CN1813448A - 用于多信道无线lan体系结构的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供用于多信道基本服务组(BSS)无线局域网(WLAN)体系结构的一种方法、装置和系统，它能够在接入点的媒体访问控制器和多信道间的多个远程单元之间切换通信。

Description

用于多信道无线LAN体系结构的方法和装置
背景技术
无线局域网(WLAN)可包括多个接入点，每个接入点都与一个或多个相关的远程单元通信。可通过跨越单一频率信道的媒体访问控制器(MAC)执行接入点(AP)及其相关联的远程单元之间的通信，然而其他接入点通过不同的信道与和它们相关联的远程单元通信。某些WLAN系统可以使用具有多个AP卡的AP单元，其中每张AP卡都具有自己的媒体访问控制器。在这些系统中，由一张AP卡的信道重新指定到另一张AP卡的信道的远程单元必须先断开与前述AP卡的连接，然后再连接至另一张AP卡，这就要求断开与初始AP卡的通信然后再恢复与重新指定的AP卡的新通信，这就要求对该远程单元的重新验证。这将导致麻烦和耗时的重新指定过程。
附图说明
在该声明的结论部分将特别指出并明确声明本发明的主题。尽管如此，将在参考了随后结合附图的详细描述中最好地理解可被认为是组织和操作方法的本发明以及它的目标、特性和优点，所述附图包括：
图1是根据本发明一个典型实施例使用多信道BSS体系结构用于WLAN并且在无线通信中具有至少两个单元的无线通信系统的示意性；
图2是根据本发明典型实施例的多信道基本服务组(BSS)无线局域网(WLAN)体系结构的示意图；
图3是根据本发明典型实施例已将远程单元分配给所述WLAN接入点的不同信道之后，图2中多信道BSS WLAN体系结构的示意图；以及
图4是根据本发明典型实施例用于WLAN的多信道BBS体系结构操作方法的示意性框图。
可以理解为了图示的简明，在图中示出的元件不必按比例画出。例如为了描述清楚某些元件的尺寸可相对于其他元件加以放大或者若干物理组件可以包括在一个功能块或元件内。此外出于合适的考虑，可以重复视图中的编号用于指明对应的或类似的元件。而且在附图中描绘的某些块可以结合成单一的功能。
具体实施方式
在随后的描述中，为了提供本发明的透彻理解将阐明多个特定细节。但是对本领域普通技术人员显而易见的是，本发明也可在没有在此示出的特定细节的情况下得以实施。在其他示例中，将不会详细描述已知的方法、过程、组件和电路以防止对本发明的混淆。
除非特别指出，否则从随后的讨论中可以显见本说明通篇使用的诸如“处理”、“计算”、“计算的”、“确定”之类的术语涉及计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的动作和/或过程，所述电子设备将由诸如电子的物理量表示的数据在所述计算系统的寄存器和/或存储器内操作和/或变换成类似的由在计算系统内存储器、寄存器或其他信息存储、传输或显式设备的表示物理量的其他数据。此外，在说明中通篇使用的术语“多个”是用于描述两个或多个组件、设备、元件和参数等等。
应该可以理解可在多个应用中使用本发明。虽然本发明不限于这一方面，但是在此揭示的电路和技术可用于多种装置，诸如局域网(LAN)的有线网络单元和/或诸如WLAN通信系统的无线通信系统和/或期望节省功率的任何其他单元和/或设备。旨在包括在本发明范围内的WLAN通信系统单元仅出于示例性的目的包括：移动单元(MU)、接入点(AP)和无线接收器等等。
本发明的典型实施例提供用于多信道基本服务组(BSS)WLAN体系结构的方法和装置。在诸如包括了基站和远程单元的无线局域网(WLAN)的无线通信系统中，可能期望基站能够在多信道上与一个或多个相关联的远程单元的通信。
旨在包括在本发明范围内的WLAN通信系统的类型包括但不限于“IEEE-Std802.11，1999 Edition(ISO/IEC 8802-11：1999)”标准，尤其是“IEEE-Std 802.11b-1999Supplement to 802.11-1999，Wireless LAN MAC and PHY specifications：Higher speedPhysical Layer(PHY)extension in the 2.4GHz band”，IEEE-Std 802.11a-1999，Higherspeed Physical Layer(PHY)extension in the 5GHz band”标准等等。
虽然本发明不限于这一方面，但是在此揭示的电路和技术可用于无线通信系统、数字通信系统、卫星通信系统等等的单元内。
结合了本发明实施例方面的设备、系统和方法还适于计算机通信网络应用，例如内联网和因特网的应用。本发明的实施例也可结合适于同计算机通信网络交互的硬件和/或软件得以实现，这些网络包括局域网(LAN)、广域网(WAN)或例如因特网的全球通信网络。
将对图1做出参考，其中图1示意性地示出了根据本发明一个典型实施例的多信道BSS WLAN体系结构。本领域普通技术人员可以认识到，图1中示意性示出的简化组件仅出于示例性的目的，并且也可要求其他组件用于无线设备的操作。本领域普通技术人员还将注意到无线设备中组件之间的连接无需在示意图中确切的描绘。
图1根据本发明的实施例，示意性地示出了无线单元100和110经由无线通信系统的无线链路或信道120的通信。虽然本发明的范围不限于这一方面，但是通信设备100和110可以包括计算机的有线或无线或电缆调制解调器并且通信信道120可以是广域网(WAN)或LAN的一部分。例如，该系统可以是WLAN系统或者数字订户线路(DSL)系统。
虽然本发明的范围不限于这一方面，但是图1中示出的典型通信系统可以是无线通信系统的一部分，其中无线设备100是远程单元(RU)而无线设备110是接入点(AP)。应该认识到通信设备100和110中的任意一个或者这两者都可以是移动基站、寻呼机通信系统、个人数字助理(PDA)和服务器，或者适合用于所述通信系统通信的任何其他设备或者这些设备的组合。
通信设备100可以包括收发器102，收发器102可以包括任何合适配置的发送器和/或接收器。收发器102可以包括本领域内已知的任何合适的发送和/或接收电路并且能够使用本领域已知的任何合适的硬件和/或软件组合以例如单个单元的形式或者以分开的发送器和接收器的形式得以实现。例如，在参考图1描述的实施例中上下文中，收发器得以105可以操作用于发送和接收信号。
通信设备100和110可以包括本领域内已知的射频天线。例如设备100可以包括与收发器102相关联的天线104，而设备110可以包括多个天线，例如天线112、114和116。能够结合本发明的实现使用任何合适的天线用于RF的传输和/或接收，例如偶极、全向、半全向天线等等。
无线设备100可以包括与存储器(未示出)相关联的处理器106。处理器106能够与收发器102通信并且可以处理由收发器102接收的信号数据分组和/或将由收发器102传输的信号数据分组。无线设备110可以包括与存储器(未示出)相关联的处理器119和媒体访问控制器(MAC)118。根据本发明的典型实施例，MAC118可以连接到多个宽带射频(RF)路径，例如路径113、115和117，它们分别经由天线112、114和116轮流发送并接收同时在不同信道上的数据。MAC 118可以包括能够从处理器119接收数据并且发送不同的数据流给恰当的宽带RF路径和天线用于传输至预定远程单元的任何合适类型的控制器。处理器119或者存储器(未示出)可以包括一个表或其他数据结构以保持跟踪哪个远程单元哪个信道被连接到AP。该表格或其他数据结构可被更新用于反应远程单元到新信道的重新指定。所述RF路径/天线对可以相应于所述AP能够与远程单元通信的不同信道。
通过对所有的RF路径/天线对使用相同的MAC，根据本发明的典型实施例如下所述，即使当远程单元从一个信道重新指定到另一个信道时，单元110也可实现与远程单元实质上连续的通信。连同本发明的典型实施例，可能会期望提供天线之间的隔离，例如至少60-80dB。可以根据本发明的实施例使用本领域内已知的任何合适的RF路径。
将对描述了本发明一个典型实施例的图2做出参考，其中接入点(AP)200与标注为201至208的多个远程单元通信。AP 200能够经由例如三个天线209、210和211的多个天线与远程单元201至208通信，其中所述天线在不同的信道上与不同的关联远程单元以发送和接收信号。在本发明示出的实施例示意图中，远程单元201、202和203的第一关联220可以通过第一信道经由天线209与AP200通信；远程单元204、205和206的第二关联2212可以通过第二信道经由天线210与AP200通信；以及远程单元207和208的第三关联222可以通过第三信道经由天线211与AP200通信。
根据本发明的典型实施例，为了对AP的通信而进行的将远程单元分配至特定的远程单元的关联的分配可以改变而无需断开或者中断所述AP和需要被重新指定的远程单元之间的通信。如下将描述一个站从一个信道移动到另一个信道的若干原因。
现对图3做出参考，其中根据本发明的实施例描述了将远程单元从一个信道重新指定到另一个信道的过程。如图所示，远程单元204将被重新指定给经由天线211及其相关联的信道与AP 200通信的关联222，而不是其初始指定的经由天线210及其相关联的信道与AP 200通信的关联211。
现对图4做出参考，其中根据本发明典型实施例描述了用于WLAN的多信道BBS体系结构操作方法。在本发明的典型实施例中，将远程单元从一个AP移动到另一个AP是有若干原因和机制的。根据本发明的典型实施例，关联的改变可由AP或者远程单元初始。所述AP可以决定将远程单元从其当前的信道切换至新的信道，例如因为当前信道有干扰而“有噪声的”或者因为在该信道上检测到雷达。例如该AP可以为了释放该信道用于无线电测量而决定从其当前信道上切换远程单元。例如该AP还可以为了平衡两个或多个信道之间的传输负载而将远程单元从其当前的信道上切换走，即把一个或多个远程单元从繁忙信道切换至更为空闲的信道。
在如框400处所描述的，所述AP决定将远程单元切换至新信道的情况下，它将起动信道切换过程，例如根据IEEE-Std 802.11 TGh(Dynamic Frequency Selection)Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5GHz band in Europe的描述。在本发明的实施例中，所述AP可以以包含有诸如模式、新信道和计数器的参数的帧的形式，发送信道切换通知给所述远程单元。该帧可以包括所述AP期望将所述远程单元重新指定到的新信道的号码，以及包括了在信道切换事件之前保有信标数目的计数器。模式字段可以是例如指示传输限制直到执行信道切换的信道切换模式。例如BSS内的AP或者远程单元可以在传输时将信道切换模式字段设置成0或者1。设置成1的信道切换模式可以指示该帧包含的元素所指向的BSS内远程单元直到执行预定信道切换时都不应该发送任何在所述BSS内的帧。如框402处的描述，远程单元可以响应该AP的信道切换请求。如框404处的描述，如果响应是否定的，那么所述远程单元就要求一个不同的信道。如果是肯定的，那么如框406处的描述，所述AP可以根据远程单元的请求起始一信道切换过程。可以理解的是所述AP可以选择但不切换所述远程单元至它要求的所述信道，例如因为负载平衡的原因。在本发明的某些实施例中，远程单元选择不改变信道若是可用也可选择切换至不同的BSS。如果如框408所述，拒绝所述AP请求改变信道的远程单元不请求一个不同的信道，那么就恢复当前信道上的通信。如果所述远程单元同意该AP的信道改变，那么随后就如框410所述，在通知的改变前的所述最后的信标之前，所述AP和远程单元可以停止当前信道上的传输。所述远程单元可以切换至所述新信道(框412)，其中它将在所述新信道上等待来自所述AP的信标(框414)，重新存储时间同步并且在新信道上返回正常的接收/发送模式(框416)。
同样根据本发明的实施例，可以基于来自远程单元的要求改变通信信道。远程单元可以出于若干原因起始一信道改变。例如，远程单元可以因为通信的劣化和/或因为在当前信道上检测到干扰(例如由蓝牙或者数字增强无绳电信(DECT)电话设备所引起的干扰)而请求对新信道的重新指定。在另一个实例中，所述远程单元可以请求改变信道以用于改善每一远程单元的链路质量；例如如果远程单元已经移出了能够在给定频率(例如5GHz)上支持一链路的范围，那么所述远程单元将通信重新指定到延伸更远的频率(例如2.4GHz)上，因为该频率上经历的劣化或信号损耗会更少。根据本发明的典型实施例，远程单元可以发送请求给所述AP用于改变信道。该AP可以如上参考图4所示，响应地发送信道切换通知。
根据本发明的典型实施例，在通信信道之间远程单元的重新指定可以在基本无需中断所述AP和将被重新指定的远程单元之间的通信(数据)流的情况下得以执行，用以提供通信信道之间的平滑转换，从而使得信道的重新指定对于远程单元的用户来说是透明的。
根据本发明的典型实施例，对远程单元从一个信道到另一个信道的重新指定以及对该重新指定的执行可以在基本无需中断所述AP和所述远程单元之间通信的情况下得以完成。例如，所述AP在所述远程单元从一个信道切换至另一个信道时，无需发送断开关联请求给所述远程单元。此外，所述AP无需重新认证在从一个信道转移通信至另一个信道时与所述远程单元的通信。本领域普通技术人员应该认识到本发明不限于以上的方面，并且本发明的许多其他实施例可以可能的。例如，不要求重新认证而将远程单元从一个信道切换至另一个信道的其他装置、系统和方法也是可能的。
虽然本发明参考了有限数量的实施例做出描述，但是应该认识到可以做出本发明的多种变化、修改以及其他应用。本发明的实施例可以包括用于执行在此操作的其他装置。这些装置可以集成所讨论的元件，或者包括执行相同目的的可选组件。本领域普通技术人员可以认识到所附权利要求旨在覆盖落在本发明真实精神范围内的所有修改和改变。

Claims (33)

1.一种装置，包括控制在多个信道上与多个远程单元进行基本上同时通信的媒体访问控制器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括分别与所述多个信道相关联的多个基带处理器。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，包括处理用于由所述媒体访问控制器传送的数据的处理器。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，包括处理从所述媒体访问控制器接收的数据的处理器。
5.一种无线设备，包括：
控制在多个信道上与多个远程单元进行基本上同时通信的媒体访问控制器；以及
多个全向天线，它分别可操作地连接至所述媒体访问控制器以便在所述多个信道上传送数据。
6.如权利要求5所述的无线设备，其特征在于，包括分别与所述多个信道相关联的多个基带处理器。
7.如权利要求6所述的无线设备，其特征在于，包括处理用于由所述媒体访问控制器传送的数据的处理器。
8.如权利要求7所述的无线设备，其特征在于，包括处理从所述媒体访问控制器接收的数据的处理器。
9.一种方法，包括：
把与媒体访问控制器通信的远程单元从第一操作信道切换至第二操作信道，其中在所述远程单元和所述媒体访问控制器之间的通信基本上不被中断。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，包括发送信道切换请求给所述远程单元。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，发送信道切换请求包括发送与在所述远程单元和所述媒体访问控制器之间的通信模式相关的参数。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，发送信道切换请求包括发送与所述第二操作信道相关的参数。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，发送信道切换请求包括发送与计数器相关的参数。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，包括响应于所述信道切换请求而接收来自所述远程单元的通信。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，响应于所述信道切换请求接收所述通信包括接收肯定的回复。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，响应于所述信道切换请求接收所述通信包括接收否定的回复。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，响应于所述信道切换请求接收所述通信包括接收用于不同信道的请求。
18.如权利要求9所述的方法，其特征在于，切换所述远程单元包括基于与在所述第一和第二信道中的至少一个上与所述媒体访问控制器通信的远程单元的负载有关的参数而进行切换。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，切换包括如果在所述第一信道上的与所述媒体访问控制器通信的远程单元的负载大于在所述第二信道上的与所述媒体访问控制器通信的远程单元的负载，就把所述远程单元和所述媒体访问控制器之间的通信从所述第一信道切换至所述第二信道。
20.如权利要求9所述的方法，其特征在于，切换所述远程单元包括基于与所述媒体访问控制器和所述远程单元之间传输信号的劣化相关的参数而进行切换。
21.一种带有机器可读指令的程序存储设备，当所述指令被机器执行时会导致：
把与媒体访问控制器通信的远程单元从第一操作信道切换至第二操作信道，其中所述远程单元和所述媒体访问控制器之间的通信基本上不被中断。
22.如权利要求21所述的程序存储设备，其特征在于，所述指令导致发送信道切换请求给所述远程单元。
23.如权利要求22所述的程序存储设备，其特征在于，所述指令导致发送与在所述远程单元和所述媒体访问控制器之间的通信模式相关的参数。
24.如权利要求22所述的程序存储设备，其特征在于，所述指令导致发送与所述第二操作信道相关的参数。
25.如权利要求22所述的程序存储设备，其特征在于，所述指令导致发送与计数器相关的参数。
26.如权利要求21所述的程序存储设备，其特征在于，所述指令导致基于涉及与在所述第一和第二信道中的至少一个上与所述媒体访问控制器通信的远程单元的负载有关的参数而进行切换。
27.如权利要求26所述的程序存储设备，其特征在于，所述指令导致如果在所述第一信道上的与所述媒体访问控制器通信的远程单元的负载大于在所述第二信道上的与所述媒体访问控制器通信的远程单元的负载，就把所述远程单元和所述媒体访问控制器之间的通信从所述第一信道切换至所述第二信道。
28.如权利要求21所述的程序存储设备，其特征在于，所述指令导致基于与所述媒体访问控制器和所述远程单元之间传输的信号的劣化相关的参数而进行切换。
29.一种系统，包括：
能够在多个操作信道上发送数据给多个远程单元的接入点；以及
能够接收所述数据的多个远程单元，
其中所述接入点能够将所述多个远程单元中的一个从第一操作信道切换至第二操作信道而无需大体上中断所述接入点和所述远程单元之间的通信。
30.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述接入点包括：
媒体访问控制器；以及
多个收发器，它们可操作地连接至所述媒体访问控制器用于发送数据至所述远程单元。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述接入点包括向所述媒体访问控制器提供用于传送到所述远程单元的数据的处理器。
32.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述接入点能够基于在所述第一和第二信道中的至少一个上与所述接入点通信的所述远程单元的负载相关的参数将所述多个远程单元中的一个从第一操作信道切换至第二操作信道。
33.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述接入点能够基于与所述媒体访问控制器和所述远程单元之间传输的信号的劣化相关的参数将所述多个远程单元中的一个从第一操作信道切换至第二操作信道。
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