CN101197763A - 利用减少的地址头通过空中接口发送数据的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种系统和方法，其利用混合协议层通过空中接口发送数据用以获取降低的带宽。利用如此事实，即来自例如以太网协议的额外开销是与包目的地的有关的寻址信息。可以在空中接口之前将这个目的地信息(例如以太网地址)从发送中脱除，并且在空中接口之后再将其重新建立。在一个实施例中，将适当Layer2 CS的概念合并在802.16协议的顶部，并且仍然保留到网络层的Layer2透明桥接服务层的优点。在一个实施例中，目的地的MAC地址用于空中接口且重新建立以太网地址并且将其添加到空中接口的远侧上。

Description

利用减少的地址头通过空中接口发送数据的系统和方法

发明领域

本发明涉及无线系统且更具体地涉及具有用于数据发送协议的系统以及更为具体地涉及利用减少的地址头通过空中接口发送数据的系统和方法。

技术领域

通过空中接口发送数据已经变得司空见惯。在大多数这样的情形下，带宽变成一个问题，因为或者单个用户(如PC)可能正在试图在给定时间周期内移动大的数据文件，或者几个用户正在试图使用同一空中接口来移动较小的文件。

目前许多数据发送协议得到使用，一些协议与有线线路互联有关(如，例如802.3协议)而一些协议与空中接口发送有关(如，例如802.16)。这些协议具有几层，包括物理层和几个操作层。将每个这样的层设计成完成某一任务且每个这样的层要求某一格式的数据。例如，除了发送有效负荷(典型地为数据)以外，还必须将地址信息作为头包括在内，以便于可以将有效负荷递送到适当的目的地。在一些情形下，对于特定的目的有必要使用附加的协议。当有此必要时，附加的协议将开销(数据位)添加到通信有效负荷中。

上述问题的一个实例是当以太网头有必要存在于包上以将包递送到例如局域网内的特定位置时。对于其中带宽基本上不受限制的那些部分通信信道(例如，有线线路部分)，来自头的开销并不是问题。然而，当利用专用协议，如例如802.16协议，通信必须穿过空中接口时，在协议中添加以太网地址对空中接口是负担，因为它添加了字节(典型地14字节)。对于即将通过空中接口传递的数据，这些额外的字节是开销，并且在许多情形下是多余的，尤其对于低数据速率的传送。

上述问题的一个解决方案是在IP汇聚子层(IPCS)的顶部携带IP，然后所述子层将自然地落在layer3中802.16帧的项部。这种方法的优点是它非常有效，因为它是在IP顶部的IP，而没有附加的开销，或仅有非常少的开销。不利的方面是将layer3设计成携带网络路由数据以及数据载荷，而网络管理员并不希望受到管理极大量(就数据流动而言)layer3业务量的开销的影响。这样的网络结构对于实际运用将是不灵活的且难以运用。

发明内容

本发明涉及一种利用混合协议层来经过空中接口发送数据以获得减少的带宽的系统和方法。利用这样的事实，即来自例如以太网协议的额外开销是与包目的地相关的寻址信息。在空中接口之前可以将这个目的地信息(例如，以太网信息)从发送中剥除，并且在空中接口之后再将其重新建立。在一个实施例中，将适当的Lay2 CS概念合并到802.16协议的顶部，并且仍然保留到网络层的Lay2透明桥接服务层的优点。在一个实施例中，目的地的MAC地址用于空中接口且重新建立以太网地址且将其添加在空中接口的远侧。

以上已经相当广泛地概括了本发明的特征和技术优点，以便使以下对本发明详述可以得到更好的理解。以下将描述形成本发明权利要求主题的本发明的附加特征和优点。本领域的技术人员将理解，所公开的构思和特定的实施例可容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构的基础。本领域的技术人员亦应认识到，这样的等同构造并不偏离所附权利要求所阐明的本发明的实质和范围。当结合附图考虑时，根据以下描述，被认为是本发明特性的关于其组织和操作方法的新特征以及进一步的目的和优点将得到更好的理解。然而，显然应当理解，每个附图都仅仅是为了图示和描述的目的，而不是意图要形成对本发明的限制。

附图说明

为了对本发明更加完整地理解，现在参考结合所附附图的下述说明，其中：

图1示出根据本发明具有空中接口的基于局域网的系统实例；

图1A示例通过空中接口从PC移动到接入路由器再到网络的数据包；

图1B示例经过空中接口从接入路由器移动到PC的数据包；

图2示出用于从空中接口发送中去除头的方法的一个实施例；以及

图3示出用于向空中接口发送中添加头的一个实施例。

具体实施方式

图1示出根据本发明具有空中接口11的基于局域网的系统10。在所示例的系统中，PC101经由高容量连接12连接到CPE 102，其中，如果需要的话，所述连接可以是有线线路并且可能使用802.3协议。CPE 102经由空中接口11连接到基站103。空中接口可以使用例如802.16协议。

基站103依次经由高带宽连接13连接到接入路由器104，并且所述路由器经由连接14连接到网络(例如互联网)。

用于空中接口11的802.16协议具有在其上可以发送数据的两层(Lay2和3)。层二是主数据传送层，而层三处理主联网的信息。将层二设计成处理MAC(或IP地址)地址而不被设计成处理以太网地址。因此，如图1A中所示，对于具有以太网头(如头113)的数据包，则将不得不把附加的数据嵌入数据包110。因而，正如将可以看到的，在此讨论的概念将用来允许来自PC101的数据包110作为没有部分113的包110′穿过空中接口11。在空中接口的远侧，属于目的地(如接入路由器104)的重建部分113(称作部分113′)由基站103添加，以形成新的数据包110″。在包110″的以太网头113′中所携带的信息是由基站103重新建立的初始目的地的以太网地址。

正如将看到的，这个设置是高效地使用Lay2 CS，如用在802.16顶部上的IP-CS MAC。实质上，这是与802.16一起使用的Lay2.5协议。正如将看到的，这个层使用附加的服务，如将与IP-CS结合使用的代理功能、以及DHCP侦听功能(DHCP snooping funct ion)，用以补充正在承载IP用户应用业务的IP-CS。这些特点的组合使得从网络管理者以及网络业务的角度来看透明桥接的Lay2网络具有高效的表现，另外，通过有效地在网络中几乎不具有Lay2的开销，产生了具有非常低的开销的系统的益处。

图1B示例通过空中接口11从接入路由器104移动到PC 101的数据包120。正如将要讨论地，在操作中，包含目的地的MAC地址122和数据有效负荷121的数据包120具有附着到其上的LAN网络地址(以太网头)，用于递送到基站103。接着，基站103将头123从包102′中剥除，以形成包120″，为通过空中接口11发送做准备。然后CPE 102添加重建的目的地(PC 101)的以太网头123′以形成包120″′。

一个实施例适于当系统使用静态配置的地址的情形。在如此系统中，在鉴权过程期间接入路由器告诉基站目的地的以太网地址信息。然后基站将这个信息(如CPE ID(MAC地址)IP、网掩码等)前转到CPE，用于临时存储在那里。然后这个信息允许CPE基于作为未从数据包中剥除的MAC地址的部分的IP-CS信息来重新建立目的地以太网地址。

然后，由于CPE和基站两者均具有针对给定的IP CS地址所存储的以太网地址，所以以太网地址可以从中剥除，并且然后在空中接口的远侧重新加以建立。

在动态配置的地址情形下的一个实施例中，存在驻留于CPE中的DHCP助手(DHCP helper)。在基站中包含DHCP哄骗(DHCP spoofing)。因而，当PC启动DHCP过程以获取给定会话的网络地址时，CPE和基站将获知且记住所赋予的地址。

当在基站的查询表中发现识别PC的APR请求(询问包即将递送到哪里的请求)时，基站将做出响应，就好像它是PC目的地。然后利用基站的地址将包递送到基站，并且基站将所述包转发到CPE。在其查询表中具有与基站之相同的信息的CPE然后添加以太网地址，用于递送到PC。

当识别目的地的ARP请求来自PC时，CPE以其自己的MAC地址做出响应。然后PC将包发送到CPE的MAC地址。这样就消除了到基站包中的以太网头的需求。然后基站添加适当的以太网地址，因为基站保存了来自DHCP服务器的响应。然后根据适当的以太网目的地地址，将所述包递送到路由器。

图2示出用于从空中接口发送中去除头的方法的一个实施例20。过程201接收用于递送到由头所标识的目的地的包。在一些实施例中，目的地头不被附带，因为设备(如基站)将已经告诉路由器使用它的地址从而“知道”将包递送到哪里。

过程202确定所述包是否是IP包。如果不是，则由过程206将所述包丢弃。如果它是包，则过程203确定所述包是否来自它的服务客户清单。如果是，则过程204去除目的地头，且过程205将所述包递送到空中接口。

图3示出用于向空中接口传输添加头的一个实施例30。过程301经过空中接口接收包。过程302确定这个包是否来自服务客户。如果不是，则过程303丢弃所述包。如果是，则过程303查询(或以去他方式获取)所希望的目的地，并且根据(在空中接口的接收端处)本地所获取的信息，过程304递送所接收的包。

从DHCP侦听的观点看，系统实际上在CPE和基站两处侦听DHCP包，以便于桥接器知道如何对IP包进行路由。系统哄骗CPE的MAC地址，它实际上是设备的SSID。订户站身份(subscriber station identity)具有MAC的地址格式。通过这种方式，接入路由器并不知道桥接器正在layer 3模式下操作，由于操作看起来是经过桥接器的纯Lay2操作。

在一个实施例中，基站和CPE的侦听功能驻留在CPE和基站两者上面。在一个实施例中，存在两个子组代理ARP功能(subgroup proxy ARPfunction)。一个代理ARP功能驻留在基站，它是这样一个代理，其响应于的接入路由器对匹配于给定地址的目的地设备的位置的下行链接请求。在一个实施例中，另一代理ARP功能驻留在CPE侧且工作以根据上行链接请求来处理来自发送设备的目的地请求信息。

尽管已经详细描述了本发明及其优点，应理解可在所附权利要求的精神和范围内进行各种改变、替换和更改。而且，并非想要将本发明的范围局限于说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。根据本发明的公开内容，本领域的技术人员将容易理解，可根据本发明来利用执行与在此所述的对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的当前存在或以后开发的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤。因此，意图是所附权利要求在其范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤。

Claims (20)

1.一种用于通过空中接口递送数据包的方法，所述方法包括：

在所述空中接口一侧上的第一物理位置处接收数据包，所述包具有在通过所述空中接口的一物理位置处的目的地，除了其网络地址以外，所述目的地还带有专用LAN地址；

通过所述空中接口发送所述包，而无需所述LAN地址；以及

将所述发送的包递送到所述目的地位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述空中接口，所述包在一第二物理位置被接收，所述目的地位置至少部分地根据包含在所述包内的其它信息以及至少部分地根据存储在所述第二位置处的信息加以确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在通过所述空中接口发送所述包之前，所述第一物理位置将LAN地址从所述包中去除。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二位置将所述目的地的LAN地址添加到所述包中，所述被添加的LAN地址至少部分地来源于包含在所述包内的其它信息以及至少部分地来源于存储在所述第二位置处的信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一和第二位置分别包含空中接口桥接器的发送和接收端，并且其中所述空中接口是802.16协议。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述发送使用所述桥接器的至少一部分Lay2协议。

7.一种桥接器，用于通过空中接口在位于该接口两侧上的设备之间发送数据包；所述数据包基于所述目的地位置的以太网地址被递送到目的地位置；所述桥接器包括：

发送装置，在所述桥接器发射侧上，用于通过所述空中接口发送所述数据包而无需所述以太网地址附着到所述包；以及

控制装置，在所述桥接器接收侧上，用于控制以使到达的其上没有附着以太网地址的数据包递送到适当目的地。

8.根据权利要求7所述的桥接器，其中所述用于发送装置包括：

用于在所述发送之前将以太网地址从数据包中去除的装置。

9.根据权利要求7所述的桥接器，其中所述控制装置包括：

添加装置，用于将所述目的地位置的以太网地址添加到所述数据包中被接收的数据包中。

10.根据权利要求9所述的桥接器，其中所述添加装置包括：

至少一个查询表，用于基于包含在所述数据包中的其它信息来确定所述以太网地址。

11.根据权利要求10所述的桥接器，其中所述其它信息至少部分地是所述目的地位置的唯一系统标识。

12.根据权利要求10所述的桥接器，其中针对一特定会话构成所述查询表，以响应于来自数据包发送位置的ARP请求。

13.一种操作桥接器的方法，用于通过空中接口在位于上述接口任一侧上的设备之间发送数据包；基于所述目的地位置的以太网地址，所述数据包递送到目的地位置；所述方法包括：

从所述桥接器的发射侧，通过所述空中接口发送所述数据包，而没有以太网地址附着到所述包；以及

在所述桥接器的接收侧，控制使到达的没有以太网地址附着到其上的数据包递送到适当的目的地。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述发送包括：

在所述发送之前将以太网地址从数据包中去除。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述控制包括：

将所述目的地位置的以太网地址添加到所述数据包中被接收的数据包中。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述添加包括：

基于包含在所述数据包中的其它信息确定所述以太网地址。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述确定包括：

使用至少一个与所述其它信息联系的查询表。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述其它信息至少部分地是所述目的地位置的唯一系统标识。

19.根据权利要求17所述的方法，其中针对一特定会话构成所述查询表，以响应于来自数据包发送位置的ARP请求。

20.其中所述根据权利要求13所述的方法，其中所述发送包括：

将与所述数据包目的地有关的地址信息而不是所述以太网地址添加到所述数据包，所述被添加的信息由所述桥接器的所述发送部分来加以确定。

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