RU2121761C1 - Система для передачи информационного потока в сетях передачи данных - Google Patents

Abstract

В системе для передачи информационного потока предусмотрен блок объединения сетей, который объединяет по меньшей мере две переменные физические сети и обеспечивает представление этих сетей на сетевом уровне в виде одной физической сети. В системе, соответствующей изобретению, переход между различными сетями передачи данных абсолютно непрерывен для пользователей в стационарной сети или для абонентов в других подвижных сетях. Техническим результатом является создание базовой системы, которая дает возможность пользователям осуществлять свободный выбор из числа имеющихся сетей. 7 з. п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к системе, предназначенной для передачи информационного потока в сетях передачи данных, например, в радиосетях с сотовой структурой, или в стационарных мультикомпьютерных сетях.

В последние годы параллельно с традиционными радиосетями с сотовой структурой для речевой связи произошло увеличение разработок разнообразных радиосетей с сотовой структурой для подвижной передачи данных. Важность этих сетей вытекает из того факта, что поставщики сетевого обслуживания уже предоставляют доступ к межконтинентальным сетям.

Однако эти сети характеризуются довольно значительными различиями по своей технологии, структуре оплат и географическим областям, которые они перекрывают. Кроме того, абонент сети или пользователь часто требует наличия специальных интерфейсов для индивидуальных программ пользователя.

Вследствие существующей неоднородности сотовой инфраструктуры и вследствие того, что подвижность современных пользователей часто требует выхода абонентов сети за пределы зоны действия одной сотовой сети и перемещения в зону действия сети, часто приходится одновременно работать с различными сетями передачи данных.

Известны базовые системы передачи, которые позволяют осуществлять только конкретно определенную связь с одной физической сетью. В простейшем случае система этого типа использует специализированный интерфейс прикладных программ в более сложном случае такие системы предусматривают стандартный протокол для передачи данных абоненту. Однако, не известна система этого типа, которая объединяла бы различные физические сети при использовании одного стандартного протокола.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание базовой системы, которая дает возможность пользователям осуществлять свободный выбор из числа имеющихся сетей, по возможности минимальными техническими средствами, при минимальных первоначальных затратах на оборудование и эксплуатационных расходах, чтобы на основании внесенной оплаты иметь возможность доступа к сети в ограниченной географической области или иметь возможность свободного перемещения без каких-либо ограничений.

Задача изобретения состоит также в обеспечении того, чтобы переход абонента подвижной сети от одной подвижной сети к другой оставался совершенно непрерывным для пользователей в стационарной сети или абонента в другой подвижной сети; другими словами, чтобы эта смена происходила исключительно между стационарным межсетевым переходом (шлюзом) и подвижным абонентом.

Для достижения указанного результата система, соответствующая настоящему изобретению предусматривает уровень пользователя, посредством которого каждый абонент сети устанавливает связь и который не зависит от конкретной физической сети; уровень сети, имеющий протокол сети, который не зависит от физических сетей; блок объединения сетей, который объединяет, по меньшей мере, две переменные физические сети и позволяет этим сетям выступать в виде одной физической сети на уровне сети, и сетевой интерфейс, который конфигурируется между узлом объединения сетей и уровнем сети.

Абонентами сети могут быть, например, стационарное или подвижное оборудование обработки данных или испытательные устройства.

Сетевой интерфейс в соответствии с изобретением создается как унифицированный интерфейс для всех физических беспроводных сетей. Такое устройство характеризуется прежде всего структурой, отличающейся простотой технической реализации. При такой системе обеспечивается возможность однообразного применения протоколов связи.

Кроме того, соответствующая изобретению конфигурация структуры характеризуется тем, что после смены физической сети к абоненту сети все равно можно получать доступ при том же адресе на уровне сети.

Чтобы обеспечить наилучшую возможную поддержку абонентам сети в отношении их индивидуальных прикладных задач и в их пользовательских областях, переменные подвижные сети передачи данных можно полностью объединять посредством соответствующей изобретению системы и обеспечить к ним доступ для программ пользователя со стандартного интерфейса.

В системе, соответствующей изобретению, блок объединения сетей был конфигурирован на сетевом уровне. Такая архитектура обеспечивает возможность особенно эффективного и экономичного построения системы передачи данных.

Кроме того, соответствующую изобретению систему можно конфигурировать таким образом, чтобы блок объединения сетей предоставил атрибуты сетей, которые обеспечивают для блока объединения сетей возможность адресации абонента сети в пределах переменных физических сетей. На базе такой адресации можно легко и эффективно управлять переменные физическими сетями.

Более того, соответствующую настоящему изобретению систему можно конфигурировать таким образом, чтобы модифицирование атрибута сети происходило автоматически посредством администратора (управляющей программы) сети, который, в свою очередь, работает в соответствии с протоколом управления атрибутами и передает атрибут (атрибуты) сети при переходе от одной сети к другой. Преимущество такой формы выполнения заключается в том, что от абонента сети требуется выполнять лишь минимальные регулировки, например, смену блока радиосвязи, и, следовательно, он полностью освобождается от этих действий.

Кроме того, соответствующую изобретению систему можно конфигурировать таким образом, чтобы блок объединения сетей выполнять в виде компьютерной программы. Таким образом, обеспечивается возможность реализации особенно эффективной и экономичной системы, поскольку исключаются мероприятия, связанные с аппаратными средствами, а необходима лишь установка одного или нескольких модулей компьютерной программы.

Более того, соответствующую изобретению систему можно конфигурировать таким образом, чтобы абонент подвижной сети связывался с абонентами сети в любом количестве беспроводных сетей и стационарных сетей посредством, по меньшей мере, двух различных беспроводных сетей. Таким образом, беспроводные сети служат в качестве посредников между абонентами подвижных сетей и абонентами стационарных сетей.

Кроме того, соответствующую изобретению систему можно конфигурировать таким образом, чтобы связь между беспроводными сетями и стационарными сетями осуществлялась через связной процессор. Таким образом, несколько беспроводных сетей и стационарных сетей можно одновременно подсоединять к одному межсетевому переходу (шлюзу). К тому же, интерфейсы нескольких сетей можно одновременно подсоединить к одному шлюзу, благодаря чему каждый из этих интерфейсов образует логическую сеть. Таким образом, можно изолировать друг от друга различные группы пользователей.

Далее, соответствующую изобретению систему можно конфигурировать таким образом, чтобы протокол сетевого уровня представлял собой так называемый протокол Internet. Посредством использования протокола Internet пользователь сети освобождается от необходимости иметь дело непосредственно с физическими характеристиками сетей, по которым передается информационный поток, или с физическими характеристиками каналов, по которым следует информационный поток на своем пути к месту назначения. Преимущество использования этого протокола прежде всего состоит в том, что он представляет собой широко распространенный стандартный протокол в области открытых компьютерных коммуникаций.

Пользователь должен иметь только один логический вид сетевой топологи. Это можно описать схемой адресации, в которой адрес протокола Internet назначается каждому интерфейсу абонента сети, например, интерфейсу компьютера. Эти адреса обычно состоят из так называемого "идентификатора сети", который обозначает рассматриваемую сеть, и так называемого "идентификатора главной машины", который обозначает главную машину в этой сети.

Конфигурирование логической структуры на физической структуре осуществляется при конфигурировании системы. При этом системный администратор (управляющая программа) назначает адрес протокола Internet для каждого сетевого интерфейса, к которому имеет доступ компьютер.

Кроме того, системный администратор устанавливает сетевые интерфейсы, через которые следует посылать пакеты данных, адресованные компьютерам в других сетях.

Изобретение будет описано на примерах его осуществления, представленных на нижеприведенных чертежах, и в рамках сравнения с соответствующим уровнем техники.

Фиг. 1 представляет соответствующий современному уровню техники функциональный способ объединения сетей с базовым устройством.

Фиг. 2 представляет соответствующую современному уровню техники смену сетей.

Фиг. 3 иллюстрирует обмен данными прикладной задачи в подвижном блоке с прикладной задачей в стационарной сети, осуществляемой в соответствии с примером осуществления изобретения.

Фиг. 4 иллюстрирует структуру и способ функционирования соответствующего изобретению блока объединения сетей.

На фиг. 1 представлен функциональный принцип объединения сетей на базе протокола Internet в соответствии с современным уровнем техники. Сам этот протокол установлен в виде стандарта в открытых системах передачи данных и образует основу глобальной сети передачи данных - Internet. Благодаря такому определению, можно более точно объяснить и описать различную терминологию и концепции.

Для этой цели вначале будет описан основной принцип протокола Internet. Основа адресации заложена в адресах Internet 4, которые состоят из четырех байтов и которые образованы сетевыми адресами и так называемым адресом главной вычислительной машины. Значение сетевой части адреса и части адреса главной вычислительной машины в адресе 4 можно определить посредством так называемых сетевых масок. Такие адреса обычно представляют в виде десятичного квадруполя, например 19.123.6.1, причем каждый элемент является десятичным представлением байта. Каждому сетевому интерфейсу (показанному пунктирной линией) назначается единственный IP-адрес (адрес межсетевого протокола) 4. Как правило, вычислительная машина содержит несколько сетевых интерфейсов этого типа, например, один для связи через кольцевую сеть с маркерной передачей данных 5, один для связи с сетью Internet 6 и так далее.

На фиг. 1 показана ситуация с двумя такими интерфейсами 7 и 8. Сети 5, 6 в каждом случае, а также интерфейсы 7, 8 представляют часть физического уровня, включающую соответствующий связывающий протокол. Интерфейс 7 кольцевой сети с маркерной передачей данных может иметь в качестве своего адреса, например, 19.123.6.1, а интерфейс локальной сети Internet может иметь адрес 19.123.7.6, причем в каждом примере три байта представляют адрес сети, а адрес главной вычислительной машины состоит только из последнего байта. При адресации другого компьютера сетевой уровень 3 (I P-уровень), на основании "согласованных сетевых адресов", принимает решение о том, какой сетевой интерфейс следует выбрать. В случае компьютера с IP-адресом 19.123.6.128, IP-уровень выбирает интерфейс кольцевой сети с маркерной передачей данных, поскольку подлежащие адресации сетевые адреса интерфейса кольцевой сети с маркерной передачей данных и сетевой адрес компьютера являются согласованными (непротиворечивыми).

Этот пример объясняет, что в каждом случае адреса Internet представляет "физическую топологию" компьютерной связи, поскольку при изменении физической связи компьютера, например, при переходе от кольцевой сети с маркерной передачей данных 5 к сети Internet 6, его межсетевой адрес (не показанный) также всегда изменяется. Эта требуемая смена (IP-адреса) не зависит от того, способен ли IP-уровень 3 управлять так называемыми "таблицами маршрутизации", которые, при необходимости, направляют поток IP-данных через третий компьютер.

Необходимо добавить, что уровни прикладных задач (не показаны) в каждом случае связываются через соответствующие IP-уровни 3. Именно через эти уровни индивидуальные пользователи сети связываются с устройствами передачи.

Теперь будет приведено пояснение, на основании фиг. 2, каким образом перемещение абонента сети из одной физической сети в другую сеть осуществляется в соответствии с современным уровнем техники, то есть без объединяющего сети интерфейса.

При такой структуре стационарная сторона имеет множество сетевых интерфейсов 11, 12, и, в частности, по одному интерфейсу для каждой взаимодействующей физической сети 13, 14. Каждый из этих интерфейсов имеет свой собственный IP-адрес 15 и выполняет формирование IP-протокола точно на одну физическую сеть 13, 14.

Чтобы лучше описать необходимые операции, предположим, что используются интерфейс MOBITEX 11 с IP-адресаом 19.18.71.1 и интерфейс MoDACAM 12 с 1P-адресом 18.18.72.1. В этих адресах 15 первые три элемента представляют в каждом случае сетевой адрес.

Для связи с подвижным аппаратом через сеть MOBITEX 13, подвижный интерфейс (не представлен) должен иметь 1P-адрес 19.18.71.10. В соответствии с описанными выше механизмами адресации, связь между прикладной задачей в стационарной сети и подвижным информационным терминалом будет осуществляться через сетевой интерфейс 11 MOBITEX, поскольку сетевой адрес интерфейса MOBITEX является согласованным с подвижным 1P-адресом в первых трех квадруполях.

При смене сетей с MOBITEX 13 на MODACOM 14, на стационарной стороне должно выполняться определенное действие, чтобы связь с этого момента начала осуществляться через сетевой интерфейс MODACOM 12. В соответствии с принципами адресации в протоколе Internet 3, этого можно добиться только посредством смены 1P-адреса подвижного блока. Однако следствием этого является то, что подвижный блок изменяет свою идентификацию в смысле протокола Internet 3, то есть для связи с подвижным блоком, прикладные задачи в стационарных сетях должны использовать другой 1P-адрес, который соответствует интерфейсу 12 MODACOM, в соответствии с предыдущими выполнениями, например, адресу 19.18.72,10. В этом случае смена сети 13, 14 уже не будет неопределенной для применения в стационарной сети или для других абонентов подвижной сети.

На фиг. 3 показаны соответствующие изобретению средства связи одной прикладной задачи подвижного блока 21 с прикладной задачей стационарной сети 22 через представленный здесь интерфейс 28 объединения сетей. С помощью этой иллюстрации становятся ясным возможности непрерывного передвижения между различными сетями 24, 25.

Для этой цели предположим, что доступ к подвижному абонентскому блоку 21 в данный момент может быть обеспечен через подвижную сеть MODACOM 25, 26. Интерфейс 23 объединения сетей стационарной стороне 22 должен иметь 1P-адрес 19.18.70.10, а подвижный абонентский блок 21 должен иметь адрес 19.18.70.65, причем в каждом случае первые три байта представляют сетевой адрес, так что после адресации подвижного блока 21 1P-уровень 27 передает подлежащие передаче данные вместе с информацией 23 об 1P-адресе на сетевой интерфейс (не показан).

В этот момент, в противоположность обычным сетевым интерфейсам, не происходит немедленного связывания в единую физическую сеть 25, 24 или 26, а сначала на первом этапе выбирается физическая сеть, через которую можно получить доступ к абонентскому блоку 21. В данном случае этой сетью является сеть MODACOM 26.

Только на втором этапе происходит связывание с выбранной физической сетью 24, 25. Поэтому в случае сети MODACOM 25, определяется информация о конкретном адресе MODACOM или атрибуты сети так называемого логического идентификатора звена, адрес Х25 межсетевого перехода радиосети, вместе со специальной для MODACOM идентифицирующей информацией, и связь осуществляется с этими параметрами связывания через сеть MODACOM 25.

Выбором "активной" физической сети можно управлять различными способами для каждого подвижного абонентского блока. В наиболее простом случае это выполняется посредством системного администратора, который производит смену одной физической сети на другую посредством вхождения в файлы конфигурации или аналогичных процедур. Однако вследствие того, что администратор требует явных транзакций, предпочтительно иная процедура.

Основной для этой процедуры является минимальный протокол между сетевыми интерфейсами на стационарной стороне и на подвижной стороне. Для этого, при включении блока или при активации рассматриваемых блоков связи, например, модема ячейки MODACOM 26, модема ячейки MOBITEX или портативного телефонного аппарата системы GSM, подвижная сторона 21 автоматически связывается с сетевым интерфейсом 23 на стационарной стороне 22, посредством которого может быть обеспечен доступ к физической сети 24, 25.

Если пользователь подвижного абонентского блока 21 выходит из зоны действия сети MODACOM 25 (например, в Германии) и входит в зону действия сети MOBITEX 24 (например, в Нидерландах), это осуществляется абсолютно непрерывно для прикладной задачи в подвижном блоке 21, а также для стационарной стороны 22. Это показано в изложенно ниже описании процедур и протоколов.

На первоначальном этапе пользователь на подвижной стороне 21 активизирует свой блок ячейки MODACOM 26 и соответствующий сетевой интерфейс 28. При активизации сетевого интерфейса 23 на подвижной стороне 21, минимальный управляющий протокол прогоняется в сетевой интерфейс 23 на стационарной стороне 22, с помощью которого сетевой интерфейс 28 на стационарной стороне 22 информируется о смене физической сети 24, 25. Принципиально важным здесь является то, что 1P-адреса соответствующих сетевых интерфейсов 23, в частности адрес на подвижной стороне, никак не изменяются, так что смена физической сети 24, 25 остается совершенно незаметной для 1P-протоколов 27 и всех лежащих за их пределами уровней.

На фиг. 4 представлены архитектура и способ функционирования блока объединения сетей 28. Предположим, что подвижный блок имеет 1P-адрес 19.18.70.65 и к нему может быть получен доступ в этот раз через сеть MODACOM 25. Управление этой информацией осуществляется в блоке объединения сетей 28 в форме сетевого атрибута. Наряду с этой информацией с активной сети, здесь осуществляется также управление другими атрибутами, например, информацией об адресах всех физических сетей для которых реально зарегистрирован подвижный блок.

В соответствии с этим распределением атрибутов, управление потоком 32 направляет поток 1P-данных через физическую сеть MODACOM к этому подвижному блоку, причем используются адресные атрибуты MODACOM для конкретной адресации MODACOM.

Если подвижный блок выходит из зоны действия сети MODACOM или по другим причинам переходит в сеть MOBITEX, подтверждения права на доступ 33 можно добиться посредством блока объединения сетей 28 при первой попытке связывания с использованием пароля. После успешного подтверждения права на доступ, индивидуальные атрибуты сети модифицируются администратором атрибутов 31 таким образом, что MOBITEX определяется в качестве активной физической сети с соответствующей адресной информацией. После этого управление потоком 32 направляет поток IP-данных соответственно через сеть MOBITEX.

Если подвижный блок перейдет в зону, не охватываемую никакой сетью, управление потоком 32 информирует об этом администратора управления атрибутами 31 посредством соответствующего подтверждения приема физических сетей, в результате чего определение активной сети не производится, и управление потоком 32 полностью блокирует поток IP-данных к подвижному блоку. Аналогичным образом, управление потоком 32 имеет возможность, после продолжительного пассивного периода времени подвижного блока, осуществлять новую процедуру подтверждения права доступа, независимо от его активности до этого.

Так называемые переходные модули (адаптеры) (не показаны) служат для приспособления управления потоком 32 к различным физическим сетям, обеспечивая регулярность доступа к внутреннему интерфейсу в прямом направлении и используя специализированные интерфейсы прикладных программ для физических сетей в обратном направлении.

Полная архитектура блока объединения сетей обеспечивает высокую степень гибкости и возможности наращивания системы, выполненной согласно изобретению.

Кроме этого, способы функционирования этой системы и взаимодействие ее структурных элементов, позволяет получить указанные выше преимущества. Соответствующие процедуры подробно описаны в предварительном описании.

Claims (8)

1. Устройство для передачи информационного потока между мобильными и стационарными абонентами, связанными посредством физических сетей передачи данных, содержащее уровень прикладных задач, посредством которого каждый абонент сети осуществляет обмен данными и который не зависит от конкретной физической сети, сетевой уровень, характеризуемый сетевым протоколом и не зависящий от конкретной физической сети, отличающееся тем, что содержит блок объединения сетей, предназначенный для объединения, по меньшей мере, двух различных физических сетей и содержащий блок администратора атрибутов сети для автономного преобразования атрибутов сети для адресации абонентов в текущей действующей физической сети, и блок управления потоком для направления потока данных в соответствии с текущими атрибутами сети, и сетевой интерфейс для соединения блока объединения сетей с сетевым уровнем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что администратор атрибутов сети содержит протокол управления атрибутами для автоматического модифицирования атрибутов и для преобразования атрибутов при переходе из одной сети в другую.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок объединения сетей выполнен в виде компьютерной программы.

4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что абонент подвижной сети осуществляет связь, по меньшей мере, через две различные сети сотовой системы связи с абонентами сотовых сетей и стационарных сетей.

5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что связь между сотовыми сетями и стационарными сетями осуществляется через межсетевой переход.

6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что в качестве протокола сетевого уровня используется протокол Интернет.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что программы пользователей на стороне абонента стационарной сети осуществляют адресацию подвижного абонента с использованием единого адреса протокола Интернет.

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что адрес протокола Интернет не зависит от физической сети, в которой перемещается абонент сети.

Images