TWI527483B - 無線通訊裝置與選擇無線保真網路之方法 - Google Patents

Description

無線通訊裝置與選擇無線保真網路之方法

本發明主要關於無線通訊之網路選擇技術，特別係有關於一種適用於選擇無線保真網路之裝置及方法。

近年來，由於大眾對普適(ubiquitous)運算與網路之需求大幅增長，於是各種無線技術紛紛問世，其中，屬於無線區域網路(Wireless Local Area Network，WLAN)技術之一的無線保真(Wireless Fidelity，WiFi)技術係墊基於電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)所制訂的802.11標準，由於其具備低成本、低布建難度、以及高頻寬等優點，現已廣為大眾所採用。一般來說，無線保真網路之布建係作為有線區域網路之延伸，以提供行動/固定式裝置到有線網路之間這最後幾公尺距離的連線。舉例來說，在辦公室環境中布建無線保真網路，能夠讓諸如：印表機、檔案伺服器、數據機組(modem bank)、電郵伺服器等網路資源得以在所有的員工之間共享，同時不影響員工或工作站的分散式作業成效。此外，無線保真網路的布建效益還逐漸地延伸至家居使用環境中。

常見地，行動裝置一般可在一區域內偵測到多個 存取點(Access Point，AP)，且可自動地或經由使用者選擇而連接上其中一存取點以取得行動服務。然而，只有在與目前連接的存取點失去連線時，行動裝置才會切換連線至另一存取點，且在失去連線之前，不論目前連接的存取點的通量(throughput)變多低、或是否有其他具備較高通量的存取點可用，行動裝置都會保持與相同存取點的連線。如此一來，行動裝置將有可能無法在目前連接的存取點取得可接受的通量，因而導致使用者感受到行動服務有明顯延遲。

本發明之一實施例提供了一種無線通訊裝置，包括一儲存單元與一處理器。上述儲存單元係用以儲存該無線通訊裝置先前及目前所連接之複數存取點之訊號強度及通量。上述處理器係用以更新已儲存之目前連接之存取點之訊號強度及通量，以及於偵測到目前連接之存取點處於一低通量狀態時，掃瞄附近可用之其他存取點。

本發明之另一實施例提供了一種選擇無線保真網路之方法，包括以下步驟：提供一資料庫，用以儲存一無線通訊裝置先前及目前所連接之複數存取點之訊號強度及通量；以及於偵測到目前連接之存取點處於一低通量狀態時，掃瞄附近可用之其他存取點。

關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之無線通訊裝置、以及選擇無線保真網路之方法做些許的更動與潤飾而得到。

100‧‧‧無線通訊環境

110‧‧‧無線通訊裝置

120、130、140‧‧‧無線保真網路

121、131、141‧‧‧存取點

200‧‧‧硬體架構

210‧‧‧處理器

220‧‧‧無線模組

230‧‧‧天線

240‧‧‧儲存單元

250‧‧‧顯示單元

S310~S350、S410~S470‧‧‧步驟

第1圖係根據本發明一實施例所述之無線通訊環境之示意圖。

第2圖係根據本發明一實施例所述之無線通訊裝置110之硬體架構示意圖。

第3圖係根據本發明一實施例所述選擇無線保真網路之方法流程圖。

第4圖係根據本發明另一實施例所述選擇無線保真網路之方法流程圖。

本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

需理解的是，本章節所述的「無線保真」一詞可涵蓋所有類型的802.11標準，包括：802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、以及802.11ac等。

第1圖係根據本發明一實施例所述之無線通訊環境之示意圖。無線通訊環境100包括無線通訊裝置110以及三個無線保真網路120、130、140，其中無線通訊裝置110可選擇性地連接至無線保真網路120、130、140之一者以取得行動服務。無線保真網路120、130、140係個別由一存取點(圖中依序標示為121、131、141)所建立，該等存取點可透過乙太網纜線連接至有線區域網路。存取點121、131、141通常係於無線保 真網路120、130、140與有線網路架構之間進行資料的接收、暫存、以及傳送。存取點121、131、141平均具有20公尺(在有障礙物的地方，例如：牆壁、樓梯間、電梯等)到100公尺(在空曠開放的地方)不等的涵蓋範圍。需注意的是，雖然無線通訊裝置110在第1圖中係以行動電話的圖樣為表示，但無線通訊裝置110亦可為筆記型電腦、平版電腦、可攜式多媒體播放器、或電子遊戲裝置等，只要其可支援無線保真技術即可。

第2圖係根據本發明一實施例所述之無線通訊裝置110之硬體架構示意圖。硬體架構200包括處理器210、無線模組220、天線230、儲存單元240、以及顯示單元250。處理器210可為通用處理器、應用處理器、或微控制器(Micro Control Unit，MCU)，用以提供運算處理之功能，並執行本發明之選擇無線保真網路之方法。無線模組220係使用無線保真技術提供無線通訊之功能。明確來說，無線模組220可包括一基頻(baseband)單元(未繪示)、以及一射頻(Radio Frequency，RF)單元。

進一步說明，基頻單元(未繪示)可包括多個硬體裝置以執行基頻信號處理，包括類比數位轉換(analog to digital conversion，ADC)/數位類比轉換(digital to analog conversion，DAC)、增益(gain)調整、調變與解調變、以及編碼/解碼等。射頻單元(未繪示)可自天線230接收射頻無線信號，並將射頻無線信號轉換為基頻信號以交由基頻單元(未繪示)進一步處理，或自基頻單元(未繪示)接收基頻信號，並將基頻信號轉換為射頻無線信號以進行傳送。射頻單元(未 繪示)亦可包括多個硬體裝置以執行上述射頻轉換，舉例來說，射頻單元(未繪示)可包括一混頻器(mixer)以將基頻信號乘上無線通訊系統之射頻中之一震盪載波，其中該射頻可為無線保真技術所使用之2.4吉赫、3.6吉赫、或5吉赫，或視其它版本之無線保真技術而定。

儲存單元240可為揮發式記憶體(如：隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM))、非揮發式記憶體(如：快閃記憶體)、硬碟、光碟、或以上之任意組合，用以儲存無線通訊裝置110先前及目前所連接之複數存取點(如：存取點121、131、141)之訊號強度及通量，其中上述訊號強度及通量可以資料庫的方式儲存。顯示單元250可為陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)之螢幕、液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)、電漿顯示面板、或觸控面板等，用以顯示圖形使用者介面以提供與使用者互動之功能。雖未繪示，硬體架構200還可再包括其他功能元件，例如：鍵盤、按鍵、滑鼠、以及/或觸控板等。

或者，在其他實施例，處理器210可進一步整合到無線模組220之中，使處理器210成為無線模組220中之一無線保真基頻晶片之微控制器。

第3圖係根據本發明一實施例所述選擇無線保真網路之方法流程圖。首先，無線通訊裝置110提供一資料庫，用以儲存無線通訊裝置110先前及目前所連接之複數存取點之訊號強度及通量(步驟S310)。在一實施例，該資料庫可針對每個存取點，以個別之一紀錄(entry)來儲存對應之訊號強度 及通量。在另一實施例，該資料庫可針對每個存取點，以複數個紀錄來儲存在不同時間所偵測到的訊號強度及通量。需注意的是，所述通量係指平均通量或最高通量。除了訊號強度及通量之外，該資料庫還可儲存各存取點之服務組識別碼(Service Set ID，SSID)與基礎服務組識別碼(Basic SSID，BSSID)以資辨識不同之存取點。以下表格1係顯示一資料庫之範例。

接著，無線通訊裝置110週期性地針對目前連接之存取點，更新儲存之訊號強度及通量(步驟S320)。無線通訊裝置110可使用計時器以計數一預定時長，並於每次計時器屆期時，去偵測目前連接之存取點之訊號強度及通量，然後據以更新至資料庫所儲存之數值。同時，無線通訊裝置110還決定是否偵測到目前連接之存取點處於低通量狀態(步驟S330)。在一實施例，無線通訊裝置110可決定一傳輸作業之重試次數是否已超過一預定數值，若是，則表示偵測到上述低通量狀態。

如果目前連接之存取點之通量為佳(意即通量不低)時，所述方法步驟則回到步驟S320，以持續地更新已儲存之目前連接之存取點之訊號強度及通量。反之，如果偵測到目前連接之存取點處於低通量狀態時，無線通訊裝置110則掃瞄 附近可用之其他存取點(步驟S340)。掃瞄結果可包括掃瞄到的存取點的服務組識別碼、基礎服務組識別碼、以及訊號強度。根據掃瞄結果，無線通訊裝置110由目前連接之存取點切換至根據儲存之訊號強度及通量而估計為掃瞄到的存取點中具有最佳通量之一者(步驟S350)，並結束該方法。

在另一實施例，執行步驟S350之前，無線通訊裝置110可將掃瞄到的存取點以估計之通量按遞減的方式進行排列，之後，如果在步驟S350中所述的存取點切換不成功時，則無線通訊裝置110可接著由目前連接之存取點切換至上述排列中的下一存取點。換言之，無線通訊裝置110可重複執行步驟S350，按順序一個一個嘗試上述排列中的存取點，直到存取點切換成功為止。

明確來說，為了對每個掃瞄到的存取點進行訊號強度及通量之估計，無線通訊裝置110可查詢資料庫中對應該存取點所儲存之訊號強度及通量。試舉例，以接收訊號強度指標(Received Signal Strength Indicator，RSSI)及傳輸率(Transmission rate，TX rate)分別為訊號強度及通量之指標，如果資料庫中針對一先前連接之存取點所儲存之接收訊號強度指標及傳輸率分別為-50毫瓦分貝數(dBm)、54每秒百萬位元(Mbps)，且該存取點在掃瞄結果中所偵測得到的接收訊號強度指標為-80毫瓦分貝數，則可計算出該存取點之傳輸率為24每秒百萬位元，並將該等數值帶入一預定函式(例如：線性函式、二次方程式、或連續函式等)中估計出該存取點之通量。又或者，當資料庫針對每個存取點儲存了在不同時間點所偵測 到的訊號強度、傳輸率、亦即通量，則無線通訊裝置110可選擇該等數值之部分或全部以進行上述估計。試舉例，資料庫中針對一先前連接之存取點儲存了在時間t1、t2偵測到的接收訊號強度指標、傳輸率、以及通量分別為[-50毫瓦分貝數，54每秒百萬位元，20每秒百萬位元]、以及[-60毫瓦分貝數，48每秒百萬位元，15每秒百萬位元]，且該存取點在掃瞄結果中所偵測得到的接收訊號強度指標為-80毫瓦分貝數，則可將該等數值以線性內差的方式估計出該存取點之通量約為5每秒百萬位元。需注意的是，除了接收訊號強度指標之外，還可使用其他訊號強度指標，例如：信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)、訊號干擾比(Signal to Interference Ratio，SIR)、或訊號對干擾/雜訊比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)等；除了傳輸率之外，還可使用其他通量估計指標，例如：接收率(Reception rate，Rx rate)。

第4圖係根據本發明另一實施例所述選擇無線保真網路之方法流程圖。類似於第3圖之實施例，可使用一資料庫用以儲存無線通訊裝置110先前及目前所連接之複數存取點之訊號強度及通量，其中所儲存之訊號強度及通量會被週期性地進行更新，並且決定是否偵測到目前連接之存取點處於低通量狀態(步驟S410~S430)。如果偵測到目前連接之存取點處於低通量狀態，無線通訊裝置110則掃瞄附近可用之其他存取點(步驟S440)。掃瞄結果可包括掃瞄到的存取點的服務組識別碼、基礎服務組識別碼、以及訊號強度。根據掃瞄結果，無線通訊裝置110先從掃瞄到的存取點中挑選出以儲存之訊號強度 及通量而估計具有最佳通量之一者(步驟S450)，並決定與挑選之存取點使用相同通訊通道之存取點數量(圖中標示為N _{AP_using_same_com_channel} )是否大於或等於預定門檻值(步驟S460)。

如果與挑選之存取點使用相同通訊通道之存取點數量大於或等於預定門檻值，則可預期這些使用相同通訊通道的存取點之間將存在嚴重的訊號干擾而使得挑選之存取點之通量不佳，因此，所述方法步驟則回到步驟S450，從掃瞄到的存取點中挑選出估計具有次佳通量之一者，直到使用相同通訊通道的存取點數量不至於過多為止。

接續步驟S460，如果與挑選之存取點使用相同通訊通道之存取點數量(圖中標示為N _{AP_using_same_com_channel} )小於預定門檻值，則無線通訊裝置110由目前連接之存取點切換至挑選之存取點(步驟S470)，並結束該方法。

需注意的是，本發明所述的選擇無線保真網路之方法可讓無線通訊裝置主動偵測目前連接之存取點是否處於低通量狀態，所以能在與目前連接的存取點失去連線之前，就先由目前連接之存取點切換至其他存取點。此外，在本發明所述的選擇無線保真網路之方法中，無線通訊裝置會從所有可用的存取點中有效率地選擇出具有較高通量之存取點以進行存取點之切換，讓使用者不再需要手動一個一個選擇存取點嘗試連線以找出具有較高通量者。因此，可有效節省無線通訊裝置在選擇無線保真網路時所需耗費的電力及時間。

本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範 例參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧硬體架構

210‧‧‧處理器

220‧‧‧無線模組

230‧‧‧天線

240‧‧‧儲存單元

250‧‧‧顯示單元

Claims (10)

1. 一種無線通訊裝置，包括：一儲存單元，其中該無線通訊裝置連接於複數個存取點(Access Point，AP)其中之一，該些存取點包括該無線通訊裝置目前連接的存取點以及該無線通訊裝置先前連接過的其餘存取點，其中該儲存單元用以儲存該無線通訊裝置先前及目前所連接之該些存取點之訊號強度及通量(throughput)；以及一處理器，用以更新已儲存之目前連接之存取點之訊號強度及通量，以及於偵測到目前連接之存取點處於一低通量狀態時，掃瞄附近可用之其他存取點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊裝置，其中上述處理器更將該無線通訊裝置由目前連接之存取點切換至根據儲存之訊號強度及通量而估計為上述掃瞄到的存取點中具有最佳通量之一者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊裝置，其中上述低通量狀態係藉由決定一傳輸作業之重試次數已超過一預定數值而偵測得到。
4. 如申請專利範圍第2項所述之無線通訊裝置，其中上述處理器更將上述掃瞄到的存取點以上述估計之通量按遞減的方式進行排列，以及於上述存取點之切換不成功時，將該無線通訊裝置由目前連接之存取點切換至上述排列中的下一存取點。
5. 如申請專利範圍第2項所述之無線通訊裝置，其中上述處理 器更針對上述掃瞄到的存取點之每一者，以上述掃瞄之結果分別決定使用相同通訊通道之一存取點數量，且上述存取點之切換係執行於上述掃瞄到的存取點中被估計具有最佳通量之一者所對應使用相同通訊通道之上述存取點數量低於一預定門檻值時。
6. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊裝置，其中上述針對已儲存之目前連接之存取點之訊號強度及通量所進行之更新係週期性地執行。
7. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊裝置，其中上述儲存單元更儲存上述複數存取點之服務組識別碼(Service Set ID，SSID)與基礎服務組識別碼(Basic SSID，BSSID)以資辨識上述複數存取點。
8. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊裝置，其中上述訊號強度及通量係分別由上述複數存取點之接收訊號強度指標(Received Signal Strength Indicator，RSSI)及傳輸率所決定。
9. 一種選擇無線保真網路之方法，包括：提供一資料庫，其中一無線通訊裝置連接於複數個存取點(Access Point，AP)其中之一，該些存取點包括該無線通訊裝置目前連接的存取點以及該無線通訊裝置先前連接過的其餘存取點，其中該資料庫用以儲存該無線通訊裝置先前及目前所連接之該些存取點之訊號強度及通量；以及於偵測到目前連接之存取點處於一低通量狀態時，掃瞄附近可用之其他存取點。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，更包括：將該無線通訊裝置由目前連接之存取點切換至根據儲存之訊號強度及通量而估計為上述掃瞄到的存取點中具有最佳通量之一者。