CN113853001A - 用于优化dfs信道之间的信道切换机制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及用于优化DFS信道之间的信道切换机制的系统和方法。提供了用于优化接入点中的信道切换过程的系统和方法。对无线电正在其上操作的当前信道的用于确定信道利用率的周期性后台扫描可以被用于生成排名信道列表，例如在(多个)雷达信号它的当前信道上被检测到的情况中，可以从该排名信道列表选择无线电可以迁移到的备选信道。为了维护针对客户端的连接性，客户端可以被临时地转变到非DFS信道，同时，如果无线电基于排名信道列表而选择DFS信道作为备选信道，则隔离/专用无线电链被用于对DFS信道执行必要的信道可用性检查(CAC)评估。

Description

用于优化DFS信道之间的信道切换机制的系统和方法
技术领域
本公开的各实施例涉及用于优化DFS信道之间的信道切换机制的系统和方法。
背景技术
无线数字网络在企业中正在变得无处不在，从而提供对资源的安全且具有成本效益的访问。这些网络通常具有一个或多个控制器，每个控制器支持通过企业而部署的多个接入点(AP)。根据IEEE 802.11标准操作的Wi-Fi网络是这样的网络的示例。例如，诸如个人计算机和移动电话等无线网络通信设备(也被称为站或客户端设备)相对于Wi-Fi AP和蜂窝网络AP跨无线数字网络传输数据。
Wi-Fi网络中的无线局域网(WLAN)基础设施元件或组件向WLAN设备提供服务。在提供该服务时，可以确定AP与客户端设备之间的链路的射频(RF)特性，以便优化数据的传输和/或接收。这些RF特性可以包括例如路径损耗和信道系数。
附图说明
根据一个或多个各种实施例，参考以下附图详细描述本公开。这些附图被提供仅用于说明的目的，并且仅示出典型或示例实施例。
图1示出了可以为诸如商业、教育机构、政府实体、医疗机构或其他组织等组织而实现的网络配置的一个示例；
图2A示出了可以在其中实现各种实施例的示例接入点；
图2B示出了图2A的示例接入点的多无线电配置；
图2C示出了根据一个实施例的具有隔离无线电链的图2A的示例接入点；
图2D示出了根据另一实施例的具有隔离无线电链的图2A的示例接入点的多无线电配置；
图3A是示出根据一个实施例的可以被执行以优化动态频率选择信道之间的信道切换的示例操作的流程图；
图3B是图3A的流程图的继续；
图4是根据一个实施例的用于优化动态频率选择信道之间的信道切换的示例计算组件或设备的框图；以及
图5示出了可以在其中实现本文中描述的各种实施例的示例计算机系统的框图。
附图不是穷举的，并且不将本公开限制为所公开的精确形式。
具体实施方式
最近开发的接入点(AP)可以包括双频同时无线电，该无线电可以使用5GHz频带中的八个无线电链和2.4GHz频带中的四个无线电链操作。在运行时，5GHz无线电可以转换为两个逻辑无线电，每个逻辑无线电使用四个无线电链操作。这些无线电链之一可以专用于扫描目的地信道。这在目的地信道是5GHz频带中的动态频率选择(DFS)信道时也允许与信道可用性检查(CAC)相称，这是指AP将在其间监测雷达信号是否存在的时间段。
当前，当无线电被设置为在DFS信道上操作并且检测到雷达时，无线电将广告信道切换公告(CSA)信息元素(IE)作为其下一信标帧的一部分(或某些数目的下一信标帧)。CSAIE向其客户端通知无线电将迁移到的新信道。如果新信道是另一DFS信道，则必须遵循CAC过程(在这段时间内，无线电将被设置为在新信道上操作，以在不发信标通知的情况中检测雷达的存在)。
由于无法事先执行CAC评估(根据来自不同国家的不同法规，例如美国联邦通信委员会(FCC)法规)，并且由于无法预测雷达信号的检测，因此无法预测CAC评估的完成时间。因此，从一个DFS信道向另一DFS信道的转变会导致客户端在AP的无线电上的连接丢失达一段时间。在一些实施例中，当无线电的本地信道是DFS信道时，执行周期性扫描使得输出提供从DFS和非DFS信道子集两者得出的期望信道的排名列表，该子集可以被选择为新目标信道，无线电可以停放在该新目标信道上/被设置为在该新目标信道上操作。
通过(再次)检测雷达或者当信道利用率超出可接受限制时，可以提示信道切换。在后一种情况中，如果备选信道是利用率比当前本地信道更好(更低)的DFS信道，则无线电应当尝试转变到该新信道(在通过在当前本地信道上在信标帧中广告CSA IE来发起信道切换之前挂起CAC评估)。如果备选信道是利用率比当前本地信道更好(更低)的非DFS信道，则无线电应当转变到该新信道(无需进行CAC评估)。
当信道切换由于当前本地信道上的利用率恶化而被发起并且下一期望(备选)信道是DFS信道时，无线电将(a)转变到7+1(单个5GHz无线电)模式或4+3+1(双5GHz无线电)模式，并且(b)专用/隔离链(1)可以在所需要的CAC时间开始扫描下一期望信道。如果未检测到雷达，则无线电可以(c)在它的信标中公告CSA IE并且然后转变到该新信道。如果在符合CAC的扫描时间内检测到雷达，则无线电(d)放弃对备选信道的扫描并且根据期望排名对另一信道进行扫描。应当注意，本公开的实施例不必限于诸如7+1或4+3+1模式等多无线电模式。例如，一些预期实施例可以包括隔离多于一个的无线电链，其中多个隔离无线电链可以被设置为在同一信道上操作。以这种方式，可以提高扫描信道上的接收灵敏度。通常，无线电可以分为总和等于原始无线电的数目的任何数目的无线电链。
当信道切换由于在当前本地信道上检测到(多个)雷达信号而被发起并且下一期望信道是DFS信道时，无线电可以通过(b)向其客户端广告CSA IE来(a)切换到排名信道列表中的排名最高的非DFS信道。这是一个临时开关，该开关旨在使无线电进入7+1或4+3+1模式并且在所需要的CAC时间开始扫描DFS信道(原始下一期望信道)。如果未检测到雷达，则无线电可以(c)在它的信标中公告CSA IE并且转变到新DFS信道。如果在符合CAC的扫描时间内检测到雷达，则无线电(d)放弃扫描并且检查列表中的下一排名信道。如果下一排名信道是非DFS信道，则无线电可以将其视为其新本地信道。如果下一排名信道是DFS信道，则无线电可以将隔离无线电链移动到该新(DFS)信道，重新启动CAC时间，并且重复该过程。
应当理解，DFS是指阐述可以在WLAN中使用的信道分配方案的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11h标准的一部分。特别地，通过与雷达系统共享这些5GHz频带，DFS允许未许可Wi-Fi设备在5GHz频带中操作。5GHz频带分为几个被称为“未许可信息基础设施(UNII)”的部分，每个部分被指定用于特定使用/操作，诸如室内/室外操作。DFS旨在防止干扰C频带的其他用途(例如，军用雷达、卫星通信和气象雷达)。根据监管领域，雷达设备可以使用5GHz频带中的某些信道。
应当注意，根据802.11标准，服务集或扩展服务集(ESS)可以是指由相同服务集标识符(SSID)或“网络名称”标识的一组无线网络设备。BSS可以是指如下设备的子组：该设备的服务集(除了在相同的第2级网络参数上操作以形成逻辑网络)在相同的物理层媒体访问特性(例如，RF、调制方案、安全设置等)内操作使得它们无线联网。因此，在企业WLAN网络中，可以控制多个BSS使得网络设备可以被集群在不同BSS网络中。
此外，某些AP可以被转换或配置为根据双或三射频模式操作。例如，AP可以被配置为使用逻辑或物理无线电(例如，2.4GHz无线电和两个5GHz无线电)操作。也就是说，诸如AP等网络设备可以使用无线电链经由网络传输和/或接收信息。如本文中使用的，术语“无线电链”可以指代可以经由无线电信号传输和/或接收信息的硬件。无线客户端设备和/或其他无线设备可以使用多个无线电链在通信信道上与网络设备通信。如本文中使用的，术语“通信信道”(或信道)可以指代由网络设备用来传送(例如，传输和/或接收)信息的频率或频率范围。多输入多输出(MIMO)网络设备可以使用多个无线电链来传输和/或接收信息。除其他可能性，无线电链可以包括两个天线，诸如水平天线和垂直天线。如本文中使用的，术语“天线”是指将电功率转换成无线电波(反之亦然)的设备。
以这种方式，当在当前DFS信道上检测到雷达时，并且响应于想要切换到另一DFS信道，客户端连接不会中断。即使在新DFS信道上检测到雷达，客户端连接也不会中断。此外，可以完全符合国家特定法规(例如，FCC法规)来对新DFS信道执行CAC评估。此外，无线电的BSS操作可用的无线电链不受永久限制。应当理解，BSS操作可以包括使用AP和客户端上的(多个)无线链路而执行的数据和非数据帧在AP与其客户端之间的传输/接收。
应当注意，本文中使用的术语“优化”、“最佳”等可以用来表示使性能达到或实现尽可能有效或完美的程度。然而，如阅读本文档的本领域普通技术人员将认识到的，不能总是实现完美。因此，这些术语还可以包括使性能达到或实现在给定情况中最佳或尽可能好或有效的效果，或者使性能达到或实现优于在其他设置或参数下所实现的效果。
在详细描述所公开的系统和方法的实施例之前，描述可以用于在各种应用中实现这些系统和方法的示例网络安装是有用的。图1示出了可以为诸如商业、教育机构、政府实体、医疗机构或其他组织等组织而实现的网络配置100的一个示例。该图示出了由具有多个用户(或至少多个客户端设备110)并且可能具有多个物理或地理站点102、132、142的组织实现的配置的示例。网络配置100可以包括与网络120通信的主站点102。网络配置100还可以包括与网络120通信的一个或多个远程站点132、142。
主站点102可以包括主网络，该主网络可以是例如办公网络、家庭网络或其他网络安装。主站点102网络可以是专用网络，诸如可以包括用于限制授权用户对专用网络的访问的安全性和访问控制的网络。授权用户可以包括例如位于主站点102的公司的员工、房屋的居民、企业的客户等。
在所示的示例中，主站点102包括与网络120通信的控制器104。控制器104可以为主站点102提供与网络120的通信，尽管控制器104可能不是用于主站点102的与网络120通信的唯一点。虽然示出了单个控制器104，但是主站点可以包括多个控制器和/或与网络120的多个通信点。在某些实施例中，控制器104通过路由器(未示出)与网络120通信。在其他实施例中，控制器104向主站点102中的设备提供路由器功能。
控制器104可以可操作以配置和管理诸如在主站点102处的网络设备，并且还可以管理远程站点132、134处的网络设备。控制器104可以可操作以配置和/或管理连接到网络的交换机、路由器、接入点和/或客户端设备。控制器104本身可以是接入点，或者提供接入点的功能。
控制器104可以与一个或多个交换机108和/或无线接入点(AP)106a-c通信。交换机108和无线AP 106a-c提供与各种客户端设备110a-j的网络连接。使用与交换机108或AP106a-c的连接，客户端设备110a-j可以访问网络资源，包括(主站点102)网络和网络120上的其他设备。
客户端设备的示例可以包括：台式计算机、膝上型计算机、服务器、网络服务器、认证服务器、认证授权计费(AAA)服务器、域名系统(DNS)服务器、动态主机配置协议(DHCP)服务器、互联网协议(IP)服务器、虚拟专用网(VPN)服务器、网络策略服务器、大型机、平板计算机、电子阅读器、上网本计算机、电视和类似显示器(例如，智能电视)、内容接收器、机顶盒、个人数字助理(PDA)、移动电话、智能电话、智能终端、哑终端、虚拟终端、视频游戏机、虚拟助手、物联网(IOT)设备等。
在主站点102内，包括交换机108作为用于有线客户端设备110i-j的在主站点102中建立的网络的接入点的一个示例。客户端设备110i-j可以连接到交换机108，并且可以通过交换机108访问网络配置100内的其他设备。客户端设备110i-j也可以通过交换机108访问网络120。客户端设备110i-j可以通过有线112连接与交换机108通信。在所示的示例中，开关108通过有线112连接与控制器104通信，尽管该连接也可以是无线的。
包括无线AP 106a-c作为用于客户端设备110a-h的在主站点102中建立的网络的接入点的另一示例。AP 106a-c中的每个可以是被配置为向无线客户端设备110a-h提供无线网络连接的硬件、软件和/或固件的组合。在所示的示例中，AP 106a-c可以由控制器104管理和配置。AP 106a-c通过连接112与控制器104和网络通信，该连接112可以是有线或无线接口。
网络120可以是公共网络或专用网络，诸如互联网，或者是其他通信网络，以允许各个站点102、130至142之间的连接以及对服务器160a-b的访问。网络120可以包括第三方电信线，诸如电话线、广播同轴电缆、光纤电缆、卫星通信、蜂窝通信等。网络120可以包括任何数目的中间网络设备，诸如交换机、路由器、网关、服务器和/或控制器，这些中间网络设备不是网络配置100的直接部分，而是促进网络配置100的各个部分之间的通信、以及网络配置100与其他网络连接实体之间的通信。
图2A示出了示例AP 200，该AP 200可以是图1的AP(例如，AP 106a-c)之一的实施例。AP可以是指允许无线客户端设备连接到有线或无线网络的联网设备，并且不一定限于基于IEEE 802.11的AP。AP可以包括处理资源(例如，处理器210)、存储器(例如，存储器212)、和/或输入/输出接口(未示出)，包括诸如IEEE 802.3以太网接口等有线网络接口、以及诸如IEEE 802.11Wi-Fi接口等无线网络接口，尽管本公开的示例不限于这样的接口。
AP 200可以包括多个天线。AP 200可以包括无线电202，无线电202可以是5GHz无线电，该5GHz无线电包括八个无线电链204-1、204-2、204-3、204-4、……、204-8。每个无线电链包括两个天线(204-1a、204-1b、204-2a、204-2b、204-3a、204-3b、204-4a、204-4b、……、204-8a、204-8b)。例如，除其他可能性，每个无线电链可以包括水平天线和垂直天线。每个无线电链可用于传输和接收数据。应当理解，本公开的示例不限于此。AP 200还可以包括另一无线电206，该另一无线电206可以是2.4GHz无线电，该2.4GHz无线电包括四个无线电链208-1、208-2、208-3、208-4。类似于无线电链204-1、……、204-8，每个无线电链208-1、……、208-4可以包括两个(垂直和水平)天线(208-1a、208-1b、……、208-4a、208-4b)。尽管在图2A中为了清楚起见并且为了不模糊本公开的示例而未示出，但是每个无线电链可以经由RF开关连接到多个天线。
在一些示例中，如图2B所示，八个无线电链5GHz无线电(即，无线电202)可以在运行时转换为同时操作的两个无线电(202-1和202-2)，每个无线电有四个无线电链(204-1至204-4以及204-5至204-8)。因此，AP 200可以使用同时的三无线电操作，即，两个5GHz无线电(无线电202被划分为无线电202-1和202-2)和单个2.4GHz无线电(即，无线电206)。例如，无线电202-1可以专用于第一通信信道组中的第一通信信道201，并且无线电202-2可以专用于第二通信信道组中的第二通信信道203。
根据各种实施例，无论AP 200是使用无线电202作为单个无线电还是作为两个无线电202-1和202-2操作，无线电链之一都可以被隔离并且用于在不同信道上进行扫描(如下面将更详细描述的)。也就是说，AP 200可以按照7+1模式操作，其中八个无线电链中的七个用于BSS操作，并且其余无线电链用于在不同信道上进行扫描。例如，参考图2C，无线电链204-1可以被隔离并且专用于在不同信道上进行扫描，而留下无线电链204-2、204-3、……、204-8用于与BSS操作一起使用。因此，可以说，AP 200以7+1模式操作。例如，参考图2D，无线电链204-1可以被隔离并且专用于在不同信道上进行扫描。因此，无线电202-1可以用于使用无线电链204-2、204-3和204-4的BSS操作，并且无线电202-2可以用于使用无线电链204-5、204-6、204-7和204-8的BSS操作。因此，可以说，AP 200以4+3+1模式操作。
如上所述，在一些示例中，通信频带可以是5.0GHz UNII频带。在5GHz通信频带上操作的通信信道(和中点频率)可以包括36(5.180GHz)、40(5.200GHz)44(5.220GHz)和149(5.745GHz)等。在这样的示例中，AP 200可以在与第二通信信道组中包括的另一通信信道203(例如，通信信道44)不同的第一通信信道组中包括的通信信道201(例如，通信信道36)上向无线客户端设备206-1提供网络连接，该另一通信信道203向诸如无线客户端设备206-N等不同无线客户端设备提供网络连接。也就是说，通信信道201是与通信信道203不同的通信信道。尽管被示出为个体通信信道，但是应当理解，第一通信信道组和/或第二通信信道组可以包括多个通信信道。
在一些示例中，第一通信信道组可以包括多个通信信道，其中多个通信信道中的每个通信信道将在通信频带(例如，5.0GHz UNII频带)上操作并且根据特定无线规范(例如，802.11ax)操作。例如，通过根据特定规范(诸如IEEE 802.11ax)操作，第一通信信道组中的每个通信信道可以采用OFDMA、空间复用、上行链路多用户多输入多输出(UL MU-MIMO)和/或它们的组合。通过扩展，在这样的示例中，具有符合特定无线规范的能力的无线客户端设备可以具有采用OFDMA、空间复用、UL MU-MIMO和/或它们的组合的能力。
在常规网络中，当无线电被设置为在DFS信道(D1)上操作，并且在执行正常BSS操作的同时在信道D1上检测到雷达时，无线电将广告CSA IE作为其下一信标帧的一部分(或一定数目的后续信标帧)。这向附接到(AP的)无线电的客户端设备通知该无线电正在向其迁移的新信道。如果无线电正在向其迁移的这个新信道恰好是另一DFS信道(D2)，则必须对信道D2执行CAC评估。也就是说，无线电将停放在D2信道上，并且监测D2信道是否有雷达信号。
在此，雷达信号可以是指高频信号的脉冲突发。在一个突发结束之后，另一突发可能会在一段时间(被称为扫描时间)之后重复出现。扫描时间可能是雷达缓慢旋转360度的结果，因此，在30秒的扫描时段中，AP可以在不到一秒的时间内接收雷达信号。在这段短时间内，AP可以看到几个脉冲，该脉冲之间间隔一定时间间隔(例如，从250微秒到20毫秒)，其中每个脉冲的宽度可以持续2微秒或更小。启用DFS的AP可以在它的操作所在的频率信道中或在信道扫描期间搜索雷达脉冲。而且，启用DFS的AP可以不断监测接收到的帧中的错误并且分析定时模式的周期性以寻找与雷达信号相匹配的模式。
以7+1或4+3+1模式操作AP(诸如AP 200)(以及隔离单个无线电链/将单个无线电链专用于扫描，同时以7×7或3×3模式操作无线电)减轻了必须对新信道上执行CAC评估的问题。但是，当当前信道是DFS信道，并且在当前信道上检测到雷达时，该信道上的服务将暂停，以等待迁移到新信道，这只有在执行CAC评估(并且在该新信道上未发现雷达)之后才能发生。因此，即使单个无线电链可以专用于扫描新信道是否存在雷达，也无法逃脱执行CAC评估和雷达检测的时段。动态地将AP置于7+1或4+3+1操作模式，并且利用隔离无线电链来执行CAC评估并且检测“跳频”雷达，从而使得可以知道寻找其可以迁移到的另一信道不是可重复的解决方案，并且成功的可能性很小。以7+1或4+3+1模式静态操作AP并且使用隔离链连续执行CAC评估将始终无理地限制无线电的DSS信道的BSS的操作模式，从而无法实现AP的最大能力。
因此，并且如上所述，本文中公开了优化信道切换的系统和方法，并且这些系统和方法涉及新的信道选择机制和实现切换信道的新方式。本文中公开的各种实施例可以：(1)确保来当在当前DFS信道上检测到雷达并且无线电想要切换到另一DFS信道时，客户端连接也不会中断(即使在新的DFS信道上也检测到雷达)；以及(2)对新DFS信道的CAC评估完全符合FCC法规，并且没有永久地限制无线电的BSS操作的可用无线电链。
应当理解，在一些网络安装中，AP(例如，AP 1-6、136、146(图1)或AP 200(图2A，2B)之一)的(多个)无线电被配置为在第一信道(被称为它的“本地信道”)上提供并且维护与一个或多个客户端设备的网络连接，该客户端设备与(多个)无线电相关联并且由AP进行认证。本地信道的分配可以通过全网络算法来确定。在不同规定时间，AP被配置为以监测模式运行以扫描一个或多个其他信道(被称为它的“外部信道”)以从相邻AP获取状态信息。AP可以尝试在已经扫描的所有信道上采样信道利用率(源自观察到的本底噪声和信道干扰)。如果无线电的本地信道是DFS信道并且在其上检测到雷达信号，则无线电将基于其自身分析转变到最佳可用信道，而无需本地信道分配算法的干预。如果当前本地信道上的信道利用率恶化到可接受水平(如下所述)，也将遵循这个过程。
因此，基于上述信道利用率采样，AP可以维护无线电可以迁移到的排名信道列表。例如，这样的排名列表可以被存储并且维护在AP 200(图2)的存储器212中。以这种方式，通过能够基于最近性能/偏好来选择新信道，无线电能够使用经测量的方法来进行信道选择和迁移。
例如，如果当前被设置为在DFS信道上操作的AP(或更具体地，AP的无线电)在该DFS信道上感测到雷达，则它必须迁移到非DFS信道。在一段时间之后，AP可以尝试检查以查看DFS信道是否可用。如果不是，则AP必须保留在非DFS信道上。应当注意，在5GHz频谱范围内，例如，在美国将信道划分为20MHz频带时，n1个信道被指定为非DFS信道(在这种情况中为9个)，而n2个信道被指定为DFS信道(在这种情况中为16个)。强制迁移到非DFS信道使AP/无线电的选择减少64％。根据各种实施例，AP可以改为维护包括按偏好顺序排名的非DFS和DFS信道可能性两者的信道列表，并且在确定需要迁移到新信道时，可以利用该信道列表来确定尝试迁移到哪个新信道。在以上示例中，如果排名信道列表中的优选信道是非DFS信道，则无线电/AP可以简单地迁移到该非DFS信道。
然而，如果优选信道是DFS信道，则可以利用以下结合图3A和图3B描述的用于信道切换的机制。图3A和图3B示出了根据各种实施例的包括可以被执行以实现最佳信道选择和切换的示例操作的流程图。
在操作300处，可以执行(外部)信道的周期性后台扫描以创建排名信道列表。信道列表排名可以基于利用率。应当注意，执行周期性扫描，并且输出是从DFS和非DFS信道子集{C1..Cn}得出的期望排名信道列表。这提供了无线电可以根据以下描述的信道切换机制而选择的备选信道。也就是说，周期性扫描产生跨所扫描的信道在附近发现的BSS列表。可以根据利用率(例如，本底噪声、干扰等)对这些结果从最有利到最不利排名。
在操作302处，可以执行检查以确定无线电的本地信道上的条件是否不良，例如，在本地信道上经历了高本底噪声和/或高干扰。应当注意，无线电正在其上操作的本地信道也可以在常规操作期间扫描，并且不必是上述后台扫描的一部分。还应当注意，“不良”本地信道条件可以因AP支持的客户端、AP在其上操作的网络、期望服务质量等而异，并且通常会从网络角度、用户角度或这两者建议一些不理想条件。因此，可以将本地信道条件与例如关于本地信道的利用率而确定的阈值进行比较。
如果确定条件不良，则在操作304处，AP选择无线电可以尝试迁移到的下一信道(C1)。下一信道C1可以是由AP维护的上述排名信道列表中排名最高的信道选择。如上所述，AP可以执行周期性后台扫描以确定信道利用率。因此，可以周期性地更新排名信道列表以反映当前优选的非DFS和DFS信道。例如，在第一周期性后台扫描期间，特定信道可能被过度使用，使其比另一较少使用信道更不受欢迎。但是，在第二周期性后台扫描期间，先前过度使用的信道可能已变得利用率较低，从而在排名信道列表中将其向前移动。
在操作306处，执行检查以确定该下一信道C1是否是DFS信道。如果不是，则AP可以指示无线电简单地转变/迁移到下一信道C1。因为它是非DFS信道，所以不需要CAC评估。也就是说，雷达不使用非DFS信道，因此无线电可以立即迁移到下一信道C1。因此，无线电可以在后续信标中向其客户端发送CSA IE，以向这些客户端通知他们应当与之关联的下一信道C1。
但是，如果下一信道C1是DFS信道，则在操作308处，AP可以将其5GHz无线电的无线电操作转换为7+1或4+3+1模式(如果尚未以这些多无线电模式之一操作)。如上所述，以这些模式操作允许单个无线电链专用于扫描不同信道，从而允许已经与AP/无线电相关联的客户端设备继续接收服务/维护连接性。在这种情况中，因为无线电希望迁移到的下一信道C1是DFS信道，所以根据FCC法规，必须执行CAC评估以确定在该下一信道C1上是否存在雷达。例如，AP可能不得不在下一信道C1上驻留/停放例如一到十分钟(具体取决于相关规则)以等待并且查看(多个)雷达信号是否被检测到。如果(多个)雷达信号被检测到，则无线电无法在CAC持续时间内使用该信道，而必须尝试迁移到另一信道。因此，在操作310处，AP使用“+1”无线电对下一信道C1执行CAC评估，即，8×8 5GHz无线电的单个无线电或来自两个4×4 5GHz无线电之一的无线电。
在操作312处，执行检查以查看CAC评估是否成功。也就是说，如果在下一信道C1上未检测到雷达，则通过向它的客户端发送包含CSA IE的(多个)信标以向这些客户端通知它们应当与之相关联的下一信道C1，无线电可以转变为使用下一信道C1。但是，如果在操作312处在下一信道C1上检测到雷达信号，则该过程返回到操作304，在304处，选择排名信道列表中的下一优选信道，该信道现在包括信道{C2…Cn}。可以再次执行操作306-312以确定无线电是否可以迁移到下一信道C2。也就是说，隔离无线电移动到下一信道C2，CAC时间/计时器重置，并且隔离无线电可以保持在下一信道C2上达规定时间量以确定是否在下一信道C2上检测到任何雷达信号。
然而，如果由于在无线电的本地信道C上检测到至少一个雷达信号而导致无线电被提示切换信道，则可以执行不同的一组操作(对应于图3B)。在操作316处，在确定本地信道C上的当前信道条件可接受之后，执行检查以确定本地信道C是否是DFS信道。同样，某些信道(取决于位置/法规)可以指定为DFS信道。应当理解，AP知道无线电可能正在使用哪个信道。基于诸如FCC等监管机构的频率分配，可以预先知道信道是DFS信道还是非DFS信道。
如果本地信道C不是DFS信道，则无线电可以简单地保留在本地信道C上。再次，在操作304处的用于确定无线电的本地信道条件是否不良的先前检查导致确定本地信道条件还不错。不应当在非DFS信道上使用雷达，因此尚无任何理由迁移到另一信道。
另一方面，如果在操作316处确定无线电的本地信道C是DFS信道，则过程继续进行到操作318，在318处，可以执行雷达检查。应当理解，CAC评估是指在使用DFS信道之前执行的特定过程，在该过程中无线电监测DFS信道以查看是否在其上检测到雷达。通常，该CAC评估(如上所述)在有限时间内执行。因此，在稍后时间点，仍可以检测(多个)雷达信号。在操作316处正在执行该雷达检测(与CAC评估相反)。再次，如果在本地信道C上未检测到雷达信号，则无线电可以仅保留在其本地信道C上，因为无线电还不需要切换信道。
如果在本地信道C上检测到(多个)雷达信号，则在操作320处，AP从排名信道列表选择下一信道。
在操作322处，可以执行检查以确定该下一信道是否是DFS信道。如果不是，则该过程可以继续进行到操作334，在操作334，通过在它的(多个)信标中包括CSA IE以通知与无线电相关联的客户端迁移到下一信道，无线电可以转变到下一信道。但是，如果下一信道恰好是另一DFS信道，则在操作324处，可以选择排名信道列表中的下一非DFS信道以进行无线电的迁移。
因此，在操作326处，无线电通过向它的相关联的客户端发信标通知关于下一非DFS信道的CSA IE使得这些客户端可以开始使用该信道进行BSS操作来转变到下一非DFS信道。此时，客户端可以维护连接性，因此无需在AP/无线电对信道执行CAC评估的同时进行等待。
在操作328处，类似于操作308(图3A)，如果尚未以这些多无线电模式这一操作，则AP可以将其5GHz无线电的无线电操作转换为7+1或4+3+1模式。如上所述，以这些模式操作允许单个无线电链专用于扫描不同信道，从而允许已经与AP/无线电相关联的客户端设备继续接收服务/维护连接性。在这种情况中，因为无线电希望迁移到的下一信道是DFS信道，所以根据FCC法规，必须执行CAC评估以确定该下一信道上是否存在雷达。
在操作330处，类似于操作310(图3A)，可以对如上所述为DFS信道的下一排名信道执行CAC评估。CAC评估，因为AP以多无线电模式(7+1或4+3+1)操作，所以可以隔离单个无线电链/将单个无线电链专用于驻留在下一信道上，并且等待所需要的时间量以确定下一信道上是否存在(多个)雷达信号。以这种方式，客户端(如上所述)可以在非DFS信道上维护连接性，这表示客户端可以继续使用下一排名非DFS信道，而不必由于CAC评估而停止BSS操作或者迁移到另一信道。同时，可以根据雷达存在来评估更优选的信道(基于利用率)，即下一排名DFS信道。
如果在操作332处确定对下一DFS信道的CAC评估成功，即，在无线电必须停放和等待的必要时间量内未检测到雷达，则无线电可以转变到下一排名DFS信道。也就是说，无线电可以在它的后续(多个)信标中发送关于下一排名DFS信道的CSA IE使得其客户端可以转变到该下一排名DFS信道，而留下非DFS信道。如果在操作332处执行的CAC评估不成功，即，在下一排名DFS信道上检测到至少一个雷达信号，则该过程可以返回到操作320，在操作320处，可以选择排名信道列表中的下一信道，并且可以根据需要重复执行操作322和334或操作322-334(这包括将隔离无线电链移动到要评估的信道(CAC)，并且重新启动CAC时间)。注意，在后一种情况中，客户端可以保留在非DFS信道上，并且在搜索它们可以迁移到的另一DFS信道的同时可以继续具有网络连接性。应当理解，可以将非DFS信道(作为无线电的当前信道)视为无线电的新本地信道。还应当理解，在图3A(和上面所述)的操作期间，无线电仍然可以在信道上检测到雷达的存在，在这种情况中，可以触发图3B所示的操作(如上所述)。
如上所述，因为在5GHz频率范围内有25个信道(针对20MHz信道)，并且在这25个信道中有16个被指定为DFS信道，而在总计这25个信道中有9个非DFS信道(至少在美国)，所以无线电可以迁移到的信道数目增加了约1.5倍。也就是说，无线电可以迁移到的信道可以是5GHz频率范围内的25个信道中的任何一个，而不是仅限于非DFS信道，即，信道分集增加。如果没有这种机制，即使常规网络中的AP具有以多无线电模式操作的能力，如果要避免CAC评估/雷达检测时段，常规网络也只能迁移到非DFS信道。否则，如果无线电在它的当前信道(如果恰好是DFS信道)上检测到雷达，并且试图迁移到新DFS信道，则在对该新DFS信道执行CAC评估的同时，客户端将失去连接性。因此，迁移到非DFS信道的常规偏好仍然受到数目的限制。在此，在搜索无线电可以迁移到的新DFS信道的同时(如果基于利用率是更好的)，非DFS信道(如果需要)通常仅临时用于维护客户端连接性。
图4是根据一个实施例的用于在任务关键设备与企业客户端之间分离无线电链的示例计算组件或设备600的框图。计算组件400可以是例如服务器计算机、控制器、或能够处理数据的任何其他类似的计算组件。在图4的示例实现中，计算组件400包括硬件处理器402和机器可读存储介质404。在一些实施例中，例如，计算组件400可以是AP处理器或AP控制器(例如，AP 200的处理器210)的实施例。更具体地，计算组件400可以是诸如网络中的无线移动控制器等中央实体的组件。
硬件处理器402可以是一个或多个中央处理单元(CPU)、基于半导体的微处理器、和/或适合于取回和执行被存储在机器可读存储介质404中的指令的其他硬件设备。硬件处理器402可以提取、解码和执行指令，诸如指令406-414。作为取回和执行指令的替代或补充，硬件处理器602可以包括一个或多个电子电路，该电子电路包括用于执行一个或多个指令的功能的电子组件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他电子电路。
诸如机器可读存储介质404等机器可读存储介质可以是包含或存储可执行指令的任何电子、磁性、光学或其他物理存储设备。因此，机器可读存储介质404可以是例如随机存取存储器(RAM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、存储设备、光盘等。在一些实施例中，机器可读存储介质404可以是非暂态存储介质，其中术语“非暂态”不涵盖暂态传播信号。如以下详细描述的，机器可读存储介质404可以用可执行指令(例如，指令406-414)进行编码。
硬件处理器402可以执行指令406以确定从无线电被设置为在其上操作的当前本地信道向备选信道的信道切换是否被需要。如上所述，各种实施例基于例如高本底噪声/低信噪比和高干扰来消除不良信道条件。在某些情况中，如果在该信道上检测到(多个)雷达信号并且如果该信道是DFS信道，则可能需要进行信道切换。
响应于信道切换被需要的确定，硬件处理器402可以执行指令408以确定无线电将被切换到的备选信道的类型。如上所述，可以基于信道的周期性后台扫描来创建和维护排名信道列表以确定排名信道列表中的信道排名可以基于其的信道的利用率。基于排名，并且由于排名信道列表包括DFS和非DFS信道(以增加信道分集)，因此确定由无线电根据排名信道列表而选择的信道是否是DFS信道。如果不是，则无线电可以简单地迁移到该新的非DFS信道。
然而，如果所选择的信道是DFS信道，则硬件处理器402可以执行指令410以将AP转换为以包括隔离无线电链的多无线电操作模式操作。如上所述，隔离无线电链可以用于扫描不同信道以执行CAC评估。以这种方式，与该无线电相关联的客户端可以维护网络连接性。在本地信道条件提示信道切换的情况中(当前本地信道条件不良)，客户端可以保留在本地信道上，同时隔离无线电链在必要的(CAC)时间量内扫描优选信道(来自排名信道列表)。如果本地信道条件令人满意，并且检测到雷达信号，则隔离无线电链可以扫描优选信道(来自排名信道列表)，同时无线电的客户端临时地转变到优选非DFS信道。
硬件处理器402可以执行指令412以使用隔离无线电链扫描备选信道，以检测备选信道上雷达信号的存在。如果没有检测到雷达信号，则硬件处理器402可以执行指令414以将无线电转变到备选信道。当所需要的信道切换是由于不良信道条件而导致的时，或者当信道条件至少令人满意时，但是在该信道上检测到雷达时，可能会发生使用隔离无线电链检测雷达的情况，其中该信道是无线电的本地信道，隔离无线电链的使用在无线电的客户端(临时，目前)迁移到非DFS备选信道之后发生。
图5描绘了可以在其中实现本文中描述的各种实施例的示例计算机系统500的框图。计算机系统500包括用于传送信息的总线502或其他通信机制、与总线502耦合以处理信息的一个或多个硬件处理器504。(多个)硬件处理器504可以是例如一个或多个通用微处理器。
计算机系统500还包括耦合到总线502以存储将由处理器504执行的信息和指令的主存储器506，诸如随机存取存储器(RAM)、高速缓存和/或其他动态存储设备。主存储器506还可以用于在要由处理器504执行的指令的执行过程中存储临时变量或其他中间信息。这样的指令当被存储在处理器504可访问的存储介质中时使计算机系统500成为被定制以执行在指令中指定的操作的专用机器。
计算机系统500还包括耦合到总线502以存储用于处理器504的静态信息和指令的的只读存储器(ROM)508或其他静态存储设备。存储设备510(诸如磁盘、光盘或USB拇指驱动程序(闪存驱动程序)等)被提供并且耦合到总线502以存储信息和指令。
通常，如本文中使用的，词语“组件”、“系统”、“数据库”等可以是指体现在硬件或固件中的逻辑，或者是指用编程语言(诸如Java、C或C++)编写的一组软件指令(可能具有入口和出口点)。可以将软件组件编译和链接到可执行程序中，安装在动态链接库中，或者可以用解释性编程语言(诸如BASIC、Perl或Python)编写。将意识到，软件组件可以从其他组件或从其自身被调用，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。可配置为在计算设备上执行的软件组件可以在计算机可读介质(诸如光盘、数字视频光盘、闪存驱动、磁盘或任何其他有形介质)上提供，也可以作为数字下载文件提供(并且最初可以按照压缩或可安装格式存储，在执行之前需要进行安装、解压缩或解密)。这样的软件代码可以部分地或全部地被存储在执行计算设备的存储器设备上，以由计算设备执行。软件指令可以嵌入在诸如EPROM等固件中。还将意识到，硬件组件可以包括所连接的逻辑单元，诸如门和触发器，和/或可以包括可编程单元，诸如可编程门阵列或处理器。
计算机系统500可以使用定制的硬连线逻辑、一个或多个ASIC或FPGA、固件和/或程序逻辑来实现本文中描述的技术，该定制的硬连线逻辑、一个或多个ASIC或FPGA、固件和/或程序逻辑与计算机系统相结合使得计算机系统500成为或将计算机系统500编程为专用机器。根据一个实施例，本文中的技术由计算机系统500响应于(多个)处理器504执行主存储器506中包含的一个或多个指令的一个或多个序列执行。这样的指令可以从诸如存储设备510等另一存储器读取到主存储器506中。主存储器506中包含的指令序列的执行使得(多个)处理器504执行本文所述的处理步骤。在备选实施例中，可以使用硬连线电路系统代替软件指令或与软件指令结合使用。
如本文中使用的，术语“非暂态介质”和类似术语是指存储使得机器以特定方式操作的数据和/或指令的任何介质。这样的非暂态介质可以包括非易失性介质和/或易失性介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储设备510。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器506。非暂态介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动、磁带或任何其他磁性数据存储介质、CD-ROM、任何其他光学数据存储介质、带孔图案的任何物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、NVRAM、任何其他存储器芯片或盒式磁带、以及上述各项的网络版本。
非暂态介质不同于传输介质但可以与传输介质结合使用。传输介质参与非暂态介质之间的信息传输。例如，传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线502的电线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，诸如在无线电波和红外数据通信期间生成的声波或光波。
如本文中使用的，术语“或”可以按照包括性或排他性的意义而被解释。而且，对单数形式的资源、操作或结构的描述不应当理解为排除复数。除非另外明确说明或在所使用的上下文中以其他方式理解，否则条件性语言(诸如“可以(can)”、“可能(could)”、“可能(might)”或“可以(may)”等)通常旨在传达某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元素和/或步骤。
除非另有明确说明，否则本文档中使用的术语和短语及其变体应当解释为开放式的，而不是限制性的。作为前述各项的示例，术语“包括”应当理解为意思是“包括但不限于”等。术语“示例”用于提供所讨论的项目的示例性实例，而不是其详尽或限制性的清单。术语“一个(a)”应当理解为“至少一个”、“一个或多个”等。在某些情况中出现宽泛单词和短语(诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语)不应当理解为在这样的扩展短语可能不存在的情况中意图或要求使用更窄情况。

Claims (20)

1.一种接入点AP，包括：
至少一个无线电；
处理器；以及
存储器单元，被操作地连接到所述处理器，所述存储器单元包括指令，所述指令在被执行时使得所述处理器：
确定从所述至少一个无线电被设置为在其上操作的当前信道向备选信道的信道切换是否被需要；
响应于信道切换被需要的确定，确定所述至少一个无线电将被切换到的备选信道的类型；
响应于所述备选信道的类型是动态频率选择DFS信道的确定，将所述AP转换为包括隔离无线电链的多无线电操作模式；
使用所述至少一个无线电的所述隔离链扫描所述备选信道，以检测存在于所述备选信道上的雷达信号；以及
如果未检测到雷达信号，则将所述至少一个无线电转变到所述备选信道。
2.根据权利要求1所述的AP，其中在被执行时使得所述处理器确定所述无线电将被切换到的备选信道的类型的所述指令使得所述处理器确定所述备选信道包括DFS信道还是非DFS信道。
3.根据权利要求1所述的AP，其中在被执行时使得所述处理器确定从所述当前本地信道向所述备选信道的信道切换是否被需要的所述指令使得所述处理器确定所述当前本地信道的所述利用率是否正在恶化、以及所述备选信道的利用率是否低于所述当前本地信道。
4.根据权利要求3所述的AP，其中所述至少一个无线电包括在运行时可转换为两个5GHz无线电的8链5GHz无线电，每个5GHz无线电以4个链操作。
5.根据权利要求3所述的AP，其中所述至少一个无线电包括n个链，所述n个链在运行时可转换为所述n个链的两个或更多个子集。
6.根据权利要求5所述的AP，其中在被执行时使得所述处理器扫描所述备选信道的所述指令还使得所述处理器在与信道可用性检查CAC指定持续时间相称的时间段内扫描所述备选信道。
7.根据权利要求5所述的AP，其中所述存储器单元包括另外的指令，所述另外的指令在被执行时使得所述处理器将所述至少一个无线电作为所述n个链的所述两个或更多个子集操作，并且将所述n个链的所述两个或更多个子集中的至少一个子集中的链专用于作为所述隔离链操作。
8.根据权利要求5所述的AP，其中所述存储器单元包括另外的指令，所述另外的指令在被执行时使得所述处理器将所述无线电作为单个n链无线电操作，并且将所述单个n链无线电的链专用于作为所述隔离链操作。
9.根据权利要求1所述的AP，其中在被执行时使得所述处理器确定从所述当前本地信道向所述备选信道的信道切换是否被需要的所述指令使得所述处理器确定雷达信息号在所述当前本地信道上是否被检测到、以及所述备选信道是否包括DFS信道。
10.根据权利要求9所述的AP，其中所述存储器包括指令，所述指令在被执行时还使得所述处理器临时地转变到排名最高的非DFS备选信道，以允许所述至少一个无线电向所述隔离链操作模式的转变，并且允许对所述备选DFS信道的所述扫描。
11.根据权利要求1所述的AP，其中所述存储器包括指令，所述指令在被执行时还使得所述处理器周期性地扫描潜在备选信道，并且基于利用率来对所述潜在备选信道排名。
12.根据权利要求1所述的AP，其中所述当前信道包括指定本地信道，所述至少一个无线电被配置为在所述指定本地信道上提供客户端连接。
13.根据权利要求1所述的AP，其中所述存储器单元包括指令，所述指令在被执行时还使得所述处理器响应于所述备选信道的类型是非DFS信道的确定，向当前与所述AP相关联的客户端传输信道切换公告CSA信息元素IE。
14.根据权利要求13所述的AP，其中所述存储器单元包括指令，所述指令在被执行时还使得所述处理器将所述AP迁移到所述非DFS信道。
15.一种接入点AP，包括：
至少一个无线电；
处理器；以及
存储器单元，被操作地连接到所述处理器，所述存储器单元包括指令，所述指令在被执行时使得所述处理器：
在所述至少一个无线电被设置为在本地信道上操作的同时，周期性地扫描外部信道；
基于所述外部信道中的每个外部信道的利用率来创建所述外部信道的排名列表；
确定所述本地信道的利用率；
响应于所述本地信道的所述利用率使得所述至少一个无线电应当转变到备选信道或者所述本地信道是动态频率选择DFS信道的确定，选择所述至少无线电将迁移到的所述排名列表中的排名最高的外部信道；以及
如果所述排名最高的外部信道是非DFS信道，则转变到所述排名最高的外部信道，或者如果所述排名最高的外部信道是DFS信道，则转变到排名次最高的非DFS外部信道，以通过所述至少一个无线电来临时地维护与网络的当前客户端连接。
16.根据权利要求15所述的AP，其中在被执行时使得所述处理器转变到所述排名次最高的非DFS外部信道的所述指令包括在被执行时还使得所述处理器对作为DFS信道的所述排名最高的外部信道执行信道可用性检查CAC评估的指令，并且其中所述存储器单元包括指令，所述指令在被执行时还使得所述处理器响应于成功的CAC评估而转变到作为DFS信道的所述排名最高的外部信道。
17.根据权利要求16所述的AP，其中所述存储器单元包括指令，所述指令在被执行时还使得所述处理器利用所述至少一个无线电的隔离无线电链来执行所述CAC评估，所述至少一个无线电已经被转换为多无线电模式或者已经以所述多无线电模式操作。
18.根据权利要求15所述的AP，其中所述本地信道的所述利用率使得所述至少一个无线电应当转变到备选信道的所述确定响应于在被执行时还使得所述处理器确定所述本地信道的所述利用率是否包括不希望地高的本底噪声和不希望地高的信道干扰中的至少一项的指令而被做出。
19.根据权利要求15所述的AP，其中所述存储器单元包括指令，所述指令在被执行时还使得所述处理器响应于所述本地信道包括DFS信道的确定而在所述本地信道上检查雷达信号存在。
20.一种方法，包括：
确定从所述至少一个无线电被设置为在其上操作的当前信道向备选信道的信道切换是否被需要；
响应于信道切换被需要的确定，确定所述至少一个无线电将被切换到的备选信道的类型；
响应于所述备选信道的类型是动态频率选择DFS信道的确定，将所述AP转换为包括隔离无线电链的多无线电操作模式；
使用所述至少一个无线电的所述隔离链扫描所述备选信道，以检测存在于所述备选信道上的雷达信号；以及
如果未检测到雷达信号，则将所述至少一个无线电转变到所述备选信道。
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