基于802.11協(xié)議的無(wú)線局域網(wǎng)快速切換研究

【摘要】隨著無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，快速切換對(duì)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端上的多媒體等應(yīng)用具有非常重要的意義，它始終是移動(dòng)管理研究的熱點(diǎn)之一。為充分挖掘網(wǎng)絡(luò)資源的潛力，本文對(duì)802.11協(xié)議的無(wú)線局域網(wǎng)快速切換進(jìn)行了研究，分析了切換的過(guò)程及其影響因素，以及進(jìn)行快速切換技術(shù)幾種常見(jiàn)類型及它們的特點(diǎn)，最后總結(jié)了基于802.11協(xié)議的無(wú)線局域網(wǎng)快速切換的研究現(xiàn)狀。

【關(guān)鍵詞】快速切換802.11協(xié)議線局域網(wǎng)

802.11協(xié)議在設(shè)計(jì)之初并沒(méi)有將用戶的移動(dòng)性考慮在內(nèi)，所以目前用戶在進(jìn)行AP切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大的延時(shí)，一些研究也表明無(wú)線局域網(wǎng)的切換延時(shí)達(dá)到了幾百毫秒甚至要求更長(zhǎng)的時(shí)間，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到移動(dòng)終端多媒體應(yīng)用的實(shí)時(shí)性需求，嚴(yán)重影響了一些要求實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的會(huì)話，因此對(duì)降低AP切換延時(shí)為目的快速切換的研究日益成為了無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。

一、無(wú)線局域網(wǎng)切換的過(guò)程及影響因素

1.1無(wú)線局域網(wǎng)切換的過(guò)程

對(duì)于一個(gè)完整的無(wú)線局域網(wǎng)切換過(guò)程通常包含四個(gè)重要的階段：切換檢測(cè)階段、掃描階段、認(rèn)證階段和重新建立連接階段。（1）切換檢測(cè)階段。移動(dòng)終端在執(zhí)行切換的過(guò)程中，必須要滿足一定的觸發(fā)條件，不同觸發(fā)條件的選擇會(huì)影響切換效果。（2）掃描階段。當(dāng)要進(jìn)行切換時(shí)，移動(dòng)終端會(huì)開始掃描全部的信道，獲取可使用的AP信息，而移動(dòng)終端會(huì)選擇其中信號(hào)信噪比最大的可以建立連接的AP，然后向其發(fā)出連接的請(qǐng)求。通常在掃描完所有的信道之后，移動(dòng)終端會(huì)在所有相鄰的AP中根據(jù)PSSI選擇最好的進(jìn)行切換。（3）認(rèn)證階段。在確定了新的AP后，AP和移動(dòng)終端之間需要進(jìn)行信息交互認(rèn)證，只有通過(guò)了認(rèn)證以后才可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的交互，認(rèn)證方式分為開放系統(tǒng)方式和共享秘鑰方式。（4）重新建立連接階段。通過(guò)前幾個(gè)階段以后，移動(dòng)終端便向新的AP發(fā)出了重新進(jìn)行連接的請(qǐng)求，新AP收到請(qǐng)求后會(huì)使用IAPP協(xié)議對(duì)移動(dòng)終端做出反應(yīng)，然后移動(dòng)終端與通信對(duì)端主機(jī)建立新的連接，至此連接完畢。

1.2影響無(wú)線局域網(wǎng)切換的因素

從切換過(guò)程中分析可以看出，檢測(cè)階段是無(wú)線局域網(wǎng)切換的基礎(chǔ)，但并不會(huì)造成時(shí)延；掃描階段的切換時(shí)延最長(zhǎng)；認(rèn)證階段的時(shí)延最短；重新建立連接階段的時(shí)延是不固定的，它會(huì)受IAPP時(shí)延的影響。

二、快速切換的幾種常見(jiàn)技術(shù)

2.1多重AP連接

在建立了多個(gè)連接后，移動(dòng)終端可以使用任意一個(gè) AP連接收發(fā)數(shù)據(jù)。通常是讓一條連接作為主要連接，其他的作為次要連接，通信通常是通過(guò)主要連接完成的，而在背景動(dòng)作中，MS維護(hù)并實(shí)時(shí)的更新次要連接。在切換過(guò)程中，控制程序一般只修改MAC包中目的AP的MAC地址以及IP地址就能完成一次軟切換。多AP連接的確可以實(shí)現(xiàn)零延時(shí)切換，并且它只需要修改客戶端的程序而不需要對(duì)原有的802.11協(xié)議做任何變動(dòng)。不過(guò)，這種直觀的解決方式本身存在一些固有的問(wèn)題。

2.2嗅探掃描

嗅探掃描是在遵循802.11協(xié)議的情況下能夠提升AP掃描速度，特別是在AP較多的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中。并且嗅探掃描是屬于被動(dòng)偵聽，任何的無(wú)線動(dòng)作可隨時(shí)插入，因此它對(duì)正常情況下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不造成影響。此外，在這個(gè)過(guò)程中我們還可以建立一些標(biāo)準(zhǔn)，一旦滿足了這些標(biāo)準(zhǔn)，那么移動(dòng)終端可以預(yù)先進(jìn)行連接，為可能的快速切換做好準(zhǔn)備。

2.3亞原子操作

當(dāng)驗(yàn)證請(qǐng)求及響應(yīng)的時(shí)候，兩次傳遞之間會(huì)有一小段的空隙，在一般情況下，MS是不會(huì)在這段時(shí)間內(nèi)有動(dòng)作，但是如果監(jiān)聽信息，那么有可能會(huì)監(jiān)聽到其他的數(shù)據(jù)幀及信標(biāo)幀等，這樣MS就會(huì)在這段時(shí)間內(nèi)獲得額外的信息。

三、快速切換存在的問(wèn)題及研究現(xiàn)狀

造成無(wú)線局域網(wǎng)快速切換問(wèn)題的主要原因是由于802.11協(xié)議并沒(méi)有為可能出現(xiàn)的AP切換做好充足的準(zhǔn)備，基于802.11協(xié)議的移動(dòng)終端只保持著和一個(gè)AP的連接，當(dāng)這個(gè)AP不可用時(shí)，移動(dòng)終端才嘗試著和別的AP進(jìn)行連接。802.11協(xié)議中的切換時(shí)硬切換，同時(shí)因?yàn)闊o(wú)線通信的特征，移動(dòng)終端發(fā)現(xiàn)AP再進(jìn)行連接至少也要花費(fèi)幾百毫秒，因此這就是造成快速切換問(wèn)題的根本。

四、結(jié)語(yǔ)

本文系統(tǒng)的闡述了當(dāng)前常見(jiàn)的快速切換技術(shù)，從無(wú)線局域網(wǎng)切換的各個(gè)過(guò)程進(jìn)行了分析，并分析了當(dāng)前快速切換研究的現(xiàn)狀。雖然對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)快速切換研究已經(jīng)小有成績(jī)，但是更先進(jìn)的技術(shù)還有待研究，尤其是在802.11協(xié)議還不算完善的情況下，很多問(wèn)題需要進(jìn)一步的探討。

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