CN103200283A - 多中继无线通信系统及该系统空中接口ip化的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多中继无线通信系统及该系统空中接口IP化的实现方法。所述方法包括：为中继节点分配节点标识信息，并根据中继节点的节点标识信息获取中继节点的私有IP地址；根据中继节点的私有IP地址进行PPP链路协商，建立相邻中继节点之间的IP通信链路，并通过建立的IP通信链路进行数据通信。本发明实现了空中接口基于标准TCP/IP协议的网络数据传输，真正地实现了协议标准化，以IP承载各种无线数据业务并进行多跳传输，避免协议间转换并减少了系统开销。

Description

多中继无线通信系统及该系统空中接口IP化的实现方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种多中继无线通信系统及该系统空中接口IP化的实现方法。

背景技术

随着物联网技术的备受关注，无线通信技术也得到了迅猛发展。无线通信技术及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其中以GSM\CDMA、3G、LTE等为代表的公网传输技术，和以WiMAX、WiFi Mesh等为代表的专网传输技术都是最热门的无线通信技术的应用。

从网络拓扑上来看，现有无线通信技术多是点对多点的星型或网状结构，这些技术可以满足区域覆盖需求，但是对于物联网一些高可靠性、高带宽、低延时、低功耗要求的带状覆盖应用场景来说都存在一定的不足。GSM\CDMA第二代移动通信系统带宽有限，难以满足视频图像信息传输的需求；虽然3G技术至少可提供3倍于GSM的网络容量，但仍不属于真正意义上的宽带无线通信技术，并且3G建网后的后续发展问题日渐突出；LTE等4G技术虽然能够提供宽带通信，但在全球范围内仍处于实验布网阶段，标准难以统一；WiMAX属于无线城域网技术范畴，其中固定WiMAX标准802.16d由于成本较高、频率资源紧缺等原因在国内的发展规模非常有限；WiFi主要是解决100米内的无线接入问题，覆盖范围有限，而WiFi Mesh技术虽然可以通过无线连接组成多跳网络，达到以无线方式实现更大范围覆盖的目的，但该技术本身存在安全性差、空中接口缺乏QoS保障、多跳延时大等较大缺陷。所以现有无线传输技术都将无法克服物联网带状覆盖的特殊场景的局限性，以满足高带宽、低延时实时多跳中继传输的链状网络要求。

随着多网融合的发展，IP化已成为网络通信中的主流方向，其目标是实现各个开放接口基于IP协议通信。对于无线通信网络系统中网络数据的空口IP传输，现有技术的主要解决方案是基于一定的协议对空口报文进行转换和封装，以保证空口间数据的正确传送和处理，从而达到网络通信的目的。这种解决方案实现起来复杂，报文的转换和封装不但在技术上没有统一的标准而且在实现上也会带来很大的资源开销，影响整个通信网络的效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多中继无线通信系统及该系统空中接口IP化的实现方法，解决了现有技术方案实现复杂、开销大的问题，实现了将IP数据报文在中继节点间快速有效的转发。

根据本发明实施例的多中继无线通信系统空中接口IP化的实现方法包括：

为中继节点分配节点标识信息，并根据中继节点的节点标识信息获取中继节点的私有IP地址；

根据中继节点的私有IP地址进行PPP链路协商，建立相邻中继节点之间的IP通信链路，并通过建立的IP通信链路进行数据通信。

根据本发明实施例的多中继无线通信系统包括多个中继节点，所述系统还包括：

IP地址获取模块，用于为中继节点分配节点标识信息，并根据中继节点的节点标识信息获取中继节点的私有IP地址；

IP通信链路建立模块，用于根据中继节点的私有IP地址进行PPP链路协商，建立相邻中继节点之间的IP通信链路，并通过建立的IP通信链路进行数据通信。

根据本发明的技术方案，通过中继节点从网络拓扑中获得的节点ID推导出一个属于该中继节点的私有局域网段，进而推导出中继节点的一个私有IP地址，并建立IP通信链路，从而实现将IP数据报文在中继节点间的快速有效的转发。本发明实现了空中接口基于标准TCP/IP协议的网络数据传输，真正地实现了协议标准化，以IP承载各种无线数据业务并进行多跳传输，避免协议间转换并减少了系统开销。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的背景技术中多中继无线通信网络的系统架构示意图；

图2是根据本发明实施例的中继节点体系结构示意图；

图3是根据本发明实施例的多中继网络IP数据通信路径示意图；

图4是根据本发明实施例的网络协议堆栈示意图；

图5是根据本发明实施例的空口数据链路层帧所承载的几种常见报文格式示意图；

图6是根据本发明实施例的基于标准TCP/IP协议的空口IP通信链路建立过程示意图；

图7是根据本发明实施例的基于多中继无线通信系统的通信方法的流程图；

图8是根据本发明实施例的中继节点本地接入数据的处理过程示意图；

图9是根据本发明实施例的中继节点空口接入数据的处理过程示意图；

图10至图12是根据本发明实施例的多中继无线通信系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。

图1示出根据本发明实施例的多中继无线通信网络的系统架构。整个无线通信网络系统骨干部分由多个依特定拓扑结构排布的中继节点构成，中继节点又称为中继通信节点（Relay Communication Node，简称RCN）。网络通信时，数据在网络节点间依序转发，形成一条多跳路径。中继节点间在建立物理连接的同时形成网络拓扑，并且所述网络拓扑依拓扑展开的方向为加入到网络中的RCN分配一个以递增顺序生成的值作为本RCN的节点ID（标识信息），并且在所述网络中每一个RCN的节点ID都是唯一的。

在图1所示的多中继无线通信网络系统架构中，还包括有IP业务终端接入设备，中央控制单元，网络管理单元，业务数据管理单元等设备。

IP业务终端接入设备可以是IP视频监控设备、个人计算机、智能电话等移动终端设备等各种提供专门IP业务的设备。它们均以标准以太网接入方式连接到RCN，并可通过DHCP协议从RCN处获得IP地址，通过标准TCP/IP网络协议在所述多中继无线通信网络系统中进行IP数据传输。

中央控制单元（Central Control Unit，简称CCU）耦合了多中继无线通信网络、互联网和网络管理/监控中心，主要对整个系统的通信数据进行路由转发处理，有效地连通了多中继无线通信网络和互联网；另外，通过CCU网络管理/监控中心可以有效地对多中继无线通信网络中RCN进行控制管理，同时可对网络中业务数据进行有效监控。

参考图2，是根据本发明实施例的多中继无线通信网络系统中任一中继节点的体系结构。RCN的数据接口分为两类：标准以太网接口和无线空中接口。

以太网接口用于连接RCN的外部IP业务终端设备，负责本地IP业务数据的接入。每一个RCN的以太网口都以标准的TCP/IP协议进行IP传输，有一个唯一的物理地址（即Medium/Media Access Control，简称MAC地址），以及一个由该RCN节点ID推导出的私有IP地址ex.ey.ez.ew。RCN通过标准以太网接口数据通信时，由以太网口驱动模块负责物理层数据流的收发，由EMAC模块负责MAC层数据帧的收发，之后由网络处理模块负责IP报文的收发处理。

RCN的无线空中接口（无线空口或空口），用于节点间空口IP通信链路的建立和维护过程中PPP会话的连接以及多跳中继网络中通信数据的中继接入。IP通信链路的建立和维护过程中，在空口物理链路连接的基础上，PPP链路协商请求与应答报文的交互、链路维护报文的交互都是通过空口传输的。在无线通信系统数据通信时，对于上行数据链路（Up Data Line，简称UL），如本地接入的需上报控制中心的业务数据，或者本地接入的需在两个RCN间通信的业务数据，或者本RCN需上报给网络管理单元的信令数据等，都通过空口转发到无线通信系统中进行IP传输。对于下行数据链路（DownData Line，简称DL），如两个RCN间的通信业务数据，或者由网络管理单元下达的IP信令数据等，都通过空口接入到RCN本地局域网。

对于空口UL链路，RCN需传输到多中继无线通信系统中的本地网络数据经网络处理模块路由等处理后，经过PPP接口模块发送接口将IP报文传送给本RCN相应空口的底层驱动程序模块进行PPP数据帧封装，最后经过射频收发模块调制编码后由无线射频装置将数据发送到多中继无线通信系统中。

对于空口DL链路，由无线射频装置的射频收发模块负责接收通信数据码流，经过解调后将数据上送给空口底层驱动模块进行PPP封装解帧处理，然后由PPP接口模块接收接口通过模块间数据通信接口将数据上送给网络处理模块进行IP报文处理。

参考图3，是多中继无线通信系统中主要的IP数据通信路径的示意图。在图中，通信路径1，允许RCN（RCNf）经由以太网接口连接IP业务终端设备，通过标准以太网协议接入本地业务数据。如上文所述，RCN的以太网接口拥有一个私有的IP地址ex.ey.ez.ew，并在该接口上启用DHCP服务器程序，IP业务终端设备通过DHCP协议向RCN申请获得IP地址，同时将RCN以太网口IP地址ex.ey.ez.ew作为其默认网关地址，之后终端设备发送的数据都基于标准IP协议发送到RCN，然后或者交由RCN相应套接口绑定的应用程序进行处理，或者由RCN相应的空口转发到多中继无线通信系统中。

对于通信路径2，网络中的通信数据通过前后向节点的物理上相邻的空口进行中继转发，直至最终到达数据接收端传输终止。

通过相邻RCN间相邻空口的连接而构成了所述多中继无线通信系统。在系统中，除以射频无线信号连接的物理链路外，还有基于物理链路进行IP业务数据传输的IP通信链路。每个RCN的两个空口都分别有一个对应的虚拟网络接口，并在其上绑定了本RCN的私有IP地址。IP数据在无线通信系统中传输时，到达的RCN若不是数据的接收端，则它将通过其相应空口将数据转发给下一跳中继节点。

经通信路径1传输的业务数据若要发往多中继无线通信系统中某处，则需要本RCN与相邻的前向或后向RCN建立通信路径2进行前向或后向IP中继传输。

本RCN若要向网络管理单元发送数据，则需要本RCN（RCNb）与相邻的后向RCN（RCNf）建立通信路径2进行IP中继传输。

对于通信路径3，由本RCN（RCNb）某空口接入的通信数据，若数据包的目的网络不是本RCN及其局域网络，则需要本RCN经另一空口将数据转发到下一跳相邻RCN（RCNf）。

RCN某空口接入的IP报文上传至IP协议层进行路由处理，首先，根据IP报文的目的IP地址若查询不到路由，则根据目的IP地址推导出数据包目的节点ID（DstID），若能够推导出正确的DstID，则根据本RCN的节点ID（LID）和DstID的大小关系判断下一跳中继节点，从而得到数据传送的空口接口，即数据的PPP出接口。若不能够推导出正确的DstID，则认为该数据是发给中央控制单元的，由本RCN的后向空口将数据向中央控制单元方向传输。

例如，某RCN连接的外部业务终端设备向相应的业务数据管理单元传输业务数据，先经通信路径1上传至本RCN，由本RCN路由经通信路径2转发给下一跳RCN的相应空口，下一跳RCN经路由，通过通信路径3将IP数据传送到空口出接口，以此，IP数据在多中继无线通信系统中进行多跳中继直至发送到相应的业务数据管理单元。

参考图4，是根据本发明实施例的多中继无线通信系统经由RCN构成的无线通信系统连接IP业务终端设备与中央控制单元的协议堆栈层次结构的示意图。图中的层次结构包括物理层，数据链路层，网络层，传输层和应用层等五层结构。

终端设备与中央控制单元之间可使用传输控制协议（TransmissionControl Protocol，简称TCP）和用户数据报协议（User Datagram Protocol）作为传输层协议进行通信，传输层数据在网络层通过封装作为IP报文的数据形成IP数据包，在IP业务终端设备、中继节点和中央控制单元间交换传输。

终端设备与中央控制单元之间的数据链路层协议有以太网和点对点协议（Point-to-Point，简称PPP）。RCN和其本地连接的终端设备之间以及无线网络与中央控制单元之间的链路层都依赖于以太网协议，中继节点间链路层依赖于PPP协议。PPP协议在RCN的空口底层驱动（包括其物理层）之上操作，相邻RCN（RCNb、RCNf）间通过PPP协商会话建立IP通信链路，之后在相邻RCN间的点对点链路上以PPP协议为基础承载网络层数据包的交换，在下文中详细描述。

参考图5，是根据本发明实施例的空口PPP数据链路层帧格式以及其所承载的几种常见报文格式的示意图。其中，帧格式中标志字段、地址字段和控制字段都为定长，例如1Byte。值分别为固定值0x7E，0xFF，0x03。协议域字段为2Byte长度，用来指明信息域中所承载的报文协议类型。信息域字段中为数据帧承载的协议报文，默认1500Byte。帧校验字段（FCS）为两个字节，它用于对信息域的校验。

PPP数据链路层数据帧承载的常见报文有三种，根据帧格式中协议字段的值，0xC021表示信息域中承载的是PPP的链路控制协议（Link ControlProtocol，简称LCP）报文，其报文封装格式如图中（1）所示，包含LCP报文头和LCP报文有效载荷，LCP报文交互主要用于建立、配置和测试点对点数据链路。LCP报文头主要包含代码字段，用来指示LCP报文类型，LCP报文有效载荷的格式由LCP报文头中代码字段决定，主要包含各种LCP报文的协商选项内容。

帧格式中协议字段的值0x8021表示信息域中承载的是PPP的网络控制协议（Network Control Protocol，简称NCP）中的IP控制协议（IP ControlProtocol，简称IPCP）报文，其报文封装格式与LCP报文类似，如图中（2）所示，NCP报文交互主要用于协商该链路上所传输的数据包格式与类型，建立、配置不同的网络层协议。在链路建立成功后，LCP所需的可选功能被选定之后，PPP必须发送NCP包以便选择和设定一个或更多的网络层协议。一旦每个被选择的网络层协议都被设定好了，来自每个网络层协议的数据报就能在链路上发送了。而本实施例中NCP直接采用IPCP协议进行协商。

帧格式中协议字段的值0x0021表示信息域中承载的是在PPP链路上传输的IP报文，其报文封装格式如图中（3）所示，IP报文包含IP头和IP有效载荷。IP头分别针对源节点和目的地节点对应于IP报文包含源IP地址和目的地IP地址，IP有效载荷可携带TCP片段、UDP片段或其它某种数据。TCP或UDP片段包含TCP头和TCP有效载荷，TCP协议头主要包含源端口和目的地端口，其中端口指示与有效载荷中的数据相关联的逻辑信道。

参考图6，是根据本发明实施例的多中继无线通信系统空中接口IP化的实现方法的流程图，包括：

步骤S602，为中继节点分配节点标识信息，并根据中继节点的节点标识信息获取中继节点的私有IP地址；

步骤S604，根据中继节点的私有IP地址进行PPP链路协商，建立相邻中继节点之间的IP通信链路，并通过建立的IP通信链路进行数据通信。

下面结合图7至图9详细描述上述处理的细节。参考图7，是根据本发明实施例的RCN空口基于标准TCP/IP协议的IP通信链路建立过程示意图，具体包括：

步骤S702，每个RCN启动时，在底层驱动程序的基础上，相邻RCN间通过初始化流程建立物理连接，进而实现RCN在已建立的多中继无线宽带通信网络拓扑的基础上完成入网过程。所述网络拓扑依拓扑展开的方向为加入到网络中的RCN分配一个以递增顺序生成的值作为本RCN的节点ID，并且在所述网络中每一个RCN的节点ID都是唯一的。

步骤S704，根据节点ID推导出一个属于该RCN的本地私有局域网段，同时推导出一个属于所述本地私有局域网段的IP地址作为RCN的私有IP地址。具体来说，中继节点分配有一个16位的ID号，根据此ID生成一个节点网段，按照IP地址32位计算，该网段固定为10.ID.0/24，即前8位固定为10（每个节点都一样），中间16位为ID，最后8位为主机地址（0～255中的一个值）。对于中继节点的私有IP地址，对每一个节点来说，都是主机地址值为1的IP地址。例如，中继节点1，2，3...n，其ID分别为ID1，ID2，ID3...IDn，私有IP分别为10.ID1.1，10.ID2.1，10.ID3.1...10.IDn.1。

步骤S706，为RCN的前、后向两个空口分别生成虚拟网络接口interface1和interface2，将其和标准以太网口进行统一管理和操作。

步骤S708，为RCN的相应空口创建PPP会话，选择适当的协商配置选项参数，从而初始化LCP协商请求报文。RCN每个空口启动LCP协商过程，与相邻RCN的相应空口交互LCP协议报文，包括LCP请求报文，LCP确认报文，甚至是LCP拒绝报文，进而建立PPP链路。

步骤S710，LCP协商过程成功之后启动IPCP协商过程，根据需要对适当的网络选项参数进行协商。启动IPCP协商过程，每个空口与相邻RCN的相应空口交互IPCP协议报文，包括IPCP请求报文，IPCP确认报文，甚至是IPCP拒绝报文。

步骤S712-S714，IPCP协商成功后，RCN在进行协商的空口网络虚接口上添加该RCN的私有IP地址，IP通信链路建立成功，来自每个IP协议的数据包就可以在RCN无线链路上传送了。

相邻RCN间空口IP通信链路建立之后，RCN就可以通过空口基于IP进行标准TCP/IP协议通信，以IP来承载各种业务数据传输。参考图8，是根据本发明一个实施例的RCN本地接入数据的处理过程的示意图，如图所示包括：

步骤S802，RCN通过标准以太网口从本地局域网内接入数据，例如图3所示的通信路径1传输的数据，如视频业务数据。

步骤S804，根据IP业务数据包的目的IP地址进行路由查询。

步骤S806，判断是否查询到路由信息，若是则执行步骤S808，否则执行步骤S814。

步骤S808-S812，查询到相关的路由信息，进一步分为两种情况。第一种情况（步骤S810）是该IP数据包是发往该节点的，IP传输的目的地址可能是(1)广播地址，(2)多播地址，(3)本节点网络接口IP地址。此时将接入数据包交由如图4所示网络协议栈中的相应上层协议进行处理，最终交由相应的应用程序完成相应应用。第二种情况（步骤S812）是IP传输的目的地址是本节点的局域网内外部终端设备的IP地址，则直接根据本地路由信息中相应的以太网出接口通过图3所示的通信路径1进行转发。例如本地接入的数据是发往RCN本地局域网内连接的一个外部终端设备的，则通过相应的标准以太网口将数据包转发给该目的终端设备。

步骤S814，如果没有查询到相关的路由信息，进一步判断DstIP是否属于该多中继无线通信网络系统中任一RCN的局域网地址。如果DstIP属于该多中继无线通信网络系统所规定的网段内地址，则执行步骤S816；否则执行步骤S820。

步骤S816-S818，根据DstIP推导出目的RCN的节点ID值，例如，推导方法可根据RCN的私有局域网段推导方法进行反向推导。推导出的DstID和LID进行比较，比较的规则例如，如果DstID大于LID，则由如图2所示本RCN的前向空口interface2的PPP接口模块的发送接口交由底层驱动模块，进行PPP帧封装等处理后交由如图2所示前向射频收发模块处理并由前向天线设备转发出去，即将IP数据包通过图3所示的通信路径2中继转发到本RCN的前向RCN。例如，该RCN的本地接入的数据是发往该RCN的前向相邻RCN或者前向任一RCN的音频业务数据等。

如果DstID小于LID，则由如图2所示本RCN的后向空口interface1的PPP接口模块的发送接口交由底层驱动模块，进行PPP帧封装等处理后交由如图2所示后向射频收发模块处理并由后向天线设备转发出去，即将IP数据包通过图3所示的通信路径2中继转发到本RCN的后向RCN。例如，该RCN的本地接入的数据是发往该RCN的后向相邻RCN或者后向任一RCN的音频业务数据等。

步骤S820，如果DstIP不属于该多中继无线通信网络系统所规定的网段内地址，则将该数据包统一发往CCU方向，由CCU处理。例如，由如图2所示本RCN的后向空口interface1的PPP接口模块的发送接口交由底层驱动模块，进行PPP帧封装等处理后由如图2所示后向射频收发模块处理并由后向天线设备转发出去，即将IP数据包通过图3所示的通信路径2中继转发到本RCN的后向RCN。例如，该RCN的本地接入的数据是该RCN上层应用程序发往CCU的控制管理数据包，或者是该RCN本地局域网内连接的一个外部终端设备访问万维网连接请求的数据包等。

在多中继无线通信网络系统中每一个RCN接入的数据除了上述本地接入的数据外，还有由RCN空口接入的数据，并且此类数据在多中继无线通信网络系统中传送的IP数据包中占更大的比重。参考图9，是根据本发明另一实施例的RCN空口接入数据的处理过程示意图，如图所示包括：

步骤S902-S904，RCN通过空口接入数据，例如通过图2所示的前向或后向天线接收到数据流，并交由图2所示相应射频收发模块进行相关处理，处理过的正确数据交由图2所示相应的空口底层驱动模块，由空口底层驱动程序做PPP解帧等相关操作，正确处理之后将IP报文交由相应的如上所述所建立的PPP链路中IP通信链路的接收接口进行报文接收并处理。

步骤S906，根据接收IP业务数据包的目的IP地址进行路由查询。

步骤S908，判断是否查询到路由，若是则执行步骤S910，否则执行步骤S916。

步骤S910-S914，查询到相关的路由信息，进一步分为两种情况。第一种情况（步骤S912）是该IP数据包是发往该节点的，IP传输的目的地址可能是(1)广播地址，(2)多播地址，(3)本节点网络接口IP地址。此时将接入数据包交由如图4所示网络协议栈中的相应上层协议进行处理，最终交由相应的应用程序完成相应应用。第二种情况（步骤S914）是IP传输的目的地址是本节点的局域网内外部终端设备的IP地址，则直接根据本地路由信息中相应的以太网出接口通过图3所示的通信路径1进行转发。例如空口接入的数据是发往该RCN本地局域网内连接的一个外部终端设备的，则通过相应的标准以太网出接口将数据包转发给该目的终端设备。

步骤S916，如果没有查询到相关的路由信息，进一步判断DstIP是否属于该多中继无线通信网络系统中任一RCN的局域网地址。如果DstIP属于该多中继无线通信网络系统所规定的网段内地址，则执行步骤S918；否则执行步骤S922。

步骤S918-S920，根据DstIP推导出目的RCN的节点ID值，例如，推导方法可根据RCN的私有局域网段推导方法进行反向推导。推导出的DstID和LID进行比较，比较的规则例如，如果DstID大于LID，则由如图2所示本RCN的前向空口interface2的PPP接口模块的发送接口交由底层驱动模块，进行PPP帧封装等处理后交由如图2所示前向射频收发模块处理并由前向天线设备转发出去，即将IP数据包通过图3所示的通信路径2中继转发到本RCN的前向RCN。例如，该RCN的后向空口接入的数据是发往该RCN的前向相邻RCN或者前向任一RCN的音频业务数据等。

如果DstID小于LID，则由如图2所示本RCN的后向空口interface1的PPP接口模块的发送接口交由底层驱动模块，进行PPP帧封装等处理后交由如图2所示后向射频收发模块处理并由后向天线设备转发出去，即将IP数据包通过图3所示的通信路径2中继转发到本RCN的后向RCN。例如，该RCN的前向空口接入的数据是发往该RCN的后向相邻RCN或者后向任一RCN的音频业务数据等。

步骤S922，如果DstIP不属于该多中继无线通信网络系统所规定的网段内地址，则将该数据包统一发往CCU方向，由CCU处理。则由如图2所示本RCN的后向空口interface1的PPP接口模块的发送接口交由底层驱动模块，进行PPP帧封装等处理后由如图2所示后向射频收发模块处理并由后向天线设备转发出去，即将IP数据包通过图3所示的通信路径2中继转发到本RCN的后向RCN。例如，该RCN的前向空口接入的数据是该RCN后向某RCN上层应用程序发往CCU的控制管理数据包，或者是该RCN后向的某RCN本地局域网内连接的一个外部终端设备访问万维网连接请求的数据包等。

参考图10，是根据本发明实施例的多中继无线通信系统的结构框图，该多中继无线通信系统至少包括：IP地址获取模块10和IP通信链路建立模块20，下面详细描述各模块的结构和功能。

IP地址获取模块10，用于分别为每个中继节点分配节点标识信息，并根据中继节点的节点标识信息获取中继节点的私有IP地址；参考图11，IP地址获取模块10进一步包括：节点标识分配模块110、私有局域网段获取模块120和私有IP地址获取模块130，其中：

节点标识分配模块110用于根据网络拓扑展开的方向按数值大小顺序为每个中继节点分配节点标识信息；私有局域网段获取模块120用于根据中继节点的节点标识信息获取该中继节点的本地私有局域网段；私有IP地址获取模块130用于从中继节点的本地私有局域网段中获取一个IP地址作为该中继节点的私有IP地址。

IP通信链路建立模块20，用于根据中继节点的私有IP地址进行PPP链路协商，建立相邻中继节点之间的IP通信链路，并通过建立的IP通信链路进行数据通信。继续参考图11，所述IP通信链路建立模块20进一步包括：虚拟网络接口生成模块210，用于为中继节点的空口生成虚拟网络接口。链路协商建立模块220，用于将中继节点的空口分别与相邻中继节点的相应空口进行PPP链路建立协商；通知模块230，用于将该中继节点的IP地址通知相邻中继节点；绑定模块240，用于在虚拟网络接口上绑定该中继节点的私有IP地址。

在实际中，每个中继节点包括以太网接口、第一空口和第二空口，参考图12，所述系统还包括：接收模块30，用于通过所述以太网接口、所述第一空口或所述第二空口接收到IP业务数据包；路由查询模块40，用于根据该IP业务数据包的目的IP地址进行路由查询；处理模块50，用于若查询到路由信息，则根据该IP业务数据包的目的IP地址进行数据传输；否则通过所述第一空口或所述第二空口转发该IP业务数据包。

进一步地，处理模块50还用于，在查询不到路由信息的情况下，判断该IP业务数据包的目的IP地址是否属于该多中继无线通信网络系统的中继节点的局域网地址；若是，则根据目的IP地址获取目的中继节点的节点标识信息，并根据节点标识信息将所述IP业务数据包转发至所述目的中继节点；若否，则将所述IP业务数据包发送至所述多中继无线通信网络系统的中央控制单元。

本发明的方法的操作步骤与系统的结构特征对应，可以相互参照，不再一一赘述。

综上所述，根据本发明的上述技术方案，通过中继节点根据其从网络拓扑中获得的节点ID推导出一个属于该中继节点的私有局域网段，进而推导出中继节点的一个私有IP地址；为中继节点的每个空口生成虚拟网络接口，并和标准以太网接口统一管理；相邻节点间在它们已建立的稳定物理连接的基础上，相应空口在PPP协议基础上完成基于标准TCP/IP协议IP通信链路协商并最终建立；PPP通信链路建立成功后，在相应空口虚接口上绑定本节点的私有IP地址。从而在建立的IP通信链路之上，根据特定的路由转发处理机制对无线通信网络系统中的IP协议数据报文进行多中继传输。本发明实现了空中接口基于标准TCP/IP协议的网络数据传输，真正地实现了协议标准化，以IP承载各种无线数据业务并进行多跳传输，避免协议间转换与封装带来的开销。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种多中继无线通信系统空中接口IP化的实现方法，所述多中继无线通信系统包括多个中继节点，其特征在于，所述方法包括：

为中继节点分配节点标识信息，并根据中继节点的节点标识信息获取中继节点的私有IP地址；

根据中继节点的私有IP地址进行PPP链路协商，建立相邻中继节点之间的IP通信链路，并通过建立的IP通信链路进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为中继节点分配节点标识信息，并根据中继节点的节点标识信息获取中继节点的私有IP地址的步骤，包括：

根据网络拓扑展开的方向按数值大小顺序为每个中继节点分配节点标识信息；

根据中继节点的节点标识信息获取该中继节点的本地私有局域网段；

从该中继节点的本地私有局域网段中获取一个IP地址作为该中继节点的私有IP地址。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据中继节点的私有IP地址进行PPP链路协商，建立相邻中继节点之间的IP通信链路的步骤包括：

为所述中继节点的空口生成虚拟网络接口；

将中继节点的空中接口分别与相邻中继节点的相应空口进行PPP链路建立协商，并将该中继节点的IP地址通知相邻中继节点；

在虚拟网络接口上绑定该中继节点的私有IP地址。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个中继节点包括以太网接口、第一空口和第二空口，所述通过建立的IP通信链路进行数据通信的步骤，包括：

通过所述以太网接口、所述第一空口或所述第二空口接收到IP业务数据包，根据该IP业务数据包的目的IP地址进行路由查询；

若查询到路由信息，则根据该IP业务数据包的目的IP地址进行数据传输；

若未查询到路由信息，则通过所述第一空口或所述第二空口转发该IP业务数据包。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述若未查询到路由信息，则通过所述第一空口或所述第二空口进行转发的步骤，包括：

进一步判断该IP业务数据包的目的IP地址是否属于该多中继通信系统的中继节点的局域网地址；

若是，则根据目的IP地址获取目的中继节点的节点标识信息，并根据节点标识信息将所述IP业务数据包转发至所述目的中继节点；

若否，则将所述IP业务数据包发送至所述多中继无线通信网络系统的中央控制单元。

6.一种多中继无线通信系统，包括多个中继节点，其特征在于，所述系统还包括：

IP地址获取模块，用于为中继节点分配节点标识信息，并根据中继节点的节点标识信息获取中继节点的私有IP地址；

IP通信链路建立模块，用于根据中继节点的私有IP地址进行PPP链路协商，建立相邻中继节点之间的IP通信链路，并通过建立的IP通信链路进行数据通信。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述IP地址获取模块包括：

节点标识分配模块，用于根据网络拓扑展开的方向按数值大小顺序为每个中继节点分配节点标识信息；

私有局域网段获取模块，用于根据中继节点的节点标识信息获取该中继节点的本地私有局域网段；

私有IP地址获取模块，用于从中继节点的本地私有局域网段中获取一个IP地址作为中继节点的私有IP地址。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述IP通信链路建立模块包括：

虚拟网络接口生成模块，用于为中继节点的空口生成虚拟网络接口；

链路协商建立模块，用于将中继节点的空口分别与相邻中继节点的相应空中接口进行PPP链路建立协商；

通知模块，用于将该中继节点的IP地址通知相邻中继节点；

绑定模块，用于在虚拟网络接口上绑定该中继节点的私有IP地址。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，每个中继节点包括以太网接口、第一空口和第二空口，所述系统还包括：

接收模块，用于通过所述以太网接口、所述第一空口或所述第二空口接收到IP业务数据包；

路由查询模块，用于根据该IP业务数据包的目的IP地址进行路由查询；

处理模块，用于若查询到路由信息，则根据该IP业务数据包的目的IP地址进行数据传输；否则通过所述第一空口或所述第二空口转发该IP业务数据包。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述处理模块进一步用于，在查询不到路由信息的情况下，判断该IP业务数据包的目的IP地址是否属于该多中继无线通信网络系统的中继节点的局域网地址；若是，则根据目的IP地址获取目的中继节点的节点标识信息，并根据节点标识信息将所述IP业务数据包转发至所述目的中继节点；若否，则将所述IP业务数据包发送至所述多中继无线通信网络系统的中央控制单元。

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