專利名稱：無線局域網(wǎng)中的無縫交遞方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線局域網(wǎng)(WLAN)，并且，特別涉及在WLAN中的無縫交遞(handoff)方法。
背景技術：
無線局域網(wǎng)(WLAN)是這種類型的局域網(wǎng)(LAN)，其使用高頻無線電波而不是使用線纜在終端(站)之間進行通信。WLAN在實踐中用于不允許布線、或網(wǎng)絡布置頻繁改變的環(huán)境。WLAN使用用于介質(zhì)訪問的隨機接入技術，以允許這些站競爭性(competitively)地發(fā)送數(shù)據(jù)。因為在隨機接入方案中，由于無線電介質(zhì)上的分組沖突造成數(shù)據(jù)損失發(fā)生、并且難以通過無線介質(zhì)的性質(zhì)而在發(fā)送器處檢測這些數(shù)據(jù)沖突，所以，需要一種沖突避免技術。通常，WLAN采用載波感測多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)作為沖突避免方案，其中，在數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳送到接收器的基本過程期間，可間接地監(jiān)測沖突或者錯誤。如果發(fā)送器未接收到對所發(fā)送的數(shù)據(jù)的確認，則在經(jīng)過預定時間后重新傳送該數(shù)據(jù)。
典型地，WLAN具有多個基本服務組(BSS)，每個BSS具有連接到有線網(wǎng)絡的接入點(AP)和多個無線站(STA)。
通過AP來提供BSS內(nèi)的通信，使得需要這些STA與AP相關聯(lián)，以接入網(wǎng)絡。因此，當決定與網(wǎng)絡建立關聯(lián)時，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，STA首先搜索要關聯(lián)的AP。在關聯(lián)之后的數(shù)據(jù)發(fā)送過程期間，STA可能漫游到當前AP的服務區(qū)之外。在這種情況下，由于這些AP使用不同的信道以防止彼此干擾，所以，STA必須釋放與當前AP的關聯(lián)，并與新的AP建立新的關聯(lián)，這在無線通信技術中被稱為“交遞”。典型地，這些BSS具有彼此重疊的覆蓋區(qū)，使得STA可在WLAN內(nèi)從一個區(qū)漫游到另一個，并在WLAN中的任何地方維持通信。
當STA在BSS內(nèi)漫游或移動到其它BSS的范圍中時，可發(fā)生交遞。交遞延遲是諸如基于IP的語音(voice-over-IP)、視頻遠程會議等的實時多媒體服務的重要問題。
圖1示出了典型的WLAN結構。在圖1中，三個接入點11、12和13通過網(wǎng)關15而連接到因特網(wǎng)17，并且，它們的覆蓋區(qū)彼此重疊。給接入點11、12和13分配不同的無線電信道，即各自的信道1、信道6和信道11。在此示例中，AP2 12通過信道6與STA 10通信。當STA 10在與AP2 12通信的同時從AP2 12的服務區(qū)(B)移動到AP1 11或AP3 13的服務區(qū)(A或C)時，發(fā)生交遞。典型地，交遞過程包括掃描、驗證和關聯(lián)過程。掃描是試圖發(fā)現(xiàn)AP的存在、并收集有關AP的信息的過程。存在用于移動節(jié)點的掃描現(xiàn)有AP的兩種方法，即主動掃描和被動掃描。
對于被動掃描，STA監(jiān)聽由AP周期性發(fā)送的信標幀(beacon frame)。對于主動掃描，STA在特定信道上發(fā)送探測幀，以請求來自AP的響應幀。
在被動掃描技術中，典型地，要花費多于300毫秒來從AP接收信標幀、并從該信標幀獲得有關AP的信息。并且，在主動掃描技術中，從STA在預定時間內(nèi)未接收到信標幀時發(fā)送探測幀到從響應幀獲得有關AP的信息，典型地要花費多于300毫秒。在獲得有關AP的信息后，STA確定是否加入基本服務組(BSS)。如果STA決定加入BSS，則STA進入驗證過程。
驗證是通過在STA和AP之間傳遞信息而確定該STA是否具有所宣稱的的安全性的過程。
在通過驗證過程后，STA進入關聯(lián)過程。在關聯(lián)過程中，STA和AP交換有關BSS的能力的信息，并觸發(fā)分配系統(tǒng)服務(DSS)，以便使AP與另一個AP通信，從而在它們各自的BSS中交換用于STA的幀，當它們從一個BSS移動到另一個時轉(zhuǎn)發(fā)幀以跟隨移動站，并與有線網(wǎng)交換幀。在STA通過關聯(lián)過程而與AP關聯(lián)后，STA可以發(fā)送數(shù)據(jù)。
圖2A和圖2B分別是用于圖解基于傳統(tǒng)的被動掃描的交遞技術、以及基于傳統(tǒng)的主動掃描的交遞技術的消息流程圖。如圖2A和圖2B所示，在這兩種情況下，探測延遲是對整個交遞等待時間的主要貢獻因素。
圖3A和圖3B分別是用于圖解在基于傳統(tǒng)的被動掃描的交遞技術和基于主動掃描的交遞技術中、在交遞過程期間出現(xiàn)的延遲的百分比的餅狀圖。如圖3A和圖3B所示，在基于被動掃描的交遞和基于主動掃描的交遞的情況中，探測延遲都是主要原因。
因此，存在對減少探測延遲以便在WLAN中實現(xiàn)無縫交遞的需要。

發(fā)明內(nèi)容
已致力于解決上述問題而作出了本發(fā)明，本發(fā)明的一個目的是提供一種WLAN中的交遞方法，其能夠最小化整個交遞等待時間。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種交遞方法，其通過使作為交遞延遲的主要貢獻因素的探測延遲最小化，而允許移動站快速地將其關聯(lián)從一個接入點移動到另一個。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種交遞方法，其通過在交遞發(fā)生之前在接入點之間交換上層信息，而可在不同系統(tǒng)之間被采用。
為實現(xiàn)上述目的，提供了一種用于通信網(wǎng)絡的交遞方法，該通信網(wǎng)絡包括附接到與一個或多個外部網(wǎng)絡連接的路由器的多個固定節(jié)點、以及與當前固定節(jié)點關聯(lián)的至少一個移動節(jié)點。此交遞方法檢測移動節(jié)點的移動；一旦檢測到移動節(jié)點的移動，便準備該移動節(jié)點從當前固定節(jié)點到潛在固定節(jié)點的交遞；決定實現(xiàn)交遞到作為目標固定節(jié)點的潛在固定節(jié)點中的一個；以及執(zhí)行從當前固定節(jié)點到目標固定節(jié)點的交遞。
優(yōu)選地，通過在每個固定節(jié)點監(jiān)測相鄰信道的信道狀態(tài)、以及基于信道狀態(tài)的改變確定移動節(jié)點的移動，而完成移動節(jié)點的移動的檢測。
優(yōu)選地，準備交遞包括從每個固定節(jié)點向路由器傳送信道狀態(tài)；在該路由器上以按優(yōu)先次序的方式創(chuàng)建潛在固定節(jié)點的列表；從該路由器向移動節(jié)點傳送該列表；以及在潛在固定節(jié)點上準備交遞。
優(yōu)選地，決定交遞包括根據(jù)列表中潛在固定節(jié)點的優(yōu)先級，而從潛在固定節(jié)點中選擇一個，作為目標固定節(jié)點。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了用于無線局域網(wǎng)(WLAN)的交遞方法，該無線局域網(wǎng)包括附接到路由器的多個接入點(AP)、以及與當前接入點相關聯(lián)的至少一個移動節(jié)點(MN)，其中所述路由器存儲相鄰圖表(NG)并被連接到一個或多個外部網(wǎng)絡。該交遞方法通過監(jiān)聽相鄰信道來檢測MN的移動，并且，一旦檢測到MN的移動，便決定MN從當前AP交遞到新的AP；一旦決定交遞，便在新的AP和MN之間交換交遞開始信息；以及基于交遞信息而將MN與新的AP關聯(lián)。
優(yōu)選地，通過在每個AP監(jiān)測相鄰信道上的通信量、從通信量中提取報頭信息；基于報頭信息檢查通信量的變化、并基于此變化確定MN的移動，而完成MN的移動的檢測。
優(yōu)選地，通過在每個AP將MN的移動報告給路由器、向MN傳送存儲在路由器中的NG、并基于此NG在MN選擇新的AP，而決定交遞。


從下面結合附圖的詳細描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)勢將被更清楚地理解，附圖中圖1是圖解傳統(tǒng)的WLAN結構的示意圖；圖2A是圖解使用被動掃描過程的傳統(tǒng)的交遞方法的流程圖；圖2B是圖解使用主動掃描過程的傳統(tǒng)的交遞方法的流程圖；圖3A是圖解根據(jù)基于傳統(tǒng)的被動掃描交遞技術、在整個交遞等待時間中的延遲分布的圖表；圖3B是圖解根據(jù)基于傳統(tǒng)的主動掃描交遞技術、在整個交遞等待時間中的延遲分布的圖表；圖4是圖解根據(jù)本發(fā)明第一實施例的WLAN結構的示范示意圖；圖5是用于圖解根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無縫交遞方法的流程圖；以及圖6是圖解根據(jù)本發(fā)明第二實施例的在NG服務器、AP和STA之間傳遞的消息的流程圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在附圖中，所有附圖中使用的相同或相似的附圖標記來代表相同或相似的部分。
在本發(fā)明中，將負責接收的RF模塊加入到AP。
圖4是圖解根據(jù)本發(fā)明第一實施例的WLAN結構的典型示意圖。
如圖4所示，WLAN包括彼此相關聯(lián)、使得它們的服務區(qū)重疊的三個接入點AP 41、42和43，并且，AP 41、42和43通過網(wǎng)關45而連接到因特網(wǎng)47。在此實施例中，假定當前與覆蓋區(qū)(小區(qū))42b中的AP 42相關聯(lián)的STA 40移動到AP 43的覆蓋區(qū)43b中。在這種情況下，由于AP 41、42和43使用不同的信道，即分別是信道1、信道6和信道11，所以發(fā)生交遞。AP 41、42和43分別被提供有專用接收模塊41a、42a和43a。
每個接收模塊監(jiān)測無線電信道的狀態(tài)。因此，如果STA 40接近AP 43，則AP 43給STA 40提供其自身的AP信息，如頻道號、介質(zhì)訪問控制(MAC)地址、基本服務組標識(BSSID)等等，用于支持無縫交遞。
一旦從AP 43接收到AP信息，STA 40便基于從AP 43和當前關聯(lián)的AP42收集的AP信息而決定交遞。
為了支持無縫交遞，將被稱為觸發(fā)信息的交遞預測信息傳送到上層。一旦接收到此觸發(fā)信息，所述上層便執(zhí)行各種操作，以便準備交遞。
現(xiàn)在將詳細描述在上述結構的WLAN中的交遞操作。
圖5是用于圖解根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無縫交遞方法的流程圖。
一旦每個AP導通，AP便利用專用接收模塊接收從位于其服務區(qū)中的STA發(fā)送的無線電幀，并從所述無線電幀中提取MAC報頭。通過分析包含在這些MAC報頭中的信息，AP獲取各個STA的信息，如STA的類型。
隨后，在步驟S501，專用接收模塊監(jiān)測相鄰信道，以便檢測STA的移動。在步驟S502，AP確定是否檢測出與其關聯(lián)的STA的移動。如果檢測出STA的移動，則在步驟S503，STA嘗試共享STA和AP自身的信息。
一旦獲取STA信息，AP便將向相鄰的AP發(fā)送STA的移動信息和自身的AP信息，如所接收的信號強度指示符(RSSI)、信道號、服務類型等。以這種方式共享有關STA和AP的信息。
一旦接收到STA移動信息和AP信息，在步驟S504，相鄰AP便將自身的AP信息發(fā)送到STA。AP信息包括RSSI、信道號和服務類別。一旦接收到相鄰AP的AP信息，在步驟505，STA便基于包括在AP信息中的RSSI強度、信道號和服務類別，而決定是否從當前AP交遞到相鄰AP。如果AP信息滿足交遞條件，則在步驟S506，STA通過交遞開始請求消息而向相鄰AP請求交遞開始，否則，在步驟S510，STA向AP發(fā)送更新請求。
一旦接收到交遞開始請求消息，在步驟S507，相鄰AP便執(zhí)行驗證過程和其它與交遞有關的操作，以便給STA提供無中斷的服務。此時，為了準備希望的交遞，將觸發(fā)信息傳送到上層。并且，相鄰AP通過交遞開始響應消息、響應交遞開始請求而發(fā)送確認。
這里，在步驟508，STA確定是否已接收到交遞開始響應消息。如果STA接收到交遞開始響應消息，則在步驟S509，STA執(zhí)行交遞，并結束交遞過程，否則，STA重新發(fā)送交遞開始請求消息預定的次數(shù)，并且，該過程返回到步驟S507。
使用相鄰AP的信道信息例如BSS ID、MAC地址和RSSI來執(zhí)行交遞，并且，在完成交遞后，網(wǎng)絡被更新，以便其它AP共享AP和STA的狀態(tài)信息。
圖6是圖解根據(jù)本發(fā)明第二實施例的在NG服務器、AP和STA之間流動的消息的流程圖。
除了網(wǎng)關被替換為相鄰圖表(graph)服務器之外，第二實施例的WLAN的結構等同于第一實施例的WLAN的結構。在本發(fā)明的第二實施例中，相鄰圖表服務器由附圖標記45表示，其等同于第一實施例中的網(wǎng)關。
相鄰圖表服務器45存儲相鄰圖表以便跟蹤相鄰AP，并且，一旦檢測出STA的移動，便向STA 40提供相鄰AP的信息。NG 45包含多對AP和相鄰AP對的MAC地址和IP地址、以及每對AP可經(jīng)由其通信的信道。
一旦接收到來自NG服務器45的AP信息，STA 40便從在相鄰AP信息中列出的AP中選擇一個AP，作為交遞目標AP。
在圖6中，首先，AP1 41、AP2 42、AP3 43和STA 40通過注冊消息而向相鄰圖表(NG)服務器45注冊它們自己的信息，以便NG服務器45基于包含在注冊消息中的信息而配置相鄰圖表。來自每個AP或STA的注冊消息包括其自身的MAC和IP地址、信道號、信道利用率等。
一旦接收到來自AP 41、42和43以及STA 40的注冊消息，NG服務器45便響應于各自的注冊消息而向各自的AP 41、42、43和STA 40發(fā)送確認。
每個AP通過其RF模塊而監(jiān)測相鄰信道，以便檢測STA 40的移動。在此實施例中，STA 40從AP2的覆蓋區(qū)42b移動到AP3的覆蓋區(qū)43b(見圖4)。
一旦檢測到STA的移動，AP2 42便向NG 45發(fā)送移動檢測消息。移動檢測消息包括當前關聯(lián)的AP的RSSI和鏈路質(zhì)量。
一旦接收到移動檢測消息，NG 45便響應于移動檢測消息而向AP2 42發(fā)送確認，并經(jīng)由AP2 42而向STA 40發(fā)送交遞侯選AP消息。交遞候選AP消息包括侯選AP的MAC和IP地址、以及信道信息。因此，STA 40基于交遞侯選AP消息中有關AP的信息，而選擇相鄰AP中的一個，作為交遞目標AP。在本發(fā)明的第二實施例中，AP3 43是交遞目標AP。
一旦接收到交遞侯選信息消息，STA 40便響應于交遞侯選AP消息而經(jīng)由AP2 42向NG服務器45發(fā)送確認，然后基于包含在交遞侯選AP消息中的信息，而向AP3 43發(fā)送交遞開始請求消息。響應于來自STA 40的交遞開始請求消息，AP3 43向STA 40發(fā)送交遞開始響應消息。隨后，一旦接收到交遞開始響應消息，STA 40便向AP3 43發(fā)送交遞執(zhí)行請求消息。一旦接收到交遞執(zhí)行請求消息，AP3 43便向STA 40發(fā)送交遞執(zhí)行響應消息，并向NG服務器45發(fā)送更新消息。更新消息包含有關與當前AP關聯(lián)的相鄰AP和STA的信息。
一旦接收到來自AP3 43的更新消息，NG服務器45便向AP3 43傳送確認，并更新相鄰圖表。
盡管與當前認為最實際的和優(yōu)選的實施例相結合而描述了本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明不限于公開的實施例，而相反地，本發(fā)明意圖覆蓋包含在所附權利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等價配置。
如上所述，在本發(fā)明的交遞方法中，配備有接收專用的RF模塊的每個AP監(jiān)測相鄰信道，并且，只要檢測到STA的移動，便向路由器報告STA的移動，并且，一旦獲取STA移動的信息，路由器便向STA提供相鄰AP的信息，使得STA能夠快速地將其關聯(lián)從一個AP移動到另一個，而不中斷或需要探測階段。
并且，在本發(fā)明的交遞方法中，由于通過相鄰圖表服務器，STA很快地知道相鄰AP的信息，所以，有可能使作為全部交遞執(zhí)行時間的主要貢獻因素的探測延遲最小化。
并且，由于STA能夠獲得AP的信息，并且交遞侯選AP能夠在交遞執(zhí)行前準備層3交遞，所以，本發(fā)明的無縫交遞方法能夠被系統(tǒng)間交遞所采用。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的交遞方法中，由于以無縫方式發(fā)生交遞，所以，其能夠支持實時多媒體服務，如VoIP、視頻遠程會議等。
權利要求
1.一種用于通信網(wǎng)絡的交遞方法，該通信網(wǎng)絡包括附接到與至少一個外部網(wǎng)絡連接的路由器的多個固定節(jié)點、以及與當前固定節(jié)點關聯(lián)的至少一個移動節(jié)點，該交遞方法包括檢測移動節(jié)點的移動；一旦檢測到移動節(jié)點的移動，便準備該移動節(jié)點從當前固定節(jié)點到潛在固定節(jié)點的交遞；決定是否交遞到作為目標固定節(jié)點的潛在固定節(jié)點中的一個；以及執(zhí)行從當前固定節(jié)點到目標固定節(jié)點的交遞。
2.如權利要求1所述的交遞方法，其中，檢測移動節(jié)點的移動包括在每個固定節(jié)點監(jiān)測相鄰信道的信道狀態(tài)；以及基于信道狀態(tài)的變化而確定移動節(jié)點的移動。
3.如權利要求2所述的交遞方法，其中，監(jiān)測信道狀態(tài)包括在相鄰信道上接收無線電幀；提取該無線電幀的報頭信息；分析該報頭信息；以及檢查信道狀態(tài)的變化。
4.如權利要求3所述的交遞方法，其中，報頭信息包括上層信息。
5.如權利要求4所述的交遞方法，其中，上層信息包括因特網(wǎng)協(xié)議(IP)地址。
6.如權利要求2所述的交遞方法，其中，準備交遞包括從每個固定節(jié)點向路由器傳送信道狀態(tài)；按優(yōu)先次序方式而在路由器創(chuàng)建潛在固定節(jié)點的列表；從路由器向移動節(jié)點傳送該列表；以及在潛在固定節(jié)點準備交遞。
7.如權利要求6所述的交遞方法，其中，決定交遞包括根據(jù)該列表的潛在固定節(jié)點的優(yōu)先級，而選擇潛在固定節(jié)點中的一個，作為目標固定節(jié)點。
8.如權利要求2所述的交遞方法，其中，信道狀態(tài)包括有關占用信道的固定節(jié)點和移動節(jié)點的信息。
9.如權利要求2所述的交遞方法，其中，信道狀態(tài)包括占用信道的固定節(jié)點和移動節(jié)點的上層信息。
10.如權利要求9所述的交遞方法，其中，準備交遞包括發(fā)送所述上層信息到上層；以及使用所述上層信息而準備上層交遞。
11.一種用于無線局域網(wǎng)(WLAN)的交遞方法，該無線局域網(wǎng)包括附接到路由器的多個接入點(AP)、以及與當前接入點相關聯(lián)的至少一個移動節(jié)點(MN)，所述路由器存儲相鄰圖表(NG)，該交遞方法包括通過監(jiān)聽相鄰信道來檢測MN的移動；一旦檢測到MN的移動，便決定MN是否從當前AP交遞到新的AP；一旦決定交遞，便在新的AP和MN之間交換交遞開始信息；以及基于所述交遞信息而將MN與新的AP關聯(lián)。
12.如權利要求11所述的交遞方法，其中，檢測MN的移動包括在每個AP監(jiān)測相鄰信道的通信量；從通信量中提取報頭信息；基于報頭信息檢查通信量的變化；根據(jù)所述變化而確定MN的移動。
13.如權利要求12所述的交遞方法，其中，決定是否交遞包括在每個AP向路由器報告MN的移動；向MN傳送存儲在路由器中的NG；以及基于所述NG而在MN選擇新的AP。
14.如權利要求13所述的交遞方法，其中，所述NG包括新AP的AP信息。
15.如權利要求14所述的交遞方法，其中，AP信息包括新AP的介質(zhì)訪問控制(MAC)地址。
16.如權利要求14所述的交遞方法，其中，AP信息包括上層信息。
17.如權利要求14所述的交遞方法，其中，AP信息包括新AP的IP地址。
18.如權利要求14所述的交遞方法，其中，AP信息包括新AP的信道信息。
19.如權利要求13所述所述的交遞方法，還包括在MN與新AP關聯(lián)之后更新NG。
20.如權利要求19所述的交遞方法，其中，更新NG包括從新AP向路由器傳送更新信息；以及根據(jù)所述更新信息而在路由器重新配置NG。
全文摘要
提供了一種通信網(wǎng)絡中的交遞方法，該通信網(wǎng)絡包括附接到與一個或多個外部網(wǎng)絡連接的路由器的多個固定節(jié)點、以及與當前固定節(jié)點關聯(lián)的至少一個移動節(jié)點。此交遞方法檢測移動節(jié)點的移動；一旦檢測到移動節(jié)點的移動，便準備該移動節(jié)點從當前固定節(jié)點到潛在固定節(jié)點的交遞；決定是否交遞到作為目標固定節(jié)點的潛在固定節(jié)點中的一個；以及執(zhí)行從當前固定節(jié)點到目標固定節(jié)點的交遞。該交遞方法通過將交遞延遲的主要貢獻因素的探測延遲最小化，而允許移動站快速地將其關聯(lián)從一個接入點移動到另一個。
文檔編號H04L12/28GK1703019SQ20051007929
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權日2004年5月29日
發(fā)明者李忠勛, 張景訓, 徐昌佑, 趙鎮(zhèn)淪, 黃孝善, 高圣濟, 樸天守 申請人:三星電子株式會社