用于具有安全規(guī)定的節(jié)能網(wǎng)絡適配器的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求于2014年9月15日提交的、題為"SystemandMethodforanElnergy Efficient/SecurityAware化tworkAdaptor"的美國臨時申請No. 62/050, 621的權(quán)益，并 且還是于2015年3月30日提交的、題為"SystemandMethodforanElnergyEfficient 化tworkAdaptorwithSecurityProvisions"的美國非臨時申請No. 14/672, 977的部 分延續(xù)申請，其是于2012年9月28日提交的、題為"SystemandMethodforan!Energy EfficientAdaptor"的美國非臨時申請No. 13/631, 504的部分延續(xù)申請，其要求于2011年 11月11日提交的、題為"SystemandMethodforanElnergyEfficient化tworkAdaptor" 的美國臨時申請No. 61/558, 752的權(quán)益，由此W上申請的整體公開內(nèi)容通過引用并入于 此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明總體上設(shè)及聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并且更具體地，設(shè)及用于具有安全規(guī)定（provision) 的節(jié)能網(wǎng)絡適配器的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 由于聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)變得更便宜并且更有能力，運些設(shè)備的市場已經(jīng)激增。此外，用 戶向運些設(shè)備需求更快的速度、更好的性能、W及無縫操作。用戶對更好的QoS和高網(wǎng)絡可 用性加上設(shè)備互操作性的需求，驅(qū)動著具有多個網(wǎng)絡接口的設(shè)備W及用于將多個接口集成 到單個家庭區(qū)域網(wǎng)絡中的標準的發(fā)展。設(shè)備和網(wǎng)絡接口的增殖意味著網(wǎng)絡接口的功率消耗 成為了與設(shè)備擁有者和操作者越發(fā)相關(guān)的問題。
[0004] 功率消耗具有若干用戶可見的負面影響，其中一些包括：其是擁有設(shè)備的長期成 本的重要貢獻者；其減少了電池壽命并且增加了電源的成本和復雜性；W及其可W提高設(shè) 備溫度，從而潛在地增加了設(shè)計尺寸和復雜度W容納更強大的冷卻機制。可W通過減少有 效時鐘速度并且通過在它們未使用的時段將設(shè)備的部件禁用，來減少設(shè)備功率消耗。運些 技術(shù)更加難W應用于給定設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)層，因為設(shè)計通常假設(shè)網(wǎng)絡請求將是不可預測的。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]根據(jù)實施例，網(wǎng)絡設(shè)備包括網(wǎng)絡控制器和禪合到該網(wǎng)絡控制器的至少一個網(wǎng)絡接 口，至少一個網(wǎng)絡接口包括被配置為禪合到至少一個物理層接口（PHY)的至少一個介質(zhì)訪 問控制（MAC)設(shè)備。網(wǎng)絡控制器可W被配置為確定包括至少一個網(wǎng)絡接口的網(wǎng)絡路徑，該 網(wǎng)絡路徑具有禪合到至少一個PHY的可用介質(zhì)類型的最低功率消耗和安全屬性。
[0006] 根據(jù)第一方面，提供了一種網(wǎng)絡設(shè)備，其包括：網(wǎng)絡控制器；和至少一個網(wǎng)絡接 口，禪合到所述網(wǎng)絡控制器，所述至少一個網(wǎng)絡接口包括被配置為禪合到至少一個物理層 接口（PHY)的至少一個介質(zhì)訪問控制（MAC)設(shè)備，其中：所述網(wǎng)絡控制器被配置為：確定包 括至少一個網(wǎng)絡接口的網(wǎng)絡路徑，所述網(wǎng)絡路徑具有禪合到所述至少一個PHY的可用介質(zhì) 類型的最低功率消耗并且滿足最小安全屬性集合，并且將功率消耗數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)?第一其它網(wǎng)絡設(shè)備，其中所述功率消耗數(shù)據(jù)包括對由所述網(wǎng)絡設(shè)備消耗的功率的測量。
[0007] 根據(jù)第一方面的實施例，最小安全屬性集合包括加密算法、密鑰交換方法、W及密 鑰長度中的至少一個。
[0008] 根據(jù)第一方面的實施例，網(wǎng)絡控制器進一步被配置為確定所述最小安全屬性集 合，其中所述最小安全屬性集合是基于用戶設(shè)置、應用要求、服務要求、協(xié)議要求、W及流量 類型中的至少一個來確定的。
[0009] 根據(jù)第一方面的實施例，網(wǎng)絡控制器進一步被配置為通過從其它網(wǎng)絡設(shè)備接收功 率消耗數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)、基于所接收的所述功率消耗數(shù)據(jù)選取多個所述其它網(wǎng)絡設(shè)備、W 及在所選取的多個所述其它網(wǎng)絡設(shè)備上路由數(shù)據(jù)，來確定所述網(wǎng)絡路徑。
[0010] 根據(jù)第一方面的實施例，網(wǎng)絡控制器進一步被配置為確定所選取的多個所述其它 網(wǎng)絡設(shè)備的數(shù)據(jù)路徑，并且確定用于所選取的多個所述其它網(wǎng)絡設(shè)備中的至少一個其它網(wǎng) 絡設(shè)備的路徑、功率管理方法、W及安全方法。
[0011] 根據(jù)第一方面的實施例，網(wǎng)絡控制器進一步被配置為接收來自所述第一其它網(wǎng)絡 設(shè)備的基于傳輸?shù)乃龉β氏臄?shù)據(jù)和所述安全數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)路徑指派，并且基于所述路徑 指派將來自所述第一其它網(wǎng)絡設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到第二其它網(wǎng)絡設(shè)備。
[0012] 根據(jù)第一方面的實施例，網(wǎng)絡控制器被配置為接收來自所述第一其它網(wǎng)絡設(shè)備的 請求路徑、安全方法、W及功率管理方法，并且進一步基于所接收的所述路徑、所述安全方 法、W及所述功率管理方法，將來自所述第一其它網(wǎng)絡設(shè)備的所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到所述第二其 它網(wǎng)絡設(shè)備。
[0013] 根據(jù)第一方面的實施例，網(wǎng)絡控制器被配置為確定功率管理方法和安全方法，并 且進一步基于所確定的路徑、安全方法、W及功率管理方法將來自所述第一其它網(wǎng)絡設(shè)備 的所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到所述第二其它網(wǎng)絡設(shè)備。
[0014] 根據(jù)第一方面的實施例，網(wǎng)絡控制器進一步被配置為確定具有安全措施的最低功 率消耗的所述網(wǎng)絡路徑，所述安全措施滿足所述最小安全屬性集合。
[0015] 根據(jù)第二方面，提供了一種網(wǎng)絡設(shè)備，其包括：第一數(shù)據(jù)接口；混合網(wǎng)絡控制器， 禪合到所述第一數(shù)據(jù)接口；W及多個網(wǎng)絡接口，禪合到所述混合網(wǎng)絡控制器，所述多個網(wǎng)絡 接口包括被配置為禪合到多個物理層接口（PHY)的至少一個介質(zhì)訪問控制（MAC)設(shè)備，其 中所述混合網(wǎng)絡控制器被配置為：確定包括所述多個網(wǎng)絡接口中的至少一個網(wǎng)絡接口的網(wǎng) 絡路徑，所述網(wǎng)絡路徑具有禪合到所述多個PHY的可用介質(zhì)類型的最低功率消耗并且滿足 最小安全屬性集合；基于所確定的所述網(wǎng)絡路徑，確定所述第一數(shù)據(jù)接口通過所述多個網(wǎng) 絡接口中的哪個網(wǎng)絡接口發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)；將功率消耗數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)降谝黄?它網(wǎng)絡設(shè)備；接收來自所述第一其它網(wǎng)絡設(shè)備的基于所傳輸?shù)乃龉β氏臄?shù)據(jù)和所述安 全數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)路徑指派；并且基于所述路徑指派，將來自所述第一其它網(wǎng)絡設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 送到第二其它網(wǎng)絡設(shè)備。
[0016] 根據(jù)第二方面的實施例，最小安全屬性集合包括加密算法、密鑰交換方法、W及密 鑰長度中的至少一個；并且混合網(wǎng)絡控制器進一步被配置為確定所述最小安全屬性集合， 其中所述最小安全屬性集合是基于用戶設(shè)置、應用要求、服務要求、協(xié)議要求、W及流量類 型中的至少一個來確定的。
[0017] 根據(jù)第二方面的實施例，在物理層和介質(zhì)訪問層之間的接口被配置為從所述MC 設(shè)備或者從所述多個PHY中的一個PHY接收傳輸?shù)墓β食杀径攘繕藴屎桶踩珜傩?，其中?述傳輸?shù)乃龉β食杀径攘繕藴拾ò踩珜傩缘墓β食杀尽?br>[0018] 根據(jù)第二方面的實施例，混合網(wǎng)絡控制器被配置為通過當流量控制器基于流量要 求信道狀況和鏈路安全要求確定數(shù)據(jù)壓縮和加密不必要時，禁用所述數(shù)據(jù)壓縮和所述加 密，來減少所述PHY或者所述MC的功率。
[0019] 根據(jù)第二方面的實施例，混合網(wǎng)絡控制器基于所述網(wǎng)絡設(shè)備的功率評級度量標準 和安全屬性確定所述網(wǎng)絡路徑。
[0020] 根據(jù)第二方面的實施例，網(wǎng)絡設(shè)備進一步包括功率/安全測量子系統(tǒng)，所述功率 /安全測量子系統(tǒng)被配置為：測量所述功率評級度量標準；確定最小安全屬性；并且向所述 混合網(wǎng)絡控制器報告所述功率評級度量標準和所述最小安全屬性。
[0021] 根據(jù)第二方面的實施例，功率測量設(shè)備進一步被配置為使得所述功率評級度量標 準和所述安全數(shù)據(jù)可用于流量控制器和禪合到所述網(wǎng)絡設(shè)備的網(wǎng)絡。
[0022] 根據(jù)第=方面，提供了一種操作包括第一數(shù)據(jù)接口和多個網(wǎng)絡接口的網(wǎng)絡設(shè)備的 方法，所述方法包括：確定包括所述多個網(wǎng)絡接口中的至少一個網(wǎng)絡接口的網(wǎng)絡路徑，所述 網(wǎng)絡路徑具有可用介質(zhì)類型的最低功率消耗并且具有最小安全屬性，其中確定所述網(wǎng)絡路 徑包括使用基于硬件的控制器；基于所確定的所述網(wǎng)絡路徑，確定所述第一數(shù)據(jù)接口通過 所述多個網(wǎng)絡接口中的哪個網(wǎng)絡接口發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，其中確定所述第一數(shù)據(jù)接口通 過所述多個網(wǎng)絡接口中的哪個網(wǎng)絡接口發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)包括使用所述基于硬件的控 制器；將功率消耗數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)降谝黄渌W(wǎng)絡設(shè)備；接收來自所述第一其它網(wǎng)絡 設(shè)備的基于所傳輸?shù)乃龉β氏臄?shù)據(jù)和所述安全數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)路徑指派；并且基于所述路 徑指派，將來自所述第一其它網(wǎng)絡設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到第二其它網(wǎng)絡設(shè)備。
[0023] 根據(jù)第=方面的實施例，方法進一步包括確定所述最小安全屬性，其中所述最小 安全屬性基于用戶設(shè)置、應用要求、服務要求、協(xié)議要求、W及流量類型中的至少一個來確 定，并且所述最小安全屬性包括加密算法、密鑰交換方法、W及密鑰長度中的至少一個。
[0024] 根據(jù)第=方面的實施例，方法進一步包括確定具有所述最小安全屬性的可用介質(zhì) 類型的最低功率消耗。
[00巧]根據(jù)第=方面的實施例，方法進一步包括：確定所述網(wǎng)絡設(shè)備的功率評級度量標 準，其中確定所述網(wǎng)絡路徑是基于所確定的所述功率評級度量標準和所述最小安全屬性來 執(zhí)行的。
[00%] 根據(jù)第=方面的實施例，確定所述網(wǎng)絡路徑進一步包括確定具有安全措施的最低 功率消耗的網(wǎng)絡路徑，所述安全措施滿足所述最小安全屬性。
[0027] 在附圖和下面的描述中闡述了本發(fā)明的一個或者多個實施例的細節(jié)。根據(jù)描述和 附圖W及權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征、目的W及優(yōu)勢將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0028] 為了更完整地理解實施例及其優(yōu)勢，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進行的W下描述，其中：
[0029] 圖1是混合網(wǎng)絡系統(tǒng)的框圖；
[0030] 圖2圖示了混合網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬件框圖；
[0031] 圖3a至圖3b圖示了混合網(wǎng)絡系統(tǒng)的實施方式示例； 陽03引圖4a至圖4b圖示了實施例系統(tǒng)； 陽03引 圖5圖示了用于IE邸1901的示例信標時段配置；
[0034] 圖6圖示了常規(guī)的無線電參數(shù)協(xié)商處理；
[0035] 圖7圖示了MPDU格式和接收狀態(tài)圖；
[0036] 圖8圖示了用于延遲優(yōu)化傳輸?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)和對應MPDU;
[0037] 圖9圖示了用于效率優(yōu)化傳輸?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)和對應MPDU;
[0038] 圖10圖示了示出了發(fā)送器處的傳輸?shù)淖畲蟀搭l率能量分布的頻譜圖；
[0039] 圖11圖示了示出了在接收器處的示例能量分布的頻譜圖；
[0040] 圖12圖示了具有幅度協(xié)商的實施例信道估算處理；
[0041] 圖13圖示了根據(jù)實施例系統(tǒng)的經(jīng)調(diào)節(jié)的傳輸幅度的頻譜圖；
[0042] 圖14圖示了根據(jù)實施例系統(tǒng)的在經(jīng)調(diào)節(jié)的傳輸幅度情況下所接收的頻率能量分 布的圖；
[0043] 圖15圖示了在發(fā)送器處的示例前導碼波形；
[0044] 圖16圖示了使用慢增益調(diào)節(jié)所接收的前導碼波形；
[0045] 圖17圖示了使用快增益調(diào)節(jié)所接收的前導碼波形；
[0046] 圖18圖示了描繪了將傳輸大量數(shù)據(jù)所需要的能量作為帖長度和編碼率的函數(shù)的 熱圖；
[0047] 圖19圖示了實施例融合網(wǎng)絡；
[0048] 圖20圖示了兩個站的使用多個接口的連接；
[0049] 圖21圖示了實施例狀態(tài)機；
[0050] 圖22圖示了描述示例實施例安全屬性和安全要求的表；并且
[0051] 圖23圖示了實施例安全方法的流程圖。
[0052] 不同圖中的對應的數(shù)字和符號一般指代對應的部分，除非另外指示。圖被繪制為 清楚地圖示優(yōu)選實施例的相關(guān)方面，并且不必要按比例繪制。為了更清楚地圖示某些實施 例，在附圖編號之后可W是指示相同結(jié)構(gòu)、材料或者處理步驟的變體的字母。
【具體實施方式】
[0053] 下面詳細討論實施例的做出和使用。然而，應該領(lǐng)會的是，本發(fā)明提供可W在種類 繁多的特定上下文中采用的很多可應用的發(fā)明性概念。所討論的特定實施例僅說明做出和 使用本發(fā)明的特定方法，并且不限制本發(fā)明的范圍。
[0054] 將關(guān)于特定上下文中的實施例，描述本發(fā)明，例如，用于混合網(wǎng)絡中的節(jié)能網(wǎng)絡適 配器的系統(tǒng)和方法。然而，實施例系統(tǒng)和方法不限于混合網(wǎng)絡，并且可W被應用于其它類型 的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。 陽化5] 在實施例中，利用諸如IE邸1905. 1-2013 [IE邸1905. 1]和IE邸 1905.la-2014 [IE邸1905.Ia或者基本上IE邸1905. 1]標準之類的多個MAC/PHY堆找的混 合網(wǎng)絡方法，通過允許通信在可能的情況下沿著更低功率的路徑行進，并且通過當用戶不 需要附加的網(wǎng)絡容量時禁用補充的通信信道，可W減少功率消耗。
[0056] 在一些實施例中，通過不路由到不滿足安全要求（諸如安全性或者端到端安全性 的等級）的路徑和/或使用其安全機制消耗最少量功率的路徑，鏈路級安全性也可W被添 加到路徑（鏈路）決定處理。 陽057] 在一些實施例中，執(zhí)行功率優(yōu)化，使得減少設(shè)備功能W使得不妥協(xié)QoS的方式來 減少。換句話說，一些實施例功率優(yōu)化方法包括當不需要特定設(shè)備容量時有策略地減少運 些特定容量；僅當需要運么做時，才增加容量，并且僅到達所需要的程度；并且，當相同功 能可WW多種方法執(zhí)行時，為所旨在的目的選擇最高效的方法。
[0058] 在一些實施例中，功率消耗優(yōu)化使用W下信息：系統(tǒng)客戶端何時將需要來自系統(tǒng) 的一些功能；系統(tǒng)客戶端需要執(zhí)行該功能所處的等級；將那些需要和數(shù)據(jù)傳達到系統(tǒng)的相 關(guān)部分所需要的能量；W及改變系統(tǒng)的容量等級需要多少時間和能量。一些實施例功率消 耗優(yōu)化處理包括保持運一信息集、發(fā)展可W進行分析W檢測趨勢和模式（作為示例）的歷 史知識、W及遵照其行動。
[0059] 通常，本發(fā)明的實施例設(shè)及調(diào)度和選取具有多個網(wǎng)絡接口的混合系統(tǒng)中的數(shù) 據(jù)傳輸路徑。例如，IE邸標準和后續(xù)修正案（例如1905. la、1905. Ib等）"1905. 1 -Standard for a Convergent Digital Home Network for Heterogeneous Technologies" 支持融合數(shù)字家庭網(wǎng)絡（CDHN)。一些實施例包括用于運行在家庭網(wǎng)絡中的多網(wǎng)絡接口 設(shè)備的抽象層，其用途為向異構(gòu)網(wǎng)絡技術(shù)提供共用的數(shù)據(jù)和控制接口，異構(gòu)網(wǎng)絡技術(shù)包 括：Wi-Fi (IE邸802. llx，其中"X"指示各種帶字母版本中的任何一個）、EthernetdE邸 802. 3)、Zi濁ee (I邸E 802. 15. 4系列）、Bluetooth協(xié)議（例如Bluetooth Specification 4. l)、MoCA I. 1、W及HomePlug AV I. I(即I邸E 1901-201〇tm[I邸E 1901]的部分）。抽象 層共用接口允許應用和上層協(xié)議對于底層家庭網(wǎng)絡技術(shù)而言是不可知的。 W60] 圖1圖示了實現(xiàn)為抽象層的IE邸1905. 1標準的實施例?？驁D100示出了具有統(tǒng) 一的服務訪問點（SAP) 102的抽象層，該服務訪問點執(zhí)行塊104和106中的各種功能W實現(xiàn) 對之前特定于每個介質(zhì)的獨立SAP(諸如化mePlug108、Wi-Fi110W及MoCA112)的融 合、抽象W及統(tǒng)一?？驁D100可W稱為混合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)100。在本發(fā)明的一些實施例中，混合 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)100可W包括更好、更少、和/或不同的網(wǎng)絡類型和功能。
[0061] 圖2圖示了混合網(wǎng)絡系統(tǒng)200的硬件框圖，其示出了禪合到混合網(wǎng)絡控制器204 的快速燈urbo)介質(zhì)無關(guān)接口燈MII) 202,該混合網(wǎng)絡控制器在一個