確保到互聯網接入點的wi-fi連接中的帶寬質量的方法和系統的制作方法
【專利摘要】提供了確保到互聯網接入點的WI-FI連接中的帶寬質量的方法和系統。該方法包括：硬件接入點控制器接收針對多個無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的多個請求。接入點提供到互聯網的接入，該請求是針對重疊的時間段的。該硬件接入點控制器將由接入點提供的帶寬容量的子集動態地分配給無線設備中的每個無線設備。位置檢測器檢測特定無線設備相對于接入點的移動。該硬件接入點控制器標識由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的變化，并且通過調整針對特定無線設備的可用頻率來調整帶寬容量的子集。
【專利說明】
確保到互聯網接入點的Wl-Fl連接中的帶寬質量的方法和系統
技術領域
[0001]本公開涉及電子設備的領域，并且特別涉及利用到針對互聯網的接入點的無線連接的電子無線設備。更具體地，本公開涉及確保無線設備接收到接入點的帶寬質量(QoB)的預協商水平。
【發明內容】
[0002]在本發明的實施例中，一種方法確保一個或多個無線設備與到互聯網的接入點之間的W1-Fi連接中的帶寬質量(QoB)。硬件接入點控制器接收針對多個無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的多個請求。該接入點提供到互聯網的接入，該請求是針對重疊的時間段的，并且到接入點的請求中的每個請求是經由在分組的分組報頭中具有令牌的分組的。硬件接入點控制器實時地在重疊的時間段上將由接入點提供的帶寬容量的子集動態地分配給無線設備中的每個無線設備。位置檢測器檢測特定無線設備相對于接入點的移動。硬件接入點控制器標識由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的變化。響應于標識出由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的變化，硬件接入點控制器通過調整針對特定無線設備的可用頻率來調整帶寬容量的子集。
[0003]在本發明的實施例中，一種計算機程序產品確保一個或多個無線設備與到互聯網的接入點之間的W1-Fi連接中的帶寬質量(QoB)。該計算機程序產品包括具有實現在其中的程序代碼的計算機可讀存儲介質，其中該計算機可讀存儲介質本身不是暫態信號，并且程序代碼能由處理器讀取并運行以執行一種方法，該方法包括:接收針對多個無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的多個請求，其中接入點提供到互聯網的接入，其中該請求是針對重疊的時間段的，并且其中到接入點的請求中的每個請求是經由在分組的分組報頭中具有令牌的分組的；實時地在重疊的時間段上將由接入點提供的帶寬容量的子集動態地分配給多個無線設備中的每個無線設備;從位置檢測器接收特定無線設備相對于接入點的移動的檢測，其中該特定無線設備來自多個無線設備;標識由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的變化;并且響應于標識出由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的變化，由硬件接入點控制器通過調整針對特定無線設備的可用頻率來調整帶寬容量的子集。
[0004]在本發明的實施例中，一種系統包括硬件接入點控制器、通信地耦合到硬件接入點控制器的接入點以及位置檢測器。該硬件接入點控制器接收針對多個無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的多個請求。該接入點提供到互聯網的接入，該請求是針對重疊的時間段的，并且到接入點的請求中的每個請求是經由在分組的分組報頭中具有令牌的分組的。硬件接入點控制器實時地在重疊的時間段上將由接入點提供的帶寬容量的子集動態地分配給多個無線設備中的每個無線設備。位置檢測器檢測特定無線設備相對于接入點的移動，其中特定無線設備來自多個無線設備。硬件接入點控制器標識由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的變化。響應于標識出由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬的變化，硬件接入點控制器通過調整針對特定無線設備的可用頻率來調整帶寬容量的子集。
【附圖說明】
[0005]圖1描繪了本公開可以被實施在其中的示例性系統和網絡；
[0006]圖2圖示了其中針對W1-Fi網絡中的一個或多個無線設備動態地調整帶寬質量(QoB)的示例性系統;并且
[0007]圖3是由一個或多個硬件設備執行的用于確保一個或多個無線設備與到互聯網的接入點之間的W1-Fi連接中的QoB的一個或多個操作的高級流程圖。
【具體實施方式】
[0008]本發明可以是系統、方法和/或計算機程序產品。計算機程序產品可以包括計算機可讀存儲介質，其上載有用于使處理器實現本發明的各個方面的計算機可讀程序指令。
[0009]計算機可讀存儲介質可以是可以保持和存儲由指令執行設備使用的指令的有形設備。計算機可讀存儲介質例如可以是一-但不限于一-電存儲設備、磁存儲設備、光存儲設備、電磁存儲設備、半導體存儲設備或者上述的任意合適的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮舉的列表)包括:便攜式計算機盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPROMS閃存)、靜態隨機存取存儲器(SRAM)、便攜式壓縮盤只讀存儲器(CD-ROM)、數字多功能盤(DVD)、記憶棒、軟盤、機械編碼設備、例如其上存儲有指令的打孔卡或凹槽內凸起結構、以及上述的任意合適的組合。這里所使用的計算機可讀存儲介質不被解釋為瞬時信號本身，諸如無線電波或者其他自由傳播的電磁波、通過波導或其他傳輸媒介傳播的電磁波(例如，通過光纖電纜的光脈沖)、或者通過電線傳輸的電信號。
[0010]這里所描述的計算機可讀程序指令可以從計算機可讀存儲介質下載到各個計算/處理設備，或者通過網絡、例如因特網、局域網、廣域網和/或無線網下載到外部計算機或外部存儲設備。網絡可以包括銅傳輸電纜、光纖傳輸、無線傳輸、路由器、防火墻、交換機、網關計算機和/或邊緣服務器。每個計算/處理設備中的網絡適配卡或者網絡接口從網絡接收計算機可讀程序指令，并轉發該計算機可讀程序指令，以供存儲在各個計算/處理設備中的計算機可讀存儲介質中。
[0011]用于執行本發明操作的計算機程序指令可以是匯編指令、指令集架構(ISA)指令、機器指令、機器相關指令、微代碼、固件指令、狀態設置數據、或者以一種或多種編程語言的任意組合編寫的源代碼或目標代碼，所述編程語言包括面向對象的編程語言一諸如Java、Smalltalk、C++等，以及常規的過程式編程語言一諸如“C”語言或類似的編程語言。計算機可讀程序指令可以完全地在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為一個獨立的軟件包執行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執行、或者完全在遠程計算機或服務器上執行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網絡一包括局域網(LAN)或廣域網(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用因特網服務提供商來通過因特網連接)。在一些實施例中，通過利用計算機可讀程序指令的狀態信息來個性化定制電子電路，例如可編程邏輯電路、現場可編程門陣列(FPGA)或可編程邏輯陣列(PLA)，該電子電路可以執行計算機可讀程序指令，從而實現本發明的各個方面。
[0012]這里參照根據本發明實施例的方法、裝置(系統)和計算機程序產品的流程圖和/或框圖描述了本發明的各個方面。應當理解，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由計算機可讀程序指令實現。
[0013]這些計算機可讀程序指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器，從而生產出一種機器，使得這些指令在通過計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器執行時，產生了實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的裝置。也可以把這些計算機可讀程序指令存儲在計算機可讀存儲介質中，這些指令使得計算機、可編程數據處理裝置和/或其他設備以特定方式工作，從而，存儲有指令的計算機可讀介質則包括一個制造品，其包括實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的各個方面的指令。
[0014]也可以把計算機可讀程序指令加載到計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備上，使得在計算機、其它可編程數據處理裝置或其它設備上執行一系列操作步驟，以產生計算機實現的過程，從而使得在計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備上執行的指令實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作。
[0015]現在參考附圖，并且具體參考圖1，描繪了可以由本發明的實施方式和/或在本發明的實施方式中利用的示例性系統和網絡的框圖。注意，包括針對計算機102示出的并且在計算機102內的描繪的硬件和軟件兩者的示范性架構中的一些或全部可以由軟件部署服務器150、(一個或多個)接入點152和/或(一個或多個)無線設備156利用。
[0016]示例性計算機102包括耦合到系統總線106的處理器104。處理器104可以利用一個或多個處理器，所述一個或多個處理器中的每個處理器具有一個或多個處理器核心。驅動/支持顯示器110的視頻適配器卡108也耦合到系統總線106。在本發明的一個或多個實施例中，視頻適配器卡108是硬件視頻卡。系統總線106經由總線橋112耦合到輸入/輸出(I/O)總線114。I/O接口 116耦合到I/O總線114。1/0接口 116負擔與包括鍵盤118、鼠標120、介質盤(media tray)122(其可以包括諸如⑶-ROM驅動器的存儲設備、多媒體接口等等)以及(一個或多個)外部USB端口 126的各種I/O設備的通信。盡管在連接到I/O接口 116的端口的格式可以是計算機體系結構領域技術人員已知的任何格式，但是在一個實施例中，這些端口中的一些或全部是通用串行總線(USB)端口。
[0017]如所描繪的，計算機102能夠使用網絡接口130與軟件部署服務器150通信。網絡接口 130是諸如網絡接口卡(NIC)等的硬件網絡接口。網絡128可以是諸如互聯網的外部網絡或諸如以太網或虛擬專網(VPN)的內部網絡，例如W1-Fi網絡。
[0018]硬盤驅動器接口 132也耦合到系統總線106。硬盤驅動器接口 132與硬盤驅動器134以接口方式連接。在一個實施例中，硬盤驅動器134填充系統存儲器136，系統存儲器136也耦合到系統總線106。系統存儲器被定義為計算機102中的最低層的易失性存儲器。該易失性存儲器包括額外的較高層的易失性存儲器(未示出)，包括但不限于高速緩存存儲器、寄存器和緩沖器。填充系統存儲器136的數據包括計算機102的操作系統(0S)138和應用程序144。
[0019]OS 138包括用于提供到諸如應用程序144的資源的透明用戶訪問的外殼(shell)140。一般地，外殼140是提供用戶與操作系統之間的解釋器和接口的程序。更特別地，外殼140運行被輸入到命令行用戶接口中的或來自文件的命令。因此，外殼140也稱作命令處理器，一般是操作系統軟件層次中的最高層并且用作命令解釋器。外殼提供系統提示，解釋通過鍵盤、鼠標或其他用戶輸入媒介輸入的命令，并且將(一個或多個)解釋的命令發送到操作系統的合適較低層(例如，內核142)以用于處理。注意，盡管外殼140是基于文本的面向行的用戶接口，但是本發明將同樣很好地支持諸如圖形、語音、姿勢等的其他用戶接口模式。
[0020]如所描繪的，OS138還包括內核142，內核142包括OS 138的較低層的功能，包括提供由OS 138的其他部分和應用程序144需要的基本服務，包括存儲器管理、處理和任務管理、磁盤管理以及鼠標和鍵盤管理。
[0021]應用程序144包括以示例性方式示出為瀏覽器146的渲染器。瀏覽器146包括使得萬維網(WWW)客戶機(g卩，計算機102)能夠使用超文本傳輸協議(HTTP)消息傳送將網絡消息發送到互聯網并接收網絡消息由此使得與軟件部署服務器150和其他計算機系統通信的指令。
[0022]計算機102的系統存儲器(以及軟件部署服務器150的系統存儲器)中的應用程序144還包括帶寬質量(QoB)協商邏輯(QoBNL) 148 WoBNL 148包括用于實施下面描述的過程的代碼，所述過程包括圖2-3中描述的那些過程。在一個實施例中，計算機102能夠包括在根據需要的基礎上從軟件部署服務器150下載QoBNL 148，其中QoBNL 148中的代碼直到需要運行才被下載。還注意，在本發明的一個實施例中，軟件部署服務器150執行與本發明相關聯的功能(包括對QoBNL 148的運行)中的全部，由此使計算機102免于必須使用其自己的內部計算資源來運行QoBNL148。
[0023]在本發明的一個或多個實施例中，計算機102包括地理定位器，例如利用來自GPS衛星的信號來確定計算機102的當前地球物理/地理位置的全球定位系統(GPS)設備154。
[0024]計算機102(其在一個或多個實施例中)用作用于控制到互聯網160的(一個或多個)接入點152的接入點控制器。在本發明的一個或多個實施例，(一個或多個)無線設備156經由諸如網絡128和(一個或多個)接入點152的W1-Fi網絡連接到互聯網160，其負擔到互聯網服務提供商(ISP) 159的接入。也就是說，(一個或多個)無線設備156首先連接到W1-Fi網絡(網絡128)，其將它們連接到(一個或多個)接入點152，其是路由器/到互聯網160的連接。這些連接和由W1-Fi網絡(網絡128)提供的帶寬質量(QoB)的保證由用作接入點控制器的計算機102管理，由此將(一個或多個)接入點152指向調整帶寬以便履行承諾/約定。
[0025](—個或多個)無線設備156的示例包括但不限于筆記本計算機、智能電話、平板電腦等等，以及諸如經由W1-Fi或其他無線連接而連接到互聯網160的臺式計算機的較不移動且靜止的無線設備。
[0026]在(一個或多個)無線設備156中的一個或多個無線設備內的是至少一個定位傳感器158，其標識無線設備的物理位置(S卩，地點)。在一個實施例中，定位傳感器158是GPS系統，其使用來自GPS衛星的信號來確定無線設備的物理地點。在一個實施例中，定位傳感器158讀取來自諸如房間的有限區域內的一個或多個本地發送器(未示出)的信號。這些信號之后使用信號中的時間戳基于它們花費多久從本地發送器到達來解讀以確定房間內的無線設備的物理地點。其他實施例使用任何其他類型的定位系統，包括網格傳感器(例如，射頻標識符(RFID)詢問器，其被布局在房間的地板內的網格中，其通過讀取無線設備中的有限范圍RFID芯片來檢測無線設備的存在)，視頻分析(例如，鎖定無線設備的特定視頻圖像并跟蹤器移動的邏輯)，等等。
[0027]注意，計算機102中的硬件元件不旨在為窮舉式的，而是代表性的以強調由本發明需要的基本部件。例如，計算機102可以包括諸如磁帶盒、數字多用盤(DVD)、伯努利卡盒等的備選存儲器存儲設備。這些變型和其他變型旨在處于本發明的精神和范圍內。
[0028]本發明呈現各種方法，通過所述各種方法W1-Fi連接預協商出受保證的量的帶寬質量(QoB)。在連接到W1-Fi網絡之時，在(連接到互聯網的)無線接入點與無線客戶機(例如，智能電話、平板計算機等等)之間進行協商以實現針對連接的無線客戶機的QoB帶寬預留以確保
[0029]W1-Fi性能不會由于接入點和相關聯的互聯網管道(經由互聯網服務提供商到互聯網的連接、有線/無線通路等等)的超額訂閱而下降到規定的經協商帶寬閾值以下。如果帶寬是可用的，則連接不必須要被節流。然而，如果充分的帶寬不可用，特別是由于無線設備與接入點之間的距離，本發明確定什么樣的QoB能夠被維持在該距離內，和/或進行適當的調整。如本文中描述的，QoB可以在無線設備的移動增大到接入點(AP)的距離和/或使新的/額外的障礙(例如，房間中的墻壁或家具)被定為在無線設備與AP之間的情況下下降，由此使其間的W1-Fi連接退化。在一個實施例中，本發明提前警告用戶這樣的動作(無線設備的移動)能夠使針對特定水平的QoB的現有保證無效。
[0030]例如，假設用戶正坐在咖啡店中并且想要執行帶寬敏感操作(例如，互聯網協議語音-VOIP呼叫、遠程桌面連接等等)。當用戶連接到所提供的W1-Fi網絡時，他/她被提供有選擇針對(收費)連接的持續時間的一定量的保證帶寬(帶寬質量-QoB)的選項，或者用戶可以選擇使用免費W1-Fi連接而沒有任何帶寬保證。例如，用戶可以使用選項I，在選項I中不提供保證或帶寬；選項2，在選項2中針對第一費用(例如41.99/小時)保證第一水平的帶寬(例如，20M字節/分鐘)；或者選項3，在選項3中針對第二費用(例如43.99/小時)保證第二水平的帶寬(例如，40M字節/分鐘)。本發明提供確保將提供經協商QoB (例如，選項2和/或選項3)的各種新穎實施例。
[0031]現在參考圖2，呈現了示范性系統200，在示范性系統200中針對W1-Fi網絡中的一個或多個無線設備動態地調整帶寬質量(QoB)。
[0032]出于說明的目的，假設無線設備256a(類似于圖1中示出的(一個或多個)無線設備156中的一個無線設備)的用戶處在提供W1-Fi服務的地點。W1-Fi服務由一個或多個接入點252a-252b(類似于圖1中的(一個或多個)接入點152)提供，一個或多個接入點252a-252b連接到互聯網服務提供商(ISP)259(類似于圖1中的ISP 159)，其提供到互聯網260的接入。
[0033]來自無線設備256a-256b的特定無線設備的位置由無線設備256a-256b內的定位傳感器258a-258b中的一個和/或由附近的位置檢測器204檢測。
[0034]例如，定位傳感器258a(類似于圖1中的定位傳感器158)可以檢測由無線設備256a經歷的GPS坐標、網格坐標等等的變化。通過將由接入點252a中的定位傳感器(未示出)檢測到的GPS/網格坐標與來自定位傳感器258a的GPS/網格坐標進行比較，能夠實時地確定無線設備2 56a與接入點2 5 2a之間的距尚。
[0035]類似地，位置檢測器204能夠檢測無線設備256a的移動(方向和距離兩者)。位置檢測器204能夠使用各種類型的能量(例如，紅外、微波、超聲等等)來檢測通過無線設備256a的重定位引起的反射能量的相移。也就是說，當無線設備256a移動時，指向其的能量將以不同的多普勒移位(即，當能量被發送出時與當其被接收回時之間的相位差，假設能量的周期保持不變)彈回到位置檢測器204，由此指示無線設備256a相對于位置檢測器204的位置。
[0036]在本發明的一個實施例中，位置檢測器204與無線設備256a之間的距離或者接入點252a與無線設備256a之間的距離是基于由來自接入點252a的無線設備256a接收到的W1-Fi信號的強度。也就是說，假設無線設備256a當距接入點252a為5英尺時接收到具有90yW的強度的W1-Fi信號，當距接入點252a為10英尺時接收到具有40yW的強度的W1-Fi信號并且當距接入點252a為15英尺時接收到具有1yW的強度的W1-Fi信號。通過將描述被接收到的W1-Fi信號的功率水平(例如，40yW)的消息發送到位置檢測器204、接入點控制器202和/或來自無線設備256a的接入點252a，則接入點252a與無線設備256a之間的距離(例如，10英尺)由該功率水平指示。
[0037]無論其名稱，但是在本發明的一個或多個實施例中，圖1中的定位傳感器158(和/或圖2中的定位傳感器258a-258b)能夠感測不止坐標位置。例如，在一個實施例中，定位傳感器258a能夠檢測無線設備256a與接入點252a之間的物理障礙，例如墻壁、家具、承重梁等等。該障礙檢測可以使用回聲定位來實現，在回聲定位中信號(例如，聲音或電磁信號)從障礙被彈開。定位傳感器258a測量信號花費多久返回到定位傳感器258a，由此標識障礙的定位。
[0038]現在假設無線設備256a已經與接入點控制器202和/或接入點252a預協商以接收特定QoB(例如，針對下10分鐘的數據帶寬為20Mbps)。進一步假設盡管在位置I處，無線設備256a與接入點252a足夠接近使得接入點252a能夠提供經預協商的QoB，但是當移動到位置2(如由定位傳感器258a和/或位置檢測器204檢測的)時，接入點252a由于增大的無線設備256a與接入點252a之間的距離而不再能夠遞送該經預協商的QoB。該帶寬減少是由于隨著距離的功率下降，這減少了多少來自接入點252a的數據載波信號能夠發送。也就是說，無線設備256a進一步移動遠離接入點252a，來自接入點252a中的收發器(未示出在圖2中但是類似于圖1中的收發器124)的W1-Fi喜歡的強度(瓦特)下降。信號強度的這種下降減少總體帶寬(即，發送數字數據的能力)，因為更低的功率得到更低的信噪比。也就是說，當功率下降時，信噪比下降，并且更低的頻率調制是可用的，由此減少帶寬。
[0039]在一個實施例中，由無線設備256a從位置I移動到位置2引起的W1-Fi信號的強度(瓦特)的下降由指引接入點252a的接入點控制器202克服以增強接入點252a的信號輸出。根據本發明的各種實施例，該信號增強以各種方式來實現。
[0040]在一個實施例中，信號通過波束形成來增強，在波束形成中來自接入點252a的相同頻率的兩個信號(B卩，使用“相長干涉”)被組合以增大W1-Fi信號的功率。也就是說，接入點252a內的兩個發送器(未示出)同時發送同相的相同載波，由此創建增強的單個載波。
[0041]在本發明的另一實施例中，信號僅僅通過增大進入到接入點252a的功率來增強，由此得到更強的輸出信號。
[0042]在本發明的另一實施例中，信號通過切換到接入點252a和/或接入點252b中的當前未使用/為充分利用的不同頻率來增強。盡管信號功率未被增大，但是信號的容量被增大(由此“增強”信號)，因為新的(新鮮)頻率沒有承擔來自其他會話/約定的數據。
[0043]在其他實施例中，信號通過(例如，使用直接序列展頻-DSSS)將帶寬在多個頻率上展開來增強，其中數據的分組被細分成子分組，所述子分組在來自接入點252a的不同頻率上被發送。
[0044]以圖2中示出的示例繼續，假設無線設備256a已經移動到位置3，位置3比在位置2時距接入點252a甚至更遠，但是現在更接近接入點252b。在該位置3處，接入點控制器202指引接入點252b以接管到無線設備256a的W1-Fi連接，假設接入點252b具有到服務無線設備256a的充分的可用帶寬。因為接入點252b接近無線設備256a，所以假設到達無線設備256a的W1-Fi信號的強度足夠強以履行無線設備256a早前與接入點控制器202協商的QoB約定。
[0045]在圖2中進一步假設無線設備256b還沒有與接入點控制器202預協商針對特定水平的QoB的約定。之后關于無線設備256b，其將被允許使用在已經履行針對無線設備256a的QoB約定之后可用的任何“剩余的(leftover)” W1-Fi帶寬。
[0046]圖3是由一個或多個硬件設備執行的用于確保一個或多個無線設備與到互聯網的接入點之間的W1-Fi連接中的QoB的一個或多個操作的高級流程圖。
[0047]在啟動程序框302之后，硬件接入點控制器(例如，圖2中的接入點控制器202)接收多個無線設備(例如，諸如圖2中示出的無線設備256a的無線設備)與第一接入點(例如，圖2中的接入點252a)之間的數據傳輸帶寬的多個請求，使得第一接入點提供到互聯網的接入。
[0048]在本發明的一個實施例中，所述請求是針對重疊的時間段的。例如，第一無線設備可能想要具有來自時間T1-T3的保證的帶寬(QoB)，而第二無線設備可能想要時間T2-T4之間的特定QoB。假設時間T1-T4是順序的，則在時間T2-T3之間存在重疊，在其期間第一無線設備和第二無線設備兩者都想要特定QoB。
[0049]在本發明的一個實施例中，到接入點的請求中的每個請求是經由在分組的分組報頭中具有令牌的分組的。也就是說，針對特定水平的Q0B的請求以分組從無線設備被發送到接入點。該分組包括分組報頭，該分組報頭保存令牌。該令牌可以描述正被協商的QoB的水平(例如，20Mbps-兆比特每秒)、QoB持續的時間長度(例如，10分鐘)、要被傳輸的數據量(例如，80MB-兆字節)、請求者的優先級(例如，將具有為其用戶預留的帶寬的請求設備放置為“隊列的第一個”)等等。
[0050]現在返回到圖3的框306，硬件接入點控制器實時地在重疊的時間段上將由第一接入點提供的帶寬容量的子集動態地分配到多個無線設備中的每個無線設備。也就是說，特定接入點或者甚至特定接入點內的特定信道可以具有數據被運載的頻率的多個子集。接入點控制器和/或接入點將頻率的這些子集分配到特定無線設備。
[0051]如在圖3的框308中描述的，位置檢測器(例如，以上在圖2中描述的定位傳感器258a和/或位置檢測器204)檢測特定無線設備(S卩，多個無線設備中的一個無線設備)相對于第一接入點的移動。
[0052]如圖3的框310中描述的，硬件接入點控制器標識由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與第一接入點之間的數據傳輸帶寬的變化。也就是說，硬件接入點控制器(例如，接入點控制器202)檢測第一接入點與特定無線設備之間的QoB已經由于以下各項而下降:I)第一接入點與特定無線設備之間的距離的增大，和/或2)由于歸因于特定無線設備的移動的現在在第一接入點與特定無線設備之間的物理障礙的信號阻塞的增大。
[0053]如圖3中的框312中描述的，響應于標識出由特定無線設備的移動引起的特定無線設備與第一接入點之間的數據傳輸帶寬的變化，硬件接入點控制器通過調整針對特定無線設備的可用頻率來調整帶寬容量的子集。
[0054]在本發明的一個實施例中，硬件接入點控制器通過對多個頻率進行波束形成以創建在第一接入點與特定無線設備之間的數據傳輸中使用的放大的頻率來調整特定無線設備的可用頻率。在一個實施例中，這樣的波束形成對來自第一接入點的經相移的頻率進行組合，以便確保相長(加性)干涉出現。
[0055]在本發明的一個實施例中，硬件接入點控制器通過切換到從第一接入點可用的不同頻率(例如，很少使用的頻率)來調整對特定無線設備的可用頻率。
[0056]在本發明的一個實施例中，硬件接入點控制器通過占用來自第二接入點的第二頻率來調整對特定無線設備的可用頻率，使得來自第二接入點的第二頻率擴增在第一接入點與特定無線設備之間使用的第一頻率。例如，在圖2中假設無線設備256a首先正接收在位置I處的經協商的QoB，但是QoB在無線設備256a移動到位置2時下降到協商的水平以下。在該實施例中，從接入點252b拉出額外帶寬，由此增大從接入點252a接收到的帶寬，使得經協商QoB能夠現在被遞送到無線設備256a。
[0057]圖3中示出的流程圖在終止程序框314處結束。
[0058]在本發明的一個實施例中，針對由分組報頭中的令牌標識的重復的當日時間預留特定無線設備與第一接入點之間的數據傳輸帶寬。例如，假設用戶想要確認他/她每天在特定地點(例如，咖啡店)在星期一到星期五的下午1:00與2:00之間將具有20Mbps可用帶寬。令牌為該QoB標識“預留”，并且將針對那些時間預留充足的帶寬以便滿足針對該用戶的經預協商的QoB。
[0059]在本發明的一個實施例中，硬件接入點控制器標識在滿足特定無線設備與接入點之間的數據傳輸帶寬要求之后未被預留的剩余數據傳輸帶寬，并且之后將剩余數據傳輸帶寬釋放給來自多個無線設備的其他無線設備。也就是說，一旦已經分配了全部經協商的QoB帶寬，無論什么樣的帶寬剩余可用于其他設備不在與系統的約定之下。
[0060]如本文中描述的，本發明提供一種用于確保特定用戶的QoB的系統。在本發明的一個或多個實施例中，以下三個步驟首先由接入點控制器和/或(一個或多個)接入點執行。[0061 ] I)接入點控制器確定接入點和連接的無線設備的物理地點。該物理地點確定能夠使用圖2中示出的定位傳感器258a-258b和/或位置檢測器204來執行。
[0062]2)接入點控制器確定接入點與連接的無線設備之間的信號強度。信號強度由此被用于確定什么樣的當前(QoB)帶寬可用性是來自接入點的。
[0063]3)無線設備的地點被監測。如果接入點控制器從定位傳感器258a和/或位置檢測器204接收到指示無線設備256a的移動的信號，則接入點控制器可以將由無線設備256a在連接的時間預協商的QoB可能不被保持在該新位置處的警報發送到無線設備256a。
[0064]用于協商無線設備與接入點之間的QoB約定的三種示范性方法如下:
[0065]方法I:在連接時針對連接長度進行預協商
[0066]方法I修改現有W1-Fi連接報頭以包括針對帶寬保證(QoB)的額外字段。如果接入點能夠保證該帶寬量，則其之后完成W1-Fi連接并維持針對連接的長度預留的帶寬量。接入點能夠繼續接受額外連接，只要:
[0067]Wifi連接的保證的帶寬《總帶寬容量
[0068]方法2:在連接時針對固定時間長度(具有預留)進行預協商
[0069]方法2對方法I的修改在于當W1-Fi連接被創建時，僅僅針對固定時間量(例如，30分鐘)保證QoB。在該固定時間量過去之后，W1-Fi連接不再能夠保證QoB將被滿足，并且承諾的QoB被重新協商、被終止和/或被返回到預定義的默認設置。方法2還實現以上描述的時間/日期預留。
[0070]方法3:在連接時針對QoB令牌進行預協商
[0071]方法3利用以上描述的“QoB令牌“概念，其中令牌是對針對Z時間量使用X帶寬量、接收/發送Y數據量等等(如以上描述的)的授權。在本發明的一個實施例中，這樣的令牌具有有限的壽命。一旦令牌已經過期，則帶寬不再得到保證。
[0072]本文中描述的本發明還能夠被擴展為滾動窗口。代替在進行W1-Fi連接時的硬保證QoB，用戶被給予“滾動窗口QoB”，其是僅僅針對下X分鐘的保證。之后當更多用戶連接并且那些用戶中的一些是VIP用戶(例如，特定互聯網服務、酒店、航空公司等等的白金用戶)時，VIP用戶將獲得比普通會員更多的帶寬。因此，只要W1-Fi連接具有足夠的帶寬容量，則初始約定將繼續滾動過去X分鐘。然而，如果W1-Fi連接在這X分鐘之后具有帶寬容量的下降，則用戶不再保證QoB處于初始協商的水平。
[0073]在本發明的一個實施例中，本文中描述的方法被傳播到網絡設備和/或服務提供商的鏈以做出完整的端到端QoB保證。例如，咖啡店中的本地接入點能夠將用戶與接入點之間的會話協商分組中的相同字段傳遞到互聯網服務提供商(ISP)。將該字段傳遞到ISP得到來自ISP的針對相同帶寬保證(與接入點協商的QoB)的請求。假設ISP接受請求保證QoB的令牌/字段，則ISP將提供必備的帶寬以履行QoB約定。
[0074]在本發明的一個實施例中，接入點控制器和/或接入點通過確定可用的總帶寬量開始。接入點控制器和/或接入點之后將一個或多個約定選項呈現給加入的第一客戶。如果該客戶接受針對時間段N的QoB約定，則接入點控制器和/或接入點將從未來計算去除該容量。當下一客戶接受針對時間段O的QoB約定，則接入點控制器(用作路由器)將之后執行在時間段N和O上的兩個約定的組合的最佳匹配算法。當越來越多的QoB約定被接受時，路由器將重新布置時間窗口，在其期間QoB約定通過移動它們或者通過減少時間窗口而同時增大針對每個約定的帶寬分配。例如，如果用戶想要在20分鐘上具有20Mbps的QoB，但是重度用戶想要從現在開始的10分鐘使用80Mbps帶寬，則所述系統可以向第一用戶提供40Mbps 10分鐘，由此給予他在較短時間幀中的相同的總帶寬，由此允許QoB約定持有人X在較短的時間段上接收更多數據。相反，所述系統可以延長時間窗口(到最大閾值)并且減少允許的帶寬以便為另一到來的QoB約定留有空間。因為約定能夠是任意的(針對設定時間的設定帶寬)且動態的(設定在最大時間段上的數據量)，所以當前描述的方法是新穎的并且提供對在現有技術中使用的現有帶寬成形技術的有用改進。
[0075]在其中使用本發明的示例性情景中，假設用戶進入咖啡店，打開他的/她的智能電話，并且看見三個W1-Fi網絡選項的列表。選項A提供免費W1-FI，但是沒有吞吐量保證。選項B是以50MB的限制收費$0.10/MB的收費選項。選項C是以200MB的限制收費$0.20/MB的另一收費選項。用戶具有吸引他/她在午餐期間閱讀的大建筑繪圖，并且因此他/她選擇$0.20/MB選項并且在15分鐘的時間段上請求80MB QoB。網絡回應其能夠給予他/她在下15分鐘上接收80MB可變帶寬的保證。約定被完成并且可變帶寬被分派給該用戶。在頭3分鐘上，用戶僅僅獲得(針對總共1MB數據)每分鐘遞送的3.3MB。然而，在這頭3分鐘之后，路由器(S卩，諸如圖2中的接入點252a-252b的(一個或多個)接入點)已經完成了兩個其他約定，并且現在具有足夠的額外容量來將帶寬增大到1MB每分鐘以在下7分鐘(針對額外的70MB數據)被遞送。用戶由此在10分鐘(在約定下5分鐘)中總共獲得80Mb數據，屆時路由器移動到盡力(無帶寬保證)基礎中。
[0076]如以上描述的并且在本發明的一個實施例中，該系統能夠采用額外措施來幫助維持QoB以說明漫游用戶距W1-Fi接入點太遠，由此造成吞吐量的下降。在這種情形下，在路由器(即，接入點)中能夠采用額外邏輯以實施波束形成、跳頻和/或信道跳躍。例如，假設用戶已經約定接收X帶寬量并且該系統需要通過在下3分鐘內提供25Mbps來履行約定。然而，用戶開始移動到房間的偏遠角落(遠離接入點)并且他的信號強度正在下降，由此使W1-Fi客戶機帶寬從經協商的25Mbps向下下降到12Mbps。因為這是在路由器能夠供應(互聯網速度)的約定的速率以下，所以路由器首先搜索更開放的頻率/信道。如果其找到一個，則其切換到非重疊的無競爭頻率/信道。如果沒有找到能夠提供完全25Mbps鏈路速度的非重疊的無競爭頻率/信道，則路由器采用波束形成或其他技術來創建增強針對客戶機的接收和鏈路速度的重疊信號。這些類型的策略被采用直到鏈路速度大于針對給定持續時間的互聯網速度。
[0077]附圖中的流程圖和框圖圖示了根據本公開的各個實施例的系統、方法和計算機程序產品的可能實施方式的體系結構、功能和操作。在這一點上，流程圖或框圖中的每個框可以表示包括用于實施(一個或多個)指定的邏輯功能的一個或多個可執行指令的代碼的模塊、片段或部分。還應當指出，在一些備選實施方式中，框中指出的功能可以不以附圖中指出的順序發生。例如，取決于涉及的功能，連續示出的兩個框實際上可以基本上同時地被運行，或各框可以有時以相反的順序被運行。還將指出，框圖和/或流程圖中的每個框以及框圖和/或流程圖中的框的組合能夠通過執行指定功能或動作或專用硬件和計算機指令的組合的基于專用硬件的系統來實施。
[0078]本文中使用的術語僅僅是為了描述具體實施例的目的并且不旨在為對本發明的限制。如本文中使用的，單數形式的“一”、“一個”和“所述”旨在還包括復數形式，除非上下文另行清楚指示。還將理解，術語“包括”和/或“包含”當在本說明書中使用時詳細列舉陳述的特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或增加。
[0079]在下面的權利要求書中的所有裝置或步驟加功能元件的對應的結構、材料、動作和等價物旨在包括用于與如特別要求保護的其他要求保護的元件組合地執行功能的任何結構、材料或動作。對本發明的描述已經出于說明和描述的目的被呈現，但是不旨在為窮舉的或將本發明限于所公開的形式。在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，許多修改和變型對于本領域技術人員將是顯而易見的。實施例被選擇并被描述以便最好地解釋本發明的原理和實際應用，并且以便使得本領域其他技術人員理解本發明用于具有如適于預見到的特定用途的各種修改的各種實施例。
[0080]還注意，本公開中描述的任何方法可以通過使用VHDL(VHSIC硬件描述語言)程序和VHDL芯片來實施。VHDL是針對現場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)以及其他類似的電子設備的示例性設計輸入語言。因此，本文中描述的任何軟件實施的方法可以通過基于硬件的VHDL程序來仿真，其之后被應用到諸如FPGA的VHDL芯片。
[0081]因此，已經詳細地并且通過參考其說明性實施例描述了本申請的本發明的實施例，將顯而易見的是，能夠在不偏離權利要求書中限定的本發明的范圍的情況下進行修改和變型。
【主權項】
1.一種確保一個或多個無線設備與到互聯網的接入點之間的W1-Fi連接中的帶寬質量(QoB)的方法，所述方法包括: 由硬件接入點控制器接收針對多個無線設備與第一接入點之間的數據傳輸帶寬的多個請求，其中所述第一接入點提供到所述互聯網的接入，其中所述請求是針對重疊的時間段的，并且其中到所述第一接入點的所述請求中的每個請求是經由在分組的分組報頭中具有令牌的所述分組的； 由所述硬件接入點控制器并且實時地在所述重疊的時間段上，將由所述第一接入點提供的帶寬容量的子集動態地分配給所述多個無線設備中的每個無線設備； 由位置檢測器檢測特定無線設備相對于所述第一接入點的移動，其中所述特定無線設備來自所述多個無線設備； 由所述硬件接入點控制器標識由所述特定無線設備的所述移動引起的所述特定無線設備與所述第一接入點之間的數據傳輸帶寬的變化;并且 響應于標識出由所述特定無線設備的所述移動引起的所述特定無線設備與所述第一接入點之間的數據傳輸帶寬的所述變化，由所述硬件接入點控制器通過調整針對所述特定無線設備的可用頻率來調整帶寬容量的所述子集。2.根據權利要求1所述的方法，還包括: 由所述硬件接入點控制器通過對多個頻率進行波束形成以創建在所述第一接入點與所述特定無線設備之間的數據傳輸中使用的放大的頻率，來調整對所述特定無線設備的可用頻率，其中所述波束形成對來自所述第一接入點的經相移的頻率進行組合。3.根據權利要求1所述的方法，還包括: 通過切換到所述第一接入點中的不同頻率來調整對所述特定無線設備的可用頻率。4.根據權利要求1所述的方法，還包括: 由所述硬件接入點控制器通過占用來自第二接入點的第二頻率來調整對所述特定無線設備的可用頻率，其中來自所述第二接入點的所述第二頻率擴增在所述第一接入點與所述特定無線設備之間使用的第一頻率。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述令牌標識被協商用于所述數據傳輸帶寬的時間長度。6.根據權利要求1所述的方法，其中所述令牌標識正被協商用于與所述接入點的數據傳輸的總數據量。7.根據權利要求1所述的方法，其中所述令牌標識請求無線設備相對于來自所述多個無線設備的其他無線設備的優先級。8.根據權利要求1所述的方法，其中所述令牌標識正被請求的數據傳輸帶寬的大小。9.根據權利要求1所述的方法，還包括: 為由所述分組報頭中的所述令牌標識的重復的當日時間預留所述特定無線設備與所述第一接入點之間的所述數據傳輸帶寬。10.根據權利要求1所述的方法，還包括: 由所述硬件接入點控制器標識在滿足所述特定無線設備與所述接入點之間的數據傳輸帶寬要求之后未被預留的剩余數據傳輸帶寬;并且 由所述硬件接入點控制器將所述剩余數據傳輸帶寬釋放給來自所述多個無線設備的其他無線設備。11.一種系統，所述系統包括被配置為執行根據權利要求1至10中任一項所述的方法的步驟的裝置。12.—種系統，包括: 硬件接入點控制器； 通信地耦合到所述硬件接入點控制器的接入點；以及 位置檢測器； 其中所述硬件接入點控制器接收針對多個無線設備與所述接入點之間的數據傳輸帶寬的多個請求，其中所述接入點提供到互聯網的接入，其中所述請求是針對重疊的時間段的，并且其中到所述接入點的所述請求中的每個請求是經由在分組的分組報頭中具有令牌的所述分組的； 其中所述硬件接入點控制器實時地在所述重疊的時間段上將由所述接入點提供的帶寬容量的子集動態地分配給所述多個無線設備中的每個無線設備； 其中所述位置檢測器檢測特定無線設備相對于所述接入點的移動，其中所述特定無線設備來自所述多個無線設備； 其中所述硬件接入點控制器標識由所述特定無線設備的所述移動引起的所述特定無線設備與所述接入點之間的數據傳輸帶寬的變化;并且 其中所述硬件接入點控制器響應于標識出由所述特定無線設備的所述移動引起的所述特定無線設備與所述接入點之間的數據傳輸帶寬的所述變化，通過調整針對所述特定無線設備的可用頻率來調整帶寬容量的所述子集。
【文檔編號】H04W76/04GK105828411SQ201610037370
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月20日
【發明人】J·L·安德森, G·J·博斯, A·R·瓊斯, K·C·麥康內爾, J·E·小摩爾
【申請人】國際商業機器公司