CN109479197B - 无线接入点的自动信道选择 - Google Patents

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Abstract

根据实施例，无线接入点(AP)被公开，该无线接入点(AP)包括：自动信道选择器、监测模块、性能索引计算模块以及触发器模块。自动信道选择器被配置为选择AP的最优性能的信道；以及，监测模块被配置为获得与其他AP交换的参数；以及，性能索引计算模块被配置为基于该参数导出一个或多个性能索引；以及，触发器模块被配置为当一个或多个性能索引超过阈值时，触发自动信道选择器。

Description

无线接入点的自动信道选择
技术领域
本发明涉及无线接入点的信道选择领域。
背景技术
根据IEEE 802.11Wi-Fi标准操作的无线接入点AP可能会展现出由干扰引起的性能损失。通常，干扰可能源自在相同或相邻频带上操作的其他AP或无线设备。性能损失通常导致带宽损失和更高的功耗。
Wi-Fi AP可以在一系列信道内操作，每个信道由某些频带来表征。为了优化其吞吐量，AP可以选择AP在其中表现出最小干扰的信道。
发明内容
用以选择最优信道的方式是通过信道算法，该信道算法在启动AP之后或基于时间段(例如，在经过某些时间段之后自动地)被触发。算法被提供有对该AP的邻域的扫描结果，并且基于这些扫描结果，具有潜在最优带宽的信道通过信道算法被确定。因此，通过选择由算法确定的信道，AP的最高效性能被达成。
然而，由于该算法仅在启动AP或在固定的时间段后被触发，并且由于环境是动态变化的，因此缺点是AP必须被手动重启以便再次触发该算法。此外，基于固定的时间段触发该算法可能导致错误的触发条件，例如当网络性能未降级时。这导致在没有正当理由情况下的用户的连接中断。
因此，本发明的目的是减轻上述缺点并且提供用于无线AP的信道选择的改进方案。
在第一方面中，通过无线接入点AP，该目的被达成，该无线接入点包括：自动信道选择器，自动信道选择器被配置为选择最优性能的信道；以及监测模块，监测模块被配置为获得与相关联设备(STA)交换的信号或帧的参数；以及性能索引计算模块，性能索引计算模块被配置为基于参数来导出指示信道性能的一个或多个性能索引；以及触发器模块，触发器模块被配置为当性能索引中的一个或多个性能索引超过阈值时触发自动信道选择器。
因此，AP的自动信道选择器被配置为选择最优性能的信道。这通过例如自动信道选择算法而被完成，自动信道选择算法被提供有对AP的邻域的扫描结果。在自动信道选择器已经选择了最优性能的信道之后，监测模块将再次开始以通过获得信号或帧的参数来扫描环境。这些参数被与STA交换。接下来，通过性能索引计算模块，这些参数被用于导出一个或多个性能索引。这些性能索引指示信道的性能。最终，当性能索引中的一个或多个性能索引超过阈值时，触发器模块将触发自动信道选择器，以便再次选择最优性能的信道。
由于AP的环境是动态变化的，因此在由自动信道选择器选择最优性能的信道之后，性能降低可能会发生。因此优点是，当网络性能降级时，自动信道选择器可以在不重启AP的情况下被自动触发。进一步的优点是，触发由客观参数执行。
根据实施例，参数包括以下的组中的至少一个：接收信号强度指示RSSI、重传率、失败分组率、信道利用率参数、活动因子、空闲超时参数、噪声水平和争用因子。
换句话说，与STA交换的信号或帧的多个参数可以被获得。
RSSI水平指示每个STA与AP之间的信号的强度。
重传率指示关于发送的数据分组的、由AP重传的数据分组的百分比。
失败分组率指示在预定数目的重传尝试之后，未被成功传输的数据分组的百分比。
信道利用率参数指示AP的信道繁忙时间的百分比，如由物理或虚拟载波感测机制所指示的。
活动因子指示信道被AP自身的活动占用的时间的百分比。
空闲超时参数指示AP不能向连接的设备传输数据分组、或者不能从连接的设备接收数据分组的时间的百分比。
噪声水平指示在AP处接收的噪声强度。当虚拟载波感测指示空闲并且AP未传输或接收帧时，该测量通过对信道采样而做出。
由于在某些AP中和/或在时间中一个特定时刻时并非所有参数都是可用的，因此优点是可以使用多个参数。以此方式，即使仅一个参数是可获得的并且从其导出的性能索引超过阈值，自动信道选择器也可以被触发。
根据实施例，争用因子是争用AP的百分比。
根据实施例，监测模块被进一步配置为，将相邻AP分类为在争用AP、非干扰AP或者隐藏和干扰AP。
因此，通过对相邻AP分类，AP的环境被映射。接下来，监测模块计算争用AP的百分比，该百分比等于争用因子。
在某些STA中，信道利用率参数和/或空闲超期参数可能是不可用的，或甚至是最差的情况，RSSI、重传率、失败分组率、信道利用率参数、活动因子、空闲超期参数或者噪声水平的组中没有参数是可用的。因此，在该情况下的优点是自动信道选择器仍然可以通过使用争用因子而被触发。
根据实施例，当相邻AP在以下频带中操作时所述相邻AP是非干扰AP：距离AP在其中操作的频带至少预定数目的频带的频带；以及其中，当相邻AP在与AP的频带相同的频带中操作并且其中，该相邻AP的RSSI水平不大于预定义的载波感测阈值时，该相邻AP是隐藏和干扰AP；或者，当相邻AP在距离AP在其中操作的频带不大于预定义数目的频带的频带中操作并且其中在相邻AP的RSSI水平与预定义的衰减因子之间的差异不大于预定义的能量检测阈值时，该相邻AP是隐藏和干扰AP；以及其中当以上条件都没被满足时，相邻AP是争用AP。
换句话说，当相邻AP在与由AP使用的频带不同的频带中操作时，并且前者的带宽至少距离后者的带宽至少至少预定义的数目(例如5个)的频带，则该相邻AP被分类为非干扰AP。
如果相邻AP在与AP在其中操作的相同频带中操作，并且如果相邻AP的RSSI水平不大于预定义的载波感测阈值，例如-82dB，则相邻AP被分类为隐藏和干扰AP。
如果相邻AP并未在与AP在其中操作的相同频带中操作，但是那些频带彼此间距离不大于预定义的数目(例如，5)频带，并且在相邻AP的RSSI水平与预定义的衰减数目之间的差异不大于预定义的能量检测阈值，例如-62dBm，则该相邻AP也可以被分类为隐藏和干扰AP。
例如，预定义的衰减数目可以取决于位于相邻AP在其中操作的频带与AP的频带之间的频带数目。如果频带是相邻的，则衰减数目可以是例如0.55dB。当一个频带位于这两个频带之间时，衰减数目可以是例如2.46dB。在两个频带位于其之间的情况，衰减因子可以是例如6.6dB，针对三个频带在其之间，例如，34.97dB，以及针对四个频带在其之间的情况，例如51.87dB的衰减因子可以被使用。
最终，相邻AP还可以被分类为争用AP。如果以下两个条件被满足，则是这种情况。
如果相邻AP在与AP在其中操作的相同频带中操作、并且相邻AP的RSSI水平大于预定义的载波感测阈值，例如-82dBm，则相邻AP被分类为争用AP。
此外，如果相邻AP在与AP在其中操作的不同的频带中操作、但如果那些频带彼此间距离不大于预定义的数目(例如，5)的频带、并且如果相邻AP的RSSI水平与预定义的衰减数目之间的差异大于预定义的能量检测阈值，例如-62dBm，则相邻AP也被分类为争用AP。
预定义的衰减数目可以再次依赖于位于相邻AP在其中操作的频带与相关的AP的的频带之间的频带数目，并且与将相邻AP分类为隐藏和干扰AP相同的示例可以被使用。
优点是使用阈值和因子，因为这些阈值和因子可以根据通过例如使用历史数据的学习机制而被调整。
根据与用于触发无线接入点AP中的自动信道选择器的方法相关的本公开的第二方面，该方法包括：通过自动信道选择器选择最优性能的信道；以及，获得与关联的设备(STA)交换的信号或帧的参数；以及，基于参数导出指示信道的性能的性能索引；以及，当性能索引中的一个或多个性能索引超过阈值时，触发自动信道选择器。
根据第三方面，本公开涉及计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可执行指令，当程序在计算机上运行时，计算机可执行指令用于执行根据第二方面的方法。
根据第四方面，本公开涉及计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括根据第三方面的计算机程序产品。
根据第五方面，本公开涉及数据处理系统，该数据处理系统被编程用于执行根据第二方面的方法。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的用于无线接入点的信道选择的接入点AP；以及
图2示出了根据本发明的实施例的在其他无线接入点或相关联设备STA附近操作的多个无线接入点；以及
图3示出了根据本发明的实施例的用以触发自动信道选择器的、由接入点执行的步骤；以及
图4示出了根据本发明的实施例的用以将相邻接入点分类为非干扰接入点、争用接入点以及隐藏和干扰接入点的、由接入点执行的步骤。
图5示出了根据本发明的各种实施例的用于执行步骤的合适的计算系统。
具体实施方式
根据实施例，本发明涉及用于无线信道的选择的接入点(AP)，该AP可以例如被用于无线局域网(WLAN)。图1示出了这种AP 100，AP 100包括：监测模块102、性能索引计算模块103、触发模块104、自动信道选择器105和网络接口101。根据实施例，自动信道选择器105被配置为选择最优性能的信道。该选择由在启动AP 100之后被触发的自动信道选择算法执行。经由网络接口101，自动信道选择器被提供有对AP的邻域的扫描结果。作为结果，自动信道选择器选择具有潜在最优带宽的信道。之后，通过选择该信道，AP的最高效性能被达成。
然而，无线AP通常在其他AP或相关联设备STA也在其中操作的环境中操作。图2是这种环境的说明。
AP 201是根据图1的AP 100，并且因此被装配有自动信道选择器105。然而注意，在相同环境中操作的其他AP，类如AP 200和AP 202也可以被装配有自动信道选择器。由于这些AP 200和AP 202也将通过使用其自身的扫描结果来确定具有潜在最优带宽的信道，并且由于事先不知道每个单独AP的自动信道选择器在其中被触发的时刻，则分配的信道是持续变化的。
由于该动态变化的环境，由于例如干扰，AP 200的性能降低可能发生，导致带宽损失和/或更高的功耗。因此，AP 100、AP 200的自动信道选择器105需要被再次触发。
图3表示为了重新触发自动信道选择器105而被执行的步骤。
在AP 100、AP 201的操作期间，AP将开始于300，用以在步骤302中记录信号或帧的参数。这些参数被与STA交换。接下来，性能索引计算模块103将在步骤303中基于这些参数来计算一个或多个性能索引。
计算的性能索引指示由AP 100、AP 201使用的信道的性能。该参数可以例如对应于：接收的信号强度指示RSSI、重传率、失败分组率、信道利用率参数、活动因子、空闲超时参数、噪声水平以及争用因子。
针对每个计算的性能索引定义阈值，其中该阈值可以动态变化并且可以与其他阈值组合。
例如，针对从以dBm表示的RSSI水平、以百分比表示的相应的重传率导出的性能索引的阈值可以是相互依赖的。因此这些阈值可以被设置在如下的范围中：
-RSSI>-33dBm与在3％和11％内的重传率组合；以及
-45dBm<RSS≤-33dBm与在5％和11％内的重传率组合；以及
-60dBm<RSSI≤-45dBm与在12％和20％内的重传率组合；以及
-70dBm<RSSI≤-60dBm与在20％和30％内的重传率组合。
从均以相同单位表示的信道利用率参数、相应的活动因子导出的性能索引，也可以通过从后者减去前者，并且定义针对该减法的结果的阈值而被组合。
至于从以dB表示的噪声水平(例如信噪比)导出的性能索引，阈值可以例如被设置为15dB，其中当该性能索引低于该值时阈值被超过。
在以下步骤304中，触发模块104监测具有关于相关阈值的性能索引。如果一个或多个性能索引在步骤304中超过阈值，则自动信道选择器105在步骤305中被触发。因此，具有潜在最优带宽的信道通过使用自动信道选择算法而被确定。
在自动信道选择器被触发之后，步骤被再次重复。如果没有阈值被超过，则步骤302至步骤304被不断重复。
参数不可用也可能发生。在该情况下，争用因子可以被使用。这个后面的因子通过将相邻AP(类如AP 200和AP 202)分类为争用AP、非干扰AP或者隐藏和干扰AP而被计算，其中争用因子是争用AP的百分比。图4表示被执行来分类相邻AP，以及因此如何计算争用因子的步骤。
在开始400处，方法进行至步骤401。其中相邻AP被表示为APi，其中索引i从1变化至n，其中n是相邻AP的总数目。AP 100、AP 201被表示为APtarget。与被表示为Ch(APi)的、相邻AP在其中操作的频带相比，APtarget100、201在其中操作的频带被表示为Ch(APtarget)。如果两个频带是相同的，相邻APi的RSSI水平在步骤402中被与载波感测CS阈值比较。该阈值可以是，例如-82dBm。如果APi的的RSSI水平超过该阈值，则APi在步骤407中被分类为争用AP，如果没有超过该阈值，则APi在步骤405中被分类为隐藏和干扰AP。
在Ch(APtarget)与Ch(APi)不相等的情况下，该方法进行至步骤403，在步骤403中中位于这两个AP之间的频带的数目被确定。如果该频带数目超过预定义的数目N，则APi在步骤406中被分类为非干扰AP。例如，N被设置成5。
如果Ch(APtarget)与Ch(APi)之间的频带数目未超过N，则最终测试被执行，以便在步骤407中将APi分类为争用AP，或者在步骤405中将APi分类为隐藏和干扰AP。
在步骤404中，从APi的RSSI水平减去预定义的衰减因子Aj，其中因子Aj取决于位于Ch(APtarget)与Ch(APi)之间的频带数目。该数目在步骤403中已经被确定。因此，预定义的衰减因子的总数目等于在步骤403中使用的预定义的频带数目N。之后，预定义的衰减因子Aj中的索引j等于位于Ch(APtarget)与Ch(APi)之间的频带数目。
根据实施例，例如如果在步骤403中使用的频带N的数目被设置成5，则例如以下衰减因子可以被使用以获得良好的结果：
-A0＝0.55dB；以及
-A1＝2.46dB；以及
-A2＝6.3dB；以及
-A3＝34.97dB；以及
-A4＝51.87dB。
因此，衰减因子Aj被从APi的RSSI水平减去。如果该减法的结果并未超过预定义的能量检测ED阈值(例如，-62dBm)，则APi被分类为隐藏和干扰AP 405。否则APi被分类为争用AP 407。
作为结果，所有相邻AP被分类为非干扰AP 406、争用AP 407或者隐藏和干扰AP405。接下来，等于争用AP的百分比的争用因子被计算，并且性能索引计算模块103将使用该因子来计算303性能索引。因此，该性能索引可以被用于执行步骤304。
图5示出了用于执行根据上文实施例的步骤的合适的计算系统500。计算系统500可以被用作运行这些步骤的客户端设备。计算系统500通常可以被形成为合适的通用计算机，并且包括总线510、处理器502、本地存储器504、一个或多个可选的输入接口514、一个或多个可选的输出接口516、通信接口512、存储元件接口506、以及一个或多个存储元件508。总线510可以包括允许在计算系统的组件之间进行通信的一个或多个导体。处理器502可以包括解释和执行编程指令的任何类型的传统处理器或者微处理器。本地存储器504可以包括随机存取存储器(RAM)或者存储用于由处理器502执行的另一类型的动态存储设备，和/或只读存储器(ROM)或者存储用于由处理器502使用的静态信息和指令的另一类型的静态存储设备。输入接口514可以包括允许操作者向计算设备500输入信息的一个或多个传统机构，诸如键盘520、鼠标530、笔、语音识别和/或生物机构等。输出接口516可以包括向操作者输出信息的一个或多个传统机构，诸如显示器540、打印机550、扬声器等。通信接口512可以包括类似收发器的机构，诸如，例如一个或多个以太网接口，其使的计算系统500能够与其他设备和/或系统560通信。计算系统500的通信接口512可以通过本地局域网(LAN)或者广域网(WAN，诸如例如因特网)连接到这样的其他计算系统。存储元件接口506可以包括存储接口，诸如例如串行高级技术附件(SATA)接口或小型计算机系统接口(SCSI)，这些接口用于将总线510连接到一个或多个存储元件508，诸如一个或多个本地硬盘，例如SATA硬盘驱动器，以及控制向这些存储元件508写入数据和/或从这些存储元件508读取数据。尽管上文的存储元件508被描述为本地硬盘，但通常可以使用任何其他合适的计算机可读介质，诸如可移除磁盘、诸如CD或DVD的光存储介质、-ROM磁盘、固态驱动器、闪存卡等等。上述系统500还可以作为虚拟机在物理硬件上运行。
尽管已经参考具体实施例说明了本发明，但是对于本领域技术人员来说明显的是，本发明不限于前述说明性的实施例的细节，并且本发明可以在不脱离其范围的情况下以各种变化和修改而被实施。因此，本发明的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是由前述描述来指示，并且落入权利要求的范围内的所有变化因此意在被包含在其中。
本专利申请的读者还应当理解，词语“包括”或者“包含”不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个，以及诸如计算机系统、处理器、或其他集成单元的单个元件，可以实现在权利要求中记载的若干部件的功能。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制相关的相应权利要求。当在说明书或权利要求中使用时，术语“第一”、“第二”、“第三”、“a”、“b”、“c”等被引入以区分相似的元件或步骤，而不必然描述顺次或时间顺序。类似地，出于描述目的引入术语“顶部”、“底部”、“在…上”、“在…下”，并且其不必然表示相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可交换的，并且本发明的实施例能够以其他顺序、或者以与上文描述或说明的取向不同的取向上根据本发明来操作。

Claims (8)

1.一种无线接入点(100，201)AP，包括：
a)自动信道选择器(105)，所述自动信道选择器(105)被配置为选择最优性能的信道；以及
b)监测模块(102)，所述监测模块(102)被配置为获得与关联的站STA交换的信号或帧的参数；以及
c)性能索引计算模块(103)，所述性能索引计算模块(103)被配置为基于所述参数来导出指示所述信道的性能的一个或多个性能索引；以及
d)触发器模块(104)，所述触发器模块(104)被配置为当所述性能索引中的一个或多个性能索引超过阈值时触发所述自动信道选择器(105)；
其中所述参数包括争用因子，并且所述监测模块被进一步配置为将相邻AP(200，202)分类为争用AP、非干扰AP、或者隐藏和干扰AP。
2.根据权利要求1所述的无线接入点，其中所述参数包括以下的组中的至少一个：
-接收信号强度指示RSSI；以及
-重传率；以及
-失败分组率；以及
-信道利用率参数；以及
-活动因子；以及
-空闲超时参数；以及
-噪声水平。
3.根据权利要求1或2所述的无线接入点，其中所述争用因子是争用AP的百分比。
4.根据权利要求1或2所述的无线接入点，其中当相邻AP在以下频带中操作时所述相邻AP是非干扰AP：距离所述AP在其中操作的频带至少预定义的数目的频带；以及其中当相邻AP在与所述AP的频带相同的频带中操作并且其中所述相邻AP的所述RSSI水平不大于预定义的载波感测阈值时，所述相邻AP是隐藏和干扰AP；或者当所述相邻AP在距离所述AP在其中操作的频带不大于预定义的数目的频带的频带中操作并且其中所述相邻AP的所述RSSI水平与预定义的衰减因子之间的差异不大于预定义的能量检测阈值时，所述相邻AP是隐藏和干扰AP；以及其中当以上条件都没被满足时，相邻AP是争用AP。
5.用于触发无线接入点AP(100，201)中的自动信道选择器的方法，所述方法包括：
a)通过所述自动信道选择器(105)选择最优性能的信道；以及
b)获得与关联的站STA交换的信号或帧的参数；以及
c)基于所述参数导出指示所述信道的性能的性能索引；以及
d)当所述性能索引中的一个或多个性能索引超过阈值时，触发所述自动信道选择器；
其中所述参数包括争用因子，并且所述获得与关联的站STA交换的信号或帧的参数还包括：通过将相邻AP(200，202)分类为争用AP、非干扰AP、或者隐藏和干扰AP来获得所述争用因子。
6.一种用于触发无线接入点AP中的自动信道选择器的装置，所述装置包括：
用于通过所述自动信道选择器(105)选择最优性能的信道的部件；以及
用于获得与关联的站STA交换的信号或帧的参数的部件；以及
用于基于所述参数导出指示所述信道的性能的性能索引的部件；以及
用于当所述性能索引中的一个或多个性能索引超过阈值时，触发所述自动信道选择器的部件；
其中所述参数包括争用因子，并且所述用于获得与关联的站STA交换的信号或帧的参数的部件还包括：用于通过将相邻AP(200，202)分类为争用AP、非干扰AP、或者隐藏和干扰AP来获得所述争用因子的部件。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储其上的程序指令，所述指令在由装置执行时引起所述装置执行根据权利要求5所述的方法。
8.一种数据处理系统，所述数据处理系统被编程用于执行根据权利要求5所述的方法。
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