TWI429235B - 用於提供多媒體同軸聯盟功率管理策略的系統和方法 - Google Patents

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Description

用於提供多媒體同軸聯盟功率管理策略的系統和方法
本發明涉及資訊網路，更具體地說，涉及通過例如同軸電纜之類的通信線路來發送資訊，例如多媒體資訊，從而形成通信網路。
使用同軸電纜的家庭網路技術已經為人們所知。多媒體同軸聯盟(MoCATM )，在其網站mocalliance.org上，提供了通過家庭中的現有同軸電纜來進行數位視頻和娛樂的聯網的合適規範(MoCA1.1)，其中所述家庭分佈在開放式成員中。MoCA1.1規範通過引用，全文合併於此。
家庭網路通過同軸電纜接入大量家庭同軸電纜可利用的未使用寬帶。美國70%以上的家庭都在家庭基礎設施中安裝了同軸電纜。許多家庭在一個或多個使用網路的主要娛樂地點都具有同軸電纜，例如，家庭活躍室、多媒體區、以及主臥室。家庭網路技術允許房主將這個基礎設施作為網路系統使用，並採用該高質量的服務(QoS)來傳遞其他娛樂和資訊程式。
採用同軸電纜的家庭網路技術提供了高速(270mbps)、高質量服務、以及防護有線連接的先天安全性和包級加密的狀態。同軸電纜設計用於攜載高帶寬視頻。今天，它通常被用於安全傳輸數百萬美元的按次計費和按天付費的視頻內容。採用同軸電纜的家庭網路也可被用作多個無線接入點的主鏈，該無線接入點用於將無線網路延伸到用戶的整個家庭。
採用同軸電纜的家庭網路通過現有的同軸電纜，提供到某些地方的相容的、高吞吐量的、高質量的連接，在這些地方，視頻設備位於家庭內。採用同軸電纜的家庭網路提供了用於數位娛樂的主要鏈結，也可與其他有線或者無線網路一致，從而在家庭中擴展娛樂體驗。
目前，採用同軸電纜的家庭網路採用例如ADSL和VDSL或者光纖到戶(FTTH)之類的接入技術來工作。這些技術通常通過雙絞線或者光纖接入家庭，對於ADSL來說在幾百千赫到8.5MHz的頻帶運作，對於VDSL來說在12MHz的頻帶運作。當服務通過xDSL或者FTTH到達家庭，它們可通過採用同軸電纜技術和家庭同軸電纜的家庭網路路由到視頻設備。電纜功能，例如視頻、聲音和互聯網訪問，都可由電纜運營商通過同軸電纜提供給家庭，並使用在家庭內運行的同軸電纜到達位於家庭的不同房間的單個電纜服務使用設備。通常，採用同軸電纜類型功能的家庭網路與電纜功能在不同的頻率上並行運行。
期望採用與MoCA家庭網路連接的MoCA設備來實現最大的功率節省。
一種採用與MoCA家庭網路連接的MoCA設備來實現最大功率節省的系統和/或方法，結合至少一幅附圖所示和/或描述，在權利要求中更完整地列出。
根據一方面，提供了一種採用同軸電纜的網路，所述網路包括：網路控制器；多個網路節點，每個網路節點都包括積體電路，每個積體電路都包括多個電路模組；其中每個所述網路節點都被配置為處於：運行功率狀態；以及待機功率狀態，所述待機功率狀態包括活躍模式和空閒模式；且在所述活躍模式，網路節點被配置為發送和/或接收資訊資料包；以及在所述空 閒模式，網路節點被配置為保持連接到所述網路，同時為一部分電路模組斷電，從而減少網路節點的功率消耗。
優選地，每個所述網路節點都被配置為，在預定數量的媒體存取計劃(MAP)後，從空閒模式切換到活躍模式。
優選地，每個所述網路節點被配置為在網路信標信號後，從空閒模式切換到活躍模式。
優選地，每個所述網路節點被配置為通過到所述網路的鏈路接收中斷信號。
優選地，所述電路模組的一部分包括將時鐘信號提供給數位PHY層的時鐘部分。
優選地，所述電路模組的一部分包括將時鐘信號提供給多媒體存取控制器層的時鐘部分。
根據本發明的一方面，提供了一種在家庭網路中、通過同軸電纜主鏈在多個網路模組之間通信的方法，所述家庭網路包括所述多個網路模組，所述多個網路模組的其中一個是網路控制器，所述多個網路模組中的每一個都連接到同軸電纜主鏈；所述方法包括：使用主模組從所述多個網路模組接收寬帶發送脈衝的請求，所述請求通過同軸電纜主鏈發送；建立多個網路模組的發送機會的順序，以跟蹤何時通過同軸電纜主鏈將脈衝直接發送到其他網路模組；以及使用主模組在運行功率狀態和待機功率狀態之間觸發每個網路模組，所述待機功率狀態包括活躍模式和空閒模式；其中：在所述活躍模式，網路節點被配置為發送和/或接收資訊資料包；以及在所述空閒模式，網路節點被配置為保持連接到所述網路，同時為一部分電路模組斷電，從而減少網路節點的功率消耗。
優選地，所述方法還包括在預定數量的媒體存取計劃(MAP)後，將網路 模組從空閒模式切換到活躍模式。
優選地，所述方法還包括在網路信標信號後，將網路模組從空閒模式切換到活躍模式。
優選地，所述方法還包括將網路模組配置為通過到所述網路的鏈路接收中斷信號。
優選地，所述方法還包括選通提供給數位PHY層的時鐘信號。
優選地，所述方法還包括選通提供給MAC層的時鐘信號。
102‧‧‧模組
110‧‧‧數位PHY
112‧‧‧系統/MAC
114‧‧‧CPU
116‧‧‧外部時鐘信號生成器
118‧‧‧MoCA基準鎖相環信號(MoCA REF PLL)
120‧‧‧直接式數位頻率合成器
122‧‧‧MoCA核心
124‧‧‧USDS PLL(PHY PLL)
126‧‧‧模數轉換器電路
128‧‧‧數模轉換器電路
502‧‧‧第一TV顯示器
504‧‧‧第一機頂盒(STB)
506‧‧‧第二TV顯示器
508‧‧‧第二機頂盒
510‧‧‧同軸電纜網路
512‧‧‧本地記憶體
602‧‧‧待機節點
604‧‧‧監聽信標
701‧‧‧第一信標
702‧‧‧第一MAP
703‧‧‧第一MAP
704‧‧‧第二MAP
705‧‧‧信標
802‧‧‧記憶體模組
804‧‧‧匯流排
806‧‧‧傳統NIC(網路介面控制器)
808‧‧‧MoCA NIC
902‧‧‧MoCA節點
1002、1004‧‧‧線
1006‧‧‧示時間線
1010、1012‧‧‧時間段
1100‧‧‧資料處理系統
1102‧‧‧單晶片或多晶片模組
1104‧‧‧I/O電路
1106‧‧‧週邊設備
1108‧‧‧處理器
1110‧‧‧記憶體
1112‧‧‧系統匯流排或其他互聯結構
1120‧‧‧電路板
1130‧‧‧終端用戶系統
圖1是MoCA核心模組的示意圖；圖2是現有的MoCA節點(EN)進入待機狀態的運行序列示意圖；圖3是EN重新進入運行狀態的運行序列示意圖；圖4是發送到處於待機狀態的EN的運行序列的另一個實施例的示意圖；圖5示出了系統的示範實施例，所述系統可使用此處描述的方法來減少MoCA網路中的功率消耗；圖6是根據本發明的待機狀態的運行示意圖；圖7是本據本發明的待機節點的運行序列的示意圖；圖8是根據本發明的系統中的網路設備的功率關聯性的示意圖；圖9是根據本發明的功率狀態轉換序列的示意圖；圖10是根據本發明、參與周期性鏈路維護操作(LMO)的MoCA節點的活躍待機/空閒待機模式轉換的示意圖；圖11是本發明的資料處理系統中的單晶片模組或多晶片模組的示意圖。
在以下對各實施例的描述中，參照了附圖，該附圖形成本說明書的一部分，其中以示意性的方式示出了可實施本發明的不同實施例。應該理解，也可利用其他的實施例，並可在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，做出結構和功能上的修改。
本技術領域的人員將會理解，根據以下公開的內容，在此描述的各方面可作為方法、資料處理系統、或者電腦程式產品實施。因此，這些方面可採取完全硬體的實施例、完全軟體的實施例或者結合軟體和硬體方面的實施例。此外，這些方面可以採取電腦程式產品的形式，所述電腦程式產品被一個或多個具有電腦可讀存儲代碼的電腦可讀存儲媒介存儲；或者採取嵌入在存儲媒介上或內部的指令的形式。可利用任何合適的電腦可讀存儲媒介，包括硬碟、CD-ROM、光學存儲設備、磁存儲設備、和/或其任何組合。
此外，表示如在此描述的資料或事件的各種信號可以以通過信號傳導媒介(例如金屬線、光纖、和/或無線傳輸媒介(例如，空氣和/或空間))的電磁波的形式在源和目的地之間傳輸。
說明書描述了一種實現MoCA設備的省電模式的方法，所述MoCA設備可以遵照目前的MoCA1.1規範和合適的節省功率輸出的MoCA協定工作。本發明提供了一種協定，其中MoCA設備可處於待機狀態。所述待機狀態可以減少設備的功率消耗，同時允許設備在本地(也就是，在機頂盒或者遠端IR的前面板上)或者遠端(也就是，從家庭的不同網路設備)完全在瞬間重新啟動。遠端重新啟動可以通過MoCA發生。
為了方便參照，以下的術語表提供了在本專利申請中使用的各種縮寫和符號的定義：
ARP 位址解析協定
數位PHY 包括MoCA積體電路的埠，所述埠形成將信號傳送到接收器積體電路或者接收收發器積體電路傳送的信號的通道。
EN MoCA現有節點(術語“節點”在此處也可被稱為“模組”)
IE 資訊單元
IPV4 IP第4版
IPV6 IP第6版
MAC 媒體存取控制器，包括MoCA積體電路的邏輯，用於根據需要為數位PHY的開啟和關閉確定時間，從而發送信號到所述接收器積體電路或者從所述收發器積體電路接收信號。
MAP 媒體存取計劃
NC MoCA網路控制器
NN MoCA新節點
PD 關機
PHY MoCA網路的物理層
PS 省電
PU 上電
PO 預約請求機會
RR 預約請求消息
STB 機頂盒
SV 待機向量
WoM 在MoCA上喚醒
幾個組織，其中包括EC(歐盟)和美國的能源之星組織，提供了減少家庭中的總能量消耗的建議。在其他設備中，在建議中考慮了STB、數位電 視和其他視頻/網路設備。
網路設備，例如網路STB，應該最好是他們的網路維持在“活躍(live)”狀態，即使是在省電模式下，以喚醒遠端節點。這通常被稱為在LAN上喚醒。能源之星和EC都提供了網路設備處於待機狀態但需要保持它們的網路連接打開的建議。
目前在LAN(WoL)上喚醒被規定用於乙太網，且被考慮用於WiFi。由於MoCA變成連接用戶的電子設備的主要家庭網路平臺，必須具備在MoCA上喚醒的特徵。雖然目前的MoCA1.1規範沒有對省電進行任何定義，但是根據本發明可能實現顯著的省電，同時在待機狀態保持MoCA網路連接打開。
以下觀點涉及與MoCA有關的省電模式要求、MoCA核心的當前功耗、以及用於與EC CoC和能源之星建議的待機狀態相關的省電運行模式的系統和技術。根據本發明的省電技術符合MoCA1.1。根據本發明的技術可應用於節點可根據本發明配置為待機狀態的網路。根據本發明，這樣的網路還包括僅包括根據本發明的節點的網路。根據本發明的有效省電模式可在目前的MoCA規範上運行，並在如下文所述的根據本發明的MoCA協定事項喚醒。
根據本發明，MoCA待機狀態的優選要求總結如下：1、與運行時相比功率顯著減小，也就是，活躍狀態而不是待機狀態；2、在省電模式下，保持網路與遠端MoCA連接；3、待機狀態下的節點應該保持MoCA為活躍狀態，將在說明書與MoCA設備的喚醒相關的部分定義；4、支援運行和待機節點在MoCA網路上共存；5、配置節點為待機狀態，同時與其他MoCA製造商的設備共存；以及 6、分配活躍和空閒時間，以增加功耗節省(在與圖6對應的說明書部分將會更詳細討論)。
以下部分概述了MoCA核心的省電狀態和它們對應的功耗規範。
這部分總結了功率要求。可參見Olivier Harel的MoCA&功率管理，可從http：//twiki-01.broadcom.com/bin/view/Chiparch/MoCAPowerManagement得到，在此通過引用將其全文合併於此，以更詳細地描述EC CoC和能源之星的要求。
待機狀態和功率目標
EC建議了用戶的電子設備的兩種待機狀態和它們對應的功率目標：1)被動待機狀態-目前允許每個機頂盒2瓦特(W)的交流電(AC)，但是計劃在近期將功率降為1WAC(侵攻(aggressive)待機模式)。EC CoC不要求被動待機模式下的網路連接，但是某些歐洲國家要求維持網路連接。2)主動待機狀態-要求維持網路設備之間的網路連接。功率要求是每個機頂盒3W AC。
能源之星定義了單個待機狀態。能源之星的建議針對機頂盒每年的總功耗，假設超過50%的時間它處於待機狀態。沒有針對待機時功耗的具體建議。但是，在運行模式時允許更大的功耗。Harel假設能源之星的每個機頂盒在待機狀態時消耗3W AC。
與選定的功耗狀態相關的某些能耗如下：歐洲的1W AC的侵攻被動式待機允許加利福尼亞的Broadcom Corporation of Irvine製造的300mW的BRCM 7420。MoCA核心消耗所允許的消耗僅僅是標準的電池露電。通過限制使用低電壓臨界(LVT)電池，使標準電池漏電保持很低。優選地，所有的類比元件都應該被掉電(<1mW)，且可接受沒有任何種類的活躍。
歐洲被動待機狀態允許2W AC，對於機頂盒可轉換成大約1W DC。
能源之星(美國)ES假定機頂盒可在待機狀態達到3W AC；對於整個機 頂盒這可以(採用OK或者其他合適的轉換器)轉換成剛剛超過1.5W DC。
Harel的MoCA待機功率要求
允許的BRCM 7420總待機功率和暗含的允許功率消耗(當與加利福尼亞的Broadcom Corporation of Irvine製造的BRCM 3450一起工作時，輔助晶片LNA/PA RF(低噪音放大器/功率放大器)(射頻傳輸晶片))，在表1中列出。
表1中的分析假定除了MoCA之外，與MoCA核心相連接的更新DDR(雙數據率)和以太子系統都是ON，且後者功耗在500至600mW。在表1所列的待機狀態，MoCA連接到乙太網子系統，但是大部分處於空閒模式。本發明的某些實施例可包括僅在根據本發明的MoCA核心應用過濾、生成中斷信號時，才做出回應，喚醒乙太網子系統，從而減少乙太網子系統的功耗，在以下將更詳細描述。
表2示出了根據本發明的MoCA網路狀態待機配置。
在待機狀態、活躍模式，MoCA網路應該保持開啟，雖然沒有資料傳輸，但是保持連接。在空閒待機模式，保持網路打開不是強制性的，但是所期望的。在侵攻空閒模式，網路關閉，MoCA核心掉電。
通常，MoCA節點對節點外部的信號做出回應，在運行狀態和待機狀態之間切換。MoCA節點對節點內部的觸發信號做出回應，在不同的待機模式之間切換。
在某些實施例中，喚醒時間(從MoCA待機狀態下的空閒模式恢復資料發送/接收操作)優選保持在20毫秒以下，最好是10毫秒以下。
從掉電到喚醒所要求的時間通常比從待機狀態到喚醒所需的時間長。從掉電到喚醒的時間要求節點被網路重新接納。假定不要求通道搜索，重新接納不應超過2秒。
由於在侵攻被動待機時只允許漏電功率，因此要求重新啟動MoCA核心。重啟通常在上電時間上增加75毫秒。
這部分涉及MoCA核心的主功耗模組的功率消耗。根據本發明的幾種運行模式下的總功耗減少會被分析。
這部分解釋了通過改善不同模組的功率消耗和PU/PD(上電/掉電)時間，所實現的功率節省的量。
具體實施方式
圖1示出了在MoCA積體電路(“晶片”)中消耗電能的電路模組的示意圖。圖1中示出的電路可以集成到另一積體電路中，也可以不集成到另一積體電路中。模組102示出了典型的博通3450晶片，其由加利福尼亞爾灣的博通公司製造，且可以和此處所述的MoCA積體電路一起使用。在某些實施例中，博通3450晶片通過接收時鐘信號和/或接收電源控制線信號實現掉電。模組104示出了從直接式數位頻率合成器120發送本地振蕩信號。 直接式數位頻率合成器120從外部時鐘信號生成器116接收MoCA_REFPLL 118(MoCA基準鎖相環信號)。
外部時鐘信號生成器116也可向MoCA核心122提供時鐘信號，當該MoCA核心122生成MoCA網路時鐘時，優選連續運行。
MoCA核心122向數位PHY 110(MoCA裝置的物理層)提供PHY sysclk(系統時鐘)，向系統/MAC 112提供網路時鐘且向CPU 114(用於MoCA的處理器)提供SYS clk。CPU 114可如MIPS或其他合適的處理器來實施。
MoCA核心122也可向USDS_PLL(PHY_PLL)124(PHY鎖相環)提供信號，而該USDS_PLL(PHY_PLL)124又可向模數轉換器電路126和數模轉換器電路128提供時鐘信號。雖然出於停機時間的原因，舊的MoCA規範並不允許模數轉換器電路126和數模轉換器電路128之間的切換。然而由於其ADC/DAC上電和掉電時間較短，為了節省電能，在必要時MoCA 2.0優選允許模數轉換器電路126和數模轉換器電路128之間的切換。
在根據本發明的某些實施例中，為了節省電能但是維持MoCA與網路的連接，晶片122生成的網路時鐘和位於系統/MAC 112中的網路計時器可保持在開啟狀態。然而，可選擇性關閉到數位PHY 110的選通時鐘(gated clock)和到系統/MAC 112的選通時鐘，進而使數位PHY 110和系統/MAC 112掉電。因此，可通過選擇性地向數位PHY 110和系統/MAC 112提供網路時鐘來節省大部分電能。
網路計時器(一般由軟體編程)向CPU 114提供信號。計時器從晶片122接收網路時鐘信號。當計時器期滿時，該計時器可通過採用中斷信號喚醒CPU 114重新啟動(reactivate)CPU 114。
優選地，由於MoCA是協同式網路，未來事件的定時是確定的-也就是，未來的至少一個MAP周期的定時和未來的至少一個信標(10 MPA周期)應 該是已知的。因此，可以提前啟動不同的模組，這樣他們可作好準備以便於在已知的時間點及時發送。
例如，如果MoCA核心已知其將要在時間t接收到一個發送，其可以在時間t-Δ重新啟動必要的模組，在此，Δ是需要重新同步網路時鐘所需的時間。
表格3示出了根據本發明的在不同的模式下選擇圖1中示出的模組的RF功率消耗。
表格3中的LO和PLL的切換時間是假定PLL已經被同步了的；否則PLL獲取需要另增1毫秒。
在運行狀態，發送/接收(“TX/RX”)的功率消耗取決於實際資料發送。當沒有資料發送或接收時，RF部分可優選維持在掉電模式。然而，由於LO切換時間較長，PLL/LO需要在正常操作中保持開啟。
在待機狀態，發送/接收切換適用於那些時間間隔長到足以使得LO/PLL掉電的情況。
表格4示出了在不同模式中模數轉換器/數模轉換器(ADC/DAC)的電能估計。
在某些實施例中，由於ADC和DAC各自的上電時間較長，這將妨礙將ADC和/或DAC設置成掉電模式。在其他實施例中，當ADC/DAC所具有的電能跳變(切換)時間較短時，可在ADC和DAC間進行切換以節省電能。
表格5示出了不同模式中的ADC數位電能估計
在運行狀態，MoCA邏輯電路被啟動。在僅時鐘節點-邏輯電路沒有被啟動但是時鐘沒有被選通。在選通時鐘節點-功率消耗主要是由於漏電。為了估計選通時鐘模式中的CPU功率消耗，假定當節點空閒時，CPU進入WAIT狀態。可優選執行選通時鐘以用於PHY和系統/MAC模組。假定在根據本發明的待機狀態，甚至在啟動模式，PHY和MAC將不會被啟動，因此他們的時鐘將被選通。CPU可退出WAIT狀態以回應計時器中斷。
在正常操作中，MoCA核心的功率消耗估計
圖6示出了兩種情況下用於已有的MoCA節點(EN)的功率消耗估計：
1)當沒有資料傳輸時，當MoCA節點是處於待機狀態時，在空閒節點(既 沒有發送也沒有接收)，預想的功率消耗約為1.4W，且如果根據本發明使用選通信號的話，可以降低到約1.0W。
2)最大通信量載荷：MoCA預計將平均消耗2.7W。
功率消耗估計是基於下列假設的：每個MAP周期發送單個MAP和單個控制消息；每個MAP周期發送五個RR消息(最差情況)；MAP周期長度是1微秒；MAP、RR和控制非-資料幀(MoCA網路控制幀)LMO、SEC、PROBE、KEY(安全)的長度全部約為52微秒；當被啟動時，50%的時間節點都在接收和發送；當空閒時，RF掉電且時鐘在其可用的位置被選通；且在全MoCA通信量載荷中，節點在90%的時間是啟動的。
當網路是開啟但是沒有資料在網路上傳送時，MoCA協定允許顯著的功率消耗。在根據本發明的方法中，該網路控制器(NC)可以將MAP周期持續時間增加到2.5ms，同時允許在每個MAP周期有單個預約請求機會(reservation request opportunity)。在一個實施例中，優選要求所有的節點都在少於10%的時間中進行接收或發送，而在其他的90%的時間中，RF/ADC和PHY模組將是空閒的。
根據本發明的節電機制(MoAC 1.1相容)
在這一部分，當其處於待機狀態時，估計MoCA En的功率消耗。根據本發明，確定了三級節電模式。這些模式的實現取決於協同工作需求：
1.NC不是根據本發明的節點的MoCA 1.1網路
在這一模式中，MoCA核心作為處於運行狀態且沒有資料發送或接收的節點運作。在約85%的時間中，該核心處於其PHY/RF空閒模式。當空閒時，選通時鐘且RF掉電。由於其上電時間較長，PLL和ADC不能掉電。
在這一模式中，假定MAP周期約平均為1毫秒。
2.NC是根據本發明的節點的MoCA網路-在一個實施例中，可根據本發明設置成待機狀態-但是，EN可以是根據本發明的節點或是傳統節點
在這一模式中，NC可通過增加MAP周期持續時間和將RO的周期性降低到每個MAP周期單個RO以用於處於待機狀態的根據本發明的節點(甚至更低，當僅有根據本發明的節點是位於網路上時)來使得MAP周期適應網路活性。
在這一模式中，當沒有資料在網路上發送時，EN可以每2.5毫秒離開空閒狀態一次，PLL和RF可掉電並選通時鐘。除了當ADC的上電時間有顯著改進時，不能使其掉電。
該模式優選與MoAC 1.1完全相容，且可與傳統節點協同工作。然而，當該網路接納傳統節點時，根據本發明的NC可能需要更多的電能來支援他們。
3.NC和所有節點都是根據本發明的節點的MoCA 1.1
在本發明的一個實施例中，該模式使得在預定的時間中僅喚醒根據本發明的節點一次---例如，10微秒-以進一步降低功率消耗。在該模式中，PLL和ADC優選掉電。根據本發明的消息傳遞方法，優選可與可用的MoCA 1.1相容(詳見下列說明書部分)。
這樣，可通過在運行和待機狀態間有效切換RF/ADC/PHY/MAC模組和當處於待機狀態時顯著降低功率消耗來進一步節省電能。
表格7示出了每個節電模式上的預想功率消耗，在此，“專有(proprietary)”是指可根據待機狀態和表格2中示出的模式配置的節點：
為了簡化節點MoCA的集成的討論，本身前在表格8中定義了4種對應開啟改進配置&功率介面(“ACPI”)規範[4][www.acpi.info]的MoCA核心節電狀態M0到M3，在此結合引用，以作參考。
下面表格9說明了來自節電模式的可能切換和他們的相關命令：
該部分詳細描述了根據本發明的用於節電技術的實施例，在這裏，整個MoCA網路包括根據本發明的節點。該模式優選是MoCA相容的，然而，其可依靠與在MoCA 1.1協定上運行的專有消息。
圖2示出了進入待機狀態的EN的可選序列的示意圖。
步驟210示出了通過斷言結合其節點_ID進入其全預約請求幀的待機向量(SV)資訊單元(也就是，沒有請求發送機會)的節點來向NC發送請求以進入待機狀態。
步驟202示出了NC通過斷言比特與請求者的節點_ID進入MAP幀的待機向量(SV)資訊單元來確認EN的待機轉換。這通過沿著鄰近運行NC線的彎曲陰影線的ACK消息來示出。
NC優選將用於未決節點的預定的RO的周期性降低到每個信標周期一個RO。
步驟203示出了，在信標前的最後一個MAP幀中，NC斷言在下一MAP向量(NV)資訊單元中所有比特與待機節點相結合。該斷言向運行節點指出可在下一預定請求機會作出向待機節點的發送請求。由於待機節點將優選接收和解析下一MAP周期中的MAP幀，因此可以作出這些發送。該EN在下一預定信標切換到活躍模式以獲得下一MAP幀的預定時間並重新進入空閒模式。這樣，步驟204示出了接收信標的待機節點。該信標只是第一MAP在哪里。該待機節點可接收信標預定的第一MAP幀(步驟205)並解析該MAP幀。
重復執行步驟203和204示出，如果EN丟失掉了MAP幀，其可在下一信標迴圈重新獲得。
步驟206示出，如果沒有未決(pending)的幀要發送，EN可在信標後的第一MAP之後發送RR(在MoCA 2.0)。
在步驟205，MAP解析生成兩個可能場景(scenarios)：如果已經斷言結合下一MAP向量(NV)的比特，該待機節點將接收下一MAP(步驟207)。該場景可以自己重復直到結合下一MAP向量(NV)的比特去斷言(步驟208)。一旦結合下一MAP向量(NV)的比特去斷言，待機節點重新進入空閒模式知道下一預定信標(步驟204)，並忽略當前信標周期中的任何剩餘的並發MAP(步驟209)。沿著節點S線的左側的彎曲陰影線代表那些待機節點接收到進入主動待機模式(active standby mode)。
圖3示出了重新進入運行狀態的EN的可選序列的示意圖。當系統選擇在MoCA網路上發送資料包時，該系統可指示MoCA節點待機(M1)到運行(M0)狀態轉換。
下列描述對應圖3示出的典型步驟。步驟301示出了EN從外部源(主機實體的上層)也就是，節點所處的系統，獲得M1待機到M0運行請求。
步驟302示出了EN向NC發送請求，請求節點通過將結合其節點_ID的比特去斷言進入到其預約請求幀的待機向量(SV)資訊單元中來重新進入運行狀態的請求。
步驟303示出了NC通過將結合請求者的節點_ID的比特去斷言進入到MAP幀的待機向量(SV)資訊單元來確認EN轉換。
圖4示出了在待機狀態下想要傳送幀給EN(如步驟401所示)的ENINC的另一個實施例的示意圖。以下的描述對應於圖4中是示出的示例步驟。
運行中的EN/NC通常都知道：a)哪些目的地節點處於待機狀態(根據MAP幀中的待機節點向量(SV))，以及b)待傳送的802.3幀的特性，例如，單播(單個節點接收方)、多播(多個優選的接收方)或廣播(發送給所有節點)。
步驟402顯示，對於MAC單播和/或MAC廣播幀，請求方EN等待MAP幀內下一MAP向量(NV)內與目的地節點ID相關聯的比特被斷言，以 為其下一排定的RR 403中待決的傳輸發送預約請求(Reservation Request)。
對於MAC多播幀，EN可忽略待機節點，因為待機節點通常不是任何多播組的成員。一般，根據本發明的方法中，節點基於轉換到待機狀態而從任何多播組中登出。
步驟404顯示，NC可批准MAP中的RR跟在信標之後。如果NC不能批准下一MAP周期內的請求，NC可通過指示一節點接收隨後的MAP幀來批准隨後MAP周期內的請求。本發明的一個實施例中，NC可通過將MAP幀內下一MAP向量(NV)內與目的地節點ID相關聯的比特保持被斷言，來提供指示。
步驟405示出了在待機模式下到節點的傳輸。待機模式可在待機狀態下觸發到活動模式或空閒模式以接收任何排定的事件，並可在排定事件之前觸發到空閒模式。信標指出MAP幀被排定的事件。然後待機節點可接收該MAP幀並解析它。
如果有更多的傳輸待決，NC可通過將MAP幀內下一MAP向量(NV)內與接收方待機節點相關聯的比特保持被斷言，來安排緊隨信標傳輸的第一MAP之後的MAP周期內的傳輸。
本發明的某些方面涉及待機和運行狀態下的節點的混合MoCA網路中的發送和NC MoCA節點處理。
運行的節點可發送三種類型的MAC幀：單播、多播和廣播。
需要注意的是，IEEE 802.3輸入幀的MAC地址類型的提取，是由對請求方可讀的設備硬體和軟體來支援的。
下表列出了所有可能的傳輸情況以及根據本發明一個實施例的他們相應的TX和NC處理。
本發明的另一方面涉及一種進入待機狀態的NC。正進入待機狀態的NC應該首選發起與網路中運行的一個EN的NC切換。如果該NC是網路中的隨後一個運行的節點，它應該進入其待機狀態，並：(1)延長其MAP周期以在每個信標周期(每10ms，標稱的，或者是其他合適的持續時間)僅發送一個(或兩個以補償時間)MAP；和/或(2)不管網路上的節點何時指示其再次進入運行狀態，NC也可在此進入運行狀態。
本發明的再一方面涉及一種系統，在此被稱為“MoCA上的喚醒(WoM)”。
表11描述了MoCA節點的WoM模式濾波。
MAC地址解析優選提供IP地址到MAC地址的翻譯。使用IPV6，多播MAC DA(目的地地址)允許節點被虛擬連接，即使該節點處於待機狀態。這種協定可通過將一些特定網路協定幀的接收發信號通知給處於待機狀態的系統來實現。這樣的發信號通知使得系統被喚醒並應答這些幀，從而防止其相應的網路或傳輸協定超時。如此的IP特定幀可包括802.3單播幀、IPV4 ARP幀、和/或IPV6 IGMPv6網路發現鄰居/路由請求和更新消息幀。根據本發明，這樣的技術最好排除掉對功率管理代理伺服器和/或專用協定的需求。
圖5示出了可使用本申請中描述的方法來降低MoCA網路中的功耗的系統的典型實施例。圖5優選具有第一TV顯示器502、第一機頂盒(STB)504、第二TV顯示器506和第二機頂盒508。第一機頂盒504和第二機頂盒508可通過同軸電纜網路510連接。
第一機頂盒504具有一本地記憶體512。該本地記憶體可在硬碟或其他合適的存儲介質上存儲電影。每個機頂盒504和508(或僅僅第一機頂盒504)能夠支援軟OFF，根據本發明，其將在待機狀態下代替機頂盒。軟OFF按鈕可設置在機頂盒或紅外遙控器的面板上。
本發明的一個實施例中，第一機頂盒504可處於待機狀態。這一實施例中，第二機頂盒508可訪問第一機頂盒504上的硬碟，例如，以在第二TV顯示器506上播放存儲在第一機頂盒504的硬碟512內的電影，即使第一機頂盒504處於待機狀態。
圖6示出了根據本發明的待機狀態的操作的示意圖。圖6顯示，根據本發明的待機節點602可特徵化，使得機頂盒通過監聽信標604以及信標後的第一MAP來保持活躍。下一MAP的相對時間可在由NC在絕對時間 下發送的信標中指出。
根據本發明，與待機節點相關的規則如下：待機節點可總是被列在預定的MAP內，例如，信標後的第一MAP內，並且該待機節點可按照MAP幀內的NV向量的指示繼續監聽隨後的MAP，如608所示。當NV向量指示了別的，待機節點602可不在當前信標周期或其他預定信標周期內監聽MAP，知道下一信號周期的第一MAP。
圖7示出了待機狀態下的節點的操作的另一示意圖。圖7中，第一信標701之後，待機節點僅監聽信標周期的第一MAP702。然後，待機節點對NM向量內去斷言的比特做出回應，返回空閒狀態。
跟著第二信標701之後，待機節點監聽第一MAP 703和第二MAP 704，以回應第二信標周期內的第一MAP 703的NM向量中被斷言的比特。此後，待機節點回應第二MAP 704的NM向量中去斷言的比特，返回到空閒狀態。
圖中還示出了信標705。需要注意的是，信標前的每一個MAP通常將NM向量中的比特斷言，以使待機節點監聽該向量後的第一MAP。
前述的分析做了如下假設，即，除了MoCA之外，與MoCA介面連接的刷新DDR和乙太網子系統處於ON，後者消耗500到600mW。MoCA被連接起來，但是通常處於空閒。本發明的其他實施例通過對應用以上描述的濾波模式的MoCA核產生的中斷做出回應，將乙太網子系統喚醒，來降低乙太網子系統的功耗。
優選地，本發明可在待機狀態下提供通過網路的遠端存取，而又不需要除TCP/IP外的任何邊帶方法或協定。根據本發明的系統和方法可使基於MoCA的產品適配能源之星(Energy Star)並遵從EC，可在基於MoCA的產品處於待機狀態下時為該產品提供遠端管理能力，並可以為該產品提供從 待機狀態暫態返回全功能狀態的能力。
在MoCA 1.1規範中，相對網路的非活躍節點要麽即使在沒有活動的情況下也保持完全活躍，要麽關閉以節能。再進入網路需要有持續幾秒的完全准許進程。
包括EC(歐洲委員會)和美國的能源之星組織(Energy Star)在內幾個組織，正在寫建議來降低家庭內的總能耗。機頂盒、數位電視、和其他視頻/網路設備均在考慮之列。特別是，他們的建議包括對機頂盒的高能效待機狀態的建議，因為這些設備大多數時間都處於非工作狀態。
網路化設備，例如網路化機頂盒，應該在即使其處於節能模式時也保持他們的網路是活躍的，以便能夠喚醒遠端節點。能源之星和EC均提供了對處於待機狀態但需要維持其網路活躍的網路化設備的建議。
圖8示出了針對根據本發明的系統內的網路設備的功率依賴性的示意圖。具體來說，圖8示出了記憶體模組802、匯流排804、傳統NIC(網路介面控制器)806和根據本發明的MoCA NIC 808之間的耦合。為了NIC 806和/或808能工作，NIC需要能夠保存到記憶體模組802內，也能夠從記憶體模組802中分離出來。此外，為了實現NIC 806和/或808與記憶體802之間的通信，應該給匯流排804供電。
當NIC轉換到運行狀態時，它一般立即開始傳送資料。因此，為了從待機狀態轉換到運行狀態，記憶體802和匯流排804必須在NIC 806和/或808上電之前首先被上電。
步驟902顯示，M1功率狀態請求(Power State request)從主機定向給MoCA節點902的MoCA適配器。此後，執行WoM濾波以確定是否在功率狀態請求中包含了來自主機內部控制的喚醒信號，如步驟904所示。喚醒信號用於向系統指出該系統所感興趣的幀的接收(幀上層網路協定應該處 理並應答以防止協定超時)。喚醒信號帶來的結果是，系統可首先給需要接收由MoCA設備保留的幀的系統模組供電(例如給記憶體供電，然後是連接到MoCA設備的資料匯流排，以便從B1轉換到B0狀態)，如圖中906和908所示。步驟910中，這一順序完成之後(基於圖8所述的功率依賴性)，MoCA設備被請求從M1功率再次進入M0功率。步驟912中，MoCA設備已經進入了M0狀態，並能夠傳送接收的幀給系統記憶體以由更高層實體進行處理。
本發明的另一方面涉及功率管理消息。根據本發明的功率管理MoCA管理協定(MMP)消息可由主機發送，以請求MoCA節點從一個功率模式狀態轉換到另一個。該消息包括：運行狀態(M0)到睡眠狀態(M1)；運行狀態(M0)到關機狀態(M3)；以及睡眠狀態(M1)到運行狀態(M0)。
MoCA核對指出轉換狀態的轉換請求做出回應。若轉換在MoCA處理核(即與MoCA功能相關的處理模組)內成功完成，回應返回一成功狀態。否則，回應會返回一拒絕狀態以及拒絕的原因。
來自主機系統的MoCA喚醒幀可觸發MoCA核從待機狀態(M1)到運行狀態(M0)的轉換請求。
圖10示出了根據本發明的參與周期性鏈路維護操作(LMO)的MoCA節點的活躍待機/空閒待機模式轉換的示意圖。線1002、1004示出了一待機狀態的節點在參與LMO時的轉換。時間線1006顯示，當另一節點假設了LMO的位置，待機節點只需在時間段1010和1012內處於活躍模式。需要注意，在時間段1010內(其在1008中放大示出)，待機節點只需對於探測周期(probe period)是活躍的並提供探測報告。在等待周期(latency period)期間將待機節點置於空閒狀態，可額外的節能。每一探測之間的時間通常是20-350毫秒加上大約10毫秒的等待時間(用於信標同步)。最後，待機節點在LMO GCD(Greatest Common Density period)期間應保持活躍，在該期間內調度待機節點的活躍/空閒時間變得非常複雜。
當M1節點假設了LMO節點的位置，則LMO對於整個LMO進程處於活躍模式(就LMO節點序列期間的活躍/空閒模式比而言，觸發到空閒模式會產生不明顯的節能)。
每次探測之間的時間間隔通常是20-350毫秒加上大約10毫秒的等待時間(用於信標同步)。
在本發明的某些實施例中，NC可選擇一M1節點作為縮減的周期下的LMO節點。例如，在只有兩個節點的網路中，NC可在16節點網路中存在的同一周期下選擇M1節點。用於LMO的周期=(16*LMO序列(每個節點約5秒)+T6(1秒)=9秒。當M1節點被選為LMO節點時，該M1節點可在整個LMO序列期間處於ON。當M1節點被選為“其他節點”時，該M1節點可在ON/IDLE模式下完全參與到LMO內，以最小化功耗。M1節點的這一限制性的選擇可更好的節省功耗。
本發明的再一方面涉及功率管理協定資訊單元(information element，IE)。待機向量(SV)協定資訊單元可被增加到：
1、預約請求幀，由EN作為轉換到待機狀態的請求，或轉換到運行狀態額請求。這一請求可由主機請求節點從運行狀態(M0)轉到待機狀態(M1)或反之從待機狀態(M1)轉到運行狀態(M0)來發起。為了觸發這樣的一個請求，節點可將待機向量內與其節點ID相關的比特斷言。
2、MAP幀，由NC向MoCA網路的所有節點指出每個節點的功率。待機向量內被斷言的比特表明具有關聯的節點ID(node_ID)的節點處於待機狀態。被去斷言的比特表明具有關聯的node_ID的節點處於運行狀態。
下一MAP向量(NV)協定資訊單元可被增加到：NC的MAP幀以：
1、告知MoCA網路內所有的運行節點在下一排定的RR內是否可以做出傳送到待機節點的預約請求。下一MAP向量內被斷言的比特表明，在下一排定的RR內可以做出傳送給具有關聯node_ID的節點的預約請求。被去斷言的比特表明不能做出傳送給具有關聯node_ID的節點的預約請求。
2、告知選定的待機節點，他們應該及時重新活躍起來以接收下一排定的MAP幀。待機向量內被斷言的比特表明具有關聯node_ID的節點應該接收下一MAP幀。被去斷言的比特表明具有關聯的node_ID的節點在當前信標周期內不會再接收到MAP幀。
表12給出了根據本發明的待機向量協定資訊單元和下一MAP向量協定的示例。
NC應該降低其選擇待命節點作為“LMO節點”的頻率。LMO節點通常用於確定GCD(最大通用密度周期)。鏈路管理協定一般在多種類型的網路 中可用於維護控制通道連接性，驗證資料連結的物理連接性，關聯鏈路屬性資訊，抑制下行流警報，以及出於保護/修復的目的使鏈路失效局部化。
根據本發明，待機狀態的節點可像運行節點一樣參與到所有的MoCA網路管理協定(LMO、拓撲升級、保密性等)中。待機狀態記憶體在區別。待機狀態下的節點不需要以像運行狀態下的節點一樣的頻率被選擇為LMO節點(主節點或LMO)。相反，待機狀態下的節點可在它是被選擇的LMO節點期間保持在活躍模式，並可當其是另一LMO模式的從設備時在活躍和空閒模式之間進行切換。根據本發明的LMO節點的操作的細節在對應於圖10的描述中給出。
圖11示出了根據本發明的示例資料處理系統1100內的單晶片或多晶片模組1102，其可以是一個或多個積體電路。資料處理系統1100可具有以下部件中的一個或多個：I/O電路1104、週邊設備1106、處理器1108和記憶體1110。這些部件通過系統匯流排或其他互聯結構1112彼此連接，並被設置在包含在終端用戶系統1130中的電路板1120上。系統1100可根據本發明配置成用於有線電視調諧器。需要注意，系統1100僅僅是示例，本發明的真正範圍和精神應該由權利要求來界定。
以上對用於提供MoCA功率管理策略的系統和方法進行了描述。
本發明的各個方面結合其具體實施例進行了描述。本領域的技術人員顯然可知的是，還存在大量的其他實施例、修改和變形，其仍然落入本發明權利要求界定的範圍和精神內。例如，本領域的技術人員可知的是，圖中示出的各步驟可按照圖中以外的其他順序執行，並且其中的一個或多個步驟是可選的。以上實施例中的方法和系統還可以具有其他額外的元件、步驟、電腦可執行指令或電腦可讀資料結構。就此而言，其他實施例也被本申請所公開，可以部分或完全實現在電腦可讀存儲介質上，例如，通過 存儲電腦可執行指令或模組，或通過利用電腦可讀資料結構。
102‧‧‧模組
110‧‧‧數位PHY
112‧‧‧系統/MAC
114‧‧‧CPU
116‧‧‧外部時鐘信號生成器
118‧‧‧MoCA基準鎖相環信號(MoCA REF PLL)
120‧‧‧直接式數位頻率合成器
122‧‧‧MoCA核心
124‧‧‧USDS PLL(PHY PLL)
126‧‧‧模數轉換器電路
128‧‧‧數模轉換器電路

Claims (10)

  1. 一種採用同軸電纜的網路，其特徵在於，所述網路包括：網路控制器；多個網路節點，每個網路節點都包括積體電路，每個積體電路都包括多個電路模組；其中每個所述網路節點具有功率狀態，且所述功率狀態被所述網路控制器配置為處於：運行功率狀態；或待機功率狀態，所述待機功率狀態包括活躍模式和空閒模式；且其中在所述活躍模式，網路節點被配置為發送和/或接收資訊資料包；以及在所述空閒模式，網路節點被配置為保持連接到所述網路，同時為一部分電路模組斷電，從而減少網路節點的功率消耗。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的網路，其中，每個所述網路節點都被配置為，在預定數量的媒體存取計劃後，從空閒模式切換到活躍模式。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的網路，其中，每個所述網路節點被配置為在網路信標信號後，從空閒模式切換到活躍模式。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的網路，其中，每個所述網路節點被配置為通過到所述網路的鏈路接收中斷信號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的網路，其中，所述電路模組的一部分包括將時鐘信號提供給數位PHY層的時鐘部分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的網路，其中，所述電路模組的一部分包括將時鐘信號提供給多媒體存取控制器層的時鐘部分。
  7. 一種在家庭網路中通過同軸電纜主鏈在多個網路模組之間通信的方法，其特徵在於，所述家庭網路包括所述多個網路模組，所述多個網路模組的其中一個是網路控制器，所述多個網路模組中的每一個都連接到同軸電纜主鏈；所述方法包括：使用網路控制器從所述多個網路模組接收寬帶發送脈衝的請求，所述請求通過同軸電纜主鏈發送；當通過同軸電纜主鏈將脈衝直接發送到其他網路模組時，使用網路控制器建立多個網路模組的發送機會的順序以為遵循；以及使用網路控制器在運行功率狀態和待機功率狀態之間觸發每個網路模組，所述待機功率狀態包括活躍模式和空閒模式；其中：在所述活躍模式，網路節點被配置為發送和/或接收資訊資料包：以及在所述空閒模式，網路節點被配置為保持連接到所述網路，同時為一部分電路模組斷電，從而減少網路節點的功率消耗。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，所述方法還包括在預定數量的媒體存取計劃後，將網路模組從空閒模式切換到活躍模式。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，所述方法還包括在網路信標信號後，將網路模組從空閒模式切換到活躍模式。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，所述方法還包括將網路模組配置為通過到所述網路的鏈路接收中斷信號。
TW098125933A 2008-07-31 2009-07-31 用於提供多媒體同軸聯盟功率管理策略的系統和方法 TWI429235B (zh)

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