周长是寻呼区域边界。通过定义在接入点中建立关系的接入点组的结构，通常根据WLAN或网络中的所有接入点的子集形成寻呼组。在图1中示出了一个示例，其中示出了为其定义了寻呼区域的WLAN 100。在该WLAN100中，有通过有线或无线连接的某种类型与网络106(例如因特网)连接的两个节点102和104。通过某种有线连接将多个接入点120、122、124、128、130和132与节点102和104相连接。将接入点120、122、124、128、130和132聚合在一起，从而接入点134、136、138、140、142和144的范围定义了具有寻呼区域边界152的寻呼区域150。
在另一个示例中，可以通过树形结构分布式组模型来定义在寻呼组中的接入点之间的关系。图2示出了接入点组210，其中，通过分布式组模型定义接入点组210中的接入点212-221之间的关系。寻呼组210包括接入点212-221，以及定义了寻呼区域226。寻呼区域边界228由接入点212-221的范围230-239的最外边界定义，并包围了寻呼区域226。
树形结构分布式组模型是分层树形结构。在分层树形结构中，每个接入点与其正下方的一个或多个接入点相连。此外，根据功能将接入点定义为“主”、“从”或者两者。主接入点是其它接入点所属于的接入点，并且主接入点能够控制属于它的接入点。在图2中，主接入点是212、213、215、217和218。从接入点是属于主接入点的接入点。在接入点组210中，从接入点是213-221。主接入点和从接入点有可能同时具有两者的功能(例如接入点213、215、217和218)。此外，接入点可以是多于一个接入点的主接入点，如接入点212、215和217。然而，接入点可以不具有多于一个的主接入点。如果接入点同时是主接入点和从接入点，那么在一个实施例中，主接入点符合从接入点的属性。每个接入点组具有所有其它接入点直接地或间接地所属于的一个接入点。称之为“根接入点”(接入点212)。树形结构终止处的接入点被称作“叶接入点”(接入点214、216、219、220和221)。所有剩余接入点被称为“中间接入点”(接入点213、215、217和218)。
建立用于接入点组中接入点间通信的协议可以包括开发唯一的协议或修改现存的协议。IEEE接入点内部协议(″IAPP″)是接入点之间的现存协议，允许来自厂商的一致(conformant)接入点在公共分布式系统上进行互操作。IAPP详细说明接入点(用来描述业务基元)的功能，将允许IP分组在接入点之间承载的一组功能和协议。图3示出了IAPP的结构。使用接入点管理实体或APME 40作为接入点的主操作程序，实现了接入点制造商的专有特征和算法。在APME中实现用于接入点组的树形结构分布式模型。
接入点组将它们的身份传送至它们所定义的寻呼区域内的任何无线站点，从而可以定位无线站点。虽然下列示例为了清楚而针对单个无线站点讨论这些方法，但是当出现多个无线站点时，也可以应用这些方法。
将接入点组的唯一的寻呼区域ID包括在每个接入点的信标中，以使一个寻呼组(或寻呼区域)能够区别于另一个。在一个实施例中，为了使无线站点能确定它所在的寻呼区域，给每个寻呼组分配唯一的寻呼区域ID，以及将该寻呼区域ID传送至它的相应寻呼区域内的任何无线站点。这可以使用IEEE 802.11协议中的信标分组(下文中称为“信标”)完成。
信标为接入组中的接入点提供机制，以相互之间进行通信。信标是由每个接入点周期性广播的信号，并且可以包含各种信息。信标中信息的每个分组被称为“元素”。在一个实施例中，该信标是包括在IEEE 802.11协议中的信标。在2002年10月4日提交的申请序列号10/264,807、2003年7月31号公开的公开号No.US2003/0145092 A1的名为“Method and Apparatus for Dormant Mode Support with Paging”中示出了信标的示例性格式。
当处于节电模式时，无线站点可以保持静止，在第一接入点的范围内移动，移动进入第一寻呼区域内另一接入点的范围内(“第二接入点”)或移动进入第二寻呼区域。如果无线站点保持静止，在第一接入点范围内移动或移动进入第二接入点的范围，则无线站点将在它的设置间隔被唤醒(现在设置为组信标定时)，并监听新的信标。新的信标将是第一接入点的信标，或者如果无线站点移动进入第二接入点的范围，则它会是第二接入点的信标。然后无线站点确定它是否在信标窗口内感测到新的信标。如果确定它在信标窗口内感测到信标，则设定新信标和信标窗口的定时。因此，无线站点回到节电模式，并且重复步骤，直到无线站点确定在它的信标窗口内没有感测到新的信标。
如果无线站点确定在它的信标窗口内没有感测到新的信标，那么无线站点退出节电模式，并在寻呼区域内的另一个接入点的信标感测新信标时返回激活模式。
如果新信标来自第二接入点，这就意味着无线站点移入第二接入点的范围。如果正如包括在信标中的寻呼区域ID所指示的，第一和第二接入点在不同的寻呼区域内，那么无线站点与第二接入点同步。
定位无线站点的步骤包括：无论何时该无线站点跨越寻呼区域边界以及无论何时对该无线站点进行寻呼，都与该无线站点相关联。无论无线站点何时跨越寻呼区域边界，该无线站点都与新的接入点组相关联。为了与新的接入点组相关联，无线站点将与该无线站点在其范围内的接入点组中的接入点(“范围内接入点”)进行通信。更具体地，为了与新的接入点组相关联，无线站点发送请求以与范围内接入点相关联。然后，可以作为范围内接入点的新接入点组的根接入点向无线站点分配关联标识(“AID”)，并向它的关联表添加无线站点的AID和关联MAC地址。典型地，AID将有大约1到大约2007的范围内的值，并位于AID字段的14个最低有效比特中，其中AID字段的两个最低有效比特每个均设为“1”。然后，新接入点组的根接入点将无线站点的MAC地址和AID发送到新接入点组中的其它接入点。该通信在关联期间发生，并通过使用IAPP，经由本地子网广播使用IAPP向相同子网上的所有接入点广播IAPP-ADD请求(包括无线站点的MAC地址和AID)。这将无线站点的MAC地址传送到与根接入点相同的子网上的接入点。对于与根接入点不在相同子网上的接入点组内的接入点，IAPP也可以用来传送无线站点的MAC地址。因为MAC地址用来标识无线站点而不是IP地址，所以避免了通常与无线站点从一个子网转移至另一个子网相关联的问题。
AID将保持与无线站点的关联，以及无线站点的MAC号将保持在新接入点组的接入点的关联表中，直到无线站点明确地或隐含地与新接入点组去关联。为了明确地去关联，该无线站点调用去关联业务。为了隐含地去关联，无线站点简单地保留新接入点组的范围而不明确地去关联。新接入点组可以发现，当新接入点组在预定时间段内没有从无线站点接收到通信时，无线站点保留它的范围而没有明确地去关联。在这时，无线站点将被去关联。当无线站点与接入点组去关联时，可以重新使用AID，并且从新接入点组中的接入点的关联表中删除无线站点的MAC地址。
除了与接入点组相关联之外，当无线站点被寻呼时它也必须与接入点相关联，从而无线站点能够接收IP业务量。一旦无线站点与接入点组相关联，那么该接入点组可以通过根接入点接收用于该无线站点的IP业务量。在一个实施例中，当根接入点接收了用于无线站点的IP业务量时，无线站点必须位于接入点组中，以及如果在休眠模式下，将无线站点移至激活模式。因为无线站点在接入点组中的定位是未知的，所以根接入点与无线站点需要被寻呼的接入点组中的其它接入点进行通信。然后在接入点组中的所有的接入点寻呼无线站点。在接收到寻呼之后，然后无线站点发送请求以与无线站点在其范围内的任何一个无线站点相关联。该接入点然后向根接入点通知无线接入点在其范围内出现，然后根接入点将IP业务量转发至该接入点。该接入点然后将IP业务量转发至无线站点。当无线站点处于激活模式时，如果它移入相同接入点组的第二接入点的范围内，则它将向第二接入点登记。
切换过程
在一个实施例中，在当前服务于无线站点的接入点(即，服务接入点)不可用时，无线站点不可以监听到信标。在这种情况下，无线站点扫描以定位另一个接入点。如果接入点在相同的寻呼区域，则不需要切换。这就导致了节电。即，本发明的一个实施例允许达到节电的目的，因为当无线站点退出节电模式，以及改变了服务于无线站点的接入点，而不是改变了接入点的寻呼区域时，不需要执行一部分的定位更新过程。
更具体地，在在寻呼区域具有单个接入点的无线网络中(例如IEEE 802.11)，无线站点通过切换至新的接入点执行位置登记。图4示出了IEEE 802.11(即L2切换过程)的当前位置更新和切换过程，包括如下步骤：扫描402、同步403、认证404和关联(或再关联)405。由于无线站点在完成关联405时才能进入节电模式，所以在这些步骤期间无线站点应该完全加电。在扫描步骤402中，无线站点扫描可用于无线网络的一个或多个无线电信道，以确定加入哪个网络。有两种扫描方式：被动和主动。被动扫描监听来自接入点的信标帧。主动扫描包括探测请求帧的传输，用于从接入点请求探测响应。当无线站点从接入点处接收到信标帧或探测响应帧时，无线站点收集关于接入点的可达性和特性(例如容量、支持率和定时信息)的信息。在同步步骤403中，无线站点确定所切换至的网络，然后通过采用接入点的定时信息与网络进行同步。在认证步骤404中，无线站点确立它的身份为授权与接入点相关联的站点组的成员。有两种认证方式：开放和共享密钥。开放系统认证是可用认证算法中最简单的。实质上，开放系统认证是对请求开放系统认证的任何无线站点进行认证的空认证(null authentication)。共享密钥认证支持对作为知道共享密钥的成员或不知道共享密钥成员的站点的认证。在关联步骤405中，建立接入点/无线站点映射，从而使站点能够从分布式系统中被调用。
此外，如图5所示，根据具有改进的安全性(Tgi)的即将出台的标准，在切换过程中还有两个步骤需要完成，这进一步增加了功耗。这些步骤是802.1X步骤501，以及4路握手步骤502。在这些步骤中，完成接入点和无线站点之间的相互认证，以及通过使用接入点和接入服务器之间、以及无线站点和接入服务器之间的预先建立的安全关联，建立接入点和无线站点之间的安全关联。
图6A-6C示出了两个寻呼区域之间的设置，其中每个寻呼区域有多个接入点。无线接入点与寻呼区域内的接入点中的一个相关联，例如与接入点602相关联的无线站点601。当无线站点601从接入点602处移走时，它可以与接入点603相关联。在这种情况下，因为接入点602和603在同一个寻呼区域内，所以不需要进行切换。然后，如图6C所示，当无线站点移出接入点603的覆盖区域并进入604的覆盖区域时，无线站点601进入新的寻呼区域，以及必须发生切换。
图7A示出了本发明的位置更新程序的一个实施例。参照图7A，当寻呼信道断开(down)时，无线站点执行扫描(处理块702)。当无线站点处于节电模式以及移动到周围时，这有可能出现。扫描过程的结果是为TIM或信标发现新的时间。
作为扫描的结果，处理逻辑和无线站点执行寻呼区域检测来检测寻呼区域(处理块703)。如果寻呼区域没有改变，则处理逻辑与接入点进行同步(处理块704)，导致寻呼信道接通(up)(705)。如果寻呼区域改变，则处理逻辑和无线站点执行同步(处理块706)、认证(处理块707)和关联(处理块708)、以及链路和寻呼信道接通(709)。即，因为寻呼区域改变，所以执行整个切换过程。如果寻呼区域没有改变，则因为无线站点不必执行认证和关联，所以会导致节电。
图7B示出了本发明本地更新过程的可选实施例。参照图7B，当寻呼信道断开时，无线站点执行扫描来发现接入点。在扫描之后，作为寻呼区域检测的结果，如果无线站点确定寻呼区域没有改变，则无线站点执行同步从而寻呼信道接上(come up)。然而，作为寻呼区域检测的结果，如果无线站点确定寻呼区域改变，那么无线站点经过认证(处理块707)、关联(处理块708)、802.1X(处理块709)和4路握手(处理块710)，之后链路和寻呼信道上升。如图7B所示，当寻呼信道未改变时，认证、关联、802.1X和4路握手不必出现，这就导致大量节电。
在可选实施例中，在本发明的位置更新(和切换)过程中，如果扫描过程的结果指示寻呼区域改变，而子网没有改变，则无线站点采用仅包括认证和关联、而不包括802.1X和4路握手的简单位置更新过程，以使寻呼信道接通。可以将寻呼区域ID分组，从而在相同子网的寻呼区域在寻呼区域ID中具有相同的前缀、后缀等，使无线站点通过比较两个寻呼区域ID来检测子网的改变。可选地，子网相关信息字段可以包括在信标中，从而通过比较来自两个AP的信标字段可以检测到无线站点。然而，如果寻呼区域改变，以及子网改变，则执行完全位置更新(切换)过程。在图7C中示出了该可选实施例。这样，在寻呼区域未改变的情况下，或在寻呼改变但子网没有改变的情况下，可以达到节电的目的。
为了方便该寻呼方案，在一个实施例中，接入点有它自己的TIM或信标定时。即，用于相同寻呼区域内的所有接入点的TIM不需要相同，或不需要同步，以及可以通过扫描过程定位TIM。在一个实施例中，在每个信标中发送相同寻呼区域内的每个接入点的BSSID和TIM对。即，为了给所有接入点提供寻呼信道，用于在有无线站点要寻呼的寻呼区域内的每个接入点包括在由接入点所发送的信标中。这就允许无线站点监听和选择来自任何接入点的信标。为了减少扫描期间会出现的用电，可以利用目标信标传输时间(TBTT)。在这种情况下，可以根据TBTT偏移和信标间隔比确定信标传输时间的位置。APj与APi(TOij)的TBTT偏移和APj与APi(Rij)的信标间隔比具有以下等式保持的值：
TBTT(APj)＝TBTT(APi)+k*Rij*BI(APi)+TO(ij)
其中，TBTT(APj)、TBTT(APi)和BI(APi)分别是APj的TBTT、APi的TBTT和APi的信标间隔。K是任意整数。
如果所需信息(例如偏移和比)可用，则使用上述等式无线站点可以计算新接入点的信标传输时间。在一个实施例中，所有所需信息包括在旧接入点的信标中。通过在寻呼信道断开前接收至少一个信标，无线站点获得用于扫描所必需的所有信息。可选地，可以从不同的接入点(一个来自旧接入点，另一个来自在无线站点开始监听旧接入点之前它正在监听的另一接入点或多个接入点)获得关于旧接入点和新接入点的信息。
接入点使用寻呼来向处于节电模式的无线站点警告消息到来，并缓冲到来的消息，直到所寻呼的无线站点被唤醒并接收它们。
图8示出了以信标间隔出现在信标中的用于接入点的TIM。因为无线站点知道信标传输时间和它的信标间隔，所以无线站点知道何时临时上电(针对功率模式改变，临时退出节电模式，而不与接入点发生明确的信息交换)来检查看它是否被寻呼。在每次上电会话期间，当处于节电模式时，无线站点检查它是否被寻呼。在一个实施例中，这通过设置在信标信号中比特来指示。在另一个实施例中，这通过使用指定字段中的预定值来指示。如果寻呼了无线站点，则无线站点保持上电来接收在处于节电模式时发送过来的消息。如果无线站点与接入点相关联，则无线站点可以通过执行如801所示的轮询操作或通过使用与接入点的明确消息交换完全地退出节电模式来接收消息。如果无线站点没有与接入点相关联，则它在接收消息之前执行切换至接入点。在如801所示轮询操作中，扩展上电时间802以接收所缓冲的帧。也要注意图8示出了在与当前服务于无线站点的接入点不同的传输时间处出现的在相同寻呼区域内的另一个接入点的TIM。
图9示出了用于多个接入点的信标(作为示例，每个包括TIM)。接入点可以交换它们的信标广播时间，从而来自接入点的信标包括在相同寻呼区域内由其它接入点的信标传输的时间信息。信标传输的时间信息可以包括与正在发送信标的接入点邻近的接入点的TBTT偏移。还可以包括邻近接入点与正在发送信标的接入点的信标间隔比。信标可以包括用于寻呼区域内的所有接入点的时间信息、用于邻近正在发送信标的接入点的接入点的时间信息，或用于通过任何其它方式所选择的接入点的信息。
参照图9，接入点901和接入点902具有不同传输时间的TIM。当无线站点在时间910处上电，无线站点与接入点910相关联。在该间隔期间，因为接入点901当前服务于无线站点，所以无线站点期望接收接入点901的信标信号。然而，在时间911处，无线站点再次上电，期望看到接入点901的信标，但是没有信标信号要接收。当然，这可能是由于无线站点的运动造成它不能接收接入点901的信标传输或接入点901不再可用。然而，因为无线站点具有通过相同寻呼区域内的其它接入点的信标传输的时间信息，所以无线站点知道在时间912处加电并占用接入点902的信标。这样，通过使接入点交换它们的信标传输时间信息并在每个或所选的信标中，针对相同的寻呼区域内的接入点传输这样的信息，无线站点能够预测寻呼区域内接入点的信标传输时间，以及能够在合适的时间加电(临时退出节电模式，而不与接入点交换功率模式改变消息)。由于无线站点不必在加电之后连续扫描其它接入点的信标，并且不接收它当前服务的接入点的信标，所以就会导致大量的省电。
图10A是接入点用于提供寻呼的过程的一个实施例的流程图。通过处理逻辑执行该过程，该处理逻辑包括硬件(例如电路、专用逻辑等)、软件(例如在通用计算机系统或专用机器上运行)、或两者的结合。
参照图10A，通过处理逻辑确定在降低功率模式中是否接收到用于无线站点的任何帧(处理块1001)，该过程开始。接入点中的处理逻辑缓冲帧(处理块1002)，以及为该无线站点准备具有TIM的信标(处理块1003)。接入点然后传输信标(处理块1004)并将BSSID和TIM发送到相同寻呼区域内的其它接入点(处理块1005)。其后，过程转换至处理块1001以重复该过程。
在另一个实施例中，在处理块1003处准备用于多于一个无线站点的TIM，以及当接收到用于处于节电模式的多于一个无线站点的帧时，在处理块1004处，接入点可以传输具有TIM的信标。类似地，在处理块1005处，接入点可以发送用于多于一个无线站点的BSSID和TIM。这些实施例可以减少通过空中(对于信标来说)和通过中枢链路(对于BSSID和TIM)上交换的数据量。
在另一个实施例中，仅当在处理块1004处通过传输信标进行寻呼失败时，才执行处理块1005。在当前接入点的寻呼成功时，该实施例可以减少通过中枢链路与邻近接入点、以及通过空中(通过邻近接入点的TIM传输)交换的数据量。
图10B是由邻近接入点执行的过程的流程图。通过处理逻辑执行该过程，该处理逻辑可以包括硬件(例如电路、专用逻辑等)、软件(例如在通用计算机系统或专用机器上运行)、或两者的结合。
参照图10B，通过处理逻辑测试是否从来自与相同寻呼区域内的接入点不同的另一个接入点处接收到BSSID和TIM(处理块1011)。如果是，则处理逻辑为接入点准备具有BSSID和TIM的信标(处理块1012)，以及发送信标(处理块1013)。其后，过程转换至处理块1011以重复该过程。
在另一个实施例中，在处理块1012处准备来自多于一个接入点的具有BSSID和TIM的信标，以及当从多于一个接入点处接收到BSSID和TIM时，接入点可以传输这样的信标。
图11是由无线站点执行的用于处理寻呼的过程的一个实施例的流程图。通过处理逻辑执行该过程，该处理逻辑可以包括硬件(例如电路、专用逻辑等)、软件(例如在通用计算机系统或专用机器上运行)、或两者的结合。
参照图11，通过处理逻辑监听来自当前接入点的信标(处理块1101)，该过程开始。然后处理逻辑测试是否接收到信标(处理块1102)。
如果接收到信标，则处理逻辑检查是否寻呼了无线站点(处理块1103)。在一个实施例中，这通过检查是否设置了信标中的指定比特来完成。在另一个实施例中，这通过检查信标中的指定字段是否具有预定值来完成。如果没有对无线站点进行寻呼，则处理逻辑返回节电模式，以及过程转换至处理块1101，其中无线站点将周期性地退出节电模式并检查信标。如果对无线站点进行了寻呼，则处理逻辑测试它是否与当前接入点相关联(处理块1104)。如果是，则处理逻辑继续接收所寻呼的消息(处理块1105)。如果不是，则处理逻辑启动切换过程至当前接入点，从而它可以与当前接入点相关联并接收所寻呼的消息(处理块1106)。
如果没有接收到信标(在处理块1102处)，则处理逻辑确定是否需要扫描(处理块1107)。在一个实施例中，当退出节电模式、以及它预定的时间内没有定位信标的无线站点第一次出现或某一预定次数的出现时，可以不需要扫描。如果不需要扫描，那么处理转换至处理块1101，其中在将来的某点处重复该过程。
如果需要扫描，则处理转换至其中处理逻辑和无线站点扫描接入点的处理块1108。然后接入点测试是否发现任何接入点(处理块1109)。如果没有发现，则处理转换至在其中重复扫描接入点的处理块1108。如果发现接入点，则处理逻辑转换至处理块1110，其中无线站点中的处理逻辑确定所发现的接入点是否在与前一接入点相同的寻呼区域中。如果不是，则处理逻辑和无线站点选择接入点，然后执行切换至所选接入点(处理块1111)。如果接入点是在相同的寻呼区域中，则处理逻辑和无线站点选择相同寻呼区域的接入点并选择该接入点作为当前接入点(处理块1112)。在该点处，无线站点监听当前的AP。
图12是由无线站点执行的被动扫描过程的一部分的可选实施例的流程图。图12的过程可以用来取代图11中的处理块1108。通过处理逻辑执行该过程，该处理逻辑可以包括硬件(例如电路、专用逻辑等)、软件(例如在通用计算机系统或专用机器上运行)、或两者的结合。
参照图12，通过处理逻辑选择接入点(处理块1201)，该过程开始。这就允许无线站点选择多个接入点中的一个。在选择完接入点之后，无线站点中的处理逻辑调谐到所选择接入点的操作信道(处理块1202)。注意，因为该信道可能会不同于前一服务接入点所使用的信道，所以这一步骤会是由必要的。如果在监听信标时对无线站点进行寻呼，则处理逻辑转换至图11的处理块1104，其中接收任何所寻呼消息的过程发生。
处理转换至处理块1204，其中处理逻辑和无线站点计算下一个目标信标传输时间(TBTT)和确定是否在TBTT处接收到信标。如果接收到信标，则记录所定位的接入点(处理块1205)，从而可以在处理块1109-1112中使用该接入点，以及处理转换至处理块1201以重复该过程。如果没有接入点选择，则无线站点中的处理逻辑转换至处理块1109。
无线站点也可以执行定向激活扫描。在一个实施例中，无线站点执行定向激活扫描(例如在2004年4月2日提交的PCT专利申请号WO 2004/098214的名为Fast Active Scanning Wireless NetworkApparatus and Method中所描述的)。
图13是接入点一个实施例的框图。可以使用硬件、软件或两者的结合来执行每个块。参照图13，接入点1300包括寻呼控制器1301、位置数据库管理器1302、后端通信处理器1303、寻呼区域说明符1304、帧传输处理器1305、寻呼消息生成器1306、帧接收处理器1307和缓冲器1308。后端通信处理器1303与网络进行通信以及在网络和接入点之间交换分组。如果后端通信处理器1303从网络接收到分组用于无线站点，则它通过寻呼控制器1301向寻呼消息生成器1306发送信号，以生成寻呼消息，以及缓冲器1308缓冲分组。对于寻呼消息生成器1306来说，每个无线站点的寻呼消息的定时是不同的。因此，寻呼消息生成器1306确定在哪一个信标中传输用于该无线站点的寻呼消息。注意并不是在每个信标周期都会唤醒无线站点。在一些实施例中，在一定数量的信标周期之后，唤醒每个无线站点。在一个实施例中，在相同数量的信标周期之后唤醒所有无线站点，或者在不同数量的信标周期之后唤醒所有无线站点。寻呼控制器1301控制所有的这些活动以及执行上述接入点所负责的功能，以使用寻呼支持休眠模式。寻呼区域说明符1304指定寻呼区域ID，以通过寻呼消息生成器1306放入信标之中。寻呼消息生成器1306向帧传输处理器1305提供寻呼消息，该帧传输处理器1305与接入点的发射机进行通信来传输该寻呼。帧接收处理器1307从无线站点处接收帧。缓冲器1308缓冲分组的帧用于传输至处于节电模式的无线站点。位置数据库管理器1302管理无线站点的位置。
在一个实施例中，后端通信处理器1303、帧传输处理器1305、帧接收处理器1307和寻呼消息生成器1306是接入点的寻呼控制器的所有部分。
图14是无线站点的一个实施例的框图。每个块可以包括硬件、软件或两者的结合。参照图14，位置管理器1402存储上一个接入点的信息，所述接入点与无线站点和关于没有接收信标的另一个接入点的信息相关联。帧接收处理器1405接收包括信标的消息。帧接收处理器1405将所接收的寻呼区域ID发送至寻呼消息处理器1403，寻呼消息处理器1403确定该寻呼区域是否改变以及是否发出了用于无线站点的消息。帧传输处理器1404将帧传输至接入点。位置管理器1402、寻呼消息处理器1403、帧传输处理器1404和帧接收处理器1405由寻呼控制器1401控制。除了由位置管理器1402、寻呼消息处理器1403、帧传输处理器1404和帧接收处理器1405所执行的功能之外，寻呼控制器1401还执行无线站点的对于使用寻呼支持休眠模式的上述功能。
尽管在阅读了上述说明书之后，本发明的许多替换和修改将无疑对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，但是将会理解，通过示例示出并描述的任何特定实施例并不意在限定本发明。因此，对于各种实施例的细节的参考并不意在限制权利要求的范围内，权利要求本身陈述了本发明的本质的那些特征。

Claims (5)

1.一种无线站点，包括：
寻呼消息处理器，用于确定寻呼区域标识符是否改变；以及
寻呼控制器，用于当一个接入点在无线站点进入节电模式之前与同所述无线站点相关联的接入点不在相同的接入点组中时，通过切换过程与所述一个接入点相关联；以及用于当所述一个接入点在所述无线站点进入节电模式之前与同所述无线站点相关联的接入点在相同的接入点组中时，不执行切换过程而与所述一个接入点相关联。
2.一种接入点，包括：
寻呼消息生成器，用于生成用于无线站点的寻呼消息；以及
寻呼控制器，用于当所述无线站点处于节电模式、以及在与所述接入点相关联的寻呼区域中时，使用寻呼信道对所述无线站点进行寻呼，以在所述接入点在所述无线站点进入节电模式之前与同所述无线站点相关联的接入点不在相同的接入点组中时，允许所述无线站点执行切换过程；以及在所述接入点在所述无线站点进入节电模式之前与同所述无线站点相关联的接入点在相同的接入点组中时，允许所述无线站点不执行切换过程。
3.一种方法，包括：
在无线站点退出节电模式之后，检测接入点组中的多个接入点之一的信标广播中的组标识；
当一个接入点在无线站点进入节电模式之前，与同所述无线站点相关联的接入点不在相同的接入点组中时，通过切换过程与所述一个接入点相关联；以及
当所述一个接入点在所述无线站点进入节电模式之前，与同所述无线站点相关联的接入点在相同的接入点组中时，不执行切换过程而与所述一个接入点相关联。
4.一种通信系统，包括：
在节电模式中操作的无线站点；以及
多个接入点组，其中每个接入点组包括一个或多个接入点，至少一个接入点组具有至少两个接入点，以及用于所述多个组的每个中的一个或多个接入点的范围为所述每个组定义了寻呼区域，
其中，一个接入点使用寻呼信道，用于当所述无线站点处于节电模式、以及在与所述一个接入点相关联的寻呼区域中时寻呼所述无线站点；当所述一个接入点在无线站点进入节电模式之前，与同所述无线站点相关联的接入点不在相同的接入点组中时，所述无线站点执行切换过程；以及当所述一个接入点在所述无线站点进入节电模式之前，与同所述无线站点相关联的接入点在相同的接入点组中时，所述无线站点不执行切换过程。
5.一种通信系统，包括：
多个接入点组，其中每个接入点组包括一个或多个接入点，至少一个接入点组具有至少两个接入点，当在用于所述每组的寻呼区域中进行广播时，在所述每组中的每个接入点使用对于所述每组来说唯一的寻呼区域标识符，作为在所述每组中通过接入点进行寻呼的一部分，其中在每个接入点组中的接入点与它们的组交换用于所述接入点的标识符和业务量指示映射(TIM)。
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