CN102158895B - 在无线网络中提升站点漫游速度的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种在无线网络中提升站点漫游速度的方法，该无线网络包括站点、无线接入控制器和多个接入点，所述方法包括：接入点向无线接入控制器发送站点的信号强度；无线接入控制器根据所述多个接入点上报消息的先后来确定由哪个接入点来向站点回复确认并向站点提供服务；在所述多个接入点同时上报消息时，根据上报的消息的接收信号强度指示来确定由哪个接入点来向站点回复确认。无线接入控制器还可以根据负载均衡机制来调整哪个接入点来服务站点。

Description

在无线网络中提升站点漫游速度的方法

技术领域

本发明涉及无线网络通信技术，更具体地，涉及一种在无线网络中提升站点漫游速度的方法。

背景技术

随着无线局域网(WLAN)的应用越来越广，这种技术越来越受到人们的欢迎。最初，IEEE 802.11工作组设计的802.11b方案工作在2.4Ghz，连接速率为2Mbps。随着IEEE 802.11工作组的设计不断升级，802.11a方案工作在5Ghz，连接速率高达54Mbps；802.11g方案的连接速率还是54Mbps，而其设计频率工作在2.4Ghz，兼容802.11b；最新推出的802.11n既可以工作在2.4Ghz，也可以工作在5Ghz，并且通过使用多输入多输出(MIMO)技术使速率可高达600Mpbs。IEEE 802.11工作组仍在继续设计更高的通信速率。WLAN技术也成为长期演进(LTE)技术中的一种，与全球微波互联接入(WiMAX)、宽带码分多址(WCDMA)、码分多址(CDMA)等技术形成竞争互补关系。

在WLAN部署方面，已经从原来单一自治的无线接入点(AP)演进到由无线接入控制器(AC)和AP共同构成的集中控制体系(瘦AP架构)，这种演进比单一自治的AP更容易管理，可以统筹规划频率，信号覆盖，实现漫游等高级功能，因此越来越受到运营商、中型大型组织(企业、学校、医院、政府部门、零售商店等)的欢迎。

典型的WLAN部署如图1所示。在现有的WLAN部署架构中，AP通过连接PoE交换机接入AC，AC统一控制AP，并且对AP的各个方面进行管理。在无线环境中，最复杂的就是对射频信号的管理，往往需要对频率进行统一规划，尽最大努力实现信号覆盖和避免信号干扰之间达到平衡。

图2示出的是无线传播的特性与WLAN的连接速率的关系。在电波的发射源，连接速率最高，然后逐渐降低，最后连接速率降低至用户无法使用，不能进行数据通信，但是无线电波的能量可以传送的更远。

在集中部署的WLAN结构中，为了解决信号覆盖与避免干扰的关系，借鉴了GSM的蜂窝部署方式来实现避免覆盖黑洞与避免干扰之间的矛盾。

图3示出的802.11方案的频段划分示意图。如图3所示，在WLAN的2.4Ghz频段中，划分出三个互不干扰的频段，然后用这三个不干扰的频段组成类似蜂窝的系统。图4示出的是由不干扰的频段组成的频谱蜂窝示意图。

现有技术方案的WLAN虽然已经大规模部署，基本满足人们的通信需求，可以随时随地无线上网，实现大范围的无线覆盖。但是也存在一些问题。

首先是信号虽然是全覆盖，但是由于无线电磁波的传播特性，在距离信号源近的地方速率高，连接好；在距离信号源较远的地方信号差，连接不好，上网速率慢。比较尴尬的是，如果用户在蜂窝的边缘，情况将变得不可控。

无线电波可能遇到干扰，反射，折射等等，理想的蜂窝模型可能不适用，很容易局部造成干扰，或者局部造成覆盖黑洞。

在高速802.11n时，每个信道占用40Mhz，这样在2.4Ghz，就不能分离出相互无干扰的三个频段。容易造成802.11n回退成b/g模式，用户不能进行高速访问网络的完美体验。

当用户漫游时，由于需要频段切换，需要站点(STA)重新关联，很容易造成丢包、延时等，造成对于时间敏感的业务中断，或者用户体验差的情况。

发明内容

为了解决上述技术问题，提供了一种在无线网络中提升站点漫游速度的方法，该无线网络包括站点、无线接入控制器和多个接入点，所述方法包括：接入点向无线接入控制器发送站点的信号强度；无线接入控制器根据所述多个接入点上报消息的先后来确定由哪个接入点来向站点回复确认并且提供服务；在所述多个接入点同时上报消息时，根据上报的消息的接收信号强度指示来确定由哪个接入点来向站点回复确认并且提供服务。

确定由先上报消息的接入点来向站点回复确认并且提供服务，或者确定由接收信号强度指示大的接入点来向站点回复确认并且提供服务。

上报的消息可包括：头字段、消息字段和循环冗余码校验字段，消息字段包括站点的MAC地址和接收信号强度指示。

所述方法还可包括：站点将ARP请求发送出去；无线接入点控制器决策由哪个接入点响应于ARP请求向站点回复假的ARP响应；站点发送包括作为目的地址的假的ARP响应的报文；无线控制器决策的接入点处理站点稍后发送的报文，而其余接入点丢弃所述发送的报文，并且周期地向无线接入控制器上报站点的接收信号强度。

为了解决上述问题，提供了一种在无线网络中避免多个接入点同时回复确认的方法，该无线网络包括站点、无线接入控制器和多个接入点，其中，所述方法包括：站点将ARP请求发送给与该站点关联的接入点；所述关联的接入点响应于ARP请求向站点回复假的ARP响应；站点发送包括作为目的地址的假的ARP响应的报文；所述关联的接入点处理站点稍后发送的报文，而其余接入点丢弃所述发送的报文，并且周期地向无线接入点控制器上报站点的接收信号强度。

无线接入控制器可以根据接入点定期上报的站点的接收信号强度指示和负载均衡来调整不同接入点服务某个站点，实现站点的无感知漫游，提高系统的健壮性和可用性和连续性。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的详细描述，本发明的上述和/或其他方面将会变得清楚和更容易理解，其中：

图1是示出现有技术中无线局域网(WLAN)的布局的示意图；

图2是示出无线传播的特性与WLAN的连接速率的关系的示意图；

图3是示出802.11方案的频段划分示意图；

图4示出的是由不干扰的频段组成的频谱蜂窝示意图；

图5是根据本发明的实施例的一个STA在无线局域网中漫游的示意图；

图6是显示上报给AC的STA信息的数据格式图；

图7是根据本发明的示例性实施例的一个STA在无线局域网中漫游的过程的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细的说明，应理解，在此描述的仅仅是本发明的优选实施例。本领域的技术人员可根据需要，对本发明进行适应性的修改。

本发明提出了一种在无线网络中提升站点漫游速度的方法，该无线网络包括站点、无线接入控制器和多个接入点，所述方法可包括下述步骤：接入点向无线接入控制器发送站点的信号强度；无线接入控制器根据所述多个接入点上报消息的先后来确定由哪个接入点来向站点回复确认并且提供服务；在所述多个接入点同时上报消息时，根据上报的消息的接收信号强度指示来确定由哪个接入点来向站点回复确认并且提供服务。

所述在无线网络中提升站点漫游速度的方法还可包括：站点将ARP请求发送给出去；所述无线接入控制器决策某个接入点响应于ARP(地址解析协议)请求向站点回复假的ARP响应；站点发送包括作为目的地址的假的ARP响应的报文；所述无线接入控制器决策的接入点处理站点稍后发送的报文，而其余接入点丢弃所述发送的报文，但是周期地向无线控制器上报站点的接收信号强度。

本发明提出了一种在无线网络中避免多个接入点同时回复确认的方法，该无线网络包括站点、无线接入控制器和多个接入点，其中，所述方法可包括：站点将ARP请求发送给与该站点关联的接入点；所述关联的接入点响应于ARP请求向站点回复假的ARP响应；站点发送包括作为目的地址的假的ARP响应的报文；所述关联的接入点处理站点稍后发送的报文，而其余接入点丢弃所述发送的报文，但是周期地向无线控制器上报站点的接收信号强度。

下面将参照附图对本发明的在无线网络中提升站点漫游速度的方法进行详细描述。

图5是根据本发明的实施例的一个STA在无线局域网中漫游的示意图。

在该无线局域网中，每个连接AC的AP都使用相同的信道相同的标识符(Identifier)，并且使用大功率保证覆盖范围，彻底避免覆盖黑洞。这样根据电磁波的原理，在多个AP信号覆盖的边缘，肯定有两个AP的信号重叠，这样STA发送信号时，两个AP都可以回确认(ACK)，这样很容易造成STA两个AP的信号都听不到，这被称为本发明的“干扰”问题。为了避免这种“干扰”问题，根据本发明，AC和AP采用特殊的处理，确保只有一个AP回ACK，这样保证了只有一个AP发送信号，STA就能与AP通信了，也不产生干扰。具体做法是，该无线网络系统中的所有接入点使用相同的标识符(Identifier)和相同的频段，对于站点来说整个系统就是一个超级接入点，站点分不清具体哪个接入点为自己服务，给站点服务的接入点由无线接入控制器决定。当STA发送信号时，两个以上的AP都能听到，每个AP测量STA的信号强度，然后上报给AC，AC采用一种仲裁算法，来告诉哪个AP与这个STA进行通信。下面参照图5对一个STA在无线网络中漫游的过程进行详细描述。

如图5所示，AP11、AP12、AP13、AP14与AC相连，AC与互联网相连，保证AP可以与互联网通信。STA21在AP11、AP12的中间，距离差不多。所有AP工作在相同的信道，并且部署得比较密集，保证覆盖范围。STA21想要通信时，发送探寻请求(Probe Request)，这样AP11、AP12都能听到，AP11、AP12接收到Probe Request后，把STA21的信息上报给AC，具体的数据格式显示在图6中。图6是显示上报给AC的STA21的信息的数据格式图。

如图6所示，AP上报的信息的数据格式包括头(Head)字段、消息(Message)字段和循环冗余码校验(CRC)字段。Head字段用来说明该信息如何传输到AC，例如Head字段可包括该信息的发送地址和目的地址等。Message字段主要包括STA的MAC地址和接收到的STA信号强度的信息(即，接收信号强度指示(RSSI))，以及其它必要的相关信息。应保证相关信息在满足要求的前提下尽可能的小以避免传输浪费，因为这是有时间限制的，如果在规定的时间内没有AP回ACK，STA认为发送的信号丢失，就会重新发送ProbeRequest。这样情况是要极力避免的，这样浪费的通信带宽，造成效率低下。CRC校验用于确保数据传输的正确性。

AC收到AP上报的信息后进行处理。如果AP11先上报信息，AC就通知AP11给STA21回ACK，后续收到AP12的信息忽略掉；如果AP12先上报信息，AC就通知AP12给STA21回ACK，后续收到AP11的信息忽略掉；如果AP11、AP12同时上报，则AC比较上报的信息的RSSI，RSSI比较大的AP回ACK，另一个AP不进行处理。

假设AC确定AP11回ACK，则AP11将ACK发送给STA21，并且进行后续通信，包括回复探寻响应(Probe Response)等报文消息。

因此，无线接入控制器可以根据接入点定期上报的站点的接收信号强度指示和负载均衡来调整不同接入点服务某个站点，从而实现站点的无感知漫游，并提高了系统的健壮性和可用性。

图7是根据本发明的示例性实施例的一个STA在无线局域网中漫游并且避免多个接入点同时回复确认的方法的过程的示意图。

如图7所示，在该WLAN中存在AC、两个AP(即AP1和AP2)，一个STA1在该WLAN中漫游。两个AP都可以发信标帧(Beacon)，也可以不发信标帧，而是等待STA1的探寻(Probe)。在两个AP都发送信标帧时，对STA也是呈现一个基本服务集标识符(BSSID)，扩展服务集标识符(ESSID)是CMCC，BSSID是00:24:d6:a4:f9:11(即两个AP的MAC地址)。

AP1和AP2在接收到STA1的探寻/认证/关联请求之后，把STA1的信息以及RSSI上报给AC，而不马上回复响应，由AC来决策哪个AP回复这个STA1。在本次决策之后，两个AP之后接收到STA的消息时会定期更新RSSI并上报给AC，以供AC进行后续决策。

如图7所示，经过AC的决策，由AP1回复ACK，从而STA1与AP1关联。之后，AC通过AP1将IP地址分配给STA1，STA1获得IP地址192.168.1.234，网关是192.168.1.1。

为了与AC和AP1通信，STA1发送ARP请求(ARP request)给AP1，并由AP1转发给AC，一般情况下，作为响应，AC将其MAC地址00:24:d6:a4:f9:99回复给STA1。而根据本发明，代替AC将其MAC地址回复给STA1，而是由AP1来回复ARP请求，也就是说AP1劫持ARP请求，响应于该ARP请求，AP1向STA1回复一个假的ARP响应，例如，00:24:d6:a4:f9:66。

因此在STA1向AP发送数据进行封包时，在包格式中接收地址是：00:24:d6:a4:f9:11，发送地址是：00:24:d6:a4:f9:aa，目的地址是：00:24:d6:a4:f9:66。

在STA1发送报文时，AP1和AP2都将接收到STA1发送的报文，而根据目的地址00:24:d6:a4:f9:66，AP1确定该报文将由它自己进行处理，而AP2确定该报文与其无关，并丢弃该报文，但是要上报STA1的RSSI给AC，供AC决策。

如果STA1向AP2移动，则STA1对AP2的信号强度越来越强。这时AC将根据RSSI决策让AP2服务STA1。同样，与STA1与AP1关联时相同的方式，AP2也将给STA1发送一个假的ARP响应，之后STA1更新其ARP表，则网关的MAC变成00:24:d6:a4:f9:77。这样，收到以后的报文AP1就丢弃，而由AP2处理，这样实现了软切换。

通过本发明的技术方案，能够避免多个AP同时回复ACK的问题。

为了解决蜂窝覆盖的种种缺点，本发明采用了信道覆盖技术，并且使用特殊的仲裁机制来避免干扰。彻底解决了无线覆盖的覆盖黑洞和信号相互干扰的矛盾，大大提高的无线信道可利用率，同时解放出其它多余的信道，节约宝贵的信道资源，或者使用多余的信道资源进行密集覆盖，特别适用于人群密集的会议大厅，体育场等等密集覆盖的应用。

应理解，虽然本发明以无线局域网作为示例来进行说明，但是本发明不限于此。本发明的技术方案可应用于具有与无线局域网类似架构的任意的多速率无线网络，例如，长期演进(LTE)系统、全球互通微波存取(WiMAX)系统等。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (4)

1.一种在无线网络中提升站点漫游速度的方法，该无线网络包括站点、无线接入控制器和多个接入点，所述方法包括：

接入点向无线接入控制器发送站点的信号强度；

无线接入控制器根据所述多个接入点上报消息的先后来确定由哪个接入点来向站点回复确认并且提供服务；

在所述多个接入点同时上报消息时，根据上报的消息的接收信号强度指示来确定由哪个接入点来向站点回复确认并且提供服务，

其中，所述多个接入点使用相同的标识符和相同的频段，

其中，所述方法还包括：

站点将地址解析协议ARP请求发送出去；

无线接入控制器决策由哪个接入点响应于ARP请求向站点回复假的ARP响应；

站点发送包括作为目的地址的假的ARP响应的报文；

无线接入控制器决策的接入点处理站点稍后发送的报文，而其余接入点丢弃所述发送的报文，但是周期地向无线接入控制器上报站点的接收信号强度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，无线接入控制器确定由先上报消息的接入点来向站点回复确认并且提供服务。

3.如权利要求1所述的方法，其中，无线接入控制器确定由接收信号强度指示大的接入点来向站点回复确认并且提供服务。

4.如权利要求1所述的方法，其中，上报的消息包括：头字段、消息字段和循环冗余码校验字段，消息字段包括站点的MAC地址和接收信号强度指示。

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