专利名称：用于wlan切换的候选接入点的快速无线链路测量方法、相关移动终端、接入点和程序模块的制作方法
技术领域：
用于WLAN切换的候选接入点的快速无线链路测量方法、相关移动终端、接入点和程序模块本发明涉及根据权利要求1的前序部分的在无线局域网(WLAN)中快速确定无线链路质量的方法，根据权利要求4的前序部分的移动终端，根据权利要求10的前序部分的接入点，以及根据权利要求7和权利要求12的前序部分的程序模块。
背景技术：
WLAN标准IEEE 802.11a/b/g目前的开发取得了成功。这种成功主要是基于这些标准在企业网络、热点和家庭中的使用，即会议中心、火车站、机场、酒店等等。在这些环境里，基于IP的语音传输(VoIP)和基于无线局域网的语音传输(VoWLAN)正在成为有吸引力的技术，其主要目标是通过合并数据和语音网络降低通信成本。
对于VoWLAN和其他实时服务如视频会议的基本要求是提供实时切换，并且为了在两个IEEE 802.11接入点之间实现VoWLAN无缝移动性，切换时间必须大幅度缩短，因此两个WLAN接入点之间的切换成为积极研究的主题。
在切换过程中，其中一个阶段是测量(扫描)潜在候选接入点的无线链路的质量。IEEE 802.11标准仅定义了被动和主动扫描的较缓慢的方法来执行这些测量。根据IEEE 802.11标准的主动扫描速度相对较快，但是所需时间仍然太长，无法按照实时服务要求完成快速切换。
IEEE 802.11标准规定的主动扫描的实现方式是移动终端为每个IEEE 802.11信道发送广播探测请求，并且为每个信道而等待该信道的每个潜在候选接入点的响应。每个潜在候选接入点都可能以一个延迟而响应，因此对于每个信道移动终端必须等待相当长的延迟时间，来发现并测量其可以加入的接入点的无线链路质量。这个相当长的延迟取决于接入点的数量，并且在三个接入点的情况下为大约15ms。该相当长延迟的典型默认值是大约20ms。
为了使接入点较快地发回探测响应从而加快探测交换，IEEE 802.11标准的一些建议提出接入点不必等待所谓的分布协调功能帧间间隔(DIFS)时间间隔和所谓的退后时间，而是只在经过所谓的短帧间间隔(SIFS)之后就立刻响应。该解决方案的不利之处在于其引入了一种非标准行为。
发明内容
本发明的目的是提出在无线局域网(WLAN)中快速确定无线链路质量的解决方案。
所述目的通过根据权利要求1的教导的方法，根据权利要求4的教导的移动终端，根据权利要求10的教导的接入点以及根据权利要求7和权利要求12的教导的程序模块实现。
本发明是基于这样的理解采用积极扫描解决方案和现有的专属解决方案的标准测量都意味着必须等待来自候选接入点的探测响应。这些解决方案的共同缺点在于整体测量时间对于实时服务要求而言太长了。而且，当移动终端对另一个信道而非其当前接入点的信道执行测量时，在测量时间内不能接收和发送用户业务量。
本发明的主要思想是，如果移动终端在探测请求消息中表明其目的是执行无线链路测量，则从该移动终端接收到该探测请求消息的接入点不向该移动终端发回探测响应消息。替代发送探测响应消息，接入点仅发送一个确认消息，其将由移动终端用来执行测量。为了使接入点发回确认消息，探测请求消息必须采用单播发送，即点到点发送而不是根据IEEE 802.11标准采用广播发送。在另一个实施例中，接入点也以确认消息回复以广播发送的探测请求消息。
移动终端通过采用单播为每个候选接入点发送探测请求消息而发起测量程序，即向每个候选接入点发送带有专用服务集标识符(SSID)的专门探测请求消息。例如，该专用SSID可以以下方式组成“used SSIDfor traffic”+“-”+“MEASUREMENT”。根据关键字MEASUREMENT，接入点不发回探测响应消息，而只发回确认消息作为对单播探测请求消息的响应。也可以使用非专用SSID并且在此情况下接入点将采取非标准行为。
由于上行链路和下行链路功率不一定相等，优选地，无线链路的上行链路和下行链路都必须测量。对于从接入点到移动终端的下行链路测量，发送一个确认消息作为对单播探测请求消息的响应即可。这样，该解决方案支持接入点和移动终端之间无线链路的功率非对称配置。
本发明提出的解决方案要求接入点运用专用SSID并且当接入点被广播探测时优选地忽略此专用SSID，即在此情况下不发送确认消息。该解决方案还能够支持不支持该解决方案的移动终端。当接入点被广播探测时，接入点也可以对该专用的SSID作出响应，这将使支持所述解决方案的移动终端可以测试在接入点实施的所述解决方案。
该解决方案使移动终端能以11Mb/s的数据速率在0.8ms而非单播探测请求和探测响应的快速替代解决方案的大约2ms为每个接入点执行测量。由于移动终端可能需要为每一个候选接入点执行若干个测量，因此该时间差非常重要。
本发明优选地采用已知的所谓候选接入点列表和相应信道的原理，即移动终端已知其邻近的接入点及各接入点相应的信道，并且因此可以限制其必须发送的单播探测请求的数量。
根据从属权利要求和以下描述可以进一步了解本发明的发展。
以下参照附图进一步解释本发明。
具体实施例方式
可以在其中实施本发明的WLAN网络包括至少两个接入点AP1、AP2和至少一个移动终端STA。
所述接入点AP1、AP2通过骨干系统彼此连接，并且所述移动终端STA在所述接入点AP1、AP2的无线链路覆盖范围之内。所述移动终端STA通过无线连接与所述接入点AP1相连，并且可以通过骨干系统进一步连接到同一WLAN网络内的其他移动终端。并且，所述移动终端STA也可以通过骨干系统和网关连接到这样的设备，例如位于其他网络如互联网或另一个移动或固定网络中的终端或服务器。WLAN网络中可能包括的其他接入点也可以通过骨干系统彼此连接并且/或者连接到所述接入点AP1、AP2，并且WLAN网络中可能包括的其他移动终端也可以连接到一个或多个其他接入点并且/或者连接到所述接入点AP1、AP2。
所述接入点AP1、AP2包括WLAN网络接入点的功能性，即为移动终端提供连接到WLAN网络的可能性。并且根据本发明，所述接入点AP1、AP2包括用于在从所述移动终端STA分别接收探测请求消息PRU1和PRU2后，忽略向所述移动终端STA分别发送探测响应消息PRE1和PRE2的装置。
在另一个实施例中，所述接入点AP1、AP2另外地包括用于在从所述移动终端STA分别接收探测请求消息PRU1和PRU2后，向所述移动终端STA发送确认消息ACK的装置。
所述移动终端STA包括WLAN网络的移动终端的功能性，即可以通过所述接入点AP1或AP2连接到WLAN网络。另外，所述移动终端STA包括用于至少向所述接入点AP1和AP2分别发送探测请求消息PRU1、PRU2的装置，所述探测请求消息PRU1、PRU2包括专用标识符，要求接收接入点AP1、AP2不要向所述移动终端STA分别发送探测响应消息PRE1和PRE2。
在另一个实施例中，从所述移动终端STA发送的所述探测请求消息PRU1和PRU2另外地包括专用标识符，要求接收接入点AP1、AP2发送确认消息ACK作为响应。
下文通过例子详述根据本发明的方法，并且参考图1和图2将本发明方法与现有技术比较。
图1示意性地示出了根据IEEE 802.11标准的积极扫描程序的数据传输，所述数据传输在属于同一WLAN网络的两个接入点AP1和AP2以及一个移动终端STA之间进行，所述移动终端STA连接到所述接入点AP1并且也处于所述接入点AP2的无线链路覆盖范围内。
图1示出了根据现有技术的数据传输方案，图中上面一行示出了从所述移动终端STA发送给所述接入点AP1和/或AP2的数据分组，中间一行示出了从所述接入点AP1发送给所述移动终端STA的数据分组，并且下面一行示出了从所述接入点AP2发送给所述移动终端STA的数据分组，全部数据分组都相对于时间线t而示出。
图1所示的无线信道的主动扫描情况，起始于所述移动终端STA广播发送探测请求消息PRB。随后，所述移动终端STA等待分别来自接收到所述探测请求消息PRB的所述接入点AP1和AP2的探测响应消息PRE1、PRE2。如果所述移动终端STA在图1双箭头所示出的最小时间间隔MIN内，没有接收到任何探测响应消息PRE1、PRE2，则移动终端STA开始扫描另一个无线信道。否则，所述移动终端STA处理在图1较长双箭头所示出的最大时间间隔MAX内接收到的所有探测响应消息PRE1、PRE2。
经过等待时间DIFS后，所述接入点AP2首先向所述移动终端STA发送探测响应消息PRE2。由于在最小时间间隔MIN内接收到该响应消息，所述移动终端STA就必须继续等待其他探测响应消息PRE1、PRE2到达，直到经过最大时间间隔MAX为止。
在经过等待时间SIFS后，所述移动终端STA向所述接入点AP2发送一个确认消息ACK作为响应。
随后，在经过时间间隔DIFS后，轮到接入点AP1答复探测请求消息PRB，但接入点AP1必须等到经过退后时间BO之后才能得到允许发送探测响应消息PRE1。退后时间BO随着接入点AP1发送数据尝试失败的次数增加而平均延长，随着每一次发送由于接入点AP2使用信道造成延迟而缩短。
在经过时间间隔SIFS后，所述移动终端STA向接入点AP1发送确认消息ACK作为响应。
只有经过最大时间间隔MAX后，所述移动终端STA才开始处理所有接收到的探测响应消息PRE1、PRE2。
图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在属于同一WLAN网络的两个接入点AP1和AP2以及移动终端STA之间的数据传输，其中所述移动终端STA连接到所述接入点AP1并且也处于所述接入点AP1和AP2的无线链路覆盖范围内。采用所述数据传输方案是为了执行根据本发明的快速无线链路测量方法。
图2示出的数据传输方案中，上面一行示出了从所述移动终端STA发送给所述接入点AP1和/或AP2的数据分组，中间一行示出了从所述接入点AP1发送给所述移动终端STA的数据分组，并且下面一行示出了从所述接入点AP2发送给所述移动终端STA的数据分组，全部数据分组都相对于时间线t而示出。
图2所示的无线信道的主动扫描情况，起始于所述移动终端STA以单播方式向接入点AP2发送一个探测请求消息PRU2。探测请求消息PRU1和PRU2应当包括一个专用标识符，要求接收接入点AP1，AP2不要向所述移动终端STA分别发送探测响应消息PRE1和PRE2作为响应。例如，探测请求消息PRU1和PRU2可以包括一个具有上文所述的附加关键字的专用SSID。
随后，在经过等待时间SIFS后，所述接入点AP2向所述移动终端STA发送一个确认消息ACK。
经过等待时间DIFS和退后时间BO后，所述移动终端STA以单播方式向接入点AP1发送一个探测请求消息PRU1。
在经过等待时间SIFS后，所述接入点AP1向所述移动终端STA发送一个确认消息ACK。
在本发明的另一个实施例中，所述移动终端STA广播发送探测请求消息PRU1，并且所述探测请求消息PRU1包括一个附加的专用标识符，要求接收接入点AP1发送一个确认消息ACK作为响应。
为执行根据本发明的方法，优选地使用已经提及的候选接入点列表以及相应信道的原理。这样，所述移动终端STA就能够限制探测请求消息PRE1和PRE2的发送，只发送给邻近的接入点AP1和AP2。
所述移动终端STA使用从接入点AP1和AP2接收的确认消息ACK执行测量，以确定下行无线链路的质量。
在根据本发明的方法的情况下，可以执行测量之前要经过的时间包括时间间隔DIFS，退后时间，探测请求消息PRU1或PRU2所需的时间，时间间隔SIFS以及确认消息ACK所需的时间，在数据速率为11Mbit/s时，上述时间总和为0.8ms。
在使用单播发送探测请求以及请求响应的现有技术解决方案的情况下，可以执行测量之前要经过的时间包括时间间隔DIFS，退后时间，探测请求消息PRU1或PRU2所需的时间，时间间隔SIFS，确认消息ACK所需的时间，时间间隔DIFS，退后时间，探测响应消息PRE1或PRE2所需的时间，时间间隔SIFS，以及确认消息ACK所需的时间，在数据速率为11Mbit/s时，上述时间总和为2ms。如上文所述，与根据本发明的方法相比较该时间差非常重要，因为所述移动终端STA可能需要为每个候选接入点AP1或AP2执行若干次测量，以得到平均测量结果。
在图1所示的根据IEEE802.11标准的解决方案的情况下，从探测请求广播发送后直到可以执行测量之前要经过的时间主要包括时间间隔DIFS，退后时间，探测响应消息PRE1或PRE2所需的时间，时间间隔SIFS以及确认消息ACK所需的时间。与根据本发明的方法相比，其在时间消耗上的主要区别是在图1示出的解决方案的情况下，移动终端STA收集并且处理在一定的时间间隔MAX内到达的所有探测响应消息PRE1和PRE2。移动终端STA开始处理所有接收的探测响应消息PRE1和PRE2之前必须等待的时间间隔MAX的典型默认值是20ms，该值太高，这个值太高从而不能提供实时服务。
以广播方式发送探测请求消息PRU1或PRU2，并要求不分别发送探测响应消息PRE1和PRE2而发送确认消息ACK可以更进一步地减少使用确认消息ACK执行无线链路测量所需的时间，原因是只有一个探测请求消息PRU1或PRU2必须被发送。然而，如果探测请求消息PRU1或PRU2以广播方式发送，则不能限于只对预先选择的邻近接入点AP1和AP2进行发送。
权利要求
1.一种用于在无线局域网中快速确定从移动终端(STA)到接入点(AP1)的无线链路质量的方法，其特征在于所述接入点(AP1)从所述移动终端(STA)接收探测请求消息(PRU1)后，不向所述移动终端(STA)发送探测响应消息(PRE1)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述接入点(AP1)从所述移动终端(STA)接收探测请求消息(PRU1)后，向所述移动终端(STA)发送确认消息(ACK)。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述探测请求消息(PRU1)以单播发送。
4.一种用于在无线局域网中进行通信的移动终端(STA)，包括用于向至少一个接入点(AP1)发送探测请求消息(PRU1)的装置，所述移动终端(STA)的特征在于所述探测请求消息(PRU1)包括一个专用标识符，要求接收接入点(AP1)不要向所述移动终端(STA)发送探测响应消息(PRE1)作为响应。
5.根据权利要求4的移动终端(STA)，其特征在于所述探测请求消息(PRU1)包括一个专用标识符，要求所述接收接入点(AP1)发送确认消息(ACK)作为响应。
6.根据权利要求5的移动终端(STA)，其特征在于所述移动终端(STA)包括用于接收所述接入点(AP1)响应于发送给所述接入点(AP1)的所述探测请求消息(PRU1)而发送的确认消息(ACK)的装置。
7.一种在移动终端(STA)中执行的程序模块，用于向至少一个用于在无线局域网中进行通信的接入点(AP1)发送探测请求消息(PRU1)，其特征在于所述探测请求消息(PRU1)包括一个专用标识符，要求接收接入点(AP1)不要向所述移动终端(STA)发送探测响应消息(PRE1)作为响应。
8.根据权利要求7的程序模块，其特征在于所述探测请求消息(PRU1)包括一个专用标识符，要求接收接入点(AP1)发送确认消息(ACK)作为响应。
9.根据权利要求8的程序模块，其特征在于如果执行所述程序模块，则其预期从所述接收接入点(AP1)接收响应于所述探测请求消息(PRU1)而发送的确认消息(ACK)。
10.一种用于在包括至少一个移动终端(STA)的无线局域网中进行通信的接入点(AP1)，其特征在于所述接入点(AP1)包括用于在从所述移动终端(STA)接收到探测请求消息(PRU1)后，忽略向所述移动终端(STA)发送探测响应消息(PRE1)的装置。
11.根据权利要求10的接入点(AP1)，其特征在于所述接入点(AP1)包括用于在从所述移动终端(STA)接收到探测请求消息(PRU1)后，向所述移动终端(STA)发送确认消息(ACK)的装置。
12.一种在接入点(AP1)中执行的程序模块，所述接入点(AP1)用于在包括至少一个移动终端(STA)的无线局域网中进行通信，所述程序模块的特征在于如果所述程序模块被激活，则从所述移动终端(STA)接收到探测请求消息(PRU1)后，不向所述移动终端(STA)发送探测响应消息(PRE1)。
13.根据权利要求12的程序模块，其特征在于如果所述程序模块被激活，则从所述移动终端(STA)接收到探测请求消息(PRU1)后，向所述移动终端(STA)发送确认消息(ACK)。
全文摘要
本发明涉及一种在无线局域网中快速确定从移动终端(STA)到接入点(AP1)的无线链路质量的方法，其中接入点(AP1)从所述移动终端(STA)接收到探测请求消息(PRU1)后，不向所述移动终端(STA)发送探测响应消息(PRE1)，并且本发明涉及用于此方法的移动终端(STA)，接入点(AP1)和程序模块。
文档编号H04W24/00GK101048974SQ200580036705
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月25日 优先权日2004年10月26日
发明者L·菲亚特, P·多希 申请人:阿尔卡特朗讯