无线台站定位无线网络并与无线网络相关联的方法

摘要

一种具有无线网络设备的无线台站，所述无线网络设备能够提供到无线网络的链路层接口；一种运行在无线台站中的链路层(L2)上的方法；以及一种携带了在无线台站中处理器上执行时实现所述方法的计算机可读代码段的承载介质。所述方法包括：在台站与无线网络相关联之前，无线接收从该台站可听到的一个或多个无线网络的一个或多个无线接入点发送的L2帧。该方法还包括收集与所接收的L2帧有关的信息，包括L2信息和L3信息。L3信息包括AP是否正在发送来自移动代理的IP分组，以使得该台站可关联到正在与移动代理通信的无线网络。所述方法还包括将与该台站可听到的无线网络有关的信息存储在数据库中。所存储的与每个无线网络有关的信息包括下述信息中的一项或多项：无线网络的标识符、从无线网络的AP接收的L2帧中的L3信息、与何时从AP接收到L2帧有关的时间戳、以及来自AP的L2帧的信号强度指示。

说明书

技术领域

本发明一般地涉及通信网络，具体地说涉及一种无线数据网络的无线台站，其在L2发现正在与移动代理(mobility agent)通信的一个或多个接入点，以使得该无线台站可与所述接入点相关联从而启用移动IP服务。

背景技术

无线网络例如无线局域网(WLAN)是公知的。在WLAN中，台站能够无线地在局域网内通信。在基础设施网络中，所有的通信都通过作为基站的接入点。WLAN上的任何实体都还可与例如通过所述接入点而连接到所述WLAN的任意其他有线或无线网络上的节点通信。

移动IP(Mobile IP)是因特网协议(IP)的公知的扩展，其使得基于IP的网络上的节点可以改变它在网络(例如因特网)中的物理附接点，同时保持它借之可在其归属网络(home network)上被标识的同一IP地址。提供移动IP服务的代理发送包括它们所提供的服务的公告的IP分组。因此，确定IP服务是发生在通信协议的L3上的处理。

WLAN一般地可使得无线节点在小范围(例如LAN级别上)内从一个地方移动到另一个地方而不会扰乱通信，而移动IP提供了跨越全球网例如因特网的IP地址移动性。

WLAN中的台站并没有被确保可像移动IP节点那样无缝地工作。具体地说，现有技术的无线台站在L2上与接入点相关联。由于IP服务的可用性是在L3上确定的，因此现有技术的无线台站不能无缝地与移动IP一起工作。

希望使得WLAN上的台站还能够使用移动IP进行通信。具体地说，希望使得无线台站在附接到接入点之前确定接入点可使用何种IP服务(如果有的话)。

下面的描述提供了移动IP和无线LAN的简要概述，包括各种定义。所述描述之后是对本发明的需求的评述。

移动IP

移动IP的目的在于使得移动节点即使在离开它在整个网络例如因特网上的归属子网时也可保持它的归属IP地址。这是通过添加移动代理(在MIPv4中称为外部代理(foreign agent)的路由器)来实现的，该移动代理向节点提供用于该移动节点的“转交”(“care-of”)地址。MIPv6提供了一种稍微不同的机制。转交地址本身是IP分组的一部分，因此不需要外部代理。移动节点的归属网络类似地添加一个移动代理(在此情形下是称为归属代理(home agent)的路由器)，其将指向所述移动节点的IP地址的IP分组转发到该节点在外部网络上的转交地址。

当MIPv4移动节点确定它未附接到其归属网络时，它监听来自外部代理的路由器公告。所述外部代理公告包含一个或多个转交地址。在获得转交地址之后，移动节点然后向外部代理注册，随后将转交地址注册到其归属代理。这些注册完成后，归属代理截获包含所述移动节点的IP地址的IP分组，并通过IP隧道将它们转发到所述转交地址。当这些IP分组到达所述外部网络时，外部代理将它们重定向到在其转交地址处的移动IP节点。这样，外部代理将它们从隧道上清除，并与归属代理一起用作为移动节点的IP地址的网络代理(proxy)，使用移动节点的归属IP地址将传入流量路由到该节点并将来自该节点的传出流量路由出去。当移动节点再次改变它到因特网的附接点时，它定位一个新的外部代理，获得新的转交地址，并向其归属代理重新注册。

注意，外部代理和归属代理在提供移动IP服务时使用了IP分组，因此发生在网络层(第3层)。

根据RFC 3344，对于每个外部代理或接入路由器只有一个活动的转交地址，因此需要建立到归属代理的单个反向隧道。

无线LAN

WLAN遵从一个或多个公知协议，例如各种版本的IEEE 802.11标准。基础设施WLAN包括用作为WLAN中的基站的接入点(AP)，以使得WLAN中的台站之间的任何无线通信可通过AP进行。一般地，AP连接到有线网络例如LAN，该有线网络然后可连接到广域网(WAN)例如因特网。WLAN中的任何台站因此可通过AP与有线LAN或WAN二者通信。

根据IEEE 802.11标准，台站在“RF监视模式”中扫描，以获得周期性地源自AP的称为“灯塔信号”(“beacon signal”)的信号，从而尝试与AP相关联。在其他功能之外，灯塔信号还用来唯一地标识WLAN中的AP。当台站检测到灯塔时，它切换到发送-接收模式，并执行与AP的关联协议。关联协议成功结束时，就称台站已与AP相关联。

台站与AP关联后，AP负责传递网络流量到该台站(以及其他关联台站)。虽然AP可与多个台站相关联，但是台站在一个时刻只能与一个AP相关联，即使可能存在台站可与之物理通信的多个台站。当关联台站失去与其AP的通信时，台站必须与不同的AP或同一AP重新关联。

台站和AP之间的关联是由台站而非AP启动的。在接收到一个或多个灯塔信号后，台站选择它可以与之通信的AP(例如在接收到灯塔信号后)，并开始关联协议。台站选择一个AP而非另一个的标准没有在IEEE802.11标准中指定，但在实际中，它至少是基于来自可用AP的无线信号的质量而进行的。如前所述，关联后，台站不会直接与任何没有与其AP相关联的台站进行无线通信。

注意，将台站与AP相关联发生在协议的链路层(第2层)。与此相对比的是，外部代理和归属代理提供移动IP服务使用了IP分组，因此发生在网络层(第3层)。由于关联过程发生在比移动IP服务更低的协议层上，因此AP和台站之间的关联发生在不会意识到移动IP服务的协议层上，因此其发生不会考虑AP是否正在与任何移动代理通信。

因此，在本领域中需要这样的一种方法和装置，其可使得WLAN的台站在关联之前能发现用于关联的一个或多个候选AP是否正在与移动IP代理例如归属代理和/或外部代理通信。然后还需要在正在与移动代理通信的AP当中选择一个以进行关联，从而使无线台站可受益于或提供移动IP服务。

定义

下述定义中的一些适用于遵从某个IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)。还存在其他WLAN标准，并且将来可能会开发多个标准。本发明并不局限于只与遵从IEEE 802.11的网络一起工作。

接入点(AP)：在IEEE 802.11标准中，AP是一个无线基站，可通过其管理基础设施网络中的通信(参见BSS)。AP可与其他有线或无线网络通信。当与有线网络中的功能进行比较时，它类似于具有对其他网络的可选访问控制的以太网集线器。

接入路由器：在两个或更多网络之间例如WLAN和LAN之间或在LAN和因特网之间提供接入的路由器。另参见移动代理。

自组织(Ad Hoc)网络：参见IBBS。

关联：在IEEE 802.11标准中，使用关联这一过程来建立接入点和台站之间的绑定，并使得无线网络中台站这一部分由AP管理。注意，在关联之前，台站可能处于被动扫描模式中，在此称为RF监视模式(参见下面的内容)，而在关联期间，台站处于发送-接收模式(参见下面的内容)，在IEEE 802.11STA的情形下称为“台站”模式。

关联台站：在IEEE 802.11BSS(或ESS)WLAN中，台站和其他网络之间的通信由AP管理。当台站成功地被AP所接受，成为由AP管理的无线网络的一部分时，台站成为关联台站。

灯塔：AP发送的周期性802.11帧，其提供台站所需的信息，以建立并维护与AP的关联。灯塔包含用于AP的无线网络的唯一标识符，称为服务集标识符(SSID)。另参见SSID。

BSS：在IEEE 802.11标准中，基本服务集(BSS)是其中的所有无线通信都通过单个接入点进行的单个基础设施无线网络。另参见下面有关IBSS：独立BSS的内容。

ESS：IEEE 802.11扩展服务集是包括两个或更多BSS的WLAN，其AP可向重叠的物理区域提供服务。对于ESS中所有的节点，所述AP的行为如同单个逻辑路由器。

外部代理(FA)：一种移动代理，具体地说是在移动节点到访的网络上，在已注册期间向移动节点提供路由服务的IPv4路由器。外部代理将由移动节点的归属代理向移动节点隧道传送的IP分组解隧道化并进行传递。对于由移动节点发送的IP分组，外部代理可工作为已注册移动节点的默认路由器。在移动IPv6中不存在外部代理。所述IP分组自身包括转交地址，IPv4中的外部代理提供的服务由接入路由器提供。

外部代理公告：由外部代理发送的移动代理公告。参见移动代理公告。

外部网络：移动节点的归属网络之外的任何网络。

归属代理(HA)：一种移动代理，具体地说是移动节点的归属链路上的移动IPv4或移动IPv6路由器，其以当前转交地址的形式为移动节点维护当前位置信息，在移动节点离开归属期间，归属代理截获归属链路上要发送到移动节点的归属地址的分组，并将分组隧道化以传递到移动节点已注册的转交地址。归属代理是一种移动代理。

归属地址：移动IP中在一段长期时间中向移动节点分配的IP地址。无论节点在何处附接到网络，归属地址都保持不变。

归属网络：具有与移动节点的归属地址的网络前缀相匹配的前缀的网络(可能是虚拟的)。注意，标准IP路由机制将会把目的地是移动节点的归属地址的IP分组传递到移动节点的归属网络。

IBSS：在IEEE 802.11标准中，独立基本服务集(IBSS)是这样一种WLAN，其具有两个或更多不与AP相关联就可直接通信的无线节点。与基础设施无线网络相比还被称为自组织无线网络。

基础设施网络：其中的所有STA都通过AP进行通信的无线网络。参见BSS和ESS。

IETF：因特网工程工作组，因特网相关技术的标准化组织。

IP：因特网协议，例如IP第4版(IPv4)或IP第6版(IPv6)。

接口：接口在此被使用在若干上下文中。在网络层例如包括移动IP在内的IP的上下文中，接口(即L3接口)是L3节点到L2上的链路的附接。在这一定义中，节点是实现IP的设备，而L2链路是一种通信工具或介质，节点可通过其在链路层(L2)例如简单或桥接的以太网上进行通信。例如，台站与WLAN的AP相关联后，无线网络设备提供到WLAN的双向接口。

接口标识符：用来在链路上标识节点的接口的号码。在一个实施例中，接口标识符是节点的IP地址中子网前缀之后剩余的低端位的集合。

因特网路由器发现协议(IRDP)：网络上的路由器用来将它们的存在广播到网络上其他节点的协议。支持这一协议的路由器周期性地广播包含“路由器公告”的因特网控制消息协议(ICMP)IP分组。网络上的节点在任何时候都可通过广播“路由器请求”(router solicitation)来引发路由器公告。移动IP定义了(RFC 3344)对这一协议的扩展，将路由器公告标识为“归属代理公告”和/或“外部代理公告”。参见下面的移动代理公告。

移动代理(MA)：在MIPv4中，移动代理是归属代理以及从归属代理接收数据的外部代理。在IPv6中，移动代理是访问路由器和归属代理。本发明的一个方面是在L2发现移动代理例如归属代理、外部代理和/或接入路由器。术语“移动代理”在此用作为包括外部代理、归属代理和接入路由器在内的一般概念。

移动代理公告：移动代理公告由移动代理发送以公告其服务。移动节点使用这些公告来确定它们当前例如到因特网的附接点。移动代理公告是因特网控制消息协议(ICMP)IP分组，其包括已经被扩展以还携带移动代理公告扩展的路由器公告。公告的准确功能——归属代理、外部代理或接入路由器——由扩展头部中的FLAGS字段标识。

移动IP、IP移动性：描述了下述基础设施的IETF文档(RFC3344)，在所述基础设施中，移动节点可以将其附接点从一个网络或子网改变到另一个网络或子网而无需改变其归属(IP)地址。

移动IPv4：用于IP第4版的移动IP。与(RFC 3344)相同。

移动IPv6：与IP第6版一起工作的移动IP。例如参见David B.Johnson，Charles E.Perkins，and Jari Arkko：“Mobility Support in IPv6”(文档名称“draft-ietf-mobileip-ipv6-18.txt”，可在因特网上http：//www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mobileip-ipv6-18.txt处获得)。在用于IP第6版的移动IP中，转交地址本身包含在IP分组中。因此，在移动IPv6中，不存在外部代理。移动IP对外部网络的唯一需求在于提供能够将分组路由到移动IP节点的归属地址的接入路由器。

移动网络：能够与移动路由器一起移动的网络。另参见移动路由器。

移动节点：移动IP中，网络中其附接点从一个网络或子网改变到另一个网络或子网的节点(例如主机或路由器)。移动节点可改变其位置而不改变其IP地址；如果存在到附接点的链路层连接，则它可使用其(恒定的)IP地址而在任何位置处继续与其他因特网节点通信。移动节点可保留在静态的位置处或处于运动中。对于本发明，IEEE 802.11标准中定义的移动台站和便携式台站如果支持移动IP的话也可以是移动节点。

移动路由器：作为路由器的移动节点。移动路由器提供了一个或多个一起移动(例如在飞机或轮船上)的网络的移动性。连接到由移动路由器提供服务的网络的节点本身可以是移动节点或路由器。使用本发明，提供路由的基础设施无线网络的STA可以是移动路由器。

移动台站：IEEE 802.11标准中一种能够在移动期间使用网络通信的台站。启用了移动IP时，移动台站是一种移动节点。另参见便携式台站。

便携式台站：IEEE 802.11标准中一种可以从一个位置移动到另一个位置，但只能在静止于一个固定位置(即不移动)时才能使用网络通信的台站。启用移动IP时，便携式台站是一种移动节点。另参见移动台站。

重关联：IEEE 802.11标准中，与一个AP关联的台站将关联转移到另一个(也可能是同一个)AP的处理。也通称为“交接”(hand-off)。

RF监视模式：在此应作为一种台站模式，在此期间无线网络设备监听所有的MAC帧类型(控制、管理和数据)而不考虑所述帧源自于或所属的AP。这意味着，如果无线电模块处于被多个AP覆盖的区域中，则它将监听每个AP或无线网络中广播的流量。这一模式的目的在于实际上使得无线台站可“扫描”来自多个AP的广播(例如IEEE 802.11标准中的灯塔广播)，以定位具有足够好的信号强度的AP以用于关联。假设本发明的实施例中使用的无线网络设备中的一个或多个具有RF监视模式或等效模式。注意，监听灯塔的处理在IEEE 802.11标准中称为“被动扫描”。IEEE 802.11灯塔包含与接入点有关的信息，包括AP的WLAN的服务集标识符(SSID)、所支持的数据率等等。在通常的IEEE 802.11扫描中，无线网络设备提供这一信息以及信号强度，以比较接入点并决定与哪个接入点相关联。RF监视模式中的无线网络设备可以从多个AP进行接收，但不发送信息。其他模式包括发送-接收模式，也称为台站模式。

路由器：路由器是实现了IP的设备，其转发不是明显指向它自身的IP分组。

路由器公告：一种IP分组，具体地说是周期性地广播到路由器所服务的网络上的所有节点的ICMP IP分组。在IPv4提供的移动IP支持中，对这一公告的扩展(称为代理公告)携带了将路由器标识为外部代理和/或归属代理的信息。

发送-接收模式：IEEE 802.11中的一种通信状态，其中台站能够与其关联AP双向通信。也称为台站模式。另参见RF监视模式。

SSID：IEEE 802.11标准中的无线局域网的服务集标识符。在简单基础设施网络(BSS)中，SSID还标识AP。SSID有时称为无线网络标识符。许多用于IEEE 802.11标准的无线网络设备向零长度的SSID赋予了专用的含义，称为广播SSID。如果请求与广播SSID相关联，则台站将转到RF监视模式，并扫描所有包含SSID的802.11广播灯塔。在现有技术中，台站然后可以与它首先发现的AP相关联，而不考虑任何L3信息，例如AP是否正在与移动代理通信。

台站(STA)：遵从IEEE 802.11标准之一的无线网络节点，具体地说是包含到无线介质的遵从IEEE 802.11的介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)接口的设备。在本发明的上下文中，台站包括这样一种无线网络设备，其在与无线网络的接入点关联之后，提供到该无线网络的双向接口。

到访网络：移动IP中移动节点的归属网络之外的网络，该移动节点当前正附接于此。当附接到外部网络时，称为节点正在“到访”该网络。

有线等效隐私性(WEP)：用于无线网络的802.11安全协议。WEP加密方法被设计来提供安全性。

无线网络设备：包括无线接发器(即无线接收器和无线发射器)并能够进行双向无线通信的设备。对于本发明，包含无线网络设备的台站与无线网络关联之前，该无线网络设备可以运行在RF监视模式中。无线网络设备在与无线网络的接入点关联之后可以提供到该无线网络的双向接口。

WLAN：无线局域网，例如遵从IEEE 802.11标准之一的无线网络。

注意，移动IP和802.11对于类似的网络组件使用不同的术语和命名。例如，移动IP将启用了移动IP的网络节点称为“移动节点”。IEEE802.11定义了两种台站：移动期间能够通信的“移动”台站，以及只有在固定位置期间才能通信的“便携式”台站。术语“移动节点”当表示无线台站时指的是这样一种无线台站，其启用了移动IP，并且如果该台站遵从IEEE 802.11之一时则是IEEE 802.11“移动台站”或IEEE 802.11“便携式台站”。

发明内容

在此描述了一种方法，运行在具有无线网络设备的无线台站中，所述无线网络设备能够提供到无线网络的链路层接口。该方法运行在多层网络协议的链路层(L2)，并包括：在该台站通过所述无线网络设备与无线网络相关联之前，无线接收从该台站可听到的一个或多个无线网络的一个或多个无线接入点发送的L2数据单元。该方法还包括收集与所接收的L2数据单元有关的信息，包括L2信息和L3信息。在L2上收集的L3信息包括AP是否正在发送来自一个或多个移动代理的一个或多个L3分组，以使得该台站可关联到正在与移动代理通信的无线网络。在一个实施例中，所述方法还包括将与该台站可听到的无线网络有关的信息存储在数据库中，包括来自所述一个或多个移动代理的L3信息。在一个实施例中，其AP发送L2数据单元的所述一个或多个无线网络遵从IEEE 802.11标准之一。所存储的与每个无线网络有关的信息包括下述信息中的一项或多项：所述无线网络的标识符、从所述无线网络的AP接收的L2数据单元中的L3信息、与何时从所述AP接收到所述L2数据单元有关的时间戳、以及来自所述AP的L2数据单元的信号强度指示。

在此描述的一种装置实施例是这样一种无线台站，其包括能够提供到无线网络的链路层接口的无线网络设备，并实现了在本发明内容部分中上述的方法。

在此描述的一种承载介质实施例是这样一种承载介质，其携带一个或多个计算机可读代码段，所述代码段在处理器上执行时实现了在本发明内容部分中上述的方法。

附图说明

图1以简化形式示出了一种网络拓扑示例，本发明的实施例可运行于其中。

图2A示出了本发明的一个方面的简化流程图，据此，监视模式中的台站在L2上监听在其无线电范围中的来自所有AP的L2网络流量，以确认是否存在正在与任何移动代理通信的AP。

图2B示出了发送任何IP分组的处理的一个实施例，如果所选择的接口是处于打开(模拟)状态中的浮动接口，则所述处理可选地经过与AP的关联。

图3示出了重关联处理的一个实施例的简化流程图。

图4A示出了一个无线台站实施例的简化框图。

图4B更详细地示出了图4A的STA。在传统协议栈411之外，STA在它的存储器中还包括接入点数据库“WLAN数据库”。本发明的一个方面提供了协议栈之间的一组浮动接口，即使在尚未存在与一个或多个无线网络的关联时，也可向/从所述一个或多个无线网络发送/接收IP分组。

图5示出的STA包括第一无线网络设备和处于RF监视模式中的无线网络设备，以使得STA可根据本发明相当迅速地重关联。

图6的简化流程图示出了图5所示的STA如何监视L2网络流量以确认是否有任何AP正在与移动代理通信。

具体实施方式

本发明提供了一种机制，以使无线网络的台站可在与AP关联之前在L2上收集与台站可“听到”的AP有关的信息，包括L2信息以及诸如AP是否正在转发一个或多个移动代理公告等L3信息。这一信息可用来例如在与任何WLAN关联之前，在L2上模拟到一个或多个WLAN的一个或多个接口，好像该台站已经关联到所述WLAN，而无需一定存在与任何WLAN的关联，其中在此上下文中的接口意味着STA在L2上到WLAN的附接。这一模拟接口在此也称为浮动接口，因为未必已经有任何关联。

在本发明的一个方面中，可以与实际接口相同的方式将浮动接口提供给L3，以使得L3可以执行多种功能，例如利用浮动接口来以与实际接口相同的方式进行移动代理发现。例如，所收集的信息可被提供给STA的网络层(L3)。L3可以决定在L3与提供移动IP服务的另一个实体进行响应。这一响应然后可使得STA关联到可与所述另一个实体通信的AP，例如使得STA可提供或受益于移动IP服务。STA与这一AP的关联将模拟接口转换为到所选择的WLAN的实际接口。

在一个应用中，提供路由的STA可以是一个移动路由器，其关联到正在与一个或多个外部代理或MIPv6接入路由器通信的接入点。类似地，如果STA关联到正在与一个或多个归属代理通信的接入点，则STA可以是外部代理。

图1以简化形式示出了一种网络拓扑示例，本发明的实施例可运行于其中。虽然如图1所示的拓扑是现有技术，但是如果具有任何实施在此描述的任何方法的STA，则图1所示网络不是现有技术。网络100可包括一个或多个其他网络。在一个实施例中，网络100是因特网。考虑无线台站127。假设STA 127启用了移动IP。一个移动代理即STA 127的归属网络的归属代理101(示出为HA 101)耦合到网络100。

网络102是另一个网络(例如LAN)，两个外部代理FA1和FA2(分别示出为103和105)耦合到它。网络102通过接入路由器104耦合到网络100。

三个无线LAN(分别示出为WLAN1 115、WLAN2 117和WLAN3119)也耦合到网络102。在一个实施例中，WLAN1 115、WLAN2 117和WLAN3 119中每一个都是基础设施网络，分别具有AP1 121、AP2 123和AP3 125。

去往和来自FA1和FA2并到WLAN1的外部代理流量经由链路107。去往和来自FA1和FA2并到WLAN3的外部代理流量经由链路111。WLAN2 117通过本地路由器109耦合到LAN 102，本地路由器109被配置成阻塞去往和来自WLAN2的外部代理流量。因此链路113不包含去往和来自WLAN2的外部代理流量。

虚线141、143和145分别代表AP1、AP2和AP3的可接受信号覆盖范围的极限。注意，所述覆盖范围极限的形状在实际中是复杂并随时间而变化的。术语“可接受”意味着所述覆盖区域内的所有位置都满足任何台站的信号质量标准。位置A1 129代表覆盖区域141内的位置；位置A2131代表覆盖区域141和143内的位置；位置A3 133代表覆盖区域141、143和145内的位置；位置A4 135代表覆盖区域143和145内的位置。

下述场景描述了现有技术系统的关联和重关联的各种结果。

情形1

为了图示一种正面的情形，假设位置A1处启用了移动IP的STA希望与AP关联，并正在扫描以获得灯塔。在这一示例中，位置A1位于AP1的覆盖区域内，但在AP2和AP3的覆盖区域之外。因此，STA检测到来自AP1的灯塔，并与之相关联。最后，STA处的L3检测到来自FA1或FA2通过AP1发送的外部代理公告，触发了STA的移动IP能力，使得它可以向外部代理FA1或FA2注册。如果STA是具有移动IP能力的路由器，则它然后可以是无线移动路由器。

情形2

假设在位置A2处启用了移动IP的STA希望与AP相关联，并正在扫描以获得灯塔。在这一示例中。STA位于AP1和AP2的覆盖区域内。假设STA有同样的可能听到来自AP1和AP2的灯塔。如果STA首先听到来自AP1的灯塔，则事件的进行与情形#1相同。然而，如果STA首先听到来自AP2的灯塔，则它与AP2相关联。由于本地路由器109不路由FA公告，因此STA不能建立与FA1或FA2的通信。注意，在此情形下，STA有一半的可能不能发现FA。而且，如果来自AP2的信号质量高于来自AP1的，则STA可优选地与AP2相关联——尽管存在来自正在与一个FA通信的AP1的可接受的信号。

情形3

假设在位置A3处启用了移动IP的STA希望与AP相关联，并正在扫描以获得灯塔。在这一示例中。STA位于AP1、AP2和AP3的覆盖区域内。假设STA有同样的可能听到来自这些AP中的任意之一的灯塔。如果STA首先听到了来自AP1或AP3的灯塔，则由于这两个AP发送来自FA1和/或FA2的FA公告，事件的进行与情形1相同。然而，如果STA首先听到来自AP2的灯塔，则它与AP2相关联。由于本地路由器109不路由FA公告，因此STA不能建立与FA1或FA2的通信。注意，在此情形下，STA有三分之一的可能不能发现FA。而且，如果来自AP2的信号质量高于来自其他两个AP的，则STA可优选地与AP2相关联——尽管有来自AP1和AP3的可接受的信号，其中AP1或AP3都可与FA通信。

情形4

假设在位置A1处启用了移动IP的STA已建立了与AP1的关联，当前正在享受FA1或FA2的移动IP服务的益处。现在假设STA的物理位置改变到其他所述位置中的任意之一处。由于STA将与它首先接收到其灯塔的AP重关联，因此它将有大约40％的可能与AP2重关联，因而失去了与外部代理的通信。

从使用的角度看，情形2-4中所导致的行为很明显是不希望的。因此，需要使得启用了移动IP的STA能够在关联之前收集移动IP信息。另外，需要使得STA优选地与正在和移动IP移动代理通信的AP相关联。

在现有技术的系统中，台站选择AP以进行关联和重关联的标准完全发生在STA的链路层(L2)。需要截获这一处理，并将信息传递给台站的L3，以使得台站可基于网络层需求而不仅仅是链路层逻辑来选择进行关联和重关联的AP。

提供浮动接口

本发明的一个实施例包括：处于RF监视模式中的台站筛选该台站可听到的所有的帧；检查包含AP的SSID的灯塔；从PHY子层抽取RSSI(接收信号强度指示符)；以及构建可用AP的列表。在一个实施例中，所述筛选被实现为面向无线网络设备而运行的协议栈模块，而在另一个实施例中，可以通过用户级计算机程序来实现。所述程序通过命令行接口(CLI)访问并配置所述协议栈。例如，如果STA运行在联网操作系统例如思科网间操作系统(IOS)(加州圣何塞市思科系统公司)下，则IOS提供命令行接口(CLI)来执行许多网络管理功能。

所述程序或模块运行在L2。例如，如果所述处理形成了所述堆栈的L2层的一部分，则所述处理读取L2帧中的L3分组，并可将MAC级广播的L3内容(例如用来公告外部代理的IP IRDP分组)传递到L3层。

这样，本发明的一个实施例是这样一种方法，其使得台站在与任何AP关联之前，可标识并收集与它的无线网络设备在WAN上可以听到的AP有关的信息。在一个实施例中，所述信息可用于台站处的任何处理，例如台站处的L3。所述信息包括IP移动性信息，例如AP是否正在发送移动代理公告。在一个实施例中，所述信息用来以可用于关联的多个AP的形式，构建由到可用WLAN的一个或多个浮动接口构成的组。L3处理然后可使用一个或多个标准从所述可用AP中进行选择。例如，L3处理然后可选择正在与一个或多个移动代理通信的AP，或选择满足某个信号强度标准或多个标准的组合的AP。

图1示出了一种网络拓扑的描述性示例，本发明可运行在其中，但是本发明可运行于其中存在一个或多个AP的任何网络中。所述AP中的一些可能正在发送来自一个或多个移动代理的公告，而另一些AP可能没有与任何移动代理通信。

图4A示出了一个无线台站实施例的简化框图，其包括无线网络设备403，该设备包括无线接发器，并提供和接受去往/来自主机处理器407中的协议栈的MAC帧。当STA与WLAN的AP相关联时，无线网络设备403提供到WLAN的(实际)双向接口，即该STA处到所述AP的连接点。所述无线设备的处理器407包括存储器405，存储器405可包括易失性和非易失性存储器。在此描述的处理的实施例操作所述处理器并使用所述存储器。

图2A示出了一个实施例中运行在处理器407上的L2处理200的简化流程图。根据本发明的一个方面，处理200包括处于RF监视模式中的台站监听其无线电范围中来自所有AP的网络流量，以收集AP信息，包括移动代理信息。假设台站未与AP关联。在步骤201，如果台站未处于监视模式中，则来自所述程序或模块的设备专用命令使得台站将无线网络设备403置于RF监视模式。状态203是等待状态，等待诸如新链路层PDU(MAC帧)到达无线网络设备403等事件。在步骤207，确认该事件是否确实是MAC帧的到达。如果不是，并且如果在一个实施例中事件定时器还未超时(209)，则所述处理继续在等待状态203等待事件的发生。

如果事件是新帧的到达，则在步骤211，在L2读取到达的新MAC帧。

每个MAC帧中包含的附加信息例如有WLAN的SSID，即最初产生所述分组的AP的标识符。还提供了(例如由无线网络设备提供来作为辅助信息)MAC帧被接收时的无线信号强度指示。L2帧中可能封装了L3信息，例如以IP分组的形式。例如，IP分组可包含移动代理公告，例如外部代理公告或归属代理公告。

如果不利用本发明，则STA在关联前的链路层(例如处于RF监视模式期间)将不会关心任何封装的L3信息例如移动IP信息。在本发明的一个方面中，L2级处理“窥视”每个刚接收的L2帧的有效载荷部分的内部，以收集L3信息例如移动IP信息。在一个实施例中，L3信息的收集包括确认帧是否封装了来自移动代理的信息，并且如果是，则确认所述信息是否包含移动代理公告。

在本发明的一个实施例中，与发送了所接收的L2分组有关的信息被作为一个记录存储在存储于STA的存储器405中的数据结构中，该数据结构在此称为“WLAN数据库”。WLAN数据库409因此包括了与STA在RF监视模式中听到的AP有关的信息。STA听到AP意味着在STA处从AP接收的信号具有足够的强度以让AP和STA无线通信。

WLAN数据库中的每个记录包括一组与从其处接收到L2分组的AP有关的信息字段。在一个实施例中，记录中的信息包括L2信息和L3信息，通常只有在台站已与AP关联后才能获得所述L3信息。WLAN数据库中的每个记录因此通过台站可听到的AP之一提供到WLAN的浮动接口。与每个浮动接口相关联的是所述WLAN和所述台站的无线网络设备，该浮动接口可以使用该无线网络设备来建立到WLAN的实际接口。可将浮动接口作为好像是到WLAN的实际接口那样提供给台站处的网络层(L3)，即使可能不存在到该WLAN的关联。

在一个实施例中，每个记录包括浮动接口的状态的指示，所述状态来自下面表1所示的状态。

                     表1

  状态  状态描述  接口关闭  在无线介质中未发现WLAN的AP  接口打开，协议关闭  发现WLAN的AP但不能与之关联  协议打开(模拟)  发现WLAN的AP并可用于关联  协议打开(实际)  WLAN当前已与台站关联

一个实施例在WLAN数据库的每个记录中包括下述字段：WLAN的标识符，具有从其处接收到帧的AP的WLAN的SSID的形式；来自所接收的L2帧的IP分组；何时接收到该帧的时间戳；来自AP的帧的信号强度指示；到WLAN的浮动接口的状态。在一个实施例中，每个记录还包括包含在所接收的L2帧中的任何IP分组中的任何移动性信息的指示，例如来自移动代理的任何移动性公告。

在一个实施例中，WLAN数据库中的每个记录包括标志字段，该字段被设置时表示该记录是“最近使用的关联”(Most-Recently-Used-Association，MRUA)记录。MRUA总是保持用于最近的关联或重关联的AP的记录。MRUA记录不会被从WLAN数据库中清除，所述清除例如是为了用于更多记录的空间。

在另一个实施例中，WLAN数据库包括这样一个字段，其表示与无线发送了来自不同移动代理的移动性信息的AP之间的N个最近关联。

可根据一个或多个字段来对WLAN数据库进行搜索和排序，包括时间戳和所存储的L2帧中的一个或多个头部。

图4B所示的STA在传统协议栈之外还包括WLAN数据库，该数据库提供了一组无线网络设备403可听到的WLAN的浮动接口409。所述浮动接口被提供给协议栈的网络层411。

在一个实施例中，STA的存储器405包括易失性存储器，WLAN数据库位于该易失性存储器例如DRAM中。在另一个实施例中，STA的存储器405包括非易失性存储器例如SRAM，WLAN数据库位于该非易失性存储器中。在一个实施例中，WLAN数据库对于运行在STA上的其他处理是可访问的，或者对于网络上的其他处理器上的其他处理是可访问的。

一个台站实施例包括多个无线设备(或一个设备，其具有可同时提供到不同WLAN的接口的若干信道)，每个无线设备都能与WLAN相关联，因此每个无线设备都能够提供到WLAN的接口。在这一实施例中，WLAN数据库中的每个记录还包括：与浮动接口的WLAN关联之后提供实际接口的无线设备的标识符；以及与到WLAN的实际接口的一项或多项能力有关的信息，例如速度、延迟等等。

在对应于图2A的流程图的实施例中，WLAN数据库包括多个记录，即提供用于STA可听到的AP的浮动接口，而不管所述AP是否发送包含移动代理信息的一个或多个L2帧。在可替换的实施例中(图2A中未示出)，WLAN数据库只包括用于STA可听到并且发送了移动代理信息的AP的记录。在这样的可替换实施例中，如果在所述窥视中确定L2帧不包含来自移动代理的IP分组，则流程返回到203以接受另一个L2帧。

回到图2A，在步骤213，确定所述MAC帧是否是灯塔。如果是，则用包含在灯塔中的SSID更新WLAN数据库。如果所述帧不是灯塔，则在步骤215确定该帧是否封装了来自移动代理的信息，并且如果是则确定所述信息是否包含移动代理公告。

如果确定所述MAC帧不是灯塔并且不包含移动代理公告，则处理返回到等待状态203，以等待另一个事件，例如新MAC帧到达台站。

一旦确定所接收的MAC帧包含移动代理信息，则用这一信息更新WLAN数据库(步骤219)。在一个实施例中，插入新L3信息包括根据一个或多个排序标准对所述记录进行排序。在一个实施例中，排序的目的在于以所期望的顺序将所述信息提供给L3，以使得L3可根据一个或多个选择标准，自动选择用于关联的浮动接口。在这一情形下，所述排序标准可映射到所述选择标准。在一个实施例中，排序标准(和/或接口选择标准)包括根据一个或多个应用相关的需求来排序(和/或选择)。例如，应用可具有它出于一个或多个原因而优选的一组SSID，所述原因例如是：WLAN的安全特性、每个WLAN提供的服务质量、接入成本等等。

在一个实施例中，排序标准(和/或接口选择标准)包括根据一个或多个服务质量参数进行排序(和/或选择)，例如所需的服务质量。本发明的一个方面在于排序标准(和/或接口选择标准)包括L3信息，例如包含了何种移动代理信息。在还包括多个无线设备的实施例中，排序标准(和/或接口选择标准)包括到WLAN的物理接口的能力，例如速度、延迟等等。

这样，在一个实施例中，向包括移动代理公告的记录给出优先级。在一个实施例中，排序标准包括根据所接收的信号质量进行排序。一个实施例根据多个排序标准的组合进行排序，例如向包含移动代理信息的那些记录给予优先级，还根据信号强度对这些给予了优先级(即与移动代理相关)的记录进行排序。

在步骤219更新WLAN数据库的一个实施例包括丢弃那些不满足一个或多个接受标准的记录。在一个实施例中，接受标准包括接收信号质量达到或超过预定质量级别。在另一个实施例中(其中的移动代理是外部代理)，接受标准包括只接受具有外部代理公告，且该公告表明该外部代理不“忙”即该外部代理可接受注册的IP分组。

因此，图2A的处理提供了包含L2和L3信息的可用WLAN的WLAN数据库。这一信息可在任何时候用于另一个处理例如L3。

在一个实施例中，图2A的处理不时地进行，以使得WLAN数据库中的信息是最新的。在一个实施例中，周期性地重复所述处理。即，通过将台站置入RF监视模式，并用新MAC帧更新WLAN数据库中的信息来不时地更新WLAN数据库。因此，图2A的处理提供了包含L2和L3信息的可用WLAN的WLAN数据库。台站处的任何处理(例如L3)可在任何时候从WLAN数据库获得信息。

接口选择

在一个实施例中，浮动接口的行为与实际接口相同。这包括将所述接口包含在一个或多个路由表中。一般地，接口(浮动与否)处于状态“打开”时出现在台站的路由表中。在本发明的一个方面中，这包括处于“协议打开(模拟)”状态中的浮动接口。因此，在一个实施例中，出于任何原因而将所述接口置入状态“打开”中的L2模块或处理还将所述接口添加到与该接口附接的L2链路相关联的路由表中。

本发明的另一个方面是从WLAN数据库中的浮动接口组中选择接口。一个实施例包括基于一个或多个选择标准来选择接口的方法。

在一个实施例中，接口选择标准包括根据一个或多个应用相关的需求来进行选择。在一个实施例中，接口选择标准包括根据一个或多个服务质量参数来进行选择，例如所需的服务质量。在一个实施例中，接口选择标准包括L3信息，例如包含了何种移动代理信息。当台站能够具有到多个WLAN的多个物理接口时，所述选择标准包括到WLAN的物理接口的能力，例如速度、延迟等等。在一个实施例中，接口选择标准包括L2信息，例如来自WLAN的AP的帧的信号强度。优选地根据标准的组合进行选择。

为了从所述浮动接口组中实际选择一个接口，一个L3处理发送IP数据到所选择的浮动接口。在一个实施例中，所述处理是协议栈的L3。假设所选择的浮动接口处于“协议打开(模拟)”状态中。发送数据到这一协议使得无线设备从RF监视(扫描)模式进入到台站模式，并与所选择的浮动接口的对应SSID相关联。

如果没有可用的空闲物理无线设备可听到所选择的SSID WLAN的AP，则一个实施例包括丢弃现有的关联。所述处理然后可通过将接口状态改变为“协议打开(实际)”来修改AP数据库的记录，然后更新MRUA标志。

在一个实施例中，关联是立即发生的，或者，在另一个实施例中，只有当在该接口上存在要发送的分组时才发生关联。

自动选择

在一个实施例中，根据一种顺序，可使所选择的IP分组(例如那些在WLAN数据库的记录中包含具有外部代理类型的路由器公告消息的IP分组)从L2可用于L3。这一操作模拟了向网络层提供IP分组的L2/L3接口，即使没有来自另一个实体的网络层的通信。在这一实施例中，首先在步骤219根据一个或多个排序标准(见上述)对记录进行排序。然后按顺序将L3分组提供给L3，以使得L3可根据一个或多个选择标准自动选择用于关联的浮动接口。也就是说，在优选地提供具有移动代理公告的IP分组的实施例中，网络层接收具有移动代理公告的IP分组，即使STA还不是WLAN的一部分(即还未关联)并且尚未与移动代理进行双向通信。

这种自动选择的一个应用将台站运行为无线移动路由器。该台站也是这样一种路由器，其被配置来提供移动路由器服务，并包括提供到WLAN的物理接口的无线设备，并专用于连接到作为发送移动性公告的外部代理或接入路由器的移动代理。上述处理提供了具有浮动接口的WLAN数据库。如果实现了移动路由器，则每个WLAN数据库记录都是到从外部代理或IPv6接入路由器接收移动性信息的WLAN的浮动接口。无线网络设备403保持在RF监视模式中，直到移动IP通过发送IP分组到移动代理(例如外部代理)以向该移动代理注册来打开浮动接口。

在一个实施例中，台站可“锁定”处于协议打开(实际)状态中的浮动接口中的关联，以使得L2不会解除该浮动接口的关联，而当存在与不同WLAN关联的请求时可能会发生这一解除操作。浮动接口的锁定例如用在实现移动路由器时。当移动路由器完成向外部代理或接入路由器的注册时，它可以锁定浮动接口。

网络层如同在通常通信中那样接受来自L2的IP分组。假设一开始的少量IP分组包含移动代理公告，例如来自外部代理或归属代理。网络层选择一个移动代理，并一般地通过发送IP分组到所选择的移动代理来进行响应，这是通过所选择的接口将绑定了移动代理的IP分组发送到STA处的L2完成的。

图2B示出了发送IP分组的处理250的一个实施例，如果所述处理中选择的接口是处于“协议打开(模拟)”状态中的浮动接口，则所述处理可选地可经过与AP的关联。因此，处理250例如包括：由于STA的网络层向连接到WLAN数据库中的WLAN记录的AP的移动代理之一发送了IP分组，因而与所述AP之一相关联。

在步骤251，L3选择发送IP分组(“分组X”)。在步骤253，L3搜索台站的路由表，以获得在其上发送IP分组的合适的L2接口。根据本发明的一个方面，路由表包括来自WLAN数据库的与浮动接口有关的信息。步骤255假设发现了合适的L2接口(“接口Y”)。在步骤255，在L2接口Y上将IP分组X从L3发送到L2。

在从网络层接收到IP分组X后，在步骤257，链路层检查所选择的接口Y的状态，以确定它是否处于状态“协议打开(模拟)”中。如果是，则在步骤259，STA与由它的具有接口Y的WLAN的SSID所标识的AP相关联。步骤259还包括更新WLAN数据库以将接口Y的记录标记为MRUA记录。STA的关联将STA从RF监视模式带到STA模式。关联后，链路层传递(步骤261)在接口Y上刚刚接收的IP分组X(封装在L2帧中)，以使得可通过刚刚关联的AP将其传送到外部代理。这例如可以是向移动代理注册。

此时，台站与正在与一个或多个移动代理通信的AP相关联。如果使用了IPv4，则移动代理是外部代理或归属代理。如果使用了IPv6，则移动代理是接入路由器或归属代理。

如果在步骤257中确定接口Y不在“协议打开(模拟)”状态中，则假设它处于“协议打开(实际)”中，并且所述处理继续到步骤261，在接口Y上发送封装在L2帧中的IP分组X。

在一个实施例中，台站可“锁定”处于协议打开(实际)状态中的浮动接口中的关联，以使得L2不会解除该浮动接口的关联，而当存在与不同WLAN关联的请求时可能会发生这一解除。浮动接口的锁定例如用在实现移动路由器时。移动路由器完成向外部代理或接入路由器的注册时，它可以锁定浮动接口。

L2帧的限定

图2A的步骤213和215包括分析L2帧，确定该帧是否是灯塔，确定任何给定的帧是否包含IP分组，以及确定IP分组是否包含移动代理公告。在一个实施例中，所述公告还被限定为外部代理公告(在IPv4的情形下)、接入路由器公告(在IPv6的情形下)或归属代理公告。

如何分析一个帧对于本领域内的技术人员来说是公知的，可容易地获得用于分析帧的软件和硬件。如何修改这些代码以作为在此描述的任何实施例的一部分对于本领域内的技术人员来说是很明显的。简单地说，例如步骤215的一个实施例包括：如果所述帧不是灯塔，则标识MAC帧的有效载荷部分，并例如通过检查存储了IP版本号的偏移量处的有效载荷的内容来确定这一特定的分组是否是IP分组。如果在这一位置发现了有效的IP版本例如4或6，则分析处理可根据IP版本号而进行不同的分支处理。对于版本4，搜索MIPv4移动代理公告，而对于版本6，搜索移动代理或路由器公告IP分组。在两种情形下，所搜索的IP分组都具有类型ICMP。

重关联

本发明的一个实施例是这样一种方法，其用于已与第一WLAN关联而将要与第二(可能是同一个)WLAN关联的台站。如果第一WLAN的AP正在与第一移动代理通信，则重关联使得该台站优选地保持与第一移动代理的通信。

重关联可由多种事件触发。这些事件包括但不局限于无线信号质量变得不可接受、无线信号的物理损害以及该台站与之关联的AP的故障。信号质量的降级可能是因为台站物理地移动到了另一个位置，或者因为空气接口中的某种其他降级。无线信号的物理损害可能是因为人或物体的缘故。

在此描述的重关联处理还发生在下述时候，即在当台站包括多个无线网络设备时，到WLAN的连接从当前无线网络设备自动交换到所述多个无线网络设备中的另一个。这例如可能发生在当台站需要与只有当前无线网络设备可听到的特定WLAN关联时。

当触发重关联时，到已关联WLAN的浮动接口的状态从“协议打开(实际)”改变到“协议关闭”。

图3示出了重关联处理300的一个实施例的流程图。

简单重关联与具有WLAN数据库升级的重关联

出于上述原因中的任何一个，例如AP信号的丧失或不可接受的信号质量降级，在步骤301，台站的链路层可确定需要重关联。在此情形下，浮动接口的状态被修改为关闭。如前所述，不利用本发明的话，台站可能与具有合适的信号质量的第一个可用AP重关联。接下来，假设关联WLAN的AP能够与一个或多个移动代理通信，所述一个或多个移动代理例如是通过AP周期性地发送来自移动代理的移动代理公告而确定的。

在本发明的一个实施例中，浮动接口的状态被改变为关闭后，处理继续到步骤309(见下述)，在此选择WLAN即SSID以用于重关联。

在另一个实施例中，在尝试重关联之前，首先更新WLAN数据库。在某种实施例中，即使没有信号降级或其他重关联原因，为了确保WLAN数据库中有关浮动接口的信息是最新的，这一更新也会发生。

为了更新WLAN数据库，在步骤303，L2处理300将台站的无线接发器置入RF监视模式。在RF监视模式中，台站监听来自它可听到的所有AP的所有无线流量。如前所述，这一监视在当台站与实际AP相关联期间是不可能的。

在步骤305，根据一个或多个可靠性标准来更新WLAN数据库，以确保每个记录都是可靠的。步骤305包括更新每个记录(即WLAN数据库中的每个浮动接口)的状态。在一个实施例中，WLAN数据库中的记录是可靠的一个标准是仍可在无线介质上与该记录的AP可靠地通信。步骤305的一个实施例包括台站监视来自WLAN数据库中的AP的AP灯塔信号，确定WLAN数据库中的每个AP都仍存在。如果对于MRUA之外的记录的SSID没有检测到具有足够高的信号质量的灯塔信号，则在步骤305清除这些记录。保留了MRUA记录是因为它包含与第一个移动代理即AP能够与之通信的代理有关的信息。由于AP一般会相对频繁地发送灯塔，因此与重建WLAN数据库所需要的时间相比，从WLAN数据库清除一个或多个记录所需的时间很少。

在一个实施例中，步骤305还包括检查每个WLAN数据库记录的时间戳，并丢弃MRUA之外的超过预定年龄的记录。

在步骤307，检查数据库的整体可靠性。在一个实施例中，所述可靠性是仍包含可靠的信息的记录和包含移动代理信息的记录的数量的函数。在另一个实施例中，如果数据库仍包含可靠的MRUA记录则该数据库被判断为可靠的。

如果WLAN数据库被判断为可靠的，则处理300继续到步骤309(见下述)。如果另一方面WLAN数据库被判断为不可靠，则通过开始等待状态315来添加可靠的记录，从而增强数据库，其中在等待状态315中，台站在RF监视模式中等待事件。增强数据库的处理基本上与图2A所示的流程图相同。在一个实施例中，额外进行检查以确保WLAN数据库中有足够的记录包含移动性信息例如路由器公告消息。这样，从等待状态315开始，当事件发生时，步骤317确定该事件是新MAC帧的到达。如果不是，则处理返回到等待状态。在一个实施例中(图3中未示出)，还检查定时器以确定它未超时。当新的MAC帧到达时，在步骤319读取它。检查该帧以确定它是否是灯塔，如果是，则用诸如信号质量等信息来更新WLAN数据库，处理返回到等待状态315。如果MAC帧不是灯塔，则步骤323分析该帧并确定它是否包含移动性信息例如外部代理公告。如果不是，则处理返回到等待状态315。

如果确定所述帧包含移动性信息，则用该信息例如外部代理信息更新WLAN数据库。在一个实施例中，处理的数据库更新步骤327还包括根据一个或多个排序标准对记录排序。这一步骤与上述的排序类似。在一个实施例中，排序标准包括根据包含了何种移动代理信息进行排序。

在一个实施例中，在步骤329进行检查以确定是否有足够的适当的消息存储在WLAN数据库中。在本发明的一个实施例中，足够度所需的数量是可变的，根据历史动态地导出。在另一个实施例中，足够度所需的数量依赖于对网络上的移动代理数量的在先知识。在本发明的另一个实施例中，足够数量是一个记录，其包含封装了L3移动性信息的L2帧。在另一个实施例中，所述数量大于1。如果确定WLAN数据库中包含的移动代理信息的数量不够，则处理继续等待状态315，等待另一个L2帧。

确定WLAN数据库可靠之后，或者已充分地重建该数据库后，它至少包含了MRUA记录。

在步骤309，根据一个或多个重关联标准来选择一个WLAN即SSID用于重关联。注意，MRUA记录包含了与确定需要重关联之前就存在的关联有关的信息。在一个实施例中，重关联标准包括所选择的无线网络即所选择的SSID正在与下述外部代理通信，所述外部代理发送了包含在MRUA记录的路由器公告消息部分中的路由器公告消息。在一个实施例中，步骤309包括搜索WLAN数据库的(非MRUA)记录，以获得一个或多个下述记录，这些记录的外部代理IP地址与包含在MRUA记录的IP分组部分中的移动代理地址相匹配。在一个实施例中，重关联标准还包括接收无线信号的质量。因此，如果发现了多个匹配，则选择具有最高接收无线信号质量的SSID以用于重关联。

如果在步骤309中，在MRUA记录本身之外没有发现匹配的IP地址，则在一个实施例中，步骤309包括搜索WLAN数据库，以获得同一类的候补移动代理，例如另一个外部代理或另一个归属代理。如果发现了多个候补移动代理的记录，则步骤309包括选择具有最高无线信号质量的移动代理。在一个实施例中，如果不能进行重关联，则处理再次返回到RF监视模式(步骤303)。

在步骤311，STA与所选择的AP重关联。这一步骤包括根据需要更新MRUA记录，并将接口状态字段从协议打开(模拟)更新为协议打开(实际)。

这样，在完成时，台站从最近关联变为与其AP正在与移动代理通信的WLAN重关联。如果没有这样的AP存在，则台站重关联到正在与另一个合适的移动代理通信的AP。

在一个实施例中，例如当台站是移动路由器时，重关联处理发信号给台站中的L3处理，表明已发生了重关联。如果该移动路由器的L3已通过已重关联的浮动接口的WLAN注册到外部代理或接入路由器，则台站中的L3轮询外部代理或接入路由器，以断言(assert)它的注册台站。在一个实施例中，台站在L3尝试注册到外部代理或接入路由器。注册成功或重断言后，移动路由器使得与所述WLAN的关联锁定在所述无线网络设备上。

在一个实施例中，如果不能再与WLAN即存在于空气中的WLAN的AP相关联，则由于被锁定的浮动接口，提供浮动接口的处理将相匹配的浮动接口设置为“协议关闭”。在允许关联到所述SSID的接口被释放后(即使需要进行交换)，它就被设置回到“协议打开(模拟)”。

WLAN数据库中存在非MRUA条目的可替换实施例

在另一个实施例中，WLAN数据库包括一个字段，其表明了与无线发送了来自N个不同移动代理的移动性信息的AP的N个最近关联。上述建立WLAN数据库并将STA与AP重关联的处理被修改了。例如，可以修改重关联处理300，以与所述N个最近关联中最大数量进行重关联。一个实施例包括在发现足够数量的关联候选者之后设置时间极限。在一个实施例中，如果STA本身不是移动代理，并且如果STA同时作为移动代理并且本身还是移动节点，则N＝4并且足够数量是1。

具有多个无线网络设备的台站

一些台站实施例包括多个无线网络设备。每个无线网络设备在给定的时间点只能与一个WLAN相关联。在这样的实施例中，每个无线网络设备可以进入到自己的RF监视模式中。这样，图2A和3的流程图包括每个设备都监视它可听到的灯塔。例如如果两个无线设备可以(尽管不太可能)听到不同的不同的AP集合，则可以使用这一操作。注意，多个无线设备意味着台站可以同时具有多个到WLAN的活动接口。情况可以如此，即一个物理设备提供多个接口，术语“多无线网络设备”包括具有一个这样的多接口设备的台站的情形。

使用两个无线设备的加速重关联

在具有单个无线网络设备的台站中，定位移动代理的时间是不可预测的，依赖于作为移动代理的路由器的配置。因此，移动代理公告之间的时间可能相对很长。这在高流量网络的情况下尤其如此，在这样的情形下例如可以由网络管理员限制广播和多播流量。而且，在需要快速进行重关联的关键应用中，例如在接入路由器本身是无线台站的移动网络中，缓慢的重关联会导致到网络上的各个节点的连接丧失。因此需要具有相对较快的重关联处理。

在上述关联(参见图2A和2B)以及重关联实施例(参见图3)中，关联或重关联的速度可能主要由在收集移动代理IP分组的RF监视模式中花费的时间所决定。

在本发明的另一个实施例中，STA包括专用于在RF监视模式中监听AP的第二无线网络设备。所述监听包括收集移动代理信息例如公告以增强WLAN数据库。WLAN数据库是共享的。在一个实施例中，第二无线网络设备用于浮动接口，因为它的模式不会改变为台站模式，并且决不会与WLAN关联。

图5示出了一个这样的可替换台站实施例。该STA包括提供WLAN服务的第一无线网络设备403，以及第二无线网络设备503。在一个实施例中，第二无线网络设备不包括接发器，即是只接收设备，而在另一个实施例中，第二无线网络设备使用所包括的接发器的接收器部分。

STA与AP的初始关联发生之后，第一无线网络设备403提供到该AP的WLAN的实际接口，而第二无线网络设备503在RF监视模式中监视网络流量。这两个无线网络设备通过一组浮动接口505耦合到包含在所述STA中的协议栈的网络层511，其中所述一组浮动接口505使用存储在存储器中的WLAN数据库。第二无线网络设备503对AP流量的监视将信息添加到WLAN数据库509，包括添加如上所述的移动代理信息。初始关联包括通过浮动接口505发送IP分组到网络层，以使得网络层可优选地“响应”移动代理，即使在STA和移动代理之间还没有实际通信时也是如此。所述响应被所选择的处于协议打开(模拟)状态中的浮动接口所截获，使得STA——使用第一无线网络设备403——与从其处发送了移动代理信息的AP相关联。之后，通信可通过第一无线网络设备403进行。第二无线网络设备继续在RF监视模式中进行监视，并更新WLAN数据库。当需要重关联时，所述浮动接口组提供用于进行重关联的最佳候选AP的WLAN数据库记录。

因此，参考图2A，在STA具有两个无线网络设备的一个实施例中，初始建立WLAN数据库的处理200可使用在第一或第二无线网络设备处接收的数据。步骤201在当第二无线网络设备总是处于RF监视模式时不再是必需的。在步骤203，所述处理接受来自第二无线网络设备的MAC帧。

参考图2B，在STA具有两个无线设备，其中一个处于RF监视模式的一个实施例中，关联处理250在步骤213使用第一无线网络设备将STA关联到所选择的WLAN(即AP)。步骤215也使用第一无线网络设备将IP分组传递给MAC层。

图6的流程图示出了AP更新处理600和重关联处理650的一个实施例的流程图，其使用了图5所示的两个无线设备。

更新处理600使用假设处于RF监视模式中的第二无线网络设备。状态601是等待状态，其中第二无线网络设备503等待诸如新帧到达之类的事件。当事件发生时，步骤603确定是否有新MAC帧到达，步骤605读取在第二无线网络设备503的接口处新到达的MAC帧。步骤607确定该帧是否包含移动代理信息。步骤608更新WLAN数据库，其中如果适当的话使用了来自所接收的帧的信息。在一个实施例中，步骤608包括根据一个或多个排序标准对WLAN数据库的记录排序。所述处理然后继续到等待状态601，等待另一个事件，例如接收到来自STA可在第二无线网络设备503处听到的AP的任何MAC帧。这样，处理600持续更新WLAN数据库，因此当需要重关联时，不会浪费时间在更新或重建WLAN数据库上。

更新处理608可以包括上述更新、分析和排序步骤中的一个或多个。

对于重关联，假设STA处于使用第一无线网络设备403的台站模式。当在609确定希望重关联时，在步骤611，L2重关联处理650访问WLAN数据库，搜索其记录以获得进行关联的最佳候选者，并选择一个记录。在选择AP之后，在步骤613，所述处理更新MRUA记录，并改变该记录的接口状态。所述处理然后使得STA使用第一无线网络设备与所选择的WLAN的AP关联。

对于选择处理611，不同实施例使用不同的标准。在本发明的一个实施例中，选择处理611包括搜索WLAN数据库记录以获得正在与MRUA记录中的IP分组所指示的移动代理通信的AP，以使得重关联发生在与可与该移动代理通信的AP之间。如果发现了多个匹配，则选择发送了具有最高无线信号质量的帧的AP的SSID。如果没有发现匹配的IP地址，则在本发明的一个实施例中，搜索WLAN数据库以获得候补的移动代理。通过这样来在重关联之间保持相同的移动代理，网络上的移动节点可以避免不得不与新的移动代理建立通信。

使用本发明的实施例来实现移动路由器

本发明的实施例的一种用途在于使用在此描述的浮动接口，将WLAN直接集成到也是路由器的STA中，从而实现移动路由器。当移动路由器漫游到存在若干WLAN的区域中时，移动路由器需要基于所配置的规则和资源的动态可用性、信号强度、信道可用性、天线、IPv4的外部代理、IPv6的接入路由器等等，选择较好地适合其需求的一个WLAN。因此，如果可使用可在层2和层3获得的信息的混合来选择适当的AP或无线网络设备，将是有利的。

通过标准以太网端口将路由器连接到接入点(作为802.11网桥)不能实现从路由器引擎对无线电资源进行细致的监视，因而限制了利用层2(即无线电)信息作出层3决策的能力。

使用本发明的一个方面，具有一个或多个无线网络设备的路由器监视来自它可听到的AP的无线电信号，并使用可在层2和层3获得的混合信息来选择合适的AP或无线网络设备，从而与AP相关联，即成为了到该AP的WLAN的STA。这可能会发生在路由器与任何AP关联之前，而如果不利用本发明，则这些层3信息的收集需要首先与AP关联。

接入控制和加密

WLAN经常包括某种形式的接入控制。可以很清楚的方式修改在此描述的方法和装置以体现接入控制。

一种形式的接入控制是有线等效隐私性(WEP)加密。WEP加密防止在台站处接收的L2帧的内容被读取，除非该台站已被授权。如上所述(参见图2A)，WLAN数据库仍包含与它可听到的每个AP有关的信息，例如信号强度指示。然而，只对那些已授权台站可与其AP相关联的WLAN提供L3信息。在此情形下，台站携带一组加密密钥(例如WEP密钥)，使得它可以解码L2帧中的加密信息。所述方法包括对每个AP尝试它的加密密钥之一。如果某个加密密钥成功，则解密来自该AP的L2帧，以检查所述帧来提供用于WLAN数据库的L3信息。如果没有成功的加密密钥，则在WLAN数据库中作出一个指示，表明该台站未被授权与该WLAN关联。

还有一些其他的接入控制方法是公知的。一个示例使用了“俘获性门户”。当使用俘获性门户时，AP允许关联，但是，第一次发生较高级别通信时(例如台站发送L3分组到外部代理)，AP截获这一较高级别通信，并在许可所述通信之前向台站请求授权。例如，如果该门户是“收费”门户，则所述请求可能是为了获得向以前设立的帐户收费的授权，或者是为了获得信用卡信息，等等。本发明的实施例以透明的方式与这一机制一起工作，因为所述接入控制机制只有在关联之后才生效。例如，假设在关联之前台站从WLAN数据库中选择了用于关联的接入点(即WLAN)，并假设所述选择的原因在于来自所选择的AP的信号强度足够好，并且已知该AP正在与外部代理通信。假设该台站处的L3通过用于所选择的WLAN的浮动接口接收到了来自所述外部代理的公告，并因此向该外部代理发送了注册请求。所述创造性的方法的实施例截获所述L3注册请求，确定与之相关联的AP，与该AP相关联，然后通过所述接入点发送L3注册请求到所述外部代理。接入点处的门户机制截获所述注册请求，并用授权请求来响应于该台站。所述通信继续进行，即AP只有在授权被验证后才发送注册请求到外部代理。

在此描述的每一项处理的一个实施例具有在处理系统上执行的计算机程序的形式，所述处理系统例如是无线网络中的台站中的一个或多个处理器。因此，如本领域内的技术人员可认识到的那样，本发明的实施例可被体现为方法、例如专用装置的装置、例如数据处理系统的装置、无线台站或承载介质例如计算机程序产品。所述承载介质携带一个或多个计算机可读代码段，用于控制处理系统来实现一种方法。相应地，本发明的多个方面可具有方法、完全的硬件实施例、完全的软件实施例或结合了硬件和软件方面的实施例等多种形式。而且，本发明可具有承载介质(例如计算机可读存储介质上的计算机程序产品)的形式，该介质携带了包含在所述介质中的计算机可读程序代码段。任何合适的计算机可读介质都可以使用，包括磁存储设备例如软盘或硬盘，或光存储介质例如CD-ROM。

将可理解到，所讨论的方法步骤在一个实施例中可由合适的执行存储在存储装置中的指令(代码段)的处理系统(例如计算机)的一个或多个处理器所执行。还可理解到，本发明并不局限于任何特定的实施方式或编程技术，并且本发明可使用任何合适的技术来实现，以实现在此描述的功能。本发明并不局限于任何特定的编程语言或操作系统。

整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性至少包含在本发明的一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在整个说明书的各种位置处的出现并不一定都意味着同一个实施例。而且，所述特定的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式结合，这一点根据在此公开的内容对于本领域内的技术人员来说是很清楚的。

类似地，应认识到在上述对本发明的示例性实施例的描述中，有时将本发明的多个特征组合在单个实施例、附图或其描述中，以更清楚地进行公开并有助于对各种创造性方面中的一个或更多方面的理解。然而，这一公开方法不应被理解为所要求的本发明需要比每个权利要求中清楚记载的特征更多的特征。相反，如下面的权利要求所反映的，创造性方面的体现少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，“具体实施方式”后的权利要求在此被清楚地包含到这一“具体实施方式”中，每个权利要求自身表示本发明的一个单独实施例。

应认识到，本发明并不局限于任何特定的通信系统、(多个)设备或体系结构，相反，本发明可用于各类通信系统中。

术语“数据单元”一般指信息协议数据单元。因此分组、帧等等都表示数据单元。

因此，虽然已按照具体实施例来描述了本发明，但是，本发明并不局限于这些具体实施例。相反，本发明的范围由后面的权利要求限定，其他实施例也在所述权利要求的范围之内。

例如，上面的描述说明了包括无线网络设备的台站。在台站与WLAN关联之后，无线网络设备提供到WLAN的双向接口。具有多个同时存在的信道的无线网络设备是公知的，每个信道都能够提供到WLAN的双向接口。应认识到，这在本质上与包括多个无线网络设备的台站是相同的，因此当在此的描述提及包括多个无线网络设备的台站时(每个设备都能够提供到所关联的WLAN的双向接口)，这包括了具有一个或多个无线接口的台站的情形，其中所述接口中的一个或多个能够提供多个双向接口。

虽然已根据IEEE 802.11标准，以各种形式描述了用于运行的一个或多个实施例，但是不应将本发明局限于IEEE 802.11标准，而是可适用于其他WLAN或通信标准，例如包括蓝牙、GSM、PHS以及其他蜂窝无线电话标准，只要需要在无线台站的L2处识别WLAN或另一个台站是否可提供移动IP服务，例如是否正在与一个或多个移动代理通信。其他的这种应用包括无线以太网、Hiperlan I、Hiperlan II以及多媒体移动接入通信(MMAC)系统、局域多点分配服务(LMDS)IF条带、无线数字视频、无线USB链路、无线IEEE 1394链路、TDMA分组无线电、低成本点到点链路、IP语音便携式“蜂窝电话”(无线因特网电话)等等。

注意，虽然在此将包含与STA可听到的AP有关的信息的数据结构称为WLAN数据库，但是不应将本发明局限于使用传统数据库，例如作为所述数据结构的表不需要具有传统数据库的形式，例如所述WLAN数据库的结构的表。可维护所需信息的任何数据结构都可使用。在一个实施例中，所述AP数据结构是表。在另一个实施例中，所述数据结构是列表。也可使用其他数据结构，本领域内的技术人员将会很清楚这一点，不应将本发明局限于任何特定形式的WLAN数据库。

因此，虽然已描述了确信为是本发明的优选实施例，但是本领域内的技术人员将会认识到可对其作出其他和进一步的修改，而不会偏离本发明的精神，应将所有这些改变和修改看作为落在本发明的范围之内。