一种无线信道切换方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种无线信道切换方法及装置，在该方法中，AP依次按照预设周期在混杂模式下对当前工作信道和部分非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息；根据扫描信息中的探测响应报文，和自身在每个设定时长内发送的对应探测请求报文，确定每个信道的响应时间，并将确定出的响应时间不大于设定时间的信道作为候选信道；根据候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算对应的信道质量评估值，并将自身切换到计算出的信道质量评估值不小于设定阈值的候选信道上。本发明通过AP在混杂模式下对当前工作信道和部分非工作信道进行扫描，可切换到信道质量较好的信道上，切换准确率较高。
【专利说明】一种无线信道切换方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种无线信道切换方法及装置。
【背景技术】
[0002]对于无线局域网络(Wireless Local Area Network,WLAN)来说,信道是非常稀缺的资源，每个接入点AP仅能够工作在为其分配的信道上。由于WLAN工作频段存在大量可能的干扰源，例如雷达、微波、其他正在使用的AP和终端STA共同占用信道产生的干扰等，它们将干扰AP的正常工作，这样一来，通过对AP的信道进行切换，以保证每个AP工作在信道质量最优的信道上，尽可能的减少和避免相邻信道干扰，显得尤为重要。
[0003]目前，通常采用下述流程来实现无线信道的切换:AP依次按照预设周期对当前工作信道和预设的非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息，每个信道的扫描信息包括AP在每个设定时长内接收到的所有其他AP广播的携带有信标(Beacon)报文，这些Beacon报文均携带有接收信号强度指不(Received Signal Strength Indication,RSSI)值；然后，AP分别对得到的每个信道的扫描信息中的Beacon报文携带的RSSI值进行求平均值运算，并将计算出的RSSI平均值作为每个信道的信道质量评估值，此信道质量评估值是用于表征信道被占用的程度参数值；最后，AP将自身切换到信道质量评估值不小于设定阈值的信道上。
[0004]需要说明的是，AP在执行上述切换流程时，是一直工作于非混杂模式下的，在该模式下，AP只接收目的地址为自身的报文，当然，AP除可工作于非混杂模式下，还可工作于混杂模式下，在这种情况下，AP接收经过它的所有数据报文，即不仅接收目的地址为自身的报文，还接收目的地址不为自身的报文。另外，在上述流程中，AP预设周期、设定时长和设定阈值均可根据WLAN的实际运行情况来取值。
[0005]下面结合下述例子对上述切换流程进行详细说明:
[0006]假设AP当前工作在I信道上，预设周期为100ms，设定时长为10ms，预设的非工作信道为6信道和11信道，假设AP从Oms开始执行上述切换流程，那么，具体执行流程如下:
[0007]AP对I信道进行扫描，扫描到IOms时结束，AP获得在这IOms内接收的所有Beacon报文，然后继续在剩余的90ms内正常工作，这样，在到达100ms (即第一个预设周期)时，AP切换到6信道，开始对6信道进行扫描，在扫描了 IOms (即扫描到IlOms时)后，AP也获得在这IOms内接收的所有Beacon报文，然后，AP再切换到I信道，在这个预设周期内的剩余90秒正常工作。
[0008]接下来，在到达200ms (即第二个预设周期)时，AP切换到11信道，开始对11信道进行扫描，在扫描了 IOms (即扫描到210ms时)后，AP再次获得在这IOms内接收的所有Beacon报文，然后，AP再切换到I信道；后续AP根据这3次扫描获得的Beacon报文，统计出I信道、6信道和11信道的信道质量评估值，假设统计出I信道不满足上述判断条件，6信道和11信道均满足上述判断条件，在这种情况下，AP可切换到6信道，也可切换到11信道，即从6信道和11信道中选择其一即可。[0009]从上述流程可以看出，AP需要切换到哪个优质信道上，主要是由信道质量评估值来决定，而此信道质量评估值是通过相应信道上其他AP的RSSI值来体现的，由于其他AP在受到微波炉等一些干扰源干扰的情况下，无法从AP的RSSI值体现出来，这就导致依据AP的RSSI值确定出的信道可能并不是信道质量最优的，进而导致信道切换的准确率较低。
【发明内容】
[0010]本发明实施例提供了一种无线信道切换方法及装置，用以解决现有信道切换的准确率较低的问题。
[0011]基于上述问题，本发明实施例提供的一种无线信道切换方法，包括:
[0012]AP依次按照预设周期在混杂模式下对当前工作信道和预设的非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息，每个信道的扫描信息包括所述AP在每个设定时长内接收的所有探测响应报文，以及所有携带有重传报文标志位、节点标识和报文传输速率的数据报文；
[0013]根据得到的每个信道的扫描信息中的探测响应报文，和自身在每个设定时长内发送的对应探测请求报文，确定每个信道的响应时间，并将确定出的响应时间不大于设定时间的信道作为候选信道；
[0014]根据所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算所述候选信道的信道质量评估值，并将自身切换到计算出的信道质量评估值不小于设定阈值的候选信道上。
[0015]本发明实施例提供的一种无线信道切换装置，包括:
[0016]扫描模块，用于依次按照预设周期在混杂模式下对当前工作信道和预设的非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息，每个信道的扫描信息包括所述AP在每个设定时长内接收到的所有探测响应报文，以及所有携带有重传报文标志位、节点标识和报文传输速率的数据报文；
[0017]确定模块，用于根据得到的每个信道的扫描信息中的探测响应报文，和所述AP在每个设定时长内发送的对应探测请求报文，确定每个信道的响应时间，并将确定出的响应时间不大于设定时间的信道作为候选信道；
[0018]计算模块，用于根据所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算所述候选信道的信道质量评估值；
[0019]切换模块，用于将所述装置切换到计算出的信道质量评估值不小于设定阈值的候选信道上。
[0020]本发明实施例的有益效果包括:
[0021]本发明实施例提供的一种无线信道切换方法及装置，在该方法中，AP依次按照预设周期在混杂模式下对当前工作信道和预设的非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息，这些扫描信息包括AP在每个设定时长内接收到的所有探测响应报文，以及所有携带有重传报文标志位、节点标识和报文传输速率的数据报文；然后，根据得到的扫描信息中的探测响应报文，和AP在每个设定时长内发送的对应探测请求报文，确定每个信道的响应时间，并将确定出的响应时间不大于设定时间的信道作为候选信道；最后，根据候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算候选信道的信道质量评估值，并将自身切换到计算出的信道质量评估值不小于设定阈值的候选信道上。本发明实施例的AP通过在混杂模式下对不同信道(例如当前工作信道和非工作信道)进行扫描，获取探测请求响应报文和各信道上其他AP和终端的更多信息，使得计算出的信道质量评估值较为准确，提高了切换的准确率。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例提供的无线信道切换方法的流程图；
[0023]图2为本发明实施例提供的无线信道切换装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种无线信道切换方法及装置的【具体实施方式】进行说明。
[0025]本发明实施例提供的一种无线信道切换方法，如图1所示，具体包括以下步骤:
[0026]Sll:AP依次按照预设周期在混杂模式下对当前工作信道和预设的非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息；
[0027]在这里，每个信道的扫描信息包括AP在每个设定时长内接收到的所有探测响应报文，以及所有携带有重传报文标志位、节点标识和报文传输速率的数据报文；
[0028]S12:根据得到的扫描信息中的探测响应报文，和自身在每个设定时长内发送的对应探测请求报文，确定每个信道的响应时间，并将确定出的响应时间不大于设定时间的信道作为候选信道；
[0029]S13:根据候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算候选信道的信道质量评估值，并将自身切换到计算出的信道质量评估值不小于设定阈值的候选信道上。
[0030]优选地，在上述步骤Sll中，上述预设周期和设定时长可根据无线网络的实际运行情况来确定，例如，为了避免预设周期较短导致AP切换信道较为频繁，预设周期可设定为100ms，设定时长可设定为10ms，当然，二者也可以设定为其他数值。另外，上述预设的非工作信道可以是除AP当前工作信道之外的全部非工作信道，也可以是部分非工作信道。
[0031]在上述步骤Sll中，AP之所以在每个设定时长内扫描对应信道时工作于混杂模式，主要是因为，在该模式下AP可以在相应设定时长内获得更多的报文信息，以便于后续准确地计算出各个信道的信道质量评估值，提高切换准确率；在扫描结束后AP会主动切换到正常工作模式(即非混杂模式)。
[0032]进一步地，在上述步骤S12中，AP可具体通过下述方式确定出每个信道的响应时间:
[0033]AP分别统计自身在每个信道上从发送每个探测请求报文到接收到对应探测响应报文之间的响应时间；
[0034]分别对统计出的响应时间进行求平均值运算，得到每个信道的响应时间。
[0035]具体地，在上述确定方式中，AP在每个设定时长内发送的每个探测请求报文，实际上是AP自身在判断出每个探测请求报文的目的AP发来的Beacon报文中携带的RSSI值不小于设定数值时，向对应目的AP发出的。[0036]也就是说，对于AP而言，以扫描AP当前工作信道为例，在上述设定时长内，为了避免一些AP离的较远且RSSI值较小，导致后续确定的信道的响应时间较长，使得最后计算出的信道质量评估值偏差较大，本发明中的AP并不是在这段时间内接收到一个Beacon报文，就向该Beacon报文中携带的标识信息(例如bssid)对应的AP发送探测请求报文，而是在接收到该Beacon报文之后，先判断一下该Beacon报文中携带的RSSI值是否满足上述条件(即RSSI值不小于设定数值)，在满足条件的情况下，再向该Beacon报文中携带的bssid对应的AP发送探测请求报文，以提高切换准确率。
[0037]需要说明的是，上述设定数值仍可根据无线网络的实际运行情况来确定，例如上述设定数值可为70，当然，也可以设定为其他数值。
[0038]优选地，在上述步骤S13中，AP可具体通过下述方式计算得到候选信道的信道质量评估值:
[0039]根据候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算候选信道的报文重传率、终端个数和报文传输速率；
[0040]对计算出的报文重传率、终端个数和报文传输速率进行加权运算，得到候选信道的信道质量评估值。
[0041]具体地，AP可具体通过下述方式计算得到候选信道的报文重传率:
[0042]AP分别统计候选信道的扫描信息中的数据报文中携带有重传报文标志位为设定标志位的报文数，以及候选信道的扫描信息中的数据报文总数；
[0043]将统计出的报文数与数据报文总数进行比值运算，得到候选信道的报文重传率。
[0044]在上述方式中，设定标志位可根据无线网络的实际情况来设定，例如，设定标志位为I，代表此报文为重传报文，当然，还可以为其他设定方式，在此不再一一枚举。
[0045]具体地，AP可通过下述方式计算得到候选信道的终端个数:
[0046]AP统计候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的节点标识为终端标识的个数，得到候选信道的终端个数。
[0047]在上述方式中，上述终端标识仍可根据无线网络的实际情况来设定，例如，终端标识为T0DS，代表是终端的MAC地址，当然，还可以为其他设定方式，在此不再一一枚举。
[0048]具体地，AP通过下述方式计算得到候选信道的报文传输速率:
[0049]将候选信道的扫描信息中所有数据报文中的报文传输速率进行求平均值运算，得到候选信道的报文传输速率。
[0050]具体地，AP可通过公式(A+B+C) X0.3,计算得到候选信道的信道质量评估值。在这里，A为候选信道的报文重传率，B为候选信道的终端个数，C为候选信道的报文传输速率。
[0051]需要说明的是，本发明实施例并不仅限于上述公式计算信道质量评估值，也可以采用其他公式计算，在此不对上述计算公式做任何限定。
[0052]进一步地，在上述步骤S13中，在计算出信道质量评估值之后，如果满足上述条件的信道质量评估值有多个，在这种情况下，AP可以切换到满足上述条件的信道质量评估值对应的任一信道上。
[0053]以WLAN中的一个AP为例，假设它当前工作在I信道，预设的非工作信道为6和11信道，预设周期为100ms，设定时间为10ms，那么，在执行上述方法时，在某个IOOms到达时，AP开始对I信道进行IOms的扫描，从而得到I信道的相关扫描信息；然后继续工作到这个周期剩余的90ms，在下个IOOms到来时，假设AP切换到6信道上，开始为时IOms的扫描，得到6信道的相关扫描信息，扫描结束后切换到I信道上继续工作此周期剩余的90ms，在后续的IOOms再次到来时，AP切换到11信道上，开始为时IOms的扫描，得到11信道的相关扫描信息，扫描结束后再次切换到I信道上继续工作。
[0054]进一步地，AP在获得这些信道的相关扫描信息后，执行上述步骤S12-13，假设后续确定出I信道的信道质量评估值不满足上述条件，而6和11信道的信道质量评估值均满足上述条件，在这种情况下，AP可以切换到6信道，也可以切换到11信道。
[0055]基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种无线信道切换装置，由于该装置所解决问题的原理与前述无线信道切换方法相似，因此该装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。
[0056]本发明实施例提供的无线信道切换装置，如图2所示，具体包括:
[0057]扫描模块21，用于依次按照预设周期在混杂模式下对当前工作信道和预设的非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息；
[0058]在这里，每个信道的扫描信息包括AP在每个设定时长内接收到的所有探测响应报文，以及所有携带有重传报文标志位、节点标识和报文传输速率的数据报文；
[0059]确定模块22，用于根据得到的扫描信息中的探测响应报文，和装置在每个设定时长内发送的对应探测请求报文，确定每个信道的响应时间，并将确定出的响应时间不大于设定时间的信道作为候选信道；
[0060]计算模块23，用于根据候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算候选信道的信道质量评估值；
[0061]切换模块24，用于将装置切换到计算出的信道质量评估值不小于设定阈值的候选信道上。
[0062]优选地，上述确定模块22，具体用于分别统计自身在每个信道上从发送每个探测请求报文到接收到对应探测响应报文之间的响应时间；以及分别对统计出的响应时间进行求平均值运算，得到每个信道的响应时间。
[0063]优选地，上述确定模块22计算每个信道的响应时间时依据的每个探测请求报文，为装置在判断出每个探测请求报文的目的AP发来的Beacon报文中携带的RSSI值不小于设定数值时，向对应目的AP发出的。
[0064]优选地，上述计算模块23，具体用于根据候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算候选信道的报文重传率、终端个数和报文传输速率；以及对计算出的报文重传率、终端个数和报文传输速率进行加权运算，得到候选信道的信道质量评估值。
[0065]优选地，上述计算模块23，具体用于分别统计候选信道的扫描信息中的数据报文中携带有重传报文标志位为设定标志位的报文数，以及候选信道的扫描信息中的数据报文总数，并将统计出的报文数与数据报文总数进行比值运算，得到候选信道的报文重传率；统计候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的节点标识为终端标识的个数，得到候选信道的终端个数；以及将候选信道的扫描信息中所有数据报文中的报文传输速率进行求平均值运算，得到候选信道的报文传输速率。[0066]优选地，上述计算模块23，具体用于通过公式(A+B+C) X0.3，计算得到候选信道的信道质量评估值，其中，A为候选信道的报文重传率，B为候选信道的终端个数，C为候选信道的报文传输速率。
[0067]本发明实施例的AP通过在混杂模式下对不同信道(例如当前工作信道和非工作信道)进行扫描，获取探测请求响应报文和各信道上其他AP和终端的更多信息，使得计算出的信道质量评估值较为准确，提高了切换的准确率。
[0068]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种无线信道切换方法，其特征在于，包括: AP依次按照预设周期在混杂模式下对当前工作信道和预设的非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息，每个信道的扫描信息包括所述AP在每个设定时长内接收的所有探测响应报文，以及所有携带有重传报文标志位、节点标识和报文传输速率的数据报文； 根据得到的每个信道的扫描信息中的探测响应报文，和自身在每个设定时长内发送的对应探测请求报文，确定每个信道的响应时间，并将确定出的响应时间不大于设定时间的信道作为候选信道； 根据所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算所述候选信道的信道质量评估值，并将自身切换到计算出的信道质量评估值不小于设定阈值的候选信道上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AP通过下述方式确定出每个信道的响应时间: 所述AP分别统计自身在每个信道上从发送每个探测请求报文到接收到对应探测响应报文之间的响应时间； 分别对统计出的响应时间进行求平均值运算，得到每个信道的响应时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每个探测请求报文，为所述AP在判断出所述每个探测请求报文的目的AP发来的信标Beacon报文中携带的接收信号强度RSSI值不小于设定数值时，向 对应目的AP发出的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AP通过下述方式计算得到所述候选信道的信道质量评估值: 根据所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算所述候选信道的报文重传率、终端个数和报文传输速率； 对计算出的报文重传率、终端个数和报文传输速率进行加权运算，得到所述候选信道的信道质量评估值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述AP通过下述方式计算得到所述候选信道的报文重传率: 所述AP分别统计所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带有重传报文标志位为设定标志位的报文数，以及所述候选信道的扫描信息中的数据报文总数； 将统计出的报文数与数据报文总数进行比值运算，得到所述候选信道的报文重传率； 所述AP通过下述方式计算得到所述候选信道的终端个数: 所述AP统计所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的节点标识为终端标识的个数，得到所述候选信道的终端个数； 所述AP通过下述方式计算得到所述候选信道的报文传输速率: 将所述候选信道的扫描信息中所有数据报文中的报文传输速率进行求平均值运算，得到所述候选信道的报文传输速率。
6.一种无线信道切换装置，其特征在于，包括: 扫描模块，用于依次按照预设周期在混杂模式下对当前工作信道和预设的非工作信道进行设定时长的扫描，得到各信道的扫描信息，每个信道的扫描信息包括所述AP在每个设定时长内接收到的所有探测响应报文，以及所有携带有重传报文标志位、节点标识和报文传输速率的数据报文； 确定模块，用于根据得到的每个信道的扫描信息中的探测响应报文，和所述AP在每个设定时长内发送的对应探测请求报文，确定每个信道的响应时间，并将确定出的响应时间不大于设定时间的信道作为候选信道； 计算模块，用于根据所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算所述候选信道的信道质量评估值； 切换模块，用于将所述装置切换到计算出的信道质量评估值不小于设定阈值的候选信道上。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于分别统计自身在每个信道上从发送每个探测请求报文到接收到对应探测响应报文之间的响应时间；以及分别对统计出的响应时间进行求平均值运算，得到每个信道的响应时间。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块计算每个信道的响应时间时依据的每个探测请求 报文，为所述装置在判断出所述每个探测请求报文的目的AP发来的信标Beacon报文中携带的接收信号强度RSSI值不大于设定数值时，向对应目的AP发出的。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于根据所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的重传报文标志位、节点标识和报文传输速率，计算所述候选信道的报文重传率、终端个数和报文传输速率；以及对计算出的报文重传率、终端个数和报文传输速率进行加权运算，得到所述候选信道的信道质量评估值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于分别统计所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带有重传报文标志位为设定标志位的报文数，以及所述候选信道的扫描信息中的数据报文总数，并将统计出的报文数与数据报文总数进行比值运算，得到所述候选信道的报文重传率；统计所述候选信道的扫描信息中的数据报文中携带的节点标识为终端标识的个数，得到所述候选信道的终端个数；以及将所述候选信道的扫描信息中所有数据报文中的报文传输速率进行求平均值运算，得到所述候选信道的报文传输速率。
【文档编号】H04W36/00GK103596228SQ201310586087
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】陈航 申请人:福建星网锐捷网络有限公司