用於交換控制數據以緩和無線聯網中的幹擾問題的協議的製作方法
2023-06-10 04:15:56
專利名稱：用於交換控制數據以緩和無線聯網中的幹擾問題的協議的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及計算機系統，尤其涉及在無線網絡中交換數據。
背景技術：
無線區域網(WLAN)在家庭和企業中都迅速增長。這樣的無線網絡可用於web瀏覽、文件傳輸、視聽流、發送和接收消息以及其它目的。當無線連通性傳播時，對於任何給定的位置，來自無線聯網頻帶中的其它頻帶和重疊頻帶的射頻(RF)活動的可能性增加，導致對更大百分比的無線網絡用戶的幹擾。
此外，由於無線網絡在RF頻譜的2.4GHz和5GHz中的非許可頻帶中工作，因此許多其它RF設備在也在這些頻率上發送信息(或噪聲)，導致對WLAN通信的幹擾。家庭無線網絡看見的幹擾的各種來源和類型的示例可包括微波爐，它導致較慢的周期性幹擾；無繩電話，它導致稱為「慢速跳頻(slow hopper)」類型的幹擾；藍牙頭戴式耳機(導致快速跳頻幹擾)；數字擴頻(DSS)無繩電話，它導致恆定的自定義波形幹擾；以及無線監視攝像機，它導致恆定的標準波形幹擾。另外，在同一信道上操作的其它附近的WLAN，諸如鄰居的WLAN也能導致幹擾。
如可以理解的，無線網絡中的RF幹擾導致可用數據速率和/或範圍顯著降低，從而導致較差的用戶體驗。儘管精通技術的用戶可能能夠通過將聯網設備重新配置成在另一信道上操作來緩和定期出現的幹擾問題，然而許多幹擾源間歇地進行發射，由此，即使通過改變到另一信道解決了一個問題，然而可能出現間歇地發生的另一問題，而該問題更難以檢測和解決。
本質上，主要問題是無線網絡計算設備不知道對於無線網絡中的RF幹擾發生了什麼，因此無法適應於幹擾。需要的是一種方法，通過向計算設備提供關於RF幹擾的信息，使得可緩和幹擾問題，包括在存在RF幹擾時也能提供相當好的無線體驗。
發明內容
簡言之，本發明針對一種包括系統、方法和數據結構的協議，通過該協議，網絡通信設備(諸如計算機系統和接入點等對等節點)可交換關於網絡中檢測到的RF幹擾的信息。該協議被稱為協作協議，它管理對應於所檢測的幹擾的格式化控制數據的交換。控制數據在網絡中的計算節點之間交換，這些計算節點運行能夠處理這類控制數據的服務，被稱為健壯共存服務。
健壯共存服務(RCS)包括一種靈活且可擴展的框架，該框架包括一本地處理子系統，該子系統允許插入頻譜傳感器硬體，以輸出對應於所傳感的RF情況的輸出數據，包括任何幹擾。一個或多個分類器和應用程式也被插入到該框架中，並用於訪問所傳感的RF數據，以提供幹擾相關信息，用於信息提供目的以及用於緩和任何幹擾相關的通信問題。
在一個實現中，該協作協議提供了用於對等發現、對等信息交換以及用於提供該協議的傳輸機制的框架和結構。依照該協作協議，本地檢測的幹擾相關信息連同通用環境信息等一起被格式化成控制數據，控制數據然後從本地節點分發到無線網絡中啟用RCS(運行健壯共存服務)的遠程對等節點，由此遠程節點知道本地節點當前的RF環境。類似的控制數據交換在相反的方向上發生。結果，對等節點知道彼此的環境，然後當任何節點將主(非控制)數據傳遞到接收器節點時，傳輸可被自適應以避免幹擾，或以某一方式緩和幹擾的效應。例如，如果接入點知道它所關聯的設備正在經歷一個信道上的幹擾，則該接入點和設備可一致切換到一不同的信道。注意，對於接入點，每一相關聯的計算設備僅具有該接入點作為其對等體，而接入點具有與每一相關聯的接入點的對等關係。在特別(ad hoc)網絡中，設備可具有多個對等體。
為分發控制數據，每一健壯共存服務也包括一信息分發子系統。該信息分發子系統包括一傳輸模塊，它將包括在計算機系統處本地傳感的任何幹擾信息的控制數據傳遞到網絡上的另一遠程節點，並接收在該節點處遠程傳感的類似信息。
為支持該協作協議，該信息分發服務還包括一對等進程，它管理包含本地和遠程幹擾相關控制數據的對等表，並執行包括對等發現和對等反饋處理的任務。對等反饋可用於充分利用在遠程RF環境中傳感的幹擾相關信息，以用於本地緩和。
使用該協作協議，(本地和遠程)對等體由此提供了關於其直接環境的無線電幹擾和頻譜細節，並向遠程對等體通知本地化的幹擾。通過協作協議收集的幹擾和頻率信息然後可由網絡中的對等設備使用，以適應於緩和幹擾相關問題。
為實現對等發現，一旦啟用RCS的系統具有與WLAN接入點的關聯，該系統開始使用發現消息交換查找其它啟用RCS的系統。在這一交換過程中，對該協作協議的版本等以及對協議數據交換的傳輸達成一致。所選擇的傳輸(可以是在與主數據信道不同的信道上)可以是IP或鏈路層。傳輸協商允許較舊的系統在它所配備來使用的信道上傳遞控制數據。
在發現和設置階段之後，兩個對等設備到達對RF頻譜和幹擾信息交換的穩定狀態。在一個實現中，所交換控制數據可包含一到三級信息，包括關於設備環境的通用(非幹擾相關)信息(第1級)；關於主數據信道的粗略信息，包括指示是否存在任何幹擾的通用數據(第2級)；以及特定的幹擾相關信息(第3級)，諸如幹擾信號的類型、頻率、佔空度、幹擾周期等等。也可傳遞擴展的信息。
一般而言，每一對等體在其對等表的記錄中維護其自己的控制數據，並在另一記錄中維護從另一對等設備接收到的信息，或者在接入點或在存在多個對等體的特別網絡的情況下，在後續的記錄中維護從另一對等設備接收到的信息。當檢測到幹擾改變時，更新本地記錄，而當與對等設備交換數據時，更新對等記錄。
對等設備通過協作協議保持連結，直到其中一個(或兩個)啟動了斷開。該協議也支持保持活動心跳機制，由此，對於操作中的設備，可對對等表做出更新，而對於不在操作中的設備，可從對等表中移除對應的記錄。
當結合附圖閱讀以下詳細描述時，可以明白其它優點，附圖中
圖1是概括地示出其中可結合本發明的計算環境的框圖；圖2是依照本發明的各方面概括地示出包括運行健壯共存服務的實例的組件的示例無線網絡的框圖；圖3是依照本發明的各方面概括地示出連接到健壯共存服務的本地處理系統組件的組件的框圖；圖4是依照本發明的各方面概括地示出連接到健壯共存服務的信息分發系統組件的組件的框圖；圖5是依照本發明的各方面概括地示出健壯共存服務中彼此傳遞RF相關信息集的兩個實例的框圖；圖6是依照本發明的各方面概括地示出健壯共存服務的兩個分開的實例的框圖，其中，僅一個服務具有一組傳感的RF相關信息，並將其傳遞到另一服務；圖7-10包括依照本發明的各實施例的各種健壯共存服務操作的一個示例排序的表示；圖11是依照本發明的各方面概括地示出如何在對等表中排列依照該協作協議格式化的控制數據的框圖；圖12A和12B包括依照本發明的各方面，根據協作協議的遠程對等發現操作的一個示例排序的表示；以及圖13A和13B包括依照本發明的各方面，根據協作協議在對等設備之間交換的控制數據的一個示例排序的表示。
具體實施例方式
示例性操作環境圖1示出了其中可實現本發明的一個合適的計算系統環境100的示例。計算系統環境100僅為合適的計算環境的一個示例，並非對本發明的使用範圍或功能提出任何局限。也不應將計算環境100解釋為對示例性操作環境100中示出的任一組件或其組合具有任何依賴或需求。
本發明可以使用眾多其它通用或專用計算系統環境或配置來操作。適合使用本發明的眾所周知的計算系統、環境和/或配置包括但不限於個人計算機、伺服器計算機、手持式或膝上設備、圖形輸入板設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、機頂盒、可編程消費者電子設備、網絡PC、小型機、大型機、包括任一上述系統或設備的分布式計算環境等等。
本發明可以在諸如由計算機執行的程序模塊等計算機可執行指令的一般上下文中描述。一般而言，程序模塊包括例程、程序、對象、組件、數據結構等等，它們執行特定的任務或實現特定的抽象數據類型。本發明也可以在分布式計算環境中實踐，其中，任務由通過通信網絡連接的遠程處理設備來執行。在分布式計算環境中，程序模塊可以位於包括存儲器存儲設備的本地和/或遠程存儲計算機存儲介質中。
參考圖1，用於實現本發明的示例系統包括以計算機110形式的通用計算設備。計算機110的組件可包括，但不限於，處理單元120、系統存儲器130以及將包括系統存儲器的各類系統組件耦合至處理單元120的系統總線121。系統總線121可以是若干種總線結構類型的任一種，包括存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線以及使用各類總線體系結構的局部總線。作為示例而非局限，這類體系結構包括工業標準體系結構(ISA)總線、微通道體系結構(MCA)總線、增強ISA(EISA)總線、視頻電子技術標準協會(VESA)局部總線以及外圍部件互連(PCI)總線，也稱為Mezzanine總線。
計算機110通常包括各種計算機可讀介質。計算機可讀介質可以是可由計算機110訪問的任一可用介質，包括易失性和非易失性介質、可移動和不可移動介質。作為示例而非局限，計算機可讀介質包括計算機存儲介質和通信介質。計算機存儲介質包括以用於儲存諸如計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或其它數據等信息的任一方法或技術實現的易失性和非易失性，可移動和不可移動介質。計算機存儲介質包括但不限於，RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其它存儲器技術、CD-ROM、數字多功能盤(DVD)或其它光碟存儲、盒式磁帶、磁帶、磁碟存儲或其它磁存儲設備、或可以用來儲存所期望的信息並可由計算機110訪問的任一其它介質。通信介質通常具體化為諸如載波或其它傳輸機制的已調製數據信號中的計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或其它數據，並包括任一信息傳送介質。術語「已調製數據信號」指以對信號中的信息進行編碼的方式設置或改變其一個或多個特徵的信號。作為示例而非局限，通信介質包括有線介質，如有線網絡或直接連線連接，以及無線介質，如聲學、RF、紅外和其它無線介質。上述任一的組合也應當包括在計算機可讀介質的範圍之內。
系統存儲器130包括以易失性和/或非易失性存儲器形式的計算機存儲介質，如只讀存儲器(ROM)131和隨機存取存儲器(RAM)132。基本輸入/輸出系統133(BIOS)包括如在啟動時幫助在計算機110內的元件之間傳輸信息的基本例程，通常儲存在ROM 131中。RAM 132通常包含處理單元120立即可訪問或者當前正在操作的數據和/或程序模塊。作為示例而非局限，圖1示出了作業系統134、應用程式135、其它程序模塊136和程序數據137。
計算機110也可包括其它可移動/不可移動、易失性/非易失性計算機存儲介質。僅作示例，圖1示出了對不可移動、非易失性磁介質進行讀寫的硬碟驅動器141、對可移動、非易失性磁碟152進行讀寫的磁碟驅動器151以及對可移動、非易失性光碟156，如CD ROM或其它光學介質進行讀寫的光碟驅動器155。可以在示例性操作環境中使用的其它可移動/不可移動、易失性/非易失性計算機存儲介質包括但不限於，磁帶盒、快閃記憶體卡、數字多功能盤、數字錄像帶、固態RAM、固態ROM等等。硬碟驅動器141通常通過不可移動存儲器接口，如接口140連接到系統總線121，磁碟驅動器151和光碟驅動器155通常通過可移動存儲器接口，如接口150連接到系統總線121。
上文討論並在圖1示出的驅動器及其相關聯的計算機存儲介質為計算機110提供了計算機可讀指令、數據結構、程序模塊和其它數據的存儲。例如，在圖1中，示出硬碟驅動器141儲存作業系統144、應用程式145、其它程序模塊146和程序數據147。注意，這些組件可以與作業系統134、應用程式135、其它程序模塊136和程序數據137相同，也可以與它們不同。這裡對作業系統144、應用程式145、其它程序模塊146和程序數據147給予不同的標號來說明至少它們是不同的副本。用戶可以通過輸入設備，如圖形輸入板或電子數位化儀164、麥克風163、鍵盤162和定位設備161(通常指滑鼠、跟蹤球或觸摸墊)向計算機110輸入命令和信息。圖1中未示出的其它輸入設備可包括操縱杆、遊戲墊、圓盤式衛星天線、掃描儀等等。這些和其它輸入設備通常通過耦合至系統總線的用戶輸入接口160連接至處理單元120，但是也可以通過其它接口和總線結構連接，如並行埠、遊戲埠或通用串行總線(USB)。監視器191或其它類型的顯示設備也通過接口，如視頻接口190連接至系統總線121。監視器191也可與觸控螢幕面板等集成。注意，監視器和/或觸控螢幕面板可以物理地耦合到其中包含計算設備110的外殼，如在圖形輸入板類型的個人計算機中。另外，諸如計算設備110等計算機也可包括其它外圍輸出設備，如揚聲器195和印表機196，它們通過輸出外圍接口194或其類似物連接。
計算機110可以使用到一個或多個遠程計算機，如遠程計算機180的邏輯連接在網絡化環境中操作。遠程計算機180可以是個人計算機、伺服器、路由器、網絡PC、對等設備或其它普通網絡節點，並通常包括許多或所有相對於計算機110所描述的元件，儘管在圖1中僅示出了存儲器存儲設備181。圖1描述的邏輯連接包括區域網(LAN)171和廣域網(WAN)173，但也可包括其他網絡。這類網絡環境常見於辦公室、企業範圍計算機網絡、內聯網以及網際網路。
當在LAN網絡環境中使用時，計算機110通過網絡接口或適配器170連接至LAN 171。當在WAN網絡環境中使用時，計算機110通常包括數據機172或用於通過WAN 173，如網際網路建立通信的其它裝置。數據機172可以是內置或外置的，它通過用戶輸入接口160連接至系統總線121。在網絡化環境中，相對於計算機110所描述的程序模塊或其部分可儲存在遠程存儲器存儲設備中。作為示例而非局限，圖1示出遠程應用程式185駐留在存儲器設備181上。可以理解，示出的網絡連接是示例性的，也可以使用在計算機之間建立通信鏈路的其它手段。
健壯共存服務本發明一般針對一種協議，使用該協議，與在用於無線網絡通信的RF頻譜的一部分中檢測到的幹擾有關的數據可被傳遞到網絡中的對等節點，主要用於避免幹擾的目的，至少緩和幹擾在無線網絡通信上的效應。可以理解，實現本發明的眾多方法都是可行的，並且此處僅描述某些替換。例如，本發明在下文主要參考一種框架來描述，在該框架中插入了RF相關傳感器、分類器和應用程式，以動態地檢測頻譜並處理檢測到的數據來緩和幹擾在網絡通信上的效應。然而，如可以容易地理解的，這一框架不是使用該協議所必需的，相反，耦合到任何軟體程序(或甚至其它適當配置的硬體)的傳感器都能夠使用該協議來交換所傳感的幹擾相關信息。例如，該框架可以在計算機系統上運行，但是可選地，可以由硬體製造商採用以集成到接入點設備、無線網橋等中。此外，如可以理解的，該協議可被重新排列，因為順序不是重要的，且並非依照該協議交換的所有信息對於緩和幹擾相關問題都是必需的。由此，本發明不限於此處所使用的示例體系結構或任一特定示例，而是相反，一般可以用提供計算中的益處和優點的各種方法來使用。
轉向附圖的圖2，示出了包含無線設備的示例無線網絡200，無線設備諸如可以在家庭聯網環境中找到的設備，但是當然也可以在其它環境中使用，並且也可連接到一個或多個有線網絡設備。在圖2的示例網絡200中，諸如電纜數據機或DSL數據機等寬帶數據機在網絡200內接收和發送網際網路數據。通常由有線連接(直接或間接地)連接到寬帶數據機202的無線接入點(無線路由器)204將其它無線設備耦合到寬帶路由器202並將其它無線設備彼此耦合。
圖2中所示的其它無線設備包括媒體計算機系統206、膝上型計算機208、諸如不同的膝上型或臺式計算機等某一其它的無線設備210、以及將視聽信號耦合到電視監視器214的媒體中心擴充器212(類似於機頂盒)。注意，替換的媒體中心擴充器可被直接結合到電視監視器中。圖2也示出了一個或多個可能的RF幹擾源216的表示，幹擾源本質上可以是生成可導致對無線網絡通信的幹擾的RF傳輸的任何東西，不論是故意在同一頻率範圍內操作的，諸如無繩電話，還是由於作為操作的副作用而產生的噪聲，諸如微波爐。
作為示例，考慮媒體中心206通過接入點204將視聽內容流傳送到媒體中心擴充器212。在流傳送視聽數據時，諸如無繩電話等各種非聯網RF源216可幹擾該視聽流。如可以容易地理解的，流可能被中斷，或者帶寬被約束到使得媒體中心擴充器212耗盡任何緩衝的數據的程度，由此，用戶體驗是凝固的、不穩定的或其它不正確的圖像和/或聲音。諸如對電話使用模式典型的情況，對幹擾設備的偶然使用一般是不可預測的，且甚至可以對用戶是更令人困擾的。
圖2所示的某些無線設備包括健壯共存服務(RCS)的實例，在圖2中被示為RCS實例2201-2203。如下所述，該健壯共存服務連同協作協議一起提供了一種機制和框架，通過該機制和框架，可在網絡中的對等設備(節點)之間交換幹擾相關信息，由此可將無線網絡上的RF幹擾的負面效應緩和到一個程度，或甚至可能消除，由此提供了改進的用戶聯網體驗。
圖3示出了健壯共存服務的一個組件子系統，被稱為本地處理系統321，以及該本地處理子系統的內部模塊和它所連接的各種其它模塊和資源。一般而言，如下所述，RCS本地處理系統321互連和協調插入到運行在諸如計算機系統或接入點等網絡節點上的健壯共存服務的各種外部模塊的操作，以開發可用於以緩和由幹擾引起的問題的方式動態地控制無線聯網組件的緩和數據。為此，RCS本地處理系統321互連處理由本地頻譜硬體(例如，獨立的硬體和/或集成到WLAN晶片組中的硬體)檢測到的頻譜數據的外部模塊，並使所處理的信息可用於緩和的目的。健壯共存服務的另一部分被稱為RCS信息分發系統421並參考圖4描述，它協調對運行各自的健壯共存服務實例的其它遠程設備的控制信息傳遞，以及處理在那些遠程設備上傳感、處理和接收的控制信息。依照下文所描述的本發明，RCS信息分發系統421實現一種協議，該協議提供本地獲取的控制數據以供任何其它對等遠程健壯共存服務用於其對應的遠程節點上的幹擾緩和目的，並獲取遠程傳感的控制數據以供本地節點用於幹擾相關緩和。
如圖3所示，一般而言，RF傳感頻譜硬體向本地處理系統321提供傳感的原始RF數據。更具體地，頻譜傳感硬體包括一個或多個獨立的頻譜晶片(門)3321-332n，和/或嵌入在WLAN網絡接口卡(NIC)336中並耦合到適當的天線或其類似物的RF頻譜門334(或類似的內建電路)。如圖3所示，頻譜硬體通過各自的對應驅動器3331-333n和/或335，諸如通過內核模式NDIS(網絡驅動器接口規範)接口層338或直接作為頻譜設備內核模式驅動器(提供了到用戶模式RCS本地處理系統321的接口)將數據傳遞到本地處理系統321。注意，該健壯共存服務也可在內核中實現，並也支持內核模式分類器和內核模式使用者。為完整起見，圖3也示出了用於有線網絡連接的LAN小型埠(MP)驅動器339。注意，同樣為了完整起見，圖3示出了多個傳感器，例如獨立傳感器3321-332n及其各自的驅動器3331-333n，以及RF頻譜門334和對應的WLAN小型埠驅動器335，該驅動器包括用於處理RF數據的集成RF頻譜數據提供者；然而，可以容易地理解，不需要一個以上RF頻譜傳感器來緩和幹擾問題。實際上，如可以理解的，如果遠程傳感的RF控制數據可用於允許緩和，則給定系統上不需要本地傳感器。
RCS本地處理系統321提供了對內部模塊的接口，通過該接口，包括分類器3401-340j和應用程式3421-342k的外部模塊可向健壯共存服務321註冊。注意，小型埠驅動器3331-333n可以類似地通過用戶模式軟體模塊來插入，並且不必要通過NDIS層338。作為註冊的一部分，各種註冊模塊標識了一個或多個各種類型的數據，其每一個都支持包括分類器模塊理解的預定義的一般格式的數據，和/或專有格式的數據(當被路由到對應的分類器時作為二進位大對象來處理)。使用專有格式的能力允許在該框架中使用定製的RF傳感器和分類器。數據類型可以是預定義的一般數據和專有數據類型的組合。獲取映射(例如，在RCS引擎350中)，以將提供者、分類器、使用者和驅動器相關，來標識如何處理一組當前的信息。標識符可用於將自定義數據路由到正確的分類器，如同關於原始數據的至少一部分是否是預定義格式的評估可以做的，在這一情況下，任何分類器可以使用該原始數據的至少一部分。或者，分類器可接收並丟棄它們不理解的數據。
在RCS本地處理系統321內，RCS引擎350提供其內部模塊352-358之間的連通性，該連通性一般適當地路由了數據，如下文所描述的。一般而言，RCS引擎350協調服務中各種模塊的活動，並且也將分類器數據儲存在例如存儲360中以供將來使用。例如，存儲360可以保存加了時間標記的幹擾分類器信息事件，它可用於歷史分析。
通過上述分層的機制，系統352的數據提供者模塊352獲取由頻譜傳感硬體3321-332n和/或334傳感的原始數據，以及任何原始RF數據和其它較低MAC(媒體訪問控制)和PHY(物理)層設備數據。從那裡，數據提供者模塊352將元數據傳輸到RCS引擎350，以轉發到適當的一個或多個分類器(例如，基於它們所註冊的一個或多個相應的數據類型)來處理成已分類數據。在一個實現中，數據提供者模塊352和驅動器可使用標識符(例如，OID或API)來傳遞供對應的一個或多個分類器使用的原始RF數據。如可以容易地理解的，對驅動器模型的使用提供了可擴展性，因為可通過對應的驅動器連接各種頻譜傳感器，包括新開發的頻譜傳感器。
注意，本地處理系統321可保持空閒直到需要，即，直到傳感了某一RF幹擾。為在正確的時刻喚醒本地處理系統321，可使用觸發機制362，它包括監視NDIS層338並提供幹擾指示的一個或多個組件。此外，注意，觸發機制362在獲得了某一閾值級別的幹擾之前可能不喚醒本地處理系統321來啟動幹擾處理。
為將RF數據路由到適當的分類器，RCS引擎350將原始數據轉發到本地處理系統321的數據分類器模塊354。一般而言，分類器模塊354與註冊的一個或多個分類器3401-340j通信，以向其提供原始頻譜數據並返回被稱為已分類數據的已處理數據以供將來處理。注意，這也提供了可擴展性，因為新的和/或改進的分類器可在它們變得可用時被簡單地插入。
進而，包括一個或多個可插入模塊的外部分類器3401-340j本質上查看原始RF數據以確定RF環境中發生了什麼。為此，分類器3401-340j處理原始RF數據以執行籤名分析等，它可能將RF與其它網絡話務度量組合，以標識數據的相關特徵以及可能的幹擾源(例如，無繩電話、微波爐、藍牙設備等等)，並提供這一已分類數據用於將來的動作。
本地處理系統321的使用者模塊356取已分類數據，並且(通過RCS引擎350)可將其儲存在存儲360中和/或將已分類數據路由到已註冊的應用程式3421-342k，諸如用於闡明檢測到的幹擾以及用於更高級的處理，來確定如何自適應該程序以避免幹擾。為此，一個或多個應用程式向本地處理系統321註冊以使用已分類數據來採取某一行動，諸如提供關於幹擾的可查看通知或其它指示(例如，診斷應用程式可向用戶提示RF問題，諸如「無繩電話正在使用中)，和/或確定將幹擾相關通信問題緩和到某一程度的方式。例如，已分類數據可由諸如音頻/視頻流應用程式等應用程式用於減小正在傳輸的圖像的大小，由此傳輸更少量的A/V流數據。為此，應用程式可使用已分類數據作為對應用程式的提示，以進行其自己的測試來決定調整其行為時的適當做法。
注意，諸如診斷應用程式等一個應用程式可處理通知，而另一程序可基於已分類數據和任何測試結果來設計其自己的緩和解決方案。再一次，由於用於應用程式的插入模型，該框架的可擴展性特徵是顯而易見的。
進而，由健壯共存服務確定的幹擾緩和相關信息可被傳遞(例如，通過RCS引擎350)到反饋模塊358，從該反饋模塊，該信息被傳遞到WLAN小型埠驅動器335(或WLAN NIC 336)用於執行提供幹擾緩和解決方案的動態較高MAC和其它自適應。作為示例，WLAN小型埠驅動器335(或WLAN NIC 336)可從已分類數據和內部WLAN數據中確定，幹擾相關問題可通過將頻率改變到另一信道、改變發送數據的速率、改變發送數據的定時(諸如避免以可預測模式開始和停止的幹擾)以及以其它方式來緩和，這些其它方式包括信道、速率和/或定時解決方案的組合、切換到另一頻帶、停留在同一信道上同時採用傳輸躲避、採用分段來減小分組大小(較小的分組與較大的分組相比具有較低的衝突機會，並且在衝突的情況下，由於重發的較小尺寸，重發的成本也較低)等等。
轉向圖4，如上所述，健壯共存服務的另一子系統包括信息分發服務421，它將在本地計算機系統上傳感的幹擾信息傳遞到網絡上的其它遠程設備，並接收遠程傳感的類似信息以供本地緩和幹擾使用。如圖4所示，信息分發服務421包括對等進程470和傳輸模塊472。
依照本發明的一方面，對等進程管理對等表480，並執行包括對等發現482、對等反饋484的任務，並且還管理通過稱為協作協議的通信協議486進行的對等通信，如下所述。一般而言，對等發現482可使用即插即用(uPnP)技術來發現參與健壯共存服務的無線節點，諸如處理當前的視聽流。
對等反饋484用於使用協作協議來傳遞每一節點的RF環境和其它特徵，並在適當的時間，諸如在幹擾檢測時和/或以選擇的間隔進行更新。協作通信協議486定義了要在節點之間分發的每一節點的RF環境和其它特徵的方法、格式和類型。
傳輸模塊472分發對應的協議分組。傳輸分組的一種方法是通過有線或無線LAN使用IP 490和TCP/IP 492層。另一種方法是通過WLAN或使用同一或另一無線頻帶的另一無線技術使用鏈路層。在這一機制中，分組可在與數據相同的信道上發送，或如在名為「Use of Separate Control Channel to Mitigate InterferenceProblems in Wireless Networking(使用單獨的控制信道來緩和無線網絡中的幹擾問題)」的上述相關美國專利申請中所描述的，在非許可頻帶或甚至是許可頻帶的信道中可使用一不同的信道。注意，如此處所描述的，使用單獨的信道來交換控制信息的一個好處是用於常規數據通信的信道可能無法在幹擾時交換這一控制信息，由此也沒有控制數據可用於緩和。
如圖5所示，在具有多個無線節點的分布式無線網絡中，每一節點可具有一個或多個頻譜晶片532A和532B，以及各自的相關聯健壯共存服務520A和520B的實例。由此，每一節點可使用其各自的信息分發系統421A、421B來聚集分類器信息，將其它節點作為遠程對等體來對待。
另一方面是本地對等體，它允許啟用RCS的無線節點的共同處理，該處理基於運行在同一無線節點上的另一類似健壯共存服務。這在圖5中替換地示出，如果不是被認為單獨的節點，則服務被認為是連接且運行在同一節點上的對等體。例如，在具有一個以上頻譜晶片的環境中，其中每晶片的類似健壯共存服務運行在同一節點上，健壯共存服務520A和520B可通過其各自的信息分發子系統421A和422B通信，其中它們對彼此都是對等體，但是卻是本地對等體，而非遠程對等體。
此外，組合同一節點上的類似健壯共存服務提供了獲取一組完全功能組件的選項，即使例如每一健壯共存服務不具有一組可單獨使得它完全能有功能的完全的組件。由此，圖6示出了與類似健壯共存服務620A以及連接到其上的MAC接口的應用程式632補充了連接到健壯共存服務620B的分類器640B、驅動程序633B和RF頻譜分析器632B，以提供完整的功能。
轉向健壯共存服務320的基本操作的解釋，圖7表示隨時間推移的一個示例(不按任何比例)，它示出了健壯共存服務320的各種內部模塊的初始化。如可以理解的，順序不是重要的，除非需要來自一個模塊的初始化的信息來啟動和/或完全初始化另一模塊。由此，圖7示出健壯共存服務320啟動RCS引擎350，並初始化各種其它模塊，例如RF數據提供者模塊352、數據分類器模塊354、數據使用者模塊356和WLAN反饋模塊358。同樣，依照本發明，對等進程470和傳輸模塊472也被初始化。
圖8示出了在內部初始化之後通過其各自的驅動器向RF頻譜傳感器(RF數據提供者332)的枚舉和註冊。健壯共存服務320可選擇並設置RF數據提供者332的操作參數，(例如，要檢測的帶寬、信道檢測序列、檢測間隔等等)。
圖8也示出了健壯共存服務320註冊每一請求的分類器(例如，340)，並向其提供枚舉的RF頻譜傳感器/數據提供者的列表。作為響應，數據分類器模塊接收對列表上一個或多個RF數據提供者的特定註冊請求。應用程式對遠程對等體800的註冊和連接也在圖8中示出。
圖9示出了當從RF傳感器332接收到數據時的操作。如上所述，數據被提供給適當註冊的分類器(例如，340)，返回已分類的數據並然後將該數據轉發到適當註冊的應用程式342。對應的控制數據可被傳遞到任何遠程對等體，諸如遠程對等體800，並且依照本發明的協作協議基於已分類數據用本地控制數據來更新本地對等表。緩和信息(例如，如由健壯共存服務321基於已分類數據計算的或已分類數據本身)然後被發送到反饋模塊，用於調整聯網參數，來如上所述地緩和幹擾問題。
圖10示出了當從遠程對等體800接收到諸如依照協作協議被格式化為控制數據的已分類數據時的操作。如圖10所示，這一遠程獲取的已分類數據被傳遞到適當的應用程式342或WLAN小型埠驅動器335(或WLAN NIC 336)，它使用該已處理數據來動態地調整聯網參數，以緩和幹擾問題。依照本發明，也更新對等表。
協作協議依照本發明的各方面，為每一啟用RCS的系統之間的信息交換提供了協作協議，信息包括包含幹擾信息的控制數據，由此可得到改進的無線體驗。該協作協議可以在家庭網絡、企業網絡以及在其它計算環境中運行，並且是可擴展的。一般而言，協作協議管理啟用RCS的系統節點之間的控制數據的交換，它可以被認為是管理節點之間的控制平面。如上所述，該協議提供了用於對等發現、對等信息交換以及用於綁定用於提供該協議的傳輸機制的結構/機制。
如上所述，健壯共存服務收集RF幹擾信息，並與協作協議相結合，並且在具有接入點的典型無線網絡中，在基本服務集(BSS)內交換對應的控制數據。控制數據可用於發信號通知其它模塊和應用程式，使得可在每一本地接收系統上提供並採取幹擾緩和動作。用於交換協作協議的控制數據的路徑被分配給當前的RF信道、當前頻帶中的單獨RF信道、另一非許可頻帶中的完全獨立的信道(例如，從2.4GHz的802.11g移至5GHz的802.11a)、或甚至選擇許可頻段中的RF信道，如在名為「Use of Separate Control Channel to Mitigate Interference Problems in WirelessNetworking(使用單獨的控制信道來緩和無線網絡中的幹擾問題)」的上述相關美國專利申請中所描述的。三個傳輸選項提供了啟用RCS系統的頻譜可擴展性和向後兼容性，它允許用戶集成較舊的設備，例如這些設備可被製成由啟用RCS的系統從經歷高干擾量的信道移至經歷較少幹擾的其它信道，但是不能移至另一非許可頻帶和/或移至許可頻帶。
由此，使用該協作協議，遠程(和本地)對等體可提供關於其直接環境的無線電幹擾和頻譜細節。重要的是，一個對等體可以向遠程對等體通知本地化的幹擾，該幹擾可以由通知的對等體收集和使用來啟動幹擾緩和。
如上所述，不論是本地還是遠程獲得的幹擾信息都被格式化為在每一設備各自的對等表480(圖4)中維護的記錄，這也在圖11中由對等表480A-480C示出。RF幹擾可以是遠場(由所有的節點以類似的強度看到)或近場(僅由某些節點看到，而不能由其它節點看到)的。在近場情況下，接收器節點處的情況對直接向其發送的節點可用。該信息被保持在對等表中。
對等表(例如，480C)的內容由本地和遠程對等體共享，並用於主要基於接收器節點處的情況來決定如何修改從節點的傳輸。健壯共存服務的各種操作針對以不同級別的粒度(在細節和時間的級別上)收集環境數據，並使得它們對對等體可用。
在圖11概括地表示的一個實現中，對等表480包含三個粒度級別的共存信息，包括包含環境類型的信息的第一級(級1)，包括關於無線節點的一般信息，諸如節點ID(MAC地址、物理位置)、能力(WPA/802.11i、傳輸類型a/b/g等等)、LAN環境(當前BSSID、當前SSID、當前信道、當前傳輸功率、當前信號強度RSSI)以及話務參數(諸如分組丟失、隊列長度以及重發數)。
第二級(級2)包含關於(通常是所有)802.11信道的較粗級別的已知頻帶情況信息，諸如幹擾的存在或不存在等等。這給出了整個802.11a/b/g頻帶的概述，以及允許應用程式、WLAN MP驅動器等中的緩和算法決定切換到哪一頻帶和/或信道和/或避免幹擾的另一方法的足夠信息。這一增強的RF信息可包括按照802.11(k)無線電度量，以及按照802.11(h)的動態頻率和功率調整信息。
第三級(級3)包含信道情況信息，包括關於當前操作的802.11信道中的任何幹擾信號的特性的相對詳細且具體的信息。這一信息可包括指示何時採取措施的時間標記、幹擾信號的特性、頻率中幹擾信號的位置、佔空度、檢測的或處理的數據的周期性和任何其它類型，它們可用於確定緩和動作。
並非所有的時候都需要完整的三級信息可用，然而當三級信息可用時，RCS緩和操作通常將是最有效的。然而，緩和可以僅使用級1和級2來嘗試，並且某些緩和在只有級1可用的情況下仍是可能的。
如圖1中由各組不同的表480A-480C概括地表示的，在接入點環境中，每一RCS的信息分發系統將其自己的控制數據(共存信息)保存在其各自的對等表的行零(R0)中，並將其一次跳躍對等體的控制數據保存在行一(R1)中。為緩和的目的，任一節點僅需要其自己的或一次跳躍對等體的知識。由此，由於本示例中的接入點具有多個對等體，因此接入點保存關於其自己的控制數據(在行零中)，以及用於完整到信息已知的程度(例如，對於啟用RCS的設備為三級)的每一連接的設備的記錄。在特別網絡中，設備彼此跟蹤。下表陳述了對節點類型維護的信息
從RCS的視點，任一節點(例如，節點A)處的控制數據的主要用途是決定節點A(發送節點)處是否有幹擾、相距一次跳躍的節點(接收節點)處是否有幹擾、以及如果存在幹擾，則在節點A處採取什麼緩和動作。其次，控制數據可由其它系統功能通過訪問儲存在接入點的對等表中的信息來使用。例如，這一功能的非窮盡列表包括管理功能，該功能選擇網狀網絡中站在擴展服務集(ESS)中應當相關聯的接入點、最佳多跳路由、以及為諸如QoS選項和所選擇的參數、話務負載、位置信息等附加信息提供單個可擴展表的能力。注意，如圖11所示，協作協議允許除前三級中的數據以外，也可以維護和交換擴展數據。
儘管上述健壯共存服務是以BSS為中心的，並且因此不需要任何單獨的節點發現，因為IBSS(或基礎結構BSS)的信息具有相關聯的可操作節點，但是仍執行能力發現作為交換控制數據的一部分。由此，一旦啟用RCS的系統與WLAN AP相關聯，它開始通過發現消息交換來查找其它啟用RCS的系統。在這一交換期間，為協議的交換選擇協作協議和傳輸。如上所述，傳輸的選擇可以是IP或鏈路層。
如圖12A和12B中概括地表示的，在發現階段期間協商協作協議機制。如可以從圖12A見到的，交換查詢和響應來建立三種機制。此外，如圖12B所示，交換控制數據，即，每一節點的R0信息被發送到其它節點，在其它節點處該信息被記錄為行一(R1)信息。注意，接入點被示為在行一(R1)中創建條目，然而可以理解，它是下一可用行，因為來自一個或多個先前的對等體的控制數據可能已佔據在行一開始的先前的行。圖12B還示出了常規心跳信息的交換，伴隨了控制數據。如可以容易地理解的，僅可交換對控制數據的任何改變(增量)，然而控制數據相對較小，且因此，僅僅提供控制數據並不是負擔。
在這一點上，發現和設置已完成，並且在兩個對等體之間達到了關於RF頻譜和幹擾信息交換的穩定狀態。如圖13A和13B中所示的，節點保持連接，且交換其R0數據，只要發送和檢測了心跳。儘管未示出，一個或兩個節點可啟動「斷開」，由此RCS協作協議會話結束，且相應地更新對等表。
以此方式，設備可為了緩和數據通信上的幹擾效應的目的而與對等體交換控制數據。如可以理解的，在特別/網狀類型網絡中，可擴展對等表以支持多個對等體。注意，在未來的環境中，其中數據可在多個頻率上傳遞，諸如一個信道用於接收數據，一個信道用於發送數據，可使用不同的對等表(或附加行)來單獨地維護與每一頻率有關的控制數據。
總結如可以從以上詳細描述中見到的，提供了一種協議，通過該協議，無線網絡中的節點交換控制數據，且因此能夠避免無線網絡通信上的幹擾或緩和幹擾的效應。該協議允許對來自不同可能傳輸中的一個傳輸的否定，並且還提供了關於控制數據的不同粒度級別，使得設備可基於其能力來交換不同級別的控制數據。該協議允許基於本地傳感的數據和遠程傳感的幹擾數據的緩和，由此提供了包括在存在RF幹擾時的一種改進的無線體驗。
儘管本發明允許各種修改和替換構造，然而在附圖中示出並在上文詳細描述了其某些所示的實施例。但是，應當理解，沒有任何意圖將本發明限於所揭示的具體形式，而是相反，本發明旨在覆蓋落入本發明的精神和範圍內的所有修改、替換構造和等效技術方案。
權利要求
1.在包括無線網絡的計算環境中，一種方法，包括在所述網絡中的本地節點處獲取所述網絡中的遠程節點的遠程獲取的控制數據，所述控制數據包括對應於所述遠程節點的RF頻譜幹擾相關信息；以及將所述遠程獲取的控制數據提供給確定與緩和由幹擾引起的問題有關的動作的組件。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括在所述本地節點處獲取本地控制數據，所述本地控制數據包括對應於所述本地節點的RF頻譜幹擾相關信息；以及將所述本地控制數據發送到所述遠程節點。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，將所述本地控制數據發送到所述遠程節點包括結合心跳發送所述控制數據。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，將所述本地控制數據發送到所述遠程節點包括接收在所述本地節點處傳感的已分類數據，並結合通知發送對應於所述已分類數據的控制數據。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括將所述遠程獲取的控制數據提供給確定與緩和由幹擾引起的問題有關的動作的組件。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括在網絡中的節點處，發現所述遠程節點的能力。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述本地節點包括接入點，且所述方法還包括在對等表中維護所述遠程獲取的控制數據。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述遠程節點包括接入點，且所述方法還包括在對等表中維護所述遠程獲取的控制數據。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括在所述本地節點和所述遠程節點之間協商用於傳遞控制數據的傳輸。
10.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，獲取所述遠程獲取的控制數據包括結合心跳接收所述控制數據。
11.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，獲取所述遠程獲取的控制數據包括結合通知接收所述控制數據。
12.至少一個具有計算機可執行指令的計算機可讀介質，當執行所述指令時，執行如權利要求1所述的方法。
13.至少一個具有計算機可執行指令的計算機可讀介質，當執行所述指令時，執行以下步驟發現無線網絡中的對等節點的能力，所述能力關於交換本地獲取的控制數據與遠程獲取的控制數據，所述本地獲取的控制數據和遠程獲取的控制數據包括RF頻譜幹擾相關信息；以及基於所發現的能力交換所述控制數據，包括將所述本地獲取的控制數據發送到所述對等節點，以及從所述對等節點接收所述遠程獲取的控制數據。
14.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，發現所述對等節點的能力包括接收所述對等節點正運行健壯共存服務的指示。
15.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，發現所述對等節點的能力包括接收所述對等節點能夠通過與主數據通信信道分離的傳輸接收所述本地獲取的控制數據的指示。
16.如權利要求15所述的計算機可讀介質，其特徵在於，還包括在所述本地節點和所述遠程節點之間協商用於傳遞控制數據的傳輸。
17.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，發現所述對等節點的能力包括接收所述對等節點能夠依照協作協議接收所述本地獲取的控制數據的指示，在所述協作協議中，所述控制數據被格式化成多個粒度級別。
18.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，將所述本地獲取的控制數據發送到所述對等節點包括結合心跳發送所述本地獲取的控制數據。
19.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，將所述本地獲取的控制數據發送到所述對等節點包括結合通知發送所述本地獲取的控制數據。
20.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，還包括將所述遠程獲取的控制數據提供給確定與緩和由幹擾引起的問題有關的動作的組件。
21.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，所述本地節點包括接入點，並且所述步驟還包括在對等表中維護所述遠程獲取的控制數據。
22.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，所述遠程節點包括接入點，並且所述步驟還包括在對等表中維護所述遠程獲取的控制數據。
23.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其特徵在於，還包括在對等表中維護所述遠程獲取的控制數據、接收對所述遠程獲取的控制數據的更新、以及基於所述更新來更新所述對等表。
24.在包括無線網絡的計算環境中，一種系統，包括本地節點中的發現機制，所述發現機制向遠程對等節點查詢關於所述遠程節點的機制的能力信息，其中，所述機制提供了包括RF頻譜幹擾相關信息的遠程獲取的控制數據；以及所述本地節點處的對等進程，所述對等進程接收所述遠程獲取的控制數據，並在對等表中維護對應於所述控制數據的記錄，所述對等表可被訪問來基於所述幹擾相關信息確定用於在主數據信道上與所述遠程對等節點通信的緩和解決方案。
25.如權利要求24所述的系統，其特徵在於，所述發現機制建立用於從所述遠程對等節點接收所述控制數據的傳輸。
26.如權利要求24所述的系統，其特徵在於，所述發現機制建立用於從所述遠程對等節點接收所述控制數據的特定協作協議。
27.如權利要求24所述的系統，其特徵在於，所述發現機制確定共存服務的一個版本正在所述遠程對等節點上運行。
28.如權利要求24所述的系統，其特徵在於，所述對等進程從所述遠程節點接收對所述遠程獲取的控制數據的更新，並基於所述更新來更新所述對等表。
29.如權利要求24所述的系統，其特徵在於，所述對等進程將本地獲取的控制數據發送到所述遠程對等節點。
30.如權利要求24所述的系統，其特徵在於，所述本地節點包括接入點，且其中，所述對等表包含用於與所述接入點相關聯的至少一個其它對等節點的條目。
31.如權利要求24所述的系統，其特徵在於，所述遠程節點包括接入點。
32.如權利要求24所述的系統，其特徵在於，所述本地節點是網狀類型網絡的一部分，並且其中，所述對等表包含用於與所述接入點相關聯的至少一個其它遠程對等節點的條目。
33.至少一個其上儲存了數據結構的計算機可讀介質，所述數據結構包括第一記錄，包含對應於無線網絡中的本地節點的第一控制數據，所述控制數據包括在所述本地節點處檢測到的RF頻譜幹擾相關信息；第二記錄，包含對應於無線網絡中的遠程節點的第二控制數據，所述控制數據包括在所述遠程節點處檢測到的RF頻譜幹擾相關信息；以及其中，所述第二記錄可在所述第一節點處訪問，以基於所述幹擾相關信息確定數據傳輸參數，來緩和從所述第一節點到所述第二節點的數據傳輸上的幹擾效應。
34.如權利要求33所述的計算機可讀介質，其特徵在於，所述第一記錄包括至少兩個欄位，每一欄位對應於關於所述幹擾相關信息的粒度級別。
35.如權利要求33所述的計算機可讀介質，其特徵在於，所述第一記錄包括至少三個欄位，包括包含RF環境數據的第一欄位、包含關於RF頻帶內的信道的粗略頻帶信息的第二欄位、以及包含RF幹擾數據的第三欄位。
36.如權利要求35所述的計算機可讀介質，其特徵在於，所述第三欄位包括一特定幹擾相關信息集合中的至少一項，所述集合包含指示幹擾信號的類型的數據；幹擾頻率數據；幹擾佔空度信息；以及幹擾周期性數據。
37.如權利要求35所述的計算機可讀介質，其特徵在於，還包括用於擴展數據的第四欄位。
全文摘要
所描述的是一種協議，通過該協議，包括對等節點(諸如計算機系統和接入點)的無線網絡通信設備協作地交換關於在網絡中檢測到的RF幹擾的信息。該協議管理運行能夠處理控制數據的服務的計算節點之間對應於檢測到的幹擾的格式化控制數據的交換。使用對等表來維護本地獲取和遠程獲取的控制數據。對等表中的記錄用關於幹擾和聯網信息的不同粒度級別來排列。通過協作協議收集的幹擾信息然後可由網絡中的對等設備使用來適應於緩和幹擾相關問題。該協議也提供了對等節點能力的發現，包括可以與主數據信道傳輸不同的、用於控制數據的可協商傳輸。
文檔編號H04L1/00GK1791109SQ20051012883
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月2日 優先權日2004年12月3日
發明者A·阿布西謝克, P·G·馬德哈瓦恩, V·M·龐希尼 申請人:微軟公司