提高無線網(wǎng)絡中的效率的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種方法，其包括：使得能夠在無線網(wǎng)絡中通信的站獲知針對至少一個適用于傳輸掃描請求的信道的介質(zhì)使用指示符；以及至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符確定下一個掃描請求的傳輸時間。
【專利說明】提高無線網(wǎng)絡中的效率

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及無線網(wǎng)絡。更具體地，本發(fā)明涉及發(fā)現(xiàn)協(xié)議消息量的控制。

【背景技術(shù)】
[0002] 在某些無線網(wǎng)絡中，裝置可以利用主動掃描來找出可用于通信的網(wǎng)絡。主動掃描 指的是裝置傳輸掃描請求消息的一種方法。如果該裝置收到來自接入節(jié)點的掃描響應消 息，那么可以確定附近存在該裝置可能連接的網(wǎng)絡。如果附近包括了大量裝置和/或大量 接入節(jié)點，那么這些掃描消息的頻繁傳輸可能會導致?lián)砣?br>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了如權(quán)利要求1和15中詳細說明的的方法。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了如權(quán)利要求17、31和33中詳細說明的設備。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了如權(quán)利要求34中詳細說明的的計算機程序產(chǎn)品。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種載有上述計算機程序產(chǎn)品的計算機可讀分布 介質(zhì)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種包括配置為使所述設備實施如所附權(quán)利要求 描述的任一實施例的處理裝置的設備。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種包括用于實施如所附權(quán)利要求描述的任一實 施例的處理裝置的設備。
[0009] 本發(fā)明的實施例由從屬權(quán)利要求書來限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 下面將結(jié)合實施例與附圖對本發(fā)明進行更加詳細的描述，其中：
[0011] 圖1顯示了無線局域網(wǎng)（WLAN)中擴展服務集的示例。
[0012] 圖2A和圖2B示出了主動與被動掃描的示例。
[0013] 圖3A示出了根據(jù)實施例的方法。
[0014] 圖3B示出了具有不同利用率的多個信道的示例。
[0015] 圖4A示出了確定信道的利用率的示例方式。
[0016] 圖4B示出了根據(jù)示例的改變探測請求的傳輸時間的示例。
[0017] 圖5至圖9A顯示了根據(jù)某些實施例的方法。
[0018] 圖9B描述了具有不同利用率的多個信道的示例。
[0019] 圖10至圖13A示出了根據(jù)某些實施例的方法。
[0020] 圖13B示出了根據(jù)實施例的信息元素。
[0021] 圖14和圖15不出了根據(jù)某些實施例的設備。

【具體實施方式】
[0022] 下面的實施例是示例性的。雖然在本文多處本說明書可以指"一"、"一個"或"某 些"實施例，但是這并不一定意味著每個引用都是對相同實施例做出的，或者特定特征僅適 用于一個實施例。也可以將不同實施例的單個特征相互結(jié)合以提供其它的實施例。
[0023] 具有IEEE 802. 11能力的移動裝置的數(shù)量不斷增加 。IEEE 802. 11是一套用于實 施無線局域網(wǎng)（WLAN)的標準，也稱為Wi-Fi。當大量站（STA)不斷進入和離開可能包括多 個接入點（AP)的擴展服務集（ESS)的覆蓋區(qū)域時，當前規(guī)范可能會發(fā)生一個問題。在這種 情況下，例如，網(wǎng)絡可能會由于大量發(fā)現(xiàn)協(xié)議消息而變得擁塞。IEEE 802. 11的任務組，即 TGai，對于該問題極為關(guān)注并且試著在保持安全驗證的同時減少STA 108-114花在初始鏈 接設置上的時間。然而，當前解決方案并不能滿足例如在具有大量站與接入點的情況下對 可擴展性和資源效率的要求。
[0024] 在IEEE 802. 11的術(shù)語中，服務集包括所有與WLAN/WiFi相關(guān)聯(lián)的裝置。參考圖 1，基本服務集（BSS) 102、106包括提供相應覆蓋或服務區(qū)域的覆蓋的單個接入點（AP) 100 或104,連同所有相關(guān)聯(lián)的站（STA) 108-114。如圖所示，STA 108至114可包括移動電話、掌 上電腦、腕上電腦、膝上型計算機、個人計算機等。因此，STA 108-114可以是任何能夠接入 WLAN無線電空中接口的裝置。AP 100和104分別用作主機以控制相應BSS 102、106內(nèi)的 站108-114。例如，接入點100、104可以是WLAN站。另一方面，擴展服務集（ESS) 120是一 個或多個相互連接的BSS 102U06以及對于與其中一個BSS 102U06相關(guān)聯(lián)的任意站處的 邏輯鏈路控制層而言表現(xiàn)為單個BSS的集中式局域網(wǎng)的集合。該相互連接的BSS 102、106 的集合可以使用相同的信道，或者在不同信道上進行通信以提高總吞吐量。圖1也示出了 使ESS120的接入點相互連接的分布式系統(tǒng)（DS) 122。該DS 122可以是使接入點相互通信 的無線或有線網(wǎng)絡元件。
[0025] 正如所說的，在一個ESS 120中可能存在大量AP 100、104和站108-114,這可能 會導致網(wǎng)絡發(fā)生擁塞。當超過了共享資源的能力時，便可能發(fā)生擁塞。由于某些原因，比如 STA 108-114的數(shù)量、STA108-114的到達率以及本地競爭，可能會發(fā)生網(wǎng)絡擁塞?？赡軙l(fā) 生擁塞的示例性場景是在對于連接的AP 100U04的發(fā)現(xiàn)過程中。特別是當STA 108-114 中任一個STA進入ESS 120時，STA 108-114可能需要與AP 100或104-起進行初始設置 以建立WLAN連接。該初始設置的第一步可以是AP 100/104的發(fā)現(xiàn)。這通常可以通過使用 主動掃描模式或被動掃描模式來實施。
[0026] 在主動模式中，如具有站108和AP 100的圖2A所示，站108主動將探測請求幀 200傳輸至AP 100或多個AP 100、104。該探測請求幀（或簡稱請求）200可包括對于請求 接收方100的請求，從而將某些信息傳達回請求方108。例如，站108可發(fā)送探測請求幀200 以確定哪些接入點100、104在其范圍內(nèi)。在發(fā)送請求200之后，站108可以等待探測響應 幀（或簡稱響應）202。該響應202可包括能力信息、支持的數(shù)據(jù)速率等。此外，該探測響應 202可以僅在滿足針對探測請求幀200的特定條件（如果有的話）時發(fā)送。請求消息200 和響應消息202之間的這種交換也可以包含通用通告服務（GAS)協(xié)議的交換。值得注意的 是，這種主動掃描過程不是僅用于初始接入，比如當站108處于未關(guān)聯(lián)狀態(tài)時，該主動掃描 過程也可以用于比如當站108處于關(guān)聯(lián)狀態(tài)時更佳AP的發(fā)現(xiàn)。
[0027] 在被動模式中，如圖2B所示，站108監(jiān)聽來自比如AP 100的信標204 (或者某些其 它預先確定的信號，比如測量導頻）。該信標204可包含服務集標識符（SSID)、時間戳和/ 或其它關(guān)于比如接入點100的相關(guān)信息，以便使站108與AP 100相關(guān)聯(lián)。在監(jiān)聽信標204 時，站108可受MaxChannelTime持續(xù)時間的約束。換句話說，STA 108的監(jiān)聽可以只達到給 定信道中的MaxChannelTime，這便可以確保如果給定信道中不存在AP 100/104時STA 208 可切換至另一信道。
[0028] 當給定時間期間內(nèi)新STA的數(shù)量和響應AP 100、104的數(shù)量較少時，這種主動/被 動掃描模式可能是足夠的。但是，當同時進入ESS 120的STA 108-114的數(shù)量和ESS 120 內(nèi)的響應AP 100、104的數(shù)量較大時，可能需要使用與這些大量STA和AP規(guī)模相當?shù)挠行?機制。此外，某些規(guī)范要求響應AP在傳輸探測響應幀之前形成競爭。當有至少兩個STA爭 用共享資源（比如頻帶）時，就可能會產(chǎn)生競爭。先聽后講方法是基于競爭的協(xié)議的一個 示例。
[0029] 目前，在802. 11規(guī)范或?qū)Gai的建議中尚未有機制能夠根據(jù)情況和操作環(huán)境來 控制發(fā)現(xiàn)協(xié)議消息（比如，請求200和響應202)的數(shù)量。這就意味著，當介質(zhì)由于例如沖突 探測響應202的重傳而發(fā)生擁塞時，掃描STA 108-114可以繼續(xù)傳輸探測請求幀200。這可 能會導致探測請求200與探測響應幀202的沖突。這些沖突可以使該介質(zhì)處于飽和狀態(tài)， 并且在主動掃描過程中引起高時延，這是人們不希望的。因此，在存在大量STA 108-114和 響應AP 100U04的情況下，需要自適應的發(fā)現(xiàn)協(xié)議消息擁塞控制機制以分布的方式控制 并自動調(diào)節(jié)ESS 120的信道利用率。
[0030] 因此，如圖3A所示，假設在步驟302中使站108 (或站108-114中的任意站，為簡單 起見使用站108)獲知針對至少一個可用于傳輸掃描請求的信道的介質(zhì)使用指示符（MUI)。 該掃描請求可看作是主動掃描的一般術(shù)語。掃描請求的一個示例是探測請求200。為了簡 單起見，在書寫本說明書時，掃描請求指的是探測請求200。例如用于傳輸探測請求200的 信道可以由網(wǎng)絡或站來預先確定。站108也可以至少部分地基于在步驟304中所獲取的 MUI來確定下一個探測請求（作為掃描請求）的傳輸時間。眾所周知，信道容量隨著時間變 化，而在這段時間內(nèi)的變化取決于信道和網(wǎng)絡狀況。這就可能會使擁塞程度難以預知。換 句話說，WLAN的ESS 120可以在任何點處飽和，甚至在具有相同平均數(shù)據(jù)速率或恒定到達 率的源的情況下。因此，這對于以MUI的方式獲取擁塞程度可能非常重要。在不失一般性 的情況下，ΜΠ 可以是通過STA測量或估計的任意本地參數(shù)，并且可以提供關(guān)于信道狀況的 反饋。例如，信道利用率、沖突概率、傳輸概率、MAC服務時間、列隊長度、MAC延遲、丟包率、 吞吐量效率以及重傳嘗試次數(shù)都是可以指示主要信道狀況的本地參數(shù)。使用MUI(比如信 道利用率）的益處的一個示例是，其作為本地參數(shù)能夠用于控制系統(tǒng)的全局行為。應該注 意的是，站和接入點感知例如該介質(zhì)的相似信道利用率。
[0031] 應該注意的是，即使本說明書是從將探測請求作為掃描請求的立場來書寫的，但 是所提出的解決方案也可以適用于任何待傳輸?shù)膸?，即不僅僅是探測請求幀。類似的，即 使本說明書是從非AP站108-114的立場來書寫的，但是這些實施例也同樣適用于接入點 100/104。
[0032] 在一個實施例中，該介質(zhì)使用指示符是從AP 100和/或104獲取的。在執(zhí)行由AP 100和/或104進行的包括確定介質(zhì)使用指示符（或介質(zhì)使用值）的擁塞檢測時，AP 100 和/或104可以將所確定的介質(zhì)使用指示符廣播至非APSTA 108-114。這是很有利的，這是 因為STA 108在進入ESS 120之后可以獲取信息，不需要確定MUI本身。
[0033] 在另一實施例中，一個或多個非APSTA 108和114,即掃描站，可以確定用于分布 方式下的不同信道的MUI。MUI可以由STA 108,例如，基于以下至少一項來確定：傳輸或接 收時間、空閑信道估計（CCA)和/或網(wǎng)絡分配向量（NAV)。同樣，AP 100/104可采用傳輸或 接收時間、CCA和/或網(wǎng)絡分配矢量NAV來例如確定MUI。CCA過程以及NAV過程是本領(lǐng)域 技術(shù)人員所熟知的。簡言之，可以在信道上進行CCA以確定在傳輸數(shù)據(jù)包之前該信道是否 是空閑的。NAV是與無線網(wǎng)絡協(xié)議一起使用的虛擬載波偵聽機制。NAV可以減少空中接口 處進行物理載波偵聽的需要，以便節(jié)約能量。
[0034] 在一個實施例中，MUI包括信道利用率。該信道利用率（⑶R)可以定義為：
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種方法，其包括： 使得能夠在無線網(wǎng)絡中通信的站獲知針對至少一個適用于傳輸掃描請求的信道的介 質(zhì)使用指示符；以及 至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符確定下一個掃描請求的傳輸時間。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括： 在獲知所述介質(zhì)使用指示符之前，傳輸?shù)谝粧呙枵埱蟆?br> 3. 如權(quán)利要求1至2中任一項所述的方法，其中，所述介質(zhì)使用指示符是從所述無線網(wǎng) 絡的接入點處獲得的和/或是基于以下至少一項來確定的：傳輸或接收時間、空閑信道估 計以及網(wǎng)絡分配向量。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其進一步包括： 聯(lián)合應用從所述接入點處獲得的信息和由所述站確定的信息，以確定將應用于確定下 一個掃描請求的傳輸時間的所述介質(zhì)使用指示符。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述介質(zhì)使用指示符包括以下至少一 項：信道利用率、沖突概率、傳輸概率、介質(zhì)訪問控制MAC服務時間、隊列長度、MAC延遲、丟 包率、吞吐量效率以及重傳嘗試次數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述確定下一個掃描請求的傳輸時間 包括： 至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符確定掃描請求傳輸間隔；以及 至少部分地基于所述掃描請求傳輸間隔確定下一個掃描請求的傳輸時間。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其進一步包括： 獲知至少一個介質(zhì)使用閾值；以及 確定所述介質(zhì)使用指示符是否超過特定介質(zhì)使用閾值。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包括： 至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符是否超過所述介質(zhì)使用閾值通過執(zhí)行以下至少 一項來確定下一個掃描請求的傳輸時間：當沒有超過所述介質(zhì)使用閾值時，減少所述掃描 請求傳輸間隔；當超過了所述介質(zhì)使用閾值時，增加所示掃描請求傳輸間隔。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包括： 獲知介質(zhì)使用閾值下限和/或介質(zhì)使用閾值上限；以及 至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符是否超過所述介質(zhì)使用閾值下限和所述介質(zhì)使 用閾值上限通過執(zhí)行以下至少一項來確定下一個掃描請求的傳輸時間：當沒有超過所述介 質(zhì)使用閾值下限時，減少所述掃描請求傳輸間隔；當超過了所述介質(zhì)使用閾值上限時，增加 所述掃描請求傳輸間隔；以及，當所述介質(zhì)使用指示符介于所述介質(zhì)使用閾值下限和所述 介質(zhì)使用閾值上限之間時，保持當前的掃描請求傳輸間隔。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包括： 執(zhí)行以下至少一項操作： 在當前使用的是主動掃描模式時，在超過所述介質(zhì)使用閾值時切換至被動掃描模式； 以及 在當前使用的是被動掃描模式時，在沒有超過所述介質(zhì)使用閾值時切換至所述主動掃 描模式。
11. 如權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包括： 當超過了所述介質(zhì)使用閾值時，決定使用另一個適用于傳輸所述掃描請求的信道。
12. 如權(quán)利要求7至11中任一項所述的方法，其進一步包括： 當超過了所述介質(zhì)使用閾值時，關(guān)聯(lián)至可連接的次優(yōu)接入點。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其進一步包括： 預先獲知多個適用于傳輸所述掃描請求的信道的介質(zhì)使用指示符；以及 基于所述介質(zhì)使用指示符的遞增或遞減順序，對所述順序進行優(yōu)先排序，按照所述順 序應用信道與所述無線網(wǎng)絡的接入點建立連接。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中，所述掃描請求是探測請求，而所述 無線網(wǎng)絡是無線局域網(wǎng)WLAN。
15. -種方法，其包括： 使得能夠在無線網(wǎng)絡中通信的接入點生成待傳輸至站的信息元素； 通過所述無線網(wǎng)絡的站確定針對至少一個適用于傳輸掃描請求的信道的介質(zhì)使用指 示符；以及 使所述信息元素包括至少一個如下字段：用于所述站傳輸至少一個掃描請求的預定最 大份額的信道資源、所述站可用于改變所述掃描請求的傳輸時間間隔的縮放值、所述介質(zhì) 使用指示符、以及至少一個介質(zhì)使用閾值。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其進一步包括： 使所述接入點按照以下任一方式將生成的信息元素傳輸至所述站：信標、掃描響應以 及公告中貞。
17. -種設備，其包括： 至少一個處理器以及至少一個包括計算機程序代碼的存儲器，其中，所述至少一個存 儲器以及所述計算機程序代碼配置為與所述至少一個處理器一起使所述設備至少執(zhí)行： 使得能夠在無線網(wǎng)絡中通信的站獲知針對至少一個適用于傳輸掃描請求的信道的介 質(zhì)使用指示符；以及 至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符確定下一個掃描請求所需的傳輸時間。
18. 如權(quán)利要求17所述的設備，其中，所述設備進一步用于： 在獲知所述介質(zhì)使用指示符之前傳輸?shù)谝粧呙枵埱蟆?br> 19. 如權(quán)利要求17至18中任一項所述的設備，其中，所述介質(zhì)使用指示符是從所述無 線網(wǎng)絡的接入點處獲得的和/或是基于以下至少一項來確定的：傳輸或接收時間、空閑信 道估計以及網(wǎng)絡分配向量。
20. 如權(quán)利要求19所述的設備，其中，所述設備進一步用于： 聯(lián)合應用從所述接入點處獲得的信息和由所述站確定的信息，以確定將應用于確定下 一個掃描請求的傳輸時間的所述介質(zhì)使用指示符。
21. 如權(quán)利要求17至20中任一項所述的設備，其中，所述介質(zhì)使用指示符包括以下至 少一項：信道利用率、沖突概率、傳輸概率、介質(zhì)訪問控制（MAC)服務時間、隊列長度、MAC延 遲、丟包率、吞吐量效率以及重傳嘗試次數(shù)。
22. 如權(quán)利要求17至21中任一項所述的設備，其中，在確定下一個掃描請求的傳輸時 間時，所述設備進一步用于： 至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符確定掃描請求傳輸間隔；以及 至少部分地基于所述掃描請求傳輸間隔確定下一個掃描請求的傳輸時間。
23. 如權(quán)利要求17至22中任一項所述的設備，其中，所述設備進一步用于： 獲知至少一個介質(zhì)使用閾值；以及 確定所述介質(zhì)使用指示符是否超過特定介質(zhì)使用閾值。
24. 如權(quán)利要求23所述的設備，其中，所述設備進一步用于： 至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符是否超過所述介質(zhì)使用閾值，通過執(zhí)行以下至少 一項來確定下一個掃描請求所需的傳輸時間：當沒有超過所述介質(zhì)使用閾值時，減少所述 掃描請求傳輸間隔；當超過了所述介質(zhì)使用閾值時，增加所示掃描請求傳輸間隔。
25. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述設備進一步用于： 獲知介質(zhì)使用閾值下限和/或介質(zhì)使用閾值上限；以及 至少部分地基于所述介質(zhì)使用指示符是否超過所述介質(zhì)使用閾值下限和所述介質(zhì)使 用閾值上限通過執(zhí)行以下至少一項來確定下一個掃描請求的傳輸時間：當沒有超過所述介 質(zhì)使用閾值下限時，減少所述掃描請求傳輸間隔；當超過了所述介質(zhì)使用閾值上限時，增加 所述掃描請求傳輸間隔；以及，當所述介質(zhì)使用指示符介于所述介質(zhì)使用閾值下限和所述 介質(zhì)使用閾值上限之間時，保持當前的掃描請求傳輸間隔。
26. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述設備進一步用于： 執(zhí)行以下至少一項操作： 在當前使用的是主動掃描模式時，在超過所述介質(zhì)使用閾值時切換至被動掃描模式； 以及 在當前使用的是被動掃描模式時，在沒有超過所述介質(zhì)使用閾值時切換至所述主動掃 描模式。
27. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述設備進一步用于： 當超過了所述介質(zhì)使用閾值時，決定使用另一個適用于傳輸所述掃描請求的信道。
28. 如權(quán)利要求23至27中任一項所述的方法，其中，所述設備進一步用于： 當超過了所述介質(zhì)使用閾值時，關(guān)聯(lián)至可連接的次優(yōu)接入點。
29. 如權(quán)利要求17至28中任一項所述的方法，其中，所述設備進一步用于： 預先獲知多個適用于傳輸所述掃描請求的信道的介質(zhì)使用指示符；以及 基于所述介質(zhì)使用指示符的遞增或遞減順序，對所述順序進行優(yōu)先排序，按照所述順 序應用信道與所述無線網(wǎng)絡的接入點建立連接。
30. 如權(quán)利要求17至29中任一項所述的方法，其中，所述掃描請求是探測請求，而所述 無線網(wǎng)絡是無線局域網(wǎng)（WLAN)。
31. -種設備，其包括： 至少一個處理器以及至少一個包括計算機程序代碼的存儲器，其中，所述至少一個存 儲器以及所述計算機程序代碼配置為與所述至少一個處理器一起使所述設備至少執(zhí)行： 使得能夠在無線網(wǎng)絡中進行通信的接入點生成待傳輸至站的信息元素； 通過所述無線網(wǎng)絡的站確定針對至少一個適用于傳輸掃描請求的信道的介質(zhì)使用指 示符；以及 使所述信息元素包括至少一個如下字段：用于所述站傳輸至少一個掃描請求的預定最 大份額的信道資源、所述站可用于改變所述掃描請求的傳輸時間間隔的縮放值、所述介質(zhì) 使用指示符、以及至少一個介質(zhì)使用閾值。
32. 如權(quán)利要求31所述的設備，其中，所述設備進一步用于： 使所述接入點按照以下任一方式將生成的信息元素傳輸至所述站：信標、掃描響應以 及公告中貞。
33. -種設備，其包括：配置為使所述設備執(zhí)行如權(quán)利要求1至16中任一項所述的方 法的處理裝置。
34. -種體現(xiàn)在計算機可讀分布介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn)品，其包括當加載到設備中時 執(zhí)行如權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法的程序指令。
【文檔編號】H04W28/02GK104160741SQ201280071257
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月8日
【發(fā)明者】M·卡斯林, J·耐克特, E·H·王 申請人:諾基亞公司