基于IEEE802.11的快速漫游方案设计与实现

发布时间：2020-03-29 01:43

【摘要】：随着移动互联网的发展,新型互联网应用对移动网络的要求越来越高。WiFi作为近十年来用户最为青睐的互联网接入方式,有着易使用、高速率、低延迟、低成本等显著的优点,因此被大面积的布用。但在STA(Station终端)移动的场景下,目前WiFi的服务能力仍有优化的空间。制约用户移动场景下的WiFi服务质量的根本原因是因为STA需要在多个AP(Access Point接入点)间进行费时的漫游操作。并且,由于漫游过程以STA为驱动点,其主要步骤都需要在断开与上一个AP的连接的基础之上进行,因此会极大影响到应用层应用的网络质量。原始的WiFi漫游需要经过认证、重关联、四次握手交换密钥等步骤才能完成WiFi的漫游,这就不可避免的造成在漫游的过程较长时间的WiFi丢失。该问题常见的优化思路是在关联之前完成一些耗时操作例如密钥交换等,从而加快漫游速度,但由于漫游过程仍由STA驱动,因此WiFi断开重连的步骤仍然存在,导致WiFi丢失情况仍然存在,只是时间变短。为了解决该问题,本文方案由AP驱动WiFi漫游,避免STA与WiFi的断开重连过程,在设备侧无感知的情况下完成漫游过程,从而具有漫游效率高、资源利用率高、漫游用户体验好等优点。本文针对WiFi漫游速度与服务质量的问题,设计、实现了一种基于802.11协议族的WiFi快速漫游方案。快速漫游方案通过同一BSS(Basic Service Set基础服务集)内的AP之间的协同工作,使用多个AP感知的STA信号强度为基准,以AP为漫游驱动点,以快速漫游协议为控制方式,并使用资源预留、提前认证、提前关联等手段,完成多个AP对STA的高质量协同服务。方案对设备连接网络状况的感知更为灵敏,并且可以在STA保持持续网络在线的基础之上完成后台WiFi漫游,对移动STA的上网体验带来了较大的提升。本文的WiFi快速漫游方案提出了含有漫游过程控制器的主从结构与不含有漫游过程控制器的分布式结构,适用于不同的应用场景,具有较高的应用价值。
【图文】：

图 2-1 漫游基本流程图由 STA 驱动的漫游过程可以加速与新 AP 建立连接的过程，但无法避免漫游过程中产生的网络抖动，另外，漫游前由上一个 AP 处理的网络请求的下行数据，则因为连接关闭而丢失。基于此思路，本文提出了一种由 AP 驱动的漫游过程，原理是让 AP 在STA 漫游前完成认证、关联等过程其中的大部分流程，通过 AP 监控与 STA 连接指标的变化，由 AP 主动选择是否需要更换为 STA 服务的 AP，在 STA“不知情”的情况下完成 AP 的漫游，，这也意味着 BSS 在为移动的 STA 服务时的时间延续性更优。2.3 WiFi 漫游方案2.3.1 预先认证（Preauthentication）

号强度指标控制重选举过程；三、根据漫游协议保存、转发 STA 与 AP 间的控制帧（帧中可能包含 STA 的初始管理帧，包括但不局限于认证帧、关联帧等），从而控制各 AP与 STA 间的连接流程。图 3-1 为主从式结构下的硬件架构图。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92

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本文编号：2605234