專利名稱：無線通信網絡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及無線網絡，并且更具體涉及一種用于使用多個接入點通信的無線網絡。寬帶無線網絡(例如，802. 11 WLAN)的使用增加了，這是因為這些網絡在無線環(huán)境中提供高速的網絡訪問(例如，通信速度大于1 Mbps)。這些無線網絡的使用者可以移到覆蓋區(qū)中的不同的位置并且保持網絡連通性。一般地這些網絡配置有無線接入點，有時稱為熱點，每個熱點提供一般大約100米的無線通信范圍。這些無線接入點使用，舉例來說， 高速網絡連接例如光纖、T-l、DSL、電纜調制解調器等連接到有線網。這些無線網絡中的通信路徑一般地(i)從移動用戶經過無線電鏈路到接入點(AP)和(ii)從AP到使用有線連接的網絡(例如，廣域網(WAN))。從而，移動設備(例如，膝上型計算機)經由一或多個無線接入點與網絡通信。然而，由于用于與接入點通信的范圍有限(例如，大約100米)， 所以要求許多接入點覆蓋大的通信區(qū)。那么這需要許多高速有線網絡連接，經常稱為回程 (baclchaul)，用于每個接入點。所增加的有線連接的數目增加了這樣的無線網絡的成本和復雜性，并且有時無法提供可實施的實現(xiàn)。網絡已經發(fā)展為具有網狀拓撲結構來解決回程問題。在這個網狀網絡中，該網絡中的每一個接入點和/或節(jié)點可以在相鄰的或鄰近的接入點和/或節(jié)點之間通信，從而提供一種用于該網絡的無線回程結構。在這個網狀網絡中，來自移動用戶的消息可以從一個接入點"跳躍"到另一個接入點直到它到達有線的回程連接為止。從而，具有較少的有線接入點的網絡可以被實現(xiàn)。然而，在這樣的網絡中，該網絡的實際吞吐量實質上被減少了， 因為用戶的消息要經過許多"跳躍"才到達有線回程。更具體的，當使用網狀路由協(xié)議時， 實際的網絡數據率隨著跳躍次數的增加而迅速地下降。吞吐量的減少是由于缺乏頻率規(guī)劃和信道分配而產生的，所述頻率規(guī)劃和信道分配用于在承載消息返回到有線網的接入點之間分離AP-移動消息和回程消息的帶寬。通常，每個接入點具有單個用于與移動用戶和網絡中的其它接入點通信的無線電設備。缺乏用于回程的可用帶寬和頻率分配大大地限制了該網狀拓撲結構的可擴縮性(scalability)。因為網狀網絡在較大區(qū)域上實現(xiàn)，總容量中的較大比例(例如，回程/移動容量)被用來向網絡路由狀態(tài)發(fā)送更新。從而，具有不同結構的已知的無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)起來可能很復雜，吞吐量下降，并且提供受限的可擴縮性。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種無線網絡的回程宏通信小區(qū)，所述回程宏通信小區(qū)包括多個通信小區(qū)，每個通信小區(qū)包括多個本地接入點，每個本地接入點被配置為在一組頻率中的一個頻率上操作以便與本地接入點通信范圍內的移動設備通信；以及主接入點，被配置為在不同于所述多個本地接入點的該組頻率的回程頻率上與多個本地接入點中的每一個本地接入點通信。多個本地接入點中的每一個本地接入點包括第一無線電設備和第二無線電設備，第一無線電設備被配置為與移動設備通信并且第二無線電設備被配置為與主接入點通信，每一個第一無線電設備被配置在該組頻率內的不同頻率上并且每一個第二無線電設備被配置在不同于該組頻率的回程頻率上，其中不同于該組頻率的回程頻率的帶寬具有超過該組頻率中的頻率的帶寬。所述多個通信小區(qū)中的每一個被分配有相應的回程頻率，以便為形成所述回程宏通信小區(qū)的所述多個通信小區(qū)提供不同的回程通信信道。


本發(fā)明根據附圖通過實施例描述，其中圖1是示出根據本發(fā)明各種實施例的一個無線覆蓋區(qū)的框圖。圖2是示出根據本發(fā)明各種實施例的另一個無線覆蓋區(qū)的框圖。圖3是根據本發(fā)明各種實施例、包括通信小區(qū)的無線網絡結構的框圖。圖4是根據本發(fā)明各種實施例、包括多個如圖2所示的通信小區(qū)的回程宏通信 (macro-communication)小區(qū)的框圖。圖5是示出根據本發(fā)明各種實施例的通信頻率配置的框圖。圖6是根據本發(fā)明各種實施例、用于在通信小區(qū)內通信的方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的各種實施例提供一種無線網絡結構，允許一個或多個無線設備通過網絡和/或與網絡通信，所述網絡在無線網絡覆蓋區(qū)內的不同區(qū)域之上。舉例來說，并且如圖1 所示，無線覆蓋區(qū)10通?？梢愿采w一個由地理區(qū)定義的區(qū)域，例如，舉例來說在城市或城鎮(zhèn)內的多個街區(qū)12。每一個街區(qū)可以由街道14分隔并且每個街區(qū)可以包括，舉例來說，一個或多個建筑物(未示出)，空曠地區(qū)或田地，停車場，等等。該無線覆蓋區(qū)10可以包括，舉例來說，一個或多個無線本地接入區(qū)域16 (例如，WiFi熱點)并且由其限定。該本地接入區(qū)域16，舉例來說，根據系統(tǒng)或通信要求，和/或根據街區(qū)的大小，可以覆蓋比地理區(qū)中的街區(qū)大或小的區(qū)域。一個或多個具有無線通信能力(例如，一個被安裝得無線通信卡)的移動設備沈(例如，膝上型計算機或個人數字助理(PDA))可以用這些不同的本地接入區(qū)域16(例如， 在街道14上或在建筑物中)來定位和/或可以在這些本地接入區(qū)域16之間移動。從而， 移動設備沈可以穿過無線覆蓋區(qū)20并且利用無線本地接入區(qū)域16保持與網絡的連接和
ififn。作為另一個例子，無線覆蓋區(qū)20通?？梢愿采w由實際結構22 (例如，建筑物)限定的區(qū)域。該無線覆蓋區(qū)20可以包括，舉例來說，一個或多個無線本地接入區(qū)域30 (例如， WiFi熱點)并且由其限定。舉例來說，根據系統(tǒng)或通信要求，由該無線覆蓋區(qū)20覆蓋的總面積可以大于或小于結構22。在結構22內，可以提供不同的區(qū)域M(例如，不同的房間)。具有無線通信能力 (例如，被安裝的無線通信卡)的一個或多個移動設備26 (例如，膝上型計算機或個人數字助理(PDA))可以用這些不同的區(qū)域M來定位和/或可以在這些不同的區(qū)域M之間移動。應注意到每個區(qū)域M可以由一個或多個無線本地接入區(qū)域30覆蓋以允許與網絡無線通信。從而，移動設備沈可以穿過該無線覆蓋區(qū)20并且利用無線本地接入區(qū)域30與網絡保持連接和通信。更具體地說，并且在如圖3所示示范的實施例中，提供一種無線網絡結構50，其使用無線信道(例如，寬帶無線鏈路)提供從本地接入點52到移動設備58的通信和回程通信系統(tǒng)，同時確保用于兩者的可用的(例如，保證的)帶寬。另外，并且如在這里更詳細的描述，該無線網絡結構50提供微觀(micro)頻率規(guī)劃和宏觀(macro)頻率規(guī)劃，以允許網絡被按比例調整為覆蓋大的區(qū)域而在吞吐量上損失最小或沒有損失。應注意到雖然在不同的圖中用不同的參考標記，但是其中的部分，例如，舉例來說，接入點，覆蓋區(qū)，移動設備，等等可以根據期望或需要，例如，根據系統(tǒng)或應用的需要而相同和/或不同。該無線網絡結構50由多個本地接入點52限定，每個本地接入點提供限定的無線訪問覆蓋區(qū)54。舉例來說，并且參照圖2，無線本地訪問區(qū)域30可以由本地接入點52提供， 該本地接入點52限定無線訪問覆蓋區(qū)M，每個無線訪問覆蓋區(qū)M可以包圍出一個本地接入區(qū)域30，或大于或小于單個本地接入區(qū)域30的區(qū)域。每個本地接入點52可以包括一個或多個通信設備，舉例來說，無線電設備56，提供在相關的無線訪問覆蓋區(qū)M內的移動設備58 (例如，安裝了無線通信卡的膝上型計算機)和網絡之間的通信。像已知的那樣，該無線電設備56可以根據期望或需要配置以提供無線通信。舉例來說，每個無線電設備56可以包括收發(fā)信機，天線和路由器，用于與(i)在由具體的無線電設備56覆蓋的無線訪問覆蓋區(qū)M內的移動設備58，(ii)在相鄰的無線訪問覆蓋區(qū)M中的無線電設備和(iii)經由有線連接(例如，有線LAN)的網絡中的至少一個通信。在操作中，并且在示范的實施例中，該移動設備58使用一組頻率或信道中的一個，舉例來說，如圖5所示，使用在4. 9GHz公共安全頻譜中的十個IMHz信道60中的一個與本地接入點52通信。然而，應注意到頻率范圍可以根據期望或需要變更。舉例來說，該無線電設備56可以配置為使用IEEE 802. 11通信標準來提供無線通信，例如802. 11b，經常稱為WiFi。作為另一個示例，該無線電設備可以配置為使用IEEE 802. 16通信標準來提供無線通信，經常稱為WiMAX。應注意到在各種實施例中，多個接入點可以使用相同的頻率，而在這種情況下，避免自干擾的方法被實現(xiàn)，例如，舉例來說，空間和/或時間分集。頻率的數目可以選擇，舉例來說，以便允許用于移動設備58的棋盤格形的頻率方案和頻率重新使用模型，以與本地接入點52通信。在這個實施例中，一個接入點被配置作為主接入點62，用于與本地接入點52無線通信以及經由有線連接與網絡無線通信。舉例來說，在圖2示出的實施例中，在棋盤格形排列內的中間接入點可以被配置作為主接入點62。該本地接入點52被配置為使用一組頻率或信道與主接入點62通信。舉例來說， 在示范的實施例中，該主接入點62使用來自4. 9GHz公共安全頻譜中的一組八個5MHz信道中的單一信道(例如，單頻)與每一個與其有關的本地接入點52通信。然而，應再次注意到頻率范圍可以根據期望或需要變更。應注意到本地接入點52和主接入點62的無線訪問覆蓋區(qū)M限定了無線通信小區(qū)70 (例如，由在圖3中示出的七個無線訪問覆蓋區(qū)M限定)。并且舉例來說，在該無線通信小區(qū)70內，每一個接入點(包括本地接入點52和主接入點6 使用一組頻率提供與移動設備58的通信，在一個實施例中提供通信速率高達大約2Mbps。而且，每一個本地接入點52使用單一頻率提供與主接入點62的通信，在一個實施例中提供通信速率高達大約 IOMbps0在各種實施例中，在一個通信小區(qū)70中的所有本地接入點52使用單一回程頻率， 其可以形成如圖4所示的回程宏通信小區(qū)80的一個單元。從而，多個通信小區(qū)70 (例如， 圖4中示出的七個小區(qū))共同形成回程宏通信小區(qū)80，在一個實施例中也使用棋盤格形的頻率方案將其配置成為向回程網絡提供大規(guī)模的頻率重新使用。在一個示范的實施例中，每一個通信小區(qū)70包括配置作為回程接入點的主接入點62，例如接入點"4"，其經由有線回程連接(例如，到網絡的有線連接)與網絡通信。應注意到在每一個通信小區(qū)70內的通信，具體地，從本地接入點52到回程接入點(例如，主接入點6 的通信可以使用如圖5所示的在4. 9GHz公共安全頻譜中的八個5MHz信道72 中的七個來提供。舉例來說，可以用十個用于本地接入點52到移動設備58通信的IMHz頻道(在該頻率范圍的每個末端五個)和八個用于本地接入點52到主接入點62通信的5MHz 頻道來提供從4. 94GHz到4. 99GHz的通信。在一個示范的實施例中，并且再次參考圖4，十個IMHz頻道中的七個和八個5MHz頻道中的七個可以用來提供通信。然而，在每個IMHz頻道和5MHz頻道中的僅僅一個(或小于七個)可以被使用，而在這種情況下，避免自干擾的方法被實現(xiàn)，例如，舉例來說，空間和/或時間分集方法。應再次注意到頻率范圍可以根據期望或需要變更。不同的實施例允許本地接入點52在回程網絡中減少或消除自干擾。在這些不同的實施例中，該回程宏通信小區(qū)80規(guī)定回程鏈路的帶寬可以配置為超過移動設備58到接入點52鏈路的帶寬，其允許網絡提供從，舉例來說，WAN到移動客戶的服務質量(Q0Q保證。從而，在不同的實施例中，提供一種無線通信結構，其中多個本地接入點52在每一個與相應的本地接入點52相關的無線訪問覆蓋區(qū)M中使用不同頻率(例如，多個本地通信信道)與移動設備58無線通信，并且使用不同于在每一個無線訪問覆蓋區(qū)M內使用的頻率的單一頻率(例如，主通信信道)與主接入點62或回程接入點無線通信。在一個示范的實施例中，該本地接入點52包括兩個無線電設備56，一個無線電設備配置為在本地接入點52和在無線訪問覆蓋區(qū)M內的移動設備58 (例如，安裝了無線通信卡的膝上型計算機)之間提供通信，并且另一個無線電設備配置為在本地接入點52和主接入點62之間提供通信。從而，在相應于每一個無線訪問覆蓋區(qū)M內本地接入點52的每一個第一無線電設備56被配置為使用第一組頻率(例如，在該組頻率內相同的或不同的頻率)與移動設備 58通信并且每一個第二無線電設備56被配置為使用不同于第一無線電設備56的任何第一組頻率的單一頻率與主接入點62通信。應注意到第一和第二無線電設備56可以是物理分離的無線電設備或可以是具有多個收發(fā)信機的單一無線電設備。在一個示范的實施例中，如圖6中的流程圖90所示，在無線通信小區(qū)70和回程宏通信小區(qū)80內提供通信。具體地說，在步驟92，作出關于任何移動設備58 (在圖2中示出)是否存在于無線訪問覆蓋區(qū)M中(在圖2中示出)的判定。舉例來說，像已知的那樣， 可以作出關于膝上型計算機是否企圖進入被識別的熱點中的網絡的判定。如果移動設備 58存在，然后在步驟94，使用指定頻率，舉例來說使用如在這里描述的第一無線電設備56， 經由在那個無線訪問覆蓋區(qū)M內的本地接入點52，建立與移動設備58的無線通信。應注意到可以僅僅為授權的移動設備58 (例如，安全的連接)提供訪問或可以為任何移動設備58(例如，非安全的連接)提供訪問。其后，在步驟96，使用指定頻率，例如，使用指定頻率， 例如使用如在這里描述的第二無線電設備56，經由主接入點62(圖2中示出)提供對網絡的訪問，舉例來說，對來自因特網的下載信息的訪問或訪問電子郵件帳戶。從而，如在這里描述的，使用不同頻率，經由本地接入點52和主接入點62，提供從移動設備58到該網絡的通信。應注意到該指定的頻率可以根據期望或需要，舉例來說，根據通信應用進行選擇。在步驟98作出關于移動設備58是否已經移到另一個無線訪問覆蓋區(qū)M的判定， 舉例來說，通過確定是否移動設備58仍然在訪問本地接入點52來判定。如果不是這樣，那么在步驟100通信保持在指定的頻率上。如果移動設備58已經移到由另一個本地接入點 52覆蓋的區(qū)域，那么在步驟94在相應于新的本地接入點52的不同的無線訪問覆蓋區(qū)M內建立通信。應注意到該移動設備58可以在具有上面描述的在每個通信小區(qū)70中實現(xiàn)的相同的處理過程的不同的通信小區(qū)70之間移動。從而，可用帶寬專用作為分離的移動頻率和回程頻率，其中移動頻率是棋盤格形的以允許如圖3所示的網絡可伸縮性。使用這些棋盤格形的頻率排列，可以提供用于回程通信的宏頻率方案。應注意到雖然示出了七個頻率重新使用模式(即，在每個通信小區(qū)70 中的七個本地接入點52)，其它重新使用模式例如3，4，14，等等也能被使用。而且，雖然可以限定回程接入點的每一個主接入點62，被描述為具有有線回程連接，但可以提供改變，例如，舉例來說，具有交替的有線和無線連接。另外，在通信小區(qū)70中的每一個小區(qū)或所有通信小區(qū)70中的不同的子小區(qū)除了" 4"之外均可以被配置作為回程接入點。同時，雖然子小區(qū)或無線訪問覆蓋區(qū)M顯示為六邊形，也可以提供不同的形狀，舉例來說矩形或正方形。同時，通信信道可以被變更，使得該轉變與用于本地接入點52到移動設備58通信的 IMHz信道和用于本地接入點52到主接入點62通信的5Mhz信道不同。由本發(fā)明的各種實施例提供的無線網絡結構允許(i)通過使用無線回程減少到接入點的固定有線連接數目；(ii)用于(a)接入點到移動設備的通信和(b)接入點到回程的通信的專用帶寬；(iii)在本地區(qū)域內為每個接入點分配頻率以減少或避免與相鄰的或鄰近的接入點的干擾的棋盤格形的微觀頻率規(guī)劃；(iv)在接入點的主-從網絡中分配頻率以減少或避免無線回程中的干擾的棋盤格形的宏觀頻率規(guī)劃；和(ν)對于移動設備到本地接入點的通信和本地接入點到回程的通信，通過在這些功能之中的頻帶中分配子信道來使用相同的頻帶。從而，可以在(i)移動設備和本地接入點之間和(ii)本地接入點和網絡之間，如在這里描述的，使用不同頻率經由主接入點沒有干擾地進行同步通信。
權利要求
1.一種無線網絡的回程宏通信小區(qū)，所述回程宏通信小區(qū)包括多個通信小區(qū)，每個通信小區(qū)包括多個本地接入點，每一個本地接入點被配置為在一組頻率中的一個頻率上操作以便與本地接入點通信范圍內的移動設備通信；以及主接入點，被配置為在不同于所述多個本地接入點的該組頻率的回程頻率上與多個本地接入點中的每一個本地接入點通信，其中，多個本地接入點中的每一個本地接入點包括第一無線電設備和第二無線電設備，第一無線電設備被配置為與移動設備通信并且第二無線電設備被配置為與主接入點通信，每一個第一無線電設備被配置在該組頻率內的不同頻率上并且每一個第二無線電設備被配置在不同于該組頻率的回程頻率上，其中不同于該組頻率的回程頻率的帶寬具有超過該組頻率中的頻率的帶寬的帶寬；其中，所述多個通信小區(qū)中的每一個被分配有相應的回程頻率，以便為形成所述回程宏通信小區(qū)的所述多個通信小區(qū)提供不同的回程通信信道。
2.如權利要求1所述的回程宏通信小區(qū)，還包括與所述多個本地接入點中的每一個本地接入點相對應的并且由通信范圍限定的無線訪問覆蓋區(qū)，其中所述無線訪問覆蓋區(qū)被配置為棋盤格形結構。
3.如權利要求2所述的回程宏通信小區(qū)，其中，棋盤格形的結構包括多個六邊形和/或正方形無線訪問覆蓋區(qū)。
4.如權利要求1所述的回程宏通信小區(qū)，其中，至少兩個第一無線電設備被配置為具有該組頻率內的不同頻率。
5.如權利要求1所述的回程宏通信小區(qū)，其中，每一個主接入點限定具有不同通信信道的回程接入點。
6.如權利要求1所述的回程宏通信小區(qū)，還包括在每一個主接入點和網絡之間的有線通信鏈路。
全文摘要
提供一種無線網絡的回程宏通信小區(qū)，包括多個通信小區(qū)，每個包括多個本地接入點，每個被配置為在一組頻率中的一頻率上操作以與本地接入點通信范圍內的移動設備通信；以及主接入點，被配置為在不同于該組頻率的回程頻率上與多個本地接入點中的每一個通信，每個本地接入點包括第一無線電設備和第二無線電設備，第一無線電設備被配置為與移動設備通信，第二無線電設備被配置為與主接入點通信，每個第一無線電設備被配置在該組頻率內的不同頻率上，每個第二無線電設備被配置在不同于該組頻率的回程頻率上，回程頻率的帶寬超過該組頻率中的頻率的帶寬；每個通信小區(qū)中被分配有相應的回程頻率，以便為所述多個通信小區(qū)提供不同的回程通信信道。
文檔編號H04W16/02GK102256264SQ201110196189
公開日2011年11月23日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權日2004年11月11日
發(fā)明者丹尼爾.M.馬丁內斯, 格雷戈里.N.亨德森 申請人:M/A-Com公司