СИНХРОНИЗАЦИЯ МЕЖДУ БЕСПРОВОДНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ В ЭКОНОМИЧНОМ РЕЖИМЕ ПИТАНИЯ Российский патент 2012 года по МПК H04L29/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится к беспроводным сетям, в частности к самоорганизующимся одноранговым (ad hoc) сетям беспроводных устройств, которые находятся поблизости друг от друга.

Уровень техники

В обычной беспроводной сети одно или более беспроводных устройств объединены с общей беспроводной точкой доступа, которая может быть соединена с проводной сетью.

Связь между беспроводными устройствами происходит через точку доступа. Подобная работа известна как инфраструктурный режим работы.

Стандарт IEEE 802.11 для беспроводных локальных сетей (LANs) обеспечивает режим работы самоорганизующейся одноранговой сети, в котором беспроводные устройства соединяются напрямую друг с другом без использования беспроводной точки доступа или проводной сети. Тем не менее, для обеспечения функционирования самоорганизующейся одноранговой беспроводной сети беспроводных устройств, беспроводным устройствам необходим механизм для обнаружения других устройств беспроводной сети, находящихся поблизости. Такой механизм должен иметь низкое энергопотребление, должен создавать ограниченные радиопомехи и должны иметь высокую пропускную способность.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает способ для беспроводного устройства в самоорганизующейся одноранговой сети для выявления других беспроводных устройств в радиодиапазоне, и для установления синхронизации с выявленными беспроводными устройствами. Беспроводное устройство работает в экономичном режиме питания и пробуждается или включается периодически, или по требованию осуществить обнаруживаемость. Принятый зондирующий пакет запроса или сигнальный пакет включает в себя информацию, которая позволяет принимающему беспроводному устройству обнаружить передающее беспроводное устройство. Беспроводное устройство может работать в режиме способности обнаружения или в режиме активного обнаружения.

В первом варианте осуществлении беспроводное устройство в режиме способности обнаружения не отправляет пакеты извещения. В место этого беспроводное устройство полагается на широковещательный зондирующий пакет запроса, отправленный беспроводным устройством в режиме активного обнаружения, чтобы добиться обнаруживаемости.

Во втором варианте осуществлении одно беспроводное устройство в режиме способности обнаружения передает пакет извещения, чтобы достичь синхронизации с другими беспроводными устройствами, которые находятся поблизости. Режим активного обнаружения активируется по требованию передачи широковещательного зондирующего пакета запроса во время окна обнаружения. Операция самозагрузки позволяет беспроводному устройству активировать режим способности обнаружения путем прослушивания сигнального пакета во время окна обнаружения. Если сигнальный пакет принят, беспроводное устройство синхронизировано в соответствии с информацией, содержащейся в сигнальном пакете. Если сигнальный пакет не принят, беспроводное устройство передает сигнальный пакет.

В соответствии с первым аспектом изобретения, обеспечен способ для работы беспроводного устройства в самоорганизующейся одноранговой сети. Способ содержит этапы, на которых: производят операции с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения, чтобы предоставить возможность обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств; и производят операции с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения для активного обнаружения соседних беспроводных устройств, которые находятся в режиме активного обнаружения или режиме способности обнаружения.

В соответствии со вторым аспектом изобретения, обеспечено беспроводное устройство. Беспроводное устройство содержит: вычислительное устройство; радио; и беспроводной модуль, который логически соединен с вычислительным устройством и радио. Беспроводной модуль содержит процессор, запрограммированный командами для: работы с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения, чтобы предоставить возможность обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств; и работы с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения для активного обнаружения соседних беспроводных устройств, которые находятся в режиме активного обнаружения или в режиме способности обнаружения.

В соответствии с третьим аспектом изобретения, обеспечен машиночитаемый носитель, запрограммированный командами для исполнения способа работы беспроводного устройства в самоорганизующейся одноранговой сети. Способ содержит этапы, на которых: производят операции с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения для предоставления возможности обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств; и производят операции с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения для активного обнаружения соседних беспроводных устройств, которые находятся в режиме активного обнаружения или в режиме способности обнаружения.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

Фиг.1 - упрощенная структурная схема самоорганизующейся одноранговой беспроводной сети;

Фиг.2 - упрощенная структурная схема беспроводного устройства, пригодного для образования самоорганизующейся одноранговой беспроводной сети;

Фиг.3 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующего работу в режиме способности обнаружения в самоорганизующейся одноранговой сети, в соответствии с первым способом синхронизации;

Фиг.4 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующего активное обнаружение в самоорганизующейся одноранговой сети в соответствии с первым способом синхронизации;

Фиг.5 - временная диаграмма, иллюстрирующая пример обнаружения в соответствии с первым способом синхронизации;

Фиг.6 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующего операцию самозагрузки в самоорганизующейся одноранговой сети в соответствии со вторым способом синхронизации;

Фиг.7 - временная диаграмма, иллюстрирующая пример операции самозагрузки на фиг.3;

Фиг.8 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующего работу в режиме способности обнаружения в самоорганизующейся одноранговой сети в соответствии со вторым способом синхронизации;

Фиг.9 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующего активное обнаружение в самоорганизующейся одноранговой сети в соответствии со вторым способом синхронизации; и

Фиг.10 - временная диаграмма, иллюстрирующая примеры работы пассивного обнаружения и активного обнаружения в соответствии со вторым способом синхронизации.

Подробное описание

Варианты осуществления изобретения обеспечивают механизмы для беспроводного устройства для самозагрузки и синхронизации со самоорганизующейся одноранговой беспроводной сетью с низким потреблением энергии. Дополнительные варианты осуществления изобретения обеспечивают механизмы обнаружения соседних беспроводных устройств с низким потреблением энергии.

Эти механизмы задействуют программное обеспечение в беспроводных устройствах. Механизмы могут так же быть воплощены в аппаратном и/или микропрограммном обеспечении беспроводного устройства. Это позволяет беспроводным устройствам иметь эти механизмы для соединения и образования самоорганизующихся одноранговых беспроводных сетей. Соединение между беспроводными устройствами в самоорганизующейся одноранговой сети не оказывает влияния на другие беспроводные устройства, которые не поддерживают эти механизмы.

Один пример беспроводной самоорганизующейся одноранговой сети 10 показан на фиг.1. Беспроводные устройства 12, 14, 16 соединяются друг с другом посредством линий радиосвязи. Беспроводные устройства соединяются, используя описанные ниже механизмы. Предполагается, что каждое беспроводное устройство находится в радиодиапазоне, по меньшей мере, одного другого беспроводного устройства в самоорганизующейся одноранговой сети. Должно быть понятно, что все беспроводные устройства в самоорганизующейся одноранговой сети могут не находится в радиодиапазоне. Например, беспроводные устройства 14 и 16 могут соединяться напрямую с беспроводным устройством 12, но могут не иметь возможности соединяться напрямую друг с другом. В качестве только примера, беспроводные устройства 12, 14 и 16 могут быть портативными компьютерами, мобильными телефонами, мобильными устройствами данных, портативными медиаплеерами, домашними стереосистемами, беспроводными громкоговорителями или сочетаниями подобных устройств, которые применяют совместимый протокол, как описано ниже.

Упрощенная структурная схема беспроводного устройства 200, включающего в себя компоненты, вовлеченные в соединение в самоорганизующейся одноранговой сети, показана на Фиг.2. Беспроводное устройство 200 может соответствовать беспроводным устройствам 12, 14 и 16, показанным на фиг.1. CPU 210 устройства верхнего уровня взаимодействует с внешними компонентами, которые присутствуют в беспроводном устройстве, такими как дисплей, клавишная панель или клавиатура, манипулятор, блок памяти, такой как накопитель на дисках или флэш-память и другие внешние компоненты устройства. CPU 210 устройства содержит операционную систему 212 устройства и беспроводной драйвер 214. Беспроводной драйвер 214 соединяется с CPU 220 беспроводного модуля второго уровня, который содержит программное обеспечение 222 беспроводного модуля. Программное обеспечение 222 беспроводного модуля взаимодействует с беспроводным RF интерфейсом 230 нижнего уровня, который соединяется с радио, который передает и принимает RF сигналы через антенну.

Беспроводное устройство 200 может представлять собой разнообразные устройства, которые могут быть карманными и мобильными или стационарными. Примеры беспроводных устройств включают в себя, но не в качестве ограничения, портативные компьютеры, настольные компьютеры, мобильные устройства данных, мобильные телефоны, стереосистемы и беспроводные громкоговорители.

Операции каждого беспроводного устройства в обнаружении и синхронизации с другими беспроводными устройствами описаны ниже. Работа описана в связи со стандартом IEEE 802.11. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено стандартом 802.11 и может быть применено в связи с другими беспроводными протоколами, такими как Ultra Wide Band и WiNet. Должно быть понятно, что описанные ниже операции являются только вариантами осуществления и не ограничивают объем изобретения.

Режимы обнаружения

Когда включена беспроводная работа беспроводного устройства, оно может быть установлено в одно из двух режимов обнаружения: режим способности обнаружения или режим активного обнаружения.

Режим способности обнаружения

Беспроводное устройство устанавливается в режим способности обнаружения, если пользователь предполагает наличие по близости соседних беспроводных устройств и желает быть обнаруженным другими беспроводными устройствами, а также пассивно обнаружить соседние беспроводные устройства. В этом режиме беспроводное устройство способно обнаруживать соседние устройства, которые активно обнаруживаются, а также известить о своем присутствии.

Режим Активного Обнаружения

Беспроводное устройство устанавливается в режим активного обнаружения по требованию пользователя. В этом режиме беспроводное устройство активно обнаруживает соседние беспроводные устройства, которые находятся в активном режиме или режиме способности обнаружения, а также извещает эти устройства о своем присутствии.

Параметры

Интервал обнаружения: Период времени, в течение которого беспроводное устройство периодически возвращается из экономичного режима питания и обнаруживает соседние беспроводные устройства в режиме способности обнаружения. Этот период времени включает в себя окно обнаружения.

  Например: 2000 мс. Окно обнаружения: Период времени, в течение которого беспроводное устройство остается с включенным питанием и осуществляет пассивное обнаружение.   Например: 100 мс. Интервал активного зондирования: Отрезок времени, в котором беспроводное устройство разделяет период зондирования на множество отрезков времени. Интервал зондирования должен быть меньше окна обнаружения.   Например: 80 мс. Период активного зондирования: Период времени, в течение которого беспроводное устройство по требованию выполняет работу активного обнаружения. Этот период времени включает в себя множество Периодов Зондирования. Период зондирования должен быть больше интервала обнаружения и предпочтительно множеством интервалов обнаружения.
Например: 2100 мс.

Все устройства могут иметь те же значения, предварительно сконфигурированные для указанных выше параметров.

Способ 1 Беспроводные устройства периодически пробуждаются для поддержания обнаруживаемости и они не отправляют пакеты извещения, такие как сигнальные пакеты в сети IEEE 802.11 в беспроводной носитель. Беспроводные устройства применяют только зондирующий пакет запроса и ответный пакет, чтобы добиться обнаруживаемости.

Режим способности обнаружения

Блок-схема алгоритма работы в режиме способности обнаружения по Способу 1 показана на фиг.3.

1) Беспроводное устройство переключается в режим способности обнаружения по требованию. Устройство выполняет следующее:

Установку в режим способности обнаружения, этап 300. Этот запрос может иметь следующие параметры или использовать предварительно сконфигурированные значения по умолчанию:

Интервал обнаружения, и

Окно обнаружения.

Когда беспроводное устройство желает быть обнаруженным другими устройствами, оно остается в режиме способности обнаружения. Когда устройство находится в режиме способности обнаружения, оно может остановить отправку любых периодических сигнальных пакетов.

Значения этих параметров могут быть предварительно заданы как значения по умолчанию или могут быть установлены посредством приложения, которое устанавливает устройство в режим способности обнаружения.

1. Беспроводное устройство остается в экономичном режиме питания в большей части интервала обнаружения. Оно осуществляет это путем выключения беспроводного радио. В начале каждого Интервала Обнаружения беспроводное устройство пробуждается из экономичного режима питания на период времени, равный Окну Обнаружения, этап 302. Во время этого окна, устройство устанавливается в позиции ожидания на канале обнаружения, который обычно используется всеми устройствами с целью обнаружения.

2) Беспроводное устройство прислушивается к зондирующим пакетам запроса, этап 304. Когда устройство принимает зондирующий пакет запроса, то по выбору, беспроводной модуль подтверждает, что желает ответить на зондирующий пакет.

Если беспроводное устройство желает подтвердить зондирующий пакет запроса, оно может выполнить это разными путями, при условии, что способ взаимно согласован и понятен устройствам, вовлеченным в процессе обнаружения. Например:

Зондирующий пакет запроса может быть зондирующим пакетом запроса IEEE 802.11. Необязательно, пакет может содержать особую информацию для уточнения намерения обнаружения конкретного типа устройства и настроек. Пакет может иметь следующую информацию:

Тип пакета: зондирующий пакет запроса

Адрес получателя: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

SSID: (широковещательный SSID: 0 - длина IE)

BSSID: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

Тип BSS: самоорганизующаяся одноранговая сеть

Другая информация (например, временная метка)

Особая информация:

Тип операции - запрос на обнаружение

Другая необязательная информация, характерная для устройства/конфигурации

3) Если зондирующий пакет запроса подтвержден, этап 306, то беспроводное устройство осуществляет проверку для определения того, отправлял ли он ранее зондирующий пакет запроса в текущем временном окне обнаружения, этап 307. Если нет, то зондирующий запрос принимается на обработку, и зондирующий пакет запроса отправляется, этап 310. В противном случае, беспроводное устройство может выбрать не отправлять зондирующий пакет запроса, этап 309, чтобы сократить использование беспроводного канала и помехи. Беспроводное устройство отвечает на зондирующий пакет запроса путем отправки зондирующего ответного пакета, этап 310, при условии, что формат и содержимое пакета взаимно согласованы и понятны устройствам, вовлеченным в процесс обнаружения. Например:

Зондирующий пакет запроса может быть зондирующим пакетом запроса IEEE 802.11. Необязательно, пакет может содержать особую информацию для уточнения намерения ответа на обнаружение для конкретного типа устройства и настроек. Пакет может иметь следующую информацию:

Тип пакета: зондирующий пакет запроса

Адрес получателя: индивидуальный адрес (для отправителя зондирующего запроса) или широковещательный адрес (если отправитель желает быть обнаруженным всеми находящимися по близости устройствами)

SSID: текущий SSID (если доступен)

BSSID: текущий BSSID (если доступен)

Тип BSS: самоорганизующаяся одноранговая

Другая информация (например, временная метка)

Особая информация:

Тип операции - запрос на обнаружение

Другая необязательная информация, характерная для устройства/конфигурации

В противном случае, устройство решает не принимать на обработку зондирующий пакет запроса и не отправлять зондирующий ответный пакет, этап 308. Тем не менее, зондирующий ответный пакет может быть использован для обнаружения соседних беспроводных устройств.

4) Когда окно обнаружения истекает для текущего интервала обнаружения, этап 312, устройство переходит в экономичный режим питания, этап 314, и не принимает или не отправляет никакие пакеты.

5) В режиме способности обнаружения беспроводное устройство повторяет операции с 1) по 4) (этапы 302-314).

Режим активного обнаружения

Блок-схема алгоритма работы в режиме активного обнаружения по Способу 1 показана на фиг.4.

Когда беспроводное устройство желает активно обнаружить другие устройства, беспроводное устройство выполняет следующее:

Выдает вызов запроса на сканирование (установка режима активного обнаружения, этап 400):

Сканирование (активное обнаружение других устройств)

Запрос на сканирование может иметь следующие параметры или использовать предварительно сконфигурированные значения по умолчанию:

Тип сканирования: активное сканирование

Особая информация IE (элементы информации): (по выбору)

2) Когда принимается вызов запроса на сканирование, беспроводной модуль выполняет следующее:

Устройство пробуждается, если оно находится в экономичном режиме питания, на период активного зондирования, этап 402, период времени не меньший, чем интервал обнаружения, например 2100 мс.

Беспроводное устройство выполняет следующее для каждого интервала активного зондирования, периода времени, не большего, чем окно обнаружения, например, 80 мс. Если беспроводное устройство не принимает никаких зондирующих пакетов запроса от других беспроводных устройств в текущем интервале зондирования, этап 403, то затем оно отправляет зондирующий пакет запроса в канал обнаружения, этап 404. В противном случае беспроводное устройство может выбрать не отправлять зондирующий пакет запроса для текущего интервала зондирования, этап 405, для сокращения использования канала и помех.

Зондирующий пакет запроса имеет формат и содержимое пакета, которые взаимно согласованы и понятны другим устройствам, вовлеченным в процесс обнаружения. Например:

Зондирующий пакет запроса может быть зондирующим пакетом запроса 802.11. Необязательно, пакет может содержать особую информацию для уточнения намерения запроса на обнаружение для конкретного типа устройства и настроек. Пакет может иметь следующую информацию:

Тип пакета: зондирующий пакет запроса

Адрес получателя: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

SSID: (широковещательный SSID: 0 - длина IE)

BSSID: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

BSS тип: самоорганизующаяся одноранговая

Другая информация (например, временная метка)

Особая IE:

Тип операции - запрос на обнаружение

Другая необязательная локальная информация

3) После отправки каждого зондирующего пакета запроса беспроводное устройство остается в пробужденном состоянии и прослушивает зондирующие ответные пакеты от других устройств, этап 406. Оно может осуществить это путем установления в позиции ожидания на каждом канале для прослушивания зондирующих ответных пакетов в течение периода времени.

Зондирующий ответный пакет имеет формат и содержимое пакета, которые взаимно согласованы и понятны другим устройствам, вовлеченным в процесс обнаружения. Например:

Зондирующий ответный пакет может быть зондирующим ответным пакетом IEEE 802.11. Необязательно, пакет может содержать особую информацию для уточнения намерения ответа на обнаружение для конкретного типа устройства и настроек. Пакет может иметь следующую информацию:

Тип пакета: зондирующий ответный пакет

Адрес получателя: индивидуальный адрес (для отправителя зондирующего запроса), или широковещательный адрес (если отправитель желает быть обнаруженным всеми находящимися по близости устройствами)

SSID: текущий SSID (если доступен)

BSSID: текущий BSSID (если доступен)

Тип BSS: самоорганизующаяся одноранговая

Другая информация (например, временная метка)

- Особая IE:

Тип операции: ответ на обнаружение

Другая необязательная локальная информация

4) Когда активный период зондирования истекает, этап 408, беспроводное устройство возвращается в свое начальное состояние, этап 410.

Временная диаграмма, иллюстрирующая пример активного обнаружения в соответствии с первым способом синхронизации, показана на фиг.5. Форма 500 волны представляет устройство B, такое как беспроводное устройство 14, показанное на фиг.1, в режиме способности обнаружения. Форма 502 волны представляет устройство C, такое как беспроводное устройство 16 на фиг.1, в режиме активного обнаружения. Форма 504 волны представляет устройство D в режиме активного обнаружения. Устройство B включается во время окна 512 обнаружения, которое повторяется каждый период 514 обнаружения или интервал. Между окнами обнаружения устройство B находится в экономичном режиме 516 питания. На примере фиг.5, окно 512 обнаружения составляет 100 мс и окно 514 обнаружения составляет 2000 мс.

Устройство C изначально находится в режиме способности обнаружения и начинает активное обнаружение в момент 520 времени в ответ на запрос пользователя. Например, устройство C включается на период 522 активного зондирования, который больше, чем период 514 обнаружения, применяемый в режиме способности обнаружения. На примере фиг.5, период активного зондирования составляет 2100 мс. Во время периода активного зондирования устройство C отправляет множество зондирующих запросов 524, отделенных интервалом 526 активного зондирования. Интервал 526 активного зондирования короче, чем окно 512 обнаружения, и выбран для того, чтобы гарантировать, что, по меньшей мере, один из зондирующих запросов принят во время окна обнаружения других беспроводных устройств, находящихся поблизости от устройства C. Устройство B принимает зондирующий запрос от устройства C во время окна обнаружения и отправляет запрос на обнаружение в момент 532 времени. Зондирующий ответ от устройства В и зондирующие ответы от других находящихся поблизости устройств накапливаются и сохраняются устройством C. В момент 534 времени период активного зондирования истекает, и устройство C возвращается в режим способности обнаружения. В режиме способности обнаружения устройство C включается во время окна обнаружения каждого периода обнаружения и находится в экономичном режиме питания в течение оставшейся части периода обнаружения.

Устройство D начинает активное обнаружение в момент 540 времени в течение периода 542 активного зондирования в ответ на запрос пользователя. Как показано на фиг.5, период 522 активного зондирования устройства C и период 542 активного зондирования устройства D частично перекрывают друг на друга во времени. Как дополнительно показано на фиг.5, устройство D прекращает отправку зондирующих запросов, когда оно выявляет устройство C, отправляющее зондирующие запросы в интервалах зондирования, которые перекрываются с периодом 522 активного зондирования устройства C. Устройство D отправляет зондирующие запросы в течение части периода 542 активного зондирования, который не перекрывается с периодом 522 активного зондирования, так как никакие зондирующие запросы от других устройств не выявляются во время этих интервалов зондирования. Устройство C отправляет зондирующие запросы во время периода 522 активного зондирования, так как никакие зондирующие запросы от других устройств не выявляются во время этих зондирующих интервалов. В способе обнаружения фиг.5, окно обнаружения устройств В, С и D не синхронизированы.

Способ 2

Беспроводные устройства периодически пробуждаются для поддержания обнаруживаемости. Этот способ позволяет одному беспроводному устройству в группе находящихся по близости беспроводных устройств передавать пакеты извещения во время окна пробуждения, чтобы добиться синхронизации.

Режим самозагрузки

Блок-схема алгоритма операций в режиме самозагрузки по Способу 2 показана на фиг.6.

Когда беспроводное устройство сначала выполняет самозагрузку и переключается в режим самозагрузки, этап 600, беспроводное устройство включает беспроводное радио, этап 602, и следует описанным ниже операциям самозагрузки.

1) Установиться в позиции ожидания на канале обнаружения и остаться пробужденным, этап 604.

2) Прислушаться к сигнальным пакетам, этап 606.

Сигнальный пакет может быть сигнальным пакетом IEEE 802.11 со следующей особой информацией:

Адрес получателя: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

SSID: (не содержит SSID IE)

BSSID: индивидуальный адрес портативного медиаплеера, отправляющего сигнальный пакет

Тип BSS: самоорганизующаяся одноранговая

Особая информация:

Тип операции: сигнальный

Другая необязательная локальная информация

3) Если сигнальный пакет принят, этап 608, то устройство выполняет следующее:

a) Использует сигнальный пакет для синхронизации внутренней временной метки, этап 610.

b) Настраивает окно обнаружения так, чтобы он был таким же, как и окно обнаружения отправителя сигнальных пакетов, этап 610.

c) Выжидает до истечения текущего окна, этапы 612, 616 и затем выходит из операции самозагрузки, этап 614.

4) В противном случае устройство не принимает сигнальный пакет в течение определенного промежутка времени (конфигурируемый параметр и по умолчанию составляет 3 Интервала Обнаружения (6000 мс), что изложено ниже), этап 608. В этом случае устройство выполняет следующее:

a) Отправляет сигнальный пакет, этап 620.

b) Выжидает до истечения текущего окна обнаружения, этапы 612, 616, и затем выходит из операции самозагрузки, этап 614.

Временная диаграмма, которая иллюстрирует операцию самозагрузки. В соответствии со вторым способом синхронизации, показанным на фиг.7, форма 700 волны представляет устройство A, такое как беспроводное устройство 12, показанное на фиг.1, в режиме пассивного обнаружения и отправки сигнальных пакетов, форма 710 волны представляет устройство B, такое как беспроводное устройство 14 на фиг.1 в режиме самозагрузки. Устройство A включается во время окна 712 обнаружения, которое повторяется каждый период 714 обнаружения. Между окнами обнаружения, устройство A находится в экономичном режиме 716 питания. Во время каждого окна обнаружения устройство A отправляет сигнальные пакеты и прислушивается к зондирующим ответам. На примере фиг.7 окно 712 обнаружения 712 составляет 100 мс и период 714 обнаружения составляет 2000 мс.

Беспроводная работа устройства В включается в момент 720 времени и оно прислушивается к сигнальному пакету в течение периода 722 времени прослушивания, который начинается в момент 724 времени. Период 722 прослушивания, по меньшей мере, такой же продолжительности, что и период 714 обнаружения, и предпочтительно приблизительно в три раза больше периода обнаружения. В момент 730 времени устройство B принимает сигнальный пакет и настраивает свою внутреннюю временную метку и окно обнаружения для синхронизации с устройством А. Затем устройство B переключается в режим способности обнаружения в момент 732 времени. Позже устройство B прислушивается к зондирующим запросам во время окон 734 обнаружения, которые синхронизируются с окнами обнаружения устройства А.

Режим способности обнаружения

Блок-схема алгоритма работы в режиме способности обнаружения по Способу 2 показана на фиг.8.

1) Беспроводное устройство переключается в режим способности обнаружения по требованию. Устройство выполняет следующее:

Устанавливается в режим способности обнаружения, этап 800.

Этот запрос может иметь следующие параметры или использует предварительно сконфигурированные значения по умолчанию:

Интервал Обнаружения, и

Окно Обнаружения.

2) В начале каждого Интервала Обнаружения беспроводное устройство пробуждается из экономичного режима питания и включает свой беспроводной адаптер на период времени, равный Окну Обнаружения, этап 802. В течение этого Окна устройство устанавливается в позиции ожидания на канале обнаружения, который обычно используется всеми устройствами с целью обнаружения.

3) Беспроводной модуль ожидает случайное время отсрочки передачи (для точной настройки конкретными беспроводными устройствами) и прислушивается к сигнальному пакету, этап 804.

Если сигнальный пакет принят, этап 806, то беспроводной модуль использует этот пакет для настройки своей внутренней временной метки, этап 808.

В противном случае сигнальный пакет не принимается в течение времени отсрочки передачи, этап 806. В этом случае беспроводной модуль отправляет сигнальный пакет, этап 810.

4) Во время Окна Обнаружения беспроводной модуль также прислушивается к зондирующему пакету запроса, этап 820.

Беспроводное устройство может подтвердить, что принятый пакет является зондирующим пакетом запроса путем сопоставления следующей информации:

SSID: (не содержит SSID IE)

BSSI: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

Тип BSS: самоорганизующаяся одноранговая

Особая информация:

Тип операции обнаружение

Другая необязательная локальная информация

Если пакет не является зондирующим пакетом запроса, этап 822, то зондирующий ответный пакет не отправляется, этап 824.

В противном случае пакет является зондирующим пакетом запроса.

Если беспроводной модуль не отправлял зондирующий ответный пакет или сигнальный пакет в текущем окне обнаружения, то отправляется зондирующий ответный пакет, этап 830.

Зондирующий ответный пакет может быть зондирующим ответным пакетом 802.11 с особой информацией такой как:

Адрес получателя: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

SSID: (не содержит SSID IE)

BSSID: индивидуальный адрес беспроводного устройства, отправившего зондирующий ответный пакет

Тип BSS: самоорганизующаяся одноранговая

Особая информация:

Тип операции зондирующий ответ

Другая необязательная локальная информация

В противном случае беспроводной модуль уже отправил сигнальный пакет или ответил зондирующим ответным пакетом. Беспроводной модуль больше не отправляет широковещательные зондирующие ответные пакеты.

Дополнительно, беспроводной модуль накапливает все зондирующие ответные пакеты, принятые от индивидуальных беспроводных устройств, и сохраняет их в информационном списке своих соседних беспроводных устройств, этап 832. Этот список может быть возвращен беспроводной услуге, которая в свою очередь дает отчет приложению по информационному запросу.

5) Когда Окно Обнаружения истекает, этап 834, беспроводное устройство возвращается в экономичный режим питания, этап 836, до тех пор, пока не начнется следующий интервал обнаружения.

6) Повторяются этапы 2)-5).

Режим Активного Обнаружения

Блок-схема алгоритма работы в режиме активного обнаружения по Способу 2 показана на фиг.9.

1) Беспроводное устройство переключается в режим активного обнаружения, этап 900, по требованию.

Вызывное устройство выполняет следующее:

Выдает запрос на активное обнаружение

Сканирование (для активного обнаружения других устройств)

2) Беспроводной модуль выжидает, пока не начнется следующее окно обнаружения. Затем беспроводное устройство пробуждается из экономичного режима питания и включает свой беспроводной адаптер на период времени, равный Окну Обнаружения, этап 902.

3) Во время Окна обнаружения беспроводной модуль продолжает выполнять операции, описанные в режиме способности обнаружения, этап 904, включая:

a) Прослушивание и отправку сигнального пакета,

b) Прослушивание зондирующих пакетов запроса и накапление информации о соседних устройствах, и

c) Ответ зондирующим ответным пакетом, если необходимо.

4) Дополнительно, беспроводной модуль отправляет зондирующий пакет запроса, этап 906.

Зондирующий пакет запроса может быть широковещательным зондирующим пакетом запроса 802.11 со следующей особой информацией:

Адрес получателя: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

SSID: (не содержит SSID IE)

BSSID: широковещательный адрес (FF-FF-FF-FF-FF-FF)

Тип BSS: самоорганизующаяся одноранговая

Особая информация:

Тип операции - зондирующий запрос

Другая необязательная локальная информация

Беспроводной модуль накапливает все принятые сигнальные пакеты, зондирующие пакеты запросов и зондирующие ответные пакеты от индивидуальных беспроводных устройств и сохраняет их в своем информационном списке соседних беспроводных устройств, этап 908. Этот список может быть возвращен беспроводной услуге, которая в свою очередь дает отчет приложению по информационному запросу.

5) Когда текущее окно обнаружения истекает, этап 910, устройство возвращается в начальное состояние (режим способности обнаружения), этап 912.

Временная диаграмма, которая показывает беспроводные устройства, выполняющие пассивное обнаружение и активное обнаружение, показана на фиг.10. Форма 1010 волны представляет устройство A, такое как устройство 12, показанное на фиг.1, в режиме способности обнаружения и отправляющее сигнальные пакеты. Форма 1012 волны представляет устройство B, такое как беспроводное устройство 14, показанное на фиг.1, в режиме способности обнаружения и не отправляющее сигнальные пакеты. Форма 1014 волны представляет устройство C, такое как беспроводное устройство 16, показанное на фиг.1, в режиме активного обнаружения. Устройство A отправляет сигнальный пакет в течение каждого окна 1020 обнаружения и прислушивается к зондирующим ответам во время окна обнаружения. Устройство B прислушивается к зондирующим запросам во время каждого окна 1020 обнаружения.

Устройство C переключается в режим активного обнаружения в момент 1030 времени и отправляет широковещательный зондирующий запрос в момент 1032 времени. Устройство B отправляет зондирующий ответ в момент 1034 времени в ответ на зондирующий запрос, отправленный устройством C. Устройство A не отвечает на широковещательный зондирующий запрос от устройства C, так как отправляет сигнальные пакеты, принимаемые устройством C. В конце окна обнаружения в момент 1040 времени активное обнаружение завершается, и устройство C возвращается в режим пассивного обнаружения. Как показано на фиг.10, каждое из устройств A, B и C прислушивается к зондирующим запросам в течение синхронизированных окон 1020 обнаружения и находится в экономичном режиме 1042 питания оставшуюся часть периода 1044 обнаружения. На примере на фиг.10, окно 1020 обнаружения составляет 100 мс и окно 1040 обнаружения составляет 2000 мс.

Помещение в кэш-память и Применение Результатов Обнаружения

Беспроводное устройство накапливает принятые сигнальные пакеты, зондирующие пакеты запросов и зондирующие ответные пакеты, отправленные из других беспроводных устройств, и сохраняет информацию об устройствах в своем информационном списке соседних устройств. Этот список может быть возвращен как результат обнаружения услуге верхнего уровня или приложению по запросу.

Беспроводное устройство может использовать информацию из информационного списка соседних устройств для установления синхронизации с обнаруженным беспроводным устройством.

Беспроводное устройство может иметь функцию определения возраста для удаления устаревших записей с информацией о беспроводных устройствах из своего информационного списка соседних устройств.

Особые Элементы Информации

Особая информация, которая содержится в сигнальных пакетах, зондирующих пакетах запросов и зондирующих ответных пакетах, может быть представлена в формате элемента информации (IE). IE - это объект вида тип-длина-значение, который используется для переноса информации переменной длины. Беспроводное устройство может дополнительно полагаться на особый элемент информации для вмещения информации для управления обнаружением и синхронизацией.

Например, особые IE могут использовать либо индивидуальный идентификатор IE, либо абонентский идентификатор IE (например, значение 221, определенное стандартом IEEE 802.11) с индивидуальным OUI и сочетанием типов OUI для собственной идентификации.

IE ID (1 байт) Длина (1 байт) OUI (3 байта) Тип OUI (1 байт) Другая информация (0-249 байт) 221 8-253 (например, 00-50-F2 для Microsoft) (индивидуальное значение с тем же OUI) Другая информация для обнаружения

Особый элемент информации может содержать следующий тип операции для управления обнаружением и синхронизацией:

Тип операции

- запрос на обнаружение - ответ на обнаружение

- сигнальный

Вышеизложенное описание и приложенные чертежи обеспечивают пример значений для различных параметров, таких как параметры согласования по времени. Должно быть понятно, что подобные значения приведены только как пример и не ограничивают объем данного изобретения.

Принимая во внимание несколько описанных таким образом аспектов, по меньшей мере, одного варианта осуществления этого изобретения, специалистам в данной области могут быть сделаны различные изменения, улучшения и усовершенствования. Подобные изменения, улучшения и усовершенствования будут подразумеваться как часть этого раскрытия и будут подразумеваться как не выходящие за рамки сущности и объема изобретения. Соответственно, предшествующее описание и чертежи приведены только в качестве примера.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат заключается в снижении энергопотребления и сохранении высокой пропускной способности при обнаружении беспроводным устройством других устройств беспроводной сети, находящихся поблизости. Сущность изобретения заключается в том, что беспроводное устройство в специализированной сети выявляет другие беспроводные устройства в радиодиапазоне и устанавливает синхронизацию с выявленными беспроводными устройствами. Беспроводное устройство работает в экономичном режиме питания и пробуждается, или включается, периодически или по требованию для осуществления обнаруживаемости. Принятый зондирующий пакет запроса или сигнальный пакет содержит информацию, которая позволяет принимающему беспроводному устройству обнаружить передающее беспроводное устройство. Беспроводное устройство может работать в режиме способности обнаружения или в режиме активного обнаружения. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ работы с беспроводным устройством в самоорганизующейся одноранговой сети, содержащий этапы, на которых:
производят операции с беспроводным устройством в режиме работы самоорганизующейся одноранговой сети, в котором беспроводные устройства соединяются напрямую друг с другом без использования беспроводной точки доступа или проводной сети, включая операции с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения, чтобы предоставить возможность обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств; операции в режиме способности обнаружения, включая чередование, во время режима способности обнаружения, между окном обнаружения периодического интервала обнаружения, в котором включается радио беспроводного устройства, и экономичным режимом питания периодического интервала обнаружения, в котором радио беспроводного устройства выключается, при этом сберегается энергия в режиме способности обнаружения при предоставлении возможности обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств; и
производят операции с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения для активного обнаружения соседних беспроводных устройств, которые находятся в режиме активного обнаружения или в режиме способности обнаружения.

2. Способ по п.1, в котором работа с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения содержит этапы, на которых:
прослушивают зондирующие пакеты запросов во время окна обнаружения;
если принятый зондирующий пакет запроса подтвержден и не был отправлен зондирующий ответный пакет в текущем окне обнаружения, отправляют зондирующий ответный пакет, содержащий идентификационную информацию; и
в противном случае, не отправляют зондирующий ответный пакет.

3. Способ по п.1, в котором работа с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения содержит этапы, на которых:
включают радио беспроводного устройства на период активного обнаружения в ответ на активацию режима активного обнаружения;
отправляют зондирующий пакет запроса в каждом интервале активного зондирования периода активного обнаружения, если никакое другое беспроводное устройство ранее не отправляло зондирующий пакет запроса в текущем интервале зондирования;
прослушивают принимаемые зондирующие пакеты запросов, принимаемые во время периода активного обнаружения;
сохраняют информацию, содержащуюся в каждом из принятых зондирующих ответных пакетов; и
возвращаются в режим способности обнаружения по истечении периода активного обнаружения.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых: включают радио беспроводного устройства в ответ на активацию
беспроводной работы;
прослушивают сигнальные пакеты в течение заданного времени;
если сигнальный пакет принят в течение заданного времени, выполняют настройку согласования по времени окна обнаружения в соответствии с параметрами, принятыми в сигнальном пакете; и
если сигнальный пакет не принят в течение заданного времени, отправляют сигнальный пакет.

5. Способ по п.1, в котором работа с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения содержит этапы, на которых:
прослушивают сигнальные пакеты в течение случайного времени отсрочки передачи;
если сигнальный пакет принят в течение случайного времени отсрочки передачи, то выполняют настройку согласования по времени окна обнаружения в соответствии с параметрами в принятом сигнальном пакете;
если сигнальный пакет не принят в течение случайного времени отсрочки передачи, отправляют сигнальный пакет;
прослушивают зондирующий пакет запроса во время окна обнаружения;
сохраняют информацию, относящуюся к принятым зондирующим пакетам запросов; и
отправляют зондирующий ответный пакет, если беспроводное устройство не отправило зондирующий ответный пакет или сигнальный пакет в текущем окне обнаружения.

6. Способ по п.1, в котором работа с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения содержит этапы, на которых:
включают радио беспроводного устройства во время окна обнаружения периодического интервала обнаружения в ответ на активацию режима активного обнаружения;
отправляют широковещательный пакет запроса во время окна обнаружения; и
сохраняют информацию, содержащуюся в ответных пакетах, отправленных другими беспроводными устройствами в ответ на широковещательный пакет запроса.

7. Беспроводное устройство, содержащее:
вычислительное устройство;
радио и
беспроводной модуль, логически соединенный с вычислительным устройством и с радио, при этом беспроводной модуль содержит процессор, запрограммированный командами для:
работы с беспроводным устройством в режиме работы самоорганизующейся одноранговой сети, в котором беспроводные устройства соединяются напрямую друг с другом без использования беспроводной точки доступа или проводной сети, включая работу с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения, чтобы предоставить возможность обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств, работу в режиме способности обнаружения, включая чередование, во время режима способности обнаружения, между окном обнаружения периодического интервала обнаружения, в котором включается радио беспроводного устройства, и экономичным режимом питания периодического интервала обнаружения, в котором радио беспроводного устройства выключается, при этом сберегается энергия в режиме способности обнаружения при предоставлении возможности обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств; и
работы с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения для активного обнаружения соседних беспроводных устройств, которые находятся в режиме активного обнаружения или режиме способности обнаружения, при этом работа с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения включает:
прослушивание зондирующих пакетов запросов во время окна обнаружения;
отправку зондирующего ответного пакета, содержащего идентификационную информацию, если принятый зондирующий пакет запроса подтвержден и не был отправлен зондирующий ответный пакет в текущем окне обнаружения; и
в противном случае, отсутствие отправки зондирующего ответного пакета.

8. Беспроводное устройство по п.7 в котором команды для работы с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения включают в себя команды для:
включения радио на период активного обнаружения в ответ на активацию режима активного обнаружения;
отправки зондирующего пакета запроса в каждом интервале активного зондирования периода активного обнаружения, если никакое другое беспроводное устройство ранее не отправляло зондирующий пакет запроса в текущем интервале зондирования;
прослушивания принимаемых зондирующих пакетов запросов, принимаемых во время периода активного обнаружения;
сохранения информации, которая содержится в каждом из принятых зондирующих ответных пакетов;
возвращения в режим способности обнаружения по истечении периода активного обнаружения.

9. Беспроводное устройство по п.7, в котором команды дополнительно включают в себя команды для:
включения радио в ответ на активацию беспроводной работы;
прослушивания сигнального пакета в течение заданного времени;
настройки согласования по времени окна обнаружения в соответствии с параметрами, принятыми в сигнальном пакете, если сигнальный пакет принят в течение заданного времени; и
отправки сигнального пакета, если сигнальный пакет не принят в течение заданного времени.

10. Беспроводное устройство по п.7, в котором команды для работы с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения включают в себя команды для:
прослушивания сигнального пакета в течение случайного времени отсрочки передачи;
настройки согласования по времени окна обнаружения в соответствии с параметрами в принятом сигнальном пакете, если сигнальный пакет принят в течение случайного времени отсрочки передачи;
отправки сигнального пакета, если сигнальный пакет не принят в течение случайного времени отсрочки передачи;
прослушивания зондирующего пакета запроса во время окна обнаружения;
сохранения информации, относящейся к принятым зондирующим пакетам запросов; и
отправки зондирующего ответного пакета, если беспроводное устройство не отправляло зондирующий ответный пакет или сигнальный пакет в текущем окне обнаружения.

11. Беспроводное устройство по п.7, в котором команды для работы с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения включают в себя команды для:
включения радио во время окна обнаружения периодического интервала обнаружения в ответ на активацию режима активного обнаружения;
отправки широковещательного пакета запроса во время окна обнаружения;
сохранения информации, содержащейся в ответных пакетах, отправленных другими беспроводными устройствами в ответ на широковещательный пакет запроса.

12. Машиночитаемый носитель информации, запрограммированный командами для исполнения способа работы с беспроводным устройством в самоорганизующейся одноранговой сети, содержащего этапы, на которых:
производят операции с беспроводным устройством в режиме работы самоорганизующейся одноранговой сети, в котором беспроводные устройства соединяются напрямую друг с другом без использования беспроводной точки доступа или проводной сети, включая операции с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения, чтобы предоставить возможность обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств; операции в режиме способности обнаружения, включая чередование, во время режима способности обнаружения, между окном обнаружения периодического интервала обнаружения, в котором
включается радио беспроводного устройства, и экономичным режимом питания периодического интервала обнаружения, в котором радио беспроводного устройства выключается, при этом сберегается энергия в режиме способности обнаружения при предоставлении возможности обнаружения посредством соседних беспроводных устройств и пассивного обнаружения соседних беспроводных устройств; и
производят операции с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения для активного обнаружения соседних беспроводных устройств, которые находятся в режиме активного обнаружения или в режиме способности обнаружения.

13. Машиночитаемый носитель информации по п.12, в котором работа с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения содержит:
прослушивание зондирующих пакетов запросов во время окна обнаружения;
отправку зондирующего ответного пакета, который содержит идентификационную информацию, если принятый зондирующий пакет запроса подтвержден и зондирующий ответный пакет не был отправлен в текущем окне обнаружения;
в противном случае, отсутствие отправки зондирующего ответного пакета.

14. Машиночитаемый носитель информации по п.12, в котором работа с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения содержит:
включение радио беспроводного устройства на период активного обнаружения в ответ на активацию режима активного обнаружения;
отправку зондирующего пакета запроса в каждом интервале активного зондирования периода активного обнаружения, если никакое другое беспроводное устройство ранее не отправляло зондирующий пакет запроса в текущем интервале зондирования;
прослушивание принимаемых зондирующих ответных пакетов, принимаемых во время периода активного обнаружения;
сохранение информации, содержащейся в каждом из принятых зондирующих ответных пакетов; и
возврат в режим способности обнаружения по истечении периода активного обнаружения.

15. Машиночитаемый носитель информации по п.12, в котором способ дополнительно содержит этапы, на которых:
включают радио беспроводного устройства в ответ на активацию беспроводной работы;
прослушивают сигнальный пакет в течение заданного времени;
если сигнальный пакет принят в течение заданного времени, то выполняют настройку согласования по времени окна обнаружения в соответствии с параметрами, принятыми в сигнальном пакете; и
если сигнальный пакет не принят в течение заданного времени, отправляют сигнальный пакет.

16. Машиночитаемый носитель информации по п.12, в котором работа с беспроводным устройством в режиме способности обнаружения содержит:
прослушивание сигнального пакета в течение случайного времени отсрочки передачи;
настройку согласования по времени окна обнаружения в соответствии с параметрами, принятыми в сигнальном пакете, если
сигнальный пакет принят в течение случайного времени отсрочки передачи;
отправку сигнального пакета, если сигнальный пакет не принят в течение случайного времени отсрочки передачи;
прослушивание зондирующего пакета запроса во время окна обнаружения;
сохранение информации, относящейся к принятым зондирующим пакетам запросов;
отправку зондирующего ответного пакета, если беспроводное устройство не отправило зондирующий ответный пакет или сигнальный пакет в текущем окне обнаружения.

17. Машиночитаемый носитель информации по п.12, в котором работа с беспроводным устройством в режиме активного обнаружения содержит:
включение радио беспроводного устройства во время окна обнаружения периодического интервала обнаружения в ответ на активацию режима активного обнаружения;
отправку широковещательного пакета запроса во время окна обнаружения; и
сохранение информации, содержащейся в ответных пакетах, отправленных другими беспроводными устройствами в ответ на широковещательный пакет запроса.