CN2850150Y - 在一无线局域网中邻近扫描的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用在一无线网络(WLAN)中邻近扫描的系统，其包含一基站(STA)，一第一存取点(AP)与该STA联系，以及一第二AP。该STA包含一第一时序信息装置、一排程装置，其配置以接收来自该第一时序信息装置的时序信息、以及一接收器，用以接收通信信号且能由该排程装置所控制。该第一AP包含一第二时序信息装置，其送出时序信息至在该STA中的该第一时序信息装置。该第二AP包含一信标发射装置，用以发射一信标信号，其中该时序信息与该信标信号有关。

Description

在一无线局域网中邻近扫描的系统
技术领域
本实用新型总的有关无线局域网(WLAN)，尤其是有关一种邻近存取点(APs)的扫描方法。
背景技术
WLAN因为其便利和弹性而变得越来越受欢迎，当此类网络新的应用被开发出来时，他们的普及化便预期会显著增加。一个大有可为的领域便是网际网络语音协议(VoIP，Voice over Internet Protocol)的使用，且当使用者是移动用户时，在邻接WLAN部署区域中对无缝隙服务连续性支持(亦即：递交(handover))的需求也逐渐增加。
在802.11标准中，站台(STAs)可使用两种不同的模式以识别APs：主动扫描模式以及被动扫描模式。STA所使用的是主动扫描模式或是被动扫描模式，通常是由其组态设定所决定，实作上两种模式都有在使用。在主动扫描模式中，STA选择一频率频道并发射一探测请求帧(Probe Request frame)，接着等待一定的时间以接收探测请求帧形式的响应。当基础服务集合(BSS)在基础建设模式中运作时，该探测请求帧典型地是由该AP送出。在此情况下，若STA在一定时间后并未接收到探测请求帧，则其调整到一个新的频率并重复此程序。
在被动扫描模式中，STA试着借由调整频率且监听一定时间，以找出一特定频率频道上BSS的存在，以便在固定的时间间隔中由该AP捕捉信标帧广播。在此情况下，若STA在一定时间后并未接收到信标帧广播，则其调整到一个新的频率并重复此程序。
当使用被动模式时，STA可知道在哪个频率频道可能会找到候选APs，但其无法确实知道邻近AP何时会送出信标帧。典型地，信标帧于预设固定时间间隔中送出，例如：每100ms，在最差情况下，STA调整到目标频率且必须等待至少100ms，直到一信标帧发生为止。当STA仅有一个接收器的情况下，其在旧频率上进行的服务会遭受中断，同时STA会在目标频率上执行被动扫描。
在一WLAN上执行一个有效率的递交必须包含数个需求，例如：用以递交的适当候选APs的识别和测量，STA认证的建立以及在目标AP中的安全内容，重新结合该目标AP，以及发射该数据炼结至该目标AP。
WALN传统上并未以提供完全无缝隙移动支持的目的发展，一个现行WLAN系统的问题便是由该STA对适当候选APs的识别和测量是个冗长的程序，且可能持续数百毫秒。除此之外，STA行为并未良好的描述，且测量程序的持续时间可因工厂所选择的不同执行方法而大大的不同。
为了避免被使用者中断重要服务，举例来说，在执行VoIP呼叫期间，递交程序需要快速地执行(服务中断时间典型地不应超过数十至数百毫秒)。除此之外，STA测量和识别邻近候选APs的程序不应以任何显著的方法冲击到正在进行服务的表现。
因此，便有需要改善被动扫描模式的效能，使得被动模式的使用可同时确保服务的连续性和无缝隙递交，尤其是在VoIP方面。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了避免现有技术的问题而利用给予该站台一时序信息，由此搜寻邻近的AP时增进被动扫描模式的效能。
本实用新型包含关于发射间隔的方法、信号发送机制以及时序信息，以及邻近候选APs的排程。该AP送出关于邻近候选APs的时序信息至该STA，接着STA便能使用时序信息以排程其调整至该目标频率，并且在最小时间中执行该目标AP的识别和测量。
再邻近候选APs的时序信息可使用广播/多重广播形式的帧(举例来说包含在信标帧中)，或是单一广播形式的媒体存取控制(MAC)帧送至STAs。除此之外，包含时序信息的信息组件(IE)可在MAC管理帧中送出，或是背负在MAC控制或数据帧上送出。
一种在一WLAN中邻近扫描的方法，该WLAN具有一STA，一第一AP连结至该STA，以及一第二AP。由产生关于该第二AP所送出的一信标信号的时序信息开始，该时序信息由该第一AP向该STA报告，该STA基于该时序信息排程一时间，以监听由该第二AP发射的信标信号。
一种在一WLAN中邻近扫描的系统，其包含一STA，一第一AP连结至该STA，以及一第二AP。该STA包含一第一时序信息装置、一排程装置，其配置以接收来自该第一时序信息装置的时序信息、以及一接收器，用以接收通信信号且能由该排程装置所控制。该第一AP包含一第二时序信息装置，其送出时序信息至在该STA中的该第一时序信息装置。该第二AP包含一信标发射装置，用以发射一信标信号，其中该时序信息关于该信标信号。
本实用新型可避免被使用者中断重要服务，例如在执行在网际网络语音协议呼叫期间，递交程序可快速地执行，例如使服务中断时间不超过数十至数百毫秒。除此之外，本实用新型还可使站台测量和识别邻近候选存取点的程序不会以任何显著的方法冲击到正在进行服务的表现。
附图说明
图1所示为一种用以通信介于STA、与该STA联系AP以及候选AP间时序信息的方法流程图；
图2所示为扫描一候选AP的时序图；
图3所示为扫描N个频道的时序图；以及
图4所示为一种用以通信介于STA、与该STA联系的AP以及候选AP间时序信息的系统图。
具体实施方式
此后，专用术语「站台(STA)」包含但并未限制于一无线发射/接收单元、一使用者设备、一移动站台、一固定或移动用户单元、一呼叫器或可在一无线环境下操作的任何形式装置。当本文此后提到专用术语「存取点(AP)」，其包含但并未限制于一基地台、一节点B、一站台控制器或是在无线环境下任何形式的接口装置。
本实用新型包含关于邻近候选APs发射间隔的时序信息，典型地为信标帧发射时间，由何处送出至一STA，以改善被动扫描模式的效率。
该AP送出关于该邻近候选APs的时序信息至该STA，该STA接着便能使用该时序信息，以排程其调整至该目标频率并在一最小时间中识别并测量该目标AP。
图1所示为用以通信介于一STA 102、与该STA 102连系的一AP(AP1)104、以及一候选AP(AP2)106间时序信息的方法100流程图。在非必要的第一步骤中，该STA 102向AP1104请求候选AP2 106的时序信息(步骤110)。该AP1104接着向AP2 106请求时序信息(步骤112)。AP2 106向AP1报告其时序信息(步骤114)，此步骤仅在如果该AP1尚未预先获得AP2的时序信息才需要；AP1会有附加装置以获得该时序信息(下文讨论)。AP1向该STA 102报告AP2的时序信息(步骤116)。该STA 102接着排定时间以调整至AP2的频率以便监听AP2的信标(步骤118)。
邻近APs的时序信息可包含，举例来说：信标间隔(信标帧发生的周期性)、一目标信号帧发射时间、或是无争用及争用基础时期。关于邻近候选AP的时序信息可以绝对时间参考形式与该STA通信(例如：一种类似「邻近信标帧将于时间xyz发生」的时间戳记)，或是对于一已知参考点的相对时间差(例如指示与由AP1将时序信息送至该STA帧的差距，或是与AP1前次或现行信标帧的差距)。
由于装置在发射信标前等待任何进行中的发射/接收结束的需求，下一个信标帧发射的时序在超过数毫米的精确度来说是未知的，因此该AP将一预测接收间隔时间(或等价地说，一目标时间加上一不确定保留幅度)发送至该STA。
提供给STAs的时序信息总是能由该不确定时期所补充，或是由一特定法则允许该STA会得该时序信息及/或该不确定时期。一般来说，现行的AP将不止通知该STA该候选AP的信标帧将比该现行AP的信标帧早N个时间单位发生，且亦会通知该STA，由于该难以预料的因素，该候选AP的信标帧将在指示时间或是时间间隔前M个时间单位及后L个时间单位内发生。另一个可能性便是不确定时期不用每次该AP提供时序信息时就描述，而是分开发送(举例来说：通过信标)，或是以一特定固定值发送，两种方式都能省下信号发送频宽。
邻近候选APs的时序信息可使用征求性及/或非征求性广播/多重广播形式帧(举例来说，包含于一信标帧中)，或是征求性及/或非征求性单一广播形式MAC帧(举例来说，在连结响应帧(Association Response frames)、重新连结响应帧(Reassociation Response frames)、或是探测响应帧中)送至STAs。包含时序信息的信息组件(IEs)能在(或部分在)MAC管理帧中发送，或是背负在MAC控制或数据帧上送出。通信时序信息至该STAs亦可包含使用层间服务原始方式(例如MAC 实体层(PHY)STA管理实体(SME))以在包含送出MAC信号发送帧、测量活动等活动上初始、确认及回报。
邻近候选APs的时序信息可在一特定AP以数种方法产生，包含：该AP使用网络端发送信号以撷取邻近APs时序信息、该AP使用其自身的邻近APs测量、该AP使用来自STA测量的报告、或是该AP在网络上使用一般的时序装置。
在网络端发送信号方面，该APs通过将APs连接在一起的分布式系统，交换关于其信标的发射时间信息。有数种可能的网络端信号发送执行方式，例如：一AP广播关于其信标发射时序的信息至所有在分布式系统上的APs、或是AP像另一个AP请求信标时序信息，而另一个AP则通过分布式系统响应。或者该AP可询问网络时序数据库，例如较佳地以作为中央控制或局域网络管理实体一部份的方式来实现，以获得关于其邻近APs的现行时序信息。
当该AP使用其自身的邻近APs测量时，该测量AP监听其它APs的信标，且测量该信标的发射时间，根据该信标发射间隔，该测量AP可推断大约的未来发射时间。当邻近APs使用与该测量AP相同的频率频道时，此方法才有用，要不然此方法将需要该测量AP不时调整至其它频率频道以便其能监听信标，这是个较不吸引人的解决方案。
在该AP使用来自STA测量的报告方面，STAs报告对等AP监听到来自邻近AP(s)信标的次数，其包含信标发射间隔、邻近APs的识别以及该邻近AP的时间戳记。该对等AP可使用此绝对和相关的时间参考组合以获取时序信息，该对等AP储存此信息于存储器中，且推断这些APs信标大约的未来发射时间。
当一STA进入一BSS时，其能在该连结请求帧、重新连结请求帧或是探测请求帧中设立一个旗标。该旗标是用以指示该STA想要在对应的连结请求帧、重新连结请求帧或是探测请求帧中接收一个邻近报告组件，该旗标能以数种方式执行，举例来说，可为一个简单位旗标或是一个IE，其包含多个值指示STA欲从该AP所撷取的信息形式。该邻近报告组件可包含一时序同步功能(TSF，timing synchronization function)信息字段，其包含一TSF偏差值以及一邻近AP的信标间隔值。该TSF偏差值以时序单位表示(TUs)，其举例来说且不失一般性为一微米长度，且为介于该对等AP和在关于该对等AP的TUs中表示的邻近AP间的时序偏差。该信标间隔值可在一较佳实施方式及不失一般性中表示为一目标信标发射时间(TBTT，target beacon transmissiontime)，其具有一典型的默认值100ms。
关于邻近候选APs的时序信息可在一AP管理信息基础(MIB)中储存、存取或配置。该MIB可为一MAC层MIB或是一PHY层MIB。
图2和图3所示为两种实施方式。在图2中，当该STA只刀该邻近候选AP的信标帧大约的抵达时间时，如果知道时序信息的话，STA需要停留在一给予频率以监听一特定AP的扫描期间典型地约为数毫秒，如果不知道时序信息的话可能会降到一完全信标间隔(典型地为100ms)。
在图3中所示为当在不同频道扫描数个APs时，所提出方法的增益。典型地，当使用时序信息时，该STA可根据该信标帧的发胜建立一排程，且在一单一或数个信标间隔中测量所有的信标帧。反之，如果不使用时序信息的话，必须请求数个信标间隔。在图3中所示的「不确定性间隔」提到，由于与其它发射区别的需要，关于该信标发射的确切时间。
上述的方法适用于IEEE 802.11基础的WLANs，且尤其是以802.11r(快速BSS发射)、802.11s(延伸服务集(ESS)网)、802.11k(无线资源测量)以及802.11n(高产能WLAN)为基础的WLANs。这些方法亦适用于其它无线网络形式。
图4所示为用以通信介于一STA 402、一与STA 402联系的AP(AP1)404及一候选AP(AP2)406间时序信息的系统400。当时序信息由AP2经由分布式网络传至AP1时，可使用本系统400。该STA 402包含一时序信息装置410、一排程装置412、一接收器414以及一天线416。AP1 404包含一时序信息装置420。该AP2 406包含一时序信息装置430、一信标发射装置432以及一天线434。
该系统400如下运作。在非必要的第一步骤中，该STA 402借由时序信息装置410向在AP1 404上的时序信息装置420送出请求，请求候选AP2 406的时序信息。该AP1 104接着分别通过时序信息装置420及时序信息装置430接收关于AP2 406的时序信息。如同前文参照图1所述，AP1 404可以不同方式接收关于该AP2 406的时序信息。
在AP2406中，该信标发射装置432经由天线434发射其信标，且通信该时序信息，以发射该信标至该时序信息装置430。该时序信息由该时序信息装置430送至在AP1 404中的时序信息装置420。AP1 404由该时序信息装置420送出该AP2 406的时序信息至在该STA 402中的时序信息装置410。
一旦该STA 402接收该AP2 406的时序信息，该时序信息由该时序信息装置410传至该排程装置412，该排程装置412决定该STA 402将于何时调整其接收器414以扫描并接收来自AP2 406的信标发射。
尽管本实用新型的特征和组件皆于实施例中以特定组合方式所描述，但实施例中每一特征或组件能独自使用(不需与较佳实施方式的其它特征或组件组合)，或是与/不与本实用新型的其它特征和组件做不同组合。

Claims (13)

1.一种在一无线局域网中邻近扫描的系统，其特征在于所述系统包含：
一站台，其包含：
一第一时序信息装置；
一排程装置，用以接收来自该第一时序信息装置的时序信息；以及
一接收器，用以接收通信信号，该接收器可由该排程装置所控制；
一第一存取点(AP)，与该站台联系，该第一AP包含一第二时序信息装置，该第二时序装置送出时序信息至在该站台中的该第一时序信息装置；以及
一第二AP，包含一信标发射装置，用以发射一信标信号，其中该时序信息与该信标信号相关。
2.如权利要求1所述系统，其特征在于该时序信息包含该信标信号发射的一绝对时间参考。
3.如权利要求1所述系统，其特征在于该时序信息包含一时间差距，其与该信标信号发射的一已知参考时间有关。
4.如权利要求1所述系统，其特征在于该时序信息包含该信标信号发射的一时间窗。
5.如权利要求1所述系统，其特征在于在该第二AP中还包含一第三时序信息装置，该第三时序信息装置接收来自该信标发射装置的时序信息，且通过网络端发送信号送出该时序信息至在该第一AP中的该第二时序信息装置。
6.如权利要求1所述系统，其特征在于该时序信息由该第一AP执行测量由该第二AP发射的信标信号而产生。
7.如权利要求1所述系统，其特征在于该时序信息由该第一AP接收来自连于该第一AP的站台的测量所产生，该测量与由该第二AP所发射的信标信号有关。
8.如权利要求1所述系统，其特征在于该排程装置接收关于来自该第二AP的信标信号的时序信息，且为该接收器排程一时间以接收来自该第二AP的信标信号。
9.如权利要求1所述系统，其特征在于该站台由该第一时序信息装置送出关于该第二AP的时序信息的一请求至在该第一AP中的该第二时序信息装置。
10.如权利要求1所述系统，其特征在于该第一AP由该第二时序信息装置送出关于该第二AP的时序信息的一请求至在该第二AP中的该第三时序信息装置。
11.如权利要求1所述系统，其特征在于在该第一AP中的该第二时序信息装置送出包含该时序信息的一信标帧至在该站台中的该第一时序信息装置。
12.如权利要求1所述系统，其特征在于该在该第一AP中的第二时序信息装置送出在一媒体存取控制帧中的一信息组件至该站台中的该第一时序信息装置，所述信息组件包含该时序信息。
13.如权利要求12所述系统，其特征在于该MAC帧属于一管理子形式。
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