CN102695178B

CN102695178B - 蜂窝状密集部署网络结构及其控制方法

Info

Publication number: CN102695178B
Application number: CN201210174090.7A
Authority: CN
Inventors: 洪鼎标
Original assignee: Fujian Star Net Communication Co Ltd
Current assignee: Ruijie Networks Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: CN102695178A

Abstract

本发明提供一种蜂窝状密集部署网络结构及其控制方法。结构包括：组成无线局域网的每个蜂窝单元中设置至少2个接入点AP，所述至少2个AP工作的信道之间至少相差5个信道。方法包括：接入控制器AC识别归属于自身控制的接入点AP为第一类AP或第二类AP，所述第一类AP为共同工作时彼此之间不产生同频干扰的接入点，所述第二类AP为对所述第一类AP产生同频干扰的接入点；在第一时刻向第一类AP发送工作指令，以使所述第一类AP根据所述工作指令工作第一预设时间段；并在第一时刻向第二类AP发送静默指令，以使所述第二类AP根据所述静默指令静默至少所述第一预设时间段。

Description

蜂窝状密集部署网络结构及其控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种蜂窝状密集部署网络结构及其控制方法。

背景技术

无线接入已逐渐成为了有线接入的有效支持、补充与延伸。无线局域网（Wireless Local Area Network，简称为：WLAN）因为在很多场合下优于有线而得到了越来越多的应用，如展厅、会议室、医院等。当然，无线局域网并非是完美无缺的，也有很多需要解决的问题。例如如何实现WLAN的全面覆盖？有些区域用户少、有些区域用户多，如何实现用户的密集接入等等。

一台接入点（Access Point，简称为：AP）在正常使用的情况下，可以支持同一时间的并发用户只有30个左右，如果用户多了，射频信号就会在空中产生彼此的冲突，导致整个局域网性能下降，用户体验大大降低。为了满足在用户密集情况下，接入的用户数多且能同时保证WLAN的网络性能，现有技术中一般采用如图1所示的蜂窝状密集部署方案示意图，也即每个蜂窝单元中部署一个AP，且不同的蜂窝单元的AP按照1、6、11信道穿插进行蜂窝部署。同时，在这种部署下，为了减少同频干扰，接入控制器（Access Controller，简称为：AC）调整每台AP的发送功率。但是，由于移动台（Station，简称为：STA）的发送功率并不受AP的控制，而且STA的发送功率一般都在10dbm以上，也就是说通过调整AP的发送功率来减少同频干扰，也只能调整到和STA同样的功率水平。主要原因在于：如果将AP的发送功率再调低，即使AP之间的同频干扰会降低，而STA导致的同频干扰一样严重；另外还会带来隐藏节点的问题；同时，为了保证AP的一定覆盖范围，AP的发送功率也不能太低，至少要维持在20dbm到10dbm之间。因此，这种方案无法解决目前WLAN用户密集应用的场合。

发明内容

为了有效提高网络吞吐率，本发明提供一种蜂窝状密集部署网络结构，包括：

组成无线局域网的每个蜂窝单元中设置至少2个AP，所述至少2个AP工作的信道之间至少相差5个信道。

本发明还提供上述网络结构的一种控制方法，包括：

若接入点AP在第一时刻接收到接入控制器AC发送的工作指令，则根据所述工作指令工作第一预设时间段，所述工作指令为所述AC在判断所述AP为第一类AP时发送的，所述第一类AP为共同工作时彼此之间不产生同频干扰的接入点；

若AP在第一时刻接收到AC发送的静默指令，则根据所述静默指令静默至少所述第一预设时间段，所述静默指令为所述AC在判断所述AP为第二类AP时发送的，所述第二类AP为对所述第一类AP产生同频干扰的接入点。

本发明还提供上述网络结构的又一种控制方法，包括：

接入控制器AC识别归属于自身控制的接入点AP为第一类AP或第二类AP，所述第一类AP为共同工作时彼此之间不产生同频干扰的接入点，所述第二类AP为对所述第一类AP产生同频干扰的接入点；

在第一时刻向第一类AP发送工作指令，以使所述第一类AP根据所述工作指令工作第一预设时间段；

并在第一时刻向第二类AP发送静默指令，以使所述第二类AP根据所述静默指令静默至少所述第一预设时间段。

本发明的技术效果是：通过在每个蜂窝单元中增加接入点数量，有效满足了高密度用户接入的要求，同时，由于各个接入点工作的信道之间至少相差5个信道，有效避免了彼此间的同频干扰，而且提高了网络的吞吐率。

附图说明

图1为现有技术提供的蜂窝状密集部署方案示意图；

图2为本发明实施例一提供的蜂窝状密集部署网络结构的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的网络结构的控制方法流程图；

图4为本发明实施例三提供的网络结构的控制方法流程图；

图5为本发明实施例四提供的网络结构的控制方法流程图；

图6为本发明实施例五提供的网络结构的控制方法流程图；

图7为本发明实施例六提供的网络结构的控制方法流程图；

图8为本发明实施例七提供的网络结构的控制方法流程图。

具体实施方式

图2为本发明实施例一提供的蜂窝状密集部署网络结构的结构示意图，如图2所示，组成WLAN的每个蜂窝单元中设置至少2个AP，至少2个AP工作的信道之间至少相差5个信道。图2以每个蜂窝单元中设置3个AP为例进行描述，需要说明的是，在至少一个设置有3个AP的蜂窝单元中，3个AP的工作信道优选的分别为信道1、信道6和信道11。其中，图2中的APnxy分别代表蜂窝n中工作在信道xy上的AP。例如，AP401代表蜂窝4中工作在信道1上的AP。当然，3个AP的工作信道还可以是信道2、信道7、信道12；信道2、信道7、信道13；信道3、信道8、信道13等组合。3个AP可以均匀分布在蜂窝单元中，如果一台AP的最大STA接入数为30，那么本申请中的一个蜂窝单元STA的接入数便可以达到90。相比较于现有技术一个蜂窝单元设置1个AP，图2所示的网络结构大大增加了用户接入数量。而且，同一个蜂窝单元中的各AP均相差至少5个信道，彼此之间不产生同频干扰。

网络结构中，AC负责控制每个AP的执行动作，在本发明实施例中，AC以时间片的方式控制每个AP的执行动作。其中，时间片可以理解为将单位时间分为若干份，每一份时间即为一个时间片。如图3所示的本发明实施例二提供的网络结构的控制方法流程图，该方法可以包括：

S301、如果AP在第一时刻接收到AC发送的工作指令，则根据工作指令工作第一预设时间段，该工作指令是AC在判断该AP为第一类AP时发送给该AP的，其中，第一类AP为共同工作时彼此之间不产生同频干扰的接入点。

S302、如果AP在第一时刻接收到AC发送的静默指示，则根据静默指示静默至少第一预设时间段，该静默指令为AC在判断该AP为第二类AP时发送的，其中，第二类AP为对第一类AP产生同频干扰的接入点。

首先，第一类AP实际上是一种代指，代指可以同时工作但彼此之间不会产生同频干扰的接入点。第二类AP也是一种代指，代指对第一类AP产生同频干扰的接入点。第一预设时间段即可以理解为一个甚至多个时间片的长度。

这里需要说明的是，为了有效避免第二类AP在第一类AP工作时对于第一类AP的同频干扰，第二类AP静默的时间需要大于等于第一类AP工作的时间。为了简化AC的工作，可以优选配置第二类AP的静默时间等于第一类AP的工作时间。

以图2所示的蜂窝状密集部署网络结构的结构示意图为例，由7个蜂窝单元组成一个WLAN，假设每个蜂窝单元均由工作在1、6、11信道的AP组成。第一类AP和第二类AP可以如表1所示，其中，√表示工作，×表示静默，◎表示自身，空白处表示不相干。

表1

从表1的数据可以知道，在这7个蜂窝单元中部署了21个AP，其中，在第一时刻能够共同工作且彼此之间不产生同频干扰的接入点可以作为第一类AP，在第一时刻会对第一类AP产生同频干扰的接入点可以作为第二类AP。仍以表1的数据为例，由于每个蜂窝单元中的3个AP彼此之间相差至少5个信道，那么一个蜂窝单元的3个AP都可以作为第一类AP同时工作。假设蜂窝1中的3个AP同时工作，那么，从表1中画√的AP可以确定第一类AP，也即可以与蜂窝1中的3个AP同时工作的AP包括蜂窝5中的3个AP以及蜂窝6中的3个AP，也就是说，在同一时刻，同时工作的AP达到了9个，这相较于现有技术中提供的蜂窝部署——一个蜂窝单元部署一个AP而言，本发明提供的网络结构，其网络吞吐率是现有技术的9/7=1.2倍。而表1中画×的AP可以确定为第二类AP。例如，蜂窝2、3、4和7中的全部AP均为第二类AP。

图4为本发明实施例三提供的网络结构的控制方法流程图，如图4所示，在上述实施方式的基础上，该方法还可以包括：

S303、如果AP接收到工作指令，则在第一预设时间段内，该AP接收移动台STA的数据包，如果STA的数据包的信号强度高于预设值，则降低该AP的发送功率。

根据STA的数据包的信号强度调整AP的发送功率，主要是为了进一步降低同频干扰。通常情况下，如果STA的数据包的信号强度高于一个预设值则AP会认为该STA距离自身比较近，也就是说，即便AP不以最大发送功率发送信号，而是以较低的发送功率发送信号，该STA也是可以接收到信号的，而且可以保证STA的正常工作。而且，如果AP以较低的发送功率发送信号，可以有效降低对其他AP的干扰。

其中，这个预设值可以根据实际网络环境的不同而设置为不同的值。在本实施例中，以-50dbm为例进行说明，但并不用以限制本发明实际的保护范围。

例如，接收到的STA的数据包的功率为-50dbm，AP会认为该STA离自身比较近，AP就不需要以最大的功率如20dbm发送，而是采用较低功率如10dbm发送即可。AP以10dbm发送，STA接收到的信号强度也会在-50dbm到-60dbm之间，在这种信号强度条件下，STA可以正常工作。AP以10dbm发送，由该AP造成的对其他AP的同频干扰也会相应变小，提升网络的整体性能。同时，也正是由于该AP造成的对其他AP的同频干扰相应变小，由此，原来可能会被影响到的AP现在也可以正常工作，由此，提升了整体网络的吞吐率。

图5为本发明实施例四提供的网络结构的控制方法流程图，如图5所示，在上述实施方式的基础上，该方法还可以包括：

S304、如果AP接收到工作指令，则在第一预设时间段内，该AP检测同频信号强度，如果检测到的同频信号强度超过-70dbm的空闲信道估计门槛值（Clear Channel Assessment，简称为：CCA），则该AP停止发送数据。

现有技术中的AP的CCA一般为-85dbm，在本发明实施例这种密集部署的情况下，-85dbm的CCA太小，因此，在本发明实施例中将CCA设置为-70dbm，这样，AP可以忽略低强度的无线信号，发送数据。因此可以有效提升AP分时工作的空间利用率。

通过上述实施例三以及实施例四提供的方法，可以进一步减少同频干扰的影响，且同一时间内，在同频上工作的AP数量更多了。在一个400人的会场，通过实际测试，利用上述实施例三以及实施例四提供的方法，可以将网络的整体吞吐率提高1.3倍左右。那么结合实施例二中提供的方法，可以将网络的整体吞吐率提高1.2*1.3=1.5倍。

图6为本发明实施例五提供的网络结构的控制方法流程图，如图6所示，在上述实施方式的基础上，该方法还可以包括：

S305、AP检测接入自身的STA的数量，并上报给AC，以使AC计算接入每个蜂窝单元的STA总数量，并根据接入每个蜂窝单元的STA总数量计算每个蜂窝单元中每个AP可接入STA的平均数。

需要说明的是，通常情况下，可以按照接入每个蜂窝单元的STA总数量除以每个蜂窝单元中AP的总数量的方式计算每个AP可接入STA的平均数。也即，每个AP可接入STA的平均数是彼此相同的。但本领域技术人员可以知道，不同的AP之间可以是不同的规格、吞吐量以及工作能力等，那么，可以按照各个AP之间的不同为每个AP配置一定的系数，那么，每个AP可接入STA的平均数就可以是彼此不同的。本发明中并不限制每个AP可接入STA的平均数的具体计算方式，本领域技术人员可以根据实际蜂窝单元中AP的配置情况具体选择上述计算方法。

S306、AP根据自身可接入STA的平均数限制接入自身的STA的数量。

这里需要说明的是，为了避免STA接入的突然增加而导致STA无法正常接入，还可以将相应的可接入STA的平均数上增加一个裕量，那么，各AP可以在接入自身的STA的数量超过自身可接入STA的平均数与预设裕量之和时，拒绝其他STA接入自身。当然，还可以将相应的可接入STA的平均数上减少一个裕量，或者乘以一个系数等方式来限制接入自身的STA的数量。本领域技术人员能够想到的数值调整方式都在本发明的保护范围之内，此处不做赘述。

对于裕量需要说明的是，为了使每个AP较为均衡地分担STA的接入数，规避蜂窝中的某个AP接入STA较多，而某个AP接入的STA较少，导致的工作在该信道STA网络差距较大，影响WLAN的用户体验。

对于实施例三至五中提出的几种补充方式，可以相互组合使用，不限制彼此之间的发生顺序。

图7为本发明实施例六提供的网络结构的控制方法流程图，如图7所示，上述实施例提供的控制方法均从AP为执行主体方向出发，本实施例六将AC作为执行主体进行描述，该方法包括：

S701、AC识别归属于自身控制的AP为第一类AP或第二类AP，其中，第一类AP为共同工作时彼此之间不产生同频干扰的接入点，第二类AP为对第一类AP产生同频干扰的接入点。

这里需要说明的是，AC识别AP为第一类AP或第二类AP的方法可以通过现有技术中的算法实现，本发明不做赘述。

S702、在第一时刻向第一类AP发送工作指令，以使该第一类AP根据工作指令工作第一预设时间段；

S703、在第一时刻向第二类AP发送静默指令，以使第二类AP根据静默指令静默至少第一预设时间段。

图8为本发明实施例七提供的网络结构的控制方法流程图，如图8所示，在上述实施例的基础上，该方法还可以包括：

S704、AC接收至少一个蜂窝单元的全部AP发送的接入自身的STA的数量，根据全部AP发送的接入自身的STA的数量计算该至少一个蜂窝单元中各AP可接入STA的平均数，并发送给该至少一个蜂窝单元的各AP，以使各AP根据可接入STA的平均数限制接入自身的STA的数量。

本实施例不限制S704与S701~S703之间的发生顺序，可以同时发生，也可以有先有后。

综上，本发明实施例提供的方案，通过在每个蜂窝单元中增加接入点数量，有效满足了高密度用户接入的要求，同时，有效避免了同频干扰，且提高了网络的吞吐率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种蜂窝状密集部署网络结构，其特征在于，包括：

组成无线局域网的每个蜂窝单元中设置至少2个接入点AP，所述至少2个AP工作的信道之间至少相差5个信道。

2.根据权利要求1所述的网络结构，其特征在于，在至少一个设置有3个AP的蜂窝单元中，3个AP的工作信道分别为信道1、信道6和信道11。

3.一种基于权利要求1或2所述的蜂窝状密集部署网络结构的控制方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述AP接收到工作指令，则所述方法还包括：

在所述第一预设时间段内，所述AP接收移动台STA的数据包；

如果所述STA的数据包的信号强度高于预设值，则降低所述AP的发送功率。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述AP接收到工作指令，则所述方法还包括：

在所述第一预设时间段内，所述AP检测同频信号强度；

如果检测到的同频信号强度超过-70dbm的空闲信道估计门槛值，则所述AP停止发送数据。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述AP检测接入自身的移动台STA的数量，并上报给所述AC，以使所述AC计算接入每个蜂窝单元的STA总数量，并根据接入每个蜂窝单元的STA总数量计算每个蜂窝单元中每个AP可接入STA的平均数；

所述AP根据自身可接入STA的平均数限制接入自身的STA的数量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述AP根据自身可接入STA的平均数限制接入自身的STA的数量，具体包括：

如果接入自身的STA的数量超过所述自身可接入STA的平均数与预设裕量之和，则所述AP拒绝其他STA接入自身；或者，

如果接入自身的STA的数量超过所述自身可接入STA的平均数与预设裕量之差，则所述AP拒绝其他STA接入自身；或者，

如果接入自身的STA的数量超过所述自身可接入STA的平均数与预设系数之积，则所述AP拒绝其他STA接入自身。

8.一种基于权利要求1或2所述的蜂窝状密集部署网络结构的控制方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

所述AC接收至少一个蜂窝单元的全部AP发送的接入自身的移动台STA的数量；

根据所述全部AP发送的接入自身的移动台STA的数量计算所述至少一个蜂窝单元中各AP可接入STA的平均数，并发送给所述至少一个蜂窝单元的各AP，以使各AP根据所述可接入STA的平均数限制接入自身的STA的数量。