CN1852112A

CN1852112A - 一种通过无线局域网进行信息交互的系统和方法

Info

Publication number: CN1852112A
Application number: CN 200610033765
Authority: CN
Inventors: 姚忠辉
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2006-10-25

Abstract

本发明公开了一种通过无线局域网进行信息交互的系统和方法，所述的系统包括终端侧的无线局域网接口和网络侧的无线局域网接口，终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置，所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置支持终端与外部网络之间通过所述的终端侧的无线局域网接口和网络侧的无线局域网接口进行信息交互。所述的方法包括信息请求端发送包含请求交互的信息的管理帧；信息接收端解析处理所述的信息。利用本发明所述的系统和方法，避免了现有技术中由于要在建立802.11链路后才能获得相应外部网络信息所导致的网络选择失败及业务时延，终端耗电等问题。

Description

一种通过无线局域网进行信息交互的系统和方法

技术领域

本发明涉及网络通信，尤其涉及一种通过无线局域网进行信息交互的系统和方法。

背景技术

WLAN(无线局域网)技术因其在无线化优势、可比拟有线的高速率接入以及价格低廉而深受市场的欢迎。目前已开始取代有线广泛应用于家庭、校园、酒店、企业办公等场合，并开始作为一种无线宽带接入技术广泛部署于公众热点，提供公众无线宽带数据接入服务。ISO/IEC 8802-11：1999“信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分：无线LAN媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范”是WLAN的国际标准，其内容对应IEEE802.11。中国也发布了WLAN国家标准GB/T 15629.11-2003，其与国际标准的主要差别在于在接入控制的安全机制上有差别。事实上，市场广泛应用的WLAN产品主要是IEEE 802.11标准项目组发布的针对IEEE 802.11的补充规范，包括IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE802.11a等。其中，802.11b、802.11g工作于2.4GHz频段，802.11a工作在5GHz频段。802.11b支持的物理层速率可达到11Mb/s，802.11g、802.11a支持的物理层速率可达到54Mb/s。目前IEEE802.11正在制订支持更高吞吐量的标准802.11n以更好地支持各种实时业务及多媒体应用，增大系统容量。

IEEE 802.11定义的WLAN系统，其基本结构如图1所示：

STA(Station)指包含IEEE 802.11无线局域网接口的终端设备，目前市场上许多手机都支持无线局域网接口，便携机也已内置无线局域网接口。对于一些不带无线局域网接口的设备，可以通过WLAN无线网卡的方式，提供无线局域网接口。

AP(Access Point)即接入点，相当于移动网络的基站，其主要功能是使得STA能与其它的STA或有线网络的相关设备进行通信，例如：多个STA接入到一个AP组成一个无线局域网进行通信，接入到不同的AP的STA组成一个局域网进行通信，以及STA与有线局域网的相关设备进行通信。关联到一个AP下的STA构成一个基本服务集(BSS)。

DS(Distribution System)即分发系统使得不同的BSS之间、以及BSS与有线局域网之间能够组成一个大的局域网，称之为ESS(扩展服务集)。其中portal是指提供DS与有线局域网之间MAC服务数据单元(MSDUs)转发的逻辑点。

每个STA为对应的无线通信媒体保留有两个状态变量分别标识认证状态和关联状态，在WLAN无线媒体的一端保留对应端的状态，如图2所示，在不同的状态允许传递的802.11帧的类型是不一样的，其中1类帧指控制帧及部分管理帧，2类帧指1类帧之外的其他管理帧，3类帧指数据帧及省电控制帧。具体请参见IEEE 802.11标准。

802.11协议定义了3种类别的帧：即数据帧，管理帧和控制帧。其中管理帧主要子类型如下表所示：

帧类型	子类型
帧类型	子类型	管理帧(Management)	关联请求(ASSociation request)
关联响应(Association response)			关联请求(ASSociation request)
关联响应(Association response)	重关联请求(Reassociation request)
重关联响应(Reassociation response)	重关联请求(Reassociation request)
重关联响应(Reassociation response)	探询请求(Probe request)
探询响应(Probe response)	探询请求(Probe request)
探询响应(Probe response)	信标(Beacon)
去关联(Disassociation)	信标(Beacon)
去关联(Disassociation)	鉴权(Authentication)
去鉴权(Deauthentication)	鉴权(Authentication)
去鉴权(Deauthentication)	行动(Action)
……	行动(Action)

数据帧只能在状态3传递，而所有管理帧在进入状态2后都可传递，在状态1能传递除关联请求，关联响应，重关联请求，重关联响应，去关联之外的所有其他管理帧。

如图2所示，针对一个STA，在AP上将维护该STA的状态。最初的状态为状态1：未鉴权，未关联；当STA根据AP的信标帧信息决定接入该AP后，则与AP开始802.11鉴权认证过程，认证成功后，进入状态2；开始进行关联协商，当关联成功后，即进入状态3。这时，在如图1所示的DS系统中将保留该STA与该AP的映射关系，使得系统中其它站点发送数据包给该STA时，能正确发送到与该STA关联的AP，再由该AP转发给该STA。

目前WLAN应用的一个主要趋势是与其他网络的融合。例如，目前已经出现了WLAN/GSM双模和WLAN/WCDMA双模手机，可以支持用户通过WLAN来获得移动网络的相关业务，将来将进一步支持用户在WLAN与其它无线网络之间的切换而不中断业务。目前许多国际标准组织正在制订WLAN与其他相关网络的互通标准，如3GPP，3GPP2，IEEE 802.11等。

3GPP，3GPP2等组织在制订与WLAN互通标准时，一个重要假设是将WLAN看做一个黑盒子，首先假定终端已经与网络建立了一条WLAN MAC层链路，在此链路上，承载终端与网络实体其他高层协议，以支持互通。也就是说，只有当终端进入了状态3，能传递数据帧时终端与外部网络(如GSM网络)之间才能进行信息交互，在状态1和状态2是无法进行信息交互的。在实际应用中，这种方式会带来下述问题：

当一个终端扫描到一个WLAN网络时，并不能确定该网络是否支持与相应的外部网络互通；只有在进入状态3完成关联之后，才能确定。因此，当存在多个候选WLAN网络的，不能快速地选择正确的网络，网络选择耗时，且大量的慢无目的的网络扫描也带来移动终端电池消耗问题。

而且当要求支持快速的跨网络切换，如一个业务从GSM切换到WLAN时，更是要求以极短的时间确定目标WLAN网络，目前的这种机制显然是无法支持的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过无线局域网进行信息交互的系统和方法，旨在于有效地缩短网络选择的时间，避免与错误的无线局域网建立链路。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种通过无线局域网进行信息交互的方法，包括：

A、信息请求端发送包含请求交互的信息的管理帧；

B、信息接收端解析处理所述的信息。

所述的信息封装到容器信息元素。

步骤A包括：

A1、信息请求端的无线局域网服务装置将所述的信息封装到容器信息元素，并传递给本端的无线局域网接口；

A2、信息请求端的无线局域网接口发送根据请求类型而选择的管理帧，该管理帧携带有所述的容器信息元素。

步骤B包括：

B1、信息接收端的无线局域网接口接收所述的管理帧后获得所述的容器信息元素，并传递给本端的无线局域网服务装置；

B2、信息接收端的无线局域网服务装置解析并处理所述的容器信息元素。

信息请求端为外部网络，信息接收端为终端，所述方法具体包括：

A11、网络侧的无线局域网服务装置将广播信息封装到容器信息元素，并传递给本端的无线局域网接口；

A12、网络侧的无线局域网接口发送携带有所述容器信息元素的广播帧；

B11、终端侧的无线局域网接口接收所述的广播帧后获得所述的容器信息元素，并传递给本端的无线局域网服务装置；

B12、终端侧的无线局域网服务装置解析并处理所述的容器信息元素。

信息请求端为终端，信息接收端为外部网络，所述方法具体包括：

A21、终端侧的无线局域网服务装置将查询信息封装到容器信息元素，并传递给本端的无线局域网接口；

A22、终端侧的无线局域网接口发送携带有所述容器信息元素的探询请求帧；

B21、网络侧的无线局域网接口接收所述的探询请求帧后获得所述的容器信息元素，并传递给本端的无线局域网服务装置；

B22、网络侧的无线局域网服务装置解析所述的容器信息元素。

所述的方法还包括：

B23、网络侧的无线局域网服务装置与外部网络服务单元交互获得查询结果；

B24、网络侧的无线局域网服务装置将所述的查询结果封装到容器信息元素，并传递给本端的无线局域网接口；

B25、网络侧的无线局域网接口发送携带有所述容器信息元素的探询响应帧；

C21、终端侧的无线局域网接口接收所述的探询响应帧后获得所述的容器信息元素，并传递给本端的无线局域网服务装置；

C22、终端侧的无线局域网服务装置解析并处理所述的容器信息元素。

A31、在请求本端的无线局域网接口建立无线局域网链路时，终端侧的无线局域网服务装置将与接收端进行协商的与外部网络关联的信息封装到容器信息元素，并传递给本端的无线局域网接口；

A32、终端侧的无线局域网接口发送携带有所述容器信息元素的关联请求帧；

B31、网络侧的无线局域网接口接收所述的关联请求帧后获得所述的容器信息元素，并传递给本端的无线局域网服务装置；

B32、网络侧的无线局域网服务装置解析所述的容器信息元素。

所述的方法还包括：

B33、网络侧的无线局域网服务装置将响应结果封装到容器信息元素，并传递给本端的无线局域网接口；

B34、网络侧的无线局域网接口发送携带有所述容器信息元素的关联响应帧；

C31、终端侧的无线局域网接口接收所述的关联响应帧后获得所述的容器信息元素，并传递给本端的无线局域网服务装置；

C32、终端侧的无线局域网服务装置解析并处理所述的容器信息元素。

所述的方法还包括：网络侧的无线局域网服务装置基于所述的容器信息元素确定无线局域网链路的一些参数。

本发明还提供一种通过无线局域网进行信息交互的系统，包括终端侧的无线局域网接口和网络侧的无线局域网接口，所述的终端侧的无线局域网接口提供终端与无线局域网连接的接口，所述的网络侧的无线局域网接口提供外部网络与无线局域网连接的接口，所述的系统还包括：终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置，所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置支持终端与外部网络之间通过所述的终端侧的无线局域网接口和网络侧的无线局域网接口进行信息交互。

所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置具体包括：

信息封装单元，用于将要求交互的信息或信息响应封装到容器信息元素；

信息传递单元，用于将所述的容器信息元素传递给本端的无线局域网接口；

信息解析单元，用于解析所述的容器信息元素，并对之作进一步的处理。

所述的系统还包括终端侧的外部网络信息存储装置和网络侧的外部网络服务单元，所述的终端侧的外部网络信息存储装置用于存储终端通过无线局域网接口接收到的外部网络相关信息，所述的网络侧的外部网络服务单元用于提供信息交互过程中所需的外部网络的相关信息。

所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置还包括外部网络信息获取单元，用于与所述的终端侧的外部网络信息存储装置和网络侧的外部网络服务单元交互，获取所需的相关信息。

由本发明提供的技术方案可以看出，本发明的终端与外部网络通过携带有交互信息的802.11的管理帧在状态1和状态2进行相互之间的信息交互，特别有利于基于相应外部网络信息的快速网络选择，避免了现有技术中由于要在建立802.11链路后才能获得相应外部网络信息所导致的网络选择失败及业务时延，终端耗电等问题。

附图说明

图1为WLAN系统的基本结构图；

图2为为STA的状态示意图；

图3为本发明系统的示意图；

图4为本发明方法的流程示意图；

图5为本发明方法的实施例一的流程示意图；

图6为本发明方法的实施例二的流程示意图；

图7为本发明方法的实施例三的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供一种通过无线局域网进行信息交互的系统，如图3所示，本发明所述系统包括：终端侧的无线局域网接口、网络侧的无线局域网接口，以及终端侧的无线局域网服务装置、网络侧的无线局域网服务装置。

所述的终端侧的无线局域网接口提供终端与无线局域网连接的接口；

所述的网络侧的无线局域网接口提供外部网络与无线局域网连接的接口；

所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置支持终端与外部网络之间通过所述的终端侧的无线局域网接口和网络侧的无线局域网接口进行信息交互。

如图3所示，所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置具体包括：信息封装单元、信息传递单元和信息解析单元；

所述的信息封装单元用于将要求交互的信息或信息响应进行封装，并进一步封装到Container-IE；

所述的信息传递单元用于将该Container-IE传递给本端的无线局域网接口；

所述的信息解析单元用于解析所述的Container-IE，并对之作进一步的处理。

本发明所述的系统还包括终端侧的外部网络信息存储装置和网络侧的外部网络服务单元，所述的终端侧的外部网络信息存储装置用于存储终端通过无线局域网接口接收到的外部网络相关信息，及用于终端读取预设的相应信息与接收到的外部网络信息比较，或将相关信息封装到无线局域网接口相应管理帧以传递到网络侧，所述的网络侧的外部网络服务单元是指外部网络的一些实体，如相应外部网络的鉴权服务器，网关等，用于提供信息交互过程中所需的外部网络的相关信息。

本发明所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置还包括外部网络信息获取单元，用于与终端侧的外部网络信息存储装置和网络侧的外部网络服务单元交互，获取所需的相关信息。

利用本发明所述系统，本发明还提供一种通过无线局域网进行信息交互的方法，参照图4，本发明所述的方法包括以下步骤：

S1、信息请求端的无线局域网服务装置将要求交互的信息传递给本端的无线局域网接口；

信息请求端的无线局域网服务装置将要求交互的信息封装到Container-IE，所述的Container-IE为一种新的802.11信息元素，容器信息元素(Container Information Element，Container-IE)；

所述的Container-IE由目前802.11已定义的各种管理帧及将来可能新增加的各种管理帧携带，用于各802.11管理帧传递终端与外部网络相关的信息。

IEEE 802.11的管理帧所携带的信息表示方式包括两大类：第1类为固定的域(fields that are not information elements)，802.11定义了许多这种固定的域，固定出现在具体管理帧结构的特定位置上，以表征特定的含义；另一类称为信息元素(Information elements)，信息元素采用一种通用的编码结构：首字节为信息元素标识，第2个字节为长度，紧跟长度后面的是所述长度的信息内容。IEEE 802.11协议为不同的信息元素规定了相应的信息元素标识(Element ID)。为支持Container-IE，要求IEEE802.11协议为其指定一个Element ID。

当然，本发明中所述的信息也可以以其他方式由管理帧携带。

S2、信息请求端的无线局域网接口发送根据请求类型而选择的管理帧，该管理帧携带有所述的Container-IE；

S3、信息接收端的无线局域网接口接收所述的管理帧后获取所述的Container-IE，并传递给本端的无线局域网服务装置；

S4、信息接收端的无线局域网服务装置解析并处理所述的Container-IE。

下面介绍利用本发明所述方法进行信息交互的三个实施例。

实施例一、图5示出了一个传递外部网络广播信息的实施例，将外部网络广播信息封装到Container-IE，802.11的广播帧Beacon携带Container-IE，所有正在监听相应无线信道的终端都可以接收到Beacon而从Container-IE中获得相应的外部网络广播信息。其具体流程如下：

S11、网络侧的无线局域网服务装置以终端能理解的方式对广播的消息进行封装，并进一步封装到Container-IE，然后将该Container-IE传递给本端的无线局域网接口，请求广播；

S12、网络侧的无线局域网接口在发送广播帧Beacon时，其中携带相应的Container-IE；

S13、当终端正在监听相应无线信道时，将能接收到Beacon并获得Container-IE，终端侧的无线局域网接口将接收到的广播信息Container-IE传递到本端的无线局域网服务装置；

S14、终端侧的无线局域网装置解析所述的Container-IE，并作进一步的处理。例如分析Container-IE的内容以确定是否将通过该无线局域网接口接入相应外部网络。

实施例二、图6示出了一个终端通过无线局域网接口查询外部网络的实施例，终端侧将查询条件以对端能理解的方式封装并进一步封装到Container-IE，并通过无线局域网探询请求帧Probe-Request携带该Container-IE，网络侧解析包含在该Container-IE中的查询条件并将相应的查询结果也封装Container-IE通过探询响应帧Probe-Response携带该Container-IE传递给终端侧。其具体流程如下：

S21、终端侧的无线局域网服务装置将查询条件以对端能理解的方式进行封装，并进一步封装到Container-IE，然后将该Container-IE传递给本端的无线局域网接口，请求查询；

S22、终端侧的无线局域网接口发送探询请求帧，其中携带了包含外部网络查询条件的Container-IE；

S23、网络侧的无线局域网接口收到探询请求帧后获得Container-IE，将其传送给本端的无线局域网服务装置；

S24、网络侧的无线局域网服务装置解析该Container-IE所包含的查询条件，根据需求进一步与网络侧的外部网络服务单元交互，获得相应的查询结果，将形成的查询结果以终端能理解的方式封装并进一步封装为Container-IE，作为查询结果传递给本端的无线局域网接口：

S25、网络侧的无线局域网接口向终端侧发送探询响应帧Proberesponse，其中携带了包含有外部网络信息查询结果的Container-IE；

S26、终端侧的无线局域网接口收到所述的Probe response后，将其中的Container-IE作为查询结果传递给本端的无线局域网服务装置；

S27、终端侧的无线局域网服务装置解析所述的Container-IE中的查询结果，以确定进一步的处理，比如终端基于查询所获得的信息如漫游关系，业务能力等确定是否接入该无线局域网。

实施例三、图7示出了一个建立无线局域网链路与外部网络相关信息的绑定关系的实施例，当进行无线局域网链路建立或关联协商时，也可以在相应的管理帧中携带Container-IE进行相应外部网络参数协商，更进一步，还可以基于Container-IE的内容确定无线局域网链路的一些参数，例如服务集标识SSID等，由于这些参数是基于外部网络的相应信息生成或存在一定的对应关系，因此可用于当终端在同一个局域网的不同信道之间切换时作为网络选择的一个条件。其具体流程如下：

S31、终端侧的无线局域网服务装置在请求本端的无线局域网接口建立无线局域网链路时，可传递Container-IE，其中包括了与对端进行协商的与外部网络关联的信息；

S32、终端侧的无线局域网接口发送关联请求，携带相应的Container-IE；

S33、网络侧的无线局域网接口收到关联响应后，传递该Container-IE到本端的无线局域网服务装置；

S34、网络侧的无线局域网服务装置解析Container-IE的内容，如其中也许包含有请求的业务类别及接入认证方法等，并根据本端能力形成相应的响应内容，以对端能理解的方式封装，并进一步封装到Container-IE，传递给本端的无线局域网接口。网络侧的无线局域网服务装置还可以在反馈响应的Contain-IE到本端的无线局域网接口的同时，制定相应的待建立链路的绑定参数例如SSID等；

S35、网络侧的无线局域网接口回应对端关联响应，其中携带了本端响应的Container-IE；

S36、终端侧的无线局域网接口收到对端关联响应后，将其中的Container-IE作为链路建立响应传送给本端的无线局域网服务装置；

S37、终端侧的无线局域网服务装置解析并处理所述的Container-IE。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，包括：

A、信息请求端通过无线局域网向信息接收端发送包含请求交互的信息的管理帧；

B、信息接收端接收所述的信息并对之进行解析处理。

2、如权利要求1所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，所述的信息封装到所述的管理帧携带的容器信息元素。

3、如权利要求2所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，步骤A包括：

4、如权利要求2所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，步骤B包括：

5、如权利要求2所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，信息请求端为外部网络，信息接收端为终端，所述方法具体包括：

6、如权利要求2所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，信息请求端为终端，信息接收端为外部网络，所述方法具体包括：

7、如权利要求6所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

8、如权利要求2所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，信息请求端为终端，信息接收端为外部网络，所述方法具体包括：

9、如权利要求8所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

10、如权利要求8所述的一种通过无线局域网进行信息交互的方法，其特征在于，所述的方法还包括：网络侧的无线局域网服务装置基于所述的容器信息元素确定无线局域网链路的一些参数。

11、一种通过无线局域网进行信息交互的系统，包括终端侧的无线局域网接口和网络侧的无线局域网接口，所述的终端侧的无线局域网接口提供终端与无线局域网连接的接口，所述的网络侧的无线局域网接口提供外部网络与无线局域网连接的接口，其特征在于，所述的系统还包括：终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置，所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置支持终端与外部网络之间通过所述的终端侧的无线局域网接口和网络侧的无线局域网接口进行信息交互。

12、如权利要求11所述的一种通过无线局域网进行信息交互的系统，其特征在于，所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置具体包括：

13、如权利要求11所述的一种通过无线局域网进行信息交互的系统，其特征在于，所述的系统还包括终端侧的外部网络信息存储装置和网络侧的外部网络服务单元，所述的终端侧的外部网络信息存储装置用于存储终端通过无线局域网接口接收到的外部网络相关信息，所述的网络侧的外部网络服务单元用于提供信息交互过程中所需的外部网络的相关信息。

14、如权利要求13所述的一种通过无线局域网进行信息交互的系统，其特征在于，所述的终端侧的无线局域网服务装置和网络侧的无线局域网服务装置还包括外部网络信息获取单元，用于与所述的终端侧的外部网络信息存储装置和网络侧的外部网络服务单元交互，获取所需的相关信息。