TWI410153B - 無線區域網裝置及其頻道掃描方法 - Google Patents

Description

無線區域網裝置及其頻道掃描方法

本發明涉及無線區域網，尤其涉及一種無線區域網裝置及其頻道掃描方法。

在一個無線區域網中，移動站要與基地臺進行認證並建立連接，就必須首先進行頻道掃描。移動站的頻道掃描包括主動式掃描與被動式掃描兩種模式。其中，主動式掃描是指，移動站在每一個頻道中傳送探測請求訊框（Probe Request Frame），然後等待每一個頻道中基地臺回送的探測回應訊框（Probe Response Frame）。

當前，移動站在一個頻道中傳送探測請求訊框後，直到等到該頻道的探測回應訊框後才會去下一個頻道傳送探測請求訊框，依次類推，直到掃描完所有頻道為止。這樣就白白浪費了等待每個頻道的探測回應訊框的時間，從而影響掃描頻道的速度。

因此，有必要提出一種無線區域網裝置，可以更加快速的掃描頻道。

有鑑於此，有必要提供一種無線區域網裝置，可以更加快速的掃描頻道。

另外，還需要提供一種頻道掃描方法，應用於上述無線區域網裝置中，可以更加快速的掃描頻道。

本發明實施方式中提供的無線區域網裝置，用於掃描無線區域網中多個頻道，該無線區域網裝置包括頻道掃描模組及時間延長模組。頻道掃描模組用於主動掃描第一頻道並等待第一頻道的掃描結果。時間延長模組用於在第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待第一頻道的掃描結果的時間。頻道掃描模組還在等待第一頻道的掃描結果的時間內主動掃描第二頻道並等待第二頻道的掃描結果。時間延長模組還在第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待第二頻道的掃描結果的時間。

本發明實施方式中提供的頻道掃描方法，應用於無線區域網裝置中，用於掃描無線區域網中多個頻道，該頻道掃描方法包括以下步驟：主動掃描第一頻道並等待第一頻道的掃描結果；在第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待第一頻道的掃描結果的時間；在等待第一頻道的掃描結果的時間內主動掃描第二頻道並等待第二頻道的掃描結果；及在第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待第二頻道的掃描結果的時間。

藉由以下對具體實施方式詳細的描述結合附圖，將可輕易的瞭解上述內容及此項發明之諸多優點。

圖1是本發明無線區域網（Wireless Local Area Network，WLAN）裝置100的實施環境圖及一實施方式的模組圖。在無線區域網10中，第一基地臺（Access Point）200在第一頻道提供服務，第二基地臺300在第二頻道提供服務。無線區域網裝置100可為移動站（Mobile Station）或基地臺，用於掃描無線區域網10中各個頻道，以尋找合適頻道進行通信。其中，移動站是任一可連線至無線區域網10的網路裝置，例如行動電話（Mobile Phone）、個人數位助理（Personal Digital Assistant）、筆記型電腦（Notebook Computer）等。

當無線區域網裝置100在第一頻道內廣播第一探測請求訊框以主動掃描第一頻道時，第一基地臺200在第一頻道內接收到第一探測請求訊框，並回送第一探測回應訊框給無線區域網裝置100。

同理，當無線區域網裝置100在第二頻道內廣播第二探測請求訊框以主動掃描第二頻道時，第二基地臺300在第二頻道內接收到第二探測請求訊框，並回送第二探測回應訊框給無線區域網裝置100。

當無線區域網裝置100為移動站時，無線區域網裝置100掃描多個頻道以尋找合適頻道，與合適頻道內基地臺進行認證並建立連接，從而享受合適頻道內基地臺的服務。舉例而言，若無線區域網裝置100尋找到第一頻道，則與第一頻道內第一基地臺200進行認證並建立連接，從而享受第一基地臺200提供的服務。

當無線區域網裝置100為基地臺時，無線區域網裝置100掃描多個頻道以尋找合適頻道，並在合適頻道內提供服務，從而避免與其它基地臺產生干擾。舉例而言，若無線區域網裝置100尋找到第三頻道，則在第三頻道內提供服務，從而避免與第一基地臺200及第二基地臺300產生干擾。

在本發明一實施方式中，無線區域網裝置100包括頻道掃描模組110、時間延長模組120及處理器130。處理器130用於執行頻道掃描模組110與時間延長模組120。

頻道掃描模組110用於主動掃描第一頻道並等待第一頻道的掃描結果。在本實施方式中，第一頻道的掃描結果為第一探測回應訊框。頻道掃描模組110在第一頻道內廣播第一探測請求訊框以主動掃描第一頻道，並等待第一頻道的第一探測回應訊框。所述廣播是指向無線區域網裝置100的信號強度範圍內其它所有的無線區域網裝置傳送第一探測請求訊框。第一基地臺200在無線區域網裝置100的信號強度範圍內，故，在第一頻道內接收到第一探測請求訊框。

當第一基地臺200接收到第一探測請求訊框後，會需要一段不定長的時間，如5微秒（microsecond, ms），回送第一探測回應訊框給頻道掃描模組110。故，頻道掃描模組110需要等待該段不定長的時間。

為了避免浪費這段等待的時間，頻道掃描模組110可以利用這段等待的時間去繼續掃描下一個頻道，但是，由於這段等待的時間不定長，頻道掃描模組110若利用這段等待時間去掃描下一個頻道，就有可能錯過接收第一探測回應訊框的時間。

為了充分利用這段等待的時間而又不錯過接收第一探測回應訊框，首先需要將這段等待的時間延長為定長的可控時間。在本發明實施方式中，利用時間延長模組120在第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待第一頻道的掃描結果的時間。具體而言，時間延長模組120在第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待第一探測回應訊框的時間，即延後第一基地臺200回送第一探測回應訊框的時間。其中，第一時間延長訊框包括持續時間（Duration）欄位，用於表明無線區域網裝置100佔用第一頻道的時間。

基於IEEE802.11協定中的載波監聽多路訪問/衝突檢測（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，CSMA/CD），無線區域網10中其它的裝置需要等待第一時間延長訊框中持續時間欄位所載的時間後才能使用第一頻道。故，第一基地臺200也需要等待第一時間延長訊框中持續時間欄位所載的時間後才能使用第一頻道回送第一探測回應訊框給頻道掃描模組110。

在本實施例中，第一時間延長訊框中持續時間欄位可以根據不同的需要設定為不同的值。假設掃描一個頻道大約需要量100微秒，若頻道掃描模組110打算主動掃描兩個頻道後回來接收這兩個頻道的掃描結果，則可以將持續時間欄位設定為200（100*2）微秒，依此類推，若頻道掃描模組110打算主動掃描11個頻道後回來接收這11個頻道的掃描結果，則可以將持續時間欄位設定為1100（100*11）微秒。

在本實施方式中，第一時間延長訊框為控制訊框或資料訊框，其中，控制訊框可為請求發送訊框（Request to Send，RTS）等。因為基於IEEE802.11協定中的載波監聽多路訪問/衝突檢測，控制訊框或資料訊框的持續時間訊框欄位可有效的表明佔用頻道的時間，但管理訊框的持續時間訊框欄位並不能有效的表明佔用頻道的時間。

在本實施方式中，第一時間延長訊框的目的地址為任意位址，例如第一基地臺200和第二基地臺300的MAC地址。

頻道掃描模組110在等待第一頻道的掃描結果的時間內主動掃描第二頻道並等待第二頻道的掃描結果。在本實施方式中，第二頻道的掃描結果為第二探測回應訊框。頻道掃描模組110在第二頻道內廣播第二探測請求訊框以主動掃描第二頻道，並等待第二頻道的第二探測回應訊框。所述廣播是指向無線區域網裝置100的信號強度範圍內其它所有的無線區域網裝置傳送第二探測請求訊框。第二基地臺300在無線區域網裝置100的信號強度範圍內，故接收到第二探測請求訊框。第二基地臺300需要一段不定長的時間進行確認以回送第二探測回應訊框給頻道掃描模組110。

為了充分利用這段等待的時間而又不錯過接收第二探測回應訊框，首先需要將這段等待的時間延長為定長的可控時間。在本發明實施方式中，利用時間延長模組120在第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待第二頻道的掃描結果的時間。具體而言，時間延長模組120在第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待第二探測回應訊框的時間，即延後第二基地臺300回送第二探測回應訊框的時間。其中，第二時間延長訊框為控制訊框或資料訊框，包括持續時間欄位，用於表明無線區域網裝置100佔用第二頻道的時間。

在本實施方式中，第二時間延長訊框的目的地址為任意地址，如第一基地臺200和第二基地臺300的MAC地址。

頻道掃描模組110還用於在主動掃描至少兩個頻道後依次回到所掃描的頻道接收掃描結果。在本實施方式中，頻道掃描模組110在主動掃描至少兩個頻道後先回到第一頻道接收第一探測回應訊框，再回到第二頻道接收第二探測回應訊框。

按照不同地區的標準，無線區域網裝置100需要掃描不等數量的頻道。例如：北美FCC標準採用2.412～2.462GHz，無線區域網裝置100需要掃描11個頻道；歐洲ETSI標準採用2.412～2.472GHz，無線區域網裝置100需要掃描13個頻道；日本RCR標準採用2.412～2.484GHz，無線區域網裝置100需要掃描14個頻道。本實施方式中，僅以北美FCC標準為例，無線區域網裝置100需要掃描11個頻道。

在本發明實施方式中，無線區域網裝置100可以在主動掃描兩個頻道後依次回到所掃描的頻道接收掃描結果，也可以在主動掃描三個頻道後依次回到所掃描的頻道接收掃描結果，同理也可以在主動掃描所有11個頻道後依次回到所掃描的頻道接收掃描結果。

若在主動掃描兩個頻道後依次回到所掃描的頻道接收掃描結果，則無線區域網裝置100可以用類似掃描第一頻道的方法掃描第一至第十頻道。其中，在第一至第十頻道內傳送的時間延長訊框中持續時間欄位可設定為掃描兩個頻道所需的時間。剩下的第十一頻道可以用傳統掃描方式進行掃描，即僅需在第十一頻道內廣播探測請求訊框以主動掃描第十一頻道，並等待第十一頻道的探測回應訊框，而不必傳送時間延長訊框。

若在主動掃描三個頻道後依次回到所掃描的頻道接收掃描結果，則無線區域網裝置100可以用類似掃描第一頻道的方法掃描第一至第九頻道。其中，在第一至第九頻道內傳送的時間延長訊框中持續時間欄位可設定為掃描三個頻道所需的時間。剩下的第十與十一頻道也可用類似掃描第一頻道的方法掃描，但在其頻道內傳送的時間延長訊框中持續時間欄位需設定為掃描兩個頻道所需的時間。

若在主動掃描所有11個頻道後回來接收掃描結果，則無線區域網裝置100可以用類似掃描第一頻道的方法掃描第一至第十一頻道。其中，在第一至第十一頻道內傳送的時間延長訊框中持續時間欄位可設定為掃描11個頻道所需的時間。

圖2是本發明頻道掃描方法一實施方式的流程圖。本實施方式中的頻道掃描方法是藉由圖1中的功能模組來實施，該方法在主動掃描兩個頻道後依次回到所掃描的頻道接收掃描結果。

在步驟S200，頻道掃描模組110主動掃描第一頻道並等待第一頻道的掃描結果。在本實施方式中，第一頻道的掃描結果為第一探測回應訊框。頻道掃描模組110在第一頻道內廣播第一探測請求訊框以主動掃描第一頻道，並等待第一頻道的第一探測回應訊框。第一基地臺200在無線區域網裝置100的信號強度範圍內，故在第一頻道內接收到第一探測請求訊框。

當第一基地臺200接收到第一探測請求訊框後，會需要一段不定長的時間，如5ms，回送第一探測回應訊框給頻道掃描模組110。故，頻道掃描模組110需要等待該段不定長的時間。

在步驟S202，時間延長模組120在第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待第一頻道的掃描結果的時間。在本實施方式中，時間延長模組120在第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待第一探測回應訊框的時間，即延後第一基地臺200回送第一探測回應訊框的時間。其中，第一時間延長訊框包括持續時間欄位，用於表明無線區域網裝置100佔用第一頻道的時間。在本實施方式中，第一時間延長訊框為控制訊框或資料訊框，其目的地址為任意位址。

在步驟S204，頻道掃描模組110在等待第一頻道的掃描結果的時間內主動掃描第二頻道並等待第二頻道的掃描結果。在本實施方式中，第二頻道的掃描結果為第二探測回應訊框。頻道掃描模組110在第二頻道內廣播第二探測請求訊框以主動掃描第二頻道，並等待第二頻道的第二探測回應訊框。

第二基地臺300在無線區域網裝置100的信號強度範圍內，故接收到第二探測請求訊框。第二基地臺300需要一段不定長的時間進行確認以回送第二探測回應訊框給頻道掃描模組110。

在步驟S206，時間延長模組120在第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待第二頻道的掃描結果的時間。具體而言，時間延長模組120在第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待第二探測回應訊框的時間，即延後第二基地臺300回送第二探測回應訊框的時間。其中，第二時間延長訊框為控制訊框或資料訊框，包括持續時間欄位，用於表明無線區域網裝置100佔用第二頻道的時間。在本實施方式中，第二時間延長訊框的目的地址為任意地址。

在步驟S208，頻道掃描模組110回到第一頻道接收第一頻道的掃描結果。在本實施方式中，頻道掃描模組110回到第一頻道接收第一探測回應訊框。

在步驟S210，頻道掃描模組110回到第二頻道接收第二頻道的掃描結果。在本實施方式中，頻道掃描模組110回到第二頻道接收第二探測回應訊框。

圖3是本發明頻道掃描方法另一實施方式的流程圖。本實施方式中的頻道掃描方法是藉由圖1中的功能模組來實施，該方法在主動掃描n個頻道後依次回到所掃描的頻道接收掃描結果。

在步驟S300，頻道掃描模組110主動掃描第一頻道並等待第一頻道的掃描結果。在本實施方式中，第一頻道的掃描結果為第一探測回應訊框。頻道掃描模組110在第一頻道內廣播第一探測請求訊框以主動掃描第一頻道，並等待第一頻道的第一探測回應訊框。第一基地臺200在無線區域網裝置100的信號強度範圍內，故，在第一頻道內接收到第一探測請求訊框。第一基地臺200需要一段不定長的時間進行確認以回送第一探測回應訊框給頻道掃描模組110。

在步驟S302，時間延長模組120在第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待第一頻道的掃描結果的時間。在本實施方式中，時間延長模組120在第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待第一探測回應訊框的時間，即延後第一基地臺200回送第一探測回應訊框的時間。

在步驟S304，頻道掃描模組110在等待第一頻道的掃描結果的時間內主動掃描第二頻道並等待第二頻道的掃描結果。在本實施方式中，第二頻道的掃描結果為第二探測回應訊框。頻道掃描模組110在第二頻道內廣播第二探測請求訊框以主動掃描第二頻道，並等待第二頻道的第二探測回應訊框。

第二基地臺300在無線區域網裝置100的信號強度範圍內，故，接收到第二探測請求訊框。第二基地臺300需要一段不定長的時間進行確認以回送第二探測回應訊框給頻道掃描模組110。

在步驟S306，時間延長模組120在第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待第二頻道的掃描結果的時間。具體而言，時間延長模組120在第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待第二探測回應訊框的時間，即延後第二基地臺300回送第二探測回應訊框的時間。

在步驟S308，頻道掃描模組110在等待第一、二頻道的掃描結果的時間內主動掃描第三頻道並等待第三頻道的掃描結果。

依此類推，在步驟S310，頻道掃描模組110在等待第一、二、…、n-1頻道的掃描結果的時間內主動掃描第n頻道並等待第n頻道的掃描結果。

在步驟S312，時間延長模組120在第n頻道內傳送第n時間延長訊框以延長等待第n頻道的掃描結果的時間。

在步驟S314，頻道掃描模組110依次回到所掃描的頻道接收掃描結果。在本實施方式中，頻道掃描模組110先回到第一頻道接收第一頻道的掃描結果，再回到第二頻道接收第二頻道的掃描結果，…，最後回到第n頻道接收第n頻道的掃描結果。

相較於現有技術，無線區域網裝置100及其頻道掃描方法，藉由在每個頻道內傳送時間延長訊框以延長等待每個頻道的掃描結果的時間，並在等待每個頻道的掃描結果的時間內主動掃描其它頻道，從而充分利用了等待掃描結果的時間來掃描其他頻道，實現了快速掃描頻道的目的。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧無線區域網

100‧‧‧無線區域網裝置

110‧‧‧頻道掃描模組

120‧‧‧時間延長模組

130‧‧‧處理器

200‧‧‧第一基地臺

300‧‧‧第二基地臺

圖1是本發明無線區域網裝置的實施環境圖及一實施方式的模組圖。

圖2是本發明頻道掃描方法一實施方式的流程圖。

圖3是本發明頻道掃描方法另一實施方式的流程圖。

10‧‧‧無線區域網

100‧‧‧無線區域網裝置

110‧‧‧頻道掃描模組

120‧‧‧時間延長模組

130‧‧‧處理器

200‧‧‧第一基地臺

300‧‧‧第二基地臺

Claims (16)

1. 一種無線區域網裝置，用於掃描無線區域網中多個頻道，其中該無線區域網裝置包括：
   頻道掃描模組，用於主動掃描第一頻道並等待該第一頻道的掃描結果；及
   時間延長模組，用於在該第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待該第一頻道的掃描結果的時間；
   其中，該頻道掃描模組在等待該第一頻道的掃描結果的時間內主動掃描第二頻道並等待該第二頻道的掃描結果；該時間延長模組在該第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待該第二頻道的掃描結果的時間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線區域網裝置，其中該頻道掃描模組還用於在主動掃描至少兩個頻道後先回到該第一頻道接收該第一頻道的掃描結果，再回到該第二頻道接收該第二頻道的掃描結果。
3. 如申請專利範圍第2項所述之無線區域網裝置，其中該第一頻道的掃描結果與該第二頻道的掃描結果分別為第一探測回應訊框與第二探測回應訊框。
4. 如申請專利範圍第3項所述之無線區域網裝置，其中該頻道掃描模組還用於在該第一頻道內廣播第一探測請求訊框以主動掃描該第一頻道，並等待該第一頻道的第一探測回應訊框。
5. 如申請專利範圍第3項所述之無線區域網裝置，其中該頻道掃描模組還在等待該第一探測回應訊框的時間內在該第二頻道內廣播第二探測請求訊框以主動掃描該第二頻道，並等待該第二頻道的第二探測回應訊框。
6. 如申請專利範圍第1項所述之無線區域網裝置，其中該第一時間延長訊框與該第二時間延長訊框均包括持續時間欄位，分別用於表明該無線區域網裝置佔用該第一頻道與該第二頻道的時間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之無線區域網裝置，其中該時間延長模組分別藉由延長該第一時間延長訊框與該第二時間延長訊框的持續時間欄位延長佔用該第一頻道與該第二頻道的時間。
8. 如申請專利範圍第6項所述之無線區域網裝置，其中該第一時間延長訊框與該第二時間延長訊框為控制訊框或資料訊框。
9. 一種頻道掃描方法，應用於無線區域網裝置中，用於掃描無線區域網中多個頻道，其中該頻道掃描方法包括以下步驟：
   主動掃描第一頻道並等待該第一頻道的掃描結果；
   在該第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待該第一頻道的掃描結果的時間；
   在等待該第一頻道的掃描結果的時間內主動掃描第二頻道並等待該第二頻道的掃描結果；及
   在該第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待該第二頻道的掃描結果的時間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之頻道掃描方法，還包括以下步驟：
    在主動掃描至少兩個頻道後先回到該第一頻道接收該第一頻道的掃描結果；及
    再回到該第二頻道接收該第二頻道的掃描結果。
11. 如申請專利範圍第10項所述之頻道掃描方法，其中該第一頻道的掃描結果與該第二頻道的掃描結果分別為第一探測回應訊框與第二探測回應訊框。
12. 如申請專利範圍第11項所述之頻道掃描方法，其中該主動掃描第一頻道並等待該第一頻道的掃描結果的步驟包括：
    在該第一頻道內廣播第一探測請求訊框以主動掃描該第一頻道；及
    等待該第一頻道的第一探測回應訊框。
13. 如申請專利範圍第11項所述之頻道掃描方法，其中該在等待該第一頻道的掃描結果的時間內主動掃描第二頻道並等待該第二頻道的掃描結果的步驟包括：
    在等待該第一探測回應訊框的時間內在該第二頻道內廣播第二探測請求訊框以主動掃描該第二頻道；及
    等待該第二頻道的第二探測回應訊框。
14. 如申請專利範圍第9項所述之頻道掃描方法，其中該第一時間延長訊框與該第二時間延長訊框均包括持續時間欄位，分別用於表明該無線區域網裝置佔用該第一頻道與該第二頻道的時間。
15. 如申請專利範圍第14項所述之頻道掃描方法，其中在該第一頻道內傳送第一時間延長訊框以延長等待該第一頻道的掃描結果的時間的步驟包括：
    藉由延長該第一時間延長訊框的持續時間欄位來延長佔用該第一頻道的時間，以延長等待該第一頻道的掃描結果的時間。
16. 如申請專利範圍第14項所述之頻道掃描方法，其中在該第二頻道內傳送第二時間延長訊框以延長等待該第二頻道的掃描結果的時間的步驟包括：
    藉由延長該第二時間延長訊框的持續時間欄位來延長佔用該第二頻道的時間，以延長等待該第二頻道的掃描結果的時間。