CN113273238A - 在多频带无线网络中进行无线电发射机管理和资源优化的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了用于管理多频带无线网络中的无线接入点的系统和方法。该系统和方法可以涉及一个或多个无线分布单元，每个无线分布单元与一组无线接入点和收集关于该无线分布单元所在环境的信息的数据收集器相关联。基于收集到的信息，与一个或多个无线分布单元通信耦合的控制单元可以利用中央认知引擎来平衡一个或多个无线分布单元之间的负载。

Description

在多频带无线网络中进行无线电发射机管理和资源优化的方 法和设备

本申请要求于2018年12月5日提交的申请号为62/775,519的美国临时申请的优先权。该引用的外部材料以及其它所有引用的外部材料的全部内容均通过引用并入本文。当通过引用并入的参考文献中的术语的定义或用法与本文提供的术语的定义不一致或相反时，以本文提供的术语的定义为准。

技术领域

本发明的领域是无线接入点管理。

背景技术

以下描述包括可有助于理解本发明的信息。这并不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或者明确或隐含地引用的任何专利公开是现有技术。

当前，飞机或其他交通工具内的无线网络包括覆盖多个频带(例如，2.4GHz和5GHz)的多个无线接入点(WAP)。如本文所用，WAP可以包括允许其他设备使用WiFi或相关标准无线连接至网络的任何设备。这可能存在问题，因为多个WAP会造成拥塞，其中无线电环境拥塞的情况下，更有可能发生一个或多个无线电过载现象。

此外，这种环境会导致无线客户端通常无法利用其他周围的WAP。此外，客户端设备的子集可能会捕获大部分资源。最后，多个WAP会导致干扰情况不受控制地扩散，从而导致无线频谱的性能下降。

本文的所有专利公开均以相同的程度通过引用并入，就好像具体和分别指示每个单独的专利公开或专利申请通过引用并入一样。当在并入的参考文献中术语的定义或用法与本文提供的术语的定义不一致或相反时，本文提供的该术语的定义适用，而参考文献中该术语的定义则不适用。

因此，仍然需要用于管理和优化多频带无线网络中的WAP的系统和方法。

发明内容

本发明的主题提供了例如通过收集客户端设备的能力和在多个WAP之间交换信息的方式在多频带无线网络中管理和优化WAP的设备、系统和方法。隐含地假设通信网络(例如，基于IP、基于以太网等)设置在WAP之间。

下面描述了用于在多频带无线网络中管理无线接入点的示例性系统和方法。

在一个实施例中，一种系统包括与第一组无线接入点相关联的第一无线分布单元(WDU)。第一数据收集器，其可以被配置为收集关于第一WDU所在环境的第一组信息。所述系统还可以包括与第二组无线接入点相关联的第二WDU，第二数据收集器被配置为收集关于第二WDU所在环境的第二组信息。

控制单元可以与第一和第二WDU中的每一个通信耦合，并且包括中央认知引擎，该中央认知引擎被配置为基于从所述第一WDU和所述第二WDU接收的第一组信息和第二组信息来平衡所述第一WDU和所述第二WDU上的负载。

根据优选实施例的具体描述，以及通过参考附图，本发明的主题的不同目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见，其中附图中相同的附图标记表示相同的组件。

附图说明

图1是用于管理多频带无线网络中的多个无线接入点的系统架构的一个实施例的图。

图2是作为示例情况的AVL树的一个实施例的图。

图3是作为示例情况的AVL树的另一个实施例的图。

图4是用于管理多频带无线网络中的多个无线接入点的系统中的负载平衡的一个实施例的工作流程。

图5是用于管理多频带无线网络中的多个无线接入点的系统中频带控制的一个实施例的工作流程。

图6是用于管理多频带无线网络中的多个无线接入点的系统中频带控制的另一实施例的工作流程。

具体实施方式

在以下讨论中，将多次参考服务器、服务、接口、门户、平台或由计算设备形成的其他系统。应当理解，此类术语的使用被视为表示具有至少一个处理器的一个或多个计算设备，至少一个处理器被配置为执行存储在计算机可读有形、非暂时性介质上的软件指令。例如，服务器可以包括一台或多台计算机，为了履行所描述的角色、责任或功能，所述一台或多台计算机作为网络服务器、数据库服务器或其他类型的计算机服务器进行运行。

以下讨论提供了本发明主题的许多示例实施例。尽管每个实施例代表发明元素的单个组合，但是也可认为发明主题包括所公开元素的所有可能的组合。因此，如果一个实施例包括元素A、B和C，而第二实施例包括元素B和D，那么即使没有明确地说明，也认为本发明的主题包括A，B，C和D的其他剩余组合。

图1图示了示例性系统架构100，其中扫描无线电102A-102N用于收集关于环境的信息或者例如在其他无线电103A-103N中的一个出现故障时用作备份。该系统包括控制单元(CU)104和一个或多个无线分布单元(WDU)106A-106N，一个或多个无线分布单元(WDU)106A-106N中的每个包括认知引擎108A-108N。

认知引擎108A-108N各自包括信息管理器110A-110N，其配置为通过不同的组件或数据收集器收集信息，这些组件或数据收集器包括例如客户端设备，扫描无线电102A,102B，站(STA)112A-112N和WDU 106A-106N。然后，存储在控制单元104和WDU 106A-106N中的优化算法可以使用该信息。以此方式，来自WAP的客户端的信息也可用于提供比可能通过扫描无线电102A-102N获得的更深入的粒度级别。

控制单元104可以包括能够与通信网络通信的任何设备。这种网络可以包括通信网络，包括例如飞行器内的本地内联网或因特网。

设想的无线接入点(WAP)(即站112A-112N)包括具有一个或多个无线电发射机的物理设备，这些无线电发射机被配置为与其他设备进行通信。无线接入点包括通过无线电发射机传输和接收数据的站。在一些实施例中，无线接入点可以具有两个或更多个无线电，每个无线电配置成用于在不同频带上传输。

每个WDU 106A-106N被配置为运行第一组优化算法，第一组优化算法不需要WDU106A-106N之间的任何通信。这可以包括例如频带控制。

控制单元104被配置为运行第二组优化算法，第二组优化算法需要从至少两个WDU106A-106N收集信息，处理该信息并做出中央决策。这可以包括，例如负载平衡。

该系统可以包括在WAP上运行的一个或多个WDU 106A-106N。每个WDU 106A-106N可以包括信息管理器110A-110N，其被配置为以合适的数据结构存储关于关联站(STA)112A-112N的信息。图2显示了一个示例数据结构，即AVL树。

每个WDU 106A-106N还可以包括通信管理器114A-114N，通信管理器114A-114N被配置为管理WDU 106A-106N和控制单元104之间的通信。

系统的控制单元104包括系统的控制器。控制单元104可以是单独的设备或设置在WAP中的逻辑组件。设想如果控制单元作为逻辑组件运行，则控制单元可以例如在WAP上旋转。控制单元还可以包括信息管理器，信息管理器配置为存储相关信息，相关信息可以包括AVL中关联STA的信息，图3中示出了这一信息的示例。为了避免重复已存储在WDU中的STA的信息，控制单元可配置为仅存储相关信息。

控制单元104还可以包括通信管理器116，通信管理器116被配置为管理控制单元104和WDU 106A-106N之间的通信。

图4示出了可以由控制单元104和WDU 106A-106N执行的负载平衡和漫游的示例。为了找到最佳匹配，控制单元104分析几条信息，包括例如从STA接收的信号强度、客户端容量(即，对802.11v的支持)和客户端的漫游历史。在漫游阶段可使用的一种技术是BSS转换(即802.11v)。

在图4中针对仅2.4GHz站(STA)的频带控制的示例中，而图5图示了针对5GHz站(STA)的频带控制的示例。在这些示例中，2.4GHz视为非首选频带，5GHz视为首选频带。

每个WDU 106A-106N被配置为如果(i)STA仅支持非优选频带；或者(ii)如果STA同时支持非优选和优选频带，但始终尝试连接到非优选频带(参见图5)，则将STA添加到其非优选频带的白名单。在这样的实施例中，应允许连接至非优选频带的STA是WDU 106A-106N的白名单中列出的那些STA。

图5示出了使用双频带STA的频带控制的另一个示例。在本示例中，如果超时后STA仍然尝试连接2.4GHz无线电，则应将其添加到2.4GHz白名单并接受。这将确保没有STA永远断开连接。

如本文所用，并且除非上下文另有明确规定，否则术语“耦合到”旨在包括直接耦合(其中两个彼此连接的元件彼此接触)和间接耦合(其中至少一个另外的元件位于两个元件之间)。因此，术语“耦合到”和“与…耦合”同义使用。

在一些实施例中，用于描述和要求保护本发明的某些实施例的表示成分的数量，诸如浓度、反应条件等性质的数字应理解为在某些情况下由术语“约”修饰。因此，在一些实施例中，在书面描述和所附权利要求书中阐述的数字参数是近似值，其可以根据特定实施例试图获得的期望特性而变化。在一些实施例中，应该根据报告的有效数字的数目并通过应用普通的舍入技术来解释数字参数。尽管说明本发明的一些实施例的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中列出的数值应以尽可能精确地方式报告。在本发明的一些实施例中呈现的数值可能包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中的标准偏差导致的。

除非上下文指示相反的情况，否则本文阐述的所有范围应解释为包括其端点，并且开放式范围应解释为仅包括商业上可行的值。同样，除非上下文指示相反的情况，否则所有值列表都应视为包括中间值。

如本文的说明书和随后的权利要求中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则“一”，“一个”和“该”的含义包括复数指代。此外，如在本文的描述中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则“在…中”含有包括“在…内”和“在…上”。

本文中数值范围的列举仅旨在用作一种便捷的方式，用来分别指代该范围内的每个单独的值。除非本文另外指出，否则将范围内的每个单独的值并入说明书中，就如同其在本文中单独列举一样。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。针对本文的某些实施例提供的任何和所有示例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明，并且不对以其他方式要求保护的本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为表示对实施本发明必不可少的任何未要求保护的要素。

对本文公开的本发明的替代元件或实施例的分组不应被解释为限制。可以单独提及和保护每个组成员，或者可以将每个组成员与本文中发现的组中的其它成员或其它元件进行任意组合来进行保护。出于方便和/或可专利性的原因，可以将一个或多个组成员包含在组中或从组中删除。当出现任何这样的包含或删除时，本说明书在此被认为包含经修改的组，从而实现所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。

对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在不背离本文的发明构思的前提下，除了已经描述的修改之外，还可以进行更多的修改。因此，本发明的主题除了受到所附权利要求的精神限制之外，并不受其它限制。此外，在解释说明书和权利要求书时，应以与上下文一致的尽可能广泛的方式解释所有术语。尤其是术语“包括”和“包含”应解释为以非排他性的方式涉及元件、组件或步骤，表明可以同时存在或同时使用提及的元件、组件或步骤可未明确提及的元件、组件或步骤，或者提及的元件、组件或步骤可与未明确提及的元件、组件或步骤组合。在说明书和权利要求书涉及选自以下组中的至少其中一种时，组中包括A,B,C…和N，应将文本解释为仅要求来自组中的一个元件，而不是A加B，或B加N等。

Claims (12)

1.一种管理多频带无线网络中的无线接入点的系统，包括：

第一无线分布单元(WDU)，与第一组无线接入点相关联，并且包括第一数据收集器，所述第一数据收集器被配置为收集关于所述第一WDU所在环境的第一组信息；

第二无线分布单元(WDU)，与第二组无线接入点相关联，并且包括第二数据收集器，所述第二数据收集器被配置为收集关于所述第二WDU所在环境的第二组信息；和

一控制单元，与所述第一WDU和所述第二WDU中的每一个通信耦合，并且包括中央认知引擎，所述中央认知引擎被配置为基于分别从所述第一WDU和所述第二WDU接收的第一和第二组信息来平衡所述第一DWU和所述第二WDU上的负载。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央认知引擎还包括信息管理器，所述信息管理器被配置为接收所述第一组信息和所述第二组信息，并且其中所述中央认知引擎包括一组优化算法，并且其中所述中央认知引擎被配置为使用所述优化算法，以基于所述第一组信息和所述第二组信息来平衡所述第一WDU和所述第二WDU上的负载。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一数据收集器和第二数据收集器分别包括第一扫描无线电和第二扫描无线电。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一扫描无线电和所述第二扫描无线电均被配置为用作备用无线接入点。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一数据收集器和所述第二数据收集器分别包括第一客户端设备和第二客户端设备，所述第一客户端设备和第二客户端设备无线连接到所述第一组或第二组的其中一个接入点。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一WDU和所述第二WDU中的每一个包括具有信息管理器的分布式认知引擎。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一WDU和所述第二WDU的分布式认知引擎中的每一个被配置为，使用所述第一组优化算法和所述第二组优化算法，和所述第一数据收集器和所述第二数据收集器中的至少一个所述收集的信息，来控制无线频带之间的客户端设备，其中所述第一组优化算法和所述第二组优化算法存储在各自的分布式认知引擎中。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，每个信息管理器被配置为在AVL树中存储关于相关联的第一组或第二组无线接入点的信息。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元以及第一和第二WDU中的每个包括：通信管理器，每个通信管理器被配置为管理(i)所述第一WDU，(ii)所述第二WDU，和(iii)所述控制单元中的至少两个之间的通信。

10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信息管理器被配置为将接收到的信息存储在AVL树中。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述信息管理器被配置为将接收到的信息与存储在所述第一WDU和所述第二WDU中的信息进行比较，去除不相关或重复的信息，并将剩余信息存储在所述AVL树中。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央认知引擎还被配置为通过分析从相关联的无线接入点接收的信号强度、客户端设备容量、和客户端设备的漫游历史中的至少一个来平衡所述负载。

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