[发明专利]用于无线局域网中边缘节点的多跳路径和信道选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及无线局域网中各工作站间通过多跳手段连接到接入点时的多跳路径和信道选择方法。

背景技术

无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN）技术的初衷是为了摆脱有线的束缚，作为蜂窝网和有线网的重要补充和延伸，起到分流作用，缓解传输压力。然而随着互联网的飞速发展，WLAN的发展远远超越了最初的构想，变成了通信中不可或缺的一部分，已经在越来越多的情况下可以代替蜂窝网和有线网。特别是在移动智能终端的迅速普及下，WLAN用户的数量和适用于无线接入的各种芯片设备数以迅猛的速度增长。根据Wi-Fi联盟统计，2009年全球的WLAN用户已经达到了6亿。国际预测研究公司In-Stat预测，2012年 Wi-Fi 芯片的年出货量将达到10亿片。WLAN的巨大市场需求，促使国内外运营商在不断升级扩大3G网络的同时，也大力发展无线局域网热点覆盖，形成与蜂窝网络的优势互补。在国内，包括电信在内的运营商正在不断加大投资，进行大规模的WLAN热点部署，为用户提供更加便捷的服务，这一举措又进一步推动了WLAN的发展。当前国内外运营商纷纷加紧WLAN的部署，并快速形成了密集的WLAN布网环境，其特点为高密度的接入点（Access Point, AP）分布、高密度的用户分布以及快速增长的业务需求带来的网络高负荷。

然而，接入点和用户密度的迅速增加往往导致严重的同信道和邻信道干扰；边缘用户由于信噪比较低且易受到同信道干扰，传输速率往往较低，难以满足用户服务质量和带宽需求。同时，当边缘用户获得传输机会时，由于其较低的传输速率，将会长时间而低效的占用信道，挤占其他用户的传输机会和信道使用，导致网络资源利用率的严重下降，造成整个网络的拥塞。因而迫切需要有效的机制设计，解决边缘用户网络资源利用低效的问题。

为了提高网络覆盖范围，解决边缘用户传输速率低下的问题，S. Lee等在文献“The Case for a Multi-hop Wireless Local Area Network”（一种多跳无线局域网方案）中定义了多跳传输模式。在此模式下，用户可以使用其他用户作为中继节点，通过多跳中继的方式，接入到AP。多跳用户与中继节点之间的中继信道可以使用与单跳节点相同的接入信道，也可以使用其他可用信道。通过这种方法，可以有效提高边缘用户的传输速率，从而提升网络资源利用效率。然而，对于如何选择中继节点和中继信道从而构成多跳路径，以及如何以尽可能低的开销完成协议信息的交互，现有研究尚无具体的定义。而此种多跳路径和信道选择方法，对于多跳拓扑网络的性能至关重要：优化的多跳路径和信道选择，以及高效的协议信息交互，可以显著的提高网络吞吐量，保证用户的服务质量；反之，则会严重影响网络和用户的性能。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种无线局域网环境下边缘工作站点（Station, STA）通过多跳的方式，具体是，以其他工作站点作为中继节点，连接到接入点时，多跳路径和信道选择的方法，以满足边缘工作站点的速率需求，防止边缘工作站点对网络资源的低效利用，提高频谱利用率和网络的性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

用于无线局域网中边缘节点的多跳路径和信道选择方法，具有工作站点和接入点，所述方法包括以下步骤：

（1）网络初始化，具体是，所述接入点向其覆盖范围内的所有工作站点发出网络拓扑更新通知消息；

（2）多跳模式切换，具体是，根据所述速率指示信息，工作站点按照信道质量从差到好的顺序，依次尝试寻找中继节点，切换至多跳模式；

（3）接入点切换，具体是，当某个所述工作站点在当前所述接入点不能获得满意的服务，则选择另外的能够获得最大收益的接入点接入，并且仍使用步骤（2）的方法切换至多跳模式。

需要说明的是，所述工作站点接到所述接入点发出的更新通知消息后，向所述接入点发送更新应答消息，所述接入点接收到所有工作站点的应答之后，根据应答获得各工作站点的信道质量和速率信息，并通过速率指示消息告知当前所述接入点覆盖范围内的所有工作站点。

需要进一步说明的是，所述切换至多跳模式的步骤如下：

（1）待切换工作站点选择一条可用信道进行轮询，发出模式更新请求；

（2）附近可作为中继节点的工作站点根据监听到的与待切换工作站点间的信道质量，对请求进行先后应答；

（3）若所有可用信道均已被轮询，转向下一步；否则返回步骤（1）；