CN1788510A - 使用指示器周期测量管理网络的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

提供数据延展于数据通讯中，例如IEEE 802.11，所使用的信标信号。该数据延展允许由该信标信号所提供的额外信息，借此降低网络的流量成本。此数据延展还允许传递以及以偏移值为基础的传递。在一WLAN上的一无线传输/接收单元(WTRU)与一存取点(AP)之间的连接期间执行周期性信标要求。对应一信标要求的一测量要求区域包含一测量期间值以及该要求所适用的频道号码。该信标要求允许一扫描模式，其包括「主动扫描」模式、「被动扫描」模式以及「信标表」模式。在主动扫描模式中，测量站(STA)传输具有一广播SSID的一探查要求。在被动扫描模式中，此测量STA被动地在特定频道上接收并回传从其中检测一信标或探查要求的每一STA的包含一信息元素的一信标报告。在信标表模式中，该测量STA回传包含其信标表的目前内容的一信标报告而不执行额外测量。

Description

使用指示器周期测量管理网络的方法及装置
技术领域
本发明有关无线槽式通讯(wireless slotted communications)中所使用的信标(beacon)测量要求信号及网络管理。尤其是，本发明有关使用周期性参数测量，例如新信标接收功率准位或信号品质的网络管理。
背景技术
IEEE 802.11通讯允许用户在多个可能于相同或分离频道上操作的存取点之间漫游。IEEE 802.11通讯通常经由无线LAN存取点(APs)而产生效应，其通常为单一独立的单元，但可能包括具有提供漫游功能的多重APs的网络。为支持漫游功能，每一存取点通常每100ms传输一信标信号。漫游站(STA)使用此信标测量其存在的存取点连结的强度。如果STA感测到弱信号，此漫游STA可以实施重新关联服务以连结至发射一较强信号的存取点。
IEEE 802.11支持二种功率模式；驱动及功率节省(PS)。基础网络与hoc网络的协议是不同的。在基础网络中，有一个AP监视每一移动站的模式。在驱动模式中的站被完全供电且因此可以在任何时间传输及接收。相反地，在PS模式中的站仅周期性地被唤醒以检查可能来自AP的进入的封包。一个站于改变模式时总是通知其AP。此AP周期性地传输由一固定信标区间所分离的信标帧(beaconframe)。任一AP应该监视这些帧。在每一信标帧内传输一流量指示图(trafficindication map，TIM)，信标帧包含具有该AP中的缓冲主播封包(unicast packets)的PS站的IDs。AP在收到其ID时应该为剩下的信标区间保持觉醒。在连接的周期之下(亦即，DCF)，被唤醒的PS站可以发出一PS-POLL至该AP以便重新获得该缓冲的封包。而在无竞争周期之下(亦即，PCF)，PS站等待AP以对其进行探询(poll)。此AP传送信标帧内的传递TIMs(DTIMs)以指示有缓冲的广播封包。此传递TIMs由一固定数量的信标区间分离。就在DTIMs之后，缓冲的广播封包被传送。
因为IEEE 802.11假设移动站被完全连结，一信标帧的传输可被用以同步所有站的信标区间。除了在IEEE 802.11中的使用之外，信标信号一般在其它的WLAN通讯及无线通讯中是有用的。周期性地测量在实施第三代合作计划(3GPP)宽频分码多重存取***(W-CDMA)的***中被实施。此种***使用分时双工模式。为支持IEEE 802.11标准中有效率网络管理用的较高层功能，希望有数种关于不同形式的网络管理的实体参数。
此种参数中有一种是预接收信号对噪声指示(PSNI)，其测量提供一种所有频道/速率及所有实体频道中及所有站之间所用的被接收信号品质的量化的及比较性的测量。另一个参数是在天线连接器测量的被接收频道功率指示(RCPI)指针，其为被选择频道中的被接收RF功率的测量。此RCPI参数可以是借由在PLCP标头(preamble)及整个接收的帧上被测量的频道中的接收的RF功率的PHY次层的一个测量。RCPI是dBm中定义的被接收功率准位的单调增加的对数函数。RCPI参数的例示的允许值可以是从0至220范围中的一个8位值。
在已知的方法中，参数RCPI及PSNI的测量是被当成单一测量进行，此方法具有某些缺失。希望提供参数测量的改善方法，例如，RCPI及PSNI，以在更有效率的网络测量中产生特定的优点。
发明内容
依据本发明，使用新信标要求的周期性测量以便支持漫游及动态数据速率调整及相关功能。周期性测量的概念以模拟于实施使用分时双工模式的第三代合作计划(3GPP)宽频分码多重存取(W-CDMA)的***中的周期测量的方式而执行。
附图说明
图1是一网络结构的示意图，于其中WLANs经由一或更多存取点与一无线传输/接收单元(WTRU)通讯。
图2是表示测量或报告型态的图表。
图3是数据速率选择上的绝对临界值的影响的图表。
图4是使用一传递(handoff)用的服务中AP的相对临界值的图表。
图5是一报告偏移的影响的图表。
图6是表示服务中AP的接收频道功率指示(RCPI)的图表。
具体实施方式
以下，一无线传输/接收单元(WTRU)包括但不限于使用者设备，移动站，固定或移动用户单元，呼叫器或任何其它型态的能够在无线网络环境中操作的装置。当参照以下时，存取点包括但不限于节点B，位置控制器，存取点或无线环境中任何其它型态的接口装置。
典型的IEEE 802.11实施中的「存取点(AP)」是一个提供装置建立与一LAN之间的无线连接用的无线存取，以及建立一部份无线LAN(WLAN)的站或装置。如果此AP是WLAN上的固定装置，此AP是一个传输及接收数据的站。此AP允许WTRU至一网络的连接，假设WLAN本身具有至该网络的连接。
借由执行参数测量，例如RCPI及PSNI，的网络管理是周期性地执行而非一次测量的方式。执行周期性测量在网络性能上的影响及伴随的利益在较佳实施例中描述。尤其是，描述在信标要求延展上执行周期性测量以支持漫游及动态数据速率的有益的效应。即使本发明是在特定的标准IEEE 802.11内容中描述，本发明预期也可应用在其它的方案中。
周期的信标要求在一WLAN上于一WTRU与一AP之间的连接期间进行。对应信标要求的测量要求区域包含一测量期间值以及该要求所适用的频道号码。此信标要求允许一扫描模式，其包括「主动扫描」模式，「被动扫描」模式，以及「信标表」模式。在主动扫描模式中，测量站(STA)传输具有广播服务站识别(SSID)的一查探要求。此测量中的STA信标报告包括每一STA的信息元素，其自该信息检测一信标或探查响应，不管此探查响应是否由测量中的STA本身的探查要求所触发。在被动扫描模式中，测量中的STA被动地在特定频道上接收并回复一个包含每一STA用的一信息元素，其自该信息检测一信标或探查响应。如果测量中的频道也是服务中频道，STA同时执行其正常数据流量运作。在信标表模式中，测量的STA送回包含其信标表的目前的内容而不执行额外的测量。此测量期间区域被设定为等于被要求测量的期间，以时间单位表示(TUs)。
以下是周期性测量与单一测良方法相较之下的一些潜在优点：
周期性测量降低管理流量：单一测量要求产生多重报告，但仅在相关的时候。
在PSNI测量上的绝对临界值电讯(crossings)对触发数据速率改变而言是理想的。
在RCPI测量上的绝对临界值对电讯位置的接近检测器而言是理想的。
相对于服务中AP的相对临界值检测传递用的情况。
此信标要求也包含指定周期信标测量的周期延展(信息区域)。此延展区域被用以提供周期测量用的参数及测量结果的情况报告。这些提供降低管理流量的周期性测量，因此单一测量要求产生多重报告。这些多重报告只有在被认为相关时才被提供。在预先接收信号对噪声指示(PSIN)上的绝对临界值电讯可被用以当成提供一测量报告的情况。此等在PSNI上的测量适合用以触发数据速率改变。在接收频道功率指示(RCPI)上的绝对临界电讯可被当成提供一测量报告的情况。
此周期性延展是被用于周期性信标测量的信标要求中的额外的区域。进行周期性测量的容量是AP用的选择性的容量，且因此不能进行周期性信标测量的APs将忽略此等周期性延展。信标报告是执行一测量的要求。信标报告包含被要求的信标测量的响应。
此等绝对临界值电讯是适用于用以决定相对于一AP的位置及邻近位置用的接近检测器。相对于一服务中AP的一相对临界值被用以检测传递(handoff)用的情况。
对应信标的测量要求区域被表示在表1，并包含此要求使用的测量期间及频道号码。在表1中同时也包含指定周期性测量及情况报告所需的延展(额外的信息区域)。表1大致上表示一信标要求的测量要求区域格式。目前测量的说明表示频道号码，频带，测量期间以及扫描模式用的8位(octets)的号码。为比较，表1也表示相对于基本服务设定识别(BSSID)，测量周期，报告情况，临界/偏移，以及磁滞效应的周期性延展的8位。尤其是，对应一信标要求的测量要求区域被表示在图1并包含此要求使用的测量需求及频道号码。对信标要求的响应是一信标报告。
表1-信标要求
  频道号码   频带   测量期间   扫描模式
8位1                1                         2                      1
 BSSID   测量周期   报告情况   临界值/偏移   磁滞
8位6                2                   1                  1                  1
如果AP不能执行周期性测量且因此无法辨认此等延展，则AP忽略此延展并提供一单一测量及一单一报告。
在表1，频道号码指示要求的STA命令接收的STA回报检测的信标及探求响应所在的频道号码。在信标要求中，频道号码区域指示要求的STA命令接收的STA回报检测的信标及探求响应所在的频道号码。频带区域指示，从表1，于其中接收STA进行其测量的频带。此扫描模式区域被设定为扫描的型态，依据表2(在以下)。这些扫描行为如下：
-在主动扫描模式中，测量的STA传输具有广播SSID的探查要求。此测量STA的信标报告包含每一STA的信息元素，该STA从该报告检测一信标或探查响应，不管此探查响应是否由测量的STA本身的探查要求所触发。
-在被动扫描模式中，测量的STA被动地在特定的频道上接收并送回包含每一STA用的一信息元素的一信标报告，该STA从该报告检测一信标或探查响应。如果测量频道也是服务频道，STA同时执行其正常数据流量操作。
-在信标表模式中，测量的STA送回包含其信标表的目前内容的一信标报告，而不执行额外的测量。
测量期间区域被设定为等于被要求的测量的期间，以TUs表示。
表2及3表示无线测量要求的频带定义及信标要求元素用的扫描模式定义。
表2-无线测量要求用的频带定义：
  名称   频带
  2.4-GHz频带   0
  5-GHz频带   1
表3-信标要求元素用的扫描模式定义：
  名称   频带
  被动扫描   0
  主动扫描   1
  信标表   2
  保留   3-255
BSSID指示此测量由此被要求的特定AP。此BSSID指定那一AP于数个APs于一预定频道上为可检测时进行测量。此BSSID被设定为广播BSSID，当此测量在此频道上的任何AP(s)上执行时。广播的BSSID于一AP BSSID未知时被使用。
测量周期指示此测量是否为一单一测量事件或是在每一测量周期被重复的一周期性测量。此测量周期被分割为二次区域：单位及周期。单位次区域定义周期次区域用的时间单位并由具有以下数值的2MSBs所组成。
此周期次区域由14LSBs组成且代表此周期测量的重复时间区间的无符号的整数。周期次区域值0代表此测量不是周期性的而是一单一测量。16383(3FFF Hex)的周期次区域值代表此测量是周期性的具有无要求的周期测量周期；在此情况中，测量在最佳效果基础上执行并且依情况所允许地频繁进行。
报告情况定义被测量结果何时被报告至要求的STA。此报告情况值被定义在表4。
表4-信标要求元素用的报告情况定义
  情况描述   报告情况
  在每一测量之后发出报告   0
  当被测量AP电讯的RCPI准位在一具有磁滞的绝对临界值之上时发出报告   1
  当被测量AP电讯的RCPI准位在一具有磁滞的绝对临界值之下时发出报告   2
  当被测量AP电讯的PSNI准位在一具有磁滞的绝对临界值之上时发出报告   3
  当被测量AP电讯的PSNI准位在一具有磁滞的绝对临界值之下时发出报告   4
  当被测量AP电讯的RCPI准位在从该服务中AP的RCPI的一偏移(具有磁滞)所定义的一临界值之上时发出报告   5
  当被测量AP电讯的RCPI准位在从该服务中AP的RCPI的一偏移(具有磁滞)所定义的一临界值之下时发出报告   6
  当被测量AP电讯的PSNI准位在从该服务中AP的PSNI的一偏移(具有磁滞)所定义的一临界值之上时发出报告   7
  当被测量AP电讯的PSNI准位在从该服务中AP的PSNI的一偏移(具有磁滞)所定义的一临界值之下时发出报告   8
  当被测量AP的RCPI准位进入并维持在由该服务中AP的RCPI与来自该服务中的AP的RCPI的一偏移(具有磁滞)所包围的一范围内时，开始周期性报告(每测量一报告)   9
  当被测量AP的PSNI准位进入并维持在由该服务中AP的PSNI与来自该服务中的AP的PSNI的一偏移(具有磁滞)所包围的一范围内时，开始周期性报告(每测量一报告)   10
  保留   11-255
临界值/偏移提供将被情况报告所使用的临界值或偏移值。一临界值是具有等于PSNI或RCPI单位的无符号的8位整数。偏移值是(-127，+127)范围内的一个有符号的7位整数。
磁滞提供单位等于临界值/偏移区域中所使用的单位的无符号8位整数磁滞值。
图1是网络结构11的示意图，其中一或多WLANs 12，13经过一或更多APs 17-19与一WTRU 15通讯。在此实施例中描述WLANs 12，13能够建立网络连结22，直接或经由一无线网络控制器(RNC)23。
图2表示测量或报告型态，表示事件如何触发一报告，或触发周期性报告。尤其是，图2，为比较，表示PSNI及RCPI的一单一报告的方案，当与绝对临界值，服务中AP临界值，服务AP周期性范围用的类似周期性情况报告相较时。同时表示比较用的每一触发事件用的周期性报告。最广的范筹是测量26。此处所使用的「测量」可以是测量或报告。测量26可以是一单一27或周期性28测量。单一测量产生单一报告29，其包括一单一报告PSNI 30以及一单一报告RCPI 31。此周期性测量28可产生一情况报告32或一周期性报告33。此情况报告32可提供一绝对临界值34，一服务中AP临界值35或一服务中AP周期范围36。此绝对邻界值34包括一绝对临界值PSNI 37以及一绝对临界RCPI 38。服务中AP临界值35包括一服务中AP临界PSNI 47以及一服务中AP临界RCPI 48。服务中AP周期范围36包括一服务中AP周期范围PSNI 57以及一服务中周期范围RCPI 58。周期报告33包括一周期性报告PSNI67及一周期性报告RCPI 68。
此外，此单一报告31可基于包括绝对临界值PSNI 37及绝对临界值RCPI 38的一绝对临界值34而有条件地被报告。同时，此单一报告31可以基于包括服务中AP临界值PSNI 47及服务中AP临界值RCPI 48的一服务中AP临界值35而有条件地被报告。此服务中AP周期性的范围为单一报告31而不被使用，但可以提供周期性测量报告用的包括服务中AP周期范围PSNI 57及服务中周期性RCPI 58的服务中AP周期性范围36。
此单一及周期性测量27及28是测量型态。此单一报告31及情况报告32，周期性地报告绝对临界值34，服务中AP临界值35及服务中AP周期性范围36触发事件。测量的结果为单一报告PSNI 27，单一报告RCPI 28，绝对临界值PSNI 37，绝对临界值RCPI 38，服务中AP临界值PSNI 47，服务中AP邻界值RCPI 48，服务中AP周期性范围PSNI 57，服务中AP周期范围RCPI 58，周期性报告PSNI 67以及周期性报告RCPI 68。对于情况报告而言，事件检测触发一或更多这些单一事件报告输出或周期性报告输出。
图3是表示数据速率选择上的绝对临界值的影响的图表，并表示分别具有5.5Mbps，2.0Mbps以及1.0Mbps的三不同频道的测量品质在时间上的变化。在图表的启始时间，当在STA测量时，STA1接收来自AP的一低的PSNI准位，实质上低于一绝对临界值。此速率被建立在1Mbps。STA2及STA3具有高于临界准位的PSNI准位。当时间经过时，STA 3已经接收超过一第二临界值的PSNI准位，随后下降至绝对临界值之下。STA 3因此可以改变至5.5Mbps速率，但必须下降至2Mbps速率且最终为1Mbps，随着PSNI准位下降。STA2维持在2Mbps，直到稍后STA 2具有足够的PSNI准位以改变至5.5Mbps速率时。这些在PSNI准位中的改变也可被用以改变APs，借由选择具有较高速率或PSNI准位，如果来自该AP的资源可利用的话。
图4是使用一传递用的服务中AP的一相对临界值的图表。此图表也说明在表现报告事件的一位置交会的AP1与AP2的测量品值对时间的变化。此图表显示来自一第一AP(服务中AP)的一STA及一第AP(AP2)的信号。服务中AP的测量被降低一偏移值，其中PSNI更低，以便有利于AP2。因此，服务中AP的PSNI测量有技巧地被降低该一偏移。这造成由于此偏移所导致的传递的早期触发。
图5是表示报告偏移的效应的图表，并表示呈现报告范围的AP1，2及3的相对临界触发以及当报告终止时。此图表说明时槽ISCP对应时间的ISCP临界值及报告事件。被触发的事件及PSNI准位的周期性报告每一者表示因为偏移所导致的降低的PSNI准位之例。服务中AP3的报告在从一第三AP，AP3报告的PSNI的一顶点周期期间继续，但在来自AP3的信号降至低于来自该服务中AP的PSNI偏移报告时不继续。
图6是表示服务中AP的RCPI准位的图表。此处的触发事件是一超过的绝对临界值。此触发事件触发一报告。
虽然本发明的特征及组件于特定实施例中被描述，每一特征可被单独(不需要较佳实施例的其它特征及组件)，或以本发明或不以本发明其它特征及组件组合使用。

Claims (25)

1.一种延展一无线通讯***以合并额外信号信息的方法，该无线通讯***使用响应一信标要求而传输一信标信号的至少一存取点，该信标信号用以指示频道、测量及模式数据，该方法包括：
提供该信标要求的至少一延展，该延展提供一信号情况的测量。
2.如权利要求1所述的无线通讯***，其特征在于该延展包括BSSID、测量周期、报告情况、临界值、测量偏移及磁滞其中之一。
3.如权利要求1所述的无线通讯***，其特征在于该延展包括PSNI与RCPI测量其中之一。
4.如权利要求1所述的无线通讯***，其特征在于该无线通讯***实施一无线LAN连接且该LAN连接的实施中提供该信标信号。
5.如权利要求1所述的无线通讯***，其特征在于：
一响应协议包括一信标延展；以及
该信标延展包括一周期次区域，被提供做为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数。
6.如权利要求1所述的无线通讯***，其特征在于：
一响应协议包括一信标延展；以及
该信标延展包括一周期次区域，该周期次区域包括做为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数的14LSBs，其中一周期次区域数值0指示一单一非周期性测量。
7.如权利要求1所述的无线通讯***，其特征在于该信标要求延展包括一周期次区域，被用以作为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数。
8.如权利要求1所述的无线通讯***，其特征在于该信标要求延展包括一周期次区域，该周期次区域包括14LSBs以做为代表一周期性测量的一重复区间的一无符号整数，其中一周期次区域数值0代表一单一非周期性测量。
9.一种于无线无线局域网络(WLAN)中用以操作使用一信标信号的一存取点(AP)的方法，该方法包括：
于该信标信号中提供一周期性测量以响应该信标要求，以便支持一漫游、一动态数据速率调整、以及一相关信号控制功能其中之一。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于该WLAN实施一WLAN连接且该信标信号被提供于该WLAN连接的实施中。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于该延展包括一BSSID、一测量周期、一报告情况、一临界值、一测量偏移及一磁滞其中之一。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于该延展包括一PSNI与一RCPI测量其中之一。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于：
一响应协议包括一信标延展；
该信标延展包括一周期次区域，被提供做为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于：
一响应协议包括一信标延展；以及
该信标延展包括一周期次区域，该周期次区域包括做为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数的14LSBs，其中一周期次区域数值0指示一单一非周期性测量。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于该信标要求延展包括一周期次区域，被用以当成代表一周期性测量用的一重复时间区间的一无符号整数。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于一信标要求延展包括一周期次区域，该周期次区域包括14LSBs以做为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数，其中一周期次区域数值0代表一单一非周期性测量。
17.一种于包括至少一存取点(AP)及至少一无线传输/接收单元(WTRU)的一无线局域网络(WLAN)中操作一WTRU的方法，该方法包括：
提供包括至少一测量响应的一信标要求；
接收一信标信号以响应该要求；以及
是否于该信标信号中获得该测量响应。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于该测量响应包括支持漫游的一测量，支持动态数据速率调整的一测量，以及支持一相关信号控制功能的一测量中的一种。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于该无线通讯***实施一WLAN连接且该WLAN连接的实施中提供该信标信号。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于一信标要求延展包括一BSSID、一测量周期、一报告情况、一临界值、一测量偏移及一磁滞其中之一。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于一信标要求延展包括一PSNI与一RCPI测量其中之一。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于：
一响应协议包括一信标延展；
该信标延展包括一周期次区域，被提供做为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数。
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于：
一响应协议包括一信标延展；以及
该信标延展包括一周期次区域，该周期次区域包括做为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数的14LSBs，其中周期次区域数值0指示一单一非周期性测量。
24.如权利要求17所述的方法，其特征在于一信标要求延展包括一周期次区域，被用以当成代表一周期性测量的一重复区间的一无符号整数。
25.如权利要求17所述的方法，其特征在于一信标要求延展包括一周期次区域，该周期次区域包括14LSBs以做为代表一周期性测量的一重复时间区间的一无符号整数，其中一周期次区域数值0代表一单一非周期性测量。
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