專利名稱：無(wú)線局域網(wǎng)中動(dòng)態(tài)選擇信道的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別是涉及無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)中為基本業(yè)務(wù)集(BSS)動(dòng)態(tài)選擇通信信道的方法。
背景技術(shù)：
筆記本電腦和手持便攜式計(jì)算機(jī)的盛行，迫切需要有穩(wěn)健、可靠且性能高的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)使這些無(wú)線設(shè)備可移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)最大化，并且使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和管理更為容易。
IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)詳述了無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)的介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)層和物理(PHY)層。主要有兩種WLAN類型基于基礎(chǔ)設(shè)架構(gòu)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和AdHoc型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。在基于基礎(chǔ)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，主要只是在稱為工作站(STA)的無(wú)線節(jié)點(diǎn)和接入點(diǎn)(AP)之間進(jìn)行通信，無(wú)線工作站(STA)之間需要通過(guò)接入點(diǎn)(AP)來(lái)交換數(shù)據(jù)。與基于基礎(chǔ)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)通信方式不同，在Ad Hoc型網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線工作站(STA)之間直接進(jìn)行通信。
同一個(gè)無(wú)線覆蓋范圍內(nèi)的無(wú)線節(jié)點(diǎn)(STA)的集合稱為基本業(yè)務(wù)集(BSS)，它可以由作為集中決策設(shè)備的主無(wú)線設(shè)備建立和確定。例如，在基于基礎(chǔ)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，接入點(diǎn)(AP)會(huì)建立一個(gè)BSS，而在AdHoc型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，確定BSS的無(wú)線工作站將擔(dān)當(dāng)中心決策者的角色，以決定是否允許其它無(wú)線工作站加入該BSS。
當(dāng)兩個(gè)相鄰BSS處于相互靠近的位置且在相同或相鄰的信道工作時(shí)，稱為重疊的BBS，由于重疊的BSS之間可能會(huì)互相干擾，因此難以支持所需的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。另外，其它共存的無(wú)線通信系統(tǒng)也會(huì)造成信號(hào)干擾。即使是在布置WLAN之前仔細(xì)地規(guī)劃BSS的信道分配，也不可能總能夠避免干擾，特別是在家庭/辦公環(huán)境中，在這樣的環(huán)境中，往往其它WLAN設(shè)備也在附近獨(dú)立地工作。
已知有一些動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)方案，能夠解決上述問(wèn)題并結(jié)合在IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中。在大多數(shù)現(xiàn)有的DFS方案中，每個(gè)可用信道的信道質(zhì)量首先由工作站測(cè)量，然后報(bào)告給接入點(diǎn)。具有最小干擾和最佳質(zhì)量的信道將會(huì)被選作BSS所要切換到的新信道。在已知的動(dòng)態(tài)頻率選擇機(jī)制中，WLAN的工作信道根據(jù)AP在信道測(cè)量期間獲得的接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI(receivedsignal strength indication)和空閑信道評(píng)估CCA(clear channelassessment)繁忙時(shí)段的信道質(zhì)量參數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)選擇。但是，因?yàn)樗羞@些已知的DFS方案都依賴于工作站和接入點(diǎn)之間的通信，它們引入了對(duì)當(dāng)前的802.11規(guī)范的一些改動(dòng)，這樣會(huì)引起不同生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的無(wú)線設(shè)備之間兼容性問(wèn)題。
另外，現(xiàn)有的DFS方案不能處理多個(gè)BSS同時(shí)進(jìn)行信道選擇的情況，例如，當(dāng)兩個(gè)AP同時(shí)開(kāi)機(jī)的時(shí)候，同時(shí)啟動(dòng)信道選擇的接入點(diǎn)會(huì)污染檢測(cè)到的現(xiàn)有BSS的結(jié)果，并且會(huì)干擾新信道選擇的判斷。在這種情況下，多個(gè)AP可能會(huì)選擇同一個(gè)信道，因?yàn)樗鼈兯鶛z測(cè)的無(wú)線環(huán)境相同。
相應(yīng)地，需要對(duì)動(dòng)態(tài)頻率的選擇方案進(jìn)行改進(jìn)，不僅要能夠符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，而且能夠正確選擇頻率信道，甚至是多個(gè)接入點(diǎn)同時(shí)在自動(dòng)選擇信道時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)中的動(dòng)態(tài)頻率選擇方法，其中由主無(wú)線設(shè)備建立的基本業(yè)務(wù)集(BSS)可以根據(jù)主無(wú)線設(shè)備確定的標(biāo)準(zhǔn)從多個(gè)信道中自動(dòng)選擇一個(gè)最佳信道。
根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)方法包括確定步驟，確定所述BSS是否需要使用一個(gè)新信道；掃描步驟，由所述主無(wú)線設(shè)備執(zhí)行，掃描所有的信道，以檢測(cè)是否存在其它相鄰且正在執(zhí)行DFS的BSS，只有當(dāng)所述主無(wú)線設(shè)備的優(yōu)先級(jí)是所有檢測(cè)到的現(xiàn)有BSS中優(yōu)先級(jí)最高時(shí)才完成掃描；測(cè)量步驟，由所述主無(wú)線設(shè)備執(zhí)行，根據(jù)對(duì)現(xiàn)有BSS掃描結(jié)果來(lái)測(cè)量多個(gè)信道的信道質(zhì)量；以及選擇步驟，基于包含有接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI(received signalstrength indication)和空閑信道評(píng)估CCA(clear channel assessment)繁忙周期的信道質(zhì)量參數(shù)來(lái)選擇一個(gè)信道。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)頻率選擇，而不引入任何對(duì)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的修改，或者任何對(duì)與接入點(diǎn)相關(guān)的無(wú)線工作站方面的具體實(shí)施上的要求。
根據(jù)本發(fā)明的DFS方法的掃描步驟包括子步驟將所述主無(wú)線設(shè)備切換到預(yù)定的信道；將所述主無(wú)線設(shè)備原來(lái)的SSID改為包含有特定優(yōu)先級(jí)識(shí)別符的掃描SSID；掃描所有的信道，以檢測(cè)是否存在其它相鄰且正在執(zhí)行DFS的BSS；在完成檢測(cè)之后，獲得一份現(xiàn)有BSS的列表。其中所述掃描SSID包括兩個(gè)部分，第一部分標(biāo)識(shí)了所述主無(wú)線設(shè)備的掃描工作狀態(tài)，第二部分標(biāo)識(shí)了所述主無(wú)線設(shè)備執(zhí)行掃描操作的優(yōu)先級(jí)。根據(jù)本發(fā)明DFS方法的測(cè)量步驟包括子步驟將所述掃描SSID改為測(cè)量SSID；以及基于現(xiàn)有BSS的列表測(cè)量多個(gè)信道的信道質(zhì)量參數(shù)。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，掃描步驟能夠檢測(cè)其它主無(wú)線設(shè)備是否正在掃描或者正在測(cè)量信道，以避免多于一個(gè)的主無(wú)線設(shè)備同時(shí)進(jìn)行信道選擇，因而共存的BSS能夠被均勻地分布在具有最小干擾的不同信道上，即使這些接入點(diǎn)同時(shí)執(zhí)行DFS。


結(jié)合附圖參考下文的詳細(xì)描述可以更為完整地理解本發(fā)明的方法，其中圖1圖示應(yīng)用本發(fā)明方法的基于基礎(chǔ)架構(gòu)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；圖2圖示應(yīng)用本發(fā)明方法的Ad Hoc型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)頻率選擇方法的工作步驟的流程圖；圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的掃描信道步驟的流程圖；圖5描述的是根據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)鏈路層的介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)層和PHY層結(jié)構(gòu)示意圖；圖6說(shuō)明根據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的MLME-SCAN.request的原語(yǔ)參數(shù)；圖7說(shuō)明根據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的MLME-SCAN.confirm的原語(yǔ)參數(shù)；圖8說(shuō)明圖7中每個(gè)BSSDescription的組成；以及圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量信道步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在無(wú)線局域網(wǎng)環(huán)境中動(dòng)態(tài)選擇通信信道的方法。參考圖1所示，圖示一種應(yīng)用本發(fā)明方法的基于基礎(chǔ)架構(gòu)類型的網(wǎng)絡(luò)。同一個(gè)無(wú)線覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)工作站(STA)和接入點(diǎn)(AP)稱為基本業(yè)務(wù)集(BSS)。如圖1所示，作為示例給出兩個(gè)BSS，第一基本業(yè)務(wù)集BSS1覆蓋STA1、STA2和AP1，第二基本業(yè)務(wù)集BSS2覆蓋STA3、STA4和AP2。耦接在有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)AP1和AP2與通過(guò)無(wú)線鏈路耦接到各接入點(diǎn)AP1、AP2的STA1、STA2、STA3和STA4之間經(jīng)由多個(gè)無(wú)線信道進(jìn)行通信。一個(gè)BSS內(nèi)的STA能夠通過(guò)相應(yīng)的AP交換彼此的數(shù)據(jù)。AP用于引導(dǎo)數(shù)據(jù)流(traffic)，提供到其它網(wǎng)絡(luò)的接入，支持漫游(例如，改變接入點(diǎn))和在BSS內(nèi)的同步，支持電源管理，以及控制介質(zhì)訪問(wèn)，以支持BSS內(nèi)有時(shí)限的業(yè)務(wù)。
圖2圖示一種應(yīng)用本發(fā)明方法的Ad Hoc型網(wǎng)絡(luò)。第一基本業(yè)務(wù)集BSS1’覆蓋STA1’和STA2’。第二基本業(yè)務(wù)集BSS2’覆蓋STA3’和STA4’。在BSS1’或BSS2’中，提供集中決策功能的工作站作為主無(wú)線設(shè)備，主無(wú)線設(shè)備的功能與基于基礎(chǔ)架構(gòu)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的接入點(diǎn)功能相當(dāng)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然優(yōu)選實(shí)施例是結(jié)合基于基礎(chǔ)架構(gòu)的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行描述，它同樣適合在Ad Hoc型IEEE802.11WLAN中使用。但是，應(yīng)當(dāng)明白的是，參考IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)及其相應(yīng)的術(shù)語(yǔ)并不是用于限制本發(fā)明的范圍。鑒于這一點(diǎn)，本發(fā)明適合在其它各種應(yīng)用多個(gè)工作頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線通信系統(tǒng)中使用。此外，應(yīng)當(dāng)注意的是，為了進(jìn)行說(shuō)明，圖1或圖2所示的網(wǎng)絡(luò)是小規(guī)模的。實(shí)際上，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)會(huì)包括大量的移動(dòng)STA和AP。
請(qǐng)參考圖1所示，通過(guò)圖示的方式詳細(xì)解釋本發(fā)明的原理。本發(fā)明的頻率動(dòng)態(tài)選擇方法可以用于無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)，通過(guò)使AP能夠根據(jù)無(wú)線環(huán)境給與其BSS相關(guān)的所有工作站(STA)提供一種新無(wú)線鏈路，能夠減少其它同位布置的無(wú)線系統(tǒng)對(duì)它的的干擾。BSS1的AP1可能會(huì)處于與相鄰BSS2重疊的區(qū)域內(nèi)，這樣會(huì)受到來(lái)自于相鄰的BSS2的AP2的干擾。本發(fā)明通過(guò)使AP1和/或AP2能夠自動(dòng)選擇新的信道，可以避免上述情況的發(fā)生。
參考圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的方法，新信道的動(dòng)態(tài)頻率選擇主要包括以下步驟掃描信道(步驟100)；測(cè)量信道(步驟200)；選擇新信道(步驟300)；切換到選中的新信道(步驟400)。
首先，在啟動(dòng)信道選擇時(shí)，主無(wú)線設(shè)備(AP)會(huì)確定其相關(guān)BSS是否需要使用新的信道。如果發(fā)生一些特定情況，便可以啟動(dòng)自動(dòng)信道選擇。例如以下情況，(1)AP上電啟動(dòng)時(shí)；(2)管理員手動(dòng)使AP開(kāi)始自動(dòng)選擇信道；(3)多個(gè)BSS出現(xiàn)重疊造成信道干擾；(4)檢測(cè)到造成信道干擾的其它的無(wú)線設(shè)備(例如藍(lán)牙設(shè)備)，(5)AP被設(shè)置為周期性自動(dòng)選擇信道，等等。如果這些情況中任何一種情況發(fā)生，AP會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)新的無(wú)線鏈路，使其BSS工作。這些情況中的一些情況需要AP知道當(dāng)前無(wú)線環(huán)境的狀態(tài)以及其它無(wú)線設(shè)備的出現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)注意的是，初始化步驟是由具體實(shí)施方式
確定的，在該領(lǐng)域是廣為所知的技術(shù)。
1、掃描信道(圖3的步驟100)為了選擇一個(gè)最佳信道，接入點(diǎn)需要檢測(cè)無(wú)線環(huán)境的狀態(tài)，例如，現(xiàn)有的基本業(yè)務(wù)集(BSS)。但是，在一些情況下，多個(gè)接入點(diǎn)(AP)會(huì)同時(shí)起動(dòng)信道的選擇。同時(shí)起動(dòng)信道選擇的AP會(huì)污染檢測(cè)到的現(xiàn)有BSS的結(jié)果，會(huì)干擾新信道選擇的決定。
例如，參考圖1，假設(shè)信道x上的AP1和信道y上的AP2同時(shí)在自動(dòng)選擇信道。AP1不會(huì)選擇信道y，因?yàn)樗鼨z測(cè)到信道y上有一個(gè)屬于AP2的BSS2。同樣，AP2不會(huì)選擇信道x，因?yàn)樗鼨z測(cè)到信道x上有一個(gè)屬于AP1的BSS1。結(jié)果，當(dāng)AP1和AP2完成信道選擇時(shí)，信道x和y沒(méi)有被任何BSS占用而會(huì)空閑。
因而，當(dāng)一個(gè)AP在自動(dòng)選擇信道時(shí)，它必須知道其它哪些AP也正在自動(dòng)選擇信道，并從現(xiàn)有的BSS列表中排除那些AP。
另一方面，如果多于一個(gè)AP同時(shí)在選擇信道，它們檢測(cè)到的將是同一份現(xiàn)有BSS列表。由于它們使用同樣的信道選擇方法，它們完全可能會(huì)選擇同一個(gè)信道，而使選擇結(jié)果不是最優(yōu)。例如，假設(shè)AP1檢測(cè)到AP2在信道x上，而信道y上沒(méi)有AP，那么AP1選擇信道y作為新的信道。但是，AP2也在自動(dòng)選擇信道，也選擇信道y作為新的信道，因?yàn)樗舶l(fā)現(xiàn)信道y上沒(méi)有AP。也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)信道選擇之后，AP1和AP2在同一個(gè)信道y上工作，互相受到嚴(yán)重的干擾。
因此，必須有一種機(jī)制來(lái)檢測(cè)哪些接入點(diǎn)正在選擇信道，以避免多于一個(gè)的接入點(diǎn)同時(shí)掃描和獲取現(xiàn)有BSS列表。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施一種特殊的檢測(cè)方法，通過(guò)設(shè)置和使用對(duì)應(yīng)于AP原始SSID的工作SSID，不會(huì)引起IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的任何變化。
為了檢測(cè)哪些接入點(diǎn)正在自動(dòng)選擇信道，接入點(diǎn)首先將其原始SSID改為工作SSID，并將該工作SSID在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行廣播。通過(guò)檢測(cè)工作SSID，每個(gè)接入點(diǎn)知道哪些BSS正在掃描信道或者測(cè)量信道。為了避免多于一個(gè)接入點(diǎn)同時(shí)在測(cè)量信道，工作SSID包含有優(yōu)先級(jí)信息，使得只有優(yōu)先級(jí)最高的接入點(diǎn)才能夠掃描和測(cè)量信道。
如上所述，工作SSID包含兩部分，第一部分具有預(yù)定的ID，標(biāo)識(shí)接入點(diǎn)是在掃描信道狀態(tài)或者測(cè)量信道狀態(tài)，第二部分具有特定的接入點(diǎn)掃描信道的優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)。例如，正在掃描信道的接入點(diǎn)可以使用“ScanSSID-832”作為其掃描SSID，正在測(cè)量信道的接入點(diǎn)可以使用“MeasureSSID-218”作為其測(cè)量SSID。此處使用的“ScanSSID-”是表示該接入點(diǎn)在掃描工作狀態(tài)的預(yù)定ID，“MeasureSSID-”是表示該接入點(diǎn)在測(cè)量工作狀態(tài)的預(yù)定ID。數(shù)字編號(hào)“823”和“218”表示優(yōu)先級(jí)。顯然，優(yōu)先級(jí)并不是必需限制為數(shù)字。
由于接入點(diǎn)必須在信道選擇期間改變其SSID，AP應(yīng)當(dāng)在其開(kāi)始掃描信道之前保存其原始的SSID，使得AP可以在完成自動(dòng)信道選擇之后恢復(fù)SSID。
請(qǐng)參考圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的DFS方法的掃描信道步驟包括以下子步驟1.1切換到預(yù)定的信道(圖4的步驟110)在掃描信道階段，接入點(diǎn)應(yīng)當(dāng)檢測(cè)存在的所有BSS，確定是否有一些其它相鄰接入點(diǎn)正在自動(dòng)選擇信道。為了確保所有正在實(shí)施信道選擇的接入點(diǎn)都可以被檢測(cè)到，在這些接入點(diǎn)開(kāi)始掃描信道之前，應(yīng)當(dāng)切換到一個(gè)預(yù)定的信道。通過(guò)這種所有接入點(diǎn)從同一個(gè)預(yù)定信道開(kāi)始選擇信道的方式，使得接入點(diǎn)可以容易地發(fā)現(xiàn)對(duì)方。
1.2改為掃描SSID(圖4的步驟120)為了使其它相鄰的接入點(diǎn)知道有一個(gè)AP在掃描信道，該AP應(yīng)當(dāng)將其原始的SSID改為所謂的掃描SSID(即，該SSID包含有表明該接入點(diǎn)在以特定的優(yōu)先級(jí)識(shí)別符進(jìn)行掃描的預(yù)定ID)。該掃描SSID可以選擇在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行廣播或者不廣播。當(dāng)其它接入點(diǎn)在掃描信道時(shí)，該AP的掃描SSID使其它接入點(diǎn)能夠識(shí)別該AP正處于掃描狀態(tài)。
1.3掃描所有信道上現(xiàn)有的BSS(圖4的步驟130)首先，AP會(huì)掃描所有信道上當(dāng)前存在的BSS，包括掃描預(yù)定的信道。參考圖5所示，為了檢測(cè)到存在的BSS，可以通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)有的MAC子層管理實(shí)體(MLME)業(yè)務(wù)，也稱為“掃描”業(yè)務(wù)和/或其變體來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。該業(yè)務(wù)是通過(guò)每個(gè)STA內(nèi)具有的工作站管理實(shí)體(SME)通過(guò)用管理原語(yǔ)“MLME-SCAN.request”向MLME提出請(qǐng)求，以請(qǐng)求檢測(cè)多個(gè)信道中的存在的BSS(注意，接入點(diǎn)本身也是一個(gè)特殊的工作站，能夠?yàn)殛P(guān)相工作站提供經(jīng)由無(wú)線介質(zhì)對(duì)分布業(yè)務(wù)的訪問(wèn))。
如圖6所示，為MIME-SCAN.request定義了許多原語(yǔ)參數(shù)，包括BBSType，表明要掃描哪種類型的BSS(此處應(yīng)當(dāng)是任何BSS)；BSSID，表明要掃描哪些BBS(此處應(yīng)當(dāng)為廣播BSSID)；SSID，表明要掃描哪些業(yè)務(wù)集(此處應(yīng)當(dāng)為廣播SSID)；ScanType，表明是主動(dòng)掃描(STA發(fā)送一個(gè)試探幀，并期待BSS響應(yīng))還是被動(dòng)掃描(STA只是偵聽(tīng)信道，試圖檢測(cè)到一些幀)；ProbeDelay，表明在主動(dòng)掃描期間，發(fā)送一個(gè)試探幀之前需要用的延時(shí)(單位為μs)。
ChannelList，表明需要被檢查的信道的列表；MinChannelTime，表明掃描時(shí)每個(gè)信道所用的最小時(shí)間(時(shí)間單位)；MaxChannelTime，表明掃描時(shí)每個(gè)信道所用的最大時(shí)間(時(shí)間單位)；參考圖7所示，由MIME將原語(yǔ)“MLME-SCAN.confirm”作為掃描結(jié)果返回給SME，其中包括對(duì)找到的所有BSS的完整描述。每個(gè)“BSSDescription”的組成在圖8中顯示。
例如，圖1的AP1會(huì)在掃描步驟中發(fā)現(xiàn)相鄰的BSS2，并能判斷BSS2的AP2是在執(zhí)行DFS，還是在其正常工作狀態(tài)。
1.4掃描預(yù)定信道上的BSS(圖4的步驟140)在掃描完所有信道上的BSS之后，AP會(huì)再一次掃描預(yù)定信道上的BSS?？赡軙?huì)發(fā)生當(dāng)AP1正在掃描所有信道上現(xiàn)有的BSS時(shí)，在完成預(yù)定信道的掃描之后且在掃描下一個(gè)信道之前，AP2以比AP1高的優(yōu)先級(jí)在預(yù)定信道起動(dòng)自動(dòng)信道選擇。因此，AP1不會(huì)檢測(cè)到AP2，且在其掃描完所有的信道之后開(kāi)始測(cè)量信道。當(dāng)AP2掃描預(yù)定的信道時(shí)，它發(fā)現(xiàn)AP1正在以較低的優(yōu)先級(jí)掃描信道。但是，當(dāng)AP2掃描完所有的信道時(shí)，它不知道AP1已經(jīng)開(kāi)始測(cè)量信道。因此AP2也開(kāi)始測(cè)量信道。此時(shí)，AP1和AP2同時(shí)在測(cè)量信道，它們可能會(huì)選擇同一個(gè)信道。
為了避免上述情況的發(fā)生，在接入點(diǎn)掃描完所有的信道時(shí)，應(yīng)當(dāng)再次掃描預(yù)定的信道。這樣，在AP1掃描完所有的信道之后，會(huì)再次掃描預(yù)定的信道，并會(huì)發(fā)現(xiàn)AP2已經(jīng)開(kāi)始以較高的優(yōu)先級(jí)掃描信道。從而直到AP2完成自動(dòng)的信道選擇時(shí)，AP1才會(huì)開(kāi)始測(cè)量信道。
1.5檢測(cè)測(cè)量SSID(圖4的步驟150)當(dāng)接入點(diǎn)掃描信道，發(fā)現(xiàn)相鄰BSS的測(cè)量SSID，即，該SSID包含有表示其接入點(diǎn)正在測(cè)量信道的預(yù)定ID，則該接入點(diǎn)可以判斷相鄰BSS的接入點(diǎn)正在測(cè)量信道。因此，該接入點(diǎn)必須等待，在相鄰的BSS完成DFS之后重新掃描信道。
1.6檢測(cè)掃描SSID(圖4的步驟160)當(dāng)BSS的接入點(diǎn)掃描信道，發(fā)現(xiàn)相鄰BSS的掃描SSID時(shí)，即，該SSID包含有表示其接入點(diǎn)正在掃描信道的預(yù)定ID，那么，如果該相鄰BSS被確定具有與所述BSS相同或者比其高的優(yōu)先級(jí)時(shí)，所述BSS的接入點(diǎn)必須等待，在相鄰BSS完成DFS之后，重新掃描信道。如果沒(méi)有相鄰BSS的優(yōu)先級(jí)被確定為與所述BSS的優(yōu)先級(jí)相同或者比其高時(shí)，那么所述BSS的優(yōu)先級(jí)是所有檢測(cè)到的正在掃描信道的BSS中最高的，允許它首先完成掃描。
1.7獲得現(xiàn)有工作BBS的掃描結(jié)果(圖4的步驟170)通過(guò)前述步驟掃描完所有信道和預(yù)定信道之后，所述BSS的接入點(diǎn)便知道其附近存在的所有BSS。然而，這些BSS中的某一些可能是以較低的優(yōu)先級(jí)正在掃描信道的接入點(diǎn)。這些BSS的信道信息是臨時(shí)的，在它們選擇好新信道后會(huì)被更新。因此，必須從這份BSS的列表中排除這些正在以較低的優(yōu)先級(jí)掃描信道的BSS。所檢測(cè)到的現(xiàn)有BSS列表是后面測(cè)量信道和選擇頻率的基礎(chǔ)。
2.測(cè)量信道(圖3的步驟200)在掃描完信道之后，接入點(diǎn)獲得一份現(xiàn)有BSS的列表，它可以根據(jù)這個(gè)BSS列表開(kāi)始測(cè)量信道。參考圖9所示，測(cè)量信道的步驟包括以下子步驟改為測(cè)量SSID；測(cè)量每個(gè)現(xiàn)有BSS的接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)；測(cè)量空閑信道評(píng)估(CCA)繁忙時(shí)段。
2.1改為測(cè)量SSID(圖9的步驟210)當(dāng)接入點(diǎn)開(kāi)始測(cè)量信道時(shí)，它首先將其SSID改為測(cè)量SSID并進(jìn)行廣播，使其它接入點(diǎn)可以檢測(cè)到該測(cè)量SSID，并且會(huì)等到當(dāng)前接入點(diǎn)選擇好信道之后才開(kāi)始掃描信道?？蛇x擇的是，AP也可以不在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播其SSID，而只是讓其它AP主動(dòng)來(lái)查詢。之后，AP對(duì)信道條件作出進(jìn)一步分析來(lái)選擇一個(gè)信道。特別是，確定每個(gè)現(xiàn)有BSS的接收信號(hào)強(qiáng)度如何以及每個(gè)被支持信道的繁忙程度如何。
2.2測(cè)量每個(gè)現(xiàn)有BSS的RSSI(圖9的步驟220)在該實(shí)施例中，使用接收信號(hào)強(qiáng)度來(lái)表明每個(gè)BSS的干擾水平。在步驟220中測(cè)量接收信號(hào)強(qiáng)度。802.11物理層定義了一個(gè)稱為接收信號(hào)強(qiáng)度指示的參數(shù)(RSSI)，其范圍從0到RSSI最大值。該參數(shù)可以由物理層測(cè)量，表示在用于接收當(dāng)前PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)的天線處觀察到的能量水平。在接收PLCP前導(dǎo)碼時(shí)測(cè)量RSSI。
2.3測(cè)量每個(gè)信道的CCA繁忙度(圖9的步驟230)除了測(cè)量其它BSS的干擾，也應(yīng)該測(cè)量非802.11兼容設(shè)備的噪聲。廣為人知的是，如果另外有一個(gè)遵循不同標(biāo)準(zhǔn)，例如，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，在與AP相同或相近的頻率上工作，那么AP與相關(guān)STA之間的通信便會(huì)受到干擾。如果信道中有一個(gè)干擾的非802.11(或相異的)設(shè)備，AP便不能夠正確地從設(shè)備接收信號(hào)。但是如果相異的設(shè)備的信號(hào)功率高于一個(gè)臨界值(例如，802.11b的物理層MIB dot11EDThreshold或802.1a的dot11Threshold)，通過(guò)用現(xiàn)有的802.11物理層標(biāo)準(zhǔn)下的PHY-CCA.indication(繁忙)參數(shù)可以檢測(cè)出該信道處于繁忙狀態(tài)。因此，如果AP發(fā)現(xiàn)信道在一段時(shí)間內(nèi)始終處于繁忙狀態(tài)而AP卻接收不到任何有意義的MAC幀(由PHY-RXSTART.indication和PHY-RXEND.indication表示)時(shí)，便可以判定在該信道上存在一個(gè)非802.11兼容的設(shè)備如上所述，CCA繁忙意味著該信道不可用，因?yàn)榱硗庖粋€(gè)設(shè)備(802.11的或非802.11的)正在使用該信道。因此，可以使用CCA繁忙比率(信道繁忙的時(shí)間與檢測(cè)時(shí)間之比)來(lái)衡量一個(gè)信道受到干擾的嚴(yán)重程度。
3.選擇一個(gè)新的信道(圖3的步驟300)顯然，AP應(yīng)該選擇被其它設(shè)備(802.11的或非802.11的)干擾最小的最優(yōu)信道。對(duì)于每個(gè)信道而言，RSSI和/或CCA繁忙時(shí)段可以用于測(cè)量干擾水平。
當(dāng)兩個(gè)BSS使用同一個(gè)信道時(shí)，它們會(huì)互相干擾。實(shí)際上，由于信道的能量會(huì)擴(kuò)散到相鄰信道，相鄰信道上的兩個(gè)BSS也會(huì)互相干擾。例如，在直序擴(kuò)頻(DSSS)系統(tǒng)(802.11 DSSS PHY)系統(tǒng)中，如果使用不同信道的相鄰BSS的中心頻率距離小于22MHz，那么它們就會(huì)受到干擾。因此，對(duì)于每個(gè)檢測(cè)到有BSS的信道而言，AP也會(huì)計(jì)算其相鄰信道的RSSI。應(yīng)當(dāng)注意的是，如何計(jì)算相鄰信道RSSI是由具體實(shí)現(xiàn)方式而定的，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的各種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在計(jì)算完每個(gè)信道的RSSI之后，AP會(huì)確定具有最小干擾的特定信道，最小干擾不僅是指來(lái)自于其它BSS的干擾，而且包括來(lái)自其它非802.11的無(wú)線設(shè)備的干擾。如何由RSSI和/或CCA繁忙時(shí)段測(cè)量干擾水平是由具體實(shí)現(xiàn)方式而定的。
4.切換到選中的信道(圖3的步驟400)在AP選擇好一個(gè)被其它設(shè)備干擾最小的信道之后，它會(huì)通過(guò)改變載頻來(lái)切換到選中的信道。最后，如果AP在圖3的步驟100(掃描信道)和步驟200(測(cè)量信道)中改變了它的SSID時(shí)，它應(yīng)當(dāng)恢復(fù)其原始的SSID。
從前面的敘述可見(jiàn)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，許多相鄰的接入點(diǎn)可以相互知道，并能夠智能地選擇最優(yōu)信道，甚至是接入點(diǎn)同時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)信道選擇時(shí)。另外，本發(fā)明不需要對(duì)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行任何修改，且不需要修改無(wú)線工作站的實(shí)現(xiàn)。
因此，在描述了一種確定在WLAN系統(tǒng)中使用的信道的自動(dòng)信道選擇方法優(yōu)選實(shí)施例后，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，很顯然本發(fā)明具有某些優(yōu)點(diǎn)。前面的描述只是一個(gè)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地知道能夠提供與這個(gè)實(shí)施例類似功能的可替換布局，而不偏離本發(fā)明的基本原理或范圍。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)中由主無(wú)線設(shè)備建立的基本業(yè)務(wù)集(BSS)的動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)方法，該方法包括步驟—確定所述BSS是否需要使用一個(gè)新信道；—當(dāng)確定所述BSS需要使用一個(gè)新信道時(shí)，掃描所有的信道；—測(cè)量多個(gè)信道的信道質(zhì)量；—基于信道質(zhì)量參數(shù)選擇一個(gè)信道；特征在于掃描步驟是由所述主無(wú)線設(shè)備來(lái)執(zhí)行，以檢測(cè)是否存在其它相鄰且正在執(zhí)行DFS的BSS，以獲得一份現(xiàn)有BSS列表，而且只有當(dāng)所述主無(wú)線設(shè)備的優(yōu)先級(jí)是所有檢測(cè)到的正在執(zhí)行DFS的BSS中的最高值時(shí)，才完成掃描步驟；和測(cè)量步驟，是在完成掃描步驟之后，由所述主無(wú)線設(shè)備基于所有可用信道和所述現(xiàn)有BSS列表來(lái)執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，特征在于該方法進(jìn)一步包括將所述BSS切換到新信道的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，特征在于，如果發(fā)生下面的情況中的一種，便可以確定需要使用一個(gè)新信道—所述主無(wú)線設(shè)備上電；—所述主無(wú)線設(shè)備由管理員啟動(dòng)DFS；—所述主無(wú)線設(shè)備的BSS與其它BSS相重疊以致信號(hào)受到干擾；以及—所述主無(wú)線設(shè)備的信號(hào)被其它非WLAN的無(wú)線通信設(shè)備所干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3中的方法，特征在于掃描步驟包括子步驟—將所述主無(wú)線設(shè)備切換到預(yù)定的信道；—將所述主無(wú)線設(shè)備的原始SSID改為包含特定優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)的掃描SSID；—掃描所有的信道，以檢測(cè)是否存在其它相鄰且正在執(zhí)行DFS的BSS；—掃描預(yù)定的信道，以檢測(cè)是否存在其它相鄰且正在執(zhí)行DFS的BSS；以及—在完成檢測(cè)之后獲得一份現(xiàn)有BSS的列表。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，特征在于該掃描步驟進(jìn)一步包括步驟—當(dāng)檢測(cè)到其它無(wú)線設(shè)備正在測(cè)量信道或正在以比所述主無(wú)線設(shè)備更高的優(yōu)先級(jí)掃描信道時(shí)，所述主無(wú)線設(shè)備將一直等待到檢測(cè)到的無(wú)線設(shè)備完成DFS，然后再次掃描所有的信道和預(yù)定的信道，以檢測(cè)是否存在其它相鄰且正在執(zhí)行DFS的BSS。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，特征在于該掃描步驟進(jìn)一步包括步驟—當(dāng)檢測(cè)到的其它無(wú)線設(shè)備中任一無(wú)線設(shè)備被確定正在以同樣的優(yōu)先級(jí)掃描信道時(shí)，所述主無(wú)線設(shè)備將重新配置SSID，以產(chǎn)生包含新優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)的掃描SSID；—為所述主無(wú)線設(shè)備重新配置SSID后，將重新掃描所有的信道和預(yù)定的信道，以檢測(cè)是否存在其它相鄰且正在執(zhí)行DFS的BSS。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，特征在于所獲得的現(xiàn)有BSS列表中排除了所有正在執(zhí)行DFS的BSS。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一權(quán)利要求的方法，特征在于，所述掃描SSID包括兩部分，第一部分標(biāo)識(shí)了所述主無(wú)線設(shè)備的工作狀態(tài)，第二部分標(biāo)識(shí)了所述主無(wú)線設(shè)備執(zhí)行掃描操作的優(yōu)先級(jí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3中的方法，特征在于測(cè)量步驟包括子步驟—將所述掃描SSID改為測(cè)量SSID；以及—基于現(xiàn)有的BSS的結(jié)果，測(cè)量多個(gè)信道的信道質(zhì)量參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中的方法，特征在于所述測(cè)量SSID至少包括一個(gè)標(biāo)識(shí)所述主無(wú)線設(shè)備的測(cè)量狀態(tài)的部分。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，特征在于該信道質(zhì)量參數(shù)包括接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI和空閑信道評(píng)估CCA的繁忙時(shí)段。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，特征在于選擇信道的步驟是基于，對(duì)信道質(zhì)量的干擾最小，或者符合在無(wú)線通信中應(yīng)用的其它常規(guī)需求。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)中由主無(wú)線設(shè)備建立的基本業(yè)務(wù)集(BSS)的動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)方法。該方法包括步驟確定步驟，確定所述BSS是否需要一個(gè)新信道；掃描步驟，由所述主無(wú)線設(shè)備執(zhí)行，掃描所有的信道，以檢測(cè)是否存在其它相鄰且正在執(zhí)行DFS的BSS；測(cè)量步驟，由所述主無(wú)線設(shè)備基于對(duì)現(xiàn)有BSS進(jìn)行掃描的結(jié)果來(lái)執(zhí)行，測(cè)量多個(gè)信道的信道質(zhì)量；選擇信道的步驟，基于信道質(zhì)量參數(shù)選擇一個(gè)信道。本發(fā)明有利地提供一種動(dòng)態(tài)頻率選擇方法，而不對(duì)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行任何修改，也無(wú)需修改無(wú)線工作站。
文檔編號(hào)H04W72/02GK1992978SQ20061016816
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者宋建平, 張軍彪, 李明 申請(qǐng)人:湯姆遜許可公司