用于调节次要用户的数据速率的方法和相应的无线接入点的制作方法
【专利摘要】一种能够针对多个无线装置建立家庭无线网络和另一个次要无线网络的双网络接入点。第一无线网络是专用家庭WLAN，而第二无线网络是访客网络或热点网络。为了防止次要网络用户影响第一网络的性能，接入点监测连接到第一网络的装置并且调节第二网络上的通告的最小可支持速率。
【专利说明】用于调节次要用户的数据速率的方法和相应的无线接入点
[0001] 本发明设及无线数据接入，并且具体地，设及用于提供到至少两个数据装置的无 线接入的方法和设备。
[0002] 介绍
[0003] 近来，无线接入点已变为用于在有线网络与通常较小的移动无线装置之间提供数 据连接性的流行装置。接入点提供W低传输功率在无线电频谱上工作的无线网络，通常提 供接入点周围几米的范围。
[0004] 接入点支持来自相同装置的两个或更多个无线网络现在也是相当常见的。主要网 络和次要网络的使用允许通过提供用于拜访者或者用于提供公共热点功能的访客网络的 一种访问控制。通常，次要网络的能力弱于主要网络，诸如，在带宽、时间或数据限制方面在 到接入点的宽带连接的使用上具有带宽上限。
[0005] 虽然该能力限制被设计成防止次要网络不利地影响针对主要网络用户的体验质 量，但是运些措施没有减轻由于共享无线电频谱而导致的问题。本发明解决运些问题。
【发明内容】
[0006] -方面，本发明的实施方式提供一种操作无线接入点设备的方法，所述无线接入 点设备具有无线网络接口，所述无线网络接口被配置成为多个无线客户端装置生成主要无 线网络和次要无线网络，所述方法包括:无线网络控制器执行W下步骤:访问与所述多个无 线客户端装置中的每一个到所述主要无线网络的当前连接速度相关的一组连接速度数据 速率值;从所述一组连接速度数据速率值识别最低数据速率;确定针对所述次要无线网络 的最小连接速度值，所述最小连接速度值取决于在所述主要无线网络上的所识别的最低数 据速率的值；W及修改所述无线网络接口，使得在接收到由另一个无线客户端连接到所述 第二网络的请求时，所述无线网络接口的响应排除比针对所述次要无线网络确定的最小连 接速度值低的连接数据速率，使得如果所述另一个无线装置能够按照所确定的最小连接速 度值或高于所确定的最小连接速度值进行连接，则所述另一个无线装置将仅连接到所述次 要无线网络。
[0007] 另一方面，本发明的实施方式提供一种设备，所述设备包括:无线网络接口，所述 无线网络接口被配置成为多个无线客户端装置生成主要无线网络和次要无线网络;访问装 置，所述访问装置用于访问与所述多个无线客户端装置中的每一个到所述主要无线网络的 当前连接速度相关的一组连接速度数据速率值；识别装置，所述识别装置用于从所述一组 连接速度数据速率值识别最低数据速率;确定装置，所述确定装置用于确定针对所述次要 无线网络的最小连接速度值，所述最小连接速度值取决于所述主要无线网络上的所识别的 最低数据速率的值；W及修改装置，所述修改装置用于修改所述无线网络接口，使得在接收 到由另一个无线客户端连接到所述第二网络的请求时，所述无线网络接口的响应排除比针 对所述次要无线网络确定的最小连接速度值低的连接数据速率，使得如果所述另一个无线 装置能够按照所确定的最小连接速度值或高于所确定的最小连接速度值进行连接，则所述 另一个无线装置仅连接到所述次要无线网络。
[0008] 在又一方面，本发明的实施方式提供一种无线网络系统，所述无线网络系统包括： 在权利要求8至14中阐述的设备，所述设备具有主要无线网络和次要无线网络;第一组无线 客户端装置，所述第一组无线客户端装置连接至所述主要无线网络；W及第二组无线客户 端装置，所述第二组无线客户端装置能够连接至所述次要无线网络。
【附图说明】
[0009] 图1示意性地示出具有根据第一实施方式的接入点的示例家庭网络；
[0010] 图2示意性地示出从每个装置到接入点的无线链路的网络信号强度的图；
[0011] 图3示出接入点的物理组件的框图；
[0012]图4示意性地示出接入点的功能组件；W及
[0013] 图5是接入点的操作的流程图。
[0014] 第一实施方式
[0015] 图1示出包含无线接入点3的住宅1，无线接入点3经由址化链路13提供本地装置到 广域网（诸如，互联网）的数据访问。无线接入点3被配置成生成主要的、"家庭"无线局域网 (WLAN)S和次要的"访客"WLAN 7,使得装置可W连接至无线接入点3。
[0016] 在2.4Ghz频率范围内根据IE邸802. IlnWiFi协议创建两个无线网络5、7。在该实 施方式中，家庭WLAN 5是由多个家庭装置9使用的专用网络，并且使用WiFi保护接入2 (WPA2)加密接入协议对接入进行限制/保护，使得仅知道用户定义的秘钥的家庭装置9可W 加入家庭WLAN 5。访客网络用于由到家庭1的拜访者使用，因此是开放的/不加密的，或者被 设置成具有不同的、与家庭WLAN 5相比较弱的密码。
[0017] 为了便于解释，示出覆盖两个不同地理区域的家庭WLAN 5和访客WLAN 7,然而家 庭WLAN 5和访客WLAN 7实际上具有相似/重叠的范围，运是因为它们在所有方向上源自相 同点(接入点）。
[001引如图1中所示，家庭装置9连接到家庭WLAN 5,并且一组访客装置11连接至访客 WLAN 7。如传统那样，家庭WLAN 5和访客WLAN 7具有不同的网络名称(SSID)，使得它们可W 由用户区分，并且无线接入点3控制各种装置之间的数据流，使得连接了家庭WLAN 5的装置 9可W访问该WAN和其它家庭WLAN装置9，而访客网络装置11仅可W访问WAN。接入点被配置 成使得家庭网络装置9不能看到任一个访客装置11，并且访客网络装置11不能看到连接至 家庭WLAN 5的任何装置9。
[0019] 而且，经由址化连接可用于访客网络的带宽的量在网络协议找的网络层被限制， 使得家庭网络上的装置9具有优先级，例如，如果址化连接13具有24Mbs的带宽，则次要的访 客网络将从24Mbs分配到2Mbs的最大带宽。
[0020] 在2.4化ZWiFi中，仅存在13个可用信道，并且在该实施方式中，家庭WLAN 5和访客 WLAN 7被配置成使用相同的无线信道，运是因为两个不同信道将占用更多频谱，并且可能 导致对相邻无线网络的额外干扰。
[0021] 然而，通过该配置，家庭WLAN 5和访客WLAN 7中仅一方可W在任何给定时刻在无 线电链路上发送数据，运是因为IEEE 802.11无线装置使用的载波侦听多点接入/冲突避免 (CSMA/CA)冲突算法的特性所导致。因此，即使访客WLAN 7是较低优先级的网络，当无线装 置11发送数据时，连接至家庭网络5的家庭装置9不能中断该发送，直到访客装置11完成发 送其数据或者发送窗口期满为止。家庭装置必须反复地侦听信道的活动，直到访客装置11 完成发送并且WiFi信道被清除为止。
[0022] 而且，接入点3与无线装置之间的信号强度和链路质量随距离变大而减小，因此为 了鲁棒性，客户端和接入点之间的数据传输的速度也将减小。最大数据传输的速率被量化 到多个可支持速率带。例如，IMbps、2Mbps、5Mbs、1 IMbs、22Mbps、42Mbs、54Mbs和72Mbps。虽 然802.1 In能够具有远远更高的数据速率，为了便于解释，第一实施方式将仅描述有限数量 的数据速率。接入点3可W通告支持哪个速率并且装置基于它们自己的信号强度的测量来 选择速率。
[0023] 因此，如果访客装置11物理地位于访客WLAN 7的网络范围的边缘，并且因此必须 W低数据速率发送，则针对家庭装置9的传输延迟增加。
[0024] 在该实施方式中，针对家庭WLAN 5和访客WLAN 7二者，无线接入点3能够支持 IMbps到54Mbps之间的数据速率，并且家庭装置9和访客装置11被配置成基于到无线接入点 3的信号强度来选择所支持的数据速率中的一个。
[0025] 图2示出由连接到图1中所示的接入点3的家庭装置9和访客装置11使用的数据速 率的图。通常，家庭装置9接近无线接入点3定位，并且具有较高的信号链路质量连接。因此， 家庭装置能够使用任何可支持的速率带，并且出于性能原因，运些装置选择实现36Mbps到 54Mbps之间的快链路速率的调制方案。
[0026] 对于访客网络7,多个装置中的一个装置接近无线接入点定位，并且因此可W W较 高的数据速率连接至无线接入点3。然而，另一个访客装置11位于访客WLAN 7的范围的边缘 处。与不太可靠但是具有较快数据速率相比，WiFi中的标准行为更加青睐链路的鲁棒性，因 此访客装置11选择W IMbps链路速率连接至接入点3。
[0027] 在该网络布置中，该访客装置可花费至少=十六倍于连接至无线接入点3的其它 装置相同的数据量所用的时间。
[00%]为了防止连接至次要的访客WLAN 7的慢速客户端装置11的存在降低连接至家庭 网络5的家庭装置9的性能，本发明的第一实施方式中的接入点3描述了一种新的无线接入 点功能，所述新的无线接入点功能监测所连接的家庭网络装置9的当前状态并且使用该信 息动态地更新并且调节访客WLAN 7上向访客网络装置11提供的最低或者'基本/强制'数据 速率。运确保较慢的次要用户不能通过占用大比例通信时间的发送来连接并不按比例地减 少可用信道带宽。
[0029] 图3示出无线接入点设备3的组件。为了连接，无线接入点3具有连接到多个天线23 的无线接口 21、用于使用址化或电缆连接到外部网络(诸如，企业网络、ISP网络核屯、或者互 联网）的WAN接口 25、W及用于连接到任何基于W太网的网络装置的有线网络接口 27。
[0030] 中央控制器29负责无线接入点3和各种组件的总体操作。中央控制器29的操作是 使用存储在工作存储器31和永久存储器33中的计算机程序指令配置的。
[0031] 当中央控制器29根据计算机程序指令操作时，可W中央控制器29视为多个功能组 件。
[0032] 图4示出第一实施方式中的无线接入点3的功能组件。
[0033] 无线接入点3包括多个常规功能组件，诸如路由和处理功能41、有线网络接口功能 42(用于LAN和WAN)、无线网络接口功能43和家庭网络配置管理器45。无线电接口功能在 2.4Ghz WiFi频带上提供家庭WLAN 5和访客WLAN 7,并且家庭网络配置管理器45提供用于 由无线电接口功能43生成的家庭WLAN 5的设置。类似地，访客网络配置管理器57管理访客 网络7。
[0034] 为了根据连接至家庭WLAN 5的家庭客户端9的性能来改变访客WLAN 7的配置，除 了访客网络配置管理器57之外，无线接入点3还包括家庭网络连接客户端监测器47、连接客 户端配置文件存储器49、访客连接客户端监测器51、访客网络最小强制速率控制器53、W及 家庭网络到访客网络转换表55。
[0035] 家庭网络连接客户端监测器47被配置成监测针对任何家庭装置9的家庭WLAN 5， 并且将关于所连接的家庭客户端9的信息存储在连接客户端配置文件存储器49中。连接客 户端配置文件存储器49包含几秒钟的采样周期上的监测值的平均值。运些组件的主要作用 是确定最慢的家庭装置9的速率，该速率确定无线接入点3在访客网络7上提供的最低或基 本/强制速率。
[0036] 关于最慢或最低效率的家庭客户端9的信息被传送到访客网络配置管理器57,访 客网络配置管理器57对网络到访客网络转换表55进行访问确定对于访客网络合适的基本 速率，网络到访客网络转换表55包含针对可支持速率的一组管理员定义映射。
[0037] 访客网络配置管理器57将所确定的速率传送到访客网络最小强制速率控制器53， 访客网络最小强制速率控制器53配置由无线电接口功能43使用的访客网络参数。
[0038] 为了确保用户体验不显著降低，访客连接客户端监测器51用于监测哪个访客装置 11存在，并且当不存在连接到访客网络7的访客装置11时，仅执行访客网络配置管理器57的 处理。
[0039] 图5是更详细地示出无线接入点3的各种组件的操作的流程图。
[0040] 在步骤Sl中，由访客网络连接客户端监测器51执行测试，W确定是否存在任何访 客网络客户端11。如果存在，则随后处理被延迟，使得任何当前连接的访客装置11不受影 响。
[0041] 如果在步骤S3中当时不存在访客网络客户端装置11，则家庭网络连接客户端监测 器47确定最低效的家庭网络装置9。存储在连接客户端配置文件存储器49中的信息的示例 如下示出。
[0rvn1
[0043] 表 1
[0044] 在本示例中，虽然装置3W最低数据速率连接，但是装置3在家庭WLAN 5上不是活 动的。因此，装置4被认为是最低数据速率活动装置，并且因此是W9Mbps的平均调制速率连 接至家庭WLAN 5的最低效装置。因此，在步骤巧中，访客网络强制速率控制器访问家庭网络 到访客网络转换表55, W确定适合针对访客网络的合适速率。W下示出示例转换表。
[00451
[0046] 表 2
[0047] 在该示例中，装置4 W9Mbps的家庭WLAN上最低数据速率连接，并且因此转换表55 返回针对访客网络的6Mbps的新的最小强制速率。在步骤s7中，访客网络最小强制速率控制 器53设置针对访客网络7的新的确定的最小强制速率，并且在步骤s9中，无线电接口功能43 设置新的最小强制速率并且处理结束。
[0048] 通过针对访客网络7的新的最小强制速率，不能满足新速率的任何访客网络装置 11将不能加入访客网络7,运将使得慢速访客网络连接对家庭网络5上的装置9的影响减到 最小。虽然最小强制速率被设置为稍低于连接至家庭网络5的最慢装置9,按照常规的方式， 能够W较高数据速率连接的任何访客装置11仍然能够选择较高数据速率，运是因为被改变 的仅仅是最小强制速率。
[0049] 图4的处理可W按照周期性的间隔被触发，或者每当新装置连接至家庭WLAN 5时 被触发。
[0050] 在第一实施方式中，次要网络的配置管理功能动态地设置被通告的强制最小数据 速率，使得防止另外W低数据速率连接的次要用户（由于接近接入点）连接和降低总体系 统/信道性能。
[0051] 另选方案/变型例
[0052] 在第一实施方式中，次要网络是个人访客网络。在次要网络是还被配置为取决于 连接至主要网络的装置的公共热点的情况下，可W应用无线接入点的各种组件的相同处 理。运样的配置的示例是被布置成提供BT FON次要网络的英国电信公共有限公司的家庭集 线器4接入点。在该情况下，次要网络装置很可能是移动漫游用户，移动漫游用户将仅短时 间段地连接至无线接入点。
[0053] 在第一实施方式中，无线网络是2.4Ghz WiFi网络。在另选方案中，无线接入点被 配置成提供5化Z WiFi网络。在又一另选方案中，无线接入点具有2.4Ghz和5化Z家庭和次要 网络。通过2.4化Z和5化Z范围内的家庭/访客网络配对，一个家庭网络频率上的慢速装置将 仅影响一个次要网络的通告的速度，使得次要用户更可能连接至具有较少的主要网络装置 的其它次要网络。
[0054] 在实施方式中，无线接入点根据IEEE 802. IlWiFi协议创建无线网络，在另选方案 中，可W使用其它无线协议。
[0055] 在实施方式中，次要网络的强制速率是根据最低效的主要网络装置的确定而改变 的。在另选方案中，该确定是基于一组最低效的主要网络装置。例如，1/3最慢装置。
[0056] 在实施方式中，针对次要网络的最小速率是通过查询查找表确定的。在另选方案 中，存在可W被选择W适于不同条件的多个查找表。例如，实施方式中示出的表可W在很少 用户在主要网络上时的"非高峰"时段内使用，而在锁定次要用户方面更进取(aggressive) 的表可W在高峰时间使用。类似地，由于部署有无线接入点的位置或场景，网络管理员可能 希望明确地设置使用的查找表。
[0057] 在实施方式中，针对次要网络的最小速率是通过查询查找表来确定的。在另选方 案中，不存在查找表，并且访客网络最小强制速率控制器使用例如如下算法计算针对次要 网络的速率：
[0058] 次要速率=最低效主要网络装置的速率，或者
[0059] 次要速率=最低效率主要网络装置的速率-1数据速率带。
[0060] 在又一另选方案中，可W根据最慢数据速率的值来使用用于确定最小强制数据速 率的多个算法。例如，如果最慢的活动装置处于诸如72Mbps和54Mbps的高数据速率，则次要 网络上的最小强制数据速率必须与最慢主要网络数据速率相同，但是如果最慢的活动装置 低于22Mbps，则最小强制数据速率可W低一个或两个值。
[0061] 在又一另选方案中，访客网络最小强制速率控制器可W被配置成在不同情形（诸 如，一天中的时间）下使用不同速率设置算法。
[0062] 在实施方式中，使用最低连接数据速率计算次要网络的最小强制数据速率，在另 选方案中，可W考虑其它使用参数W确定最小强制数据速率。
【主权项】
1. 一种操作无线接入点设备的方法，所述无线接入点设备具有无线网络接口，所述无 线网络接口被配置成生成针对多个无线客户端装置的主要无线网络以及次要无线网络，该 方法包括:无线网络控制器执行以下步骤： 访问与所述多个无线客户端装置中的每一个到所述主要无线网络的当前连接速度相 关的一组连接速度数据速率值； 从所述一组连接速度数据速率值识别最低数据速率； 确定针对所述次要无线网络的最小连接速度值，所述最小连接速度值取决于所述主要 无线网络上的所识别的最低数据速率的值;以及 修改所述无线网络接口，使得在接收到另一个无线客户端的连接到所述第二网络的请 求时，所述无线网络接口的响应排除比针对所述次要无线网络确定的最小连接速度值低的 连接数据速率，使得如果所述另一个无线客户端能够按照所确定的最小连接速度值或高于 所确定的最小连接速度值进行连接，则所述另一个无线装置将仅连接到所述次要无线网 络。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，对最小连接速度值的确定包括:访问所述无线接 入点的数据存储器中的查找表，所述查找表包含所述主要网络的数据速率与针对所述次要 网络的相应最小连接速度值之间的映射。3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述数据存储器包含多个查找表，每个查找表都 具有所述主要网络的数据速率与针对所述次要网络的最小连接速度值之间的不同映射，并 且其中，根据当前的时间来访问所述多个查找表中的一个查找表。4. 根据权利要求1所述的方法，其中，对针对所述次要网络的所述最小连接速度值的确 定包括:根据预定算法来计算所述最小连接速度值。5. 根据任一项前述权利要求所述的方法，该方法还包括:监测与连接到所述主要无线 网络的所述多个无线客户端相关的使用参数并更新所述一组连接速度数据速率值。6. 根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述主要无线网络和所述次要无线网 络以相同的无线频率工作。7. 根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述主要无线网络是所述无线接入点 的针对专用网络用户的专用网络，并且所述次要无线网络是公共热点网络。8. -种设备，该设备包括： 无线网络接口，其被配置成生成针对多个无线客户端装置的主要无线网络、以及次要 无线网络， 访问装置，其用于访问与所述多个无线客户端装置中的每一个到所述主要无线网络的 当前连接速度相关的一组连接速度数据速率值； 识别装置，其用于从所述一组连接速度数据速率值识别最低数据速率； 确定装置，其用于确定针对所述次要无线网络的最小连接速度值，所述最小连接速度 值取决于所述主要无线网络上的所识别的最低数据速率的值；以及 修改装置，其用于修改所述无线网络接口，使得在接收到另一个无线客户端的连接到 所述第二网络的请求时，所述无线网络接口的响应排除比针对所述次要无线网络确定的最 小连接速度值低的连接数据速率，使得如果所述另一个无线装置能够按照所确定的最小连 接速度值或高于所确定的最小连接速度值进行连接，则所述另一个无线装置仅连接到所述 次要无线网络。9. 根据权利要求8所述的装置，该装置还包括:数据存储器，其存储包含所述主要网络 的数据速率与针对所述次要网络的相应最小连接速度值之间的映射的查找表，其中，所述 确定装置可工作以访问所述查找表，以确定所述最小连接速度值。10. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述数据存储器包含多个查找表，每个查找表都 具有所述主要网络的数据速率与针对所述次要网络的最小连接速度值之间的不同映射，并 且其中，所述确定装置可工作以根据当前的时间来访问所述多个查找表中的一个查找表。11. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述确定装置可工作以根据预定算法来计算所 述最小连接速度值。12. 根据权利要求8至11中任一项所述的装置，该装置还包括:监测装置，其用于监测与 连接到所述主要无线网络的所述多个无线客户端相关的使用参数，并且更新所述一组连接 速度数据速率值。13. 根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其中，所述主要无线网络和所述次要无 线网络以相同的无线频率工作。14. 根据权利要求8至13中任一项所述的装置，其中，所述主要无线网络是所述无线接 入点的针对专用网络用户的专用网络，并且所述次要无线网络是公共热点网络。15. -种无线网络系统，该无线网络系统包括： 如权利要求8至14所述的设备，所述设备具有主要无线网络和次要无线网络； 连接至所述主要无线网络的第一组无线客户端装置；以及 能够连接至所述次要无线网络的第二组无线客户端装置。
【文档编号】H04W84/12GK105850178SQ201480070943
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】D·P·汤恩德, 西蒙·帕特里克·亚历山大·林兰, 弗朗西斯·詹姆士·斯卡西尔
【申请人】英国电讯有限公司