CN100444675C - 利用链路空间信息来管理无线通信的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了通过开发和利用链路空间信息提供无线通信的管理的系统和方法。该链路空间信息提供与网络的无线链路有关的集中链路的信息，以此提供考虑了影响无线连接的现象的网络视图。利用该链路空间信息，可以提供无线网络的各方面的自动管理，包括自动规定、管理、和/或优化网络链路。网络操作可以包括在提供网络管理应用中使用链路空间信息，该应用诸如自动故障管理，自动性能管理、操作咨询、和/或类似的。

Description

利用链路空间信息来管理无线通信的系统和方法
技术领域
本发明涉及无线通信，并尤其特别的涉及开发和利用链路空间信息来管理无线通信。
背景技术
近年来利用无线链路提供信息通信持续增长。蜂窝电话的使用，包括诸如那些基于高级移动电话系统技术(AMPS)的模拟系统和诸如个人通信服务(PCS)的数字系统，数字系统基于码分多址(CDMA)和时分多址(TDMA)技术，例如全球移动系统(GSM)。此外，无线通信系统在提供数据通信方面已经变得普遍，比如点对点和点对多点无线通信系统，其中包括那些BLACKBERRY个人数字助理(PDA)和WEBLINK无线网络。而且，随着无线通信变为越来越普遍，具有更为固定的服务区的无线网络已经变得更普遍，比如利用IEEE802.11和蓝牙技术的无线局域网络(WLAN)，。
然而，应该理解，用于射频(RF)无线通信的可用频谱是有一定限制的。从大约10KHz到大约100GHz的频谱实质上包括当今可用于通信的无线频谱，RF无线通信主要占用低于大约40GHz的频谱。随着无线通信越来越普及，无线频谱部分已经变得很拥挤。尽管能够在较少拥挤的无线频谱部分中建立无线通信，比如把通信移到60GHz范围或更高，但典型地不在这种频段中易实现无线通信。例如，在频谱的高端中实现无线通信典型地要花费随之相关的成本，包括由于阻碍引起的严重的信号衰减，比如墙壁，建筑物，树木，和地形特性，甚至是由于水和空气中的水蒸汽。而且，无线频谱典型地严格受到政府的调整和控制，比如美国的联邦通信委员会(FCC)，在许可和不许可的频段提供频谱的特殊使用。
因此，这些开发，保持，和/或使用无线通信链路通常归于相对拥挤的频段。因而，至少一些无线通信基础设施的供应商已经投资大量的时间和财力致力于管理其频段的使用。
例如，蜂窝电话基础设施提供商已经开发了详细地频率再用规划以试图获得具有可接受相互干扰量的通信信道的最大再使用量。此外，对于这种蜂窝网络高度熟练的RF工程师已经绘制出有效的辐射图案和在天线视野上作出调整以便试图最小化相互干扰。然而，这种无线通信管理不是很容易的。例如，上述的频率再用计划通常是很复杂的，需要很多资源来规划和发展，并且当实现改变时典型地具有实质的复杂性，比如在小区上实现新的或更多的信道，以改变天线结构的方向性，和/或在再用模式中开发微小区。此外，对于管理该网络来说使用高度熟练RF工程师是昂贵的和典型的有限资源，并且对于有关实际网络的操作通常不提供细节标准来完全的优化它的管理。而且，该网络的管理通常忽视或不能完全考虑下降的操作的所有资源，比如干扰的外部资源的存在和/或位置。
然而，通常，在没有上述管理资源的优点地情况下实现无线通信网络。例如，诸如那些按照IEEE802.11协议操作的WLAN，被典型地开发，保持，和/或由独立地或相对小的用户基站使用。因而，在频率或辐射图案设计方面提供资源是不实际的或不可能的，比如由于成本，个人的，和/或训练问题。实际上，基本数量的网络仅仅在“最佳推测”结构中应用并基本保持无人管理直到检测到一个关键性故障。因此，该网络通常在降低的容量和/或质量上运行。
因此，需要在技术领域中存在一种用于管理无线通信的系统和方法。在技术领域中进一步需要存在这样的系统和方法用于无线通信网络的优化操作，而不需要使用RF工程师或类似的高度熟练技术人员。
发明内容
本发明涉及通过开发和使用链路空间信息提供用于管理无线通信的系统和方法。本发明的链路空间信息关于网络无线链路提供链路中心信息，借此提供网络的观点，其考虑影响无线链路的现象。优选实施例的链路空间信息不仅包括通过无线链路连接的节点，还包括链路质量信息和有关链路的物理信息的一个方面。
本发明的实施例利用这些知识，即射频无线网中的节点具有射频链路，这些链路具有与其相关的特定属性以在RF域中提供链路。按照本发明的实施例来利用这些属性，不仅在各个节点之间建立链路或连接拓扑，而且得出更坚固的链路空间视图。例如，链路信号强度能告诉用户链路的结果如何。而且，附加信息可从链路信号强度中被收集，比如链路的两个节点之间的物理的和/或有效的辐射指示。
在本发明的展开链路空间信息中利用的链路属性可以包括诸信号强度，误码率(帧，比特等)，发射功率，天线图，频率(和/或其他的信道信息)，数据率，网络拓扑，天线分集特性等等。按照本发明，可以利用这些链路空间信息以增加网络性能和/或提供任何数量的有益的和有用的网络管理应用。
本发明的实施例提供无线网络的各个方面的自动管理。例如，利用上述的链路空间信息可以提供自动供给，管理，和/或优化网络链路。按照本发明的实施例，关于无线网络使用控制算法，比如在集中操作和维护服务器和/或分布的节点(例如，网络访问点(AP))，用于控制无线节点(例如AP，用户终端等)，以管理网络的各方面，比如优化链路和网络性能。这种网络操作的控制可以包括使用链路空间信息提供网络管理应用，比如自动故障管理，自动性能管理，操作咨询等等或其他。
例如，按照本发明提供的故障管理可以包括最大化或优化无线覆盖(例如，确定和实现服务区，用于增加的容量和/或确保链路可用性)，干扰控制方案(例如，控制天线图和/或最小化发射功率电平以最小化网络外和/或它的区域之外的信号能量泄漏)，不想要的RF部件检测(例如，使用技术监测网络外部的RF部件和使用干扰避免方案)，等等。按照本发明的性能管理可以包括自适应服务区与/小区形状化和控制(例如，确定和实现用于负载平衡的服务区形状化)，信道再用计划(例如，确定和应用信道再用方案)，减少和/或缓解有关隐藏终端的问题(例如，协调网络链路以便对于所有网络终端实施满意的或优化的链路)等等。按照本发明提供的操作报告可以包括网络状态的表示(例如，开发和输出网络拓扑和/或其他网络链路状态信息的图形表示)，网络优化建议和故障通知(例如，当特殊的网络部件出错或其它的故障时发出告警，和/或确定网络资源不足和在优化操作中提供有用的数据)等等。
除此之外或在可替换按照本发明的实施例提供的上述网络管理应用中，利用链路空间信息在更基础的水平上提供一个实现网络结构的基础。例如，实质上中心链路的链路空间信息在实现无线分布系统(WDS)和专用无线网络中使用，通过计算路径以提供最好的网络路由策略。同样的，本发明的链路空间信息可以用作用于任何基于位置的服务的基础。
因而，在管理无线通信中提供了本发明实施例的技术优点。通过系统和方法提供了本发明实施例的进一步的技术优点，它们使用链路空间信息优化无线通信网络的操作。
上述已经相当广泛的概括了本发明的特点和技术优点，因此可以更好的理解下面的本发明细节。下文将描述本发明的其他特点和优点，这些形成了本发明权利要求的主题。本领域技术人员应该理解，公开的构思和具体实施例可以容易地用作对本发明修改或设计其它结构的基础，以用于实现本定明的相同目的。此外，在不脱离附属权利要求中所述的本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以实现其等效的构造。根据下文的描述，当结合附图时，相信本发明特有的新的特征以及它的结构和造作方法，连同其他目的和优点将得到更好的理解。然而，显而易见的是，提供的每一附图仅仅用于示例的目的而并不在于规定本发明的限制。
附图说明
为了更好地完全理解本发明，现在结合附图作为以下描述地参照，其中：
图1显示了示意性无线网络(或其部分)结构，从中由本发明的实施例收集数据并可以为其提供管理；
图2A示出了图1的无线网络(或其部分)，其具有所使用的链路空间管理系统的一个实施例；
图2B示出了图1的无线网络(或其部分)，其具有所使用的链路空间系统的的另一个实施例；和
图3示出了按照本发明的实施例适合使用地基于处理器的系统。
具体实施方式
直接关注图1，其中无线链路被用于提供数据通信的网络的一部分通常示为网络100。网络100包括多个无线节点101，102，和111-115。这些无线节点可以提供各种功能和特征。例如，节点101和102可以包括无线访问点(AP)，比如可以被利用来提供无线连接性给共享的资源(未显示)，比如局域网(LAN)，城域网(MAN)，广域网(WAN)，内部网，因特网，公用交换电话网，服务器，输入/输出设备(例如，打印机，扫描仪，等等)，数据库，和/或类似的。节点111-115可以包括无线用户或终端设备，比如工作站，个人计算机，个人数字助理(PDA)，电话设备，输入/输出设备，和/或类似的。
如图1所示，对于连接节点的网络100可以存在各种链路。例如，尽管可能在网络100的节点之间提供的信息通信中不使用，在另一个无线节点的辐射或天线图内的使用的每个无线节点之间存在RF链路。图1所示的是在节点101和节点111之间的RF链路RF101-111，节点101和节点112之间的RF链路RF101-112，节点101和节点114之间的RF链路RF101-114，节点111和节点112之间的RF链路RF111-112，节点111和节点115之间的RF链路RF111-115，节点114和节点115之间的RF链路RF114-115，和节点102和节点115之间的RF链路RF102-115。
可以建立各种数据链路用于提供各个节点之间的信息通信。使用一个或多个上述的RF链路可以实现该数据链路。所示的数据链路D101-111提供节点101和节点111之间的信息通信，所示的数据链路D101-112提供节点101和节点112之间的信息通信，所示的数据链路D101-114提供节点101和节点114之间的信息通信。同样的，所示的数据链路D102-115提供节点102和节点115之间的信息通信。
应该清楚的是，除此之外的链路或者可替换图1所示的那些链路可以存在于网络100中。例如，尽管为了简化在图1中未显示，但网络节点之间可以存在多于一个的RF链路，比如通过使用分集技术，包括空间分集，角度分集，和/或极性分集。数据链路(未显示)，不管是否利用相应的RF链路，光连接建立，或者利用无线链路建立，可以在各种网络节点之间提供信息通信。例如，节点101和102可以包括AP以提供对网络，比如LAN，MAN，WAN，内部网，因特网，和/或电话网络的共享访问，以及网络在节点101和102之间可以提供数据链路。
这里参考无线局域网，比如使用IEEE802.11协议可操作的无线局域网来描述优选实施例，以便提供具体范例来帮助理解本发明的原理。然而，应该清楚的是，本发明的技术性可应用于任何无线网络，无论是提供数据、语音，视频，和/或其组合的通信，并且不管是否在许可的或非许可的频段下工作。而且，本发明的原理可应用于许多信道化方案，包括频分多址(FDMA)，时分多址(TDMA)，码分多址(CDMA)，及其组合。
应该清楚的是，为各种类型的无线网络基础结构的调度和管理提供的技术人员经常不能拥有令人满意的各种技术。例如，在考虑作为主要的RF基础结构的传统的无线网络中，比如蜂窝电话网络，通常聘用RF工程师来排斥信息技术人员(即数据网络管理者)。尽管该人员在有关无线电传播的寻址问题上通常具有优秀的经验，但他们经常忽视有关核心数据网络的问题，比如业务路由和平衡。相反的，在考虑作为主要的数据网络基础结构的传统的无线网络中，比如WLAN，通常聘用信息技术人员来排斥RF工程师。尽管这些人员在寻址核心数据网络的问题上通常具有优秀的经验，但他们经常忽视无线电传播，比如信道再用，衰落和信号的阴影，和干扰缓解。因而，本发明的实施例提供了网络管理工具，其结合了RF和数据网络专家两方面的知识以便促进无线网络的优化最管理。
在提供网络管理中，比如LAN内，分析和决定通常单独的基于有关网络的业务信息。然而，随着无线网络的出现，比如利用IEEE802.11协议的WLAN，有关RF域中属性的信息，比如信号强度，可以被产生或相反在网络管理中没有使用它们的情况下可获得。本发明的优选实施例利用该RF域信息发展网络的链路空间视图。因而，本发明的实施例收集RF链路属性信息以发展链路空间信息并提供给网络用户(例如，网络管理者)一个用于无线网络状态的坚固的画面。
本发明的实施例提供具有网络元素的可操作的系统和方法，该元素例如节点101和102以及节点111-115，以获取链路空间信息和/或提出RF网络管理系统，该系统提供自动微调或网络的优化和/或提供与操作有关的咨询服务。本发明可以包括一组集中控制算法，比如一个或多个集中操作和维护服务器，也许利用在整个网络中配置的代理用于数据收集和/或实现结构控制。附加或可替换的，本发明可以包括分布式结构，比如分布在全部节点的控制算法，或许利用在它们之间的信息通信来协同管理控制。
本发明的链路空间信息是与网络环境，天线图，链路属胜(比如传输功率电平，利用的信道，天线/信号分集)等有关的RF链路特性的一个函数。利用该链路空间信息的网络管理系统可以操作以控制网络操作的各方面，比如优化数据吞吐量，控制天线图，传输功率电平，信道再用，负载平衡等等。因而，通过该网络管理操作，链路空间本身可以被修改。本发明的实施例可以实现获取链路空间信息的交互处理，实现贯穿网络元素的管理控制、再决定链路空间信息、并再次实现贯穿网络元素的管理控制。然而，从下面的讨论将清楚的看到，本发明的实施例可以实现智能化，比如从历史信息获取，有效地获得最佳的网络配置。例如，通过本发明的网络管理系统，网络元素配置信息的矩阵可以被产生和存储并与特殊的链路空间情况有关，以便当目前的链路空间信息或其部分对应于该链路空间状况时，从存储的网络元素配置信息中得出预定的管理响应结果。可以从过去的特殊网络的操作中产生该矩阵，其中它被实现和/或可以是更普通的性质，比如预测的或普通的经验条件。使用该信息，可以更快的实现链路空间变化，例如，避免交互步骤以达到用于特殊情况的最佳解决方案。而且，可以利用该信息以避免管理响应，该响应来自表现合适的链路空间信息，但公知的其导致不希望的网络操作，例如，在过去已征明提供不希望的结果的网络配置。
直接关注图2A，显示了本发明实现集中管理的优选实施例。如图2A所示，在与网络100的各种网络元素的数据通信中，使用链路空间管理系统200作为集中服务器。图2A的链路空间管理系统200可以包括基于处理器的系统(例如，通用计算机系统)，具有其上可操作的指令集(例如应用或控制程序)，定义在此所述的操作。所示的链路空间管理系统200使用数据链路D101-200来建立与节点101的信息通信，和使用数据链路D102-200建立与节点102的信息通信。应该清楚，链路空间管理系统200可以用在具有任何数量网络元素的数据通信中，因此，并不限于所示的特殊链路的使用。例如，链路空间管理系统200可以用在具有任一或所有节点111-115的数据通信中，也许使用多个数据链路，比如数据链路D101-200和D101-111，用于提供与节点111的信息通信。而且，应该清楚，由链路空间管理系统200利用的链路可以利用任何可用的媒介，包括有线，无线，光学，及其组合。例如，数据链路D101-200和D102-200可以包括不同于耦合节点101和102的上述网络。
尽管提供了集中配置，应该清楚，图2A的链路空间管理系统200可以利用各种网络元素的协同管理方面，该网络元素例如数据收集器和/或安置在网络100各节点上的控制执行器。所述的实施例包括在网络100的节点101，102，112和115上配置的代理210。应该清楚，所示的代理210的特殊配置是示例性并不表示对本发明的任何限制。例如，一个或多个访问点，诸如节点101和102，可以不招待(host)代理。同样的，许多客户节点，诸如节点111-115，可以招待代理。
优选实施例的代理210可以包括软件代理，诸如可以通过链路空间管理系统200推进到该节点或相反传送到合适的节点。根据本发明利用的软件代理可以收集信息用于提供给链路空间管理系统200以产生链路空间信息的，诸如生成和/或更新链路空间数据201。附加的或可替换的，根据本发明利用的软件代理可以响应于来自链路空间管理系统200的控制信号以便控制网络的操作，诸如响应故障管理202和/或性能管理203。因而，使用优选实施例的软件代理，网络节点可以用作链路空间传感器和/或网络管理调节(执行)器。
应该清楚的是，链路属性信息和/或响应于控制信号，该属性信息可以由不使用上述代理的各种节点来提供，并因此，本发明的链路空间管理系统可以与不具有可操作代理210的这些节点相互作用。
直接关注图2B，显示了实现分散或分布管理的本发明的可替换实施例。如图2B所示，在网络100的多个网络元素上，链路空间管理系统200配置成分布式资源。特别的，所示的链路空间管理系统200配置成节点101的一部分和节点102的一部分。优选的，图2B的链路空间管理系统200包括在基于处理器系统(例如，相应于网络元素的处理器平台)上的可操作的指令集(例如，应用或控制程序)以提供在此描述的操作。根据一个优选实施例，相同的或实质上相同的指令集在网络100的每个节点上是可操作的，该网络100具有配置的链路空间管理系统200，优选的对图2A的链路空间管理系统200提供总体功能性。然而，对于具有配置的链路空间管理系统200的网络100的一个或多个节点，本发明的实施例可以利用不同的指令集，诸如对应于特殊网络节点的特征和功能性。应该清楚，如果需要的话，本发明的实施例可以实现遍及整个网络的分布式和集中式链路空间管理系统的组合。
不考虑它们的特殊配置，图2B的分布式管理结构的链路空间管理系统200优选的相互通信以促进网络100的协同管理。因而，所描述的实施例使用数据链路D200-200来建立在链路空间管理系统200和节点101及102之间的信息。附加的或可替换的，分布式管理结构的每个链路空间管理系统200可以与网络100的各个网络元素通信，并因此，不限制所示的特殊链路的使用。例如，图2B的每个链路空间管理系统200可以与任一或所有节点111-115，诸如由相应节点101和102的一个服务的节点的子集进行数据通信。而且，应该明白的是，由链路空间管理系统200使用的链路可以利用任何可用的媒介，包括有线，无线，光学，及其组合。
当以软件实现时，本发明的链路空间管理系统的元素和/或相应代理实质上是执行上面所述的代码片段。程序或代码段可以存储在计算机可读介质中或者通过以载波，或载波调制信号形式体现的计算机数据信号经传输媒介传送。“计算机可读介质”可以包括能存储或传送信息的任何媒体。计算机可读介质的例子包括电子电路、半导体存储设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软磁盘、压缩光盘CD-ROM、光盘、硬盘、光纤媒介、射频(RF)链路等等。计算机数据信号可以包括能经传输媒介传播的任何信号，该传输媒介诸如电子网络信道、光纤、空气、电磁、RF链路等等。经计算机网络，诸如因特网、内部网等可以下载代码段。。
应当清楚，上述的软件实现可以用于网络中，而网络元素没有实质变化。例如，可以在AP的RAM和ROM和/或其他节点设备中配置代理而硬件结构没有变化。。附加的或可替换的，本发明的实施例较少地依靠网络元素的硬件修改，诸如向AP，以及向以软件实现的本发明的主链路空间管理系统增加足够的存储器。同样的，本发明的实施例可以利用网络元素的基本修改，比如增加智能天线系统给AP和/或客户节点，增加用于收集特殊数据的传感器，增加执行器以响应控制代码，用于获得期望的网络配置，等等。
图3描述了适用于本发明的链路空间管理系统和/或代理的计算机系统300。中央处理单元(CPU)301耦合到系统总线302上。CPU301可以是任何通用的CPU，诸如来自处理器的英特尔奔腾系列的处理器。然而，本发明不限于CPU301的结构，只要CPU301支持在此所述的发明性操作。总线302耦合随机存取存储器(RAM)303，该存储器可以是SRAM，DRAM，或者SDRAM。ROM304也耦合到总线302上，它可以是PROM，EPROM，或EEPROM。RAM303和ROM304存储用户和系统数据以及程序，这是本领域中公知的。
总线302也耦合到输入/输出(I/O)控制卡305，通信适配卡311，用户接口卡308，和显示卡309上。I/O适配卡305连接到存储设备306，诸如一个或多个硬盘驱动，CD驱动，软盘驱动，磁带驱动，以连接到计算机系统。I/O适配器305也连接打印机314，它允许系统打印信息的纸印本，诸如根据本发明的故障报告，性能报告，和/或咨询报告。注意的是，打印机可以是一种打印机(例如，点阵，激光等等)，传真机，或复印机。通信卡311适合耦合计算机系统300到网络312，诸如可以是任何上述的网络。用户接口卡308耦合用户输入设备，诸如键盘313、指示设备307、和麦克风316，到计算机系统300。用户接口卡308经扬声器315提供声音输出给用户。通过CPU301驱动显示卡309以控制显示设备310上的显示。
再次参考图2A，能看到示例的链路空间管理系统200的实施例包括多个功能决。应当清楚，图2B的链路空间管理系统200可以包括这些功能块，尽管他们没有在此具体描述。而且，应该清楚，如果需要的话，对于本发明的链路空间管理系统来说，可以实现特殊功能块的各种组合。然而，本发明的每个链路空间管理系统优选包括功能性以获得和/或利用本发明的链路空间数据。
优选实施例的链路空间管理系统200包括链路空间数据201。优选实施例的链路空间数据201操作以导出链路空间数据并在网络管理中利用链路空间数据。例如，无线网络中所有节点具有与它们在RF域中的连接有关的特定属性，并且优选实施例的链路空间数据201从网络节点收集该连接属性信息以获得网络的链路空间图。这些属性不仅提供与节点互连有关的信息，而且可以利用以确定与链路有关的质量甚至一些物理信息。
根据本发明实施例所收集和/或利用的链路属性信息包括信号强度，数据误码率(例如帧误码率，比特误码率，等等)，发射功率，天线或辐射图，天线和/或信号分集特性(例如，空间分集，角度分集，和/或极性分集方面)，信道利用，带宽利用，数据吞吐量或速率，网络拓扑，网络元素性能和配置，等等。例如，与链路信号强度有关的信息被链路空间数据201利用来作为链路质量的基本指示和/或关于物理的派生信息有和/或在链路的节点之间的有效辐射接近度。链路空间数据201可以利用帧误码率(FER)作为链路质量的指示器。链路空间数据201可以利用发射功率以获取有关电源使用的信息和/或获取关于干扰电平的信息，该干扰电平与网络中其它的节点/链路及网络外部有关。天线图信息，诸如可以从实验数据中得出和/或作为配置信息的一部分被提供，例如，可以被链路空间数据201利用以获取有关链路的物理方向或方位的信息以及获取覆盖区域信息。与可用和/或使用中的信道有关的信息(诸如使用在特殊网络元素上的可用的特殊频率)可以使用在与无线带宽资源配置和利用有关的派生信息中。数据速率信息可以使用在与网络业务资源使用率有关的派生信息中。网络拓扑信息可以使用在与网络连接状态和/或资源使用率有关的派生信息中。
例如，链路空间数据201可以利用链路的信号强度以确定链路质量。而且，信号强度信息，也许结合其它的信息，诸如发射功率和/或数据误码率，被链路空间数据201利用以获取由链路连接的节点之间的物理接近度的指示。然而，可能更重要的，链路空间数据201可以利用该信息确定由链路连接的节点之间的有效辐射距离，例如，归因于间接无线链路的RF传描有效距离，归因于链路路径中的障碍物的衰落，等等。优选实施例的链路空间数据201利用该链路属性信息获取链路空间信息，其提供有关网络无线链路的中心链路信息，由此提供考虑影响无线链路现象的网络视图。因而，优选实施例的链路空间信息不仅包括由无线链路连接的节点，而且还包括与链路有关的链路质量信息和物理方面的信息。
根据优选实施例，链路空间数据201采样或收集有关所有网络元素的数据由此提供由本发明的链路空间数据所示的网络的坚固视图。因而，优选实施例的链路空间数据201利用与本发明中存在的所有链路有关的信息，该链路包括与网络外部的信源有关的RF链路，该外部信源与网络元素紧密接触。因此，通过本发明的用于数据收集/或分析的可能的节点不仅包括提供网络访问的AP或基站和服务下的用户设备(例如客户或终端节点)，还包括干扰源，比如不希望的RF方(例如，非网络服务下和/或非网络或用户控制下的RF源和/或接收机)。每个这样的节点优选出现在链路空间中，最好具有与此相关已经被收集和存在的所有可能的信息。
本发明的链路空间数据201可以包括除了上述获得的链路空间信息之外的信息。例如，链路空间数据201可以存储除了当前链路空间之外有关网络的链路空间的历史信息。附加的或可替换的，链路空间数据201可以提供数据库或信息矩阵用于特殊的链路空间信息。例如，预定的网络元素配置矩阵可以与特殊的链路空间状态有关以便促进有效网络的有效管理。在该矩阵中的信息可以遵照链路空间管理系统200的管理功能性的操作，诸如在链路空间管理系统响应于初始链路空间状态进行迭代操作之后，通过故障管理202和/或性能管理203达到的优化网络配置。附加的或可替换的，通过用网络操作的预测和/或经验可以提供该矩阵中的信息。
优选实施例的链路空间管理系统200进一步包括网络管理功能性，比如可以自动控制网络100的各种元素以优化网络操作作为由链路空间数据201提供的链路空间信息的一个函数。应当清楚，公共网络管理技术通常聚焦在网络业务和路由问题上。然而，随着无线网络的增长普及，出现了网络管理中的新领域，其中现在用户不仅关心普通的网络信息，而且涉及RF域。因而，本发明的优选实施例使用链路空间概念提供网络管理功能性以便帮助用户合适的管理RF网络。链路空间管理系统200的示例实施例包括提供有效管理网络100的故障管理202和性能管理203。另外，链路空间管理系统200的示例性实施例包括提供与网络100有关的咨询信息的咨询模块204，以便用户方便地管理网络。
优选实施例的故障管理202响应于来自链路空间201的信息提供网络100的自动故障管理。该故障管理可以实现与多个状态有关的解决方案，在该状态中一个或多个网络用户或节点经历网络通信故障，比如损耗或不能经网络通信。因此，本发明的故障管理202可以操作以提供网络的最大的覆盖，干扰控制方案，不想要的RF方检测和避免，等等。
例如，使用上述的链路空间信息，在网络中没有RF覆盖的当前节点或客户，比如由于位置改变或AP故障，可以通过它与网络中的邻近节点或客户的RF链路来检测。附加的或可替换的，可以利用定向天线图(例如，利用增益和/或与它有关的方向性)来增加原始服务区之外的节点或客户的检测的机会。通过示例的方式，诸如节点102的访问点可以失败的离开客户节点诸如节点115而没有数据链路。然而，包括有关RF链路RF111-115和/或RF114-115的信息的链路空间信息将提供有关该节点即节点115存在的信息。已经检测到节点需要建立数据链路，故障管理202可以发布控制信号给适当的AP和/或其它的网络元素(诸如可以通过参考链路空间信息来确定)以重新配置网络，例如，改变服务区(小区)形状和/或大小以建立与识别的节点的数据链路。例如，另一个网络访问点诸如节点101可以被重新配置以建立与节点115的RF和数据链路。应当清楚，该重新配置可以包括自适应的修改天线图以包围识别的节点，其中该功能性被支持，改变一个或多个节点的发射功率和/或控制干扰以提供与识别的节点有关的可用信号，等等。因此，故障管理202可以操作以最大化由特殊的AP和/或由网络服务的节点或客户组。
故障管理202不仅可以提供响应于检测故障的网络控制，而且还可以主动操作以避免故障或其它不希望的行为。例如，通过控制天线图和/或最小化使用的发射功率电平，故障管理202可以控制网络以最小化目标区域的能量泄漏的机会。不仅能利用这样的控制来最小化功率资源的使用和普遍提高网络内信号质量(例如，减少与各种链路有关的噪声层)，还能减少入侵者侵犯网络信号的机会，并因此，提供了与无线网络有关的增加的安全性。此外，可以利用该实施例以减少由网络系统产生的干扰并对其他的邻近的操作提供干净的带宽。
故障管理202可以附加的或可替换的操作来识别不想要的RF方，例如，相邻组无关的网络的节点，重叠网络100的信道的RF信号源，并缓和它们在网络上影响。例如，链路空间数据201可以引起各种AP，诸如那些更接近网络边界布置的AP，扫描它们的天线图，扫描信道等以检测附近不想要的RF方并包括在链路空间数据中的该信息。故障管理202可以利用该信息以识别不想要的RF方以及检测强干扰源(例如，网络节点相对于另一个网络节点的表现为强干扰源)。附加的或可替换的，故障管理202可以利用与在边界节点上出现的RF链路有关的链路空间信息来识别不想要的RF方。故障管理202最好控制各个网络元素以避免或缓和与识别的不想要的RF方有关的干扰。例如，故障管理202可以控制遭受由识别的不想要RF方干扰的特殊节点使用信道，该信道实质上孤立于来自不想要的RF方的干扰。同样的，故障管理202可以控制遭受识别的不想要RF方干扰的特殊节点，以增加发射功率电平以便在来自不想要RF方的干扰存在的情况下提供满意的信噪比。
应当清楚，优选实施例管理功能性的各方面的操作可以结合本发明的链路空间管理系统的其他的功能性。例如，故障管理202可以操作以建立信道使用方案，避免来自识别的不想要RF方的干扰，与此结合给网络100的用户提供通知或其他咨询信息。
响应于来自链路空间数据201的信息，优选实施例的性能管理203提供网络100的自动性能管理。该性能管理可以实现与许多情况有关的解决方案，该解决方案中一个或多个网络用户经历网络性能问题，诸如下降的数据吞吐量。因此，本发明的性能管理203可以操作来提供自适应的小区形状控制和网络AP之间的负载平衡，自动的频率再用计划，减少与隐藏终端有关的问题，等等。
例如，使用上述的链路空间信息，在性能管理203的控制下网络内的负载可以被平衡。整个网络服务区的节点位置将很少均匀分配。网络拓扑通常与节点之间的相对位置有很高的相关性，该节点例如，它们服务的AP和客户节点，通常导致AP中的不平衡状况。通过示例，显示了由访问点即节点101服务的所有节点111，112，和114，其中显示了只服务节点115的另一个网络访问点即节点102。性能管理203可以提供控制信号给一个合适的网络元素，诸如给适当的AP提供控制信号以调整天线图和/或发射功率，并借此调整部分服务区(小区)的形状和大小。可以利用该控制从高负载的AP到极轻微负载的相邻AP传送客户节点，而不牺牲节点之间的链路质量。例如，可以控制节点101以终止与节点111的数据链路和控制节点102以建立它的一个数据链路。通过控制AP和/或客户节点天线图和/或发射功率以除去节点101和111之间的RF链路RF101-111和产生节点101和111之间的新的RF链路(RF102-111，未显示)，上述的数据链路可以被终止和建立。附加的或可替换的，数据链路可以被终止和/或建立而不用重新配置RF链路。
在无线通信中频率带宽是典型的稀缺资源。因而，优选实施例的性能管理203可以利用链路空间信息确定和调配信道再用方案，允许该有限资源的优化再用同时最小化干扰。利用链路空间信息，通过性能管理203可以自动地获取和更新信道再用方案。
有关“隐藏”终端的问题在无线技术领域中是熟知的，该“隐藏终端例如，由于结构配置其它节点看不到该节点，在该配置中相同网络的节点不能直接彼此通信。通过示例，尽管与相同的访问点节点101通信，客户节点112和114被设置以至于它们不能彼此直接检测到。然而，当与节点101通信时每个可以利用相同的信道。如果这些节点实现媒介访问技术，诸如带有避免冲突的载波侦听多路存取(CSMA/CA)，如它被IEEE802.11所使用，节点112和114的每个节点可以在相同信道上同时发射而不检测冲突。然而，节点101将经受节点112和114的干扰信号。但是，利用本发明的链路空间信息，提供集中链路视图，优选实施例的性能管理203可以控制网络元素以避免或缓和隐藏终端的问题。例如，性能管理203可以影响节点重组，诸如使每个节点112和114与不同访问节点有关。附加的或可替换的，性能管理203可以利用信道分配，例如控制节点112和114以利用正交信道，以便纠正隐藏终端问题。这样的正交信道在频率、时间、代码、等其他上可以是不同的。因而，本发明的实施例可以建立定时和/或频率方案以促进隐藏节点进行通信而没有干扰。
优选实施例的咨询模块204响应于来自链路空间数据201的信息提供有关网络100操作的咨询信息的输出。该咨询模块可以提供与当前网络操作有关的咨询信息和/或可以主动为用户产生建议，如何提高性能或其他度量标准。因而，本发明的咨询模块204可以操作来提供网络状况表示，网络优化设备，单元和故障通知，等等。优选的，根据本发明提供的咨询信息包括链路空间细节和/或从其中获取，诸如包括与数据链路有关的信息以及在提供数据链路中没有利用的RF链路，有效辐射距离，在链路空间中的用户位置，等等，借此提供坚固的和多维的网络视图。
优选实施例激活网络管理工具，这些工具提供上述的故障管理和性能管理的功能性，帮助用户减轻沉重的网络管理工作量。然而，关于各种网络管理问题的用户干预，一直期望进一步提高网络性能或处理一些严重的网络故障。因此，优选实施例的咨询模块204提供信息以指导用户微调网络。
本发明的链路空间概念优选表示为整个网络中节点之间的关系。通过图形化表示链路空间，咨询模块204可以提供给用户完整的网络拓扑画面(优选表示节点的有效辐射接近度)。而且，咨询模块204可以利用该图形网络拓扑显示以表示与当前网络状态有关的信息，例如当前建立的数据链路、数据链路的吞吐量、与经数据链路的传输有关的误码率、带宽量或来自和/或定向到节点的数据业务、等等。该当前状态信息允许用户容易地保持跟踪网络状况。应当清楚，尽管优选实施例在此已经对网络拓扑的图形报告和/或网络状况进行了描述，但本发明的实施例可以使用附加的或可替换的方式提供该信息，包括基于文本和音频的咨询报告。而且，应该清楚，根据本发明的咨询信息的表示可以通过多种媒体，包括在计算机显示器上信息展示、电子邮件通知的发送、经传呼网络发送消息、建立出站电话呼叫、提供传真发送、等等。
除了或可选择的提供上述的相对普通的网络信息之外，本发明的咨询模块可以提供更具体的咨询信息，用于解决特殊的网络问题和/或用于处理特殊的性能问题。例如，咨询模块204可以利用链路空间信息以确定还没有实现的AP的理想配置和建议改变以使调整该状态。在一个这样的情况中，咨询模块204可以确定一个特定的AP是冗余AP，例如在一个区域中配置的AP，该区域被一个或多个其它的AP充分的服务，这些AP具有足够的容量来服务冗余AP的节点，并因此识别不需要的AP并建议除去它。该动作通过去除干扰和信道争用问题实际上提供了网络容量的增加。信道再用计划和/或网络元素的控制，诸如由链路空间管理系统200所提供的不必要AP的功率下降可以缓和或消除干扰和信道争用问题。因而，除了提供咨询信息之外，链路空间管理系统200可以操作来控制网络元素并借此自主调整识别状态。
同样的，咨询模块204可以利用链路空间信息来报告用户分布。例如，AP的负载结合有关拓扑信息和节点的有效辐射接近度可以被利用来作出与长期AP位置和安排有关的建议。
附加的或可替换的，咨询模块204可以利用链路空间信息来确定AP具有故障。例如，咨询模块可以将当前的链路空间的RF和/或数据链路信息与历史的RF和/或数据链路信息相比较以确定AP已经有故障，并因此识别故障AP和建议替换。通过示例，链路空间管理系统200可以利用有关没有从节点115接收到数据的信息和/或有关RF链路RF102-115和/或数据链路D102-115不再存在的信息来推断节点115已经遭受一个故障。然而，该信息单独表示节点115的状态的某些主观观点。例如，RF链路RF102-115可以被暂时阻塞，引起所有上述的故障问题。本发明的链路空间信息提供更完整的状态画面。例如，在历史数据库中有关RF链路RF111-115和RF114-115的链路空间信息可以与当前的链路空间视图比较以推断节点115具有故障。相反的，如果RF链路RF111-115和RF114-115继续存在，链路空间管理系统200可以推断节点115是运行的，但存在一些其它的故障。除了提供较少的网络状态的主观观点外，根据本发明的链路空间信息分析可以提供有用的洞察力，这是脆弱系统所不能的。例如，在许多情形中，收集信息的能力随着故障发生而终止。因而，只使用与节点直接有关的信息可以仅允许推论性的确定，例如，基于缺乏更新的信息而得出一个结论。然而，本发明的链路空间信息利用与受影响节点有关的收集信息，即使是间接的，例如，从与所讨论的节点有关的始终可操作节点中接收数据，以得到与网络元素的状态有关的结论。
同样的，咨询模块204可以利用链路空间信息来确认强烈干扰源和/或不想要的RF方的存在。例如，咨询模块204可以分析数据误码率和/或链路质量的其他指示并将具有不良链路质量的特殊链路与强烈的干扰源相关，并因此指示干扰源或不想要的RF方的位置(例如，根据SNR的接近度计算)、频率、网络ID(如果可能)。因而，本发明的实施例通知干扰条件，诸如允许用户有可能除去或缓和干扰源，除了主动设法避免干扰，诸如上述与故障管理202有关的讨论。
咨询模块204可以利用链路空间信息来分析业务和提供容量报告。例如，咨询模块204可以提供与难以处理的业务有关的警告，例如，业务等级超过特殊网络的能力或预先建立的参数，业务等级导致性能下降低于门限量，等等，无论是与整个网络或网络的特殊部分有关。
本发明的实施例连续进行操作连续的或重复的获得链路空间信息和/或提供网络管理功能性以便确认和/或适应网络中的改变。例如，一些或所有的节点可以包括移动平台，比如PDA或笔记本计算机，借此经常的表现在负载、干扰，隐藏终端，等等中的变化。本发明的实施例实现整个网络操作中的上述功能性的各方面以便提供动态网络管理系统。
应当清楚，除了或可选择的提供上述网络管理功能性外，在实现无线分布式系统(WDS)和专用无线网络中可以利用本发明的链路空间信息。对于WDS或专用无线网络，在网络中的所有RF链路是候选者以提供网络连接。为了提供最佳网络路由策略，最好利用来自链路空间的信息以计算路径成本，并因此，确定在建立数据链路中利用的和在确定网络路由中使用的特殊RF链路。
同样的，可以利用本发明的链路空间数据提供基于位置的服务平台。如上所述，链路空间信息可以提供与网络节点有关的接近度和方向信息，诸如有关信号强度、天线图、发射功率、等等从网络节点收集的信息。使用该链路空间信息，可以获得一个节点到另一个节点的相对位置的相当精确的估算。在未来，可以利用该信息提供基于服务的任何位置的坚固基础。
应当清楚，本发明不限于应用到任何特殊的网络。因而，对于蜂窝电话网络，无线计算机网络，传呼网络，或任何其他的实现无线链路的网络来说，可以配置本发明的实施例。
尽管已经详细描述了本发明以及它的优点，但应当明白，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下可以作出各种改变，替换和修改。而且，本申请的范围不限于处理过程、机器、制造、材料的合成、说明书中所述的装置、方法和步骤的特殊实施例。根据本发明公开的处理、机器、制造、材料的合成、装置、方法、或步骤、当前存在的或以后被发展的内容，对于本领域普通技术人员显而易见的是，根据本发明可以利用实质上执行相同功能或实质上实现相同结果并相应于在此描述的实施例的内容。因而，所附权利更求旨在包括这样的处理、机器、制造、材料的合成、装置、方法、或步骤的范围。

Claims (36)

1.一种用于提供关于网络中的无线链路的链路空间数据的方法，所述方法包括：
收集关于网络的所有无线节点的无线链路属性；
确定网络节点之间的无线链路；和
使用至少一部分所述收集的无线链路属性和所述确定的无线链路来确定所述无线节点的有效辐射接近度，
其中，所述有效辐射接近度是至少部分由于间接无线链路和由于链路路径中的障碍物的衰落的RF传播有效距离。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述收集的无线链路属性包括信号强度。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述收集的无线链路属性包括数据误码率。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述收集的无线链路属性包括发射功率。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述收集的无线链路属性包括天线图。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述收集的无线链路属性包括信道使用信息。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述收集的无线链路属性包括数据速率。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述收集的无线链路属性包括连接状态。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述收集的无线链路属性包括链路分集属性。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述确定的无线链路包括网络的节点之间的所有数据链路和没有数据链路被建立的至少一个RF链路。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述有效辐射接近度是所述无线链路的传播现象的函数。
12.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
配置与多个所述节点通信的集中式系统，用于执行所述收集无线链路属性，确定无线链路，和确定有效辐射接近度步骤。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
相对于所述多个节点的一些节点配置代理，其中所述代理与所述集中式系统通信。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述代理操作以收集至少一部分所述的无线链路属性。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述代理进一步操作以在所述集中系统的控制下调整所述网络的操作属性。
16.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述多个节点上配置分布式结构体系以便执行所述的收集无线链路属性，确定无线链路，和确定有效辐射接近度步骤。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：
在所述多个节点之间提供数据通信，由此链路在所述分布式结构体系的各部分之间提供协作以提供所述链路空间数据。
18.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
使用所述链路空间数据来提供所述网络的自动管理。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述网络的所述自动管理包括：
控制至少一个与网络的无线节点有关的无线链路属性，所述无线链路属性是从包括发射功率、天线图、信道利用、数据速率和连接状态的组中选择的。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述网络的所述自动管理包括：
使用关于所述网络的所有节点的所述链路空间数据来提供频率计划。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述网络的所述自动管理包括：
控制网络属性以提供组中的操作属性，该组包括提供关于至少一个网络元素的负载平衡，最大化网络的节点覆盖，最小化不具有所述网络节点的区域覆盖，检测不想要的RF方，和减少隐藏终端干扰的出现。
22.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
使用所述链路空间数据来提供关于所述网络的配置的咨询输出。
23.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
使用所述链路空间数据来配置无线分布式系统。
24.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在基于位置的服务平台中使用所述链路空间数据。
25.如权利要求1所述的方法，其中在提供用户链路空间位置信息中利用所述确定的所述无线节点的有效辐射接近度，其中所述用户链路空间位置信息包括方向和距离信息。
26.一种用于提供关于网络中的无线链路的链路空间数据的系统，所述系统包括：
与所述网络的节点通信并从中收集无线链路属性的数据收集器；和
基于处理器的系统，可操作用于接收所述收集的无线链路属性并从其中识别网络节点之间的无线链路，所述基于处理器的系统还可操作用于使用至少一部分所述收集的无线链路属性来确定所述无线节点的有效辐射接近度，
其中，所述有效辐射接近度是至少部分由于间接无线链路和由于链路路径中的障碍物的衰落的RF传播有效距离。
27.如权利要求26所述的系统，其中收集的所述无线链路属性包括从组中选择的至少一个属性，该组包括信号强度、数据误码率、发射功率、天线图、信道使用信息、数据速率、连接状态和链路分集属性。
28.如权利要求26所述的系统，其中所述识别的无线链路包括网络节点之间的所有数据链路和没有对应数据链路被建立的至少一个RF链路。
29.如权利要求28所述的系统，其中所述识别的无线链路包括网络节点和其外部的RF设备之间的RF链路。
30.如权利要求26所述的系统，其中所述有效辐射接近度是所述无线链路的传播现象的函数。
31.如权利要求26所述的系统，其中所述基于处理器的系统包括与多个所述节点通信的集中式系统。
32.如权利要求31所述的系统，进一步包括：
在所述多个节点中的一些节点上配置的多个代理，其中所述代理与所述集中式系统通信。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述数据收集器包括所述代理。
34.如权利要求32所述的系统，其中所述代理包括在所述多个节点上可操作的软件代理。
35.如权利要求26所述的系统，其中所述基于处理器的系统包括：
在分布式结构中配置的多个基于处理器的系统。
36.如权利要求35所述的系统，其中所述多个基于处理器的系统包括多个所述节点。
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