CN101366292B - 工作在多协议无线网络环境中的移动站及其方法 - Google Patents

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Abstract

提供一个或多个改进的一个实施例包括一种用于工作在支持第一无线通信协议和第二无线通信协议的多协议无线网络环境(图1)中的移动站的方法，其中该网络环境允许移动站利用第一和第二无线通信协议(100、110、120)来无缝地漫游。该方法包括利用第一无线通信协议建立第一链路层连接；以及利用第二无线通信协议建立第二链路层连接，其中与移动站相对应的单个移动标识符被用于第一和第二连接中。

Description

工作在多协议无线网络环境中的移动站及其方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体而言涉及工作在多协议无线网络环境中的移动站及其方法。
背景技术
近年来，由于无线连接所提供的各种优点，短程(short-range)802.11或“WiFi”网络的存在已经越来越广泛。但是，这些短程网络就只是短程的。结果，移动用户在漫游时一般需要连接到另一个可用的WiFi网络。但这可能引起问题，因为一般可能存在没有WiFi网络可用的死区。另外，由于需要为每个WiFi网络获得新的证书，以及可能的设备/协议不兼容性，移动用户通常不能很容易地从一个WiFi网络漫游到另一个。
考虑到短程WiFi网络的上述缺点，长程(long-range)WiMax网络开始被安装在选定的城市区域中。移动WiMax变体(有时也参考IEEE标准称之为802.16e)比起典型的WiFi网络来一般能够覆盖大得多的地理区域。结果，与WiFi连接相比，用户可以漫游更大的距离，而不会失去其连接。但是，如果用户超出了范围，则仍可能遇到死区。另外，如果用户离开他当前连接到的WiMax区域的范围，则他可能也需要连接到另一个不同的WiMax区域。最后，有时当WiFi网络在范围内时更宁愿连接到WiFi网络而不是可用的WiMax网络，因为WiFi网络一般会提供更高的数据连接速度。
考虑到以上情况，提供如下的方法和系统可能会是有益的：这些方法和系统允许双模式(例如WiMax/WiFi)移动站在多协议无线环境中无缝漫游，以使可能的中断达到最低限度并且提高与一个或多个网络相关联的服务质量(QoS)。另外，提供在短程WiFi网络可用时优先连接到短程WiFi网络的方法和系统也可能有益的。
现有技术的上述示例和与之相关的局限只是说明性的而不是排他性的。本领域的技术人员在阅读说明书并研究附图后将明白现有技术的其他局限。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了工作在支持第一无线通信协议和第二无线通信协议的多协议无线网络环境中的移动站中的一种方法，其中所述网络环境允许所述移动站利用所述第一和第二无线通信协议来无缝地漫游，所述方法包括：利用所述第一无线通信协议通过第一无线电接口与第一接入点建立第一链路层连接，其中所述第一无线通信协议是短程无线通信协议；以及利用所述第二无线通信协议通过第二无线电接口与第二接入点建立第二链路层连接，其中所述第二无线通信协议是长程无线通信协议，并且其中在所述第一链路层连接可用的同时，所述第二链路层连接被与所述第一链路层连接同时地维持作为备用的、不活动的连接；向协议栈的更高层提供公共链路层接口；在所述第一和第二无线链路层连接之间切换以进行通信；在所述第一无线通信协议和所述公共链路层接口之间进行转化；以及在所述第二无线通信协议和所述公共链路层接口之间进行转化，其中与所述移动站相对应的单个链路层标识符被用于所述第一和第二链路层连接中，并且其中所述第一无线链路层连接到所述第二无线链路层连接的切换包括向所述第二接入点发送一个或多个注册消息以使得与所述移动站相关联的转发路径包括所述第二接入点。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种可操作来建立第一无线通信协议的第一链路层连接和第二无线通信协议的第二链路层连接的移动站，该移动站包括：与所述第一无线通信协议相对应的第一无线网络接口，其中所述第一无线通信协议是短程无线通信协议；与所述第二无线通信协议相对应的第二无线网络接口，其中所述第二无线通信协议是长程无线通信协议；第一无线网络接口驱动器，其可操作来使得所述第一无线网络接口利用所述第一无线通信协议通过第一无线电接口与第一接入点建立所述第一链路层连接；第二无线网络接口驱动器，其可操作来使得所述第二无线网络接口利用所述第二无线通信协议通过第二无线电接口与第二接入点建立所述第二链路层连接，其中在所述第一链路层连接可用的同时，所述第二链路层连接被与所述第一链路层连接同时地维持作为备用的、不活动的连接；公共网络接口层，其可操作来向协议栈的更高层提供公共链路层接口，并且还可操作来在所述第一和第二无线网络接口之间切换以进行通信，其中所述第一无线链路层连接到所述第二无线链路层连接的切换包括向所述第二接入点发送一个或多个注册消息以使得与所述移动站相关联的转发路径包括所述第二接入点；以及一个或多个转化层，其可操作来在所述第一无线通信协议和所述公共网络接口层之间进行转化并且还可操作来在所述第二无线通信协议和所述公共网络接口层之间进行转化，其中单个链路层标识符被所述移动站用来连接所述第一和第二无线通信协议。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种工作在支持第一无线通信协议和第二无线通信协议的多协议无线网络环境中的移动站，其中所述网络环境允许所述移动站利用所述第一和第二无线通信协议来无缝地漫游，所述移动站包括：用于利用所述第一无线通信协议通过第一无线电接口与第一接入点建立第一链路层连接的装置，其中所述第一无线通信协议是短程无线通信协议；以及用于利用所述第二无线通信协议通过第二无线电接口与第二接入点建立第二链路层连接的装置，其中所述第二无线通信协议是长程无线通信协议，并且其中在所述第一链路层连接可用的同时，所述第二链路层连接被与所述第一链路层连接同时地维持作为备用的、不活动的连接；用于向协议栈的更高层提供公共链路层接口的装置；用于在所述第一和第二无线链路层连接之间切换以进行通信的装置；用于在所述第一无线通信协议和所述公共链路层接口之间进行转化的装置；以及用于在所述第二无线通信协议和所述公共链路层接口之间进行转化的装置，其中与所述移动站相对应的单个链路层标识符被用于所述第一和第二链路层连接中，并且其中所述第一无线链路层连接到所述第二无线链路层连接的切换包括向所述第二接入点发送一个或多个注册消息以使得与所述移动站相关联的转发路径包括所述第二接入点。
附图说明
在附图中图示了示例性实施例。希望这里公开的实施例和附图被认为是说明性的而不是限制性的。
图1图示了根据示例性实施例的多协议无线网络拓扑；
图2A图示了根据示例性实施例的无线城域网拓扑；
图2B图示了根据示例性实施例的单个锚定的移动站的拓扑树；
图3A是图示根据示例性实施例的双模式(例如短程/长程协议)移动站协议栈的框图；
图3B出于教导目的图示出根据示例性实施例的可用于实现无线客户端/移动站的硬件系统；
图3C是图示出根据示例性实施例的接入点的组件的功能框图；
图4是图示出根据示例性实施例由移动站执行的用来选择优选无线通信协议的方法的流程图；
图5是图示出根据示例性实施例移动站选择优选无线通信协议的另一种方法的流程图；
图6是图示出根据示例性实施例由接入点执行的用来将漫游事件消息转化成公共漫游协议的方法的流程图；以及
图7图示出根据示例性实施例的多协议无线网状网络(meshnetwork)拓扑。
具体实施方式
以下实施例及其各方面是结合想要是示例性和说明性而不是限制范围的系统、装置和方法来描述和图示的。在各种实施例中，上述问题中的一个或多个被减轻或消除，而其他实施例则针对其他改进。
一个实施例以非限制性示例的方式公开了一种用于工作在支持第一无线通信协议和第二无线通信协议的多协议无线网络环境中的移动站的方法，其中该网络环境允许移动站利用第一和第二无线通信协议来无缝地漫游。该方法包括利用第一无线通信协议建立第一链路层连接；以及利用第二无线通信协议建立第二链路层连接，其中与移动站相对应的单个移动标识符被用于第一和第二连接中。
另一实施例以非限制性示例的方式公开了一种用于工作在支持第一无线通信协议和第二无线通信协议的多协议无线网络环境中的移动站的方法，其中该网络环境允许移动站利用第一和第二无线通信协议来无缝地漫游。该方法包括建立第一或第二协议的链路层连接并且检验链路层连接是第一或第二协议中的优选无线通信协议的。如果该链路层连接不是优选无线通信协议的则检查优选无线通信协议的第二链路层连接的可用性，并且如果优选无线通信协议的链路层连接可用则建立优选无线通信协议的链路层连接。
另一实施例以非限制性示例的方式公开了一种移动站，该移动站可操作来建立第一无线通信协议的第一链路层连接和第二无线通信协议的第二链路层连接。该移动站包括与第一无线通信协议相对应的第一无线网络接口、与第二无线通信协议相对应的第二无线网络接口、存储器以及一个或多个处理器。还包括：存储在存储器中的第一无线网络接口驱动器，其包括可操作来使第一无线网络接口和处理器建立第一无线通信协议的第一链路层连接的指令；存储在存储器中的第二无线网络接口驱动器，其包括可操作来使第二无线网络接口和处理器建立第二无线通信协议的第二链路层连接的指令。在一种实现方式中，移动站还包括：存储在存储器中的公共网络接口层，其可操作来向协议栈的更高层提供公共链路层接口，并且还可操作来在第一和第二无线网络接口之间切换以进行通信；以及一个或多个转化层，其可操作来在第一无线通信协议和公共网络接口层之间进行转化并且还可操作来在第二无线通信协议和公共网络接口层之间进行转化。
在所要求保护的实施例的上下文中，应当理解，某些术语和这些术语的各种组合可以被互换使用。例如，“WiFi”和“短程”指的是某种程度上有限的地理范围(相对于长程无线通信协议)上的无线通信，并且可以是例如IEEE 802.11标准中定义的协议。类似地，“WiMax”和“长程”指的是比短程协议所能覆盖的更宽的地理区域上的无线通信，并且可能是例如IEEE 802.16e标准中定义的协议。还将意识到，所要求保护的实施例不限于IEEE 802.11或802.16e无线通信协议。另外，“无线客户端”、“移动站”和“移动节点”都可以互换使用，并且指的是能够支持无线通信的移动设备。另外，本发明可用在多协议环境中，其中实现在移动站上的两个无线协议或者是短程协议，或者是长程协议。同样地，以下若干段将突出无线联网标准的若干方面。
WiMax 802.16e基站类似于WiFi 802.11接入点。短语“接入点”可用于指WiFi 802.11接入点或WiMax 802.16e基站。
WiFi和WiMax接入点的无线电端口由802地址标识。标识WiMax接入点无线电端口的802地址在802.16草案标准中被称为BSID。标识WiFi接入点无线电端口的802地址在802.11标准中被称为BSSID。这里，APRRID是或者为WiFi接入点BSSID或者为WiMax接入点BSID的802地址。
WiMax 802.16e移动订户台站(MSS)类似于WiFi 802.11非接入点“客户端”台站。在本公开中，短语移动节点指的是802.16e MSS或802.11客户端台站。移动节点由802地址标识。
802.11流量流对应于802.16e服务流。在本文档中，短语QoS流指的是高优先级802.11或802.16e上行链路或下行链路流量流。
现在将给出可实现所要求保护的实施例的一些方面的典型网络拓扑。图1图示出根据示例性实施例的多协议无线网络拓扑10。拓扑10中包括多个短程WiFi接入点(AP)覆盖区域(20、30和40)以及多个长程WiMax AP覆盖区域(50、60和70)。为进一步区分短程和长程AP覆盖区域，虚线圈用于长程AP覆盖区域，实线圈用于短程AP覆盖区域。另外，每个圈的边界一般指示每个AP覆盖区域的范围。也就是说，WiMax接入点与WiFi接入点相比通常将具有更大的覆盖区域。但是，图1的覆盖区域的尺寸并不想要暗示任何进一步的限制，因为多种因素都可能影响任何特定接入点的范围。还应当进一步注意到，虽然图1指示出接入点(20、30和40)使用802.11型短程协议，并且长程AP覆盖区域(50、60和70)使用802.16e型长程协议，但可以看出所要求保护的实施例并不限于这两种无线通信协议。
进一步参考图1，很明显，各种AP覆盖区域彼此交叠，并且短程AP覆盖区域(20、30和40)与长程AP覆盖区域(50、60和70)相比具有较小的范围。结果，移动用户(未示出)在离开他当前连接到的AP覆盖区域的范围时将需要连接到另一AP覆盖区域。例如，移动用户可能(通过其移动站)连接到长程AP覆盖区域70，然后移动用户离开该范围而去到WiFi AP覆盖区域20。在进入WiFi AP覆盖区域20后，移动用户建立新连接。在后面的章节中，将示出移动用户的移动站如何能够在AP覆盖区域间无缝漫游，而无需用户进行干预来保持连接，也没有实时的或其他网络应用的重大中断。
还将示出移动站如何能够在其他长程AP覆盖区域可用于建立连接时优先保持连接到短程AP覆盖区域。例如，短程AP覆盖区域30完全被长程AP覆盖区域50、60和70的片段所包含。可以看出，位于短程AP覆盖区域30内的移动站(未示出)至少具有两个连接选项，并且可能有多至四个连接选项，其中AP覆盖区域30、50、60和70都将在区域80中相交。在这种情况下，通常更宁愿保持连接到短程AP覆盖区域30，因为短程AP覆盖区域与长程AP覆盖区域相比通常提供更好的服务。
图1的网络拓扑10适合于任何多协议无线环境。例如，图1的网络拓扑10可实现为无线城域网(WMAN)，并且一般可包括以下组件：以太网/IP网络基础设施、无线位置注册器(WLR)、一个或多个无线域服务器(WDS)、短程接入点、长程接入点、双模式短程/长程移动站以及虚拟归属子网，其中每个移动站可被绑定到一个虚拟归属子网。将会意识到，根据WMAN的各种不同实现方式，可以去除以上列表中的各种组件，或者可以添加其他组件。
WMAN被用于辅助无缝移动漫游。这可以通过将各种接入点分组成受WLR控制的无线域来实现。换言之，出于控制目的，逻辑无线(例如WLCCP)基础设施节点被组织成基本网络“树拓扑”。在具有多个无线域的网络中，WLR在树拓扑的根处。如上所述，接入点被分组成受WDS控制的无线域。无线域可包含长程/WiMax和短程/WiFi接入点的任意混合。
在WMAN中，长程接入点可提供跨整个城市区域的“伞状网络”，而短程接入点在选定的、相对较小的热点区域中提供高速“重叠(overlay)”802.11型无线电覆盖。短程接入点大大增大了总可用带宽。总可用带宽的大幅增大是可能的，因为一般分开相对较短距离的低功率短程接入点可以在相同无线电信道上同时通信。
另外，在WMAN中，逻辑长程或逻辑短程接入点可存在于单独的设备中，或者逻辑接入点可作为无线控制器中的端口级软件实体存在。在一些短程网络中，例如，“轻量型”接入点可能被附接到无线控制器，其中在轻量型接入点和无线交换机中的软件实体之间分割短程MAC协议功能。另外，单个物理设备可包含多个逻辑无线LAN上下文控制协议(WLCCP)基础设施节点。例如，无线控制器设备可包含逻辑WDS和一个或多个逻辑接入点。
如前所述，WMAN还可包括一组接入点，该组接入点被分组到无线域中，例如图2A的WMAN拓扑90中的包括的无线域110和120。除了无线域110和120外，WMAN拓扑90还包括为一个或多个无线域(例如域110和120)提供服务的无线位置注册器(WLR)100。域110和120各自还包括无线域服务器(WDS)(130或140)以及多个接入点(130、140、150、160、170、180和190)。虽然每个域110和120被画为具有三个接入点，但是应当理解，这只是说明性的，域可以具有任何数目的接入点。另外，每个域可包含短程和长程接入点的任何组合。例如，每个域可包含802.11短程接入点和802.16e长程接入点的组合。为了方便，任何一个无线域中的一组接入点可被统称为接入点，而不再需要区分短程和长程。
每个无线域(110、120)由单个WDS(110、120)控制。WDS为接入点和移动站缓存操作上下文(operational context)。例如，WDS 130为接入点150、160和170缓存操作上下文，而WDS 140为接入点180、190和200实现相同的功能。接入点可以通过逻辑第2层(例如以太网)链路或逻辑第3层IP链路连接到其相应WDS或父WDS。另外，每个接入点与其父WDS建立安全信道。
在具有多个无线域(例如图2A中包含的域110和120)的WMAN中，WLR(例如WLR 100)提供多个功能。一个功能是维护WMAN的所有WDS、长程接入点、短程接入点和移动站的目录。另一个功能是为每个移动站维护当前归属子网绑定。WLR的另一功能是充当密钥分发中心，以辅助各种WDS之间的安全性关联。在特定实施例中，WLR的密钥分发中心功能是Kerberos状的密钥分发中心功能。
现在将进一步详述WMAN拓扑90的功能，该功能的各个方面对应于WLCCP规范定义的WLCCP上下文控制层次体系。应当注意，以下描述是用于实现所要求保护的实施例的拓扑一种特定实现方式，也可以使用其他实现方式。最初，每个接入点(例如接入点150、160、170、180和190)与其父WDS(130或140)进行认证并与之建立主会话密钥。主会话密钥随后被用于建立一组公共的安全性证书，这组公共的安全性证书被接入点(150、160、170、180和190)及其父WDS(130或140)共享并且被用于保护通信。另外，每个WDS(130和140)与WLR 100建立安全性证书，以辅助与WLR的安全通信，并且辅助WDS到WDS安全性证书的建立。
转到移动站连接到WMAN并在WMAN内漫游的情况，通过将移动站分组成服务集而辅助了这些过程。例如，归属子网绑定和安全性要求一般是针对每个服务集配置的。默认地，移动站在首次进入WLCCP网络时被动态分配到与其服务集绑定的归属子网。WLCCP网络可包含同一类的多个归属子网。例如，网络可包含多个“雇员”子网。在每个无线域内，对于各个类，服务集一般被绑定到最近的归属子网。因此，默认地，移动站在首次进入网络时被动态绑定到最近的归属子网。
服务集可被配置为“锚定的”或“浮动的”。“锚定的”移动站可在多个无线域中跨IP子网边界无缝漫游，而不会改变其IP地址或丢失其他协议上下文信息。浮动的移动站始终被绑定到本地归属子网；因此，浮动的移动站在漫游到没有接入其当前归属子网的无线域时必须获得新的IP地址。浮动的移动站被说成是在无线域之间“流浪地”漫游。例如，基于IP的语音(VoIP)移动站一般应当被锚定，以便当它跨IP子网边界漫游时呼叫不会丢失。
WiFi 802.11型或WiMax 802.16e型接入点根据移动站提供的服务集标识符(SSID)来为移动站确定默认服务集，如下所示：1)802.11型接入点：移动站在发送到802.11型接入点的(重)关联请求消息中包括802.11标准SSID元素；以及(2)802.16e型接入点：IEEE 802.16草案标准没有定义相当的SSID。一个可能的解决方案是双模式WiMax/WiFi移动站在发送到802.16e型接入点的初始测程(initial ranging)请求消息中的专有802.16TLV(类型长度值)中包括其802.11SSID。
网络管理员可以通过在安全性服务器中为移动站配置SSID来将移动站明确地分配到服务集。例如，在城域网中，移动站可被分配到预订组的服务集。
安全性服务器在初始认证期间向移动站的锚定WDS发送许可的默认SSID或明确分配的SSID的列表(可能为空)。未被授权使用默认SSID并且未被明确分配SSID的移动站可被绑定到默认“访客”服务集以及相应的访客归属子网。
现在将参考图2B描述移动站在WMAN中漫游的具体示例。图2B图示了根据示例性实施例的单个锚定的移动站500的拓扑树490。为了简单，在图2B中没有明确指示无线域。取而代之，示出了各种无线域服务器，并且应当理解，这些无线域服务器中的每一个都与相应的无线域相关联。除了上述移动站500，拓扑树490还包括WLR 570、多个无线域服务器(510、520和530)以及作为各种无线域的成员的接入点(540、550、560和570)。
当移动站500最初连接到WMAN时，发生EAP认证过程，并且按照802.16草案标准和802.11标准所定义的，主钥(master key)由主钥标识符(MKID)来标识。出于教导目的，应当注意，802.16e MKID的格式不同于802.11MKID。在移动站500被认证之后，当它在WMAN的无线域之间漫游时，例如在与无线域服务器WDS2 520和WDS3 530相关联的无线域之间漫游时，它被绑定到单个锚定无线域服务器(WDS1 510)。移动站(500)的锚定WDS1(510)存储移动站的“移动性上下文”和“安全性上下文”的“主拷贝”。被移动站(500)的锚定WDS(510)所控制的无线域是移动站(500)的“归属无线域”。如果移动站(500)从其归属无线域漫游到另一个不同的“外地无线域”-例如由WDS2 520表示的无线域，则移动站(500)的上下文被从移动站(500)的锚定WDS(510)安全地转发到各“外地WDS”(WDS2 530)。外地WDS(530)缓存移动站(500)的上下文，从而不需要在每次移动站(500)漫游到在无线域服务器WDS2 520所控制的外地无线域内的新的接入点(例如从AP 540到AP3 550)时都访问移动站的锚定WDS 510。
另外，在任何给定时刻，移动站500的“控制路径”位于拓扑树490的分支上，该拓扑树490以移动站(500)的锚定WDS1 510为根。移动站的控制路径由移动站500、移动站的锚定WDS1 510、任何中间的外地WDS(例如外地WDS2 520)、移动站的父接入点(AP1 570)和中间的逻辑链路组成。为了使移动站能在多协议无线通信协议环境中漫游，移动站可以针对每个需要连接的无线通信协议具有一个单独的无线电装置。因此，现在将检查这种移动站的内部协议栈。图3A是图示根据示例性实施例的双模式(例如802.11/802.16e协议)移动站协议栈210的框图。栈210包含多个层，这多个层辅助将802.11/WiFi和802.16e/WiMax无线通信协议转换成公共无线通信协议，该公共无线通信协议进而又辅助了无缝的移动站漫游。
栈210包括网络层220、在网络层下的复用的以太网接口230、在层230下的各自用于802.11和802.16e协议的第一和第二以太网转化层(240和250)。类似地，还有第一和第二MAC驱动器(260和270)以及分别用于802.11和802.16e协议的第一和第二无线电装置(280和290)。还包括了共享的数据库300，该数据库包含安全性证书、上下文信息和邻居接入点信息。如名字所暗示的，共享的数据库300允许了MAC驱动器(260和270)共享安全性上下文、连通性和其他状态信息。
如前所述，栈210既包括802.11无线电装置280也包括802.16e无线电装置290。针对无线电装置(280和290)的MAC驱动器(260和270)为网络层220提供了单个以太网数据链路层接口，因为在任何一个时刻，无线电装置(280和290)中只有一个被复用的以太网接口230选择用于通信。双模式802.11/802.16e移动站一贯由单个IEEE 802地址(例如以太网地址)标识。在任何给定时刻，移动站中只有一个无线电装置(280和290)被用于网络层220通信。复用的以太网接口230在活动链路层协议层和单个网络层220之间路径数据帧。
无线网络拓扑(例如图2A的拓扑90)包含以太网网络基础设施和/或IP网络基础设施。移动站数据被一贯地表示为以太网帧，或者可选地被表示为IP分组，以便在拓扑90上传输。因此，移动站的数据是与移动站的无线电接入类型相独立地在拓扑90的以太网/IP基础设施上被转发的。
WiFi或长程接入点(例如图2A所示的接入点)和双模式WiFi/长程移动站都包含以太网转化或桥接层，例如以太网转化层240和250。长程接入点中的以太网转化层例如将被发送/接收的以太网帧转化成/转化自长程帧。类似地，WiFi/长程移动站中的以太网转化逻辑将被发送/接收的以太网帧转化成/转化自移动站的当前活动无线电装置的特定于无线电装置的MAC类型(即长程或WiFi)。例如，与长程父接入点相关联的移动站将以太网帧转化成长程帧，以便发送到长程父接入点。长程父接入点随后在通过拓扑(例如图2A的拓扑90)转发帧之前将接收到的长程帧转化回以太网帧。在替换实施例中，可以使用全IP网络。在这种环境中，接入点和移动站还可包含以太网到IP转化层。在优选实施例中，单个48比特MAC地址被移动站用来针对WiFi和WiMax通信两者标识自身。
图3B出于教导目的图示出根据示例性实施例的可用于实现无线客户端/移动站的硬件系统800。在一个实施例中，硬件系统800包括如图所示彼此耦合的处理器802和缓存804。另外，硬件系统800包括高性能输入/输出(I/O)总线806和标准I/O总线808。主桥810将处理器802耦合到高性能I/O总线806，而I/O总线桥812将两条总线806和806与彼此耦合。两个无线网络/通信接口824和825、系统存储器814和视频存储器816耦合到总线806。显示设备818进而耦合到视频存储器816。大容量存储装置820、键盘和点选设备822以及I/O端口826耦合到总线808。总体上，这些元件想要代表一大类计算机硬件系统，包括但不限于基于由Santa Clara，Calif.的Intel Corporation制造的
Figure GSB00000563944800121
处理器的通用计算机系统，以及任何其他适当的处理器。
下面描述硬件系统800的元件。具体而言，无线网络接口824和825用于在系统800和在诸如WLAN(例如IEEE 802.11)等等之类的各种各样的无线网络之间提供通信。一般地，第一无线网络接口824将根据第一无线通信协议配置，而第二无线网络接口825将根据第二无线通信协议配置。根据一个实施例，第一协议将是802.11型无线通信协议，第二协议将是802.16e型无线通信协议。大容量存储装置820用于提供对数据和编程指令的永久存储以执行系统控制器中实现的上述功能，而系统存储器814(例如DRAM)用于在被处理器802执行时提供对数据和编程指令的临时存储。I/O端口826是用于在可耦合到硬件系统800的附加外围设备之间提供通信的一个或多个串行和/或并行通信端口。
硬件系统800可包括多种系统体系结构并且硬件系统800的各种组件可被重布置。例如，缓存804可以与处理器802在同一芯片上。或者，缓存804和处理器802可被封装在一起，作为一个“处理器模块”，其中处理器802被称为“处理器核心”。另外，所要求保护的实施例的某些实现方式可能不需要也不包括上述组件的全部。例如，被示为耦合到标准I/O总线808的外围设备可耦合到高性能I/O总线806。另外，在一些实现方式中，可能只存在单条总线，其中硬件系统800的组件耦合到该单条总线。另外，在系统800中可包括附加的组件，例如附加的处理器、存储设备或存储器。
在一个实施例中，多协议无线通信功能的操作被实现为由硬件系统800运行的一系列软件例程。这些软件例程可被实现在无线网络接口驱动器中，它们包括将被硬件系统中的处理器(例如处理器802)执行的多个或一系列指令。最初，该系列指令被存储在存储设备上，例如存储在大容量存储装置820上。但是，该系列指令可被存储在诸如磁盘、CD-ROM、ROM等等之类的任何适当的存储介质上。另外，该系列指令不需要被存储在本地，而是可以经由网络/通信接口824从诸如网络上的服务器之类的远程存储设备接收。指令被从存储设备(例如大容量存储装置820)拷贝到存储器814中，然后被处理器802访问和执行。在替换实施例中，所要求保护的实施例可以用分立的硬件或固件来实现。
虽然图3B出于教导目的图示了根据所要求保护的实施例的一种实现方式的无线客户端的硬件体系结构，但是所要求保护的实施例可以实现在很多种计算机系统体系结构上，例如双模式蜂窝电话、无线VoIP电话、个人数字助理、膝上型计算机，等等。操作系统管理和控制系统800的操作，包括将数据输入到软件应用(未示出)和从软件应用输出数据。操作系统在用户和系统上执行的软件应用之间提供了界面，例如图形用户界面(GUI)。根据所要求保护的实施例的一个实施例，操作系统是可从Redmond，Wash的Microsoft Corporation获得的
Figure GSB00000563944800141
95/98/NT/XP操作系统。但是，所要求保护的实施例也可以结合使用其他适当的操作系统，例如可从Cupertino，Calif.的Apple Computer Inc.获得的AppleMacintosh操作系统、UNIX操作系统、LINUX操作系统，等等。
图3C是图示出根据示例性实施例的接入点的组件的功能框图。在一种实现方式中，无线接入点包括处理器310、存储器312、用于与LAN通信的网络接口314(例如802.3接口)、用于与一个或多个无线客户端进行无线通信的无线网络接口316(例如IEEE 802.11 WLAN接口或者IEEE802.16e WLAN接口)、持久性存储器318、用于存储VLAN信息的缓存320以及互连这些组件的系统总线308。无线接入点还可包括存储在持久性存储器318(例如硬盘驱动器、闪存等等)中的软件模块(包括DHCP客户端、
Figure GSB00000563944800142
发现协议(CDP)模块、无线接入点模块、SNMP功能等等)以及设备驱动器(例如网络和WLAN接口驱动器)。在启动时，这些软件组件被加载到存储器312中，然后被处理器310访问和执行。在一些实现方式中，无线接入点中的至少一些可以工作在传感器或检测器模式中，以监视基础设施侧的管理帧并验证这些帧，下文将对此进行更详细论述。在一些实现方式中，可以使用具有与图3C所示类似的硬件体系结构的专用检测器。
现在将论述若干优选实施例。如前所述，即使在长程接入点可用时也经常更宁愿使移动站连接到短程接入点。这样做的优点包括：为长程接入点释放可用带宽；短程连接通常将向移动站提供更快的连接；以及短程接入点可提供增强的服务，例如对高带宽视频流的访问。为了实现这样的优先连接机制，移动站可以检查当前在使用的连接类型。如果不是优选连接，例如短程连接，则可以考查处于范围中的接入点。如果接入点处于提供优选连接的范围中，则移动站将会连接到提供优选连接的那个接入点。然后该过程重复。
为了进一步论证，图4是图示出根据示例性实施例由移动站执行的用来选择优选无线通信协议的方法的流程图。在启动操作320后，移动站在判决块330处进行检查以查明是否有任何可用的链路。在该实施例中，可用的链路是短程802.11型无线通信协议或长程802.16e型无线通信协议。如果没有链路可用，则移动站将会保持查找可用链路，直到有链路变得可用为止。
一旦链路变得可用，移动站就连接(340)并且移动站进行检查以查明该链路是否是802.11型链路(350)。如果是，则移动站将会继续检查链路类型(350)，以防移动站以后需要切换到另一个不同的接入点-例如由于漫游。否则，移动站查找优选802.11型链路的可用性(360)。如果802.11型链路不可用，则移动站将会继续查找802.11型链路的可用性(350)。如果802.11型链路可用，则移动站连接(370)到提供可用的802.11型链路的相应接入点。在连接后，移动站将继续进行检查以查明当前连接是否是802.11型连接(350)，因为当前连接可能由于漫游而改变。
类似于方法300，图5是图示出根据示例性实施例移动站选择优选无线通信协议的另一种方法380的流程图。首先，移动站在多协议无线通信协议中发起漫游事件(390)，并且建立到可用无线通信协议的链路层连接(400)。接下来，移动站进行检查以查明它是否连接到优选无线通信协议(410)。如前所述，优选协议通常将会是短程无线通信协议。如果移动站连接到优选协议，则它将再次进行检查以查明它是否仍连接到优选协议。同样，移动站可能离开它所连接到的当前接入点的范围，然后连接到不使用优选协议的另一接入点。因此，有必要进行重新检查。
如果移动站未连接到优选协议，则移动站进行检查以查明它是否处于提供优选协议的接入点的范围中(420)。如果否，则移动站保持其当前连接(430)并且重新查找优选协议(410)。如果优选协议可用，则建立到优选协议的连接(440)，并且移动站再次重新检查连接类型(410)。
现在将给出一个实施例，其中新的父接入点例如从移动站接收漫游事件消息，以及该漫游事件消息如何被处理。图6是图示出根据示例性实施例由接入点执行的用来将漫游事件消息转化成公共漫游协议的方法450的流程图。接入点首先接收漫游事件，并且该漫游事件符合第一无线通信协议(460)。漫游事件随后被转化成公共漫游协议的注册事件(470)。例如，当移动站漫游到新的父接入点时，新的接入点可将特定于无线电协议的漫游事件转化成WLCCP注册事务。新的父AP将注册消息转发到其在网络拓扑树中的父节点(480)，其中父节点可以是本地WDS或父AP。注册事务被用于为移动站建立新的控制和数据路径。注册事务可以触发“解除注册”事务，该“解除注册”事务用于为移动站删除任何旧的控制路径和旧的数据路径。
返回参考图2A，先前指出，各种类型的接入点可被包含在特定的无线域(例如无线域110或120)中。记住这一点，方法450可能发生在接入点150中，该接入点150例如是短程接入点。如果接入点160将被标记为长程接入点，则方法450也可发生在该接入点处。但是，取代接入点150能够使用的第一协议，第二无线通信协议的漫游事件可被接入点160检测。
除了在详细描述的各个部分提到的各种优点外，所要求保护的实施例还提供了其他优点。例如，通过使用所要求保护的实施例，单个控制器可用来控制短程WiFi和长程WiMax接入点两者。这极大地简化了接入点之间的连接移交(handoff)和其他上下文传送。另外，相同的网络基础设施和上下文控制协议既可用于WLAN也可用于无线城域网，而以前这样做是会产生问题的。最后，所要求保护的实施例可以很容易地被应用到许多种无线电类型和无线通信协议。
下面出于教导目的描述了根据本发明的一个可能的实施例由多协议无线网络基础设施实现的网状网络、上下文管理和其他漫游操作。
网状网络
图7图示出根据示例性实施例的多协议无线网状网络拓扑600。“网状网络”包含经由无线上行链路(610、620)连接到父接入点(例如接入点AP3和AP5)的“无线接入点”(例如无线接入点AP7和AP8)。网状网络600可在单条多跳路径上包含WiMax和WiFi接入点到接入点链路(例如接入点AP3、AP7和AP9)，并且单个接入点可以既包含WiMax无线电装置也包含WiFi无线电装置。例如，单个接入点(AP7)可具有到父接入点(AP3)的长程WiMax上行链路，并且可以向后代接入点(AP9)和移动站提供WiFi覆盖。
WLCCP包括“按跳(hop-wise)”消息路由选项，该选项是用来支持无线接入点的(即在网状网络中)。如果启用了按跳路由，则WLCCP注册、解除注册和拆除消息被“按跳”转发到去往消息的最终目的地的路径上的每个接入点的跳地址。例如，由移动站的无线接入点发起的WLCCP注册请求消息被转发到父接入点的跳地址。父接入点处理消息，并将它向内转发到去往本地WDS的路径上的下一跳。
在一种实现方式中，接入点始终与其父WDS建立安全信道。在网状网络中，“无线接入点”与其父接入点建立安全信道。WDS充当Kerberos状的KDC，以建立由父接入点和无线子接入点共享的安全性证书。始终利用由中间发送者和中间接收者共享的安全性证书来认证WLCCP消息。
WLCCP WDS通告消息还包括跳计数和路径代价字段，这些字段被用于指示去往分布网络的跳计数和聚集路径代价。在一种实现方式中，跳计数和路径代价信息被拷贝到802.11和802.16通告消息(例如802.11信标或802.16 DCD消息)中，以便无线接入点能够扫描以寻找去往分布网络的最低代价路径。
上下文管理
这一节更详细描述了WLCCP(EDCS-20343)如何被扩展到支持WiMax接入点和WiMax/WiFi移动站。为了方便提供了对现有的WLCCP上下文管理逻辑的概述。应当注意，WLCCP只是可结合所要求保护的实施例使用的许多无线管理协议中的一种。
A.概述
“锚定的”移动站(MN6)被静态地或动态地绑定到单个锚定WDS(WDS1)。“浮动的”移动站的锚定WDS(WDS1)始终是本地WDS(WDS1)。默认地，本地WDS(WDS1)在移动站(MN6)首次进入WMAN时被动态地确立为锚定的移动站(MN6)的锚定WDS。或者，网络管理员可将移动站静态分配到固定的锚定WDS。每个移动站(MN6)的当前锚定WDS(WDS1)绑定被存储在WLR(630)中。在具有单个WDS的WMAN中不需要WLR。当移动站首次漫游到无线域中时，本地WDS查询WLR以确定移动站的锚定WDS。当移动站首次漫游到外地无线域中时，外地WDS从移动站的锚定WDS取得移动站的上下文。
默认地，移动站被绑定到归属子网，该归属子网被绑定到移动站的锚定WDS中的移动站的服务集。
WLCCP事务被用于管理移动站的操作上下文。移动站的操作上下文包括：
·静态配置参数。静态配置参数是在移动站最初进入网络时从配置服务器获得的。这些参数被缓存，以便不需要在每次移动站漫游时都访问配置服务器。
·移动性上下文(即移动站的转发路径)。WLCCP在接入点到接入点无线链路上和IP隧道链路上(重新)建立移动站的转发路径。
·安全性上下文
·无线QoS上下文
·IP多播组成员资格
移动站在首次进入WLCCP网络时执行“初始认证”。初始认证为移动站建立“安全性上下文”，如下所述。然后，“快速重认证”用于在移动站漫游时迅速地重新建立移动站的安全性上下文。静态配置参数也是在初始认证期间获得的。
为以下的移动站上下文管理功能定义WLCCP事务和相应的WLCCP消息类型：
·认证
οWLCCP认证(AAA)消息用于在初始的基于EAP的认证期间在移动站和位于移动站的归属WDS中的“移动站认证器”之间传递EAP消息(基于EAP的移动站认证在WiFi和WiMax标准中都有定义)。
·预注册(preregistration)
ο预注册事务用于将“快速重认证”所需的移动站的安全性证书转发到目标接入点。“推送(push)预注册”事务用于在移动站漫游前将移动站的安全性证书推送到“目标接入点”。“拉出(pull)预注册”事务在移动站漫游后由新的父接入点发起，用于取得移动站的安全性证书。拉出预注册事务还提供了用于在Cisco的中央密钥管理协议(CCKM)中“快速重认证”移动站的“双向握手”。
·注册
ο注册事务用于为移动站建立转发路径，并且它被用于在去往移动站的归属WDS的多跳路径上的每个节点中维护节点的操作上下文。注册在第2层接入点到接入点无线链路上和IP隧道链路上建立转发路径。“初始注册”事务由移动站的父接入点发起，用于在移动站成功地完成初始认证之后初始注册移动站。“更新注册”事务用于刷新移动站的路径和在移动站的路径上的每个节点中维护上下文信息。
·解除注册
ο解除注册事务用于在移动站漫游时删除旧的转发路径并释放该旧路径上的任何资源。解除注册事务始终由WLCCP注册事务来触发。
·拆除
ο当父接入点独立地检测到子移动站丢失时，父接入点发起WLCCP拆除事务以删除移动站的路径。
下表指示出WLCCP的独立于无线电的事务如何被特定于无线电的事件和消息所触发：
表1
Figure GSB00000563944800201
WLCCP解除注册逻辑和拆除逻辑一般是独立于下层的无线电技术的，这里不再进一步论述。
基于EAP的初始认证一般对于WiMax和WiFi都是相同的。快速重认证对于WiMax和WiFi是不同的；但是，用于快速重认证的安全性证书对于WiMax和WiFi可能是相同的。初始认证和快速重认证在下文题为“安全性上下文传送”的章节中有更详细论述。
预注册和注册一般对于WiMax和WiFi都是相同的；但是触发预注册和注册的事件是特定于无线电类型的。预注册和注册在下文中有更详细论述。
b.WLCCP预注册
WLCCP预注册事务被“按需”发起，以预取得快速重认证所需的移动站安全性证书。当移动站漫游到新的父接入点时，新的接入点如果没有已经为移动站缓存有安全性证书，则为移动站发起WLCCP预注册事务。移动站的上下文可在移动站漫游到该接入点之前被“预测性地”转发到目标接入点，如以下章节中所述。预注册事务的触发如下：
·WiFi接入点在接收到移动站的802.11(重)关联请求时，为移动站发起预注册事务。802.11重关联消息可包含MKID的列表。WiFi接入点如果未缓存有由MKID标识的主钥则可以发起预注册事务。
·WiMax接入点在接收到来自移动站的802.16初始测程请求时为移动站发起预注册事务。
WiMax或WiFi快速重认证可在父接入点接收到具有“良好”状态的预注册回复时进行下去。
c.预测性上下文转发
“预测性上下文转发”通常指的是这样一种方法，其中基础设施确定统计漫游模式，并且预测性地将移动站上下文转发到移动站可能漫游到的其他接入点。这种预测性上下文转发产生了“分布式数据库问题”，其中，难以使分散在多个接入点上的上下文信息同步。在这一节中，“预测性上下文转发”指的是这样一种方法，其中移动站向基础设施指示漫游决定，并且就在移动站漫游前，上下文被选择性地转发到移动站的“目标”父接入点。如果移动站在短时间段内没有实际漫游到该接入点，则上下文信息被目标接入点丢弃。
这一节描述了WLCCP“转发移交协议”，该协议被用于在移动站仍附接到其当前父接入点时预测性地将移动站的上下文转发到“目标接入点”。转发移交协议不应当与用来在移动站漫游时删除旧路径的“解除注册”移交协议相混淆。WLCCP转发移交协议由802.16e草案标准中定义的现有802.16e移交协议触发。当移动站想要漫游到“目标接入点”时，它发送转发移交请求(即802.16e MOB-MSSHO-REQ消息)。移交请求包含目标接入点的APRID。
当父接入点接收到针对子移动站的转发移交请求时，父接入点向本地WDS发送“传入(inbound)”WLCCP Forward-HO请求消息。本地WDS如下转发Forward-HO请求：
·如果目标接入点与父接入点在相同无线域中，则本地WDS利用“传出(outbound)”Forward-HO请求消息将移动站的上下文转发到目标接入点。
·如果目标接入点不与移动站的当前父接入点在相同无线域中，则转发逻辑取决于本地WDS是否是移动站的锚定WDS而执行以下操作：
ο如果本地WDS是移动站的锚定WDS，则锚定WDS利用传出Forward-HO请求将移动站的上下文转发到新的“外地WDS”。外地WDS随后将传出Forward-HO请求转发到目标接入点。
ο否则，如果本地WDS不是移动站的锚定WDS，则本地“外地”WDS将“传入”Forward-HO请求转发到移动站的锚定WDS。
·如果目标接入点在锚定WDS的域中，则锚定WDS利用“传出”Forward-HO请求将移动站的上下文转发到目标接入点；
·否则，锚定WDS利用“传出”Forward-HO请求将移动站的上下文转发到新的外地WDS；新的外地WDS随后将传出Forward-HO请求转发到目标接入点。
当目标接入点接收到传出Forward-HO请求时，它向本地WDS发送匹配的“传入”WLCCP Forward-HO回复消息。Forward-HO回复经由目标接入点的父WDS和当前父接入点的父WDS(两者可能相同)被转发回移动站的当前父接入点。
锚定WDS可查询WLR以确定目标接入点的父WDS。
如果移动站在一小段时间内(例如在60秒内)没有实际漫游到非父目标接入点，则被预测性地转发到该接入点的移动站上下文迅速被老化和丢弃。
d.WLCCP注册
WLCCP注册事务用于在移动站被(重)认证后为移动站建立WLCCP控制路径。在简单的实现方式中，WLCCP注册也用于建立去往移动站的虚拟归属子网的数据路径。如果移动站的父AP不具有对归属子网的以太网接入权限，则去往移动站的归属子网的数据路径将包括一个或多个IP隧道链路。
WiFi或WiMax接入点为移动站发起“代理”注册事务，如下所示：
·当移动站成功完成初始认证或快速重认证时，父WiFi接入点为移动站发起WLCCP注册事务。
·当父WiMax接入点接收到来自移动站的802.16 REG-REQ时，它为已认证的移动站发起WLCCP注册事务。WiMax移动站在成功完成初始认证或快速重认证后向其父接入点发送标准802.16 REG-REQ。
当移动站漫游时，注册请求在移动站的拓扑树中的新路径上被向内转发，直到它到达既在旧路径上也在新路径上的“公共WDS”为止。如果旧接入点和新接入点在相同无线域中，则本地WDS是“公共WDS”；否则，移动站的锚定WDS是公共WDS。公共WDS发送解除注册请求，该请求用于删除移动站的旧路径。解除注册请求被向外转发，直到它到达移动站的旧的父接入点为止。
如上所述，WiMax接入点可提供普遍的“伞状网络”，而WiFi接入点可在选定的“热点”区域中提供重叠覆盖。在简单的移动站实现方式中，双模式移动站(即具有双重复用的无线电接口，如上所述)无论何时只要具有去往父WiFi接入点的良好链路即可“激活”其802.11接口。在移动站被附接在802.11链路上的同时，移动站可维持与WiMax接入点的备用、“非活动”802.16e链路-以便无论何时在802.11链路不可用时，它都可以迅速漫游回802.16伞状网络。
双模式移动站可维持“已认证的”802.16e链路并且可迅速地将802.16e链路转变到活动或非活动状态，如下所示：父WiMax接入点不会在子802.16e移动站完成基于EAP的认证之后立即发起WLCCP注册事务。因此，双模式移动站可通过“非活动”802.16e无线电接口与父802.16e接入点进行“认证”，而无需触发WLCCP注册事务和相应的转发路径更新。当双模式移动站确定其802.16e接口应当被“激活”时，它可以向其父WiMax接入点发送802.16 REG-REQ消息以“激活”去往父接入点的802.16e链路。父WiMax接入点在接收到802.16 REG-REQ消息时将为移动站发起WLCCP注册事务。WLCCP注册事务通过WiMax接入点建立移动站的新转发路径。当移动站确定其802.16e无线电接口应当被解除激活时(即，因为它建立了良好的802.11链路)，它可以向其父WiMax接入点发送802.16e MSS-DEREG-REQ消息以“解除激活”去往父接入点的802.16e链路。父WiMax接入点可在接收到MSS-DEREG-REQ消息时发起WLCCP拆除事务，以删除移动站的旧路径。
双模式移动站可能可以使用类似的机制来激活和解除激活已认证的802.11链路。802.11标准没有定义802.11册消息。
e.移动性上下文传送
WLCCP移动性上下文传送一般不受WiMax接入点和移动站的引入的影响。当“锚定的”双模式WiMax/WiFi移动站在WMAN内的WiMax和WiFi接入点之间漫游时，它被绑定到单个“虚拟归属子网”。以移动站为目的地或者由移动站发送的数据帧通过WMAN在移动站和提供对移动站的归属子网的接入的归属隧道端点(HTEP)之间被“隧传”。在一个实施例中，隧道是“IP隧道”，并且每个隧道端点由一个IP地址标识。通过将数据帧封装在IP分组中来经由IP隧道发送该数据帧。外部IP封装头部中的IP目的地和源地址标识IP隧道端点。当移动站漫游到外地无线域中时，移动站的数据流量通过两个级联的IP隧道被转发：a)父接入点和外地WDS之间的隧道，以及b)存在于移动站的HTEP与外地WDS中的“来访者隧道端点”之间的“交叉隧道(cross tunnel)”。
移动站的“移动性上下文”由移动站的当前归属子网和隧道端点标识符组成。当移动站漫游到新的父接入点时，移动站的移动性上下文被取得，并且从移动站的父接入点到移动站的归属子网上的HTEP的隧传路径被重新建立。
在IP隧道上转发的数据帧可以是以太网帧或IP分组。在“全IP网络”中，只有IP分组被在IP隧道上转发。在全IP网络中，父802.11接入点和移动站桥接在以太网和IP之间，如题为“IP到以太网桥接”的章节中所述。
f.安全性上下文传送
移动站在首次进入WMAN时执行初始认证。
·初始IEEE 802.11i移动站认证是基于可扩展认证协议(EAP)的。
·初始IEEE 802.16移动站认证是基于a)EAP或者b)公钥(PK)X.509数字证书和RSA PKCS#1算法的。
在既包含WiMax接入点又包含WiFi接入点的网络中，一般假定所有移动站都将执行初始的“基于EAP”的认证。
当移动站首次进入WMAN时，它与和移动站的锚定WDS处于同一位置的“移动站认证器”执行初始的基于EAP的认证。父接入点在移动站和移动站认证器之间传递封装在WLCCP AAA消息中的EAP消息。
如IEEE 802.16草案标准和IEEE 802.11i标准中所规定的，初始的基于EAP的认证为802.16或802.11移动站建立主钥。独立于移动站的无线电接入方法，为移动站建立单个主钥。在802.16草案标准中，主钥被称为“EAP主钥”；而在802.11i标准中，主钥被称为“成对主钥”(PMK)。802.16 EAP主钥等同于802.11 PMK。这与IEEE 802.16e草案规范是一致的，因为该规范将EAP主钥称为PMK。
在802.16草案标准和802.11i标准中，主钥都由主钥标识符(MKID)来标识；但是，802.16和802.11 MKID的格式是不同的。因此，移动站一般将对标识了移动站的单个主钥的802.16和802.11 MKID两者都进行存储。
当移动站成功地完成初始认证时，移动站的锚定WDS利用WLCCPAAA“密钥”消息，将移动站的主钥安全地转发到移动站的父接入点和任何中间的外地WDS。
如802.11i标准中所规定的，父802.11接入点经由802.11i 4方(4-way)握手，使用主钥来建立成对瞬时密钥(PTK)。802.11接入点随后使用PTK来将群组密钥安全地递送到移动站。
父802.16接入点经由3方EAP-密钥-请求/回复/确认握手，使用主钥来建立认证密钥(AK)；如802.16草案标准中所定义的，父接入点随后使用AK来建立一个或多个流量加密密钥(TEK)。
主钥具有有限的寿命；因此，移动站周期性地执行初始认证以建立新的主钥。从公共的主钥得出的任何802.16或802.11密钥的寿命一般不大于该移动站的剩余寿命。
如上所述，移动站无论何时只要漫游到新的父接入点就执行“快速重认证”，以迅速地重认证并重建立安全通信信道。当移动站漫游时，移动站的主钥被安全地传送到新的父接入点以及任何中间的新外地WDS。单个主钥被特定于802.11的和特定于802.16的快速重认证协议所使用，如下所示：
·如果移动站漫游到802.16接入点，则IEEE 802.16草案标准中规定的主钥和3方EAP-密钥-请求/回复/确认握手被用来在移动站和移动站的父接入点之间建立相互认证和认证密钥(AK)。父接入点随后使用AK来将一个或多个TEK(例如单播TEK和多播TEK)安全地递送到移动站。
·如果移动站漫游到802.11接入点，则IEEE 802.11i标准中规定的主钥和4方握手被用来建立相互认证和单播PTK。PTK随后被用来将多播群组密钥安全地递送到移动站。
注意到以下这点是很重要的：主钥以及802.11和802.16快速重认证协议是独立于移动站的初始的基于EAP的认证方法的。
在上述802.11和802.16快速重认证协议中，主钥被安全地转发到802.11或802.16父接入点。对于802.16快速重认证可能实现稍微更安全一些、但更慢的快速重认证方法：
·主钥不被转发到父接入点。取而代之，重认证器位于本地WDS中，并且移动站与WDS执行802.163方握手。父接入点只不过是在本地WDS和移动站之间传递重认证消息。
·在移动站完成与WDS的802.163方握手之后，WDS将3方握手建立的AK安全地转发到移动站的父接入点。
·父接入点随后可使用AK来建立和刷新TEK。
d.预认证
IEEE 802.16草案标准定义了一种方法，其中移动站可以通过经由移动站的当前父接入点向目标接入点发送包含MKID的预认证请求消息来与非父“目标”接入点进行“预认证”。目标接入点发送预认证回复，以指示出它具有MKID所标识的主钥。
802.16预认证可能可以用于在移动站漫游之前触发向目标接入点的“预测性上下文转发”。预测性上下文转发在上文描述。
h.QoS上下文传送
QoS上下文传送一般是准入控制(admission control)上下文传送问题。802.11e和802.16都定义了QoS准入控制方法，其中移动站请求其父接入点准入一个或多个QoS流量流。802.11/802.16准入控制主要应用到父接入点的覆盖区域。当移动站漫游时，其QoS流应当被新的父接入点重新准入。
注意，WiMax或WiFi移动站只负责为其上行链路和下行链路无线流建立QoS。它不负责为整个端到端流建立像RSVP那样的QoS。例如，如果WiMax VoIP移动站和WiFi VoIP移动站在相同WMAN中通信，则WiMax移动站使用802.16准入控制信令来为其上行链路和下行链路语音流预留带宽，而WiFi移动站使用802.11e准入控制信令来为其上行链路和下行链路语音流预留带宽。
QoS流可由父接入点在本地准入到该接入点的无线电覆盖区域中。在WMAN中，出于策略原因，所有的移动站数据流量都将可能通过“有线”分布网络被转发。在“网状”WMAN中，移动站和分布网络之间的转发路径可包括无线接入点到接入点链路。在这种网状WMAN中，移动站的上行链路或下行链路QoS流可被移动站的父接入点以及被去往分布网络的多跳无线路径上的任何祖先接入点所准入。因此，来自WiMax或WiFi客户端的QoS准入或删除请求应当被向内转发到从移动站到本地WDS的路径上的每个接入点。
在所有流量都通过分布网络被转发的网状WMAN中，子“无线”接入点中的无线电装置上的可用带宽永远不能大于去往分布网络的多跳路径中的任何链路上的可用带宽。有线或无线父接入点周期性地(即，每3-5秒)向每个无线子接入点发送WLCCP WDS-通告消息。父接入点可通过在其WDS-通告消息中包括“可用带宽”TLV，来将无线电接口的可用带宽通告给附接到该无线电接口的每个子接入点。当子接入点接收到“可用带宽”TLV时，它应当根据需要调节其无线电装置中的每一个上的可用带宽，以便它不大于可用的上行链路带宽。子接入点进而可通过在其WDS-通告消息中包括“路径带宽”TLV来将其可用带宽通告给其子接入点。
与准入控制上下文传送有关的问题包括以下问题：
·当移动站漫游时，新的父接入点可能由于资源缺乏而不能准入移动站的QoS流。
·多个接入点可能覆盖单个区域。理想情况下，移动站应当无需反复地与每个潜在的父接入点相附接和进行认证就能够确定该潜在的父接入点是否将准入其QoS流。
·802.11e和802.16定义了不同的QoS准入控制信令协议。
·在网状网络中，从移动站到分布网络的多跳路径可能既包含WiMax接入点到接入点链路又包含WiFi接入点到接入点链路。
·单播QoS流应当在覆盖给定区域的一组接入点上被“负载平衡”。在网状网络中，QoS流也应当在提供对分布网络的接入的接入点到接入点无线“干线”链路上被负载平衡。
·负载平衡对于多播流是没用的。实际上，多播流的负载平衡可能增大带宽消耗。
下面更详细论述以上列出的每个问题。
如上所述，802.16草案标准和802.11标准所定义的QoS准入控制信令协议是不同的。为了解决该问题，802.11e QoS准入控制消息(即Add-TSpec或Delete-TSpec元素)和802.16 QoS准入控制消息(即DSA、DSC和DSD消息)分别被WiFi接入点和WiMax接入点转化成公共WLCCPAddStream和DeleteStream TLV，以便在WLCCP基础设施上传输。[802.16定义了一种方法，其中台站可“改变”现有的QoS流的QoS参数；而802.11e台站要改变流的QoS参数则应当删除并且重新准入流。WiMax接入点可以很容易地将WiMax改变请求转化成删除和准入请求以便在WLCCP网络上传输。]
QoS流由RTP传输地址来共同地标识，其中RTP传输地址由目的地IP地址和目的地UDP协议端口组成。[RSVP使用源IP地址和协议端口来标识流]。下行链路流的RTP传输地址是从发送到WiFi接入点的802.11eFilter-Spec元素或发送到WiMax接入点的802.16分类器TLV得出的。802.11e Filter-Spec元素和802.16分类器TLV分别被WiFi和WiMax接入点转化成公共的WLCCP FilterSpec TLV，以便在WLCCP基础设施上传输。[用于QoS流的UDP端口一般是在QoS会话被发起时协商的；因此一般难以为QoS流定义静态的QoS过滤器。]
理想情况下，移动站应当能够在断开与其当前父接入点的连接之前确定非父“目标”接入点是否将会准入其QoS流。下面列出两种可能的方法：
·第一方法，其中目标接入点自治地确定它是否能够准入移动站的QoS流。
·第二方法，其中每个接入点向其父WDS注册其可用带宽，并且WDS进行所有准入控制判决并跟踪每个子接入点上的剩余可用带宽。
下面只描述第一方法。第二方法类似于第一方法，只不过WLCCP转发移交请求消息不被转发到目标接入点。取而代之，目标接入点的父WDS处理转发移交请求并发送转发移交回复。
802.16草案标准中规定的现有预认证和移交协议可被合并成与独立于无线电的WLCCP转发移交协议相集成的单个公共“移交协议”。集成的移交协议使得目标接入点能够在移动站漫游之前预准入移动站的QoS流。一般地，移动站将包含QoS流描述符列表的802.16e或802.11移交请求消息引导到目标接入点；目标接入点利用发送到移动站的移交回复消息为每个流返回准入状态。
在WLCCP网络中，转发移交消息不会被在移动站和目标接入点之间直接发送。取而代之，转发移交消息由WLCCP网络基础设施来传递。附接到WiMax(WiFi)父接入点的移动站可将移交引导到目标WiFi(WiMax)接入点，因为：
·发送自/发送到移动站的移交消息以及该消息中包含的任何QoS准入控制TLV被转化成公共的WLCCP Forward-HO消息和WLCCP QoS“AddStream”TLV，以便在WLCCP基础设施上传输；并且
·作为全局唯一的IEEE 802地址的APRID既被用来标识WiMax接入点无线电装置也被用来标识WiFi接入点无线电装置。
移动站的当前父接入点将封装在WLCCP Forward-HO请求消息中的、由移动站发送的802.16或802.11移交请求转发到本地WDS。本地WDS将Forward-HO请求直接或间接地转发到相应的目标接入点。目标接入点对内嵌的AddStream TLV进行处理并利用Forward-HO回复消息为每个流返回准入状态。Forward-HO消息是像题为“预测性上下文转发”的章节中所述那样转发的。
目标接入点也可利用Forward-HO回复消息返回不透明地标识了一组已准入流的一次性“准入票证”。该票证具有有限的寿命，并且是利用只有目标接入点知道的秘密密钥来认证的。移动站在漫游时可以不多于一次地向目标接入点出示准入票证。如果移动站在一小段时间内未向目标接入点注册，则目标接入点可以迅速地使移动站的已准入流老化并将其丢弃。
移动站在附接到另一个不同父接入点时要与目标接入点通信是很困难的。移动站在任何其他通信之前应当首先与目标接入点建立安全性关联。目标接入点可能不能立即对QoS准入控制消息作出响应；因此，当移动站在另一个不同的信道上与目标接入点通信时，它可能会错过来自其父接入点的下行链路发送。
理想情况下，应当在覆盖给定区域的WiMax和/或WiFi接入点上对单播流量进行负载平衡。如802.11k和802.16e草案标准中所述，“可用带宽”信息可被接入点通告，以便移动站可以迁移到负载较轻的WiMax或WiFi接入点。例如，可以使用集成的WiMax/WiFi负载平衡，以将伞状WiMax网络的负载转移到WiFi重叠网络上。
无线子接入点可经由WDS通告消息中包含的“路径带宽”TLV来确定去往分布网络的路径上的可用带宽，如上所述。无线接入点所通告的“可用带宽”可根据需要被调节，以便它不超过去往分布网络的上行链路路径上的可用带宽。
准入控制可用来将应当接收高带宽多播流的移动站引导到转发该多播流的接入点，从而不需要相同覆盖区域中的所有接入点都转发该多播流。准入控制还可用来通过限制高带宽多播流(例如IPTV流)，从而将伞状WiMax网络的负载转移到WiFi重叠网络。例如，移动站可向父WiMax接入点发送对IPTV多播流的准入控制请求。父WiMax接入点可通过发送包括“拒绝”状态和可能准入该流的邻居接入点的列表的准入控制回复，来将移动站重引导到能够准入该IPTV流的WiFi邻居接入点。
i.IP到以太网桥接
IEEE 802.16规范定义了用于面向分组的网络中的分组收敛层。面向分组的网络中的802.16数据有效载荷可以是以太网帧或IP分组。移动站可根据802.16连接将收敛子类型协商为IP或以太网(通过在802.16 DSA-Req消息中包括802.16“CS规格”TLV)。实践中，802.16网络有可能或者是“全IP”的，或者是“全以太网”的。
实践中，802.11基础设施网络实际上是以太网网络。802.11接入点对去往/来自802.11移动站的以太网帧进行桥接。为了将802.11接入点“桥接”到全IP WMAN，需要IP到以太网桥接。移动站在WLCCP网络内一贯由802地址(即以太网地址)标识。为了辅助IP到以太网桥接，每个接入点应当维护一个包含每个移动站的(一个或多个)IP地址的IP到以太网地址表。当802.11接入点接收到以子移动站为目的地的传出IP分组时，它如下构造以太网帧：
·目的地以太网地址是被映射到目的地IP地址的802地址。
·源以太网地址是被映射到提供对移动站的虚拟归属子网的接入的归属IP隧道端点的802地址。
移动站的IP地址可通过“侦听”移动站发送的IP分组来获知。或者，每个移动站可经由专有的机制来注册其IP地址。在一个实施例中，归属隧道端点“侦听”通过相应IP隧道从移动站接收的IP分组。归属隧道端点利用每个移动站的IP地址来更新位于同一位置的锚定WDS。当IP地址首次被获知时，以及每当移动站漫游时，锚定WDS将移动站的IP地址转发到移动站的父接入点，以及任何中间的外地WDS。
在全IP网络中，WiMax接入点只无线地发送和接收IP分组。在这种情况下，被附接到WiMax接入点的移动站应当将以太网帧转换成IP分组以便发送，并将接收到的IP分组转换成以太网帧以便接收。
虽然以上已经论述了若干个示例性方面和实施例，但是本领域的技术人员将会认识到对其的某些修改、变换、添加和子组合。因此，希望以下所附的权利要求和以后引入的权利要求被解释为包括处于其真实精神和范围内的所有这种修改、变换、添加和子组合。

Claims (14)

1.工作在支持第一无线通信协议和第二无线通信协议的多协议无线网络环境中的移动站中的一种方法，其中所述网络环境允许所述移动站利用所述第一和第二无线通信协议来无缝地漫游，所述方法包括：
利用所述第一无线通信协议通过第一无线电接口与第一接入点建立第一链路层连接，其中所述第一无线通信协议是短程无线通信协议；以及
利用所述第二无线通信协议通过第二无线电接口与第二接入点建立第二链路层连接，其中所述第二无线通信协议是长程无线通信协议，并且其中在所述第一链路层连接可用的同时，所述第二链路层连接被与所述第一链路层连接同时地维持作为备用的、不活动的连接；
向协议栈的更高层提供公共链路层接口；
在所述第一和第二无线链路层连接之间切换以进行通信；
在所述第一无线通信协议和所述公共链路层接口之间进行转化；以及
在所述第二无线通信协议和所述公共链路层接口之间进行转化，
其中与所述移动站相对应的单个链路层标识符被用于所述第一和第二链路层连接中，并且
其中所述第一无线链路层连接到所述第二无线链路层连接的切换包括向所述第二接入点发送一个或多个注册消息以使得与所述移动站相关联的转发路径包括所述第二接入点。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述单个链路层标识符是MAC地址。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述MAC地址是48比特IEEE 802地址。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述短程无线通信协议是IEEE802.11无线通信协议。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述长程无线通信协议是IEEE802.16e无线通信协议。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
如果所述第一链路层连接终止，则重新连接到所述第一无线通信协议的可用链路层连接；以及
如果所述第二链路层连接终止，则重新连接到所述第二无线通信协议的可用链路层连接。
7.如权利要求1所述的方法，还包括当所述第一和第二连接都被建立时优先使用所述短程无线通信协议来进行活动通信。
8.一种可操作来建立第一无线通信协议的第一链路层连接和第二无线通信协议的第二链路层连接的移动站，该移动站包括：
与所述第一无线通信协议相对应的第一无线网络接口，其中所述第一无线通信协议是短程无线通信协议；
与所述第二无线通信协议相对应的第二无线网络接口，其中所述第二无线通信协议是长程无线通信协议；
第一无线网络接口驱动器，其可操作来使得所述第一无线网络接口利用所述第一无线通信协议通过第一无线电接口与第一接入点建立所述第一链路层连接；
第二无线网络接口驱动器，其可操作来使得所述第二无线网络接口利用所述第二无线通信协议通过第二无线电接口与第二接入点建立所述第二链路层连接，其中在所述第一链路层连接可用的同时，所述第二链路层连接被与所述第一链路层连接同时地维持作为备用的、不活动的连接；
公共网络接口层，其可操作来向协议栈的更高层提供公共链路层接口，并且还可操作来在所述第一和第二无线网络接口之间切换以进行通信，其中所述第一无线链路层连接到所述第二无线链路层连接的切换包括向所述第二接入点发送一个或多个注册消息以使得与所述移动站相关联的转发路径包括所述第二接入点；以及
一个或多个转化层，其可操作来在所述第一无线通信协议和所述公共网络接口层之间进行转化并且还可操作来在所述第二无线通信协议和所述公共网络接口层之间进行转化，
其中单个链路层标识符被所述移动站用来连接所述第一和第二无线通信协议。
9.如权利要求8所述的移动站，其中所述单个链路层标识符是MAC地址。
10.如权利要求8所述的移动站，其中所述短程无线通信协议是802.11无线通信协议。
11.如权利要求8所述的移动站，其中所述长程无线通信协议是802.16e无线通信协议。
12.如权利要求8所述的移动站，其中所述公共网络接口层可操作来使用所述第一网络接口作为活动通信链路，并且使用所述第二网络接口作为备用通信链路。
13.如权利要求12所述的移动站，其中处于备用模式中的所述第二无线网络接口驱动器可操作来维持与无线接入点的安全性关联。
14.一种工作在支持第一无线通信协议和第二无线通信协议的多协议无线网络环境中的移动站，其中所述网络环境允许所述移动站利用所述第一和第二无线通信协议来无缝地漫游，所述移动站包括：
用于利用所述第一无线通信协议通过第一无线电接口与第一接入点建立第一链路层连接的装置，其中所述第一无线通信协议是短程无线通信协议；以及
用于利用所述第二无线通信协议通过第二无线电接口与第二接入点建立第二链路层连接的装置，其中所述第二无线通信协议是长程无线通信协议，并且其中在所述第一链路层连接可用的同时，所述第二链路层连接被与所述第一链路层连接同时地维持作为备用的、不活动的连接；
用于向协议栈的更高层提供公共链路层接口的装置；
用于在所述第一和第二无线链路层连接之间切换以进行通信的装置；
用于在所述第一无线通信协议和所述公共链路层接口之间进行转化的装置；以及
用于在所述第二无线通信协议和所述公共链路层接口之间进行转化的装置，
其中与所述移动站相对应的单个链路层标识符被用于所述第一和第二链路层连接中，并且
其中所述第一无线链路层连接到所述第二无线链路层连接的切换包括向所述第二接入点发送一个或多个注册消息以使得与所述移动站相关联的转发路径包括所述第二接入点。
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