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CN1985529A - 无线区域网络中确实而快速交接 - Google Patents

无线区域网络中确实而快速交接 Download PDF

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CN1985529A
CN1985529A CNA2005800233636A CN200580023363A CN1985529A CN 1985529 A CN1985529 A CN 1985529A CN A2005800233636 A CNA2005800233636 A CN A2005800233636A CN 200580023363 A CN200580023363 A CN 200580023363A CN 1985529 A CN1985529 A CN 1985529A
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文森·罗伊
马里恩·鲁道夫
保罗·马里内尔
阿特曼·陶格
克里斯多福·凯夫
朱安·C·强尼加
法兰克·拉席塔
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Abstract

一种用以在一无线区域网络中由一站台通信一交接候选表至一服务存取点(AP)的方法，其系由在该站台上决定一交接候选APs表开始。在该站台上排序该候选表且发送至该服务AP。该发送步骤可包含一预设时期过期或是根据在该站台接收到一事件触发时，发送该候选表至该服务AP。该方法亦可包含由该服务AP向该站台请求一候选表。

Description

无线区域网络中确实而快速交接
技术领域
本发明大体上是关于无线区域网络(WLANs)，且尤其是关于一种用以在WLAN中执行确实而快速交接(handover)的方法。
背景技术
交接事件典型地能分成三个分离阶段。首先在发现阶段，候选存取点(APs)系以吸引力的顺序识别并排序，其意味着监控链结品质以及无线频率(RF)环境。第二是触发阶段，其中做出决定以初始交接，其亦意味着监控链结品质以及无线频率(RF)环境。第三是交接的执行，其中介于站台(STA)和旧AP之间的无线连接会被中断，且与新AP建立无线连接。在WLAN系统中，交接的执行阶段可包含但不限制于：新AP的认证/预认证、新AP的安全钥管理、新AP的服务品质(QoS)协商、从旧AP至新AP缓冲流量的重新联系及重新导引。
在基础架构模式(相对即为点对点模式(ad-hoc mode))下部属的WLAN系统典型架构系使用分散式系统，其中一延伸服务区域的APs系通过有线链结连接。既然许多工作必须在交接执行阶段期间执行，包含信号发送，因此需要有服务AP偕同新的候选AP执行此信号发送，因为两个APs利用特权有线链结，亦称分散式系统，而不是由STA使用较不可靠的无线媒介与旧AP和新APs通信。这点通过一事实而更具说服力，此事实便是在交接状况的使用者具有比在察觉到较不理想的传输状况(例如，STA可能在信元覆盖区域的边缘)位置上的其他使用者有更高的机率。除此之外，使用WLAN系统的成长以提供服务品质(QoS)为目的的应用程式，例如互联网语音协定(VoIP)及其他延迟感应应用程式，使得在必须执行交接时的速率要求更加严苛。这使得会想要在触发该交接前便执行某些关于交接执行的工作，例如预认证、安全钥管理、QoS协商等等，这些在分散式系统上执行会比使用无线媒介实行更有益(就容量、速度及可靠度的理由而言)。
另一方面，因为当移动时，STA会直接经历到在RF环境中的传播状况的变化，所以STA在一特权位置以监控该无线链结。这个同时监控该无线连接及随时间变化的RF环境的特权位置，使得在STA上执行交接的监控和触发阶段较有吸引力。在STA上设置这些功能可以最大化在正确时刻做出交接决定，以及用以交接的新AP的选择确实是STA观点下最佳的候选者的机率。
总而言之，RF环境结合典型用于WLAN系统的架构，使得在STA设置一些交接功能及在AP上设置一些交接功能更有吸引力。包括WLAN标准的现行技术中并未提供此问题解决方式。
发明内容
本发明提供一种装置，用以通过STA导引一交接，但AP能执行许多关于交接执行阶段的工作。本发明包含一种方法，其中该STA指示服务AP该STA考虑作为可能执行交接的候选AP表，该AP表根据在STA监控的尺度排序。此程序可周期性地执行或是由类似当STA想要交接的事件来驱动。本发明亦可包含一种方法，其中该STA可请求该AP初始一交接执行，且其中该AP可将交接请求的结果发送回该STA。本发明更包含一种方法，其中该服务AP可请求一STA送出该AP候选表。
一种用以在一WLAN中由一STA至一服务AP通信一交接候选表的方法，其系由在STA上决定一交接候选AP表开始。该候选表系排序在STA上且发送至该服务AP。该发送步骤可包含发送该候选表至该服务AP，其系根据一预设时期过期或是根据在该STA接收到一事件触发。该方法亦可包含由该服务AP请求来自该STA的一候选表。
一种通过一STA在网络上初始在一WLAN中交接的方法，其系由送出来自STA的一候选表至一服务AP开始。该STA请求该服务AP初始一交接。接着做出该服务AP是否能完成该交接的决定，且如果该服务AP可以完成该交接，则由该服务AP执行该交接。
一种在一WLAN中执行一交接资讯的系统，其包含一STA及一AP。该STA包含一第一天线；一第一传输器/接收器，其系经由该第一天线与该网络通信；一交接候选表产生装置，其系与该第一传输器/接收器通信；一交接候选表排序装置，其系与该交接候选表产生装置及该第一传输器/接收器通信；一候选表测量装置，其系与该交接候选表产生装置及该第一传输器/接收器通信；以及一交接请求装置，其系与该第一传输器/接收器通信。该AP包含一第二天线；一第二传输器/接收器，其系经由该第二天线与该网络通信；一交接候选表装置，其系与该第二传输器/接收器通信；一交接执行装置，其系与该交接候选表装置及该第二传输器/接收器通信；以及一额外资讯请求装置，其系与该交接执行装置及该第二传输器/接收器通信。
附图说明
通过下文中一较佳实施例的描述、所给予的范例，并参照对应的图式，本发明可获得更详细地了解，其中：
图1A及图1B所示为一STA传送一交接候选APs表至其服务AP的方法流程图；
图2所示为一STA向其服务AP请求初始一交接的方法流程图；
图3所示为一服务AP向一相关STA请求一交接候选表的方法流程图；以及
图4所示为用以交换交接资讯的系统方块图。
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传输/接收单元、一使用者设备、一行动站台、一固定或行动用户单元、一呼叫器或可在一无线环境下操作的任何形式的装置。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介面装置。
本发明包含三种方法：
(1)该STA指示服务AP哪些APs正被考虑作为一最终交接的可能候选AP。该AP表根据在STA监控的尺度排序。该发送步骤可周期的执行或是由事件触发。
(2)该STA可请求该AP初始一交接的执行，且该AP可将该交接请求的结果发送回该STA。
(3)该服务AP可请求一STA送出该候选表。
这些方法可通过但并未限制于如下执行，一额外专用管理帧或是控制帧；或是一信号发送信息传输作为标准数据帧、控制帧或管理帧的装载。这些帧可为标准媒体存取控制(MAC)帧。
邻近资讯可在MAC帧中通过位元旗标、资讯元件(IE)、已存在或新IE的上的信息栏位部分、使用在任何存在IE或MAC帧栏位的保留(现在未使用)值所指示。邻近资讯可加在MAC帧中的任何位置，在表头中，或是使用上述任何机制的主体。在本发明的一较佳实施例中，邻近资讯系由该STA送至AP，其系在管理子形式的MAC帧中，尽管即便使用MAC帧的其他子形式，此方法还是可不失去有用性而使用。
I.由该STA传递一交接候选表至该AP
图1A所示为由一STA在一周期基础送出一候选AP表至服务AP的方法100流程图。方法100系由该STA决定一交接候选APs表开始(步骤102)。该STA接着排序该候选表(步骤104)。做出该报告周期是否过期的判定(步骤106)。如果该报告周期尚未到期，则该方法100在步骤106等待直到该报告周期到期。一旦该报告周期已经到期，则该STA送出该排序候选表至该AP(步骤108)且接着终止该方法(步骤110)。
借着周期性的报告，候选表发送的速率增加，其会改善监控的品质及该无线连接的确实性。然而，缺点在于频繁地发送候选表会增加系统信号发送很大的负担。在一较佳实施方式中，发送候选表的周期范围可由0.1秒至10秒。
图1B所示为由一STA在事件驱动基础上发送一候选AP至该服务AP的方法120流程图。该方法120系由该STA决定一交接候选APs表开始(步骤122)。该STA接着排序该候选表(步骤124)。做出是否已经一事件触发的判定(步骤126)。如果尚未接收到一事件触发，则方法120在步骤126等待直到接收到一事件触发。一旦接收到一事件触发，则该STA送出该排序候选表至该AP(步骤128)，且终止该方法(步骤130)。
该触发器事件可包含但并未限制于：
(a)当该STA想要触发一交接时；
(b)当该STA测量介于其本身与其相关AP间的无线链结品质低于一预设门槛值时(使用接收信号功率、信号干扰比、信号噪声信号比、封包错误率、媒体存取延迟、频道占有率、产能等等测量)；
(c)在一预设数量的失败信标接收后；
(d)当该STA测量该无线链结品质，其察觉到一或多个候选表将超越在现行服务AP的无线链结所测量的品质时；
(e)当该STA由该服务AP向其他AP(s)移动时；
(f)根据周期计时器的到期；或是
(g)上述触发器的任意组合。
由该STA所产生的候选表(步骤102、122)典型地细由该STA所采取的测量所获得。举例来说，该STA所使用的测量以产生候选APs表，包含但并未限制于下述的测量或是下述测量的组合：
(1)测量自该信标、探测回应或任何来自邻近APs所传输的其他帧的接收信号功率；
(2)评估自该信标、探测回应或任何来自邻近APs所传输的其他帧的信号干扰比或是信号噪声信号比；
(3)测量在该信标、探测回应或任何来自邻近APs所传输的其他帧上的封包错误率或位元错误率；以及
(4)STA可通过扫瞄邻近APs所用的频道评估，或STA可通过测量报告接收来自邻近APs的频道，所测量的媒体存取延迟、频道占用率、产能或其他负载相关尺度。
由该STA产生的候选表亦可通过其他方式获得，包含运作和维持(O&M，Operationand Maintenance)，其中该使用者或网络管理者配置该STA一固定的候选表；或通过从无线网络中的其他实体发送信号，例如一存取路由器或是一AP。
该候选表可根据尺度由STA排序(步骤104、124)，其包含但并未限制于，来自该候选AP的接收功率或是由该STA所能察觉的信号噪声信号比；一负载尺度，例如频道占用率、每单位时间传输的封包或位元数量等；以及服务能力，例如安全、QoS支援等等。该STA所使用以排序该候选表的尺度亦可包含用以获得该候选表的测量，如同上文所述。
除了该候选AP表之外，该STA亦可由在该候选表上的每一AP送出一由STA所执行的测量表，以及关于每一候选AP的一参数表，其中该参数系由STA从监听广播帧或是其他形式的控制或管理帧得知。举例来说，测量包含接收功率、SNR、信号干扰比(SIR)、负载尺度等等。举例来说，参数包含但并未限制于该AP位址、ESSID、基础服务区域(BSS)ID(BSSID)、服务能力、安全能力等等。
II.STA可请求该AP以初始一交接的执行，且AP可将该交接请求结果发送回该STA的方法
图2所示为STA请求其服务AP初始一交接的方法200流程图。该方法200系由该STA送出一交接候选APs表至其服务AP开始(步骤202)。该STA请求其服务AP初始一交接(步骤204)。该请求可包含在必须执行的动作下的时间限制或是延迟。做出该服务AP是否能完成该交接的判定(步骤206)。如果该服务AP不能完成该交接，则该服务AP送出一信息至该STA只是该交接被拒绝或是尚未完成(步骤208)，且终止该方法(步骤210)。该信息亦可包含该服务AP被拒绝或是不能完成该交接请求的理由，举例来说，一些该交接请求被拒绝或是不能完成理由包括但并未限制于，该服务AP未找到任何邻近APs；在候选表上的APs并未回应；该邻近AP在流量方面太过拥挤；以及该邻近AP并未支援该所需的安全能力、未支援QoS、未支援正在进行连接所需的服务等等。
如果该服务AP可完成该交接(步骤206)，该服务AP送出一信息至该STA，笔试该交接请求已被接受(步骤212)，且开始执行交接至一新的AP(步骤214)。做出该服务AP是否需要来自STA的额外资讯以便完成该交接的判定(步骤216)。如果该服务AP需要额外资讯，该服务AP送出一信息至该STA，其包含一额外资讯的请求(步骤218)，且该STA回应该请求资讯(步骤220)。该资讯可包含完成该交接的程序和必要资讯，该额外资讯可包含由STA执行的更新测量、来自该STA且由该新AP所请求的新测量、或是更多关于正在进行的无线连接的细节资讯(例如：传输器的平均产能、接收器的平均产能、该STA所产生的平均流量负载、伫列大小、等待由该STA所传输的缓冲数据等等)。
如果服务AP并不需要任何额外资讯(步骤216)或是已经提供该额外资讯(步骤220)，该服务AP便完成该交接(步骤222)。该服务AP接着送出一信息至该STA，表示交接至该新AP已经完成(步骤224)。此信息可包含任何关于接受或完成交接的资讯，例如新AP的识别或是适用于该新AP的参数，例如位址、功能、钥匙管理程序等等。接着此方法会终止(步骤210)。值得注意的是交接完成的信息(步骤224)可由就服务AP或是新服务AP所送出。
III.服务AP可请求一STA送出一候选表的方法
图3所示为一服务AP 302向相关STA 304请求一交接候选表的方法300流程图。该方法300系由该AP 302向该STA 304请求一候选表开始。该AP亦可向该STA 304请求一测量或其他参数表以及交接请求(步骤312)。值得注意的是该候选表请求信息(步骤310)以及该测量请求信息(步骤312)可结合在一单一信息中。该STA 302送出该候选表和其他请求资讯至该AP 302(步骤314)。除了候选表之外，该STA亦可送出关于在必须执行的动作下时间限制和延迟的资讯。
上述的三种方法稍微有点一个建立在另一个的上的内部相依赖感觉。举例来说，方法1关于STA发送候选表至AP，方法3关于AP向STA请求候选表，且因此建立在方法1的上。方法2揭露一系统可通过在STA上执行监控和触发的功能且在AP上进行执行功能获得益处，方法1和方法的相关系在于其提供一介面，其中该STA可传递对AP负责的监控输出，方法2亦涵盖一特殊信息，其允许STA请求AP执行该交接(除了候选表之外)。尽管这些方法可互相结合使用，其亦可分开使用。
IV.交换交接资讯的系统
图4系为用以交换交接资讯的系统400方块图，结合图1-3所示的方法描述。该系统400包含一STA 402及一AP 404。该STA 402包含一交接候选表产生装置410、一交接候选表排序装置412、一候选表测量装置414、一交接请求装置416、一传输器/接收器418以及一天线420。该AP 404包含一交接候选表装置430、一交接执行装置432、一额外资讯请求装置434、一传输器/接收器436以及一天线438。
该系统400如下运作。STA 402使用该交接候选表产生装置410产生一交接候选表。此表传递至该交接候选表排序装置412以排序。该表亦可传递至该候选表测量装置414，以增加由STA 402所执行关于在候选表上每一AP的测量。在该表排序的后(且非必要的资讯已加至该表)，该表系传递至该传输器/接收器418，其系经由该天线420传输至该AP 404。当该STA 402通过送出一交接请求信息至该AP 404初始一交接时，便使用该交接请求装置416。
在该AP 404中的交接候选表装置430经天线438及传输器/接收器436，由该STA402接收到该候选表。该交接候选表装置430亦可通过送出一请求信息向该STA 402请求一候选表。该交接执行装置432由该交接候选表装置430接收到该候选表，且开始执行一交接。该交接执行装置432亦由在STA 402中的交接请求装置416接收交接初始请求。根据交接的完成，该交接执行装置432通知该STA 402结果，如果交接执行装置432需要额外资讯以完成该交接，该额外资讯请求装置434送出一请求资讯至该STA 402，该STA 402回应该额外资讯至交接执行装置432。
尽管本发明的特征和元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元件能独自使用(不需与较佳实施方式的其他特征或元件组合)，或是与/不与本发明的其他特征和元件做不同的组合。

Claims (22)

1.一种在一无线区域网络中由一站台通信一交接候选表至一服务存取点(AP)的方法，其步骤包含：
于该站台决定一交接候选APs表；
于该站台排序该候选表；以及
发送该候选表至该服务AP。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该决定步骤包含根据该站台所执行的测量来选择可能的候选APs。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该决定步骤包含使用一固定的候选APs表。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该决定步骤包含该站台接收来自该网络上另一实体的该候选表。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该排序步骤包含通过在该站台所执行的测量排序该候选表。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该排序步骤包含通过关于在该表上的各该AP的尺度排序该候选表。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该发送步骤包含根据一预设周期的到期来发送该候选表至该服务AP。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该预设周期系在0.1秒至10秒之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该发送步骤包含根据在该站台接收一事件触发来发送该候选表至该服务AP。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该事件触发包含该站台触发一交接。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该事件触发包含在该站台和该服务AP间的无线炼结品质降到一预设门槛的下。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该事件触发包含该站台识别在该候选表上的一AP，该AP具有比该服务AP更好的一无线炼结品质。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该事件触发包含该站台由该服务AP移向另一AP。
14.根据权利要求1所述的方法，更包含如下步骤：
由该服务AP向该站台请求一候选表。
15.根据权利要求14所述的方法，更包含如下步骤：
由该服务AP向该站台请求参数和交接需求。
16.一种在一无线区域网络中由在该网络上的一站台初始一交接的方法，其步骤包含：
从该站台发送一候选存取点(APs)表至一服务AP；
由该站台请求该服务AP初始一交接；
判定该服务AP是否能完成该交接；以及
如果该服务AP能完成该交接，则由该服务AP执行该交接。
17.根据权利要求16所述的方法，更包含如下步骤：
从该服务AP发送一信息至该站台，指示该服务AP是否能完成该交接。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，如果该服务AP不能完成该交接，则该信息包含为何该服务AP不能完成该交接的一理由。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，更包含如下步骤：
判定该服务AP是否需要来自该站台的额外资讯以完成该交接。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，如果该AP需要额外资讯以完成该交接，该方法更包含如下步骤：
由该服务AP向该站台请求该额外资讯；
由该站台以该额外资讯回应该请求。
21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，更包含如下步骤：
从该服务AP发送该交接已经完成的一信息至该站台。
22.一种在一无线区域网络中用以交换递交资讯的系统，其包含：
一站台，其包含：
一第一天线；
一第一发射器/接收器，其经由该第一天线与该网络通信；
一递交候选表产生装置，其与该第一发射器/接收器通信；
一递交候选表排序装置，其与该递交候选表产生装置及该第一发射器/接收器通信；
一候选表测量装置，其与该递交候选表产生装置及该第一发射器/接收器通信；以及
一递交请求装置，其与该第一发射器/接收器通信；以及
一存取点，其包含：
一第二天线；
一第二发射器/接收器，其经由该第二天线与该网络通信；
一递交候选表产生装置，其与该第二发射器/接收器通信；
一递交执行装置，其与该递交候选表产生装置及该第二发射器/接收器通信；以及
一额外资讯请求装置，其与该递交执行装置及该第二发射器/接收器通信。
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