专利名称：无线通信网络的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线网络，并且更具体涉及一种用于使用多个接入点通信的无线网络。宽带无线网络(例如，802. 11 WLAN)的使用增加了，这是因为这些网络在无线环境中提供高速的网络访问(例如，通信速度大于1 Mbps)。这些无线网络的使用者可以移到覆盖区中的不同的位置并且保持网络连通性。一般地这些网络配置有无线接入点，有时称为热点，每个热点提供一般大约100米的无线通信范围。这些无线接入点使用，举例来说， 高速网络连接例如光纤、T-l、DSL、电缆调制解调器等连接到有线网。这些无线网络中的通信路径一般地(i)从移动用户经过无线电链路到接入点(AP)和(ii)从AP到使用有线连接的网络(例如，广域网(WAN))。从而，移动设备(例如，膝上型计算机)经由一或多个无线接入点与网络通信。然而，由于用于与接入点通信的范围有限(例如，大约100米)， 所以要求许多接入点覆盖大的通信区。那么这需要许多高速有线网络连接，经常称为回程 (baclchaul)，用于每个接入点。所增加的有线连接的数目增加了这样的无线网络的成本和复杂性，并且有时无法提供可实施的实现。网络已经发展为具有网状拓扑结构来解决回程问题。在这个网状网络中，该网络中的每一个接入点和/或节点可以在相邻的或邻近的接入点和/或节点之间通信，从而提供一种用于该网络的无线回程结构。在这个网状网络中，来自移动用户的消息可以从一个接入点"跳跃"到另一个接入点直到它到达有线的回程连接为止。从而，具有较少的有线接入点的网络可以被实现。然而，在这样的网络中，该网络的实际吞吐量实质上被减少了， 因为用户的消息要经过许多"跳跃"才到达有线回程。更具体的，当使用网状路由协议时， 实际的网络数据率随着跳跃次数的增加而迅速地下降。吞吐量的减少是由于缺乏频率规划和信道分配而产生的，所述频率规划和信道分配用于在承载消息返回到有线网的接入点之间分离AP-移动消息和回程消息的带宽。通常，每个接入点具有单个用于与移动用户和网络中的其它接入点通信的无线电设备。缺乏用于回程的可用带宽和频率分配大大地限制了该网状拓扑结构的可扩缩性(scalability)。因为网状网络在较大区域上实现，总容量中的较大比例(例如，回程/移动容量)被用来向网络路由状态发送更新。从而，具有不同结构的已知的无线通信系统实现起来可能很复杂，吞吐量下降，并且提供受限的可扩缩性。
发明内容
本发明提供了一种无线网络的回程宏通信小区，所述回程宏通信小区包括多个通信小区，每个通信小区包括多个本地接入点，每个本地接入点被配置为在一组频率中的一个频率上操作以便与本地接入点通信范围内的移动设备通信；以及主接入点，被配置为在不同于所述多个本地接入点的该组频率的回程频率上与多个本地接入点中的每一个本地接入点通信。多个本地接入点中的每一个本地接入点包括第一无线电设备和第二无线电设备，第一无线电设备被配置为与移动设备通信并且第二无线电设备被配置为与主接入点通信，每一个第一无线电设备被配置在该组频率内的不同频率上并且每一个第二无线电设备被配置在不同于该组频率的回程频率上，其中不同于该组频率的回程频率的带宽具有超过该组频率中的频率的带宽。所述多个通信小区中的每一个被分配有相应的回程频率，以便为形成所述回程宏通信小区的所述多个通信小区提供不同的回程通信信道。
本发明根据附图通过实施例描述，其中图1是示出根据本发明各种实施例的一个无线覆盖区的框图。图2是示出根据本发明各种实施例的另一个无线覆盖区的框图。图3是根据本发明各种实施例、包括通信小区的无线网络结构的框图。图4是根据本发明各种实施例、包括多个如图2所示的通信小区的回程宏通信 (macro-communication)小区的框图。图5是示出根据本发明各种实施例的通信频率配置的框图。图6是根据本发明各种实施例、用于在通信小区内通信的方法的流程图。
具体实施例方式本发明的各种实施例提供一种无线网络结构，允许一个或多个无线设备通过网络和/或与网络通信，所述网络在无线网络覆盖区内的不同区域之上。举例来说，并且如图1 所示，无线覆盖区10通常可以覆盖一个由地理区定义的区域，例如，举例来说在城市或城镇内的多个街区12。每一个街区可以由街道14分隔并且每个街区可以包括，举例来说，一个或多个建筑物(未示出)，空旷地区或田地，停车场，等等。该无线覆盖区10可以包括，举例来说，一个或多个无线本地接入区域16 (例如，WiFi热点)并且由其限定。该本地接入区域16，举例来说，根据系统或通信要求，和/或根据街区的大小，可以覆盖比地理区中的街区大或小的区域。一个或多个具有无线通信能力(例如，一个被安装得无线通信卡)的移动设备沈(例如，膝上型计算机或个人数字助理(PDA))可以用这些不同的本地接入区域16(例如， 在街道14上或在建筑物中)来定位和/或可以在这些本地接入区域16之间移动。从而， 移动设备沈可以穿过无线覆盖区20并且利用无线本地接入区域16保持与网络的连接和
ififn。作为另一个例子，无线覆盖区20通常可以覆盖由实际结构22 (例如，建筑物)限定的区域。该无线覆盖区20可以包括，举例来说，一个或多个无线本地接入区域30 (例如， WiFi热点)并且由其限定。举例来说，根据系统或通信要求，由该无线覆盖区20覆盖的总面积可以大于或小于结构22。在结构22内，可以提供不同的区域M(例如，不同的房间)。具有无线通信能力 (例如，被安装的无线通信卡)的一个或多个移动设备26 (例如，膝上型计算机或个人数字助理(PDA))可以用这些不同的区域M来定位和/或可以在这些不同的区域M之间移动。应注意到每个区域M可以由一个或多个无线本地接入区域30覆盖以允许与网络无线通信。从而，移动设备沈可以穿过该无线覆盖区20并且利用无线本地接入区域30与网络保持连接和通信。更具体地说，并且在如图3所示示范的实施例中，提供一种无线网络结构50，其使用无线信道(例如，宽带无线链路)提供从本地接入点52到移动设备58的通信和回程通信系统，同时确保用于两者的可用的(例如，保证的)带宽。另外，并且如在这里更详细的描述，该无线网络结构50提供微观(micro)频率规划和宏观(macro)频率规划，以允许网络被按比例调整为覆盖大的区域而在吞吐量上损失最小或没有损失。应注意到虽然在不同的图中用不同的参考标记，但是其中的部分，例如，举例来说，接入点，覆盖区，移动设备，等等可以根据期望或需要，例如，根据系统或应用的需要而相同和/或不同。该无线网络结构50由多个本地接入点52限定，每个本地接入点提供限定的无线访问覆盖区54。举例来说，并且参照图2，无线本地访问区域30可以由本地接入点52提供， 该本地接入点52限定无线访问覆盖区M，每个无线访问覆盖区M可以包围出一个本地接入区域30，或大于或小于单个本地接入区域30的区域。每个本地接入点52可以包括一个或多个通信设备，举例来说，无线电设备56，提供在相关的无线访问覆盖区M内的移动设备58 (例如，安装了无线通信卡的膝上型计算机)和网络之间的通信。像已知的那样，该无线电设备56可以根据期望或需要配置以提供无线通信。举例来说，每个无线电设备56可以包括收发信机，天线和路由器，用于与(i)在由具体的无线电设备56覆盖的无线访问覆盖区M内的移动设备58，(ii)在相邻的无线访问覆盖区M中的无线电设备和(iii)经由有线连接(例如，有线LAN)的网络中的至少一个通信。在操作中，并且在示范的实施例中，该移动设备58使用一组频率或信道中的一个，举例来说，如图5所示，使用在4. 9GHz公共安全频谱中的十个IMHz信道60中的一个与本地接入点52通信。然而，应注意到频率范围可以根据期望或需要变更。举例来说，该无线电设备56可以配置为使用IEEE 802. 11通信标准来提供无线通信，例如802. 11b，经常称为WiFi。作为另一个示例，该无线电设备可以配置为使用IEEE 802. 16通信标准来提供无线通信，经常称为WiMAX。应注意到在各种实施例中，多个接入点可以使用相同的频率，而在这种情况下，避免自干扰的方法被实现，例如，举例来说，空间和/或时间分集。频率的数目可以选择，举例来说，以便允许用于移动设备58的棋盘格形的频率方案和频率重新使用模型，以与本地接入点52通信。在这个实施例中，一个接入点被配置作为主接入点62，用于与本地接入点52无线通信以及经由有线连接与网络无线通信。举例来说，在图2示出的实施例中，在棋盘格形排列内的中间接入点可以被配置作为主接入点62。该本地接入点52被配置为使用一组频率或信道与主接入点62通信。举例来说， 在示范的实施例中，该主接入点62使用来自4. 9GHz公共安全频谱中的一组八个5MHz信道中的单一信道(例如，单频)与每一个与其有关的本地接入点52通信。然而，应再次注意到频率范围可以根据期望或需要变更。应注意到本地接入点52和主接入点62的无线访问覆盖区M限定了无线通信小区70 (例如，由在图3中示出的七个无线访问覆盖区M限定)。并且举例来说，在该无线通信小区70内，每一个接入点(包括本地接入点52和主接入点6 使用一组频率提供与移动设备58的通信，在一个实施例中提供通信速率高达大约2Mbps。而且，每一个本地接入点52使用单一频率提供与主接入点62的通信，在一个实施例中提供通信速率高达大约 IOMbps0在各种实施例中，在一个通信小区70中的所有本地接入点52使用单一回程频率， 其可以形成如图4所示的回程宏通信小区80的一个单元。从而，多个通信小区70 (例如， 图4中示出的七个小区)共同形成回程宏通信小区80，在一个实施例中也使用棋盘格形的频率方案将其配置成为向回程网络提供大规模的频率重新使用。在一个示范的实施例中，每一个通信小区70包括配置作为回程接入点的主接入点62，例如接入点"4"，其经由有线回程连接(例如，到网络的有线连接)与网络通信。应注意到在每一个通信小区70内的通信，具体地，从本地接入点52到回程接入点(例如，主接入点6 的通信可以使用如图5所示的在4. 9GHz公共安全频谱中的八个5MHz信道72 中的七个来提供。举例来说，可以用十个用于本地接入点52到移动设备58通信的IMHz频道(在该频率范围的每个末端五个)和八个用于本地接入点52到主接入点62通信的5MHz 频道来提供从4. 94GHz到4. 99GHz的通信。在一个示范的实施例中，并且再次参考图4，十个IMHz频道中的七个和八个5MHz频道中的七个可以用来提供通信。然而，在每个IMHz频道和5MHz频道中的仅仅一个(或小于七个)可以被使用，而在这种情况下，避免自干扰的方法被实现，例如，举例来说，空间和/或时间分集方法。应再次注意到频率范围可以根据期望或需要变更。不同的实施例允许本地接入点52在回程网络中减少或消除自干扰。在这些不同的实施例中，该回程宏通信小区80规定回程链路的带宽可以配置为超过移动设备58到接入点52链路的带宽，其允许网络提供从，举例来说，WAN到移动客户的服务质量(Q0Q保证。从而，在不同的实施例中，提供一种无线通信结构，其中多个本地接入点52在每一个与相应的本地接入点52相关的无线访问覆盖区M中使用不同频率(例如，多个本地通信信道)与移动设备58无线通信，并且使用不同于在每一个无线访问覆盖区M内使用的频率的单一频率(例如，主通信信道)与主接入点62或回程接入点无线通信。在一个示范的实施例中，该本地接入点52包括两个无线电设备56，一个无线电设备配置为在本地接入点52和在无线访问覆盖区M内的移动设备58 (例如，安装了无线通信卡的膝上型计算机)之间提供通信，并且另一个无线电设备配置为在本地接入点52和主接入点62之间提供通信。从而，在相应于每一个无线访问覆盖区M内本地接入点52的每一个第一无线电设备56被配置为使用第一组频率(例如，在该组频率内相同的或不同的频率)与移动设备 58通信并且每一个第二无线电设备56被配置为使用不同于第一无线电设备56的任何第一组频率的单一频率与主接入点62通信。应注意到第一和第二无线电设备56可以是物理分离的无线电设备或可以是具有多个收发信机的单一无线电设备。在一个示范的实施例中，如图6中的流程图90所示，在无线通信小区70和回程宏通信小区80内提供通信。具体地说，在步骤92，作出关于任何移动设备58 (在图2中示出)是否存在于无线访问覆盖区M中(在图2中示出)的判定。举例来说，像已知的那样， 可以作出关于膝上型计算机是否企图进入被识别的热点中的网络的判定。如果移动设备 58存在，然后在步骤94，使用指定频率，举例来说使用如在这里描述的第一无线电设备56， 经由在那个无线访问覆盖区M内的本地接入点52，建立与移动设备58的无线通信。应注意到可以仅仅为授权的移动设备58 (例如，安全的连接)提供访问或可以为任何移动设备58(例如，非安全的连接)提供访问。其后，在步骤96，使用指定频率，例如，使用指定频率， 例如使用如在这里描述的第二无线电设备56，经由主接入点62(图2中示出)提供对网络的访问，举例来说，对来自因特网的下载信息的访问或访问电子邮件帐户。从而，如在这里描述的，使用不同频率，经由本地接入点52和主接入点62，提供从移动设备58到该网络的通信。应注意到该指定的频率可以根据期望或需要，举例来说，根据通信应用进行选择。在步骤98作出关于移动设备58是否已经移到另一个无线访问覆盖区M的判定， 举例来说，通过确定是否移动设备58仍然在访问本地接入点52来判定。如果不是这样，那么在步骤100通信保持在指定的频率上。如果移动设备58已经移到由另一个本地接入点 52覆盖的区域，那么在步骤94在相应于新的本地接入点52的不同的无线访问覆盖区M内建立通信。应注意到该移动设备58可以在具有上面描述的在每个通信小区70中实现的相同的处理过程的不同的通信小区70之间移动。从而，可用带宽专用作为分离的移动频率和回程频率，其中移动频率是棋盘格形的以允许如图3所示的网络可伸缩性。使用这些棋盘格形的频率排列，可以提供用于回程通信的宏频率方案。应注意到虽然示出了七个频率重新使用模式(即，在每个通信小区70 中的七个本地接入点52)，其它重新使用模式例如3，4，14，等等也能被使用。而且，虽然可以限定回程接入点的每一个主接入点62，被描述为具有有线回程连接，但可以提供改变，例如，举例来说，具有交替的有线和无线连接。另外，在通信小区70中的每一个小区或所有通信小区70中的不同的子小区除了" 4"之外均可以被配置作为回程接入点。同时，虽然子小区或无线访问覆盖区M显示为六边形，也可以提供不同的形状，举例来说矩形或正方形。同时，通信信道可以被变更，使得该转变与用于本地接入点52到移动设备58通信的 IMHz信道和用于本地接入点52到主接入点62通信的5Mhz信道不同。由本发明的各种实施例提供的无线网络结构允许(i)通过使用无线回程减少到接入点的固定有线连接数目；(ii)用于(a)接入点到移动设备的通信和(b)接入点到回程的通信的专用带宽；(iii)在本地区域内为每个接入点分配频率以减少或避免与相邻的或邻近的接入点的干扰的棋盘格形的微观频率规划；(iv)在接入点的主-从网络中分配频率以减少或避免无线回程中的干扰的棋盘格形的宏观频率规划；和(ν)对于移动设备到本地接入点的通信和本地接入点到回程的通信，通过在这些功能之中的频带中分配子信道来使用相同的频带。从而，可以在(i)移动设备和本地接入点之间和(ii)本地接入点和网络之间，如在这里描述的，使用不同频率经由主接入点没有干扰地进行同步通信。
权利要求
1.一种无线网络的回程宏通信小区，所述回程宏通信小区包括多个通信小区，每个通信小区包括多个本地接入点，每一个本地接入点被配置为在一组频率中的一个频率上操作以便与本地接入点通信范围内的移动设备通信；以及主接入点，被配置为在不同于所述多个本地接入点的该组频率的回程频率上与多个本地接入点中的每一个本地接入点通信，其中，多个本地接入点中的每一个本地接入点包括第一无线电设备和第二无线电设备，第一无线电设备被配置为与移动设备通信并且第二无线电设备被配置为与主接入点通信，每一个第一无线电设备被配置在该组频率内的不同频率上并且每一个第二无线电设备被配置在不同于该组频率的回程频率上，其中不同于该组频率的回程频率的带宽具有超过该组频率中的频率的带宽的带宽；其中，所述多个通信小区中的每一个被分配有相应的回程频率，以便为形成所述回程宏通信小区的所述多个通信小区提供不同的回程通信信道。
2.如权利要求1所述的回程宏通信小区，还包括与所述多个本地接入点中的每一个本地接入点相对应的并且由通信范围限定的无线访问覆盖区，其中所述无线访问覆盖区被配置为棋盘格形结构。
3.如权利要求2所述的回程宏通信小区，其中，棋盘格形的结构包括多个六边形和/或正方形无线访问覆盖区。
4.如权利要求1所述的回程宏通信小区，其中，至少两个第一无线电设备被配置为具有该组频率内的不同频率。
5.如权利要求1所述的回程宏通信小区，其中，每一个主接入点限定具有不同通信信道的回程接入点。
6.如权利要求1所述的回程宏通信小区，还包括在每一个主接入点和网络之间的有线通信链路。
全文摘要
提供一种无线网络的回程宏通信小区，包括多个通信小区，每个包括多个本地接入点，每个被配置为在一组频率中的一频率上操作以与本地接入点通信范围内的移动设备通信；以及主接入点，被配置为在不同于该组频率的回程频率上与多个本地接入点中的每一个通信，每个本地接入点包括第一无线电设备和第二无线电设备，第一无线电设备被配置为与移动设备通信，第二无线电设备被配置为与主接入点通信，每个第一无线电设备被配置在该组频率内的不同频率上，每个第二无线电设备被配置在不同于该组频率的回程频率上，回程频率的带宽超过该组频率中的频率的带宽；每个通信小区中被分配有相应的回程频率，以便为所述多个通信小区提供不同的回程通信信道。
文档编号H04W16/02GK102256264SQ201110196189
公开日2011年11月23日 申请日期2005年11月11日 优先权日2004年11月11日
发明者丹尼尔.M.马丁内斯, 格雷戈里.N.亨德森 申请人:M/A-Com公司