CN1234666A - 集成的无线电信和局域网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一种网络系统以及用于集成无线LAN和移动电信系统的方法和设备,提供了一个网络代理和终端代理,以允许终端连接到网络并使用数个连接接口中的任何一个。代理允许接口之间的交换,并对通讯协议的较高层隐藏其交换。交换在链路层管理。

Description

集成的无线电信和局域网系统
本发明涉及用于集成无线LAN和移动电信的方法和设备，并且尤其涉及用于集成无线LAN和通信数据卡的方法和设备。本发明也涉及网络系统，包括至少一个终端和连接到所述网络系统的装置。
便携计算机或小型移动数据终端的用户可通过几个不同的系统连接到局域网(LAN)上。利用无线LAN线缆和天线，LAN可提供无线连接。可选地，当用户在无线LAN范围以外时，使用如一个通信数据卡和移动电话，或者一个集成卡，把通过电话拨号(dial-up)服务的接入提供给用户。这些系统给用户一定的灵活性，但是每当接入(或接口)的方式改变时，需要用户重新登入。
因为这样会增加重量和费用，因此需要灵活而且需要最少硬件的网络访问系统。
根据本发明的第一方面，提供了一个网络系统，其包括：一个终端，通过至少两个接口连接该终端到网络的装置，其特征在于：提供了在一个和另一个接口之间交换网络连接的装置，以及进一步特征在于，提供了一个适合于在链路层重发数据分组的网络代理(proxy)和终端代理，以支持一个接口和另一个接口之间的无缝交换。
这样本发明提供了连接到一个网络的简单、高效和轻便的方法和设备。本发明使得用户能够在办公楼内以及远离办公楼漫游时保持对网络的连接。本发明在两个连接之间无缝地交换，允许使用单个卡来完成两项功能。使用单个卡还在电力需求和电池寿命方面具有额外优势。
在移动终端或者在网络中，本发明提供了在通信接口之间不影响更高层通信协议而进行交换的机制。对上层协议层，本发明提供单个网络接口，而不管特定的连接模式。
在支持无缝交换的网络体系结构中网络代理和终端代理是功能块。可以使这些代理适合于每个特定的网络和终端组合。
参考附图下面描述了本发明的实施例，其中：
图1显示了网络配置轮廓。
与网络性能有关的信息存储在网络代理中。与终端10性能有关的信息存储在终端代理中。利用传统的无线LAN连接，利用组合数据和无线LAN卡11、天线12和14以及无线LAN接入点16，终端可连接到网络上。一旦连接上，通过以太主干网1，终端可同网络上的其它设备进行通信。可选地，利用电话拨号服务，通过数据卡11和蜂窝移动电话，终端可连接到网络上。利用蜂窝移动和公共交换电话服务15,17,18通过拨号服务器19，拨号服务允许终端登入到网络上。
对终端的上层协议层，组合卡11作为单个LAN接口出现，而不管终端当前是否通过无线LAN或蜂窝数据网络已经连接。这意味着没有更高层协议需要修改其行为，或注意移动终端的移动。在下面的例子中，一个采用TCP/IP的以太网被作为实例。
交换机制负责使移动终端的移动对高层协议层来说不可见。当移动终端通过无线LAN接口通信时，应用程序象平常一样传输分组(包括地址解析请求)。
交换机制与无线LAN接口和蜂窝数据接口通信，以确定当前两个接口的信号强度。交换决定可以根据几个因素确定。一种可能是当无线LAN信号强度低于给定的阈值，交换功能使蜂窝数据接口起作用并使无线LAN接口无效。交换决定也可以根据：所测量的差错率、带宽、或者费用做出。
当交换机制确定执行交换时，两种情形是可能的：(1)从无线LAN接口交换到蜂窝数据接口或者(2)从蜂窝数据交换到无线LAN接口。以下描述了两种情况中交换功能完成的功能：
1)从无线LAN移动到蜂窝数据网络
最初交换功能使蜂窝数据接口起作用，用蜂窝数据网络注册，并建立与拨号服务器所配置的地址的拨号连接。在拨号过程中拨号服务器将通知IP地址的移动终端，它应用于该接口。接着交换功能必须发送移动IP消息到网络电话，通知当前移动终端是激活的IP地址。网络代理将通过其IP子网发送一个单方面的(gratuitous)ARP消息：指明发往移动终端内部地址(home address)的通信量应发送到内部代理(home agent)。这样网络代理将收到发往移动终端的数据，然后封装在含有拨号接口IP地址的IP头中并通过拨号服务器发送到移动终端。当集成卡收到IP分组时，它必须去掉外层头并把分组传送给上层的协议层。这意味着上层协议层将一直发送并接收带无线LAN IP地址的通信量。当无线LAN接口被重新激活时，卡必须把含有无线LAN IP地址和MAC地址的单方面ARP消息发送到网络。
在这点上，应使卡上的无线LAN接口无效。从移动终端协议栈的上层到达的通信量现在通过蜂窝数据接口转发。更高层协议仍然假定移动终端连接到LAN上，因此将为驻留在与无线LAN相同的子网上的终端产生ARP请求。通过蜂窝数据接口的拨号连接，不再请求MAC地址，因为对于拨号服务器这是点到点连接。然而更高协议层期望一个响应。可以依照下面的可选方法来提供带响应的更高层，以使它们继续把数据通信量转发到卡上用于传输。
★交换功能捕捉ARP请求并产生带伪MAC地址的ARP响应，该地址被转发到更高层协议上。这使得上层协议层及时地发送排队的通信量。ARP请求于是被放弃。
★一种可选的方法是仍然把伪ARP响应转发到更高层，但让ARP请求排队，这样当交换功能再次激活无线LAN接口时，所有排队的ARP请求可以被发送。然后响应会被转发到上层协议以覆盖含有伪MAC地址的ARP缓存。
★一种可选的方法是把伪ARP响应发送到更高层协议，但也把ARP请求转发到拨号服务器。那么拨号服务器应通过本地子网转发以得到响应。当拨号服务器收到响应，应把响应转发到移动终端。在这种情况下，集成卡应把ARP响应发送到更高协议层，以更新ARP信息。这种方法具有这样的优点，即当移动终端回到无线LAN时，它就已包含正确的ARP信息。
移动终端的通信量将通过蜂窝数据接口发送到网络的其它部分。发往移动终端的通信量将由拨号服务器接收并被转发到移动终端。
2)从蜂窝数据网络移动到无线LAN
当交换功能决定移动到无线LAN接口时，该接口必须再次激活。当无线LAN接口被激活时，移动终端必须发出一个单方面的ARP消息，指明其当前的IP地址和MAC地址。它还必须发送一个消息到内部代理，表示它已经通过无线LAN接口连接起来，并且指明其当前的IP地址和MAC地址是什么。网络代理接下来广播一个单方面的ARP，声明当前移动终端的IP地址和MAC地址。交换功能应当接下来触发从上述选项中选择出的、必要的当地ARP恢复功能。此时，蜂窝数据接口应当变为无效。来自移动终端的通信量将通过无线接入点流向其余子网。从其它主机到达的通信量将通过无线LAN接入点传递到移动终端。
无线LAN接入点和拨号服务可以集成到一个设备中，它也可以实施网络代理。在此情形下，流出和流入其它主机的通信量将一直经相同设备路由，不管集成卡的无线LAN或蜂窝数据接口是否被激活。这意味着当激活的接口改变时，不必再通过网络传递单方面的ARP。在此情形下，当交换功能决定改变活动接口时，它发送一个消息到集成的无线转发设备，来指明一个新的激活接口。这个集成的转发设备接下来负责通过新的接口转发通信量。这有利于：网络的其它部分不知道集成卡的哪一个接口目前是激活的。它也意味着通信量通过一个最佳路径到移动终端，而不必通过多个网络设备转发。这也降低了交换功能的复杂性，因为移动IP不必在卡内实施。
随后的代理使用具有可接收信号强度的最佳网络。如果一个更佳的网络出现，代理会转换到此上。如果目前正在使用的网络变得不可接受并且又没有更佳的网络时，代理转换到存在的次佳网络上。
终端代理
当连接到无线LAN上时
当无线LAN信号强度大于一个可接受的量级时
连续采集无线LAN信号强度并应用一种平滑函数，以消除瞬态信号强度波动
连续采集拨号网络信号强度并应用一种平滑函数，以消除瞬态信号强度波动
转发从终端更高层接收到的任何数据到无线LAN接口
转发从无线LAN接口接收到的任何数据到终端的更高层
当无线LAN信号强度低于一个可接受的量级时
发送切换信号到网络代理，以指示终端正从LAN移动到拨号连接
建立到网络代理的拨号连接
当拨号连接建立后，当连接到拨号接口时，使无线LAN接口无效
当无线LAN信号强度低于一个可接受的量级时，而且拨号信号强度高于可接受的网络(NB如果它们是仅有的两个网络，一个高于0的信号强度是可以接受的)
连续收集无线LAN信号强度并应用一种平滑函数，以消除瞬态信号强度波动
连续收集拨号网络信号强度并应用一种平滑函数，以消除瞬态信号强度波动
转发从终端更高层接收到的任何数据到拨号接口，其包括地址解析请求
转发从拨号接口接收到的任何数据到终端的更高层，其包括地址解析响应
当无线LAN信号强度高于可接受的量级时
发送交换信号到网络代理，以指示终端正从拨号连接移动到无线LAN连接
激活无线LAN接口
取消到网络代理的拨号连接
当无线LAN和拨号信号强度都低于可接受的量级时
通知更高层：此时无网络可用
通知网络代理：此时无网络可用
取消拨号连接
网络代理(对无线LAN网桥，拨号服务器和移动性支持)
如果代理从终端X接收数据
如果终端通过无线LAN是可接收到的
经无线LAN接口转发数据到终端
否则如果终端X通过拨号接口是可访问的
经拨号接口转发数据到终端
否则如果经任何网络都不能访问终端
通知数据分组发送方：终端不可访问
如果代理从终端X接收数据
转发数据到目的地
如果代理从终端X接收切换请求
如果终端正在移动到一个拨号连接
增加终端到当前拨号终端的列表中
当拨号连接被激活并且终端以前连接到无线LAN接口上时
从当前无线LAN终端的列表中去掉此终端
如果终端正移向无线LAN连接
增加终端到当前无线LAN终端的列表中
从当前拨号终端的列中去掉此终端

Claims (4)

1．一种网络系统，包括：一个终端；以及通过至少两个接口连接该终端到网络的装置，其特征在于：提供了在一个接口和另一个接口之间交换网络连接的装置，以及进一步特征在于：提供了适于在链路层重发数据分组的网络代理和终端代理，以支持从一个接口到另一个接口的无缝交换。
2．如权利要求1所述的网络系统，其特征在于：终端有一个链路层地址，其被该终端所用，而不论是什么连接接口。
3．如权利要求1所述的网络系统，其特征在于：网络代理对连接到该网络的其它设备隐藏其交换。
4．如权利要求1所述的网络系统，其特征在于：终端代理对终端的更高层隐藏其交换。
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