[发明专利]无线局域网络中选择信道的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线局域网络（WLAN，Wireless Local Area Networks）技术，尤其涉及一种WLAN中选择信道的方法及系统。

背景技术

目前，在无线网络领域，WLAN技术快速发展。由于对WLAN传输速率的需求日益增长，电气和电子工程师协会工业规范IEEE802.11组为了满足这一需求，成立了专门任务组，以实现高速数据速率。WLAN的频谱除了传统的2.4GHz以外，已逐步扩展到5.8GHz频段、1GHz以下频段，甚至还扩展到了60GHz和45GHz的毫米波频段。

WLAN系统中，一个中心控制点以及与该中心控制点相关联的多个站点（STA，STAtion）组成了一个基本服务集（BSS，Basic Service Set）。这里，所述中心控制点是指接入点（AP，Access Point）或个人基本服务集控制点（PCP，Personal basic service set Control Point）。

WLAN系统中，多个无线STA使用载波监听多址/冲突避免（CSMA/CA，Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）机制共享信道。采用CSMA/CA机制共享信道的最大问题之一就是隐藏STA的问题，具体地，如图1所示，STA A向STA B发送数据，同时STA C也向STA B发送数据，由于STA C与STA A彼此均处于对方的覆盖范围之外，这样，STA A和STA C同时向STA B发送数据时将会导致冲突。由于STA C处于STA A的覆盖范围之外，因此，从STA A的角度来看，STA C即为STA A的隐藏STA。为了解决隐藏STA的问题，IEEE802.11提出了虚拟信道检测机制，即：在无线帧帧头中包含预约信道时间（Duration），其他收到含有Duration的无线帧的旁听STA会更新本地已存储的网络分配矢量（NAV，Network Allocation Vector），其中，NAV的表现形式主要为NAV计时器，更新NAV就是指更新NAV计时器的数值，具体地，NAV计时器的值更新为收到的所有无线帧中的Duration的最大值，在该时间段内，旁听STA不会发送数据，从而避免了隐藏STA竞争信道的问题。NAV计时器的值减为零后，其他STA才能发送数据。举个例子来说，图2为采用请求发送（RTS，Request To Send）帧/清除发送（CTS，Clear To Send）帧进行信道预约的示意图，如图2所示，发送STA发送携带Duration的RTS帧进行信道预约，接收STA收到所述RTS帧后，向发送STA响应携带Duration的CTS帧进行信道预约确认，以保证发送方能够完成帧交换。同时，旁听STA收到所述RTS帧及所述CTS帧后，推迟接入，推迟接入的时间为RTS帧和CTS帧中的Duration的最大值。另外，如果接收STA收到所述RTS帧时，本地的NAV计时器已被除发送STA之外的其他STA更新为非0值，则接收STA不能发送CTS帧以响应RTS帧。

在WLAN的毫米波段应用中，采用方向性波束发送信号而不是采用全向波束发送信号，这种发送方式有利于空间复用，且能将能量集中到一个方向，从而改善了发送STA和接收STA的通信质量。但是，采用方向性波束发送信号后，由于并不是所有STA都能在这种窄波束的覆盖范围内，所以这种发送方式使得CSMA/CA机制不再可靠。这里，所述方向性波束是指信号覆盖范围为锥形，所述全向波束是指信号覆盖范围为球形。为了适应波束发送的情况，在采用方向性波束发送信号的WLAN中使用中心控制点来调度各STA发送信号，以在实现空间复用的同时避免干扰。其中，中心控制点调度的范围包括：中心控制点与各STA之间信号的发送、以及STA与STA之间信号的发送。在传统WLAN中，NAV计时器只有一个，即STA根据收到的各无线帧中的Duration中的最大值来更新本地NAV计时器的值，而在采用方向性波束发送信号的WLAN中，STA可以有多个NAV计时器，每个NAV计时器由一对STA的地址来标识，举个例子来说，STA A发送含有Duration的无线帧给STA B，STA B收到无线帧后，向STA A响应含有Duration的无线帧，STA C收到了这两个无线帧后，判断出信道被STA A和STA B占用，则STA C根据STA A和STA B发送的无线帧中的Duration的最大值更新一个NAV计时器，并将该NAV计时器与STA A和STA B的地址进行绑定，可以分别记为NAV-SA和NAV-DA。