DE60120353T2

DE60120353T2 - Energiezustand für drathlose kommunikationen

Info

Publication number: DE60120353T2
Application number: DE60120353T
Authority: DE
Inventors: Jan Lindskog; Fredrik SÄLLSTRÖM; Lorens Almehag; Göran MALMGREN
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-01-27
Also published as: EP1250640A1; US20010031626A1; US7433702B2; WO2001061441A8; WO2001061441A1; JP2003523696A; DE60120353D1; JP3996395B2; EP1250640B1

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Drahtloskommunikation und betrifft insbesondere Aspekte der Drahtloskommunikation wie beispielsweise Energiesparabläufe und Frequenzauswahl und Frequenzwechsel.
2. Stand der Technik und weitere Überlegungen
Energieeinsparung ist schon seit langem eine Problematik, mit der man sich auf dem Gebiet der Computertechnologie befasst, insbesondere bei Computern, die mehr oder weniger mit einer Batteriestromquelle arbeiten. Energieeinsparung ist ein wichtiger Faktor bei Computern, die drahtlos mit einem lokalen Netzwerk (LAN) verbunden sind, beispielsweise tragbare oder mobile Computer oder sonstige Telekommunikationsvorrichtungen, die tragbare oder mobile Computer enthalten.
Ein Computer, wie beispielsweise ein Personalcomputer (PC), ist in der Regel mit verschiedenen Vorrichtungen ausgestattet, die über einen oder mehrere Busse miteinander kommunizieren. Oft können einige dieser Vorrichtungen mit einer Energiesparfunktion versehen sein. Bei einem PC, auf dem ein Betriebssystem aus der Microsoft^® Windows^®-Familie arbeitet und der Teil eines LAN ist, kennt man die Energiesparfunktion für diese Vorrichtungen unter der Bezeichnung "Wake-On-Lan". Wake-On-Lan dient der Erzielung eines geringen Stromverbrauchs, aber gestattet trotzdem noch eine Anbindung für ankommende Informationen aus dem LAN zu dem PC.
Die Microsoft^® Wake-On-Lan-Energiesparimplementierung hat sowohl Energiesparmodi für die an den PC-Bus angeschlossenen Vorrichtungen als auch "System"-Energiemodi. Im Hinblick auf die Tatsache, dass man Drahtlos-LANs zum Beispiel dafür verwendet, den Computer oder den Arbeitsplatzrechner mobil zu machen, kann man das "System" im Zusammenhang mit einem Drahtlos-LAN als ein "mobiles Endgerät" (Mobile Terminal – MT) oder als "Benutzerausrüstung (User Equipment – UE) bezeichnen. Das mobile Endgerät (MT) enthält eine Vorrichtung (beispielsweise eine Karte oder Leiterplatte), die als Schnittstelle zu dem Drahtlosnetz dient, wobei eine solche Karte oft als eine Drahtlos-Netzschnittstellenkarte (Network Interface Card – NIC) bezeichnet wird. Somit umfasst der Begriff "mobiles Endgerät (MT)" sowohl die Netzschnittstellenkarte (NIC) als auch den Computer, in dem die Netzschnittstellenkarte (NIC) eingebaut ist.
Beim Microsoft^® Wake-On-Lan-Regime kann eine Vorrichtung die Energiemodi D0, D1, D2 und D3 haben, die vom Modus D0 (wo keinerlei Energieeinsparung stattfindet) bis zum Modus D3 (dem Modus mit der größten Energieeinsparung) reichen. Die Vorrichtungsmodi werden im vorliegenden Text als Dx bezeichnet, wobei x entweder für 0, 1, 2 oder 3 steht. Das System hat die Energiemodi S0, S1, S2, S3, S4 und S5. Im Modus S0 ist die Energie für das System auf Höchstleistung, während der Modus S4 ein "Winterschlaf"-Modus ist (ein sehr tiefer Schlafzustand, aus dem heraus das System aber den Betrieb mit einem Neustart wieder aufnehmen kann). Der Modus S5 bedeutet, dass das System abgeschaltet ist und dass ein Neustart die einzige Möglichkeit ist, den Systembetrieb wieder aufzunehmen. Ähnlich den Bezeichnungen der Vorrichtungsmodi werden die Systemmodi allgemein mit Sx bezeichnet.
Bei der Wake-On-Lan-Funktion erfolgt eine Abfrage zwischen den an einen gemeinsamen Bus angeschlossenen Vorrichtungen vor dem Eintreten in einen der Energiesparmodi, zum Beispiel die Modi D1, D2 oder D3. Der Modus mit der geringsten Energiesparwirkung (d. h. der höchste Energiemodus) für jede der an den Bus angeschlossenen Vorrichtungen wird als der bevorzugte Modus für den Bus gewählt. Es gibt bestimmte Anforderungen für jeden der Vorrichtungsenergiesparmodi, beispielsweise Stromverbrauchsanforderungen. Je höher die Ziffer des Modus', desto geringer ist der Stromverbrauch.
Wake-On-Lan kann aus jedem Dx-Modus heraus arbeiten, solange der Systemmodus kleiner ist als S5 und die Vorrichtung in der Lage ist, die Voraussetzungen und Anforderungen für diesen Dx-Modus (beispielsweise Stromverbrauchsanforderungen) zu erfüllen und trotzdem noch empfangene Rahmen zu detektieren. Wenn eine Vorrichtung ein Aufwach-Ereignis detektiert, so signalisiert die Vorrichtung dies dem System entsprechend. Diese Signalisierung erfolgt in unterschiedlicher Weise, je nachdem, an welchen Bus die Vorrichtung angeschlossen ist. An einem CardBus zum Beispiel erfolgt die Signalisierung mittels der Leitung CSTSCHG#.
Im Folgenden wird kurz auf zwei Arten von Standards für Drahtlos-LANs eingegangen. Die erste Art von Standard ist der HIPERLAN-Standard (HIgh PErformance Radio Local Area Network), und die zweite Art von Standard ist der IEEE 802.11. HIPERLAN (HIgh PErformance Radio Local Area Network) ist ein ETSI-Standard (European Telecommunications Standards Institute) für Drahtlos-LANs, wobei es bereits Standards für HIPERLAN Typ 1 gibt und Vorschläge für Standards für HIPERLAN Typ 2 (H2) vorliegen. IEEE 802.11 ist ein IEEE-Standard (Institute of Electrical and Electronics Engineers) für Drahtlos-LANs.
Wenden wir uns zunächst den HIPERLAN-Standards zu. H2 basiert auf einem Zeitvielfachzugriffs-/Zeitduplex- Protokoll. Beim H2 arbeitet eine in einem Gebäude befindliche Komponente mit 5 GHz, und die zweite Generation des Standards arbeitet mit wenigstens 24 Mbits/s Dauerleistung, mit potenziell noch höheren Datenraten.
Beim H2 kommuniziert das mobile Endgerät (MT) mit einem Zugangspunkt (Access Point – AP). Das LAN kann mehrere Zugangspunkte (AP) haben, von denen jeder im Wesentlichen das Analog zu einer Basisstation ist, die eine Zelle versorgt. Da es sich beim H2 um Zeitduplex (Time Division Duplex – TDD) handelt, arbeiten sowohl das mobile Endgerät (MT) als auch der Zugangspunkt (AP) mit der gleichen Frequenz. Der Zugangspunkt (AP) ist mit dem Intranet eines Betreibers verbunden. Das Intranet kann beispielsweise das Intranet für ein Unternehmen oder einen Industriekomplex, ein Büro, ein Krankenhaus, einen Flughafen oder auch für den Heimgebrauch oder privaten Bereich sein. Der Zugangspunkt (AP) der Zelle wählt – vorzugsweise für seine Zelle autonom – die beste Frequenz zum Kommunizieren mit einem bestimmten mobilen Endgerät (MT). Bei der Auswahl der besten Frequenz verwendet der Zugangspunkt (AP) Messungen, die sowohl durch den Zugangspunkt (AP) selbst vorgenommen wurden, als auch Messungen, die durch das mobile Endgerät (MT) vorgenommen und an den Zugangspunkt (AP) weitergeleitet wurden. In dieser Hinsicht können die Messungen zum Beispiel Interferenzmessungen (beispielsweise Signal-Rausch-Verhältnisse [Signal-to-Noise-Ratio – SNR]) für verschiedene in Frage kommende Frequenzen zum Auswählen der besten verfügbaren Frequenz sein.
Die Medienzugriffssteuerungsschicht (Medium Access Control – MAC) dient dem Steuern der Kommunikation zwischen dem Zugangspunkt (AP) und einem mobilen Endgerät (MT). Insbesondere handelt es sich bei der Medienzugriffssteuerungsschicht (MAC-Schicht) für das Drahtlos-LAN um eine belegungsbasierte MAC-Schicht.
Sobald ein bestimmtes mobiles Endgerät (MT) authentifiziert und eine Verbindung hergestellt wurde, laufen in der Regel eine Reihe von Transaktionen ab. Eine Besprechung dieser Transaktionen wird durch das Verständnis der MAC-Rahmenstruktur, die in 11 gezeigt ist, erleichtert. Der Rahmen ist in der Regel 2 ms lang, und in jedem Rahmen wird immer ein Sendesteuerkanal (Broadcast Control Channel – BCCH) versendet. Der BCCH enthält einen Zeiger auf den Beginn eines Direktzugriffskanal-Anfangs (Random Access Channel – RCH) und die Anzahl der Direktzugriffskanäle, die in dem Rahmen enthalten sind. Der RCH selbst ist ein Transportkanal mit einer Größe von neun Byte, der verschiedene logische Informationsprotokolldateneinheiten enthalten kann. Außer dem RCH werden noch weitere Transportkanäle wie beispielsweise Sendekanal (Broadcast Channel – BCH), FCH, ACH, SCH, LCH und RCH verwendet, die alle mit logischen Kanälen gefüllt sind. Wenn man davon ausgeht, dass es nur einen einzigen Sektor je Zelle gibt, so gibt es einen einzelnen BCH, einen einzelnen FCH und einen einzelnen ACH je Rahmen. Es kann aber auch mehrere SCH, LCH und RCH je Rahmen geben. ACH ist ein Rückkopplungskanal, der den Zugangspunkt (AP)-Empfangsstatus der RCHs übermittelt. LCH dient der Signalisierung von Benutzerdaten und Steuerungsdaten. SCH dient der Rückkopplungssignalisierung des Benutzerdaten-Empfangsstatus' (ARQ) und auch dem Steuern der Zeichengabe. RCH kann mit Ressourcenanforderungen, Verbindungsaufbaunachrichten und Steuerungsnachrichten gefüllt werden. Der Zugangspunkt (AP) ist mit einer Planungsentität ausgestattet, die für das Füllen der Rahmen entsprechend den Direktzugriffskanalmöglichkeiten, zum Beispiel RCHs, zuständig ist.
Im Zusammenhang mit den oben angesprochenen Transaktionen muss das mobile Endgerät (MT), um Aufwärtsverbindungs (Uplink – UL)-Daten senden zu können, einen Abwärtsverbindungs (Downlink – DL)-Sendesteuerkanal (BCCH) überwachen, der in dem Sendekanal (BCH) übertragen wird. Diese Überwachung des Abwärtsverbindungs (Downlink – DL)-Sendesteuerkanals (BCCH) dient dazu festzustellen, wo sich die Direktzugriffskanal (RCH)-Möglichkeiten in dem Rahmen befinden. Der Direktzugriffskanal (RCH) wird von dem mobilen Endgerät (MT) dazu verwendet, UL-Ressorcen anzufordern. Die Direktzugriffsanforderung wird durch den Zugangspunkt (AP) bestätigt, und der Zugangspunkt (AP) beginnt, die UL-Ressourcen für das mobile Endgerät (MT) in einem Zeitduplex (TDD)-Luftverbindungsverkehrskanal einzuplanen, d. h. die Belegung auf der Grundlage des angeforderten Zugangs beginnt.
Sobald während der Abwärtsverbindung (DL) am Zugangspunkt (AP) Daten aus dem festen Netz (beispielsweise dem Intranet des Betreibers) empfangen werden, die für das mobile Endgerät (MT) bestimmt sind, kann der Zugangspunkt (AP) entweder (1) diese Daten puffern, wenn das mobile Endgerät (MT) schläft (er kann beispielsweise die Übertragung dieser Daten bis zu einem Zeitpunkt aufschieben, nachdem der Zugangspunkt (AP) das mobile Endgerät (MT) aufgeweckt hat); oder (2) die Daten bei der nächstmöglichen Gelegenheit übertragen. Daten werden dem mobilen Endgerät (MT) durch den Zugangspunkt (AP) durch Senden einer MAC-ID des mobilen Endgerätes (MT) in dem Rahmensteuerkanal (Frame Control Channel – FCCH) angekündigt, der in dem Rahmenkanal (Frame Channel – FCH) übertragen wird, welcher nach dem BCH gesendet wird (siehe 11). Der FCCH enthält außerdem die genaue Position, wo die Daten in der DL-Phase transportiert werden.
HIPERLAN Typ 2 ermöglicht eine Verlängerung der Batteriestandzeit mittels eines Schlafmodus im mobilen Endgerät (MT), der im vorliegenden Text als der H2-Schlafmodus bezeichnet wird. Um in den H2-Schlafmodus zu gelangen, muss das mobile Endgerät (MT) den Zugangspunkt (AP) ausdrücklich um Erlaubnis fragen, in den Schlafmodus gehen zu dürfen. Wenn sich ein mobiles Endgerät (MT) im H2-Schlafmodus befindet, so überwacht es den BCCH nur periodisch. Die Periodizität für eine solche Überwachung des BCCH wird zwischen dem mobilen Endgerät (MT) und dem Zugangspunkt (AP) vereinbart.
Es ist derzeit vorgesehen, dass der H2 keine manuelle Frequenzplanung beinhaltet, sondern dass die Frequenz, die von jedem Zugangspunkt (AP) benutzt wird, durch einen dynamischen Frequenzauswahl-Algorithmus (Dynamic Frequency Selection – DFS) ausgewählt wird. Der dynamische Frequenzauswahl-Algorithmus (DFS) wird in dem H2-Funkzugangsnetz selbst, beispielsweise in dem Zugangspunkt (AP), auf der Grundlage von Messungen der Empfangssignalstärke (Received Signal Strength – RSS) implementiert. Wie oben angesprochen, verwendet der Zugangspunkt (AP) sowohl Messungen, die durch den Zugangspunkt (AP) selbst vorgenommen wurden, als auch Messungen, die durch das mobile Endgerät (MT) in der Zelle vorgenommen wurden, die durch den Zugangspunkt (AP) verwaltet wird. Dabei kann das mobile Endgerät (MT) auf Befehl vom Zugangspunkt (AP) sowohl die RSS der Frequenz messen, die momentan zur Kommunikation mit dem Zugangspunkt (AP) benutzt wird, sowie auch andere Frequenzen. Die konkreten Frequenzen, die das mobile Endgerät (MT) messen soll, und in welchem Rahmen, wird durch Steuerungszeichengabe vom Zugangspunkt (AP) zugewiesen.
Die Leistungsfähigkeit des dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus' hängt somit von Messungen vom mobilen Endgerät (MT) ab. Beim HIPERLAN Typ 2, wie man es sich derzeit vorstellt, weiß der Zugangspunkt (AP) im Grunde, ob sich das mobile Endgerät (MT) in einem H2-Schlafmodus befindet oder nicht, weiß aber sehr wenig anderes über den Energiestatus des mobilen Endgerätes (MT).
Je nach der Periodizität der Messungen, die von den mobilen Endgeräten (MTs) verlangt werden, kann es während der H2-Abläufe zu verschiedenen Problemen kommen, wie in zwei verschiedenen Fällen veranschaulicht wird, die im Folgenden beschrieben werden. Ein erster Fall konzentriert sich auf ein Problem für das mobile Endgerät (MT). Wie ohne Weiteres einleuchtet, ist es überaus wünschenswert, dass das mobile Endgerät (MT) seinen Stromverbrauch während eines aktiven Modus' oder eines Schlafmodus' minimiert. Im Schlafmodus ist der Aktiv/Inaktiv-Betriebszyklus sehr gering und liegt im Bereich von 1/1000 für die Schlafdauer von zehn Rahmen. Der Betriebszyklus richtet sich nach der Periodizität, mit der das mobile Endgerät (MT) den BCCH überwacht. Je nach den Messungsanforderungen, die durch den Zugangspunkt (AP) gestellt werden, summieren sich die Signalstärkemessungen an benachbarten Frequenzen sehr schnell zu einer Größenordnung von 1/1000. Oder anders ausgedrückt: Wenn konstante Messungen benachbarter Frequenzen im Schlafmodus erforderlich sind, so wird der Batteriestromverbrauch zu einem Problem. Oder es müssen, weil der Batteriestromverbrauch kein verhandelbarer Parameter ist, die Messungen selten erfolgen, um einen hohen Batteriestromverbrauch zu vermeiden, wobei aber andererseits das größere Risiko besteht, wichtige Daten zu verlieren.
Der Stromverbrauch muss natürlich sowohl den Stromverbrauch in der Netzschnittstellenkarte (NIC) als auch den Stromverbrauch im PC beinhalten. Es ist wahrscheinlich, aber nicht unbedingt der Fall, dass der PC im Schlafmoduszustand D0 viel mehr Energie verbraucht als die Netzschnittstellenkarte (NIC) im Schlafmoduszustand D0. Wenn dann eine Messung, die durch den Zugangspunkt (AP) für eine Netzschnittstellenkarte (NIC) im Schlafmodus D3 verlangt wird, ein Aufwachen des PC verlangt, um den Energiezustand von D3 auf D0 (oder einen anderen Zustand) anzuheben, so ist es wahrscheinlich, dass der Stromverbrauch im PC der kritische Aspekt ist. Je nach dem Systemzustand Sx (x = 0 – 5) kann nach dem Aufwachen der Anstieg des Stromverbrauchs verringert werden. Zum Beispiel wäre es unnötig, den Monitor einzuschalten. Dies führt wieder zu demselben Problem einer verkürzten Batteriestandzeit für das mobile Endgerät (MT).
In dem zweiten Fall geht es um den Zugangspunkt (AP). Die PC-Energieverwaltung zwingt manchmal das mobile Endgerät (MT), in einen niedrigeren Energiemodus überzuwechseln, beispielsweise D1, D2 oder D3. Es gibt Anforderungen, (beispielsweise Stromverbrauchsanforderungen), um in diese einzelnen Zustände überzuwechseln. Je niedriger der Zustand Dx (x = 1 – 3), desto höher ist die Anforderung an einen niedrigen Stromverbrauch. Je nach dem Stromverbrauch jedes Zulieferergerätes kann es mehr oder weniger problematisch sein, die Messung in einem niedrigen Energiemodus zu unterstützen.
Nebenbei soll angemerkt sein, dass das oben Dargelegte zu einer Umgehungslösung, die oben beschrieben ist, führen kann, um den PC aufzuwecken. In diesem Fall wird jedoch davon ausgegangen, dass die Netzschnittstellenkarte (NIC) die Durchführung der Messung aufschiebt.
Aus der Sicht des dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus' eines Zugangspunktes (AP) ist der Zustand negativ, da die Vorrichtung dann eventuell nicht in der Lage ist, die Messung auszuführen, und der Zugangspunkt (AP) weiß nichts davon, mit Ausnahme der Tatsache, dass keine Messberichte empfangen werden. Wenn mehrere mobile Endgeräte (MTs) in einer Zelle nicht verfügbar sind, um auf Verlangen vom Zugangspunkt (AP) Messungen vorzunehmen, so kann das Fehlen von Messwertabtastungen zu einer Leistungsverschlechterung in der Zelle führen. Für das mobile Endgerät (MT) tritt das Problem ein, dass trotz ordnungsgemäß empfangener Messungsanforderung nichts unternommen werden kann, da es die Batteriestandzeit verkürzen und zu einem Synchronisationsverlust oder einem ähnlichen schwerwiegenden Fehler führen würde.
Von dem Problem der dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Messung losgelöst, aber eng mit dem Batterieproblem verbunden ist, dass die geforderte Schlafperiodizität den Stromverbrauch des mobilen Endgerätes (MT) beeinflusst. Kürzere Schlafzyklen erhöhen den Stromverbrauch, aber verkürzen die Reaktionszeit bei mobil-terminierten Transaktionen.
IEEE 802.11, der oben angesprochene zweite Typ eines Standards, basiert auf einem Mechanismus der Nutzung eines gemeinsamen Mediums unter Mehrfachzugriff mit Kollisionsvermeidung (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – CSMA/CA). Die Medienzugriffssteuerung (MAC) unterstützt den Betrieb unter der Steuerung eines Zugangspunktes sowie zwischen unabhängigen mobilen Endgeräten. Die zweite Generation des Standards arbeitet mit 5 GHz und ermöglicht Bitraten bis zu 54 Mbps.
Das CSMA/CA-Verfahren verlangt von jeder Vorrichtung (MT und AP) mit anstehenden Sendedaten, das Medium abzufragen, um festzustellen, ob eine andere Vorrichtung gerade sendet. Wenn festgestellt wird, dass das Medium nicht belegt ist, so kann die Übertragung vonstatten gehen. Eine Sendevorrichtung muss sich vergewissern, dass das Medium für eine vorgegebene Zeitdauer inaktiv ist, bevor sie zu senden versucht. Wenn festgestellt wird, dass das Medium belegt ist, so muss die Vorrichtung das Ende der laufenden Übertragung abwarten. Nach dem Abwarten, oder vor dem Versuch eines erneuten Sendens nach einer erfolgreichen Übertragung, muss die Vorrichtung ein Zufallszeitverzögerungsintervall auswählen und den Zeitverzögerungsintervallzähler dekrementieren, während das Medium inaktiv ist. Der Empfänger, der erfolgreich eine Protokolldateneinheit empfängt und decodiert, bestätigt den Empfang durch Senden einer Bestätigungsprotokolldaten-Dateneinheit zurück an den Absender. Es werden sowohl bestätigte als auch unbestätigte Datenübertragungen unterstützt, und bestimmte Felder in dem Dateneinheit-Kopf bestimmen die Art der Übertragung.
IEEE 802.11 kann als ein Infrastruktur-Basisdienstsatz (Basic Service Set – BSS) eingerichtet werden, wobei ein AP über das Drahtlosmedium einem oder mehreren MTs den Zugang ermöglicht. Zum Beispiel ermöglicht der AP in einer Büroumgebung den MTs den Zugang zu dem leitungsgebundenen LAN.
IEEE 802.11 kann auch als ein unabhängiger BSS eingerichtet werden, wobei MTs über das Drahtlosmedium ein Kommunikationsnetz zwischen den MTs einrichten können. In der technischen Umgangssprache wird für einen unabhängigen BSS häufig der Begriff "ad hoc" verwendet. Ein Ad-hoc-Netzwerk wird in der Regel spontan eingerichtet. Beispielsweise können die MTs in einem Konferenzraum ein Ad-hoc-Netzwerk für die Dauer eines Meetings einrichten.
IEEE 802.11 unterstützt die Verlängerung der Batteriestandzeit mittels eines Schlafmodus in dem mobilen Endgerät (MT), im vorliegenden Text als IEEE-Schlafmodus bezeichnet. Bei einem Ad-hoc-Netzwerk zeigt ein MT, das das Überwechseln in einen niedrigen Energiezustand anfordert, die Niedrigenergieanforderung an, indem ein "Energieverwaltungsfeld" in dem Rahmensteuerfeld eines MAC-Protokolldateneinheit-Rahmens eingerichtet wird. Der Wert zeigt den Modus an, in dem sich das MT nach erfolgreicher Beendigung des Rahmenaustauschs befindet. Der Empfänger des Rahmenaustauschs mit dem "Energieverwaltungsfeld", das auf "Schlafen" eingestellt ist, kann jedes andere MT in dem Ad-hoc-Netzwerk sein.
Ein MT, das einen Rahmenaustausch mit dem "Energieverwaltungsfeld", das auf "Schlafen" eingestellt ist, erfolgreich abschließt, kann bis zum Beginn einer Zielbakenübertragungszeit (Target Beacon Transmit Time – TBTT) in einen Niedrigenergiemodus überwechseln. In einem Ad-hoc-Netzwerk sendet wenigstens ein MT periodisch eine Bake mit Systemparametern. Die Bake wird einmal je Bakenintervall, mit einem Versuchssendebeginn zur TBTT, gesendet. Vom "Versuch" sprechen wir aufgrund der Tatsache, dass jedes MT vor einer Übertragung die Aktivitäten in dem Drahtlosmedium abfragen muss. In Fällen, wo ein anderes MT nach Ablauf der TBTT sendet, muss die Bakenübertragung die Übertragung abwarten. Ab dem TBTT-Beginn bis zum Verstreichen eines bestimmten vorgegebenen Zeitraums überwachen alle schlafenden MT jede "Aufwach"-Nachricht, die für die MT bestimmt ist. Bei Ausbleiben einer Aufwachnachricht kann das MT bis zur nächsten TBTT in einen Niedrigenergiemodus überwechseln. Wenn eine Aufwachnachricht eintrifft, so muss ein MT auf die Nachricht reagieren und in den aktiven Modus zurückkehren.
Für MTs unter einem Infrastruktur-AP gibt es ähnliche (aber nicht völlig identische) Abläufe. Die konkreten Unterschiede sind, dass das MT den AP vor dem Überwechseln in den Niedrigenergiemodus informieren muss. Der AP übermittelt dann eine als Verkehrsanzeigekarte (Traffic Indication Map – TIM) bezeichnete Liste aller MTs, die anstehende Daten in dem AP haben. Die TIM wird in der Bake gesendet. Da MTs länger schlafen können, als ein Bakenintervall dauert, muss der AP einem MT das Vorhandensein anstehender Daten in mehreren Bakenübertragungen anzeigen.
Derzeit gibt es im IEEE 802.11 keine dynamische Frequenzauswahl (DFS), aber es wird daran gearbeitet, DFS in den Standard IEEE 802.11 aufzunehmen. Weil sich DFS auf Messergebnisse stützt, werden sich bei der Aufnahme von DFS ähnliche Probleme für den IEEE 802.11 ergeben, wie sie oben für H2 beschrieben wurden.
In heutigen Wireless LAN-Anwendungen werden überwiegend Notebook-PCs verwendet. Wenn diese Geräte in Betrieb sind, zum Beispiel eine Textverarbeitung geöffnet ist, so verbrauchen diese Geräte sehr viel Strom und brauchen darum Batterien, die eine akzeptable Batteriestandzeit bieten. Mit der Einführung von Palmtop-Geräten in Drahtlos-LAN-Systemen ist der Stromverbrauch noch viel kritischer. Bis zu einem gewissen Grad kann jeder Hersteller Techniken nutzen, die den Stromverbrauch senken. Aber es ist wahrscheinlich, dass die Drahtlos-LAN-Standards Mittel bereitstellen müssen, die einen geringeren Stromverbrauch für einen Teil der Geräte ermöglichen. Derzeit hat weder der IEEE 802.11 noch der H2 einen Mechanismus zum Erkennen, welche Einheiten Einheiten mit geringem Strombedarf sind.
Kurzdarstellung der Erfindung
Ein drahtloses lokales Netzwerk (LAN) wird so betrieben, dass ein mobiles Endgerät (MT) verschiedene Energiezustandsinformationen über eine Luftschnittstelle zu einem Energiezustandsrepository des drahtlosen lokalen Netzwerks (LAN) überträgt. Das Energiezustandsrepository (PSR) kann die Form eines Zugangspunktes (AP) annehmen, wenn eine Verbindung zu einem Festleitungsnetz (beispielsweise Intranet) hergestellt wird, oder kann die Form eines anderen mobilen Endgerätes im Fall eines Ad-hoc-Netzwerks annehmen.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der Erfindung überträgt das mobile Endgerät Energiezustandsinformationen, wobei die Energiezustandsinformationen eine Angabe darüber aufweisen, ob das mobile Endgerät momentan mit Hilfe von Batteriestrom oder Netzstrom betrieben wird. Die Energiezustandsinformationen werden zu einer der folgenden Zeiten übertragen: (1) bei Einschalten des mobilen Endgeräts; (2) auf einen Befehl, der von dem Energiezustandsrepository erteilt wird; (3) bei Herstellung einer Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät und dem LAN; und (4) bei einer Veränderung des Energiezustands für das mobile Endgerät. In abweichenden Ausführungsformen können die Energiezustandsinformationen entweder als eine zweckbestimmte Nachricht oder in einer Nachricht mit anderen Zustandsinformationen übertragen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform überträgt das mobile Endgerät an das Energiezustandsrepository bestimmte Messfähigkeitsinformationen. Die Messfähigkeitsinformationen enthalten eine Angabe darüber, ob das mobile Endgerät die Fähigkeit besitzt, Hochfrequenzmessungen durchzuführen. Zum Beispiel können die Messfähigkeitsinformationen einen Energietiefstand des mobilen Endgerätes oder eine Energiebeschränkung für das mobile Endgerät anzeigen. Als ein weiteres Beispiel können die Messfähigkeitsinformationen einen bestimmten Schlafmodus des mobilen Endgerätes anzeigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Energiezustandsrepository, wenn es nicht über genügend Hochfrequenzmessungen verfügt (beispielsweise infolge von Energiemangel bei einem oder mehreren mobilen Endgeräten (MTs) in seiner Zelle), eine Rate modifizieren (beispielsweise erhöhen), mit der ein Frequenzmessbefehl zu einem oder mehreren anderen mobilen Endgeräten in der Zelle gesendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestimmt das mobile Endgerät eine Dauer eines Schlafzyklus' gemäß den Energiezustandsinformationen des mobilen Endgerätes.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das oben Dargelegte sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden näheren Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen hervor, die in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen sich die Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Statt dessen wird Wert auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt.
1A ist eine schaubildhafte Ansicht von Abschnitten eines ersten Typs eines Drahtlos-LAN gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1B ist eine schaubildhafte Ansicht von Abschnitten eines zweiten Typs eines Drahtlos-LAN gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines mobilen Endgerätes (MT) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine schaubildhafte Ansicht, die bestimmte Nachrichten zeigt, die zwischen einem mobilen Endgerät (MT) und einem Energiezustandsrepository (PSR) gemäß der vorliegenden Erfindung übermittelt werden.
4 ist eine schaubildhafte Ansicht bestimmter Abschnitte eines Energiezustandsrepositorys (PSR) gemäß der Erfindung.
5 ist eine schaubildhafte Ansicht verschiedener Grundabläufe eines Energiezustandsrepositorys (PSR) gemäß einem Modus der Erfindung.
6 ist eine schaubildhafte Ansicht, die eine Messfähigkeitsnachricht zeigt, die von einem mobilen Endgerät (MT) zu einem Energiezustandsrepository (PSR) gemäß der vorliegenden Erfindung übertragen wird.
7 ist eine schaubildhafte Ansicht verschiedener weiterer Grundabläufe eines Energiezustandsrepositorys (PSR) gemäß einem weiteren Modus der Erfindung.
8A ist eine schaubildhafte Ansicht, die eine Übertragung von Energiezustandsinformationen von einem mobilen Endgerät zu einem Energiezustandsrepository (PSR) in einer separaten (zweckbestimmten) Nachricht zeigt.
8B ist eine schaubildhafte Ansicht, die eine Übertragung von Energiezustandsinformationen von einem mobilen Endgerät zu einem Energiezustandsrepository (PSR) in einer nicht-zweckbestimmten Nachricht zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das Grundschritte eines Aspekts der Erfindung zeigt, wobei ein mobiles Endgerät seine Energiezustandsinformationen dafür verwendet, eine Schlafperiodizität auszuwählen.
10 ist ein Flussdiagramm, das Grundschritte eines Aspekts der Erfindung zeigt, wobei ein Energiezustandsrepository (PSR) in Form eines Zugangspunktes die Brauchbarkeit einer Abtastrate im Hinblick auf nicht mehr betriebsfähige mobile Endgeräte festlegt.
11 ist eine schaubildhafte Ansicht einer MAC-Rahmenstruktur, die sich für die vorliegende Erfindung eignet.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In der folgenden Beschreibung werden zum Zweck der Erläuterung und nicht zum Zweck der Einschränkung konkrete Details dargelegt, wie beispielsweise bestimmte Architekturen, Schnittstellen, Techniken usw., um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Ausführungsformen praktiziert werden kann, die von diesen konkreten Details abweichen. In anderen Fällen wird auf eine detaillierte Beschreibungen einschlägig bekannter Bauelemente, Schaltkreise und Verfahren verzichtet, um die Verständlichkeit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht mit unnötigen Details zu erschweren.
Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen die Übermittlung von Energiezustandsinformationen von einem mobilen Endgerät (MT), das in einem drahtlosen lokalen Netzwerk arbeitet, zu einem Energiezustandsrepository (PSR) des Netzwerks. Das drahtlose lokale Netzwerk kann von einem beliebigen Typ sein, einschließlich eines Typs eines drahtlosen lokalen Netzwerks, der durch die Verwendung von Zugangspunkten (AP) in der Weise, wie sie allgemein in 1A veranschaulicht ist, typifiziert ist, oder eines "Ad-hoc-Typs eines drahtlosen lokalen Netzwerks (wie beispielsweise jenes, das durch IEEE 802.11 möglich gemacht wird) mit einem unabhängigen Basisdienstsatz, in dem mobile Endgeräte allgemein untereinander kommunizieren (wie allgemein in 1B veranschaulicht).
1A zeigt Abschnitte eines Beispiels des ersten Typs eine drahtlosen lokalen Netzwerks (LAN) 20A mit zwei Zugangspunkten (APs) 22₁ und 22₂ . Die Zugangspunkte (APs) 22₁ und 22₂ sind beispielsweise durch Kabel 23₁ und 23₂ mit einem Intranet 24 verbunden. Jeder Zugangspunkt (AP) 22 versorgt eine Zelle C. Zum Beispiel versorgt der Zugangspunkt (AP) 22₁ die Zelle C₁. Bei diesem ersten Typ eines Netzwerks können einer oder mehrere der Zugangspunkte als das oder die Energiezustandsrepositorys (PSR) dienen, wie im Folgenden beschrieben wird. In jedem beliebigen Augenblick können sich mehrere mobile Endgeräte (MTs) in einer Zelle C befinden. In dem Augenblick, der in 1A veranschaulicht ist, befinden sich zufällig gerade drei mobile Endgeräte (MTs) in der Zelle C₁. Es versteht sich natürlich, dass mobile Endgeräte (MTs) von einer Zelle zu einer anderen wandern können oder dass eine Verbindungsübergabe eines mobilen Endgerätes (MT) von einer Zelle zu einer anderen möglich ist, wenn ein mobiles Endgerät (MT) mit einer Verbindung belegt ist.
1B zeigt Abschnitte eines Beispiels des zweiten Typs eine drahtlosen lokalen Netzwerks (LAN) 20, wobei beispielsweise mehrere mobile Endgeräte ein Ad-hoc-Netzwerk bilden. Zur besseren Verständlichkeit veranschaulicht 1B sieben solche mobilen Endgeräte (MT₁ bis MT₇), die an dem Ad-hoc-Netzwerk beteiligt sind. In dem veranschaulichten Beispiel dient das mobile Endgerät MT₄ als das Energiezustandsrepository (PSR). Es versteht sich, dass statt dessen auch ein anderes oder mehrere der mobilen Endgeräte als das Energiezustandsrepository (PSR) dienen können.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes mobiles Endgerät (MT) 30, das in jedem Typ eines drahtlosen lokalen Netzwerks verwendet werden kann, beispielsweise in dem Netzwerktyp von 1A oder dem Netzwerktyp von 1B. Das beispielhafte mobile Endgerät (MT) 30 ist bei einer Ausführungsform ein Notebook-Rechner mit einer Mobilterminierung. Das mobile Endgerät (MT) 30 enthält eine Netzschnittstellenkarte (NIC) 32, die über einen Bus 33 mit anderen Vorrichtungen verbunden ist, einschließlich eines Mikroprozessors 34. Der Mikroprozessor 34 führt ein Betriebssystem sowie verschiedene Anwendungsprogramme aus.
Das mobile Endgerät (MT) 30 kann über eine oder mehrere Batterien, wie beispielsweise eine Batterie 36, oder über Netzstrom (der in der Darstellung über Kabel und Stecker 38 zugeführt wird) mit Strom versorgt werden. Das mobile Endgerät (MT) 30 hat einen Anzeigeschirm 40, der beispielsweise Statusinformationen zu verschiedenen Aspekten des mobilen Endgerätes (MT) zeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sendet das mobile Endgerät (MT) 30 Energiezustandsinformationen an das Energiezustandsrepository (PSR), mit dem das mobile Endgerät (MT) 30 kommuniziert. Wie oben angesprochen, kann es sich bei dem Energiezustandsrepository (PSR) um einen Zugangspunkt (AP) 22 im Fall des Netzwerktyps von 1A oder um ein anderes mobiles Endgerät im Fall eines Ad-hoc-Netzwerktyps wie in 1B handeln. Die Energiezustandsinformationen sagen dem Energiezustandsrepository (PSR), ob das mobile Endgerät (MT) 30 momentan seine Batterie zur Stromversorgung nutzt oder alternativ mit Netzstrom arbeitet. Der Netzstrom kann Wechselstrom sein, der dem mobilen Endgerät (MT) 30 zugeführt und intern zu einer Gleichspannung umgewandelt wird oder extern mittels eines Adapters oder dergleichen von Wechselstrom zu Gleichstrom umgewandelt wird.
Herkömmliche Notebook-Rechner gewinnen bereits derartige Energiezustandsinformationen und stellen eine vergleichbare Anzeige des Energiezustands auf dem Schirm 40 dar. Beispielsweise hat der Schirm 40 ein Icon 42, das der Batteriestromversorgung zugeordnet ist, und ein Icon 44, das der Netzstromversorgung zugeordnet ist. Welche Stromversorgung momentan verwendet wird, wird auf dem Schirm 40 durch das zugehörige Icon mit voneinander verschiedenem Erscheinungsbild angezeigt. Zum Beispiel ist in 2 das Batteriestromversorgungs-Icon 42 aktiv, um anzuzeigen, dass das mobile Endgerät (MT) 30 mit Batteriestrom 36 arbeitet.
Gemäß einem ihrer Aspekte nutzt die vorliegende Erfindung diese vorhandenen Energiezustandsinformationen, indem sie die Netzschnittstellenkarte (NIC) veranlasst, die Energiezustandsinformationen (im Weiteren der "Energiezustand") an das Energiezustandsrepository (PSR) 22 zu senden. Das mobile Endgerät (MT) 30 kann den Energiezustand zu bestimmten Zeiten an das Energiezustandsrepository (PSR) 22 senden, beispielsweise beim Einschalten des mobilen Endgerätes (MT) 30, auf einen Befehl hin (zum Beispiel von dem Energiezustandsrepository (PSR)), bei LAN-Verbindungsherstellung oder bei Veränderungen beim Energiezustand, wenn zum Beispiel der Benutzer den Netzstrom abschaltet.
3 zeigt, wie das mobile Endgerät (MT) 30 beispielhafte Energiezustandsinformationen über eine Luftschnittstelle A1 mittels einer Energiezustandsnachricht 3-1 an das Energiezustandsrepository (PSR) 22 sendet. Die Energiezustandsnachricht 3-1 kann jede beliebige Zeichengabe zwischen dem Energiezustandsrepository (PSR) und dem mobilen Endgerät (MT) verwenden, wie beispielsweise ein MAC-spezifisches Signal, eine herstellerspezifische Zeichengabe oder in einer Nachricht, die mit weiteren Parametern eingebettet ist (siehe zum Beispiel 8B).
8 zeigt, wie die Energiezustandsinformationen über eine Luftschnittstelle A1 von dem mobilen Endgerät (MT) zu dem Energiezustandsrepository (PSR) in einer separaten oder zweckbestimmten Energiezustandsnachricht 3-1A übertragen werden. Obgleich das Energiezustandsrepository (PSR) von 8 als ein Zugangspunkt (AP) dargestellt ist, versteht es sich, dass das Energiezustandsrepository (PSR) von 8 (und 8A, die anschließend beschrieben wird) statt dessen auch ein anderes mobiles Endgerät im Fall eines lokalen Ad-hoc-Netzwerkes sein könnte. Des Weiteren zeigt 8 verschiedene Ereignisse oder Situationen, in denen die Energiezustandsinformationen von dem mobilen Endgerät (MT) 30 zu dem Energiezustandsrepository (PSR) 22 gesendet werden können. Zu Beispielen solcher Situationen, wie sie in 8 veranschaulicht sind, gehören Situation 8-1 (bei Einschalten des mobilen Endgerätes (MT) 30), Situation 8-2 (auf Befehl, beispielsweise von dem Energiezustandsrepository (PSR)); Situation 8-3 (bei LAN-Verbindungsherstellung); Situation 8-4 (bei Veränderungen des Energiezustands, wenn zum Beispiel der Benutzer den Netzstrom abschaltet); oder Situation 8-5 (spontane Übertragung vom mobilen Endgerät (MT)).
In Bezug auf die Situation 8-2 zeigt 3, wie das Energiezustandsrepository (PSR) 22 einen Befehl 3-0 ausgibt, der dazu dient, den Energiezustand anzufordern, was der Energiezustandsnachricht 3-1 vorangeht und die Energiezustandsnachricht 3-1 veranlasst. Dieser Befehl 3-0, im vorliegenden Text als Energiezustandanforderung bezeichnet, ist in Strichlinie gezeigt, weil nicht allen Energiezustandsnachrichten ein solcher Befehl vorangeht (wofür die Einschalt-Situation ein Beispiel ist). Des Weiteren versteht es sich, dass der Befehl 3-0 nicht allein nur für eine Energiezustandsabfrage gelten muss und dass der Befehl 3-0 auch die Form einer anderen Zeichengabe annehmen kann, die das mobile Endgerät (MT) ebenfalls als eine Energiezustandsanforderung interpretieren kann.
In Bezug auf die Situation 8-5 versteht es sich, dass die Energiezustandsinformationen auf Initiative des mobilen Endgerätes (MT) entsprechend spontanen oder vorgegebenen Kriterien gesendet werden können, zum Beispiel wenn eine Verbindung aufgebaut wird oder wenn sich der Zustand ändert.
Während 8A zeigt, dass die Energiezustandsinformationen in einer separaten Nachricht enthalten sind, zeigt 8B eine Situation, in der die Energiezustandsinformationen in einer anderen Nachricht 3-1B enthalten sind, die nicht ausschließlich an Energiezustandsinformationen gebunden ist (beispielsweise eine allgemeine Zustandsnachricht). Beispielsweise können, wie in dem Szenario von 8B gezeigt, die Energiezustandsinformationen in derselben Nachricht zusammen mit anderen Zustandsinformationen übertragen werden (wie beispielsweise der Anzahl der unterstützten Verbindungen oder der maximalen Anzahl an Wiederholungen usw.). nach der Zuordnung zu dem Energiezustandsrepository (PSR) werden die Verbindungen aufgebaut, und es werden Verbindungsmöglichkeiten ausgetauscht. Eine Alternative ist, dass die Nachricht in dem Verbindungsmöglichkeiten-Austausch gesendet wird, der eine Anzahl von Parametern enthält. Die Situationen von 8A sind gleichermaßen auf 8B anwendbar.
Wie weiter unten zum Beispiel im Zusammenhang mit 4 erläutert, verwendet das Energiezustandsrepository (PSR) 22 der vorliegenden Erfindung gemäß einem weiteren ihrer Aspekte die Informationen, die in der Energiezustandsnachricht 3-1 enthalten sind (insbesondere Informationen, die anzeigen, ob das mobile Endgerät (MT) 30 momentan über Batteriestrom oder Netzstrom arbeitet), beim Ausführen eines Messroutine. Die Messroutine bestimmt, wie oft das mobile Endgerät (MT) 30 Messungen der Empfangssignalstärke an den verschiedenen Frequenzen ausführen soll, für die das Energiezustandsrepository (PSR) Messungen befiehlt. Wie oben erläutert, besteht der Zweck solcher Messungen darin, die Auswahl einer besten Frequenz durch den dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus zu ermöglichen, die zwischen dem Zugangspunkt (AP) und dem mobilen Endgerät (MT) im Fall eines Netzwerktyps von 1A und zwischen dem mobilen Endgerät (MT) und anderen mobilen Endgeräten im Fall eines Ad-hoc-Netzwerktyps von 1B verwendet wird. 3 veranschaulicht des Weiteren, wie das Energiezustandsrepository (PSR) einen Messbefehl 3-2 zu dem mobilen Endgerät (MT) entsprechend der Ausführung seiner Messroutine sendet. Gemäß dem Messbefehl 3-2 sendet das mobile Endgerät (MT) 30 eine Messnachricht 3-3 zurück.
In 4 sind Basiskomponenten eines beispielhaften Energiezustandsrepository (PSR) veranschaulicht, die für die vorliegende Erfindung relevant sind. Das Energiezustandsrepository (PSR) von 4 enthält eine Luftschnittstelleneinheit 50 zum Ausführen der Hochfrequenzkommunikation mit dem mobilen Endgerät (MT) 30. Des Weiteren enthält der Zugangspunkt (AP) 22 eine Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) und eine Messsteuerungseinheit (Measurement Control Unit – MCU) 56, die Funktionen einschließlich einiger der Funktionen ausführt, die weiter unten im Zusammenhang mit 5 beschrieben sind. Es versteht sich, dass die Funktionen der Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) und des Ziel-/Quelladressfeldes 56 durch einen oder mehrere Prozessoren (beispielsweise gewünschtenfalls denselben Prozessor) ausgeführt werden können. Für den Fall, dass es sich bei dem Energiezustandsrepository (PSR) um einen Zugangspunkt (AP) handelt, enthält das Energiezustandsrepository (PSR) des Weiteren eine Intranetschnittstelleneinheit 52 zum Kommunizieren mit dem Intranet 24.
5 zeigt verschiedene Grundabläufe, die von dem Energiezustandsrepository (PSR) im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Frequenzmessungssteuerung ausgeführt werden, beispielsweise die Zeitablaufsteuerung der Messungen. Der Ablauf 5-1 zeigt, wie das Energiezustandsrepository (PSR) und insbesondere seine Messsteuerungseinheit (MCU) 56 eine Energiezustandsanforderung an das mobile Endgerät (MT) 30 sendet, wie beispielsweise den Energiezustandsanforderungsbefehl 3-0, wie in 3 gezeigt. Bei Erhalt der in Reaktion darauf gesandten Energiezustandsinformationen (beispielsweise der Energiezustandsnachricht 3-1) verarbeitet und decodiert die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 die Energiezustandsnachricht 3-1, wie durch den Ablauf 5-2 angedeutet. Vor allem bringt die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 anhand der Energiezustandsnachricht 3-1 in Erfahrung, ob das mobile Endgerät (MT) 30 momentan Batteriestrom oder Netzstrom nutzt. Wenn die Energiezustandsnachricht 3-1 anzeigt, das momentan Batteriestrom genutzt wird, so führt die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 eine auf Batteriestromversorgung abgestimmte Messroutine 5-4 aus. Wenn andererseits die Energiezustandsnachricht 3-1 anzeigt, das momentan Netzstrom genutzt wird, so führt die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 eine auf Netzstromversorgung abgestimmte Messroutine 5-3 aus. Entsprechend einer Zeitablaufsteuerung, die sich danach richtet, ob die Routine 5-3 oder die Routine 5-4 ausgeführt wird, sendet die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 – wie durch den Ablauf 5-5 gezeigt – einen Messbefehl an das mobile Endgerät (MT) 30, wie beispielsweise einen Messbefehl 3-2, wie in 3 gezeigt.
Die auf Netzstromversorgung abgestimmte Messroutine 5-3 und die auf Batteriestromversorgung abgestimmte Messroutine 5-4 können sich in verschiedener Hinsicht voneinander unterscheiden, einschließlich der Häufigkeit (Zeitablaufsteuerung), mit der die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 von dem mobilen Endgerät (MT) 30 verlangt, Frequenzmessungen vorzunehmen. Beispielsweise kann die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 entscheiden, einen Messbefehl 3-2 öfter einem mobilen Endgerät (MT) zu erteilen, das momentan mit Netzstrom arbeitet, als einem mobilen Endgerät (MT), das momentan Batteriestrom nutzt, da bei dem mit Netzstrom betriebenen mobilen Endgerät (MT) die Batteriestandzeit in dem Moment nicht unbedingt von Interesse ist.
Somit kann die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 des Energiezustandsrepository (PSR) anhand der von dem mobilen Endgerät (MT) erhaltenen Energiezustandsinformationen ermitteln, ob das mobile Endgerät (MT) mit einer Netzsteckdose verbunden ist, um Netzstrom zu ziehen, oder ob das mobile Endgerät (MT) mit Batteriestrom arbeitet, und kann anhand dieser Informationen bestimmen, wie oft das Energiezustandsrepository (PSR) von dem mobilen Endgerät (MT) verlangt, seine geforderten Messungen vorzunehmen.
Nachdem die Messungen von dem mobilen Endgerät (MT) vorgenommen wurden, berichtet das mobile Endgerät (MT) 30 die Messergebnisse an das Energiezustandsrepository (PSR) in Nachrichten, die hier nicht veranschaulicht sind. Auch der Zugangspunkt (AP) führt seine eigenen Frequenzmessungen durch. Unter Nutzung der Messungen, die von dem Energiezustandsrepository (PSR) vorgenommen wurden, sowie der Messungen, die von dem mobilen Endgerät (MT) 30 vorgenommen und weitergemeldet wurden, trifft die Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) des Energiezustandsrepository (PSR) ihre Entscheidung bezüglich der besten Frequenz für die Verbindung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, der in 6 veranschaulicht ist, kann das mobile Endgerät (MT) 30 auch Messfähigkeitsinformationen beispielsweise unter Verwendung der Messfähigkeitsnachricht 6-1 an das Energiezustandsrepository (PSR) 22 senden. Wie die Energiezustandsnachricht kann auch die Messfähigkeitsnachricht 6-1 ein MAC-spezifisches Signal oder ein herstellerspezifisches Signal sein oder kann in eine Nachricht zusammen mit anderen Parametern eingebettet sein. Des Weiteren können die Messfähigkeitsinformationen an das Energiezustandsrepository (PSR) 22 als eine zweckbestimmte Nachricht (in der gleichen Weise wie die Energiezustandsnachricht 3-1A von 8A) oder in einer Nachricht zusammen mit anderen Parametern (in der gleichen Weise wie die Nachricht 3-1B von 8B) gesendet werden. Beispielsweise können die Messfähigkeitsinformationen mit anderen Parametern zum Beispiel in einer 54-Byte-LCH-PDU oder einer 9-Byte-PDU verkettet werden.
Anhand von Informationen, die in der Messfähigkeitsnachricht 6-1 transportiert werden, kann die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 feststellen, wenn das mobile Endgerät (MT) nicht zur Vornahme von Messungen zur Verfügung steht, und kann so vermeiden, Messbefehle an das mobile Endgerät (MT) 30 zu senden, und/oder kann die Anzahl der Messungen erhöhen, die von anderen mobilen Endgeräten (MTs) vorgenommen werden (wie unten beschrieben).
Beispiele für Situationen, in denen die Messfähigkeitsnachricht 6-1 von dem mobilen Endgerät (MT) 30 an das Energiezustandsrepository (PSR) 22 gesendet werden kann, sind jene, in denen das mobile Endgerät (MT) 30 einen Energietiefstand hat oder sonstige Beschränkungen hinsichtlich der verfügbaren Energie für das mobile Endgerät (MT) 30 gelten, so dass das mobile Endgerät (MT) 30 festlegt, dass es nicht seine verfügbare Energie mit Frequenzmessungsabläufen erschöpfen sollte oder dass die Übertragung von Messanforderungen zu vermeiden ist, die gelöscht werden. In diesem Zusammenhang muss, damit ein schlafendes mobiles Endgerät auf eine Nachricht reagieren kann, das schlafende mobile Endgerät zuerst geweckt werden. Es ist aber ebenso unnötig wie batterieerschöpfend, wenn ein mobiles Endgerät aufwacht und eine Messanforderung vorfindet, die nicht ausgeführt werden kann.
Als ein weiteres Beispiel kann die Messfähigkeitsnachricht 6-1 den Schlafmoduszustand (beispielsweise den Dx-Zustand) ihrer Netzschnittstellenkarte (NIC) 32 enthalten, wodurch das Energiezustandsrepository (PSR) 22 über den Schlafmodus Dx in Kenntnis gesetzt wird.
7 zeigt, wie eine Messsteuerungseinheit (MCU) 56, die die Funktionen von 5 ausführt, zusätzlich die Messfähigkeitsnachricht 6-1 verarbeiten kann. Der Ablauf 7-1 von 7 zeigt den Empfang und die Verarbeitung der Messfähigkeitsnachricht 6-1. Als Ablauf 7-2 erfährt die Messsteuerungseinheit (MCU) 56 aus der Messfähigkeitsnachricht 6-1, dass das mobile Endgerät (MT) 30 nicht zur Vornahme von Messungen zur Verfügung steht, und (wie durch die Pfeile 7-4 bzw. 7-3 angedeutet) informiert ihre auf Batteriestromversorgung abgestimmte Messroutine 5-4 und ihre auf Netzstromversorgung abgestimmte Messroutine 5-3. Dementsprechend ändern oder unterdrücken die Routinen 5-3 und 5-4 die Zeitablaufsteuerung des einen oder der mehreren Messbefehle 3-2, die als Ablauf 5-5 ausgegeben werden würden.
Es kann zu einem Problem kommen, wenn das Energiezustandsrepository (PSR) eine merkliche Abnahme an Messwerten von den mobilen Endgeräten (MTs), die von dem Energiezustandsrepository (PSR) bedient werden, erfährt. Wenn genügend mobile Endgeräte (MTs) Messfähigkeitsinformationen an das Energiezustandsrepository (PSR) senden, was dazu führt, dass jene mobilen Endgeräte (MTs) aus der Messaktivität herausfallen, so kann es sein, dass der dynamische Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus der Einheit 54 keine ausreichende Anzahl von Messwerten vorliegen hat, auf die er seine Frequenzentscheidungen stützen könnte. Wenn die Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) nicht genügend Informationen bezüglich Frequenzmessungen erhält, so besteht das Risiko von Interferenzen und eines Leistungsabfalls in der momentanen Zelle (beispielsweise der Zelle, die von dem Zugangspunkt (AP) 22 versorgt wird) sowie in anderen Zellen in der näheren Umgebung. Zum Beispiel kann ein anderer Zugangspunkt (AP) in der näheren Umgebung, beispielsweise der Zugangspunkt (AP) 22₁ in 1, die Frequenz ändern, wobei die Interferenzen von jenem anderen Zugangspunkt (AP) die PDU-Fehlerrate für den Zugangspunkt (AP) 22₁ erhöhen.
Darum kann – gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung – das Energiezustandsrepository (PSR) im Zusammenhang mit Frequenzmessungen mobile Endgeräte (MTs), die nicht über genügend Energie verfügen, kompensieren, indem es mehr Messwerte von den übrigen mobilen Endgeräten (MTs) in der Zelle anfordert, die in der Lage sind, die Messungen vorzunehmen. 10 zeigt Grundschritte eines Ablaufs, der von der Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) des Energiezustandsrepository (PSR) ausgeführt wird, um festzustellen, ob die Abtastrate wegen nicht-funktionsbereiter mobiler Endgeräte (MTs) in ihrer Zelle geändert (beispielsweise erhöht) werden muss. Schritt 10-1 zeigt, wie die Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) feststellt, ob sie über genügend Frequenzmessungsinformationen verfügt, zum Beispiel, ob angesichts beispielsweise der Anzahl der an den Messungen beteiligten mobilen Endgeräte (MTs) in der Zelle genügend Frequenzmessungen vorgenommen werden können. Wenn die Feststellung in Schritt 10-1 positiv ausfällt, so wird der momentane Zustand der Abtastrate vorzugsweise aufrecht erhalten, wie durch den Schritt 10-2 angedeutet. Wenn jedoch die Feststellung in Schritt 10-1 negativ ausfällt, so ändert (beispielsweise erhöht) die Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) in Schritt 10-3 die Abtastrate der mobilen Endgeräte (MTs) in ihrer Zelle, die in der Lage sind, die Frequenz zu messen. Wenn – als ein Beispielszenario – zu viele mobile Endgeräte (MTs), die von einem Energiezustandsrepository (PSR) bedient werden, Messfähigkeitsinformationen übermitteln, wodurch sie daran gehindert werden, Frequenzmessungen vorzunehmen (gemäß Feststellung in Schritt 10-1), so sendet die Einheit 54 zum Ausführen der dynamischen Frequenzauswahl (DFS) in Schritt 10-3 häufiger Messanforderungsbefehle (Messbefehl 6-2 in 6) an die übrigen mobilen Endgeräte (MTs), wodurch zu einem gewissen Grad der Informationsverlust ausgeglichen wird, der durch die (zum Beispiel wegen Energiemangels) nicht-funktionsbereiten mobilen Endgeräte (MTs) verursacht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das mobile Endgerät (MT) 30 selbst seine Energiezustandsinformationen verwenden, um die Schlafperiodizität auszuwählen. Beispielsweise kann das mobile Endgerät (MT) 30 einen kürzeren oder längeren Schlafzyklus auswählen, je nachdem, ob Batteriestrom oder Netzstrom verwendet wird (wobei das Minimum darin besteht, einen Schlafzustand ganz und gar zu vermeiden). Diesbezüglich zeigt 9 eine von dem mobilen Endgerät (MT) 30 beispielhafte Routine, wobei (als Schritt 9-1) die Energiezustandsinformationen auf herkömmliche Weise erhalten werden. Das mobile Endgerät (MT) 30 stellt in Schritt 9-2 fest, ob momentan Netzstrom verwendet wird, und stellt in Schritt 9-3 fest, ob momentan Batteriestrom verwendet wird. Wenn momentan Netzstrom verwendet wird, so stellt das mobile Endgerät (MT) 30 seinen Schlafzyklus auf eine erste Dauer (einen ersten Zeitwert) ein, wie in Schritt 9-4 angedeutet. Wenn hingegen momentan Batteriestrom verwendet wird, so stellt das mobile Endgerät (MT) 30 seinen Schlafzyklus auf eine zweite Dauer (einen ersten Zeitwert) ein, wie in Schritt 9-5 angedeutet. Durch Nutzung der Energiezustandsinformationen selbst kann das mobile Endgerät (MT) eine kürzere Schlafperiodizität wählen, um eine kürzere Verzögerung bei mobil-terminierten Daten zu erreichen.
Wenn also die Energiezustandsinformationen durch das mobile Endgerät (MT) über die Luftschnittstelle an das Energiezustandsrepository (PSR) übermittelt werden, kann das Energiezustandsrepository (PSR) bei Bedarf die Messungshäufigkeit für den dynamischen Frequenzauswahl (DFS)-Algorithmus für ein mobiles Endgerät (MT), das mit Netzstrom arbeitet, erhöhen. Die Anzahl der Messungen, die durch ein mit Netzstrom arbeitendes mobiles Endgerät (MT) vorgenommen werden, beeinflusst nicht den Batteriebetrieb des mobilen Endgerätes (MT). Wenn andererseits ein mobiles Endgerät (MT) mit seiner Batterie arbeitet, so kann im Interesse der Batterieschonung die Messungshäufigkeit verringert werden.
Durch Verwenden der Messfähigkeitsnachricht, die beispielsweise den Schlafmoduszustand oder einen Hinweis darauf enthält, dass das mobile Endgerät (MT) nicht zur Verfügung steht, eine Messung vorzunehmen, kann das Energiezustandsrepository (PSR) den Messberichtsverlust ausgleichen, indem es die Periodizität der Messberichte für andere mobile Endgeräte verringert und es vermeidet, Messanforderungen an das mobile Endgerät (MT) zu senden, das eine Messunfähigkeit meldet.
Obgleich in 1B dargestellt wurde, dass in dem drahtlosen lokalen Netzwerk vom Ad-hoc-Typ eines der beteiligten mobilen Endgeräte (MTs) als das Energiezustandsrepository dient, können die Funktionen des Energiezustandsrepositorys auch unter mehreren mobilen Endgeräten verteilt oder gemeinsam ausgeführt werden. In einem solchen Fall werden die Energiezustandsinformationen der vorliegenden Erfindung zu den mobilen Endgeräten übertragen, die die Funktionen des Energiezustandsrepositorys gemeinsam ausführen. In einigen Fällen ist es vorgesehen, dass alle beteiligten mobilen Endgeräte beispielsweise die Energiezustandsinformationen der vorliegenden Erfindung empfangen können.
Dem Fachmann ist klar, dass in 11 die Grenzen zwischen verschiedenen Abschnitten des Rahmens entsprechend den Verkehrsanforderungen verändert werden oder variieren können. Zu diesen Grenzen gehören insbesondere die Grenze zwischen DL-Phase und UL-Phase und die Grenze zwischen UL-Phase und RCH.

Claims

Mobiles Endgerät (30), wobei das mobile Endgerät ausgelegt ist, Energiezustandsinformation über eine Luftschnittstelle (50) zu einem Energiezustandsrepository (22₁ ; 22₂ ) eines drahtlosen lokalen Netzwerks (LAN) (20) zu übertragen, wobei die Energiezustandsinformation eine Angabe (42; 44) darüber aufweist, ob das mobile Endgerät momentan mit Hilfe von Batterieenergie oder Leitungsenergie betrieben wird.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 1, wobei das mobile Endgerät ausgelegt ist, um die Energiezustandsinformation zu einer der folgenden Zeiten zu übertragen: (1) bei Einschalten des mobilen Endgeräts; (2) auf einen Befehl, der von dem Energiezustandsrepository erteilt wird; (3) bei Herstellung einer Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät (30) und dem LAN (20); und (4) bei einer Veränderung des Energiezustands für das mobile Endgerät.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 1, wobei das mobile Endgerät ausgelegt ist, um die Energiezustandsinformation als eine zweckbestimmte Nachricht zu übertragen.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 1, wobei das mobile Endgerät ausgelegt ist, Energiezustandsinformation zu übertragen, die in einer Nachricht mit anderer Zustandsinformation enthalten ist.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 1, wobei das Energiezustandsrepository ein Zugriffspunkt (22₁ ; 22₂ ) des drahtlosen lokalen Netzwerks (C₁; C₂) ist.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 1, wobei das drahtlose lokale Netzwerk ein Ad-hoc-Netzwerk ist und wobei das Energiezustandsrepository ein anderes mobiles Endgerät (MT₁..MT₄) ist, das an dem Netzwerk (C₁; C₂) beteiligt ist.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 1, wobei das mobile Endgerät eine Dauer eines Schlafzyklus gemäß der Energiezustandsinformation des mobilen Endgeräts bestimmt.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 7, wobei das Energiezustandsrepository ein Zugriffspunkt (22₁ ; 22₂ ) des drahtlosen lokalen Netzwerks (C₁; C₂) ist.
Mobiles Endgerät nach Anspruch 7, wobei das drahtlose lokale Netzwerk (C₁; C₂) ein Ad-hoc-Netzwerk ist und wobei das Energiezustandsrepository ein anderes mobiles Endgerät (MT₁..MT₄) ist, das an dem Netzwerk (C₁; C₂) beteiligt ist.
Drahtloses Netzwerk (LAN), das ein mobiles Endgerät nach Ansprüchen 1 bis 6 umfasst, das über eine Luftschnittstelle mit einem Energiezustandsrepository kommuniziert; wobei das mobile Endgerät ausgelegt ist, um Energiezustandsinformation über die Luftschnittstelle (30) zu dem Energiezustandsrepository (22₁ ; 22₂ ; MT₁..MT₄) zu übertragen, wobei die Energiezustandsinformation eine Angabe (42; 44) darüber aufweist, ob das mobile Endgerät (20) momentan mit Hilfe von Batterieenergie oder Leitungsenergie betrieben wird; wobei das Energiezustandsrepository die Energiezustandsinformation benutzt, um zu bestimmen, wann ein Frequenzmessungsbefehl an das mobile Endgerät zu übertragen ist, um das mobile Endgerät aufzufordern, Messungen bezüglich einer Hochfrequenz durchzuführen.
Netzwerk nach Anspruch 10, wobei das Energiezustandsrepository (22₁ ; 22₂ ; MT₁..MT₄) ausgelegt ist, um einen Frequenzmessbefehl öfter an das mobile Endgerät (30) zu übertragen, wenn das mobile Endgerät (30) Leitungsenergie benutzt, als wenn das mobile Endgerät Batterieenergie benutzt.
Netzwerk nach Anspruch 10, wobei die Energiezustandsinformation zu einer der folgenden Zeiten übertragen wird: (1) bei Einschalten des mobilen Endgeräts; (2) auf einen Befehl, der von dem Energiezustandsrepository erteilt wird; (3) bei Herstellung einer Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät und dem LAN; und (4) bei einer Veränderung des Energiezustands für das mobile Endgerät.
Netzwerk nach Anspruch 10, wobei die Energiezustandsinformation als eine zweckbestimmte Nachricht übertragen wird.
Netzwerk nach Anspruch 10, wobei die Energiezustandsinformation in einer Nachricht mit anderer Zustandsinformation enthalten ist.
Netzwerk nach Anspruch 10, wobei das Energiezustandsrepository ein Zugriffspunkt (22₁ ; 22₂ ) des drahtlosen lokalen Netzwerks (C₁; C₂) ist.
Netzwerk nach Anspruch 10, wobei das drahtlose lokale Netzwerk ein Ad-hoc-Netzwerk ist und wobei das Energiezustandsrepository (MT₁..MT₄) ein anderes mobiles Endgerät ist, das an dem Netzwerk beteiligt ist.
Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen lokalen Netzwerks (LAN), umfassend ein mobiles Endgerät nach Anspruch 1 bis 9, das ausgelegt ist, um mit einem Energiezustandsrepository über eine Luftschnittstelle zu kommunizieren; wobei das Verfahren umfasst: dass das mobile Endgerät Energiezustandsinformation über die Luftschnittstelle zu dem Energiezustandsrepository überträgt, wobei die Energiezustandsinformation eine Angabe darüber aufweist, ob das mobile Endgerät momentan mit Hilfe von Batterieenergie oder Leitungsenergie betrieben wird; wobei das Energiezustandsrepository die Energiezustandsinformation benutzt, um zu bestimmen, wann ein Frequenzmessbefehl an das mobile Endgerät zu übertragen ist, um das mobile Endgerät aufzufordern, Messungen bezüglich einer Hochfrequenz durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend, dass das Energiezustandsrepository einen Frequenzmessbefehl öfter an das mobile Endgerät überträgt, wenn das mobile Endgerät Leitungsenergie benutzt, als wenn das mobile Endgerät Batterieenergie benutzt.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Übertragen der Energiezustandsinformation zu einer der folgenden Zeiten: (1) bei Einschalten des mobilen Endgeräts; (2) auf einen Befehl, der von dem Energiezustandsrepository erteilt wird; (3) bei Herstellung einer Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät und dem LAN; und (4) bei einer Veränderung des Energiezustands für das mobile Endgerät.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Übertragen von Energiezustandsinformation als eine zweckbestimmte Nachricht.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Übertragen der Energiezustandsinformation in einer Nachricht mit anderer Zustandsinformation.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Benutzen eines Zugriffspunkts des drahtlosen lokalen Netzwerks als das Energiezustandsrepository.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das drahtlose lokale Netzwerk ein Ad-hoc-Netzwerk ist, und wobei das Verfahren ferner das Benutzen eines anderen mobilen Endgeräts, das an dem Netzwerk beteiligt ist, als dem Energiezustandsrepository umfasst.