CN112654049A - 用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法及实现所述方法的无线通信覆盖扩展系统 - Google Patents

用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法及实现所述方法的无线通信覆盖扩展系统 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法。所述无线通信覆盖扩展系统包含呈树形式的回程子网,所述回程子网包含多个互连的节点(121、122、123、124)。在所述回程子网的所述节点之中识别直接连接到互联网接入网关(110)的至少两个节点(121、122、126)。从所述至少两个识别的节点中选择单个节点作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的节点。然后,将定义的所述无线通信覆盖扩展系统的所述配置从选择的节点发送到所述回程子网的所有其它节点。

Description

用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法及实现所述方法的无 线通信覆盖扩展系统
技术领域
本发明涉及一种用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法和一种实现所述方法的无线通信覆盖扩展系统。
背景技术
在局域网LAN中,可以使用用于扩展无线通信覆盖的系统,以便通过协调多个分布式接入点AP来增加这些局域网LAN的范围。这些各种接入点被集成在通信节点中,所述通信节点在下文中简称为节点,借助于回程子网互连,并且全部可用于同一无线局域网WLAN。因此,在Wi-Fi(注册商标)技术的背景下,所有这些接入点AP都使用相同的SSID(服务集标识符)和相同的密码(也称为安全密钥)。因此,无线通信覆盖的扩展对于连接到无线局域网WLAN的设备是透明的。
因此,无线通信覆盖扩展系统通常例如借助于以太网电缆通过互联网接入网关GW连接到互联网,所述以太网电缆将无线通信覆盖扩展系统的主要节点连接到网关GW。然后,无线通信覆盖扩展系统充当网关和通过电缆或无线方式连接到局域网LAN的每个设备之间的中继,并且还充当连接到局域网LAN的这些各种设备之间的中继,以使得它们能够相互通信。
回程子网中的节点通过呈树形式的结构相互连接,然后,节点能够充当回程子网中其它两个节点之间的中继。因此,节点使用例如不同于所述局域网WLAN自身的SSID标识符借助于电缆连接(例如,以太网类型的)或通过无线连接(例如,Wi-Fi(注册商标)连接)而互连。因此,回程网络中的节点借助于逻辑链路,例如IP通信或加密隧道或根据专有通信协议的通信,相互通信。这些逻辑链路通常借助于探测和发现消息来建立。
回程子网中的节点通常通过选自回程子网中的所述节点的主节点以集中方式进行协调。主节点可以通过固定配置或通过选择动态地指定。因此,回程子网中的所有节点都具有主节点的知识,并能够借助于它的MAC(媒体接入控制)地址来识别它。
在互联网访问运营商的订户处的局域网LAN的情况下,主节点优先是回程子网的最接近互联网接入网关GW的节点。这使得可以专门激活其上的功能,例如家长控制功能,因为主节点在是无线通信覆盖扩展系统中最接近互联网接入网关GW的节点的同时,于是具有集中数据流的战略位置。
在多个节点直接连接到网关GW的特定情况下,如果未指定主节点,则难以重新配置在无线通信覆盖扩展系统中实现的功能(例如,家长控制功能)。这是因为然后有必要一个接一个地重新配置网络中的所有节点,这不是最佳的。
因此,期望克服现有技术的这些缺点。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法,所述无线通信覆盖扩展系统包含呈树形式的回程网络,所述回程网络包含实现同一个无线通信网络的接入点的功能的多个节点,无线通信覆盖扩展系统适于使得可以借助于无线通信网络或通过电缆将设备连接到所述节点以形成局域网,所述多个节点中的至少两个节点直接连接到称为网关的互联网接入网关。方法包含以下步骤:
-在回程子网中的所述节点之中识别直接连接到所述网关的所述至少两个节点;
-在识别的所述至少两个节点之中选择单个节点,以便作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的节点;和
-将定义的无线通信覆盖扩展系统的配置从选择的节点发送到回程子网中的所有其它节点。
在特定实施例中,在回程子网的所述节点之中识别连接到所述网关的所述至少两个节点包含:
-广播用于定位至少一个可用服务器以获得IP地址的请求,所述请求包含所述节点的MAC地址和专有选项;
-作为回报接收包含所述节点的IP地址的响应;
-在所述响应包含具有预定义值的所述专有选项的情况下,从中推断出所述节点直接连接到所述网关,否则从中推断出所述节点未直接连接到所述网关。
在特定实施例中,所述服务器、所述请求和所述响应是根据DHCPv4协议或DHCPv6协议。
在特定实施例中,对于回程子网中的每个节点,在回程子网中的所述节点之中识别连接到所述网关的所述至少两个节点包含:
-发送IP分组,所述IP分组在其报头中包含指示所述分组可以通过的路由器的最大数量的数据,所述数据具有值1;
-在作为回报所述节点接收指示所述请求的使用期限已超时的响应的情况下,从中推断出所述节点未直接连接到所述网关,否则从中推断出所述节点直接连接到所述网关。
在特定实施例中,对于回程子网中的每个节点,在回程子网中的所述节点之中识别连接到所述网关的所述至少两个节点包含:
-以多播模式发送用于定位至少一个路由器的请求;
-作为回报,接收响应;
-在所述响应包含具有预定义值的专有选项的情况下,从中推断出所述节点直接连接到所述网关,否则从中推断出所述节点未直接连接到所述网关。
在特定实施例中,所述请求和所述响应是根据IPv6的邻居发现协议。
在特定实施例中,在所述至少两个识别的节点之中选择单个节点包含:选择属于所述树的包含最大数量的节点的分支的节点。
在特定实施例中,选择属于所述树的包含最大数量的节点的分支的节点包含:在所述至少两个识别的节点属于所述树的具有相同数量的节点的分支的情况下,选择具有较高序列号的节点。
在特定实施例中,在所述至少两个识别的节点之中选择单个节点包含:选择就带宽、错误率和/或等待时间而言,与所述网关的链路具有较高性能的节点。
在特定实施例中,将无线通信覆盖扩展系统的配置从选择的节点发送到回程子网中的所有其它节点包含:发送允许通过所述节点实现功能的配置的一组参数。
在特定实施例中,所述功能包含定义和共享无线通信覆盖扩展系统、DNS中继、DHCP中继、防火墙和/或家长控制的配置的功能。
还提出了一种无线通信覆盖扩展系统,其包含呈树形式的回程子网,所述回程子网包含实现同一个无线通信网络的接入点的功能的多个节点,无线通信覆盖扩展系统适于使得可以借助于无线通信网络或通过电缆将设备连接到所述节点以形成局域网,所述多个节点中的至少两个节点直接连接到称为网关的互联网接入网关。系统包含:
-用于在回程子网中的所述节点之中识别直接连接到所述网关的所述至少两个节点的装置;
-用于在识别的所述至少两个节点之中选择单个节点用于作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的节点的装置;和
-用于将定义的无线通信覆盖扩展系统的配置从选择的节点发送到回程子网中的所有其它节点的装置。
还提出了一个节点,其被称为讨论中的节点、旨在用于无线通信覆盖扩展系统中,所述无线通信覆盖扩展系统包含呈树形式的回程子网,所述回程子网包含包括讨论中的节点的实现同一个无线通信网络的接入点的功能的多个节点,无线通信覆盖扩展系统适于使得可以借助于无线通信网络或通过电缆将设备连接到所述节点以形成局域网。讨论中的节点包含:
-用于识别所述讨论中的节点是直接还是间接连接到所述网关的装置;
-用于确定讨论中的节点是否选自回程子网中的直接连接到网关的所述节点之中,以便作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的节点的装置,
-用于经由回程子网通知讨论中的节点是否是选自回程子网中的所述节点之中的节点以便作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的节点的装置;和
-用于在所述讨论中的节点是选择的节点的情况下,将定义的无线通信覆盖扩展系统的配置发送到回程子网中的所有其它节点的装置。
还提出了一种计算机程序,其特征在于,当所述程序由至少一个处理器执行时,所述计算机程序包含用于实现根据上述实施例之一的方法的指令。
还提出了一种存储计算机程序的存储装置,当所述程序由至少一个处理器执行时,所述计算机程序包含用于实现根据上述实施例之一的方法的指令。
附图说明
通过阅读对实例实施例的以下描述,本发明的上述以及其它特征将更清楚地呈现,所述描述是相对于附图进行的,在附图中:
[图1]示意性地示出了其中可以实现本发明的通信系统;
[图2]示意性地示出了根据一个实施例的回程子网中的任何节点的硬件架构的实例;
[图3]示意性地示出了根据一个实施例的用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法;
[图4A]示意性地示出了根据特定实施例的用于识别直接连接到网关的节点的方法;
[图4B]示意性地示出了根据特定实施例的用于识别直接连接到网关的节点的方法;
[图5A]示意性地示出了根据特定实施例的用于识别直接连接到网关的节点的方法;
[图5B]示意性地示出了根据特定实施例的用于识别直接连接到网关的节点的方法;
[图6]示意性地示出了根据第三实施例的用于识别直接连接到网关的节点的方法;和
[图7]示意性地示出了根据一个实施例的用于在识别为直接连接到网关的节点之中选择回程子网的主要主节点的方法。
具体实施方式
图1示意性地示出了其中可以实现本发明的通信系统。通信系统包含围绕回程子网构建的无线通信覆盖扩展系统,所述回程子网包含一组互连节点N1 121、N2 122、N3123、N4 124、N5 125、N6 126、N7 127、N8 128、N9 129和N10 130。回程子网中的多个节点中的每个节点,通常回程子网中的所有节点,实现无线局域网WLAN的接入点AP的功能。所述多个节点中的节点全部可用于相同的无线局域网WLAN(相同的名称等)。因此,在Wi-Fi(注册商标)技术的背景中,所有这些接入点AP使用相同的SSID标识符和相同的密码。因此,无线局域网WLAN的覆盖区域以及因此通常在无线通信覆盖扩展系统周围形成的局域网LAN的覆盖区域以对于与其连接的每个终端或站透明的方式扩展。
回程子网的节点N1 121至N10 130借助于呈树形式的结构相互连接,然后节点能够充当回程子网中其它两个节点之间的中继。因此,节点N1 121至N10 130借助于电缆连接(例如借助于以太网类型)或通过无线连接(例如使用不同于所述无线局域网WLAN本身的SSID标识符的Wi-Fi(注册商标)连接)互连。因此,回程子网的节点N1 121至N10 130借助于逻辑链路(例如IP通信或加密隧道或根据专有通信协议的通信)相互通信。然而,当电缆接口用于回程子网时,该电缆接口不能用于其它目的,特别是不能将终端连接到该接口。
作为说明,在图1中,节点N1 121,N2 122和N6 126直接连接到互联网接入网关GW110。连接到这些节点N1 121、N2 122和N6 126的覆盖扩展系统的分支具有星形或菊花链形拓扑。图1还示出了节点N2 122借助于由虚线表示的无线连接(与无线局域网WLAN本身不同)连接到节点N3 123和节点N4 124,并且节点N9 129和N10 130借助于以实现描绘的电缆连接连接到节点N8 128。节点N5 125借助于无线连接连接到节点N3 123。节点N6 126借助于无线连接连接到节点N7 127和节点N8 128。
因此,无线通信覆盖扩展系统使得可以互连互联网接入网关GW 110、终端T1 141、终端T2 142、终端T3 143和终端T4 144。终端T1 141例如是通过无线连接连接到节点N1121的智能电话,也就是说,终端T1 141因此借助于充当接入点AP的节点N1 121经由无线局域网WLAN连接。终端T2 142例如是通过电缆连接连接到节点N5 125的电视机。终端T3 143例如是通过无线连接连接到节点N7 127的平板计算机,也就是说,终端T3 143因此借助于充当接入点AP的节点N7 127经由无线局域网WLAN连接。终端T4 144例如是通过无线连接连接到节点N8 128的NAS(网络附接存储)单元,也就是说,终端T4 144因此借助于充当接入点AP的节点N8 128经由无线局域网WLAN连接。
无线通信覆盖扩展系统的配置是通过选自回程子网中的直接连接到互联网接入网关GW 110的所述节点的主要主节点(即在图1的背景下,节点N1 121、N2 122或N6 126中的一个)定义的。下面参考图7详细描述选择直接连接到互联网接入网关GW 110的主要主节点的特定实施例。
回程子网中的所有节点都具有回程子网中的所有其它节点的知识,并能够借助于其MAC地址和/或其网络地址(例如IP地址)对其进行识别。
图2示意性地示出了回程子网中任何节点200的硬件架构的实例。
所呈现的硬件架构的实例包含通过通信总线210连接的:处理器CPU(中央处理单元)201;随机存取存储器RAM 202;只读存储器ROM 203或闪存;存储单元或存储介质读取器,如SD(安全数字)卡读取器204或硬盘HDD(硬盘驱动器);和至少一组通信接口COM 205。该组通信接口COM 205使得可以实现接入点AP的功能,以便扩展无线局域网WLAN的覆盖,并使得能够建立回程子网。
处理器CPU 201能够执行从ROM存储器203、从外部存储器(如SD卡)、从存储介质(如硬盘HDD)或从通信网络加载到RAM存储器202中的指令。在上电时,处理器CPU 201能够从RAM存储器202读取指令并执行指令。这些指令形成使处理器CPU 201实现下面描述的所有或一些算法和步骤的计算机程序。
因此,可以通过如DSP(数字信号处理器)或微控制器或处理器的可编程机器执行一组指令来以软件形式实现下面描述的所有或一些算法和步骤。下面描述的所有或一些算法和步骤还可由如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的机器或专用组件以硬件形式实施。因此,节点N1 121至N10 130包含适于并配置用于实现下面描述的方法和步骤的电子电路系统。
图3示意性地示出了根据一个实施例的用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法。
在步骤301中,识别直接连接到互联网接入网关GW 110的节点。为此,实现了下面关于图4A、4B、5A、B和6描述的方法之一。在图1中,在步骤301中识别的节点是节点N1 121、N2 122和N6 126。归于它们特定的角色,即辅助主的角色。这是因为这些节点控制与它们相关联的分支中的流量。因此,它们可以实现某些具体功能,例如防火墙或家长控制。
在步骤302中,在被识别为直接连接到网关的节点之中选择单个节点,以便履行主要主节点的角色。为此,实现下面关于图7描述的方法。通过该主要主节点,定义了无线通信覆盖扩展系统的配置。因此,从直接连接到网关GW 110的履行辅助主的角色的节点中选择履行主要主的角色的节点。回程子网中既不是主要主又不是辅助主的其它节点称为从节点。
回程子网中的每个节点都能够根据其在无线通信覆盖扩展系统中的角色(主要主、辅助主、从)来实现具体功能。所实现的功能是DNS(域名系统)中继、DHCP(动态主机配置协议)中继或通过网关GW 110经由互联网交换的与防火墙相对的数据流的功能,和/或通过互联网通过网关GW 110交换的与家长控制相对的数据流的功能。实现DHCP中继功能的节点可以将对DHCP客户端的IP地址请求的广播中继到DHCP服务器。实现DNS中继功能的节点可以将对域名解析的请求中继到DNS服务器。
这些功能可以由所有节点实现,无论它们是主要主、辅助主或从。然而,从节点可以任选地实现它们。从节点实现家长控制功能使得可以优化带宽。这是因为可以将流量控制为尽可能接近物理连接,以免不必要地消耗带宽。对于辅助主节点,任选地仅实现DNS中继功能,而其它的都强制实现。主要主节点强制地实现所有功能。此外,被选为主要主的节点能够实现,例如经由用户界面,定义无线通信覆盖扩展系统的配置,或与其它节点共享该配置的具体功能。
用户可以根据他的管理要求来配置通过网关GW 110过滤经由互联网交换的数据流的各种功能(例如,家长控制或防火墙)。通过简单的说明性实例,可以借助于如嵌入在主要主节点中或托管在与主要主节点相关的远程服务器上的网页的用户界面来完成配置。在变型中,可以借助于由连接到分布式Wi-Fi网络的终端之一执行的具体应用来进行配置过滤功能,这控制主要主节点。配置包含与功能相关联的所有元素(例如规则和参数),并使地有可能实现所述功能。
在特定实例实施例中,家长控制的配置由用户在主要主节点中定义,并且包含例如以下规则:禁止设备访问数据流、阻止某些网站、过滤被设备的MAC地址识别的设备的特定项接收的分组、将外部请求重新导向到本地页面等。配置还包含与这些规则相关联的参数,例如要阻止的网站的URL(统一资源定位符)地址、特定设备的MAC地址、设备的使用时间范围、设备的使用时间限制等。
在步骤303中,在步骤302处选择的主要主节点将各种功能的配置发送到回程子网的每一个辅助主节点。在变型中,在步骤302处选择的主要主节点将各种功能的配置发送到回程子网中的所有节点(辅助主和从)。
在特定实施例中,在步骤302处选择的主要主节点将系统的所有功能(例如,防火墙、家长控制)的配置发送到回程子网的所有节点(辅助主和从)。
可以借助于配置同步命令完成通过主要主节点传输配置。这样的命令包含配置的描述。通过简单的说明性实例,命令可以包含对家长控制规则以及与家长控制规则相关联的参数的添加的指示。然后将该命令发送到辅助主节点,并任选地发送到从节点。在接收命令后,辅助主节点(以及任选地从节点)将家长控制功能的配置存储在存储器中,并用存储的配置信息来应用家长控制。
节点仅使用与其实现的功能对应的配置。另一方面,它始终可以访问系统的所有功能的配置,这在角色改变的情况下特别有利。因此,成为主要主节点的辅助主节点将具有配置的知识,从而使得可以实现其先前未实现的功能,例如配置共享功能。在一个实例实施例中,用于配置的用户界面,例如网页,被嵌入在所有节点上。因此,可以通过该接口在新近成为主要主节点的节点中进行配置。
可以通过主要主节点根据其对回程子网的整个拓扑的可能了解并且通过每一个辅助主节点根据它们自身对它们所负责的分支的了解来完成流量控制规则(例如用于过滤数据流)对每个分支以及因此每个节点的情况的改编。
图4A和图4B示意性地示出了根据第一实施例的用于识别直接连接到互联网接入网关GW 110的节点的方法,所述方法使用由规范文档RFC 2131定义的DHCPv4协议的至少一个专有选项(DHCP是“动态主机配置”的英文首字母缩写)。关于DHCPv4协议描述的方法以相同的方式适用于DHCPv6协议。概括而言,该实施例适用于使用DHCPDISCOVER和DHCPOFFER类型的消息交换的任何协议。
图4A和4B描述了用于包含节点N2和N4的分支的识别方法。相同的方法适用于回程子网的其它节点。图4A关于节点N2 122描述了方法,并且图4B关于节点N4 124描述了方法。
当回程子网的节点投入使用时,其必须获得如由规范文档RFC 1531定义、由规范文档RFC 1534、RFC 2131和RFC 2132修正或补充的由DHCP服务器提供的租约(IP地址分配)。DHCP服务器通常但不是必须集成在网关GW 110中。
在步骤401中,节点N2 122在上电时在回程子网上广播DHCPDISCOVER类型的请求,以便定位DHCP类型的服务器并获得IP地址。请求含有至少一个专有选项,例如位于224至254范围内。位于224至254范围内的选项保留供私人使用。仅回程子网的节点,而不是网关GW 110,才能够解释该选项并与其关联预定义值,例如1234。在特定实施例中,请求包含选项55,其凭术语“参数请求列表”而知,含有专有选项的编号,例如224。DHCPDISCOVER类型的请求还包含节点N2 122的物理地址(或MAC地址)。节点N2 122直接连接到网关GW 110,后者接收DHCPDISCOVER请求。
在步骤403中,不能够包含选项的网关GW 110将因此发送DHCPOFFER类型的响应,所述响应不具有选项224,或者可能具有选项224,但是其值将不对应于预定义值,例如1234。具体地说,DHCPOFFER类型的响应包含DHCP服务器的IP地址,以及它提供给节点的IP地址。
在步骤404期间,DHCPOFFER类型的响应由节点N2 122接收,节点N2 122对其进行分析。由于不存在专有选项224或由于存在该选项224但具有不同于预定义值的值,因此节点N2 122从中推断出它直接连接到网关GW 110。一旦获得其IP地址,节点N2 122就可以接受其它设备,如节点N4 124。
参考图4B,在步骤405中,节点124N4在上电时在回程子网上广播DHCPDISCOVER请求,所述DHCPDISCOVER请求具有至少一个专有选项,例如位于224至254范围内。在特定实施例中,请求包含选项55,其凭术语“参数请求列表”而知,含有专有选项的编号,例如224。
在步骤406中,节点N2 122拦截DHCPDISCOVER请求,并在步骤407中在回程子网上向上游传输DHCPDISCOVER请求。来自节点N4 124并由节点N2 122传输的DHCPDISCOVER请求由网关GW 110接收。
在步骤409中,不能够包含选项的网关GW 110将因此发送DHCPOFFER类型的响应,所述响应不具有选项224,或者可能具有选项224,但是其值不对应于预定义值,例如1234。
在步骤410中,节点N2 122截取DHCPOFFER类型的响应。然后,它用具有预定义值(例如1234)的选项224对DHCPOFFER类型的响应进行补充。更通常,节点N2 122通过具有预定义值的选项224补充网关GW 110上游接收的所有DHCPOFFER类型的消息,然后将它们向下游传输。节点N2 122因此指示其被插入在网关GW 110和回程子网的其余部分之间。在变型中,节点N2 122可以通过具有预定义值的选项224来补充作为DHCPREQUEST请求的响应的DHCPACK消息。
在步骤411中,节点N2 122在回程子网上向下游传输DHCPOFFER响应,其中选项224具有预定义值。
在步骤412中,节点N4 124接收DHCPOFFER类型的响应。分析响应,节点N4 124从中推断出它通过另一个节点连接到网关。这是因为,在相反的情况下,DHCPOFFER类型的响应将不含有选项224,或者将含有具有与预定义值不同的值的选项224。一旦获得其IP地址,节点N4 124便开始服务并且可以依次接受其它设备。
图5A和5B示意性地示出了根据第二实施例的用于识别直接连接到互联网接入网关GW 110的节点的方法,所述方法使用放置在IP分组的报头中的TTL(“生存时间”)数据。
该数据指示IP分组(中转路由器)可以通过以到达其IP地址指定的设备的活动设备的项的最大数量。这种机制在文档RFC 792和RFC 777中进行了描述。当中转路由器将该字段递减之后到达值0时,分组被破坏,并且将超时消息(例如ICMP超时消息(ICMP是“互联网控制消息协议”的首字母缩写))发送到资源。
在接收IP分组后,回程子网的每个节点先将TTL数据递减,然后再将其传输到回程子网中的下一个节点。因此,回程子网中的节点,通过向网关GW 110发送IP请求,在其报头中具有等于1的TTL值,可以识别其自身与网关GW 110之间的节点的存在,并且因此确定其是否直接连接到网关GW 110。如果节点响应于其请求而接收回声响应类型的消息,则节点直接连接到网关GW 110,否则,即,如果节点接收超时消息,则节点未直接连接到网关GW110。
图5A和5B描述了使用PING命令对包含节点N2和N4的分支的识别方法。该命令,其使得可以测试网络,将消息发送到目的地并请求目的地检索消息。相同的方法适用于回程子网中的其它节点。
图5A关于节点N2 122描述了方法,并且图5B关于节点N4 124描述了方法。
参考图5A,在步骤501中,节点N2 122发送消息,例如ICMP ECHO类型的消息,在其报头中包含等于1的TTL值,所述TTL值发往由IP地址识别的网关GW 110。该消息由网关GW110直接接收。
在步骤502中,网关GW 110通过发送回声回复类型的消息(例如,ICMP ECHO REPLY类型的消息)而做出响应,所述消息旨在用于由其IP地址识别的节点N2 122。由节点N2 122接收的消息是回声回复类型的消息,节点N2 122由此推断出其直接连接到网关GW 110。
参考图5B,在步骤503中,节点N4 124向网关GW 110发送消息,例如ICMP ECHO类型的消息,在其报头中包含等于1的TTL值。网关GW 110由其IP地址识别。
在步骤504中,ICMP ECHO类型的消息由节点N2 122接收,所述消息将TTL值递减。然后,TTL值等于0。因此,节点N2 122破坏了ICMP ECHO类型的消息。
在步骤502中,节点N2 122向由其IP地址识别的节点N4 124发送超时消息,例如,ICMP超时类型的消息。由节点N2 122接收的消息是超时消息,节点N4 124由此推断出它未直接连接到网关GW 110。
图6示意性地示出了根据第三实施例的用于识别直接连接到互联网接入网关GW110的节点的方法,所述方法实现了由规范文档RFC 4861定义的ICMPv6协议的至少一个专有选项。具体地说,该文档特别描述了消息和用于确定相邻节点之间关系的NDP(“邻居发现协议”的首字母缩写)。如同参考图4A和4B描述的方法,该实施例使用ICMPv6协议的专有选项,所述专有选项的参数包含预定义值,例如值1234。概括而言,该实施例适用于实现ROUTER SOLICITATION和ROUTER ADVERTISEMENT类型的消息交换的任何协议。
图6描述了用于包含节点N2和N4的分支的识别方法。相同的方法适用于回程子网的其它节点。
在步骤601中,节点N2 122通过回程子网以多播模式发送ROUTER SOLICITATION类型的请求。请求由网关GW 110接收。
在步骤602中,网关GW 110通过发送ROUTER ADVERTISEMENT类型的响应而做出响应,所述ROUTER ADVERTISEMENT类型的响应不具有选项224,或者可能具有选项224,但是其值将不对应于预定义值,例如1234。
在步骤603中,ROUTER ADVERTISEMENT类型的响应由节点N2 122接收,节点N2 122对其进行分析。由于不存在专有选项224,或者由于存在选项224,但是具有与预定义值不同的值,所以节点N2 122从中推断出,其直接连接到网关。
在步骤604中,节点N4 124通过回程子网以多播模式发送ROUTER SOLICITATION请求。请求由节点N2 122接收。
在步骤605中,节点N2 122通过发送ROUTER ADVERTISEMENT类型的响应而做出响应,所述ROUTER ADVERTISEMENT类型的响应包含具有预定义值(例如1234)的选项224。
在步骤606中,ROUTER ADVERTISEMENT类型的响应由节点N4 124接收,节点N4 124对其进行分析。由于存在具有预定义值的专有选项224,因此节点N4 124由此推断出它未直接连接到网关GW 110。这是因为节点N4 124通过节点N2 122连接到网关GW 110。
图7示意性地示出了用于在通过图4A、4B、5A、5B和6所示的方法识别的节点之中选择回程子网的主要主节点的方法。图7所示的方法由每一个辅助主节点实现。针对称为当前辅助主节点的辅助主节点描述了方法。
直接连接到网关GW 110的辅助主节点的功能是控制回程子网中的流量。在这些辅助主节点之中,选择一个作为通过其定义无线通信覆盖扩展系统的配置的主要主节点。
在步骤701中,当前辅助主节点确定表征其的至少一个参数。例如,当前辅助主节点确定存在于其分支中的节点数。如果当前辅助主节点是节点N2 122,则在步骤701中,它确定在其分支(包含其自身)中存在四个节点。当前辅助主节点将该参数发送给其它辅助主节点。
在步骤702中,当前辅助主节点接收来自每一个其它辅助主节点的对应参数,即具有相同性质。例如,节点N2 122从节点N1 121接收其分支仅含有一个节点的信息。它从节点N6 126接收其分支含有五个节点的信息。节点借助于逻辑链路(例如IP通信或加密隧道或根据专有通信协议的通信)交换该信息。在变型中,辅助主节点周期性地发送广播帧,以将表征它们的信息传送给所有其它辅助主节点。因此,当前辅助主节点可以连续侦听所有其它辅助主节点发出的公告,并且因此知道其数量和特性,例如其当前角色(主要主、辅助主或从)、其与网关的链路的性能、其分支中的节点数等。
在步骤703中,当前辅助主节点通过将其参数(例如,其分支中的节点数或其与网关GW 110的链路的性能)与从其它辅助主节点接收的参数进行比较来推断出其角色。例如,如果当前辅助主节点是节点N2 122,则从中推断出它的角色是辅助主的角色,因为被告知节点N6 126是其分支含有最大数量节点的节点。如果当前辅助主节点是节点N6 126,则从中推断出其角色是主要主的角色,因为被告知其属于含有最大数量节点的分支。因此,节点N6 126被选为主要主节点。通过将主要主的角色归于直接连接到网关GW 110并且属于具有最大数量节点的分支的节点,发送功能配置所需的流量被最小化。例如,在图1的情况下,其中节点N6 126作为主要主节点,需要十五次跳转以便加入回程子网的所有其它节点。如果节点N1 121被选为主要主节点,则需要十九次跳转转来加入回程子网的所有其它节点。如果节点N2 122被选为主要主节点,则需要十六次跳转来加入回程子网的所有其它节点。
图7所示的方法由具有其它辅助主节点的特性的知识的每一个辅助主节点实现,它们关于它们的角色都得出相同的结论。如果已经存在主要主节点,则这也实现了方法,因为具体地说在修改回程子网的拓扑的情况下,例如通过添加新节点,可能会质疑其角色。
在直接连接到网关GW 110的两个节点属于含有相同数量的节点的分支的情况下,定义第二标准以使得可以选择主要主节点。例如,选择具有最高序列号的节点。在变型中,选择具有最低序列号的节点。
可以考虑表征节点的各种参数用于选择主要主节点,例如:
-它们的分支中的节点数;
-就带宽、错误率和/或等待时间而言,它们与网关的链路的性能;
-节点作为主要主的总运行时间;
-这些参数中一个或多个的组合,例如线性组合。
如果最初不存在主要主节点,则只要新连接的节点直接连接到网关,它就可以直接成为主要主节点。
如果节点改变角色,则它通知其回程子网的其它节点。因此,在节点上升直到主要主节点的情况下,可以进行协商。可以定义规则,例如从不替换现有的主要主节点或用另一个节点替换现有的主要主节点(如果该另一个节点已经具有比现有的主要主节点更长的主要主的角色的话),或者用另一个节点替换现有的主要主节点(如果该另一个节点与网关GW110的链路具有比现有的主要主节点更高的性能(例如,就带宽、错误率、等待时间等而言测量的性能)的话)。
可以随时通过任何节点通过通信总线发送消息来启动对主要主的选择,例如,因为导致当前选择的标准已改变,例如,由于回程子网的拓扑的变化(例如,在局域网LAN中添加或删除节点,更通常是设备)。在我们的实例的情况下,拓扑的变化实际上使设备的跳转计算受到质疑,并使得当前的主要主节点可能不合适。

Claims (15)

1.一种用于配置无线通信覆盖扩展系统的方法,所述无线通信覆盖扩展系统包含呈树形式的回程网络,所述回程网络包含实现同一个无线通信网络的接入点的功能的多个节点(121、122、123、124),所述无线通信覆盖扩展系统适于使得可以借助于所述无线通信网络或通过电缆将设备(110、141、142、143、144)连接到所述节点(121、122、123、124)以形成局域网,所述多个节点中的至少两个节点直接连接到称为网关的互联网接入网关,其特征在于,所述方法包含以下步骤:
在回程子网中的所述节点之中识别(301)直接连接到所述网关(110)的所述至少两个节点(121、122、126);
在识别的所述至少两个节点之中选择(302)单个节点,以便作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的节点;和
将定义的所述无线通信覆盖扩展系统的所述配置从选择的节点发送(303)到所述回程子网中的所有其它节点。
2.根据权利要求1所述的方法,其中对于所述回程子网中的每个节点,在所述回程子网的所述节点之中识别(301)连接到所述网关(110)的所述至少两个节点(121、122、126)包含:
广播用于定位至少一个可用服务器以获得IP地址的请求,所述请求包含所述节点的MAC地址和专有选项;
作为回报接收包含所述节点的IP地址的响应;
在所述响应包含具有预定义值的所述专有选项的情况下,从中推断出所述节点直接连接到所述网关,否则从中推断出所述节点未直接连接到所述网关。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述服务器、所述请求和所述响应是根据DHCPv4协议或DHCPv6协议。
4.根据权利要求1所述的方法,其中对于所述回程子网中的每个节点,在所述回程子网中的所述节点之中识别(301)连接到所述网关(110)的所述至少两个节点(121、122、126)包含:
发送IP分组,所述IP分组在其报头中包含指示所述分组能够通过的路由器的最大数量的数据,所述数据具有值1;
在作为回报所述节点接收指示所述请求的使用期限已超时的响应的情况下,从中推断出所述节点未直接连接到所述网关,否则从中推断出所述节点直接连接到所述网关。
5.根据权利要求1所述的方法,其中对于所述回程子网中的每个节点,在所述回程子网中的所述节点之中识别(301)连接到所述网关(110)的所述至少两个节点(121、122、126)包含:
以多播模式发送用于定位至少一个路由器的请求;
作为回报,接收响应;
在所述响应包含具有预定义值的专有选项的情况下,从中推断出所述节点直接连接到所述网关,否则从中推断出所述节点未直接连接到所述网关。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述请求和所述响应是根据IPv6的邻居发现协议。
7.根据权利要求1至6中一项所述的方法,其中在所述至少两个识别的节点之中选择(302)单个节点包含:选择属于所述树的包含最大数量的节点的分支的节点。
8.根据权利要求7所述的方法,其中选择属于所述树的包含最大数量的节点的分支的所述节点包含:在所述至少两个识别的节点属于所述树的具有相同数量的节点的分支的情况下,选择具有较高序列号的节点。
9.根据权利要求1至6中一项所述的方法,其中在所述至少两个识别的节点之中选择(302)单个节点包含:选择就带宽、错误率和/或等待时间而言,与所述网关的链路具有较高性能的节点。
10.根据权利要求1至9中一项所述的方法,其中将所述无线通信覆盖扩展系统的所述配置从所述选择的节点发送(303)到所述回程子网中的所有其它节点包含:发送允许通过所述节点实现功能的配置的一组参数。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述功能包含定义和共享所述无线通信覆盖扩展系统、DNS中继、DHCP中继、防火墙和/或家长控制的配置的功能。
12.一种无线通信覆盖扩展系统,其包含呈树形式的回程子网,所述回程子网包含实现同一个无线通信网络的接入点的功能的多个节点(121、122、123、124),所述无线通信覆盖扩展系统适于使得可以借助于所述无线通信网络或通过电缆将设备(110、141、142、143、144)连接到所述节点(121、122、123、124)以形成局域网,所述多个节点中的至少两个节点直接连接到称为网关的互联网接入网关,其特征在于,所述系统包含:
用于在所述回程子网中的所述节点之中识别直接连接到所述网关(110)的所述至少两个节点(121、122、126)的装置;
用于在识别的所述至少两个节点之中选择单个节点用于作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的节点的装置;和
用于将定义的所述无线通信覆盖扩展系统的所述配置从选择的节点发送到所述回程子网中的所有其它节点的装置。
13.一种节点,所述节点被称为讨论中的节点、旨在用于无线通信覆盖扩展系统中,所述无线通信覆盖扩展系统包含呈树形式的回程子网,所述回程子网包含包括所述讨论中的节点的实现同一个无线通信网络的接入点的功能的多个节点(121、122、123、124),所述无线通信覆盖扩展系统适于使得可以借助于所述无线通信网络或通过电缆将设备(110、141、142、143、144)连接到所述节点(121、122、123、124)以形成局域网,其特征在于,所述讨论中的节点包含:
用于识别所述讨论中的节点是直接还是间接连接到所述网关(110)的装置;
用于确定所述讨论中的节点是否选自所述回程子网中的直接连接到所述网关的所述节点之中,以便作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的节点的装置,
用于经由所述回程子网通知所述讨论中的节点是否是选自所述回程子网中的所述节点之中的节点以便作为通过其定义所述无线通信覆盖扩展系统的配置的所述节点的装置;和
用于在所述讨论中的节点是所述选择的节点的情况下,将定义的所述无线通信覆盖扩展系统的所述配置发送到所述回程子网中的所有其它节点的装置。
14.一种计算机程序,其特征在于,所述计算机程序包含用于在至少一个处理器执行所述程序时实现根据权利要求1至11中任一项所述的方法的指令。
15.一种存储装置,其特征在于,所述存储装置存储计算机程序,所述计算机程序包含用于在至少一个处理器执行所述程序时实现根据权利要求1至11中任一项所述的方法的指令。
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