TRANSFERENCIA SOLIDA Y RÁPIDA EN UNA RED DE REA LOCAL INALÁMBRICA
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a redes de área local inalámbricas (WLAN) , y más particularmente, a un método para efectuar una conmutación sólida y rápida en una WLAN. ANTECEDENTES Un evento de conmutación puede ser separado usualmente en tres fases. Primero, en la fase de descubrimiento, los puntos de acceso candidatos (AP) se identifican y seleccionan en orden de atractivo, lo que implica que se monitorean la calidad de enlace y el entorno de radiofrecuencia (RF) . La segunda es la fase de activación, en la que se toma una decisión para iniciar una conmutación, lo que también implica que se monitoreen el control de la calidad de enlace y el entorno de RF. La tercera es la ejecución de la conmutación, en la que la conexión de radio entre una estación (STA) y el viejo AP se rompe y se establece una conexión de radio con el nuevo AP. En sistemas WLAN, la fase de ejecución de una conmutación puede incluir, pero sin limitación: autenticación/pre-autenticación con el nuevo AP, administración de clave de seguridad con el nuevo AP, negociaciones de Calidad de Servicio (QoS) con el nuevo AP, reasociación y redireccionamiento del tráfico almacenado desde el viejo AP al nuevo AP. La arquitectura habitual de sistemas WLAN desplegados en modo de infraestructura (versus modo ad-hoc) utiliza un sistema de distribución en el que los AP de un conjunto de • servicio extendido (ESS) se conectan a través de un enlace cableado. Dado que muchas de las tareas que deben llevarse a cabo durante la fase de ejecución de una conmutación incluyen la señalización, es conveniente que el AP servidor realice esta señalización con el nuevo AP candidato, ya que los dos AP pueden aprovechar el enlace cableado privilegiado, también denominado sistema de distribución, en lugar de hacer que la STA use el medio inalámbrico menos confiable para comunicarse tanto con el AP viejo como con los nuevos AP. Esto se refuerza por el hecho que los usuarios en situaciones de conmutación tienen mayor probabilidad que otros usuarios de encontrarse en un lugar en el que perciban condiciones de transmisión menos que ideales (p.ej. es probable que la STA se encuentre en el borde del área de ' cobertura de la célula) . Además, el uso creciente de sistemas WLAN para proveer aplicaciones orientadas hacia la Calidad de Servicio (QoS) tales como Voz sobre Protocolo de Internet (VoIP) y otras aplicaciones sensibles a demoras tiene exigencias más estrictas en cuanto a la velocidad a que debe realizarse una conmutación. Esto hace que sea conveniente llevar a cabo algunas de las tareas asociadas con la ejecución de la conmutación antes de activar la conmutación, tal como la preautenticación, administración de la clave de seguridad, negociaciones QoS, etc., que se beneficiarían al ser realizadas sobre el sistema de distribución en lugar de usar el medio inalámbrico (por razones de capacidad, velocidad y confiabilidad) . Por otro lado, la STA está en posición privilegiada para monitorear los enlaces de radio ya que experimenta directamente las variaciones de las condiciones de propagación en el entorno RF mientras se mueve. Esta posición privilegiada para monitorear simultáneamente las conexiones de radio y los entornos RF variables en el tiempo hacen que sea atractivo llevar a cabo el monitoreo y la fase de activación de la conmutación en la STA. Ubicar estas funcionalidades en la STA puede maximizar la probabilidad de que la decisión de conmutación se tome en el momento adecuado y que el nuevo AP seleccionado para la conmutación sea de hecho el mejor candidato desde la perspectiva de la STA. En resumen, el entorno RF combinado con la arquitectura usada típicamente en sistemas WL?N desplegados hace que sea atractivo ubicar algunas de las funcionalidades de conmutación en la STA y algunas de las funcionalidades de conmutación en el AP. El estado actual de la técnica, incluyendo las normas WLAN, no provee una resolución a este problema.
LA INVENCIÓN La presente invención provee un medio para dirigir una conmutación mediante la STA, pero donde el AP puede llevar a cabo muchas de las tareas asociadas con la fase de ejecución de la conmutación. La invención incluye un método por el cual la STA indica al AP servidor la lista de AP que la STA está considerando como candidatos potenciales para una eventual conmutación. La lista de AP se selecciona de acuerdo con métricas monitoreadas en la STA. Este procedimiento puede tener lugar periódicamente o puede ser accionado por eventos como cuando la STA desea efectuar la conmutación. La invención también incluye un método mediante el cual la STA puede solicitar al AP que inicie la ejecución de una conmutación y mediante el cual el AP puede señalizar el resultado de la solicitud de conmutación a la STA. La invención incluye además un método por medio del cual el AP servidor puede solicitar a la STA que envíe la lista de candidatos de AP. Un método para comunicar una lista de candidatos de conmutación en una WLAN desde una STA a un AP servidor comienza mediante la determinación de una lista de AP candidatos para la conmutación en la STA. La lista de candidatos se selecciona en la STA y se envía al AP servidor. El paso de enviar puede incluir el envío de la lista de candidatos al AP servidor al terminar un período predeterminado o al recibir la STA una activación de evento. El método puede incluir también el paso de solicitar una lista de candidatos por el AP servidor a la STA. Un método para iniciar una conmutación por una STA en una WLAN en la red, comienza por el envío de una lista de AP candidatos desde la STA a un AP servidor. La STA solicita al AP servidor que inicie una conmutación. Se determina si el AP servidor puede completar la conmutación, y la conmutación es llevada a cabo por el AP servidor si el AP servidor puede completar la conmutación. Un sistema para intercambiar información de conmutación en una WLAN incluye una STA y un AP. La STA incluye una primera antena; un primer transmisor/receptor que se comunica con la red a través de la primera antena; un dispositivo de creación de lista de candidatos para la conmutación que se comunica con el primer transmisor/receptor; un dispositivo selector de la lista de candidatos para conmutación que se comunica con el dispositivo de creación de lista de candidatos para la conmutación y el primer transmisor/receptor; un dispositivo medidor de la lista de candidatos que se comunica con el dispositivo de creación de lista de candidatos para la conmutación y el primer transmisor/receptor; y un dispositivo de solicitud de conmutación que se comunica con el primer transmisor/receptor. El AP incluye una segunda antena; un segundo transmisor/receptor que se comunica con la red a través de la segunda antena; un dispositivo de lista de candidatos para la conmutación que se comunica con el segundo transmisor/receptor; un dispositivo de ejecución de la conmutación que se comunica con el dispositivo de la lista de candidatos para la conmutación y el segundo transmisor/receptor; y un dispositivo de solicitud de información adicional que se comunica con el dispositivo de ejecución de conmutación y el segundo transmisor/receptor.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se .podrá entender más detalladamente la invención a partir de la siguiente descripción de una modalidad preferida, dada a modo de ejemplo, que será entendida junto con los dibujos adjuntos, donde: Las Figuras ÍA y IB son diagramas de flujo de métodos para que una STA comunique una lista de AP candidatos para la conmutación a su AP servidor; La Figura 2 es un diagrama de flujo de un método para que una STA solicite a su AP servidor que inicie una conmutación; La Figura 3 es un diagrama de flujo de un método para que un AP servidor solicite una lista de candidatos para conmutación de una STA asociada; y La Figura 4 es un diagrama de bloques de un sistema para intercambiar información sobre conmutación;
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS En adelante, el término "estación" (STA) incluye, pero sin limitarse a ello, una unidad de transmisión/recepción inalámbrica, un equipo de usuario, una estación móvil, una unidad de abonado fija o móvil, un localizador, o cualquier otro tipo de dispositivo capaz de operar en un entorno inalámbrico. Cuando se mencione en adelante, el término "punto de acceso" (AP) incluye, pero sin limitarse a ellos, una estación base, un Nodo B, un controlador de sitio, o cualquier otro tipo de dispositivo de interfase en un entorno inalámbrico. La invención incluye tres métodos: (1) Un método mediante el cual la STA indica al AP servidor qué AP está considerando como candidatos potenciales para una conmutación eventual. La lista de los AP se selecciona de acuerdo con métricas monitoreadas en la STA. Este procedimiento puede tener lugar periódicamente o puede ser accionado por eventos. (2) Un método mediante el cual la STA puede solicitar al AP que inicie la ejecución de una conmutación y mediante el cual el AP puede señalizar a la STA el resultado de la solicitud de conmutación. (3) Un método mediante el cual el AP servidor puede solicitar a una STA que envíe la lista de candidatos. Estos métodos pueden ser implementados, sin limitación, por una trama de administración o trama de control dedicada adicional; o un mensaje de señalización transmitido como la carga útil de tramas de datos estándar, tramas de control, o tramas de administración. Estas tramas pueden ser tramas de control de acceso al medio estándar (MAC) . La información vecina puede ser indicada en tramas MAC mediante bits indicadores, mediante un elemento de información (IE) , mediante la parte de campo de un mensaje en un IE existente o nuevo, o mediante la utilización de valores reservados (no usados corrientemente) en cualquier IE o campo de una trama MAC existente. La información vecina puede ser agregada a cualquier lugar en la trama MAC, en el encabezado o el cuerpo usando cualquiera de los mecanismos descritos. En una modalidad preferida de la presente invención, la información vecina se envía desde la STA al AP en una trama MAC de subtipo de administración, si bien este método puede ser empleado sin pérdida de utilidad incluso cuando se usen otros subtipos de tramas MAC. I . Método mediante el cual la STA comunica al AP una lista de candidatos para la conmutación La Figura ÍA es un diagrama de flujo de un método 100 para enviar una lista de AP candidatos desde una STA al AP servidor periódicamente. El método 100 comienza con la determinación de la STA de una lista de AP candidatos para la conmutación (paso 102) . Luego, el STA selecciona la lista de candidatos (paso 104). Se determina si el período de reporte ha expirado (paso 106) . Si el período de reporte no ha expirado, el método 100 espera en el paso 106 hasta que el periodo de reporte expire. Una vez expirado el período de reporte, la STA envía la lista de candidatos seleccionada al AP (paso 108) y el método finaliza (paso 110) . En el caso del reporte periódico, al aumentar la velocidad a la cual se envían las listas de candidatos mejora la calidad del monitoreo y la solidez de la conexión de radio. Sin embargo, la desventaja es que el envío frecuente de listas de candidatos impone una sobrecarga mayor de señalización sobre el sistema. En una modalidad preferida, el período para el envío de listas de candidatos puede oscilar entre 0.1 segundos y 10 segundos. La Figura IB es un diagrama de flujo de un método 120 para enviar una lista de candidatos AP desde una STA al AP servidor sobre una base de accionamiento por eventos. El método 120 comienza con la determinación por la STA de una lista de AP candidatos para conmutación (paso 122) . La STA selecciona luego la lista de candidatos (paso 124) . Se determina si se ha recibido un accionamiento por evento (paso 126) . Si no se ha recibido un accionamiento por evento, el método 120 espera en el paso 126 hasta la recepción de un accionamiento por evento. Una vez recibido un accionamiento por evento, la STA envía la lista ?''de candidatos seleccionada al AP (paso 128) y el método finaliza (paso 130) . Los accionamientos por evento pueden incluir, pero no están limitados a: (a) cuando la STA desea activar una conmutación; (b) cuando la STA mide que la calidad del enlace de radio (medido usando la potencia de señal recibida) , relaciones entre señal e interferencia, relaciones entre señal y ruido, índice de error de paquetes, demoras de acceso medio, ocupación de canales, producción, etc.) entre ella y su AP asociado cae por debajo de un determinado umbral pre-establecido; (c) después de una cantidad predeterminada de recepciones de baliza fallidas; (d) cuando la STA mide que la calidad del o de los enlaces de radio que percibiría con una o múltiples listas de candidatos sería superior a la calidad que mide en su enlace de radio corriente con el AP servidor; (e) cuando la STA se está moviendo desde el AP servidor hacia otros AP; (f) al expirar un cronómetro periódico; o (g) cualquier combinación de los accionadores mencionados. La lista de candidatos creada por la STA (pasos 102, 122) deriva habitualmente de mediciones tomadas en la STA. Los ejemplos de mediciones utilizadas por la STA para crear la lista de AP candidatos incluyen, pero sin limitarse a ellas, las siguientes mediciones o combinaciones de las siguientes mediciones : (1) potencia de señal recibida medida desde la baliza, respuestas de sonda, o cualesquiera otras tramas transmitidas desde los AP vecinos; (2) relaciones entre señal e interferencia o relaciones entre señal y ruido estimadas desde la baliza, respuestas de sonda, o cualesquiera otras tramas transmitidas desde los AP vecinos; (3) índice de error de paquete o índice de error de bit medidos en la baliza, respuestas de sonda, o cualesquiera otras tramas transmitidas desde los AP vecinos; y (4) demoras de acceso medio, ocupación de canal; rendimiento, u otras métricas relacionadas con la carga que la STA puede estimar escaneando los canales utilizados por AP vecinos o que la STA puede recibir desde AP vecinos a través del reporte de medición. La lista de candidatos creada por la STA también puede ser derivada mediante otros medios, incluyendo Operación y Mantenimiento (O&M) , donde el usuario o administrador de la red configura la STA con una lista fija de candidatos; o mediante la señalización desde otra entidad en la red de radio, tal como un enrutador de acceso o un AP. La lista de candidatos puede ser seleccionada por la STA (pasos 104, 124) de acuerdo con métricas que incluyen, sin limitarse a ellas, la potencia recibida desde el AP candidato o relación entre señal y ruido (SNR) percibida por la STA; una métrica de carga tal como ocupación de canal, cantidad de paquetes o bytes transferidos por unidad de tiempo, etc.; y capacidades de servicio, tales como seguridad, soporte QoS, etc. La métrica empleada por la STA para seleccionar la lista de candidatos puede incluir también las mediciones utilizadas para derivar la lista de candidatos, como se describe previamente. Además de la lista de candidatos AP, la STA puede enviar también una lista de mediciones tomadas por la STA de cada AP en la lista de candidatos y una lista de parámetros asociados con cada AP candidato, donde los parámetros son conocidos por la STA a partir de escuchar tramas de radiodifusión u otras formas de tramas de control o administración. Los ejemplos de las mediciones incluyen potencia recibida, SNR, relación entre señal e interferencia
(SIR) , métricas de carga, etc. Los ejemplos de los parámetros incluyen sin limitarse a ellos, las direcciones del AP, el ESSID (Identificador de conjunto de servicio extendido) , identificador de conjunto de servicio básico (BSS) (BSSID) , capacidades de servicio, capacidades en materia de seguridad, etc. II. Método mediante el cual una STA puede solicitar al AP que inicie la ejecución de una conmutación y mediante el cual el AP puede señalizar el resultado de la solicitud de conmutación a la STA. La Figura 2 es un diagrama de flujo de un método 200 para que una STA solicite al AP el inicio de una conmutación. El método 200 comienza con el envío por la STA de una lista de AP candidatos para una conmutación a su AP' servidor (paso 202). La STA solicita a su AP servidor que inicie una conmutación (paso 204) . La solicitud puede incluir un límite de tiempo o demora dentro de los cuales las acciones deben ser realizadas. Se determina si el AP servidor puede completar la conmutación (paso 206) . Si el AP servidor no puede completar la conmutación, el AP servidor envía un mensaje a la STA indicando que la conmutación fue rechazada o no se completó (paso 208) y el método termina (paso 210) . El mensaje puede incluir también la razón por la cual el AP servidor rechazó o no pudo completar la solicitud de conmutación. Algunas razones de ejemplo por las que la solicitud de conmutación sería rechazado o no podría completarse incluyen, pero no se limitan a ellas, • que el AP servidor no encontró AP vecinos; los AP en la lista de candidatos no responden; los AP vecinos están demasiado congestionados en términos de tráfico; y el AP vecino no soporta las capacidades requeridas en términos de seguridad, soporte para QoS, soporte de servicios requeridos para la conexión en función, etc. Si el AP servidor puede completar la conmutación (paso 206), el AP servidor envía un mensaje a la STA indicando que la solicitud de conmutación ha sido aceptado (paso 212) y comienza a efectuar la conmutación a un nuevo AP (paso 214) . Se determina si el AP servidor necesita información adicional de la STA para completar la conmutación (paso 216) . Si el AP servidor necesita información adicional, el AP servidor envía un mensaje a la STA solicitando información adicional (paso 218) y la STA responde con la información solicitada (paso 220) . Esta información puede incluir el procedimiento o información necesaria para completar la conmutación. La información adicional podría incluir mediciones actualizadas tomadas por la STA, nuevas mediciones de la STA y solicitadas por el nuevo AP, o información más detallada acerca del estado de la conexión de radio en marcha (p.ej. el rendimiento promedio en el transmisor, rendimiento promedio en el receptor, carga de tráfico promedio generada por la STA, volumen de datos en cola o almacenados para ser trasmitidos por la STA, etc.). Si el AP servidor no necesita ninguna información adicional (paso 216) o se le ha provisto la información adicional (paso 220) , el AP servidor completa la conmutación
(paso 222) . El AP servidor envía entonces un mensaje a la STA informando que el nuevo AP ha sido completado (paso 224) . Este mensaje puede incluir cualquier información relevante a la conmutación aceptada o completada, tales como la identidad del nuevo AP o parámetros propios del nuevo AP, tales como direcciones, capacidades, procedimientos de administración claves, etc. El método termina entonces (paso 210) . Nótese que el mensaje de que se ha completado la conmutación (paso 224) puede ser enviado por el AP servidor anterior o el nuevo AP servidor. III. Método mediante el cual un AP servidor puede solicitar a una STA que envíe una lista de candidatos La Figura 3 es un diagrama de flujo de un método 300 para un AP servidor 302 para solicitar una lista de candidatos de conmutación de una STA asociada 304. El método 300 comienza con la solicitud del AP 302 de una lista de candidatos a la STA 304 (paso 310) . El AP puede solicitar también una lista de mediciones, otros parámetros y requerimientos de conmutación a la STA 304 (paso 312) . Nótese que el mensaje de solicitud de lista de candidatos (paso 310) y el mensaje de solicitud de medición (paso 312) podrían combinarse en un solo mensaje. La STA 302 envía la lista de candidatos y otra información solicitada al AP 302 (paso 314) . Además de la lista de candidatos, la STA puede enviar también información relacionada con -un límite de tiempo o demora dentro de los cuales deben realizarse las acciones. Los tres métodos descritos más arriba son en cierta forma interdependientes en el sentido que uno se construye sobre el otro. Por ejemplo, el Método I se refiere a una STA que envía listas de candidatos a un AP. El Método 3 se refiere a un AP que solicita una lista de candidatos a la STA, y por lo tanto se forma sobre el Método I. El Método 2 incluye una forma en que un sistema se beneficiaría al tener las funcionalidades de monitoreo y activación en la STA y las funcionalidades de ejecución en el AP. El Método 1 se relaciona con el Método 2 en el sentido que provee una interfase mediante la cual la STA puede comunicar el resultado del monitoreo del cual es responsable al AP. El Método 2 también cubre un mensaje especial que permite a la STA solicitar al AP que realice la conmutación (aparte de la lista de candidatos) . Si bien estos métodos pueden ser usados en conjunción uno con el otro, también pueden utilizarse por separado. IV. Sistema para intercambiar información sobre conmutación La Figura 4 es un diagrama de bloques de un sistema
400 para el intercambio de información sobre conmutación, como se describe en conexión con los métodos que se muestran en las Figuras 1-3. El sistema 400 incluye una STA 402 y un AP 404. La STA 402 incluye un dispositivo de creación de lista de candidatos para conmutación 410, un dispositivo de selección de lista de candidatos para conmutación 412, un dispositivo de medición de lista de candidatos 414, un dispositivo de solicitud de conmutación 416, un transmisor/receptor 418 y una antena 420. El AP 404 incluye un dispositivo de lista de candidatos para conmutación 430, un dispositivo de ejecución de conmutación 432, un dispositivo de solicitud de información adicional 434, un transmisor/receptor 436, y una antena 438. El sistema 400 opera como sigue. La STA 402 crea una lista de candidatos para conmutación usando el dispositivo de creación de lista de candidatos para conmutación 410. La lista se pasa al dispositivo de selección de la lista de candidatos para conmutación 412 para su selección. La lista puede pasarse también al dispositivo de medición de lista de candidatos 414 para agregar mediciones relacionadas a cada AP en la lista de candidatos tomadas por la STA 402. Una vez seleccionada la lista (y agregadas las mediciones opcionales a la lista) , la lista se pasa al transmisor/receptor 418 donde es transmitida al AP 404 a través de la antena 420. El dispositivo de solicitud de conmutación 416 se usa cuando la STA 402 va a iniciar una conmutación mediante el envío de un mensaje de solicitud de conmutación al AP 404. El dispositivo de lista de candidatos para conmutación 430 en el AP 404 recibe la lista de candidatos de la STA 402 a través de la antena 438 y el transmisor/receptor 436. El dispositivo de lista de candidatos para conmutación 430 también puede solicitar una lista de candidatos de la STA 402 enviando un mensaje de solicitud. El dispositivo de ejecución de conmutación 432 recibe la lista de candidatos del dispositivo de lista de candidatos para conmutación 430 y comienza a ejecutar una conmutación. El dispositivo de ejecución de conmutación .432 también recibe solicitudes de iniciación de conmutación del dispositivo de solicitud de conmutación 416 en la STA 402. Al completarse una conmutación, el dispositivo de ejecución de la conmutación 432 notifica el resultado a la STA 402. Si el dispositivo de ejecución de conmutación 432 necesita información adicional para completar la conmutación, el dispositivo de solicitud de información adicional 434 envía una solicitud de información a la STA 402. La STA 402 responde con la información adicional y el dispositivo de solicitud de información adicional 434 pasa la información adicional al dispositivo de ejecución de conmutación 432. Si bien las funciones y elementos' de la presente invención se describen en las modalidades preferidas en combinaciones particulares, cada función o elemento puede usarse solo (sin las demás funciones y elementos de las modalidades preferidas) o en varias combinaciones con o sin otras funciones y elementos de la presente invención.