CN1822546A - 具有省电通信功能的通信装置和通信方法 - Google Patents

Abstract

一种具有省电通信功能的通信装置和通信方法，该通信装置与其通信对方一起，改变用于保密模式的密钥，并执行省电通信。当终止省电功能时，通信装置与其通信对方一起，将用于保密模式的密钥返回到原始的密钥。然后，在将用于保密模式的密钥返回到原始的密钥之后，通信装置执行IP地址重新分配处理。

Description

具有省电通信功能的通信装置和通信方法

技术领域

本发明涉及一种具有省电通信功能的通信装置以及通信方法。

背景技术

在无线通信装置中，有一种具有被称为省电控制功能的技术的装置，该省电控制功能在待机期间降低工作功率以减小功耗。在该省电控制功能中，将接收帧周期分成两个周期。在第一周期期间，发送表示是否有数据传输给无线通信装置的通知信号。在第二周期期间，执行待传输数据的通信。

这里，当无线通信接收器装置通过在第一周期期间接收的通知信号发现没有数据向其传输时，该装置将第二周期期间用于接收的功率降低到所需的最低限度，从而实现省电。另一方面，当无线通信接收器装置通过在第一周期期间接收的通知信号发现有数据向其传输时，该装置不降低第二周期期间用于接收的功率而执行数据接收处理。

在由IEEE802.11标准定义的具有基站的基础模式(infrastructure mode)中，基站管理其它无线通信装置的省电状态。通过信标中的TIM(Traffic Indication Map，业务指示图)信息，将是否有数据通知给处于省电状态的无线通信装置。如果有待传输的数据，则在随后的周期期间传输该数据。

另一方面，在允许无线通信装置相互间直接通信而不使用特定基站的自组织网络(ad hoc network)中，将是否有传输给对方(counterpart)的数据通过信标后的ATIM(AnnouncementTraffic Indication Message，通告通信量指示消息)通知给处于省电状态的无线通信装置。通过ATIM被通知有将要传输给其的数据的无线通信装置在随后的周期期间接收数据。

然而，在自组织网络中，可能存在这样一种情况：每个加入网络的无线通信装置不能识别其它无线通信装置的省电状态。因此，当某一无线通信装置处于在待机期间省电控制功能是有效的并且该装置的接收器被关闭的状态下时，可能在没有ATIM通知数据传输的情况下将数据传输给该无线通信装置。在这种情况下，该无线通信装置不能接收所传输的数据。

例如，假定在自组织网络上广播用于检查IP地址(InternetProtocol Address，互联网协议地址)的包，并且有不能接收该包的无线通信装置。例如，假定第一无线通信装置不能接收ARP请求(Address Resolution Protocol Request，地址解析协议请求)。在这种情况下，由于该第一无线通信装置不能对该ARP请求做出响应，因此已经传输该ARP请求的第二无线通信装置可能获得与该第一无线通信装置相同的IP地址。如果IP地址重复，则该第一无线通信装置可能接收传输给该第二无线通信装置的数据，导致执行不必要的处理。另外，该第二无线通信装置可能对传输给该第一无线通信装置的数据做出响应，从而影响正常的通信。

另外，即使加入自组织网络和想要相互独立通信的无线通信装置进入省电状态，也可能通过来自不处于省电状态的无线通信装置的请求取消该省电状态。在这种情况下，无线通信装置不能相互独立地通信。另外，在这种情况下，妨碍了低功耗效果。

如上所述，使用低功耗功能(省电功能)存在许多问题，因此省电功能还未得到有效地利用。

发明内容

本发明旨在允许有效使用省电功能。

本发明还旨在解决与省电功能的使用有关的问题。

在本发明的一个方面，一种通信装置，包括：具有省电功能的通信单元，用于启动到省电状态的转换；以及加密单元，用于当该通信单元启动到省电状态的转换时，转换到使用预定的加密密钥的加密通信状态。

在本发明的另一方面，一种通信装置，包括：转换单元，用于转换到使用省电功能的通信状态；以及信息识别确定单元，用于当该转换单元终止使用该省电功能的通信状态时，执行确定关于该通信装置的识别信息的处理。

在本发明的另一方面，一种通信方法，包括：转换步骤，用于转换到使用省电功能的通信状态；以及加密步骤，用于当该转换步骤转换到使用该省电功能的通信状态时，使用预定的加密密钥执行加密通信。

在本发明的另一方面，一种通信方法，包括：省电通信步骤，用于使用省电功能执行通信；以及信息识别确定步骤，用于当终止使用该省电功能的通信状态时，执行确定关于通信装置的识别信息的处理。

在本发明的另一方面，当转换到使用省电功能的通信状态时，通信装置转换到使用预定的加密密钥的加密通信状态。

另外，当终止使用省电功能的通信状态时，通信装置执行确定关于通信装置的识别信息的处理。

下面通过参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的更多特点将是显而易见的。

附图说明

包括在说明书中并构成说明书的一部分的附图，示出了本发明的实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是示出根据本发明实施例的照相机的典型结构的框图；

图2是根据本发明实施例的打印机的典型结构的框图；

图3是根据本发明实施例在省电(PS)功能的工作开始之前打印机和照相机的网络结构图；

图4是示出根据本发明实施例PS功能处于工作中的状态的网络结构图；

图5是示出根据本发明实施例加入新的加入者的状态的网络结构；

图6是示出根据本发明实施例已经终止PS功能工作的状态的网络结构图；

图7是根据本发明实施例的PS功能工作开始处理的流程图；

图8是根据本发明实施例的PS功能工作终止处理的流程图；

图9是根据本发明实施例的序列图；

图10是根据本发明第二实施例的PS功能工作终止处理的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的典型实施例进行详细说明。

第一实施例

在第一实施例中，在符合IEEE802.11标准的对等模式(adhoc mode)下无线连接用作图像捕获装置的数字照相机(以下称之为“照相机”)和用作输出装置的打印机。此外，即使当允许照相机和打印机使用省电控制功能在省电模式(以下称之为“PS模式”)下工作时，也可以确保无不匹配的数据通信。注意，本实施例中的PS模式是IEEE802.11标准定义的省电模式。当在接收待机期间没有要接收的数据时，将ATIM窗口终止后的接收器的功率降到所需的最低限度，从而实现省电。

图1是示出根据第一实施例的照相机的结构的框图。照相机大体上被分成照相机功能单元102和无线模块101。照相机功能单元102具有照相机拍摄功能、TCP/IP(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网协议)数据处理功能以及控制无线模块101和执行数据通信的功能。使用存储器接口103例如对CompactFlash存储器的接口，执行对无线模块101的控制。无线模块101包括符合IEEE802.1标准的无线LAN功能(PHY(Physical Layer Device，物理层设备)、MAC(MediaAccess Controller，介质访问控制器))以及与照相机功能单元102通信的功能。无线模块101被分成MAC处理单元106、RF(radiofrequency，射频)处理单元105以及天线104。MAC处理单元106具有符合IEEE802.11标准的无线LAN(local area network，局域网)中的MAC和PHY功能、与照相机功能单元102通信的功能以及控制RF处理单元105的功能。使用功率控制接口108与发送和接收处理接口107执行由MAC处理单元106对RF处理单元105的控制。使用功率控制接口108执行包的传输功率的控制。RF处理单元105执行符合IEEE802.11标准的PHY功能并通过天线104发送/接收数据。

图2是示出根据第一实施例的打印机的结构的框图。打印机大体上被分成打印机功能单元202和无线模块201。打印机功能单元202具有打印机打印功能、TCP/IP数据处理功能以及控制无线模块201和执行数据通信的功能。无线模块201的说明与图1的无线模块101的说明相同，因而在此不再赘述。

图3示出在PS模式的工作开始之前包括打印机2和照相机1和3的网络4的结构。网络4是符合IEEE802.11标准的自组织网络，并允许无线通信装置不使用特定基站而相互直接通信。假定网络4被预先设置为使用符合IEEE802.11标准的WEP(WiredEquivalent Privacy，有线等效协议)密钥执行加密通信的第一保密模式。

图3示出照相机1与打印机2通信以及照相机3与打印机2通信的状态。这里，考虑如下情况：照相机1在PS模式状态下开始与打印机2进行通信。接着参考图7对照相机1所执行的PS开始处理进行说明。

当照相机1从上层例如应用层接收作为转换到PS模式的指令的PS开始请求时(步骤S701中的是)，照相机1将PS开始请求发送给作为照相机1的通信对方的打印机2(步骤S702)。当打印机2从照相机1接收PS开始请求时，打印机2将PS开始确认作为响应信号发送给照相机1。照相机1从打印机2接收PS开始确认(步骤S703)。之后，照相机1与打印机2一起，确定转换到PS模式之后使用的WEP密钥，设置所确定的新的WEP密钥，并改变为第二保密模式(步骤S704)。然后，照相机1转换到PS模式，并执行PS处理(步骤S705)。然后PS开始处理结束。

同样，参考图7对打印机2所执行的PS开始处理进行说明。

当打印机2从照相机1接收到PS开始请求时(步骤S706中的是)，打印机2将PS开始确认发送给照相机1(步骤S707)。然后，打印机2与照相机1一起，确定新的WEP密钥，设置所确定的新的WEP密钥，并改变为第二保密模式(步骤S708)。然后打印机2判断是否转换到PS模式(步骤S709)。由于从电源插座向打印机2提供充足的功率，因此打印机2不需要转换到PS模式。因此，打印机2在第二保密模式中与照相机1进行通信而不转换到PS模式。

这将导致图4所示的状态。具体地，照相机1转换到PS模式并在允许在第二保密模式下能够通信的PS功能工作的同时执行通信。打印机2不转换到PS模式而在允许在第二保密模式下能够通信的PS功能工作的同时执行通信。因此，如图4所示，即使照相机1和打印机2在网络4中，照相机1和打印机2也好像在另一网络25中一样发挥作用。注意，通过新的WEP密钥将照相机1和打印机2之间的通信改变为第二保密模式。因此，其它无线通信装置(例如，照相机3)不能接收来自照相机1和打印机2等的数据，照相机1和打印机2不能接收来自其它无线通信装置(例如，照相机3)的数据。

这里，考虑如下情况：如图5所示，当在允许PS功能工作的情况下照相机1和打印机2相互进行通信时，照相机36新加入网络4。在照相机36加入网络4之后，为了检查是否存在具有与照相机36相同的IP地址的无线通信装置，照相机36在网络4上广播ARP请求消息。由于在允许PS功能工作时照相机1和打印机2相互进行通信，因此照相机1和打印机2不能接收来自照相机36的ARP请求消息。因此，照相机1和打印机2不对该ARP请求消息返回响应。这可能导致照相机36将已经被照相机1或打印机2使用的IP地址重复分配给自己。例如，假设分配给照相机36的IP地址与分配给照相机1的IP地址相同。此时，即使照相机36和照相机1具有相同的IP地址，由于因第二保密模式而阻碍了照相机1和照相机36之间的通信，因此不会发生数据不匹配等。

现在考虑如下情况：之后照相机1根据来自上层的指令终止与打印机2在允许PS功能工作的同时进行通信。

接着参考图8对照相机1所执行的PS终止处理进行说明。

当照相机1从上层例如应用层接收PS终止请求时(步骤S801中的是)，照相机1将PS终止请求发送给打印机2(步骤S802)。已经接收到PS终止请求的打印机2将PS终止确认发送给照相机1。照相机1接收来自打印机2的PS终止确认(步骤S803)。之后，照相机1判断照相机1是否被转换到PS模式(步骤S804)。如果照相机1被转换到PS模式，则照相机1执行终止PS模式的PS终止处理(步骤S805)。然后，为了返回到使用在第一保密模式下所使用的WEP密钥的通信，照相机1重新设置与网络4的WEP密钥相同的WEP密钥，并取消第二保密模式(步骤S806)。此外，照相机1在网络4上广播ARP请求消息，并执行IP地址重新分配处理(步骤S807)。当完成IP地址重新分配时，照相机1在不使用省电控制功能的正常通信状态下执行通信。

同样，参考图8对打印机2所执行的PS终止处理进行说明。

当打印机2接收到来自照相机1的PS终止请求(步骤S808中的是)时，打印机2将PS终止确认发送给照相机1(步骤S809)。之后，打印机2判断打印机2是否被转换到PS模式(步骤S810)。如果打印机2被转换到PS模式，则打印机2执行终止PS模式的PS终止处理(步骤S811)。如果打印机2没有被转换到PS模式，则程序进入步骤S812。由于打印机2未被转换到PS模式，因此打印机2不执行PS终止处理而进入步骤S812。为了返回到使用在第一保密模式下所使用的WEP密钥的通信，打印机2重新设置与网络4的WEP密钥相同的WEP密钥，并取消第二保密模式(步骤S812)。此外，打印机2在网络4上广播ARP请求消息，并执行IP地址重新分配处理(步骤S813)。当完成IP地址重新分配时，打印机2在不使用省电控制功能的正常通信模式下执行通信。

这将导致如图6所示，照相机1、3和36以及打印机2属于相同的网络4的状态。由于照相机1和打印机2已经执行了IP地址重新分配，因此不会发生在PS功能工作期间可能由与加入到网络4的照相机36的IP地址的重复引起的数据不匹配等。

接着参考图9对到照相机1和打印机2在允许PS功能工作时相互进行通信时的通信序列进行说明。

照相机1将PS开始请求901发送给打印机2。已经接收到PS开始请求901的打印机2将PS开始确认902发送给照相机1。之后，照相机1和打印机2都设置第二保密模式(903、904)。照相机1转换到PS模式并开始数据通信906。当照相机1完成数据通信906时，从上层发出PS终止处理请求。然后照相机1将PS终止请求908发送给打印机2，并接收来自打印机2的PS终止确认909。由于照相机1被转换到P S模式，因此照相机1终止PS模式(907)。照相机1和打印机2取消第二保密模式(910、912)并执行IP地址重新分配处理(911、913)。然后照相机1和打印机2在不使用省电控制功能的正常通信模式状态下执行通信。

注意，在图1中，当照相机1加入网络4时，从照相机功能单元102发出加入网络的命令给无线模块101。然后，通过MAC处理单元106和RF处理单元105发送/接收符合IEEE 802.11标准的无线信号，从而形成网络。执行保密模式的设置和改变，使得从照相机功能单元102发出设置保密模式的命令给无线模块101，并使用由MAC处理单元106指定其数据的WEP密钥加密和解密该命令。执行用于转换到PS模式的PS处理，使得从照相机功能单元102向无线模块101发出执行PS模式转换的命令，并且MAC处理单元106执行控制以间歇地切断对RF处理单元105的电流。同样，执行用于终止PS模式工作的PS终止处理，使得从照相机功能单元102向无线模块101发出终止PS模式的命令，并且MAC处理单元106执行控制以允许对RF处理单元105的电流连续流动。取消第二保密模式，使得从照相机功能单元102向无线模块101发出取消第二保密模式的命令，并使用由MAC处理单元106指定其数据的WEP密钥加密和解密该命令。注意，在取消第二保密模式后不执行加密通信的情况下，在MAC处理单元106加密/解密数据。执行用于IP地址重新分配的处理，使得通过照相机功能单元102进行IP地址的改变，并通过ARP请求消息检查在网络上是否存在相同的IP地址。如果没有相同IP地址的无线通信装置，则该IP地址被作为新的IP地址使用。如果存在相同IP地址的无线通信装置，则进行另一次IP地址的改变。重复该处理直到没有相同IP地址的无线通信装置为止。

同样，打印机2中的打印机功能单元202对无线模块201的控制本质上与照相机1中的照相机功能单元102对无线模块101的控制相同，因此这里对其不再赘述。

第二实施例

在第二实施例中，在取消上述第二保密模式后监控信标。基于接收到的信标，判断在PS功能工作期间新的无线通信装置是否已加入网络4。然后，基于判断结果，执行IP地址重新分配处理。

注意，照相机和打印机的结构以及当PS功能工作开始时所执行的处理与第一实施例中所述的相同，因而这里对其不再赘述。还应该注意，对于PS功能工作终止处理，图8中从S801到S806的步骤和从S808到S812的步骤与第一实施例中的相同。

接着参考图10对根据第二实施例的照相机1和打印机2所执行的PS终止处理进行说明。

如图8所示，照相机1执行从步骤S801到步骤S805的处理。然后，当照相机1取消第二保密模式时(步骤S806)，照相机1在预定的时间期间监控由其它无线通信装置通知的信标信号。当照相机1接收信标信号时，照相机1获得包含在该信标信号中的、并且是表示作为该信标信号的发送者的无线通信装置的标识符的MAC地址。如果该MAC地址是在PS功能工作开始之前不存在的无线通信装置的MAC地址，则照相机1判定在PS功能工作期间新的无线通信网络装置(照相机36)已经加入网络4(步骤S1001中的是)，并且程序进入步骤S807。在步骤S807，照相机1执行IP地址重新分配处理。然后照相机1在不使用省电控制功能的正常通信状态下执行通信。

如果从接收到的信标信号中获得的所有MAC地址在PS功能工作开始之前已经存在(步骤S1001中的否)，则照相机1不执行IP地址重新分配处理，而在不使用省电控制功能的正常通信状态下执行通信。

同样，如上所述和图8所示，打印机2执行从步骤S808到步骤S811的处理。然后，当打印机2取消第二保密模式时(步骤S812)，在预定的时间期间，打印机2监控由其它无线通信装置通知的信标信号。当打印机2接收信标信号时，打印机2获得包含在该信标信号中的、并且是表示作为该信标信号的发送者的无线通信装置的标识符的MAC地址。如果该MAC地址是在PS功能工作开始之前不存在的无线通信装置的MAC地址，则打印机2判定在PS功能工作期间新的无线通信装置(照相机36)已经加入网络4(步骤S1002中的是)，并且程序进入步骤S813。在步骤S813，打印机2执行IP地址重新分配处理。然后打印机2在不使用省电控制功能的正常通信状态下执行通信。

如果从接收到的信标信号中获得的所有MAC地址在PS功能工作开始之前已经存在(步骤S1002中的否)，则打印机2不执行IP地址重新分配处理，而在不使用省电控制功能的正常通信状态下执行通信。

在步骤S1001和S1002进行如下判断。在PS功能工作开始之前从由网络4中的无线通信装置通知的信标信号中获得网络4中存在的各无线通信装置的MAC地址，并存储该地址。然后，利用该信息进行比较，并做出判断。

在第一实施例的说明中，在网络4中，预先设置第一保密模式，照相机1和打印机2转换到第二保密模式，并且当取消第二保密模式时，照相机1和打印机2返回到第一保密模式。在另一实施例中，在网络4中，可以不执行加密通信，之后，照相机1和打印机2可以转换到能够加密通信的保密模式，并且当取消该保密模式时，照相机1和打印机2可以返回到无加密通信的通信。

尽管已说明打印机不转换到PS模式，但是打印机也可以转换到PS模式以降低功耗。在这种情况下，在图7中的步骤S710，打印机执行用于转换到PS模式的PS处理。如果打印机转换到PS模式，则在图8中的步骤S811，打印机执行用于终止PS处理的PS终止处理。

而且，尽管以上说明用于在照相机和打印机之间执行PS功能工作的情况，但是也可以在照相机之间执行PS功能工作。

尽管在以上说明中在PS模式转换时在照相机和打印机之间确定在第二保密模式下使用的WEP密钥，但是也可以预先确定该WEP密钥。

尽管在以上说明中保密模式能够使用WEP密钥进行加密通信，但是也可以使用以预定的时间期间的间隔自动更新加密密钥的TKIP(Temporal Key Integrity Protocol，临时密钥完整性协议)。

在照相机1终止PS模式时终止与打印机2的通信的情况下，或者在打印机2终止PS模式时终止与照相机1的通信的情况下，终止与对方的通信的装置不需要执行IP地址重新分配处理。在这种情况下，在图8中的步骤S806或S812之后，装置判断是否终止通信。然后已经判定终止通信的装置不执行IP地址重新分配处理而终止通信。然而应该注意，在一个装置终止通信而另一装置继续在网络4内进行通信的情况下，继续在网络4内进行通信的装置执行IP地址重新分配处理。

本发明可被用于照相机和打印机，也可被用于各种装置例如，如信息处理装置例如个人计算机、视频输出装置例如电视、以及图像输入装置例如扫描仪。

如上所述，根据本发明的实施例，在转换到PS模式时，由于通信装置转换到使用新的加密密钥的通信状态，因此已经转换到PS模式的通信装置可以独立地相互通信。另外，可以避免由PS模式产生的低功耗效果受到其它通信装置的妨碍。

当PS模式终止时或者当在PS模式期间新的通信装置加入网络时，执行IP地址重新分配处理，因此可以避免IP地址被重复分配。另外，作为数据发送者的通信装置不检测或管理接收器通信装置的省电状态，就可以避免接收器通信装置执行不必要的处理或产生数据接收错误。结果，可以有效并积极地使用PS模式，从而增强低功耗效果。

尽管参考典型实施例对本发明进行了说明，但应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。以下权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (15)

1.一种通信装置，包括：

具有省电功能的通信单元，用于启动到省电状态的转换；以及

加密单元，用于当该通信单元启动到省电状态的转换时，转换到使用预定的加密密钥的加密通信状态。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，还包括信息识别确定单元，该信息识别确定单元用于当终止使用该省电功能的通信状态时，执行确定关于该通信装置的识别信息的处理。

3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，在转换到使用该省电功能的通信状态之前，不使用该预定的加密密钥。

4.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该预定的加密密钥与在转换到使用该省电功能的通信状态之前的通信中所使用的第一加密密钥不同，以及

其中，该通信单元当终止使用该省电功能的通信状态时，返回到使用该第一加密密钥的通信状态。

5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，如果在转换到使用该省电功能的通信状态之前不执行加密通信，则该通信单元当终止使用该省电功能的通信状态时，返回到非加密的通信状态。

6.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该省电功能至少在待机期间降低功耗。

7.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，还包括：

判断单元，用于在转换到使用该省电功能的通信状态之后，判断新的通信装置是否已经加入该通信装置加入的网络；

信息识别确定单元，用于根据由该判断单元做出的判断，执行确定关于该通信装置的识别信息的处理。

8.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，该判断单元用于基于在终止使用该省电功能的通信状态之后检测到的通知信号做出判断。

9.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，当转换到在允许通信装置执行直接通信的自组织网络中使用该省电功能的通信状态时，该加密单元转换到使用该预定的加密密钥的加密通信状态。

10.一种通信装置，包括：

转换单元，用于转换到使用省电功能的通信状态；以及

信息识别确定单元，用于当该转换单元终止使用该省电功能的通信状态时，执行确定关于该通信装置的识别信息的处理。

11.根据权利要求10所述的通信装置，其特征在于，还包括：

判断单元，用于在该转换单元已经转换到使用该省电功能的通信状态后，判断新的通信装置是否已经加入该通信装置加入的网络，

其中，该信息识别确定单元根据由该判断单元做出的判断，执行确定关于该通信装置的识别信息的处理。

12.根据权利要求11所述的通信装置，其特征在于，该判断单元用于基于在终止使用该省电功能的通信状态之后检测到的通知信号做出判断。

13.根据权利要求10所述的通信装置，其特征在于，当终止在允许通信装置执行直接通信的自组织网络中使用该省电功能的通信状态时，该信息识别确定单元执行确定关于该通信装置的识别信息的处理。

14.一种通信方法，包括：

转换步骤，用于转换到使用省电功能的通信状态；以及

加密步骤，用于当该转换步骤转换到使用该省电功能的通信状态时，使用预定的加密密钥执行加密通信。

15.一种通信方法，包括：

省电通信步骤，用于使用省电功能执行通信；以及

信息识别确定步骤，用于当终止使用该省电功能的通信状态时，执行确定关于通信装置的识别信息的处理。

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