CN104581813A - 一种wlan系统动态信道分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种WLAN系统动态信道分配方法，WLAN系统中AP节点完成信号强度测量，并生成信号强度测试报告，将测试报告发送给AC无线控制器；AC无线控制器建立系统干扰模型，并采用信号强度设置干扰模型参数，采用最优化方法计算得到使得干扰模型最小的一组信道编号；AC无线控制器根据计算得到的信道编号为每个AP节点的配置工作频点，并将工作频点通过配置文件下发给每个AP节点；AP节点根据配置文件调整工作频率。该方法的实施有助于减小系统内的干扰、提高系统容量。

Description

一种WLAN系统动态信道分配方法

技术领域

本发明涉及WLAN通信领域中的频率规划技术，尤其涉及基于802.11协议的WLAN系统中AP节点的工作频率选择方法。

背景技术

无线局域网的出现作为一种广泛使用的接入技术，提供宽带无线接入到Internet。基于802.11的WLAN系统为无线终端随时随地的宽带接入Internet提供了可能，在校园、宾馆以及办公楼等领域得到了广泛应用。WLAN系统包括AC(无线控制器)、AP(无线接入点)和STA(站点即终端设备)。

为了保证对局域网内的终端提供随时随地的高速接入，WLAN的建设通常需要布置大量AP节点，为了保证AP节点获得最大吞吐量，必须降低AP之间的干扰，合理的频率规划是成为WLAN建设的关键技术之一。在实际应用过程中，受到电源的提供位置、用户分布的非均匀性等多种因素的影响，很难按照某一种统一的方案实现整个无线网络的覆盖，因此对于这种非规则的AP布放，需要一种有效的频率规划手段。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种WLAN系统动态信道分配方法，本专利针AP节点工作频点的规划问题，申请基于信道干扰模型的频率规划。主要思想是建立WLAN系统的干扰模型，以干扰模型取值最小为目的设定目标函数，通过采用最优化方法求一组AP节点的频率参数。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种WLAN系统动态信道分配方法，包括以下步骤：

步骤一：WLAN系统中AP节点完成信号强度测量，并生成信号强度测试报告，将测试报告发送给AC无线控制器；

步骤二：AC无线控制器建立系统干扰模型，并采用信号强度设置干扰模型参数，采用最优化方法计算得到使得干扰模型最小的一组信道编号；

步骤三：AC无线控制器根据计算得到的信道编号为每个AP节点配置工作频点，并将工作频点通过配置文件下发给每个AP节点；AP节点根据配置文件调整工作频率。

所述步骤一的具体过程为：初始时刻，AC无线控制器将所有AP节点配置为同一信道，即将所有AP节点的工作频点设置为设定频率，发送功率设置为p，并指明需周期性测量信号强度，生成配置文件并下发到所有n个AP节点(假设分别为AP₁，AP₂，……，AP_n)，AP节点按照配置文件给定参数进行工作，启动定时器，当定时器到期，AP节点扫描所有信道，检测各个信道上接收到的信号强度以及产生该信号的AP节点的相关信息，生成信号强度报告，发送给AC无线控制器。

所述步骤二中，系统干扰模型定义为：

$\mathrm{\δ}(f_1,f_2\·\·\·f_n)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ij}}$

其中δ(f₁,f₂…f_n)为系统总干扰，f₁,f₂…f_n为WLAN网络中的n个AP节点的信道编号，δ_ij为AP_i即第i个AP节点对AP_j即第j个AP节点)的干扰值。

δ_ij其定义为接收到的信号功率与AP的工作信道相关的函数：

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{ij}}\exp [-{(f_i-f_j)}^2]& i\≠j\\ 0& i=j\end{array}\right.$

其中：P_ij为AP_i收到的来自AP_j的信号强度，f_i和f_j为AP_i和AP_j所使用的信道号。

所述WLAN系统包含1个AC和n个AP，n为大于等于1的整数。

所述AP节点进行信号强度测量可以由AC无线控制器发送消息触发进行。

工作原理：初始化时，AC设置所有AP工作在同一信道f_i，且采用标准发送功率p，AC将配置文件下发给所有AP。

AP按照接收到的配置文件工作，并周期性的检测来自其他AP的信号强度，生成信号强度报告，并将信号强度报告发送给AC。

AC以得到的信号强度为设置参数P_ij，建立系统干扰模型。

采用最优化算法求取使系统干扰最小的一组参数(f₁,f₂…f_n)；

将(f₁,f₂…f_n)作为n个AP节点的信道号，根据每个AP节点的编号设置该节点的工作频率，生成配置文件，并下发给各个AP节点。

AP节点接收并按照配置文件调整工作频率。

本发明的有益效果：

本专利针AP节点工作频点的规划问题，提出了一种基于信道干扰模型的频率规划方法。该方法的实施有助于减小系统内的干扰、提高系统容量。

附图说明

图1WLAN系统示意图；

图2AC信道分配工作流程；

图3AP信道分配工作流程。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：如图1所示，一个WLAN系统中包含1个AC和n个AP,初始时刻，AC将所有AP配置为1信道，及将所有AP的工作频点设置为2.412GHz，发送功率设置为500mW，并指明需周期性测量信号强度，生成配置文件并下发到所有n个AP。AP节点按照配置文件给定参数进行工作，启动定时器，当定时器到期，AP节点扫描所有信道(2.4GHz频段我国为1-13号)，检测各个信道上接收到的信号强度以及发送端AP，生成信号强度报告，发送给AC。AC节点收到的来自n个AP的信号强度报告，根据信号强度报告得到P_ij，即AP_i接收到的来自AP_j的信号强度，建立系统干扰模型 $\mathrm{\δ}(f_1,f_2\·\·\·f_n)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ij}}$

其中，δ(f₁,f₂…f_n)为系统总干扰，f₁,f₂…f_n为WLAN网络中的n个AP节点的信道编号，δ_ij为AP_i(第i个AP节点)对AP_j(第j个AP节点)的干扰值。

δ_ij其定义为接收到的信号功率与AP的信道相关的函数：

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{ij}}\exp [-{(f_i-f_j)}^2]& i\≠j\\ 0& i=j\end{array}\right.$

其中：P_ij为AP_i收到的来自AP_j的信号强度，f_i和f_j为AP_i和AP_j所使用的信道号。

采用最优化算法求取使系统干扰最小的一组参数(f₁,f₂…f_n)；

将(f₁,f₂…f_n)作为n个AP节点的信道号，根据每个AP节点的编号设置该节点的工作频率，生成配置文件，并下发给各个AP节点。

AP节点接收配置文件并按照配置文件调整工作频率。

AC的工作流程如图2所示，设置n个AP的工作信道为k，下发配置文件，接收来自AP的信号强度报告，干扰模型参数设置，采用最优化方法求取信道参数组，判断信道参数是否更新，如果是，则设置各个AP工作频点，下发配置文件。

AP的工作流程如图3所示，开始，判断定时器是否超时及AC是否要求进行信号强度测试，如果是，扫描信道，生成信号强度报告，向AC发送信号强度报告。AC一般通过有线连接AP节点，AP节点通过无线连接终端设备，终端设备为手机，笔记本之类的。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种WLAN系统动态信道分配方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：WLAN系统中AP节点完成信号强度测量，并生成信号强度测试报告，将测试报告发送给AC无线控制器；

步骤二：AC无线控制器建立系统干扰模型，并采用信号强度设置干扰模型参数，采用最优化方法计算得到使得干扰模型最小的一组信道编号；

步骤三：AC无线控制器根据计算得到的信道编号为每个AP节点的配置工作频点，并将工作频点通过配置文件下发给每个AP节点；AP节点根据配置文件调整工作频率。

2.如权利要求1所述的一种WLAN系统动态信道分配方法，其特征是，所述步骤一的具体过程为：初始时刻，AC无线控制器将所有AP节点配置为同一信道，即将所有AP节点的工作频点设置为设定频率，发送功率设置为p，并指明需周期性测量信号强度，生成配置文件并下发到所有n个AP，AP节点按照配置文件给定参数进行工作，启动定时器，当定时器到期，AP节点扫描所有信道，检测各个信道上接收到的信号强度以及产生该信号的AP节点的相关信息，生成信号强度报告，发送给AC无线控制器。

3.如权利要求1所述的一种WLAN系统动态信道分配方法，其特征是，所述步骤二中，系统干扰模型定义为：

$\mathrm{\δ}(f_1,f_2...f_n)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ij}}$

其中δ(f₁,f₂…f_n)为系统总干扰，f₁,f₂…f_n为WLAN网络中的n个AP节点的信道编号，δ_ij为AP_i即第i个AP节点对AP_j即第j个AP节点的干扰值。

4.如权利要求3所述的一种WLAN系统动态信道分配方法，其特征是，δ_ij其定义为接收到的信号功率与AP的信道相关的函数：

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{ij}}\exp [-{(f_i-f_j)}^2]& i\≠j\\ 0& i=j\end{array}\right.$

其中：P_ij为AP_i收到的来自AP_j的信号强度，f_i和f_j为AP_i和AP_j所使用的信道号。

5.如权利要求1所述的一种WLAN系统动态信道分配方法，其特征是，所述WLAN系统包含1个AC和n个AP，n为大于等于1的整数。

6.如权利要求1所述的一种WLAN系统动态信道分配方法，其特征是，所述AP节点进行信号强度测量可以由AC无线控制器发送消息触发进行。