時間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評論(0)
近年來，移動性需求越來越被人們所關(guān)注。移動性是指移動或者漫游的能力。無線局域網(wǎng)(WLAN)設(shè)備可提供無束縛的自由移動性。WLAN利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立網(wǎng)絡(luò)，是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的功能，能夠使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。
WLAN技術(shù)利用電磁波在空中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使網(wǎng)上的計算機具有可移動性，能快速、方便地解決有線方式不易實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)信道連通問題。IEEE無線局域網(wǎng)標準工作組的任務(wù)是研究數(shù)據(jù)速率1 Mb/s和2 Mb/s、工作在2.4 GHz開放頻段的無線設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的全球標準，IEEE于1997年6月公布了802.11協(xié)議，它是第一代無線局域網(wǎng)標準之一。802.11協(xié)議物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{(diào)制方式；媒體訪問控制層涉及空中接口通信協(xié)議等技術(shù)規(guī)范，包括切換部分的內(nèi)容。在隨后為了能有更高的數(shù)據(jù)通信帶寬、更多的功能和能促使無線局域網(wǎng)得到更快速的發(fā)展，IEEE工作組陸續(xù)推出了IEEE 802.11a/b/g協(xié)議。WLAN的移動性能的提高無疑是WLAN得到迅速推廣的關(guān)鍵。
本文在分析目前采用的WLAN切換技術(shù)，即站點(STA)主動切換技術(shù)，的基礎(chǔ)上，為了保證了切換的效率和安全性，提出了可管理快速切換(MFHO)技術(shù)。該技術(shù)可以通過兩種方法實現(xiàn)，即切換指示方法和切換申請方法。兩種切換方法都支持基于接入點(AP)/接入控制器(AC)的切換。
1.可管理快速切換方法在AP的實現(xiàn)
1.1目前采用的WLAN切換技術(shù)
目前無線局域網(wǎng)系統(tǒng)大多遵循IEEE 802.11協(xié)議[1]，并采用其定義的站點主動切換技術(shù)，即在一個擴展服務(wù)集(ESS)內(nèi)，STA根據(jù)空口信號質(zhì)量，選擇其中信號最強的AP為切換目標接入點，如圖1所示。
而在接入點間漫游協(xié)議(IAPP)中，STA在同一ESS內(nèi)不同AP間的切換過程為[2]：
(1)STA尋找到新的目標AP，切斷與當(dāng)前AP的連接，并給目標AP發(fā)送重連接請求。
(2)目標AP與STA建立新的連接，給當(dāng)前AP發(fā)送切換通知，并更新二層路由。
(3)當(dāng)前AP接收到切換通知，通過分布式系統(tǒng)(DS)的安全通道轉(zhuǎn)移STA相關(guān)信息至目標AP，并清除本地的STA相關(guān)信息。
(4)目標AP接收到STA相關(guān)信息并存儲，STA切換至目標AP。
上述切換通過連接或重連接(預(yù)認證)過程完成，切換延時較長，對時延要求嚴格的業(yè)務(wù)在切換時會出現(xiàn)明顯中斷。在采用重連接過程進行切換時，由于沒有對切換目標AP進行必要的安全認證的過程，因此端站的切換過程缺乏安全性保證。隨意的STA主動切換還會給負載均衡等優(yōu)化過程帶來不必要的困難。在上述切換中，AP缺乏對切換過程進行有效控制和管理的機制，因此切換效率、服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求、安全性和優(yōu)化措施等都難以保證。
1.2MFHO技術(shù)
考慮到目前采用的STA主動切換技術(shù)存在的缺陷，本文提出了可管理快速切換(MFHO)技術(shù)，它將切換的控制權(quán)置于AP或AC端，且在用戶信息移植過程中可將用戶的多種信息，包括用戶標志信息、安全信息、申請業(yè)務(wù)信息通過有線網(wǎng)絡(luò)的安全通道轉(zhuǎn)交給目標AP，有力地保證了切換的效率和安全性，并可以支持不同QoS業(yè)務(wù)的切換要求，便于將來多種業(yè)務(wù)的擴展。在MFHO技術(shù)中，STA在同一ESS下不同AP間的切換過程如下：
(1)STA上報無線空中接口環(huán)境信息(或者切換申請)。
(2)AP/AC根據(jù)無線空中接口環(huán)境信息和DS信息，判斷切換是否發(fā)生。
(3)移植STA信息并更新二層路由。
(4)STA切換至目標AP。
MFHO技術(shù)可以通過兩種空中接口方法實現(xiàn)，即切換指示方法和切換申請方法，兩者的不同之處在于前者STA是通過無線空中接口環(huán)境信息(圖2中用(1)標志該方法流程)將STA的相關(guān)信息，如基本服務(wù)區(qū)域標識(BSSID)、媒體訪問控制(MAC)地址、認證狀態(tài)、加密模式、密鑰等通知給AP。后者是通過切換申請(圖2中用(2)標志該方法流程)將STA的相關(guān)信息通知給AP。切換判決可以在AP上進行，也可以在更上層的AC上進行，并將判決結(jié)果通知AP。AP得到切換判決結(jié)果后向STA回復(fù)一個切換申請響應(yīng)或者指示一個切換通知，STA根據(jù)該信息切換到目標AP。
MFHO切換技術(shù)與STA主動切換技術(shù)相比較，STA主動切換技術(shù)時延包括同步、重連接過程和二層路由更新過程，時延較大；MFHO切換技術(shù)時延則由同步、STA信息移植和二層路由更新三者中的最大時延決定，并且MFHO利用預(yù)授權(quán)和授權(quán)依賴技術(shù)，在切換前進行AP和AC間的互認證，并將某個AP對STA的授權(quán)擴展至其他可信任AP，從而減少在切換過程中的認證延時。STA主動切換技術(shù)不考慮目標AP的負載情況，容易造成STA在多個AP間的頻繁切換，致使切換效率降低，而MFHO切換技術(shù)由AP根據(jù)ESS內(nèi)負載分布情況，結(jié)合各AP的負載策略進行切換判決，大大提高了切換成功率，同時也提供了避免頻繁切換的機制。STA主動切換技術(shù)不提供對切換的安全保證機制。盡管在IAPP中，提出了基于遠程撥號用戶認證(RADIUS)的安全切換過程，但是效率低下的切換過程仍存在著被拒絕服務(wù)攻擊(DoS)的潛在威脅。MFHO切換技術(shù)可以利用有線網(wǎng)中的安全策略保證AP、AC間的相互認證和授權(quán)，并在AP控制下保證STA的切換安全。
1.3MFHO技術(shù)在AP的實現(xiàn)
在保證STA端對MFHO技術(shù)的支持下，MFHO技術(shù)在AP的實現(xiàn)流程(如圖2所示)如下：
(1)STA與當(dāng)前AP建立連接。
(2)當(dāng)前AP存儲所連接的STA的相關(guān)信息，以及當(dāng)前AP自身的負載信息和整個無線網(wǎng)絡(luò)的負載信息。
(3)STA發(fā)送空中狀態(tài)變更通知或切換申請請求。
(4)當(dāng)前AP根據(jù)STA上報的無線空中接口環(huán)境信息(或者切換申請)和DS信息，判斷切換是否發(fā)生。AP根據(jù)STA發(fā)來的空口環(huán)境更新通知或者切換申請，檢查目標AP是否合法，并根據(jù)AP自身的負載信息以及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負載信息來判決STA是否需要進行切換，以及切換到哪個目標AP(如果有多個目標AP)。若當(dāng)前AP不同意切換則轉(zhuǎn)(5)；若當(dāng)前AP要求進行切換則轉(zhuǎn)(6)。
#p#副標題#e#
(5)當(dāng)前AP不做任何處理或者給STA發(fā)送拒絕的切換申請響應(yīng)，切換結(jié)束。
(6)當(dāng)前AP將STA信息通過DS上的安全通道拷貝到目標AP。
(7)目標AP更新STA狀態(tài)為切換狀態(tài)。若STA信息成功移交則轉(zhuǎn)(10)。若信息移交失敗，則轉(zhuǎn)(8)。
(8)目標AP給當(dāng)前AP發(fā)送失敗的移植響應(yīng)。
(9)當(dāng)前AP中止當(dāng)前切換，轉(zhuǎn)(5)。
(10)目標AP給當(dāng)前AP發(fā)送成功的移植響應(yīng)。
(11)當(dāng)前AP收到確認給STA發(fā)送切換指示或者允許的切換申請響應(yīng)，通知STA切換至目標AP。
(12)當(dāng)前AP更新本地二層轉(zhuǎn)交表，變更STA在DS上的路由，并刪除本地的STA信息。
(13)當(dāng)前AP在DS內(nèi)發(fā)布二層設(shè)備前轉(zhuǎn)表更新廣播。
(14)目標AP更新本地二層轉(zhuǎn)交表，更新STA在本地的狀態(tài)為已切換狀態(tài)。
(15)STA發(fā)送重連接請求接入目標AP。
1.4實驗及性能分析
在室溫條件下，實驗所需設(shè)備如下：支持MFHO的ZTE W500A AP 2塊、支持MFHO的ZTE W500C無線網(wǎng)卡1塊、普通ZTE W500C無線網(wǎng)卡1塊、臺式PC 2臺(后臺配置AP兼空中接口抓包)、測試筆記本2臺(均可安裝無線網(wǎng)卡，一臺移動測試，一臺實現(xiàn)空中接口監(jiān)視)。
兩個實現(xiàn)MFHO技術(shù)的AP設(shè)置為相同的擴展服務(wù)區(qū)域標識(ESSID)，即在同一ESS下，通過通信終端對AP運行進行監(jiān)測，同時通過測試軟件Airopeek對空中通信進行監(jiān)測。而STA側(cè)的筆記本則在兩個AP間實現(xiàn)切換，并對切換相關(guān)的事件時間進行記錄。
1.4.1切換成功率
實驗數(shù)據(jù)記錄表明，基于AP的切換指示方法和基于AP的切換請求方法的MFHO技術(shù)的切換成功率分別為100%和95%(測試總次數(shù)為50次)。這里切換成功率是指STA使用重連接請求從當(dāng)前AP切換到目標AP的成功次數(shù)占總次數(shù)的百分比。而基于IAPP的切換技術(shù)的切換成功率為90%(測試總次數(shù)為50次)。因此可以得知，MFHO技術(shù)切換成功率略高于基于IAPP的切換技術(shù)，這是因為MFHO技術(shù)在STA切換過程中不僅依靠STA側(cè)提供的網(wǎng)絡(luò)信息，同時還依賴于AP側(cè)提供的網(wǎng)絡(luò)信息，充分利用了AP的判決作用，使得STA在發(fā)起重連接進行切換的時候具有針對性和有效性，保證了切換成功率。
1.4.2性能分析
在對性能進行測試的時候，分別從STA側(cè)以及空中進行數(shù)據(jù)記錄，這樣可以保證測試記錄的數(shù)據(jù)是全面和可靠的。性能分析結(jié)果通過將MFHO技術(shù)的測試記錄與原有基于IAPP的切換技術(shù)的測試記錄進行比較得到。
STA側(cè)記錄的數(shù)據(jù)分為以下3種情況：
(1)基于切換指示的MFHO切換過程，記錄了4個事件的時間戳，分別是STA發(fā)出最后一個空中接口通知的時間、STA收到切換指示的時間、STA發(fā)送重連接請求的時間、STA接收到重連接響應(yīng)的時間
(2)基于切換請求的MFHO切換過程，記錄了4個事件的時間戳，分別是STA發(fā)出最后一個切換請求的時間、STA收到切換響應(yīng)的時間、STA發(fā)送重連接請求的時間、STA接收到重連接響應(yīng)的時間。
(3)基于IAPP的切換過程，記錄了3個事件的時間戳，分別是STA在背景掃描后發(fā)現(xiàn)信號更強的目標AP并切斷當(dāng)前連接決定進行切換的時間、STA發(fā)送重連接請求的時間、STA接收到重連接響應(yīng)的時間。
對記錄的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得到的統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。
由此可以得到以下結(jié)論：
(1)基于切換指示的MFHO技術(shù)比基于切換請求的MFHO技術(shù)切換前處理所用的時間要少，其中包括移植用戶信息的時間。
(2)由于信息移植在切換前已經(jīng)完成，因此從理論上分析無論哪種方式的MFHO技術(shù)其對重連接請求的處理都是一樣的，因此這部分的時間相差不大。在基于IAPP的切換過程中，目標AP需要在切換后從當(dāng)前AP獲取用戶信息，因此切換處理延時應(yīng)較長。實驗結(jié)果也證明了這一點。
(3)MFHO切換技術(shù)在基于切換指示和基于切換請求的方式下造成的平均切換延時分別為53.16 ms、56.40 ms
關(guān)鍵詞標簽：WLAN,AP
相關(guān)閱讀
熱門文章
如何將無線路由當(dāng)無線交換機使用方法
TP-Link路由器tplogin.cn打不開怎么辦_tplogin.cn打不開解決教程
無線網(wǎng)絡(luò)密碼破解WPA/WPA2教程(圖文介紹包教包會)
mercury無線路由器設(shè)置圖文教程(水星MW150R)
人氣排行 無線路由器信號增強設(shè)置方法 fast無線路由器設(shè)置方法 FAST FW300R無線路由器設(shè)置圖解 mercury無線路由器設(shè)置圖文教程(水星MW150R) TP-Link 54M 無線寬帶路由器密碼的設(shè)置圖文教程 教你用無線熱點chinanet免費無線上網(wǎng) tenda無線路由器設(shè)置 TP-LINK 無線路由器設(shè)置詳細圖解 中興無線路由設(shè)置全透析