专利名称：一种基于802.11ac中国高效信道兼容性的解决方法
技术领域：
本发明涉及无线网络技术领域，尤其涉及802. Ilac超高速无线局域网的无线网络应用领域，具体是指一种基于802. Ilac超高速无线局域网中国高效信道划分兼容性的决方法。
背景技术：
无线局域网技术在过去几年获得了飞速发展，已经成为信息社会最主要的基础设施平台之一，无线局域网(WLAN)是计算机网络和无线通信技术相结合的产物，无线局域网作为一种实现无线宽带IP接入的典型形式，由于具有移动计算，架构组网灵活快捷，维护所需费用较低和可扩展性好等优点，这些优势使得WLAN应用日益广泛，正加速着它的发
展。 1997年第一个WLAN标准802. 11协议被通过，其业务主要限于数据的访问，工作频段为2. 4GHz，1999年，IEEE 802. 11工作组通过了两个分支，一个是802. 11a，另一个是802. 11b，之后，到了 2007年7月，结合了所有之前演进的8个增补部分，通过了 IEEE802. 11-2007WLAN标准，2009年进行了对IEEE802. 11-2007标准的增补，命名为IEEE802.lln-2009。2008年，针对IEEE 802. Ila的增补标准，IEEE 802. Ilac开始制订，在下一代无线局域网中，IEEE802. Iln中定义了 20MHz和40MHz信道划分的详细使用方法和说明。IEEE802. Ilac则在802. Iln的基础上添加了 80MHz和160MHz的定义。如图8和图9所示，标准中分别定义了美国市场和欧美日本市场的80MHz和160MHz的信道划分。IEEE 802. Ilac标准中指出，80MHz信道由相邻的两个IEEE 40MHz信道组成，并且两部分不能相互重叠。160MHz信道则由相邻的两个IEEE 80MHz信道组成，同样不能相互重叠。其中，160MHz为可选择项。2010年，由工信部电信研究院主推的高效支持中国频谱的议案获得了通过，但这种高效的中国信道划分提高了频谱利用率的同时，也引起了诸多的问题，如图6所示，IEEE802. lla/n和802. Ilac (美国)信道划分和802. Ilac (中国)信道划分，其设备工作的中心频率上将会出现7. 5MHz的频偏，这就造成了 802. lla/n和802. Ilac (美国)的设备将无法与接入点(AP)关联和通信。因此在MAC上必须提出一种解决方案，解决新标准的后向兼容问题，确保无线局域网的共存性和互操作性。另外，与欧美国家的802. Ilac设备的兼容也需要解决。
发明内容
本发明的目的是解决IEEE 802. Ilac中国高效信道划分引起的兼容性问题，提供一种具有支持多种IEEE 802. 11标准的AP通过动态的信道切换，并将所有5GHz频段上的可用信道作为类似于2. 4GHz频段上的部分重叠信道(参见附图6)来选择最佳信道，实现干扰最小，系统吞吐量又有所提升来完成兼容性的方法。
为了实现上述的目的，本发明提供了一种接入设备AP通过动态频率管理解决兼容问题的方法，其中，所述的802. IIac标准无线接入点设备AP，所述核心处理单元，所述的兼容性解决方法包括以下步骤 (1).所述的AP设备开机默认工作模式为120MHz中国信道划分模式；
(2).所述的接入设备AP在工作期间至少向一个测量站点(即已经接入BSS的STA)请求信道情况测量，并收集此信息至核心处理单元；
(3).需要兼容的站点(STA)在进入BSS覆盖范围时通过关联的方式请求接入BSS，请求分为主动请求和被动请求，站点在主动请求所发的信标中应通知接入设备AP，站点(STA)所支持的信道，工作模式等信息；
(4).所述的接入设备AP接收到兼容的STA关联信息后，将信息送至核心处理单元，核心处理单元根据收集到的信道信息，这些信息包括周围信道使用情况，需要关联的STA是否需要兼容性操作等，进行综合分析，将所有可用信道(所有5GHz频段上的欧美信道和中国信道，主要是带宽为20MHz的信道)作为部集到的信道信息，这些信息包括周围信道使用情况，需要关联的STA是否需要兼容性操作等，进行综合分析，将所有可用信道(所有5GHz频段上的欧美信道和中国信道，主要是带宽为20MHz的信道)作为部分重叠的信道进行处理，选择最优兼容信道，以使兼容站点(STA)工作；采用了该发明的基于802. Ilac超高速无线局域网中国高效信道划分的兼容性解决方法，将会带来如下益处因为所述的AP具有支持多种802. 11标准的功能，所以，由信道划分产生的频偏引起的兼容性问题得到解决，最主要的是，在信道选择上就做出重点处理，使得选择的用于兼容的信道能够使AP间减少干扰，提高系统吞吐量。
为了能够更清楚地说明此技术方案，下面将对技术描述中所需要使用的附图进行简单的介绍。图I为本发明一种基于IEEE 802. Ilac超高速无线局域网中国信道划分兼容性问题解决方法的实施流程图。图2为信道分配算法的具体实施流程3为移动终端STA接入BSS的情况实施例。图4为一种具体的信道分配效果图。图5为中国高效信道划分方案。图6为部分重叠信道的定义。图7为核心处理单元建立的图的典型示例。图8美国市场80MHz和160MHz的信道划分。图9欧美日本市场80MHz和160MHz的信道划分。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述。如图I所示，为本发明实施例一种基于IEEE 802. Ilac超高速无线局域网中国信道划分兼容性问题解决方法的实施流程图，所述方法包括
(1).所述的AP设备开机默认工作模式为120MHz中国信道划分模式。其中，接入设备AP必须能够支持中国信道划分和美国信道划分两种模式。
(2).所述的接入设备AP在工作期间至少向一个测量站点(即已经关联到BSS的STA)请求信道情况测量，此AP向测量站点收集的信道信息包含各频段信道号，功率水平，AP已占用的信道数目，所使用的信道号以及AP所发信标(beacon)信号强度等，并收集这些信息至核心处理单元，核心处理单元要求能够存储信道信息，并能执行一定复杂度的算法。
(3).需要兼容的站点(STA)在进入BSS覆盖范围时通过关联的方式(即通过主动请求的方式发送信标帧，请求接入)通知接入设备AP，站点(STA)所支持的信道，工作 模式等信息。这些站点包括802. Ila站点，802. Iln站点，802. Ilac站点(中国)和802. Ilac站点(欧美国家)。
(4).所述的接入设备AP接收到兼容的STA关联信息后，将信息送至核心处理单元，核心处理单元根据收集到的信道信息，即周围BSS的信道使用信息，以及需要关联的站点STA提交的信息(STA所支持的信道，工作模式等信息)，进行综合分析，由核心处理单元建立一个关于接入点AP的图，如图7所示。图中顶点即表示接入点AP，顶点之间有连线表示AP能相互探测到对方的工作状态。
(5).如图3所示，在一个BSS相对比较密集的环境当中，会存在诸多不同标准的AP设备在工作。假设在无线环境中同时存在着802. Iln,802. Ilac等设备，从图5中可以看出，如果将合法模式下(如欧美标准的802. Iac,802. Iln,)和中国模式下的802. Ilac信道划分方案综合起来分析，低速率模式下所有的20MHz信道就类似于2. 4GHz (802. llb/g)下的信道划分方式，即信道存在相互重叠。
(6).核心处理单元的作用就是将所有这些5GHz下的可用信道(20MHz信道)综合起来，将全部信道视为符合部分重叠的信道进行处理，利用图2中的图着色法进行信道分配，选择最优兼容信道，以使兼容站点(STA)工作。如图2信道分配算法的具体实施流程图所示，基于信道图着色法的改进算法进一步包括一下步骤
(1).低速率模式下，无线局域网(WLAN)中所有AP收集完所需信息后，在调整周期内进行着色，分配信道。具体的图着色法是，首先选择周围完成着色的接入点(AP)数目最多的新启动AP进行新着色，完成信道分配，如果存在数目相等的情况，则进一步选择周围干扰信号强度总和最大的新接入AP进行着色，完成信道分配。
(2).高速率模式下，AP则利用非竞争周期(CFP)和竞争周期(CP)轮询的方式通过多信道RTS/CTS机制交替使用。其中，低速率模式包括20MHz，HT_20MHz，HT_40MHz和20MHz/40MHz混合模式，高速率模式包括80MHz，120MHz模式。如图3移动站点STA接入BSS的情况实施例所示，STA在接入BSS时，会发关联请求(Association request),要求与AP进行关联,这时，AP就可根据关联请求的信息,调整信道，分配合适信道。图4给出了一种具体的信道分配的实施例。图中包含了中国信道划分模式下的BSS,以及在执行兼容模式下的BSS，BSS间的信道是可以有部分重叠的信道。已证明此信道分配方法可以减少干扰，提高系统吞吐率。图5则给出了中国高效信道划分的一种具体方式，从图中可以看出，中国高效信道划分会包括6个20MHz的非重叠信道，基于此6个20MHz信道，又可分为3个40MHz信道，I个80MHz信道和I个120MHz信道。图6则给出了部分重叠信道的定义。图中，每个信道的带宽为22MHz，从图中我们可以看出，只有C1，C6，C11三个信道(红色标出)为非重叠信道，这三个信道也是目前无线局域网应用最为广泛的三个信道。其他的如C2和Cl，Cl和C3等都称为部分重叠信道。图7则是由核心处理单元建立的图的典型示例。无线局域网系统中，基础服务集(BSS)或者扩展服务集(ESS)系统可以抽象为一个无向图G= (V，E)的着色问题。干扰图G由两部分组成，V是图中顶点集合，代表无线局域网系统中的接入点(AP)，E则表示图的边 集，两个顶点间存在边，就说明两个接入点(AP)的覆盖范围存在重叠区域。具体的着色方案如下
1.首先所有AP都会建立一个无向图G
2.选择周围边数最多AP首先进行着色，即信道分配
3.如果存在边数相等的AP，则选择周围干扰最大的一个AP进行着色，
4.更新图，返回步骤2，直到所有的AP完成信道分配为止。
权利要求
1.一种基于802. IIac超高速无线局域网(WLAN)有关中国信道划分模式的后向兼容性问题的解决方法，其特征在于，所述的兼容性解决方法包括以下步骤 (1)802.Ilac标准中的无线接入点AP设备开机默认工作模式为120MHz中国信道划分模式；其中，AP必须能够支持中国信道划分和美国信道划分两种模式； (2)所述AP在工作期间至少向一个测量站点(STA)请求信道情况测量，此AP向测量站点收集的信道信息包含各频段信道号，功率水平，AP已占用的信道数目，所使用的信道号以及AP所发信标(beacon)信号强度，并收集所述信道信息至核心处理单元，核心处理单元要求能够存储信道信息，并能执行一定复杂度的算法； (3)需要兼容的站点(STA)在进入BSS覆盖范围时，通过关联的方式通知AP其支持的信道、工作模式信息；所述需要兼容的站点包括802. I Ia站点，802. I In站点，802. I Iac站点(中国)和802. Ilac站点(欧美国家)； (4)AP接收到需要兼容的STA关联信息后，将信息送至核心处理单元，核心处理单元根据收集到的信道信息，将所有可用信道作为部分重叠的信道进行处理，利用图着色法进行信道分配，选择最优兼容信道，以使兼容站点(STA)工作。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述图着色法在低速率模式下，无线局域网(WLAN)中所有AP收集完所需信息后，在调整周期内进行着色，分配信道；具体的图着色法是，首先选择周围完成着色的接入点(AP)数目最多的新启动AP进行新着色，完成信道分配，如果存在数目相等的情况，则进一步选择周围干扰信号强度总和最大的新接入AP进行着色，完成信道分配； 高速率模式下，AP则利用非竞争周期(CFP)和竞争周期(CP)轮询的方式通过多信道RTS/CTS机制交替使用； 其中，低速率模式包括20MHz，HT-20MHz，HT-40MHz和20MHz/40MHz混合模式，高速率模式包括80MHz，120MHz模式。
全文摘要
本发明提供一种基于IEEE 802.11ac超高速无线局域网(WLAN)中有关中国120MHz信道划分的兼容性解决方法。所述的中国高效信道划分在IEEE 802.11ac中提供具体定义和支持，所述的802.11ac标准中的无线接入点设备AP支持两种信道划分模式，用于支持802.11a/n或802.11ac设备；核心处理单元，用于信息处理和信道分配算法实现。初始状态，AP设备工作于中国信道划分模式下，当此AP建立的BSS覆盖范围内出现802.11a/n站点(STA)时，AP切换相应信道以兼容此站点(STA)，在信道选择上将采用将所有可用信道视为部分重叠信道的最优信道选择方法，以使整个无线局域网(WLAN)干扰最小，并提高吞吐率。
文档编号H04W16/14GK102711113SQ20121014440
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者刘杰, 吴岳辛, 张晓莹, 温志刚, 范春晓, 邹俊伟 申请人:北京邮电大学