專利名稱：用于信道掃描的裝置、系統(tǒng)和方法
背景技術：
在無線局域網(wǎng)(WLAN)中，查找基本服務組(例如接入點)的站可以掃描一組信道。該站可以主動地(例如可以基于探測器請求)或被動地(例如僅監(jiān)聽信道)掃描信道。被動掃描可能比主動掃描慢。一個原因是被動掃描中站會在加入網(wǎng)絡或作出加入網(wǎng)絡的請求之前等待諸如信標幀或分組或探測響應的信息。在接收到信標或其他提供信息的幀之后，該站從所述信標中提取信息并且決定其是否想要使用該信道。在作出是否加入一個最適信道的決定之前要等待信標或其他提供信息的幀，這就延遲了加入網(wǎng)絡的過程。盡管如此，會在例如不允許主動掃描時(例如因為管理的限制)請求被動掃描。


從如下結合了附圖的描述中將更完全地理解和認識本發(fā)明，所述附圖包括圖1根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例描述了一個網(wǎng)絡和多個組件；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例描述了一系列操作的流程圖。
具體實施例方式
在隨后的描述中，將會描述本發(fā)明的各個方面。為了解釋的目的，將闡明特定的結構和細節(jié)用以提供本發(fā)明的透徹理解。但是對本領域普通技術人員顯而易見的是，本發(fā)明也可在沒有在此示出的特定細節(jié)的情況下得以實施。此外將省略或簡化已知的特性以防止對本發(fā)明的混淆。
除非特別指出，否則從隨后的討論中可以顯見本說明通篇使用的諸如“處理”、“計算”、“計算的”、“確定”之類的術語涉及計算機或計算系統(tǒng)或者類似的電子計算裝置的動作和/或過程，所述電子裝置將由諸如電子的物理量表示的數(shù)據(jù)在所述計算系統(tǒng)的寄存器和/或存儲器內操作和/或變換成類似的由在計算系統(tǒng)內存儲器、寄存器或其他信息存儲、傳輸或顯式裝置的表示物理量的其他數(shù)據(jù)。
將不會參考任何特定的編程語言以及機器碼等等來描述本發(fā)明的典型實施例。應該認識到各種編程語言以及機器碼等等都可用以實現(xiàn)對在此描述的本發(fā)明的教學。
圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡和各種組件。參見圖1，網(wǎng)絡1可包括將站(有時可表示為“STA”)60、62和64連接至網(wǎng)絡7的一個或多個接入點(AP)40和42，網(wǎng)絡7如圖1所述是因特網(wǎng)，但也可以是諸如局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN)等等的任何網(wǎng)絡。雖然只示出了兩個AP 40和42以及三個站60、62和64，但也可以使用其他數(shù)量的AP和站。AP 40和42也可將站60、62和64連接至其他環(huán)境，諸如個人計算機、工作站和打印機等等。站60、62和64以及AP 40和42將的網(wǎng)絡通信量可包括帶有數(shù)字數(shù)據(jù)的無線電波，但在其他實施例中也可以有其他的形式。
AP 40和42可以是允許其他無線裝置(例如站60、62和64)連接至網(wǎng)絡(諸如網(wǎng)絡7)的標準無線雙向通信鏈路。也可使用具有不同于接入點或不同于其他被稱為“接入點”的裝置的結構和功能的通信鏈路。AP 40和42可包括天線50和52，諸如偶極天線、全向天線或其他合適的天線。
站60、62和64可以是或包括無線通信裝置。例如，站60可以是帶有無線調制解調器30的便攜(例如“膝上型”)個人計算機。該無線調制解調器30可以是例如小型外圍元件互連總線(PCI)無線網(wǎng)絡適配器或者其他類型的無線網(wǎng)絡裝置。站可以是其他計算裝置，諸如個人數(shù)字助理和蜂窩電話等等。站60、62和64和調制解調器30可以包括天線(例如天線70、72或74)，諸如偶極天線、全向天線或其他合適的天線。
站60可包括例如控制器處理器22(例如一個或多個中央處理單元(CPU)或微處理器)、存儲器或存儲單元24(例如一個或多個隨機存取存儲器(RAM)或只讀存儲器(ROM))、大容量存儲單元26(例如硬盤、軟盤和閃存等等)、一條或多條總線23和無線調制解調器30?？赏ㄟ^處理器或存儲器執(zhí)行存儲在存儲器內或者存儲在軟盤、硬盤、閃存卡或其他合適的存儲介質(例如存儲在大容量存儲單元26上或存儲在存儲單元24內)的軟件或指令實現(xiàn)在此描述的方法?？梢允褂脠?zhí)行本方法的其他方法。大容量存儲單元26或存儲單元24可以是或可被包括在諸如包括了保存有所述指令的存儲介質的物品(例如盤盒、外殼或支持架)內。
無線調制解調器30可以包括標準計算組件，諸如控制單元或例如微處理器、和CPU等等的處理器34、存儲器單元32以及一條或多條總線36。
在工作期間，依據(jù)配置將處理器22和處理器34的其一或全部作為控制器來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例的方法。雖然更為清楚只示出了包括在站60內的這些組件，但是其他的站62和64可包括類似的組件。各種站60、62和64可包括不同組的組件或不同的功能，并且可以以不同的方式執(zhí)行在此討論的方法。在另一個實施例中，具有不同配置的裝置可由不同的組件作為控制器。
AP 40和42可與站60、62和64、網(wǎng)絡7或其他網(wǎng)絡通信，并且它們也可互相通信。在一個操作實例中，AP 40和42使用例如分組或其他離散的信息單元與站60、62和64通信，以提供站60、62和64對網(wǎng)絡7的接入。AP 40和42每次能夠以(在圖1中由一組通信量表示的)信道12和14的一個頻率或信道工作并且在信道12和14的那一信道上根據(jù)IEEE 802.11標準提供為諸如站60、62和64的客戶機提供基本服務組(BSS)。注意到雖然只示出了兩條信道12和14，但是也可使用其他數(shù)目的信道。還可使用其他的標準和系統(tǒng)，并且對網(wǎng)絡的一個接入點可以使用多于一條的信道。使用信道12和14的一條信道的兩個AP 40和42可以是分隔開的使得AP 40和42在大致不同的區(qū)域內工作。在某一給定的局部區(qū)域中，AP 40和42其中之一可以工作，雖然如果通信量保證，那么AP 40和42的多個AP可以在大致相同的區(qū)域內工作。在使用信道12和14中相同信道的不同AP 40和42之間可能會產(chǎn)生重疊。其他的組織系統(tǒng)是位于本發(fā)明范圍內的。
AP 40和42可以周期性地發(fā)送信息幀或分組，諸如提供關于給予例如站60、62和64特定AP 40和42服務的信息的信標幀。信標幀或分組可以包括關于BSS能力的信息，或者包括允許站60、62和64作出它們是否想要或是否能夠加入相應的BSS的其他信息。這些站可以相應地發(fā)送請求給AP用以與所述AP的連接。另外，站60、62和64可以發(fā)送諸如探查請求的請求給AP 40和42中的一個AP，該AP上的請求信息以及該AP本身可以響應探查請求或其他信息分組。例如，信標幀包括AP 40和42中的一個AP的名稱或地址，并且可以包括其他信息，諸如同步信息或命令。信標幀可以按周期發(fā)送，例如每100或200毫秒。也可使用其他時間間隔，并且可以使用使用建立連接的其他方法。
如果站60、62和64中的一個站決定加入BSS，那么它將發(fā)送一個請求給AP40和42中的一個AP以連接該AP。在一個實施例中，將使用IEEE 802.11標準的這一請求稱為相聯(lián)請求。AP 40和42中的一個AP發(fā)送諸如相聯(lián)請求的一個消息給站60、62和64中的一個站用于允許該站使用AP服務。
站60、62和64中的一個站可以決定嘗試連接AP 40和42中的一個AP是因為例如期望與網(wǎng)絡7連接或者該站從AP 40和42中的一個AP的服務區(qū)域移到另一個AP的服務區(qū)域。在此種情況或其他情況下(例如AP 40和42中的一個AP故障)，那么站60、62和64中的一個站可以搜索AP 40和42中的一個合適AP用以加入。該搜索可以涉及掃描多個信道12和14，例如被動地(雖然可以使用主動技術)尋找AP 40和42中理想的AP。各種理想的測量可以是例如距離或信號強度(例如由無線電信號信道指示器或“RSSI”進行的測量或其他測量)、低通信量、高質量服務、數(shù)據(jù)傳送速率的特定級別、安全級別或其他特征。
當搜索信道12和14中的一條信道或者AP 40和42中的一個AP時，站60、62和64中的一個站可以搜集關于與AP 40和42中的一個AP相關聯(lián)的信道12和14中的一條信道的信息，并且在接收到信標幀、探查響應或者其他信息幀之前如果合適會切換至關于與AP 40和42中的另一個AP相關聯(lián)的信道12和14中的另一條信道的信息。站60、62和64中的所述站在決定是否加入AP 40和42中的所述AP之前可以不等待接收信標幀或者其他信息幀。站60、62和64中的一個站可以根據(jù)所述信道12和14中的一條信道或AP 40和42中的一個AP作出否定決定，并且如果負載過高，就決定使用另一個AP或信道。例如質量、AP特征等等的其他因素也可使得站60、62和64中的一個站決定不使用信道12和14中的一條信道或AP 40和42中的一個AP并且移動到不同的信道或AP。在對諸如信標或探查響應的帶有信息分組的接收時，站60、62和64中的一個站可以通過例如發(fā)送加入或關聯(lián)請求(可以包括例如驗證幀、關聯(lián)請求幀或其他信息)給某一AP用于嘗試加入AP 40和42中的所述AP。
在一個典型實施例中，站60、62和64中的一個站順序掃描信道12和14中的一組可用信道。信道12和14的信道范圍可被掃描一次，但也可掃描多于一次。例如，超時可允許站60、62和64中的一個站移動至信道12和14中的另一條信道，如果沒有被分組接收。
當掃描信道12和14中的一條信道并接收到分組時，提取信息并可能會進行分析并且能夠基于所述信息更新關于該信道的一組統(tǒng)計量或特征。例如可以當接收到新分組時更新統(tǒng)計量。可對收集到的分組進行分析用于提取信息，該信息可能會指出信道12和14中的所述信道或AP 40和42中的AP并不合適(例如，具有過高負載或通信量、質量很差、不具有請求特征等等)。從分組中提取的信息可以包括例如送至DS/來自DS的比特、BSS標識(例如BSSID)或者AP 40和42中的一個AP的其他標識符、指出該分組是來自BSS還是獨立基本服務(IBSS)的信息以及其他信息。例如可以過濾分組以去除不那么有用的分組。例如，分組中DS或其他信息比特指出某一分組是從AP 40和42中的一個AP發(fā)送至另一個AP，則該分組將被過濾或去除。也可執(zhí)行其他過濾。
可以保有信道12和14中的一條信道的統(tǒng)計量，例如該信道繁忙的時間百分比、信道負載的指示；分組中重試分組(在一個典型實施例中可從分組的“重試”比特中提?。划敊z測到重試時，可增加計數(shù)器)的百分比；使用該信道的站60、62和64中的主動站的數(shù)目(例如當接收到帶有不同站ID的分組時，可以增加計數(shù)器)；以及接收到分組的信號強度(例如以所述分組的平均RSSI的形式或者以其他形式)。這些因素或特征可以指出信道12和14中的一條信道、AP 40和42中的一個AP或者BSS或IBSS是不合適的或是理想的?？梢允褂闷渌卣骱鸵蛩亍?br> 在一個典型實施例中，RSSI的確定可以通過例如在所述幀或分組接收期間采樣所述信號強度并且對多個采樣點的測量值進行平均，例如使用滑動窗方法?？梢允褂闷渌椒ㄓ嬎阈盘枏姸取?br> 重試統(tǒng)計量可以是對沖突、壞分組、干擾、距離因素或其他傳輸問題等等的測量。也可使用其他方法測量各種這些事件。
可以使用其他或附加的特征。例如使用的因素可以是接收到分組的信號質量(例如，以平均質量的形式或其他形式)；AP 40和42中的所述AP的數(shù)據(jù)速率(例如可由分組內的標識符確定)；由AP 40和42中的所述AP支持的安全類型(可由分組確定)；和/或AP 40和42中的所述AP的服務方面的質量(也可由接收到的分組確定)，諸如是否支持基于IP的語音或視頻。
雖然本發(fā)明的范圍不限于這一方面，但是可以為信道12和14中的一條信道保有多個計數(shù)器。例如保有的計數(shù)器可用于接收到的分組數(shù)目、重試數(shù)目、使用信道12和14中的所述信道的站60、62和64中不同站的數(shù)目以及其他信息。如果需要也可提取并分析其他特征，并且可以使用其他保持或分析該數(shù)據(jù)的方法。
例如要是服務區(qū)域內發(fā)生重疊，那么多于一個的AP 40和42或者BSS或IBSS可以在信道12和14中的一條信道上傳輸信息。在此情況下，站60、62和64中的所述站可以挑選出哪些分組來自AP 40和42中的哪一AP或者來自BSS或IBSS，并且無論理想與否，分別確定一組AP、BSS或IBSS。此外，要是信道12和14中的一條信道位于站60、62和64中的所述站內，那么來自AP 40和42中非主導AP或非主導BSS或IBSS的干擾可作為因素被包括在主導AP或者BSS或IBSS的可期望性中。例如接收自AP 40和42中更遠距離AP的分組，雖然與AP 40和42中鄰近AP的BSS無關，但仍然會添加負載到該鄰近AP的信道12和14中的一條信道上。
在一個典型實施例中，如果在信道12和14中的一條信道上的分組指出該信道受一IBSS主導，那么站60、62和64中的所述站就忽略該信道以決定不再繼續(xù)掃描該信道并且移動到不同的信道。在另一個實施例中，還可對可期望性評估一個IBSS。
在一個典型實施例中，如果特定信道的統(tǒng)計量或特征合適、達到或通過了特定的閾值，那么做出決定來拒絕或不選擇信道12和14中的一條信道并且切換至分析不同的信道。可在接收到特定量的信息和特定數(shù)目的分組后做出這一決定以確保精確性。在一個實施例中，這可以是例如50個分組，但也可以是其他數(shù)目。所述閾值可以是預置的，但也可由用戶設置。
例如，如果所述信道負載上升或者計算出該負載超過某一特定百分比，在一個實施例中是70％的繁忙時間(這也可由其他方式表示，諸如“清除信道”百分比)；如果在信道12和14中的一條信道內的站60、62和64中主動站的數(shù)目上升或者計算出該數(shù)目超過某一特定閾值(例如在一個實施例中是16，但是可以使用其他合適的閾值)；如果AP 40和42中的所述AP的分組平均質量下降或者發(fā)現(xiàn)該平均質量低于某一特定閾值(例如，如果某一AP的RSSI低于-80dBm)；或者如果重試分組的平均百分比上升或計算出該百分比大于某一特定閾值(例如50％)，那么站60、62和64中的所述站切換分析至不同的信道。在一個典型實施例中，任何到達或超過某一閾值的因素都可單獨地觸發(fā)切換掃描至另一信道的決定。在另一個實施例中可使用另一種方法，諸如由各因素的組合觸發(fā)一次移動?？墒褂闷渌囟ǖ拈撝?，并且可以分析并作用于其他特征或統(tǒng)計量或者其他特征或統(tǒng)計量組。僅以示例的方式給出給定作為閾值的特定數(shù)目，并且也可使用其他合適的特定數(shù)目。執(zhí)行所述分析的站60、62和64中的所述站可以或者可以不被計入在信道12和14中的一條信道主動站的數(shù)目，是否要這樣做僅涉及對該閾值的調整。
雖然可以表達特定閾值，但是僅以示例的方式作為閾值給出，并且也可使用其他合適的判定。在可選實施例中，可使用以因素而非閾值來決定切換信道的方法。例如，特定特征是否匹配或接近理想特征組可以幫助決定的做出。此外，當在一個典型實施例中，如果一組特征或統(tǒng)計量中的任何一個通過或達到了做出切換的特定閾值，那么在其他實施例中可以使用這些特征的組合而不是絕對的閾值。例如，可以歸一化并加權所述特征并且所述歸一化和加權的特征被組合成一整體的質量或可期望性度量，可用于做出決定?？梢允褂闷渌麤Q定方法。
在其他實施例中，閾值和其他目標特征可以是基于站60、62和64中的所述站的需要，這樣就可以基于該站的需要或特征進行改變。例如，可以考慮所述站的理想的數(shù)據(jù)傳遞速率、可使用的應用(例如多媒體對于文本電子郵件)或其他需要。
圖2是描述了根據(jù)本發(fā)明一個典型實施例的一系列操作的流程圖。
在操作200中，某一站開始掃描某一信道。該站可接收并可能記錄所述信道上送來的所有通信量。所述掃描可以是被動的。
在操作210中，如果沒收到分組而發(fā)生超時，那么所述站可移至操作280。
在操作220中，諸如分組或幀的信息的單元可從該信道上接收。計數(shù)器被增加以記錄接收到的分組數(shù)目。
在操作230中，如果在操作220中接收到的信息單元是信標或者其他信息幀，那么該站會結束掃描過程并且可在操作235處分析所述信標并決定是否基于該信標試圖與某一AP連接；然而在其他實施例中，該站可以繼續(xù)掃描或繼續(xù)分析幀。如果在操作220中接收到的信息單元不是信標或其他信息幀的單元，那么本方法行進到操作240。
在操作240中，分析所述分組。特定信息可被提取，并且在某些實施例中還可在所述信息上執(zhí)行分析。
在操作250中，基于在操作240中提取或分析的信息更新被分析信道的統(tǒng)計量。
在操作260中，如果未收集到足夠的分組，那么該站移動到操作210并且繼續(xù)收集分組。可記錄用于該相關信道的所收集的分組數(shù)目(在某些實施例中，可使用例如不相關或被濾除分組來調整這些信息)。在另外的實施例中，對于某些統(tǒng)計量或特征，對于動作出現(xiàn)所接收的分組數(shù)目可以沒有最低限制。如果滿足了離開該信道的一個條件(例如該信道內的站數(shù)高于閾值，諸如10)，那么隨后即使接收到的分組數(shù)目低于預置閾值該站仍移至其他信道。如果收集到足夠的分組，那么該站移動到操作270。
在操作270中，如果任何相關的特征或統(tǒng)計量或者作為整體的一組因素指出該信道應該被切換，那么該站移至操作280；否則該站移至操作210繼續(xù)接收當前信道上的信息。要是任何相關的特征或統(tǒng)計量達到或者超過特定閾值，就切換該信道。
在操作280中，該站移至另一個信道，并且行進至操作200開始掃描。
可以使用其他操作或一系列操作，并且某些操作可省略。
如果站60、62和64中的所述站移動并且去除了信道12和14或AP 40和42中所有可檢測的信道(或者在某組信道或AP中的所有信道或AP)，那么例如站60、62和64中的所述站可以根據(jù)在掃描期間收集的所述信息選擇最佳或最適信道或AP(根據(jù)上述準則)。如果站60、62和64中的所述站確定沒有找到信道12和14中的合適信道或AP 40和42中的合適AP，那么站60、62和64中的所述站可以等待并周期性地重復掃描。
本領域普通技術人員應該理解本發(fā)明不限于在此的特定示出及描述。本發(fā)明的范圍由所附權利要求確定。
權利要求
1.一種方法，包括在無線網(wǎng)絡上接收分組；從接收到的分組中確定關于信道的信息；以及如果所述信息指出該信道不是理想的，那么在接收到信息分組之前就切換至不同的信道用于掃描。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括如果一因素通過閾值，那么就確定該信道不是理想的。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括確定用于該信道的重試數(shù)目是否超過閾值。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括確定該信道的繁忙時間百分比是否超過閾值。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括確定使用該信道的活動站數(shù)目是否超過閾值。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括確定該信道上的信號強度是否低于閾值。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括如果接收到信息分組，就發(fā)送一加入的請求。
8.一種無線通信裝置，包括在無線網(wǎng)絡上被動掃描信道用以接收分組的控制器；該控制器從接收到的分組中確定關于該信道的信息；以及其中如果所述信息指出該信道不是理想的，那么所述控制器就在接收到信息分組之前就切換至不同的信道用于掃描。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述信息分組是信標分組或探查響應。
10.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述信道是帶有接入點的通信信道，所述接入點提供與網(wǎng)絡的連接。
11.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，如果一因素通過閾值，那么所述控制器就確定該信道不是理想的。
12.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述控制器確定用于該信道的重試數(shù)目是否超過閾值。
13.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述控制器確定該信道繁忙的時間百分比是否超過閾值。
14.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述控制器確定使用該信道的活動站數(shù)目是否超過閾值。
15.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述控制器確定該信道上的信號強度是否低于閾值。
16.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，如果接收到信息分組，所述控制器就發(fā)送加入的請求。
17.一種無線通信裝置，包括偶極天線；在無線網(wǎng)絡上被動掃描信道用以接收分組的控制器；該控制器從接收到的分組中確定關于該信道的信息；以及其中如果所述信息指出該信道不是理想的，那么所述控制器就在接收到信息分組之前就切換至不同的信道用于掃描。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果一因素通過閾值，那么所述控制器就確定該信道不是理想的。
19.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信息分組是信標分組或探查響應。
20.一種無線通信系統(tǒng)，包括接入點；以及通信裝置，至少包括被動掃描對應于接入點的信道以接收分組的控制器；該控制器從接收到的分組中確定關于該信道的信息；以及其中如果所述信息指出該信道不是理想的，那么所述控制器就在接收到信息分組之前就切換至不同的信道用于掃描。
21.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信息分組是信標分組或探查響應。
22.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果一因素通過閾值，那么控制器就確定該信道不是理想的。
23.一種包含其上存儲指令的存儲介質的物品，其中當由計算平臺執(zhí)行所述指令時至少會導致從無線網(wǎng)絡接收分組；從接收到的分組中確定關于該信道的信息；以及如果所述信息指出該信道不是理想的，那么在接收到信息分組之前就切換至不同的信道用于掃描。
24.如權利要求23所述的物品，其特征在于，由計算平臺執(zhí)行的所述指令至少會導致如果一因素通過閾值，那么就確定該信道不是理想的。
25.如權利要求23所述的物品，其特征在于，由計算平臺執(zhí)行所述指令時至少會導致確定用于該信道的重試數(shù)目是否高于閾值。
26.一種方法，包括如果在接收到信息分組之前，從在信道上接收到的一組分組中確定該信道不是理想的，就切換至不同的信道用于掃描。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，如果一因素通過閾值，那么就確定該信道不是理想的。
28.如權利要求26所述的方法，其特征在于，如果接收到信息分組，就發(fā)送加入的請求。
全文摘要
一種用于在無線網(wǎng)絡上掃描信道的裝置、系統(tǒng)和方法。裝置接收到用于某信道的分組或其他信息并且從接收到的分組中確定關于該信道的信息。如果該信息指出該信道不是理想的，那么在接收到信息分組(例如信標幀)之前，所述裝置就切換至不同的信道用于掃描。
文檔編號G06K17/00GK1802819SQ200480016061
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月3日 優(yōu)先權日2003年6月26日
發(fā)明者O·凱達, B·金茲博格 申請人:英特爾公司