ОБНАРУЖЕНИЕ СЕТИ В БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ
NETWORK DETECTION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS

1. Область техники
[0001] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к беспроводной связи и, в частности, к обнаружению устройств, находящихся вне сети.
2. Предпосылки создания изобретения
[0002] Беспроводная связь эволюционировала от использования вербальной информации в качестве средства передачи к полному цифровому взаимодействию. Достижения в беспроводных технологиях значительно увеличили возможности, качество обслуживания (QoS - quality of service), скорость передачи данных и т.д., что вызвало стремление обеспечить новые возможности для устройств. В результате мобильные устройства связи более не предназначены для простого выполнения телефонных вызовов. Они стали неотъемлемыми, а в некоторых случаях - существенными, устройствами для управления профессиональной и/или личной жизнью пользователей.
[0003] С целью поддержать желаемое развитие электронной связи, все больше и больше приложений, которые не поддерживают функцию связи, переконструируют для поддержки проводной и/или беспроводной связи. Такая поддержка беспроводной связи может в некоторых случаях включать возможность передачи контролируемых или наблюдаемых данных другим устройствам посредством беспроводной связи. В качестве примеров таких сценариев использования можно привести обычный контроль ресурсов, биометрические сенсоры, системы поддержки финансовых транзакций, личные средства связи и/или определения местоположения и т.д. Устройства, поддерживающие такую активность и соответствующую связь, часто функционируют в условиях использования ограниченного количества ресурсов. Например, такие устройства могут быть простыми (например, могут иметь ограниченные ресурсы для обработки данных), могут быть небольшими (например, могут иметь пространственные ограничения из-за ограничений по размерам, вызванным новыми областями применения), могут иметь ограничения по мощности (например, при питании от батареи) и т.д.
[0004] Процедуры установления и поддержания соединения, определенные в существующих протоколах связи, могут не подходить для устройств, работающих в условиях ограниченных ресурсов, перечисленных выше. Например, стандарты существующих протоколов беспроводной связи могут требовать осуществления периодического взаимодействия с целью поддержания устройств в сети синхронизированными с другими устройствами. Такие требования могут не принимать во внимание нагрузку, которую оказывает такая периодическая сетевая связь на ограниченные в ресурсах устройства. В результате, таким ограниченным в ресурсах устройствам может оказаться проблематичным осуществлять работу в соответствии с этими стандартами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Примеры осуществления настоящего изобретения могут быть направлены на способ, устройство, компьютерную программу и систему для обеспечения взаимодействия устройств с сохранением ресурсов устройств. В соответствии по меньшей мере с одной представленной в качестве примера реализацией, устройства могут оставаться синхронизированными с сетью посредством использования сигнала маяка, передаваемого через определенные интервалы времени. Процессы, имеющие отношение к связи, могут планироваться относительно моментов времени, в которые ожидается сигнал маяка и которые также известны как целевое время передачи маяка (target beacon transmission time - TBTT). В то время как одни сетевые устройства могут иметь возможность быть активными в течение каждого периода ТВТТ, для других устройств такая практика может оказаться слишком обременительной из-за задействованных в данном процессе ресурсов. В связи с этим может быть реализован увеличенный или "разреженный" период передачи маяка, равный значению, кратному интервалу передачи сигнала сетевого маяка, что может уменьшить нагрузку связи на устройства ввиду уменьшения частоты обращений. Аналогично, периоды возможности сканирования - это периоды времени, в течение которых устройства могут выполнять пассивное сканирование, которое также может быть инициировано на основе величин, кратных интервалу передачи сигнала сетевого маяка, и может иметь длительность, выраженную в величинах, кратных интервалу передачи сигнала сетевого маяка.
[0006] В соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, устройства могут при идентификации возможности сканирования выбирать: либо использовать эту возможность сканирования, либо участвовать в процессе передачи сетевого маяка (например, когда возможность сканирования возникает во время ТВТТ, также связанного с увеличенным периодом передачи маяка). В иллюстративных сценариях, в которых устройства выбирают использование возможности сканирования, устройства перед вхождением в режим пассивного сканирования могут подготовить сетевое информационное сообщение. Такие устройства могут оставаться в режиме пассивного сканирования на протяжении всего времени существования возможности сканирования, посылая ответ в случаях, когда принимаются сообщения от устройств, находящихся вне сети. Например, устройства могут принимать сигналы маяка от других сетей, определяемых, например, наличием различного набора идентификаторов (SSID), которые могут инициировать передачу сетевого информационного сообщения. Перед осуществлением передачи сетевые информационные сообщения могут быть модифицированы путем включения в них идентификаторов SSID, соответствующих принятым сигналам маяка.
[0007] Сетевые информационные сообщения могут содержать информацию о конфигурации связи, используемую устройствами, находящимися вне сети, для взаимодействия с устройствами, находящимися внутри сети. Например, информация о периоде передачи маяка может быть составлена таким образом, чтобы устройства, находящиеся вне сети, могли синхронизироваться по времени с данной сетью. Информация о периоде передачи маяка может также включать информацию об увеличенном периоде передачи маяка для устройств, которым желательно/необходимо взаимодействовать с меньшей частотой.
[0008] Конфигурации или реализации различных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые были кратко описаны выше, приведены лишь с целью объяснения и, следовательно, не являются ограничивающими. Кроме того, элементы изобретения, связанные с конкретным примером осуществления настоящего изобретения, могут использоваться и в других примерах осуществления в зависимости, например, от того, как реализуется вариант осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] Изобретение далее станет более понятным из описания иллюстративных вариантов его осуществления совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
[0010] Фиг.1 показывает примеры ресурсов аппаратного и программного обеспечения, которые могут быть использованы в различных примерах осуществления настоящего изобретения.
[0011] Фиг.2 показывает пример сетевого окружения в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0012] Фиг.3 показывает примеры различных типов обмена сообщениями, которые могут быть использованы в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0013] Фиг.4 показывает пример передачи сообщения между устройствами, что может стать причиной формирования распределенной локальной сети в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0014] Фиг.5 показывает пример реализаций маяка, которые применяются в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0015] Фиг.6 показывает пример окон активности в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0016] Фиг.7 показывает примеры стратегий управления доступом в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0017] Фиг.8 показывает пример инициализации возможности сканирования и процесса в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0018] Фиг.9 показывает примеры использования возможностей сканирования и возможного отказа от использования в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0019] Фиг.10 показывает более детальный пример использования возможности сканирования в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
[0020] Фиг.11 показывает блок-схему для примера процесса управления связью в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0021] Ввиду того, что настоящее изобретение описано здесь в терминах множества примеров осуществления, на их основе могут быть выполнены различные изменения или модификации в духе настоящего изобретения и без выхода за его рамки, определенные в прилагаемой формуле изобретения.
I. Общая система, в которой могут быть реализованы варианты осуществления настоящего изобретения
[0022] Пример системы, используемой в качестве основы для объяснения различных вариантов осуществления настоящего изобретения, изображен на фиг.1. Устройства и конфигурации, показанные на фиг.1, представлены лишь в качестве примера и, таким образом, могут быть включены или не включены в реальные варианты исполнения.
[0023] Вычислительное устройство 100 может соответствовать различным устройствам с возможностью обработки данных, включая, но не ограничиваясь этим, персональные микрокомпьютеры (UMPC - micro personal computer), нетбуки, ноутбуки, настольные компьютеры, инженерные рабочие станции, карманные компьютеры (PDA - personal digital assistant), оснащенные компьютером часы, проводные или беспроводные терминалы/узлы/и прочее, мобильные телефонные трубки, телевизионные абонентские приставки, персональные видеорекордеры (PVR - personal video recorder), банкоматы (ATM - automatic teller machine), игровые консоли и т.п. Элементы, которые представляют примеры базовых компонентов, включающих функциональные элементы, в вычислительном устройстве 100 имеют обозначения 102-108. Процессор 102 может включать один или более компонентов, конфигурированных для выполнения инструкций; например, группа инструкций может составлять программный код. По меньшей мере в одном сценарии выполнение программного кода может включать прием входящей информации от других элементов в вычислительном устройстве 100 с целью формирования результата (например, данных, события, выполнения действия и т.д.). Процессор 102 может быть выделенным (например, монолитным) микропроцессорным устройством или может быть частью составного устройства, такого как ASIC (специализированная интегральная схема - application-specific integrated circuit), вентильная матрица, многокристальный модуль (МСМ - multi-chip module) и т.д.
[0024] Процессор 102 может быть электрически подключен к другим функциональным компонентам в вычислительном устройстве 100 посредством проводных и/или беспроводных шин. Например, процессор 102 может осуществлять доступ к памяти 102 с целью получения хранящейся информации (например, программного кода, данных и т.д.) для использования в процессе обработки. Память 104 может, как правило, включать съемные или встроенные устройства памяти, которые работают в статическом или динамическом режимах. Кроме того, память 104 может включать постоянные запоминающие устройства (ROM - read only memory), оперативные запоминающие устройства (RAM - random access memory) и перезаписываемые устройства памяти, такие как Flash, EPROM (стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство - erasable programmable read-only memory) и т.д. Примеры съемных носителей данных на основе магнитных, электронных и/или оптических технологий показаны в виде компонента 100 ввода/вывода (I/O - input/output) на фиг.1 и могут служить, например, в качестве средств ввода/вывода данных. Код может включать любой интерпретируемый или компилируемый язык программирования, включая выполняемые компьютером инструкции. Код и/или данные могут быть использованы для создания модулей программного обеспечения, таких как операционные системы, утилиты связи, пользовательские интерфейсы, более специализированные программные модули и т.д.
[0025] Один или более интерфейсов 106 могут быть также подключены к различным компонентам в вычислительном устройстве 100. Эти интерфейсы могут обеспечивать связь между устройствами (например, интерфейс программного обеспечения или протокола), связь устройство-устройство (например, интерфейс проводной или беспроводной связи) и даже связь между устройством и пользователем (например, пользовательский интерфейс). Данные интерфейсы позволяют компонентам внутри вычислительного устройства 100, другим устройствам и пользователям взаимодействовать с вычислительным устройством 100. Кроме того, интерфейсы 106 могут передавать машиночитаемые данные, такие как электронные, магнитные или оптические сигналы, имеющиеся на машиночитаемом носителе данных, или могут транслировать действия пользователей в сигналы, которые могут быть восприняты вычислительным устройством 100 (например, печать на клавиатуре, речь в микрофон сотового мобильного телефона, касание значка на устройстве с сенсорным экраном и т.д.). Интерфейсы 106 могут, кроме того, позволять процессору 102 и/или памяти 104 взаимодействовать с другими модулями 108. Например, другие модули 108 могут включать один или более компонентов, поддерживающих более специализированную функциональность, обеспечиваемую вычислительным устройством 100.
[0026] Вычислительное устройство 100 может взаимодействовать с другими устройствами посредством различных сетей, также показанных на фиг.1. Например, концентратор 110 может обеспечивать проводное и/или беспроводное подключение к таким устройствам как компьютер 114 и сервер 116. Концентратор 110 может быть также подключен к роутеру 112, позволяя устройствам в локальной сети (LAN - local area network) взаимодействовать с устройствами глобальной сети (WAN - wide area network, такой как Интернет 120). При таком сценарии другой роутер 130 может передавать и принимать информацию от роутера 112, таким образом, что устройства в каждой LAN могут осуществлять связь. Кроме того, все компоненты, показанные в данном примере конфигурации, не обязательны при реализации настоящего изобретения. Например, в сети LAN 130, обслуживаемой роутером 130, не требуется дополнительного концентратора, так как его функциональность может быть обеспечена роутером.
[0027] Кроме того, взаимодействие с удаленными устройствами может быть обеспечено различными провайдерами ближней или дальней связи 140. Такие провайдеры с целью обеспечить беспроводную связь с Интернетом 120 могут использовать, например, дальнюю связь с использованием наземных сотовых систем и систем спутниковой связи и/или ближнюю связь с использованием беспроводных точек доступа. Например, карманный компьютер (PDA - personal digital assistant) 142 и сотовый телефон 144 могут взаимодействовать с вычислительным устройством 100 через сеть Интернет 120, что обеспечивается посредством использования беспроводной связи 140. Аналогичная функциональность может быть также включена в другие устройства, такие как ноутбук 146, в виде ресурсов аппаратного и/или программного обеспечения, конфигурированного для обеспечения ближней и/или дальней беспроводной связи.
II. Пример сетевого окружения
[0028] На фиг.2 показан пример рабочего пространства, которое будет использовано при объяснении различных примеров осуществления настоящего изобретения. Так как данный сценарий используется здесь лишь в качестве объяснения, реализации настоящего изобретения не ограничены конкретным описываемым примером. Рабочее пространство может быть определено при помощи различных критериев. Например, физические области, такие как строения, театры, спортивные арены и т.д., могут определять пространство, в котором пользователи могут взаимодействовать. Как вариант, рабочие пространства могут быть определены в терминах устройств, которые используют конкретные беспроводные средства передачи данных, устройств, которые находятся в пределах дальности связи (например, на определенном расстоянии) друг от друга, устройств, которые являются членами определенных классов или групп и т.д.
[0029] Беспроводные устройства 200 на фиг.2 обозначены символами от "А" до "G". Устройства 200 могут, например, соответствовать любому из беспроводных устройств, которые были показаны на фиг.1, и также могут включать по меньшей мере ресурсы, о которых было упомянуто при описании устройства 100. Кроме того, эти устройства могут работать с использованием по меньшей мере одного обычного протокола беспроводной связи. То есть, все устройства, показанные на фиг.2, могут взаимодействовать друг с другом внутри рабочего пространства и, таким образом, могут совместно участвовать в работе беспроводной сети связи.
III. Примеры обмена сообщениями
[0030] Пример осуществления связи между устройствами в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения показан позицией 300 на фиг.3. Хотя показано только два устройства 200А и 200В, пример, показанный на фиг.3, представлен лишь для объяснения и не предназначен для ограничения рамок настоящего изобретения. Различные варианты осуществления настоящего изобретения могут легко обеспечить беспроводное взаимодействие между более чем двумя устройствами.
[0031] Дополнительные детали касательно примера 300 осуществления связи показаны далее на фиг.3. Устройство 200А может иметь требования к осуществлению связи, в соответствии с которыми необходимо осуществить взаимодействие с устройством 200В. Например, эти требования могут включать взаимодействие с пользователями устройства, приложениями, размещенными на устройствах, и т.д., что инициирует передачу сообщений и в целом может быть классифицировано категорией передачи 302 данных. Передача данных может быть осуществлена с использованием сообщений, которые могут передаваться беспроводным путем устройствами 200А и 200В. Однако, как правило, некоторый вид линии или соединения беспроводной сети необходимо установить до того, как можно будет осуществлять какой-либо обмен сообщениями 302 передачи данных.
[0032] Сообщения 304 установления сети и управления доступом к среде передачи данных (MAC - media access control) могут использоваться для установления и поддержания внутри рабочего пространства основной архитектуры беспроводной сети, которая может быть использована для отправки сообщений 302 передачи данных. В соответствии с различными примерами осуществления настоящего изобретения, сообщения, содержащие конфигурацию устройства, информацию о работе и статусе, могут передаваться для "прозрачного" установления соединений беспроводной сети, когда, например, устройство попадает в рабочее пространство. Сетевые соединения могут существовать между любыми или всеми устройствами, существующими внутри рабочего пространства, и могут существовать на протяжении всего времени, пока устройство находится внутри рабочего пространства. Таким способом сообщения 302 с данными могут передаваться между устройствами с использованием существующих сетей (не требуется установка новых сетевых соединений каждый раз, когда сообщение отправляется), что может уменьшить время ожидания ответа и повысить качество обслуживания (QoS - quality of service).
[0033] В соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения на фиг.4 показан пример создания распределенной локальной сети посредством сообщений 304 автоматического установления сети и управления MAC. Устройства 200, входящие в рабочее пространство 210, могут незамедлительно инициировать создание сети посредством обмена рабочей информацией. Отметим еще раз, что обмен этой информацией может происходить без какой-либо подсказки или даже осознания со стороны пользователя. Пример взаимодействия показан на фиг.4, где устройства А-G обмениваются между собой различными сообщениями 304 установления сети и управления MAC. В соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения, обмен сообщениями может осуществляться непосредственно вызывающим устройством (например, устройством, которое описывается при помощи информационных элементов, содержащихся в сообщении) и принимающим устройством. Как вариант, сообщения, соответствующие устройствам в рабочем пространстве 210, могут перенаправляться от одного устройства к другому, распространяя, таким образом, информацию между множеством устройств.
IV. Пример рабочего параметра: увеличенный период передачи маяка
[0034] Пример информации, передача которой может осуществляться в сообщениях 304 установления сети и управления MAC (например, при помощи информационных элементов) в соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения, показан на фиг.5. График активности, показанный позицией 500, представляет пример реализации, основанной на стандарте беспроводной локальной сети (WLAN -wireless local area network), который определен в спецификации IEEE 802.11. Однако варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены только реализацией в сети WLAN и, таким образом, могут быть применимы и в других беспроводных сетевых архитектурах и протоколах связи.
[0035] Логическая архитектура WLAN содержит станции (STA - station), беспроводные точки доступа (АР - access point), независимые базовые наборы служб (IBSS - independent basic service set), базовые наборы служб (BSS - basic service set), распределительные системы (DS - distribution system) и расширенные наборы служб (ESS - extended service set). Некоторые из этих компонентов напрямую соответствуют аппаратным устройствам, таким как станции и беспроводные точки доступа. Например, беспроводные точки доступа могут функционировать в качестве мостов между станциями и сетевой магистралью (например, с целью обеспечения сетевого доступа). Независимым базовым набором служб является беспроводная сеть, включающая по меньшей мере две станции. Независимый базовый набор служб также может иногда называться беспроводной сетью ad hoc. Базовыми наборами служб являются беспроводные сети, включающие беспроводную точку доступа, обслуживающую одного или множество беспроводных клиентов. Базовые наборы служб также могут иногда называться инфраструктурными беспроводными сетями. Все станции в базовом наборе служб могут взаимодействовать посредством точки доступа. Точки доступа могут обеспечивать подключение к проводным локальным сетям и обеспечивать функцию моста, когда одна станция инициирует подключение к другой станции или узлу в распределительной системе (например, к станции, соединенной с другой точкой доступа, которая соединяется посредством проводной сетевой магистрали).
[0036] В беспроводной сетевой архитектуре, такой как WLAN, сигналы маяка могут использоваться для синхронизации работы сетевых устройств. В ситуациях, когда создаются новые беспроводные сети ad hoc, инициирующее устройство может установить стандартную передачу сетевого маяка на основе своего внутреннего времени, и все устройства, подключающиеся к сети, могут согласовываться с этим стандартным маяком. Аналогично, устройства, желающие подключиться к существующей беспроводной сети, могут осуществлять синхронизацию с существующим маяком. В случае сети WLAN, устройства могут синхронизироваться с сигналами маяка, используя функцию синхронизации по времени (TSF - timing synchronization function). Функцией синхронизации по времени является функция часов, которая локальна по отношению к устройству, осуществляющему синхронизацию и отслеживание периода передачи маяка.
[0037] Пример сигнала маяка показан на фиг.5 позицией 502, где целевое время передачи маяка (ТВТТ - target beacon transmission time) обозначает время, на которое запланирована передача маяка. Это время называется "целевым", так как действительная передача маяка может несколько запаздывать по отношению к ТВТТ, ввиду, например, того, что канал занят во время ТВТТ. Активные устройства в сети могут осуществлять связь друг с другом в соответствии с периодом передачи маяка (временем между двумя передачами маяка). Однако могут быть случаи, когда активность устройств во время каждого периода передачи маяка может оказаться нецелесообразной, а возможно даже и вредной. Например, устройства, не предполагающие частую связь внутри беспроводной сети, не смогут получить выгоду, если будут активными каждый период передачи маяка. Кроме того, устройства с ограниченными энергетическими или обрабатывающими ресурсами могут быть вынуждены впустую расходовать эти важные ресурсы из-за необходимости быть активными каждый период передачи маяка.
[0038] В соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, функциональные возможности могут быть продемонстрированы при помощи примера распределенной беспроводной сети, описанной выше, обеспечивающей работу устройств при стандартной частоте передачи маяка, которая была установлена в сети или, как вариант, с использованием "пониженной" частоты передачи маяка. Под "пониженной" частотой передачи маяка может подразумеваться режим передачи маяка с меньшей частотой, чем стандартная частота передачи маяка, изначально установленная в сети. Более редкая передача маяка может происходить на основе информации (например, информационных элементов), которая включена в кадры сетевых маяков, где включенная информация может определять одну или более пониженных частот передачи маяка как кратные значения периода передачи этого маяка. Используя внутри кадра маяка значения маяка и одного или более связанных с ним увеличенных периодов передачи маяка, сетевые устройства могут принимать решение (например, путем случайного выбора) о том, работать ли им на основе стандартного периода передачи маяка, либо на основе увеличенного периода передачи маяка. В частности, все устройства могут осуществить синхронизацию по одинаковому начальному целевому времени передачи маяка (ТВТТ), например, когда TSF=0, а затем могут подсчитать количество периодов, которые прошли после начального ТВТТ, основываясь на внутренней функции TSF. В этом случае устройства, работающие с использованием увеличенного периода передачи маяка, могут быть активными в значения времени ТВТТ, которые соответствуют кратным значениям, заданным увеличенным периодом передачи маяка.
[0039] Пример увеличенного интервала передачи маяка в каждом десятом ТВТТ показан на фиг.5 позицией 504. Решение об использовании интервала передачи маяка может приниматься каждым устройством индивидуально (например, в стеках протокола, который управляет работой радиомодема). В этом случае, в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, все устройства будут работать, основываясь на значении интервала передачи маяка, которое остается постоянным на протяжении всего времени существования сети. Принимая во внимание требование того, чтобы интервал передачи маяка оставался неизменным на протяжении всего времени существования беспроводной сети, разреженный сигнал маяка может быть выражен как кратное значение периода сигнала маяка. Начальные интервалы могут определяться устройством, формирующим сеть, и в примере, представленном на фиг.5 (как было сказано выше), первое значение ТВТТ равно TSF=0. Другие устройства, которые последовательно подключаются к сети, могут адаптировать этот параметр интервала передачи маяка и время ТВТТ. Например, ТВТТ при TSF=0 является "базовой точкой", которая определяет, когда передаются маяки. Все устройства в сети могут обновить свои собственные счетчики TSF по существующим правилам синхронизации, и из TSF они могут определить конкретное значение ТВТТ, при котором им следует принимать участие в передаче маяка, полагая, что, несмотря на значение интервала передачи маяка, первый маяк был передан при TSF=0.
[0040] Например, в сети, включающей четыре устройства, где устройства 1, 2 и 4 работают с применением режима более редкой передачи маяка и имеют значение интервала передачи маяка (например, период времени между передачами маяка), соответствующее каждому шестому ТВТТ, все устройства могут оставаться синхронизированными, хотя только устройство 3 может быть активно (например, "участвовать в состязании") во все периоды передачи маяка 1, 2, 3, 4 и 5 (например, все устройства могут участвовать в состязании при значениях ТВТТ 0, ТВТТ, 6, ТВТТ 12 и т.д.). Поэтому могут существовать по меньшей мере два различных периода передачи маяка среди устройств и, возможно, другие увеличенные периоды передачи маяка, так как другие группы устройств могут выбрать свой собственный увеличенный период передачи маяка, основываясь на значениях начального периода передачи маяка и одном или более связанных с ним передаваемых индикаторов увеличенных периодов передачи маяка.
[0041] В соответствии по меньшей мере с одним примером осуществления настоящего изобретения, маяки будут содержать параметр увеличенного периода передачи маяка. Параметр увеличенного периода передачи маяка может передаваться, например, в информационных элементах (IE - information element), определяющих производителя. Значения параметра увеличенного периода передачи маяка могут оставаться постоянными на протяжении всего времени существования сети. Однако могут определяться другие интервалы передачи маяка при возникновении необходимости в достижении большей гибкости, и обо всех заданных интервалах передачи маяка может быть сообщено аналогично случаю с увеличенным интервалом передачи маяка.
V. Примеры окон активности
[0042] На фиг.6 показан пример реализации "окон активности" в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как и на фиг.5, "стандартный" сетевой маяк (например, маяк, установленный устройством, сформировавшим сеть) показан позицией 600. Каждое целевое время передачи маяка (ТВТТ) может представлять кадр маяка, который передается устройством в сети (или, по меньшей мере, периоды времени, в которые предполагаются передачи маяка, исключая какие-либо задержки). Таким образом, интервал, показанный позицией 602, может определять стандартный период передачи маяка.
[0043] Далее, возможные окна активности для устройства, которое является участником сети, показаны на фиг.6, пример их представлен позицией 604. Эти периоды активности возникают в соответствии с каждым передаваемым ТВТТ и, следовательно, могут определяться как ориентированные на нормальный период передачи сетевого маяка. Эти окна активности не обязательно означают, что в течение этих временных периодов у устройства есть запланированная активность (например, сообщения, находящиеся в очереди передачи). Эти окна активности являются просто периодами времени, в которые устройства могут быть активными и, следовательно, будут способны осуществлять передачу сообщений и/или прием сообщений от других устройств в сети.
[0044] Поведение другого примера устройства в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения показано далее позицией 650. Так как все устройства в сети будут работать, начиная с одной и той же исходной точки (например, TSF=0) и с нормального периода передачи маяка (например, обозначаемого далее ТВТТ), каждое устройство может выбрать рабочий режим, основываясь на одном или более индикаторе увеличенных периодов передачи маяка, которые передаются в маяке. Например, устройство, которому соответствует активность, показанная позицией 650, работает, используя увеличенный период 652 передачи маяка, который в данном примере имеет кратность "4". Следовательно, увеличенный период 652 передачи маяка может осуществлять передачи маяка в каждое четвертое время ТВТТ. Окна активности, например показанные позицией 654, могут также возникать в соответствии с увеличенным периодом 652 передачи маяка. По меньшей мере в одном варианте реализации, окна активности могут начинаться непосредственно перед началом увеличенного периода передачи маяка.
[0045] Несмотря на то что длительность окон активности конфигурирована предустановленным информационным элементом в маяке как постоянная величина, на практике она может иметь переменное значение. Например, окно активности может быть основано на параметре MAC, который аналогичен параметрам интервала передачи маяка и увеличенного периода передачи маяка. Хост в устройстве передачи маяка может определить этот параметр и передать его модему для передачи в маяке. Возможна его передача с использованием, например, общего информационного элемента (IE) или информационного элемента конкретного производителя для определения интервала передачи маяка и увеличенного периода передачи маяка. Устройства могут пытаться перейти в режим "дремоты" или спящий режим, пока ожидают окно активности. Однако в действительности переход в спящий режим может происходить раньше или позже в соответствии с методологиями управления, о которых будет сказано при рассмотрении фиг.7-8.
[0046] На фиг.7 показаны конфигурации управления доступом к каналу, которые могут быть реализованы в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Изначально могут быть определены два режима доступа к каналу: режим состязания с непустой очередью (N-EQC - non-empty queue contention) и режим состязания с пустой очередью (EQC - empty queue contention). Когда у устройств нет сообщений (кадров), ожидающих очереди передачи в буферах для передачи, полагают, что устройства находятся в режиме EQC. И наоборот, полагают, что устройства находятся в режиме N-EQC, когда имеется по меньшей мере один кадр, ожидающий передачи.
[0047] Режим N-EQC может включать опциональные реализации: "Наследственная" 700 и "Приоритет по маяку" 750. При использовании наследственной реализации 700, при приеме или передаче маяка состязание за доступ к каналу может разрешаться так, как установлено в унаследованных устройствах, например, как определено правилами доступа к каналу, заданными в конкретном средстве беспроводной связи. Наследственная реализация 700 представляет пример состязания за доступ к каналу в соответствии с существующим набором правил управления доступом между моментами времени 702 и 704. Как только устройство получает доступ к средству передачи в момент 704, оно получает возможность передачи (ТХОР - transmission opportunity), в течение которой может передавать кадры в сеть (например, если один или более кадров находятся в очереди передачи). "ТХ", как показано между позициями 704 и 706 на фиг.7, обозначает передачу любых сообщений, находящихся в очереди. Кроме того, в период "ТХ" может осуществляться прием кадров от сети в качестве подтверждений приема переданных кадров.
[0048] В реализации 750 "Приоритета по Маяку" устройству, которое передало сетевой маяк, разрешается продолжать передачу любых кадров, которые находятся в очереди передачи в его буферах для передачи. Устройство получает возможность передачи ТХОР для передачи маяка, и, как только оно передало маяк в момент 752, оно автоматически может получить новую возможность передачи ТХОР, как показано в момент 754, для передачи любых кадров, которые ожидают передачи в буферах для передачи. В показанном примере новая возможность передачи ТХОР может начаться сразу после периода короткой межкадровой паузы (SIFS - short interframe space), следующей в конце кадра маяка, что представлено в примере 750 интервалом паузы между моментами времени 752 и 754.
[0049] Как только устройство завершило передачу (например, очистило свои буферы для передачи), оно должно войти в режим EQC, как показано на реализациях 700 и 750 обозначениями 706 и 756, соответственно. Если у устройства в течение периода передачи маяка нет кадров для передачи, то устройство переходит в режим EQC сразу после приема/передачи маяка (например, в 702 и 752). Находясь в режиме EQC, устройства могут пытаться получить ТХОР определенное количество раз (заданное, например, параметром "RepeatEmptyQueueContention" ("повторение состязания с пустой очередью")). При получении возможности передачи ТХОР, устройства, не имеющие ожидающих сообщений, могут попытаться получить новую возможность передачи ТХОР, как показано позициями 708/710 и 758/760 в реализациях 700 и 750, соответственно, вместо того, чтобы инициировать передачу последовательности кадров. Устройства, которые в течение интервала передачи маяка получают число ТХОР, равное предустановленному пороговому значению (например, параметру RepeatEmptyQueueContention), могут входить в режим "дремоты" или спящий режим. В примерах 700 и 750 реализации на фиг.7 это может происходить в моменты 712 и 762, соответственно. Все эти события могут происходить до того, как завершится окно 612 активности. Кроме того, как пример наследственной реализации 700, так и пример реализации 750 приоритета по маяку, предполагают, что передачи сообщений между моментами 704 и 706, как и между моментами 754 и 756, соответственно, прошли успешно, и, таким образом, на данном этапе нет кадров, ожидающих (повторной) передачи.
VI. Установление возможности сканирования, использование и соответствующее взаимодействие
[0050] Предыдущее описание касалось периодов активности, которые могут происходить в соответствии с увеличенным периодом передачи маяка в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Увеличенный период передачи маяка может позволять устройствам в сети работать менее часто, что может уменьшить использование ресурсов и увеличить время работы. Другие периодические операции, которые могут существовать отдельно или совместно с увеличенными периодами передачи маяка, включают возможности сканирования. На фиг.8 показана часть графика активности, показанная ранее позицией 650, с целью дать пояснения, касающиеся возможностей 800 сканирования. Возможности 800 сканирования представляют периоды времени, в течение которых устройства могут находиться в состоянии пассивного сканирования. Возможности 800 сканирования могут появляться периодически, на основе кратного значения интервала передачи сигнала сетевого маяка (например, начиная с TSF=0), что может быть определено в терминах параметра aScanlnterval (интервал сканирования) 802 на фиг.8. В показанном примере данный параметр установлен в значение "2", что означает, что возможности сканирования будут появляться во время начала каждого второго ТВТТ, основанного на интервале передачи сигнала сетевого маяка. Так как в примере осуществления на фиг.8 увеличенный период передачи маяка установлен в значение "4", в показанном примере передача маяка с увеличенным периодом будет происходить во время существования каждой второй возможности сканирования.
[0051] Продолжительность возможности 800 сканирования может быть также определена на основе кратного значения интервала передачи сигнала сетевого маяка. В примере осуществления на фиг.8, продолжительность, конфигурируемая параметром aScanLength (длительность сканирования) 804, установлена в "1", то есть равна одному стандартному периоду передачи маяка в сети. Каждая закрашенная область внутри возможностей 800 сканирования соответствует окнам активности примера устройства, представленным на графике 650, которые начинаются в то же время ТВТТ, что и окна 800 сканирования.
[0052] Возможность для устройств быть активными в сети (например, для осуществления передачи маяка в соответствии со стандартным или увеличенным периодом передачи маяка) может появляться в то же самое время ТВТТ, что и возможность 800 сканирования. Однако, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, устройства могут принимать решение не участвовать в активной сетевой работе, такой как передача маяка, с целью выполнять пассивное сканирование. Примеры операций сканирования, которые будут описаны ниже, могут облегчить процесс расширения сети посредством осуществления сканирования совместно с механизмом реагирования для передачи информации о возможностях подключения другим устройствам, которые могут иметь желание присоединиться к сети.
[0053] Пример осуществления возможности сканирования описывается со ссылкой на фиг.9. Оба устройства А и В работают со значением aScanlnterval=2, что приводит к инициированию возможностей сканирования в каждое второе время ТВТТ, и каждая возможность сканирования имеет продолжительность (aScanLength), равную одному интервалу передачи сигнала сетевого маяка. Вначале устройство А выбирает не использовать возможность 900 сканирования. Следовательно, устройство А может участвовать в стандартной передаче сетевого маяка, как определено используемым протоколом связи. Однако, в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления, передача данных, кроме передачи маяка, не разрешена для устройств, занятых в возможности сканирования, и поэтому устройство А после передачи маяка может вернуться в спящий режим. В 902 устройство А опять выбирает не использовать возможность сканирования, но при наступлении следующей возможности 904 сканирования устройство А может выбрать использовать возможность сканирования. В результате устройство А может выполнять пассивное сканирование во время существования возможности 904 сканирования. В соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, использование возможности сканирования может также включать другую активность в дополнение к простому пассивному сканированию. Примеры активности, которая может происходить во время использования возможности сканирования, будут описаны со ссылкой на фиг.10.
[0054] В отличие от операции, описанной со ссылкой на устройство А
на фиг.9, устройство В решает не использовать ни одну из возможностей сканирования, показанных позициями 906 и 910. Вместо этого в обоих случаях устройство В участвует в передаче сетевого маяка. Во время существования возможностей 906 и 910 сканирования устройство В участвует в передаче сетевого маяка и не передает другой информации. Во время второй возможности 908 сканирования устройство В решает использовать возможность сканирования способом, описанным выше в отношении возможности 904 сканирования. Устройства одной сети могут составлять график работы таким образом, что некоторые устройства осуществляют пассивное сканирование, тогда как другие - активную передачу маяка.
[0055] В представленном выше примере, устройства, такие как устройства А и В, работа которых показана на фиг.9, скорее всего не будут использовать каждую возможность сканирования для осуществления пассивного сканирования при поддержке таких протоколов беспроводной связи как WLAN. Вместо этого, в среднем будет использована одна из aScanProbability (например, параметр, который определяет вероятность того, что возможность сканирования будет использована) возможностей сканирования. Следовательно, вероятность того, что устройства выполнят сканирование во время существования одной возможности сканирования, может быть определена как 1/aScanProbability, и устройство может принимать решение для каждой отдельно возникающей возможности сканирования, использовать ли ее для сканирования.
[0056] С использованием представленной на фиг.9 возможности сканирования в качестве основы, на фиг.10 представлен пример процессов, которые могут происходить, когда используется возможность сканирования.
При использовании возможности сканирования устройство А может за некоторое время до начала пассивного сканирования подготовить для передачи информационное сообщение, которое представлено на фиг.10 как сообщение "MyNetwork" ("МояСеть"). Сетевое информационное сообщение содержит информацию о свойствах подключения, используемую устройствами, находящимися вне сети, для установления связи с сетью. Например, сетевые информационные сообщения могут содержать информацию о времени, которая будет давать возможность устройствам, работающим вне сети, осуществлять синхронизацию с временем сети. Кроме того, сетевое информационное сообщение может также содержать информацию, относящуюся к одному или более увеличенному периоду передачи маяка, что позволит устройствам не только осуществлять синхронизацию с временем сети, но также и работать в соответствии с увеличенным периодом передачи маяка, уже установленным в сети.
[0057] Например, сетевые информационные сообщения могут содержать информацию о сети, такую как информация, содержащаяся в кадрах маяка, включая размер сети, идентификатор базового набора служб (BSSID - basic service set identifier), рабочую частоту сети и т.д. Устройства в сети, в которую передается пакет от сканирующего устройства, могут обрабатывать этот кадр аналогично обработке внутрисетевых отчетов о сканировании. Устройства могут индивидуально решать, реагировать ли на обнаружение новой сети. Если устройство решило реагировать на обнаружение, то устройство начнет работу в найденной сети. Устройства могут либо продолжить работать также и в старой сети, либо переместить всю свою работу в новую сеть. В первом случае устройство может сформировать шлюз между двумя сетями. Во втором случае устройство информирует другие устройства в старой сети о своем решении покинуть сеть.
[0058] Пример процессов, которые могут происходить во время существования возможности 902 сканирования, также показан на фиг.10. Когда устройство, которое осуществляет пассивное сканирование, принимает сигнал 1000 маяка из другой сети, оно может инициировать передачу (Тх - transmission) и/или широковещательную рассылку сетевого информационного сообщения или аналогичного выделенного кадра данных, содержащего информацию о подключениях, соответствующую сети, в которой устройство, осуществляющее пассивное сканирование, работает на данный момент. Кадр данных в представленном примере является кадром 1002 уведомления "MyNetwork", так как кадр может использоваться для информирования новых найденных сетей о наличии существующей сети (например, сети, к которой принадлежит осуществляющее пассивное сканирование устройство). Кадр может передаваться аналогично кадрам данных, которые передаются устройствами, работающими внутри сети (например, включая базовые правила состязания). Кроме того, уровень MAC может быть извещен о том, что кадру необходимо придать такой вид, как если бы он являлся кадром, отправленным любым устройством, работающим в другой сети (например, сетевой идентификатор нужно будет установить в значение, используемое в другой сети). Информация о сетевом идентификаторе другой сети может быть взята из принятого сканером сигнала маяка, который заставил сканер осуществить передачу кадра MyNetwork.
[0059] Вышеописанный процесс может быть также применен в случае, если задан специальный управляющий кадр. Правила приема обычных кадров могут применяться при приеме кадров MyNetwork, так как по умолчанию транзакция будет использовать обычные кадры данных. Устройства не будут ожидать осуществления обработки кадров MyNetwork как-либо отлично от кадров всех других типов. Как вариант, для данной цели может быть определен новый управляющий кадр. Работа может продолжаться, как показано позициями 1004 и 1006 на фиг.10, на протяжении существования возможности 902 сканирования.
[0060] Устройства, использующие возможности сканирования для
осуществления пассивного сканирования других сетей, могут передавать кадры MyNetwork (например, 1002 и 1006) при приеме кадров маяка от других сетей (например, маяка с тем же идентификатором набора служб, что и в сети, в которой работает устройство). Когда сканирование инициируется, устройства могут вначале подготовить для передачи кадр MyNetwork, а затем войти в режим состязания с непустой очередью. Кадры маяка, принимаемые от других сетей, могут запускать процедуры нормального доступа к каналу, которые определены в соответствии с используемым протоколом беспроводной связи, и далее может осуществляться передача кадра MyNetwork. Как только устройство осуществило широковещательную рассылку кадра MyNetwork, оно может возобновить процесс пассивного сканирования и подготовить другой кадр MyNetwork для следующего обнаружения (например, для последующих маяков, принимаемых от других сетей). По истечении времени существования возможности сканирования устройство может сбросить режимы доступа к каналу и удалить оставшиеся кадры MyNetwork из очередей передачи.
[0061] Блок-схема примера процесса осуществления связи в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представлена на фиг.11. На шаге 1100 в устройстве может быть определено новое время ТВТТ. Определение того, инициировать ли возможность сканирования с текущим значением ТВТТ (например, соответствует ли определенное на данный момент значение ТВТТ кратному значению интервала передачи сигнала сетевого маяка, который конфигурирован в aScanlnterval), может быть выполнено на шаге 1102. Если возможность сканирования не инициирована на шаге 1102, то процесс может вернуться к шагу 1100 для ожидания следующего интервала передачи сигнала сетевого маяка. В противном случае, если появилась возможность сканирования, процесс может перейти к шагу 1104.
[0062] На шаге 1104 может быть выполнено дополнительное определение того, использовать ли возможность сканирования. Это определение может быть выполнено на основании различных факторов, таких как расчеты вероятности, другие процессы осуществления связи, происходящие в устройстве, и т.д. Если устройство принимает решение не использовать возможность сканирования, то на шаге 1106 устройство может выполнить дальнейшее определение относительно того, участвовать ли в передаче сетевого маяка на шаге 1106. Если устройство выбирает не участвовать в передаче сетевого маяка, то процесс может прекратиться на шаге 1008 и вернуться к шагу 1100 до тех пор, пока не будет обнаружен следующий период передачи маяка. Если устройство решило участвовать в передаче сетевого маяка, то на шаге 1100 устройство может участвовать в стандартных процессах передачи маяка, определенных в протоколе беспроводной связи, используемом в сети, и процесс может прекратиться на шаге 1108 после завершения передачи сетевого маяка или по истечении времени существования возможности сканирования, в зависимости от того, что произойдет раньше.
[0063] В противном случае, на шаге 1104 устройство может принять решение использовать возможность сканирования. Тогда процесс может перейти к шагу 1112, на котором подготавливается сетевое информационное сообщение. Сетевые информационные сообщения могут включать, например, информацию о подключениях, используемую устройствами, которые хотят присоединиться к сети. Информация о подключениях может содержать информацию о времени, которая будет использоваться другими устройствами для осуществления синхронизации с временем сети, и, в некоторых случаях, информацию об увеличенных периодах передачи маяка, которые уже установлены в сети. Режим пассивного сканирования может быть инициирован на шаге 1114, в этом режиме устройство сканирует сигналы маяка, соответствующие другим устройствам и/или сетям на шаге 1116. Эти сигналы маяка могут распознаваться, например, благодаря включению в них идентификаторов SSID, отличающихся от сети сканирующего устройства. Если сигнал маяка принят, то на шаге 1118 устройство может передать (например, осуществить беспроводную широковещательную рассылку) сетевое информационное сообщение. Сетевые информационные сообщения могут передаваться/передаваться путем вещания на основе процедур управления связью, установленных в сети (например, после состязания за доступ к каналам связи), и могут включать SSID другой сети, который был взят из принятого ранее маяка. Пассивное сканирование может продолжиться на шаге 1114 до истечения времени на шаге 1120. Далее процесс может прекратиться на шаге 1122 и вернуться к шагу 1100 для подготовки к следующему обнаруженному ТВТТ.
[0064] Добавим к вышесказанному, что различные примеры осуществления настоящего изобретения не ограничены строго вышеуказанными реализациями, и, таким образом, возможны другие конфигурации.
[0065] Например, устройства в соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления настоящего изобретения могут содержать средства для обнаружения возможности сканирования для устройства, которая основывается на кратном значении величины интервала передачи сигнала сетевого маяка, средства для подготовки сетевого информационного сообщения и вхождения в режим пассивного сканирования в течение существования возможности сканирования, если в устройстве было принято решение использовать возможность сканирования, и средства для передачи сетевого информационного сообщения, если сообщение маяка, соответствующее другой сети, было принято устройством, которое находилось в режиме пассивного сканирования.
[0066] По меньшей мере еще один пример реализации настоящего изобретения может включать электронные сигналы, которые заставляют устройства идентифицировать возможность сканирования для устройства, которая основывается на кратном значении величины интервала передачи сигнала сетевого маяка, подготавливать сетевое информационное сообщение и входить в режим пассивного сканирования в течение существования возможности сканирования, если в устройстве решено использовать возможность сканирования, и передавать сетевое информационное сообщение, если сообщение маяка, соответствующее другой сети, принято устройством, находящимся в режиме пассивного сканирования.
[0067] Таким образом, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что могут быть выполнены различные изменения в форме и деталях в рамках настоящего изобретения. Объем настоящего изобретения не ограничен любыми вышеописанными вариантами осуществления, представленными в качестве примера, а определяется пунктами нижеследующей формулы изобретения и их эквивалентами.