CN104125651B - 基于wlan网络上下行非对称无线链路状态下的接入、漫游优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于WLAN网络上下行非对称无线链路状态下的接入、漫游优化方法,在不更改AP与STA空口标准消息流程的基础上，通过在AP侧进行优化，完全解决了STA长时间处于死链接状态的问题，大大提升了在复杂WLAN组网环境下，STA的切换效率，以及STA数据业务的稳定性。

Description

基于WLAN网络上下行非对称无线链路状态下的接入、漫游优 化方法

技术领域

本发明涉及一种接入、漫游优化方法，尤其涉及基于WLAN网络上下行非对称无线链路状态下的接入、漫游优化方法。

背景技术

目前，在WLAN(Wireless Local Area Network)无线网络中， 无线终端设备种类繁多，有手持设备、笔记本电脑、专业无线终端等等，通常上述无线终端设备的无线发射功率差别很大，具体的手持设备无线网卡发射功率一般不高于17dbm(50mw)，笔记本电脑的无线网卡发射功率一般不高于20dbm(100mw)，专业无线终端的无线网卡发射功率一般不低于23dbm(200mw)，由此可见无线终端之间的无线发射功率相差可以达到6db以上，即相差4倍以上。然而，这仅仅是考虑了无线终端固有发射能力的差别，当无线终端长时间使用后，无线性能退化，最大发射功率会进一步下降。而无线基站(尤其是室外基站)的发射功率一般不低于23dbm(200mw)，且性能退化较小。这样基站和终端的上下行无线链路的接收信号强度就会出现差别，最大会相差10db(即10倍)以上，这就是WLAN网络中无线链路上下行不对称的现象。

另外，WLAN网络与一般公共无线网络(例如GSM网络)不同，终端在不同基站间切换的选择策略完全由终端来决定，而通过对多种不同类型终端的多次切换测试发现，普通终端的切换选择策略是选择下行链路信号强度(即终端接收到基站的信号强度)高的基站作为自己的下一个接入基站，而不考虑上行链路的信号强度(即基站收到终端的信号强度)。这样当上行链路信号强度远小于下行链路强度时，往往会出现无线终端上显示信号强度很好，但是无线链路数据传输的QOS却得不到保证，甚至完全不通，这就是所谓的死链接状态。此时即使有更合适的基站可供终端选择，终端也不会进行切换，导致无线通信效果完全无法达到规划的要求。

针对上述问题，目前在WLAN布网中，为了避免终端长时间处于死链接状态，普遍采用的方法有两种：

第一：在WLAN网络布网时，首先统计网络中将工作终端的最大发射功率情况，然后根据终端最大发射功率情况，对应下调基站的最大发射功率，从而与终端最大发射功率相匹配，保证无线链路上下行对称，最终避免终端进入死链接状态。

第二：在WLAN网络布网时，选择专用终端，所选终端的最大发射功率与基站相匹配，保证无线链路上下行对称，最终避免终端进入死链接状态。

以上两种方法，都可以在一定程度上解决终端进入死链接状态的问题，不过在实际布网过程中，仍存在具体实现的困难，具体如下：

对于第一种方法，降低基站发射功率就减小了基站的有效覆盖范围，在覆盖相同区域的情况下，相当于增多了布网所需的基站数目，增加了布网成本；另外在一般情况下，终端数目众多，种类也是五花八门，很难真正准确统计终端的最大发射功率，因此基站也很难准确地与之匹配。

对于第二种方法，所有终端使用专用终端，且要求与基站的最大发射功率匹配，考虑到终端数目远远超过基站，所需要增加的布网成本会大幅提高，尤其在某些开放区域布网，终端流动性较大，更无法统一使用专用终端。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种基于WLAN网络上下行非对称无线链路状态下的接入、漫游优化方法，避免终端进入死链接状态，同时易实现、且布网成本较低。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于WLAN网络上下行非对称无线链路状态下的接入、漫游优化方法,其特征在于，包括如下步骤：

在AP侧设定最低接入信号强度的步骤；

在AP侧设定最长数据空闲传输时间的步骤；

当STA发起对AP的接入过程时，AP实时记录STA的上行链路信号强度；当判断是否接纳STA接入请求时，使用时间窗加权计算得到该STA的上行链路信号强度，当上行链路信号强度高于设定的最低接入信号强度时，AP同意接纳STA的接入请求，发送ASSOCIATION_RESPONSE到STA；如果上行链路信号强度低于设定的最低接入信号强度时，AP拒绝接纳STA的接入请求，发送ASSOCIATION_RESPONSE到STA，同时带上拒绝原因信元；

在AP和STA处于连接状态时，AP实时记录STA的上行数据传输的链路信号强度，并使用时间窗加权计算得到该STA的上行链路信号强度，当该上行链路信号强度低于设定的最低接入信号强度时，AP向STA发送DEAUTH_REQUEST信令，同时带上拒绝原因信元，强制命令STA断开连接，重新开始接入选择流程；

在AP和STA处于连接状态时，AP要实时记录STA的上行数据传输的链路信号强度，如果AP超过设定的最长数据空闲传输时间内没有收到STA的任何上行数据，AP向STA发送DEAUTH_REQUEST信令，同时带上拒绝原因信元，强制命令STA断开连接，重新开始接入选择流程。

所述拒绝信元为STATUS_OTHER =12。

所述拒绝信元为IEEE80211_REASON_UNSPECIFIED=1。

所述拒绝信元为 IEEE80211_REASON_AUTH_EXPIRE= 2。

所述拒绝信元为IEEE80211_REASON_AUTH_LEAVE=3。

所述拒绝信元为IEEE80211_REASON_ASSOC_EXPIRE=4。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：由于本发明在不更改AP与STA空口标准消息流程的基础上，通过在AP侧进行优化，完全解决了STA长时间处于死链接状态的问题，大大提升了在复杂WLAN组网环境下，STA的切换效率，以及STA数据业务的稳定性。

附图说明

图1为802.11标准协议中的终端接入或漫游流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在详细说明本发明的具体实施方式之前，首先对802.11标准协议中的终端接入或漫游流程进行说明，具体参见图1所示；

第一步：终端STA发起probe request广播流程，探测周围区域的AP信息；

第二步：AP收到STA的探测请求后，应答probe response，同时携带上AP能力信息；

第三步：STA收集的所有应答AP的信息，根据下行信号强度选择出最优的AP，向所选AP发起鉴权请求AUTH_SHARED_REQUEST，具体的以shared鉴权为例；

第四步：AP收到STA的鉴权请求后，对STA发起challenge，即携带128字节的明文，等待STA加密；

第五步：STA收到AP的challenge请求，对消息中携带的明文进行加密，并将加密后的信息通过AUTH_SHARED_RESPONSE消息应答给AP；

第六步：AP收到STA的鉴权应答，对消息中携带的加密信息解密，如果解密得到的明文与AP在challenge中带去的明文一致，认为STA通过鉴权，发送AUTH_SHARED_PASS给STA，通知STA鉴权成功；

第七步：STA鉴权成功后，发起建立连接请求ASSOCIATION_REQUEST到AP；

第八步：AP收到请求后，如果认为可以接纳该连接(一般以可分配资源是否充足来判断)，则发送ASSOCIATION_RESPONSE到STA，通知STA接受连接建立请求；

第九步：STA收到连接建立应答，整个接入或漫游流程结束，STA进入连接状态，开始正常数据传输服务。

通过对上述接入和漫游流程分析可见，在整个过程中都是以STA为主导，切换的主动权由STA控制，而在802.11协议中，STA仅仅可以检测下行链路信号强度，无法获得上行链路信号强度的信息，这使STA主导的漫游和接入过程无法参考上行链路信号强度，这是STA可能长时间处于死链接状态的根源。

综上所述，为了避免在WLAN网络中的无线终端长时间处于死链接状态，必须优化标准接入和漫游流程，由于STA种类众多，非标STA是不能接受的选择，因此优化只能在AP上进行，且不能影响AP与STA的接口消息一致性，同时也不能影响STA在优化后的AP与标准AP之间的正常切换。

在上述背景下，本发明的一种基于WLAN网络上下行非对称无线链路状态下的接入、漫游优化方法，包括如下步骤：

在AP侧设定最低接入信号强度的步骤，该步骤中的参数允许网络规划人员设置；

在AP侧设定最长数据空闲传输时间的步骤，该该步骤中的参数允许网络规划人员设置；

当STA发起对AP的接入过程时，AP实时记录STA的上行链路信号强度；当判断是否接纳STA接入请求时，使用时间窗加权计算得到该STA的上行链路信号强度，当上行链路信号强度高于设定的最低接入信号强度时，AP同意接纳STA的接入请求，发送ASSOCIATION_RESPONSE到STA；如果上行链路信号强度低于设定的最低接入信号强度时，AP拒绝接纳STA的接入请求，发送ASSOCIATION_RESPONSE到STA，同时带上拒绝原因信元STATUS_OTHER =12；

在AP和STA处于连接状态时，AP实时记录STA的上行数据传输的链路信号强度，并使用时间窗加权计算得到该STA的上行链路信号强度，当该上行链路信号强度低于设定的最低接入信号强度时，AP向STA发送DEAUTH_REQUEST信令，同时带上拒绝原因信元STATUS_OTHER =12，强制命令STA断开连接，重新开始接入选择流程；

在AP和STA处于连接状态时，AP要实时记录STA的上行数据传输的链路信号强度，如果AP超过设定的最长数据空闲传输时间内没有收到STA的任何上行数据，AP向STA发送DEAUTH_REQUEST信令，同时带上拒绝原因信元STATUS_OTHER =12，强制命令STA断开连接，重新开始接入选择流程。

另外本发明中的拒绝信元还可以为以下拒绝信元：

拒绝信元为IEEE80211_REASON_UNSPECIFIED=1；

拒绝信元为IEEE80211_REASON_AUTH_EXPIRE=2；

拒绝信元为IEEE80211_REASON_AUTH_LEAVE=3；

拒绝信元为IEEE80211_REASON_ASSOC_EXPIRE=4。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (6)

1. 一种基于WLAN网络上下行非对称无线链路状态下的接入、漫游优化方法,其特征在于，包括如下步骤： 在AP侧设定最低接入信号强度的步骤； 在AP侧设定最长数据空闲传输时间的步骤； 当STA侧发起对AP的接入过程时，AP侧实时记录STA的上行链路信号强度；当判断是否接纳STA接入请求时，使用时间窗加权计算得到该STA的上行链路信号强度，当上行链路信号强度高于设定的最低接入信号强度时，AP同意接纳STA的接入请求，并发送ASSOCIATION_RESPONSE到STA；如果上行链路信号强度低于设定的最低接入信号强度时，AP拒绝接纳STA的接入请求，发送ASSOCIATION_RESPONSE到STA，同时带上拒绝原因信元； 在AP和STA处于连接状态时，AP实时记录STA的上行数据传输的链路信号强度，并使用时间窗加权计算得到该STA的上行链路信号强度，当该上行链路信号强度低于设定的最低接入信号强度时，AP向STA发送DEAUTH_REQUEST信令，同时带上拒绝原因信元，强制命令STA断开连接，重新开始接入选择流程； 在AP和STA处于连接状态时，AP要实时记录STA的上行数据传输的链路信号强度，如果AP超过设定的最长数据空闲传输时间内没有收到STA的任何上行数据，AP向STA发送DEAUTH_REQUEST信令，同时带上拒绝原因信元，强制命令STA断开连接，重新开始接入选择流程。

2.根据权利要求1所述的接入、漫游优化方法，其特征在于：所述拒绝原因信元为STATUS_OTHER =12。

3.根据权利要求1所述的接入、漫游优化方法，其特征在于：所述拒绝原因信元为IEEE80211_REASON_UNSPECIFIED=1。

4.根据权利要求1所述的接入、漫游优化方法，其特征在于：所述拒绝原因信元为IEEE80211_REASON_AUTH_EXPIRE=2。

5.根据权利要求1所述的接入、漫游优化方法，其特征在于：所述拒绝原因信元为IEEE80211_REASON_AUTH_LEAVE=3。

6.根据权利要求1所述的接入、漫游优化方法，其特征在于：所述拒绝原因信元为IEEE80211_REASON_ASSOC_EXPIRE=4。