CN101189828B - 通信系统、接入端口和用于发送无线数据分组的方法 - Google Patents

Abstract

一种通信系统，包括：无线交换机、多个有线接入端口和多个无线接入端口。所述多个有线接入端口经由有线连接耦合到所述无线交换机，并被配置为在有线连接和无线连接上接收数据。所述多个无线接入端口被配置为：在所述无线连接上从无线接入端口接收数据，并在所述无线连接上将所述数据发送到有线接入端口。所述无线接入端口进一步被配置为：接收第一无线数据分组并基于有线传输协议将其封装为第一有线数据分组，并基于无线传输协议将所述第一有线数据分组封装为第二无线数据分组。

Description

通信系统、接入端口和用于发送无线数据分组的方法

技术领域

本发明涉及无线连网的技术领域，更具体地说，涉及一种具有无线接入端口的无线网络系统。

背景技术

在现今的工作环境中，移动连接性正日益重要。在办公室、学校、工厂或其它位置内任何地方发送和接收数据的能力正在快速地变成必须的能力，并且已经引入无线局域网，以促进这样的移动连接性。通常，在无线局域网中，可以将接入点直接连接到有线网络，例如以太网。在该方法中，在接入点进行以下操作：维护配置数据，执行客户机鉴权，并执行其它任务。然而，这样的方法有许多不足和缺点，包括对网络管理和维护的增加的成本。

为了减少这些不足和缺点，已经开发了基于智能无线的无线网络。在这种类型的无线网络中，接入端口与无线交换机耦合，所述无线交换机包含智能，用于在接入端口仅提供无线接入的同时维护配置数据、执行客户机鉴权和执行其它任务。这种配置具有很多优点，包括容易管理、成本效率和灵活性。

无论无线网络配置如何，通常在安装期间确认对给定区域的充足的无线覆盖。这种充足覆盖的确认通常涉及对无线网络被设计为支持的区域的调查。然而，这种调查可能是高成本并且耗时的。此外，这种调查可能是不精确的，导致较差的区域覆盖或没有区域覆盖。

相应地，期望提供一种无线网络系统，其具有基本上消除或完全消除安装调查的无线接入端口。更进一步地，对于给定技术领域和背景，结合附图，从后续详细描述以及所附权利要求中，本发明的其它期望的因素和特征将变得清楚。

发明内容

根据本发明示例性实施例，提供一种通信系统。该通信系统包括无线交换机、多个有线接入端口和多个无线接入端口。所述多个有线接入端口经由有线连接耦合到所述无线交换机，并被配置为：在有线连接和无线连接上接收数据。所述多个无线接入端口被配置为：在无线连接上从无线接入端口接收数据，并在所述无线连接上将数据发送到所述有线接入端口。所述无线接入端口进一步被配置为：接收第一无线数据分组并基于有线传输协议将其封装为第一有线数据分组，并基于无线传输协议将所述第一有线数据分组封装为第二无线数据分组。

在另一示例性实施例中，公开了一种在无线局域网中使用的接入端口。所述接入端口包括：天线，其耦合到无线接收机和无线发送机。所述无线接收机被配置为：接收在无线链路上所发送的数据分组，而所述无线发送机被配置为：在所述无线链路上发送数据分组。所述接入端口进一步包括处理器，其耦合到所述无线接收机和无线发送机，其中，所述处理器被配置为：(1)使用有线数据协议将所述无线接收机所接收的第一无线数据分组封装为第一有线数据分组；(2)将所述第一有线数据分组封装为第二无线数据分组，以用于在所述无线链路上传输。

在又一示例性实施例中，公开了一种将无线数据分组发送到无线交换机的方法。在第一步骤，接收第一无线数据分组。其后，通过封装所述第一无线数据分组来形成第一有线数据分组。接下来，通过封装所述第一有线数据分组来形成第二无线数据分组。所述第二无线数据分组用于在无线接入端口和有线接入端口之间传输。

附图说明

下文中，将结合附图来描述本发明，其中，相似的标号表示相似的元件，并且：

图1示出根据示例性实施例的无线网络；

图2示出根据示例性实施例的无线接入端口；

图3示出根据示例性实施例的数据分组传递；以及

图4a和4b示出根据示例性实施例的数据分组。

具体实施方式

以下详细描述在本质上仅是示例性的，并且并非意欲限制本发明或申请以及本发明的使用。更进一步地，并非意欲由出现在前述技术领域、背景、摘要或以下的详细描述中的任意所表达的或暗含的理论来进行限制。

图1示出在建筑、设备或其它位置的场地上贯穿分布的示例性无线局域网100。无线交换机104被提供作为无线局域网100的一部分，有线接入端口108耦合到无线交换机104。还示出无线接入端口110，其被配置为与有线接入端口108通信。网络100包括移动单元114，其可以在彼此之间进行通信，并且与局域网100中的其它设备以及局域网外部的设备通信。

无线交换机104被配置为提供用于无线局域网100的集中管理和智能。例如，无线交换机104可以确定数据的最佳路由，以接管网络，并将路由提供给无线接入端口110和有线接入端口108。无线交换机104可以仅从有线接入端口108直接接收数据。无线交换机104可以被配置为将无线局域网100耦合到另一网络，例如互联网。

除了提供用于无线局域网100的集总管理和智能之外，无线交换机104还被配置为将软件发布给有线接入端口108。此外，可以将任意软件更新提供给无线交换机104。于是，无线交换机104可以将软更新发布给有线接入端口108。以下将更详细描述，无线接入端口110可以从有线接入端口108中的一个接收软件并更新软件。当初始化有线接入端口108时，就优选地进行软件发布。然而，有线接入端口108或其它设备的其它事件或事件组合可以发起由无线交换机104进行的软件发布。

有线接入端口108经由有线连接105连接到无线交换机104。在一个示例性实施例中，有线连接105可以使用以太网协议来提供有线接入端口108和无线交换机104之间的数据传递。此外，有线连接105可以将功率提供给有线接入端口108。

有线接入端口108可以从移动单元114接收数据分组，并将数据分组发送到无线交换机104，反之亦然。在一个示例性实施例中，移动单元114使用802.11协议发送数据分组。有线接入端口108可以接收802.11数据分组，基于适合于在有线连接上传递的协议来封装该数据分组，以形成新的数据分组(例如802.3数据分组或私有数据分组)，并在以太网连接上将该数据分组发送到无线交换机104。

无线接入端口110被配置为与移动单元114通信。与有线接入端口108不同的是，无线接入端口110不是经由有线连接105连接到无线交换机104。相反，无线接入端口110被配置为经由无线链路107将数据发送到有线接入端口108，并且有线接入端口108将所述数据发送到无线交换机104。在一个实施例中，无线接入端口110可以被放置在接近于易接入电源的任意位置，例如电源插孔。可选地，无线接入端口110可以具有板上功率系统。

图2示出示例性无线接入端口110。无线接入端口110包括处理器202，其耦合到存储器204。发送机208和接收机206耦合到处理器202和天线120。经由电源212将功率提供给各组件。

处理器202被配置为执行无线接入端口110的操作所需的各种程序。处理器202可以存储数据并从存储器204检取数据，存储器204包括初始化引导功率程序，当对无线接入端口110初始供电时，执行所述程序。此外，可以在存储器204中保存包括从无线交换机104经有线接入端口108之一接收的软件代码的图像文件。

接收机206被配置为接收来自其它无线接入端口110、有线接入端口108和移动单元114的传输。发送机208将数据分组发送到移动单元114、有线接入端口108和其它无线接入端口110。无线接入端口110不直接连接到无线交换机104。因此，发送机208将数据发送到有线接入端口108之一，有线接入端口108于是将把数据发送到无线交换机104。在一个示例性实施例中，接收机206和发送机208可以被提供为单个单元。

天线120接收并发送信号。在一个示例性实施例中，天线120是耦合到接收机206和发送机208的单个天线。可选地，可以为接收机206和发送机208提供分离的天线，或者发送天线可以包括多个方向性天线，其被布置为：如果天线被使用来进行同时发送，则给出完全360度的覆盖。

电源212为无线接入端口110提供功率。在典型实施例中，电源212可以连接到AC功率源(例如电插孔)，以对无线接入端口110供电。注意，与有线接入端口108不同的是，优选地经由以太网连接将功率提供给无线接入端口110。虽然电源212被示出和描述为绳连电源，但根据本发明的教导，可以使用其它电源，例如电池。

在安装无线接入端口110并对其供电之后，无线接入端口110打开，并且要么通过有线方式要么通过无线方式侦听来自邻近接入端口的信标传输。无线接入端口110基于所接收的信标信号的信号强度或信号质量的其它测量来选择一个或多个接入端口作为邻近接入端口，其后对将最终到达无线交换机的消息进行广播。所述消息可以在处于新的无线接入端口110和无线交换机之间的路由路径上的任意无线接入端口110之间被传递。注意，如果例如由多于一个的邻近接入端口接收到相同的消息，则可以通过网络中的多于一个的路径来对所述消息进行路由。当消息经由有线接入端口108中的一个到达无线交换机104时，无线交换机104具有指示其从发起无线接入端口110接收消息的消息。此外，无线交换机104还可以发起去到发起有线接入端口的初始化软件的传递。通过观测来自发起无线接入端口110的消息穿过网络的路由，无线交换机可以确定最佳路由路径，并将路由信息发送到局域网100中的接入端口。

结合图3至图4b示出局域网100内的发送数据分组的示例性实施例。移动单元114在无线链路107上发送第一数据分组302，其包括第一信头304和第一数据净荷306。第一数据分组302遵守无线数据协议，例如802.11协议，或其它私有无线协议或非私有无线协议。

可以由无线接入端口110中的一个来接收第一数据分组302。无线接入端口110封装第一数据分组302，以形成遵守私有有线协议或非私有有线协议的第二数据分组308。在该示例性实施例中，以太网类型是私有以太网协议，例如无线交换协议(WISP)，由纽约的Holtsville的Symbol Technologies所售卖。数据分组308包括第二信头310和第二净荷312。参照图4a，第二净荷312包括第一信头304和第一数据净荷306。注意，第一信头304是无线信头字段，其包括第一地址字段402，第一地址字段402列出第一数据分组302的紧接目的地，在该示例中，所述紧接目的地是无线接入端口110。第二地址字段404列出分组的信源，在该示例中，分组的信源是移动单元114。第三地址字段406列出远程对等点，在该示例中，远程对等点是第一数据分组406的最终目的地，例如网络上的另一移动用户或网络外的某个用户。在到达最终目的地之前，数据必须穿过无线交换机104。以太网类型字段408列出以太网消息格式类型，其可以是非私有协议(例如地址解析协议(ARP))或私有协议。所列出的字段仅仅是可以在第一信头304中出现的字段中的一些。

在本发明实施例中，第二信头310与私有以太网消息格式类型对应，在该示例性实施例中，私有以太网消息格式类型可以是WISP，如上所述。因此，第二信头310可以被称为WISP信头。第二信头310包括多个字段，所述多个字段包括第一地址字段410，其是第二分组308目的地，也称为WISP目的地。在该示例中，WISP目的地是无线交换机104。第二地址字段412是当前信源字段412，其是第二分组308的信源。这也被称为WISP信源，并且在该示例中是无线接入端口110。第三字段是以太网类型字段414，其指示以太网消息格式，在该示例性实施例中，以太网类型是WISP以太网类型，并且指示消息类型的值可以在以太网类型字段中被找到。所列出的字段仅仅是可以出现在第二信头310中的字段中的一些。

由于第二数据分组308处于有线数据协议，并且无线接入端口110仅可以通过无线来发送数据，因此第二数据分组308被进一步封装为第三数据分组314，其遵守无线数据协议，例如802.11协议或其它私有协议或非私有协议。第三数据分组314包括第三信头316和第三净荷318。参照图4b，图4b示出第三数据分组314，其具有第三信头316和第三净荷318。第三净荷318包括第二数据分组308信息。第三信头316是无线数据信头，其包含无线接入端口110和有线接入端口108之间的无线跳(hop)所需的数据。它包括信源字段和目的地字段，信源字段包括无线接入端口110的身份，目的地字段包括包含若干数据字段的有线目的地。这些数据字段包括第一地址字段416，其是第三分组314的紧接目的地。在该示例中，紧接目的地是有线接入端口108。第二地址字段418是第三数据分组314的紧接信源。在该示例中，紧接信源是无线接入端口110。第三地址字段420是以太网，或者在该示例中是第二数据分组308的WISP目的地，而第四地址字段422是以太网，或者在该示例中是第二数据分组308的WISP信源。以太网消息类型字段424指示对于第二数据分组308使用的以太网消息协议，如上所述，在该示例性实施例中是WISP。所列出的字段仅仅是可以出现在第三信头316中的字段中的一些。

可以由有线接入端口108来接收第三数据分组314。如上所述，有线接入端口108通过有线连接105耦合到无线交换机104。因此，有线接入端口108将发送遵守有线数据协议的数据分组。为了适应这种要求，有线接入端口108从第三数据分组314中移出第二数据分组308。如上所述，可以在有线连接105上将第二数据分组308发送到无线交换机104。

当由无线交换机104接收到第二数据分组308时，无线交换机104确定第一分组的目的地，可以在第一信头304的第一地址字段402中找到该目的地。如果所述目的地处于局域网100之外，则无线交换机104从第一数据分组302的第一净荷306中移出数据，并将所述数据重新包封为第四数据分组320的第四净荷324，第四数据分组320在第四信头322中包括第一数据分组302的原始目的地和第一数据分组302的信源。典型地，第四数据分组320遵守有线数据协议。

如果数据的目的地是局域网100内的位置，则无线交换机104可以从第二数据分组308提取第一数据分组302，并将第一数据分组302封装为第五数据分组330。第五数据分组330将类似于图3所示的第二数据分组308，但将具有不同的信源字段和目的地字段。

虽然已经在前面的详细描述中陈述的至少一个示例性实施例，但应理解，存在大量变化。应理解，示例性实施例仅仅是示例，而并非意欲以任何方式限制本发明的范围、应用性或配置。此外，前面的详细描述将把用于实现示例性实施例的方便路线图提供给本领域技术人员。应理解，在不脱离所附权利要求及其法定等同物所阐述的本发明的范围的情况下，可以在元件的功能和布置中进行各种改变。

Claims (19)

1.一种通信系统，包括：

无线交换机；

多个有线接入端口，其经由有线连接耦合到所述无线交换机，并被配置为：在有线连接和第一无线连接上接收数据；以及

多个无线接入端口，每个被配置为：在第二无线连接上从移动单元接收数据，并在所述第一无线连接上将数据发送到所述有线接入端口，所述无线接入端口进一步被配置为：

接收从移动单元接收的第一无线数据分组并基于有线传输协议将其封装为第一有线数据分组，该处理包括将具有用于指示无线交换机的地址的目的地地址字段的信头加入到第一有线数据分组中，以及，

然后，进一步基于无线传输协议将所述第一有线数据分组封装为第二无线数据分组，该处理包括将具有用于指示有线接入端口的地址的目的地地址字段的信头加入到第二无线数据分组中，

其中，所述有线接入端口每个被配置为从所述多个无线接入端口中的一个接收第二无线数据分组，以及从所接收的第二无线数据分组中提取第一有线数据分组，以便随后经由有线连接传输到无线交换机。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述无线传输协议是802.11协议，而所述有线传输协议是以太网协议。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述无线交换机被配置为：从有线接入端口接收所述第一有线数据分组，从第一有线数据分组提取所述第一无线数据分组，并将所述第一无线数据分组的净荷放置到第二有线分组，以用于所述通信系统外部的传输。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述无线交换机还被配置为：移出所述第一有线数据分组，并将所述第一有线数据分组封装为第三有线数据分组，以用于经由所述无线接入端口在所述通信系统内进行传输。

5.如权利要求1所述的系统，其中，运行在所述通信系统中的移动单元被配置为：将数据发送到无线接入端口。

6.如权利要求1所述的系统，其中，当从所述无线交换机引导时，所述多个有线接入端口下载操作软件。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述多个无线接入端口从所述有线接入端口下载操作软件。

8.如权利要求7所述的系统，其中，新的无线接入端口从所述多个无线接入端口中的一个下载操作软件。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述有线连接使用以太网协议。

10.如权利要求1所述的系统，其中，可以经由所述无线交换机将软件更新递送给所述多个有线接入端口中的每一个以及所述多个无线接入端口中的每一个。

11.如权利要求1所述的系统，其中，可以将所述多个无线接入端口中的每一个添加到所述通信系统，而不用执行对所述通信系统所处的站点的调查。

12.如权利要求1所述的系统，其中，所述无线交换机是对外部计算机网络的网关。

13.一种在无线局域网中使用的接入端口，包括：

天线，其耦合到无线接收机；

无线接收机，其耦合到所述天线，并且被配置为：接收在无线链路上所发送的数据分组；

无线发送机，其耦合到所述天线，并且被配置为：在无线链路上发送数据分组；以及

处理器，其耦合到所述无线接收机和无线发送机，所述处理器被配置为：

首先使用有线数据协议将所述无线接收机所接收的第一无线数据分组封装为第一有线数据分组，该处理包括将具有用于指示无线交换机的地址的目的地地址字段的信头加入到第一有线数据分组中，

进一步将所述第一有线数据分组封装进第二无线数据分组，该处理包括将具有用于指示有线接入端口的地址的目的地地址字段的信头加入到第二无线数据分组，以及

经由无线连接将第二无线数据分组发送到有线接入端口，其中，该有线接入端口经由有线连接被连接到无线交换机。

14.如权利要求13所述的接入端口，其中，所述处理器进一步被配置为：

使用所述无线接收机来识别已经成为所述网络的一部分的第二接入端口；

将初始化消息发送到所述第二接入端口；以及

接收软件图像，以加载到存储器并使用所述处理器来执行。

15.如权利要求13所述的接入端口，其中，所述无线协议是802.11协议。

16.如权利要求13所述的接入端口，其中，所述无线发送机经由有线接入端口将数据发送到无线交换机，所述有线接入端口通过有线连接而连接到所述无线交换机。

17.如权利要求13所述的接入端口，其中，所述天线包括：接收机天线，其耦合到所述无线接收机；以及发射天线，其耦合到所述无线发送机。

18.一种将无线数据分组从无线接入端口发送到无线交换机的方法，包括：

由无线接入端口接收第一无线数据分组；

通过基于有线数据协议封装所述第一无线数据分组来形成第一有线数据分组；

将具有用于指示无线交换机的地址的目的地地址字段的信头加入到第一有线数据分组中；

通过基于无线数据协议封装所述第一有线数据分组来形成第二无线数据分组；

将具有用于指示有线接入端口的地址的目的地地址字段的信头加入到第二无线数据分组中；以及

经由无线连接将第二无线数据分组从无线接入端口发送到有线接入端口，其中，该有线接入端口经由有线连接被连接到无线交换机。

19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：在有线接入端口接收第二无线数据分组，从所述第二无线数据分组抽取所述第一有线数据分组，以及将所述第一有线数据分组从有线接入端口发送到无线交换机。

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