CN104283641B - 无线局域网中的接入点发送无线报文的方法及装置 - Google Patents

无线局域网中的接入点发送无线报文的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提出无线局域网中的AP发送无线报文的方法及装置。方法包括：WLAN中的AP监控自身的信道环境，计算信道环境衡量指标值；AP根据信道环境衡量指标值确定是否调整当前GI。本申请改善了WLAN的吞吐性能。

Description

无线局域网中的接入点发送无线报文的方法及装置
技术领域
本申请涉及信号干扰技术领域，尤其涉及WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)中的AP(Access Port，接入点)发送无线报文的方法及装置。
背景技术
由于电磁波具有反射特性，无线信号往往沿着多条路径传播，导致在接收侧接收的某条路径最新信息符号(information symbol，简称信号)可能会和其它路径上一个接收过程尚未结束的信号进行碰撞，从而引起ISI(Inter-Symbol Interference，符号间干扰)。
图1为信号之间相互干扰的示意图，如图1所示，一发射天线发出的一信号会通过三条路径a、b、c分成三路信号到达接收天线，由于传输路径不同，三条路径上的电磁波信号到达接收天线的时刻和功率水平不同。a路径的信号最先到达，功率最强，作为主接收信号；b和c路径的信号较晚到达，功率较弱，可能会作为干扰信号对其它信号的接收产生干扰。
为了消除这种多径效应带来的不利影响，在报文发送时信号之间需要一个保护时间间隔，避免不同信号之间产生相互干扰。以图1为例，信号N在路径b上的信号虽然到达得比较晚，但是由于保护间隔的存在不会对下一个信号N+1的接收造成干扰。而路径c上的信号到达得更晚，保护间隔已无法完全消除其对下一个信号N+1接收的干扰。不过由于保护间隔的存在，更晚到达的路径c上的信号N必然衰减得更厉害，信号强度更低，如果保护间隔设置合理其对信号N+1接收的干扰影响可以忽略不计。
在WLAN协议中，802.11a/g标准要求在发送信息符号时，必须保证信息符号之间存在800ns(纳秒)的保护时间间隔，这个间隔被称为Guard Interval(GI)。802.11n/ac标准缺省仍然使用800ns GI，当多径效应不严重时，用户可以将该间隔配置为400ns，称为短GI，而800ns GI称为长GI。图2为长短GI传输时长对比示意图，如图2所示，由于短GI缩短了信息符号之间的空闲间隔时长，提高了信息符号的发送密度，因此可以提升无线吞吐性能。理论计算和实测结果表明，在电磁环境良好情况下，短GI相对于长GI可使无线吞吐性能提升10％左右。
发明内容
本申请提供WLAN中的AP发送无线报文的方法及装置。
本申请的技术方案是这样实现的：
一种WLAN中的AP发送无线报文的方法，该方法包括：
AP监控自身的信道环境，计算信道环境衡量指标值；
AP根据信道环境衡量指标值确定是否调整当前GI。
一种发送无线报文的装置，位于WLAN AP上，该装置包括：
衡量指标计算模块：监控本AP的信道环境，计算信道环境衡量指标值；
GI调整模块：根据信道环境衡量指标值确定是否调整当前GI。
可见，本申请中，AP能够根据信道环境衡量指标自动在长、短GI之间变换，使得GI能够使用电磁环境和设备相对位置的变化，改善了WLAN的吞吐性能。
附图说明
图1为信号之间相互干扰的示意图；
图2为长短GI传输时长对比示意图；
图3为本申请一实施例提供的WLAN中的AP发送无线报文的方法流程图；
图4为本申请又一实施例提供的WLAN中的AP发送无线报文的方法流程图；
图5为本申请实施例提供的发送无线报文的装置的组成示意图；
图6为本申请实施例提供的AP的硬件结构示意图。
具体实施方式
申请人对现有方法进行分析发现：
短GI并非总会提升无线吞吐性能，在多径效应比较明显环境下，使能短GI功能可能会造成前后信号之间干扰严重，信噪比降低，导致报文发送失败，重传传输速率降低，反而会使无线实际吞吐性能下降。
无线设备之间的相对位置以及周围环境时常会发生变化，这种变化可能会造成AP(Access Point，接入点)与其关联的无线客户端之间多径效应的变化，因此用户往往难以在网络组建时确定到底哪种GI会使得网络吞吐性能会更好。
图3为本申请一实施例提供的WLAN中的AP发送无线报文的方法流程图，其具体步骤如下：
步骤301：WLAN中的AP监控自身的信道环境，计算信道环境衡量指标值。
步骤302：AP根据信道环境衡量指标值确定是否调整当前GI。
优选地，步骤301中的信道环境包括：下行信道环境衡量指标值错包率；
步骤301中的计算信道环境衡量指标值包括：在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率。
优选地，步骤302中，AP根据信道环境衡量指标值确定是否调整当前GI包括：AP根据信道环境衡量指标值，发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件时，将当前GI由长GI调整为短GI；或AP根据信道环境衡量指标值，发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件时，将当前GI由短GI调整为长GI。
优选地，步骤301中的信道环境包括：下行信道环境衡量指标值错包率；
步骤301中，计算信道环境衡量指标值包括：在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率。
优选地，步骤302中，发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件包括：当前GI为长GI，AP发现本调整周期内关联到自身的所有客户端的错包率都低于预设错包率低门限。
优选地，步骤302中，发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件包括：当前GI为短GI，AP发现本调整周期内至少有一个关联到自身的客户端的错包率高于预设错包率高门限
优选地，步骤301中的信道环境包括：所述下行信道环境衡量指标值错包率和所述上行信道环境衡量指标值信噪比；
步骤301中，计算信道环境衡量指标值包括：在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率；在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP接收到的来自该客户端的所有报文，计算该客户端的平均信噪比。
优选地，步骤302中，发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件包括：当前GI为长GI，AP发现本调整周期内关联到自身的所有客户端的错包率都低于预设错包率低门限，且所述所有客户端的平均信噪比都高于预设信噪比高门限。
优选地，步骤302中，发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件包括：当前GI为短GI，AP发现本调整周期内至少有一个关联到自身的客户端的平均信噪比低于预设信噪比低门限，或者，虽然本调整周期内关联到自身的所有客户端的平均信噪比都高于预设信噪比低门限、但至少有一个客户端的错包率高于预设错包率高门限。
优选地，步骤301中，AP监控自身的信道环境之后、计算信道环境衡量指标值之前进一步包括：在每个调整周期结束时，针对关联到自身的每个客户端，AP计算本周期内该客户端的平均RSSI(Received Signal Strength Indication，接收信号强度指示)，且在关联到自身的所有客户端中，选择平均RSSI高于预设RSSI门限的客户端作为有效客户端；
且，步骤301中，计算信道环境衡量指标值为：计算有效客户端的信道环境衡量指标值。
优选地，AP启动时，可将当前GI设置为短GI或者长GI。
其中，短GI或者长GI可以为WLAN协议的802.11标准中定义的短GI或者长GI。
图4为本申请又一实施例提供的WLAN中的AP发送无线报文的方法流程图，其具体步骤如下：
步骤401：AP启动后，将当前GI设为短GI，并将当前GI放入Beacon报文中广播给WLAN中的所有无线客户端。
步骤402：AP发现有无线客户端关联到自身，则设置GI调整周期。
步骤403：在每个GI调整周期结束时，针对关联到自身的每个无线客户端，AP计算本周期内针对该客户端的平均RSSI、错包率和平均信噪比。
错包率指的是AP向该客户端发送的报文的错包率；
信噪比指的是AP接收的来自该客户端的报文的信噪比。
步骤404：AP在自身关联的所有客户端中，选择平均RSSI大于预设RSSI门限的客户端，将所选择的客户端作为有效客户端。
步骤405：AP判断当前GI为短GI还是长GI，若为短GI，执行步骤406；若为长GI，执行步骤411。
步骤406：AP判断是否有任何有效客户端的平均信噪比低于预设信噪比低门限，若是，执行步骤407；否则，执行步骤408。
步骤407：AP将当前GI由短GI调整为长GI，并将长GI通过Beacon报文广播给所有无线客户端，等待下个调整周期的到来，转至步骤403。
步骤408：AP判断是否有任何有效客户端的错包率高于预设错包率高门限值，若是，执行步骤409；否则，执行步骤410。
步骤409：AP将当前GI由短GI调整为长GI，并将长GI通过Beacon报文广播给所有无线客户端，等待下个调整周期的到来，转至步骤403。
步骤410：AP保持当前短GI不变，等待下个调整周期的到来，转至步骤403。
步骤411：AP判断是否满足：所有有效客户端的平均信噪比都高于预设信噪比高门限，且所有有效客户端的错包率都低于预设错包率低门限，若是，执行步骤412；否则，执行步骤413。
步骤412：AP将当前GI由长GI调整为短GI，并将短GI通过Beacon报文广播给所有无线客户端，等待下个调整周期的到来，转至步骤403。
步骤413：AP保持当前长GI不变，等待下个调整周期的到来，转至步骤403。
本申请实施例的有益技术效果如下：
本申请实施例中，AP监控自身的下行或/和上行信道环境，并根据下行或/和上行信道环境衡量指标值如：错包率或/和平均信噪比，来自动调整GI，使得GI能够适应电磁环境和设备位置的变化，提升了WLAN的吞吐性能，且能够有效减少错包，降低重传，节省软硬件资源，提升无线信道的利用率。
图5为本申请实施例提供的发送无线报文的装置的组成示意图，该装置位于WLAN中的AP上，该装置主要包括：衡量指标计算模块和GI调整模块，其中：
衡量指标计算模块：监控本AP的信道环境，计算信道环境衡量指标值。
GI调整模块：当根据信道环境衡量指标值，确定是否调整当前GI。
优选地，GI调整模块具体用于：根据信道环境衡量指标值，发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件时，将当前GI由长GI调整为短GI；或/和，根据信道环境衡量指标值，发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件时，将当前GI由短GI调整为长GI。
优选地，衡量指标计算模块监控的信道环境包括：下行信道环境衡量指标值错包率；衡量指标计算模块计算信道环境衡量指标值包括：在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率。
优选地，GI调整模块发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件包括：当前GI为长GI，发现本调整周期内关联到本AP的所有客户端的错包率都低于预设错包率低门限。
优选地，GI调整模块发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件包括：当前GI为短GI，发现本调整周期内至少有一个关联到本AP的客户端的错包率高于预设错包率高门限。
优选地，衡量指标计算模块监控的信道环境包括：所述下行信道环境衡量指标值错包率和所述上行信道环境衡量指标值信噪比；
衡量指标计算模块计算信道环境衡量指标值包括：在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率；在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP接收到的来自该客户端的所有报文，计算该客户端的平均信噪比。
优选地，GI调整模块发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件包括：当前GI为长GI，AP发现本调整周期内关联到自身的所有客户端的错包率都低于预设错包率低门限，且所述所有客户端的平均信噪比都高于预设信噪比高门限。
优选地，GI调整模块发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件包括：当前GI为短GI，发现本调整周期内至少有一个关联到本AP的客户端的平均信噪比低于预设信噪比低门限，或者，虽然本调整周期内关联到本AP的所有客户端的平均信噪比都高于预设信噪比低门限、但至少有一个客户端的错包率高于预设错包率高门限。
优选地，衡量指标计算模块监控本AP的信道环境之后、计算信道环境衡量指标值之前进一步包括：在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，计算本周期内该客户端的平均接收信号强度指示RSSI，且在关联到本AP的所有客户端中，选择平均RSSI高于预设RSSI门限的客户端作为有效客户端；
且，衡量指标计算模块计算信道环境衡量指标值为：计算有效客户端的信道环境衡量指标值。
本申请实施例提供的AP可以是软硬件结合的可编程设备，从硬件层面而言，AP的硬件架构示意图具体可以参见图6。图6为本申请实施例提供的包含发送无线报文的装置的AP的硬件结构示意图。该AP中包括：机器可读存储介质、CPU和其它硬件，其中：
机器可读存储介质：存储指令代码；所述指令代码被CPU执行时完成的操作主要为发送无线报文的装置完成的功能。
CPU：与机器可读存储介质通信，读取和执行机器可读存储介质中存储的所述指令代码，完成上述发送无线报文的装置完成的功能。
当上述发送无线报文的装置作为一个逻辑意义上的装置时，其是通过CPU运行机器可读存储介质中对应的计算机程序指令形成的。当对应的计算机程序指令被执行时，形成的发送无线报文的装置用于按照上述实施例中的WLAN中的AP发送无线报文的方法执行相应操作。
机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：RAM(Radom AccessMemory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。
本申请所描述的任一机器可读存储介质都可以被认为是非暂时性的。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种无线局域网WLAN中的接入点AP发送无线报文的方法，其特征在于，该方法包括：
AP监控自身的信道环境，计算信道环境衡量指标值；
AP根据信道环境衡量指标值，发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件时，将当前GI由长GI调整为短GI；
AP根据信道环境衡量指标值，发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件时，将当前GI由短GI调整为长GI；
所述信道环境包括：下行信道环境和上行信道环境，所述信道环境衡量指标值包括：错包率和平均信噪比；
所述发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件包括：
当前GI为长GI，AP发现本调整周期内关联到自身的所有客户端的错包率都低于预设错包率低门限，且所述所有客户端的平均信噪比都高于预设信噪比高门限；
所述发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件包括：
当前GI为短GI，AP发现本调整周期内至少有一个关联到自身的客户端的平均信噪比低于预设信噪比低门限，或者，虽然本调整周期内关联到自身的所有客户端的平均信噪比都高于预设信噪比低门限、但至少有一个客户端的错包率高于预设错包率高门限。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述计算信道环境衡量指标值包括：
在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述计算信道环境衡量指标值包括：
在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率；在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP接收到的来自该客户端的所有报文，计算该客户端的平均信噪比。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，
所述AP监控自身的信道环境之后、计算信道环境衡量指标值之前进一步包括：
在每个调整周期结束时，针对关联到自身的每个客户端，AP计算本周期内该客户端的平均接收信号强度指示RSSI，且在关联到自身的所有客户端中，选择平均RSSI高于预设RSSI门限的客户端作为有效客户端；
且，所述计算信道环境衡量指标值为：
计算有效客户端的信道环境衡量指标值。
5.一种发送无线报文的装置，位于无线局域网WLAN接入点AP上，其特征在于，该装置包括：
衡量指标计算模块：监控本AP的信道环境，计算信道环境衡量指标值；
保护时间间隔GI调整模块：根据信道环境衡量指标值，发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件时，将当前GI由长GI调整为短GI；根据信道环境衡量指标值，发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件时，将当前GI由短GI调整为长GI；
所述衡量指标计算模块监控的信道环境包括：下行信道环境和上行信道环境，计算的信道环境衡量指标值包括：错包率和平均信噪比；
所述GI调整模块发现信道环境满足将当前GI调整为短GI的条件包括：
当前GI为长GI，AP发现本调整周期内关联到自身的所有客户端的错包率都低于预设错包率低门限，且所述所有客户端的平均信噪比都高于预设信噪比高门限；
所述GI调整模块发现信道环境满足将当前GI调整为长GI的条件包括：
当前GI为短GI，发现本调整周期内至少有一个关联到本AP的客户端的平均信噪比低于预设信噪比低门限，或者，虽然本调整周期内关联到本AP的所有客户端的平均信噪比都高于预设信噪比低门限、但至少有一个客户端的错包率高于预设错包率高门限。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述衡量指标计算模块计算信道环境衡量指标值包括：
在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述衡量指标计算模块计算信道环境衡量指标值包括：
在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP向该客户端发送的所有报文，计算该客户端的错包率；在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，根据本周期内本AP接收到的来自该客户端的所有报文，计算该客户端的平均信噪比。
8.根据权利要求5至7任一权利要求所述的装置，其特征在于，
所述衡量指标计算模块监控本AP的信道环境之后、计算信道环境衡量指标值之前进一步包括：
在每个调整周期结束时，针对关联到本AP的每个客户端，计算本周期内该客户端的平均接收信号强度指示RSSI，且在关联到本AP的所有客户端中，选择平均RSSI高于预设RSSI门限的客户端作为有效客户端；
且，所述衡量指标计算模块计算信道环境衡量指标值为：
计算有效客户端的信道环境衡量指标值。
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