KR101363118B1 - 최적화된 이웃 그래프들을 이용하여 저전력 ａｐ지원 고속 무선 로밍을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

최적화된 이웃 그래프들을 이용하여 저전력 ａｐ지원 고속 무선 로밍을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 무선 네트워크에서 동작하는 무선국(STA)에 의한 저전력 액세스 포인트 지원 고속 무선 로밍을 위해 최적화된 이웃 그래프들을 이용하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

Description

최적화된 이웃 그래프들을 이용하여 저전력 ＡＰ지원 고속 무선 로밍을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LOW-POWER AP-ASSISTED FAST WIRELESS ROAMING USING OPTIMIZED NEIGHBOR GRAPHS}
기업 무선 WLAN(wirelss local area networks)에서 VoIP(voice over Internet Protocol), 비디오 회의 등과 같은 애플리케이션의 QoS(Quality of Service)는, 제한되는 것은 아니지만, 끊김없는(seamless) 고속 변환(transitions)에 의존한다. 이것은, 그들이 동일한 PHY 기술(예를 들면, 'a'->'a', 또는 'b'->'b'), 또는 인터-PHY(inter-PHY)(예를 들면, 'a' 대역 <-> 'n", 또는 'b'<->'n') 전송들을 요구하는 새로운 용도(usages)에 속하는 서로 다른 액세스 포인트(APs) 사이에 있는지 여부가 중요하다(true). 인터-PHY 전송들에는 설계 관심이 거의 주어지지 않았기 때문에, 무선 네트워크에서 고속 무선 로밍을 가능하게 하는 개선된 인터-PHY 전송들을 위한 방법 및 장치에 대한 필요성이 강하게 존재한다.
본 발명으로서 언급되는 청구 내용(subject matter)은 특히 본 명세서의 결론부에서 지적되고 명확하게 청구된다. 그러나, 본 발명은, 목적들, 특징들 및 잇점들과 함께 조직화 및 동작 방법에 대하여, 후술하는 상세한 서명을 첨부 도면과 함께 읽을 때 참조로서 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 LAN 통신 시스템의 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 RSN(robust secure network)에서의 802.11r over-the-DS 고속 전송을 도시한다.
도 3는 기업 WLAN의 전형적인 이웃 그래프를 도시한다.
도 4는 본 발명의 인핸스트 IEEE(enhanced Institute for Electronic and Electrical engineers) 802.11k 이웃 보고 요청 프레임 포맷을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예들의 인핸스트 IEEE 802.11k 이웃 보고 응답 프레임 포맷을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예들의 WLAN AP 구성요소 콘텐츠를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들의 RSN에서의 인핸스트 802.11r over-the-DS 고속 전송을 도시한다.
간소화 및 도시의 명료성을 위해, 도면들에 도시된 구성요소들은 반드시 스케일링되어 도시되지 않았다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 몇몇 구성요소들의 치수들은 명료성을 위해 다른 구성요소들에 비해 과장된다. 또한, 적절히 고려된다면, 참조 부호들은 대응하는 또는 유사한 구성요소들을 표시하기 위해 도면들 사이에서 반복되었다.
후술하는 상세한 설명에서, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이들 특정 세부 사항들이 없이도 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다른 예들에서, 공지된 방법, 절차들, 컴포넌트들 및 회로들은 본 발명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 설명되지는 않았다.
후술하는 상세한 설명의 몇몇 부분들은 컴퓨터 메모리 내에서 데이터 비트 또는 이진 디지털 신호들에 대한 동작들의 심볼 표현들 및 알고리즘들과 관련하여 제공된다. 이들 알고리즘 설명들 및 표현들은 당업자들의 작업의 실질을 다른 당업자에게 전달하기 위해 데이터 처리 분야들의 당업자에 의해 사용되는 기술들일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 그러한 알고리즘들 및 데이터 처리는, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니지만, 하드웨어에서, 소프트웨어에서, 또는 그들의 조합에서 적어도 부분적으로 구현되는 기저대역 주파수들, 중간-주파수들(IF), 또는 무선 주파수들(RF)에서의 아날로그 처리를 포함할 수 있다.
알고리즘은, 본 명세서에서 그리고 일반적으로, 바람직한 결과를 가져오는 액트들(acts) 또는 동작들의 자체 일관성(self-consistent)의 시퀀스일 것으로 고려된다. 이들은 물리적인 양들의 물리적 조작들을 포함한다. 일반적으로, 필수적인 것은 아니지만, 이들 양들은 저장되고, 전송되고, 결합되고, 비교되면 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 기본적으로 공통된 용도의 이유들을 위해, 이들 신호들을 비트들, 값들, 구성요소들, 심볼들, 문자들, 용어들, 숫자들 등으로서 지칭하는 것이 때때로 편리하다는 것이 증명되었다. 그러나, 이들 모두 그리고 유사한 용어들이 적절한 물리적인 양들과 연관될 수 있고 이들 양들에 적용되는 편리한 레이블들이라는 것이 이해되어야 한다.
특별히 달리 설명되지 않는다면, 후술하는 논의들에서 명백한 바와 같이, 명세서에 걸쳐, 프로세싱, 컴퓨팅, 계산, 결정 등과 같은 용어들을 사용하는 논의들은, 컴퓨팅 시스템의 레지스터들 또는 메모리들 내의, 전자 같은 물리적 양들로 표현되는 데이터를 컴퓨팅 시스템의 메모리들,레지스터들 또는 다른 그러한 정보 스토리지, 전송 또는 디스플레이 디바이스들 내에 물리적인 양들로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작하거나 변환하는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 액션 또는 프로세스들을 지칭한다는 것이 이해된다.
본 발명의 실시예들은 본 명세서에서의 동작들을 수행하기 위한 장치들을 포함할 수 있다. 이 장치는 원하는 목적을 위해 특별히 구성될 수 있고, 디바이스에 저장된 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되는 범용 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 그러한 프로그램은, 제한되는 것은 아니지만, 플로피 디스크들, 광 디스크들, CD-ROM들, 자기 광학 디스크들, ROM들, RAM들, EPROM들, EEPROM들, 플래시 메모리, 자기 또는 광학 카드들을 포함하는 임의의 유형의 디스크 같은 저장 매체, 또는 전자 명령어들을 저장하는데 적절하고 컴퓨팅 디바이스를 위해 시스템 버스에 연결될 수 있는 임의의 다른 유형의 매체를 포함하는 임의의 매체 상에 저장될 수 있다.
본 명세서에서 제공되는 프로세스들 및 디스플레이들은 임의의 특정 컴퓨팅 디바이스 또는 다른 장치에 본질적으로 연관되는 것은 아니다. 본 명세서의 교시에 다라 다양한 범용 시스템들이 프로그램들과 함께 사용될 수 있거나, 또는 원하는 방법을 수행하는데 더 특화된 장치를 구성하는 것이 편리하다는 것을 증명할 수 있다. 다양한 이들 시스템들에 대한 원하는 구조는 이하의 설명에서 나타날 것이다. 부가하여, 본 발명의 실시예들은 어떤 특정 프로그래밍 언어를 참조하여 설명되지는 않는다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 본 발명의 교시를 구현하는데 다양한 프로그래밍 언어들이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
후술하는 설명 및 청구범위에서, 용어 '연결된' 및 '접속된'이 그들의 파생어들과 함께 사용될 수 있다. 특정 실시예들에서, '접속된'은 두 개 이상의 구성요소들이 직접적인 물리적 또는 전기적인 접촉 상태에 있는 것을 나타내는 데 사용될 수 있다. '연결된'은 두 개 이상의 구성요소들이 직접적인 물리적 또는 전기적 접촉 상태에 있다는 것을 의미할 수 있다. 그러나, '연결된' 또한 두 개 이상의 구성요소들이 서로 직접적인 접촉 상태에 있지는 않지만 서로 여전히 협력하거나 상호작용할 수 있다는 것을 의미할 수도 있다.
본 발명의 실시예들이 다양한 애플리케이션들에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 명세서에서 개시된 회로는 무선 시스템의 송신기들 및 수신기들에서 와 같은 많은 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된 무선 시스템들은, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니지만, 단지 예로서, 무선 네트워크 인터페이스 디바이스들 및 네트워크 인터페이스 카드들(NICs)을 포함하는 WLAN들(wireless local area networks) 및 WWAN(wireless wide area networks)디바이스들, 기지국들, 액세스 포인트들(APs), 게이트웨이들, 브릿지들, 허브들, 셀룰러 무선전화 통신 시스템들, 위성 통신 시스템들, 양방향 무선 통신 시스템들, 단방향 페이저들, 양방향 페이저들, 개인용 통신 시스템들(PCS), 개인 컴퓨터들(PCs), 개인 휴대 정보 단말기들(PDAs), 센서 네트워크들, PAN들(personal area networks) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 범위 내에 있도록 의도된 무선 통신 시스템들의 유형들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, WLAN, WWAN, CDMA(Code Division Multiple Access) 셀룰러 무선전화 통신 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 셀룰러 무선전화 시스템, NADC(North American Digital Cellular) 셀룰러 무선전화 시스템, TDMA 시스템들, E-TDMA(Extended-TDMA) 셀룰러 무선전화 시스템, 광 대역 CDMA(WCDMA) 같은 제3 세대(3G) 시스템, CDMA-2000 등을 포함하지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이제, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 WLAN 통신 시스템이 설명될 것이다. 도 1에 도시된 WLAN 통신 시스템(100)에서, 모바일 유닛(110)(본 명세서에서 무선국(STA) 또는 "클라이언트"로도 칭해짐)은 기저대역 및 MAC(media access control) 프로세싱 함수들을 제공하기 위해 안테나(118) 및 프로세서(114)에 연결된 무선 송수신기(112)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서의 프로세서(114)는 단일 프로세서를 포함하건, 대안으로 기저대역 프로세서 및 애플리케이 프로세서를 포함할 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 프로세서(114)는 DRAM 같은 휘발성 메모리, 플래시 메모리 같은 비휘발성 메모리를 포함하거나, 또는 대안으로 하드 디스크 드라이브 같은 다른 유형의 스토리지를 포함할 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 메모리(116)의 몇몇 부분 또는 모두는 프로세서(114)로서 동일한 집적 회로 상에 포함되거나, 또는 대안으로 메모리(116)의 몇몇 부분 또는 모두는 프로세서(114)의 집적 회로의 외부에 있는 집적 회로 또는 다른 매체, 예를 들면, 하드 디스크 드라이브 상에 배치될 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 모바일 유닛(110)은 무선 통신 링크(132)를 통해 액세스 포인트(122)와 통신하며, 여기서 액세스 포인트(122)는 적어도 하나의 안테나(120)를 포함할 수 있다. 대체 실시예에서, 액세스 포인트(122) 및 선택적으로 모바일 유닛(110)은 두 개 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 액세스 포인트(122)는, 모바일 유닛(110)이 무선 통신 링크(132)를 통해 액세스 포인트(122)와 통신함으로써 네트워크(130)에 연결된 디바이스들을 포함하는 네트워크(130)와 통신하도록 네트워크(130)에 연결될 수 있다. 네트워크(130)는 전화 네트워크 또는 인터넷 같은 공중 네트워크를 포함하거나, 대안으로 네트워크(130)는 인트라넷과 같은 사설 네트워크, 또는 공중 및 사설 네트워크의 조합을 포함할 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 모바일 유닛(110)과 액세스 포인트(122) 간의 통신은 WLAN, 예를 들면, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineer) 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n 같은 IEEE 표준, HiperLAN-II 등과 호환하는 네트워크를 통해 구현될 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 모바일 유닛(110)과 액세스 포인트(122) 간의 통신은 적어도 부분적으로 3GPP 표준과 호환하는 셀룰러 통신 네트워크를 통해 구현될 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들은 IEEE-80211r-2008 표준에 정의된 것에 설계 및 프로토콜 인핸스먼트들을 제공하지만, 본 발명이 이에 또는 임의의 특정 표준에 한정되는 것은 아니다. 이들 표준 프로토콜들은, 타겟 AP에 로밍할 때마다, PTK를 재계산하기 위해 클라이언트(본 명세서에서 무선국(STA) 또는 모바일 유닛으로도 칭해질 수 있음)가 타겟 AP와 11r-인증 메시지들을 교환할 필요가 있기 때문에 매우 비효율적이다. 이것은 몇몇 AP들(이에 한정되는 것은 아님)에 대해 끊김없는 고속 변환을 위해 고려할만한 몇 밀리초의 비용이 들 수 있다. 기존의 변환 방법들은 클라이언트가 로밍을 필요할 때 모든 단일 시간을 스캔할 것을 요구한다. 이것은 변환 시간에 대해 나쁘고 또한 디바이스 전력에 대해서도 매우 나쁘다. 본 발명의 실시예들은 로밍 시간 동안 모바일 유닛들에 의해 저전력 소모를 가능하게 하고 새로운 AP를 스캔하고 선택하는데 클라이언트들에 의해 걸리는 시간을 줄임으로써 로밍 시간의 속도를 높일 수 있게 한다.
클라이언트가 AP와 연관될 때, 그리고, 그 AP로부터 이웃 그래프를 얻을 때, 스캔들을 수행할 필요가 없다. 스캔을 수행할 필요가 없다는 것은 매우 양호한 전력 이점을 갖게 되고 또한 변환을 위해 낭비되는 시간인 스캔 시간을 제거한다.
이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 실시예들은 로밍이 발생할 때 재연관(re-association)을 위해 사전 유도된 PTK의 사용을 가능하게 하고, 따라서, 본 발명은, 몇몇 AP들에 대해, 예를 들면, 제한적인 것은 아니지만, 11r-인증 메시지들을 교환하기 위한 15~20 밀리초 같은 몇몇 밀리초를 절약할 수 있다. 또한, PTK를 미리 얻기 위해 이웃 AP들과의 11r-인증 및 인핸스트 이웃 보고 메시지들 모두 클라이언트와 그와 연관된 AP 간의 보안 통신에 영향을 미치지 않을 것이고, 따라서 클라이언트와 그와 연관된 AP 간의 정상적인 데이터 트래픽을 방해하지 않을 것이다.
본 발명의 실시예들이 IEEE 802.11 표준과 관련하여 설명될 수 있지만, 본 발명이 802.11에 한정되는 것은 아니고, 또한, 이에 한정되는 것은 아니지만, 802.16 및 802.21 같은 추가의 무선 기술들에서도 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
802.11r은, 하나의 AP로부터 다른 AP로의 고속 및 보안있는 핸드오프들이 끊김없는 방식으로 관리되면서, 움직임에 있어서 무선 디바이스들에 대해 연속적인 접속성을 가능하게 하기 위한 802.11 표준에 대한 수정안이다. 본 발명의 실시예들은 인터-PHY 기술 핸드오프들에도 적용가능한 그 밖의 IEEE 802.11r 표준에 설명된 인핸스트 끊김없는 고속 변환 메커니즘을 제공한다.
이제, 도 2a 및 도 2b를 보면, RSN에서 802.11r over-the-DS 고속 변환의 현재 메커니즘의 예들이 일반적으로 200으로 도시되어 있고, 다음과 같이 동작한다:
1. 고속 BSS 변환 메커니즘에서, 고속 BSS 변환 프로토콜은 클라이언트(210)와 AP(220) 간의 제1 관계동안 초기 정보 교환을 필요로 한다. 그러한 초기 교환은 고속 BSS(basic service set) 변환 초기 이동성 도메인 연관 프로토콜로서 칭해진다.
2. 동일한 모빌리티 도메인(모빌리티 도메인은 동일한 ESS(extended service set) 내에 있고 고속 BSS 변환 프로토콜을 지원하는 BSS들의 세트로서 정의된다) 내에서 AP들에 대한 후속적인 재연관들은 고속 BSS 변환 프로토콜을 수행할 수 있다.
1. 현재 AP(240)를 통해 11r-인증 요청이 타겟 AP로 전송되고, 현재 AP(240)를 통해 11r-인증 응답이 다시 클라이언트(240)로 전송된다; 2. 11r-인증 요청 및 응답 모두 데이터 프레임들에서 보다는 오히려 액션 프레임들에서 캡슐화된다(encapsulated); 3. 클라이언트(230)는 기업 무선 LAN을 통해 AP들과 통신하지만, AP들은 기업 유선 LAN을 통해 서로 통신한다는 것을 유의하자.
그러나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 80211r 고속 변환 프로세스는, 타겟 AP(220 및 250)에 로밍할 때마다, PTK를 재계산하기 위해 클라이언트(210 및 230)가 11r-인증 메시지들(11r-인증 요청 및 11r- 인증 응답)을 타켓 AP(220 및 250)와 교환할 필요가 있기 때문에 불충분하다. 그리고, 전술한 바와 같이, 이것은 중요한 로밍 시간동안 몇 미리초를 소비할 수 있는데, 이것은 서브(sub) 50 msec L2 로밍 예산을 갖는, 고속 변환동안 음성 호출들에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 레이턴시를 줄이는 것이 보안있고 끊김없는 고속 변환을 위해 최대한 중요하다.
이제, 도 3을 보면, 본 발명의 실시예의 기업 WLAN 배치의 전형적인 이웃 그래프의 예시가 일반적으로 300으로서 도시되어 있다. 이웃 그래프는 기업 WLAN 내의 각각의 AP의 측정 결과들을 사용하는 것으로 도시된다. 이웃 그래프는 기업 환경들, 예를 들면, WLAN 컨트롤러에 의한 AP들의 채널 재할당의 변화에 기인하여 동적으로 변경될 수 있다. IEEE 802.11k 그룹은 기업 WLAN에서 클라이언트들이 그러한 측정치들을 보고하는 메카니즘들을 정의하였고, 대부분의 AP들은 이것을 또한 지원한다. 따라서, 본 발명은 그러한 종류의 측정치의 결과를 사용함으로써 802.11r 고속 변환을 용이하게 할 수 있다. 측정치들은 미리 PTK를 유도하기 위해 현재 AP의 이웃들에 대해 활성적으로 요구하고 그들의 이웃들과의 11r-인증을 수행함으로써 도출되었다. 그러나, 현재의 802.11k 이웃 보고 메커니즘을 사용함으로써, 클라이언트는 미리 11r-인증을 수행하기 위해 단지 제한된 수의 AP들을 얻을 수 있다. 클라이언트가 현재 802.11k 이웃 보고 메커니즘을 사용함으로써 AP8(310)과 현재 연관되어 있다면, 클라이언트는 11r-인증 교환을 미리 수행하기 위해 단지 AP5(320), AP7(330) 및 AP12(340)만을 얻을 수 있다. 이것은 클라이언트가 주위를 움직일 때는, 클라이언트가 다수의 이웃 보고들을 얻은 다음 11r-인증들을 실행할 필요가 있기 때문에 바람직하지 않다.
보다 넓은 네트워크 토폴로지를 갖게 되면, 클라이언트들이 자신들의 AP들과 의 11r-인증들을 확실히 행할 수 있고, 게다가 다수의 이웃 보고들을 얻을 필요가 없고, 11r-인증들을 행할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 현재 802.11k 이웃 보고 메커니즘을 향상시킨다: 단지 제한된 수의 이웃 AP들을 얻는 것 대신, 클라잉언트들은 전제의 WLAN AP 네트워크 토폴로지를 얻을 것이다; 환언하면, 클라이언트들은 인핸스트 802.11k 이웃 보고 메커니즘을 통해 도 3에 나타나는 모든 자신들의 AP들(현재 연관된 AP 제외)을 얻을 것이다.
도 4는 400에서 본 발명의 한 실시예의 인핸스트 802.11k 이웃 보고 요청에 대해 제안된 프레임 포맷을 도시한다. MAC 헤더가 410에 도시되어 있고 액션의 세부사항이 420에 도시되어 있다. 카테고리는, 이것이 전체 WLAN AP 네트워크 토폴로지를 얻기 위한 요청이라는 것을 나타내도록 구성되어야 하고, SSID 또한 동일한 ESS에 속하는 자신들의 AP들을 얻도록 구성되어야 한다는 것을 유의하자.
도 5는 500에서 본 발명의 실시예들의 인핸스트 802.11k 이웃 보고 응답에 대해 제안된 프레임 포맷을 도시한다. MAC 헤더가 510에 도시되어 있고 액션의 세부사항이 520에 도시되어 있다. 카테고리 및 SSID 모두를 구성하는 것에 더하여, WLAN AP 구성요소들이 이 응답에 또한 포함되어야 하고; 모든 리턴된 WLAN AP들이 SSID에 의해 특정되는 동일한 ESS에 속해야 한다.
도 6은 600에서 본 발명의 실시예들의 WLAN AP 구성요소에 대해 제안된 포맷을 도시한다. 다음의 사항을 유의하자.
1. 구성요소 ID는 기존의 다른 어떠한 구성요소들에 의해서도 사용되지 않았던 값을 가져야 한다.
2. 길이는, 떠난 영역들의 크기인 14와 동일해야 한다.
3. BSSID는 AP의 MAC 어드레스이다.
4. AP 도달가능성은 이 AP가 무선을 통해 STA에 의해 도달될 수 있는지를 나타낸다.
5. 채널 번호는 이 AP의 현재 동작중인 채널이다.
6. 측정된 RSSI는 측정된 RSSI 값이고 클라이언트는 그것을 사용하여 이 AP와의 신호 강도를 검사할 수 있다.
7. 국 카운트(Station Count)는 이 AP와 현재 연관되어 있는 국들의 수를 말한다.
8. 채널 이용(Channel Utilization)은 0과 255 사이의 정수이고, 이것은 매체를 감지한 QoS AP가 사용중이었던(busy) 시간의 퍼센트로서 정의된다.
9. 이용가능 승인 용량은 명시적인 승인 제어를 통해 이용가능한 매체 시간의 나머지 양을 포함한다. 이것은 모바일 국이 미래의 승인 제어 요청들을 수용할 것 같은 QoS AP를 선택하게 하는데 도움이 된다. WLAN AP 구성요소는, 클라이언트들이 802.11r 고속 변환을 위해 최상의 후보 AP를 결정하기 전에 QoS 및 신호 강도 모두를 평가할 필요가 있음에 따라, 클라이언트를 위해 매우 중요하다.
본 발명의 실시예들의 중요한 신규한 양상들은 클라이언트가 네트워크로부터의 이 AP-토폴로지 맵을 사용하여 다수의 AP들과 802.11r-인증 교환을 수행할 수 있다는 것을 제공한다. 이것은 클라이언트가 자신의 AP-선택 결정에 앞서 PTK들(암호화를 위한 세션키들)을 도출하고, 연관 기회들을 증가시키고, 스캐닝을 제거할 수 있도록 한다. 본 발명의 몇몇 실시예들은 또한 가변의 로밍 후보들이 더 많아짐에 따라 클라이언트들이 그러한 "우선의(primed)" AP들을 사용하는 것을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 또한 성능을 향상시키면서, 사용자들에 대해 (클라이언트가 두 개의 동일한 AP들 간을 핑퐁할 때) 히스테리시스 영향(hysteresis effect)를 줄인다. 더욱이, 무선 로밍 데이터는 본 발명이 로밍 스캐닝을 상당히 줄일 수 있다는 것을 제안한다. 로밍 시간 스캐닝을 줄임으로써 핸드헬드 및 랩톱 클라이언트들에 대해 큰 전력 절감 기회를 얻게 되지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 데이터를 보면, 클라이언트가 단지 스캔 결과들에 따라 최상의 AP를 "추측(guess)"할 필요가 없을 때 AP 지원 로밍들이 연관 실패들의 수를 줄인다. 스캔 결과들은 완전한 스캔이 완료되는 시간(1-2분)까지 사용할 수가 없다 - 사람은 이 시간에 3개의 AP들을 가로질러 걸을 수 있다.
일반적으로 700으로서 도시된 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들의 인핸스트 끊김없는 고속 변환 메커니즘을 도시한다. 이것은 다음과 같이 동작한다.
1. 클라이언트(710)가 처음으로 WLAN에 진입하였을 때, 전체의 스캐닝을 수행하여 AP(720)를 찾고 그 AP와의 초기 802.11r 연관을 수행하여 WLAN과 접속할 것이다.
2. 클라이언트(710)가 몇몇 AP(720)와 성공적으로 연관되면, 연관된 AP(720)에게 자신의 측정되고 유지된 이웃 AP(730)의 토폴로지 그래프를 요구할 것이다. 본 발명은 이웃 AP 맵의 리스트를 요청하기 위해 클라이언트가 그것의 위치 정보를 사용하는 것을 가능하게 한다.
3. 다음에 클라이언트는 모든 802.11r 이웃 AP들(730)과의 11r-인증 교환(처음 2개의 메시지만)을 수행하고 PTK(세션키들)를 미리 도출한다. 이들 세션키는 PTK 수명이 EAP KeyLifetime으로 경계지워짐에 따라 KeyLifetime에 대해 긴 지속시간(duration)을 가질 것이다.
4. 로밍 트리거: 얼마 후에, 클라이언트가 연관된 AP로부터 멀리 이동할 때클라이언트 내에 (정상적으로는 낮은 RSSI에 의해) 로밍이 생성될 수 있다.
5. AP 선택: 클라이언트(740)는 연관된 AP로부터 현재의 이웃 AP(750)의 그래프에 기초하여 최상의 후보를 선택할 것이다. AP 선택 알고리즘은 클라이언트(740)가 PTK를 미리 도출한 후보 AP들에게 선호도(preference)를 부여할 것이다.
6. 클라이언트가 새로운 AP에 성공적으로 로밍하면, 사전확립된 PTK들을 갖는 모든 AP들의 그래프를 계속해서 유지할 것이다. 이전의 AP들의 PTK는 무효로 될 것이다.
7. 클라이언트는 새롭게 연관된 AP(760)에 의해 측정되고 유지된 새로운 이웃 AP(770)의 그래프를 요청할 것이다. 클라이언트(740)가 새로운 이웃 AP(770) 리스트를 얻으면, 아직 PTK를 확립하지 못한 모든 AP들과 11r-인증 교환을 수행하고 PTK들을 도출할 것이다.
8. 클라이언트 히스테리시스 알고리즘이 향상됨에 따라, 클라이언트(740)는 클라이언트가 막 떠난 마지막 AP와의 새로운 11r-인증 및 PTK를 도출할 것이다. 이 방식으로 클라이언트가 2개의 AP들 사이에서 로밍함으로써 핑퐁 효과를 수행한다면, 사용자들에 대한 역효과가 최소로 된다. 클라이언트는 나중에 새로운 11r 로밍이 트리거될 때 단계 2 내지 단계 8을 반복할 것이다.
본 발명의 임의의 특징들이 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 많은 수정, 대체, 교환 및 균등물이 당업자에게 일어날 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 들어오는 그러한 모든 수정 및 변경을 커버하고자 의도된 것이라는 것이 이해되어야 한다.

Claims (24)

  1. 무선국(STA)이 사전확립된 세션키들을 가진 모든 액세스 포인트(AP)들의 최적화된 이웃 그래프들을 상기 무선국(STA)에서 유지하는 단계와,
    무선 네트워크에서 동작하는 상기 무선국(STA)에 의한 액세스 포인트(AP) 지원 고속 무선 로밍을 위해 상기 최적화된 이웃 그래프들을 이용하는 단계를 포함하되,
    상기 무선국(STA)은 연관된 AP로부터 이웃 보고 메커니즘(a neighbor report mechanism)을 통해 전체 AP-토폴로지 맵(an entire AP-topology map)을 수신하고,
    상기 고속 무선 로밍은,
    상기 무선국이 WLAN(wireless local area network)에 진입하여 AP를 찾고 상기 WLAN과 접속하기 위해 상기 AP와의 초기 연관(an initial association)을 수행할 때 전체 스캔(full scan) 또는 부분적인 스캔을 수행하는 단계와,
    상기 무선국이 일부 AP와 성공적으로 연관되면, 연관된 AP에 의해 측정되고 유지되는 이웃 AP 토폴로지 그래프를 상기 연관된 AP에 요구하는 단계와,
    상기 무선국이 모든 이웃 AP들과의 인증 교환을 수행하는 단계와,
    전송을 위해 현재 AP를 사용하고, 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 미리 도출하는 단계와,
    로밍 트리거를 제공하는 단계 - 클라이언트가 상기 연관된 AP로부터 멀리 이동할 때 소정의 기간이 경과한 후 로밍이 트리거될 수 있음 - 와,
    상기 연관된 AP로부터의 이웃 AP 그래프에 기초하여 최상의 후보를 상기 무선국이 선택하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선국은 상기 무선 네트워크로부터의 상기 AP-토폴로지 맵을 사용하여 다수의 AP들과의 인증 교환(an authentication exchange)을 수행하는
    방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선국은 자신의 AP-선택 결정에 앞서 인증 및 암호화를 위해 페어와이즈 보안(pairwise security)을 위한 상기 세션키들을 도출하는
    방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선국이 새로운 AP에 성공적으로 로밍하면 상기 무선국이 페어와이즈 보안을 위해 사전확립된 세션키들을 갖고 있는 모든 AP들의 그래프를 유지하고, 페어와이즈 보안을 위한 이전의 AP의 세션키들만을 무효화하는 단계와,
    새롭게 연관된 AP에 의해 측정되고 유지되는 새로운 이웃 AP 그래프를 상기 무선국이 요청하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무선국이 새로운 이웃 AP 리스트를 입수하면, 상기 무선국은 페어와이즈 보안을 위해 확립된 세션키들을 아직 갖고 있지 않은 모든 AP들과 인증 교환을 수행하고 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 도출하는
    방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 무선국이, 상기 무선국이 막 떠난 마지막 AP와 새로운 인증 교환을 수행하고 페어와이즈 보안을 위한 새로운 세션키들을 도출하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 인증은 IEEE(Institute for Electronic and Electrical Engineers) 802.11r 또는 802.16 표준에 부합하는
    방법.
  9. 끊김없는 고속 변환(seamless fast transition)을 향상시키기 위한 장치로서,
    액세스 포인트(AP) 지원 고속 무선 로밍을 위해 최적화된 이웃 그래프들을 이용하여 무선 네트워크에서 통신을 위해 동작가능한 무선국(STA)을 포함하되,
    상기 무선국(STA)은 상기 무선국이 사전확립된 세션키들을 가진 모든 AP들의 상기 최적화된 이웃 그래프들을 유지하고,
    상기 무선국(STA)은 연관된 AP로부터 이웃 보고 메커니즘을 통해 전체 AP-토폴로지 맵을 수신하고,
    상기 고속 무선 로밍은,
    상기 무선국이 WLAN(wireless local area network)에 진입하여 AP를 찾고 상기 WLAN과 접속하기 위해 상기 AP와의 초기 연관을 수행할 때 전체 스캔을 수행하고,
    상기 무선국이 일부 AP와 성공적으로 연관되면, 연관된 AP에 의해 측정되고 유지되는 이웃 AP 토폴로지 그래프를 상기 연관된 AP에 요구하고,
    상기 무선국이 모든 이웃 AP들과의 인증 교환을 수행하고, 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 미리 도출하고,
    전송을 위해 현재 AP를 사용하고, 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 미리 도출하고,
    로밍 트리거를 제공하고 - 클라이언트가 상기 연관된 AP로부터 멀리 이동할 때 소정의 기간이 경과한 후 로밍이 트리거될 수 있음 -,
    상기 무선국이 상기 연관된 AP로부터의 이웃 AP 그래프에 기초하여 최상의 후보를 선택하는 것을 더 포함하는
    장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 무선국은 상기 무선 네트워크로부터의 상기 AP-토폴로지 맵을 사용하여 다수의 AP들과의 인증 교환을 수행하는
    장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 무선국은 자신의 AP-선택 결정에 앞서 인증 및 암호화를 위해 페어와이즈 보안을 위한 상기 세션키들을 도출하는
    장치.
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 고속 무선 로밍은,
    상기 무선국이 새로운 AP에 성공적으로 로밍하면 상기 무선국이 페어와이즈 보안을 위해 사전확립된 세션키들을 갖고 있는 모든 AP들의 그래프를 유지하고, 페어와이즈 보안을 위한 이전의 AP의 세션키들만을 무효화하고,
    상기 무선국이 새롭게 연관된 AP에 의해 측정되고 유지되는 새로운 이웃 AP 그래프를 요청하는 것을 더 포함하는
    장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 무선국이 새로운 이웃 AP 리스트를 수신하면, 상기 무선국은 페어와이즈 보안을 위해 확립된 세션키들을 아직 갖고 있지 않은 모든 AP들과 인증 교환을 수행하고 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 도출하는
    장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고속 무선 로밍은,
    상기 무선국이 막 떠난 마지막 AP와의 페어와이즈 보안을 위해 상기 무선국이 새로운 인증 및 세션키들을 도출하는 것을 더 포함하는
    장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 인증은 IEEE(Institute for Electronic and Electrical Engineers) 802.11r 또는 802.16 표준에 부합하는
    장치.
  17. 컴퓨터 실행가능 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체로서,
    상기 컴퓨터 실행가능 명령어는, 컴퓨팅 플랫폼에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨팅 플랫폼으로 하여금,
    무선국(STA)이 사전확립된 세션키들을 가진 모든 액세스 포인트(AP)들의 최적화된 이웃 그래프들을 상기 무선국(STA)에서 유지하는 단계와,
    무선 네트워크에서 동작하는 상기 무선국(STA)에 의한 액세스 포인트(AP) 지원 고속 무선 로밍을 위해 상기 최적화된 이웃 그래프들을 이용하는 단계
    를 포함하는 방법을 수행하게 하되,
    상기 무선국(STA)은 연관된 AP로부터 이웃 보고 메커니즘을 통해 전체 AP-토폴로지 맵을 수신하고,
    상기 고속 무선 로밍은,
    상기 무선국이 WLAN(wireless local area network)에 진입하여 AP를 찾고 상기 WLAN과 접속하기 위해 상기 AP와의 초기 연관을 수행할 때 전체 스캔을 수행하고,
    상기 무선국이 일부 AP와 성공적으로 연관되면, 연관된 AP에 의해 측정되고 유지되는 이웃 AP 토폴로지 그래프를 상기 연관된 AP에 요구하고,
    상기 무선국이 모든 이웃 AP들과의 인증 교환을 수행하고, 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 미리 도출하고,
    전송을 위해 현재 AP를 사용하고, 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 미리 도출하고,
    로밍 트리거를 제공하고 - 클라이언트가 상기 연관된 AP로부터 멀리 이동할 때 소정의 기간이 경과한 후 로밍이 트리거될 수 있음 -,
    상기 무선국이 상기 연관된 AP로부터의 이웃 AP 그래프에 기초하여 최상의 후보를 선택하는 것을 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능 기록 매체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선국은 상기 무선 네트워크로부터의 상기 AP-토폴로지 맵을 사용하여 다수의 AP들과의 인증 교환을 수행하는
    컴퓨터 판독가능 기록 매체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 무선국은 자신의 AP-선택 결정에 앞서 암호화를 위해 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 도출하는
    컴퓨터 판독가능 기록 매체.
  20. 삭제
  21. 제 17 항에 있어서,
    액세스될 때 컴퓨팅 플랫폼으로 하여금,
    상기 무선국이 새로운 AP에 성공적으로 로밍하면 상기 무선국이 페어와이즈 보안을 위해 사전확립된 세션키들을 갖고 있는 모든 AP들의 그래프를 유지하고, 페어와이즈 보안을 위한 이전의 AP의 세션키들만을 무효화하는 단계와,
    상기 무선국이 새롭게 연관된 AP에 의해 측정되고 유지되는 새로운 이웃 AP 그래프를 요청하는 단계를 또한 수행하게 하는 명령어를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능 기록 매체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 무선국이 새로운 이웃 AP 리스트를 입수하면, 상기 무선국은 페어와이즈 보안을 위해 확립된 세션키들을 아직 갖고 있지 않은 모든 AP들과 인증 교환을 수행하고 페어와이즈 보안을 위한 세션키들을 도출하는
    컴퓨터 판독가능 기록 매체.
  23. 제 22 항에 있어서,
    액세스될 때, 컴퓨팅 플랫폼으로 하여금, 상기 무선국이 막 떠난 마지막 AP와의 페어와이즈 보안을 위해 상기 무선국이 새로운 인증 및 세션키들을 도출하는 단계를 또한 수행하게 하는 명령어를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능 기록 매체.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 인증은 IEEE 802.11r 또는 802.16 표준에 부합하는
    컴퓨터 판독가능 기록 매체.
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