一種防止同頻幹擾的方法及裝置的製作方法

2023-11-01 09:40:22

專利名稱：一種防止同頻幹擾的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種防止同頻幹擾的方法及裝置。
背景技術：
無線區域網WLAN是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，可以免去或減少 網絡布線的工作量，只要安裝多個接入點AP設備，就可建立覆蓋整個建築物的區域網路。 無線接入點目前在IEEE802. 11系列標準中，工作方式都是基於IEEE802. llb/g的分布式訪 問控制機制，工作在ISM 2.4G公用頻道，而且實際可用的不重疊的信道非常有限，僅1、6、 11信道，這就使得WLAN極容易被幹擾。 在數字家庭無線區域網中，包括多種終端設備，含有各種通信方式，例如藍牙、紫 蜂zigbee、超寬帶區域網通信方式等。這些方式在互相通信時容易造成幹擾。目前的幹擾 檢測和避免主要包括兩類方法，可歸納為靜態法和動態法。(1)靜態法各接入點工作頻率 固定，通過技術手段再輔以工程建設規範來規避幹擾，但是在家庭網絡中，各終端設備間的 物理距離非常近，很難做到高度隔離；(2)動態法根據實際幹擾情況動態切換信道以避開 幹擾。現有動態幹擾避免方法多數引入一個接入控制器AC。通過AC定期的探測AP狀態開 發現幹擾，同時由AC協調整個WLAN信道的分配。該方法中幹擾檢測和信道分配由AC集中 處理，限制了 WLAN的組網方案，而且信道的重新分配需要考慮整個WLAN的信道分配情況， 容易導致牽一髮而動全身，造成WLAN的不穩定和頻繁信道切換。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種防止同頻幹擾的方法及裝置，能夠有效避免 在數字家庭無線區域網中各個AP之間的同頻幹擾，及其他幹擾源對各AP的幹擾。
本發明提供一種防止同頻幹擾的方法，包括 接入點AP設備判斷是否發生幹擾，如否，進入空閒狀態，若是，進行信道抑制，所
述信道抑制包括確定抑制時間的範圍和粒度； 再進行信道質量評估； 在信道質量評估完成後，進行信道選擇； 根據選擇的信道進行信道切換。 優選的，所述接入點AP設備通過對信號幀進行監測判斷是否發生幹擾，若設定時 間內檢測到的信號幀的延遲次數達到設定閥值，認為幹擾發生。 優選的，所述接入點AP設備採用信道的空閒率和檢測到的AP設備數量來進行信 道質量評估。 優選的，所述抑制時間的粒度二AP評估信道質量需要的時間+AP通知客戶端下線 時間+AP信道切換時間+客戶端重新連接需要的時間； 所述抑制時間的範圍二最大可能被幹擾的AP數量々抑制時間的粒度。
本發明提供一種防止同頻幹擾的裝置，包括
第一處理單元，用於判斷是否發生幹擾，如否，進入空閒狀態，若是，進行信道抑 制，所述信道抑制包括確定抑制時間的範圍和粒度；
第二處理單元，用於進行信道質量評估； 第三處理單元，用於在信道質量評估完成後，進行信道選擇；
第四處理單元，用於根據選擇的信道進行信道切換。
優選的，第一處理單元中包括計數器和確定單元； 所述計數器，用於對信號幀進行監測，計算檢測到的信號幀的延遲次數； 所述確定單元，用於在設定時間內所述計數器檢測的信號幀的延遲次數達到設定
閥值後，確定幹擾發生。 優選的，所述第一處理單元還包括信息處理器，用於確定抑制狀態的時間範圍和 粒度。 上述技術方案可以看出，由於本發明實施例採用分布式同頻幹擾避免方法，WLAN 中的各個AP根據自身所處的環境判斷幹擾，獨立的進行幹擾避免，不受其他外界的幹擾， 最終結果會使整個系統很快穩定和收斂，因此特別適用於AP密集，嚴重幹擾的情況。所以 本發明方法能夠有效避免在數字家庭無線區域網中各個AP之間的同頻幹擾，及其他幹擾 源對各AP的幹擾。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其它的附圖。
圖1是本發明一種防止同頻幹擾的方法的流程圖；
圖2是本發明方法的場景應用圖；
圖3是本發明的裝置結構示意圖。
具體實施例方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它 實施例，都屬於本發明保護的範圍。 本發明實施例提供一種在WLAN中防止同頻幹擾方法，能夠有效的防止無線局域 網中各個AP通信中的同頻幹擾，本發明實施例還提供能防止同頻幹擾的裝置。以下分別進 行詳細說明。 本方法通過周期的對當前工作信道幹擾檢測來發現幹擾，如果幹擾發生，則等待 一段時間後，再去評估所有可用信道的質量，為信道切換提供參考信道，最後挑選最優信道 切換，實現了避免幹擾。 本方法涉及AP的六個狀態空閒，幹擾檢測，抑制，信道質量評估，信道選擇和信 道切換。其中
1、空閒狀態 處於該狀態的AP正常的工作，同時啟動一個定時器，當定時器超時後，啟動當前
信道質量評估。
2、幹擾檢測狀態 當存在幹擾時，AP會依據IEEE802. 11規範，延遲任何包的發送。這裡的幹擾，主 要指同頻幹擾，同頻幹擾既包括幹擾源對地理位置較密集的AP進行幹擾，也包括地理位置 較密集的各AP之間的同頻幹擾。
3、抑制狀態 處於抑制狀態的AP，仍然正常工作，只是對新的幹擾發現通知不再處理，並等待抑 制時間結束。 4、信道質量評估狀態； 採用信道的空閒率和檢測到的AP數量來評價信道的質量。 概括而言，本發明的方法包括在AP處於空閒狀態時啟動計時器，計時器超時後 進入幹擾檢測狀態，檢測過程定期統計一定時間內信號幀的延遲次數，當延遲次數達到一 個閥值時認為幹擾發生，進入信道抑制狀態，再進行信道評估和信道選擇，最後依次釋放各 狀態，各個AP根據選擇的信道切換到不同信道。這樣就不需要中心集中控制器幹預，各被 幹擾AP只根據自身所處環境合理選擇切換信道即可。
以下結合附圖介紹本發明的方法。
圖1是本發明的方法流程圖，包括步驟 1)判斷是否檢測到幹擾，若是，進入2)，若否，進入信道空閒狀態； 當存在幹擾時，AP會依據IEEE802. 11規範，延遲任何包的發送。如果幹擾持續存
在的話，AP就不再能發出任何包來。而幹擾的檢測需要在AP有流量和沒有流量的時候都
能穩定工作。那麼這個檢測的方法就不能像傳統的做法那樣基於數據流量。 本發明方法採用對發射臺的信號幀進行監測的辦法判斷是否進行幹擾檢測。因為
所有的AP都會定期廣播信號幀，而絕大部分AP的廣播間隔都是固定的100ms，因此本發明
在AP上啟動一個記數器，記錄信號幀延遲的次數，並且定期的統計一定時間內，信號幀的
延遲次數。當延遲次數達到一個閥值時，即認為幹擾發生了。該幹擾檢測算法對AP的性能
和吞吐量不會有任何影響。而且檢測的方法本身簡單有效，結果也很準確可靠。 2)進行信道抑制； 當通過步驟l)檢測到幹擾時，AP選擇一個隨機時間，然後進入抑制狀態。處於抑
制狀態的AP，仍然正常工作，只是對新的幹擾發現通知不再處理，並等待抑制時間結束。 本發明引入抑制過程，而不是直接進入信道質量評估階段的原因如下 當工作在同一信道的AP較密集時，往往同一幹擾源會對多個AP造成幹擾，如果此
時各AP在同一時間啟動信道質量評估，將會對信道質量做出相同的評價，所以必然導致當
幹擾發生時，附近相同信道工作的AP都選擇相同的信道進行幹擾避免，這樣各AP之間相互
幹擾，導致性能並不理想。 當加入抑制過程後，各AP在抑制結束後，才去進行信道質量評估，這樣如果有被 幹擾的AP先切換到某一信道，後面的AP也可以通過信道質量評估過程發現這一變化，所以 多個AP切換到相同信道的可能性大大降低。因此，本發明方法增加抑制過程步驟。
該階段一個關鍵的過程就是抑制時間的範圍和粒度的確定。抑制時間的粒度需要 根據AP從開始切換信道到信道切換完成並能正常工作所需要的時間確定。
抑制時間的粒度=AP評估信道質量需要的時間+AP通知客戶端下線時間+AP信 道切換時間+客戶端重新連接需要的時間。 抑制時間的範圍=最大可能被幹擾的八？數量*抑制時間的粒度。AP的抑制時 間可以是下列時間的任一值0*抑制時間的粒度，1*抑制時間的粒度，2*抑制時間的粒 度，……，最大可能被幹擾的八？數量*抑制時間的粒度。
3)進行信道質量評估； 當AP在一定範圍內較密集時同一幹擾源對多個AP幹擾，因此各AP應依次結束抑 制狀態再進行信道質量評估。 本發明採用信道的空閒率和檢測到的AP數量來評價信道的質量。通過信道質量 評估為信道選擇提供依據。 空閒率在一段時間內，定時去檢測信道的佔用情況，在一次檢測中，若載波檢測 機制或虛擬載波檢測機制指示信道空閒，則認為信道空閒，據此統計出信道的空閒率。 一般 說來，空閒率越高，則信道質量也好。 載波檢測機制通過通用通信適配器CCA實現，CCA是IEEE802. 11物理層根據接收 端能量是否高於一個閥值來判斷當前無線介質是處於忙狀態還是空閒狀態，如果檢測超過 閥值的任何能量，CCA將報告無線介質當前狀態為忙。 AP數量通過監聽信道上的信號幀來統計信道的上工作的AP數量，AP數量與範圍
內整體信道質量成正比。 4)進行信道選擇； 由於工作在相同信道上的無線設備越多，發送數據時碰撞的機率越大，反而造成 信道的利用率低，所以單純用信道的空閒率作為挑選信道的依據，難免有失偏頗。所以本發 明方法同時結合可選信道上工作的無線設備數目、無線設備信號的強度等因素來確定切換 的信道，這樣選擇更為準確。 5)在完成信道選擇後，根據選擇的信道切換。 通過選擇可用信道的切換，避免幹擾源對各AP及各個AP之間的同頻幹擾。
以下結合一個應用例舉例說明本發明方法。 —般的，僅將1，6，11信道為可用的信道。假設採用四臺無線路由器、一個幹擾源 和四臺筆記本搭建了測試平臺，四臺筆記本分別與四臺無線路由器關聯。幹擾設備WD採用 連續的單窄波，工作在信道1 (CH1)所在的頻率上，處於AP2和P4的CCA範圍，對其構成幹 擾。如圖2所示，為本發明的場景應用圖。圖中包括4個AP，分別是AP1、AP2、AP3和AP4， 還包括幹擾設備WD。 1)在檢測到幹擾後，進入信道抑制過程 原本AP1和AP2、AP4在信道1上自由通信，AP1向AP2、AP4傳送數據，信道1處在 空閒狀態；加上幹擾源WD， AP2、 AP4上計數器接收API發出的信號幀，當幹擾發生，API的 信號幀超過100ms發送，AP2、AP4的計數器在超過100ms時進行計數，超過設定數目例如超 出32時判定幹擾發生；AP2、 AP4進入抑制狀態，仍然正常工作，對新通知幹擾不處理，等待 抑制時間結束。該階段一個關鍵的過程就是抑制時間的範圍和粒度的確定。抑制時間的粒度需要根據AP從開始切換信道到信道切換完成並能正常工作所需要的時間確定。 抑制時間的粒度=AP評估信道質量需要的時間+AP通知客戶端下線時間+AP信
道切換時間+客戶端重新連接需要的時間。 抑制時間的範圍=最大可能被幹擾的八？數量*抑制時間的粒度。AP的抑制時 間可以是下列時間的任一值0*抑制時間的粒度，1*抑制時間的粒度，2*抑制時間的粒 度，……，最大可能被幹擾的八？數量*抑制時間的粒度。
2)啟動信道質量評估過程及進行信道選擇 AP2、 AP4中虛擬載波檢測機制判定信道6和11為空閒信道虛擬的載波檢測機 制通過網絡向量分配(NAV)實現，無線設備在發送的每個分組中將通過持續時間duration 欄位的值向其他移動站指示信道重新空閒所需的時間。所有收到該分組的移動站將根據該 duration欄位的值更新自己的NAV，並隨著時間流逝，遞減NAV的值，當NAV的值為零時，無 線設備才有機會訪問信道；最後AP2、 AP4調頻到信道6，完成信道選擇。
3)根據選擇的信道進行信道切換。 AP2、AP4完成信道選擇後，進行信道切換。信道切換按現有過程操作，此處不再敘 述。 上述介紹了本發明的方法，相應的，本發明還提供一種防止同頻幹擾的裝置。該裝 置為AP設備。 參見圖3，為本發明的裝置結構示意圖。 該裝置包括第一處理單元、第二處理單元、第三處理單元和第四處理單元。
第一處理單元，用於判斷是否發生幹擾，如否，進入空閒狀態，若是，進行信道抑 制，所述信道抑制包括確定抑制時間的範圍和粒度；
第二處理單元，用於進行信道質量評估； 第三處理單元，用於在信道質量評估完成後，進行信道選擇；
第四處理單元，用於根據選擇的信道進行信道切換。
其中，第一處理單元中包括計數器和確定單元； 所述計數器，用於對信號幀進行監測，計算檢測到的信號幀的延遲次數； 所述確定單元，用於在設定時間內所述計數器檢測的信號幀的延遲次數達到設定
閥值後，確定幹擾發生。 所述第一處理單元還包括信息處理器，用於確定抑制狀態的時間範圍和粒度。
上述技術方案可以看出，由於本發明實施例採用分布式同頻幹擾避免方法，WLAN 中的各個AP根據自身所處的環境判斷幹擾，獨立的進行幹擾避免，不受其他外界的幹擾， 最終結果會使整個系統很快穩定和收斂，因此特別適用於AP密集，嚴重幹擾的情況。所以 本發明方法能夠有效避免在數字家庭無線區域網中各個AP之間的同頻幹擾，及其他幹擾 源對各AP的幹擾。 需要說明的是，上述裝置和系統內的各單元之間的信息交互、執行過程等內容，由 於與本發明方法實施例基於同一構思，具體內容可參見本發明方法實施例中的敘述，此處 不再贅述。 本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可 以通過程序來指令相關的硬體來完成，該程序可以存儲於一計算機可讀存儲介質中，存
7儲介質可以包括只讀存儲器(ROM, Read Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM, Random Access Memory)、磁碟或光碟等。 以上對本發明實施例所提供的一種防止同頻幹擾的方法及裝置，進行了詳細介 紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只 是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發 明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理 解為對本發明的限制。
權利要求
一種防止同頻幹擾的方法，其特徵在於，包括接入點AP設備判斷是否發生幹擾，如否，進入空閒狀態，若是，進行信道抑制，所述信道抑制包括確定抑制時間的範圍和粒度；再進行信道質量評估；在信道質量評估完成後，進行信道選擇；根據選擇的信道進行信道切換。
2. 根據權利要求1所述的防止同頻幹擾的方法，其特徵在於所述接入點AP設備通過對信號幀進行監測判斷是否發生幹擾，若設定時間內檢測到 的信號幀的延遲次數達到設定閥值，認為幹擾發生。
3. 根據權利要求1或2所述的防止同頻幹擾的方法，其特徵在於所述接入點AP設備採用信道的空閒率和檢測到的AP設備數量來進行信道質量評估。
4. 根據權利要求1或2所述的防止同頻幹擾的方法，其特徵在於 所述抑制時間的粒度=AP評估信道質量需要的時間+AP通知客戶端下線時間+AP信道切換時間+客戶端重新連接需要的時間；所述抑制時間的範圍二最大可能被幹擾的AP數量*抑制時間的粒度。
5. —種防止同頻幹擾的裝置，其特徵在於，包括第一處理單元，用於判斷是否發生幹擾，如否，進入空閒狀態，若是，進行信道抑制，所 述信道抑制包括確定抑制時間的範圍和粒度； 第二處理單元，用於進行信道質量評估；第三處理單元，用於在信道質量評估完成後，進行信道選擇； 第四處理單元，用於根據選擇的信道進行信道切換。
6. 根據權利要求5所述的防止同頻幹擾的裝置，其特徵在於， 第一處理單元中包括計數器和確定單元；所述計數器，用於對信號幀進行監測，計算檢測到的信號幀的延遲次數； 所述確定單元，用於在設定時間內所述計數器檢測的信號幀的延遲次數達到設定閥值 後，確定幹擾發生。
7. 根據權利要求5或6所述的防止同頻幹擾的裝置，其特徵在於 所述第一處理單元還包括信息處理器，用於確定抑制狀態的時間範圍和粒度。
全文摘要
本發明公開了一種防止同頻幹擾的方法及裝置。本發明的方法包括接入點AP設備判斷是否發生幹擾，如否，進入空閒狀態，若是，進行信道抑制，所述信道抑制包括確定抑制時間的範圍和粒度；再進行信道質量評估；在信道質量評估完成後，進行信道選擇；根據選擇的信道進行信道切換。本發明提供的方案能夠有效避免在數字家庭無線區域網中各個AP之間的同頻幹擾，及其他幹擾源對各AP的幹擾。
文檔編號H04W24/00GK101790172SQ20101001940
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月14日 優先權日2010年1月14日
發明者傅明, 周倩, 羅笑南 申請人:中山大學