无线局域网络中改变信道以减轻拥挤及高干扰等级的装置的制作方法

专利名称：无线局域网络中改变信道以减轻拥挤及高干扰等级的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于无线局域网络(WLANs)，以及更关于借着改变在一般使用中的信道以减轻在WLAN中的壅塞与干扰程度的方法。
背景技术：
频率选取算法用来在WLAN中自动选取接2点(AP)的最适当操作频率。频率选取(FS)典型地由三个不同的程序所构成初始化FS、最佳化FS和脱离FS。所述初始化FS程序是依据AP激活时决定出最佳操作信道。所述最佳化FS程序是在系统运作期间动态地决定出最佳的操作信道，而不会在基本服务集合(BSS)中相关无线终端(基站)的服务中断(disruption)。直到在改变操作信道到一最少负载者之前的特定期间中所述BBS中没有活动时，程序一直等候。
所述脱离FS程序是用来减轻极端的壅塞状态或是难忍的干扰程度。由于壅塞或干扰较由所有相关状况的服务中断所产生的伤害更为糟糕时则服务降级，因此所述脱离FS程序仅将被调用。且因为所有相关状况必须首先由所述AP解开而早于脱离到不同信道中。本实用新型就是关于所述脱离FS程序。
实用新型内容一接入点(AP)配置为用来在一WLAN中改变一信道而减轻壅塞和高干扰程度，所述WLAN具有至少一个基站。所述AP包含有一决定装置配置为用来决定一候选信道表；一选取装置配置为用来从所述候选表中选取一信道；一评估装置配置为依据预定准则用来评估所述选取信道；一分离装置配置为如果所述选取信道符合所述预定准则用来分离所有与所述AP通信的基站；一变更装置配置为如果所述选取信道符合所述预定准则用来变更所述AP到所述选取信道中；以及一移除装置配置为如果所述选取信道不符合所述预定准则用来移除从所述候选表的所述选取信道。
一整合电路配置为用来在一WLAN中改变一信道而减轻壅塞和高干扰程度，所述WLAN具有一接入点(AP)和至少一个基站。所述整合电路包含有一决定装置配置为用来决定一候选信道表；一选取装置配置为用来从所述候选表中选取一信道；一评估装置配置为依据预定准则用来评估所述选取信道；一分离装置配置为如果所述选取信道符合所述预定准则用来分离所有与所述AP通信的基站；一变更装置配置为如果所述选取信道符合所述预定准则用来变更所述AP到所述选取信道中；以及一移除装置配置为如果所述选取信道不符合所述预定准则用来移除从所述候选表的所述选取信道。
本实用新型的装置实施一种脱离FS程序，其可用来减轻极端的壅塞状态或是难忍的干扰程度。因为在脱离到不同频道之前，所有相关状况首先必须由所述AP解开，因此所述装置仅在因壅塞或干扰所导致服务降级是比所有相关状况的服务中断所产生的伤害更糟时使用。


本实用新型的更详细了解可以在以下作为例子的较佳实施例的详细说明中与结合附图而得到了解，其中图1A和图1B是根据本实用新型的脱离FS程序的方法流程图；图2是根据本实用新型所构成的装置的方块图；图3是显示在图2的决定装置的方块图；以及图4是显示在图2的评估装置的方块图。
具体实施方式
根据本实用新型的一脱离FS程序中所使用的输出与参数将列在表1中。
表1-所述脱离FS程序的输入和参数



传输封包误差比(PER)在含有本实用新型区段的所有片段以及所有的重复传输数据的媒体存取控制(MAC)通讯协议数据单元(MPDUs)中被计算。进一步的，对于一传送(CTS)讯息未被接收而传送(RTS)讯息的请求应包含于传输封包误差比的计算中。在本实施中所述零封包在所述TMEAS量测期间进行传输，所述PER设定为零。
触发(开始阶段)脱离(FS)程序仅在超过高度拥塞的情况下或当干扰不能被接受时执行。符合下列由每个TMEAS时间所估算的起始标准中的任何一个来起始所述脱离(FS)程序。
第一触发标准是为一信道拥塞标准，其中符合下列三种情况1)C(op-chan)＞CUMAX；2)DR＞DRMAX；以及3)PER＞PERMAX.
所述BSS外的信道利用量测、AP延迟速率以及传输封包误差比必须超过其个别的触发门槛值。值得注意的是所述BSS外的信道利用量测可借由间歇的列出至不同的频率信道一段时间，即不动的量测其间而获得，使得与AP相关的正常通讯不会实质上地中断。
于此有三个标准谨慎地选来确认脱离(FS)程序估算仅于信道的一改变是需要的以及有利的时候才被触发。首先，所述BSS外的信道利用标准用来确认由BSS外的无线局域网络(WLAN)流量造成信道拥塞，或至少一部分拥塞。若该拥塞仅由BSS内的流量造成，信道的一改变将不会减轻拥塞的情况，因为所有的流量将会被移到一新的信道。其次，所述延迟速率量测被采用以确认所述AP有效地接收拥塞，一个高的延迟速率指出所述AP具有一相当大量的数据以传输和进行相当大量的信道存取延迟。第三，该封包误差比必须超过其触发门槛值。
该第二触发标准相应一不能接受的干扰程度，许多外在的干扰源，如微波炉呈现间歇干扰的型态，结果，干扰源的影向与不能接受的干扰所持续的时间以及所述AP流量的负载呈比例。
令PI代表时间的比例，而外在的干扰程度不能被接受超过给定的量测周期PI=Size(I[]>IMAX)Size(I[])]]>方程式(1)其中IMAX的决定将于后续说明如下的触发标准定义为(1-CU(op_chan))×(1-PI)≤(L×ML)方程式(2)
方程式(2)的左手边(1-CU(op_chan))×(1-PI)有效地代表BSS本身传输可获得的“好的频宽”，而右手边代表所述BSS的负载。若该不能被接受的干扰占据太多的频宽而使得所述AP提供其自身负载的无干扰频宽不足时，脱离FS估算将被触发。
根据上述的触发标准，在启始FS、最适FS或脱离FS之一的最后执行后至少TLAST秒内必须完成脱离，否则，触发的情况则被忽略。TLAST值与对最适FS估算相同，一但因一信道的改变而使TLAST停止使用，则两触发情况周期性的在TMEAS上进行评估。
进一步的，所述触发标准必须持续至少TTrigger秒以允许一频率的改变，此需要持续的时间TTrigger的期间以分开的TMEAS步骤产生一随机的便量，其均等的分布于BOMIN与BOMIN之间。一随机定时器的使用导致一后续的程序，其确认两个在相同信道上竞争的BSS不会同时脱离。
根据BOMIN，两个触发标准应仔细地设置以避免不成熟的信道改变。所述脱离FS程序被认为是最后的选择，因为所有相关的基站在改变信道之前必须先解除关连，其将导致服务的中断。信道应仅于现有外在负载以及/或外在干扰不被支持的情况下被改变，其中其值得中断对所有基站的服务。最后，BOMAN应设定的足够高使具有多重AP同时脱离的的可能性变的很小，以及设定的足够低以确认脱离FS程序所产生的一快速反应。
所述脱离FS程序100的一流程图示于图1A以及图1B，所述脱离FS程序100可由一AP执行，执行脱离FS程序的AP的组件可以是一集成电路(IC)，例如一特定功能集成电路(ASIC)，多重集成电路，分开的组件或分开组件以及集成电路的一个整合。在触发该脱离FS程序上，一组候选信道首先被决定，接着进行(若需要的话)信道的选择与信道的更新。
决定候选信道所述候选讯道组不包括所允许的信道组(ACS)中所有的信道，仅低于最大允许干扰程度IMAX的干扰量测I的信道被考量，这些高于IMAX干扰程度的信道则被忽略。脱离FS程序100借由从电源控制获得数据以及后续计算IMAX值(步骤102)来启始，所述启始最大允许干扰程度被计算为IMAX＝PMAX-(RNGbase+RNGadj)-(C/I)req_high-MI方程式(3)其中，(RNGbase+RNGadj)代表由AP所含盖的范围，以及(C/Ireq-high)设定为在BSS范围(即5.5或11Mbps)的设计速率下一封包所需要载体的功率与干扰的比，一差值MI被减去以免去干扰程度太过接近实际最大允许程度的信道。
因为程序欲脱离所述现行信道，故所述现行信道从ACS中被移除(步骤104)。ACS的第一信道被选取(步骤106)。在所述选取信道上量测到的干扰与所述最大允许干扰进行比较(步骤108)。假如所述现行信道上的干扰小于所述最大干扰，则所述现行信道被记录于所述候选信道表中(步骤110)。
假如所述现行信道上的干扰超过所述最大干扰(步骤108)，或如所述信道被记录于所述候选表中(步骤110)，不论是否还有更多信道在ACS中，一决定会被执行(步骤112)。假如还有更多信道在ACS中，则下一个信道会被选取(步骤114)并以上述的步骤108来进行评估。
假如没有其它信道在ACS中(步骤112)，不论是否有任何信道在所述候选表中，一决定会被执行(步骤116)。假如所述候选表中已没有信道，亦即，对于所有的k来说，I(k)＞IMAX，则IMAX的值会增加一预设量(ΔdB；步骤118)，且一新的候选信道表会经由重新开始执行程序的步骤106而产生。在一包含至少一信道的候选表被发现之前，程序会持续进行。Δ应被设定，如此所有具有相似干扰层级的信道会被视为候选者，而任何大于零的Δ值是可接受的。
假如所述候选表中有信道(步骤116)，则程序会持续进行信道选取和信道更新阶段。
信道选择与信道更新从候选表中，具有最低平均信道使用C(k)的信道被选择(步骤120)。候选信道间的信道选择主要是基于最近的信道使用量测。信道k，C(k)的信道使用是为在每一信道上的最新信道使用量测的平均。信道使用量测是于静止量测期间(SMPs)执行，并对应于接收器载波锁定的时间比。由于信道使用于SMPs中被观察，所有导致AP形成载波锁定的封包会从邻近BSSs产生。信道使用量测代表BSS外信道使用。
一决定被执行以判断那一个触发准则是符合的，以执行程序1O0(步骤122)。假如触发器是(1；频道拥塞)，则不论选取信道的信道使用是否低于现行信道的信道使用一预设量(步骤124)。根据触发准则，一磁滞准则会被验证。对于触发器(1)，所述磁滞准则是定义如下C(op_chan)-C(new_channel)＞HCEsc式(4)新信道的信道使用必须低于目前信道的信道使用至少HCEsc％。假如所述条件满足，则所述BSS信道更新为所述新信道。所有连结于AP的基地台会分离(步骤126)。首先，AP会传送一分离讯息至每一连结基地台，然后改变其频率至新的频率。当一分离讯息传送至一基地台而没有ACK被接收时，在放弃所述特定基地台的分离前，AP将重新传送所述讯息高达NRTx次。值得注意的是，假如脱离FS程序在严厉条件下被触发的话，一分离讯息的传送失败的可能性是高的。
AP改变至所述新信道(步骤128)，而程序终止(步骤130)。在每一已知的程序下，所述分离基地台将与AP重新结合。
假如所述选取信道的信道使用是不低于所述现行信道的信道使用一预设量(步骤124)，则所述选取信道会从候选信道表中被移除(步骤132)。接着，不论所述候选表中是否有任何其它信道，一决定会被执行(步骤134)。假如有更多候选信道，则程序继续执行步骤120，如上所述。假如没有其它候选信道(步骤134)，则没有信道改变(步骤136)，而程序终止(步骤130)。所述程序继续进行，直到发现满足所述磁滞准则的候选信道或已没有剩余候选信道。
假如所述脱离FS演算100被触发器所触发(2；无法容忍的干扰)(步骤122)，则不论是否在所述选取信道上的干扰低于在现行信道上的干扰一预设量(步骤138)，一决定将被执行。对于触发器(2)，所述磁滞准则是定义如下I(op_chan)-I(new_channel)＞HiEsc式(5)所述新信道的干扰层级必须皮一于所述现行信道的干扰层级至少HIEscdB。所述磁滞准则是用以确保信道改变将足够有利于校准至结合基地台的服务中断。
假如所述条件满足，则程序100继续执行步骤126，如上所述。假如所述条件不满足，则程序100继续执行步骤132，如上所述。
以下特征必须被AP所支持，以执行所述脱离FS程序1001)传送封包错误率量测与配置平均窗口大小。可替代地，AP能提供一指示给每一成功与失败的封包接收。
2)接收封包错误率与配置平均窗口大小。可替代地，AP能提供一指示给每一成功正失败的封包接收。
3)延迟率量测，其对应于AP被一BSS外封包载波锁定的时间比，并具有至少一封包要传送。
4)在一静止量测周期内的信道使用，其对应于所述接收器被载波锁定的时间比。
5)外部干扰量测，其对应于未被所述接收器载波锁定的平均接收信号功率。
6)重新传送一特定封包的数量。
7)所述操作信道的动态设定/更新。
在其它实施例，本实用新型可进行额外的变更，以更减轻WLAN中的拥塞和高干扰层级。例如，AP能通知其地台一操作频率的改变，以清除分离他们的需要。因此，最佳FS程序能定期执行，不需要担心信道上的活动，其消除了一分离脱离FS程序的需要。另一个变更是使用一集中方案，其中信道指定是基于一网络而被决定，而不是独立地对每一BSS，其改善了整体系统效能。此外，内AP通讯将允语APs分享负载信息与频率改变通知。在某些WLAN设定上，例如一MESA设定，所述WLAN并不支持内AP通讯。
用以执行本实用新型的装置根据本实用新型而建构的一AP200是如图2所示。所述AP200包含一决定装置202，用以决定一候选信道204表。一选取装置206，用以从所述候选信道表204中选取一信道。一评估装置208，用以依据预设准则来评估所述选取信道。
一分离装置210，是于当所述选取信道满足所述预设准则时，分离所有与AP进行通讯的基地台。一变更装置212，是于当所述选取信道满足所述预设准则时，变更AP至所述选取信道。一移除装置214，是于该所述选取信道不满足所述预设准则时，从所述候选信道表204中移除所述选取信道。AP200可还包含一再结合装置216，是于当所述基地台已与AP分离后，而AP上的所述信道已改变时，再结合所述基地台于AP。一触发装置218可被包含，其是于例如当一信道拥塞情况存在，或当一无法容忍的干扰层级存在时，触发所述决定装置。
图3是显示所述决定装置202的构造的细节。所述决定装置202包含一选取装置302，用以从一允许信道集304中选取一信道。一测量装置306，用以量测所述选取信道的干扰。一比较装置308，用以比较所述选取信道的干扰与一最大干扰值。一增加装置310，是于当所述选取信道的干扰小于所述最大干扰值时，增加所述选取信道至所述候选信道表204。
图4显示所述评估装置208的构造的细节。所述评估装置208包含一测量装置402，用以量测所述选取信道的一干扰层级。一比较装置404，用以比较所述选取信道的干扰层级与所述现行信道406的一干扰层级，借以当所述选取信道的干扰层级小于所述现行信道406的干扰层级一预设量时，所述选取信道满足所述准则。
虽然图2-4的组件是被描述为分离组件，所述组件可实施于一单一集成电路(IC)上，例如一特定功能集成电路(ASIC)、多重ICs、分离组件、或一分离组件与IC(s)的组合。
虽然本实用新型的特征和组件已于较佳实施例中以特定组合进行说明，每一特征或组件能单独使用(没有较佳实施例的其它特征与组件)，或使用于许多组合，不管有没有本实用新型的其它特征与组件。虽然本实用新型的特定实施例已显示和说明，然而熟习此项技术者可在不脱离本实用新型范围内进行许多更改和变化。上述记载是用以进行说明，而非以任何方式来限制本实用新型。
权利要求1.一种接入点，其配置用以在一具有至少一站台的无线局域网络中改变一信道以减轻拥挤及高干扰等级，其特征在于该接入点包含一决定装置，配置用以决定一候选信道表；一选取装置，配置用以自所述的候选信道表中选出一选取信道，所述选取装置与所述决定装置连接；一评估装置，配置用以对照预设标准而评估所述的选取信道，所述评估装置与所述选取装置连接；一分离装置，配置用以在所述的选取信道达到预设标准时分离所有与所述的接入点通讯的站台，所述分离装置与所述评估装置连接；一变更装置，配置用以在所述的选取信道达到预设标准时变更所述的接入点至所述的选取信道，所述变更装置与所述评估装置连接；以及一移除装置，配置用以在如果所述的选取信道未达到预设标准时自所述的候选信道表中移除所述的选取信道，所述移除装置与所述评估装置连接。
2.根据权利要求1的接入点，其特征在于还包含一再结合装置，配置用以在所述站台已经自所述接入点分离，且在所述接入点中所述信道变更之后，将所述站台与所述接入点再结合，所述再结合装置与所述变更装置连接。
3.根据权利要求1的接入点，其特征在于所述决定装置包含一选取装置，配置用以自一允许信道集中选取一信道；一测量装置，配置用以测量所述选取信道的干扰，所述测量装置与所述选取装置连接；一比较装置，配置用以将所述选取信道的干扰与一最大干扰值进行比较，所述比较装置与所述测量装置连接；以及一增加装置，配置用以在如果所述选取信道的干扰低于该最大干扰值时将所述信道增加至所述候选信道表，所述增加装置与所述比较装置连接。
4.根据权利要求3的接入点，其特征在于所述允许信道集并未包括现行信道。
5.根据权利要求3的接入点，其特征在于如果所有在所述允许信道集中的信道已经被检验过且所述候选信道表为空，则所述增加装置发信通知所述比较装置，以藉由一预设量增加所述的最大干扰值。
6.根据权利要求1的接入点，其特征在于所述评估装置包含一测量装置，配置用以测量所述的选取信道的一信道利用度；一比较装置，配置用以比较所述的信道的信道利用度与所述现行信道的一信道利用度，所述比较装置与所述测量装置连接，如果所述选取信道的信道利用度小于所述现行信道的信道利用度达到一预设量，则所述选取信道便达到所述标准。
7.根据权利要求1的接入点，其特征在于所述评估装置包含一测量装置，配置用以测量所述选取信道的一干扰等级；一比较装置，配置用以比较所述信道的干扰等级及所述现行信道的一干扰等级，所述比较装置与所述测量装置连接，如果所述选取信道的干扰等级小于所述现行信道的干扰等级达到一预设量，则所述选取信道便达到所述标准。
8.根据权利要求1的接入点，其特征在于还包含一触发装置，配置用以触发所述决定装置，所述触发装置与所述决定装置连接，所述触发装置是配置用以在当一信道拥挤状况存在时进行运作，其中一信道拥挤状况存在是指当所述现行信道的一平均信道利用度超过一最大信道利用度阈值；一封包延迟率超过一最大封包延迟率；以及一传输封包错误率超过一最大封包错误率。
9.根据权利要求1的接入点，其特征在于所述接入点还包含一触发装置，配置用以触发所述决定装置，所述触发装置与所述决定装置连接，所述触发装置是配置用以在存有一不能忍受的干扰等级时进行运作，其中在一预定的时期周期中，当一外部干扰等级超过一最大干扰等级时，则存有一可忍受的干扰等级。
10.一种集成电路，配置用以在一具有至少一站台的无线局域网络中改变一信道以使其减轻拥挤及高干扰等级，其特征在于该集成电路包含一决定装置，配置用以决定一候选信道表；一选取装置，配置用以自所述的候选信道表中选出一选取信道，所述选取装置与所述决定装置连接；一评估装置，配置用以对照于预设标准、评估所述的选取信道，所述评估装置与所述选取装置连接；一分离装置，配置用以在所述的选取信道达到预设标准时分离所有与接入点通讯的站台，所述分离装置与所述评估装置连接；一变更装置，配置用以在所述的选取信道达到预设标准时变更所述的接入点至所述的选取信道，所述变更装置与所述评估装置连接；以及一移除装置，配置用以在所述的选取信道未达到预设标准时则自所述的候选表中移除所述的选取信道，所述移除装置与所述评估装置连接。
专利摘要一种接入点(AP)是配置用以改变在一WLAN的一信道，使其减轻拥挤及高干扰等级，所述WLAN具有至少一站台。所述AP包含一决定装置，配置用以决定一候选信道表；一选取装置，配置用以自所述的候选信道表中选出一选取信道；一评估装置，配置用以对照于预设标准，评估所述的选取信道；一分离装置，配置用以在所述的选取信道达到预设标准时分离所有与所述的AP通讯的站台；一变更装置，配置用以在如果所述的选取信道达到预设标准时变更所述的AP至所述的选取信道；以及一移除装置，配置用以在所述的选取信道未达到预设标准时自所述的候选表中移除所述的选取信道。
文档编号H04L29/06GK2884706SQ20052000242
公开日2007年3月28日 申请日期2005年1月10日 优先权日2004年1月8日
发明者克里斯多福·凯夫, 安吉罗·卡费洛, 保罗·马里内尔 申请人:美商内数位科技公司