專利名稱：在無線網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行切換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在快速和安全的無線網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行切換的方法，尤其涉及一種用于最小化切換等待時(shí)間(handofflatencies)的方法。
背景技術(shù)：
通常，局域網(wǎng)(LAN)是在300米或更小的距離內(nèi)耦合到通信鏈路的個(gè)人終端、主機(jī)和工作站的集合。LAN是一種允許在公司，即可以在個(gè)人終端之間正確地傳送電流或無線電波信號(hào)以共同地和有效地使用安裝在公司的建筑物內(nèi)的設(shè)備的距離內(nèi)的員工獲知信息的高速通信網(wǎng)。對于LAN，已開始使用通過通信鏈路直接發(fā)送電信號(hào)的有線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)無線協(xié)議的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)使用無線電波發(fā)送信號(hào)的無線網(wǎng)絡(luò)取代有線網(wǎng)絡(luò)的趨勢。基于致謝無線網(wǎng)絡(luò)的LAN是被稱為無線局域網(wǎng)(WLAN)。WLAN是以電子與電氣工程師協(xié)會(huì)(IEEE)的802.11協(xié)議為基礎(chǔ)的。在最近幾年中，基于IEEE802.11已得到了極大的發(fā)展。據(jù)預(yù)測，由于具有便利的網(wǎng)絡(luò)連接性優(yōu)勢，基于IEEE802.11的WLAN在未來將會(huì)得到迅速發(fā)展。
關(guān)于媒體接入控制(MAC)層，IEEE802.11允許兩種操作模式，即點(diǎn)對點(diǎn)傳輸模式(hoc mode)和網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)模式(infrastructure mode)。在點(diǎn)對點(diǎn)傳輸模式中，兩個(gè)或更多的無線站(STA)相互識(shí)別并建立對等通信(peer-to-peercommunication)而沒有任何現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)(infrastructure)。同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)模式中，存在稱為接入點(diǎn)(AP)的固定實(shí)體，其跨接與AP相關(guān)的STA之間的所有數(shù)據(jù)。AP和與AP相關(guān)的STA形成在未經(jīng)許可的射頻(RF)頻譜上通信的基本服務(wù)組(Basic Service Set，BSS)。
圖1是說明傳統(tǒng)的支持網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)模式的無線局域網(wǎng)(WLAN))的結(jié)構(gòu)。
參考圖1，多個(gè)接入點(diǎn)(AP))120a和120b通過分布式系統(tǒng)(DS))110連接。采用有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)DS 110。在多個(gè)AP 120a和AP 120b之間形成通信路徑。多個(gè)AP 120a和120b形成恒定服務(wù)區(qū)，并充當(dāng)STA 130a、130b、130c和130d以及DS 110之間的網(wǎng)橋。一個(gè)AP和與該AP相關(guān)的STA形成基本服務(wù)組。換句話說，在逐個(gè)AP的基礎(chǔ)上(AP-by-AP)形成唯一的BSS，并且基于逐個(gè)BSS(BSS-by-BSS)提供服務(wù)。由AP 120a和120b形成的多個(gè)BSS可以被擴(kuò)展成擴(kuò)展服務(wù)組(Extended Service Set，ESS)。STA 130a、130b、130c和130d必須經(jīng)過一個(gè)鑒權(quán)過程以通過STA 130a、130b、130c和130d所屬的AP 120a和120b來接入WLAN。換句話說，STA 130a、130b、130c和130d被允許通過鑒權(quán)過程來接入網(wǎng)絡(luò)。在此提供所需的狀態(tài)信息以便STA 130a、130b、130c和130d可以根據(jù)鑒權(quán)過程接入網(wǎng)絡(luò)。狀態(tài)信息包含用于發(fā)送數(shù)據(jù)至DS 110的加密信息(基于加密碼)。
在根據(jù)圖1所示的結(jié)構(gòu)的WLAN中，無線站具有移動(dòng)性，因此能從一個(gè)BSS移動(dòng)到另一個(gè)BSS。在這種情況下，就需要切換以便從一個(gè)BSS所接收的業(yè)務(wù)可以由另一個(gè)BSS連續(xù)地提供給STA。在切換前STA具有到其的物理層連通性(physical layer connectivity)的AP被稱為“前AP(prior-AP)”，而在切換后STA獲得到其的物理層連通性的新AP被稱為“后AP(post-AP)”。
傳統(tǒng)切換過程是指在AP和STA之間所交換的消息的機(jī)制或序列。在傳統(tǒng)切換過程中，必須將物理層連通性和狀態(tài)信息從關(guān)于STA的一個(gè)AP發(fā)送到另一個(gè)AP。切換是至少由三個(gè)參與實(shí)體(participating entity)，即STA、前AP和后AP執(zhí)行的物理層功能。傳送的狀態(tài)信息一般由客戶憑證(clientcredential，允許STA獲得網(wǎng)絡(luò)接入)和一些帳號(hào)信息組成。發(fā)送狀態(tài)信息的操作可由內(nèi)部接入點(diǎn)協(xié)議(IAPP)執(zhí)行。對于一個(gè)不具備接入控制機(jī)制的IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)，完成連接(completion association)和切換/重連接(handoff/reassociation)之間只是名稱上的區(qū)別。換言之，當(dāng)存在有關(guān)附加內(nèi)部接入點(diǎn)通信時(shí)延(additional inter-access point communication delay)時(shí)，切換等待時(shí)間(handoff latency)確實(shí)比連接等待時(shí)間(association latency)要大。
基于切換過程的邏輯步驟分為發(fā)現(xiàn)階段(discovery phase)和重鑒權(quán)階段(reauthentication phase)。
1.發(fā)現(xiàn)階段由于移動(dòng)性，來自STA的當(dāng)前AP(或前AP)的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度和信噪比有可能降低，并導(dǎo)致它啟動(dòng)切換。此時(shí)，STA有可能不能與它當(dāng)前的AP(或前AP)通信。因此，STA需要在一定范圍內(nèi)尋找到潛在AP(potentialAP)以與之相連接。這是由MAC層功能(或掃描功能)來完成的。在掃描期間，STA會(huì)在所分配的信道中以10ms的速率監(jiān)聽由AP周期性發(fā)送的信標(biāo)消息(beacon message)。因此，STA可以產(chǎn)生一個(gè)優(yōu)先級列表，即根據(jù)所接收到的信號(hào)強(qiáng)度安排優(yōu)先順序的AP列表。在標(biāo)準(zhǔn)中基于主動(dòng)模式(active mode)和被動(dòng)模式(passive mode)定義了兩種掃描方法。如名稱所述，在主動(dòng)模式中，除了監(jiān)聽信標(biāo)消息(被動(dòng)的)，STA在每一信道上發(fā)送附加探測廣播分組(additional probe broadcast packet)并且接收來自AP的響應(yīng)。因此，STA主動(dòng)地搜索或探測潛在AP。
2.重鑒權(quán)階段根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)階段的優(yōu)先列表，STA發(fā)送重鑒權(quán)請求至潛在AP。重鑒權(quán)階段一般包括鑒權(quán)和到后AP的重連接。重鑒權(quán)階段涉及來自前AP的憑證和其它狀態(tài)信息的傳送。如前所述，這可以通過例如IAPP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。重鑒權(quán)階段包括鑒權(quán)階段(authentication phase)和重連接階段(reassociation phase)。
圖2是說明在傳統(tǒng)WLAN中的切換過程的圖。假設(shè)在圖2中，發(fā)現(xiàn)階段是在主動(dòng)模式下執(zhí)行的。圖2示出的切換過程被分成探測階段(probe phase)210和重連接階段220。
參考圖2，在步驟212中，檢測到需要切換的無線站(STA)發(fā)送探測請求消息(probe request message)到多個(gè)未指定的AP。探測請求消息被定義成用于詢問每一AP是否可以成功地執(zhí)行切換的信息。在步驟214中，當(dāng)接收到探測請求消息時(shí)，AP發(fā)送探測響應(yīng)消息至STA。這里，特定的AP已接收到探測響應(yīng)請求消息的事實(shí)意味著AP鄰近STA。因此，能夠接收探測請求消息的AP被確定為潛在AP。在逐信道的基礎(chǔ)上(channel-by-channel)，STA重復(fù)執(zhí)行上述操作。
另一方面，STA根據(jù)在發(fā)現(xiàn)階段產(chǎn)生的優(yōu)先級列表中注冊的潛在AP的優(yōu)先級執(zhí)行重連接階段220。在步驟222中，STA發(fā)送重連接請求消息(reassociation request message)至一個(gè)新的AP。在步驟230中，響應(yīng)重連接請求消息，新AP執(zhí)行一個(gè)與其它AP，即STA的前AP的內(nèi)部接入點(diǎn)協(xié)議(IAPP)過程。通過IAPP過程，新AP接收到分配給STA的憑證和其它狀態(tài)信息。因此，在步驟224，新AP向STA發(fā)送對重連接請求消息的重連接響應(yīng)消息(reassociation response message)。
如上所述，當(dāng)STA發(fā)送探測請求消息時(shí)開始傳統(tǒng)切換過程并當(dāng)STA接收到重連接響應(yīng)消息時(shí)結(jié)束該過程。在切換期間，引起包括下列三種類型的延遲在發(fā)現(xiàn)階段引起的探測延遲(probe delay)、鑒權(quán)階段引起的鑒權(quán)延遲(authentication delay)以及重連接階段引起的重連接延遲(reassociation delay)。
1.探測延遲在圖2所示的探測階段210，為主動(dòng)掃描發(fā)送的消息是探測消息。該過程的等待時(shí)間被稱為探測延遲。STA在每一信道上發(fā)送探測請求消息并等待來自AP的響應(yīng)。在發(fā)送完探測請求消息后，STA在特定信道上等待的時(shí)間為探測等待延遲(probe-wait latency)。這被確定為在后續(xù)探測請求消息之間的時(shí)間差。這里，該時(shí)間是在不同信道上的探測請求消息之間的后續(xù)時(shí)間。根據(jù)上述步驟，已發(fā)現(xiàn)信道上的流量和探測響應(yīng)消息的時(shí)間影響探測等待時(shí)間。
2.鑒權(quán)延遲這是在鑒權(quán)幀交換期間引起的等待時(shí)間(圖2未示出)。鑒權(quán)由兩個(gè)或四個(gè)取決于被AP使用的鑒權(quán)方法的連續(xù)幀組成。一些無線網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)試圖在鑒權(quán)之前啟動(dòng)重連接，這在切換過程中引起附加延遲。
3.重連接延遲這是在圖2所示的重連接階段220中交換重連接幀期間引起的等待時(shí)間。如果鑒權(quán)過程成功，STA發(fā)送重連接請求幀至AP，接收重連接響應(yīng)幀并完成切換。當(dāng)額外需要新AP和其它AP之間的IAPP過程時(shí)，重連接延遲將進(jìn)一步增加。
由上所述，探測延遲期間的消息形成發(fā)現(xiàn)階段，而鑒權(quán)和重連接延遲形成重鑒權(quán)階段。除了上面討論的等待時(shí)間，還將潛在地存在由用于MAC地址更新形成分布式系統(tǒng)(即骨干以太網(wǎng))的以太網(wǎng)交換機(jī)所用時(shí)間引起的連接延遲(bridging delay)。由此可知，在傳統(tǒng)WLAN中執(zhí)行STA和AP之間的切換時(shí)造成多種等待時(shí)間。問題在于等待時(shí)間不僅影響服務(wù)質(zhì)量(QoS)，而且還會(huì)禁止高速漫游。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于最小化切換等待時(shí)間的方法。
本發(fā)明的另一方面是提供一種在執(zhí)行切換前，向接入點(diǎn)(AP)傳送相應(yīng)無線站(STA)的狀態(tài)信息的方法。
本發(fā)明的再一方面是提供一種能夠消除在前AP(prior-AP)和后AP之間的隧道過程(tunneling procedure)和通過隧道過程發(fā)送相應(yīng)無線站(STA)的狀態(tài)信息的過程的切換方法。
本發(fā)明的再一方面是提供一種用于產(chǎn)生將無線站的狀態(tài)信息發(fā)送至潛在AP所需的鄰區(qū)圖(neighborhood graph)的方法。
本發(fā)明的再一方面是提供一種根據(jù)鄰區(qū)圖，發(fā)送無線站的狀態(tài)信息至鄰近接入點(diǎn)(neighboring AP)的方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其他方面，提供一種在無線局域網(wǎng)(WLAN)中，使接入點(diǎn)(AP)支持用于至少一個(gè)無線站的切換的方法，該WLAN包括覆蓋恒定服務(wù)區(qū)域的AP和與一個(gè)接收通信服務(wù)的AP相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)STA，該方法包括步驟產(chǎn)生由能夠切換的鄰近AP所構(gòu)成的鄰區(qū)圖；根據(jù)鄰區(qū)圖，接收從鄰近AP發(fā)送的任意STA的上下文(context)；在利用所接收到的上下文，執(zhí)行對已從鄰近AP移出的任意STA的重連接過程后，參考鄰區(qū)圖并傳送上下文至鄰近AP。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其他方面，提供另一種在無線局域網(wǎng)中，使接入點(diǎn)(AP)支持用于至少一個(gè)無線站的切換的方法，該WLAN包括覆蓋恒定服務(wù)區(qū)域的AP和與一個(gè)接收通信服務(wù)的AP相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)STA，該方法包括步驟根據(jù)連接或重連接請求，獲得任意STA的上下文，并根據(jù)上下文，執(zhí)行到所述任意STA的連接；以及包括傳送上下文至鄰近AP，其中，當(dāng)STA移動(dòng)到一個(gè)鄰近AP時(shí)，根據(jù)所傳送的上下文執(zhí)行在STA和鄰近AP之間的重連接。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其他方面，提供一種在無線局域網(wǎng)中，在接入點(diǎn)和無線站之間執(zhí)行切換的方法，該WLAN包括覆蓋恒定服務(wù)區(qū)域的AP和與一個(gè)接收通信服務(wù)的AP相關(guān)聯(lián)的STA，該方法包括步驟使STA發(fā)送連接或重連接請求消息；當(dāng)該STA的上下文被存儲(chǔ)在接收連接或重連接請求消息的AP中時(shí)，發(fā)送連接或重連接響應(yīng)消息至STA并且傳送上下文至能進(jìn)行切換的鄰近AP；當(dāng)該STA的上下文未被存儲(chǔ)在接收連接或重連接請求消息的AP中時(shí)，則在獲得STA的上下文之后，發(fā)送連接或重連接響應(yīng)消息并且發(fā)送所獲得的上下文至能進(jìn)行切換的鄰近AP，其中，當(dāng)STA在移動(dòng)時(shí)發(fā)送重連接請求消息時(shí)，根據(jù)所傳送的上下文，一個(gè)鄰近AP與該STA相連接。


結(jié)合以下對附圖的詳細(xì)描述，將會(huì)很清楚地理解本發(fā)明的以上和其它方面、特點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是說明傳統(tǒng)無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)的圖；圖2是說明在傳統(tǒng)WLAN中的切換過程的圖；圖3A和圖3B是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例產(chǎn)生鄰區(qū)圖的操作的圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的切換過程的原理圖；圖5是說明在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線局域網(wǎng)(WLAN)中的切換過程的圖；圖6是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接入點(diǎn)的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在以下描述中，本發(fā)明提出所述優(yōu)選實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)以上和其它目的。然而，可以從本發(fā)明的下列說明中獲得本發(fā)明的其它實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，采用預(yù)置的高速緩存技術(shù)(proactive cachingtechnique)來減小重連接延遲。為了采用預(yù)置的高速緩存技術(shù)，執(zhí)行將相應(yīng)無線站的狀態(tài)信息即上下文從前接入點(diǎn)發(fā)送至潛在AP的過程而不考慮切換過程。潛在AP是一組STA可從該STA的前AP與之連接的AP。為了如上所述將STA的上下文發(fā)送至潛在AP，可以在每一AP上管理潛在的AP。為此，AP可以產(chǎn)生和管理鄰區(qū)圖。該鄰區(qū)圖定義了在切換過程中潛在AP和前AP之間的連接關(guān)系。根據(jù)另一方面，如圖3B所示，可以為每一AP提供包括關(guān)于一個(gè)或多個(gè)潛在的AP的信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在這種情況下，這樣的結(jié)構(gòu)可以在每一AP可訪問的介質(zhì)中提供。以下將詳細(xì)描述根據(jù)利用鄰區(qū)圖的預(yù)置高速緩存產(chǎn)生鄰區(qū)圖和切換過程的方法。
1、鄰區(qū)圖的產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明，鄰區(qū)圖是由構(gòu)成無線局域網(wǎng)的AP的分布形成的。由于對應(yīng)于構(gòu)成無線局域網(wǎng)的每一AP的潛在AP不相同，根據(jù)逐個(gè)AP(AP-by-AP)，實(shí)現(xiàn)鄰區(qū)圖的產(chǎn)生。下面描述三類產(chǎn)生鄰區(qū)圖的方法。第一種產(chǎn)生方法允許管理者手工產(chǎn)生鄰區(qū)圖。第一種方法允許管理者在逐個(gè)AP的基礎(chǔ)上，根據(jù)AP的分布配置和注冊鄰區(qū)圖，并且還允許管理者在其中AP的分布變化時(shí)更新鄰區(qū)圖。第二種方法允許管理者注冊第一鄰區(qū)圖，并且允許當(dāng)AP的分布變化時(shí)，自動(dòng)改變鄰區(qū)圖。第三種方法允許在逐個(gè)AP的基礎(chǔ)上自動(dòng)地產(chǎn)生鄰區(qū)圖。在第三種方法，基于現(xiàn)有切換過程執(zhí)行切換以產(chǎn)生或更新鄰區(qū)圖。換句話說，在第三種產(chǎn)生方法中，執(zhí)行確認(rèn)在逐個(gè)AP的基礎(chǔ)上的連接關(guān)系的過程。例如，當(dāng)位于AP_A的STA試圖首先執(zhí)行一個(gè)切換過程至AP_B，其中，以前沒有通過該AP_B執(zhí)行過STA的切換，AP_B就會(huì)執(zhí)行一個(gè)內(nèi)部接入點(diǎn)協(xié)議(IAPP)過程以從AP_A接收相應(yīng)的STA的上下文。接著，AP_A和AP_B確認(rèn)對于切換的在它們之間的互連關(guān)系的存在，以便可以產(chǎn)生或更新相應(yīng)的鄰區(qū)圖。在鄰區(qū)表被更新之后，可以執(zhí)行與期望從AP_A移動(dòng)到AP_B或從AP_B移動(dòng)到AP_A的STA有關(guān)的切換而不執(zhí)行IAPP過程。
應(yīng)當(dāng)考慮AP之間連接的物理路徑和AP之間的距離，以便三類產(chǎn)生方法中的任何一種都能產(chǎn)生鄰區(qū)圖。換句話說，構(gòu)成WLAN的AP必須在不通過任何AP的情況下能彼此物理連接，以便基于鄰區(qū)圖形成連接關(guān)系。進(jìn)一步，兩個(gè)彼此物理互連的AP應(yīng)當(dāng)在閾值距離范圍之內(nèi)。當(dāng)這兩個(gè)AP彼此遠(yuǎn)離時(shí)，可以根據(jù)用于使新AP支持通信的啟動(dòng)過程來執(zhí)行切換。
現(xiàn)在將詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所采用的產(chǎn)生鄰區(qū)圖的實(shí)例。
圖3A是說明構(gòu)成采用本發(fā)明實(shí)施例的WLAN的AP的典型分布的圖；圖3B是說明能夠由圖3A中所示的AP的分布所產(chǎn)生的典型鄰區(qū)圖的圖。
如圖3A所示，AP_C被安裝在具有一個(gè)網(wǎng)關(guān)的密閉空間。因此，由AP_B定義位于AP_C的STA可以在其中移動(dòng)的路徑。這意味著，只有與位于AP_C的STA相關(guān)聯(lián)的、在AP_C和AP_B之間的切換過程才能夠被執(zhí)行。位于AP_B的STA不僅可以移動(dòng)到AP_A、AP_D和AP_E，而且可以移動(dòng)到安裝在通道中(作為物理連接)的AP_C。換句話說，如圖3A所示，位于AP_B的STA使得可以在AP_B和所有的其它AP之間執(zhí)行切換過程。由AP_B和AP_E定義位于AP_A的STA不需通過任何其它AP就可以直接連接的AP。因此，位于AP_A的STA使得可以在AP_A和AP_B或AP_E之間執(zhí)行切換過程。除了如圖3A所示的AP中的AP_C，位于AP_E的STA可以直接連接到所有的AP。這意味著位于AP_E的STA使得可以在AP_E與除AP_C之外的任何一個(gè)AP之間執(zhí)行切換過程。由AP_B和AP_E定義位于AP_D的STA不需通過任何其它AP就可以直接連接的AP。因此，位于AP_D的STA使得可以在AP_D和AP_B或AP_E之間執(zhí)行切換。不允許在AP_D和AP_A之間的切換的原因是AP_D和AP_A之間的距離是STA在AP_D之前與AP_B重連接的距離。
圖3B示出了由上述AP之間的連接關(guān)系所產(chǎn)生的鄰區(qū)圖。圖3B所示的鄰區(qū)圖示出了構(gòu)成WLAN的所有AP之間的連接關(guān)系。因此，依照本發(fā)明，每一AP只需識(shí)別與其相聯(lián)系的潛在AP。例如，AP_A只需將AP_B和AP_E識(shí)別為其潛在AP，而AP_B只需將AP_A、AP_C、AP_D和AP_E識(shí)別作為其潛在AP。如上所述，但沒有圖解，在每個(gè)AP上的鄰區(qū)圖可以由管理者產(chǎn)生或依據(jù)現(xiàn)有切換過程自動(dòng)產(chǎn)生。
現(xiàn)在將描述允許每一AP自動(dòng)產(chǎn)生鄰區(qū)圖的操作。當(dāng)從一個(gè)無線站(STA)接收到重連接請求消息時(shí)，任意一個(gè)AP確定相應(yīng)于STA的臨時(shí)存儲(chǔ)的上下文是否存在。此時(shí)，該任意AP成為該STA的后AP。上下文存在的事實(shí)意味著形成了具有STA從中移出的前AP的鄰區(qū)圖。另一方面，如果上下文不存在，則確定沒有形成具有STA從中移出的前AP的鄰區(qū)圖。在這種情況下，后AP通過現(xiàn)有IAPP從前AP接收與相應(yīng)于STA的上下文，更新鄰區(qū)圖并形成與前AP的連接。依照本發(fā)明的切換過程，在連接形成之后，執(zhí)行與從前AP移出的STA有關(guān)的切換過程。
2、預(yù)置高速緩存技術(shù)在依照本發(fā)明的一實(shí)施例的預(yù)置高速緩存技術(shù)中，每一AP識(shí)別其潛在AP。屬于AP的STA的上下文被發(fā)送至潛在AP。盡管屬于任意一個(gè)AP的STA移動(dòng)至與該任意AP連接的任何一個(gè)AP，但是最小化在切換過程中重連接階段所需的時(shí)間。這就是說，預(yù)置高速緩存技術(shù)是基于某些移動(dòng)性的定位原理(somelocality principle of mobility)。在這種環(huán)境中，STA的重連接方式將是在時(shí)間的給定時(shí)間間隔中STA所關(guān)聯(lián)的AP的順序。
現(xiàn)在參照圖4詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于減少重連接延遲的預(yù)置高速緩存技術(shù)。圖4是說明基于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)置高速緩存技術(shù)的切換過程的原理圖。在此，假定無線站(STA)從AP_A移動(dòng)至AP_B。
參照圖4，在步驟1，STA發(fā)送連接/重連接請求至AP_A。根據(jù)是從STA接收到連接請求還是重連接請求，AP_A會(huì)執(zhí)行不同的操作。
當(dāng)接收到連接請求能夠時(shí)，根據(jù)典型的初始鑒權(quán)過程，AP_A執(zhí)行用于STA的鑒權(quán)過程。如果鑒權(quán)過程完成，則AP_A發(fā)送對連接請求的響應(yīng)消息至該STA。
當(dāng)接收到重連接請求時(shí)，根據(jù)是否已臨時(shí)存儲(chǔ)相應(yīng)于STA的上下文，AP_A執(zhí)行不同的操作。如果已存儲(chǔ)相應(yīng)于STA的上下文，則響應(yīng)重連接請求，AP_A發(fā)送響應(yīng)消息至該STA。反之，如果沒有臨時(shí)存儲(chǔ)相應(yīng)于STA的上下文，則通過典型的IAPP過程，AP_A從STA先前所處的一個(gè)AP接收上下文。然后，重連接請求的響應(yīng)消息被發(fā)送至STA。該STA通過從AP_A接收響應(yīng)消息來完成與AP_A的通信。
另一方面，在步驟2中，AP_A發(fā)送對應(yīng)于STA的上下文，例如安全上下文至表示在切換中的潛在AP的AP_B。在圖4中，僅有一個(gè)AP被示為潛在AP。然而，當(dāng)存在多個(gè)AP作為潛在AP時(shí)，上下文被傳送到多個(gè)AP。AP_B將從AP_A發(fā)送來的上下文存儲(chǔ)在緩存中。步驟3中，在通過預(yù)定路徑移動(dòng)至AP_B之后，STA發(fā)送重連接請求至AP_B。響應(yīng)重連接請求，根據(jù)先前從AP_A發(fā)送的上下文，AP_B執(zhí)行與STA的通信。換句話說，根據(jù)上下文執(zhí)行AP_B與STA之間的重連接。因此，本發(fā)明減小了在IAPP期間的時(shí)間延遲，并且能提高通信速率。
本發(fā)明的實(shí)施例使用了預(yù)置高速緩存技術(shù)，在該技術(shù)中，STA的上下文可以被提供給至少一個(gè)該STA所移向的預(yù)測的AP。換句話說，為了采用預(yù)置高速緩存技術(shù)，執(zhí)行用于從前AP發(fā)送相應(yīng)STA上下文至后AP的操作。此外，每個(gè)AP能夠預(yù)測有關(guān)潛在的后AP的信息，以便可以應(yīng)用預(yù)置高速緩存技術(shù)。關(guān)于鄰區(qū)圖已在上面描述過了。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，現(xiàn)在將參考圖5詳細(xì)地說明利用預(yù)置高速緩存技術(shù)來減小重連接延遲的方法。圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在WLAN中利用預(yù)置高速緩存技術(shù)進(jìn)行切換的過程的圖。
參考圖5，在用于切換的重連接過程被執(zhí)行之前，將相應(yīng)STA的上下文從前AP發(fā)送到后AP。在圖5中，AP_A是前AP，而AP_B是后AP。此外，假定已臨時(shí)存儲(chǔ)相應(yīng)STA的上下文。
參考圖5，在步驟501，STA發(fā)送重連接請求消息至AP_A。此時(shí)，AP_A利用預(yù)置高速緩存技術(shù)已經(jīng)存儲(chǔ)STA的上下文。另外，如果AP_A還沒有存儲(chǔ)STA的上下文，則AP_A可以通過典型的重連接程序從WLAN接收STA的上下文，或者通過IAPP過程從STA先前所在的AP接收STA的上下文。在步驟503，在對應(yīng)于STA的臨時(shí)存儲(chǔ)的上下文的基礎(chǔ)上，AP_A發(fā)送重連接響應(yīng)消息至該STA。接著，在步驟505，AP_A發(fā)送臨時(shí)存儲(chǔ)的上下文至一個(gè)潛在AP，即AP_B。此時(shí)，潛在AP的信息可以從上述鄰區(qū)圖中獲得。如圖5所示，假定潛在AP的數(shù)目是一個(gè)，但可以存在多個(gè)潛在AP。如果存在多個(gè)潛在AP，則AP_A發(fā)送STA的上下文至所述的多個(gè)AP。AP_B臨時(shí)存儲(chǔ)從AP_A傳送的相應(yīng)于STA的上下文。
在步驟507，當(dāng)需要切換到AP_B時(shí)，STA發(fā)送重連接請求消息至AP_B。當(dāng)接收到重連接請求消息時(shí)，AP_B確定對應(yīng)于STA的臨時(shí)存儲(chǔ)的上下文是否存在。如果在AP_B中存在對應(yīng)于STA的臨時(shí)存儲(chǔ)的上下文，在步驟509，根據(jù)上下文，AP_B發(fā)送重連接響應(yīng)消息至STA。當(dāng)STA和AP_B之間鑒權(quán)完成時(shí)，才允許STA和AP_B之間的通信。由于AP_B包括STA的上下文，也可以容易地執(zhí)行進(jìn)一步的/其他鑒權(quán)。
如上所述，采用預(yù)置高速緩存技術(shù)時(shí)，由于不充足的存儲(chǔ)，例如緩存容量，可能出現(xiàn)每個(gè)AP不能存儲(chǔ)從鄰近AP傳來的上下文的狀況。這種情況下，AP會(huì)依次將最舊的上下文刪除，以便可以存儲(chǔ)新發(fā)送的上下文。
3、依照本發(fā)明的操作的說明參照圖6，現(xiàn)在將詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行切換時(shí)AP的操作?，F(xiàn)在參照附圖詳細(xì)說明接收和存儲(chǔ)從鄰近AP所接收的上下文的過程、響應(yīng)連接請求而執(zhí)行操作的過程和響應(yīng)重連接請求而執(zhí)行操作的過程。
參照圖6，在步驟610，AP確定是否從由鄰區(qū)圖管理的、可切換的鄰近AP接收到對應(yīng)于特定無線站的上下文。當(dāng)接收到相應(yīng)于特定STA的上下文時(shí)，AP進(jìn)行至步驟612，并將所接收到的上下文存儲(chǔ)至其緩存中。雖然，圖6圖解了用于接收和存儲(chǔ)安全上下文的步驟，但是這些步驟并不是執(zhí)行下列步驟614-626所必需的。
從而，在步驟614，AP確定是否已從STA接收到連接請求，并且在步驟616，確定是否已從該STA接收到重連接請求。如果已從任意STA接收到連接請求，則AP進(jìn)行至步驟618，并利用無線網(wǎng)絡(luò)中的鑒權(quán)服務(wù)器執(zhí)行一個(gè)典型的鑒權(quán)過程。接著，AP配置對應(yīng)于STA的上下文并將所配置的上下文存儲(chǔ)在它自己的緩存中。在步驟616中，如果已接收到重連接請求，則AP確定STA已經(jīng)從另一個(gè)AP移出。接著，AP進(jìn)行到步驟620，并且確定存儲(chǔ)在內(nèi)部緩存中的相應(yīng)于STA的上下文是否存在。如果在內(nèi)部緩存中的相應(yīng)于STA的上下文不存在，則AP進(jìn)行到步驟622。在上述步驟622中，AP執(zhí)行典型的IAPP過程，并從STA先前所在的另一AP獲得相應(yīng)于STA的上下文。如果AP識(shí)別出STA先前所在的另一AP，則執(zhí)行僅用于已識(shí)別的AP的IAPP過程。
當(dāng)AP從上述步驟618、620或622進(jìn)行至步驟624時(shí)，AP發(fā)送響應(yīng)消息至STA。該響應(yīng)消息對應(yīng)于連接/重連接請求。接著，在發(fā)送完響應(yīng)消息后，AP進(jìn)行至步驟626，該AP參考所管理的鄰區(qū)圖，并且發(fā)送相應(yīng)STA的上下文至鄰近AP。當(dāng)相應(yīng)STA移動(dòng)至任何鄰近AP時(shí)，這將完成快速切換。
從以上描述可清楚地得知，本發(fā)明可以提供一種用于在無線局域網(wǎng)(WLAN)中簡化切換過程，減小重連接延遲，并使得無線站(STA)快速地與該STA所移至的接入點(diǎn)進(jìn)行通信的方法。另外，根據(jù)本發(fā)明的方法可以不僅提供服務(wù)的安全質(zhì)量，而且提供高速的漫游服務(wù)。
此外，本發(fā)明可以應(yīng)用于所有的無線通信系統(tǒng)和技術(shù)，如應(yīng)用于CDMA，TDMA、FDMA、IMT、GSM等系統(tǒng)和設(shè)備以及IEEE 802.11技術(shù)和設(shè)備。在電信系統(tǒng)中，上述AP類似于基站，而STA類似于移動(dòng)終端或移動(dòng)站。
盡管為了說明的目的，公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解到在不脫離本發(fā)明的范圍之下，可以進(jìn)行各種修改、增加和替換。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例和附圖。
權(quán)利要求
1.一種在無線網(wǎng)絡(luò)中從一個(gè)接入點(diǎn)到另一接入點(diǎn)傳播包括站的上下文的信息的方法，所述方法包括響應(yīng)于到所述接入點(diǎn)的連接或重連接，向所述無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)傳播包括所述上下文的信息，其中所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)適合于從所述接入點(diǎn)到該一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的所述站的切換。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)是在切換中的所述站可從所述接入點(diǎn)直接連接而不需要所述無線網(wǎng)絡(luò)的另一接入點(diǎn)的接入點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，包括所述上下文的信息的傳播包括訪問包括關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的信息的鄰區(qū)圖；和根據(jù)從所述鄰區(qū)圖訪問的信息，傳播包括所述上下文的信息。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的信息包括在所述接入點(diǎn)和所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)之間的連接關(guān)系信息。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述無線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)和服務(wù)器之一中提供所述鄰區(qū)圖。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)在所述接入點(diǎn)中不存在所述站的所述上下文，所述方法還包括形成與所述站的先前接入點(diǎn)的信道；和從所述先前接入點(diǎn)接收包括所述上下文的所述信息。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中通過內(nèi)部接入點(diǎn)協(xié)議過程接收來自所述先前接入點(diǎn)的包括所述上下文的信息。
8.一種包括用于執(zhí)行權(quán)利要求1所述的操作的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
9.一種接入點(diǎn)，其中站通過所述接入點(diǎn)接入無線網(wǎng)絡(luò)，所述接入點(diǎn)包括鄰區(qū)圖，包含關(guān)于所述無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的信息，其中所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)適合于從所述接入點(diǎn)到該一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的所述站的切換；和存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)包括所述站的上下文的信息，其中，響應(yīng)于到所述接入點(diǎn)的所述站的連接或重連接，所述接入點(diǎn)向所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)傳播包括所述上下文的信息。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的信息包括所述接入點(diǎn)和所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)之間的連接關(guān)系信息。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的每一個(gè)是在切換中的所述站可從所述接入點(diǎn)直接連接而不需要經(jīng)過所述無線網(wǎng)絡(luò)的另一接入點(diǎn)的接入點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，響應(yīng)于所述存儲(chǔ)器不包含相應(yīng)于所述站的上下文，所述接入點(diǎn)形成與所述站的先前接入點(diǎn)的信道，以及從所述先前接入點(diǎn)接收包括所述上下文的信息。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述接入點(diǎn)和所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)是電信系統(tǒng)的基站。
14.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述站是移動(dòng)終端。
15.一種接入點(diǎn)，其中站通過所述接入點(diǎn)接入無線網(wǎng)絡(luò)，所述接入點(diǎn)包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)包含所述站的上下文的信息，其中所述接入點(diǎn)訪問鄰區(qū)圖，所述鄰區(qū)圖包含與所述無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)相關(guān)的信息，所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)適合于從所述接入點(diǎn)到該一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的所述站的切換，以及響應(yīng)于到所述接入點(diǎn)的所述站的連接或重連接，向所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)傳播包含所述站的上下文的信息。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述接入點(diǎn)從所述無線網(wǎng)絡(luò)的所述接入點(diǎn)和服務(wù)器之一訪問所述鄰區(qū)圖。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述無線網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)接入點(diǎn)，以及所述鄰區(qū)圖包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含與所述無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)相關(guān)的信息，對于所述至少一個(gè)接入點(diǎn)的每一接入點(diǎn)，所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)適合于從所述至少一個(gè)接入點(diǎn)的相應(yīng)一個(gè)接入點(diǎn)到該一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的所述站的訪問。
18.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述存儲(chǔ)器是用于臨時(shí)存儲(chǔ)包含所述上下文的信息的緩沖器。
19.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中響應(yīng)于存儲(chǔ)器容量不足，所述接入點(diǎn)刪除最舊的上下文以存儲(chǔ)新近接收的上下文。
20.一種用于具有至少一個(gè)接入點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，其中站通過所述接入點(diǎn)接入所述無線網(wǎng)絡(luò)，所述服務(wù)器包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)包括與所述無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)相關(guān)的信息的鄰區(qū)圖，對于所述至少一個(gè)接入點(diǎn)的每一接入點(diǎn)，所述一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)適合于從所述至少一個(gè)接入點(diǎn)的相應(yīng)一個(gè)接入點(diǎn)到該一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的所述站的切換，其中所述鄰區(qū)圖可被所述至少一個(gè)接入點(diǎn)的每一接入點(diǎn)訪問；和響應(yīng)于到所述至少一個(gè)接入點(diǎn)的相應(yīng)一個(gè)接入點(diǎn)的所述站的連接或重連接，所述至少一個(gè)接入點(diǎn)的所述相應(yīng)接入點(diǎn)向適合于切換的相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)傳播包括所述站的上下文的信息。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中對于所述至少一個(gè)接入點(diǎn)的每一個(gè)，所述相應(yīng)一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的每一個(gè)接入點(diǎn)是在切換中的所述站可直接連接而不需要經(jīng)過所述無線網(wǎng)絡(luò)的另一接入點(diǎn)的接入點(diǎn)。
全文摘要
一種在無線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行切換時(shí)，最小化切換等待時(shí)間的方法。與當(dāng)前無線站相連的接入點(diǎn)或基站允許重連接至STA的請求信息被發(fā)送到能進(jìn)行切換的鄰近AP或基站。當(dāng)STA移動(dòng)時(shí)，鄰近AP或基站根據(jù)上下文執(zhí)行至STA的重連接。當(dāng)執(zhí)行切換過程時(shí)，減少用于接收相應(yīng)STA的上下文的時(shí)間，以便可以實(shí)現(xiàn)快速切換。
文檔編號(hào)H04W36/14GK1649437SQ200410081970
公開日2005年8月3日 申請日期2003年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者李仁琁, 張景訓(xùn), 申珉昊, 威廉·A·阿博, 阿魯尼什·米什拉 申請人:三星電子株式會(huì)社, 馬里蘭大學(xué)學(xué)院公園分校