无线网络虚拟漫游的方法、装置及系统与流程

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种无线网络虚拟漫游的方法、装置及系统。

背景技术

无线通信的发展使得网络的应用范围得到了进一步扩大，应用环境对网络的限制被进一步缩小，同时终端数对设备的影响也进一步减弱。

漫游，原指移动电话用户在离开开户省区或本国时，仍可以在其他一些省区或国家继续使用他们的移动电话的一种业务。在某些特定场景下，无线网络终端需要在一定范围内移动。为保证网络的可持续性，需要引入“漫游”的思想，使无线网络在移动过程中仍能继续使用。

在目前的无线网络技术中，漫游技术主要集中于终端，即STA的主动切换，这种方法对终端的要求较高，并不适用于大多数场景。

另一种较为普遍的漫游方法是由无线接入端，即AP主动踢STA下线，使终端被迫发生漫游，切换到其他无线接入端。此种方法对无线终端的约束较少，但由于下线后扫描重连的过程不可预计，切换过程可能导致大量丢包，漫游效果不理想。

传统的零漫游方法将AC管理下的所有AP(无线访问接入点)看成一台“虚拟的大AP”，但由于各AP发出的BSSID相同，STA可能同时收到多个相同BSSID的报文从而导致通信出现不可预估的错误。零漫游方案中，STA的漫游主要由控制器AC实现，一切决策均由AC处理，大大加重了AC的负担。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种无线网络虚拟漫游的方法、装置及系统，以解决原有的漫游方法在AP同时发包时易出现的报文重复问题，以及STA在不同AP间切换时STA下线导致的丢包以及反复漫游的问题。

本发明的第一方面，提供了一种无线网络虚拟漫游的方法，包括：

各无线AP为STA预留一组无线接入地址BSSID，其中，设置同一无线AP下的组内各BSSID不同，各无线AP之间的BSSID一一对应且相同；

控制与客户端STA连接成功的所述无线AP对应的虚拟接入点VAP进入启用模式，同时控制其它无线AP对应的VAP处于暂停模式；

当STA在不同的无线AP间移动时，根据预设的切换条件判断是否需要对无线AP进行切换，并在切换并启用新的无线AP时，控制其他无线AP的VAP处于暂停模式。

进一步地，在初始状态下，设定多个无线AP中，相同的BSSID所属的VAP有且仅有一个处于启用模式，其它为暂停模式。

进一步地，STA在无线局域网络范围内广播探测帧，所述无线AP接收到STA发来的广播探测帧后，为所述STA分配预留的BSSID，由处于启用状态的所述VAP进行应答。

进一步地，当任一无线AP与STA关联成功后，已连接所述STA的无线AP将客户端信息同步给其它的无线AP，组播密钥统一由AC服务器更新。

进一步地，所述的客户端信息包括STA的MAC地址、AP的MAC地址、服务集标识SSID、加密方式、密钥、频宽、模式、stream、速率集、省电模式状态、关联时间、已关联AP的信号强度。

进一步地，预设的所述切换条件包括：检测当前环境下的STA与各无线AP的信号连接强度，当某备选无线AP与已连接无线AP的信号强度差值大于预设的阈值时，则进行无线AP的切换。

本发明的第二方面，提供了一种无线网络虚拟漫游的装置，该装置包括：

无线AP选择模块，根据某无线AP与客户端STA成功连接状态，启用该无线AP对应的VAP，同时暂停其它无线AP的VAP；

无线AP切换模块，用于当STA在不同的无线AP间移动时，根据预设条件判断是否需要对无线AP进行切换，并在确认切换并启用新的无线AP时，控制其它无线AP的VAP暂停。

进一步地，所述无线AP选择模块包括：BSSID地址分配单元，BSSID地址确定单元，

所述BSSID地址分配单元，用于将每个无线AP分配出多个无线接入地址BSSID，其中，同一无线AP下的组内各BSSID不同，各无线AP之间的BSSID一一对应且相同；

所述BSSID地址发送单元，用于确定其中一个处于启用状态的VAP并将对应的BSSID发送给STA。

本发明的第三方面，提供了一种无线网络虚拟漫游的系统，该系统包括：客户端STA与服务端；其中，

所述客户端STA用于发起无线AP连接请求，并根据所述服务端为其预留的BSSID进行绑定；

所述服务端，控制与客户端STA连接成功的所述无线AP对应的虚拟接入点VAP进入启用模式，同时控制其它无线AP对应的VAP处于暂停模式；以及，

当STA在不同的无线AP间移动时，根据预设的切换条件判断是否需要对无线AP进行切换，并在满足切换条件时，启用新的无线AP，同时控制其他无线AP的VAP处于暂停模式。

与现有技术相比，本发明所提供的一种无线网络虚拟漫游的方法及系统，具有如下技术效果：

1、本发明采用AP预留BSSID并通过设置各VAP的初始状态解决AP同时发包时的报文重复问题。

2、本发明采用分布式设计将无线网络漫游过程迁移至AP，通过切换VAP两种模式实现STA在不同AP间虚拟漫游的效果，切换过程中无需下线重连，解决了传统漫游中因下线导致的丢包以及反复漫游的问题。

附图说明

图1是本发明实施例的无线网络虚拟漫游的方法的流程步骤图。

图2是本发明实施例的初始状态下AP对应的模式图。

图3是本发明实施例中的无线AP切换的示意图。

图4是本发明实施例的电子设备的结构原理图。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定部件。本领域技术人员应可理解，硬件或软件制造商可能会用不同名词来称呼同一个部件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分部件的方式，而是以部件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明实施例中，涉及到的技术术语解释如下：

AC：它是指无线接入控制服务器，负责把来自不同AP的数据进行汇聚并接入Internet，同时完成AP设备的配置管理、无线用户的认证、管理及宽带访问、安全等控制功能。

AP：为Access Point简称，无线访问接入点，它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部(一般家庭或办公室使用的无线路由器就是一个AP)，典型距离覆盖几十米至上百米，目前主要技术为802.11系列。大多数无线AP还带有接入点客户端模式(APclient)，可以和其它AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。在无线网络中，AP就相当于有线网络的集线器，能够把各个无线客户端连接起来。

STA：每一个连接到无线网络中的终端(如笔记本电脑、PDA及其它可以联网的用户设备)都可称为一个站点。STA在WLAN中一般为客户端，可以是装有无线网卡的计算机，也可以是有WiFi模块的智能手机，STA可以是移动的，也可以是固定的，是无线局域网的最基本组成单元。

SSID(Service Set Identifier)：每个无线AP都应该有一个标示用于用户识别，SSID就是这个用于用户识别的名字，也就是我们经常说到的WiFi名。

BSSID：每一个网络设备都有其用于识别的物理地址，称作MAC地址，一般情况下出厂会有一个默认值，可更改，也有其固定的命名格式，也是设备识别的标识符。BSSID是针对设备说的，对于STA的设备来说，拿到AP接入点的MAC地址就是这个BSSID。BSSID其实就是每个无线接入点的MAC地址，比如，当移动终端在公司内部移动的时候，SSID是不变的，但BSSID随着切换到不同的无线接入点，是在不停变化的。

VAP(Virtual Access Point，虚拟接入点)：VAP就是在一个物理实体AP上虚拟出多个AP，每一个被虚拟出的AP就是一个VAP，每个VAP提供和物理实体AP一样的功能。用户可以在一个AP上创建不同的VAP来为不同的用户群体提供无线接入服务。

实施例一

参照图1所示，本发明实施例提供了一种无线网络虚拟漫游的方法，该方法包括如下步骤：

步骤S11、无线AP为客户端STA预留一组无线接入地址BSSID以供STA虚拟漫游；

其中，在无线局域网络中布局并设置多个无线访问接入点，也即无线AP在一个无线局域网络环境中至少设置有两个，满足客户端在不同的位置可进行无线AP切换的需求。

设定每一个无线AP下的VAP(虚拟接入点)具备两种模式：启用模式(WORKING)与暂停模式(STOPPED)，某无线AP下的某虚拟接入点VAP是否启用由该无线AP来决定。各无线AP为客户端STA预留一组无线接入地址BSSID，并设置同一无线AP下的组内各BSSID不同，各无线AP之间的BSSID一一对应且相同，每个STA(漫游终端)只分配一个BSSID，在AP覆盖范围内移动时跨AP实现虚拟漫游。典型的，每一个无线AP下预留的BSSID为30个一组，以备大量不同的客户端STA漫游所需。举例来说，一个无线局域网中设置有10个无线AP，依次命名为AP1、AP2、AP3、…AP10，每一个无线AP下的组内各BSSID不同，如AP1下的BSSID包括BSSID1、BSSID2、BSSID3…BSSID30，而各无线AP之间的BSSID一一对应且相同，如AP2下的BSSID包括BSSID1、BSSID2、BSSID3…BSSID30，同理，AP3下的BSSID包括BSSID1、BSSID2、BSSID3…BSSID30，以此类推，AP10下的BSSID包括BSSID1、BSSID2、BSSID3…BSSID30。

在初始状态下，设定多个无线AP中，相同的BSSID所属的VAP有且仅有一个处于启用模式，其它为暂停模式。也就是说，当STA与某AP关联时，该AP的相应VAP处于启用模式，当前网络所有的AP中，BSSID相同的VAP有且仅有一个为启用模式；当STA未与该AP通信时，与该STA的BSSID对应的VAP处于暂停模式，初始状态下同BSSID的VAP除预设的探测启用VAP外，其它所有AP对应的VAP均处于暂停模式。比如，初始状态下，AP1预留BSSID1所属的VAP处于启用模式，其余同BSSID的AP2～AP10均为暂停模式，AP2预留BSSID2所属的VAP处于启用模式，其余AP1、AP3～AP10均为暂停模式，以此类推，AP10预留BSSID10所属的VAP处于启用模式，其余AP1～AP9均为暂停模式。

基于不同的设备性能因素考虑，初始状态下，可能存在多个STA同时接入同一无线AP的需求，故存在多个BSSID以供更多的STA所需，BSSID的个数由设备性能等因素决定，如图2所示，无线网络系统内有n个AP，分别命名为AP1、AP2、AP3…APn，AP1中BSSID1，BSSIDn 1，BSSID2n 1…所属的VAP为启用模式，其余VAP为暂停模式。

步骤S12、客户端STA在无线局域网络范围内广播探测帧；

步骤S13、无线AP接收到STA发来的广播探测帧后，为STA分配预留的BSSID，由处于启用状态的所述VAP进行应答，此STA在该无线网络范围内的BSSID固定且唯一。

当任意一无线AP与STA关联成功，该AP即处于启用模式开始通信，与此同时AC控制的其他AP对应的VAP均为暂停模式；组播密钥(GTK，Group Transient Key)统一由AC更新，以使AP覆盖范围内组播密钥保持一致，虚拟漫游无需经过四次握手。

步骤S14、已连接STA的无线AP将客户端信息同步给其它AP。

其中，同步的客户端信息包括：STA的MAC地址、AP的MAC地址、服务集标识SSID、加密方式、密钥、频宽、模式、stream、速率集、省电模式状态、关联时间、已关联AP的信号强度。当然，本领域技术人员应当能够理解的是，上述同步的客户端信息可以是全部或者是部分。

步骤S15、当STA在不同的无线AP间移动时，根据预设的切换条件判断是否需要对无线AP进行切换，并在切换并启用新的无线AP时，控制其他无线AP处于暂停模式。

所述预设的切换条件包括信号连接强度、无线AP的功率发射强度等因素。当STA位于不同的环境位置时，其与原来连接的AP的信号强度可能会变弱，如果检测到最新位置附近区域的无线AP强度大于当前连接的无线AP的强度，并且信号强度差值大于了设定的某一阈值，则进行AP状态切换，原STA所连接的AP预留的BSSID所属的VAP切换至暂停模式，新的AP预留的BSSID所属的VAP切换至启用模式，由新的AP与STA继续通信。

本发明实施例采用AP预留BSSID并通过设置各VAP的初始状态，解决AP同时发包时的报文重复问题。同时，采用分布式设计将无线网络漫游过程迁移至AP，通过切换VAP两种模式实现STA在不同AP间虚拟漫游的效果，切换过程中无需下线重连，解决了传统漫游中因下线导致的丢包以及反复漫游的问题。

实施例二

本发明的实施例二提供了一种无线网络虚拟漫游的装置，该装置包括：无线AP选择模块、无线AP切换模块。

无线AP选择模块，根据某无线AP与客户端STA成功连接状态，启用该无线AP对应的VAP，同时暂停其它无线AP的VAP；

无线AP切换模块，用于当STA在不同的无线AP间移动时，根据预设条件判断是否需要对无线AP进行切换，并在切换后启用新的无线AP时，控制其它无线AP暂停。

其中，所述无线AP选择模块包括：BSSID地址分配单元，BSSID地址确定单元，

BSSID地址分配单元，用于将每个无线AP分配出多个无线接入地址BSSID，其中，同一无线AP下的组内各BSSID不同，各无线AP之间的BSSID一一对应且相同；

BSSID地址发送单元，用于确定其中一个处于启用状态的VAP并将对应的BSSID发送给STA。

本发明将无线漫游过程前移至AP，AP选择模块选择其中一VAP启用，AP切换模块根据预设条件进行模式切换，实现了STA在不同AP间虚拟漫游的效果，切换过程中无需下线重连，解决了传统漫游中因下线导致的丢包以及反复漫游的问题。同时，无线AP选择模块通过BSSID地址分配单元预留了多个BSSID，确保每个BSSID所属的VAP有且仅有一个开启，解决了无线AP同时发包时的报文重复问题。

实施例三

本发明的实施例三提供了一种无线网络虚拟漫游的系统，该系统包括：客户端STA与服务端；其中，

所述客户端STA用于发起无线AP连接请求，并根据所述服务端为其预留的BSSID进行绑定；客户端STA可以是移动终端，如手机、便携式笔记本电脑、电子手表等。

所述服务端，控制与客户端STA连接成功的所述无线AP对应的虚拟接入点VAP进入启用模式，同时控制其它无线AP对应的VAP处于暂停模式；以及，

当STA在不同的无线AP间移动时，根据预设的切换条件判断是否需要对无线AP进行切换，并在切换并启用新的无线AP时，控制其他无线AP处于暂停模式。

实施例四

根据本申请公开的实施例，本申请公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

图4示出了可以用来实施本申请公开的实施例的示例电子设备700的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请公开的实现。

如图4所示，电子设备700包括计算单元701，其可以根据存储在只读存储器(ROM)702中的计算机程序或者从存储单元708加载到随机访问存储器(RAM)703中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM703中，还可存储电子设备700操作所需的各种程序和数据。计算单元701、ROM702以及RAM703通过总线704彼此相连。输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。

电子设备700中的多个部件连接至I/O接口705，包括：输入单元706，例如键盘、鼠标等；输出单元707，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元708，例如磁盘、光盘等；以及通信单元709，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元709允许电子设备700通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元701可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元701的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元701执行上文所描述的各个方法和处理，例如图1所述的无线网络虚拟漫游的方法。例如，在一些实施例中，无线网络虚拟漫游的方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元708。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM702和/或通信单元709而被载入和/或安装到电子设备700上。当计算机程序加载到RAM703并由计算单元701执行时，可以执行上文描述的无线网络虚拟漫游的方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元701可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行无线网络虚拟漫游的方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本申请公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本申请公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决传统物理主机与VPS服务(\"Virtual Private Server\"，或简称\"VPS\")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

根据本申请公开的实施例，本公开还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开上述实施例所述的无线网络虚拟漫游的方法。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。