2024年3月20日发(作者：鄞泽)
2009年第11期，第42卷 通 信 技 术 Vol.42，No.11,2009
总第215期 Communications Technology No.215,Totally
·网 络·
WiFi中多AP间快速切换的研究与实现
滕 劲， 徐昌庆
(上海交通大学 无线通信研究所，上海 200240)
【摘 要】目前，WiFi已经成为了高速无线局域网的主要标准并且得到了广泛的应用。鉴于WiFi网络接入点（AP）覆盖
范围小、移动用户需要频繁切换的特点，文中提出了多AP连接和嗅探扫描两种技术来实现多AP间的快速切换。多AP连接通
过同时和多个AP保持通信切实保障了通信连续性，而嗅探扫描为更有效地获取周围AP信息提供了指导性方法。实验表明这
些技术有效地加快了切换的速度，有效保障了用户的QoS。
【关键词】WiFi；切换；多AP连接；嗅探
【中图分类号】TP393.17 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2009)11-0121-03
Study and Implementation of Fast Inter-AP Handoffs in WiFi WLAN
TENG Jin, XU Chang-qing
(Institute of Wireless Communication, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)
【Abstract】WiFi has become one of the major high-speed WLAN protocols and has been widely applied recently.
Due to the fact that WiFi Access Points (AP) could cover only a small area and mobile users have to make frequent
handoffs among them, this paper proposes two techniques to enable fast handoffs, namely multiple AP connections
and Sniff Scan. Multiple AP connections ensure the communication continuity by simulatneously keeping
communication with several APs, while Sniff Scan provides guiding methodology for efficient acquisition of nearby
AP information. Experiments on real test-beds show that the these two techniques could accelerate the handoff
processes and ensure the user’s QoS.
【Key words】WiFi; handoff; Multiple-AP-Connection; sniffing
0 引言
无线网络介入技术使得人们从繁琐的物理连线中解放
出来，给予了人们更大的自由度和灵活性。在所有的无线介
入技术中，基于802.11的无线网络（也称作WiFi）逐渐崭
露头角，成为最后100 m无线接入技术的主流标准
[1]
。但是
正如“最后100 m”所提示的那样，WiFi是为了中短距离无
线通信所专门设计的，其通信距离一般在100 m以下。所以
为了覆盖一个相对较大的区域，我们就必须布设大量的无线
接入点AP（Access Point）。
因为一个客户应该被允许在同一WiFi网络覆盖范围内
自由漫游，所以组成WiFi的所有AP必须通力合作，保证向
用户提供一种无缝的接入服务。当用户逐渐脱离某一AP的
收稿日期：2008-12-05。
基金项目：科技部863（支持自组织、泛在与异构网络终端中的切
换技术研究）计划（编号：2007AA01Z224）。
作者简介：滕 劲（1982-），男，硕士研究生，主要研究方向为无线
网络通信；徐昌庆（1958-），男，副教授，主要研究方向
为信息编码、无线通信以及传感器网络。
范围的时候，他的移动终端MS（Mobile Station）应该在很
短的时间内挂靠到另一个AP上去。我们把这种和AP连接
关系的转换叫做切换。如果无法完成切换或者切换延时过
长，用户的通信，特别是一些实时性较强的会话，就很有可
能受到影响，甚至被完全中断。所以，解决切换时延问题对
于WiFi网络实时通信有着巨大的意义。
1 WiFi与多AP间切换
造成WiFi切换巨大延时的原因非常简单——802.11协
议并没有为可能出现的切换做好充足的准备。具体来说，在
一个WiFi网络中，一个MS“一心一意”地保持着和一个
AP的连接。只有当这个连接的质量变得不可接受的时候，
MS才会转而试着去连接其他AP。所以，可以说目前WiFi
中的切换是硬切换。
因为一个MS在正常通信的时候并不会为可能的切换做
准备，所以它对于周围的AP资源一无所知。那么在切换的
121
万方数据
时候它就必须首先搜索周围可用的AP
[2-3]
。这个扫描过程时
间非常长，至少需要300～500 ms。接下来就是常规鉴权和
连接。这个过程中完成了鉴权（Authentication）并且完成了
连结（Association），大概花费几十毫秒。第三个步骤，也就
是扩展安全功能的实现，是一项较新的技术，主要在802.11i
中被定义。引入这项技术的主要原因是因为WEP（Wired
Equivalent Privacy，802.11协议最初提供的加密鉴权算法）
提供的鉴权和安全机制不够强劲，所以必须进一步加强。这
个过程是可选的，并且实现方法也有多种，不过总的来说这
个过程需时不会超过100 ms，所以在本文中不列入考虑范
围。切换时序图请参见图1。
探测请求
一次探测
时间
探测响应
频道转
换时间
探测请求
探测响应
扫描阶段
……
认证请求
认证响应
重连阶段
重连请求
重连响应
扩展加密
扩展加密和
认证阶段
扩展认证
图1 切换全过程
由上面的论述可知，切换主要延时来自于AP扫描。所以
这也是降低延时的主要切入点。在这里，值得一提的是AP扫
描策略。AP扫描可以分为主动和被动。主动扫描就是MS主
动发送一个叫做探测请求（t）的管理包。所有附
近的AP收到这个包的时候都会返回一个探测响应
（se）以报告它的存在以及服务参数。正常情况
下AP返回探测响应的时间只有十几毫秒，但是一旦网络繁
忙，那么探测请求就很有可能丢失或者迟迟无法被接收到。
而且，主动发送探测包会进一步加重网络的负担。被动扫描
就是MS去接受AP发送的信标(Beacon)。每个AP每隔大约
100ms都会发送一个信标，里面提供了AP的所有服务参数
[4]
。
虽然被动扫描要求MS一直侦听到收到信标为止，但是因为信
标有着较高的优先级，所以被动扫描是比较可靠的。
2 多AP连接
文献[5]提出了如果一台机器配备两张网卡的话就可以
实现零延时切换。但是在一台笔记本电脑上配备两张无线网
卡是非常不经济的，同时也是用户难以接受的。事实上，完
122
万方数据
全可能在一张无线网卡上实现和多个AP的连接。
在和AP建立无线连接的过程中，网卡实际上只做了两个
动作（不考虑802.11i）——认证和连接（或者重连）。这两个
动作本质上就是多次请求和响应管理帧的交换。所以我们只
需要控制无线网卡和多块网卡交换这些管理帧就能实现多个
连接的建立。在建立了多个连接后，无线网卡就可以任意使
用其中一个连接收发数据。在切换过程中，控制程序只需要
修改MAC包中目的AP的MAC地址就能完成软切换。
多AP连接的确可以完成零延时切换，并且它只需要修改
客户端的程序，不需要对802.11协议加以任何变动，但是在
非切换时间，终端需要尽可能多地获取周围的AP信息，并且
有选择地和高质量AP进行连接。这不可避免地会影响用户平
时正常的通信
[6-7]
，所以在其中我们要找到一个最佳的平衡点
或者提出其他的解决方案。为此，本文提出了另一项技术——
嗅探扫描——来加强无线网卡对于AP信息的获取能力。
3 嗅探扫描
无线通信和有线通信有着本质的不同。无线信号在物理
空间中是完全开放的，任何合适的设备都可以将它们截留下
来并加以分析利用。很多关于AP的信息都可以从无线报文
的MAC头或者WiFi控制帧中获得，例如某个AP是否存在
或者是否仍然在活动、AP的MAC、AP是否加密（即WEP
状态）、AP的服务集标识符SSID（Service Set Identifier）以
及AP的接收信号强度指示RSSI（Received Signal Strength
Indication）。举一个具体的例子：利用MAC头中的From_DS
和To_DS字段我们可以获知一个数据包是来自于无线局域
网内部还是来自于Internet。如果它是来自于Internet，那么
它一定是通过某个AP直接转发的。那么这个数据包的来源
MAC地址就是AP的MAC地址，并通过RSSI字段就可以
知道其连接质量信息。表1总结了可以从各种WiFi报文中
提取出来的关于AP的信息。带括号的YES表示无法直接得
到该信息，但是可以通过无线通信上下文推知该信息。
表1 WiFi报文中隐藏的AP相关信息
数据包 AP存在
AP MAC AP WEP SSID AP RSSI
信标
YES YES YES YES YES
探测请求
YES YES YES YES YES
探测响应
YES (YES)
连接请求
YES YES YES
连接响应
YES YES YES
认证相应
YES YES YES YES
源于AP的
(YES) (YES) (YES)
ACK
发至AP的
(YES) (YES)
ACK
源于AP的
YES YES YES YES
数据
发至AP的
YES YES
数据
嗅探扫描在不修改802.11协议的情况下能够大幅提高
AP扫描的效率。而且它是被动侦听，任何其他无线动作都
可以随时插入，所以它对正常的无线通信不造成任何影响。
另外，在嗅探扫描的过程中，我们可以设立一些标准，一旦
满足这些标准，那么无线网卡就预先建立无线连接，为可能
的切换做好准备。
4 实现与测试
4.1 实现平台和方法
我们在实际的笔记本平台上实现了上述的两项技术。实
验过程中使用的笔记本型号为Compaq 6520s，带有一块Intel
3945无线网卡。为了获得对于网卡完全的控制，采用了
Ubuntu 7.10 Linux操作系统搭配ipwraw驱动
[8]
。我们利用
PF_PACKET Raw Socket来越过Linux内建的网络协议，直
接接触MAC层。通过一个简化的TCP/IP协议就可以在应用
层自如地逐级控制MAC层。MAC所有的控制都是通过一般
socket函数和ipwraw的I/O函数完成。
4.2 多AP连接与零延时切换
在本实验中，笔记本的无线网卡同时和两个AP建立连
接。然后1000个UDP包通过这两个AP发送至一台远端的
受控计算机。UDP包被接受后，远端计算机会返回一个ACK。
笔记本在收到ACK后再传下一个UDP包。起先只使用一个
AP发送数据如图2(a)、图2(b)所示，然后交替地通过这两个
AP发送数据，换言之每发一个数据包就完成一次AP切换如
图2(c)所示。所有UDP包的发送时间（图2的横坐标）和相
应ACK返回用时（Round Trip Time，以下简些为RTT，图2
的纵坐标）都被记录下来。这些数据的统计值表2中显示。
由图和表可知，这三种情况下无线连接的质量基本没有区
别。这也就是所谓的零延时切换——用户感觉不到无线连接
的变化。
(a) 只通过AP1 (b) 只通过AP2 (c) 轮流通过AP1＆AP2
图2 1000个UDP包的发送时间和ACK返回用时
表2 UDP包ACK返回用时统计
实验 平均标准差最短最长
(ms) (ms) (ms) (ms)
只通过AP1
1.344 0.663 1.059 9.115
只通过AP2
1.585 0.938 1.056 9.663
轮流通过两AP
1.319 0.718 1.057 9.915
万方数据
表3 不同扫描时长下平均捕捉到的AP个数
方式
参数（ms）
5 10 20 30 50 100
主动扫描
0.4 1.3 2.4 3 3.2 3.8
嗅探扫描
2.5 3.1 3.9 5.9 6.6 8.4
4.3 嗅探扫描的性能评测
4.2节已经证明只要完成了多AP连接，那么切换延时就
可以大大缩短。在这种情况下，如何获取AP信息就成为了
最重要的课题。因为被动扫描过于缓慢（每个频道上被动扫
描要求等待至少100 ms），现在的笔记本一般都是通过主动
扫描来搜索周围的AP。本节通过实验证明了嗅探扫描在相
同时间内能找到比传统主动扫描更多的AP。
在不同的扫描时长下，表3比较了嗅探扫描和传统主动
扫描能够找到的AP数。扫描时间一直测试到100 ms为止。
这是因为一旦超过100 ms，网卡就可以捕捉到几乎所有的信
标，这样就不需要其他的扫描方式了。实验中我们在每个扫
描时长下分别测试10次，记录下两种方法扫描到的AP数目，
取其平均，列于表3中。可以看到嗅探扫描的表现始终好于
传统主动扫描。
5 结语
本文考察了WiFi无线局域网中多AP间切换的问题。为
了实现多AP间无缝切换，本文提出了多AP连接和嗅探扫描
来切实加快切换速度。实际实验证明所提出的技术在一定条
件下不但达到了零延时切换，而且还有效保障了用户的QoS。
参考文献
[1] 杨凌, 张晓帆, 诸恺, 等. 多跳对基于802.11的Ad Hoc网络TCP
流公平性的影响 [J]. 通信技术, 2008: 41(10): 100-102.
[2] Mishra A, Shin M, Arbaugh W. An Empirical Analysis of the IEEE
802.11 MAC Layer Handoff Process[J]. Computer Communication
Review, 2003,33(02): 93-102.
[3] Velayos H, Karlsson G. Techniques to Reduce IEEE 802.11b MAC
Layer Handover Time [R]. Sweden: KunglTekniska Hogskolen,
2003.
[4] Ramani I, Savage S. SyncScan: Practical Fast Handoff for 802.11
Infrastructure Networks[C]. USA: INFOCOM ’05, 2005: 675-
684.
[5] Brik V, Mishra A, Banerjee S. Eliminating Handoff Latencies
in 802.11 WLANs Using Multiple Radios: Applications,
Experiences and Evaluation [DB/OL]. (2005-08-04)
[2009-09-23]. /event/imc05/tech/full
papers/brik/brik_html/.
[6] Singh G, Atwal A P S, Sohi B S. Effect of Background Scan on
Performance of Neighbouring Channels in 802.11 Networks [J].
India: Int. J. Communication Networks and Distributed Systems,
2008,1(01):19-32.
[7] 李芳, 程东年. 网络切换对TCP吞吐量和公平性的影响分析[J].
通信技术, 2008, 41(9):107-109.
[8] Larbig P. ipwraw-ng [EB/OL]. (2007-08-02) [2009-09-23].
/~p_larbig/wlan/.
123
WiFi中多AP间快速切换的研究与实现
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
滕劲， 徐昌庆， TENG Jin， XU Chang-qing
上海交通大学无线通信研究所,上海,200240
通信技术
COMMUNICATIONS TECHNOLOGY
2009,42(11)
P
ipwrar-ng 2009
2.李芳;程东年
网络切换对TCP吞吐量和公平性的影响分析[期刊论文]
-
通信技术 2008(09)
G;Atwal A P S;Sohi B S
Effect of Background Scan on Performance of Neighbouring Channels in 802.11 Networks[外
文期刊] 2008(01)
V;Mishra A;Banerjee S
Eliminating Handoff Latenciesin 802,11 WLANs Using Multiple
Radios:Applications,Experiences and Evaluation 2009
I;Savage S
SyncScan:Practical Fast Handoff for 802.11Infrastructure Networks 2005
s H;Karlsson G
Techniques to Reduce IEEE 802.11b MAC Layer Handover Time 2003
A;Shin M;Arbaugh W
An Empirical Analysis of the IEEE 802.11 MAC Layer Handoff Process[外文期刊] 2003(02)
8.杨凌;张晓帆;诸恺
多跳对基于802.11的Ad Hoc网络TCP流公平性的影响[期刊论文]
-
通信技术 2008(10)
本文链接：/Periodical_
2024年3月20日发(作者：鄞泽)
2009年第11期，第42卷 通 信 技 术 Vol.42，No.11,2009
总第215期 Communications Technology No.215,Totally
·网 络·
WiFi中多AP间快速切换的研究与实现
滕 劲， 徐昌庆
(上海交通大学 无线通信研究所，上海 200240)
【摘 要】目前，WiFi已经成为了高速无线局域网的主要标准并且得到了广泛的应用。鉴于WiFi网络接入点（AP）覆盖
范围小、移动用户需要频繁切换的特点，文中提出了多AP连接和嗅探扫描两种技术来实现多AP间的快速切换。多AP连接通
过同时和多个AP保持通信切实保障了通信连续性，而嗅探扫描为更有效地获取周围AP信息提供了指导性方法。实验表明这
些技术有效地加快了切换的速度，有效保障了用户的QoS。
【关键词】WiFi；切换；多AP连接；嗅探
【中图分类号】TP393.17 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2009)11-0121-03
Study and Implementation of Fast Inter-AP Handoffs in WiFi WLAN
TENG Jin, XU Chang-qing
(Institute of Wireless Communication, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)
【Abstract】WiFi has become one of the major high-speed WLAN protocols and has been widely applied recently.
Due to the fact that WiFi Access Points (AP) could cover only a small area and mobile users have to make frequent
handoffs among them, this paper proposes two techniques to enable fast handoffs, namely multiple AP connections
and Sniff Scan. Multiple AP connections ensure the communication continuity by simulatneously keeping
communication with several APs, while Sniff Scan provides guiding methodology for efficient acquisition of nearby
AP information. Experiments on real test-beds show that the these two techniques could accelerate the handoff
processes and ensure the user’s QoS.
【Key words】WiFi; handoff; Multiple-AP-Connection; sniffing
0 引言
无线网络介入技术使得人们从繁琐的物理连线中解放
出来，给予了人们更大的自由度和灵活性。在所有的无线介
入技术中，基于802.11的无线网络（也称作WiFi）逐渐崭
露头角，成为最后100 m无线接入技术的主流标准
[1]
。但是
正如“最后100 m”所提示的那样，WiFi是为了中短距离无
线通信所专门设计的，其通信距离一般在100 m以下。所以
为了覆盖一个相对较大的区域，我们就必须布设大量的无线
接入点AP（Access Point）。
因为一个客户应该被允许在同一WiFi网络覆盖范围内
自由漫游，所以组成WiFi的所有AP必须通力合作，保证向
用户提供一种无缝的接入服务。当用户逐渐脱离某一AP的
收稿日期：2008-12-05。
基金项目：科技部863（支持自组织、泛在与异构网络终端中的切
换技术研究）计划（编号：2007AA01Z224）。
作者简介：滕 劲（1982-），男，硕士研究生，主要研究方向为无线
网络通信；徐昌庆（1958-），男，副教授，主要研究方向
为信息编码、无线通信以及传感器网络。
范围的时候，他的移动终端MS（Mobile Station）应该在很
短的时间内挂靠到另一个AP上去。我们把这种和AP连接
关系的转换叫做切换。如果无法完成切换或者切换延时过
长，用户的通信，特别是一些实时性较强的会话，就很有可
能受到影响，甚至被完全中断。所以，解决切换时延问题对
于WiFi网络实时通信有着巨大的意义。
1 WiFi与多AP间切换
造成WiFi切换巨大延时的原因非常简单——802.11协
议并没有为可能出现的切换做好充足的准备。具体来说，在
一个WiFi网络中，一个MS“一心一意”地保持着和一个
AP的连接。只有当这个连接的质量变得不可接受的时候，
MS才会转而试着去连接其他AP。所以，可以说目前WiFi
中的切换是硬切换。
因为一个MS在正常通信的时候并不会为可能的切换做
准备，所以它对于周围的AP资源一无所知。那么在切换的
121
万方数据
时候它就必须首先搜索周围可用的AP
[2-3]
。这个扫描过程时
间非常长，至少需要300～500 ms。接下来就是常规鉴权和
连接。这个过程中完成了鉴权（Authentication）并且完成了
连结（Association），大概花费几十毫秒。第三个步骤，也就
是扩展安全功能的实现，是一项较新的技术，主要在802.11i
中被定义。引入这项技术的主要原因是因为WEP（Wired
Equivalent Privacy，802.11协议最初提供的加密鉴权算法）
提供的鉴权和安全机制不够强劲，所以必须进一步加强。这
个过程是可选的，并且实现方法也有多种，不过总的来说这
个过程需时不会超过100 ms，所以在本文中不列入考虑范
围。切换时序图请参见图1。
探测请求
一次探测
时间
探测响应
频道转
换时间
探测请求
探测响应
扫描阶段
……
认证请求
认证响应
重连阶段
重连请求
重连响应
扩展加密
扩展加密和
认证阶段
扩展认证
图1 切换全过程
由上面的论述可知，切换主要延时来自于AP扫描。所以
这也是降低延时的主要切入点。在这里，值得一提的是AP扫
描策略。AP扫描可以分为主动和被动。主动扫描就是MS主
动发送一个叫做探测请求（t）的管理包。所有附
近的AP收到这个包的时候都会返回一个探测响应
（se）以报告它的存在以及服务参数。正常情况
下AP返回探测响应的时间只有十几毫秒，但是一旦网络繁
忙，那么探测请求就很有可能丢失或者迟迟无法被接收到。
而且，主动发送探测包会进一步加重网络的负担。被动扫描
就是MS去接受AP发送的信标(Beacon)。每个AP每隔大约
100ms都会发送一个信标，里面提供了AP的所有服务参数
[4]
。
虽然被动扫描要求MS一直侦听到收到信标为止，但是因为信
标有着较高的优先级，所以被动扫描是比较可靠的。
2 多AP连接
文献[5]提出了如果一台机器配备两张网卡的话就可以
实现零延时切换。但是在一台笔记本电脑上配备两张无线网
卡是非常不经济的，同时也是用户难以接受的。事实上，完
122
万方数据
全可能在一张无线网卡上实现和多个AP的连接。
在和AP建立无线连接的过程中，网卡实际上只做了两个
动作（不考虑802.11i）——认证和连接（或者重连）。这两个
动作本质上就是多次请求和响应管理帧的交换。所以我们只
需要控制无线网卡和多块网卡交换这些管理帧就能实现多个
连接的建立。在建立了多个连接后，无线网卡就可以任意使
用其中一个连接收发数据。在切换过程中，控制程序只需要
修改MAC包中目的AP的MAC地址就能完成软切换。
多AP连接的确可以完成零延时切换，并且它只需要修改
客户端的程序，不需要对802.11协议加以任何变动，但是在
非切换时间，终端需要尽可能多地获取周围的AP信息，并且
有选择地和高质量AP进行连接。这不可避免地会影响用户平
时正常的通信
[6-7]
，所以在其中我们要找到一个最佳的平衡点
或者提出其他的解决方案。为此，本文提出了另一项技术——
嗅探扫描——来加强无线网卡对于AP信息的获取能力。
3 嗅探扫描
无线通信和有线通信有着本质的不同。无线信号在物理
空间中是完全开放的，任何合适的设备都可以将它们截留下
来并加以分析利用。很多关于AP的信息都可以从无线报文
的MAC头或者WiFi控制帧中获得，例如某个AP是否存在
或者是否仍然在活动、AP的MAC、AP是否加密（即WEP
状态）、AP的服务集标识符SSID（Service Set Identifier）以
及AP的接收信号强度指示RSSI（Received Signal Strength
Indication）。举一个具体的例子：利用MAC头中的From_DS
和To_DS字段我们可以获知一个数据包是来自于无线局域
网内部还是来自于Internet。如果它是来自于Internet，那么
它一定是通过某个AP直接转发的。那么这个数据包的来源
MAC地址就是AP的MAC地址，并通过RSSI字段就可以
知道其连接质量信息。表1总结了可以从各种WiFi报文中
提取出来的关于AP的信息。带括号的YES表示无法直接得
到该信息，但是可以通过无线通信上下文推知该信息。
表1 WiFi报文中隐藏的AP相关信息
数据包 AP存在
AP MAC AP WEP SSID AP RSSI
信标
YES YES YES YES YES
探测请求
YES YES YES YES YES
探测响应
YES (YES)
连接请求
YES YES YES
连接响应
YES YES YES
认证相应
YES YES YES YES
源于AP的
(YES) (YES) (YES)
ACK
发至AP的
(YES) (YES)
ACK
源于AP的
YES YES YES YES
数据
发至AP的
YES YES
数据
嗅探扫描在不修改802.11协议的情况下能够大幅提高
AP扫描的效率。而且它是被动侦听，任何其他无线动作都
可以随时插入，所以它对正常的无线通信不造成任何影响。
另外，在嗅探扫描的过程中，我们可以设立一些标准，一旦
满足这些标准，那么无线网卡就预先建立无线连接，为可能
的切换做好准备。
4 实现与测试
4.1 实现平台和方法
我们在实际的笔记本平台上实现了上述的两项技术。实
验过程中使用的笔记本型号为Compaq 6520s，带有一块Intel
3945无线网卡。为了获得对于网卡完全的控制，采用了
Ubuntu 7.10 Linux操作系统搭配ipwraw驱动
[8]
。我们利用
PF_PACKET Raw Socket来越过Linux内建的网络协议，直
接接触MAC层。通过一个简化的TCP/IP协议就可以在应用
层自如地逐级控制MAC层。MAC所有的控制都是通过一般
socket函数和ipwraw的I/O函数完成。
4.2 多AP连接与零延时切换
在本实验中，笔记本的无线网卡同时和两个AP建立连
接。然后1000个UDP包通过这两个AP发送至一台远端的
受控计算机。UDP包被接受后，远端计算机会返回一个ACK。
笔记本在收到ACK后再传下一个UDP包。起先只使用一个
AP发送数据如图2(a)、图2(b)所示，然后交替地通过这两个
AP发送数据，换言之每发一个数据包就完成一次AP切换如
图2(c)所示。所有UDP包的发送时间（图2的横坐标）和相
应ACK返回用时（Round Trip Time，以下简些为RTT，图2
的纵坐标）都被记录下来。这些数据的统计值表2中显示。
由图和表可知，这三种情况下无线连接的质量基本没有区
别。这也就是所谓的零延时切换——用户感觉不到无线连接
的变化。
(a) 只通过AP1 (b) 只通过AP2 (c) 轮流通过AP1＆AP2
图2 1000个UDP包的发送时间和ACK返回用时
表2 UDP包ACK返回用时统计
实验 平均标准差最短最长
(ms) (ms) (ms) (ms)
只通过AP1
1.344 0.663 1.059 9.115
只通过AP2
1.585 0.938 1.056 9.663
轮流通过两AP
1.319 0.718 1.057 9.915
万方数据
表3 不同扫描时长下平均捕捉到的AP个数
方式
参数（ms）
5 10 20 30 50 100
主动扫描
0.4 1.3 2.4 3 3.2 3.8
嗅探扫描
2.5 3.1 3.9 5.9 6.6 8.4
4.3 嗅探扫描的性能评测
4.2节已经证明只要完成了多AP连接，那么切换延时就
可以大大缩短。在这种情况下，如何获取AP信息就成为了
最重要的课题。因为被动扫描过于缓慢（每个频道上被动扫
描要求等待至少100 ms），现在的笔记本一般都是通过主动
扫描来搜索周围的AP。本节通过实验证明了嗅探扫描在相
同时间内能找到比传统主动扫描更多的AP。
在不同的扫描时长下，表3比较了嗅探扫描和传统主动
扫描能够找到的AP数。扫描时间一直测试到100 ms为止。
这是因为一旦超过100 ms，网卡就可以捕捉到几乎所有的信
标，这样就不需要其他的扫描方式了。实验中我们在每个扫
描时长下分别测试10次，记录下两种方法扫描到的AP数目，
取其平均，列于表3中。可以看到嗅探扫描的表现始终好于
传统主动扫描。
5 结语
本文考察了WiFi无线局域网中多AP间切换的问题。为
了实现多AP间无缝切换，本文提出了多AP连接和嗅探扫描
来切实加快切换速度。实际实验证明所提出的技术在一定条
件下不但达到了零延时切换，而且还有效保障了用户的QoS。
参考文献
[1] 杨凌, 张晓帆, 诸恺, 等. 多跳对基于802.11的Ad Hoc网络TCP
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WiFi中多AP间快速切换的研究与实现
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