专利名称：用于无线设备的bss切换模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信的领域，并且具体涉及用于管理无线网络的方法和系统，其无线设备在扩展服务集(Extended Service Set)(ESS)中的多个基本服务集(Basic Service Set)(BSS)之间可以自由漫游。
背景技术：
移动设备诸如膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、手机、基于IP的话音(VOIP)电话等等正变得日益流行，并且已建立了诸如IEEE802.11和蓝牙(Bluetooth)的标准和协议，以有助于这样的设备的联网，从而形成无线局域网(WLAN)。
常规地，移动设备通过WLAN上的接入点(AP)建立连接并监控连接的质量。当连接的质量变得临界时，诸如当移动设备远离接入点移动时出现这种情况，移动设备在网络中寻找具有可能更好质量的另一接入点。一旦检测到具有更好质量的另一接入点时，移动设备就与这个其他接入点建立通信并取消与先前接入点的连接。这个其他接入点可以在与原接入点相同的子网络或基本服务集(BSS)中，或者处于不同的子网络中，这个不同的子网络耦合到原子网络，形成扩展服务集(ESS)。
移动设备连续监控信号质量和搜索可替换的接入点消耗否则能够用于通过网络的信息通信的功率。由David B.Crosbie于2001年10月22日申请的公开号为2002/0085719的美国专利申请“METHOD ANDSYSTEM FOR ENABLING CENTRALIZED CONTROL OF WIRELESS LOCAL AREANETWORKS(用于允许集中控制无线局域网的方法和系统)”公开了监控接入点与无线设备之间的链路质量的漫游服务器的使用，并根据需要实施无线设备至可替换的接入点的基本无缝转接，本文中以参考的方式结合该申请。无线设备至可替换的接入点的转接也可以基于特定链路的拥塞、无线设备的位置或来自接入点或移动设备的显式请求来触发。通过“地址欺骗(address-spoofing)”实现无缝转接。漫游服务器将“对话数据”从原接入点转接至新接入点，于是新接入点采用原接入点的地址以及其他的通信参数，诸如频移、跳跃序列、加密密钥等。为了确保连续的通信，通过使无线设备假定原接入点的“主(master)”作用，然后假定新接入点的“从(slave)”作用，同步时钟。虽然这个方案提供从原接入点至新接入点的无线设备的无缝转接，但是这个对话数据欺骗和先主后从(master-then-slave)时钟同步与常规的联网协议的基本自主原则是相反的。
发明内容
本发明的目的是提供用于无线网络的管理方法和系统，使得需要由无线设备执行的任务最小化。本发明的还一目的是提供一种网络管理方法和系统，其基本上与现有标准诸如IEEE802.11a/b/g一致。
本发明的这些和其他目的是通过切换方案实现的，其中接入点(AP)管理并协调移动设备至其他接入点的切换。接入点监控其与移动设备的通信链接的质量。当接入点确定质量正在衰减时，或者当接入点确定其业务量过大时，或者当发生另一切换-触发事件时，接入点向其附近的其他接入点发送转接请求。如果另一接入点能接受该移动设备，则它通知请求的接入点它是可用的。请求的接入点从可用的接入点中进行选择，并通知移动设备切换至所选择的接入点。这个给移动设备的通知包括所选择的接入点的正确属性，从而移动设备能够利用最低的开销或延迟实施至这个选择的接入点的切换。请求的接入点在这个转接过程期间保持消息缓冲器，以便能够容易地恢复在转接期间丢失的任何数据。
图1表示根据本发明的无线网络的示例方框图。
图2表示根据本发明的无线网络切换过程的示例流程图。
图3表示根据本发明的接入点设备的示例方框图。
在全部附图中，相同的标号表示相同的元件或者执行大致相同功能的元件。
具体实施例方式
在下面的描述中，将IEEE 802.11a/b/g无线设备通信协议用作无线通信系统的范例，但是本领域普通技术人员将认识到，本发明的原理并不限于所提供的具体示例。
图1表示根据本发明的无线网络100的示例方框图。该示例网络100包括三个接入点AP 120，移动设备M 110与这些接入点通信，以便通过网络传送数据和/或传送数据至其他网络。该示例网络100中还包括可选的切换辅助设备SA 130，该设备的功能将在下文进行解释。移动设备M通过无线通信与接入点AP通信，而AP和SA设备可以根据特定的网络环境通过无线或有线通信而相互通信。
每个移动设备M与一个接入点相关联，并通过这个接入点发送和接收其消息中的每一个。当移动设备M首先遇到网络100时，其向检测到的接入点AP发送接入请求。如果接入点AP能接受这个移动设备M，则接入点AP为该移动设备提供“描述集”，该描述集识别通过这个接入点AP加入网络所需要的通信和协议参数。接入点AP可以同时支持多个移动设备M。
根据本发明，接入点AP监控每个其相关的移动设备M的通信信道的质量，并试图在信道的质量恶化时为移动设备M定位更合适的接入点AP。如果找到更合适的AP，则原AP获得用于与新接入点通信所需的描述集，并将其与切换至新接入点的命令一起传送给移动设备M。在本发明的优选实施例中，这个新的描述集与在移动设备和新的接入点之间的常规接入协商之后已提供给移动设备M的描述集相符，从而保持与常规协议规范的基本一致。利用这个新的描述集，移动设备M能切换至新的接入点，而不会招致与搜索新接入点和与新接入点协商的常规处理过程相关的开销。
图2表示根据本发明的无线网络切换过程的示例流程图。移动设备M 110与其相关的接入点AP 120a传送消息201。接入点AP 120a连续地评估与移动设备M 110的通信链接的质量。在某一点上，“触发事件”T202发生，导致接入点AP 120a开始搜索更合适的接入点来服务于移动设备M 110。这个触发事件T202可以是来自移动设备M 110的信号强度的降低、由于来自其他设备的通过这个接入点AP 120a的增加的业务负载而导致的设备M 110的吞吐能力的降低、报告的移动设备M 110远离接入点AP 120a的移动，等等。多种技术中的任一技术都可以用于评估至和自移动设备M的通信链路的质量。例如，接收的信号强度诸如普通RSSI信号和信号质量信号的测量提供来自移动设备M的通信质量的评估，并且来自移动设备M的被请求的重发次数提供至移动设备M的通信质量的评估。在本发明的优选实施例中，移动设备M被配置为在不活动期间周期期间向接入点120a发送消息，以便于连续的质量评估和/或位置确定。
图1中的可选切换辅助设备SA130被构造成有助于这个触发事件T202的确定。在本发明的优选实施例中，切换辅助设备SA监控来自移动设备M的通信，并向一个或多个接入点AP 120报告与这些通信相关的测量。从这些报告以及每个切换-辅助设备SA的位置的知识中，图2的接入点120a能估算移动设备M 110的大致位置，并从而确定移动设备M的移动方向，如果有的话。以这样的方式，检测到的移动设备M朝向接入点120a的范围的边缘的移动将触发事件T202。
一旦发生触发事件T202，接入点AP 120a开始搜索更合适的接入点来服务于移动设备M。接入点AP 120a向网络中的每个其他接入点发送“切换-评估(switch-assessment)”请求SAReq221。可选地，如果已知移动设备M的大致位置和/或移动方向，或者已知紧相邻接入点的标识，则可以将切换-评估请求SAReq221仅发送至网络中所选择的一些其他接入点。在本发明的优选实施例中，切换-评估请求SAReq221包括与移动设备M相关的通信参数和/或业务要求，因此每个其他接入点能提供其用于具体服务于设备M的适合性的评估。
接收到请求221的每个接入点120b-d分别评价该请求，如图2中表示为E 222，223，224。能接纳移动设备M的每个接入点120b-c用切换-评估响应231、232进行应答。可选地，不能接纳移动设备M的接入点120d利用显式否定响应进行应答。
原接入点120a评价响应231，232以确定用于服务于移动设备M的最合适的接入点120b，120c，在图2中的241上。这个评价优选地基于移动设备M与每个接入点120b，120c的兼容性，鉴于移动设备M的业务需求的接入点120b，120c的可用容量和其他因素。在本发明的优选实施例中，给移动设备M的用户或接入点AP的供应商提供对显式声明影响移动设备至特定接入点的适当配对的确定的因素的选择。例如，用户或网络管理者可以相对于每个移动设备对于每个接入点提供接入分类，该分类例如为优选的、可接受的、被禁止等等。在商业环境中，这个分类可以基于预约级别、服务质量参数等等。
同样，在本发明的优选实施例中，响应231，232的评价也可以包括对移动设备M的运动路径的考虑，以使后续的AP切换最少化。例如，如果移动设备M的预测路径与第一AP交换机的域的边缘相交，然后进入第二AP交换机的域的核心，并且第二AP交换机当前适合于接受该移动设备M，则原接入点优先选择第二AP交换机，即使第一AP交换机可能由于其他因素而被认为是更适合的。以这样的方式，避免了至第一AP交换机的中间切换。以类似的方式，原接入点AP 120a可以延迟切换，直到移动设备M的预测路径中的特定接入点能支持移动设备M为止。
可选地，接入点AP 120a还通过“切换-迫切(switch-imminent)”请求SIReq211将接入点的可能切换通知移动设备M。移动设备M利用切换-迫切响应SIRes212确认这个请求211的接收。在这个可选的配置中，接入点AP 120a可以被构造为推迟上述的为移动设备M搜索和选择可替换接入点的过程中的一些或全部，直到接收到响应SIRes212为止。移动设备M可以被构造为为了安全目的而拒绝切换至新的接入点，或者可以被构造成促使用户准许接入点的切换，或者可以被构造成只在每个消息对话完成时允许切换，等等。
如果已选择了最适合的用于服务于移动设备M的接入点，这在图2的示例中为接入点120c，原接入点120a就通过切换-开始命令251引导移动设备M切换至新的接入点120c。在本发明的优选实施例中，上述的切换-评估响应SARes231，232包括与每个接入点AP120b，120c建立通信信道所需的描述集。可选地，在原接入点120a完成评价处理241之后，能够从所选择的接入点AP 120c中请求这个信息。这个描述集作为切换-开始命令251的一部分被传送至移动设备M。在对这个命令251的响应中，移动设备M根据上述的描述集来配置它自身，以便在261上通过新的接入点120c加入网络，并在271上发送消息，从而使他自身与新的接入点120c相关。在IEE 802.11协议中，这个相关通过重新相关请求来建立，如果采用Inter Access Point(接入点间)协议802.11f，则这也在原接入点120a与新的接入点120c之间启动一组验证消息。此后，在移动设备M和网络之间通过新的接入点120c传送消息291。
在本发明的优选实施例中，原接入点120a被构造为存储在移动设备M转换至新的接入点AP 120c期间至和自移动设备M的数据通信，以便在转换不成功或有问题时便于恢复。
图3示出了根据本发明的接入点设备120的示例方框图。接入点设备120包括用于与移动设备进行无线通信的收发信机310、用于与其他接入点进行有线或无线通信的收发信机330和可选地用于与切换辅助设备进行有线或无线通信的收发信机360。在例行操作过程中，接入点设备120在移动设备和网络之间通过数据处理器340传送消息。
设备120包括触发控制模块350，其被构造为启动对服务于移动设备的可替换接入点的搜索。模块350接收来自收发信机310的信号质量测量和其他测量、来自数据处理器340的消息差错率统计、业务流量统计和其他测量、和可选地来自收发信机360的信号质量测量和其他测量。基于这个接收的信息，触发控制器350确定是否启动接入点切换程序，如上所述。
触发控制模块350将启动信号传送给切换控制模块320。切换控制模块320通过收发信机330将前述的切换-评估请求传送至一个或多个其他接入点，并接收来自一个或多个其他接入点的相应的切换-评估应答。可选地，切换控制模块320还通过收发信机310将前述的切换-迫切请求和响应信号传送至移动设备和从移动设备中传送前述的切换-迫切请求和响应信号。一旦接收到来自其他接入点的切换-评估应答，切换控制模块320就确定最合适的新的接入点用于移动设备，如果有的话，如上所述。如果确定更合适的接入点，则切换控制模块320向移动设备发出切换命令，以实现移动设备对于所选择的接入点的新的相关联。如上所述，在本发明的优选实施例中，切换接入点的命令包括实现这个新的相关联所需的所有信息，从而使移动设备在它经过网络移动时避免了搜索和与其他接入设备协商的常规开销，从而使业务流的中断最小化。
上文仅示出了本发明的原理。因此，将意识到，本领域技术人员能设计出实施本发明原理并因而落入本发明的精神与范围内的各种安排，尽管这样的安排在本文中没有明确地描述或表示出。例如，示出了单独的收发信机310、330和360来分别提供与移动设备、其他接入点和切换辅助模块的通信，但是如果移动设备、接入点和/或切换辅助模块共享通用的通信技术，则可以采用更少的收发信机。鉴于本公开内容，这些和其他系统配置和最佳特征对于本领域技术人员将是显而易见的，并包括在下面的权利要求书的范围内。
权利要求
1.网络中的网络管理的一种方法，该网络包括多个接入点(120)，该方法包括在第一接入点(120a)上，监控在移动设备(110)和第一接入点(120a)之间的通信信道，以确定是否发生触发事件(202)，如果确定发生了触发事件(202)，则从第一接入点(120a)向多个接入点(120)中的一个或多个其他接入点(120b，c，d)发送切换-评估请求(221)，从一个或多个其他接入点(120b，c，d)中的至少一个接收切换-评估响应(231)，基于切换-评估响应(231)，从一个或多个其他接入点(120b，c，d)中的至少一个中选择选择接入点(120c)，从第一接入点(120a)向移动设备(110)发送切换-命令(251)，以便在移动设备(110)和选择接入点(120c)之间建立通信信道。
2.如权利要求1的方法，其中触发事件(202)至少部分地基于下列中的至少一个来自移动设备(110)的通信的信号强度，与至移动设备(110)的通信相关的差错率，和通过第一接入点(120a)的业务量。
3.如权利要求1的方法，还包括确定移动设备(110)的移动方向，以及其中触发事件(202)至少部分地基于移动设备(110)的移动方向。
4.如权利要求3的方法，还包括在第一接入点(120a)上从移动设备(110)接收有关通信的其他信息，和至少部分地基于这个其他信息来确定移动的方向。
5.如权利要求1的方法，还包括向移动设备(110)提供配置信息，以有助于在移动设备(110)和选择接入点(120c)之间建立通信信道。
6.如权利要求5的方法，还包括从选择接入点(120c)接收配置信息。
7.如权利要求1的方法，还包括从移动设备(110)向第一接入点(120a)发送周期消息，以有助于监控在移动设备(110)和第一接入点(120a)之间的通信信道。
8.如权利要求1的方法，其中发送切换-评估请求(221)包括发送与移动设备(110)相关的参数给一个或多个其他接入点(120b，c，d)。
9.如权利要求8的方法，其中选择该选择接入点(120c)至少部分地基于下列中的至少一个移动设备(110)与选择接入点(120c)之间的兼容性，在选择接入点(120c)上的业务量，移动设备(110)的业务量，和移动设备(110)的预测路径。
10.如权利要求1的方法，还包括限定与移动设备(110)和多个接入点(120)中的一个或多个其他接入点(120b，c，d)中的至少一个相关的接入分类，并且至少部分地基于接入分类来选择该选择接入点(120c)。
11.一种接入点设备(120a)，包括第一收发信机(310)，被配置为提供与移动设备(110)的通信信道；触发控制模块(350)，被配置为启动移动设备(110)至其他接入点设备(120b，c，d)中的选择接入点设备(120c)的转接；和切换控制模块(320)，被配置为实施转接，其中切换控制模块(320)被配置为向一个或多个其他接入点设备(120b，c，d)发送切换-评估请求(221)；从一个或多个其他接入点设备(120b，c，d)中的至少一个接收切换-评估响应(231)；基于切换-评估响应(231)，从一个或多个其他接入点设备(120b，c，d)中的至少一个选择选择接入点(120c)设备；通过第一收发信机(310)向移动设备(110)发送切换-命令(251)，以便在移动设备(110)和选择接入点(120c)设备之间建立通信信道。
12.如权利要求11的设备，其中触发控制模块(350)被配置为至少部分地基于下列中的至少一个来启动转接来自移动设备(110)的通信的信号强度，与至移动设备(110)的通信相关的差错率，和通过第一接入点(120a)设备的业务量。
13.如权利要求11的设备，其中触发控制模块(350)被配置为确定移动设备(110)的移动方向，和至少部分地基于移动设备(110)的移动方向来启动转接。
14.如权利要求13的设备，还包括第二收发信机(360)，其被配置为接收有关来自移动设备(110)的通信的其他信息，其中确定移动的方向至少部分地基于这个其他信息。
15.如权利要求11的设备，其中切换控制模块(320)还被配置为向移动设备(110)提供配置信息，以有助于在移动设备(110)与选择接入点设备(120c)之间建立通信信道。
16.如权利要求15的设备，其中切换控制模块(320)还被配置为从选择接入点设备(120c)接收配置信息。
17.如权利要求11的设备，其中切换-评估请求(221)包括与移动设备(110)相关的参数。
18.如权利要求17的设备，其中切换控制模块(320)被配置为至少部分地基于下列中的至少一个来选择该选择接入点设备(120c)在移动设备(110)与选择接入点设备(120c)之间的兼容性，在选择接入点设备(120)上的业务量，移动设备(110)的业务量。
19.如权利要求11的设备，其中切换控制模块(320)还被配置为至少部分地基于与移动设备(110)和一个或多个其他接入点设备(120b，c，d)中的至少一个相关的接入分类来选择该选择接入点设备(120c)。
20.如权利要求11的设备，其中切换控制模块(320)还被配置为至少部分地基于下列来选择该选择接入点设备(120c)选择接入点设备(120c)的地理位置，和移动设备(110)的预测移动路径。
全文摘要
接入点(AP)(120a)管理和协调移动设备(110)至其他接入点(120b，c，d)的切换。接入点(120a)监控其与移动设备(110)的通信链接的质量。当接入点(120a)确定质量正在衰减时，或者当接入点(120a)确定其业务量过大时，或者当另一切换－触发事件(202)发生时，接入点(120a)向其附近的其他接入点(120b，c，d)发送转接请求。如果另一接入点能接受该移动设备(110)，则它通知请求接入点(120a)它是可用的。请求接入点(120a)在可用的接入点(120b，c，d)中进行选择，并通知移动设备(110)切换至选择的接入点。这个提供给移动设备(110)的通知包括所选择的接入点的合适属性，从而移动设备(110)能利用最低的开销或延迟来实施至这个选择接入点的切换。请求接入点(120a)在这个转接过程期间保持消息缓冲器，以便能够容易地恢复在转接期间丢失的任何数据。
文档编号H04L12/56GK1830177SQ200480022110
公开日2006年9月6日 申请日期2004年7月31日 优先权日2003年8月1日
发明者P·加格 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司