CN104412658B - 帧头中无线接入点小区id的插入 - Google Patents

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Abstract

无线接入点包括无线接口，用于在无线网络中的小区中发送或接收帧。存储设备，存储唯一地识别所述无线接入点的小区ID。处理电路，将所述小区ID插入到帧的物理层头中，并且通过所述无线接口向所述小区中的客户端设备发送所述帧。

Description

帧头中无线接入点小区ID的插入
背景技术
无线网络中的客户端与无线接入点(WAP)关联，以例如获得到互联网的连接以及来自互联网的连接，以及进一步通过无线网络与其他客户端通信。在任意给定时间，对于无线网络中的所有通信，客户端通常依赖一个WAP。一般地，无线网络包括多个WAP，每个WAP服务其各自的客户端集。在这些情况下，来自邻近WAP的通信可与WAP及其客户端之间的通信干扰。
附图说明
参照以下各图中示出的各示例详细描述各实施例：
图1示出无线网络中的无线接入点(WAP)以及客户端；
图2示出硬件平台；
图3示出在无线网络中接收帧的方法；以及
图4示出确定WAP的小区ID的方法。
具体实施方式
为了简便及说明的目的，通过主要参考各实施例的示例来描述各实施例的原理。在下面的描述中，为了提供对各实施例的深入理解阐述了细节。显然，可不对所有特定的细节限制来实施各实施例。而且，可以各种组合的方式一起使用各实施例。
根据实施例，在帧头中包括小区ID，用于确定帧是否是无线网络中的小区中的网络设备的。例如，小区中的客户端可在信道上与该小区中的无线接入点(WAP)通信。使用相同信道，来自邻近小区中的通信可发生干扰。例如，如果网络设备(例如，WAP或客户端设备)的无线电台检测到有效的帧前导并且解码该帧的物理层头，该无线电台锁定该帧，直至接收到整个帧，不管该帧的目的地是否是该网络设备。媒体访问控制(MAC)目的地址是该帧的物理层数据有效载荷的一部分。因此，MAC目的地址不能用于决定是否保持接收当前帧，直至有效载荷被接收并被解码。因为如果接收机已锁定之前到达的干扰帧时，期望的帧到达，那么接收设备在大多数情况下不能接收期望的帧，所以锁定不必要的帧影响性能。而且，锁定干扰帧还导致物理层(PHY)载波侦听指示器处于忙碌状态，因此，阻碍无线电台发射其自己的帧。所以，锁定问题会损害发射和接收吞吐性能。
根据实施例，确定小区的唯一的小区ID，该唯一的小区ID不同于由邻近小区中其他WAP使用的小区ID，该邻近小区中其他WAP可能正在使用相同信道。小区ID包括在帧头中，因此目的设备(例如，客户端设备或WAP)不需要接收和解码整个帧，以确定该帧的目的地是否是该目的设备。小区ID可在帧的物理层头中。例如，小区ID可在802.11PHY层头(例如，PLCP)中。接收并解码有效载荷以及整个帧之前，客户端设备解码在有效载荷之前到达的物理层头，以确定头中的小区ID，小区ID随后可用于确定该帧是否是接收设备的。如果该帧不是接收设备的，那么，释放目的设备以发送或接收其他帧，因此，提高了目的设备的吞吐量。
图1示出系统100的框图。系统100包括无线网络103。无线网络103可连接至互联网101、或接入网络或任意广域网(WAN)或其他网络，并且不只是互联网101。
无线网络103包括路由器102、示出为WAP A-B的多个WAP以及多个客户端1-3。小区120a-b包括WAP及与WAP关联的一个或多个客户端。在无线网络103中的每个小区中可能存在多于两个WAP或少于两个WAP以及两个小区、多个路由器以及更多或更少的客户端。示出的多个网络设备的数量用于说明目的。
WAP是一种允许无线通信设备(例如，客户端)利用标准(例如，802.11标准或其它类型的标准)连接至无线网络的设备。WAP A-B包括装备用于与路由器102、通过路由器102与无线网络103外部的另一个网络(例如，互联网或接入网)以及客户端设备1-3交互的网络接口。WAP A-B可通过无线或有线连接器连接至路由器102。客户端设备(也称作客户端)是具有用于连接至无线网络的无线网络接口的设备，并且可包括终端用户设备，例如便携式电脑、台式电脑、手机等。无线网络接口通常称为无线电台。网络设备是通过无线网络通信的任意设备，例如，客户端以及WAP。小区包括WAP并且可包括由WAP服务以通过无线网络通信的至少一个客户端。小区可不具有任何客户端而存在，尤其由于客户端可能是移动的并且可能从一个小区移动到另一个小区。没有客户端的WAP可仍然发送周期性信标，这在下面进一步详细的描述。小区的大小可基于WAP能够支持的客户端的数量以及WAP的通信范围。
在图1中，客户端1-3中的每个无线连接至WAP A-B中的一个。客户端1-3可通过WAPA-B中的一个以及路由器102连接至互联网101。例如，客户端1-3可接收不同类型的数据流，例如VoIP、多媒体游戏数据、视频或音频流、或数据块传输。
WAP A-B包括小区ID确定模块110a-b、小区ID插入器模块111a-b以及小区ID检测器模块112a-b。模块可以是硬件或硬件执行的机器可读指令，硬件例如，处理器或处理电路。小区ID确定模块110a-b确定每个小区的唯一的小区ID。例如，小区ID确定模块110a随机选择未由其他WAP使用的非零小区ID，该其他WAP在与WAP A的范围关联的给定区域中的相同信道中运行。信道可以是无线网络内通信的频率或频率范围。每个WAP可在信道中的信标中广播该WAP的小区ID，因此在相同信道中及范围内运行的其他WAP知道彼此的小区ID，并且能够选择未由另一个WAP所使用的小区ID。信标是广播的，因此，广播信道上的各客户端也接收信标。信标还包括WAP的MAC地址，这可作为802.11信标中的基本服务集标识符(BSSID)被提供。例如，WAP A在客户端1使用的信道上发送信标，并且该信标包括WAP A的小区ID以及WAP A的MAC地址。客户端1接收该信标并且能够从MAC地址确定该信标是来自WAPA的，并且存储小区ID。
各小区ID插入器模块111a-b将其小区ID插入到从WAP A-B向WAP A-B的客户端发送的各帧头中。例如，小区ID插入器模块111a将WAP A的小区ID插入到WAP A发送的各帧的头(例如，物理层头)中。小区ID可插入到物理层头的小区ID字段中。对于802.11，PHY头中的已有字段的已有字段或部分可用作小区ID字段。小区ID字段中的比特数可基于需要唯一的ID的小区的数量。
小区ID检测器模块112a-b从接收的各帧确定小区ID。例如，小区ID检测器模块112a检查接收的帧的PHY头，以确定该PHY头是否包括非零小区ID，该接收的帧由客户端1发送。如果该PHY头包括非零小区ID，那么将该小区ID与WAP A的小区ID作比较，WAP A的小区ID可存储在WAP A的无线电台中。如果该小区ID与WAP A的小区ID匹配，那么，继续接收该帧，或者否则，停止接收该帧，并且然后可发送或接收另一帧。
客户端1-3可包括小区ID插入器模块121a-c以及小区ID检测器模块122a-c，执行与WAP的小区ID插入器模块和检测器模块相同的功能。例如，小区ID插入器模块121a将WAPA的小区ID插入到目的是WAP A的外送帧的物理层头中。小区ID检测器模块122a检查接收的帧的物理层头，以确定该物理层头是否包括非零小区ID。如果该物理层头包括非零小区ID，将该小区ID与WAP A的小区ID作比较，WAP A的小区ID可存储在客户端1的无线电台中。如果该小区ID与WAP A的小区ID匹配，那么继续接收该帧，或者否则，停止接收该帧，并且然后可发送或接收另一帧。例如，如果该小区ID与WAP A的小区ID匹配，那么客户端1确定该帧来自WAP A并且继续接收该帧。如果该小区ID不匹配，那么客户端1确定该帧为干扰帧，并且客户端1不是该帧的目的地。然后，客户端1停止接收该帧并且可发送或接收另一帧。
在802.11中，如果无线电台锁定当前正接收的帧，新的帧必须比锁定的帧强至少10dB，无线电台才会停止接收和解码当前帧，以及开始接收和解码新的帧。通过使用小区ID，不管新的帧的信号强度如何，如果当前帧的头中不具有匹配的小区ID，那么无线电台可停止接收当前帧。
小区ID检测器模块122a还可例如基于头中的信息，确定从WAP A接收的消息是否为信标。如果该消息是信标，那么客户端1通过将WAP A的MAC地址与信标中的MAC地址作比较，确定该信标是否来自WAP A。如果是来自WAP A的信标，那么从该信标的有效载荷中提取小区ID，并且将小区ID存储在客户端1中。
图2示出网络设备的硬件平台200。该硬件平台可以是图1中示出的WAP或客户端的平台。硬件平台200中示出的各部件可用在不同类型的网络设备中，但该不同类型的网络设备还可包括未示出的不同的部件。硬件平台200包括由处理器202表示的一个或多个处理器或处理电路(例如，专用集成电路)，提供执行包括软件的机器可读指令的执行平台。处理器202可根据执行的机器可读指令处理帧，包括准备、发送和/或向目的地转发各帧。通过通信总线203传递来自处理器202的命令和数据。硬件平台200还包括非瞬态计算机可读存储介质，该介质包括存储器204(例如，随机存取存储器(RAM))以及二级存储器208，运行期间，软件驻留在存储器204中。二级存储器208可包括非易失性数据存储器，非易失性数据存储器中存储软件及数据的副本。
存储器204可存储运行时可由处理器202执行的机器可读指令组成的各模块。存储器204中各模块的一些示例被示出。例如，存储器小区ID确定模块210以及小区ID插入器模块211可存储在存储器204中。如果硬件平台200用在WAP中，那么小区ID确定模块210可包括图1中示出的模块110a或110b。小区ID插入器模块211可包括图1中示出的模块111a-c或121a-c。运行时其它模块可存储在存储器204中。
硬件平台200包括用于在无线网络中通信的无线接口221。无线接口221可以是WAP或客户端中的无线电台。无线接口221可包括存储器222以及处理电路223。存储器222以及处理电路223可被提供在芯片组中。存储器222可存储WAP的小区ID 215，小区ID 215用于确定接收的帧的目的地是否是接收设备。小区ID215还可存储在存储器204中。一些模块可在无线接口221中，并且可仅是硬件或硬件执行的机器可读指令。在一个示例中，小区ID检测器模块212可在无线接口221中。例如，小区ID检测器模块212可以是图1中示出的模块112a-b或122a-c，并且从接收的帧中的物理层头确定小区ID，以及将来自该帧的小区ID与小区ID215做比较，以确定该帧的目的地是否是该接收设备。其他模块(例如，小区ID插入器模块211)可在无线接口221中实现。
图3示出在无线网络中接收帧的方法300的示例。通过示例的方式，下面描述的方法300和400相对于图1中示出的系统100描述。例如，方法300可由图1中示出的WAP或客户端设备执行，并且方法400可由图1中示出的WAP执行。可由其它系统执行各方法。
在301，在网络设备处接收帧。网络设备可包括图1中示出的WAP或客户端设备，或与WAP通信的任意设备，用于在无线网络中发送或接收数据。
在302，例如，由图1中示出的小区ID确定模块从该帧的头确定小区ID。小区ID可在该帧的物理层头中。例如，小区ID在802.11PHY层头(例如，PLCP头)中，而不是在帧的有效载荷中。接收和解码有效载荷以及整个帧之前，接收设备解码物理层头(物理层头在有效载荷之前到达)，以确定物理层头中的小区ID，然后，该小区ID可用于确定该帧是否是接收设备的。如下面所描述的，如果该帧不是接收设备的，那么释放接收设备以发送或接收其他帧，而不需要解码有效载荷，从而提高接收设备的吞吐量。
在303，例如，由图1中示出的小区ID确定模块对头中的小区ID是否与WAP存储的小区ID匹配做出确定。如果来自头的小区ID与存储的小区ID匹配，那么，在304，网络设备继续在该网络设备处接收该帧。例如，接收和解码各帧头以及有效载荷。如果来自该头的小区ID与存储的小区ID不匹配，那么，在305，释放该网络设备以发送或接收另一帧。例如，网络设备停止接收该帧，并且可发送和接收另一帧。如果发送另一帧，那么网络设备可在发送之前，确定信号强度是否低于载波侦听阈值，以避免干扰。
图4示出确定小区ID的方法。WAP可确定小区ID。在401，WAP选择小区ID。例如，WAP可随机选择未由另一WAP使用的小区ID。WAP可存储其邻近WAP所使用的小区ID，并且选择未正在被使用的小区ID。
在402，WAP广播所选的小区ID。在无线网络中范围内的任意客户端设备或WAP可接收该广播。例如，WAP发送具有所选的小区ID的信标。该信标可在由WAP使用的信道上发送，以与WAP的小区中的WAP的客户端通信。该信标消息包括在该信标消息的有效载荷(例如，在802.11信标信息元素中)中的小区ID，。WAP的小区中的客户端存储WAP的小区ID，因此客户端可使用该小区ID确定接收的帧是否来自该WAP或另一网络设备。此外，WAP的范围内的邻近WAP可存储该WAP的小区ID。例如，相同信道上的邻近WAP可干扰该WAP的小区中的通信。邻近WAP可存储该WAP的小区ID，因此它们不使用相同的小区ID。邻近WAP可以是彼此范围内的WAP。
在特定的实例中，WAP可能不知道会产生干扰的所有该WAP的邻居的小区ID。例如，如果WAP是新的或刚切换到信道，那么该WAP可能不具有使用该信道的所有该WAP的邻居的小区ID。在403，WAP确定其是否接收来自邻近WAP的指示其小区ID正由另一WAP使用的任何消息。如果这样，那么WAP选择并广播另一小区ID。在一个示例中，可周期性(例如，每100毫秒)发送信标，因此，WAP不知道其邻居小区ID是不太可能的，并且WAP选择当前正由相同信道上的邻居使用的小区ID是不太可能的。但是，如果WAP接收指示小区ID正由另一WAP使用的消息，那么，该WAP选择并且广播新的唯一的小区ID。如果在预定的时间内没有收到消息，那么在404，WAP使用该小区ID。例如，WAP将该小区ID插入到向该WAP的小区中的客户端发送的帧的物理层头中。在一些实例中，为了被相同的小区之外的设备听到，信标或其它广播帧可具有设置为零或空的小区ID字段，而不是用非零小区ID填充该小区ID字段。在这些实例中，接收设备接收和解码信标以及广播帧，直至帧的结束，因此，接收设备可从有效载荷获得信息。
虽然已参照多个实例描述了多个实施例，但可不脱离所要求的实施例的范围做出对所描述的多个实施例的各种修改。

Claims (15)

1.一种在无线网络中接收帧的方法，所述方法包括：
在网络设备处接收所述帧的物理层头；
在接收所述帧的有效载荷之前，确定所述帧的所述物理层头中的小区ID；
如果来自所述物理层头的所述小区ID与存储的小区ID匹配，则继续接收所述帧的所述有效载荷，其中，所述存储的小区ID唯一地识别无线接入点；以及
如果来自所述物理层头的所述小区ID与所述存储的小区ID不匹配，则在接收所述帧的所述有效载荷之前，释放所述网络设备以发送或接收另一帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果来自所述物理层头的所述小区ID与所述存储的小区ID不匹配，则停止接收所述帧的所述有效载荷，并且不管另一帧的信号强度，接收所述另一帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，如果来自所述物理层头的所述小区ID与所述存储的小区ID不匹配，则停止接收所述帧的所述有效载荷，并且从所述网络设备发送另一帧。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述发送另一帧包括：
确定信号强度是否低于载波侦听阈值；
如果所述信号强度低于所述载波侦听阈值，则发送所述另一帧；以及
如果所述信号强度在所述阈值之上，则等待所述信号强度降至所述载波侦听阈值以下，以发送所述另一帧。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络设备包括连接至小区中的所述无线接入点的客户端设备，并且所述方法包括：
在所述客户端设备处接收来自所述无线接入点的广播；
从所述广播确定唯一地识别所述无线接入点的所述小区ID；以及
将所述小区ID存储在所述客户端设备中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述确定所述小区ID包括：在所述客户端设备中的软件层确定所述小区ID，并且所述存储包括：将所述小区ID存储在所述客户端设备中的无线电台的存储器中，其中，所述无线电台从所述帧的所述物理层头确定所述小区ID。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述小区ID未由使用相同频率的邻近小区中的无线接入点使用。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述释放所述网络设备以发送或接收另一帧包括：在解码所述帧的所述有效载荷之前发送或接收所述另一帧。
9.一种在无线网络中的小区中的网络设备，所述网络设备包括：
无线接口，用于接收帧的物理层头；
存储设备，用于存储唯一地识别所述小区中的无线接入点的小区ID；以及
处理电路，用于在接收所述帧的有效载荷之前，确定所述帧的所述物理层头中的小区ID，并且如果来自所述物理层头的所述小区ID与所存储的小区ID匹配，则用于继续接收所述帧的所述有效载荷，且如果来自所述物理层头的所述小区ID与所存储的小区ID不匹配，则用于在接收所述帧的所述有效载荷之前，释放所述网络设备以发送或接收另一帧。
10.根据权利要求9所述的网络设备，其中，如果来自所述物理层头的所述小区ID与所存储的小区ID不匹配，则所述网络设备停止接收所述帧的所述有效载荷，并且不管另一帧的信号强度，接收所述另一帧。
11.根据权利要求9所述的网络设备，其中，如果来自所述物理层头的所述小区ID与所存储的小区ID不匹配，则所述网络设备停止接收所述帧的所述有效载荷并且发送另一帧。
12.根据权利要求9所述的网络设备，其中，如果来自所述物理层头的所述小区ID与所存储的小区ID不匹配，则所述处理电路用于确定信号强度是否低于载波侦听阈值，如果所述信号强度低于所述载波侦听阈值，则发送另一帧，并且如果所述信号强度在所述阈值之上，则等待所述信号强度降至所述载波侦听阈值以下，以发送所述另一帧。
13.根据权利要求9所述的网络设备，其中，所述处理电路用于在客户端设备处接收来自所述无线接入点的广播，从所述广播确定所述小区ID，并且存储所述小区ID。
14.一种无线接入点，包括：
无线接口，用于在无线网络中的小区中发送或接收帧；
存储设备，用于存储唯一地识别所述小区中的无线接入点的小区ID；以及
处理电路，用于：
将所述小区ID插入到帧的物理层头中，
通过所述无线接口向所述小区中的客户端设备发送所述帧并且从所述客户端接收帧，
在对所接收的帧的有效载荷进行接收之前，确定所接收的帧的物理层头中的小区ID，
如果所接收的帧的所述物理层头中的小区ID与所存储的小区ID匹配，则在所述无线接口处继续对所接收的帧的所述有效载荷进行接收；
如果所接收的帧的所述物理层头中的小区ID与所存储的小区ID不匹配，则在所述无线接口处停止对所接收的帧的所述有效载荷进行接收。
15.根据权利要求14所述的无线接入点，其中，所述无线接口用于广播唯一地识别所述小区中的所述无线接入点的所述小区ID，并且所述客户端设备接收并存储所述广播中的所述小区ID以及确定由所述无线接入点发送的所述帧的所述物理层头中的所述小区ID是否与所述广播中所接收的所述小区ID匹配，以确定所述客户端设备是否是由所述无线接入点发送的所述帧的目的地。
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