一种基于联盟的wlan设备动态信道分配方法
【专利摘要】本发明是一种基于联盟的WLAN设备动态信道分配方法，其步骤为：DFS控制节点收集维护AP节点的当前信道、邻居AP节点ID等信息，生产DFS网络拓扑图；将DFS网络拓扑图分割成独立的连通子图，最终的分割子图形成DFS分组；对于没有边界分割节点的DFS分组，选择组内总接收信号强度最高的节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于有多个边界分割节点的DFS分组，选择总接收信号强度最高的分割节点作为动态信道选择算法开始节点；从开始节点开始，优先选择总接收信号强度最高的邻居进行信道选择。本发明通过分组技术加快了整网动态信道调整的收敛速度，缩短了信道选择收敛时间。
【专利说明】—种基于联盟的WLAN设备动态信道分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息【技术领域】，具体涉及一种无线局域网的领域。
【背景技术】
[0002]由于能够提供高速的无线连接服务，WLAN (Wireless Local Access Network,无线局域网)是目前IT (Information Technology,信息技术)行业比较热门的技术之一，也是流行的无线接入方式。WLAN通常采用集中式的AC(Access Controller,无线控制器)-AP (Access Point，无线接入点)架构。AC提供WLAN网络的集中管理，AP则通过和AC建立链接加入WLAN网络后提供无线接入服务(如图1所示)。
[0003]在无线应用中，由于无线信号传播受周围环境影响，多径等问题导致无线信号在不同方向上存在非常复杂的衰减现象，WLAN网络的实施往往需要周密的网络规划。即使在成功部署无线网络后，应用阶段的参数调整仍然必不可少，这是因为无线环境是在不断变化的，移动的障碍物、正在工作的微波炉等带来的干扰等都可能对无线信号的传播造成影响，所以信道、发射功率等射频资源必须能够动态地调整以适应用户环境的变化。这样的调整过程是复杂的，需要丰富的技术经验和定期的人工检测，无疑造成非常高的管理成本。
[0004]无线资源管理(WLANRRM,WLAN Radio Resource Management)是一种可升级的智能射频管理解决方案，通过“采集(AP实时收集射频环境信息)一 > 分析(AC对AP收集的数据进行分析评估)一〉决策(根据分析结果，AC统筹分配信和发送功率)一 > 执行(AP执行AC设置的配置，进行射频资源调优)”的方法，提供一套系统化的实时智能射频管理方案，使无线网络能够快速适应无线环境变化，保持最优的射频资源状态。由于AP只有3个互不重叠的信道，为了减少干扰，AP间必须尽量交替使用这三个互不干扰的信道，因而存在信道分配问题。目前主要有两种信道分配方式:
[0005]I)手工分配信道:根据AP部署位置，管理人员人为设定AP的信道，从而减少AP间的信号干扰。
[0006]2)动态信道选择:动态信道选择(DFS)在802.1lh中定义，是无线资源管理(WLANRRM)中用于解决WLAN信道干扰，降低射频干扰的实时动态调整信道方案。
[0007]手工分配信道只适用于如AP数量少，或者AP线性部署等一些特殊场景，随着AP部署规模的增大、AP覆盖区域和覆盖网络复杂度也迅速扩大，手工分配信道复杂难行，易于出错，并且无法及时响应网络拓扑变化和外界干扰。动态信道选择是规模部署时的一个可行方案。但是802.1lh标准并没有给出动态信道选择的具体算法。当前众多厂商的动态信道选择方案都是从一个AP开始，逐步扩散到整个DFS组。当前的DFS方案解决小规模覆盖没有问题，但是对于运营商等大规模覆盖场景下，整网收敛时间太长，加上无线环境变化影响，甚至可能导致收敛过程振荡不止。因此需要将网络分割成多个DFS组，基于DFS组在组间同步进行动态动态信道选择，以减少收敛时间。手工分割DFS组不能实时响应环境变化，且分割缺乏理论依据，有一定的主观性。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是通过设计一种方法，解决规模部署AP时动态分组和信道选择问题。本发明提供一种基于联盟的自动分割DFS组方法，用于规模部署无线局域网时动态实现DFS分组以加快整网动态信道调整的收敛速度。
[0009]要达到上述目的，本发明采用了如下技术方案:
[0010]1.DFS控制节点收集维护AP节点的当前信道、邻居AP节点ID、邻居AP节点接收信号强度等信息，生产DFS网络拓扑图；
[0011]2.DFS网络拓扑图分割算法:首先根据信号强度阈值，将DFS网络拓扑图分割成独立的连通子图；然后在子图内从外层开始进行分层分割，最终的分割子图形成DFS分组；
[0012]3.DFS分组动态信道选择算法起始节点选择算法:对于没有边界分割节点的DFS分组，选择组内总接收信号强度最高的节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于只有一个边界分割节点的DFS分组，选择分割节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于有多个边界分割节点的DFS分组，选择总接收信号强度最高的的分割节点作为动态信道选择算法开始节点；
[0013]4.DFS分组动态信道选择算法:从开始节点开始，初级向邻居扩散，优先选择总接收信号强度最高的邻居进行信道选择。
[0014]本发明提供一种基于联盟的自动分割DFS组方法，用于规模部署无线局域网时动态实现DFS分组，相对于手工配置隧道，减少了管理工作量，动态响应环境变化；相对于传统的动态信道选择，本发明通过分组技术加快了整网动态信道调整的收敛速度，缩短了信道选择收敛时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是目前所提供的无线接入服务示意图。
[0016]图2是本发明的技术方案示意图。
【具体实施方式】
[0017]本发明提供一种技术方案，动态选择进行AP分组，并在组内动态分配信道。如图2所示，在AC-AP架构中，DFS控制节点可以部署在AC上，或者部署在服务器上，也可以单独形成产品。在非AC-AP架构如纯FATAP网络中，DFS控制节点可以部署在服务器上或者单独形成产品。DFS控制节点周期性收集AP的信息，包括RSS1、CRC错误率、重传次数、误码率等，形成网络拓扑图；运行优化策略，对网络拓扑图进行分割，分割后的拓扑子图形成DFS分组；在DFS分组内选定根节点，从根节点开始依次进行信道选择。
[0018]本发明提供一种基于联盟的自动分割DFS组方法，其具体技术方案如下:
[0019]1.DFS控制节点触发AP被动侦听或者主动探询邻居关系；
[0020]2.AP将收集的邻居AP信息上报给DFS控制节点，这些信息包括当前信道CH、RSSI, CRC错误率、重传次数、误码率；
[0021]3.DFS控制节点周期性计算整网AP邻居关系，以AP为网络拓扑图的顶点V，AP邻居之间连线作为网络拓扑图中的边E，邻居AP的接收信号强度RSSI作为网络拓扑图中边E的边值I，维护网络拓扑图，记做G= {V，E}；[0022]4.对网络拓扑图G进行分割:
[0023]a)对所有边值小于给定阈值RSSI_MIN进行边的断开，形成网络拓扑子图集(Gi | i=1，...，η}，每个拓扑子图内部是连通的，拓扑子图之间没有边进行连接，且满足匕n Gj =0，i # j ; U Gi = G，i = I…η，
[0024]b)计算Gi中各个节点Vj的边数NEvj,每边Evjk对应的边值Ivjk,计算Gi中每个节点Vj的总接收信号强度Ivj = Σ Ivjk(其中k = Ito NEvj)；
[0025]c)遍历网络拓扑子图集，对其中的任何一个拓扑子图Gi
[0026]d)如果Gi中的总节点数NVi小于给定最大阈值NV_MAX，则对Gi停止分割，Gi就是一个DFS分组；返回步骤C，继续下一个子图；
[0027]e)对子图Gi进行分割，寻找节点数NV_MIN ≤ NVi* ≤ NV_MAX,且与其余部分有且仅有一个边相连的子图集{Gu| j = 1...η}，相连边的顶点成子图间的分割节点，剩余部分构成子图G/ ；
[0028]f)如果子图集(GijIj = l...n}为空，表示子图GiF可分割，整个子图Gi作为一个DFS分组。返回步骤C，继续下一个子图；
[0029]g)如果Gi'为空或者G/的节点数NV/ ≤ NV_MAX,则子图集(Gij | j = 1...η}和G/构成子图Gi的DFS组分割，子图Gi分割完成，返回步骤C，继续下一个子图；
[0030]h)如果G/的节点数NVi' >NV_MAX ;返回步骤e，对Gi'继续进行分割；
[0031]5.分割完成后，DFS控制节点在各个DFS组内进行动态信道调整；
[0032]6.对于没有边界分割节点的DFS分组，选择组内总接收信号强度最高的节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于只有一个边界分割节点的DFS分组，选择分割节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于有多个边界分割节点的DFS分组，选择总接收信号强度最高的的分割节点作为动态信道选择算法开始节点；
[0033]7.根据当前节点扫描到的各个信道状况，选择一个干扰最小的信道，作为自己的
信道；
[0034]8.选择当前节点邻居中总接收信号强度最大的节点(不包括已经调整的节点)，返回步骤7，直到所有节点完成信道调整。
[0035]总结本发明的关键点:
[0036]1.DFS控制节点收集维护AP节点的当前信道、邻居AP节点ID、邻居AP节点接收信号强度等信息，生产DFS网络拓扑图；
[0037]2.DFS网络拓扑图分割算法:首先根据信号强度阈值，将DFS网络拓扑图分割成独立的连通子图；然后在子图内从外层开始进行分层分割，最终的分割子图形成DFS分组；
[0038]3.DFS分组动态信道选择算法起始节点选择算法:对于没有边界分割节点的DFS分组，选择组内总接收信号强度最高的节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于只有一个边界分割节点的DFS分组，选择分割节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于有多个边界分割节点的DFS分组，选择总接收信号强度最高的的分割节点作为动态信道选择算法开始节点；
[0039]4.DFS分组动态信道选择算法:从开始节点开始，初级向邻居扩散，优先选择总接收信号强度最高的邻居进行信道选择。
[0040]本发明针对传统手工信道配置复杂、工作量大以及动态信道选择单起始节点、收敛时间长的问题，优化了传统动态信道选择方法，通过主动收集AP节点信息，动态进行DFS分组，并在分组内进行动态信道选择，极大缩短了信道调整收敛时间。
【权利要求】
1.一种基于联盟的WLAN设备动态信道分配方法，其步骤为: (1).DFS控制节点收集维护AP节点的当前信道、邻居AP节点ID、邻居AP节点接收信号强度等信息，生产DFS网络拓扑图； (2).DFS网络拓扑图分割算法:首先根据信号强度阈值，将DFS网络拓扑图分割成独立的连通子图；然后在子图内从外层开始进行分层分割，最终的分割子图形成DFS分组； (3).DFS分组动态信道选择算法起始节点选择算法:对于没有边界分割节点的DFS分组，选择组内总接收信号强度最高的节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于只有一个边界分割节点的DFS分组，选择分割节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于有多个边界分割节点的DFS分组，选择总接收信号强度最高的的分割节点作为动态信道选择算法开始节点； (4).DFS分组动态信道选择算法:从开始节点开始，初级向邻居扩散，优先选择总接收信号强度最高的邻居进行信道选择。
2.根据权利要求1所述的动态信道分配方法，其具体步骤为: (1).DFS控制节点触发AP被动侦听或者主动探询邻居关系； (2).AP将收集的邻居AP信息上报给DFS控制节点，这些信息包括当前信道CH、RSS1、CRC错误率、重传次数、误码率； (3).DFS控制节点周期性计算整网AP邻居关系，以AP为网络拓扑图的顶点V，AP邻居之间连线作为网络拓扑图中的边E，邻居AP的接收信号强度RSSI作为网络拓扑图中边E的边值I，维护网络拓扑图，记做G= {V，E}； (4).对网络拓扑图G进行分割: a)对所有边值小于给定阈值RSSI_MIN进行边的断开，形成网络拓扑子图集(Gi| i =.1，...，η}，每个拓扑子图内部是连通的，拓扑子图之间没有边进行连接，且满足Gi H Gj =.O，i # j ; U Gi = G，i = I…η， b)计算Gi中各个节点' 的边数NE”.，每边ΕνΛ对应的边值ΙνΛ，计算Gi中每个节点Vj的总接收彳目号强度IVj = Σ Ivjk,其中k = Ito NEvj-； c)遍历网络拓扑子图集，对其中的任何一个拓扑子图Gi d)如果Gi中的总节点数NVi小于给定最大阈值NV_MAX，则对Gi停止分割，Gi就是一个DFS分组；返回步骤C，继续下一个子图； e)对子图Gi进行分割，寻找节点数NV_MIN( NVi* ( NV_MAX,且与其余部分有且仅有一个边相连的子图集{Gu| j = 1...η}，相连边的顶点成子图间的分割节点，剩余部分构成子图Gi'； f)如果子图集{Gu|j = 1...η}为空，表示子图GiF可分割，整个子图GJt为一个DFS分组。返回步骤C，继续下一个子图； g)如果G/为空或者Gi'的节点数NVi'≤NV_MAX，则子图集{Gu|j = 1...η}和Gi'构成子图Gi的DFS组分割，子图Gi分割完成，返回步骤C，继续下一个子图； h)如果G/的节点数NV/>NV_MAX;返回步骤e，对G/继续进行分割； (5).分割完成后，DFS控制节点在各个DFS组内进行动态信道调整； (6).对于没有边界分割节点的DFS分组，选择组内总接收信号强度最高的节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于只有一个边界分割节点的DFS分组，选择分割节点作为动态信道选择算法的开始节点；对于有多个边界分割节点的DFS分组，选择总接收信号强度最高的的分割节点作为动态信道选择算法开始节点； (7). 根据当前节点扫描到的各个信道状况，选择一个干扰最小的信道，作为自己的信道； (8).选择当前节点邻居中总接收信号强度最大的节点(不包括已经调整的节点)，返回步骤7，直到所有节点完成信道调整。
【文档编号】H04W72/04GK103997790SQ201410200827
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】张志飞 申请人:北京交通大学