CN101352063A - 用于管理多信道通信的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于管理多信道通信的系统和方法。该系统包括通过使用至少一个无线通信信道来通信的多个无线设备。网络管理装置控制无线通信信道的分配，并将这些无线通信信道划分成第一信道池和第二信道池。该第二信道池包括至少一个信道。该装置仅在检测到预定条件时使用第二池。

Description

用于管理多信道通信的方法和系统
背景信息
在常规无线网络中，发射机与接收机之间的无线通信通常在单频率信道上进行。系统的吞吐量因通信是半双工的——即在一时刻仅发射机和接收机中的一个利用信道——而受到限制。因而，各自必须等待对方停止使用信道。另外，信道上通信的中断或干扰导致延迟并阻碍了高效数据交换。
一种用于提升网络的吞吐量的常规方法包括使用多信道收发机。例如，根据IEEE 802.11g无线标准，最多达三个非重叠信道可用于同时通信。然而，此方法无法解决单频率信道网络中发生的中断和干扰。即，现在中断和干扰在三个信道上同时发生。因此，需要一种在保持吞吐量的同时保护无线通信免受中断、干扰和延迟的方法。
发明概述
本发明涉及用于管理多信道通信的系统和方法。该系统包括通过利用至少一个无线通信信道通信的多个无线设备。网络管理装置控制无线通信信道的分配，并将这些无线信道划分成第一信道池和第二信道池。该第二池包括至少一个信道。该装置仅在检测到预定条件时使用该第二池。
附图简述
图1是根据本发明的用于多信道通信的系统的示例性实施例；
图2是根据本发明的信道池的示例性实施例；以及
图3是根据本发明的用于多信道通信的方法的示例性实施例。
详细描述
参照以下描述和附图将进一步理解本发明，在这些附图中类似要素设有相同附图标记。本发明提供了一种用于诸如无线局域网(“WLAN”)的无线环境中的多信道通信的系统和方法。
图1示出了根据本发明的用于多信道通信的系统1的示例性实施例。该系统1可包括连接到通信网络32的网络通信装置(“NMA”)34。网络32可允许与其连接的一个或多个设备访问NMA 34，反之亦然。系统1还包括耦合到一个或多个接入点(“AP”)10-14的交换机30，这些交换机与一个或多个移动单元(“MU”)20-24进行无线通信。接入点10-14可经由交换机30向MU 20-24提供到网络32的无线连接。本领域技术人员应当理解，系统1可包括任何数目的AP和MU。
AP 10-14的每一个可以是向MU 20-24提供对网络32的访问的任何无线基础设施设备(例如，无线集线器、路由器、交换机等)。例如，AP 10可为MU 20提供访问，AP 12可为MU22提供访问，而AP 14可为MU 24提供访问。另外，MU 20-24的每一个可访问一个以上AP，但是一次仅可与一个AP通信。各个AP 10-14可包括允许AP根据其间所用的无线通信协议(例如，IEEE802.11a-g协议等)与MU 20-24通信的射频(“RF”)收发机。收发机可以是允许AP除一次仅与一个MU通信之外与多个MU同时通信的多信道收发机。各个AP 10-14还可包括附加电路，诸如用于存储无线通信协议的存储器装置、用于控制通信的处理器和用于连接到交换机30的附连装置。
MU 20-24可以是包括允许其根据无线通信协议与A P 10-14通信的RF通信装置(例如，发射机和/或接收机)的任何移动计算设备(例如，包括膝上型设备、蜂窝电话、基于图像/激光的扫描仪、RFID读取器、无线调制解调器等)。这样，MU 20-24可向/从AP 10-14传送/接收RF信号，由此允许MU 20-24与NMA 34以及可连接到网络32的其它设备通信。
网络32可以是包括互连计算设备的一个或多个基础设施组件(例如，集线器、交换机、服务器等)的任何通信网络。网络32连接到NMA 34，该NMA34可以是包括存储器(例如，RAM、非易失性等)、数据存储装置(例如，硬驱动器、光学驱动器等)、处理器和NMA 34用以执行其功能所需的任何其它内部电路的计算装置。
NMA 34可包括用于管理网络32、交换机30、AP 10-14和MU 20-24的一个或多个组件(例如，服务器、数据库、路由器等)。在其它实施例中，NMA34可管理多个无线和/或有线网络。该NMA 34可存储与AP 10-14和MU 20-24有关的数据。这些数据可包括AP 10-14和/或MU 20-24的操作状态、MAC地址等。这些数据还包括资源信息。例如，资源信息可以是AP 10-14可用其来与MU 20-24通信的通信信道(例如，频率信道)的列表。资源信息还可包括NMA 34可从其中向一个或多个AP分配一个或多个信道的信道池。将在以下详细讨论信道池和信道分配的示例。
根据本发明，NMA 34可监视AP 10-14与MU 20-24之间的通信。例如，当MU 20最初通过发送建立通信的请求第一次连接到AP 10时，该NMA 34可接受或拒绝该请求。如果该请求被接受，则NMA 34可将频率信道从信道池中分配给AP 10以与MU 20通信。此后，NMA 34监视通信并允许AP 10在存在一组预定标准条件时使用该频率信道。例如，这些标准条件可包括数据传输率、等待时间、负荷、优先级和其它准则。当这些标准条件不满足(例如，达到紧急(contingency)条件)时，则NMA 34可允许将一个或更多频率信道从信道池分配给AP 10以与MU 20通信。这些紧急条件可以是数据溢出、干扰、较高优先级请求等。因此，MU 20与AP 10之间的通信可在基本上未中断的情况下继续。将在以下进一步描述频率信道分配过程的细节。
图2示出了根据本发明的信道池200的示例性实施例。信道池200可被指派给单个AP(例如，AP 12)，并且可包括藉此可被使用的频率信道的列表。在一个实施例中，频率信道位于多个频带内(即，多带化(multi-banded))。在另一实施例中，频率信道可位于单个频道内(即，单带化(single-banded))。频率信道可被指派给一个或多个无线协议(例如，802.1x协议)。如图2中所示，信道池200包括使用802.11a和802.11g协议的频率信道。如本领域技术人员所了解的，802.11a协议使用位于5.2GHz频带内的单频率信道，而802.11g可一次使用最多达三个频率信道——这些信道的每一个都位于2.4GHz的频带内。因此，信道池200可总共包括四个频率信道。本领域技术人员还应当理解，可供给定协议使用的最大频率信道数可根据各个国家的法规而变化。因此，图2中所示实施例应当被视为示例性的而非限制性的。在使用802.11a、b、g的实施例中，美国的非重叠信道总数是15(12+3)，而在欧洲是21(18+3)。
信道池200可被划分成第一子池(“FSP”)210和第二子池(“SSP”)212。该FSP 210可以是在标准条件期间使用的正常频率信道的列表，而该SSP 212可以是在紧急条件期间使用的备用频率信道的列表。
图3示出了根据本发明的用于多信道通信的方法300的示例性实施例。将参照图2的信道池200和图1的系统描述方法300。然而，本领域技术人员应当理解，方法300可应用于系统1中的任何AP的任何信道池。在步骤310，NMA 34通过将信道池200划分成FSP 210和SSP 212来选择正常和备用信道。具体地，以使得有至少一个备用信道的方式来划分信道池200。如图2中所示，FSP 210包括三个正常信道，而SSP 212包括一个备用信道。在其它示例性实施例中，正常和备用信道的数目可取决于选定的特定无线协议而不同。因此，如果信道池200包含总数为N的频率信道，则FSP 210可包括最多达N-1的正常信道，而SSP 212包括至少1个备用信道。
在步骤312，NMA 34接收来自MU 22的与AP 12通信的请求，并且通过从FSP 210分配正常信道中的一个来接受该请求。当NMA 14从FSP210或SSP 212中的任意一个分配信道以供使用时，信道优选地被选择成使要对其分配信道的设备(例如，AP 12)与可能干扰该设备的任何相邻或邻近设备(例如，AP 10和14)之间的干扰最小化。例如，如果相邻设备正使用第一频带(例如，2.4GHz)中的第一信道，则NMA 14可选择第二频带(例如，5.2GHz)中的第二信道。如果第二频带是不可用的(例如，单带化或第二频带中的所有信道已被分配)，则NMA 14可从第一频带内选择第二信道并使得该第二信道在第一频带内处于远离第一信道的位置。
在步骤314中，NMA 312确定是否已检测到紧急条件。如果未检测到该紧急条件，则AP 12和MU 22可继续在正常信道上通信，如在步骤322所示。
在步骤316，紧急条件已被检测到(所以NMA 34确定备用信道是否可被使用)。例如，数据传输率可能已下降至低于临界水平或AP 12的响应时间可能比标准条件所容许的长。响应于对此问题的测得，NMA 34尝试向AP 12分配备用信道。在一个实施例中，NMA 34在尝试分配备用信道之前可首先检查FSP 210并尝试分配位于其中的任何空闲的正常信道。
在步骤318，没有备用信道是可用的(例如，由于另一紧急条件)。因此，NMA 34可能必须等待直至备用信道中的一个变成空闲。在此期间，NMA 34可继续监视AP 12与MU 22之间的通信。如果通信返回标准条件(即，紧急条件缓解或解决)，则NMA 34可放弃尝试分配备用信道。然而，如果通信未返回到标准条件，则NMA 34可继续等待直至备用信道空闲或在经过了预定时间量之后放弃尝试。在任一种情况中，NMA 34可尝试向MU 22发信号通知已发生严重失败和/或尝试将该MU 22从与AP 12通信切换至与该MU 22已接入的另一AP通信。
在步骤320，备用信道是可用的，并且由NMA 34来选择。该备用信道被分配给AP 12。
在步骤322，AP 12使用备用信道来建立/继续与MU 22的通信。如果AP 12或者MU 22中的任意一个原先进行的传送在发生问题时中断/受到干扰，则可在随后使用备用信道重新尝试或恢复该传送。
在一个实施例中，频率分配由NMA 34来执行。然而，方法30的分配过程和其它步骤可由具有资源管理能力的任何网络设备来执行。例如，交换机30可执行该分配过程。
在其它实施例中，AP 10-14可负责管理频率信道的分配。例如，AP10-14可在彼此之间传送状态和资源信息并且协商频率信道的分配。当AP(例如，AP 10)需要附加频率信道时，该AP可轮询每个其余AP(例如，AP 12-14)以确定哪些频率信道可用。
根据本发明，子信道池可根据一个或多个预定参数(例如，话务、所支持的连接数目等)来重新平衡。例如，如果FSP 210包括三个信道，而SSP 212仅包括单个信道，则FSP 210中的信道之一可被重新指派给SSP212。本领域技术人员应当理解，多个子信道池可以这种方式来平衡，并且信道可根据这些预定参数的任一个来重新指派。
已参照以上示例性实施例描述了本发明。本领域技术人员应当理解，本发明也可在被更改的情况下成功地实现。因此，可对实施例作出各种更改和变化而不背离如所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应当视为示例性的而非限制性的。

Claims (23)

1.一种系统，包括：
多个无线设备，通过多个无线通信信道来通信；以及
网络管理装置，它控制所述无线通信信道的分配，所述装置将所述无线信道划分成第一信道池和第二信道池，所述第二信道池包括至少一个信道，
其中所述装置仅在检测到预定条件时使用来自所述第二池的信道。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线设备的每一个包括接入点、接入端口和交换机中的至少一个。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一信道池包括至少另一信道，并且所述装置将所述至少另一信道从所述第一信道池指派给特定无线设备。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述预定条件包括以下至少一个：(i)数据溢出；(ii)干扰；(iii)高优先级请求；(iv)数据传输率的下降；以及(v)所述特定无线设备处响应时间的增加。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，在检测到所述预定条件时，所述装置将所述至少一个信道从所述第二信道池指派给所述特定无线设备。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个信道位于至少一个频带内。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个信道被指派到至少一个无线通信协议。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述至少一个协议是IEEE802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.16中的至少一个。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述装置包括交换机。
10.一种方法，包括：
通过装置将由无线设备用于无线通信的多个无线信道划分成第一信道池和第二信道池，所述第二池包括至少一个信道；以及
仅在检测到预定条件时使用来自所述第二池的信道。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述无线设备的每一个包括接入点、接入端口和交换机中的至少一个。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一信道池包括至少另一信道。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
通过所述装置将所述至少另一信道从所述第一信道池指派给特定无线设备。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定条件包括以下至少一个：(i)数据溢出；(ii)干扰；(iii)高优先级请求；(iv)数据传输率的下降；以及(v)所述特定无线设备处响应时间的增加。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在检测到所述预定条件时，通过所述装置将所述信道从所述第二信道池指派给所述特定无线设备。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个信道位于至少一个频带内。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个信道被指派到至少一个无线通信协议。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述至少一个协议是IEEE802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.16中的至少一个。
19.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述装置包括交换机。
20.一种装置，包括：
处理器，它控制对由多个无线设备使用的无线通信信道的分配；以及
通信装置，它与所述无线设备的至少一个通信，
其中，所述处理器将所述无线信道划分成第一信道池和第二信道池，所述第二信道池包括至少一个信道，所述处理器仅在检测到预定条件时使用来自所述第二池的信道。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述第一信道池包括至少另一信道，并且所述处理器将所述至少另一信道从所述第一信道池指派给特定无线设备。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述预定条件包括以下至少一个：(i)数据溢出；(ii)干扰；(iii)高优先级请求；(iv)数据传输率的下降；以及(v)所述特定无线设备处响应时间的增加。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，在检测到所述预定条件时，所述处理器将所述信道从所述第二信道池指派给所述特定无线设备。
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