CN101573925B - 无线网络中跨基本服务集的无损分组转换技术 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种***，包括无线台(STA)、可操作用于与无线台通信的第一接入点(AP1)、可操作用于与无线台通信的第二接入点(AP2)，并且其中STA适用于使用转换后延长会话和转换后延长会话有效性间隔将无线通信从第一接入点(AP1)转换到第二接入点(AP2)，从而允许STA和AP1在转换后延长会话有效性间隔期间以及在转换后延长会话期间使旧会话保持有效，STA可以回到AP1并恢复所有剩余的分组。

Description

无线网络中跨基本服务集的无损分组转换技术
背景
在移动客户从一个接入点(AP)转换到另一个AP时，分组损失是众所周知的问题。根据正在开发中的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11r(快速BSS转换)标准，两个AP之间的转换时间大大缩短，但仍有时间窗，在802.11r信令完成其最后相位时，分组将仍导向到旧AP并由此损失。分组损失主要由客户移动到新AP时旧AP中等待传输的排队的分组以及转换过程中误导向(到旧AP)的分组造成。IEEE802.11n设备中引入的聚集MSDU大大恶化了上述情况。
因此，迫切需要无线网络中跨基本服务集的无损分组转换技术。
附图说明
在本说明的结束部分特别指出作为本说明的主题并清楚地要求其权益。但是，通过结合附图参照以下详细描述，可最透彻地了解关于本发明的操作的组织和方法及其目的、特征和优点，附图包括：
图1说明本发明的实施例的BSS转换期间的分组损失。
图2是本发明的实施例的无分组损失转换(packet lossavoidance transition)的过程。
应该理解，为了说明的简洁和清楚起见，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，某些元件的尺寸相对于其它元件经过放大。此外，在认为适当的情况下，参考标号在附图中重复，以便指示对应或相似的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述大量具体细节，以便提供对本发明的透彻了解。但是，本领域的技术人员应该理解，没有这些具体细节也可实施本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、部件和电路，以免影响对本发明的理解。
本发明的实施例可用于各种应用。本发明的实施例可与各种设备和***结合使用，例如发射器、接收器、收发信机、发射器-接收器、无线通信站、无线通信设备、无线接入点(AP)、调制解调器、无线调制解调器、个人计算机(PC)、台式计算机、移动计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机、服务器计算机、手持计算机、手持设备、个人数字助理(PDA)设备、手持PDA设备、网络、无线网络、局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)、城域网(MAN)、无线MAN(WMAN)、广域网(WAN)、无线WAN(WWAN)、按照现有IEEE802.11、802.11a、802.11b、802.11e、802.11g、802.11h、802.11i、802.11n、802.16、802.16d、802.16e标准和/或上述标准的未来版本和/或衍生物和/或长期演进(LTE)进行操作的设备和/或网络、个人区域网络(PAN)、无线PAN(WPAN)、作为上述WLAN和/或PAN和/或WPAN网络的组成部分的单元和/或设备、单向和/或双向无线电通信***、蜂窝无线电-电话通信***、蜂窝电话、无线电话、个人通信***(PCS)设备、结合了无线通信设备的PDA设备、多输入多输出(MIMO)收发信机或设备、单输入多输出(SIMO)收发信机或设备、多输入单输出(MISO)收发信机或设备、多接收器链(MRC)收发信机或设备、具有“智能天线”技术或多天线技术的收发信机或设备等。本发明的一些实施例可与一种或多种类型的无线通信信号和/或***结合使用，例如射频(RF)、红外线(IR)、频分复用(FDM)、正交FDM(OFDM)、时分复用(TDM)、时分多址(TDMA)、延长TDMA(E-TDMA)、通用分组无线服务(GPRS)、延长GPRS、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 2000、多载波调制(MDM)、离散多音(DMT)、蓝牙(RTM)、ZigBee(TM)等。本发明的实施例可用于其它各种装置、设备、***和/或网络。
虽然本发明的实施例不限于这个方面，但是利用诸如“处理”、“计算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等术语的论述可表示计算机、计算平台、计算***或者其它电子计算设备的操作和/或过程，其中所述计算机、计算平台、计算***或者其它电子计算设备操控表示为计算机的寄存器和/或存储器中的物理(例如电子)量的数据和/或将其转换为类似地表示为计算机的寄存器和/或存储器或者可存储执行操作和/或过程的指令的其它信息存储媒体中的物理量的其它数据。
虽然本发明的实施例不限于这个方面，但是本文所使用的术语“多个”可包括例如“多个”或者“两个或两个以上”。术语“多个”可在整个说明中用来描述两个或两个以上部件、设备、元件、单元、参数等。例如，“多个站”可包括两个或两个以上站。
如上所述，分组损失是移动客户从一个AP转换到另一个AP时的关键问题。使用IEEE 802.11r(快速BSS转换)技术，AP之间的转换时间已大大缩短，但仍有分组可能损失的时间窗。具体地说，转换阶段期间在当前AP中排队的那些分组或在此相同转换时段期间误导向到旧AP的分组将会丢失。使用802.11n A-MSDU能力将使这种情况更加恶化，增加了转换期间的损失。
如图1中所见，分组损失可在BSS转换期间发生。在情况1中的105处，DS连接可与无线台(STA)135无线通信的AP1和AP2，并且在此情况中分组损失由AP1 115处排队的分组117造成。在情况2中的110处，DS同样将AP1 125和AP2 130与STA 140连接，并且分组损失可由AP1 140处的误导向的分组127造成。
本发明的一个实施例提供网络/AP协助方案，从而允许STA在STA重新关联到新AP之后从旧AP接收排队的分组。提出的方案引起了BSS转换期间的零分组损失。此无分组损失方案实现了BSS转换期间VoIP、视频会议和视频流的无缝连接性。本发明的一个实施例可轻松部署在通信平台、手持设备或接入点中以提高无线产品性能并且为移动用户实现更丰富的无线LAN体验。
本发明的一个实施例实现了AP间的无缝和无损转换，并且对如超级移动个人计算机(UMPC)、手持设备等输入类型的设备可能尤其重要，因为它具备以下特点：1.它定义了转换后会话有效性间隔(Post-Transition SessionAliveness Inteval)以延长STA重新关联到新AP之后AP和STA的关联会话有效性和会话密钥有效性。2.它避免了创建可导致分组转发混淆的两个关联会话。旧会话仅视作旧AP和STA之间的延长会话。在网络交换机或AP控制器侧，仅记录新关联会话。3.它定义了协商方案以允许AP和STA向上同步(sync-up)转换后会话有效性(Post-Transition Session aliveness)以及有效性间隔。4.它定义了转换操作的序列，其通过使用现有节能模式操作创建无损分组转换。
本发明技术的一些实施例提供转换后延长会话和转换后延长会话有效性间隔(转换后会话有效性间隔，PostTransitionSessionAlivenessInterval)。在台(STA)转换到新AP之后，在转换后延长会话有效性间隔的持续时间内，STA和旧AP应使旧会话、成对临时密钥(PTK)和群组临时密钥(GTK)保持有效。在转换后延长会话期间，STA可回到旧AP并恢复所有剩余的分组。转换后会话有效性间隔可为2个字节长，并且在(重新)关联过程期间可在AP和STA之间协商。0值指示AP和STA不支持此特性。
本发明的一些实施例提供以下过程用于无分组损失转换操作。
-假设STA与AP1相关联。在STA决定漫游到新AP(如AP2)时，STA将发送节能模式指示到AP1，以便AP1将为STA缓冲任何输入数据。
-STA将与新AP(AP2)进行重新关联过程和密钥导出，即802.11r输入标准过程。
-在STA从AP2接收重新关联响应时，STA立即发送节能模式指示到新AP(AP2)。因而AP2将为STA缓冲任何输入数据。
-STA切换到旧AP(AP1)并且检查是否有任何缓冲的数据。如有，STA将轮询来自AP1的缓冲的数据。
-一旦STA该清除数据，STA将切换到新AP并指示其“有效”，并且轮询来自新AP的缓冲的分组。
-AP1现在可以清除关联状态或基于超时让该状态终止。
-现在转到图2，概括性地示为200，描述本发明的实施例的无分组损失转换的过程，移动客户205可发送包含推荐的转换后会话有效性间隔255的(重新)关联请求到AP1 210。AP1 210可使用包含确认的转换后会话有效性间隔260的(重新)关联响应进行响应。在220处STA决定漫游到新AP时，在265处它可发送指令以设置节能模式。在225处，AP1存储STA的分组以响应265处设置节能模式的指令。230说明移动客户25和AP2 215之间的重新关联过程和密钥导出通信。在270处，移动客户205发送节能模式指令到AP2。在235处，STA切换回旧AP以接收排队的分组(如有)，并且在275处设置有效模式指令到AP1。在240处，转换后延长会话发生并且在280处AP1轮询剩余的分组。245表示有效模式由移动客户205设置到AP2。
本发明的一些实施例例如可使用可存储指令或指令集的机器可读媒体或产品来实现，其中的指令或指令集在由机器(例如由图2的装置和***、由与AP1 210和AP2 215通信的移动客户或无线台(STA)205、由处理器(未示出)或由其它适当的机器)运行时，使机器执行根据本发明的实施例的方法和/或操作。这种机器例如可包括任何适当的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算***、处理***、计算机、处理器等，并且可使用硬件和/或软件的任何适当组合来实现。机器可读媒体或产品例如可包括任何适当类型的存储单元、存储设备、存储产品、存储媒体、储存(storage)设备、储存产品、储存媒体和/或储存单元，例如存储器、可移动或不可移动媒体、可擦除或不可擦除媒体、可写或可重写媒体、数字或模拟媒体、硬盘、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、可记录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、光盘、磁媒体、各种类型的数字多功能光盘(DVD)、磁带、盒式磁带等。指令可包括例如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码之类的任何适当类型的代码，并且可使用任何适当的高级、低级、面向对象、可视、编译和/或解释编程语言来实现，例如C、C++、Java、BASIC、Pascal、Fortran、Cobol、汇编语言、机器代码等。
在本发明的一个实施例中，提供指令的机器可访问媒体在被访问时可使机器执行包括由无线台(STA)使用转换后延长会话和转换后延长会话有效性间隔将无线通信从第一接入点(AP1)转换到第二接入点(AP2)的操作。在本发明的一个实施例中，机器可访问媒体还可包含指令，这些指令使机器执行还包括允许STA和AP1在转换后延长会话有效性间隔的持续时间内使旧会话保持有效和转换后延长会话期间并且回到AP1并由STA恢复所有剩余的分组的操作；这些指令可使机器执行还包括使转换后会话有效性间隔为2个字节长的操作。
此外，在本发明的一个实施例中，机器可访问媒体还可包含使机器执行如下操作的指令，即这些操作还包括在STA决定漫游到AP2时发送节能模式指示到AP1以便AP1将为STA缓冲任何输入数据并且之后STA将与AP2进行重新关联过程和密钥导出；以及还可包含使机器执行如下操作的指令，即这些操作还包括在STA从AP2接收重新关联响应时使STA立即发送节能模式指示到AP2以便AP2将为STA缓冲任何输入数据并且使STA切换到AP1并检查是否有任何缓冲的数据，如是，则使STA轮询来自AP1的缓冲的数据。
而且，在本发明的一个实施例中，机器可访问媒体还可包含使机器执行如下操作的指令，即这些操作还包括一旦STA清除数据就切换到新AP并指示其“有效”并且轮询来自AP2的缓冲的分组，以及随后由AP1清除关联状态或基于超时让该状态终止。
本发明的一些实施例可通过软件、硬件或者可适合于特定应用或者按照特定设计要求的软件和/或硬件的任何组合来实现。本发明的实施例可包括单元和/或分单元(sub-unit)，它们可以是相互分离或者整体或部分地结合在一起，并且可采用本领域已知的特定、多用途或通用处理器或控制器或者设备来实现。本发明的一些实施例可包括缓冲器、寄存器、栈、储存器单元和/或存储器单元，以便暂时或长期储存数据或者方便特定实施例的操作。
本发明的又一实施例提供一种***，***包含无线台(STA)；可操作用于与无线台通信的第一接入点(AP1)；可操作用于与无线台通信的第二接入点(AP2)；以及
其中STA适用于使用转换后延长会话和转换后延长会话有效性间隔将无线通信从第一接入点(AP1)转换到第二接入点(AP2)，从而允许STA和AP1在转换后延长会话有效性间隔的持续时间内使旧会话保持有效，并且在转换后延长会话期间，STA可以回到AP1并恢复所有剩余的分组。
虽然本文说明和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员可想到许多修改、替换、变更及等效方案。因此要理解，所附权利要求书意在涵盖符合本发明的真实精神的所有此类修改和变更。

Claims (16)

1.一种用于无损分组转换的装置，包括：
在支持MAC服务数据单元(MSDU)聚集的IEEE 802.11n适应的无线网络中，用于将无线通信从第一接入点AP1转换到第二接入点AP2的无线台STA；以及
其中所述STA在所述无线通信转换期间使用转换后延长会话和转换后延长会话有效性间隔，其中在所述STA漫游到AP2时，所述STA：
发送节能模式指示到AP1，
响应于来自所述STA的所述节能模式指示，所述AP1为所述STA缓冲输入数据，
在发送节能模式指示之后，所述STA与AP2进行重新关联过程和密钥导出，
在所述STA从AP2接收重新关联响应时，所述STA发送节能模式指示到AP2，以使AP2为所述STA缓冲输入数据，及
所述STA切换到AP1并检查是否有任何缓冲的数据，如有，所述STA将轮询来自AP1的缓冲的数据，以接收由AP1缓冲的任何数据，同时维持与AP2的连接，
其中一旦所述STA清除所述数据，STA将切换到AP2。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述转换后延长会话和所述转换后延长会话有效性间隔允许所述STA和AP1在转换后延长会话有效性间隔的持续时间内使旧会话保持有效，以及在转换后延长会话期间所述STA可以回到AP1并恢复所有剩余的分组。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述转换后会话有效性间隔为2个字节长，并且在关联或重新关联过程期间在AP1和STA之间协商。
4.如权利要求1所述的装置，其中一旦所述STA清除所述数据，STA就指示AP2为“有效”，并且轮询来自AP2的缓冲的分组以及随后AP1清除关联状态或基于超时让该状态终止。
5.一种用于无损分组转换的方法，包括：
由无线台STA使用转换后延长会话和转换后延长会话有效性间隔，在支持MAC服务数据单元(MSDU)聚集的IEEE 802.11n适应的无线网络中将无线通信从第一接入点AP1转换到第二接入点AP2；
在所述STA漫游到AP2时，发送节能模式指示到AP1以使所述AP1为所述STA缓冲输入数据；
使所述STA与AP2进行重新关联过程和密钥导出，其中在所述STA从AP2接收重新关联响应时；
由所述STA发送节能模式指示到AP2，以使AP2为所述STA缓冲任何输入数据，
将所述STA切换到AP1；
检查是否有任何缓冲的数据；及
如在AP1有缓冲的数据，则由所述STA轮询来自AP1的缓冲的数据，
其中一旦所述STA清除所述数据，STA将切换到AP2。
6.如权利要求5所述的方法，还包括允许所述STA和AP1在所述转换后延长会话有效性间隔的持续时间内使旧会话保持有效，以及在所述转换后延长会话期间由所述STA回到AP1并恢复所有剩余的分组。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述转换后会话有效性间隔为2个字节长，并且在关联或重新关联过程期间在AP1和STA之间协商。
8.如权利要求5所述的方法，还包括：一旦所述STA清除所述数据，就指示AP2“有效”，并且轮询来自AP2的缓冲的分组，以及随后由AP1清除关联状态或基于超时让该状态终止。
9.一种用于无损分组转换的装置，包括：
使用部件，用于使由无线台STA使用转换后延长会话和转换后延长会话有效性间隔，以在支持MAC服务数据单元(MSDU)聚集的IEEE 802.11n适应的无线网络中将无线通信从第一接入点AP1转换到第二接入点AP2；
发送部件，用于在所述STA漫游到AP2时发送节能模式指示到AP1，以使所述AP1为所述STA缓冲输入数据，随后，所述STA与AP2进行重新关联过程和密钥导出，其中在所述STA从AP2接收重新关联响应时，所述STA发送节能模式指示到AP2，以使AP2为所述STA缓冲任何输入数据，并且所述STA切换到AP1并检查是否有任何缓冲的数据，如有，则所述STA轮询来自AP1的缓冲的数据，
其中一旦所述STA清除所述数据，STA将切换到AP2。
10.如权利要求9所述的装置，还包括用于允许所述STA和AP1在所述转换后延长会话有效性间隔的持续时间内使旧会话保持有效以及在所述转换后延长会话期间由所述STA回到AP1并恢复所有剩余的分组的部件。
11.如权利要求10所述的装置，还包括用于使所述转换后会话有效性间隔为2个字节长的操作的部件。
12.如权利要求9所述的装置，还包括用于一旦所述STA清除数据就指示AP2为“有效”并且轮询来自AP2的缓冲的分组以及随后由AP1清除关联状态或基于超时让该状态终止的部件。
13.一种支持MAC服务数据单元(MSDU)聚集的IEEE 802.11n适应的无线网络***，包括：
无线台STA；
可操作用于与所述无线台通信的第一接入点AP1；
可操作用于与所述无线台通信的第二接入点AP2；
其中所述STA在所述无线通信转换期间使用转换后延长会话和转换后延长会话有效性间隔，其中在所述STA漫游到AP2时，所述STA：
发送节能模式指示到AP1，
响应于来自所述STA的所述节能模式指示，所述AP1为所述STA缓冲输入数据，
在发送节能模式指示之后，所述STA与AP2进行重新关联过程和密钥导出，
在所述STA从AP2接收重新关联响应时，所述STA发送节能模式指示到AP2，以使AP2为所述STA缓冲输入数据，及
所述STA切换到AP1并检查是否有任何缓冲的数据，如有，所述STA将轮询来自AP1的缓冲的数据，以接收由AP1缓冲的任何数据，同时维持与AP2的连接，
其中一旦所述STA清除所述数据，STA将切换到AP2。
14.如权利要求13所述的***，其中所述转换后会话有效性间隔为2个字节长，并且在关联或重新关联过程期间在AP1和STA之间协商。
15.如权利要求14所述的***，其中在所述STA决定漫游到AP2时，所述STA发送节能模式指示到AP1，以便AP1将为所述STA缓冲任何输入数据，之后所述STA将与AP2进行重新关联过程和密钥导出。
16.如权利要求15所述的***，还包括连接到所述AP1和/或AP2的偶极定向天线。
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