确保到互联网接入点的wi-fi连接中的带宽质量的方法和系统的制作方法

确保到互联网接入点的wi-fi连接中的带宽质量的方法和系统的制作方法
【专利摘要】提供了确保到互联网接入点的WI-FI连接中的带宽质量的方法和系统。该方法包括：硬件接入点控制器接收针对多个无线设备与接入点之间的数据传输带宽的多个请求。接入点提供到互联网的接入，该请求是针对重叠的时间段的。该硬件接入点控制器将由接入点提供的带宽容量的子集动态地分配给无线设备中的每个无线设备。位置检测器检测特定无线设备相对于接入点的移动。该硬件接入点控制器标识由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与接入点之间的数据传输带宽的变化，并且通过调整针对特定无线设备的可用频率来调整带宽容量的子集。
【专利说明】
确保到互联网接入点的Wl-Fl连接中的带宽质量的方法和系统
技术领域
[0001]本公开涉及电子设备的领域，并且特别涉及利用到针对互联网的接入点的无线连接的电子无线设备。更具体地，本公开涉及确保无线设备接收到接入点的带宽质量(QoB)的预协商水平。

【发明内容】

[0002]在本发明的实施例中，一种方法确保一个或多个无线设备与到互联网的接入点之间的W1-Fi连接中的带宽质量(QoB)。硬件接入点控制器接收针对多个无线设备与接入点之间的数据传输带宽的多个请求。该接入点提供到互联网的接入，该请求是针对重叠的时间段的，并且到接入点的请求中的每个请求是经由在分组的分组报头中具有令牌的分组的。硬件接入点控制器实时地在重叠的时间段上将由接入点提供的带宽容量的子集动态地分配给无线设备中的每个无线设备。位置检测器检测特定无线设备相对于接入点的移动。硬件接入点控制器标识由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与接入点之间的数据传输带宽的变化。响应于标识出由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与接入点之间的数据传输带宽的变化，硬件接入点控制器通过调整针对特定无线设备的可用频率来调整带宽容量的子集。
[0003]在本发明的实施例中，一种计算机程序产品确保一个或多个无线设备与到互联网的接入点之间的W1-Fi连接中的带宽质量(QoB)。该计算机程序产品包括具有实现在其中的程序代码的计算机可读存储介质，其中该计算机可读存储介质本身不是暂态信号，并且程序代码能由处理器读取并运行以执行一种方法，该方法包括:接收针对多个无线设备与接入点之间的数据传输带宽的多个请求，其中接入点提供到互联网的接入，其中该请求是针对重叠的时间段的，并且其中到接入点的请求中的每个请求是经由在分组的分组报头中具有令牌的分组的；实时地在重叠的时间段上将由接入点提供的带宽容量的子集动态地分配给多个无线设备中的每个无线设备;从位置检测器接收特定无线设备相对于接入点的移动的检测，其中该特定无线设备来自多个无线设备;标识由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与接入点之间的数据传输带宽的变化;并且响应于标识出由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与接入点之间的数据传输带宽的变化，由硬件接入点控制器通过调整针对特定无线设备的可用频率来调整带宽容量的子集。
[0004]在本发明的实施例中，一种系统包括硬件接入点控制器、通信地耦合到硬件接入点控制器的接入点以及位置检测器。该硬件接入点控制器接收针对多个无线设备与接入点之间的数据传输带宽的多个请求。该接入点提供到互联网的接入，该请求是针对重叠的时间段的，并且到接入点的请求中的每个请求是经由在分组的分组报头中具有令牌的分组的。硬件接入点控制器实时地在重叠的时间段上将由接入点提供的带宽容量的子集动态地分配给多个无线设备中的每个无线设备。位置检测器检测特定无线设备相对于接入点的移动，其中特定无线设备来自多个无线设备。硬件接入点控制器标识由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与接入点之间的数据传输带宽的变化。响应于标识出由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与接入点之间的数据传输带宽的变化，硬件接入点控制器通过调整针对特定无线设备的可用频率来调整带宽容量的子集。
【附图说明】
[0005]图1描绘了本公开可以被实施在其中的示例性系统和网络；
[0006]图2图示了其中针对W1-Fi网络中的一个或多个无线设备动态地调整带宽质量(QoB)的示例性系统;并且
[0007]图3是由一个或多个硬件设备执行的用于确保一个或多个无线设备与到互联网的接入点之间的W1-Fi连接中的QoB的一个或多个操作的高级流程图。
【具体实施方式】
[0008]本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
[0009]计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是一-但不限于一-电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROMS闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
[0010]这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
[0011]用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言一诸如Java、Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言一诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络一包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
[0012]这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
[0013]这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
[0014]也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
[0015]现在参考附图，并且具体参考图1，描绘了可以由本发明的实施方式和/或在本发明的实施方式中利用的示例性系统和网络的框图。注意，包括针对计算机102示出的并且在计算机102内的描绘的硬件和软件两者的示范性架构中的一些或全部可以由软件部署服务器150、(一个或多个)接入点152和/或(一个或多个)无线设备156利用。
[0016]示例性计算机102包括耦合到系统总线106的处理器104。处理器104可以利用一个或多个处理器，所述一个或多个处理器中的每个处理器具有一个或多个处理器核心。驱动/支持显示器110的视频适配器卡108也耦合到系统总线106。在本发明的一个或多个实施例中，视频适配器卡108是硬件视频卡。系统总线106经由总线桥112耦合到输入/输出(I/O)总线114。I/O接口 116耦合到I/O总线114。1/0接口 116负担与包括键盘118、鼠标120、介质盘(media tray)122(其可以包括诸如⑶-ROM驱动器的存储设备、多媒体接口等等)以及(一个或多个)外部USB端口 126的各种I/O设备的通信。尽管在连接到I/O接口 116的端口的格式可以是计算机体系结构领域技术人员已知的任何格式，但是在一个实施例中，这些端口中的一些或全部是通用串行总线(USB)端口。
[0017]如所描绘的，计算机102能够使用网络接口130与软件部署服务器150通信。网络接口 130是诸如网络接口卡(NIC)等的硬件网络接口。网络128可以是诸如互联网的外部网络或诸如以太网或虚拟专网(VPN)的内部网络，例如W1-Fi网络。
[0018]硬盘驱动器接口 132也耦合到系统总线106。硬盘驱动器接口 132与硬盘驱动器134以接口方式连接。在一个实施例中，硬盘驱动器134填充系统存储器136，系统存储器136也耦合到系统总线106。系统存储器被定义为计算机102中的最低层的易失性存储器。该易失性存储器包括额外的较高层的易失性存储器(未示出)，包括但不限于高速缓存存储器、寄存器和缓冲器。填充系统存储器136的数据包括计算机102的操作系统(0S)138和应用程序144。
[0019]OS 138包括用于提供到诸如应用程序144的资源的透明用户访问的外壳(shell)140。一般地，外壳140是提供用户与操作系统之间的解释器和接口的程序。更特别地，外壳140运行被输入到命令行用户接口中的或来自文件的命令。因此，外壳140也称作命令处理器，一般是操作系统软件层次中的最高层并且用作命令解释器。外壳提供系统提示，解释通过键盘、鼠标或其他用户输入媒介输入的命令，并且将(一个或多个)解释的命令发送到操作系统的合适较低层(例如，内核142)以用于处理。注意，尽管外壳140是基于文本的面向行的用户接口，但是本发明将同样很好地支持诸如图形、语音、姿势等的其他用户接口模式。
[0020]如所描绘的，OS138还包括内核142，内核142包括OS 138的较低层的功能，包括提供由OS 138的其他部分和应用程序144需要的基本服务，包括存储器管理、处理和任务管理、磁盘管理以及鼠标和键盘管理。
[0021]应用程序144包括以示例性方式示出为浏览器146的渲染器。浏览器146包括使得万维网(WWW)客户机(g卩，计算机102)能够使用超文本传输协议(HTTP)消息传送将网络消息发送到互联网并接收网络消息由此使得与软件部署服务器150和其他计算机系统通信的指令。
[0022]计算机102的系统存储器(以及软件部署服务器150的系统存储器)中的应用程序144还包括带宽质量(QoB)协商逻辑(QoBNL) 148 WoBNL 148包括用于实施下面描述的过程的代码，所述过程包括图2-3中描述的那些过程。在一个实施例中，计算机102能够包括在根据需要的基础上从软件部署服务器150下载QoBNL 148，其中QoBNL 148中的代码直到需要运行才被下载。还注意，在本发明的一个实施例中，软件部署服务器150执行与本发明相关联的功能(包括对QoBNL 148的运行)中的全部，由此使计算机102免于必须使用其自己的内部计算资源来运行QoBNL148。
[0023]在本发明的一个或多个实施例中，计算机102包括地理定位器，例如利用来自GPS卫星的信号来确定计算机102的当前地球物理/地理位置的全球定位系统(GPS)设备154。
[0024]计算机102(其在一个或多个实施例中)用作用于控制到互联网160的(一个或多个)接入点152的接入点控制器。在本发明的一个或多个实施例，(一个或多个)无线设备156经由诸如网络128和(一个或多个)接入点152的W1-Fi网络连接到互联网160，其负担到互联网服务提供商(ISP) 159的接入。也就是说，(一个或多个)无线设备156首先连接到W1-Fi网络(网络128)，其将它们连接到(一个或多个)接入点152，其是路由器/到互联网160的连接。这些连接和由W1-Fi网络(网络128)提供的带宽质量(QoB)的保证由用作接入点控制器的计算机102管理，由此将(一个或多个)接入点152指向调整带宽以便履行承诺/约定。
[0025](—个或多个)无线设备156的示例包括但不限于笔记本计算机、智能电话、平板电脑等等，以及诸如经由W1-Fi或其他无线连接而连接到互联网160的台式计算机的较不移动且静止的无线设备。
[0026]在(一个或多个)无线设备156中的一个或多个无线设备内的是至少一个定位传感器158，其标识无线设备的物理位置(S卩，地点)。在一个实施例中，定位传感器158是GPS系统，其使用来自GPS卫星的信号来确定无线设备的物理地点。在一个实施例中，定位传感器158读取来自诸如房间的有限区域内的一个或多个本地发送器(未示出)的信号。这些信号之后使用信号中的时间戳基于它们花费多久从本地发送器到达来解读以确定房间内的无线设备的物理地点。其他实施例使用任何其他类型的定位系统，包括网格传感器(例如，射频标识符(RFID)询问器，其被布局在房间的地板内的网格中，其通过读取无线设备中的有限范围RFID芯片来检测无线设备的存在)，视频分析(例如，锁定无线设备的特定视频图像并跟踪器移动的逻辑)，等等。
[0027]注意，计算机102中的硬件元件不旨在为穷举式的，而是代表性的以强调由本发明需要的基本部件。例如，计算机102可以包括诸如磁带盒、数字多用盘(DVD)、伯努利卡盒等的备选存储器存储设备。这些变型和其他变型旨在处于本发明的精神和范围内。
[0028]本发明呈现各种方法，通过所述各种方法W1-Fi连接预协商出受保证的量的带宽质量(QoB)。在连接到W1-Fi网络之时，在(连接到互联网的)无线接入点与无线客户机(例如，智能电话、平板计算机等等)之间进行协商以实现针对连接的无线客户机的QoB带宽预留以确保
[0029]W1-Fi性能不会由于接入点和相关联的互联网管道(经由互联网服务提供商到互联网的连接、有线/无线通路等等)的超额订阅而下降到规定的经协商带宽阈值以下。如果带宽是可用的，则连接不必须要被节流。然而，如果充分的带宽不可用，特别是由于无线设备与接入点之间的距离，本发明确定什么样的QoB能够被维持在该距离内，和/或进行适当的调整。如本文中描述的，QoB可以在无线设备的移动增大到接入点(AP)的距离和/或使新的/额外的障碍(例如，房间中的墙壁或家具)被定为在无线设备与AP之间的情况下下降，由此使其间的W1-Fi连接退化。在一个实施例中，本发明提前警告用户这样的动作(无线设备的移动)能够使针对特定水平的QoB的现有保证无效。
[0030]例如，假设用户正坐在咖啡店中并且想要执行带宽敏感操作(例如，互联网协议语音-VOIP呼叫、远程桌面连接等等)。当用户连接到所提供的W1-Fi网络时，他/她被提供有选择针对(收费)连接的持续时间的一定量的保证带宽(带宽质量-QoB)的选项，或者用户可以选择使用免费W1-Fi连接而没有任何带宽保证。例如，用户可以使用选项I，在选项I中不提供保证或带宽；选项2，在选项2中针对第一费用(例如41.99/小时)保证第一水平的带宽(例如，20M字节/分钟)；或者选项3，在选项3中针对第二费用(例如43.99/小时)保证第二水平的带宽(例如，40M字节/分钟)。本发明提供确保将提供经协商QoB (例如，选项2和/或选项3)的各种新颖实施例。
[0031]现在参考图2，呈现了示范性系统200，在示范性系统200中针对W1-Fi网络中的一个或多个无线设备动态地调整带宽质量(QoB)。
[0032]出于说明的目的，假设无线设备256a(类似于图1中示出的(一个或多个)无线设备156中的一个无线设备)的用户处在提供W1-Fi服务的地点。W1-Fi服务由一个或多个接入点252a-252b(类似于图1中的(一个或多个)接入点152)提供，一个或多个接入点252a-252b连接到互联网服务提供商(ISP)259(类似于图1中的ISP 159)，其提供到互联网260的接入。
[0033]来自无线设备256a-256b的特定无线设备的位置由无线设备256a-256b内的定位传感器258a-258b中的一个和/或由附近的位置检测器204检测。
[0034]例如，定位传感器258a(类似于图1中的定位传感器158)可以检测由无线设备256a经历的GPS坐标、网格坐标等等的变化。通过将由接入点252a中的定位传感器(未示出)检测到的GPS/网格坐标与来自定位传感器258a的GPS/网格坐标进行比较，能够实时地确定无线设备2 56a与接入点2 5 2a之间的距尚。
[0035]类似地，位置检测器204能够检测无线设备256a的移动(方向和距离两者)。位置检测器204能够使用各种类型的能量(例如，红外、微波、超声等等)来检测通过无线设备256a的重定位引起的反射能量的相移。也就是说，当无线设备256a移动时，指向其的能量将以不同的多普勒移位(即，当能量被发送出时与当其被接收回时之间的相位差，假设能量的周期保持不变)弹回到位置检测器204，由此指示无线设备256a相对于位置检测器204的位置。
[0036]在本发明的一个实施例中，位置检测器204与无线设备256a之间的距离或者接入点252a与无线设备256a之间的距离是基于由来自接入点252a的无线设备256a接收到的W1-Fi信号的强度。也就是说，假设无线设备256a当距接入点252a为5英尺时接收到具有90yW的强度的W1-Fi信号，当距接入点252a为10英尺时接收到具有40yW的强度的W1-Fi信号并且当距接入点252a为15英尺时接收到具有1yW的强度的W1-Fi信号。通过将描述被接收到的W1-Fi信号的功率水平(例如，40yW)的消息发送到位置检测器204、接入点控制器202和/或来自无线设备256a的接入点252a，则接入点252a与无线设备256a之间的距离(例如，10英尺)由该功率水平指示。
[0037]无论其名称，但是在本发明的一个或多个实施例中，图1中的定位传感器158(和/或图2中的定位传感器258a-258b)能够感测不止坐标位置。例如，在一个实施例中，定位传感器258a能够检测无线设备256a与接入点252a之间的物理障碍，例如墙壁、家具、承重梁等等。该障碍检测可以使用回声定位来实现，在回声定位中信号(例如，声音或电磁信号)从障碍被弹开。定位传感器258a测量信号花费多久返回到定位传感器258a，由此标识障碍的定位。
[0038]现在假设无线设备256a已经与接入点控制器202和/或接入点252a预协商以接收特定QoB(例如，针对下10分钟的数据带宽为20Mbps)。进一步假设尽管在位置I处，无线设备256a与接入点252a足够接近使得接入点252a能够提供经预协商的QoB，但是当移动到位置2(如由定位传感器258a和/或位置检测器204检测的)时，接入点252a由于增大的无线设备256a与接入点252a之间的距离而不再能够递送该经预协商的QoB。该带宽减少是由于随着距离的功率下降，这减少了多少来自接入点252a的数据载波信号能够发送。也就是说，无线设备256a进一步移动远离接入点252a，来自接入点252a中的收发器(未示出在图2中但是类似于图1中的收发器124)的W1-Fi喜欢的强度(瓦特)下降。信号强度的这种下降减少总体带宽(即，发送数字数据的能力)，因为更低的功率得到更低的信噪比。也就是说，当功率下降时，信噪比下降，并且更低的频率调制是可用的，由此减少带宽。
[0039]在一个实施例中，由无线设备256a从位置I移动到位置2引起的W1-Fi信号的强度(瓦特)的下降由指引接入点252a的接入点控制器202克服以增强接入点252a的信号输出。根据本发明的各种实施例，该信号增强以各种方式来实现。
[0040]在一个实施例中，信号通过波束形成来增强，在波束形成中来自接入点252a的相同频率的两个信号(B卩，使用“相长干涉”)被组合以增大W1-Fi信号的功率。也就是说，接入点252a内的两个发送器(未示出)同时发送同相的相同载波，由此创建增强的单个载波。
[0041]在本发明的另一实施例中，信号仅仅通过增大进入到接入点252a的功率来增强，由此得到更强的输出信号。
[0042]在本发明的另一实施例中，信号通过切换到接入点252a和/或接入点252b中的当前未使用/为充分利用的不同频率来增强。尽管信号功率未被增大，但是信号的容量被增大(由此“增强”信号)，因为新的(新鲜)频率没有承担来自其他会话/约定的数据。
[0043]在其他实施例中，信号通过(例如，使用直接序列展频-DSSS)将带宽在多个频率上展开来增强，其中数据的分组被细分成子分组，所述子分组在来自接入点252a的不同频率上被发送。
[0044]以图2中示出的示例继续，假设无线设备256a已经移动到位置3，位置3比在位置2时距接入点252a甚至更远，但是现在更接近接入点252b。在该位置3处，接入点控制器202指引接入点252b以接管到无线设备256a的W1-Fi连接，假设接入点252b具有到服务无线设备256a的充分的可用带宽。因为接入点252b接近无线设备256a，所以假设到达无线设备256a的W1-Fi信号的强度足够强以履行无线设备256a早前与接入点控制器202协商的QoB约定。
[0045]在图2中进一步假设无线设备256b还没有与接入点控制器202预协商针对特定水平的QoB的约定。之后关于无线设备256b，其将被允许使用在已经履行针对无线设备256a的QoB约定之后可用的任何“剩余的(leftover)” W1-Fi带宽。
[0046]图3是由一个或多个硬件设备执行的用于确保一个或多个无线设备与到互联网的接入点之间的W1-Fi连接中的QoB的一个或多个操作的高级流程图。
[0047]在启动程序框302之后，硬件接入点控制器(例如，图2中的接入点控制器202)接收多个无线设备(例如，诸如图2中示出的无线设备256a的无线设备)与第一接入点(例如，图2中的接入点252a)之间的数据传输带宽的多个请求，使得第一接入点提供到互联网的接入。
[0048]在本发明的一个实施例中，所述请求是针对重叠的时间段的。例如，第一无线设备可能想要具有来自时间T1-T3的保证的带宽(QoB)，而第二无线设备可能想要时间T2-T4之间的特定QoB。假设时间T1-T4是顺序的，则在时间T2-T3之间存在重叠，在其期间第一无线设备和第二无线设备两者都想要特定QoB。
[0049]在本发明的一个实施例中，到接入点的请求中的每个请求是经由在分组的分组报头中具有令牌的分组的。也就是说，针对特定水平的Q0B的请求以分组从无线设备被发送到接入点。该分组包括分组报头，该分组报头保存令牌。该令牌可以描述正被协商的QoB的水平(例如，20Mbps-兆比特每秒)、QoB持续的时间长度(例如，10分钟)、要被传输的数据量(例如，80MB-兆字节)、请求者的优先级(例如，将具有为其用户预留的带宽的请求设备放置为“队列的第一个”)等等。
[0050]现在返回到图3的框306，硬件接入点控制器实时地在重叠的时间段上将由第一接入点提供的带宽容量的子集动态地分配到多个无线设备中的每个无线设备。也就是说，特定接入点或者甚至特定接入点内的特定信道可以具有数据被运载的频率的多个子集。接入点控制器和/或接入点将频率的这些子集分配到特定无线设备。
[0051]如在图3的框308中描述的，位置检测器(例如，以上在图2中描述的定位传感器258a和/或位置检测器204)检测特定无线设备(S卩，多个无线设备中的一个无线设备)相对于第一接入点的移动。
[0052]如图3的框310中描述的，硬件接入点控制器标识由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与第一接入点之间的数据传输带宽的变化。也就是说，硬件接入点控制器(例如，接入点控制器202)检测第一接入点与特定无线设备之间的QoB已经由于以下各项而下降:I)第一接入点与特定无线设备之间的距离的增大，和/或2)由于归因于特定无线设备的移动的现在在第一接入点与特定无线设备之间的物理障碍的信号阻塞的增大。
[0053]如图3中的框312中描述的，响应于标识出由特定无线设备的移动引起的特定无线设备与第一接入点之间的数据传输带宽的变化，硬件接入点控制器通过调整针对特定无线设备的可用频率来调整带宽容量的子集。
[0054]在本发明的一个实施例中，硬件接入点控制器通过对多个频率进行波束形成以创建在第一接入点与特定无线设备之间的数据传输中使用的放大的频率来调整特定无线设备的可用频率。在一个实施例中，这样的波束形成对来自第一接入点的经相移的频率进行组合，以便确保相长(加性)干涉出现。
[0055]在本发明的一个实施例中，硬件接入点控制器通过切换到从第一接入点可用的不同频率(例如，很少使用的频率)来调整对特定无线设备的可用频率。
[0056]在本发明的一个实施例中，硬件接入点控制器通过占用来自第二接入点的第二频率来调整对特定无线设备的可用频率，使得来自第二接入点的第二频率扩增在第一接入点与特定无线设备之间使用的第一频率。例如，在图2中假设无线设备256a首先正接收在位置I处的经协商的QoB，但是QoB在无线设备256a移动到位置2时下降到协商的水平以下。在该实施例中，从接入点252b拉出额外带宽，由此增大从接入点252a接收到的带宽，使得经协商QoB能够现在被递送到无线设备256a。
[0057]图3中示出的流程图在终止程序框314处结束。
[0058]在本发明的一个实施例中，针对由分组报头中的令牌标识的重复的当日时间预留特定无线设备与第一接入点之间的数据传输带宽。例如，假设用户想要确认他/她每天在特定地点(例如，咖啡店)在星期一到星期五的下午1:00与2:00之间将具有20Mbps可用带宽。令牌为该QoB标识“预留”，并且将针对那些时间预留充足的带宽以便满足针对该用户的经预协商的QoB。
[0059]在本发明的一个实施例中，硬件接入点控制器标识在满足特定无线设备与接入点之间的数据传输带宽要求之后未被预留的剩余数据传输带宽，并且之后将剩余数据传输带宽释放给来自多个无线设备的其他无线设备。也就是说，一旦已经分配了全部经协商的QoB带宽，无论什么样的带宽剩余可用于其他设备不在与系统的约定之下。
[0060]如本文中描述的，本发明提供一种用于确保特定用户的QoB的系统。在本发明的一个或多个实施例中，以下三个步骤首先由接入点控制器和/或(一个或多个)接入点执行。[0061 ] I)接入点控制器确定接入点和连接的无线设备的物理地点。该物理地点确定能够使用图2中示出的定位传感器258a-258b和/或位置检测器204来执行。
[0062]2)接入点控制器确定接入点与连接的无线设备之间的信号强度。信号强度由此被用于确定什么样的当前(QoB)带宽可用性是来自接入点的。
[0063]3)无线设备的地点被监测。如果接入点控制器从定位传感器258a和/或位置检测器204接收到指示无线设备256a的移动的信号，则接入点控制器可以将由无线设备256a在连接的时间预协商的QoB可能不被保持在该新位置处的警报发送到无线设备256a。
[0064]用于协商无线设备与接入点之间的QoB约定的三种示范性方法如下:
[0065]方法I:在连接时针对连接长度进行预协商
[0066]方法I修改现有W1-Fi连接报头以包括针对带宽保证(QoB)的额外字段。如果接入点能够保证该带宽量，则其之后完成W1-Fi连接并维持针对连接的长度预留的带宽量。接入点能够继续接受额外连接，只要:
[0067]Wifi连接的保证的带宽《总带宽容量
[0068]方法2:在连接时针对固定时间长度(具有预留)进行预协商
[0069]方法2对方法I的修改在于当W1-Fi连接被创建时，仅仅针对固定时间量(例如，30分钟)保证QoB。在该固定时间量过去之后，W1-Fi连接不再能够保证QoB将被满足，并且承诺的QoB被重新协商、被终止和/或被返回到预定义的默认设置。方法2还实现以上描述的时间/日期预留。
[0070]方法3:在连接时针对QoB令牌进行预协商
[0071]方法3利用以上描述的“QoB令牌“概念，其中令牌是对针对Z时间量使用X带宽量、接收/发送Y数据量等等(如以上描述的)的授权。在本发明的一个实施例中，这样的令牌具有有限的寿命。一旦令牌已经过期，则带宽不再得到保证。
[0072]本文中描述的本发明还能够被扩展为滚动窗口。代替在进行W1-Fi连接时的硬保证QoB，用户被给予“滚动窗口QoB”，其是仅仅针对下X分钟的保证。之后当更多用户连接并且那些用户中的一些是VIP用户(例如，特定互联网服务、酒店、航空公司等等的白金用户)时，VIP用户将获得比普通会员更多的带宽。因此，只要W1-Fi连接具有足够的带宽容量，则初始约定将继续滚动过去X分钟。然而，如果W1-Fi连接在这X分钟之后具有带宽容量的下降，则用户不再保证QoB处于初始协商的水平。
[0073]在本发明的一个实施例中，本文中描述的方法被传播到网络设备和/或服务提供商的链以做出完整的端到端QoB保证。例如，咖啡店中的本地接入点能够将用户与接入点之间的会话协商分组中的相同字段传递到互联网服务提供商(ISP)。将该字段传递到ISP得到来自ISP的针对相同带宽保证(与接入点协商的QoB)的请求。假设ISP接受请求保证QoB的令牌/字段，则ISP将提供必备的带宽以履行QoB约定。
[0074]在本发明的一个实施例中，接入点控制器和/或接入点通过确定可用的总带宽量开始。接入点控制器和/或接入点之后将一个或多个约定选项呈现给加入的第一客户。如果该客户接受针对时间段N的QoB约定，则接入点控制器和/或接入点将从未来计算去除该容量。当下一客户接受针对时间段O的QoB约定，则接入点控制器(用作路由器)将之后执行在时间段N和O上的两个约定的组合的最佳匹配算法。当越来越多的QoB约定被接受时，路由器将重新布置时间窗口，在其期间QoB约定通过移动它们或者通过减少时间窗口而同时增大针对每个约定的带宽分配。例如，如果用户想要在20分钟上具有20Mbps的QoB，但是重度用户想要从现在开始的10分钟使用80Mbps带宽，则所述系统可以向第一用户提供40Mbps 10分钟，由此给予他在较短时间帧中的相同的总带宽，由此允许QoB约定持有人X在较短的时间段上接收更多数据。相反，所述系统可以延长时间窗口(到最大阈值)并且减少允许的带宽以便为另一到来的QoB约定留有空间。因为约定能够是任意的(针对设定时间的设定带宽)且动态的(设定在最大时间段上的数据量)，所以当前描述的方法是新颖的并且提供对在现有技术中使用的现有带宽成形技术的有用改进。
[0075]在其中使用本发明的示例性情景中，假设用户进入咖啡店，打开他的/她的智能电话，并且看见三个W1-Fi网络选项的列表。选项A提供免费W1-FI，但是没有吞吐量保证。选项B是以50MB的限制收费$0.10/MB的收费选项。选项C是以200MB的限制收费$0.20/MB的另一收费选项。用户具有吸引他/她在午餐期间阅读的大建筑绘图，并且因此他/她选择$0.20/MB选项并且在15分钟的时间段上请求80MB QoB。网络回应其能够给予他/她在下15分钟上接收80MB可变带宽的保证。约定被完成并且可变带宽被分派给该用户。在头3分钟上，用户仅仅获得(针对总共1MB数据)每分钟递送的3.3MB。然而，在这头3分钟之后，路由器(S卩，诸如图2中的接入点252a-252b的(一个或多个)接入点)已经完成了两个其他约定，并且现在具有足够的额外容量来将带宽增大到1MB每分钟以在下7分钟(针对额外的70MB数据)被递送。用户由此在10分钟(在约定下5分钟)中总共获得80Mb数据，届时路由器移动到尽力(无带宽保证)基础中。
[0076]如以上描述的并且在本发明的一个实施例中，该系统能够采用额外措施来帮助维持QoB以说明漫游用户距W1-Fi接入点太远，由此造成吞吐量的下降。在这种情形下，在路由器(即，接入点)中能够采用额外逻辑以实施波束形成、跳频和/或信道跳跃。例如，假设用户已经约定接收X带宽量并且该系统需要通过在下3分钟内提供25Mbps来履行约定。然而，用户开始移动到房间的偏远角落(远离接入点)并且他的信号强度正在下降，由此使W1-Fi客户机带宽从经协商的25Mbps向下下降到12Mbps。因为这是在路由器能够供应(互联网速度)的约定的速率以下，所以路由器首先搜索更开放的频率/信道。如果其找到一个，则其切换到非重叠的无竞争频率/信道。如果没有找到能够提供完全25Mbps链路速度的非重叠的无竞争频率/信道，则路由器采用波束形成或其他技术来创建增强针对客户机的接收和链路速度的重叠信号。这些类型的策略被采用直到链路速度大于针对给定持续时间的互联网速度。
[0077]附图中的流程图和框图图示了根据本公开的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的体系结构、功能和操作。在这一点上，流程图或框图中的每个框可以表示包括用于实施(一个或多个)指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令的代码的模块、片段或部分。还应当指出，在一些备选实施方式中，框中指出的功能可以不以附图中指出的顺序发生。例如，取决于涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以基本上同时地被运行，或各框可以有时以相反的顺序被运行。还将指出，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合能够通过执行指定功能或动作或专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的系统来实施。
[0078]本文中使用的术语仅仅是为了描述具体实施例的目的并且不旨在为对本发明的限制。如本文中使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”旨在还包括复数形式，除非上下文另行清楚指示。还将理解，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时详细列举陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。
[0079]在下面的权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的对应的结构、材料、动作和等价物旨在包括用于与如特别要求保护的其他要求保护的元件组合地执行功能的任何结构、材料或动作。对本发明的描述已经出于说明和描述的目的被呈现，但是不旨在为穷举的或将本发明限于所公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域技术人员将是显而易见的。实施例被选择并被描述以便最好地解释本发明的原理和实际应用，并且以便使得本领域其他技术人员理解本发明用于具有如适于预见到的特定用途的各种修改的各种实施例。
[0080]还注意，本公开中描述的任何方法可以通过使用VHDL(VHSIC硬件描述语言)程序和VHDL芯片来实施。VHDL是针对现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)以及其他类似的电子设备的示例性设计输入语言。因此，本文中描述的任何软件实施的方法可以通过基于硬件的VHDL程序来仿真，其之后被应用到诸如FPGA的VHDL芯片。
[0081]因此，已经详细地并且通过参考其说明性实施例描述了本申请的本发明的实施例，将显而易见的是，能够在不偏离权利要求书中限定的本发明的范围的情况下进行修改和变型。
【主权项】
1.一种确保一个或多个无线设备与到互联网的接入点之间的W1-Fi连接中的带宽质量(QoB)的方法，所述方法包括: 由硬件接入点控制器接收针对多个无线设备与第一接入点之间的数据传输带宽的多个请求，其中所述第一接入点提供到所述互联网的接入，其中所述请求是针对重叠的时间段的，并且其中到所述第一接入点的所述请求中的每个请求是经由在分组的分组报头中具有令牌的所述分组的； 由所述硬件接入点控制器并且实时地在所述重叠的时间段上，将由所述第一接入点提供的带宽容量的子集动态地分配给所述多个无线设备中的每个无线设备； 由位置检测器检测特定无线设备相对于所述第一接入点的移动，其中所述特定无线设备来自所述多个无线设备； 由所述硬件接入点控制器标识由所述特定无线设备的所述移动引起的所述特定无线设备与所述第一接入点之间的数据传输带宽的变化;并且 响应于标识出由所述特定无线设备的所述移动引起的所述特定无线设备与所述第一接入点之间的数据传输带宽的所述变化，由所述硬件接入点控制器通过调整针对所述特定无线设备的可用频率来调整带宽容量的所述子集。2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 由所述硬件接入点控制器通过对多个频率进行波束形成以创建在所述第一接入点与所述特定无线设备之间的数据传输中使用的放大的频率，来调整对所述特定无线设备的可用频率，其中所述波束形成对来自所述第一接入点的经相移的频率进行组合。3.根据权利要求1所述的方法，还包括: 通过切换到所述第一接入点中的不同频率来调整对所述特定无线设备的可用频率。4.根据权利要求1所述的方法，还包括: 由所述硬件接入点控制器通过占用来自第二接入点的第二频率来调整对所述特定无线设备的可用频率，其中来自所述第二接入点的所述第二频率扩增在所述第一接入点与所述特定无线设备之间使用的第一频率。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述令牌标识被协商用于所述数据传输带宽的时间长度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述令牌标识正被协商用于与所述接入点的数据传输的总数据量。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述令牌标识请求无线设备相对于来自所述多个无线设备的其他无线设备的优先级。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述令牌标识正被请求的数据传输带宽的大小。9.根据权利要求1所述的方法，还包括: 为由所述分组报头中的所述令牌标识的重复的当日时间预留所述特定无线设备与所述第一接入点之间的所述数据传输带宽。10.根据权利要求1所述的方法，还包括: 由所述硬件接入点控制器标识在满足所述特定无线设备与所述接入点之间的数据传输带宽要求之后未被预留的剩余数据传输带宽;并且 由所述硬件接入点控制器将所述剩余数据传输带宽释放给来自所述多个无线设备的其他无线设备。11.一种系统，所述系统包括被配置为执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的步骤的装置。12.—种系统，包括: 硬件接入点控制器； 通信地耦合到所述硬件接入点控制器的接入点；以及 位置检测器； 其中所述硬件接入点控制器接收针对多个无线设备与所述接入点之间的数据传输带宽的多个请求，其中所述接入点提供到互联网的接入，其中所述请求是针对重叠的时间段的，并且其中到所述接入点的所述请求中的每个请求是经由在分组的分组报头中具有令牌的所述分组的； 其中所述硬件接入点控制器实时地在所述重叠的时间段上将由所述接入点提供的带宽容量的子集动态地分配给所述多个无线设备中的每个无线设备； 其中所述位置检测器检测特定无线设备相对于所述接入点的移动，其中所述特定无线设备来自所述多个无线设备； 其中所述硬件接入点控制器标识由所述特定无线设备的所述移动引起的所述特定无线设备与所述接入点之间的数据传输带宽的变化;并且 其中所述硬件接入点控制器响应于标识出由所述特定无线设备的所述移动引起的所述特定无线设备与所述接入点之间的数据传输带宽的所述变化，通过调整针对所述特定无线设备的可用频率来调整带宽容量的所述子集。
【文档编号】H04W76/04GK105828411SQ201610037370
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】J·L·安德森, G·J·博斯, A·R·琼斯, K·C·麦康内尔, J·E·小摩尔
【申请人】国际商业机器公司