CN1901737B - 无线通讯装置基地台切换与资料存取方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通讯装置基地台切换与资料存取方法，于漫游于多个无线基地台间的无线通讯装置中设置一模拟的动态主机组态协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)服务器模块，并采用支持同时拥有多组网络地址与其相关网域信息的通讯模块，藉其中网络地址转换(NAT)机制，使该无线通讯装置在基地台切换(handover)时，能达到无接缝通讯的目的。其中于基地台切换时的数据传输方法包括可同时建立与多个无线基地台的多个联机，藉其中省电模式讯息与唤醒模式讯息控制与基地台间的数据传输，并配合无线模块内虚拟网址与公众网址的转址机制进行数据传输。

Description

无线通讯装置基地台切换与资料存取方法

技术领域

一种无线通讯装置基地台切换与资料存取方法，特别于一无线通讯装置中采用支持同时拥有多组网域信息的通讯模块，藉以达到无接缝通讯的目的。

背景技术

当一终端设备(terminal)从一网段(network segment)移动至另一网段的涵盖范围时，因为终端设备必须重新设定下一个网段的网络地址(IP)与其相关网域信息以建立联机，这时封包传输会出现短暂的中断，当所需传输的资料为一般数据封包(data)，则此中断并无太大影响，但所需传输的资料为即时语音封包，则有即时传输的需求，此时的中断则会影响正常的通讯。

故利用无线网络(如WLAN，WiMAX等)的行动通讯技术除了稳定传输讯号外，需于两个网段间漫游(roaming)切换时，能使讯号完整接收，即需达到无接缝(seamless)的通讯效果。

如美国公开案US2004/0121772号所揭露以无线局域网络(WLAN)传输行动语音的方法，其中即藉两个无线存取装置(AccessPoint)间传递一终端装置讯息达到讯号切换(handover)的目的。该无线网络终端设备进行语音传输时则不断地侦测邻近无线讯号，当漫游(roaming)于两个无线存取装置间进行讯号切换过程时，则利用于联机第一无线存取装置的该终端设备的信息与其网络卡实体地址(MACaddress)来联机第二无线存取装置，达成切换至下一个无线存取装置的目的。

再如美国公开案US2004/0203785号所述的VoIP通讯传输的方法，如图1所示，其中一无线终端装置10(如移动电话等)进行以无线网络为基础的语音通话(Voice over IP)，并漫游于广泛分布各地的基地台101，102，103间，其中之一实施例为各基地台101，102，103分别连接不同的网关器(Gateway)104，105，106，藉此网关器进行语音封包的传递与转换，如封包的压缩与解压缩等，各网关器104，105，106各连接有控制器107，108，109，藉以控制传输频宽与讯号处理。当该无线终端装置10进行两基地台的切换时，其对应的控制器则相互传递所需的讯息，使能顺利连接下一个无线基地台。

上述技术中提供无线终端装置于语音通讯时进行基地台切换讯号续传的解决方式，但于讯号进行切换时难免有讯号中断的问题，且可能因为克服续传问题而需要改变现有无线通讯的架构，然本发明即于终端装置中设置一模拟的DHCP服务器模块，并能同时拥有多组网域信息(包括网络地址与其相关网域信息)的通讯模块，利用其中网络地址转换(NAT)的机制，使于无线通讯装置在基地台切换时，达到无接缝(seamless)通讯的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种无线通讯装置基地台切换与资料存取方法，于漫游于多个无线基地台间的无线通讯装置中设置一模拟的动态主机组态协议(Dynamic HostConfiguration Protocol，DHCP)服务器模块，并一可同时拥有多组网络地址与其相关网域信息的虚拟的DHCP客户端模块，藉公众网域转换至私有网域的NAT机制，使该无线通讯装置在基地台切换时，能达到无接缝通讯的目的。

为达上述目的，本发明提供一种无线通讯装置基地台切换方法，其中该无线通讯装置漫游于多个无线基地台之间，并进行该无线通讯装置与该多个无线基地台间的切换程序，其特征是，该无线通讯装置基地台切换方法步骤包括有：该无线通讯装置搜寻可用的无线网络讯号；建立该无线通讯装置与一第一无线基地台的第一联机，并请求一第一网络地址；该无线通讯装置传送一省电模式讯息至该第一无线基地台后，进行搜寻无线网络讯号的步骤；该无线通讯装置传送一唤醒模式讯息至该第一无线基地台后，即进行数据传输；该无线通讯装置侦测一漫游事件；该无线通讯装置传送该省电模式讯息至该第一无线基地台；建立该无线通讯装置与一第二无线基地台的第二联机，并请求一第二网络地址；该无线通讯装置传送该省电模式讯息至该第二无线基地台；该无线通讯装置传送该唤醒模式讯息至该第一无线基地台，即进行数据传输；该无线通讯装置判断与该第一无线基地台间的联机状态；若需以该第二联机传输资料，该无线通讯装置传送该唤醒模式讯息至该第二无线基地台，以进行数据传输；其中，该无线基地台包括有一动态主机组态协议服务器，该无线通讯装置包括有一动态主机组态协议客户端模块、一虚拟主机组态协议客户端模块、一虚拟主机组态协议服务器模块与一网络地址转换单元，其中虚拟主机组态协议客户端模块同时拥有多个网络地址，借助其中网络地址转换机制，即由该无线通讯装置中的动态主机组态协议客户端模块接收该虚拟主机组态协议服务器模块所分配的虚拟网络地址与其相关讯息，该虚拟网络地址为自行定义的私有网络地址，使得该无线通讯装置中的无线模块不需因产生该漫游事件而变更网络地址，而是借助该第一网络地址与该第二网络地址间的网络地址转换达到无接缝通讯的目的。

为达上述目的，本发明还提供一种无线通讯装置与基地台资料存取方法，当一无线通讯装置漫游于多个无线网络中，通过该无线通讯装置内部的网络地址转换机制的资料存取方法达成无接缝数据传输，该基地台包括有一动态主机组态协议服务器，而该无线通讯装置包括有一动态主机组态协议客户端模块、一虚拟主机组态协议客户端模块、一虚拟主机组态协议服务器模块与一网络地址转换单元，其特征是，该无线通讯装置与基地台资料存取方法步骤包括有：该无线通讯装置的该动态主机组态协议客户端模块接收该虚拟主机组态协议服务器模块所分配的一虚拟网络地址；该无线通讯装置的该虚拟主机组态协议客户端模块搜寻无线网络讯号；该无线通讯装置与该基地台建立一第一联机；该无线通讯装置的该虚拟主机组态协议客户端模块获得一第一网络地址与其相关网域信息；该无线通讯装置的该网络地址转换单元转换该虚拟网络地址与该第一网络地址，藉此网络地址转换机制传送或接收资料；该无线通讯装置的该虚拟主机组态协议客户端模块搜寻无线网络讯号；该无线通讯装置与该基地台建立一第二联机；该无线通讯装置的该虚拟主机组态协议客户端模块获得一第二网络地址与其相关网域信息；该无线通讯装置判断联机状态，并侦测到一漫游事件；以及该无线通讯装置的该网络地址转换单元转换该虚拟网络地址与该第二网络地址，藉此网络地址转换机制传送或接收资料。

附图说明

图1为现有技术无线通讯装置的讯号传递示意图；

图2A为现有技术的网络通讯协议架构示意图；

图2B为本发明无线通讯装置内虚拟网络通讯架构示意图；

图3A为无线通讯装置漫游示意图；

图3B为DHCP客户端模块请求网络地址时槽图；

图4为本发明实施例的无线通讯装置与无线基地台联机流程图；

图5为本发明实施例的无线通讯装置数据传输流程图；

图6为本发明数据传输架构示意图。

图中符号说明：

10            无线终端装置

101，102，103 基地台

104，105，106 网关器

107，108，109 控制器

21            应用层

22            网络层

23            数据链结层

24         实体物理层

201        DHCP客户端模块

202        TCP/IP

203        DHCP服务器模块

205a       第一TCP/IP网络协议层

206a       第一网络链接层

204        DHCP客户端模块

205b       第二TCP/IP网络协议层

206b       第二网络链接层

207b       第二实体物理层

30         无线通讯装置

AP1        第一无线基地台

AP2        第二无线基地台

301        省电模式讯息

302        请求讯号

IP1        第一网络地址

IP2        第二网络地址

IP3        虚拟网络地址

50         网络模块

53         虚拟DHCP客户端模块

54         NAT网络地址转换单元

55         DHCP客户端模块

56         网络链接层

57         实体物理层

58         DHCP服务器模块

具体实施方式

本发明实施例以无线网络为基础的语音通话(VoIP)无线通讯装置为例，无线通讯装置中的网络模块中内建一动态主机组态协议客户端(DHCP client)模块，是为了对无线网络基地台内的DHCP服务器(DHCP server)请求该所属网域的网络地址与其相关网域信息，如网关主机(Gateway)、名称服务器(DNS)、广播地址(Broadcast)、网域屏蔽(Netmask)等网域信息。

本发明于基地台切换时的数据传输方法包括可同时建立与多个无线基地台的多个联机，藉其中省电模式讯息与唤醒模式讯息控制与基地台间的数据传输，并配合无线模块内虚拟网址与公众网址的转址机制进行数据传输。

如图2A所述已知的网络通讯协议架构，于网络传输的应用中，伺服端与客户端需相对应有图标的应用层(Application Layer)21，是指联机软件部份；网络层(Network Layer)22，其中制定有两方传输的通讯协议，如无线网络常用的TCP/IP通讯协议等；网络链接层(Data-Link Layer)23，藉以定义二个不同网络系统，使可透过实体网络层(Physical Layer)24连接来传送与接收资料，此数据链结层23会将网络层所分解出的资料封包再拆解成为在实体网络层24上最小可传送的单位，往下交到此网络通讯协议的实体层做实质上的传输。上述的实体网络层24的传输实际以服务器端与客户端的网络卡实体地址(MAC address)相连，达到封包传输的目的。

如图2B的示意图所示，本发明所述的无线通讯装置的网络模块仍需包括DHCP客户端模块201，藉以接收由DHCP服务器所分配的网络地址与其相关网域信息，并由其中网络层提供TCP/IP(202)的网络通讯控制。并在不影响服务器端设定与架构的前提下，本发明所提供的网络模块可支持同时拥有不同网域信息，并随时以其中的网络地址(如IP地址)联机于分配此网络地址的服务器。

于此实施例中，无线通讯装置(如VoIP移动电话)的网络模块中内建以软件驱动的模拟的DHCP服务器模块203，此模块支持同时拥有多组网络地址与其相关网域信息的功能，因为此网络模块需要同时拥有多组网络地址(IP address)，故须以韧体或软件模拟出两组网络通讯协议架构。如图标的较佳实施例，该DHCP服务器模块203中的第一TCP/IP网络协议层205a，与其模拟的第一网络链接层206a与第一实体物理层207a。并内建一DHCP客户端模块204，与其相关的第二TCP/IP网络协议层205b、第二网络链接层206b与第二实体物理层207b。

本发明以无线网络为基础的行动通讯中，无线通讯装置内建原有的DHCP客户端模块201对其中以韧体或软件模拟的DHCP服务器模块请求一网络地址(IP)与其相关网域信息，此为该无线通讯装置内私有(private)的网络地址，可为固定地址，使该无线通讯装置的网络模块不需时常因为漫游不同网域而更动网络地址(包括相关网域信息)，而由无线基地台所发送的公众(public)网络地址而由设备中模拟的DHCP服务器模块203接收，利用其中网络地址转换(Network AddressTranslation，NAT)机制将公众网络地址转换为固定的私有网络地址，使其中网络模块不因网络地址转换而有延迟、中断的现象。

如图3A所示的无线通讯装置漫游示意图，其中无线通讯装置30运作于第一无线基地台AP1与第二无线基地台AP2之间，其中网络模块需侦测无线讯号品质来判断连接的基地台。当进行两无线基地台的切换(handover)时，即利用无线模块内模拟的DHCP客户端模块接收联机基地台DHCP服务器模块分配的网络地址与其相关网域信息，而本发明无线模块内模拟的DHCP客户端模块可支持同时拥有多组(此以两组为例)于基地台切换时所连接的网络地址，并利用其中网络地址转换机制达到无接缝切换的目的。

图3B为DHCP客户端模块请求与网域信息时槽图。无线模块会于固定时间内对所连接的无线基地台发送讯息，如省电模式讯息(power save mode)301，此为IEEE 802.11无线通讯协议中针对电力的管理提出的机制，这机制让每一个无线通讯装置或基地台依据其电力消耗情况或通讯状况，适当地调整该设备或基地台的电源管理状态(power management state)为省电模式或运作模式(active mode)，可以藉此节省通讯装置电力的消耗。

无线通讯装置对无线基地台定时发送的各省电模式讯息301间的时间内即为无线模块运作模式时间，如此时可进行接收或传送资料，本发明则利用各省电模式讯息301间来周期性对无线基地台发送请求讯号(request signal)302，即对DHCP服务器请求该网段的网络地址(IP)与其相关网域信息，此时并会搜寻其它无线网络讯号。

其联机流程请参阅图4本发明实施例的无线通讯装置与无线基地台联机流程图。

开始时，开启一无线通讯装置，如VoIP移动电话等以无线网络为联机的无线通话装置(步骤S401)，该无线通讯装置中的无线模块即进行搜寻可用的无线网络讯号(步骤S403)，其实施例即由该无线模块扫描侦测无线网络讯号，并进行认证(authentication)、登录网络相关讯息、联机品质测试等程序，当获得适当无线基地台响应后，即与其第一无线基地台建立第一联机(步骤S405)，并请求一第一网络地址(IP1)，其一较佳实施例为该建立联机的步骤包括安全性与身分认证的程序，并进行三向交握(three-way handshake)等联机过程，如传送SYN-SYN-ACK讯号等。

完成联机后，由无线通讯装置传送一第一省电模式(power save)讯息至该第一无线基地台，当传送第一省电模式讯息至无线基地台时，基地台则暂停(suspending)对此无线通讯装置进行服务(步骤S407)，并于此时进行搜寻邻近的无线讯号(步骤S409)。

接着无线通讯装置再传送第一唤醒模式(wake-up)讯息至该第一无线基地台(步骤S411)，已进行传送与接收数据资料(步骤S413)，于本发明的较佳实施例中，则为进行网络语音封包的传送与接收，亦可为一般的数据讯息传送与接收。在进行语音或其它数据资料收发时，若此无线通讯装置移动至一第二无线基地台的讯号涵盖范围，即会侦测到可能的漫游(roaming)事件(步骤S415)，此时，无线通讯装置的无线模块即传送第一省电模式讯息至已联机的第一无线基地台(步骤S417)，请求其服务暂停，于此时间内则与第二无线基地台建立第二联机(步骤S419)，请求第二网络地址(IP2)，此时本发明所述的无线通讯装置则拥有两组或多组网络地址与其相关网域信息。

接着，则由无线通讯装置传送第二省电模式讯息至第二无线基地台(步骤S421)，并传送第一唤醒模式讯息至第一无线基地台(步骤S423)，此例中同时保持第一联机与第二联机，并仍由第一无线基地台传送与接收数据资料，如语音封包等(步骤S425)。因为该无线通讯装置处于漫游多个无线基地台间的状态，此时可利用省电模式时进行判断收发资料的联机(步骤S427)，其一实施例可利用无线讯号强度指示(Radio Signal Strength Indicator，RSSI)侦测无线网络讯号强度的变化，藉以判断是否停止第一联机的传输而使用第二联机的传输，反的亦然。若需要停止或中断第一联机的传输，则需传送第二唤醒模式讯息至第二无线基地台(步骤S429)，以进行传送与接收语音等数据资料(步骤S431)。

重复上述搜寻网络、联机与判断联机等步骤，配合图5所述的数据传输方法，可使本发明无线通讯装置漫游于各基地台间，并进行无接缝的切换与资料存取。

图5为本发明实施例的数据传输架构实施例示意图，此示意图叙述支持同时拥有两组网络地址的无线通讯装置，其利用其中网络模块50的网络地址转换机制，达到于各无线基地的各网段间漫游而能进行顺畅的无接缝传输的目的。

附图中，其无线模块50中模拟一支持同时拥有两组或多组网络地址(包括相关网域信息)的虚拟DHCP客户端模块53，藉其接收第一无线基地台AP1所分配的第一网络地址IP1，建立第一联机；亦于搜寻到的第二无线基地台AP2接收所分配的第二网络地址IP2，建立第二联机。藉网络品质与讯号强弱等因素来判断由第一联机或是第二联机进行数据传输，故于一时刻中仅以其中之一联机进行传输。

图中所示的第一网络地址IP1与第二网络地址IP2为无线基地台AP1，AP2所分配的公众(public)网络地址，每一基地台所涵盖的区域有不同网段的网络地址。

而无线模块50内原有的DHCP客户端模块55则接收其中模拟的DHCP服务器模块58所分配的虚拟网络地址IP3与其相关网域信息，此虚拟网络地址IP3为该无线模块50内自行定义的私有(private)网络地址，使此无线通讯装置中的无线模块50不需因产生漫游事件而随时更动网络地址，而是藉其中网络地址转换(NAT)单元54将基地台分配的第一网络地址IP1或第二网络地址IP2藉NAT机制转换为私有的虚拟网络地址IP3，同理应用于反向转换的流程。

最后由无线模块50内的实体的网络链接层56与实体物理层57经NAT机制转换成公众网域接收或传送数据，使无线模块50不须因漫游而随时可能更动网络设定产生错误或延迟的问题。

请参阅图6所示图5的架构无线通讯装置数据传输流程图。

一开始，开启该无线通讯装置(步骤S601)，由其中的DHCP客户端模块对其内建于网络模块中以韧体或软件模拟的DHCP服务器模块请求一虚拟网络地址(IP3)(步骤S603)，此时搜寻到无线讯号，并建立与第一无线基地台的第一联机(步骤S605)，由此基地台分配第一网络地址(IP1)，并传送相关网域信息给无线模块中模拟的DHCP客户端模块(步骤S607)。

接着，经NAT转址机制传送或接收资料(步骤S609)，其中之一实施例转换上述的第一网络地址(IP1)与该虚拟网络地址(IP3)，再由其中的实体网络部份接收或传送资料。之后，搜寻附近可用的无线讯号(步骤S611)，当搜寻到另一无线讯号，如第二无线基地台，则可进行与其的第二联机，使进行漫游切换基地台时能随时接手原本的传输(步骤S613)。联机后，即由第二无线基地台分配第二无线网络地址(IP2)，并传送相关网域信息(步骤S615)。

当无线通讯装置进行移动而侦测到漫游事件，而使联机转至第二无线基地台(步骤S617)，此时仍以该NAT转址机制传送或接收资料(步骤S619)，此时停止与第一无线基地台的数据传输(第一联机)，而经第二无线基地台所分配的第二网络地址(IP2)经NAT转址为私有的虚拟网络地址(IP3)，再由其中的实体网络部份接收或传送资料。

藉重复上述步骤，当无线通讯装置漫游于各网域中，仍因本发明所揭露藉内部的NAT转址机制的资料存取方法达成无接缝传输的目的。

所示附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

综上所述，本发明为一无线通讯装置基地台切换与资料存取方法，藉一无线模块内模拟一虚拟的DHCP服务器模块与DHCP客户端模块，再藉其中网络地址转换机制，使其能于漫游于多个无线基地台间时，仍能达到无接缝的传输目的，实为一不可多得的发明物品，及具产业上的利用性、新颖性及进步性，完全符合发明专利申请要件，依法提出申请。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims (9)

1.一种无线通讯装置基地台切换方法，其中该无线通讯装置漫游于多个无线基地台之间，并进行该无线通讯装置与该多个无线基地台间的切换程序，其特征是，该无线通讯装置基地台切换方法步骤包括有：

该无线通讯装置搜寻可用的无线网络讯号；

建立该无线通讯装置与一第一无线基地台的第一联机，并请求一第一网络地址；

该无线通讯装置传送一省电模式讯息至该第一无线基地台后，进行搜寻无线网络讯号的步骤；

该无线通讯装置传送一唤醒模式讯息至该第一无线基地台后，即进行数据传输；

该无线通讯装置侦测一漫游事件；

该无线通讯装置传送该省电模式讯息至该第一无线基地台；

建立该无线通讯装置与一第二无线基地台的第二联机，并请求一第二网络地址；

该无线通讯装置传送该省电模式讯息至该第二无线基地台；

该无线通讯装置传送该唤醒模式讯息至该第一无线基地台，即进行数据传输；

该无线通讯装置判断与该第一无线基地台间的联机状态；

若需以该第二联机传输资料，该无线通讯装置传送该唤醒模式讯息至该第二无线基地台，以进行数据传输；

其中，该无线基地台包括有一动态主机组态协议服务器，该无线通讯装置包括有一动态主机组态协议客户端模块、一虚拟主机组态协议客户端模块、一虚拟主机组态协议服务器模块与一网络地址转换单元，其中虚拟主机组态协议客户端模块同时拥有多个网络地址，借助其中网络地址转换机制，即由该无线通讯装置中的动态主机组态协议客户端模块接收该虚拟主机组态协议服务器模块所分配的虚拟网络地址与其相关讯息，该虚拟网络地址为自行定义的私有网络地址，使得该无线通讯装置中的无线模块不需因产生该漫游事件而变更网络地址，而是借助该第一网络地址与该第二网络地址间的网络地址转换达到无接缝通讯的目的。

2.如权利要求1所述的无线通讯装置基地台切换方法，其特征是，建立联机的步骤包括安全性与身份认证的程序。

3.如权利要求1所述的无线通讯装置基地台切换方法，其特征是，在该判断联机状态的步骤中，以一无线讯号强度指示侦测该第一无线基地台的讯号强度的变化。

4.一种无线通讯装置与基地台资料存取方法，当一无线通讯装置漫游于多个无线网络中，通过该无线通讯装置内部的网络地址转换机制的资料存取方法达成无接缝数据传输，该基地台包括有一动态主机组态协议服务器，而该无线通讯装置包括有一动态主机组态协议客户端模块、一虚拟主机组态协议客户端模块、一虚拟主机组态协议服务器模块与一网络地址转换单元，其特征是，该无线通讯装置与基地台资料存取方法步骤包括有：

该无线通讯装置的该动态主机组态协议客户端模块接收该虚拟主机组态协议服务器模块所分配的一虚拟网络地址；

该无线通讯装置的该虚拟主机组态协议客户端模块搜寻无线网络讯号；

该无线通讯装置与该基地台建立一第一联机；

该无线通讯装置的该虚拟主机组态协议客户端模块获得一第一网络地址与其相关网域信息；

该无线通讯装置的该网络地址转换单元转换该虚拟网络地址与该第一网络地址，藉此网络地址转换机制传送或接收资料；

该无线通讯装置的该虚拟主机组态协议客户端模块搜寻无线网络讯号；

该无线通讯装置与该基地台建立一第二联机；

该无线通讯装置的该虚拟主机组态协议客户端模块获得一第二网络地址与其相关网域信息；

该无线通讯装置判断联机状态，并侦测到一漫游事件；以及

该无线通讯装置的该网络地址转换单元转换该虚拟网络地址与该第二网络地址，藉此网络地址转换机制传送或接收资料。

5.如权利要求4所述的无线通讯装置与基地台资料存取方法，其特征是，该无线通讯装置通过一动态主机组态协议获得该网络地址与其相关网域信息。

6.如权利要求4所述的无线通讯装置与基地台资料存取方法，其特征是，该虚拟主机组态协议客户端模块支持同时拥有多个网络地址与其相关网域信息。

7.如权利要求4所述的无线通讯装置与基地台资料存取方法，其特征是，该无线通讯装置为一VoIP移动电话。

8.如权利要求4所述的无线通讯装置与基地台资料存取方法，其特征是，建立联机的步骤包括安全性与身份认证的程序。

9.如权利要求4所述的无线通讯装置与基地台资料存取方法，其特征是，在该判断联机状态的步骤中，是以一无线讯号强度指示侦测该无线通讯装置与该第一无线基地台，并与该第二无线基地台的讯号强度的变化。

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