扫描与换手解耦以减少无线局域网上的延迟

摘要

用于在接入点之间换手无线客户机的方法和系统，其中对接入点的扫锚与换手解耦，由此减少换手中的延迟。

权利要求

1.一种用于在包括无线客户机(1400)和多个无线接入点(1411、1412、 1413)的无线通信系统中使用的方法，其中所述无线客户机与所述多个无线接 入点中的一个(1410)相关联以使得能够进行通过其的通信，所述方法包括以 下动作：a)响应于第一组至少一个触发条件(1420)，扫描以检测所述多个 接入点中的哪一个在范围内以使得能够与所述客户机关联(1401)；以及b)响应于不同于所述第一组至少一个触发条件的第二组至少一个触 发条件(1421)，与所述多个无线接入点中的至少一个相关联(1402)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法由所述无线客户 机来执行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中的扫描包括主动 扫描。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中的扫描还包括以 下动作：a1)所述无线客户机切换到除了当前相关联的无线接入点的信道之外 的新信道；

a2)所述无线客户机在所述新信道上检测无线接入点；

a3)所述无线客户机切换回所述当前相关联的无线接入点的信道；

a4)在预定义的时间间隔之后，重复步骤(a1)到(a3)。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一组至少一个触发 条件和所述第二组至少一个触发条件各自取决于由所述无线客户机检测到的 多个指示符。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个指示符包括如由 IEEE定义的接收信号强度指示符、重传分组数、信标丢失、上行链路比特率 和下行链路比特率。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一组至少一个触发 条件使用与所述第二组至少一个触发条件所使用的不同的指示符。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)中招致的关联延迟 小于一秒。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)中招致的关联延迟 小于500毫秒。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)中招致的关联延迟 小于50毫秒。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)中招致的关联延迟 小于10毫秒。

12.一种无线客户机，包括：

至少一个处理器(1302)，其被编程为实现

扫描模块(1401)，其用于响应于第一组至少一个触发条件(1420)来 检测接入点(1411、1412、1413)；以及换手模块(1402)，用于响应于第二组至少一个触发条件(1421)来在 接入点之间换手所述客户站，其中所述第一组至少一个触发条件(1420)不同于所述第二组至少一个触 发条件(1421)。

13.如权利要求12所述的客户机，其特征在于，还包括网络接口卡和所 述网络接口卡的软件驱动程序，其中所述扫描模块和所述换手模块用所述软件 驱动程序来实现。

14.如权利要求12所述的客户机，其特征在于，所述扫描模块和所述换 手模块用所述无线客户机中的硬件来实现。

15.如权利要求12所述的客户机，其特征在于，所述无线客户机是个人 数字助理、蜂窝电话或膝上型计算机。

16.如权利要求12所述的客户机，其特征在于，所述无线客户机使用以 下IEEE标准中的一个或多个来进行通信：802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)、 802.11(n)。

17.一种其上存储有定义指令的计算机可读信号的计算机可读介质，所 述指令作为由设备执行的结果指示所述设备(1400)执行一种方法，包括：a)与第一接入点(1410)相关联，

b)响应于一组至少一个与所述第一接入点的连通性的指示符(1420) 来进行用以检测接入点的扫描(1401)，c)响应于一组至少一个与所述第一接入点的连通性的指示符(1421) 来与第二接入点(1412)相关联(1402)。

18.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，所述用以检测 接入点的扫描是主动扫描。

19.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，所述用以检测 接入点的扫描是被动扫描。

20.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，所述与第二接 入点相关联在少于一秒内完成。

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明一般涉及无线通信，尤其涉及在接入点之间换手(hand off)无线 客户机的方法。

2.相关技术的讨论

IP语音(即，VoIP)是用于基于网际协议(即，IP)通过电子网络来路 由语音对话的系统。最常见的是，VoIP对话通过因特网本身来路由，但这些 对话可以在任何基于IP的网络上路由。VoIP具有优于传统模拟语音通信的优 点，包括降低的成本以及将VoIP电话号码移至各个位置的能力。

VoIP一般依赖于不中断的网络连接。如果携带语音信息的分组被丢失或 延迟，则可能难以维持对话。许多其他形式的IP通信类似地需要高质量服务。 示例包括视频会议以及流传输视频或音频。

IEEE 802.11是现在常见的一组无线网络标准。最近已经在大学校园、办 公楼、机场候机楼以及其他公共和私人地点部署具有多个接入点(即，AP)的 大规模802.11无线网络。全世界许多地方(诸如旧金山、费城、巴黎和台北等) 已经开展了城市范围的802.11覆盖计划。当无线客户机从一个接入点的范围移 至另一个接入点的范围内时，连接必须在AP之间换手以使该客户机保持连接 到网络。然而，用于在接入点之间换手无线客户机的标准802.11过程经常招致 显著的延迟。该延迟通常是数百毫秒到数秒的数量级，这取决于软件和硬件配 置以及所涉及的网络的操作模式。

在该换手时间段期间，肯定会暂时打断数据服务。该服务中断可导致诸如 VoIP、视频会议、流传输媒体或视频游戏等延迟敏感应用程序中的间隙。无声 间隙对于任何延迟敏感应用程序都是不可接受的。

发明概述

本概述以简化的形式提供了用于本发明各方面的说明性上下文。其并不旨 在用于确定所要求保护的主题的范围。本发明的各方面将在以下详细描述中更 完整地描述。

在802.11无线局域网中支持实时延迟敏感应用程序(诸如VoIP和流传输 媒体等)已成为具有挑战性的问题，因为在许多当前802.11产品中实现的标准 换手过程招致对于VoIP用户被认为是不可接受的延迟。存在形成换手延迟的 若干因素，包括扫描无线信道以查找新接入点所必需的时间(扫描延迟)以及 与该新接入点相关联所必需的时间(关联延迟)。无线客户机通常使用“被动” 扫描，其中无线卡被调谐到一信道并在一时间段内在该信道上等待周期性的信 标信号。当在大量信道上执行时，被动扫描可在换手过程中引入显著的延迟。

此处所描述的是用于减少无线接入点之间换手中的延迟的各种系统和方 法。在一方面，费时的信道扫描与实际换手过程解耦。在另一方面，通过在早 期扫描(在实际换手之前)并以非侵入性方式使信道扫描与正在进行的通信交 织来消除或减少信道扫描延迟。在另一方面，使用智能换手触发器，其覆盖上 行链路和下行链路质量并解决链路不对称问题。在另一方面，以仅软件、仅客 户机解决方案实现方法或系统以使得现有移动设备能够在现有或将来802.11 网络中使用本发明的各方面而无需修改网络本身或其接入点。此处描述的各种 方法和系统可单独实现或以各种方式组合。

附图简述

附图不旨在按比例绘制。在附图中，各个附图中示出的每一完全相同或近 乎完全相同的组件由同样的标号来表示。出于简明的目的，不是每个组件在每 张附图中均被标号。本专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。具有彩色附图 的本专利或专利中请的副本将由(美国)专利商标局在请求并支付了必要的费 用之后提供。在附图中：

图1是AP换手过程的示意性概览。

图2描绘了在不同数据速率下的无线吞吐量和距离之间的关系。

图3描绘了其中在不同位置测量平均比特率值的实验的结果。

图4描绘了其中在不同位置测量RSSI值的实验的结果。

图5描绘了其中在客户站移动时测量比特率的实验的结果。

图6描绘了根据一个实施例的前摄扫描的示例实现的体系结构。

图7描绘了根据某些实施例的实验配置的逻辑拓扑结构和配置。

图8描绘了用于测量AP换手过程的试验台(testbed)。

图9描绘了用于测量AP换手的性能的实验的结果。

图10描绘了根据某些实施例的用于测量无线分组的到达间隔时间的实验 的结果。

图11描绘了根据某些实施例的示例换手过程。

图12描绘了根据某些实施例的用于测量无线分组的到达间隔时间的实验 的结果。

图13描绘了用于实现本发明的实施例的示例性系统。

图14描绘了本发明的一个实施例的简化示意图。

详细描述

在连续的地理区域被不止一个无线接入点覆盖的情况下，在用户从一个 AP的覆盖区域移至另一个AP的覆盖区域时减少换手中的延迟可能是有利的。 例如，正在用PDA或配备WiFi的电话来进行VoIP呼叫的用户不应在他或她 正在网络中移动或从一个AP换手到另一个AP时经历对于电话对话的服务中 断或质量降级。类似地，对于正在观看流传输视频的用户而言，无论在如启用 WiFi的蜂窝电话的手持式设备上还是在膝上型计算机上，当用户在AP之间移 动时都不应存在服务中断。通常可以相信，为了使人们不注意到语音会话中的 任何中断，换手间隙应小于50毫秒，但减少换手延迟的任何方法都将会是有 益的，并且此处所描述的方法和系统不限于任何特定的换手间隙或换手延迟的 减少。

以下公开的实施例改进了任何802.11网络中的漫游实时应用程序(诸如 VoIP等)。尽管期望总换手延迟小于50毫秒，但换手延迟的任何减少都是有 益的。此外，它可有助于仅用由无线客户机运行的软件来实现这些方法，有助 于避免修改或更新已经部署的AP基础结构或每一个移动设备的硬件的开销。 然而，此处所描述的方法和系统并不限于此，并且可以用硬件或软件或两者来 实现。这些方法和系统也可以在客户机或接入点或两者中实现。

在一方面，使用被称为前摄扫描的新802.11换手方案。前摄扫描可被实 现为软件模块，其驻留在802.11NIC(网络接口卡)驱动程序处以作出智能换 手判定，或者前摄扫描可以用实际网络设备硬件来实现。在使用前摄扫描时， 费时的信道扫描过程与实际换手过程解耦。另外地或另选地，信道扫描可在早 期并以不侵入正在进行的网络通信的方式完成。此外，这些过程或方法可使用 智能换手触发器来解决链路不对称并取得更佳的触发准确度。

在802.11网络中，一区域可被不止一个AP覆盖，这些AP各自在该标准 下可用的许多信道中的一个中操作。典型的单无线电客户站只能一次在一个信 道中操作，并由此只与一个AP相关联并保持与该AP的连接。当该客户站检 测到对于其当前AP的链路质量降级时，它尝试在当前或其他信道中找到具有 更好链路质量的新AP，并切换到最佳可用AP。该换手过程在图1中示出。尽 管在以下示例中客户站只能一次在一个信道中操作并由此一次只保持与一个 AP的连接，但此处所描述的方法和系统并不限于此并且可很好地同等应用于 具有同时与多个AP相关联和/或调谐到多个信道的能力的客户站。这可能在例 如具有多个无线卡或具有多个无线电的无线卡的客户站中发生。

一旦换手过程开始，就可中断正在进行的数据通信直到该换手过程完成。 该服务中断时间主要由两个阶段组成：客户站扫描信道以收集关于附近AP 的信息的信道扫描延迟以及客户站切换到所选新AP的重新连接延迟。在图1 中，t0(101)是服务开始受到影响的时间，t1(110)是信道扫描完成的时间， 而t2(120)是客户站已与新AP重新相关联并准备好恢复数据通信的时间。注 意，信道扫描开始于时间ta(102)，因为客户站检测到服务中断事件并触发 换手可能花费(ta-t0)时间。换手触发器通常被设置成保守设置以便在当前 AP仍旧是相邻AP中的最佳AP的情况下避免不必要的扫描成本(即，避免误 触发的换手)。

在换手的第一阶段，客户站扫描所有信道以收集关于相邻AP的信息。由 此，信道扫描延迟由至少三个因素来确定：要扫描的候选信道的数量、每一个 信道处的扫描时间以及信道切换开销δ(130)。固定的信道切换开销δ(130) 可以是NIC相关的，并且在当前产品中通常是几毫秒。

信道的数量取决于NIC的类型。例如，802.11b具有十一个信道，而802.11a 具有十三个正交信道。在Atheros 5212 NIC a/g/b组合NIC中，存在二十八个 要扫描的信道：802.11b的十一个、802.11a的十三个以及“turbo”(涡轮)模 式的四个。

扫描每一个信道所花费的时间取决于扫描方法。在“被动”扫描方法中， 客户站在所扫描的信道中被动等待以收听由相邻AP发送的周期性信标。当前 802.11产品中的惯例是将信标间隔设为100毫秒并将被动扫描等待时间设为略 长的105毫秒。只要被动扫描等待时间略微长于标准信标间隔，NIC就应当能 够检测所扫描的信道上是否存在AP。对于要扫描的每一个信道重复该过程， 由此可能在换手期间导致延长的延迟。

在“主动”扫描方法中，客户站在等待来自AP的探测响应(消息B)之 前主动广播探测请求帧(消息A)。等待时间是最短信道时间(如果客户站目 前尚未接收到响应)或者最长信道时间(如果已接收到响应)。这两个参数在 802.11标准中定义。

在换手的第二阶段，重新连接延迟由链路认证延迟(消息E和F)以及重 新关联延迟(消息G和H)组成。重新关联延迟包括用于在旧AP和新AP之 间切换的上下文的IAPP(接入点间协议)延迟的时间。

在当前802.11实现中，整个换手延迟的范围通常从数百毫秒到若干秒。 该延迟中的大部分是信道扫描延迟，因为重新连接阶段通常只花费数十毫秒。 该长延迟可导致服务中断，其降低VoIP类型的应用程序和其他流传输媒体的 质量。此处所描述的方法和系统可减少该延迟。

准确的换手触发器帮助执行任何换手方案。802.11中广泛使用的触发器包 括RSSI(接收信号强度指示符)、在客户站处的重传帧数、信标丢失以及其 他连通性指示符。虽然其他系统使用一个简单触发器，但在此处所描述的系统 和方法中，可使用复杂触发器，其与上行链路和下行链路连接的质量相关并结 合不止一个连通性指示符。

在802.11无线网络中，链路不对称在客户机无法以相同的强度来接收和 发送时发生。链路不对称通常出于以下原因而发生：第一，AP和无线客户站 可能具有不同的传输和接收能力。第二，两个方向上的无线路径丢失可以是不 同的。第三，AP和客户站可具有不同的硬件和软件实现。此外，移动站通常 是功率受限的(例如，为了延长便携式设备上的电池寿命)并且其传输功率可 以比AP低得多。尽管AP通常被设计成具有较高的接收能力，但不同的功率 能力、链路丢失和软件仍可导致不对称链路。

为了更好地理解链路不对称，申请人以各种传输功率以及与AP的距离测 量上行链路和下行链路FLR(帧丢失率)。FLR是一个链路层帧在无线介质上 的丢失概率。单独测量上行链路和下行链路FLR并将两者进行比较。操纵分 组是UDP广播分组，其帧大小为32字节并且每秒50个分组。使用广播(而 不是单播)帧来避免重传。使用低分组速率来确保没有分组会由于缓冲区溢出 而被丢弃。

图8描绘了用于上述测量的试验台。一个802.11a OriNOCO AP 4000被放 在位置A而一个戴尔D410膝上型计算机被放在位置B、C和D。位置B、C、 D与A之间的距离分别是2.2米，4.5米和8.6米。在该实验中，FLR受到诸如 植物、墙壁和柱子等障碍的影响，由此结果是位置相关而非距离相关。该实验 中所使用的AP被设置成使用信道161。对于上行链路和下行链路两者广播帧 的原始链路速率都被设置成24Mbps。膝上型计算机中的NIC是Linksys Atheros 5212 a/g/b组合卡。该卡上的传输功率被设为最高电平并且然后被设为最低电 平以展示功率受限移动站的效果。下图示出了实验结果：

该表比较了来自上述实验的上行链路和下行链路FLR。如从该表中可以看 出，下行链路FLR始终低于上行链路FLR，且对于所有这三个位置都仅为 0～0.3％。客户站处的传输功率由此可极大地影响上行链路质量，从而导致上行 链路和下行链路之间的不对称。因为802.11需要反方向上的链路层ACK(确 认分组)，所以任一方向上的较差性能(高FLR)会影响数据通信性能。

链路不对称现象还可影响802.11换手。首先，许多NIC实现使用单个触 发器，其测量一个传输方向上的质量(下行链路或上行链路)并忽略其他传输 方向。这可导致无法检测到反方向上的较差性能。其次，如果客户站在扫描阶 段使用被动扫描，则它将仅依赖下行链路质量来作出换手判定，因为被动扫描 只涉及监听信标信号并由此只作接收。但在此处所描述的实验中，观察到在该 AP未接收到客户站的传输时接入点的信标有时可以被该客户站接收到。这些 条件下的换手将很可能导致超时以及重新连接阶段中的长延迟。

这些问题可能源自在当前802.11实现中使用不够多的换手触发器。换手 触发器的目的是为了使客户站能够监视与当前AP的链路质量并检测性能降 级。802.11中广泛使用的触发器基于RSSI(接收信号强度指示符)、在客户 站处的重传帧数或者信标丢失。所有这些触发器都只测量一个度量，并且旨在 仅仅一个传输方向上。测量在客户站处完成。

RSSI表示下行链路质量。BER(位误差率)或FLR可准确地表示链路质 量，因为它直接给出在这一链路上作出的任何传输的结果。然而，难以在真实 系统中实时地获取BER或FLR值。尽管可能通过跟踪单播数据帧的总(重新) 传输的数量以及由AP确认的数据帧的数量来测量上行链路FLR，但该方法出 于若干原因可能不是最佳换手触发器。首先，商用NIC通常在分组级进行速率 自适应并且不同速率下的FLR不同，因此所测得的FLR实际上是对于不同速 率的综合FLR且难以作为换手触发器一样依赖。其次，在VoIP以及采用无声 检测和其他压缩技术的其他流传输媒体应用程序中，通信在上行链路和下行链 路之间是“猝发的(bursty)”且不平衡的。由此，当无线局域网上的用户在 对等体讲话时收听时，在上行链路方向上存在用于更新FLR和触发器换手的 几个分组。因为假设BER或FLR根据SINR(信号干扰比)来确定，所以SINR 也可表示链路质量但同样难以实时地获取SINR值。因此，常常假设干扰是稳 定的并且RSSI表示链路质量。已示出所获取的有效吞吐量(goodput)和RSSI 之间存在关系。

也可能使用客户站处的连续数量的帧重传作为换手触发器。该帧重传数与 上行链路质量相关。然而，使用帧重传可能不是最佳触发器，因为甚至当链路 在重传后使用良好时也可能在上行链路方向上存在临时猝发帧丢失。这可触发 不必要的扫描，尤其当客户站是具有功率限制的移动设备时。另外，类似于测 量上行链路FLR的约束，不平衡且猝发的实时通信也能导致上行链路通信量 太少以至于无法用作触发器。

上述触发器中没有一个在作出换手判定时考虑上行链路和下行链路质量 两者。然而，由于链路不对称，因此可能需要结合上行链路和下行链路质量两 者的触发器。将可能修改AP以使其测量如RSSI等上行链路质量并将该信息 发回到每一个站。然而，该解决方案可能需要AP处的显著改变和状态保持。 在以下描述的实施例中，各方法可仅在客户机侧实现，但这些实施例还可被结 合到具有经修改AP的系统中。

前摄扫描可被实现为驻留在802.11 NIC驱动程序处的用于作出换手判定 的软件模块。首先，前摄扫描可消除信道扫描延迟的出现。即，客户站将在早 期前摄探测其他信道并在激发换手触发器时将具有所有已更新的信息以跳转 至重新连接阶段，而无需在触发换手时参与单独的扫描。在本发明的一方面， 实际信道扫描阶段被分成小片段并与普通的正在进行的数据通信交织。每一片 段都可以是足够小(例如，平均10毫秒)以使其不对于正在进行的VoIP会话 引入人类可察觉的中断，但不存在针对每一片段必需是多小或多大的数值限 制。

在另一实施例中，使用主动(而不是被动)探测，这既是为了减少对于每 一个信道的扫描时间(较小片段)，也是为了确保所探测到的AP在上行链路 和下行链路方向上都运行良好。

在另一实施例中，使用自适应算法来调整扫描间隔和信道搜索序列以维护 已更新的信息以便减少延迟换手。

根据这些实施例，可能减少换手期间的服务中断时间。虽然不限于任何特 定的服务中断时间的减少，但在某些实施例中，延迟被减至适于VoIP类型的 应用程序的数十毫秒。

在另一实施例中，使用基于速率的换手触发器，其依赖于802.11 NIC中 常用的传输速率自适应方法。该换手触发器覆盖上行链路和下行链路质量两者 并由此解决了链路不对称问题。

在另一实施例中，将换手触发判定分成至少两个阶段。一个阶段用于触发 前摄扫描(被称为扫描触发器)而另一个阶段用于触发实际换手。这确保扫描 开销和换手定时准确性之间的恰当平衡。

这些实施例将在以下更详细地描述。

用于前摄扫描的触发器

IEEE 802.11标准中定义了多个比特率(也被称为数据速率)。例如，在 802.11b中，存在四个定义的比特率：1、2、5.5、11Mbps。在802.11a中，存 在从6Mbps到54Mbps的多个比特率。较高的数据速率通过使用更多高效的调 制方案来实现，其也需要较高的SINR来解码。因此，为了在低SINR信道中 传输选择最高的数据速率并非始终是优选的，因为所实现的性能可能由于较差 的FLR而较差。图2描绘了不同数据速率下的802.11a中的所实现的吞吐量和 距离(或SINR)之间的模拟关系。这些数字通过使用Matlab和NS2模拟来获 得。首先，使用对OFEM信道的Matlab链路模拟以获得BER与SINR的关系。 然后将给模型提供给NS2以获得在这一链路上的贪婪UDP的所实现吞吐量。 该实验示出，给定特定SINR，存在实现最大吞吐量的最优速率。

NIC中的许多速率自适应算法尝试基于当前观察到的链路状况来动态地 将传输速率设为该最优值。在当前商用802.11接口中，速率自适应算法通常已 经被实现并作为默认来启用。在一个实施例中，该速率自适应提供了推断信道 状况的方式。自适应的传输速率是表示上行链路和下行链路方向上的质量的 度量。这是因为802.11需要对于每一个单播数据分组的ACK帧。因此，数据 帧或ACK帧的丢失都被计作源节点处的失败传输，其通常导致速率自适应。

执行一实验以示出将商用NIC中的适应速率用作对于换手和前摄扫描两 者的触发条件是有益的。平均速率值是从一个AP到处于典型的办公楼层中的 不同位置的客户站来测量的。AP是Proxim OriNOCO AP-4000，其被设置成使 用信道161。图8描绘了一张地图，其中被标记为‘×’的地点测量由AP在 向客户站传输时调整的平均速率。所测得的结果在图3中示出。图3示出了若 干特性。第一，存在AP只能达到特定比特率的区域，并且在以该AP为中心 覆盖的较大区域可达到较低比特率。因此，速率降至特定值可用作需要换手的 指示符。第二，速率降低或上升的速度可用作用户正在多快地移动的指示符。

为了对将传输速率和RSSI用作触发器作比较，在相同的位置测量平均 RSSI值，如图8所示。该实验的结果在图4中示出。图4示出了与图3相似 的趋势。当客户站处于覆盖范围的边缘时，RSSI中的变化变小，因此将其用 于触发换手并不明朗。相反，传输速率在客户站接近边缘时急剧下降，这暗示 传输速率作为换手触发器可能比RSSI更好。

在一个实施例中，客户站跟踪来自AP的传输速率以及至该AP的传输速 率两者。速率值可由TSWMA(时间滑动窗口移动均值)来过滤并且将经平滑 的值用作触发器。然而，使用经平滑的TSWMA值并非必需；可使用结合传输 速率作为触发器的任何方法。对于前摄扫描和换手，可使用不同的触发值。

图4所描绘的实验示出自适应的速率在静态环境(即，其中客户机是固定 的)工作。执行另一实验以验证现有硬件中经过滤的自适应的速率在用户移动 时仍旧作为换手或前摄扫描触发器来工作。使用配备Linksys Atheros 5212 NIC 的膝上型计算机并且在该站从OriNOCO AP的覆盖区域的中央移至边缘时从 该AP中记录传输速率。结果在图5中描绘。在该实验中，禁用换手以查看该 覆盖区域的边缘处或其附近的速率变化。该实验中对于传输速率所使用的过滤 器是窗口大小为500毫秒的TSWMA。

图5示出了经平滑的传输速率实际上表示客户站移动的轨迹。在一个实施 例中，除了传输速率值之外，速率降低或上升的斜率作为触发器也可能是有用 的。在原型实现中，将20Mbps用作触发前摄扫描的阈值。如以下所描述的， 在本发明的另一方面，可调整扫描间隔(即，扫描不同信道之间的时间)。在 图5中，在26秒触发前摄扫描。该前摄扫描收集足够的信息以作出换手判定。

可使用任何触发器来发起前摄扫描，只要该触发器同与当前连接的接入点 的连接具有某种关系即可。如上所述，传输速率可以是触发器的一个基础，因 为大多数NIC默认因变于链路条件来调整传输速率；然而，单独或结合传输速 率的触发条件的其他实现也是可能的。

扫描触发器和换手触发器

如上所述，自适应的传输速率实际上是表示上行链路和下行链路方向上的 连接质量的度量，因为802.11需要相反传输方向上的ACK分组。因为VoIP 和其他流传输媒体通信在上行链路和下行链路方向上可能是不平衡的且猝发 的，所以可能存在在上行链路方向上发送的几个分组。因此，在另一实施例中， AP和客户站两者处的自适应的传输速率可被用作前摄扫描或换手的触发条件 的基础。AP的传输速率在客户站处在从AP接收数据帧时获得。

在一个实施例中，速率度量仅在以下条件下才被认为是有效的：1)存在 在时间滑动窗口中作出的特定数量的帧传输以及2)经平滑速率的斜率小于预 定义阈值。第一个条件用于保证当前速率用足够数量的帧来调整，而第二个条 件用于确保速率已被改变以变得更低。

经平滑速率的斜率可如下通过时间窗口中的历史值来计算。假设窗口大小 是值s，即，它保持s个最近的值。TSWMA之后的经平滑的历史速率值由ri 来标记，其中i＝1，..s，并且较小的索引号意味着较新的样本。经平滑速率的斜 率k如下计算：

$k=\underset{i=1}{\overset{s/2}{\Sigma }}{w}_i(r_i-r_{i+s/2})/r_1$

其中0≤wi≤1，并且wi是历史上的改变的权重。在该实现中，wi可默认 被设为1。

当传输速率满足条件时，将其用作触发器。当未满足条件时，例如，由于 通信量不够，则将RSSI用作触发器。在扫描与换手解耦的情况下，扫描和换 手的触发器也解耦。

在采用前摄扫描的一个实施例中，对这三个度量使用基于阈值的解决方 案，这意味着只要值满足阈值(对于速率其应满足前两个条件)，就触发前摄 扫描。如果前两个条件得到满足，则该触发器基于速率，否则使用RSSI。在 本发明的另一方面，扫描间隔根据如以下更详细地描述的时变链路条件来调 整。

不必要地触发前摄扫描是可能的。例如，如果客户站快速移至AP的覆盖 区域的边缘并触发扫描，但然后该客户站突然调头向该覆盖区域的中央靠近。 在一实验中，观察到用户的移动/速度和信道质量之间的关系极其复杂，并且由 此扫描间隔可被调整为较大的值以补偿用户移动。

在一个实施例中，使用速率和RSSI两者，且触发扫描的阈值低于触发换 手的阈值，由此确保扫描在换手之前进行。然而，实际换手操作无需在触发换 手时进行。当由于任一度量落在预定义阈值之下而触发换手时，基于所收集的 对附近AP的RSSI测量值来选择最佳AP。在一个实施例中，仅当最佳AP所 具有的RSSI比当前AP的RSSI大至少特定阈值时才执行换手。

总而言之，在本发明的各方面，可使用上行链路和下行链路传输速率以及 RSSI来触发前摄扫描和/或换手。

前摄扫描

如上所述，在一方面，信道扫描阶段与重新连接阶段解耦并且信道扫描较 早执行。以下描述其他方面，包括前摄扫描、自适应扫描间隔以及自适应扫描 序列。

简单的示例换手涉及两个AP。一个AP是客户站连接到的当前AP，而另 一个AP是客户站马上要换手到的目标AP。在这两个相邻AP之间可能存在重 叠区域，从而使得在该区域中，客户站可检测到当前AP和目标AP两者的信 号。因为一般而言附近的AP被配置成使用不同的信道，所以客户站可切换到 另一信道以检测附近的AP是否可用。切换信道引入了特定的时间开销。通过 探测的主动(而不是被动)扫描是有利的，因为它不仅解决了链路不对称问题， 而且还减少了在目标信道上用于检测该信道上是否存在AP的等待时间。

在一个实施例中，前摄扫描不仅减少时间开销，而且还获取已更新的信道 信息。以下步骤示出了前摄扫描的一实施例：

1.触发前摄扫描。

2.通过自适应信道序列调整过程(以下描述)来选择要扫描的候选信道。

3.(可任选的)向当前AP发送休眠请求。

4.切换至该候选目标信道(如果与当前信道不同的话)，并且发出探测请 求帧。

5.在超时时间段或接收到响应帧之后切换回工作信道。

6.(可任选的)向当前AP发送苏醒通知。

7.通过自适应扫描间隔过程(以下描述)来调度下一个信道扫描事件。

这些步骤将如下更详细地描述。前摄扫描首先根据上述触发条件来触发。 可使用任何触发条件。然后，以任何合适的方式选择候选目标信道。一种用于 选择候选目标信道的方法，即自适应信道序列调整，将在以下讨论；然而，可 使用任何方法来选择候选目标信道。一旦选择了目标信道，在某些实施例中客 户站就通知AP该站将要休眠。根据802.11标准，该站仅标记传出分组上的位 以通知AP该站是休眠的或在该分组之后苏醒。该休眠通知使得AP在该站前 摄扫描其他信道时将分组缓冲到该站。注意，休眠步骤和苏醒通知步骤两者完 全是可任选的。发送休眠和苏醒请求可避免在该站切换到其他信道时丢失分 组。对于后面的步骤，在某些实施例中，使用主动探测来检测相邻AP。在某 些实施例中，定制最小和最大信道时间参数以减少探测开销。最后，在某些实 施例中，将在如以下所讨论的调整间隔之后调度下一个信道扫描事件。

自适应信道扫描间隔

在上述某些实施例中，前摄扫描收集将在换手判定中使用的关于相邻AP 的信道和强度的信息。由于每一次扫描都花费特定量的时间开销，因此对应多 频繁地执行扫描的判定表示开销和信息准确度之间的折衷。如果扫描执行得太 频繁，则正在进行的服务的性能可能降级。如果扫描执行得不够频繁，则所收 集的关于相邻AP的信息可能过期，由此可能导致错误的降级判定。

在本发明的一方面，前摄扫描的间隔是自适应的。调整扫描间隔出于若干 原因可能是有益的。用户可能以不同的速度移动，并且覆盖范围可能由于物理 障碍而改变，从而使得用户停留在被不止一个AP覆盖的区域中的时间可能变 化。还可能存在多个AP和信道，并且重叠区域的形状可能由于障碍的影响而 难以预测。另外，用户的移动路径可能是不可预测的。通过使得信道扫描间隔 适应这些变化的条件，将很有可能在用户在不同的重叠区域之间移动时检测到 所有AP。

在一个实施例中，前摄信道扫描间隔(即，客户站在信道扫描之间保持连 接到现有AP的时间)根据RSSI和自适应速率来自适应地调整。经平滑值和 同一时间间隔中的差值的斜率两者都可被用作触发器。也可使用对连通性的其 他测量。

在一个实施例中，使用连通性指示符的两个阈值，例如，Thh和Thl。有 了这两个阈值，可使用三个扫描间隔值：Ih、Im、Il，其中Ih＞Im＞Il。如果较高 的Th值意味着更好的连通性，则可使用较长的扫描间隔。例如，如果x是某 一连通性指示符(例如，RSSI)的经平滑值或使用TSWMA的tx(rx)速率，并 且ni是信道扫描之间的时间间隔，则可遵循以下步骤：

1.如果x＜Thl，则ni＝Il

2.否则如果x＜Thh，则ni＝Im

3.否则ni＝Ih

可使用任何数量的阈值和扫描间隔。此外，本发明的该方面不限于对连通 性的任何特定测量。

在一实施例中，可并行地使用多个值，即x1，x2，x3...，其各自具有对应的 阈值，即Th1，l，Th2，l，.....。在该实施例中，时间间隔自适应算法可如下地工作：

1.如果x1＜Th1，l或x2＜Th2，l或x3＜Th3，l...，则ni＝Il

2.否则如果x1＜Th1，h或x2＜Th2，h或x3＜Th3，h...，则ni＝Im

3.否则ni＝Ih

自适应信道扫描序列

无线站可能尚未具有关于相邻AP的信道和信号强度的信息。为了确定哪 些相邻AP是可用的，根据一个实施例，可执行完整的信道扫描以确保检测到 所有AP。802.11标准定义了多个信道，而在真实部署中，对于每一个AP，供 换手的相邻AP的数量一般小于信道总数。例如，在802.11a/g组合NIC的情 况下，二十八个信道(b的十一个、a的十三个以及组合的四个)需要被扫描 至少一次以执行完整扫描，但通常少于十个相邻AP。因此，所探测信道中的 大多数都将不提供关于相邻AP的任何信息。此外，一次一个地扫描信道可导 致所获取的相邻AP信息由于其扫描每一个信道所花费的时间长度而变得过 时。即使使用小的信道扫描间隔，例如，扫描之间的100毫秒，在对于a/g/b 组合NIC存在28个信道的情况下扫描每一个信道也将花费2.8秒。携带无线 客户站的用户可能在2.8秒内移动5-6米，这意味着先前在若干米内获取的样 本可能过期。

由此，在一实施例中，除了完全信道列表之外还使用优先级扫描信道列表。 该优先级信道列表可包含已知存在AP的所有信道。在某些实施例中，优先级 信道列表包含使用与当前连接的AP相同的SSID(服务集标识符)的那些AP。 具有相同SSID的、客户站之前已连接的那些AP也可被存储在优先级列表中。 该优先级信道列表可在客户站找到更多具有相同SSID的相邻AP时在前摄扫 描期间随着时间改变。因此，有了该优先级信道列表，那些可能的候选信道被 扫描多次。

在一实施例中，优先级信道扫描列表的信道扫描机会数是No＝max(Np，γ* Nf)，其中Np是优先级信道列表中的信道数而Nf是所有信道的数量，并且γ是 用于针对完整信道列表来对优先级信道列表加权的任意比率。在一实施例中， γ＝0.2。对优先级列表上的信道的扫描与对完整信道扫描列表的扫描交替进行。 一般而言，在完整信道扫描中的每Nf/(No+1)个信道之间，扫描来自优先级扫描 列表的信道。在一实验中，观察到优先级信道扫描维护关于具有作为换手目标 的较高可能性的那些候选AP的已更新的信道信息。

系统设计和实现

用于Atheros 5212驱动程序的Windows平台上的采用前摄扫描的系统的 原型实现在图6中示出。

前摄扫描模块601在图6中用淡阴影标记。修改NIC小型端口驱动程序 602(原型中的Atheros 5212驱动程序)以支持前摄扫描算法。另外，前摄扫 描服务模块601提供了供用户与扫描算法交互的应用程序接口。在示例系统 600中，用于信道扫描次序以及间隔的触发器和自适应算法两者都用小型端口 驱动程序来实现；而前摄扫描服务仅用于启用/禁用和改变简档和参数设置。基 于该设计，替换实现方法是在小型端口驱动程序602处打开更多API，并将更 多的操作移至前摄扫描服务模块。该设计用作通用框架并提供平衡不同软件模 块上的实现开销的灵活性，并在此处仅作为示例实现来提供。

在所示说明性实现中，供NIC扫描另一信道的信道切换开销是硬件相关 的。例如，对于Linksys Atheros 5212 NIC，切换信道引入由硬件引起的大约 2.9毫秒的开销。由此，扫描另一信道前摄地引入了由硬件引起的至少5.8毫秒 的开销，因为NIC必须首先切换到要扫描的信道并且然后切换回当前连接的信 道。在目标信道上等待以检测AP所需的时间取决于该信道上的通信负载。在 所示实现的情况下，执行一实验以评估通信负载对主动探测时间的影响。在各 种后台通信负载情况下测量该主动探测时间，其从NIC准备探测帧的时刻到该 NIC接收响应帧的时刻。去往和来自目标信道上的AP生成UDP和TCP后台 通信。对于UDP，通信速率被设置为20Mbps，而对于TCP，用所测得的大约 24Mbps的TCP吞吐量来完成贪婪FTP传输。对于不同后台通信量的平均主动 探测时间在下表中示出，其中总时间表示包括等待和信道切换两者的时间开 销。

  目标信道上的通信   平均等待时间-探测和响应(毫秒)   总时间(毫秒)   没有通信   0.71   6.49   TCP(AP→STA(客户站))   1.63   7.44   TCP(STA→AP)   2.08   7.89   20Mbps UDP(AP→STA)   0.93   6.72   20Mbps UDP(AP→STA)   1.04   6.85

在该试验中，通过使用主动探测，在目标信道上等待以检测AP所必需的 时间被减至平均2毫秒，这低于大多数NIC驱动程序中的默认扫描时间设置。 该实验中所观察到的最长等待时间是4毫秒。因此，基于该实验数据来将最短 (最长)信道时间设为5毫秒，这保证将接收到大多数探测响应帧。在原型中， 另一约束是操作系统中定时器调度的粗粒度。默认定时器粒度对于Windows NIC驱动程序大约是10毫秒，因此用于探测的最长等待时间在某些实现中可 增至10毫秒。

在花费10.8(5+5.8)毫秒的平均开销时间扫描一个信道的情况下，根据 扫描间隔确定由于前摄扫描而引入的开销的比率。在原型实现中，默认信道扫 描间隔被设为200毫秒(即，在扫描各个信道之间连接到当前AP的200毫秒)。 为了自适应地改变扫描间隔，用于扫描间隔的参数是：Ih＝300毫秒，Im＝200 毫秒，Il＝100ms。

实验结果

根据某些实施例的一个实验配置的逻辑拓扑结构和配置以及网络通信的 方向在图7中示出。

在所进行的某些实验中，两个Proxim AP(即，OriNOCO AP-4000 702和 AP-600 701)通过100M以太网来连接。被标记为STA-206的一个戴尔台式计 算机(GX260)703通过以太网网络704来连接这两个AP(702和701)。被 标记为STA-201的一个戴尔膝上型计算机(D400)705使用Atheros 5212无线 a/b/g组合NIC来连接这两个AP中的一个。如图8所示，实验在办公楼内执行。 这两个AP被放在位置A和E。在位置B、C和D处测量不对称链路。在用× 标记的位置处测量传输速率和RSSI。图中的实心框表示建筑物中的柱子(大 致每平方米一个)。位置A和E处的AP被配置成使用相同的SSID。该区域 中还存在六个其他AP，它们属于具有不同SSID的不同网络。

换手期间的服务中断

在换手期间引入的等待时间导致服务中断，从而使性能显著地恶化。为了 测量对实时应用程序的影响，使用VoIP应用程序，其使用帧间隔为20毫秒且 分组大小为33字节的GSM 06.10编解码器。在STA-201和STA-206之间建立 VoIP连接。在两个终端处测量分组的达到间隔时间(IAT)。

使用Windows XP上的Atheros 5212驱动程序的标准AP换手的性能在图 9中示出。图9示出该驱动程序在58.68秒时开始换手并扫描其他可用信道。 该扫描花费大约8秒来执行对组合a/g/b NIC上的28个信道的完整扫描。试验 中所测得的对于该驱动程序的最短扫描时间大约是3秒。然而，服务中断时间 长于该扫描时间。在图9中，观察到在触发换手之前，服务水平在55秒后已 经较差。对换手使用保守触发器由此增加了用于普通换手的总服务中断时间。

上述原型实现中所测得的分组的IAT在图10中描绘。在该附图中，客户 站以与图9所示的换手实验几乎相同的速度在同一路径上走动。在图10中， 换手在51.03秒时发生，从而在下行链路方向上对于一个分组仅引入47毫秒的 IAT。对其他移动轨迹重复该实验，并且在换手期间观察到最多一个下行链路 分组丢弃并且没有上行链路分组丢失。该实验中未使用802.11接入点间协议 (IAPP)。

图11示出了根据本发明的某些实施例的示例换手过程的概览。触发前摄 扫描的时间在图11中被标记为0毫秒(1101)。在该示例中前摄扫描由于触 发换手而在875毫秒时(1102)时停止。在该示例中，完成连接到新AP(不 使用IAPP)花费8.3毫秒。该间隔被示为1103。由此，该换手过程中的总服 务中断时间是8.3毫秒。如果单个分组在该换手时间段期间到达前一AP，则结 果可能是单个分组丢失。因为分组间隔在该实验中是20毫秒，所以最多丢弃 一个分组。在该示例中，875毫秒的前摄扫描时间取决于用户移动轨迹和速度。 在各实验中，观察到前摄扫描时间的范围为从数百毫秒到若干秒。

由前摄扫描引入的开销

在前摄扫描期间，正在进行的实时应用程序可能受到来自其他信道上的扫 描操作的影响。为了评估由前摄扫描的示例实现引入的开销，进行一个实验， 其中不断地启用前摄扫描并且在不同的扫描间隔的情况下测量性能。

对于类似VoIP的应用程序，性能可由分组的IAT(到达间隔时间)来判 断，因为它表示抖动(jitter)变化。发送者(STA-206)通过AP以与STA-201 相同的20毫秒的间隔以每秒50个分组的速度生成UDP分组，并且测量在该 站侧接收到的分组的IAT的CDF(累积分布函数)。图12给出了对于在100-300 毫秒的连续扫描间隔以及在禁用前摄扫描时的实验的所测得结果。在所有扫描 间隔设置下所测得的平均IAT都是20毫秒。观察到300毫秒的信道扫描间隔 引入了对分组IAT的可忽略的影响。另外，默认的200毫秒间隔只引入了比 25毫秒长大约5％的分组到达间隔时间，且最大值为35毫秒。还进行了一个 实验，其中VoIP应用程序根据上述示例实现来与连续扫描一起使用，并且在 该实验期间对于所有设置都未检测到对VoIP应用程序的语音质量的影响。

也对FTP通信测试了示例前摄扫描实现以确定该实现是否将影响TCP的 自同步并对性能产生影响。在STA-201和STA-206之间建立贪婪FTP连接。 TCP吞吐量可能对由速率自适应来调整的链路速率敏感。在该实验中，对该 TCP连接禁用自动速率自适应，并将固定链路速率用于进行比较。分别测量上 行链路和下行链路的TCP吞吐量，并在下表中示出。为了量化由示例前摄扫 描实现引入的开销，计算在不同的前摄扫描间隔下的所获得的TCP吞吐量的 比率，从而使得较大的比率将意味着较小的引入开销。在示例实现中的默认的 200毫秒的扫描间隔的情况下，被引入到贪婪TCP通信的开销大约是10％。 当链路速率较小时，例如，12Mbps而不是54Mbps，分组传输时间变得更长， 而由示例前摄扫描引入的时间开销不改变，并且由此吞吐量比率变得更大。

图14描绘了本发明一个实施例的简化示意图，其示出了响应于不同的触 发条件1420和1421的前摄扫描1401和换手1402两者。在图14中，客户站 1400与接入点1410相关联。响应于触发条件(或一组触发条件)1420，客户 站1400执行前摄扫描1401。这些触发条件可以是对连通性的任何测量，包括 (但不限于)RSSI、接收到的传输速率、丢弃的分组等。该客户机可使用一个 触发条件或以任何方式组合的若干触发条件。这些触发条件已在上文中更详细 地描述。

前摄扫描1401检测到在信道上存在除了第一接入点1410之外的其他接入 点。在该附图中，前摄扫描1401可检测到若干接入点1411、1412和1413(表 示‘n’个其他接入点)。客户站1400保留由前摄扫描1401收集的信息但保 持与原始接入点1410相关联。注意，前摄扫描1401无需一次扫描所有信道。 如在上文中更详细地描述的，前摄扫描1401只可扫描一个信道，在此之后客 户站1400将返回到其与原始接入点1410的连接。在预定义的扫描间隔之后， 如果触发条件1420仍然存在，则前摄扫描1401可扫描另一信道，并重复该过 程直到已经收集了关于所有信道的信息，并且然后再次开始。另外，信道可以 按任何次序，或以单调递增或递减次序，或以上述自适应序列来扫描。

响应于另一触发条件或一组触发条件1421，客户站1400进入换手1402。 在某些实施例中，换手1402仅在前摄扫描1401所收集的信息指示存在具有比 当前关联的接入点更强的信号的另一接入点的情况下触发。注意，当发起换手 1402时，在此时不必执行另一信道扫描，因为已经收集了关于相邻接入点1411、 1412和1413的信息。

在图14中，被标记为“接入点3”的接入点1412具有比被标记为“接入 点1”的当前关联的接入点1410更好的信号，并且换手1421的一个或多个触 发条件已得到满足，并且由此执行换手1402以便使客户站1400与接入点3 1412相关联。这可能例如因为客户站1400已进一步远离原始接入点1400并且 现在更靠近新接入点1412而发生。一旦客户站1400与新接入点31412相关联， 该客户站就可响应于触发条件1420来再次执行前摄扫描1401。该过程可无限 期地重复。

现将描述可在其上实现本发明的各实施例的通用计算系统。参考图13， 用于实现本发明的各实施例的示例性系统包括诸如计算设备1300等计算设备， 该计算设备可以是适于用作网络环境的节点的设备。计算设备1300可包括至 少一个处理单元1302和存储器1304。取决于计算设备的确切配置和类型，存 储器1304可以是易失性的(如RAM)、非易失性的(如ROM、闪存等)或 是两者的某种组合。该最基本配置在图13中由虚线1306来例示。另外，设备 1300还可具有附加特征/功能。存储器1304是可存储指令的一种形式的计算机 可读介质，该指令具有关于网络环境中的各个节点的无线介质参数。

设备1300可包括至少某种形式的计算机可读介质。计算机可读介质可以 是可由设备1300访问的任何可用介质。作为示例而非限制，计算机可读介质 可包括计算机存储介质和通信介质。例如，设备1300还可包含其他存储(可 移动和/或不可移动)，包括但不限于磁盘、光盘或磁带。这些其他存储在图 13中由可移动存储1308和不可移动存储1310示出。计算机存储介质包括以用 于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任何方 法或技术来实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。存储器1304、 可移动存储1308和不可移动存储1310都是计算机存储介质的示例。计算机存 储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、 CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或 其它磁存储设备、或者可用于存储所需信息并且可由设备1300访问的任何其 它介质。任何这样的计算机存储介质都可以是设备1300的一部分。

设备1300还可包含使该设备能与其它设备进行通信的通信连接1312。通 信连接1312是通信介质的一个示例。通信介质通常以诸如载波或其它传输机 制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据， 并包括任意信息传送介质。术语“已调制数据信号”指的是其一个或多个特征 以在信号中编码信息的方式被设定或更改的信号。作为示例而非限制，通信介 质包括有线介质，诸如有线网络或直接线连接，以及无线介质，诸如声学、RF、 红外线和其它无线介质。如此处所使用的术语计算机可读介质包括存储介质和 通信介质两者。

设备1300还可以具有诸如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设 备等输入设备1314。还可以包括诸如显示器、扬声器、打印机等输出设备1316。 所有这些装置在本领域中都是众所周知的，因此不必在此详细讨论。

应当理解，本发明不限于在任何特定的系统或系统组上执行。例如，本发 明的各实施例可以在一个设备上或在设备的组合上运行。同样，应当理解，本 发明不限于任何特定的体系结构、网络或通信协议。

现在已经描述了本发明的某些说明性实施例，本领域的技术人员应当明 白，以上仅是说明性而非限制性的，因此是仅作为示例来提出的。众多修改和 其它实施例在本领域的普通技术人员的认知范围之内，并且被认为是落入本发 明的范围之内。前述描述和附图仅用作示例。特别地，尽管此处所提出的许多 示例涉及方法动作或系统元件的特定组合，但是应当理解，这些动作和元件可 以用其它方式来组合以实现相同的目的。仅关于一个实施例所讨论的动作、元 件和特征并不旨在被排除在其它实施例中的相似角色之外。

权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数词来修饰一 个权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素相对于另一个的任何优先 级、优先顺序或次序，也不意味着执行一方法的动作的时间顺序，而是仅用作 将具有某一名称的一个权利要求要素与具有相同名称的另一权利要求要素(但 使用了序数词)区分开来的标签以便区分权利要求要素。此处对“包括”、“包 含”、或“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用旨在包括其后所列的 项目及其等效物以及其它项目。