專利名稱：基于802.11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線IP快速切換技術(shù)，更具體的，本發(fā)明涉及一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的 快速切換方法。應(yīng)用本發(fā)明所描述的快速切換技術(shù)，可以降低移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在802. 11網(wǎng)絡(luò)中的 MAC層切換時(shí)延。
背景技術(shù)：
在802. 11網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過接入點(diǎn)AP實(shí)現(xiàn)Internet的接入，AP相當(dāng)于移動(dòng) 通信系統(tǒng)中的基站，不同的是，在一個(gè)AP服務(wù)區(qū)內(nèi)，多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過競爭的CSMA/CA方式 而不是預(yù)分配信道的TDMA方式接入。在802. 11無線局域網(wǎng)中，BSS是基本組成部分。它 由服從共同協(xié)調(diào)機(jī)制的多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成。在集中式分布的802. 11網(wǎng)絡(luò)中，BSS也可看成 是一個(gè)AP的覆蓋區(qū)域。多個(gè)這樣的覆蓋區(qū)綜合本地局域網(wǎng)組成一個(gè)擴(kuò)展服務(wù)區(qū)ESS。多個(gè) AP覆蓋區(qū)域通過一個(gè)接入路由器(AR)連接到Internet。接入路由器AR處于接入網(wǎng)的邊 緣，為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)提供無線IP連接。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在不同AP間移動(dòng)時(shí)，每次都會(huì)產(chǎn)生鏈路層的切 換。
根據(jù)IEEE802. 11協(xié)議規(guī)范，鏈路層切換主要分為三個(gè)階段發(fā)現(xiàn)AP(Probe)階段、 認(rèn)證(Authenticate)階段和重連接(Re-Associate)階段。在發(fā)現(xiàn)AP階段，為了發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的潛在的AP，并與之建立連接，站點(diǎn)必須先通過 掃描(scan)機(jī)制得到可用AP的相關(guān)信息。掃描機(jī)制分為主動(dòng)掃描和被動(dòng)掃描。在掃描階 段，站點(diǎn)通過主動(dòng)掃描發(fā)送請(qǐng)求幀(Probe)或被動(dòng)搜索周圍AP發(fā)出的信標(biāo)幀(Beacon)信 號(hào)。如果同時(shí)收到多個(gè)AP發(fā)來的Probe應(yīng)答幀或信標(biāo)幀，選擇其中無線鏈路質(zhì)量最好的AP 進(jìn)行下一階段。在認(rèn)證階段，站點(diǎn)和AP之間交互認(rèn)證信息，只有通過認(rèn)證的站點(diǎn)才可以使用網(wǎng)絡(luò) 資源。在重連接階段，站點(diǎn)向AP發(fā)出建立連接請(qǐng)求，若AP接收連接請(qǐng)求，就會(huì)向站點(diǎn)做 出連接響應(yīng)，于是站點(diǎn)就可以通過這個(gè)建立了連接的AP進(jìn)行通信，連接建立完畢，至此鏈 路層切換完成。對(duì)這三個(gè)階段詳細(xì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，參見Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications[S]. IEEE Standerd 802.11, 1999。由于802. 11協(xié)議中麗在AP間的切換時(shí)延值比較高，無法滿足現(xiàn)有的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的 需求，所以很多相關(guān)研究都對(duì)協(xié)議的切換過程提出了改進(jìn)方案。在文獻(xiàn)"Fast Inter-AP Handoff using Predictive-Authentication Scheme in Public Wireless LAN", Networks 2002，Aug 2002.，Sangheon Pack 等人提出了一種提前 認(rèn)證的(Pre-Authenticate)快速切換模型來縮短切換時(shí)的認(rèn)證時(shí)間，進(jìn)而降低切換時(shí)延， 但是這種方法不是很通用；文獻(xiàn) “Fast and Scalable WirelessHandoff in Support of Mobile Internet Audio[J] · Mobile Networks and Applications”，1998，3 :351_363.，提出了一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的切換算法，降低切換時(shí)的丟包率。但由于新舊AP之間的信息交換和處理需要一定時(shí)間，切換延遲并沒有降低；在文獻(xiàn)“Fast Handoff Scheme in Wireless LAN for real-time System[C] the ThirdIEEE WLAN Workshop. 2001.，Choyi, V Kumar 等人 提出了一種基于XCAST切換模式[3]，進(jìn)一步降低切換延遲和丟包率，但是這種方法必須要 有一個(gè)XCAST路由器，而且缺乏一種安全的用戶認(rèn)證機(jī)制。^t i； ^"An Empirical Analysis of the IEEE 802. 11 MAC Layer Handoff Process. ACM SlGCOMMComputer Communication Review,33(2) :93_102，Apirl 2003.中， A. Mishra等人給出了各部分延遲大小的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)證實(shí)掃描延遲占MAC層切換總延遲 的90%以上。本發(fā)明基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法這是應(yīng)用了這一結(jié)論。由于掃描延 遲占MAC層切換總延遲的90%以上，因此改變?cè)摬糠值难舆t會(huì)顯著改變整個(gè)切換過程的性 能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法，它提供了一個(gè)全新 的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在WLAN中快速切換的解決方案。按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法，其中，所述802. 11網(wǎng)絡(luò)是基 于有中心(中心節(jié)點(diǎn)是無線AP)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且AP之間的覆蓋區(qū)域是相互重疊的，其特征 在于所述快速切換方法包括如下步驟1)移動(dòng)站點(diǎn)麗根據(jù)當(dāng)前AP的最新的信噪比(SNR)與上次從該AP接收的old_SNR 相比較如果當(dāng)前SNR值大于鄰居圖門限值(NC Threshold)且大于old_SNR值，麗不進(jìn) 行信道掃描。如果當(dāng)前SNR值小于old_SNR且小于鄰居圖門限值，就啟動(dòng)信道掃描，生成鄰 居圖(NC)；2)當(dāng)麗檢測到當(dāng)前AP的SNR值小于小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限(Cell Search Threshold)值 時(shí)，啟動(dòng)選擇性信道掃描算法進(jìn)行掃描；3)麗檢測到AP列表中的最優(yōu)的AP的SNR值大于小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限值，并且該AP的 SNR值與當(dāng)前AP的SNR值之差超過切換差值(Delta SNR)后，麗斷開與當(dāng)前AP的連接，與 新AP進(jìn)行認(rèn)證，重連接。按照上述的基于802. 11的快速切換方法，其特征在于所述步驟1)中切換策略如 下移動(dòng)站點(diǎn)麗根據(jù)當(dāng)前AP的最新的信噪比(SNR)與上次從該AP接收的old_SNR相比 較如果當(dāng)前SNR值大于鄰居圖門限值(NC Threshold)，且大于old_SNR值，表明麗與 當(dāng)前AP連接正常，且MN向靠近當(dāng)前AP的方向移動(dòng)，此時(shí)不進(jìn)行信道掃描操作。如果當(dāng)前 SNR值小于old_SNR，則表明麗向遠(yuǎn)離當(dāng)前AP的方向移動(dòng)，MN有可能要發(fā)生切換。如果此 時(shí)的SNR值一旦小于鄰居圖門限值，麗就啟動(dòng)信道掃描，生成鄰居圖NC。按照上述的基于802. 11的快速切換方法，其特征在于麗需要額外的維護(hù)鄰居 圖，當(dāng)麗和當(dāng)前AP正常連接的同時(shí)，如果當(dāng)前AP的SNR值小于鄰居圖門限值時(shí)，麗會(huì)在 空閑的時(shí)候進(jìn)行信道掃描，通過接收臨近APs發(fā)出的信標(biāo)幀(Beacon)，獲取臨近APs的的 BSSID極其所在的信道，生成鄰居圖NC= {Cn，Ci2，…，CiJ。按照上述的的基于802. 11的快速切換方法，其特征在于所述步驟2)中選擇性信 道掃描算法的步驟如下
1.1)當(dāng)前AP的SNR值一旦小于小區(qū)切換門限值，麗查詢鄰居圖NC{Cn，Ci2，…， CiJ，如果NC不為空，執(zhí)行步驟1. 2)，否則設(shè)置AP列表為空，啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)802. 11切換掃描算法。1. 2)設(shè)置AP列表為空，執(zhí)行步驟1. 3)。1. 3)設(shè)置初始化信道Cinit為Ck (Ck為MN當(dāng)前所連接的信道)。1.4)判斷在NC中是否存在一個(gè)沒有掃描過的的信道Cij，并且ICij-CinitI彡5，若 存在，則執(zhí)行步驟1. 5)；如不存在滿足條件的信道，則看AP列表是否為空。若AP列表為空， 執(zhí)行步驟1. 9)；若AP列表不為空，結(jié)束選擇性信道掃描過程。1.5)判斷ICij-CkI彡5是否成立，若成立則執(zhí)行步驟1.6)；否則，將信道Cij信道 狀態(tài)設(shè)置為已掃描，然后執(zhí)行步驟1. 4)。1. 6)掃描信道Cij，執(zhí)行步驟1. 7)。1. 7)如果在信道Cij上找到有AP的SNR值大于當(dāng)前AP的SNR，則將信道CijJij上 掃描到的AP及該AP對(duì)應(yīng)的SNR記錄到AP列表中，執(zhí)行步驟1. 8)。否則執(zhí)行步驟1. 4)。1. 8)設(shè)置 Cinit 為 Cij，執(zhí)行步驟 1. 4)。1. 9)依次掃描NC中所有未掃描過的信道，如果存在有AP的SNR大于當(dāng)前AP的 SNR值，則將所有滿足條件的AP、每個(gè)AP所對(duì)應(yīng)的SNR及其所在的信道號(hào)分條記錄到AP列 表中，然后結(jié)束掃描過程；如果沒有AP的SNR值大于當(dāng)前AP的SNR，則退出選擇性信道掃 描過程，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)802. 11切換掃描算法。按照上述的基于802. 11的快速切換方法，其特征在于所述步驟3)中切換策略如 下MN會(huì)定期的向最優(yōu)的AP發(fā)出Probe Request，AP返回的Probe Response使MN可以判 斷臨近最優(yōu)的AP的信噪比情況，它的信噪比不斷與當(dāng)前連接AP的信噪比進(jìn)行比較，這兩個(gè) AP的信噪比的差值超過切換差值(Delta SNR)后，進(jìn)行認(rèn)證過程(Authenticate)，通過認(rèn) 證后，MN與新AP進(jìn)行重連接(Re-associate)過程。關(guān)鍵參數(shù)說明 小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限(Cell Search Threshold 本發(fā)明中我們將其取值為IOdB)麗檢測所連接的AP的信標(biāo)幀中的SNR，若SNR變?nèi)醯陀谀骋婚T限制時(shí)，就開始進(jìn) 行選擇性信道掃描過程來進(jìn)AP間的切換，我們稱這個(gè)切換門限值為小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限(Cell SearchThreshold) 10dB。當(dāng)前AP的信噪比SNR低于該值時(shí)麗開始進(jìn)行選擇性信道掃描過 程，掃描過程結(jié)束后，MN就在他自身維護(hù)的AP列表中記錄了相關(guān)鄰居AP的參數(shù)，并根據(jù)這 些參數(shù)選擇最優(yōu)的AP進(jìn)行切換。 切換差值(Delta SNR 本發(fā)明中我們將其取值為6dB)MN會(huì)定期的向最優(yōu)的AP發(fā)出Probe Request，AP返回的Probe Response使MN可 以判斷臨近最優(yōu)的AP的信噪比情況，麗將該信噪比不斷與當(dāng)前連接AP的信噪比進(jìn)行比較， 當(dāng)兩個(gè)AP的信噪比的差值超過切換差值(Delta SNR) 6dB后，麗斷開與當(dāng)前AP的連接，開 始發(fā)起和新AP間的認(rèn)證過程(Authenticate)，通過認(rèn)證后，重連接Re-associate將被發(fā) 出。圖1顯示了切換判斷時(shí)SNR的變化過程。 鄰居圖門限(NC Threshold 本發(fā)明中我們將其取值為12dB)在我們的發(fā)明中，MN需要額外的維護(hù)鄰居圖，當(dāng)MN和當(dāng)前AP正常連接的同時(shí)，如 果當(dāng)前AP的SNR值小于鄰居圖門限值(NC Threshold) 12dB, MN會(huì)在空閑的時(shí)候進(jìn)行信道掃描，如果檢測到相鄰AP的存在就記錄它的BSSID及其所在的信道，生成鄰居圖NC。 移出范圍門限值(Out of Range Threshold 本發(fā)明中我們將其取值為2dB)如果麗掃描到的所有新AP的SNR值都無法滿足和當(dāng)前AP的SNR值相差Delta SNR(6dB)這一條件，但是當(dāng)前AP的SNR值急劇惡化小于移出范圍門限值(Out of Range Threshold) 2dB時(shí)，麗將中斷與當(dāng)前AP的連接，選取周圍SNR值最大的AP進(jìn)行認(rèn)證和重連 接。


圖1是按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法的由SNR變化判斷切 換示意2是按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法的鄰居圖NC數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 3是按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法的選擇性信道掃描算 法流程4是按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法的AP列表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖
具體實(shí)施例方式由于802. 11網(wǎng)絡(luò)中接入點(diǎn)AP的覆蓋范圍有限，因此移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在不同AP間移動(dòng) 時(shí)，每次都會(huì)產(chǎn)生鏈路層的切換。設(shè)計(jì)一種快速可靠的切換算法是保證802. 11無線局域網(wǎng) 中無縫切換通訊業(yè)務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵因素。本發(fā)明的算法是通過獲取鄰居圖NC及采用選擇性 信道掃描算法，減少掃描信道的數(shù)量，大大降低了切換過程中耗時(shí)最多的MAC層掃描時(shí)延， 從而顯著降低了切換時(shí)延。下面就將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1是按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法的SNR變化判斷切換 示意圖。在IEEE802. 11網(wǎng)絡(luò)中，決定移動(dòng)站點(diǎn)(MN)從一個(gè)AP向另一個(gè)AP切換的核心參 數(shù)是測量當(dāng)前關(guān)聯(lián)的AP所能提供的信噪比(SNR)，SNR的值同時(shí)代表了物理信道的可用信 號(hào)質(zhì)量和噪音幅度。麗從AP每秒發(fā)送10次的信標(biāo)(beacon)幀中獲取SNR的值。移動(dòng)站點(diǎn)麗根據(jù)當(dāng)前AP的最新的信噪比(SNR)與上次從該AP接收的old_SNR 相比較如果當(dāng)前SNR值大于鄰居圖門限值(NC Threshold)(在本發(fā)明實(shí)例中我們將其設(shè) 置為12dB)，且大于old_SNR值，表明麗與當(dāng)前AP連接正常，且麗向靠近當(dāng)前AP的方向移 動(dòng)，此時(shí)不進(jìn)行信道掃描操作。如果當(dāng)前SNR值小于old_SNR，則表明麗向遠(yuǎn)離當(dāng)前AP的 方向移動(dòng)，MN有可能要發(fā)生切換。如果此時(shí)的SNR值一旦小于鄰居圖門限值(12dB)，MN就 啟動(dòng)信道掃描，生成鄰居圖NC。麗檢測所連接的AP的信標(biāo)幀中的SNR，若SNR變?nèi)醯陀谀骋婚T限制時(shí)，就開始進(jìn) 行選擇性信道掃描過程來進(jìn)AP間的切換，我們稱這個(gè)切換門限值為小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限(Cell Search Threshold)(在本發(fā)明實(shí)例中我們將其設(shè)置為IOdB)。當(dāng)前AP的信噪比SNR低于 該值時(shí)MN開始進(jìn)行選擇性信道掃描過程，掃描過程結(jié)束后，MN就在他自身維護(hù)的AP列表 中記錄了相關(guān)鄰居AP的參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)選擇最優(yōu)的AP進(jìn)行切換。MN會(huì)定期的向最優(yōu)的AP發(fā)出Probe Request，AP返回的Probe Response使MN可以判斷臨近最優(yōu)的AP的信噪比情況，麗將該信噪比不斷與當(dāng)前連接AP的信噪比進(jìn)行比 較，當(dāng)兩個(gè)AP的信噪比的差值超過切換差值(Delta SNR)(在本發(fā)明實(shí)例中我們將其設(shè)置 為6dB)，麗斷開與當(dāng)前AP的連接，開始發(fā)起和新AP間的認(rèn)證過程(Authenticate)，通過 認(rèn)證后，，MN與新AP進(jìn)行重連接(Re-associate)過程。如果麗掃描到的所有新AP的SNR值都無法滿足和當(dāng)前AP的SNR值相差Delta SNR (6dB)這一條件，但是當(dāng)前AP的SNR值急劇惡化小于移出范圍門限值(Out of Range Threshold)(在本發(fā)明實(shí)例中我們將其取為2dB)，麗將中斷與當(dāng)前AP的連接，選取周圍 SNR值最大的AP進(jìn)行認(rèn)證和重連接。圖2是按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法的鄰居圖NC數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu) 圖。按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法，MN需要額外的維護(hù)鄰居圖，當(dāng)MN 和當(dāng)前AP正常連接的同時(shí)，如果當(dāng)前AP的SNR值小于鄰居圖門限值時(shí)，麗會(huì)在空閑的時(shí) 候進(jìn)行信道掃描，通過接收臨近APs發(fā)出的信標(biāo)幀(Beacon)，獲取臨近APs的的BSSID極其 所在的信道，生成鄰居圖NC= {Cn，Ci2，…，CJ，其中1彡m彡14。圖3是按照本發(fā)明的一種選擇性信道掃描算法流程圖。選擇性信道掃描算法的核 心思想當(dāng)MN發(fā)生切換時(shí)，會(huì)跟據(jù)當(dāng)前AP所在信道的編號(hào)優(yōu)先掃描與當(dāng)前信道在頻域上完 全不重疊的信道(這些信道彼此間的信道編號(hào)差大于等于5)，例如1，6，11或者2，7，12，或 者3，8，13等等這樣互不重疊的信道，當(dāng)這些信道上的AP的SNR的值都不滿足條件時(shí)，再掃 描其他的信道。步驟101，102，當(dāng)前AP的SNR值一旦小于小區(qū)切換門限值，麗查詢鄰居圖NC {Cn， Ci2，…，CJ，如果NC不為空，執(zhí)行步驟104，否則執(zhí)行步驟103。步驟103，設(shè)置AP列表為空，啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)802. 11切換掃描算法。。步驟104，105，設(shè)置AP列表為空，設(shè)置初始化信道Cinit為Ck。步驟106，判斷在NC中是否存在一個(gè)沒有掃描過的的信道Cij，并且ICij-CinitI彡5， 如果存在則執(zhí)行步驟107，否則執(zhí)行步驟108。步驟107，判斷ICij-CkI彡5是否成立，若成立則執(zhí)行步驟110(掃描信道Cij，然后 執(zhí)行步驟113)；否則，執(zhí)行步驟109。步驟108，判斷AP列表是否為空，若AP列表為空，執(zhí)行步驟111 ；若AP列表不為 空，執(zhí)行步驟112(結(jié)束選擇性信道掃描，退出)。步驟109，將信道Cu信道狀態(tài)設(shè)置為己掃描，然后執(zhí)行步驟106。步驟111，114，依次掃描NC中所有未掃描過的信道，判斷是否有AP的SNR大于當(dāng) 前AP的SNR值，如果有，執(zhí)行步驟116 ；否則，執(zhí)行步驟117 (執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)802. 11切換掃描算 法)。步驟113，判斷信道Cij上是否有AP的SNR值大于當(dāng)前AP的SNR，若有此AP存在， 則執(zhí)行步驟115 ；否則執(zhí)行步驟106。步驟115，118，將此滿足條件的AP及其SNR值記錄到AP列表中，同時(shí)記錄信道Cij， 然后設(shè)置Cinit為Cij，轉(zhuǎn)向執(zhí)行步驟106。步驟116，119，將此AP、該AP所對(duì)應(yīng)的SNR及其所在的信道號(hào)記錄到AP列表中， 然后結(jié)束選擇性信道掃描過程。選擇性掃描過程舉例
比如說是信道一開始是信道7。(Cinit = Ck = 7)1)先掃描信道1上的AP (如果信道1包含在鄰居圖NC中)，如果信道1上有滿足條件的AP則將其記錄到AP列表中，直接執(zhí)行步驟118 ；2)如果信道1沒有包含在鄰居圖NC中，或者信道1中沒有滿足條件的AP，此時(shí)轉(zhuǎn) 向執(zhí)行步驟106 ；看信道2是否包含在鄰居圖NC中。如果此時(shí)信道2在鄰居圖NC中，則掃 描信道2上的AP，如果信道2上有滿足條件的AP則將其記錄到AP列表中，然后執(zhí)行步驟 118。3)接著麗將掃描的信道是其編號(hào)既和第1步或第2步掃描得到的信道(信道1 或者信道2)相差5，又和初始信道(信道7)相差5的信道。滿足該條件的編號(hào)最小的信道 是信道12 (假設(shè)信道12在NC中)，如果信道12上有滿足條件的AP則將其記錄到AP列表 中，然后執(zhí)行步驟118，106，108，112，這時(shí)選擇性信道掃描結(jié)束。4)如果信道12沒有包含在鄰居圖NC中，或者信道12中沒有滿足條件的AP，就繼 續(xù)掃描信道13 (假設(shè)信道13在NC中)，如果信道13上有滿足條件的AP則將其記錄到AP 列表中，然后執(zhí)行步驟118，106，108，112，這時(shí)選擇性信道掃描結(jié)束5)如果信道13沒有包含在鄰居圖NC中，或者信道13中沒有滿足條件的AP，就繼 續(xù)掃描信道14 (假設(shè)信道14在NC中)，如果信道14上有滿足條件的AP則將其記錄到AP 列表中，然后執(zhí)行步驟118，106，108，112，這時(shí)選擇性信道掃描結(jié)束本發(fā)明的選擇性信道掃描方法優(yōu)先先掃描與當(dāng)前信道在頻域上完全不重疊的信 道(這些信道彼此間的信道編號(hào)差大于等于5)，如果在這些信道中找到滿足條件的AP，選 擇性信道掃描過程很快就結(jié)束；如果沒有滿足此條件的AP，才掃描NC中剩余的信道。如果 還沒有找到滿足條件的AP，才執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)802. 11切換掃描算法。本選擇性信道掃描方法可以大大減少掃描的時(shí)間，算法根據(jù)初始信道的不同而選 擇相應(yīng)的信道來掃描，優(yōu)先掃描與當(dāng)前信道在頻域上完全不重疊的信道(這些信道彼此間 的信道編號(hào)之差大于等于5)，使得此掃描算法有了很大的靈活性。采用此發(fā)明方法，可以大 大減少掃描信道的數(shù)量，降低了切換過程中耗時(shí)最多的MAC層掃描時(shí)延，從而顯著降低了 切換時(shí)延。圖4是按照本發(fā)明的一種基于802. 11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法的AP列表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 圖。AP列表是在選擇性掃描過程結(jié)束后記錄的SNR值高于當(dāng)前AP的SNR值的可用AP 列表。不但記錄了新AP的MAC地址，SNR值，還記錄了其所在的信道號(hào)，其中1彡m彡14。
權(quán)利要求
一種基于802.11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法，其中，所述802.11網(wǎng)絡(luò)是基于有中心(中心節(jié)點(diǎn)是無線AP)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且AP之間的覆蓋區(qū)域是相互重疊的。其特征在于所述快速切換方法包括如下步驟1)移動(dòng)站點(diǎn)MN根據(jù)當(dāng)前AP的最新的信噪比(SNR)與上次從該AP接收的old_SNR相比較；如果當(dāng)前SNR值大于鄰居圖門限值(NC Threshold)且大于old_SNR值，MN不進(jìn)行信道掃描。如果當(dāng)前SNR值小于old_SNR且小于鄰居圖門限值，就啟動(dòng)信道掃描，生成鄰居圖(NCNeighbor Chart)；2)當(dāng)MN檢測到當(dāng)前AP的SNR值小于小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限(Cell Search Threshold)值時(shí)，啟動(dòng)選擇性信道掃描算法進(jìn)行掃描；3)MN檢測到AP列表中的最優(yōu)的AP的SNR值大于小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限值，并且該AP的SNR值與當(dāng)前AP的SNR值之差超過切換差值(Delta SNR)后，MN斷開與當(dāng)前AP的連接，與新AP進(jìn)行認(rèn)證，重連接。
2.按照權(quán)利要求1的基于802.11的快速切換方法，其特征在于所述步驟1)中AP提 供的信噪比SNR是決定麗從一個(gè)AP向另一個(gè)AP切換的核心參數(shù)，同時(shí)SNR值代表了物理 信道的可用信號(hào)質(zhì)量和噪音幅度。SNR的值存在于AP每秒發(fā)送10次的信標(biāo)幀(Beacon) 中。
3.按照權(quán)利要求1的基于802.11的快速切換方法，其特征在于所述步驟1)中切換 策略如下麗每次根據(jù)當(dāng)前AP發(fā)送信標(biāo)(Beacon)幀中包含的SNR值與上次接收的old_ SNR相比較如果當(dāng)前SNR值大于鄰居圖門限值(NC Threshold)，且大于old_SNR值，表明 MN與當(dāng)前AP連接正常，且MN向靠近當(dāng)前AP的方向移動(dòng)，此時(shí)不進(jìn)行信道掃描操作。如果 當(dāng)前SNR值小于old_SNR，則表明麗向遠(yuǎn)離當(dāng)前AP的方向移動(dòng)，麗有可能要發(fā)生切換。如 果此時(shí)的SNR值一旦小于鄰居圖門限值，MN就啟動(dòng)信道掃描，生成鄰居圖NC。
4.按照權(quán)利要求1的基于802.11的快速切換方法，其特征在于MN需要額外的維護(hù)鄰 居圖，當(dāng)麗和當(dāng)前AP正常連接的同時(shí)，如果當(dāng)前AP的SNR值小于鄰居圖門限值時(shí)，麗會(huì) 在空閑的時(shí)候進(jìn)行信道掃描，通過接收臨近APs發(fā)出的信標(biāo)幀(Beacon)，獲取臨近APs的 BSSID及其所在的信道，生成鄰居圖NC= {Cn，Ci2，…，CinJ。
5.按照權(quán)利要求1的基于802.11的快速切換方法，其特征在于所述步驟2)中選擇 性信道掃描算法的步驟如下`1. 1)當(dāng)前AP的SNR值一旦小于小區(qū)切換門限值，麗查詢鄰居圖NC = {Cn，Ci2，…， CiJ，如果NC不為空，執(zhí)行步驟1. 2)；否則設(shè)置AP列表為空，啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)802. 11切換掃描算 法。`1. 2)設(shè)置AP列表為空，執(zhí)行步驟1. 3)。`1. 3)設(shè)置初始化信道Cinit為Ck(Ck為MN當(dāng)前所連接的信道)。`1.4)判斷在NC中是否存在一個(gè)沒有掃描過的的信道Cu，并且|Cu-Cinit|彡5，若存在， 則執(zhí)行步驟1.5)。如不存在滿足條件的信道，則看AP列表是否為空。若AP列表為空，執(zhí)行 步驟1. 9)；若AP列表不為空，則結(jié)束選擇性信道掃描過程。`1.5)判斷ICij-CkI彡5是否成立，若成立，則執(zhí)行步驟1.6)；否則，將信道Cij信道狀態(tài) 設(shè)置為已掃描，然后執(zhí)行步驟1. 4)。`1.6)掃描信道Cu，執(zhí)行步驟1.7)?！?. 7)如果在信道Cij上找到有AP的SNR值大于當(dāng)前AP的SNR，則將信道Cu、Cij上掃 描到的AP及該AP對(duì)應(yīng)的SNR記錄到AP列表中，執(zhí)行步驟1. 8)。否則執(zhí)行步驟1. 4)。 1. 8)設(shè)置Cinit為Cij，執(zhí)行步驟1. 4)?！?. 9)依次掃描NC中所有未掃描過的信道，如果存在有AP的SNR大于當(dāng)前AP的SNR 值，則將所有滿足條件的AP、每個(gè)AP所對(duì)應(yīng)的SNR及其所在的信道號(hào)分條記錄到AP列表 中，然后結(jié)束掃描過程；如果沒有AP的SNR值大于當(dāng)前AP的SNR，則退出選擇性信道掃描 過程，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)802. 11切換掃描算法。
6.按照權(quán)利要求1的基于802. 11的快速切換方法，其特征在于所述步驟3)中切換 策略如下MN會(huì)定期的向最優(yōu)的AP發(fā)出Probe Request，AP返回的Probe Response使MN 可以判斷臨近最優(yōu)的AP的信噪比情況，它的信噪比不斷與當(dāng)前連接AP的信噪比進(jìn)行比較， 這兩個(gè)AP的信噪比的差值超過切換差值(DeltaSNR)后，進(jìn)行認(rèn)證過程(Authenticate)，通 過認(rèn)證后，MN與新AP進(jìn)行重連接(Re-associate)過程。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于802.11網(wǎng)絡(luò)的快速切換方法，包括如下步驟1)移動(dòng)站點(diǎn)MN根據(jù)當(dāng)前AP的最新的信噪比(SNR)與上次從該AP接收的old_SNR相比較如果當(dāng)前SNR值大于鄰居圖門限值(NC Threshold)且大于old_SNR值，MN不進(jìn)行信道掃描。如果當(dāng)前SNR值小于old_SNR且小于鄰居圖門限值，就啟動(dòng)信道掃描，生成鄰居圖NC；2)當(dāng)MN檢測到當(dāng)前AP的SNR值小于小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限(Cell Search Threshold)值時(shí)，啟動(dòng)選擇性信道掃描算法進(jìn)行掃描；3)MN檢測到AP列表中的最優(yōu)的AP的SNR值大于小區(qū)發(fā)現(xiàn)門限值，并且該AP的SNR值與當(dāng)前AP的SNR值之差超過切換差值(Delta SNR)后，MN斷開與當(dāng)前AP的連接，與新AP進(jìn)行認(rèn)證，重連接。本發(fā)明解決了無線移動(dòng)站點(diǎn)在802.11網(wǎng)絡(luò)中越區(qū)切換時(shí)MAC層切換時(shí)延過長的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)H04W48/16GK101827409SQ20091002138
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者劉乃安, 王學(xué)儉, 趙欣 申請(qǐng)人:趙欣