CN1333556C - 一种无线局域网的交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线局域网交换装置，该装置位于无线局域网中，其特征在于，该装置包括：多波束信号智能天线，接收无线局域网的信号，输出波束信号给相应的无线接入点模块；或者接收来自无线局域网接入点模块的波束信号，输出信号给相应的无线局域网；无线局域网接入点模块，接收来自多波束智能天线的波束信号，输出数据包给数据包交换模块；或者接收来自数据包交换模块的数据包，发送波束信号给多波束信号智能天线；数据包交换模块，接收来自无线局域网接入点模块的数据包，并向有线网络发送；或者接收来自有线网络的数据包，并且将数据包发送给相应的无线局域网接入点模块。该装置解决了无线局域网覆盖范围小、抗干扰能力小的问题并且提高了无线局域网的容量。

Description

一种无线局域网的交换装置

技术领域

本发明涉及无线局域网的交换技术，特别涉及一种无线局域网的交换装置。

背景技术

无线局域网是一种遵循国际电气和电子工程师协会(IEEE)802.11协议、以电磁波作为传输媒介的局域网。IEEE802.1a和IEEE802.1b的工作频段分别为2.4G和5G，支持的最高物理接口速率为11Mbps和54Mbps，IEEE802.1a和IEEE802.1b采用相同的媒体接入控制协议(MAC)。

无线局域网主要由插入无线局域网卡的终端和接入点组成，终端和接入点在MAC的控制下，分享同一信道。多个终端可以和接入点组成中心点转发的基础设施(Infrastructure)模式，并通过接入点与有线网络互联。如图1所示，图1为一种Infrastructure模式的无线局域网组网图，其具体描述为：接入点(AP)通过无线连接与不同的终端相连，AP通过有线连接与有线网络连接。

无线局域网是针对室内、小范围应用环境而设计的，因此覆盖范围小，抗干扰能力弱。目前接入点和终端一般都采用全向天线，在规定的发射功率下，室内只能覆盖30米左右，室外覆盖100米左右。较小的覆盖范围和较弱的抗干扰性限制了无线局域网的进一步发展。

智能天线最初应用于雷达、声纳和军用通信领域，智能天线通过多个天线加权，在空间实现具有指向性的波束信号，并能够通过调整加权值动态调整天线阵波束信号，以适应信号环境的变化并且得到较好的无线传输效果，图2为智能天线的结构图，其具体描述为：多个无线天线发出的多个天线信号经过无线单元模块进入波束成型单元模块和信号处理单元模块，信号处理单元模块控制天线信号在波束成型单元进行加权，使波束成型单元模块根据不同的天线加权值输出具有指向性的不同天线阵波束信号，信号处理单元模块对输出的天线阵波束信号还进行检测。

目前的智能天线可以分为两大类：固定波束信号的智能天线和自适应智能天线。固定波束信号的智能天线使用天线阵形成多个固定波束信号，选择最大增强信号的波束信号进行接收和发射；而自适应智能天线则能根据噪声、干扰、多径和移动用户分布调整天线方向，能够在期望信号方向有较大增益的同时，在强干扰方向形成空间的波束信号零点，从而提高信号质量。自适应智能天线能达到较好的效果，但实现较为复杂，固定波束智能天线虽然不是最优，但实现相对简单。

智能天线的波束信号有多种实现方法，基本可以分成两大类：模拟波束信号形成或数字波束信号形成。模拟波束信号的形成是指在信号模拟到数字转换之前完成，天线各支路信号的加权求和采用幅度调整、相位调整以及合路来完成。数字波束信号的形成是指在信号经过模拟到数字的转换之后进行，天线各支路的加权求和通过数字信号处理方法来实现。

根据上述描述，可知智能天线比全向天线具有覆盖范围大，抗干扰能力强等特点，因此，无线局域网的接入点和终端可以采用智能天线收发信号。

由于智能天线的特性，采用了智能天线的接入点和终端可以提高无线局域网系统的覆盖能力，抑制干扰和降低对发射功放的要求。但是如果在终端加装智能天线，由于目前智能天线体积比较大，因此终端用户使用不便；在接入点上加装智能天线虽然增大了接入点的覆盖面积，对接入点的容量没有提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线局域网的交换装置，该装置解决了无线局域网覆盖范围小、抗干扰能力小的问题并且提高了无线局域网的容量。

为了达到上述目的，本发明的具体技术方案是这样实现的：

一种无线局域网交换装置，该装置用于将多个无线局域网中的用户终端与有线网络连接，该装置由多波束信号智能天线、多个无线局域网接入点模块和数据包交换模块组成：

多波束信号智能天线，接收多个无线局域网的信号，按不同的工作频点输出波束信号给对应的无线接入点模块；或者接收来自不同工作频点无线局域网接入点模块的波束信号，输出信号给相应的无线局域网；

每个无线局域网接入点模块，接收来自多波束信号智能天线的其对应不同工作频点的波束信号，输出数据包给数据包交换模块；或者接收来自数据包交换模块的数据包，发送其对应工作频点的波束信号给多波束信号智能天线；

数据包交换模块，接收来自不同工作频点无线局域网接入点模块的数据包，并向有线网络交换发送；或者接收来自有线网络的数据包，并且将数据包交换发送给对应的无线局域网接入点模块。

所述的无线局域网接入点模块设置有射频信号接口，该射频信号接口用于接收或发送同一工作频点的一个波束信号。

所述的无线局域网接入点模块设置有两个射频信号接口，该射频信号接口用于接收或发送同一工作频点的两个波束信号。

所述的数据包交换模块为有线以太网交换机。

所述的无线局域网接入点模块集成在一个模块中。

由上述方案可以看出，本发明提供的无线局域网交换装置由多波束信号的智能天线、多个无线接入点模块和数据包交换模块组成，由于智能天线的覆盖范围大和抗干扰能力强的特性，使该装置所在的无线局域网具有覆盖范围大和抗干扰能力强的特点；由于该装置采用了多个无线接入点模块分别接收不同频点的波束信号，每个无线接入点模块只接收一个频点的波束信号，不用修改无线接入的MAC层；由于该装置可以同时接收多个频点的波束信号，增大了设有该装置的无线局域网容量；由于该装置采用了交换模块，实现了多个无线接入点模块之间的通信以及外部网络间数据包的交换转发。因此，该装置解决了无线局域网覆盖范围小、抗干扰能力小的问题并且提高了无线局域网的容量。

附图说明

图1为一种Infrastructure模式的无线局域网组网图。

图2为智能天线的结构图。

图3为无线局域网交换装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供了一种无线局域网的交换装置，该装置以现有的多个无线局域网接入点以及具有多波束信号的智能天线为基础，将多个无线局域网接入点、多波束智能天线和数据包交换模块集成在一起，进行信号收发工作。

该装置可以替代现有技术中的Infrastructure模式下的接入点和接入点的收发全向天线。

图3为无线局域网交换装置的结构图，其具体描述为：该装置由多波束智能天线101、多个无线接入点模块102和数据包交换模块103组成。

当多个无线局域网络的终端发送信号给有线网络时，同一个无线局域网络所传输的信号都工作在同一个频点上，不同的无线局域网所传输的信号工作在不同的频点上，多波束智能天线101从多个无线局域网中接收信号，在多个无线局域网工作频点上形成多个波束信号，其中每个工作频点形成两个波束信号，如图3所示，频点1形成两个波束信号，频点2形成两个波束信号，频点3形成两个波束信号，频点4形成两个波束信号。每个无线局域网工作频点的两个波束信号根据工作频点的不同分别连接到相对应无线接入点模块102的射频信号输入端，同一工作频点的两个波束信号所具有的天线加权值不同，因此，同一工作频点的两个波束信号根据其加权值的不同所具有的传输特性不同，每个无线接入点模块102从接收到的两路波束信号中选择质量较好的波束信号作为输入信号进行处理形成数据包，将数据包发送到数据包交换模块103，由数据包交换模块103根据数据包中所含的数据包的目的地址，确定该数据包的转发出口并且发送数据包给有线网络。

上面所述的为一个工作频点上传输两个波束信号，本发明还可以在一个工作频点上传输一个波束信号，那么，无线接入点模块102直接将该波束信号作为输入信号处理。

当有线网络发送信号给无线局域网络的终端时，由数据包交换模块103接收来自有线网络的数据包，并且根据数据包中的地址将数据包发送到相应的无线接入点模块102，该数据包经过无线接入点模块102处理后形成一个工作频点的两个波束信号，该两个波束信号通过无线接入点模块102发送给多波束智能天线101，多波束智能天线101将这两个波束信号发送到无线局域网中。

上述的数据包经过无线接入点模块102处理后还可以形成一个工作频点的一个波束信号。

本装置中，多波束智能天线101采用的波束信号形成方法可以为模拟波束信号形成方法或数字波束信号形成方法，但是所形成的波束信号必须满足根据不同的局域网波束信号工作在不同的无线局域网频点上，并且每个工作频点最终形成两个波束信号或一个波束信号的两个条件，这两个条件是由多波束智能天线的信号处理单元模块来控制完成。

本装置中，当多个无线局域网络的终端发送信号给有线网络时，无线接入点模块102与普通无线接入点相同，具有两个射频信号端口，不参与波束信号的形成，只是对多波束智能天线101所发送的波束信号进行处理，处理的过程与普通无线接入点对信号处理过程相同；当有线网络发送信号给无线局域网络的终端时，与普通无线接入点对数据包的处理过程也相同，数据包经过无线接入点模块102处理后形成一个工作频点的两个波束信号或一个波束信号。

本装置中，交换模块103为普通的有线以太网交换机，完成多个无线接入点102之间的通信以及与外部网络间数据包的交换转发。

本发明提供的装置由于采用了智能天线技术，因此提高了无线局域网接入点的覆盖距离和抗干扰能力；本发明提供的装置中，由于采用的多波束智能天线同时工作在多个无线局域网工作频点上，因此本法发明提供装置的容量可以为普通无线局域网接入点的数倍，如可将无线局域网接入点的容量提高到原来无线局域网接入点的2-4倍；由于本发明提供装置中的各个模块采用成熟的技术，因此实现简单并且成本低廉。综上所述，本发明提供的装置具有很好的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1、一种无线局域网交换装置，该装置用于将多个无线局域网中的用户终端与有线网络连接，其特征在于，该装置由多波束信号智能天线、多个无线局域网接入点模块和数据包交换模块组成：

多波束信号智能天线，接收多个无线局域网的信号，按不同的工作频点输出波束信号给对应的无线接入点模块；或者接收来自不同工作频点无线局域网接入点模块的波束信号，输出信号给相应的无线局域网；

每个无线局域网接入点模块，接收来自多波束信号智能天线的其对应工作频点的波束信号，输出数据包给数据包交换模块；或者接收来自数据包交换模块的数据包，发送其对应工作频点的波束信号给多波束信号智能天线；

数据包交换模块，接收来自不同工作频点无线局域网接入点模块的数据包，并向有线网络交换发送；或者接收来自有线网络的数据包，并且将数据包交换发送给对应的无线局域网接入点模块。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的无线局域网接入点模块设置有射频信号接口，该射频信号接口用于接收或发送同一工作频点的一个波束信号。

3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的无线局域网接入点模块设置有两个射频信号接口，该射频信号接口用于接收或发送同一工作频点的两个波束信号。

4、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的数据包交换模块为有线以太网交换机。

5、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的无线局域网接入点模块集成在一个模块中。

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