CN1781281B - 802.11wlan中站从接入点中平滑去关联的方法与设备 - Google Patents

802.11wlan中站从接入点中平滑去关联的方法与设备 Download PDF

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Abstract

用于在WLAN中给与接入点(AP)相关联的站提供指示去关联AP是即将来临的警告的多种方法、设备和计算机程序。这些方法之一的步骤包括：(a)选择用于从WLAN的特定接入点(AP)中去关联的站(STA)；(b)更新消息(即，测量请求帧或站点报告响应消息)的原因代码字段，以便向选择的STA指示：它已变为去关联的候选者；和(c)给选择的站发送该消息。一旦由STA接收到指示选择的STA已变成为去关联候选者的消息，选择的站扫描列表中的其他接入点，以查找在被当前接入点断开之前与之相关联的另一接入点，并且最终从当前接入点切换到另一(选择的)接入点。

Description

802.11WLAN中站从接入点中平滑去关联的方法与设备
本发明涉及IEEE 802.11及其接入点(AP)和站(STA)。更特别地，本发明涉及用于接入点以“友好”方式从STA中去关联(disassociate)的方法。
对于802.11，已建议用于无线通信的方法。IEEE 802.11WLAN(无线局域网)中的基本服务集(Basic Service Set)(BSS)的基础结构由接入点(AP)以及与AP相关的多个站(STA)组成。AP将这些站连接到基础结构。
为了允许WLAN网络有效地操作，(STA)-AP的负载均衡是一个重要的目标。一些AP与(STA)的过载可能导致增加网络响应时间、断开等等，特别地，如果具有正在使用的AP，为了优化响应时间并提高WLAN的总体效率和可靠性，负载均衡将(STA)移到被较少利用的AP，以平衡AP之间的工作负载。
例如，图1图示了本技术领域中公知的并被本发明利用的负载均衡。圆圈100代表第一AP 110的覆盖区域，其中正由第一AP 110为那个覆盖区域内的所有STA服务。圆圈200类似地代表与接入点210相关的第二覆盖区域，该覆盖区域200内的所有STA能够由AP 210提供服务。
按照图1中的特殊示例，具有总共八个STA 105与AP 110相关，同时只有一个STA 205与AP 210相关。这显示了明显失衡的负载。为了执行负载均衡，在两个圆圈的交叉区域215中的任何数量的STA 105a能够从AP 110中去关联，停止其通信并强迫它们转而与AP 210相关联。如果AP 210能够处理STA 105a，则分组被切换到新近相关联的AP 210。在这个特定示例中，三个标记为105a的STA将从AP 110中去关联并与AP 210相关联，从而相对于AP 210具有与AP 110相关的STA的5-4比率。
根据802.11，用于AP执行负载均衡的唯一机制是给STA发出它不想通过接收Disassociation Action Frame(去关联动作帧)再提供服务的去关联。STA突然地被断开，并且必须找到另一个AP来服务于a.s.a.p。而且，根据当前协议，因为将被去关联的STA没有预先警告它们将从特定AP中断开，所以去关联是一个突然的动作。因此，当AP去关联一个或多个STA时，通常，结果是STA在切换期间承受服务中断和分组损失，因为STA被强迫立即停止通信并查找其他的AP来与之相关联。
而且，802.11工作组k(TGk)的最新草案D0.5提供两种类型的从AP传送到STA的消息。这些消息是测量请求帧(Measurement RequestFrame)和站点报告响应(Site Report Re8ponse)消息。测量请求由AP启动，并且它请求接收STA提供关于无线电环境的某些测量。相反地，站点报告响应消息通常由AP发送，以响应来自STA的站点报告请求。一旦AP明白更新站点报告信息的需求，此AP也能发送自治站点报告而无需由STA请求。站点报告提供相邻信息的总体描述，并且包括相邻AP的列表。该列表上的相邻AP是STA试图与之相关联的、应进行切换的那些AP。
本发明为AP提供在发出去关联动作之前给STA发送去关联候选者指示的一种机制。本发明利用两个现有的协议消息作为载体，即测量请求帧或站点报告响应帧，并创建原因代码(Reason Code)字段。有关STA是去关联候选者的警告被安排在新近创建的原因代码字段中。本发明允许增加STA的正常运行时间的可靠性而无需对802.11WLAN中使用的硬件和/或软件进行根本改变。或站点报告响应或测量请求帧可以用作去关联警告消息的载体。
图1是表示按照现有技术和本发明的两个接入点之间的负载均衡的Venn(文氏)图。
图2是按照本发明包含原因字段的测量请求帧的图。
图3是列出按照本发明用于测量请求的原因代码的图表。
图4是按照本发明包含原因字段的站点报告响应帧的图。
图5是列出按照本发明用于站点报告响应的原因代码的图表。
图6图示能够用于执行本发明的硬件的示例。
本领域普通技术人员将理解：下列描述是用于示意而不是用于限制目的。技工明白：具有在本发明的精神和所附权利要求书的范围内的许多变化。可以从当前描述中省略公知功能和操作的不必要细节，以便不使频发明难以理解。
直接发明人将本发明称为“友好去关联”，因为它并不是如当前的经常导致丢失分组的去关联那样的突然断开。被选择用于去关联的STA被称为“去关联候选者”，因为在不远的未来的某个时间，该候选者将被从当前的AP中去关联。但是，不同于突然的去关联，本发明给予作为去关联候选者的特定STA以预警，因此该STA能够在从WLAN中断开之前查找另一个AP。当前都存在于802.11k之下的测量请求帧和/或站点响应报告被修改为变成消息的载体，该消息通知特定STA：它已被指定为去关联候选者。
图2显示了根据IEEE 802.11k的最新草案的测量请求帧。最新草案允许STA拒绝来自BSS的进行有关环境测量的请求。测量请求帧已附加给被请求的STA提供附加信息来确定该请求紧迫度的原因字段。如果该请求极其紧急，则STA可以被编程为接受来自BSS的请求，因为它正有问题并且去关联可能是即将来临的。
另外，图2表示测量请求帧包含原因字段245，其在当前例子中具有预留用于不同条件的比特(从0到255)。
按照本发明，建议原因字段代码之一识别去关联候选者，从而当STA接收到测量请求帧时，STA能够被预先警告：它们将在不远的将来从当前AP中去关联。换句话说，STA正被提前告知：预期接收到去关联动作帧。
如图3所示，在原因代码字段的当前示例中，“1”标识接收测量请求帧的STA是去关联候选者。本领域普通技术人员知道：在原因字段范围内的任何一个数字能够被设置为指示这个信息，诸如数字6或61或242等等，但为了便于解释，选择1。
一旦STA接收到它们已被选择为去关联候选者的预先警告，则给STA提供时间，以便在通过去关联动作帧被去关联之前扫描将与之相关联的其他AP。应注意：原因代码表示去关联是即将来临的，并且激活延迟字段246(如图2所示)能指定STA在它从当前AP中去关联之前具有的时间。
图4显示了原因代码能够作为去关联是即将来临的预警提供给STA的另一种方式。代替测量请求帧，能够将原因代码445插入站点报告响应帧。原因代码字段在此也具有0-255比特的范围。再一次，当原因代码表示去关联是即将来临的时候，激活延迟字段446能被用于指定在去关联之前STA具有的时间。
图6图示了能用于执行本发明的硬件的一个示例。由于服务器600一般硬连线到总线602，接入点AP1(601)、AP2(603)、AP3(604)也是如此。有可能服务器600具有无线传输能力(如天线606所证实的)并且在硬连线(a.k.a.电、光)总线之前与接入点(也显示为具有天线606)通信。
在AP1、AP2、AP3中安排模块630、635、640，分别存储计算机代码，以更新原因代码字段中的测量请求帧或站点报告响应，从而选择用于去关联的候选者(由相应的AP从各个STA 605、610、615、620、625中选择)。
按照本发明的一个方面，测量请求帧或站点报告响应帧能在AP601、603、604的模块630、635、640中生成，或者由AP 601、603、604的模块630、635、640从服务器600中接收，并且在这样的选择被保证时能够被更新为包含去关联。STA一般扫描作为站点报告响应一部分的列表上的所有AP，以查找将服务于该STA的AP。当找到AP时，能够在相应STA的当前AP与未来AP之间进行切换。作为选择，如果时间是关键性的，可能只有时间来扫描单个站点和请求连接。
因而，AP生成实际的帧并包含指示选择的去关联候选者的原因代码。也有可能具有某一分配的默认备用AP，从而当STA3接收到去关联候选者消息时，它自动地扫描作为默认分配的特定AP。
具有在AP和STA之间传输的其它帧，其中STA可以被修改为包含原因代码，从而允许友好的去关联消息。应理解，可以对本发明进行不背离本发明的精神或所附权利要求的范畴的各种修改。例如，AP和STA的数量等都可以因需要而改变。另外，虽然在不断开STA与服务的情况下负载均衡的能力是本发明的一个方面，但是本发明还为连接到立即下落AP的STA提供接收消息的方法，该消息指示：对于可能是即将来临的断开，它应扫描其它的AP。

Claims (15)

1.在WLAN中向与接入点(AP)相关联的站(STA)提供该站(STA)从该接入点(AP)中的去关联即将来临的警告的一种方法，包含以下步骤：
(a)选择用于从WLAN的该接入点(AP)中去关联的该站(STA)；
(b)更新从该接入点(AP)到该站(STA)的消息的原因代码字段，以指示该站已变成去关联候选者；
(c)向该站(STA)发送在步骤(b)中更新的消息，
其中，在步骤(b)中更新的消息是测量请求帧消息或者站点报告响应帧消息。
2.如权利要求1的方法，其中测量请求帧消息通过在原因代码字段中包括标识该站(STA)为去关联候选者的一个数值来更新，其中从多个可能的值中选择该值，其中每个值对应于用于通知该站(STA)的特定原因。
3.如权利要求1的方法，其中站点报告响应帧消息通过在原因代码字段中包括标识该站(STA)为去关联候选者的一个数值来更新，其中从多个可能的值中选择该值，其中每个值对应于用于通知该站(STA)的特定原因。
4.如权利要求1的方法，其中该方法还包括在测量请求帧消息的激活延迟字段中识别其中将发生去关联的时间段的指示。
5.如权利要求1的方法，其中该方法包括在站点报告响应帧消息的激活延迟字段中识别其中将发生去关联的时间段的指示。
6.如权利要求1的方法，其中在步骤(a)中选择的该站(STA)扫描除所述特定接入点之外的至少一个接入点，以查找另一AP来与之相关联。
7.如权利要求1的方法，其中在步骤(a)中选择的该站(STA)扫描提供给该站(STA)的列表中的所有接入点。
8.如权利要求1的方法，其中在步骤(a)中选择的该站(STA)扫描利用站点报告响应帧消息提供给该站(STA)的列表中的所有接入点。
9.如权利要求1的方法，其中在步骤(a)中所述的WLAN包含IEEE802.11局域网。
10.如权利要求1的方法，还包括：
(d)给该站(STA)发送去关联动作帧消息，以结束与所述特定接入点的通信。
11.在WLAN中将站STA从第一接入点转换到第二接入点的一种方法，包括下列步骤：
(a)由该站STA接收(i)测量请求帧消息和(ii)站点报告响应帧消息之一，接收的消息包含指示该站STA已被选择用于去关联的原因代码字段；
(b)由该站STA扫描多个接入点，以查找另一接入点来进行关联；
(c)由该站STA关联到第二接入点，所述第二接入点是在该站STA从第一接入点去关联之前在步骤(b)中由该站STA发现的。
12.如权利要求11的方法，其中在步骤(a)中接收的消息还包括激活延迟字段，用于指示在将发生该站STA从第一接入点中去关联之前的时间量，其中原因代码字段用作向该站STA指示读取激活延迟字段的内容的标记。
13.用于在WLAN中将站STA从第一接入点转换到第二接入点的一种设备，包括：
多个接入点，适于与服务器通信，并且适于与该站STA进行无线通信；
其中所述多个接入点之中的每一个包括更新(i)测量请求帧消息和(ii)站点报告响应帧消息之一中的原因代码字段的模块，以便预先警告该站STA：该站STA从第一接入点中的去关联即将来临，以便该站STA在从第一接入点中去关联之前与第二接入点关联。
14.如权利要求13的设备，其中该模块还更新激活延迟字段，以指示在将发生该站STA从第一接入点中去关联之前的时间量，其中原因代码字段用作向该站STA指示读取激活延迟字段的标记。
15.如权利要求14的设备，其中该模块包括用于在预定的时间量之后发出去关联动作帧消息的装置。
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