[发明专利]睡眠模式下减少响应时间的装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种IEEE 802.16e中减少响应时间的装置，尤其涉及一种睡眠模式下减少响应时间的装置及其控制方法。

背景技术

IEEE 802.16系列标准是一组新兴的无线城域网(WMAN)技术，IEEE 802.16仅支持固定站点模式，为了提供高速的宽带无线接入和支持终端站点的移动性，填补无线局域网和传统蜂窝网之间的空白，IEEE标准委员会又制订了IEEE 802.16e标准。终端站点的移动性使电池能量有限，如何通过节能机制以延长移动站点(MS)的使用时间，成为IEEE 802.16e系统中一个非常重要的问题。IEEE 802.16e协议在MS的睡眠模式中定义了一种节能机制ESM，通过睡眠以减小MS在无数据通信时的能量消耗。在IEEE 802.16e草案中定义了基站(BS)和移动站点(MS)，MS在移动中与BS保持通信。为了减少MS的功率消耗，IEEE 802.16e提出了MS的睡眠模式(Sleep-Mode)来节约能量.

有人分析了IEEE 802.16e的睡眠模式指数增长算法，对该算法的特性和不同的参数的影响进行了验证，使用四个指标参数对指数增长算法进行衡量，同时指出当数据包到达率升高时，MS在睡眠模式中的能量消耗将下降。这是因为数据包到达时间间隔小，MS在睡眠模式中的总时长减小，从而进行的监听操作就少，睡眠模式中的能量消耗就少。有人提出了线性增长算法的睡眠模式，进行了理论分析和仿真实验，对研究IEEE 802.16e的睡眠模式有一定参考意义。

IEEE 802.16e为主动授权服务(UGS)、实时轮询服务(rtps)、非实时轮询服务(nrtPS)和尽力而为(BE)等四种连接类型提供了三种节能方式。仅考虑针对nrtPS和BE连接的节能方式。在这种情况下，MS有唤醒模式(Wake-Mode)和睡眠模式(Sleep-Mode)两种模式。唤醒模式下MS能够正常地接收和发送数据，在睡眠模式下它不能发送和接收数据，以节省能量的消耗。在睡眠模式下，一个睡眠间隔加上一个监听间隔成为一个睡眠周期，睡眠模式就由多个睡眠周期组成，直到在监听间隔检查到有数据帧。    

MS从唤醒状态转换为睡眠状态的过程为：当处于唤醒状态的MS在确定自己需要进入睡眠状态后，向BS发送睡眠请求报文(MOB_SLP_REQ)，并等待BS确认。收到来自BS的睡眠响应报文(MOB_SLP_REP)之后，MS进入睡眠模式。睡眠响应报文通常包含的参数有初始睡眠窗口、最小睡眠间隔T_min、最大睡眠间隔T_max以及监听间隔L。和BS协商好上述参数后， MS进入初始睡眠时段。协议建议初始睡眠窗口为最小睡眠间隔T_min。在初始睡眠时段结束以后，MS临时醒来一段时间监听BS广播的传输指示消息。这段临时唤醒时间被定义为监听间隔。MS在监听时段内检查传输指示消息信号(MOB_TRF_IND)，判断BS是否有数据包要发送给它。如果传输指示消息的值为“1”，则表示BS有数据要发送给该MS，此时，MS终止睡眠模式，转入唤醒模式，进入数据收发状态，如果传输指示消息的值为“0”，则表示BS没有数据要发送给该MS，MS继续睡眠模式，并把当前睡眠间隔加倍。MS重复上述过程，直到退出睡眠模式。

在睡眠模式中，MS以2的指数级增加睡眠长度。即当MS进入第n个睡眠周期时，当2^i-1T_min小于T_max时，MS以2^i-1T_min作为其睡眠间隔，当2^i-1T_min大于等于T_max时，MS以T_max作为其睡眠间隔。在每一个睡眠间隔内，MS通常关闭其发送和接收单元，以节省能量消耗，而在监听时段内，移动节点则需打开通信模块进行监听操作。另外，当MS有数据向外发送时，即当有MS发送请求(MS_SEND_REQ)信号发送给MS时，它可以随时终止睡眠模式。