CN1889380A - 一种调整接入点发射功率的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调整AP发射功率的方法，包括：计算AP的当前信道质量，根据AP的当前信道质量调整AP的发射功率。具体地，在检测到AP的当前信道质量小于预定下限调整值时，增大AP的发射功率；在检测到AP的当前信道质量大于预定上限调整值时，降低AP的发射功率。本发明同时公开了一种调整AP发射功率的系统，包括：AC和AP。本发明在合理利用信道资源、降低同频干扰、提高系统吞吐量的前提下，最大限度的保证数据传输质量，即：在利用信道资源与保证数据传输质量之间取得了平衡；且，本发明中采用ICMP进行信令交互，不需改变现有IEEE 802.11的MAC层和物理层的协议内容，因此可利用现有协议设备，降低了成本。

Description

一种调整接入点发射功率的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种调整接入点发射功率的方法及系统。

背景技术

无线局域网/无线个域网(WLAN/WPAN)在近十几年内得到了迅猛发展，其中以IEEE802.11b标准的WLAN的应用最为广泛。根据IEEE802.11协议，每个接入点(AP)具有一定的覆盖范围，位于每个AP的覆盖范围内的站点(STA)与该AP相连，构成一个基本服务集(BSS)，如图1所示。相邻BSS的覆盖范围很容易相互重叠，例如：IEEE802.11b/g工作在2.4GHz的公共频段，在83.5M的带宽中，虽然存在13条信道，但互不干扰的信道仅能够同时存在3条，因此，相邻AP很可能处于同一信道，这样，在小区或一些热点地区大规模部署AP时，会出现信道资源占用冲突、信道相互干扰的问题，且业务量越多，AP部署越密集，干扰越严重，甚至于AP无法正常工作。

现有技术通过调整AP的发射功率来降低WLAN内部的同频干扰，图2是现有的调整AP发射功率的流程图，如图2所示，其具体步骤如下：

步骤201：源AP向目的AP发送媒体接入控制(MAC)层服务数据单元的第一个数据段。

这里，在MAC层服务数据单元的第一个数据段中增加8bit的功率控制服务字段。

步骤202：目的AP收到该数据段后，检测到该数据段中包含功率控制服务字段，则计算目的接收信号强度指示信息(RSSI)，将该目的RSSI携带在确认(ACK)信号中发送给源AP。

步骤203：源AP收到ACK信号后，根据该ACK信号中携带的目的RSSI和预定发射功率估算准则，调整自身发射功率；同时根据该ACK信号计算源RSSI，将该源RSSI携带在MAC层服务数据单元的第一个数据段中，通过调整后的自身发射功率发送给目的AP。

这里，预定发射功率估算准则指的是，在保证所需数据传输速率的前提下，使得AP的发射功率最小。

步骤204：目的AP收到该数据段后，根据该数据段携带的源RSSI和预定发射功率估算准则，调整自身的发射功率，并重新计算新的目的RSSI，并将该新目的RSSI携带在ACK信号中，通过调整后的发射功率发送给源AP，转至步骤203。

现有技术具有以下缺点：

一、需要改变现有IEEE802.11协议的帧结构和帧内容，包括改变帧格式，从而必须改进现有的协议设备，增加了实现成本。

二、现有技术调整AP发射功率主要是从节能的角度出发，虽可在一定程度上降低同频干扰，但降低同频干扰的效果无法保障；且，只考虑节能，容易引起网络整体性能的下降。

发明内容

本发明提供一种调整AP发射功率的方法及系统，以提高信道质量，降低同频干扰。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种调整AP发射功率的方法，该方法包括：

计算AP的当前信道质量，根据AP的当前信道质量调整AP的发射功率。

所述计算AP的当前信道质量之前，进一步包括：

向AP连续发送数据包，记录发包总数、丢包总数以及各未丢包的传输时延；

所述计算AP的当前信道质量为：

$Q=\frac{p}{N}+\frac{1-p}{N}*\frac{t-t_0}{T-t_0}$

其中，Q为AP的当前信道质量，N为发包总数，p为丢包总数，t₀为预定的信道全空状态时包的平均传输时延，t为未丢包的平均传输时延，T为预定下限值。

所述根据AP的当前信道质量调整AP的发射功率包括：

检测到AP的当前信道质量小于预定下限调整值，则增大AP的发射功率。

所述预定下限调整值为：1-M，其中，M为预定的置信度。

所述根据AP的当前信道质量调整AP的发射功率包括：

检测到AP的当前信道质量大于预定上限调整值，则降低AP的发射功率。

所述预定上限调整值为1。

所述计算AP的当前信道质量之前，进一步包括：

向AP发送数据包，判断未丢包的平均传输时延是否小于预定下限值或大于预定上限值，若是，则计算AP的当前信道质量。

所述判定未丢包的平均传输时延小于预定下限值或大于预定上限值之后、计算AP的当前信道质量之前，进一步包括：

判断当前接入AP的站点总数是否大于预定启动站点数，若是，计算AP的当前信道质量。

所述预定上限值为：1减去M所得到的差值与预定下限值的乘积，其中，M为预定的置信度。

所述数据包为连接(ping)包。

一种调整AP发射功率的系统，该系统包括：接入控制器(AC)和AP，其中：

AC，用于计算AP的当前信道质量，根据AP的当前信道质量，向AP发送调整功率指示；

AP，用于根据AC发来的调整功率指示，调整自身发射功率。

所述AC包括：信道质量计算模块和信道质量检测模块，其中：

信道质量计算模块，用于计算AP的当前信道质量，将AP的当前信道质量发送给信道质量检测模块；

信道质量检测模块，用于保存预定下限调整值，在检测到信道质量计算模块发来的AP的当前信道质量小于预定下限调整值时，向AP发送增大功率指示。

所述信道质量检测模块进一步用于，保存预定上限调整值，在检测到信道质量计算模块发来的AP的当前信道质量大于预定上限调整值时，向AP发送降低功率指示。

所述AC进一步用于，向AP发送数据包，判断未丢包的平均传输时延是否小于预定下限值或大于预定上限值，若是，则计算AP的当前信道质量。

所述AC进一步用于，判断当前接入AP的站点数是否大于预定启动站点数，若是，计算AP的当前信道质量。

与现有技术相比，本发明通过对AP的信道质量进行测量，在AP的信道质量小于预定下限调整值时，增大AP的发射功率，以增大AP的覆盖范围；在AP的信道质量大于预定上限调整值时，降低AP的发射功率，以减少AP的同频干扰，在合理利用信道资源、降低同频干扰、提高系统吞吐量的前提下，最大限度的保证数据传输质量，即：在利用信道资源与保证数据传输质量之间取得了平衡；且，本发明中采用ICMP进行信令交互，不需改变现有IEEE 802.11的MAC层和物理层的协议内容，因此可利用现有协议设备，降低了成本。

附图说明

图1为BSS的组成示意图；

图2为现有的调整AP发射功率的流程图；

图3为本发明实施例提供的调整AP发射功率的流程图；

图4为本发明实施例一提供的调整AP发射功率的系统组成图；

图5为本发明实施例二提供的调整AP发射功率的系统组成图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：在系统中增加一个专门用于对所有AP进行功率控制的接入控制器(AC)，AC通过向AP发送数据包确定AP的信道质量，若检测到AP的信道质量小于预定下限调整值，则增大AP的发射功率；若检测到AP的信道质量大于预定上限调整值，则降低AP的发射功率。

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图3是本发明实施例提供的调整AP发射功率的流程图，在本实施例中，增加一个AC，如图3所示，其具体步骤如下：

步骤301：AC向AP获取接入该AP的STA的地址列表。

AC为本发明中新增加的设备，AC通过有线网与AP相连。

AC可在系统启动时，获取每个AP的STA地址列表；或者，预先设定一个获取AP的STA地址列表的时间间隔，每隔所述预定时间间隔获取一次接入每个AP的STA的地址列表，该时间间隔的取值通常为3～5分钟，缺省值为3分钟。

AC可通过简单网络管理协议(SNMP)或其它AC和AP同时支持的协议向AP获取接入该AP的STA地址列表。

步骤302：AC在当前接入该AP的STA中任意选择一个STA，通过网间控制报文协议(ICMP)向选定的STA连续发送连接(ping)包，计算未丢包的平均传输时延。

相邻两个包的发送时刻间隔的取值范围可设为0.5～2秒，缺省值为1秒；每个包的包长的取值范围可设为32～64字节，缺省值为32字节；丢包时延的取值范围可设为0.5～2秒，缺省值为1秒。

AC除了通过向AP发送ping包获取未丢包的平均传输时延外，也可通过发送其它类型的数据包获取未丢包的平均传输时延，但是，为了得到包的传输时延，必须要求AP在收到该数据包后返回响应包。

步骤303：AC判断未丢包的平均传输时延是否小于预定下限值，若是，执行步骤309；否则，执行步骤304。

预定下限值由仿真试验结果获得，取值范围通常为50～80毫秒，缺省值为65毫秒。

步骤304：AC判断未丢包的平均传输时延是否大于预定上限值，若是，执行步骤305；否则，保持AP的发射功率不变，返回步骤302。

预定上限值的取值范围通常为(1-M)*预定下限值。其中，M为预定的置信度，表示好信道的信道质量和差信道的信道质量之差，取值范围通常为0.4～0.6，缺省值为0.5。

步骤305：AC判断当前接入AP的STA总数是否大于预定启动STA数，若是，执行步骤306，否则，保持AP的发射功率不变，返回步骤302。

预定启动STA数的取值范围可设为5～8个，缺省值为5个。

步骤306：AC向AP连续发送N个连接(ping)包，根据记录的丢包总数以及各未丢包的传输时延，计算AP的信道质量。

N的取值为30～100，缺省值为60。

信道质量Q的计算公式如下：

$Q=\frac{p}{N}+\frac{1-p}{N}*\frac{t-t_0}{T-t_0}$

其中，N为发送的连接包的总数；p为丢包总数；t₀为预定的信道全空状态时包的平均传输时延，通常取值为0；t表示未丢包的平均传输时延，T为步骤303中的预定下限值。

步骤307：判断AP的信道质量是否小于1-M，若是，执行步骤308；否则，保持AP的发射功率不变，返回步骤302。

本步骤中的M与步骤304中的M的含义相同。

步骤308：增大AP的发射功率，返回步骤302。

可预先根据AP的发射功率与覆盖范围的对应关系，将AP支持的发射功率从高到低依次划分为m(m＞1)个级别。在每次调整AP的发射功率时，首先确定AP当前的发射功率所属的级别，然后根据该级别将AP的发射功率调高或调低一个级别。

步骤309：AC判断当前接入AP的STA总数是否大于预定启动STA数，若是，执行步骤310，否则，保持AP的发射功率不变，返回步骤302。

步骤310：AC向AP连续发送N个连接(ping)包，根据记录的丢包总数以及未丢包的平均传输时延，计算AP的信道质量。

步骤311：判断AP的信道质量是否大于1，若是，执行步骤312；否则，保持AP的发射功率不变，返回步骤302。

步骤312：降低AP的发射功率，返回步骤302。

图4是本发明实施例一提供的调整AP发射功率的系统组成图，如图4所示，其主要包括：AC41和AP42，其中：

AC41：用于向AP42获取AP42的STA地址列表，向AP42发送连接(ping)包，根据发包总数、丢包总数、未丢包的平均传输时延计算AP42的当前信道质量，根据AP42的当前信道质量，向AP42发送对应的调整功率指示。

进一步地，AC41用于在计算当前AP的信道质量之前，判断未丢包的平均传输时延是否小于预定下限值或大于预定上限值，若是，则计算AP的信道质量；否则，不作处理。

更进一步地，AC41用于在计算当前AP的信道质量之前，判断当前接入AP的站点总数是否大于预定启动站点数，若是，则计算AP的信道质量；否则，不作处理。

AP42：用于根据AC41发来的调整功率指示，调整自身的发射功率。

进一步地，如图5所示，AC41包括：信道质量计算模块411和信道质量检测模块412，其中：

信道质量计算模块411：用于向AP42获取AP42的STA地址列表，向AP42发送连接(ping)包，根据发包总数、丢包总数、未丢包的平均传输时延计算AP42的当前信道质量，将AP42的当前信道质量发送给信道质量检测模块412。

信道质量检测模块412：用于保存预定下限调整值，在检测到信道质量计算模块411发来的当前AP42的信道质量小于预定下限调整值时，向AP42发送增大功率指示。

进一步地，信道质量检测模块412用于保存预定上限调整值，在检测到信道质量计算模块411发来的AP42的当前信道质量大于预定上限调整值时，向AP42发送降低功率指示。

图3、图4和图5给出的是AC对某特定AP进行功率控制的实施例，在实际应用中，AC是对系统中的所有AP同时进行功率控制的。

经过实验仿真，本发明平均能够提高系统吞吐量达15％-40％。

以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1、一种调整接入点AP发射功率的方法，其特征在于，该方法包括：

计算AP的当前信道质量，根据AP的当前信道质量调整AP的发射功率。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算AP的当前信道质量之前，进一步包括：

向AP连续发送数据包，记录发包总数、丢包总数以及各未丢包的传输时延；

所述计算AP的当前信道质量为：

$Q=\frac{p}{N}+\frac{1+p}{N}*\frac{t-t_0}{T-t_0}$

其中，Q为AP的当前信道质量，N为发包总数，p为丢包总数，t₀为预定的信道全空状态时包的平均传输时延，t为未丢包的平均传输时延，T为预定下限值。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据AP的当前信道质量调整AP的发射功率包括：

检测到AP的当前信道质量小于预定下限调整值，则增大AP的发射功率。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定下限调整值为：1-M，其中，M为预定的置信度。

5、如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述根据AP的当前信道质量调整AP的发射功率包括：

检测到AP的当前信道质量大于预定上限调整值，则降低AP的发射功率。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预定上限调整值为1。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算AP的当前信道质量之前，进一步包括：

向AP发送数据包，判断未丢包的平均传输时延是否小于预定下限值或大于预定上限值，若是，则计算AP的当前信道质量。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判定未丢包的平均传输时延小于预定下限值或大于预定上限值之后、计算AP的当前信道质量之前，进一步包括：

判断当前接入AP的站点总数是否大于预定启动站点数，若是，计算AP的当前信道质量。

9、如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述预定上限值为：1减去M所得到的差值与预定下限值的乘积，其中，M为预定的置信度。

10、如权利要求2或7所述的方法，其特征在于，所述数据包为连接ping包。

11、一种调整AP发射功率的系统，其特征在于，该系统包括：接入控制器AC和AP，其中：

AC，用于计算AP的当前信道质量，根据AP的当前信道质量，向AP发送调整功率指示；

AP，用于根据AC发来的调整功率指示，调整自身发射功率。

12、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述AC包括：信道质量计算模块和信道质量检测模块，其中：

信道质量计算模块，用于计算AP的当前信道质量，将AP的当前信道质量发送给信道质量检测模块；

信道质量检测模块，用于保存预定下限调整值，在检测到信道质量计算模块发来的AP的当前信道质量小于预定下限调整值时，向AP发送增大功率指示。

13、如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述信道质量检测模块进一步用于，保存预定上限调整值，在检测到信道质量计算模块发来的AP的当前信道质量大于预定上限调整值时，向AP发送降低功率指示。

14、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述AC进一步用于，向AP发送数据包，判断未丢包的平均传输时延是否小于预定下限值或大于预定上限值，若是，则计算AP的当前信道质量。

15、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述AC进一步用于，判断当前接入AP的站点数是否大于预定启动站点数，若是，计算AP的当前信道质量。

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