DE202005014250U1

DE202005014250U1 - Nahtloser Kanalwechsel in einem drahtlosen lokalen Netzwerk

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Publication number: DE202005014250U1
Application number: DE202005014250U
Authority: DE
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2015-09-10
Also published as: AR063186A2; EP1792497A4; EP1792497A2; NO20071800L; WO2006031488A3; WO2006031488A2; US20060056344A1; JP2008512952A; AU2005285267A1; BRPI0515701A; MX2007002907A; AR050871A1; IL181784A0; KR20060063630A; TWM291654U; JP2007325315A; CA2579713A1

Abstract

System zum Durchführen eines nahtlosen Kanalwechsels in einem drahtlosen lokalen Netzwerk, das aufweist: einen Zugangspunkt (AP), der aufweist:
eine erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung;
eine mit der ersten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung verbundene erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung;
eine mit der ersten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene erste Kanalwechselvorrichtung;
eine mit der ersten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene Messungsanforderungsvorrichtung;
einen mit der ersten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung, der ersten Kanalwechselvorrichtung und der Messungsanforderungsvorrichtung verbundenen ersten Sender/Empfänger; und
eine mit dem ersten Sender/Empfänger verbundene erste Antenne; und
eine Station, die aufweist:
eine zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung;
eine mit der zweiten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung verbundene zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung;
eine mit der zweiten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene Stationsfähigkeitenvorrichtung;
eine mit der zweiten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene zweite Kanalwechselvorrichtung;
einen mit der zweiten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung und der zweiten Kanalwechselvorrichtung verbundenen zweiten Sender/Empfänger;
eine mit dem zweiten Sender/Empfänger verbundene Meßberichtsvorrichtung; und
eine mit dem zweiten Sender/Empfänger verbundene zweite Antenne.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) und betrifft insbesondere ein System zum Ausführen eines Verfahrens für einen nahtlosen Kanalwechsel in einem WLAN.
In einem WLAN-System, das im Infrastrukturmodus arbeitet, hat ein Zugangspunkt (AP), der mit einem Grunddienstesatz (BSS) verbunden ist, typischerweise eine oder mehr mit ihm verbundene Stationen (STAs). Der AP und seine verbundenen STAs kommunizieren miteinander, indem sie Pakete über einen gegebenen Kanal senden und empfangen. Wenn dieser Kanal überlastet ist (d.h. der sich auf dem Kanal ergebende Verkehr ist hoch), kann es für die Knoten des BSS wünschenswert sein, einen weniger überlasteten Kanal zu verwenden. Ebenso kann es auch, wenn der Kanal durch Interferenz außerhalb des Systems beeinträchtigt wird, was bei lizenzfreien Bändern nicht unüblich ist, wünschenswert oder sogar notwendig sein, daß die Knoten des BSS einen anderen Kanal verwenden.
Die typische Art und Weise, in der BSSe Kanäle wechseln, ist, daß der AP zu einem spezifischen Zeitpunkt den Kanal wechselt, auf dem er alle seine Rahmen sendet (Verwaltung, Steuerung und Daten). Dies bedeutet, daß eine STA plötzlich aufhören würde, Rahmen von ihrem AP zu empfangen und erkennen würde, daß alle Rahmen, die sie an den AP sendet, unquittiert bleiben. Für Dienstqualität-empfindliche (QoS-empfindliche) Dienste wird dies in unzufriedene Nutzer umgesetzt.
Zu den Spezifikationen der WLAN-Medienzugriffssteuerungs- (MAC) und der physikalischen (PHY) Schicht wurde ein Zusatz (IEEE 802.11h) gemacht, um behördliche Anforderungen für den Betrieb in dem 5 GHz-Band in Europa zu erfüllen. Der Zusatz soll WLAN-Systemen in dem 5 GHz-Band ermöglichen, gleichzeitig mit Radarsystemen zu existieren, aber er stellt nicht die Mittel bereit, durch welche Kanalwechsel in einer Weise durchgeführt werden können, die für die Endnutzer nahtlos ist und die eine effiziente Nutzung der Funkressourcen sicherstellt. Die Familie der IEEE 802.11-Standard stellt keine Art von Signalisierungsaustausch bereit, die einen nahtlosen Kanalwechsel sicherstellt, wenn der AP oder die STA entscheiden, ihren Kanal zu wechseln.
Für ein System, das im Infrastrukturmodus arbeitet, umfaßt die 802.11h-Spezifikation eine Benachrichtigung, die es dem AP ermöglicht, die STA zu benachrichtigen, daß er die Kanäle in Zukunft wechseln wird. Drei Optionen ermöglichen der Benachrichtigung, auf einem hohen Niveau zu beschreiben, wann die Kanalumschaltung stattfinden wird. Es wird bemerkt, daß der bisherige Stand der Technik keine Mechanismen dafür zur Verfügung stellt, daß

1) die STA den AP auffordert, den Kanal zu wechseln.
2) die STA quittiert, daß sie die Benachrichtigung von dem AP empfangen hat und daß sie dem AP auf den neuen Kanal folgen wird. Bei 802.11h wird die Benachrichtigung unter Verwendung eines Rundrufs durchgeführt, folglich empfängt der AP keine Quittung (ACK), die ihm ermöglicht, zu bestimmen, ob die STA ihm auf den neuen Kanal folgen wird oder ob die STA die Benachrichtigung korrekt empfangen hat. Dies kann eine Situation hervorrufen, in der der AP unnötigerweise Rahmen an eine STA, die dem AP nicht auf den neuen Kanal gefolgt ist, sendet und erneut sendet. Die Anzahl von in dem AP gepufferten Rahmen kann erheblich sein und könnte aufgrund des mit vielen Wiederholungssendungen verbundenen exponentiell zunehmenden Backoff-Fensters zu einer dramatischen Ineffizienz des drahtlosen Mediums führen.
3) die STA quittiert, daß sie dem AP auf den neuen Kanal gefolgt ist. Dies kann eine ähnliche ineffiziente Situation wie weiter oben beschrieben hervorrufen.

Folglich besteht ein Bedarf für eine Vorrichtung für einen nahtlosen Kanalwechsel in einem WLAN.
Die vorliegende Erfindung behandelt die Einschränkungen des bisherigen Stands der Technik, wodurch ein nahtloser Kanalwechsel in einem WLAN ohne Dienstunterbrechung und ohne dramatische Verringerung der Effizienz des drahtlosen Mediums ermöglicht wird.
Ein System zum Ausführen eines Verfahrens für einen nahtlosen Kanalwechsel in einem WLAN mit einer STA und einem AP beginnt damit, daß eine Kanalwechsel-Absichtsnachricht von dem AP an die STA gesendet wird. Von der STA wird eine Kanalwechsel-Antwortnachricht an den AP gesendet, die den AP darüber informiert, ob die STA dem Kanalwechsel folgen wird oder nicht. Der AP entscheidet, ob er mit dem Kanalwechsel fortfährt, und führt den Kanalwechsel aus, wenn die Entscheidung positiv ist.
Ein anderes System zum Ausführen eines Verfahrens für einen nahtlosen Kanalwechsel in einem WLAN mit einer STA und einem AP beginnt mit dem Senden einer Kanalwechsel-Anforderungsnachricht von der STA an den AP. Es wird entschieden, ob der Kanalwechsel durchgeführt werden kann, und der Kanalwechsel wird basierend auf der Entscheidung durchgeführt.
Ein optionaler zusätzlicher Schritt für beide diese Systeme umfaßt das Senden einer Kanalwechsel-ausgeführt-Nachricht von der STA an den AP nach der erfolgreichen Ausführung des Kanalwechsels.
Ein System zur Durchführung eines nahtlosen Kanalwechsels in einem drahtlosen lokalen Netzwerk umfaßt einen AP und eine STA. Der AP ist derart konfiguriert, daß er eine Kanalwechsel-Absichtsnachricht an die STA sendet. Die STA ist derart konfiguriert, daß sie eine Kanalwechsel-Antwortnachricht an den AP sendet, die eine Anzeige enthält, ob die STA dem AP auf den neuen Kanal folgen wird. Nach Empfang der Kanalwechsel-Antwortnachricht wird der AP ferner derart konfiguriert, daß er entscheidet, ob er mit dem Kanalwechsel weitermacht oder nicht, und daß er den Kanalwechsel durchführt, wenn die Entscheidung positiv ist. Obwohl der AP die Antwortnachricht von der STA berücksichtigt, braucht die Entscheidung, ob mit dem Kanalwechsel weitergemacht wird, nicht der Antwortnachricht entsprechen.
Eine andere Ausführungsform eines Systems zur Durchführung eines nahtlosen Kanalwechsels in einem WLAN umfaßt einen AP und eine STA. Die STA ist derart konfiguriert, daß sie eine Kanalwechsel-Anforderungsnachricht an den AP sendet. In dem Fall, daß der AP nur eine STA unterstützt, wird der AP derart konfiguriert, daß er entscheidet, ob der Kanalwechsel durchgeführt werden kann, und daß er den Kanalwechsel auf der Basis der Entscheidung durchführt. In dem Fall, daß der AP mehr als eine STR unterstützt, wird der AP derart konfiguriert, daß er das Kanalwechselverfahren über die Kanalwechsel-Absichtsnachricht, wie weiter oben beschrieben, einleitet.
Ein System zum Durchführen eines nahtlosen Kanalwechsels in einem WLAN umfaßt einen AP und eine STA. Der AP umfaßt eine erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung verbundene erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene erste Kanalwechselvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene Messungsanforderungsvorrichtung; einen mit der ersten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung, der ersten Kanalwechselvorrichtung und der Messungsanforderungsvorrichtung verbundenen ersten Sender/Empfänger; und eine mit dem ersten Sender/Empfänger verbundene erste Antenne. Die STA umfaßt eine zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung verbundene zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene Stationsfähigkeitenvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene zweite Kanalwechselvorrichtung; einen mit der zweiten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung und der zweiten Kanalwechselvorrichtung verbundenen zweiten Sender/Empfänger; ei ne mit dem zweiten Sender/Empfänger verbundene Meßberichtsvorrichtung; und eine mit dem zweiten Sender/Empfänger verbundene zweite Antenne.
Ein detaillierteres Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform erhalten werden, die beispielhaft gegeben wird und die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, wobei.
1 ein Flußdiagramm eines Verfahrens für einen nahtlosen Kanalwechsel ist, das von einem AP eingeleitet wird;
2 ein Flußdiagramm des in 1 gezeigten Verfahrens ist;
3 ein Flußdiagramm eines Verfahrens für einen nahtlosen Kanalwechsel ist, das von einer STA eingeleitet wird; und
4 ein Diagramm eines Systems ist, das derart konfiguriert ist, daß es einen nahtlosen Kanalwechsel implementiert.
Der Begriff "Station" (STA) umfaßt hier im weiteren eine drahtlose Sende/Empfangseinheit, ein Benutzergerät, eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen Funkrufempfänger oder jede andere Art von Vorrichtung, die fähig ist, in einer drahtlosen Umgebung zu arbeiten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn hier im weiteren darauf Bezug genommen wird, umfaßt der Begriff "Zugangspunkt" (AP) eine Basisstation, einen Node B, eine Standortsteuerung oder jede andere Art von Schnittstellenvorrichtung in einer drahtlosen Umgebung, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Die vorliegende Erfindung löst das weiter oben beschriebene Problem, indem sie ein System zum Ausführen eines Signalisierungsaustausch-Verfahrens zwischen einem AP und einer STA einrichtet, bei dem der AP seine Absicht zum Umschalten von Kanälen seinen verbundenen STAs mitteilt und bei dem die STA quittiert, ob sie dem AP auf den neuen Kanal folgt oder nicht. Dieses System stellt sicher, daß alle STAs von der Absicht des AP, den Kanal zu wechseln, wissen, und daß der AP weiß, welche STAs in der Lage sind, auf den neuen Kanal zu folgen, und welche STAs auf den neuen Kanal gefolgt wären, wenn der AP sich entschieden hätte, mit dem Kanalwechsel weiterzumachen. Die vorliegende Erfindung löst das Problem auch dadurch, daß sie der STA ermöglicht, einen Kanalwechsel anzufordern, wodurch das Signalisierungsaustausch-Verfahren ausgelöst wird.
Ein von dem AP eingeleitetes Signalisierungsaustausch-Verfahren 100 der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt. Zum Zwecke der Vereinfachung der Zeichnungen und der Diskussion der Erfindung bezieht sich die folgende Beschreibung nur auf eine einzige STA. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können ebenso auf ein System angewendet werden, das mehrere STAs hat.
Ein AP sendet einer STA eine Kanalwechsel-Absichtsnachricht, die seine Absicht anzeigt, seinen Kanal auf den Kanal X zu wechseln, wobei X eine Kanalkennung darstellt (Schritt 102). Die Nachricht enthält auch Information bezüglich der Zeitsteuerung des Kanalwechsels. Diese Nachricht kann unter Verwendung eines Rundruf-Rahmens (Broadcast Frame) oder eines Punkt-zu-Punkt-Sendungsrahmens (Unicast Frame) gesendet werden. Der Vorteil der Verwendung eines Rundruf-Rahmens ist, daß dies die Anzahl von Nachrichten, die über das drahtlose Medium gesendet werden, beschränkt, wenn mehrere STAs mit dem AP verbunden sind. Der Vorteil der Verwendung eines Punkt-zu-Punkt-Sendungsrahmens (einen für jede verbundene STA) ist, daß dies dazu neigt, die Robustheit der Signalisierung zu verbessern, da der AP eine MAC-ACK von der STA erwartet, die anzeigt, ob die STA die Nachricht korrekt empfangen hat oder nicht. In dem Fall, daß von einer bestimmten STA keine ACK empfangen wird, kann der AP die Kanalwechsel-Absichtsnachricht erneut senden.
Nach Empfang der Kanalwechsel-Absichtsnachricht entscheidet die STA basierend auf ihren Fähigkeiten, der Funkfrequenzumgebung, die sie von ihrem Standort wahrnimmt, und der Verfügbarkeit und Auslastung anderer APs in dem System, ob sie ihren Kanal auf den neuen Kanal wechseln wird (Schritt 104). Diese Entscheidung umfaßt ein Entscheidungsfindungsverfahren mit mehreren Kriterien. Das erste Kriterium, das die STA zum Beispiel berücksichtigen könnte, ist, ob sie die Fähigkeiten (unter Berücksichtigung von Hardware- und Softwarebeschränkungen) hat, auf den Kanal X zu wechseln, wie er in der von dem AP gesendeten Kanalwechsel-Absichtsnachricht bekannt gegeben wurde. Das zweite und das dritte Kriterium, das die STA wahrscheinlich berücksichtigt, umfaßt den Interferenzpegel und die Auslastung, welche die STA auf dem Kanal X wahrnimmt. Basierend auf derartigen Kriterien entscheidet die STA, ob der Kanalwechsel wünschenswert ist oder nicht. Diese Schlußfolgerung kann unter Verwendung jeder beliebigen Art der Analyse mehrerer Kriterien, die aus einer gewichtungsbasierten Berechnung erhaltene Punkte mit vorbestimmten Pegeln vergleicht, erzielt werden.
Wenn die Entscheidung einmal getroffen ist, sendet die STA eine Kanalwechsel-Antwortnachricht, die eine Benachrichtigung, daß die Nachricht empfangen wurde (gilt in dem Fall, in dem die Kanalwechsel-Absichtsnachricht unter Verwendung eines Rundrufs gesendet wird), und eine Anzeige bezüglich dessen enthält, ob die STA dem AP auf seinen neuen Kanal folgen wird oder nicht (Schritt 106).
Die Anzeige in der Kanalwechsel-Antwortnachricht enthält verschiedene vordefinierte Antworten, die das folgende umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind:

1) Die STA wird dem AP auf den neuen Kanal folgen.
2) Die STA wird dem AP nicht auf den neuen Kanal folgen und möchte von dem AP weiter auf dem gleichen Kanal betreut werden. Diese Situation könnte entstehen, wenn die Abtastung der STA ergibt, daß der neue Kanal ihre Leistung verschlechtern wird, wenn der STA die Fähigkeiten fehlen, um den Kanal zu wechseln, oder wenn die STA bestimmt, daß das Wechseln des Kanals nicht erlaubt, die QoS-Anforderungen der Anwendung des Benutzers zu erfüllen.
3) Die STA wird dem AP nicht auf den neuen Kanal folgen, aber fordert den AP nicht auf, auf dem gleichen Ka nal zu bleiben. Diese Situation könnte entstehen, wenn die STA einen anderen Kandidaten-AP identifiziert hat, für den sie bestimmt, daß er eine bessere Leistung bieten kann als der aktuelle AP auf dem neuen Kanal.

Der Bereich an Verfahren, durch welche die STA die Kanalwechselentscheidung durchführen könnte, umfaßt gemessene oder gemeldete Qualitätsmetriken (z.B. das Signal-Rauschverhältnis (SNR), das Verhältnis von Signal zu Interferenz und Rauschen (SINR), die Paketfehlerrate (PER), etc.) auf dem neuen Kanal und den Vergleich dieser Metriken mit Qualitätsmetriken, die auf dem aktuellen Kanal gemessen werden, oder mit vorbestimmten Pegeln. Die STR könnte auch gemessene oder gemeldete Auslastungsmetriken (z.B. Kanalbelegung, Medienzugriffsverzögerung, etc.) auf dem neuen Kanal verwenden und sie mit Auslastungsmetriken, die auf dem aktuellen Kanal gemessen werden, oder mit vorbestimmten Pegeln vergleichen. Es ist auch möglich, gewichtungsbasierte Kombinationen aus mehreren der obigen Metriken, die auf dem neuen Kanal erhalten werden, zu verwenden, welche mit den gleichen Metriken, die auf dem aktuellen Kanal erhalten werden, oder mit vorbestimmten Pegeln zu vergleichen.
Wenn der AP seine Kanalwechsel-Absichtsnachricht unter Verwendung eines Rundrufs sendet, dient die von der STA gesendete Kanalwechsel-Antwortnachricht auch dem Zweck, den Empfang der Kanalwechsel-Absichtsnachricht zu quittieren. Es gibt einige Vorteile für das Senden der Kanalwechsel-Absichtsnachricht als eine Punkt-zu-Punkt-Nachricht (die eine ACK befiehlt), da dies dem AP ermöglicht, zwischen einer STA, welche die Kanalwechsel-Absichtsnachricht nicht empfangen hat, und einer STA, welche die Kanalwechsel-Absichtsnachricht empfangen, aber nicht die Kanalwechsel-Antwortnachricht gesendet hat, zu unterscheiden. Der AP wartet auf alle Antworten von allen STAs (positiv oder negativ) oder bis eine Zeitüberschreitung stattfindet, und trifft dann die Entscheidung, ob er mit dem Kanalwechsel fortschreitet oder nicht. Der AP ist nicht daran gebunden, zu tun, was die STA vorgeschlagen hat.
Auf der Basis der von der STA empfangenen Kanalwechsel-Antwortbenachrichtigung trifft der AP dann eine Entscheidung, ob er den Kanal wechselt oder nicht (Schritt 108). Dieser Schritt ermöglicht dem AP, seine Absicht, den Kanal zu wechseln, zu überdenken. Zum Beispiel in dem Fall, in dem der AP nur eine einzige STA bedient und diese STA anzeigt, daß sie dem AP nicht auf den neuen Kanal folgen kann, könnte der AP entscheiden, den Kanalwechsel nicht durchzuführen. Dies ist auch eine Gelegenheit für den AP, Messungen von den STAs anzufordern, wenn er glaubt, daß Meßberichte helfen werden, eine bessere Entscheidung zu treffen.
Im allgemeinen basiert die Entscheidung, ob der AP mit dem Kanalwechsel fortfährt oder nicht, auf der relativen Anzahl von Nutzern, die mit jeder Art von Kanalwechselnachricht geantwortet haben, gegen die vorausgesehenen Auswirkungen auf die Dienstqualität bei Nichtausführen des Kanalwechsels. Ein System zum Ausführen eines Entscheidungsfindungsverfahrens, das die relative Anzahl von Antworten jeder Art mit Zielen vergleicht, die sich entsprechend dem vorhergesehenen Leistungsgewinn beim Umschalten des Kanals ändern, ist eine von mehreren möglichen Implementierungen.
Wenn der AP entscheidet, den Kanal nicht zu wechseln, endet das Verfahren 100 (Schritt 110). In dem Fall, daß der AP entscheidet, mit dem Kanalwechsel fortzufahren (Schritt 108), sendet er dann eine Kanalwechsel-Benachrichtigung an die verbundene STA (Schritt 112). Diese Nachricht enthält auch Informationen bezüglich der Zeitsteuerung des Kanalwechsels. Diese Nachricht kann unter Verwendung eines Rundruf-Rahmens oder eines Punkt-zu-Punkt-Sendungsrahmens gesendet werden, wobei die Vorteile jeder Rahmenart die gleichen wie weiter oben beschrieben sind.
Wenn der AP entscheidet, mit dem Kanalwechsel fortzufahren, kann er die in der von der STA empfangenen Kanalwechsel-Antwortnachricht enthaltenen Informationen verwenden und alle gepufferten Pakete, die für die STA bestimmt sind, die geantwortet hat, daß sie dem AP nicht auf den neuen Kanal folgen würde, entfernen. Dies verhindert, daß der AP ei ne beträchtliche Menge an Bandbreite verschwendet, indem er nicht erfolgreich Pakete an die STA sendet, wenn sie dem AP nicht auf den neuen Kanal gefolgt ist. Der AP wechselt auf den neuen Kanal (Schritt 114), und die STA wechselt auf den neuen Kanal, wenn sie dem AP folgt (Schritt 116).
Ein optionaler Schritt für das Signalisierungsaustausch-Verfahren ist, die STA eine Kanalwechsel-ausgeführt-Nachricht an den AP senden zu lassen, nachdem sie den Kanal gewechselt hat (Schritt 118). Diese Information könnte auch verwendet werden, um den AP davon abzuhalten, Bandbreite zu verschwenden, indem er nicht erfolgreich Pakete an eine STR sendet, die (in ihrer Kanalwechsel-Antwortnachricht) angezeigt hätte, daß sie dem AP auf den neuen Kanal folgen würde, der es aber nicht gelungen wäre, dies zu tun. Das Verfahren endet dann (Schritt 110).
2 ist ein Signaldiagramm eines Systems 200, welches das in 1 gezeigte Verfahren ausführt. Das System 200 umfaßt einen AP 202 und eine STA 204. Der AP 202 sendet eine Kanalwechsel-Absichtsnachricht 210, die als ein Rundruf oder als eine Punkt-zu-Punkt-Sendung gesendet werden kann. Die STA 204 (oder jede STA 204, wenn der AP 202 mehrere STAs mit sich verbunden hat) antwortet auf die Absichtsnachricht 210, indem sie eine Kanalwechsel-Antwortnachricht 212 an den AP 202 sendet. Jede STA 204 sendet ihre Antwortnachricht als eine Punkt-zu-Punkt-Nachricht.
Wenn der Kanalwechsel stattfinden wird, sendet der AP 202 eine Kanalwechsel-Benachrichtigung 214 an die STR 204. Wie bei der Absichtsnachricht 210 kann die Benachrichtigung 214 als ein Rundruf oder eine Punkt-zu-Punkt-Nachricht gesendet werden. Als eine optionale letzte Nachricht kann die STA 204 nach einem erfolgreichen Kanalwechsel eine Kanalwechsel-durchgeführt-Nachricht 216 an den AP 202 senden.
Ein Verfahren 300 gemäß der vorliegenden Erfindung, durch welches eine STA den AP auffordert, seinen Kanal zu wechseln, ist in 3 gezeigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ermöglicht die vorliegende Erfindung der STA, den AP aufzufordern, den Kanal, den er verwendet, zu wechseln. Der Bedarf für eine derartige Aufforderung kann entstehen, wenn die von der STA wahrgenommene Interferenz oder die Kanalaktivität derart ist, daß sie die von ihrem Benutzer wahrgenommene QoS gefährdet.
Die STA sendet eine Kanalwechsel-Anforderungsnachricht als einen Punkt-zu-Punkt-Sendungsrahmen an ihren AP (Schritt 302). Die Nachricht kann einige oder alle der folgenden Informationen enthalten: eine Frist zur Durchführung des Kanalwechsels, eine Liste bevorzugter Kanäle, auf die übergegangen werden soll, und Interferenz- oder Rauschpegelmessungen auf dem aktuellen und Kadidatenkanälen.
Nach Empfang dieser Nachricht kann der AP dann ein oder zwei Maßnahmen ergreifen. Wenn der AP mehrere STAs mit sich verbunden hat, könnte er das durch den AP eingeleitete Signalisierungsaustausch-Verfahren 100 beginnend mit Schritt 102 durchführen. Wenn der AP nur eine einzige mit sich verbundene STA hat, könnte er entscheiden, mit dem Kanalwechselverfahren weiter zu machen, und das Verfahren 100 beginnend mit Schritt 108 durchführen.
An jedem Punkt in dem in 1 beschriebenen Ereignisfluß kann der AP Messungen auf den aktuellen und vorgeschlagenen Kanälen machen und/oder Messungen von der STA anfragen, welche den Kanalwechsel fordert.
4 ist ein Diagramm eines Systems 400, das konfiguriert ist, um einen nahtlosen Kanalwechsel zu implementieren. Das System 400 weist einen AP 402 und eine STA 404 auf. Der AP 402 hat eine Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 410 und eine mit der Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 410 verbundene Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 412. Eine Kanalwechselvorrichtung 414 ist mit der Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 412 verbunden. Eine Messungsanforderungsvorrichtung 416 ist mit der Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 412 verbunden. Ein Sender/Empfänger 418 ist mit der Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 410, der Kanalwechselvorrichtung 414 und der Messungsanforderungsvorrichtung 416 verbunden. Eine Antenne 420 ist mit dem Sender/Empfänger 418 verbunden.
Die STA 404 hat eine Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 430 und eine mit der Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 430 verbundene Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 432. Eine STA-Fähigkeitenvorrichtung 434 ist mit der Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 432 verbunden. Eine Kanalwechselvorrichtung 436 ist mit der Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 432 verbunden. Ein Sender/Empfänger 438 ist mit der Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 430 und der Kanalwechselvorrichtung 436 verbunden. Eine Meßberichtsvorrichtung 440 ist mit dem Sender/Empfänger 438 verbunden. Eine Antenne 442 ist mit dem Sender/Empfänger 438 verbunden.
Das System 400 arbeitet wie folgt. Die Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 410 in dem AP 402 sendet die Kanalwechsel-Absichtsnachricht an die STA 404, wo sie von der Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 430 verarbeitet wird. Im Falle einer durch eine STA eingeleiteten Kanalwechselaufforderung, sendet die Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 430 in der STA 402 zuerst die Kanalwechsel-Anforderungsnachricht an den AP 402, wo sie von der Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 410 verarbeitet wird.
Nach Empfang der Kanalwechsel-Absichtsnachricht an der STA 404 entscheidet die Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 432 in der STA 404, ob die STA ihren Kanal wechseln wird. Die Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 432 greift auf Informationen zu, die in der STA-Fähigkeitenvorrichtung 434 gespeichert sind, um das Treffen dieser Entscheidung zu unterstützen. Wenn die Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 432 einmal die den Kanalwechsel betreffende Entscheidung getroffen hat, signalisiert sie diese der Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 430, welche die Entscheidung (über die Kanalwechsel-Antwortnachricht) an die Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung 410 in dem AP 402 kommuniziert. Wenn die STA 404 ihren Kanal wechseln wird, signalisiert die Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 432 der Kanalwechselvorrichtung 436, daß sie den Kanal wechseln soll.
In dem AP 402 wird die Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 412 verwendet, um zu entscheiden, ob der AP seinen Kanal wechseln wird. Wie weiter oben bemerkt, kann diese Entscheidung von der Kanalwechsel-Antwortnachricht, die von der STA 404 empfangen wird, beeinflußt werden. Beim Treffen dieser Entscheidung kann die Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 412 Messungen von der STA 404 anfordern, was über die Messungsanforderungsvorrichtung 416 erledigt wird. Nach Empfang einer Messungsanforderung von dem AP 402 sammelt die STA 404 die richtigen Messungen und meldet dem AP 402 über die Meßberichtsvorrichtung 440 zurück. Wenn der AP 402 seinen Kanal wechseln wird, signalisiert die Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung 412 der Kanalwechselvorrichtung 414, daß sie den Kanal wechseln soll.
Ausführungsformen
Ein System zum Ausführen eines Verfahrens für den nahtlosen Kanalwechsel in einem WLAN mit einer STA und einem AP weist die folgenden Schritte auf: Senden einer Kanalwechsel-Absichtsnachricht von dem AP an die STA; Senden einer Kanalwechsel-Antwortnachricht von der STA an den AP, welche den AP darüber informiert, ob die STA dem Kanalwechsel folgen wird; Entscheiden beim AP, ob mit dem Kanalwechsel weitergemacht wird; und Durchführen eines Kanalwechsels, wenn die Entscheidung positiv ist.
Das System zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem vorhergehenden Abschnitt, wobei die Kanalwechsel-Antwortnachricht eine Quittung aufweist, daß die Kanalwechsel-Absichtsnachricht empfangen wurde.
System zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden zwei Abschnitte, wobei der Durchführungsschritt die folgenden Schritte aufweist: Senden einer Kanalwechsel-Benachrichtigung von dem AP an die STA; Wechseln des Kanals an dem AP und an der STA; und Senden einer Kanalwechsel-ausgeführt-Nachricht von der STA an den AP nach erfolgreicher Durchführung des Kanalwechsels.
System zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden drei Abschnitte, wobei das WLAN mehr als eine STA aufweist und der Durchführungsschritt vor der Durchführung des Kanalwechsels die Anzahl von STAs berücksichtigt, die den Kanal wechseln kann.
System zum Ausführen eines Verfahrens für einen nahtlosen Kanalwechsel in einem WLAN mit einer STA und einem AP, das die folgenden Schritte aufweist: Senden einer Kanalwechsel-Anforderungsnachricht von der STA an den AP; Entscheiden, ob der Kanalwechsel durchgeführt werden kann; und Durchführen des Kanalwechsels auf der Basis der Entscheidung.
System zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem vorhergehenden Abschnitt, wobei das WLAN nur eine STA aufweist und der Entscheidungsschritt die folgenden Schritte aufweist: Entscheiden, ob der Kanalwechsel durch den AP ausgeführt wird; Senden einer Kanalwechsel-Benachrichtigung von dem AP an die STA, wenn der Kanalwechsel durchgeführt werden soll; und Wechseln des Kanals an dem AP und an der STA.
System zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden zwei Abschnitte, das ferner den Schritt Senden einer Kanalwechsel-ausgeführt-Nachricht von der STA an den AP aufweist, wenn der Kanalwechsel erfolgreich abgeschlossen wurde.
System zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden drei Abschnitte, wobei das WLAN mehr als eine STA aufweist, und der Entscheidungsschritt die folgenden Schritte aufweist: Senden einer Kanalwechsel-Absichtsnachricht von dem AP an jede STA; Entscheiden, ob der Kanalwechsel von jeder STA unterstützt werden kann; Senden einer Kanalwechsel-Antwortnachricht von jeder STA an den AP; Entscheiden, ob der Kanalwechsel von dem AP durchgeführt wird; Senden einer Kanalwechsel-Benachrichtigung von dem AP an jede STA, wenn der Kanalwechsel durchgeführt werden soll; und Wechseln des Kanals an dem AP und an jeder STA.
System zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden vier Abschnitte, das ferner den Schritt Senden einer Kanalwechsel- ausgeführt-Nachricht von jeder STA an den AP umfaßt, wenn der Kanalwechsel erfolgreich abgeschlossen wurde.
Ein System zum Durchführen eines nahtlosen Kanalwechsels in einem WLAN weist einen AP und eine STA auf. Der AP ist derart konfiguriert, daß er eine Kanalwechsel-Absichtsnachricht an die STA sendet. Die STA ist derart konfiguriert, daß sie eine Kanalwechsel-Antwortnachricht an den AP sendet, wobei die Kanalwechsel-Antwortnachricht eine Anzeige aufweist, ob die STA dem AP auf den neuen Kanal folgen wird. Der AP ist ferner derart konfiguriert, daß er entscheidet, ob er seinen Kanal wechselt, nachdem er die Kanalwechsel-Antwortnachricht empfangen hat, und seinen Kanal wechselt, wenn die Entscheidung positiv ist.
System gemäß dem vorhergehenden Abschnitt, wobei die Kanalwechsel-Antwortnachricht eine Quittung aufweist, daß die Kanalwechsel-Absichtsnachricht von der STA empfangen wurde.
System gemäß einem der vorhergehenden zwei Abschnitte, wobei, wenn der AP entscheidet, seinen Kanal zu wechseln, der AP ferner derart konfiguriert ist, daß er eine Kanalwechsel-Benachrichtigung an die STA sendet und seinen Kanal wechselt, und die STA ist ferner konfiguriert, ihren Kanal zu wechseln und nach der erfolgreichen Durchführung des Kanalwechsels eine Kanalwechsel-ausgeführt-Nachricht an den AP zu senden.
System gemäß einem der vorhergehenden drei Abschnitte, wobei das WLAN mehr als eine STA aufweist und der AP vor der Durchführung des Kanalwechsels die Anzahl von STAs berücksichtigt, die den Kanal wechseln kann.
Ein System zum Durchführen eines nahtlosen Kanalwechsels in einem WLAN weist einen AP und eine STA auf. Die STA ist derart konfiguriert, daß sie eine Kanalwechsel-Anforderungsnachricht an den AP sendet. Der AP ist derart konfiguriert, daß er entscheidet, ob der Kanalwechsel durchgeführt werden kann, und daß er den Kanalwechsel auf der Basis der Entscheidung durchführt.
System gemäß dem vorhergehenden Abschnitt, wobei das WLAN nur eine STA aufweist; der AP eine Kanalwechsel-Benachrichtigung an die STA sendet, wenn der Kanalwechsel durchgeführt werden soll; der AP derart konfiguriert ist, daß er seinen Kanal wechselt; und die STA derart konfiguriert ist, daß sie ihren Kanal wechselt.
System gemäß einem der vorhergehenden zwei Abschnitte, wobei die STA ferner derart konfiguriert ist, daß sie eine Kanalwechsel-ausgeführt-Nachricht an den AP sendet, wenn der Kanalwechsel erfolgreich abgeschlossen wurde.
System gemäß einem der vorhergehenden drei Abschnitte, wobei das WLAN mehr als eine STA aufweist; der AP derart konfiguriert ist, daß er eine Kanalwechsel-Absichtsnachricht, an jede STA sendet; jede STA derart konfiguriert ist, daß sie entscheidet, ob der Kanalwechsel unterstützt werden kann, und eine Kanalwechsel-Antwortnachricht an den AP sendet; der AP derart konfiguriert ist, daß er entscheidet, ob der Kanalwechsel durchgeführt wird, eine Kanalwechsel-Benachrichtigung an jede STA sendet, wenn der Kanalwechsel durchgeführt werden wird, und seinen Kanal wechselt; und jede STA derart konfiguriert ist, daß sie ihren Kanal wechselt.
System gemäß einem der vorhergehenden vier Abschnitte, wobei jede STA ferner derart konfiguriert ist, daß sie eine Kanalwechsel-ausgeführt-Nachricht an den AP sendet, wenn der Kanalwechsel erfolgreich abgeschlossen wurde.
Ein System zum Durchführen eines nahtlosen Kanalwechsels in einem WLAN weist einen AP und eine STA auf. Der AP hat eine erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung verbundene erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene erste Kanalwechselvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene Messungsanforderungsvorrichtung; einen mit der ersten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung, der ersten Kanalwechselvorrichtung und der Messungsanforderungsvorrichtung ver bundenen ersten Sender/Empfänger; und eine mit dem ersten Sender/Empfänger verbundene erste Antenne. Die STA hat eine zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung verbundene zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene Stationsfähigkeitenvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene zweite Kanalwechselvorrichtung; einen mit der zweiten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung und der zweiten Kanalwechselvorrichtung verbundenen zweiten Sender/Empfänger; eine mit dem zweiten Sender/Empfänger verbundene Meßberichtsvorrichtung; und eine mit dem zweiten Sender/Empfänger verbundene zweite Antenne.
System gemäß dem vorhergehenden Abschnitt, wobei die erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung in dem AP derart konfiguriert ist, daß sie eine Kanalwechsel-Absichtsnachricht an die Station sendet.
System gemäß einem der vorhergehenden zwei Abschnitte, wobei die zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung in der Station derart konfiguriert ist, daß sie die Kanalwechsel-Absichtsnachricht empfängt.
System gemäß einem der vorhergehenden drei Abschnitte, wobei die zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung in der Station derart konfiguriert ist, daß sie eine Kanalwechsel-Anforderungsnachricht an den AP sendet.
System gemäß einem der vorhergehenden vier Abschnitte, wobei die erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung in dem AP derart konfiguriert ist, daß sie die Kanalwechsel-Anforderungsnachricht empfängt.
System gemäß einem der vorhergehenden fünf Abschnitte, wobei die erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung in dem AP derart konfiguriert ist, daß sie entscheidet, ob der AP seinen Sendekanal wechselt.
System gemäß einem der vorhergehenden sechs Abschnitte, wobei, wenn der AP seinen Sendekanal ändern wird, die erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung der ersten Kanalwechselvorrichtung signalisiert, ihren Sendekanal zu wechseln.
System gemäß einem der vorhergehenden sieben Abschnitte, wobei die erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung in dem AP der Messungsanforderungsvorrichtung signalisiert, Messungen von der Station anzufordern.
System gemäß einem der vorhergehenden acht Abschnitte, wobei die Meßberichtsvorrichtung derart konfiguriert ist, daß sie Messungen sammelt und die Messungen an den AP meldet.
System gemäß einem der vorhergehenden neun Abschnitte, wobei die zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung in der Station derart konfiguriert ist, daß sie entscheidet, ob die Station ihren Empfangskanal wechselt.
System gemäß einem der vorhergehenden zehn Abschnitte, wobei, wenn die Station ihren Empfangskanal wechseln wird, die zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung der zweiten Kanalwechselvorrichtung signalisiert, den Empfangskanal zu wechseln.
Beispielhaft Anwendungen der vorliegenden Erfindung umfassen die Gebiete der Lastverteilung und dynamischen Kanalauswahl. In diesen Anwendungen ist es wünschenswert für den AP, seinen Kanal zu wechseln, um sich an zeitveränderliche Last- und Interferenzbedingungen anzupassen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, daß derartige Kanalwechsel für verbundene STAs mit minimaler Dienstunterbrechung durchgeführt werden.
Ein System zum Durchführen eines nahtlosen Kanalwechsels in einem drahtlosen lokalen Netzwerk weist einen Zugangspunkt (AP) und eine Station auf. Der AP hat eine erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung, eine erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung, eine erste Kanalwechselvorrichtung, eine Messungsanforderungsvorrichtung, einen ersten Sender/Empfänger und eine erste Antenne. Die Station hat eine zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung, eine zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung, eine Sta tionsfähigkeitenvorrichtung, eine zweite Kanalwechselvorrichtung und einen zweiten Sender.
Obwohl die Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen in bestimmten Kombinationen beschrieben sind, kann jedes Merkmal oder Element allein (ohne die anderen Merkmale und Elemente der bevorzugten Ausführungsformen) oder in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Während spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, könnten von einem Fachmann auf dem Gebiet viele Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Die obige Beschreibung dient zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung der bestimmten Erfindung in irgendeiner Weise.

Claims

System zum Durchführen eines nahtlosen Kanalwechsels in einem drahtlosen lokalen Netzwerk, das aufweist: einen Zugangspunkt (AP), der aufweist: eine erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung verbundene erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene erste Kanalwechselvorrichtung; eine mit der ersten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene Messungsanforderungsvorrichtung; einen mit der ersten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung, der ersten Kanalwechselvorrichtung und der Messungsanforderungsvorrichtung verbundenen ersten Sender/Empfänger; und eine mit dem ersten Sender/Empfänger verbundene erste Antenne; und eine Station, die aufweist: eine zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung verbundene zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene Stationsfähigkeitenvorrichtung; eine mit der zweiten Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung verbundene zweite Kanalwechselvorrichtung; einen mit der zweiten Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung und der zweiten Kanalwechselvorrichtung verbundenen zweiten Sender/Empfänger; eine mit dem zweiten Sender/Empfänger verbundene Meßberichtsvorrichtung; und eine mit dem zweiten Sender/Empfänger verbundene zweite Antenne.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung in dem AP derart konfiguriert ist, daß sie eine Kanalwechsel-Absichtsnachricht an die Station sendet.
System nach Anspruch 2, wobei die zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung in der Station derart konfiguriert ist, daß sie die Kanalwechsel-Absichtsnachricht empfängt.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung in der Station derart konfiguriert ist, daß sie eine Kanalwechsel-Anforderungsnachricht an den AP sendet.
System nach Anspruch 4, wobei die erste Kanalwechsel-Benachrichtigungsvorrichtung in dem AP derart konfiguriert ist, daß sie die Kanalwechsel-Anforderungsnachricht empfängt.
System nach Anspruch 1, 2 oder 4, wobei die erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung in dem AP derart konfiguriert ist, daß sie entscheidet, ob der AP seinen Sendekanal wechseln wird.
System nach Anspruch 6, wobei, wenn der AP seinen Sendekanal ändern wird, die erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung der ersten Kanalwechselvorrichtung signalisiert, den Sendekanal zu wechseln.
System nach Anspruch 1, 2, 4 oder 6, wobei die erste Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung in dem AP der Messungsanforderungsvorrichtung signalisiert, Messungen von der Station anzufordern.
System nach Anspruch 1, 2, 4, 6 oder 8, wobei die Meßberichtsvorrichtung derart konfiguriert ist, daß sie Messungen sammelt und die Messungen an den AP meldet.
System nach Anspruch 1, 2, 4, 6 oder 8, wobei die zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung in der Station derart konfiguriert ist, daß sie entscheidet, ob die Station ihren Empfangskanal wechselt.
System nach Anspruch 10, wobei, wenn die Station ihren Empfangskanal wechseln wird, die zweite Kanalwechsel-Entscheidungsvorrichtung der zweiten Kanalwechselvorrichtung signalisiert, den Empfangskanal zu wechseln.