用於管理多信道通信的方法和系統的製作方法

2024-03-05 01:13:15

專利名稱：用於管理多信道通信的方法和系統的製作方法
用於管理多信道通信的方法和系統
背景信息
在常規無線網絡中，發射機與接收機之間的無線通信通常在單頻率信道上 進行。系統的吞吐量因通信是半雙工的——即在一時刻僅發射機和接收機中的 一個利用信道——而受到限制。因而，各自必須等待對方停止使用信道。另外， 信道上通信的中斷或幹擾導致延遲並阻礙了高效數據交換。
一種用於提升網絡的吞吐量的常規方法包括使用多信道收發機。例如，根
據IEEE 802.1 lg無線標準，最多達三個非重疊信道可用於同時通信。然而，此 方法無法解決單頻率信道網絡中發生的中斷和幹擾。即，現在中斷和幹擾在三 個信道上同時發生。因此，需要一種在保持吞吐量的同時保護無線通信免受中 斷、幹擾和延遲的方法。
發明概述
本發明涉及用於管理多信道通信的系統和方法。該系統包括通過利用至少 一個無線通信信道通信的多個無線設備。網絡管理裝置控制無線通信信道的分 配，並將這些無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 個信道。該裝置僅在檢測到預定條件時使用該第二池。
附圖簡述


圖1是根據本發明的用於多信道通信的系統的示例性實施例；
圖2是根據本發明的信道池的示例性實施例；以及
圖3是根據本發明的用於多信道通信的方法的示例性實施例。 詳細描述
參照以下描述和附圖將進一步理解本發明，在這些附圖中類似要素設有相 同附圖標記。本發明提供了一種用於諸如無線區域網("WLAN")的無線環
境中的多信道通信的系統和方法。
圖1示出了根據本發明的用於多信道通信的系統1的示例性實施例。該系
統1可包括連接到通信網絡32的網絡通信裝置("NMA" ) 34。網絡32可 允許與其連接的一個或多個設備訪問NMA34，反之亦然。系統l還包括耦合 到一個或多個接入點("AP" ) 10-14的交換機30，這些交換機與一個或多個 移動單元("MU" ) 20-24進行無線通信。接入點10-14可經由交換機30向 MU 20-24提供到網絡32的無線連接。本領域技術人員應當理解，系統1可包 括任何數目的AP和MU。
AP 10-14的每一個可以是向MU 20-24提供對網絡32的訪問的任何無線 基礎設施設備(例如，無線集線器、路由器、交換機等)。例如，AP10可為 MU 20提供訪問，AP 12可為MU22提供訪問，而AP 14可為MU 24提供訪 問。另外，MU 20-24的每一個可訪問一個以上AP，但是一次僅可與一個AP 通信。各個AP 10-14可包括允許AP根據其間所用的無線通信協議(例如，IEEE 802.1 la-g協議等)與MU 20-24通信的射頻("RF")收發機。收發機可以 是允許AP除一次僅與一個MU通信之外與多個MU同時通信的多信道收發機。 各個AP 10-14還可包括附加電路，諸如用於存儲無線通信協議的存儲器裝置、 用於控制通信的處理器和用於連接到交換機30的附連裝置。
MU 20-24可以是包括允許其根據無線通信協議與A P 10-14通信的RF通 信裝置(例如，發射機和/或接收機)的任何移動計算設備(例如，包括膝上型 設備、蜂窩電話、基於圖像/雷射的掃描儀、RFID讀取器、無線數據機等)。 這樣，MU20-24可向/從AP 10-14傳送/接收RF信號，由此允許MU 20-24與 NMA 34以及可連接到網絡32的其它設備通信。
網絡32可以是包括互連計算設備的一個或多個基礎設施組件(例如，集 線器、交換機、伺服器等)的任何通信網絡。網絡32連接到NMA34，該NMA 34可以是包括存儲器(例如，RAM、非易失性等)、數據存儲裝置(例如， 硬驅動器、光學驅動器等)、處理器和NMA34用以執行其功能所需的任何其 它內部電路的計算裝置。
NMA 34可包括用於管理網絡32、交換機30、 AP 10-14和MU 20-24的 一個或多個組件(例如，伺服器、資料庫、路由器等)。在其它實施例中，NMA
34可管理多個無線和/或有線網絡。該NMA 34可存儲與AP 10-14和MU 20-24 有關的數據。這些數據可包括AP 10-14和/或MU 20-24的操作狀態、MAC地 址等。這些數據還包括資源信息。例如，資源信息可以是AP 10-14可用其來 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可從其中向一個或多個AP分配一個或多個信道的信道池。將在以下 詳細討論信道池和信道分配的示例。
根據本發明，NMA 34可監視AP 10-14與MU 20-24之間的通信。例如， 當MU 20最初通過發送建立通信的請求第一次連接到AP 10時，該NMA 34 可接受或拒絕該請求。如果該請求被接受，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。此後，NMA 34監視通信並允許AP 10在存 在一組預定標準條件時使用該頻率信道。例如，這些標準條件可包括數據傳輸 率、等待時間、負荷、優先級和其它準則。當這些標準條件不滿足(例如，達 到緊急(contingency)條件)時，則NMA 34可允許將一個或更多頻率信道從 信道池分配給AP10以與MU20通信。這些緊急條件可以是數據溢出、幹擾、 較高優先級請求等。因此，MU20與AP10之間的通信可在基本上未中斷的情 況下繼續。將在以下進一步描述頻率信道分配過程的細節。
圖2示出了根據本發明的信道池200的示例性實施例。信道池200可被指 派給單個AP (例如，AP12)，並且可包括藉此可被使用的頻率信道的列表。 在一個實施例中，頻率信道位於多個頻帶內(即，多帶化(multi-banded))。 在另一實施例中，頻率信道可位於單個頻道內(SP，單帶化(single-banded))。 頻率信道可被指派給一個或多個無線協議(例如，802.1x協議)。如圖2中所 示，信道池200包括使用802.1 la和802. llg協議的頻率信道。如本領域技 術人員所了解的，802.11a協議使用位於5.2GHz頻帶內的單頻率信道，而 802. llg可一次使用最多達三個頻率信道——這些信道的每一個都位於2.4 GHz的頻帶內。因此，信道池200可總共包括四個頻率信道。本領域技術 人員還應當理解，可供給定協議使用的最大頻率信道數可根據各個國家的 法規而變化。因此，圖2中所示實施例應當被視為示例性的而非限制性的。 在使用802.11a、 b、 g的實施例中，美國的非重疊信道總數是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可以是在標準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示出了根據本發明的用於多信道通信的方法300的示例性實施例。 將參照圖2的信道池200和圖1的系統描述方法300。然而，本領域技術人 員應當理解，方法300可應用於系統1中的任何AP的任何信道池。在步驟 310， NMA 34通過將信道池200劃分成FSP 210和SSP 212來選擇正常和 備用信道。具體地，以使得有至少一個備用信道的方式來劃分信道池200。 如圖2中所示，FSP 210包括三個正常信道，而SSP 212包括一個備用信道。 在其它示例性實施例中，正常和備用信道的數目可取決於選定的特定無線 協議而不同。因此，如果信道池200包含總數為N的頻率信道，則FSP210 可包括最多達N-l的正常信道，而SSP 212包括至少1個備用信道。
在步驟312， NMA34接收來自MU22的與AP 12通信的請求，並且 通過從FSP 210分配正常信道中的一個來接受該請求。當NMA 14從FSP 210或SSP 212中的任意一個分配信道以供使用時，信道優選地被選擇成使 要對其分配信道的設備(例如，AP12)與可能干擾該設備的任何相鄰或鄰 近設備(例如，AP 10和14)之間的幹擾最小化。例如，如果相鄰設備正 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可從第一頻帶內選 擇第二信道並使得該第二信道在第一頻帶內處於遠離第一信道的位置。
在步驟314中，NMA312確定是否已檢測到緊急條件。如果未檢測到 該緊急條件，則AP 12和MU22可繼續在正常信道上通信，如在步驟322 所示。
在步驟316，緊急條件已被檢測到(所以NMA 34確定備用信道是否 可被使用)。例如，數據傳輸率可能已下降至低於臨界水平或AP 12的響 應時間可能比標準條件所容許的長。響應於對此問題的測得，NMA 34嘗試 向AP 12分配備用信道。在一個實施例中，NMA 34在嘗試分配備用信道 之前可首先檢査FSP 210並嘗試分配位於其中的任何空閒的正常信道。
在步驟318，沒有備用信道是可用的(例如，由於另一緊急條件)。 因此，NMA34可能必須等待直至備用信道中的一個變成空閒。在此期間， NMA 34可繼續監視AP 12與MU 22之間的通信。如果通信返回標準條件 (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準條件，則NMA 34可繼續等待直至備用信道空 閒或在經過了預定時間量之後放棄嘗試。在任一種情況中，NMA 34可嘗試 向MU 22發信號通知已發生嚴重失敗和/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，並且由NMA 34來選擇。該備用信 道被分配給AP 12。
在步驟322， AP 12使用備用信道來建立/繼續與MU22的通信。如果 AP 12或者MU 22中的任意一個原先進行的傳送在發生問題時中斷/受到幹 擾，則可在隨後使用備用信道重新嘗試或恢復該傳送。
在一個實施例中，頻率分配由NMA34來執行。然而，方法30的分配 過程和其它步驟可由具有資源管理能力的任何網絡設備來執行。例如，交 換機30可執行該分配過程。
在其它實施例中，AP 10-14可負責管理頻率信道的分配。例如，AP 10-14可在彼此之間傳送狀態和資源信息並且協商頻率信道的分配。當AP (例如，AP10)需要附加頻率信道時，該AP可輪詢每個其餘AP (例如， AP 12-14)以確定哪些頻率信道可用。
根據本發明，子信道池可根據一個或多個預定參數(例如，話務、所 支持的連接數目等)來重新平衡。例如，如果FSP 210包括三個信道，而 SSP 212僅包括單個信道，則FSP 210中的信道之一可被重新指派給SSP 212。本領域技術人員應當理解，多個子信道池可以這種方式來平衡，並且 信道可根據這些預定參數的任一個來重新指派。
己參照以上示例性實施例描述了本發明。本領域技術人員應當理解， 本發明也可在被更改的情況下成功地實現。因此，可對實施例作出各種更 改和變化而不背離如所附權利要求中所闡述的本發明的精神和範圍。因此， 說明書和附圖應當視為示例性的而非限制性的。
權利要求
1.一種系統，包括多個無線設備，通過多個無線通信信道來通信；以及網絡管理裝置，它控制所述無線通信信道的分配，所述裝置將所述無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信道，其中所述裝置僅在檢測到預定條件時使用來自所述第二池的信道。
2. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述無線設備的每一個包括接入點、接入埠和交換機中的至少一個。
3. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述第一信道池包括至少另 一信道，並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線 設備。
4. 如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述預定條件包括以下至少 一個(i)數據溢出；(ii)幹擾；(iii)高優先級請求；(iv)數據傳輸率的下降； 以及(V)所述特定無線設備處響應時間的增加。
5. 如權利要求4所述的系統，其特徵在於，在檢測到所述預定條件時， 所述裝置將所述至少一個信道從所述第二信道池指派給所述特定無線設備。
6. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述至少一個信道位於至少 一個頻帶內。
7. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述至少一個信道被指派到 至少一個無線通信協議。
8. 如權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述至少一個協議是IEEE 802.11a、 802.11b、 802. llg、 802.1 ln和802.16中的至少一個。
9. 如權利要求l所述的系統，其特徵在於，所述裝置包括交換機。
10. —種方法，包括通過裝置將由無線設備用於無線通信的多個無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信道；以及僅在檢測到預定條件時使用來自所述第二池的信道。
11. 如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述無線設備的每一個包括接入點、接入埠和交換機中的至少一個。
12. 如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述第一信道池包括至少 另一信道。
13. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，還包括通過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線設備。
14. 如權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述預定條件包括以下至 少一個(i)數據溢出；(ii)幹擾；(iii)高優先級請求；(iv)數據傳輸率的下降； 以及(V)所述特定無線設備處響應時間的增加。
15. 如權利要求14所述的方法，其特徵在於，在檢測到所述預定條件時， 通過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線設備。
16. 如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述至少一個信道位於至 少一個頻帶內。
17. 如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述至少一個信道被指派 到至少一個無線通信協議。
18. 如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述至少一個協議是IEEE 802.11a、 802.11b、 802. llg、 802.11n和802.16中的至少一個。
19. 如權利要求IO所述的方法，其特徵在於，所述裝置包括交換機。
20. —種裝置，包括處理器，它控制對由多個無線設備使用的無線通信信道的分配；以及 通信裝置，它與所述無線設備的至少一個通信，其中，所述處理器將所述無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信道，所述處理器僅在檢測到預定條件時使用來自所 述第二池的信道。
21. 如權利要求20所述的裝置，其特徵在於，所述第一信道池包括至少另一信道，並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 無線設備。
22. 如權利要求21所述的裝置，其特徵在於，所述預定條件包括以下至 少一個(i)數據溢出；(ii)幹擾；(iii)高優先級請求；(iv)數據傳輸率的下降；以及(V)所述特定無線設備處響應時間的增加。
23.如權利要求22所述的裝置，其特徵在於，在檢測到所述預定條件時， 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線設備。
全文摘要
描述了一種用於管理多信道通信的系統和方法。該系統包括通過使用至少一個無線通信信道來通信的多個無線設備。網絡管理裝置控制無線通信信道的分配，並將這些無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信道。該裝置僅在檢測到預定條件時使用第二池。
文檔編號H04W72/06GK101352063SQ200680041256
公開日2009年1月21日 申請日期2006年11月2日 優先權日2005年11月3日
發明者D·川口, V-P·T·李 申請人:訊寶科技公司