專利名稱：用于促進(jìn)無線城域網(wǎng)中的快速切換的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線城域網(wǎng)(WMAN)，具體來說，涉及促進(jìn) WMAN中用于訂戶的快速切換。
背景技術(shù)：
無線城域網(wǎng)(WMAN)向大都市區(qū)域的訂戶提供了寬帶網(wǎng)絡(luò)接入， 其中，大都市區(qū)域的室外天線提供了到寬帶網(wǎng)絡(luò)(也稱為核心網(wǎng)絡(luò)) 的接入。WMAN允許WMAN的訂戶在保持連接到核心網(wǎng)絡(luò)的同時自 由地移動。訂戶通過與WMAN的接入點(AP)關(guān)聯(lián)連接到核心網(wǎng)絡(luò)。 AP也被稱作基站。就這點而論，AP提供了用于特定區(qū)域的無線覆蓋， 以使在該覆蓋內(nèi)的訂戶被連接到核心網(wǎng)絡(luò)。通過AP(也被稱作"回程") 網(wǎng)絡(luò)，訂戶可以被連接到核心網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)訂戶在WMAN的AP之間移動時，需要的時候，可以丟掉到第 一 AP的連接并且可以建立到目標(biāo)AP的連接。將訂戶的連接從一個 AP轉(zhuǎn)移到另外一個AP的過程被稱作切換。例如，當(dāng)訂戶在第一 AP 的覆蓋區(qū)域時，該訂戶經(jīng)由第一 AP被連接到核心網(wǎng)絡(luò)。然而，當(dāng)該訂 戶移出第一 AP的覆蓋區(qū)域時，該訂戶就失去了與該第一 AP的關(guān)聯(lián)且 變?yōu)榕c另一個AP即第二 AP相關(guān)聯(lián)了 。
當(dāng)訂戶以高速移動時，該訂戶可以更快地失去其與AP的關(guān)聯(lián)。 就這一點而論，當(dāng)切換所花費的時間長于訂戶在特定AP覆蓋區(qū)域內(nèi)所 用的時間時，卻換就變得更加復(fù)雜。例如，當(dāng)訂戶以70MPH或更快的 速度移動時，該訂戶可以在幾秒內(nèi)在AP之間移動。如果花費很長的時 間建立關(guān)聯(lián)，甚至在500毫秒那么短的時間內(nèi)，分組可能在轉(zhuǎn)變中丟 失，維持合理的服務(wù)質(zhì)量(QoS)變得具有挑戰(zhàn)性。即使訂戶不在高速移動，WMAN中的訂戶可能在沒有預(yù)警的條件下多次丟失與特定AP 的關(guān)聯(lián)。例如，如果訂戶在具有高樓的WMAN內(nèi)，該高樓的天線被放 置在低處，那么轉(zhuǎn)過角落的訂戶在沒有預(yù)警的條件下會丟失其與先前 關(guān)聯(lián)的AP的連接，從而導(dǎo)致分組的丟失和潛在地中斷到該訂戶的分組 流。
另外，許多現(xiàn)存的切換的解決方案不適用于任務(wù)關(guān)鍵的情況，其 中，在事故情景中，用戶會丟失其到AP的連接性(例如，因為功率差 異和/或AP進(jìn)入或離開服務(wù))。另外，電流切換的解決方案沒有解決 其中訂戶切換到例如因為AP重負(fù)載而不能服務(wù)訂戶的AP的情況。另 外，現(xiàn)存的切換解決方案沒有解決下述問題其中向多分層的AP回程 中的核心網(wǎng)絡(luò)提供連接性的AP故障，于是由故障的AP服務(wù)的AP需 要找到另一 AP用于連接到核心網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，這些AP執(zhí)行切 換，以便阻止與故障的AP相關(guān)的分組的丟失。再有，電流切換的解決 方案沒有提供能夠提供安全鏈路的能力，因為安全鏈路花費時間去建
因此，需要新的方法和系統(tǒng)，用于促進(jìn)在無線城域網(wǎng)(WMAN) 中的快速切換。


附圖中同樣的附圖標(biāo)記指的是在全部單獨視圖中同樣的或功能類 似的元件，其連同以下的詳細(xì)描述一起被并入說明書并形成說明書的 一部分，用來根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步示出各實施例并解釋各原理和所有優(yōu) 點。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例說明WMAN的框圖。 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于促進(jìn)WMAN中用于訂戶的快
速切換的方法的流程圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例描述在自組織WM AN中的切換的消息流圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例描述在W M AN中的切換的消息流圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例描述使用代理接入點的WMAN中 的切換的消息流圖。
具體實施例方式
在詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實施例之前，應(yīng)該看到的是，實施例主 要存在于與促進(jìn)WMAN中的快速切換相關(guān)的方法步驟和裝置部件的 組合中。因此，該裝置部件和方法步驟在附圖中通過常用符號適當(dāng)?shù)?表示，其只顯示了與理解本發(fā)明的實施例有關(guān)的那些特定的細(xì)節(jié)，以 便不使對于具有此處描述的益處的本領(lǐng)域內(nèi)的那些普通技術(shù)人員來說 顯而易見的細(xì)節(jié)模糊本公開。因此，將了解的是，為了示例的簡明起 見，可以不描述在商業(yè)上可行的實施例中有用或必需的普通并理解透 徹的元件，以有利于對這些不同實施例的少受阻礙的了解。
在本文檔中，諸如第一和第二、頂部和底部等的關(guān)系術(shù)語可以僅 被用來將一個實體或動作從另外一個實體或動作中區(qū)別出來，而沒有 必要地要求或暗示這些實體或動作之間的任何實際的關(guān)系或順序。術(shù) 語"包括"、"具有"、"包含"或其任何其它的變形，都旨在涵蓋 非排它的包含物，以便包括、具有、包含一系列元件的過程、方法、 物品或裝置并不只是包括那些元件，而是可以包括其它沒有清楚地被 列出或這些過程、方法、物品或裝置中固有的其它元件。在不具有更 多的約束條件的前提下，以"包括…一"、"具有…一"、"包含…一" 開始的元件不排除在包括、具有、包含該元件的該過程、方法、物品 或裝置中另外的相同的元件的存在。術(shù)語"一"被定義為一個或多個， 除非在這里另外清楚地說明。術(shù)語"大致地"、"基本地"、"大約 地"、"大概地"或其任何其它版本被定義為"接近于"，如本領(lǐng)域 的一個普通技術(shù)人員中所理解的，且在一個非限制的實施例中，該術(shù) 語被定義為在10%內(nèi)，在另外一個實施例中，被定義為在5%內(nèi)，在另外的實施例中，被定義為在1%內(nèi)，在另外的實施例中，被定義為在0.5%
內(nèi)。這里使用的術(shù)語"耦合"被定義為連接，盡管沒有必要地直接地 連接或沒有必要地機械地連接。以某種方式"被配置"的設(shè)備或結(jié)構(gòu) 是以至少該種方式配置，但其也可以以沒有列出的方式被配置。
將要了解，這里所描述的本發(fā)明的實施例可以包括一個或多個傳 統(tǒng)的處理器以及唯一存儲的程序指令，該程序指令控制該一個或多個
處理器結(jié)合某些非處理器電路執(zhí)行用于促進(jìn)WMAN中快速切換的方 法和裝置的一些、大多數(shù)或全部的功能相結(jié)合。該非處理器電路可以 包括但不限制于無線電接收機、無線電發(fā)射機、信號驅(qū)動器、時鐘電 路、電源電路和用戶輸入設(shè)備。就這點而論，這些功能可以被解釋為 方法的步驟或裝置的組件，以便促進(jìn)WMAN中的快速切換。二者擇一 地， 一些或所有功能可以通過不具有存儲的程序指令的狀態(tài)機被實施 或在一個或多個專用集成電路(ASIC)中被實施，其中，各功能或某 些功能的一些組合被實施為定制邏輯。當(dāng)然，可以使用該兩種方法的 結(jié)合。因此，這里描述了用于這些功能的方法和手段。另外，預(yù)期的 是， 一個普通的技術(shù)人員，盡管可能特別努力以及由例如可用時間、 現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)考慮所激發(fā)的許多設(shè)計選擇，但是當(dāng)由這里公開的概 念和原理的指導(dǎo)時，將能夠以最小的實驗容易地生成這樣的軟件指令 和程序以及集成電路。
一般來說，按照各實施例，本發(fā)明提供了用于促進(jìn)WMAN中的快 速切換的方法和裝置。為此目的，本發(fā)明要求訂戶在切斷其與第一實 體的當(dāng)前關(guān)聯(lián)之前創(chuàng)建與第二實體的關(guān)聯(lián)。通過這么做，可以在切換 期間最小化分組丟失。正如這里所使用的， 一個實體就是另一訂戶或 AP，其中，該實體直接地或經(jīng)由另一實體提供到核心網(wǎng)絡(luò)的接入。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，其顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例示出WMAN 100的框 圖。訂戶，例如125-155，經(jīng)由諸如110-124的接入點(AP)連接到核 心網(wǎng)絡(luò)105。如在本領(lǐng)域公知的，核心網(wǎng)絡(luò)105可以是硬有線的網(wǎng)絡(luò)，例如局域網(wǎng)或路由網(wǎng)絡(luò)。如在本領(lǐng)域公知的，核心網(wǎng)絡(luò)105常常被稱 作骨干網(wǎng)絡(luò)，因為它是連接到其它網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，其它網(wǎng)絡(luò)例如因特網(wǎng)
165。 核心網(wǎng)絡(luò)105可以具有多個附連到其上的AP，例如，API 110， AP2 115， AP3 120以及AP4 124，其中，AP4經(jīng)由AP3 120(其中，兩 個AP 120、 124被稱作"多層回程")連接到核心網(wǎng)絡(luò)。在本發(fā)明的 一個實施例中， 一旦訂戶注意到在其覆蓋內(nèi)的AP (稱為"新AP")， 如果該訂戶還沒有與AP關(guān)聯(lián)，那么該訂戶就可以與該新AP關(guān)聯(lián)。如 果訂戶已經(jīng)與AP關(guān)聯(lián)，那么該訂戶就可以執(zhí)行與新AP的待定關(guān)聯(lián)。
如本領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員所知的，圖1示出了在基礎(chǔ)設(shè)施模 式中的WMAN環(huán)境，其中，經(jīng)由AP，訂戶被提供到該基礎(chǔ)設(shè)施的連 接，例如，核心網(wǎng)絡(luò)105。如本領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員進(jìn)一步所知的， WMAN中的訂戶可以在無AP的條件下通信，并可以直接通信。這種 不存在到基礎(chǔ)設(shè)施的連接的環(huán)境被稱為"自組織"。例如，如果訂戶 150沒有連接到AP3 120，那么訂戶150、 155之間的通信就稱為自組 織。另外，用于該兩個訂戶150、 155的WMAN環(huán)境是在自組織模式 下。
根據(jù)一個實施例，訂戶125和訂戶130通過與AP1 IIO關(guān)聯(lián)被連 接到核心網(wǎng)絡(luò)105。訂戶135、訂戶140以及訂戶150通過與AP2 115 關(guān)聯(lián)被連接到核心網(wǎng)絡(luò)105，且訂戶150通過與AP3 120關(guān)聯(lián)被連接到 核心網(wǎng)絡(luò)105。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，多個AP可以被連接到 核心網(wǎng)絡(luò)105以及多個訂戶可以與各AP關(guān)聯(lián)。因此，在圖1中描述的 訂戶和AP的數(shù)目只用于示例性的目的。
單個訂戶可以在許多AP的覆蓋內(nèi)。例如，在交通燈處的訂戶可 以在兩個AP的覆蓋內(nèi)，但當(dāng)該訂戶移動時，例如，轉(zhuǎn)過角落時，該訂 戶可以在又多出兩個的AP的覆蓋內(nèi)。在傳統(tǒng)的切換解決方案中，與 AP關(guān)聯(lián)的訂戶在其轉(zhuǎn)過角落時可能丟失與已經(jīng)關(guān)聯(lián)的AP的連接，并 在該訂戶的范圍內(nèi)與另一 AP關(guān)聯(lián)。因為訂戶的移動，該訂戶可能需要與不同的AP關(guān)聯(lián)，以便當(dāng)其在移動時保持到核心網(wǎng)絡(luò)105的連接。本 發(fā)明的一個實施例利用與諸如AP和/或訂戶的實體的待定關(guān)聯(lián)，來促 進(jìn)切換。
本發(fā)明的實施例提出了一種方法，訂戶通過該方法可以創(chuàng)建與多 個實體的待定關(guān)聯(lián)。 一個待定關(guān)聯(lián)允許訂戶快速地切換，因為切換所 涉及的程序在實際的切換之前已經(jīng)完成。訂戶可以通過發(fā)送將待定關(guān) 聯(lián)改變?yōu)橛碴P(guān)聯(lián)的消息切換到實體中的一個，訂戶已經(jīng)創(chuàng)建了與所述 實體的待定關(guān)聯(lián)。本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員將了解到硬關(guān)聯(lián)被定義為
其中實體負(fù)責(zé)提供覆蓋并將分組中繼到訂戶的關(guān)聯(lián)。例如，當(dāng)在AP和 訂戶之間創(chuàng)建了硬關(guān)聯(lián)時，AP服務(wù)于訂戶并負(fù)責(zé)將分組中繼到訂戶。
現(xiàn)在參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的實施例顯示了一種促進(jìn)WMAN中用 于訂戶的快速切換的方法的流程圖。在操作中，訂戶最初可以從核心 網(wǎng)絡(luò)的一個實體分離，并可以在上電時連接。如前所述， 一個實體可 以是一個AP或另一訂戶，且該實體可以被直接連接或者通過一個或多 個實體間接地被連接。根據(jù)一個實施例，訂戶建立與一個實體的硬關(guān) 聯(lián)，且該實體提供覆蓋并為訂戶中繼分組。在一個實施例中，通過將 硬關(guān)聯(lián)請求發(fā)送到第一實體并接收響應(yīng)于該硬關(guān)聯(lián)請求的硬關(guān)聯(lián)響應(yīng) 執(zhí)行建立硬關(guān)聯(lián)，步驟205。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將理解與諸如AP 的實體硬關(guān)聯(lián)的過程，在本領(lǐng)域是眾所周知的。例如，在一個實施例 中，硬關(guān)聯(lián)的過程被定義為由訂戶將IEEE802.il請求消息發(fā)送到實體 并由訂戶從該實體接收IEEE802.il響應(yīng)消息。
一旦訂戶已經(jīng)執(zhí)行了與實體的硬關(guān)聯(lián)，該實體就可以建立與其它 實體的待定關(guān)聯(lián)，步驟210，對于所述其它實體，訂戶可能需要在以后 與其形成硬關(guān)聯(lián)。這樣，待定關(guān)聯(lián)可以用來加快將來的切換并可以用 作備份。在一個實施例中，建立待定關(guān)聯(lián)被定義為發(fā)送待定關(guān)聯(lián)請求 并接收成功的待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)。在一個實施例中，成功的待定關(guān)聯(lián)響應(yīng) 傳遞在特定的訂戶和實體之間使用的加密密鑰，以及由實體傳遞由訂戶使用的IP地址。例如，當(dāng)訂戶執(zhí)行與目標(biāo)實體的待定關(guān)聯(lián)時，所述 目標(biāo)實體所處的子網(wǎng)與所述訂戶所處的子網(wǎng)不同，用于訂戶的IP地址 被由該實體所發(fā)送的待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)所包括。
在一個實施例中，待定關(guān)聯(lián)請求是修改的IEEE 802.il請求，并可 以包括對應(yīng)于訂戶的媒體接入控制(MAC)層地址、對應(yīng)于訂戶當(dāng)前 與其硬關(guān)聯(lián)的實體的MAC層地址以及對應(yīng)于訂戶希望與其待定關(guān)聯(lián) 的實體的MAC層地址。待定關(guān)聯(lián)請求也可以包括加密密鑰派生資料 (derivation material)、指示其是待定關(guān)聯(lián)請求的標(biāo)識符以及關(guān)于待定 關(guān)聯(lián)的期望壽命。另外，待定關(guān)聯(lián)請求還可以包括目標(biāo)實體的期望能 力，例如，負(fù)載能力和功率容量。
在一個實施例中，待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)也可以是修改的IEEE802.il響應(yīng)， 其至少包括下述之一加密密鑰派生資料、對應(yīng)于訂戶的MAC層地址、 對應(yīng)于實體的MAC層地址、對于待定關(guān)聯(lián)請求的確認(rèn)或否定確認(rèn)，以 及關(guān)于待定關(guān)聯(lián)的壽命。如果在待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)中發(fā)送確認(rèn)，那么待定 關(guān)聯(lián)響應(yīng)也可以包括用于訂戶的IP地址，然后，訂戶可以與實體待定 關(guān)聯(lián)。
無論如何，建立待定關(guān)聯(lián)對于維持到核心網(wǎng)絡(luò)的連接性是有用的。 例如，在訂戶丟失其與第一實體的硬關(guān)聯(lián)的情況下，如果第一實體漫 游離開或被關(guān)閉，那么訂戶不丟失與核心網(wǎng)絡(luò)的連接。這樣，訂戶建 立了與第二實體的待定關(guān)聯(lián)，步驟210。在一個實施例中，訂戶將待定
關(guān)聯(lián)請求發(fā)送到所有實體，所述所有實體在訂戶的覆蓋內(nèi)，例如，在 訂戶的無線鄰域內(nèi)。
在本發(fā)明的一個實施例中，待定關(guān)聯(lián)是暫時的，其中，暫時意味 著待定關(guān)聯(lián)會期滿。待定關(guān)聯(lián)在諸如時間限制、訂戶的活動水平、實 體的活動水平或訂戶期望的或?qū)嶓w提供的能力的基礎(chǔ)上可以期滿。例
如，訂戶可以將待定關(guān)聯(lián)發(fā)送到AP，其中，如果待定關(guān)聯(lián)沒有被轉(zhuǎn)換
10到硬關(guān)聯(lián)，那么該待定關(guān)聯(lián)在一段時間間隔后期滿。在一個實施例中， 時間間隔是WMAN的預(yù)定參數(shù)。在其它實施例中，時間間隔可以由訂 戶和/或AP確定。無論如何，如果待定關(guān)聯(lián)在預(yù)定的時間內(nèi)沒有被轉(zhuǎn) 換為硬關(guān)聯(lián)，那么待定關(guān)聯(lián)期滿。
終止待定關(guān)聯(lián)可以被使用來釋放在具有待定關(guān)聯(lián)的實體處的資 源。這樣，為了保持待定關(guān)聯(lián)，訂戶可能需要及時地刷新待定關(guān)聯(lián)。
例如，訂戶可以通過將短定期消息發(fā)送到AP來刷新待定關(guān)聯(lián)以便可以 增加刷新速率。另一示例，AP可以在終止待定關(guān)聯(lián)之前通知訂戶，以
使訂戶可以在終止之前響應(yīng)和刷新待定關(guān)聯(lián)。無論如何，具有待定關(guān) 聯(lián)的實體可以終止待定關(guān)聯(lián)，以便釋放在實體處的資源。
在本發(fā)明的另一實施例中，待定關(guān)聯(lián)可以是無限期的，無限期意 味著待定關(guān)聯(lián)不期滿。如果實體為訂戶提供備份覆蓋，那么不期滿的
待定關(guān)聯(lián)可以是有用的。例如，參考圖1，訂戶130可以具有與多層 AP中的一個AP (例如AP4 124)的硬關(guān)聯(lián)，并且訂戶130可以希望維 持第二路由(例如，經(jīng)由AP1 110)以防在該多層AP中的一個AP故 障。例如，如果AP3 120或AP4 124故障，那么訂戶將丟失到核心網(wǎng) 絡(luò)105的連接性。
繼續(xù)圖2，與第二實體的待定關(guān)聯(lián)可以被轉(zhuǎn)換為硬關(guān)聯(lián)，步驟 215。在一個實施例中，如本領(lǐng)域的一個普通的技術(shù)人員所知的，轉(zhuǎn)換 由訂戶向?qū)嶓w發(fā)送消息以將待定關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換到硬關(guān)聯(lián)來發(fā)起。因為交換 加密密鑰派生資料、設(shè)置IP地址以及完成用于硬關(guān)聯(lián)的任何其它手續(xù) 在待定關(guān)聯(lián)步驟，即210，期間已經(jīng)實現(xiàn)，因此切換所花費的時間大大 地減少了。
在一個實施例中，將待定關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換到硬關(guān)聯(lián)的步驟考慮幾個參數(shù)。 例如，訂戶可以考慮實體的服務(wù)負(fù)載、到實體的信號強度以及由實體 服務(wù)的訂戶的數(shù)目。訂戶可以基于這些參數(shù)選擇要切換到的最優(yōu)實體。
11二者擇一地，最優(yōu)實體的確定可以由實體執(zhí)行，而不是由訂戶執(zhí)行。 例如，當(dāng)訂戶經(jīng)由另一訂戶連接到核心網(wǎng)絡(luò)時，第二實體可以執(zhí)行基 于參數(shù)確定要切換到的最優(yōu)實體所需要的計算。在又一可選實施例中， 訂戶以及第二實體可以執(zhí)行最優(yōu)實體的確定。當(dāng)與第二實體的待定關(guān) 聯(lián)被轉(zhuǎn)換為硬關(guān)聯(lián)時，步驟215，第二實體可以開始將消息路由到訂戶。
最后，訂戶可以分離與第一實體的硬關(guān)聯(lián)，步驟220。在一個實施例中，
該分離可以經(jīng)由消息從訂戶到第一實體直接發(fā)生、利用來自第一訂戶 的消息通過第二實體從訂戶到第一實體明確地發(fā)生、經(jīng)由來自第二實 體的超時通過消息發(fā)起，或者通過本領(lǐng)域中公知的其它機制發(fā)生。
在這過程期間，第一實體(訂戶先前己與該實體硬關(guān)聯(lián))可以繼 續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)面向訂戶的消息，例如，其中存在與第一實體的待定消息。因 為第一實體仍然可以將消息轉(zhuǎn)發(fā)到訂戶，所以最小化了數(shù)據(jù)的丟失。
如在本領(lǐng)域公知的，如果訂戶仍然在第一實體的覆蓋內(nèi)，那么消息的 轉(zhuǎn)發(fā)可以無線地被執(zhí)行或者通過基礎(chǔ)設(shè)施被轉(zhuǎn)發(fā)到第二實體，如傳統(tǒng)
的做法，例如，通過使用接入點內(nèi)部協(xié)議(IAPP)。無論如何，待定
關(guān)聯(lián)向硬關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換最小化了在切換期間的數(shù)據(jù)丟失。
現(xiàn)在參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的實施例顯示了描述在自組織WMAN 內(nèi)的切換的消息流圖。如前面所提到的，WMAN還可以是基于基礎(chǔ)設(shè) 施的網(wǎng)絡(luò)，然而，通過參考自組織WMAN內(nèi)的實體描述了圖3，在自 組織WMAN內(nèi)，實體不具有到核心網(wǎng)絡(luò)的連接性。為了理解圖3，假 定訂戶305處在實體310的覆蓋內(nèi)。如前面所提到的，實體310可以 是AP或另一訂戶。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，在自組織網(wǎng)絡(luò)中，萬 一與所關(guān)聯(lián)的實體的覆蓋丟失，則需要創(chuàng)建與鄰近實體的關(guān)聯(lián)。另外，
本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將認(rèn)識到，萬一覆蓋很快改變，則可能需要快 速地建立這些關(guān)聯(lián)。
訂戶305通過將硬關(guān)聯(lián)請求315發(fā)送到實體310并從實體310接 收硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)320建立與實體310的硬關(guān)聯(lián)。硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)320通常由
12實體310使用來通知訂戶305是否已經(jīng)履行了硬關(guān)聯(lián)請求315。如果在 硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)320中接收到了確認(rèn)，那么訂戶305可以被認(rèn)為與實體310 硬關(guān)聯(lián)。在其中WMAN處于基礎(chǔ)設(shè)施模式下的情況中，例如，其中實 體310直接提供到核心網(wǎng)絡(luò)的連接性或者通過另一實體間接地提供到 核心網(wǎng)絡(luò)的連接性，當(dāng)訂戶305與實體310硬關(guān)聯(lián)時，訂戶305被連 接到核心網(wǎng)絡(luò)。無論如何，實體310現(xiàn)在負(fù)責(zé)促進(jìn)訂戶305與WMAN 中的其它實體的無線通信。
訂戶305 —與實體310硬關(guān)聯(lián)，就將待定關(guān)聯(lián)請求330發(fā)送到其 鄰域內(nèi)諸如AP和/或訂戶的多個其它實體。如在本領(lǐng)域公知的，該多 個其它實體可以經(jīng)由許多公知的手段被發(fā)現(xiàn)，例如經(jīng)由訂戶305掃描 WMAN中的信道、經(jīng)由訂戶305的鄰居列表，等等。在鄰居列表的實 施例中，訂戶305可以使用鄰居列表來確定將創(chuàng)建與哪個實體的待定 關(guān)聯(lián)。
如果實體325在訂戶305 (例如，經(jīng)由訂戶305的鄰居列表所知) 的鄰域內(nèi)，那么訂戶305將待定關(guān)聯(lián)請求330發(fā)送到實體325。如前面 所提到的，待定關(guān)聯(lián)在從實體310到實體325的切換期間通過減少向 硬關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)變中的數(shù)據(jù)丟失有所幫助。無論如何，響應(yīng)于待定關(guān)聯(lián)請 求330，實體325將待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)335發(fā)送到訂戶305。
如果待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)指示待定關(guān)聯(lián)請求成功，那么訂戶305現(xiàn)在就 與實體310硬關(guān)聯(lián)，并與實體325待定關(guān)聯(lián)。如前面所提到的，本領(lǐng) 域的那些技術(shù)人員將了解，訂戶305可以在同一時間與多個實體待定 關(guān)聯(lián)，這是有用的，如果訂戶305因為任何原因與實體310分離，例 如，如果訂戶305漫游出實體310的覆蓋或到實體310的信號強度變 弱。在這種情況下，訂戶305可以通過向?qū)嶓w325發(fā)送消息請求實體 325將其待定關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換為硬關(guān)聯(lián)。在一個實施例中，為了將待定關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn) 換為硬關(guān)聯(lián)，訂戶305將激活的硬關(guān)聯(lián)請求340發(fā)送到實體325。在一個實施例中，激活的硬關(guān)聯(lián)請求340可以包括對應(yīng)于訂戶305 的MAC層地址、對應(yīng)于實體325的MAC層地址以及指示待定關(guān)聯(lián)向 硬關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)變的標(biāo)識符。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將認(rèn)識到，因為加密密 鑰派生資料在建立待定關(guān)聯(lián)的同時被交換，所以在待定關(guān)聯(lián)到硬關(guān)聯(lián) 轉(zhuǎn)變期間避免了交換加密密鑰派生資料的需要。與實體325的待定關(guān) 聯(lián)通過實體325發(fā)射激活的硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)345被轉(zhuǎn)換為硬關(guān)聯(lián)。因為待 定關(guān)聯(lián)向硬關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)變僅由這兩條消息組成，所以，促進(jìn)了快速切換。 在一個實施例中，因為關(guān)鍵資料已經(jīng)被交換，所以激活的硬關(guān)聯(lián)請求 和激活的硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)可以被加密。
繼續(xù)圖3，與實體310的硬關(guān)聯(lián)可以被轉(zhuǎn)換為待定關(guān)聯(lián)。訂戶305 通過將激活的待定關(guān)聯(lián)請求350發(fā)送到實體310可以將硬關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換為 待定關(guān)聯(lián)。在一個實施例中，激活的待定關(guān)聯(lián)請求350可以至少包括 下述之一對應(yīng)于訂戶305的MAC層地址、對應(yīng)于實體310的MAC 層地址以及指示硬關(guān)聯(lián)向待定關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)變的標(biāo)識符。所述激活的待定 關(guān)聯(lián)請求350可以進(jìn)一步包括訂戶305的IP地址。作為響應(yīng)，激活的 待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)355被發(fā)送到訂戶，以指示該激活的待定關(guān)聯(lián)請求350 的成功。
現(xiàn)在參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例顯示了描述WMAN內(nèi)的 切換的消息流圖。為了理解圖4，假設(shè)訂戶405在AP410、 415和420 內(nèi)。這樣，訂戶405的鄰居列表包括AP 410、 415和420。如果訂戶 405還沒有與AP關(guān)聯(lián)，那么訂戶405就將硬關(guān)聯(lián)請求425發(fā)送到AP， 例如410。作為響應(yīng)，該AP，例如AP410，將硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)430發(fā)送到 訂戶405，如前面所提到的，硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)430可以包括對于硬關(guān)聯(lián)請求 425的確認(rèn)或否定確認(rèn)。如果在硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)430中接收到確認(rèn)，那么訂 戶405與該AP，例如AP 410，硬關(guān)聯(lián)。當(dāng)訂戶與AP，例如AP 410， 硬關(guān)聯(lián)時，該訂戶可以與其鄰域內(nèi)的多個AP待定關(guān)聯(lián)。為此目的，訂 戶405可以將多個待定關(guān)聯(lián)請求發(fā)送到其鄰近的AP，例如AP415、420。在本發(fā)明的一個實施例中，在選擇滿足性能參數(shù)，例如信號強度、 負(fù)載或其它因素，的實體的數(shù)目的基礎(chǔ)上，訂戶可以創(chuàng)建與預(yù)定數(shù)目 的實體的待定關(guān)聯(lián)。這個對待定關(guān)聯(lián)的數(shù)目的限制也可以限制通過空 中的消息收發(fā)，以及AP和訂戶所需要的存儲器。另外，還可以存在對 訂戶可以發(fā)送待定關(guān)聯(lián)請求的速率的限制，來限制通過空中的消息收 發(fā)。如一個普通的本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)來 控制對待定關(guān)聯(lián)的數(shù)目的限制以及對發(fā)送待定關(guān)聯(lián)請求的速率的限 制，例如，通過限制待定關(guān)聯(lián)的數(shù)目訂戶不得不說三，以及通過執(zhí)行 滯回函數(shù)用于限制可以由訂戶發(fā)送待定關(guān)聯(lián)請求的速率。
返回參考圖4，訂戶405將待定關(guān)聯(lián)請求435發(fā)送到另一AP，例 如AP415。然后，AP 415將待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)440發(fā)送到訂戶405。在待 定關(guān)聯(lián)響應(yīng)440中可以包括確認(rèn)或否定確認(rèn)。如果在AP 415上的負(fù)載 在預(yù)定的閾值以上，那么可以拒絕待定關(guān)聯(lián)請求。例如，如果AP415 正服務(wù)于許多訂戶且不具有服務(wù)訂戶405的能力，那么AP415可以拒 絕待定關(guān)聯(lián)請求435。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將認(rèn)識到，待定關(guān)聯(lián)請求 的拒絕可以被用來作為負(fù)載均衡機制。被AP拒絕可以讓訂戶知道該訂 戶在該特定的時間不應(yīng)該試圖與AP的切換。
繼續(xù)圖4， AP415將待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)440中的確認(rèn)發(fā)送到訂戶405， 且訂戶405現(xiàn)在與AP 415待定關(guān)聯(lián)。如果訂戶405可以創(chuàng)建的待定關(guān) 聯(lián)沒有到達(dá)預(yù)定的數(shù)目，則訂戶405也可以試圖與可以處在訂戶405 鄰域內(nèi)的AP 420待定關(guān)聯(lián)。訂戶405因此將待定關(guān)聯(lián)請求445發(fā)送到 AP 420。 AP 420將包括確認(rèn)或否定確認(rèn)的待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)450發(fā)送到訂 戶405。如前所提到的，待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)450可以包括加密密鑰派生資料 和用于訂戶405的IP地址，從而加快了從待定關(guān)聯(lián)向硬關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)變， 且大大減少了切換時間。訂戶405可以以類似的方式與多個AP待定關(guān) 聯(lián)。
如果，例如，AP 410的信號強度下降，且AP 415的信號強度相對好于訂戶405將與其待定關(guān)聯(lián)的其它AP的信號強度，那么訂戶405 可以決定將與AP415的待定關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換成硬關(guān)聯(lián)。為了執(zhí)行轉(zhuǎn)換，訂戶 405將激活的硬關(guān)聯(lián)請求455發(fā)送到AP 415。激活的硬關(guān)聯(lián)請求455 可以是可以將待定關(guān)聯(lián)改變成硬關(guān)聯(lián)的消息。通常來說，到AP415的 激活的硬關(guān)聯(lián)請求455可以至少包括下述之一對應(yīng)于訂戶405的MAC 層地址、對應(yīng)于AP 415的MAC層地址以及指示待定關(guān)聯(lián)向硬關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn) 變的標(biāo)識符。當(dāng)訂戶405接收到指示激活的硬關(guān)聯(lián)請求455成功的激 活的硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)460時，該訂戶與AP415硬關(guān)聯(lián)。
如果訂戶405仍然在AP410的鄰域內(nèi)，那么訂戶405可以將其與 AP 410的硬關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換為待定關(guān)聯(lián)。在一個實施例中，通過將激活的待 定關(guān)聯(lián)請求465發(fā)送到AP 410可以將硬關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換成待定關(guān)聯(lián)。激活的 待定關(guān)聯(lián)請求465可以是將硬關(guān)聯(lián)改變?yōu)榇P(guān)聯(lián)的消息。在一個實 施例中，激活的待定關(guān)聯(lián)請求465可以至少包括下述之一對應(yīng)于訂 戶405的MAC層地址、對應(yīng)于AP 410的MAC層地址以及指示硬關(guān) 聯(lián)向待定關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)變的標(biāo)識符。當(dāng)訂戶405接收到激活的待定關(guān)聯(lián)響 應(yīng)470時，該訂戶與AP410待定關(guān)聯(lián)。
如前所提到的，訂戶405可能需要及時地刷新訂戶與AP 420和 410的待定關(guān)聯(lián)狀態(tài)，以避免期滿，例如，通過發(fā)送短定期消息。在本 發(fā)明的一個實施例中，如果訂戶405不能刷新其與AP 420的待定關(guān)聯(lián) 狀態(tài)，那么AP 420就將關(guān)聯(lián)超時消息475發(fā)送到訂戶405。這樣，移 除了訂戶405與AP420的待定關(guān)聯(lián)。在另一實施例中，不需要這樣的 消息475來移除待定關(guān)聯(lián)。例如，當(dāng)測量待定關(guān)聯(lián)時間的計時器期滿 時，超時可以被隱式地指示。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例顯示了描述在WMAN中 使用代理AP切換的消息流圖。在某些由于覆蓋阻隔的情況中，訂戶可 以在AP近旁但卻不在該AP的覆蓋區(qū)域內(nèi)。例如，在城市環(huán)境中，訂 戶可以在一條街道上，并打算轉(zhuǎn)過角落去到垂直的街道，而建筑物在轉(zhuǎn)過角落之前阻隔了 AP的覆蓋。訂戶可能不能看到AP，但可以想要
創(chuàng)建與該AP的待定關(guān)聯(lián)。在其它情況下，訂戶可以在AP的近旁但由 于在該AP處的限制，例如，該AP可能不接受來自其不信任的訂戶的 待定關(guān)聯(lián)請求而不能夠直接與該AP通信。因此，即使訂戶可能不能夠 直接地與AP通信，但它可以想要創(chuàng)建與該AP的待定關(guān)聯(lián)。依靠本發(fā) 明的實施例，訂戶可以創(chuàng)建與它不能看到或不能直接地通信的AP的待 定關(guān)聯(lián)。
對于圖5的描述，假設(shè)訂戶505已經(jīng)與實體510關(guān)聯(lián)515，例如， 通過訂戶將硬關(guān)聯(lián)請求發(fā)送到實體510和實體510發(fā)送硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)， 或者通過訂戶505發(fā)送待定關(guān)聯(lián)請求和實體510發(fā)送待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)。 另外，訂戶505至少與WMAN內(nèi)的一個實體硬關(guān)聯(lián)，例如，這個實體 可以是實體510或WMAN內(nèi)的另一實體。如果訂戶505不在實體525 的覆蓋內(nèi)，那么訂戶505可能不能夠直接創(chuàng)建與實體525的待定關(guān)聯(lián)。 在這種情況下，訂戶505可以經(jīng)由代理待定關(guān)聯(lián)消息收發(fā)創(chuàng)建與實體 525的待定關(guān)聯(lián)。在一個實施例中，訂戶505將對應(yīng)于實體525的代理 待定關(guān)聯(lián)請求535發(fā)送到中間的實體，例如實體510。在一個實施例中， 中間實體將代理待定關(guān)聯(lián)請求535轉(zhuǎn)發(fā)到目的地，即實體525。
這樣，在圖5中，實體510充當(dāng)代理或轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，以通過回程網(wǎng) 絡(luò)530將該代理待定關(guān)聯(lián)請求540 (從代理待定關(guān)聯(lián)請求535重新格式 化得來)轉(zhuǎn)發(fā)到實體525。回程網(wǎng)絡(luò)530根據(jù)本地MAC規(guī)則，例如以 太網(wǎng)編址，將代理待定關(guān)聯(lián)請求540重新格式化為代理待定關(guān)聯(lián)請求 545。無論如何，代理待定關(guān)聯(lián)請求545到達(dá)了實體525。在本發(fā)明的 一個實施例中，代理待定關(guān)聯(lián)請求545包括允許實體525通過回程網(wǎng) 絡(luò)530答復(fù)訂戶505的路由信息。代理待定關(guān)聯(lián)請求535包括對應(yīng)于 實體525和訂戶505的MAC層地址。代理待定關(guān)聯(lián)請求535也可以包 括加密密鑰派生資料、指示其是代理待定關(guān)聯(lián)請求的標(biāo)識符以及關(guān)于 待定關(guān)聯(lián)的期望的壽命。另外，代理待定關(guān)聯(lián)請求也可以包括期望的 實體525的能力，例如，負(fù)載承擔(dān)能力和功率容量。當(dāng)實體525接收到代理待定關(guān)聯(lián)請求545時，該實體通過回程網(wǎng) 絡(luò)發(fā)送代理待定關(guān)聯(lián)請求550，且該回程網(wǎng)絡(luò)通過根據(jù)本地MAC編址 規(guī)則，例如以太網(wǎng)地址，將代理待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)550重新格式化成代理 待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)555，將代理待定關(guān)聯(lián)請求550發(fā)送到實體510。實體510 將代理待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)555作為代理待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)560發(fā)送到訂戶。如 果在代理待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)560中接收到確認(rèn)，那么訂戶505即使在實體 525的覆蓋區(qū)域之外，其與實體525也待定關(guān)聯(lián)。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人 員將了解，訂戶不可以與期望的實體直接通信，但是可以經(jīng)由另一實 體或網(wǎng)絡(luò)與期望的實體通信。
在本發(fā)明的一個實施例中，鄰居列表可以在WMAN中被傳播，且 訂戶505可以使用該鄰居列表識別實體525。各鄰居實體可以具有獨特 的屬性，且訂戶505可以使用這些屬性確定與哪個鄰居實體創(chuàng)建待定 關(guān)聯(lián)。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，訂戶505可以不在鄰居列表 中所列出的所有實體的覆蓋區(qū)域內(nèi)。
在本發(fā)明的另一實施例中，訂戶505與其關(guān)聯(lián)的實體，例如實體 510，也被稱為服務(wù)實體，其可以代表訂戶505發(fā)送代理待定關(guān)聯(lián)請求。 以這種方式，在不利用無線介質(zhì)的前提下發(fā)起關(guān)聯(lián)，例如在訂戶和實 體之間不存在消息收發(fā)來發(fā)起請求。服務(wù)實體510然后可以轉(zhuǎn)發(fā)諸如 加密密鑰派生資料的代理待定關(guān)聯(lián)信息到訂戶505。每當(dāng)訂戶505與新 的實體關(guān)聯(lián)時，該新的實體重復(fù)該代理待定關(guān)聯(lián)請求并將加密密鑰派 生資料轉(zhuǎn)發(fā)到訂戶505。
本發(fā)明的不同的實施例提供了一種促進(jìn)WMAN內(nèi)的快速切換的 方法。在前述的說明中，已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實施例。然而，本 領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員了解，在不偏離以下權(quán)利要求所陳述的本發(fā) 明的范圍的前提下，可以進(jìn)行不同的修改和改變。因此，該說明書和 附圖將被視為示例性的而不是限制性的，以及所有的修改均意在被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。益處、優(yōu)點、問題的解決方案以及可以引起任 何益處、優(yōu)點或問題的解決方案發(fā)生或變得更顯著的任何因素將不被 解釋為任何或所有權(quán)利要求關(guān)鍵的、要求的、或主要的特征或因素。 本發(fā)明僅由包括在本申請的未決期間所做的任何修正條款的附屬的權(quán) 利要求以及所發(fā)布的那些權(quán)利要求的等價物限定。
權(quán)利要求
1. 一種促進(jìn)無線城域網(wǎng)(WMAN)中用于第一訂戶的快速切換的方法，所述方法包括在所述第一訂戶處通過將硬關(guān)聯(lián)請求發(fā)送到第一實體并接收響應(yīng)于所述硬關(guān)聯(lián)請求的硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)建立與所述第一實體的硬關(guān)聯(lián)；通過將待定關(guān)聯(lián)請求發(fā)送到第二實體并接收來自所述第二實體的待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)建立與所述第二實體的待定關(guān)聯(lián)；其中，所述第一實體是第二訂戶和第一接入點中的一個；以及其中，所述第二實體是第三訂戶和第二接入點中的一個。
2. 權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述待定關(guān)聯(lián)請求至少包括下 述之一對應(yīng)于所述第一訂戶的媒體接入控制(MAC)層地址、對應(yīng) 于所述第二實體的MAC層地址、對應(yīng)于所述第一實體的MAC層地址、 加密密鑰派生資料，以及指示所述請求是待定關(guān)聯(lián)請求的標(biāo)識符。
3. 權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述待定關(guān)聯(lián)請求包括關(guān)于所 述待定關(guān)聯(lián)的期望壽命。
4. 權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括將與所述第二實體的所述 待定關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換為硬關(guān)聯(lián)。
5. 權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述待定關(guān)聯(lián)是暫時的，由此 所述待定關(guān)聯(lián)至少基于下述之一期滿時間限制、所述第一訂戶的活 動水平、所述第一實體的活動水平以及所述第二實體的活動水平。
6. 權(quán)利要求l所述的方法，其中，如果所述第二實體為所述第一 訂戶提供備份覆蓋，那么所述待定關(guān)聯(lián)不期滿。
7. —種促進(jìn)無線城域網(wǎng)(WMAN)中用于第一訂戶的快速切換的方法，所述方法包括在所述第一訂戶處 建立與第一實體的關(guān)聯(lián)；通過所述第一實體向第二實體通知待定關(guān)聯(lián)請求以及所述第二實 體向所述第一實體通知待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)以便所述第一實體向所述第一訂 戶通知所述待定關(guān)聯(lián)來建立與所述第二實體的待定關(guān)聯(lián)，其中，所述第一實體是第二訂戶和第一接入點中的一個；以及 其中，所述第二實體是第三訂戶和第二接入點中的一個。
8. 權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一訂戶是a)和b)中的至 少一個a)在所述第二實體的覆蓋區(qū)域之外，以及，b)不能夠與所述第 二實體直接通信。
9. 權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第二實體經(jīng)由回程網(wǎng)絡(luò)與 所述第一實體通信。
10. 權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一訂戶從鄰居列表中 識別所述第二實體。
全文摘要
一種用于促進(jìn)無線城域網(wǎng)(WMAN)中用于訂戶的快速切換的方法和裝置，通過將硬關(guān)聯(lián)請求發(fā)送到第一實體并接收響應(yīng)于硬關(guān)聯(lián)請求的硬關(guān)聯(lián)響應(yīng)建立與第一實體的硬關(guān)聯(lián)，以及通過將待定關(guān)聯(lián)請求發(fā)送到第二實體并接收來自第二實體的待定關(guān)聯(lián)響應(yīng)建立與第二實體的待定關(guān)聯(lián)。在一個實施例中，與第二實體的待定關(guān)聯(lián)可以被轉(zhuǎn)換為硬關(guān)聯(lián)。
文檔編號H04W76/02GK101461275SQ200780020937
公開日2009年6月17日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月5日
發(fā)明者克里斯多佛·G·韋爾, 蘭迪·L·埃克爾, 施穆爾·西爾弗曼, 科林·D·弗蘭克, 羅恩·羅特施泰因, 阿帕納·潘迪 申請人:摩托羅拉公司