CN1790970B - 使用单独的控制信道来缓和无线联网中的干扰问题 - Google Patents

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Abstract

所描述的是一种使用与用于传输内容的内容信道不同的控制信道在无线网络中的节点之间传输干扰相关控制数据和其它信息的系统和方法。控制信道可以是与内容信道相同的非许可频带内的不同信道、不同非许可频带内的信道、或许可频带内的信道，且因此不遭受非许可内容信道可能经历的相同的干扰相关问题。结果，用于调整内容信道的通信参数的管理信息仍可在节点之间传递，从而可发生缓和动作。例如，内容信道可被改为另一频率、可实现或改变压缩、和/或可改变数据传输速率。控制数据也可用于改变控制信道的通信参数。

Description

使用单独的控制信道来缓和无线联网中的干扰问题
相关申请的交叉引用
本发明涉及以下与本发明同时提交的共同待决的美国专利申请，这些申请转让给本发明的受让人，并通过整体引用结合于此：
“Extensible Framework for Mitigating Interference Problems in WirelessNetworking(用于缓和无线联网中的干扰问题的可扩展框架)”，美国专利申请第＿＿＿＿号；以及
“Protocol for Exchanging Control Data to Mitigate Interference Problems inWireless Networking(用于交换控制数据以缓和无线联网中的干扰问题的协议)”，美国专利申请第＿＿＿＿号。
技术领域
本发明一般涉及射频通信，尤其涉及控制诸如无线计算机网络等环境中的通信。
背景技术
无线局域网(WLAN)在家庭和企业中都迅速增长。这样的无线网络可用于各种类型的内容传输，包括web浏览、文件传输、视听流、发送和接收消息以及其它目的。当无线连通性传播时，对于任何给定的位置，来自无线网络频带中的其它频带和重叠频带的射频(RF)活动的可能性增加，导致对更大百分比的无线网络用户的干扰。
此外，由于无线网络在RF频谱的2.4GHz和5GHz的区域中的未许可频带中工作，因此许多其它RF设备也在这些频率上发送信息(或噪声)，导致对WLAN通信的干扰。家庭无线网络看见的干扰的各种来源和类型的示例可包括微波炉，它导致较慢的周期性干扰；无绳电话，它导致称为“慢速跳频(slow hopper)”类型的干扰；蓝牙头戴式耳机(导致快速跳频干扰)；数字扩频(DSS)无绳电话，它导致恒定的自定义波形干扰；以及无线监视摄像机，它导致恒定的标准波形干扰。另外，在同一信道上操作的其它附近的WLAN，诸如邻居的WLAN也能导致干扰。
如可以理解的，无线网络中的RF干扰导致可用数据速率和/或范围的效率降低，从而导致较差的用户体验。尽管精通技术的用户可能能够通过将联网设备重新配置成在另一信道上操作来缓和定期出现的干扰问题，然而许多干扰源间歇地进行发射，由此，即使通过改变到另一信道解决了一个问题，然而可能出现间歇地发生的另一问题，而该问题更难以检测和解决。
需要的是一种包括在存在RF干扰时提供相当好的无线体验的解决方案。该解决方案应当允许无线通信机制动态地自适应以对干扰进行调整，即使是在干扰阻止或严重地削弱交换内容的信道上的通信的情况下。
发明内容
简言之，本发明针对一种使用与用于传输内容(主数据)的内容信道分离的控制信道在无线网络中的两个或多个节点之间传输干扰相关控制数据和其它信息的系统和方法。该控制信道通常是至少对于要求相对较小带宽的控制数据而言，不遭受在非许可内容信道上经历的同一干扰相关问题的信道。结果，管理信息(例如，干扰相关数据)等仍能够在节点之间传递，使得内容通信可以用某一方式来动态地改变以缓和或避免由干扰引起的问题。例如，为避免或减少由内容信道上的干扰引起的通信问题，通过在控制信道上发送的管理信息，内容信道可被改变到另一频率，和/或压缩或数据传输速率可被改为对应于由于干扰而减少数量的带宽。即使在内容信道经历实质的干扰的情况下，通过单独的控制信道，缓和所需的干扰信息通常能够在无线节点之间共享。
用于选择不同控制信道的各种替换是可行的，包括选择控制信道作为与内容信道相同的非许可频带中的不同信道、选择控制信道作为不同频带中的信道(例如，5GHz频带中的信道代替2.4GHz频带中的信道，或相反)、和/或使用许可频带中的信道。将许可频带信道用作非许可主数据信道的控制信道确保了控制信息不会被其它RF源(在普通的环境下)干扰。注意，尽管许可频带传输可能是昂贵的，但是这一控制信息的通信要求相对较低的带宽，从而有助于降低成本。例如，许可频带上的相对较少量的控制数据可用于控制在非许可频带数据网络(诸如，802.11WLAN)上传输的大量内容数据。
当成本不可接受或许可频带不可用时，可改为使用非许可频带中的不同信道。注意，由于带宽要求较低，且不同的信道正用于控制数据，因此控制数据通常能够在非许可频带中交换，即使当非许可内容信道正经历干扰时也是如此。控制数据也可用于改变其自己的通信参数，包括改变到另一频率。
在一个示例实现中，本发明充分利用了一种框架，通过该框架，监视RF信号的机制可与其它机制协作以确定用于缓和由RF干扰引起的无线网络通信问题的解决方案。这些机制包括干扰处理模块，诸如RF传感器、RF签名分析系统和自纠正软件模块。在本示例实现中，用于结合这种干扰处理模块的框架包括在计算机系统上操作的服务，被称为健壮共存服务，它针对允许无线网络与会干扰网络通信的各种其它RF源共存。
健壮共存服务(RCS)包括一种灵活且可扩展的框架，包括本地处理子系统，它允许频谱传感器硬件被插入以输出对应于包括任何干扰相关信息的所传感的RF情况的数据。一个或多个软件分类器和应用程序也被插入到该框架中，以评估所传感的RF数据，来提供干扰相关信息，用于信息提供目的，并用于缓和任何干扰相关通信问题。
在一个实现中，协议提供了对等发现、对等信息交换以及用于传送该协议的传输机制。依照该协议，本地检测的干扰相关信息连同通用环境信息等一起被格式化成控制数据，控制数据然后在控制信道上从本地节点分发到无线网络中启用RCS(运行健壮共存服务)的远程对等节点，由此远程节点知道本地节点的当前RF环境。类似的控制数据交换在相反的方向上发生。结果，对等节点知道彼此的环境，然后当任何节点向接收器节点发送内容(主数据)时，传输可被自适应以避免干扰，或以某种方式缓和干扰的负面效应。例如，如果接入点知道它所关联的设备正在一个信道上经历干扰，则接入点和设备可同意切换到一不同的信道。注意，对于接入点，每一相关联的计算设备仅有该接入点作为其对等体，而接入点具有与每一相关联的接入点的对等关系。在对等网络中，设备可具有多个对等体。
为分发控制数据，每一健壮共存服务还包括信息分发子系统。该信息分发子系统包括传输模块，它将包括在计算机系统上本地传感的任何干扰信息的控制数据传递到网络上的另一远程节点，并接收在该节点上远程传感的类似信息。用于传递控制数据的传输模块可对应于预定信道，诸如许可频带中的信道，但是也可被协商作为用于控制数据通信的协议的一部分，并且可在必要时改变。
控制数据一般包含干扰相关信息，无论是关于干扰的信息的形式，诸如干扰信号类型、频率、占空比、干扰周期等，和/或干扰缓和解决方案。这允许接收节点将关于接收RF环境的信息(例如，其远程干扰相关信息)传递到发送节点，由此该节点可以用某种方式使传输自适应以基于控制数据改进较佳接收的机会。解决方案可以是改变内容信道，在这一情况下，需要通过管理数据向接收器通知该改变并由接收器同意该改变，但是也可以在发送节点处单独实现，诸如用于降低数据传输速率。可选择性地采用压缩和/或也可改变压缩，诸如在干扰有效地降低可用带宽量的时候。
当结合附图阅读以下详细描述时，可以明白其它优点，附图中：
附图说明
图1是概括地示出其中可结合本发明的计算环境的框图；
图2是依照本发明的各方面概括地示出包括运行健壮共存服务的实例的组件的示例无线网络的框图；
图3是依照本发明的各方面概括地示出连接到健壮共存服务的本地处理系统组件的组件的框图；
图4是依照本发明的各方面概括地示出连接到健壮共存服务的信息分发系统组件的组件的框图；
图5是依照本发明的各方面概括地示出健壮共存服务中彼此传递RF相关信息集的两个实例的框图；
图6是依照本发明的各方面概括地示出健壮共存服务的两个分开的实例的框图，其中，仅一个服务具有一组传感的RF相关信息，并将其传递到另一服务；
图7-10包括依照本发明的各方面的各种健壮共存服务操作的一个示例排序的表示；
图11是依照本发明的各方面示出用于在无线网络中传递包括控制数据和内容的信息的不同控制和数据平面的表示；以及
图12是依照本发明的各方面示出无线节点中被配置成在主数据信道上传递内容并在控制信道上传递数据的组件的框图。
具体实施方式
示例性操作环境
图1示出了其中可实现本发明的一个合适的计算系统环境100的示例。计算系统环境100仅为合适的计算环境的一个示例，并非对本发明的使用范围或功能提出任何局限。也不应将计算环境100解释为对示例性操作环境100中示出的任一组件或其组合具有任何依赖或需求。
本发明可以使用众多其它通用或专用计算系统环境或配置来操作。适合使用本发明的众所周知的计算系统、环境和/或配置包括但不限于：个人计算机、服务器计算机、手持式或膝上设备、图形输入板设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程使用者电子设备、网络PC、小型机、大型机、包括任一上述系统或设备的分布式计算环境等等。
本发明可以在诸如由计算机执行的程序模块等计算机可执行指令的一般上下文环境中描述。一般而言，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等等，它们执行特定的任务或实现特定的抽象数据类型。本发明也可以在分布式计算环境中实践，其中，任务由通过通信网络连接的远程处理设备来执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和/或远程计算机存储介质中。
参考图1，用于实现本发明的示例系统包括以计算机110形式的通用计算设备。计算机110的组件可包括，但不限于，处理单元120、系统存储器130以及将包括系统存储器的各类系统组件耦合至处理单元120的系统总线121。系统总线121可以是若干种总线结构类型的任一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用各类总线体系结构中的任一种局部总线。作为示例而非局限，这类体系结构包括工业标准体系结构(ISA)总线、微通道体系结构(MCA)总线、增强ISA(EISA)总线、视频电子技术标准协会(VESA)局部总线以及外围部件互连(PCI)总线，也称为Mezzanine总线。
计算机110通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由计算机110访问的任一可用介质，包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。作为示例而非局限，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于储存诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任一方法或技术实现的易失性和非易失性，可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备、或可以用来储存所期望的信息并可由计算机110访问的任一其它介质。通信介质通常具体化为诸如载波或其它传输机制的已调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并包括任一信息传送介质。术语“已调制数据信号”指以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例而非局限，通信介质包括有线介质，如有线网络或直接连线连接，以及无线介质，如声学、RF、红外和其它无线介质。上述任一的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。
系统存储器130包括以易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，如只读存储器(ROM)131和随机存取存储器(RAM)132。基本输入/输出系统133(BIOS)包括如在启动时帮助在计算机110内的元件之间传输信息的基本例程，通常储存在ROM 131中。RAM 132通常包含处理单元120立即可访问和/或者当前正在操作的数据和/或程序模块。作为示例而非局限，图1示出了操作系统134、应用程序135、其它程序模块136和程序数据137。
计算机110也可包括其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。仅作示例，图1示出了对不可移动、非易失性磁介质进行读写的硬盘驱动器141、对可移动、非易失性磁盘152进行读写的磁盘驱动器151以及对可移动、非易失性光盘156，如CD ROM或其它光介质进行读写的光盘驱动器155。可以在示例性操作环境中使用的其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于，磁带盒、闪存卡、数字多功能盘、数字录像带、固态RAM、固态ROM等等。硬盘驱动器141通常通过不可移动存储器接口，如接口140连接到系统总线121，磁盘驱动器151和光盘驱动器155通常通过可移动存储器接口，如接口150连接到系统总线121。
上文讨论并在图1示出的驱动器及其相关联的计算机存储介质为计算机110提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据的存储。例如，在图1中，示出硬盘驱动器141储存操作系统144、应用程序145、其它程序模块146和程序数据147。注意，这些组件可以与操作系统134、应用程序135、其它程序模块136和程序数据137相同，也可以与它们不同。这里对操作系统144、应用程序145、其它程序模块146和程序数据147给予不同的标号来说明至少它们是不同的副本。用户可以通过输入设备，如图形输入板或电子数字化仪164、麦克风163、键盘162和定位设备161(通常指鼠标、跟踪球或触摸板)向计算机110输入命令和信息。图1中未示出的其它输入设备可包括操纵杆、游戏垫、圆盘式卫星天线、扫描仪等等。这些和其它输入设备通常通过耦合至系统总线的用户输入接口160连接至处理单元120，但是也可以通过其它接口和总线结构连接，如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)。监视器191或其它类型的显示设备也通过接口，如视频接口190连接至系统总线121。监视器191也可与触摸屏面板等集成。注意，监视器和/或触摸屏面板可以物理地耦合到其中包含计算设备110的外壳，如在图形输入板类型的个人计算机中。另外，诸如计算设备110等计算机也可包括其它外围输出设备，如扬声器195和打印机196，它们通过输出外围接口194或其类似物连接。
计算机110可以使用到一个或多个远程计算机，如远程计算机180的逻辑连接在网络化环境中操作。远程计算机180可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它普通网络节点，并通常包括许多或所有相对于计算机110所描述的元件，尽管在图1中仅示出了存储器存储设备181。图1描述的逻辑连接包括局域网(LAN)171和广域网(WAN)173，但也可以包括其他网络。这类网络环境常见于办公室、企业范围计算机网络、内联网以及因特网。
当在LAN网络环境中使用时，计算机110通过网络接口或适配器170连接至LAN 171。当在WAN网络环境中使用时，计算机110通常包括调制解调器172或用于通过WAN 173，如因特网建立通信的其它装置。调制解调器172可以是内置或外置的，它通过用户输入接口160或其他合适的机制连接至系统总线121。在网络化环境中，相对于计算机110所描述的程序模块或其部分可储存在远程存储器存储设备中。作为示例而非局限，图1示出远程应用程序185驻留在存储器设备181上。可以理解，示出的网络连接是示例性的，也可以使用在计算机之间建立通信链路的其它手段。
健壮共存服务
本发明一般针对使用单独的控制信道以将干扰相关数据传递到无线网络中的另一个或多个其它节点。可以理解，实现本发明的众多方法都是可行的，并且此处仅描述某些替换。例如，本发明在下文主要参考一种用于无线网络通信的示例框架来描述，在该框架中插入了RF相关传感器、分类器和应用程序，以动态地检测频谱并处理检测到的数据来缓和干扰在网络通信上的效应。然而，如可以容易地理解的，不需要这一框架来使用本发明，而是相反，本发明适用于除无线网络通信之外的遭受干扰的其它类型的通信。此外，所描述的示例框架可以运行在计算机系统上，但是可选地，可以由硬件制造商采用以集成到接入点设备、无线网桥等中。此外，如可以理解的，描述了一种示例协议，但是没有任何特定的协议对于传递干扰相关信息是必需的。由此，本发明不限于此处所使用的任何特定的示例，而是相反，可以用一般再计算中提供好处和优点的各种方法来使用。
转向附图的图2，示出了包含无线设备的示例无线网络200，无线设备诸如可以在家庭联网环境中找到的设备，但是当然也可以在其它环境中使用，并且也可连接到一个或多个有线网络设备。在图2的示例网络200中，诸如电缆调制解调器或DSL调制解调器等宽带调制解调器202在网络200内接收和发送因特网数据。通常由有线连接(直接或间接地)连接到宽带调制解调器202的无线接入点(无线路由器)204将其它无线设备耦合到宽带路由器202并将其它无线设备彼此耦合。
图2中所示的其它无线设备包括媒体计算机系统206、膝上型计算机208、诸如不同的膝上型或台式计算机等某一其它的无线设备210、以及将视听信号耦合到电视监视器214的媒体中心扩充器212(类似于机顶盒)。注意，替换的媒体中心扩充器可被直接结合到电视监视器中。图2也示出了一个或多个可能的RF干扰源216的表示，干扰源本质上可以是生成可导致对无线网络通信的干扰的RF传输的任何东西，不论是故意在同一频率范围内操作的，诸如无绳电话，还是由于作为操作的副作用而产生的噪声，诸如微波炉。
作为示例，考虑媒体中心206通过接入点204将视听内容流传送到媒体中心扩充器212。在流传送视听数据时，诸如无绳电话等各种非联网RF源216可干扰该视听流。如可以容易地理解的，流可能被中断，或者带宽被约束到使得媒体中心扩充器212耗尽任何缓冲的数据的程度，由此，用户体验是凝固的、不稳定的或其它不正确的图像和/或声音。诸如对电话使用模式典型的情况，对干扰设备的偶然使用一般是不可预测的，且甚至可以对用户是更令人失望的。
依照本发明的各方面，图2所示的某些无线设备包括健壮共存服务(RCS)的实例，在图2中被示为RCS实例2201-2203。如下所述，该健壮共存服务提供了一种机制和框架，通过该机制和框架，可在网络中的对等设备(节点)之间交换干扰相关信息，由此可将无线网络上的RF干扰的负面效应动态地缓和到一个程度，或甚至可能消除，由此提供了改进的用户联网体验。
图3示出了健壮共存服务的一个组件子系统，被称为本地处理系统321，以及该本地处理子系统的内部模块和它所连接的各种其它模块和资源。一般而言，如下所述，RCS本地处理系统321互连和协调插入到运行在诸如计算机系统或接入点等网络节点上的健壮共存服务的各种外部模块的操作，以开发可用于以缓和由干扰引起的问题的方式动态地控制无线联网组件的缓和数据。为此，RCS本地处理系统321互连处理由本地频谱硬件(例如，独立的硬件和/或集成到WLAN芯片组中的硬件)检测到的频谱数据的外部模块，并使所处理的信息可用于缓和的目的。健壮共存服务的另一部分被称为RCS信息分发系统421并参考图4描述，它协调对运行各自的健壮共存服务实例的其它远程设备的控制信息传递，以及处理在那些远程设备上传感、处理和接收的控制信息。换言之，RCS信息分发系统421提供本地获取的控制数据以供任何其它远程健壮共存服务用于其对应的远程节点上的干扰缓和目的，并获取远程传感控制数据以供本地节点用于干扰相关缓和。
如图3所示，一般而言，RF传感频谱硬件向本地处理系统321提供传感的原始RF数据。更具体地，频谱传感硬件包括一个或多个独立的频谱芯片(门)3321-332n，和/或嵌入在WLAN网络接口卡(NIC)336中并耦合到适当的天线或其类似物的RF频谱门334(或类似的内建电路)。如图3所示，频谱硬件通过各自的对应驱动器3331-333n和/或335，诸如通过内核模式NDIS(网络驱动器接口规范)接口层338或直接作为频谱设备内核模式驱动器(提供了到用户模式RCS本地处理系统321的接口)将数据传递到本地处理系统321。注意，该健壮共存服务也可在内核中实现，并也支持内核模式分类器和内核模式使用者。为完整起见，图3也示出了用于有线网络连接的LAN小型端口(MP)驱动器339。注意，同样为了完整起见，图3示出了多个传感器，例如独立传感器3321-332n及其各自的驱动器3331-333n，以及RF频谱门334和对应的WLAN小型端口驱动器335，该驱动器包括用于处理RF数据的集成RF频谱数据提供者；然而，可以容易地理解，不需要一个以上RF频谱传感器来缓和干扰问题。实际上，如可以理解的，如果远程传感的RF控制数据可用于允许缓和，则给定系统上不需要本地传感器。
RCS本地处理系统321提供了对内部模块的接口，通过该接口，包括分类器3401-340j和应用程序3421-342k的外部模块可向健壮共存服务321注册。注意，小型端口驱动器3331-333n可以类似地通过用户模式软件模块来插入，并且不必要通过NDIS层338。作为注册的一部分，各种注册模块标识了一个或多个各种类型的数据，其每一个都支持包括分类器模块理解的预定义的一般格式的数据，和/或专有格式的数据(当被路由到对应的分类器时作为二进制大对象来处理)。使用专有格式的能力允许在该框架中使用定制的RF传感器和分类器。数据类型可以是预定义的一般数据和专有数据类型的组合。获取映射(例如，在RCS引擎350中)，以将提供者、分类器、使用者和驱动器相关，来标识如何处理一组当前的信息。标识器可用于将自定义数据路由到正确的分类器，如同关于原始数据的至少一部分是否是预定义格式的评估可以做的，在这一情况下，任何分类器可以使用该原始数据的至少一部分。或者，分类器可接收并丢弃它们不理解的数据。
在RCS本地处理系统321内，RCS引擎350提供其内部模块352-358之间的连通性，该连通性一般适当地路由了数据，如下文所描述的。一般而言，RCS引擎350协调服务中各种模块的活动，并且也将分类器数据储存在例如存储360中以供将来使用。例如，存储360可以保存加了时间标记的干扰分类器信息事件，它可用于历史分析。
通过上述分层的机制，系统321的数据提供者模块352获取由频谱传感硬件3321-332n和/或334传感的原始数据，以及任何原始RF数据和其它较低MAC(媒体访问控制)和PHY(物理)层设备数据。从那里，数据提供者模块352将原始数据传输到RCS引擎350，以转发到适当的一个或多个分类器(例如，基于它们所注册的一个或多个相应的数据类型)来处理成已分类数据。在一个实现中，数据提供者模块352和驱动器可使用标识符(例如，OID或API)以来传递供对应的一个或多个分类器使用的原始RF数据。如可以容易地理解的，对驱动器模型的使用提供了可扩展型，因为可通过对应的驱动器连接各种频谱传感器，包括新开发的频谱传感器。
注意，本地处理系统321可保持空闲直到需要，即，直到传感了某一RF干扰。为在正确的时刻唤醒本次处理系统321，可使用触发机制362，它包括监视NDIS层338并提供干扰指示的一个或多个组件。此外，注意，触发机制362在获得了某一阈值级别的干扰之前可能不唤醒本地处理系统321来启动干扰处理。
为将RF数据路由到适当的分类器，RCS引擎350将原始数据转发到本地处理系统321的数据分类器模块354。一般而言，分类器模块354与注册的一个或多个分类器3401-340j通信，以向其提供原始频谱数据并返回被称为已分类数据的已处理数据以供将来处理。注意，这也提供了可扩展性，因为新的和/或改进的分类器可在它们变得可用时被简单地插入。
进而，包括一个或多个可插入模块的外部分类器3401-340j本质上查看原始RF数据以确定RF环境中发生了什么。为此，分类器3401-340j处理原始RF数据以执行签名分析等，它可能将RF与其它网络话务度量组合，以标识数据的相关特征以及可能的干扰源(例如，无绳电话、微波炉、蓝牙设备等等)，并提供这一已分类数据用于将来的动作。
本地处理系统321的使用者模块356取已分类数据，并且(通过RCS引擎350)可将其储存在存储360中和/或将已分类数据路由到已注册的应用程序3421-342k，诸如用于阐明检测到的干扰以及用于更高级的处理，来确定如何自适应该程序以避免干扰。为此，一个或多个应用程序向本地处理系统321注册以使用已分类数据来采取某一行动，诸如提供关于干扰的可查看通知或其它通知(例如，诊断应用程序可向用户提示RF问题，诸如“无绳电话正在使用中)，和/或确定将干扰相关通信问题缓和到某一程度的方式。例如，已分类数据可由诸如音频/视频流应用程序等应用程序用于减小正在传输的图像的大小，由此传输更少量的A/V流数据。为此，应用程序可使用已分类数据作为对应用程序的提示，以进行其自己的测试来决定调整其行为时的适当做法。
注意，诸如诊断应用程序等一个应用程序可处理通知，而另一程序可基于已分类数据和任何测试结果来设计其自己的缓和解决方案。再一次，由于用于应用程序的插入模型，该框架的可扩展性特征是显而易见的。
进而，由健壮共存服务确定的干扰缓和相关信息可被传递(例如，通过RCS引擎350)到反馈模块358，从该反馈模块，该信息被传递到WLAN小型端口驱动器335(或WLAN NIC 336)用于执行提供干扰缓和解决方案的动态较高MAC和其它自适应。作为示例，WLAN小型端口驱动器335(或WLAN NIC 336)可从已分类数据和内部WLAN数据中确定干扰相关问题可通过将频率改变到另一信道、改变发送数据的速率、改变发送数据的定时(诸如避免以可预测模式开始和停止的干扰)以及以其它方式来缓和，这些其它方式包括信道、速率和/或定时解决方案的组合、切换到另一频带、停留在同一信道上同时采用传输躲避、采用分段来减小分组大小(较小的分组与较大的分组相比具有较低的冲突机会，并且在冲突的情况下，由于重发的较小尺寸，重发的成本也较低)等等。
转向图4，如上所述，健壮共存服务的另一子系统包括信息分发服务421，它将在本地计算机系统上传感的干扰信息传递到网络上的其它远程设备，并接收远程传感的类似信息以供本地缓和干扰使用。如图4所示，信息分发服务421包括对等进程470和传输模块472。
对等进程管理对等表480，并执行包括对等发现482、对等反馈484的任务，并且还管理通过合适的通信协议486的对等通信。一般而言，对等发现482可使用即插即用(uPnP)技术来发现参与健壮共存服务的无线节点，诸如处理当前的视听流。
对等反馈484用于使用协定的协议来传递每一节点的RF环境和其它特征，并在适当的时间，诸如在干扰检测时和/或以选择的间隔进行更新。通信协议486定义了要在节点之间分发的每一节点的RF环境和其它特征的方法、格式和类型。一种合适的协议在名为“Protocol for Exchaning Control Data to Mitigate InterferenceProblems in Wireless Networking(用于交换控制数据以缓和无线网络中的干扰问题的协议)”的相关美国专利申请中描述。
传输模块472分发对应的协议分组。传输分组的一种方法是通过有线或无线LAN使用IP 490和TCP/IP 492层。另一种方法是通过WLAN或使用同一或另一无线频带的另一无线技术使用链路层。如此处所描述的，使用单独的信道来交换控制信息的一个好处是用于常规数据通信的信道可能无法在干扰时交换这一控制信息，由此控制数据也不可用于缓和。
如图5所示，在具有多个无线节点的分布式无线网络中，每一节点可具有一个或多个频谱芯片532A和532B，以及各自的相关联健壮共存服务520A和520B的实例。由此，每一节点可使用其各自的信息分发系统421A、421B来聚集分类器信息，将其它节点作为远程对等体来对待。
另一方面是本地对等体，它允许启用RCS的无线节点的共同处理，该处理基于运行在同一无线节点上的另一类似健壮共存服务。这在图5中替换地示出，如果不是被认为单独的节点，则服务被认为是连接且运行在同一节点上的对等体。例如，在具有一个以上频谱芯片的环境中，其中每芯片的类似健壮共存服务运行在同一节点上，健壮共存服务520A和520B可通过其各自的信息分发子系统421A和422B通信，其中它们对彼此都是对等体，但是却是本地对等体，而非远程对等体。
此外，组合同一节点上的类似健壮共存服务提供了获取一组完全功能组件的选项，即使例如每一健壮共存服务不具有一组可单独使得它完全能有功能的完全的组件。由此，图6示出了与类似健壮共存服务620A以及连接到其上的MAC接口的应用程序632补充了连接到健壮共存服务620B的分类器640B、驱动程序633B和RF频谱分析器632B，以提供完整的功能。
转向健壮共存服务320的基本操作的解释，图7表示随时间推移的一个示例(不按任何比例)，它示出了健壮共存服务320的各种内部模块的初始化。如可以理解的，顺序不是重要的，除非需要来自一个模块的初始化的信息启动和/或完全初始化另一模块。由此，图7示出健壮共存服务320启动RCS引擎350，并初始化各种其它模块，例如RF数据提供者模块352、数据分类器模块354、数据使用者模块356和WLAN反馈模块358。同样，对等进程470和传输模块472也被初始化。
图8示出了在内部初始化之后通过其各自的驱动器向RF频谱传感器(RF数据提供者332)的枚举和注册。健壮共存服务320可选择并设置RF数据提供者332的操作参数，(例如，要检测的带宽、信道检测序列、检测间隔等等)。
图8也示出了健壮共存服务320注册每一请求的分类器(例如，340)，并向其提供枚举的RF频谱传感器/数据提供者的列表。作为响应，数据分类器模块接收对列表上一个或多个RF数据提供者的特定注册请求。应用程序对远程对等体800的注册和连接也在图8中示出。
图9示出了当从RF传感器332接收到数据时的操作。如上所述，数据被提供给适当注册的分类器(例如，340)，返回已分类的数据并然后将该数据转发到适当注册的应用程序342。对应的控制数据可被传递到任何远程对等体，诸如远程对等体800，并且基于已分类数据用本地控制数据来更新本地对等表。缓和信息(例如，如由健壮共存服务321基于已分类数据或已分类数据本身计算的)然后被发送到反馈模块，用于调整联网参数，来如上所述地缓和干扰问题。
图10示出了当从远程对等体800接收到已分类数据时的操作。如图10所示，这一远程获取的已分类数据被传递到适当的应用程序342或WLAN小型端口驱动器335(或WLAN NIC 336)，它使用改已处理数据来动态地调整联网参数，以缓和干扰问题。也更新对等表。
对控制数据使用单独的控制信道
本发明一般针对一种用于通过使用与用于传输内容(主数据)的内容信道分离的控制信道，在无线网络中的两个或多个节点之间传输干扰相关控制数据和其它信息的系统和方法。尽管本发明对诸如通常指在2.4GHz或5GHz频带中操作的WLAN等WLAN提供了多种益处，然而本发明也适用于其中干扰是问题的其它类型的通信环境。例如，诸如包含用于短程无线电通信的民用频带信道等任何非许可频带同样可从对动态改变的信道等使用控制信道来避免干扰中获益。由此，本发明可被扩展到当前使用非许可频带的任何无限传输系统。
一般而言，选择控制信道，使其不遭受在非许可内容信道上检测到的同一干扰相关问题。否则，控制数据可能无法被成功地传递，且不会采取任何缓和动作。保证控制信道不经历干扰(在普通环境中)的一种方法是选择许可频带中的信道。这一选择可提前完成，且如有需要，信道是固定的，尽管许可频带内的不同信道能够可用，且因此可使用从许可频带中的其它信道中选择控制信道的动态机制。
如可以容易地理解的，传递相对少量的控制数据相对于内容信道通常需要的带宽量而言使用极少的带宽。由此，控制数据可以在也用于其它目的的一个或多个信道中的一个控制信道上传递。例如，当代和未来的计算设备实现智能个人对象技术(SPOT)无线电，在许可频带中操作，并且由此本发明可通过使用已经存在的SPOT无线电及其已经许可的频率来传递控制数据，以极少的花费在这类设备中实现。然而，任何多个频率(例如，双重无线电)设备可实现本发明。
当许可频带解决方案不可接受时，用于选择不同的非许可控制信道的各种替换是可行的，包括选择控制信道作为与内容信道相同的非许可频带中的不同信道，或选择控制信道作为不同频带中的信道(例如，5GHz频带中的信道代替用于内容通信的2.4GHz频带中的信道，或相反)。再一次，由于带宽要求较低，且对控制数据使用不同的信道，因此控制数据通常能够在非许可频带中交换，即使非许可内容信道正在经历干扰也是如此。对于许可频带替换，在非许可频带中，控制数据也可用于交换其自己的通信参数，包括将控制信道改变到另一频率。
图11是示出本发明的一个方面的表示，使用了用于内容通信的数据平面1102和用于控制数据通信的控制平面1104的概念，以及图2中所示的某些组件。如图11所示，干扰源216在数据平面1104上操作，然而，控制数据在控制平面1104上发送，因此不经历干扰。尽管未在图11中示出，如果控制数据用于将媒体PC 206、接入点204和媒体中心扩充器212之间的数据通信移至另一数据平面(频率)，则避免了前一数据平面1104上的干扰源216。
图12是示出无线通信环境中两个通信节点的框图，包括MAC层1204和1205上的较高层1200和1201(例如，图3和4中所示的组件)。如上所述，可在每一节点处传感各自的RF信息集1208和1209，并用于也如上文所述的那样通过被插入到框架中的分类器和应用程序来开发控制数据。
对于控制信息，图12示出了具有对应驱动器的不同无线电如何单独地传递控制数据和内容数据。由此，在第一节点中，驱动器1212用无线电1(标签为1214)工作，以将内容数据发送到第二其它节点上的对应的无线电1(标签为1224)，该无线电1通过其对应的驱动器1222接收数据，对于发送和接收反之亦然。
依照本发明，在第二节点上，驱动器1216用无线电2(标签为1218)工作，以将内容数据发送到第二节点上的对应无线电2(标签为1228)，该第二无线电通过其对应的驱动器1226接收数据。其它方向上的控制通信使用相同的组件。
结果，无论内容信道上的干扰如何，包括管理信息(例如，干扰相关数据)等的控制数据仍可在控制信道上在两个节点之间传递。通过使用控制数据，诸如用于动态地以某种方式改变内容传输以缓和或避免由干扰引起的问题，可得到较好的用户体验。例如，可处理在控制信道上发送的管理信息以将内容信道改变到另一频率。可使用压缩或改变压缩的类型以用更少的带宽传递更多的数据，诸如在可用带宽由于干扰而缩减的时候，注意，如果已经使用的解压算法无需改变，则无需通知接收器，诸如在压缩算法在干扰期间提供了降级的音频和/或视频信息的情况下。类似地，例如可依赖于接收端的缓冲区减慢发送数据的速率或在干扰期间暂停发送，以保持足够的信息来缓慢地耗尽，直到可提高数据速率以重新填满缓冲区。注意，这一缓和解决方案在处理常规的干扰尖峰的时候可能是有价值的，可在这一尖峰期间实现其它有用的工作而非发送可能丢失的数据。
控制数据一般包含干扰相关信息，无论形式是诸如干扰类型、频率、占空度、干扰周期等关于干扰的信息，和/或干扰缓和解决方案。这允许接收节点将关于接收RF环境的信息(例如，其远程干扰相关信息)传递到发送节点，由此节点可以用某种方式来自适应传输，以基于控制数据提高较佳接收的机会。解决方案可以是改变内容信道，在这一情况下，需要通过管理数据向接收器通知改变，并且接收器同意该改变，但是可能仅在发送节点处实现，诸如用于降低数据传输速率。
尽管控制信道是用无线示例来描述的，但是在给定环境中具有其它类型的控制信道也是可行的。例如，由于控制信道是低带宽的，因此在家庭环境中，使用家庭或类似环境中的电力输出口或听筒塞孔以在设备之间交换控制数据是可行的，以此方式设备是有线的。当存在视线时，红外是另一种无线选项，如同当仅需要低功率用于通信时的FM。
最后，可传递除干扰相关/缓和信息之外的其它信息。例如，可交换安全相关数据(即使控制信道可能是不安全的)。考虑接入点和相关联的设备储存多个加密密钥，则可在任何时刻使用控制信道向设备通知密钥正在使用中。同样，可随机地启动到数据信道和/或控制信道的频率改变，而非响应于干扰来启动，如同能够对压缩算法做出的改变一样。在数据信道上监听的任何非邀请方也将必须监听控制信道，以跟上频率改变、加密密钥改变等，这向窃听增加了另一难度级别。
总结
如可以从上述详细描述中见到的，提供了一种使用与主内容信道分离的控制信道在无线网络中的节点之间传输干扰相关控制数据和其它信息的系统和方法。以在许可频带中的控制信道一般不会遭受非许可内容信道所遭受的相同的干扰。基于控制数据，无线通信机制可动态地自适应以缓和由主内容信道上的干扰引起的通信问题，从而得到改进的无线体验。
尽管本发明允许各种修改和替换构造，然而在附图中示出并在上文详细描述了其某些所示的实施例。但是，应当理解，没有任何意图将本发明限于所揭示的具体形式，而是相反，本发明旨在覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、替换构造和等效技术方案。

Claims (21)

1.在无线网络中，一种方法，包括：
在处于非许可频带中的主数据信道上发送内容数据；
在与所述主数据信道不同的控制信道上接收控制数据，其中所述控制数据包括用于管理所述主数据信道上的内容数据的传输的干扰相关信息，所述干扰相关信息允许所述无线网络中的设备知道射频环境；以及
基于所述控制数据改变至少一个参数以执行缓和主数据信道上的干扰相关问题的动作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述控制数据包括在许可频带中的信道上接收所述干扰相关信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述控制数据包括在非许可频带中的信道上接收所述干扰相关信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，接收所述控制数据包括在同一非许可频带中的不同信道上接收所述控制数据。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，接收所述控制数据包括在不同的非许可频带中的信道上接收所述控制数据。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，改变至少一个参数包括改变在所述主数据信道上发送的数据压缩。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，改变至少一个参数包括改变所述主数据信道上的传输频率。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，改变至少一个参数包括改变在所述主数据信道上发送的数据的速率。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于管理所述主数据信道上的内容数据的传输的信息包括干扰相关信息，并且其中，至少一个参数包括执行动作以缓和所述主数据信道上的干扰相关通信问题。
10.在无线网络中，一种方法包括：
在处于非许可频带中的第一主数据信道上，在节点之间传递内容数据；以及
在与所述第一主数据信道不同的控制信道上传递控制数据，其中所述控制数据包括与所述主数据信道上的所述内容数据的通信有关的干扰相关信息，所述干扰相关信息允许所述无线网络中的设备知道射频环境；以及
通过所述控制信道在所述节点之间交换控制数据，以将所述第一主数据信道改为非许可频带中的第二主数据信道以便缓和所述主信道上的干扰相关通信问题。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制数据包括干扰相关信息，并且其中，执行交换所述控制数据以缓和所述第一主信道上的通信的干扰问题。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，传递所述控制数据包括在许可频带内的信道上传递。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，传递所述控制数据包括在非许可频带中的信道上传递。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述非许可频带信道中的信道上传递包括在与所述主数据信道相同的非许可频带中选择与所述主数据信道不同的信道。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述非许可频带信道中的信道上传递包括选择与所述主数据信道的非许可频带不同的非许可频带中的信道。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括交换所述控制数据以改变在所述主数据信道上发送的内容数据的压缩。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括交换所述控制数据以改变在所述主数据信道上发送内容数据的速率。
18.在无线通信环境中，一种系统，包括：
用于在处于非许可频带中的主数据信道上发送内容数据的装置；
用于在与所述主数据信道不同的控制信道上接收控制数据的装置，其中所述控制数据包括用于管理所述主数据信道上的内容数据的传输的干扰相关信息，所述干扰相关信息允许所述无线网络中的设备知道射频环境；以及
用于基于所述控制数据改变至少一个参数以执行缓和主数据信道上的干扰相关问题的动作的装置。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述主数据信道是非许可频带内的信道，而所述控制信道是许可频带内的信道。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述主数据信道是非许可频带内的一个信道，而所述控制信道是所述非许可频带内的另一信道。
21.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述主数据信道是非许可频带内的信道，而所述控制信道是不同的非许可频带内的信道。
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