专利名称：实现零配置无线计算的系统和方法,和引入零配置无线计算的计算设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线计算配置和连接，更具体地说是涉及为IEEE802.11网络的无线计算提供的系统结构和连接。
背景技术：
多数企业已经认识到网络计算环境在工作中带来的根本的益处。通过建立局域网(LAN)，企业允许其雇员共享诸如打印机，文件服务器，调制解调器池，电子邮件服务器等等的网络资源，同时还具有多个单独工作站计算机的分布式计算能力。实际上，随着越来越多的家庭开始具有不止一个计算机，现在家庭计算环境也可以得到网络计算的好处。现在，就象在办公室中那样，可以在家庭成员中间共享网络资源(例如打印机)。
不幸的是，尽管网络提供了各种各样的好处，但其硬连线体系结构产生了若干问题，这些问题往往限制了用户进行灵活计算的能力。例如，现在许多网络计算机用户具有随身携带其计算机的灵活性，例如使用膝上型和笔记本大小的计算机。然而不幸的是，由于在一个具体位置(例如在一个会议室中)物理安装的网络连接端口出口存在限制，物理连线体系结构经常不能在上述具体位置容纳多个用户。因此，尽管用户理论上具有从提供网络端口出口的任何位置连接到网络的能力，但有线安装的物理现实经常限制这种能力。另外，即使提供足够数量的出口端口，然而从用户立场出发用户不期望随身携带长度足够连接到网络出口的网络电缆。同样地，为住宅内各个房间提供连接在家庭内安装网络电缆的费用和难度经常将电缆的实际安装位置限制在计算机和网络资源当前位于的那些固定位置上。因此这种硬连线系统实质上排斥当前市场上便携计算设备已经具备的移动计算能力。
在认识到有线LAN体系结构对现代计算的移动性和灵活性的显著限制的情况下，许多业界领先企业已经开发并且目前正在实现无线网络。通过真正允许在无线LAN覆盖的商业企业内部的任何位置上进行移动计算，这些无线网络能够从根本上提高灵活性。用户不再需要携带网络连接电缆，并且不再需要将其计算仅限制在提供网络连接出口的物理位置上。这种无线网络技术还具有允许家庭计算机用户从住宅内任何方便的位置任意访问整个家庭网络的显著优点。
在认识到无线网络提供的巨大好处的情况下，无线网络正在更加广泛地被应用于机场，旅馆，学校等等场所。并且，随着手持计算设备的日益流行，可以想象这种无线网络在购物商场，食品店内的广泛应用。并且，具有类似于当前广泛用于无线电话系统的覆盖区域的无线广域网计算不管用户物理位置如何均能够实现真正的移动计算。通过这种方式，当出现在飞机上等待，乘坐火车等等的情况时，移动计算机用户能够访问其网络资源并且能够继续工作。
由于认识到可以配置这些无线网络的不同网络服务提供商之间的兼容性对于这种技术的持续增长和不断接受具有极为重要的作用，已经开发出各种行业标准。IEEE 802.11是一个由电气电子工程师协会(IEEE)开发的此类标准。在这个无线标准中，移动计算机用户可以按照一个专用模式构成其自己的网络，也可以按照一个基础设施模式连接到已建立的网络。
在专用模式中，网络没有结构，并且各个成员通常能够与每个其它成员通信。每当一组用户希望相互通信以便共享信息，例如在举行会议时，就可以构成这些专用网络。图2中图解了这种根据IEEE 802.11专门构成的网络的一个例子。如这个简化图例所示，多个用户200，202，204在其自己松散构成的网络中彼此通信，并且均不需要通过硬连线连接到一起。
第二种IEEE 802.11网络结构被称作基础设施网络并且在图3中图解了该网络结构的简化形式。网络访问如图所示，这个体系结构使用至少一个固定网络接入点(AP)206，其中移动计算机用户208通过固定网络接入点206可以和网络成员210，212，214和资源216，218，220通信。通过将这些无线结点桥接到已建立网络222上的其它连线结点，这些网络接入点206可以被相连到硬连线地面线路以便拓宽无线网络的能力。
不幸的是，尽管无线网络为计算环境带来了显著的优点和灵活性，然而一旦用户实际被连接到无线网络，当前用户在配置并且连接到这种无线网络时仍然感到相当复杂并且需要很多输入。具体地，一旦移动计算机用户进入一个无线网络覆盖区域，用户需要打开一个用户接口(UI)并且选择802.11中的连接方法。在操作中移动计算机用户通常会选择基础设施模式以便连接到公司LAN。除选择操作模式类型之外，用户还必须输入要连接的网络的名称。虽然在已知企业网络名称时这种输入是简单的事情，但当旅行并且位于机场，旅馆等场所中时，用户可能不知道那里建立的网络的名称。并且，可以预见诸如机场的公共场所可能有多个可以连接的网络服务提供商，这使得用户选择连接到的具体无线网络的名称的操作更加复杂。并且，根据用户的应用和数据速率的要求，为了能够完全连接到无线网络，可能还有许多必须要由用户人工配置的其它参数。
并且当前无线网络和移动计算设备还强制用户在其切换网络时人工重新配置网络设置。例如，当从班上回到家里并且再返回班上时，一个在班上和家里访问某个无线网络的用户在能够从一个无线网络切换到另一个无线网络之前必须人工重新配置其无线网络结构设置。并且，如果用户在家里将无线网络设置成基础设施模式并且网络上一个包含接入点功能的机器发生问题，用户会被强制人工重新配置其住宅内的所有其它机器以便能够按照专用模式联网。这种对用户人工重新配置无线网络设置和结构的固定要求严重限制了基础无线网络技术实际提供的真正移动计算能力。
发明内容
本发明的系统和方法引入一个实际消除用户交互的必要性的网络连接零配置方案。与当前需要完成多个配置和重新配置步骤以便关联一个连线、无线基础设施或专用模式网络的系统不同，这个方案使用户有“随时可用”的体验。本发明的方案根据各种参数自动网络连接到“适当”的网络，其中可以由用户设置上述参数，也可以通过应用程序以可编程方式确定上述参数。对基于无线网络信号的位置信息的使用和推导还允许本发明的系统根据当前位置正确选择输出设备(例如自动打印到物理位置最接近的打印机)。
系统通过周期性扫描所有无线信道来确定当前可用的基础设施网络和当前使用专用模式的机器。根据扫描结果，系统可以根据先验条件或可编程产生的条件尝试关联一个具体的基础设施网络。在尝试不成功的情况下，系统可以尝试关联检测到的其它基础设施网络。根据配置设置，如果将使用专用网络，可以在存在一个预先配置的专用模式小区的情况下选择加入该小区，或者在不存在一个预先配置的专用模式小区的情况下使用一个空信道建立一个专用模式小区。为了在使用DSSS时保证专用模式中的行为一致性，构成IBSS小区的STA应当缺省设置到一个具体信道上。例如在ISM 2.4GHz频带中，可以缺省设置到信道6(2.437GHz)。可选地，构成IBSS小区的STA可以确定具有最小RF干扰可能的信道并且缺省设置到上述信道上。在一个实施例中，根据适当的频率重用原则，使用的信道和从信标源接收的信号强度实现这个优选信道选择。
在一个实施例中，基础设施模式优于专用模式，尽管用户可以改变这种情况。就认证而言，无IEEE 802.1X情况下的零配置IEEE802.11使用模式首先选择a)基础设施模式，接着是b)专用模式。使用802.1X认证情况下的零配置IEEE802.11使用模式优先选择a)以具有证书的有效用户身份登录的基础设施模式，b)以无证书的未经认证用户身份登录的基础设施模式，和c)专用模式。专用模式的服务设置标识符(SSID)可以被设置成诸如MSADHOC的缺省值以保证在零配置方案的专用模式中进行无缝操作。当出现使用与缺省值不同的SSID的其它专用结点时，机器可以使用其它SSID与另外的专用机器通信。
虽然当前的IEEE802.11网络接口提供商提供了设置配置参数的应用程序，但本发明的一个实施例将针对基础设施和专用模式高速缓存诸如SSID的优选IEEE 802.11配置参数。通过提供一个适应不同网络接口提供商的IEEE802.11配置参数实例的公共方案，这种设置通用配置信息的能力增强了用户经验。
除刚刚讨论的无线计算环境之外，也考虑在有线计算环境中应用本发明。零配置观念也可以被扩展到更高的网络层次。例如，当在一个设备内部有多个活跃的网络接口时，在这个层次上应用本发明的零配置概念涉及根据诸如接口速度，接口类型和其它费用度量的选择条件选择一个适当的网络接口。在零配置方案的一个一般层次上执行这种选择过程。然而在各个接口类型内部，如果不止一个物理接口可用于特定网络连接拓扑，则一个接口专用零配置层次可以被用来选择一个优选接口。
通过下面结合附图对图解实施例进行的详细描述可以理解本发明的附加特性和优点。
虽然所附权利要求书具体指出了本发明的特性，但通过下面结合附图进行的详细描述可以更好地理解本发明及其目标和优点，其中图1是图解一个实现本发明的示例性计算机系统的模块图；图2图解了一个IEEE 802.11专用无线网络；图3图解了一个IEEE 802.11基础设施无线网络；图4是一个简化的无线网络覆盖区域图例，其中图解了被不同无线网络服务提供商和台站覆盖的重叠区域；图5是一个简化功能图例，其中图解了本发明的零配置系统和方法在各种应用和多个可用无线网络之间提供的逻辑接口；图6是一个简化流程图，其中图解了本发明的自动检测，选择和关联处理；和图7是一个简化功能图例，其中图解了本发明的零配置系统和方法从较高层次的协议堆栈和多个可用无线和有线网络提供的逻辑接口。
具体实施例方式
参照附图，其中类似索引号表示类似元素，在图解中假定在适当的计算环境中实现本发明。尽管不需要，但下面会在个人计算机执行的计算机可执行指令，例如程序模块的一般范围内描述本发明。程序模块通常包含进行具体任务或实现具体抽象数据类型的例程，程序，对象，构件，数据结构等等。此外，本领域的技术人员会理解可以通过其它计算机系统配置实现本发明，其中包含手持设备，多处理器系统，基于微处理器或可编程的用户电子设备，网络PC，小型机，大型计算机，等等。也可以在分布式计算环境中实现本发明，其中由通过通信网络链接的远程处理设备执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备上。
图1图解了可以实现本发明的适当计算系统环境100的一个例子。计算系统环境100只是适当的计算环境的一个例子，并且不被用来对本发明的使用或功能范围施加任何限制。计算环境100不应当被解释成对示例性操作环境100中图解的任何部件或构件组合有任何依赖或要求。
本发明适用于许多其它的通用或专用计算系统环境或配置。众所周知的适用于本发明的计算系统，环境，和/或配置包含但不仅限于个人计算机，服务器计算机，手持或膝上型设备，多处理器系统，基于微处理器的系统，机顶盒，可编程用户电子设备，网络PC，小型机，大型计算机，包含任何上述系统或设备的分布式计算环境，等等。
可以在个人计算机执行的计算机可执行指令，例如程序模块的一般范围内描述本发明。程序模块通常包含进行具体任务或实现具体抽象数据类型的例程，程序，对象，构件，数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实现本发明，其中由通过通信网络链接的远程处理设备执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程计算机存储介质上，其中包含存储器存储设备。
参照图1，一个实现本发明的示例性系统包含一个具有计算机110的形式的通用计算设备。计算机110的部件可以包含但不仅限于一个处理单元120，一个系统存储器130和一个将包含系统存储器的各种系统部件连接到处理单元120的系统总线121。系统总线121可以是具有任意类型的总线结构，其中包含存储器总线或存储器控制器，外设总线和使用任何总线体系结构的局部总线。举例来说，这种体系结构包含工业标准结构(ISA)总线，微通道结构(MCA)总线，增强ISA(EISA)总线，视频电子标准协会(VESA)局部总线，和也被称为中间总线的外设部件互连(PCI)总线，但并不仅限于此。
计算机110通常包含各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是任何可以被计算机110访问的可用介质，并且包含易失和非易失介质，可移动和非可移动介质。举例来说，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质，但并不仅限于此。计算机存储介质包含通过任何存储诸如计算机可读指令，数据结构，程序模块或其它数据的信息的方法或技术实现的易失和非易失，可移动和非可移动介质。计算机存储介质包含但不仅限于RAM，ROM，EEPROM，闪速存储器或其它存储器技术，CD-ROM，数字化视频光盘(DVD)或其它光盘存储器，磁带盒，磁带，磁盘存储器或其它磁存储设备，或任何其他可用于存储期望信息并且可以被计算机110访问的介质。通信介质通常通过诸如载波或其它传送机制的调制数据信号传送计算机可读指令，数据结构，程序模块或其它数据，并且包含任何信息传送介质。术语″调制数据信号″是指这样一种信号，即以编码信号中的信息的方式设置或改变其一个或多个特征。举例来说，通信介质包含诸如有线网络或直接有线连接的有线介质，和诸如声学，RF，红外，光学和其它无线介质的无线介质，但并不仅限于此。上述介质的任何组合均应当被包含在计算机可读介质的范围内。
系统存储器130包含具有诸如只读存储器(ROM)131和随机访问存储器(RAM)132的易失和/或非易失存储器形式的计算机存储介质。一个基本输入/输出系统133(BIOS)通常被存储在ROM131中，基本输入/输出系统133包含帮助在计算机110内的单元之间传送信息，例如在启动时传送信息的基本例程。RAM 132通常包含处理单元120可以随时访问和/或当前正在操作的数据和/或程序模块。举例来说，图1图解了操作系统134，应用程序135，其它程序模块136，和程序数据137，但并不仅限于此。
计算机110也可以包含其它可移动/非可移动，易失/非易失计算机存储介质。单纯举例来说，图1图解了一个对非可移动，非易失磁介质读取或写入的硬盘驱动器141，一个对可移动，非易失磁盘152读取或写入的磁盘驱动器151，和一个对诸如CD ROM或其它光学介质的可移动，非易失光盘156读取或写入的光盘驱动器155。其它可被用于示例性操作环境中的可移动/非可移动，易失/非易失计算机存储介质包含但不仅限于磁带盒，闪速存储器卡，数字化视频光盘，数字视频磁带，固态RAM，固态ROM等等。硬盘驱动器141通常通过一个诸如接口140的非可移动存储器接口被相连到系统总线121，磁盘驱动器151和光盘驱动器155通常通过一个诸如接口150的可移动存储器接口被相连到系统总线121。
上述和图1中图解的驱动器及其相关计算机存储介质为计算机110提供对计算机可读指令，数据结构，程序模块和其它数据的存储。例如在图1中，硬盘驱动器141被用来存储操作系统144，应用程序145，其它程序模块146，和程序数据147。注意这些部件与操作系统134，应用程序135，其它程序模块136，和程序数据137可以相同也可以不同。这里操作系统144，应用程序145，其它程序模块146，和程序数据147被指定了不同的编号，起码表明它们是不同的拷贝。用户可以通过输入设备向计算机20输入命令和信息，例如通过键盘162和被通称作鼠标，轨迹球或触摸板的定点设备161。其它输入设备(未示出)可以包含扩音器，操纵杆，游戏垫，圆盘卫星电视天线，扫描仪等等。这些和其它输入设备经常通过与系统总线相连的用户输入接口160被相连到处理单元120，但是可以通过其它接口和总线结构相连，例如并行端口，游戏端口或通用串行总线(USB)。监视器191或其它类型的显示设备也通过一个诸如视频接口190的接口被相连到系统总线121。除监视器之外，计算机也可以包含诸如扬声器197和打印机196并且可以通过输出外设接口190相连的其它外部输出设备。
计算机110可以使用针对一或多个远程计算机，例如远程计算机180的逻辑连接在网络环境中工作。远程计算机180可以是另一个个人计算机，服务器，路由器，网络PC，同层设备或其它公共网络结点，并且通常包含许多或所有涉及上述个人计算机110的部件，尽管图1中只图解了存储器存储设备181。图1中描述的逻辑连接包含一个局域网(LAN)171和一个广域网(WAN)173，但是也可以包含其它网络，例如无线个人区域网络(PAN)。这种网络环境在办公室，企业计算机网络，内部网和互联网中随处可见。
当在LAN网络环境中使用时，个人计算机110通过一个网络接口或适配器170被连接到LAN 171。可以通过硬连线连接这些网络接口或适配器170，网络接口或适配器170也可以通过射频，红外等通信手段与无线LAN 171进行无线通信。当在WAN网络环境中使用时，计算机110通常包含一个调制解调器172或其它装置以便在诸如互联网的WAN173上建立通信。可以位于内部或外部的调制解调器172通过用户输入接口160或其它适当机制可以被连接到系统总线121。在网络环境中，针对个人计算机110描述的程序模块或其中的组成部分可以被存储在远程存储器存储设备中。举例来说，图1图解了驻留在存储器设备181上的远程应用程序185，但并不仅限于此。应当理解，所示的网络连接是示例性的，可以使用其它在计算机之间建立通信链路的装置。
在下面的描述中，除非专门指出，将参照动作和一或多个计算机执行的操作的符号表示描述本发明。同样可以理解，这种有时被称作计算机执行的动作和操作包含计算机的处理单元对表示结构化数据的电信号的操作。这个操作转换数据或将数据保持在计算机存储器系统中的位置上，这样就以本领域的技术人员很好理解的方式重新配置或改变计算机的操作。维护数据的数据结构是存储器的物理位置，其中物理位置的具体性质由数据的格式来定义。然而虽然在前面的背景中对本发明进行了描述，但这不意味着作出了限制，本领域的技术人员会理解也可以通过硬件实现后面描述的各种动作和操作。
每当期望连接到一个不同的无线网络或多个网络可用时，本发明的系统和方法允许刚才讨论的计算机系统在无线网络中工作并且不需要用户重新配置无线网络设置。这为用户提供了“随时可用”的体验，从而大大增强了实现真正移动计算的好处的能力。通过这种方式，无线计算机用户可以在家庭，工作岗位，交通工具，机场，旅馆等等的已建网络上工作，可以和其它无线用户构成专用无线网络并且完全不必为关联不同网络类型而人工重新配置或调整网络变量设置。
如上所述，已经并且正在提出各种无线网络标准。虽然这里结合IEEE802.11无线网络规范描述了本发明的系统和方法，但本领域的技术人员根据下面的描述会认识到，这里公开的发明概念不仅限于这个标准。实际上，本发明为无线计算机用户提供“随时可用”体验的零配置方法适用于所有无线和有线计算环境。
在IEEE 802.11网络环境中，存在两个如上所述的可用操作模式，即专用模式和基础设施模式。如上所述，图2是对三个被称为工作站(STA)200，202，204并且在专用无线基础设施模式下工作的IEEE802.11兼容计算机的简化图解。在这个模式中，工作站200，202，204构成其自己的网络，并且与任何网络服务提供商或硬连线公司LAN(具有适当无线接入点(AP))隔离和分离。当没有可用的基础设施网络时，这种专用网络允许一组无线计算机用户根据需要关联起来以便在会议，家庭中协作。
IEEE802.11也提供图3中以简化形式图解的基础设施网络模式。在这个模式中，一个无线工作站(STA)208通过无线接入点(AP)206连接到网络222。一旦连接成功，STA 208便具有与网络222上其它用户210，212，214协作的全部联网能力，从而能够使用系统资源(诸如打印机218)，访问网络文件服务器216等等，就象STA 208被硬连接到网络222那样。如STA208和网络222之间的连线224所示，在IEEE802.11中以链路层认证的形式提供对STA 208的认证。如STA208到远程认证拨入用户服务(RADIUS)服务器220的所有连线226所示，本发明的系统也对RADIUS服务器220提供增强用户认证。实际上，本发明的系统和方法也允许根据需要使用额外或不同的认证协议和认证服务器。
虽然可以认为图2和3所示的两种模式中的操作不使无线计算机网络用户感到非常麻烦，但从一个类型到另一个类型的切换确实产生了上述手动重新配置和连接问题。并且，在若干可用网络中选择适当或优选的联网对于无线网络用户而言也提出了挑战。在图4中图解了这种情况。如图所示，工作站228(STA 1)能够通过AP1 232与网络1230联网，通过AP2 236与网络2234联网，并且通过专用模式与另一个无线用户(STA 2)238联网，这是可能的，并且事实表明这是标准的做法。圆圈240，242，和244分别表示网络AP 232，236和STA 2 238的信号覆盖区域。这种情况在诸如机场的公共访问区域是常见的，其中可能有多个网络服务提供商签约提供服务并且多个单独的无线计算机用户可能正在专用模式下工作。
因此本发明的零配置系统和方法提供了确定任意规定时间和位置上的无线用户从竞争无线网络何时，以何方式连接到何处的控制逻辑，并且完全不需要用户干预或重新配置。如图5所示，零配置系统246充当各种应用程序248，250，252和应用程序可以连接的各种无线网络(例如WAN 254，WLAN1 256，WLAN2 258，STA 260)之间的一个接口。本发明的系统246可以根据其可用的信息使用更加丰富的基础条件集合进行连接判决。这些条件可以包含多个因素，例如服务/网络提供商，各个AP的信号强度，各个网络的可用数据速率和具体应用程序所需的数据速率，使用的认证系统，单位连接时间的费用，和用户可以设置或可以从雇主那里下载的其它操作分布(策略)。这些策略可以覆盖的情况远多于单独用户能够记得的情况，例如美国所有主要城市中的优选网络连接配置。如果公司在那些城市有分支机构或在不同市场与不同无线网络提供商有优选配合，则更会如此。
为了设置个人偏好，无线用户可以通过用户接口(UI)针对具体接口选择不同的设置。虽然这个UI可以具有许多形式，但优选实施例使用一个配置窗口。如果在UI中提供多个选项卡，则本发明的系统的配置参数可以被放置在标题为“Advanced”的选项卡索引下。在这个“Advanced”选项卡下，为用户提供了不同的设置选项，这些设置选项允许用户根据其偏好裁剪本发明的系统的操作。在一个实施例中中提供的一个选项是“Authentication”选项，其中可以设置(例如通过一个复选框)该选项以便允许IEEE 802.1X认证。如果选择这个选项，用户可以选择要使用的认证方法，例如EAP-TLS，EAP-MD5，或EAP-MSCHAP(例如通过一个下拉菜单)。当设置这个认证选项时，STA最好使用IEEE802.11开放认证模式。
本发明的UI也提供一个零配置选项，如果要允许对具体无线IEEE802.11网络接口进行零配置就应当设置该选项(例如一个复选框)。最好缺省选择零配置选项，即应当选中零配置复选框。注意，用户可以允许零配置并且同时不允许在STA进行IEEE 802.1X认证。如果选择零配置选项，STA最好使用IEEE802.11开放认证模式。对于非IEEE802.11网络接口，可以排除零配置选项。
本发明的UI也提供选择专用模式操作的能力。针对服务设置标识符(SSID)的专用模式设置最好在Windows平台中包含一个设置成“MSADHO”的硬编码缺省选项。当然也可以提供针对其它操作平台的缺省设置。通过这种方式，当代码查询是否存在一个包含专用模式的SSID数值的具体注册表变量时，如果注册表中不存在该变量，则代码可以使用“MSADHOC”的缺省值。如果注册表中有一个变量，则系统可以使用具体注册表变量中的数值。试图改变专用模式的缺省SSID的用户可以创建一个注册表变量并且将其初始化成期望的专用模式SSID数值。这保证普通Windows平台用户在零配置方案下进行无缝操作，同时更高级的用户能够通过注册表设置更新操作将专用模式SSID设置修改成期望数值。如果STA发现网络中有一个专用SSID，则可以使用这个SSID与该专用网络中的STA通信。根据策略(下载的策略或通过UI设置指定的策略)可以确定是否将注册表数值、MSADHOC或一个可见专用SSID当作SSID。
在一个优选实施例中，右键点击Windows环境中的“systray”上的IEEE802.11网络接口图标会为用户提供网络配置详细资料并且还允许用户进行选择。基础设施模式类别标题会显示一列在基础设施模式中可见的兼容(FH或DS)SSID。用户则可以从显示列表中选择一个具体的SSID。这是对自动模式(下面讨论)的扩展，其中在自动模式下用户在基础设施或自动模式中指定一个SSID偏好(在本发明的一个优选实施例中SSID列表包含基础设施SSID和专用SSID)。
如果用户以前选择了专用模式类别，则从显示列表中选择一个具体的SSID会允许STA强制离开专用模式并且重新启动上述认证选项为每个IEEE802.11使用模式指定的关联机制。同样地，如果用户已经选择了基础设施模式，则选择一个具体的SSID会允许STA与当前SSID脱离并且重新启动上述认证选项为每个IEEE802.11使用模式指定的关联机制。在一个优选实施例中，通过在将SSID设置成选定数值之前将SSID设置成空值并且更新SSID列表，这种从专用模式到基础设施模式或相同模式的SSID之间的切换强制STA执行扫描。STA也可以强制扫描并且接着检索SSID列表(Windows平台实施例中的NDIS_OID_802_11_BSSID_UST_SCAN和NDIS_OID_802_11_BSSID_LIST)，然后STA可以设置选定遥SSID数值。如果用户选择一个显示出来的具体SSID，IEEE802.11网络接口会被设置成与SSID相关的模式，即基础设施或专用，开放认证模式，并且接着将SSID设置成用户选择的SSID。
本发明的系统会高速缓存为自动模式中的当前和将来使用(下面讨论)而选择的特定SSID的数值。并且，本发明的系统的一个可选实施例高速缓存多个选择的SSID，例如高速缓存用户选择的最后4个不同的SSID。这在自动和基础设施模式中尤其有用，其中如果一个SSID在尝试与检索列表中其它可见SSID关联之前是可见的，用户希望STA最初尝试关联检索SSID列表(Windows平台实施例中的NDIS_OID_802_11_BSSID_LIST)中的优选SSID(选择或在高速缓存中)。
在一个实施例的UI中，在基础设施模式类别标题和可见SSID列表下面显示专用模式类别标题。一旦用户选择专用模式，STA会停留在专用模式中直到用户选择基础设施模式或自动模式下的列表中的一个SSID。如果用户选择专用模式，则IEEE802.11网络接口会被设置成专用模式。在一个存在的特定注册表变量中，专用模式SSID数值会被设置成一个预先配置的SSID数值(如上所述)，如果注册表变量不存在，则应当设置成“MSADHOC”。并且，如果存在可见的专用SSID并且没有优选的MSADHOC，则STA可以关联第一个专用SSID。
在另一个实施例中，STA也在此标题下提供一列专用模式可见SSID。通过进行初始扫描处理(Windows平台中的NDIS_OID_802_11_BSSID_LIST_SCAN)并且接着检索SSID列表(Windows平台中的NDIS_OID_802_11_BSSID_LIST)来产生这个列表。这个检索列表包含涉及专用模式中的STA信标的信息。用户可以从列表中选择一个专用SSID以便STA与特定IBSS小区关联。在一个优选实施例中，缺省情况下列表应当包含SSID“MSADHOC”，即使特定IBSS小区不可见也是如此。这允许用户在需要时将专用模式SSID数值复位成优选Windows平台缺省设置“MSADHOC”。系统也可以针对将来的关联高速缓存(实例化/更新注册表变量)最后选择的专用模式SSID数值。
在本发明的一个实施例的UI中，在专用模式类别标题下显示上面介绍的自动模式类别标题。如上所述，当在针对特定网络接口的Advanced选项卡下设置零配置选项时，自动模式最好是缺省设置。并且允许用户当任何其他模式下选择自动模式。如果用户以前选择了专用模式类别，则选择自动模式允许STA强制离开专用模式并且重新启动关联机制以便关联到一个可用的基础设施模式无线网络。根据IEEE802.11使用模式实现这个关联机制，其中如上所述，根据是否选择认证选项来指定上述IEEE802.11使用模式。在一个优选实施例中，在从专用跃迁到自动模式之后STA会首先执行扫描(通过将SSID设置成空值或调用Windows平台中的NDIS_OID_802_11_BSSID_LIST_SCAN)以便更新SSID列表。在此之后，如果一个SSID在尝试与检索列表中其它可见SSID关联之前是可见的，STA最初尝试关联优选SSID(在上述高速缓存中)。当用户选择自动模式时，IEEE802.11网络接口会被设置成使用指定的IEEE802.11使用模式的零配置方案。
如果选择零配置选项并且IEEE802.11网络接口处于专用模式(由于除用户选择专用模式之外的原因，例如系统处于自动模式并且最初没有可用的基础设施无线网络)，当IEEE802.11网络接口检测到一个可用基础设施SSID并且IEEE802.11关联或IEEE 802.1 X认证尝试没有失败时，本发明的系统会从专用返回到基础设施模式。一旦处于基础设施模式，系统会尝试关联和认证刚才变成可用的特定SSID。例如可以通过一个查询机制实现这个目标，其中系统通过查询机制周期性检索基本服务设置标识(BSSID)列表以确定是否返回到基础设施模式。
在本发明一个实施例中，当在Windows环境中操作时，零配置系统通过网络驱动器接口规范(NDIS)小型端口驱动器使用不同的新目标标识符(OID)实现本发明的新功能。这些OID包含下面内容OID(Hex)OID 名称Indication Query Set Mandatory0D010101OID_802_11_BSSID × × ×0D010102OID_802_11_SSID× × ×0D010203OID_802_11_NETWORK_TYPE_SUPPORTED ×0D010204OID_802_11_NETWORK_TYPE_IN_USE × × ×0D010205OID_802_11_TX_POWER_LEVEL × ×0D010206OID_802_11_RSSI ×× ×0D010207OID_802_11_RSSI_TRIGGER× ×0D010108OID_802_11_INFRASTRUCTURE_MODE × × ×0D010209OID_802_11_FRAGMENTATION_THRESHOLD × ×0D01020AOID_802_11_RTS_THRESSSHOLD × ×0D01020BOID_802_11_NUMBER_OF_ANTENNAS ×0D01020COID_802_11_RX_ANTENNA_SELECTED × ×0D01020DOID_802_11_TX_ANTENNA_SELECTED × ×0D01020EOID_802_11_SUPPORTED_RATES ××0D010210OID_802_11_DESIRED_RATES × ×0D010211OID_802_11_CONFIGURATION ×××0D020212OID_802_11_STATISTICS ×0D010113OID_802_11_ADD_WEP ××0D010114OID_802_11_REMOVE_WEP ××0D01011BOID_802_11_WEP_STATUS ×××0D010115OID_802_11_DISASSOCIATE ××0D010216OID_802_11_POWER_MODE ××0D010217OID_802_11_BSSID_LIST × ×0D01011AOID_802_11_BSSID_LIST_SCAN ××0D010118OID_802_11_AUTHENTICATION_MODE ×××0D010119OID_802_11_PRIVACY_FILTED ××在诸如Linux，Unix等等的非Windows操作系统中，介质探测来自于网卡并且可以传递到零配置应用程序。
参照图6的简化流程图可以更好地理解本发明的零配置系统的操作。一旦允许发现和找到无线网卡，本发明的系统执行一个扫描264以便确定其可以关联到的可用无线网络。通过这个扫描，系统建立一个关于检测到的网络的BSSID列表266。通过这个列表，系统根据用户偏好设置或策略文件导出兼容和优选的提供商(SSID)268。
一旦检测到无线网络并且检查了用户偏好，系统检查无线网卡的缺省模式设置270以确定用户是否允许自动基础设施优先或基础设施模式，或自动专用优先或专用模式。如果是基础设施或自动基础设施优先模式，系统确定用户272选择的认证设置。根据这个设置，本发明的系统开始尝试连接和认证可用网络274。如果选择IEEE 802.1X选项，系统会首先执行一个IEEE802.11关联以便与某个(通过步骤268确定的)网络关联。如果系统不能针对选定的网络执行IEEE802.11关联，则系统转移到下一个优选网络。一旦与某个网络成功进行IEEE802.11关联，则系统尝试对一个具有证书的有效用户进行IEEE 802.1X认证。如果这个认证成功276，则系统与该网络关联278。如果在步骤274中没有网络成功完成对一个具有证书的有效用户进行的IEEE 802.1X认证，则系统尝试对没有证书的未经认证用户进行IEEE 802.1X认证。如上所述，这个处理从优选到其它网络顺序扫描网络列表，直到找到一个成功的网络(步骤276)。
如果步骤272确定的认证设置不需要系统使用IEEE 802.1X认证，则系统尝试对某个)通过步骤270确定的)网络进行IEEE802.11关联。如果系统不能针对选定的网络执行IEEE802.11关联，则系统转移到下一个优选网络，并且如果所有优选网络均失败，则转移到BSSID列表中的其它网络。一旦与某个网络成功进行IEEE802.11关联276，则系统与该网络关联278。
然而如果不能成功关联并且系统已经被设置成基础设施模式280，则系统结束关联尝试282并且保持离线(即不与无线网络连接)。另一方面，如果用户将系统设置到自动模式280，则系统跃迁到专用模式。一旦处于专用模式(通过自动机制280或通过在模块270确定的专用模式设置)，系统选择一个要关联的SSID 284。如上所述，如果存在，这个SSID可以是一个特定注册表变量中的数值，如果注册表变量不存在，这个SSID可以是缺省值MSADHOC，也可以是无线网络上可见的一个专用SSID。在当前的美国IEEE 802.11b无线空间中，存在11个RF信道。在一个实施例中，如果使用注册表指定的数值或MSADHOC数值，本发明的系统停留在一个缺省信道(例如信道6)上以构成一个专用网络关联。在另一个实施例中，为了使RF干扰最小，系统在判定建立无线专用网络所用的信道之前扫描信道并且确定这个位置上的空闲(未使用)信道。如果与一个可见MSADHOC或某些其它专用SSID关联，则停留在这个SSID处于活跃状态的信道上。
一旦完成这个选择并且选择了SSID，本发明的系统尝试对选择的SSID进行IEEE802.11关联286。如果本发明的系统确定其要关联的另一个STA物理上最接近(根据信号强度确定)，则系统可以如果系统的本发明确定另一个STA对此它会关联被物理最接近(，即确定通过信号强度)，系统可以抵消发送功率。如果关联成功，则用户目前在专用模式下操作。如果不成功，则用户离线。
如果系统处于专用模式288，则关联处理在此结束290，直到其它STA变成可见(通过信道扫描，STA信标，用户选择搜索网络，用户增加另一个优选SSID，等等)。然而如果本发明的系统根据缺省“基础设施模式优先”设置处于自动模式288(用户可以根据需要设置一个专用模式偏好)，系统继续寻找基础设施网络的出现292。如果一个新基础设施无线网络变成可用294，则系统如下所述会再次循环通过功能模块266以求关联基础设施无线网络。如果没有新基础设施无线网络变成可用294，则系统在再次寻找基础设施网络的出现292之前等待几分钟296。
至少在Windows环境的实施例中，本发明的系统能够根据AP的位置和所有通过Windows中网络位置API的相对信号强度测量STA的位置。这允许零配置系统根据物理接近程度正确选择网络资源。例如，根据无线STA的位置，可以向最接近的打印机，而不是通常在用户工作站上的缺省打印机发送选择打印的文件。这个信息也可以被用来推导上述具体位置的相关信息，例如平面布置和网络资源位置等等。
虽然前面的讨论主要针对本发明的零配置系统和方法在无线计算环境背景下的操作，但图7表明本发明不受上述讨论的限制。实际上，一个计算设备可以具有若干个与可用和潜在可用的网络互连的活跃接口。高层协议堆栈300包含需要与其它计算设备进行对等层网络连接的应用程序。通过组合包括网络，链路和物理层的低层协议堆栈可以实现在高层协议堆栈300允许端到端连接的网络访问。从高层协议堆栈300的角度观察，高层协议堆栈300仅仅寻找具有需要的参数，例如带宽，延迟，其它费用度量以及策略的网络连接。同样地，图7图解了包括一个通用层次302的零配置体系结构，通用层次302与高层协议堆栈300接口，并且还与接口专用零配置层次304，306，308，310进行交互。零配置层次302的通用功能部分在活跃的接口专用零配置层次304，306，308，310中间确定适当的接口(例如无线PAN 312，无线LAN 314，有线LAN 316和无线WAN 318)。如上所述，可以根据诸如网络参数要求的条件进行这种选择。
零配置层次302的各个接口专用部分304，306，308，310分别适用于诸如无线PAN 312，无线LAN 314，有线LAN 316和无线WAN 318的特定接口。另外，用于列举和选择活跃接口专用零配置层次304，306，308，310的算法同样适用于零配置层次302的各个接口专用部分304，306，308，310的内部。即在各个接口专用接口312，314，316，318内部可以存在若干个实际物理接口的实例。例如一个计算设备可以具有不止一个与相同或不同网络连接的有线以太网接口。因此，层次308中部分接口专用零配置功能也可以包含同时使用多个物理接口以便在多个活跃物理接口上实现较高的带宽和负载均衡。类似地，零配置层次302的通用部分也可以参与多个活跃接口专用零配置层次304，306，308，310上的负载均衡。如上所述，IEEE802.11零配置层次306允许一个计算设备首先确定在其附近可用的IEEE 802.11网络并且与可见IEEE802.11网络列表中的优选IEEE 802.11网络建立连接。类似地，具有多个活跃物理接口316的有线以太网零配置层次308可以确定应当被用来连接到网络的接口。
下面提供通用零配置层次302允许的用户用例的一个例子。在这个例子，计算设备包含一个通用分组无线服务(GPRS)网络接口318(2.5G蜂窝无线WAN解决方案)，一个IEEE802.11网络接口314(无线LAN解决方案)，和一个以太网卡316(有线LAN解决方案)。最初，用户在IEEE802.11无线LAN覆盖范围外部，但在GPRS无线WAN覆盖范围之内。在这种情况下，零配置层次302通过GPRS无线WAN接口318建立网络连接并且用户访问需要的计算资源。
当用户进入具有IEEE802.11无线LAN覆盖范围的建筑时，零配置层次302的通用部分确定其现在可以使用GPRS无线WAN和IEEE802.11无线LAN。IEEE802.11无线LAN的可用带宽通常大于GPRS无线WAN并且用户使用GPRS无线WAN可能发生其它的费用。因此零配置层次302可以通过IEEE802.11无线LAN建立网络连接并且通过这个接口314重定向所有当前和将来的网络连接。一旦完成这种操作，可以禁止GRPS无线WAN连接。
当用户在建筑物内移动时保持IEEE802.11连接。当用户进入其办公室时，通过插上电缆或将计算设备与一个具有硬连线LAN连接的接驳工作站相连，用户可以将便携计算设备连接到一个以太网连接上。这里，零配置层次302再次根据用户偏好和系统参数操作以便通过有线LAN接口316建立网络连接。如果计算设备是具有一个PCMCIA(个人计算机存储器卡国际协会)网卡和接驳工作站有线LAN连接的膝上型计算机，则接口专用零配置层次308会从两个接口316中选择建立网络有线连接的适当接口。
通过这种机制，通用零配置层次302确定可用的活跃接口专用零配置层次(在这个例子为306，308，和310)并且在任意指定时刻优先适当接口318，314，316。应当注意，虽然通常可以在不影响用户的情况下重定向当前的数据连接，但对于正在进行的实时应用，例如语音通信可能达不到这样的效果。在这种情况下零配置层次302可以有选择地只重定向可接受的当前连接。在没有用户干预的情况下实现基于更适用接口专用零配置层次(304，306，308，310)的可用性的连接重定向。从高层协议堆栈300和应用的角度观察，零通用配置层次302经常提供可用活跃接口专用零配置层次304，306，308，310列表中最适当的网络连接。类似地，各个接口专用零配置层次304，306，308，310经常提供可用活跃物理网络接口312，314，316，318列表中最适当的物理网络连接。
通过可以使用本发明原理的许多可能实施例应当认识到，这里参照图例描述的实施例只是图解性的，不应当被理解成对发明范围的限制。例如，本领域的技术人员会认识到，图解实施例中以软件形式示出的单元可以通过硬件实现并且反之亦然，也可以在不偏离本发明的宗旨的前提下在方案和细节方面修改图解的实施例。因此，这里描述的本发明针对的是不超出下面权利要求书及其等价描述的范围的所有可能实施例。
权利要求
1.允许计算机用户在进行联网操作时体验“随时可用”方式的有线网络、无线基础设施和无线专用模式网络连接的零配置方法，包括下列步骤检查用户网络连接偏好，扫描网络存在，根据用户偏好连接到一个网络。
2.如权利要求1所述的方法，其中检查用户偏好的步骤包括检查缺省模式设置，检查优选网络提供商列表，检查认证模式设置的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，还包括构造所有从扫描步骤发现的网络的基本服务设置标识(BSSID)列表，从BSSID列表导出优选和兼容服务设置标识符(SSID)的步骤，其中连接到网络的步骤包括连接到优选和兼容SSID的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其中连接到优选和兼容SSID的步骤包括选择一个优选和兼容SSID，根据认证模式设置尝试关联一个选定的优选和兼容SSID，当不能关联一个选定的优选和兼容SSID时选择另一个尝试关联的优选和兼容SSID直到构成一个关联的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其中检查用户偏好的步骤包括检查认证模式设置的步骤，连接到网络的步骤包括对一个无线网络进行IEEE802.11关联，并且当认证模式设置被设置成IEEE 802.1X认证时以具有证书的有效用户的身份连接的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，其中连接到网络的步骤还包括当以具有证书的有效用户的身份连接的步骤失败时以没有证书的未经授权用户身份连接的步骤。
7.如权利要求1所述的方法，其中检查用户偏好的步骤包括检查认证模式设置的步骤，连接到网络的步骤包括当认证模式设置未被设置成IEEE 802.1X认证时对一个无线网络进行IEEE802.11关联的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其中当连接到网络的步骤失败时检查用户偏好的步骤包括检查缺省模式设置的步骤，并且当缺省模式设置被设置成自动模式时还包括选择一个专用操作模式的步骤。
9.如权利要求8所述的方法，其中选择专用操作模式的步骤包括选择一个专用SSID并且尝试与选定SSID进行IEEE802.11关联的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其中选定专用SSID的步骤包括选定缺省专用SSID的步骤。
11.如权利要求9所述的方法，还包括当缺省模式设置被设置成自动、基础设施优先模式时监视一个基础设施无线网络的出现并且在出现基础设施无线网络的情况下连接到基础设施无线网络的步骤。
12.如权利要求9所述的方法，还包括当缺省模式设置被设置成自动、专用优先模式时监视一个专用无线网络的出现并且在出现专用无线网络的情况下连接到专用无线网络的步骤。
13.如权利要求1所述的方法，其中检查网络连接用户偏好的步骤包括检查一个连接策略文件的步骤。
14.如权利要求1所述的方法，其中检查网络连接用户偏好的步骤包括检查缺省模式设置的步骤，其中缺省模式设置包含一个只允许和基础设施无线网络连接的基础设施模式，一个只允许和专用无线网络连接的专用模式，一个允许连接到基础设施无线网络和专用无线网络但优先选择基础设施无线网络的自动基础设施优先模式，一个允许连接到基础设施无线网络和专用无线网络但优先选择专用无线网络的自动专用优先模式。
15.允许移动无线计算的零配置方法，包括进行扫描以确定无线网络和其它无线工作站(STA)的存在，有选择地尝试和基础设施模式无线网络连接，和当不能连接到任何基础设施模式无线网络时有选择地尝试与另一个专用模式无线工作站关联的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，还包括当不能连接到任何基础设施模式无线网络和不能与另一个专用模式无线工作站关联时在离线模式下操作的步骤。
17.如权利要求15所述的方法，还包括检测一个以前未检测的无线网络是否存在，当在基础设施，专用和离线模式中的一个模式下操作时尝试和以前未检测的无线网络连接的步骤。
18.如权利要求15所述的方法，还包括产生一个由扫描步骤检测的所有无线网络组成的列表，根据用户偏好识别兼容和优选无线网络的步骤，其中尝试连接到无线网络的步骤包括首先尝试和优选无线网络连接的步骤。
19.如权利要求15所述的方法，其中尝试连接到无线网络的步骤包括确定认证方法用户偏好，与无线网络进行IEEE802.11关联，当认证模式设置被设置成IEEE 802.1X认证时以具有证书的有效用户身份连接的步骤。
20.如权利要求19所述的方法，其中尝试连接到无线网络的步骤还包括当以具有证书的有效用户的身份连接的步骤失败时以没有证书的未经授权用户身份连接的步骤。
21.如权利要求15所述的方法，其中尝试连接到无线网络的步骤包括确定认证方法用户偏好，当认证模式设置未设置成IEEE 802.1X认证时与无线网络进行IEEE802.11关联的步骤。
22.如权利要求15所述的方法，还包括检查用户定义的模式设置的步骤，其中当用户定义的模式被设置成专用时禁止有选择地尝试与基础设施模式无线网络连接的步骤，当用户定义的模式被设置成基础设施模式时禁止有选择地尝试与另一个专用模式无线工作站关联的步骤。
23.如权利要求15所述的方法，还包括检查操作模式用户偏好的步骤，其中当用户偏好指示优先选择基础设施模式时在有选择地尝试与另一个专用模式无线工作站关联的步骤之前执行有选择地尝试与基础设施模式无线网络连接的步骤。
24.如权利要求15所述的方法，还包括检查操作模式用户偏好的步骤，其中当用户偏好指示优先选择专用模式时在有选择地尝试与另一个专用模式无线工作站关联的步骤之后执行有选择地尝试与基础设施模式无线网络连接的步骤。
25.计算机可读介质，上述计算机可读介质具有执行包括检查无线网络连接用户偏好，扫描无线网络存在，根据用户偏好连接到无线网络的步骤的计算机可执行指令。
26.计算机可读介质，上述计算机可读介质具有执行包括进行扫描以确定无线网络和其它无线工作站(STA)的存在，有选择地尝试和基础设施模式无线网络连接，和当不能连接到任何基础设施模式无线网络时有选择地尝试与另一个专用模式无线工作站关联的步骤的计算机可执行指令。
27.当在移动计算环境中进行网络连接时提供“随时可用”用户体验的方法，其中包括的步骤有在一个接口专用零配置层次确定可用的网络连接接口；在接口专用零配置层次选择一个优选网络连接接口；从接口专用零配置层次向一个通用零配置层次通知网络连接可用性信息；在通用零配置层次从通知的可用网络连接中选择一个优选网络连接；和通过优选网络连接建立网络连接。
全文摘要
提供了一个允许产生“随时可用”体验的零配置移动无线和有线计算环境的系统和方法。系统检查预定用户偏好或简表设置以确定其应当连接的可用无线网络的候选数量和应当用于这种连接的认证类型。在没有自动模式下的其它用户干预的情况下可以实现基础设施无线网络和专用无线网络之间的移动无线计算。并且通过本发明的系统可以实现纯基础设施和纯专用模式。并且用户可以在自动模式中设置针对基础设施或专用模式的偏好。对于一个基础设施模式偏好设置,如果用户以前处于离线或专用操作模式,则系统会自动检测并转接到一个重新可用的基础设施无线网络。
文档编号H04L12/56GK1375772SQ02107059
公开日2002年10月23日 申请日期2002年3月12日 优先权日2001年3月13日
发明者阿伦·阿雅加里, 萨芹·C·谢斯, 克里希娜·盖纳加帕蒂, 蒂莫西·M.·穆尔, 普拉迪普·巴哈尔, 米亥·S·佩库, 弗罗林·泰多里斯库 申请人:微软公司