專利名稱：用于管理多信道通信的方法和系統(tǒng)的制作方法
用于管理多信道通信的方法和系統(tǒng)
背景信息
在常規(guī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的無(wú)線通信通常在單頻率信道上 進(jìn)行。系統(tǒng)的吞吐量因通信是半雙工的——即在一時(shí)刻僅發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的 一個(gè)利用信道——而受到限制。因而，各自必須等待對(duì)方停止使用信道。另外， 信道上通信的中斷或干擾導(dǎo)致延遲并阻礙了高效數(shù)據(jù)交換。
一種用于提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐量的常規(guī)方法包括使用多信道收發(fā)機(jī)。例如，根
據(jù)IEEE 802.1 lg無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，最多達(dá)三個(gè)非重疊信道可用于同時(shí)通信。然而，此 方法無(wú)法解決單頻率信道網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的中斷和干擾。即，現(xiàn)在中斷和干擾在三 個(gè)信道上同時(shí)發(fā)生。因此，需要一種在保持吞吐量的同時(shí)保護(hù)無(wú)線通信免受中 斷、干擾和延遲的方法。
發(fā)明概述
本發(fā)明涉及用于管理多信道通信的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括通過(guò)利用至少 一個(gè)無(wú)線通信信道通信的多個(gè)無(wú)線設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)管理裝置控制無(wú)線通信信道的分 配，并將這些無(wú)線信道劃分成第一信道池和第二信道池。該第二池包括至少一 個(gè)信道。該裝置僅在檢測(cè)到預(yù)定條件時(shí)使用該第二池。
附圖簡(jiǎn)述


圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于多信道通信的系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的信道池的示例性實(shí)施例；以及
圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于多信道通信的方法的示例性實(shí)施例。 詳細(xì)描述
參照以下描述和附圖將進(jìn)一步理解本發(fā)明，在這些附圖中類似要素設(shè)有相 同附圖標(biāo)記。本發(fā)明提供了一種用于諸如無(wú)線局域網(wǎng)("WLAN")的無(wú)線環(huán)
境中的多信道通信的系統(tǒng)和方法。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于多信道通信的系統(tǒng)1的示例性實(shí)施例。該系
統(tǒng)1可包括連接到通信網(wǎng)絡(luò)32的網(wǎng)絡(luò)通信裝置("NMA" ) 34。網(wǎng)絡(luò)32可 允許與其連接的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備訪問(wèn)NMA34，反之亦然。系統(tǒng)l還包括耦合 到一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)("AP" ) 10-14的交換機(jī)30，這些交換機(jī)與一個(gè)或多個(gè) 移動(dòng)單元("MU" ) 20-24進(jìn)行無(wú)線通信。接入點(diǎn)10-14可經(jīng)由交換機(jī)30向 MU 20-24提供到網(wǎng)絡(luò)32的無(wú)線連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，系統(tǒng)1可包 括任何數(shù)目的AP和MU。
AP 10-14的每一個(gè)可以是向MU 20-24提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)32的訪問(wèn)的任何無(wú)線 基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備(例如，無(wú)線集線器、路由器、交換機(jī)等)。例如，AP10可為 MU 20提供訪問(wèn)，AP 12可為MU22提供訪問(wèn)，而AP 14可為MU 24提供訪 問(wèn)。另外，MU 20-24的每一個(gè)可訪問(wèn)一個(gè)以上AP，但是一次僅可與一個(gè)AP 通信。各個(gè)AP 10-14可包括允許AP根據(jù)其間所用的無(wú)線通信協(xié)議(例如，IEEE 802.1 la-g協(xié)議等)與MU 20-24通信的射頻("RF")收發(fā)機(jī)。收發(fā)機(jī)可以 是允許AP除一次僅與一個(gè)MU通信之外與多個(gè)MU同時(shí)通信的多信道收發(fā)機(jī)。 各個(gè)AP 10-14還可包括附加電路，諸如用于存儲(chǔ)無(wú)線通信協(xié)議的存儲(chǔ)器裝置、 用于控制通信的處理器和用于連接到交換機(jī)30的附連裝置。
MU 20-24可以是包括允許其根據(jù)無(wú)線通信協(xié)議與A P 10-14通信的RF通 信裝置(例如，發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī))的任何移動(dòng)計(jì)算設(shè)備(例如，包括膝上型 設(shè)備、蜂窩電話、基于圖像/激光的掃描儀、RFID讀取器、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器等)。 這樣，MU20-24可向/從AP 10-14傳送/接收RF信號(hào)，由此允許MU 20-24與 NMA 34以及可連接到網(wǎng)絡(luò)32的其它設(shè)備通信。
網(wǎng)絡(luò)32可以是包括互連計(jì)算設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施組件(例如，集 線器、交換機(jī)、服務(wù)器等)的任何通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)32連接到NMA34，該NMA 34可以是包括存儲(chǔ)器(例如，RAM、非易失性等)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(例如， 硬驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)驅(qū)動(dòng)器等)、處理器和NMA34用以執(zhí)行其功能所需的任何其 它內(nèi)部電路的計(jì)算裝置。
NMA 34可包括用于管理網(wǎng)絡(luò)32、交換機(jī)30、 AP 10-14和MU 20-24的 一個(gè)或多個(gè)組件(例如，服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、路由器等)。在其它實(shí)施例中，NMA
34可管理多個(gè)無(wú)線和/或有線網(wǎng)絡(luò)。該NMA 34可存儲(chǔ)與AP 10-14和MU 20-24 有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可包括AP 10-14和/或MU 20-24的操作狀態(tài)、MAC地 址等。這些數(shù)據(jù)還包括資源信息。例如，資源信息可以是AP 10-14可用其來(lái) 與MU 20-24通信的通信信道(例如，頻率信道)的列表。資源信息還可包括 NMA 34可從其中向一個(gè)或多個(gè)AP分配一個(gè)或多個(gè)信道的信道池。將在以下 詳細(xì)討論信道池和信道分配的示例。
根據(jù)本發(fā)明，NMA 34可監(jiān)視AP 10-14與MU 20-24之間的通信。例如， 當(dāng)MU 20最初通過(guò)發(fā)送建立通信的請(qǐng)求第一次連接到AP 10時(shí)，該NMA 34 可接受或拒絕該請(qǐng)求。如果該請(qǐng)求被接受，則NMA 34可將頻率信道從信道池 中分配給AP 10以與MU 20通信。此后，NMA 34監(jiān)視通信并允許AP 10在存 在一組預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)使用該頻率信道。例如，這些標(biāo)準(zhǔn)條件可包括數(shù)據(jù)傳輸 率、等待時(shí)間、負(fù)荷、優(yōu)先級(jí)和其它準(zhǔn)則。當(dāng)這些標(biāo)準(zhǔn)條件不滿足(例如，達(dá) 到緊急(contingency)條件)時(shí)，則NMA 34可允許將一個(gè)或更多頻率信道從 信道池分配給AP10以與MU20通信。這些緊急條件可以是數(shù)據(jù)溢出、干擾、 較高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求等。因此，MU20與AP10之間的通信可在基本上未中斷的情 況下繼續(xù)。將在以下進(jìn)一步描述頻率信道分配過(guò)程的細(xì)節(jié)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的信道池200的示例性實(shí)施例。信道池200可被指 派給單個(gè)AP (例如，AP12)，并且可包括藉此可被使用的頻率信道的列表。 在一個(gè)實(shí)施例中，頻率信道位于多個(gè)頻帶內(nèi)(即，多帶化(multi-banded))。 在另一實(shí)施例中，頻率信道可位于單個(gè)頻道內(nèi)(SP，單帶化(single-banded))。 頻率信道可被指派給一個(gè)或多個(gè)無(wú)線協(xié)議(例如，802.1x協(xié)議)。如圖2中所 示，信道池200包括使用802.1 la和802. llg協(xié)議的頻率信道。如本領(lǐng)域技 術(shù)人員所了解的，802.11a協(xié)議使用位于5.2GHz頻帶內(nèi)的單頻率信道，而 802. llg可一次使用最多達(dá)三個(gè)頻率信道——這些信道的每一個(gè)都位于2.4 GHz的頻帶內(nèi)。因此，信道池200可總共包括四個(gè)頻率信道。本領(lǐng)域技術(shù) 人員還應(yīng)當(dāng)理解，可供給定協(xié)議使用的最大頻率信道數(shù)可根據(jù)各個(gè)國(guó)家的 法規(guī)而變化。因此，圖2中所示實(shí)施例應(yīng)當(dāng)被視為示例性的而非限制性的。 在使用802.11a、 b、 g的實(shí)施例中，美國(guó)的非重疊信道總數(shù)是15(12 + 3)， 而在歐洲是21 (18 + 3)。
信道池200可被劃分成第一子池("FSP" ) 210和第二子池("SSP") 212。該FSP210可以是在標(biāo)準(zhǔn)條件期間使用的正常頻率信道的列表，而該 SSP212可以是在緊急條件期間使用的備用頻率信道的列表。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于多信道通信的方法300的示例性實(shí)施例。 將參照?qǐng)D2的信道池200和圖1的系統(tǒng)描述方法300。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，方法300可應(yīng)用于系統(tǒng)1中的任何AP的任何信道池。在步驟 310， NMA 34通過(guò)將信道池200劃分成FSP 210和SSP 212來(lái)選擇正常和 備用信道。具體地，以使得有至少一個(gè)備用信道的方式來(lái)劃分信道池200。 如圖2中所示，F(xiàn)SP 210包括三個(gè)正常信道，而SSP 212包括一個(gè)備用信道。 在其它示例性實(shí)施例中，正常和備用信道的數(shù)目可取決于選定的特定無(wú)線 協(xié)議而不同。因此，如果信道池200包含總數(shù)為N的頻率信道，則FSP210 可包括最多達(dá)N-l的正常信道，而SSP 212包括至少1個(gè)備用信道。
在步驟312， NMA34接收來(lái)自MU22的與AP 12通信的請(qǐng)求，并且 通過(guò)從FSP 210分配正常信道中的一個(gè)來(lái)接受該請(qǐng)求。當(dāng)NMA 14從FSP 210或SSP 212中的任意一個(gè)分配信道以供使用時(shí)，信道優(yōu)選地被選擇成使 要對(duì)其分配信道的設(shè)備(例如，AP12)與可能干擾該設(shè)備的任何相鄰或鄰 近設(shè)備(例如，AP 10和14)之間的干擾最小化。例如，如果相鄰設(shè)備正 使用第一頻帶(例如，2.4GHz)中的第一信道，則NMA14可選擇第二頻 帶(例如，5.2 GHz)中的第二信道。如果第二頻帶是不可用的(例如，單 帶化或第二頻帶中的所有信道已被分配)，則NMA 14可從第一頻帶內(nèi)選 擇第二信道并使得該第二信道在第一頻帶內(nèi)處于遠(yuǎn)離第一信道的位置。
在步驟314中，NMA312確定是否已檢測(cè)到緊急條件。如果未檢測(cè)到 該緊急條件，則AP 12和MU22可繼續(xù)在正常信道上通信，如在步驟322 所示。
在步驟316，緊急條件已被檢測(cè)到(所以NMA 34確定備用信道是否 可被使用)。例如，數(shù)據(jù)傳輸率可能已下降至低于臨界水平或AP 12的響 應(yīng)時(shí)間可能比標(biāo)準(zhǔn)條件所容許的長(zhǎng)。響應(yīng)于對(duì)此問(wèn)題的測(cè)得，NMA 34嘗試 向AP 12分配備用信道。在一個(gè)實(shí)施例中，NMA 34在嘗試分配備用信道 之前可首先檢査FSP 210并嘗試分配位于其中的任何空閑的正常信道。
在步驟318，沒(méi)有備用信道是可用的(例如，由于另一緊急條件)。 因此，NMA34可能必須等待直至備用信道中的一個(gè)變成空閑。在此期間， NMA 34可繼續(xù)監(jiān)視AP 12與MU 22之間的通信。如果通信返回標(biāo)準(zhǔn)條件 (即，緊急條件緩解或解決)，則NMA 34可放棄嘗試分配備用信道。然 而，如果通信未返回到標(biāo)準(zhǔn)條件，則NMA 34可繼續(xù)等待直至備用信道空 閑或在經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間量之后放棄嘗試。在任一種情況中，NMA 34可嘗試 向MU 22發(fā)信號(hào)通知已發(fā)生嚴(yán)重失敗和/或嘗試將該MU 22從與AP 12通 信切換至與該MU22已接入的另一 AP通信。
在步驟320，備用信道是可用的，并且由NMA 34來(lái)選擇。該備用信 道被分配給AP 12。
在步驟322， AP 12使用備用信道來(lái)建立/繼續(xù)與MU22的通信。如果 AP 12或者M(jìn)U 22中的任意一個(gè)原先進(jìn)行的傳送在發(fā)生問(wèn)題時(shí)中斷/受到干 擾，則可在隨后使用備用信道重新嘗試或恢復(fù)該傳送。
在一個(gè)實(shí)施例中，頻率分配由NMA34來(lái)執(zhí)行。然而，方法30的分配 過(guò)程和其它步驟可由具有資源管理能力的任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)執(zhí)行。例如，交 換機(jī)30可執(zhí)行該分配過(guò)程。
在其它實(shí)施例中，AP 10-14可負(fù)責(zé)管理頻率信道的分配。例如，AP 10-14可在彼此之間傳送狀態(tài)和資源信息并且協(xié)商頻率信道的分配。當(dāng)AP (例如，AP10)需要附加頻率信道時(shí)，該AP可輪詢每個(gè)其余AP (例如， AP 12-14)以確定哪些頻率信道可用。
根據(jù)本發(fā)明，子信道池可根據(jù)一個(gè)或多個(gè)預(yù)定參數(shù)(例如，話務(wù)、所 支持的連接數(shù)目等)來(lái)重新平衡。例如，如果FSP 210包括三個(gè)信道，而 SSP 212僅包括單個(gè)信道，則FSP 210中的信道之一可被重新指派給SSP 212。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，多個(gè)子信道池可以這種方式來(lái)平衡，并且 信道可根據(jù)這些預(yù)定參數(shù)的任一個(gè)來(lái)重新指派。
己參照以上示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 本發(fā)明也可在被更改的情況下成功地實(shí)現(xiàn)。因此，可對(duì)實(shí)施例作出各種更 改和變化而不背離如所附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。因此， 說(shuō)明書和附圖應(yīng)當(dāng)視為示例性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括多個(gè)無(wú)線設(shè)備，通過(guò)多個(gè)無(wú)線通信信道來(lái)通信；以及網(wǎng)絡(luò)管理裝置，它控制所述無(wú)線通信信道的分配，所述裝置將所述無(wú)線信道劃分成第一信道池和第二信道池，所述第二信道池包括至少一個(gè)信道，其中所述裝置僅在檢測(cè)到預(yù)定條件時(shí)使用來(lái)自所述第二池的信道。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線設(shè)備的每一個(gè)包括接入點(diǎn)、接入端口和交換機(jī)中的至少一個(gè)。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信道池包括至少另 一信道，并且所述裝置將所述至少另一信道從所述第一信道池指派給特定無(wú)線 設(shè)備。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定條件包括以下至少 一個(gè)(i)數(shù)據(jù)溢出；(ii)干擾；(iii)高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求；(iv)數(shù)據(jù)傳輸率的下降； 以及(V)所述特定無(wú)線設(shè)備處響應(yīng)時(shí)間的增加。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，在檢測(cè)到所述預(yù)定條件時(shí)， 所述裝置將所述至少一個(gè)信道從所述第二信道池指派給所述特定無(wú)線設(shè)備。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)信道位于至少 一個(gè)頻帶內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)信道被指派到 至少一個(gè)無(wú)線通信協(xié)議。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)協(xié)議是IEEE 802.11a、 802.11b、 802. llg、 802.1 ln和802.16中的至少一個(gè)。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置包括交換機(jī)。
10. —種方法，包括通過(guò)裝置將由無(wú)線設(shè)備用于無(wú)線通信的多個(gè)無(wú)線信道劃分成第一信道池 和第二信道池，所述第二池包括至少一個(gè)信道；以及僅在檢測(cè)到預(yù)定條件時(shí)使用來(lái)自所述第二池的信道。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述無(wú)線設(shè)備的每一個(gè)包括接入點(diǎn)、接入端口和交換機(jī)中的至少一個(gè)。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一信道池包括至少 另一信道。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括通過(guò)所述裝置將所述至少另一信道從所述第一信道池指派給特定無(wú)線設(shè)備。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定條件包括以下至 少一個(gè)(i)數(shù)據(jù)溢出；(ii)干擾；(iii)高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求；(iv)數(shù)據(jù)傳輸率的下降； 以及(V)所述特定無(wú)線設(shè)備處響應(yīng)時(shí)間的增加。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在檢測(cè)到所述預(yù)定條件時(shí)， 通過(guò)所述裝置將所述信道從所述第二信道池指派給所述特定無(wú)線設(shè)備。
16. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)信道位于至 少一個(gè)頻帶內(nèi)。
17. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)信道被指派 到至少一個(gè)無(wú)線通信協(xié)議。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)協(xié)議是IEEE 802.11a、 802.11b、 802. llg、 802.11n和802.16中的至少一個(gè)。
19. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述裝置包括交換機(jī)。
20. —種裝置，包括處理器，它控制對(duì)由多個(gè)無(wú)線設(shè)備使用的無(wú)線通信信道的分配；以及 通信裝置，它與所述無(wú)線設(shè)備的至少一個(gè)通信，其中，所述處理器將所述無(wú)線信道劃分成第一信道池和第二信道池，所述 第二信道池包括至少一個(gè)信道，所述處理器僅在檢測(cè)到預(yù)定條件時(shí)使用來(lái)自所 述第二池的信道。
21. 如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述第一信道池包括至少另一信道，并且所述處理器將所述至少另一信道從所述第一信道池指派給特定 無(wú)線設(shè)備。
22. 如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)定條件包括以下至 少一個(gè)(i)數(shù)據(jù)溢出；(ii)干擾；(iii)高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求；(iv)數(shù)據(jù)傳輸率的下降；以及(V)所述特定無(wú)線設(shè)備處響應(yīng)時(shí)間的增加。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，在檢測(cè)到所述預(yù)定條件時(shí)， 所述處理器將所述信道從所述第二信道池指派給所述特定無(wú)線設(shè)備。
全文摘要
描述了一種用于管理多信道通信的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括通過(guò)使用至少一個(gè)無(wú)線通信信道來(lái)通信的多個(gè)無(wú)線設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)管理裝置控制無(wú)線通信信道的分配，并將這些無(wú)線通信信道劃分成第一信道池和第二信道池。該第二信道池包括至少一個(gè)信道。該裝置僅在檢測(cè)到預(yù)定條件時(shí)使用第二池。
文檔編號(hào)H04W72/06GK101352063SQ200680041256
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者D·川口, V-P·T·李 申請(qǐng)人:訊寶科技公司