CN100583794C - 通过在ieee 802.11网络中的被动扫描而对低延时漫游的增强的站点报告 - Google Patents

Abstract

为了减小平均等待时间，可以通过用于在无线网络可用信道中传送的装置和方法来获得有关管理域的信息、信道可用性分量。这包括确定在无线网络中可用信道，通过：接收在无线网络中的管理域信息；生成至少一个协议帧，该协议帧包括至少一个与所述管理域信息相对应的分量；通过信标未经请求地传送帧；在STA接收报告；和至少部分地基于所述帧中所包含的与所述管理域信息相对应的分量，来确定该信道对于传送是否是可用的。

Description

通过在IEEE 802.11网络中的被动扫描而对低延时漫游的增强的站点报告

本申请要求于2004年7月9日提交的临时申请号为NO.60/586946的优先权，该申请的教导这里引为参考。

IEEE 802.11标准规定了无线局域网(WLAN)的介质访问控制(MAC)和物理特性以便支持物理层单元。该IEEE 802.11标准是在国际标准ISO/IEC 8802-11，“Information Technology Telecommunications andInformation Exchange Area Networks，”1999版[1]中定义，这里全部引为参考，如在这里完整阐明的一样。以下对802.11的补充在这里也引为参考：IEEE 802.11h，IEEE TGk draft D 0.14和IEEE TGe draft D8.0。

在某些管理域(regulatory domain)中，站(STA)不允许在某些频带中传送帧，直到其确定在感兴趣的频带中不存在雷达，或者其已经被通知了该感兴趣的雷达没有被接入点(AP)检测到。如果AP发现了雷达，其将报告给站，该站然后将关闭那个信道中的网络并移动到另一个信道。该移动是遵守802.11信道扫描程序来执行的。

IEEE TGk，上述引为参考的，提供了WLAN漫游能力。该限定规定在固定数量的信道中扫描雷达，即，系统将扫描被允许的某些范围内的信道。为了帮助系统扫描，其包括从AP搜集来的报告，诸如站点报告或邻居报告，该报告描述在该站的邻居中哪个信道是可用的。这减小了确定可用信道所需的扫描的总量并最小化了在传输时间中的滞后。

站或许没有能力自己检测雷达。在这样的管理域中，站执行被动扫描以便等待来自接入点的信标。该信标以规则的固定时间间隔被传送并通常因为网络效率的原因相隔较远。该信标包含雷达是否存在于信道中的信息。缺点就是，当在漫游期间站转换信道时，其不能传送，直到其扫描到雷达或者监听到含有雷达信息的信标才能传送。该扫描雷达和/或监听信标会导致较长的平均等待时间让站来执行被动扫描，该等待时间能长到每扫描信道一个信标周期。

因此，为了降低平均等待时间，必须通过替代的方式获得有关存在雷达的信息、信道可用性的分量。

本发明的目的是一种用于确定无线网络中可用信道的装置和方法。在一个方面，一种在无线网络可用信道中传送的方法包括以下步骤：接收在无线网络中的管理域信息；生成至少一个协议帧，该协议帧包括至少一个对应于所述管理域信息的分量；传送所述至少一个协议帧；接收所述至少一个协议帧；和至少部分地基于与所述管理域信息相对应的所述分量，来确定该信道是否可用于传送，其中该传送步骤是未经请求发生的。

在一个实施例中，该接收步骤还包括在系统级上接收管理域信息。在另一个实施例中，该接收步骤包括无线地接收管理域信息、通过有线系统接收管理域信息，或者通过无线和有线系统两者接收管理域信息。

在一个实施例中，该传送步骤包括以比连续信标传送的时间间隔更短的时间间隔传送报告。在另一个实施例中，该传送步骤包括独立于信标传送而传送报告。在另一个实施例中，该传送步骤包括当STA请求时，从AP传送报告。在另一个实施例中，该传送步骤包括报告的未经请求的传送。

在一个实施例中，该方法包括基于确定步骤在信道中传送。

在另一个实施例中，该报告包括有关作为STA可以漫游的候选者的AP的集合的信息。在另一个实施例中，该报告包括有关作为STA优选漫游的候选者的AP集合的信息。

在一个实施例中，该生成步骤包括生成包括至少一个对应于所述管理域信息的分量和至少一个对应于雷达存在的分量的报告。

在一个实施例中，该确定步骤包括至少部分地基于与所述报告中包含的对应于管理域信息的分量和对应于雷达存在的分量来确定该信道对于传送是否是可用的。

在一个方面，一种用于在无线网络可用信道中传送的系统，包括：存储器，包含管理域信息；传送设备，在无线网络中传送管理域信息；接收器，接收管理域信息；帧生成器，生成包含至少一个对应于管理域信息的分量的帧；传送器，传送未经请求的帧；STA，接收所述报告；和处理器，至少部分地基于该报告中所包含的对应于所述管理域信息的分量来确定该信道是否可用于传输。

图1描述了WLAN；

图2示出了小区内接入点(AP)和每个站(STA)的简化框图；

图3是传送探测响应帧的方法的流程图；

图4是描述使用管理信息帧进行低延时扫描的流程图；

图5描述了协议帧格式的实例；

图6描述了映射/检测字段格式的实例；

图7描述了协议帧格式的实例；

图8描述了管理域信息元素的实例；和

图9描述了管理域信息元素字段格式的实例。

图1示出了无线LAN(WLAN)20系统，用于执行本发明的方法。无线LAN 20定义了基础网络，其包括多个小区22。小区22包括接入点(AP)24(其有时被称为无线局域桥或基站)。

继续参考图1，小区22可以包括远程网络站(STA)26。接入点24和远程STA 26可以是系统的传送器和接收器。每个STA 26可以是移动的、便携的或固定的终端。每个STA 26可以是桌面工作站、膝上型计算机、掌上计算机、手持型个人计算机、笔型(pen-based)计算机、个人数字助理、手持扫描仪、数据搜集器、手持打印机，等等。

如果存在，AP可以是用于无线网络20与有线网络之间通信的接口。AP 24可以被配置来提供在小区22中的STA 26与AP 24之间的通信网关，也可以提供有线网络和STA 26之间的通信网关。AP 24典型地配置来将有线和无线通信介质之间的信号进行转换。该转换可以允许接入点在有线网络和无线STA 26之间传递通信信息。该有线网络可以耦合到外部网络(例如，PBX、PSTN、互联网，等等)。

现在参考图2，AP 24和STA 26都可以包括显示器30、CPU 32、传送器/接收器34、输入设备36、存储模块38、随机存取存储器(RAM)40、只读存储器(42)和公共总线41。虽然本说明书可以参考在描述特定计算机系统中通常使用的术语，但是本说明书和概念同样可以应用到其他处理系统，包括具有与图2所示的结构不同的结构的系统。传送器/接收器34耦合到天线(未示出)以便传送期望的数据和其接收器将接收的信号转换为对应的数字数据。CPU 32在ROM 42中包含的操作系统的控制下运行并利用RAM 40来执行在无线局域网(WLAN)中的频率选择，这是通过启动基础网络中的AP或ad-hoc网络中的STA来进行的，以便为剩余的站(STA)提供新的信道或无线连接。

在运行中，在典型的基于802.11的无线局域网(WLAN)中，诸如图1的无线LAN 20，多个STA 26可以与AP 24(如果存在的话)相关联。每个STA 26可以具有不同的通信能力和要求。AP 24可以管理STA 26与有线网络之间的通信业务量。AP 24可以通过控制帧何时被传送到小区22中的每个远程STA 26来管理通信业务量。小区22中的通信业务量可以包括数据帧(例如，携带帧以便提供数据通信的信号)，语音帧(例如，携带帧以便提供语音通信的信号)、实时帧(例如携带帧以便提供诸如多媒体或语音通信的实时通信的信号)、管理帧(例如，携带帧以便提供网络管理通信的信号)等等。

AP 24可以在信标之间广播或传送探测响应帧。管理域信息可以被包括在该探测响应帧中并使用该探测响应帧来传递。该方法发生在根据图3的实例中。图3描述了在AP使用管理信息帧进行低延时扫描的过程的流程图。在该示意性的实例中，在步骤62中，AP搜集关于它运行所处的信道以及其他AP正在运行所处的信道的管理信息。通过在信道上执行测量、通过从本地数据库检索管理信息或者通过在无线电测量的结果上采用管理规则，AP可以搜集该信息。AP还可以通过有线网络或者通过无线网络来获得管理信息。然后，在步骤63中，AP生成具有管理信息在其中的帧。然后AP在步骤64中传送独立于定期信标的帧。例如，AP可以根据STA的请求来传送该帧，或者其可以传送到至少一个未经请求的STA。

图4描述了在STA处使用管理信息帧用于低延时扫描的附加实例的过程流程图。在该示意性的实例中，在步骤72中，STA请求一些有关至少在相同的或其他信道中的一个AP的一些管理信息。该步骤是可选的，STA可以不做该步骤。当AP传送包含管理信息的帧时，如前一段所陈述的，在步骤73，STA接收该信息，并且在步骤74，STA至少部分地基于接收的信息来确定与哪个AP相关联、与哪个AP再次相关联、漫游到哪个AP或留在当前AP。如果STA决定漫游到一个AP时，所述AP是STA从其报告中接收有关其信息的那个AP，那么在步骤75中其开始与该AP相关联或再次相关联过程。

图5描述了协议帧40的实例，该协议帧具有允许站开始传送所需的信息。该协议帧40可以在规则间隔的信标之间未经请求地广播一次或多次。协议帧40包含，例如，3个信息字段。该字段是国家41、本地功率约束42，和映射/检测信号映射43。国家41、本地功率约束42，和映射/检测信号映射43的定义遵守IEEE 802.112003版(这里全部引为参考)中所定义的定义。映射/检测信号映射43可以编码为比特字段。图6描述了映射/检测信号映射43，其包括BSS比特501、OFDM前同步比特502、未识别信号比特503、雷达比特504，和未测量比特505。

图7描述了替换的协议帧50。在协议帧50中，国家、本地功率约束和映射/检测信号映射被结合为信息元素，被称为管理域信息元素51。图8显示了作为字段格式80的管理域信息元素51，其包括国家81、本地功率约束82，和映射/检测信号映射83的信息字段。

图9描述了具有3个独特信息元素的协议帧：功率约束信息元素91、国家信息元素92和测量报告元素93，每一个都在之前引为参考的802.112003版中有定义。该协议帧可以在信标之间未经请求地广播一次或多次。

在协议帧40、50、80和90的每一个中，信息元素、字段、字段中的比特的子集、或者上述的组合可以用来构成协议帧。根据本领域公知的方法和技术，字段长度可以是固定的或者是可变的，或者字节计数被改变来适应不同的信息范围。

本发明已参考特定示意性实施例来描述。应该理解本发明并不限于上述实施例和其修改，并且本领域的技术人员可以做出各种变化和修改，而不背离所附的权利要求的实质和范围。

在理解所附的权利要求中，应当理解：

a)单词“包括”并不排除除了在以下给出权利要求中所列出之外的其他元素或步骤的存在；

b)元素之前的单词“一个”并不排除多个所述元素的出现；

c)在权利要求中的附图标记并不限制它们的范围；

d)若干个“装置”可以由相同的项目或硬件或软件实现的结构或函数来表示；

e)任何公开的元件可以包括硬件部分(例如，包含离散的或集成的电路)、软件部分(例如，计算机程序)，和上述的任何结合；

f)硬件部分可以由一个模拟或数字部分或它们两者组成；

g)任何公开的设备或部分可以组合在一起或者分离为进一步的部分，除非特别陈述；和

h)并不需要特定的步骤顺序，除非特别陈述。

Claims (11)

1.一种在无线网络中的可用信道中传送的方法，包括以下步骤：

接收在无线网络中的管理域信息；

生成至少一个协议帧，该协议帧包括至少一个与所述管理域信息相对应的分量；

接入点以比后续信标传送的时间间隔更短的时间间隔向站传送所述至少一个协议帧；

所述站接收所述至少一个协议帧；和

所述站至少部分地基于与所述管理域信息相对应的所述分量，确定该信道是否可用于传送，其中该传送所述至少一个协议帧的步骤是未经请求发生的。

2.如权利要求1的方法，其中该接收管理域信息的步骤进一步包括在系统级上接收管理域信息。

3.如权利要求1的方法，其中该接收管理域信息的步骤进一步包括无线地接收管理域信息、通过有线系统接收管理域信息，或者通过无线和有线系统两者接收管理域信息。

4.如权利要求1的方法，其中该传送所述至少一个协议帧的步骤进一步包括独立于信标传输而传送协议帧。

5.如权利要求1的方法，其中该传送所述至少一个协议帧的步骤进一步包括当STA(26)请求时，从AP(24)传送协议帧。

6.如权利要求1的方法，其中进一步包括基于确定步骤在该信道中传送。

7.如权利要求1的方法，其中该协议帧进一步包括有关作为STA(26)可以漫游的候选者的AP(24)的集合的信息。

8.如权利要求1的方法，其中该协议帧进一步包括有关作为STA(26)优选漫游的候选者的AP(24)集合的信息。

9.如权利要求1的方法，其中该生成步骤进一步包括生成一个协议帧，该协议帧包括至少一个与所述管理域信息相对应的分量和至少一个与雷达存在相对应的分量。

10.如权利要求9的方法，其中该确定步骤进一步包括至少部分地基于在所述协议帧中包含的对应于管理域信息的分量和对应于雷达存在的分量来确定该信道对于传送是否是可用的。

11.一种在无线网络中的可用信道中传送的系统，包括：

存储器(40，42)，包含管理域信息；

传送设备(34)，用于在无线网络中传送管理域信息；

接收器(34)，用于接收管理域信息；

帧生成器，生成包含至少一个与所述管理域信息相对应的分量的帧；

传送器(34)，用于以比后续信标传送的时间间隔更短的时间间隔传送未经请求的帧；

STA(26)，用于接收所述帧；和

处理器(32)，至少部分地基于所述帧中所包含的对应于所述管理域信息的所述分量，来确定该信道对于传送是否是可用的。

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