专利名称：多无线网络的共存的制作方法
技术领域：
本发明涉及重叠的无线网络之间的合作。具体地，本发明涉及在重叠并且在相同信道上操作的无线网络之间的信道选择和信道共享。
背景技术：
在多播和广播应用中，通过有线和/或无线网络将数据从服务器发送到多个接收器。如在此使用的多播系统是这样的系统其中服务器同时发送相同的数据到多个接收器、接收器形成所有接收器的子集，所述子集直至并且包括所有接收器。广播系统是其中服务器同时发送相同的数据到所有接收器的系统。即，多播系统根据定义可以包括广播系统。
站可以是包括但不限于计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、个人数字助理(PDA)、双模智能电话、用户设备、客户设备、移动终端和移动设备的任何无线设备。站可以是发送器、接收器或收发器。在设备之间通信的数据可以是文本、音频、视频或多媒体或任何其它类型的数据。数据通常被格式化成分组或帧。即，帧和分组是将数据封装以便于发送的格式。在过去的几年中，在学校校园、购物中心、酒店、机场、公寓楼、以及家庭中的无线网络部署已经有快速增长。诸如IEEE 802. Iln的无线电的新兴技术使通过无线网络传递多媒体内容成为可能。这个增加的部署驱动技术更加深入我们的日常生活。由于可用无线信道的数量是有限的，这些信道必须被多个接入点(AP)或基站(BS)使用或共享。在密集部署环境中，例如，在公寓楼或酒店中具有许多AP的多居住単元部署中，AP易于彼此干扰。这影响包括多媒体流传输应用的服务质量的无线网络的吞吐量。在现有技术中，已经提出姆个WLAN接入点(AP)公开(advertise)其在直接重叠ΑΡ/WLAN中估计的WLAN通信量负载和总通信量负载以便帮助其它AP选择操作信道和操作信道的共享。AP公开(提供)的总的共享通信量负载信息是该AP/WLAN的分配通信量的总和,加上重叠AP/WLAN的分配通信量负载的值。重叠AP/WLAN是可以彼此“听到”并干扰的AP/WLAN。例如，在图I中，APl将在其信标或其它管理(控制)信号(帧、分组)中公开WLANl的通信量负载。如果APl共享相同信道并且可以听到来自AP2、AP3、和AP4的信标，则APl还将在总的共享通信量负载字段中公开AP1/WLAN1、AP2/WLAN2、AP3/WLAN3、和AP4/WLAN4的通信量负载的总和。如果APl仅可以听到来自AP2/WLAN2和AP3/WLAN3的信标，而听不到来自AP4/WLAN4的信标，则APl公开的总的通信量负载字段是AP1/WLAN1、AP2/WLAN2、和AP3/WLAN3的通信量负载的总和。但是，AP在其信标或其它管理(控制)信号(帧、分组)中公开的总通信量负载信息造成歧义。例如图I中，当AP2从APl接收到总通信量负载信息吋，AP2不知道来自APl的总通信量负载值是否包括AP4/WLAN4的通信量负载，这是因为AP2不知道APl是否可以听到AP4/WLAN4以及是否在APl的总通信量负载的估计中考虑并包括AP4/WLAN4的通信量负载信息。因此，AP2不能进行优化信道选择决定或进行与APl共享信道的決定。
发明内容
在任何给定区域中，可能存在多个无线局域网(WLAN)。这些WLAN彼此重叠。要解决的问题在于，如果多个WLAN在相同信道上操作，怎样提供用于WLAN选择信道并且协调地与其它WLAN共享信道的手段和信息。使用IEEE 802. 11无线局域网(WLAN)来描述本发明的示例性实施例。但是，本发明可以在其它无线网络中使用。本发明提供了用于无线网络、尤其是无线局域网(无线LAN)选择它们的操作信道、与其它无线LAN共享信道，并且高效地管理它们的通信量的手的和信息。本发明促进多个无线LAN的共存并且减轻干扰以及改善总体网络效率和用户体验。虽然使用IEEE 802. 11无线LAN来解释本发明，但本发明还可以用于其它类型的无线网络，包括无线个人局域网(WPAN)、WiMax网络，无线网格网络、专用无线网络、对等无线网络、蜂窝网络、毫微微小区(femtocell)。 在此描述的是一种方法和装置，其包括计算干扰范围内的所有重叠接入点的聚集峰值总通信量需求，将所述聚集峰值总通信量需求与阈值相比较，响应于比较结果拒绝所请求的新服务质量通信量流，响应于比较结果、如果所请求的新服务质量通信量流是可许可的，计算干扰范围内每个重叠接入点的峰值总通信量需求，如果所请求的新服务质量通信量流是可许可的，将干扰范围内的每个重叠接入点的峰值总通信量需求与所述阈值相比较，以及响应于第二比较的结果接受所请求的新服务质量通信量流和拒绝所请求的新服务质量通信量流二者中的一个。
当结合附图一起阅读时，从以下具体描述中最好地理解本发明。附图中包括以下简短描述的图图I示出了区域中多个WLAN。图2示出了根据本发明的原理的示例性重叠QLoad报告元素。图3示出了根据本发明的原理的示例性重叠QLoad字段。图4示出了根据本发明原理的可替换QLoad (通信量)负载字段。图5是根据本发明的新请求的流的AP的许可过程的流程图。图6是本发明的示例性无线设备实现方式的框图。
具体实施例方式如图I所示，多个无线LAN存在于例如建筑物、社区、校园的区域中。WLAN包括接入点(AP)和相关联的站(STA)。WLAN还被称作基本服务集(BSS)。接入点在其信标或其它管理(控制)信号(帧、分组)中公开(提供、报告、传播、发送、转发)其WLAN/BSS的通信量负载或服务质量(QoS)通信量负载。服务质量(QoS)通信量是需要例如，分组丢失率、延迟和吞吐量之类的某些QoS的通信量。这样的QoS通信量包括视频和语音流(流(flow))。AP公开的WLAN/BSS的QoS通信量负载包括该AP的和在这个WLAN/BSS中其相关联的STA的所有QoS通信量。此外，接入点还在其信标或其它管理(控制)信号(帧、分组)中公开(提供、报告、传播)其每个N跳(N-hop)邻居WLAN/BSS的通信量负载或QoS通信量负载。AP可以通过被动地听取来自其邻居AP的信标(或其它信号)或通过管理(控制)消息交换前摄地(proactively)从其邻居AP请求信息来获得其邻居WLAN/BSS的QoS通信量负载信息。其每个N跳邻居WLAN/BSS的QoS通信量负载信息报告将向其他AP提供信息以便使得能够进行如在后文中描述的信道选择、通信量管理(例如，许可控制或通信量整形(shaping))以及信道共享。ー种特殊情况是N=l，即AP在其信标或其它管理(控制)信号(帧、分组)中公开(提供、报告、传播)其I跳邻居WLAN/BSS的每个的通信量负载或QoS通信量负载。此外，QoS通信量负载(QLoad)信息可以以两种格式报告当前分配的QoS通信量负载(AQLoad)和潜在峰值QoS通信量负载(PQLoad)。WLAN/BSS的当前分配的QoS通信量指示当前时刻AP和其WLAN/BSS已经分配的活动(active)QoS通信量负载。即，AQLOAD表示已经为BSS/WLAN分配的当前活动合成通信量流。潜在QoS通信量指示AP和其WLAN/BSS期待的潜在峰值(最大)QoS通信量。即，潜在QoS通信量负载(PQLOAD)表示，如果BSS中去往或者来自非AP STA的所有潜在通信量的流(流)变得活动，BSS的合成QoS通信量流。AP或STA保留一些带宽用于以后通信量是可能的。例如，STA可以保留通信量的流(流)用于今后观看电视节目。电视节目的通信量将包括潜在QoS通信量，但是不包括当前分配的QoS通信量。AP的潜在QoS通信量等于或大于其所分配的QoS通信量。
重叠QLoad公开(报告)信息元素(IE)可以用于AP公开(报告、提供、传播、发送、转发)除了其自身QLoad以外的其重叠AP的QLoad。重叠AP是在相同信道上并且直接或通过相关联的STA彼此接收信标(或其它管理或控制信号(帧、分组))的AP。这个元素可以在选取的间隔内在选择的信标帧中携帯。由AP发送的选择的信标帧包括AP其自身的QLoad报告元素和其重叠AP的重叠QLoad报告元素。重叠QLoad报告元素还在QLoad报告(帧、分组)中发送。AP可以发送QLoad报告请求(帧、分组)以便从另ー AP请求信息。已经接收到这样的请求并且响应该请求的AP发送QLoad报告帧(信号、分组)到请求AP以便响应QLoad报告请求。当QLoad报告巾贞(分组、信号)的内容中有改变时,发送主动提供的(unsolicited)QLoad报告巾贞(信号、分组)。AP发送的QLoad报告巾贞包括AP其自身的QLoad报告兀素以及该报告AP知晓的并且其信息可用的任何重叠AP的重叠QLoad报告兀素。图2示出了根据本发明的原理的示例性重叠QLoad报告元素。元素ID字段标识这个IE并且长度字段指示这个IE的大小。报告的重叠QLoad的数量指定这个元素中报告的重叠QLoad的数量η。零值指示未报告重叠QLoad。从重叠QLoad I到重叠QLoad η的字段指定该报告AP知晓其信息可用的任何重叠AP的报告的QLoad。姆个重叠QLoad字段包括AP/BSS ID、潜在QLoad (PQLoad)字段和分配的QLoad (AQLoad)字段。图3示出了根据本发明的原理的示例性重叠QLoad字段。图2中示出的每个重叠QLOAD字段具有图3中所示的3个字段。AP ID可以是AP (报告AP或报告AP所报告的AP)的介质访问控制(MAC)地址或报告QLoad的BSS/WLAN的基本服务集标识(BSSID)。潜在QLoad字段包括QLoad字段并指定AP ID字段标识的该AP和其BSS的总的潜在QoS通信量，其表示，如果这个BSS中的所有潜在流变得活动并且被求和，所期待的潜在合成通信量流。分配的QLoad字段包括QLoad字段并且指示该AP和由AP ID字段标识的其BSS的总分配合成QoS通信量，其表示作为在现在(当前)时刻由AP分配的BSS中的所有活动流的总和的合成通信量流。QLoad(通信量)负载字段可以被表示成发送通信量所需的信道(介质)时间的值或信道(介质)时间的片段。如果这个值表示为片段，该片段是一秒钟时间段的一秒的一部分的时间片段。潜在QLoad表示这个AP/BSS的潜在QoS通信量并且因此总是等于或大于由分配的QLoad字段表示的值。如果不存在用于今后的期待(预测、保留)的通信量，可以将潜在QLoad字段中的值设置成分配的QLoad字段中的值。在可替换实施例中，将QLoad (通信量)负载字段表示成平均和标准偏差(stdev)/方差(var)以及视频和语音流的数量。图4示出了根据本发明的原理的可替换QLoad (通信量)负载字段。平均(子)字段指示发送总的分配的活动QoS通信量所需的平均介质(信道)时间。标准偏差(方差)(子)字段指示发送QoS通信量所需的介质(信道)时间标准偏差(方差)。视频流的数量指示QoS通信量(QLoad)中的视频流的数量。语音流的数量指示QoS通信量(QLoad)中语音流的数量。将潜在QLoad和分配QLoad表示成发送通信量所需的信道(介质)时间。PQLoad和AQLoad不包括取决于介质访问控制协议和邻居中的重叠AP的数量的信道(介质)访问开销。AP/BSS可以根据QLoad报告的信息和从其重叠AP接收的重叠QLoad报告来选择 操作信道以便缓解与其它AP/BSS的干扰。AP首先尝试发现并选择干扰范围内不具有任何重叠AP的干净信道。在扫描所有可能的信道之后，如果不存在干净信道可用(所有信道都已经被占用)，AP将尝试在干扰范围内不具有重叠QoS AP的信道。QoS AP是具有QoS能力并且支持QoS增强分布式信道访问或混合坐标功能控制的信道访问的AP。QoS AP可以支持许可控制并且公开QLoad报告和重叠QLoad报告。如果不存在不具有重叠QoSAP的信道可用(B卩，每个可能信道都被至少一个QoS AP占用)，AP选择其中来自其重叠AP的潜在QLoad的总和是最小的信道。如果存在不止一个具有相同最小潜在QLoad值的信道，为打破平局(break the tie)，AP选择具有与其它QoS AP最小重叠程度的信道。AP的重叠程度是与这个AP重叠的QoS AP的数量。如果存在不止一个具有相同的最小重叠程度的值的信道，为了打破平局，AP选择这样的信道，使得最小化具有最大重叠程度的邻居AP的重叠程度。多个AP可能共享一个信道。为了防止新的流(的流)使重叠BSS环境中现有流(的流)的QoS降级，AP/BSS进行许可控制。当AP进行是否接受新的流的决定时，其考虑分配的QLoad对其自身、其重叠AP、以及其重叠AP的重叠AP的影响。例如，假设图I中的所有WLAN在相同信道上(中)操作。如果APl许可新的通信量流，WLANl和其干扰WLAN (WLAN2、WLAN5和WLAN6)的总通信量负载小于可用的无线信道容量。WLANl中新的通信量的流和现有通信量的流将不被降级。但是，WLAN2和其干扰WLAN (WLANK WLAN3、WLAN5、WLAN6、WLAN7)的总通信量负载可能大于可用信道容量，使得WLAN2中通信量的流的QoS降级。并行发送对于非重叠AP是可能的。如果AP j和k 二者重叠AP i (在APi的重叠QLoad报告中包括，而彼此不重叠(B卩，AP k的重叠QLoad报告中不包括AP j并且AP j的重叠QLoad报告中不包括AP k), AP j和k叫做AP i的并行发送对。例如，图I中，如果APl和AP3彼此不重叠但是每个与AP2重叠，APl和AP3可以并行发送并且叫做AP2的并行发送对。并行发送减少总信道(介质)时间。此外，AP可以形成多个并行发送对。例如，图I中，如果APl和AP7彼此不重叠但是每个与AP2重叠，APl和AP7可以形成AP2的并行发送对。假设AP/BSSi的分配QLoad的平均和标准偏差分别是MEAN (i)和STDEV (i)。AP/BSSi的峰值分配QLoad是L (i) =MEAN (i)+2 X STDEV (i)。假设AP j和APk形成并行发送对，有效信道(介质)时间的平均值则是Pjk=MEAN(j) XMEAN(k)。
对于APi，j e 0[i]表示与APi重叠的AP的集合，并且j e 0[i]叫做APi的重叠集合。对于作为与APi重叠的AP的APj，k e P[j, i]表示其中每个与APj形成APi的并行发送对的AP的集合。k e P[j, i]叫做对于APi的APj的并行发送对集合。此处，APj与
APi的并行发送程度定义为
权利要求
1.一种方法，所述方法包括 计算干扰范围内的所有重叠接入点的聚集峰值总通信量需求； 将所述聚集峰值总通信量需求与阈值相比较； 响应于比较结果，拒绝所请求的新服务质量通信量流； 响应于所述比较结果，如果所请求的新服务质量通信量流是可许可的，计算所述干扰范围内每个重叠接入点的峰值总通信量需求； 如果所请求的新服务质量通信量流是可许可的，将所述干扰范围内的每个重叠接入点的峰值总通信量需求与所述阈值相比较；以及 响应于第二比较的结果，接受所请求的新服务质量通信量流或拒绝所请求的新服务质·量通信量流。
2.如权利要求I所述的方法，还包括 添加所请求的新服务质量通信量流到现有分配的服务质量通信量流中以便创建合成服务质量通信量流； 计算合成服务质量通信量流的平均和标准偏差； 计算所述干扰范围内所有重叠接入点的总有效分配重叠服务质量通信量负载的平均和标准偏差； 计算所述干扰范围内所有重叠接入点的总有效分配服务质量通信量的峰值； 响应于所请求的新服务质量通信量流确定带宽因数，以及其中所述峰值总通信量需求是响应于所述带宽因数和所述干扰范围内所有重叠接入点的总有效分配服务质量通信量的峰值。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第二计算动作包括使用所述现有分配的服务质量通信量流和所请求的新服务质量通信量流以及所述合成服务质量通信量流的平均和标准偏差。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述带宽因数考虑并行发送的影响和信道访问开销。
5.如权利要求2所述的方法，其中重叠服务质量报告包括元素标识字段、长度字段、报告的重叠服务质量通信量负载的数量字段以及重叠服务质量通信量负载字段。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述元素标识字段标识当前信息元素，以及其中所述长度字段指示所述当前信息元素的大小，以及其中所述报告的重叠服务质量通信量负载的数量的字段指定在所述当前信息元素中报告的重叠服务质量通信量负载的数量，以及其中所述重叠服务质量通信量负载字段指定报告接入点知晓的并且其信息可用的任何重叠接入点的服务质量通信量负载。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述重叠服务质量通信量负载字段包括接入点的标识和分配的服务质量通信量负载字段。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述重叠服务质量通信量负载字段包括平均字段、标准偏差字段、视频流的数量字段和语音流的数量字段。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述平均字段指示，发送总分配活动服务质量通信量所需的平均信道时间，以及其中所述标准偏差字段指示发送总分配活动服务质量通信量所需的信道时间的标准偏差。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述视频流的数量指示总分配活动服务质量通信量负载中视频流的数量，以及其中所述语音流的数量指示所述服务质量通信量负载中语音流的数量。
11.ー种装置，包括 计算干扰范围内的所有重叠接入点的聚集峰值总通信量需求的部件； 将所述聚集峰值总通信量需求与阈值相比较的部件； 响应于比较结果拒绝所请求的新服务质量通信量流的部件； 响应于所述比较结果，如果所请求的新服务质量通信量流是可许可的，计算所述干扰范围内每个重叠接入点的峰值总通信量需求的部件； 如果所请求的新服务质量通信量流是可许可的，将所述干扰范围内的每个重叠接入点的峰值总通信量需求与所述阈值相比较的部件；以及 响应于第二比较的结果激活接受所请求的新服务质量通信量流或拒绝所请求的新服务质量通信量流的部件。
12.如权利要求11所述的装置，还包括 添加所请求的新服务质量通信量流到现有分配的服务质量通信量流中以便创建合成服务质量通信量流的部件； 计算合成服务质量通信量流的平均和标准偏差的部件； 计算所述干扰范围内所有重叠接入点的总有效分配重叠服务质量通信量负载的平均和标准偏差的部件； 计算所述干扰范围内所有重叠接入点的总有效分配服务质量通信量的峰值的部件；响应于所请求的新服务质量通信量流确定带宽因数的部件，以及其中所述峰值总通信量需求是响应于所述带宽因数和所述干扰范围内所有重叠接入点的总有效分配服务质量通信量的峰值。
13.如权利要求12所述的装置，其中用于计算的第二部件包括使用所述现有分配的服务质量通信量流和所请求的新服务质量通信量流以及所述合成服务质量通信量流的平均和标准偏差的部件。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述带宽因数考虑并行发送的影响和信道访问开销。
全文摘要
在此描述了一种方法和设备，其包括计算干扰范围内的所有重叠接入点的聚集峰值总通信量需求，将所述聚集峰值总通信量需求与阈值相比较，响应于比较结果拒绝所请求的新服务质量通信量流，响应于比较结果，如果所请求的新服务质量通信量流是可许可的，计算干扰范围内每个重叠接入点的峰值总通信量需求，如果所请求的新服务质量通信量流是可许可的，将干扰范围内的每个重叠接入点的峰值总通信量需求与所述阈值相比较，以及响应于第二比较的结果接受所请求的新服务质量通信量流和拒绝所请求的新服务质量通信量流二者中的一个。
文档编号H04W28/16GK102860073SQ201080066498
公开日2013年1月2日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者刘航, 吴明权, J.李, 卢秀萍, R.佩鲁玛纳姆, S.马瑟 申请人:汤姆森特许公司