[發明專利]用于無線局域網中邊緣節點的多跳路徑和信道選擇方法

有效

• 申請號: 201310200177.1
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103313323A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 馬英紅;王莉娜;焦毅;李紅艷;李建東;盛敏;李釗;趙林靖;侯蓉暉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W36/06
• 分類號: H04W36/06;H04W48/10;H04W48/16
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及無線局域網中各工作站間通過多跳手段連接到接入點時的多跳路徑和信道選擇方法。

背景技術

無線局域網（Wireless?Local?Area?Network,?WLAN）技術的初衷是為了擺脫有線的束縛，作為蜂窩網和有線網的重要補充和延伸，起到分流作用，緩解傳輸壓力。然而隨著互聯網的飛速發展，WLAN的發展遠遠超越了最初的構想，變成了通信中不可或缺的一部分，已經在越來越多的情況下可以代替蜂窩網和有線網。特別是在移動智能終端的迅速普及下，WLAN用戶的數量和適用于無線接入的各種芯片設備數以迅猛的速度增長。根據Wi-Fi聯盟統計，2009年全球的WLAN用戶已經達到了6億。國際預測研究公司In-Stat預測，2012年?Wi-Fi?芯片的年出貨量將達到10億片。WLAN的巨大市場需求，促使國內外運營商在不斷升級擴大3G網絡的同時，也大力發展無線局域網熱點覆蓋，形成與蜂窩網絡的優勢互補。在國內，包括電信在內的運營商正在不斷加大投資，進行大規模的WLAN熱點部署，為用戶提供更加便捷的服務，這一舉措又進一步推動了WLAN的發展。當前國內外運營商紛紛加緊WLAN的部署，并快速形成了密集的WLAN布網環境，其特點為高密度的接入點（Access?Point,?AP）分布、高密度的用戶分布以及快速增長的業務需求帶來的網絡高負荷。

然而，接入點和用戶密度的迅速增加往往導致嚴重的同信道和鄰信道干擾；邊緣用戶由于信噪比較低且易受到同信道干擾，傳輸速率往往較低，難以滿足用戶服務質量和帶寬需求。同時，當邊緣用戶獲得傳輸機會時，由于其較低的傳輸速率，將會長時間而低效的占用信道，擠占其他用戶的傳輸機會和信道使用，導致網絡資源利用率的嚴重下降，造成整個網絡的擁塞。因而迫切需要有效的機制設計，解決邊緣用戶網絡資源利用低效的問題。

為了提高網絡覆蓋范圍，解決邊緣用戶傳輸速率低下的問題，S.?Lee等在文獻“The?Case?for?a?Multi-hop?Wireless?Local?Area?Network”（一種多跳無線局域網方案）中定義了多跳傳輸模式。在此模式下，用戶可以使用其他用戶作為中繼節點，通過多跳中繼的方式，接入到AP。多跳用戶與中繼節點之間的中繼信道可以使用與單跳節點相同的接入信道，也可以使用其他可用信道。通過這種方法，可以有效提高邊緣用戶的傳輸速率，從而提升網絡資源利用效率。然而，對于如何選擇中繼節點和中繼信道從而構成多跳路徑，以及如何以盡可能低的開銷完成協議信息的交互，現有研究尚無具體的定義。而此種多跳路徑和信道選擇方法，對于多跳拓撲網絡的性能至關重要：優化的多跳路徑和信道選擇，以及高效的協議信息交互，可以顯著的提高網絡吞吐量，保證用戶的服務質量；反之，則會嚴重影響網絡和用戶的性能。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明旨在于提供一種無線局域網環境下邊緣工作站點（Station,?STA）通過多跳的方式，具體是，以其他工作站點作為中繼節點，連接到接入點時，多跳路徑和信道選擇的方法，以滿足邊緣工作站點的速率需求，防止邊緣工作站點對網絡資源的低效利用，提高頻譜利用率和網絡的性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

用于無線局域網中邊緣節點的多跳路徑和信道選擇方法，具有工作站點和接入點，所述方法包括以下步驟：

（1）網絡初始化，具體是，所述接入點向其覆蓋范圍內的所有工作站點發出網絡拓撲更新通知消息；

（2）多跳模式切換，具體是，根據所述速率指示信息，工作站點按照信道質量從差到好的順序，依次嘗試尋找中繼節點，切換至多跳模式；

（3）接入點切換，具體是，當某個所述工作站點在當前所述接入點不能獲得滿意的服務，則選擇另外的能夠獲得最大收益的接入點接入，并且仍使用步驟（2）的方法切換至多跳模式。

需要說明的是，所述工作站點接到所述接入點發出的更新通知消息后，向所述接入點發送更新應答消息，所述接入點接收到所有工作站點的應答之后，根據應答獲得各工作站點的信道質量和速率信息，并通過速率指示消息告知當前所述接入點覆蓋范圍內的所有工作站點。

需要進一步說明的是，所述切換至多跳模式的步驟如下：

（1）待切換工作站點選擇一條可用信道進行輪詢，發出模式更新請求；

（2）附近可作為中繼節點的工作站點根據監聽到的與待切換工作站點間的信道質量，對請求進行先后應答；

（3）若所有可用信道均已被輪詢，轉向下一步；否則返回步驟（1）；