CN100380887C - 用于改进wlan中的切换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于改进基于IEEE802.11标准并工作在两个不同频率的两个WLAN小区间的切换过程的方法，所述方法包括以第二频率进行测量以确定实现切换的必要性或可能性的步骤，第一频率通常用来传输数据，更精确地，本方法的特征在于其包括：首先以通常用于传输数据的第一频率发送至少一个虚数据或伪数据或控制帧，该数据或控制帧包含持续时间数据，该持续时间数据的值至少等于以第二频率进行测量所需的时间；然后以第二频率进行测量，测量时间段最多与发送的虚数据或伪数据或控制帧中设置的持续时间数据值一致，同时在对应于所述持续时间数据值的时间段内，任何相关WLAN中的终端、站点、接入点或类似的实体都不允许或禁止以第一频率发送或传输任何数据。

Description

用于改进WLAN中的切换的方法
技术领域
本发明涉及无线通信网络领域，尤其涉及WLAN中的切换过程，并且涉及一种特别地在数据丢失和切换最优化方面改进这些切换过程的方法，以及能够实现该方法的一种接入点和一种终端。
背景技术
无线网络通常具有蜂窝式结构并因此需要切换过程，也因此必然会遇到通信连续性的问题，特别是在有语音数据的情况。切换过程在这方面的关键阶段在于特别是当所使用的无线设备是单一频率时确定执行切换的适当时机。
目前，无线局域网(WLAN)标准IEEE 802.11a/b/g正在经历成功的开发。该成功为两大主要类型的网络所利用：企业网和热点地区，即会议中心、火车站、机场、酒店等。
在这两种环境中，VoIP(网际语音协议)和VoWLAN(基于无线局域网的语音协议)逐渐成为有吸引力的技术，这两种技术的主要目标是通过合并数据网络和语音网络来降低通信成本。对于所有的语音应用以及对电信操作员来说，VoWLAN技术由于能提供热点地区与蜂窝式网络之间的会话连续性而十分引人注意。
在这种情况下，处于不同频率的两个WLAN小区间的切换是一个重要问题，原因是为了实现VoWLAN在两个IEEE802.11小区间的无缝迁移，必须大大地缩短切换时间。
为解决这一问题而提出的几个方案都基于由接入点(AP)或移动终端(STA)以一个不同的频率进行的信道测量。
例如，这些测量涉及到信号功率或信号噪声比。将这些可能反复测量得到的结果与当前使用的f1信道中相同参数的值进行比较，以确定是否满足进行切换的条件。
例如，IEEE 802.11k(标准草稿)中描述了可能的测量机制。
然而，因为无线设备是单一频率的，以一个不同频率进行测量可能意味着当测量发生在另一个频率上时原始频率上信息包或帧的丢失。
发明内容
本发明要解决的主要问题就是克服这个缺点，这可以通过提出一个简单的并且与上面提到的IEEE标准的当前版本完全兼容的解决方案来实现。
因此，本发明提出了一种用于改进两个基于IEEE 802.11标准并工作在两个不同频率f1和f2的WLAN小区C1和C2间的切换过程的方法，所述方法包括以第二频率f2进行测量以确定实现切换的必要性或可能性的步骤，第一频率f1通常用来传输数据。
更精确地，本发明方法的特征在于其包括：
-首先以通常用于传输数据的第一频率f1发送至少一个虚数据或伪数据或控制帧，该数据或控制帧包含一个持续时间数据，该持续时间数据的值大于或者等于以第二频率f2进行测量所需的时间，以及，
-然后以所述第二频率f2进行测量，测量时间段小于或者等于发送的虚数据或伪数据或控制帧中设置的持续时间数据值，同时在对应于所述持续时间数据值的时间段内，任何相关WLAN中的终端、站点、接入点或类似的实体都不允许或禁止以第一频率f1发送或传输任何数据。
优选地，在与虚数据或伪数据或控制帧中所设持续时间数据值相应的时间段内，从接收到所述帧的那一刻开始，任何属于相关WLAN的终端、站点、接入点或类似的实体都避免接入与第一频率f1对应的无线信道。
例如，可以用IEEE 802.11e标准的方式来控制这些帧。
有利地，持续时间数据包含在虚数据或伪数据或控制帧中的一个专用持续时间字段内，所述虚数据或伪数据或控制帧是由将进行测量的终端、站点或接入点发出或由WLAN中接收到第一个虚数据或伪数据或控制帧的站点或接入点送回的。
由于之前描述的发明特征，测量阶段等效于在根据IEEE 802.11标准进行工作的相关WLAN小区C1和C2中，传输于频率f1信道上的虚构的和不可见的MAC帧的传输(从WLAN中其它实体的角度上来说)。
因此，将不会丢失重大和主要的数据或控制帧。
根据本发明的第一实施例，当在第二频率f2的测量将由相关WLAN中的一个接入点(AP)进行时，该接入点首先在第一频率f1信道上发送一个带有持续时间数据的伪请求发送(RTS)帧，然后可能在接收到返回的附带确认信息的相应CTS帧后，切换到第二频率f2进行所述测量。
优选地，将所述伪RTS帧发送到一个伪目标媒体访问控制(MAC)地址。
例如，在禁止传输期间，相关的接入点AP可以对与另外一个使用第二频率f2进行传输的接入点有关的通信量进行测量。
所述测量的结果可以用于管理上述两个接入点间的终端迁移。
根据本发明的第二实施例，当在第二频率f2上的测量将由一个移动终端(STA)进行时，该移动终端首先以第一频率f1发送一个带有持续时间数据的伪请求发送帧RTS到当前小区C1中与其相连接的接入点AP。然后，所述移动终端切换到第二频率f2进行测量，同时相关的接入点AP发出一个同样包括上述持续时间数据的清除发送(CTS)帧。
作为选择，本发明的方法可以提供：在接收到移动终端发出的伪造RTS帧后，相关的接入点AP以f1发出一个同样包括上述持续时间数据的清除发送CTS帧，然后该移动终端可能在向接入点AP返回一个确认帧后，切换到第二频率f2进行所述测量。
如果媒体访问基于避免冲突的载体读出多路存取(CSMA/CA)协议，相关WLAN中属于工作在第一频率f1的小区C1并接收伪RTS或CTS类型帧的每个终端、站点、接入点或类似实体根据包含在接受到的帧中的持续时间数据值设置它的网络分配向量(NAV)。
具体实施方式
现在，将根据具体示例更详细地描述本发明。
IEEE 802.11的MAC(媒体访问控制)层是基于CSMA/CA的，即使用载体读出以避免冲突。
载体读出有两种机制：第一种是集中式的(点协调功能/PCF)，第二种称为分散式(DCF/分散协调功能)。
后一种机制以下述方式运作：每个RTS/CTS/DATA帧包含一个提供当前帧交换的持续时间的持续时间字段。获悉该字段的节点(STA或AP)防止它们自身在帧交换期间接入该信道以避免冲突。
当一个AP(当前工作频率：f1)需要以频率f2进行测量时，其发送一个优选地带有伪目标MAC地址的RTS(可以使用一个AP已知的MAC地址，但这样可能意味着STA的性能不良)。不管用何种方法，持续时间字段的值应设置为以频率f2进行测量所需的时间。所有STA都能获悉和解码该RTS，并在指定的期间不进行任何传输。所以相关的AP可以在不丢失任何数据的情况下切换到f2.
当一个STA(当前切换到f1)需要以频率f2进行测量时，该STA向AP发送一个带有期望的持续时间的RTS，然后切换到f2。这种情况下，向相关的AP发送RTS是必须的，并且AP回复一个同样包含持续时间字段的CTS，这时所有使用频率f1的小区C1上的STA都知晓测量的持续时间。
本发明还涉及一种基于IEEE 802.11标准的无线局域网WLAN的接入点，其具有用于传输数据或控制帧的第一频率f1信道并能够切换到至少一个第二频率f2信道进行测量，所述接入点通常使用所述第一频率f1传输数据或控制帧，并且所述接入点包括用于以第二频率f2进行测量的装置。
更精确地，所述接入点的特征在于其包括：
-用于以通常用于传输数据的所述第一频率f1发送至少一个虚数据或伪数据或控制帧的装置，所述数据或控制帧包括一个持续时间数据，其值至少等于以所述第二频率f2进行所述测量所需的时间，以及
-用于以所述第二频率f2实际进行测量的装置，测量时间段最多与发送的虚数据或伪数据或控制帧中设置的持续时间数据值一致，同时在对应于所述持续时间数据值的时间段内，任何相关WLAN中的终端、站点、接入点或类似的实体都不允许或禁止以第一频率f1发送或传输任何数据。
最后，本发明还包括一种终端，尤其是移动终端，适于使用在基于IEEE 802.11标准的无线局域网WLAN中，其具有用于传输数据或控制帧的第一频率f1信道和至少一个第二频率f2信道，所述终端通常使用第一频率f1传输数据或控制帧，并且所述终端包括以第二频率f2进行测量的装置。
更精确地，所述终端的特征在于其包括：
-用于以通常用于传输数据的所述第一频率f1发送至少一个虚数据或伪数据或控制帧的装置，所述数据或控制帧包括一个持续时间数据，其值至少等于以所述第二频率f2进行所述测量所需的时间，以及
-用于以所述第二频率f2实际进行测量的装置，测量时间段最多与发送的虚数据或伪数据或控制帧中设置的持续时间数据值一致，同时在对应于所述持续时间数据值的时间段内，任何相关WLAN中的终端、站点、接入点或类似的实体都不允许或禁止以第一频率f1发送或传输任何数据。
上述的两种设备都能够有利地执行在此之前所描述的方法。
当然，本发明不局限于在此描述的优选实施例，在不偏离本发明范围的情况下，可对本发明进行修改或等效地使用。

Claims (12)

1.一种基于IEEE 802.11标准用于工作在两个不同频率(f1和f2)的两个WLAN小区(C1和C2)间的切换程序的方法，所述方法包括以第二频率(f2)进行测量以确定实现切换的必要性或可能性的步骤，第一频率(f1)用来传输数据，本方法的特征在于包括：
-首先以用于传输数据的所述第一频率(f1)发送至少一个虚数据或伪数据或控制帧，所述数据或控制帧包含一个持续时间数据，该持续时间数据的值大于或者等于以所述第二频率(f2)进行所述测量所需的时间，以及
-然后以所述第二频率(f2)进行所述测量，测量时间段小于或者等于发送的虚数据或伪数据或控制帧中设置的持续时间数据值，同时在对应于所述持续时间数据值的时间段内，任何相关WLAN中的终端、站点、接入点都不允许或禁止以所述第一频率(f1)发送或传输任何数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在对应于虚数据或伪数据或控制帧中设置的持续时间数据值的时间段内，从接收到所述帧的那一刻开始，任何属于相关WLAN的终端、站点、接入点都避免接入与第一频率(f1)对应的无线信道。
3.根据权利要求1和2中任何一个所述的方法，其特征在于：所述持续时间数据包含在虚数据或伪数据或控制帧中的一个专用持续时间字段内，所述虚数据或伪数据或控制帧是由将执行测量的终端、站点或接入点发出或由WLAN中接收到第一个虚数据或伪数据或控制帧的站点或接入点送回的。
4.根据权利要求1到3中任何一个所述的方法，其特征在于：当在第二频率(f2)上的测量将由相关WLAN中一个接入点(AP)执行时，所述接入点首先在第一频率(f1)信道上发送一个带有持续时间数据的伪请求发送(RTS)帧，然后在接收到返回的附带确认消息的相应CTS帧后，切换到第二频率(f2)上执行测量之后切换到第二频率(f2)上执行测量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：将所述伪RTS帧发送到一个伪目标媒体访问控制(MAC)地址。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：相关的接入点(AP)对与另一个使用第二频率(f2)进行传输的接入点有关的通信量进行测量。
7.根据权利要求1到3中任何一个所述的方法，其特征在于：当在第二频率(f2)上的测量将由一个移动终端(STA)进行时，所述移动终端首先以第一频率(f1)发送一个带有持续时间数据的请求发送(RTS)帧到当前小区(C1)中与其相连接的接入点(AP)，然后切换到第二频率(f2)进行所述测量，与此同时相关的接入点(AP)发出一个同样包括上述持续时间数据的清除发送(CTS)帧。
8.根据权利要求1到3中任何一个所述的方法，其特征在于：当在第二频率(f2)上的测量将由一个移动终端(STA)进行时，所述移动终端首先以第一频率(f1)发送一个带有持续时间数据的请求发送(RTS)帧到当前小区(C1)中与其相连接的接入点(AP)；然后相关的接入点(AP)在接收到伪RTS帧后，以第一频率(f1)发出一个同样包括上述持续时间数据的清除发送(CTS)帧；最后，所述移动终端(STA)在向接入点(AP)返回一个确认帧后，切换到第二频率(f2)进行测量。
9.根据权利要求1到3中任何一个所述的方法，其特征在于：如果媒体访问基于避免冲突的载体读出多路存取(CSMA/CA)协议，相关WLAN中属于工作在第一频率(f1)的小区(C1)并接收伪RTS或CTS类型帧的每个终端、站点、接入点根据包含在所述接收的帧中的持续时间数据值设置它的网络分配向量(NAV)。
10.一种基于IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)的接入点，其具有用于传输数据或控制帧的第一频率(f1)信道，并能够切换到至少一个第二频率(f2)信道进行测量，所述接入点使用所述第一频率(f1)传输数据或控制帧，并且所述接入点包括用于以第二频率(f2)进行测量的装置，所述接入点的特征在于其包括：
-用于以用于传输数据的所述第一频率(f1)发送至少一个虚数据或伪数据或控制帧的装置，所述数据或控制帧包含一个持续时间数据，其值大于或者等于以所述第二频率(f2)进行所述测量所需的时间，以及
-用于以所述第二频率(f2)实际执行所述测量的装置，测量时间段小于或者等于发送的虚数据或伪数据或控制帧中设置的持续时间数据值，同时在对应于所述持续时间数据的时间段内，任何相关WLAN中的终端、站点、接入点都不允许或禁止以所述第一频率(f1)发送或传输任何数据。
11.一种终端，适于使用在基于IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)中，其具有用于传输数据或控制帧的第一频率(f1)信道和至少一个第二频率(f2)信道，所述终端使用所述第一频率(f1)传输数据或控制帧，并且所述终端包括用于以第二频率(f2)进行测量的装置，所述终端的特征在于其包括：
-用于以用于传输数据的所述第一频率(f1)发送至少一个虚数据或伪数据或控制帧的装置，所述数据或控制帧包含一个持续时间数据，其值大于或者等于以所述第二频率(f2)进行所述测量所需的时间，以及
-用于以所述第二频率(f2)实际执行所述测量的装置，测量时间段小于或者等于发送的虚数据或伪数据或控制帧中设置的持续时间数据值，同时在对应于所述持续时间数据的时间段内，任何相关WLAN中的终端、站点、接入点都不允许或禁止以所述第一频率(f1)发送或传输任何数据。
12.根据权利要求11所述的终端，其特征在于：所述终端是移动终端。
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