从单个设备并发WLAN和 WPAN无线模式的系统和方法 【技术领域】
本发明一般地涉及一种使用单个设备在多个无线环境中并发通信的系统和方法。尤其，本发明涉及一种使用单个Wi-Fi设备在无线LAN环境和无线PAN环境中并发通信的系统和方法。
背景技术
Wi-Fi技术正快速地适合于在无线局域网(WLAN)中使用。无线LAN是移动用户通过无线连接而连接到局域网(LAN)的一种局域网。Wi-Fi技术作为有线LAN的一种比较方案，正因其极好的互操作性和商品定价而在消费者和商业市场中获得认可。Wi-Fi在电气和电子工程师协会(IEEE)802.11规范(包括在802.11a，802.11b等中详细说明的附加和修改)中详细说明。Wi-Fi规定对通道共享使用CSMA/CA(带有冲突避免的载波侦听多路访问)的似以太网协议。Wi-Fi技术当前在2.4GHz ISM频带或5GHz U-NII频带中操作，并且提供高达54Mbps的数据率。
另一种标准，蓝牙，以无线个域网(WPAN)为中心。蓝牙是最常见的WPAN技术并且用作IEEE 802.15.1标准的基础。无线个域网(WPAN)用来通过点对点(point-to-point)或对等式(peer-to-peer)连接以个人为中心无线地互连设备。典型地，无线个域网使用允许在非常短的范围，例如十米内通信的技术。WPAN可以用来互连现今许多人携带的普通计算和通信设备。但是，发现的挑战是，许多外围设备，例如打印机和手提式设备需要兼顾支持用于基础设施网络通信的WLAN互操作性以及用于点对点通信的WPAN互操作性。
Wi-Fi技术可以代替蓝牙技术作为支持WPAN环境的技术，始终提供较低的系统成本，较高的带宽，和较好的互操作性。但是，发现地挑战是，现有Wi-Fi技术不允许单个设备同时或并发地支持基础设施和对等式环境。为了使用Wi-Fi技术支持同时的基础设施和对等式环境，需要两个Wi-Fi设备，每种环境一个，从而增加计算机系统的设备成本。
因此，需要的是一种系统和方法，使用单个Wi-Fi设备支持并发的基础设施和对等式环境。
【发明内容】
已经发现，上述挑战通过使用Wi-Fi设备的基础设施(infrastructure)模式在WLAN环境中通信，并且在空闲的WLAN间隔期间，使用Wi-Fi设备的对等连接(adhoc)模式在WPAN环境中通信来解决。
用户希望在WLAN网络和WPAN网络上并发通信。例如，用户的客户机可能通过经由WPAN连接到投影仪来显示演示文稿，并且请求通过WLAN访问因特网。用户的客户机使用Wi-Fi设备在无线网络上通信，由此Wi-Fi设备包括基础设施寄存器和对等连接寄存器。基础设施寄存器存储基础设施配置简档，其包括关于基础设施网络(也就是WLAN)的信息，例如通道号和IP地址。对等连接寄存器存储对等连接配置简档，其包括关于对等连接网络(也就是WPAN)的信息，例如通道号和网络名。
客户机的Wi-Fi设备使用看门狗定时器在基础设施模式和对等连接模式之间切换。当客户机的Wi-Fi设备切换到基础设施模式时，客户机的Wi-Fi设备装载并使用包括在基础设施寄存器中的信息。类似地，当客户机切换到对等连接模式时，客户机的Wi-Fi设备装载并使用包括在对等连接寄存器中的信息。
另外，客户机包括基础设施驱动器，对等连接驱动器，和“代码填隙(code shim)”。当客户机的Wi-Fi设备处于基础设施模式时，客户机使用基础设施驱动器来通过基础设施网络(也就是WLAN)发送和接收信息到接入点。当客户机的Wi-Fi设备处于对等连接模式时，客户机使用对等连接驱动器来通过对等连接网络(也就是WPAN)发送/接收信息到/从对等式设备，例如投影仪或打印机。
在客户机的Wi-Fi设备处于基础设施模式期间，对等连接驱动器是无效的(inactive)，并且代码填隙用作客户机操作系统的虚拟对等连接设备驱动器。类似地，当客户机的Wi-Fi设备处于对等连接模式时，基础设施驱动器是无效的，并且代码填隙用作客户机操作系统的虚拟基础设施设备驱动器。
根据本发明的一个方面，存在一种用于在多个无线环境中并发通信的方法，包括：检索基础设施配置简档；检索对等连接配置简档；使用无线设备建立与基础设施配置简档相对应的基础设施网络连接；以及保持基础设施网络连接，同时使用无线设备通过与对等连接配置简档相对应的对等连接网络并发通信。
根据本发明的另一方面，存在一种在多个无线环境中并发通信的信息处理系统，包括：一个或多个处理器；可由处理器访问的存储器；可由处理器访问的一个或多个非易失性存储设备；以及用于与多个无线网络并发通信的无线通信装置，该无线通信装置包括：从非易失性存储设备的一个中检索基础设施配置简档的装置；从非易失性存储设备的一个中检索对等连接配置简档的装置；使用无线设备建立与基础设施配置简档相对应的基础设施网络连接的装置；以及保持基础设施网络连接，同时使用无线设备通过与对等连接配置简档相对应的对等连接网络并发通信的装置。
根据本发明的另一方面，存在一种程序产品，包括：具有计算机程序代码的计算机可操作介质，该计算机程序代码有效用于：检索基础设施配置简档；检索对等连接配置简档；使用无线设备建立与基础设施配置简档相对应的基础设施网络连接；保持基础设施网络连接，同时使用该设备通过与对等连接配置简档相对应的对等连接网络并发通信。
以上是概述，因此必要地包含细节的简化、概括，和省略；因此，本领域技术人员将理解，概述仅是说明性的而不打算以任何方式限制。如由权利要求单独定义的本发明的其他方面、发明特征，和优点将在下面陈述的非限制性详细描述中变得明白。
【附图说明】
本发明可以更好地理解，并且它的许多目的、特征，和优点通过参考附随附图对本领域技术人员变得明白。不同附图中相同参考符号的使用指示类似或完全相同的项目。
图1是显示使用单个Wi-Fi设备在无线LAN(WLAN)环境和无线个域网(WPAN)环境中并发操作的客户机的图；
图2是显示支持基础设施模式和对等连接模式的客户机软件栈的图；
图3是显示基于定时器的终止的切换模式的客户机的时序图；
图4是显示在初始化和增加新网络的客户机无线设备中进行的步骤的流程图；
图5是显示在基于配置和网络模式装载配置简档的客户机无线设备中进行的步骤的流程图；
图6是显示在发送数据到接入点和对等式设备的客户机中进行的步骤的流程图；
图7是能够实现本发明的信息处理系统例如客户机设备的框图；
图8是能够适合本发明的接入点的框图；以及
图9是能够适合本发明的对等式设备的框图。
【具体实施方式】
下面打算提供本发明实例的详细描述，并且不应当看作发明自身的限制。相反地，许多变化可以落入在该描述之后的权利要求中定义的本发明的范围内。
图1是显示使用单个Wi-Fi设备在无线LAN(WLAN)环境和无线个域网(WPAN)环境中并发操作的客户机的图。当客户机100在WLAN环境中通信时，客户机100间或地以“基础设施”模式使用Wi-Fi设备，而当客户机100在WPAN环境中通信时，客户机100间或地以“对等连接”模式使用同一设备。
客户机100包括基础设施寄存器110和对等连接寄存器130。基础设施寄存器110存储基础设施配置简档，其包括关于基础设施网络170的信息，例如通道号和IP地址。对等连接寄存器130存储对等连接配置简档，其包括关于对等连接网络190的信息，例如通道号和网络名。
客户机100的Wi-Fi设备使用看门狗定时器来在基础设施模式和对等连接模式之间切换。当客户机100的Wi-Fi设备切换到基础设施模式时，客户机100的Wi-Fi设备装载并使用包括在基础设施寄存器110中的信息。类似地，当客户机100切换到对等连接模式时，客户机100的Wi-Fi设备装载并使用包括在对等连接寄存器130中的信息。
另外，客户机100包括基础设施驱动器120，对等连接驱动器140，和代码填隙150。当客户机100的Wi-Fi设备处于基础设施模式时，客户机100使用基础设施驱动器120来通过基础设施网络170发送和接收信息到接入点160。接入点160是也允许客户机100访问计算机网络165，例如因特网的无线LAN设备(参看图8和关于接入点属性的更多细节的相应文本)。当客户机100的Wi-Fi设备处于对等连接模式时，客户机100使用对等连接驱动器140来通过对等连接网络190发送和接收信息到对等式设备180。对等式设备180是无线PAN设备，例如投影仪，PDA，或打印机(参看图9和关于对等式设备属性的更多细节的相应文本)。
在客户机100的Wi-Fi设备处于基础设施模式期间，对等连接驱动器140是无效的，并且代码填隙150用作客户机100操作系统的虚拟对等连接设备驱动器。类似地，当客户机100的Wi-Fi设备处于对等连接模式时，基础设施驱动器120是无效的，并且代码填隙150用作客户机100操作系统的虚拟基础设施设备驱动器(参看图2，3，和关于代码填隙属性的更多细节的相应文本)。
图2是显示支持基础设施模式和对等连接模式的客户机软件栈的图。软件栈200包括层1 210，层2 240，和层3 280。层1 210使用无线接口215与客户机的无线接口硬件连接。无线接口包括定时器220，固件225，对等连接寄存器130，和基础设施寄存器110。无线接口215使用定时器220作为在对等连接模式和基础设施模式之间切换的定时器(参看图3，5，和关于定时器使用的更多细节的相应文本)。
在对等连接模式期间，客户机的无线设备装载并使用包括在对等连接寄存器130中的对等连接配置简档信息。对等连接配置简档包括客户机的无线设备用来通过对等连接(也就是WPAN)网络与对等式设备通信的设置，例如通道号和网络名。当它处于基础设施模式时，客户机的无线设备装载并使用包括在基础设施寄存器110中的基础设施配置简档信息。基础设施配置简档包括客户机的无线设备用来通过基础设施(也就是WLAN)网络与对等式设备通信的设置，例如通道号和IP地址。对等连接寄存器130和基础设施寄存器110与图1中所示的相同。固件225包括标准固件以操作客户机的无线硬件。
层2 240包括对等连接驱动器140，基础设施驱动器120，和代码填隙150，它们与图1中所示的相同。客户机的操作系统使用对等连接驱动器140来通过对等连接网络传输数据到/从对等式设备。类似地，客户机的操作系统使用基础设施驱动器120来通过基础设施网络传输数据到/从接入点。代码填隙150用作对等连接驱动器140或基础设施寄存器120的虚拟设备驱动器，当它们中任何一个无效时。例如，当客户机的无线设备处于基础设施模式时，对等连接驱动器140是无效的，并且代码填隙150用作客户机操作系统的虚拟对等连接设备驱动器(参看图3和关于驱动器可用性的更多细节的相应文本)。
层3 280包括应用客户机管理器290，其是用来建立连接到WLAN和/或WPAN设备的无线客户机的接口。
图3是显示基于定时器的终止的切换模式的客户机的时序图。时间线300显示看门狗定时器运行、终止，和复位。对等连接驱动器状态线320显示特定时间间隔的对等连接驱动器的状态。基础设施驱动器状态线340显示特定时间间隔的基础设施驱动器的状态。最后，代码填隙状态线360显示用作虚拟设备驱动器的代码填隙软件的状态。
在时间T1，对等连接驱动器状态线320显示对等连接驱动器准备发送/接收数据到/从对等式设备。同样在时间T1，基础设施驱动器状态线340显示基础设施驱动器是无效的，或者脱机。依次，在时间T1，代码填隙状态线360显示代码填隙在时间T1期间正起客户机操作系统的基础设施虚拟设备驱动器的作用以保持网络连接。
在时间T2，看门狗定时器终止并复位。在时间T3，对等连接驱动器变得无效(也就是脱机)，并且基础设施驱动器变得就绪。依次，代码填隙状态线360显示，在时间T3，代码填隙代码从作为基础设施虚拟设备驱动器切换到变成对等连接虚拟设备驱动器。
在时间T4，定时器再次终止并复位。在时间T5，基础设施驱动器变得无效(也就是脱机)，而对等连接驱动器再次变得就绪。依次，代码填隙状态线360显示，在时间T5，代码填隙代码从作为对等连接虚拟设备驱动器切换到变成基础设施虚拟设备驱动器。
图4是显示在初始化和增加新网络的客户机无线设备中进行的步骤的流程图。处理在400开始，于是处理在步骤405初始化。做关于是否增加新的网络简档的确定(决定410)。例如，用户可能移动到新的工地并且希望使用在WPAN上通信的特定悬吊投影仪。在该实例中，用户增加与该悬吊投影仪的WPAN相对应的对等连接网络。
如果新的网络简档不需要被增加，决定410分支到绕过网络增加步骤的“否”分支418，并且处理在490结束。另一方面，如果用户希望增加新的网络，决定410分支到“是”分支412，于是做关于增加哪种类型网络的确定(决定420)。如果用户希望增加基础设施网络，决定420分支到“基础设施”分支422，于是处理从用户435接收信息并且在步骤430创建基础设施配置简档。例如，用户可能提供与新的基础设施网络相对应的网络名。一旦配置，新的基础设施配置简档在步骤440存储在简档存储器450中。简档存储器450可能存储在非易失性存储区域例如非易失性存储器上。
另一方面，如果用户希望增加对等连接网络，决定420分支到“对等连接”分支428，于是处理从用户435接收信息并且在步骤460创建对等连接配置简档。例如，用户可能提供与新的对等连接网络相对应的网络名。一旦配置，新的对等连接配置简档在步骤470存储在简档存储器450中。
一旦处理存储基础设施配置简档或对等连接配置简档，处理在步骤480设置配置简档模式。配置简档模式告知客户机的无线设备关于客户机应当以对等连接模式操作，以基础设施模式操作，还是以两种模式操作。处理在490结束。
图5是显示在基于配置和网络模式装载配置简档的客户机无线设备中进行的步骤的流程图。处理在500开始，于是，基于WLAN和WPAN网络连接是否都由客户机所需要来做关于以单配置模式还是以双配置模式操作的确定(决定510)。这基于用户正在运行的应用，例如打印到基于WPAN的打印机同时连接到基础设施WLAN来动态地决定。
如果客户机的无线设备应当以单配置模式操作，决定510分支到“单”分支512，于是处理在步骤520检查配置位。配置位识别客户机应当以基础设施模式操作还是以对等连接模式操作。做关于客户机应当以基础设施模式操作还是以对等连接模式操作的确定(决定530)。
如果客户机的无线设备应当以基础设施模式操作，决定530分支到“基础设施”分支532，于是处理从简档存储器450中检索基础设施配置简档，并且将简档装载到基础设施寄存器110中(步骤535)。基础设施寄存器110和简档存储器450分别与图1和4中所示的相同。
另一方面，如果客户机应当以对等连接模式操作，决定530分支到“对等连接”分支534，于是处理从简档存储器450中检索对等连接配置简档，并且将简档装载到对等连接寄存器130中(步骤540)。对等连接寄存器130与图1中所示的相同。处理在545结束。
如果客户机的无线设备应当以双配置模式操作，决定510分支到“双”分支518，于是处理从简档存储器450中检索对等连接配置简档，并且将简档装载到对等连接寄存器130中(步骤550)。在步骤555，处理从简档存储器450中检索基础设施配置简档，并且将简档装载到基础设施寄存器110中。处理在步骤560设置看门狗定时器，其告知客户机的无线设备在对等连接模式和基础设施模式之间切换的时间。
处理在步骤565以对等连接配置简档模式开始。如本领域技术人员可以理解的，客户机的无线设备可以以基础设施配置简档模式开始。处理保持在对等连接模式，直到看门狗定时器终止(步骤570)，在那一点处理在步骤575切换到基础设施配置简档模式。处理在步骤578复位定时器，并且在步骤580等待定时器终止，始终处于基础设施模式。
一旦看门狗定时器终止，做关于是否继续处理的确定(决定590)。如果处理应当继续，决定590分支到“是”分支592，其返回以切换简档。该循环继续直到处理应当停止，在那一点决定590分支到“否”分支598，于是处理在599结束。
图6是显示在发送数据到接入点和对等式设备的客户机中进行的步骤的流程图。处理在600开始，于是处理轮询对等连接设备驱动器140和基础设施设备驱动器120。对等连接设备驱动器140和基础设施设备驱动器120与图1中所示的相同。做关于哪个设备处于就绪状态的确定(决定610)。
如果基础设施设备驱动器120处于就绪状态，决定610分支到“基础设施”分支612，于是做关于发送或接收数据到接入点的请求是否挂起的确定(决定615)。如果请求挂起，决定615分支到“是”分支617，于是处理使用基础设施设备驱动器120来传输数据到/从接入点160(步骤620)。接入点160与图1中所示的相同。另一方面，如果请求没有挂起，决定615分支到绕过数据传输步骤的“否”分支619。
做关于看门狗定时器是否已经终止的确定(决定635)(参看图3和关于看门狗定时器终止的更多细节的相应文本)。如果看门狗定时器还没有终止，决定635分支到“否”分支637，其返回以处理更多请求。该循环继续直到看门狗定时器终止，在那一点决定635分支到“是”分支639，于是处理在步骤640设置基础设施配置模式忙(例如基础设施驱动器120)。
如果对等连接设备驱动器140处于就绪状态，决定610分支到“对等连接”分支614，于是做关于从对等式设备发送和/或接收数据的请求是否挂起的确定(决定645)。如果请求挂起，决定645分支到“是”分支647，于是处理使用对等连接设备驱动器140来传输数据到/从对等式设备180(步骤650)。对等式设备180与图1中所示的相同。另一方面，如果请求没有挂起，决定645分支到绕过数据传输步骤的“否”分支649。
做关于看门狗定时器是否已经终止的确定(决定655)。如果看门狗定时器还没有终止，决定655分支到“否”分支657，其返回以处理更多请求。该循环继续直到定时器终止，在那一点决定655分支到“是”分支659，于是处理在步骤660设置对等连接配置模式忙(例如对等连接寄存器140)。
做关于是否继续处理的确定(决定670)。如果处理应当继续，决定670分支到“是”分支672，其返回以处理更多请求。该循环继续直到处理应当停止，在那一点决定670分支到“否”分支674，于是处理在680结束。
图7是能够实现本发明的信息处理系统，例如客户机设备的框图。图7说明能够执行在这里描述的计算操作的客户机简化实例的客户机100。客户机100包括无线接口710，其包括收发器715。收发器715是使用天线755与基础设施网络170和对等连接网络190上的其他设备通信的RF(射频)收发器。客户机100，基础设施网络170和对等连接网络190与图1中所示的相同。
TX FIFO720和RX FIFO725将控制器730连接到收发器715，并且用来缓冲发送到网络设备和从网络设备接收的数据包的发送和接收。控制器730包括模式位735，定时器740，对等连接寄存器130，和基础设施寄存器110。客户机100检查模式位735以确定是单网络模式还是双网络模式。定时器740用来识别在模式之间切换的时间。对等连接寄存器130包括关于对等连接配置简档的信息。并且基础设施寄存器110包括关于基础设施配置简档的信息。
PCI总线控制器760在操作上连接客户机100内的多个模块。标准处理分部连接到PCI总线控制器760并且包括微处理器770，存储控制器765，和存储器772。PCI总线控制器760也连接到用户用来输入信息，例如网络名的键盘/鼠标775，PCI总线控制器760也连接到包括硬盘驱动器785和光学设备786的DASD 780。客户机100也包括视频控制器790，其将数据显示在显示器795上以便用户观看。
虽然图7中描述的计算机系统能够执行这里描述的处理，该计算机系统只不过是计算机系统的一个实例。本领域技术人员将理解，许多其他计算机系统设计能够执行这里描述的处理。
图8是能够适合本发明的接入点的框图。接入点160包括三个模块，它们是无线接口870，基带处理840，和LAN接口805。
无线LAN接口870可以是使用无线介质例如RF、红外线、VHF、UHF、或微波的任何无线接口。在一种实施方案中，无线接口870实现为符合802.11的无线局域网接口。LAN接口805可以是有线的以地面为基础的网络接口，光网络接口，例如光纤网络接口，或者另一无线网络接口。在一种实施方案中，LAN接口805实现为以地面为基础的以太网接口。LAN接口805典型地连接到或桥接到提供资源和服务的基干网，例如计算机网络802。无线LAN接口870将在基干网上发现的资源和服务提供给连接到无线LAN接口870的无线客户机。
基带处理(或者流量控制器)840桥接并控制在通过无线LAN接口870连接的无线客户机与连接到LAN接口805的基干网之间的通信流量。基带处理840维持在接口870和805之间双向通行的FIFO缓冲器。基带处理840可以完全在硬件中实现，或者部分在硬件中部分在软件/固件中实现。在图8中所示的实施方案中，基带处理840使用微处理器850来实现，其具有存储在微处理器850上执行的启动代码和微码的程序存储器855。启动代码典型地直接从程序存储器855执行而微码典型地传送到存储器260以便更快地执行。基带处理840也包括接口控制器845，其执行将无线接口870连接到LAN接口805所必需的较低层功能，例如握手功能。
无线接口870的构造包括物理层RF收发器890，发送和接收FIFO分别为880和885，以及用于连接到基带处理840的控制器875。无线LAN接口870包括用于将电磁能连接到环境，例如基础设施网络170的天线895。
LAN接口805的构造包括以太网物理层815，发送和接收FIFO820和825，以及用于连接到基带处理840的控制器830。以太网物理层815连接到基干网802。控制器830和875可以在硬件中实现，或者作为硬件和软件/固件组件的组合来实现。但是在该实施方案中，控制器830和875在硬件中实现以便更快地操作。
图9是能够适合本发明的对等式设备的框图。对等式设备180包括无线接口910，其包括收发器915。收发器915是使用天线940与对等连接网络160上的其他设备通信的RF(射频)收发器。对等式设备180和对等连接网络160与图1中所示的相同。
TX FIFO 920和RX FIFO 925将控制器930连接到收发器915并且用来缓冲发送到网络设备和从网络设备接收的数据包的发送和接收。控制器730连接到管理输入和输出设备之间的数据流的I/O控制器950。I/O控制器950连接到存储器955以及在处理器970和存储器965的帮助下管理存储器存储和检索的存储控制器960。I/O控制器950也连接到非易失性存储器975和从触摸垫显示器990接收信息的触摸垫控制器980。
本发明的优选实现的一种是应用程序，也就是代码模块中指令(程序代码)的集合，其可以例如驻留在计算机的随机存取存储器中。直到由计算机需要，指令集可以存储在另一个计算机存储器中，例如硬盘驱动器上，或者可移动存储器例如光盘(对于CD ROM中的最终使用)或软盘(对于软盘驱动器中的最终使用)中，或者经由因特网或其他计算机网络下载。因此，本发明可以实现为在计算机中使用的计算机程序产品。另外，虽然描述的各种方法方便地在由软件选择性地启动或重新配置的通用计算机中实现，本领域技术人员也将认识到，这些方法可以在硬件中、固件中、或者构造以执行所需方法步骤的更专用装置中实现。
虽然本发明的特定实施方案已经显示和描述，对本领域技术人员应当是显然的，基于这里的讲授，可以不背离本发明及其更广泛方面而做改变和修改，因此，附加的权利要求在其范围内将包括在本发明真正本质和范围内的所有这些改变和修改。而且，应当理解，本发明由附加的权利要求单独定义。本领域技术人员应当理解，如果引入的权利要求元素的特殊编号是预期的，这一预期将在权利要求中明确地列举，并且在这种列举不存在的情况下，没有这种限制存在。对于非限制性实例，作为帮助理解，下面的附加权利要求包含引导短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求元素。但是，这种短语的使用不应当解释为暗示着由不定冠词“a”或“an”的权利要求元素的引入将包含这种引入的权利要求元素的任何特定权利要求限制成仅包含一个这种元素的发明，即使当同一权利要求包括引导短语“一个或多个”或者“至少一个”以及不定冠词例如“a”或“an”时；这也适用于权利要求中定冠词的使用。