CN1741486A - 无线网络设备和使用其的信道切换方法 - Google Patents

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Abstract

一种网络设备和使用其的信道切换方法，其中，网络设备包括：信标帧检查单元，用于确定要被发送到装置的信标帧是否已被发送；信道搜索单元，用于根据确定的结果搜索另一信道；和第一信道切换单元，用于将当前信道切换到根据搜索结果的另一信道。

Description

无线网络设备和使用其的信道切换方法
                         技术领域
与本发明一致的设备和方法涉及无线网络和通过所述设备的通信信道切换。更特别地，本发明涉及一种为了防止在无线网络之间的干扰的能够切换通信信道的无线网络装置，和使用所述装置的通信信道切换方法。
                         背景技术
对照普通的局域网(LAN)，无线LAN(WLAN)不需要物理接线。WLAN是指在位于相隔固定距离的站点之间和在可自由移动的站点之间发送和接收数据的网络。
通常，IEEE 802.11 WLAN的基本配置基于基本服务集(BSS)。BSS由独立的网络，即独立的基本服务集(IBSS)和架构网络，即架构BSS组成。
在架构网络中，通过接入点(AP)来发送信标帧。信标帧的范围定义了基本服务区域。
IBSS网络是不使用AP的IEEE 802.11网络。特别地，IBSS网络是在BSS内与其它站点直接通信的自组织网络(ad hoc network)。
对由IEEE 802.11标准提议的发送介质的访问通过使用分布式协调功能(DCF)和点协调功能(PCF)来实现。
图1示出根据PCF的在站点之间的数据的发送。通常，PCF和DCF一同被使用。DCF区域开始于PCF区域结束的站点，由此总体上组成单一的重复区域(无竞争周期(CFP)的重复区域)。
这里，D1、D2等指从点协调器发送的帧，U1、U2等指从已经接收轮询(poll)的站点发送的帧。当点协调器第一次发送信标时，观察PCF规则的CFP开始。
存在于AP中的点协调器询问每一站点是否具有将要发送的数据的轮询操作(polling operation)由每一站点以循环方法处理。
当点协调器进行轮询时，已经接收了轮询的站点将数据和确认(ACK)发送到点协调器。然后，点协调器将数据和ACK发送到所述站点，然后轮询。
已经接收了轮询的站点将另一ACK随同任何要被发送的数据一起发送到点协调器。如此，在CFP期间数据在站点之间被接收和发送。
图2示出根据DCF的补偿(backoff)。
PCF提供无竞争服务而DCF提供基于竞争的服务。DCF采用递归补偿窗口机制，由此来防止任何冲突。
在DCF中的任何介质的使用基于大约34μs的DCF接口帧间间隔(DIFS)来确定。
如图所示，基于DCF的竞争周期(CP)被分配到任何参与的站点，其中，预定大小的竞争窗口被设置在紧接于DIFS周期，以及要由补偿算法选择的具有相同可能的随机时槽的大小在IBSS内。
当由使用当前信道的站点A完成帧发送时，已经延迟了帧发送的站点B、C和D在DIFS之后加入到竞争中以获得信道。当在第一竞争窗口中已选择最短补偿时间的站点C的补偿计时器到达零时，帧发送开始。
在DIFS之后的第二竞争窗口中，站点B、D和E加入到竞争中。通过上述的相同的过程，站点D获得所述介质并开始帧发送。
在第三竞争窗口中，站点B和E加入到竞争中。通过上述的相同的过程，站点E保护介质并开始帧发送。
在第四竞争窗口中，仅站点B要发送数据。通过上述的相同的过程，站点B获得介质并开始发送帧发送。
由于数字产品的普及，发展超过100M比特/秒的高速WLAN的需求逐渐增加。增加下一代WLAN的速度的候选技术之一是多入多出(MIMO)技术。
当预定的信道被多个BBS或IBSS使用时，每个站点很难获得发送数据的机会。
由此，数据冲突的可能性增加，由此引起包丢失并减少有效的带宽。
特别地，如图3所述当两个BSS共享信道时，在每个BSS中包括的站点的数据发送的速率(10和20)和全部带宽减少。
因此，需要一种方法，当大量使用预定信道的无线网络存在时通过检测带宽减少和包丢失以及切换到更好的信道来获得数据发送所需的带宽和防止包损失。
公开号为2003-0059122的韩国未审查专利申请公开了对于WLAN的可用于动态频率选择的BSS和IBSS结构的合并。接着，在动态频率选择(DFS)之后，在IBSS网络中的所有者站点接收具有0的DFS计数值的信标，该站点可通过执行用于选择新信道的信道测量来选择频率以恢复BSS无线网络。然而，公开号为2003-0059122的韩国未审查专利申请没有公开当使用预定信道的大量无线网络存在时获得带宽和防止包丢失的方法。
                         发明内容
本发明提供一种无线网络设备和使用其的通信信道切换方法，由此避免在被大量无线网络使用的预定信道的冲突。
根据本发明的一方面，提供一种无线网络设备，包括：信标帧检查单元，用于确定要被发送到装置的信标帧是否已被发送；信道搜索单元，用于根据确定的结果搜索另一信道；和第一信道切换单元，用于根据搜索的结果将当前信道切换到另一信道。
根据本发明的另一方面，提供一种无线网络设备，包括：信道信息接收单元，用于从装置接收信道信息；第二存储器单元，用于在其中存储接收的信道信息；和第二信道切换单元，用于将当前信道切换到相应于存储的信道信息的信道。
根据本发明的一方面，提供一种无线网络设备的信道切换方法，该方法包括：确定要发送到装置的信标是否已被发送，根据确定结果搜索另一信道，和根据搜索结果将当前信道切换到找到的信道。
根据本发明的另一方面，提供一种无线网络设备的信道切换方法，该方法包括：从装置接收信道信息，存储接收的信道信息，和将当前信道切换到在存储的信道信息中指定的信道。
                         附图说明
通过结合附图进行的对其示例性实施例的详细的描述，本发明的上述和/或其它方面将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据普通PCF的在站点之间的数据发送；
图2示出根据普通PCF的补偿；
图3示出当大量无线网络通过有关的信道执行数据发送和接收时的每个无线网络的有关的信道的全部带宽和数据发送的速率；
图4示出根据本发明的应用的无线网络；
图5示出根据本发明的示例性实施例的无线网络设备；
图6示出根据本发明的示例性实施例的由接入点在数据发送和接收中使用的信道的切换；和
图7示出根据本发明的示例性实施例的由与接入点发送和接收数据的站点进行的信道的切换。
                       具体实施方式
参照以下示例性实施例和附图的详细描述，本发明的优点和特点以及实现其的方法会更容易理解。但是，本发明会以不同的方式实施并且不应该被解释为对在其中所述的实施例的限制。当然，提供这些实施例，从而该公开将是完全且彻底的，并且向本技术领域的其它技术人员充分地传达本发明的概念，本发明将仅由所附的权利要求定义。在整个说明书中相同的标号始终表示相同的部件。
以下，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
图4示出根据本发明的应用的无线网络。
无线网络一般可包括多个无线网络，例如图4中的第一和第二无线网络110和120，并且每个无线网络可包括多个相互通信的站点，例如在图4中的站点111、112、121和122。
对作为示例的由具有基于IEEE 802.11a的BSS的第一无线网络110和具有基于无IEEE 802.11a的BSS的第二无线网络120组成的多个无线网络的情况，描述本发明的示例性实施例。
参照作为示例的无线网是BSS的情况描述本发明，但是本发明不局限于此。本发明可被应用在工作在IBSS模式下的任何无线网络操作。
第一无线网络110可包括接入点111和通过预定的信道进行与接入点111的数据发送和接收的站点112。
基于IEEE 802.11a的第一无线网络110使用载波侦听多路访问(CSMA)技术来防止与其它无线网络的数据冲突。
IEEE 802.11a启用DFS机制由此减少与其它无线网络的干扰并获得较宽的带。
换句话说，在基于IEEE 802.11a的无线网络中，为了通过DFS机制保证发送和接收的数据的服务质量(QoS)，信道可被切换。
因为第二网络具有不基于IEEE 802.11a的BSS，所以第一无线网络110不能识别第二无线网络120。
当在第一无线网络110中的接入点111和站点112之间执行数据发送和接收时，如果第二无线网络120通过与如第一无线网络110相同的信道发送和接收数据，则会很难保证发送的数据的QoS。
图5示出根据本发明示例性实施例的无线网络设备。
如图所示，根据本发明的示例性实施例的无线设备包括接入点210和与接入点210执行数据发送和接收的站点220。
在该示例性实施例中，接入点210和站点220分别与图4中的第一网络的接入点111和站点112相对应。
接入点210包括信标帧检查单元211，用于确定要被发送到站点220的信标帧是否已被发送；信道搜索单元212，用于根据确定的结果搜索另一信道；第一存储器单元213，用于存储关于搜索的信道的信息；和第一信道切换单元，用于根据搜索的结果将当前信道切换到有关的信道。
为了参考，信标帧可包括关于帧的控制、帧的持续时间、目的地址(DA)、源地址(SA)、基本服务集标识(BSSID)、和序列控制的信息。
信标帧检查单元211可确定信标帧是否实际上已经经由当向站点220传播信标帧时引起的中断被发送。
如果确定信标帧没有被发送，则信标帧发送单元211数失败的发送尝试的次数的数量。
如果失败的数量超过参考数量，则信道搜索单元212会搜索要切换到的可用信道。
详细地，如在图4中所述，当在第二无线网络120中发送多媒体数据时，第一网络110的接入点111将没有机会经由相同的信道发送信标帧，由此引起信标发送失败。
此时，如果第二无线网络120连续地发送多媒体数据，则所述信标的发送在第一无线网络110的接入点111中会递归地失败。
如果信标帧的发送失败是递归的，因为很难保证要被通过有关信道发送和接收的数据的QoS，所以另一信道被搜索。
此时，信道搜索单元212可搜索满足任何预定条件的信道。
例如，信道搜索单元212会搜索距当前信道尽可能最长距离的信道或者不具有相邻信道的信道，但是本发明不局限于此。
这些信道搜索条件会根据网络环境而变化。
如果满足搜索条件的信道被找到，则信道搜索单元212在第一存储器单元213中存储包括信道频率、信道切换时间等与信道关联的信道信息。
此时，如果提前存储的信道信息在第一存储器单元213中存在，则该信息会用搜索到的信道的信道信息来更新。
第一信道切换单元214将更新的信道信息发送到在同一无线网络中存在的站点，由此允许通过在更新的信道信息中指定的信道进行数据发送和接收。
站点220包括信道信息接收单元221，用于从接入点210接收信道信息；第二存储器单元222，用于在其中存储接收的信道信息；和第二信道切换单元223，用于将当前信道切换到相应于接收的信道信息的信道，因此使得与接入点210进行数据发送和接收。
信道信息接收单元221可接收包括与由信道搜索单元212搜索的信道相关的信道频率和信道切换时间的信道信息。
此时，如果接收的信道信息与在第二存储器222中提前存储的信道信息不同，则信道信息接收单元221会基于接收的信道信息来更新存储的信道信息。
第二信道切换单元223将当前信道切换到在由信道信息接收单元221接收的信道信息中指定的信道，由此使得与接入点210进行数据发送和接收。
在该实施例中，第一存储器单元213和第二存储器单元222可包括多个高速缓冲存储器，只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电子可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、静态随机访问存储器(SRAM)和动态随机访问存储器(DRAM)形式的装置，但是本发明不局限于此。
根据本发明的示例性实施例的使用上文所述的无线网络设备的信道切换方法将在下文描述。
图6示出根据本发明的示例性实施例的在接入点在数据切换和接收中使用的切换信道的方法。
如图所示，信标帧检查单元211首先通过当前信道(S110)发送信标帧，并且确定信标帧的发送是否已成功(S120)。
信标帧发送的失败会通过当接入点210发送信标帧时产生的中断来确定。
如果确定信标帧的发送已经失败，则信标帧检查单元211将信标帧的发送失败的数量加1(S130)，并且将信标帧的发送失败的数量和失败的参考数量作比较(S140)。
如果确定了信标帧的发送失败的数量超过失败的参考数量的比较结果，则信道搜索单元212根据预定的搜索条件搜索另一信道(S150)。
此时，信道搜索单元212创建可用信道列表，并且在该列表中搜索满足预定搜索条件的信道。
例如，信道搜索单元212会搜索距当前信道最长距离的信道或者不具有相邻信道的信道，但是本发明不局限于此。
如果找到满足搜索条件的信道，则信道搜索单元212用新信道的信道信息来更新存储在第一存储器213中的信道信息(S160)。
另外，第一信道切换单元214将更新的信道信息发送到站点220(S170)，并且第一信道切换单元214将接入点210切换到在更新的信道信息中指定的信道(S180)。
其后，信标帧的发送失败的数量被重置(S190)，并且通过新信道来执行数据发送和接收。
图7示出执行与接入点210数据发送和接收的站点220的切换信道的方法。
如图所示，信道信息接收单元221从接入点210接收信道信息(S210)。
以规则的预定的时间间隔或者每当信道信息被更新时，会接收信道信息。
信道信息接收单元221将接收的信道信息与在第二存储器单元222中在先存储的信道信息作比较，并确定接收的信道信息是否已被更新(S220)。
如果确定了作为接收的信道信息已被更新的比较的结果，则信道信息接收单元221将在第二存储器单元222中存储的信道信息更新为接收的信道信息(S230)。
信道切换单元223确定在更新的信道信息中包括的信道频率和信道切换时间，并且将所述信道切换到新信道(S240)。
其后，站点220通过新信道来执行与接入点210的数据发送和接收。
依照根据本发明(如上文所述)的无线网络设备和信道切换方法，当前使用中的信道状态被确定，当作为确定的结果需要信道切换时，通过当前信道切换到另一信道来执行数据发送和接收，由此避免与其它无线网络的数据冲突并保证数据的QoS。
本领域的普通技术人员将会理解，在不脱离如下权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上进行各种代替、改变和变化。因此，可以理解，如上所述的示例性实施例仅是说明的目的而不被解释为对发明的限制。

Claims (17)

1、一种无线网络设备，包括：
信标帧检查单元，用于确定要被发送到装置的信标帧是否已被发送；
信道搜索单元，用于根据由信标帧检查单元确定的结果搜索另一信道；和
信道切换单元，用于将当前信道切换到作为通过信道搜索单元搜索的结果而被搜索到的另一信道。
2、如权利要求1所述的设备，还包括存储器单元，其中，信道搜索单元在存储器单元中存储与所述另一信道相关的信道信息。
3、如权利要求2所述的设备，其中，信标帧检查单元基于当发送信标帧时所产生的中断来确定发送是否已成功。
4、如权利要求3所述的设备，其中，如果信标帧的发送失败的数量超过失败的参考数量，则信道搜索单元根据预定的搜索条件搜索另一信道。
5、如权利要求3所述的设备，其中，信道搜索单元用与另一信道相关的信道信息来更新在存储器单元中存储的信道信息。
6、如权利要求2所述的设备，其中，信道搜索单元将与另一信道相关的信道信息发送到在无线网络设备所属的无线网络中存在的站点。
7、一种无线网络设备，包括：
信道信息接收单元，用于从装置接收信道信息；
存储器单元，用于在其中存储通过信道信息接收单元接收的信道信息；和
信道切换单元，用于将当前信道切换到在存储器中存储的信道信息指定的信道。
8、如权利要求7所述的设备，其中，如果信标帧的发送失败的数量超过失败的参考数量，则接收信道信息。
9、如权利要求8所述的设备，其中，在信道信息中指定的信道是装置的当前信道。
10、一种无线网络设备的信道切换方法，该方法包括：
确定要被发送到装置的信标帧是否已被发送；
根据确定的结果搜索另一信道；和
将无线网络设备的当前信道切换到作为搜索的结果的被搜索到的另一信道。
11、如权利要求10所述的方法，其中，基于当发送信标帧时产生的信标发送的中断来确定信标帧的发送。
12、如权利要求11所述的方法，其中，如果信标帧的发送失败的数量超过失败的参考数量，则根据预定的搜索条件搜索另一信道。
13、如权利要求12所述的方法，还包括存储与作为搜索的结果找到的另一信道的相关的信道信息。
14、如权利要求12所述的方法，还包括将与另一信道相关的信道信息发送到在无线网络设备所属的无线网络中存在的站点。
15、一种无线网络设备的信道切换方法，包括：
从装置接收信道信息；
存储接收的信道信息；和
将无线网络设备的当前信道切换到在信道信息中指定的信道。
16、如权利要求15所述的方法，其中，如果信标帧的发送失败的数量超过失败的参考数量，则接收信道信息。
17、如权利要求16所述的方法，其中，在信道信息中指定的信道是所述装置的当前信道。
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