CN101347005A - 用于集成的wifi/wimax邻居ap发现和ap通告的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种系统和方法，其中移动节点扫描802.16和802.11无线电信道以寻找邻居接入点。移动节点将WiMax和WiFi邻居接入点报告给其父接入点。父接入点将WiMax和WiFi邻居接入点通告给子接入点以促进更迅速的漫游和负载平衡。父WiMax AP可以引导移动节点漫游到具有更轻的负载或者提供增强的服务的邻居WiFi接入点。作为选项，位置跟踪协议被用于确定移动节点的位置，并且移动节点的父AP通告在移动节点的位置中提供服务的邻居AP。

Description

用于集成的WIFI/WIMAX邻居AP发现和AP通告的系统和方法
背景技术
本发明一般地涉及无线网络，更具体而言涉及具有多模式移动节点的多个交叠的无线网络。
现有的IEEE 802.16e和IEEE 802.11k草案标准都定义了一种方法，其中AP(接入点)能够确定邻居AP的列表并将邻居AP的列表通告给MN(移动节点)。在802.16e和802.11k草案标准中，邻居AP都是由802无线电端口地址或“APRID”来一贯地标识的。
目前，WiFi AP或WiMax AP以耦合方式利用相同的无线电类型来发现邻居AP：
1)AP通过扫描多个信道以寻找邻居AP发送的消息来直接发现邻居AP；或者
2)MN扫描多个信道以寻找邻近的AP并将扫描到的AP报告给父AP。
IEEE 802.16e草案标准定义了一种方法，其中父WiMax AP能够请求或引导子MN漫游到邻居WiMax AP。例如，父AP可引导MN漫游到负载更轻的邻居AP。
提供对“分布网络”(即比如WMAN)的接入的WiFi AP被分组成“扩展服务集”(ESS)并且共享一个或多个服务集标识符或SSID。要加入扩展服务集(ESS)，MN必须被配置以匹配的SSID。WiFi AP在信标和探测响应消息中通告支持的SSID的列表；从而MN可以很容易地确定属于相同ESS的AP的集合。802.16草案标准没有提供用于将WiMax AP分组成ESS的相当的方法。推测起来，在给定区域中只有一个WiMax服务提供者能够提供WiMax覆盖。
如上所述，WMAN可包含多个“无线域”。在实践中，无线域一般对应于一组IP子网。无线域间的漫游一般比无线域内的漫游更为“昂贵”。例如，当MN漫游到另一不同域中的新的父AP时，MN可能失去对其当前归属子网的接入。
非法AP可以通过骗得AP通告消息中的授权AP的(一个或多个)SSID和APRID来伪装成授权AP。例如，非法WiFi AP可发送包含另一个不同的授权WiFi AP的SSID和APRID(即802.11 BSSID)的802.11信标消息。管理帧保护(MFP)协议可以用来部分地利用授权AP和授权MN所共享的秘密群组密钥认证信标和探测响应帧。MFP协议使得WiFi MN能够检测和避免非法WiFi AP。MN将检测到的非法AP报告给其父AP，以便父AP可生成警告。
多模式移动节点(MN)能够以两种(或更多种)无线电类型工作。通常，多模式MN扫描其被配置来在其上工作的网络上的信道，例如扫描WiMax(即IEEE 802.16)信道并扫描WiFi(即IEEE 802.11)信道。当前系统的一个问题是网络(例如WiMax和WiFi网络)完全独立地工作，这可能对多模式无线电造成问题。例如，当在一种模式中连接到父AP时，它必须不断地扫描信道以寻找另一模式，因为父AP并不知晓另一无线电模式中的AP。又例如，当在WiFi网络上针对非法AP发送警告时，多模式无线电装置可能正工作在WiMax模式中，导致它错过该警告，而当MN变到WiFi模式时，MN可能尝试与非法AP相关联，因为它错过了警告。
虽然以上论述提到了具有WiMax和WiFi的网络，但本领域的技术人员可以很容易明白，这里描述的概念也很容易适应于涵盖诸如GSM、蓝牙和CDMA之类的无线电技术的任何组合。
发明内容
根据本发明的一个方面，这里描述了一种系统和方法，其中移动节点扫描多个(例如802.16和802.11)无线电信道以寻找邻居接入点。移动节点将WiMax和WiFi邻居接入点报告给其父接入点。父接入点将WiMax和WiFi邻居接入点通告给子接入点以促进更迅速的漫游和负载平衡。父WiMax AP可以引导移动节点漫游到具有更轻的负载或者提供增强的服务的邻居WiFi接入点。
本领域的技术人员从以下描述中很容易明白本发明的其他目的，在以下描述中，以说明最适合实现本发明的最佳模式之一的方式示出和描述了本发明的优选实施例。将会意识到，本发明能够有其他不同的实施例，并且它的若干细节能够在各种明显的方面被修改，所有这些都不脱离本发明。因此，附图和描述将被认为是说明性的而不是限制性的。
附图说明
结合在说明书中并形成说明书的一部分的附图示出了本发明的若干方面，并且与描述一起帮助说明本发明的原理。
图1是使用多种无线电类型的网络的图。
图2是支持多种无线电类型的网络的网络基础设施的图，其中包括无线域服务器。
图3是用于实现本发明的一个方面的具有无线收发器的计算机系统的框图。
图4是用于实现本发明的一个方面的具有多个无线收发器的计算机系统的框图。
图5是多模式移动节点进行的AP发现的方法。
图6是用于具有多种无线电类型的网络的AP通告的方法。
具体实施方式
在本说明书中，所示出的优选实施例和示例应当被认为是例示而不是限制了本发明。本发明的一个方面提供了集成的用于两种不同类型的网络(例如WiMax/WiFi)上的AP的邻居AP发现和促进无线城域网(WMAN)中的增强漫游的AP通告。例如，网络包括配备有遵从IEEE802.16e的“WiMax”无线电装置的“WiMax”接入点(AP)、配备有遵从IEEE 802.11的无线电装置的“WiFi”AP，以及配备有“WiMax”无线电装置和“WiFi”无线电装置两者的双模式WiFi/WiMax移动节点(MN)。在优选实施例中，长程WiMax AP将提供跨整个城市区域的“伞状”无线网络；而相对短程的WiFi AP在选定的、相对较小的热点区域中提供高速“重叠(overlay)”802.11无线电覆盖。按照定义，第一AP是第二AP的“邻居”，如果这两个AP都属于相同WMAN并且两个AP都提供在相同物理区域中的无线电覆盖的话。MN扫描WiMax和WiFi无线电信道并且将“扫描到的”AP报告给其父AP。父AP为给定的区域构造WiMax和WiFi“邻居”AP的组合列表，并将该AP列表“通告”给该区域中的MN。
在WMAN内，AP被分组成一个或多个“无线域”。每个无线域由无线域服务器(WDS)控制。单个无线域可包含WiMax和WiFi AP两者。
MN具有单个网络层协议栈，并且由单个802地址标识。WiMax和WiFi AP以及AP无线电端口也由802地址标识。
集成的AP发现和通告方法提供了以下特征。MN可以很容易地确定AP是否属于相同WMAN。WiMax或WiFi AP可以发现并通告授权WiMax和WiFi“邻居”AP的列表。具有第一无线电类型的父AP可以通告具有另一不同无线电类型的邻居AP的无线域标识符和无线电类型参数。无线电特定参数包括无线电类型、无线电信道、信标定时信息和负载信息。双模式WiMax/WiFi MN可以从其当前父AP通告的WiMax和WiFiAP列表迅速确定“最佳的”下一WiMax或WiFi父AP。父AP可以“请求”或“引导”MN漫游到具有另一不同无线电类型的新的父AP。例如，父WiMax AP可以引导子MN漫游到WiFi AP，以减轻WiMax网络的负载或者增强MN的服务。具有第一无线电类型的父AP可以请求或引导MN扫描信道以寻找另一不同无线电类型。WiMax/WiFi MN将WiMax和WiFi非法AP报告给父AP，以便父AP可以检测和报告具有另一不同无线电类型的非法AP。通用MN位置跟踪协议被用于将单个MN的邻居AP的列表限于覆盖该MN的位置的那些AP。注意，这里使用的“WMAN”表示逻辑拓扑而不是物理城市区域。这里给出的概念适用于任何类似的逻辑拓扑(例如适用于企业园区网络)。这些概念针对的是802.11和802.16无线电技术，但是可以扩展到涵盖包括GSM、蓝牙和CDMA在内的无线电技术的任何组合。
根据本发明的一个方面，有若干种技术可用来识别属于相同WMAN的一组WiMax和WiFi AP。默认地，提供对WMAN的接入的该组WiMaxAP可由无线电覆盖区域来限定。可选地，WiMax AP可被配置以WMAN标识符或WMAN_ID。WMAN_ID可被包含在802.16通告消息(例如802.16 DCD“下行链路信道描述符”消息)中的可选的TLV(类型长度值)中，以便MN可以很容易地确定属于该WMAN的一组WiMax AP。WiFi AP可被配置以WMAN特定SSID(服务集标识符)或者WMAN_ID。WMAN_ID可以在802.11信标帧中和探测响应消息中的SSID元素中被通告，以便MN可以很容易地确定属于WMAN的一组WiFi AP。在优选实施例中，WMAN_ID是字符串，并且相同的WMAN_ID被用于WiMax和WiFi AP两者。WiMax和WiFi AP可以可选地被配置以多个WMAN_ID，其中每个WMAN_ID对应于不同的一组服务参数。
在WMAN中，WiMax和WiFi AP被分配成一个或多个无线域。无线域服务器或者WDS控制每个无线域。单个无线域可包含WiMax和WiFiAP两者。
根据本发明的一个方面，单个IEEE 802地址被用于标识双重无线电模式移动节点。IEEE 802地址还被用于标识WiMax和WiFi AP无线电端口。双重无线电模式移动节点针对WiFi和WiMax接入点进行扫描，并且将扫描结果报告给当前的父AP。虽然如这里所述，这种用于邻居发现的技术是针对WiMax和WiFi网络来描述的，但是本领域的技术人员可以很容易地明白，这种邻居发现技术可以涵盖包括GSM、蓝牙和CDMA在内的无线电技术的任何组合。
双模式WiMax/WiFi MN可以独立地扫描WiMax和WiFi无线电信道两者。或者，父WiMax或WiFi AP可以引导子MN扫描WiMax和WiFi无线电信道两者。MN发送802.11k或802.16e“扫描报告”以向其父AP报告扫描到的AP。增强型802.11k或802.16e扫描报告包括“扫描到的”WiMax和WiFi AP两者，以便父AP可以构造WiMax和WiFi“邻居”AP的完整列表。由MN报告的扫描到的AP可以是相同WMAN中的“邻居”AP或者是“外地”AP。扫描到的WiMax或WiFi AP由802.11k和802.16e扫描报告中的APRID(例如IEEE 48位802地址)来一贯地标识。
MN通过侦听802.11 AP探测响应消息和周期性的802.11AP信标消息来发现WiFi AP。MN通过侦听周期性的802.16 DCD消息和周期性的802.16 UCD消息来发现WiMax AP。专有的无线域ID TLV可被包括在802.11信标和探测响应消息以及802.16 DCD消息中，以便MN可以很容易确定属于相同无线域的一组AP。
目前，遵从802.11k的MN可以向父WiFi AP发送一个或多个802.11k信标报告消息的列表，以报告“扫描到的”AP的列表。信标报告元素中的每个条目包含调控类(Regulatory Class)、PHY类型和信道号字段，这些字段标识各个邻居AP的无线电类型和无线电信道。802.11k信标报告不包含WMAN ID、SSID或无线域ID。
802.16e草案标准规定，802.16e MN可以向父WiMax AP发送802.16eMOB_SCAN-REPORT消息，以报告一个或多个邻居AP的列表。802.16eMOB_SCAN-REPORT消息不包括无线电类型或信道号信息。802.16eMOB_SCAN-REPORT不包含WMAN ID、SSID或无线域ID。
有若干种技术可供WiMax或WiFi AP用于确定具有不同无线电类型的扫描到的AP的工作参数。例如，由经认证的MN发送的802.11k信标报告消息可将具有第一无线电类型的扫描到的AP的工作参数(即WMAN、无线域、无线电类型和无线电信道)指示给具有另一不同(第二)无线电类型的父AP。无线电参数可在一个或多个TLV(例如厂商特定TLV)中获得。无线电参数可包括标识WiMax无线电类型的调控类和PHY类型值，以及WiMax信道号值。又例如，AP工作参数可被存储在分布网络中的AP注册表(AP registry)中。AP注册表可以被分发。父AP可以查询AP注册表，以确定扫描到的AP是否在相同WMAN中并获得邻居AP的工作参数。
让MN来确定和报告AP无线电参数对于AP来说更为简单。如果AP无线电参数被包含在由MN发送的扫描报告消息中，则父AP不需要查询AP注册表来确定邻居AP的无线电参数。但是，查询AP注册表不需要对现有的802.11k和802.16e扫描报告消息作出改变；它对MN支持的依赖性不那么强；它减小了无线发送的信息量。AP为邻居AP维护的一组工作参数的变化不要求802.11k或802.16e扫描报告协议中有相应的变化。
AP注册表技术可在可从思科系统公司，170 West Tasman Drive，圣何塞，CA 95134获得的、在2003年4月17日提交的美国专利申请No.10/417,653(特此通过引用结合进来)中有所描述的Cisco WLCCP网络中得到支持，如下所述。WLCCP WMAN包含WMAN位置注册表或者WLR。每个AP向其父WDS并且向可选的WLCCP WLAN位置注册器(WLR)注册。WLCCP AP注册请求可包括无线域ID和端口信息TLV的列表，其中对于每个AP无线电端口有一个TLV。每个端口TLV包含相应AP无线电端口的APRID和工作参数。工作参数包括无线电类型和无线电信道号。
每个WDS和WLR维护AP注册表，该AP注册表包含AP无线电端口的列表。AP注册表中的每个条目由APRID来索引并且包含关于相应AP无线电端口的信息。
现有的802.16e和802.11k邻居AP报告包含唯一标识AP无线电装置的“APRID”(即802.16 BSID或802.11 BSSID)。当WiMax(AKFK)AP接收到扫描到的AP的报告时，对于未知的APRID，它可以查询其父WDS以确定扫描到的AP是否在相同的WMAN中并且确定扫描到的AP的无线电参数和无线域ID。WDS可以查询WLR以确定不在本地无线域中的AP的工作参数。当且仅当“扫描到的”AP被列在(可能是分布式的)AP注册表中时它才是邻居AP；否则扫描到的AP是“外地”AP。
根据本发明的一个方面，AP具有在不同的无线电技术之间通告无线电信道的可用性和相关联的参数和接入点的能力。例如，AP可以通过WiMax信道通告WiFi信道的可用性，反之亦然。虽然AP通告是在WiMax和WiFi网络的上下文中被描述的，但是AP通告可被扩展到涵盖包括GSM、蓝牙和CDMA在内的无线电技术的任何组合。
802.11k和802.16e标准都包括AP向子MN通告“邻居”AP的列表的方法。邻居AP通告促进了快速漫游和负载平衡。遵从802.16e的父AP向子MN发送802.16e MOB_NBR_ADV消息以通告邻居AP。遵从802.11k的父AP向子MN发送802.11k邻居报告消息以通告邻居AP。
根据本发明的一个方面，邻居通告消息还指示各个邻居AP的无线电参数，包括无线电类型和无线电信道。邻居通告还可包括各个邻居AP的无线域ID。在优选实施例中，所通告的“邻居”AP的列表中的所有AP都属于相同WMAN。另外，AP邻居报告元素可包括标识WiMax和WiFi无线电类型的调控类和PHY类型值以及WiMax和WiFi信道号值。例如，802.16e标准可被修改，以便WiMax父AP可在MOB_NBR-ADV消息中通告WiMax和WiFi邻居AP两者。另外，802.16e MOB_NBR-ADV消息包含现有的可用无线电资源字段，该字段被用于指示邻居AP的可用无线电带宽。可用无线电带宽被表达为总带宽的百分比；因此，WiMaxAP可经由现有字段来通告邻居WiFi AP的相对“负载”。
可选地，新的“无线域ID”字段可被用于802.11k或802.16e邻居通告消息，以明确地标识邻居AP列表中的每个AP的无线域。或者，父AP可对邻居AP列表中的AP进行排序，以便相对于另一不同域中的AP更优选父AP的无线域中的AP。
WMAN可以只提供选定区域中的WiFi覆盖，并且相对长程的WiMaxAP的覆盖区域可以远大于WiFi覆盖区域。例如，假定“节电”WiMax/WiFi MN在不被WiFi AP覆盖的位置被附接到父WiMax AP。在没有集成的WiMax/WiFi邻居AP通告服务的情况下，MN必须频繁地醒来并且扫描所有WiFi信道以检测可能的WiFi AP。如果父WiMax AP通告不覆盖MN的位置的“邻居”WiFi AP，则只会略有帮助。MN仍然必须周期性地扫描空的WiFi信道。
本发明的一个方面设想了使由父AP“通告”给单个子MN的邻居AP的列表仅限于覆盖该MN的位置的那些AP，以便该MN不需要重复地扫描“空”信道。通用位置跟踪协议(LTP)可被实现在基于WiMax的WMAN中。利用LTP的应用可向MN指示邻近的兴趣点(point ofinterest)。兴趣点例如可以是餐馆或者外围设备(例如打印机或多功能外围设备“MFP”)。
现在将描述示例性的通用WiMax LTP。MN周期性地与“扫描间隔”内的邻居AP执行“测距(ranging)操作”。测距操作使得MN和邻居AP都能测量一个或多个功率级别下的信号强度。测距操作可包括使得多个AP能够测量小“扫描间隔”内的MN的信号强度的任何消息交换。“测距操作”不限于标准的802.16测距机制。每个AP向中央管理站(MS)报告“测距”信号强度。MS随后把由多个AP针对单个MN报告的信号强度聚集成对应于特定位置的一组信号强度。特殊的“位置知晓”MN在测距操作期间明确地报告其物理坐标。MS创建“位置数据库”，该数据库将每组信号强度与实际物理位置关联起来。当普通的MN执行802.16测距操作时，MS通过将测距信号强度与其位置数据库中的信号强度集相比较来确定MN的位置。MS可以使用公知的算法来找出“匹配”的信号强度集和相应的物理位置。
第二示例性LTP可以利用信号传播延迟。MN可以发送信号，并且接收到该信号的每个AP可以发送回复信号。MN可以通过测量往返传播延迟来确定它与每个AP的距离。MN的位置可通过对与3个或更多个AP的距离进行三角测绘来确定。
用于确定覆盖MN的位置的一组WiFi AP的示例性方法是类似的。MS创建由MN报告的“邻居AP数据库”，该数据库将位置与一组邻居AP关联起来。位置可以对应于一组信号强度、一组测得往返延迟或者从一组测得往返延迟得出的坐标。在一种简单的实现方式中，“WiFi热点数据库”可以只包含邻居AP集合的代表性条目，其中邻居AP集合包括至少一个WiFi AP。应当注意，此方法不要求特定的位置知晓MN报告其物理坐标。取而代之，每个普通MN必须在“扫描间隔”内，周期性地扫描无线电信道，报告“扫描到的”AP，并且执行测距操作。当MN执行测距操作时，MS确定MN的“邻居AP列表”。MS通过将测距信号强度集(或往返延迟)与其邻居AP数据库中的信号强度集相比较来确定MN的邻居列表。相同的公知算法被用于找出“匹配”条目和相应的一组邻居AP。如果数据库只包含WiFi热点位置的条目，则MS不能为不在热点区域中的MN找到匹配条目。在这种情况下，MN的邻居AP列表包括MN附近的所有WiMax AP。此方法的一个方面在于它减少了MN花费在扫描无线电信道上的时间。具体而言，如果MN被附接到没有在通告WiFi邻居AP的WiMax父AP，则MN可以以非常低的频率(即一小时若干次)扫描WiMax信道。这种MN将不时地扫描WiFi信道以帮助填充由管理站维护的邻居AP数据库。
根据本发明的一个方面，像WiMax或WiFi AP可以请求或引导MN扫描无线电信道。WiFi AP发送包含信标请求元素的802.11k测量请求消息，以请求子MN针对所选无线电信道上的其他AP进行扫描。根据本发明的一个方面，信标请求元素可包括标识WiMax无线电类型的调控类和PHY类型值，以及WiMax信道号值。WiMax AP发送MOB_SCN-REQ消息以引导MN在周期性的“扫描间隔”期间扫描无线电信道。MOB_SCN-REQ不包含无线电类型和无线电信道字段。WiMax/WiFi MN可以简单地在其扫描间隔期间扫描WiMax和WiFi无线电信道。
根据本发明的一个方面，父WiMax AP可以明确地请求子MN漫游到邻居AP以减轻父AP的负载和/或增强该MN的服务质量。父WiMax AP发送消息以引导移动节点漫游到WiMax邻居AP或WiFi邻居AP。当前的802.16e MOB-BSHO-REQ消息可被修改以使WiMax父AP能够引导MN漫游到WiFi邻居AP。WiMax父AP可以使用增强型引导漫游机制来将MN引导到具有更多可用带宽和/或提供增强的服务的WiFi邻居AP。
根据本发明的一个方面，现有的Cisco 802.11管理帧保护(MFP)协议可被扩展到保护802.16 DCD和UCD消息，以便MN可以检测由非法WiMax AP发送的DCD和UCD消息。WDS可以安全地将MFP群组密钥分发到WiMax和WiFi子AP两者。无线电依赖方法可被用来将MFP群组密钥安装在MN中。例如，父WiMax AP可以使用它与子MN共享的802.16e认证密钥(AK)以及现有的802.16流量加密密钥递送协议，来安全地将MFP群组密钥递送到子MN。
这里描述的现有的802.16e和802.11k的“扫描到的AP”的报告方法还可具有使MN能够将WiMax或WiFi非法AP报告给其父AP的能力。或者，MN可以使用增强型Cisco专有MFP消息来将非法AP报告给其父AP。
参考图1，其中示出了使用多种无线电类型的网络100的示例。网络100包括利用第一无线电类型(例如WiMax)工作的三个接入点102、104、106。每个接入点102、104、106分别具有相应的覆盖区域112、114、116。覆盖区域130代表由接入点104和106两者服务的区域。
网络100还包含第二无线电类型(例如WiFi)的无线电装置的额外覆盖区域122、124、126、132、134、136、138、140和142。多模式移动节点或者可以与第一无线电类型的接入点102、104、106相关联，或者如果靠近第二接入点类型的覆盖区域122、124、126、132、134、136、138、140和142则可以与第二无线电类型的接入点(未示出)相关联。例如，取决于多模式移动节点在覆盖区域112中的位置，覆盖区域112中的该移动节点可以与接入点102相关联，或者与关联于覆盖区域122、124、126之一的AP相关联。覆盖区域130中的移动节点可以与第一无线电类型的接入点104、106相关联，或者如果在覆盖区域132、134、136、138、140、142内则可与第二无线电类型的接入点相关联。
例如，覆盖区域112内的多模式移动节点针对第一无线电类型的接入点102进行扫描，并且针对第二无线电类型的接入点(例如与覆盖区域122、124、126相关联的接入点)进行扫描。移动节点随后将扫描结果报告给其父接入点，该扫描结果可以是AP 102或者如果在覆盖区域122、124、126内则是接入点的位置的适当区域。移动节点可以发送列出两种无线电类型的AP(例如检测到的AP 102、104、106和与覆盖区域122、124、126、132、134、136、138、140和142相关联的AP)的报告。移动节点在执行对第一无线电类型和第二无线电类型的扫描时利用相同的客户端地址，并且在向父AP发送报告时，相同的客户端地址被用作报告两种无线电类型的客户端。
除了针对多种无线电类型的AP进行扫描之外，移动节点还可以针对其他参数进行扫描。例如，如果该信息被包括在AP发送的信标或者其他帧(例如WiMax DCD或UCD)中，则移动节点可以确定由调控类、物理层类型值和信道号构成的一个或多个群组。取决于第一和第二无线电类型的AP的配置，关于报告的其他参数对于两种无线电类型可以是相同的，或者，针对每种无线电类型或者甚至每个AP可以返回不同的参数(例如遗留AP可以广播有限量的数据，而较新的或增强型AP可以广播额外的数据)。
根据本发明的一个方面，移动节点在耦合到第一类接入点时可以被引导以针对邻近接入点进行扫描。例如，如果移动节点与AP 102、104、106(例如WiMax AP)之一相关联，则移动节点可被引导以针对与覆盖区域122、124、126、132、134、136、138、140和142相关联的接入点(例如WiFi AP)进行扫描。类似地，如果移动节点的父AP是第二无线电类型的AP，例如与覆盖区域122、124、126、132、134、136、138、140和142之一相关联的AP(WiFi AP)，则父AP可以引导移动节点针对第一无线电类型(例如AP 102、104、106(例如WiMax AP))进行扫描。
根据本发明的一个方面，一种无线电类型的AP可以引导移动节点漫游到另一不同无线电类型的AP。例如，AP 104(例如WiMax AP)可以引导移动节点漫游到与覆盖区域132、134、136、138、140和142相关联的AP(例如WiFi AP)。
有若干种技术可供AP用于确定何时引导移动节点漫游到第二无线电类型的AP。例如，当移动节点向其父AP报告它在扫描期间找到的AP时，父AP将会知道移动节点能够漫游到哪些第一无线电类型或第二无线电类型的AP。作为上述技术的替换或附加，AP也可获知移动节点的位置，这可以通过多种方式中的任何一种来实现。例如，移动节点可以确定其位置并将它发送到其父AP。又例如，移动节点可以测量其能够检测到的AP的信号强度或传播延迟，并且将测量结果发送到父AP，父AP可以基于如前所述的测量结果来确定移动节点的位置。
根据本发明的一个方面，第一无线电类型的AP可以获知第二无线电类型的非法AP。例如，如果移动节点扫描它确定为非法的第二无线电类型的AP，则移动节点向其父AP发送的报告可以包括用于非法AP的条目，即使该非法AP具有不同于第一无线电类型的无线电类型。
根据本发明的一个方面，第一无线电类型的AP(例如WiMax)可以发送包含邻近AP的广播，所述邻近AP包括第一无线电类型和第二无线电类型(例如WiFi)的AP。例如，AP 102可发送包含AP 104、106和覆盖区域122、124、126的AP的邻近AP报告。邻近AP报告可响应于移动节点的请求被发送，或者可以作为定期的信标或帧的一部分(例如耦合到DCD或UCD消息的TLV)被发送。
如果启用了位置检测，则可以过滤列表以只包含移动节点的预定范围内的邻近AP。例如，列表可被过滤以列出移动节点目前能够维持通信的邻近AP，并且列表可按负载被进一步过滤以便移动节点可以漫游到负载较轻的AP。作为另一替换，列表可按服务类型被过滤，例如列出为移动节点目前所预订或者可能预订的多播流服务的AP(包括第一无线电类型的AP、第二无线电类型的AP或者两种类型的AP)。作为更具体的示例，在WMAN中，高带宽IPTV多播流可能只在高带宽WiFi AP上被转发；父WiMax AP可以向子MN通告IPTV流在覆盖MN的当前位置的WiFi AP上可用。或者，列表可按无线城域网被过滤，例如列出属于相同WMAN的AP或者按WMAN对列表排序。
图2是支持多种无线电类型的网络的网络基础设施200的图，其中包括无线域服务器。在此示例中，AP 202和204是第一无线电类型的(WiMax)，分别具有相关联的覆盖区域212、214。AP 220是第二无线电类型的(WiFi)，并且具有相关联的覆盖区域222。移动节点230处在由第一无线电类型的AP 202、204和第二无线电类型的AP 220服务的区域232中。在此实施例中，AP 202、204、220属于相同无线域，并且通过分布网络240耦合到无线域服务器(WDS)242。
AP 202将发送包括AP 204和AP 220的邻近AP报告。AP 204的邻近AP报告将包括AP 202和220。AP 220的邻近AP报告将包括AP 202、204。
当移动节点230针对邻近接入点进行扫描时，邻近接入点将包括AP202、204和220。如果需要，可以确定邻近AP的额外特性。在一个实施例中，AP可以在信标、探测响应帧、DCD/UCP等中通告其工作特性。或者，移动节点的父AP可以确定工作特性。例如，WDS 242可以维护一个注册表(未示出)，该注册表为其域中的每个AP(例如AP 202、204、220)包含一个条目。从而，当移动节点230向其父AP(例如AP 202、204、220之一)发送报告时，AP可查询注册表以确定移动节点230所扫描的AP的特性。例如，如果移动节点230与AP 202相关联，则报告将包含第一无线电类型的AP 204和第二无线电类型的AP 220。为了确定AP202或220的工作特性，AP 202可以向WDS 242维护的注册表发送查询。或者，注册表可被维护在耦合到分布网络240的远程位置(未示出)处。
图3是用于实现本发明的一个方面的具有无线收发器312的计算机系统300的框图。计算机系统300可以为这里针对图1和2所描述的接入点提供功能和控制。计算机系统300包括总线302或其他用于传输信息的通信机构，以及与总线302相耦合、用于处理信息的处理器304。计算机系统300还包括主存储器306，例如随机随取存储器(RAM)或其他动态存储设备，其耦合到总线302，用于存储信息和将被处理器304执行的指令。主存储器306还可用于在将被处理器304执行的指令被执行期间存储临时变量或其他中间信息。主存储器306还可用于存储这里描述的邻近接入点数据。计算机系统300还包括只读存储器(ROM)308或其他静态存储设备，其耦合到总线302，用于为处理器304存储静态信息和指令。提供了诸如磁盘或光盘之类的存储设备310，其耦合到总线302，用于存储信息和指令。
本发明的一个方面与使用计算机系统300来实现邻居接入点通告有关。根据本发明的一个实施例，邻居接入点通告是由计算机系统300响应于处理器304执行主存储器306中包含的一个或多个指令的一个或多个序列而提供的。这种指令可从另一计算机可读介质(例如存储设备310)中被读取到主存储器306中。对主存储器306中包含的指令序列的执行使得处理器304执行这里描述的过程步骤。多处理配置中的一个或多个处理器也可用来执行主存储器306中包含的指令序列。在替换实施例中，硬线电路可用来取代软件指令或与软件指令相组合以实现本发明。因此，本发明的实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
这里使用的术语“计算机可读介质”指的是任何参与向处理器304提供用于执行的指令的介质。这种介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质例如包括光盘或磁盘，例如存储设备310。易失性介质包括动态存储器，例如主存储器306。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线302的导线。传输介质也可采取声波或光波的形式，例如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的那些。计算机可读介质的常见形式例如包括软盘、柔性盘、硬盘、磁卡、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质，RAM、PROM、EPROM、FLASHPROM、任何其他存储器芯片或卡盘、下文描述的载波或者计算机可以读取的任何其他介质。
在将一个或多个指令的一个或多个序列传送到处理器304以便执行时可涉及各种形式的计算机可读介质。例如，指令可能最初被承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可将指令加载到其动态存储器中，并利用调制解调器通过电话线来发送指令。计算机系统300本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，并使用红外发射器来将数据转换为红外信号。耦合到总线302的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据放在总线302上。总线302将数据传送到主存储器306，处理器304从主存储器306中取得并执行指令。被主存储器306接收的指令可以可选地在被处理器304执行之前或之后被存储在存储设备310上。
计算机系统300还包括耦合到总线302的通信接口318。通信接口318提供与连接到分布网络322的网络链路320的双向数据通信耦合。例如，通信接口318可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器，用于向相应类型的电话线提供数据通信连接。又例如，通信接口318可以是局域网(LAN)卡，用于提供到兼容的LAN的数据通信连接。还可以实现无线链路。在任何这种实现方式中，通信接口318发送和接收携带代表各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。
网络链路320通常提供通过一个或多个网络到其他数据设备的数据通信。例如，网络链路320可提供通过本地网络322到WDS和/或AAA服务器的连接。分布网络322可包括一个或多个网络，包括但不限于以太网和IP网络。例如，计算机系统300可耦合到与IP网络相耦合的以太网，或者直接耦合到IP或以太网。
计算机系统300可包括用于执行这里描述的各种功能的额外的逻辑。这里使用的“逻辑”包括但不限于硬件、固件、软件和/或以上每种的组合，用于执行(一个或多个)功能或(一个或多个)动作并且/或者导致来自另一组件的功能或动作。例如，基于所需的应用或需求，逻辑可包括软件控制的微处理器、诸如专用集成电路(ASIC)之类的分立逻辑、可编程的/被编程的逻辑设备、包含指令的存储器设备等，或者用硬件实现的组合逻辑。逻辑也可完全实现为软件。
无线收发器312耦合到总线302。无线收发器312在天线314上发送和接收无线信号，例如RF、IR、光信号。对于在天线314上接收的信号，无线收发器312执行所需的任何频率转换、解调、解码和/或模数(A/D)转换。对于在天线314上发送的信号，无线收发器执行所需的任何数模(D/A)、编码、调制和/或频率转换。另外，处理器304可控制无线收发器312的操作。例如，在通信接口318上接收的分组可被存储在主存储器306中，并且处理器304可将分组从主存储器306转发到无线收发器312以便发送。另外，处理器304可控制无线收发器312的工作参数。
图4是用于实现本发明的一个方面的具有多个无线收发器412、416的计算机系统400的框图。计算机系统400可以为这里针对图1和2所描述的多模式无线移动节点提供功能和控制。计算机系统400包括总线402或其他用于传输信息的通信机构，以及与总线402相耦合、用于处理信息的处理器404。计算机系统400还包括主存储器406，例如随机随取存储器(RAM)或其他动态存储设备，其耦合到总线402，用于存储信息和将被处理器404执行的指令。主存储器406还可用于在将被处理器404执行的指令被执行期间存储临时变量或其他中间信息。主存储器406还可用于存储这里描述的邻近接入点数据。计算机系统400还包括只读存储器(ROM)408或其他静态存储设备，其耦合到总线402，用于为处理器404存储静态信息和指令。提供了诸如磁盘或光盘之类的存储设备410，其耦合到总线402，用于存储信息和指令。
本发明的一个方面与使用计算机系统400来实现根据本发明一个实施例的邻居接入点发现有关，邻居接入点发现是由计算机系统400响应于处理器404执行主存储器406中包含的一个或多个指令的一个或多个序列而提供的。这种指令可从另一计算机可读介质(例如存储设备410)中被读取到主存储器406中。对主存储器406中包含的指令序列的执行使得处理器404执行这里描述的过程步骤。多处理配置中的一个或多个处理器也可用来执行主存储器406中包含的指令序列。在替换实施例中，硬线电路可用来取代软件指令或与软件指令相组合以实现本发明。因此，本发明的实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
在将一个或多个指令的一个或多个序列传送到处理器404以便执行时可涉及各种形式的计算机可读介质。例如，指令可能最初被承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可将指令加载到其动态存储器中，并利用调制解调器通过电话线来发送指令。计算机系统400本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，并使用红外发射器来将数据转换为红外信号。耦合到总线402的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据放在总线402上。总线402将数据传送到主存储器406，处理器404从主存储器406中取得并执行指令。被主存储器406接收的指令可以可选地在被处理器404执行之前或之后被存储在存储设备410上。
无线收发器412和416耦合到总线402。无线收发器412、416独立地工作，并且可以是不同无线电类型的。例如，无线收发器412可以是WiMax收发器，而无线收发器可以是WiFi收发器。
无线收发器412在天线414上发送和接收无线信号，例如RF、IR、光信号。对于在天线414上接收的信号，无线收发器412执行所需的任何频率转换、解调、解码和/或模数(A/D)转换。对于在天线414上发送的信号，无线收发器执行所需的任何数模(D/A)、编码、调制和/或频率转换。另外，处理器404可控制无线收发器412的操作。例如，在通信接口418上接收的分组可被存储在主存储器406中，并且处理器404可将分组从主存储器406转发到无线收发器412以便发送。另外，处理器404可控制无线收发器412的工作参数。
无线收发器416在天线417上发送和接收无线信号，例如RF、IR、光信号。对于在天线417上接收的信号，无线收发器416执行所需的任何频率转换、解调、解码和/或模数(A/D)转换。对于在天线417上发送的信号，无线收发器执行所需的任何数模(D/A)、编码、调制和/或频率转换。另外，处理器404可控制无线收发器416的操作。例如，在通信接口418上接收的分组可被存储在主存储器406中，并且处理器404可将分组从主存储器406转发到无线收发器416以便发送。另外，处理器404可控制无线收发器416的工作参数。
考虑到以上描述的前述结构和功能特征，参考图5和6将更好地理解根据本发明的各个方面的方法。虽然出于简化说明的目的，图5和6的方法被示出和描述为顺序执行，但是应当理解和明白，本发明并不限于所示出的顺序，因为根据本发明，一些方面可以按与这里示出和描述的顺序不同的顺序发生，和/或与其他方面同时发生。另外，要实现根据本发明一个方面的方法，并不需要所有被示出的特征。本发明的实施例适合于用硬件、软件或其组合来实现该方法。
图5是多模式移动节点进行的AP发现的方法500。在502，移动节点扫描第一无线电类型以寻找第一无线电类型的邻近AP。扫描可限于属于特定无线域、网络或WMAN的AP。在504，移动节点扫描第二无线电类型以寻找第二无线电类型的邻近AP。扫描可限于属于特定无线域、网络或WMAN的AP。例如，在502，移动节点可针对WiMax AP进行扫描，并且在504，移动节点可针对WiFi AP进行扫描。在502、504处的扫描期间，移动节点可以侦听使得移动节点能够识别邻近AP的信标、探测响应帧、DCD、UDC或任何其他帧。
在506，移动节点确定其当前位置。如这里所述，有若干种方法可供移动节点用于确定其当前位置。这些技术包括但不限于使用GPS、测量来自邻近AP的信号并基于测得信号计算位置(计算可由移动节点、其父AP或可通信地耦合到移动节点或其父AP的任何其他节点执行)。
在508，502、504的扫描结果以及在506确定的移动节点的当前位置(如果计算了的话)被发送到移动节点的父AP。此报告的一个方面在于相同的移动节点地址被用于向第一无线电类型和第二无线电类型的邻近AP标识移动节点。
在510，移动节点根据其父AP的引导，针对邻近AP进行扫描。扫描可以或者针对第一无线电类型的邻近AP，或者针对第二无线电类型的邻近AP，或者针对两者。例如，WiMax AP可以引导双模式移动节点针对邻近的WiMax AP和/或邻近的WiFi AP进行扫描。如果需要，移动节点可以确定其当前位置，如506处所述。在完成父AP请求的扫描后，移动节点将关于邻近AP的适当数据发送到父AP。
在512，移动节点被引导漫游到另一(目的地)AP。目的地AP可以是与当前AP具有相同无线电类型的AP或者不同无线电类型的AP。例如，如果移动节点与WiMax AP相关联，则WiMax AP可以引导移动节点漫游到另一WiMax AP，或者如果移动节点靠近WiFi AP或热点则可引导移动节点漫游到WiFi AP。
在514，移动节点检测非法AP。非法AP是第二无线电类型的。移动节点可以在其504处的扫描期间检测非法AP。在516，移动节点将非法AP报告给第一无线电类型的AP。例如，移动节点可与WiFi AP相关联并检测非法的WiMax AP。移动节点将非法WiMax AP报告给WiFi AP。报告可以是指定用于报告非法AP的特殊帧或者可以是针对508描述的报告的一部分。
图6是用于具有多种无线电类型的网络的AP通告的方法600。该方法可由具有相关联的多模式无线移动节点的AP执行。
在602，AP将邻近AP的列表发送到多模式移动节点。该列表包括第一无线电类型(例如WiMax)的邻近接入点和第二无线电类型(例如WiFi)的邻近接入点。该列表可按任何所需的标准被过滤和/或分类。例如，该列表可按WMAN_ID、无线电类型、邻近AP的位置、移动节点的位置、负载等等被过滤。
在604，AP确定移动节点的位置。如这里所述，AP可以从移动节点接收位置数据，或者基于从移动节点获得的数据(例如信号强度、移动节点检测到的邻近AP的列表)AP可以计算移动节点的位置。
在606，AP指示移动节点扫描第二无线电类型。例如，WiFi AP可以指示相关联的移动节点针对邻近的WiMax AP进行扫描，或者WiMax AP可以指示相关联的移动节点针对邻近的WiFi AP进行扫描。
在608，AP引导移动节点漫游到第二无线电类型的无线电装置。例如，确定移动节点靠近WiFi热点(或基于从移动节点接收的邻近AP报告)的WiMax AP可以引导移动节点漫游到WiFi AP。类似地，如果AP确定移动节点属于由另一AP服务的多播流，则AP可引导移动节点漫游到为该流服务的AP，而不论该AP是否是相同无线电类型的。父AP也可引导移动节点漫游到另一不同无线电类型的AP以帮助负载平衡。
在610，AP获知第二无线电类型的非法AP。例如，多模式移动节点可以在对第二无线电类型的扫描期间或者在工作于第二无线电类型中时获知非法AP。在612，AP广播关于第二无线电类型的非法AP的警告。这将有助于增大网络安全性并且帮助防止移动节点不经意间漫游到非法AP。
以上描述的内容包括了本发明的示例性实现方式。当然，不可能为了描述本发明而描述每一种可以设想到的组件或方法组合，但是本领域的普通技术人员将会认识到，本发明的许多其他组合和改变是有可能的。因此，本发明意图包括所有落在根据所附权利要求被公平、合法且公正授权的宽度来解释的权利要求的精神和范围内的更改、修改和变化。

Claims (27)

1.一种用于单个移动节点的接入点发现的方法，包括：
针对第一无线电类型的接入点进行扫描；以及
针对第二无线电类型的接入点进行扫描。
2.如权利要求1所述的方法，还包括生成单个报告，该报告包括针对第一无线电类型的接入点进行扫描和针对第二无线电类型的接入点进行扫描的结果。
3.如权利要求2所述的方法，还包括将所述单个报告发送到父接入点。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述单个移动节点使用相同的客户端地址来完成所述接入点发现。
5.如权利要求2所述的方法，还包括从在由针对第一无线电类型的接入点进行扫描和针对第二无线电类型的接入点进行扫描组成的群组中的一个期间接收到的信号确定由调控类、物理层类型值和信道号值组成的群组中的一个。
6.如权利要求1所述的方法，还包括
接收来自第一无线电类型的父接入点的信号，该信号请求针对第二无线电类型的邻近接入点进行扫描；以及
响应于接收到来自所述父接入点的所述信号，针对第二无线电类型的邻近接入点进行扫描。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
从第一无线电类型的父接入点接收漫游到第二无线电类型的接入点的信号；以及
响应于接收到漫游信号，漫游到第二无线电类型的接入点。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：
接收邻近接入点的列表，该邻近接入点的列表包括第一无线电类型的邻近接入点和第二无线电类型的邻近接入点；以及
漫游到从所述邻近接入点的列表中选择出来的邻近接入点。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定指示当前位置的坐标的参数；以及
向父接入点发送包含所述指示当前位置的参数的信号。
10.如权利要求9所述的方法，确定坐标的步骤还包括：
测量第一无线电类型的邻近接入点的信号强度；以及
测量第二无线电类型的邻近接入点的信号强度；
其中所述指示当前位置的坐标的参数是测量出的第一无线电类型的邻近接入点的信号强度和测量出的第二无线电类型的邻近接入点的信号强度。
11.如权利要求1所述的方法，还包括：
检测第二无线电类型的非法接入点；以及
向第一无线电类型的父接入点发送报告所述第二无线电类型的非法接入点的消息。
12.一种用于通告接入点的方法，包括：
向移动节点发送邻近接入点列表；
其中所述邻近接入点列表包括第一无线电类型的接入点和第二无线电类型的接入点。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述邻近接入点还包括由邻近接入点的调控类、物理层类型值和信道号值组成的群组中的一个。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述第一无线电类型是WiMax，所述第二无线电类型是WiFi。
15.如权利要求12所述的方法，还包括
引导作为第一无线电类型工作的移动节点与第二无线电类型的移动节点相关联。
16.如权利要求12所述的方法，还包括向作为第一无线电类型工作的移动节点发送关于第二无线电类型的非法接入点的警告。
17.如权利要求12所述的方法，还包括引导作为第一无线电类型工作的双模式移动节点扫描第二无线电类型的信道。
18.如权利要求12所述的方法，其中属于相同网络的第一无线电类型的接入点和第二无线电类型的接入点使用相同的无线城域网标识。
19.如权利要求12所述的方法，还包括接收来自移动节点的扫描报告，该扫描报告包括第一无线电类型的邻近接入点和第二无线电类型的邻近接入点。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述扫描报告还包括由所述第一无线电类型的邻近接入点和所述第二无线电类型的邻近接入点组成的群组中的一个的工作特性。
21.如权利要求19所述的方法，还包括通过访问注册表来确定由所述第一无线电类型的邻近接入点和所述第二无线电类型的邻近接入点组成的群组中的一个的工作特性。
22.如权利要求12所述的方法，还包括：
确定相关联的移动节点的位置；
其中所述邻近接入点列表是基于所述相关联的移动节点的位置的。
23.一种方法，包括：
由第一无线电类型的接入点提供相对较大的地理区域中的普遍覆盖；
由第二无线电类型的接入点提供较大区域内的选定的较小区域中的增强的服务；以及
由第一无线电类型的接入点通告第二无线电类型的接入点和第二无线电类型的接入点提供的增强的服务。
24.如权利要求23所述的方法，还包括：
确定装备有所述第一无线电类型和所述第二无线电类型的子移动节点的位置；
通告在所述子移动节点的位置中可用的接入点和增强的服务。
25.如权利要求23所述的方法，还包括：
将关于单个无线网络内的至少两种无线电类型的接入点的信息存储在接入点注册表中；
接收来自移动节点的报告，该报告包括该移动节点检测到的接入点标识符的列表；以及
查询所述接入点注册表以确定所述报告上的邻居接入点是否在相同无线网络中并且确定该邻居接入点的工作参数。
26.如权利要求25所述的方法，还包括通告所述邻居接入点和所述邻居接入点的工作参数以及处于相同网络中的另一不同无线电类型的至少一个其他邻居接入点。
27.如权利要求23所述的方法，其中城域网是由所述第一无线电类型的接入点和所述第二无线电类型的接入点形成的；其中所述第一无线电类型是WiMax，所述第二无线电类型是WiFi。
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