CN101529400A - 多网关系统与方法 - Google Patents

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CN101529400A
CN101529400A CNA2007800337687A CN200780033768A CN101529400A CN 101529400 A CN101529400 A CN 101529400A CN A2007800337687 A CNA2007800337687 A CN A2007800337687A CN 200780033768 A CN200780033768 A CN 200780033768A CN 101529400 A CN101529400 A CN 101529400A
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郑虹·海伦娜
吕辉
戴汉庆·杰克
陈�全
吕侃
姜崇俊
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Abstract

本发明揭露一种多网关系统，其系统可包含与一区域相关联的接入点，此接入点可提供该区域内的网络覆盖；一无线客户端，当无线客户端位于此区域时，可与接入点通讯；以及与一虚拟的媒体存取控制(MAC)地址相关联的一虚拟中央处理装置，其中虚拟中央处理装置与接入点通讯，以在无线客户端与一目的地间重新导引数据封包。

Description

多网关系统与方法
参照的相关申请案
本申请案关于并主张由曾红等人于2006年9月11日所申请，标题为”多网关系统与方法”的美国暂准专利案第60/843,297号。
技术领域
本发明关于一种多网关系统及方法；具体的讲，本发明关于一种多网关系统及方法，其中有线及无线混合网状网络中的电子装置、或无线客户端，可以无线方式在不同的有线接入点间无缝地漫游。
背景技术
习知无线网络系统覆盖其网络区域的方法，是利用单一跳跃或同侪对同侪跳跃的方式实施。习知单一跳跃系统可包含一笔记型计算机，其利用Wi-Fi通讯协议，以无线的方式与有线网络联机。举另一范例，习知GSM手机需要好比基站(base station)的实体架构，使GSM手机得以在基站所覆盖的范围内(覆盖区)运作。
虽然与单一跳跃无线网络相比，同侪对同侪的无线跳跃网络可覆盖较广的范围，但单一跳跃与同侪对同侪跳跃仍需要无线装置维持在单一覆盖区之内。这个需求限制了无线装置的移动性(mobility)。习知技术亦无法以无线方式，从一有线网络间无缝的(seamless)传输信息到另一网络。
藉此，需要的是一种动态增加覆盖区的方法。还需要一种可在有线网络联机间无缝地(seamlessly)处理无线漫游的方法。
发明内容
本发明的一目的，是提供一种多网关系统，其中有线与无线混合网状网络中的电子装置、或无线客户端可无缝地(seamlessly)在不同的有线接入点(wired access point)间，以无线方式漫游。根据本发明，有线与无线混合网络可为一网状网络，其包含网络装置间的无线及有线路径。无线客户端可为一单一装置、或以有线或无线方式联机的一丛集(cluster)的装置。
本发明的另一目的，是提供一种数据(data)路由的方法，其中有线与无线混合网状网络中的电子装置、或无线客户端，可无缝地在不同的有线接入点间，以无线方式漫游。
本发明的又一目的，是提供一种电子装置，可作为一无线客户端以在多网关系统中进行通讯，进而得以无缝地在不同的有线接入点间，以无线方式漫游。
本领域技术人员在了解本发明较佳实施例的详细描述后，可以很容易地想到本发明的其它目的。
附图说明
图1为根据本发明的同侪对同侪无线网络的示意图；以及
图2为根据本发明的数据路由方法的流程图。
具体实施方式
以下将详述本发明的各实施例。在本说明书中，附图中所示的是各实施例的范例，附图中的附图编号与说明书中的类似元件有关。
本发明提供一种可使有线与无线混合网状网络中的电子装置，在不同的有线接入点间，无缝的以无线方式漫游的方法与系统。此等电子装置可直接连接有线接入点，或者电子装置可透过任何无线、或有线跳跃、或路由机制，与有线接入点连接。本发明的系统可利用一同侪对同侪跳跃方案，使位于单一网关区的无线电子装置保持联机。在较佳的情况下，本发明的系统可利用同侪对同侪跳跃方案，使无线电子装置在一较大的无线网络区内保持联机，且无线电子装置无须维持在单一覆盖区。虽然本发明的较佳实施例以无线同侪对同侪的范例实施，但本领域技术人员当知，本发明亦适用于任何有线及无线混合网络，使电子装置可以在不同的有线接入点之间无缝漫游。
参照图1，其绘示本发明的一同侪对同侪无线网络100的示意图。如图1所示，同侪对同侪(peer-to-peer)网络100可包含复数个无线客户端102、104、206、复数个接入点112、212、以及一虚拟中央处理装置120。
根据本发明，无线客户端102、104、206可分别属于(reside in)一电子装置，好比电子装置102a、104a、206a(未图标)，以传送数据封包到因特网(Internet)130上的一个目标网站。本发明的接入点112、212可通过硬件装置或软件手段实施。在一实施例中，本发明的接入点112、212以硬件装置实施，好比实体的微网关，以作为好比无线客户端102、104、206所属的无线世界与好比数字DSL调制解调器(未图标)所属的有线世界间的接口。在一较佳实施例中，虚拟中央处理装置120可以软件手段实施，以在好比因特网130上的网站的目的地与无线客户端102、104、206间，重新导引数据封包。
如图1所示，同侪对同侪无线网络100中的每个接入点112、212可具有个别的区域，好比区域110、210。根据本发明，一个区域可包含所有从此接入点接收向下数据流的无线客户端。举例而言，区域100可包含无线客户端102、104，其从接入点112接收下行数据流(down data stream)，而区域210可包含无线客户端206，其从接入点212接收下行数据流。
然而，在一较佳实施例中，无线客户端可透过任何一个接入点传送上行数据流。举例而言，无线客户端104可透过接入点102或212传送上行数据流。邻近的不同接入点的各个区域，好比区域110、210，可相互重叠，以提供移动性与故障容错(fault tolerance)。如图1所示。
根据本发明，区域112、212的大小可根据容最快的移动速度以及探索时间而定。
区域直径＝速度*探索时间*2*mP
其中mP为可容许错失的最大探索数量，而探索时间是一探索/信号传送到一无线客户端(好比无线客户端104)时的时间/频率，以决定其存在。
根据本发明，每个无线客户端102、104、206可位于一个个别的电子装置(图中未示)，如上所述，对接入点(例如接入点112、212)而言，此等电子装置可为静止或移动状态。具体而言，在静止无线客户端的存在期间，静止无线客户端(好比无线客户端102)可维持在一单一区域(好比区域110)内。因此，接入点112可总是将无线客户端102所传送的数据封包路由到数据封包的目的地，并将目的地响应(response)的应答(reply)报告(return)给无线客户端102。在此情况下，静止无线客户端102可直接接入(acess)因特网130，而无需透过虚拟中央处理网关120。
在一实施例中，使用者可透过一命令行(command line)、或图形化用户界面(GUI)，将无线客户端102设定为静止。一旦无线客户端102被设定为静止无线客户端，无线客户端102将不会改变其区域(如区域110)直到重新设定为止。若无线客户端102欲移到区域110之外，则无线客户端102将会失去联机，直到将其重新设定为止。
在一实施例中，无线客户端(如无线客户端102)被设定为静止，接入点112可以为静止无线客户端的默认网关(default gateway)，而非虚拟中央处理装置120，以传送最终的数据封包，换句话说，接入点112可侦测来自静止无线客户端102的数据封包，或欲被传送到无线客户端102的数据封包。
在一较佳实施例中，静止无线客户端102不会锁定虚拟中央处理装置102内的任何地址，因此不会替往返静止无线客户端102的数据封包作任何信道(tunneling)功能。在静止无线客户端102与因特网上的网站(好比Google)间，所有的数据移转都可通过接入点112，并直接传送到因特网130。表1所示为从静止无线客户端102到因特网上的网站(好比Google)的范例封包(examplepacket)。
表1静止无线客户端的范例封包
  目的地   Google：80
  来源   10.0.0.2
在此范例中，静止无线客户端(好比无线客户端102)直接接入(access)因特网上的网站(好比Google)，原始数据封包可单纯的将目的地定在Google，而其来源则是静止无线客户端102、或相连的装置的本地(local)IP地址。静止无线客户端102可接着运作名称地址解译(NAT)，利用默认接入点(好比接入点112)以认识的方式解译(resolve)来源，以接收此数据传送(data transfer)。
举例而言，无线客户端102可将192.168.0.2的来源地址，解译为接入点112的本地IP地址(好比10.x.x.x的子网络)。一旦预设接入点112收到原始数据(original data)，则接入点112可再次运作名称地址解译，将10.0.0.2的来源地址解译为ADSL调制解调器(未图标)所认识的本地IP地址。ADSL调制解调器(图中未示)可再次运作名称地址解译，以将来源解译为电信网络(图中未示)所认识的IP地址。最后，无线客户端102可接入因特网130。表2显示上述的标准网络接入。
表2静止无线客户端的范例网络接入
原始封包：
  目的地   Google：80
  来源   192.168.0.2：50
无线客户端可运作名称地址解译(NAT)
  目的地   Google：80
  来源   10.0.0.2：100
默认接入点将再次运作NAT
  目的地   Google：80
  来源   192.168.0.2：200
ADSL调制解调器将运作NAT
  目的地   Google：80
  来源   166.0.0.55：400
当因特网的网站(好比Google)欲将响应回复给始发者(好比无线客户端102)，则回复的响应可被送到166.0.0.55：400，并反向(reverse order)送回无线客户端102。
或者，根据本发明，无线客户端亦可为一移动无线客户端，好比无线客户端104，移动无线客户端可在运作中从好比区域110变到区域210。在此情况下，与移动无线客户端所在的区域相关联的接入点，可将数据封包递送到移动无线客户端的目的地。举例而言，如图1所示，当无线客户端104位于区域110时，接入点112可将无线客户端104所传送的数据封包递送到其目的地，或者，当无线客户端改变区域到区域210时，接入点212可将其目的地的回复响应回传给无线客户端104。
根据本发明，移动无线客户端104可周期性地传送哈啰(hello)信息到虚拟中央处理装置120，使虚拟中央处理装置120知道移动无线客户端104所属的区域。在一较佳实施例中，哈啰信息可单方向地从无线客户端104到接入点112。在一较佳实施例中，哈啰信息并无产生回复路径。在一实施例中，接入点112可能在有真实数据流前，不会有到无线客户端104的回复路径。
在一较佳实施例中，错失哈啰信息(hello message)可使用二个暂停值。第一个数值，是相对较短的暂停，其可供重新关联之用，而第二个数值，则表示IP地址的遗失。表3显示可实施的时间参数范例。
表3范例时间参数
 参数  数值
 渐变表暂停(Gtimeout+Otimeout)  ＜6秒
 哈啰信息间隔  60秒
 重新关联暂停  10哈啰信息间隔
 遗失IP地址暂停  100哈啰信息间隔
根据本发明，移动无线客户端104可在传送数据封包到与其所属的区域相关的接入点(好比接入点112)前，先重新封装此数据封包。如表4所示，TCP层的一范例原始数据封包可包含一来源，即移动无线客户端104的本地地址，以及一目的地，即网站(好比Google)的IP地址。因此，封装的数据封包(encapsulated data packet)可透过无线与有线混合网络进行传送。如表5所示，移动无线客户端104可在原始数据封包中加入一个额外的TCP报头(header)，表示一目的地，例如虚拟中央处理装置120的本地IP地址，以及一来源，例如移动无线客户端104的本地IP地址，如表5所示。
表4TCP层的范例原始封包
  目的地   Google：80
  来源   10.0.0.2
表5无线客户端所封装后的范例封包
Figure A20078003376800161
在本发明的一实施例中，当无线客户端104开机时，无线客户端104首先可传送一DHCP请求到一接入点(好比接入点112)，以要求无线客户端104的IP地址。在一实施例中，接入点112可作为DHCP的中继点，并从虚拟中央处理装置120替无线客户端104取得一IP地址。取得本地IP地址之后，无线客户端104可直接与虚拟中央处理装置120通讯，以取得一网关处理器(好比因特网网关处理器122)的IP地址。
在一较佳实施例中，因特网网关处理器122可为虚拟中央处理装置120中的一个机器，负责替移动无线客户端104重新导向数据封包。藉此，因特网网关处理器122可作为无线客户端104的默认网关。一旦取得虚拟中央处理装置120，或较佳地，取得因特网网关处理器122的本地IP地址后，无线客户端104与虚拟中央处理装置120通讯，就好像客户端104与虚拟中央处理装置120位于单一虚拟网络中。
由于虚拟中央处理装置120可能有不只一个网关处理器，例如图1所示的因特网网关处理器122、124，因此无线客户端104可能彼此具有不同的处理器IP地址。在一较佳实施例中，本发明仅使用一个MAC地址来协助无线路由或跳跃。虚拟MAC地址可映射(map)到不同的实体地址与IP地址的多个装置。藉此，将虚拟的媒体控制接入(MAC，media control access)地址与因特网网关处理器122、124相关联的地址解译协议(ARP)表，可能需要手动填入如下，
因特网网关处理器的本地IP：虚拟MAC地址
在一较佳实施例中，移动无线客户端104亦可记住最后一个收到的封包所经过的接入点的IP地址，以促进(facilitate)数据传送(transfer)。
再者，根据本发明，额外的报头信息(好比网状报头)可增加在二个TCP报头之间。此报头可提供信息给虚拟中央处理装置120，作为封包重新排列之用。
根据本发明，移动无线客户端104与因特网的网站(好比Google)间所有的数据传送，需要通过信道而经过接入点112与虚拟中央处理装置120。较佳地，本发明实施非对称信道方案。在一较佳实施例中，当无线客户端104传送一数据封包，且被因特网的网站(好比Google)接收时，信道可开始于无线客户端104，并结束于虚拟中央处理装置120。另一方面，当网站(好比Google)传送一数据封包，且被无线客户端104所接收时，信道可开始于虚拟中央处理装置120，并结束于接入点112。当移动无线客户端104从一区域移到另一区域时(好比从区域110移到区域210)，信道可开始于虚拟中央处理装置120，并结束于接入点212。
根据本发明，无线客户端102、104、206可具有一本地动态主机配置协议(DHCP，dynamic host configuration protocol)功能，以分配本地IP地址给如通过以太线路与其相连的装置。换句话说，无线客户端102、104、206可作为相连装置到无线网状网域的网关。
如前述，接入点112、212可为无线网状网络与一有线因特网进入口(好比DSL调制解调器，未图标)间的一个连接点。接入点可将数据封包路由往返于无线客户端与虚拟中央处理装置之间。举例而言，接入点112可从静止无线客户端102与移动无线客户端104二处，将数据封包路由到虚拟中央处理装置120，反之亦然。或者，接入点212可从无线客户端206将数据封包路由至虚拟中央处理装置120，反之亦然。
在一较佳实施例中，接入点间(好比接入点112与212)所传送的信息不需要任何的漫游转换。在另一较佳实施例中，当无线客户端104位于区域110与210重叠的位置时，无线客户端(如无线客户端104)可同时将数据路由经过多个接入点(好比接入点112与212)而到因特网130。
根据本发明，接入点112、212可持续传送探测封包，例如快速探测封包，以虚拟MAC地址作为接入点112、212与之相关联后的目的地。虚拟MAC地址可代表一虚拟中央处理装置(好比虚拟中央处理装置120)，但不一定是虚拟中央处理装置120的实体MAC地址。
较佳地，举例而言，接入点112可在开机后，建立一个虚拟中央处理装置120的虚拟MAC地址的渐变表。针对虚拟MAC地址的此表，建立无线客户端(好比无线客户端104)的联机状态。一般而言，联机状态是指无线客户端(好比无线客户端104)在与虚拟中央处理装置(好比虚拟中央处理装置120)建立有效路径后所取得的状态。
在一实施例中，只要渐变表中有一个渐变项目，接入点112即在每个快速探测周期传出一个快速探测封包。每个渐变项目可表示到目的地地址(即虚拟MAC地址)的一个路径。
根据本发明，范例渐变项目可包含但不限于目的地ID的项目可以是一目的地的MAC地址、成本项目，可以是接入点到目的地的最佳成本、成本ID的项目，可以是计算最佳成本所用的成本功能、最佳邻居的项目，可以是到达目的地所经过的最佳邻居、冷冻状态的项目，可以是表示此渐变表示否处于冷冻状态、冷冻成本的项目，可以是表示若处于冷冻状态，则在解冻时，接入点到目的地的成本、冷冻成本清单的项目，可以是冷冻的所有项目、备妥旗帜的项目，是可在建立目的地的路径后被宣示、以及备妥暂停的项目，是可在渐变表建立之初或设定就绪标志(ready flag)时作初始化。
在一较佳实施例中，当无线客户端104试图传送一个封包到虚拟中央处理装置120时，虚拟MAC地址会被用作目的地MAC地址。较佳地，接入点112的软件会认识此虚拟MAC地址，并将此封包传送到TCP层，作进一步的递送(deliver)。再者，所有的接入点112、212对虚拟MAC地址皆具有有限的成本。在一实施例中，此成本可由路由器128指定给接入点112。
根据本发明，当无线客户端(好比无线客户端104)试图传送一个数据封包到虚拟中央处理装置120时，虚拟MAC地址会被作为目的地MAC地址。较佳地，接入点可以认识此虚拟MAC地址的软件实施，以将此封包传送到TCP层作进一步的递送。在较佳地情况下，虽然虚拟中央处理装置120不同的部分可能有不同的MAC地址，但是整个同侪对同侪无线网络100仅使用一个虚拟MAC地址。举例而言，虚拟中央处理装置120内的路由器128可具有其本身的实体MAC地址。然而，目的地为虚拟中央处理器120中的路由器128的数据封包仍会有与其相关联的虚拟MAC地址，而不是路由器128的实体MAC地址。
根据本发明，当无线客户端(好比无线客户端104)试图传送一个封包到无线网域(好比区域110)时，无线客户端104首先试图建立一个表，辨识到达相关联的接入点(好比接入点112)的路径。此表可表示到达接入点所需的跳跃数量、或无线客户端的数量。
在一实施例中，区域110内的无线客户端(好比无线客户端104)可透过增加其传输功率，先试图维持一组最少的邻居，即相同区域110中的其它无线客户端，直到达到预设数量为止。举例而言，位于区域110的无线客户端10可以有五个邻居，帮助其到达接入点112。在另一范例中，无线客户端104从区域110移到区域210，无线客户端104现在则需要维持一组最少的邻居，好比区域210中的无线客户端，以到达接入点212。一旦达到最少数量的邻居，无线客户端104可接着决定需要哪些邻居来到达接入点112。举例而言，区域110中的无线客户端104可能需要三个跳跃才能到达接入点112。
若在一段时间内无法找到到达目的地的路径，则目的地会被视为无法到达，数据封包则会被删除。为了避免数据拥塞，一旦无法到达目的地，则无线客户端104即无法在某段时间内重新试图建立此联机。在一较佳实施例中，此期间内到达该目的地的所有封包皆会被删除。
较佳地，所有的无线客户端102、104、206都应该会有至少一个邻居，即另一个无线客户端，具有联机状态。又，较佳地，所有的无线客户端102、104、206可能都与接入点(例如接入点112或212)相距在最大数量的跳跃之内。达成此目标的方法是将作为始发者(originator)的接入点112的跳跃数设定为等于或小于10，即10个或小于10个跳跃。然而，即使到接入点(好比接入点112)的跳跃数小于10个跳跃，数据封包还是可能需要不只10个跳跃才能到达接入点112。因此，较佳地，数据封包内所限制的跳跃数应该小于10，以避免数据封包意外的被删除。
根据本发明，接入点(好比接入点112、212)可重新导引数据流。接入点(好比接入点112或212)的运作状态可用以决定无线客户端(好比无线客户端104)在与哪一个接入点通讯。接入点的运作状态可包含但不限于硬件载量、通讯的信道状态、邻近的无线装置数量、以及每个无线装置对接入点的距离。在一较佳实施例中，无线客户端(无线客户端104)到因特网130的数据流，可根据接入点的运作状态，而转向不同的接入点。在一较佳实施例中，转向决定(redirectdecision)可以逐封包的方式动态运作。具体而言，接入点可告知处理器(如数字信号处理器，DSP)，目的地为虚拟中央处理装置的MAC地址的数据封包可被传送到主机。
根据本发明，接入点(好比接入点112与212)可储存虚拟中央处理装置(好比虚拟中央处理装置120)的本地IP地址与其全球IP地址(global IP address)的映射。表6显示一范例封包，其报头数据由接入点112修改。具体而言，如表6所示，虚拟中央处理装置120的本地IP地址被接入点112修改为虚拟中央处理装置120的全球IP地址，而网状报头与原始数据封包则维持不变。
表6接入点修改后的范例封包
在一较佳实施例中，接入点112收到DSL的数据封包后，接入点112可检测目的地地址。若有指定特殊端口(port)，则接入点112可疑除或解除封装的外部IP地址与网状报头，接着利用好比无线网状路由算法将数据封包送出。
再者，本发明的接入点(好比接入点112)可从无线客户端(好比无线客户端104)传送哈啰信息(hello message)，并接着传送一个周期信息到虚拟中央处理装置120。
根据本发明，好比虚拟中央处理装置120的虚拟中央处理装置，可在电子装置(未图标)与网状网络130间重新导引封包。虚拟中央处理装置可以是位于一或多个实体位置的一或多个装置，其具有一或多个地址。虚拟中央处理装置的数量可根据系统的载量与复杂度进行增加或减少。
在一较佳实施例中，许多中央处理装置中的一个实体装置(如因特网网关处理器122或124)，可以为一或多个无线客户端(好比无线客户端104)重新导引封包。在一较佳实施例中，无线客户端(好比无线客户端104)可在开机时，不管无线客户端104的实体位置或网络联机位置，都会被分配一个单一网关处理器(好比因特网网关处理器122)。无线客户端可接着从一个接入点(好比接入点112)漫游至另一个接入点(好比接入点212)，如前述，并同时利用相同的网关处理器(例如因特网网关处理器122)，重新在因特网130间导引封包。
根据本发明，虚拟中央处理装置120可包含一DHCP服务器126、一路由器128、以及不只一个因特网网关处理器122、124。本发明的DHCP服务器126可分配本地IP地址给所有的无线客户端102、104、206、接入点112、以及因特网网关处理器122、124。再者，DHCP服务器126可对无线客户端102、104、206的安全性进行认证。再者，DHCP服务器126可将其对无线客户端102、104、206的初始路由信息更新至路由器128。又，DHCP服务器126可对对无线客户端102、104、206进行初始化如前述。
在二个无线客户端被分配有不同的因特网网关处理器的情况下，例如因特网网关处理器122分配给无线客户端104，以及因特网网关处理器124分配给无线客户端206，因特网网关处理器122与124可能无法找出不属于因特网网关处理器的无线客户端。根据本发明，DHCP服务器可能知道那一个无线客户端属于哪一个因特网网关处理器，并提供此信息给因特网网关处理器122、124，以促进数据传送。
根据本发明，路由器128可接收接入点112的路由信息，并纪录路由表。路由器128可利用无线客户端104所传送的哈啰信息来更新路由表。较佳地，路由器128可利用一周期信息更新路由表，此周期信息聚集接入点112所发出的哈啰信息。本发明的路由器128可将路由信息分布在虚拟中央处理装置120的因特网网关处理器122、124。
在认证暂停的情况下，即路由器128在一段时间内没有听到无线客户端(好比无线客户端104)的信息时，路由器128可重新认证无线客户端104，以再次加入网络。路由器128可能记得无线客户端104与因特网网关处理器122间的各个映射。表7显示因特网网关处理器122中的范例无线客户端信息表。
表7因特网网关处理器中的范例客户端信息表
Figure A20078003376800231
在一较佳实施例中，虚拟中央处理装置120可包含大量重型处理机器。本发明的虚拟中央处理装置120可将所有无线网络流信道化(tunnel)。不同的处理机器可被映射到相同的虚拟中央处理装置IP地址的不同端口，或使用不同的IP地址。每个因特网网关处理器122、124可处理一定数量的无线客户端102、104、206的封包。虚拟中央处理装置120中的所有机器较佳具有其各自的本地IP地址(respective local IP address)。
具体而言，网关处理器(好比因特网网关处理器122、124)可为重新导引无线客户端(好比无线客户端102、104、或206)的封包的机器。此处理器亦可以是移动无线客户端的默认网关。举例而言，因特网网关处理器122可为无线客户端104的默认网关。由于因特网网关处理器不只有一个(好比因特网网关处理器122、124)，无线客户端104可能彼此具有不同的处理器IP地址。然而，如上述，在较佳的情况下，本发明仅利用一个虚拟MAC地址来协助进行无线路由。
在一较佳实施例中，因特网网关处理器122、124可将数据封包转呈至因特网的网站或无线客户端102、104、206。在因特网网关处理器122、124端，传送到因特网的网站的数据封包可在传送到其最终目的地前先解除封装。在另一方面，当因特网的网站回复一个响应给无线客户端(好比无线客户端104)时，响应可在因特网网关处理器122、124端进行封装后，再被传送到回给无线客户端104的最佳路径的接入点。
根据本发明，因特网网关处理器122、124可记得无线客户端102、104、206与接入点112、212间的各个映射。再者，因特网网关处理器122、124可记得无线客户端102、104、206与接入点112、212的特殊端口间的各个映射。此映像是可根据无线客户端102、104、206最后收到的封包而定。换句话说，数据封包会被送到最后封包的出处。然而，此映射中最好有暂停。若映射暂停时，因特网网关处理器122、124可向路由器128要求一个新的映射。
根据本发明，因特网网关处理器122、124亦可重新包装无线客户端102、104、206到因特网的网站(好比Google)的数据封包。本发明的因特网网关处理器122、124可使用无线客户端104所加入的网状报头来作重新排列/复制侦测。表8显示来自虚拟中央处理装置120中的无线客户端104的范例进入封包。表9显示到虚拟中央处理装置120中的因特网的范例离开封包。表10显示从因特网到虚拟中央处理装置120的范例进入封包。表11显示到虚拟中央处理装置120的无线客户端的范例离开封包。
表8从虚拟中央处理装置中的无线客户端而来的范例进入封包
Figure A20078003376800241
表9虚拟中央处理装置中往因特网的范例离开封包(exemplary outgoingpacket)
  目的地   Google：80
  来源   10.0.0.2
表10虚拟中央处理装置中来自因特网的范例进入封包(exemplary incomingpacket)
  目的地   10.0.0.2
  来源   Google：80
表11虚拟中央处理装置中往无线客户端的范例离开封包
在一范例中，移动无线客户端(好比无线客户端104)欲直接接入一因特网上的网站(好比Google)时，会在原始的数据封包加入一个额外的报头，表示虚拟中央处理装置(好比虚拟中央处理装置120)的本地IP地址，以作为目的地，而无线客户端104、或与其相连的装置的本地IP地址则为来源。接着，接入点112可将目的地修改为虚拟中央处理装置120的全球IP地址，并指定一个特殊端口作为解译后的来源地址。原始封包中的目的地与来源维持不变。DSL调制解调器(未图标)可接着运作名称地址解译，以将来源的本地IP地址解译为电信网络(未图标)可了解的IP地址。最后，当数据封包到达网关处理器(好比因特网网关处理器122)时，报头会被剔除，并结束信道。因特网网关处理器122可接着将原始封包转呈到因特网的网站(好比Google)。
当因特网的网站(好比Google)想回传封包时，原始封包首先抵达网关处理器(好比因特网网关处理器122)。因特网网关处理器可加入额外的报头，以表示DSL调制解调器(未图标)的IP地址为目的地，而虚拟中央处理装置的外部IP地址为来源。DSL调制解调器(未图标)可接着运作名称地址解译，以将目的地解译为接入点(好比接入点112)可认知的地址。DSL调制解调器(未图标)可进一步指派一个特殊端口给目的地。最后，数据封包到达接入点(好比接入点112)。接入点112会将报头剔除，并取得原始封包中所示的目的地与来源地址，并依此将数据封包转呈至无线客户端。根据本发明，开始于因特网网关处理器122的信道现在会结束于接入点112。
或者，当因特网的网站(好比Google)回复一个响应时，送出原始封包的无线客户端(例如移动无线客户端102)可能已移到另一个不同的区域(好比区域210)。在此情况下，因特网网关处理器122可取得新的路由信息，以从路由器128正确地路由数据封包。因此，数据封包可被送到适当的接入点(好比接入点212)。根据本发明，开始于因特网网关处理器122的信道现在会结束于接入点212。表12绘示移动无线客户端的网络接入，如上述。
表12静止无线客户端的范例网络存取
到因特网的网站：
10.0.0.4：50开始信道：
  目的地   虚拟中央处理装置的本地IP
  来源   10.0.0.4：50
  目的地   Google：80
  来源   10.0.0.4：50
接入点指派特殊端口：
  目的地   虚拟中央处理装置的全区IP
  来源   192.168.0.2：特殊端口
  目的地   Google：80
  来源   10.0.0.4：50
DSL会作名称地址解译：
  目的地   虚拟中央处理装置的全区IP
  来源   166.0.0.55：100
  目的地   Google：80
  来源   10.0.0.4：50
因特网网关处理器剔除IP报头并结束信道：
  目的地   Google
  来源   10.0.0.4：50
自因特网的网站：
因特网网关处理器开始信道：
  目的地   166.0.0.55：100
  来源   虚拟中央处理装置的外部IP
  目的地   10.0.0.4：50
  来源   Google：80
DSL会作名称地址解译：
因特网网关处理器开始信道：
  目的地   192.168.0.2：特殊端口
  来源   虚拟中央处理装置的外部IP
  目的地   10.0.0.4：50
  来源   Google：80
接入点结束信道：
  目的地   10.0.0.4：50
  来源   Google：80
参照图2，其绘示本发明的数据路由方法的流程图。本发明的方法是利用同侪对同侪跳跃方案来覆盖一个较大的无线网络区域，其中好比无线客户端104的无线客户端无须维持在单一覆盖区。本发明的方法可替移动无线客户端与静止无线客户端支持网络联机性。本发明的无线客户端可直接、或透过任何无线、或有线跳跃、或路由机制与有线接入点相连。虽然本发明的较佳实施例是以无线同侪对同侪的方式实施，但本领域技术人员应当知道，本发明适用于任何有线及无线混合网络，以允许电子装置在不同的有线接入点间，以无线方式无缝漫游。
如图2所示，本发明的多网关系统中路由数据封包的数据路由方法开始于步骤200。多网关系统(好比同侪对同侪无线网络100)可包含复数个无线客户端102、104、206、复数个接入点112、212、以及虚拟中央处理装置120。于步骤202，无线客户端(好比无线客户端104)可被指派一个虚拟中央处理装置120。本发明的虚拟中央处理装置可为位于一或多个实际位置的一或多个装置，其可具有一或多个地址。虚拟中央处理装置的数量可根据系统的载量与复杂度增减。本发明的虚拟中央处理装置120可与一虚拟的媒体存取控制(MAC)地址相关联。
接着，于步骤204，无线客户端104可传送一个DHCP请求给一接入点(好比接入点112)，以取得一个IP地址。此时，接入点112可作为一个DHCP中继点，并从虚拟中央处理装置120替无线客户端104取得IP地址。在取得IP地址之后，无线客户端104可直接与虚拟中央处理装置120通讯，以取得虚拟中央处理装置的IP地址，就好像无线客户端104可与虚拟中央处理装置120位于单一虚拟网络一般(步骤206)。在一较佳实施例中，本方法可取得虚拟中央处理装置内网关处理器的IP地址。举例而言，本方法可为无线客户端104取得因特网网关处理器122的IP地址。
根据本发明，于步骤208，无线客户端104可根据无线客户端104所在的区域，而决定欲与哪一接入点通讯。举例而言，当无线客户端104位于区域110时，无线客户端104可决定与接入点112通讯。或者，当无线客户端104移到区域210时，无线客户端104可决定与接入点212通讯以转呈(forward)数据封包。或者，当无线客户端104位于区域110与210的重叠处时，无线客户端104可同时与接入点112与212通讯。
再者，本方法可实施一跳跃机制，以将无线客户端104与接入点112联机。或者，本方法可实施一无线路由机制，以将无线客户端104与接入点112联机。举例而言，区域110中的无线客户端(无线客户端104)首先可尝试维持一组最少的邻居，无线客户端104可接着决定哪个或哪些邻居需要到达接入点112。举例而言，区域110中的无线客户端104可能需要三个跳跃才到达接入点112。
再者，根据本发明，本方法可包含一个额外的步骤，根据第一或第二接入点个别的作业状态，选择性地与第一或第二接入点通讯(好比接入点112与212)。接入点的作业状态可包含但不限于硬件载量(loading)、通讯的网络信道、邻近无线装置的数量、以及每个无线装置到接入点的距离。
接着，于步骤210，无线客户端104可将一个原始数据封包与一第一报头信息进行封装，其报头信息表示虚拟中央处理装置120的本地IP地址作为目的地，以及无线客户端104的本地IP地址作为来源，使得原始的数据封包可透过所辨识的虚拟中央处理装置(好比虚拟中央处理装置120)送到目的地。
再者，于步骤212，无线客户端104可将原始数据封包与第二报头封装，其第二报头(好比网状报头)可位于二个TCP报头间。此报头可提供信息给虚拟中央处理装置120，作封包重新排列之用。
于步骤214，数据封包可被转呈至决定的接入点112，此接入点是与无线客户端104目前所在的区域相关联的接入点。接着，于步骤216，接入点112可与虚拟中央处理装置120通讯，以根据虚拟MAC地址，将数据封包重新导引于无线客户端104与目的地之间。在一较佳实施例中，本发明的方法更包含指派一特殊端口给接入点112以重新导引数据封包的步骤。
在一实施例中，数据封包会透过接入点112被送到目的地，接入点112可将虚拟中央处理装置120的本地IP改为虚拟中央处理装置120的全球IP地址。
步骤216后，虚拟中央处理装置120可重新在无线客户端104与目的地间导引数据封包，于步骤218。在一实施例中，数据封包从接入点被送到虚拟中央处理装置120，网关处理器(好比因特网网关处理器122)首先可将数据封包解封装，并将数据封包转呈至最终目的地，好比因特网130的网站。在另一实施例中，数据封包从目的地回到无线客户端104，因特网网关处理器122首先可将回复的响应封装，并接着将回复的响应转呈给一个适当的接入点，其可能不是接入点112。最后本发明的方法结束于步骤220。
根据本发明，本方法更可包含一个在无线客户端104与虚拟中央处理装置120间作非对称信道的步骤。在一较佳实施例中，当数据封包由无线客户端104传出并由因特网的网站(好比Google)接收时，信道可开始于无线客户端104，并结束于虚拟中央处理装置120。另一方面，当数据封包由因特网的网站(好比Google)传出，而由无线客户端104所接收时，信道可开始于虚拟中央处理装置120，并结束于接入点112。在移动无线客户端104已从一个区域移到另一区域(好比存区域110到区域210)的情况下，信道可开始于虚拟中央处理装置120，并结束于接入点212。
根据本发明，本方法更可包含从接入点112收集路由信息的步骤。在一实施例中，路由器128可利用收集接入点112的路由信息，藉以提供一路由表给虚拟中央处理装置120。再者，本发明可包含周期性地传送哈啰信号，以表示无线客户端104所属的区域的步骤，以及将哈啰信号聚集为周期信号的步骤。在一实施例中，路由表以接入点112所收集到的周期信号进行周期性的更新。藉此，虚拟中央处理装置可利用此更新的路由信息，以逐一封包的方式，动态地重新导引数据封包。在一较佳实施例中，至少二个时间参数会与哈啰信息相关联，其一个时间参数与重新关联相关，而另一个时间参数与IP地址的遗失相关。
根据本发明，本方法更可包含在MAC地址中建立渐变表，以建立无线客户端104的联机状态的步骤。一般而言，联机状态是指无线客户端(好比无线客户端104)在建立好到虚拟中央处理装置(好比虚拟中央处理装置120)的一有效路径后，所取得的状态。
根据本发明，本方法更包含分配一本地IP网站给与无线客户端104相连的装置的步骤，进而得以通过本地IP地址与相连的装置通讯。
本发明已透过以上具体实施例作一详细说明，但以上内容仅用以说明本发明的较佳实施例，并不能限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应属与本发明专利涵盖范围。

Claims (75)

1.一种多网关系统，该系统包含：
一接入点，与一区域相关联，该接入点提供该区域内的一网络覆盖；
一无线客户端，当该无线客户端位于该区域时，适用于与该接入点通讯；以及
一虚拟中央处理装置，与一虚拟的媒体存取控制地址相关联，其中该虚拟中央处理装置与该接入点通讯，以在该无线客户端与一目的地间重新导引一数据封包。
2.如权利要求1所述的系统，其中该接入点更包含一第一接入点以及一第二接入点，该第一与第二接入点系分别与一第一区域与第二区域相关联，该第一区域可重叠该第二区域。
3.如权利要求2所述的系统，其中该虚拟中央处理装置包含复数个网关处理器，该复数个网关处理器根据该无线客户端与该第一接入点与第二接入点中的其中一接入点间的一映射，而在该无线客户端与该目的地间转呈该数据封包。
4.如权利要求3所述的系统，其中该复数个网关处理器映射到该虚拟媒体存取控制地址。
5.如权利要求2所述的系统，其中该无线客户端被分配有该虚拟中央处理装置，使得当该无线客户端在该第一区域与该第二区域间移动时，该无线客户端选择性地与该第一接入点或第二接入点通讯，以及该虚拟中央处理装置用以重新导引该数据封包。
6.如权利要求2所述的系统，其中该第一与该第二点的一个别作业状态用以决定该无线客户端应与哪一接入点通讯的一因素。
7.如权利要求1所述的系统，其中该数据封包一第一报头信息进行封装，以提供路由信息。
8.如权利要求1所述的系统，其中该无线客户端将该数据封包与一第二额外报头进行封装，以提供封包重新排列信息给该虚拟中央处理装置。
9.如权利要求1所述的系统，其中该虚拟中央处理装置更包含一路由器，以从该接入点收集一路由信息。
10.如权利要求9所述的系统，其中该无线客户端周期性地传送哈哕信息，以表示该无线客户端所属的该区域，藉此更新所收集到的该路由信息。
11.如权利要求10所述的系统，其中至少二个时间参数与该哈哕信息相关联，该至少二个时间参数的一个与重新关联相关，而该至少二个时间参数的另一个与IP地址的遗失相关。
12.如权利要求10所述的系统，其中该接入点更将该哈哕信息聚集为一周期信息，以更新所收集到的该路由信息。
13.如权利要求9所述的系统，其中该路由器将所收集到的该路由信息提供给该虚拟中央处理装置，以帮助该虚拟中央处理装置动态地重新导引该数据封包。
14.如权利要求1所述的系统，其中该接入点建立该虚拟MAC地址的一渐变表，以建立该无线客户端的一联机状态。
15.如权利要求9所述的系统，其中该路由器分配该虚拟MAC地址的一成本给该接入点。
16.如权利要求1所述的系统，其中该虚拟中央处理装置更包含一动态主机配置协议服务器，以分配一IP地址给该无线客户端。
17.如权利要求1所述的系统，其中该无线客户端提供一本地动态主机配置协议功能，以分配本地IP地址给与之相连的装置。
18.如权利要求1所述的系统，其中该接入点分配一特殊端口以接收该数据封包。
19.如权利要求1所述的系统，其中该无线客户端通过一跳跃机制连接该接入点。
20.如权利要求1所述的系统，其中该无线客户端通过一无线路由机制连接该接入点。
21.如权利要求1所述的系统，其中该无线客户端与该虚拟中央处理装置间实施一非对称信道机制。
22.如权利要求1所述的系统，其中该无线客户端增加一传输功率，直到取得到达该接入点的一组最少邻居为止。
23.一种多网关系统，该系统包含：
一接入点，与一区域相关联，该接入点提供该区域内的一网络覆盖；
一无线客户端，当该无线客户端位于该区域时，适用于与该接入点通讯；以及
在该无线客户端与一目的地间重新导引一数据封包的一手段，
其中该接入点通过一虚拟媒体存取控制(MAC)地址与该重新导引手段通讯。
24.如权利要求23所述的系统，其中该接入点更包含一第一接入点以及一第二接入点，该第一与第二接入点分别与一第一与第二区域相关联，该第一区域可重叠该第二区域。
25.如权利要求24所述的系统，其中该无线客户端分配有该重新导引手段以及该虚拟的媒体存取控制地址，使得当该无线客户端在该第一区域与该第二区域间移动时，该无线客户端选择性地与该第一或第二接入点通讯，以及该重新导引手段用以重新导引该数据封包。
26.如权利要求24所述的系统，其中该第一接入点与该第二接入点的一个别作业状态用以决定该无线客户端应与哪一接入点通讯的一因素。
27.如权利要求23所述的系统，其中该数据封包与一第一报头信息进行封装，以提供路由信息。
28.如权利要求23所述的系统，其中该无线客户端将该数据封包与一第二额外报头进行，以提供封包重新排列信息给该重新导引手段。
29.如权利要求23所述的系统，其中该重新导引手段更包含一路由手段，以从该接入点收集路由信息。
30.如权利要求29所述的系统，其中该无线客户端周期性地传送哈哕信息，以表示该无线客户端所属的该区域，藉此更新该所收集到的该路由信息。
31.如权利要求30所述的系统，其中至少二个时间参数与该哈哕信息相关联，该至少二个时间参数的一个与重新关联相关，而该至少二个时间参数的另一个与IP地址的遗失相关。
32.如权利要求31所述的系统，其中该接入点更将该哈哕信息聚集为一周期信息，以更新所收集到的该路由信息。
33.如权利要求29所述的系统，其中该路由手段提供所收集到的该路由信息给该重新导引手段，以帮助该重新导引手段动态地重新导引该数据封包。
34.如权利要求23所述的系统，其中该接入点建立该虚拟的媒体存取控制地址的一渐变表，以建立该无线客户端的一联机状态。
35.如权利要求29所述的系统，其中该路由手段分配该虚拟的媒体存取控制地址的一成本给该接入点。
36.如权利要求23所述的系统，其中该重新导引手段更包含分配一IP地址给该无线客户端的一手段。
37.如权利要求23所述的系统，其中该无线客户端提供一本地动态主机配置协议功能，以分配本地IP地址给与之相连的装置。
38.如权利要求23所述的系统，其中该接入点分配一特殊端口以接收该数据封包。
39.如权利要求23所述的系统，其中该无线客户端通过一跳跃机制连接该接入点。
40.如权利要求23所述的系统，其中该无线客户端通过一无线路由机制连接该接入点。
41.如权利要求23所述的系统，其中该无线客户端与该重新导引手段间实施一非对称信道机制。
42.如权利要求24所述的系统，其中该重新导引手段更包含复数个处理手段，该复数个处理手段根据该无线客户端与该第一接入点与第二接入点中一个接入点间的一映射，在该无线客户端与该目的地间转呈该数据封包。
43.如权利要求23所述的系统，其中该无线客户端增加一传输功率，直到取得到达该接入点的一组最少邻居为止。
44.一种适用于一多网关系统的数据路由方法，该多网关系统包含一无线客户端、一接入点、以及一虚拟中央处理装置，该接入点与一区域相关联，该方法包含至少下列步骤：
分配该虚拟中央处理装置给该无线客户端，该虚拟中央处理装置与一虚拟的媒体存取控制地址相关联；
确定通讯的该接入点，该接入点与该无线客户端所在的一区域相关联；以及
由该接入点与该虚拟中央处理装置通讯，以在该无线客户端与一目的地间重新导引一数据封包。
45.如权利要求44所述的方法，其中该接入点更包含一第一接入点以及一第二接入点，该第一接入点与第二接入点分别与一第一区域与第二区域相关联，该第一区域可重叠该第二区域。
46.如权利要求45所述的方法，更包含根据该无线客户端与该第一接入点及第二接入点间的其中一个接入点间的一映射，在该无线客户端与该目的地间转呈该数据封包。
47.如权利要求45所述的方法，更包含根据该第一与第二接入点的一个别作业状态，其选择性地在该第一与第二接入点间通讯。
48.如权利要求44所述的方法，更包含将该数据封包与一第一报头信息进行封装，以提供路由信息。
49.如权利要求44所述的方法，更包含将该数据封包与一第二额外报头信息进行封装，以提供封包重新排列信息给该虚拟中央处理装置。
50.如权利要求44所述的方法，更包含从该接入点收集路由信息。
51.如权利要求50所述的方法，更包含周期性地送出哈哕信息，以表示该无线客户端所属的该区域，藉此更新所收集的该路由信息。
52.如权利要求50所述的方法，其中至少二个时间参数与该哈哕信息相关联，该至少二个时间参数的一个时间参数与重新关联相关，而该至少二个时间参数的另一个时间参数与IP地址的遗失相关。
53.如权利要求51所述的方法，更包含将该哈哕信息聚集为一周期信息，以更新所收集到的该路由信息。
54.如权利要求50所述的方法，更包含将所收集到的该路由信息提供给该虚拟中央处理装置，以帮助该虚拟中央处理装置动态地重新导引该数据封包。
55.如权利要求44所述的方法，更包含建立该虚拟的媒体存取控制地址的一渐变表，以建立该无线客户端的一联机状态。
56.如权利要求44所述的方法，更包含分配该虚拟的媒体存取控制地址的一成本给该接入点。
57.如权利要求44所述的方法，更包含分配一IP地址给该无线客户端。
58.如权利要求44所述的方法，更包含分配一本地IP地址给与之相连的装置。
59.如权利要求44所述的方法，更包含分配一特殊端口以接收该数据封包。
60.如权利要求44所述的方法，更包含利用一跳跃机制连接该无线客户端与该接入点。
61.如权利要求44所述的方法，更包含利用一无线路由机制连接该接入点。
62.如权利要求44所述的方法，更包含在该无线客户端与该虚拟中央处理装置间实施一非对称信道机制。
63.如权利要求44所述的方法，更包含增加一传输功率，直到取得到达该接入点的一组最少邻居为止。
64.一种电子装置，该装置包含：
一无线客户端，当该电子装置位于与该接入点相关联的一区域时，该无线客户端适用于与一接入点通讯，其中该无线客户端被分配有一虚拟中央处理装置，该虚拟中央处理装置有一虚拟的媒体存取控制接入与之相关联，使得该虚拟中央处理装置与该接入点通讯，以在该无线客户端与一目的地间重新导引一数据封包。
65.如权利要求64所述的装置，其中该接入点包含一第一接入点以及一第二接入点，使得当该无线客户端在该第一区域与该地二区域间移动时，该无线客户端选择性地与该第一接入点或该第二接入点通讯，以及该虚拟中央处理装置系用以重新导引该数据封包。
66.如权利要求65所述的装置，其中该第一与第二接入点的一个别作业状态系用以决定该无线客户端欲与哪一个接入点通讯。
67.如权利要求64所述的装置，其中该无线客户端将该数据封包与一第一报头信息进行封装，以提供路由信息。
68.如权利要求64所述的装置，其中该无线客户端将该数据封包与一第二报头信息进行封装，以提供封包重新排列信息给该虚拟中央处理装置。
69.如权利要求64所述的装置，其中该无线客户端周期性地送出哈哕信号，以表示该无线客户端所属的区域，藉以更新所收集到的路由信息。
70.如权利要求69所述的装置，其中至少二个时间参数系与该哈哕信息相关联，该至少二个时间参数的一个时间参数与重新关联相关，而该至少二个时间参数的另一个时间参数与IP地址的遗失相关。
71.如权利要求64所述的装置，其中该无线客户端提供一本地动态主机配置协议功能，以分配一IP地址给该无线客户端。
72.如权利要求64所述的装置，其中该无线客户端透过一跳跃机制连接该接入点。
73.如权利要求64所述的装置，其中该无线客户端通过一无线路由机制连接该接入点。
74.如权利要求64所述的装置，其中该无线客户端与该虚拟中央处理装置间实施一非对称信道机制。
75.如权利要求64所述的装置，其中该无线客户端增加一传输功率，直到取得到达该接入点的一组最少邻居为止。
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