[发明专利]一种无线网络中信道扫描的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线网络中信道扫描的方法和系统。

背景技术

目前，在无线网络领域，无线局域网(WLAN，Wireless LAN)快速发展，对WLAN覆盖的需求也日益增长。电气和电子工程师协会工业规范(IEEE802.11)组，先后定义了802.11a、802.11b、802.11g等一系列最普通的WLAN技术标准；随后又陆续出现了其他任务组，致力于发展涉及现有802.11技术改进的规范，例如：802.11n任务组提出高吞吐量(HT，High Throughput)的要求，支持高达600Mbps的数据速率，802.11ac任务组进一步提出甚高吞吐量(VHT，Very High Throughput)的概念，将数据速率提升到1Gbps。新的协议需要后向兼容之前的协议。

在802.11规范中，一个接入点(AP，Access Point)以及与AP相关联的多个非AP站点(STA，Non-AP Station)组成了一个基本服务集(BSS，Basic ServiceSet)。IEEE802.11所定义的WLAN利用带有冲突避免的载波侦听多路访问机制(CSMA/CA，Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)使多个站点共享无线信道。

随着802.11协议的演进，传统的20MHz信道带宽已经扩展为80MHz、120MHz，甚至160MHz，这些大带宽是由若干个20MHz绑定形成的，其中一个20MHz称为主信道或第一信道，其他20MHz信道称为辅信道或第二信道、第三信道，依次类推。这样，在5GHz频谱上，大带宽由非重叠(non-overlapping)的20MHz信道组成，其中每个非重叠的20MHz信道称为一个基本信道。根据现有技术中的信道化方法，160MHz信道由相邻或不相邻的两个80MHz信道组成，每个80MHz信道由相邻的两个40MHz信道组成，每个40M信道由相邻的两个20MHz信道组成。大带宽系统中各种不同带宽信道的组成示例如图1所示。其中，在美国等国家规划的5.735GHz至5.835GHz频段，当中心频点从5.745GHz开始，按照每个信道带宽为20MHz划分时，该频段内存在5个20MHz的互不交叠的信道，最大信道带宽为80MHz；而在某些情况下，一些国家的频率规划在上述信道化定义下并不能被充分的利用，则需要有不同的信道化方式，以充分利用频谱资源，例如在中国，可用于WLAN的频段为5.725GHz～5.850GHz间共125MHz频段。如果将上述信道化方法中每个中心频点向低频点方向偏移7.5MHz时，该频段内则将产生6个互不交叠的20MHz信道，最大信道带宽为120MHz，上述两种信道化方法的中心频点示意图如图2所示。以下，称前一信道化方法所形成的信道为第一信道集合，称后一信道化方法所形成的信道为第二信道集合。

实际应用环境中，多个BSS在覆盖区域上出现交叠的情形非常普遍，从而形成重叠BSS(OBSS，Overlapping BSS)。OBSS情况下，属于不同BSS的多个无线站点将共用相同的信道，如图3所示，接入点A和接入点B形成了OBSS，则处于A和B交叠区域的站点C、D和E有可能使用完全相同的信道，从而互相形成潜在的干扰。为了避免干扰，确保OBSS的正常且高效工作，AP需要对OBSS进行扫描监控，其关联的站点也需要对OBSS做主动或被动的扫描。主动的扫描即通过发送侦查请求帧(probe_request frame)获得OBSS系统信息；被动扫描则通过侦听系统信息帧(Beacon frame)获得OBSS系统信息。

在5.725GHz至5.850GHz频段内，可能同时存在多个工作在不同信道带宽、或者不同信道化集合上的BSS。例如，802.11n的设备工作在第一信道集合上，可能的工作带宽为20/40MHz，802.11ac的设备工作在第一信道集合上，可能的工作带宽为20/40/80MHz，或者工作在第二信道集合上，可能的工作带宽为20/40/80/120MHz。在上述情况下，工作在不同信道集合上的OBSS，若其信道存在重叠或部分重叠，则会互相带来严重干扰，导致大带宽传输效率降低甚至无法工作。为了能确保工作在不同信道集合上的OBSS的正常工作，AP需要直接或间接地获取OBSS系统信息，以保证所属的BSS不影响已经存在的OBSS。

因此，如何规划支持现有的信道化方案和新的信道化方案的设备在OBSS的情况下进行OBSS信道扫描，从而避免干扰，高效共存，提高系统的平均有效带宽是新一代802.11协议中亟待解决的问题。