CN100586089C - 接入点的信道选择方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接入点的信道选择方法，包括：首先，接入点获取相邻接入点的信道使用信息；再根据信道传播损耗计算至各相邻接入点的相对距离信息；最后结合信道使用信息及相对距离信息选择接入点的使用信道。本发明还公开一种接入点设备。本发明接入点的信道选择方法及设备，参考信道重用情况及距离因素对接入点的使用信道进行选择，确保接入点最大可能地获得优化信道，减小重新调整的几率，从而不会对接入用户造成影响；同时应用本发明为接入点选择信道并不依赖于环境及组网的输入，过程较为简单。

Description

接入点的信道选择方法及设备

技术领域

本发明涉及无线网络技术领域，尤其指一种在WLAN(Wireless Local AreaNetwork，无线局域网)中对AP(Access Point，接入点)的信道进行动态选择的方法及设备。

背景技术

随着无线网络技术的日益发展，能够提供局域网无线连接服务的WLAN得到越来越广泛的应用。AP是WLAN中的无线收发设备，其将从有线网络接收到的数据转换成无线信号发送，并将接收到的无线信号转换成数据转发到有线网络。

为保证WLAN可靠的信号覆盖及高吞吐，需要对AP使用的信道进行选择。相邻的AP在信道选择时原则上需使用不同的非重叠信道，但由于无线资源的有限，例如，WLAN中广泛应用的基于802.11b/g标准的无线组网中仅有三个非重叠信道，因此当网络中存在大量的AP时，就需要借助RF(RadioFrequency，无线射频)管理提供一定的DFS(Dynamic Chnannel Selection，动态信道选择)算法对AP的信道选择进行控制，从而从有限的资源中获取尽可能优化的信道资源。

现有技术中针对AP的信道选择具体有两种解决方案。第一种是使用RF规划工具进行功率及信道的动态控制，通过输入用户环境的物理信息、可使用的信道范围、可使用的AP类型、AP的数量和摆放位置等参数，可自动计算获得AP所应使用的信道，但使用该工具进行信道选择的过程复杂，需要准确的环境参数输入。另外一种方案是由AP进行信道扫描，并通过判断信道接收的能量大小，选择一个信道干扰较小或没有干扰的信道；但采用该方法须基于相邻AP保持一定的发射功率为前提，一旦相邻AP的发射功率发生变化，则当前AP从相邻AP收到的信号强度必然发生变化，很可能造成当前AP需要重新进行信道选择，导致当前AP连接用户的中断，从而对网络使用造成不良影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种接入点的信道选择方法及设备，以解决现有技术中使用RF规划工具进行信道选择的过程复杂且需要依赖准确的环境组网输入，及使用AP扫描进行信道选择造成重新调整的几率较大的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种接入点的信道选择方法，包括：

接入点AP获取相邻AP的信道使用信息；

根据信道传播损耗获取所述AP至相邻AP的相对距离信息；

根据所述信道使用信息及相对距离信息选择所述AP的使用信道，具体为：

根据所述信道使用信息在所述相邻AP中选择参考AP集；根据所述相对距离信息自所述参考AP集中选择距离最远的参考AP，并以该参考AP的使用信道为所述AP的使用信道；其中，所述选择参考AP集具体包括：根据所述信道使用信息判断是否存在信道被重复使用，如果是则选择重复使用信道次数最少的所述相邻AP为参考AP集；否则选择所有所述相邻AP为参考AP集。

所述获取信道使用信息与所述判断是否存在信道被重复使用之间还包括：

根据所述信道使用信息判断是否存在未被使用的信道，如果是则选择所述未被使用的信道为所述AP的使用信道，否则进行所述判断是否存在信道被重复使用。

所述根据信道传播损耗获取AP至相邻AP的相对距离信息进一步包括：

获取所述AP至各相邻AP的信道传播损耗；

根据所述信道传播损耗通过比较得到所述AP至各相邻AP间的相对距离远近。

所述获取信道传播损耗具体包括：

根据下列公式获取所述信道传播损耗，

Loss＝TxP-RxP+TxG-TxL+RxG-RxL

其中，Loss为所述信道传播损耗，TxP为发送端发射功率，RxP为接收端接收功率，TxG为发送端天线增益，TxL为发送端损耗，RxG为接收端天线增益，RxL为接收端损耗。

本发明还提出一种接入点设备，其特征在于，包括信道使用信息单元、相对距离信息单元、信道选择单元及参考AP集确定单元，

所述信道使用信息单元，获取相邻AP的信道使用信息；

所述相对距离信息单元，根据信道传播损耗获取AP至所述相邻AP的相对距离信息；

所述信道选择单元，根据获取的所述信道使用信息及相对距离信息对所述AP的使用信道进行选择；

所述信道使用信息单元包括信道重用查询子单元，

所述信道重用查询子单元，查询所述相邻AP是否重复使用信道，如果是则所述参考AP集确定单元选择重复使用信道次数最少的所述相邻AP为参考AP集；否则所述参考AP集确定单元选择所有所述相邻AP为参考AP集；

所述信道选择单元进一步包括参考AP选择子单元及信道使用子单元；

所述参考AP选择子单元，根据所述相对距离信息自所述参考AP集中选择与所述AP距离最远的参考AP；

所述信道使用子单元，选择该参考AP的使用信道为所述AP的使用信道。

所述信道使用信息单元还包括空闲信道查询子单元，

所述空闲信道查询子单元，查询所述相邻AP的使用信道并判断是否存在未被使用的空闲信道，如果是则所述信道选择单元选择所述空闲信道为所述AP的使用信道，否则由所述信道重用查询子单元进行处理。

所述相对距离信息单元进一步包括信道损耗查询子单元及损耗距离映射子单元，

所述信道损耗查询子单元，获取所述AP至各所述相邻AP的信道传播损耗；

所述损耗距离映射子单元，根据获取的所述信道传播损耗通过比较得到所述AP至各相邻AP间的相对距离远近。

所述信道损耗查询子单元根据下列公式获取所述信道传播损耗：

Loss＝TxP-RxP+TxG-TxL+RxG-RxL

其中，Loss为所述信道传播损耗，TxP为发送端发射功率，RxP为接收端接收功率，TxG为发送端天线增益，TxL为发送端损耗，RxG为接收端天线增益，RxL为接收端损耗。

本发明接入点的信道选择方法及设备，结合信道使用情况及AP间的距离因素对AP的使用信道进行选择，确保AP最大可能地获得优化信道，减小重新调整的几率，避免对接入用户造成影响；同时应用本发明为AP选择信道不依赖于环境及组网的输入，过程较为简单。

附图说明

图1为本发明接入点的信道选择方法第一实施例流程图；

图2为本发明接入点的信道选择方法第二实施例流程图；

图3为本发明接入点设备的实施例图；

图4为应用本发明实施例进行接入点信道选择的示意图一；

图5为应用本发明实施例进行接入点信道选择的示意图二。

具体实施方式

下面以具体实施例结合附图对本发明进一步加以阐述。

本发明公开一种接入点的信道选择方法，其第一实施例如图1所示，包括以下步骤：

S101、AP获取相邻AP的信道使用信息。

S102、获取AP至相邻AP的相对距离信息。

S103、根据信道使用信息及相对距离信息选择AP的使用信道。

本发明接入点的信道选择方法第二实施例如图2所示，包括以下步骤：

S201、AP查询相邻AP的信道使用信息，判断是否存在未被使用的信道，如果存在，则转步骤S207；否则转步骤S202。

AP选择信道原则上是与相邻AP使用不同的非重叠信道，以免相互产生信号干扰，但无线资源通常是有限的，例如基于802.11b/g标准的无线组网仅提供三个非重叠信道。本发明即提供一种AP的信道选择方法，使AP尽可能获得最优化的信道资源，减少AP之间的信号干扰。

考虑到小规模组网或是组网处于初始状态时，网络中仍可能存在未被使用的非重叠信道，因此待选择信道的AP可对相邻AP的信道使用信息进行查询，判断是否存在未被使用的非重叠信道以决定后续进行处理的步骤。至于AP间的相邻关系可根据如下原则确定：AP如果能够收到其他某个AP一定强度的信号，则该两个AP即为相邻关系。具体相邻AP的确定方法并非本发明的必要技术特征，此处不再加以赘述。

S202、AP继续根据查询的信道使用信息判断是否存在信道被重复使用，如果是则转步骤S204；否则以所有的相邻AP为参考AP集并转步骤S203。

经过步骤S201确定非重叠信道均已被相邻AP使用后，还需继续根据查询到的信道使用信息对信道的重用情况进行判断，获知均已被使用的非重叠信道中是否存在重复使用的情况，以确定为AP进行信道选择的参考AP集。如果AP通过查询的信道使用信息确定相邻AP不存在信道被重复使用时，则无需考虑信道重用情况，而直接以所有的相邻AP为参考AP集进行后续结合距离因素的处理步骤。

S203、AP根据信道传播损耗获取自身至各相邻AP的相对距离信息。

由于信道资源的有限性，组网的AP不可避免要使用重复的信道，为尽量减小使用相同信道AP之间产生的CCI(co-channel interference，同信道干扰)，AP在选择信道时还需要考虑自身至相邻AP的距离因素。因此，在经过上述步骤获取相邻AP的信道使用信息并进行相应判断后，AP还需要获取自身至各相邻AP的相对距离信息。

由现有技术可知，信号发送端至接收端之间的距离与产生的信道传播损耗成正比，因此AP可以通过计算与各相邻AP的信道传播损耗来获取相对距离信息。根据信道传播损耗的理论，信号从发送端到接收端要发生如下损耗：

Loss＝TxP-RxP+TxG-TxL+RxG-RxL                (1)

其中，Loss即为信道传播损耗，TxP为发送端发射功率，RxP为接收端接收功率，TxG为发送端天线增益，TxL为发送端损耗，RxG为接收端天线增益，RxL为接收端损耗。由于以AC(Access contoller，无线控制器)+AP分布式系统架构的组网中，AP均由AC进行RF管理，因此，上述公式(1)中的各参数值都较容易获取，从而可通过计算得出AP间的信道传播损耗，并进一步由距离与损耗的正比关系而获取AP至各相邻AP的相对距离信息。其中，获取的相对距离信息可以是通过具体实验得出的AP至相邻AP的距离估计值表项；也可以是仅能指示出AP与各相邻AP距离远近的映射表项，因为由后续步骤可知，AP信道的选择仅需参考与各相邻AP的相对距离远近，并不需要具体的距离数值。本实施例中AP间相对距离信息的获取虽如上所述，但本发明并不仅限该AC+AP分布式系统的应用，而AP间相对距离信息的获取也并不仅限于信道传播损耗的计算，例如在中小规模组网时可通过手动输入而得到AP间的相对距离信息，此处不再加以赘述。

S204、AP选择信道重用次数最少的相邻AP为参考AP集，并判断该参考AP集是否仅包括一个参考AP，如果是则转步骤206；否则转步骤S205。

由步骤S202中所述可知，AP通过获取的信道使用信息进一步对相邻AP的信道重用信息进行查询后，如果相邻AP中不存在信道被重复使用的情况，则AP直接以所有的相邻AP作为参考AP集并进行步骤S203的相对距离信息获取；而如果AP通过查询得知相邻AP中存在信道被重复使用的情况，则进行信道选择时就必须考虑信道重用，当某个信道出现多次重复使用时，应该尽量避免再被重复使用，以免造成较大的CCI，所以此时AP就选择信道重用次数最少的相邻AP组成参考AP集，以作为信道选择的参考对象。但如果上述的参考AP集中仅包括一个符合条件的参考AP时，也可以不进行距离因素的分析，而直接进行如步骤S206的处理。

S205、AP自参考AP集中选取距离最远的参考AP，并选择该参考AP使用的信道为自身的使用信道。

如上述步骤S202及S204分别所述，如果不存在信道被重复使用，则AP以所有相邻AP作为参考AP集；如果存在则以重复使用信道次数最少的相邻AP作为参考AP集。在确定参考AP集后，AP即根据步骤S203所获取的相对距离信息自参考AP集中选出距离最远的参考AP，并进一步选择该参考AP使用的信道作为自身的使用信道。由于AP选择距离最远的参考AP的信道使用，因此即使在网络运行过程中相邻AP进行功率调整，但是AP与该参考AP之间总是最大可能的保持较小干扰；而在AP为了减小与该参考AP间的CCI时，AP降低功率的同时也能较好地保持与其他相邻AP之间的信号覆盖。

S206、AP直接选择该参考AP使用的信道作为使用信道。

如步骤S204所述，AP选择信道重用次数最少的相邻AP为参考AP集，但如果符合条件的参考AP仅存在一个，例如，仅有一个相邻AP使用未被重复使用的信道时，AP可不再经过其他步骤而直接选择该参考AP的信道作为使用信道。

S207、AP选择未被使用的非重叠信道作为使用信道。

如步骤S201所述，尽管信道资源有限，但本发明AP的信道选择方法在应用于小规模组网或是当组网处于初始状态时，网络中仍可能存在未使用的非重叠信道，此时AP仍可以不经过上述步骤而直接选择其作为使用信道。

如上本发明AP的信道选择方法第二实施例所述，AP综合信道使用情况及AP间的距离因素对使用信道进行选择，确保一开始就最大可能地获得优化信道，减小重新调整的几率，因此不会由于在后续运行过程中信道的不断调整造成对接入用户造成影响；同时应用本发明为AP选择信道的方法，不依赖于环境及组网的输入，过程较为简单；而当RF管理通过调整功率来减少使用相同信道的相邻AP间CCI时，也可以最大程度减少由于功率的降低对信号覆盖造成的影响。

本发明还提出一种AP设备，其一实施例如图3所示，包括：信道使用信息单元310、相对距离信息单元320及信道选择单元330。其中，信道使用信息单元310用于获取相邻AP的信道使用信息；相对距离信息单元320用于获取AP至各相邻AP的相对距离信息；信道选择单元330则用于根据获取的信道使用信息及相对距离信息对AP的使用信道进行选择。

该AP设备还包括参考AP集确定单元340，信道使用信息单元310则进一步包括信道重用查询子单元311及空闲信道查询子单元312。信道重用查询子单元311用于查询相邻AP是否重复使用信道，如果是则参考AP集确定单元340选择使用重复信道次数最少的相邻AP为参考AP集；否则参考AP集确定单元340即选择所有的相邻AP作为参考AP集。空闲信道查询子单元312，用于查询相邻AP的使用信道并判断是否存在未被使用的空闲信道，如果是则信道选择单元330可直接选择该空闲信道为AP的使用信道，否则由信道重用查询子单元311进行处理。

相对距离信息单元320进一步包括信道损耗查询子单元321及损耗距离映射子单元322；信道选择单元330则进一步包括参考AP选择子单元331及信道使用子单元332。其中，信道损耗查询子单元321用于获取AP至各相邻AP的信道传播损耗，其可基于信道传播损耗的理论利用上述公式(1)进行计算；而损耗距离映射子单元322则由信道传播损耗与发送端到接收端间的距离成正比，根据获取的信道传播损耗比较AP至各相邻AP间的相对距离。而信道选择单元330中的参考AP选择子单元331则根据相对距离信息单元320获取的相对距离信息自参考AP集中选择与AP距离最远的参考AP；信道使用子单元332进一步选择该参考AP的使用信道为AP的使用信道。另外，如果参考AP集确定单元340选择的参考AP集仅包括一个参考AP时，则信道使用子单元332即直接选择该参考AP的信道为AP的使用信道。

如上所述的AP设备实施例，当AP需要进行信道选择时，首先由信道使用信息单元310中的空闲信道查询子单元312对相邻AP的信道使用情况进行查询，如果存在未被使用的非重叠信道，则信道选择单元330可直接选择该信道作为AP的使用信道；但由于信道资源的有限性，如果网络中非重叠信道均被使用时，则需继续参考信道重用子单元311及相对距离信息单元320的分析结果进行信道选择。如果AP通过信道重用子单元311查询获知网络中不存在信道重用情况时，参考AP集确定单元340则选择AP的所有相邻AP作为参考AP集；如果信道重用子单元311查询到网络中存在信道被重复使用的情况时，参考AP集确定单元340则需根据信道重用子单元311的查询结果选择信道重复使用次数最少的相邻AP作为参考AP集。在参考AP集确定单元340对参考AP集选择完成后，则由信道选择单元330中的参考AP选择子单元331进一步根据相对距离信息单元320获取的相对距离信息自参考AP集中选择距离AP最远的参考AP。上述相对距离信息的获取可根据信道传播损耗实现，先由相对距离信息单元320中的信道损耗查询子单元321获取AP至各相邻AP的信道传播损耗；损耗距离映射子单元322再根据信道传播损耗与距离的正比关系，获取AP至各相邻AP的相对距离信息并存储为表项信息，其可以是具体的距离估计值表项，也可以为仅表征远近的相对距离表项。在如上所述参考AP选择子单元331根据相对距离信息单元320获取的相对距离信息确定参考AP后，即可由信道使用子单元332选择该参考AP使用的信道作为AP的使用信道。

图4为应用本发明实施例进行AP信道选择的示意图一，如图所示，在当前无线组网中，系统需要为AP 41选择使用信道。首先，通过对相邻AP 42、43、44的信道使用情况进行查询，可以获知非重叠信道1、6、11均被占用，且网络中不存在信道被重复使用的情况，从而AP 41以所有的相邻AP 42、43、44为参考AP集；同时，AP 41还需要获取至各相邻AP42、43、44的相对距离信息，该相对距离信息可以是根据信道传播损耗得到AP 41至各相邻AP的相对距离远近信息；在确定参考AP集后，AP 41进一步根据获取的相对距离信息自参考AP集中，于本实施例即自AP 42、43、44中选取距离最远的参考AP 43；最后即以参考AP 43使用的信道6为AP 41的使用信道。

在进行上述对AP 41选择AP 43的使用信道6后，即使在后续网络运行过程中AP 42、43、44需要进行功率的调整，但由于AP 41与AP 43的距离最远，所以AP 43和AP 41之间总是最大可能地保持较小于扰；另外，由于AP 41、43选择了相同的使用信道6，当通过降低AP 41的发射功率来实现减少CCI时，因为AP 41与AP 43距离较远，所以即使降低AP1的发射功率，仍能较好地保持AP 41与AP 42、44之间的信号覆盖。

应用本发明实施例进行AP的信道选择，可以使距离较近的AP之间尽量避免使用相同信道，同时，当网络中某个信道出现多次重复使用时，也可以避免再被重复使用。图5为应用本发明进行AP信道选择的示意图二，在如图所示的无线组网中，需要对AP 51进行使用信道的选择。首先，通过对相邻AP 52～55的信道使用情况进行查询，可以获知非重叠信道1、6、11均被占用，且存在信道6被重复使用的情况，从而AP 51即以信道重用次数最少的AP 52、54作为参考AP集；同样，AP 51还需要同时获取至各相邻AP52～55的相对距离信息，该相对距离信息可以是根据信道传播损耗得到AP 51至各相邻AP的相对距离远近；在确定参考AP集后，AP 51进一步根据获取的相对距离信息自参考AP集中，于本实施例即自AP 52、54中选取距离最远的参考AP 54；最后即以该参考AP 54使用的信道11为AP 51的使用信道。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种接入点的信道选择方法，其特征在于，包括：

接入点AP获取相邻AP的信道使用信息；

根据信道传播损耗获取所述AP至相邻AP的相对距离信息；

根据所述信道使用信息及相对距离信息选择所述AP的使用信道，具体为：

根据所述信道使用信息在所述相邻AP中选择参考AP集；根据所述相对距离信息自所述参考AP集中选择距离最远的参考AP，并以该参考AP的使用信道为所述AP的使用信道；其中，所述选择参考AP集具体包括：根据所述信道使用信息判断是否存在信道被重复使用，如果是则选择重复使用信道次数最少的所述相邻AP为参考AP集；否则选择所有所述相邻AP为参考AP集。

2、如权利要求1所述接入点的信道选择方法，其特征在于，所述获取信道使用信息与所述判断是否存在信道被重复使用之间还包括：

根据所述信道使用信息判断是否存在未被使用的信道，如果是则选择所述未被使用的信道为所述AP的使用信道，否则进行所述判断是否存在信道被重复使用。

3、如权利要求1所述接入点的信道选择方法，其特征在于，所述根据信道传播损耗获取AP至相邻AP的相对距离信息进一步包括：

获取所述AP至各相邻AP的信道传播损耗；

根据所述信道传播损耗通过比较得到所述AP至各相邻AP间的相对距离远近。

4、如权利要求3所述接入点的信道选择方法，其特征在于，所述获取信道传播损耗具体包括：

根据下列公式获取所述信道传播损耗，

Loss＝TxP-RxP+TxG-TxL+RxG-RxL

其中，Loss为所述信道传播损耗，TxP为发送端发射功率，RxP为接收端接收功率，TxG为发送端天线增益，TxL为发送端损耗，RxG为接收端天线增益，RxL为接收端损耗。

5、一种接入点设备，其特征在于，包括信道使用信息单元、相对距离信息单元、信道选择单元及参考AP集确定单元，

所述信道使用信息单元，获取相邻AP的信道使用信息；

所述相对距离信息单元，根据信道传播损耗获取AP至所述相邻AP的相对距离信息；

所述信道选择单元，根据获取的所述信道使用信息及相对距离信息对所述AP的使用信道进行选择；

所述信道使用信息单元包括信道重用查询子单元，

所述信道重用查询子单元，查询所述相邻AP是否重复使用信道，如果是则所述参考AP集确定单元选择重复使用信道次数最少的所述相邻AP为参考AP集；否则所述参考AP集确定单元选择所有所述相邻AP为参考AP集；

所述信道选择单元进一步包括参考AP选择子单元及信道使用子单元；

所述参考AP选择子单元，根据所述相对距离信息自所述参考AP集中选择与所述AP距离最远的参考AP；

所述信道使用子单元，选择该参考AP的使用信道为所述AP的使用信道。

6、如权利要求5所述接入点设备，其特征在于，所述信道使用信息单元还包括空闲信道查询子单元，

所述空闲信道查询子单元，查询所述相邻AP的使用信道并判断是否存在未被使用的空闲信道，如果是则所述信道选择单元选择所述空闲信道为所述AP的使用信道，否则由所述信道重用查询子单元进行处理。

7、如权利要求5所述接入点设备，其特征在于，所述相对距离信息单元进一步包括信道损耗查询子单元及损耗距离映射子单元，

所述信道损耗查询子单元，获取所述AP至各所述相邻AP的信道传播损耗；

所述损耗距离映射子单元，根据获取的所述信道传播损耗通过比较得到所述AP至各相邻AP间的相对距离远近。

8、如权利要求5所述接入点设备，其特征在于，所述信道损耗查询子单元根据下列公式获取所述信道传播损耗：

Loss＝TxP-RxP+TxG-TxL+RxG-RxL

其中，Loss为所述信道传播损耗，TxP为发送端发射功率，RxP为接收端接收功率，TxG为发送端天线增益，TxL为发送端损耗，RxG为接收端天线增益，RxL为接收端损耗。

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