在无线网络中执行切换的方法转让专利
申请号 : CN200310114762.6
文献号 : CN1520107B
文献日 : 2010-12-08
发明人 : 李仁琁 , 张景训 , 申珉昊 , 威廉·A·阿博 , 阿鲁尼什·米什拉
申请人 : 三星电子株式会社 , 马里兰大学学院公园分校
摘要 :
一种在无线网络中进行切换时，最小化切换等待时间的方法。与当前无线站相连的接入点或基站允许重连接至STA的请求信息被发送到能进行切换的邻近AP或基站。当STA移动时，邻近AP或基站根据上下文执行至STA的重连接。当执行切换过程时，减少用于接收相应STA的上下文的时间，以便可以实现快速切换。
权利要求 :
1.一种在无线网络中用于站的切换方法，所述方法包括：
向无线网络中的接入点输出重连接请求以便通过所述接入点接入所述无线网络；和从所述接入点接收响应于所述重连接请求的重连接响应，所述接入点在接收所述重连接请求之前具有包括所述站的上下文的信息，其中包括上下文的信息是响应于所述站与先前接入点连接或重连接，由所述接入点提前从所述站的先前接入点接收的信息。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
向所述无线网络中的另一接入点输出另一重连接请求以便通过所述另一接入点接入所述无线网络；和从所述另一接入点接收响应于所述另一重连接请求的重连接响应，所述另一接入点具有包括提前从所述接入点接收的所述站的上下文的信息。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述站是移动终端。
4.如权利要求1所述的方法，其中具有所述站的上下文的接入点表示被鉴权的站。
5.如权利要求1所述的方法，还包括使用所述站的上下文来鉴权所述站。
6.一种在无线网络中用于接入点的切换方法，其中站通过所述接入点接入所述无线网络，所述方法包括输出响应于来自所述站的重连接请求的重连接响应，向所述无线网络的一个或多个接入点输出包括所述站的上下文的信息，其中，所述接入点在接收所述重连接请求之前具有包括所述站的上下文的信息，以及其中所述一个或多个接入点适合于从所述接入点到该一个或多个接入点的所述站的切换。
7.如权利要求6所述的方法，其中输出包括上下文的信息的步骤包括：访问包括关于所述一个或多个接入点的信息的邻区图；和
根据从所述邻区图访问的信息传播包括所述上下文的信息。
8.如权利要求7所述的方法，其中关于所述一个或多个接入点的信息包括所述接入点与所述一个或多个接入点之间的连接关系的信息。
9.如权利要求7所述的方法，其中在所述无线网络的服务器和所述接入点之一中提供所述邻区图。
10.如权利要求6所述的方法，其中响应于在接收到所述重连接请求时不存在包括所述站的上下文的信息，所述方法包括：形成与所述站的先前接入点的信道；
从所述先前接入点接收包括所述上下文的信息；
输出响应于所述重连接请求的重连接响应；和
向所述无线网络的一个或多个接入点输出包括所述站的上下文的信息，其中所述一个或多个接入点适合于从所述接入点到该一个或多个接入点的所述站的切换。
11.如权利要求10所述的方法，其中通过内部接入点协议过程从先前接入点接收包括所述上下文的信息。
12.如权利要求6所述的方法，其中响应于当接收到重连接请求时，不存在包括所述站的上下文的信息，所述方法包括：形成与所述站的先前接入点之间的信道；
从所述先前接入点接收包括所述上下文的信息；
输出响应于所述重连接请求的重连接响应；和
将所述先前接入点登记为邻区图中的适合于从所述接入点到该先前接入点的所述站的切换，所述邻区图在所述接入点和所述接入点可访问的无线网络的服务器之一中提供。
13.如权利要求6所述的方法，还包括响应于所述接入点的存储容量不足而删除最旧的上下文以便存储新接收的上下文。
14.一种在无线网络中用于接入点的切换方法，其中通过所述接入点，站接入所述无线网络，所述方法包括：从所述站接收重连接请求；
确定所述接入点是否在接收所述重连接请求之前包括所述站的上下文；和当所述接入点在接收所述重连接请求之前包括上下文时，输出响应于所述重连接请求的重连接响应，其中从所述站的先前接入点接收所述上下文。
15.如权利要求14所述的方法，其中具有所述站的上下文的接入点表示被鉴权的站。
16.如权利要求14所述的方法，所述站的上下文是用于鉴权所述站的信息。
17.一种接入点装置，其中通过所述接入点装置，站接入无线网络，所述接入点装置包括：存储器，用于存储包括所述站的上下文的信息，其中当所述存储器在接收重连接请求之前包括所述上下文时，所述接入点装置输出响应于来自所述站的重连接请求的重连接响应，其中，所述接入点装置还包括用于向所述无线网络的一个或多个接入点装置输出包括所述站的上下文的信息的部件，其中所述一个或多个接入点装置适合于从所述接入点装置到该一个或多个接入点装置的所述站的切换。
18.如权利要求17所述的接入点装置，其中，所述接入点装置还包括用于响应于所述重连接请求而确定所述存储器是否包括所述上下文的部件。
19.如权利要求17所述的接入点装置，其中，所述接入点装置还包括用于访问包括关于一个或多个接入点装置的信息的邻区图并且根据从所述邻区图访问的信息来传送包括所述上下文的信息的部件。
20.如权利要求19所述的接入点装置，其中，关于一个或多个接入点装置的信息包括在所述接入点装置和所述一个或多个接入点装置之间的连接关系信息。
21.如权利要求19所述的接入点装置，其中，在接入点装置和无线网络的服务器之一中提供所述邻区图。
22.如权利要求17所述的接入点装置，所述一个或多个接入点装置的每一个是切换中的站可直接从所述接入点装置连接而不用通过所述无线网络的其他接入点装置的接入点装置。
23.如权利要求17所述的接入点装置，其中，所述接入点装置还包括用于响应于当接收到重连接请求时存储器不包括所述上下文而形成与所述站的先前接入点装置的信道、从所述先前接入点装置接收上下文、输出响应于所述重连接请求的重连接响应、以及向所述无线网络的一个或多个接入点装置输出包括所述站的上下文的信息的部件，其中所述一个或多个接入点装置适合于到该一个或多个接入点装置的所述站的切换。
24.如权利要求23所述的接入点装置，其中，包括来自所述先前接入点装置的上下文的信息是通过内部接入点协议过程接收的。
25.如权利要求17所述的接入点装置，其中，所述接入点装置还包括用于响应于当接收到重连接请求时存储器不包括上下文而形成与所述站的先前接入点装置的信道、从所述先前接入点装置接收上下文、输出响应于所述重连接请求的重连接响应、以及将所述先前接入点装置登记为邻区图中的适合于到该先前接入点装置的所述站的切换的部件，其中所述邻区图在所述接入点装置和所述接入点装置可访问的所述无线网络的服务器之一中提供。
26.如权利要求17所述的接入点装置，其中，所述接入点装置还包括用于响应于存储器容量的不足而删除最旧的上下文以便存储新接收的上下文的部件。
27.如权利要求17所述的接入点装置，其中所述接入点装置是电信系统的基站。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种在快速和安全的无线网络中执行切换的方法，尤其涉及一种用于最小化切换等待时间(handoff latencies)的方法。
背景技术
通常，局域网(LAN)是在300米或更小的距离内耦合到通信链路的个人终端、主机和工作站的集合。LAN是一种允许在公司，即可以在个人终端之间正确地传送电流或无线电波信号以共同地和有效地使用安装在公司的建筑物内的设备的距离内的员工获知信息的高速通信网。对于LAN，已开始使用通过通信链路直接发送电信号的有线网络。根据无线协议的发展，已经出现使用无线电波发送信号的无线网络取代有线网络的趋势。基于致谢无线网络的LAN是被称为无线局域网(WLAN)。WLAN是以电子与电气工程师协会(IEEE)的802.11协议为基础的。在最近几年中，基于IEEE802.11已得到了极大的发展。据预测，由于具有便利的网络连接性优势，基于IEEE802.11的WLAN在未来将会得到迅速发展。
关于媒体接入控制(MAC)层，IEEE802.11允许两种操作模式，即点对点传输模式(hoc mode)和网络组织架构模式(infrastructure mode)。在点对点传输模式中，两个或更多的无线站(STA)相互识别并建立对等通信(peer-to-peercommunication)而没有任何现有的网络组织架构(infrastructure)。同时在网络组织架构模式中，存在称为接入点(AP)的固定实体，其跨接与AP相关的STA之间的所有数据。AP和与AP相关的STA形成在未经许可的射频(RF)频谱上通信的基本服务组(Basic Service Set，BSS)。
图1是说明传统的支持网络组织架构模式的无线局域网(WLAN))的结构。
参考图1，多个接入点(AP))120a和120b通过分布式系统(DS))110连接。采用有线网络实现DS 110。在多个AP 120a和AP 120b之间形成通信路径。多个AP 120a和120b形成恒定服务区，并充当STA 130a、130b、130c和130d以及DS 110之间的网桥。一个AP和与该AP相关的STA形成基本服务组。换句话说，在逐个AP的基础上(AP-by-AP)形成唯一的BSS，并且基于逐个BSS(BSS-by-BSS)提供服务。由AP 120a和120b形成的多个BSS可以被扩展成扩展服务组(Extended Service Set，ESS)。STA 130a、130b、130c和130d必须经过一个鉴权过程以通过STA 130a、130b、130c和130d所属的AP 120a和120b来接入WLAN。换句话说，STA 130a、130b、130c和130d被允许通过鉴权过程来接入网络。在此提供所需的状态信息以便STA 130a、130b、130c和130d可以根据鉴权过程接入网络。状态信息包含用于发送数据至DS 110的加密信息(基于加密码)。
在根据图1所示的结构的WLAN中，无线站具有移动性，因此能从一个BSS移动到另一个BSS。在这种情况下，就需要切换以便从一个BSS所接收的业务可以由另一个BSS连续地提供给STA。在切换前STA具有到其的物理层连通性(physical layer connectivity)的AP被称为“前AP(prior-AP)”，而在切换后STA获得到其的物理层连通性的新AP被称为“后AP(post-AP)”。
传统切换过程是指在AP和STA之间所交换的消息的机制或序列。在传统切换过程中，必须将物理层连通性和状态信息从关于STA的一个AP发送到另一个AP。切换是至少由三个参与实体(participating entity)，即STA、前AP和后AP执行的物理层功能。传送的状态信息一般由客户凭证(clientcredential，允许STA获得网络接入)和一些帐号信息组成。发送状态信息的操作可由内部接入点协议(IAPP)执行。对于一个不具备接入控制机制的IEEE802.11网络，完成连接(completion association)和切换/重连接(handoff/reassociation)之间只是名称上的区别。换言之，当存在有关附加内部接入点通信时延(additional inter-access point communication delay)时，切换等待时间(handoff latency)确实比连接等待时间(association latency)要大。
基于切换过程的逻辑步骤分为发现阶段(discovery phase)和重鉴权阶段(reauthentication phase)。
1.发现阶段：由于移动性，来自STA的当前AP(或前AP)的信号的信号强度和信噪比有可能降低，并导致它启动切换。此时，STA有可能不能与它当前的AP(或前AP)通信。因此，STA需要在一定范围内寻找到潜在AP(potentialAP)以与之相连接。这是由MAC层功能(或扫描功能)来完成的。在扫描期间，STA会在所分配的信道中以10ms的速率监听由AP周期性发送的信标消息(beacon message)。因此，STA可以产生一个优先级列表，即根据所接收到的信号强度安排优先顺序的AP列表。在标准中基于主动模式(active mode)和被动模式(passive mode)定义了两种扫描方法。如名称所述，在主动模式中，除了监听信标消息(被动的)，STA在每一信道上发送附加探测广播分组(additional probe broadcast packet)并且接收来自AP的响应。因此，STA主动地搜索或探测潜在AP。
2.重鉴权阶段：根据上述发现阶段的优先列表，STA发送重鉴权请求至潜在AP。重鉴权阶段一般包括鉴权和到后AP的重连接。重鉴权阶段涉及来自前AP的凭证和其它状态信息的传送。如前所述，这可以通过例如IAPP协议来实现。重鉴权阶段包括鉴权阶段(authentication phase)和重连接阶段(reassociation phase)。
图2是说明在传统WLAN中的切换过程的图。假设在图2中，发现阶段是在主动模式下执行的。图2示出的切换过程被分成探测阶段(probe phase)210和重连接阶段220。
参考图2，在步骤212中，检测到需要切换的无线站(STA)发送探测请求消息(probe request message)到多个未指定的AP。探测请求消息被定义成用于询问每一AP是否可以成功地执行切换的信息。在步骤214中，当接收到探测请求消息时，AP发送探测响应消息至STA。这里，特定的AP已接收到探测响应请求消息的事实意味着AP邻近STA。因此，能够接收探测请求消息的AP被确定为潜在AP。在逐信道的基础上(channel-by-channel)，STA重复执行上述操作。
另一方面，STA根据在发现阶段产生的优先级列表中注册的潜在AP的优先级执行重连接阶段220。在步骤222中，STA发送重连接请求消息(reassociation request message)至一个新的AP。在步骤230中，响应重连接请求消息，新AP执行一个与其它AP，即STA的前AP的内部接入点协议(IAPP)过程。通过IAPP过程，新AP接收到分配给STA的凭证和其它状态信息。因此，在步骤224，新AP向STA发送对重连接请求消息的重连接响应消息(reassociation response message)。
如上所述，当STA发送探测请求消息时开始传统切换过程并当STA接收到重连接响应消息时结束该过程。在切换期间，引起包括下列三种类型的延迟：在发现阶段引起的探测延迟(probe delay)、鉴权阶段引起的鉴权延迟(authentication delay)以及重连接阶段引起的重连接延迟(reassociation delay)。
1.探测延迟：在图2所示的探测阶段210，为主动扫描发送的消息是探测消息。该过程的等待时间被称为探测延迟。STA在每一信道上发送探测请求消息并等待来自AP的响应。在发送完探测请求消息后，STA在特定信道上等待的时间为探测等待延迟(probe-wait latency)。这被确定为在后续探测请求消息之间的时间差。这里，该时间是在不同信道上的探测请求消息之间的后续时间。根据上述步骤，已发现信道上的流量和探测响应消息的时间影响探测等待时间。
2.鉴权延迟：这是在鉴权帧交换期间引起的等待时间(图2未示出)。鉴权由两个或四个取决于被AP使用的鉴权方法的连续帧组成。一些无线网络接口卡(NIC)试图在鉴权之前启动重连接，这在切换过程中引起附加延迟。
3.重连接延迟：这是在图2所示的重连接阶段220中交换重连接帧期间引起的等待时间。如果鉴权过程成功，STA发送重连接请求帧至AP，接收重连接响应帧并完成切换。当额外需要新AP和其它AP之间的IAPP过程时，重连接延迟将进一步增加。
由上所述，探测延迟期间的消息形成发现阶段，而鉴权和重连接延迟形成重鉴权阶段。除了上面讨论的等待时间，还将潜在地存在由用于MAC地址更新形成分布式系统(即骨干以太网)的以太网交换机所用时间引起的连接延迟(bridging delay)。由此可知，在传统WLAN中执行STA和AP之间的切换时造成多种等待时间。问题在于等待时间不仅影响服务质量(QoS)，而且还会禁止高速漫游。
关于媒体接入控制(MAC)层，IEEE802.11允许两种操作模式，即点对点传输模式(hoc mode)和网络组织架构模式(infrastructure mode)。在点对点传输模式中，两个或更多的无线站(STA)相互识别并建立对等通信(peer-to-peercommunication)而没有任何现有的网络组织架构(infrastructure)。同时在网络组织架构模式中，存在称为接入点(AP)的固定实体，其跨接与AP相关的STA之间的所有数据。AP和与AP相关的STA形成在未经许可的射频(RF)频谱上通信的基本服务组(Basic Service Set，BSS)。
图1是说明传统的支持网络组织架构模式的无线局域网(WLAN))的结构。
参考图1，多个接入点(AP))120a和120b通过分布式系统(DS))110连接。采用有线网络实现DS 110。在多个AP 120a和AP 120b之间形成通信路径。多个AP 120a和120b形成恒定服务区，并充当STA 130a、130b、130c和130d以及DS 110之间的网桥。一个AP和与该AP相关的STA形成基本服务组。换句话说，在逐个AP的基础上(AP-by-AP)形成唯一的BSS，并且基于逐个BSS(BSS-by-BSS)提供服务。由AP 120a和120b形成的多个BSS可以被扩展成扩展服务组(Extended Service Set，ESS)。STA 130a、130b、130c和130d必须经过一个鉴权过程以通过STA 130a、130b、130c和130d所属的AP 120a和120b来接入WLAN。换句话说，STA 130a、130b、130c和130d被允许通过鉴权过程来接入网络。在此提供所需的状态信息以便STA 130a、130b、130c和130d可以根据鉴权过程接入网络。状态信息包含用于发送数据至DS 110的加密信息(基于加密码)。
在根据图1所示的结构的WLAN中，无线站具有移动性，因此能从一个BSS移动到另一个BSS。在这种情况下，就需要切换以便从一个BSS所接收的业务可以由另一个BSS连续地提供给STA。在切换前STA具有到其的物理层连通性(physical layer connectivity)的AP被称为“前AP(prior-AP)”，而在切换后STA获得到其的物理层连通性的新AP被称为“后AP(post-AP)”。
传统切换过程是指在AP和STA之间所交换的消息的机制或序列。在传统切换过程中，必须将物理层连通性和状态信息从关于STA的一个AP发送到另一个AP。切换是至少由三个参与实体(participating entity)，即STA、前AP和后AP执行的物理层功能。传送的状态信息一般由客户凭证(clientcredential，允许STA获得网络接入)和一些帐号信息组成。发送状态信息的操作可由内部接入点协议(IAPP)执行。对于一个不具备接入控制机制的IEEE802.11网络，完成连接(completion association)和切换/重连接(handoff/reassociation)之间只是名称上的区别。换言之，当存在有关附加内部接入点通信时延(additional inter-access point communication delay)时，切换等待时间(handoff latency)确实比连接等待时间(association latency)要大。
基于切换过程的逻辑步骤分为发现阶段(discovery phase)和重鉴权阶段(reauthentication phase)。
1.发现阶段：由于移动性，来自STA的当前AP(或前AP)的信号的信号强度和信噪比有可能降低，并导致它启动切换。此时，STA有可能不能与它当前的AP(或前AP)通信。因此，STA需要在一定范围内寻找到潜在AP(potentialAP)以与之相连接。这是由MAC层功能(或扫描功能)来完成的。在扫描期间，STA会在所分配的信道中以10ms的速率监听由AP周期性发送的信标消息(beacon message)。因此，STA可以产生一个优先级列表，即根据所接收到的信号强度安排优先顺序的AP列表。在标准中基于主动模式(active mode)和被动模式(passive mode)定义了两种扫描方法。如名称所述，在主动模式中，除了监听信标消息(被动的)，STA在每一信道上发送附加探测广播分组(additional probe broadcast packet)并且接收来自AP的响应。因此，STA主动地搜索或探测潜在AP。
2.重鉴权阶段：根据上述发现阶段的优先列表，STA发送重鉴权请求至潜在AP。重鉴权阶段一般包括鉴权和到后AP的重连接。重鉴权阶段涉及来自前AP的凭证和其它状态信息的传送。如前所述，这可以通过例如IAPP协议来实现。重鉴权阶段包括鉴权阶段(authentication phase)和重连接阶段(reassociation phase)。
图2是说明在传统WLAN中的切换过程的图。假设在图2中，发现阶段是在主动模式下执行的。图2示出的切换过程被分成探测阶段(probe phase)210和重连接阶段220。
参考图2，在步骤212中，检测到需要切换的无线站(STA)发送探测请求消息(probe request message)到多个未指定的AP。探测请求消息被定义成用于询问每一AP是否可以成功地执行切换的信息。在步骤214中，当接收到探测请求消息时，AP发送探测响应消息至STA。这里，特定的AP已接收到探测响应请求消息的事实意味着AP邻近STA。因此，能够接收探测请求消息的AP被确定为潜在AP。在逐信道的基础上(channel-by-channel)，STA重复执行上述操作。
另一方面，STA根据在发现阶段产生的优先级列表中注册的潜在AP的优先级执行重连接阶段220。在步骤222中，STA发送重连接请求消息(reassociation request message)至一个新的AP。在步骤230中，响应重连接请求消息，新AP执行一个与其它AP，即STA的前AP的内部接入点协议(IAPP)过程。通过IAPP过程，新AP接收到分配给STA的凭证和其它状态信息。因此，在步骤224，新AP向STA发送对重连接请求消息的重连接响应消息(reassociation response message)。
如上所述，当STA发送探测请求消息时开始传统切换过程并当STA接收到重连接响应消息时结束该过程。在切换期间，引起包括下列三种类型的延迟：在发现阶段引起的探测延迟(probe delay)、鉴权阶段引起的鉴权延迟(authentication delay)以及重连接阶段引起的重连接延迟(reassociation delay)。
1.探测延迟：在图2所示的探测阶段210，为主动扫描发送的消息是探测消息。该过程的等待时间被称为探测延迟。STA在每一信道上发送探测请求消息并等待来自AP的响应。在发送完探测请求消息后，STA在特定信道上等待的时间为探测等待延迟(probe-wait latency)。这被确定为在后续探测请求消息之间的时间差。这里，该时间是在不同信道上的探测请求消息之间的后续时间。根据上述步骤，已发现信道上的流量和探测响应消息的时间影响探测等待时间。
2.鉴权延迟：这是在鉴权帧交换期间引起的等待时间(图2未示出)。鉴权由两个或四个取决于被AP使用的鉴权方法的连续帧组成。一些无线网络接口卡(NIC)试图在鉴权之前启动重连接，这在切换过程中引起附加延迟。
3.重连接延迟：这是在图2所示的重连接阶段220中交换重连接帧期间引起的等待时间。如果鉴权过程成功，STA发送重连接请求帧至AP，接收重连接响应帧并完成切换。当额外需要新AP和其它AP之间的IAPP过程时，重连接延迟将进一步增加。
由上所述，探测延迟期间的消息形成发现阶段，而鉴权和重连接延迟形成重鉴权阶段。除了上面讨论的等待时间，还将潜在地存在由用于MAC地址更新形成分布式系统(即骨干以太网)的以太网交换机所用时间引起的连接延迟(bridging delay)。由此可知，在传统WLAN中执行STA和AP之间的切换时造成多种等待时间。问题在于等待时间不仅影响服务质量(QoS)，而且还会禁止高速漫游。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种用于最小化切换等待时间的方法。
本发明的另一方面是提供一种在执行切换前，向接入点(AP)传送相应无线站(STA)的状态信息的方法。
本发明的再一方面是提供一种能够消除在前AP(prior-AP)和后AP之间的隧道过程(tunneling procedure)和通过隧道过程发送相应无线站(STA)的状态信息的过程的切换方法。
本发明的再一方面是提供一种用于产生将无线站的状态信息发送至潜在AP所需的邻区图(neighborhood graph)的方法。
本发明的再一方面是提供一种根据邻区图，发送无线站的状态信息至邻近接入点(neighboring AP)的方法。
为了实现本发明的上述和/或其他方面，提供一种在无线局域网(WLAN)中，使接入点(AP)支持用于至少一个无线站的切换的方法，该WLAN包括覆盖恒定服务区域的AP和与一个接收通信服务的AP相关联的至少一个STA，该方法包括步骤：产生由能够切换的邻近AP所构成的邻区图；根据邻区图，接收从邻近AP发送的任意STA的上下文(context)；在利用所接收到的上下文，执行对已从邻近AP移出的任意STA的重连接过程后，参考邻区图并传送上下文至邻近AP。
为了实现本发明的上述和/或其他方面，提供另一种在无线局域网中，使接入点(AP)支持用于至少一个无线站的切换的方法，该WLAN包括覆盖恒定服务区域的AP和与一个接收通信服务的AP相关联的至少一个STA，该方法包括步骤：根据连接或重连接请求，获得任意STA的上下文，并根据上下文，执行到所述任意STA的连接；以及包括传送上下文至邻近AP，其中，当STA移动到一个邻近AP时，根据所传送的上下文执行在STA和邻近AP之间的重连接。
为了实现本发明的上述和/或其他方面，提供一种在无线局域网中，在接入点和无线站之间执行切换的方法，该WLAN包括覆盖恒定服务区域的AP和与一个接收通信服务的AP相关联的STA，该方法包括步骤：使STA发送连接或重连接请求消息；当该STA的上下文被存储在接收连接或重连接请求消息的AP中时，发送连接或重连接响应消息至STA并且传送上下文至能进行切换的邻近AP；当该STA的上下文未被存储在接收连接或重连接请求消息的AP中时，则在获得STA的上下文之后，发送连接或重连接响应消息并且发送所获得的上下文至能进行切换的邻近AP，其中，当STA在移动时发送重连接请求消息时，根据所传送的上下文，一个邻近AP与该STA相连接。
本发明的另一方面是提供一种在执行切换前，向接入点(AP)传送相应无线站(STA)的状态信息的方法。
本发明的再一方面是提供一种能够消除在前AP(prior-AP)和后AP之间的隧道过程(tunneling procedure)和通过隧道过程发送相应无线站(STA)的状态信息的过程的切换方法。
本发明的再一方面是提供一种用于产生将无线站的状态信息发送至潜在AP所需的邻区图(neighborhood graph)的方法。
本发明的再一方面是提供一种根据邻区图，发送无线站的状态信息至邻近接入点(neighboring AP)的方法。
为了实现本发明的上述和/或其他方面，提供一种在无线局域网(WLAN)中，使接入点(AP)支持用于至少一个无线站的切换的方法，该WLAN包括覆盖恒定服务区域的AP和与一个接收通信服务的AP相关联的至少一个STA，该方法包括步骤：产生由能够切换的邻近AP所构成的邻区图；根据邻区图，接收从邻近AP发送的任意STA的上下文(context)；在利用所接收到的上下文，执行对已从邻近AP移出的任意STA的重连接过程后，参考邻区图并传送上下文至邻近AP。
为了实现本发明的上述和/或其他方面，提供另一种在无线局域网中，使接入点(AP)支持用于至少一个无线站的切换的方法，该WLAN包括覆盖恒定服务区域的AP和与一个接收通信服务的AP相关联的至少一个STA，该方法包括步骤：根据连接或重连接请求，获得任意STA的上下文，并根据上下文，执行到所述任意STA的连接；以及包括传送上下文至邻近AP，其中，当STA移动到一个邻近AP时，根据所传送的上下文执行在STA和邻近AP之间的重连接。
为了实现本发明的上述和/或其他方面，提供一种在无线局域网中，在接入点和无线站之间执行切换的方法，该WLAN包括覆盖恒定服务区域的AP和与一个接收通信服务的AP相关联的STA，该方法包括步骤：使STA发送连接或重连接请求消息；当该STA的上下文被存储在接收连接或重连接请求消息的AP中时，发送连接或重连接响应消息至STA并且传送上下文至能进行切换的邻近AP；当该STA的上下文未被存储在接收连接或重连接请求消息的AP中时，则在获得STA的上下文之后，发送连接或重连接响应消息并且发送所获得的上下文至能进行切换的邻近AP，其中，当STA在移动时发送重连接请求消息时，根据所传送的上下文，一个邻近AP与该STA相连接。
附图说明
结合以下对附图的详细描述，将会很清楚地理解本发明的以上和其它方面、特点和其它优点，其中：
图1是说明传统无线局域网的结构的图；
图2是说明在传统WLAN中的切换过程的图；
图3A和图3B是说明根据本发明的一个实施例产生邻区图的操作的图；
图4是说明根据本发明实施例的切换过程的原理图；
图5是说明在根据本发明实施例的无线局域网(WLAN)中的切换过程的图；
图6是说明根据本发明实施例的接入点的操作的流程图。
图1是说明传统无线局域网的结构的图；
图2是说明在传统WLAN中的切换过程的图；
图3A和图3B是说明根据本发明的一个实施例产生邻区图的操作的图；
图4是说明根据本发明实施例的切换过程的原理图；
图5是说明在根据本发明实施例的无线局域网(WLAN)中的切换过程的图；
图6是说明根据本发明实施例的接入点的操作的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在以下描述中，本发明提出所述优选实施例来实现以上和其它目的。然而，可以从本发明的下列说明中获得本发明的其它实施例。
根据本发明的一个方面，采用预置的高速缓存技术(proactive cachingtechnique)来减小重连接延迟。为了采用预置的高速缓存技术，执行将相应无线站的状态信息即上下文从前接入点发送至潜在AP的过程而不考虑切换过程。潜在AP是一组STA可从该STA的前AP与之连接的AP。为了如上所述将STA的上下文发送至潜在AP，可以在每一AP上管理潜在的AP。为此，AP可以产生和管理邻区图。该邻区图定义了在切换过程中潜在AP和前AP之间的连接关系。根据另一方面，如图3B所示，可以为每一AP提供包括关于一个或多个潜在的AP的信息的数据结构。在这种情况下，这样的结构可以在每一AP可访问的介质中提供。以下将详细描述根据利用邻区图的预置高速缓存产生邻区图和切换过程的方法。
1、邻区图的产生
根据本发明，邻区图是由构成无线局域网的AP的分布形成的。由于对应于构成无线局域网的每一AP的潜在AP不相同，根据逐个AP(AP-by-AP)，实现邻区图的产生。下面描述三类产生邻区图的方法。第一种产生方法允许管理者手工产生邻区图。第一种方法允许管理者在逐个AP的基础上，根据AP的分布配置和注册邻区图，并且还允许管理者在其中AP的分布变化时更新邻区图。第二种方法允许管理者注册第一邻区图，并且允许当AP的分布变化时，自动改变邻区图。第三种方法允许在逐个AP的基础上自动地产生邻区图。在第三种方法，基于现有切换过程执行切换以产生或更新邻区图。换句话说，在第三种产生方法中，执行确认在逐个AP的基础上的连接关系的过程。例如，当位于AP_A的STA试图首先执行一个切换过程至AP_B，其中，以前没有通过该AP_B执行过STA的切换，AP_B就会执行一个内部接入点协议(IAPP)过程以从AP_A接收相应的STA的上下文。接着，AP_A和AP_B确认对于切换的在它们之间的互连关系的存在，以便可以产生或更新相应的邻区图。在邻区表被更新之后，可以执行与期望从AP_A移动到AP_B或从AP_B移动到AP_A的STA有关的切换而不执行IAPP过程。
应当考虑AP之间连接的物理路径和AP之间的距离，以便三类产生方法中的任何一种都能产生邻区图。换句话说，构成WLAN的AP必须在不通过任何AP的情况下能彼此物理连接，以便基于邻区图形成连接关系。进一步，两个彼此物理互连的AP应当在阈值距离范围之内。当这两个AP彼此远离时，可以根据用于使新AP支持通信的启动过程来执行切换。
现在将详细说明根据本发明实施例所采用的产生邻区图的实例。
图3A是说明构成采用本发明实施例的WLAN的AP的典型分布的图；图3B是说明能够由图3A中所示的AP的分布所产生的典型邻区图的图。
如图3A所示，AP_C被安装在具有一个网关的密闭空间。因此，由AP_B定义位于AP_C的STA可以在其中移动的路径。这意味着，只有与位于AP_C的STA相关联的、在AP_C和AP_B之间的切换过程才能够被执行。位于AP_B的STA不仅可以移动到AP_A、AP_D和AP_E，而且可以移动到安装在通道中(作为物理连接)的AP_C。换句话说，如图3A所示，位于AP_B的STA使得可以在AP_B和所有的其它AP之间执行切换过程。由AP_B和AP_E定义位于AP_A的STA不需通过任何其它AP就可以直接连接的AP。因此，位于AP_A的STA使得可以在AP_A和AP_B或AP_E之间执行切换过程。除了如图3A所示的AP中的AP_C，位于AP_E的STA可以直接连接到所有的AP。这意味着位于AP_E的STA使得可以在AP_E与除AP_C之外的任何一个AP之间执行切换过程。由AP_B和AP_E定义位于AP_D的STA不需通过任何其它AP就可以直接连接的AP。因此，位于AP_D的STA使得可以在AP_D和AP_B或AP_E之间执行切换。不允许在AP_D和AP_A之间的切换的原因是：AP_D和AP_A之间的距离是STA在AP_D之前与AP_B重连接的距离。
图3B示出了由上述AP之间的连接关系所产生的邻区图。图3B所示的邻区图示出了构成WLAN的所有AP之间的连接关系。因此，依照本发明，每一AP只需识别与其相联系的潜在AP。例如，AP_A只需将AP_B和AP_E识别为其潜在AP，而AP_B只需将AP_A、AP_C、AP_D和AP_E识别作为其潜在AP。如上所述，但没有图解，在每个AP上的邻区图可以由管理者产生或依据现有切换过程自动产生。
现在将描述允许每一AP自动产生邻区图的操作。当从一个无线站(STA)接收到重连接请求消息时，任意一个AP确定相应于STA的临时存储的上下文是否存在。此时，该任意AP成为该STA的后AP。上下文存在的事实意味着形成了具有STA从中移出的前AP的邻区图。另一方面，如果上下文不存在，则确定没有形成具有STA从中移出的前AP的邻区图。在这种情况下，后AP通过现有IAPP从前AP接收与相应于STA的上下文，更新邻区图并形成与前AP的连接。依照本发明的切换过程，在连接形成之后，执行与从前AP移出的STA有关的切换过程。
2、预置高速缓存技术
在依照本发明的一实施例的预置高速缓存技术中，每一AP识别其潜在AP。属于AP的STA的上下文被发送至潜在AP。尽管属于任意一个AP的STA移动至与该任意AP连接的任何一个AP，但是最小化在切换过程中重连接阶段所需的时间。这就是说，预置高速缓存技术是基于某些移动性的定位原理(somelocality principle of mobility)。在这种环境中，STA的重连接方式将是在时间的给定时间间隔中STA所关联的AP的顺序。
现在参照图4详细说明根据本发明实施例的、用于减少重连接延迟的预置高速缓存技术。图4是说明基于根据本发明实施例的预置高速缓存技术的切换过程的原理图。在此，假定无线站(STA)从AP_A移动至AP_B。
参照图4，在步骤1，STA发送连接/重连接请求至AP_A。根据是从STA接收到连接请求还是重连接请求，AP_A会执行不同的操作。
当接收到连接请求能够时，根据典型的初始鉴权过程，AP_A执行用于STA的鉴权过程。如果鉴权过程完成，则AP_A发送对连接请求的响应消息至该STA。
当接收到重连接请求时，根据是否已临时存储相应于STA的上下文，AP_A执行不同的操作。如果已存储相应于STA的上下文，则响应重连接请求，AP_A发送响应消息至该STA。反之，如果没有临时存储相应于STA的上下文，则通过典型的IAPP过程，AP_A从STA先前所处的一个AP接收上下文。然后，重连接请求的响应消息被发送至STA。该STA通过从AP_A接收响应消息来完成与AP_A的通信。
另一方面，在步骤2中，AP_A发送对应于STA的上下文，例如安全上下文至表示在切换中的潜在AP的AP_B。在图4中，仅有一个AP被示为潜在AP。然而，当存在多个AP作为潜在AP时，上下文被传送到多个AP。AP_B将从AP_A发送来的上下文存储在缓存中。步骤3中，在通过预定路径移动至AP_B之后，STA发送重连接请求至AP_B。响应重连接请求，根据先前从AP_A发送的上下文，AP_B执行与STA的通信。换句话说，根据上下文执行AP_B与STA之间的重连接。因此，本发明减小了在IAPP期间的时间延迟，并且能提高通信速率。
本发明的实施例使用了预置高速缓存技术，在该技术中，STA的上下文可以被提供给至少一个该STA所移向的预测的AP。换句话说，为了采用预置高速缓存技术，执行用于从前AP发送相应STA上下文至后AP的操作。此外，每个AP能够预测有关潜在的后AP的信息，以便可以应用预置高速缓存技术。关于邻区图已在上面描述过了。
根据本发明的实施例，现在将参考图5详细地说明利用预置高速缓存技术来减小重连接延迟的方法。图5是说明根据本发明的实施例在WLAN中利用预置高速缓存技术进行切换的过程的图。
参考图5，在用于切换的重连接过程被执行之前，将相应STA的上下文从前AP发送到后AP。在图5中，AP_A是前AP，而AP_B是后AP。此外，假定已临时存储相应STA的上下文。
参考图5，在步骤501，STA发送重连接请求消息至AP_A。此时，AP_A利用预置高速缓存技术已经存储STA的上下文。另外，如果AP_A还没有存储STA的上下文，则AP_A可以通过典型的重连接程序从WLAN接收STA的上下文，或者通过IAPP过程从STA先前所在的AP接收STA的上下文。在步骤503，在对应于STA的临时存储的上下文的基础上，AP_A发送重连接响应消息至该STA。接着，在步骤505，AP_A发送临时存储的上下文至一个潜在AP，即AP_B。此时，潜在AP的信息可以从上述邻区图中获得。如图5所示，假定潜在AP的数目是一个，但可以存在多个潜在AP。如果存在多个潜在AP，则AP_A发送STA的上下文至所述的多个AP。AP_B临时存储从AP_A传送的相应于STA的上下文。
在步骤507，当需要切换到AP_B时，STA发送重连接请求消息至AP_B。当接收到重连接请求消息时，AP_B确定对应于STA的临时存储的上下文是否存在。如果在AP_B中存在对应于STA的临时存储的上下文，在步骤509，根据上下文，AP_B发送重连接响应消息至STA。当STA和AP_B之间鉴权完成时，才允许STA和AP_B之间的通信。由于AP_B包括STA的上下文，也可以容易地执行进一步的/其他鉴权。
如上所述，采用预置高速缓存技术时，由于不充足的存储，例如缓存容量，可能出现每个AP不能存储从邻近AP传来的上下文的状况。这种情况下，AP会依次将最旧的上下文删除，以便可以存储新发送的上下文。
3、依照本发明的操作的说明
参照图6，现在将详细说明根据本发明实施例进行切换时AP的操作。现在参照附图详细说明接收和存储从邻近AP所接收的上下文的过程、响应连接请求而执行操作的过程和响应重连接请求而执行操作的过程。
参照图6，在步骤610，AP确定是否从由邻区图管理的、可切换的邻近AP接收到对应于特定无线站的上下文。当接收到相应于特定STA的上下文时，AP进行至步骤612，并将所接收到的上下文存储至其缓存中。虽然，图6图解了用于接收和存储安全上下文的步骤，但是这些步骤并不是执行下列步骤614-626所必需的。
从而，在步骤614，AP确定是否已从STA接收到连接请求，并且在步骤616，确定是否已从该STA接收到重连接请求。如果已从任意STA接收到连接请求，则AP进行至步骤618，并利用无线网络中的鉴权服务器执行一个典型的鉴权过程。接着，AP配置对应于STA的上下文并将所配置的上下文存储在它自己的缓存中。在步骤616中，如果已接收到重连接请求，则AP确定STA已经从另一个AP移出。接着，AP进行到步骤620，并且确定存储在内部缓存中的相应于STA的上下文是否存在。如果在内部缓存中的相应于STA的上下文不存在，则AP进行到步骤622。在上述步骤622中，AP执行典型的IAPP过程，并从STA先前所在的另一AP获得相应于STA的上下文。如果AP识别出STA先前所在的另一AP，则执行仅用于已识别的AP的IAPP过程。
当AP从上述步骤618、620或622进行至步骤624时，AP发送响应消息至STA。该响应消息对应于连接/重连接请求。接着，在发送完响应消息后，AP进行至步骤626，该AP参考所管理的邻区图，并且发送相应STA的上下文至邻近AP。当相应STA移动至任何邻近AP时，这将完成快速切换。
从以上描述可清楚地得知，本发明可以提供一种用于在无线局域网(WLAN)中简化切换过程，减小重连接延迟，并使得无线站(STA)快速地与该STA所移至的接入点进行通信的方法。另外，根据本发明的方法可以不仅提供服务的安全质量，而且提供高速的漫游服务。
此外，本发明可以应用于所有的无线通信系统和技术，如应用于CDMA，TDMA、FDMA、IMT、GSM等系统和设备以及IEEE 802.11技术和设备。在电信系统中，上述AP类似于基站，而STA类似于移动终端或移动站。
尽管为了说明的目的，公开了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员将会理解到在不脱离本发明的范围之下，可以进行各种修改、增加和替换。因此，本发明不限于上述实施例和附图。
优先权
本申请要求于2002年11月8日向美国专利商标局提交的、发明名称为“Amethod for fast and secure wireless local area network handoffs”、被分配序列号No.60/425,109的专利申请的优先权，其全部内容包含在此作为参考。
政府权利
本发明是在由国家标准和技术委员会(National Institute of Standards andTechnology)授予的合同第60NANB1D0113号的政府支持下完成的。美国政府理应享有本发明的权利。
根据本发明的一个方面，采用预置的高速缓存技术(proactive cachingtechnique)来减小重连接延迟。为了采用预置的高速缓存技术，执行将相应无线站的状态信息即上下文从前接入点发送至潜在AP的过程而不考虑切换过程。潜在AP是一组STA可从该STA的前AP与之连接的AP。为了如上所述将STA的上下文发送至潜在AP，可以在每一AP上管理潜在的AP。为此，AP可以产生和管理邻区图。该邻区图定义了在切换过程中潜在AP和前AP之间的连接关系。根据另一方面，如图3B所示，可以为每一AP提供包括关于一个或多个潜在的AP的信息的数据结构。在这种情况下，这样的结构可以在每一AP可访问的介质中提供。以下将详细描述根据利用邻区图的预置高速缓存产生邻区图和切换过程的方法。
1、邻区图的产生
根据本发明，邻区图是由构成无线局域网的AP的分布形成的。由于对应于构成无线局域网的每一AP的潜在AP不相同，根据逐个AP(AP-by-AP)，实现邻区图的产生。下面描述三类产生邻区图的方法。第一种产生方法允许管理者手工产生邻区图。第一种方法允许管理者在逐个AP的基础上，根据AP的分布配置和注册邻区图，并且还允许管理者在其中AP的分布变化时更新邻区图。第二种方法允许管理者注册第一邻区图，并且允许当AP的分布变化时，自动改变邻区图。第三种方法允许在逐个AP的基础上自动地产生邻区图。在第三种方法，基于现有切换过程执行切换以产生或更新邻区图。换句话说，在第三种产生方法中，执行确认在逐个AP的基础上的连接关系的过程。例如，当位于AP_A的STA试图首先执行一个切换过程至AP_B，其中，以前没有通过该AP_B执行过STA的切换，AP_B就会执行一个内部接入点协议(IAPP)过程以从AP_A接收相应的STA的上下文。接着，AP_A和AP_B确认对于切换的在它们之间的互连关系的存在，以便可以产生或更新相应的邻区图。在邻区表被更新之后，可以执行与期望从AP_A移动到AP_B或从AP_B移动到AP_A的STA有关的切换而不执行IAPP过程。
应当考虑AP之间连接的物理路径和AP之间的距离，以便三类产生方法中的任何一种都能产生邻区图。换句话说，构成WLAN的AP必须在不通过任何AP的情况下能彼此物理连接，以便基于邻区图形成连接关系。进一步，两个彼此物理互连的AP应当在阈值距离范围之内。当这两个AP彼此远离时，可以根据用于使新AP支持通信的启动过程来执行切换。
现在将详细说明根据本发明实施例所采用的产生邻区图的实例。
图3A是说明构成采用本发明实施例的WLAN的AP的典型分布的图；图3B是说明能够由图3A中所示的AP的分布所产生的典型邻区图的图。
如图3A所示，AP_C被安装在具有一个网关的密闭空间。因此，由AP_B定义位于AP_C的STA可以在其中移动的路径。这意味着，只有与位于AP_C的STA相关联的、在AP_C和AP_B之间的切换过程才能够被执行。位于AP_B的STA不仅可以移动到AP_A、AP_D和AP_E，而且可以移动到安装在通道中(作为物理连接)的AP_C。换句话说，如图3A所示，位于AP_B的STA使得可以在AP_B和所有的其它AP之间执行切换过程。由AP_B和AP_E定义位于AP_A的STA不需通过任何其它AP就可以直接连接的AP。因此，位于AP_A的STA使得可以在AP_A和AP_B或AP_E之间执行切换过程。除了如图3A所示的AP中的AP_C，位于AP_E的STA可以直接连接到所有的AP。这意味着位于AP_E的STA使得可以在AP_E与除AP_C之外的任何一个AP之间执行切换过程。由AP_B和AP_E定义位于AP_D的STA不需通过任何其它AP就可以直接连接的AP。因此，位于AP_D的STA使得可以在AP_D和AP_B或AP_E之间执行切换。不允许在AP_D和AP_A之间的切换的原因是：AP_D和AP_A之间的距离是STA在AP_D之前与AP_B重连接的距离。
图3B示出了由上述AP之间的连接关系所产生的邻区图。图3B所示的邻区图示出了构成WLAN的所有AP之间的连接关系。因此，依照本发明，每一AP只需识别与其相联系的潜在AP。例如，AP_A只需将AP_B和AP_E识别为其潜在AP，而AP_B只需将AP_A、AP_C、AP_D和AP_E识别作为其潜在AP。如上所述，但没有图解，在每个AP上的邻区图可以由管理者产生或依据现有切换过程自动产生。
现在将描述允许每一AP自动产生邻区图的操作。当从一个无线站(STA)接收到重连接请求消息时，任意一个AP确定相应于STA的临时存储的上下文是否存在。此时，该任意AP成为该STA的后AP。上下文存在的事实意味着形成了具有STA从中移出的前AP的邻区图。另一方面，如果上下文不存在，则确定没有形成具有STA从中移出的前AP的邻区图。在这种情况下，后AP通过现有IAPP从前AP接收与相应于STA的上下文，更新邻区图并形成与前AP的连接。依照本发明的切换过程，在连接形成之后，执行与从前AP移出的STA有关的切换过程。
2、预置高速缓存技术
在依照本发明的一实施例的预置高速缓存技术中，每一AP识别其潜在AP。属于AP的STA的上下文被发送至潜在AP。尽管属于任意一个AP的STA移动至与该任意AP连接的任何一个AP，但是最小化在切换过程中重连接阶段所需的时间。这就是说，预置高速缓存技术是基于某些移动性的定位原理(somelocality principle of mobility)。在这种环境中，STA的重连接方式将是在时间的给定时间间隔中STA所关联的AP的顺序。
现在参照图4详细说明根据本发明实施例的、用于减少重连接延迟的预置高速缓存技术。图4是说明基于根据本发明实施例的预置高速缓存技术的切换过程的原理图。在此，假定无线站(STA)从AP_A移动至AP_B。
参照图4，在步骤1，STA发送连接/重连接请求至AP_A。根据是从STA接收到连接请求还是重连接请求，AP_A会执行不同的操作。
当接收到连接请求能够时，根据典型的初始鉴权过程，AP_A执行用于STA的鉴权过程。如果鉴权过程完成，则AP_A发送对连接请求的响应消息至该STA。
当接收到重连接请求时，根据是否已临时存储相应于STA的上下文，AP_A执行不同的操作。如果已存储相应于STA的上下文，则响应重连接请求，AP_A发送响应消息至该STA。反之，如果没有临时存储相应于STA的上下文，则通过典型的IAPP过程，AP_A从STA先前所处的一个AP接收上下文。然后，重连接请求的响应消息被发送至STA。该STA通过从AP_A接收响应消息来完成与AP_A的通信。
另一方面，在步骤2中，AP_A发送对应于STA的上下文，例如安全上下文至表示在切换中的潜在AP的AP_B。在图4中，仅有一个AP被示为潜在AP。然而，当存在多个AP作为潜在AP时，上下文被传送到多个AP。AP_B将从AP_A发送来的上下文存储在缓存中。步骤3中，在通过预定路径移动至AP_B之后，STA发送重连接请求至AP_B。响应重连接请求，根据先前从AP_A发送的上下文，AP_B执行与STA的通信。换句话说，根据上下文执行AP_B与STA之间的重连接。因此，本发明减小了在IAPP期间的时间延迟，并且能提高通信速率。
本发明的实施例使用了预置高速缓存技术，在该技术中，STA的上下文可以被提供给至少一个该STA所移向的预测的AP。换句话说，为了采用预置高速缓存技术，执行用于从前AP发送相应STA上下文至后AP的操作。此外，每个AP能够预测有关潜在的后AP的信息，以便可以应用预置高速缓存技术。关于邻区图已在上面描述过了。
根据本发明的实施例，现在将参考图5详细地说明利用预置高速缓存技术来减小重连接延迟的方法。图5是说明根据本发明的实施例在WLAN中利用预置高速缓存技术进行切换的过程的图。
参考图5，在用于切换的重连接过程被执行之前，将相应STA的上下文从前AP发送到后AP。在图5中，AP_A是前AP，而AP_B是后AP。此外，假定已临时存储相应STA的上下文。
参考图5，在步骤501，STA发送重连接请求消息至AP_A。此时，AP_A利用预置高速缓存技术已经存储STA的上下文。另外，如果AP_A还没有存储STA的上下文，则AP_A可以通过典型的重连接程序从WLAN接收STA的上下文，或者通过IAPP过程从STA先前所在的AP接收STA的上下文。在步骤503，在对应于STA的临时存储的上下文的基础上，AP_A发送重连接响应消息至该STA。接着，在步骤505，AP_A发送临时存储的上下文至一个潜在AP，即AP_B。此时，潜在AP的信息可以从上述邻区图中获得。如图5所示，假定潜在AP的数目是一个，但可以存在多个潜在AP。如果存在多个潜在AP，则AP_A发送STA的上下文至所述的多个AP。AP_B临时存储从AP_A传送的相应于STA的上下文。
在步骤507，当需要切换到AP_B时，STA发送重连接请求消息至AP_B。当接收到重连接请求消息时，AP_B确定对应于STA的临时存储的上下文是否存在。如果在AP_B中存在对应于STA的临时存储的上下文，在步骤509，根据上下文，AP_B发送重连接响应消息至STA。当STA和AP_B之间鉴权完成时，才允许STA和AP_B之间的通信。由于AP_B包括STA的上下文，也可以容易地执行进一步的/其他鉴权。
如上所述，采用预置高速缓存技术时，由于不充足的存储，例如缓存容量，可能出现每个AP不能存储从邻近AP传来的上下文的状况。这种情况下，AP会依次将最旧的上下文删除，以便可以存储新发送的上下文。
3、依照本发明的操作的说明
参照图6，现在将详细说明根据本发明实施例进行切换时AP的操作。现在参照附图详细说明接收和存储从邻近AP所接收的上下文的过程、响应连接请求而执行操作的过程和响应重连接请求而执行操作的过程。
参照图6，在步骤610，AP确定是否从由邻区图管理的、可切换的邻近AP接收到对应于特定无线站的上下文。当接收到相应于特定STA的上下文时，AP进行至步骤612，并将所接收到的上下文存储至其缓存中。虽然，图6图解了用于接收和存储安全上下文的步骤，但是这些步骤并不是执行下列步骤614-626所必需的。
从而，在步骤614，AP确定是否已从STA接收到连接请求，并且在步骤616，确定是否已从该STA接收到重连接请求。如果已从任意STA接收到连接请求，则AP进行至步骤618，并利用无线网络中的鉴权服务器执行一个典型的鉴权过程。接着，AP配置对应于STA的上下文并将所配置的上下文存储在它自己的缓存中。在步骤616中，如果已接收到重连接请求，则AP确定STA已经从另一个AP移出。接着，AP进行到步骤620，并且确定存储在内部缓存中的相应于STA的上下文是否存在。如果在内部缓存中的相应于STA的上下文不存在，则AP进行到步骤622。在上述步骤622中，AP执行典型的IAPP过程，并从STA先前所在的另一AP获得相应于STA的上下文。如果AP识别出STA先前所在的另一AP，则执行仅用于已识别的AP的IAPP过程。
当AP从上述步骤618、620或622进行至步骤624时，AP发送响应消息至STA。该响应消息对应于连接/重连接请求。接着，在发送完响应消息后，AP进行至步骤626，该AP参考所管理的邻区图，并且发送相应STA的上下文至邻近AP。当相应STA移动至任何邻近AP时，这将完成快速切换。
从以上描述可清楚地得知，本发明可以提供一种用于在无线局域网(WLAN)中简化切换过程，减小重连接延迟，并使得无线站(STA)快速地与该STA所移至的接入点进行通信的方法。另外，根据本发明的方法可以不仅提供服务的安全质量，而且提供高速的漫游服务。
此外，本发明可以应用于所有的无线通信系统和技术，如应用于CDMA，TDMA、FDMA、IMT、GSM等系统和设备以及IEEE 802.11技术和设备。在电信系统中，上述AP类似于基站，而STA类似于移动终端或移动站。
尽管为了说明的目的，公开了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员将会理解到在不脱离本发明的范围之下，可以进行各种修改、增加和替换。因此，本发明不限于上述实施例和附图。
优先权
本申请要求于2002年11月8日向美国专利商标局提交的、发明名称为“Amethod for fast and secure wireless local area network handoffs”、被分配序列号No.60/425,109的专利申请的优先权，其全部内容包含在此作为参考。
政府权利
本发明是在由国家标准和技术委员会(National Institute of Standards andTechnology)授予的合同第60NANB1D0113号的政府支持下完成的。美国政府理应享有本发明的权利。