无线资源管理方法和使用该方法的接入点与流程

本申请要求2015年1月16日向韩国提交的申请号为10-2015-0008176的韩国专利的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

本公开涉及无线资源管理方法和使用其的接入点，更具体地，涉及用于有效管理在无线局域网(wlan)系统中使用的无线资源的无线资源管理方法和使用其的接入点。

背景技术：

无线局域网(wlan)基本上支持用作由多个无线工作站(sta)而不是接入点(ap)组成的分布式系统(ds)和基本服务集(bss)中的接入点的接入点(ap)。

通常，ap提供其中将非授权频带中的特定无线信道设置为操作信道的服务。因此，每个ap可以任意地设置操作信道，并且相邻的ap可以在具有相同频率的重叠操作信道上工作。这被称为重叠基本服务集(obss)，而在obss环境中，ap和sta竞争相同的无线信道资源。在这种情况下，如果某个ap占用太多的无线资源，其它ap会遭遇缺乏无线资源，使得无法有效地管理无线资源。

同时，即使当相邻ap具有不同的操作信道时，某个ap也可能具有多个sta的集中，而较少数量的sta可能连接到附近的ap。在这种情况下，具有sta集中的ap遭遇无线资源缺乏，导致处理速率降低或wlan服务质量下降，而无线资源不会被能够提供相同的wlan服务的附近的ap使用，导致管理效率低的问题。

技术实现要素：

技术问题

本公开旨在提供一种用于有效地管理在无线局域网(wlan)系统中使用的无线资源的无线资源管理方法和使用该方法的接入点。

技术方案

根据本公开的实施方式的无线资源管理方法包括：监测步骤，其通过接入点(ap)监测正在使用的操作信道的利用状态，以确定所述操作信道的无线资源利用状态；和控制步骤，其基于所确定的无线资源利用状态，通过所述ap改变所述操作信道的频率或将与所述ap连接的站切换给附近的ap。

这里，监测步骤可以包括基于所监测的结果生成操作信道的无线资源利用分配矩阵。

这里，监测步骤可以包括生成分别包含繁忙时间和空闲时间的无线资源利用分配矩阵，在所述繁忙时间期间所述操作信道被占用和使用；在所述空闲时间期间所述操作信道未被占用并保持空闲等待。

这里，繁忙时间可以包括干扰时间、重叠负载时间和自负载时间；在所述干扰时间期间，非wlan信号或干扰信号占用所述操作信道；在所述重叠负载时间期间，所述附近的ap占用所述操作信道；并且在所述自负载时间期间，所述ap占用所述操作信道。

这里，监测步骤可以包括将通过所述操作信道输入不可能被解码的信号的时间分类为所述干扰时间

这里，监测步骤可以包括：当输入不可能被解码的信号时，对所述操作信道进行能量检测，并且测量检测的能量持续高于或等于在所述操作通道中的预设能量极限的时间作为所述干扰时间。

这里，监测步骤可以包括：当可以对通过所述操作信道输入的信号进行解码时，通过将由所述信号占用所述操作信道的时间进行相加来计算所述重叠负载时间或所述自负载时间。

这里，监测步骤可以包括：使用在所信号中包括的媒体访问控制(mac)帧的头区域中所包含的持续时间字段中存储的持续时间值来识别所述操作信道被所述信号占用的时间。

这里，监测步骤可以包括：通过在被解码的mac头中所包含的发射机地址或接收机地址和与所述接入点连接的所述站的地址不匹配的情况下将在信号中包括的持续时间值相加来计算所述重叠负载时间；和通过在被解码的mac头中所包含的发射机地址或接收机地址和与所述接入点连接的所述站的地址匹配的情况下将在信号中包括的持续时间值相加来计算所述自负载时间。

这里，监测步骤可以包括：通过计算所述干扰时间与总监测时间的干扰比、所述重叠负载时间与总监测时间的重叠负载比、以及所述自负载时间与总监测时间的负载比来生成所述无线资源利用分配矩阵。

这里，控制步骤可以包括：当所述干扰比超过预设过度干扰比时，将其确定为过度干扰并改变所述ap的所述操作信道。

这里，控制步骤可以包括：当所述重叠负载比超过预设重叠比极限时，将其确定为过度重叠负载并改变所述ap的所述操作信道。

这里，控制步骤可以包括：当所述负载比超过预设负载比极限时，将其确定为过度自负载并将与所述ap连接的站切换给附近的ap。

根据本公开的实施方式的ap包括监测单元，其被配置为监测操作信道的利用状态以确定所述操作信道的无线资源利用状态；以及控制单元，其被配置为基于所确定的无线资源利用状态来改变所述操作信道或将所连接的站切换给附近的ap。

此外，上述解决技术问题的方法并没有列举出本公开的所有特征。参考以下具体实施方式将更详细地理解本公开的各个特征以及所产生的优点和效果。

有益效果

基于根据本公开的实施方式的无线资源管理方法和使用其的接入点，可以有效地管理在无线局域网(wlan)系统中使用的无线资源。

基于根据本公开的实施方式的无线资源管理方法和使用其的接入点，可以将在wlan系统中使用的信道的无线资源利用状态监测为定量指标。

基于根据本公开的实施方式的无线资源管理方法和使用其的接入点，可以防止诸如接入点的操作信道的无线资源被从非wlan设备发送的信号或来自重叠的另一接入点的信号过度占用。

基于根据本公开的实施方式的无线资源管理方法和使用其的接入点，可以确定站是否集中于wlan系统中的特定接入点，并且在站集中的情况下，可以以将负载分配给附近的接入点。

附图说明

图1和图2是示出根据本公开的实施方式的包括接入点的无线局域网(wlan)系统的示意图。

图3是示出根据本公开的实施方式的接入点的框图。

图4是示出根据本公开的实施方式的在接入点和站之间的数据帧传输的时序图。

图5是示出根据本公开的实施方式的无线资源利用分配矩阵的示意图。

图6是示出根据本公开的实施方式的无线资源管理方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，通过参照附图，以针对优选实施方式被本发明所属技术领域的普通技术人员容易地进行而言足够清楚和完整的方式来描述优选实施方式。相反，在详细描述本公开的优选实施方式时，当认为对相关的已知功能或元件的详细描述使本公开的实质不明确时，在此省略其详细描述。此外，在所有附图中，具有相似功能和操作的部件将由相同的符号表示。

此外，在整个说明书中，应当理解，当元件被称为与另一元件“连接”时，其可以直接到与另一元件连接，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为与另一元件“直接连接”时，不存在中间元件。还应当理解，本文所用的术语“包括”和/或“包含”指定所述元件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它元件。

图1和图2是示出根据本公开的实施方式的包括接入点(ap)的无线局域网(wlan)系统的示意图。

如图1(a)所示，wlan系统在能够使得ap和站(sta)无线互连的基础设施模式下形成基本服务集(bss)，并可以提供局域网络服务。这里，ap可以使用被设置作为操作信道#100的服务非授权频带中的特定无线信道来提供服务。因此，如图1(b)所示，为了使用多个ap(ap1、ap2、ap3、ap4)在广域上提供无线局域网服务，需要设置每个ap以使用不同的操作信道#100、#112、#150。也就是说，通过将相邻ap之间的操作信道设置为不同的频率，可以使无线信道容量最大化。

因为可以任意设置操作信道，所以相邻ap(ap1、ap2)可以在具有相同频率的重叠操作信道#100上工作，如图2(a)所示。这被称为重叠基本服务集(obss)，而在obss环境中，ap1、ap2和sta1、sta2、sta3竞争相同的无线信道资源。在这种情况下，如果某个接入点ap1、ap2占用太多的无线资源，则其它接入点遭遇缺乏无线资源，使得无法有效地管理无线资源。

此外，如图2(b)所示，即使当相邻接入点ap1、ap2具有不同的操作信道#100、#112时，某个接入点ap1也可能具有多个站sta1、sta2、sta3、sta4、sta5的集中，而较少数量的站sta6可能连接到附近的接入点ap2。在这种情况下，由于缺乏无线资源，具有站集中的ap1处理速率降低或wlan服务质量下降的，而无线资源不会被能够提供相同wlan服务的附近接入点ap2使用，导致管理效率低的问题。

同时，关于wlan系统中的数据传输方法，如图4所示，sta1可以向ap发送数据帧，ap可以向sta1发送ack帧，以通知其已经正常接收到相应的数据帧。具体地，在发送数据之前，sta1可以在dcf帧间间隔(difs)期间识别操作信道是繁忙还是空闲。也就是说，当分布式协调功能(dcf)用作wlan系统中的信道接入机制时，需要在发送数据帧或管理帧之前在difs期间识别信道的状态。随后，当sta1通过操作信道发送数据帧时，ap可以在短帧间间隔(sifs)期间识别信道的状态，并响应于所接收的数据帧发送诸如确认(ack)帧和清除发送(cts)帧的控制帧。根据实施方式，为了支持服务质量(qos)，difs可以基于数据业务类型由具有可变长度的仲裁帧间间隔(aifs)替换。

也就是说，当在difs或sifs期间在操作信道中感测到高于或等于预设能量极限的能量时，sta1或ap确定操作信道处于繁忙状态，并等待从繁忙状态释放。之后，当操作信道从繁忙状态被释放时，在difs期间识别操作信道的状态，并且为了防止由来自其它sta的同时传输引起的冲突，在传输之前在竞争窗口(cw)期间执行补偿(backoff)。这里，虽然以sta1向ap发送数据的情况为例，但是在ap向sta1发送数据的情况下也可以使用相同的方法。

此外，为了防止数据帧之间的传输冲突，并且当其它sta正在发送数据时需要保持唤醒并等待，sta和ap中的每一个可以使用网络分配向量(nav)定时器。也就是说，用数据帧发送的媒体访问控制(mac)帧的头区域包含包括发射机地址和接收机地址的相应数据帧的信息，以及表示要被保护以完成发送的时间的持续时间字段。因此，其它sta或ap通过参考来自经由操作信道被接收并被正常解码的mac帧的头中的持续时间字段来设置每个nav定时器的到期时间，以确定尝试接入操作信道的时间。这里，可以基于要发送的数据帧的长度、sifs和ack帧的长度来设置存储在持续时间字段中的持续时间，并且可以将nav定时器的到期时间设置为ack帧的到期时间帧。因此，sta或ap不需要总是识别操作信道是繁忙还是空闲以发送数据帧且每当所设置的nav定时器到期时唤醒并尝试接入信道。

在下文中，通过参考上述wlan系统中的数据传输方法，描述了能够解决wlan系统中的无线资源利用效率低的问题的根据本公开的实施方式的ap。

图3是示出根据本公开的实施方式的ap的框图。

参考图3，根据本公开的实施方式的ap包括监测单元10和控制单元20。监测单元10和控制单元20可以被实施为硬件和/或软件的组合。此外，ap可以包括存储器和至少一个处理器，并且如下所述的监测单元10和控制单元20的功能可以在ap中以存储在存储器中并由至少一个处理器执行的程序的形式实现。

监测单元10可以在预设的监测时间期间监测ap所使用的操作信道的使用状态，并且基于监测结果来确定操作信道的无线资源利用状态。

具体地，监测单元10可以基于监测结果生成操作信道的无线资源利用分配矩阵。也就是说，如图5所示，无线资源利用分配矩阵可以表示繁忙时间和空闲时间。这里，繁忙时间是操作信道被具有高于或等于预设能量极限的能量的信号占用的时间，空闲时间对应于操作信道未被具有高于或等于预设能量极限的能量信号占用并保持空闲等待的时间。这里，繁忙时间可以分为干扰时间、重叠负载时间和自负载时间。干扰时间是指操作信道被非wlan信号或干扰信号占用的时间，重叠负载时间是指附近的ap占用操作信道的时间。也就是说，重叠负载时间是指当ap使用与附近的ap相同的操作信道(如图2(a)所示)时操作信道被附近的ap占用的时间。同时，自负载时间是指ap占用操作信道的时间。

这里，监测单元10可以对通过操作信道输入的信号进行解码，并且如果信号不可能被解码，则可以确定输入信号的时间为干扰时间。也就是说，由于ap无法对非wlan信号或干扰信号解码，因此当输入不可能被解码的信号时，可以确定操作信道被非wlan信号或干扰信号占用。在这种情况下，监测单元10可以对操作信道进行能量检测，并且可以测量检测的能量持续高于或等于预设能量极限的时间并计算干扰时间。也就是说，监测单元10可以通过对在进行监测的总监测时间内检测到能量高于或等于预设能量极限所持续的时间进行累加来计算干扰时间。然而，总是存在应用于操作信道的非wlan信号或干扰信号。因此，仅在非wlan信号或干扰信号的电平高于或等于预设能量极限的情况下，才确定操作信道被非wlan信号或干扰信号占用，并且不可发送另一个wlan信号。

另一方面，如果经由操作信道输入的信号可以被解码，则监测单元10可以确定操作信道被ap或附近的ap占用。这里，在信号中包括的mac帧的头区域中包含的发射机地址或接收机地址可以用于识别操作信道是被附近的ap占用还是ap占用操作信道。也就是说，当在被解码的mac头中包含的发射机地址或接收机地址和与ap连接的sta的地址匹配时，可以确定ap占用操作信道，而当地址不匹配时，可以确定附近的ap占用操作信道。随后，在信号中包括的mac帧的头区域中所包含的持续时间字段中存储的持续时间值可以用于识别操作信道被信号占用的时间。

因此，监测单元20可以使用发射机地址或接收机地址以及信号的持续时间字段分别计算ap占用操作信道的自负载时间和附近的ap占用操作信道的重叠负载时间。也就是说，监测单元20可以通过在被解码的mac头中所包含的发射机地址或接收机地址和与ap连接的sta的地址不匹配的情况下将在信号中包括的持续时间值相加来计算重叠负载时间。此外，监测单元20可以通过在被解码的mac头中所包含的发射机地址或接收机地址和与ap连接的sta的地址匹配的情况下将在信号中包括的持续时间值相加来计算自负载时间。

此外，监测单元10可以通过分别计算干扰时间与总监测时间的干扰比、重叠负载时间与总监测时间的重叠负载比、以及自负载时间与总监测时间的负载比来生成无线资源利用分配矩阵。也就是说，监测单元10可以通过应用所述比的比例来生成无线资源利用分配矩阵。同时，监测单元10可以在总的监测时间内周期性地计算每个相应的干扰时间，重叠负载时间和自负载时间。

控制单元20可以基于所确定的无线资源利用状态来改变操作信道或将所连接的sta切换给附近的ap。也就是说，控制单元20可以基于监测结果来分配无线资源，以实现有效的无线资源管理。

具体地，当由监测单元10所测量的干扰比超过预设的过度干扰比时，控制单元20可以确定操作信道干扰太大，并且为了解决过度干扰，允许ap改变操作信道。也就是说，由于正在使用的操作信道受到非wlan信号或干扰信号的过度影响，所以允许ap使用另一频率的操作信道以解决过度干扰。

此外，控制单元20可以确定由监测单元10测量的重叠负载比是否超过预设重叠比极限，并且当重叠负载比超过预设重叠比极限时，可以将其确定为过度重叠负载。也就是说，当重叠负载比超过重叠比极限时，ap可能由于附近的ap过度占用操作信道而在无线资源利用方面不足。因此，当其确定为过度重叠负载时，控制单元20可以允许ap改变操作信道以避免obss环境。

如上所述，当改变操作信道时，控制单元20可以预先从监测单元10接收另一个操作信道的无线资源分配矩阵。随后，控制单元20可以基于所接收的另一信道的无线资源分配矩阵来设置操作信道改变。例如，在过度干扰的情况下，控制单元20可以选择具有相对低的干扰比的信道并将操作信道改变为所选择的信道，并且在过度重叠负载的情况下，控制单元20可以选择具有相对低的重叠负载比的信道，并将操作信道改变为所选择的信道。

此外，控制单元20可以识别由监测单元10测量的负载比是否超过预设负载比极限，并且当所测量的负载比超过预设负载比极限时，可以将其确定为过度的自负载。也就是说，具有站集中的ap可能不能发挥其正常性能或者可能存在wlan服务质量下降的风险。因此，为了解决ap的过度自负载，控制单元20可以将连接到ap的sta切换给附近的ap。也就是说，控制单元20可以将ap的负载分配给其它附近的ap。

图6是示出根据本公开的实施方式的无线资源管理方法的流程图。

参考图6，根据本公开的实施方式的无线资源管理方法包括监测步骤s100和控制步骤s200。

在下文中，参考图6描述根据本公开的实施方式的无线资源管理方法。

在监测步骤s100中，ap可以监测正在使用的操作信道的利用状态，并且基于监测结果来确定操作信道的无线资源利用状态。

具体地说，在监测步骤s100中，可以基于监测结果生成操作信道的无线资源利用分配矩阵。这里，无线资源利用分配矩阵可以表示繁忙时间和空闲时间，并且繁忙时间可以是操作信道被占用和使用的时间，空闲时间可以是操作信道没有被占用并保持空闲等待的时间。繁忙时间可以包括干扰时间、重叠负载时间和自负载时间，干扰时间可以指操作信道被非wlan信号或干扰信号占用的时间，重叠负载时间可以指附近的ap占用操作信道的时间。此外，自负载时间可以指ap占用操作信道的时间。

同时，在监测步骤s100中，可以首先对经由操作信道输入的信号进行解码，如果信号不可能被解码，则将输入信号的时间确定为干扰时间。也就是说，由于非wlan信号或干扰信号无法被ap解码，因此当输入不可能被解码的信号时，可以确定操作信道被非wlan信号或干扰信号占用。因此，在监测步骤s100中，可以通过对在进行监测的总监测时间内检测的能量持续高于或等于预设能量极限的时间进行相加来计算干扰时间。通常，由于总是存在应用于操作信道的非wlan信号或干扰信号，所以仅在非wlan信号或干扰信号的电平高于或等于预设能量极限的情况下，才可以确定非wlan信号或干扰信号占用操作信道。

相反，在监测步骤s100中，如果经由操作信道输入的信号可以被解码，则可以确定操作信道被ap或附近的ap占用。这里，使用在信号中包括的mac帧的头区域中所包含的发射机地址或接收机地址，可以确定操作信道是被附近的ap占用，还是ap占用操作信道。也就是说，当在被解码的mac头中包含的发射机地址或接收机地址和与ap连接的站的地址匹配时，可以确定操作信道被ap占用，而当地址不匹配时，可以确定操作信道被附近的ap占用。随后，使用在信号中包括的mac帧的头区域中所包含的持续时间字段中存储的持续时间值，可以识别操作信道被信号占用的时间。

因此，在监测步骤s100中，可以通过在被解码的mac头中所包含的发射机地址或接收机地址和与ap连接的站的地址不匹配的情况下将在信号中包括的持续时间值相加来计算重叠负载时间，且可以通过在被解码的mac头中所包含的发射机地址或接收机地址和与ap连接的站的地址匹配的情况下将在信号中包括的持续时间值相加来计算自负载时间。

此外，在监测步骤s100中，可以通过分别计算干扰时间与总监测时间的干扰比、重叠负载时间与总监测时间的重叠负载比、以及自负载时间与总监测时间的负载比来生成无线资源占用分配矩阵。也就是说，可以通过应用所述比的比例来生成无线资源占用分配矩阵。同时，在监测步骤s100中，可以以预设周期重复计算在总监测时间内的每个相应的干扰时间、重叠负载时间和自负载时间。

在控制步骤s200中，基于所确定的无线资源利用状态，ap可以改变操作信道的频率或者将与ap连接的站切换给附近的ap。也就是说，在控制步骤s200中，可以基于监测结果来分配无线资源，以实现有效的无线资源管理。

具体地说，在控制步骤s200中，当所测量的干扰比超过预设的过度干扰比时，可以确定操作信道的干扰过大，并且为了解决过度干扰，可以允许ap改变操作信道。也就是说，由于非wlan信号或干扰信号对ap当前使用的操作信道的过度影响，所以允许ap使用另一频率的操作信道以解决过度干扰。

此外，在控制步骤s200中，可以确定所测量的重叠负载比是否超过预设重叠比极限，并且当重叠负载比超过预设重叠比极限时，可以将其确定为过度重叠负载。也就是说，当重叠负载比超过重叠比极限时，由于附近的ap过度占用操作信道，可以确定ap在无线资源利用方面不足。因此，通过控制步骤s200，允许ap改变操作信道，使得ap将不处于重叠的bss环境中。

此外，在控制步骤s200中，可以确定是所测量的负载比否超过预设负载比极限，并且当负载比超过预设负载比极限时，可以将其确定为过度自负载。也就是说，由于ap具有站集中，ap可能被发现不能发挥其正常性能或者存在所提供的wlan服务质量下降的风险。因此，在控制步骤s200中，为了解决ap的过度自负载，可以将与ap连接的站切换给附近的ap，以将ap的负载分配给其它附近的ap。

本公开并不限于上述实施方式和附图。对于本公开所属技术领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的技术概念的情况下，可以将对本公开的部件进行替换、修改和改变。