專利名稱：直接無線客戶機到客戶機通信的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及無線網(wǎng)絡(luò)中的直接無線客戶機到客戶機通信。站雖 冃爾在典型的無線網(wǎng)絡(luò)中， 一個或多個無線站與一公共無線接入點相關(guān)聯(lián)。無線 站之間的通信是通過接入點來進行的，這限制了對具有已接受的安全憑證，并提供 對諸如有線網(wǎng)絡(luò)和/或諸如因特網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)的其他網(wǎng)絡(luò)的接口的站的訪問。用于無線局域網(wǎng)(LAN)的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)提供了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)操作模式和自組 織(adhoc)操作模式，在前者中，無線站與接入點通信，在后者中，無線站直接 互相通信而不與接入點通信。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)操作模式中，所有數(shù)據(jù)被發(fā)送兩次，即使 發(fā)送者和接收者可以彼此直接達到。數(shù)據(jù)被發(fā)送給接入點，并接著由接入點轉(zhuǎn)發(fā)給 接收者。由于數(shù)據(jù)被發(fā)送兩次，因此無線網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬被降低了一半。在自組織操作模式中，無線站彼此直接通信，而不使用無線接入點或無線網(wǎng) 絡(luò)。該操作模式不允許無線站使用公共接入點來確認(rèn)安全憑證或提供與公共網(wǎng)絡(luò)的 通信。概述無線站通過接入點被連接到無線網(wǎng)絡(luò)，并能夠建立到第二無線站的直接客戶 機到客戶機連接。無線站可以直接與第二無線站通信而不涉及接入點。無線站通過 接入點與有線網(wǎng)絡(luò)和其他無線站通信。第二無線站可具有到接入點的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接 或可以是獨立的。在一個實施例中， 一種用于在無線網(wǎng)絡(luò)中通信的方法包括在第一無線站和連 接到網(wǎng)絡(luò)的無線接入點之間建立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道、在第一無線站和第二無線站之間建 立直接鏈路信道而無需接入點的動作、從直接鏈路信道和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道中選擇一信 道、以及在所選的信道上通信。在另一實施例中， 一種用于在無線網(wǎng)絡(luò)中操作的無線站包括建立到無線網(wǎng)絡(luò)的接入點的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道的第一組件、建立到第二無線站的直接鏈路信道而無需接 入點的動作的第二組件、從直接鏈路信道和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道中選擇一信道的第三組 件、以及在所選信道上通信的第四組件。在還有一實施例中， 一種用于在無線網(wǎng)絡(luò)中在第一和第二無線站之間建立直 接鏈路連接的方法包括將包含第一無線站的性能信息的探測請求分組從第一無線 站發(fā)送給第二無線站、從第二無線站接收包含第二無線站的性能信息的探測響應(yīng)分 組、以及基于接收到的性能信息建立直接鏈路狀態(tài)，該直接鏈路狀態(tài)定義第一和第 二無線站之間的直接鏈路信道。附圖簡述 在附圖中

圖1是依照本發(fā)明的一個實施例的無線網(wǎng)絡(luò)的簡化框圖； 圖2是依照本發(fā)明的一個實施例的通信方法的流程圖；圖3是依照本發(fā)明的一個實施例的建立直接鏈路連接的方法的流程圖；以及 圖4是示出在直接鏈路通信中涉及的軟件組件的無線站的框圖。詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例提供了一種允許基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)裝置中(即與接入點相關(guān)聯(lián))的無 線站彼此直接通信，而在數(shù)據(jù)分組傳輸中不涉及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的機制。該機制可以通過 對協(xié)作的無線站作出改變來實現(xiàn)，而無需對諸如接入點等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組件的改變或修 改。該機制僅涉及無線站上的軟件。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不需要修改，并且實際上不知道 直接鏈路信道存在。這簡化了部署，并允許協(xié)作的無線站使用現(xiàn)有無線環(huán)境中的直 接連接機制。無線站之間的操作和交互對不支持直接連接的任何無線站沒有影響。 直接通信提供了兩個客戶機彼此直接通信而無需接入點作為中介的方式。無線局域網(wǎng)10的一個示例在圖1中示出。無線接入點(AP) 20通過有線連 接22與有線網(wǎng)絡(luò)通信，并經(jīng)由無線鏈路與第一無線站24和第二無線站26通信。 僅作為示例，接入點20可以是無線路由器，而無線站24和26可以是具有無線性 能的筆記本計算機。在無線網(wǎng)絡(luò)中，無線站24可以被指定為客戶機1，而無線站 26可以被指定為客戶機2。每個無線站可以包括帶有一個或多個處理器的計算設(shè)備，該設(shè)備裝備有操作系統(tǒng)用于為應(yīng)用程序創(chuàng)建平臺。每個無線站的硬件部分可以包括諸如現(xiàn)在已知或今 后開發(fā)的用于計算設(shè)備的一個或多個處理器。每個無線站的軟件部分可以包括結(jié)合 了如下所述的通信軟件的操作系統(tǒng)。客戶機1使用由IEEE 802.11定義的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來建立到接入點20的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 連接。客戶機2可以用相同的方式建立到接入點20的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接。然而，在某 些實施例中，客戶機2不具有到無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)連接定義了每 個無線站和接入點20之間的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道。因此，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道30將站24與接 入點20相關(guān)聯(lián)，而基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道32將站26與接入點20相關(guān)聯(lián)。以下假設(shè)應(yīng)用于無線站24。(a) SSID/期望網(wǎng)絡(luò)=已配置的期望網(wǎng)絡(luò)名稱(b) 網(wǎng)絡(luò)類型=基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(c) BSSID =由AP廣播的BSSID (d.l)安全性=無(d.2)安全性-PSK(a) PSK類型=WEP-PSK單播密鑰=WEP-PSK-對BSS中所有的客戶機相同 組播/廣播密鑰二WEP-PSK-對BSS中所有的客戶機相同(b) PSK類型=WPA-PSK單播密鑰=PTK(AP)-從主PSK生成，并對客戶機1和 AP對是唯一的組播/廣播密鑰=GK (AP)-從主PSK生成，并且當(dāng)AP需要 對WPA的支持時對BSS中的所有客戶機相同組播/廣播密鑰=WEP-PSK-當(dāng)AP允許WEP時，對BSS 中的所有客戶機相同 (b)PSK類型=WPA2-PSK單播密鑰=PTK2 (AP)-從主PSK生成，并對客戶機1禾口 AP對是唯一的組播/廣播密鑰=GK2 (AP)-從主PSK生成，并且當(dāng)AP需 要對WPA2的支持時對BSS中的所有客戶機相同組播/廣播密鑰=GK (AP)-從主PSK生成，并且當(dāng)AP允許 WPA時，對BSS中的所有客戶機相同組播/廣播密鑰=WEP-PSK-當(dāng)AP允許WEP時，對BSS 中的所有客戶機相同 (d.2)安全性=基于802.1X的WEP、 WPA或WPA2單播密鑰=WEP (AP) -如果AP允許WEP且客戶機1僅有 WEP能力，那么對客戶機1和AP對是唯一的單播密鑰=PTK(AP)-如果AP允許WPA且客戶機1僅有 WPA能力，那么對客戶機1和AP對是唯一的單播密鑰=PTK2 (AP)-如果AP允許WPA2且客戶機1僅 有WPA2能力，那么對客戶機1和AP對是唯一的組播/廣播密鑰=WEP (AP)-當(dāng)AP允許WEP時，對BSS 中所有的客戶機相同組播/廣播密鑰=GK (AP)-當(dāng)AP允許WPA時，對BSS中 所有的客戶機相同組播/廣播密鑰=GK2 (AP) -當(dāng)AP允許WPA2時，對BSS 中所有的客戶機相同 (e)客戶機1上的PHY類型和AP上的PHY類型 客戶機1 = llb且AP= lib 客戶機1 = llb且AP= llg 客戶機1 = llg且AP= lib 客戶機l^llg且AP-llg 客戶機1 = lla且AP= 11a在以上描述中，使用了以下縮寫 SSID=服務(wù)集標(biāo)識符 BSSID =基本服務(wù)集標(biāo)識符 PSK=預(yù)共享密鑰WEP =有線等效保密BSS-基本服務(wù)集WPA= Wi-Fi保護訪問TMPTK=成對瞬時密鑰GK =組密鑰PHY= 物理層當(dāng)在無線站24和接入點20之間建立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接后，無線站24上的服務(wù)質(zhì) 量(QoS)功能與諸如同樣連接到接入點20的無線站26等另一無線站執(zhí)行諸如分 組對測試等吞吐量測試。當(dāng)執(zhí)行這些測試時，站24和26上的無線棧通過接入點 20發(fā)送和接收分組。假設(shè)無線站24和無線站26都支持本申請中所描述的通信，則兩個站都具有 到接入點20的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接。兩個無線站可以在上述假設(shè)下操作，或者可以具有 以下不同的假設(shè)(a)站26上用于單播話務(wù)的安全性方法和密鑰不同于無線站 24上所使用的；以及(b)站26上的PHY類型和站24上的PHY類型可以如下 站26可以依照802.11b操作，而站24可以依照802.11g操作，或者站26可以依照 802.11g操作，而站24可以依照802.11b操作。無線站24接著可以執(zhí)行其他無線站的發(fā)現(xiàn)來進行直接通信。作為發(fā)現(xiàn)其他客 戶機來進行直接通信的第一步，站24中的無線棧發(fā)送包含自定義信息元素的探測 請求分組。該探測請求報頭包含以下字段(a) SSID溯望網(wǎng)絡(luò)=已配置的期望網(wǎng) 絡(luò)名稱；(b)網(wǎng)絡(luò)類型=基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；以及(c)BSSID-由接入點廣播的BSSID。自 定義信息元素包含有關(guān)客戶機1的性能信息，包括(a)客戶機1支持的PHY類 型；(b)客戶機1支持的速率集；(C)客戶機l與接入點協(xié)商的安全性；以及(d) 客戶機l支持的安全性能。如果組播/廣播話務(wù)安全性在BSS中適用，那么可以使用分組安全性方法和分組密鑰來加密自定義信息元素的值字段或?qū)ζ溥M行完整性 保護。探測請求在用于直接通信的兩個無線站之間執(zhí)行可到達性測試。通過接入點20的通信不工作是因為兩個無線站可能彼此隱藏。探測請求是在自組織網(wǎng)絡(luò)操作 中交換性能信息和形成虛擬關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)方式。探測請求用接入點廣播的BSS基本 速率集的最低速率發(fā)送，用于提供與由接入點用BSS基本速率集的最低速率發(fā)送 的信標(biāo)分組相類似的最大可到達性。接著通過對每個直接通信客戶機的鏈路速率管理來確定統(tǒng)計上的最優(yōu)速率?？蛻魴C2接收探測請求?？蛻魴C2中的無線棧提取自定義信息元素，并且如 果值字段是以加密的形式接收的，就解密該值字段?？蛻魴C2上的無線棧接著發(fā)送 包含自定義信息元素的探測響應(yīng)。該探測響應(yīng)被設(shè)置成其網(wǎng)絡(luò)類型為自組織。為了 避免混淆基本服務(wù)集，這是需要的。探測響應(yīng)中的自定義信息元素包含有關(guān)客戶機 2的性能信息，包括a)客戶機2支持的PHY類型；(b)客戶機2支持的速率 集；(C)客戶機2與接入點協(xié)商的安全性；以及(d)客戶機2支持的安全性能。 客戶機2中的無線棧為帶有匹配的性能集的客戶機1創(chuàng)建直接鏈路狀態(tài)。如果客戶 機2沒有從客戶機1接收到任何響應(yīng)，那么它也執(zhí)行直接鏈路狀態(tài)的超時?？蛻魴C1從客戶機2處接收探測響應(yīng)?？蛻魴C1上的無線棧從探測響應(yīng)中提 取自定義信息元素，并且如果值字段是以加密文本的形式接收的，就解密該值字段。 客戶機1中的無線棧為帶有匹配性能集的客戶機2創(chuàng)建直接鏈路狀態(tài)。如果客戶機 l沒有從客戶機2接收到任何響應(yīng)，那么它也執(zhí)行直接鏈路狀態(tài)的超時?？蛻魴Cl 和2中的直接鏈路狀態(tài)定義了在站24和26之間建立直接鏈路信道34的直接鏈路 連接?；谟糜趦蓚€無線站之間的單播話務(wù)的自動協(xié)商的安全性級別，客戶機1和2 中的無線棧依照以下參數(shù)進行.-(a.l)單播安全性-NONE (無)向任何監(jiān)聽者服務(wù)和驅(qū)動程序指示與其他客戶機建立了直接通信鏈路。 該指示攜帶有關(guān)其他客戶機的信息。 (a.2)單播安全性=PSK(1) 單播安全性方法-WEP 單播密鑰=WEP-PSK(2) 單播安全性方法^WPA與其他客戶機執(zhí)行4方握手以生成用于直接通信鏈路的單播密鑰 單播密鑰^PTK(客戶機1到客戶機2)-對客戶機1和客戶機2對是唯一的(3) 單播安全性方法^WPA2與其他客戶機執(zhí)行4方握手以生成用于直接通信鏈路的單播密鑰 單播密鑰= 1^2(客戶機1到客戶機2)-對客戶機1和客戶機2對是唯一的向任何監(jiān)聽者服務(wù)和驅(qū)動程序指示與其他客戶機建立了直接通信鏈路。 該指示攜帶有關(guān)其他客戶機的信息。(a.2)單播安全性=基于802.1X(1) 單播安全性方法-WEP通過經(jīng)由AP的DH (Diffie-Hillman)交換獲取密鑰以克服對DH的中間人攻擊單播密鑰-DH密鑰(2) 單播安全性方法=WPA通過經(jīng)由AP的DH交換獲取密鑰以克服對DH的中間人攻擊 使用DH密鑰，與其他客戶機執(zhí)行4方握手以生成用于直接通信鏈路的 單播密鑰單播密鑰=PTK (客戶機1到客戶機2)-對客戶機1和客戶機2對是唯一的(3)單播安全性方法-WPA2 通過經(jīng)由AP的DH交換獲取密鑰以克服對DH的中間人攻擊 使用DH密鑰，與其他客戶機執(zhí)行4方握手以生成用于直接通信鏈路的 單播密鑰單播密鑰二PTK2(客戶機1到客戶機2)-對客戶機1和客戶機2對是唯一的向任何監(jiān)聽者服務(wù)和驅(qū)動程序指示與其他客戶機建立了直接通信鏈路。 該指示攜帶有關(guān)其他客戶機的信息。無線站使用直接鏈路信道以與它們與接入點交換4方密鑰生成分組相同的方 式將這些分組作為數(shù)據(jù)分組來交換，但是有以下的不同之處(a)分組地址是源 一客戶機1/2;目的地一客戶機2/1; BSSID二AP的BSSID; (b)在802.11報頭 中，字段FromDS二O且ToDs二O;以及(c)通過驅(qū)動程序的P模式操作或通過接 口以禁用發(fā)送者地址匹配的驅(qū)動程序啟用的直接信道?？蛻魴C以與它們與接入點交 換數(shù)據(jù)分組相同的方式交換數(shù)據(jù)分組，但是有以下不同之處(a)分組地址是源 一客戶機1/2;目的地一客戶機2/1; BSSID二AP的BSSID， (b)在802.11報頭 中，字段FromDS二O且ToDS二O;以及(c)通過驅(qū)動程序的P操作模式或通過 接口以禁用發(fā)送者地址匹配的驅(qū)動器啟用的直接信道。當(dāng)服務(wù)質(zhì)量功能接收到已建立了直接鏈路信道的指示時，服務(wù)質(zhì)量函數(shù)與諸如客戶機2等特定客戶機執(zhí)行諸如分組對測試等吞吐量測試。當(dāng)執(zhí)行這些測試時，服務(wù)質(zhì)量功能通過由無線棧定義的每分組OOB (帶外)字段來標(biāo)記分組。因此， 客戶機1和2上的無線棧直接發(fā)送和接收這些分組，而不通過接入點?；诜纸M對測試，服務(wù)質(zhì)量功能判定直接鏈路連接是否提供比通過接入點的 路徑更好的吞吐量。如果直接鏈路信道比基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道好，那么服務(wù)質(zhì)量功能通過由無線棧定義的每分組OOB字段來標(biāo)記數(shù)據(jù)分組。由此，客戶機1和2上的無線 棧直接發(fā)送和接收分組，而不通過接入點。如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道比直接鏈路信道好， 那么服務(wù)質(zhì)量功能不通過由無線棧定義的每分組OOB字段來標(biāo)記數(shù)據(jù)分組。由此， 客戶機1和2上的無線棧通過接入點發(fā)送并接收分組。不為到客戶機2的直接通信 標(biāo)記的話務(wù)和目的地不是客戶機2的話務(wù)通過接入點發(fā)送和接收?？蛻魴C1和2可以交換諸如空數(shù)據(jù)分組或探測請求/響應(yīng)交換等保持活動 (keep-alive)消息來維護操作中的直接鏈路信道。如果客戶機1使得到諸如客戶 機26等特定客戶機的直接鏈路連接超時，那么客戶機1上的無線棧向任何監(jiān)聽者 服務(wù)和驅(qū)動程序作出適當(dāng)?shù)闹甘?，到客戶機2的直接鏈路信道不再可用。從該點開 始，監(jiān)聽者服務(wù)指示其驅(qū)動程序不要為到客戶機2的直接通信標(biāo)記分組。正在從監(jiān) 聽者驅(qū)動程序發(fā)送到無線棧的所標(biāo)記的分組由無線棧通過接入點發(fā)送給客戶機2， 而不是通過直接鏈路信道發(fā)送給客戶機2。服務(wù)質(zhì)量功能周期性地對到接入點的基礎(chǔ)機構(gòu)信道和到客戶機2的直接鏈路 信道執(zhí)行吞吐量測試?；谠摐y試，適當(dāng)?shù)貥?biāo)記最優(yōu)吞吐量的數(shù)據(jù)分組。諸如客戶機1等加入接入點的客戶機可以啟動直接鏈路發(fā)現(xiàn)和建立，因為它 是發(fā)送探測請求的那個客戶機。其他具有直接鏈路性能的客戶機可以發(fā)送附加的探 測請求/響應(yīng)和/或其他802.11管理和/或自定義802.11數(shù)據(jù)分組，用于發(fā)現(xiàn)和周期 性地評估直接鏈路信道的質(zhì)量，以及保持直接鏈路狀態(tài)在每個對等站上活動。 一開 始，新關(guān)聯(lián)的客戶機可以通過接入點發(fā)送和廣播數(shù)據(jù)分組，用于通知所有能夠直接 通信的客戶機參與直接鏈路發(fā)現(xiàn)和建立。這樣，當(dāng)處于睡眠的另一客戶機在DTIM (傳遞話務(wù)指示映射圖)間隔處醒來以接收廣播時，它將知道新的客戶機的到達?？梢酝ㄟ^監(jiān)聽直接鏈路上行/下行指示和執(zhí)行鏈路質(zhì)量比較測試的任何鏈路選 擇模塊來執(zhí)行對直接鏈路信道或通過接入點的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道的鏈路選擇。這種鏈路 選擇模塊的示例包括用于直接鏈路的增強型802.11 MAC以及諸如服務(wù)質(zhì)量功能等 較高層應(yīng)用程序。這種增強型802.11 MAC具有能夠包括用于作出選擇的不同網(wǎng)絡(luò) 參數(shù)的試探。這種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的示例包括在每個調(diào)制/數(shù)據(jù)率下用硬件靈敏度值歸一化的信號質(zhì)量、在客戶機和接入點上觀測到和期望的話務(wù)負(fù)載、省電狀態(tài)以及控制、 以及近場和遠(yuǎn)場的RF干擾信息。當(dāng)在直接鏈路和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式之間作出切換時也 應(yīng)該適當(dāng)?shù)匾种剖锰椒?。直接鏈路信道可用于除了通過接入點的信道外還需要使用替換路徑用于控制 和數(shù)據(jù)的任--應(yīng)用。直接鏈路信道的一些其他應(yīng)用包括但不限于(a)診斷何時客 戶機丟失了到接入點的連接，以報告信息或?qū)栴}通知給后端服務(wù)器；(b)在現(xiàn) 有功率級不足以提供客戶機和接入點之間的良好連接且沒有其他接入點對同一網(wǎng)絡(luò)可見的情況下；(C)在客戶機之間傳遞有關(guān)其他客戶機不應(yīng)連接到的誤配置的 或欺詐性的接入點的信息；以及(d)客戶機可以形成到不連接到同一接入點的另 一客戶機的直接鏈路信道的并發(fā)連接。其它客戶機可以不連接到任何接入點，或者 它可以在不同的頻帶上或同一頻帶的不同RF信道上連接到另一接入點。該應(yīng)用的 一個示例是當(dāng)與不連接到同一接入點或任何接入點的另一客戶機并發(fā)地共享文件/ 應(yīng)用程序時連續(xù)具有通過接入點的因特網(wǎng)接入的客戶機。如果到接入點的鏈路不工 作，那么直接鏈路會話可終止，或者僅可使用直接鏈路信道。存在快速評估直接鏈路質(zhì)量作為直接鏈路發(fā)現(xiàn)的一部分的選項，并且所選的 選項可以依賴于或獨立于應(yīng)用。對于服務(wù)質(zhì)量功能，為發(fā)現(xiàn)分組使用最高數(shù)據(jù)率是 一個選項。代替總是選擇最高速據(jù)率，服務(wù)質(zhì)量功能的另一選項是為發(fā)現(xiàn)分組使用 與從接入點觀測到的當(dāng)前平均數(shù)據(jù)率更為接近的數(shù)據(jù)率。對于獨立于直接鏈路發(fā)現(xiàn) 和建立的使用，可以用BBS基礎(chǔ)速率集的最低速率來發(fā)送發(fā)現(xiàn)分組，以允許遠(yuǎn)距 離連接的最大可能性。 一旦直接鏈路可用，可以評估它可以或不可以用于特定的應(yīng) 用。例如，服務(wù)質(zhì)量功能會發(fā)現(xiàn)相比到接入點的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道，直接鏈路信道提供 較低的吞吐量，并且在這種情況下不會使用直接鏈路信道。然而，直接鏈路信道可 用于如上所述的其他目的。為了進一步提高效率，當(dāng)在直接鏈路模式中時，客戶機可以選擇在不同的信 道或不同的頻帶上操作。這通過向接入點指示省電模式來促進。對接入點的省電指 示可以被添加到數(shù)據(jù)交換，例如用于與接入點的密鑰建立。因此，接入點緩存所有目的地為該客戶機的單播和廣播話務(wù)。接入點在每個DTIM間隔清除緩存的廣播 分組，該DTIM間隔對于訪問點的基本服務(wù)集中的所有客戶機都相同。對于在省電模式中操作的客戶機的緩存的單播分組，接入點指示通過在周期信標(biāo)幀中為該客 戶機設(shè)置TIM (話務(wù)指示映射)位，來指示任何緩存的單播分組的存在。對于客 戶機而言，從接入點馬上取出緩存的單播分組不是必須的，該取出可以被延遲到不超過客戶機和接入點的監(jiān)聽間隔的時間間隔處。隨后，客戶機向其他客戶機發(fā)出RF信道改變請求命令，并在成功時在直接鏈路上恢復(fù)通信。在改變RF信道之前，客戶機可以掃描在對等客戶機的性能信息中 指示的可用RF信道，或者可以使用基于RF頻譜監(jiān)聽器的信息按照最小干擾來選 擇最佳RF信道。當(dāng)所選的RF信道條件變差時，兩個客戶機可以使用相似的程序 來動態(tài)地選擇另一RF信道。客戶機可以周期性地檢查來自接入點的話務(wù)的存在。這應(yīng)該在信標(biāo)間隔處發(fā) 生，以確保檢測到單播話務(wù)的話務(wù)指示映射中指示的話務(wù)和廣播話務(wù)的DTIM位 中指示的話務(wù)。至少，要求客戶機在每個DTIM間隔接收到信標(biāo)，因為任何緩存 的廣播分組總是在DTIM周期處的信標(biāo)之后馬上由接入點在下一發(fā)送機會時發(fā)送。 如果在接入點處沒有緩存廣播分組，那么客戶機會立即通知接入點，它們在省電模 式，并回到直接鏈路信道。對于單播分組，客戶機至少需要在不超過客戶機和接入 點的監(jiān)聽間隔的每個時間間隔監(jiān)視信標(biāo)分組的TIM位。客戶機無需在每個信標(biāo)周 期邊界上監(jiān)視單播分組。如果接入點設(shè)置了客戶機的TIM位，那么客戶機需要在 接入點使得這些分組過期之前取出單播分組。對于從接入點取出廣播和單播分組的 情況，客戶機能夠動態(tài)地協(xié)商它們會關(guān)閉直接鏈路信道的時間量。協(xié)商可以最初發(fā) 生在直接鏈路信道上，隨后如果任何客戶機需要更多的時間來從接入點取出單播分 組則通過接入點。這并不意味著往返于客戶機之間的話務(wù)停止，因為一旦客戶機與 接入點在相同的RF信道上，話務(wù)可以通過接入點。此外，所選的RF信道可以在 不同的頻帶中，假設(shè)客戶機1和2支持它，并且性能信息在發(fā)現(xiàn)和協(xié)商分組中傳送。在圖2和3的流程圖中總結(jié)了上述無線通信方法。在步驟100處，客戶機1 建立到接入點20的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接可以由IEEE 802.11定義的標(biāo) 準(zhǔn)技術(shù)建立。在步驟102中，客戶機1執(zhí)行到客戶機2的直接鏈路連接的發(fā)現(xiàn)和建 立。在某些實施例中，客戶機2可以具有到接入點20的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接。在其他實 施例中，客戶機2可以是獨立的，或者可以經(jīng)由與相同或不同網(wǎng)絡(luò)中的其他接入點 的關(guān)聯(lián)。為了建立直接鏈路連接，客戶機1和2必須都具有直接鏈路性能?？蛻魴C 1可以建立與一個或多個其他客戶機的直接鏈路連接。直接鏈路連接的建立在以下 結(jié)合圖3更詳細(xì)地描述。在步驟104中，客戶機1執(zhí)行客戶機1和客戶機2之間的吞吐量測試。吞吐 量測試包括對客戶機1和客戶機2之間的直接鏈路連接的測試。此外，如果客戶機 2具有到接入點20的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接，那么吞吐量測試包括對從客戶機1到接入點20和從接入點20到客戶機2的路徑的測試。吞吐量測試可以由服務(wù)質(zhì)量功能執(zhí)行。吞吐量測試指示當(dāng)前哪個路徑提供最佳的性能。在步驟110中，客戶機1依照分組的目的地和吞吐量測試結(jié)果選擇用于傳輸 的路徑并發(fā)送分組。因此，對于目的地為客戶機2的分組，選擇依照吞吐量測試提 供最佳性能的路徑。路徑可以是從客戶機1到客戶機2的直接鏈路連接，或者可以 通過接入點20。具有不同于客戶機2的目的地的分組通過到接入點20的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 連接發(fā)送，除非其他直接鏈路連接提供到該目的地的路徑。在步驟112中，執(zhí)行直接鏈路超時。直接鏈路超時確定直接鏈路是否已經(jīng)不 活動一預(yù)定的時間。如果沒有發(fā)生直接鏈路超時，那么該過程返回到步驟110以發(fā) 送其他分組。如果發(fā)生了直接鏈路超時，那么在步驟114中終止直接鏈路連接，該 過程返回到步驟102。如果需要可以重新建立直接鏈路連接。在其他情況下，可能 不再需要直接鏈路連接，諸如如果客戶機2不活動或者被移出了范圍。在該情況下， 客戶機1繼續(xù)通過接入點20通信。如上所述，空數(shù)據(jù)分組可以在間隔處發(fā)送，以 保持直接鏈路連接活動。用于到客戶機2的直接鏈路連接的發(fā)現(xiàn)和建立的過程在圖3中示出。圖3的 過程對應(yīng)于圖2中的步驟102。在步驟150中，客戶機1發(fā)送探測請求分組以發(fā)現(xiàn) 范圍內(nèi)具有直接鏈路性能的其他客戶機。如上所述，探測請求分組包含描述客戶機 1的性能的自定義信息元素。假設(shè)客戶機2在范圍內(nèi)且具有直接鏈路性能，則客戶 機2接收到探測請求分組、提取客戶機1性能信息并創(chuàng)建直接鏈路狀態(tài)?？蛻魴C2 然后發(fā)送探測響應(yīng)分組。探測響應(yīng)分組包含描述客戶機2的性能的自定義信息元 素。在步驟152中，客戶機1從客戶機2接收探測響應(yīng)分組，并提取客戶機2性能 信息。在步驟154中，客戶機1確認(rèn)客戶機2的安全憑證。假設(shè)客戶機2的安全憑 證得到確認(rèn)，那么客戶機1在步驟156中基于探測響應(yīng)來建立直接鏈路狀態(tài)?？蛻?機1和2中的直接鏈路狀態(tài)定義了客戶機1和2之間的直接鏈路連接。直接鏈路連 接被建立而無需接入點20的任何動作。示出直接客戶機到客戶機通信中涉及的軟件組件的無線站24的框圖在圖4中 示出。無線棧200使用無線電202操作以通過天線204發(fā)送和接收無線通信。無線 棧200在所選的通信路徑上通信，該所選的通信路徑可以是直接鏈路信道或基礎(chǔ)結(jié) 構(gòu)信道?？刂破?10控制如上所述的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接212和直接鏈路連接214的建立。 服務(wù)質(zhì)量功能220執(zhí)行吞吐量測試，并執(zhí)行對最佳性能的通信路徑的選擇。安全性 確認(rèn)功能222確認(rèn)在直接鏈路連接中涉及的客戶機的安全憑證。直接鏈路超時224監(jiān)視直接鏈路連接，并確定直接鏈路連接是否已經(jīng)不活動了一預(yù)定時間。RF信道選擇功能226依照客戶機的性能選擇用于直接鏈路通信的RF信道或RF頻帶。圖 4中示出的組件執(zhí)行上述通信功能。直接鏈路連接的應(yīng)用的一個示例是媒體流傳送。在媒體流傳送應(yīng)用中，每秒 19兆比特的HDTV流從媒體PC傳送到無線顯示器。媒體PC和顯示器被連接到相 同的接入點。媒體PC和顯示器也都在直接通信的范圍內(nèi)。如果數(shù)據(jù)是通過接入點 發(fā)送的，那么數(shù)據(jù)經(jīng)過空中接口兩次，即從媒體PC到接入點和從接入點到顯示器， 這要求每秒38兆比特的額定帶寬，這超過了 IEEE 802.1的當(dāng)前性能。使用上述的 直接鏈路通信使得HDTV媒體流傳送能夠使用現(xiàn)有的無線技術(shù)。直接鏈路連接應(yīng)用的另一示例是用于網(wǎng)絡(luò)診斷。診斷用途是允許無線站直接 共享連接數(shù)據(jù)，這可以協(xié)助診斷諸如失敗的、誤配置的或欺詐性接入點的連接問題。本發(fā)明的上述實施例可以用多種方式中的任一種來實現(xiàn)。例如，各實施例可 以使用硬件、軟件或其組合來實現(xiàn)。當(dāng)用軟件實現(xiàn)時，軟件代碼可以在任何適合的 處理器或處理器集合上執(zhí)行，不管處理器是在單個計算機中提供還是分布在多個計 算機中。同樣地，這里概述的各種方法和過程可以被編碼成可在采用多種操作系統(tǒng)或 平臺的任一種的一個或多個處理器上執(zhí)行的軟件。此外，這種軟件可以使用多種合 適的編程語言和/或傳統(tǒng)編程或腳本工具中的任一種來編寫，并且也可以被編譯成 可執(zhí)行機器語言代碼。在這方面，本發(fā)明被具體化為用一個或多個程序編碼的一計算機可讀介質(zhì)(或 多個計算機可讀媒體)(例如計算機存儲器、 一個或多個軟盤、緊致盤、光盤、磁 盤等)，這些程序當(dāng)在一個或多個計算機或其他處理器上執(zhí)行時，執(zhí)行實現(xiàn)上述本 發(fā)明各個實施例的方法。計算機可讀介質(zhì)或媒體可以是可傳輸?shù)?，這樣使得其上的 一個或多個程序可以被載入到一個或多個計算機或其他處理器上，用于實現(xiàn)上述本 發(fā)明的各個方面。在本申請中使用的一般意義上的術(shù)語"程序"或"軟件"是指可用于對計算 機或其他處理器編程以實現(xiàn)上述本發(fā)明的各方面的任何類型的計算機代碼或計算 機可執(zhí)行指令集。此外，應(yīng)該理解，依照本實施例的一方面，當(dāng)執(zhí)行時執(zhí)行本發(fā)明 各方法的一種或多種計算機程序無需駐留在單個計算機或處理器上，而是可以在多 個不同的計算機或處理器中以模塊化的方式分布，用于實現(xiàn)本發(fā)明的各個方面。計算機可執(zhí)行指令可以是諸如由一個或多個計算機或其他設(shè)備執(zhí)行的程序模塊等許多形式。通常，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、 程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。 一般地，程序模塊的功能可以按照各實施例所需 地組合或分布。本發(fā)明的各個方面可以單獨、組合或者以不同于以上描述的實施例中具體討 論的各種排列來使用，由此不會將其應(yīng)用限于以上描述提出的或附圖中所示的細(xì)節(jié) 和組件排列。例如， 一個實施例中描述的各方面可以用任何方式與其他實施例中描 述的方面結(jié)合。在權(quán)利要求書中使用序數(shù)詞(諸如"第一"、"第二"和"第三"等)來修 飾權(quán)利要求元素，其自身并不意味著一個權(quán)利要求元素對于另一個權(quán)利要求元素的 任何優(yōu)先級、優(yōu)先次序或順序，或執(zhí)行方法操作的時間順序，而只是用作將具有某 個名稱的一個權(quán)利要求元素與具有同一名稱(但使用序數(shù)詞)的另一個元素相區(qū)分 的標(biāo)簽，以便區(qū)分權(quán)利要求元素。同樣，本申請中所使用的措詞和術(shù)語是旨在描述，而不應(yīng)該被認(rèn)為是限制。 在本申請中使用的"包括"、"包含"或"具有"、"含有"、"涉及"和它們的 變體是旨在包含此后所列示的項、其等價物以及其他項。已經(jīng)如此描述了本發(fā)明的至少一個說明性實施例，各種改變、修改和改進對 本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言會是顯而易見的。這種改變、修改和改進是旨在本發(fā)明的范 圍內(nèi)的。相應(yīng)地，以上描述僅是通過示例的方式，而并非旨在限制。本發(fā)明僅受到 如以上權(quán)利要求所定義的及其等價物的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線網(wǎng)絡(luò)中通信的方法，包括在第一無線站和連接到網(wǎng)絡(luò)的無線接入點之間建立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道；在無需所述接入點的動作的情況下在所述第一無線站和第二無線站之間建立直接鏈路信道；從所述直接鏈路信道和所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道中選擇一信道；以及在所選擇的信道上通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，建立直接鏈路信道包括 將包含所述第一無線站的性能信息的探測請求分組從所述第一無線站發(fā)送到所述第二無線站；從所述第二無線站接收包含所述第二無線站的性能信息的探測響應(yīng)分組，以及基于所接收到的性能信息建立直接鏈路狀態(tài)，所述直接鏈路狀態(tài)定義所述第 一和第二無線站之間的直接鏈路信道。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，通信包括在所述直接鏈路信道上 發(fā)送和接收，以及在間隔處檢査來自所述接入點的話務(wù)。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，選擇信道包括對所述直接鏈路信 道和所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道執(zhí)行吞吐量測試，并依照所述吞吐量測試的結(jié)果在所述第一 和第二無線站之間發(fā)送數(shù)據(jù)分組。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)所述直接鏈路信道不活 動一預(yù)定時間段時終止所述直接鏈路信道。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括在所述直接鏈路信道上在 間隔處發(fā)送數(shù)據(jù)分組，以保持所述直接鏈路信道活動。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括響應(yīng)來自另一無線站的直接鏈路發(fā)現(xiàn)請求。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，建立直接鏈路信道包括發(fā)送一發(fā)現(xiàn)請求以標(biāo)識具有直接鏈路性能的無線站。
9. 如權(quán)利要求2定義的方法，其特征在于，建立直接鏈路信道還包括確認(rèn)所 述第二無線站的安全憑證。
10. —種使用在無線網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的指令編碼的計算機可讀介質(zhì)，所述指令在 被執(zhí)行時執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的方法。
11. 一種用于在無線網(wǎng)絡(luò)中操作的無線站，包括 建立到所述無線網(wǎng)絡(luò)的接入點的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道的第一組件；在無需所述接入點的動作的情況下建立到第二無線站的直接鏈路信道的第二 組件；從所述直接鏈路信道和所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道中選擇一信道的第三組件；以及 在所選擇的信道上通信的第四組件。
12. 如權(quán)利要求ll所述的無線站，其特征在于，所述第三組件包含執(zhí)行吞吐 量測試的服務(wù)質(zhì)量組件，其中依照所述吞吐量測試的結(jié)果通過所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道或 通過所述直接鏈路信道發(fā)送數(shù)據(jù)分組。
13. 如權(quán)利要求ll所述的無線站，其特征在于，還包括在所述直接鏈路信道 不活動一預(yù)定時間時終止所述直接鏈路信道的超時組件。
14. 如權(quán)利要求11所述的無線站，其特征在于，還包括通過第一RF信道上 的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信道發(fā)送和通過第二 RF信道上的直接鏈路信道發(fā)送的RF選擇組件。
15. 如權(quán)利要求ll所述的無線站，其特征在于，還包括確認(rèn)所述第二無線站 的安全憑證的安全性確認(rèn)組件。
16. —種用于在無線網(wǎng)絡(luò)中在第一和第二無線站之間建立直接鏈路連接的方法，包括將包含所述第一無線站的性能信息的探測請求分組從所述第一無線站發(fā)送到所述第二無線站；從所述第二無線站接收包含所述第二無線站的性能信息的探測響應(yīng)分組，以及基于所接收到的性能信息建立直接鏈路狀態(tài)，所述直接鏈路狀態(tài)定義所述第 一和第二無線站之間的直接鏈路信道。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括對所述直接鏈路信道執(zhí) 行吞吐量測試。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)所述直接鏈路信道不 活動 一預(yù)定時間段時終止所述直接鏈路信道。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括確認(rèn)所述第二無線站的 安全憑證。
20. —種使用在無線網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的指令編碼的計算機可讀介質(zhì)，所述指令在 被執(zhí)行時執(zhí)行如權(quán)利要求16所述的方法。
全文摘要
無線站通過接入點連接到無線網(wǎng)絡(luò)，并且可以建立到第二無線站的直接客戶機到客戶機連接。該無線站可以直接與該第二無線站通信，而不涉及該接入點。該無線站通過該接入點與有線網(wǎng)絡(luò)和其他無線站通信。該第二無線站可以具有到該接入點的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接或可以是獨立的。
文檔編號H04W72/02GK101218835SQ200680024662
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者A·A·哈薩恩, A·阿布里什克, C·休特瑪, F·杜恩, J·阮, N·W·安德森, T·W·庫納爾 申請人:微軟公司