專利名稱：一種用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著無線傳輸技術(shù)的發(fā)展，基于IEEE 802. 11協(xié)議的無線局域網(wǎng)(WLAN)得到了 大規(guī)模的部署，基礎(chǔ)設(shè)施(Infrastructure)模式的WLAN主要有兩個(gè)部分構(gòu)成基本服務(wù) 集合(Basic Service Set，簡(jiǎn)稱為BSS)和將BSS連接起來的分布式系統(tǒng)(Distribution System，簡(jiǎn)稱為 DS)。如圖1，BSS由一個(gè)接入點(diǎn)(Access Point，簡(jiǎn)稱為AP)和此AP所關(guān)聯(lián)的一些站 (Station)構(gòu)成，其大小由AP的信號(hào)覆蓋范圍決定，站是WLAN中的用戶終端，必須和某一 AP關(guān)聯(lián)(Association)才可以和網(wǎng)絡(luò)中的其他主機(jī)通信，例如圖1中APl對(duì)應(yīng)的基本服務(wù) 集合由APl和與APl關(guān)聯(lián)的兩個(gè)Station構(gòu)成。DS將分散的BSS連接在一起，使得不同BSS 之間的Station相互之間可以通信，從而構(gòu)成了完整的WLAN。由于AP的信號(hào)覆蓋范圍有限 制，當(dāng)Station在WLAN中移動(dòng)時(shí)，由一個(gè)BSS進(jìn)入另一個(gè)BSS，會(huì)發(fā)生切換，和當(dāng)前關(guān)聯(lián)的 AP斷開，和新AP關(guān)聯(lián)，如圖1中的STAl (站1)沿箭頭所示軌跡移動(dòng)，離開了 AP3的覆蓋范 圍，和當(dāng)前關(guān)聯(lián)AP即AP3斷開，和新AP即AP2關(guān)聯(lián)，執(zhí)行一次切換過程。Station也可能在 不屬于同一個(gè)WLAN的BSS之間切換，這涉及到子網(wǎng)之間的切換，不屬于本文討論的范圍，本 文提到的切換特指同一 WLAN中的BSS間切換。實(shí)時(shí)應(yīng)用是WLAN上的一個(gè)典型應(yīng)用，如實(shí)時(shí)視頻和實(shí)時(shí)語音應(yīng)用等。實(shí)時(shí)應(yīng)用對(duì) 傳輸時(shí)延和抖動(dòng)等服務(wù)參數(shù)比較敏感，而WLAN中BSS切換所帶來的切換時(shí)延會(huì)造成傳輸時(shí) 延的增加、數(shù)據(jù)包的丟失和抖動(dòng)，這嚴(yán)重影響了實(shí)時(shí)應(yīng)用的性能。優(yōu)化BSS切換過程，減小 切換時(shí)延是實(shí)時(shí)應(yīng)用在WLAN環(huán)境下得以大規(guī)模部署的重要前提。當(dāng)Station在BSS之間移動(dòng)時(shí)，逐漸遠(yuǎn)離當(dāng)前關(guān)聯(lián)的AP，AP和Station之間的無 線鏈路狀況隨之下降，當(dāng)鏈路狀況無法滿足Station定義的特定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，Station觸發(fā)BSS 切換。802. 11協(xié)議規(guī)定的BSS的切換過程(見附圖2)如下1)發(fā)現(xiàn)(Scan)臨近可用的AP，對(duì)于圖1中的站1來講，需要發(fā)現(xiàn)AP2。有兩種發(fā) 現(xiàn)AP的方式主動(dòng)和被動(dòng)。主動(dòng)方式是發(fā)送探尋請(qǐng)求(ProbeRequest) (201)，接收探尋應(yīng) 答(Probe Response) (202)；被動(dòng)方式是接收AP周期性廣播的信標(biāo)幀(Beacon)，這兩種方 式都可以獲得臨近AP的信息，然后Station根據(jù)一定的策略從探尋結(jié)果中選擇一個(gè)AP ；2)向AP進(jìn)行認(rèn)證(Authentication)。發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求(203)，接收認(rèn)證應(yīng)答(204)；3)和AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)。發(fā)送關(guān)聯(lián)請(qǐng)求(205)，接收關(guān)聯(lián)應(yīng)答(206)，關(guān)聯(lián)成功后BSS切 換過程結(jié)束。上述三個(gè)階段時(shí)延的總和就是BSS切換的總時(shí)延，其中發(fā)現(xiàn)時(shí)延一般為一百至幾 百毫秒，認(rèn)證和關(guān)聯(lián)時(shí)延為幾毫秒(如果采用802. Ix等復(fù)雜認(rèn)證方式，時(shí)延會(huì)以秒為數(shù)量 級(jí)。實(shí)時(shí)應(yīng)用對(duì)時(shí)延相對(duì)敏感，在切換時(shí)較高的認(rèn)證級(jí)別并不可行，而且一些實(shí)時(shí)應(yīng)用如基于 SIP 協(xié)議(Session InitiationProtocol，會(huì)話初始協(xié)議)的 VoWLAN (Voice Over WLAN, WLAN上的語音)應(yīng)用，SIP協(xié)議有著內(nèi)置的認(rèn)證機(jī)制，所以實(shí)時(shí)應(yīng)用認(rèn)證機(jī)制可以相對(duì)簡(jiǎn)單)。為了減小切換時(shí)延，可以引入緩存(Cache)機(jī)制，根據(jù)探尋的結(jié)果建立Cache， Cache中保存有Station可能切換到的若干AP的信息。在BSS切換發(fā)生時(shí)，Station首先 利用Cache中的AP，即從Cache中選擇AP認(rèn)證、關(guān)聯(lián)，如果成功則不需要重啟AP發(fā)現(xiàn)過程， 大大減小了切換時(shí)延。但是Cache的命中率和其可用性密切相關(guān)，這就要求Station不但 要在Cache中保存AP信息，同時(shí)要對(duì)這些信息進(jìn)行更新維護(hù)，提高它的可用性?，F(xiàn)行的Cache維護(hù)的方法是Station從Cache中取出一個(gè)AP，切換到該AP對(duì)應(yīng) 的信道上，以主動(dòng)探尋方式對(duì)AP信息進(jìn)行更新。這種維護(hù)方式可以稱之為靜態(tài)Cache，即 Cache中AP的組合不發(fā)生變化，更新的是特定AP的屬性信息。但是，靜態(tài)Cache機(jī)制在維護(hù)過程中不會(huì)改變Cache中AP的組合，而Station在 移動(dòng)時(shí)會(huì)離開某些AP的信號(hào)覆蓋范圍，此時(shí)這些AP已不可用，和它們關(guān)聯(lián)會(huì)失敗，最壞的 情況和Cache中所有的AP都關(guān)聯(lián)失敗，必須重新進(jìn)行AP的探尋發(fā)現(xiàn)過程，使得切換時(shí)延很 大，嚴(yán)重影響實(shí)時(shí)應(yīng)用的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是提出一種用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的方法 和裝置，克服靜態(tài)Cache可用性較低的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的方 法，包括在建立和維護(hù)用于無線局域網(wǎng)切換的緩存Cache時(shí)，站Station主動(dòng)探尋AP，根據(jù) 主動(dòng)探尋結(jié)果更新Cache ；其中，若Station根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果判斷新發(fā)現(xiàn)的接入點(diǎn)AP比Cache中的相同信 道上AP性能更好，則用所述新發(fā)現(xiàn)的AP替換Cache中相同信道上的AP。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)Station維護(hù)兩個(gè)信道集合持續(xù)信道集合P_chan_Set和動(dòng)態(tài)信道集合D_Chan_ set,所述P_chan_set 包含 802. llb/g 協(xié)議中的 1、6、11 信道；所述D_chan_Set包含802. llb/g協(xié)議中除1，6，11外其余信道；在主動(dòng)探尋過程中，Station維護(hù)P_chan_Set中信道數(shù)目保持不變；Station設(shè)置 D_chan_Set中信道數(shù)量隨著主動(dòng)探尋的結(jié)果動(dòng)態(tài)變化。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)在主動(dòng)探尋的過程中，Station首先探#P_chan_set中的信道，然后探尋D_chan_ set中的信道。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)Station設(shè)置D_chan_Set信道數(shù)量隨著主動(dòng)探尋的結(jié)果動(dòng)態(tài)變化具體包括若在主動(dòng)探尋一信道過程中，沒有發(fā)現(xiàn)AP，該信道屬于D_chan_Set集合，則 Station將該信道從D_chan_set集合中刪除；
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若在探尋過程中，在當(dāng)前的P_chan_Set和D_chan_Set中都沒有發(fā)現(xiàn)AP，則重置 D_chan_set集合，即將其恢復(fù)為802. llb/g除1，6，11外其余信道。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果更新Cache具體是指在主動(dòng)探尋一信道過程中，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的選擇策略，選擇該信道探尋到的性能 最好的AP作為新發(fā)現(xiàn)的AP;若Cache中該信道上沒有AP存在，則將所述新發(fā)現(xiàn)的AP存入Cache中；若Cache中該信道上有AP存在，且判斷所述新發(fā)現(xiàn)的AP與Cache中存在的AP是 同一個(gè)，則使用新發(fā)現(xiàn)的AP的信息更新所述Cache中存在的AP的信息；若Cache中該信道上有AP存在，且判斷所述新發(fā)現(xiàn)的AP與Cache中存在的AP不 是同一個(gè)，且判斷新發(fā)現(xiàn)的AP是否比Cache中的相同信道上AP性能更好，則用所述新發(fā)現(xiàn) 的AP替換Cache中相同信道上的AP。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述預(yù)先設(shè)置的選擇策略具體是指選擇探尋時(shí)延最小的AP作為性能最好的AP ；所述探尋時(shí)延是從Station廣播探尋請(qǐng)求幀開始，到收到AP應(yīng)答的探尋應(yīng)答幀的 時(shí)間間隔值。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)若Station從某一 AP處獲得多個(gè)探尋時(shí)延，則令該AP的探尋時(shí)延Tprabe delay為 其中，其中Ti為第i個(gè)探尋時(shí)延，i e [1，N]，為整數(shù)，N為Station從該AP收到 的探尋應(yīng)答幀的個(gè)數(shù)。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)Station設(shè)置Cache中相同信道上的AP只保留一個(gè)，如果兩個(gè)AP工作的信道相 同，選擇探尋時(shí)延較小的AP加入Cache，將另外一個(gè)從Cache中刪除。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的裝 置，應(yīng)用于Station中，包括探尋模塊和更新模塊，所述探尋模塊用于在建立和維護(hù)用于無線局域網(wǎng)切換的Cache時(shí)，主動(dòng)探尋AP， 并將主動(dòng)探尋結(jié)果告知更新模塊；所述更新模塊用于根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果更新Cache，其中，若根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果判斷 新發(fā)現(xiàn)的AP比Cache中的相同信道上AP性能更好，則用所述新發(fā)現(xiàn)的AP替換Cache中相 同信道上的AP。進(jìn)一步地，上述裝置還可具有以下特點(diǎn)所述裝置還包括信道集合維護(hù)模塊，所述信道集合維護(hù)模塊用于維護(hù)兩個(gè)信道集合P_Chan_Set和D_chan_Set ；在主 動(dòng)探尋過程中，信道集合維護(hù)模塊用于維#P_chan_Set中信道數(shù)目保持不變，并根據(jù)從探 尋模塊獲知的主動(dòng)探尋的結(jié)果，設(shè)置D_chan_Set中信道數(shù)量動(dòng)態(tài)變化；
其中，所述P_chan_set 包含 802. llb/g 協(xié)議中的 1、6、11 信道；所述 D_chan_set 包含802. llb/g協(xié)議中除1,6,11外其余信道。本發(fā)明針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景下的無線局域網(wǎng)快速切換問題，提出了動(dòng)態(tài)Cache建立 和維護(hù)機(jī)制，能夠克服靜態(tài)Cache可用性較低的缺點(diǎn)，從而在切換發(fā)生時(shí)，和Cache中AP的 認(rèn)證、關(guān)聯(lián)成功概率增大，大大減小了切換時(shí)延。


圖1是基礎(chǔ)設(shè)施模式的WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；圖2是802. 11協(xié)議規(guī)定的使用主動(dòng)探尋的一般切換過程；圖3是主動(dòng)探尋過程；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的AP的探尋時(shí)延定義示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例的裝置示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)態(tài)Cache維護(hù)機(jī)制和靜態(tài)Cache維護(hù)機(jī)制對(duì)比切換性能 的一種切換場(chǎng)景。
具體實(shí)施例方式為提高Cache的可用性，本發(fā)明使用動(dòng)態(tài)Cache維護(hù)機(jī)制，Cache根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié) 果建立，在Station和AP關(guān)聯(lián)成功后，根據(jù)本發(fā)明的方法動(dòng)態(tài)的進(jìn)行維護(hù)；當(dāng)切換發(fā)生時(shí)停 止Cache的維護(hù)。在建立和維護(hù)Cache時(shí)，Cache中AP的組合動(dòng)態(tài)變化，如果發(fā)現(xiàn)的新AP比Cache 中的相同信道上AP性能更好(探尋時(shí)延更小)，則用新的AP替換Cache中相同信道上的 AP。在Station初次加入網(wǎng)絡(luò)或者BSS切換發(fā)生時(shí)，從Cache中選擇AP時(shí)，Cache應(yīng) 為非空(有至少一項(xiàng)AP信息存在)；如果Cache為空，則要以主動(dòng)探尋方式發(fā)現(xiàn)AP，建立 Cache0在切換發(fā)生之前，Cache中AP的組合在維護(hù)過程中不是一成不變的，而是隨著維 護(hù)(主動(dòng)探尋)動(dòng)態(tài)變化。在Cache中某一信道上只保留一個(gè)AP的信息。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。在建立Cache或者Cache維護(hù)的過程中，都需要采用主動(dòng)探尋的方式獲得AP信 息。為了方便本實(shí)施方式的理解，先簡(jiǎn)單介紹一下802. 11協(xié)議規(guī)定的主動(dòng)探尋的過程，如 圖3，具體來講=Station順序地對(duì)于通道1_N做如下操作A)在某一信道上 Station 通過 CSMA/CA (Carrier Sensing MultipleAccess/ Collision Avoidance，載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免)的方式訪問無線信道(301,305, 307,309)；B) Station在該信道上廣播探尋請(qǐng)求幀(302，306，308，310)；OStation啟動(dòng)最小信道時(shí)間(minChannelTime)和最大信道時(shí)間 (maxChannelTime)計(jì)時(shí)器，偵聽有無探尋應(yīng)答幀的到達(dá)；
D)如果最小信道時(shí)間定時(shí)器已經(jīng)超時(shí)并且沒有收到任何探尋應(yīng)答幀，切換到下 一個(gè)信道，轉(zhuǎn)向步驟A繼續(xù)執(zhí)行；如果在最小信道時(shí)間定時(shí)器超時(shí)之前收到了探尋應(yīng)答 幀(303)，那么繼續(xù)在信道上停留接收其余的探尋應(yīng)答幀，直到最大信道時(shí)間定時(shí)器超時(shí) (304)，接著處理收到的探尋應(yīng)答幀；F)切換下一個(gè)信道，重復(fù)A的過程。上述是主動(dòng)探尋的具體流程，其中為了提高主動(dòng)探尋的效率，使得每次探尋過程 能夠盡可能的發(fā)現(xiàn)AP (如果在某個(gè)信道上等待最小信道定時(shí)器超時(shí)，仍然沒有收到任何探 尋應(yīng)答，則對(duì)此信道進(jìn)行探尋沒有更多的意義，因?yàn)樵谠撔诺郎蠜]有發(fā)現(xiàn)任何可用的AP，圖 3中的信道2就屬于這種信道)。在802. llb/g協(xié)議中，WLAN不相交疊信道是1，6，11，一般而言，實(shí)際部署的AP工 作的信道通常在1、6、11這三個(gè)信道。本發(fā)明實(shí)施例把802. llb/g WLAN信道進(jìn)行區(qū)分，分為兩個(gè)信道集合· Persistent Channel Set 持續(xù)信道集合，簡(jiǎn)稱為 P_chan_set，包含 802. llb/g 中的1、6、11信道；· Dynamic Channel Set 動(dòng)態(tài)信道集合，簡(jiǎn)稱為 D_chan_set，包含 802. llb/g 中 除1，6，11外其余信道。在主動(dòng)探尋過程中，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)這兩個(gè)信道集合有區(qū)別的進(jìn)行處理，P_chan_ set中信道數(shù)目保持不變；D_chan_Set信道數(shù)量會(huì)隨著主動(dòng)探尋的結(jié)果動(dòng)態(tài)變化，具體如 下 在主動(dòng)探尋的過程中，首先探尋P_chan_Set中的信道，然后探尋D_chan_Set中 的信道。 如果最小信道定時(shí)器超時(shí)且沒有收到任何AP的探尋應(yīng)答幀且該信道屬于D_ chan_set集合，則將該信道從集合中刪除。 如果在探尋過程中，在當(dāng)前的P_Chan_Set*D_Chan_Set中都沒有發(fā)現(xiàn)AP，則要 重置D_chan_Set，即將其恢復(fù)為802. llb/g除1，6，11外其余信道，繼續(xù)主動(dòng)探尋過程。通過對(duì)802. llb/g WLAN信道的分類和區(qū)分處理，可以盡可能的保證在所探尋的信 道上有AP存在，避免了浪費(fèi)在無AP存在的信道上的時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)圖4，具體描述 本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)態(tài)Cache機(jī)制步驟401 =Station開始啟動(dòng)主動(dòng)探尋過程，判斷本次主動(dòng)探尋是否需要初始化 Cache，若是，轉(zhuǎn)到402執(zhí)行；否則，轉(zhuǎn)到403執(zhí)行；當(dāng)Cache為空時(shí)，需要初始化Cache，比如建立Cache (Station初次加入網(wǎng)絡(luò))或 上次主動(dòng)探尋過程中沒有發(fā)現(xiàn)任何AP，導(dǎo)致Cache為空；步驟402 初始化需要探尋的信道集合；將0_吐￡111_8討中的信道集合重置，即恢復(fù)其為包含802. llb/g中除1，6，11外的 其余信道；步驟403 選擇P_chan_Set中的第一個(gè)信道；步驟404:遵循CSMA/CA的方式競(jìng)爭(zhēng)無線信道，獲得信道的使用權(quán)后，廣播探尋請(qǐng) 求幀，啟動(dòng)最小信道時(shí)間定時(shí)器和最大信道時(shí)間定時(shí)器，偵測(cè)探尋應(yīng)答幀的到來；步驟405 如果最小信道時(shí)間定時(shí)器超時(shí)并且沒有在該信道上收到任何探尋應(yīng)答幀，轉(zhuǎn)步驟415執(zhí)行；若在最小信道時(shí)間定時(shí)器超時(shí)之前收到了探尋應(yīng)答，轉(zhuǎn)步驟406執(zhí) 行；其中，如果最小信道時(shí)間定時(shí)器超時(shí)并且沒有在該信道上收到任何探尋應(yīng)答幀， 且該信道屬于D_chan_Set，則需要在D_chan_Set中刪除該信道；步驟406 接收AP的探尋應(yīng)答幀；步驟407 若最大信道時(shí)間定時(shí)器超時(shí)，則轉(zhuǎn)步驟408執(zhí)行；否則轉(zhuǎn)步驟406執(zhí)行；步驟408 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的選擇策略，選擇該信道搜索到的性能最好的AP ；步驟409 判斷Cache中該信道上是否已有AP存在，若是，則轉(zhuǎn)步驟410執(zhí)行，否 則，轉(zhuǎn)步驟412執(zhí)行；步驟410 判斷獲得的AP在Cache中是否已經(jīng)存在，若是，則轉(zhuǎn)步驟411執(zhí)行，否 則，轉(zhuǎn)步驟413執(zhí)行；通過比較獲得的AP和Cache中該信道上的AP的MAC地址(硬件地址)是否相 同，可判斷這兩個(gè)AP是否是同一個(gè)AP，若MAC地址相同，則表明是同一個(gè)AP ；否則，是不同 的AP ；步驟411 更新該AP的信息，轉(zhuǎn)步驟414執(zhí)行；獲得的AP在Cache中已經(jīng)存在，更新該AP的信息，比如探尋時(shí)延、信號(hào)強(qiáng)度等；步驟412 將該AP存入Cache中，轉(zhuǎn)步驟414執(zhí)行；探尋發(fā)現(xiàn)獲得的AP和Cache中所有AP的工作信道都不同，將該AP加入Cache，即 將AP的信息，比如探尋時(shí)延等信息保存在Cache中；步驟413 在Cache中保留性能較好的AP，轉(zhuǎn)步驟414執(zhí)行；在某一信道上發(fā)現(xiàn)了新的AP (硬件地址和Cache中的所有AP的硬件地址都不 同)，但Cache中存在和該AP工作信道相同的AP，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的選擇策略進(jìn)行選擇，保留 性能較好的AP，丟棄性能較差的AP ；步驟414 本次探尋過程是否應(yīng)該結(jié)束，若否，則轉(zhuǎn)入步驟415執(zhí)行，否則，結(jié)束本 次探尋過程；結(jié)束的條件可以為1)已經(jīng)對(duì)P_chan_Set*D_chan_Set中的所有頻段都進(jìn)行了一次探尋請(qǐng)求的發(fā)送 和探尋應(yīng)答的嘗試性接收；2)也可以定義本次探尋必須結(jié)束的時(shí)刻，如已經(jīng)超過該時(shí)刻，探尋過程需要結(jié) 束；步驟415 切換到信道集合中的下一個(gè)信道，轉(zhuǎn)步驟404執(zhí)行；其中，初始從P_chan_Set中的第一個(gè)信道開始，依次切換，直至切換到D_Chan_ set中的最后一個(gè)為止。可以設(shè)置不同的選擇策略，上述步驟408和步驟413中，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的選擇策略 進(jìn)行選擇，比如，選擇策略可以是根據(jù)AP的信號(hào)強(qiáng)度值大小，信號(hào)最好的AP被選出；也可以 根據(jù)本發(fā)明提出的通過探尋時(shí)延進(jìn)行選擇，選擇探尋時(shí)延小的AP，即認(rèn)為探尋時(shí)延小的AP 性能更好。具體來說，在步驟406中，接收AP的探尋應(yīng)答幀，并計(jì)算每個(gè)探尋應(yīng)答對(duì)應(yīng)的探尋 時(shí)延；每個(gè)探尋時(shí)延定義為從成功發(fā)送探尋請(qǐng)求幀起，至接收到AP返回的探尋應(yīng)答幀之
9間的時(shí)間間隔，單位為毫秒(也可以換算成以秒為單位)，具體可用公式1表示。其中Ti:
第i(i為1，2，......，N)個(gè)探尋時(shí)延；Treevi 收到某一 AP第i個(gè)應(yīng)答幀時(shí)刻；Tsend =Station
在該信道上廣播探尋請(qǐng)求幀時(shí)刻。如圖5中所示，收到某個(gè)AP的第一個(gè)探尋應(yīng)答幀后計(jì)算 出探尋時(shí)延1 (T1)，收到該AP的第二個(gè)探尋應(yīng)答幀后計(jì)算出探尋時(shí)延2 (T2)，如此進(jìn)行，收到 該AP的第N個(gè)探尋應(yīng)答幀后計(jì)算出探尋時(shí)延N(Tn)。需要說明的是在某一信道上可能存在 多個(gè)AP，所以會(huì)收到多個(gè)AP的探尋應(yīng)答幀，每個(gè)AP的探尋應(yīng)答幀也可能有多個(gè)，所以在計(jì) 算每一個(gè)探尋應(yīng)答幀的探尋時(shí)延時(shí)，需要記下該探尋時(shí)延對(duì)應(yīng)于哪個(gè)AP ；Ti = Trecvi-Tsend(公式 1)對(duì)于同一個(gè)AP獲得的多個(gè)探尋時(shí)延，本發(fā)明認(rèn)定此AP的第一個(gè)探尋時(shí)延最為重 要，具體地，在步驟408中，將獲得的探尋時(shí)延，按照公式2進(jìn)行處理。公式2表明，某AP的 探尋時(shí)延Tprabe delay是兩個(gè)部分的和，一部分為收到的該AP第一個(gè)探尋應(yīng)答時(shí)延T1 ；另一部 分為從第二個(gè)探尋時(shí)延算起，相鄰兩個(gè)探尋時(shí)延差值和的算術(shù)平均值，N是收到的該AP所 有的探尋應(yīng)答幀的個(gè)數(shù)。Tp—lay的單位是毫秒(也可以換算成秒為單位)，它是從Cache 中選擇AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)的選擇依據(jù)，也是進(jìn)行動(dòng)態(tài)Cache維護(hù)時(shí)更新對(duì)象，動(dòng)態(tài)Cache中AP組 合的變化也圍繞Tprabe delay進(jìn)行。 本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)Cache維護(hù)發(fā)生在Station和AP關(guān)聯(lián)成功之后，可以周期性的進(jìn) 行，也可以采取其他類似的方式，在BSS切換發(fā)生時(shí)，停止Cache維護(hù)，在切換到新的AP上 后，根據(jù)既定的策略繼續(xù)進(jìn)行Cache的維護(hù)，直到切換的再次發(fā)生，如此往復(fù)。上述描述為動(dòng)態(tài)Cache建立和維護(hù)過程，當(dāng)然BSS切換發(fā)生時(shí)Cache為空或者 Cache雖不為空但是從其中直接獲取AP進(jìn)行認(rèn)證、關(guān)聯(lián)均失敗的情況下，也會(huì)執(zhí)行上述主 動(dòng)探尋過程。如圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例的用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的裝置，包括探尋 模塊、更新模塊和信道集合維護(hù)模塊，探尋模塊分別與更新模塊和信道集合維護(hù)模塊相 連；所述探尋模塊用于在建立和維護(hù)用于無線局域網(wǎng)切換的Cache時(shí)，主動(dòng)探尋AP， 并將主動(dòng)探尋結(jié)果告知更新模塊；所述更新模塊用于根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果更新Cache，其中，若根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果判斷 新發(fā)現(xiàn)的AP比Cache中的相同信道上AP性能更好，則用所述新發(fā)現(xiàn)的AP替換Cache中相 同信道上的AP;所述信道集合維護(hù)模塊用于維護(hù)兩個(gè)信道集合持續(xù)信道集合和動(dòng)態(tài)信道集合； 在主動(dòng)探尋過程中，信道集合維護(hù)模塊用于維護(hù)P_chan_Set中信道數(shù)目保持不變，并根據(jù) 從探尋模塊獲知的主動(dòng)探尋的結(jié)果，設(shè)置D_chan_Set信道數(shù)量動(dòng)態(tài)變化。用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的裝置中各模塊的具體實(shí)現(xiàn)參見上述方法流程， 此處不再詳述。為了更好的說明本發(fā)明中的動(dòng)態(tài)Cache維護(hù)機(jī)制和該機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合上述實(shí)施 方案，我們通過圖7所示的切換場(chǎng)景來具體說明。
如圖7所示，Station沿著圖示軌跡由位置A向位置B移動(dòng)。在A處時(shí)，和AP2關(guān) 聯(lián)，當(dāng)使用目前的靜態(tài)Cache維護(hù)機(jī)制時(shí)，Cache里有APl和AP3的信息；更新AP時(shí)也僅僅 更新AP1、AP3的信息，Cache中的組合始終是APl和AP3。但是當(dāng)移動(dòng)到AP2邊緣進(jìn)入AP4 范圍發(fā)生切換時(shí)，Cache表項(xiàng)中API、AP3已經(jīng)失去有效性(切換時(shí)Station所處位置已經(jīng) 超出APl和AP3的信號(hào)覆蓋范圍)，和其關(guān)聯(lián)會(huì)失敗，必須重新進(jìn)行AP (AP4)發(fā)現(xiàn)工作，使得 切換時(shí)延很大。對(duì)于圖7所示場(chǎng)景，根據(jù)本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)Cache維護(hù)機(jī)制，在A處發(fā)現(xiàn)三個(gè)信道 上有AP存在，不妨設(shè)1、6和11，AP3和AP4不存在相互干擾，可以設(shè)置相同的工作信道(例 如信道1)。在維護(hù)Cache時(shí)探尋以上三個(gè)信道，根據(jù)策略利用探尋結(jié)果動(dòng)態(tài)改變Cache。 在移動(dòng)過程中更新Cache時(shí)在信道1上會(huì)發(fā)現(xiàn)AP4，用其替換同信道上的AP3。在切換發(fā)生 時(shí)，Cache中已經(jīng)有AP4，所以不會(huì)產(chǎn)生Cache失敗的情況，提高了 Cache的效率，減小了切 換時(shí)延。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的方法，包括在建立和維護(hù)用于無線局域網(wǎng)切換的緩存Cache時(shí)，站Station主動(dòng)探尋AP，根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果更新Cache；其中，若Station根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果判斷新發(fā)現(xiàn)的接入點(diǎn)AP比Cache中的相同信道上AP性能更好，則用所述新發(fā)現(xiàn)的AP替換Cache中相同信道上的AP。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，Station維護(hù)兩個(gè)信道集合持續(xù)信道集合P_chan_Set和動(dòng)態(tài)信道集合D_chan_Set， 所述P_chan_set包含802. llb/g協(xié)議中的1、6、11信道； 所述D_chan_set包含802. llb/g協(xié)議中除1,6,11外其余信道； 在主動(dòng)探尋過程中，Station維護(hù)P_chan_Set中信道數(shù)目保持不變；Station設(shè)置D_ chan_set中信道數(shù)量隨著主動(dòng)探尋的結(jié)果動(dòng)態(tài)變化。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在主動(dòng)探尋的過程中，Station首先探尋P_chan_set中的信道，然后探尋D_chan_set 中的信道。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，Station設(shè)置D_chan_Set信道數(shù)量隨著主動(dòng)探尋的結(jié)果動(dòng)態(tài)變化具體包括 若在主動(dòng)探尋一信道過程中，沒有發(fā)現(xiàn)AP，該信道屬于D_chan_Set集合，則Station將 該信道從D_chan_Set集合中刪除；若在探尋過程中，在當(dāng)前的P_chan_set和D_chan_Set中都沒有發(fā)現(xiàn)AP，則重置D_ chan_set集合，即將其恢復(fù)為802. llb/g除1，6，11外其余信道。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果更新Cache具體是指在主動(dòng)探尋一信道過程中，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的選擇策略，選擇該信道探尋到的性能最好 的AP作為新發(fā)現(xiàn)的AP ；若Cache中該信道上沒有AP存在，則將所述新發(fā)現(xiàn)的AP存入Cache中； 若Cache中該信道上有AP存在，且判斷所述新發(fā)現(xiàn)的AP與Cache中存在的AP是同一 個(gè)，則使用新發(fā)現(xiàn)的AP的信息更新所述Cache中存在的AP的信息；若Cache中該信道上有AP存在，且判斷所述新發(fā)現(xiàn)的AP與Cache中存在的AP不是同 一個(gè)，且判斷新發(fā)現(xiàn)的AP是否比Cache中的相同信道上AP性能更好，則用所述新發(fā)現(xiàn)的AP 替換Cache中相同信道上的AP。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 所述預(yù)先設(shè)置的選擇策略具體是指 選擇探尋時(shí)延最小的AP作為性能最好的AP ；所述探尋時(shí)延是從Station廣播探尋請(qǐng)求幀開始，到收到AP應(yīng)答的探尋應(yīng)答幀的時(shí)間 間隔值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，若Station從某一 AP處獲得多個(gè)探尋時(shí)延，則令該AP的探尋時(shí)延Tprabe delay為 其中，其中Ti為第i個(gè)探尋時(shí)延，i e [1，N]，為整數(shù)，N為Station從該AP收到的探 尋應(yīng)答幀的個(gè)數(shù)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，Station設(shè)置Cache中相同信道上的AP只保留一個(gè)，如果兩個(gè)AP工作的信道相同，選 擇探尋時(shí)延較小的AP加入Cache，將另外一個(gè)從Cache中刪除。
9.一種用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的裝置，應(yīng)用于Station中，其特征在于，包括 探尋模塊和更新模塊，所述探尋模塊用于在建立和維護(hù)用于無線局域網(wǎng)切換的Cache時(shí)，主動(dòng)探尋AP，并將 主動(dòng)探尋結(jié)果告知更新模塊；所述更新模塊用于根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果更新Cache，其中，若根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果判斷新發(fā) 現(xiàn)的AP比Cache中的相同信道上AP性能更好，則用所述新發(fā)現(xiàn)的AP替換Cache中相同信 道上的AP。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括信道集合維護(hù)模塊， 所述信道集合維護(hù)模塊用于維護(hù)兩個(gè)信道集合P_chan_set和D_chan_Set ；在主動(dòng)探尋過程中，信道集合維護(hù)模塊用于維護(hù)P_chan_Set中信道數(shù)目保持不變，并根據(jù)從探尋模 塊獲知的主動(dòng)探尋的結(jié)果，設(shè)置D_chan_Set中信道數(shù)量動(dòng)態(tài)變化；其中，所述P_chan_set包含802. llb/g協(xié)議中的1、6、11信道；所述D_chan_set包含 802. llb/g協(xié)議中除1，6，11外其余信道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于無線局域網(wǎng)切換的動(dòng)態(tài)緩存的方法和裝置，所述方法包括在建立和維護(hù)用于無線局域網(wǎng)切換的緩存Cache時(shí)，站Station主動(dòng)探尋AP，根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果更新Cache；其中，若Station根據(jù)主動(dòng)探尋結(jié)果判斷新發(fā)現(xiàn)的接入點(diǎn)AP比Cache中的相同信道上AP性能更好，則用所述新發(fā)現(xiàn)的AP替換Cache中相同信道上的AP。本發(fā)明能夠克服靜態(tài)Cache可用性較低的缺點(diǎn)，從而在切換發(fā)生時(shí)，和Cache中AP的認(rèn)證、關(guān)聯(lián)成功概率增大，大大減小了切換時(shí)延。
文檔編號(hào)H04W80/00GK101895935SQ20091020353
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者魏元 申請(qǐng)人:南京中興軟件有限責(zé)任公司;中興通訊股份有限公司