專利名稱：通信網(wǎng)絡中檢測并避免干擾的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及無線通信網(wǎng)絡中射頻干擾領域，尤其涉及如何檢測并避免這類 干擾。
背景技術：
電磁干擾，也稱為射頻干擾(RFI :Radio Frequency Interference)，在無線通信 網(wǎng)絡運行環(huán)境中比較普遍，并主要造成不可接受的有噪聲的通信會話或者更嚴重的是造成 掉話。取決于無線通信網(wǎng)絡運行的頻帶，不同類型的設備可以成為這類RFI的源。通過雷 達設備以及通過無線通信設備(如移動電話、諸如無線路由器或無線電話的WiFi設備)可 以發(fā)射RFI。這類RFI發(fā)射可以妨礙在與所發(fā)射的RFI相同的頻帶運行的通信網(wǎng)絡的運行。 如果通信會話期間RFI的水平升至高于特定的門限，則通信會話的質量或無線通信設備的 維持會話的能力會變得有問題。這類RFI自身可以表現(xiàn)為無線通信設備的用戶所經(jīng)歷的噪 聲或與無線電噪聲有關的聲音(static sound)，或者這類RFI自身可以表現(xiàn)為發(fā)送至無線 通信設備的或來自無線通信設備的信號的損失。無線通信網(wǎng)絡(如無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡)典型地應用在不能實際安裝有線基礎網(wǎng)絡的 環(huán)境中?？偟恼f，無線的、網(wǎng)狀網(wǎng)絡架構包括多個無線路由器，各無線路由器在空間中被布 置為創(chuàng)建“小區(qū)”。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡被設計為使得網(wǎng)絡中任何單個點的故障都不能夠致命地 破壞網(wǎng)絡通信。典型地，可以將無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡中的路由器連接至在該范圍內(nèi)的兩個或更多 個其他的無線路由器，并且各路由器可以并入一定的智能，如果路由器當前發(fā)送業(yè)務的鏈 路由于某種原因發(fā)生故障，該智能使得該路由器能夠至少暫時將業(yè)務重路由到其他的路由 器。在鏈路故障的情況下，在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中有可能通過改變在鏈路故障之前正在發(fā)送業(yè)務的 信道來避開出現(xiàn)了故障的網(wǎng)狀網(wǎng)絡鏈路。這樣，就可以恢復在兩個路由器之間的之前的業(yè) 務流，從而最有效地利用網(wǎng)狀網(wǎng)絡基礎設施。更具體地，在兩個路由器之間的鏈路發(fā)生故障 的情況下，任何業(yè)務的再路由都將對通過至少與該業(yè)務所離開的路由器直接鏈接的那些路 由器的業(yè)務流造成影響，并有可能對網(wǎng)絡中通過所有路由器的業(yè)務流造成影響。由于網(wǎng)狀 網(wǎng)絡被設計為提供優(yōu)化通過網(wǎng)絡的業(yè)務流的信道分配方案，因此兩個路由器之間的通信鏈 路的任何單個的故障都有可能造成網(wǎng)絡中一些或全部其他路由器切換它們發(fā)送和/或接 收業(yè)務的信道，以便重新優(yōu)化通過網(wǎng)絡的業(yè)務流。如所提及的，該通信鏈路故障的主要原因 是RFI，因此，對于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡的運行而言，在RFI造成任何特定的通信鏈路發(fā)生故障之 前能夠檢測到RFI是非常重要的。在無線通信網(wǎng)絡中所用的無線通信設備中已經(jīng)使用了有效地檢測上述RFI的多 種不同的方法。一種檢測RFI的方法是在各無線通信設備中包含副收發(fā)機，該副收發(fā)機專 用于被動地掃描無線通信網(wǎng)絡所使用的信道上的無線媒質。該專用副收發(fā)機保持掃描到的 所有信道的列表和各信道的RFI水平。使用該方法，當在特定的信道上受到不可接受水平 的RFI，該無線通信設備可以切換至當前具有可接受水平的RFI的信道。雖然在單個無線通 信設備中包含專用副收發(fā)機的方法能夠達到好的效果，但是在無線通信設備中包含副收發(fā)機的額外的成本是非常高的。另一種可以用來檢測RFI的方法是在同一無線通信網(wǎng)絡中配置兩個或更多個無 線通信設備，來周期性地向彼此發(fā)送短消息并使用丟幀率和幀重試率來間接地反映在特定 信道上存在的RFI的水平。雖然該方法對支持任何無線通信設備上的通信會話的可用帶 寬具有很小的影響，但它并不直接檢測RFI，而造成分組丟失或重試的原因確實非常多，RFI 僅是這些原因中的一種。另一種可以由無線通信設備用來檢測RFI的方法是將無線通信設備配置為周期 性地將其收發(fā)機從主動工作模式切換為被動工作模式，并使該設備監(jiān)測不同的信道以確定 在各信道上的RFI水平。雖然該方法不直接在物理層檢測各信道上的RFI水平，但不利地 影響了通信會話以其他方式可用的帶寬。因此，例如，在被動模式下，無線通信設備可能不 能夠接收或發(fā)送消息，這帶來了明顯的問題。已公開的美國專利申請No. 2007/0147236A1描述了在無線網(wǎng)絡中檢測并避免干 擾的方法。特別地，從第2頁第41段開始描述了在無線網(wǎng)絡中檢測并避免干擾的五步法。 第一步為觀測在無線網(wǎng)絡中存在的平均掉包率并在使用該網(wǎng)絡的無線通信設備上存儲該 平均掉包率。將該掉包率用作基線干擾水平。第二步為在空閑網(wǎng)絡時間期間發(fā)送和接收 消息，并將掉包率與存儲的掉包率相比較。第三步為在空閑信道評估(CCA :clearchannel assessment)時間或其他未預留的時隙時段觀測OFDM信號的活動性并存儲指示哪個(哪 些)信道沒有活動性的信息。在第四步，如果無線設備在未預留的時隙時間期間檢測到UWB 信號，該無線設備確定任何過大的掉包率是由于與另一 UWB網(wǎng)絡的干擾所引起，并可以切 換到另一信道。在第五步，如果無線設備在第三步?jīng)]有檢測到任何UWB信號，則確定它正在 引起干擾并可以切換信道。盡管以上參照申請No. 2007/0147236A1描述的干擾檢測并避免方法對于標準無 線網(wǎng)絡中的通信設備來說起到了好的效果，但是該方法僅適用于無線通信設備連接到單個 的、無線網(wǎng)絡接入點的結構。此外，該方法不適用于這樣的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡多個無線路由器 處于該無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡，該多個無線路由器共同運行以為通過該網(wǎng)絡的多個業(yè)務流提供優(yōu)化 的路徑。該方法也不能應用于具有以下能力的網(wǎng)絡在網(wǎng)絡路由器之間的一個或更多個通 信鏈路出現(xiàn)故障的情況下以最優(yōu)方式對業(yè)務進行再路由。這種方法也不適用于具有下述能 力的網(wǎng)絡在一個或更多個通信鏈路出現(xiàn)故障之后，生成用于重優(yōu)化通過該網(wǎng)絡的業(yè)務流 的網(wǎng)絡信道使用方案。

發(fā)明內(nèi)容
描述了一種無線通信網(wǎng)絡中檢測并避免干擾的方法和裝置，在一個實施方式中其 包括第一網(wǎng)絡節(jié)點，該第一網(wǎng)絡節(jié)點檢測到缺失第二網(wǎng)絡節(jié)點有規(guī)律地發(fā)送的規(guī)律性出 現(xiàn)的信號達到預定時間段，檢測到該規(guī)律性出現(xiàn)的信號的缺失觸發(fā)該第一網(wǎng)絡節(jié)點，以在 所述第一網(wǎng)絡節(jié)點和第二網(wǎng)絡節(jié)點之間的通信鏈路為活動的時啟動干擾檢測處理；所述第 一網(wǎng)絡節(jié)點隨后在檢測到高于預定門限的干擾之后發(fā)送被路由到根父節(jié)點的信道切換消 息；所述根父節(jié)點接收所述信道切換消息，并選擇要切換至的最好信道，并通過發(fā)送被路由 到網(wǎng)絡中的所有子節(jié)點的信道切換消息來進行響應；所述子節(jié)點接收所述信道切換消息并 立即切換到所述信道切換消息中所指示的信道；并且在所述第一網(wǎng)絡節(jié)點正在其上進行通信的信道出現(xiàn)故障的情況下，所述父節(jié)點感測至少一個合適信道的媒質；所述父節(jié)點發(fā)送 被路由到所述根父節(jié)點的、包括至少一個合適信道的信道切換請求消息；所述根父節(jié)點接 收所述信道切換請求消息并從所有的合適信道中選擇最好信道，并通過發(fā)送被路由到網(wǎng)絡 中的所有子節(jié)點的信道切換消息來進行響應；所有的子節(jié)點接收所述信道切換消息并立即 切換到所述信道切換消息中所指示的信道。


圖1為例示了在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中如何配置無線路由器以及無線路由器之間的信道關系的圖。圖2為適于在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中使用的無線路由器的功能框圖。圖3A為本發(fā)明的用于在活動鏈路中檢測干擾的處理的邏輯流程圖。圖3B為圖3A的流程圖的繼續(xù)。圖4A為示出了本發(fā)明的用于在通信鏈路活動時避免干擾的處理的邏輯流程圖。圖4B為圖4A的流程圖的繼續(xù)。圖4C為圖4B的流程圖的繼續(xù)。圖5A為示出了本發(fā)明的用于在通信鏈路不活動時避免干擾的處理的邏輯流程 圖。圖5B為圖5A的流程圖的繼續(xù)。
具體實施例方式可以利用多個不同的無線技術來構建無線通信網(wǎng)絡。例如，可以使用點到點微波 無線電中繼傳輸或可以使用點到多點微波接入技術(如LMDS或WiFi)來構建無線通信網(wǎng) 絡。與用于構建無線通信網(wǎng)絡的特定技術無關，網(wǎng)絡通?？梢圆捎脙蓚€或更多個無線通信 設備(如無線路由器)來將業(yè)務移入、移出該網(wǎng)絡或使業(yè)務在該網(wǎng)絡內(nèi)到處移動。存在多 種不同類型的無線通信網(wǎng)絡架構，其中一種類型為無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡。在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡中，所有 的無線路由器能夠與覆蓋范圍內(nèi)的任何其他無線路由器建立通信鏈路。取決于正在采用的 無線技術，該覆蓋范圍可以為從一百英尺到幾百英尺以上的任何地方。進入無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡 的分組一個路由器一個路由器地傳遞直到該分組到達其目的地。各無線路由器通常包括兩 個或更多個收發(fā)機，各收發(fā)機通常專用于在任何特定時間點僅在一個信道上運行。但是，用 于實現(xiàn)下文描述的本發(fā)明的無線路由器可以包括具有在一個以上信道上運行的能力的收 發(fā)機。圖1為示出了多個無線路由器以及在各個路由器和能夠接入某路由器的客戶設 備之間的特定信道上的通信鏈路的典型無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡的圖。具體而言，無線通信網(wǎng)絡10包 括6個無線路由器，這些無線路由器在圖1中被表示為節(jié)點1-6。如圖1所示，6個無線路 由器各可以使用特定的通信信道(在該圖中表示為信道1、2、3、4和20)與一個或更多個 其他無線路由器建立通信鏈路。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，無線通信網(wǎng)絡10根據(jù)IEEE 802. 11中規(guī)定的協(xié)議運行，但可以使用任何無線通信協(xié)議，如藍牙、Zigbee或WiMAX。盡管 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，可以選擇被指定用于傳輸雷達信號的信道，但更理想的是選 擇這樣的信道，在該信道上建立路由器到路由器鏈路，該路由器到路由器鏈路不攜帶雷達信號以消除網(wǎng)絡中這種形式的干擾。繼續(xù)參照圖1，可以將一些或全部無線路由器或節(jié)點1-6配置為支持客戶無線通 信設備(例如，如無線電話、PDA或膝上型計算機)的接入。在該示例中，節(jié)點1、節(jié)點4和 節(jié)點6被配置為分別支持無線電話8a、8b和8c的接入。為了支持客戶設備，無線路由器包 括專用于接收來自無線客戶設備的分組及向無線客戶設備發(fā)送分組的附加收發(fā)機。最后， 無線通信網(wǎng)絡10可以被連接至另一無線通信網(wǎng)絡。如圖1所示，節(jié)點1連接至另一局域網(wǎng) (LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)，該LAN或WAN例如可以為另一無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡或因特網(wǎng)。盡管在圖1 中沒有示出，但是為各個節(jié)點1-6分配路徑距離因子(PDF:path distance factor)。下面 在表1中示出了給節(jié)點分配的PDF。表 1路由器1 :PDF = 0 路由器2:PDF=1路由器3:PDF=1路由器4:PDF=1路由器5:PDF = 2路由器6:PDF = 2分配給各節(jié)點的PDF等于到最近的無線通信網(wǎng)絡10的入口(在該示例為節(jié)點1) 的節(jié)點距離。網(wǎng)絡入口的PDF值通常被分配為“0”，但是如果在網(wǎng)絡中存在一個以上的入 口，在希望給任何特定入口更多的權重的情況下，可以將網(wǎng)絡入口的PDF值分配為大于“0” 的值?？梢栽诟鳠o線路由器在每次網(wǎng)狀形成過程開始時所參與的信道選擇處理期間利用該 PDF值，或者可以在兩個節(jié)點之間的通信鏈路出現(xiàn)故障的情況下或者在通信鏈路上的干擾 升到高于某一門限水平并希望使用不同的信道重建鏈路或希望切換到更好鏈路的情況下， 無線通信網(wǎng)絡中的各節(jié)點利用該PDF值。在這些情況下，信道選擇協(xié)議指示具有最高優(yōu)先 級的節(jié)點(即具有最低的PDF的節(jié)點)選擇在通信鏈路出現(xiàn)故障時可用的最好信道，向覆 蓋范圍內(nèi)的具有更低PDF值的節(jié)點(其被稱為子節(jié)點)播送該信道選擇，并且該子節(jié)點隨 后可以從信道池的信道中選出該最好信道，等等，直到網(wǎng)狀網(wǎng)絡的其余全部節(jié)點也進行這 樣的操作。上述的信道選擇處理保證了無線通信網(wǎng)絡10中的所有路由器集中于最優(yōu)或接 近最優(yōu)的信道分配方案，這就使得通過該網(wǎng)絡的業(yè)務量被最大化。此外，上述的信道選擇協(xié) 議的另一方面包括這樣的規(guī)則一個節(jié)點不能選擇覆蓋范圍內(nèi)的另一節(jié)點也正在使用的信 道，除非在這兩個節(jié)點之間建立通信鏈路。繼續(xù)參照圖1，無線通信網(wǎng)絡10中所有的節(jié)點1-6持續(xù)地監(jiān)測活動信道上的干擾， 它們正在這些活動的信道上進行當前的發(fā)送和接收，也有可能在其他信道上進行當前的發(fā) 送和接收。在干擾水平升到高于某預定門限的情況下，節(jié)點可以試著在當前信道上繼續(xù)發(fā) 送和接收業(yè)務的同時切換到不同的信道以避免存在的干擾，或者在干擾使得兩個節(jié)點之間 的通信鏈路簡直出現(xiàn)故障的情況下，這兩個節(jié)點中的一個可以選擇要在其上建立新鏈路的 不同信道，并隨后啟動鏈路切換處理。取決于鏈路是活動的還是非活動的，各節(jié)點1-6進行 的干擾檢測可以是基于許多不同的因素。在鏈路為活動鏈路的情況下，這些干擾因素可以 包括這樣的參數(shù)，如通過監(jiān)測參數(shù)(例如，信號強度、信噪比、信號穩(wěn)定性和分組抖動)所測 得的鏈路質量、RSSI、重試百分比和可能的一些IP級信息(IP level information).所有上述的四個干擾因素由各節(jié)點1-6連續(xù)進行監(jiān)測，并將監(jiān)測的結果存儲在各節(jié)點所包括的 存儲器中。 繼續(xù)參照圖1，在鏈路為非活動鏈路的情況下，必須檢測其他的干擾因素?？紤]的 一個干擾因素或參數(shù)為非-802. 11業(yè)務基本噪聲水平(traffic base noise level)。該噪 聲水平是動態(tài)的，并且持續(xù)地對各節(jié)點的低水平校準處理進行校準以使得可以持續(xù)地得到 基本的非-802. 11噪聲水平。當檢測干擾時可以考慮的另一因素是空閑信道評估(CCA)空 閑百分比變化。各節(jié)點周期性地感測媒質來確定信道是否是“空閑的”，或者是未被某其他 設備使用，并該信道可用于發(fā)送業(yè)務。就任何信道都不是“空閑的”而言，可將該測量用作在 信道上可能存在802. 11干擾和非802. 11干擾二者的指示。因此換句話說，如果在任何特 定信道上的空閑百分比很高，這就指示該信道具有低水平的干擾，反之亦然。在檢測干擾時 可以考慮的另一因素是管理幀傳輸?shù)臓顟B(tài)。在特定信道具有高水平的干擾的情況下，節(jié)點 將不可能發(fā)送管理幀，如信標或探測響應幀。無線通信網(wǎng)絡10中的各節(jié)點1-6可以監(jiān)測其 管理幀傳輸失敗率，并且節(jié)點可以根據(jù)失敗率的大小來決定干擾水平多么高。最后，可以監(jiān) 測各節(jié)點的數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸失敗率(沒有到達的分組的百分比)升 到高于某門限大小(在優(yōu)選實施方式中，該門限大小可以介于百分之5和百分之15之間， 但可以設為任何想要的大小)，節(jié)點可以確定干擾高得足以準許嘗試向另一信道切換，或者 鏈路簡直發(fā)生了故障然后節(jié)點被強制選擇能夠切換至的另一信道。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的一個方面，圖1中的網(wǎng)絡節(jié)點(例如節(jié)點1)可以監(jiān)測 與另一節(jié)點(例如節(jié)點2)的通信鏈路，以檢測由節(jié)點2周期性發(fā)送的802. 11管理消息。該 周期性的管理消息例如可以為信標，該信標由所有節(jié)點以固定間隔發(fā)送，以保持之前建立 的通信鏈路，在該示例中該通信鏈路是在信道1上建立的。該發(fā)送間隔的周期例如可以等 于每100msec —條消息。如果節(jié)點1沒有接收到一條或更多條從節(jié)點2這樣周期性地發(fā)送 的消息，或者如果節(jié)點1沒有接收到這樣周期性發(fā)送的消息中的至少一條達到某特定的時 間段，則節(jié)點1啟動干擾檢測處理，在該干擾檢測處理期間，檢查在前面的段落中描述的、 各信道的干擾因素，并且該處理確定是否存在其他更可接受的、要切換至的信道，以避免干 擾。通過利用該特定的方法來檢測干擾，節(jié)點1沒有利用附加的帶寬，并且沒有中斷通過節(jié) 點1的業(yè)務。將分別參照圖3和圖4更詳細地描述啟動了干擾檢測處理并引導干擾避免處 理的處理。但是，在節(jié)點1和2之間的鏈接上的干擾上升到導致信道1無法預料的故障的 水平的情況下，假設信道出現(xiàn)了故障，在該示例中，信道1正在經(jīng)歷致使不能使用的干擾水 平。在這種情況下，可以通過感測用于空閑信道的媒質來檢測最好的、可用的替代信道，并 使用該最好的、可用的替代信道來建立節(jié)點1和節(jié)點2之間的新通信鏈路。在該示例中，由 于鏈路不可用，被動地感測用于可用信道的媒質將不再干擾通過該節(jié)點的業(yè)務流。將參照 圖5更詳細地描述引導了干擾檢測及避免處理的處理。如上面在之前的段落所描述的，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式為干擾檢測和避免的混合 方法。在檢測到干擾并且兩個節(jié)點之間的通信鏈路為活動鏈路的情況下，本發(fā)明使得能夠 在沒有利用附加帶寬和沒有中斷兩個節(jié)點之間的業(yè)務流的情況下選擇替代信道并切換至 該替代信道，并且在兩個節(jié)點之間的通信鏈路無法預料地變?yōu)榉腔顒渔溌返那闆r下，本發(fā) 明利用業(yè)務流中的該中斷，被動地感測適當信道的媒質，以切換到該適當信道。尤其是，通 過利用該信道切換策略，可以使通過無線通信網(wǎng)絡的業(yè)務流的中斷最小，從而最有效地利用網(wǎng)絡帶寬。該檢測并避免干擾的方法兼有如下優(yōu)點在通信鏈路仍然是活動鏈路時保持 業(yè)務流，以及利用業(yè)務流的終止來被動地掃描媒質以便檢測并報告所有信道上的實際干擾 數(shù)據(jù)。
圖2為例示了無線通信網(wǎng)絡10的節(jié)點1-6中的任意一個中所包括的、本發(fā)明優(yōu)選 實施方式的操作所必要的功能框的高級圖，出于描述圖2的目的，節(jié)點1-6中的任意一個將 稱為路由器20。無線路由器20包括三個收發(fā)機21A、21B和21C。接入收發(fā)機21A工作以允 許通過客戶無線設備(如無線電話)來接入無線通信網(wǎng)絡10，兩個回程收發(fā)機21B和21C 工作以在無線通信網(wǎng)絡10內(nèi)各處傳送業(yè)務。所有三個收發(fā)機通過總線22連接到處理器23 和存儲器24。處理器23通常結合存儲器24中存儲的軟件一起工作，以使能把業(yè)務從網(wǎng)絡 上的一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點所需的某些無線路由器操作，并執(zhí)行本發(fā)明所能實現(xiàn)的檢 測并避免干擾的操作。存儲器24包括媒體接入控制(MAC)模塊24A，該MAC模塊24A通常 工作以發(fā)起和終止通信鏈路，并將信息編排成幀的格式，以通過鏈路向另一網(wǎng)絡節(jié)點傳輸。 存儲器24還包括干擾檢測模塊(IDM =Intereference detection module) 243和干擾避免 模塊24C。該干擾檢測模塊(IDM) 24B包括兩個功能第一 IDM功能A和第二 IDM功能B，該 第一 IDM功能A用于在兩個節(jié)點之間的通信鏈路為活動鏈路時檢測“可觀測”的干擾因素并 將其存儲在活動信道狀態(tài)庫24D中，該第二 IDM功能B用于在兩個節(jié)點之間的通信鏈路為 非活動鏈路時檢測“可觀測”的干擾因素并將其存儲在非活動信道狀態(tài)庫24E中。更具體 地，在兩節(jié)點之間的鏈路為活動鏈路期間，該兩個節(jié)點中的一個或兩個可以使用IDM功能A 來“透明地”檢測并存儲在該鏈路上存在干擾的某些指示。這些指示或干擾因素可以為諸 如鏈路質量(如通過丟失的幀所測得的)、接收信號強度指標的大小、幀重試百分比和一些 IP級信息之類的事項。相反地，在鏈路為非活動鏈路的情況下，兩個節(jié)點中的一個或兩個可 以使用第二 IDM功能B來被動地感測媒質，以檢測在多個不同信道上存在干擾的某些指示。 這些指示或干擾因素可以為諸如在節(jié)點連續(xù)測得的基本噪聲水平值的變化、或者CCA空閑 百分比的變化、或者管理及數(shù)據(jù)幀傳輸狀態(tài)的變化之類的事項。所有這些因素已在上面參 照圖1進行了描述。最后，為了得到可接受信道，第一 IDM功能A和第二 IDM功能B分別周 期性地評估庫24D和24E中的內(nèi)容，并在列表24G中創(chuàng)建這些可接受信道的列表。繼續(xù)參照圖2，存儲器24還包括干擾避免模塊(IAM JnterferenceAvoidance Module) 24C0根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，該模塊24C包括兩個功能。第一 LAM功能A在通 信鏈路為活動鏈路時，對第一 IDM功能A檢測到并存儲在活動信道狀態(tài)庫24D中的干擾因 素信息進行操作。作為對該信息進行操作的結果，第一 IAM功能A可以確定干擾水平使得 能夠或應該進行信道切換。第一 IAM功能A還通常用于基于PDF值強制實施分層次信道切 換決策樹，第一 IAM功能A用于生成信道切換請求消息和信道切換決定消息，并且第一 IAM 功能A用于從列表24G中選擇節(jié)點應當切換至的最優(yōu)信道，以最有效地使用網(wǎng)絡帶寬。第二 LAM功能B用于在通信鏈路為非活動鏈路時使節(jié)點被動地監(jiān)測媒質來尋找具有可接受的干 擾水平的信道來使用以建立鏈路，并存儲該信道干擾信息。作為對該信息進行操作的結果， 第二 IAM功能B通常用于基于PDF值強制實施分層次信道切換決策樹，第二 IAM功能B用 于生成信道切換請求消息和信道切換決定消息，并且第二 IAM功能B用于從列表24G中選 擇節(jié)點應當切換至的最優(yōu)信道，以最有效地使用網(wǎng)絡帶寬。該混合干擾檢測方法戰(zhàn)略地利 用了兩節(jié)點之間的通信鏈路的不同狀態(tài)，以使對網(wǎng)絡世界的數(shù)據(jù)轉發(fā)性能的影響最小。特別地，該混合干擾檢測方法在通信鏈路為活動鏈路時利用現(xiàn)有的、周期性發(fā)送的消息來檢 測信道干擾，以及在通信鏈路為非活動鏈路時利用被動的、感測方法來檢測干擾。下面將參 照圖3A和圖3B來更詳細地描述本發(fā)明的混合干擾檢測處理，并且稍后將參照圖4A、4B和 4C以及圖5A和5B來更詳細地描述混合干擾避免處理。如上所述，圖3A為本發(fā)明的、在通信鏈路為活動鏈路時使用的干擾檢測方法的邏輯流程圖。在步驟1，在將節(jié)點(例如圖1中的節(jié)點5)開啟并分配了 PDF號(在該情況下 PDF號為2)后，節(jié)點5確定例如在其自身和節(jié)點2之間的信道1上的通信鏈路是否為活動 的。如果該鏈路是活動的，則將處理進入到以步驟2開始的邏輯路徑，如果該鏈路不是活動 的，將處理進入到圖5A中的步驟1。首先進入到圖3A中步驟2開始的路徑，節(jié)點5和節(jié)點 2都使用圖2中的周期性消息檢測模塊24F來監(jiān)測用于之前參照圖1提及的周期性地發(fā)送 的802. 11管理消息的媒質。該周期性消息檢測模塊24F工作以檢測包含在這些消息中的 與各活動信道有關的信息并把該信息存儲在活動信道狀態(tài)庫24D中。下文中這些周期性地 發(fā)送的管理消息將被簡稱為周期性消息。如之前所提及，可以通過檢查在這些周期性消息 中還包括的鏈路質量、RSSI、重試百分比和一些IP級信息來確定各活動信道的狀態(tài)。在步 驟3，在本發(fā)明優(yōu)選實施方式中，如果節(jié)點2在信道“1”上檢測到3個順序丟失的周期性消 息，則處理進入到步驟4，否則處理循環(huán)回到步驟2。在節(jié)點2在步驟3檢測到丟失的周期 性消息后，在步驟4初始化其干擾檢測模塊24B，并且在步驟5，該干擾檢測模塊24B針對除 了信道“1”之外的其他可能的信道，將包含在活動信道狀態(tài)庫24D中的信息與預定的門限 值進行比較，如果庫中與特定信道相關的一些或全部水平在與預定的門限水平進行比較時 被確定為小于最大量的可接受干擾，則處理進入圖3B中的步驟6，并且將這些信道存儲在 圖2中的列表24G中。否則，處理進入圖3B中的步驟10，在該步驟10忽略該信道并且處理 返回圖3A中的步驟5。現(xiàn)在參照圖3B，在步驟7，如果已經(jīng)對所有的信道進行了干擾分析，則處理進入到 步驟8，否則處理返回圖3A中的步驟5。在步驟8，節(jié)點2的IDM 24B確定是否存在與節(jié)點 2相關的任何父節(jié)點。如果節(jié)點2具有父節(jié)點，則處理進入到步驟9并且節(jié)點2生成信道切 換請求消息并在該消息中包括不同于信道“1”的、圖2中可接受信道列表24G中被確定為 可接受信道的那些信道。在生成信道切換請求消息后，處理進入到圖4A中的步驟1。在圖 3B的步驟8，如果確定不存在與節(jié)點2相關的任何父節(jié)點，則處理進入到圖4B中的步驟9?，F(xiàn)在參照圖4A，圖4A為在兩節(jié)點之間的通信鏈路為活動鏈路的情況下在本發(fā)明 優(yōu)選實施方式中使用的干擾避免處理的邏輯流程圖。在圖4A的步驟1，節(jié)點2利用圖2的 干擾檢測模塊24C來通過信道“1”向覆蓋范圍內(nèi)的所有對等節(jié)點(在該情況下為節(jié)點5、節(jié) 點3和節(jié)點1)廣播在圖3A的步驟9中生成的信道切換請求消息。在步驟2，節(jié)點5、節(jié)點 3和節(jié)點1接收該信道切換請求消息，并在步驟3，節(jié)點5、節(jié)點3和節(jié)點1利用各自的干擾 避免模塊來確定該信道切換請求是否會影響到它們。換言之，接收到該信道切換請求消息 的所有節(jié)點分析信道“1”的釋放是否會影響到它通過網(wǎng)絡移動回程業(yè)務的能力。因此，例 如，節(jié)點3不在節(jié)點1和節(jié)點5之間的直接回程路徑上，由于節(jié)點3當前可以不向節(jié)點1發(fā) 送任何業(yè)務，因此節(jié)點3會確定從信道“ 1”切換到另一信道將不會對其通過網(wǎng)絡路由業(yè)務 的能力造成影響。在該示例中，在步驟4，節(jié)點3將簡單地忽略掉該信道切換請求消息。在 另一方面，由于信道“1”的釋放會斷開節(jié)點5與節(jié)點2的通信鏈路(在該示例中，該鏈路原本向節(jié)點5路由回程業(yè)務)，因此節(jié)點5可以在步驟5確定切換離信道“1”將會影響其通 過網(wǎng)絡轉發(fā)回程業(yè)務的能力。在處理進入到步驟5的情況下，節(jié)點1和節(jié)點5利用它們的 干擾避免模塊24C來確定它們自己是否可以作出信道切換決定。節(jié)點1和節(jié)點5各自通過 檢查自己的路由表看自己是否具有父節(jié)點(父節(jié)點可以為當前與該節(jié)點通信的、具有更小 PDF值的節(jié)點)來確定它自己是否能夠作出信道切換決定。如果節(jié)點1或節(jié)點5找到了父 節(jié)點，那么它自己不能作出信道切換決定，并且處理進行到圖4B的步驟6。 現(xiàn)在參照圖4B，在步驟6，如果節(jié)點5檢查從節(jié)點2接收的信道切換請求消息中的 PDF值并確定出包含在該消息中的PDF值大于分配給它的PDF值，則處理進入到步驟8，在 步驟8，節(jié)點5簡單地等待信道切換決定消息。否則，如果該PDF值更小，則在步驟7，該節(jié) 點向對等節(jié)點播送該信道切換請求消息并使處理返回到圖4A中的步驟5。繼續(xù)參照圖4B，在處理的步驟9，節(jié)點1將利用圖2中的干擾避免模塊24C來檢查 關于可接受信道列表的信道切換請求消息，并將從列表中的所有信道中選擇最好信道(例 如信道“20”)，以切換到該最好信道。該決定是基于包括以下各項的大量因素的信道上 的當前干擾水平以及該信道是否將允許受到該切換影響的路由器轉換到最有效帶寬使用 方案。在該示例中，節(jié)點1在已經(jīng)選擇了它要切換至的信道后將生成信道切換決定消息，并 向覆蓋范圍內(nèi)的所有對等節(jié)點廣播該消息。該消息包括節(jié)點1正在切換到信道“20”的通 知。該對等節(jié)點(如節(jié)點2)在步驟10中接收信道切換決定消息并在步驟11確定在信道 “20”上建立與節(jié)點1之間的鏈路是否會影響它。在該示例中，把信道從信道“1”改變到信 道“20”將對節(jié)點1和節(jié)點2之間的鏈路有影響，因此處理將進入到圖4C中的步驟13。否 貝U，在改變信道沒有影響的情況下，處理進入到圖4B中的步驟12，節(jié)點將簡單地忽略該消 肩、ο現(xiàn)在參照圖4C，在步驟13，節(jié)點2在示例中將確定在它能夠執(zhí)行信道切換操作之 前是否需要等待任何父節(jié)點切換信道。由于父節(jié)點和子節(jié)點之間的鏈路在父節(jié)點進行了信 道切換之前不應該被終止，因此該確定是很重要的。在節(jié)點2確定需要等待的情況下，處理 進入到步驟15并且節(jié)點2等待另一信道改變決定消息，否則處理進行到步驟14，在步驟14 節(jié)點2選擇最好的剩余信道(例如信道“22”)以切換至該信道，向其對等節(jié)點播送信道切 換決定消息并進行到信道“22”的切換。現(xiàn)在參照圖5A，圖5A為在兩節(jié)點之間的通信鏈路為非活動鏈路的情況下在本發(fā) 明的優(yōu)選實施方式中使用的干擾避免處理的邏輯流程圖。在步驟1，如果由圖1中的節(jié)點5 和節(jié)點2上的干擾檢測模塊24C檢測到“鏈路不可用(link down)，，事件，處理進入到步驟 2?！版溌凡豢捎谩笔录湫偷厥窃诋敼?jié)點檢測到該節(jié)點與另一節(jié)點正在進行通信所在的信 道無法預料地出現(xiàn)故障時產(chǎn)生的。在步驟2，如果節(jié)點2的干擾檢測模塊確定出其PDF值 小于分配給節(jié)點5的PDF值，則節(jié)點2的處理進入到步驟4。在另一方面，在步驟2，如果節(jié) 點5的干擾檢測模塊確定出節(jié)點5的PDF值高于分配給節(jié)點2的PDF值，則節(jié)點5的處理 進入到步驟3，并且節(jié)點5簡單地等待來自節(jié)點2的信道切換決定消息。在節(jié)點2和節(jié)點5 的PDF值相同的情況下，可以使用其他參數(shù)(如節(jié)點ID)來確定哪個節(jié)點在步驟4中啟動 被動掃描處理?；氐讲襟E4，節(jié)點2利用圖1中的干擾檢測模塊24C開始被動地感測一個或 更多個信道上的媒質，以尋找要切換至的可接受信道。該處理涉及前面參照圖1描述的檢 測干擾因素或參數(shù)并把干擾因素或參數(shù)存儲到圖2的非活動信道庫24E。此外，在步驟4，干擾避免模塊24C建立具有能夠允許在兩個節(jié)點之間建立通信鏈路的干擾參數(shù)的信道的 列表，并將該列表存儲在圖2的可接受信道列表24G中。在該點，處理進入到步驟5，并且節(jié) 點2中的干擾避免模塊24C確定在列表24G中是否存在任何可接受信道。在該示例中，節(jié) 點2中的干擾避免模塊24C確定出存在要切換至的可接受信道，并且處理可以進入到圖5B 中的步驟6。在另一方面，如果節(jié)點2確定出不存在要切換至的可接受信道，則處理返回步 驟4，并且節(jié)點2上的干擾避免模塊24C繼續(xù)感測媒質以尋找可接受信道?，F(xiàn)在參照圖5B，在步驟6，節(jié)點2上的干擾避免 模塊24C確定是否存在節(jié)點2需要 報告節(jié)點2執(zhí)行信道切換行為的決定的任何父節(jié)點。父節(jié)點為與節(jié)點2相關聯(lián)的、比節(jié)點 2具有更小的PDF值的那些節(jié)點。在該示例中，節(jié)點1為節(jié)點2的父節(jié)點，因此在步驟7，節(jié) 點2向節(jié)點1發(fā)送包括所有可接受信道的列表的信道切換請求消息，并等待接收信道切換 決定消息。在另一方面，如果不存在父節(jié)點，則處理進行到步驟11。返回到步驟7，父節(jié)點 1接收來自節(jié)點2的信道切換請求消息并如前面參照圖4所描述的選擇要切換至的最好信 道。在步驟9，節(jié)點1中的干擾避免模塊24C生成信道改變決定消息并將該消息發(fā)送至覆 蓋范圍內(nèi)的對等路由器并且節(jié)點1在等待了超時時段后切換至所選擇的信道，該信道改變 決定消息可以為802. 11信標或活動幀，該802. 11信標或活動幀包括了節(jié)點1正切換至的 信道和其他信道可用于從中進行選擇的剩余信道的列表的通知。在步驟10，節(jié)點2和節(jié)點 5將最終接收到由節(jié)點1發(fā)送的信道切換決定消息并在等待了超時時段后決定切換到哪個 信道。繼續(xù)參照圖5B并回到步驟11，在節(jié)點2沒有父節(jié)點的情況下，節(jié)點2中的干擾避 免模塊24C確定哪個信道是要切換至的最好信道，并在步驟12生成信道切換決定消息并發(fā) 送該信道切換決定消息至覆蓋范圍內(nèi)的對等節(jié)點，并在步驟13在超時時段后切換至所選 擇的信道。在步驟13，在覆蓋范圍內(nèi)的對等節(jié)點從節(jié)點2接收信道切換決定消息并相應地 進行處置。為了解釋的目的，前述的說明采用特定的術語以提供對本發(fā)明的詳盡的理解。但 是，對本領域技術人員來說，明顯的是該具體細節(jié)不是為了實踐本發(fā)明所必需的。因此，本 發(fā)明的具體實施方式
的前述說明是出于例示和說明的目的而呈現(xiàn)的。它們并不打算窮舉或 將本發(fā)明限制于所公開的具體形式；明顯地，在閱讀了上述教導之后可以存在許多修改和 變型。為了更好地解釋本發(fā)明的原理和其實際應用而選擇和描述這些實施方式，這些實施 方式由此使得本領域技術人員能夠更好地利用本發(fā)明和具有按照適于預想的特定用途的 各種變型的各種實施方式。意在用所附的權利要求書和它們的等同物來限定本發(fā)明的范 圍。
權利要求
一種無線通信網(wǎng)絡中檢測并避免干擾的方法，該方法包括以下步驟在第一網(wǎng)絡節(jié)點正在上面與第二網(wǎng)絡節(jié)點進行通信的當前信道為活動的時，所述第一網(wǎng)絡節(jié)點檢測與所述第二網(wǎng)絡節(jié)點進行通信所使用的當前信道上的干擾，并且啟動干擾檢測處理；所述干擾檢測處理確定出不同于所述當前信道的至少一個信道具有可接受的干擾水平，并編制包括至少一個可接受信道和與該至少一個可接受信道相關聯(lián)的至少一個干擾參數(shù)的列表；所述第一網(wǎng)絡節(jié)點從所編制的至少一個可接受信道的列表中選擇要切換至的可接受信道，切換至所選擇的可接受信道并向至少一個對等節(jié)點發(fā)送信道切換決定消息；在所述第一網(wǎng)絡節(jié)點正在上面與所述第二網(wǎng)絡節(jié)點進行通信的當前信道為非活動的時，所述第一網(wǎng)絡節(jié)點啟動干擾避免處理；所述干擾避免處理確定出至少一個信道具有可接受的干擾水平，并編制包括至少一個可接受信道和與該至少一個可接受信道相關聯(lián)的至少一個干擾參數(shù)的列表；以及所述第一網(wǎng)絡節(jié)點從所編制的至少一個可接受信道的列表中選擇要切換至的可接受信道，切換至所選擇的可接受信道并向至少一個對等節(jié)點發(fā)送信道切換決定消息。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述第一網(wǎng)絡節(jié)點相對于所述第二網(wǎng)絡節(jié)點為 根父節(jié)點。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述干擾檢測處理為被動的干擾感測處理。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，檢測干擾的步驟包括所述第一網(wǎng)絡節(jié)點檢測到 所述第二網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送的周期性信號缺失了預定時間段。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述可接受的干擾水平為低于預定門限值的干 擾水平。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述至少一個干擾參數(shù)為以下各項中的一項信 號強度、SNR、信號穩(wěn)定性、分組抖動、RSSI、重試百分比、基本噪聲水平、CCA和管理幀傳輸狀 態(tài)。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，選擇可接受信道的步驟還包括接受最好的可接 受信道。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述至少一個對等節(jié)點為子節(jié)點。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述干擾避免處理為主動的干擾感測處理。
10.一種無線通信網(wǎng)絡中檢測并避免干擾的方法，該方法包括以下步驟在第一網(wǎng)絡節(jié)點正在上面與第二網(wǎng)絡節(jié)點進行通信的當前信道為活動的時，所述第一 網(wǎng)絡節(jié)點檢測與所述第二網(wǎng)絡節(jié)點進行通信所使用的當前信道上的干擾，并且啟動干擾檢 測處理；所述干擾檢測處理確定出不同于所述當前信道的至少一個信道具有可接受的干擾水 平，并編制包括至少一個可接受信道和與該至少一個可接受信道相關聯(lián)的至少一個干擾參 數(shù)的列表；所述第一網(wǎng)絡節(jié)點向至少一個對等節(jié)點發(fā)送信道切換請求消息，該信道切換請求消息 包括所編制的所述至少一個可接受信道的列表；所述至少一個對等節(jié)點接收所述信道切換請求消息，并且如果所述至少一個對等節(jié)點為根父節(jié)點，則所述至少一個對等節(jié)點從所編制的所述至少一個可接受信道的列表中選擇 要切換至的[在從屬中為最好的]信道，切換至所選擇的信道并且至少向所述第一網(wǎng)絡節(jié) 點發(fā)送包括其余可接受信道的列表的信道切換決定消息；所述第一網(wǎng)絡節(jié)點接收所述信道切換決定消息，并如果該消息影響所述第一網(wǎng)絡節(jié) 點，則所述第一網(wǎng)絡節(jié)點從所述其余可接受信道中選擇信道，并切換至所選擇的信道；在所述第一網(wǎng)絡節(jié)點正在上面與所述第二網(wǎng)絡節(jié)點進行通信的當前信道為非活動的 時，所述第一網(wǎng)絡節(jié)點啟動干擾避免處理；所述第一網(wǎng)絡節(jié)點確定出至少一個信道具有可接受的干擾水平，并編制包括至少一個 可接受信道和與該至少一個可接受信道相關聯(lián)的至少一個干擾參數(shù)的列表；所述第一網(wǎng)絡節(jié)點向至少一個對等節(jié)點發(fā)送包括所編制的列表和所述至少一個可接 受信道的信道切換請求消息；所述至少一個對等節(jié)點接收所述信道切換請求消息，并從所編制的所述至少一個可接 受信道的列表中選擇信道，切換至所選擇的信道并向至少一個對等節(jié)點發(fā)送包括其余可接 受信道的列表的信道切換決定消息；所述至少一個對等節(jié)點接收所述信道切換決定消息，從所述其余可接受信道中選擇信 道，并切換至所選擇的信道。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述第一網(wǎng)絡節(jié)點相對于所述第二網(wǎng)絡節(jié)點 為父節(jié)點。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述干擾檢測處理為被動的干擾感測處理。
13.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，檢測干擾的步驟包括所述第一網(wǎng)絡節(jié)點檢測 到所述第二網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送的周期性信號缺失了預定時間段。
14.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述可接受的干擾水平為低于預定門限值的 干擾水平。
15.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述至少一個干擾參數(shù)為以下各項中的一項 信號強度、SNR、信號穩(wěn)定性、分組抖動、RSSI、重試百分比、基本噪聲水平、CCA和管理幀傳輸 狀態(tài)。
16.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，選擇可接受信道的步驟還包括接受最好的可 接受信道。
17.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述至少一個對等節(jié)點為父節(jié)點。
18.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述干擾避免處理為主動的干擾感測處理。
19.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，如果所述第一網(wǎng)絡節(jié)點相對于所述第二網(wǎng)絡 節(jié)點為父節(jié)點，則所述第一網(wǎng)絡節(jié)點啟動干擾避免處理。
20.一種無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡，該無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡包括多個網(wǎng)絡節(jié)點，其中，各網(wǎng)絡節(jié) 點包括至少一個收發(fā)機； 處理器；以及包括所述處理器執(zhí)行的以下指令的存儲器在所述多個網(wǎng)絡節(jié)點中的第一網(wǎng)絡節(jié)點與所述多個網(wǎng)絡節(jié)點中的第二網(wǎng)絡節(jié)點進行 通信所使用的當前信道為活動的時，檢測所述當前信道上的干擾；在所述多個網(wǎng)絡節(jié)點中的所述第一網(wǎng)絡節(jié)點上啟動干擾檢測處理，以確定出不同于所 述當前信道的至少一個信道具有可接受的干擾水平，并編制包括至少一個可接受信道和與 該至少一個可接受信道相關聯(lián)的至少一個干擾參數(shù)的列表；從所編制的所述至少一個可接受信道的列表中選擇可接受信道，切換至所選擇的可接 受信道并向至少一個對等節(jié)點發(fā)送信道切換消息；在所述當前信道為非活動的時，在所述多個網(wǎng)絡節(jié)點中的所述第一網(wǎng)絡節(jié)點上啟動干 擾避免處理；作為所述干擾避免處理的結果確定出至少一個信道具有可接受的干擾水平，并編制包 括至少一個可接受信道和與該至少一個可接受信道相關聯(lián)的至少一個干擾參數(shù)的列表；以 及從所編制的至少一個可接受信道的列表中選擇所述多個網(wǎng)絡節(jié)點中的所述第一網(wǎng)絡 節(jié)點要切換至的可接受信道，切換至所選擇的可接受信道并向至少一個對等節(jié)點發(fā)送信道 切換決定消息。
全文摘要
一種無線網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡包括相對于彼此以層級方式被管理的多個無線路由器，所有的路由器能夠檢測并避免彼此通信所在的信道上的干擾。取決于信道是活動的還是非活動的，無線路由器可以被動地檢測干擾并隨后切換信道以避免干擾，或者主動地檢測干擾并隨后切換信道以避免干擾。
文檔編號H04M11/00GK101878638SQ200880117089
公開日2010年11月3日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權日2007年11月20日
發(fā)明者鄒敘 申請人:阿德利亞網(wǎng)絡公司