提高无线网络中的效率的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  3

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提高无线网络中的效率的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种方法,其包括:使得能够在无线网络中通信的站获知针对至少一个适用于传输扫描请求的信道的介质使用指示符;以及至少部分地基于所述介质使用指示符确定下一个扫描请求的传输时间。
【专利说明】提高无线网络中的效率

【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及无线网络。更具体地,本发明涉及发现协议消息量的控制。

【背景技术】
[0002] 在某些无线网络中,装置可以利用主动扫描来找出可用于通信的网络。主动扫描 指的是装置传输扫描请求消息的一种方法。如果该装置收到来自接入节点的扫描响应消 息,那么可以确定附近存在该装置可能连接的网络。如果附近包括了大量装置和/或大量 接入节点,那么这些扫描消息的频繁传输可能会导致拥塞。


【发明内容】

[0003] 根据本发明的一个方面,提供了如权利要求1和15中详细说明的的方法。
[0004] 根据本发明的一个方面,提供了如权利要求17、31和33中详细说明的设备。
[0005] 根据本发明的一个方面,提供了如权利要求34中详细说明的的计算机程序产品。
[0006] 根据本发明的一个方面,提供了一种载有上述计算机程序产品的计算机可读分布 介质。
[0007] 根据本发明的一个方面,提供了一种包括配置为使所述设备实施如所附权利要求 描述的任一实施例的处理装置的设备。
[0008] 根据本发明的一个方面,提供了一种包括用于实施如所附权利要求描述的任一实 施例的处理装置的设备。
[0009] 本发明的实施例由从属权利要求书来限定。

【专利附图】

【附图说明】
[0010] 下面将结合实施例与附图对本发明进行更加详细的描述,其中:
[0011] 图1显示了无线局域网(WLAN)中扩展服务集的示例。
[0012] 图2A和图2B示出了主动与被动扫描的示例。
[0013] 图3A示出了根据实施例的方法。
[0014] 图3B示出了具有不同利用率的多个信道的示例。
[0015] 图4A示出了确定信道的利用率的示例方式。
[0016] 图4B示出了根据示例的改变探测请求的传输时间的示例。
[0017] 图5至图9A显示了根据某些实施例的方法。
[0018] 图9B描述了具有不同利用率的多个信道的示例。
[0019] 图10至图13A示出了根据某些实施例的方法。
[0020] 图13B示出了根据实施例的信息元素。
[0021] 图14和图15不出了根据某些实施例的设备。

【具体实施方式】
[0022] 下面的实施例是示例性的。虽然在本文多处本说明书可以指"一"、"一个"或"某 些"实施例,但是这并不一定意味着每个引用都是对相同实施例做出的,或者特定特征仅适 用于一个实施例。也可以将不同实施例的单个特征相互结合以提供其它的实施例。
[0023] 具有IEEE 802. 11能力的移动装置的数量不断增加 。IEEE 802. 11是一套用于实 施无线局域网(WLAN)的标准,也称为Wi-Fi。当大量站(STA)不断进入和离开可能包括多 个接入点(AP)的扩展服务集(ESS)的覆盖区域时,当前规范可能会发生一个问题。在这种 情况下,例如,网络可能会由于大量发现协议消息而变得拥塞。IEEE 802. 11的任务组,即 TGai,对于该问题极为关注并且试着在保持安全验证的同时减少STA 108-114花在初始链 接设置上的时间。然而,当前解决方案并不能满足例如在具有大量站与接入点的情况下对 可扩展性和资源效率的要求。
[0024] 在IEEE 802. 11的术语中,服务集包括所有与WLAN/WiFi相关联的装置。参考图 1,基本服务集(BSS) 102、106包括提供相应覆盖或服务区域的覆盖的单个接入点(AP) 100 或104,连同所有相关联的站(STA) 108-114。如图所示,STA 108至114可包括移动电话、掌 上电脑、腕上电脑、膝上型计算机、个人计算机等。因此,STA 108-114可以是任何能够接入 WLAN无线电空中接口的装置。AP 100和104分别用作主机以控制相应BSS 102、106内的 站108-114。例如,接入点100、104可以是WLAN站。另一方面,扩展服务集(ESS) 120是一 个或多个相互连接的BSS 102U06以及对于与其中一个BSS 102U06相关联的任意站处的 逻辑链路控制层而言表现为单个BSS的集中式局域网的集合。该相互连接的BSS 102、106 的集合可以使用相同的信道,或者在不同信道上进行通信以提高总吞吐量。图1也示出了 使ESS120的接入点相互连接的分布式系统(DS) 122。该DS 122可以是使接入点相互通信 的无线或有线网络元件。
[0025] 正如所说的,在一个ESS 120中可能存在大量AP 100、104和站108-114,这可能 会导致网络发生拥塞。当超过了共享资源的能力时,便可能发生拥塞。由于某些原因,比如 STA 108-114的数量、STA108-114的到达率以及本地竞争,可能会发生网络拥塞。可能会发 生拥塞的示例性场景是在对于连接的AP 100U04的发现过程中。特别是当STA 108-114 中任一个STA进入ESS 120时,STA 108-114可能需要与AP 100或104-起进行初始设置 以建立WLAN连接。该初始设置的第一步可以是AP 100/104的发现。这通常可以通过使用 主动扫描模式或被动扫描模式来实施。
[0026] 在主动模式中,如具有站108和AP 100的图2A所示,站108主动将探测请求帧 200传输至AP 100或多个AP 100、104。该探测请求帧(或简称请求)200可包括对于请求 接收方100的请求,从而将某些信息传达回请求方108。例如,站108可发送探测请求帧200 以确定哪些接入点100、104在其范围内。在发送请求200之后,站108可以等待探测响应 帧(或简称响应)202。该响应202可包括能力信息、支持的数据速率等。此外,该探测响应 202可以仅在满足针对探测请求帧200的特定条件(如果有的话)时发送。请求消息200 和响应消息202之间的这种交换也可以包含通用通告服务(GAS)协议的交换。值得注意的 是,这种主动扫描过程不是仅用于初始接入,比如当站108处于未关联状态时,该主动扫描 过程也可以用于比如当站108处于关联状态时更佳AP的发现。
[0027] 在被动模式中,如图2B所示,站108监听来自比如AP 100的信标204 (或者某些其 它预先确定的信号,比如测量导频)。该信标204可包含服务集标识符(SSID)、时间戳和/ 或其它关于比如接入点100的相关信息,以便使站108与AP 100相关联。在监听信标204 时,站108可受MaxChannelTime持续时间的约束。换句话说,STA 108的监听可以只达到给 定信道中的MaxChannelTime,这便可以确保如果给定信道中不存在AP 100/104时STA 208 可切换至另一信道。
[0028] 当给定时间期间内新STA的数量和响应AP 100、104的数量较少时,这种主动/被 动扫描模式可能是足够的。但是,当同时进入ESS 120的STA 108-114的数量和ESS 120 内的响应AP 100、104的数量较大时,可能需要使用与这些大量STA和AP规模相当的有效 机制。此外,某些规范要求响应AP在传输探测响应帧之前形成竞争。当有至少两个STA争 用共享资源(比如频带)时,就可能会产生竞争。先听后讲方法是基于竞争的协议的一个 示例。
[0029] 目前,在802. 11规范或对TGai的建议中尚未有机制能够根据情况和操作环境来 控制发现协议消息(比如,请求200和响应202)的数量。这就意味着,当介质由于例如冲突 探测响应202的重传而发生拥塞时,扫描STA 108-114可以继续传输探测请求帧200。这可 能会导致探测请求200与探测响应帧202的冲突。这些冲突可以使该介质处于饱和状态, 并且在主动扫描过程中引起高时延,这是人们不希望的。因此,在存在大量STA 108-114和 响应AP 100U04的情况下,需要自适应的发现协议消息拥塞控制机制以分布的方式控制 并自动调节ESS 120的信道利用率。
[0030] 因此,如图3A所示,假设在步骤302中使站108 (或站108-114中的任意站,为简单 起见使用站108)获知针对至少一个可用于传输扫描请求的信道的介质使用指示符(MUI)。 该扫描请求可看作是主动扫描的一般术语。扫描请求的一个示例是探测请求200。为了简 单起见,在书写本说明书时,扫描请求指的是探测请求200。例如用于传输探测请求200的 信道可以由网络或站来预先确定。站108也可以至少部分地基于在步骤304中所获取的 MUI来确定下一个探测请求(作为扫描请求)的传输时间。众所周知,信道容量随着时间变 化,而在这段时间内的变化取决于信道和网络状况。这就可能会使拥塞程度难以预知。换 句话说,WLAN的ESS 120可以在任何点处饱和,甚至在具有相同平均数据速率或恒定到达 率的源的情况下。因此,这对于以MUI的方式获取拥塞程度可能非常重要。在不失一般性 的情况下,ΜΠ 可以是通过STA测量或估计的任意本地参数,并且可以提供关于信道状况的 反馈。例如,信道利用率、冲突概率、传输概率、MAC服务时间、列队长度、MAC延迟、丢包率、 吞吐量效率以及重传尝试次数都是可以指示主要信道状况的本地参数。使用MUI(比如信 道利用率)的益处的一个示例是,其作为本地参数能够用于控制系统的全局行为。应该注 意的是,站和接入点感知例如该介质的相似信道利用率。
[0031] 应该注意的是,即使本说明书是从将探测请求作为扫描请求的立场来书写的,但 是所提出的解决方案也可以适用于任何待传输的帧,即不仅仅是探测请求帧。类似的,即 使本说明书是从非AP站108-114的立场来书写的,但是这些实施例也同样适用于接入点 100/104。
[0032] 在一个实施例中,该介质使用指示符是从AP 100和/或104获取的。在执行由AP 100和/或104进行的包括确定介质使用指示符(或介质使用值)的拥塞检测时,AP 100 和/或104可以将所确定的介质使用指示符广播至非APSTA 108-114。这是很有利的,这是 因为STA 108在进入ESS 120之后可以获取信息,不需要确定MUI本身。
[0033] 在另一实施例中,一个或多个非APSTA 108和114,即扫描站,可以确定用于分布 方式下的不同信道的MUI。MUI可以由STA 108,例如,基于以下至少一项来确定:传输或接 收时间、空闲信道估计(CCA)和/或网络分配向量(NAV)。同样,AP 100/104可采用传输或 接收时间、CCA和/或网络分配矢量NAV来例如确定MUI。CCA过程以及NAV过程是本领域 技术人员所熟知的。简言之,可以在信道上进行CCA以确定在传输数据包之前该信道是否 是空闲的。NAV是与无线网络协议一起使用的虚拟载波侦听机制。NAV可以减少空中接口 处进行物理载波侦听的需要,以便节约能量。
[0034] 在一个实施例中,MUI包括信道利用率。该信道利用率(⑶R)可以定义为:
[0035]

【权利要求】
1. 一种方法,其包括: 使得能够在无线网络中通信的站获知针对至少一个适用于传输扫描请求的信道的介 质使用指示符;以及 至少部分地基于所述介质使用指示符确定下一个扫描请求的传输时间。
2. 如权利要求1所述的方法,其进一步包括: 在获知所述介质使用指示符之前,传输第一扫描请求。
3. 如权利要求1至2中任一项所述的方法,其中,所述介质使用指示符是从所述无线网 络的接入点处获得的和/或是基于以下至少一项来确定的:传输或接收时间、空闲信道估 计以及网络分配向量。
4. 如权利要求3所述的方法,其进一步包括: 联合应用从所述接入点处获得的信息和由所述站确定的信息,以确定将应用于确定下 一个扫描请求的传输时间的所述介质使用指示符。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的方法,其中,所述介质使用指示符包括以下至少一 项:信道利用率、冲突概率、传输概率、介质访问控制MAC服务时间、队列长度、MAC延迟、丢 包率、吞吐量效率以及重传尝试次数。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的方法,其中,所述确定下一个扫描请求的传输时间 包括: 至少部分地基于所述介质使用指示符确定扫描请求传输间隔;以及 至少部分地基于所述扫描请求传输间隔确定下一个扫描请求的传输时间。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的方法,其进一步包括: 获知至少一个介质使用阈值;以及 确定所述介质使用指示符是否超过特定介质使用阈值。
8. 如权利要求7所述的方法,其进一步包括: 至少部分地基于所述介质使用指示符是否超过所述介质使用阈值通过执行以下至少 一项来确定下一个扫描请求的传输时间:当没有超过所述介质使用阈值时,减少所述扫描 请求传输间隔;当超过了所述介质使用阈值时,增加所示扫描请求传输间隔。
9. 如权利要求7所述的方法,其进一步包括: 获知介质使用阈值下限和/或介质使用阈值上限;以及 至少部分地基于所述介质使用指示符是否超过所述介质使用阈值下限和所述介质使 用阈值上限通过执行以下至少一项来确定下一个扫描请求的传输时间:当没有超过所述介 质使用阈值下限时,减少所述扫描请求传输间隔;当超过了所述介质使用阈值上限时,增加 所述扫描请求传输间隔;以及,当所述介质使用指示符介于所述介质使用阈值下限和所述 介质使用阈值上限之间时,保持当前的扫描请求传输间隔。
10. 如权利要求7所述的方法,其进一步包括: 执行以下至少一项操作: 在当前使用的是主动扫描模式时,在超过所述介质使用阈值时切换至被动扫描模式; 以及 在当前使用的是被动扫描模式时,在没有超过所述介质使用阈值时切换至所述主动扫 描模式。
11. 如权利要求7所述的方法,其进一步包括: 当超过了所述介质使用阈值时,决定使用另一个适用于传输所述扫描请求的信道。
12. 如权利要求7至11中任一项所述的方法,其进一步包括: 当超过了所述介质使用阈值时,关联至可连接的次优接入点。
13. 如权利要求1至12中任一项所述的方法,其进一步包括: 预先获知多个适用于传输所述扫描请求的信道的介质使用指示符;以及 基于所述介质使用指示符的递增或递减顺序,对所述顺序进行优先排序,按照所述顺 序应用信道与所述无线网络的接入点建立连接。
14. 如权利要求1至13中任一项所述的方法,其中,所述扫描请求是探测请求,而所述 无线网络是无线局域网WLAN。
15. -种方法,其包括: 使得能够在无线网络中通信的接入点生成待传输至站的信息元素; 通过所述无线网络的站确定针对至少一个适用于传输扫描请求的信道的介质使用指 示符;以及 使所述信息元素包括至少一个如下字段:用于所述站传输至少一个扫描请求的预定最 大份额的信道资源、所述站可用于改变所述扫描请求的传输时间间隔的缩放值、所述介质 使用指示符、以及至少一个介质使用阈值。
16. 如权利要求15所述的方法,其进一步包括: 使所述接入点按照以下任一方式将生成的信息元素传输至所述站:信标、扫描响应以 及公告中贞。
17. -种设备,其包括: 至少一个处理器以及至少一个包括计算机程序代码的存储器,其中,所述至少一个存 储器以及所述计算机程序代码配置为与所述至少一个处理器一起使所述设备至少执行: 使得能够在无线网络中通信的站获知针对至少一个适用于传输扫描请求的信道的介 质使用指示符;以及 至少部分地基于所述介质使用指示符确定下一个扫描请求所需的传输时间。
18. 如权利要求17所述的设备,其中,所述设备进一步用于: 在获知所述介质使用指示符之前传输第一扫描请求。
19. 如权利要求17至18中任一项所述的设备,其中,所述介质使用指示符是从所述无 线网络的接入点处获得的和/或是基于以下至少一项来确定的:传输或接收时间、空闲信 道估计以及网络分配向量。
20. 如权利要求19所述的设备,其中,所述设备进一步用于: 联合应用从所述接入点处获得的信息和由所述站确定的信息,以确定将应用于确定下 一个扫描请求的传输时间的所述介质使用指示符。
21. 如权利要求17至20中任一项所述的设备,其中,所述介质使用指示符包括以下至 少一项:信道利用率、冲突概率、传输概率、介质访问控制(MAC)服务时间、队列长度、MAC延 迟、丢包率、吞吐量效率以及重传尝试次数。
22. 如权利要求17至21中任一项所述的设备,其中,在确定下一个扫描请求的传输时 间时,所述设备进一步用于: 至少部分地基于所述介质使用指示符确定扫描请求传输间隔;以及 至少部分地基于所述扫描请求传输间隔确定下一个扫描请求的传输时间。
23. 如权利要求17至22中任一项所述的设备,其中,所述设备进一步用于: 获知至少一个介质使用阈值;以及 确定所述介质使用指示符是否超过特定介质使用阈值。
24. 如权利要求23所述的设备,其中,所述设备进一步用于: 至少部分地基于所述介质使用指示符是否超过所述介质使用阈值,通过执行以下至少 一项来确定下一个扫描请求所需的传输时间:当没有超过所述介质使用阈值时,减少所述 扫描请求传输间隔;当超过了所述介质使用阈值时,增加所示扫描请求传输间隔。
25. 如权利要求23所述的方法,其中,所述设备进一步用于: 获知介质使用阈值下限和/或介质使用阈值上限;以及 至少部分地基于所述介质使用指示符是否超过所述介质使用阈值下限和所述介质使 用阈值上限通过执行以下至少一项来确定下一个扫描请求的传输时间:当没有超过所述介 质使用阈值下限时,减少所述扫描请求传输间隔;当超过了所述介质使用阈值上限时,增加 所述扫描请求传输间隔;以及,当所述介质使用指示符介于所述介质使用阈值下限和所述 介质使用阈值上限之间时,保持当前的扫描请求传输间隔。
26. 如权利要求23所述的方法,其中,所述设备进一步用于: 执行以下至少一项操作: 在当前使用的是主动扫描模式时,在超过所述介质使用阈值时切换至被动扫描模式; 以及 在当前使用的是被动扫描模式时,在没有超过所述介质使用阈值时切换至所述主动扫 描模式。
27. 如权利要求23所述的方法,其中,所述设备进一步用于: 当超过了所述介质使用阈值时,决定使用另一个适用于传输所述扫描请求的信道。
28. 如权利要求23至27中任一项所述的方法,其中,所述设备进一步用于: 当超过了所述介质使用阈值时,关联至可连接的次优接入点。
29. 如权利要求17至28中任一项所述的方法,其中,所述设备进一步用于: 预先获知多个适用于传输所述扫描请求的信道的介质使用指示符;以及 基于所述介质使用指示符的递增或递减顺序,对所述顺序进行优先排序,按照所述顺 序应用信道与所述无线网络的接入点建立连接。
30. 如权利要求17至29中任一项所述的方法,其中,所述扫描请求是探测请求,而所述 无线网络是无线局域网(WLAN)。
31. -种设备,其包括: 至少一个处理器以及至少一个包括计算机程序代码的存储器,其中,所述至少一个存 储器以及所述计算机程序代码配置为与所述至少一个处理器一起使所述设备至少执行: 使得能够在无线网络中进行通信的接入点生成待传输至站的信息元素; 通过所述无线网络的站确定针对至少一个适用于传输扫描请求的信道的介质使用指 示符;以及 使所述信息元素包括至少一个如下字段:用于所述站传输至少一个扫描请求的预定最 大份额的信道资源、所述站可用于改变所述扫描请求的传输时间间隔的缩放值、所述介质 使用指示符、以及至少一个介质使用阈值。
32. 如权利要求31所述的设备,其中,所述设备进一步用于: 使所述接入点按照以下任一方式将生成的信息元素传输至所述站:信标、扫描响应以 及公告中贞。
33. -种设备,其包括:配置为使所述设备执行如权利要求1至16中任一项所述的方 法的处理装置。
34. -种体现在计算机可读分布介质上的计算机程序产品,其包括当加载到设备中时 执行如权利要求1至16中任一项所述的方法的程序指令。
【文档编号】H04W28/02GK104160741SQ201280071257
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2012年3月8日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】M·卡斯林, J·耐克特, E·H·王 申请人:诺基亚公司

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