CN100469015C - 分布式无线个人区域网中的节能***及其方法 - Google Patents

Abstract

公开了在分布式无线个人区域网中的节能***及其方法。PS(节能)锚点通过用于基于无线移动特定网络的无线个人区域网中的媒体访问控制中的节能信息单元向信标组提供关于休眠设备的信息。因此，在给定无线个人区域网中所有设备可以根据设备希望与之通信的目的设备的休眠间隔来调度它们的活动模式和休眠模式。在设备保持它们的空闲状态时，这可以有效地降低设备等待目的设备从休眠模式唤醒为活动模式的必要性。因此，可以有效降低网络中所有设备的功耗。

Description

分布式无线个人区域网中的节能***及其方法

本申请要求于2004年6月14日提交的印度专利申请No.553/CHE/2004和于2004年12月23日提交的韩国专利申请No.2004-111380的权益，其全部内容援引于此以供参考。

技术领域

本发明涉及分布式无线个人区域网中的节能***以及方法，尤其涉及在分布式无线个人区域网中的、能够提供用于在基于移动特定(ad-hoc)网络的无线个人区域网中节能的媒体访问控制的节能***及其方法。

背景技术

WPAN(无线个人区域网)定义为在大约10米的私域中运行的网络。IEEE(电气和电子工程师协会)参与了确定用于这样的无线个人区域网的标准。UWB(超宽频带)通信技术可以在这样的个人区域网中提供多于几百兆比特每秒(Mbps)的传输速率。在WPAN中，在所有用于相互通信的设备之间共享媒体。如果可能，各个设备尝试处于节能状态来降低它们的电池电力消耗。

这需要用于控制设备的媒体访问的媒体访问方法，广义地说，包括怎样访问网络，怎样以期望的传输速率将数据发送到其它设备，怎样最佳使用媒体，怎样检测并消除(dissolve)信标冲突，以及怎样最佳使用电力。

用于WPAN的媒体访问控制方法可以分类成集中式访问方法和分布式访问方法。根据集中式访问方法，一个设备对整个网络运行以便管理并控制对所有设备的媒体访问。所有设备请求关于它们的、诸如网络参与和信道时间分配之类的媒体访问的集中式协调器的帮助。根据分布式访问方法，媒体访问统一分布在网络中的所有设备上，并且所有设备共享管理它们的相互媒体访问的负担。

图1是图解根据现有分布式访问方法的WPAN的视图。

参照图1，WPAN包括许多表示为点的设备。在各个设备周围画出的圆分别表示接收相应的设备的信标的范围。此外，包含在圆中的设备形成信标组。

基于分布式访问方法的WPAN不具有集中式协调器。在这种网络中，不包括独立的专用协调器，但是所有的设备都用作相互合作的轻便协调器(lightcoordinator)。此外，各个设备共享用于执行诸如信道时间分配、同步方法、节能之类的媒体访问控制所需的信息，用于向其它设备传输数据。该网络***称为特定型分布式无线个人区域网***。各个设备周期性广播关于它们的***设备的信息和关于分配到***设备的信道时间的信息。

分布的媒体访问控制方法依赖于称为“超帧(superframe)”的定时原理。这种超帧具有固定长度的时间，并且划分为多个称为“时隙”的时间窗口。这些时隙称为MAS(媒体访问时间片)。

一些时间片用于设备以发送信标，而剩下的时间片用于发送数据。发送信标的时间片称为“信标时间片”，而发送数据的时间片称为“数据时间片”。BP(信标时段)的长度可能小于数据时段的长度。信标时间片与超帧的开始部分一起出现。此外，根据所连接的设备的数目可以改变信标时间片的数目。

图2是图解现有超帧结构的示例的视图。

如图2所示的超帧结构基于由多频带OFDM(正交频分调制)联盟定义的规范。超帧由两种类型的MAS(媒体访问时间片)组成。一种类型是信标时间片MAS(a)，而另一种类型是数据时间片(c)。信标时段(b)由根据连接在同一信标组中的设备数量的信标时间片MAS组成。包括MAS c的MAS的剩下部分构成数据时段(d)，该数据时段由可以由网络中的设备使用以便将数据发送到网络中。

256个MAS(即信标时间片和数据时间片)构成一个65.536ms的超帧，并且MAS的各个持续时间相当于256μs。可以在正在由各个设备广播的信标中广播超帧结构的信息。由信标时段的开始确定超帧的开始时间，并且将其定义为BPST(信标时段开始时间)。

属于相同信标组的设备对超帧使用相同的信标时段开始时间。

设备可以将信息放入信标中诸如BPOIE(信标时段占用信息单元)之类的IE(信息单元)中，然后可以将信息广播到属于相同信标组的各个设备上。通过信标中的BPOIE可以广播信标时段中的信标时间片的信息占用状态。信标时段占用信息仅仅包括属于相同信标组的设备的信标信息。

在接收信标帧后，设备立即存储发送方的DEVID(设备ID)和在所接收到的信标中的时间片号。设备还将这种信息包含在将要在下一超帧期间中发送的BPOIE中。在当前超帧期间中所接收的信标的信息包含在将要在下一超帧期间中发送的信标时段占用信息中。

如果在预定数量的连续超帧期间，在相邻设备信标的信标时段占用信息中不能显示特定设备的设备ID，则表示相应的设备将在下一超帧期间将相应的信标时间片改变为空闲时间片。即使改变信标时间片，也可以保持DRP(分布式保留协议)，并且不需要重新协商。

在现有超帧结构中，MBOA-MAC(多频带OFDM联盟媒体访问控制)被定义为两种操作模式:活动模式和作为节能模式的休眠模式。在活动模式中，设备可以处于唤醒状态或者也可以处于睡眠状态以便降低功耗。在唤醒状态中，即使设备的发送部分和接收部分分别都不处于发送状态和接收状态，它们也消耗正常的运行电力。在睡眠状态中，设备通过关闭提供给设备的发送部分和接收部分的电力来使用最少的电力。在活动模式中，设备可以根据在信标时段预先声明的数据保留来将唤醒状态切换为睡眠状态或相反。

更有效的节能方法是休眠模式。处于休眠模式的设备通过它们的信标声明它们将要在几个超帧中处于休眠状态。在休眠模式中，设备处于深度休眠状态，并且不发送或接收信标。

在相应的信标组中的其它设备应该注意这样的声明，并且在休眠设备唤醒前，应该在它们的信标时段占用信息中连续地包括关于休眠设备的信息。此外，信标组中的设备应该在它们的本地数据库中保持关于休眠设备的信息，并且拒绝与休眠设备通信，直到休眠设备开始运行并发送信标为止。

然而，如在MBOA MAC v0.5规范中所讨论的那样，现有方法具有这样的问题:如果有任何设备不确认特定设备已经通过其声明它要进入休眠模式的意图的信标，则该设备不知道该休眠设备何时将返回到活动模式。

如果这样的设备希望与休眠设备通信，则该设备应该长时间处于唤醒状态，以便确认在哪个超帧中唤醒休眠设备。

相反，即使休眠设备从休眠模式中唤醒并进入活动模式，该设备也不知道其它设备是否已经在该设备本身的休眠期间中进入休眠状态。因此，该设备可以连续地长时间保持活动，以便于与这样的设备通信，并且这种长等待时间将导致相应的设备的电力贮存急剧降低。

在具有高度移动性的信标组的情况下，可能经常出现上述的状态。

发明内容

开发了本发明以便解决上面的缺点和与现有布置相关的其他问题。

本发明的一个方面是在分布式无线个人区域网中提供一种节能***及其方法，能够通过在基于非集中式网络拓扑的无线特定网络的UWB(超宽频带)无线个人区域网中分发各个设备的节能信息单元降低***电力消耗。

通过在分布式无线网络中提供节能方法来实质上实现上述和其它目的和优点。根据本发明，该方法包括:至少一个设备P成为PS(节能)锚点(anchor)并且PS锚点广播设备运行信息，该信息是关于信标组中的设备的运行状态的信息。

最好，但不是必需的，该设备运行信息包括节能信息，节能信息包括关于信标组的休眠设备的休眠信息。

最好，但不是必需的，休眠信息包括关于休眠设备的信息布置。

最好，但不是必需的，关于休眠设备的信息是3字节长。

最好，但不是必需的，关于休眠设备的信息包括至少休眠设备的地址信息和指示休眠设备唤醒的时间的休眠设备的唤醒时间信息之一。

最好，但不是必需的，休眠设备的唤醒时间信息是关于在休眠设备唤醒前剩余超帧的数量。

最好，但不是必需的，休眠设备的地址信息是2字节长，而休眠设备的唤醒时间信息是1字节长。

最好，但不是必需的，节能信息还包括休眠设备信标时间片位图信息，其通过使用包含信标组的设备的映射的信标时间片来指示休眠设备。

最好，但不是必需的，对休眠设备的信标时间片该位图的比特设置为“1”。

最好，但不是必需的，节能信息还包括至少关于节能信息的总长度的信息和节能信息的ID之一。

最好，但不是必需的，关于节能信息的总长度的信息是1字节长，节能信息的ID是1字节长。

最好，但不是必需的，在成为PS的步骤，至少一个设备P自动成为PS锚点。

此外，根据本发明，在分布式无线网络中的节能方法还包括:至少一个设备P成为PS(节能)锚点并广播设备运行信息，该信息是关于信标组中的设备的运行状态的信息。

最好，但不是必需的，设备运行信息包括节能信息，节能信息包括关于信标组的休眠设备的休眠信息。

最好，但不是必需的，至少一个设备P自动成为PS锚点。

通过在分布式无线网络中提供节能方法来实质上实现上述和其它目的和优点。根据本发明，该方法包括步骤:至少一个设备P自动成为PS(节能)锚点并且广播关于信标组中的设备的运行状态的信息；和在信标组中的至少一个设备知道相应的设备的运行状态并在节能状态中等待直到可以所述相应设备通信为止，其中该设备根据所述信息与相应设备进行通信。

最好，但不是必需的，该网络是UWB(超宽频带)无线个人区域网。

最好，但不是必需的，在广播步骤中，如果不存在当前运行的PS锚点但是在信标组中存在至少一个不是设备P的设备，则设备P选择作为PS锚点的设备。

最好，但不是必需的，在广播步骤中，如果在信标组中存在当前运行的PS锚点，但是在信标组中所有设备不能从当前运行的PS锚点接收关于运行状态的信息，设备P选择作为PS锚点的设备。

最好，但不是必需的，如果设备不能接收关于运行状态的信息，在每个由两个信标组中特定设备组成的组合间存在不被任何运行PS锚点通过信标广播同时确认的组合。

最好，但不是必需的，设备P或者连续接收用于其运行所需的电力，或者包括提供其运行所需的电力的电源设备。

最好，但不是必需的，设备P可以具有足够的存储器来存储信标组中所有设备的运行状态和用于在其本身的信标中的信息的至少一个字节。

最好，但不是必需的，在设备P作为PS锚点运行时，设备P不进入设备P不发送信标的节能状态。

最好，但不是必需的，关于运行状态的信息包括:关于作为信标组中存在的设备的、处于休眠模式的设备的信息，和关于设备从休眠模式切换到活动模式的时间点的信息。

最好，但不是必需的，关于运行状态的信息是以包含在由PS锚点广播的信标中的信息单元中的形式存在的。

最好，但不是必需的，信息单元包括:用于以至少一个比特为单位指示信标组中的设备中间的休眠设备的字段；和包括以相应于至少一比特为单位的至少一个字节为单位的、关于设备从休眠模式切换到活动模式的时间点的信息的字段。

最好，但不是必需的，在至少一个超帧期间，通过接收信标组中的设备的信标和信标组中的其它PS锚点的信标，来获得关于运行状态的信息。

最好，但不是必需的，该方法还包括步骤设备P作为PS锚点运行，然后在预定时间后放弃PS锚点的角色。

最好，但不是必需的，预定时间对应于在信标组中不存在其它设备的情况和在信标组中存在其它运行的PS锚点并且信标组中的所有设备可以从其它运行的PS锚点接收关于运行状态的信息的情况之一。

在本发明的另一方面，提供一种在基于无线移动特定网络的分布式无线网络中的节能***，包括:设备P，用于自动选择作为用来广播关于信标组中的设备的运行状态的PS(节能)锚点；和相邻设备，在节能状态中等待，直到依照该设备将根据该信息与之通信的相应设备的运行状态，能够与相应设备通信为止。

最好，但不是必需的，该网络是UWB(超宽频带)无线个人区域网。

最好，但不是必需的，在广播步骤中，如果不存在当前运行的PS锚点并且在信标组中存在至少一个不是设备P的相邻设备，则设备P选择作为PS锚点的设备。

最好，但不是必需的，如果存在当前运行的PS锚点但是在信标组中所有设备不能从当前运行的PS锚点接收关于运行状态的信息，则设备P选择作为PS锚点的设备。

最好，但不是必需的，如果设备不能接收关于运行状态的信息，则在每个由两个信标组中特定设备组成的组合间存在不被任何运行PS锚点通过信标广播同时确认的组合。

最好，但不是必需的，设备P或者连续接收其运行所需的电力，或者包括提供其运行所需的电力的电源设备。

最好，但不是必需的，设备P可以具有足够的存储器来存储信标组中所有设备的运行状态和用于在其本身的信标中的信息的至少一个字节。

最好，但不是必需的，在设备P作为PS锚点运行时，设备P不进入设备P不发送信标的节能状态。

最好，但不是必需的，关于运行状态的信息包括:关于作为信标组中存在的设备的、处于休眠模式的设备的信息，和关于设备从休眠模式切换到活动模式的时间点的信息。

最好，但不是必需的，关于运行状态的信息是以包含在由PS锚点广播的信标中的信息单元中的形式存在的。

最好，但不是必需的，信息单元包括:用于以至少一个比特为单位指示信标组中的设备中间的休眠设备的字段；和包括以相应于至少一比特为单位的至少一个字节为单位的、关于设备从休眠模式切换到活动模式的时间点的信息的字段。

最好，但不是必需的，在至少一个超帧期间通过接收信标组中的设备的信标来获得关于运行状态的信息和信标组中的其它PS锚点的信标。

最好，但不是必需的，设备P可以作为PS锚点运行，然后在预定时间后放弃PS锚点的角色。

最好，但不是必需的，预定时间对应于在信标组中不存在其它设备的情况和在信标组中存在其它运行的PS锚点并且信标组中的所有设备可以从其它运行的PS锚点接收关于运行状态的信息的情况之一。

附图说明

通过结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的上述目的和优点将会变得更加清楚，其中:

图1是图解根据现有分布式访问方法的WPAN的视图；

图2是图解现有超帧结构的示例的视图；

图3是图解包括与本发明一致的分布式WPAN中的节能***的网络的视图；

图4A是图解根据本发明示例性实施例的节能信息单元的结构的视图；

图4B是图解根据本发明另一实施例的节能信息单元的结构的视图；

图5A是图解根据本发明又一实施例的节能信息单元的结构的视图；

图5B是图解图5A的节能信息单元的单独字段的视图；

图6是解释当在与本发明一致的信标组中不存在PS锚点时设备P作为PS锚点运行的方法的流程图；

图7是图解包括运行的PS锚点的网络的视图；和

图8是解释当在信标组中存在PS锚点时设备P作为PS锚点运行的方法的流程图。

具体实施方式

将参照附图详细描述本发明特定示例性实施例。

在下面的描述中，即使在不同附图中同一附图标记也用于相同的单元。诸如结构详细内容和元件之类的特定项的描述仅仅提供来帮助理解本发明。因此，显而易见的是，可以不使用描述的这些项来实现本发明。此外，不详细描述公知的功能和结构，这是因为它们将混淆本发明。

图3是图解包括在与本发明一致的分布式WPAN中的节能***的网络的视图。

与本发明一致的节能***可以包含在基于非集中和分布方法的移动特定网络的UWB(超宽频带)WPAN(无线个人区域网)中，并且提供改进的MAC(媒体访问控制)。

与本发明一致的节能***可以确定所有设备何时切换到PS(节能)模式，以及何时唤醒它们以便通信。此外，节能***知道关于处于休眠模式设备(下面称为“休眠设备”)的信息和关于应该通过多少个超帧来使各个休眠设备唤醒的信息。为此，***可以用作PS锚点。

此外，本发明提供一种方法，该方法允许新进入信标组并因此不具有先前的休眠设备的信息的新设备或者由于其休眠导致不具有关于当前休眠设备的信息的设备，来了解信标组的休眠设备和休眠设备切换到活动模式的超帧。

参照图3，两个信标组在网络中被表示为圆圈。这两个信标组具有包括PS锚点P1、P2和P3以及休眠设备H1和H2的几个设备。

PS锚点P1、P2和P3帮助通过网络实现信标组中的各个设备广播节能状态。即，它们通过网络广播关于信标组中的设备间的休眠设备的信息，以及关于何时唤醒休眠设备(下面称为“节能状态”)的信息。

与本发明一致的***中的所有设备可以执行PS锚点的功能，并且在信标组中可以包含至少一个PS锚点。此外，如果不再需要，甚至当前作为PS锚点运行的设备也可以放弃PS锚点的角色。

在网络中的设备执行选择并放弃PS锚点的角色的处理，而不需要请求任何要与相邻设备交换的额外控制消息，并且不需要使用正在通过信标广播的信息单元。

每个PS锚点P1、P2和P3应该具有下面的条件。

首先，它应该连续地接收稳定的电源，或者应该是可以提供这样的电源的电源设备。其次，PS锚点应该具有足够的存储器来存储信标组中的休眠设备的状态。再次，PS锚点应该具有足够的空闲字节来发送关于信标中的休眠设备的信息。最后，PS锚点应该自动扮演PS锚点的角色，并且在其作为PS锚点运行时不应该进入节能模式。

每个PS锚点P1、P2和P3包括一个装置，用于传播关于休眠设备H1和H2的信息和关于应该通过多少超帧以便各个休眠设备唤醒的信息。为此，PS锚点P1、P2和P3在它们的信标组中使用称为PSIE(节能信息单元)的信息单元来声明在它们的信标组中的设备的节能状态。即，PS锚点P1、P2和P3广播在它们的信标组中分别广播PSIE。PSIE是关于信标组中的设备的运行状态的信息。

因此，不需要打算与休眠设备H1和H2通信的设备连续地保持活动模式，并且这些设备可以根据节能状态通过节能信息单元执行用于休眠状态和唤醒状态的时间管理。这导致所有的设备具有节能效果。

图4A是图解根据本发明一个实施例的节能信息单元(PSIE)的结构的视图。参照图4A，PSIE包括单元ID字段、长度字段和休眠信息(HI)字段。

单元ID表示PSIE的ID，长度是关于PSIE的总长度的信息。参照图4A，单元ID字段是1字节长，长度字段是1字节长。然而，这不应被认为是限制。各个字段的长度按需要是可变的。

HI是关于信标组中的休眠设备的。HI由N个休眠设备信息(HDI)子字段HDI-1到HDI-N组成。“N”对应于在相应PS锚点的信标组中存在的休眠设备数量。参照图4A，HDI的子字段是3字节长，因此，由N个HDI子字段组成的HI字段是3N字节长。当然，HDI子字段的长度按需要是可变的。

HDI包括休眠设备的地址信息和唤醒时间信息。地址信息标识休眠设备。即，地址信息用于确定哪个设备是休眠设备。

“休眠设备的唤醒时间信息”是关于休眠设备唤醒的时间的，并且可以用唤醒倒计时(WC)信息来表示。WC信息是关于在休眠设备唤醒之前剩余的超帧的数量。例如，如果“WC”是“2”，则休眠设备在两个超帧后唤醒，如果“WC”是“0”，则休眠设备在下一超帧中唤醒。

简而言之，如图4A所示，HDI子字段由休眠设备地址(HDA)子字段和WC子字段组成。HDA子字段是2字节长，而WC字段是1字节长。HAD子字段和WC子字段的长度按需要是可变的。

图4B是图解根据本发明另一实施例的PSIE的结构的视图。参照图4B，PSIE包括单元ID字段、长度字段、休眠设备信标时间片位图(HDBSB)字段和HI字段。

由于单元字段、长度字段和HI字段与图4A中的相同，所以省略对它们的描述。下面，只进行关于HDBSB的字段的描述。如图4B所示，HDBSB字段是K字节长。“K”按需要是可变的。

HDBSB是通过使用包含信标组的设备的映射的信标时间片的位图来指示休眠设备的信息。更特别地，对休眠设备的信标时间片，HDBSB的比特设置为“1”。

例如，如果HDBSB的第一、第四和第十六比特设置为“1”，则确定通过第一、第四和第十六信标时间片传输信标的设备为休眠设备。

图5A是图解根据本发明又一实施例的节能信息单元的结构的视图。

参照图5A，节能信息单元包括唤醒间隔(a)、PS信标(b)、长度(c)和单元ID(d)的字段。

节能信息单元包括关于休眠设备的信息和关于应该通过多少超帧以便各个休眠设备唤醒的信息。字段的长度是可变的，并且取决于相应的PS锚点的信标组中的休眠设备的数量。

PS锚点可以通过先前从相应的休眠设备接收的信标和通过另一个PS锚点接收的信标，确认关于将包含在节能信息单元中的休眠设备的信息。

唤醒间隔(a)包括关于休眠设备从休眠模式唤醒的间隔信息。唤醒间隔(a)的长度根据休眠的设备的数量是可变的，并且一个字节的字段对应于一个设备。

PS信标(b)是用于指示信标组中设备中间的休眠设备的字段。PS信标(b)是相当于三字节长度的24比特位图。映射PS信标(b)中的各个比特以便匹配信标时段中的信标时间片。

长度(c)指示整个节能信息单元的长度，而单元ID(d)表示节能信息单元的ID。

将参照图5B解释节能信息单元，PS锚点通过网络使用节能信息单元来声明信标组中不同设备的节能状态。

图5B是图解图5A的节能信息单元的单独字段的视图。

图5B中作为示例图解的PS信标(e)对应于图5A的PS信标(b)，而图5B中作为示例图解的唤醒间隔(f)对应于图5A的唤醒间隔(a)。

PS信标(e)是包括至少一比特的位图。PS信标(e)可以表示为具有与可以包含在信标组中的设备的全部数量一致的比特数的位图，并且最好对应于具有三字节长度的字段。映射PS信标(e)中的各个比特以便与信标时段中的信标时间片一致。如果PS信标的任意比特被设置为“1”，则表示对应于该比特的时间片正在发送信标的设备是休眠设备。

唤醒间隔(f)是以一字节为单位的连续字段，并且其大小根据休眠设备的数量是可变的。唤醒间隔(f)的各个字节包括关于休眠设备和休眠模式的信息。

唤醒间隔(f)的第一字节值对应于在PS信标(e)的位图中具有值“1”的项中间的第一个出现的项。类似地，第二字节对应于在PS信标(e)的位图中具有值“1”的项中间的第二个出现的项。因此，唤醒间隔(f)的各个字节对应于作为在PS信标(e)的位图中具有值“1”的设备的休眠设备，并且包括关于对应于各个字节的休眠设备的休眠模式的信息。

参照图5B，可以通过PS信标(e)识别出通过第一、第四和第十六信标时间片发送信标的设备处于休眠状态，并且通过唤醒间隔(f)的第一到第三字节广播关于休眠设备从休眠状态中唤醒的间隔的信息。

在信标组中的各个设备可以通过从PS锚点接收到的节能信息单元识别出休眠设备。因此，任何希望与休眠设备通信的设备都可以确定当休眠设备切换到长节能模式时的切换时间以及休眠设备唤醒为活动模式的时间。这种类型的调度睡眠和唤醒可以降低电池电力消耗，并增加特定网络的维持时间。

下面将解释网络中特定设备自动选择和放弃PS锚点的角色的方法。

如上所述，具有PS锚点特性的设备(下面称为‘设备P’)首先判断是否在设备P的信标组中存在任何运行的PS锚点以便自动作为PS锚点运行。根据运行的PS锚点的存在/不存在，以不同的方法执行该判断。

为此，设备P从相邻设备接收信标，并且根据接收的信标判断是否在信标组中存在PS锚点。

图6是解释当在根据本发明的信标组中不存在PS锚点时设备P作为PS锚点运行的方法的流程图。

如果判断在信标组中不存在PS锚点，则设备P应该检查它是否可以为信标组中至少一个相邻设备提供节能信息单元。即，设备P判断在其信标组中是否存在任何运行的设备。

设备P从信标组中的相邻设备接收信标(步骤S601)，并且判断在其信标组中是否存在其它设备。设备P可以使用从相邻设备独立接收到的BPOIC(信标时段占用信息单元)容易地判断其信标组中其它设备的存在(步骤S603)。

如果判断存在这样的设备，则设备P作为PS锚点运行对网络是有益的，并且设备P可以自动成为PS锚点(步骤S605)。

下面将参照图7和8解释当在信标组中当前存在PS锚点时设备P作为PS锚点运行的方法。

如果在设备P的信标组中存在PS锚点，则应该检查是否设备P的所有相邻设备由PS锚点服务。

在设备P的信标组中的两个特定设备可以尝试相互通信，并且其中之一可以是休眠设备。因此，这样的两个设备应该同时由运行的PS锚点之一确认。否则，这两个设备不能确认相互的情况。

设备P使用相邻设备的信标时段占用信息和在设备P的信标组中发现的PS锚点的信标时段占用信息来判断这样的状态。

图7是图解包括运行的PS锚点的网络的视图。

参照图7，设备P的信标组包括运行的PS锚点P1、P2和P3。位于信标组的中心的设备P希望成为PS锚点。

设备H是休眠设备，并且设备Y希望与休眠设备H通信。

设备Y可以从PS锚点P3接收节能信息单元，但不能从PS锚点P1接收节能信息单元。因此，它不能确认休眠设备H是否处于休眠状态。在这种情况下，如果设备P作为PS锚点运行，可以降低设备Y与休眠设备H不必要的通信尝试。

如上所述，即使存在不同时由信标组中的一个PS锚点确认的一对设备(例如设备Y和H)，该设备作为PS锚点运行也是有益的。

图8是解释当在信标组中存在PS锚点时设备P作为PS锚点运行的方法的流程图。

设备P从信标组中的相邻设备接收信标，并且从PS锚点P1、P2和P3接收节能信息单元(步骤S801)。

设备P判断设备P的信标组中所有成对设备是否可以从运行的PS锚点接收节能信息单元。这可以通过将在设备P的信标时段占用信息中存在的相邻设备组对，以及确认是否在设备P的信标组的其它PS锚点的信标时段占用信息中存在该相邻设备对来判断(步骤S803)。

如果所有设备对满足步骤S803，则设备P的信标组中的所有设备对都可以从运行的PS锚点接收节能信息单元，因此，设备P判断成为PS锚点是无用的。同时，如果某些设备对存在于运行的PS锚点的范围外，设备P判断成为PS锚点是有益的(步骤S805)。

如果这样做是有益的，则设备P可以成为PS锚点。

在PS锚点在数个超帧期间接收信标时段的信标之后，由将来的PS锚点执行上述算法。因此，PS锚点应该具有足够的关于信标组其它PS锚点的信息。根据该信息确定是否成为PS锚点，并且在下一个信标期间以节能信息单元的形式声明。此外，反映一个设备特性的信标的字段可以用于表示对应的设备是PS锚点。

下面，将解释作为PS锚点运行的设备放弃PS锚点的角色的方法。甚至作为PS锚点运行的设备也可以放弃PS锚点的角色。

作为PS锚点运行的设备应该周期性地确认该设备是否继续作为PS锚点运行。参照图6和图8，这可以根据其它PS锚点的存在/不存在而通过两种不同的判断方法来判断。即使PS锚点判断两种判断方法之一不满足，它也可以放弃PS锚点的角色。

根据本发明，从活动模式切换休眠模式的设备如下运行。

由处于休眠模式的设备执行的操作与根据现有技术解释的相同。进入休眠模式的设备应该通过其信标声明关于其进入休眠模式的信息。该信息由所有PS锚点通知并包含在其后要广播的节能信息单元中。在休眠设备的信标中声明的数量的超帧期间，休眠设备不需要发送或读取信标。从休眠模式中唤醒的设备应该读取所有的信标和全部超帧，以便获得网络快照并保留DRP(分布保留协议)。

下面将解释一个设备与另一个休眠设备通信的方法。

例如，假设在设备P是设备H和Y的信标组的PS锚点的状态下，设备Y希望与休眠设备H通信。在这种情况下，设备Y可以处于两种情况之一。

第一种情况是当设备H声明要进入休眠模式时，设备Y处于网络中，并具有关于设备H在何时将唤醒的信息。

第二种情况是当设备Y移动到设备H的信标组时，它通过PS锚点P的节能信息单元了解设备H处于休眠状态。从该信息中，设备H了解设备H将在休眠模式中经过多少超帧。

设备Y应该推迟发送帧，直到设备H唤醒为止。在设备H唤醒的超帧中，设备Y接收设备H的信标，确定它是否还处在信标组中，然后发送帧。因此，设备Y不需要连续地处于活动模式以便与设备H通信或尝试与设备H通信，因此可以降低整个***的功耗。

通过根据本发明的PS锚点，从休眠模式唤醒的设备可以获得关于在其休眠模式期间进入休眠模式的其它设备的信息。因此，设备不需要连续地处于活动模式以便与休眠设备通信或尝试与休眠设备通信。这非常有助于整个***的节能方面。

此外，即使存在具有高度移动性的设备并且信标组的压缩(constriction)经常改变，该设备也可以获得关于处于休眠模式的设备的信息和外信标组之外的设备的信息，并且可以应付这样的情况。

根据上述的方法，在分布式无线个人区域网中的节能***可以以节能方式运行。

如上所述，根据本发明，提供一个设备自动作为PS锚点运行以及放弃PS锚点角色的方法。

此外，根据本发明，在网络中的设备可以识别关于处于休眠模式的设备的信息。此外，即使设备不能从进入到休眠模式的设备直接获得关于进入休眠模式的信息，它也可以获得当前休眠的设备的信息。

此外，根据本发明，提供了可以识别超真的方法，其中在该超帧期间休眠设备切换到活动模式。

因此，在给定无线个人区域网中的所有设备可以根据设备希望与之通信的目的设备的休眠间隔，来调度它们的活动模式和休眠模式。在设备保持它们的空闲状态时，这可以有效地降低设备等待目的设备从休眠模式唤醒为活动模式的必要性。因此，可以有效降低网络中所有设备的功耗。

尽管已参照本发明的确定优选实例表示和描述了本发明，但本领域内的普通技术人员将理解的是，可在不背离由所附权利要求书限定的本发明宗旨和范围的前提下对本发明进行各种形式和细节上的修改。

Claims (41)

1.一种分布式无线网络中的节能方法，包括:

至少一个设备P成为节能锚点；和

节能锚点广播关于信标组中的各设备的运行状态的设备运行信息，其中该设备运行信息包括节能信息，而该节能信息包括关于信标组中休眠设备的休眠信息。

2.如权利要求1所述的节能方法，其中，休眠信息包括关于休眠设备的信息布置。

3.如权利要求2所述的节能方法，其中关于休眠设备的信息是3字节长。

4.如权利要求2所述的节能方法，其中，关于休眠设备的信息包括至少休眠设备的地址信息和指示休眠设备唤醒的时间的休眠设备的唤醒时间信息之一。

5.如权利要求4所述的节能方法，其中，休眠设备的唤醒时间信息是关于在休眠设备唤醒前剩余超帧的数量。

6.如权利要求5所述的节能方法，其中，休眠设备的地址信息是2字节长，而休眠设备的唤醒时间信息是1字节长。

7.如权利要求2所述的节能方法，其中，节能信息还包括休眠设备信标时间片位图信息，其通过使用包含信标组的设备的映射的信标时间片来指示休眠设备。

8.如权利要求7所述的节能方法，其中，对休眠设备的信标时间片该位图的比特设置为“1”。

9.如权利要求1所述的节能方法，其中，节能信息还包括至少关于节能信息的总长度的信息和节能信息的ID之一。

10.如权利要求9所述的节能方法，其中，关于节能信息的总长度的信息是1字节长，节能信息的ID是1字节长。

11.如权利要求1所述的节能方法，其中，节能信息还包括休眠设备信标时间片位图信息，其通过使用包含信标组的设备的映射的信标时间片来指示休眠设备。

12.如权利要求11所述的节能方法，其中，对休眠设备的信标时间片该位图的比特设置为“1”。

13.如权利要求1所述的节能方法，其中，在成为节能锚点的步骤，至少一个设备P自动成为节能锚点。

14.一种在分布式无线网络中的节能方法，包括:

至少一个设备P自动成为节能锚点并广播关于信标组中的设备的运行状态的信息；和

在信标组中的至少一个设备根据所述信息，知道将要与其通信的相应设备的运行状态，并在节能状态中等待直到能与所述相应设备通信为止。

15.如权利要求14所述的节能方法，其中该网络是无线个人区域网。

16.如权利要求14所述的节能方法，其中在广播步骤中，如果不存在当前运行的节能锚点并且在信标组中存在至少一个不是设备P的设备，则设备P自动成为节能锚点。

17.如权利要求14所述的节能方法，其中在广播步骤中，如果在信标组中存在当前运行的节能锚点，但是在信标组中的所有设备不能从当前运行的节能锚点接收关于运行状态的信息，则设备P自动成为节能锚点。

18.如权利要求17所述的节能方法，其中如果所有设备不能接收关于运行状态的信息，则在每个由两个信标组中的特定设备组成的组合间存在不被任何运行节能锚点通过信标广播同时确认的组合。

19.如权利要求14所述的节能方法，其中，设备P或者连续接收其运行所需的电力，或者包括提供其运行所需的电力的电源设备。

20.如权利要求14所述的节能方法，其中，设备P具有足够的存储器来存储信标组中所有设备的运行状态和用于在其本身的信标中的信息的至少一个字节。

21.如权利要求14所述的节能方法，其中，在设备P作为节能锚点运行时，设备P不进入设备P不发送信标的节能状态。

22.如权利要求14所述的节能方法，其中关于运行状态的信息包括:关于作为信标组中存在的设备的、处于休眠模式的设备的信息，和关于设备从休眠模式切换到活动模式的时间点的信息。

23.如权利要求22所述的节能方法，其中关于运行状态的信息是以包含在由节能锚点广播的信标中的信息单元的形式存在的。

24.如权利要求23所述的节能方法，其中信息单元包括:用于以至少一个比特为单位指示信标组中的设备中间的休眠设备的字段，和包括以相应于至少一比特为单位的至少一个字节为单位的、关于设备从休眠模式切换到活动模式的时间点的信息的字段。

25.如权利要求22所述的节能方法，其中在至少一个超帧期间，通过接收信标组中的设备的信标和信标组中的其它节能锚点的信标，来获得关于运行状态的信息。

26.如权利要求14所述的节能方法，还包括步骤:设备P作为节能锚点运行，然后在预定条件发生后放弃节能锚点的角色。

27.如权利要求26所述的节能方法，其中，预定条件对应于在信标组中不存在其它设备的情况和在信标组中存在其它运行的节能锚点并且信标组中的所有设备能从其它运行的节能锚点接收关于运行状态的信息的情况之一。

28.一种在基于无线移动特定网络的分布式无线网络中的节能***，该***包括:

设备P，用于自动选择作为用来广播关于信标组中设备的运行状态信息的节能锚点；和

至少一个相邻设备，根据所述信息，按照将要与其通信的相应设备的运行状态，在节能状态中等待，直到能够与所述相应设备通信为止。

29.如权利要求28所述的节能***，其中该网络是超宽频带无线个人区域网。

30.如权利要求28所述的节能***，其中，如果不存在当前运行的节能锚点并且在信标组中存在至少一个不是设备P的相邻设备，则设备P选择作为节能锚点。

31.如权利要求28所述的节能***，其中，如果存在当前运行的节能锚点，但是在信标组中所有设备不能从当前运行的节能锚点接收关于运行状态的信息，则设备P选择作为节能锚点。

32.如权利要求31所述的节能***，其中，如果设备不能接收关于运行状态的信息，则在每个由信标组中的两个特定设备组成的组合间存在不被任何运行节能锚点通过信标广播同时确认的组合。

33.如权利要求28所述的节能***，其中，设备P或者连续接收其运行所需的电力，或者包括提供其运行所需的电力的电源设备。

34.如权利要求28所述的节能***，其中，设备P具有足够的存储器来存储信标组中所有设备的运行状态和用于在其本身的信标中的信息的至少一个字节。

35.如权利要求28所述的节能***，其中在设备P作为节能锚点运行时，设备P不进入设备P不发送信标的节能状态。

36.如权利要求28所述的节能***，其中关于运行状态的信息包括:关于作为信标组中存在的设备的、处于休眠模式的设备的信息，和关于设备从休眠模式切换到活动模式的时间点的信息。

37.如权利要求36所述的节能***，其中关于运行状态的信息是以包含在由节能锚点广播的信标中的信息单元的形式存在的。

38.如权利要求37所述的节能***，其中信息单元包括:用于以至少一个比特为单位指示信标组中的设备中间的休眠设备的字段，和包括以相应于至少一比特为单位的至少一个字节为单位的、关于设备从休眠模式切换到活动模式的时间点的信息的字段。

39.如权利要求36所述的节能***，其中在至少一个超帧期间通过接收信标组中的设备的信标和信标组中的其它节能锚点的信标，来获得关于运行状态的信息。

40.如权利要求28所述的节能***，其中设备P能作为节能锚点运行，然后在预定条件发生后放弃节能锚点的角色。

41.如权利要求40所述的节能***，其中，预定条件对应于在信标组中不存在其它设备的情况和在信标组中存在其它运行的节能锚点并且信标组中的所有设备能从其它运行的节能锚点接收关于运行状态的信息的情况之一。

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