專利名稱：一種無線局域網(wǎng)及其移動臺的切換控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線局域網(wǎng)以及在無線局域網(wǎng)中移動臺的切換控制方法。
背景技術：
目前IEEE 802.11系列已成為無線局域網(wǎng)(WLAN)的標準，得到廣泛的支持與應用，并出現(xiàn)了大規(guī)模企業(yè)覆蓋組網(wǎng)、大型社區(qū)組網(wǎng)甚至城域組網(wǎng)的需求。在這種大型的WLAN網(wǎng)絡中，需要部署大量的WLAN接入點設備(Access Point，AP)，不同的AP各覆蓋特定的區(qū)域，并一起形成一個連續(xù)覆蓋的大區(qū)域。因此，要求支持移動臺(Mobile Terminal，MT)在該連續(xù)覆蓋的區(qū)域內(nèi)移動時能夠從一個AP切換到另一個AP而保持業(yè)務的連續(xù)性。移動臺切換的基本流程如下1、MT掃描無線信道。MT掃描各無線信道并進行相關指標測量，如場強測量，當MT要從一個AP切換到另一個AP時，將根據(jù)這些測試結(jié)果作為依據(jù)。例如，MT可以選擇無線信道質(zhì)量最佳的信道作為切換的目標AP。
2、發(fā)起重關聯(lián)請求。MT向新的AP發(fā)起重關聯(lián)請求，新的AP收到重關聯(lián)請求后，必須使得系統(tǒng)將該MT切換之前與老的AP所建立的關聯(lián)刪除，然后再與該移動臺建立新的關聯(lián)。
3、新的關聯(lián)建立后，該移動臺相關數(shù)據(jù)業(yè)務流即通過新的AP所轉(zhuǎn)發(fā)。同時，移動臺還會繼續(xù)掃描并測量其他的無線信道，以判斷是否要切換到新的AP，和在需要切換時確定目標AP。
目前的WLAN網(wǎng)絡除了支持一般的數(shù)據(jù)業(yè)務，還能支持流媒體、語音等業(yè)務。當MT切換時，必須盡可能地保證切換對業(yè)務的影響最小，最基本的要求是A、切換的時間要足夠短，不引起業(yè)務中斷；B、盡可能使得切換后的業(yè)務質(zhì)量應優(yōu)于切換前的業(yè)務質(zhì)量。
當一個WLAN網(wǎng)絡涉及到多個AP組網(wǎng)時，移動臺從一個AP移動到另一個AP，在網(wǎng)絡側(cè)完成相應接入控制存在兩種方法分布式處理方法和集中式處理方法。
如圖1所示，在分布式處理方法中，所有的接入控制都是在AP上完成的，當一個移動臺從一個AP移動到另一個AP時通過直接在這兩個AP之間交互信息來完成切換。IEEEE P802工作組推薦使用IEEE 802.11f，802.11f定義了一個AP間通信的協(xié)議框架AP間通信協(xié)議IAPP(Inter-AP Protocol)?；谠搮f(xié)議，可以解決MT跨AP的切換問題。該方法定義了當一個MT關聯(lián)到AP或重關聯(lián)到AP涉及到的AP間交互過程，同時為了保證AP之間的安全通信，在基礎設施上增加了一個針對IAPP服務的Radius服務器，AP在上電后首先要通過Radius協(xié)議，注冊到Radius服務器。一個AP可以根據(jù)BSSID從Radius服務器上查找到對應的AP的IP地址，然后就可以基于IP層進行通信，通信加密材料也是從Radius Server獲得的。為支持這些功能IEEE 802.11f對Radius協(xié)議做了許多擴展。
如圖2所示，部分廠家提出了一種輕量級AP體系結(jié)構(gòu)，即將AP上媒體訪問控制(MAC)層部分功能集中到上一級的交換機(一般稱為Wi-Fi交換機)或路由器(一般稱為接入路由器AR)上去實現(xiàn)。IETF CAPWAP工作組對WLAN集中式架構(gòu)作了總結(jié)，歸結(jié)為三類架構(gòu)Remote MAC，SPLIT MAC，Local MAC，并將上一級的Wi-Fi交換機或接入路由器統(tǒng)稱為接入控制器(AC)。Remote MAC即AP的MAC功能全部移到AC上實現(xiàn)，SPLIT MAC即指將對時間不敏感的部分MAC功能移到AC上實現(xiàn)，Local MAC是MAC層功能還是終結(jié)在AP，但受AC的管理控制。輕量級AP相當于SPLIT MAC架構(gòu)，相關廠家已向IETF公開了一個輕量級AP協(xié)議LWAPP。
采用這種集中式架構(gòu)，最大的好處是可以通過AC來對AP進行集中的管理與控制，特別是當處理移動臺跨AP的切換時，AP只需要與AC進行交互，不要求AP之間直接的通信。在基于LWAPP協(xié)議的架構(gòu)中，空口MAC層部分管理幀如關聯(lián)請求、重關聯(lián)請求等由AC直接處理，因此切換時的接入處理為AC功能實體內(nèi)部的問題。
不管是分布式還是集中式架構(gòu)，在WLAN網(wǎng)絡中切換的判決都是由移動臺根據(jù)本側(cè)的信號強度來做出的，而且移動在掃描信道時要掃描所有的信道，需要占用較多的時間，因此，現(xiàn)有技術中移動臺掃描所有信道和不綜合信道的其他信息來決策切換的方法，可能會導致服務質(zhì)量的下降(如導致某個AP發(fā)生擁塞而引起服務質(zhì)量下降)，甚至引起業(yè)務不可用或業(yè)務中斷等異常情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種無線局域網(wǎng)及移動臺的切換控制方法，以解決現(xiàn)有技術中移動臺僅依據(jù)本側(cè)的信息進行切換而影響業(yè)務的服務質(zhì)量的問題。
一種無線局域網(wǎng)中移動臺切換控制方法，所述無線局域網(wǎng)具有將移動臺接入網(wǎng)絡的接入點(AP)；該方法包括如下步驟在網(wǎng)絡側(cè)監(jiān)測AP上的信道并獲取信道監(jiān)控數(shù)據(jù)；將所述信道監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給移動臺；以及所述移動臺根據(jù)本側(cè)信息和所述信道監(jiān)控數(shù)據(jù)確定是否需要切換或/和確定需要切換的目標AP。
在所述網(wǎng)絡側(cè)還維護與AP上的信道在空間覆蓋區(qū)域相鄰或/和相重疊的信道所組成的鄰接信道表，并將該鄰接信道表傳送給移動臺，移動臺在進行信道掃描時僅掃描該鄰接信息表中的信道。
一種無線局域網(wǎng)中移動臺切換控制方法，包括如下步驟在網(wǎng)絡側(cè)維護與AP上的信道在空間覆蓋區(qū)域相鄰或/和相重疊的信道所組成的鄰接信道表；將所述鄰接信道表傳送給移動臺；以及所述移動臺掃描該鄰接信息表中的信道確定需要切換的目的AP。
一種無線局域網(wǎng)，包括移動臺，將移動臺接入網(wǎng)絡的接入點(AP)；該無線局域網(wǎng)還包括信道監(jiān)控器，用于監(jiān)測AP上的信道，并將信道監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給移動臺。
所述無線局域網(wǎng)還包括鄰接信道管理器，用于維護鄰接信道表和將該鄰接信道表傳送給移動臺。
本發(fā)明具有以下有益效果1、僅掃描鄰接信道，減少了信道掃描所占用的時間，加快了切換速度。
2、可以綜合網(wǎng)絡側(cè)信息及移動臺側(cè)信息進行切換決策，減少了盲目切換，支持網(wǎng)絡負載均衡及保障切換前后業(yè)務質(zhì)量(QoS)。


圖1為現(xiàn)有局域網(wǎng)的分布式體系結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有局域網(wǎng)的集中式體系結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A、圖3B和圖3C為本發(fā)明的無線局域網(wǎng)的示意圖；圖4A為本發(fā)明實現(xiàn)信道監(jiān)控器的原理圖；圖4B為本發(fā)明實現(xiàn)鄰接信道管理器的原理圖；圖5為本發(fā)明中AP與AC交互的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明在網(wǎng)絡側(cè)收集每個信道的信息，并把這些信息傳送到移動臺，當移動切換時綜合移動側(cè)的信息和網(wǎng)絡側(cè)的信息來做出切換判斷。網(wǎng)絡側(cè)信道的信息信包括每個信道的鄰接信息表(即相鄰信道集)、每個信道的負載及業(yè)務質(zhì)量(QoS)支持能力、每個信道在AP側(cè)的接收靈敏度及發(fā)射功率等信息。某信道的相鄰信道表由所有與該信道在空間覆蓋區(qū)域相鄰或/和相重疊的信道信息所組成。
參閱圖3A所示，在局域網(wǎng)的網(wǎng)絡側(cè)增加信道監(jiān)控器，信道監(jiān)控器負責監(jiān)控AP上信道并獲取信道監(jiān)控數(shù)據(jù)。信道監(jiān)控數(shù)據(jù)包括負載情況、信道接收靈敏度和發(fā)射功率等。其中，信道負載提供該信道總能力及目前負荷情況，包括支持的總在線用戶數(shù)、支持的總帶寬、針對不同業(yè)務類型支持的最大用戶數(shù)及已在線用戶數(shù)。不同的業(yè)務類型根據(jù)采用的業(yè)務質(zhì)量(QoS)標準分類來定義。信道監(jiān)控器還監(jiān)控信道工作狀態(tài)，包括異常告警、故障等信息。
移動臺掃描信道有兩種方式主動掃描和被動掃描。主動掃描即移動臺發(fā)送探詢請求(Probe Request)幀，等待AP響應探詢請求響應(Probe Respose)。被動掃描則是被動收聽AP發(fā)送的信標(Beacon)廣播幀。網(wǎng)絡側(cè)信道監(jiān)控數(shù)據(jù)通過Probe Response或/和Beacon幀傳遞到移動臺。
當AP廣播信標(Beacon)幀或向某移動臺發(fā)送探詢請求響應(ProbeResponse)時，從信道監(jiān)控器獲得信道負載、接收靈敏度、發(fā)射功率等數(shù)據(jù)并通過Beacon幀或Probe Response幀承載以傳遞到移動臺。因此，移動臺的切換控制裝置在做切換決策時，不僅僅依賴于信號強度、信噪比等參數(shù)，還可以綜合考慮信道負荷、AP側(cè)發(fā)射功率及接收靈敏度等因素，從而可以避免大量的移動臺切換到一個AP引起該AP阻塞。
參閱圖3B所示，在局域網(wǎng)的網(wǎng)絡側(cè)增加鄰接信道管理器，該鄰接信道管理器負責生成和維護著每個信道的鄰接信道表，并將鄰接表傳送到移動臺。該鄰接信道表中每一個表項包括信道類型、信道號(或信道中心頻點)。信道類型指遵循的物理層協(xié)議，包括802.11b信道、802.11g信道、802.11a信道、802.11n信道及其他廠家特有的非標準信道類型。
鄰接信道表的生成依賴于信道之間相鄰關系、信道屬性值。兩個信道相鄰是指這兩個信道在空間覆蓋區(qū)域上存在重疊覆蓋區(qū)域。信道屬性值包含該信道靜態(tài)信息和動態(tài)信息。靜態(tài)信息包括信道類型、信道號、中心頻率等。動態(tài)信息包括信道監(jiān)控器收集的數(shù)據(jù)包括正常工作時負載、接收靈敏度、發(fā)射功率或信道異常指示，如故障、告警等。傳遞到移動臺的鄰接信道表僅包含正常工作的相鄰信道。信道之間相鄰關系及信道屬性值靜態(tài)信息，可以由管理員根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)劃進行配置或借助網(wǎng)絡工具進行自動配置。
當一個移動臺關聯(lián)到AP時，AP將對應的鄰接信道表通過關聯(lián)響應幀傳遞到移動臺的切換控制裝置。這樣，移動臺的切換控制裝置可以只掃描及測量鄰接信道表中的信道，節(jié)省了信道掃描的時間。
當移動臺沒有從關聯(lián)響應幀得到鄰接信道表時，移動臺將掃描合法的全部信道。
參閱圖3C所示，在局域網(wǎng)的網(wǎng)絡側(cè)同時增加信道監(jiān)控器和鄰接信道管理器。鄰接信道管理器集中維護了各對應信道的鄰接信道表，信道監(jiān)控器實時監(jiān)控AP上空口信道的負載情況、接收靈敏度、發(fā)射功率等，獲得信道監(jiān)控數(shù)據(jù)。鄰接信道表中每一個表項除了包括信道類型和信道號(或信道中心頻點)外，還可包括對應的網(wǎng)絡側(cè)信道監(jiān)測數(shù)據(jù)。
鄰接信道管理器可通過查詢方式獲得信道監(jiān)控器收集的信道監(jiān)控數(shù)據(jù)；鄰接信道管理器也可要求信道監(jiān)控器周期性上報收集的信道監(jiān)控數(shù)據(jù)。對于信道出現(xiàn)異?；蚬收?，信道監(jiān)控器立即上報鄰接信道管理器。
在移動臺側(cè)，切換控制裝置負責切換決策，當一個移動臺接入到一個新的信道時，從網(wǎng)絡獲得新的鄰接信道表并保存。切換控制裝置周期性驅(qū)動信道掃描，掃描鄰接信道表中對應的信道。移動臺在進行信道掃描時，同時可獲得網(wǎng)絡側(cè)信道監(jiān)控器采集到的信道的負載情況、接收靈敏度、發(fā)射功率等信息。信道監(jiān)控器向鄰接信道管理器發(fā)送信道監(jiān)控指示，攜帶信道使用狀態(tài)信息，包括正常工作時信道的負載情況、接收靈敏度、發(fā)射功率以及信道相關異常情況，鄰接信道管理器根據(jù)這些信息刷新信道屬性值。
在圖3C這種結(jié)構(gòu)中，由于僅掃描鄰接信道表的信道，不需要對所有潛在的合法信道進行掃描，減少了切換過程中信道掃描環(huán)節(jié)所占用的時間，同時在進行信道掃描中，除了傳統(tǒng)的可以獲得信號強度、信噪比，還可以獲得網(wǎng)絡側(cè)的對應掃描信道的負載情況，因此，在做切換決策時，移動臺的切換決策裝置可綜合考慮這些因素，做出最佳決策。
信道監(jiān)控器實現(xiàn)原理如圖4A所示，信道監(jiān)控器與802.11MAC層之間，與物理層對應管理實體之間，與網(wǎng)管系統(tǒng)及與鄰接信道管理器之間具有接口。當采用簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)作為網(wǎng)管接口協(xié)議時，網(wǎng)管系統(tǒng)可通過SNMP與信道監(jiān)控器交互，設置信道監(jiān)控器相關參數(shù)及讀取信道監(jiān)控器相關信道的監(jiān)控信息，這些參數(shù)和信息都以MIB的形式存儲在信道監(jiān)控器中。信道監(jiān)控器參數(shù)設置包括支持的總在線用戶數(shù)、支持的總帶寬、針對不同業(yè)務類型支持的最大用戶數(shù)及已在線用戶數(shù)。不同的業(yè)務類型根據(jù)采用的業(yè)務質(zhì)量(QoS)標準分類來定義。
信道監(jiān)控器可直接通過訪問802.11MAC層管理實體及物理層管理實體的MIB庫獲得對應信道的物理參數(shù)及MAC層參數(shù)，如接收靈敏度、發(fā)射功率、關聯(lián)的用戶(STA)數(shù)及對應的業(yè)務類型等。還可通過設置802.11MAC層管理實體及物理層管理實體的MIB庫的相應參數(shù)對測試對應信道及對應信道的處理裝置。當移動臺掃描信道時，802.11MAC層從信道監(jiān)控監(jiān)控器獲得對應信道的相關信息并通過Beacon幀或Probe Response幀傳遞到移動臺。
鄰接信道管理器實現(xiàn)原理如圖4B所示，鄰接信道管理器管理各個信道對應的鄰接信道表。由網(wǎng)管系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)劃配置各個信道對應的鄰接信道表(網(wǎng)絡規(guī)劃時也可采用自動化工具自動生成鄰接信道表)。同時，鄰接信道管理器還可以實時從信道監(jiān)控器中得到相關信道的相關信息。802.11MAC層從鄰接信道管理器得到對應信道的鄰接信道表并通過關聯(lián)響應幀傳遞給移動臺。
對于圖3A和圖3C所示的結(jié)構(gòu)中，移動臺可以僅在判斷是否需要切換AP的時候綜合本側(cè)信息和信道監(jiān)控數(shù)據(jù)，也可以僅在確定目標AP的時候才綜合本側(cè)信息和信道監(jiān)控數(shù)據(jù)，當然，最佳方式是在判斷是否需要切換當前AP和確定目標AP時都綜合本側(cè)信息和信道監(jiān)控數(shù)據(jù)。
在應分布式網(wǎng)絡架構(gòu)(圖1)中，信道監(jiān)控器和鄰接信道管理器可內(nèi)置在AP上。在集中式網(wǎng)絡架構(gòu)(圖2)，信道監(jiān)控器內(nèi)置在AP上，鄰接信道管理器內(nèi)置在接入控制器(AC)上；或者，信道監(jiān)控器和鄰接信道管理器都內(nèi)置在AC上。
當移動臺發(fā)送關聯(lián)請求或重關聯(lián)請求到AP時，關聯(lián)響應幀或重關聯(lián)響應幀將攜帶該關聯(lián)或重關聯(lián)對應信道的鄰接信道表，移動臺從關聯(lián)響應幀或重關聯(lián)響應幀中提取鄰接信道表供移動臺的切換控制裝置使用。
當基于集中式架構(gòu)，鄰接信道管理器在AC上實施時，AP和AC之間的交互如圖4所示1、AP在收到移動臺的關聯(lián)或重關聯(lián)請求后，向AC發(fā)送連接請求。
2、AC收到連接請求后，若AC允許建立連接，則在回連接響應時攜帶鄰接信道管理器產(chǎn)生的鄰接信道表。
3、AP將從AC獲得的鄰接信道表通過關聯(lián)響應或重關聯(lián)響應傳遞給移動臺。
在本發(fā)明中，移動臺切換決策依據(jù)基于以下三個方面的綜合，以確定是否切換，及切換的目標信道1、綜合比較當前信道與鄰接信道的移動臺側(cè)信號強度及誤碼率、網(wǎng)絡側(cè)接收靈敏度、發(fā)射功率。
2、綜合比較當前信道與鄰接信道的負載。
3、基于業(yè)務的服務質(zhì)量QoS要求。
從上可知，本發(fā)明在網(wǎng)絡側(cè)維護鄰接信息表和獲取信道監(jiān)控數(shù)據(jù)并傳送給移動臺，不僅減少了移動臺切換時掃描信道所花費的時間，而且前還能利用這些網(wǎng)絡側(cè)的信息來輔助切換決策，因而能夠保障切換前后的業(yè)務質(zhì)量(QoS)。
顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無線局域網(wǎng)中移動臺的切換控制方法，所述無線局域網(wǎng)具有將移動臺接入網(wǎng)絡的接入點(AP)；其特征在于，該方法包括如下步驟在網(wǎng)絡側(cè)監(jiān)測AP上的信道并獲取信道監(jiān)控數(shù)據(jù)；將所述信道監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給移動臺；以及所述移動臺至少根據(jù)本側(cè)信息和所述信道監(jiān)控數(shù)據(jù)確定是否需要切換或/和確定需要切換的目標AP。
2.如權(quán)利要求1所述的切換控制方法，其特征在于，在所述網(wǎng)絡側(cè)還維護與AP上的信道在空間覆蓋區(qū)域相鄰或/和相重疊的信道所組成的鄰接信道表，并將該鄰接信道表傳送給移動臺，移動臺在進行信道掃描時僅掃描該鄰接信息表中的信道。
3.如權(quán)利要求2所述的切換控制方法，其特征在于，在所述鄰接信道表中還記錄信道監(jiān)控數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，通過關聯(lián)響應或重關聯(lián)響應幀將所述鄰接信道表傳送給移動臺；或者，通過探詢請求響應(ProbeResponse)或信標(Beacon)幀將所述信息監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給移動臺。
5.一種無線局域網(wǎng)中移動臺的切換控制方法，其特征在于，包括如下步驟在網(wǎng)絡側(cè)維護與AP上的信道在空間覆蓋區(qū)域相鄰或/和相重疊的信道所組成的鄰接信道表；將所述鄰接信道表傳送給移動臺；以及所述移動臺掃描該鄰接信息表中的信道確定需要切換的目標AP。
6.如權(quán)利要求5所述的切換控制方法，其特征在于，通過關聯(lián)響應或重關聯(lián)響應幀將所述鄰接信道表傳送給移動臺。
7.一種無線局域網(wǎng)，包括移動臺，將移動臺接入網(wǎng)絡的接入點(AP)；其特征在于還包括信道監(jiān)控器，用于監(jiān)測AP上的信道，并將信道監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給移動臺。
8.如權(quán)利要求7所述的無線局域網(wǎng)，其特征在于還包括鄰接信道管理器，與所述信道監(jiān)控器連接，用于維護鄰接信道表和從鄰接信息管理器獲得信道監(jiān)控數(shù)據(jù)，并將該鄰接信道表傳送給移動臺。
9.如權(quán)利要求8所述的無線局域網(wǎng)，其特征在于，所述信道監(jiān)控器和鄰接表管理器內(nèi)置在所述AP中，或者，所述信道監(jiān)控器和鄰接表管理器內(nèi)置在無線局域網(wǎng)的接入訪問控制器中，或者，信道監(jiān)控器內(nèi)置在所述AP中，鄰接信道管理器內(nèi)置在無線局域網(wǎng)的訪問控制器中。
10.一種無線局域網(wǎng)，包括移動臺，將移動臺接入網(wǎng)絡的接入點(AP)；其特征在于還包括鄰接信道管理器，用于維護鄰接信道表和將該鄰接信道表傳送給移動臺。
11.如權(quán)利要求10所述的無線局域網(wǎng)，其特征在于，所述鄰接表管理器內(nèi)置在所述AP中或內(nèi)置在無線局域網(wǎng)的接入訪問控制器中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線局域網(wǎng)及其移動臺的切換控制方法，該無線局域網(wǎng)包括移動臺，將移動臺接入網(wǎng)絡的接入點(AP)，監(jiān)測AP上的信道并將信道監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給移動臺的信道監(jiān)控器；該局域網(wǎng)還進一步包括維護鄰接信道表和從鄰接信息管理器獲得信道監(jiān)控數(shù)據(jù)，并將該鄰接信道表傳送給移動臺的鄰接信道管理器。移動臺的切換控制方法為在網(wǎng)絡側(cè)監(jiān)測AP上的信道并獲取信道監(jiān)控數(shù)據(jù)；將所述信道監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給移動臺；以及所述移動臺至少根據(jù)本側(cè)信息和所述信道監(jiān)控數(shù)據(jù)確定是否需要切換或/和確定需要切換的目標AP。
文檔編號H04L12/28GK1805599SQ20051000213
公開日2006年7月19日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者姚忠輝, 周文輝, 藍文廣, 劉毓, 黎靜 申請人:華為技術有限公司, 中國移動通信集團公司