CN102550071A

CN102550071A - 包括以诊断模式执行信道测量的无线客户端的无线网络

Info

Publication number: CN102550071A
Application number: CN2010800415601A
Authority: CN
Inventors: 弗兰克·哈克迈耶; 斯蒂凡·威特
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-07-04
Also published as: ES2704475T3; EP2478721A1; DE102009041835A1; EP2478721B1; US20120184223A1; DE102009041835B4; WO2011033076A1

Abstract

本发明涉及一种无线网络(1)，其包括第一无线客户端(2)和至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)，第一无线客户端(2)和至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)能够在频带内在至少两个信道上通过无线电波彼此通信，第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)被设计为使得所述客户端能够转换到诊断模式，在诊断模式下第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)通过频带内的至少两个信道通信并且在相应的信道上接收测量信号，所述测量信号反映从第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)接收的无线电波的强度。

Description

包括以诊断模式执行信道测量的无线客户端的无线网络

具有能够彼此通信的多个客户端的网络通常是已知的。客户端可以不同的逻辑结构定位在网络中，已知的一种布置方法是将客户端布置成树形结构。在树形结构中，一个客户端位于顶端，其余客户端连接到此客户端。位于树形结构顶端的客户端位于最高部分即第一网络层；直接与该客户端连接的客户端位于从属于第一网络层的第二网络层；直接与第二网络层的客户端连接的客户端位于从属于第二网络层的第三网络层，等等。在树形结构中，仅允许位于相邻网络层的客户端之间进行连接。一个网络层内的连接是不允许的。而且，除了位于树形结构顶端的客户端之外，客户端直接连接到相邻的上级网络层的客户端。而且，下级网络层的多个客户端可连接到相邻的上级网络层的单个客户端。

网络的客户端被称为“网络节点”或“节点”。在主客户端、中继从属客户端和从属客户端之间进行区分。主客户端形成网络的中心点。主客户端执行特定的网络功能。没有主客户端，网络就无法工作。在树形结构中，顶端的客户端为主客户端。中继从属客户端的功能是在相邻客户端之间传导信息。从属客户端不传输信息。从属客户端总是形成网络的终点。

可通过各种无线网络例如无线LAN或WLAN很好地了解现有技术。所述的无线网络原则上根据标准IEEE 802.11进行通信。已知通过测量无线客户端的所谓RSSI信号(接收信号强度指示)来至少评估无线网络中无线网络客户端之间的通信质量。RSSI信号是无线客户端位置处的无线电波的场强的测量值。RSSI信号的值取决于发射无线电波的发射器的输出、发射器与接收器之间的路径衰减以及相同频率或相同频带的其它无线电波的传输。

通常，输出是常量，而路径衰减随频率、时间和位置高度地变化。频率尤其在跳频网络即客户端连续修改其发射和接收频率的无线网络中具有较大的影响力。时间和位置的影响力通过改变电场进行调整。从同一频带内的无线源的发射是必须考虑的另一影响。结果就是RSSI信号受到严重的波动。作为一维量，RSSI信号通常是所有跳频和时间间隔x上的平均值。

本发明是基于建立无线网络的问题，该无线网络允许在给定的无线网络内改进和扩展对无线电波场强的检测。

该问题由根据独立权利要求1的无线网络解决。本发明的有利实施方式在从属权利要求中说明。

根据本发明的无线网络包括第一无线客户端和至少一个第二无线客户端，其中，第一无线客户端和一个或多个第二无线客户端能够通过无线电波在单个频带内的至少两个信道上彼此通信。第二无线客户端被设计为能够转换到诊断模式。在诊断模式下，第二无线客户端通过频带内的至少两个信道通信并在相应的信道上接收测量信号，测量信号反映由所述第二无线客户端接收的无线电波的强度。

“信道”可理解为载波频率附近的窄带频带，在该频带上第一无线客户端和一个或多个第二无线客户端可彼此通信。

对于不同的信道，由一个或多个第二无线客户端接收的测量信号能够确定给定信道上的传输质量。可在第一无线客户端与一个或多个第二无线客户端之间直接通信，或者可插入其他第二无线客户端以通过插入的第二无线客户端进行间接通信。此外，第一和第二无线客户端能够在共同的信道或不同的信道上通信。例如，如果第一无线客户端与第二无线客户端在信道1上通信，那么第二无线客户端可与其它第二无线客户端在不同于信道1的信道2上通信。

根据本发明的无线网络能够在一个或多个第二无线客户端的位置处接收测量不同信道的测量信号，该测量信号反映由第二无线客户端接收的无线电波的强度。该测量信号可以是瞬时测量信号或经过一段时间的平均测量信号。类似地，还能够接收不仅随信道变化还随时间变化的测量信号。以此方式，能够获得用于评估无线网络内无线连接质量的综合信息。由于一个或多个第二无线客户端自身用于接收这种测量信号，所以测量信号的接收几乎不会增加额外的硬件成本。

在其中执行测量的两个或多个信道可以是网络进行通信的信道或不用于通信的信道。其组合也是可以的。

在一个有利的实施方式中，一个或多个第二无线客户端被设计为使客户端可从通信模式转换到诊断模式以及返回到通信模式，从而在通信模式下一个或多个第二客户端可与无线客户端通信，而在诊断模式下一个或多个第二客户端与其它无线客户端的通信被抑制。

通信模式与诊断模式之间的区别使得一个或多个第二无线客户端能够在通信模式和诊断模式下使用硬件部件的至少一部分。这消除了诸如天线、发射单元、接收单元以及控制和评估装置的硬件部件的重复。从而使硬件成本最小。

无线网络可使用由一个或多个无线客户端接收的测量信号来优化所述无线网络。例如，可对由一个或多个第二无线客户端接收的测量信号进行分析以确定是否存在可能干扰无线网络中的无线业务的外部发射源。在无线网络的有利设计中，例如用于在无线客户端之间通信的一个或多个信道可基于接收到的信道相关测量信号被阻塞。因而，将会阻止无线网络在受到外部发射源干扰的信道上通信。这允许无线网络与其它发射器共存。个别信道的阻塞可全局地在整个无线网络中发生或者仅局部地在所影响的无线网络的无线客户端之间发生。

在有利的设计中，一个或多个第二无线客户端将接收到的信道相关测量信号和(视情况而定的)时间相关测量信号发送到第一客户端。以此方式确保将所有第二无线客户端的测量信号呈现给第一无线客户端。因此能够简单地收集测量信号，比较不同的第二无线客户端的测量信号，以及如果需要，执行进一步的测量。

第一无线客户端有利地为主客户端。具体地，可通过主客户端确定无线网络中用于通信的信道，并且能够通过主客户端阻塞被标识为不适于通信的信道。

下面将基于优选的实施方式并结合附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的无线网络的实施方式的示意图；以及

图2是图1所示的无线网络的第二无线客户端接收的测量信号的示例性描述。

图1提供了根据本发明的无线网络的实施方式的示意图。

无线网络1包括第一无线客户端2和总共5个第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c。无线网络1根据树形结构进行配置使得第一客户端2位于顶端，即位于树形结构1的第一网络层；2个第二客户端3a、3b位于与第一网络层相邻且从属于第一网络层的第二网络层；以及最后3个第二客户端4a、4b和4c位于与第二网络层相邻且从属于第二网络层的第三网络层。无线网络1的客户端之间的通信可发生在第一客户端2与第二客户端3a之间、第一客户端2与第二客户端3b之间、第二客户端3b与第二客户端4c之间、第二客户端3a与第二客户端4a之间、以及第二客户端3a与第二客户端4b之间。例如第一客户端2与第二客户端4a之间的通信通过第二客户端3a间接地进行。例如第一客户端2与第二客户端3a之间的通信直接进行。

第二客户端3a、3b、4a、4b、4c的数量和不同网络层的变化的布置仅通过示例的方式给出。可在无线网络1中例如并入其它网络层连同其它第二客户端。

无线网络1被设计为使得无线客户端2、3a、3b、4a、4b、4c可通过频带内的无线电波在至少20个信道上通信。例如，可提供2400MHz至2490MHz的频带，在该频带上平均地分布着50个信道。信道被定义为与所指示的频带相比狭窄地形成于载波频率附近的频带。假设多个信道可用于无线网络1，各对无线客户端可在不同的信道上通信或者改变至不同的信道进行通信。这能够例如避免网络1内的两对无线客户端在同一信道上通信而互相干扰。而且，还避免了当一个或多个信道受到例如外部发射器或局部条件干扰时网络1中的通信被完全阻塞。

第一客户端2被设计成主客户端。第一客户端2是网络1的中心点并且执行特定的网络功能。直接与第一客户端2连接的第二客户端3a、3b被设计成中继从属客户端。中继从属客户端的具体功能是在网络层之间传导消息。与第二网络层的第二客户端3a、3b连接的第三网络层的客户端4a、4b、4c被设计成从属客户端。

网络1被设计为使得第二客户端3a、3b、4a、4b、4c中的至少一个可转换到诊断模式。在诊断模式下，一个或多个第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c通过频带中的至少2个信道通信，并且在给定信道上接收随信道和/或时间变化的测量信号，测量信号代表由第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c接收的无线电波的强度。

转换到诊断模式可有利地由第一客户端2发起。可替换地，转换到诊断模式可由本地事件例如按下开关或附加应用来发起。此外，所有第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c可被转换成该示范性实施方式中的诊断模式。特别地，第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c可从能够与其他无线客户端通信的通信模式转换到诊断模式。在经过预定时间之后，第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c从诊断模式返回到通信模式。新的通知出现在网络1中。能够仅将单个第二客户端3a、3b、4a、4b、4c转换，或将多个或所有的第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c转换，其中，第二客户端3a、3b、4a、4b、4c的诊断模式可在时间上重叠。

在该示例性实施方式中的测量信号为RSSI信号。第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c被设计为在诊断模式下，一次或多次通过两个或多个信道通信。所通过的信道可覆盖整个频带或仅覆盖其一部分。或者，可限制为仅通过网络1通信所使用的信道。此外，在诊断模式下通过的信道可被限制为网络1中用于通信的信道的一部分。测量信号可被提交到属于给定的第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c的存储器中。

在收集测量信号之后，将接收到的信号传输至第一无线客户端2。为此，当测量完成时，第二无线客户端从诊断模式回到通信模式，然后第二无线客户端使用通信模式将测量信号传输至第一无线客户端2。

第一无线客户端2具有指示器单元6，通过指示器单元6可呈现第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c的频率相关测量信号。该单元可被设计成例如显示器。特别地，第一客户端2可被设计为能够以叠加的方式显示不同的第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c的测量信号。

此外，在该示例性实施方式中，第一客户端2和第二客户端3a、3b、4a、4b、4c包括接口5，可通过接口5读取接收到的测量信号，例如通过连接适当的显示单元、笔记本电脑或另一诊断工具。

在该示例性实施方式中，无线网络1被设计为使用于在无线客户端2、3a、3b、4a、4b、4c之间通信的一个或多个信道可基于接收到的频率相关测量信号而被阻塞。这可能发生在例如外部发射器7在也由无线网络1使用的一个或多个信道上进行发射的时候。

外部发射器7可例如为WLAN，其在2450MHz至2470MHz的频带中发射。外部发射器7的活动9通过从在诊断模式下工作的第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c在整个频带上接收的无线信号8来记录(参见图2)。如果由所有第二无线客户端3a、3b、4a、4b、4c接收的测量信号示出了在2450MHz到2470MHz的频率范围内的这种干扰，那么该信息可用于将所述频率范围从网络1的使用中排除。以这种方式能够改善网络1与一个或多个外部发射器7的共存。

参考标记列表

1网络

2第一客户端

3a、3b、4a、4b、4c第二客户端

5接口

6显示单元

7外部发射器

8测量信号

9外部发射器的活动

Claims

1.一种无线网络(1)，包括第一无线客户端(2)和至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)，其中，所述第一无线客户端(2)和所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)能够通过单个频带的至少两个信道以无线电波的方式彼此通信，所述第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)能够转换到诊断模式，其中，在所述诊断模式下，所述第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)通过所述频带内的至少两个信道通信并在相应的信道上接收测量信号，所述测量信号反映由所述第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)接收的无线电波的强度。

2.根据权利要求1所述的无线网络，其中，所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)被设计为能够从通信模式转换到所述诊断模式并从所述诊断模式返回所述通信模式，其中，在所述通信模式下所述至少一个第二客户端(3a，3b，4a，4b，4c)能够与无线客户端(2，3a，3b，4a，4b，4c)通信，而在所述诊断模式下所述至少一个第二客户端(3a，3b，4a，4b，4c)与其它无线客户端(2，3a，3b，4a，4b，4c)的通信被抑制。

3.根据权利要求2所述的无线网络，其中，所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)被设计为在经过预定时间之后从所述诊断模式返回到所述通信模式。

4.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)被设计为在所述诊断模式下多次通过至少两个信道通信。

5.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，所述测量信号为RSSI(接收信号强度指示)信号。

6.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，所述无线网络被设计为使所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)将接收的频率相关测量信号传输至所述第一客户端(2)。

7.根据权利要求6结合权利要求2所述的无线网络，其中，所述无线网络被设计为使所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)转换到所述通信模式，并且在所述通信模式下将所述测量信号传输到所述第一无线客户端(2)。

8.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，所述第一无线客户端(2)和/或所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)具有接口(5)，能够通过所述接口(5)读取所接收的测量信号。

9.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，所述第一无线客户端(2)具有显示单元(6)，通过所述显示单元(6)能够呈现所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)的所述频率相关测量信号。

10.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，所述第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)被设计为在所述诊断模式下仅通过所述无线网络(1)使用的在所述无线客户端(2，3a，3b，4a，4b，4c)之间通信的信道通信。

11.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，根据所接收的频率相关测量信号阻塞用于在所述无线客户端(2，3a，3b，4a，4b，4c)之间通信的一个或多个信道。

12.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，所述第一无线客户端(2)为主客户端，所述至少一个第二无线客户端(3a，3b，4a，4b，4c)为中继从属客户端或从属客户端。

13.根据前述任一权利要求所述的无线网络，其中，所述无线网络(1)被设计成树形结构。