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一种基于双无线网卡的广义 AP 间切换算法 王桐森1 邹复民 蒋新华 林漳希 福建工程学院 下一代互联网应用技术研究中心， 福州 350014 摘 要： 由于目前还不能实现快速自主的 AP 间切换， 限制了 WiFi 在车载 Internet 等方面的进一步发展和应用。 为此， 本文基于双无线网卡设计了一种广义 AP 间切换算法 TTBC， 采用嵌入式系统和 Linux 开源代码自主研制了 车载通信网关， 并组建了 狭义和广义 AP 间切换实验床对该算法进行了 详细的实验研究与分析。 实验结果表明， 算法 TTBC 不仅显著减少甚至消除了 AP 间切换导致的网络中断时间， 同时对数据传输带宽也影响甚少， 并且可支持车载移动环境下的快速自主的 AP 间切换。 关键字： 算法 TTBC； 双无线网卡； 自主切换； 快速切换； WiFi 文献标识码： A 中图分类号： TN929.5, TP393.1 A General Inter-AP Handoff Algorithm with Dual Wireless Interfaces Tongsen Wang, Fumin Zou, Xinhua Jiang, Zhangxi Lin Research Center for Next-Generation Internet Tech & Apps, Fujian University of Technology, Fuzhou Abstract： It is limited by the rapid and autonomous inter-AP handoff problem for the further applications of WiFi, e.g., onboard Internet. Hence, we designed a general inter-AP handoff algorithm called Tic-Toc Bi-Channel (TTBC), which is based on Dual Wireless Interfaces (DWI), and developed a mobile gateway using this algorithm. A serial of experiments show that, algorithm TTBC not only decreases even eliminates the network interrupt time, but also maintains the bandwidth during the pre- and post-handoff process. Furthermore, it can support the rapid and autonomous inter-AP handoff in the fast moving scenarios. Keywords： Algorithm TTBC; Dual Wireless Interface; Autonomous Handoff; Rapid Handoff; WiFi 1 引言 WiFi由于成本低廉、 部署快捷等优点不仅已广泛应用于SOHO环境， 并且正逐步拓展到“无线城市” 等室外和移动应用领域， 如 2008 年先后投入运营的“无线上海” 和“无线北京” 一期工程。 但是对移动节点(MN)如何从原AP(APold)切换到目 标AP(APnew)， 802.11 标准当初并没有做出明确规定而由各WiFi设备厂家自行实现。 虽然最新的 802.11r标准细化了 AP间切换的技术规范， 但它仅描述了 MN从断开与APold连接到接入APnew的切换过程[1]。 由于WiFi覆盖范围有限， 在“无线城市” 等应用领域MN将频繁地由一个AP切换到另一个AP， 因此如何实现快速自主的AP间切换成为WiFi进一步发展和应用的关键。 如何实现快速的AP间切换吸引了 国内外广泛的关注。 研究结果表明， AP间切换延迟至少在数百毫秒以上， 并且 90%以上的延迟来源于扫描阶段， 而认证和关联所消耗的时间还不到 10%[2,3]， 为此提出了 邻居AP图[4,5]、 阶段性扫描[6]和同步扫描[7,8] 等方法以减少扫描耗时， 从而实现快速的AP间切换。 但是这些方法只是改变AP扫描的方式， 并不能真正消除扫描耗时， 为此又提出了 虚拟AP、 接入锚点等由接入网络控制切换过程的快速AP间切换方法[9-11]。 但是这些方法需要同时修改AP和MN， 且要求AP间保持实时的信息更新与同步， 往往只适合于小型网络。 随着无线模块价格的大幅下降， 文献[12]提出一个WiFi设备可以集成多个无线模块， 从而更好地实现移动管理（还有加强电源管理和提高吞吐量等作用） ， 其后文献[13-14]进行了 具体的原型实现。 研究结果表明， 多无线模块的方法可以很好地消除切换延迟， 但切换前后的连接质量往往下降严重，还只能应用于轻量级的网络应用。 随着WiFi移动应用研究的不断深入， 自主的AP间切换吸引了 越来越多的关注， 但是研究发现WiFi还不能实现快速自主的AP间切换[15]。 类似的， 文献[16,17]在一段 8 公里长的高速公路上共采用 19 个AP进行了无线宽带覆盖， 研究发现在正常车速下一路上网络断开 24 次， 中断时间从 1 秒到 84 秒不等， 中断区域超过总路程的 35%； 文献[18,19]在一段 6 公里长的铁路线上共采用 8 个AP进行了无线宽带覆盖， 研究同样发现AP间切换将导致网络性能的严重下降。 为此， 本文将深入探讨MN从与APold正常通信到与APnew正常通信的广义AP间 1王桐森(1962-), 男, 高级工程师, 主要研究方向: 无线宽带网络移动应用技术; 邹复民(1976-), 男, 博士 基金项目： 福建省科技重大专项前期研究项目[闽科计(2006)23 号], 福建省科技重点项目[闽科计(2007)37 号]