[发明专利]无线网络中通过中控设备调度休眠/唤醒周期的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及无线网络的功耗管理(power management)，更具体地，涉及一种无线网络中通过中控设备(central device)调度休眠/唤醒周期的方法。

背景技术

对于许多移动应用(例如移动电视、VOD(视频点播)等)而言，一项重要的限制是移动设备的电池的有限容量和使用寿命。有报告称，在例如PDA(个人数字助理)的小型移动设备中，由无线接口消耗的能量最高能够达到整个系统能耗的50％。如果不对无线接口进行功耗管理，移动设备的电能很快就会耗尽。因此，无线接口的功耗管理日益成为一项重要的研究课题。

考虑到上述问题，针对无线网络提出了一种休眠模式，其中在理想情况下，移动站(下文用MS表示)在没有数据来接收或发送时将关闭其与基站(下文用BS表示)之间的无线接口以进入休眠状态，只有在具有数据时才被唤醒。休眠模式的目的在于使MS的功耗最小化并且降低BS的无线接口资源(air interface resources)的使用率。为了使功耗最小化，对于MS的无线接口的状态(即休眠或唤醒)的转换进行调度也是功耗管理的一项重要任务，这是因为休眠和唤醒的状态转换也将消耗电能。为了降低状态转换的频率，对于休眠模式提出了一种方案，其中数据被缓存并以脉冲方式(in a burst manner)发送，例如通过DVB-H的分片技术(slicingtechnology)发送。

图1示出了现有技术中用于无线网络MS的节能的脉冲方式的调度方法。图1(a)示出了直接发送方式(immediate transmission manner)的休眠模式，与图1(b)示出的脉冲方式的休眠模式进行比较。

如图1(a)所示，MS在休眠时隙中进入休眠状态，并在图中脉冲部分所示的唤醒时隙被唤醒以发送或接收数据分组(data packet)。请参看图1(b)，在脉冲方式的周期性休眠模式中，MS的休眠周期(sleep cycle period)被分为休眠窗口(sleep window)和监听窗口(listening window)。在休眠窗口中，MS关闭相应的无线接口或者将无线接口设置为低能耗。在监听窗口中，MS被唤醒，即打开无线接口以接收和/或发送其数据分组。到达或者目的地址为该MS的分组被缓存，并在监听窗口中以脉冲方式发送。

在进入周期性休眠模式之前，MS就监听窗口的长度(在物理(PHY)帧单元中)、休眠窗口的长度以及MS开始周期性休眠周期的起始PHY帧进行协商。如图1(b)所示，休眠窗口可以设置为此MS的最大分组延迟。

与图(a)所示的直接发送方式相比，脉冲方式的休眠模式明显能够降低状态转换的频率，这进而能够降低能耗。但是从另外一个方面来看，这种方案将导致较长的分组延迟(packet delay)。用于IEEE802.11网络的节能与分组延迟之间的均衡已经得到过研究。

但是，用于IEEE802.11功耗管理的现有调度方法在明确规定了QoS(业务质量)的无线网络(例如IEEE802.16e)中不能够同时稳定地满足节能和保持QoS保证的目的。

另外，对于IEEE802.16e系统而言，现有研究仅仅着眼于用于网页浏览和单一MS环境的自适应休眠模式。但是，在实际应用中，在一个BS体系内通常有一个以上的MS。

上面对用于无线网络的MS节能的休眠模式进行了说明。关于休眠模式的详细内容请参看IEEE标准“IEEE802.16e-2005”。

在无线网络中，如果多个MS与一个BS相关联，这些MS的通信量的传输将相互影响，这是因为系统无线资源(radio resources)由这些MS共享，而不是由某个MS独占。图2显示了现有技术中多MS无线网络的资源碰撞问题。图2中示出了三个MS，即MS1、MS2和MS3，它们根据用于单一MS环境的传统节能调度方法分别被分配了5、11和18个时隙作为休眠周期。在每个休眠周期中，图中的脉冲部分表示该MS的监听窗口所用时隙。休眠周期一般小于在该MS上运行的应用程序的最大分组延迟要求。否则的话，业务的QoS要求就无法得到保证。

如图2所示，在时分协议中，一个时隙只能分配给一个MS作为监听窗口。如果第10时隙被分配给MS1作为监听窗口以满足其节能调度，则不能同时满足MS的调度需求。否则就会在第10时隙发生资源碰撞，如图2中黑色部分所示。这种类型的碰撞还发生在第35、54和55时隙。因此，设计一种对于多MS环境的具有QoS保证的良好节能调度方案具有更实际的价值，但同时也更复杂。