CN103782649A

CN103782649A - 通过对接系统和通用网络设备驱动器的无线lan连接切换

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Publication number: CN103782649A
Application number: CN201280044609.8A
Authority: CN
Inventors: W.德斯; K.J.G.霍尔特曼
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: RU2014114471A; TR201900801T4; JP6110858B2; BR112014005448B1; WO2013038359A1; EP2754328B1; MX2014002835A; RU2611972C2; EP2754328A1; CN103782649B; US20150016417A1; JP2014530533A; BR112014005448A2; US10091826B2

Abstract

无线对接系统包括被对接设备（110，210）和对接站（220），被对接设备（110，210）和对接站（220）对接，对接站包括：用于建立第一网络连接（215）以便连接到被对接设备（110，210）的第一装置和用于建立第二网络连接（225）以便连接到无线网络接入点（130，230）的第二装置。对接站（220）被配置成：在第一步骤中，在对接站和被对接设备之间建立安全无线连接，以便从被对接设备（110，210）接收用于接入无线网络接入点（130，230）的信息，和在第二步骤中，通过使用从被对接设备（110，210）接收的用于连接的信息连接到接入点（130，230），在对接站和无线网络接入点之间建立安全无线连接，对接站进一步被配置成允许在被对接设备（110，210）和无线网络接入点（130，230）之间隧道传送业务。

Description

通过对接系统和通用网络设备驱动器的无线LAN连接切换

本发明涉及对接设备和系统，并且更特别地涉及用于无线LAN连接的切换（handover）以及在对接设备中并入通用驱动器的方法和系统。

无线对接使用无线技术在固定对接环境内连接便携设备，诸如移动电话、膝上型计算机等。在这篇文档中，这样的便携设备称为被对接设备（dockee）或无线被对接设备。无线对接环境给被对接设备提供对于外围设备诸如较大屏幕、键盘、鼠标和输入/输出端口的接入，其能够用于改善终端用户在和运行在被对接设备上的应用交互时的体验和生产率。用于无线对接的一种代表性情况是给移动电话的用户提供在和运行在移动电话上的应用交互时使用较大屏幕的能力。例如，被对接的移动电话的用户在和运行在移动电话上的电子邮件客户端或网页浏览器交互时使用TV或PC监视器。

被对接设备无线地连接到一个或多个也被称为无线对接主机的无线对接站，以便获得对于无线对接环境中的外围设备的接入。在最简单的情况下，无线对接环境通过在某个位置上诸如在客厅、在办公室的桌子上等等具有单个无线对接站来实现，其中如同TV、PC监视器、键盘等等之类的外围设备全部连接至该单个无线对接站。在一个具体示例中，蓝牙（Bluetooth）无线键盘和USB网络摄像头能够连接到对接站——永久地与对接站配对，以便成为对接环境的一部分。

示例性的对接环境显示在图1中。被对接设备110可以经由链路115与接入点130通信并且也可以经由链路125和对接站120对接。链路115将被对接设备110连接到接入点130。这个连接给被对接设备110提供对于例如网络160的接入，其中接入点130连到网络160。网络160也可以提供对于因特网、LAN等的接入。至对接站的链路125可以给被对接设备110提供对于例如打印机140和监视器150的接入。

对接站120可以采用许多方式来实现。这可以是特殊设计的专用设备或PC，例如，其运行特定软件。PC也可以连接一些额外的硬件，以使得对接是更方便和/或高效的。HDTV或一些其他的多媒体设备也可能具有内置式功能来充当对接站。

至于链路115和链路125，在实践中，Wi-Fi将是最合乎逻辑的无线协议来允许到接入点的无线对接和连接性，这是因为许多被对接设备一开始就已内置了Wi-Fi支持。然而，虽然被对接设备可能内置了Wi-Fi，但是目标在于以用户友好的方式保证在不同的被对接设备和对接站之间的跨设备和跨制造商兼容性的完整无线对接系统利用在被对接设备和具有其相关联的外围设备的对接主机之间实现简单方便的自动Wi-Fi连接建立的在被对接设备和对接站之间的一组机制或协议来定义。

某些发明实施例将在这里参考这个对接环境和用于能够执行无线对接的设备的通信标准来讨论。例如，一种解决方案是与在被对接设备110和对接站120之间一组定义的协议一起将Wi-Fi Direct P2P（亦称Wi-Fi Peer-to-Peer）用作在被对接设备110和对接站120之间的主要连接（链路125），其中这组定义的协议有益地在被对接设备和连接到对接站的外围设备之间提供简单方便的自动连接建立。

虽然所定义的Wi-Fi Direct P2P允许同时具有至一个设备例如对接站120的P2P连接以及具有至Wi-Fi接入点130的连接来接入网络160，但是这可能时常与对于被对接设备110和对接站120之间的带宽的需要相冲突。对于隧道传送（tunnel）各种业务（traffic）类型诸如高分辨率低延迟显示输出、高质量音频输出和USB输入的带宽需求是如此之高，以致于被对接设备110 应将其Wi-Fi天线的整个容量和频率范围用于与对接站120 的Wi-Fi连接。因而，正分享Wi-Fi能力来同时使得与对接站120的Wi-Fi连接打开（open）以及与WLAN接入点130的Wi-Fi连接也打开的图1所示的连接在许多情况下不是最优选的选择。

因而，其中被对接设备110同时维持两个打开连接的对接环境具有带宽限制的问题，这可能使得由接入点用于给区域中的所有其他设备提供常规因特网接入服务的Wi-Fi信道饱和。这个环境也可能由于在被对接设备110上需要跳频方案或两个天线/无线电设备来以满负荷支持两个连接而遭受增加的成本和复杂性。

在这里的某些实施例有利地允许被对接设备维持至例如对接站的一个连接。对接站通过允许被对接设备通过对接站连接到接入点而充当中间设备（参见图2）。用户可能正使用需要至接入点的连接的被对接设备上的应用，例如，以便在家庭网络中发现DLNA设备（Digital Living Network Alliance®（数字生活网络联盟）），同时也正被连接到打印机，而打印机被连接至对接站。非常有益的将是：对接站能够对接入点而言充当代理，从而作为中间节点将被对接设备连接到接入点（参见图2）。

由WLAN中继器和桥接器使用中间节点来连接到接入点。然而，那些技术针对扩展无线接入点的范围。WLAN桥接器/中继器接管原始接入点的“角色”并将它自己暴露（expose）为接入点，典型地具有和原始接入点相同的Service Set Identifier（SSID）（服务设置标识符）。被对接设备能够建立至WLAN桥接器/中继器的连接，而WLAN桥接器/中继器又转发业务至原始接入点。这种使用被称为“Wireless Distribution System（无线分布系统）”。在现有文献中也熟知的是系统，从而一个无线系统（例如GPRS）的会话被无缝地切换至另一无线系统（例如Wi-Fi）。连接的这种重新配置发生在无线设备（例如电话）上而不牵涉外部对接站设备。

相反，根据本发明，无线对接主机并不充当中继器或桥接器，这是因为它并不直接连接到接入点以及提供连接设施给被对接设备。在无线对接情况中，情境是不同的。当被对接设备进入接入点的范围例如家中时，被对接设备可以被配置以连接至某个接入点，即，它知道SSID、安全证书等，以便建立至某个接入点的连接。依据至某个接入点的连接，被对接设备可能例如能够在WLAN网络中发现连接至相同接入点的DLNA设备。使得被对接设备提供安全证书，这保证：被对接设备被允许接入给定网络而用户不必再一次建立安全性来连接至接入点。

然而，问题存在于包含多个接入点以及或许包含多个对接站的网络中。例如，办公环境可能包含这样的网络环境，其中多个接入点和对接站存在于LAN内。如果被对接设备连接到接入点并且随后试图连接到对接站，则对接站不一定知道被对接设备在LAN网络内连接至哪个接入点。

因而，根据在这里描述的发明实施例，被对接设备将被对接设备的接入点连接证书和参数通知对接站，以便对接站对于在被对接设备和接入点之间的连接而言变成中间代理。对接站将“接管”在被对接设备和接入点之间的连接。当对接站“接管”该连接时，被对接设备将接入对接站和接入点（参见图2）。

注意：这个发明实施例不同于使用传统的代理连接。传统意义上的代理连接典型地需要手动动作并且静态地完成。用户通常不在代理连接和直接连接之间转换，并且对于现有系统而言没有适当的自动切换程序或协议。此外，在典型的代理协议中，代理开始作为网络中的一方被它在其间斡旋的双方所信任。在目前情况下，在对接站和接入点之间的信任（安全证书）一开始并不存在，并且根据这个发明实施例，对接站由于使用被对接设备的证书而对接入点而言变成可信方。因此，在现有系统中，为了在直接连接和代理连接之间转换，用户必须首先断开现有的直接连接，并且随后再度利用新的一组网络证书建立新的代理连接。因而，现有系统中传统的代理方案不能在图1所示的两个连接之间提供无缝切换，即，将连接115切换至对接站并使得对接站120“接管”被对接设备110以前具有的和接入点130的直接连接115。

在一个实施例中，在这里描述的发明涉及用于对接被对接设备和对接站的无线对接系统，对接站包括：用于连接至被对接设备的第一网络连接；用于连接至无线网络接入点的第二网络连接；和插入式（plug-in）网络接口设备，其中在与被对接设备建立连接时，对接站被配置成：从被对接设备接收用于接入无线网络接入点的信息，并通过使用由被对接设备为在被对接设备和无线网络接入点之间的连接提供的网络证书连接到接入点以及通过在被对接设备和无线网络接入点之间隧道传送业务来接管在被对接设备和无线网络接入点之间的那个连接。插入式网络接口设备能够是物理插入式设备（例如，USB软件狗）、物理连接的设备或和其他的虚拟/虚拟化的网络接口设备一起共享物理网络接口设备的虚拟/虚拟化的网络接口设备。

在上面的发明实施例中，可能要求对接站支持两个Wi-Fi无线电设备。然而，不是所有的无线对接站一开始就可能内置两个Wi-Fi无线电设备。因此，在另一发明实施例中，无线对接站可以支持有利地给无线对接站提供第二Wi-Fi无线电设备的插入式网络接口。

此外，随着无线技术发展，正在开发下一代无线标准的竞争版本。因此，具有插入式网络接口具有任何新版本的无线标准可以在插入式网络接口中实现而无需改造或更换现有对接站的优点。

因此，在另一实施例中，本发明涉及用于对接被对接设备和对接站的无线对接系统，对接站包括：用于连接至被对接设备的第一网络电路（network circuit）；用于连接至无线网络接入点的第二网络电路；和插入式网络接口设备；其中，在与被对接设备建立连接时，对接站被配置成：从被对接设备接收用于接入无线网络接入点的信息，并且通过使用从被对接设备接收的用于在被对接设备和无线网络接入点之间的连接的信息连接到接入点以及通过在被对接设备和无线网络接入点之间隧道传送业务来接管在被对接设备和无线网络接入点之间的那个连接，其中被对接设备包括远程设备驱动器，而对接站包括连接至对接站的外围设备的通用设备驱动器，通用设备驱动器由远程设备驱动器控制，以便在被对接设备和插入式网络接口设备之间经由无线连接从被对接设备发送数据至外围设备。

在进一步实施例中，本发明涉及用于无线地对接被对接设备和对接站的方法，该方法包括：经由第一网络连接，在被对接设备和对接站之间建立连接；由对接站从被对接设备接收用于接入无线网络接入点的信息；通过使用从被对接设备接收的用于在被对接设备和无线网络接入点之间的连接的信息、经由第二网络连接、连接至接入点以及通过在被对接设备和无线网络接入点之间隧道传送业务，由对接站接管在被对接设备和无线网络接入点之间的那个连接；由被对接设备中的远程设备驱动器控制对接站中的通用设备驱动器，以便在被对接设备和对接站中的插入式网络接口设备之间经由无线连接从被对接设备发送数据给连接至对接站的外围设备。

一般而言，本发明的各个方面可以采用在本发明的范围内可能的任何方式进行组合和耦合。在说明书的结尾在权利要求书中特别地指出并清楚地请求保护被视为本发明的主题。本发明的前述和其他的特征与优点从下面结合附图进行的具体描述中将是显然的。

图1显示根据发明实施例的对接和连接到接入点的网络环境。

图2显示根据发明实施例的对接之后的网络环境。

图3显示根据发明实施例的切换过程的高级协议流。

图4显示用于根据Wi-Fi‘n’（802.11n）标准经由无线连接进行对接的网络环境。

图5显示在所有设备中并入下一代无线标准的经由无线连接进行对接的网络环境。

图6显示使用根据发明实施例的实现方式经由无线连接进行对接的网络环境。

图7显示根据发明实施例的通用设备驱动器。

图1显示其中被对接设备110在无线范围内以便连接到接入点130的网络环境。接入点130可以是例如Wi-Fi接入点。当被对接设备110进入接入点130的范围时，被对接设备110经由连接115连接到接入点130。被对接设备110 可能希望在链路125上和对接站120对接，如结合图2具体描述的。对接站120被连接到外围设备，诸如打印机140和大屏幕监视器150。

如上所讨论的，被对接设备110转发用于至接入点130的连接的设置到对接站120以便维持一个连接，而不是至接入点130和对接站120之中每一个的连接。对接站通过允许被对接设备110将至接入点的连接转到对接站来充当中间设备（参见图2）。

因为对接站120并不知道被对接设备110在对接时初始地被连接到哪个接入点130、便携设备110当前具有哪个IP地址以及便携设备110当前已打开哪些TCP/IP连接（例如，用于流式视频），所以至新连接的切换必须包括将由对接站120建立的至给定接入点的连接的参数的配置。这种切换可以是动态可配置的，这是因为可能具有被对接设备-对接设备可能已连接至的网络中的多个接入点。

如图2所示，被对接设备210在对接站220上被对接。被对接设备210给对接站220转发网络设置，诸如Wi-Fi接入点230的SSID、Wi-Fi连接的安全证书、设备的MAC地址、当前IP地址、优选的DNS服务器等等，其中被对接设备210在对接之前和Wi-Fi接入点230一起具有这些网络设置。对接站220通过将从被对接设备210接收的网络设置（例如，被对接设备的IP地址）用于连接到Wi-Fi接入点230以及通过在连接215和225上在被对接设备210和Wi-Fi接入点230之间隧道传送业务来采用（assume）（“接管”）在被对接设备210和Wi-Fi接入点230之间的连接。被对接设备210随后将在链路215上经由对接站220接入外围设备诸如打印机240和大屏幕监视器250以及经由链路215、对接站220和链路225接入连到接入点230的网络260。

应通过对接站220利用连接来无缝地且自动地采用（“接管”）至接入点230的现有连接和现有网络连接（例如，用于流式视频）。取决于应用，被对接设备210被连接至的接入点230甚至可以在对接的同时动态地改变。然而，切换过程对于被对接设备210的用户和应用而言优选地应该是透明的。

在一个实施例中，在被对接设备210和对接站220之间的连接是Wi-Fi直接连接。被对接设备210具有的和接入点230的直接连接在配置和建立在对接站210和接入点230之间的连接的同时也可能被中断或被关闭。然而，可能的连接类型可以包括其他的连接标准、下一代无线标准或竞争实现方式。

在另一实施例中，在和对接站220对接时，被对接设备210自动地将它自己重新配置成将至对接站220的隧道传送连接用于连接到接入点230。因而，业务需要在被对接设备210和对接站220之间在新的Wi-Fi直接连接上进行隧道传送。

在另一实施例中，定义允许被对接设备210将被对接设备210和接入点230之间的WLAN连接证书通知对接站220的新协议。这提供有关对接站220应采用哪个无线身份（identity）来连接到接入点230的信息。对接站220随后自动地接管便携设备210的IP地址和其他参数来代表便携设备210连接到接入点230并具有能力来隧道传送业务至便携设备210/从便携设备210隧道传送业务。

支持切换的新协议能够具有许多形式。在一个实施例中，协议交互作为用于无线对接的更复杂协议交换、也将例如导致被对接设备在对接环境中发现屏幕并连接到它的协议交换的一部分来执行。另一示例是其中协议交互基于在使用远程驱动器的Wi-Fi连接上使用USB CDC或（R）NDIS接口命令。

在图3中说明示例协议流。这个示例仅集中于切换并接下来进行描述。注意：图3所示的事件的顺序不是强制性的事件序列，而只是为了便于理解的说明。某些动作的不同序列或同时序列被设想。

步骤310：被对接设备开始和对接站对接。为了实现这个步骤，在被对接设备和对接站之间的双向通信信道由被对接设备来创建。这个信道能够基于例如在这两个设备之间的Bluetooth链路、至对接站的Wi-Fi连接或家庭网络上的TCP/IP协议。在后一种情况下，通信信道经由接入点来实现。在这种情况下，被对接设备和对接站二者具有至接入点的（大概）安全连接，以致于它们二者存在于单个（本地）IP（子）网络上，从而允许被对接设备使用TCP/IP来打开通信信道。

步骤320：被对接设备使用双向通信信道从对接站检索描述对接站的能力的信息。这能够例如通过在双向信道上发送特定命令‘GET/capabilitiesinfo（获得/能力信息）’来完成，从而使得对接站通过发送包含对接站能力的计算机可读描述的字节序列来回答。

步骤330：被对接设备发现对接站的能力之一是：它能通过使用被对接设备正用于其至接入点的连接的相同的网络证书连接到接入点并且通过在被对接设备和接入点之间隧道传送业务来“接管”在被对接设备和接入点之间的连接。被对接设备决定（例如，被对接设备中的软件）使用对接站的这种能力。

步骤340：被对接设备关闭与对接站的当前双向通信信道、停止使用其内置式无线电设备与接入点通信并开始使用其无线电设备来建立至对接站的连接。例如，排名不分先后，被对接设备可以关闭与对接站的Bluetooth连接，如同双向通信信道一样；关闭与接入点的Wi-Fi连接；以及建立至对接站的Wi-Fi直接连接。

步骤350：一旦建立至对接站的这个连接，由被对接设备创建在被对接设备和对接站之间的第二双向通信信道，这次在刚创建的连接上。例如，至对接站的Wi-Fi直接连接。

步骤360：在这个第二双向通信信道上，被对接设备发送命令给对接站，其中该命令指示“接管”在被对接设备和接入点之间的连接的功能应由对接站来激活。这个命令包含使得这个功能起作用所需要的必要信息（命令参数），例如，以允许对接站与接入点重新相关联和重新验证。例如，对于Wi-Fi接入点：

• 有关的Wi-Fi接入点的SSID（或许，信道）。例如，使用封装的USB RNDIS消息OID_DOT11_DESIRED_BSSID_LIST。

• 由被对接设备用于连接到Wi-Fi接入点的IP地址

• 由被对接设备用于连接到Wi-Fi接入点的MAC地址，接入点的MAC地址，以及Wi-Fi相关联的‘目的地’的MAC地址。

• 由被对接设备用于连接到Wi-Fi接入点的WEP或WPA密钥。其他的安全证书可以包括例如Pairwise Master Key（PMK）（成对主密钥）、Pairwise Transient Key（PTK）（成对瞬间密钥）、Group Temporal Key（GTK）（组临时密钥）、分组密码和MIC代码和消息序列号，以便创建适当的CCMP或TKIP保护的帧，如果使用WPA-2安全性的话。更好的是被对接设备参与和接入点的质询-响应交换，以致于只有临时密钥需要和对接站分享，而不是这些证书的完整拷贝。

• 用于在被对接设备和对接站之间的IP分组隧道传送连接的设置参数。

步骤370：对接站按照要求激活功能，并且代表被对接设备和接入点建立连接，以便被对接设备能够经由对接站再次和接入点交互。

取决于所使用的隧道传送的确切形式，命令参数将是不同的。在上面的示例中，IP分组由被对接设备经由隧道发送到对接站，并且对接站负责在将IP分组向前发送到Wi-Fi接入点之前利用WEP或WPA安全性将IP分组嵌入Wi-Fi分组。对接站在这样做之前可能需要改变IP标题中的源地址，以便匹配由无线对接站使用（以前由被对接设备使用）的IP地址。

在这里，能够采用这些步骤中的一些步骤来保证：正确建立IP分组路由选择。假定：被对接设备D在其和接入点的通信中正使用IP地址DIP。作为获得了IP地址DIP和使用了由给定接入点提供的无线LAN的一部分，连接到无线接入点的若个设备在其ARP高速缓存中具有MAC-IP地址映射（DIP，DMAC），从而DMAC是被对接设备的MAC地址。设备使用这个信息来发送分组到适当的MAC地址。因此，如果IP分组突然来自于另一个MAC地址（即，对接站的MAC地址HMAC，而非被对接设备的MAC地址），连接到无线LAN的设备可能感到困惑，除非使用某种形式的MAC哄骗（spoofing），从而对接站接管被对接设备的MAC地址DMAC。能够采取下列动作来克服这个问题。

- 使用例如在被对接设备和对接站之间在Wi-Fi直接连接DC上使用配置协议发送由被对接设备用于连接到接入点的IP地址DIP到对接站。利用Wi-Fi Direct（直接）连接形成的Wi-Fi Direct P2P组内使用的IP地址分别是用于被对接设备的DIP2和用于对接站的HIP2。

- 假定：对接站并不接管被对接设备的MAC地址，却反而使用它自己的MAC地址HMAC，对接站和/或被对接设备（借助于应答在连接DC上从对接站接收的隧道传送的IP分组）需要通过发送包含映射（DIP，HMAC）的ARP应答消息来回答对于属于其IP地址DIP的MAC地址的任何ARP请求。对接站和/或被对接设备需要将免费（gratuitous）ARP应答消息广播到整个LAN，从而宣布新的映射（DIP，HMAC）。这将使得连接到LAN的所有设备更新其ARP高速缓存，以致于被寻址到被对接设备的IP地址DIP的IP地址将被传递到正确的MAC地址，即HMAC。为了对接站被接入点允许重新使用地址DIP，被对接设备可能不得不从接入点中去验证（和去关联）它自己。

- 对接站将把DIP用作IP标题中的源地址，用于需要由对接站发送到接入点的在Wi-Fi直接连接DC上从被对接设备接收的IP分组。取决于IP分组封装的形式，被对接设备可以利用被对接设备将DIP设置为IP标题中的源地址。否则，对接站需要将源地址设置成DIP。

- 当对接站接收具有DIP作为目的地址的任何广播/多播分组或任何分组时，它通过将DIP2用作目的地址在连接DC上将这些分组（透明地或通过封装）转发到被对接设备。考虑到任何响应需要通过对接站经由连接DC反向进行隧道传送，被对接设备能够使用和响应这些IP分组，如同它在被直接连接到接入点时通常会做的一样。

- 被对接设备配置刷新其IP地址的DHCP租约（lease）的其内部后台过程，以保持使用新的映射（DIP，HMAC）来刷新它。

- 被对接设备若干次重新发送上面的免费ARP消息，以最小化瞬态分组递送错误导致在连接到LAN的设备中的某个地方存在陈旧的ARP高速缓存的机会。

注意：上面的方案并不阻止对接站使用其网络接口来使用它自己的IP地址HIP也独自接入WLAN。有可能单个接口HI将主持（host）两个IP地址：DIP和HIP，并且连接到LAN的其他设备将在其ARP表格中具有从这些IP地址二者到单个MAC地址HMAC的映射。

注意2：在这里描述的隧道传送方案为IP业务工作。然而，为了隧道传送MAC协议消息，可能不得不使用某种形式的MAC哄骗。

在供选择的实施例中，隧道由被对接设备用于发送完全形成的预加密的802.11分组到对接站，给对接站留下唯一责任来发送这些分组而不改变其内部构件。预加密的802.11分组可能需要被封装在另一IP分组内，以便正确地使用在被对接设备和对接站之间的连接来转发该分组。在这个供选择的实施例中，参数可能被限制于指定低级无线电设置，如同将使用的Wi-Fi信道。在这个供选择的实施例中，实现连接所需要的证书不再是由被对接设备发送到对接站以启动切换的参数的部分，而必要的证书由被对接设备预先嵌入在被隧道传送的每个分组中。被对接设备全部或部分负责构造对接站应发送到接入点的正确帧，例如，通过在这些帧将被发送到接入点时照顾（take care of）这些帧的WPA-2加密和排序来构造这些帧。正如这些帧对于接入点所意味的那样，这些帧由被对接设备发送到对接站。这通过使用在被对接设备和对接站之间的连接的连接证书封装/打包这些帧来完成。因为在被对接设备和对接站之间的通信信道可以提供它自己的加密，所以被对接设备可能必须执行某种类型的双重加密。接收这些消息的对接站能够仅仅转发这些帧到接入点，如同它们由被对接设备构造一样。因为对接站并不需要加密这些消息到接入点，所以在连接的切换期间没必要从被对接设备转发安全证书到对接站。

然而，在这个实施例中，对接站必须即通过进行MAC哄骗等等将被对接设备“扮演”成消息的发送者。因此，仍然需要发送被对接设备的MAC地址到对接站。其他的参数可以包括低级无线电设置，如同要使用的Wi-Fi信道、收听间隔等。假设：在被对接设备连接被断开并被切换到对接站之前，对接站使用由被对接设备用于和接入点通信的相同的Wi-Fi信道，这能够加速切换过程，这是因为对接站能够在正确的信道上立即发送数据。这也由于在不同的信道上突然接收到后续帧而可以减少接入点的怀疑。

在对接站的一个实施例中，对接站由于具有两个独立的Wi-Fi无线电子系统或电路而在被对接设备和接入点之间实现两个连接。例如，如图2所示，对于对接站220而言，一个连接是连接到被对接设备210，而另一个连接是连接到接入点230。每个电路可以具有硬件电路元素和软件组件的组合。然而，也有可能制作其中两个提议的连接分享至少一些硬件元素的对接站。例如，对接站可能包含能同时使用a）用于与被对接设备通信的5GHz频带上的Wi-Fi‘n’（802.11n）通信和b）用于与Wi-Fi接入点通信的2.4GHz频带上的Wi-Fi‘g’(802.11g)通信的单个芯片集。因此，对接站中两个无线电连接之间的区别被视为当在硬件级上检查对接站时不一定是可见的连接之间的逻辑区别。注意：天线的同时使用可以采用两种方式来实现；

A. 具有用于创建来分离Wi-Fi链路的单个物理天线，每个链路通过时分方式来使用天线

B. 具有至少两个单独的物理天线，每个用于实现链路。

在上面的示例中，每个链路可以被表征，以致通过具有单独MAC地址和/或单独IP地址在对接站（说明）中实现它。在单个天线和时分的情况下，能够使用MAC地址和/或物理地址哄骗。

此外，根据本发明的系统包括被对接设备（110，210）和对接站220，其中对接站包括：第一装置，用于建立第一网络连接（215）以便连接到被对接设备（110，210）；和第二装置，用于建立第二网络连接（225）以便连接到无线网络接入点（130，230）；

其中对接站（220）被配置成：在第一步骤中，在对接站和被对接设备之间建立安全无线连接，以便从被对接设备（110，210）接收用于接入无线网络接入点（130，230）的信息，和在第二步骤中，通过使用从被对接设备（110，210）接收的用于连接的信息连接到接入点（120，230），在对接站和无线网络接入点之间建立安全无线连接，

对接站进一步被配置成允许在被对接设备（110，210）和无线网络接入点（130，230）之间隧道传送业务。

为了模式A（用于创建来分离Wi-Fi链路的单个物理天线）中的同时使用，上面的第一和第二装置利用相同的硬件电路和实现各个层的相应软件驱动（程序）来体现，每个链路通过天线的时分使用来创建。在这种情况下使用IP地址和/或MAC地址哄骗来创建虚拟天线，用于实现与接入点的安全连接。

为了模式B（两个物理天线）中的同时使用，第一和第二装置利用参考上面附图所描述的第一和第二电路来体现。根据本发明的另一实施例，用于建立第二网络连接（225）的第二装置对应于插入式网络接口设备，例如，Wi-Fi软件狗。

当前，根据IEEE 802.11n标准来支持Wi-Fi。然而，Wi-Fi‘n’数据率可能不提供足够的带宽来支持一些应用和允许长期发展。例如，考虑对于根据Wi-Fi‘n’（802.11n）标准经由无线连接进行对接的支持，如图4所示。图4显示被对接设备410运行应用412。应用412在被对接设备410的WiFi n1接口414和对接站420的WiFi n2接口424之间经由连接发送数据到外围设备430。例如，箭头显示经由对接站420从应用到屏幕（外围设备430）的视频信息的流动。Wi-Fi‘n’数据率例如对于在对接站的高清晰度屏幕上在被对接的情形中平滑地播放视频游戏而言可能不是足够高的。例如，需要支持在60Hz上每像素24比特的1280x1920像素的屏幕更新率。这合计为3375Mbit/s的数据率，这是超过在最先进的Wi-Fi‘n’建立中承诺的300Mbit/s的方式。视频压缩能够在一定程度上有所帮助，但实际上需要更快的无线系统的使用。

用于无线对接的可能路标（roadmap）是：将使用显著快于Wi-Fi‘n’的下一代无线标准。具有针对时常使用60GHz频带和/或UWB调制的下一代无线（标准）的许多R&D（研究与开发）。基于60GHz频带的标准的版本有时被称为‘win60’标准。

然而，问题是：尽管完成许多R&D，但是当前不保证如同‘win60’之类的单个世界范围下一代无线标准将在竞争者之中作为唯一可行的剩余选项而涌现。

因此，理想的是实现当前标准的系统和方法包括灵活性来支持可能的未来标准，其中没有强制单个下一代标准的使用的单个‘版本2’能够被定义。在这里描述的系统和方法使用可配置接口来允许以兼容的方式支持许多可能的下一代无线标准。

图5显示涉及并入下一代无线标准例如‘win60’无线标准的实施例。被对接设备510和对接站520二者并入实现下一代无线标准的无线下一代“win60’设备‘win60 1’516和‘win60 2’526。在其中应用512是视频应用的示例中，视频信息现在能够通过“更胖（fatter）”得多的管道流动，如利用较宽箭头所指示的，从而允许在外围设备530例如高清晰度显示屏幕上以高清晰度平滑显示。在一个实施例中，为了与‘版本1’设备的向后兼容性，期望存在Wi-Fi n1 514和Wi-Fi n2 524块。这种配置有利地给终端用户提供对于Wi-Fi的向后兼容性以及与‘win60’的向前兼容性。

图6显示本发明的另一实施例。根据这个实施例，新的被对接设备的创建者例如移动电话供应商选择特别的下一代无线标准。为了便于说明，该标准将被称为下一代无线创新空间中的“竞争者（contender）”，称为‘con60’。如图6所示，这个竞争者下一代无线标准通过添加实现‘con60’1的设备616而被包括在被对接设备610中。‘con60’1设备616实现被对接设备610的‘竞争者’无线标准。目的是使用‘con60’1 616（比利用Wi-Fi‘n’可能的（速度）快得多）发送数据到对接站620，即使对接站620是没有内置式软件来对付‘con60’协议或‘con60’设备的‘版本1’对接站。为了在对接站中实现‘竞争者’无线标准，使用连接器640，将实现‘con60’的第二‘con60’2设备646连接到对接站620。例如，‘con60’2设备646可以被实现为USB软件狗（具有‘软件狗’或‘棒（stick）’形状的USB设备），而连接器640可以被实现为USB连接器。

虽然对接站620可能能够将连接的‘con60’2设备646识别为USB设备，但是对接站620很可能将不能使用设备646，这是因为对接站620缺少软件来初始化和操作‘con60’2设备646。这个问题通过在对接站620中并入能够利用被对接设备610中的特定远程驱动器‘remote drv con60’618远程控制的通用驱动器‘gen drv’628以新颖的方式来克服，以便对接站变得和‘con60’2设备646相兼容。

在显示为应用612的视频应用中，例如，对接站620中的通用驱动器‘gen drv’628能传递由‘con60’2设备646经由对接站620中的处理元素无线接收的数据到外围设备630，例如屏幕。视频信息因此能够通过‘更胖’得多的管道流动。

在一个实施例中，对接站620中的通用驱动器628并不包含完全控制特定连接的‘con60’设备646所需要的所有智能（软件）。在这个实施例中，一些软件存在于经由Wi-Fi‘n’接口与通用驱动器628通信的远程驱动器618中的被对接设备610中。两个驱动器618和628之间的连接甚至能够发生在分别地在被对接设备610和对接站620的Wi-Fi n1设备614与Wi-Fi n2设备624之间经由（遗留，较低速度）Wi-Fi‘n’连接、初始化‘con60’2设备646之前。在经由‘con60’2协议建立连接之后，远程驱动器控制也可以全部或部分在‘con60’设备上经由数据链路来实现。

图7显示通用远程网络驱动器的示例细节。不同的实施例提供不同的实现选择。

利用3个连接C 710、C 720和R 730来显示图7中的通用驱动器700。所有3个连接实现和支持双向消息流：至通用驱动器的消息和来自通用驱动器的消息。

为了便于说明，驱动器700的所有连接被显示为携带双向消息流。然而，其他的将这些连接建模为例如用于分组的信道或在其上面能够进行方法调用的对象接口的方式也是有效的。在下面描述中，‘消息’视图有些随意地被选为标记法则。

针对下面的实施例来讨论USB的特定实现方式。在USB堆栈中的不同级上，定义不同类型的消息。在最低级上，具有USB‘分组’在USB连接器的线（wire）上流动。在较高级上，USB将分组组成‘交易（transaction）’。交易能够被解释为来自USB设备的消息或至USB设备的消息。在至设备的消息中，USB区分具有携带有效载荷数据的目的的交易和具有控制设备诸如改变设置的目的的交易。优选地，为了简化通用驱动器的结构，如果连接C根据USB来实现的话，在它上面流动的消息将映射到USB交易，而非USB分组。如USB中所标准化的，在交易和USB分组之间的映射随后被交给对接站内较低级USB堆栈，并且对于通用驱动器的建立者而言是不关心的。

图7显示通用驱动器700的连接和内部构件：

• C 710是至无线设备‘con60’2的连接

• D 720是至对接站的内部构件的其余部分的连接

• R 730是至远程驱动器‘remote drv con60’的连接

• ‘Disc’是如下所述的消息鉴别器，其将消息分为两种类型：

- MR：在C710上进入的包含由‘con60’2无线接收的分组（部分）（例如包含用于连接到对接站的外围设备的视频数据的分组）的消息，和

-非MR：其他消息

• ‘Proc’是如下所述的消息处理器

• ‘Comm’是如下所述的命令解释器。

通用驱动器700能够通过至所连接的设备‘con60’2的连接C 710来发送和接收消息，即使通用驱动器700不能明白这些消息的内容之中的一些或所有内容。这可能发生在通用驱动器700并不具有内置式软件来解释和作用于这些消息的内容中的一些或所有内容的时候。这是因为如同USB之类的现代连接器接口定义独立于具体消息内容的消息转发机制。

相反，如果具有con60 2如何确切工作的知识，则因此有可能在给定C 710在它处于操作中时能够发送到通用驱动器的所有可能的消息M的集合的情况下定义由包含con60 2已从被对接设备接收的无线数据分组的那些消息组成的子集MR。

因此，以这样的方式来构造通用驱动器，以便在内部具有将消息MR与在C 710上接收的其他消息分离开的鉴别机制‘Disc’740。

这种分离能够利用由知道con60 2如何工作的细节的远程驱动器提供的配置信息，但是在其他的实施例中该分离甚至不需要任何配置而也许是可能的，这完全取决于需要由通用驱动器支持的设备的范围的确切性质。

通用驱动器进一步被构建，以便分离的消息MR被发送到处理元素‘Proc’750，该处理元素能够在由远程驱动器配置之后或不需要任何先前配置的情况下从这些消息中提取无线分组有效载荷数据，并在D 720上将所提取的分组数据输出到对接站的其余部分。

在这里讨论将USB用于连接器C 710的一些实施例，其中USB定义能够由USB无线接口设备如同con60 2的实现者使用的特定设备类别‘USB通信设备类别（或USB CDC）’。这个类别为CDC设备发送接收的（无线）数据分组到其驱动器定义标准化方式，即，如何通过USB接口发送分组有效载荷数据的标准化编码。这使得‘Disc’740和‘Proc’750元素的结构对于处理许多可能的USB CDC无线设备而言是足够强大的并允许这些元素被构造为‘低级’硬件或软件元素，以便对接站中的（一个或多个）CPU不会由于鉴别这些消息的任务而被严重加载。

Microsoft®为USB网络设备的行为定义了不同于USB CDC的另一规范，称为‘Remote Network Driver Interface Specification (RNDIS)（远程网络驱动器接口规范）’。在一个实施例中，‘Disc’740和‘Proc’750元素对于支持CDC和RNDIS类型设备二者而言是足够灵活的。设想：无线对接协议规范包含对于如同con60设备之类的USB设备的创建者的指导方针，以便他们能够确保其设备和无线对接协议所要求的设想的通用驱动器相兼容。注意：‘Proc’750也很可能需要从通过USB接收的每个分组的开头剥离（strip）或解释PHY/MAC层协议标题。典型地，这个标题包含需要在分组有效载荷能够被传递到D 720之前解释的地址字段。为了正确地这样做，依赖于由远程驱动器提供的配置参数。

通用驱动器进一步被构造，以便至少一些、优选地所有的在子集MR之外的消息经由R 730被传递到在被对接设备中运行的远程驱动器。

通用驱动器和远程驱动器也能够用于实施例，从而在嵌入对接站中的现有无线电设备之上使用虚拟/虚拟化的USB CDC或RNDIS设备。

通用驱动器进一步被构造，以便它能够在R 730上从远程驱动器接收消息，并且使用命令解释器‘Comm’760将这些消息解释为命令。具有一些使得通用驱动器经由C 710发送特定消息（例如，作为有效载荷被封闭在命令中）到所连的设备con60 2的命令。可能具有能够用于配置通用驱动器的特定元素的其他命令。

在特别的实施例中，在根本不需要配置的通用驱动器中，命令解释器可能被转发在R 730上输入的所有消息到C 710的简单连接所替代。通用驱动器的这种结构允许远程驱动器初始化、配置和监视设备con60 2，以便在被对接设备和对接站之间根据con60协议来初始化和操作连接。这进一步允许远程驱动器完成保持该连接工作所需要的所有的设备管理任务，例如，远程驱动器能够实现在连接到C 710的con60设备中设置正确的发送和接收功率参数所需要的控制环路。

该系统因此被构造成能够至少使用在被对接设备和对接站之间的现有（例如，较低能力）连接在通用驱动器和远程驱动器上的连接器R 730之间创建数据路径，以便能够引导（bootstrap）较高能力连接。

一个实施例通过给通用驱动器添加附加元素、镜像（mirror）Proc及其连接而在con60链路上实现双向通信，其能够从D 720接收数据分组并将数据分组转发到C 710，以便由con60 2发送。

一些实施例也在通用驱动器中添加额外的机制，即可能可配置的机制，以减少不得不从远程驱动器传递的消息以及不得不传递至远程驱动器的消息的数量为目标。通用驱动器将能够执行con60 2需要的一些管理任务而无需联系远程驱动器。

在为终端用户最小化有关兼容性的麻烦的同时允许各种竞争下一代无线技术一起使用的方面，无线对接协议规范的各种实施例应该：

• 要求所有的对接设备具有特别结构的通用驱动器和特别类型的连接器C，优选地，USB，

• 推荐在其设备中并入如同con60之类的标准的被对接设备制造商也为con60实现远程驱动器，并利用指令将这些设备连接到其现有（一个或多个）对接站而使得类型conn60 2的设备可用于其客户，和

• 推荐下一代无线设备的USB版本的制造商遵守能够利用标准化的通用驱动器来处理的消息编码方案之一。

应该注意：作为供选择的解决方案，能够定义和创建con60 2设备，其在它自己的USB棒中具有微控制器运行它自己的驱动器软件并能够直接地在至接口端口D的USB上通信，如图7所示，而不需要通用驱动器。然而，这个供选择的方案可能在USB棒中要求额外的硬件和软件。还有，采用这个供选择的解决方案将意味着：可与对接站一起使用的con60 USB棒将不同于能够和通用PC一起使用的较低成本con60 USB棒，这是因为自从特定驱动器能够被安装在PC本身上以来通用PC棒将不需要微控制器。在这里的某些实施例允许预定和PC一起使用的USB棒也和无线对接站一起使用，从而在规模经济方面创造优势。

例如，在这里的另一实施例通过加载可执行代码而非配置参数来提供通用驱动器的配置。可执行代码可能运行在虚拟机上。这解决兼容性和安全问题。当使用可执行代码时，如图7所示的通用驱动器的内部构件在实施例中能够全部利用单个代码执行环境来替代，以便该代码能够与三个连接C、D和R接口，如图7所示。

虽然在这里的某些实施例集中于进行无线连接的设备con60 2，但是相同的方案也能够用于使得其他类型的设备和对接站相结合而在对接站中没有内置式驱动器。示例是网络摄像头或显示设备。

作为进一步选项，可以为实现con60（或其他竞争者协议）的（一个或多个）USB棒利用‘隐藏’空间来建立对接站，以便该棒或多个棒的存在将不影响对接站的外观。无线对接协议规范可以为这些隐藏空间推荐或要求特定尺寸并为USB棒推荐形状或天线位置。

注意：虽然最优选的实施例使得‘Disc’组件740发送所有的非MR消息到远程驱动器，但是‘Disc’组件740也能够被建立来忽略它不认识的大类别的消息。例如，丢弃它不认识的消息。只要这些消息不能发生或不相关，这将不阻碍对接站的正确操作。

在这里的某些实施例根据无线对接协议规范或专有实现方式可应用于无线对接产品。

意图是：前面的详细描述应被理解为各种发明能够采取的选择形式的说明而非对于这些发明的定义的限制。只有权利要求书包括所有的用于定义每一个请求保护的发明的范围的等价物。

最优选地，这些发明的原则被实现为硬件、固件和软件的任何组合。此外，软件优选地被实现为包括部分或某些设备和/或设备的组合的程序存储单元或永久计算机可读存储介质上有形体现的应用程序。应用程序可以被上载至机器并由机器执行，其中机器包括任何合适的架构。优选地，在具有硬件诸如一个或多个中央处理单元（“CPU”）、存储器和输入/输出接口的计算机平台上实现该机器。计算机平台也可以包括操作系统和微指令代码。在这里描述的各种过程和功能可以是可由CPU执行的微指令代码的部分或应用程序的部分或其任何组合，而不管是否明确地显示这样的计算机或处理器。另外，各种其他的外围单元可以连接到计算机平台诸如附加的数据存储单元和打印单元。

Claims

1.一种无线对接系统，包括被对接设备（110，210）和对接站（220），其中对接站包括：

第一装置，用于建立第一网络连接（215）以便连接到被对接设备（110，210）；和

第二装置，用于建立第二网络连接（225）以便连接到无线网络接入点（130，230）；

其中对接站（220）被配置成：

在第一步骤中，在对接站和被对接设备之间建立安全无线连接，以便从被对接设备（110，210）接收用于接入无线网络接入点（130，230）的信息，和

在第二步骤中，通过使用从被对接设备（110，210）接收的用于连接的信息连接到接入点（130，230），在对接站和无线网络接入点之间建立安全无线连接，

2.根据权利要求1的无线对接系统，其中用于接入无线网络点的信息包括被对接设备的IP地址或MAC地址。

3.根据权利要求2的无线对接系统，其中在被对接设备和对接站之间的连接是Wi-Fi直接连接。

4.根据权利要求2或3的无线对接系统，其中对接站被配置成改变IP标题中的源地址，以匹配由被对接设备使用的IP地址。

5.根据权利要求2或3的无线对接系统，其中被对接设备自动地将它自己重新配置成将至对接站的隧道传送连接用于连接到接入点。

6.根据权利要求5的无线对接系统，其中被对接设备至少部分地负责通过在无线帧将被发送到接入点时照顾这些帧的加密和排序来构造对接站应发送到接入点的无线帧。

7.根据任一前面权利要求的无线对接系统，其中

用于建立第一网络连接（215）的第一装置对应于内置式第一网络接口（524），用于连接到被对接设备（510）；和

用于建立第二网络连接（225）的第二装置对应于插入式网络接口设备（546）；

其中被对接设备（510）包括远程设备驱动器（518），而对接站（520）包括连接到插入式网络接口设备（546）的通用设备驱动器（528），由被对接设备（510）初始化或控制通用设备驱动器（528），以允许在被对接设备（510）和插入式网络接口设备（546）之间经由无线连接从被对接设备（510）发送数据到对接站（520）。

8.根据权利要求7的无线对接系统，其中通用设备驱动器包括消息鉴别器（640），用于将来自插入式网络接口的包含无线分组数据有效载荷的消息与其他消息分离开。

9.根据权利要求7的无线对接系统，其中通用设备驱动器包括消息处理器（650），用于从自插入式网络接口设备（546）接收的消息中提取无线分组有效载荷数据。

10.根据权利要求7的无线对接系统，其中通用设备驱动器包括命令解释器（660），用于：特别地，对于通用设备驱动器能够和特定的插入式网络接口设备（546）一起工作而言，将从远程设备驱动器接收的消息解释成影响通用设备驱动器的操作的命令。

11.一种无线对接站（520），包括：

其中对接站（220）被配置成：

在第一步骤中，在对接站和被对接设备之间建立安全无线连接，用于从被对接设备（110，210）接收用于接入无线网络接入点（130，230）的信息，和

12.根据权利要求11的无线对接站，其中用于接入无线网络点的信息包括被对接设备的IP地址和/或MAC地址。

13.根据权利要求11或12的无线对接系统，其中在被对接设备和对接站之间的连接是Wi-Fi直接连接。

14.根据权利要求12或13的无线对接系统，其中对接站被配置成改变IP标题中的源地址，以匹配由被对接设备使用的IP地址。

15.一种用于在根据权利要求1的系统中使用的被对接设备，其中

被对接设备被配置成和对接站合作，以便在对接站之间建立安全无线连接，

被对接设备进一步被配置成给对接设备发送用于接入无线网络接入点的信息，所述信息优选地包括被对接设备的IP地址和/或MAC地址；

被对接设备进一步被配置成自动地将它自己重新配置成将至对接站的隧道传送连接用于连接到接入点。

16.根据权利要求15的被对接设备，其中被对接设备至少部分地负责通过在无线帧将被发送到接入点时照顾这些帧的加密和排序来构造对接站应发送到接入点的无线帧。

17.一种用于无线地对接被对接设备（110，210，510）和对接站（220，520）的方法，所述方法包括：

经由第一网络连接，在被对接设备（110，210，510）和对接站（220，520）之间建立连接；

由对接站（220，520）从被对接设备（110，210，510）接收用于接入无线网络接入点（130，230）的信息；

通过使用从被对接设备（110，210，510）接收的用于连接的信息、经由第二网络连接（225）连接到接入点（130，230），和通过在被对接设备（110，210，510）和无线网络接入点（130，230）之间隧道传送业务，由对接站（220，520）接管在被对接设备（110，210，510）和无线网络接入点（130，230）之间的连接。

18.根据权利要求17的方法，进一步包括：

由被对接设备（110，210，510）初始化或控制在对接站（220，520）中的通用设备驱动器（528），以允许在被对接设备（110，210，510）和插入式网络接口设备（546）之间经由无线连接从被对接设备（110，210，510）发送数据到对接站（220，520）。