用於識別故障的通信裝置和方法

2023-06-15 09:35:16 3

專利名稱：用於識別故障的通信裝置和方法
技術領域：
本發明涉及能夠與無線終端和無線基站通信的通信裝置和用於 識別在無線終端和無線基站之間的無線鏈路中故障的方法。
背景技術：
符合IEEE 802.11標準的無線系統具有出現諸如無線幹擾的無 線鏈路錯誤和無線終端通信性能劣化的問題。因此，在提高無線系統 的可靠性中，當出現無錢鏈路錯誤時，如何迅速地檢測導致錯誤的故 障，採取補救行動並且縮短通信性能劣化的時間(MTTR:平均修復 時間)是重要的問題。
檢測無線鏈路錯誤的方法的示例包括如下方法，獲取和觀察無線 終端或基站上幀中的CRC錯誤頻率的統計並且由此檢測無線幹擾。 這是一種利用在無線鏈路上的幀之間幹擾的出現和無線終端或基站 上的CRC錯誤的檢測之間的相關性的方法，並且因此該方法是一種 在觀察到檢測到CRC錯誤的頻率增加時則估計幹擾出現的方法。
然而，CRC錯誤並非總是僅由無線幹擾引起的現象，此外也是 例如，在以低接收水平接收與通信的另一方無關的第三方的通信數據 時引起的現象。因此，即使在未出現無線幹擾時或者在未執行通信時， 仍可能出現CRC錯誤，因此存在錯誤地檢測無線幹擾的問題。
另一方面，管理員不僅需要檢測無線鏈路錯誤，此外還需要識別 故障。例如，無線幹擾由多種故障產生，諸如，隱藏終端的沖突、由 牆壁等導致的反射波引起的多徑衰落、以及諸如微波爐和 Bluetooth[TM的非IEEE 802.11標準幹擾波。也就是i兌，即佳Z使用 CRC錯誤可以檢測無線幹擾，但是如果不能更明確地識別故障，則管 理員不能針對該故障採取特定的補救行動，諸如防止隱藏終端或反射波以及消除幹擾源。
Sunggeun Jin， Sunghyun Choi， Youngsoo Kim， and Kyunghun Jang， "A Novel Idle Mode Operation in IEEE 802.11 WLANs，" (IEEE 802.1 l-05/1263r3， January 2006 )描述了 一種檢測隱藏終端的 方法。該文獻示出了通過觀察未從其觀察到DATA幀的ACK幀來蜂 測隱藏終端的方法，但是該方法未提供用於在例如由於幹擾導致 DATA幀丟失時避免錯誤檢測的措施。
如上文所示，傳統上已研究了使用統計信息識別故障的方法，但 是對於可使用該方法識別的故障的類型數目存在限制，並且識別的準 確度低。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供了 一種識別在無線終端和無線基站 之間的無線鏈路的故障的通信裝置，其包括
統計信息獲取單元，其被配置來從無線終端和無線基站至少其一 獲取指示在無線終端和無線基站之間的無線鏈路的狀態的統計信息；
和
故障識別單元，其被配置來基於所獲取的統計信息從預先與多個
統計信息相關聯的多個故障中識別無線鏈路的故障。
根據本發明的一個方面，提供了 一種用於識別在無線終端和無線 基站之間的無線鏈路的故障的方法，包括
從無線終端和無線基站至少其一獲取指示在無線終端和無線基 站之間的無線鏈路的狀態的統計信息；以及
基於所獲取的統計信息從預先與多個統計信息相關聯的多個故 障中識別無線鏈路的故障。


圖1示出了根據本發明實施例的通信系統的配置示例； 圖2是示出了根據實施例的通信裝置的配置示例的框圖；圖3是示出了圖2中的通信裝置的統計信息獲取單元的操作過程 示例的流程圖4是示出了圖2中的通信裝置的故障識別單元的操作過程示例 的流程圖5說明了接收ACK幀失敗的頻率增加的情況；
圖6說明了接收重複幀的頻率增加的情況；
圖7說明了接收RTS幀的頻率增加的情況；
圖8示出了其中出現了隱藏終端(STA)的網絡配置；
圖9示出了其中出現了隱藏終端(AP)的網絡配置；
圖IO示出了其中出現了暴露終端(STA)的網絡配置；
圖ll示出了其中出現了暴露終端(AP)的網絡配置；
圖12示出了其中出現由於多徑衰落導致的幹擾的網絡配置；
圖13示出了其中出現由於非IEEE 802.11標準波導致的幹擾的 網絡配置；
圖14示出了其中出現了擁塞的網絡配置；
圖15示出了其中出現了遮蔽(shadowing)的網絡配置；
圖16是示出了用於識別隱藏終端(STA)的過程的流程圖17是示出了用於識別隱藏終端(AP)的過程的流程圖18是示出了用於識別暴露終端(STA)的過程的流程圖19是示出了用於識別暴露終端(AP)的過程的流程圖20是示出了用於識別多徑衰落的過程的流程圖21是示出了用於識別非IEEE 802.11幹擾的過程的流程圖22是示出了用於識別擁塞的過程的流程圖23是示出了用於識別遮蔽的過程的流程圖；並且
圖24示出了其中示出了故障和統計信息之間關係的表格。
具體實施例方式
下面將參考附圖解釋根據本發明的實施例。
圖1示出了根據本發明實施例的通信系統的配置示例。在圖1中，參考數字l表示網絡，參考字符"M"表示連接到網絡 1的通信裝置(主機)，"A"表示連接到網絡1的無線基站(在下文 中也可被稱為"AP，，)。參考數字2表示無線鏈路並且參考符號"B，，表 示連接到無線鏈路2的無線終端(在下文中也可被稱為"STA")。圖 1僅示出了連接到無線基站A的一個無線終端B，但是也可以多個無 線終端連接到無線基站A。
圖2示出了通信裝置M的配置示例。如圖2中所示，本實施例 的通信裝置M配備有統計信息獲取單元ll，其獲取指示在無線終 端和無線基站之間的無線鏈路的狀態的統計信息；統計信息存儲器 12，其存儲統計信息獲取單元11所獲取的統計信息和時間信息；和 故障識別單元13，其根據統計信息存儲器12中存儲的統計信息識別 無線鏈路的故障的類型。統計信息獲取單元11、統計信息存儲器12 和故障識別單元13可被配置為硬體，或者還可被配置為在通信裝置 M或者無線基站A或無線終端B上執行的軟體模塊(電腦程式)。 該電腦程式可以存儲在電腦程式存儲介質中，如CD-ROM、存 儲卡和硬碟驅動器等，並且該電腦程式可以由具有CPU和存儲器 的計算機從該電腦程式存儲介質讀出並執行。
下面將解釋統計信息獲取單元11所獲取的統計信息的示例。

(1) RSSI (接收信號強度指示符)值
(2) 信道負載
(3 )接收ACK ( ACKnowledgement，(確認))幀失敗的頻率
(4) 重複數據幀的接收頻率
(5) RTS (請求發送，Quest To Send)幀的接收頻率
(1) 中的RSSI值是指示接收信號的信號強度的值。例如，當 STA和AP之間存在障礙物並且相互的無線信號不能到達時，RSSI 值下降。例如，RSSI值對應於接收波的強度。
(2) 中的信道負栽是對於每個預先確定的時間，通過栽波偵聽 (carrier sense )判斷為忙的時間的比例。當其他STA/AP等通信時，
12信道負載增加。例如，當許多STA在接入特定AP並且與之通信時， 或者當存在產生大業務量的STA時，增加的速率增加。此外，在該 忙狀態中還包括NAV(網絡分配矢量傳輸禁止周期)，並且因此當 接收到RTS幀時信道負載也增加。
(3) 中的接收ACK幀失敗的頻率意指即使在發送方已發送數 據幀(DATA幀)時仍未接收到來自另一方的ACK幀的次數，並且 是可從數據幀的發送方獲得的統計值。圖5示出了接收ACK幀失敗 的頻率增加的情況。當從AP向STA發送的DATA幀丟失時，該頻 率增加，並且甚至在DATA幀正常到達STA時，當ACK丟失時， 該頻率也增加。然而，當在信道負載高等情況下DATA幀本身的傳輸 不能實現時，該頻率不增加。
(4) 中的重複幀的接收頻率意指接收到與已接收的數據幀相同 的數據幀(重複數據幀)的次數，並且是可以從數據幀的接收方獲取 的統計值。圖6示出了重複幀的接收頻率增加的情況。被判斷為重複 幀的幀是已接收的幀。即，當DATA幀丟失時，重傳幀不被判斷為重 復幀，而當ACK幀丟失時，重傳幀被判斷為重複幀。這樣，通過觀 察重複幀的接收頻率，可以判斷DATA幀正常到達但是ACK幀丟失 的狀態。此外，通過將其與接收ACK幀失敗的頻率組合，可以判斷 ACK幀被正常接收但是DATA幀丟失的狀態。即，由於可以利用被 區別開的DATA或ACK的類型判斷丟失情況，因此可以使用重複幀 的接收頻率來將例如使得僅丟失DATA幀的幹擾(例如未對其進行載 波偵聽的隱藏終端)與使得DATA和ACK幀均丟失的幹擾(例如多 徑衰落和非IEEE 802.11幹擾)區別開。
(5) 中的RTS幀的接收頻率意指接收到在目標地址(dst)或 源地址(src)中均未包括目標MAC地址的RTS幀的次數。圖7示 出了 RTS幀的接收頻率增加的情況。當連接到AP的STA從連接到 不同AP (圖7中的AP')的STA (圖7中的STA")接收到RTS時， RTS幀的接收頻率增加。
圖3示出了統計信息荻取單元11的過程的示例。
13首先，執行獲取預先確定的第一統計信息的處理(步驟Sll)。
通過經由網絡從無線基站和無線終端獲取統計信息，執行該獲取處
理。例如，可以使用例如作為網際網路協議的SNMP (簡單網絡管理協 議)和CAPWAP (無線接入點的控制和提供(provisioning)),經 由網絡收集無線基站和無線終端的統計信息。
接著，統計信息獲取單元11所獲取的第一統計信息與時間信息 一起存儲在統計信息存儲器中(步驟S12)。隨後，將重複執行與步 驟Sll和步驟S12相似的過程，直至預先確定的第N個統計信息的獲 取處理和存儲處理被執行(步驟S13和S14 )。
最後，為了周期性地獲取統計信息，該過程在預先確定的等待時 間之後返回步驟Sll (步驟S15)。這裡，根據例如網際網路上的統計 信息獲取工具，周期性間隔通常是五分鐘。此外，也可以通過在步驟 S15中與周期性定時器同步地確定等待時間來使所述周期性間隔保持 恆定並且提高準確度。此外，儘管圖3示出了其中以相同的周期性間 隔獲取所有統計信息的示例，但是也可以採用對每一項統計信息^沒定 和獲取單獨的周期性間隔的方法。此外，對於以極短時間變化的統計 信息，諸如RSSI值，可以在無線基站和無線終端上測量平均值、最 大值、最小值、標準差等，並且這些值可由統計信息獲取單元獲取。
圖4示出了故障識別單元13的過程的示例。
首先，故障識別單元13檢測輸入以開始處理過程(步驟S21)。 開始輸入的示例包括來自周期性定時器的周期性輸入等和來自管理 員的特定指令。對於前者，在向故障識別單元13周期性提供開始輸 入時，可以周期性地監視發生故障的情況；而對於後者，在提供來自 管理員的指令作為開始輸入時，管理員可以根據需要和實時地識別故障。
當接收到開始輸入時，判斷預先確定的第一統計信息是否超過閾 值(步驟S23)。這裡，針對每一項統計信息預先確定閾值，並且例 如，閾值i殳定如下。
(1) RSSI值[dBmI: 10
(2) 信道負載[%50
(3) 接收ACK幀失敗的頻率[5分鐘內平均失敗頻率〗100
(4) 重複數據幀的接收頻率5分鐘內平均接收數目100
(5) RTS幀的接收頻率[5分鐘內平均接收數目100 這裡示出了其中採用了可與當前值相比的值作為閾值的示例，但
是例如，還可以採用每單位時間的變化寬度。
接著，故障識別單元13保存判斷結果(步驟S23)。重複地執 行與步驟S22和S23相似的過程，直至判斷和保存了第N個統計信息 (步驟S24和S25 )。
最後，將保存的判斷結果的組合與針對每個故障預先確定的組合 相比較。作為比較結果，如果存在具有相同組合的故障，則可以將其 識別為故障(步驟S26)。
圖24中的表l示出了針對每個故障預先確定的判斷結果的組合 的示例。這裡表l中的"增加，，意味著超過設定的閾值，而"減少"意味 著未達到設定的閾值。當表l的統計信息中的"增加，，和"減少"的組合 與判斷結果的組合匹配時，這種情況被識別為其中出現對應的故障的 情況。
下面將解釋故障和各項統計信息之間的關係。
"隱藏終端，，被定義為其中由於距離以及阻礙無線電波的障礙物 等的影響導致相互的無線信號未到達並且栽波偵聽未發揮作用的終 端。圖8示出了其中STA和STA'相互為隱藏終端的網絡配置。在圖 8中，STA和STA，的栽波偵聽未發揮作用，並且儘管STA向AP發 送數據幀，STA'向AP發送數據幀，並且結果這些幀彼此沖突，引起 了幹擾。該情況的特徵在於，幹擾僅出現在從STA發送到AP的DATA 幀中，並且從STA發送到AP的ACK幀未出現幹擾。這是因為，對 於成為該ACK幀的源的DATA幀(從AP發送到STA的DATA幀)， ST A'的載波偵聽發揮了作用，並且避免了與該ACK幀衝突的幀的傳 輸。因此，這是這樣一種狀態，其中僅有DATA幀發生千擾，隱藏終端成為故障，並且僅僅STA上的接收ACK幀失敗的頻率增加。這裡， 示出了其中STA遭遇到由隱藏終端引起的破壞的配置，但是也可能 存在圖9中的其中AP同樣地遭遇到隱藏終端引起的破壞的配置。在 該情況中，僅僅AP上的接收ACK幀失敗的頻率增加。
"暴露終端"被定義為通過接收由連接到其中RTS (請求發送) /CTS (清除以發送，Clear To Send)在起作用的無線LAN系統中的 不同AP的STA發送的RTS幀而轉換到NAV (網絡分配矢量傳輸 禁止周期)的等待狀態的終端。圖IO示出了其中STA相對於STA" 變為暴露終端的網絡配置。AP使用與AP'相同的信道，STA連接到 AP並且STA"連接到AP'。此時，STA可以接收由STA，，發送到AP' 的RTS幀，並且在該情況中，儘管STA所屬的小區的利用率是低的， 但是STA可以轉換到NAV的等待狀態並且通信性能劣化。因此，當 暴露終端成為故障時，在STA上接收的RTS幀(即，其中在目標地 址(dst)或源地址(src)中均未包括AP的MAC地址的RTS幀) 的接收頻率和信道負載增加。此外，由於STA"變為對於AP的隱藏
終端，因此從AP發送到STA的DATA幀出現幹擾。即，在AP上接 收ACK幀失敗的頻率增加。這裡示出了其中STA變為暴露終端的配 置，但是同樣地，還可以存在圖11中的其中AP變為暴露終端的配置。 在該情況中，在AP上接收的RTS幀(即，其中在目標地址(dst) 或源地址(src)中均未包括STA的MAC地址的RTS幀)的接收頻 率和信道負載增加，並且在STA上接收ACK幀失敗的頻率增加。
"多徑衰落，，被定義為如下狀態，其中除了從STA發送的直達波 (direct wave )以外，還生成了由牆壁等反射併到達的反射波等，並 且作為經由多個路徑並在 不同時間到達接收側的結果，這些波相互幹 擾。圖12示出了在STA和AP之間的通信中出現由於多徑衰落導致 的幹擾的網絡配置。當多徑衰落成為故障時，由於在STA和AP之間 發送/接收的DATA幀和ACK幀均出現千擾，因此STA和AP上接 收ACK幀失敗的頻率以及重複幀的接收頻率增加。
"非IEEE 802.11幹擾，，被定義為如下狀態，其中具有相同頻帶但是具有不同於IEEE 802.11標準的無線電波諸如微波爐和 Bluetooth[TM引起幹擾。圖13示出了其中非IEEE 802.11標準無線 電波(例如，微波爐)引起幹擾的網絡配置。當出現非IEEE 802.11 幹擾時，在STA和AP之間發送/接收的DATA幀和ACK幀之間的 沖突規避頻繁出現並且其也出現幹擾。因此，當非IEEE 802.11幹擾 成為故障時，STA和AP上的信道負栽、接收ACK幀失敗的頻率和 重複幀的接收頻率分別增加。
"擁塞"被定義為如下狀態，其中屬於特定信道的STA的數目增 加並且頻繁出現通過載波偵聽規避屬於該信道的所有AP和STA之間 的沖突。圖14示出了其中出現擁塞的網絡配置。當用戶局部集中於 會議等處，因而許多STA同時接入相同的AP時，出現擁塞狀態。因 此，當擁塞成為故障時，STA和AP上的信道負載增加。然而，由於 DATA和ACK幀並未丟失，因此其他參數的數值不增加。
"遮蔽"被定義為如下狀態，其中在STA和AP之間存在障礙物 並且相互的無線信號不能到達。圖15示出了其中出現遮蔽的網絡配 置。當出現遮蔽時，由於障礙物導致STA和AP之間的直達波不能到 達，但是反射波和衍射波到達，並且使用具有減小的信號強度的接收 信號執行通信。此外，由於接收的數據的信號強度極大地變化，因此 出現PLCP報頭奇偶性錯誤或者CRC錯誤。因此，當遮蔽成為故障 時，STA和AP上的RSSI值減少，並且接收ACK幀失敗的頻率和重 復幀的接收頻率增加。
下面，將針對表l中的每個故障解釋圖4中的步驟S26中的用於 識別故障的過程。

圖16示出了用於識別隱藏終端(STA)的過程的流程圖。首先， 判斷STA上的接收ACK失敗的頻率(步驟S31)。當STA上的接收 ACK失敗的頻率超過閾值(ACK閾值)時，從故障中排除隱藏終端 (AP)、暴露終端(STA)和擁塞(步驟S32)。接著，判斷STA 上接收的重複幀的接收頻率(步驟S33)。如果重複幀的接收頻率未
17超過閾值(重複閾值)，則從故障中排除多徑衰落、非IEEE 802.11 幹擾和遮蔽(步驟S34)。接著，判斷AP上的信道負載(基站側信 道負載)和在AP上接收的RTS幀的接收頻率中的任何一個(步驟 S35)。當信道負載或者RTS幀的接收頻率未超過閾值(信道閾值或 者RTS閾值)時，不可能是暴露終端(AP)作為故障，並且隱藏終 端(STA)被確認為故障並且可以如此識別(步驟S36)。可以通過 添加和執行除了此處示出的統計信息以外的判斷來改進識別準確度。
圖17示出了用於識別隱藏終端(AP)的過程的流程圖。首先， 判斷AP上的接收ACK失敗的頻率(步驟S41)。如果接收ACK失 敗的頻率超過閾值(ACK閾值)，則從故障中排除隱藏終端(STA )、 暴露終端(AP)和擁塞(步驟S42)。接著，判斷AP上接收的重複 幀的接收頻率(步驟S43)。如果重複幀的接收頻率未超過閾值(重 復閾值)，則從故障中排除多徑衰落、非IEEE 802.11幹擾和遮蔽(步 驟S44)。接著，判斷STA上的信道負載(終端側信道負載)或者在 STA上接收的RTS幀的接收頻率中的任何一個(步驟S45 )。如果信
則不可^是暴露終端(STA)作為故障，並l隱藏終i (AP)被確認 為故障並且可以如此識別(步驟S46)。可以通過添加和執行除了此 處示出的統計信息以外的判斷，來改進識別準確度。
圖18是示出了用於識別暴露終端(STA)的過程的流程圖。首 先，判斷AP上的接收ACK失敗的頻率(步驟S51)。如果接收ACK 失敗的頻率超過閾值(ACK閾值)，則從故障中排除隱藏終端(STA)、 暴露終端(AP)和擁塞(步驟S52)。接著，判斷AP上接收的重複 幀的接收頻率(步驟S53)。如果重複幀的接收頻率未超過閾值(重 復閾值)，則從故障中排除多徑衰落、非IEEE 802.11幹擾和遮蔽(步 驟S54)。接著，判斷STA上的信道負載或者RTS幀的接收頻率中 的任何一個(步驟S55)。如果信道負載或者RTS幀的接收頻率超過
18閾值(信道閾值或者RTS閾值)，則不可能是隱藏終端(AP)作為 故障，並且暴露終端(STA)被確認為故障並且可以如此識別(步驟 S56)。可以通過添加和執行除了此處示出的統計信息以外的判斷， 來改進識別準確度。

圖19是示出了用於識別暴露終端(AP)的過程的流程圖。首先， 判斷STA上接收ACK失敗的頻率(步驟S61)。如果接收ACK失 敗的頻率超過閾值(ACK閾值)，則從故障中排除隱藏終端(AP)、 暴露終端(STA)和擁塞(步驟S62)。接著，判斷STA上接收的重 復幀的接收頻率(步驟S63 )。如果重複幀的接收頻率未超過閾值(重 復閾值)，則從故障中排除多徑衰落、非mEE 802.11幹擾和遮蔽(步 驟S64)。接著，判斷AP上的信道負載和RTS幀的接收頻率中的任 何一個(步驟S65)。如果信道負載或者RTS幀的接收頻率超過閾值 (信道閾值或者RTS閾值)，則不可能是隱藏終端(STA)作為故障， 並且暴露終端(AP)被確認為故障並且可以如此識別(步驟S66)。 可以通過添加和執行除了此處示出的統計信息以外的判斷來，改進識 別準確度。

圖20是示出了用於識別多徑衰落的過程的流程圖。首先，判斷 AP上接收ACK失敗的頻率(步驟S71)。如果接收ACK失敗的頻 率超過閾值(ACK閾值)，則從故障中排除隱藏終端(STA)、暴露 終端(AP)和擁塞(步驟S72)。接著，判斷AP上接收的重複幀的 接收頻率(步驟S73 )。如果重複幀的接收頻率超過閾值(重複閾值)， 則從故障中排除隱藏終端(AP)和暴露終端(STA)(步驟S74)。 接著，判斷AP上的信道負載(步驟S75)。如果信道負栽未超過閾 值(信道閾值)，則從故障中排除非IEEE 802.il幹擾(步驟S76)。 接著，判斷AP上的RSSI值(步驟S77)。如果RSSI值等於或高於 閾值(接收強度閾值)，則不可能是遮蔽作為故障，並且多徑衰落被 確認為故障並且可以如此識別(步驟S78)。可以通過添加和執行除了此處示出的統計信息以外的判斷來改進識別準確度。
在上文的步驟S71中，判斷AP上接收ACK失敗的頻率，並且 在步驟S73中，判斷AP上接收的重複幀的接收頻率，但是作為替換， 在步驟S71中，可以判斷STA上的接收ACK失敗的頻率，並且在步 驟S73中，可以判斷STA上接收的重複幀的接收頻率。這樣，當STA 上接收ACK失敗的頻率超過閾值(ACK閾值)時，在步驟S72中， 從故障中排除隱藏終端(AP)、暴露終端(STA)和擁塞。當STA 上接收的重複幀的接收頻率超過閾值(重複閾值)時，在步驟S74中， 從故障中排除隱藏終端(STA)和暴露終端(AP)。
在上文的步驟S75中，判斷AP上的信道負載，但是作為替換， 也可以判斷STA上的信道負載。這樣，當STA上的信道負載未超過 閾值(信道閾值)時，從故障中排除非IEEE 802.il幹擾。
此外，在上文的步驟S77中，判斷AP上的RSSI值，但是也可 以判斷STA上的RSSI值。這樣，當STA上的RSSI值等於或高於閾 值(接收強度閾值)時，排除遮蔽的可能性，並且將多徑衰落識別為 故障。

圖21是示出了用於識別非IEEE 802.11幹擾的過程的流程圖。 首先，判斷AP上接收ACK失敗的頻率(步驟S81)。如果接收ACK 失敗的頻率超過閾值(ACK閾值)，則從故障中排除隱藏終端(STA)、 暴露終端(AP)和擁塞(步驟S82)。接著，判斷AP上接收的重複 幀的接收頻率(步驟S83 )。如果重複幀的接收頻率超過闊值(重複)， 則從故障中排除隱藏終端(AP)和暴露終端(STA)(步驟S84)。 接著，判斷AP上的信道負載(步驟S85)。當信道負栽超過閾值(信 道閾值)時，不可能是多徑衰落和遮蔽作為故障，並且非IEEE 802.il 幹擾被確認為故障並且可以如此識別(步驟S86)。可以通過添加和 執行除了此處示出的統計信息以外的判斷來改進識別準確度。
在上文的步驟S81中判斷AP上接收ACK失敗的頻率，並且在 步驟S83中判斷AP上接收的重複幀的接收頻率，但是作為替換，可以在步驟S81中判斷STA上接收ACK失敗的頻率，並且可以在步驟 S83中判斷STA上接收的重複幀的接收頻率。這樣，當STA上接收 ACK失敗的頻率超過閾值(ACK閾值)時，在步驟S82中，從故障 中排除隱藏終端(AP)、暴露終端(STA)和擁塞。當STA上接收 的重複幀的接收頻率超過閾值(重複閾值)時，在步驟S74中，從故 障中排除隱藏終端(STA)和暴露終端(AP)。
此外，在上文的步驟S85中，判斷AP上的信道負栽，但是作為 替換，也可以判斷STA上的信道負栽。這樣，當STA上的信道負載 超過閾值(信道閾值)時，排除多徑衰落和遮蔽的可能性，並且非IEEE 802.11幹擾被識別為故障。

圖22是示出了用於識別擁塞的過程的流程圖。首先，判斷AP 上的信道負載(步驟S91)。當信道負載超過閾值(信道閾值)時， 從故障中排除隱藏終端(STA)、隱藏終端(AP)、暴露終端(STA)、 多徑衰落和遮蔽(S92)。接著，判斷STA上接收ACK失敗的頻率 (步驟S93 )。如果STA上接收ACK失敗的頻率未超過閾值(ACK 閾值)，則不可能是暴露終端(AP)和非IEEE 802.il幹擾作為故障， 並且擁塞^/i只別為故障並且可以如此識別(步驟S94)。可以通過添 加和執行除了此處示出的統計信息以外的判斷來改進識別準確度。
在上文的步驟91中判斷AP上的信道負載並且在步驟93中判斷 STA上的接收ACK失敗的頻率，但是作為替換，可以在步驟91中判 斷STA上的信道負載並且可以在步驟93中判斷AP上接收ACK失 敗的頻率。這樣，當STA上的信道負栽超過閾值(信道閾值)時， 從故障中排除隱藏終端(STA)、隱藏終端(AP)、暴露終端(AP)、 多徑衰落和遮蔽(S92 ),當AP上接收ACK失敗的頻率未超過閾值 (ACK閾值)時，排除暴露終端(AP)和非IEEE 802.11幹擾的可 能性，並且擁塞被識別為故障。

圖23是示出了用於識別遮蔽的過程的流程圖。首先，判斷AP上的RSSI值(步驟SlOl)。如果RSSI值低於閾值(接收強度閾值)， 則不存在所有其他故障的可能性，並且遮蔽被識別為故障並且可以如 此識別(步驟S102)。然而，由於RSSI值是即使在正常狀態下也會 極大變化的值，因此RSSI值可能會被錯誤地檢測。因此，可以通過 添加和執行除了 RSSI值以外的判斷來改進識別準確度。
在上文的步驟S101中，判斷AP上的RSSI值，但是作為替換， 可以判斷STA上的RSSI值。這樣，當STA上的RSSI值低於閾值(接 收強度閾值)時，排除所有其他故障的可能性，並且遮蔽被識別為故 障。
對於多種閾值(接收強度閾值、信道閾值、ACK閾值、重複閾 值、RTS閾值)，可以設定從一個故障到另一故障而變化的值。此外， 也可以設置不同的值作為無線終端和無線基站之間的這些閾值。此 外，這些閾值可以根據無線LAN系統的環境中的變化和無線終端使 用的應用的改變而動態地更新。
此外，當可以識別故障時，也可以通過郵件等立刻將故障報告給 管理員，以便於提示管理員迅速地採取補救行動。此外，在諸如擁塞 這樣的可以在無線基站的控制下動態地針對其採取補救行動的故障 的情況下，也可以要求具有相應功能的裝置採取補救行動並且自動進 行從故障識別到補救行動的 一 系列過程。
2權利要求
1. 一種識別在無線終端和無線基站之間的無線鏈路的故障的通信裝置，包括統計信息獲取單元，其被配置來從無線終端和無線基站中的至少其一獲取指示在無線終端和無線基站之間的無線鏈路的狀態的統計信息；和故障識別單元，其被配置來基於所獲取的統計信息從預先與多個統計信息相關聯的多個故障中識別該無線鏈路的故障。
2. 如權利要求1所述的裝置，其中所述統計信息包括終端側信 道負載和基站側信道負載之一或兩者，所述終端側信道負載指示在預 先確定的時間內無線終端判斷無線鏈路為忙的時間的比例，而所述基 站側信道負載指示在預先確定的時間內無線基站判斷無線鏈路為忙 的時間的比例。
3. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括接收ACK 幀失敗的頻率。
4. 如權利要求3所迷的裝置，其中所述接收ACK幀失敗的頻率 包括無線終端從無線基站接收ACK幀失敗的頻率和無線基站從無線 終端接收ACK幀失敗的頻率之一或兩者。
5. 如權利要求1所述的裝置，其中所述統計信息包括無線終端的接^i強度之一或兩者。'z、、，'、
6. 如權利要求1所述的裝置，其中所述統計信息包括重複數據 幀的接收頻率，所述重複數據幀是與先前接收的數據幀相同的幀。
7. 如權利要求6所述的裝置，其中所述重複數據幀的接收頻率 包括無線終端從無線基站接收的重複數據幀的接收頻率和無線基站 從無線終端接收的重複數據幀的接收頻率之一或兩者。
8. 如權利要求1所述的裝置，其中所述統計信息包括該無線基 站從不同的無線基站或屬於不同的無線基站的其他無線終端接收的 RTS (請求發送)幀的接收頻率和無線終端從不同的無線基站或所述 其他無線終端接收的RTS幀的接收頻率之一或兩者。
9. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括 無線終端從無線基站接收ACK幀失敗的頻率； 無線終端從無線基站接收的重複數據幀的接收頻率；和指示在預先確定的時間內無線基站判斷無線鏈路為忙的時間的 比例的基站側信道負載和該無線基站從不同的無線基站或屬於不同 的無線基站的其他無線終端接收的RTS幀的接收頻率中的任何一個， 並且當所述接收ACK幀失敗的頻率超過ACK閾值， 所述重複幀的接收頻率等於或低於重複閾值，並且 所述基站側信道負載等於或低於信道閾值，或者所述RTS幀的接收頻率等於或低於RTS閾值時，故障識別單元識別存在作為隱藏終端的無線終端，作為故障。
10. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括 無線基站從無線終端接收ACK幀失敗的頻率； 無線基站從無線終端接收的重複數據幀的接收頻率；和指示在預先確定的時間內無線終端判斷無線鏈路為忙的時間的 比例的終端側信道負載和無線終端從不同的無線基站或屬於不同的 無線基站的其他無線終端接收的RTS幀的接收頻率中的任何一個，並且當所述接收ACK幀失敗的頻率超過ACK閾值， 所述重複幀的接收頻率等於或低於重複閾值，並且 所述終端側信道負載等於或低於信道閾值，或者所述RTS幀的 接收頻率等於或低於RTS閾值時，故障識別單元識別存在作為隱藏終端的無線基站，作為故障。
11. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括 無線基站從無線終端接收ACK幀失敗的頻率； 無線基站從無線終端接收的重複數據幀的接收頻率；和 指示在預先確定的時間內無線終端判斷無線鏈路為忙的時間的無線基站的其他無線終端接收的RTS幀的接收頻率中的任何一個， 並且當所述接收ACK幀失敗的頻率超過ACK閾值， 所述重複幀的接收頻率等於或低於重複閾值，並且 所述終端側信道負載超過信道閾值，或者RTS幀的接收頻率超過RTS閾值時，故障識別單元識別存在作為暴露終端的無線終端，作為故障。
12. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括 無線終端從無線基站接收ACK幀失敗的頻率； 無線終端從無線基站接收的重複數據幀的接收頻率；和指示在預先確定的時間內無線基站判斷無線鏈路為忙的時間的 比例的基站側信道負載和無線基站從不同的無哉基站或屬於不同的 無線基站的其他無線終端接收的RTS幀的接收頻率中的任何一個， 並且當所述接收ACK幀失敗的頻率超過ACK閣值， 所述重複幀的接收頻率等於或低於重複闊值，並且所述基站側信道負載超過信道閾值，或者所述RTS幀的接收頻 率超過RTS閾值時，故障識別單元識別存在作為暴露終端的無線基站，作為故障。
13.如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括 無線基站從無線終端接收ACK幀失敗的頻率； 無線基站從無線終端接收的重複數據幀的頻率； 指示在預先確定的時間內無線基站判斷無線鏈路為忙的時間的 比例的基站側信道負載和指示在預先確定的時間內無線終端判斷無 線鏈路為忙的時間的比例的終端側信道負載中的至少其一；和基站接^^幀的接^波^雖度中的至少其一，並且^ 、 ' ^ 當所述接收ACK幀失敗的頻率超過ACK閾值， 所述重複數據幀的接收頻率超過重複閾值， 所述基站側信道負載和終端側信道負載至少其一等於或低於信道閾值，並且無線基站和無線終端中的至少其一的接收波強度等於或高於接 收強度閾值時，故障識別單元識別在無線終端和無線基站之間多徑衰落的生成， 作為故障。
14.如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括無線終端從無線基站接收ACK幀失敗的頻率；無線終端從無線基站接收的重複數據幀的接收頻率；指示在預先確定的時間內無線基站判斷無線鏈路為忙的時間的基站接收的幀的接收波強度中的至少其一，並且當所述接收ACK幀失敗的頻率超過ACK閾值， 所述重複數據幀的接收頻率超過重複閾值，所述基站側信道負載和終端側信道負載中的至少其一等於或低 於信道閾值，並且無線基站和無線終端中的至少其一的接收波^度等於或高於接 收強度閾值時，故障識別單元識別無線終端和無線基站之間多徑衰落的生成，作 為故障。
15. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括 無線基站從無線終端接收ACK幀失敗的頻率； 無線基站從無線終端接收重複數據幀的接收頻率；和 指示在預先確定的時間內無線基站判斷無線鏈路為忙的時間的比例的基站側信道負載和指示在預先確定的時間內無線終端判斷無 線鏈路為忙的時間的比例的終端側信道負載中的至少其一，並且 當接收所述ACK幀失敗的頻率超過ACK閾值， 所述重複數據幀的接收頻率超過重複閾值，並且 所述基站側信道負載和終端側信道負載中的至少其一超過信道 閾值時，故障識別單元識別與在無線終端和無線基站之間使用的無線通 信方案相同頻帶的無線幹擾的生成，作為故障。
16. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括 無線終端從無線基站接收ACK幀失敗的頻率； 無線終端從無線基站接收的重複數據幀的接收頻率；和 指示在預先確定的時間內無線基站判斷無線鏈路為忙的時間的比例的基站側信道負載和指示在預先確定的時間內無線終端判斷無 線鏈路為忙的時間的比例的終端側信道負載中的至少其一，並且 當所述接收ACK幀失敗的頻率超過ACK閾值，所述重複數據幀的接收頻率超過重複閾值，並且所述基站側信道負栽和終端側信道負載中的至少其一超過信道 閾值時，故障識別單元識別與在無線終端和無線基站之間使用的無線通 信方案相同頻帶的無線幹擾的生成，作為故障。
17. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括 指示在與預先確定的時間內無線基站判斷無線鏈路為忙的時間的比例的基站側信道負載；和無線終端從無線基站接收ACK幀失敗的頻率，並且 當所述基站側信道負載超過信道閾值，並且 所述接收ACK幀失敗的頻率等於或低於ACK閾值時， 故障識別單元識別由於屬於所述無線基站的許多無線終端而導致的擁塞的生成，作為故障。
18. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括指示在預先確定的時間內無線終端判斷無線鏈路為忙的時間的 比例的終端側信道負栽；和無線基站從無線終端接收ACK幀失敗的頻率，並且 當所述終端側信道負載超過信道閾值，並且 所述接收ACK幀失敗的頻率等於或低於ACK閾值時， 故障識別單元識別由於屬於所述無線基站的許多無線終端而導致的擁塞的生成，作為故障。
19. 如權利要求l所述的裝置，其中所述統計信息包括無線基站的接收波強度中的至少其一，並且當無線基站的接收波強度和無線終端的接收波強度中的至少其 一低於接收強度閾值時，故障識別單元識別在無線基站和無線終端之間的遮蔽的生成，作為故障。
20. —種用於識別在無線終端和無線基站之間的無線鏈路的故 障的方法，包括從無線終端和無線基站中的至少其一獲取指示在無線終端和無 線基站之間的無線鏈路的狀態的統計信息；以及基於所獲取的統計信息從預先與多個統計信息相關聯的多個故 障中識別無線鏈路的故障。
全文摘要
根據本發明的一個方面，一種識別在無線終端和無線基站之間的無線鏈路的故障的通信裝置包括統計信息獲取單元，其被配置來從無線終端和無線基站至少其一獲取指示在無線終端和無線基站之間的無線鏈路的狀態的統計信息；和故障識別單元，其被配置來基於所獲取的統計信息從預先與多個統計信息相關聯的多個故障中識別無線鏈路的故障。
文檔編號H04L12/24GK101426215SQ20081017394
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月31日 優先權日2007年11月2日
發明者米山清二郎 申請人:株式會社東芝