基于802.11協議的無線局域網快速切換研究

【摘要】隨著無線局域網技術的迅速發展，快速切換對實現移動終端上的多媒體等應用具有非常重要的意義，它始終是移動管理研究的熱點之一。為充分挖掘網絡資源的潛力，本文對802.11協議的無線局域網快速切換進行了研究，分析了切換的過程及其影響因素，以及進行快速切換技術幾種常見類型及它們的特點，最后總結了基于802.11協議的無線局域網快速切換的研究現狀。

【關鍵詞】快速切換802.11協議線局域網

802.11協議在設計之初并沒有將用戶的移動性考慮在內，所以目前用戶在進行AP切換時會出現很大的延時，一些研究也表明無線局域網的切換延時達到了幾百毫秒甚至要求更長的時間，這遠遠達不到移動終端多媒體應用的實時性需求，嚴重影響了一些要求實時性很強的會話，因此對降低AP切換延時為目的快速切換的研究日益成為了無線局域網發展的瓶頸。

一、無線局域網切換的過程及影響因素

1.1無線局域網切換的過程

對于一個完整的無線局域網切換過程通常包含四個重要的階段：切換檢測階段、掃描階段、認證階段和重新建立連接階段。（1）切換檢測階段。移動終端在執行切換的過程中，必須要滿足一定的觸發條件，不同觸發條件的選擇會影響切換效果。（2）掃描階段。當要進行切換時，移動終端會開始掃描全部的信道，獲取可使用的AP信息，而移動終端會選擇其中信號信噪比最大的可以建立連接的AP，然后向其發出連接的請求。通常在掃描完所有的信道之后，移動終端會在所有相鄰的AP中根據PSSI選擇最好的進行切換。（3）認證階段。在確定了新的AP后，AP和移動終端之間需要進行信息交互認證，只有通過了認證以后才可以進行網絡的交互，認證方式分為開放系統方式和共享秘鑰方式。（4）重新建立連接階段。通過前幾個階段以后，移動終端便向新的AP發出了重新進行連接的請求，新AP收到請求后會使用IAPP協議對移動終端做出反應，然后移動終端與通信對端主機建立新的連接，至此連接完畢。

1.2影響無線局域網切換的因素

從切換過程中分析可以看出，檢測階段是無線局域網切換的基礎，但并不會造成時延；掃描階段的切換時延最長；認證階段的時延最短；重新建立連接階段的時延是不固定的，它會受IAPP時延的影響。

二、快速切換的幾種常見技術

2.1多重AP連接

在建立了多個連接后，移動終端可以使用任意一個 AP連接收發數據。通常是讓一條連接作為主要連接，其他的作為次要連接，通信通常是通過主要連接完成的，而在背景動作中，MS維護并實時的更新次要連接。在切換過程中，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連接的確可以實現零延時切換，并且它只需要修改客戶端的程序而不需要對原有的802.11協議做任何變動。不過，這種直觀的解決方式本身存在一些固有的問題。

2.2嗅探掃描

嗅探掃描是在遵循802.11協議的情況下能夠提升AP掃描速度，特別是在AP較多的無線網絡中。并且嗅探掃描是屬于被動偵聽，任何的無線動作可隨時插入，因此它對正常情況下的無線網絡不造成影響。此外，在這個過程中我們還可以建立一些標準，一旦滿足了這些標準，那么移動終端可以預先進行連接，為可能的快速切換做好準備。

2.3亞原子操作

當驗證請求及響應的時候，兩次傳遞之間會有一小段的空隙，在一般情況下，MS是不會在這段時間內有動作，但是如果監聽信息，那么有可能會監聽到其他的數據幀及信標幀等，這樣MS就會在這段時間內獲得額外的信息。

三、快速切換存在的問題及研究現狀

造成無線局域網快速切換問題的主要原因是由于802.11協議并沒有為可能出現的AP切換做好充足的準備，基于802.11協議的移動終端只保持著和一個AP的連接，當這個AP不可用時，移動終端才嘗試著和別的AP進行連接。802.11協議中的切換時硬切換，同時因為無線通信的特征，移動終端發現AP再進行連接至少也要花費幾百毫秒，因此這就是造成快速切換問題的根本。

四、結語

本文系統的闡述了當前常見的快速切換技術，從無線局域網切換的各個過程進行了分析，并分析了當前快速切換研究的現狀。雖然對無線局域網快速切換研究已經小有成績，但是更先進的技術還有待研究，尤其是在802.11協議還不算完善的情況下，很多問題需要進一步的探討。

參考文獻

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