专利名称：用于信道扫描的装置、系统和方法
背景技术：
在无线局域网(WLAN)中，查找基本服务组(例如接入点)的站可以扫描一组信道。该站可以主动地(例如可以基于探测器请求)或被动地(例如仅监听信道)扫描信道。被动扫描可能比主动扫描慢。一个原因是被动扫描中站会在加入网络或作出加入网络的请求之前等待诸如信标帧或分组或探测响应的信息。在接收到信标或其他提供信息的帧之后，该站从所述信标中提取信息并且决定其是否想要使用该信道。在作出是否加入一个最适信道的决定之前要等待信标或其他提供信息的帧，这就延迟了加入网络的过程。尽管如此，会在例如不允许主动扫描时(例如因为管理的限制)请求被动扫描。
从如下结合了附图的描述中将更完全地理解和认识本发明，所述附图包括图1根据本发明的一个典型实施例描述了一个网络和多个组件；以及图2是根据本发明的一个典型实施例描述了一系列操作的流程图。
具体实施例方式
在随后的描述中，将会描述本发明的各个方面。为了解释的目的，将阐明特定的结构和细节用以提供本发明的透彻理解。但是对本领域普通技术人员显而易见的是，本发明也可在没有在此示出的特定细节的情况下得以实施。此外将省略或简化已知的特性以防止对本发明的混淆。
除非特别指出，否则从随后的讨论中可以显见本说明通篇使用的诸如“处理”、“计算”、“计算的”、“确定”之类的术语涉及计算机或计算系统或者类似的电子计算装置的动作和/或过程，所述电子装置将由诸如电子的物理量表示的数据在所述计算系统的寄存器和/或存储器内操作和/或变换成类似的由在计算系统内存储器、寄存器或其他信息存储、传输或显式装置的表示物理量的其他数据。
将不会参考任何特定的编程语言以及机器码等等来描述本发明的典型实施例。应该认识到各种编程语言以及机器码等等都可用以实现对在此描述的本发明的教学。
图1描述了根据本发明的网络和各种组件。参见图1，网络1可包括将站(有时可表示为“STA”)60、62和64连接至网络7的一个或多个接入点(AP)40和42，网络7如图1所述是因特网，但也可以是诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)等等的任何网络。虽然只示出了两个AP 40和42以及三个站60、62和64，但也可以使用其他数量的AP和站。AP 40和42也可将站60、62和64连接至其他环境，诸如个人计算机、工作站和打印机等等。站60、62和64以及AP 40和42将的网络通信量可包括带有数字数据的无线电波，但在其他实施例中也可以有其他的形式。
AP 40和42可以是允许其他无线装置(例如站60、62和64)连接至网络(诸如网络7)的标准无线双向通信链路。也可使用具有不同于接入点或不同于其他被称为“接入点”的装置的结构和功能的通信链路。AP 40和42可包括天线50和52，诸如偶极天线、全向天线或其他合适的天线。
站60、62和64可以是或包括无线通信装置。例如，站60可以是带有无线调制解调器30的便携(例如“膝上型”)个人计算机。该无线调制解调器30可以是例如小型外围元件互连总线(PCI)无线网络适配器或者其他类型的无线网络装置。站可以是其他计算装置，诸如个人数字助理和蜂窝电话等等。站60、62和64和调制解调器30可以包括天线(例如天线70、72或74)，诸如偶极天线、全向天线或其他合适的天线。
站60可包括例如控制器处理器22(例如一个或多个中央处理单元(CPU)或微处理器)、存储器或存储单元24(例如一个或多个随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、大容量存储单元26(例如硬盘、软盘和闪存等等)、一条或多条总线23和无线调制解调器30。可通过处理器或存储器执行存储在存储器内或者存储在软盘、硬盘、闪存卡或其他合适的存储介质(例如存储在大容量存储单元26上或存储在存储单元24内)的软件或指令实现在此描述的方法。可以使用执行本方法的其他方法。大容量存储单元26或存储单元24可以是或可被包括在诸如包括了保存有所述指令的存储介质的物品(例如盘盒、外壳或支持架)内。
无线调制解调器30可以包括标准计算组件，诸如控制单元或例如微处理器、和CPU等等的处理器34、存储器单元32以及一条或多条总线36。
在工作期间，依据配置将处理器22和处理器34的其一或全部作为控制器来执行根据本发明的一个典型实施例的方法。虽然更为清楚只示出了包括在站60内的这些组件，但是其他的站62和64可包括类似的组件。各种站60、62和64可包括不同组的组件或不同的功能，并且可以以不同的方式执行在此讨论的方法。在另一个实施例中，具有不同配置的装置可由不同的组件作为控制器。
AP 40和42可与站60、62和64、网络7或其他网络通信，并且它们也可互相通信。在一个操作实例中，AP 40和42使用例如分组或其他离散的信息单元与站60、62和64通信，以提供站60、62和64对网络7的接入。AP 40和42每次能够以(在图1中由一组通信量表示的)信道12和14的一个频率或信道工作并且在信道12和14的那一信道上根据IEEE 802.11标准提供为诸如站60、62和64的客户机提供基本服务组(BSS)。注意到虽然只示出了两条信道12和14，但是也可使用其他数目的信道。还可使用其他的标准和系统，并且对网络的一个接入点可以使用多于一条的信道。使用信道12和14的一条信道的两个AP 40和42可以是分隔开的使得AP 40和42在大致不同的区域内工作。在某一给定的局部区域中，AP 40和42其中之一可以工作，虽然如果通信量保证，那么AP 40和42的多个AP可以在大致相同的区域内工作。在使用信道12和14中相同信道的不同AP 40和42之间可能会产生重叠。其他的组织系统是位于本发明范围内的。
AP 40和42可以周期性地发送信息帧或分组，诸如提供关于给予例如站60、62和64特定AP 40和42服务的信息的信标帧。信标帧或分组可以包括关于BSS能力的信息，或者包括允许站60、62和64作出它们是否想要或是否能够加入相应的BSS的其他信息。这些站可以相应地发送请求给AP用以与所述AP的连接。另外，站60、62和64可以发送诸如探查请求的请求给AP 40和42中的一个AP，该AP上的请求信息以及该AP本身可以响应探查请求或其他信息分组。例如，信标帧包括AP 40和42中的一个AP的名称或地址，并且可以包括其他信息，诸如同步信息或命令。信标帧可以按周期发送，例如每100或200毫秒。也可使用其他时间间隔，并且可以使用使用建立连接的其他方法。
如果站60、62和64中的一个站决定加入BSS，那么它将发送一个请求给AP40和42中的一个AP以连接该AP。在一个实施例中，将使用IEEE 802.11标准的这一请求称为相联请求。AP 40和42中的一个AP发送诸如相联请求的一个消息给站60、62和64中的一个站用于允许该站使用AP服务。
站60、62和64中的一个站可以决定尝试连接AP 40和42中的一个AP是因为例如期望与网络7连接或者该站从AP 40和42中的一个AP的服务区域移到另一个AP的服务区域。在此种情况或其他情况下(例如AP 40和42中的一个AP故障)，那么站60、62和64中的一个站可以搜索AP 40和42中的一个合适AP用以加入。该搜索可以涉及扫描多个信道12和14，例如被动地(虽然可以使用主动技术)寻找AP 40和42中理想的AP。各种理想的测量可以是例如距离或信号强度(例如由无线电信号信道指示器或“RSSI”进行的测量或其他测量)、低通信量、高质量服务、数据传送速率的特定级别、安全级别或其他特征。
当搜索信道12和14中的一条信道或者AP 40和42中的一个AP时，站60、62和64中的一个站可以搜集关于与AP 40和42中的一个AP相关联的信道12和14中的一条信道的信息，并且在接收到信标帧、探查响应或者其他信息帧之前如果合适会切换至关于与AP 40和42中的另一个AP相关联的信道12和14中的另一条信道的信息。站60、62和64中的所述站在决定是否加入AP 40和42中的所述AP之前可以不等待接收信标帧或者其他信息帧。站60、62和64中的一个站可以根据所述信道12和14中的一条信道或AP 40和42中的一个AP作出否定决定，并且如果负载过高，就决定使用另一个AP或信道。例如质量、AP特征等等的其他因素也可使得站60、62和64中的一个站决定不使用信道12和14中的一条信道或AP 40和42中的一个AP并且移动到不同的信道或AP。在对诸如信标或探查响应的带有信息分组的接收时，站60、62和64中的一个站可以通过例如发送加入或关联请求(可以包括例如验证帧、关联请求帧或其他信息)给某一AP用于尝试加入AP 40和42中的所述AP。
在一个典型实施例中，站60、62和64中的一个站顺序扫描信道12和14中的一组可用信道。信道12和14的信道范围可被扫描一次，但也可扫描多于一次。例如，超时可允许站60、62和64中的一个站移动至信道12和14中的另一条信道，如果没有被分组接收。
当扫描信道12和14中的一条信道并接收到分组时，提取信息并可能会进行分析并且能够基于所述信息更新关于该信道的一组统计量或特征。例如可以当接收到新分组时更新统计量。可对收集到的分组进行分析用于提取信息，该信息可能会指出信道12和14中的所述信道或AP 40和42中的AP并不合适(例如，具有过高负载或通信量、质量很差、不具有请求特征等等)。从分组中提取的信息可以包括例如送至DS/来自DS的比特、BSS标识(例如BSSID)或者AP 40和42中的一个AP的其他标识符、指出该分组是来自BSS还是独立基本服务(IBSS)的信息以及其他信息。例如可以过滤分组以去除不那么有用的分组。例如，分组中DS或其他信息比特指出某一分组是从AP 40和42中的一个AP发送至另一个AP，则该分组将被过滤或去除。也可执行其他过滤。
可以保有信道12和14中的一条信道的统计量，例如该信道繁忙的时间百分比、信道负载的指示；分组中重试分组(在一个典型实施例中可从分组的“重试”比特中提取；当检测到重试时，可增加计数器)的百分比；使用该信道的站60、62和64中的主动站的数目(例如当接收到带有不同站ID的分组时，可以增加计数器)；以及接收到分组的信号强度(例如以所述分组的平均RSSI的形式或者以其他形式)。这些因素或特征可以指出信道12和14中的一条信道、AP 40和42中的一个AP或者BSS或IBSS是不合适的或是理想的。可以使用其他特征和因素。
在一个典型实施例中，RSSI的确定可以通过例如在所述帧或分组接收期间采样所述信号强度并且对多个采样点的测量值进行平均，例如使用滑动窗方法。可以使用其他方法计算信号强度。
重试统计量可以是对冲突、坏分组、干扰、距离因素或其他传输问题等等的测量。也可使用其他方法测量各种这些事件。
可以使用其他或附加的特征。例如使用的因素可以是接收到分组的信号质量(例如，以平均质量的形式或其他形式)；AP 40和42中的所述AP的数据速率(例如可由分组内的标识符确定)；由AP 40和42中的所述AP支持的安全类型(可由分组确定)；和/或AP 40和42中的所述AP的服务方面的质量(也可由接收到的分组确定)，诸如是否支持基于IP的语音或视频。
虽然本发明的范围不限于这一方面，但是可以为信道12和14中的一条信道保有多个计数器。例如保有的计数器可用于接收到的分组数目、重试数目、使用信道12和14中的所述信道的站60、62和64中不同站的数目以及其他信息。如果需要也可提取并分析其他特征，并且可以使用其他保持或分析该数据的方法。
例如要是服务区域内发生重叠，那么多于一个的AP 40和42或者BSS或IBSS可以在信道12和14中的一条信道上传输信息。在此情况下，站60、62和64中的所述站可以挑选出哪些分组来自AP 40和42中的哪一AP或者来自BSS或IBSS，并且无论理想与否，分别确定一组AP、BSS或IBSS。此外，要是信道12和14中的一条信道位于站60、62和64中的所述站内，那么来自AP 40和42中非主导AP或非主导BSS或IBSS的干扰可作为因素被包括在主导AP或者BSS或IBSS的可期望性中。例如接收自AP 40和42中更远距离AP的分组，虽然与AP 40和42中邻近AP的BSS无关，但仍然会添加负载到该邻近AP的信道12和14中的一条信道上。
在一个典型实施例中，如果在信道12和14中的一条信道上的分组指出该信道受一IBSS主导，那么站60、62和64中的所述站就忽略该信道以决定不再继续扫描该信道并且移动到不同的信道。在另一个实施例中，还可对可期望性评估一个IBSS。
在一个典型实施例中，如果特定信道的统计量或特征合适、达到或通过了特定的阈值，那么做出决定来拒绝或不选择信道12和14中的一条信道并且切换至分析不同的信道。可在接收到特定量的信息和特定数目的分组后做出这一决定以确保精确性。在一个实施例中，这可以是例如50个分组，但也可以是其他数目。所述阈值可以是预置的，但也可由用户设置。
例如，如果所述信道负载上升或者计算出该负载超过某一特定百分比，在一个实施例中是70％的繁忙时间(这也可由其他方式表示，诸如“清除信道”百分比)；如果在信道12和14中的一条信道内的站60、62和64中主动站的数目上升或者计算出该数目超过某一特定阈值(例如在一个实施例中是16，但是可以使用其他合适的阈值)；如果AP 40和42中的所述AP的分组平均质量下降或者发现该平均质量低于某一特定阈值(例如，如果某一AP的RSSI低于-80dBm)；或者如果重试分组的平均百分比上升或计算出该百分比大于某一特定阈值(例如50％)，那么站60、62和64中的所述站切换分析至不同的信道。在一个典型实施例中，任何到达或超过某一阈值的因素都可单独地触发切换扫描至另一信道的决定。在另一个实施例中可使用另一种方法，诸如由各因素的组合触发一次移动。可使用其他特定的阈值，并且可以分析并作用于其他特征或统计量或者其他特征或统计量组。仅以示例的方式给出给定作为阈值的特定数目，并且也可使用其他合适的特定数目。执行所述分析的站60、62和64中的所述站可以或者可以不被计入在信道12和14中的一条信道主动站的数目，是否要这样做仅涉及对该阈值的调整。
虽然可以表达特定阈值，但是仅以示例的方式作为阈值给出，并且也可使用其他合适的判定。在可选实施例中，可使用以因素而非阈值来决定切换信道的方法。例如，特定特征是否匹配或接近理想特征组可以帮助决定的做出。此外，当在一个典型实施例中，如果一组特征或统计量中的任何一个通过或达到了做出切换的特定阈值，那么在其他实施例中可以使用这些特征的组合而不是绝对的阈值。例如，可以归一化并加权所述特征并且所述归一化和加权的特征被组合成一整体的质量或可期望性度量，可用于做出决定。可以使用其他决定方法。
在其他实施例中，阈值和其他目标特征可以是基于站60、62和64中的所述站的需要，这样就可以基于该站的需要或特征进行改变。例如，可以考虑所述站的理想的数据传递速率、可使用的应用(例如多媒体对于文本电子邮件)或其他需要。
图2是描述了根据本发明一个典型实施例的一系列操作的流程图。
在操作200中，某一站开始扫描某一信道。该站可接收并可能记录所述信道上送来的所有通信量。所述扫描可以是被动的。
在操作210中，如果没收到分组而发生超时，那么所述站可移至操作280。
在操作220中，诸如分组或帧的信息的单元可从该信道上接收。计数器被增加以记录接收到的分组数目。
在操作230中，如果在操作220中接收到的信息单元是信标或者其他信息帧，那么该站会结束扫描过程并且可在操作235处分析所述信标并决定是否基于该信标试图与某一AP连接；然而在其他实施例中，该站可以继续扫描或继续分析帧。如果在操作220中接收到的信息单元不是信标或其他信息帧的单元，那么本方法行进到操作240。
在操作240中，分析所述分组。特定信息可被提取，并且在某些实施例中还可在所述信息上执行分析。
在操作250中，基于在操作240中提取或分析的信息更新被分析信道的统计量。
在操作260中，如果未收集到足够的分组，那么该站移动到操作210并且继续收集分组。可记录用于该相关信道的所收集的分组数目(在某些实施例中，可使用例如不相关或被滤除分组来调整这些信息)。在另外的实施例中，对于某些统计量或特征，对于动作出现所接收的分组数目可以没有最低限制。如果满足了离开该信道的一个条件(例如该信道内的站数高于阈值，诸如10)，那么随后即使接收到的分组数目低于预置阈值该站仍移至其他信道。如果收集到足够的分组，那么该站移动到操作270。
在操作270中，如果任何相关的特征或统计量或者作为整体的一组因素指出该信道应该被切换，那么该站移至操作280；否则该站移至操作210继续接收当前信道上的信息。要是任何相关的特征或统计量达到或者超过特定阈值，就切换该信道。
在操作280中，该站移至另一个信道，并且行进至操作200开始扫描。
可以使用其他操作或一系列操作，并且某些操作可省略。
如果站60、62和64中的所述站移动并且去除了信道12和14或AP 40和42中所有可检测的信道(或者在某组信道或AP中的所有信道或AP)，那么例如站60、62和64中的所述站可以根据在扫描期间收集的所述信息选择最佳或最适信道或AP(根据上述准则)。如果站60、62和64中的所述站确定没有找到信道12和14中的合适信道或AP 40和42中的合适AP，那么站60、62和64中的所述站可以等待并周期性地重复扫描。
本领域普通技术人员应该理解本发明不限于在此的特定示出及描述。本发明的范围由所附权利要求确定。
权利要求
1.一种方法，包括在无线网络上接收分组；从接收到的分组中确定关于信道的信息；以及如果所述信息指出该信道不是理想的，那么在接收到信息分组之前就切换至不同的信道用于扫描。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如果一因素通过阈值，那么就确定该信道不是理想的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括确定用于该信道的重试数目是否超过阈值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括确定该信道的繁忙时间百分比是否超过阈值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括确定使用该信道的活动站数目是否超过阈值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括确定该信道上的信号强度是否低于阈值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如果接收到信息分组，就发送一加入的请求。
8.一种无线通信装置，包括在无线网络上被动扫描信道用以接收分组的控制器；该控制器从接收到的分组中确定关于该信道的信息；以及其中如果所述信息指出该信道不是理想的，那么所述控制器就在接收到信息分组之前就切换至不同的信道用于扫描。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述信息分组是信标分组或探查响应。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述信道是带有接入点的通信信道，所述接入点提供与网络的连接。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，如果一因素通过阈值，那么所述控制器就确定该信道不是理想的。
12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器确定用于该信道的重试数目是否超过阈值。
13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器确定该信道繁忙的时间百分比是否超过阈值。
14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器确定使用该信道的活动站数目是否超过阈值。
15.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器确定该信道上的信号强度是否低于阈值。
16.如权利要求8所述的装置，其特征在于，如果接收到信息分组，所述控制器就发送加入的请求。
17.一种无线通信装置，包括偶极天线；在无线网络上被动扫描信道用以接收分组的控制器；该控制器从接收到的分组中确定关于该信道的信息；以及其中如果所述信息指出该信道不是理想的，那么所述控制器就在接收到信息分组之前就切换至不同的信道用于扫描。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，如果一因素通过阈值，那么所述控制器就确定该信道不是理想的。
19.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述信息分组是信标分组或探查响应。
20.一种无线通信系统，包括接入点；以及通信装置，至少包括被动扫描对应于接入点的信道以接收分组的控制器；该控制器从接收到的分组中确定关于该信道的信息；以及其中如果所述信息指出该信道不是理想的，那么所述控制器就在接收到信息分组之前就切换至不同的信道用于扫描。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述信息分组是信标分组或探查响应。
22.如权利要求20所述的系统，其特征在于，如果一因素通过阈值，那么控制器就确定该信道不是理想的。
23.一种包含其上存储指令的存储介质的物品，其中当由计算平台执行所述指令时至少会导致从无线网络接收分组；从接收到的分组中确定关于该信道的信息；以及如果所述信息指出该信道不是理想的，那么在接收到信息分组之前就切换至不同的信道用于扫描。
24.如权利要求23所述的物品，其特征在于，由计算平台执行的所述指令至少会导致如果一因素通过阈值，那么就确定该信道不是理想的。
25.如权利要求23所述的物品，其特征在于，由计算平台执行所述指令时至少会导致确定用于该信道的重试数目是否高于阈值。
26.一种方法，包括如果在接收到信息分组之前，从在信道上接收到的一组分组中确定该信道不是理想的，就切换至不同的信道用于扫描。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，如果一因素通过阈值，那么就确定该信道不是理想的。
28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，如果接收到信息分组，就发送加入的请求。
全文摘要
一种用于在无线网络上扫描信道的装置、系统和方法。装置接收到用于某信道的分组或其他信息并且从接收到的分组中确定关于该信道的信息。如果该信息指出该信道不是理想的，那么在接收到信息分组(例如信标帧)之前，所述装置就切换至不同的信道用于扫描。
文档编号G06K17/00GK1802819SQ200480016061
公开日2006年7月12日 申请日期2004年6月3日 优先权日2003年6月26日
发明者O·凯达, B·金兹博格 申请人:英特尔公司