CN100524278C - 在多频带多协议的混合有线/无线网络中提供超级通道的系统和方法 - Google Patents

Abstract

来自与在多频带多协议网络中使用的各协议相关的各通信频带和通信通道的物理层的消息可被集成到单个多协议层，例如称为超级通道层。根据由单个多协议层运载的信息，可从通信频带和/或通信通道中识别最优通信路径。通信会话可通过最优通信路径被建立。通信路径可包括在不同通信频带中选出的单个通信频带、和/或通道内的不同路径。就这点而言，来自同一或不同通信频带的通道可被合并以提供最优通信路径。单个多协议层可被表征为数据链路层内的子层。相应地，单个多协议层可位于MAC层之上，且二者都是数据链路层的一部分。

Description

在多频带多协议的混合有线/无线网络中提供超级通道的系统及方法

相关申请的交叉引用/引用结合

本申请对以下专利申请进行了引用并要求其优先权，以及要求获益于这些申请，这些专利如下：

于2002年12月31日提交的题为“用于在多频带多协议的混合有线/无线网络中提供超级通道的方法及系统(Method and System for Providing a SuperChannelin a Multi-band Multi-protocol Hybrid Wired/Wireless Network)”的美国临时专利申请其申请序号为60/433,198；

于2002年9月17日提交的题为“通信系统软件以及协议(CommunicationsSystems Software and Protocols)”的美国临时专利申请，其申请序号为60/411,261；和

于2002年9月17日提交的题为“用于提供可升级的集成交换器以及无线电体系结构的方法及系统(System and Method for Providing a ScalableIntegrated Switch and Wireless Architecture)”的美国临时专利申请，其申请序号为60/411,301。

本申请还引用了于2003年6月26日提交的题为“用于混合有线/无线网络中的网络管理的方法及系统(Method and System for Network Mangement ina Hybrid Wired/Wireless Network)”的美国专利申请，其申请序号为10/606,565。

上述专利申请均通过引用而整体地结合于本文中。

技术领域

本申请的实施例总体涉及一种混合有线/无线网络的建网，更具体而言涉及一种用于在多频带多协议的混合有线/无线网络中提供超级通道的方法及系统。

背景技术

由国际标准组织(ISO)所颁布的开放式系统互连(OSI)模型用于建立用于连接不同种类的计算机和通信系统的标准。OSI模型描述了信息流从第一计算机系统的软件应用经过网络媒介而到达第二计算机系统的软件应用上。图1a是OSI模型的框图100。参考图1a，OSI模型具有七个清楚的功能层，包括层7，应用层114；层6，表示层112；层5，会话层110；层4，传输层108；层3，网络层106；层2，数据链路层104；以及层1，物理层102。物理层102还可包括有物理层收敛过程(PLCP)子层102b以及物理媒质附属(PMD)子层102a。数据链路层104还可包括有媒体访问控制(MAC)层104a。

一般而言，各OSI层描述了用于帮助通过连接层以及最终通过网络来传输信息所必需的一些任务。尽管如此，OSI模型不会描述各个层的任何特定实施。OSI层1至4一般处理网络控制和数据传送以及接收，这通常指的是端对端的网络服务。层5至7处理应用问题，这通常指的是应用服务。各层的特定功能可根据实施特定层所必需的例如协议和/或接口要求或规范的因素而变化。例如，以太网协议可提供物理层中的冲突检测以及载波侦听。层1，即物理层102负责用来处理与通信媒质连接所需的所有电的、光的、光电的以及机械的要求。应当注意的是，物理层102可有助于传输表示信息比特流的电信号。物理层102还可提供诸如编码、解码、同步化、时钟数据恢复以及比特流的传输和接收的服务。

PLCP层102b可构造成将物理层102所提供的服务适配于和映象到具体的PMD子层102a的装置所提供的功能上。具体而言，PLCP层102b可适合于将PHY子层服务数据单元(PDSUs)映象到适当的用于在两个或多个可通过物理媒质进行通信的实体之间提供通信服务所必须的数据包和/或成帧格式。PMD层102a确定了可用于通过物理媒质来接收和传输的实际方法和/或协议。MAC子层104a可适合于提供例如可用于访问PLCP子层102b所提供的功能和服务的任何必需的驱动器。因此，较高层服务可适合于利用几乎不附属于或不附属于PMD子层102a的MAC子层104a所提供的服务。

802.11是电气和电子工程师协会(IEEE)所颁布的系列规范，其为OSI模型的MAC层和物理(PHY)层提供通信标准。801.11标准还提供了用于有线和无线的局域网(WLANs)的通信标准。更具体而言，802.11标准规定了用于WLANs的五(5)种类型的物理层。这些包括跳频展频(FHSS)，直接序列的展频(DSSS)，红外(IR)通信，高速的直接序列展频(HR-DSS)以及正交频分复用(OFDM)。802.11标准还为每一个特定的PHY层提供PLCP帧格式。

在过去的十年，支持诸如流视频和流音频应用的更高数据率的需求，已经经历了以太网速率从约1-2兆比特每秒(Mbps)增长到10Mbps、到100Mbps、到1吉比特每秒(Gbps)、到10Gbps。通常，在该套规范中存在许多的标准，即802.11b、802.11a、以及802.11g，其可用于满足增长的数据率的需求。例如，802.11g标准可在发送器/接收器提供约54Mbps的最大数据率，其覆盖范围为19米，频率范围2.4GHz到2.4835GHz。例如802.11b标准可在发送器/接收器提供约11Mbps的最大数据率，其覆盖范围为57米，频率范围2.4GHz到2.4835GHz。最后，例如802.11a标准可在发送器/接收器提供约54Mbps的最大数据率，其覆盖范围为12米，频率范围从5.150GHz到5.350GHz以及从5.725GHz到5.825GHz的300MHz段带宽。

802.11标准形成了该套规范中的其它标准的基础，802.11b，802.11a和802.11g标准为其前趋标准提供了各种改进和新特征。尽管如此，仍然存在着该套规范中的所有标准所共有的某些基本构件块。例如，该套规范中的所有标准采用以太网协议并且采用带有冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)。

CSMA/CA采用简单的协商方案以允许对通信媒质的访问。如果发送实体希望将信息传输至接收实体上，则发送实体可检测通信媒质以用于传输业务。在通信媒质繁忙的情况下，发送实体可停止进行发送，并尝试在下一时间里进行发送。在通信媒质不繁忙的情况下，则发送实体可通过通信媒质来发送信息。尽管如此，仍然存在着两个或多个发送实体检测到通信媒质不繁忙并且尝试在同一瞬时进行发送的情况。为了避免冲突和重发，例如，可采用CSMA/OA或准备发送(RTS)以及清除发送(CTS)通信方案。因此，无论发送装置在何时检测到通信媒质不繁忙，则发送装置可发送准备发送消息至一个或多个接收装置。在接收到准备发送消息之后，接收装置可发送一个清除发送消息。通过由发送装置来接收清除发送消息之后，发送装置可开始将数据传输至接收装置。在从发送装置接收数据包或帧之后，接收装置可确认所接收的帧。

代表无线电保真度的、被称为Wi-Fi的802.11b标准，可向回兼容其前趋标准802.11。尽管802.11采用了包括有利用微分二元相移键控来进行的直接序列展频(DSS)和跳频展频(11比特的巴克序列)的两种调制形式中的其中一种，然而802.11b采用了被称为补码键控(CCK)的更高数据速率形式的DSS。CCK允许更高的数据速率，并且尤其是对干扰效应如多径传播干扰、PSK比较不敏感。

802.11a采用了正交频分复用(OFDM)的调制/编码方案，其提供了54Mbps的最大数据速率。正交频分复用是一种数字调制技术，其可将信号分成若干窄带通道，各通道具有不同的频率。各窄带通道设置成可使通道与数据流中的符号之间的道间串扰效应最小化。

由于设计用于为802.11a提供支持的设备操作于从5.150GHz到5.350GHz以及从5.725GHz到5.825GHz的频率，802.11a设备将不能与设计用于以802.11b标准操作的设备交互，所述802.11b标准定义了在2.4到2.4835GHz频带上的操作。一个主要的缺点在于，已经投资了802.11b设备和基础设施的公司如果不耗费巨大的话，将会难于对他们的网络进行升级换代。

作为802.11b标准的延伸，已经发展出了802.11g标准。802.11g标准可采用与802.11a标准相类似的OFDM调制方案，并且传输速率与802.11a相当。由于802.11g兼容的设备在与802.11b兼容的设备相同的电磁频谱部分下操作，因此802.11g向回兼容现有的802.11b的WLAN基础设施。由于802.11g的向回兼容802.11b的兼容性，期望出现可直接与802.11g允许的接入点连接的802.11b允许的射频卡，以及可直接与802.11b允许的接入点连接的802.11g允许的射频卡。

另外，尽管802.11g兼容设备在2.4至2.485千兆赫的频率范围内操作，然而典型的传输信号采用了大约22兆赫的带宽，这大约是整个所分配带宽的三分之一或30％。这将802.11g所采用的非重叠通道的数量限制至三个(3)。类似情形也存在于802.11b中。因此，与802.11b标准相关的许多通道分配和频率复用方案可以是802.11g中所固有的。

在将802.11b和802.11g设备设计成在电磁频谱的2.4千兆赫部分中操作时，RF干扰可造成另外的操作问题。频谱的2.4千兆赫部分是已经使用了一段时间的未经授权的区域，充满了潜在的干扰装置。这些装置中的一些包括无绳电话、微波炉、对讲系统和小型监视器。其他可能的干扰装置可以是蓝牙装置。因此，这类干扰造成了与802.11b和802.11g标准有关的干扰问题。

与802.11b所采用的三个非重叠的通道相比，802.11a兼容设备采用了八个非重叠的通道。因此，802.11a接入点例如可以通过比与802.11b兼容的设备更密集的方式来运行。例如在一个指定区域中可使用多至12个接入点(每一个具有不同的分配频率)而不引起共通道干扰。因此，802.11a尤其可用于克服与通道分配有关的一些问题，特别是在可能具有密集的用户人群和吞吐量可能增加至临界状态的区域。尽管如此，802.11a的较高工作频率导致更多的衰减，从而导致在给定的数据速率下具有更短的工作范围。这可显著地增加使用成本，这是因为要求有更大量的接入点来对给定的服务区域提供服务。

在采用了802.11系列协议中的一个或多个协议的有线/无线的混合网络中，整个网络中的接入装置的流动性可能会对传统的交换器或交换设备提出另外的挑战。由于接入装置连续地改变通往网络上的接入点，因此传统的交换器可能不具备有效地控制其他网络设备和/或实体以便提供整个网络中的无缝通信的能力。因此，某些网络资源的分配和解除分配可能在这些通信动态连续变化的网络中是存在着问题的。另外，特别是在可处理大容量接入装置业务的网络系统中，提供适当的安全性也可能会造成另外的问题。

在用了802.11系列协议中的一个或多个协议的有线/无线的混合网络中，整个网络中的接入装置的流动性可能会对传统的交换器或交换设备提出另外的挑战。由于接入装置连续地改变通往网络上的接入点，因此传统的交换器可能不具备有效地控制其他网络设备和/或实体以便提供整个网络中的无缝通信的能力。因此，某些网络资源的分配和解除分配可能在这些通信动态连续变化的网络中是存在着问题的。另外，特别是在可处理大容量接入装置业务的网络系统中，提供合适的安全性也可能会造成另外的问题。

通过对比将在以下部分参考附图描述的本发明的一些方面，惯用和传统方法的其他局限性和缺点对于本领域的技术人员将变得显而易见。

发明内容

本发明的一些方面提供了一种用于在多频带多协议的混合有线/无线网络中提供超级通道的方法及系统。可采用该方法来提供多频带多协议的网络中的增强的连通性。就这方面而言，来自与多频带多协议网络的多个协议中的每一个相关的各通信频带和通信通道的物理层的消息可被聚集成单个的多协议层。单个的多协议层可以是单个的协议栈的超级通道层。可基于由单个多协议层所运载的信息来从通信频带和/或通信通道中识别出最佳的通信路径。可利用已经识别出的最佳通信路径来建立会话。通信路径可包括在单个通信频带中的不同通道和/或从不同通信频带中选出的通道。就这方面而言，来自相同的或来自不同的通信频带的通道可被组合在一起以提供适应通信会话的最佳通信路径。单个多协议层可以是超级通道层，其可被表征为位于单个协议栈的数据链路层中的子层。因此，单个多协议层可位于MAC层之上，该MAC层与物理层连接。

在本发明的另一方面中，单个多协议层中所聚集的消息的至少一部分可由网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的任何一个或多个来监控。网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的任何一个或多个可与超级通道连接。另外，网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的任何一个或多个可用于从单个协议栈的单个多协议层中提取通道专用数据。最后，网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的每一个可被设置成相互之间交换或共享信息，以便更有效地来管理网络。

本发明的另一实施例可提供机器可读的存储器，在其上面存储了计算机程序，该计算机程序具有至少一个用于提供多频带多协议的网络中的增强的连通性的编码段。该至少一个编码段可通过机器来执行，从而使机器执行在用于提供多频带多协议的网络中的增强的连通性的方法中所述的步骤。

根据本发明的另一实施例，可提供一种多频带多协议的网络中的增强的连通性的系统。该系统可包括用于处理与各协议相关的消息的单个协议栈。该单个协议栈可包括单个多协议层，其用于聚集来自与多频带多协议的网络中的各通信通道和/或通信频带相关的物理层的消息。各通信通道和/或通信频带可对应于多频带多协议的网络中所采用的多个协议中的每一个。可提供用于从通信频带和/或通信通道中确定和/或识别出最佳通信路径的装置。还可提供用于采用已经识别出的最佳通信路径来建立通信会话的装置。最后，可提供用于从通信通道或通信频带或其组合中选择至少一个以用于促进通信会话的装置。

在本发明的一方面中，单个多协议层可作为数据链路层中的子层而得以设置和定位。单个多协议层可被表征为超级通道子层，并可包括用于使单个多协议层恰好位于MAC层之上并与之连接的装置。在这种设置中，MAC层可与物理层连接，后者可位于所述MAC层之下。另外，单个多协议层可位于MAC层之上。

本发明的另一方面可包括网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程，它们中的每一个可用于与单个多协议层的超级通道连接。网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的任何一个或多个可用于监控单个多协议层中所聚集消息的至少一部分。网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的每一个可用于从单个多协议层中提取通道的专用数据。因此，网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的每一个所获得的提取信息可在一个或多个其他进程中进行共享。就这方面而言，可利用来自各个进程的信息来提供更稳固的通信系统和通道。

在本发明的另一方面中，网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的每一个可与相应的处理器或控制器相关联。因此，网络管理进程可由网络管理处理器或控制器来控制。带宽管理进程可由带宽管理处理器或控制器来控制。负载平衡进程可由负载平衡处理器或控制器来控制。会话控制进程可由会话控制处理器或控制器来控制。最后，QoS管理进程可由QoS管理处理器或控制器来控制。尽管如此，网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的一个或多个和/或它们对应的处理器可由中央处理器来控制。

从以下介绍和附图以及其所示实施例的细节中可以更全面地理解本发明的这些和其它优点、方面和新颖特征。

附图说明

图1a是OSI模型的框图。

图1b是显示了由802.11所规定的通用PLCP帧的框图。

图1c是显示了由802.11所规定的跳频展频所采用的PLCP帧的框图。

图1d是显示了由802.11所规定的用于直接序列展频和高速直接序列展频的PLCP帧的框图。

图1e是显示了由802.11所规定的用于正交频分复用的PLCP帧的框图。

图2a是根据本发明的一个实施例的超级通道的框图。

图2b是根据本发明的一个实施例的适于处理多个协议的超级通道的框图。

图3是根据本发明的一个实施例的可使用超级通道的示例性多频带多协议混合有线/无线网络的框图300。

图4是根据本发明的一个实施例的可用于提供多频带多协议网络中的增强的连通性的示例性系统的框图。

具体实施方式

本发明的一些方面提供了用于在多频带多协议的混合有线/无线网络中提供超级通道的系统及方法。该方法可用于提供多频带多协议网络中的增强的连通性。就这方面而言，来自与多频带多协议网络的单个多协议层中的多个协议中的每一个相关的各个通信频带和各个通信通道的物理层的消息可被聚集到单个多协议层中去。可提供单个协议栈，其中单个多协议层可以是超级通道层。基于由单个协议栈的单个多协议层所运载的信息，可以从通信频带和/或通信通道中识别出最佳的通信路径。可利用识别出的最佳通信路径来建立通信会话。通信路径可包括单个通信频带内的不同通道，和/或从不同通信频带中选出的通道。就这方面而言，来自相同的或来自不同的通信频带的通道可被组合起来以提供适应通信会话的最佳通信路径。

在传统的多频带多协议的混合有线/无线系统中，由系统来处理的各个协议要求其自己的协议栈。就这方面而言，各协议栈维护和处理与特定的协议、和/或通信频带相关联的消息。这种系统所固有的缺点在于，各协议和/或通信频带要求其自己的用于处理其相关的协议栈的硬件和/或软件，从而使处理复杂化。另外，由于各协议要求其自身的协议栈，因此对硬件和/或软件的需要转化为增加的系统成本。因此，本发明提供了具有超级通道或多协议层的单个协议栈，该协议栈可用于将来自各协议或通信频带的PHY层的消息聚集起来。这就使得可以不需要提供用于维护和处理与各协议或通信频带相关的消息的单独的协议栈。

图1b是显示了由802.11所规定的通用PLCP帧的框图。参见图1b，图中显示了前同步码122、PLCP报头124、MAC数据126和CRC 128。前同步码122可包括同步(SYNC)数据122a和同步分隔符122b。PLCP报头124可包括，例如PLCP信号字段(PSF)124a、服务数据124b、字长124c以及其它字段。前同步码122可依赖于PHY。SYNC数据122a可包括独特的位流，其可适于发送计时参数如帧启动。SYNC数据122a用于位同步和解调。SYNC分隔符122b提供帧计时信息，并且可用于对同步信息的末端进行分隔。PLCP报头124可用于包括用于对帧进行解码的信息。例如，PSF 124a可用于包含通信数据速率信息。服务数据124b通常是保留的，但可被用于提供应用场合所特有的功能。字长124c可用于表示MAC数据126的长度。就这方面而言，字长124c可按照传输MAC数据126所需的时间来表达。

图1c是显示了由802.11所规定的跳频率展频所采用的PLCP帧的框图。参见图1c，图中显示了SYNC数据132、PLCP报头134和PSDU 136。PLCP报头134可包括，例如，PSDU长度字(PLW)134a、PLCP信号发送字段(PSF)134b、报头错误检验字段或CRC 134c以及其它字段。PLW 134a可指明包含在PSDU 136内的八比特组的数量。PSF 134b在长度上可以是4比特，并且可用于指示传输数据速率。

图1d是显示了由802.11所规定的用于直接序列展频和高速直接序列展频(HR-DSS)的PLCP帧的框图。参见图1d，图中显示了前同步码142、PLCP报头144和MPDU 146。前同步码142可包括同步(SYNC)数据142a和同步分隔符142b。PLCP报头144可包括，PLCP信号字段(PSF)144a、服务数据144b、字长144c以及CRC字段144d。SYNC数据142a与用于跳频展频的SYNC数据132a所用的8比特相比，可以具有128比特。CRC 144d是16比特，这类似于用于跳频展频的CRC 134c。

图1e是显示了由802.11所规定的用于正交频分复用的PLCP帧的框图。参见图1e，图中显示了前同步码152、PLCP报头154和PSDU 156、尾部158以及填充160。前同步码152可包括同步(SYNC)数据152a和同步分隔符152b。PLCP报头154可包括，字长154a、PLCP信号字段(PSF)154b、保留字段154c、奇偶校验154d、尾部154e和服务154f。字长154a是12比特的字段，其可用于表示帧长度。PSF154b是4比特的字段，其可表示所使用的调制方案以及其有关的PSDU编码速率。例如，规范利用二进制1011来表示6Mbps，1111来表示9Mbps，1010来表示12Mbps，1110来表示18Mbps，1001来表示24Mbps，1011来表示36Mbps，1000来表示48Mbps，最后，采用1100来表示最大标准速率54Mbps。保留字段154c是1比特的字段，其被保留以便用于将来使用，并可用于应用场合所特有的用途。奇偶校验字段154d可表示奇数或偶数的奇偶性。尾部字段154e是6比特的字段。服务字段154f是16比特的字段，其可用于表示服务的类型。

根据本发明的一个实施例，具有超级通道或单个多协议层的单个协议栈可得以提供。超级通道或单个多协议层可用于提供在不同通信标准和协议之间进行无缝通信。例如，超级通道可用于将来自不同的通信频带的多个通道组合或聚集以形成多频带多协议的栈。例如，蓝牙通道、802.11a、802.11b和/或802.11g通道中的一个或多个可被组合成单个的多频带多协议栈。通道的组合可产生超级通道组，其可用于接收和处理来自于在不同通信频带下工作的多个收发器的通信信息。

根据本发明，多频带多协议接入点和/或交换器可用于提供服务至多个接入装置中的一个或多个上，所述接入装置可在多个通信频带中的一个或多个下工作。例如，第一接入装置可在与802.11a兼容的通道上工作。类似地，第二接入装置可在与802.11b兼容的通道上工作。第三接入装置可在与802.11g兼容的通道上工作。最后，第四接入装置可在与802.11a和802.11b兼容的通道上工作。因此，多频带多协议接入点可用于提供通信服务至位于其服务或覆盖区域内的第一、第二、第三和/或第四接入装置中的任何一个上。

在本发明的一个实施例中，超级通道可用于监测诸如在超级通道所覆盖的整个带宽或频谱上的通道业务。例如，在多频带多协议接入点可用于处理蓝牙、802.11a和802.11b通道的情况下，接入点可用于监测在超级通道的PHY层处的各个通道。因此，接入点可用于在由接入点提供服务的不同通信通道、通信频带以及接入装置中来提供有效的通道和/或通信管理。就这方面而言，接入点可用于协调诸如带宽共享、带宽管理、QoS管理、负载管理、转换和漫游的动作。

在本发明的一个方面中，例如，根据由接入点所处理的一个或多个通道上的业务负载，如果存在足够的可用带宽，则可保留一个或多个通道来将反馈提供给由接入点提供服务的接入装置上的。反馈信息可包括但不限于诸如带宽的使用、服务质量(QoS)以及服务类型的信息。超级通道可用于促进诸如服务类型的提取信息，其可从PCLP子层中得到。在本发明的另一方面中，各接入装置或用户可用于周期性地监测可被指定为反馈通道的通道。例如，在反馈通道可提供与QoS相关的信息的情况下，可指示接入装置微调其收发器至可能比较不拥挤的通道上和/或提供更好的QoS。类似地，在特定的频带可能拥挤的情况下，从超级通道所获得的带宽相关信息可被用于选择替换的具有可利用带宽的通信通道或通信频带。因此，可指示接入装置将其收发器微调至具有可利用带宽的替换通信通道上。

根据本发明的一个实施例，超级通道可被实施为恰好位于协议栈中的MAC层之上并与之连接的层。图2a是根据本发明的一个实施例的超级通道的框图200。参见图2a，图中显示了根据本发明的一个实施例的协议栈。根据本发明的协议栈可具有七个不同的功能层，包括应用层214、表示层212、会话层210、传输层208、网络层206、数据链路层204以及物理层202。物理层202可进一步包括物理层收敛过程(PLCP)子层202b以及物理媒质附属(PMD)子层202a。数据链路层204还可包括有媒体访问控制(MAC)层204a。另外，数据链路层204还可包括超级通道层或多协议层204b。

在操作中，超级通道层204b可利用连接MAC层204a所提供的服务以及功能，在连接MAC层204b的顶部具有超级通道层204b。超级通道层204b可用于使用MAC层的服务来从例如PLCP子层202b和PMD子层202a中获取通道所专用的信息。在本发明的一个方面中，超级通道层204b可被视为改进的或超级的MAC层，尽管本发明并不限于此。超级通道层204b可用于提供服务至协议栈的一个或多个上层上。

例如，在高速的直接序列展频(HR-DSS)调制方案的情况下，超级通道层204b可得到这些信息，例如图1d的PLCP信号字段(PSF)144a以及来自PCLP报头144的服务数据144b。类似地，在正交频分复用(OFDM)的情况下，超级通道层204b可用于获得这些信息，例如PLCP信号字段(PSF)154b以及来自PCLP报头154的服务数据154f。

图2b是根据本发明的一个实施例的用于处理多个协议的超级通道的框图220。参见图2b，图中显示了超级通道(SC)层222、MAC层MAC1、MAC2、MAC3、...、MACn，通称为226，以及物理层PHY1、PHY2、PHY3、...、PHYn，通称为228。位于超级通道层或单个多协议层224之上的上层可被统一表示为224。PHY1和MAC1层对应于协议1。PHY2和MAC2层对应于协议2，通信频带1。PHY3和MAC3层对应于协议2，通信频带2。最后，PHYn和MACn层对应于协议n。就这方面而言，单个多协议层224可用于维护和处理与各协议1，协议2通信频带1，协议2通信频带2，...，协议n相关的所有消息。

在一个典型的多频带多协议无线局域网中，特别是在接入装置在整个网络中是移动的时候，通道容量可随时间而快速地变化。例如，当从接入装置到接入点的距离由于移动的缘故而增大或减小时，在各种频带以及通道中的通道容量和最终的通道吞吐量可由于接入装置与接入点的连续结合和分离而变化。根据本发明的一个实施例，超级通道可用于提供例如网络管理服务至协议栈的上层上。就这方面而言，可提供交换器以便帮助多个接入装置和/或接入点的一个或多个之间的网络管理，和/或提供采用相同或不同协议并借助于一个或多个通信频带来进行通信的其它交换器。该交换器可使用消息接发协议，该协议可用于方便实现诸如服务质量(QoS)控制和管理、交换器滤波传输、带宽管理、会话控制和管理，和/或负载平衡的任务。

于2003年6月26日提交的题名为“用于有线/无线混合网络中的网络管理的方法和系统(Method and System for Network Management in a HybridWired/Wireless Network)”的美国专利申请，其序列号为10/606,565，提供了一种用于网络管理的系统，该系统包括QoS管理、负载平衡、带宽管理、以及会话控制管理，该申请通过引用而整体地结合于本文中。

参考网络管理的任务，在网络容量可由于接入装置的移动性而随着时间快速变化的有线/无线混合网络中，根据本发明的一个方面，交换器可设置成为网络的有线和/或无线部分执行各种网络管理任务。网络管理任务可包括执行一个或多个动作，这种动作包括但不限于QoS管理，包括跟踪带宽的使用的带宽管理以及分配和解除分配带宽以便满足用户和/或客户要求。这些动作的管理可直接地或间接地与在整个多频带多协议的有线和/或无线LAN或其混合组合网络中提供移动性和可操作性有关。超级通道可提供这样的层，在该层中可以容易地访问与在多通道多协议系统中的不同通道和/或不同通信频带上工作的接入装置相关的数据。因此，QoS管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及网络管理进程中的一个或多个可用于从超级通道中得到信息，并利用所得到的信息来提供更有效的网络管理。

图3是根据本发明的一个实施例的可利用超级通道的示例性多频带多协议混合有线/无线网络的框图300。参见图3，图中显示了局域网(LAN)302、验证服务器304、交换器306、308，接入点(APs)310、312、314、316、318、320和接入装置322、324、326、328、330、332、334、336、338。框图302可以是企业WLAN的代表，尽管本发明并不限于此。

LAN 302可用于提供交换器306和交换器308之间的传输媒质。接入点316、318和320可连接到交换器308上。出于说明目的，接入点316、318、320可以是与802.11a、802.11b兼容的。另外，接入点318可以是与蓝牙兼容的。就这方面而言，接入点316、318和320可包括多个收发器，其可构造成在不同的通信频带和/或多个多频带多协议收发器中的一个或多个上工作。接入点316可为接入装置或客户330提供服务，这种接入装置例如可以是与802.11b兼容的设备。接入点318可为接入装置或客户332、334、336提供服务，这种接入装置可位于接入点318的覆盖区域内。接入装置332可以是与802.11a兼容的，接入装置334可以与802.11g兼容。接入装置336可以是与802.11b和蓝牙兼容的。最后，接入点320可提供服务至位于接入点320的服务区域内的接入装置338。接入装置或客户338可以与802.11g兼容。

出于说明目的，接入点310、312、314可以与802.11g兼容。另外，接入点312可以与蓝牙兼容。就这方面而言，接入点310、312、314可包括多个收发器，其可构造成在不同的通信频带和/或多个多频带多协议收发器中的一个或多个上工作。接入点310可为接入装置或客户322、324提供服务，这种接入装置可位于接入点310的覆盖区域内。例如，接入装置322可以是与802.11a兼容的装置，接入装置324可以是与802.11g兼容的装置。接入点312可提供服务至位于接入点312的覆盖区域内的接入装置或客户326、328。接入装置326可以与802.11a兼容，接入装置328可以与802.11g和蓝牙兼容。

在操作中，发端接入装置如接入装置328可启动与收端接入装置或客户如接入装置334的通信会话。通过启动通信会话，接入点312可要求交换器306建立连接发端接入装置328和收端接入装置334的虚拟电路。与一个或多个交换器306、308和/或接入点312、318相关的网络管理进程可用于得到来自超级通道的信息，以便确定适应通信会话的最有效的路径。就这方面而言，可使用一个或多个不同的通道和/或通信频带来提供发端和收端接入装置之间的通信。

在本发明的一个方面中，可使用多个进程中的一个或多个来选择适应通信会话的最有效的路径。网络管理进程、负载管理进程、带宽管理进程、会话控制进程和QoS管理进程中的任何一个或多个可用于从超级通道层中得到信息，并确定例如合适的可被用于通信会话的通道。就这方面而言，可选择适当的通道使得同通道干扰最小、负载平衡可得以保持、最小的QoS可得以保持，并且带宽可被有效地用于整个网络中。

图4是根据本发明的一个实施例的可用于提供多频带多协议网络中的增强的连通性的示例性系统的框图400。参见图4，图中显示了栈420和处理器块412的下部。栈420可包括PHY层418、MAC层416和超级通道层414。处理器块412可包括QoS控制器402、负载平衡控制器404、带宽控制器406、会话控制器408以及网络管理控制器410。处理器块412可以是交换器或接入点的一部分。

超级通道层或单个多协议层414可以被设置和定位成数据链路层中的子层。单个多协议层414可以被表征为数据链路中的超级通道子层。如图4所示，数据链路层可包括MAC层416和超级通道或单个多协议层414。单个多协议层414与MAC层416连接并直接位于其之上。在这种设置中，MAC层416与物理层418连接，后者位于MAC层416之下。

处理器块412中的控制器402、404、406、408和410的每一个可与相应的网络处理功能相关联，这些功能分别为QoS管理进程、负载平衡进程、带宽管理进程、会话控制进程和网络管理进程。因此，QoS管理进程可以由QoS管理处理器或控制器402来控制。负载平衡进程可由负载平衡处理器或控制器404来控制。带宽管理进程可由带宽管理处理器或控制器406来控制。会话控制进程可由会话控制处理器或控制器408来控制。最后，网络管理进程可由网络管理处理器或控制器410来控制。尽管如此，QoS管理进程、负载平衡进程、带宽管理进程、会话控制进程和网络管理进程中的一个或多个和/或其相应的处理器可由主处理器或中央处理器来控制。

根据本发明的一个实施例，单个多协议层或超级通道414可用于将来自与多频带多协议网络中的各通信通道和/或通信频带相关的物理层418的消息聚集或收集。例如，单个多协议层或超级通道414可用于聚集或收集从物理层418上所接收的与802.11a、802.11b和蓝牙兼容的消息。各通信通道和/或通信频带可对应于多频带多协议网络中所用的多个协议中的每一个。例如，与802.11b兼容的接入装置可在2.4千兆赫的通信频带下工作，而与802.11a兼容的接入装置可在5.2千兆赫的通信频带下工作。对于802.11b通信频带，各种不同的通信通道可被规定在2.4千兆赫至2.4835千兆赫的频率范围内。对于802.11a通信频带，各种不同的通信通道可被规定在5.150千兆赫至5.350千兆赫以及从5.725千兆赫至5.825千兆赫的频率范围内。

处理器块412中的一个或多个进程和/或控制器可用于从超级通道或单个多协议层414中获取通道信息。所获取的通道信息可被用于从可使用的通信频带和/或通信通道中确定和/或识别最佳的通信路径。基于超级通道或单个多协议层414中的通道信息，处理器块412可选择至少一个通信通道或通信频带或其组合，以便促进通信会话。通信通道或通信频带可与不同的协议或协议内的频带相关。最后，处理器块412可构造成可利用所识别出的最佳通信路径来建立通信会话。

在本发明的另一方面中，网络管理控制器410、带宽控制器406、负载平衡控制器404、会话控制器408和/或QoS控制器402中的一个或多个可用于与超级通道或单个多协议层414形成界面。网络管理控制器410、带宽控制器406、负载平衡控制器404、会话控制器408和/或QoS控制器402中的任何一个或多个可用于监测单个多协议层414中的所聚集消息的至少一部分。网络管理控制器410、带宽控制器406、负载平衡控制器404、会话控制器408和/或QoS控制器402中的每一个可用于从单个多协议层414中提取通道所专用的数据。因此，由网络管理控制器410、带宽控制器406、负载平衡控制器404、会话控制器408和/或QoS控制器402中的每一个所得到的提取出来的信息可在一个或多个其它进程中共享。就这方面而言，来自由处理器块412中的控制器所处理的不同进程可被用于提供更稳定的通信系统。

根据本发明的另一实施例，根据所使用的调制方案，图1a、图1b、图1c、图1d、图1e中所示的一个或多个PLCP帧可用于包含这样的信息，该信息可被用于提供在根据本发明的实施例的一个或多个网状网络中的多个接入点之间的通信。另外，PLCP帧可用于传输用于根据本发明的实施例的接入点和/或接入装置所使用的802.11a、802.11b、802.11g操作模式中的任一或多个的信息。

因此，本发明可以硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现。本发明可在一个计算机系统中以集中的形式实现，或者在不同部件散布于若干个互连的计算机系统中以分散的形式实现。任何类型的计算机系统或其它适于执行本文所述方法的装置是合适的。硬件和软件的典型组合可以是通用用途的带有计算机程序的计算机系统，计算机程序可在被装载和执行时控制计算机系统，使得其可执行本文所述的方法。

本发明还可被植入计算机程序产品中，其包括可促成本文所述方法的实施的所有特征，其可在被装载于计算机系统中时能够执行这些方法。本文中的计算机程序指的是以任何语言、编码或符号表示的一组指令的任何表达，其试图使系统具有信息处理能力，来直接地或在以下两者或其中之一之后来执行特定的功能：a)转换到另一语言、编码或符号；b)以不同的物质形式来复制。

尽管如此，本发明及本文所公开的其创造性设置可在不偏离其精神或基本属性的前提下体现为其它形式。因此，应当参考以下权利要求而非参考上述说明书来表示本发明的范围。就这方面而言，上述介绍仅仅是出于示例性的目的，并不以任何方式来限制本发明，除了如以下权利要求中所述的一样。

尽管已经参考某些实施例来介绍了本发明，然而本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明的精神实质的前提下，可以进行各种变化，并且可以等效替换。另外，在不偏离本发明的精神实质的前提下，可以进行多种改进以便使特定的情况或材料来适应本发明的教义。因此，本发明并不限于所公开的特定实施例，相反，本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (32)

1.一种用于在多频带多协议的网络中提供增强的连通性的方法，其特征在于，所述方法包括：

将来自与多频带多协议的网络的单个多协议层中的多个协议中的每一个相关的各通信频带和各通信通道的物理层的消息聚集起来，所述单个多协议层位于数据链路层；

由网络管理进程、带宽管理进程、会话管理进程和QoS管理进程中的一个或多个基于所述单个多协议层来从所述通信频带和所述通信通道中来识别出适应通信会话的通信路径，所述通信路径的同通道干扰最小、负载平衡得以保持、最小的QoS可得以保持和/或带宽可以被有效利用；和

使用所述识别出的通信路径来建立通信会话。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述聚集起来的消息，来判定所述通信通道、所述通信频带、以及所述通信通道和所述通信频带的组合中的至少一个是否为所述通信会话提供了所述通信路径。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：选择所述通信通道和所述通信频带、以及所述通信通道和所述通信频带的组合中的至少一个，以用于提供所述通信会话。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：将所述单个多协议层设置成位于数据链路层内的子层。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：使所述单个多协议层连接于MAC层之上，所述MAC层与位于所述MAC层之下的所述物理层连接。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述单个多协议层是超级通道子层，所述超级通道子层是所述数据链路层的所述子层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：通过网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的至少一个来监控所述单个多协议层中的所述聚集起来的消息的至少一部分。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：使所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的至少一个与所述超级通道通信。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：通过所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的至少一个来从所述单个多协议层中提取出通道专用的数据。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：在所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的一个或多个之间，共享由所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的每一个所获得的通道信息。

11.一种用于提供多频带多协议的网络中的改进的连通性的系统，其特征在于，所述系统包括：

将来自与多频带多协议的网络的单个多协议层中的多个协议中的每一个相关的各通信频带和各通信通道的物理层的消息聚集起来的装置，所述单个多协议层位于数据链路层；

由网络管理进程、带宽管理进程、会话管理进程和QoS管理进程中的一个或多个利用所述单个多协议层来从所述通信频带和所述通信通道中来识别出适应通信会话的通信路径的装置，所述通信路径的同通道干扰最小、负载平衡得以保持、最小的QoS可得以保持和/或带宽可以被有效利用；和

使用所述识别出的通信路径来建立通信会话的装置。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括基于所述聚集起来的消息来确定所述通信通道、所述通信频带、以及所述通信通道和所述通信频带的组合中的至少一个以便为所述通信会话提供了所述通信路径的装置。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括选择所述通信通道和所述通信频带、以及所述通信通道和所述通信频带的组合中的至少一个，以用于提供所述通信会话的装置。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括将所述单个多协议层设置成位于数据链路层内的子层。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括使所述单个多协议层连接于MAC层之上的装置，所述MAC层与位于所述MAC层之下的所述物理层连接。

16.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述单个多协议层是超级通道子层，所述超级通道子层是所述数据链路层的所述子层。

17.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括通过网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的至少一个来监控所述单个多协议层中的所述聚集起来的消息的至少一部分的装置。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括使所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的至少一个与所述单个多协议层通信的装置。

19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括：通过所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的至少一个来从所述单个多协议层中提取出通道专用的数据。

20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，还包括用于在所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的一个或多个之间，共享由所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的每一个所获得的通道信息的装置。

21.一种用于提供多频带多协议的网络中的增强的连通性的系统，其特征在于，所述系统包括：

将来自与多频带多协议的网络的单个多协议层中的多个协议中的每一个相关的各通信频带和各通信通道聚集起来的物理层，所述单个多协议层位于数据链路层；

至少一个处理器，其用于由网络管理进程、带宽管理进程、会话管理进程和QoS管理进程中的一个或多个基于所述单个多协议层来从所述通信频带和所述通信通道中识别出适应通信会话的通信路径，所述通信路径的同通道干扰最小、负载平衡得以保持、最小的QoS可得以保持和/或带宽可以被有效利用；和

所述至少一个处理器用于使用所述识别出的通信路径来建立通信会话。

22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器可基于所述聚集起来的消息来确定所述通信通道、所述通信频带、以及所述通信通道和所述通信频带的组合中的至少一个是否为所述通信会话提供了所述通信路径。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器用于选择所述通信通道和所述通信频带、以及所述通信通道和所述通信频带的组合中的至少一个，以用于提供所述通信会话。

24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述单个多协议层是位于数据链路层内的子层。

25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述单个多协议层接口位于MAC层之上，所述MAC层与位于所述MAC层之下的所述物理层连接。

26.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述单个多协议层是超级通道子层，所述超级通道子层是所述数据链路层的所述子层。

27.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器用于通过网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的至少一个来监控所述单个多协议层中的所述聚集起来的消息的至少一部分。

28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，还包括：与所述单个多协议层通信的网络管理进程控制器、带宽管理进程控制器、负载平衡进程控制器、会话控制进程控制器以及QoS管理进程控制器。

29.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述网络管理进程控制器、带宽管理进程控制器、负载平衡进程控制器、会话控制进程控制器以及QoS管理进程控制器用于通过所述网络中的至少一个来从所述单个多协议层中提取出通道专用的数据。

30.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述网络管理进程控制器、带宽管理进程控制器、负载平衡进程控制器、会话控制进程控制器以及QoS管理进程控制器用于在所述网络管理进程、带宽管理进程、负载平衡进程、会话控制进程以及QoS管理进程中的一个或多个之间共享信息。

31.一种用于提供多频带多协议的网络中的增强的连通性的系统，其特征在于，所述系统包括：

物理层；

位于所述物理层之上并与之连接的MAC层；和

位于所述MAC层之上并与之连接的多协议层，所述多协议层用于将来自与多频带多协议的网络中的多个协议中的每一个相关的各通信频带和各通信通道的物理层的消息聚集起来，由网络管理进程、带宽管理进程、会话管理进程和QoS管理进程中的一个或多个基于所述多协议层来从所述通信频带和所述通信通道中来识别出适应通信会话的通信路径，所述通信路径的同通道干扰最小、负载平衡得以保持、最小的QoS可得以保持和/或带宽可以被有效利用。

32.根据权利要求31所述的系统，其特征在于，所述多协议层和所述MAC层是数据链路层的一部分。

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