一種基于聯(lián)盟的wlan設(shè)備動態(tài)信道分配方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于聯(lián)盟的WLAN設(shè)備動態(tài)信道分配方法，其步驟為：DFS控制節(jié)點收集維護AP節(jié)點的當前信道、鄰居AP節(jié)點ID等信息，生產(chǎn)DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；將DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分割成獨立的連通子圖，最終的分割子圖形成DFS分組；對于沒有邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇組內(nèi)總接收信號強度最高的節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于有多個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇總接收信號強度最高的分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法開始節(jié)點；從開始節(jié)點開始，優(yōu)先選擇總接收信號強度最高的鄰居進行信道選擇。本發(fā)明通過分組技術(shù)加快了整網(wǎng)動態(tài)信道調(diào)整的收斂速度，縮短了信道選擇收斂時間。
【專利說明】—種基于聯(lián)盟的WLAN設(shè)備動態(tài)信道分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無線局域網(wǎng)的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于能夠提供高速的無線連接服務(wù)，WLAN (Wireless Local Access Network,無線局域網(wǎng))是目前IT (Information Technology,信息技術(shù))行業(yè)比較熱門的技術(shù)之一，也是流行的無線接入方式。WLAN通常采用集中式的AC(Access Controller,無線控制器)-AP (Access Point，無線接入點)架構(gòu)。AC提供WLAN網(wǎng)絡(luò)的集中管理，AP則通過和AC建立鏈接加入WLAN網(wǎng)絡(luò)后提供無線接入服務(wù)(如圖1所示)。
[0003]在無線應(yīng)用中，由于無線信號傳播受周圍環(huán)境影響，多徑等問題導致無線信號在不同方向上存在非常復雜的衰減現(xiàn)象，WLAN網(wǎng)絡(luò)的實施往往需要周密的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。即使在成功部署無線網(wǎng)絡(luò)后，應(yīng)用階段的參數(shù)調(diào)整仍然必不可少，這是因為無線環(huán)境是在不斷變化的，移動的障礙物、正在工作的微波爐等帶來的干擾等都可能對無線信號的傳播造成影響，所以信道、發(fā)射功率等射頻資源必須能夠動態(tài)地調(diào)整以適應(yīng)用戶環(huán)境的變化。這樣的調(diào)整過程是復雜的，需要豐富的技術(shù)經(jīng)驗和定期的人工檢測，無疑造成非常高的管理成本。
[0004]無線資源管理(WLANRRM,WLAN Radio Resource Management)是一種可升級的智能射頻管理解決方案，通過“采集(AP實時收集射頻環(huán)境信息)一 > 分析(AC對AP收集的數(shù)據(jù)進行分析評估)一〉決策(根據(jù)分析結(jié)果，AC統(tǒng)籌分配信和發(fā)送功率)一 > 執(zhí)行(AP執(zhí)行AC設(shè)置的配置，進行射頻資源調(diào)優(yōu))”的方法，提供一套系統(tǒng)化的實時智能射頻管理方案，使無線網(wǎng)絡(luò)能夠快速適應(yīng)無線環(huán)境變化，保持最優(yōu)的射頻資源狀態(tài)。由于AP只有3個互不重疊的信道，為了減少干擾，AP間必須盡量交替使用這三個互不干擾的信道，因而存在信道分配問題。目前主要有兩種信道分配方式:
[0005]I)手工分配信道:根據(jù)AP部署位置，管理人員人為設(shè)定AP的信道，從而減少AP間的信號干擾。
[0006]2)動態(tài)信道選擇:動態(tài)信道選擇(DFS)在802.1lh中定義，是無線資源管理(WLANRRM)中用于解決WLAN信道干擾，降低射頻干擾的實時動態(tài)調(diào)整信道方案。
[0007]手工分配信道只適用于如AP數(shù)量少，或者AP線性部署等一些特殊場景，隨著AP部署規(guī)模的增大、AP覆蓋區(qū)域和覆蓋網(wǎng)絡(luò)復雜度也迅速擴大，手工分配信道復雜難行，易于出錯，并且無法及時響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲變化和外界干擾。動態(tài)信道選擇是規(guī)模部署時的一個可行方案。但是802.1lh標準并沒有給出動態(tài)信道選擇的具體算法。當前眾多廠商的動態(tài)信道選擇方案都是從一個AP開始，逐步擴散到整個DFS組。當前的DFS方案解決小規(guī)模覆蓋沒有問題，但是對于運營商等大規(guī)模覆蓋場景下，整網(wǎng)收斂時間太長，加上無線環(huán)境變化影響，甚至可能導致收斂過程振蕩不止。因此需要將網(wǎng)絡(luò)分割成多個DFS組，基于DFS組在組間同步進行動態(tài)動態(tài)信道選擇，以減少收斂時間。手工分割DFS組不能實時響應(yīng)環(huán)境變化，且分割缺乏理論依據(jù)，有一定的主觀性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是通過設(shè)計一種方法，解決規(guī)模部署AP時動態(tài)分組和信道選擇問題。本發(fā)明提供一種基于聯(lián)盟的自動分割DFS組方法，用于規(guī)模部署無線局域網(wǎng)時動態(tài)實現(xiàn)DFS分組以加快整網(wǎng)動態(tài)信道調(diào)整的收斂速度。
[0009]要達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0010]1.DFS控制節(jié)點收集維護AP節(jié)點的當前信道、鄰居AP節(jié)點ID、鄰居AP節(jié)點接收信號強度等信息，生產(chǎn)DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；
[0011]2.DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分割算法:首先根據(jù)信號強度閾值，將DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分割成獨立的連通子圖；然后在子圖內(nèi)從外層開始進行分層分割，最終的分割子圖形成DFS分組；
[0012]3.DFS分組動態(tài)信道選擇算法起始節(jié)點選擇算法:對于沒有邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇組內(nèi)總接收信號強度最高的節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于只有一個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于有多個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇總接收信號強度最高的的分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法開始節(jié)點；
[0013]4.DFS分組動態(tài)信道選擇算法:從開始節(jié)點開始，初級向鄰居擴散，優(yōu)先選擇總接收信號強度最高的鄰居進行信道選擇。
[0014]本發(fā)明提供一種基于聯(lián)盟的自動分割DFS組方法，用于規(guī)模部署無線局域網(wǎng)時動態(tài)實現(xiàn)DFS分組，相對于手工配置隧道，減少了管理工作量，動態(tài)響應(yīng)環(huán)境變化；相對于傳統(tǒng)的動態(tài)信道選擇，本發(fā)明通過分組技術(shù)加快了整網(wǎng)動態(tài)信道調(diào)整的收斂速度，縮短了信道選擇收斂時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是目前所提供的無線接入服務(wù)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的技術(shù)方案示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明提供一種技術(shù)方案，動態(tài)選擇進行AP分組，并在組內(nèi)動態(tài)分配信道。如圖2所示，在AC-AP架構(gòu)中，DFS控制節(jié)點可以部署在AC上，或者部署在服務(wù)器上，也可以單獨形成產(chǎn)品。在非AC-AP架構(gòu)如純FATAP網(wǎng)絡(luò)中，DFS控制節(jié)點可以部署在服務(wù)器上或者單獨形成產(chǎn)品。DFS控制節(jié)點周期性收集AP的信息，包括RSS1、CRC錯誤率、重傳次數(shù)、誤碼率等，形成網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；運行優(yōu)化策略，對網(wǎng)絡(luò)拓撲圖進行分割，分割后的拓撲子圖形成DFS分組；在DFS分組內(nèi)選定根節(jié)點，從根節(jié)點開始依次進行信道選擇。
[0018]本發(fā)明提供一種基于聯(lián)盟的自動分割DFS組方法，其具體技術(shù)方案如下:
[0019]1.DFS控制節(jié)點觸發(fā)AP被動偵聽或者主動探詢鄰居關(guān)系；
[0020]2.AP將收集的鄰居AP信息上報給DFS控制節(jié)點，這些信息包括當前信道CH、RSSI, CRC錯誤率、重傳次數(shù)、誤碼率；
[0021]3.DFS控制節(jié)點周期性計算整網(wǎng)AP鄰居關(guān)系，以AP為網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的頂點V，AP鄰居之間連線作為網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中的邊E，鄰居AP的接收信號強度RSSI作為網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中邊E的邊值I，維護網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，記做G= {V，E}；[0022]4.對網(wǎng)絡(luò)拓撲圖G進行分割:
[0023]a)對所有邊值小于給定閾值RSSI_MIN進行邊的斷開，形成網(wǎng)絡(luò)拓撲子圖集(Gi | i=1，...，η}，每個拓撲子圖內(nèi)部是連通的，拓撲子圖之間沒有邊進行連接，且滿足匕n Gj =0，i # j ; U Gi = G，i = I…η，
[0024]b)計算Gi中各個節(jié)點Vj的邊數(shù)NEvj,每邊Evjk對應(yīng)的邊值Ivjk,計算Gi中每個節(jié)點Vj的總接收信號強度Ivj = Σ Ivjk(其中k = Ito NEvj)；
[0025]c)遍歷網(wǎng)絡(luò)拓撲子圖集，對其中的任何一個拓撲子圖Gi
[0026]d)如果Gi中的總節(jié)點數(shù)NVi小于給定最大閾值NV_MAX，則對Gi停止分割，Gi就是一個DFS分組；返回步驟C，繼續(xù)下一個子圖；
[0027]e)對子圖Gi進行分割，尋找節(jié)點數(shù)NV_MIN ≤ NVi* ≤ NV_MAX,且與其余部分有且僅有一個邊相連的子圖集{Gu| j = 1...η}，相連邊的頂點成子圖間的分割節(jié)點，剩余部分構(gòu)成子圖G/ ；
[0028]f)如果子圖集(GijIj = l...n}為空，表示子圖GiF可分割，整個子圖Gi作為一個DFS分組。返回步驟C，繼續(xù)下一個子圖；
[0029]g)如果Gi'為空或者G/的節(jié)點數(shù)NV/ ≤ NV_MAX,則子圖集(Gij | j = 1...η}和G/構(gòu)成子圖Gi的DFS組分割，子圖Gi分割完成，返回步驟C，繼續(xù)下一個子圖；
[0030]h)如果G/的節(jié)點數(shù)NVi' >NV_MAX ;返回步驟e，對Gi'繼續(xù)進行分割；
[0031]5.分割完成后，DFS控制節(jié)點在各個DFS組內(nèi)進行動態(tài)信道調(diào)整；
[0032]6.對于沒有邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇組內(nèi)總接收信號強度最高的節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于只有一個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于有多個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇總接收信號強度最高的的分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法開始節(jié)點；
[0033]7.根據(jù)當前節(jié)點掃描到的各個信道狀況，選擇一個干擾最小的信道，作為自己的
信道；
[0034]8.選擇當前節(jié)點鄰居中總接收信號強度最大的節(jié)點(不包括已經(jīng)調(diào)整的節(jié)點)，返回步驟7，直到所有節(jié)點完成信道調(diào)整。
[0035]總結(jié)本發(fā)明的關(guān)鍵點:
[0036]1.DFS控制節(jié)點收集維護AP節(jié)點的當前信道、鄰居AP節(jié)點ID、鄰居AP節(jié)點接收信號強度等信息，生產(chǎn)DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；
[0037]2.DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分割算法:首先根據(jù)信號強度閾值，將DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分割成獨立的連通子圖；然后在子圖內(nèi)從外層開始進行分層分割，最終的分割子圖形成DFS分組；
[0038]3.DFS分組動態(tài)信道選擇算法起始節(jié)點選擇算法:對于沒有邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇組內(nèi)總接收信號強度最高的節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于只有一個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于有多個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇總接收信號強度最高的的分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法開始節(jié)點；
[0039]4.DFS分組動態(tài)信道選擇算法:從開始節(jié)點開始，初級向鄰居擴散，優(yōu)先選擇總接收信號強度最高的鄰居進行信道選擇。
[0040]本發(fā)明針對傳統(tǒng)手工信道配置復雜、工作量大以及動態(tài)信道選擇單起始節(jié)點、收斂時間長的問題，優(yōu)化了傳統(tǒng)動態(tài)信道選擇方法，通過主動收集AP節(jié)點信息，動態(tài)進行DFS分組，并在分組內(nèi)進行動態(tài)信道選擇，極大縮短了信道調(diào)整收斂時間。
【權(quán)利要求】
1.一種基于聯(lián)盟的WLAN設(shè)備動態(tài)信道分配方法，其步驟為: (1).DFS控制節(jié)點收集維護AP節(jié)點的當前信道、鄰居AP節(jié)點ID、鄰居AP節(jié)點接收信號強度等信息，生產(chǎn)DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖； (2).DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分割算法:首先根據(jù)信號強度閾值，將DFS網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分割成獨立的連通子圖；然后在子圖內(nèi)從外層開始進行分層分割，最終的分割子圖形成DFS分組； (3).DFS分組動態(tài)信道選擇算法起始節(jié)點選擇算法:對于沒有邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇組內(nèi)總接收信號強度最高的節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于只有一個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于有多個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇總接收信號強度最高的的分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法開始節(jié)點； (4).DFS分組動態(tài)信道選擇算法:從開始節(jié)點開始，初級向鄰居擴散，優(yōu)先選擇總接收信號強度最高的鄰居進行信道選擇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)信道分配方法，其具體步驟為: (1).DFS控制節(jié)點觸發(fā)AP被動偵聽或者主動探詢鄰居關(guān)系； (2).AP將收集的鄰居AP信息上報給DFS控制節(jié)點，這些信息包括當前信道CH、RSS1、CRC錯誤率、重傳次數(shù)、誤碼率； (3).DFS控制節(jié)點周期性計算整網(wǎng)AP鄰居關(guān)系，以AP為網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的頂點V，AP鄰居之間連線作為網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中的邊E，鄰居AP的接收信號強度RSSI作為網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中邊E的邊值I，維護網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，記做G= {V，E}； (4).對網(wǎng)絡(luò)拓撲圖G進行分割: a)對所有邊值小于給定閾值RSSI_MIN進行邊的斷開，形成網(wǎng)絡(luò)拓撲子圖集(Gi| i =.1，...，η}，每個拓撲子圖內(nèi)部是連通的，拓撲子圖之間沒有邊進行連接，且滿足Gi H Gj =.O，i # j ; U Gi = G，i = I…η， b)計算Gi中各個節(jié)點' 的邊數(shù)NE”.，每邊ΕνΛ對應(yīng)的邊值ΙνΛ，計算Gi中每個節(jié)點Vj的總接收彳目號強度IVj = Σ Ivjk,其中k = Ito NEvj-； c)遍歷網(wǎng)絡(luò)拓撲子圖集，對其中的任何一個拓撲子圖Gi d)如果Gi中的總節(jié)點數(shù)NVi小于給定最大閾值NV_MAX，則對Gi停止分割，Gi就是一個DFS分組；返回步驟C，繼續(xù)下一個子圖； e)對子圖Gi進行分割，尋找節(jié)點數(shù)NV_MIN( NVi* ( NV_MAX,且與其余部分有且僅有一個邊相連的子圖集{Gu| j = 1...η}，相連邊的頂點成子圖間的分割節(jié)點，剩余部分構(gòu)成子圖Gi'； f)如果子圖集{Gu|j = 1...η}為空，表示子圖GiF可分割，整個子圖GJt為一個DFS分組。返回步驟C，繼續(xù)下一個子圖； g)如果G/為空或者Gi'的節(jié)點數(shù)NVi'≤NV_MAX，則子圖集{Gu|j = 1...η}和Gi'構(gòu)成子圖Gi的DFS組分割，子圖Gi分割完成，返回步驟C，繼續(xù)下一個子圖； h)如果G/的節(jié)點數(shù)NV/>NV_MAX;返回步驟e，對G/繼續(xù)進行分割； (5).分割完成后，DFS控制節(jié)點在各個DFS組內(nèi)進行動態(tài)信道調(diào)整； (6).對于沒有邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇組內(nèi)總接收信號強度最高的節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于只有一個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法的開始節(jié)點；對于有多個邊界分割節(jié)點的DFS分組，選擇總接收信號強度最高的的分割節(jié)點作為動態(tài)信道選擇算法開始節(jié)點； (7). 根據(jù)當前節(jié)點掃描到的各個信道狀況，選擇一個干擾最小的信道，作為自己的信道； (8).選擇當前節(jié)點鄰居中總接收信號強度最大的節(jié)點(不包括已經(jīng)調(diào)整的節(jié)點)，返回步驟7，直到所有節(jié)點完成信道調(diào)整。
【文檔編號】H04W72/04GK103997790SQ201410200827
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】張志飛 申請人:北京交通大學