在无线局域网系统中的主动扫描方法与流程

技术领域

本发明总体涉及主动扫描方法的领域，更具体地，涉及一种在无线局域网系统中扫描接入点的方法。

背景技术：

随着信息通信技术的发展，已经开发了多种无线通信技术。作为该无线通信技术中的一种，无线局域网(WLAN)是一种能够利用诸如个人数字助理(PDA)、便携式电脑和移动多媒体播放器(PMP)的移动终端在家或办公场所或者在指定的服务提供区域提供基于无线频率技术的无线互联网接入的技术。

作为WLAN的标准，已经开发了电气与电子工程师学会(IEEE)802.11标准。IEEE802.11a利用5GHz未注册带宽提供54Mbps的传输速率。IEEE 802.11b通过在2.4GHz采用直接序列扩频(DSSS)提供11Mbps的传输速率。IEEE 802.11g通过在2.4GHz采用正交频分多址(OFDM)提供54Mbps的传输速率。IEEE 802.11n通过利用多输入多输出-正交频分多址(MIMO-OFDM)对二空间流提供300Mbps的传输速率。IEEE 802.11n支持最大40MHz的信道带宽，并提供600Mbps的传输速率。

随着WLAN发展的日益活跃以及利用WLAN的应用的多样化，对能够支持比IEEE 802.11n支持的数据处理速率的吞吐量更高吞吐量的新的WLAN技术的需求日益增加。非常高吞吐量(VHT)的WLAN技术为用以支持1Gbps或更高数据处理速率的IEEE 802.11 WLAN技术之一。作为VHT WLAN技术之一，IEEE 802.11ac发展为在5GHz或更低的频带中支持VHT的标准，而IEEE 802.11ad发展为在60GHz频宽中支持VHT的标准。

在基于上述WLAN技术的系统中，在多个信道上执行主动扫描的工作站很难识别其中存在期望的接入点的信道，并因此在多个信道的每一个信道上依次执行相同的扫描。即，工作站传输信道上的搜索请求帧，并在最大等待时间期间接收从接入点传输的搜索响应帧，如果工作站没有在当前的信道上发现期望的接入点，则工作站在另一信道上执行相同的过程。

同时，如果接入点支持多信道并通过主信道接收搜索请求帧，接入点响应于搜索请求帧传输搜索响应帧，但是对于通过辅信道接收的搜索请求帧，接入点不响应且不传输搜索响应帧。

在这种情况下，为了发现期望的接入点，工作站需要扫描多个信道，这会占用大量的时间来发现接入点。

技术实现要素：

技术问题

因此，提供本发明的实施例从而基本上消除现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题。本发明的实施例提供了一种用于快速发现接入点的主动扫描方法。

技术方案

在一些实施例中，在工作站执行的主动扫描方法包括：通过特定信道传输搜索请求帧；以及通过所述特定信道从接入点接收对应于搜索请求帧的搜索响应帧，其中，所述搜索响应帧包括接入点的主信道的信息。

主动扫描方法可进一步包括：在通过关于主信道的信息表示的信道上执行至接入点的接入。

所述特定信道可为接入点的辅信道。

在另一实施例中，在工作站执行的主动扫描方法包括：通过多个信道传输搜索请求帧；以及通过多信道从接入点接收对应于搜索请求帧的搜索响应帧，其中，所述搜索响应帧包括每个接入点的主信道信息。

主动扫描方法可进一步包括：在通过从接入点接收的多条主信道信息中的一条主信道信息表示的信道上执行至接入点的接入。

搜索请求帧可通过多个信道被同时传输。

所述多个信道可包括接入点的主信道和辅信道。

在又一实施例中，在接入点执行的基于主动扫描的响应方法包括：通过特定信道接收搜索请求帧；生成包括关于接入点的主信道的信息的搜索响应帧；以及通过所述特定信道传输搜索响应帧。

基于主动扫描的响应方法可进一步包括基于通过主信道的工作站的接入请求执行至工作站的接入。

所述特定信道可为接入点的辅信道。

在又一实施例中，在接入点执行的基于主动扫描的响应方法包括：通过多个信道接收搜索请求帧；以及生成包括接入点的主信道的信息的搜索响应帧。

基于主动扫描的响应方法可进一步包括通过在多个信道中的主信道传输搜索响应帧。

基于主动扫描的响应方法可进一步包括基于通过主信道的工作站的接入请求执行至工作站的接入。

所述多个信道可包括接入点的主信道和辅信道。

有益效果

根据本发明的工作站可以接收搜索响应帧，所述搜索响应帧包括接入点的主信道的信息，并且还可以通过关于主信道的信息表示的信道上执行至接入点的接入，因此可以减少搜索接入点所消耗的时间。

附图说明

图1为说明根据本发明的具体实施例的IEEE 802.11无线局域网(WLAN)系统配置的概念图。

图2为说明在基础结构基本服务集(BSS)中工作站的关联过程的概念图。

图3为说明根据本发明具体实施例的接入点的数据传输过程的概念图。

图4为说明搜索请求帧结构的概念图。

图5为说明搜索响应帧(1-14)结构的概念图。

图6为说明搜索响应帧(15-Last-n)结构的概念图。

图7为说明在多信道中主动扫描方法的概念图。

图8为说明在多信道中被动扫描方法的概念图。

图9为说明5GHz频带的信道配置的概念图。

图10为显示根据本发明具体实施例的主动扫描方法的流程图。

图11为显示根据本发明具体实施例的单信道中主动扫描方法的流程图。

图12为显示根据本发明另一具体实施例的主动扫描方法的流程图。

图13为说明根据本发明另一具体实施例的主动扫描方法的示例的概念图。

图14为说明根据本发明的另一具体实施例的主动扫描方法的另一示例的概念图。

具体实施例

本发明的具体实施例在此公开。然而，此处公开的特定结构以及功能细节仅表示为描述本发明的具体实施例的目的，并且本发明的具体实施例不应解释为受限于此处阐述的具体实施例，而是可具有多种可替换形式。

相应地，由于本发明易受到各种变形和可替换形式的影响，其特定实施例通过以附图中例举的方法显示并且在此详细描述。然而，应当理解的是，并不意在将本发明限定于公开的特定形式，相反地，本发明涵盖了落入本发明精神和范围内的所有变形、等同物以及替换物。附图描述中同样的附图标记对应相同的元件。

尽管术语“第一”、“第二”等在此用于描述不同的元件，但是这些元件并不受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。例如，在不脱离本发明范围的前提下，第一元件可称为第二元件，以及相似地，第二元件可称为第一元件。此处所用的术语“和/或”包括了一个或者更多的相关列举项目的任意以及所有组合。

应当理解的是，当一个元件被提及“连接”或者“耦合”至另一元件时，其可直接地连接或者耦合至另一元件，或者可能出现中间元件。相反地，当一个元件被提及“直接地连接”或者“直接地耦合”至另一元件时，则不会出现中间元件。其它用于描述元件之间关系的词应当以类似方式解释(即，“位于…之间”相对于“直接位于…之间”，“相邻”相对于“直接相邻”等)。

此处所用的术语仅用于解释特定实施例而非旨在限定本发明的实施例。除非上下文明确做了其它指定，此处使用的单数形式“一个”、“一种”以及“所述”也包括了复数形式。应当进一步理解的是，当此处使用术语“由…组成”、“组成”、“包括”和/或“包含”时，指定了阐明的特征、整体、步骤、操作、元件、部件，和/或其组合的出现，但是并不排除一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件，和/或其组合的出现或者附加。

除非做了其它定义，此处所用的所有术语(包括技术术语和学术术语)具有与本发明所属技术领域中普通技术人员通常理解的含义相同的含义。应当进一步理解的是，定义在公用词典中的术语应当解释为具有与相关领域的上下文中它们的含义相一致的含义，并且除非在此做了特别的限定，其不应做理想化或者过于正式地解释。

下文中，本发明的具体实施例将会参照附图进行详细的叙述。为了提供对说明书的更好的理解，相同的部件对应相同的附图标记，并且为了避免赘述相同元件的描述将被省略。

本发明中，工作站STA表示包括根据IEEE 802.11标准中规定的无线介质以及与介质接入控制(MAC)相对的物理层接口的确定的功能介质。工作站STA可分为作为接入点AP服务的工作站以及作为非接入点non-AP服务的工作站。作为接入点AP服务的工作站可以称为接入点AP，而作为非接入点non-AP服务的工作站可以称为终端。

工作站包括处理器以及无线电收发器，并且可进一步包括用户接口和显示装置等。处理器为生成通过无线网络传输的帧或者处理通过无线网络接收到的帧的单元，以及为了控制工作站STA，处理器执行多种功能。无线电收发器功能性地连接至处理器并且为通过无线网络为工作站STA传输并接收帧的单元。

接入点AP可以是中央控制器、基站BS、节点B node-B、演进型节点B e Node-B、基站收发系统(BTS)或者站点控制装置，并且可具有其一些或者全部功能。

终端可以是无线传输/接收单元(WTRU)、用户装置(UE)、用户终端(UT)、接入终端(AT)，移动站(MS)、移动终端、订户单元、订户站(SS)、无线装置、移动订户单元等，并且可具有其一些或者全部功能。

工作站可使用台式计算机、便携式计算机、个人平板电脑(PC)、无线电话、移动电话、智能电话、电子书阅读器、便携式多媒体播放器(PMP)、便携式游戏机、导航装置、数码相机、数字多媒体广播(DMB)播放器、数字录音器、数字音频播放器、数字图像记录器、数字图像播放器、数字视频记录器、数字视频播放器执行通信。

图1为说明IEEE 802.11无线局域网(WLAN)系统配置的实施例的示意图。

参照图1，IEEE 802.11WLAN系统包括至少一个基本服务集(BSS)。基本服务集为可通过执行彼此同步而彼此通信的STA 1、STA 2(AP 1)、STA 3、STA 4以及STA 5(AP 2)的STA集合，而非代表特定区域。

BSS可分为基础结构BSS以及独立BSS(IBSS)，并且BSS1和BSS2各为基础结构BSS。BSS1可包括工作站STA 1、能够提供分布式服务的接入点STA 2(AP 1)、以及能够连接多个接入点STA 2(AP 1)以及STA 5(AP 2)的分布系统DS。在BSS1中，接入点STA 2(AP 1)管理工作站STA 1。

BSS2可包括工作站STA3以及STA4、能够提供分布式服务的接入点STA 5(AP 2)、以及将多个接入点STA 2(AP1)以及STA 5(AP 2)连接的分布系统DS。在BSS2中，接入点STA 5(AP 2)管理工作站STA 3和STA 4。

与此同时，独立BSS为以ad-hoc模式运行的BSS。由于IBSS不包括接入点，在IBSS的中央不存在执行管理功能的中央管理实体。换句话说，在IBSS中的工作站以分布方式管理。在IBSS中的所有工作站可提供为移动站并且由于不允许接入分布系统DS，从而构成了自封闭网络。

接入点STA 2(AP 1)以及STA 5(AP 2)各通过无线介质为与其连接的终端STA 1、STA 3以及STA 4提供到分布系统DS的接入。在BSS1或者BSS2中工作站STA 1、STA 3以及STA 4之间的通信一般通过接入点STA 2(AP 1)以及STA 5(AP 2)执行。然而，当建立直接链路时，可实现终端STA 1、STA 3以及STA 4之间的直接通信。

多个基础结构BSS可通过分布系统DS相互连接。通过分布系统DS连接的多个BSS为扩展服务集(ESS)。包含在ESS中的工作站可彼此通信，并且当执行无缝通信时，在同一ESS中的终端可从一个BSS移动至另一BSS。

分布系统DS为用于一个接入点与另一接入点通信的机制。分布系统DS可允许接入点传输为连接到由接入点管理的BSS的工作站提供的帧，或者传输为已移动至另一BSS的工作站提供帧。此外，接入点可以与诸如有线网络的外部网络交换帧。该分布系统DS不必然是网络，并且只要提供在IEEE 802.11标准中设置的预定分布式服务，其可被以各种形式执行。例如，分布系统可以是诸如网状网络(mesh network)的无线网络或者可以是将接入点彼此连接的物理结构。

根据本发明具体实施例的主动扫描方法可被应用至上述IEEE 802.11无线系统，并且除了IEEE 802.11无线系统之外，还可以应用于诸如WPAN(无线个人局域网)以及WBAN(无线体域网)的各种网络。

图2为说明在基础结构基本服务集(BSS)中工作站的关联过程的概念图。

在IBSS中工作站STA为了传输或者接收数据，工作站STA需与接入点AP相连。

参照图2，在基础结构BSS中工作站STA的关联过程可大致分为(1)搜索接入点(AP)的搜索步骤，(2)对发现的接入点进行验证的验证步骤，以及(3)与经验证的接入点AP相关联的关联步骤。

通过搜索过程，工作站STA可搜索相邻接入点。搜索过程可分为被动搜索方法以及主动搜索方法。通过侦听(overhear ing)相邻接入点AP传输的信标，执行被动搜索方法。同时，通过广播搜索请求帧，执行主动搜索方法。接收搜索请求帧的接入点可将与搜索请求帧相对应的搜索响应帧传输至相应工作站。通过接收搜索响应帧，工作站STA可确定是否存在相邻接入点AP。

然后，工作站STA可相对于发现的接入点AP执行验证，从而相对于多个接入点AP执行验证。根据IEEE 802.11标准的验证算法可分为用于交换两个验证帧的开放式系统算法以及用于交换四个验证帧的共享密钥算法。通过基于此类验证算法的交换验证请求帧与验证响应帧，工作站STA执行相对于接入点AP的验证。

最后，工作站STA从多个经验证的接入点AP中选择一个接入点，并且执行与选择的接入点AP的关联。换句话说，工作站STA传输关联请求帧至选择的接入点AP，并且接收到关联请求帧的接入点AP将与关联请求帧相对应的关联响应帧传输至工作站STA。通过交换关联请求帧和关联响应帧的过程，工作站STA执行相对于接入点AP的关联。

图3为说明根据本发明的具体实施例的接入点的数据传输过程的概念图。

参见图3，接入点AP周期性广播信标，并以三个信标的间隔广播包含传输流量指示消息(DTIM)的信标。处于省电模式(PSM)的工作站STA1和STA2可周期性地唤醒并接收信标，并检测包含在信标中的DTIM或者流量指示映射(TIM)，从而确定待传输至工作站STA1以及STA2的数据是否缓存在接入点中。如果该数据缓存在接入点中，工作站STA1和STA2保持唤醒以便从接入点AP接收数据。如果该数据没有缓存在接入点，工作站STA 1和STA2返回省电模式(PSM)，即，睡眠模式。

也就是说，如果TIM中与工作站STA1和STA2的AID相应的比特设置为1，工作站STA1和STA2向接入点AP发送指示工作站STA1和STA2唤醒并准备接收数据的省电(PS)-轮询帧(或者触发帧)，以及接入点AP通过接收PS-Poll帧确定工作站STA1和STA2准备接收数据，并向工作站STA1和STA2传输数据或者确定(ACK)。当ACK被传输至工作站STA1和STA2时，接入点AP在适当的时点向工作站STA1和STA2传输数据。与此同时，如果TIM中与工作站STA1和STA2的AID相应的比特被设置为0，工作站STA1和STA2返回省电模式(PSM)。

接入点扫描方法包括主动扫描方法和被动扫描方法。根据主动扫描方法，工作站传输具有如图4中所示配置的搜索请求帧，以及接收该搜索请求帧的接入点通过传输具有如图5和图6中所示结构的搜索响应帧而响应。图4为说明搜索请求帧结构的概念图，图5和图6为说明搜索响应帧结构的概念图。

图7为说明在多信道中主动扫描方法的流程图。

参照图7，由于工作站不知道在其中期望的接入点(即，期望接入至的接入点)的信道，工作站在每个信道中顺序地执行相同扫描过程。工作站可在信道中传输搜索请求帧，并且在最大等待时间期间，从接入点接收搜索响应帧。在此情形下，当工作站从期望的接入点接收搜索响应帧，工作站可相对于接入点执行接入过程(即，验证过程和关联过程)。

与此同时，当工作站从期望的接入点接收搜索响应帧失败时，工作站可移动至另一信道并执行上述过程。如果在第N信道中存在工作站期望的接入点，用于发现相应接入点的时间量为[N×最大等待时间]。

图8为说明在多信道中被动扫描方法的概念图。

参照图8，工作站通过接收从接入点周期传输的信标帧从而扫描接入点。工作站不知道期望的接入点(即，期望接入至的接入点)何时传输信标帧，以及工作站因而在为一个信道设置的预定时间(例如，接入点的正常信标间隔)期间接收信标帧，并且移动至另一信道。

图9为说明5GHz频带的信道配置的概念图。

参照图9，IEEE 802.11n标准或者IEEE 802.11ac标准提供了通过同时使用主信道和多个辅信道可传输宽带数据。IEEE 802.11ac标准提供了除了20MHz之外还支持40MHz、80MHz以及160MHz。

然而，诸如用于主动扫描的搜索请求帧和搜索响应帧以及用于被动扫描的信标帧的管理帧仅通过主信道传输并接收。例如，当接入点使用信道1作为主信道，并使用信道2、3以及4作为辅信道，以及工作站通过信道1传输搜索请求帧时，接入点可通过信道1传输搜索响应帧。然而，如果工作站通过信道2、3或者4传输搜索请求帧，接入点不传输搜索响应帧。

图10为显示根据本发明的具体实施例的主动扫描方法的流程图。

参照图10，工作站10可通过特定信道传输搜索请求帧(S100)。工作站10可支持单信道或者宽频带。当工作站10支持宽频带时，所述特定信道可以是工作站10的主信道或者辅信道。

一旦通过特定信道接收到搜索请求帧，如果所述特定信道为接入点20的辅信道，接入点20可生成包含关于接入点20的主信道的信息的搜索响应帧(S101)。在此情形下，接入点20可以是支持宽频带的接入点，以及可通过接入点20的主信道或者多个辅信道接收搜索请求帧。

接入点20可通过特定信道传输包含关于接入点20的主信道的信息的搜索响应帧(S102)。已接收搜索响应帧的工作站10可移动至通过包含在搜索响应帧中的主信道信息所表示的信道，并且在相应的信道上执行相对于接入点20的接入过程。也就是说，工作站10可在通过主信道信息所表示的信道上执行验证过程，然后执行关联过程。

图11为显示根据本发明的具体实施例的单信道中主动扫描方法的流程图。

参照图11，工作站通过单信道传输搜索请求帧，以及接入点通过接入点的主信道和辅信道接收搜索请求帧。假设工作站期望接入的接入点为接入点，并且接入点使用信道4作为主信道，使用信道1、2以及3作为辅信道。

首先，工作站可通过信道1传输搜索请求帧，并在最大等待时间期间接收从接入点传输的搜索响应帧。当接入点1和接入点2各使用信道1作为主信道时，接入点1可传输与搜索请求帧相应的搜索响应帧1以及接入点2可传输与搜索请求帧相应的搜索响应帧2。

与此同时，使用信道1作为辅信道的接入点可生成包含关于接入点的主信道(即，信道4)的信息的搜索响应帧，并通过信道1传输生成的搜索响应帧。

工作站在最大等待时间期间通过信道1接收搜索响应帧(即，从工作站期望发现的接入点传输的搜索响应帧)，从而获取包含在搜索响应帧中的主信道信息。其后，工作站移动至由主信道信息表示的信道4，以及相对于接入点执行接入过程(即，验证过程和关联过程)。

在传统技术中，工作站顺序地以[信道1→信道2→信道3→信道4]的次序执行扫描以发现接入点，其需要[最大等待时间×4]的时间量。与此同时，根据本发明的具体实施例，仅通过在信道1中执行扫描即可发现接入点，用于发现期望接入点的时间减少。

图12为显示根据本发明的另一具体实施例的主动扫描方法的流程图。

参照图12，工作站可通过多个信道传输搜索请求帧(S200)。工作站可支持宽频带，并通过主信道和辅信道传输搜索请求帧。例如，当工作站使用信道1作为主信道，并使用信道2、3和4作为辅信道，工作站可通过信道1、2、3和4同时传输搜索请求帧。

如果已接收搜索请求帧的接入点支持单信道，接入点通过相应的信道传输搜索响应帧。与此同时，一旦通过多个信道接收搜索请求帧，支持宽频带的接入点可通过多个信道之一传输搜索响应帧。如果多个信道全部为接入点的辅信道，接入点可通过多个信道之一传输包含接入点主信道信息的搜索响应帧。与此同时，如果在多个信道中存在接入点的主信道，接入点可通过该主信道传输搜索响应帧(即，包含关于接入点主信道信息的搜索响应帧)。

工作站可通过多个信道从每个接入点接收搜索响应帧(S201)。各搜索响应帧可包含关于各接入点主信道的信息。

工作站可在搜索响应帧之中获取来自期望的接入点(即，工作站期望接入的接入点)传输的搜索响应帧的主信道信息。此后，工作站可移动至由主信道信息所表示的信道，并执行相对于相应接入点的接入过程(即，验证过程以及关联过程)(S202)。

图13为说明根据本发明另一具体实施例的主动扫描方法的示例的概念图。

参照图13，工作站通过多个信道(即，信道1、2、3以及4)传输搜索请求帧，并且接入点通过主信道和辅信道接收搜索请求帧。工作站期望接入的接入点为接入点，并且该接入点使用信道7作为主信道，使用信道4、5和6作为辅信道。

工作站在信道1的最大等待时间期间接收搜索响应帧1、2和3，在信道2的最大等待时间期间接收搜索响应帧4、5和6，在信道3的最大等待时间期间接收搜索响应帧7、8和9，以及在信道4的最大等待时间期间接收搜索响应帧10、11和12。由于接入点已通过信道4接收搜索请求帧，信道4为接入点的辅信道，接入点可通过作为接入点的辅信道的信道4传输包括关于接入点的主信道(即，信道7)的信息的搜索响应帧。

由于搜索响应帧12为由工作站接收的搜索响应帧之中传输自工作站期望接入的接入点的搜索响应帧，工作站基于搜索响应帧12执行至接入点的接入过程。

即，工作站可移动至由包含在搜索响应帧12中的主信道信息所表示的信道7并在信道7上执行相对于接入点的接入过程(即，验证过程和关联过程)。

图14为说明根据本发明另一具体实施例的主动扫描方法的另一示例的概念图。

参照图14，工作站通过多个信道(即，信道1、2、3和4)传输搜索请求帧，并且接入点通过主信道和辅信道接收搜索请求帧。工作站期望发现的接入点为接入点，并且所述接入点使用信道4作为主信道，使用信道1、2和3作为辅信道。

例如，如果工作站在4MHz频带上运行，并且每个信道对应1MHz频带，工作站可通过多个信道(即，信道1、2、3和4)传输搜索请求帧。类似地，如果工作站基于2MHz频带运行，并且每个信道对应1MHz频带，工作站可通过多个信道(即，信道1和2，信道2和3，或者信道3和4)传输搜索请求帧。多个信道可包括主信道和辅信道。

工作站在信道1的最大等待时间期间接收搜索响应帧1、2和3，在信道2的最大等待时间期间接收搜索响应帧4、5和6，在信道3的最大等待时间期间接收搜索响应帧7、8和9，在信道4的最大等待时间期间接收搜索响应帧10、11和12。

由于接入点通过所有信道(即，信道1、2、3和4)接收搜索请求帧，因此接入点可通过信道之一传输搜索响应帧。信道之中存在接入点的主信道，因此接入点可通过信道4传输搜索响应帧。接入点传输的搜索响应帧12可包含关于接入点的主信道信息。

与此同时，如果接入点在4MHz频带上运行，并且每个信道对应1MHz频带，接入点可通过多个信道(即，信道1、2、3和4)传输包含主信道信息的搜索响应帧。类似地，如果接入点在2MHz频带上运行，并且每个信道对应1MHz频带，接入点可通过多个信道(即，信道1和2，信道2和3，或者信道3和4)传输包含主信道信息的搜索响应帧。多个信道可包括主信道和辅信道。

由于搜索响应帧12为通过工作站接收的搜索响应帧之中从工作站期望发现的接入点传输的搜索响应帧，工作站基于搜索响应帧12执行至接入点的接入过程。

也就是说，工作站可在通过包含在搜索响应帧12中的主信道信息所表示的信道4上执行相对于接入点的接入过程(即，验证过程和关联过程)。

尽管对本发明的具体实施例及其优点进行了详细介绍，应当理解的是，在不脱离本发明范围的前提下，在此可作出各种变形、替换和改变。