CN1728667A - 为避免干扰的强制漫游 - Google Patents
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Abstract
在客户机可以接入多个接入点的无线网络中,客户机通常连接到接入点(AP)之一上,并且即使信号传输受损,仍然保持连接,而如果该客户机连接到多个AP中的另一个上,那么传输不会受到损害。公开一种检测干扰噪声水平,并且如果干扰噪声水平损害信号传输,那么迫使该客户机漫游到连接到另一AP的设备和方法。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信设备,具体地说涉及在计算机系统中使用的无线通信设备。更具体地说,本发明涉及通过避免干扰来优化性能。
背景技术
随着数据通信和个人通信系统的发展,对个人无线通信的需要正在快速扩大。过去几年内无线技术的发展和无线电话系统的增长率表现出对通过无线接入的与位置无关的通信的巨大市场需求。目前的许多无线网络体系结构主要是为无线通信和广域覆盖而设计和优化的。随着个人和便携式计算机,以及局域网的激增,预计数据服务和应用,例如文件服务器访问,客户机-服务器执行和电子邮件将需要对支持分布式计算的LAN环境的无线接入。通过利用与硬连线网络,例如LAN通信的移动设备,使用无线通信系统来传送数据通信量已变得普遍。未来,移动工作人员可在校园内的任何地方被连接,使生产率增大。例如,零售商和批发商店可使用具有移动数据终端的无线通信系统来跟踪存货和补充库存。运输行业可在大型的室外存储设施使用这样的系统来记录进出装载量的准确计数。在制造设施中,这样的系统可用于跟踪零件,成品和故障。由于数据通信量的可靠性将变得绝对必要,因此无线接入协议必须有效地适应干扰的极度动态性。
典型的无线通信系统包括由通常称为系统主干线(backbone)的电缆媒介互连的许多固定接入点(也称为基站)。与每个接入点相关联的是一个地理小区。小区是其中接入点具有足够的信号强度发射数据,并以可接受的错误率从移动设备,例如数据终端或电话机接收数据的地理区域。一般,接入点将沿着主干线布置,从而,来自每个接入点的组合小区区域覆盖提供某一建筑物或者场所的完全覆盖。就WLAN(无线LAN)来说,为了增大数据容量,小区中经常存在相当大的重叠。从而,在任何指定位置,用户一般可以访问几个不同的接入点。其原因在于网络的容量是接入点数目的函数。对于802.11b网络,一个接入点提供由许多用户共享的11Mbps。
具有WLAN能力的移动计算机被设计成在整个系统内从一个小区携带到另一小区。每个移动设备能够通过移动设备和该移动设备所注册的接入点之间的无线通信,与系统主干线通信。当移动设备从一个小区漫游到另一小区时,移动设备一般将从前一小区的接入点注销,并向与新小区相关联的接入点注册。
最近,称为IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)标准已被采用,并在行业中的计算机用户间获得了广泛接受。WLAN的IEEE802.11标准是一种在2400-2483.5MHz工业、科学和医疗(ISM)波段中工作的系统用标准。ISM波段全球可用,允许扩频系统的未经授权的操作。IEEE 802.11RF传输使用不同数据速率的多个信令方案(调制)在无线系统之间传送单个数据分组。最新的IEEE 802.11无线LAN把接近2.4GHz的一组频率用于直接序列扩频传输。
RF频谱是在许多不同服务类型/应用,包括军事、航空、广播和商业通信之间分配的有限带宽频谱。由于在射频(RF)频谱内可用的带宽非常有限,因此该媒介中的传输受到严格的政府管制。管制一般覆盖在无线网络中利用的发射器的类型和参数。这些管制覆盖发射器的调制方案、工作频率和发射功率,以便避免利用RF频谱的各种授权服务之间的干扰。
另一种新近采用的短程标准称为蓝牙标准。蓝牙标准是一种和IEEE 802.11标准一样,使用大量相同范围的频率用于其跳频扩频传输的低成本短程无线连接。蓝牙被认为是个人区域网络(PAN),因为它局限于30英尺的短程距离,并被设计成电缆替代技术。蓝牙替代以前连接个人计算机或其它客户机设备和诸如打印机、头戴式耳机和PDA之类的外围设备的电缆。
ISM波段(2.4GHz波段)为各种技术802.11b,蓝牙和其它设备,例如无绳电话机和微波炉之间的共享传输媒介创造条件。客户机设备具有与各个接入点关联的能力,但是将根据优先级顺序或第一响应进行选择。目前的选择关联哪个接入点的方法不考虑来自2.4GHz波段中的其它设备的噪声的不利影响。于是,客户机可能选择某一接入点,以致到客户机的传输路径遭受来自其它设备的干扰,而不是到另一接入点的没有干扰的无障碍路径。因此,本领域中极其需要允许无线LAN上的客户机能够与接入点关联,使干扰最小化的系统和方法。
发明内容
根据一个实施例,提供一种通过动态确定供关联的最佳接入点来避免无线局域网中的干扰,优化客户机系统的性能的方法和系统。无线局域网包括客户机能够与之关联,从而通过无线介质接入网络的多个接入点。接入点动态监视在与多个客户机的连接之间的干扰,并且动态维护标识目前与接入点关联的目前在范围内的客户机以及干扰噪声水平(noise level)的列表,其中如果干扰噪声的水平超过阈值水平,那么接入点指令客户机漫游到另一接入点。
在备选实施例中,提供一种通过监视客户机和接入点之间的连接上的干扰的水平;当噪声的水平超过阈值水平时,接入点随后开始编辑在范围以内的客户机的列表,使无线局域网中的干扰的影响最小化的方法。接入点向集中式服务器/数据库报告客户机的状态和信号质量,所述服务器/数据库根据整个网络(利用率,容量,噪声水平),确定重新分配哪些客户机,以使干扰最小化。根据来自服务器的响应,接入点请求某些客户机漫游到另一接入点。
在下面的详细说明中,本发明的上述以及另外的目的、特征和优点将变得明显。
附图说明
附加权利要求中陈述了被认为本发明特有的新特征。但是,结合附图,根据例证实施例的下述详细说明,将更好地理解发明本身,以及发明的优选使用模式,其它目的和优点,其中:
图1根据本发明的一个实施例,描述包括多个接入点、设备和外围设备的无线局域网(WLAN);
图2根据本发明的一个实施例,描述图1的接入点;
图3根据本发明的一个实施例,描述图1的客户机设备;
图4根据本发明的一个实施例,图解说明接入点中包含关于可用接入点的有关信息的表;
图5根据本发明的一个实施例,表示客户机关联接入点的方法的流程图;
图6根据本发明的一个实施例,表示客户机设备不断检查链路的信号质量的方法的流程图;
图7表示重新与具有较低噪声的接入点关联,以便改进性能的方法的流程图。
具体实施方式
现在参见附图,尤其是参见图1,图1中表示了典型的网络配置100。有线网络120(例如以太网,千兆位以太网等)与多个接入点102和106连接。接入点102和106的范围分别由虚线104和108表示。通过组合接入点102和106的无线网络,创建无线网络118,接入点102和106被分配给ISM(2.4GHz)波段内的不同信道或者频率范围。客户机110能够通过无线网络118与接入点102或接入点106连接,因为它分别在范围104和108内。此外,802.11协议允许接入点之间的无缝漫游,它允许客户机110不失去连接地从接入点102漫游到接入点106。
图1还表示通过另一无线协议(蓝牙)网络114与打印机116通信的手持设备112。此外,2.4GHz波段中的噪声122可产生自其它来源,例如微波,无绳电话等。ISM(2.4GHz)波段中的附加噪声或通信将不利地影响客户机110和接入点102之间的通信质量。但是,客户机110和接入点106之间的通信不受影响,因为噪声114和122本质上是短程的,不会到达客户机110和接入点106之间的路径。从而,对于客户机110来说,明智的是使用接入点106而不是接入点102。
图2图解说明接入点102和106的主要功能决。接入点200包括三个主要组件:主控制器202,无线LAN接口222和有线LAN接口212。主控制器202提供接入点的全面管理,而无线LAN接口222控制往来于无线网络的访问,有线LAN接口212提供往来于有线LAN的访问。主控制器202分别通过连接总线232和234与无线接口222和有线接口212连接。创建无线网络118的无线LAN接口222包括与TX FIFO 230和RX FIFO 228连接的微控制器226。FIFO与RF收发器224连接,RF收发器224与天线232连接,天线232产生构成网络118的信号。控制器226还与主控制器202中的接口流控制器206连接。接口流控制器206控制无线接口222和有线接口212之间的数据传送。主控制器202包括微处理器210,微处理器210从程序存储器208取出可执行代码,并且在数据传送期间,使用存储器204来保存数据。存储器204还包含表236,表236包含一部分干扰噪声检测机构,并且将在后面更详细地说明。只要说表236包含用于确定与接入点相关联的客户机之间的干扰电平的信息就够了。
接入点200还包含LAN接口212,LAN接口212与主干网120连接,并且包括物理层218,物理层218分别与TX FIFO 220和RXFIFO 216连接。FIFO与控制器或者媒体接入控制器214连接,媒体接入控制器214通过总线234经接口流控制器206与控制器202连接。
在一个优选实施例中,无线网络依照IEEE 802.11标准和IEEE802.11b子标准工作,它向无线连接系统提供对用于局域通信的一个或多个频带的使用。系统可遵守IEEE标准802.11“Direct SequenceSpread Spectrum Physical Layer Specification”。另一方面,可通过利用IEEE标准802.11“Frequency Hopping Spread Spectrum PhysicalLayer Specfication”或者以变化的调制和数据速率传送分组的各个部分的任意其它协议,应用该系统。该标准定义三种物理方法以及两种连网。这三种不同的物理层方法包括两种使用射频的方法和一种使用红外线的方法。这两种无线电物理层在2.4GHz频率范围中工作,一个使用跳频扩频(FHSS),另一个使用直接序列扩频(DSSS)。所述一种红外线物理层利用基带红外线工作。该标准中定义了1Mbps,2Mbps,5.5Mbps和11Mbps的空中数据速率。IEEE 802.11标准定义两种连网,一种是自组织连网,另一种是基础结构。自组织网络是完全由通过无线媒介,在彼此的互通信范围内的台站组成的网络。借助自组织连网,无线客户机相互通信,而不需要有线网络或接入点。基础结构包含向无线客户机提供对有线网络的访问的一个或多个接入点。优选实施例涉及使用射频频谱和基础结构网络配置的物理层方法。
802.11标准在范围方面局限于物理(PHY)层和媒体接入控制(MAC)网络层。PHY层直接对应于国际标准化组织在其7层开放式系统互连(OSI)网络模型中定义的最低层。MAC层对应于同一模型的第二层的下半层,同时逻辑链路控制(LLC)功能构成OSI层2的上半层。该标准实际上定义三种不同PHY层的选择,任意一个PHY层能够构成单一MAC层的基础。具体地说,该标准提供使用红外线来传送数据的基于光学的PHY,和利用(leverage)不同类型的频谱扩展无线通信的两个基于RF的PHY。同时,当被部署成蜂窝状结构时,基于RF的PHY可被用于覆盖相当大的区域,甚至覆盖整个校园。
图3图解说明客户机,例如为无线通信配置的膝上型计算机系统的例证表示。计算机300包括(但不限于)通过局部总线与存储器控制器核心芯片304连接的处理单元302。核心芯片304还与系统存储器306,以及PCI总线控制器308连接。系统总线310可以是几种总线结构中的任意一种,包括存储器总线,外围总线和使用各种总线结构中的任意一种的局部总线,不过图中被表示成PCI总线。举例来说(而不是限制性的),这样的总线结构包括工业标准结构(ISA)总线,微通道结构(MCA)总线,增强ISA(EISA)总线,视频电子标准协会(VESA)局部总线,和外设部件互连(PCI)总线。PCI总线控制器308与快速(flash)程序存储器316,DASD 312和键盘/鼠标314连接。
系统快速程序存储器316是诸如包含基本输入/输出系统(BIOS)的只读存储器(ROM)之类的非易失性存储器,基本输入/输出系统(BIOS)包含例如在引导期间,帮助在计算机300内的部件之间传递信息的基本例程。RAM 306一般包含处理单元302可立即访问和/或目前正由处理单元302操作的数据和/或程序模块。举例来说(而不是限制性的),程序模块包括操作系统(OS),应用程序,其它程序模块和程序数据。
计算机300中的DASD 312也可包括其它可拆卸的/不可拆卸的,易失性/非易失性计算机存储媒介。只是作为一个例子,图解说明了硬盘驱动器331,和对可拆卸的非易失性光盘,例如CD ROM或者其它光学媒介进行读写的光盘驱动器332。
通过输入装置,例如键盘314和一般称为触摸垫的集成指示装置(例如,指点杆或轨迹板),用户可把命令和信息输入计算机300。这些和其它输入装置被集成到机箱中,并且通常通过控制器304和308与处理单元302连接。LCD面板320(集成到盖子中)也通过诸如视频接口318之类的接口与系统总线310连接。
通过利用与一个或多个远程计算机的逻辑连接,计算机300可在连网环境中工作。远程计算机可以是另一个人计算机,服务器,路由器,网络PC,对等设备或者其它常见网络节点,并且一般包括上面关于计算机300说明的许多或全部部件。当用在WLAN连网环境中时,计算机300通过WLAN网络接口或者无线适配器322与WLAN118连接。WLAN适配器322与系统总线310连接。计算机300也可借助其它连接模块,例如调制解调器(未示出)通过有线LAN和/或因特网被连接。
与无线网络118连接的无线LAN适配器322包括与TX FIFO 328和RX FIFO 326连接的微控制器324。FIFO与RF收发器330连接,RF收发器330与天线334连接,天线334产生构成网络118的信号。控制器314还与PCI总线310连接。
图4图解说明保存在接入点200的存储器204(图2)中的干扰表236的细节。表236由在接入点200中运行的程序动态更新。表236包含与接入点相关联的每个客户机402的信息。每个客户机由名称或IP地址402识别。为每个客户机保存下述信息,以便精确测量连接的质量。对于每个客户机402,平均信号强度404,最小信号强度406,和最大信号强度408被动态更新。根据平均信号强度404和最小/最大信号强度406/408的数值范围,确定连接的干扰减小质量,导致对该客户机设置漫游标志410。接入点确定是否为平均信号质量的算法是一个具有允许对时间间隔进行优化的动态反馈的加权时间平均。很小的时间间隔导致大量的强制漫游,而大的时间间隔会导致不对噪声事件起反应。数字1-10代表信号强度的数值的范围,1为最低,10为最高。该数值范围只是例子,不应被理解为对本发明的范围的限制。
图5是在与接入点关联的期间,客户机设备使用的流程图。该流程始于500,客户机进入502,在502,客户机主动或被动扫描范围内的接入点。在找到可用接入点之后,客户机110(图1)进入504,在504,客户机检查该可用接入点是否在允许的接入点的优选列表中。优选列表以表格(未示出)的形式被保存在客户机中。在506,客户机随后对照优选列表检查范围内的接入点之间的匹配。如果没有识别出任何匹配,那么客户机重新开始502中的扫描。如果存在匹配,那么随后在508,客户机与优选列表上最高的可用接入点相关联。
图6由接入点200执行,并被用于更新接入点存储器204中的表236。该流程始于600,随后进入602,在602,对于每个关联的接入点,用信号质量参数更新表236。具体地说,平均信号强度被计算并保存在列404中(图4)。平均信号强度以可设置的时间间隔为基础,所述时间间隔是系统管理员设置的参数,并且一般以分钟为单位。最小信号强度是在该时间间隔中,接入点报告的最小信号强度,并被保存在列406中,最大信号强度被保存在列408中。在604中,下一步骤是确定信号质量是否可接受。这是通过能够根据应用被调整的算法来处理的。在优选实施例中,算法检查长期(几分钟)平均信号强度404与报告的最小和最大值406/408之间的扩展。如果存在相当大的扩展,指示存在干扰,在步骤608为该客户机设置漫游标志410。
在表236中,保存信号强度的归一化值,10是最高值,1是最低值。如果在一种情况下,客户机的AP具有为4和6的最小/最大值,在另一情况下具有为3和5的最小/最大值,那么最小值和最大值之间理应是2Δ的扩展。如果对于另一客户机,它记录为3和8的值,那么为5的扩展会指示较大的扩展,并且可能受到干扰的影响。在步骤610,如果漫游标志410被设置,那么向客户机发送尝试重新关联的请求。对与接入点200相关联的所有客户机1-n重复该流程。
另一实施例可以低于某一阈值的最小和最大信号强度408的平均信号强度404或者最小信号强度406为基础。
在表236中,保存信号强度的归一化值,10是最高值,1是最低值。接入点能够借助如前所述的各种算法确定平均信号强度404。强制漫游的策略可以是每当平均信号强度低于某一阈值,例如4时,或者如果最小信号强度406低于某一阈值,例如5,那么客户机应漫游。这是强制客户机进入漫游模式的一种备选方法。
在另一实施例中,最小信号强度406必须在最大信号强度408的一定百分比范围之内,或者必须在平均信号强度404之内。
在另一实施例中,可根据时间和百分比时间确定信号强度不在可接受的范围内。或者可使用数值和时间的组合。
如果检测到几个客户机之间的参数相似的模式,那么噪声被认为是问题,并采取动作。
图7的流程在客户机上被执行。该流程开始于700,并进入702,在后台环中客户机检查是否已从接入点收到漫游请求。在不存在请求的情况下,流程返回702。如果收到了请求,那么流程进入704,它启动后台扫描,以便找出范围内的接入点和相关信号质量。在步骤706,客户机确定在范围内是否有在具有可接受信号水平的优选列表上的接入点。如果在范围内不存在任何其它接入点,那么漫游请求被忽略,流程返回702。如果可接受的接入点在范围内,那么流程转移到708,客户机重新关联一个新的接入点。客户机选择在具有可接受信号质量的优选列表上最高的接入点。客户机可使用这里陈述的接入点使用的任意技术来评估信号质量。
当从客户机收到信号时,接入点检查每个客户机的信号强度。客户机正在向接入点传送数据,根据输入信号的幅度,接入点确定来自客户机的信号强度。当被保存在表236中时,信号强度的值被归一化。
在表236中,保存信号强度的归一化值,10是最高值,1是最低值。如果在一种情况下,客户机的AP具有为4和6的最小/最大值,在另一情况下具有为3和5的最小/最大值,那么最小值和最大值之间理应是2Δ的扩展。如果对于另一客户机,它记录为3和8的值,那么为5的扩展会指示较大的扩展,并且可能受到干扰的影响。
客户机可实现类似的方案,在所述方案中,它跟踪从接入点到该客户机的信号强度。收集的数据会类似于表236中的一行,因为不同于具有多个客户机的接入点,客户机只与单个接入点关联。信号强度的归一化值被保存,10是最高值,1是最低值。如果在一种情况下,AP的该客户机具有为3和5的最小/最大值,得到为4的平均值,它低于为4的漫游阈值,或者如果最小信号强度下降到2,它低于最小值阈值,那么客户机相对于另一接入点开始漫游。
虽然根据本发明的一些优选实施例详细说明了本发明,不过本领域的技术人员可实现其中的许多修改和变化。因此,附加的权利要求意图覆盖落入本发明的精神和范围内的所有这样的修改和变化。
Claims (20)
1、一种方法,包括:
确定与接入点关联的至少一个连接上的干扰噪声水平;和
使利用所述至少一个连接的客户机转换到另一接入点。
2、按照权利要求1所述的方法,其中确定干扰还包括提供其中保存预定参数的表;和
利用所述预定参数来检测对信号传输有害的干扰噪声水平。
3、按照权利要求2所述的方法,其中预定参数包括信号强度。
4、按照权利要求3所述的方法,其中信号强度被分成平均信号强度,最小信号强度和最大信号强度。
5、按照权利要求4所述的方法,其中如果最小信号强度和最大信号强度的平均值超过预定阈值,那么干扰噪声水平是有害的。
6、按照权利要求4所述的方法,其中如果最小信号强度低于预定阈值,那么干扰噪声水平是有害的。
7、按照权利要求4所述的方法,其中如果最小信号强度低于所述最大信号强度的预定百分比,那么干扰噪声水平是有害的。
8、按照权利要求1所述的方法,其中通过测量与所述至少一个连接相关的信号的强度,确定干扰噪声水平。
9、一种方法,包括:
监视与无线网络中的至少一个接入点相关联的至少一个连接的信号质量;和
评估信号质量,从而检测所述连接何时受到干扰噪声水平的不利影响。
10、按照权利要求9所述的方法,还包括产生漫游指令。
11、按照权利要求9所述的方法,还包括向利用所述至少一个连接与接入点通信的客户机转发漫游指令。
12、按照权利要求9所述的方法,还包括如果评估指示信号质量的恶化,那么设置寄存器中的一位(标志)。
13、一种程序产品,包括:
记录计算机程序的媒介,所述计算机程序包括监视与无线网络中的至少一个接入点相关联的至少一个连接的信号质量的第一组指令;和
评估信号质量,从而检测所述连接何时受到干扰噪声水平的不利影响的第二组指令。
14、按照权利要求13所述的程序产品,还包括产生漫游消息的第三组指令。
15、按照权利要求13或14所述的程序产品,还包括设置寄存器中的一位(标志)的第四组指令。
16、按照权利要求15所述的方法,其中只有当连接受到干扰噪声水平的不利影响时,才设置所述位。
17、按照权利要求14所述的方法,还包括向利用所述至少一个连接与至少一个接入点通信的客户机转发漫游消息的第五组指令。
18、一种系统,包括:
包括与无线接口适配器和有线接口适配器耦接的控制器的接入点(AP),所述控制器包括具有保存与到所述接入点的连接相关的参数的表的存储器,和执行访问所述表并使用记录的信息来确定受到干扰噪声水平不利影响的连接的第一程序的处理器。
19、按照权利要求18所述的系统,还包括在所述处理器上执行的,如果干扰噪声水平超过预定阈值,那么设置寄存器中的一位的第二程序。
20、按照权利要求19或20所述的系统,还包括在所述处理器上执行的,响应设置的所述位,产生漫游消息,并将漫游消息转发给利用该连接与所述接入点通信的客户机的第三程序。
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