CN1411239A

CN1411239A - 无线通信系统以及无线局域网接入点

Info

Publication number: CN1411239A
Application number: CN02143155A
Authority: CN
Inventors: 小柳敦史; 锻冶孝一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-29
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2003-04-16
Also published as: JP2003110567A; KR20030028366A; US20030063593A1; JP3600578B2

Abstract

本发明提供了一个无线LAN通信系统，它能在数据链路层的层次上分离一个无线LAN网络。本发明将表示一个网络段的标识符添加到在无线通信中使用的一个帧中去(S12)。一个无线LAN客户(20)仅接收具有与表示其本身的网络段的标识符相符合的标识符的数据(S23)。在相同的射频频段内，本无线LAN网络能在数据链路层的层次上被分离为多个网络。

Description

无线通信系统以及无线局域网接入点

相关申请的交叉参考

这份申请书基于先前的日本专利申请第2001-375031号并主张其优先权的权益，上述专利申请于2001年9月29日提交，其全部内容已作为参考文献被收入本文。

技术领域

本发明涉及无线通信系统，包括一个无线局域网(LAN)客户以及无线LAN接入点。

背景技术

使用无线LAN接入点的常规无线LAN系统通过向每一个无线LAN客户分配一个IP地址，使之能标识每一个网络，就能在相同的射频频段内构建多个网络。

例如，IP地址“192.168.1.1”以及“192.168.1.2”被分别地分配给属于网络A的第1和第2客户。IP地址“10.1.1.1”以及“10.1.1.2”被分别地分配给属于网络B的第1和第2客户。

属于网络A的客户的IP地址“192.168.1”表示一个网络地址，并且最低有效的一个字节表示一个主机地址。这就是说，可以用IP地址的网络地址来标识该网络。

一个有线LAN具有对应于一个虚拟的局域网(VLAN)的VLAN交换式集线器。一个网络可以根据VLAN交换式集线器的设置分离为多个网络，不管其IP地址如何。

在上述现有技术中，向一个单独的无线LAN接入点分配多个网络地址(IP地址中的网络地址部分)。这就允许在一个单独的无线LAN接入点处构建多个网络。

在用作OSI参考模型的第3层的网络层，每一个网络被标识，但在低于第3层的层上，它没有被标识。当一个不同于IP的协议，例如NetBIOS扩展的用户接口(NetBEUI)，被用于一个介于网络层和用作第2层的数据链路层之间的协议的应用时，一个尚未获得IP地址的无线终端就有可能不巧地向其他网络发出一项DHCP请求的分组(请求获得一个IP地址之类)。

这就提出了这样一个网络运作问题，即，出现在不同网络地址上的一个终端可能作出响应，同时也提出了一个安全问题，即，处于不同网络中的一个终端可能截获一个分组。

作为解决上述问题的一种装置，有线LAN具有能在数据链路层分离一个网络的VLAN交换式集线器。然而，为了实现相同的VLAN交换式集线器的功能，无线LAN就需要为各自的网络使用不同的射频频率准备各接入点。可供选择地，无线LAN需要具有一个无线单元的一个接入点，它能同时使用多个射频频率。这就增加了成本。

发明内容

本发明是在考虑到上述情况的前提下作出的，其目标就是提供一个无线LAN通信系统，后者能在数据链路层的层次上分离一个无线LAN网络。

本发明的另一个目标就是提供一个用于无线通信系统的无线LAN接入点，无线LAN客户，以及无线通信方法。

为了实现上述目标，根据本发明的第1方面，提供了一个无线通信系统，包括一个无线LAN接入点，后者又包括一个表，其中互相关联地存储一个无线通信终端的一个MAC地址以及表示该无线通信终端所属的一个无线网络的段信息，嵌入装置，用于查找该表格、获得一个目标传输无线通信终端的段信息、并将所获得的段信息嵌入到帧中去，传输装置，用于发送已由嵌入装置将段信息嵌入其中的帧，以及一个无线通信终端，包括接收装置，用于接收由所述传输装置所发送的帧，确定装置，用于确定被嵌入到由所述接收装置所接收的帧之中的段信息是否符合所述无线通信终端的段信息，以及分组处理装置，当所述确定装置确定已接收的段信息符合所述无线通信终端的段信息时，用于接收含有该帧的一个分组，并且当所述确定装置确定已接收的段信息不符合所述无线通信终端的段信息时，用于放弃含有已接收的帧的分组。

根据本发明的第2方面，提供了一个无线通信终端，包括用于接收含有由一个无线LAN接入点所发送的、代表一个无线网络的段信息的一帧的接收装置，用于确定被嵌入到由所述接收装置所接收的帧之中的段信息是否符合所述无线通信终端的段信息的装置，以及分组处理装置，当所述确定装置确定该段信息符合所述无线通信终端的段信息时，用于接收含有该帧的一个分组，并且当所述确定装置确定该段信息不符合所述无线通信终端的段信息时，用于放弃含有已接收的帧的分组。

根据本发明的第3方面，提供了一个无线接入点，包括一个表，其中互相关联地存储了一个无线通信终端的一个MAC地址以及表示该无线通信终端所属的一个无线网络的段信息，段信息获得置，用于查找该表格，以便根据含有该无线通信终端的MAC地址的一项关联请求，获得该无线通信终端的段信息，第1设置装置，用于在一帧中设置由段信息获得装置所获得的段信息，以及传输装置，用于发送作为关联响应的、在其中已由第1设置装置设置了段信息的该帧。

根据本发明的第4方面，提供了一个无线通信终端，它包括传输装置，用于发送一项关联请求，该请求含有所述无线通信终端的一个MAC地址，接收装置，它响应于由所述传输装置所发出的关联请求，用于接收一项关联响应，该响应含有代表一个无线网络的段信息，以及存储装置，用于存储在由所述接收装置所接收的关联响应中所包含的段信息。

附图说明

图1是一份图，表示根据本发明的一个实施例的无线通信系统的设计安排；

图2是一份方框图，表示一个无线局域网(LAN)接入点的设计安排；

图3是一份表，表示介于一个介质访问控制(MAC)地址以及该MAC地址段号之间的关系；

图4是一份表，表示各段号，该段的IP(网间协议)地址，以及该段的子网掩码地址；

图5是一份方框图，表示一个无线局域网客户的设计安排；

图6是一份图，表示在数据传输中所使用的一个数据帧；

图7是一份图，表示一个帧控制字段的子字段；

图8是一份表，表示4种通信形式；

图9是一份图，表示一个管理帧的格式；

图10是一份表，表示关联响应和再关联响应的帧本体格式；

图11是一份表，表示作为一组状态代码的一个代码集以及各代码的含义；

图12是一份图，表示在本发明的一个实施例中所使用的一个数据帧的格式；

图13是一份表，表示在本发明的一个实施例中所使用的一个关联响应和再关联响应的帧本体格式；

图14是一份流程图，用以说明一种段分配方法；

图15是一个无线LAN客户的流程图；

图16是当无线LAN客户接收数据时的流程图；

图17是当无线LAN客户发送数据时的流程图；

图18是根据本发明的一个无线通信系统的定时图。

具体实施方式

下面将参照诸附图来说明根据本发明的一个实施例的无线通信系统。

图1是一份图，表示根据本发明的一个实施例的无线通信系统的设计安排。

图1表示这样一种情形，其中，一个无线LAN接入点1单独地管理着3个网络段2a至2c。

网络段2a具有无线LAN客户3a至3c；网络段2b具有无线LAN客户4a和4b；并且网络段2c具有无线LAN客户5a和5b。无线LAN接入点1被连接到一个有线的LAN网络2d。在本例中，有线的LAN网络2d被连接到有线的LAN客户6a至6c。

图2是一份方框图，表示一个无线局域网(LAN)接入点的设计安排。如图2所示，无线LAN接入点1包括天线11，无线LAN发送/接收单元12，分组处理单元13，表14，网络发送/接收单元15，以及设置单元16。表14包括两个表14a和14b。

在本实施例中，按照IEEE 802.11来实现无线通信。然而，本发明并不局限于此，并且还可以应用于其他各种无线通信方法。

无线LAN发送/接收单元12通过天线11向无线LAN网络发送分组数据，或者从该网络接收分组数据。

分组处理单元13实施无线LAN接入点的处理，例如，处理从无线LAN发送/接收单元12所发送的接收数据，以及处理被发送到无线LAN客户的数据。

表14有两张表14a和14b。图3表示表14a，图4表示表14b。

表14a是一张表，表示介于一个介质访问控制(MAC)地址以及该MAC地址的段号之间的关系。“MAC地址”表示一个无线LAN客户的地址，并且“MAC地址的段号”表示一个对应的MAC地址所代表的一个无线LAN客户所属的一个网络段的段号。

要注意的是，如同在图3中的“终端符号”那样，使用并不代表一个唯一设备的MAC地址，例如，一个十六进制数“FFFFFFFFFFFF”。“段号”表示连接拒绝＝0，段＝1，段＝2，段＝3，…。

表14b存储着各段的号码，各段的IP(因特网协议)地址，以及各段的子网掩码地址。IP地址以及各段的子网掩码地址被配成对子并且被存储。

网络发送/接收单元15通过一个有线网络，例如以太网，ADSL或诸如此类，来发送/接收一个分组。

设置单元16设置并改变表14a和14b的内容。在这个实施例中，通过在表14a中设置各MAC地址的各段号，就能分离各无线LAN客户所属的各网络段。其结果是，在无线LAN网络中，可以独立地管理多个网络。

在这个实施例中的无线LAN接入点可以具有介于各网络段2a，2b，和2c以及有线LAN网络2d之间的路由功能。此外，在无线LAN接入点1可以提供各种业务(DHCP服务器功能，RARP服务器功能，以及诸如此类)。

图5是一份表示一个无线LAN客户的方框图。

如图5所示，一个无线LAN客户20有一个天线21，无线LAN发送/接收单元22，分组处理单元23，以及段信息存储单元24。

无线LAN发送/接收单元22通过天线21来发送/接收数据。

分组处理单元进行处理，以检查是否通过无线LAN发送/接收单元22从无线LAN接入点1接收数据输入，并处理被发送到无线LAN接入点的数据。

段信息存储单元24存储从无线LAN接入点发送过来的、并且代表无线LAN客户20所属的网络段的段信息。

下面将描述根据本发明的这个实施例的无线LAN接入点所使用的帧。

在本发明的这个实施例中，使用了符合IEEE 802.11的帧的改进。

首先，将简要地说明跟本发明相关的、用于IEEE 802.11的帧的一部分。在IEEE 802.11中，描述了基于IEEE 802.11的数据帧的每一个字段的含义。

图6是一份图，表示在数据传输中所使用的一个数据帧。由图7所示的各子字段来构成图6中的一个帧控制字段。

当准备由许多个无线LAN客户来构成一个网络时，通常使用一个无线LAN接入点来集中地管理介于各客户之间的通信，或者将该网络跟使用另一种传输介质(例如，以太网或ADSL)的一个网络连接在一起。

IEEE 802.11定义了4种通信形式。简单地说，这4种通信形式是：(1)客户→客户，(2)接入点→客户，(3)客户→接入点，(4)接入点→接入点。当存在一个接入点时，通常不使用形式(1)。图6所示的分配给4个地址字段的数值被定义为如图8所示那样，这取决于这些通信(形式)的组合。

在本例中，“目标地址(DA)”是一个目标客户的介质访问控制(MAC)地址；“源地址(SA)”是一个发送源客户的MAC地址；“发射机地址(TA)”是在发送一侧的一个接入点的MAC地址；“接收机地址(RA)”是在接收一侧的一个接入点的MAC地址；以及“基本业务集ID(BSSID)”是一个无线中继站的ID(通常是一个接入点的MAC地址)。

在图8中，连接形式(1)至(3)没有地址4字段。此外，在一个无线段中的目标和发送源地址被分别地分配给地址1和2字段。

下面将简要地说明介于一个客户和一个接入点之间的用于鉴权、连接之类的一个管理帧。图9是一份图，表示该管理帧的格式。

为了使一个客户能够跟一个接入点进行通信，需要一个被称为“关联”的处理过程。通过下列步骤来实现关联。当客户发出关联请求时，接入点根据信息来确定该客户能否被连接，随后返回关联响应。

对于漫游或者通过改变设置信息进行重新连接的情形来说，已经跟一个接入点实现关联的客户有时需要跟另一个接入点(或相同的接入点)实现关联。

在本例中，该客户发出重新关联请求。然后，该接入点通过发出重新关联响应来响应该客户，由此实现重新关联。关联请求和关联响应被纳入到管理帧的帧本体之中，并且被发送。

关联响应和重新关联响应具有一种共同的帧本体格式，如图10所示。在成功的连接中，在图10所示的帧本体格式中的状态码被设置为“0”。当连接失败时，表示连接失败的原因的另一组代码被设置。图11是一份表，表示在状态代码中的代码集以及每一组代码的含义。

下面将说明在根据本发明的这个实施例的无线通信系统中所使用的帧格式。

图12是一份图，表示在本发明的一个实施例中所使用的一个数据帧的格式。在这个实施例中，为了分离具有相同射频频段的广播域，如图12所示，除了基于图6所示的IEEE 802.11的数据帧以外，数据帧格式还有一个段标识符“段号”。至于管理帧，如图13所示，段标识符“段号”被添加到如图10所示的含有关联响应和重新关联响应的管理帧的帧本体之中。

下面将说明根据本发明的实施例的无线通信系统的运作。

<段号分配>

首先，将参照图14所示的流程图来说明从一个无线LAN接入点向一个无线LAN客户分配一个段号的方法。

无线LAN接入点检查它是否已经接收到来自一个无线LAN客户的关联请求(或重新关联请求)(S1)。

若在S1中为“是”，则无线LAN接入点在表14a中搜索一个跟无线LAN客户的MAC地址相符合的MAC地址，并获得一个段号(S2)，以便确定一个待分配给已经发出此项关联请求的无线LAN客户的段。若不存在相符的MAC地址，则使用一个缺省的段号。

无线LAN接入点检查在S2中所获得的段号是否代表连接拒绝的一个标识号码(S3)。若在S3中为“否”，则在管理帧的“段号”中设置所获得的段号(S4)。

接着，无线LAN接入点在管理帧的状态代码中设置表示成功连接的“0”(S5)。通过使用管理帧，向无线LAN客户发出关联响应(或重新关联响应)(S6)。

已经从无线LAN接入点接收到关联响应的无线LAN客户确定是否跟由已分配的段号所代表的段进行关联，并存储已接收的段号(S7)。采取这种操作，将段号从无线LAN接入点发送到无线LAN客户那里。

若在S3中为“是”，则在状态代码中设置代表由于未定义连接而导致的失败的代码“1”，并通过使用管理帧来发送关联响应(或重新关联响应)(S8)。随后，通往无线LAN客户的连接被拒绝(S9)。

通过执行上述操作，段号就被分配到无线LAN接入点。

<来自无线LAN接入点的数据分配>

下面将参照图15所示的流程图，来说明这样一种情形，其中，有一个分组，例如对一项业务请求的响应，或者有一个分组，用于按照路由(将数据)传送到另一段，有待于从无线LAN接入点发送到无线LAN客户。

无线LAN接入点搜索表14a，以便获得一个目标无线LAN客户的MAC地址的段号(S11)。

无线LAN接入点在数据帧的“段号”中设置所获得的段号(S12)，并发送含有该段号的数据帧(S13)。由于一个IP分组的发送源IP地址处于网络层之中，所以从表14b中搜索出一个与待发送的段相符的一个IP地址，并使用该地址。

<无线LAN客户操作>

下面将参照图16的流程图，来说明无线LAN客户接收数据的情形。

在接收一个数据帧之后，无线LAN客户检查在数据帧中的地址1是否表示它本身的MAC地址(S21)。若在S21中为“否”，则检查在数据帧中的地址1是否表示一个广播地址(S22)。

若在S22或S21中为“是”，则检查在数据帧中所设置的段号是否跟从无线LAN接入点发送过来并加以存储的它本身的段号相符(S23)。

若在S23中为“是”，则无线LAN客户接收含有该数据帧的一个分组(S24)。

若在S22或S23中为“否”，则含有该数据帧的分组被放弃(S25)。

采取这样的操作，无线LAN客户仅接收含有表示它本身的段的一个帧的一个分组。在数据链路层中，无线LAN网络可以被分离。

当无线LAN客户在发送数据时，它就在一个数据帧的“段号”中设置它本身的段号(S31)，并进行分组传输处理(S32)，如图17的流程图所示。

关于管理帧的接收，要注意的是，仅当在管理帧中的一个目标客户的MAC地址(DA)符合它本身的地址时，无线LAN客户才接收数据，这一点跟现有技术相似。

图18是用于说明本发明的无线通信系统的工作的一份定时图。

下面，在假设无线LAN客户A至C分别属于段1至3的基础上，来说明其工作。

当一个无线LAN客户位于段1的网络之中时，就从无线LAN客户A向无线LAN接入点发出关联请求(T1)。

无线LAN接入点接收来自无线LAN客户A的关联请求。若连接成功，则无线LAN接入点从表14a获得无线LAN客户A的段号，并发出在其中设置了所获得的段号的关联响应(T2)。

在这种情况下，由于在关联响应的DA中设置了无线LAN客户A的MAC地址，所以无线LAN客户B和C不接收含有此项关联响应的分组，并且放弃它。

无线LAN客户A从关联响应中获得段号1，并存储这个段号。

随后，当无线LAN接入点向无线LAN客户A发送数据时，无线LAN接入点就将一个目标地址设置到无线LAN客户A的MAC地址之中，并发送一个分组(T3)。该分组包括一个数据帧，在其中，设置了表示无线LAN客户A所属的段的段号1。

在这种情况下，用作无线LAN客户A的段的段1在数据帧中被设置。相应地，分别属于段2和3的无线LAN客户B和C不接收含有这个数据帧的分组。反过来说，无线LAN客户A接收含有该数据帧的分组。

当无线LAN接入点向属于段2的无线LAN客户B发送数据时，它就在数据帧中设置段号2，并且通过使用作为目标地址的无线LAN客户B的MAC地址，来发送一个分组(T4)。

采取这样的操作，这个分组仅被无线LAN客户B所接收。分别属于段1和3的无线LAN客户A和C则不接收这个分组。

因此，本实施例的无线通信系统通过在每一帧中设置表示一个网络段的一个标识符，就能分开在数据链路层中使用相同射频频段的各网络。

此外，无线LAN接入点通过改变无线LAN接入点的表格的内容，就能自由地设置备无线LAN客户的组合。

再有，一个特定的无线LAN客户通过改变无线LAN接入点的表格的内容，就能避免进入该网络。

本发明并不局限于上述实施例，并且在实际应用中，在不背离本发明的精神实质和范围的前提下，可以进行各种各样的修改。

正如以上详细说明的那样，本发明可以提供一种能在数据链路层的层次上分开各无线LAN网络的无线LAN通信系统。

本发明还能提供用于无线通信系统的一个无线LAN接入点，无线LAN客户以及无线通信方法。

Claims

1.一个无线通信系统，其特征在于包括：

一个无线接入点(1)，又包括

一个表(14)，其中存储了表示该无线通信终端所属的一个无线网络组的段信息，

装置(13，S12)，用于根据该表将目标传输无线通信终端的段信息嵌入到一帧之中，以及

装置(15，S13)，用于发送该帧；以及

一个无线通信终端包括

装置(22)，用于接收由所述发送装置所发送的帧，

装置(S23)，用于确定被嵌入到由所述接收装置所接收的帧之中的段信息是否符合所述无线通信终端的段信息，以及

装置(S24)，用于当所述确定装置确定已接收的段信息符合所述无线通信终端的段信息时，接收含有该帧的一个分组。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于还包括这样的装置，用于当所述确定装置确定已接收的段信息不符合所述无线通信终端的段信息时，放弃含有已接收的帧的分组。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于该帧包括一个数据帧。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于

所述确定装置确定在该帧中的一个目标地址是否符合所述无线通信终端的一个MAC地址，以及

当被嵌入到已接收的帧的段信息符合所述无线通信终端的段信息，并且在该帧中的目标地址符合所述无线通信终端的一个MAC地址时，所述分组处理装置接收含有该帧的一个分组。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于

所述确定装置确定在该帧中的一个目标地址是否是一个广播地址，以及

当被嵌入到已接收的帧的段信息符合所述无线通信终端的段信息，并且在该帧中的目标地址符合广播地址时，所述分组处理装置接收含有该帧的一个分组。

6.一个无线通信终端，其特征在于包括：

用于接收含有表示一个无线网络组的段信息的一帧的装置；

用于确定被嵌入到由所述接收装置所接收的帧中的段信息是否符合所述无线通信终端的段信息的装置；以及

分组处理装置，用于当所述确定装置确定该段信息符合所述无线通信终端的段信息时，接收含有该帧的一个分组。

7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于还包括这样的装置，用于当所述确定装置确定该段信息不符合所述无线通信终端的段信息时，放弃含有已接收的帧的分组。

8.根据权利要求6所述的终端，其特征在于

9.根据权利要求6所述的终端，其特征在于

10.一个无线接入点，其特征在于包括：

一个表，其中存储了表示该无线通信终端所属的一个无线网络组的段信息；

用于根据该表格在一帧中设置无线通信终端的段信息的装置；以及

用于发送该帧的装置。

11.根据权利要求10所述的接入点，其特征在于还包括用于查找该表格，以便基于含有该无线通信终端的MAC地址的一个关联请求，来获得该无线通信终端的段地址的装置。

12.根据权利要求10所述的接入点，其特征在于还包括

用于确定由所述段信息获得装置所获得的段信息是否是表示连接拒绝的信息的装置，以及

用于当所述确定装置确定所获得的段信息是表示连接拒绝的信息时，在一帧中设置代表连接拒绝的一个标识符的装置，以及

其中，所述发送装置作为关联响应发送在其中所述第二设置装置设置了表示连接拒绝的标识符的帧。

13.一个无线通信终端，其特征在于包括：

用于发送一个关联请求的装置，该请求含有所述无线通信终端的一个MAC地址；

用于响应于由所述发送装置所发送的关联请求，接收一个关联响应的装置，该响应含有表示一个无线网络的段信息；以及

用于存储在由所述接收装置所接收的关联响应中所包含的段信息的装置。

14.在一个无线LAN接入点处的一种无线通信方法，该无线LAN接入点包括一个表，其中互相关联地存储着无线通信终端的地址以及表示该无线通信终端所属的无线网络的段信息，其特征在于包括：

根据该表格，在一帧中设置无线通信终端的段信息；以及

发送该帧。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于还包括

确定所获得的段信息是否是表示连接拒绝的信息，以及

当所获得的段信息被确定为表示连接拒绝的信息时，在一帧中设置表示连接拒绝的一个标识符，并且作为关联响应发送在其中设置了表示连接拒绝的标识符的帧。

16.在一个无线通信终端中的无线通信方法，其特征在于包括：

从一个无线LAN接入点接收一帧，在该帧中含有表示一个无线网络的段信息；

确定被嵌入到所接收的帧之中的段信息是否符合所述无线通信终端的段信息，以及

当该段信息被确定为符合所述无线通信终端的段信息时，接收含有该帧的一个分组，并且当该段信息不被确定为符合无线通信终端的段信息时，放弃含有该帧的分组。

17.一个无线通信终端，其特征在于包括：

用于以无线方式跟一个无线接入点进行通信的装置；

用于存储组标识信息的装置，上述组标识信息从无线接入点被告知，并且被用来标识所述无线通信终端所属的一个无线网络；以及

用于当无线通信终端通过所述无线通信装置发送传输数据时，查找所述存储装置并将组信息添加到传输数据之中的装置。

18.一个无线通信终端，其特征在于包括：

用于以无线方式跟一个无线接入点进行通信的装置；

用于当无线通信终端通过所述无线通信装置接收接收数据时，根据被添加到接收数据之中的组标识信息以及被存储到所述存储装置之中的组标识信息，接收/放弃接收数据的装置。