CN1964261A - 频道扫描装置及其频道扫描方法 - Google Patents

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Abstract

一种频道扫描装置,用于扫描无线局域网络中各个频道的使用状态,所述频道扫描装置包括:一记录频道状态单元、一传送单元以及一侦听单元。记录频道状态单元用于建立一频道状态表及储存频道状态于频道状态表;传送单元用于在频道中发送侦测封包;侦听单元用于在传送单元发送侦测封包前预侦听频道,并在发送完侦测封包后侦听频道,同时将频道状态纪录进记录频道状态单元建立的频道状态表中。本发明实施例中还揭示一种应用于上述频道扫描装置的频道扫描方法。本发明实施例中的频道扫描装置及其频道扫描方法,通过频道状态表以及侦测封包中没有被使用的持续时间字段来压后其它无线局域网络装置传送数据,从而实现快速扫描频道的目的。

Description

频道扫描装置及其频道扫描方法
【技术领域】
本发明涉及无线通信领域,尤其涉及一种频道扫描装置及其频道扫描方法。
【背景技术】
当一个无线局域网络装置(如工作站或基地台)要传送数据封包时,其必须首先和其它无线局域网络装置建立好连接(Association),才可以开始传送数据封包,而进行连接时就必须首先进行频道扫描(Scan)。
工作站在进行频道扫描时主要有两种模式,第一种为主动式扫描(Active Scan),工作站在每一个频道中传送侦测请求封包(ProbeRequest),然后等待无线接入点(Access Point)或工作站响应侦测响应封包(Probe Response)。目前Wi-Fi(Wireless Fidelity)联盟的测试计划中有要求:假设频道是空闲的,则无线接入点必须在5ms内响应工作站的侦测请求封包,如此一来,要扫描11个频道(美国电机电子工程师学会IEEE802.11b规定的频道数目)就需要至少约55ms的时间。
第二种为被动式扫描(Passive Scan),在此模式中无线接入点会在一定时间间隔内传送信标(Beacon),工作站会在每一频道停留观察有没有无线接入点传送信标,其在每个频道约停留100ms~1000ms,则其扫描完11个频道至少需要1100ms的时间。
所以,有必要提出一种更加快速的扫描频道方法。
【发明内容】
为解决上述现有技术存在的不足,需要提供一种频道扫描装置,以提高扫描频道的速度。
另外,还需要提供一种频道扫描方法,应用于上述频道扫描装置中,以提高扫描频道的速度。
一种频道扫描装置,用于扫描无线局域网络中各个频道的使用状态,所述频道扫描装置包括:一记录频道状态单元、一传送单元以及一侦听单元。记录频道状态单元用于建立一频道状态表及储存频道状态于频道状态表;传送单元用于在频道中发送侦测封包;侦听单元用于在传送单元发送侦测封包前预侦听频道,并在发送完侦测封包后侦听频道,同时将频道状态纪录进记录频道状态单元建立的频道状态表中。
一种频道扫描方法,用于扫描无线局域网络中各个频道的使用状态,该频道扫描方法包括如下步骤:建立一频道状态表,其中频道状态表包括一频道序号字段与一对应的状态栏位;依频道顺序预先侦听每一频道,同时在空闲的频道传送一侦测封包;预先侦听完后,重新依频道顺序进入每一个有传送侦测封包的频道进行侦听;以及统计频道的状态。
所述频道扫描装置及其频道扫描方法,通过频道状态表以及侦测封包中没有被使用的持续时间字段来压后其它无线局域网络装置传送数据,从而实现快速扫描频道的目的。
【附图说明】
图1为本发明一实施例中频道扫描装置的单元图。
图2为本发明一实施例中频道扫描装置扫描频道的时间示意图。
图3为本发明一实施例中清除发送封包的格式示意图。
图4为本发明一实施例中频道扫描装置扫描频道的方法流程图。
图5及图6为4图所示的方法流程图的细化流程图。
【具体实施例】
请参阅图1,所示为本发明一实施例中频道扫描装置100的单元图。
在本实施例中,频道扫描装置100用于扫描频道,其可应用于各种基于IEEE 802.11协议的无线局域网络装置,以扫描无线局域网络各个频道的使用状态。无线局域网络装置包括无线接入点(Access Point)以及无线工作站(Station)等。
在本实施例中,频道扫描装置100包括一时间设定单元110、一记录频道状态单元120、一传送单元130、一侦听单元140以及多个计时单元150,应注意的是,图上仅绘出一计时单元150为例。
在本实施例中,记录频道状态单元120用于建立一频道状态表及储存频道状态于频道状态表,此外,记录频道状态单元120还用于统计侦听完所有频道后的空闲频道。具体为,记录频道状态单元120通过查询每一频道对应的频道状态表中的手段记录是空闲还是忙碌,以统计频道的状态。
在本实施例中,频道扫描装置100在某一预定时间内只要在某一频道中接收到信息或封包,就表明该频道为忙碌。频道扫描装置100在一预先侦听时间内在一频道如果没有接收到任何信息或封包,就表明该频道为空闲。
在本实施例中,时间设定单元110用于设定一预先侦听时间(t1)以及一等待侦听时间(t3)。如图2所示,假设频道数量为5(从频道1至频道5),预先侦听时问(t1)为频道扫描装置100在每一频道至少所需的侦听时间,其为预先设定的时间。在本实施例中,预先侦听时间(t1)包括一检视时间(t0)以及传送侦测封包时间(t2)。等待侦听时间(t3)等于[预先侦听时间(t1)*(频道数量-1)],在本实施例中,等待侦听时间t3=t1 *(5-1)=4t1。时间设定单元110在每一频道中将等待侦听时间(t3)预设于一侦测封包内的持续时间(Duration)字段。
在本实施例中,计时单元150分别用于倒数等待侦听时间t3、传送侦测封包时间t2以及预先侦听时间t1。频道扫描装置100首先依预先侦听时间t1计时。
在本实施例中,如图3所示,侦测封包包括一帧控制(Frame Control)字段、持续时间(Duration)字段、接收地址(Receiver Address,RA)字段、一循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)字段。例如,接收地址为频道扫描装置100本身,其为6字节,侦测封包的总共大小为14字节(Byte)。在本实施例中,等待侦听时间t3被设置于持续时间字段(2字节)中,且侦测封包称为清除发送封包(Clear-to-send Packet,CTS)。
在本实施例中,传送侦测封包时间t2为传送清除发送封包所需的时间,依IEEE 802.11b协议的规定可知传送单元130在每一个频道传送清除发送封包所花的时间为t2,t2=TDIFS+TPLCP+TMSDU,其中TDIFS=50μs,TPLCP=192μs,TMSDU=(14×8)bits/2Mbps=(14×8)bits/(2×106bits/1×106μs)=56μs,所以t2=50μs+192μs+56μs=298μs。TDIFS代表频道争用期的时间间隔。TPLCP代表通过实体层汇聚协议(Physical Layer Convergence Protocol)传送IEEE802.11b协议中的长标头(Long Preamble)所需的时间。TMSDU指以2Mbps的速率传送清除发送封包所需的时间,而清除发送封包为一种媒体访问控制业务数据单元(MAC Service Data Unit,MSDU)。由于预先侦听时间(t1)等于检视时间(t0)+传送侦测封包时间(t2),因此,t1=t0+298μs。
在本实施例中,由于IEEE 802.11b规定共有11个频道,所以传送单元130共需要传送11次侦测封包。
在本实施例中,侦听单元140用于在传送单元130发送侦测封包前预侦听频道,并在发送完该侦测封包后侦听频道,同时将频道状态纪录进该记录频道状态单元120所建立的频道状态表中。
在本实施例中,传送单元130用于发送侦测封包,并判断侦测封包是否在预先侦听时间t1内送出。如上所述,侦测封包的持续时间字段记载等待侦听时间t3。传送单元130传送的侦测封包为广播形式的,即,此侦测封包可向信号强度范围内其它所有的无线局域网络装置传送。
在本实施例中,侦听单元140首先依照频道的顺序进入每一频道侦听。侦听单元140在侦听频道的过程中,如果发现有其它无线局域网络装置在某一频道中正在发送封包,就记录进频道状态表中,并记录此频道为忙碌状态,例如图2所示的频道2与4为忙碌状态。
在本实施例中,侦听单元140必须在上述等待侦听时间t3内回到该频道侦听结果,其中等待侦听时间t3可加上一缓冲时间,用以切换频道,缓冲时间可为5μs,缓冲时间可自行定义。又如图2所示,当计时单元150倒数频道1的等待侦听时间t3后,回到频道1来侦听结果。在本实施例中,由于频道2与频道4为忙碌状态,跳过频道2与频道4的侦听时间,频道1的侦听时间为预先侦听时间(t1)的2倍(=2t)。应注意的是,在不同频道数量与不同忙碌状态,回到频道侦听结果时所需的侦听时间会不同,因此图2仅为举例说明,不限定本发明的范围。
请参阅图4,所示为本发明一实施例中频道扫描装置100扫描频道的方法流程图。
在本实施例中,频道扫描装置100用于扫描IEEE 802.11b规定的频道数目。
进入步骤S112,记录频道状态单元120建立一频道状态表,其中该频道状态表包括一频道序号字段与一对应的状态栏位。
在本实施例中,频道状态表对应于IEEE 802.11b的每一个频道都有一个栏位与其对应。即,频道状态表的第1个栏位与IEEE 802.11b的第1个频道对应,第2个栏位与IEEE 802.11b的第2个频道对应,依此类推,第11个栏位与IEEE 802.11b的第11个频道对应。
进入步骤S114,侦听单元140依频道顺序预先侦听每一频道,同时在空闲的频道传送一侦测封包。
在本实施例中,时间设定单元110首先设定一预先侦听时间,接着侦听单元140进入频道1检视该频道是否忙碌。如果频道1是忙碌的,记录频道状态单元120将该频道的状态记录进频道状态表中,然后继续进入频道2进行预先侦听;如果频道1是空闲的,则在频道1传送一侦测封包(CTS封包),然后进入频道2进行预先侦听。依次类推,依频道的顺序依次进入剩余的频道侦听。
进入步骤S116,侦听单元140重新依频道顺序进入每一个有传送该侦测封包的频道进行侦听。
在本实施例中,时间设定单元140首先依频道顺序设定空闲频道的侦听时间,然后在相应的空闲频道侦听一预定时间后,记录频道状态单元120记录该频道的状态进频道状态表中。
最后,进入步骤S118,侦听单元140统计频道的状态。
请参阅图5及图6,所示为图4所示的方法流程图的细化流程图。
进入步骤S210,记录频道状态单元120建立一频道状态表。
进入步骤S212,时间设定单元110设定预先侦听的时间。
在本实施例中,预先侦听时间需设定为大于传送侦测封包的时间,其包括一检视时间以及一传送侦测封包的时间。
进入步骤S214,侦听单元140依频道顺序检视频道是否忙碌。
在本实施例中,侦听单元140首先进入频道1检视该频道是否忙碌。如果忙碌,进入步骤S216,如果不忙碌,进入步骤S218。
进入步骤S216,记录频道状态单元120将频道状态记录进频道状态表,接着进入步骤S222。
如果是进入步骤S218,设定频道的等待侦听时间,接着进入步骤S220。
在本实施例中,由于有11个频道,等待侦听时间设定为[10×预先侦听时间]。
进入步骤S220,传送单元在空闲的频道传送一侦测封包。
进入步骤S222,侦听单元130检查是否已经完成所有频道的侦听。如果已经完成,进入步骤S226,如果没有完成进入步骤S224切换至下一频道。然后重复步骤S214至步骤S222直至完成所有频道的预先侦听。
进入步骤S226,如图6所示,时间设定单元110设定每一空闲频道的侦听时间。
在本实施例中,如果预先侦听的结果为所有频道都为空闲的,则每一频道的侦听时间与预先侦听时间相等。如果预先侦听的结果出现某一频道都为忙碌的,则其相应前一频道的侦听时间就变为两倍于预先侦听时间。
进入步骤S228,侦听单元140依频道顺序回到空闲的频道侦听。在本实施例中,侦听单元140首先在序号最小的空闲频道侦听在步骤S226中所预设的侦听时间。
进入步骤S230,记录频道状态单元120将相应频道的状态记录进频道状态表。
进入步骤S232,侦听单元140检查是否完成所有空闲频道的侦听。
如果没有完成则进入步骤S234查询下一频道,接着重复步骤S226至步骤S232,直至侦听完成所有空闲的频道,最后进入步骤S236统计频道状态。
如果完成,则直接进入步骤S236统计频道状态。
在本实施例中,频道扫描装置100扫描完11个频道所需最多时间为2x空闲频道数量×预先侦听时间,如果预先侦听时间设定为最小值298μs,假设11个频道在预先侦听时被认定为空闲频道,则扫描完11个频道的时间仅为6556μs。与被动式扫描所需的55ms以及主动式扫描所需的1100ms相比,本发明实施例中的频道扫描装置100及其频道扫描方法所需时间都显著减少。
所述频道扫描装置100及其频道扫描方法,通过频道状态表以及侦测封包中没有被使用的持续时间字段来压后其它无线局域网络装置传送数据,从而实现快速扫描频道的目的。

Claims (25)

1.一种频道扫描装置,用于扫描无线局域网络中各个频道的使用状态,其特征在于所述频道扫描装置包括:
一记录频道状态单元,用于建立一频道状态表及储存频道状态于所述频道状态表;
一传送单元,用于在频道中发送侦测封包;以及
一侦听单元,用于在传送单元发送所述侦测封包前预侦听频道,并在发送完所述侦测封包后侦听频道,同时将频道状态纪录进所述记录频道状态单元建立的频道状态表中。
2.如权利要求1所述的频道扫描装置,其特征在于所述记录频道状态单元还用于统计空闲的频道。
3.如权利要求1所述的频道扫描装置,其特征在于还包括一时间设定单元,用于设定一预先侦听时间、一传送侦测封包时间以及一等待侦听时间,其中所述预先侦听时间为所述频道扫描装置在每一频道至少所需的侦测时间。
4.如权利要求3所述的频道扫描装置,其特征在于所述预先侦听时间大于所述传送侦测封包时间。
5.如权利要求3所述的频道扫描装置,其特征在于所述等待侦听时间等于[所述预先侦听时间*(频道数量-1)],且所述时间设定单元将所述等待侦听时间预设于所述侦测封包内。
6.如权利要求3所述的频道扫描装置,其特征在于还包括多个计时单元,分别用于倒数所述预先侦听时间、所述传送侦测封包时间以及所述等待侦听时间。
7.如权利要求3所述的频道扫描装置,其特征在于所述传送单元还用于判断所述侦测封包是否在所述预先侦听时间内送出。
8.如权利要求1所述的频道扫描装置,其特征在于所述侦听单元还用于依据侦听结果将频道状态储存进所述频道状态表中。
9.如权利要求1所述的频道扫描装置,其特征在于所述频道状态表包括每一频道状态为空闲或忙碌的记录。
10.如权利要求1所述的频道扫描装置,其特征在于所述侦测封包为清除发送封包。
11.一种频道扫描方法,用于扫描无线局域网络中各个频道的使用状态,其特征在于所述频道扫描方法包括如下步骤:
建立一频道状态表,其中所述频道状态表包括一频道序号栏位与一对应的状态栏位;
依频道顺序预先侦听每一频道,同时在空闲的频道传送一侦测封包;
预先侦听完后,重新依频道顺序进入每一个有传送所述侦测封包的频道进行侦听;以及
统计频道的状态。
12.如权利要求11所述的频道扫描方法,其特征在于所述依频道顺序预先侦听每一频道的步骤更包括设定一预先侦听时间的步骤。
13.如权利要求12所述的频道扫描方法,其特征在于预先侦听每一频道的步骤包括在所述预先侦听时间内依频道顺序依序检视频道是否忙碌的步骤,其中如果所述频道有信息则表示所述频道为忙碌状态;如果无信息则表示所述频道为空闲状态。
14.如权利要求13所述的频道扫描方法,其特征在于还包括当所述频道为忙碌状态时,记录所述频道的状态于所述频道状态表中的步骤。
15.如权利要求13所述的频道扫描方法,其特征在于还包括如果所述频道为空闲状态时,设定一等待侦听时间,且将所述等待侦听时间预设于所述侦测封包的持续时间字段的步骤。
16.如权利要求15所述的频道扫描方法,其特征在于所述传送侦测封包的步骤包括在所述空闲频道中于所述预先侦听时间内将所述侦测封包传出的步骤。
17.如权利要求16所述的频道扫描方法,其特征在于还包括检查是否已经完成所有频道的预先侦听的步骤。
18.如权利要求17所述的频道扫描方法,其特征在于如果没有完成所有频道的预先侦听,则切换到下一频道。
19.如权利要求18所述的频道扫描方法,其特征在于还包括切换到下一频道后,回到所述预先侦听的步骤,且重新设定一等待侦听时间。
20.如权利要求17所述的频道扫描方法,其特征在于如果完成所有频道的预先侦听,则设定每一空闲频道的侦听时间。
21.如权利要求20所述的频道扫描方法,其特征在于还包括倒数所述侦听时间,并在所述频道中于所述侦听时间结束后,将所述频道状态侦听结果记录至所述频道状态表的步骤。
22.如权利要求21所述的频道扫描方法,其特征在于还包括判断是否已经完成所有频道的侦听的步骤。
23.如权利要求22所述的频道扫描方法,其特征在于如果没有完成所有频道的侦听,则继续侦听下一空闲频道。
24.如权利要求23所述的频道扫描方法,其特征在于当判断已经完成所有频道的侦听,则统计空闲的频道。
25.如权利要求11所述的频道扫描方法,其特征在于所述统计频道状态的步骤通过查询与每一频道对应的所述频道状态表中的状态栏位是否有记录空闲状态,以统计频道的状态。
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