專利名稱：一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種無線網(wǎng)絡(luò)中交通干線無線寬帶的接入設(shè)備，特別是 指一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)。背景4支術(shù)快速切換是交通干線無線寬帶接入遇到的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。傳統(tǒng)WiFi (Wireless Fidelity,無線保真，又稱802.11b標(biāo)準(zhǔn))的AP ( Access Point,無線 接入點(diǎn))間切換時(shí)間在1 2s以內(nèi)，無法滿足交通干線的快速移動(dòng)應(yīng)用。在高 速公路，汽車的最快行駛速度達(dá)到120km/h,而我國現(xiàn)在的高速鐵路已經(jīng)達(dá)到 200公里/小時(shí)以上，也就是接近40m/s。由于WiFi的覆蓋距離有限，即使采用 定向天線沿道路進(jìn)行定向覆蓋，為保證較好的接入效果，其覆蓋距離一般均在 1公里內(nèi)。以普通AP的切換速度，快速行駛的車輛從進(jìn)入AP覆蓋區(qū)域到離開， 其駐留時(shí)間不到25s,而信號質(zhì)量較好的時(shí)間還不到20s，嚴(yán)重影響信息的傳輸， 特別是對于流^^某體的傳輸。根據(jù)802.11協(xié)議定義的站點(diǎn)主動(dòng)切換方法，在同一個(gè)擴(kuò)展服務(wù)集(ESS， Extended Service Set)中，當(dāng)STA ( Special Temporary Authority ,無線電臺(tái)臨 時(shí)使用許可站)失去當(dāng)前連接后，STA將執(zhí)行AP掃描過程并根據(jù)空口信號質(zhì) 量，選擇其中信號最強(qiáng)的AP作為切換目標(biāo)接入。802.11s定義了支持快速的 AP間切換方法IAPP (Inter-Access Point Protocol, 4妻入點(diǎn)互才喿作協(xié)議)，IAPP 方法在當(dāng)前連接完全中斷前就可以切換到一個(gè)信號質(zhì)量更優(yōu)的目標(biāo)AP，其切 換性能相對站點(diǎn)主動(dòng)切換方法有了顯著提高。采用802.11的站點(diǎn)主動(dòng)切換方法，除了數(shù)百毫秒的切換延時(shí)之外，還具有 以下3個(gè)方面的缺陷1 )所有AP必需歸屬于同一個(gè)ESS，即配置為相同的 ESSID (ESS標(biāo)識(shí)號)；而只要配置為相同的ESSID,該AP則成為STA的接入 目標(biāo)；2)在執(zhí)行AP切換前，其傳輸性能已經(jīng)急劇惡化；3 )在執(zhí)行AP切換 后，其傳輸性能的優(yōu)化也是一個(gè)緩慢的過程。而對于IAPP方法，由于STA僅有一個(gè)無線4莫塊，它具有如下2個(gè)方面的缺陷1 )后臺(tái)掃描進(jìn)程將使前臺(tái)無線傳輸過程中斷數(shù)百毫秒；2)在執(zhí)行AP 切換后，其傳輸性能的優(yōu)化仍然是一個(gè)緩慢的過程。對于車載通信網(wǎng)關(guān)，由于其車-地?zé)o線傳輸鏈路需要承載整個(gè)車載網(wǎng)絡(luò)對 外通信的泰:據(jù)流，前臺(tái)無線傳輸通常沒有空閑時(shí)間留給后臺(tái)掃描進(jìn)程進(jìn)行鄰近 AP掃描。沒有后臺(tái)掃描就沒法找到新的目標(biāo)AP。顯然，后臺(tái)掃描是IAPP切 換方法的關(guān)鍵，而如果強(qiáng)制進(jìn)行后臺(tái)掃描，則每次均將使前臺(tái)無線傳輸中斷數(shù) 百毫秒。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述IAPP方法的兩個(gè)關(guān)鍵缺 陷，提供一種支持AP間無縫切換的多無線模塊快速切換系統(tǒng)。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的 一種多無線模塊快 速切換系統(tǒng)，包括主無線模塊、從無線模塊、當(dāng)前無線接入點(diǎn)，以及目標(biāo)無線 接入點(diǎn)，.其中主無線模塊與當(dāng)前無線接入點(diǎn)無線連接，同時(shí)，從無線模塊與目 標(biāo)無線接入點(diǎn)無線連接，并且主無線模塊、從無線模塊綁定在一起，具有同一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 ，當(dāng)前無線接入點(diǎn)無線連接到該網(wǎng)絡(luò)接口 。該實(shí)用新型可進(jìn)一部具體為所述主無線模塊及從無線模塊分別集成在基于嵌入式系統(tǒng)的正反面。 本實(shí)用新型一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于使用該設(shè)備將WiFi 的AP間切換轉(zhuǎn)換為主/從鏈路切換，所以實(shí)現(xiàn)了 AP間切換時(shí)的不間斷網(wǎng)絡(luò)連 接；由于在執(zhí)行主/從鏈路切換時(shí)從鏈路已經(jīng)優(yōu)于主鏈路，所以實(shí)現(xiàn)了真正的無 縫切換。從而，多無線模塊快速切換系統(tǒng)解決了 IAPP切換方法存在的兩個(gè)缺 陷，可以支持AP間的無縫切換。相對于現(xiàn)有的站點(diǎn)主動(dòng)切換方法和IAPP方 法均無法實(shí)現(xiàn)車載快速移動(dòng)應(yīng)用，在車輛行駛過程中執(zhí)行AP間切換時(shí)有明顯 的網(wǎng)絡(luò)中斷，該設(shè)備可以保持不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接。
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖1是本實(shí)用新型一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)的硬件組成框圖。圖2是本實(shí)用新型 一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)的軟件工作原理圖。圖3是本實(shí)用新型一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)的軟件工作流程圖。 圖4是主鏈路監(jiān)測子程序流程圖。圖5是從鏈路監(jiān)測子程序流程圖。 圖6是判決子程序流程圖具體實(shí)施方式請參閱圖l所示，該多無線模塊快速切換系統(tǒng)包括主無線模塊、從無線模 塊、當(dāng)前無線接入點(diǎn)，以及目標(biāo)無線接入點(diǎn)。其中主無線模塊與當(dāng)前無線接入 點(diǎn)無線連接，同時(shí)，從無線模塊與目標(biāo)無線接入點(diǎn)無線連接，并且主無線模塊、 從無線模塊綁定在一起，具有同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。當(dāng)前無線接入點(diǎn)無線連接到該 網(wǎng)絡(luò)接口 。該多無線模塊快速切換系統(tǒng)的軟件包括如下步驟1) 由獨(dú)立的主無線模塊負(fù)責(zé)前臺(tái)無線傳輸任務(wù)，同時(shí)由獨(dú)立的從無線模 塊負(fù)責(zé)后臺(tái)掃描任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)前臺(tái)無線傳輸和后臺(tái)掃描的并發(fā)工作；2) 當(dāng)從無線模塊尋找到新的信號質(zhì)量更優(yōu)的目標(biāo)AP (無線接入點(diǎn))時(shí)， 則切換到目標(biāo)AP,形成從鏈路，即從無線模塊與目標(biāo)AP構(gòu)成的鏈路；3) 從鏈路的傳輸性能逐步得到優(yōu)化；4) 當(dāng)從鏈路的傳輸性能優(yōu)于主鏈路時(shí)，切換兩條鏈路的主從位置，即將 原從鏈路切換為主鏈路，將原主鏈路切換為從鏈路；5) 依據(jù)切換過的鏈路更新二層路由。請參閱圖2及3,下面對本實(shí)用新型多無線模塊快速切換系統(tǒng)的軟件流程 進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。該多無線模塊快速切換系統(tǒng)首先需要進(jìn)行硬件部分的配置，基于嵌入式系 統(tǒng)(如IXP425 )集成了多個(gè)無線模塊，如正反面各一個(gè)無線模塊，分別作為 主無線模塊及從無線模塊，分別實(shí)現(xiàn)前臺(tái)無線傳輸任務(wù)和后臺(tái)掃描任務(wù)的并行 工作。軟件部分作為硬件驅(qū)動(dòng)和主控程序，實(shí)現(xiàn)AP間的無縫切換，其工作原理 如圖2所示，主無線模塊以及從無線模塊分別驅(qū)動(dòng)為l號網(wǎng)絡(luò)接口 IO(例如標(biāo) 志符為wlan0)、 2號網(wǎng)絡(luò)接口 20 (例如標(biāo)志符為wlanl ),然后采用網(wǎng)卡綁定模塊bonding 30將1號網(wǎng)絡(luò)接口 10和2號網(wǎng)絡(luò)接口 20捆綁在一起并虛擬為一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 40 (例如標(biāo)志符為bond0 )。其中，1號網(wǎng)紹4妻口 10和2號網(wǎng)絡(luò)接 口 20采用主/從模式，由主無線模塊負(fù)責(zé)前臺(tái)無線傳輸任務(wù)，即l號網(wǎng)絡(luò)接口 10與當(dāng)前無線接入點(diǎn)(AP)在進(jìn)行的正常數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)從無線模塊進(jìn)行后 臺(tái)掃描，即2號網(wǎng)絡(luò)接口 20掃描到并接入目標(biāo)無線4妄入點(diǎn)(AP )，當(dāng)目標(biāo)無線 接入點(diǎn)的信號質(zhì)量更好時(shí)，則執(zhí)行主/從鏈路切換此時(shí)2號網(wǎng)絡(luò)接口20成為 主無線模塊，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，與其連接的目標(biāo)無線接入點(diǎn)成為當(dāng)前無線接入點(diǎn)， 而l號網(wǎng)絡(luò)接口 IO則成為從無線模塊，開始掃描新的目標(biāo)無線接入點(diǎn)。由于1 號網(wǎng)絡(luò)接口 10和2號網(wǎng)絡(luò)接口 20虛擬為 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 40,所以對于上層網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用則完全是透明的。該多無線模塊快速切換方法的工作流程如圖3所示，包括如下步驟初始化；l號網(wǎng)絡(luò)接口 IO與當(dāng)前無線接入點(diǎn)保持正常的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)由主鏈路監(jiān) 測子程序報(bào)告當(dāng)前無線接入點(diǎn)的各種信息，包括信號質(zhì)量信息、基站子系統(tǒng)標(biāo) 識(shí)(BSSID, Base Station Subsystem Density )、擴(kuò)展服務(wù)集標(biāo)識(shí)(ESSID)等信 自、-'W ，2號網(wǎng)絡(luò)接口 20則周期性掃描周圍的無線接入點(diǎn)以更新候選無線接入點(diǎn) 列表，并選取最優(yōu)無線接入點(diǎn)作為目標(biāo)無線接入點(diǎn)接入；同時(shí)由從鏈路監(jiān)測子程序報(bào)告目標(biāo)無線接入點(diǎn)的各種信息，包括信號質(zhì)量 信息、基站子系統(tǒng)標(biāo)識(shí)、擴(kuò)展服務(wù)集標(biāo)識(shí)等信息；當(dāng)判決子程序發(fā)現(xiàn)從鏈路優(yōu)于主鏈路時(shí)，則執(zhí)行主/從《連路的切換，由2 號網(wǎng)絡(luò)接口 20負(fù)責(zé)正常的數(shù)據(jù)傳輸而1號網(wǎng)絡(luò)接口 IO進(jìn)行周期性掃描，重復(fù) 上述過程。請參閱圖4，上述主鏈路監(jiān)測子程序包括依次進(jìn)行的下述步驟 獲取主鏈路狀態(tài)，包括當(dāng)前無線接入點(diǎn)的各種信息信號質(zhì)量信息、基站子系統(tǒng)標(biāo)識(shí)(BSSID, Base Station Subsystem Density )、擴(kuò)展服務(wù)集標(biāo)識(shí)(ESSID )等信息；判斷當(dāng)前主鏈路有無正常連接？若無連接，則重新連主鏈路，然后重新獲取主鏈路狀態(tài)，若正常連接，進(jìn)入下一步；該連接是否非法？若連接非法，則重新連主鏈路，然后重新獲取主鏈路狀 態(tài)，若連接合法，則直接返回重新獲取主鏈路狀態(tài)步驟。請參閱圖5，上述從鏈路監(jiān)測子程序包括依次進(jìn)行的下述步驟 獲取從鏈路狀態(tài)，包括目標(biāo)無線接入點(diǎn)的各種信息信號質(zhì)量信息、基站子系統(tǒng)標(biāo)識(shí)(BSSID, Base Station Subsystem Density )、擴(kuò)展月l務(wù)集標(biāo)識(shí)(ESSID )等信息；判斷從鏈路有無正常連接？若無連接，則重新連從鏈路，然后重新獲取從 鏈路狀態(tài)，若正常連接，進(jìn)入下一步；該連接是否非法？若連接非法，則重新連從鏈路，然后重新獲取從鏈路狀 態(tài)，若連接合法，則直接返回重新獲取從鏈路狀態(tài)步驟。請參閱圖6,上述判決子程序包括依次進(jìn)行的下述步驟步驟510:首先判斷當(dāng)前無線接入點(diǎn)是否4艮好？若4艮好，則結(jié)束程序；否 則，進(jìn)入下一步；步驟512:判斷當(dāng)前無線接入點(diǎn)是否很差？若很差，則進(jìn)入步驟514,若 不是很差，則進(jìn)入步驟520;步驟514:判斷目標(biāo)無線接入點(diǎn)是否很差，若很差，則結(jié)束程序，否則， 切換回來；步驟520:當(dāng)前無線接入點(diǎn)下降？若是，進(jìn)入步驟524，否則，進(jìn)入步驟522;步驟522:判斷目標(biāo)無線接入點(diǎn)是否很好，若不是，則結(jié)束程序，若是， 則切換回來；步驟524:判斷目標(biāo)無線接入點(diǎn)是否很好，若是，則切換回來，若不是， 則進(jìn)入步驟526;步驟526:判斷目標(biāo)無線接入點(diǎn)是否很差，若是，則結(jié)束程序，若不是， 則進(jìn)入步驟528;步驟528:判斷目標(biāo)無線接入點(diǎn)是否上升，若是，則切換回來，若不是， 則結(jié)束程序。
權(quán)利要求1.一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)，其特征在于包括主無線模塊、從無線模塊、當(dāng)前無線接入點(diǎn)，以及目標(biāo)無線接入點(diǎn)，其中主無線模塊與當(dāng)前無線接入點(diǎn)無線連接，同時(shí)，從無線模塊與目標(biāo)無線接入點(diǎn)無線連接，并且主無線模塊、從無線模塊綁定在一起，具有同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，當(dāng)前無線接入點(diǎn)無線連接到該網(wǎng)絡(luò)接口。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)，其特征在于所述 主無線模塊及從無線模塊分別集成在基于嵌入式系統(tǒng)的正反面。
專利摘要一種多無線模塊快速切換系統(tǒng)，包括主無線模塊、從無線模塊、當(dāng)前無線接入點(diǎn)，以及目標(biāo)無線接入點(diǎn)，其中主無線模塊與當(dāng)前無線接入點(diǎn)無線連接，同時(shí)，從無線模塊與目標(biāo)無線接入點(diǎn)無線連接，并且主無線模塊、從無線模塊綁定在一起，具有同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，當(dāng)前無線接入點(diǎn)無線連接到該網(wǎng)絡(luò)接口。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于使用該系統(tǒng)再配合相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)了真正的網(wǎng)絡(luò)無縫切換，相對于現(xiàn)有的站點(diǎn)主動(dòng)切換方法和IAPP方法均無法實(shí)現(xiàn)車載快速移動(dòng)應(yīng)用，在車輛行駛過程中執(zhí)行AP間切換時(shí)有明顯的網(wǎng)絡(luò)中斷，該系統(tǒng)可以保持不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接。
文檔編號H04L12/56GK201219268SQ20082010269
公開日2009年4月8日 申請日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者林漳希, 王桐森, 蔣新華, 鄒復(fù)民 申請人:福建工程學(xué)院