CN100531046C - 通过无线局域网回报移动用户信息的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过无线局域网回报移动用户信息的方法，包括以下步骤：在管理帧中附加一信息元，用于存放移动用户信息；通过移动用户发送管理帧给一接入点；通过接入点将管理帧的信息元内容加载于一数据包，并通过因特网协议(IP)核心网络传送数据包给管理服务器。

Description

通过无线局域网回报移动用户信息的方法
【技术领域】
本发明属于一种无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)的通讯方法，尤其属于一种通过无线局域网回报移动用户(Mobile Station，STA)信息的方法。
【背景技术】
随着无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)的不断发展，各种移动用户(Mobile Station，STA)，例如：行动电话、携带式计算机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等，均可方便的通过无线局域网界面，例如：一无线网络卡，即可享受因特网服务。通常移动用户通过无线局域网中的接入点(Access Point，AP)实现无线局域网与有线局域网络(wired Local Area Network，LAN)间的数据传输。其中，各个接入点又通过因特网协议(Internet Protocol，IP)核心网络与一管理服务器相连(Management Sever，MS)，管理服务器用于管理整个网络。管理者可通过管理服务器了解各移动用户的相关信息。
现行无线局域网所依据的主要标准为电气电子工程师学会(IEEE)802.11，IEEE 802.11所规范的媒体访问控制(Media Access Control，MAC)层和物理(Physical，PHY)层。在原有有线局域网络数据包表头(header)上再加上所规定的表头，其它的关于数据包的传输则与有线局域网络的相关协议，例如：传输控制协议(Transport Control Protocol，TCP)、IP协议相同。这样可以使上层网络，例如：网络层、传输层及应用层处理数据包通讯的过程更方便，无需再做其它的更动。
习知的通过无线局域网回报移动用户信息的方法是移动用户通过接入点向管理服务器发送媒体访问控制(Media Access Control，MAC)帧来传送移动用户相关信息。采用此种方法，需要重新定义该传送移动用户相关信息的媒体访问控制帧格式，并且在通讯的过程中，来往的媒体访问控制帧必须采用相同的安全设定，例如：有线等效加密(Wired EquivalentPrivacy，WEP)、Wi-Fi保护存取协议(Wi-Fi Protected Access，WPA)及预先分享密钥(Pre-Share Key，PSK)等。在来往的媒体访问控制帧采用相同的安全设定时，资料才可以传输。此外，该附加移动用户相关信息的媒体访问控制帧在传输的过程中，还需占用更多的网络频宽，相应地增加了网络传输负荷。
针对上述方法的不足，需要一种简单、无须经过安全设定及占用较小频宽的方法，将移动用户信息回报给无线局域网的管理服务器，管理者便可通过管理服务器了解各移动用户的相关信息。
【发明内容】
有鉴于此，需要提供一种通过无线局域网(Wireless Local AreaNetwork，WLAN)回报移动用户(Mobile Station，STA)信息的方法，移动用户信息无须经过安全设定，并且该移动用户信息在传输过程中占用频宽小。
本技术方案提供一种通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其中无线局域网包括多个接入点(Access Point，AP)及一管理服务器，多个接入点通过因特网协议(IP)核心网络与管理服务器(Management Sever，MS)相连，移动用户通过一管理帧与接入点通讯，接入点通过一数据包与管理服务器通讯。上述方法包括：在管理帧中附加一信息元(InformationElement，IE)，用于存放移动用户信息；通过移动用户发送管理帧给接入点；通过接入点将管理帧的信息元内容加载于数据包，并通过IP核心网络发送数据包给管理服务器。管理者便可通过管理服务器了解移动用户信息。
在IEEE 802.11标准中定义了三种帧分别为管理帧、数据帧及控制帧。管理帧用于维持无线局域网中接入点与移动用户的虚拟网络连线，即接入点与移动用户间通过几个特殊的管理帧来建立连接(Association)。IEEE802.11定义的管理帧包括：认证帧(Authentication Frame)、解除认证帧(Deauthentication Frame)、连接请求帧(Association Request Frame)、连接响应帧(Association Response Frame)、重新连接请求帧(ReasssociationRequest Frame)、重新连接响应帧(Reassociation Response Frame)及解除连接帧(Disassociaton Frame)等。在本技术方案提供的方法中，通过在连接请求帧中附加一储存移动用户信息的信息元，接入点在移动用户与其连线的过程中就可收到此信息元，接入点再通过数据包的形式将此信息元内容发送给管理服务器，管理者通过管理服务器便可了解该移动用户信息。
IEEE 802.11定义的管理帧在往来传送过程中不需要经过有线等效加密(Wired Equivalent Privacy，WEP)、Wi-Fi保护存取协议(Wi-Fi ProtectedAccess，WPA)、预先分享密钥(Pre-Share Key，PSK)等安全设定，且所述信息元附加在连线的管理帧中，并不增加太多的表头，在移动用户连线的过程中接入点就可知道附加信息元的内容。此外，管理帧采用基本速率(Basic Rate)传送，其传送的距离较长，接收端容易接收，更有利于移动用户信息在无线局域网中的传输。
【附图说明】
图1是IEEE 802.11定义的管理帧格式示意图。
图2是本发明的通过无线局域网回报移动用户信息方法的实施环境图。
图3是本发明的通过无线局域网回报移动用户信息方法的帧及数据包传输关系图。
图4是本发明的通过无线局域网回报移动用户信息方法中移动用户建立学习机制的方法流程图。
图5是本发明的通过无线局域网回报移动用户信息方法中接入点判断移动用户连线状态的方法流程图。
【具体实施方式】
图1是IEEE 802.11定义的管理帧100格式示意图。IEEE 802.11定义的管理帧100包括：认证帧(Authentication Frame)、解除认证帧(Deauthentication Frame)、连接请求帧(Association Request Frame)、连接响应帧(Association Response Frame)、重新连接请求帧(ReasssociationRequest Frame)、重新连接响应帧(Reassociation Response Frame)及解除连接帧(Disassociaton Frame)等。上述帧均采用如图1所示的通用帧格式。管理帧100包括如下域：帧控制110、持续时间120、地址一130、地址二140、地址三150、序列控制160、帧主体170及循环校验码180。其中帧主体170又包括多个信息元(Information Element，IE)171、173、175、177等。每一信息元均由三个域组成，例如：信息元171包括标识码1711、长度1713及内容1715域。目前，IEEE 802.11标准并不占用所有信息元，部分信息元处于空闲状态。在本发明的实施方式中，即占用一处于空闲状态的信息元171。
图2是本发明的通过无线局域网(Wireless local Area Network，WLAN)回报移动用户(Mobile Station，STA)10信息方法的实施环境图。为叙明本发明的实施方式，图中仅示出无线局域网系统的基本架构，无线局域网系统包括：一移动用户10、一接入点(Access Point，AP)20、一因特网协议(Internet Protocol，IP)核心网络30及一管理服务器(ManagementSever)40。其中，移动用户10可为任一具有无线局域网界面的可接入无线局域网的设备，例如：行动电话、携带式计算机、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)等。移动用户10与接入点20采用无线方式通讯，无线局域网界面可由一无线网络卡实现。接入点20通过IP核心网络30与管理服务器40相连。在实际的无线局域网中包含有若干接入点20，为简明起见，在图2中仅示出一接入点20。接入点20用于实现无线局域网与IP核心网络间的数据传输。管理服务器40用于管理整个网络，管理者通过管理服务器40就可了解移动用户10的相关信息。
在本实施方式中，主要描述一种通过无线局域网回报移动用户10位置信息的方法。移动用户10中包括一全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)接收器11、一无线收发器13及一处理器15。全球定位系统接收器11用于从一卫星接收移动用户10所处于的地理位置信息，并传送给处理器15，处理器15将地理位置信息转换为经纬度各为六个位的信息，并传送给无线收发器13。在本实施方式中，无线收发器13可以为一无线网络卡。
移动用户10的无线收发器13通过一组管理帧100与接入点20建立虚拟网络连线。管理帧100中包括一信息元171用于存储移动用户10的地理位置的经纬度信息。在其它实施方式，信息元171还可用于存储移动用户10的其它相关信息，例如，移动用户10的电源储能信息、移动用户10可正常工作时间信息等。接入点20与管理服务器40的数据通过数据包200传输。其中，数据包200包括两个域：一信息元内容201及一移动用户连线状态203，分别用于存储由管理帧100回报的信息元171的内容及移动用户10与接入点20的连线状态信息，即移动用户10是否还处于接入点20覆盖范围内的信息。在管理服务器40中内建有一映射表400，映射表400包括以下域：一信息元信息401、一移动用户连线信息403及一更新时间405。在本实施方式中，信息元信息401用于存储数据包200回报的移动用户10的地理位置信息；移动用户连线信息403用于存储数据包200回报的移动用户10与接入点20连线状态信息；更新时间405用于存储管理服务器40收到数据包200时的时间信息。
在本实施方式中，接入点20在接收无线收发器13所发出的管理帧100后，将信息元171的内容及此时移动用户10的连线状态信息分别加载于数据包200的信息元内容201及移动用户连线状态203，并经由IP核心网络30发送给管理服务器40。管理服务器40将收到的数据包200的内容解析，将信息元171的内容及移动用户10的连线状态信息分别存储于映射表400的信息元信息401及移动用户连线信息403。将管理服务器40收到数据包200时的信息更新时间存放于更新时间405。通过此映射表400，管理者便可知道对应时间的移动用户10的位置信息。
图3是本发明的管理帧100及数据包200在移动用户10、接入点20及管理服务器40间的传输关系图。首先，移动用户10向接入点20发送一管理帧100请求连接。在本实施方式中，管理帧100为一连接请求帧。此连接请求帧中附加一信息元171，其用于存放移动用户10的地理位置信息。接入点20接收到连接请求帧经认证可以连接后，便回传一个连接响应帧。由于目前WLAN架构中并不是所有的接入点20都能支持附加信息元171的管理帧100，如果不支持，接入点20将不能将此信息元171的内容回报给管理服务器40。为了解决此问题，在本实施方式中，移动用户10还内建有一学习机制，该机制使用学习列表17，用于记录与移动用户10通讯的每一接入点20是否支持附加信息元171的管理帧100。移动用户10可通过连接响应帧判断接入点20是否支持，详细的方法及步骤将在图4中阐明。若接入点20可支持，则移动用户10继续发送附加信息元171的管理帧100至接入点20；若接入点20不支持，则移动用户10停止发送管理帧100至接入点20。
在接入点20支持的情况下，接入点20将信息元171的内容及移动用户连线状态加载于一次数据包的信息元内容201及移动用户连线状态203中，并将数据包200发送给管理服务器40。管理服务器40每次收到数据包200后，便把信息元内容201、移动用户连线状态203及此刻时间，储存于映射表400的信息元信息401、移动用户连线信息403及更新时间405中，方便管理者了解各时间点移动用户10的地理位置信息。
如图3所示，在管理服务器40收到一次数据包后，会回传一次响应数据包，一次响应数据包中规定接入点20在一设定时间段后二次回报该移动用户10信息。在本实施方式中，上述设定时间可以是10分钟到15分钟。当接入点20接收到一次响应数据包后，在上述设定时间内判断移动用户10的连线状态。在本实施方式中，如图3所示，判断移动用户10的连线状态的方法包括：一、如果接入点20接收到移动用户10发送的解除连接帧或解除认证帧，说明移动用户10已离线；二、接入点20主动发送一解除连接帧，如果此时移动用户10仍然连线必然会回传一重新连接请求帧，重新连接请求帧也包括一信息元171，其用于存放当前移动用户10的地理位置信息；如果此时移动用户10已离线，那么接入点20不会收到任何帧，即移动用户10无响应。接入点10判断移动用户20是否已离线的详细方法及步骤将在图5中阐明。
接入点20将移动用户10的连线状态信息及重新连接请求帧中信息元171内容加载到二次数据包中，并传送给管理服务器40。后续的步骤，将循环执行上述从接入点20接收到一次响应数据包到接入点20发送二次数据包的步骤。
图4是针对目前并非所有的接入点20都支持附加信息元171的管理帧100，移动用户10建立学习机制的方法流程图。IEEE 802.11规定，在管理帧中每一信息元包括一信息元标识码(EID)。又如图1所示，信息元171也包括一信息元标识码1711。在步骤S400，移动用户10发送附加信息元171的连接请求帧给接入点20。在步骤S402，移动用户10判断是否接收到连接响应帧。若没有接收到连接响应帧，在步骤S404，移动用户10发送该附加信息元171的连接请求帧至另一接入点20。若收到连接响应帧，在步骤S406，则移动用户10判断连接响应帧中是否包括与连接请求帧的信息元171的标识码1711相同的信息元标识码。若包括相同的信息元标识码，在步骤S408，则移动用户10继续发送附加有信息元171的连接请求帧至接入点20。若不包括相同的信息元标识码，在步骤S410，则移动用户10停止发送附加信息元171的连接请求帧至接入点20。在步骤S412，移动用户10建立学习列表17，其用于记录每一与移动用户10通讯的接入点20是否支持包括附加信息元171的管理帧100。当连接响应帧包括与连接请求帧相同的信息元标识码，则记录接入点20为支持；当连接响应帧不包括与连接请求帧相同的信息元标识码，记录接入点20为不支持。当接入点20不支持时，移动用户10发送附加信息元171的连接请求帧至另一接入点20。
图5是接入点20判断移动用户10连线状态的方法流程图。在步骤S500，接入点20判断是否收到移动用户10发送的解除连接帧，若接收到，则说明移动用户10已离线。在步骤S502，接入点20判断是否收到移动用户10发送的解除认证帧，若接收到，则说明移动用户10已离线。在步骤S504，当接入点20收到管理服务器40发送的一次响应数据包后，接入点20主动发送一解除连接帧，迫使移动用户10回复。因为IEEE 802.11规定解除连接帧为一警告帧，若移动用户10仍然处于连线状态，一定会回复一重新连接请求帧。在步骤S506，接入点20判断是否接收到重新连接请求帧。若接入点20接收到移动用户10发送的重新连接请求帧，则说明移动用户10仍然连线，在步骤S508，接入点10在二次数据包中加载移动用户10仍然连线的状态信息。若接入点20没有接收到移动用户10发送的重新连接请求帧，或是已接收到解除连接帧或解除认证帧，则说明移动用户10已离线，在步骤S510，接入点10在二次数据包中加载移动用户10已离线的状态信息。

Claims (19)

1.一种通过无线局域网回报移动用户信息的方法，所述无线局域网包括多个接入点及管理服务器，所述接入点通过因特网协议核心网络与所述管理服务器相连，所述移动用户通过管理帧与所述接入点通讯，所述接入点通过数据包与所述管理服务器通讯，其特征在于所述方法包括：
在所述管理帧中附加信息元，用于存放所述移动用户信息；
通过所述移动用户发送所述管理帧给所述接入点；以及
通过所述接入点将所述管理帧的信息元内容加载于所述数据包，并通过因特网协议核心网络发送所述数据包给所述管理服务器。
2.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述信息元用于存放所述移动用户的地理位置信息。
3.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述信息元用于存放所述移动用户的电源储能信息。
4.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述信息元用于存放移动用户的可正常工作时间信息。
5.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述接入点传送给所述管理服务器的数据包中包括移动用户连线状态域，用于存储所述移动用户与所述接入点的连线状态。
6.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述管理服务器中包括映射表。
7.如权利要求6所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述映射表包括信息元信息域、移动用户连线信息域及更新时间域，所述信息元信息域用于存储所述数据包回报的所述移动用户的地理位置信息，所述移动用户连线信息域用于存储所述数据包回报的所述移动用户与所述接入点的连线状态信息，所述更新时间域用于存储所述管理服务器收到所述数据包时的时间信息。
8.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述管理帧中的信息元包括信息元标识码。
9.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述管理帧包括连接请求帧、连接响应帧、重新连接请求帧、重新连接响应帧、解除连接帧以及解除认证帧。
10.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述移动用户包括学习列表，用于记录与其通讯的每一接入点是否支持附加所述信息元的管理帧。
11.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述通过所述移动用户发送所述管理帧给所述接入点的步骤包括以下步骤：
通过所述移动用户发送附加所述信息元的连接请求帧至所述接入点，其中所述连接请求帧属于所述管理帧；
通过所述移动用户判断是否接收到连接响应帧，其中所述连接响应帧属于所述管理帧；
如果接收到所述连接响应帧，则所述移动用户判断所述连接响应帧中是否包括与所述连接请求帧的附加信息元标识码相同的信息元标识码；以及
若包括相同的信息元标识码，则所述移动用户记录所述接入点为支持，继续发送所述附加所述信息元的连接请求帧至所述接入点。
12.如权利要求11所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于更包括以下步骤：
如果所述移动用户没有接收到所述连接响应帧，则发送所述附加信息元的连接请求帧至另一接入点。
13.如权利要求11所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于更包括以下步骤：
若所述连接响应帧中不包括与所述连接请求帧的附加信息元标识码相同的信息元标识码，则所述移动用户记录所述接入点为不支持，并发送所述附加所述信息元的连接请求帧至另一接入点。
14.如权利要求1所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于更包括以下步骤：
当所述管理服务器接收到加载所述信息元的数据包后，所述管理服务器发送响应数据包给所述接入点，要求所述接入点经过设定时间段后再次回报所述移动用户的信息。
15.如权利要求14所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于更包括以下步骤：
所述接入点在所述设定时间段内判断所述移动用户是否为连线状态。
16.如权利要求15所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述接入点在所述设定时间段内判断所述移动用户是否为连线状态的步骤包括以下步骤：
通过所述接入点向所述移动用户发送解除连接帧，其中所述解除连接帧属于所述管理帧；
通过所述接入点判断是否收到重新连接请求帧，其中所述重新连接请求帧属于所述管理帧；以及
如果收到，则所述移动用户为连线状态。
17.如权利要求16所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述接入点在所述设定时间段内判断所述移动用户是否为连线状态的步骤更包括以下步骤：
如果接入点未收到所述重新连接请求帧，则所述移动用户已离线。
18.如权利要求15所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述接入点在所述设定时间段内判断所述移动用户是否为连线状态的步骤更包括以下步骤：
如果所述接入点在所述设定时间段内收到所述移动用户发送的解除连接帧，则所述移动用户已离线。
19.如权利要求15所述的通过无线局域网回报移动用户信息的方法，其特征在于：所述接入点在所述设定时间段内判断移动用户是否为连线状态的步骤更包括以下步骤：
如果所述接入点在设定时间段内收到移动用户发送的解除认证帧，则所述移动用户已离线。
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