CN101114997A - 无线局域网及其方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种无线局域网及其方法。示例性方法目的在于对根据无线通信协议运行的无线局域网(WLAN)(100)中的接入点(105，110，115)进行管理。示例性方法包括管理无线局域网中多个接入点之中的哪个接入点负责与无线台(530)进行通信，其中，对多个接入点的每个指派相同通信频率范围和相同识别信息，以便与无线台进行通信。示例性WLAN的目的在于一种根据无线通信协议运行的WLAN，该WLAN包括多个接入点。多个接入点被配置成支持与无线台进行通信。对多个接入点的每个指派以相同频率范围和相同识别信息，以便与无线台进行通信。示例性WLAN还包括主控制器(125)，主控制器(125)用于管理无线局域网中多个接入点之中的哪个接入点处理与无线台的通信。

Description

无线局域网及其方法

技术领域

本发明的示例性实施例通常涉及无线通信***及其方法，更具体而言，涉及无线局域网(WLAN)及其方法。

背景技术

在WLAN中，无线设备使用接入点(AP)(例如，无线路由器)与有线网络进行连接并与其他主机通信。AP通常配备有连接有线网络的接口(例如，通过以太网连接)和与无线设备进行通信的无线接口(例如，IEEE 802.11(b/g)，802.16(d/e)，蓝牙等)。

根据802.11在室内运行的AP的覆盖区域被限制到接近200到300英尺。附加AP可用于扩展覆盖区域。当移动设备从第一AP的覆盖区域移动到第二AP时，必须将移动设备的通信从第一AP“切换”到第二AP。在802.11b中，切换由移动设备启动，且发生在协议栈的第二层或第三层。

例如，如果第一和第二AP起到MAC层(第二层)网桥的作用，则切换仅在第二层执行，这是因为第一和第二AP都属于相同IP子网。在可选示例中，如果第一和第二AP起到IP(第三层)路由器的作用，则第一和第二AP属于不同的IP子网。从而，除第二层切换外，也必须进行第三层切换。

在意图用于大覆盖区域的WLAN中，对网络内移动设备的无缝漫游支持成为期望的设计标准。换而言之，期望在不使任何服务中断的情况下确保移动设备在整个WLAN覆盖区域的移动性。从而，在AP之间的切换期间，不应中断传输和应用级的会话。实时应用(例如，VoIP、流音频和/或视频等)要求切换(例如，第二层和/或第三层切换)应执行得足够快，以避免服务中断。例如，如果“抖动”超过时间阈值(例如，50毫秒(ms))，则将会注意到VoIP呼叫的中断。从而，为了在802.11 WLAN中支持VoIP和避免服务中断(例如，抖动)，切换执行所需的时间必须小于抖动时间阈值。

在802.11 WLAN网络内的传统移动设备根据“先断后通(break-before-make)”方法执行第二层切换，或称为“硬切换”。在硬切换中，如果与服务AP的连接的信号强度降至低于信号强度阈值，则在移动设备上的无线卡(例如，PCMCIA无线802.11b卡等)开始探测具有可接受信号强度的可用邻近AP。在一个示例中，802.11b WLAN包括可被探测到以用于可用AP的11个信道，其中对所有11个信道的探测可能需要1秒钟来完成。一旦在探测步骤中发现可接受的AP，移动设备则与新AP进行认证，然后通过执行第二层关联与新AP相关联。虽然仍然明显，然而与关联和认证步骤相关的延迟(例如，10ms)通常小于与探测步骤相关的延迟(例如，长达1秒)。

在传统WLAN中的AP均在多个信道(例如，在802.11b中的11个信道)其中一个上进行发送，其中邻近AP通常在不同信道上进行发送，以减少外部小区干扰(例如，在本地AP处从邻近AP或邻近AP所服务的移动设备接收到的干扰)。在传统WLAN中的AP还通常具有不同的机器接入代码(MAC)地址和不同基本服务设置标识符(BSSID)，因而移动设备能够区分不同的AP(例如，选择连接新AP等)。在传统WLAN中，对于每个移动设备而言，重要的是能够区分开邻近AP，以便如果与当前服务AP的连接降至低于连接强度阈值(例如，低于它则不能保持连接的信号强度级别)，则选择切换到新AP(即，“硬”切换)。

上述探测、认证和关联步骤可占用相当数量的时间(例如，数百毫秒)，该时间可部分基于所用无线卡的类型而有所变化。此外，如果需要的话，第三层切换增加附加切换等待时间(例如，在数百毫秒的量级)。与第二层和第三层切换相关的延迟通常足够大，以致于导致在802.11 WLAN中的实时应用中出现服务中断。

减小上述探测延迟的传统方法包括向802.11 WLAN覆盖区域中的每个移动设备报告邻近AP的存在性。从而，由于特定AP是“静态”的，且通常保持在相同信道上，可将探测步骤限制到与向移动设备报告的AP相关联的信道。然而，上述传统AP报告方法需要对有关覆盖区域中移动设备的信息进行维护和传播，此外还需改变到802.11协议，以及对AP报告进行主动管理。此外，即便降低与探测相关的延迟，仍保留有与认证和关联相关的延迟。

发明内容

本发明的示例性实施例涉及一种对根据无线通信协议运行的无线局域网(WLAN)中的接入点进行管理的方法。示例性实施例包括管理无线局域网的多个接入点中的哪个接入点处理与无线台的通信，其中，对多个接入点的每个指派相同通信频率范围和相同识别信息，以便与无线台进行通信。

本发明的另一示例性实施例涉及一种根据无线通信协议运行的WLAN。该示例性实施例包括被配置成与无线台进行通信的多个接入点。对多个接入点的每个指派相同频率范围和相同识别信息，以便与无线台进行通信。主控制器管理无线局域网的多个接入点中的哪个接入点处理与无线台的通信。

附图说明

结合仅以示意性方式给出的附图和通过后面给出的详细描述，将更全面地理解本发明，在附图中，对各附图中相应的部件赋以相同的附图标记，其中：

图1表示根据本发明示例性实施例的无线局域网(WLAN)；

图2表示根据本发明示例性实施例，在图1所示WLAN内包括移动设备的接入点的覆盖区域；

图3表示根据本发明示例性实施例，在图2所示接入点处执行的用于移动设备的呼叫建立过程；

图4表示根据本发明示例性实施例，移动设备在图1所示WLAN内从第一接入点切换到第二接入点的切换过程；

图5表示在图4所示切换过程的不同步骤期间移动设备在图1所示WLAN内的位置；以及

图6表示根据本发明的另一示例性实施例的如图1所示WLAN***的一部分，该部分包括第一接入点、第二接入点和多个移动设备。

具体实施方式

为更好地理解本发明，将描述根据本发明示例性实施例的无线局域网络(WLAN)。然后参照示例性WLAN，描述呼叫建立，之后描述在示例性WLAN内执行的切换过程。

无线局域网络(WLAN)***

如发明背景技术部分所述，在传统WLAN中的每个AP都在多个信道或频率范围的其中一个上进行发送，其中邻近AP通常在不同信道上进行发送，以减小小区外干扰，或在本地AP处从邻近小区(例如，从邻近AP和/或从邻近AP服务的移动设备)接收的干扰。在传统WLAN中的AP也通常具有不同的机器接入代码(MAC)地址和不同的基本服务设置标识符(BSSID)。如下面将更详细描述的，根据本发明示例性实施例的WLAN包括在相同信道上通信且具有相同MAC地址和BSSID的AP，以使得从WLAN内的移动设备的角度来看，所有AP都是相同的。

图1表示根据本发明示例性实施例的无线局域网(WLAN)100。在图1所示示例性实施例中，WLAN 100包括接入点(AP)105，110和115，网际协议(IP)骨干网120和主控制器(MC)125。AP105/110/115具有重叠覆盖区域，以减少在向移动设备提供的服务的“间隙(gap)”(未示出)。AP 105/110/115在无线或空中接口上通过任何众知的无线通信协议，例如802.11(a/b/g)，802.16e，蓝牙等，向它们各自覆盖区域内的移动设备提供服务。AP 105/110/115还都通过有线连接或接口与IP骨干网120相连。IP骨干网120是使WLAN 100与边缘路由器连接的交换机，通过边缘路由器将WLAN 100连接到因特网。IP骨干网120通过有线连接或接口与主控制器125相连。

AP 105，110和115均在相同信道(即，频率范围或带宽)上进行通信，并被指派相同MAC地址和相同BSSID。如将要描述的，在WLAN 100内AP 105，110和115的统一性允许将切换支持从AP105/110/115服务的移动设备“卸载(offload)”到主控制器125。

在WLAN***内的呼叫建立

下面，参照图2和3以及图1所示WLAN***100，描述呼叫建立的示例。

图2表示根据本发明示例性实施例，包括移动设备530的接入点105的覆盖区域。AP 105的覆盖区域包括由初级边界限定的第一覆盖区域和由安全级边界限定的第二覆盖区域。此后，将第一覆盖区域称为“初级边界区域”，将第二覆盖区域称为“安全级边界区域”。

为利于移动设备(例如，移动设备530)在WLAN 100内从第一AP(例如，AP 105)切换到第二AP(例如，AP 110)，MC 125为WLAN 100内的每个AP定义了低连接强度阈值和高连接强度阈值。参照图2，正由AP 105提供服务且位置远离AP 105的移动设备通常比位置更接近AP 105的移动设备具有更低的连接强度。

如图2所示，初级边界区域包括移动设备530，其具有超过低连接强度阈值的连接强度，安全级边界区域包括移动设备530，其具有超过高连接强度阈值的连接强度。在呼叫建立期间不使用安全级边界区域，下面，将参照呼叫切换以及图4和5，对安全级边界区域进行更详细的讨论。

在图2所示示例性实施例中，移动设备530可为任何众知的移动设备，包括但不限于个人计算机(PC)，笔记本或膝上型计算机，蜂窝电话，PDA，视频游戏单元(例如，便携式游戏机(PSP)，Nintendo DS等)，和/或能够进行无线通信的任何众所周知的设备。

图3表示根据本发明示例性实施例在AP 105点处执行的用于移动设备530的呼叫建立过程。下面，将参照图2描述图3所示呼叫建立过程。在图3的过程中，假设移动设备530对WLAN 100而言是新设备。换而言之，在图3所示过程期间在WLAN 100内除AP 105之外没有任何AP为移动设备530提供服务。

在图3的步骤S300中，AP 105从移动设备530接收信号。例如，信号可为移动导频信号，对服务的请求等。在步骤305中，AP 105测量接收信号的信号强度。在步骤310中，如果测量出的信号强度大于或等于低连接强度阈值，则AP 105向MC 125发送报告，表明移动设备具有至少等于低连接强度阈值的信号强度。

如上所述，在图3所示过程中，假设在图3所示过程期间在WLAN内100除AP 105之外没有任何AP为在步骤S300中请求服务的移动设备530提供服务。从而，在步骤S315中，AP 105从MC 125接收指令，该指令用于授权AP 105建立与移动设备的连接。在步骤S320中，根据传统方法，AP 105建立与移动设备530的连接。如发明背景技术部分中所述，呼叫建立通常包括探测、关联和认证。在步骤S320中，由于AP 105已经监测到来自移动设备530的信号，因此，探测并不是必需的。从而，AP 105对移动设备530进行关联和认证。之后，在步骤S325中，AP 105为移动设备530提供服务，并继续监测移动设备530的信号强度。

在图3所示步骤S330中，AP 105确定连接强度是否降至低于低连接强度阈值。如果AP 105确定与移动设备530的连接强度保持至少等于低连接强度阈值，则流程返回到步骤S325，AP 105继续对移动设备提供服务(例如，来回传送数据)。保持在或高于低连接强度阈值意味着，移动设备530保持在图2所示的初级边界区域内。否则，如果AP105确定与移动设备530的连接强度降至低于低连接强度阈值，则流程进行到步骤S335，在步骤S335中，AP 105向MC 125报告移动设备530的降低的连接状态。降低的连接状态的报告被MC 125当作将移动设备530切换到邻近AP的请求来处理，下面，将更详细的描述切换处理。

在WLAN***中的呼叫切换

图4表示根据本发明示例性实施例，移动设备530在WLAN 100内从AP 105切换到AP 110的切换过程。图5表示在图4所示切换过程的不同步骤期间移动设备530在WLAN 100内的位置。

在图4所示示例性实施例中，移动设备530最初处在图5所示的位置P0处，该位置处在AP 105的初级和安全级边界区域内。移动设备530使用根据图3所述过程建立与AP 105的连接。因此，移动设备530发出信号以请求连接，AP 105执行步骤S300至S325以建立连接。从AP 105的方面对图3进行描述，而图4示出在图3所示步骤S310和S315期间如何对MC 125产生影响。从而，在步骤S310中，AP 105向MC 125发送报告，表明所测从移动设备530接收的信号的信号强度高于低连接强度阈值(例如，由于移动设备530处在AP 105的初级边界区域内)。在步骤S400中，MC 125接收从AP 105发送的报告。在步骤S405中，MC 125确定移动设备530当前是否正在由WLAN 100内的另一AP提供服务。如果MC 125确定移动设备530当前正在由WLAN100内的另一AP提供服务，则MC 125不采取任何行动，不授权AP105与移动设备530进行通信。或者，如果MC 125确定移动设备530未被提供服务，则MC 125向AP 105发送用于授权AP 105与移动设备530建立连接的信号。AP 105接收授权(图3的步骤S315)，建立与移动设备530的连接(图3的步骤S320)，并为移动设备530提供服务(例如，来回传送数据)(图3的步骤S325)。

AP 105保持在步骤S325中，继续为移动设备530提供服务。参照图5，移动设备530在上述呼叫连接建立期间保持在位置P0。然而，应该理解，在其他示例性实施例中，移动设备530可在AP 105的初级边界区域内的任何地方与AP 105建立连接。

在图4的步骤S410中，移动设备530开始从图5的位置P0向AP110移动。如图5所示，移动设备530沿图5所示路线从位置P0移动到位置P1。在图4所示步骤S415中，移动设备530到达位置P1，并进入AP 110的初级边界区域。因此，在图4所示步骤S420中，AP 110接收由移动设备530发送的信号并测量其信号强度至少等于更低连接强度。在步骤S425中，AP 110向MC 125报告所测移动设备530的信号强度至少等于低连接强度阈值。

在步骤S430中，MC 125接收来自AP 110的报告，并确定另一AP是否正在为移动设备530提供服务。由于AP 105已在为移动设备530提供服务，MC 125决定不采取任何行动，不授权AP 110建立与移动设备530的连接。

在图4的步骤S435中，移动设备530到达图5的位置P2。如图5所示，在位置P2处，移动设备530还处在AP105的初级边界区域内，但也进入AP 110的安全级边界区域内。因此，在步骤S440中，AP 110接收移动设备530所发送的信号，并测量到其信号强度大于或等于高连接强度阈值。在步骤S445中，AP 110向MC 125报告所测从移动设备530接收到的信号的信号强度至少等于高连接强度阈值。

在图4的步骤S450中，MC 125接收来自AP 110的报告(在步骤S445处被发送出)，将AP 110添加到针对移动设备530的活动集合。活动集合为能够为移动设备530提供服务的AP的列表。活动集合存储在MC 125处并在该处进行更新，如果需要进行切换，活动集合用于选择替代服务AP，下面参照图4的流程进行描述。

在图4的步骤S455中，移动设备530到达图5的位置P3。如图5所示，在位置P3处，移动设备530不再处于AP 105的初级边界区域内，而是保持在AP 110的安全级边界区域内。因此，在图4的步骤S460中，AP 105确定它与移动设备530的连接强度降至低于低连接强度阈值(图3的步骤S330)。在图4的步骤S465中，AP 105向MC 125报告AP 105与移动设备530之间降级的连接状态(图3的步骤S335)。

在步骤S470中，MC 125接收来自AP 105的降级连接状态报告，并对移动设备530的活动集合进行分析，以确定是否有另一AP可用于为移动设备530提供服务。由于在步骤S450中MC 125将AP 110添加到移动设备530的活动集合，MC 125确定移动设备530可从AP 105切换到AP 110。因此，在步骤S475中，MC 125向AP 105和AP 110发送切换指令。

在步骤S480中，AP 105接收来自MC 125的切换指令，并停止向移动设备530提供或尝试提供服务。在步骤S485中，AP 110接收来自MC 125的切换指令，开始向移动设备530提供服务。

尽管在图4中未示出，但在步骤S450之后，AP 110继续监测从移动设备530接收信号的信号强度。如果所测信号强度降至低于高连接强度阈值，则AP 110向MC 125报告降级的信号强度。然后，MC 125从移动设备530的活动集合中去除AP 110。从而，MC 125与WLAN 100的AP 105/110/115协同工作，以维护相对最新的活动集合。

此外，根据图4的切换过程将会理解，移动设备530不知道从AP105切换到AP 110。相反，从移动设备530来看，一旦建立起连接，则移动设备530认定其保持与最初服务AP的连接。从而，传统移动设备可应用在WLAN***100内，并具有上述简化切换过程的益处。

在WLAN***中降低干扰

如上所述，在图1所示WLAN***100内的每个AP被配置为在相同信道上进行发送，而传统WLAN***通常包括在不同信道上进行发送以减少小区外干扰的邻近或相邻AP。因此，在WLAN***100内AP的相同信道发送可导致***干扰增大。

为了降低在WLAN***100内的干扰，MC 125对WLAN***100内的AP以及相应被服务的移动设备530进行配置，以使用根据点协调功能(PCF，point coordination function)模式的时间分割。PCF模式是众所周知的将潜在干扰划分到不同时隙中的轮询协议。从而，MC 125对它的每个AP都进行配置，以便在不同时隙期间对潜在相交或干扰的移动设备进行轮询。下面，将参照图6描述在WLAN***100内通信的时隙划分。

图6表示根据本发明的另一示例性实施例的WLAN***100的一部分，该部分包括AP 105和110，以及移动设备T1至T4。

在图6所示示例性实施例中，AP 105和110的初级边界区域相交。移动设备T3处在AP 105的初级边界区域的非相交部分内，移动设备T4处在AP 110的初级边界区域的非相交部分内，移动设备T1和T2处在AP 105和AP 110的初级边界区域的相交部分内。

表1(见下表)表示出用于移动设备T1至T4的示例性轮询调度。

时隙	AP 105	AP 110
			时隙1	轮询T1	待机(空闲)
时隙2	待机(空闲)	轮询T2
			时隙3	轮询T3	轮询T4

表1

如表1中所示，示例性轮询调度包括三个(3)时隙。这三个时隙相继重复，以使得每个移动设备都被轮询，并能够在给定时间间隔(例如，每第三个时隙)处访问其服务AP。在时隙1中，当AP 110处于“待机”模式中时，由AP 105轮询移动设备T1。由于移动设备T1处在AP 105和AP 110的初级边界区域的相交部分中，当轮询移动设备T1时，如果不与移动设备T1的轮询相干扰，则AP 110不能论询移动设备。因此，AP 110在时隙1期间保持待机。在时隙2中，当AP 110轮询移动设备T2时AP 105保持待机。在时隙3中，AP 105轮询移动设备T3，AP 110轮询移动设备T4。移动设备T3和T4都能够在时隙3中同时进行轮询，这是由于它们各自分别处在AP 105和110的初级边界区域的非相交部分中。换而言之，由于移动设备T3和T4是非相交的，可以彼此不相干扰地对移动设备T3和T4同时进行轮询。对非相交移动设备的同时轮询预期能够减少所需时隙的数量。

一般而言，为增加WLAN***100所使用的带宽以及减少“待机”或空闲时间，应使用最少数量的时隙来进行轮询调度(例如表1的轮询调度)。因此，表1表示出只具有三个(3)时隙的示例性轮询调度。然而，应该理解，也可以实现轮询调度的其他变形例，表1仅仅表示出示例性轮询调度，以便解释在保持最高可能带宽利用率的同时通过PCF模式的时间分割来降少干扰的原理。

这样，描述出本发明的示例性实施例，显然这些实施例可按照许多种方式进行变化。例如，尽管以上参照802.11WLAN进行了概括性描述，然而应该理解，可将本发明的其他示例性实施例应用于根据任何无线通信协议(例如，蓝牙，802.16等)运行的WLAN。不应将这样的变形例视为偏离本发明示例性实施例的精神和范围，所有这样的修改对本领域技术人员而言是显而易见的，且意在包括在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种对根据无线通信协议运行的无线局域网(WLAN)(100)中的接入点(105，110，115)进行管理的方法，包括：

管理无线局域网(100)中多个接入点(105，110，115)中的哪个接入点处理与无线台(530)的通信，其中，对多个接入点的每个指派相同通信频率范围和相同识别信息，以便与无线台进行通信。

2.根据权利要求1的方法，其中，识别信息包括机器接入代码(MAC)地址以及至少一个基本服务设置标识符(BSSID)中的一个或多个。

3.根据权利要求1的方法，其中，管理步骤基于从接入点接收的至少一个信号强度测量报告，对无线台与多个接入点(S400，S405)之一之间的通信建立进行管理，其中，信号强度测量报告表明在接入点处从无线台接收的信号的信号强度。

4.根据权利要求3的方法，其中，对建立进行管理的步骤包括：

基于信号强度测量报告，确定(S405)是否授权发送信号强度测量报告的接入点处理与无线台的通信。

5.根据权利要求4的方法，其中，如果在信号强度测量报告中表示的信号强度超过第一阈值，且该多个接入点中没有另一个接入点当前正在处理与该无线台的通信，则确定步骤(S405)确定授权该接入点。

6.根据权利要求4的方法，其中，对建立进行管理的步骤还包括：

如果确定步骤确定授权该接入点处理与无线台的通信，则向接入点发送(S405)指令，该指令用于表明授权该接入点处理与该无线台的通信。

7.根据权利要求5的方法，其中，该无线台为移动无线台。

8.根据权利要求7的方法，其中，基于从多于一个的接入点接收的信号强度测量报告，管理步骤(S430，S450，S470，S475)管理移动无线台从当前接入点到多个接入点中的另一接入点的切换，其中，每个信号强度测量报告用于表明在与该信号强度测量报告相关联的接入点处从移动无线台接收的发送信号的信号强度状态。

9.根据权利要求8的方法，其中，管理切换的步骤包括：

维护(S450)除当前服务接入点之外的接入点的活动集合，以使得在该活动集合中的每个活动接入点发送了表明接收信号强度大于第一阈值的信号强度测量报告；以及

如果在信号强度测量报告中由当前服务接入点报告的信号强度状态表示接收信号强度低于第二阈值，则确定(S470)将移动无线台从当前服务接入点切换到活动集合的接入点之一，其中，第二阈值小于第一阈值。

10.一种根据无线通信协议运行的无线局域网(WLAN)(100)，包括：

被配置成与无线台(530)进行通信的多个接入点(105，110，115)，该多个接入点的每个被指派以相同频率范围和相同识别信息，以便与无线台进行通信；和

主控制器(125)，其管理无线局域网的多个接入点中中的哪个接入点处理与无线台的通信。

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