專利名稱：：無線局域網(wǎng)跳脫機制的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明有關無線局域網(wǎng)(WLANS)，具體說是有關一種改變一WLAN中的目前使用頻道以減輕該WLAN中的壅塞現(xiàn)象及干擾位準的方法。
背景技術：
：一頻率選擇算法被用于自動地選取供一WLAN中的一存取點(AP)使用的最適作業(yè)頻道。頻率選擇(FS)通常由三個不同的程序組成初步FS，最佳化FS，及跳脫FS。初步FS程序決定AP起動后的最佳作業(yè)頻道。最佳化FS程序在系統(tǒng)運作過程中動態(tài)地決定最佳作業(yè)頻道，不會對基礎服務集合(BSS)中的相關無線終端(站臺)造成服務中斷。該程序會等候到BSS中有一段特定時間沒有活動才將作業(yè)頻道改變成一較低負載的頻道。跳脫FS程序被用來減輕極度壅塞狀態(tài)或不可容許的干擾位準。跳脫FS程序僅會在因壅塞或干擾而造成的服務品質劣化比起對所有相關站臺中斷服務而造成的傷害還要糟糕的時候被引發(fā)，因為所有相關站臺在跳脫到一不同頻道之前必須先解除與AP的關聯(lián)。本發(fā)明即關于跳脫FS程序。
發(fā)明內容一種改變一無線局域網(wǎng)(WLAN)中的一頻道以減輕壅塞現(xiàn)象及高干擾位準的方法，該WLAN有一存取點(AP)及至少一站臺，該方法始于決定候補頻道的一列表。從該候補列表選取一頻道且依預定標準評估該頻道。若該選取頻道滿足該預定標準，則使與該AP通信的所有站臺解除關聯(lián)且使該AP改變成該選取頻道。若該選取頻道不符該預定標準，則從該候補列表去除該選取頻道，且在有額外候補頻道的條件下重復該選取步驟。一種用于改變一WLAN中的一頻道以減輕壅塞現(xiàn)象及高干擾位準的存取點(AP)，該WLAN具有至少一站臺，該AP包含用于決定候補頻道的一列表的決定構件；用于從該候補列表選取一頻道的選擇構件；用于依預定標準評估該選取頻道的評估構件；用于在該選取頻道滿足該預定標準時使與該AP通信的所有站臺解除關聯(lián)的解除關聯(lián)構件；用于在該選取頻道滿足該預定標準時使該AP改變成該選取頻道的改變構件；及用于在該選取頻道不符該預定標準時從該候補列表去除該選取頻道的去除構件。一種用于改變一WLAN中的一頻道以減輕壅塞現(xiàn)象及高干擾位準的集成電路，該WLAN有一存取點(AP)及至少一站臺，該集成電路包含用于決定候補頻道的一列表的決定構件；用于從該候補列表選取一頻道的選擇構件；用于依預定標準評估該選取頻道的評估構件；用于在該選取頻道滿足該預定標準時使與該AP通信的所有站臺解除關聯(lián)的解除關聯(lián)構件；用于在該選取頻道滿足該預定標準時使該AP改變成該選取頻道的改變構件；及用于在該選取頻道不符該預定標準時從該候補列表去除該選取頻道的去除構件?？蓮囊耘e例方式提出且參照附圖予以具體說明的以下較佳實施例對本發(fā)明獲得更清楚的理解，附圖中圖IA和圖IB是一依據(jù)本發(fā)明的一跳脫FS程序的一方法的流程圖。具體實施例方式依據(jù)本發(fā)明的一跳脫FS程序所使用的輸入及參數(shù)列于下表1中。表l一跳脫FS程序的輸入及參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>傳輸封包錯誤率PER系就含有數(shù)據(jù)(亦即在片段化情況中的所有片段)的所有媒體存取控制(MAC)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDUs)以及所有重新傳輸進行計算。此外，導致一清除發(fā)送(CTS)訊息未被接收的一請求發(fā)送(RTS)訊息應被包含在傳輸封包錯誤率的計算當中。如果在TMw測量期間沒有封包被傳輸，則將PER設定為零。觸發(fā)(起動階段)跳脫FS程序僅在壅塞太嚴重或是干擾達到不可容許程度之時被執(zhí)行。必須滿足每TM^秒進行評估的下列觸發(fā)標準當中任一標準才會引發(fā)該跳脫FS程序。第一觸發(fā)標準是一頻道壅塞標準，其中要滿足下列三項條件1)C(op一chan)>CUMAX;2)DR>DRMAX;且3)PER〉PER隨。BSS外頻道使用率測量值、AP延緩率、及傳輸封包錯誤率必須超過各自的觸發(fā)閾值。應理解到BSS外頻道使用率測量值可借由間歇地以短時間期(亦即無息測量期間(SMP)〕聆聽不同頻道的方式取得，使得與AP相關的常態(tài)通信不會被實質地中斷。這三項量度經(jīng)謹慎選擇以確保跳脫FS算法只會在頻道改變是有必要且有利之時觸發(fā)。首先，利用BSS外頻道使用率量度確保頻道壅塞現(xiàn)象至少部分是因為BSS外WLAN流量所造成。如果壅塞現(xiàn)象只是因為BSS內流量而造成，頻道的改變將不會減輕壅塞狀態(tài)，因為所有流量會被移到新頻道。其次，要考慮延緩率測量值以確保AP有效地察覺壅塞現(xiàn)象；一高延緩率代表著AP有大量數(shù)據(jù)要傳輸且正遭遇到顯著的頻道存取延遲。第三，封包錯誤率必須超過其觸發(fā)閾值。第二觸發(fā)標準相當于一不可容許的干擾位準。許多外部干擾源、譬如一微波爐呈現(xiàn)間歇的干擾波形。因此，干擾源的影響取決于不可容許的干擾的持續(xù)時間比例以及AP的流量負載。今以PI代表在一已知測量期間內的外部干擾位準是不可容許的時間比例尸7，(/[]>/腿)■(/[])方程式(1)方程式(2)其中I,的決定在下文說明。定義以下觸發(fā)標準[1_CC/(qp—c/朋)]x(1-尸/)xM￡)方程式(2)的左邊部分、[1-Ct/(op_cAa")]x(l-P/)有效地代表可供自身BSS傳輸使用的"好頻寬(goodbandwidth)〃，而右邊部分代表BSS負載。跳脫FS算法只會在不可容許的干擾占用太多頻寬致使沒有足夠的無干擾頻寬供AP服務其負載的情況觸發(fā)。連同上述觸發(fā)標準，至少要距離初步FS、最佳化FS、或跳脫FS任一者的最近一次執(zhí)行已經(jīng)過T^秒；否則即忽略觸發(fā)條件。T^的值與最佳化FS算法所用相同。一旦從一頻道改變起算已屆滿T^t，則定期地以T,s評估另兩項觸發(fā)條件。此外，該觸發(fā)標準必須持續(xù)至少Tw^r秒以便允許一頻率改變。該必要持續(xù)時間1\^-被產(chǎn)生為一在T阻s的不連續(xù)步驟中于B0訓至B0MAX間均勻分布的隨機變量。一隨機定時器的使用造成一回退過程(back-offprocedure)，其確保在相同頻道上競爭的兩個BSSs不會在同一時間跳脫。觸發(fā)標準暨BO^應當被謹慎地設定以避免過早發(fā)生頻道改變。跳脫FS程序被視為是最后手段，因為所有相關站臺必須在改變頻道之前先解除關聯(lián)，導致服務中斷。頻道應當僅在目前外部加載及/或外部干擾達到無力支持的時改變，在此情況值得中斷對于所有站臺的服務。最后，B0^應當被設定為高到足以產(chǎn)生讓多個APs同時跳脫的小幅可能性、且低到足以確保由跳脫FS程序得到一快速響應。跳脫FS程序100的一流程圖示于圖1A和1B。跳脫FS程序100可由一AP執(zhí)行。AP執(zhí)行跳脫FS程序100的組件可為一集成電路(IC)譬如一指定應用集成電路(ASIC);多個ICs;不連續(xù)組件；或是不連續(xù)組件與IC(s)的一組合。在觸發(fā)該跳脫FS程序后，首先決定候補頻道的一集合，然后是頻道選擇及頻道更新(有需要時進行)。決定候補頻道候補頻道的集合并非由可容許頻道集合(ACS)中的所有頻道組成。只有干擾測量值I低于最大容許干擾位準I皿的頻道被納入考量；干擾位準高于I皿的頻道被忽略。跳脫FS程序100始于從功率控制檢索數(shù)據(jù)然后計算I皿的值(步驟102)。初步最大容許干擾位準被計算為(冊&咖+餅&」-(%)-M,方程式(3)其中(RNGbase+RNGadj)是AP覆蓋的范圍；且^,)被設定為一在BSS范圍的計劃速率(例如5.5或11Mbps)的封包的必要載波功率干擾比。要減去一余裕M,以排除具備太過接近實際最大容許位準的干擾位準的頻道。從ACS去除目前頻道(步驟104)，因為該程序正尋求跳脫目前頻道。從該ACS選取第一頻道(步驟106)。以該選取頻道上測得的干擾與最大容許干擾做比較(步驟108)。如果目前頻道上的干擾小于最大干擾，則將目前頻道記入候補頻道列表中(步驟110)。如果目前頻道上的干擾超過該最大干擾(步驟108)或如果該頻道已被記入候補列表中(步驟IIO)，則判斷該ACS中是否還有頻道(步驟112)。如果該ACS中還有頻道，則選取次一頻道(步驟114)且如前所述在步驟108予以評估。如果該ACS中不再有頻道(步驟112)，則判斷該候補列表中是否有任何頻道(步驟116)。如果該候補列表中沒有頻道，亦即對于所有k來說I(k)>IMAX，則將I,的值增加一預定量(△dB;步驟118),且借由從步驟106開始重新執(zhí)行該程序的方式產(chǎn)生一新的候補頻道列表。該程序持續(xù)進行到發(fā)現(xiàn)一含有至少一頻道的候補列表為止。A應當被設定為使得具備相似干擾位準的所有頻道皆被視為候補頻道；大于零的任何A值皆可接受。如果該候補列表中有頻道(步驟116)，則該程序以頻道選擇及頻道更新階段繼續(xù)進行。頻道選擇及頻道更新從該候補列表中選取具備最低平均頻道使用率C(k)的頻道(步驟120)。從候補頻道當中選擇頻道主要是以近期內的頻道使用率測量值為基礎。頻道k的頻道使用率C(k)為每一頻道上的最近頻道使用率測量值的一平均值。頻道使用率測量系在無息測量期間(SMPs)進行且相當于接收器被載波鎖定的時間百分比。由于頻道使用率系在SMPs期間觀測，導致AP載波鎖定的所有封包都是源自于鄰近BSSs。頻道使用率測量值代表著BSS外頻道使用。下決定判斷是以滿足哪個觸發(fā)標準而引動程序100(步驟122)。如果觸發(fā)是(1;頻道壅塞)，則判斷該選取頻道的頻道使用率是否比目前頻道的頻道使用率低一預定量(步驟124)。以觸發(fā)標準為基礎査驗一滯后標準。就觸發(fā)(1)來說，滯后標準被定義為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>方程式(4)新頻道的頻道使用率必須比目前頻道的頻道使用率低至少77，^。如果滿足此條件，則用該新頻道更新BSS頻道。使與該AP相關的所有站臺解除關聯(lián)(步驟126)。該AP首先對每一相關站臺發(fā)送一解除關聯(lián)訊息，然后將其頻率改變成新頻率。在一解除關聯(lián)訊息已發(fā)給一站臺且沒收到ACK的情況中，該AP會在放棄對此特定站臺解除關聯(lián)之前重新發(fā)出該訊息至多N^次。應理解到在跳脫FS程序被觸發(fā)的嚴苛條件下，一解除關聯(lián)訊息的傳輸失敗的可能性應當是高的。該AP改變成該新頻道(步驟128)，且程序終止(步驟130)。然后已解除關聯(lián)的站臺會依據(jù)現(xiàn)有過程與該AP重新建立關聯(lián)。如果該選取頻道的頻道使用率并未比目前頻道的頻道使用率低一預定量(步驟124)，則從該候補頻道列表去除該選取頻道(步驟132)。接下來，判斷該候補列表中是否還有任何頻道(步驟134)。如果還有候補頻道，則該程序以如前所述的步驟120繼續(xù)進行。如果不再有候補頻道(步驟134)，則頻道不做改變(步驟136)且程序終止(步驟130)。該程序持續(xù)進行到發(fā)現(xiàn)一滿足該滯后標準的候補頻道或是沒有剩余候補頻道為止。如果跳脫FS算法100系被觸發(fā)(2;不可容許的干擾)引動(步驟122)，則判斷該選取頻道上的干擾是否比目前頻道上的干擾低一預定量(步驟138)。就觸發(fā)(2)來說，滯后標準被定義為/(op—c/w;朋e/)〉i/"方程式(5)新頻道的干擾位準必須比目前頻道的干擾位準低至少7/"dB。該滯后標準被用于確保頻道的變化對于相關站臺的服務中斷來說是確實有充分利益的。如果滿足此條件，則程序100以步驟126繼續(xù)進行，如前所述。如果無法滿足此條件，則程序100以步驟132繼續(xù)進行，如前所述。AP必須支持下列特征以便執(zhí)行跳脫FS程序100-1)具備可組態(tài)求平均窗口大小的傳輸封包錯誤率測量值。另一選擇，AP可對每一成功和失敗的封包傳輸提供一指示。2)具備組態(tài)求平均窗口大小的接收封包錯誤率測量值。另一選擇，AP可對每一成功和失敗的封包傳輸提供一指示。3)延緩率測量值，其相當于AP被一BSS外封包載波鎖定且有至少一封包待傳輸?shù)臅r間百分比。4)在一無息測量期間的頻道使用率，其相當于接收器被載波鎖定的時間百分比。5)外部干擾測量值，其相當于未被載波鎖定的接收器所收到的平均接收信號功率。6)—特定封包的重新傳輸?shù)拇螖?shù)。7)作業(yè)頻道的動態(tài)設定/更新。在其它實施例中，可對本發(fā)明還做修改以更好地減輕WLAN中的壅塞及高干擾位準。舉例來說，AP可通知站臺有一作業(yè)頻率變化借以免除使該站臺解除關聯(lián)的需要。最佳化FS程序可借此定期地運作，與頻道上的活動無關，免除對于一獨立跳脫FS程序的需要。另一修改可為運用一集中式架構，其中頻道分配系就一網(wǎng)絡基準而非個別地就每一BSS來判斷，此方式提升整體系統(tǒng)表現(xiàn)。此外，AP間通信會允許APs分享負載信息以及一頻道變化的通知。在一些WLAN設定項中、譬如一MESA設定，WLAN并不支持AP間通信。雖然已在較佳實施例中就特定組合說明本發(fā)明的特征和組件，每一特征或組件得被單獨使用(不具備較佳實施例的其它特征和組件)或是以有或沒有本發(fā)明其它特征和組件的多樣組合使用。雖說已以附圖和文字例示本發(fā)明的特定實施例，熟悉本技術的人員可不脫離本發(fā)明的范圍做出多樣修改及變化。以上說明僅為范例且不以任何方式限制本發(fā)明。權利要求1.一種改變一頻道以減輕一具有一存取點及至少一站臺的無線局域網(wǎng)中的壅塞現(xiàn)象和高干擾位準的方法，該方法包括以下步驟決定候補頻道的一列表；從該候補列表選取一頻道；依預定標準評估該選取頻道；若該選取頻道滿足該預定標準，則使與該存取點通信的所有站臺解除關聯(lián)；以及使該存取點改變成該選取頻道；若該選取頻道不符該預定標準，則從該候補列表去除該選取頻道；以及若有額外候補頻道則重復該選取步驟。2.如權利要求l所述的方法，其特征在于還包括以下步驟使該站臺與該存取點重新建立關聯(lián)，該重新建立關聯(lián)步驟是在該改變步驟之后進行。3.如權利要求l所述的方法，其特征在于該決定步驟包含以下步驟從一可容許頻道集合選取一頻道；測量該選取頻道的干擾；比較該選取頻道的干擾與一最大干擾值；以及若該選取頻道的干擾小于該最大干擾值，則將該選取頻道加入該候補頻道列表內。4.如權利要求3所述的方法，其特征在于該可容許頻道集合不包含目前頻道。5.如權利要求3所述的方法，其特征在于若已査驗過該可容許頻道集合中的所有頻道且該候補列表是空的，則使該最大干擾值增加一預定量；以及重復該決定步驟。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于該選取步驟包含選取具備最低平均頻道使用率的頻道。7.如權利要求l所述的方法，其特征在于該評估步驟包含以下步驟-測量該選取頻道的一頻道使用率；以及比較該選取頻道的頻道使用率與目前頻道的一頻道使用率；借此，若該選取頻道的頻道使用率比該目前頻道的頻道使用率低一預定量，則該選取頻道滿足該標準。8.如權利要求l所述的方法，其特征在于該評估步驟包含以下步驟測量該選取頻道的一干擾位準；以及比較該選取頻道的干擾位準與目前頻道的一干擾位準；借此，若該選取頻道的干擾位準比該目前頻道的干擾位準低一預定量，則該選取頻道滿足該標準。9.如權利要求l所述的方法，其特征在于還包括以下步驟接收一引動觸發(fā)，該接收步驟是在該決定步驟之前進行。10.如權利要求8所述的方法，其特征在于該引動觸發(fā)是在有一頻道壅塞狀況存在時被發(fā)送。11.如權利要求IO所述的方法，其特征在于一頻道壅塞狀況存在于該目前頻道的一平均頻道使用率超過一最大頻道使用率閾值；一封包延緩率超過一最大延緩率；以及一傳輸封包錯誤率超過一最大封包錯誤率之時。12.如權利要求9所述的方法，其特征在于該引動觸發(fā)是在一不可容許的干擾位準存在時被發(fā)送。13.如權利要求12所述的方法，其特征在于一不可容忍的干擾位準存在于一外部干擾位準超過一最大干擾位準達一段預定時間之時。14.一種用于改變一頻道以減輕一具有至少一站臺的無線局域網(wǎng)中的壅塞現(xiàn)象和高干擾位準的存取點，該存取點包括用于決定候補頻道的一列表的決定構件；用于從該候補列表選取一頻道的選擇構件；用于依預定標準評估該選取頻道的評估構件；用于在該選取頻道滿足該預定標準時使與該存取點通信的所有站臺解除3關聯(lián)的解除關聯(lián)構件；用于在該選取頻道滿足該預定標準時使該存取點改變成該選取頻道的改變構件；及用于在該選取頻道不符該預定標準時從該候補列表去除該選取頻道的去除構件。15.如權利要求14所述的存取點，其特征在于還包括用于在該站臺已與該存取點解除關聯(lián)且該存取點的頻道已改變之后使該站臺與該存取點重新建立關聯(lián)的重新建立關聯(lián)構件。16.如權利要求14所述的存取點，其特征在于該決定構件包含用于從一可容許頻道集合選取一頻道的選擇構件；用于測量該選取頻道的干擾的測量構件；用于比較該選取頻道的干擾與一最大干擾值的比較構件；及用于在該選取頻道的干擾小于該最大干擾值時將該選取頻道加入該候補頻道列表內的添加構件。17.如權利要求16所述的存取點，其特征在于該可容許頻道集合不包含百前頻道。18.如權利要求16所述的存取點，其特征在于在該可容許頻道集合中的所有頻道均已被査驗且該候補列表是空的之時，該存取點使該最大干擾值增加一預定量。19.如權利要求14所述的存取點，其特征在于該選擇構件包含選取具備最低平均頻道使用率的頻道。20.如權利要求14所述的存取點，其特征在于該評估構件包含用于測量該選取頻道的一頻道使用率的測量構件；及用于比較該選取頻道的頻道使用率與目前頻道的一頻道使用率的比較構件，借此若該選取頻道的頻道使用率比該目前頻道的頻道使用率低一預定量，則該選取頻道滿足該標準。21.如權利要求14所述的存取點，其特征在于該評估構件包含用于測量該選取頻道的一干擾位準的測量構件；及用于比較該選取頻道的干擾位準與目前頻道的一干擾位準的比較構件，借此若該選取頻道的干擾位準比該目前頻道的干擾位準低一預定量則該選取頻道滿足該標準。22.如權利要求14所述的存取點，其特征在于還包括用于觸發(fā)該決定構件的觸發(fā)構件。23.如權利要求22所述的存取點，其特征在于該觸發(fā)構件在有一頻道壅塞狀況存在時運作。24.如權利要求23所述的存取點，其特征在于一頻道壅塞狀況存在于該目前頻道的一平均頻道使用率超過一最大頻道使用率閾值；一封包延緩率超過一最大延緩率；以及一傳輸封包錯誤率超過一最大封包錯誤率之時。25.如權利要求22所述的存取點，其特征在于該觸發(fā)構件在有一不可容忍的干擾位準存在時運作。26.如權利要求25所述的存取點，其特征在于一不可容忍的干擾位準存在于一外部干擾位準超過一最大干擾位準達一段預定時間之時。27.—種用于改變一頻道以減輕一具有一存取點及至少一站臺的無線局域網(wǎng)中的壅塞現(xiàn)象及高干擾位準的集成電路，該集成電路包括用于決定候補頻道的一列表的決定構件；用于從該候補列表選取一頻道的選擇構件；用于依預定標準評估該選取頻道的評估構件；用于在該選取頻道滿足該預定標準時使與該存取點通信的所有站臺解除關聯(lián)的解除關聯(lián)構件；用于在該選取頻道滿足該預定標準時使該存取點改變成該選取頻道的改變構件；及用于在該選取頻道不符該預定標準時從該候補列表去除該選取頻道的去除構件。全文摘要一種改變一無線局域網(wǎng)(WLAN)中的一頻道以減輕壅塞現(xiàn)象及高干擾位準的方法，該WLAN有一存取點(AP)及至少一站臺，該方法始于決定候補頻道的一列表。從該候補列表選取一頻道且依預定標準評估該頻道。若該選取頻道滿足該預定標準，則使與該AP通信的所有站臺解除關聯(lián)且使該AP改變成該選取頻道。若該選取頻道不符該預定標準，則從該候補列表去除該選取頻道，且在有額外候補頻道的條件下重復該選取步驟。文檔編號H04L29/04GK101103539SQ200580001724公開日2008年1月9日申請日期2005年1月3日優(yōu)先權日2004年1月8日發(fā)明者保羅·馬里內爾,克里斯多?！P夫,安吉羅·卡費洛申請人:美商內數(shù)位科技公司