CN100362825C - 通过在至少一个csma补偿时间内测量载波信号的信号强度以切换至目标基站的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

公开一种无线分组通信系统，其使无线终端能够从一个无线LAN移动至另一个的同时维持分组通信。无线终端在至少一个补偿周期内检测来自每个基站的载波信号的电场强度，基于具有最大电场强度的载波信号和当前使用的基站IP地址生成移动目标信息，并向服务器发送生成的信息与IP地址。服务器根据无线终端生成的信息与IP地址，将无线终端的IP地址写入与移动目标处基站相连的边缘路由器，以确保从移动目标处的基站发送来自远程方的分组数据。在实施例中，还将地址写入核心路由器，以供路由至新的边缘路由器。

Description

通过在至少一个CSMA补偿时间内测量载波信号的信号强度以切换至目标基站的方法与系统
技术领域
本发明涉及无线分组通信方法与无线分组通信系统。
背景技术
无线LAN由于其便利和逐渐扩展的服务区域已变得日益普遍。作为一种无线LAN接入技术，采用了CSMA/CA(Carrier Sense MultipleAccess with Collision Avoidance，冲突避免的载波侦听多址接入)技术，因为无线LAN不能检测冲突。
这种CSMA/CA技术在每次无线终端通过单接入点(基站)向另一终端发送分组数据前等待预定的时间周期(该周期被称为补偿(back-off)周期)，然后执行载波侦听操作，以检测信道是否未被占用。如果信道未被占用，则发送分组数据。分组数据发送之后，再次开始补偿过程。接着，执行上述相同操作，以通过合适的定时发送分组数据，从而避免和另一终端的分组数据发生冲突。如果载波侦听操作发现信道被占用，则再次开始补偿过程。于是，补偿过程之后再次执行载波侦听操作。重复该操作循环，直至信道未被占用。
多数无线LAN的每一个在独立的服务区内具有独立的接入点(基站)。服务区内的多个终端通过该区域内的接入点建立通信。
这些无线LAN相互独立，且它们各自的基站使用的信道(载波)频率互不相同。这些无线LAN分离放置。因此，当要使用另一无线LAN时，通信中断一次，然后通过即将使用的无线LAN的服务区中的接入点(基站)恢复通信。
尽管无线LAN已相互独立并分离放置，但近年来优选在无线LAN51，52和53的服务区Z51，Z52和Z53间建立新的无线LAN 61和62的服务区Z61与Z62，如图4所示，以在无线终端在大范围内移动时维持通信(例如，如在非专利文献1中所公开的)。
[非专利文献1]
″Nikkei Internet Technology″，Nikkei BP，March 2003，第102页至第105页
然而，无线LAN 51，52，53，61和62相互独立，且如前所述，与其关联的基站51a，52a，53a，61a，62a使用不同的信道(载波信号)频率。此外，采用CSMA/CA技术作为无线LAN接入技术。因此，例如，当无线终端从无线LAN 51的服务区Z51向无线LAN 61的服务区Z61移动时，无线终端穿过服务区Z51与Z61的重叠区域Zx后到达服务区Z61。此例中，信道频率发生改变，并由此导致如何执行载波侦听操作的问题。当无线终端位于区域Z61中的服务重叠区时，存在多个接入点(本例中为两个基站51a，61a)。因此，出现了如何执行载波侦听操作并维持通信的问题。
本发明用于解决上述问题并提供一种无线分组通信方法与一种无线分组通信系统，用于提前侦听从多个基站发送的载波信号，并允许无线终端在无线LAN间移动的同时维持分组通信。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种无线分组通信方法，在其中采用载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)技术使无线终端与多个基站交换分组数据，这些基站分别连接至核心网路由器且载波信号频率不同，核心网路由器还受到服务器的管理与控制。无线分组通信方法包括的步骤为：促使无线终端在补偿周期测量每个载波信号的电场强度，根据测量结果生成移动目标信息，并向服务器传送生成的移动目标信息和当前通信使用的基站地址；促使服务器根据移动目标信息和当前通信使用的基站地址确定无线终端移动目标处的基站，标识与所确定的移动目标处基站连接的路由器，并进行管理与控制，使得向无线终端寻址的分组数据可从除了当前通信使用的基站以外的移动目标处基站发送至路由器。
本发明的另一方面是提供一种无线分组通信方法，其中，通过测量除了当前通信使用的基站以外的基站的载波信号电场强度进行载波信号的电场强度测量。
本发明的另一方面是提供一种无线分组通信方法，其中，通过在多个补偿周期内测量每个载波信号的电场强度进行载波信号的电场强度测量。
本发明的另一方面是提供一种无线分组通信方法，其中，根据测量到的具有最大电场强度的载波信号生成移动目标信息。
本发明的另一方面是提供一种无线分组通信系统，其中，采用载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)技术使无线终端与多个基站交换分组数据，这些基站分别连接至核心网路由器且载波信号频率不同，核心网路由器受到服务器的管理与控制。无线终端包括用于在补偿周期测量载波信号电场强度的测量装置，用于根据测量结果生成移动目标信息的生成装置，用于在补偿周期结束前向服务器发送生成的移动目标信息与当前通信使用的基站地址的发送装置。服务器根据移动目标信息和当前通信使用的基站地址确定无线终端移动目标处的基站，标识与所确定的移动目标处基站连接的路由器，并进行管理与控制，使得向无线终端寻址的分组数据可从除了当前使用的通信基站以外的移动目标处基站传送至路由器。
本发明的另一方面还提供一种无线分组通信系统，其中，测量装置测量除了当前通信使用的基站以外的基站的载波信号电场强度。
根据本发明的一个方面，无线终端在补偿周期内测量载波信号的电场强度，根据测量结果生成移动目标信息，并将移动目标信息和当前通信使用的基站地址发送至服务器。服务器根据移动目标信息和当前通信使用的基站地址确定无线终端移动目标处的基站，标识与所确定的移动目标处基站相连的路由器，并进行管理与控制，使得向无线终端寻址的分组数据可从除了当前使用的通信基站以外的移动目标处基站传送至路由器。结果，无线终端可在无线LAN间移动的同时维持分组通信。
根据本发明的另一方面，通过测量除了当前通信使用的基站以外的基站的载波信号电场强度进行载波信号电场强度的测量，然后生成移动目标信息。
根据本发明的另一方面，通过在多个补偿周期内测量每个载波信号的电场强度进行载波信号的电场强度测量。因此，随后在多个周期发送移动目标信息。
根据本发明的另一方面，根据具有测量到的最大电场强度的载波信号生成移动目标信息。因此，将寻址至无线终端的数据从产生具有最大电场强度的载波信号的基站发送。
根据本发明的另一方面，当测量装置在补偿周期内测量基站载波信号的电场强度时，生成装置根据测量结果生成移动目标信息。然后，发送装置在补偿周期结束前，将生成的移动目标信息和当前通信使用的基站地址发送至服务器。服务器根据移动目标信息和当前通信使用的基站地址为移动终端确定移动目标处的基站，标识与所确定的移动目标处基站相连的路由器，并使得向无线终端寻址的分组数据可从除了当前使用的通信基站以外的移动目标处基站传送至路由器。结果，无线终端可在无线LAN间移动的同时维持通信。
还根据本发明的另一方面，测量装置测量除了当前使用的通信基站以外的基站的载波信号电场强度，且生成装置根据测量结果生成移动目标信息。
附图简介
图1为说明根据本发明的网络的一个实施例的配置框图。
图2为说明无线终端电气结构的电路框图。
图3为说明无线终端如何从一个基站移动至另一个的次序图。
图4为说明常规网络配置的框图。
具体实施方式
现参考附图说明本发明的一个实施例。图1说明根据本发明的网络配置。
如图1所示，网络10包括核心网15和无线终端16。核心网15包括第一至第四无线LAN 11-14和与它们相连的因特网。第一至第四LAN 11-14具有第一至第四基站11a-14a作为它们各自的接入点。被发自基站11a-14a的载波信号所覆盖的区域称为第一至第四服务区Z1-Z4。如图1所示，将第一至第四服务区Z1-Z4配置为它们与其相邻服务区具有重叠部分。
第一服务区Z1与第二服务区Z2的重叠部分称为第一重叠通信区Z11。第一服务区Z1与第三服务区Z3的重叠部分称为第二重叠通信区Z12。第一至第三服务区Z1-Z3的重叠部分称为第三重叠通信区Z13。第二服务区Z2与第三服务区Z3的重叠部分称为第四重叠通信区Z14。第三服务区Z3与第四服务区Z4的重叠部分称为第五重叠通信区Z15。
在此实施例中，从基站11a-14a发射的载波信号频率f1-f4互不相同。因此，在第一重叠通信区Z11中存在具有频率f1与f2的两个不同载波信号。在第二重叠通信区中Z12中存在具有频率f1与f3的两个不同载波信号。在第三重叠通信区Z13中存在具有频率f1，f2与f3的三个不同载波信号。在第四重叠通信区Z14中，存在具有频率f2与f3的两个不同载波信号。在第五重叠通信区中，存在具有频率f3与f4的两个不同载波信号。
无线LAN 11-14与核心网15相连。第一与第二无线LAN 11，12的第一与第二基站11a，12a和核心网15的第一边缘路由器21相连。第三与第四无线LAN 13，14的第三与第四基站13a，14a与核心网15的第二边缘路由器22相连。第一与第二边缘路由器21，22连接至它们的公共核心路由器23。核心网15具有服务器30，其管理并控制第一与第二边缘路由器21，22，核心路由器23，另一边缘路由器24，和另一核心路由器25。
无线终端16可与处于当前使用的第一至第四无线LAN 11-14中的另一无线终端16，还可与处于其他第一至第四无线LAN 11-14中的另一无线终端16建立分组通信，还可经由核心网15与IP终端17建立分组通信。
图2为说明无线终端16电气结构的电路框图。如图2所示，无线终端16包括无线接口31，RF部分32，外部存储设备33，输入设备34，显示设备35，信号处理器36，ROM 37，RAM 38。无线接口31经由第一至第四无线LAN 11-14的基站11a-14a接收来自另一无线终端16或IP终端17的分组数据，向基站11a-14a发送信号处理器36产生的分组数据，以将其转发至另一无线终端16或IP终端17。此外，无线接口31接收发自基站11a-14a的载波信号，以检测载波信号电场强度，还向信号处理器36输出接收的载波信号。
RF部分32包括本地振荡器并产生本地振荡信号，其与发自第一至第四无线LAN的基站11a-14a的载波信号具有相同的频率，并具有频率f1，f2，f3和f4。
外部存储设备33存储各种应用程序，用于语音，视频，消息应用和类似的媒体通信。输入设备34包括用于执行各种通信功能的操作控制开关。按照操作控制开关的操作，向信号处理器36输出操作控制信号。显示设备35包括LCD，并根据来自信号处理器36的图像信号输入显示文本，静态图片，运动图像，和其他信息。
提供测量装置，生成装置与发送装置的信号处理器36包括微计算机，根据存储于ROM 37中的控制程序执行用于分组通信的各种信号处理，并为RMA 38中的个别信号处理临时存储计算结果。
信号处理器36根据输入设备34上的操作控制开关生成即将发送至另一无线终端16或IP终端17的分组数据，并通过无线接口31将生成的分组数据发送至第一至第四基站11a-14a。在向第一至第四基站11a-14a发送数据之前，预定补偿周期结束之后，信号处理器36执行载波侦听操作以检测信道是否未被占用。如果信道未被占用，那么信号处理器36执行发送分组数据的过程。这种由信号处理器36执行的信号处理基于所谓的CSMA/CA技术。
在补偿周期期间，信号处理器36测量除了当前通信使用的无线LAN的基站以外的基站的载波信号电场强度。信号处理器36输入本地振荡信号，该信号具有与载波信号频率(f1-f4)相同的频率，这些载波频率发自除了当前通信使用的无线LAN的基站以外的基站，信号处理器36还输入经由无线接口31输入的载波信号。根据本地振荡信号和载波信号，然后，信号处理器36仅提取从目标基站发射的载波信号并确定所提取的载波信号的电场强度。
例如，如果无线终端16已经与第一无线LAN 11建立了通信，如图1所示，则无线终端16在补偿周期内确定发自第二至第四无线LAN 12-14的基站12a-14a的载波信号的电场强度，这些载波信号具有不同的频率(f2，f3和f4)。如果无线终端1 6已经与第二无线LAN 12建立了通信，则无线终端16在补偿周期确定发自第一、第三和第四无线LAN 11、13、14的基站11a、13a、14a的载波信号的电场强度，这些载波信号具有不同的频率(f1，f3和f4)。如果无线终端16已经与第三无线LAN 13建立了通信，则无线终端16在补偿周期确定发自第一、第二和第四无线LAN 11、12、14的基站11a、12a、14a的载波信号的电场强度，这些载波信号具有不同的频率(f1，f2和f4)。如果无线终端16已经与第四无线LAN 14建立了通信，则无线终端16在补偿周期确定发自第一至第三无线LAN 11-13的基站11a-13a的载波信号的电场强度，这些载波信号具有不同的频率(f1-f3)。
获得这些载波信号的电场强度后，信号处理器36确定具有最大电场强度的载波信号，并生成关于具有最大电场强度的载波信号的信息(移动目标信息)。信号处理器36然后向核心网15中的服务器30发送移动目标信息，当前通信使用的基站的IP地址和无线终端16的IP地址。信号处理器36在补偿周期结束前，完成向服务器30发送移动目标信息，基站IP地址和无线终端16的IP地址这一系列处理操作。
紧接着补偿周期结束后，信号处理器36从RF部分32输入具有与发自当前通信使用的移动LAN的基站的载波信号相同频率的本地振荡信号。换言之，来自RF部分32的本地振荡信号恢复至补偿周期前的主导频率，以使信号处理器36执行下一个载波侦听操作，分组发送操作，分组接收操作和其他操作。
当输入移动目标信息，基站IP地址，无线终端16IP地址后，服务器30根据移动目标信息和基站IP地址在包括于其中的数据库中搜索无线终端16的移动目标(切换目标)。例如，如果基站IP地址表示第一基站11a，且移动目标信息表明发自第二基站12a的载波信号具有最大的电场强度，则服务器30可推断，无线终端16正在从第一基站11a(第一无线LAN 11)向第二基站12a(第二无线LAN 12)移动。更具体地，服务器30可推断，无线终端已到达第一重叠通信区Z11，并正向第二无线LAN 12(第二基站12a)移动。
确定移动目标基站之后，服务器30标识与移动目标基站相连的边缘路由器，并向该边缘路由器复制信息(无线终端IP地址)，以确保发往无线终端16的分组数据也将被发送至该基站。
换言之，当无线终端16正在从第一基站11a向第二基站12a移动时，服务器30向将与第二基站12a相连的第一边缘路由器21复制信息(无线终端IP地址)，用于向除第一基站11a外的第二基站12a发送发出的分组数据。从而，那些应答发自无线终端16的分组数据的由远程位置发送的分组数据不仅从第一基站11a发送至第一服务区Z1，也从第二基站12a发送至第二服务区Z2。
当无线终端16正在从第一基站11a向第三基站13a移动时，第三基站连接至第二边缘路由器22，其与第一基站11a的第一边缘路由器21不同。在本例中，服务器30将信息(无线终端IP地址)复制至第二边缘路由器，以确保发送至无线终端16的分组数据也将被发送至第三基站13a。此外，服务器30向第一与第二边缘路由器21，22的公共核心路由器23复制信息(第二边缘路由器22IP地址)，以确保发送至无线终端16的分组数据被发送至第二边缘路由器22和第一边缘路由器21。
现参考图3说明上面解释的由无线LAN分组通信系统执行的操作。当无线终端16利用第一无线LAN 11经由核心网15与IP终端17通信时，从无线终端16至IP终端17的分组数据传输路径从第一基站11a开始，经第一边缘路由器21，核心路由器23，核心路由器25，边缘路由器24，到达IP终端17。从IP终端17至无线终端16的分组数据传输路径从边缘路由器24开始，经核心路由器25，核心路由器23，第一边缘路由器21，第一基站11a，到达无线终端16。
在上例中，当分组数据由IP终端17至无线终端16时，发往第一基站11a的数据被写入第一边缘路由器21。当分组数据由IP终端17至无线终端16时，发往第一边缘路由器21的数据被写入核心路由器23。
在上面的状态中，无线终端在每个补偿周期改变RF部分32的本地振荡信号频率，并确定产生于第二至第四基站12a-14a，具有不同频率(f2，f3与f4)的载波信号电场强度。在本例中，由于无线终端16处于第二至第四基站12a-14a的服务区Z2-Z4之外，因而电场强度为零。所以，信号处理器36推断，无线终端16正在第一服务区Z1内部移动，并将此结论通知给服务器30。服务器30无需对第一边缘路由器21或核心路由器23做任何事情，即可在无线终端16与IP终端17间建立通信。
当无线终端16从第一基站11a向第二基站12a移动，并到达第一重叠通信区Z11时，无线终端16的信号处理器36确定第二基站12a产生的载波信号具有最大的电场强度。然后，信号处理器36向核心网15中的服务器30发送移动目标信息，第一基站11a的IP地址，和无线终端16的IP地址。
服务器30根据移动目标信息和第一基站11a的IP地址在数据库中搜索无线终端16的移动目标(切换目标)，并推断无线终端16位于第一重叠通信区Z11内，且正朝向第二基站12a移动。
在确定移动目标处的第二基站12a时，服务器30确定第二基站12a与第一路由器21相连，并向第一边缘路由器21复制无线终端16的IP地址，以确保从IP终端17发往无线终端16的分组数据也将被发送至第二基站12a。
因此，从IP终端17发往无线终端16的分组数据也将从第一基站11a和第二基站12a发送。换言之，即使无线终端16从第一基站11a向第二基站12a移动，当无线终端16位于第一重叠通信区Z11时，来自IP终端17的分组数据被预先从第二基站12a和第一基站11a发送至无线终端16。结果，无线终端16可从一个基站移动至另一个而不中断通信。
现说明上述实施例的特征。(1)在上述的现有实施例中，无线终端16的信号处理器36在补偿周期期间检测发自基站11a-14a的载波信号的电场强度，根据具有最大电场强度的载波信号生成移动目标信息，处理器还生成当前使用的基站的IP地址和无线终端16的IP地址，并向服务器30发送这些生成的信息和IP地址。
服务器30将IP地址写入，例如，边缘路由器21与22，它们与移动目标处的基站相连，从而，根据信号处理器36生成的信息与IP地址从移动目标处的基站发送来自远程方的分组数据。
因此，无线终端16可从当前基站移动至另一基站，同时维持与远程方的分组通信。(2)在上述的现有实施例中，利用补偿周期检测基站11a-14a的载波信号电场强度，并向服务器30发送移动目标信息与无线终端16的IP地址等。因此，信号处理器36可处理分组通信的信号，而不明显中断。
(3)在上述的现有实施例中，无线终端16确定具有最大电场强度的载波信号。因此，降低了服务器30上的负载。本发明的实施例也可作如下替换。
在上述的现有实施例中，以这样一种方式完成载波信号电场强度检测：在单个补偿周期中，检测除当前使用的基站外的所有基站的载波信号电场强度。然而，作为替换，可在多个补偿周期中，检测除当前使用的基站外的所有基站的载波信号电场强度。在此替换实施例中，检测完所有载波信号之后，可通过确定具有最大电场强度的载波信号获取移动目标信息。
在上述现有实施例中，完成载波信号电场强度检测，以从除当前使用的基站外的所有基站的载波信号电场强度生成移动目标信息。然而，作为替换，可根据通过比较所有基站的载波信号，包括当前通信使用的基站的载波信号，确定具有最大电场强度的载波信号，生成移动目标信息。在此替换实施例中，如果当前通信使用的基站的载波信号具有最大的电场强度，则服务器30不向路由器21和22写入新的IP地址。
在上述现有实施例中，检查除当前使用的基站外的所有基站的载波信号，以选择具有最大电场强度的载波信号。然而，作为替换，可检查电场强度大于规定值的载波信号，以选择具有最大电场强度的载波信号，具有相对大电场强度的两个或更多载波信号，或电场强度大于规定值的所有载波信号。在此替换实施例中，如果所有载波信号的电场强度都小于规定值，则可认为电场强度为零，如现有实施例的情况。此外，如果根据移动目标信息选择了两个或更多的载波信号并将其发送给服务器30，则服务器30向路由器21与22写入新的IP地址，以确保这些目标基站发送分组数据。例如，如果无线终端16位于第三重叠通信区Z13内，如图1所示，第一至第三基站11a-13a发送分组数据。
如上所述，本发明使移动终端能够从一个无线LAN移动至另一个的同时维持分组通信。

Claims (6)

1.一种无线分组通信方法，其中利用载波侦听多址接入/冲突避免技术，以使无线终端与分别连接至核心网络路由器并具有不同载波信号频率的多个基站交换分组数据，且所述核心网路由器受到服务器的管理与控制，所述方法包括的步骤为：
促使所述无线终端在补偿周期测量每个载波信号的电场强度，根据测量结果生成移动目标信息，且向所述服务器发送生成的移动目标信息和当前通信使用的基站地址；以及
促使所述服务器根据所述移动目标信息和当前通信使用的基站地址，确定所述无线终端的移动目标处的基站，标识连接至所确定的移动目标处基站的路由器，并进行管理与控制，以使除了当前通信使用的基站以外的移动目标处的所述基站向路由器发送寻址至所述无线终端的分组数据。
2.根据权利要求1的无线分组通信方法，其中，通过测量除当前通信使用的基站之外的基站的载波信号电场强度，进行所述载波信号的电场强度测量。
3.根据权利要求1的无线分组通信方法，其中，通过在多个补偿周期内测量每个载波信号的电场强度进行所述载波信号的电场强度测量。
4.根据权利要求1，2或3的无线分组通信方法，其中，根据具有测量到的最大电场强度的载波信号生成所述移动目标信息。
5.一种无线分组通信系统，其中利用载波侦听多址接入/冲突避免技术，以使无线终端与分别连接至核心网路由器并具有不同载波信号频率的多个基站交换分组数据，且所述核心网路由器受到服务器的管理与控制，其中，所述无线终端包括用于在补偿周期内测量所述载波信号电场强度的测量装置，用于根据测量结果生成移动目标信息的生成装置，用于在补偿周期结束前向所述服务器发送生成的移动目标信息与当前通信使用的基站地址的发送装置，并且，其中所述服务器根据所述移动目标信息和当前通信使用的基站地址确定所述无线终端的移动目标处的基站，标识连接至所确定的移动目标处基站的路由器，并进行管理与控制，以使除了当前通信使用的基站以外的移动目标处的所述基站向路由器发送寻址至所述无线终端的分组数据。
6.根据权利要求5的无线分组通信系统，其中，所述测量装置测量除当前通信使用的基站之外的基站的载波信号电场强度。
CNB2004800049281A 2003-02-26 2004-02-26 通过在至少一个csma补偿时间内测量载波信号的信号强度以切换至目标基站的方法与系统 Expired - Lifetime CN100362825C (zh)

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