專利名稱：802.11wlan中站從接入點中平滑去關聯(lián)的方法與設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及IEEE 802.11及其接入點(AP)和站(STA)。更特別地，本發(fā)明涉及用于接入點以“友好”方式從STA中去關聯(lián)(disassociate)的方法。
對于802.11，已建議用于無線通信的方法。IEEE 802.11WLAN(無線局域網(wǎng))中的基本服務集(Basic Service Set)(BSS)的基礎結構由接入點(AP)以及與AP相關的多個站(STA)組成。AP將這些站連接到基礎結構。
為了允許WLAN網(wǎng)絡有效地操作，(STA)-AP的負載均衡是一個重要的目標。一些AP與(STA)的過載可能導致增加網(wǎng)絡響應時間、斷開等等，特別地，如果具有正在使用的AP，為了優(yōu)化響應時間并提高WLAN的總體效率和可靠性，負載均衡將(STA)移到被較少利用的AP，以平衡AP之間的工作負載。
例如，

圖1圖示了本技術領域中公知的并被本發(fā)明利用的負載均衡。圓圈100代表第一AP 110的覆蓋區(qū)域，其中正由第一AP 110為那個覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有STA服務。圓圈200類似地代表與接入點210相關的第二覆蓋區(qū)域，該覆蓋區(qū)域200內(nèi)的所有STA能夠由AP 210提供服務。
按照圖1中的特殊示例，具有總共八個STA 105與AP 110相關，同時只有一個STA 205與AP 210相關。這顯示了明顯失衡的負載。為了執(zhí)行負載均衡，在兩個圓圈的交叉區(qū)域215中的任何數(shù)量的STA 105a能夠從AP 110中去關聯(lián)，停止其通信并強迫它們轉(zhuǎn)而與AP 210相關聯(lián)。如果AP 210能夠處理STA 105a，則分組被切換到新近相關聯(lián)的AP 210。在這個特定示例中，三個標記為105a的STA將從AP 110中去關聯(lián)并與AP 210相關聯(lián)，從而相對于AP 210具有與AP 110相關的STA的5-4比率。
根據(jù)802.11，用于AP執(zhí)行負載均衡的唯一機制是給STA發(fā)出它不想通過接收Disassociation Action Frame(去關聯(lián)動作幀)再提供服務的去關聯(lián)。STA突然地被斷開，并且必須找到另一個AP來服務于a.s.a.p。而且，根據(jù)當前協(xié)議，因為將被去關聯(lián)的STA沒有預先警告它們將從特定AP中斷開，所以去關聯(lián)是一個突然的動作。因此，當AP去關聯(lián)一個或多個STA時，通常，結果是STA在切換期間承受服務中斷和分組損失，因為STA被強迫立即停止通信并查找其他的AP來與之相關聯(lián)。
而且，802.11工作組k(TGk)的最新草案D0.5提供兩種類型的從AP傳送到STA的消息。這些消息是測量請求幀(Measurement RequestFrame)和站點報告響應(Site Report Response)消息。測量請求由AP啟動，并且它請求接收STA提供關于無線電環(huán)境的某些測量。相反地，站點報告響應消息通常由AP發(fā)送，以響應來自STA的站點報告請求。一旦AP明白更新站點報告信息的需求，此AP也能發(fā)送自治站點報告而無需由STA請求。站點報告提供相鄰信息的總體描述，并且包括相鄰AP的列表。該列表上的相鄰AP是STA試圖與之相關聯(lián)的、應進行切換的那些AP。
本發(fā)明為AP提供在發(fā)出去關聯(lián)動作之前給STA發(fā)送去關聯(lián)候選者指示的一種機制。本發(fā)明利用兩個現(xiàn)有的協(xié)議消息作為載體，即測量請求幀或站點報告響應幀，并創(chuàng)建原因代碼(Reason Code)字段。有關STA是去關聯(lián)候選者的警告被安排在新近創(chuàng)建的原因代碼字段中。本發(fā)明允許增加STA的正常運行時間的可靠性而無需對802.11WLAN中使用的硬件和/或軟件進行根本改變?；蛘军c報告響應或測量請求幀可以用作去關聯(lián)警告消息的載體。
圖1是表示按照現(xiàn)有技術和本發(fā)明的兩個接入點之間的負載均衡的Venn(文氏)圖。
圖2是按照本發(fā)明包含原因字段的測量請求幀的圖。
圖3是列出按照本發(fā)明用于測量請求的原因代碼的圖表。
圖4是按照本發(fā)明包含原因字段的站點報告響應幀的圖。
圖5是列出按照本發(fā)明用于站點報告響應的原因代碼的圖表。
圖6圖示能夠用于執(zhí)行本發(fā)明的硬件的示例。
本領域普通技術人員將理解下列描述是用于示意而不是用于限制目的。技工明白具有在本發(fā)明的精神和所附權利要求書的范圍內(nèi)的許多變化?？梢詮漠斍懊枋鲋惺÷怨δ芎筒僮鞯牟槐匾毠?jié)，以便不使本發(fā)明難以理解。
直接發(fā)明人將本發(fā)明稱為“友好去關聯(lián)”，因為它并不是如當前的經(jīng)常導致丟失分組的去關聯(lián)那樣的突然斷開。被選擇用于去關聯(lián)的STA被稱為“去關聯(lián)候選者”，因為在不遠的未來的某個時間，該候選者將被從當前的AP中去關聯(lián)。但是，不同于突然的去關聯(lián)，本發(fā)明給予作為去關聯(lián)候選者的特定STA以預警，因此該STA能夠在從WLAN中斷開之前查找另一個AP。當前都存在于802.11k之下的測量請求幀和/或站點響應報告被修改為變成消息的載體，該消息通知特定STA它已被指定為去關聯(lián)候選者。
圖2顯示了根據(jù)IEEE 802.11k的最新草案的測量請求幀。最新草案允許STA拒絕來自BSS的進行有關環(huán)境測量的請求。測量請求幀已附加給被請求的STA提供附加信息來確定該請求緊迫度的原因字段。如果該請求極其緊急，則STA可以被編程為接受來自BSS的請求，因為它正有問題并且去關聯(lián)可能是即將來臨的。
另外，圖2表示測量請求幀包含原因字段245，其在當前例子中具有預留用于不同條件的比特(從0到255)。
按照本發(fā)明，建議原因字段代碼之一識別去關聯(lián)候選者，從而當STA接收到測量請求幀時，STA能夠被預先警告它們將在不遠的將來從當前AP中去關聯(lián)。換句話說，STA正被提前告知預期接收到去關聯(lián)動作幀。
如圖3所示，在原因代碼字段的當前示例中，“1”標識接收測量請求幀的STA是去關聯(lián)候選者。本領域普通技術人員知道在原因字段范圍內(nèi)的任何一個數(shù)字能夠被設置為指示這個信息，諸如數(shù)字6或61或242等等，但為了便于解釋，選擇1。
一旦STA接收到它們已被選擇為去關聯(lián)候選者的預先警告，則給STA提供時間，以便在通過去關聯(lián)動作幀被去關聯(lián)之前掃描將與之相關聯(lián)的其他AP。應注意原因代碼表示去關聯(lián)是即將來臨的，并且激活延遲字段246(如圖2所示)能指定STA在它從當前AP中去關聯(lián)之前具有的時間。
圖4顯示了原因代碼能夠作為去關聯(lián)是即將來臨的預警提供給STA的另一種方式。代替測量請求幀，能夠?qū)⒃虼a445插入站點報告響應幀。原因代碼字段在此也具有0-255比特的范圍。再一次，當原因代碼表示去關聯(lián)是即將來臨的時候，激活延遲字段446能被用于指定在去關聯(lián)之前STA具有的時間。
圖6圖示了能用于執(zhí)行本發(fā)明的硬件的一個示例。由于服務器600一般硬連線到總線602，接入點AP1(601)、AP2(603)、AP3(604)也是如此。有可能服務器600具有無線傳輸能力(如天線606所證實的)并且在硬連線(a.k.a.電、光)總線之前與接入點(也顯示為具有天線606)通信。
在AP1、AP2、AP3中安排模塊630、635、640，分別存儲計算機代碼，以更新原因代碼字段中的測量請求幀或站點報告響應，從而選擇用于去關聯(lián)的候選者(由相應的AP從各個STA 605、610、615、620、625中選擇)。
按照本發(fā)明的一個方面，測量請求幀或站點報告響應幀能在AP601、603、604的模塊630、635、640中生成，或者由AP 601、603、604的模塊630、635、640從服務器600中接收，并且在這樣的選擇被保證時能夠被更新為包含去關聯(lián)。STA一般掃描作為站點報告響應一部分的列表上的所有AP，以查找將服務于該STA的AP。當找到AP時，能夠在相應STA的當前AP與未來AP之間進行切換。作為選擇，如果時間是關鍵性的，可能只有時間來掃描單個站點和請求連接。
因而，AP生成實際的幀并包含指示選擇的去關聯(lián)候選者的原因代碼。也有可能具有某一分配的默認備用AP，從而當STA3接收到去關聯(lián)候選者消息時，它自動地掃描作為默認分配的特定AP。
具有在AP和STA之間傳輸?shù)钠渌鼛?，其中STA可以被修改為包含原因代碼，從而允許友好的去關聯(lián)消息。應理解，可以對本發(fā)明進行不背離本發(fā)明的精神或所附權利要求的范疇的各種修改。例如，AP和STA的數(shù)量等都可以因需要而改變。另外，雖然在不斷開STA與服務的情況下負載均衡的能力是本發(fā)明的一個方面，但是本發(fā)明還為連接到立即下落AP的STA提供接收消息的方法，該消息指示對于可能是即將來臨的斷開，它應掃描其它的AP。
權利要求
1.在WLAN中給與接入點(AP)相關聯(lián)的站(STA)提供去關聯(lián)AP是即將來臨的警告的一種方法，包含以下步驟(a)選擇用于從WLAN的特定接入點(AP)中去關聯(lián)的站(STA)；(b)更新消息的原因代碼字段，以指示選擇的已變成為去關聯(lián)候選者的站；(c)給選擇的站發(fā)送在步驟(b)中更新的消息。
2.如權利要求1的方法，其中在步驟(b)中更新的消息是測量請求幀。
3.如權利要求1的方法，其中在步驟(b)中更新的消息是站點報告響應消息。
4.如權利要求2的方法，其中測量請求幀通過在原因代碼字段中包括標識STA為去關聯(lián)候選者的一個數(shù)值來更新，其中從多個可能的值中選擇該值，其中每個值對應于用于通知STA的特定原因。
5.如權利要求3的方法，其中站點報告響應消息通過在原因代碼字段中包括標識STA為去關聯(lián)候選者的一個數(shù)值來更新，其中從多個可能的值中選擇該值，其中每個值對應于用于通知STA的特定原因。
6.如權利要求2的方法，其中該方法包括在測量請求幀的激活延遲字段中識別其中將發(fā)生去關聯(lián)的時間段的指示。
7.如權利要求3的方法，其中該方法包括在測量請求幀的激活延遲字段中識別其中將發(fā)生去關聯(lián)的時間段的指示。
8.如權利要求1的方法，其中在步驟(a)中選擇的站(STA)掃描除所述特定接入點之外的至少一個接入點，以查找另一AP來與之相關聯(lián)。
9.如權利要求2的方法，其中在步驟(a)中選擇的站(STA)掃描提供給STA的列表中的所有接入點。
10.如權利要求3的方法，其中在步驟(a)中選擇的站(STA)掃描利用站點報告響應幀提供給STA的列表中的所有接入點。
11.如權利要求1的方法，其中在步驟(a)中所述的WLAN包含IEEE802.11局域網(wǎng)。
12.如權利要求1的方法，還包括(d)給所選擇的STA發(fā)送去關聯(lián)動作幀，以結束與所述特定接入點的通信。
13.在WLAN中將站從第一接入點轉(zhuǎn)換到第二接入點的一種方法，包括下列步驟(a)接收(i)測量請求幀消息和(ii)站點報告響應消息之一，接收的消息包含指示特定站STA已被選擇用于去關聯(lián)的原因代碼字段；(b)掃描多個接入點，以查找與之相關聯(lián)的另一接入點；(c)從第一接入點切換到被選擇用于相關聯(lián)的第二接入點。
14.如權利要求13的方法，其中在步驟(a)中接收的消息包括激活延遲字段，用于指示在將發(fā)生特定STA從第一接入點中去關聯(lián)之前的時間量，其中原因代碼用作向特定STA指示讀取激活延遲字段的內(nèi)容的標記。
15.如權利要求13的方法，其中在步驟(a)中接收的消息包括激活延遲字段，用于指示在將發(fā)生特定STA從第一接入點中去關聯(lián)之前的時間量，其中原因代碼用作向特定STA指示讀取激活延遲字段的標記。
16.用于在WLAN中將站STA從第一接入點轉(zhuǎn)換到第二接入點的一種設備，包括多個接入點，適于與服務器通信，并且適于與至少一個適于無線通信的站STA進行無線通信；其中所述多個接入點之中的每一個包括更新(i)測量請求消息和(ii)站點報告響應消息之一中的原因代碼字段的模塊，以便預先警告選擇的STA從第一接入點中的去關聯(lián)是即將來臨的。
17.如權利要求16的設備，其中該模塊還更新激活字段，以指示在將發(fā)生特定STA從第一接入點中去關聯(lián)之前的時間量，其中原因代碼字段用作向特定STA指示讀取激活延遲字段的標記。
18.如權利要求17的設備，其中該模塊包括用于在預定的時間量之后發(fā)出去關聯(lián)動作幀的裝置。
19.一種計算機程序產(chǎn)品，具有計算機可讀媒體以執(zhí)行下列步驟(d)選擇用于從WLAN的特定接入點(AP)中去關聯(lián)的站(STA)；(e)更新(i)測量報告消息和(ii)站點報告響應消息之一的原因代碼字段，以指示所選擇的已變成去關聯(lián)候選者的站；和(f)向所選擇的站發(fā)送在步驟(b)中更新的消息。
20.如權利要求19的計算機程序產(chǎn)品，還包括(d)在預定的時間量之后，向選擇的站發(fā)送去關聯(lián)動作幀。
全文摘要
用于在WLAN中給與接入點(AP)相關聯(lián)的站提供指示去關聯(lián)AP是即將來臨的警告的多種方法、設備和計算機程序。這些方法之一的步驟包括(a)選擇用于從WLAN的特定接入點(AP)中去關聯(lián)的站(STA)；(b)更新消息(即，測量請求幀或站點報告響應消息)的原因代碼字段，以便向選擇的STA指示它已變?yōu)槿リP聯(lián)的候選者；和(c)給選擇的站發(fā)送該消息。一旦由STA接收到指示選擇的STA已變成為去關聯(lián)候選者的消息，選擇的站掃描列表中的其他接入點，以查找在被當前接入點斷開之前與之相關聯(lián)的另一接入點，并且最終從當前接入點切換到另一(選擇的)接入點。
文檔編號H04L12/56GK1781281SQ200480011577
公開日2006年5月31日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權日2003年4月30日
發(fā)明者Z·鐘, A·索姆羅, S·曼戈德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司