专利名称：无线局域网中选择接入点的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在无线局域网中选择接入点的方法和装置，特别是，涉及在无线局域网中的关联(Association)和重关联(Reassociation)过程中选择接入点(AP，Access Point)的方法和装置，能够通过使无线终端在可用的信道上分别测量信道的繁忙程度，来估计在接入该AP时由隐藏终端带来的影响，从而减少上行分组的碰撞，并提高无线局域网的整体性能。
背景技术：
随着标准化进程的不断推进，无线局域网(WLAN，Wireless Local AreaNetwork)因其低成本和高传输速率等特点，开始被广泛地应用在企业、办公室等公共热点地区，来提供因特网的高速无线接入服务。特别是在WLAN的大规模应用中，多个无线局域网的基本单元(cell小区)，也就是IEEE802.11标准中定义的基本业务组(BSS，Basic Service Set)，会重叠在一起来实现无缝覆盖，这样就产生了BSS，也就是AP的选择问题。
在无线局域网的标准中，应用最为广泛的是IEEE802.11系列。IEEE802.11系列通常以两种不同的网络结构形式出现。一种是不存在无线接入点(AP)的自组织方式的WLAN，其中所有的无线终端之间直接进行通信；另一种是架构式的WLAN，其基本单元是包含一个无线接入点和多个无线终端的基本业务组(BSS)。在架构式WLAN中，所有无线终端通过AP实现网内终端间的通信，并且多个BSS可以构成扩展业务组(ESS)以实现覆盖范围的扩展。
在当前的无线局域网中，由于存在着多个覆盖重叠的区域，因此每一个无线终端在进入WLAN的服务区域时需要进行接入点选择，以确定接入哪个小区。为此，无线终端在进入WLAN的服务区域时会依次扫描无线信道来检测其附近是否存在可用的接入点(AP)，并且通常选择具有最强接收信号能量指示(RSSI)的AP与之关联(Association)，从而加入该AP所在的BSS。
图1示出了无线终端在无线局域网中选择接入点的示意图。如图1所示，接入点AP1和接入点AP2分别工作在两个非重叠的信道。无线终端MT1是与AP1关联的无线终端，无线终端MT2是与AP2关联的无线终端。当用户MT3进入WLAN时，分别扫描可用的无线信道，通过接收到的来自AP1和AP2的最强接收信号能量指示(RSSI)来决定选择想要加入的BSS。IEEE802.11标准中定义了两种信道扫描方式，即，被动扫描和主动扫描(如图2所示)。被动扫描是指无线终端依次侦听各无线信道，通过检测来自AP的周期性发送的信标(Beacon)分组能量来选择接入点(如图2a所示)。信标分组包括当前小区中的一些特定的信息。用户可以从接收到的信标分组中提取有关的信息，例如，该小区支持的速率组、信道利用率等信息。主动扫描是指无线终端在进入WLAN后，依次在各无线信道上发送探测请求分组(Probe Request)。接入点AP在接收到该分组后回应探测应答(Probe Response)分组。探测应答分组中包含相应小区中的有关信息。无线终端通过检测来自探测应答分组的能量来选择接入点(如图2b所示)。
此外，随着网络的动态变化，无线终端在已经关联的BSS内的通信状况也会发生变化，当无线终端的服务质量得不到保障时，需要对AP进行重关联，这同样存在着接入点的选择问题。
上述接入点选择的过程虽然简单易于实现，但这种方法只考虑了新接入节点的自身状况。当两个BSS的业务载荷分配不均匀时，选择信号能量最强的AP会加重业务密度较大的BSS载荷，从而造成系统整体性能的下降。为此，已经提出了更有效的AP选择的方法。
在最常用的802.11的产品中通常采用最强接收信号能量指示(RSSI)的判决方法来选择接入点。就是说，当一个移动节点能够检测到两个以上的接入点时，根据接收的信号能量指示来选择具有最大RSSI的接入点。该方法的问题在于，当两个小区的载荷不同时，可能会出现一个小区非常拥堵，而另一个小区却很空闲，从而造成各个BSS不公平的情况。
因此，出现了一些利用载荷来选择AP的现有技术。S.Misra and A.Baneriee发表的题为“A Novel Load Sensitive Algorithm for AP selection in4G Networks”的文章(参见CODEC 2003，Calcutta，INDIA，2003)提出了考虑载荷的AP选择方法，其中每个无线终端选择当前载荷最小并且处在无线终端移动方向上的接入点。Hyun-woo Lee等人发表的题为“Performance of an efficient method for association admission control inpublic wireless LAN systems”的文章(参见VTC2004-Fall)也考虑了载荷的因素。该文章揭示了通过在信标和探测应答分组中插入当前BSS内无线终端的数目和业务量(比特/秒)来选择较好的接入点。另外，S.Vasudevan，K.Papagiannaki，C.Diot，J.Kurose，和D.Towsley发表的题为“FacilitatingAccess Point Selection in IEEE 802.11 Wireless Networks”的文章(参见ACM Internet Measurement Conference，New Orleans，LA，October，2005)提出了利用信标分组中的时间戳和目标信标发送时刻(TBTT)的差来估测可能获得的带宽的方法。但是这种预测的前提是信标分组和数据分组以同样的优先级传输。然而，信标分组实际上是优先于数据发送的，这就造成了预测不准确。T. Korakis等人发表的题为“Link Quality based AssociationMechanism in IEEE 802.11h compliant.Wireless LANs”的文章(参见inWorkshop on Resource Allocation in Wireless.Networks(RAWNET)，April2005.)也提出考虑双向链路速率来预测可用带宽。但是这种方法只适用于点协调功能(PCF，Point Coordination Function)的媒体接入控制(MAC，Medium Access Control)，对于无线局域网产品中广泛应用的分布式协调功能(DCF，Distributed Coordination Function)并不适用。
与最大RSSI方法相比，以上这些方法考虑了载荷、运动方向、双向传输等更多因素，在某些场景下能够提供更好的系统性能。但是，上面提到的这些现有技术都没有考虑由于节点分布带来的影响。在一个小区中，在下行链路方向，一个接入点能够侦听到其所覆盖范围内所有的无线终端，但是在上行链路方向，无线终端却不能侦听到隐藏终端的存在，当互为隐藏终端的节点同时发送数据分组时，会在接收节点处造成碰撞，因此，隐藏终端会比非隐藏终端造成更为严重的性能下降。
图3示出了在一个BSS环境下系统吞吐量随着无线终端的数目增加而改变的情况。从图3中可以看出，在存在隐藏终端时，节点数目的增加会造成上行吞吐量的明显下降。因此，需要考虑节点分布情况，利用AP发送的下行信息来估测由于隐藏终端带来的影响，从而选择隐藏终端影响最小的接入点进行关联/重关联。
考虑到架构式WLAN的广泛应用和可扩展性，需要面向架构式WLAN，研究在大规模应用环境下当无线终端检测到多个AP时的选择问题。由于IEEE802.11(参见“ANSI/IEEE Std 802.11-1999 Wireless LANMedium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications”，1999)标准中定义了多条信道，通常采用非重叠的信道(比如在北美采用了信道1，6，11)来避免相邻BSS之间的干扰，因此这里也假定无线终端检测到的多个BSS工作于不同的非重叠信道，也即不存在相邻小区间的干扰。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种在无线局域网中选择接入点(AP，Access Point)的方法和装置，能够通过无线终端在可用的信道上分别测量信道繁忙程度，来估计在接入该AP时由于隐藏终端带来的影响，从而减少上行分组的碰撞，提高无线局域网的整体性能。
根据本发明的一个方面，提供一种在无线网络中选择接入点的方法，包括步骤a.无线终端对网络中的信道执行信道扫描，接收从接入点发送的信道信息，并从该信息中取出信道利用率uk；b.根据接收到的信道信息来确定当前信道可支持的最大数据传输速率vk；c.统计在所述扫描时间间隔内的信道占用概率rk根据所述信道利用率uk、所述最大数据传输速率vk、和所述信道占用概率rk来计算隐藏终端影响因子fk；d.对无线终端可接入的所有信道执行上述步骤a至步骤c，并选择与所计算的隐藏终端影响因子fk中最小并不为无穷大的值所对应的接入点AP，并加入所选择的接入点所在的基本业务组。
根据本发明的另一个方面，提供一种在无线网络中选择接入点的方法，包括步骤a.无线终端向网络中的接入点发送探测请求分组，并接收接入点发回的探测应答信息，并从该信息中取出信道利用率uk；b.根据接收到的信道信息来确定当前信道可支持的最大数据传输速率vk；c.统计在所述扫描时间间隔内的信道占用概率rk，根据所述信道利用率uk、所述最大数据传输速率vk、和所述信道占用概率rk来计算隐藏终端影响因子fk；d.对无线终端可接入的所有信道执行上述步骤a至步骤c，并选择与所计算的隐藏终端影响因子fk中最小并不为无穷大的值所对应的接入点AP，并加入所选择的接入点所在的基本业务组。
根据本发明的再一个方面，提供一种在无线网络中选择接入点的装置，包括信道扫描装置，用于对网络中的信道执行信道扫描，接收从接入点发送的信道信息；判决装置，用于从信道扫描装置接收的信息中取出信道利用率uk，并根据接收到的信道信息来确定当前信道可支持的最大数据传输速率vk；计算存储装置，用于存储判决装置获得的信道利用率uk、最大数据传输速率vk、并统计在扫描时间间隔内的信道占用概率rk，和根据所述信道利用率uk、所述最大数据传输速率vk、和所述信道占用概率rk来计算隐藏终端影响因子fk；接入点选择装置，用于根据计算存储装置针对每个信道计算的fk来选择接入点；发送/接收装置，用于根据接入点选择装置选择的结果来改变接入的信道，并在无线接口上发送和接收信息。
根据本发明的再一个方面，提供一种在无线网络中选择接入点的方法，包括步骤在无线网络中接收指示信道使用状况的信息；从接收的信息中获取信道利用率uk，并确定可支持的最大数据传输速率vk；在扫描时间大于或等于最小扫描时间时统计该无线终端侦听到的信道占用比例rk；根据以上的值计算fk，并选择与所计算的fk中最小并不为无穷大的的值所对应的接入点AP，并加入所选择的接入点所在的基本业务组。
根据本发明，由于基于现有的无线局域网标准IEEE802.11协议，并且不需改变IEEE802.11e现有的帧格式，因此易于实现并具有较好的后向兼容性。
通过下面结合
本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中 图1是表示无线终端在无线局域网中选择接入点的示意图； 图2a和2b是说明无线局域网中无线终端与接入点建立关联的过程的示意图； 图3示意性地说明在BSS环境下，系统吞吐量随着无线终端的数量增加而改变的情况； 图4示出了根据本发明实施例使用的信标和探测应答分组的帧格式中与信道利用率相关的字段的示意图； 图5示出了根据本发明实施例在无线局域网中选择无线接入点的过程的流程图； 图6是表示根据本发明实施例在无线局域网中选择无线接入点的装置的配置方框图； 图7是说明根据本发明在选择接入点时执行的一种信道扫描模式的时序图的一个实例； 图8是说明根据本发明在选择接入点时执行的一种信道扫描模式的时序图的另一个实例；和 图9是说明根据本发明在选择接入点时执行的另一种信道扫描模式的时序图的一个实例。
具体实施例方式 下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。
根据本发明，需要使无线终端接入由隐藏终端造成的影响最小的小区。本发明的方法包括初始关联和重关联两部分。初始关联是指当无线终端最初接入WLAN采用上述被动或主动扫描模式来选择一个接入点。随着时间的推移，网络中的节点分布在不断变化。因此无线终端需要更新其接入点以完成进一步的优化。如果接入点基于IEEE802.1 1协议，则需要在下行链路的信标和探测应答分组中加入指示信道利用率的信息段；如果接入点支持IEEE802.11e协议，则不需要改动信标和探测应答分组。
图4示出了基于802.11e标准定义的信标和探测应答分组的帧格式中的业务质量基本业务组载荷元素(QBSS Load Element)的示意图。图4所示的是其中能力信息(capability information)中所包含的内容。当前的格式中包含元素ID字段，长度(length)字段，站数目(station count)字段，信道利用率(channel utilization)以及可用接入容量字段(available admissioncapacity)字段。其中信道利用率就是本发明中需要从接入点的信道信息中获取的信道利用率uk。因此，本发明的方法在IEEE802.11e系统中不需要增加新的域或改变帧格式。另一方面，如果该接入点是传统的IEEE802.11的接入点，那么需要在其信标和探测应答分组中的预留资源中加入指示信道利用率的信道利用(channel utilization)信息。应该指出，本发明不限于此，也可以采用类似的方法来指示信道利用率。
无线终端可以通过被动扫描或主动扫描信道的方式来提取信标或探测应答分组中指示信道利用率的信息。
下面结合图5详细描述无线终端选择接入点的过程。图5示出了根据本发明实施例在无线局域网中选择无线接入点的过程的流程图。首先，在步骤S501，当无线终端进入WLAN的服务区域内时，该无线终端进行参量初始化并依次扫描信道，其中k表示当前准备扫描的信道序号，uk为该信道的信道利用率，N为该无线终端支持的可用信道总数。在初始化时，可以将当前扫描的信道序号k设定为1，uk设定为负1，以表示无线终端还没有接收到有关信道利用率的信息。在步骤S502，判断已经扫描的信道数量是否超过了该无线终端支持的可用信道总数。当已经扫描的信道数量未超过可用信道总数时(步骤S502中为“否”)时，流程进行到步骤S503进行信道扫描，该步骤包括被动扫描和主动扫描两种方式(参考图2)如果是被动扫描，则该无线终端侦听该信道以检测是否收到信标分组；如果是主动扫描，那么无线终端在侦听到信道空闲后发送探测请求分组(ProbeRequest)并等待回应探测应答分组。此后，在步骤504，判断是否成功接收到来自AP的信标分组或探测应答分组。当成功接收到来自AP的信标分组或探测应答分组时，在步骤S505，从这些分组的能力信息(capabilityinformation)元素中提取信道利用率字段的信息，记录或更新为uk。接下来，在步骤S506，估测该无线终端可支持的最高数据传输速率vk。作为实例，可以根据接收到的信标或探测应答分组的能量或者接收载波信号干扰噪声比(SINR)来估测该无线终端可支持的最高数据传输速率vk，并在步骤S507判断当前扫描时间是否达到最小扫描时间Tmin。如果是，流程进行到步骤S508，统计在扫描该信道的时间内侦听到的信道占用比例，记录为rk，并在步骤S509按照下面的公式(1)估算可以接入度量值，即隐藏终端影响因子fk。
fk＝max(0，Ldata/vk*(uk-rk)) (1) 其中Ldata是该无线终端准备发送的数据分组的平均长度。此后，在步骤S510，将k的值加1，并返回步骤S502以准备扫描下一个信道。
在步骤S509中计算的公式(1)中，uk可以反映出当前小区中的载荷状况，也就是信道被占用的比率，rk表示该无线终端可以侦听到的周围节点，即非隐藏节点，占用信道的时间。因此，(uk-rk)项实际上就是隐藏终端产生的、而该无线终端目前听不到的信道占用情况。通过该差值可以预测隐藏终端的情况。另外，在传输过程中，待发送数据分组的传输时间也会对传输造成影响。传输时间越长，来自隐藏终端的分组产生碰撞的概率就会越大，受到隐藏终端的影响可能也就越大。因此用待发送数据的长度与可支持的最高数据传输速率vk(由接收能量或SINR决定)之比“Ldata/vk”，也就是数据分组的传输时间，来评估隐藏终端带来的影响。无线终端离AP越近，无线终端接收到的信号电平或载波干扰噪声比(SINR)越大，该无线终端支持的数据传输速率vk就越大，“Ldata/vk”项就越小；同样，待发数据分组的长度越短，其“Ldata/vk”项也越小，这样无线终端接入该接入点的可能性就越大。
另外，在步骤S507中，如果当前扫描时间小于最小扫描时间Tmin，则返回到步骤S503继续扫描该信道。应该指出，最小扫描时间Tmin的设定取决于信标周期长度、数据分组长度、数据分组的传输速率以及当前BSS内的无线终端数目、业务分布等情况，其设定值应满足在该扫描时间内能得到信道较为稳定的传输状况。Tmin越大，信道占用率的统计就越准确，但会带来接入时延的增加；Tmin越小，统计的误差就越大，但接入的时延会降低。在应用中可以通过仿真、环境或具体要求来设定合适的值。
回到步骤S504，如果无线终端在信道扫描过程中没有成功接收到信标或探测应答分组，这包括接收到数据但未能成功接收，以及在发送探测请求分组后的门限时间内未接收到任何数据，流程则转到步骤S511，检测uk是否大于或等于零，如果是则表明该终端在该信道扫描期间内曾经接收到信标或探测应答分组。此时，流程转到步骤S507，在扫描时间达到最小扫描时间Tmin时计算信道占用比例。如果步骤S511判断结果为“否”，即uk小于零，表明该无线终端在本次信道扫描期间没有收到过信标或探测应答分组。此时，流程进入步骤S512，判断是否达到最大扫描时间Tmax。如果仍未达到最大扫描时间，流程返回到步骤S503，继续扫描第k个信道，在被动扫描方式下继续侦听，在主动扫描方式下则按照基本MAC接入过程重发探测请求分组，重复上述过程。如果在步骤S512判断扫描时间已经达到最大扫描时间Tmax，则在步骤S513中设定fk为无穷大，表明该信道不可用。此后，流程进行到步骤S510，将k的值加1，并返回步骤S502以准备扫描下一个信道。
当无线终端扫描完所有的无线信道时(步骤S502中为“是”)，流程进行到步骤S514，选择fk值最小并且不为无穷大的接入点与之关联，并加入该基本业务组。
图6是表示根据本发明实施例在无线局域网中选择无线接入点的装置的配置方框图。下面详细描述本发明选择无线接入点的装置的配置实施例。
为了避免将本发明与现有技术混淆，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，而只描述与本发明有关的部分。本领域技术人员可以理解， 所述选择接入点的装置包含在无线终端中。根据本发明的选择接入点的装置包括发送/接收装置61，信道扫描装置62，接入点选择装置63，判决装置64，和计算存储装置65。发送/接收装置61根据信道扫描装置62和接入点选择装置63输出的结果来改变信道，在无线接口上发送和接收信息。信道扫描装置62扫描信道的状态并将扫描结果送至判决装置64。另外，在信道扫描装置62指示开始扫描到一个新的信道时，对计算存储装置65进行参量的初始化，并改变发送/接收装置61操作的信道。判决装置64接收来自信道扫描装置62的结果并做出判断。当信道扫描装置62在扫描过程中接收到非噪声信息或者在发送探测请求分组后的门限时间内未接收到任何数据时，判决装置64判断信道扫描装置62是否正确收到了信标或探测应答分组。如果是信标或探测应答分组，则把该分组送入计算存储装置65进行处理。否则，判决装置64进一步检测当前计算存储装置65中该信道上的uk是否为零。如果是，则指示信道扫描装置62继续扫描信道，直到判决装置64判断扫描时间大于或等于最小扫描时间为止。此时，判决装置64通知计算存储装置65计算上述相关信息。如果uk不为零，则继续判断扫描时间是否已达到最大扫描时间。在已经达到最大扫描时间的条件下通知计算存储装置65将信道占用比例fk设定为无穷大。否则，指示信道扫描装置62继续扫描信道，在被动扫描方式下继续侦听，在主动扫描方式下则按照基本MAC接入过程重发探测请求分组，重复上述过程。此外，判决装置64还接收计算存储装置65计算的信息，判断是否已扫描完所有的信道。如果是，则指示信道扫描装置62扫描下一个信道。否则，指示接入点选择装置63根据计算存储装置65所计算的fk来选择接入点。
当判决装置64指示成功收到信标分组或探测应答分组时，从这些分组中提取信道利用率uk并根据接收到这些分组的能量来确定最大可支持的数据传输速率vk，并将这些结果送入计算存储装置65。当判决装置64指示扫描时间大于或等于Tmin时，计算存储装置65计算信道占用比例rk，以及根据已有的uk、vk计算fk＝max(0，Ldata/vk*(uk-rk))。当判决装置64指示扫描时间大于或等于Tmax时，计算存储装置65设定fk＝inf(无限大)。当判决装置64指示已经扫描完所有的信道时，指示接入点选择装置63选择接入点。接入点选择装置63根据计算存储装置65提供的信息，选择fk值最小且不为无穷大的接入点准备接入，通知发送/接收装置61工作在该接入点工作的信道上。
在无线终端接入网络之后，可以根据网络中的状态改变工作信道，利用上述过程重新选择接入点，即进行重关联。
根据本发明，当某个无线终端有关联或重关联的请求时，依次扫描各信道，从接收到的信标或探测应答分组中获取信道利用率信息uk，并根据收到的分组能量或SINR确定可支持的最大数据传输速率vk，在扫描时间大于或等于最小扫描时间时统计该无线终端侦听到的信道占用比例rk，根据以上的值计算fk＝max(0，Ldata/vk*(uk-rk))，在所有信道扫描完毕后选择具有最小fk并且fk不为无穷大的信道进行接入。
图7是说明根据本发明的一个实例，以被动信道扫描模式选择接入点时的时序图。
在此，以两个接入点为例进行说明，可以理解，本发明的方法可以应用任何数量的接入点，而没有特定限制。可以假设接入点AP1和AP2分别工作于非重叠信道CH1和CH2上，并且以固定的信标间隔周期性地发送信标分组Beacon。根据IEEE802.11协议，当接入点在目标信标发送时刻(TBTT，Target Beacon Transmission Time)检测到信道忙时，应当延迟到信道空闲后发送信标分组。因此，接入点AP1和AP2发送信标分组Beacon的时间间隔是在固定信标间隔的上下浮动的。
如图7所示，在T1时刻，无线终端MT因其进入WLAN网络，或服务质量变差等原因产生接入点选择或重新选择的请求。此时，无线终端MT利用信道扫描装置62对参数进行初始化并开始扫描CH1。在T2时刻，无线终端MT通过判决装置64判断信道扫描装置62成功地接收到来自AP1的信标分组，从该分组中取出信道利用率u1，并提供给计算存储装置65保存在其中。与此同时，判决装置64还根据接收到的信标分组的能量来决定可支持的最大数据传输速率v1并保存在计算存储装置65中。在完成上述信息提取并确定了可支持的最大数据传输速率v1后，判决装置64检测扫描时间是否大于或等于最小扫描时间Tmin，如图7所示，由于(T2-T1)＞Tmin，所以判决装置64通知计算存储装置65统计在T1到T2的时间间隔内的信道占用概率r1，并根据统计的信道占用概率r1来计算f1＝max(0，Ldata/v1*(u1-r1))。此后，判决装置64在检测到未扫描完所有信道时，通知信道扫描装置62开始扫描下一个信道CH2。
在T3时刻，无线终端MT通过判决装置64判断成功接收到来自AP2的信标分组，从中取出信道利用率u2并将其保存在计算存储装置中，同时根据接收到的信标分组的能量决定可支持的最大数据传输速率v2并将其保存在计算存储装置65中。此后，判决装置检测扫描时间是否大于或等于最小扫描时间Tmin。如图7所示，由于(T3-T2)＜Tmin，于是判决装置64继续扫描信道直到T4时刻，满足(T4-T2)＝Tmin. 在T4时刻，无线终端MT通过判决装置64通知计算存储装置65统计在T2到T4的时间间隔中的信道占用概率r2，并计算f2＝max(0，Ldata/v2*(u2-r2))。此后，判决装置64检测到已经扫描完所有的信道，于是通知接入点选择装置63根据计算存储装置65的计算结果选择f1，f2中最小的值所对应的接入点AP。此处，如果f1和f2相等，则随机或按照其他已有的AP选择方法，比如最大RSSI，最小载荷等，选择一个AP。
在T4时刻接入点选择完毕之后，无线终端MT发起关联或重关联建立请求(Association Request/Reassociation Request)。在成功收到关联或重关联应答分组(Association Response/Reassociation Response)后加入被选择的接入点所在的基本业务组。
图8是说明根据本发明以被动信道扫描模式选择接入点的另一个实例的时序图。
与图7所示的实例类似，在T1时刻，无线终端MT利用信道扫描装置62进行参数初始化并开始扫描CH1。在T2时刻，无线终端MT通过信道扫描装置62接收到数据，但判决装置64判断该数据未能成功接收，于是检测计算存储装置65中对应于当前信道的利用率uk是否大于零，由于在信道扫描期间未曾成功接收到信标分组，因此uk仍为初始值-1。接下来无线终端继续扫描信道，直到达到最大扫描时间Tmax。在T3时刻，无线终端MT的判断装置64指示达到最大扫描时间Tmax，于是通知计算存储装置65设定f1为无穷大。此后，判决装置64检测到还有未扫描的信道，于是通知信道扫描装置62开始扫描下一信道CH2。此后的T3到T5时刻的操作与图7所示的实例中T2到T4时刻的操作相同，在此省略对其的说明。接下来，在T5时刻，针对信道CH2，无线终端MT通过判决装置64通知计算存储装置65统计在T3到T5的时间间隔内的信道占用概率r2，并计算f2＝max(0，Ldata/v2*(u2-r2))。此后，判决装置64检测到已经扫描完所有的信道，于是通知接入点选择装置63根据计算存储装置65的计算结果选择f1，f2中最小的值对应的接入点AP。由于f1为无穷大，因此只能选择AP2。此时，无线终端MT发起关联或重关联建立请求(AssociationRequest/Reassociation Request)。在成功收到关联或重关联应答分组(Association Response/Reassociation Response)后加入被选择的接入点所在的基本业务组。
图9是说明根据本发明另一个实施例，以主动信道扫描模式选择接入点时的时序图。
在T1时刻，无线终端MT因进入WLAN网络，或服务质量变差等原因产生接入点选择或重新选择的请求。此时，无线终端MT利用信道扫描装置62进行参数初始化，并在检测到CH1空闲的情况下依据媒体接入控制协议在CH1上发送探测请求分组(P_Req，Probe Request)。在T2时刻，接入点AP1成功接收到来自无线终端MT的探测请求分组，并响应接收到的分组，发送探测应答分组(P_Res，Probe Response)。探测应答分组中包含当前信道的利用率信息u1。在T3时刻，无线终端MT通过判决装置64检测到成功接收到来自MT的探测应答分组，并回应肯定应答分组(ACK)，同时利用判决装置64取出信道利用率u1并将其保存在计算存储装置65中。另外，判决装置64根据接收到的探测应答分组的能量来决定可支持的最大数据传输速率v1并将其保存在计算存储装置65中。在T4时刻，无线终端MT发送ACK分组完毕，通过判决装置64判断扫描时间是否大于或等于最小扫描时间Tmin，由于(T4-T1)＞Tmin，所以判决装置通知计算存储装置65统计在T1到T4的时间间隔内的信道占用概率r1，并计算f1＝max(0，Ldata/v1*(u1-r1))的值。此后，判决装置64在检测到未扫描完所有信道时，通知信道扫描装置62开始扫描下一信道CH2。
在T5时刻，无线终端MT检测到CH2空闲，在信道CH2发送探测请求分组。此后的探测应答分组，肯定应答分组的发送与T1到T4时刻内的上述过程相同，在此省略对其的描述。此后，在T6时刻，无线终端MT发送回应肯定应答ACK分组完毕，并通过判决装置64判断出扫描时间小于最小扫描时间Tmin，即(T6-T4)＜Tmin，于是判决装置64通知信道扫描装置62继续扫描信道，直到T7时刻，满足(T7-T4)＝Tmin。在T7时刻，无线终端MT通过判决装置64通知计算存储装置65统计在T4到T7时间间隔内的信道占用概率r2，并计算f2＝max(0，Ldata/v2*(u2-r2))的值。此后，判决装置64检测到已经扫描完所有的信道，于是通知接入点选择装置63根据计算存储装置65的计算结果选择f1，f2中最小的值对应的接入点AP。此处，如果f1和f2相等，则随机或按照其他已有的AP选择方法，比如最大RSSI，最小载荷等，选择一个AP。在T7时刻接入点选择完毕之后，无线终端MT发起关联或重关联建立请求(Association Request/ReassociationRequest)，加入被选择的接入点AP所在的基本业务组。
根据本发明，无线终端通过信道扫描来获取其侦听范围以内的非隐藏终端节点所带来的信道利用程度r，同时根据收到的信标或探测应答分组中所携带的信道利用率信息u，可以估测该基本业务组中隐藏终端所带来的信道占用比例(u-r)；又因为隐藏终端带来的碰撞取决于数据分组传输的时间，因此可以用fk＝max(0，Ldata/vk*(uk-rk))来估计该无线终端在第k个信道上工作时由于隐藏终端带来的影响，从而选择受隐藏终端影响最小的接入点来接入，提高了系统的总吞吐量。本发明基于现有的协议，完全采用现有通信协议中定义的帧格式，实现简单具有很好的应用价值。
至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。
权利要求
1.一种在无线网络中选择接入点的方法，包括步骤
a.无线终端对网络中的信道执行信道扫描，接收从接入点发送的信道信息，并从该信息中取出信道利用率uk；
b.根据接收到的信道信息来确定当前信道可支持的最大数据传输速率vk；
c.统计在所述扫描时间间隔内的信道占用概率rk，根据所述信道利用率uk、所述最大数据传输速率vk、和所述信道占用概率rk来计算隐藏终端影响因子fk；
d.对无线终端可接入的所有信道执行上述步骤a至步骤c，并选择与所计算的隐藏终端影响因子fk中最小并不为无穷大的值所对应的接入点AP，并加入所选择的接入点所在的基本业务组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中无线终端根据接收到的信道信息中包含的能量信息来决定可支持的最大数据传输速率vk。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤c进一步包括检测扫描时间是否大于或等于最小扫描时间Tmin，如果扫描时间小于最小扫描时间，则继续扫描当前信道，直至接收到来自接入点的包含有信道利用率uk的信道信息的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括初始化信道利用率uk和所扫描的信道序号的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当无线网络中存在至少两个具有相同的fk的接入点时，从具有相同fk的接入点中随机选择一个接入点的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在已经达到最小扫描时间的条件下计算信道占用比例rk以及fk的步骤。
7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的方法，其中根据下面的表达式计算fk
fk＝max(0，Ldata/vk*(uk-rk))其中Ldata是该无线终端准备发送的数据分组的平均长度，k表示当前扫描的信道序号。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在无线终端未能成功接收到信道信息时，继续扫描信道，直到达到最大扫描时间Tmax，并在达到最大扫描时间Tmax时，设定fk为无穷大的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当无线终端未侦听到任何信标分组时，在达到最大扫描时间时，设定fk为无穷大的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括当无线终端未侦听到任何信标分组的情况下，如果仍未达到最大扫描时间，则继续扫描当前信道。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当无线终端未侦听到任何信标分组的情况下，当检测到信道利用率uk大于或等于零时，则在扫描时间达到最小扫描时间Tmin时计算信道占用比例。
12.一种在无线网络中选择接入点的方法，包括步骤
a.无线终端向网络中的接入点发送探测请求分组，并接收接入点发回的探测应答信息，并从该信息中取出信道利用率uk；
b.根据接收到的信道信息来确定当前信道可支持的最大数据传输速率vk；
c.统计在所述扫描时间间隔内的信道占用概率rk，根据所述信道利用率uk、所述最大数据传输速率vk、和所述信道占用概率rk来计算隐藏终端影响因子fk；
d.对无线终端可接入的所有信道执行上述步骤a至步骤c，并选择与所计算的隐藏终端影响因子fk中最小并不为无穷大的值所对应的接入点AP，并加入所选择的接入点所在的基本业务组。
13.根据权利要求12所述的方法，其中无线终端根据接收到的信道信息中包含的能量信息来决定可支持的最大数据传输速率vk。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述步骤c进一步包括检测扫描时间是否大于或等于最小扫描时间Tmin，如果扫描时间小于最小扫描时间，则继续扫描当前信道，直至接收到来自接入点的包含有信道利用率uk的信道信息的步骤。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括初始化信道利用率uk和所扫描的信道序号的步骤。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括当无线网络中存在至少两个具有相同的fk的接入点时，从具有相同fk的接入点中随机选择一个接入点的步骤。
17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在已经达到最小扫描时间的条件下计算信道占用比例rk以及fk的步骤。
18.根据权利要求12至17中的任何一项所述的方法，其中根据下面的表达式计算fk
fk＝max(0，Ldata/vk*(uk-rk))
其中Ldata是该无线终端准备发送的数据分组的平均长度，k表示信道序号。
19.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在无线终端未能成功接收到信道信息时，继续扫描信道，直到达到最大扫描时间Tmax，并在达到最大扫描时间Tmax时，设定fi为无穷大的步骤。
20.根据权利要求12所述的方法，进一步包括当无线终端在发送探测请求分组后未接收到探测应答分组时，在达到最大扫描时间时，设定fk为无穷大的步骤。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括当无线终端在发送探测请求分组后未接收到探测应答分组的情况下，如果仍未达到最大扫描时间，则重发探测请求分组。
22.根据权利要求12所述的方法，进一步包括当无线终端在发送探测请求分组后未接收到探测应答分组的情况下，当检测到信道利用率uk大于或等于零时，则在扫描时间达到最小扫描时间Tmin时计算信道占用比例。
23.一种在无线网络中选择接入点的装置，包括
信道扫描装置，用于对网络中的信道执行信道扫描，接收从接入点发送的信道信息；
判决装置，用于从信道扫描装置接收的信息中取出信道利用率uk，并根据接收到的信道信息来确定当前信道可支持的最大数据传输速率vk；
计算存储装置，用于存储判决装置获得的信道利用率uk、最大数据传输速率vk、并统计在扫描时间间隔内的信道占用概率rk，和根据所述信道利用率uk、所述最大数据传输速率vk、和所述信道占用概率rk来计算隐藏终端影响因子fk；
接入点选择装置，用于根据计算存储装置针对每个信道计算的fk来选择接入点；
发送/接收装置，用于根据接入点选择装置选择的结果来改变接入的信道，并在无线接口上发送和接收信息。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述信道扫描装置在指示开始扫描到一个新的信道时，对计算存储装置存储的参数进行初始化。
25.根据权利要求23所述的装置，其中所述判决装置检测扫描时间是否大于或等于最小扫描时间Tmin，如果扫描时间小于最小扫描时间，则继续扫描当前信道。
26.根据权利要求23至25中的任何一项所述的装置，其中所述计算存储装置根据下面的表达式计算fk
fk＝max(0，Ldata/vk*(uk-rk))
其中Ldata是该无线终端准备发送的数据分组的平均长度，k表示信道序号。
27.根据权利要求23所述的装置，其中在所述判决装置未能成功接收到信道信息时，继续扫描信道，直到达到最大扫描时间Tmax，并在达到最大扫描时间Tmax时，由所述计算存储装置设定fk为无穷大。
28.根据权利要求23所述的装置，其中在所述判决装置未侦听到任何信标分组或在发送探测请求分组后未接收到探测应答分组时，在达到最大扫描时间时，由所述计算存储装置设定fk为无穷大。
29.一种在无线网络中选择接入点的方法，包括步骤
在无线网络中接收指示信道使用状况的信息；
从接收的信息中获取信道利用率uk，并确定可支持的最大数据传输速率vk；
在扫描时间大于或等于最小扫描时间时统计该无线终端侦听到的信道占用比例rk；
根据以上的值计算fk，并选择与所计算的fk中最小并不为无穷大的值所对应的接入点AP，并加入所选择的接入点所在的基本业务组。
30.根据权利要求29所述的方法，其中在已经达到最大扫描时间且未能成功接收到信道信息时，所述计算存储装置设fk为无穷大。
全文摘要
本发明涉及一种在无线网络中选择接入点的方法，包括步骤无线终端对网络中的信道k执行信道扫描，接收从接入点发送的信道信息，并从该信息中取出信道利用率uk；根据接收到的信道信息来确定当前信道可支持的最大数据传输速率vk；统计在所述扫描时间间隔内的信道占用概率rk，根据所述信道利用率uk、所述最大数据传输速率vk、和所述信道占用概率rk来计算隐藏终端影响因子fk；对无线终端可接入的所有信道重复执行上述过程，并选择与所计算的f中最小的值所对应的接入点AP，并加入所选择的接入点所在的基本业务组。
文档编号H04W48/16GK101123802SQ20061011074
公开日2008年2月13日 申请日期2006年8月8日 优先权日2006年8月8日
发明者蕾 杜, 勇 白, 岚 陈 申请人:株式会社Ntt都科摩