DE202005021141U1

DE202005021141U1 - Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten, der auf beobachtete Ausbreitungsmerkmale von Signalen in drahtlosen Netzwerk-Infrastrukturen reagiert.

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Publication number: DE202005021141U1
Application number: DE202005021141U
Authority: DE
Original assignee: Airespace Inc
Current assignee: Airespace Inc
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2015-03-01
Also published as: EP1733247A2; EP1733247B1; EP1733247A4; CA2558442A1; US20050195109A1; WO2005091905A3; WO2005091905A2; US7205938B2

Abstract

Vorrichtung, welche die Lokalisierung eines drahtlosen Knotens in einer Funkfrequenzumgebung erleichtert, mit
einem Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten, das dahingehend betriebsfähig ist, dass es die Position eines drahtlosen Knotens auf der Grundlage von Attributen des von dem drahtlosen Knoten übertragenen und von einer Vielzahl von an bekannten Positionen angeordneten Funk-Transceivern erkannten Signals berechnet; wobei das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten wenigstens einen Parameter aufweist, der an der Berechnung der Position des drahtlosen Knotens beteiligt ist;
Mittel zum Überwachen der Attribute von zwischen der Vielzahl von Funk-Transceivern übertragenen Signalen; und
Mittel zum dynamischen Anpassen des wenigstens einen Parameters in dem Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten auf der Grundlage von beobachteten Attributen der zwischen der Vielzahl von Funk-Transceivern übertragenen Signale.

Description

COPYRIGHT-HINWEIS
Ein Teil der Offenbarung in diesem Patentdokument enthält Material, das durch das Urheberrecht geschützt ist. Der Inhaber des Urheberrechts hat keine Einwände dagegen, dass die Patentschrift oder die Patentoffenbarung, wie sie in der Patentakte oder den Aufzeichnungen des US-amerikanischen Patent- und Markenamts erscheinen, von irgendjemandem als Faksimile reproduziert wird, behält sich aber ansonsten jegliches Urheberrecht vor.
QUERVERWEISE AUF MIT DIESER ANMELDUNG IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung verweist auf die folgenden, sich in Gemeinschaftsbesitz befindenden US-Patentanmeldungen und/oder -Patente, die für alle Zwecke per Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in dieses Dokument aufgenommen wurden:

US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/155,938 im Namen von Patrice R. Calhoun, Robert B. O'Hara, Jr. und Robert J. Friday mit dem Titel "Method and System for Hierarchical Processing of Protocol Information in a Wireless LAN" (Verfahren und System für die hierarchische Verarbeitung von Protokollinformationen in einem drahtlosen LAN);
US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/183,704 , eingereicht am 25. Juni 2005, mit dem Titel "Method and System for Dynamically Assigning Channels Across Multiple Radios in a Wireless LAN" (Verfahren und System zum dynamischen Zuweisen von Kanälen über mehrere Funkvorrichtungen in einem drahtlosen LAN); und
US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/407,357 im Namen von Patrice R. Calhoun, Robert B. O'Hara, Jr. und Robert J. Friday mit dem Titel "Method and System for Hierarchical Processing of Protocol Information in a Wireless LAN" (Verfahren und System für die hierarchische Verarbeitung von Protokollinformationen in einem drahtlosen LAN);
US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/407,370 im Namen von Patrice R. Calhoun, Robert B. O'Hara, Jr. und David A. Frascone mit dem Titel "Wireless Network System Including Integrated Rogue Access Point Detection" (Drahtloses Netzwerksystem mit integrierter Erkennung von Rogue Access Points); und
US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/447,735 im Namen von Robert B. O'Hara, Jr., Robert J. Friday, Patrice R. Calhoun und Paul F. Dietrich, eingereicht am 29. Mai 2003, mit dem Titel "Wireless Network Infrastructure including Wireless Discovery and Communication Mechanism" (Drahtlose Netzwerk-Infrastruktur mit drahtlosem Entdeckungs- und Kommunikationsmechanismus).

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Lokalisierung von drahtlosen Knoten in drahtlosen Netzwerkumgebungen und insbesondere einen Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten, der auf beobachtete Ausbreitungsmerkmale von Signalen reagiert, die mit den Komponenten einer drahtlosen Netzwerk-Infrastruktur verbunden sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Verwendung von Funksignalen zum Schätzen der Position einer drahtlosen Vorrichtung bzw. eines drahtlosen Knotens ist bekannt. So erhält beispielsweise ein GPS-Empfänger (Global Positioning System) Positionsinformationen durch Triangulieren seiner Position im Verhältnis zu vier Satelliten, die Funksignale übertragen. Der GPS-Empfänger schätzt den Abstand zwischen den einzelnen Satelliten auf der Grundlage der Zeit, welche die Funksignale benötigen, um von dem Satelliten bis zum Empfänger zu gelangen. Die Signallaufzeit wird beurteilt, indem die Zeitverschiebung bestimmt wird, die zum Synchronisieren des vom Satelliten übertragenen Pseudozufallssignals und des am GPS-Empfänger empfangenen Signals erforderlich ist. Obwohl für eine Triangulation nur die Entfernungsmessung von drei Punkten aus erforderlich ist, wird zur Fehlerkorrektur eine zusätzliche Entfernungsmessung von einem vierten Satelliten aus verwendet.
Der Abstand zwischen einem drahtlosen Sender und einem Empfänger kann auch auf der Grundlage der Stärke des empfangenen Signals oder, noch genauer, der beobachteten Dämpfung des Funksignals, geschätzt werden. Die Signaldämpfung ist die Abschwächung eines Signals auf seinem Weg aufgrund verschiedener Faktoren wie Gelände, Hindernisse und Umweltbedingungen. Allgemein gesagt schwächt sich die Größe oder Leistung eines Funksignals auf seinem Weg von seiner Quelle weg ab. Die Dämpfung, der eine elektromagnetische Welle auf dem Weg zwischen einem Sender und einem Empfänger unterliegt, wird als Streckendämpfung bezeichnet. Die Streckendämpfung kann durch viele Effekte wie Freiraumdämpfung, Brechung, Reflexion, Antennenkopplungsverlust und Absorption verursacht werden.
Die Streckendämpfung wird mathematisch als Streckendämpfungsmodell beschrieben, das einen Exponenten für die Streckendämpfung umfasst, bei dem es sich um einen Parameter handelt, der die Dämpfung eines Funksignals über einen Einheitsabstand definiert. Demgemäß kann das Streckendämpfungsmodell verwendet werden, um eine Schätzung des Abstands zwischen einem Funksender und -empfänger anhand der Leistung vorzunehmen, mit der das Signal übertragen wurde, und der Leistung, mit der das Signal empfangen wurde. Komplexere Streckendämpfungsmodelle können zusätzliche Parameter wie beispielsweise Wanddämpfungsexponenten umfassen, welche die Dämpfung von Funksignalen beschreiben, die sich durch Wände und andere physische Hindernisse hindurch ausbreiten.
Bei Mechanismen zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten nach dem Stand der Technik handelt es sich bei den Exponenten für die Streckendämpfung um statisch definierte Werte. Im Allgemeinen handelt es sich bei Exponenten für die Streckendämpfung um Werte, die von heuristischen Auswertungen der Streckendämpfung abgeleitet sind, die typischerweise in einer generischen, simulierten Testumgebung durchgeführt werden. Bei den Werten der statischen Exponenten für die Streckendämpfung, die zum Schätzen des Abstands verwendet werden, handelt es sich um eine mittlere beobachtete Streckendämpfung, und sie stellen im Wesentlichen einen Kompromiss dar, da sich die Streckendämpfung mit den statischen und dynamischen Elementen eines physischen Raums ändert. Dies bedeutet, dass die tatsächliche Streckendämpfung sich mit den Attributen eines physischen Raums, wie beispielsweise der Anzahl und Position von Wänden, Türen und Fenstern ändert. Während es möglich ist, Exponenten für die Streckendämpfung für einen bestimmten physischen Raum zu berechnen, in dem ein Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten installiert ist, erfordert dies im Allgemeinen teure Standortvermessungen und Analysen. Außerdem handelt es sich selbst bei diesen Exponenten für die Streckendämpfung um statische Werte. Exponenten für die Streckendämpfung ändern sich in Abhängigkeit von der Position von drahtlosen Knoten sowie von Änderungen an den Attributen des physischen Raums, wie beispielsweise neue oder entfernte Wände, Raumteiler, Fenster, Türen und sogar Pflanzen. Außerdem ändert sich die tatsächliche Streckendämpfung auch in Abhängigkeit von der Position anderer physischer Objekte, die sich oft ändert, wie beispielsweise Menschen, Geräte usw. sowie von der Tatsache, ob Türen oder Fenster geöffnet oder geschlossen sind. Die Differenz zwischen der tatsächlichen Streckendämpfung und den statisch definierten Exponenten für die Streckendämpfung, die zum Schätzen des Abstands verwendet werden, beeinträchtigt die Genauigkeit von Mechanismen zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten.
Unter Berücksichtigung der vorgenannten Aspekte besteht beim Stand der Technik Bedarf an einem Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten, der Änderungen in einer umgebenden physischen Umgebung in Betracht zieht, welche die Ausbreitung von Funksignalen beeinflussen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erfüllen diesen Bedarf im Wesentlichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Vorrichtungen und Systeme bereit, die auf einen Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten gerichtet sind, der sich dynamisch an Änderungen einer umgebenden physischen Umgebung anpasst, welche die Ausbreitung von Funksignalen beeinflussen. Der Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten beurteilt Funksignale von Sendern, die mit einer Infrastruktur zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten verbunden sind, um einen oder mehrere Parameter anzupassen, die zum Schätzen der Position eines drahtlosen Knotens verwendet werden. In einer Implementierung werden die Exponenten für die Streckendämpfung auf der Grundlage der Signale neu berechnet, die zwischen Infrastruktur-Funk-Transceivern übertragen werden. Diese Exponenten für die Streckendämpfung werden in einer Implementierung verwendet, um den Abstand zwischen einem drahtlosen Knoten und einem bestimmten Infrastruktur-Funk-Transceiver zu berechnen und schließlich die Position des drahtlosen Knotens auf der Grundlage einer Triangulation zu bestimmen. In einer Implementierung werden Exponenten für die Streckendämpfung auf Anforderung auf der Grundlage der Signale berechnet, die zwischen Infrastruktur-Funkvorrichtungen beobachtet werden, die den drahtlosen Knoten erkennen, dessen Position geschätzt werden soll. Des Weiteren werden in den unten beschriebenen Implementierungen Exponenten für die Streckendämpfung für jeden Funk-Transceiver berechnet, der zum Schätzen der Position des drahtlosen Knotens verwendet wird, im Gegensatz zur Verwendung eines einzelnen Exponenten für die Streckendämpfung mit oder ohne Kenntnis der Position des drahtlosen Knotens. Wie weiter unten ausführlicher dargelegt wird, kann der Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten in drahtlose Netzwerkumgebungen integriert werden, wie beispielsweise in Netzwerke gemäß 802.11, um die Position von mobilen Stationen, Rogue Access Points und anderen drahtlosen Knoten zu schätzen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schemadiagramm, das einen Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten gemäß einer Implementierung der vorliegenden Erfindung umfasst.
2A und 2B sind Ablaufdiagramme, die Verfahren veranschaulichen, die auf die Lokalisierung eines drahtlosen Knotens gerichtet sind.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren darstellt, das auf die Auswahl von Funk-Transceivern zur Verwendung bei der Lokalisierung eines bestimmten drahtlosen Knotens gerichtet ist.
4 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das ein drahtloses Netzwerksystem gemäß einer Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist ein a funktionelles Blockdiagramm, das die Funktionalität eines zentralen Steuerelements zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten in dem drahtlosen Netzwerksystem von 4 hervorhebt.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS BZW. DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
A. Allgemeine Funktionsweise der Lokalisierung von drahtlosen Knoten
1 veranschaulicht die grundlegenden Funktionsprinzipien des Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten gemäß einer Implementierung der vorliegenden Erfindung. Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten ein Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 und eine Vielzahl von Infrastruktur-Funk-Transceivern 58, die in einem physischen Raum angeordnet sind. Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass das in 1 abgebildete System ein einfaches Beispiel für die grundlegenden Komponenten der Erfindung darstellt und hauptsächlich didaktischen Zwecken dient. Wie weiter unten noch ausführlicher erörtert wird, kann die im Allgemeinen durch die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 und das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 bezeichnete Funktionalität in eine Vielzahl von Systemen integriert werden, wie beispielsweise drahtlose Systeme, die speziell für die Lokalisierung von drahtlosen Knoten gedacht sind, oder in WLANs oder in andere drahtlose Netzwerksysteme.
Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 umfassen im Allgemeinen wenigstens eine Antenne, eine Funksende-/-empfangseinheit sowie Steuerlogik (beispielsweise eine Steuereinheit gemäß 802.11), um das Übertragen und Empfangen von Funksignalen gemäß einem Protokoll für die drahtlose Kommunikation zu steuern. Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 sind dahingehend betriebsfähig, dass sie drahtlose oder Funkfrequenzsignale gemäß einem Protokoll für die drahtlose Kommunikation, wie beispielsweise dem WLAN-Protokoll gemäß IEEE 802.11, übertragen und empfangen können. Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 sind außerdem dahingehend betriebsfähig, dass sie die Stärke von empfangenen Funkfrequenzsignalen, wie beispielsweise den von dem drahtlosen Knoten 56 und anderen Funk-Transceivern übertragenen Signalen 57, erkennen und die Daten zur erkannten Signalstärke für entsprechende drahtlose Knoten dem Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 bereitstellen können. In einer Implementierung können Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 auf einem aus einer Vielzahl von Kanälen in einem bestimmten Frequenzband ausgewählten Kanal betrieben werden. In einer weiteren Implementierung können Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 außerdem in mehr als einem Frequenzband betrieben werden. So können Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 beispielsweise so konfiguriert sein, dass sie entweder in dem 5 GHz-Band gemäß dem Protokoll 802.11a oder in dem 2,4 GHz-Band gemäß dem Protokoll 802.11b/g betrieben werden können. In einer Implementierung können Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 so konfiguriert sein, dass sie die Informationen zur Signalstärke sammeln und die gesammelten Daten als Reaktion auf SNMP- oder andere Anforderungen des Moduls zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 übertragen.
Wie in diesem Dokument beschrieben wird, verwendet die Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten zwischen den Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 übertragene Signale, um einen oder mehrere Parameter, wie Exponenten für die Streckendämpfung, die zum Schätzen der Position eines gewünschten drahtlosen Knotens verwendet werden, dynamisch zu aktualisieren. In einer Implementierung können Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 so konfiguriert werden, dass sie drahtlose Rahmen in regelmäßigen Intervallen auf einem bis zu einer Vielzahl von Betriebskanälen innerhalb eines bestimmten Frequenzbands übertragen, damit alle übrigen Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 die Signale erkennen können. Die US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/447,735 offenbart die Übertragung von Rahmen zur Erkennung durch benachbarte WLAN-Transceiver. In einer weiteren Implementierung übertragen Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 Rahmen auf Anforderung, als Reaktion auf einen Befehl, der von dem Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 abgesetzt wurde.
Die Identifikation von drahtlosen Knoten hängt von dem Protokoll für die drahtlose Kommunikation ab. Bei WLAN-Umgebungen gemäß 802.11 können drahtlose Knoten auf der Grundlage der MAC-Adresse identifiziert werden. Außerdem kann es sich bei den drahtlosen Knoten um berechtigte mobile Stationen, wie ferne Client-Elemente 16, 18 (siehe 4), sowie um unberechtigte Systeme (beispielsweise Rogue Access Points und/oder unberechtigte mobile Stationen) sowie um berechtigte Access Points handeln, für die keine Positionsinformationen bekannt sind. In anderen Implementierungen können drahtlose Knoten auf der Grundlage einer eindeutigen Eigenschaft des Funkfrequenzsignals, wie beispielsweise eines bestimmten Frequenzkanals oder eines eindeutigen Signalmusters und dergleichen, identifiziert werden. So kann die Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten beispielsweise eingesetzt werden, um eine erkannte Störungsquelle zu lokalisieren, wie beispielsweise eine nicht 802.11-konforme Vorrichtung.
In einer Implementierung sind die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 außerdem dahingehend betriebsfähig, dass sie gemäß einem Protokoll für die drahtlose Kommunikation mit einer oder mehreren mobilen Stationen, wie beispielsweise dem drahtlosen Knoten 56, kommunizieren können. So handelt es sich beispielsweise in einer Implementierung bei dem Funk-Transceiver 58 um einen Access Point oder eine andere WLAN-Komponente. In einer Implementierung ist der Funk-Transceiver 58 betriebsmäßig mit einem LAN (Local Area Network, lokales Netzwerk), einem WAN (Wide Area Network, Weitverkehrsnetz) oder einem anderen drahtgebundenen Netzwerk verbunden, um den Datenverkehr zwischen mobilen Stationen und dem drahtgebundenen Netzwerk zu überbrücken. Wie unten noch ausführlicher erörtert wird, kann es sich bei dem Funk-Transceiver 58 auch um ein Zugriffselement oder um einen Light-Weight-Access Point in einem drahtlosen Netzwerk mit hierarchischer Verarbeitung von Protokollinformationen handeln. Die US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/155,938 , die weiter oben per Bezugnahme in die Anmeldung aufgenommen wurde, offenbart Light-Weight-Access Points in Verbindung mit der hierarchischen Verarbeitung von drahtlosen Protokollinformationen. In einer Implementierung implementiert der Funk-Transceiver 58 die Protokolle gemäß 802.11 (wobei 802.11, wie es in diesem Dokument verwendet wird, allgemein den Standard IEEE 802.11 für drahtlose LANs sowie alle Ergänzungen hierzu bezeichnet). Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit jedem geeigneten, auf Funkfrequenzen basierenden, drahtlosen Netzwerk oder Kommunikationsprotokoll verwendet werden.
In einer Implementierung nutzen Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 die auf eifern Schnittstellenadapter für ein drahtloses Netzwerk befindliche Funktionalität zur Erkennung der Signalstärke. So definiert beispielsweise der Standard IEEE 802.11 einen Mechanismus, mit dem Funkfrequenzenergie durch die Schaltung (beispielsweise den Chipsatz) auf einem Adapter oder einer Schnittstellenkarte für ein drahtloses Netzwerk gemessen wird. Im Protokoll gemäß IEEE 802.11 ist ein optionaler Parameter angegeben, der RSSI (Indikator für die Empfangssignalstärke). Bei diesem Parameter handelt es sich um eine von der Bitübertragungsschicht durchgeführte Messung der Energie, die an der zum Empfang des aktuellen Pakets oder Rahmens verwendeten Antenne beobachtet wird. Der RSSI wird zwischen dem Anfang des SFD (Start Frame Delimiter) und dem Ende der PLCP-HEC (Header-Fehlerprüfung) gemessen. Bei diesem numerischen Wert handelt es sich um eine Ganzzahl in einem zulässigen Bereich von 0-255 (ein 1-Byte-Wert). Üblicherweise haben sich die Anbieter von Chipsätzen gemäß 802.11 dazu entschlossen, nicht tatsächlich 256 unterschiedliche Signalpegel zu messen. Demgemäß hat ein 802.11-konformer Adapter jedes Anbieters einen spezifischen maximalen RSSI-Wert ("RSSI_Max"). Daher liegt der Funkfrequenz-Energiepegel, der von dem Adapter für ein drahtloses Netzwerk eines bestimmten Anbieters gemeldet wird, im Bereich zwischen 0 und RSSI_Max. Das Auflösen eines bestimmten, von dem Chipsatz eines bestimmten Anbieters gemeldeten RSSI-Werts in einen tatsächlichen Leistungswert (dBm) kann durch Bezugnahme auf eine Konvertierungstabelle erfolgen. Außerdem melden einige Chipsätze für drahtlose Netzwerke die Empfangssignalstärke tatsächlich in der Einheit dBm anstatt anhand des RSSI oder zusätzlich zu diesem. Andere Attribute des Signals können ebenfalls in Kombination mit der Empfangssignalstärke oder als Alternative hierzu verwendet werden. So kann beispielsweise das erkannte Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) während des Paketempfangs verwendet werden, um die Sendeleistung des Overlay-Signals zu bestimmen. Wiederum weisen viele Chipsätze die Funktionalität und die entsprechenden APIs auf, um eine Bestimmung von SNRs zu erlauben, die mit von anderen Transceivern 58 und/oder dem drahtlosen Knoten 56 empfangenen Paketen verbunden sind.
In einer Implementierung sammelt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 von Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 empfangene Signalstärkendaten und verwaltet die Signalstärkendsten in Verbindung mit einer Kennung für den drahtlosen Knoten und einer Kennung für den Infrastruktur-Funk-Transceiver 58, der die Signalstärkendsten bereitgestellt hat. In einer Implementierung ist das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 außerdem so konfiguriert, dass es auf der Grundlage der Kennung für den drahtlosen Knoten zwischen von Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 empfangenen Signalen und von anderen drahtlosen Knoten empfangenen Signalen unterscheidet. In einer Implementierung verwaltet das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 eine Vielzahl von Datenstrukturen zum Speichern von Informationen zur Signalstärke. So wird beispielsweise eine Datenstruktur zum Speichern der Signalstärke von Signalen verwendet, die zwischen Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 übertragen werden. In einer Implementierung speichert das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 diese Signalstärkendsten in einer N × N-Matrix, wobei N die Anzahl der Infrastruktur-Funk-Transceiver angibt. Die Spalteneinträge entsprechen dem übertragenden Transceiver, während die Zeileneinträge dem empfangenden Transceiver entsprechen oder umgekehrt. Verschiedene Einträge in dieser Matrix können Nullwerte sein, weil unter Umständen nicht alle Funk-Transceiver einander erkennen können und in den meisten Installationen dazu vermutlich nicht in der Lage sein werden. Es sei jedoch angemerkt, dass Hardware-Änderungen zwischen den Funk-Transceivern 58 zu Bedingungen führen können, in denen ein Funk-Transceiver die Signale eines zweiten Funk-Transceivers erkennt, dies aber umgekehrt nicht zutrifft. In einer Implementierung passt sich der Software-Algorithmus an diese Möglichkeit an, indem er die Signalstärkenwerte in beiden Richtungen zwischen zwei bestimmten Funk-Transceiver prüft und indem er die Signalstärkenwerte ungleich null für beide Richtungen bei der Berechnung des entsprechenden Exponenten für die Streckendämpfung verwendet. In einer Implementierung verwaltet das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 Signalstärkendsten für alle übrigen drahtlosen Knoten in Tabellen oder anderen geeigneten Datenstrukturen. In einer Implementierung verwaltet das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 für jeden Funk-Transceiver 58 eine eigene Tabelle, die wenigstens zwei Felder enthält: 1) eine Kennung für den drahtlosen Knoten und 2) die erkannte Signalstärke. Zusätzliche Felder können außerdem einen Zeitstempel umfassen, der den Zeitpunkt angibt, an dem der Funk-Transceiver 58 das Signal empfangen hat. Wenn der den Tabellen für drahtlose Knoten zugewiesene Speicherplatz erschöpft ist, wird in einer Implementierung entsprechend der Angabe durch den Zeitstempel der am längsten nicht mehr verwendete/aktualisierte Eintrag überschrieben. In einer Implementierung filtert das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 die von den Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 empfangenen Signalstärkendsten anhand einer Liste von Kennungen für die drahtlosen Knoten, um die geeignete zu aktualisierende Datenstruktur ausfindig zu machen. Die Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass eine Vielzahl von Datenstrukturen jenseits von Matrizen und Tabellen verwendet werden kann.
Wie bereits oben erörtert, werden die Signalstärken in einer Implementierung jeweils rahmenweise erkannt. Demgemäß können in einem Ausführungsbeispiel die von dem Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 verwalteten Signalstärkendsten aktualisiert werden, sowie die Rahmen/Pakete empfangen werden. In einer Implementierung wird der jüngste Wert für die Signalstärke verwendet, um im We sentlichen den alten Wert zu überschreiben. In anderen Implementierungen kann jedoch ein Mittelwert, ein gleitender Mittelwert oder ein gewichteter gleitender Mittelwert verwendet werden, wenn aufeinander folgende drahtlose Rahmen, die einem bestimmten drahtlosen Knoten entsprechen, innerhalb eines Schwellenwert-Zeitintervalls angetroffen werden (zum Beispiel üblicherweise als Ergebnis einer Datenstrom-Übertragung). In einer solchen Situation kann der Zeitstempel dem Zeitpunkt des letzten Pakets bzw. Rahmens entsprechen. Während zudem Funk-Transceiver 58 in der Regel beim Betrieb als Access Points auf verschiedenen Kanälen betrieben werden, übertragen mobile Stationen zu unterschiedlichen Zeitpunkten (beispielsweise beim Übertragen von Probe Requests, um Access Points zu finden) drahtlose Rahmen auf allen verfügbaren Betriebskanälen. Damit wird sichergestellt, dass eine Vielzahl von Funk-Transceivern 58 die mobile Station erkennen. In einigen Implementierungen können ein oder mehrere Infrastruktur-Funk-Transceiver 58, die im Verhältnis zu einem Funk-Transceiver 58 benachbart sind, der einen bestimmten drahtlosen Knoten erkannt hat, angewiesen werden, auf einen bestimmten Betriebskanal umzuschalten, um für Signale empfangsbereit zu sein, die von der mobilen Station übertragen werden. Noch weiterhin können die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58, wie weiter unten noch erörtert wird, so angesteuert werden, dass sie insbesondere Rahmen auf einem bestimmten Kanal zu dem Zweck übertragen, die von dem Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 verwalteten Signalstärkendaten zu aktualisieren.
Zudem verwaltet das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 außerdem Positionsinformationen für die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58. In einer Implementierung kann beispielsweise ein Netzwerkadministrator auf eine Konfigurationsschnittstelle zugreifen und das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 mit den Positionskoordinaten der Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 konfigurieren, nachdem sie an einer bestimmten physischen Position installiert worden sind. Bei den Positionskoordinaten kann es sich um zweidimensionale x- und y-Koordinaten handeln, welche die Position in einer horizontalen Ebene definieren. Bei den Positionskoordinaten kann es sich auch um dreidimensionale x-, y- und z-Koordinaten handeln. Es können auch andere Koordinatensysteme wie Kugelkoordinaten oder Zylinderkoordinaten verwendet werden. Zusätzlich können die Werte der Koordinaten entweder global sein (das heißt geographische Länge und Breite) oder relativ zu einem willkürlich definierten Ursprung ausgedrückt werden. In einer weiteren Implementierung können die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 GPS-Empfänger umfas sen, um dem Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 automatisch Positionsinformationen bereitzustellen. In einer Implementierung können Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 so konfiguriert sein, dass sie die Positionskoordinaten als Teil ihres Initialisierungs- oder Startprozesses an das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 übertragen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Netzwerkadministrator manuell eine Abstandsmatrix konfigurieren, die anstelle von Positionskoordinaten die jeweiligen Abstände zwischen allen Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 enthält.
2 veranschaulicht den Ablauf eines Gesamtprozesses, der auf das Lokalisieren eines drahtlosen Knotens gemäß einer Implementierung der vorliegenden Erfindung gerichtet ist. Die Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten kann auf Anforderung ausgelöst werden, beispielsweise als Reaktion auf einen Befehl, der von einem Netzwerkadministrator unter Verwendung einer Steuerschnittstelle abgesetzt wurde, um eine mobile Station zu lokalisieren, die durch eine MAC-Adresse oder eine andere geeignete Kennung identifiziert wird. Ein Netzwerkadministrator kann außerdem, gemäß 802.11, die Authentifizierung eines Benutzers rückgängig machen, um den Client zu veranlassen, verschiedene Access Points auf verschiedenen Kanälen zu prüfen, wodurch den Infrastruktur-Funk-Transceivern der RSSI bereitgestellt wird. Das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 kann auch automatisch als Reaktion auf die Erkennung eines Rogue Access Points ausgelöst werden. Die US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/407,370 , die weiter oben per Bezugnahme in dieses Dokument aufgenommen wurde, offenbart die Erkennung von Rogue Access Points in einem drahtlosen Netzwerksystem. Das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 kann auch so konfiguriert werden, dass es periodisch die Position einer bestimmten mobilen Station bestimmt, um ihre Bewegung während eines Zeitraums zu verfolgen.
Wie 2 veranschaulicht, wählt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 in einer Implementierung sowieso zunächst die Infrastruktur-Funk-Transceiver (IRTs) 58 aus, deren Signalmessungen bei der Lokalisierung des gewünschten drahtlosen Knotens verwendet werden (102). In einer Implementierung durchsucht das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 die vorgenannten Datenstrukturen, um die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 zu identifizieren, die von dem gewünschten drahtlosen Knoten übertragene drahtlose Rahmen "sehen" bzw. erkennen. In einer Implementierung baut das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 eine M × 2-Positionsmatrix der Infrastruktur-Funk-Transceiver (IRTs) auf, welche die Positionskoordinaten der Transceiver enthält (104), wobei M die Anzahl der identifizierten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 angibt. In einer Implementierung kann M auf eine maximale Anzahl (beispielsweise 5) begrenzt werden. In Implementierungen, bei denen Signalstärkendsten regelmäßig gesammelt werden (im Gegensatz zum Sammeln auf Anforderung), können die Zeitstempel in den Datenstrukturen verwendet werden, um die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 herauszufiltern, die den gewünschten drahtlosen Knoten innerhalb eines Schwellenzeitraums nicht erkannt haben. In manchen Implementierungen können weitere Auswahlkriterien den Aspekt umfassen, ob die identifizierten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 nicht nur den gewünschten drahtlosen Knoten erkennen können, sondern auch einander (siehe Erörterung weiter unten). In einer solchen Implementierung wählt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 die Gruppe der Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 aus, die sich auch gegenseitig erkennen können. Wenn eine unzureichende Anzahl von Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 identifiziert wird, kann das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 in einer Implementierung den Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 den Befehl geben, aktiv nach dem gewünschten drahtlosen Knoten zu suchen und Informationen zur Signalstärke zurückzugeben.
Nach dem Definieren der IRT-Positionsmatrix baut das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 eine IRT-Signalstärkenmatrix auf, bei der es sich um eine M × M-Matrix handelt, welche die Stärken der Signale enthält, die zwischen den Infrastruktur-Funk-Transceivern in der IRT-Positionsmatrix erkannt wurden. Wie oben dargelegt, können die in der IRT-Signalstärkenmatrix verwendeten Datenwerte auf der Grundlage der jüngsten verfügbaren, regelmäßig verwalteten Werte erhalten werden, die in der vorgenannten globalen N × N-Signalstärkenmatrix verwaltet werden. In einer weiteren Implementierung können die erkannten Signalstärken auf Anforderung erhalten werden, indem jeder der ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 angewiesen wird, Rahmen, wie beispielsweise Beacon-Rahmen oder sogar speziell zweckbestimmte Rahmen, auf einem bestimmten Kanal zu übertragen. Zu diesem Zeitpunkt oder zu späteren Zeitpunkten im Prozess kann die IRT-Signalstärkenmatrix in einer Implementierung konsolidiert werden, da zu erwarten ist, dass, ausgehend von gleichförmigen Sendeleistungen für alle Infrastruktur-Funk-Transceiver 58, die erkannten Signalstärken zwischen zwei Infrastruktur-Funk-Transceivern in beiden Richtungen im Allgemeinen identisch oder ähnlich sein werden. In einer Implementierung kann dies erreicht werden, indem der Mittelwert aus den beiden beobachteten Signalstärken berechnet wird, oder durch Auswahl von einer davon (beispielsweise der stärksten erkannten Signalstärke oder derjenigen, die, auf der Grundlage von Zeitstempeln, als letzte beobachtet wurde).
Nachdem die IRT-Positionsmatrix und die Signalstärkenmatrix definiert worden sind, berechnet das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 anschließend für jeden der ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver Exponenten für die Streckendämpfung (108), siehe unten, und berechnet dann die geschätzte Position des gewünschten drahtlosen Knotens (110) auf der Grundlage der von dem gewünschten drahtlosen Knoten übertragenen Stärke der Signale, wie sie von den Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 erkannt wurden. 2B veranschaulicht einen Prozess gemäß einer Implementierung der vorliegenden Erfindung, der auf das Berechnen der Exponenten für die Streckendämpfung (PLEs) für jeden Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 gerichtet ist. Der in dem Anhang zu diesem Dokument aufgeführte Pseudocode zeigt, wie die Position des drahtlosen Knotens auf der Grundlage der berechneten Exponenten für die Streckendämpfung und der von den Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 erkannten Signalstärken geschätzt wird. Wie der Pseudocode veranschaulicht, wird die Position des gewünschten drahtlosen Knotens in einer Implementierung durch Bestimmen der Abstände zwischen ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 und dem gewünschten drahtlosen Knoten auf der Grundlage der den jeweiligen Infrastruktur-Funk-Transceivern entsprechenden Exponenten für die Streckendämpfung und der dem drahtlosen Knoten entsprechenden erkannten Signalsstärke, und anschließend durch Verwendung dieser berechneten Abstände zum Triangulieren der Position des drahtlosen Knotens geschätzt. Da die anfänglichen Bestimmungen der Abstände jedoch auf der Streckendämpfung bzw. Dämpfung basieren, wird die Sendeleistung des drahtlosen Knotens angenommen oder geschätzt. In WLAN-Umgebungen gemäß 802.11 beispielsweise ist die effektive Gesamtsendeleistung von drahtlosen Knoten im Allgemeinen bei allen 802.11-konformen Vorrichtungen gleichförmig, da hier sowohl gesetzliche Beschränkungen als auch durch die Chipsätze gemäß 802.11 bedingte Beschränkungen gelten, die beide Obergrenzen für die effektive Gesamtsendeleistung bedingen. In einer Implementierung kann eine OID-Sendeleistungstabelle (oder eine andere Datenstruktur) verwendet werden, um die OID-Bits einer MAC-Adresse in eine Sendeleistung zu konvertieren. Die Tabelle kann auf der Grundlage von heuristischen Auswertungen von verschiedenen drahtlosen Netzwerkeinrichtungen von unterschiedlichen Her stellern oder aus veröffentlichten Produktspezifikationen der Hersteller gefüllt werden.
2B veranschaulicht ein Verfahren, das auf das Berechnen von Exponenten für die Streckendämpfung für die ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 gerichtet ist. In der gezeigten Implementierung wirkt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 auf die vorgenannte konsolidierte IRT-Signalstärkenmatrix ein, um einen Exponenten für die Streckendämpfung PLE(i, j) auf der Grundlage der zwischen zwei Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 beobachteten Signalstärke zu berechnen. Wie bei der Signalstärke zwischen zwei bestimmten Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 wird davon ausgegangen, dass der Exponent für die Streckendämpfung PLE(i, j) gleich PLE(j, i) ist. Demgemäß wird nur ein Exponent für die Streckendämpfung zwischen zwei beliebigen Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 berechnet. Insbesondere berechnet das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59, wie in 2B gezeigt, in einer Implementierung, beginnend mit einem ersten Infrastruktur-Funk-Transceiver IRT(i) (siehe 142) den Abstand zwischen IRT(i) und dem zweiten ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 IRT(j) (siehe 146, 144). In einer Implementierung wird der Abstand zwischen IRT(i) und IRT(j) auf der Grundlage der Positionskoordinaten in der IRT-Positionsmatrix berechnet (siehe oben). In dem Fall, in dem zweidimensionale kartesische Koordinaten verwendet werden, wird der Abstand berechnet, indem der Satz des Pythagoras (d = Quadratwurzel (x^2 + y^2)) auf die Differenzen zwischen den sich entsprechenden x- und y-Koordinaten von IRT(i) und IRT(j) angewendet wird. Die Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, wie der Abstand in anderen Koordinatensystemen berechnet wird. Bei Systemen, die kartesische 3D-Koordinaten verwenden, kann der Abstand d auf der Grundlage von d = Quadratwurzel (x^2 + y^2 + z^2) berechnet werden. Der berechnete Abstand und die Signalstärke zwischen IRT(i) und IRT(j) werden dann verwendet, um den Exponenten für die Streckendämpfung PLE(i, j) zwischen den Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 zu berechnen (148). Der Pseudocode in dem beigefügten Anhang veranschaulicht eine Implementierung zur Berechnung der Exponenten für die Streckendämpfung zwischen zwei Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 auf der Grundlage der beobachteten Signalstärke und des Abstands (siehe Erörterung weiter unten). Das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 wiederholt diesen Prozess, um auf der Grundlage der Annahme, dass die Streckendämpfung zwischen Infrastruktur-Funk-Transceivern symmetrisch ist, eine komprimierte Dreiecksmatrix aus Exponenten für die Streckendämpfung zwischen allen ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 zu erzeugen (siehe 142, 144). Auf der Grundlage der Werte dieser PLE-Matrix berechnet das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 in einer Implementierung auf der Grundlage aller mit IRT(i) verbundenen berechneten Exponenten für die Streckendämpfung einen gewichteten mittleren Exponenten für die Streckendämpfung für jeden Infrastruktur-Funk-Transceiver IRT(i) (150). In einer Implementierung, und wie der Anhang veranschaulicht, basiert die Gewichtung auf der Signalstärke zwischen den Infrastruktur-Funk-Transceivern 58. Dies bedeutet, je stärker die Signalstärke zwischen zwei Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 ist, umso stärker ist der Einfluss des Exponenten für die Streckendämpfung PLE(i, j) auf den gewichteten mittleren Exponenten für die Streckendämpfung. In einer weiteren Implementierung kann die Gewichtung auf dem Abstand zwischen Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 basieren. In einer weiteren Implementierung kann ein Multisegment-Streckendämpfungsmodell mit unterschiedlichen PLEs verwendet werden, die unterschiedlichen Abständen entsprechen. In weiteren Implementierungen kann die Gewichtung zusätzlich zu oder anstelle anderer Faktoren außerdem auf den Zeitstempeln basieren, die mit den erkannten Signalstärkenwerten verbunden sind.
Der Pseudocode in dem beigefügten Anhang veranschaulicht die Berechnung von Exponenten für die Streckendämpfung und die Schätzung der Position von drahtlosen Knoten gemäß einer Implementierung der vorliegenden Erfindung. Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass diverse alternative Implementierungen möglich sind. Wie der Anhang veranschaulicht, wird in einer Implementierung ein sogenannter 1-Meter-RSSI bzw. -Signalstärkenwert bei der Berechnung des Exponenten für die Streckendämpfung zwischen zwei Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 verwendet. Dies bedeutet, dass zum rechnerischen Eliminieren der Schwierigkeiten beim Modellieren, die mit dem in Funkantennen inhärenten "Near Effect" verbunden sind, in einer Implementierung der vorliegenden Erfindung die Exponenten für die Streckendämpfung auf der Grundlage der Signaldämpfung zwischen einem Punkt, der einen Meter von der Sendeantenne entfernt ist, und dem Infrastruktur-Funk-Transceiver berechnet werden, der das Signal empfängt. Wie bei den drahtlosen Knoten handelt es sich bei der effektiven Sendeleistung der Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 in einer Implementierung um statische, vorkonfigurierte Werte. Bei WLAN-Umgebungen gemäß 802.11b wird davon ausgegangen, dass der 1-Meter-RSSI bzw. -Signalstärkenwert bei einer gleichmäßigen Sendeleistung und einem erwarteten Antennengewinn –26,5 dBm beträgt. Bei WLAN-Umgebungen gemäß 802.11a wird davon ausgegangen, dass bei einer bestimmten Sendeleistung und einem bestimmten Antennengewinn der 1-Meter-Signalstärkenwert –29,0 dBm beträgt. Selbstverständlich erfordern die Verwendung unterschiedlicher Antennen sowie Änderungen in der Funksendeleistung die Verwendung unterschiedlicher 1-Meter-Werte. Nach Prüfung des Pseudocodes wird der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen, dass die Algorithmen in einer Implementierung diesen 1-Meter-Offset kompensieren. Diese 1-Meter-Signalstärkenwerte werden in einer Implementierung durch eine heuristische Auswertung der Signalstärken bestimmt, die im Abstand von einem Meter von einer bestimmten Empfängerantenne erkannt werden. Außerdem werden diese 1-Meter-Signalstärkenwerte in Abhängigkeit von der Sendeleistung des Signals schwanken, wenn die Funk-Transceiver 58 einstellbare Sendeleistungen aufweisen. In einer solchen Implementierung berücksichtigt der Algorithmus die Sendeleistung, die möglicherweise lokal am Access Point oder zentral gesteuert wird.
3 veranschaulicht ein Verfahren, das auf das Identifizieren und Auswählen von Infrastruktur-Funk-Transceivern gerichtet ist, die beim Berechnen relevanter Exponenten für die Streckendämpfung und letztendlich beim Lokalisieren eines gewünschten drahtlosen Knotens verwendet werden sollen. Das veranschaulichte Verfahren kann in die vorgenannten Verfahren zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten (siehe 2A und 2B) integriert werden. In einer Implementierung wird das veranschaulichte Verfahren als Subroutine in einem größeren Software-Modul oder -Programm ausgeführt. In der weiter unten erörterten Implementierung wird ein Versuch unternommen, nur die drei Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 zu verwenden, die das stärkste Signal von dem drahtlosen Knoten melden, um die Position vorherzusagen, wenn die erkannten Signale alle über –85 dBm liegen. Selbstverständlich können auch andere Schwellenwerte für die Signalstärke verwendet werden. Mit unter diesen Schwellenwert abnehmender Signalstärke rechtfertigt der in die Schätzung der Position einfließende Fehler den Ausschluss von Infrastruktur-Funk-Transceivern 58, die eine geringere Signalstärke melden. Wenn diese Bedingung jedoch nicht erfüllt ist, werden alle erkennenden Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 zum Vorhersagen der Position verwendet, optional bis zu einer maximalen, konfigurierbaren Anzahl der besten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 gemäß der erkannten Signalstärke. Die zusätzlichen Infrastruktur-Funk-Transceiver 58, die über den Mindestwert von drei, die für die Triangulation benötigt werden, hinausgehen, können für Fehlerkorrekturzwecke verwendet werden. Des Weiteren wird die Funktionalität zum Erkennen von drahtlosen Knoten in der gezeigten Implementierung in wenigstens zwei Funkfrequenzbändern (beispielsweise 2,4 GHz (802.11b/g) und 5 GHz (802.11a)) betrieben, um zu versuchen, eine ausreichende Anzahl von Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 zur Vorhersage der Position eines gewünschten drahtlosen Knotens zu finden.
Insbesondere durchsucht das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 in einer Implementierung die relevanten Datenstrukturen (siehe oben), um die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 zu identifizieren, die den drahtlosen Knoten erkannt haben (202). Wie oben bereits erörtert, kann das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 in einer Implementierung die Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 anweisen, in dieser Phase aktiv nach dem gewünschten drahtlosen Knoten zu suchen. Wenn eine unzureichende Anzahl von Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 den gewünschten drahtlosen Knoten erkannt hat (beispielsweise weniger als 3, die zur Triangulation erforderlich sind) (204), versucht das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 in einer Implementierung, wie 3 veranschaulicht, die Positionsberechnung in einem Alternativband durchzuführen (220, 222). Wenn kein Alternativband verfügbar ist (220), bricht das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 die Positionsberechnung ab und gibt die Meldung "Knotenposition nicht erkennbar" zurück (206). Wenn die Mindestanzahl erreicht ist (204), bestimmt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 dann, ob wenigstens drei Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 das Signal von dem gewünschten drahtlosen Knoten bei mehr als –85 dBm erkennen (208). Wenn dies der Fall ist, wählt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 die drei Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 aus, welche die stärksten Signale von dem gewünschten drahtlosen Knoten melden (212). Ansonsten wählt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 alle identifizierten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58, die den drahtlosen Knoten erkennen, bis zu einer maximalen Anzahl (beispielsweise fünf) aus (210). In einer Implementierung bestimmt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 dann, ob die ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 einander erkennen (214). In einer Implementierung kann dies durch Durchsuchen der N × N-Signalstärkenmatrix erfolgen, um zu bestimmen, ob in den entsprechenden Zellen der Matrix Signalstärkendsten vorhanden sind. Wenn nicht alle ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 einander erkennen, wählt das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 in einer Implementierung alle identifizierten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 bis zu einer maximalen Anzahl aus (210) und beurteilt, ob wenigstens drei der ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 einander erkennen können (218). Wenn die ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 einander erkennen, werden die ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 zurückgegeben (230) und zum Vorhersagen der Position des drahtlosen Knotens verwendet. Wenn jedoch weniger als drei ausgewählte Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 einander erkennen, versucht das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten 59 die Lokalisierung auf einem Alternativband, wenn möglich (siehe 220, 222).
Wenn ausgewählten Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 es nicht schaffen, einander zu erkennen, bedeutet dies, dass einer oder mehrer Exponenten für die Streckendämpfung nicht berechnet werden können. Wenn beispielsweise ein Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 nicht von allen anderen erkannt wird, bedeutet dies, dass für diesen Infrastruktur-Funk-Transceiver keine Exponenten für die Streckendämpfung berechnet werden können. In einem anderen möglichen Szenario kann ein bestimmter Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 nur von einem anderen Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 erkannt werden, was die Berechnung eines einzelnen Exponenten für die Streckendämpfung ermöglicht, aber die Berechnung eines Mittelwerts oder gedichteten mittleren Exponenten für die Streckendämpfung verhindert. In der oben beschriebenen Implementierung bricht der Mechanismus zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten ab, wenn eine unzureichende Anzahl von Infrastruktur-Funk-Transceivern 58 einander erkennen. Weitere Implementierungen sind jedoch möglich. Wenn ein Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 nicht von allen anderen erkannt wird, kann beispielsweise ein Standardexponent für die Streckendämpfung verwendet werden. Alternativ kann ein zuvor berechneter Exponent für die Streckendämpfung verwendet werden, der andere Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 betrifft. Ferner kann in Fällen, in denen ein bestimmter Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 nur von einem anderen Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 erkannt wird, der berechnete Exponent für die Streckendämpfung anstelle eines Mittelwerts oder gedichteten Mittelwerts verwendet werden.
Noch ferner passt die Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten in einer Implementierung die Exponentenwerte für die Streckendämpfung, die für jeden Infrastruktur-Funk-Transceiver berechnet werden, auf der Grundlage eines zusätzlichen Dämpfungsfaktors an. In gewissen Installationen sind Infrastruktur-Funk-Transceiver 58 beispielsweise an Gebäudedecken oder anderen Positionen angebracht, an denen weniger Hindernisse oder andere Elemente vorhanden sind, welche die Signalausbreitung beeinflussen. Drahtlose Knoten (wie beispielsweise Laptops) befinden sich jedoch in dem physischen Raum auf einer niedrigeren Ebene, wo mehr Hindernisse wie Raumteiler, Computermonitore, Menschen usw. vorhanden sind. Demgemäß werden in einer Implementierung die oben berechneten Exponenten für die Streckendämpfung mittels eines festen Faktors angepasst, der von einer zusätzlichen Signaldämpfung von 5 bis 15 dB ausgeht. Der ausgewählte Anpassungsfaktor kann in einer Implementierung auf einer empirischen Auswertung der Differenzen bei der Signaldämpfung basieren, die von verschiedenen Punkten gemessen wird, die sich auf unterschiedlichen, in vertikalen Abständen in einem physischen Raum liegenden Ebenen befinden. Diese empirische Auswertung kann als Teil einer Standort-Vermessung während der Installation des Systems durchgeführt werden oder kann auf einer Studie einer typischen Installationsumgebung basieren.
B. Integration in drahtlose Netzwerksysteme
In einer Implementierung kann die vorgenannte Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten in eine drahtlose Netzwerk-Infrastruktur, wie beispielsweise dem in 4 veranschaulichten hierarchischen WLAN-System, integriert werden. Die in diesem Dokument beschriebene Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten kann beispielsweise in eine WLAN-Umgebung integriert werden, wie sie in den US-Patentanmeldungen mit den laufenden Eingangsnummern 10/155,938 und 10/407,357 offenbart wird, die per Bezugnahme in dieses Dokument aufgenommen wurden. Die Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch auf andere drahtlose Netzwerkarchitekturen angewendet werden. Beispielsweise kann die Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten in eine drahtlose Netzwerk-Infrastruktur mit einer Vielzahl von im Wesentlichen autonomen Access Points integriert werden, die in Verbindung mit einem zentralen Netzwerk-Verwaltungssystem betrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Blockdiagramm eines drahtlosen LAN-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die folgenden Elemente: Zugriffselemente 11–15 für die drahtlose Kommunikation mit ausgewählten fernen Client-Elementen 16, 18, 20, 22, zentrale Steuerelemente 24, 25, 26 und Mittel zur Kommunikation zwischen den Zugriffselementen und den zentralen Steuerelementen, wie beispielsweise Direktleitungszugriff, sowie ein Ethernet-Netzwerk, wie beispielsweise ein LAN-Segment 10. Wie in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/407,357 offenbart, sind die Zugriffselemente, wie beispielsweise die Zugriffselemente 11–15, zur Kommunikation mit einem entsprechenden zentralen Steuerelement 24, 26 direkt mit dem LAN-Segment 10 oder einem virtuellen lokalen Netzwerk (VLAN) verbunden. Siehe 4. Wie in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/155,938 offenbart, können die Zugriffselemente 11–15 jedoch auch über Direktzugriffsleitungen direkt mit entsprechenden zentralen Steuerelementen 24, 26 verbunden sein.
Die Zugriffselemente 11–15 sind über Kommunikationsmittel unter Verwendung eines Protokolls für drahtlose Netzwerke (WLAN) (beispielsweise IEEE 802.11a oder 802.11b usw.) mit den fernen Client-Elementen 16, 18, 20, 22 gekoppelt.
Wie in den US-Patentanmeldungen mit den laufenden Eingangsnummern 10/155,938 und 10/407,357 beschrieben, tunneln die Zugriffselemente 12, 14 und das zentrale Steuerelement 24 den Netzwerk-Datenverkehr, der mit entsprechenden fernen Client-Elementen 16, 18; 20, 22 verbunden ist, über Direktzugriffsleitungen oder ein LAN-Segment 10. Die zentralen Steuerelemente 24, 26 sind außerdem dahingehend betriebsfähig, dass sie den Netzwerk-Datenverkehr zwischen den fernen Client-Elementen 16, 18; 20, 22, der durch den Tunnel übertragen wird, mit entsprechenden Zugriffselementen 11–15 überbrücken. In einer weiteren Implementierung können die Zugriffselemente 11–15 so konfiguriert sein, dass sie den Netzwerk-Datenverkehr auf LAN-Segmenten 10 überbrücken, während sie Kopien der überbrückten Rahmen zu Zwecken der Datensammlung und der Netzwerkverwaltung an die Zugriffselemente senden.
Wie in den oben angegebenen Patentanmeldungen beschrieben, sind die zentralen Steuerelemente 24, 26 dahingehend betriebsfähig, dass sie auf der Datenverbindungsschicht Verwaltungsfunktionen, wie Authentifizierung und Zuordnung, für die Zugriffselemente 11–15 durchführen können. Beispielsweise stellen die zentralen Steuerelemente 24, 26 die Verarbeitung bereit, um ein drahtloses lokales Netzwerk eines erfindungsgemäßen Systems dynamisch zu konfigurieren, während die Zugriffselemente 11–15 die Bestätigung der Kommunikation mit den fernen Client-Elementen 16, 18, 20, 22 bereitstellen. Die zentralen Steuerelemente 24, 26 können beispielsweise die drahtlosen LAN-Verwaltungsnachrichten verarbeiten, die von den fernen Client-Elementen 16, 18; 20, 22 über die Zugriffselemente 11–15 übergeben werden, wie beispielsweise Authentifizierungsanforderungen und Berechtigungsanforderungen, während die Zugriffselemente 11–15 eine sofortige Bestätigung der Kommunikation dieser Nachrichten ohne eine herkömmliche Verarbeitung derselben bereitstellen. Auf ähnliche Weise können die zentralen Steuerelemente 24, 26 beispielsweise Informationen auf der Bitübertragungsschicht verarbeiten. Noch ferner können die zentralen Steuerelemente 24, 26, wie weiter unten noch eingehender erörtert wird, beispielsweise Informationen verarbeiten, die an den Zugriffselementen 11–15 in Bezug auf Kanalmerkmale, Signalstärke, Ausbreitung und Interferenz oder Rauschen gesammelt wurden.
Die zentralen Steuerelemente 24, 26 können, wie in 5 gezeigt, so konfiguriert werden, dass sie die vorgenannten Signalstärkendsten sammeln, um die Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten gemäß der vorliegenden Erfindung zu unterstützen. Die in diesem Dokument beschriebene Funktionalität zum Sammeln von Signalstärkendsten ist dem Sammeln von Daten, das in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/183,704 , die weiter oben per Bezugnahme in dieses Dokument aufgenommen wurde, beschrieben ist, recht ähnlich. In jener Anmeldung hängen die Zugriffselemente 11–15 Signalstärkendsten an von drahtlosen Knoten empfangene Pakete an, typischerweise in Encapsulation-Headern. Die zentralen Steuerelemente 24, 26 verarbeiten die Encapsulation-Paket-Header, um diverse Datenstrukturen zu aktualisieren, wie beispielsweise die N × N-Signalstärkenmatrix und die weiter oben in Abschnitt A erörterten Tabellen für drahtlose Knoten. Die US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/183,704 offenbart die internen Betriebskomponenten und die allgemeine Konfiguration der Zugriffselemente 11–15, die in Verbindung mit der in diesem Dokument beschriebenen integrierten Funktionalität zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten verwendet werden können.
5 veranschaulicht die logische Konfiguration der zentralen Steuerelemente 24, 26 gemäß einer Implementierung der vorliegenden Erfindung. Wie in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 10/183,704 erörtert wird, sind in einer Implementierung sowohl ein logischer Datenpfad 66 als auch ein Steuerpfad 68 zwischen einem zentralen Steuerelement 24 oder 26 und einem Zugriffselement (beispielsweise Zugriffselement 11) vorhanden. Der Steuerpfad 68 erlaubt es dem zentralen Steuerelement 24 oder 26, mit den Funk-Zugriffselementen 11–15 zu kommunizieren und die Signalstärke zwischen den Funk-Zugriffselementen zu er halten. Durch Überwachung des Datenpfads 66 kann das zentrale Steuerelement 24, 26 die Signalstärke der von übrigen drahtlosen Knoten übertragenen Signale erhalten.
Insbesondere sammelt der Lokalisierer für drahtlose Knoten 90 in dem zentralen Steuerelement 24 oder 26 über einen Steuerkanal 68 und einen Datenkanal 66 Informationen von einer Vielzahl von Zugriffselementen. Das zentrale Steuerelement 24 oder 26 empfängt Datenpakete und Steuerpakete von einer Vielzahl von Zugriffselementen 11–15 bzw. überträgt sie an diese, wie oben beschrieben. Ein Flag-Erkenner 62 unterscheidet zwischen Datenpaketen und Steuerpaketen und leitet sie durch einen logischen Switch 64 zu einem Hochgeschwindigkeits-Datenpfad 66, der mit dem drahtgebundenen Netzwerk 15 kommuniziert, bzw. zu dem Steuerpfad 68 innerhalb des zentralen Steuerelements 24 oder 26. Der Datenpfad 66 wird von einem Datensammler für drahtlose Knoten 70 überwacht. Mit jedem Datenpaket ist ein Ressourcen-Management-Header verbunden, der Funkfrequenz-Informationen der Bitübertragungsschicht enthält, wie beispielsweise die Leistung im Kanal vor jedem empfangenen Paket, und eine Kennung für das Zugriffselement, welches das Signal empfangt. Diese Informationen können zusammen mit den Protokollinformationen gemäß 802.11 in den nativen Rahmen verwendet werden, um eine oder mehrere Datenstrukturen zu verwalten, die Signalstärkendsten für die von den Zugriffselementen 11–15 erkannten drahtlosen Knoten verwalten, wie weiter oben in Abschnitt A erörtert. Der Steuerpfad 68 ist mit einem Prozessorelement 76 gekoppelt, in dem eine Matrix der Access Point-Signalstärken 78 verwaltet wird. Die Matrix der Access Point-Signalstärken 78 sammelt Informationen, mit denen die Signalstärke zwischen den Zugriffselementen 11–15 quantifiziert wird. Alle Signalstärkendsten werden an den Zugriffselementen 11–15 gesammelt und über den Datenpfad und den Steuerpfad in einer Implementierung an das zentrale Steuerelement 24 oder 26 übermittelt, und zwar als Paketinformationen im Ressourcen-Management-Header in dem Datenpfad bzw. als Ressourcen-Management-Steuerpakete in dem Steuerpfad.
Wie bereits oben erörtert, besteht eine der Aufgaben der in diesem Dokument erörterten Funktion zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten darin, eine Signalstärkenmatrix für alle fernen Zugriffselemente in den verschiedenen drahtlosen Netzwerken zu erstellen und zu verwalten, die einander erkennen können. Dies erfolgt in einer Implementierung dadurch, dass der Lokalisierer für drahtlose Knoten 90 in dem zentralen Steuerelement 24 oder 26 und ein Ressourcen-Manager in den Zugriffselementen 11–15 sowohl passiv für umgebende Zugriffselemente empfangsbereit sind als auch aktiv nach umgebenden Zugriffselementen suchen. Der Lokalisierer für drahtlose Knoten in dem zentralen Steuerelement 24 oder 26 kann planen, dass ein Zugriffselement 11–15 in dem drahtlosen Netzwerk eine Anforderung zur Datenmessung auf einem bestimmten Kanal überträgt und dann die Antworten von den umgebenden Zugriffselementen aufzeichnet. Alternativ könnten die Zugriffselemente durch zentralisierte Koordination und Überwachung auf einen gemeinsamen Kanal umschalten, auf dem der gewünschte Knoten aktuell betrieben wird, und gleichzeitig den RSSI-Messwert sammeln. Bei der Bandbreite für die Probe Requests zur Datenmessung und die Empfänger-Informationen kann es sich um eine engere Informationsbandbreite handeln als die normale Informationsbandbreite, um zu erlauben, dass der dynamische Bereich des Empfängers über seinen normalen Betriebsbereich hinaus erweitert wird. Dies erlaubt es einem Funkelement, Zugriffselemente über seinen normalen Betriebsbereich hinaus zu "sehen". Das Planen dieser Messungen erlaubt es, mehrere Messungen mit einer einzigen Übertragung durchzuführen, und erlaubt es, das Sendesignal als Amplitudenänderung relativ zum Hintergrundrauschen an dem geplanten Zeitpunkt zu erkennen, wodurch eine einfachere Erkennung des Mess-Signals und ein größerer Dynamikbereich möglich sind. Die resultierenden Daten können in Steuerpaketen übertragen werden, die von der Matrix der Access Point-Signalstärken 78 auf dem Steuerpfad 68 gesammelt wurden. Passiv erfolgt für jedes auf dem Datenkanal an dem Zugriffselement empfangene Paket eine Messung der Leistung im Funkfrequenzkanal, und zwar unmittelbar, bevor das Paket empfangen wird. Diese Interferenzmessung wird über den Datenkanal an das zentrale Steuerelement gesendet, indem ein Funk-Ressourcen-Manager-Header an das Datenpaket angehängt wird. Alternativ können die Zugriffselemente so konfiguriert sein, dass sie von anderen Zugriffselementen empfangene Pakete so mit einem Flag versehen, dass sie auf dem Steuerpfad 68 übertragen werden.
5 veranschaulicht eine Positionsmatrix der Access Points 80, welche die Positionskoordinaten der Zugriffselemente 11–15 bzw. die Abstände zwischen ihnen enthält. Wenn der Lokalisierer für drahtlose Knoten 90 aktiviert ist, kann er wie oben beschrieben betrieben werden, um die geschätzte Position eines gewünschten drahtlosen Knotens zu berechnen und die geschätzte Position an das anfordernde System, wie beispielsweise ein Netzwerk-Verwaltungssystem oder eine Steuerschnittstelle, zurückzuliefern. In dem in 4 abgebildeten WLAN-System sind mehrere Implementierungen möglich. Beispielsweise kann das zentrale Steuerelement 24 zum Zweck der Lokalisierung von drahtlosen Knoten als zentrales "Master"-Steuerele ment konfiguriert sein. Dies bedeutet, dass an allen zentralen Steuerelementen gesammelte Daten letztendlich (entweder regelmäßig oder auf Anforderung) an das zentrale Master-Steuerelement 24 übertragen werden, das die geschätzte Position berechnet. Alternativ können die gesammelten Daten an ein Netzwerk-Verwaltungssystem übertragen werden, das die oben erörterten Positionsberechnungen durchführt. Alternativ können zentrale Steuerelemente 24, 26 (wenn in getrennten physischen Räumen, wie getrennten Stockwerken oder Gebäuden, installiert) im Wesentlichen autonom betrieben werden.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele erläutert. Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit Netzwerken gemäß 802.11 funktionieren, kann die vorliegende Erfindung beispielsweise in Verbindung mit jeder beliebigen drahtlosen Netzwerkumgebung verwendet werden. Obwohl die vorgenannten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einem Lokalisierungsmodell funktionieren, das Exponenten für die Streckendämpfung verwendet, um den Abstand zu schätzen, und eine Triangulation auf der Grundlage der geschätzten Abstände durchgeführt wird, können außerdem noch andere Lokalisierungsmodelle verwendet werden, wie beispielsweise das Schätzen von Abständen mit One-Ray-Modellen einschließlich Exponenten für die Streckendämpfung und Wanddämpfungsfaktoren sowie Gebäudedecken-/Fußbodendämpfungsfaktoren. Für den Fachmann mit normalen Kenntnissen auf diesem Gebiet sind weitere Ausführungsbeispiele offensichtlich. Eine Beschränkung der Erfindung außer durch die angehängten Ansprüche ist daher nicht beabsichtigt.
ANHANG

Claims

Vorrichtung, welche die Lokalisierung eines drahtlosen Knotens in einer Funkfrequenzumgebung erleichtert, mit einem Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten, das dahingehend betriebsfähig ist, dass es die Position eines drahtlosen Knotens auf der Grundlage von Attributen des von dem drahtlosen Knoten übertragenen und von einer Vielzahl von an bekannten Positionen angeordneten Funk-Transceivern erkannten Signals berechnet; wobei das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten wenigstens einen Parameter aufweist, der an der Berechnung der Position des drahtlosen Knotens beteiligt ist; Mittel zum Überwachen der Attribute von zwischen der Vielzahl von Funk-Transceivern übertragenen Signalen; und Mittel zum dynamischen Anpassen des wenigstens einen Parameters in dem Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten auf der Grundlage von beobachteten Attributen der zwischen der Vielzahl von Funk-Transceivern übertragenen Signale.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei den Attributen der Signale um die Signalstärke handelt.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Vielzahl von Funk-Transceivern umfasst, die betriebsmäßig mit der Vorrichtung verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten die jeweiligen Abstände zwischen wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern und dem drahtlosen Knoten auf der Grundlage der Stärke der von dem drahtlosen Knoten übertragenen Signale, die von den wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern erkannt wurden, schätzt und die Position des drahtlosen Knotens auf der Grundlage der geschätzten Abstände zwischen den wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern und dem drahtlosen Knoten trianguliert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Parameter die Dämpfung eines Funksignals als Funktion des Abstands charakterisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Parameter um einen Exponenten für die Streckendämpfung handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Parameter um einen Exponenten für die Streckendämpfung handelt und wobei das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten die jeweiligen Abstände zwischen wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern und dem drahtlosen Knoten auf der Grundlage der Stärke der von dem drahtlosen Knoten übertragenen Signale, die von den wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern erkannt wurden, und dem Exponenten für die Streckendämpfung schätzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten die jeweiligen Abstände zwischen wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern und dem drahtlosen Knoten auf der Grundlage der Stärke der von dem drahtlosen Knoten übertragenen Signale, die von den wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern erkannt wurden, schätzt und die Position des drahtlosen Knotens auf der Grundlage der geschätzten Abstände zwischen den wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern und dem drahtlosen Knoten trianguliert.
Drahtloses Netzwerksystem, das die Lokalisierung eines drahtlosen Knotens erleichtert, mit einer Vielzahl von Zugriffselementen zur drahtlosen Kommunikation mit wenigstens einem fernen Client-Element und zur Kommunikation mit einem zentralen Steuerelement; wobei die Zugriffselemente alle dahingehend betriebsfähig sind, dass sie in Verbindung mit einem zentralen Steuerelement drahtlose Verbindungen mit fernen Client-Elementen herstellen und aufrechterhalten; die Stärke von empfangenen Signalen erkennen; einen Signalstärkenwert an von drahtlosen Knoten empfangene Rahmen anhängen; und empfangene Rahmen an ein zentrales Steuerelement übertragen; wenigstens einem zentralen Steuerelement zum Überwachen der Zugriffselemente, wobei das zentrale Steuerelement dahingehend betriebsfähig ist, dass es drahtlose Verbindungen zwischen den Zugriffselementen und entsprechenden fernen Client-Elementen verwaltet und Signalstärkendsten speichert, die an von der Vielzahl von Zugriffselementen in Zusammenhang mit Kennungen für drahtlose Knoten übertragene Rahmen angehängt sind; und einem Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten, das dahingehend betriebsfähig ist, dass es in einem Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten einen oder mehrere Parameter auf der Grundlage der Signalstärkendsten, welche die Ausbreitung von Signalen zwischen den Zugriffselementen charakterisieren, dynamisch anpasst; das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten anwendet, um die Position eines drahtlosen Knotens zu schätzen.
System nach Anspruch 9, wobei das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten sich in einem Netzwerk-Verwaltungssystem befindet.
System nach Anspruch 9, wobei das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten sich in dem zentralen Steuerelement befindet.
System nach Anspruch 9, wobei das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten eine Signalstärkenmatrix mit Werten verwaltet, welche die Stärke von zwischen den Zugriffselementen erkannten Signalen darstellen.
System nach Anspruch 9, wobei das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten die jeweiligen Abstände zwischen wenigstens drei identifizierten Zugriffselementen und dem drahtlosen Knoten auf der Grundlage der Stärke der von dem drahtlosen Knoten übertragenen Signale, die von den wenigstens drei identifizierten Funk-Transceivern erkannt wurden, schätzt und die Position des drahtlosen Knotens auf der Grundlage der geschätzten Abstände zwischen den wenigstens drei Zugriffselementen und dem drahtlosen Knoten trianguliert.
System nach Anspruch 9, wobei der Parameter die Dämpfung eines Funksignals als Funktion des Abstands charakterisiert.
System nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Parameter um einen Exponenten für die Streckendämpfung handelt.
System nach Anspruch 13, wobei es sich bei dem Parameter um einen Exponenten für die Streckendämpfung handelt und wobei das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten die jeweiligen Abstände zwischen wenigstens drei identifizierten Zugriffselementen und dem drahtlosen Knoten auf der Grundlage der Stärke der von dem drahtlosen Knoten übertragenen Signale, die von den wenigstens drei identifizierten Zugriffselementen erkannt wurden, und dem Exponenten für die Streckendämpfung schätzt.
System nach Anspruch 9, wobei das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten die jeweiligen Abstände zwischen wenigstens drei identifizierten Zugriffselementen und dem drahtlosen Knoten auf der Grundlage der Stärke der von dem drahtlosen Knoten übertragenen Signale, die von den wenigstens drei identifizierten Zugriffselementen erkannt wurden, schätzt und die Position des drahtlosen Knotens auf der Grundlage der geschätzten Abstände zwischen den wenigstens drei identifizierten Zugriffselementen und dem drahtlosen Knoten trianguliert.
Drahtloses Netzwerksystem, das die Lokalisierung eines drahtlosen Knotens erleichtert, mit einer Vielzahl von Zugriffselementen zur drahtlosen Kommunikation mit wenigstens einem fernen Client-Element und zur Kommunikation mit einem zentralen Steuerelement; wobei die Zugriffselemente alle dahingehend betriebsfähig sind, dass sie die Stärke von empfangenen Signalen erkennen; einen Signalstärkenwert an von drahtlosen Knoten empfangene Rahmen anhängen; und empfangene Rahmen an ein zentrales Steuerelement übertragen; wenigstens einem zentralen Steuerelement zum Überwachen der Zugriffselemente, wobei das zentrale Steuerelement dahingehend betriebsfähig ist, dass es Signalstärkendsten speichert, die an von der Vielzahl von Zugriffselementen in Zusammenhang mit Kennungen für drahtlose Knoten übertragene Rahmen angehängt sind; und einem Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten, das dahingehend betriebsfähig ist, dass es in einem Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten einen oder mehrere Parameter auf der Grundlage der Signalstärkendsten, welche die Aus breitung von Signalen zwischen den Zugriffselementen charakterisieren, dynamisch anpasst; das Modell zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten anwendet, um die Position eines drahtlosen Knotens zu schätzen.
System nach Anspruch 18, wobei die Zugriffselemente weiterhin dahingehend betriebsfähig sind, dass sie in Verbindung mit einem zentralen Steuerelement drahtlose Verbindungen mit fernen Client-Elementen herstellen und aufrechterhalten; und wobei das zentrale Steuerelement weiterhin dahingehend betriebsfähig ist, dass es drahtlose Verbindungen zwischen den Zugriffselementen und entsprechenden fernen Client-Elementen verwaltet.
System nach Anspruch 18, wobei das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten sich in einem Netzwerk-Verwaltungssystem befindet.
System nach Anspruch 18, wobei das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten sich in dem zentralen Steuerelement befindet.
System nach Anspruch 18, wobei das Modul zur Lokalisierung von drahtlosen Knoten eine Signalstärkenmatrix mit Werten verwaltet, welche die Stärke von zwischen den Zugriffselementen erkannten Signalen darstellen.