CN1666473A - 多个网络的接口选择 - Google Patents

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Abstract

揭示了一种装置，能够使移动设备管理多个网络接口，使其确实总是能在互联网上连通。有线LAN、无线LAN、无线PAN以及蜂窝系统是在所描述的示范实施例中使用的技术。对可用网络基础设施的扫描是由移动设备中实现的特殊软件来执行的。考虑用户移动性简档、功率消耗、缓存的场景信息以及应用程序要求，使终端用户总是能够通过最合适的网络接口通信而不需要显式的手动干预。

Description

多个网络的接口选择
本发明涉及多个网络、特别是无线网络的接口选择，具体地、但并不唯一地涉及移动设备从多个网络、特别是无线网络中进行接口选择，这些网络是通信系统中至少是暂时定期可用的。
目前无线局域网(WLAN)不仅在室内环境也在室外空间变得流行起来。通过无线接入点，移动/客户设备可以按照类似于使用有线LAN的方式使用联网服务，而不需要有线连接。有关无线LAN协议以及系统的一般信息可以在Macmillan Technical 1999年出版的JimGeier的“Wireless LANs(无线LAN)”一书中找到。WLAN的一个问题是功耗，对个人数字助理(PDA)这样的便携设备来说，这会变成一个难题。类似BluetoothTM(蓝牙)这样的无线个人区域网(WPAN)技术可以以较窄的带宽提供无线网络连接，但是大大降低了功耗。当不能使用WLAN或WPAN接入基础设施时，移动设备会需要这样的功能：允许它使用其它可用无线系统，例如类似通用无线分组系统(GPRS)这样的室外蜂窝系统，以便产生新的连接或可以保持与互联网或企业内部互联网的连接。如果进行适当调整，同一移动设备可以在返回办公室插入停放位置就可以连接到有线LAN。此时该设备是固定的，但是可以理解的是它会仍然被认为是移动设备，因为这反映了它可以改变位置的便携性或机动性。
因此移动设备应该具有多个可用的网络接口，至少是暂时的，以便在多种场景中提供连接性。这样的终端被描述为多模终端。这些接口或者嵌入到设备中或者由用户手动插入，例如插卡的情况。一个这种普通类型的设备在GB-2362237中揭示，其中的PDA具有一个至少带电池盒的基座单元以及多个带有插槽的、滑入或夹入基座的可变模块。这种现有技术装置建议了一个卡模块，为实现无线链路而完成射频(RF)线路、链路控制以及基带功能，但是没有揭示如何在可能随时变为可用的多个网络接口之间进行或实施选择。
到目前为止，当存在多个选项时，还没有一种通用的解决方案自动决定任何特定设备应该在特定时刻使用哪个网络接口。实际上，有些芯片组和卡的制造商提出了组合产品(“组合”芯片组)的建议，这些产品嵌入多个无线传输标准，其中一些是市场上已经存在的。但是没有支持软件，用户不得不总是手动选择一个网络接口，连接到互联网或企业内部互联网。大多数操作系统、例如美国Mirosoft公司提供Windows CE以及Windows XP或者Linux都是这种情况。
为了使用特定的无线接口，必须具有提供对骨干网络接入的相应网络基础设施，而且必须提供搜索可用网络接入的过程。这个搜索过程可能是耗时而且耗能量的。即使扫描一个系统的所有频率就非常消耗功率，以至蜂窝系统的移动终端通常不做这件事，而只扫描有限数目的频率。扫描特定的无线网络基础设施(例如WLAN)可能会得到一个移动设备可以连接的可用接入点列表。当没有找到WLAN基础设施时(例如前面例子)，移动设备中的WLAN接口不能提供网络连接，必须调查另一个接口。
根据用户所处的环境，特别是在将来可能会有多个网络基础设施可用，至少是暂时可用。因此现有技术装置看来在自动发现无线网络基础设施是否可用和哪个可用以及随后激活合适的网络接口方面是不完善的。这可能会导致移动设备满足用户连接需求方面的不完善，这些需求例如成本、方便性、功耗以及带宽这些方面。因此目前揭示装置的用户可能会在与互联网这样的骨干网建立或维护与位置无关的连接上遇到困难。这就是目前装置的状况，至少不进行手动干预就是如此，而手动干预可能会被认为是效率不高或通常是不希望的。
本发明的一个目的是提供改进的对多个网络的网络选择，具体地、但并不唯一地提供通过移动设备从多个网络、特别是无线接入网络进行改进的接口选择，这些多个网络至少是暂时地在通信环境中定期可用。
自动网络接口选择机制会对终端用户在可用性方面提供好处。因此，本发明提供了一种用于兼容互联网协议的通信网络中的无线客户端设备，所述客户端设备适合根据多个通信标准中的一个与所述网络通信并在多个网络接口中进行连接选择，所述设备的设计使之用于自动地而且根据所述客户端设备中实现的预定网络接口选择规则进行所述选择。这样的设备可以称为多模终端。客户端设备可能是一种用户终端，例如移动终端。
所述网络接口选择规则的选取，可以通过用户干预实现，或者从客户端设备存储的预定一组所述选择规则中通过所述客户端设备本身选取。
所述网络接口选择规则可以包括考虑位置或场景意识中的至少一个，最好包括表示所述位置或场景是动态或静态的移动性参数以及/或者如何收集了这样信息的指示。
所述客户端设备可以适合在预定情况、授权下动态地在网络接口选择规则之间改变，以便使所述改变最好是由用户提供以及/或者最好是通知给用户。
所述客户端设备可以适合测试所述网络接口中一个或多个是否可用，最好是周期性地执行可用接口的扫描。
所述客户端设备可以适合预连接到所述网络接口选择规则选择的所述接口，以便在从目前连接的接口切换过去之前测试所述接口的可用性。
所述网络接口可受在所述客户端设备的操作系统中实现的允许多标准的无线适配层控制。
可以为多个所述接口指定在所述网络接口选择规则中实现的优先级，所述优先级最好是在所述客户端设备中可改变的，而且最好是动态地改变以反映所述接口的当前状态。
所述客户端设备可以存储有关接入点目前可用及/或以前访问过的信息。
所述客户端设备可以适合完全连续地监视网络接口的可用性，而且最好是保持一个更新的存储的所述可用接口的列表。
所述接口之间的切换可以由所述客户端设备在如下事件中执行：当更强或更高优先级接口变得可用的时候或者当使用目前所述接口对网络基础设施的连接丢失的时候。
所述客户端设备可以适合至少是周期性地检查目前连接的接入点周围一个或多个接入点的可用性。
所述网络接口选择规则可以包括：考虑使用成本、带宽可用性、接收信号强度、链路质量、链路可用性、信噪比、功耗或用户干预中的至少一个。
所述通信标准可以包括以太网、IEEE802.11a、IEEE802.11b、BluetoothTM(蓝牙)GPRS以及GSM数据中的一个。
本发明也提供了一种在兼容互联网协议的网络中进行通信的方法，该方法包括：
根据多个通信标准中的一个将客户端设备连接到所述网络；以及
在所述客户端设备中实现的网络接口选择规则定义的预定情况下，自动地在所述通信标准之间改变。
本发明也包括一个计算机程序产品，当其在计算设备上执行时根据本发明执行上述方法。本发明也包括一个数据载体，含有按照可执行程序编码的计算机程序产品。
附图的简要描述
图1是包括根据本发明一个实施例的装置的系统框图；
图2是在图1的客户端设备中实现的网络接口选择规则的应用实例图；
图3是在图1的客户端设备中实现的网络接口选择规则的类图；以及
图4是在图1的客户端设备中实现网络接口选择规则的任务管理器的任务图。
优选实施例的详细描述
现在参考某些实施例并参考上述附图描述本发明。只是通过例子进行这样的描述，发明不受限于这些例子。术语“包括”——例如在权利要求中的那些——并不排除其它的单元或步骤，而且名词前面的不定冠词“a”或“an”并不排除多个这样的名词，除非特别指出。对于几个单个项目，例如信道解码器、信道均衡器，或给出单个功能的项目，例如信道解码装置、信道均衡装置，即使这些项目是分别描述的，在发明范围中也包括多个这样的项目在一个单个项目中实现的情况，这样的单个项目例如带有实现该功能的相关软件应用程序的处理器。
当提到“客户端设备适合根据多个通信标准中的一个与网络通信”，技术人员应理解到这样的设备可能指的是多模终端。作为一个特殊例子，多模终端可以具有对以太网、IEEE802.11a、IEEE802.11b、BluetoothTM(蓝牙)、GPRS以及GSM中任一个接入的能力。
在本发明提到通信装置所使用的“标准”的地方，这类标准可能包括公认组织所倡导的技术方针，例如这些组织可能包括政府机构或诸如IETF、ETSI、ITU或IEEE这样的非商业组织，但是并不限制于此。由这样的实体发布或建议的标准可能源于正规的过程，例如以协作组织或委员会对现有方法、措施以及技术趋势和发展的通常是透彻的研究之后起草的规范为基础。所建议的标准随后可以被公认组织认可或通过，随着时间的流逝基于标准的产品在市场上逐渐占有主导地位时，标准就被公众所采纳。这种不太正式的“标准”设置可能还包括单个公司或联合公司开发的产品或理念的实现中所得到的技术方针。如果通过成功或模仿，这类方针变得广泛采用，以至偏离该规则就导致兼容问题或限制市场销售性，就特别会出现这种情况。一个硬件遵从一个被接受标准的程度可以认为是该硬件在所有方面的操作与它所基于或按照其设计的标准类似的程度。至于软件，兼容性可以认为是在面向任务级别上计算机单元和程序之间实现的协调性。因此软件对标准的兼容性也可以认为是程序可以一起工作并共享数据的程度。这样的通信标准可以定义无线接入协议，可以基于任何合适的无线接入系统，例如频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、时分双工(TDD)、正交频分多址(OFDMA)或它们的组合，例如CDMA/FDMA、CDMA/FDMA/TDMA、FDMA/TDMA。作为一个特殊例子，可以选择IEEE802.11b、蓝牙以及GPRS中的一个。
参考附图，现在特别参考图1，嵌入客户端设备MT中的通信网络选择系统10提供了多种网络接口，以便通过互联网或另一个基于IP的网络连接服务器12。客户端设备可以是移动或固定终端，提供数据、传真、视频或语音业务中任何一个或它们的组合，例如变带宽的多媒体业务。为了实现这一点，客户端设备包括多模能力，能够最佳利用可用的通信标准。在这个实施例中，所使用的不受限的列表包括IEEE802.11b无线局域网(WLAN)、BluetoothTM(蓝牙)无线个人区域网(WPAN)以及通用分组无线系统(GPRS)形式的蜂窝系统。这些客户端设备/节点可以包括个人数字助理(PDA)、笔记本计算机及移动电话或诸如此类，而且尽管没必要在任何特定时刻都移动，这里为了方便起见都称为移动终端MT，以便反映其便携的可能性。
借助于实现网络接入的节点为方便起见将统称为接入点AP，但是可以理解接入点AP的形式会依赖于所考虑的接入技术。IEEE802.11b具有自己的接入点AP1，蓝牙AP2有自己的接入点AP2，而GPRS的接入点AP3在本领域中可以称为基站BS。蓝牙接入点AP2可以通过专用路由器14连接，而另一个路由器16可用于通过IEEE802.11b接入点AP1进行WLAN接入。
本发明提供了一种装置，其特点是每当移动终端MT具有多个选项时，自动根据用户定义的规则选择客户端设备中的网络接口。这些规则可以考虑几个因素，包括数据传输速度、功耗、用户移动简档、缓存的场景信息、安全鉴权以及连接成本在内。
用户可以在预定集合中选择一个网络接口选择规则(NISP)，或者定义自己新的NISP。一旦选择了规则，移动设备将使用优选的网络接口(只要它是可用的)并周期性地扫描其它可用的网络基础设施。用这种方式，当具有最高优先级的接口不再可用时(或由于没有无线覆盖、或由于用户将移动终端离开了扩展坞或拔出了卡)，新的网络接口就准备好被激活而且用户保持网络连接。
NISP可以关联于特定位置和场景。移动终端(MT)可以在不同NISP之间切换，或者自动地(例如当识别出一个已知的无线网络基础设施并可以推断出特定位置时)或者通过明确的用户干预。NISP的进一步细节以及主要特征在下面给出。
图2描述的图表示本发明所描述的网络接口管理方案的主要应用实例，使用标准的统一建模语言(UML)标记。
用户在“ConfigureSetting(配置设置)”100应用实例中指出他/她的首选项：这可以是一个GUI(图形用户接口)工具，其中可以定义一组NISP并规定其它设置。“SelectPolicy(选择规则)”102激活一个特定的NISP，而且它可以通过用户手动或者软件代理——即NicAgent 104——被调用，该软件代理是在移动终端MT中监督整个网络选择系统10的软件守护进程(daemon)。NicAgent104可以决定规则的改变，只要用户在设备的配置设置中允许这种行为。每当规则改变时，如果合适用户可以通过GUI收到一个通知(“NotifyUser(通知用户)”106)。根据用户规定的设置，该设置在系统启动或设置本身改变时读取(“ReadSetting(读设置)”108)，NicAgent 104周期性地探测可用的网络接口(“ScanInterfaces(扫描接口)”110)。
这个“ScanInterfaces(扫描接口)110应用实例包括测试网络接口的物理可用性、检查某状态以及验证它实际能够提供连接。当找到了一个无线基础设施而且规则允许时，系统10就尝试连接它以便检查链路可用并保持网络的连接(“Preconnect(预连接)”112)。这个过程在蓝牙基础设施的实例中可能包括查询接入点AP2、与之连接并进行业务搜索和鉴权过程，正如个人区域网(PAN)简档或LAN接入简档中的规定。
应该注意到，在这种情况下接入点的作用也可以由带有Bluetooth(蓝牙)和GPRS接口的移动电话实现(蓝牙拨号联网简档)，或由也带有以太网连接的具有蓝牙功能的笔记本实现。
根据预连接实例112的结果或者由于其它用户的动作(例如从移动终端MT物理上取出网络卡或者以太网电缆物理上与MT连接的接通(断开))，可以产生一些事件(“HandleSystemEvents(处理系统事件)”114)，它们再传递给NicAgent 104。这些事件可能包括：
基础设施存在而且可用；
基础设施存在但是移动终端MT不具有访问权限；
已经插入了新接口卡/网络电缆；以及
已经取出了接口卡/网络电缆。
NicAgent 104根据它目前使用的规则对这些事件做出响应。这些事件的可能结果是激活新的网络接口卡(“ActivateInterface(激活接口)”116)，即由“SwitchInterface(切换接口)”开始切换动作。切换可以包括去激活一个网络接口并激活新的一个。其它网络层功能也可以包含在这个过程中。
根据所产生的事件，NicAgent 104可以收集有用信息，例如可以将它们存储在合适的诸如高速缓存这样的存储器中并使用它，以便在所用NISP中包括与场景或位置有关的网络选择。“ManageContextCache(管理场景缓存)”118应用实例指的是管理与特定环境有关的信息的过程：例如，当局域网接口卡——例如以太网卡——插入之后，NicAgent 104认识到移动终端MT已经连接到办公室网络，就可以推断出“办公室”场景。这个场景可以包括办公室环境中提供的其它网络基础设施、例如无线LAN及/或蓝牙的描述。根据这个场景信息，在移动终端MT中激活特定的网络接口选择规则并可选地通知给用户(“NotifyUser(通知用户)”106)。
基于NISP的移动终端MT的合适主类的选择在图3的网络接口(“if-”)类图中表示。NicAgent 104的作用由IfManager类200实现。ifManger 200使用NetworkInterfaces类202并关联于Scheduler 204，204负责提供定时服务，即检查特定网络接口的触发器。UserPreferences类206记录用户可以设的所有设置。为了实际控制网络接口，IfManager 200使用多标准无线适配层(MWAL)208，这是个软件模块，处理网络接口卡所有存在的软件设备驱动。NWAL 208链接到移动终端MT的操作系统，并允许IfManager 200与网络接口卡的设备驱动器通信。
另一方面，NetworkInterfaces类202是实际无线或有线网络接口卡的高层代表。它的属性包括名称(通常与操作系统有关；“fName”)、类型(WLAN、蓝牙、GPRS或其它，根据情况而定；“fType”)、可以通过IfManager 200动态改变的优先级(“fPriority”)以及代表接口目前状态的标志(“fStatusFlags”)。其它参数包括网络层信息(“fL3Info”；缺省网关、IP地址)，网络接口的物理特性(作为可取出卡实现的“fRemoveable：Boolean”还是嵌入系统中的)以及可访问接入点AP1-3的列表。
AccessPoint类210保存有关接入点AP1-3的名称(“apName”)、类型(“apType”)、MAC地址(“apMAC”)、是否已经访问过(“apRegistered：Boolean”)、对业务流加密的缺省链路密钥(“apLinkKey”)以及状态(“apStatus”)的信息，这是动态信息，可以按照基础设施扫描结果以及移动终端MT对接入点AP1-3以前的使用而设置。接入点AP1-3可以被多个提供商212共享。也可以存储有关接入AP的后端网络的信息，例如它是10/100Mbps的以太网或44kbps的GPRS连接。
最后，Context类214保存有关用户周围环境的信息，包括位置名称(例如“办公室”或“家”)以及可访问的接入点AP1-3的列表。包括移动性指标参数以便表示位置及/或场景是移动的还是静止的(例如，用户离开并进入新场景的几率)。场景类型表示位置或场景信息是如何收集的，即位置或场景是手动定义的、已经自动构造的或者必须定时刷新的。
IfManager 200代表管理所有其它类的实际运行的应用程序。在驱动级，MWAL模块208对操作系统可见的各种接口进行统一，而IfManager应用程序200负责它的控制。
IfManager 200负责无线接口连接性、管理，以及通过基于场景和用户首选项选择最佳可用接口而执行接口的选择。IfManager200也确保：通过在需要的时候在可用接口之间进行垂直切换、然后更新路由选择信息来永远保持层3的连接性。假定移动终端MT希望能够连接互联网中的某个主机，此后称之为服务器12。
IfManager应用程序200至少负责以下任务：
1.连续监视网络接口可用性。为了能够在新的和/或更好的接口插入时、或者提供给移动终端MT使用时、或者当目前使用的接口移开的时候及时切换接口，需要不断刷新可用硬件资源和有关属性的列表。硬件监视的执行可以通过周期性地查询移动终端的硬件状态或者更好的方法是利用硬件插入/移开事件。
2.每个可用网络接口的接入点AP1-3标识。根据用户的位置，周围的接入点AP1-3可能是已知或未知的。已知接入点AP1-3的接入配置参数本地存储在移动终端MT的“场景”类118中。以前未知的接入点参数可以随后发现并为了将来快速使用而缓存起来。根据无线技术，接入点探索也可以基于周期间隔的扫描来进行(例如，蓝牙查询过程)或者在一个异步事件之后进行(例如，IEEE 802.11b WLAN无线事件)。对于每个接口，最好都维护一个检测到的(可连接的)接入点列表。
3.接口连接性检查(“check_interface”功能)。每个接口可以有也可以没有层3的连接性，即可以或不可以与接入点AP1-3后面的第一路由器通信。为了保证这种连接性，接口必须具有：
a)可连接的接入点。移动终端的用户必须有权利连接与所关心接口关联的一个或多个接入点AP1-3。
b)有效IP地址。基础设施运营商应该通过DHCP或其它方式提供有效的IP地址，允许移动终端MT接入服务器12。(这两个条件a、b必须定期检查。)
4.移动终端MT连接性检查。移动终端的通信完整性必须定期检查。移动终端MT所依赖的当前接口可能会被用户移开、可能会移出接入点的范围之外、或者可能改变IP子网。在所有这些情况下，一旦连接断开必须采取适当的解决措施。对接入点AP1-3后面的第一路由器(缺省网关)使用定期ping，可以检查连接的完整性；连接的断开可以用异步事件(硬件拔出、无线事件、低于门限的信噪比以及其它)通知。“ping”过程测试网络，检查什么系统在工作。为此一个网络单元向另一个网络单元发出预定信号并等待响应。正确的响应表示远端网络单元正在响应而且网络是正常的。Ping过程也可以测试并记录访问其它网络单元的响应时间。这样可以提供哪个网络单元及/或网络可用以及它们是否过载的信息，这样可以优化访问时间。Ping过程可以使用互联网控制消息协议(ICMP)。
5.垂直切换：垂直切换可以响应两个事件而发生：
a)已经检测到允许层3连接的较好的(根据用户首选项)接口。离开当前接口离开并附加新的一个。这当然是仅在新接口保证连接性的条件下发生。未被附加接口的层3连接性测试在后台进行。
b)移动节点所依赖的当前接口突然断开，或者由于硬件被移开或者链路连接断开或者IP子网改变(当移动节点连接到一个接入点而且漫游到属于不同子网的另一个接入点时会出现。在这种情况下，由于运营商提供自动链路层切换，链路连接性并没有断开，但是IP连接却断了)。
在a)情况下，垂直切换被称为“上层垂直切换”，而且它的时间不太紧迫因为连接没有断开的危险。在b)情况下，垂直切换被称为“下层垂直切换”，它的时间更紧迫一些，因为直到检测到允许通信重新建立的新接口或新接入点AP1-3，移动节点都处于连接断开状态。
此外，在2、3得到的信息最好是本地缓存在场景数据库/高速缓存器118、212中，以便立即认识到将来可用的无线基础设施的属性。
现在具体参考图4，描述了ifManager 200的任务图，现在更详细地讨论事件。
等待300
等待任务300是个空闲任务，是产生所有其它任务的一个(主任务)。它也在IfManager 200启动时进行应用程序初始化以及资源分配。当一个应用程序关闭时，等待300进行应用程序清理以及资源释放。等待任务300也初始化管理其它任务定时的所有定时器。
硬件更新310
每次查询间隔到期时或者当诸如卡插入/移开这样的异步硬件事件出现时，唤醒硬件更新任务310。它的主要任务是保证可用网卡的列表是最新的。列表的每一项为上面描述的NetworkInterface类202。
由于新的硬件插入，硬件更新任务310发出一个信号，为负责检查并刷新接口接入点列表的任务(见下面)解锁。当硬件移开时，该任务释放前面已经分配的资源，并且在拔出硬件是移动终端MT用于连接的那个时，产生S_DISCONNECTED信号。这个信号触发“立即扫描”任务320，其目的是使用另一个接口尽快重新建立层3连接。在硬件列表保持不变的事件中，该任务重新置于休眠中。
检查并刷新接入点(AP)330
这个任务330负责检查相邻接入点AP的可用性。它并不执行任何实际连接的测试，无论层2或层3都是如此；它只是更新给定接口的接入点列表。如果检测到新的接入点AP，描述它的新对象“AccessPoint(接入点)”就加入所述列表；如果属于该列表的接入点不再可用，它的项目就释放。任务330通过“了解”分类接入点列表。接入点AP可以是“已知的”，即用户已经在场景类中说明了连接它所需的参数(例如，加密密钥或加密方法)。也可以是“未知的”，即以前从来没有见过它。可以是“缓存的”，意味着它以前是未知的，但是过去已经检测到一些信息(例如，需要/不需要加密密钥)。
对于不支持无线事件的技术、例如蓝牙来说，每当查询间隔到期时就唤醒检查并刷新接入点任务330，或者对于支持这个特性的技术、例如无线LAN来说，每当“新接入点”无线事件之后唤醒它。检查并刷新接入点330也通过硬件更新任务发出的“检测到新卡”信号唤醒。
每当在接口上检测到优先级比正在使用的高的接入点AP时，检查并刷新接入点任务330就发出一个信号。这个信号随后被链路和ping任务340捕捉，该任务检查是否可以使用新发现的接入点AP连接服务器12，正如下面更详细讨论的那样。当完成接入点扫描之后，检查并刷新接入点任务330就返回休眠。
链路和ping 340
链路和ping任务340负责检查一个接口是否能够通过列表中的一个或更多的接入点AP1-3连接服务器12。因此最好是针对其接入点列表非空的接口调用它。对于给定的接口，首先要对列表中的所有接入点AP1-3检查链路层连接性，然后通过发出DHCP请求检查IP配置，并且ping服务器12最后检查网络连接性(为了控制规模，最好是ping超过接入点AP的第一路由器14、16)。每级的开始意味着前一级的成功完成。步骤的成功或失败记录在有关接入点对象的域“AP_status”中。这些动作通过函数“check_interface”执行，也被后面解释的立即扫描任务所使用。
当具有非空接入点列表而且优先级比当前使用的高的接口的查询间隔到期时，唤醒链路和ping任务340。这是允许垂直切换到较高优先级接口所需要的。可选地，可以针对较低优先级接口唤醒它，这样每当需要切换到较低优先级接口时可以增强切换的性能。是否允许后者的选择视用户首选项和场景约束(例如功率条件)而定。
一旦发现一个接口能够提供层3连接而且希望进行垂直切换(即，新接口比目前使用的优先级高)，链路和ping任务340就发出一个信号，唤醒垂直切换任务。该任务实际上负责网络接口的切换。相反，如果没有发现感兴趣的接入点，任务就返回空闲态。
链路和ping任务340最好是基于接口执行，意味着它的范围限于单个接口而不是所有现有接口。相反，立即扫描任务(下面解释)指的是所有可用接口而且用于立即恢复连接。
立即扫描320
立即扫描任务320被S_DISCONNECTED信号唤醒，一旦移动终端MT目前使用的网络接口不再提供对服务器12的连接时，其它任务会发出这个信号。其发生可以有两个原因：1)硬件本身变为不可用；2)链路层或网络层连接断开。第一种情况下，任务320被硬件更新任务唤醒。第二种情况下被ping当前接口任务350唤醒。立即扫描320首先在连接移动终端MT的同一接口上检查可用的接入点AP，因为连接断开可能只是IP子网漫游的情况而且简单的DCHP请求就可以解决。如果连接没有恢复，立即扫描320使用较低优先级接口检查连接性。如果找到了连接的接口，立即扫描320就唤醒垂直切换任务，然后出现接口切换。相反，如果没有接口能够提供连接，任务320最终就以“没有连接”的警告结束并返回空闲态。
Ping当前接口350
这个任务350负责当前网络接口失败检测，既在链路层也在网络层进行。它用ping请求有规律地探测服务器12，一旦当前接口不再提供层3连接时，就发出S_DISCONNECTED信号。如果可以连接服务器12，这个任务350就返回空闲态。
垂直切换(VH)360
当需要垂直切换而且链路和ping任务340或立即扫描任务320已经检测到合适的替代接口时，唤醒垂直切换任务360。VH 360负责接口切换和IP参数继承。任务360使新接口运作起来并将该事件传递给可能对此感兴趣的过程。垂直切换完成之后，返回空闲态。
“链路和ping”以及“立即扫描”任务都使用了“check_interface”函数，现在详细解释一下这个函数。它的任务是检查给定接口的层2和层3连接性。首先检查属于所选接口的所有接入点AP的层2连接性，据此，在描述每个被分析接入点的对象中设置恰当的标志(链路可用/不可用)。如果找到了提供链路层连接的接入点AP1-3，再检查IP连接性。首先，通过该接口进行DHCP请求，以便从运营商的基础设施中得到有效的IP地址。如果没有给出IP地址，接入点AP1-3就不适合通信。相反，如果给出了IP地址，最后阶段就开始了。这包括通过ping服务器12检查IP连接性并等待响应。如果在预设超时内没有给出响应，接入点AP1-3就不适合连接，否则就称整个接口将被连接并这样做出标志。在这种情况下，函数成功退出。如果所描述的阶段之一(链路连接、DHCP请求以及ping)失败了，函数就对列表中的下一个接入点AP1-3重复该过程。如果列表被全部扫描而且没有找到合适的接入点AP1-3，就称接口连接断开，函数不成功退出。
在每一步记录并缓存给定接入点AP1-3的成功阶段或失败，这样以后扫描时首先查询成功阶段数多的接入节点AP1-3，可以使扫描加快。实际上，在扫描开始之前，通过认知程度以及以前成功阶段数对接入点列表AP1-3进行分类。首先放置具有三个成功阶段的注册接入点AP1-3，然后缓存具有三个成功阶段的接入点AP。然后通过成功阶段数对所有注册接入点AP分类，最后所有的接入点AP1-3都这样缓存起来。
也会有这样的情况，如果一些缓存接入点AP1-3保持预定次数的成功阶段，例如在规定次数的呼叫中成功少于三次，那么对它的扫描就不再进行而且为了将来的扫描它将被标记为“不可用”。最好也对明确拒绝连接尝试的接入点AP1-3做同样的事。
Check_interface函数具有以下原型：
Int check_interface(strut NetwofkInterface*nic，intmode)；
它的参数是指向“NetworkInterface”类的指针和“模式”。“NetworkInterface”(见图3，202)类包含单个网络接口的描述，而模式表示该函数是必须检查与接口关联的所有可用接入点AP1-3，还是一旦找到了可用接入点AP1-3就必须退出。第一种模式被“链路和ping任务”340使用，第二种模式被“立即扫描”任务320使用，而关键事情是立即找出可用接入点AP1-3。
实施例
发明具体地涉及通常可移动的设备/节点，因此这里为了方便一般性地称之为移动终端MT，而且该设备配备了两个或更多的网络接口。它们包括便携计算机、手持设备和高级蜂窝电话。本解决方案只是希望运行在移动终端MT上，除了普通网络自动配置服务(DHCP、BOOTP、PPP以及诸如此类)以外对运营商的基础设施不做任何假定。可能的应用领域包括办公环境。例如当用户将他/她的笔记本拿开时，所建议的解决方案自动在有线局域网和无线域之间切换。本发明的方法可以用软件实现并在计算设备上执行，例如在便携计算机、PDA这样的手持设备或蜂窝电话上执行，它们都包括数字计算器件，例如微处理器、具有计算功能的ASIC或可编程门阵列、可编程逻辑阵列(PLA)、可编程阵列逻辑(PAL)或现场可编程门阵列(FPGA)这样的可编程数字逻辑单元。这样的软件可以用可执行计算机程序的形式提供，存储在数字载体上，例如技术人员熟知的CD-ROM、磁盘、磁带等。
对于移动环境，本发明可以当用户在不同场景之间移动时保持连接性。例如，当用户离开他/她的家或办公室无线局域网时，通过加到蜂窝载体上而使连接不会断掉。
本发明解决了手动网络扫描、选择和配置的问题。对可用网络接口自动分类，例如按照用户首选项的顺序，可以考虑带宽、成本和功耗等因素。在任何情况下，只要有使用简档，软件就能自动决定最佳可用的接口。
本发明落入无线连接的中间设备领域，该领域将在未来起到越来越重要的作用。本发明更多的特点和好处是在移动终端MT中处理无线网络扫描和随后的网络接口选择中提供场景意识。
尽管已经针对优选实施例具体表示和描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解在不背离发明范围和精神前提下可以进行形式和细节的修改。
词汇表
接入点(Access Point)：提供无线连接骨干网的设备。可以是层2设备(网桥)或网络层设备(接入路由器)。
网桥(Bridge)：在层2转发帧的设备。
路由器(Router)：能够在网络层计算路由并转发分组的设备。
DHCP：动态主机配置协议。IETF标准协议，自动配置连接到IP网的主机的IP和DNS参数。
BOOTP：Boot协议。提供与DHCP类似功能。
PPP：点对点协议。IETF标准协议，在串行线路上的两个主机之间提供通信。也提供IP参数自动配置。

Claims (17)

1.一种用于兼容互联网协议(IP)的通信网中的无线客户端设备，所述客户端设备(MT)适合根据多个通信标准(BT、IEEE802.11、GPRS)中的一个与所述网络通信并在多个网络接口(AP1-3)中进行到所述网络的连接选择，所述设备(MT)的设计使之用于自动地而且根据所述客户端设备中实现的预定网络接口选择规则(NISP)进行所述选择。
2.根据权利要求1的客户端设备，其特征在于所述网络接口选择规则(NISP)的选取，通过用户干预实现，或者由客户端设备本身从其中存储的预定一组所述选择规则中选取。
3.根据权利要求1或2的客户端设备(MT)，其特征在于所述网络接口选择规则(NISP)包括考虑位置或场景意识中的至少一个，最好包括表示所述位置或场景是动态或静态的移动性参数以及/或者如何收集这样信息的指示。
4.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述客户端设备(MT)适合在预定情况、授权下动态地在网络接口选择规则(NISP)之间改变，以便使所述改变最好是由用户提供以及/或者最好是通知给用户。
5.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述客户端设备(MT)适合测试所述网络接口(AP1-3)中一个或多个是否可用，最好是周期性地执行可用接口的扫描。
6.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述客户端设备(MT)适合预连接到所述网络接口选择规则(NISP)选择的所述接口(AP1-3)，以便在从目前连接的接口(AP1-3)切换过去之前测试所述接口的可用性。
7.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述网络接口受到在所述客户端设备(MT)的操作系统中实现的允许多标准的无线适配层(MWAL)控制。
8.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于为多个所述接口(AP1-3)指定在所述网络接口选择规则(NISP)中实现的优先级，所述优先级最好是在所述客户端设备(MT)中可改变的，而且更最好的是动态地改变以反映所述接口的当前状态。
9.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述客户端设备(MT)存储有关目前可用及/或以前访问过的接入点(AP1-3)的信息。
10.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述客户端设备(MT)适合完全连续地监视网络接口(AP1-3)的可用性，而且最好是保持一个更新存储的可用所述接口的列表。
11.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述接口(AP1-3)之间的切换由所述客户端设备(MT)在如下事件中执行：当更强或更高优先级接口变得可用的时候或者当使用目前所述接口(AP1-3)对网络(BT、IEEE802.11、GPRS)的连接丢失的时候。
12.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述客户端设备(MT)适合至少是周期性地检查目前连接的接入点(AP1-3)周围一个或多个接入点(AP1-3)的可用性。
13.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述网络接口选择规则(NISP)包括：考虑使用成本、带宽可用性、接收信号强度、链路质量、链路可用性、信噪比、功耗或用户干预中的至少一个。
14.根据前面任一权利要求的客户端设备，其特征在于所述通信标准包括以太网、IEEE802.11a、IEEE802.11b、BluetoothTM(蓝牙)、GPRS以及GSM中的一个。
15.一种在兼容互联网协议(IP)的网络中进行通信的方法，该方法包括：
根据多个通信标准(BT、IEEE802.11、GPRS)中的一个将客户端设备(MT)连接到所述网络；以及
在所述客户端设备中实现的网络接口选择规则(NISP)定义的预定情况下，自动地在所述通信标准之间改变。
16.一个计算机程序产品，当其在计算设备上执行时执行根据权利要求15的方法。
17.一个数据载体，含有按照可执行程序编码的权利要求16的计算机程序产品。
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