可重新配置的无线接入点阵列的制作方法

专利名称：可重新配置的无线接入点阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于数据通信的无线网络，并且尤其涉及无线网络的基础架构。
背景技术：
自20世纪早期以来，各种形式的无线通信已经可用。然而，特别是为了数据通信的目的，在任何时间任何地点通过利用无线电的无线媒体容易地进行连接的能力是最近的事。通过蜂窝和个人通信服务(PCS)网络向第二和第三代数字网络的发展；新的有竞争力的无线业务提供商的进入；数字信号处理的巨大进步；以及基于诸如IEEE标准802.11、IEEE标准802.16、IEEE标准802.20、无线应用协议(WAP)或蓝牙协议的普遍采用的工业标准的新WLAN，已经促进了最近的在任何时间任何地点进行连接的能力。这些发展已经导致了无线数据通信网络(例如，无线局域网(WLAN))的基础架构和能力、无线通信设备(例如，蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上电脑等等)和用户兴趣的急剧增长。
无线通信设备(例如包括在常用术语中被称为“Wi-Fi设备”的那些设备)是无线电设备，所述设备通过在无线电频带的特定频率上发送和接收信号彼此连接。可以是移动的Wi-Fi设备可以彼此直接连接(即，在“对等模式”配置下)。可替换地，Wi-Fi设备可以经由无线网络网关、无线交换机或“接入点”连接(即，在“基础架构模式”配置下)。可以以栅格连接很多接入点以便创建WLAN基础架构。接入点可以无线地相互连接或经由线路(例如，以太网线缆)相互连接。可以将WLAN设计成给局域(诸如工厂、仓库或配送中心、制造厂、办公大楼、学院或大学校园、咖啡屋、图书馆和其它私人或公共空间)中的用户提供无线连通性。
到WLAN的接入点是无线电收发机，其被配置成根据适当的标准联合和共享协议(例如，IEEE标准802.11b)与一个或多个Wi-Fi设备通信。每个接入点具有有限的范围或覆盖区域，在该范围或覆盖区域上接入点可以有效地与相关的Wi-Fi设备通信。在WLAN基础架构配置中常常选择接入点的数量N和其间的距离D，以在由WLAN服务的局域中提供连续的覆盖，例如以便使能漫游(从而使用网络的人能够从一个接入点的通信范围移动到另一个，并且不会经历数据丢失)。
然而，像有线网络一样，无线网络是共享媒体。WLAN中的每个接入点具有有限容量或用于与Wi-Fi设备通信的带宽。例如，IEEE标准802.11b无线网络可以给单个Wi-Fi设备用户提供11Mbps的带宽。然而，如果多个Wi-Fi设备用户通过同一接入点同时接入无线网络，则每个用户将不得不共享有限的带宽。如果大量用户通过特定接入点同时连接到WLAN，则对于所有用户可以导致不希望的带宽服务恶化。用于满足对带宽的峰值需求的常用解决方案是通过在高需求很可能发生的地区(即“热点”)中安装额外的接入点或较高速度的接入点(例如，提供54Mbps或更高带宽的802.11a或802.11g接入点)而超量设计WLAN基础架构。然而，如果例如对带宽的峰值需求是暂时的，或者如果高需求地区在地理上变化，则基础架构WLAN的这种超量设计(over design)浪费了资源。
通过引用包含于此的2000年3月17日提交的同时待审且同时转让的申请序列号09/528,697描述了一种无线系统，该无线系统遵循IEEE标准802.11的协议，但是使用RF端口和小区控制器的组合来执行典型IEEE 802.11数据通信系统的接入点功能。低层媒体接入控制(MAC)功能由RF端口执行，并且包括关联和漫游功能的高层功能由小区控制器或无线交换机执行。在此使用的术语“接入点”意图包括传统的接入点，诸如遵循IEEE标准802.11的协议且执行所有MAC功能的那些接入点，以及与小区控制器和无线交换机一起工作的RF端口，如包含于此的同时待审的申请中所描述的。
除了提供数据通信之外，WLAN还可用于物理定位Wi-Fi设备。在Paramvir Bahl和Venkata N.Padmanabhan的、标题为“Enhancements to the User Location and Tracking System”以及相同作者的标题为“User Location and Tracking in an In-Building RadioNetwork”，Microsoft Technical Report MSR-TR-99-12，datedFebruary 1999的文章中描述了用于执行定位移动单元的定位功能的数据通信设备的使用，上述两篇文章都是由Microsoft Research公布的。如其中所述，来自移动设备的信号强度用于定位由系统服务的区域内的移动设备。使用无线数据通信系统或其他定位系统来定位移动设备的其他技术是可能的。这些技术的一些可能涉及从多个接入点对移动设备的三角测量。这些技术的有效性可以是接入点之间的距离和接入点数量的函数。
现在考虑增强无线网络基础架构的方式。特别注意用于响应带宽需求中的波动的接入点的布置。还注意用于改进接入点可以确定无线移动设备或无线标签的位置的分辨率和粒度的布置。

发明内容
根据本发明，提供了用于适应基础架构无线网络上的波动带宽需求的系统和方法。提供了一种具有可重新配置的接入点阵列的无线网络。该配置包括移动接入点，其在网络中的物理和拓扑位置可以被调整或改变。可以调整或改变这些移动接入点的物理位置，以响应在无线网络服务的区域的特定子区域(或地区)中对带宽或位置确定能力的需求或期望需求。企业移动网络控制器系统可以用来自动调整或改变移动接入点的位置，以便在地理上重新分布带宽容量或提高网络的实时定位的分辨率和粒度。可以分层地重新分布带宽容量，其中将较大部分的可用容量分配给在特定时间具有较大带宽需求的地区。
在本发明的一个实施例中，移动接入点通过可以在其上移动的导轨或导轨，横跨无线网络的覆盖区域(或其部分)。无线网络中的接入点阵列包括可以在这些导轨或导轨上移动的移动接入点，并且还可以包括传统的固定接入点。可以部署网络控制器以监视移动接入点沿着导轨的移动，以便在不同的地理部分或地区中提供不同级别的无线覆盖。可替换地或另外地，接入点自己可以以自组织模式相互通信，以确定它们自身在移动接入点阵列中的最佳位置。
为了除满足带宽需求之外的目的，也可以利用接入点阵列的重新配置能力。例如，在被配置成定位无线信号源的无线网络中，可以将移动接入点重新置于最佳位置以便进行目标无线信号源的三角测量。
在优选实施例中，无线网络包括可编程的网络控制器，用于监视移动接入点从第一位置到第二位置的移动。两个位置可以例如对应于适于在会议中心或其他建筑物的不同房间或区域中提供带宽覆盖的接入点位置。可以编程网络控制器，以便根据房间使用调度或响应于在第一和第二位置附近的用户对无线接入的相关需求，移动移动接入点。地理上重新分布可用带宽的能力可以允许网络服务提供商满足实时服务质量保证或需要。
移动接入点可以被配置成在架空导轨上行进，或者可以被适配成在地面交通工具(floor vehicle)上行进。在一些应用中，移动接入点可以被配置成与用户无线设备一起行进(例如，包括RFID读取器的RFID入口)。在这种应用中，用户无线设备可以使用其公司移动接入点在无线网络上传送数据。


从以下的详细描述和附图中，本发明的其他特征、其本质和各种优点将更加清楚，在附图中相同的参考字母始终表示相同的部件，并且其中图1是根据本发明的原理的、包括移动接入点且还包括其他固定接入点的WLAN的示意表示；图2是根据本发明的原理的、用以在不同时间和不同地区中提供带宽覆盖的图1的移动接入点在两个不同位置之间的移动的示意表示；图3a是根据本发明的原理的、包括可以在架空导轨上行进的移动接入点的接入点的配置的示意图示；图3b是根据本发明的原理的、在图3a的配置中利用的移动接入点的电源排列的示意表示；图4是包括静止和移动二种类型接入点的接入点的配置的示意表示。移动接入点包括根据本发明的原理的、可以在架空导轨上行进的那些接入点和可以在地面交通工具上行进的那些接入点。
除非另有声明，在附图中相同的附图标记和字母始终用来表示相同的特征、部件、组件或所示实施例的部分。
具体实施例方式
根据本发明，在无线网络中提供接入点的灵活配置以便响应在带宽需求中的地理波动。该配置包括可以调整或改变其在网络中的物理位置的移动接入点。可以调整或改变这些移动接入点的物理位置以响应在无线网络服务的区域的特定子区域(或地区)中对于带宽或实时定位分辨率或粒度需要的需求或期望需求。可以提高移动接入点在网络的一部分中的集中，以便在希望时在特定地区中提供额外的带宽覆盖。相反，可以降低移动接入点在网络的该部分中的集中，以便在希望时降低在该地区中可用的带宽覆盖。控制器系统可以用来根据调度自动调整或改变移动接入点的位置。控制器系统可以包括合适的电动和机械动力装置，用来将移动接入点从一个位置移动到另一个位置。
可以在新安装无线网络的过程中实现移动接入点的本发明配置，或者实现该本发明配置以便补充固定无线网络的现有基础架构。在任一情况下，移动接入点的使用可以有利地降低安装、升级或维护无线网络基础架构的成本。
参照图1和2可以理解本发明的原理和优点。图1示意性地示出了用于补充现有的传统无线网络100的移动接入点110的示例性部署。可以将无线网络100安装在例如会议中心120的建筑物内，以便给会议中心的房间或会议大厅中的无线设备用户提供无线连通性。无线网络100可以包括有线网络的传统部件。例如，使用以太网线缆102有线连接会议中心120的房间和会议大厅，以便给顾客提供因特网接入。图1示意性地示出例如从会议中心120通向因特网服务器104的以太网线缆102。例如在桌面计算机103处的顾客可以通过将桌面计算机103连接到以太网出口102A来接入因特网。
无线网络100还包括可以无线连接到或通过线路连接到以太网线缆102的固定或静止接入点105的配置。静止接入点105可以是这样的接入点，其包括被设计成以多点模式工作从而将多个Wi-Fi设备桥接到以太网线缆102的任意合适的收发器电路。静止接入点105可以具有设计范围R，在该设计范围R上静止接入点105可以有效地与Wi-Fi设备通信。此外，静止接入点105可以具有关于Wi-Fi设备数量的设计容量或限制N，该Wi-Fi设备可以与以多点模式工作的接入点105相关联。静止接入点105可以是该类型的接入点，其额外地或者可替换地包括可以经由射频(例如，转发器接入点106)与其他接入点105通信的收发器电路。无线网络100可以包括用于将静止接入点105’无线桥接到以太网线缆102的这种接入点106。应该理解的是，静止接入点105、105’和106可以是商业上可用的任何适合的单元(例如，assignee Symbol Technologies Inc.of Holtsville，New York出售的model Spectrum24接入点单元)。可以选择在无线网络100中静止接入点的数量和位置，以便在会议中心120的特定会议室和大厅中提供所设计级别的无线带宽覆盖。图2示出了例如为给房间区域A、B和C中的特定数量的用户提供特定级别的无线带宽覆盖而设置的静止接入点105和105’。无线网络100可以没有为在房间区域A、B和C之外的区域中(例如，在休息室区域D中)提供无线覆盖而特别设置或指定的静止接入点，在上述区域中对无线带宽的需求已为最小。然而，随着用于通信的无线装置的公共利用(例如，用于移动计算、或者基于因特网协议的语音(VoIP，Voice Over Internet Protocol)电话)不断增长，对会议中心120中的无线连通性的需求级别和模式可以已经改变。例如，在会议室A、B和C中的更多顾客现在可以使用用于无线计算的无线膝上电脑。类似地，例如，在区域A、B和C中举行的会议中的中间休息或中断期间，数量不断增长的顾客现在可以将休息室区域D用于移动计算或者用于VoIP电话。
根据本发明，可以以灵活的地理配置给无线网络100补充移动接入点110，以便响应在会议中心120中对无线连通性的需求的改变模式。移动接入点110可以例如被设置于位置X，以便在会议室B中提供额外的带宽覆盖，或者被设置于位置Y，以便在休息室区域D中提供带宽覆盖。
可以实现合适的传统电动和/或机械动力的控制布置以便将移动接入从点X移动到点Y。在示例的布置中，接入点110可以被机动化并被配置成沿着架空导轨107移动，该架空导轨107被安装在完全布满区域B和D的天花板压力通风系统中。接入点110沿着导轨107的移动可以被可编程微处理器150监视。
在常规应用中，微处理器150可以被编程成沿着导轨107移动移动接入点110，以便在会议中心120中的不同区域上，根据这些区域的调度使用，重新分布由无线网络100提供的带宽覆盖。例如，可以使移动接入点110的位置与在区域B中会议的调度同步。可以将移动接入点110置于点X，以便在会议进行和顾客可能出现在区域B中的时间段期间在区域B中提供带宽覆盖。类似地，可以将移动接入点110置于点Y，以便在顾客可能希望在休息室区域D中(例如，专注于使用VoIP的电话)的会议中间休息时间期间在休息室区域D中提供带宽覆盖。因此，可以有效利用单个移动接入点110，以解决在会议中心120中带宽需求的变化模式的方式提供覆盖。可以使用任何合适的方法来预见带宽需求的变化模式。合适的方法可以例如包括监控在特定区域中大量设备的信号强度的集中，或者监控经过配备有RFID的入口(诸如门道、楼梯或电梯入口)的配备有RFID标签的设备的数量。
为了便于在此进行描述，已经示出了用于在会议中心120的一部分中重新分布带宽覆盖的仅一个示例性的移动接入点110的使用，并参照图1和2对其进行了描述。然而，应该容易理解的是，可以像期望的那样在网络100中使用任意合适数量的额外的移动接入点来重新分布在会议中心120的其他部分中的带宽覆盖。
图3a示出了例如移动接入点310的更大范围的配置300，其可以被用来在建筑物中以灵活的方式提供无线覆盖。配置300还可以包括常规静止接入点(未示出)。建筑物可以例如是会议中心120或任何其他建筑物或区域，例如机场终站、仓库、百货公司、大型购物中心、运输车间或制造厂。移动接入点310可以被适当地配置成沿着一组架空导管或导轨行进。例如，架空导轨300a-e可以被安装在天花板上或者沿着会议中心120的墙进行安装。随着移动接入点310沿着架空导轨300a-e行进，可以经由可延伸的电缆线(例如，图3b电缆线370)给其提供电力。该组架空导轨的一些形式可以包括用以将电力提供给正在移动的接入点310的低压通电导轨。可替换地或另外地，移动接入点310可以依靠可充电电池工作。合适的底座可以被放置在末端或沿着导轨300a-300e放置，以便在方便时给电池重新充电。网络控制器(例如，控制器150)可以被部署来监视移动接入点沿着导轨300a-e的移动，以便如期望的那样在不同时间，在会议中心120的不同地理部分或地区中提供不同级别的无线覆盖。
网络控制器可以被编程成在特定地区中存在对无线带宽的较高需求时，将移动接入点310集中在那些特定地区上。在其它时间，网络控制器可以重新集中移动接入点310，以便在那时对无线带宽具有较高需求的其它地区中提供带宽，或者可以均匀地重新分布移动接入点310以便在会议中心120各处提供相等级别的带宽覆盖。网络控制器可以被编程成例如以先前参照图1和2所描述的方式，根据所计划的调度移动接入点。
在特定无线网络(其例如能够通过分析信号强度来定位Wi-Fi设备或者还可以监控接入点使用)中，网络控制器可以被编程成响应于特定接入点的实时使用或负载。对于具有对服务质量的实时带宽需要的应用(例如，VoIP电话)，接入点310的实时重新配置可以被有利地用来在地区中提供足够的带宽覆盖以确保服务质量。
在其它类型的无线网络中(其例如使用三角测量算法来定位无线设备)，网络控制器可以被编程成将接入点310移动到对于通过三角测量确定无线设备来说最佳的位置。类似地，对于安全应用，其中精确定位入侵信号的信源位置可能是有用的，网络控制器可以被编程成将接入点310移动到用于精确定位入侵信号的信源位置的合适位置。
网络控制器的硬件和/或软件功能可以驻留在离散的微处理器中(例如，如图1所示的微处理器150)或者可以被分布在无线网络的部件上。例如，安装在不同接入点中的合适控制器软件可以允许接入点实时地相互通信，以确定接入点的最佳位置。
将理解的是，前述仅仅说明本发明的原理，并且本领域技术人员可以进行各种修改，而不背离本发明的范围和精神。例如，移动接入点的使用可以被集成在可以用于财产定位服务的射频识别(RFID)入口系统中。在2004年4月30日提交的同时待审且同时转让的序列号10/837,438的临时专利申请“Mobile Portal For Radio FrequencyIdentification Of Objects”中描述了一种示例性的移动RFID入口系统，该专利申请通过引用全部合并于此。图4示出了在所引用的专利申请中所描述系统中的移动地面和架空RFID入口交通工具，该系统已经被进一步修改成包括可以用于与被置于移动RFID入口交通工具中的RFID标签读取器的数据通信的接入点110。
权利要求
1.一种用于在区域上提供地理上灵活的带宽覆盖的无线网络，包括至少一个移动接入点；和网络控制器，用于监视所述移动接入点从第一位置到第二位置的移动，从而改变由所述无线网络提供的带宽覆盖的地理分布。
2.根据权利要求1的无线网络，其中所述网络控制器被编程成根据调度将所述移动接入点从第一位置移动到第二位置。
3.根据权利要求1的无线网络，其中所述网络控制器被编程成根据在所述第一和第二位置附近的用户对无线接入的相关需求，在所述第一和第二位置之间移动所述移动接入点。
4.根据权利要求1的无线网络，还包括用于确定无线用户设备的位置的装置，并且所述网络控制器被编程成在所述第一和第二位置之间移动所述移动接入点，以便改进所述无线用户设备的位置的确定。
5.根据权利要求1的无线网络，其中所述网络控制器被编程成将所述移动接入点从所述第一位置移动到所述第二位置，以便响应实时服务质量要求。
6.根据权利要求1的无线网络，其中所述移动接入点被配置成在架空导轨上行进。
7.根据权利要求1的无线网络，其中所述移动接入点被配置成在地面交通工具上行进。
8.根据权利要求1的无线网络，其中所述移动接入点被配置成与用户无线设备一起行进。
9.根据权利要求8的无线网络，其中所述用户无线设备是移动RFID入口。
10.一种安装在建筑物中的无线网络，包括被安置在所述建筑物中的导轨栅格；至少一个移动接入点，被配置成在所述导轨栅格上行进；以及网络控制器，用于将所述移动接入点放置在用以在所述建筑物中获得特定的带宽覆盖分布的位置上。
11.根据权利要求10的无线网络，其中所述导轨栅格包括通电导轨，用于将电力提供给所述移动接入点。
12.根据权利要求10的无线网络，其中所述移动接入点由充电电池供电，并且所述无线网络还包括底座，用于给充电电池重新充电。
13.一种无线网络，包括具有RFID读取器的移动RFID入口；被置于所述移动RFID入口上的接入点，所述RFID读取器通过所述接入点在所述无线网络上传送数据。
14.一种向在区域中的无线设备用户提供无线通信网络服务的方法，包括将移动接入点放置在所述区域中以便将所述无线设备链接到通信网络，其中所述移动接入点具有范围R和容量N；以及将所述移动接入点移动到第一位置，以便向在从所述第一位置起的范围R内的无线设备提供带宽。
15.根据权利要求14的方法，其中将所述移动接入点从第一位置移动到第二位置，以便向从所述第二位置起的范围R内的无线设备提供带宽。
16.根据权利要求15的方法，其中根据调度将所述移动接入点从所述第一位置移动到所述第二位置。
17.根据权利要求15的方法，其中根据无线设备用户在第二位置附近的另一接入点上的负载，将所述移动接入点从所述第一位置移动到所述第二位置。
18.根据权利要求15的方法，其中将所述移动接入点从所述第一位置移动到所述第二位置，以便满足在所述第二位置附近的无线设备用户的服务质量要求。
19.根据权利要求15的方法，其中所述通信网络被配置成定位无线设备，并且将所述移动接入点从所述第一位置移动到所述第二位置，以便定位所述无线设备。
20.根据权利要求14的方法，其中所述无线设备是RFID入口，并且将移动接入点放置在所述区域中包括将RFID入口和移动接入点共同放置在公共交通工具上。
全文摘要
一种无线通信网络，包括以基础架构模式链接无线设备的可重新配置的接入点阵列。接入点的一个或多个是移动的。可以重新放置网络中的移动接入点以便改变由无线网络提供的带宽覆盖的地理分布。可以重新放置网络中的移动接入点，以便根据局域中对带宽的需求和满足服务质量标准而分层地重新分布可用的网络带宽。
文档编号G08B23/00GK101057157SQ200580021786
公开日2007年10月17日 申请日期2005年6月28日 优先权日2004年6月30日
发明者萨罗什·维苏纳 申请人:讯宝科技公司