專利名稱：密集WiFi網(wǎng)絡(luò)中基于信道排序的自動信道選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及無線局域網(wǎng)中的信道分配方法，適用于分布式架構(gòu)的無線局域網(wǎng)。
背景技術(shù)：
無線接入技術(shù)WiFi，因其開放的通信頻段、廉價(jià)的設(shè)備、簡易的部署被廣泛用于各種局域網(wǎng)中，例如家庭、咖啡館、公共場所、機(jī)場以及大型機(jī)構(gòu)。伴隨著其大規(guī)模、高密度部 署而來的是越來越嚴(yán)重的干擾問題，如何降低干擾成為網(wǎng)絡(luò)管理者面前的一道難題。信道分配作為降低干擾最有效的手段之一，廣泛應(yīng)用于各種無線局域網(wǎng)WLAN。一種好的信道分配方案，不僅能夠提高網(wǎng)絡(luò)容量，還能給用戶提供更高的吞吐量，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè)都有可觀的增益。目前，有兩個(gè)開放的頻段供WLAN 可使用2. 4GHz ISM (Industrial, Scientificand Medical)步頁段和 5GHz U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure)頻段。2. 4GHz頻段由14個(gè)互相重疊的信道組成,每個(gè)信道的帶寬是22MHz。每個(gè)頻道的中心頻率相差5MHz，即信道中心頻率=2407+nehX5MHz，nch=l, 2，…，13。不同的國家地區(qū)，對信道的使用禁令有所差異，在國內(nèi)，ri3信道允許使用。信道分配是指在一個(gè)WLAN中，將信道合理的分配給每個(gè)接入點(diǎn)AP，降低AP之間的干擾，從而有效提高用戶吞吐量和網(wǎng)絡(luò)容量。隨著AP和終端數(shù)量的增多，信道分配也復(fù)雜得多。信道復(fù)用不可避免，但WLAN不像蜂窩網(wǎng)那樣有規(guī)則的小區(qū)形狀和計(jì)劃好的覆蓋范圍，WLAN中實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用比蜂窩網(wǎng)要困難得多。信道分配在理論上的研究緊緊依托標(biāo)準(zhǔn)提案，從最開始的靜態(tài)手動分配方法到現(xiàn)在的動態(tài)自適應(yīng)方法，可以將信道分配方法分為三個(gè)階段第一階段的信道分配方法，是基于實(shí)地測量的手動分配方式，人工配置每個(gè)接入點(diǎn)的信道。對于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜆I(yè)務(wù)類型穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)來說，這種方法適應(yīng)性較好；對于拓?fù)涠嘧?、業(yè)務(wù)也不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，這種方法顯然不合適，需要尋找一種動態(tài)的自適應(yīng)的信道分配算法。第二階段的信道分配方法，是以接入點(diǎn)AP為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的自適應(yīng)信道分配方法，思科公司提出的最不擁擠信道搜索方法LCCS是這類算法的典型代表。每個(gè)AP能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、業(yè)務(wù)類型的改變動態(tài)的調(diào)整信道，無論是用戶體驗(yàn)還是算法適用性都得到提升。但此類方法不能感知隱藏的干擾場景，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)在需要進(jìn)行信道調(diào)整時(shí)卻不能做出調(diào)整，影響信道復(fù)用度和吞吐量。第三階段的信道分配方法，是終端參與的信道分配方法。它依托無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802. 11K，可以充分利用終端監(jiān)測到的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行信道分配的判決，解決隱藏干擾的問題。這種終端參與的信道分配方法，對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的頻譜環(huán)境監(jiān)測更加準(zhǔn)確、全面，信道復(fù)用度，用戶性能都得以提升，但普遍存在的一個(gè)問題是時(shí)間開銷比較大，在做信道選擇時(shí)，通常需要接入點(diǎn)AP和終端遍歷所有的信道，然后選出最能滿足當(dāng)前需求的信道，這樣就需要接入點(diǎn)AP和終端不停地在各個(gè)信道之間來回切換，算法不僅復(fù)雜度高，而且最優(yōu)解的收斂速度很慢，降低了信道選擇的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于信道排序的信道選擇方法，以避免盲目地遍歷所有信道，引導(dǎo)接入點(diǎn)AP有針對性的選擇合適信道，提高信道選擇的效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明給出如下兩種技術(shù)方案 技術(shù)方案I，包括如下步驟
(I)初始化接入點(diǎn)AP,在每個(gè)接入點(diǎn)AP啟動時(shí)隨機(jī)分配一個(gè)信道；(2)接入點(diǎn)AP啟動信道切換定時(shí)器；(3)終端在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對信道進(jìn)行主動掃描并記錄掃描結(jié)果(3a)終端通過載波監(jiān)聽多址接入/沖突避免協(xié)議CSMA/CA，獲取當(dāng)前信道的使用權(quán)；(3b)終端發(fā)送一個(gè)包含自身媒體接入控制MAC地址的廣播探測幀，并啟動探測定時(shí)器；(3c)終端在最大信道等待時(shí)延時(shí)間MaxChannelTime內(nèi)等待探測回復(fù),并記錄探測時(shí)間內(nèi)接收到的所有回復(fù)；(3d)終端在探測定時(shí)器超時(shí)后切換到下一個(gè)信道，重復(fù)步驟(3a) - (3c)，直到掃描完所有信道；(4)終端將記錄掃描結(jié)果的反饋給接入點(diǎn)AP，該掃描結(jié)果包括信道數(shù)和信道負(fù)載；(5)接入點(diǎn)AP在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，進(jìn)行被動干擾監(jiān)測，獲取周圍頻譜信息(5a)接入點(diǎn)AP啟動定時(shí)器，并在當(dāng)前信道接收信號，如果接收的是干擾信號，則記錄發(fā)射該干擾信號的基本服務(wù)集BSS的標(biāo)識號ID ；(5b)定時(shí)器超時(shí)后，如果接入點(diǎn)AP依然沒有數(shù)據(jù)傳輸，切換到下一個(gè)信道；(5c)重復(fù)步驟5a_5b,直到接入點(diǎn)AP遍歷完所有信道；(6)接入點(diǎn)AP對步驟(4)終端反饋回來的掃描結(jié)果和步驟(5)中自己獲取的頻譜信息進(jìn)行整合，供下一步信道排序使用；(7)接入點(diǎn)AP依據(jù)信道占用頻率對信道的優(yōu)先級排序(7a)接入點(diǎn)AP從步驟(6)整合過的信息中提取接入點(diǎn)信道報(bào)告AP ChannelR印ort，統(tǒng)計(jì)已被使用的信道號和已用信道的使用頻率，該接入點(diǎn)信道報(bào)告AP ChannelReport中包含接入點(diǎn)AP使用的信道號channel number ；(7b)對步驟(7a)中已被使用的信道按照頻率由高到低的順序排序，給出信道由低到高的優(yōu)先級，即占用次數(shù)越多的信道，優(yōu)先級越低；(7c)對步驟(7a)中未被使用的信道依據(jù)步驟(7b)中排列好的信道序列，依次排列步驟(7b)中信道的鄰居信道，得到優(yōu)先級由低到高的鄰居信道序列，如果要排列的鄰居信道在步驟(7b)中已出現(xiàn)過，則跳過此鄰居信道；(7d)重復(fù)步驟(7c)，每次得到的鄰居信道序列排在上次的鄰居信道序列之后，直至排列完所有未被使用的信道；(7e)將步驟(7d)得到的鄰居信道序列排在步驟(7b)得到的信道序列后面，得到所有信道優(yōu)先級由低到高的序列，即排在信道序列最后的信道具有最高的優(yōu)先級；(8)步驟(2)中的信道切換定時(shí)器到期時(shí)，接入點(diǎn)AP切換到優(yōu)先級最高的信道；(9)重復(fù)步驟(2)- (8)。技術(shù)方案2，包括如下步驟I)初始化接入點(diǎn)AP,在每個(gè)接入點(diǎn)AP啟動時(shí)隨機(jī)分配一個(gè)信道；2)接入點(diǎn)AP啟動信道切換定時(shí)器；
3)終端在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對信道進(jìn)行主動掃描并記錄掃描結(jié)果3a)終端通過載波監(jiān)聽多址接入/沖突避免協(xié)議CSMA/CA，獲取當(dāng)前信道的使用權(quán)；3b)終端發(fā)送一個(gè)包含自身媒體接入控制MAC地址的廣播探測幀，并啟動探測定時(shí)器；3c)終端在最大信道等待時(shí)延時(shí)間MaxChannelTime內(nèi)等待探測回復(fù),并記錄探測時(shí)間內(nèi)接收到的所有回復(fù)；3d)終端在探測定時(shí)器超時(shí)后切換到下一個(gè)信道，重復(fù)步驟3a) _3c)，直到掃描完所有信道；4)終端將記錄的掃描結(jié)果反饋給接入點(diǎn)AP，該掃描結(jié)果包括信道數(shù)和信道負(fù)載；5)接入點(diǎn)AP在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，進(jìn)行被動干擾監(jiān)測，獲取周圍頻譜信息5a)接入點(diǎn)AP啟動定時(shí)器，并在當(dāng)前信道感知干擾情況，記錄頻譜信息；5b)定時(shí)器超時(shí)后，如果接入點(diǎn)AP依然沒有數(shù)據(jù)傳輸，切換到下一個(gè)信道；5c)重復(fù)步驟5a) _5b),直到接入點(diǎn)AP遍歷完所有信道；6)接入點(diǎn)AP對步驟4)終端反饋回來的掃描結(jié)果和步驟5)中自己獲取的頻譜信息進(jìn)行整合，供下一步信道排序使用；7)接入點(diǎn)AP依據(jù)信道負(fù)載對信道的優(yōu)先級排序7a)接入點(diǎn)AP從步驟6)整合過的信息中提取基本服務(wù)集負(fù)載BSS Load，統(tǒng)計(jì)每個(gè)信道上終端數(shù)量station count和信道使用率channel utilization的總和,該基本服務(wù)集負(fù)載BSS Load中包含基本服務(wù)集BSS的終端數(shù)量station count和信道使用率channelutilization ；7b)分別賦給終端數(shù)量station count和信道使用率channel utilization不同的權(quán)值S1和a2,使Sja2=I,計(jì)算信道的加權(quán)負(fù)載^=B1X station count+a2X channelutilization ；7c)對步驟7b)中有加權(quán)負(fù)載的信道進(jìn)行排序，按照信道加權(quán)負(fù)載W由高到低的順序，給出信道由低到高的優(yōu)先級，即負(fù)載越重的信道，優(yōu)先級越低；7d)對步驟7b)中沒有加權(quán)負(fù)載的信道進(jìn)行排序，依據(jù)步驟7c)中排列好的的信道序列，依次排列步驟7c)中信道的鄰居信道，得到優(yōu)先級由低到高的鄰居信道序列，如果要排列的鄰居信道在步驟7c)中已出現(xiàn)過，則跳過此鄰居信道；7e)重復(fù)步驟7d)，每次得到的鄰居信道序列排在上次的鄰居信道序列之后，直至排列完所有沒有加權(quán)負(fù)載的信道；
7f)將步驟7e)得到的鄰居信道序列排在步驟7c)得到的信道序列后面，得到所有信道優(yōu)先級由低到高的序列，即排在信道序列最后的信道具有最高的優(yōu)先級；8)步驟2)信道切換定時(shí)器到期時(shí)，接入點(diǎn)AP切換到優(yōu)先級最高的信道；9)重復(fù)步驟 2)-8)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)( I)本發(fā)明借助終端進(jìn)行信道掃描，對頻譜環(huán)境的監(jiān)測更加全面，能有效解決隱藏干擾問題。(2)本發(fā)明在接入點(diǎn)AP切換信道之前，依據(jù)不同的策略對信道優(yōu)先級進(jìn)行排序，接入點(diǎn)AP總是選擇優(yōu)先級最高的信道，不需要遍歷所有信道，縮減了信道選擇的時(shí)間，最優(yōu)解的收斂速度快，提高了信道選擇的效率。


圖I是本發(fā)明使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)總流程圖；圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例實(shí)現(xiàn)總流程圖；圖4是本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例中終端掃描信道的子流程圖；圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例中接入點(diǎn)AP對信道的優(yōu)先級排序的子流程圖；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例中接入點(diǎn)AP對信道的優(yōu)先級排序的子流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明內(nèi)容作詳細(xì)敘述參照圖1，本發(fā)明適用于分布式和有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支持的無線局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)終端、多個(gè)接入點(diǎn)AP和分布式系統(tǒng)DS組成。分布式系統(tǒng)可以由不同的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商支撐。本發(fā)明在運(yùn)行時(shí)，每個(gè)周期的運(yùn)行時(shí)間固定，由信道切換定時(shí)器設(shè)定。實(shí)施例I :參照圖2，本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟I :初始化接入點(diǎn)AP，即在每個(gè)接入點(diǎn)AP啟動時(shí)，為其隨機(jī)分配一個(gè)信道。步驟2 :每個(gè)接入點(diǎn)AP啟動信道切換定時(shí)器，開始對本次信道切換計(jì)時(shí)。步驟3 :每個(gè)終端在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對信道進(jìn)行主動掃描并記錄掃描結(jié)果。參照圖4，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下步驟3-1 :終端通過載波監(jiān)聽多址接入/沖突避免協(xié)議CSMA/CA，獲取當(dāng)前信道的使用權(quán)；步驟3-2 :終端發(fā)送一個(gè)包含自身媒體接入控制MAC地址的廣播探測幀，并啟動探測定時(shí)器；步驟3-3 :終端在最大信道等待時(shí)延時(shí)間MaxChannelTime內(nèi)等待探測回復(fù),并記錄探測時(shí)間內(nèi)接收到的所有回復(fù)；步驟3-4:終端在探測定時(shí)器超時(shí)后切換到下一個(gè)信道，重復(fù)步驟3-1至步驟3-3，直到掃描完所有信道。步驟4 :每個(gè)終端將記錄掃描結(jié)果反饋給與其有關(guān)聯(lián)的接入點(diǎn)AP，該掃描結(jié)果包括信道數(shù)和信道負(fù)載。步驟5 :每個(gè)接入點(diǎn)AP在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，進(jìn)行被動干擾監(jiān)測，獲取周圍頻譜信息步驟5-1 :接入點(diǎn)AP啟動定時(shí)器，并在當(dāng)前信道接收信號，如果接收的是干擾信號，則記錄發(fā)射該干擾信號的基本服務(wù)集BSS的標(biāo)識號ID ；步驟5-2 :定時(shí)器超時(shí)后，如果接入點(diǎn)AP依 然沒有數(shù)據(jù)傳輸，切換到下一個(gè)信道；步驟5-3 :重復(fù)步驟5-1至步驟5-2，直到接入點(diǎn)AP遍歷完所有信道。步驟6 :每個(gè)接入點(diǎn)AP對步驟4終端反饋回來的掃描結(jié)果和步驟5中自己獲取的頻譜信息進(jìn)行整合，即接入點(diǎn)AP從終端反饋回來的掃描結(jié)果和自己頻譜獲取的信息中提取基本服務(wù)集BSS的標(biāo)識號ID，以及每個(gè)基本服務(wù)集BSS使用的信道號和負(fù)載情況，并記錄標(biāo)識號ID、信道號和負(fù)載情況。步驟7 :每個(gè)接入點(diǎn)AP依據(jù)信道占用頻率對信道的優(yōu)先級排序。參照圖5，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下步驟7-1 :接入點(diǎn)AP從步驟6整合過的信息中提取接入點(diǎn)信道報(bào)告AP ChannelR印ort，統(tǒng)計(jì)已被使用的信道號和已用信道的使用頻率，該接入點(diǎn)信道報(bào)告AP ChannelReport中包含接入點(diǎn)AP使用的信道號channel number ；步驟7-2 :對步驟7-1中已被使用的信道按照頻率由高到低的順序排序，給出信道由低到高的優(yōu)先級，即占用次數(shù)越多的信道，優(yōu)先級越低；驟7-3 :對步驟7-1中未被使用的信道依據(jù)步驟7-2中排列好的信道序列，依次排列步驟7-2中信道的鄰居信道，得到優(yōu)先級由低到高的鄰居信道序列，如果要排列的鄰居信道在步驟7-2中已出現(xiàn)過，則跳過此鄰居信道；步驟7-4:重復(fù)步驟7-3，每次得到的鄰居信道序列排在上次的鄰居信道序列之后，直至排列完所有未被使用的信道；步驟7-5 :將步驟7-4得到的鄰居信道序列排在步驟7-2得到的信道序列后面，得到所有信道優(yōu)先級由低到高的序列，即排在信道序列最后的信道具有最高的優(yōu)先級。步驟8 :接入點(diǎn)AP在步驟2中信道切換定時(shí)器超時(shí)后，將信道切換到優(yōu)先級最高的信道。步驟9 :重復(fù)步驟2至步驟8，每個(gè)接入點(diǎn)AP動態(tài)地自主選擇信道。實(shí)施例2 參照圖3，本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟一初始化接入點(diǎn)AP,在每個(gè)接入點(diǎn)AP啟動時(shí)隨機(jī)分配一個(gè)信道。步驟二 每個(gè)接入點(diǎn)AP啟動信道切換定時(shí)器，開始對本次信道切換計(jì)時(shí)。步驟三每個(gè)終端在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對信道進(jìn)行主動掃描并記錄掃描結(jié)果。參照圖4，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下步驟(3a):終端通過載波監(jiān)聽多址接入/沖突避免協(xié)議CSMA/CA，獲取當(dāng)前信道的使用權(quán)；步驟(3b):終端發(fā)送一個(gè)包含自身媒體接入控制MAC地址的廣播探測幀，并啟動探測定時(shí)器；步驟(3c):終端在最大信道等待時(shí)延時(shí)間MaxChannelTime內(nèi)等待探測回復(fù),并記錄探測時(shí)間內(nèi)接收到的所有回復(fù)；步驟(3d):終端在探測定時(shí)器超時(shí)后切換到下一個(gè)信道，重復(fù)步驟(3a)至步驟(3c)，直到掃描完所有信道。步驟四每個(gè)終端將記錄掃描結(jié)果的反饋與其有關(guān)聯(lián)的接入點(diǎn)AP，該掃描結(jié)果包括信道數(shù)和信道負(fù)載。步驟五每個(gè)接入點(diǎn)AP在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，進(jìn)行被動干擾監(jiān)測，獲取周圍頻譜信息步驟(5a):接入點(diǎn)AP啟動定時(shí)器，并在當(dāng)前信道接收信號，如果接收的是干擾信號，則記錄發(fā)射該干擾信號的基本服務(wù)集BSS的標(biāo)識號ID ；步驟(5b):定時(shí)器超時(shí)后，如果接入點(diǎn)AP依然沒有數(shù)據(jù)傳輸，切換到下一個(gè)信道； 步驟(5c):重復(fù)步驟(5a)至步驟(5b)，直到接入點(diǎn)AP遍歷完所有信道。步驟六每個(gè)接入點(diǎn)AP對步驟四終端反饋回來的掃描結(jié)果和步驟五中自己獲取的頻譜信息進(jìn)行整合，即接入點(diǎn)AP從終端反饋回來的掃描結(jié)果和自己頻譜獲取的信息中提取基本服務(wù)集BSS的標(biāo)識號ID，以及每個(gè)基本服務(wù)集BSS使用的信道號和負(fù)載情況，并記錄標(biāo)識號ID、信道號和負(fù)載情況。步驟七每個(gè)接入點(diǎn)AP依據(jù)信道負(fù)載對信道的優(yōu)先級排序。參照圖6，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下步驟(7a)接入點(diǎn)AP從步驟六整合過的信息中提取基本服務(wù)集負(fù)載BSS Load，統(tǒng)計(jì)每個(gè)信道上終端數(shù)量station count和信道使用率channel utilization的總和,該基本服務(wù)集負(fù)載BSS Load中包含基本服務(wù)集BSS的終端數(shù)量station count和信道使用率channel utilization ；步驟(7b):分別賦給終端數(shù)量station count和信道使用率channel utilization不同的權(quán)值S1和a2,使Sja2=I,計(jì)算信道的加權(quán)負(fù)載M=B1Xstation count+a2X channelutilization ；步驟(7c):對步驟(7b)中有加權(quán)負(fù)載的信道進(jìn)行排序，按照信道加權(quán)負(fù)載W由高到低的順序，給出信道由低到高的優(yōu)先級，即負(fù)載越重的信道，優(yōu)先級越低；步驟(7d):對步驟(7b)中沒有加權(quán)負(fù)載的信道進(jìn)行排序，依據(jù)步驟(7c)中排列好的信道序列，依次排列步驟(7c)中信道的鄰居信道，得到優(yōu)先級由低到高的鄰居信道序列，如果要排列的鄰居信道在步驟(7c)中已出現(xiàn)過，則跳過此鄰居信道；步驟(7e):重復(fù)步驟(7d)，每次得到的鄰居信道序列排在上次的鄰居信道序列之后，直至排列完所有沒有加權(quán)負(fù)載的信道；步驟(7f):將步驟(7e)得到的鄰居信道序列排在步驟(7c)得到的信道序列后面，得到所有信道優(yōu)先級由低到高的序列，即排在信道序列最后的信道具有最高的優(yōu)先級。步驟八接入點(diǎn)AP在步驟二中信道切換定時(shí)器超時(shí)后，將信道切換到優(yōu)先級最高的信道。步驟九重復(fù)步驟二至步驟八，每個(gè)接入點(diǎn)AP動態(tài)地自主選擇信道。術(shù)語說明AP access point,接入點(diǎn)ISM industrial, Scientific and Medical,工業(yè)，科技，醫(yī)學(xué)
U-NII !Unlicensed National Information Infrastructure，不需許可的國家信息基礎(chǔ)設(shè)施LCCS least congested channel search，最不擁擠信道搜索WLAN wireless local area network，無線局域網(wǎng)
WiFi wireless fidelity，無線保真CSMA\CA carrier sense multiple access\collision avoidance，有碰撞避免的載波偵聽多址協(xié)議MAC media access control，媒體接入控制DS: distributed system,分布式系統(tǒng)ID -identification，標(biāo)不號BSS :basic service set，基本服務(wù)集。
權(quán)利要求
1.ー種密集WiFi網(wǎng)絡(luò)中基于信道排序的自動信道選擇方法，包括如下步驟 (1)初始化接入點(diǎn)AP,在姆個(gè)接入點(diǎn)AP啟動時(shí)隨機(jī)分配一個(gè)信道； (2)接入點(diǎn)AP啟動信道切換定時(shí)器； (3)終端在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對信道進(jìn)行主動掃描并記錄掃描結(jié)果 (3a)終端通過載波監(jiān)聽多址接入/沖突避免協(xié)議CSMA/CA，獲取當(dāng)前信道的使用權(quán)； (3b)終端發(fā)送ー個(gè)包含自身媒體接入控制MAC地址的廣播探測幀，并啟動探測定時(shí)器； (3c)終端在最大信道等待時(shí)延時(shí)間MaxChannelTime內(nèi)等待探測回復(fù),并記錄探測時(shí)間內(nèi)接收到的所有回復(fù)； (3d)終端在探測定時(shí)器超時(shí)后切換到下ー個(gè)信道，重復(fù)步驟(3a)_ (3c)，直到掃描完所有信道； (4)終端將記錄掃描結(jié)果的反饋給接入點(diǎn)AP，該掃描結(jié)果包括信道數(shù)和信道負(fù)載； (5)接入點(diǎn)AP在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，進(jìn)行被動干擾監(jiān)測，獲取周圍頻譜信息 (5a)接入點(diǎn)AP啟動定時(shí)器，并在當(dāng)前信道接收信號，如果接收的是干擾信號，則記錄發(fā)射該干擾信號的基本服務(wù)集BSS的標(biāo)識號ID ； (5b)定時(shí)器超時(shí)后，如果接入點(diǎn)AP依然沒有數(shù)據(jù)傳輸，切換到下一個(gè)信道； (5c)重復(fù)步驟5a-5b，直到接入點(diǎn)AP遍歷完所有信道； (6)接入點(diǎn)AP對步驟(4)終端反饋回來的掃描結(jié)果和步驟(5)中自己獲取的頻譜信息進(jìn)行整合，供下一歩信道排序使用； (7)接入點(diǎn)AP依據(jù)信道占用頻率對信道的優(yōu)先級排序 (7a)接入點(diǎn)AP從步驟(6)整合過的信息中提取接入點(diǎn)信道報(bào)告AP Channel Report,統(tǒng)計(jì)已被使用的信道號和已用信道的使用頻率，該接入點(diǎn)信道報(bào)告AP Channel R印ort中包含接入點(diǎn)AP使用的信道號channel number ； (7b)對步驟(7a)中已被使用的信道按照頻率由高到低的順序排序，給出信道由低到高的優(yōu)先級，即占用次數(shù)越多的信道，優(yōu)先級越低； (7c)對步驟(7a)中未被使用的信道依據(jù)步驟(7b)中排列好的信道序列，依次排列步驟(7b)中信道的鄰居信道，得到優(yōu)先級由低到高的鄰居信道序列，如果要排列的鄰居信道在步驟(7b)中已出現(xiàn)過，則跳過此鄰居信道； (7d)重復(fù)步驟(7c)，毎次得到的鄰居信道序列排在上次的鄰居信道序列之后，直至排列完所有未被使用的信道； (7e)將步驟(7d)得到的鄰居信道序列排在步驟(7b)得到的信道序列后面，得到所有信道優(yōu)先級由低到高的序列，即排在信道序列最后的信道具有最高的優(yōu)先級； (8)步驟(2)中的信道切換定時(shí)器到期時(shí)，接入點(diǎn)AP切換到優(yōu)先級最高的信道； (9)重復(fù)步驟(2)- (8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信道選擇方法，其中所述步驟(6)中的對頻譜信息整合，是指接入點(diǎn)AP從終端反饋回來的掃描結(jié)果和自己頻譜獲取的信息中提取基本服務(wù)集BSS的標(biāo)識號ID，以及每個(gè)基本服務(wù)集BSS使用的信道號和負(fù)載情況，并記錄標(biāo)識號ID、信道號和負(fù)載情況。
3.ー種密集WiFi網(wǎng)絡(luò)中基于信道排序的自動信道選擇方法，包括如下步驟1)初始化接入點(diǎn)AP,在每個(gè)接入點(diǎn)AP啟動時(shí)隨機(jī)分配一個(gè)信道； 2)接入點(diǎn)AP啟動信道切換定時(shí)器； 3)終端在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對信道進(jìn)行主動掃描并記錄掃描結(jié)果 3a)終端通過載波監(jiān)聽多址接入/沖突避免協(xié)議CSMA/CA，獲取當(dāng)前信道的使用權(quán)； 3b)終端發(fā)送一個(gè)包含自身媒體接入控制MAC地址的廣播探測幀，并啟動探測定時(shí)器； 3c)終端在最大信道等待時(shí)延時(shí)間MaxChannelTime內(nèi)等待探測回復(fù),并記錄探測時(shí)間內(nèi)接收到的所有回復(fù)； 3d)終端在探測定時(shí)器超時(shí)后切換到下一個(gè)信道，重復(fù)步驟3a) -3c)，直到掃描完所有信道； 4)終端將記錄的掃描結(jié)果反饋給接入點(diǎn)AP，該掃描結(jié)果包括信道數(shù)和信道負(fù)載； 5)接入點(diǎn)AP在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，進(jìn)行被動干擾監(jiān)測，獲取周圍頻譜信息 5a)接入點(diǎn)AP啟動定時(shí)器，并在當(dāng)前信道感知干擾情況，記錄頻譜信息； 5b)定時(shí)器超時(shí)后，如果接入點(diǎn)AP依然沒有數(shù)據(jù)傳輸，切換到下一個(gè)信道； 5c)重復(fù)步驟5a) _5b)，直到接入點(diǎn)AP遍歷完所有信道； 6)接入點(diǎn)AP對步驟4)終端反饋回來的掃描結(jié)果和步驟5)中自己獲取的頻譜信息進(jìn)行整合，供下一步信道排序使用； 7)接入點(diǎn)AP依據(jù)信道負(fù)載對信道的優(yōu)先級排序 7a)接入點(diǎn)AP從步驟6)整合過的信息中提取基本服務(wù)集負(fù)載BSS Load,統(tǒng)計(jì)每個(gè)信道上終端數(shù)量station count和信道使用率channel utilization的總和,該基本服務(wù)集負(fù)載BSS Load中包含基本服務(wù)集BSS的終端數(shù)量station count和信道使用率channelutilization ； 7b)分別賦給終端數(shù)量station count和信道使用率channel utilization不同的權(quán)值和a2,使ai+a2=l，計(jì)算信道的加權(quán)負(fù)載^a1 X station count+a2 X channelutilization ； 7c)對步驟7b)中有加權(quán)負(fù)載的信道進(jìn)行排序，按照信道加權(quán)負(fù)載W由高到低的順序，給出信道由低到高的優(yōu)先級，即負(fù)載越重的信道，優(yōu)先級越低； 7d)對步驟7b)中沒有加權(quán)負(fù)載的信道進(jìn)行排序，依據(jù)步驟7c)中排列好的的信道序列，依次排列步驟7c)中信道的鄰居信道，得到優(yōu)先級由低到高的鄰居信道序列，如果要排列的鄰居信道在步驟7c)中已出現(xiàn)過，則跳過此鄰居信道； 7e)重復(fù)步驟7d)，每次得到的鄰居信道序列排在上次的鄰居信道序列之后，直至排列完所有沒有加權(quán)負(fù)載的信道； 7f)將步驟7e)得到的鄰居信道序列排在步驟7c)得到的信道序列后面，得到所有信道優(yōu)先級由低到高的序列，即排在信道序列最后的信道具有最高的優(yōu)先級； 8)步驟2)信道切換定時(shí)器到期時(shí)，接入點(diǎn)AP切換到優(yōu)先級最高的信道； 9)重復(fù)步驟2)-8)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種密集WiFi網(wǎng)絡(luò)中基于信道排序的自動信道選擇方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)收斂速度慢和信道選擇效率低的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟是在每個(gè)終端沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過主動掃描獲取周圍基本服務(wù)集BSS的信道和負(fù)載，并將掃描結(jié)果反饋給接入點(diǎn)AP；在每個(gè)接入點(diǎn)AP沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過對周圍的頻譜環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，獲取周圍環(huán)境的頻譜信息；接入點(diǎn)AP對掃描結(jié)果和頻譜信息進(jìn)行整合，并根據(jù)不同的信道優(yōu)先級排序策略，對信道進(jìn)行排序；當(dāng)接入點(diǎn)AP需要切換信道時(shí)，切換到優(yōu)先級最高的信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明在不影響終端和接入點(diǎn)AP正常通信的基礎(chǔ)上，提高了信道選擇的效率，避免了盲目的信道切換，可用于分布式、有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支持的無線局域網(wǎng)。
文檔編號H04W74/08GK102781115SQ20121027535
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者史琰, 宿文強(qiáng), 常樹敏, 李波, 楊敏, 盛敏 申請人:西安電子科技大學(xué)