JP2009512258A - モバイルデバイスの電力管理 - Google Patents

Abstract

本開示は、モバイル通信デバイスとその省電力特性の制御方法に関する。モバイル通信デバイス中のプロセッサが、第１のネットワーク中でサーバとのネットワーク接続を確立するために用いられる。さらに、このモバイルデバイスはトランシーバを含み、このトランシーバは、到来するコールリクエストが第２のネットワークを介して受信されているか否かを決定するために、サーバへのメッセージの送信を始動する。都合のよいことに、このトランシーバは、サーバとの接続がないときは、選択可能な時間間隔中、低電力モードで動作する。
【選択図】 図３

Description

本開示は、一般的には電気通信に関し、より具体的にはモバイル通信デバイスのためのコールセットアップ情報(call set-up information）を電力効率よく検索(retrieving)するシステムおよび方法に関する。

無線情報サービスに関する要求はこれまで多くの無線ネットワークの開発をもたらしてきた。ＣＤＭＡ２０００ １ｘは広域の電話サービスやデータサービスを提供する無線ネットワークの単に１つの例である。ＣＤＭＡ２０００ １ｘは、第三世代パートナーシップ・プロジェクト２（３ＧＰＰ２）によって公表された、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）技術を使った無線スタンダードである。ＣＤＭＡは拡散スペクトラム処理(spread-spectrum processing)を用いて１つの共通の通信媒体(a common communications medium)を複数のユーザにシェアすることを可能にする技術である。ヨーロッパにおいて一般に使用されており、競合する１つの無線ネットワークは、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ(Global System for Mobile Communications)（ＧＳＭ）である。ＣＤＭＡ２０００ １ｘとは違って、ＧＳＭは狭帯域時分割多元接続（ＴＤＭＡ）を用いて無線電話および無線データサービスをサポートしている。他のいくつかの無線ネットワークとしては、電子メールやウェブブラウジングの用途に適したデータレートで高速のデータサービスをサポートするジェネラルパケット無線サービス(General Packet Radio Service)（ＧＰＲＳ）や、音声および映像の用途向けに広帯域の音声およびデータを伝送できるユニバーサルモバイル電気通信システム(Universal Mobile Telecommunications System)（ＵＭＴＳ）が含まれる。

一般に、これらの無線ネットワークは、セルラー技術(cellular technology)を用いた広域ネットワークとして捉えることができる。セルラー技術は、地理的にカバーする領域をいくつかのセルに分割するというトポロジー(topology)に基づいている。これらのセルのそれぞれにおいて固定基地局(fixed base transceiver station)（ＢＴＳ）がモバイルユーザと通信をおこなう。カバー領域には通常１つの基地局制御装置(base station controller)（ＢＳＣ）が使用され、その領域内の複数のＢＴＳの制御と、種々のパケット交換ネットワークおよび回線交換ネットワークに適切なゲートウェイへの通信経路の決定がなされる。

これら種々の無線広域ネットワーク技術を利用したモバイル通信デバイスの進歩における関心事は、その基礎となる技術そのものの進歩における関心事とほぼ同程度に重要である。より具体的には、モバイル通信デバイスに用いられる電池の寿命を延ばす電力管理技術もしくは省電力技術は特に関心のある１つの分野であった。セルラーＣＤＭＡネットワークにおいて使用される１つの一般的な手法として、ページングチャンネル(paging channel)の使用、および時としてクイックページングチャンネル(quick paging channel)の使用がある。ページングチャンネルは、セルラーホンまたは他のタイプの無線ターミナルのようなモバイルデバイスに対して、入ってくる通信要求(an incoming request to communicate)がペンディング(pending)であることを通知するためにしばしば使用される。このようなページングチャンネルの使用は、ページングチャンネルをリスニング(listening)するために割り当てられたタイムスロットを除く全ての時間において、モバイルデバイスがしばしば「スリープモード」(“sleep mode”)と称される低電力モードにいることを許容するものである。もしコールがペンディングでなければ、モバイルデバイスは、スリープモードに戻る前にページングチャンネル上の割り付けられたスロットをリッスン(listen)するに十分長い期間、アクティブな状態を維持するだけでよい。他の技術はクイックページングチャンネルの使用で、この技術において、モバイルデバイスは、ページングチャンネル上のスロットをリッスン(listen)するに十分長い期間アクティブ状態を維持する必要があるか否かを決定するために、より短い時間内においてもクイックページングチャンネルをリッスンする。

無線情報サービスへの要求が増加の一途をたどるにつれ、モバイルデバイスは統合化された音声、データ、ストリーミングメディアをサポートするために進化し、また一方では、広域セルラーネットワークと無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）との間でシームレスなネットワークカバレージを提供している。一般に無線ＬＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはそれに類するもののように、スタンダードなプロトコルを使用した比較的小さな地理的領域を対象とした電話サービスおよびデータサービスを提供する。無線ＬＡＮの存在は、そのインフラを使って無認可のスペクトラム(unlicensed spectrum)にまでセルラー通信を拡大することにより、広域セルラーネットワークにおけるユーザ収容力増加のためのユニークな機会を提供している。

しかしながら、ＣＤＭＡやその他のセルラーネットワークと違って、無線ＬＡＮにおける伝送メディア(transmission medium)への接続(access)は、非同期またはランダムに発生する。したがって、前述の伝統的なＣＤＭＡページングチャンネルまたはクイックページングチャンネルは、それが共通のクロックに同期しているモバイルデバイスにすがるものであるため、無線ＬＡＮの環境下では実行させることができない。いくつかの無線ＬＡＮ環境においてパワーセーブモードは意図されておらず、その結果、そのような無線ＬＡＮを使用したモバイル通信デバイスは、常にアクティブモードにおかれる。他の例で、ある無線ＬＡＮ技術では、どのモバイルデバイスが待機データ(waiting data)を持っているかを見分ける情報パケット（例えば、８０２．１１ｂ／ｇネットワークにおけるＴＩＭパケット）を周期的に発信するなど、いくつかのパワーセーブ技術が実行されている。しかしながら、情報パケットがいつ発信されるかをいかなる同期情報もなく知るには、モバイルデバイスは、少なくとも待機データをタイムリーに認識することを確実にするために、情報パケットが発信される時間間隔中はアクティブモードの状態に維持される必要がある。この後者の技術はいくらかのパワーセービングをもたらすが、モバイル通信デバイスの省電力化および電池の長寿命化には未だ十分といえるものではない。

このように、モバイル通信デバイスが主として無線ＬＡＮを経由した通信か広域セルラーネットワーク経由の通信かに関係なく、電池の長寿命化のための効率の良い電力管理(efficient power management)は、システムおよびデバイスの設計において考慮しなければならない重要な問題である。

概要

ここで開示されるモバイル通信デバイスの一形態は、第１のネットワークを使ってサーバとネットワーク接続を確立(establish)するように構成されたプロセッサを有するデバイスに関する。さらに、そのデバイスは、プロセッサと通信するトランシーバを含み、このトランシーバは、モバイル通信デバイス向けに到来するコールリクエスト(incoming call request)が第２のネットワークからサーバに受信されているかどうかを決定するために、メッセージをサーバに送信するように構成される。

ここで開示されるモバイル通信デバイスの他の形態は、デバイスをアクティブモードおよびスリープモードの少なくとも１つにおいて動作させるために構成されたプロセッサを有するデバイスに関し、プロセッサは、さらに、第１のネットワークを介してサーバと通信するように構成される。デバイスは、さらに、ユーザおよびトランシーバによって設定することができる選択可能なスリープモード間隔(sleep mode interval)を記憶するためのメモリを含む。トランシーバは、モバイル通信デバイスへの到来コールリクエストが第２のネットワークからサーバで受信されているかどうかを決定するために、サーバにメッセージを送信するように構成される。より具体的には、モバイル通信デバイスがスリープモードからアクティブモードに変遷することに基づいてメッセージが送信される。

ここで開示されるモバイル通信システムの一形態は、モバイル通信デバイスに関係するデータを記憶するように構成されたサーバに関する。モバイル通信デバイスは、あらかじめ決められた期間のスリープモードにおいて、およびアクティブモードにおいてモバイル通信デバイスを操作するプロセッサを含む。プロセッサによって制御されるトランシーバが構成され、このトランシーバは、モバイル通信デバイスがアクティブモードにあることを示すために、あらかじめ決められた期間が終了した時点でサーバにメッセージを送る。サーバは、さらに、このメッセージに応答して、モバイル通信デバイスにデータを送るように構成される。

本発明の他の形態は、本発明のいくつかの形態を図を通して説明した以下の詳細な開示から当業者において容易に明らかになると理解される。また本発明は、その精神と範囲を逸脱しない限りにおいて他の異なる形態に適用可能で、またそのいくつかの詳細は他の種々の点において変形が可能である。それ故に、図面と詳細な開示は本質の例証とみなされるものであって、制限的とみなされるものではない。

詳細な説明

図面に関連して記載された以下の詳細な開示は、本発明のさまざまの形態の開示を意図するものであって、本発明を実施し得る形態のみの開示を意図するものではない。この開示は、本発明の十分な理解を目的として、とりわけ詳細な具体的説明を含む。しかしながら、当業者にとってこれら具体的説明がなくとも本発明を実施することができることは明らかである。いくつかの場合、本発明のコンセプトを不明瞭にすることを避けるために、よく知られた構造および要素はブロック図の形で示されている。

以下の詳細な開示においては、モバイルデバイスが無線ＬＡＮに接続される場合の電力節約について種々の技術が開示される。これらの技術のいくつかは、モバイル通信デバイスが広域セルラーネットワーク中を移動しており、かつ、１つもしくは複数の無線ＬＡＮがそのセルラーカバレッジ領域の全てに亘って分散されている状態について開示される。モバイル通信デバイスは、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークでの動作のために設計されたセルラーホンのような無線電話、もしくはデータ通信が可能ないかなる適当なデバイスであってもよい。また、モバイル通信デバイスは、ＵＳＴＭのような他のネットワーク技術において動作するものや、ＧＳＭやＧＰＲＳのような非ＣＤＭＡ技術で動作するものであってもよい。そのような広域ネットワークに加え、モバイル通信デバイスは、無線ＬＡＮ接続用のいかなる適当なプロトコルも使用することができ、その例として例えばＩＥＥＥ８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩｒＤＡなどが含まれる。したがって、図１ではＣＤＭＡセルラーネットワークと８０２．１１無線ＬＡＮの中で動作しているモバイル通信デバイスという１つの特別な環境が開示されるが、本発明が種々の他の形態のネットワークや技術に広く適用できるという理解とともに、そのような開示は本発明の種々の様相を説明するためのみを意図している。

図１は無線通信システムの一例の概念的なブロック図である。破線の連続によって、モバイルデバイス１０２が広域セルラーネットワーク１０４中を移動していることが示されている。セルラーネットワーク１０４は、セルラーカバレッジ領域の全てに亘って分散された多数のＢＴＳをサポートするＢＳＣ１０６を含む。図１では、説明を簡単にするために単一のＢＴＳ１０８が示されている。交換局(mobile switching center)（ＭＳＣ）１１０は、公衆電話回線(public switched telephone network)（ＰＳＴＮ）１１２へのゲートウェイを提供するために用いることができる。図１では示されていないが、セルラーネットワーク１０４は多数のＢＳＣを伴う(employ)ことができ、各ＢＳＣがそれぞれ多くのＢＴＳをサポートして、セルラーネットワーク１０４の地理的範囲を拡大している。セルラーネットワーク１０４中に複数のＢＳＣが設けられる場合は、ＭＳＣ１１０は各ＢＳＣ間の通信を調整するために使用することができる。

セルラーネットワーク１０４は、また、セルラーカバレッジ領域の全体に亘って分散された１もしくはそれより多くの無線ＬＡＮを含むことができる。図１では単一の無線ＬＡＮ１１４が示されている。無線ＬＡＮ１１４は、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークもしくはその他の適当なネットワークでありうる。無線ＬＡＮ１１４は、モバイルデバイス１０２がＩＰネットワーク１１８と通信するためのアクセスポイント１１６を含む。サーバ１２０はＩＰネットワーク１１８とＭＳＣ１１０とのインターフェースのために使用され、ＰＳＴＮ１１２へのゲートウェイとなる。

モバイルデバイス１０２に最初に電力が供給されたとき、モバイルデバイスはセルラーネットワーク１０４もしくは無線ＬＡＮ１１４のいずれかに接続しようとする。特定のネットワークへの接続の決定は、具体的なアプリケーションや全体的な設計上の制約による種々のファクターに依存する。例として、サービス品質が最低基準を満たす場合、モバイルデバイス１０２は無線ＬＡＮ１１４に接続するように構成できる。無線ＬＡＮ１１４が移動電話およびデータ通信をサポートするために使用できる限りにおいて、貴重なセルラーバンド幅は他のモバイルユーザに解放される。

モバイルデバイス１０２は、アクセスポイント１１６もしくは無線ＬＡＮのその他のアクセスポイントからのビーコンを継続的にサーチする。ビーコンはアクセスポイント１１６によって同期情報とともに送信される周期的な信号である。モバイルデバイス１０２がビーコンを探知できない場合（これは、モバイルデバイス１０２の電源がロケーションＡでオンされたときに起こりうる）は、モバイルデバイス１０２はセルラーネットワーク１０４への接続を試みる。モバイルデバイス１０２は、ＢＴＳ１０８からパイロット信号を取得することによってセルラーネットワーク１０４に接続することができる。ひとたびパイロット信号が取得されると、よく知られた方法によって、モバイルデバイス１０２とＢＴＳ１０８の間で無線接続が確立される。モバイルデバイス１０２は、ＭＳＣ１１０に登録するためにＢＴＳ１０８との無線接続を使用することができる。登録は、モバイルデバイス１０２がその所在位置をセルラーネットワーク１０４に知らせる工程である。登録の工程が完了すると、モバイルデバイス１０２はアイドル状態(idle state)に入り、モバイルデバイス１０２もしくはＰＳＴＮ１１２のいずれかによってコール(call)が開始されるまで、周期的にアウェイク(awaken)してページングチャンネル（もしくはクイックページングチャンネル）をリッスン(listen)する。いずれの場合も、コールのセットアップとサポートのために、モバイルデバイス１０２とＢＴＳ１０８との間でエア・トラヒック・リンク(air traffic link)が確立される。

モバイルデバイス１０２がセルラーネットワーク１０４中を図のロケーションＡからロケーションＢに移動すると、モバイルデバイス１０２はアクセスポイント１１６からのビーコンの探知を開始する。ひとたびこれが起こると、よく知られた方法によって、その２者の間で無線接続が確立される。そして、モバイルデバイス１０２はサーバ１２０のＩＰアドレスを取得する。モバイルデバイス１０２は、サーバのＩＰアドレスを確定(determine)するためにドメインネームサーバ(Domain Name Server)（ＤＮＳ）のサービスを利用することができる。サーバ１２０のドメインネームは、セルラーネットワーク１０４によってモバイルデバイス１０２に伝達される。そして、そのＩＰアドレスを使って、モバイルデバイス１０２は、サーバ１２０との間でネットワーク接続を確立することができる。ＩＰネットワーク１１４に接続されているとき、モバイルデバイス１０２は、なおも、ＭＳＣ１１０を介してユーザからの到来コールリクエストを受けることができる。しかしこの場合、コールはＢＴＳ１０８に代わってサーバ１２０を介して確立される。

図２は、セルラー通信と無線ＬＡＮ通信の両方をサポートすることができるモバイルデバイスの一例を示す機能ブロック図である。モバイルデバイス１０２はセルラートランシーバ２０２および無線ＬＡＮトランシーバ２０４を含む。モバイルデバイス１０２の少なくとも１つの形態にあっては、セルラートランシーバ２０２はＢＴＳ（図示せず）とのＣＤＭＡ２０００ １ｘ通信をサポートすることができ、また、無線ＬＡＮトランシーバ２０４はアクセスポイント（図示せず）とのＩＥＥＥ８０２．１１通信をサポートすることができる。しかしながら、当業者であれば、モバイルデバイス１０２に関して開示されたコンセプトが他のセルラー技術や無線ＬＡＮ技術に拡張できることを容易に理解ができる。トランシーバ２０２、２０４はそれぞれ別のアンテナ２０６、２０７を持つように示されているが、トランシーバ２０２と２０４が単一の広帯域アンテナを共用してもよい。各アンテナ２０６、２０７は、１つもしくはそれより多くの放射エレメントで構成されうる。

またこのモバイルデバイス１０２では、トランシーバ２０２と２０４の双方につながれたプロセッサ２０８が示されているが、モバイルデバイス１０２の他の形態では各トランシーバにそれぞれ別のプロセッサを使うこともできる。プロセッサ２０８はハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらのコンビネーションとして実施(implement)することができる。例として、プロセッサ２０８はマイクロプロセッサ（図示せず）を含むことができる。マイクロプロセッサは、とりわけ（１）セルラーネットワークおよび無線ＬＡＮへの接続(access)制御および管理と、（２）プロセッサ２０８とキーパッド２１０、ディスプレイ２１２、その他のユーザインターフェース（図示せず）とのインターフェース、を実行するソフトウェアアプリケーションをサポートするために使用することができる。また、プロセッサ２０８は、畳込み符号化(convolutional encoding)、巡回冗長チェック(cyclic redundancy check)（ＣＲＣ）機能、変調、拡散スペクトラム処理のごとき種々の信号処理をサポートするソフトウェア層(software layer)が組み込まれたデジタル・シグナル・プロセッサ(digital signal processor)（ＤＳＰ）（図示せず）を含むことができる。ＤＰＳは、電話へのアプリケーションをサポートするためにボコーダ(vocoder)機能を果たすこともできる。プロセッサ２０８の実装方法は、個々のアプリケーションやシステム全体に課された設計上の制約に依存する。当業者であれば、それらの状況におけるハードウェア、ファームウェアおよびソフトウェア構成(configurations)の交換可能性(interchangeability)や、それぞれ個別のアプリケーションに上述の機能をいかにうまく取り込むかを認識するであろう。

プロセッサ２０８は、電力を節約し、また適当な場合にモバイルデバイスを定期的に活性化(activate)するために、モバイルデバイス１０２を低電力モード(low power mode)、つまりスリープモード(sleep mode)におく(place)ためのアルゴリズムを実行する。そのアルゴリズムは、先に論じたマイクロプセッサベースのアーキテクチャによってサポートされた、１もしくはそれより多くのソフトウェアアプリケーションとして達成される。また、あるいは、アルゴリズムはプロセッサ２０８から分離したモジュールであってもよい。そのモジュールはハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの組み合わせで達成できる。特定の設計制約に依存して、アルゴリズムはモバイルデバイス１０２中のいずれかの物(entity)に統合することもでき、複数の物に分散することもできる。

モバイルデバイス１０２が無線ＬＡＮ１１４にハンドオフ(handed off)された場合、セルラーネットワーク１０４の電力節約技術（例えば、ページングチャンネルやクイックページングチャンネルの使用）はもはや使うことができない。したがって、モバイルデバイス１０２では、無線ＬＡＮ１１４中での電力使用を管理するために他の技術や方法が使われる。１つの特別な例を８０２．１１ａ／ｂ／ｇ無線ＬＡＮに関連して以下に述べる。しかし、このタイプの無線ＬＡＮは単に例としてあげられたにすぎず、当業者は他のタイプの無線ＬＡＮも本発明のスコープ内であると意図されていると認識するであろう。

８０２．１１標準はいくつかの電力管理機能をサポートしている。とりわけモバイルデバイス１０２とアクセスポイント１１６の間での繋がりプロセス(association process)の一部は、モバイルステーションがスリープ(sleep)するビーコン周期の数(number of beacon periods)を示す「リッスンインターバル」(“Listen Interval”)を含んでいる。モバイルデバイス１０２がスリープしている間、アクセスポイント１１６は、デバイス１０２に関するデータを蓄積(buffer)しておき、蓄積されたデータを無線ＬＡＮ１１４中のどのモバイルデバイスが待っているかを示す制御フレーム(control frame)を周期的に作成して送信する。リッスンインターバルが終わるとモバイルデバイス１０２はウェイクアップ(wake up)し、この制御フレームをリッスンするためにアクティブモードに入る。もし蓄積されたデータが待機(waiting)であれば、モバイルデバイス１０２とアクセスポイント１１６は通常行われるようにデータの交換を行う。

上記の電力管理機能は、もしそれが実行されアクセスポイント１１６によってサポートされるなら、レシーバがアクティブ状態になった後、モバイルデバイスを数百ミリ秒のオーダーで低電力、つまりスリープモードにとどまらせることを許容する。さらに、他のいくつかのタイプの無線ＬＡＮでは、おそらくビルトインされた電力管理機能を持っておらず、その結果、モバイルデバイス１０２は常にアクティブ状態におかれることになる。したがって、例えば、モバイルデバイスを秒のオーダーでスリープモードのままにしておくことを可能にしたり、モバイルデバイスのユーザに電力管理パラメータの制御を許容したり、ネイティブサポート(native support)を提供しない無線ＬＡＮ内ではスリープモードオペレーションを考慮するなどの、改良された電力管理機能が必要である。

図３で示されたアルゴリズムは、無線ＬＡＮ１１４中でのモバイルデバイス１０２に対して改良された電力管理を提供するための１つの模範的な方法を記述している。ステップ３０２で、モバイルデバイスは無線ＬＡＮとの接続を確立する。例えば８０２．１１ＬＡＮではモバイルデバイスはアクセスポイントと連携(associate)し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワークではパーソナル・エリア・ネットワーク(personal area network)（ＰＡＮ）につながる。ひとたび無線ＬＡＮとの接続が達成されると、次にモバイルデバイスは、ＭＳＣ１１０から（図１参照）サーバ１２０へ、無線ＬＡＮ１１４へとそのセルラーサービスを受ける。

図３の方法にしたがって、モバイルデバイスのユーザは、モバイルデバイスの電力管理設定(power management setting)を決定することができる。より具体的には、ユーザは、モバイルデバイス１０２をどれだけ長くスリープモードにとどめておくかを決定できる。モバイルデバイス１０２のユーザの状況(circumstances)によって、所望のスリープモードインターバル(sleep mode interval)の変更ができる。モバイルデバイス１０２がより長くスリープモードにあれば、より大きな電力節約（より長い電池寿命）となる。しかしながら、モバイルデバイス１０２がスリープモードにあると、到来コールリクエストが受領されたことを決定することができない。モバイルデバイス１０２が呼び出し音などによってユーザに合図できるのは、モバイルデバイス１０２がウェイクアップし、コールリクエストが待機(waiting)の状態を見つけ出すときである。このように、モバイルデバイス１０２のユーザは、到来コールリクエストに対するレスポンス時間が遅いことを犠牲にすればより大きな電力節約ができることを知った上で、ユーザの状況に基づいてスリープモードインターバルをどれだけ長くにセットするかを決定する。

実際には、モバイルデバイス１０２によって提供され、それに備えられている他の制御設定(control setting)と同様、スリープモードインターバルはユーザによって選択することができる。さらに、スリープモードインターバルの設定(setting)は、モバイルデバイス１０２が無線ＬＡＮ１１４とのサービスを確立するときであっても、あるいは、無線ＬＡＮ１１４とのサービスが確立するたびにユーザが設定を促されるときであっても、デフォルト値を用いて自動的に発生することができる。ユーザが特定もしくは選択できるスリープモードインターバルの設定は秒オーダー(on the orders of seconds)の時間間隔を含むが、それに限定されない。

ユーザは秒オーダーで続くスリープモードインターバルを設定することができるが、いくつかの無線ＬＡＮは「キープ・アライブ」メッセージ(“keep-alive” message)のような、周期的な送信に関連するある種の要求を有することがある。例えば、いくつかの無線ＬＡＮ仕様にしたがって、物理的メディア層(physical media layer)が各デバイスに短い確認メッセージ(brief identification message)を周期的に送るよう要求することがある。図３で示された模範的なアルゴリズムは、デバイス１０２が基礎となるネットワークまたはメディアの接続プロトコル要求(access protocol requirements)を満たす範囲でスリープモードを抜け出し、その後またスリープモードに戻るような制約下においても、実行することができる。

モバイルデバイス１０２は無線ＬＡＮ１１４中で動作するので、モバイルデバイス１０２は、いずれスリープモードに入る。一般にスリープモードは、モバイルデバイス１０２がアクティブモードにあるときよりも電力消費が小さいモードである。ある特別の形態では、スリープモードは無線ＬＡＮの発信機(transmitter)と受信機(receiver)の双方をターンオフしてしまう。しかしながら、モバイルデバイス１０２のプロセッサはスリープモードにおいて十分に動作を継続でき、つまり、それ自体で１つのパワーセーブモードに入ることができる。モバイルデバイス１０２は、選定されたスリープモードインターバルの間、スリープモードを継続し、その後、ステップ３０６で、スリープモードからアクティブモードにウェイクアップ(wakes up)する。ウェイクアップに基づいて、モバイルデバイスは、ステップ３０８で、無線ＬＡＮ１１４を介してサーバ１２０にシステムチェックパケット(system check packet)を送信する。

いかなるＩＰもしくはそれに類するネットワークにおいても典型的なように、情報を十分に同定(identify)するパケットは、パケットの送り手(sender)とその内容を決定するために、サーバ１２０のためのシステムチェックパケット中にある。モバイルデバイス１０２から送られたこのシステムチェックパケットは都合よく小さく、そのため、すばやく送信され、ＩＰネットワーク１１８をすばやく行き来することができる。しかしながら、当業者は、システムチェックパケットが実際は１つより多くの別の(distinct)パケットを伴うことができると認識し、また「システムチェックパケット」という語は一般にモバイルデバイス１０２とサーバ１２０の間でのメッセージもしくはその他の通信要求(communications request)を指すものと認識するであろう。

サーバ１２０がシステムチェックパケットを受領すると、サーバ１２０は、ステップ３１０で、到来コールリクエストがデバイス１０２にとって待機(waiting)かどうかを決定する。もし、リクエストが待機でなければ(no request is waiting)、短い返答(brief reply)、つまりレスポンスメッセージがモバイルデバイス１０２に返される。しかし、もし、到来コールリクエストが待機であれば、ステップ３１０で異なるレスポンスメッセージが作られる。とりわけ、この作られたレスポンスメッセージは、サーバ１２０を介して接続を確立して到来するコールを処理するためにモバイルデバイス１０２で使用される情報を含む。このように、このタイプのレスポンスメッセージは、セルラーネットワークにおける、到来コールの通知(notification)やコールのセットアップと処理に用いられる情報を提供するところのページングメッセージと類似することから、ページングパケット(paging packet)として考えることができる。

ステップ３１２で、モバイルデバイス１０２は、サーバからレスポンスメッセージ（１もしくはそれより多いパケットでありうる）を受信し、無線ＬＡＮ１１４経由で受信したパケットとともに、典型的な方法でそれを処理する。もし、コールリクエストがウェイティングでなければ、モバイルデバイスはスリープモードに戻りうる。しかしながら、モバイルデバイスは、レスポンスメッセージをただ受信しており、サーバ１２０との間の接続はそのままで、機能できる状態であることが保証される。もしレスポンスメッセージが受信されないならば、無線ＬＡＮを介した接続がうまく機能していないかどうか、また、セルラーネットワーク１０４とのリンクを再確立すべきかどうかを決定するために、モバイルデバイスはトラブル解決モード(troubleshooting mode)に入ることができる。

もし、レスポンスメッセージが、コールがウェイティングであることを示していれば、モバイルデバイス１０２はアクティブモードをそのまま維持し、ステップ１２０で、到来コールリクエストを受信するためにサーバとの通信を確立する。この到来コールリクエストは、データ転送(data transfer)、データ交換(data exchange)、ボイスコール(voice call)、ショートメッセージサービス(short message service)（ＳＭＳ）メッセージ、マルチメディアメッセージサービス(multimedia message service)（ＭＭＳ）メッセージなどのような種々の異なる通信形式(communication modalities)に関係しうる。到来するコールのタイプに関わりなく、モバイルデバイスはそのコールを典型的な方法で処理するためにサーバ１２０と通信し、その後再び、選定されたスリープモード期間スリープモードに戻ることができる。

当業者は、到来コールリクエストを知らせる(alert)ためにモバイルデバイスにレスポンスメッセージを送付することと機能的に等価な種々の方法があることを認識するであろう。例えば、レスポンスメッセージは、アウェイクの状態を維持し、その後のパッケット中のコールセットアップ(call set-up)、つまりページング情報を待つようモバイルデバイスに知らせる、１もしくはそれより多くのビットセットを単に持っていればよい。代替として、サーバ１０２からのレスポンスメッセージの中に、必要な全てのコールセットアップ情報を含むようにすることができる。

このように、ここで開示された図３のアルゴリズムに従って、モバイルデバイスは、スリープモードを出た後は、ページング情報をリクエストする創始者(initiator)となり、さらに、モバイルデバイスのユーザは、スリープモード間隔を選択することによってモバイル１０２の電力節約レベルを決定する。１つの帰結として言えることは、図３のアルゴリズムは、これまでの無線ＬＡＮ１１４によって実行され(implemented)、もしくは意図(contemplated)さえされているいかなる電力節約機能にも依存するものではないということである。

サーバ１２０からのコールセットアップ、つまりページング情報の受信に加えて、モバイルデバイスは、また、典型的には、他のデータも受信する。例えば、モバイルデバイス１０２は購読サービス(subscription service)やその他のタイプのプロバイダーからストリーミング(streaming)な音声または映像データを受信することができる。図４のアルゴリズム例に従って、前述のシステムチェックパケット(system check packet)は、電力を節約するために、データ転送の制御にも用いることができる。

ステップ４０２で、サーバ１２０は、モバイルデバイス１０２のために前もって定められた特定の伝送レートで、データソース（図示せず）からデータを受信する。このデータは間接的にＭＳＣ１００から到着し、または、データソースとサーバ１２０の間のいくつかの他の接続を介して配信される。サーバ１２０とモバイルデバイス１０２は、次にＩＰネットワーク１１８と無線ＬＡＮ１１４を介して、この情報を交換(exchange)する。典型的には、このようなデータストリームの交換は、結果として、データの全てがサーバ１２０から送られるまで、モバイルデバイス１０２をアクティブモードのままにすることになる。

データソースから伝送されているデータの伝送レートは、ＩＰネットワーク１１８および無線ＬＡＮ１１４のデータ伝送レートよりも十分小さくすることができる。そしてこの場合は、モバイルデバイス１０２を全てのデータ交換の間、アクティブモードに保持しておくのは非効率である。例えば、もし全てのデータ交換がデータソースから毎秒１０００ビットで発生された１メガビット分であるとすると、データ転送に１０００秒が必要となる。しかし、もし無線ＬＡＮのバンド幅が毎秒１メガビット程度であれば、データ（全部で１メガビット）は約１秒でサーバに蓄積でき、モバイルデバイスに送ることができるであろう。その結果、モバイルデバイスがデータを受領しているアクティブモードの時間が大きく異なってくる。

異なる代替は、データソースでのデータ発生を、モバイルデバイス１０２がデータを受領して処理できるよりも早く(faster)することである。この場合は、サーバ１２０はモバイルデバイス１０２のためにデータをさらに蓄積(buffer)でき、そしてその後モバイルデバイスが処理できるレートでそれを送信することができる。

ステップ４０２に戻って、このようにサーバ１２０で受信されたデータはサーバ１２０で蓄積(buffer)される。モバイルデバイスがスリープモードからアウェイク(awaken)したとき、モバイルデバイスは、それが今アクティブモードにあり、蓄積されたデータ(buffered data)を受信する準備ができていることを示すシステムチェックパケット(system check packet)をサーバに送る。

ステップ４０４で、モバイルデバイス１０２からシステムチェックパケットを受信すると、ステップ４０６で、サーバ１２０は蓄積されたデータをモバイルデバイスに送る。ひとたび蓄積データが受信されると、モバイルデバイスは選択されたスリープ間隔のスリープモードに自動的に戻ることができる。あるいはまた、サーバ１２０が送るためにフルバファーを他にも持っているかどうかに基づいて、スリープモードに入るかアクティブモードにとどまるかを選択することもできる。このプロセスが特定のデータ交換が完結するまで繰り返される。それゆえ、モバイルデバイス１０２は、このアルゴリズムにしたがって、システムチェックパケットの使用中、選択された回数、データ転送の開始と制御をおこない、それによって、モバイルデバイスがデータを受信していない間はスリープモードにとどめておくことが可能となる。

ここで開示した形態に関連して記述された種々の論理ブロック、モジュール、回路、要素および／またはコンポーネントは、ここで開示された機能を実行するために、汎用プロセッサ(general-purpose processor)、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＬＳＩ(application specific integrated circuit)（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(field programmable gate array)（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル・ロジックコンポーネント、ディスクリートゲートもしくはトランジスタロジック、ディスクリート・ハードウエアコンポーネント、またはそれらの組み合わせを用いて達成することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサでありうるが、その他の伝統的なプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくはステート・マシン(state machine)であってもよい。また、プロセッサは、計算機能をもつ部品(computing components)の組み合わせ、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサの組み合わせ、ＤＳＰコアと１もしくはそれ以上のマイクロプロセッサの組み合わせ、あるいはその他のこの種の構成によって達成することができる。

ここで開示された形態に関連して記述された方法やアルゴリズムは、ハードウェア、プロセッサで実行されるソフトウェア、あるいはこれら２つの組み合わせで直接、具体化することができる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、もしくはこの分野で知られているその他のストレージメディアに格納できる。ストレージメディアは、プロセッサと結合させて、プロセッサがストレージメディアとの間で情報をリード・ライトできるようにすることもできる。またそれに代わって、ストレージメディアはプロセッサと一体化(integral)することもできる。

以上の記述は、ここで記載した種々の形態を当業者が実施できるようにするために提供されている。当業者にとって、これらの形態の種々の変形は容易に明らかであり、またここで定義された包括的な原理は、他の形態に適用することができる。したがって、クレーム(claims)は、ここで示された形態に限定すべきと意図されるものではなく、クレームのことばづかいと一致するすべての範囲を許容すべきものである。ある要素の単数での記載は、特に明記されていない限り「１つのみ」を意味するよう意図されるものではなく、むしろ「１つもしくはそれより多く」を意味するよう意図されるものである。この開示を通して記述された、当業者において知られ、もしくはその後知られるであろう、全ての構成または機能の均等物は、その言及によって明らかにここに合体され、クレームに包含されるよう意図される。さらに、ここでの記述は、そのような開示がクレーム中にはっきりと述べられているか否かに関わらず、それを公衆にささげることを意図するものではない。クレームの要素が明確に「ミーンズ・フォー(means for)」、もしくは方法クレームの場合は「ステップ・フォー(step for)」を使って記述されていない限り、クレーム要素は米国特許法第１１２条(35 U.S.C. §112)、第６パラグラフの規定に基づいて解釈されるべきではない。

無線通信システムの一形態の概念的ブロック図。 セルラー通信と無線ＬＡＮ通信の双方をサポートすることが可能なモバイルデバイスの一例を示す機能的ブロック図。 図１のように無線ＬＡＮに接続されたときの、モバイルデバイスの電力節約アルゴリズム(power saving algorithm)の機能を示すフロー図。 図１のシステムで発生しているデータ伝送の期間における電力節約アルゴリズムの機能を示すフロー図。

Claims (31)

1. モバイル通信デバイスであって、
   サーバとのネットワーク接続を確立するように構成されたプロセッサと、
   このプロセッサと通信し、前記モバイル通信デバイス向けの到来コールリクエストが前記サーバで受信されているか否かを決定するために、前記サーバにメッセージを送信するように構成されたトランシーバと、
   を備えるモバイル通信デバイス。
2. 前記トランシーバは、さらに、前記ネットワーク接続を介して前記サーバからレスポンスメッセージを受信するように構成された、請求項１に記載のモバイル通信デバイス。
3. 前記プロッセサは、さらに、前記レスポンスメッセージに基づいて前記ネットワーク接続を通して前記到来コールリクエストの発生元との通信チャンネルを確立するように構成された、請求項２に記載のモバイル通信デバイス。
4. 前記レスポンスメッセージは、前記到来コールリクエストに対するコールセットアップ情報を含む、請求項２に記載のモバイル通信デバイス。
5. 前記到来コールリクエストは、データ交換、音声コールおよびテキストメッセージのいずれか１つである、請求項１に記載のモバイル通信デバイス。
6. 前記プロッセサは、さらに、あらかじめ決められた時間間隔の終了に伴って前記モバイル通信デバイスをスリープモード動作からアクティブモード動作に変えるように構成された、請求項１に記載のモバイル通信デバイス。
7. 前記トランシーバは、さらに、前記モバイル通信デバイスがアクティブモード動作にあるときに、前記メッセージを前記サーバに送信するように構成された、請求項６に記載のモバイル通信デバイス。
8. 前記プロセッサは、さらに、第１のネットワークを介して前記サーバとのネットワーク接続を確立するように構成され、また第２のネットワークを介して前記到来コールリクエストが前記サーバに受信される、請求項１に記載のモバイル通信デバイス。
9. 前記プロセッサは、さらに、前記モバイル通信デバイスのユーザからの入力に基づいて、前記あらかじめ決められた時間間隔をセットするように構成された、請求項６に記載のモバイル通信デバイス。
10. 前記トランシーバは、さらに、前記モバイル通信デバイスがスリープモードにある間はターンオフしており、アクティブモードにある間はターンオンしているように構成された、請求項６に記載のモバイル通信デバイス。
11. 前記第１のネットワークは無線ＬＡＮを備え、前記第２のネットワークはセルラーネットワークを備える、請求項１に記載のモバイル通信デバイス。
12. モバイル通信デバイスであって、
    前記モバイル通信デバイスを少なくともアクティブモードとスリープモードで動作させ、さらに第１のネットワークを使ってサーバと通信するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサにアクセス可能で、選択可能なスリープモード間隔の設定値を記憶するように構成されたメモリと、
    前記プロセッサによって制御され、前記モバイル通信デバイス向けの到来コールリクエストが第２のネットワークを介して前記サーバで受信されているか否かを決定するために前記サーバにメッセージを送信するように構成されたトランシーバであって、前記メッセージが前記アクティブモードの間に前記モバイル通信デバイスから送信される、前記トランシーバと、
    を備えるモバイル通信デバイス。
13. 前記トランシーバは、さらに、前記メッセージに応じた返答であって、前記到来コールリクエストについてのコールセットアップ情報を示している前記返答を受信するように構成された、請求項１２に記載のモバイル通信デバイス。
14. 前記プロセッサは、さらに、前記返答に基づいて、前記到来コールリクエストの発生元との接続を確立するように構成された、請求項１３に記載のモバイル通信デバイス。
15. 前記到来コールリクエストは、データ交換、音声コール、テキストメッセージのうちの１つである、請求項１４に記載のモバイル通信デバイス。
16. 前記プロセッサは、さらに、選択可能なスリープモード間隔の設定の終了に伴って前記モバイル通信デバイスをスリープモードからアクティブモードに変えるように構成された、請求項１２に記載のモバイル通信デバイス。
17. 前記第１のネットワークは無線ＬＡＮを備え、前記第２のネットワークはセルラーネットワークを備える、請求項１２に記載のモバイル通信デバイス。
18. 前記設定は、前記モバイル通信デバイスのユーザによって達成可能である、請求項１２に記載のモバイル通信デバイス。
19. モバイル通信デバイスのためのデータを蓄積するように構成されたサーバと、このサーバと通信するモバイル通信デバイスとを備える通信システムであって、
    前記モバイル通信デバイスは、
    前記モバイル通信デバイスを、少なくとも、あらかじめ決められた期間のスリープモードと、アクティブモードとで動作させるように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサで制御され、前記あらかじめ決められた期間の終了に伴って、前記モバイル通信デバイスがアクティブモードにあることを示すために、前記サーバにメッセージを送信するように構成されたトランシーバと、
    を備え、
    前記サーバは、前記メッセージの受信に応答して前記モバイル通信デバイスに前記データを送信するように構成された、
    通信システム。
20. 前記トランシーバは、さらに、スリープモードの間はターンオフし、アクティブモードの間はターンオンするように構成された、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記モバイル通信デバイスと前記サーバとは第１のネットワークを介して通信し、前記データは第２のネットワークを介して前記サーバで受信される、請求項１９に記載のシステム。
22. 前記第１のネットワークは無線ＬＡＮを備え、前記第２のネットワークはセルラーネットワークを備える、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記データは、第１のデータレートで前記サーバにより受信され、第２のデータレートで前記トランシーバに伝送される、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記プロセッサは、さらに、前記トランシーバが前記データを受信した後に、前記モバイル通信デバイスをあらかじめ決められた時間間隔だけスリープモード動作に変更するように構成された、請求項２２に記載のシステム。
25. モバイル通信デバイスであって、
    第１のネットワークを介してサーバとネットワーク接続を確立する手段と、
    前記モバイル通信デバイス向けの到来コールリクエストが第２のネットワークから前記サーバで受領されているかを決定するために、前記サーバにメッセージを伝送する手段と、
    を備えるモバイル通信デバイス。
26. モバイル通信デバイスであって、
    第１のネットワークを介してサーバとネットワーク接続を確立する手段であって、前記サーバは前記モバイル通信デバイスに送信するためのバッファードデータを蓄積し、前記バッファードデータは第２のネットワークを介して前記サーバで受信される、前記手段と、
    前記モバイル通信デバイスが前記サーバからデータを受信できる動作モードにあることを示すために、前記サーバにメッセージを伝送する手段と、
    を備えるモバイル通信デバイス。
27. モバイル通信デバイスとサーバとの間でネットワークを確立するステップと、
    前記モバイル通信デバイス向けの到来コールリクエストが前記サーバで受信されているか否かを決定するために、前記サーバにメッセージを送信するステップと、
    を備えるモバイル通信デバイスの電力節約方法。
28. 前記メッセージに返答して、前記到来コールリクエストに対するコールセットアップ情報を前記サーバから受信するステップをさらに備える、請求項２７に記載の電力節約方法。
29. 前記メッセージは第１のネットワークを介して送信され、前記到来コールリクエストは第２のネットワークを介して受信される、請求項２７に記載の電力節約方法。
30. 前記第１のネットワークは無線ＬＡＮを備え、前記第２のネットワークはセルラーネットワークを備える、請求項２９に記載の電力節約方法。
31. 前記サーバを通して、前記到来コールリクエストの発生元との音声コールを確立するステップをさらに備える、請求項２７に記載の電力節約方法。

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