基于802.11r的WLAN快速切换机制研究.pdf

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1、基于80万方数据2·11r的WLAN快速切换机制研究李东璃北京邮电大学无线新技术研究所硕士研究生余凯北京邮电大学无线新技术研究所硕士研究生张平北京邮电大学无线新技术研究所所长i‘爹搞e要z*一、．根据IEEE802．1lr协议设计的WLAN快速切换机莉，将密钥管理和QoS资源分配在重关联之前或重关联过程中实现，减小了切换带来的时延，并提供了可用的QOS资源，保证了会话的连续性，从而减少了切换导致的遵接中断对实时业务的影响。—箩关t翊墨无线局域网，终端，接入点，802．1lr'快速切换Abs重l钢：弧e{瓠ttl_an8it

2、ionmec重lanismofWLANbasedonIEEE802．1lrnrotocolimpleInemskeym&nagementaJldresourcepre—re8erva扳onbeforeordu最醒the您一associationproce山瞄。Asaresull，tlledelay0ft啪smissionisreduced，明dtheQoSresourceisprovided．7瓶e弛fom，the磊lst掘珊sitionmech8nismgua飘meesmee雌tinu毋0fse8sion，and憋due

3、esllleim阳ctofinterrupttore越畦翔eserviceeausedbyWLAN}land越-(eywo闻s：WLAN，STA，AP，802．1lr，Fas￡‰sition随着各种便携式通信终端如手机、PDA、笔记本等的日益普及，人们在日常生活和商务活动中，越发渴望以任意的移动方式更加灵活、快速地接人互联网。无线局域网具有接人速率高、可用系统频段宽、系统开销少、网络建设投资少见效快等优点，从而当前在许多热点地区、企业、学校、高档住宅小区部署wLAN以作为蜂窝网络的有效补充。但是，wLAN中的接人点(AP)

4、覆盖范围有限。随着用户的移动性需求不断增强，终端将不可避免的在AP间进行切换，切换过程将直接影响用户的会话质量。802．11协议在设计之初并未着重考虑切换问题，如果按照原有协议规定的关联、鉴权、密钥管理、接人控制等流程执行切换，必将引入较大时延，从而严重影响VoIP等实时性业务。为此，IEEE802．11委员会成立了TGr工作组进行快速切换(FT)研究，并提出802．1lr协议，旨在支持时延敏感类业务的快速切换技术。一．WLAN传统切换方式由于在设计之初的802．11协议对移动性、安全性等问题考虑的欠缺，同时一些对时延敏感

5、的新业务的出现又为wLAN网络提出了更高的要求，因此需要对802．11协议进行改进和更新，使之适应更加多变的业务和更高的用户需求。802．1x、802．11i、802．11f、802．11e等协议的先后出现，正是为了改进wLAN在移动性、安全性等方面的性能。在802．11r协议提出之前，wLAN的传统切换方式基于802．11i协议。该协议包含五个基本步骤：发现选择目标AP、重关联、802．1x鉴权、密钥管理、Qos接人控制。其中重关联结束后的三步直接影响了会话的连续性，增加了会话的时延。按照传统21万方数据切换方式，终端(

6、sTA)在每次与新的AP进行关联后都要先后进行鉴权和密钥管理过程，其中还涉及与鉴权服务器的交互，使得通信密钥能够在sTA和AP之间安全的共享，以保障后续会话的安全性。如果仅在sTA和AP之间进行鉴权过程，将独立的密钥管理过程合并在关联和鉴权过程中，这必然能够减小切换时延。而按照传统切换方式进行的Qos接人控制，不仅在时延方面影响会话质量，由于无法保障Qos资源的可用性，有可能出现新AP无法提供原有业务而导致再次切换的发生甚至掉话。基于上述原因，IEEE802．11委员会TGr工作组提出了802．11r协议，设计了新的快速切

7、换方案。新方案中将802．1x鉴权、密钥管理和Qos接人控制在重关联之前或重关联过程中实现，优化了STA与wLAN网络问消息交互过程，从而减小了切换带来的时延，提高了会话的连续性。=．802．11r协议简介802．11r协议规定了发生切换时sTA与同一扩展服务集合(Ess)下的AP之间的通信流程，实现基于无线数据和无线语音的快速切换协议。协议对802．11的MAc层机制进行了改进，缩短了sTA在AP间进行切换时数据连接的中断时间。协议中定义了新的密钥管理方式和快速切换机制，同时增加了一些信息元素，使得sTA与目标AP能在较

8、短的时间内建立安全连接并完成Qos资源分配。1．密钥管理方式为了增强密钥管理的安全眭和实用性，并适应快速切换机制，802．11r协议定义了新的密钥管理方式。快速切换密钥管理体系如图1所示。图l快速切换密钥管理体系新的密钥管理方式将密钥分为三个等级，分别是一级密钥(PMK—R0)、二级密钥(PMK—R1)