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Querverweis
auf eine verwandte Anmeldung
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(1) Diese Anmeldung beansprucht
die Priorität
der vorläufigen
US-Anmeldung, lfd. Nr. 60/287.501, eingereicht am 30. April 2001,
mit dem gleichen Titel, von den gleichen Erfindern und auf einen
gemeinsamen Inhaber übertragen.
Der Inhalt dieser Prioritätsanmeldung
ist hiermit durch Literaturhinweis eingefügt.
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Hintergrund
der Erfindung
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1. Gebiet der
Erfindung
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(2) Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Vermittlung in Kommunikationsnetzen und insbesondere
auf die Vermittlung zwischen fernen Zugriffspunkten in einem drahtlosen
lokalen Netz.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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(3) Um mehrere ferne Knoten (z. B.
drahtlose Zugriffspunkte) an einem einzelnen Port in einer Zentralvermittlungsvorrichtung
zu unterstützen,
muss es ein Verfahren geben, um jeden der fernen Knoten zu identifizieren
und das empfangene Datenpaket von dem zentralen Knoten neu an den
Zielknoten zu senden. Die Neusendung erfolgt von dem gleichen Port in
dem zentralen Knoten, von dem das Paket empfangen wurde.
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(4) Diese Funktion wurde früher durch
Software ausgeführt,
die in einem lokalen Prozessor in dem zentralen Knoten läuft. Die
drahtlose Netzverbindung verwendete einen einzelnen drahtlosen Port,
an dem jedes empfangene Datenpaket durch Software verarbeitet wurde
und daraufhin als neues Datenpaket aus dem gleichen drahtlosen Port,
von dem es empfangen wurde, neu zurückgesendet wurde.
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(5) Die Paketverarbeitung umfasst
mehrere Schritte:
- a) Paketempfang von einem
fernen Quellknoten;
- b) Identifizierung des fernen Quellknotens aus einem eindeutigen
Feld (z. B. aus einer Nummer des logischen Ports) in dem Anfangsblock
des empfangenen Rahmens;
- c) Identifizierung des fernen Zielknotens aus der Medienzugangskontrollen-Adresse
(MAC-Adresse) des empfangenen Pakets;
- d) Änderung
der Nummer des logischen Ports in die des fernen Zielknotens;
- e) Senden des Pakets aus dem gleichen Port in dem zentralen
Knoten, von dem es empfangen wurde.
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(6) Zu den Nachteilen dieses Zugangs
gehört,
dass das Software-Vermittlungsverfahren nicht gut zu drahtgebundenen
und drahtlosen LANs mit hoher Geschwindigkeit skaliert. Um mit Netzen
mit höherer
Geschwindigkeit Schritt zu halten, wird die Prozessorleistungsbelastung
bis zudem Punkt erhöht,
an dem eine kosteneffektive, konkurrenzfähige Lösung schwierig ist. Somit werden
ein Systeri und ein verwandtes Verfahren benötigt, um eine Leitungsratenpaket-Weiterleitiung
in einem drahtlosen Mehrpunkt-LAN zu erreichen. Außerdem werden
ein Systern und ein Verfahren benötigt, die das Vermitteln der
Pakete zwischen mehreren fernen Knoten unabhängig von dem in den Paketen
verwendeten Netzprotokoll erreichen. Weiter wird die Schaffung einer
Einrichtung benötigt,
um jeden der fernen Knoten eindeutig zu identifizieren und die richtigen
Felder in einem Rahmen zu ändern,
um das Datenpaket von dem zentralen Knoten an den richtigen fernen
Zielknoten neu zu senden. Nochmals weiter wird eine Einrichtung
benötigt,
um ein Datenpaket von einem getrennten drahtgebundenen oder drahtlosen
Port zu oder von dem Port zu vermitteln, der als der Mehrpunkt-Port
in dem zentralen Knoten eines Mehrpunktnetzes wirkt. Außerdem wird
eine Einrichtung benötigt,
die Mehrpunktverbindungspakete, die für einen fernen drahtlosen Zugriffspunkt
in einer Mehrpunktkonfiguration bestimmt sind, ohne Prozessoreingriff
beantwortet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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(7) Eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Schaffung einer Leitungsratenpaket-Weiterleitung
in einem drahtlosen Mehrpunkt-LAN. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht in der Schaffung einer Vermittlung von Paketen zwischen
mehreren fernen Knoten unabhängig
von dem in den Paketen verwendeten Netzprotokoll. Eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung
zum eindeutigen Identifizieren jedes der fernen Knoten und zum Ändern der
richtigen Felder in einem Rahmen, um das Datenpaket erneut von dem
zentralen Knoten an den richtigen fernen Zielknoten zurückzusenden.
Eine nochmals weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer Einrichtung
zum Vermitteln eines Datenpakets von einem getrennten drahtgebundenen
oder drahtlosen Port zu oder von dem Port, der als der Mehrpunktport
in dem zentralen Knoten eines Mehrpunktnetzes wirkt. Nochmals weiter
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaltung
einer Einrichtung zum automatischen Wiederholen von Mehrpunktübertragungspaketen,
die für
einen fernen drahtlosen Zugriffspunkt in einer Mehrpunktkonfiguration
bestimmt sind, ohne Prozessoreingriff.
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(8) Diese und weitere Aufgaben werden
in der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst. dass der Prozessor aus
dem Paketvermittlungs-Datenpfad entfernt wird und dass eine hierzu
vorgesehene Hardware-Vorrichtung verwendet wird, um Paketvermittlungsentscheidungen
zu treffen. Diese Vorrichtung kann unabhängig von dem Prozessor mit
der vollen Leitungsrate arbeiten. Durch die Verwendung einer kommerziell
verfügbaren
Massenware-Ethernet-Switch-Engine, folgt der Kostentrend der Technologiekurve
zu weniger teueren und merkmalsreicheren Teilen.
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(9) Die vorliegende Erfindung schafft
eine auf der MAC-Adresse beruhende Datenpaketvermittlung, die in
Hardware mit voller Leitungsgeschwindigkeit erfolgt. Dadurch, dass
die MAC-Adresse der Sicherungsschicht oder der Schicht 2 verwendet
wird, um die Vermittlungsentscheidung zu treffen, ist das Ergebnis
unabhängig
von dem in dem Paket verwendeten Netzprotokoll.
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(10) Die Identifizierung eines fernen
Knotens erfolgt anhand eines Kennungsfelds in dem empfangenen Datenpaket
in Hardware. Die Anwesenheit des Kennungsfelds ist als Teil eines
besonderen Datenpaketformats vordefiniert, und die Erfindung nutzt dieses
vorhandene Feld. Das Kennungsfeld eines fernen Knotens in dem empfangenen
Paket wird dazu verwendet, einen spezifischen entsprechenden physikalischen
Port in einer Hardware-Switch-Engine auszuwählen. Dieses Verfahren der
Verwendung einer eineindeutigen Entsprechung zwischen den fernen
logischen Ports und den physikalischen Ports einer lokalen Switch
Engine nutzt mehrere Eigenschaften üblicher Ethernet-Switch-Engines.
Dieses Schema löst
das Problem des neuen Sendens eines Datenpakets zurück aus dem
gleichen Port, von dem es empfangen wurde, während eine MAC-Zieladresse gelernt
und einem eindeutigen fernen drahtlosen Knoten zugeordnet werden
kann. Im Normalbetrieb sendet eine Ethernet-Switch-Engine kein Datenpaket aus
dem gleichen Port, von dem es empfangen wurde, zurück. Statt
dessen wird es immer gefiltert. Die vorliegende Erfindung überwindet
diesen Normalbetrieb, indem sie jeden der fernen Knoten eindeutig identifiziert
und die richtigen Felder in einem Rahmen ändert, um das Datenpaket von
dem zentralen Knoten neu zu dem richtigen fernen Zielknoten zurückzusenden.
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(11) Die vorliegende Erfindung schafft
ferner die Vereinigung mehrerer physikalischer Ports in einer Ethernet-Hardware-Switch-Engine,
um die Leitungsratenpaket-Weiterleitung in einem drahtlosen Mehrpunkt-LAN
zu erreichen. Bei höheren
Netzdatenraten ist die Leitungsratenleistung schwieriger. Obgleich
die vorliegende Ausführungsform
der Erfindung auf Netze mit höherer
Geschwindigkeit wie etwa auf das verdrahtete 100 Mbit/s-Ethernet
bis hin zu drahtlosen 11 Mbit/s- und 54 Mbit/s-Verbindungen gerichtet
ist, skaliert es mit der geeigneten Hardware-Vermittlungsunterstützung gut zu Netzen mit anderen
Geschwindigkeiten.
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(12) Die mehreren physikalischen
Ethernet-Ports sind zu einem einzigen drahtlosen physikalischen
Port verbunden und werden deshalb für das Vermitteln von Paketen
so behandelt, als ob sie ein einzelner logischer Ethernet-Port wären. Das
heißt, die
Erfindung schafft eine Einrichtung zum Vermitteln eines Datenpakets
von einem getrennten drahtgebundenen Port oder drahtlosen Port zu
oder von dem Port, der als der Mehrpunktport in den zentralen Knoten
eines Mehrpunktnetzes wirkt.
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(13) Ferner schafft die Erfindung
eine Einrichtung zum automatischen Wiederholen von Mehrpunktvermittlungs-Paketen,
die für
einen fernen drahtlosen Zugriffspunkt in einer Mehrpunktkonfiguration
bestimmt sind, ohne Prozessoreingriff. Außerdem können die Verfahren der Erfindung
auf irgendeine Konfiguration angewendet werden, bei der mehrere
unabhängige
logische Ports über
einen einzigen logischen Port in einer Hardware-Switch-Engine miteinander
verbunden sind, (14) Diese und weitere Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden offensichtlich bei der Durchsicht der folgenden
ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, der beigefügten Zeichnung
und der beigefügten Ansprüche.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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(15) 1 ist
ein vereinfachter Blockschaltplan eines Netzvermittlungssystems
für drahtlose
Zugriffspunkte, der die Umsetzungs- und Übersetzungslogikvorrichtung
der vorliegenden Erfindung enthält.
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(16) 2,
die die verbundenen 2A-2C umfasst,
ist ein vereinfachter Ablauf plan des Signalempfangs-Verfahrensablaufs
der vorliegenden Erfindung.
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(17) 3 ist
ein vereinfachter Ablaufplan des Signalsende-Verfahrensablaufs der
vorliegenden Erfindung.
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(18) 4 ist
eine vereinfachte Darstellung der Zugriffskonfiguration eines drahtlosen
Mehrpunktnetzes, das die Umsetzungs- und Übersetzungslogikvorrichtung
der vorliegenden Erfindung enthält.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung (19) Eine vereinfachte Darstellung der vorliegenden
Erfindung ist in 1 gezeigt.
Das System der Erfindung enthält
gemeinsam eine Switch Engine 1 und einen Logikblock 2. Der
Logikblock 2 wirkt als Schnittstelle zwischen der Switch
Engine 1 und einer Drahtlos-Schnittstellen-Vorrichtung 3,
die zum Austausch von Datensignalen mit Zwischen- oder Endpunktvorrichtungen verwendet
wird, die mittels drahtlosen (Funk- oder Infrarot-) Verbindungen
auf das Netz zugreifen. Die Pfeile 4 repräsentieren
einen oder mehrere physikalische oder logische Ports, die dazu verwendet
werden, die Switch Engine 1 mit einem oder mit mehreren
Backbones, Netzen, Teilnetzen, Endpunktvorrichtungen oder Kombinationen
davon zu verbinden Die Pfeile 5 repräsentieren mehrere physikalische Ports,
die die Verbindung zwischen der Switch Engine 1 und dem
Logikblock 2 herstellen. Die physikalischen Ports sind
Teil einer physikalischen verdrahteten Verbindung zwischen der Switch
Engine 1 und dem Umsetzungsblock 2. Für die vorliegende
Erfindung kann eine verdrahtete Verbindung selbstverständlich eine
Metall- oder Glasfaserverbindung sein. Der Pfeil 6 repräsentiert
eine Schnittstellenverbindung zwischen dem Logikblock 2 und
der Drahtlos-Schnittstellenvorrichtung 3. Diese Schnittstellenverbindung 6 ist
eine einzelne physikalische Verbindung, die repräsentativ für den Signalabtastausch in einer
drahtlosen Umgebung ist. Die letzte Verbindung wird über einen
drahtlosen Verbinder 7 wie etwa ein Funkgerät und seine
Antenne zwischen der Drahtlos-Schnittstellenvorrichtung 3 und
den Vorrichtungen, die Signale mit der Drahtlos-Schnittstellenvorrichtung 3 austauschen,
hergestellt. Der Verbinder 7 kann ein einteiliges Teil
der Vorrichtung 3 oder getrennt von ihr, aber mit ihr verbunden
sein.
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(20) Die Switch Engine 1 kann
eine übliche Mehrport-Protokoll-gestützte Hardware-Switch-Engine
sein, die eine Ethernet-Vermittlung enthält, die dazu verwendet wird,
die grundlegende Vermittlungsfunktionalität einschließlich MAC-Adressen-Lern-, MAC-Adressen-Weiterleitungs-
und MAC-Adressen-Filterentscheidungen und des Netzzugriffs-Protokolls
bereitstellt, ist aber nicht auf eine Ethernet-Vermittlung beschränkt. Eine geeignete Switch Engine
ist die Galnet-3-Familie von Vermittlungschips, die von Galileo
Technology Ltd. aus Israel verfügbar
sind, wobei sie aber nicht auf sie beschränkt ist. Der Block 2 ist
so konfiguriert, dass er zwischen verschiedenen Paketformaten, die
der Switch Engine zugeordnet sind, und einem drahtlosen Netz umsetzt.
Um insbesondere eine maximale Leitungsratenleistung bei angemessenen
Kosten zu erreichen, während
die Geschwindigkeiten der drahtlosen Verbindungen steigen, ist diese
Funktionalität
vorzugsweise in Hardware vorgesehen. Dieser Block 2 ist
außerdem
verantwortlich für
die Steuerung der Verwendung der mehreren Schnittstellen 5 für die Switch
Engine 1. Dies erfolgt dadurch, dass in den von der drahtlosen
Schnittstelle 3 empfangenen Paketen die eindeutige Kennung
des fernen Knotens erfasst wird und daraufhin dieses Paket an der
entsprechenden physikalische Schnittstelle 5 in die Switch
Engine 1 gesendet wird. Pakete, die über die Switch Engine 1 von
einer anderen Schnittstelle ankommen, werden gemäß der MAC-Zieladresse des Pakets
in dem Block 2 an einer spezifischen der Schnittstellen 5 des physikalischen
Ports empfangen. Der Block 2 verwendet die Informationen über den
physikalischen Port, um in den Anfangsblock des drahtlosen Pakets eine
Nummer des logischen Port einzufügen,
bevor er dieses Paket zur Sendung an die drahtlose Schnittstelle 3 übergibt.
In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Block 2 eine frei programmierbare
logische Anordnung (FPGA). Die FPGA, d. h. der Block 2,
enthält
für jeden
der angeschlossenen Ports von der Switch Engine 1 eine Schnittstellenlogik
und Zustandsmaschinen sowie eine Logik zur Entnahme oder zum Einfügen einer Fernzugriffspunkt-Kennungsnummer.
Außerdem
enthält sie
die notwendige Umsetzungslogik und die Zustandsmaschinen zum Umsetzen
in und von den ausgewählten
Datenpaketen (z. B. dem Ethernet-Format und dem Format für drahtlose
Pakete 802.11). Außerdem
enthält
sie eine PCMCIA- oder CardBus-Schnittstelle zu der drahtlosen Schnittstellenvorrichtung 3 sowie
verschiedene Logik- und Steuerregister, wie sie von der besonderen
Erfindung benötigt
werden.
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(21) Weiter anhand von 1 sowie anhand von 4 kann die drahtlose Schnittstelle 3 irgendein
System sein, das mehrere ferne Zugriffspunkte, üblicherweise für LAN-zu-LAN-Anwendungen,
unterstützt.
Ein Beispiel sind drahtlose Schnittstellen, die den Normen IEEE
802.11 folgen. Eine beispielhafte Konfiguration der vorliegenden
Erfindung, die die in 1 in
Blockform gezeigten Komponenten verkörpert, ist in 4 gezeigt. Ein zentraler Zugriffspunkt 10 ist
die Weiterleitungsmaschine, die die Komponenten 1 bis 7 aus 1 enthält, um Signale zwischen einem
oder mehreren fernen Zugriffspunkten 20 und/oder zwischen
den fernen Zugriffspunkten 20 und einem als ein zentrales
Netz 30 dargestellten Netz auszutauschen. Datenpakete,
die von einem fernen Zugriffspunkt 20 zu einem anderen fernen
Zugriffspunkt 20 laufen, müssen über. den zentralen Zugriffspunkt 10 gehen,
wobei irgendein Versuch, auf das zentrale Netz 30 zuzugreifen,
ebenfalls über
den zentralen Zugriffspunkt 10 gehen muss.
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(22) die Switch Engine 1 kann
mehrere Ports besitzen, die an andere verdrahtete oder drahtlose Netze
angeschlossen sind. Diese Ports sind unabhängig von dem in dieser Erfindung
beschriebenen drahtlosen Port und sind enthalten, um, wie in 4 gezeigt ist, Zugriff auf einen Backbone
oder auf andere Netze zu schaffen. Wie beschrieben wurde, ist die Gruppe
der physikalischen Ports 5 von der Switch Engine 1 mit
dem Block 2 verbunden. Die Anzahl der Ports ist größer als
eins und kann irgendeine Zahl sein, die von der Anzahl der fernen
drahtlosen Zugriffspunkte abhängt,
die unterstützt
werden. Obgleich es in dieser Gruppierung mehrere physikalische
Ports gibt, sind sie hier gemeinsam zu einem einzigen logischen
Port vereinigt. Das heißt,
irgendwelche Pakete, die über
die Schnittstelle laufen, werden in der Weise betrachtet, dass sie
der einzelnen drahtlosen Schnittstellen 3 zugeordnet sind. Somit werden
die durch die Pfeile 5 dargestellten mehreren physikalischen
Ports für
das Lernen von Adressen und für
Vermittlungsentscheidungen als einzelner logischer Port betrachtet.
Auf diese Weise ermöglicht die
vorliegende Erfindung einen Punkt-zu-Mehrpunkt-Austausch in einer
drahtlosen Umgebung. Die Schnittstelle zu der drahtlosen Schnittstelle
3 kann ir gendeine allgemeine Schnittstelle sein, die die gewünschte drahtlose
Schnittstelle 3 unterstützt.
Dies könnte
eine Standard-Busschnittstelle wie etwa CardBus oder PCMCIA oder
eine herstellerspezifische Schnittstelle sein.
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(23) 2 (die
die 2A-2C umfasst) zeigt den Verfahrensablauf
im Zusammenhang mit einem Signalempfang über den zentralen Zugriffspunkt 10, der
den Block 2 der vorliegenden Erfindung enthält. Insbesondere
ist das Empfangsverfahren als Verarbeitung von Datenpaketen, die
von der drahtlosen Schnittstelle 3 empfangen werden, definiert.
Außerdem
kann die Verarbeitung eine Paketformatumsetzung umfassen. Die empfangenen
Pakete sind entweder über
einen anderen Vermittlungsport für
ein weiteres Netz oder für
einen anderen drahtlosen fernen Zugriffspunkt oder für beide
bestimmt. Die Beschreibungen sind auf die nummerierten Kästen in den 2A-2C (Empfangsverfahrensablauf) abgestimmt.
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- Kasten 1: Der Leerlauf-Zustand stellt
die Inaktivität
dar. Zu diesem Zeitpunkt gibt es keine zu verarbeitenden Pakete.
- Kasten 2: Ein über
die drahtlose Schnittstelle 3 von dem Funkgerät ankommendes
Datenpaket beginnt den Verfahrensablauf, Es wird angenommen, dass
dieses Datenpaket in der drahtlosen Schnittstelle 3 auf
Fehler geprüft
worden ist.
- Kasten 3: Wenn das Paket in dem Umsetzungsblock 2 empfangen
worden ist, wird aus dem richtigen Feld im Paketanfangsblock die
1D des fernen Zugriffspunkts entnommen. Die ID ist eine Zahl von
1 bis "n", wobei "n" der Gesamtzahl der unterstützten fernen
Zugriffspunkte 20 entspricht.
- Kasten 4: Die aus dem empfangenen Paket entnommene
ID des fernen Zugriffspunkts wird dazu verwendet, das Paket zu einer
spezifischen physikalische Schnittstelle 5 zu der Switch
Engine 1 zu leiten. Es gibt eine dauerhafte, feste Entsprechung
zwischen der ID des fernen Zugriffspunkts und einer besonderen der
physikalischen Vermittlungsschnittstellen 5. Beispielsweise
wird ein empfangenes Datenpaket mit einer ID des fernen Zugriffspunkts
von 3 immer zur Switch-Engine-Schnittstelle 3 geleitet.
- Kasten 5: Daraufhin wird das Paket über die richtige Schnittstelle
an die Switch Engine 1 übergeben.
Dies stellt sicher, dass jeder der fernen Zugriffspunkte 20 seine
eigene physikalische Schnittstelle zu der Switch Engine 1 besitzt.
Dies ist wichtig, wenn die Switch Engine 1 eine Quelladresse
(SA) lernt oder eine Zieladresse (DA) nachschlägt.
- Kasten 6: Die Switch Engine 1 führt ein
Standardnachschlagen der DA aus, um eine Weiterleitungsentscheidung
zu treffen. Das Ergebnis dieses Nachschlagens gibt entweder den
Switch-Engine-Port zurück,
an dem diese DA liegt, oder gibt einen Status "Adresse nicht gefunden" zurück.
- Kasten 7: Außerdem
schlägt
die Switch Engine 1 die SA des empfangenen Pakets nach,
um zu sehen, ob sie diese Adresse bereits gelernt hat. Falls die
SA in der Adressentabelle nicht gefunden wurde, gibt die Switch
Engine 1 die SA des Pakets in die Adressentabelle ein.
Dies ist die Standardlernfunktion einer IEEE-802.3-Brücke. In diesem
Fall entspricht die SA einem Knoten in einem Netz, der über einen
spezifischen fernen Zugriffspunkt erreicht wurde. Nun hat die Switch
Engine 1 einem spezifischen fernen Zugriffspunkt einen
spezifischen Vermittlungsport zugeordnet. Dies ist wahr, da die
Aktionen im Kasten 4 sicher gestellt haben, dass über eine
besondere Portschnittstelle Pakete von einem und nur einem spezifischen
fernen Zugriffspunkt in die Switch Engine 1 eintreten können.
- Kasten 8: Die zu diesem Zeitpunkt getroffene Entscheidung
bestimmt, wie die Switch Engine 1 dieses Paket behandelt.
Die Weiterverarbeitungsaktion ist durch das Ergebnis des Nachschlagens der
DA in Kasten 6 bestimmt.
- Kasten 9: Falls die DA in der Adressentabelle der Switch
Engine nicht gefunden wurde, weiß die Switch Engine 1 nicht,
welcher Weiterleitungsport dieses Paket zur Sendung erhalten sollte.
Die Standardprozedur in Ethernet-Vermittlungen ist es, dann eine
Kopie dieses Pakets an jeden aktiven Port in der Switch Engine 1 mit
Ausnahme desjenigen Ports, von dem das Paket empfangen wurde, weiterzuleiten,
was auch Fluten genannt wird. Eben diese Prozedur wird auch an Mehrpunktvermittlungspaketen
ausgeführt.
Mehrpunktvermittlungspakete besitzen eine spezielle DA, die den
Nachschlageschritt umgeht, wobei sie automatisch an alle Ports mit
Ausnahme desjenigen, von dem sie empfangen wurden, geflutet werden.
Diese Erfindung beruht darauf, dass die Switch Engine 1 ein
geflutetes Paket automatisch an jeden der aktiven Ports wiederholt.
- Kasten 10: Zu diesem Zeitpunkt ist aus einem von zwei
Gründen
ein Paket von der Switch Engine 1 an dem Umsetzungslogikblock 2 angekommen. Entweder
ist das Paket wegen einer unbekannten oder Mehrpunktvermittlungs-DA
geflutet worden oder ist das Paket ist zu dem Block 2 zurückgekommen,
da es ursprünglich
von einem drahtlosen fernen Zugriffspunkt 20 empfangen
wurde und sein Ziel ein Knoten an einem anderen drahtlosen fernen
Zugriffspunkt 20 in der gleichen Mehrpunktkonfiguration
ist.
- Kasten 11: Daraufhin setzt der Block 2 die
eindeutige ID des fernen Zugriffspunkts in den Rahmenanfangsblock
ein. Der Wert der ID wird von dem physikalischen Port abgeleitet,
von dem das Paket von der Switch Engine 1 empfangen wurde. Wenn
das Paket beispielsweise über
die Switch-Engine-Schnittstelle 5 angekommen ist, ist die
ID des fernen Zielknotens 5. Dies hält die feste Beziehung zwischen
der logischen ID des fernen Zugriffspunkts und der spezifischen
physikalischen Schnittstelle zu der Switch Engine 1 aufrecht.
- Kasten 12: Wenn der Rahmen den richtigen ID-Wert besitzt
und irgendeine erforderliche Paketumsetzung abgeschlossen worden
ist, wird er zur Sendung an die drahtlose Schnittstelle 3 übertragen.
Daraufhin kehrt der Verfahrensablauf in den Leerlaufzustand zurück.
- Kasten 13: Falls das Nachschlagen der DA in Kasten 8 erfolgreich
war und die DA in der Adressentabelle gefunden wurde, wird ein weitere
Entscheidung getroffen. Falls die DA einen Port angibt, der kein
Teil der Verbundportgruppe zu dem Umsetzungsblock 2 ist,
ist das Paket für
einen der unabhängigen
Netzports 4 an der Switch Engine 1 bestimmt. Falls
die DA einen Port angibt, der einer der verbundenen Ports ist, wird
dieses Paket in Vorbereitung auf die drahtlose Sendung an den Umsetzungsblock 2 zurückgesendet.
Es wird angemerkt, dass die gemeinsame Switch Engine 1 während dieses
Entscheidungsverfahrens weder Kenntnis von der drahtlosen Schnittstelle 3 noch von
der speziellen Gruppierung der Ports 5 zu dem Logikblock 2 erfordert.
Das Weiterleitungsentscheidungsverfahren ist ein Standardverfahren;
allerdings ermöglicht
die Verwendung der Portgruppierung über den Block 2, wie
sie durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, dies in
einer drahtlosen Umgebung.
- Kasten 14: Wenn das Nachschlagen der DA einen Vermittlungsport
zurückgegeben
hat, der nicht Teil der speziellen Gruppierung war, wird das Paket an
den angegebenen Port weitergeleitet und zur normalen Sendung in
die Warteschlange eingereiht. Daraufhin kehrt der Verfahrensablauf
in den Leerlaufzustand zurück.
- Kasten 15: Wenn das Nachschlagen der DA einen Vermittlungsport
zurückgegeben
hat, der Teil der speziellen Portgruppierung war, wird das Paket immer
noch als normal vermitteltes Paket weitergeleitet. Die Switch Engine 1 besitzt
keine Kenntnis der speziellen Gruppierung. Der einzige Unterschied
zwischen dem Kasten 14 und dem Kasten 15 besteht
darin, dass der Kasten 15 dazu führt, dass das Paket zu dem
Drahtlos-Umsetzungslogikblock 2 geht. Das Paket wird über die
spezifische dieser besonderen DA zugeordnete Schnittstelle an den
Umsetzungslogikblock 2 übergeben. Diese
Zuordnung würde
zuvor bereitgestellt, wenn diese Adresse in der Adressenta belle
gelernt wurde. Die Verarbeitung wird nun mit dem Kasten 10 fortgesetzt
und fährt
wie zuvor beschrieben fort.
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(24) Zusammengefasst umfasst das
Empfangsverfahren die folgenden Schritte:
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- a) Ein Datenpaket mit einer eindeutigen Identifizierungsnummer
in dem Rahmenanfangsblock kommt von einem drahtlosen fernen Zugriffspunkt 20 an.
- b) Die eindeutige ID ist direkt einem spezifischen Port in der
gemeinsamen Switch Engine 1 zugeordnet.
- c) Wenn das Paket in die Switch Engine 1 eintritt, bewirkt
das normale Nachschlagen der Adresse, dass das Paket zu dem Drahtlos-Umsetzungslogikblock 2 zurückgeschleift
wird. Das Zurückschleifen
des Pakets erfolgt über
eine andere physikalische Schnittstelle als die, von der es an die Switch
Engine 1 gesendet wurde. Dies ist erforderlich, da die
gemeinsame Switch Engine nicht dazu konfiguriert ist, ein Paket
aus dem gleichen Port, von dem es empfangen wurde, zurückzusenden.
- d) Der Umsetzungslogikblock 2 verwendet die spezifische
Nummer des physikalischen Ports, um die richtige logische ID des
fernen Knotens zu bestimmen, die in den Rahmenanfangsblock des drahtlosen
Pakets einzufügen
ist.
- e) Durch Nutzung des Standard-Adressenlernverfahrens in einer
gemeinsamen Ethernet-Switch-Engine nutzt diese Erfindung die Vereinigung
physikalischer Ports, um ferne drahtlose Zugriffspunkte zu unterscheiden.
Dies erfolgt dadurch, dass jedem physikalischen Port an der Switch
Engine 1 ein und nur ein ferner drahtloser Zugriffspunkt
zugeordnet wird.
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(25) Die Sendung von Signalen von
dem zentralen Zugriffspunkt 10 der vorliegen den Erfindung
ist etwas einfacher und wird in 3 betrachtet. Das
Sendeverfahren ist als die Verarbeitung der von der Switch Engine 1 empfangenen
Datenpakete definiert, die von einem Switch-Engine-Port ausgehen, der
nicht der drahtlosen Schnittstelle 3 zugeordnet ist. Mit
anderen Worten, diese Pakete werden einfach über die drahtlose Schnittstelle 3 weitergeleitet.
Sie werden nicht wie bei dem zuvor beschriebenen Empfangsverfahren
von einem fernen drahtlosen Zugriffspunkt zu einem weiteren drahtlosen
Zugriffspunkt zurückgeschleift.
Selbstverständlich
kann die Verarbeitung außerdem
die Paketformatumsetzung umfassen. Sendepakete sind für einen
der fernen drahtlosen Zugriffspunkte bestimmt. Die Beschreibungen sind
wie hier beschrieben auf die nummerierten Kästen in 3 abgestimmt.
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Kasten 1: Der Leerlaufzustand
stellt die Inaktivität
dar. Zu diesem Zeitpunkt gibt es keine zu verarbeitenden Pakete.
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Kasten 2: Über eine
spezifische physikalische Schnittstelle von der Switch Engine 1 trifft
das Paket am Umsetzungsblock 2 ein. Die spezifische Schnittstelle
entspricht dem spezifischen fernen Zugriffspunkt, für den das
Paket bestimmt ist.
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Kasten 3: Der Umsetzungslogikblock 2 fügt die eindeutige
ID des fernen Zugriffspunkts in den Rahmenanfangsblock ein. Der
Wert der ID wird von dem physikalischen Port abgeleitet, von dem
das Paket von der Switch Engine 1 empfangen wurde. Beispielsweise
ist die ID des fernen Zielknotens 5, falls das Paket über die
Switch-Engine-Schnittstelle 5 angekommen ist. Dies hält die feste
Beziehung zwischen der logischen ID des fernen Zugriffspunkts und der
spezifischen physikalischen Schnittstelle zu der Switch Engine 1 aufrecht.
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Kasten 4: Wenn der Rahmen
den richtigen ID-Wert hat und irgendeine erforderliche Paketumsetzung
abgeschlossen worden ist, wird er zur Sendung an die drahtlose Schnittstelle übertragen.
Daraufhin kehrt der Verfahrensablauf in den Leerlaufzustand zurück.
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(26) Das System und das Verfahren
der vorliegenden Erfindung schaffen Verbes serungen in Bezug auf
den Austausch elektronischer Signale zwischen drahtlosen Vorrichtungen
sowie zwischen drahtlosen Vorrichtungen und drahtgebundenen Vorrichtungen.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung so konfiguriert, dass
sie die Verwendung mehrerer physikalischer Ports in einer Switch
Engine wie etwa in einer Ethernet-konfigurierten Vermittlung herstellt,
wo jeder physikalische Port auf einen und nur einen fernen logischen
Port abgebildet wird. Die mehreren physikalischen Ports werden ihrerseits
für Vermittlungsentscheidungen,
die die drahtlose Schnittstelle betreffen, zu einem einzigen logischen Port
vereinigt. Dies ermöglicht,
dass die Switch Engine für
Weiterleitungs- und Filterentscheidungen die Merkmale Paketverarbeitung
ausführt,
während
die in einer Mehrpunktkonfigu ration erforderliche eindeutige Identität der fernen
drahtlosen Zugriffspunkte aufrecht erhalten wird.
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(27) Die Anordnung der vorliegenden
Erfindung schafft ein Verfahren zur Verwen dung einer üblicherweise
verfügbaren
Hardware-Switch-Engine, um das Vermitteln der Datenpakete zwischen
fernen drahtlosen Knoten in einer Mehrpunktkonfiguration zu erleichtern;
sie überwindet
jedoch ein Grundproblem in üblichen
Ethernet-Switch-Engines, indem sie ein Paket nicht an den gleichen
Port zurück
hinaus weiterleitet, von dem dieses Paket empfangen wurde. Außerdem ist
die Entscheidung dadurch, dass die Vermittlungsentscheidung allein
auf der MAC-DA des Pakets beruhend getroffen wird, unabhängig von dem
verwendeten Netzprotokoll. Dadurch kann die vorliegende Erfindung
für Vermittlungs-,
Filter- und Lernfunktionen mehrere physikalische Schnittstellen zu
einem einzigen logischen Port zu der drahtlosen Schnittstelle vereinigen.
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(28) Der Fachmann auf dem Gebiet
erkennt, dass die Hardware-Switch-Engine 1 irgendein kommerziell
verfügbarer
Typ wie etwa die für
die Mehrportvermittlung geeignete Vermittlungschipfamilie Galnet
3 von Galileo Technology Ltd. sein kann. Alternativ kann die Switch
Engine 1 anstelle eines kommerziell verfügbaren Teils
eine kundenspezifische anwendungsspezifische integrierte Schaltung
(ASIC) oder eine frei programmierbare logische Anordnung (FPGA)
sein. Ferner kann der Umsetzungs- und Übersetzungslogikblock 2 in
eine kundenspezifische ASIC eingebaut sein, die die Switch Entgine 1 enthält, oder
eine selbstständige
Vorrichtung sein. Der Umsetzungs- und Übersetzungslogikblock 2 könnte als
Software implementiert sein, die in einem schnellen lokalen Prozessor
läuft.
Allerdings ist eine vollständige
Software-Lösung
für die
Punkt-zu-Mehrpunkt-Vermittlung mit einem schnellen Prozessor wegen
der Kosten eines schnellen Prozessors und seines zugeordneten Unterstützungsspeichers
selbstverständlich
eine weniger praktische Lösung.
Eine Software-gestützte
Lösung
ist noch unwahrscheinlicher, falls die Vorrichtung höhere Netzdatenraten
wie etwa verdrahtetes Ethernet mit 100 Mbit/s oder drahtlose Funkverbindungen
mit 54 Mbit/s unterstützen muss.
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(29) Die vorliegende Erfindung schafft
hohe Leistung bei niedrigen Kosten. Die Verwendung kommerziell verfügbarer Switch
Engines für
eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Anwendung mit drahtlosen Zugriffspunkten
zusammen mit dem Übersetzungs-
und Logikblock schafft mehr Leistung und Funktionalität als bestehende
Implementierungen, die Software-gestützt und durch die Leistung
des Prozessors, des Speichers und der Eingabe/Ausgabe-Teilsysteme begrenzt
waren. Die Erfindung ist unabhängig
vom Protokoll in irgendwelchen drahtlosen Zugriffspunkten anwendbar,
die Vermittlungschips verwenden.
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(30) Obgleich die vorliegende Erfindung
mit spezifischer Bezugnahme auf eine besondere Ausführungsform
beschrieben worden ist, ist sie darauf nicht beschränkt. Statt
dessen sollen alle Änderungen
und Entsprechungen in den Umfang der folgenden Ansprüche fallen.
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Zusammenfassung
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Vorrichtung
und Verfahren für
die skalierbare, leitungsratenprotokoll-unabhängige Vermittlung zwischen
mehreren Fernzugriffspunkten in einem drahtlosen lokalen Netz
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Die Erfindung schafft ein System,
das einen elektronischen Signalaustausch in einem drahtlosen Mehrpunktnetz
ermöglicht,
das mehrere ferne drahtlose Zugriffspunkte enthält, wobei das System einen zentralen
drahtlosen Zugriffspunkt enthält
mit einer Switch Engine mit mehreren physikalischen Kommunikationsschnittstellen,
und mit einem Umsetzungsblock, der mehrere physikalische Kommunikationsschnittstellen
zur drahtgebundenen Verbindung mit einer oder mit mehreren der mehreren
physikalischen Kommunikationsschnittstellen der Switch Engine und
eine drahtlose Signalaustauschschnittstelle zur Kommunikation mit
den fernen drahtlosen Zugriffspunkten besitzt, wobei der Umsetzungsblock
so konfiguriert ist, dass er jede eindeutige Kennung, die einem
fernen drahtlosen Zugriffspunkt entspricht, einer und nur einer
der physikalischen Kommunikationsschnittstellen der Switch Engine
zuordnet.