[发明专利]无线网状网网络主导型关联及无缝切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网状网络的移动性管理方法，特指一种无线网状网网络主导型关联及无缝切换方法。

背景技术

在无线网状网（Mesh网）中，无线客户机首先需要与网状网接入点（AP）关联之后才能接入网络。当有多个接入点处于客户机的通信范围时，客户机将从中选择一个进行关联。

目前常用的无线网状网络是基于IEEE（电子电气工程师协会） 802.11标准的。在该标准中，客户机与接入点的关联是客户机以接收到的接入点信号强度（RSSI）为依据进行选择的，即客户机会选择信号最强的接入点进行关联，并且在接收信号强度下降到某一阈值之前不会改变接入点。由于传统的无线网状网中接入点是通过无线进行连接，以多跳的方式组网，接入点到网关的路由性能在很大程度上决定了用户获得的服务质量。而客户机仅根据信号质量选择接入点并不能保证到网关的路由是最优的。如图1所示的无线网状网，客户机的通信范围内有2个接入点可以关联，分别为接入点E和接入点F，其中接入点E的信号质量更好，接入点F的路由更短。根据IEEE 802.11标准，客户机将与接入点E建立关联，较与接入点F关联，客户机发送的数据需要经过更长的路由才能到达网关，这导致了用户数据将经过更长的端到端延时、消耗了更多的网络资源，且会对其他用户的网络使用造成影响。

此外，当客户机移动或周围环境发生变化导致接收信号强度下降到某一确定阈值以下，表明此时客户机与接入点之间的链路质量已经变得很差，故客户机将重新扫描信道寻找新的信号最好的接入点进行关联，而这一切换过程将导致几秒钟的网络通信中断，这将使用户正在运行的实时应用（如网络电话、交互式游戏等）受到影响，并可能因此而中断。如果客户机在接入点覆盖范围的边界来回移动或者无线链路质量不断变化，可能会导致客户机频繁地进行扫描和切换，造成网络性能极大降低。

针对上述问题，现有研究者提出了一些解决办法，如提出新的接入点关联判据，令接入点周期性广播其路由、负载、到网关时延等信息，帮助客户机进行选择。但客户机如果要理解这些信息的语法、语义，就需要修改客户机的无线网卡驱动程序或者IEEE 802.11标准，这使得这些方法实用性不强，过多信息的暴露也使得网络安全容易遭受威胁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种网络吞吐率高、端到端延迟短、丢包率低、网络安全性能高且兼容现有标准、无需修改客户机软件的无线网状网网络主导型关联及无缝切换方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种无线网状网网络主导型关联及无缝切换方法，其特征在于包括以下步骤：

1）配置网络：在无线网状网中配置一供客户机接入因特网的接入网络，所述接入网络包括网关和二个以上的接入点，所述二个以上接入点的网络参数相同；

2）建立关联：客户机接入时，所述网关实时从所述二个以上接入点中指定一数据转发延时最短的接入点作为该客户机的当前服务接入点，所述当前服务接入点直接与所述客户机进行数据通信；

3）无缝切换：客户机移动时，所述网关实时从所述二个以上接入点中重新指定一数据转发延时最短的接入点作为该客户机的当前服务接入点。

作为本发明的方法的进一步改进：

上述方法中，所述步骤2）和步骤3）中，所述网关选择当前服务接入点后，使在所述客户机通信范围内的其他接入点进入等待状态，所述进入等待状态的接入点实时监听所述客户机的数据且不进行转发。

上述方法中，所述网络参数包括：MAC地址、IP地址、ESSID和信道。

上述方法中，所述接入点内部设有一客户机状态表，所述客户机状态表中记录有：客户机MAC地址、客户机信号强度和服务状态，所述服务状态包括：空闲、服务、竞争以及等待。

上述方法中，所述步骤2）的具体步骤为：

2.1）接入请求：当有客户机请求接入时，在客户机通信范围内的一个以上的接入点收到该客户机发出的接入请求并由空闲状态进入竞争状态，并分别将该接入请求转发给网关；

2.2）指定服务接入点：网关向数据最快到达的接入点发送一“服务确认消息”，所述数据最快到达的接入点进入服务状态成为所述客户机的当前服务接入点，由当前服务接入点向客户机回复关联应答帧并为客户机提供服务；网关向数据后到达的其余接入点发送“服务终止消息”并使所述数据后到达的其余接入点进入等待状态。