CN101243616B - 用于高密度网络的协议扩展的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

定义了一组将在接入点和客户端之间使用的允许接入点广告其能力、配置和/或参数的新信息元素，所述信息元素允许客户端在与接入点相关联之前、之中或之后调整这些参数。若接入点调整这些参数，则该变动在后续信标和响应帧中被广告，并且响应于含有改变的参数的信标或响应帧的接收，客户端相应地改变其参数。若站点改变其操作参数，则它向接入点发送消息将该变动通知接入点。

Description

用于高密度网络的协议扩展的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请涉及作为2004年10月29日递交的第10/977,284号美国申请的部分继续申请的第11/187,305号美国申请，第10/977,284号申请要求2004年8月25日递交的第60/604,269号美国临时申请的优先权，所有这些申请均已转让给本申请的受让人——思科技术公司，并通过引用方式结合于此。
技术领域
本发明一般地涉及无线网络，更具体地，涉及基础结构节点和无线客户端之间用来增强高密度无线局域网(HD WLAN)的操作的协议。
背景技术
IEEE 802.11标准已得到公认，并为要求局部区域内的无线连通性的固定、便携和移动站提供物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)规范。该标准包含多个帮助定义BSS(小区)的射频(RF)范围的PHY无线电参数。这些参数包括发送功率、接收灵敏度和空闲信道评估(CCA)。该标准(部份地)指定这些参数以向所有用户站点提供无偏的无线网络访问优先权。
该标准中定义的CCA要求(载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)协议的一部分)要求每个即将进行发送的站点首先侦听介质(无线波段)并确定介质是否繁忙，以避免和另一站点的发送起冲突。该标准还指定当验证了一致性时，适用站点(compliant station)可以将根据CCA要求所使用的接收器能量检测门限设置为约等于或低于接收器最小灵敏度电平的电平(细节参见IEEE 802.11规范)。重要的是，关于站点发送功率，该步骤还指定：对于较低的发送功率电平，可以调高作为CCA的一部分的能量检测门限。
在典型的IEEE 802.11网络中，可以实现的最低小区尺寸与发送功率输出(最小值)和接收器灵敏度(由速率决定)密切相关。当典型的接收器灵敏度通常被固定(不可调)为略低于上述标准要求指定的符合标准的最小值时，用于WLAN站点的典型调整范围可以是大约1mW到100mW(0dB/20dB)。虽然将发送功率降至(比1mW)更低似乎是更进一步减小(可配置的)小区尺寸的合理方法，但是无线电研发问题变得至关重要(这超出了本申请的范围)，因此认为这种小区尺寸调整方法不可取。
在RF信道频率重用普遍的较大多小区无线网络中，为了最小化RF信道竞争，通常希望小区间重叠的比例最小。于是，作为现有共信道(竞争)站点数目增加以及发生过多小区间覆盖范围重叠的结果，这种较大网络的多小区密度的增长显著地恶化了RF信道竞争问题。一种减轻高密度网络中的小区间竞争问题的方法可通过调整AP和客户端站点接收器灵敏度、CCA灵敏度和以相对合作的方式发送功率输出参数来完成。结果，可以优化RF信道容量并且可以实现整体WLAN容量性能的增加。因此，存在对用于控制AP和客户端站点接收器灵敏度、CCA灵敏度的调整并以相对合作的方式发送功率输出参数的技术的需要。
发明内容
根据本发明的一个方面，本发明解决含有高密度基础结构的IEEE802.11WLAN(接入点网络)与高密度客户端(站点)通信的问题，同时允许与高密度网络重叠和/或相关的非高密度客户端的同时存在。本发明的一个方面定义一组在高密度接入点(HD AP)和客户端(HD客户端)之间使用的新的信息元素(IE)。这些信息元素允许HD AP向相邻客户端广告其HD容量(和/或配置/参数)，允许客户端在与HD AP相关联之前、之中或之后调整这些参数并且在客户端与HD AP相关联之后调整HD操作参数。
根据本发明的一个方面，本文公开了一种接入点中的分发配置参数的方法。该方法包括从站点接收指示该站点可以调整其发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的信号，以及发送包含用于该站点的发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧。
根据本发明的一个方面，本文公开了一种接入点，所述接入点包括无线收发器和连接到所述无线收发器并用于控制所述无线收发器的操作的控制器。响应于无线收发器从站点接收指示该站点可以调整其发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的信号，所述控制器令无线收发器发送包含发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧。
根据本发明的一个方面，本文公开了一种无线站点，所述无线站点包括无线收发器和连接到所述无线收发器并用于控制所述无线收发器的操作的控制器。所述控制器用于发送包含如下信息元素的探测请求帧，所述信息元素指示该站点可以响应于对包含发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧的接收，调整由发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置构成的组合之一。所述控制器还用于接收探测响应帧，所述探测响应帧包括发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一。另外，所述控制器还用于响应于探测响应帧中的发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一，调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一。
根据本发明的一个方面，本文公开了一种具有计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质上记录用于分发配置参数的计算机程序逻辑。所述计算机程序产品包括：用于从站点接收如下信号的装置，所述信号指示该站点可以调整其发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置；以及用于发送如下帧、设置该站点的操作范围的装置，所述帧包括发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置。
根据本发明的一个方面，本文公开了一种具有计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质上记录用于确定配置参数的计算机程序逻辑。所述计算机程序产品包括：用于发送包含如下信息元素的探测请求帧的装置，所述信息元素指示站点可以响应于对包含发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧的接收，调整由发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置构成的组合之一；用于接收探测响应帧的装置，所述探测响应帧包括由发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置构成的组合之一；以及用于响应于探测响应帧中由发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置构成的组合之一，调整由发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置构成的组合之一的装置。
本发明的一个方面是它允许高密度客户端和传统的非高密度客户端的混合在高密度网络中工作(后向兼容)。本发明的另一方面是它提供了调整部分或全部高密度网络的高密度操作参数的灵活性。本发明的又一方面是它提供了在客户端与高密度网络关联后改变操作参数的灵活性。
从下面的描述中本领域技术人员将容易理解本发明的其他目标，其中仅通过对适于实施本发明的最佳模式之一的说明，示出并描述了本发明优选实施例。正如将意识到的那样，在全部不脱离本发明的前提下，本发明可以有其他不同的实施例且其诸多细节可在各个明显的方面加以修改。因此，附图及说明本质上被视为说明性而非限制性的。
附图说明
本说明书包含的构成本说明书一部分的附图说明了本发明的多个方面以及用于解释本发明原理的描述。
图1是说明在示例性实施例中交换的各种信号的信号图；
图2是根据本发明的一个方面配置的无线通信设备的框图；
图3是能够实施本发明实施例的计算机系统的框图；
图4是高密度站点的操作方法的框图；
图5是高密度接入点的操作方法的框图。
具体实施方式
在本说明各处，示出的优选实施例和示例应被视为本发明的范例而非限制。
本发明的一个方面包括思科结构化无线网络(SWAN)构架(Cisco′s Structured Wireless-Aware Network Architecture)的高密度特征附加，其影响包括网络管理(NM)、无线电管理(RM)和接入点/无线电固件在内的软件以及包括AP和客户端站点在内的硬件。本发明定义了一组将在高密度接入点(HD AP)和客户端(HD客户端)之间使用的新信息元素(IE)。这些信息元素允许HD AP向相邻客户端广告其HD容量(和/或配置/参数)，允许客户端在与该HD AP相关联之前、之中和/或之后调整这些参数并且在客户端与HD AP相关联之后调整HD操作参数。
例如，无线电管理(RM)功能管理WLAN接入点无线电中的每一个的配置以取得最佳性能WLAN基础结构。因此，RM的一个目标是旨在调整WLAN基础结构和更好地适应局部环境的发送功率控制(TPC)管理。观测到的RF传播特性的诸多变化导致大环境类型通常不同。这些RF传播特性强烈地依赖于结构划分(例如固定办公室墙)和设备密度(例如混乱度)并难以预测。TPC是补偿传播效应从而改善整体网络覆盖范围以及无线网络内的容量、干扰管理和小区负载管理的重要因素。
如下文将要描述的那样，高密度适用站点(例如，客户端硬件)支持下列HD系统要求：
a)三元组(3-Tuple)调整
b)发送功率控制
c)HD广告
d)HD能力交换
e)STA关联
f)用于接通信道(on-channel)操作的AP指导的调整
g)用于关闭信道(off-channel)操作的AP指导的调整(RM管理)
h)允许STA调整
高密度客户端包含一组调整要求，包括本文所指的三元组参数，所述参数包括以改善关于典型(未调整的)WLAN网络的整体(和局部)性能的方式对发送器功率(TX_PWR)进行的调整、对接收器灵敏度门限(RX_SENS_THRES)进行的调整以及对空闲信道评估灵敏度门限(CCA_SENS_THRES)进行的调整。应该注意为了保持服从802.11标准，要求站点将默认的或可配置的三元组参数设置在该标准描述的IEEE规范限制之内。
因为对于服从802.11标准的站点，HD-STA(HD客户端)的默认HD三元组参数设置与非HD-STA的默认三元组参数设置大致相同(即，具有默认设置的HD-STA与非HD或不支持HD的STA性能大致相当)，所以HD基础结构向HD-STA广告HD-AP WLAN基础结构的存在并提供HD-AP WLAN基础结构以确定在HD-AP通信范围内操作的任何STA的HD能力。支持HD广告的机制是信标和探测响应帧中的HD元组(HD-Tuple)IE、探测请求帧中的HD支持(HD-Capable)IE，和关联/重关联请求帧中的HD支持IE。
可实现HD的AP发送的信标和探测响应帧包含HD元组IE。HD元组IE的内容包括HD-STA在与HD-AP关联时使用的三元组设置。出于链路预算计算的目的，HD-STA为HD-AP应用相同的广告三元组。
HD支持IE被插入到探测请求中以指示发送该探测请求的客户端支持HD。支持HD的客户端发送的所有探测请求帧包含该HD支持IE，并使用STA配置TX功率来发送，而不是使用来自任何相邻HD-AP的信标帧的任意一个中指定的TX_PWR。
HD支持IE包含在支持HD的客户端发送的关联/重关联请求中。支持HD的STA发送到支持HD的AP的所有(重)关联请求帧包含该HD支持IE，并以目标HD-AP当前广告的TX_PWR被送出。该信息元素的包含向HD-AP指示发请求的客户端支持HD模式。
若AP处于HD模式(利用HD-IE来做信标引导和探测响应)且支持HD的客户端决定与该HD-AP关联，则它在接入该AP之前将其三元组设置与信标/探测响应帧中广告的AP的HD三元组设置相匹配。当最开头的帧被发送到HD-AP时，开始应用这些设置。这通常是认证帧。当尝试与HD-AP关联时，HD-STA在关联/重关联请求帧中包含HD支持IE。
一旦支持HD的客户端与HD-AP成功关联并认证，帧交换(单播)可在HD-AP和关联的HD-STA之间发生以进一步交换HD能力。帧交换包括HD能力请求和HD能力报告。HD能力请求(从AP到STA)请求客户端报告其三元组能力。HD-AP只向在(重)关联请求帧中包含HD支持IE的支持HD的客户端发出HD能力请求。HD能力报告(从STA到AP)包含STA能够在其中操作的三元组(高低)范围。支持HD的客户端用其支持的三元组范围填充HD能力报告。这些参数指示STA的能力，而不是STA当前的设置。HD能力交换可在HD-STA与HD AP关联的任何时刻发生。
对于关联，尝试关联到HD-AP的可实现HD的STA被期望测量来自目标HD-AP的足够的接收信号强度(RSSI)以可靠地保持关联(即：来自目标HD-AP的接收RSSI大于广告的RX_SENS_THRES并提供足够的SNR来支持信标/探测响应中广告的最小基本数据率)。对于不支持HD-STA的HD功能的情况，HD-STA作为非HD-STA来关联。但是，HD-AP可以拒绝STA的关联请求。若关联请求因为涉及HD的原因被HD-AP拒绝，则HD-AP向非HD-STA发送包括状态字段的(重)关联响应，所述状态字段指示(重)关联因为本标准的范围以外的原因被拒绝。HD-AP(重)关联响应还包括HD三元组参数以通知STA关于关联响应(拒绝)的原因。应该注意，使用不同于HD-AP广告或指导的那些三元组设置的三元组设置的HD-STA可能降低无线网络性能。
本发明的一个方面是它支持用于服务信道(serving channel)操作的有指导的调整。例如，有时AP可能要求调整用于给定BSS的服务信道的三元组设置。由HD-AP开始用于当前服务信道的三元组调整的机制通过对信标/探测响应帧中的HD元组IE做出改变被指示给所有相关的HD-STA。所有目前关联的HD-STA在首次收到信标或探测响应帧中的新设置之后更新这些参数。新参数在收到更新的三元组设置后200ms之内被应用。
本发明的一个方面是它支持用于非服务信道(Non-Serving Channel)操作的有指导的调整。无线电管理可以请求客户端执行用于服务和非服务信道二者的无线电管理操作。取决于信道业务的类型(服务/非服务)并取决于客户端所要求的RM过程的类型，对RX_SENS_THRES、CCA_SENS_THRES和TX_PWR参数的设置可与当前HD-AP关联中使用的设置不同。因为多个RM请求元素可被嵌入单个无线电管理请求消息中，所以若个体HD三元组设置被嵌入每个RM请求元素中，则会引入大量的协议开销。因此，如下文将要描述的那样，本方法将定义HD-STA无线电管理过程中的这些参数而不在每请求的基础上将这些参数从HD-AP发送到HD-STA。
期望HD-STA在与HD-AP关联后或者在接下来被关联的HD-AP指导的情况下遵循HD-AP广告的HD三元组调整。
HD-STA可以因为平台HD兼容性的改变(即，平台噪声)而从广告的HD三元组设置进行改变(重调整)。对于这类情况，修订的RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES范围限制被立即报告，并在没有来自HD-AP的明确请求的情况下通过发送新的HD能力报告来通知HD-AP。另外，HD-STA可以因为HD-STA的旨在改善链路性能的自调整算法的原因而从广告的HD三元组设置进行改变(重调整)。对于这类情况，例如，若新值导致TX_PWR更高、RX_SENS_THRES更低，或CCA_SENS_THRES更低，则HD-STA可以报告三元组值的变化。三元组值的这些变化通过将HD能力报告自主地发送到相关HD-AP来报告给HD-AP。HD能力报告在三元组设置出现新变化之后立刻被发送。注意使用不同于相关HD-AP广告或指导的那些三元组设置的三元组设置HD-STA可能损害网络管理和/或网络性能目标。
三元组参数的范围可以依赖于HD-AP和HD-STA实施的协议或标准。例如，下表说明常用802.11标准的典型范围限制(以下称为.11，例如.11a指代802.11a)：
三元组调整范围规范表
Figure GSB00000514351400081
Figure GSB00000514351400091
HD-STA在没有明确请求的情况下调整它们的由HD-AP广告的RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数。一个小区内的HD-AP和HD-STA可使用相同或不同的三元组设置。分开的HD小区可按要求使用不同的HD三元组设置。
在一个实施例中，HD-AP向其HD-STA广告RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数值相等(步伐一致)。另外，HD-AP为在小区内操作的所有HD-STA广告单一(相同)的三元组参数组。在另一实施例中，HD-AP向其HD-STA广告RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数值独立。另外，HD-AP可为在HD小区内操作的HD-STA使用不同的三元组参数组。
为了定义物理HD-STA小区尺寸(范围)，HD-AP向HD-STA广告TX_PWR和RX_SENS_THRES参数。RX_SENS_THRES的实现既可包括带高于门限的能量(ED)的载波侦听，也可只包括高于门限的能量(ED)。对于任一种情况，ED门限设置都可以服从本文描述的RX_SENS_THRES范围。
为了定义物理HD-STA空闲信道评估范围，HD-AP向HD-STA广告CCA_SENS_THRES参数。CCA_SENS_THRES的实现既可包括带高于门限的能量检测(ED)的载波侦听(CS)，也可包括高于门限的能量检测(ED)。对于任一种情况，ED门限设置都可以服从本文描述的CCA_SENS_THRES范围。
用于在高密度网络中操作的HD-AP和HD-STA的空闲信道评估(CCA)模式既可包括带高于门限的能量检测(ED)的载波侦听(CS)——优选类型，也可包括高于门限的能量检测(ED)——允许类型。支持不带可调整的能量检测门限的诸如只侦听载波(Carrier Sense Only)模式之类的其他IEEE CAA模式的STA可以不支持HD(即，只遗传网络密度)。
采用带高于门限的能量的载波侦听的CCA模式的一个示例是“...收到发送的能量之后，因为RSSI达到/超过ED_THRESHOLD，所以PMD_ED(能量检测)原语(primitive)为ENABLED，当相关器SQ达到/超过CS_THRESHOLD之后，PMD_CS(载波侦听)为ENABLED，并且代码锁建立。这两个条件必须为真(逻辑与)以通过PHYCCA.interface原语PHY-CCA.indicate向MAC指示活动。繁忙信道由BUSY类的PHY-CCA.indicate指示。空闲信道由IDLE类的PHY-CCA.indicate指示。发出PMD原语PMD_SQ和PMD_RSSI来更新报告给MAC的RSSI和SQ参数。”
CCA模式的一个示例：高于门限的能量是“...收到发送的能量之后，因为RSSI达到/超过ED_THRESHOLD，所以PMD_ED(能量检测)原语为ENABLED。该条件必须为真(逻辑与)以通过PHYCCA.interface原语PHY-CCA.indicate向MAC指示活动。繁忙信道由BUSY类的PHY-CCA.indicate指示。空闲信道由IDLE类的PHY-CCA.indicate指示。发出PMD原语PMD_RSSI来更新报告给MAC的RSSI参数。”
如本文所述，三元组调整范围表所示的规范基于典型的802.11无线电特性能力(平均值)。在缩小的三元组工作范围窗内操作的STA未从高密度网络中排除，虽然其结果可能是性能受到影响(通常是个范围问题)。另外，本发明的多个方面适用于允许调整一个或多个三元组参数的任何类型的无线网络。
下文描述802.11管理帧的扩展以支持HD操作。虽然下述帧在802.11网络环境中描述，但是本领域技术人员应该容易理解，这些帧的多个方面适用于任何无线网络。
支持并可实现HD的AP/无线电发送的信标帧包括下表所示的HD-IE(高密度信息元素)。
Figure GSB00000514351400111
支持HD的站点(客户端或相邻AP)发送的探测请求帧可选择在其探测响应帧中包含下表所示的HD可实现(HD-Enable)IE。
  信息元素   注释
  HD可实现   指示本站点支持HD操作。
可实现HD的AP/无线电发送的探测响应帧包括下表所示的HD元组IE(高密度信息元素)。HD元组IE响应于包含HD能力IE的探测请求帧(参见上述探测请求帧)而发送。响应于包含HD能力IE的探测请求的探测响应帧中HD-IE的缺失指示该AP/无线电不支持HD模式的操作(不支持或该能力被禁止)。
Figure GSB00000514351400121
若可实现HD的站点想以HD模式工作，则它发送的关联/(重)关联请求在其与HD基础结构AP的关联和(重)关联帧中包含下表所示的HD可实现IE。
  信息元素   注释
  HD可实现   指示本站点支持HD操作。
可实现HD的AP/无线电发送的关联/(重)关联响应帧响应于含有HD可实现IE的关联/(重)关联请求帧而包括下表所示的HD元组。响应于含有HD可实现IE的探测请求的关联/(重)关联响应帧中HD元组的缺失指示该AP/无线电不支持HD模式的操作(即，不支持或该能力被禁止)。
下表是用于HD-AP基础结构(HD-STA)的新信息元素(IE)——HD三元组信息元素(HD三元组IE)及示例性设置的示例。下面的示例用于802.11网络。虽然下述IE示出特定于802.11网络的字段，但本领域技术人员应该容易理解，可以修改或消除各种字段，以使IE适用于其他类型的无线网络。
Figure GSB00000514351400123
Figure GSB00000514351400131
下面是新IE——HD可实现IE的示例。HD-STA用它来通知HD-AP：它在以HD模式工作。下面的示例用于802.11网络。虽然下述IE示出特定于802.11网络的字段，但本领域技术人员应该容易理解，可以修改或消除各种字段，以使IE适用于其他类型的无线网络。
Figure GSB00000514351400132
Figure GSB00000514351400141
除了本文刚刚描述过的帧之外，本发明还考虑了可能在HD-AP和成功关联/认证的HD-STA之间发送的新IAPP(接入点间协议)帧。新IAPP帧包括HD能力请求帧和HD能力报告帧。
示例如下所述的HD能力请求帧可在HD-STA与HD-AP成功关联/认证后的任何时刻发送。HD-AP可发送该帧来查询HD-STA的HD能力，并且HD-STA可发送该帧来查询HD-AP的HD能力。
Figure GSB00000514351400142
示例如下所述的HD能力报告帧由HD-STA在收到HD能力请求帧之后发送到HD-AP。它也可在HD-AP没通过HD能力请求帧发出明确请求的情况下由HD-STA自主发送。这在HD-STA需要将HD能力的变化通知HD-AP和/或可能包含对HD元组设置进行的改变时很有用。该IAPP帧由HD-AP在收到HD-STA发送的HD能力请求帧之后发送到HD-STA。在没有通过接收HD能力请求帧而被HD-STA明确请求时，HD-AP不自主地发送该帧。
Figure GSB00000514351400151
Figure GSB00000514351400161
本发明不考虑在HD-STA和HD基础结构之间专门定义新的无线电管理消息或信息元素。但是，HD-STA执行无线电管理请求时使用的三元组参数与HD-STA在HD模式下工作时的设置不同，如现在将要描述的那样。
信标报告——本报告由STA在扫描信道(服务信道和不服务信道)并总结测得的信标帧和探测响应帧之后发送。HD-STA使用标准的IEEE802.11默认设置(即，最低RX灵敏度门限)来解调尽可能多的信标帧和探测响应帧。当执行主动不服务信道的扫描时，HD-STA同样使用配置TX功率而不是使用HD元组IE中的TX_PWR来发送探测请求帧。
帧报告——本报告由STA在扫描用于发送到/自匹配目标源地址的帧的信道之后发送。HD-STA在执行该过程时使用标准的802.11设置(即最低RX灵敏度门限)。
信道负载报告——本报告由STA在测量服务信道空闲/繁忙持续时间的相对百分比之后发送。当执行该过程时，HD-STA使用当前关联的HD-AP通过信标/探测响应帧发送的HD元组IE中定义的CCA_SENS_THRES设置。
噪声直方图报告——本报告是从如下角度对信道负载报告做的补充，所述角度为：为设计的HD小区尺寸识别低于由HD-AP发送的RX_SENS_THRES的能量的存在。因此，HD-STA使用表示默认HD小区尺寸的默认RX_SENS_THRES设置来执行该过程。
图1是说明在本实施例中交换的各种信号的信号图100。图的左侧示出由高密度客户端102发送和接收的信号，右侧示出由高密度接入点104发送和接收的信号。所示信号顺序是说明性的而非必需；所示全部信号对于实施本发明的多个方面也不是必要的。
如图1所示，客户端102接收AP 104发送的包含HD元组IE的诸如信标或探测响应帧之类的帧106。如108处所示，客户端102测量帧的RSSI。对于关联，尝试关联到HD-AP的可实现HD的STA被期望测量来自目标HD-AP的足够的接收信号强度(RSSI)以可靠地保持关联(即：来自目标HD-AP的接收RSSI大于广告的RX_SENS_THRES并提供足够的SNR来支持信标/探测响应中广告的最小基本数据率)。
客户端102发送如本文所述包含HD支持IE的探测请求110。探测请求110以客户端102的配置功率发送。AP 104响应于探测请求110发送探测响应112。若AP 104是支持HD的AP，则探测响应112如本文所述包含HD元组IE。本示例中使用的HD元组包括发送功率(TX_PWR)设置，接收器灵敏度门限(RX_SENS_THRES)设置和空闲信道评估灵敏度门限(CCA_SENS_THRES)设置。但是，替代实施例可只发送由TX_PWR、RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES构成的组中的一个或两个。另外应该注意，RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数值可以相等(步伐一致)，或者RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数值可以不同。
当AP 104处于HD模式且支持HD的客户端(客户端112)决定与AP 104关联时，AP 104将其三元组设置与AP 104广告的设置相匹配。客户端102向AP 104发送关联(或重关联)请求114。如前所述，客户端112设其三元组设置与AP 104广告的三元组设置匹配，因此关联请求114以AP 104广告的TX_PWR发送。另外，关联(或重关联)请求114如本文所述包含HD支持IE。AP 104响应于关联请求114发送关联(或者必要时重关联)响应116。关联响应116如本文所述包含HD元组IE。
关联之后，HD客户端和HD AP可交换HD能力帧。这些帧交换是单播的且发生在客户端102和AP 104之间。HD能力请求120(从AP到STA)请求客户端102报告其三元组能力。
HD能力报告122(从STA到AP)包含客户端102能够在其中操作的三元组设置的(高低)范围。客户端102用其三元组范围填充HD能力报告122。这些参数指示客户端102的能力，而非客户端102的当前设置。HD能力交换可在客户端102(HD-STA)关联到AP 104(HD AP)期间的任何时刻发生。
另外，HD-STA可因为旨在改善链路性能的自调整算法的原因从广告的HD三元组设置进行改变(重调整)。对于这类情况，例如若新值导致TX_PWR更高、RX_SENS_THRES更低或CCA_SENS_THRES更低，则HD-STA可以报告三元组值的改变。三元组值的这些改变通过自主地向关联的HD-AP 104发送自愿的HD能力报告124来报告给HD-AP。HD能力报告124在三元组设置改变后立刻发送。
客户端102与AP 104关联后，AP 104还可发送无线电管理请求130。无线电管理请求130适当包含对信标报告、帧报告、信道负载报告和噪声直方图报告的一个或多个的请求。
若无线电管理请求130包含对信标报告的请求，则客户端102扫描信道(服务信道和不服务信道)并总结测得的信标帧和探测响应帧。客户端102使用标准的IEEE 802.11默认设置(即，最低RX灵敏度门限)来解调尽可能多的信标帧和探测响应帧。当执行主动不服务信道的扫描时，客户端102使用配置TX功率而不是使用HD元组IE中的TX_PWR来送出探测请求帧。扫描信道后，客户端102向AP 104发送信标报告132。
若无线电管理请求130包含对帧报告的请求，则客户端102扫描用于发送到/自匹配目标源地址的帧的信道。客户端102在执行该过程时使用标准的802.11设置(即最低RX灵敏度门限)。扫描信道后，帧报告134从客户端102发送到AP 104。
若无线电管理请求130包含对信道负载报告的请求，则客户端102测量服务信道空闲/繁忙持续时间的相对百分比。当执行该过程时，客户端102使用当前关联的AP 104通过信标/探测响应帧(例如106、110或116)发送的HD元组IE中定义的CCA_SENS_THRES设置。测量服务信道后，客户端102向AP 104发送信道负载报告136。
若无线电管理请求130包含对噪声直方图报告的请求，则客户端102为设计的HD小区尺寸识别低于由AP 104发送的RX_SENS_THRES的能量的存在。因此，客户端102使用表示默认HD小区尺寸的默认RX_SENS_THRES设置来执行该过程。
图2是根据本发明的一个方面配置的无线通信设备200的框图。无线通信设备200包含无线收发器202。无线收发器202是能够发送和接收无线信号的任何适当无线设备。无线收发器202包括用于按需要执行对信号的调制解调、频率转换以及数模(D/A)或模数(A/D)转换的电路。天线204连接到无线收发器202。天线204接收转发到无线收发器202的无线信号，并且天线204发送由无线收发器202发送的无线信号。
控制器206连接到无线收发器202并包含用于控制无线收发器202的操作的逻辑。本文使用的“逻辑”包括但不限于执行(一个或多个)功能或行为以及/或者导致来自另一组件的功能或行为的硬件、固件、软件和/或它们的组合。例如，基于想要的应用或需要，逻辑可包括软件控制的微处理器、诸如专用集成电路(ASIC)之类的离散逻辑、可编程/已编程逻辑器件、包含指令的存储设备等，或者硬件所含的组合逻辑。逻辑还可完全体现为软件。
如图所示的存储器208连接到控制器206和无线收发器202。存储器208存储用于本文描述的TX_PWR 210、CCA_SENS_THRES 212和RX_SENS_THRES 214的设置。TX_PWR 210、CCA_SENS_THRES 212和RX_SENS_THRES 214被无线收发器202使用以分别设置其发送功率、空闲信道评估和接收器灵敏度门限。控制器206可以通过改变用于TX PWR210、CCA_SENS_THRES 212和RX_SENS_THRES 214的设置来控制无线收发器202的操作。
另外，在通信设备200是接入点(例如图1的接入点104)的实施例中，存储器208可存储用于无线收发器202和用于关联客户端(未示出)的TX_PWR 210、CCA_SENS_THRES 212和RX_SENS_THRES 214。在一个实施例中，用于CCA_SENS_THRES 212和RX_SENS_THRES 214的设置相等，在替代实施例中，用于CCA_SENS_THRES 212和RX_SENS_THRES 214的设置不同。
图3是能够实现本发明实施例的计算机系统300的框图。例如，计算机系统300能够实现控制器206(图2)来控制客户端(例如图1的客户端102)的操作或控制接入点(例如图1的接入点104)的操作。
计算机系统300包括用于传送信息的总线302或其他通信机制以及与总线302连接用于处理信息的处理器304。计算机系统300还包括连接到总线302用于存储信息和处理器304将运行的指令的诸如随机存取存储器(RAM)之类的主存储器306或其他动态存储设备。主存储器306还可用来存储处理器304将运行的指令运行期间的临时变量或其他中间信息。计算机系统300还包括连接到总线302用来存储用于处理器304的静态信息和指令的只读存储器(ROM)308或其他静态存储设备。诸如磁盘或光盘之类的存储设备310被提供并连接到总线302以存储信息和指令。
本发明的一个方面涉及用于高密度网络的操作的计算机系统300的使用，包括实现用于高密度网络的协议扩展。根据本发明的一个方面，用于高密度网络的协议扩展由计算机系统300响应于运行主存储器306中包含的一条或多条指令的一个或多个序列的处理器304来实现。这类指令可从存储设备310之类的另一计算机可读介质被读入主存储器306。主存储器306中包含的指令序列的运行令处理器304执行本文描述的处理步骤。多处理设置中的一个或多个处理器也可用来运行主存储器306中包含的指令序列。在替代实施例中，硬连接电路可取代或结合软件指令使用来实施本发明。因此，本发明的实施例不限于硬件电路和软件的任何特定结合。
本文使用的术语“计算机可读介质”指参与向处理器304提供指令来运行的任何介质。这样的介质可采用很多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质例如包括光或磁盘，如存储设备310。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括由总线302组成的连线。传输介质还可采用声或光波的形式，如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的波。计算机可读介质的常见形式例如包括软盘、柔性盘、硬盘、磁盘、纸带，含有多孔模式的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASHPROM、任何其他存储芯片或磁带、下文将要描述的载波，或者计算机可以从中读取的任何其他介质。
计算机系统300还可包括连接到总线302的通信接口318。例如，对于接入点，通信接口318提供与连接到局部网络322的网络链接320连接的双向数据通信。例如，通信接口318可以是向相应类型的电话线提供数据通信连接的综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器。作为另一个示例，通信接口318可以是向兼容的LAN提供数据通信连接的局域网(LAN)卡。还可实施无线链接。在任何这类实施中，通信接口318发送和接收携带表示各类信息的数字数据流的电、电磁或光信号。
网络链接320通常通过一个或多个网络向其他数据设备提供数据通信。例如，网络链接320可以将接入点连接到外部无线电管理模块或网络上的其他设备来认证客户端。
考虑到前述结构和功能特征，根据本发明各个方面的方法参考图4和5将得到更好的理解。虽然，出于简化说明的目的，图4和5的方法被示出并描述为顺次执行，但是应该明白和理解，因为某些方面根据本发明可以按不同的次序并且/或者与来自本文示出和描述的其他方面同时发生，所以本发明不受所示次序的影响。另外，实施根据本发明一个方面的方法不需要所示全部特征。本发明的实施例适合于在硬件、软件或其结合中实施该方法。
图4是与高密度接入点(AP)关联的高密度站点(客户端)的操作方法的框图。在402中，客户端接收高密度AP发送的包含HD元组IE的帧，如信标或探测响应帧。在404中，客户端测量该帧的RSSI。
在406中，客户端发送如本文所述包含HD支持IE的探测请求。探测请求以客户端的配置功率发送。
在408中，客户端等待响应于探测请求的探测响应。在410中，确定探测响应是否包含高密度信息元素(HD IE)。若AP 104是支持HD的AP，则探测响应如本文所述包含HD元组IE。HD元组包括发送功率(TX_PWR)设置、接收器灵敏度门限(RX_SENS_THRES)设置、空闲信道评估灵敏度门限(CCA_SENS_THRES)设置。但是，替代实施例可只采用由TX_PWR、RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES构成的组中的一个或两个。另外应注意，RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数值可相等(步伐一致)，或者RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数值可不同。若在410中确定AP是高密度AP(探测响应包含HD IE)，则在414中客户端将其三元组参数设为HD IE中的值；否则，在412中客户端使用其默认设置。
在416中，客户端向AP 104发送关联(或重关联)请求。若在410中收到HD IE，则关联(或重关联)请求如本文所述包含HD支持IE。在418中，客户端等待来自AP的关联(或者必要时重关联)响应。对于HDAP，关联响应包含HD元组IE。应该注意，由于环境条件的变化，关联响应HD元组IE中的三元组参数可与信标探测响应中收到的三元组参数不同。若值发生了改变，则客户端使用最近接收的值。
关联之后(假设关联成功，例如客户端被认证)，客户端和AP可交换HD能力帧。这些帧交换是单播的且发生在客户端和AP之间。在420中，HD能力请求(从AP到STA)请求客户端报告其三元组能力。
在422中，客户端发送包含该客户端能够在其中操作的三元组设置的(高低)范围的HD能力报告(从STA到AP)。客户端用其支持的三元组范围填充HD能力报告。这些参数指示客户端的能力，而不是客户端当前的设置。HD能力交换可在客户端以高密度模式工作并关联到高密度AP期间的任何时刻发生。
但是，客户端可由于旨在改善链路性能的自调整算法的原因从广告的HD三元组设置进行改变(重调整)。对于这类情况，例如若新值导致TX_PWR更高、RX_SENS_THRES更低或CCA_SENS_THRES更低，则HD-STA可以报告三元组值的改变。三元组值的这些改变通过自主地向关联的HD-AP 104发送HD能力报告124来报告给HD-AP。HD能力报告124在三元组设置改变后在422中立刻发送。
另外或者作为替代，客户端与AP关联后，在424中AP可发送无线电管理请求。无线电管理请求可包含对信标报告、帧报告、信道负载报告和噪声直方图报告的一个或多个的请求。
若424中的无线电管理请求包含对信标报告的请求，则在426中客户端扫描信道(服务信道和不服务信道)并总结测得的信标帧和探测响应帧。客户端使用标准的IEEE 802.11默认设置(即，最低RX灵敏度门限)来解调尽可能多的信标帧和探测响应帧。当执行主动不服务信道的扫描时，客户端使用配置TX功率而不是使用HD元组IE中的TX_PWR来送出探测请求帧。扫描信道后，客户端向AP发送信标报告。
若424中的无线电管理请求包含对帧报告的请求，则在426中客户端扫描用于发送到/自匹配目标源地址的帧的信道。客户端在执行该过程时使用标准的802.11设置(即最低RX灵敏度门限)。扫描信道后，帧报告从客户端发送到AP。
若424中的无线电管理请求包含对信道负载报告的请求，则在426中客户端测量服务信道空闲/繁忙持续时间的相对百分比。当执行该过程时，客户端使用当前关联的AP 104通过信标/探测响应/关联响应帧发送的HD元组IE中定义的CCA_SENS_THRES设置。测量服务信道后，客户端向AP发送信道负载报告。
若424中的无线电管理请求包含对噪声直方图报告的请求，则在426中客户端为设计的HD小区尺寸识别低于由AP发送的RX_SENS_THRES的能量的存在。因此，客户端使用表示默认HD小区尺寸的默认RX_SENS_THRES设置来执行该过程。
图5是用于高密度接入点(HD-AP)的操作方法500的框图。在502中AP接收探测请求帧。AP检查探测请求帧以确定该帧是否如本文所述具有HD支持IE。在504中，AP 104响应于探测请求发送探测响应。若AP是支持HD的AP并且探测请求包含HD支持IE，则探测响应如本文所述包含HD元组IE。HD元组示例包括发送功率(TX_PWR)设置，接收器灵敏度门限(RX_SENS_THRES)设置和空闲信道评估灵敏度门限(CCA_SENS_THRES)设置。但是，替代实施例可只发送由TX_PWR、RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES构成的组中的一个或两个。另外应该注意，RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数值可以相等(步伐一致)，或者RX_SENS_THRES和CCA_SENS_THRES参数值可以不同。
在506中，AP接收关联(或重关联)请求。AP检测关联(或重关联)请求以确定该请求是否如本文所述包含HD支持IE。在508中，AP响应于关联请求发送关联(或者必要时重关联)响应。若关联请求包含HD支持IE，则关联响应如本文所述包含HD元组IE。若关联请求不包含HD支持IE，则AP可自行拒绝与客户端关联，或以非高密度模式与客户端关联。
关联之后，HD客户端和HD AP可交换HD能力帧或无线电管理报告。
在512中，AP向客户端发送HD能力请求。在514中，客户端用HD能力报告做出响应。HD能力报告包含该客户端能够在其中操作的三元组设置的(高低)范围，客户端用其三元组范围填充HD能力报告。这些参数指示客户端的能力，而不是客户端当前的设置。HD能力交换可在客户端102(HD-STA)关联到AP 104(HD AP)期间的任何时刻发生。
另外，客户端可响应于旨在改善链路性能的自调整算法自行从广告的HD三元组设置进行改变(重调整)。对于这类情况，例如若新值导致TX_PWR更高、RX_SENS_THRES更低或CCA_SENS_THRES更低，则在512中，客户端可以报告三元组值的改变。AP将接收来自客户端的HD能力报告。
客户端与AP关联后，AP还可(或者作为替代)在514中向客户端发送无线电管理请求。无线电管理请求适合包含对信标报告、帧报告、信道负载报告和噪声直方图报告的一个或多个的请求。在516中，AP利用合适的报告(一个或多个)接收来自客户端的响应。
上面描述的内容包括本发明的实施例。当然，不可能描述为了描述本发明而描述组件或方法的每个可想到的组合，但本领域技术人员将理解，本发明的很多其他排列组合是可能的。因此，本发明旨在包含落入所附权利要求的精神和范围内的所有这类变更、修改和变化，所述精神和范围是根据权利要求公平、合法和公正地享有权利的范围来解释所得。

Claims (22)

1.一种接入点中的用于分发配置参数的方法，包括：
从站点接收指示所述站点可以调整其发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的信号；以及
发送包含发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
发送后续帧，用于动态改变所述发送功率设置、所述接收器灵敏度门限设置和所述空闲信道评估门限设置之一。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从无线电管理器接收指示期望发送功率控制设置的帧；
其中所述发送功率设置、所述接收器灵敏度门限设置和所述空闲信道评估门限设置基于所述期望发送功率控制设置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述帧是信标帧、探测响应帧、关联响应帧和重关联响应帧之一。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
发送能力请求帧，请求所述站点的发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；以及
响应于所述能力请求帧等待接收能力报告，所述能力报告包含所述站点在其中工作的发送功率设置的范围、接收器灵敏度门限设置的范围和空闲信道评估门限设置的范围之一。
6.一种无线站点中的用于确定配置参数的方法，包括：
发送包含如下信息元素的探测请求帧，所述信息元素指示站点可以响应于对包含发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧的接收，来调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；
接收探测响应帧，所述探测响应帧包括发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；以及
响应于所述探测响应帧中的发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一，调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括响应于后续接收帧来调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一，所述后续接收帧是后续接收信标帧和后续接收探测响应帧之一，所述后续接收帧包括所述探测响应帧中的新发送功率设置、新接收器灵敏度门限设置和新空闲信道评估门限设置之一。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述响应于后续接收帧来调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一发生在收到所述后续接收帧之后200毫秒以内。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括：
对来自接入点的信号的接收信号强度指示进行测量；以及
将所述接收器灵敏度门限设置调整到高于接收器灵敏度门限以提供足够的信噪比，所述信噪比足以支持从所述接入点接收的信标帧和探测响应帧之一中广告的最小基本数据率。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括：
改变发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；以及
响应于包含将所述发送功率变为较高值、将所述接收器灵敏度门限设置变为较低值或将所述空闲信道评估门限设置变为较低值在内的改变，自动发送帧。
11.一种接入点，包括：
无线收发器；以及
控制器，所述控制器耦合到所述无线收发器并用于用于控制所述无线收发器的操作；
其中响应于所述无线收发器从站点接收指示所述站点可以调整其发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的信号，所述控制器令所述无线收发器发送包含发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧。
12.根据权利要求11所述的接入点，还包括所述控制器改变所述发送功率设置、所述接收器灵敏度门限设置和所述空闲信道评估门限设置之一，并且令所述无线收发器发送后续帧，所述后续帧包括新发送功率设置、新接收器灵敏度门限设置和新空闲信道评估门限设置之一。
13.根据权利要求11所述的接入点，还包括：
所述控制器用于令所述无线收发器发送能力请求帧，请求所述站点的发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；并且
所述控制器响应于所述能力请求帧等待所述无线收发器接收能力报告，所述能力报告包含所述站点在其中工作的发送功率设置的范围、接收器灵敏度门限设置的范围和空闲信道评估门限设置的范围之一。
14.一种无线站点，包括
无线收发器；以及
控制器，该控制器耦合到所述无线收发器并用于用于控制所述无线收发器的操作，所述控制器被配置用于发送包含如下信息元素的探测请求帧，所述信息元素指示所述站点可以响应于对包含发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧的接收，来调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；
所述控制器还被配置用于接收探测响应帧，所述探测响应帧包括发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；并且
所述控制器还被配置用于响应于所述探测响应帧中的发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一，调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一。
15.根据权利要求14所述的无线站点，还包括：
所述控制器被配置用于致使所述无线收发器对来自接入点的信号的接收信号强度指示进行测量；以及
将所述接收器灵敏度门限设置调整到高于接收器灵敏度门限以提供足够的信噪比，所述信噪比足以支持从所述接入点接收的信标帧和探测响应帧之一中广告的最小基本数据率。
16.根据权利要求14所述的无线站点，还包括：
所述控制器被配置用于改变发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；并且
所述控制器被配置用于响应于包含将所述发送功率变为较高值、将所述接收器灵敏度门限设置变为较低值或将所述空闲信道评估门限设置变为较低值在内的改变，自动令所述无线收发器发送帧。
17.一种用于分发配置参数的设备，包括：
用于从站点接收如下信号的装置，所述信号指示所述站点可以调整其发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置；以及
用于发送如下帧的装置，所述帧包括发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置。
18.根据权利要求17所述的设备，还包括：
用于发送能力请求帧的装置，所述能力请求帧请求所述站点的发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；以及
用于响应于所述能力请求帧等待接收能力报告的装置，所述能力报告包含所述站点在其中工作的由发送功率设置的范围、接收器灵敏度门限设置的范围或空闲信道评估门限设置的范围之一。
19.一种用于确定配置参数的设备，包括：
用于发送包含如下信息元素的探测请求帧的装置，所述信息元素指示站点可以响应于接收包含发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置的帧，来调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；
用于接收探测响应帧的装置，所述探测响应帧包括发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一；以及
用于响应于所述探测响应帧中的发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一，调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一的装置。
20.根据权利要求19所述的设备，还包括：
用于响应于后续接收帧来调整发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一的装置，所述后续接收帧是后续接收信标帧和后续接收探测响应帧之一，所述后续接收帧包括所述探测响应帧中的新发送功率设置、新接收器灵敏度门限设置和新空闲信道评估门限设置之一。
21.根据权利要求19所述的设备，还包括：
用于测量来自接入点的信号的接收信号强度指示的装置；以及
用于将所述接收器灵敏度门限设置调整到高于所述接收器灵敏度门限以提供足够的信噪比的装置，所述信噪比足以支持从所述接入点接收的信标帧和探测响应帧之一中广告的最小基本数据率。
22.根据权利要求19所述的设备，还包括：
用于改变发送功率设置、接收器灵敏度门限设置和空闲信道评估门限设置之一的装置；以及
用于响应于包含将所述发送功率变为较高值、将所述接收器灵敏度门限设置变为较低值或将所述空闲信道评估门限设置变为较低值在内的改变，自动发送帧的装置。
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