专利名称：一种节能的无线局域网全频道屏蔽方法
技术领域：
本发明属于无线安全技术领域，具体涉及一种无线局域网数据通信屏蔽机制，通 过对各个信道的检测、分析，发射一定功率发射屏蔽信号，以降低信道数据吞吐量，达到屏 蔽效果。
背景技术：
在当今国内、国际交流中，无线局域网成为政府、军队、公安、外交和保密科研等不 可缺少的通信平台。在重要涉密场所，如会议室、研发室、财务室、策划、指挥和监控等场所 进行无线局域网络的技术安全监测与防护是有重要意义的。IEEE 802. Ilb的无线局域网采用频率2. 412-2. 462GHz的11个信道，无线通信设 备工作在其中的任何一个信道上。由于每两个信道的中心频率仅相隔5MHz，导致每相邻的 信道都存在频带重叠现象，这对数据的传输产生干扰，信道相隔越近，干扰越大。一般认为 信道1、6、11的频带不重叠，在这三个信道上工作不会产生干扰，所以利用这些不重叠的信 道。实际上，802. Ilb并没有规范每个信道的带宽，规定的是中心频率和频谱遮罩(spectral mask)。802. lib规定的频谱屏蔽需求为在中心频率士 IlMHz处，至少衰减20dB，士30MHz 处衰减40dB。由此可见，中心频率为2. 448GHz的6信道仍在中心频率为2. 423GHz的1信 道的频宽范围之内，只是之间的影响比使用其他频段小。实际上，在无线设备发送端与接收 端分别工作于1、6信道时，如果加大发送端的发射功率达到一定数值，接收端就可收到有 效的能量频谱。传统的屏蔽器大多采用频道跳转法设信道中工作的信道为Cp C2、C3屏蔽 器的屏蔽时间分别为T1、T2、T3。屏蔽器分别在T1、T2、T3时隙跳转到信道C1、C2、C3进行同频 干扰，屏蔽器在一个时隙内只能对一个信道进行干扰，而且在屏蔽器在信道跳转时有若干 毫秒的时间不能发射屏蔽信号，这使得干扰效率低，用此方法进行屏蔽，信道的吞吐量只能 降为原来的三分之二(工作的信道为3个)。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提出一种能够保证全频道的吞吐量降 为零，并达到高效节能的全频道屏蔽方法。为此，本发明采用如下的技术方案一种节能的802. Ilb无线局域网全频道屏蔽方法，其特征在于，包括以下几个步 骤(1)启动屏蔽器扫描802. Ilb无线局域网的11个信道，检测网络中通信设备的接 收信号强度值RSSI及所在信道值，记录在每个工作信道接收信号强度值RSSI的最大值，构 造集合X = IX1 X2 L X1J，X」，j = 1，2，L，11，表示信道j上接收信号强度值RSSI的最大 值；(2)根据802. Ilb无线局域网所覆盖的区域环境选择无线传播损耗模型，计算屏 蔽器端到各个信道上RSSI最大的通信设备端的无线传播损耗PL，构造集合PL= (PL1 PL2 L PL1JjPLja = 1，2，L，11)表示屏蔽器端到信道j上RSSI最大的通信设备端的无线传播损耗值；(3)对于每组i和j，确定工作在i信道上的屏蔽器使j信道上的通信设备端的吞 吐量降为零的最小接收信号强度值与j信道上的通信设备在i信道上的屏蔽器端的接收信 号强度值最小接收信号强度值之间的差值ARSSIiij ；(4)对于每组i和j，确定工作在i信道上的屏蔽器使j信道上的通信设备端的吞 吐量降为零的最小接收信号强度值RSSIy = ARSSI^.+Xj ；(5)设Yi, J表示工作在i信道上的屏蔽器使j信道的吞吐量降为零的最小发射功 率，计算 Yi, j = RSSIij j+PLj ；(6)找出屏蔽器工作在不同信道时Yq的最大值，从这些最大值从中找出最小值 Yk，该最小值为所需的最小发射功率，对应的信道k为屏蔽器的最佳工作信道；(7)将屏蔽器的工作信道设定为k，以Yk功率发射屏蔽信号；(8)屏蔽器重新开始全频道扫描，检测各个信道的RSSI，重复(2)-(7)过程。其中， 步骤(3)中的ARSSIy按照下列方法获取(a)通信设备发射无线信号，屏蔽器检测通信设备的接收信号强度值RSS^及信道 j上的吞吐量；(b)屏蔽器发射屏蔽信号，增大屏蔽器的发射功率，直到j信道吞吐量刚好降为 零；(c)在通信设备端记录屏蔽器的接收信号强度值RSSIi ；(d)计算 ARSSIiij = RSSIi-RSSIj。本发明对全部信道同时干扰，保证信道吞吐量同时降低，避免了信道跳转导致原 信道吞吐量回升和跳转期间不能发射干扰信号的问题，提高了干扰效率。本发明提出了一 种最小发射功率(Pmin)算法，可达到节能效果。在有效干扰时间(T)内，消耗能量为w = Pfflin · τ ；传统的屏蔽算法消耗能量为W = η · P · T (η表示工作信道的数量)，对比可看出，当 工作的信道数量越多时传统屏蔽方法消耗能量越多，且平均吞吐量下降越低，仅为原来的η 分之一，当信道工作繁忙时干扰效果不明显。
图1是本发明的屏蔽方法的流程图。具体的实施方式本发明提出了一种节能的802. Ilb无线局域网的全频道屏蔽方法，所采用的屏蔽 器可以是嵌入式开发板、便携笔记本等设备，配有功率可调的无线网卡、信号检测系统。设 置无线网卡使其不受干扰地持续发射信号。参见图1，以下为本发明的详细实施方式。(1)启动屏蔽器扫描无线局域网11个信道，检测网络中通信设备的RSSI(接收 信号强度值)及所在信道值，记录在每个工作信道RSSI的最大值，构造集合X= IX1 X2 L X1J，Xj(j = 1，2，L，11)表示信道j上RSSI的最大值；(2)根据无线局域网所覆盖的区域环境选择无线传播损耗模型，计算屏蔽器端到 各个信道上RSSI最大通信设备端的无线传播损耗PL，构造集合PL= (PL1 PL2 L PL1J， PLjU = 1,2, L, 11)表示屏蔽器端到信道j上RSSI最大的通信设备端的无线传播损耗值；(3)确定最小Δ RSSI Δ RSSIi,」，i表示屏蔽器的工作信道，j表示通信设备的工作频道，ARSSIy的测定方法为以下几步(a)将屏蔽器与通信设备的工作信道分别设定为i、j ；(b)通信设备发射无线信号，屏蔽器检测通信设备的接收信号强度值RSSIj及信道 j上的吞吐量；(c)屏蔽器发射屏蔽信号，增大屏蔽器的发射功率，直到j信道吞吐量刚好降为 零；(d)在通信设备端记录屏蔽器的接收信号强度值RSSIi ；(e)计算最小接收信号强度差值Δ RSSIi,」=RSSIi-RSSIj ；(4)确定屏蔽器在通信设备端的最小RSSI =RSSIijj = Δ RSSIiJXj (RSSIijj表示屏 蔽器(i信道)使j信道的吞吐量降为零的最小RSSI)；(5)计算发射功率=Yi,」=RSSIi, ZPLj (Yi,」表示屏蔽器(i信道)使j信道的吞吐 量降为零的最小发射功率)，找出屏蔽器工作在不同信道时Yi, j的最大值，比较这些最大值 从中找出最小值Yk，该最小值为所需的最小发射功率，对应的信道k为屏蔽器的最佳工作信 道；(6)将屏蔽器的工作信道设定为k，以Yk功率发射屏蔽信号；(7)屏蔽器重新开始全频道扫描，检测各个信道的RSSI，重复(2)-(6)过程。
权利要求
1.一种节能的无线局域网全频道屏蔽方法，其特征在于，包括以下几个步骤(1)启动屏蔽器扫描802.Ilb无线局域网的11个信道，检测网络中通信设备的接收信 号强度值RSSI及所在信道值，记录在每个工作信道接收信号强度值RSSI的最大值，构造集 合X = IX1 X2 L X1J，Xj, j = 1,2,1,11，表示信道j上接收信号强度值RSSI的最大值；(2)根据802.Ilb无线局域网所覆盖的区域环境选择无线传播损耗模型，计算屏蔽器 端到各个信道上RSSI最大的通信设备端的无线传播损耗PL，构造集合PL= (PL1 PL2 L PL1JjPLja = 1，2，L，11)表示屏蔽器端到信道j上RSSI最大的通信设备端的无线传播损 耗值；(3)对于每组i和j，确定工作在i信道上的屏蔽器使j信道上的通信设备端的吞吐量 降为零的最小接收信号强度值与j信道上的通信设备在i信道上的屏蔽器端的接收信号强 度值最小接收信号强度值之间的差值ARSSIiij ；(4)对于每组i和j，确定工作在i信道上的屏蔽器使j信道上的通信设备端的吞吐量 降为零的最小接收信号强度值RSSIy = ARSSIi,」+Χ」；(5)设Ym表示工作在i信道上的屏蔽器使j信道的吞吐量降为零的最小发射功率，计 算 Yi, J- = RSSIiZPLj;(6)找出屏蔽器工作在不同信道时Yy的最大值，从这些最大值从中找出最小值Yk，该 最小值为所需的最小发射功率，对应的信道k为屏蔽器的最佳工作信道；(7)将屏蔽器的工作信道设定为k，以Yk功率发射屏蔽信号；(8)屏蔽器重新开始全频道扫描，检测各个信道的RSSI，重复(2)-(7)过程。
2.根据权利要求1所述的节能的无线局域网全频道屏蔽方法，其特征在于，步骤(3)中 的ARSSIiij按照下列方法获取(a)通信设备发射无线信号，屏蔽器检测通信设备的接收信号强度值RSS^及信道j上 的吞吐量；(b)屏蔽器发射屏蔽信号，增大屏蔽器的发射功率，直到j信道吞吐量刚好降为零；(c)在通信设备端记录屏蔽器的接收信号强度值RSSIi；(d)计算Δ RSSIi,」=RSSIi-RSSIj。
全文摘要
本发明属于无线安全技术领域，涉及一种节能的无线局域网全频道屏蔽方法，包括以启动屏蔽器扫描无线局域网的信道，记录在每个工作信道RSSI的最大值；计算屏蔽器端到各个信道上RSSI最大的通信设备端的无线传播损耗PL；确定工作在i信道上的屏蔽器使j信道的吞吐量降为零的最小发射功率Yi，j；找出屏蔽器工作在不同信道时Yi，j的最大值，并从中找出最小值Yk，对应的信道k为屏蔽器的最佳工作信道；将屏蔽器的工作信道设定为k，以Yk功率发射屏蔽信号。本发明对全部信道同时干扰，保证信道吞吐量同时降低，避免了信道跳转导致原信道吞吐量回升和跳转期间不能发射干扰信号的问题，提高了干扰效率。
文档编号H04W52/24GK102098774SQ20101060492
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者金志刚, 陈喆, 高铭 申请人:天津大学