CN101272296A

CN101272296A - 一种多模无线网络装置、系统与方法

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Publication number: CN101272296A
Application number: CNA2007100882295A
Authority: CN
Inventors: 林怡任
Original assignee: Cameo Communications Inc
Current assignee: Cameo Communications Inc
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2027-03-20
Also published as: CN101272296B

Abstract

本发明为一种多模无线网络装置、系统与方法，主要是在多模无线网络装置中同时提供路由器与中继站双重功能，并且更同时支持WiMAX与WiFi双重通讯模式。对于位于WiMAX基地台的通讯范围内的一第一多模无线网络装置而言，其可直接与所述的基地台建立联机，并进行WiMAX无线网络讯号的传输。而位于所述的通讯范围的外的一第二多模无线网络装置，则可和第一多模无线网络装置建立联机，使所述的第一多模无线网络装置成为一中继站而可传递第二多模无线网络装置与基地台之间的无线网络讯号，以实质达到延伸WiMAX基地台通讯范围的目的。

Description

一种多模无线网络装置、系统与方法

技术领域

本发明涉及的是一种多模无线网络装置、系统与方法，尤指一种在架构在WiMAX(World wide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)架构下，且兼具路由器(Router)与中继站(Relay Station)双功能的一种WiMAX无线网络装置、系统与方法。

背景技术

由于现代人对于电子信息设备的可移植性以及实时信息传输的需求愈来愈高，行动通讯功能已俨然成为社会大众选购电子信息设备时的必要考虑。就以无线网络通讯系统来说，其透过射频技术与网络技术的结合，使得使用者不再需要连接实体的网络线，便可透过无线网络来和其它网络装置连结并传输信息，而可达到行动上网的需求。

目前已知的行动上网技术主要有GPRS(General Packet Radio Service，通用封包无线电服务)、3G(3rdGeneration，第3代行动通讯系统)、WiFi(Wireless Fidelity，无线兼容认证)、与WiMAX(World wide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)等架构。其中，由于GPRS与3G是架构在全球行动通讯系统(GSM)架构下，因此有传输速度相对较慢与提供通讯服务的费用相对较高等缺点。而相对来说，由于WiFi与WiMAX分别是架构在以太网络(Ethernet)的架构下，因此可提供相对较快的网络传输速度以及相对较低的通讯服务费用。

在依据IEEE802.11b标准所规范的WiFi架构下，其主要是提供在约300英呎通讯范围内的短程无线传输技术，所以通常被广泛应用在WLAN(Wireless LocalArea Network，无线局域网络)的无线网络装置中。而WiMAX架构是根据IEEE802.16是列标准(例如：IEEE802.16-2004、IEEE802.16e、与仍在制订中的IEEE802.16j等)的规范，则可提供最大达30英哩的通讯范围，所以一般常被定位于隶属WAN(Wide Area Network，广域网络)等级的应用。目前，WiFi与WiMAX普遍被视为是互补而非相互竞争的技术，且更可能会取代GPRS与3G而成为未来行动上网的主流技术。

在目前现有技术中，WiMAX与WiFi两种无线网络系统仍是独立存在的。请参阅图1，其是传统WiMAX(或是WiFi)无线网络系统的典型例子。传统WiMAX无线网络系统通常包括有多数个WiMAX基地台(BaseStation)11、12以提供无线网络服务，且每个基地台11、12所提供的无线讯号强度是分别涵盖有一通讯范围111、121。位于基地台11通讯范围111内的WiMAX行动上网装置13将可与基地台11建立联机并享受行动上网服务。倘若有WiMAX行动上网装置14可同时接收到不同基地台11、12的讯号时，则所述的行动上网装置14将自动选择讯号较强较稳定的基地台12来进行联机。相对地，倘若有WiMAX行动上网装置15是位于所有基地台11、12的通讯范围111、121的外时，则所述的行动上网装置15将无法享受基地台11、12所提供的行动上网服务。

因此，在现有技术中，WiMAX(或是WiFi)系统业者必须广泛且大量地设置基地台，以提供充裕的讯号涵盖率与稳定的通讯质量。然而，此举显然将使系统业者的基础建设成本居高不下，更间接阻碍了WiMAX(或是WiFi)的普及速度，而有进一步改善的空间。

发明内容

本发明的第一目的是，提供一多模无线网络装置、系统与方法，其是在一WiMAX无线网络装置中同时提供路由器(Router)与中继站(Relay Station)双重功能。如此，本发明的多模无线网络装置即使是位于WiMAX基地台通讯范围外，也可透过其它的多模无线网络装置来中继转传讯号，进而使用到WiMAX基地台所提供的行动上网服务，以实质达到延伸WiMAX基地台通讯范围的目的。

本发明的第二目的是，提供一多模无线网络装置、系统与方法，其是在一无线网络装置中同时支持WiMAX与WiFi双重通讯模式。一方面本发明的多模无线网络装置可以使用WiMAX通讯协议来和WiMAX基地台建立联机并传输无线网络讯号；另一方面，所述的多模无线网络装置更可使用WiFi通讯协议来和一终端装置建立联机并进行无线网络讯号的传输，而可兼具有WiMAX的远距通讯以及WiFi的安全低价等多重优势。

为达前述的目的，在本发明的多模无线网络装置的一较佳实施例中，所述的多模无线网络装置是可同时提供路由器(Router)与中继站(Relay Station)双重功能，并且更同时支持WiMAX与WiFi双重通讯模式。对于位于WiMAX基地台的通讯范围内的一第一多模无线网络装置而言，其可直接与所述的基地台建立联机，并进行WiMAX无线网络讯号的传输。而位于所述的通讯范围的外的一第二多模无线网络装置，则可和第一多模无线网络装置建立联机，使所述的第一多模无线网络装置成为一中继站而可传递第二多模无线网络装置与基地台之间的无线网络讯号。

在一较佳实施例中，所述的多模无线网络装置是包括有：一WiMAX模块、一WiFi模块、以及一桥接模块。所述的WiMAX模块是提供使用WiMAX通讯协议来和基地台、支持WiMAX通讯协议的终端装置、或是其它多模无线网络装置等，来进行无线网络讯号的传输。所述的WiFi模块是供使用WiFi通讯协议来和支持WiFi通讯协议的终端装置建立联机并进行无线网络讯号的传输。而所述的桥接模块则是用以提供WiMAX模块与WiFi模块之间的桥接功能，使两者间的无线网络讯号可以转换与传输。因此，本发明的多模无线网络装置是可支持WiMAX与WiFi双重通讯模式，而可提供仅支持WiMAX或是WiFi通讯功能两者其一的终端装置来进行联机并进行无线讯号的传输。

为达前述的目的，本发明的多模无线网络方法的一较佳实施例是包括有下列步骤：

(A)启动联机功能；

(B)检查是否在任一基地台的通讯范围内？倘若「否」则执行步骤(C)；倘若为“是”时则执行步骤(B1)与(B2)；

(B1)与所述的基地台建立联机；

(B2)等待一终端装置或是其它多模无线网络装置的联机请求；

(C)检查在本身的通讯范围内是否有其它多模无线网络装置存在？倘若“是”则执行步骤(D)；倘若为“否”时则执行下列步骤(C1)；

(C1)执行联机失败的回报功能；以及

(D)与所述的其它多模无线网络装置建立联机，并将其当作一中继站来传输数据。

附图说明

图1为传统WiMAX无线网络系统的典型系统架构图；

图2为本发明的多模无线网络系统的一实施例系统架构图；

图3为本发明的多模无线网络装置的一实施例的组件架构示意图；

图4为本发明的多模无线网络方法的一实施例操作流程图。

附图标记说明：11、12～基地台；111、121～通讯范围；13、14、15～行动上网装置；21～基地台；22～通讯范围；31～34～多模无线网络装置；40～43～终端装置；50～多模无线网络装置；51～WiMAX模块；511～WiMAX基频模块；5111、5112～WiMAX频带模块；512～WiMAX重传多任务模块；5121～WiMAX混合自动重传模块；5122～WiMAX正交多频多任务模块；513～WiMAX通讯协议模块；5131～系统同步模块；5132～自动重传模块；5133～数据解读模块；5134～授权/加解密模块；5135～分类/排程模块；514～WiMAX转接模块；5141～漫游/交接模块；5142～路由/转址模块；52～WiFi模块；521～WiFi频带模块；522～WiFi正交多频多任务基频模块；523～WiFi通讯协议模块53～桥接模块；61～67～步骤。

具体实施方式

为了能更清楚地描述本发明所提出的多模无线网络装置、系统与方法，以下将举出实施例具体说明的。

请参阅图2所示，其为本发明的多模无线网络系统的一实施例架构图。本发明的多模无线网络系统是包括有：至少一基地台21、若干多模无线网络装置31～34、以及若干终端装置40～43。

所述的基地台21为提供符合WiMAX通讯协议的WiMAX基地台，其可在一相对较广泛的通讯范围22内(最远可达30英哩)提供无线行动上网服务(也可称为无线网络通讯服务)。

在本发明的较佳实施例中，所述的些多模无线网络装置31～34是可同时提供路由器(Router)与中继站(Relay Station)双重功能，并且更同时支持WiMAX与WiFi双重通讯模式。一般来说，本发明的多模无线网络装置31～34可以是例如：无线路由器、无线切换器、无线IP分享器、无线存取器(Access Point)等形式的装置为较佳，但也可以是内建有WiMAX通讯模块的终端装置。对于位于WiMAX基地台21的通讯范围22内的多模无线网络装置31、32、33(也可称为第一多模无线网络装置)而言，其是可直接与所述的基地台21建立联机，并进行WiMAX无线网络讯号的传输，也就是使用基地台21所提供的WiMAX行动上网服务。而位于所述的通讯范围22的外的多模无线网络装置34(也可称为第二多模无线网络装置)，则无法直接与基地台21建立联机。然而，因本发明的多模无线网络装置31～34内建有中继站功能，所以，第二多模无线网络装置34将可和第一多模无线网络装置32或33建立联机，使所述的第一多模无线网络装置32或33成为一中继站进而可传递(Repeat)第二多模无线网络装置34与基地台21之间的无线网络讯号。

在本发明中，所述的些终端装置40～43是泛指可透过无线通讯方式与本发明的基地台21或是多模无线网络装置31～34建立联机并传输无线网络讯号的电子信息装置，例如(但不局限于)内建或外接有WiMAX或WiFi通讯模块的：一般个人计算机、笔记型计算机、智能型手机、个人数字助理(PDA)、游戏机、无线网络卡、或其它内建或外接有WiMAX或WiFi无线收发器的电子信息装置等等。

对于具有WiMAX通讯功能且位于所述的基地台21通讯范围22内的终端装置40而言，其可以直接以WiMAX通讯协议来和基地台21建立联机并使用WiMAX行动上网服务。而对于仅具有WiFi通讯功能的终端装置41、或是较靠近多模无线网络装置33而可接收较强较稳定讯号的终端装置42来说，则需先分别与邻近的多模无线网络装置31、33建立联机后，再经由多模无线网络装置31、33来传递终端装置41、42与基地台21之间的传输讯号。也就是说，本发明的多模无线网络装置31～34是可提供路由器的功能，而可提供复数台支持WiMAX或WiFi通讯功能的终端装置41～43来联机并使用基地台21提供的WiMAX行动上网服务。而即使是位于基地台21通讯范围22外的终端装置43，也因为本发明的多模无线网络装置31～34是具有中继站的功能，所以可凭借其它多模无线网络装置32或33来中继转传多模无线网络装置34的讯号，而达到使用基地台21提供的WiMAX行动上网服务的目的。因此，本发明的多模无线网络装置与系统，确实可达到实质延伸WiMAX基地台21通讯范围22的功效，使系统业者仅需架设较少的基地台21数量便能提供良好的讯号涵盖率与稳定的通讯质量，而可大幅降低基础建设成本。

请参阅图3，其为本发明的多模无线网络装置50的一实施例的组件架构示意图。所述的多模无线网络装置50是包括有：一WiMAX模块51、一WiFi模块52、以及一桥接模块53。所述的WiMAX模块51是提供使用WiMAX通讯协议来和基地台、支持WiMAX通讯协议的终端装置、或是其它多模无线网络装置等，来进行无线网络讯号的传输。所述的WiFi模块52是供使用WiFi通讯协议来和支持WiFi通讯协议的终端装置建立联机并进行无线网络讯号的传输。而所述的桥接模块53则是用以提供WiMAX模块51与WiFi模块52之间的桥接功能，使两者间的无线网络讯号可以转换与传输，达到同时支持WiMAX与WiFi两种通讯协议的目的。

所述的WiMAX模块51还包括有：一WiMAX基频模块511、一WiMAX重传多任务模块512、一WiMAX通讯协议模块513、以及一WiMAX转接模块514。

所述的WiMAX基频模块511是用以提供在一预定频带进行无线通讯的功能。在本实施例中，根据IEEE802.16是列标准所规范的工作频带，所述的WiMAX基频模块511还包括有：一第一WiMAX频带模块5111以及一第二WiMAX频带模块5112。所述的第一WiMAX频带模块5111是用以提供在一国际标准版下的3.4～3.7GHz频带进行WiMAX无线通讯的功能。例如，目前适用在台湾地区的WiMAX工作频带是定在3.5GHz。而所述的第二WiMAX频带模块5112则是用以提供在一美国标准版下的2.5～2.69GHz频带进行WiMAX无线通讯的功能。例如，目前适用在美国地区的WiMAX工作频带是2.5GHz。

所述的WiMAX重传多任务模块512是用以对所传输的讯号进行侦错、重传、与多任务处理的功能。在本实施例中，所述的WiMAX重传多任务模块512还包括有：一WiMAX混合自动重传(Hybrid Automatic Repeat Request；简称H-ARQ)模块5121、以及一WiMAX正交多频多任务(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access；简称OFDMA)模块5122。所述的WiMAX混合自动重传模块5121是用以提供在侦测到传输数据有误时自动要求重传数据的功能。而所述的WiMAX正交多频多任务模块5122则是用以提供模拟讯号的多任务处理功能，使本发明的多模无线网络装置50可同时与一或多台的终端装置或是其它多模无线网络装置进行WiMAX无线讯号传输。

所述的WiMAX通讯协议模块513是用以解译与处理符合WiMAX通讯协议的传输讯号。在本实施例中，所述的WiMAX通讯协议模块513还包括有：一系统同步(System Synchronozation)模块5131、一自动重传(Automatic RepeatRequest；简称ARQ)模块5132、一数据解读模块5133、一授权/加解密(Authentification/Encryption)模块5134、以及一分类/排程(Classification/Scheduling)模块5135。所述的系统同步模块5131是用以提供无线网络传输讯号的频率同步功能。所述的自动重传模块5132是用以提供在侦测到传输数据有误时自动要求重传数据的功能。所述的数据解读模块5133是用以解译符合WiMAX通讯协议的传输讯号中所包含的数据内容，包括但不局限于：DL-MAP、UL-MAP、DCD、UCD等字段数据等等。所述的授权/加解密模块5134是用以提供检查传输讯号的授权、以及对传输讯号进行加解密处理的功能。而所述的分类/排程模块5135则是用以对传输讯号中所包含的数据进行分类与排程处理的功能。

所述的WiMAX转接模块514是用以提供可移动式的多模无线网络装置50的讯号转接功能。在本实施例中，所述的WiMAX转接模块514还包括有：一漫游/交接(Roaming/Handoff)模块5141以及一路由/转址(Routing/Redirect)模块5142。所述的漫游/交接模块5141是用以提供在当所述的多模无线网络装置50移动在不同基地台之间或是其它多模无线网络装置之间的讯号涵盖范围时，决定要和哪一个基地台或其它多模无线网络装置建立联机的功能。而所述的路由/转址模块5142则是用以执行前述的路由器(Router)与中继站(Relay Station)功能，以及在当所述的多模无线网络装置50变换所联机的基地台或其它多模无线网络装置时的传输讯号转址功能。

在本发明中，所述的WiFi模块52还包括有：一WiFi频带模块521、一WiFi正交多频多任务(OFDM)基频模块522、以及一WiFi通讯协议模块523。所述的WiFi频带模块521是用以提供符合802.11b规范的WiFi工作频带，也就是在2.4GHz频带进行WiFi无线通讯的功能。所述的WiFi正交多频多任务基频模块522是用以提供模拟讯号的多任务处理功能，使本发明的多模无线网络装置50可同时与多台的终端装置进行WiFi无线讯号传输。所述的WiFi通讯协议模块523是用以解译与处理符合WiFi通讯协议的传输讯号，由于此部分的WiFi通讯协议模块523的细部架构是属现有技术且非为本发明的技术特征，故不予赘述。

请参阅图4所示，其为本发明的多模无线网络方法的一实施例操作流程图，其适用在本发明的多模无线网络装置中且是包括有下列步骤：

步骤61：启动联机功能。启动本发明的多模无线网络装置的WiMAX与WiFi无线通讯功能、以及路由器与中继站双重功能。

步骤62：检查是否在任一WiMAX基地台的通讯范围内？换句话说，就是检查是否能接收到任一WiMAX基地台的讯号且达到一足以进行通讯的标准？倘若“否”的话，则执行步骤65；而倘若检查结果为“是”时则执行步骤63。

步骤63：与所述的WiMAX基地台建立联机。

步骤64：等待一终端装置或是其它多模无线网络装置的联机请求。进入待机状态，并等待其它终端装置(支持WiMAX或是WiFi通讯协议两者其一即可)或是其它多模无线网络装置的联机请求，以提供行动上网的服务。

步骤65：检查在本身的通讯范围内是否有其它支持WiMAX的多模无线网络装置存在且达到一足以进行通讯的标准？倘若“是”则执行步骤67；而倘若检查结果为“否”时则执行步骤66。

步骤66：执行联机失败的回报功能。

步骤67：与所述的其它多模无线网络装置建立联机，并将其当作一中继站且使用WiMAX通讯协议来传输数据。

以上所述是利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。大凡熟知此类技艺人士都能明了，适当而作些微的改变与调整，仍将不失本发明的要义所在，也不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1. 一种多模无线网络系统，其特征在于：其包括有：

一基地台，其在一通讯范围内提供无线网络通讯服务；

至少一第一多模无线网络装置，位于所述的通讯范围内并与所述的基地台建立联机，以进行无线网络讯号的传输；以及

至少一第二多模无线网络装置，位于所述的通讯范围的外且与所述的第一多模无线网络装置建立联机，使所述的第一多模无线网络装置成为一中继站而传递第二多模无线网络装置与基地台之间的无线网络讯号。

2. 根据权利要求1所述的多模无线网络系统，其特征在于：所述的第一与第二多模无线网络装置还分别包括有一微波存取全球互通模块，以凭借微波存取全球互通通讯协议来和基地台进行无线网络讯号的传输；其中，所述的微波存取全球互通模块还包括有：

一微波存取全球互通基频模块，用以提供在一预定频带进行无线通讯；

一微波存取全球互通重传多任务模块，用以对所传输的讯号进行侦错、重传、与多任务处理；

一微波存取全球互通通讯协议模块，用以解译与处理符合微波存取全球互通通讯协议的传输讯号；以及

一微波存取全球互通转接模块，用以提供移动式的多模无线网络装置的讯号转接。

3. 根据权利要求2所述的多模无线网络系统，其特征在于：

所述的微波存取全球互通基频模块还包括有：

一第一微波存取全球互通频带模块，用以提供在3.4～3.7GHz频带进行微波存取全球互通无线通讯；以及

一第二微波存取全球互通频带模块，用以提供在2.5～2.69GHz频带进行微波存取全球互通无线通讯；

所述的微波存取全球互通重传多任务模块还包括有：

一微波存取全球互通混合自动重传模块，用以提供在侦测到传输数据有误时自动要求重传数据；以及

一微波存取全球互通正交多频多任务模块，用以提供模拟讯号的多任务处理；

所述的微波存取全球互通通讯协议模块还包括有：

一系统同步模块，用以提供无线网络传输讯号的频率同步能；

一自动重传模块，用以提供在侦测到传输数据有误时自动要求重传数据；

一数据解读模块，用以解译符合微波存取全球互通通讯协议的传输讯号中所包含的数据内容，包括：DL-MAP、UL-MAP、DCD、UCD字段数据；

一授权/加解密模块，用以提供检查传输讯号的授权、以及对传输讯号进行加解密处理；以及

一分类/排程模块，用以对传输讯号中所包含的数据进行分类与排程处理；

所述的微波存取全球互通转接模块还包括有：

一漫游/交接模块，用以提供在当所述的多模无线网络装置移动在不同基地台或是其它多模无线网络装置之间的讯号涵盖范围时，决定要和哪一个基地台或其它多模无线网络装置建立联机；以及

一路由/转址模块，用以在当所述的多模无线网络装置变换所联机的基地台或其它多模无线网络装置时的传输讯号转址。

4. 根据权利要求1所述的多模无线网络系统，其特征在于：所述的第一与第二多模无线网络装置还分别包括有一无线兼容认证模块，以供使用无线兼容认证通讯协议来和一终端装置建立联机并进行无线网络讯号的传输，其中，所述的无线兼容认证模块还包括有：

一无线兼容认证频带模块，用以提供在2.4GHz频带进行无线兼容认证无线通讯；

一无线兼容认证正交多频多任务基频模块，用以提供模拟讯号的多任务处理；以及

一无线兼容认证通讯协议模块，用以解译与处理符合无线兼容认证通讯协议的传输讯号。

5. 根据权利要求1所述的多模无线网络系统，其特征在于：所述的第一与第二多模无线网络装置还分别包括有：

一微波存取全球互通模块，以供使用微波存取全球互通通讯协议来和基地台进行无线网络讯号的传输；

一无线兼容认证模块，以供使用无线兼容认证通讯协议来和一终端装置建立联机并进行无线网络讯号的传输；以及

一桥接模块，用以提供微波存取全球互通模块与无线兼容认证模块之间的桥接，使两者间的无线网络讯号转换与传输。

6. 一种多模无线网络装置，其可供与外界的一基地台与一终端装置建立联机并进行无线网络讯号的传输，其特征在于：所述的多模无线网络装置包括有：

一微波存取全球互通模块，提供使用微波存取全球互通通讯协议来和基地台进行无线网络讯号的传输；

7. 根据权利要求6所述的多模无线网络装置，其特征在于：

所述的微波存取全球互通模块还包括有：

一微波存取全球互通转接模块，用以提供可移动式的多模无线网络装置的讯号转接功能；

并且，所述的无线兼容认证模块还包括有：

一无线兼容认证频带模块，用以提供在2.4GHz频带进行无线兼容认证无线通讯的功能；

一无线兼容认证正交多频多任务基频模块，用以提供模拟讯号的多任务处理功能；以及

8. 一种多模无线网络方法，适用于一多模无线网络装置中，其特征在于：所述的方法是包括有下列步骤：

(A)启动联机功能；

(B)检查是否在任一基地台的通讯范围内？倘若“否”则执行步骤(C)；

(C)检查在本身的通讯范围内是否有其它多模无线网络装置存在？倘若“是”则执行步骤(D)；以及

9. 根据权利要求8所述的多模无线网络方法，其特征在于：

当步骤(B)中的检查结果为“是”时则执行下列步骤：

(B1)与所述的基地台建立联机；与

(B2)等待一终端装置或是其它多模无线网络装置的联机请求；

并且，当步骤(C)中的检查结果为“否”时则执行下列步骤：

(C1)执行联机失败的回报功能。

10. 根据权利要求9所述的多模无线网络方法，其特征在于：所述的多模无线网络装置包括有：

一桥接模块，用以提供微波存取全球互通模块与无线兼容认证模块之间的桥接功能，使两者间的无线网络讯号可以转换与传输。