SE515256C2 - LAN-nät och metod för att i ett LAN-nät tillhandahålla avbrottsfritt överlämnande mellan två omkopplare - Google Patents

Description

40 Q cool coca-o 515 256 2 --~- - 2 anordningar i framtiden kommer att bli allmänt använda. Så- dana anordningar kommer oundvikligen att behöva förbindas till nätverk och kommer att stödja ett flertal olika nät- verkstillbehör. När de är placerade på långt avstånd från sin normala plats, kommer dessa anordningar att anslutas till trådlösa nätverk, när de används inom en hemmakontors- miljö kommer de att vara förbundna med infraröda kommunika- tionslänkar och när de är i sina dockningsstationer kommer de att använda fysiska trådförbindelser. Dessa anordningar kommer, i en inte alltför avlägsen framtid, att ersätta nuvarande generationer av bärbara mobiltelefoner, mobil- sökare och s.k. notebook-datorer.

Intelligenta ledningsnav (wiring hubs) och koncentra- torer förenklar många av de uppgifter som hör samman med omkonfigurering av LAN-nät. De flesta LAN-nät förlägger sådana uppgifter till ett centralt ledningsskàp. Modulära och programmerbara produkter använder ett flertal olika tek- niker för att överlagra logiska LAN-topologier på det under- liggande kabelförbindningssystemet_ En del system tillhanda- håller till och med mjukvaruförbättringar för att hjälpa systemadministratörerna att dokumentera konfigurerings- och hanteringsdata.

Stationsomplacering och förändring av tilldelningen för ett LAN-segment kräver dock fortfarande fysisk tillgång till nätverksnavet för ändringar beträffande ledningar och por- tar. Omplacerade stationer måste tilldelas nya IP-adresser och andra stationer måste upplysas om adressförändringarna.

Sådana procedurer kan vara besvärliga, tidskrävande och dyra att genomföra, i synnerhet då ledningsnaven är placerade på olika ställen. Allt eftersom flera på varandra följande modifieringar och uppdateringar görs på ett LAN-nät, så ökar sannolikheten för fel och dokumentationen blir föråldrad.

Detta kan resultera i åtskillig stilleståndstid för ett system. Virtuella LAN-nät försöker eliminera många av dessa problem.

Föreliggande uppfinning är ett trådlöst, virtuellt höghastighets-LAN-nät, speciellt anpassat för användning inom bostäder och småföretag. Trådlös tillgång ger låga kostnader och flexibilitet. Användarna kan, vid behov, an- sluta till ett ledningsbaserat företagsnät och förbindas QOOOIO lO 15 20 25 30 35 40 515 256 '° " ' 3 till slutna användargrupper med hög hastighet. VLAN-kon- ceptet möjliggör ökad flexibilitet i vad avser system- konfigurering, ökade prestanda och ökad säkerhet för såväl användare som nätverksoperatörer. Användarna kan logiskt förändra sitt gruppmedlemsskap och därvid få tillgång till olika nätverkstjänster utan att förändra sin fysiska place- ring. Terminalernas rörlighet skapas genom tillhanda- hållandet av en avbrottsfri överlämnandeprocedur (handoff scheme). Systemets effektivitet förbättras genom att använda en vägförflyttningsprocedur som bevarar datakontinuiteten och som är omärklig för användarna.

Enligt en första del av föreliggande uppfinning till- handahålls ett trådlöst lokalomràdesnät med ett flertal mobila terminaler och ett flertal trådlösa basstationer som är sammanlänkade med ett infrastrukturnätverk, kännetecknat av att nämnda infrastrukturnätverk är ett ATM-omkopplat nät- verk med ett flertal ATM-omkopplingsnoder, samt av att rör- lighet såväl inom som mellan omkopplarna stöds av nämnda infrastrukturnätverk.

Centrala styranordningar kan vara anordnade för att konfigurera om det trådlösa lokalområdesnätet genom att om- fördela logiska adresser.

Nämnda trådlösa lokalomràdesnät kan vara indelat i ett flertal logiska domäner inom vilka trafiken kan innestängas och vilka existerar oberoende av en mobil terminals fysiska placering.

Nämnda trådlösa lokalomràdesnät kan innefatta över- lappande logiska domäner.

Rörlighet hos terminalerna uppnås företrädesvis genom att använda ett avbrottsfritt överlämnandesystem (handoff scheme).

En individuell direkt data-VCC kan upprättas mellan varje par av kommunicerande mobila terminaler.

En MVD och en SRD kan vara anordnade.

En signalerande VC kan användas för att stödja kommando- kanalförbindelserna.

En överlämnings-VC kan användas för överföring av med- delanden som avser terminalrörlighet.

Nämnda avbrottsfria överlämnandesystem använder sig företrädesvis av följande meddelanden: 10 15 20 25 30 35 40 annan-Q u QOOOI* 515 256 " " ' 4 - ett platsmeddelande - ett förbindelsemeddelande - ett vägvalsmeddelande; samt - ett färdigmeddelande.

När en MT under förflyttning initierar en platsförfràgan för att erhålla en ATM-adress för en basstation i en ny cell, kan denna platsförfrågan sändas till en ursprunglig basstation som ett platsmeddelande.

När en MT initierar en förbindelseförfràgan för att erhålla data avseende MT från MVD:n, kan denna förbindelse- förfrågan sändas som ett förbindelsemeddelande.

Ett vägvalsmeddelande kan innehålla data som identi- fierar MT-associerade VCC:er, en ursprunglig basstation och en ny basstation, samt kan göra det möjligt för en ATM- omkopplare att identifiera om ett överlämnande sker mellan två omkopplare eller inom en omkopplare.

Företrädesvis sänds ett färdigmeddelande, som innehåller data om alla MT-associerade VCC:er, av en ATM-omkopplare så snart som ATM-omkopplaren har fullbordat en SRD-ändring, till en ny basstation, Företrädesvis har varje MT, ett unikt VCI-värde. inom ett område som betjänas av en ATM-omkopplare, En första anordning kan finnas för att, efter ett full- bordat överlämnande mellan två omkopplare, bestämma om kom- munikation har upprättats via en optimal väg eller ej, och en andra anordning kan finnas för att förflytta nämnda kom- munikation till en optimal väg, om nämnda väg inte är opti- mal.

Ett partnermeddelande kan användas för att sända en ATM- adress för en partner-BS till en ursprunglig BS.

Under vägförflyttning kan raderingsmeddelandeprotokollet inom LAN-emuleringsprotokollet användas för att upprätthålla paketordningen.

Enligt en andra del av föreliggande uppfinning till- handahàlls ett trådlöst lokalområdesnät med ett flertal mobila terminaler och ett flertal trådlösa basstationer som är sammanlänkade med ett infrastrukturnätverk, kännetecknat av att nämnda infrastrukturnätverk är ett ATM-omkopplat nät- verk med ett flertal ATM-omkopplingsnoder, av att rörlighet såväl inom som mellan omkopplarna stöds av nämnda infra- 10 15 20 25 30 35 40 -o-.oov r O oyçn 55515 256 5 strukturnätverk, av att centrala styranordningar är anord- nade för att konfigurera om det trådlösa lokalområdesnätet genom att omfördela logiska adresser, samt av att en MVD och en SRD är anordnade, i vilka en individuell direkt data-VCC upprättas mellan varje par av kommunicerande mobila termi- naler.

Enligt en tredje del av föreliggande uppfinning till- handahålls, ett sätt att tillhandahålla avbrottsfritt överlämnande inom i ett trådlöst lokalområdesnät enligt ovan, omkopplaren, för en ATM-omkopplingsnod, av en MT från en första BS till en andra BS, kännetecknad av följande steg: - nämnda MT utfärdar ett platsmeddelande som innehåller ATM-adresser för nämnda första och andra BS:er och ett för- bindelsemeddelande till nämnda andra BS; - den första BS:en sänder ett vägvalsmeddelande till ATM-omkopplingsnoden; - nämnda ATM-omkopplingsnod ändrar dupler i enlighet med nämnda MT-associerade VCC:er i en SRD som är placerad vid nämnda ATM-omkopplingsnod; - nämnda ATM-omkopplingsnod sänder ett färdigmeddelande som identifierar alla nya VPI/VCI-par, till nämnda andra basstation; - nämnda andra basstation lägger till nya poster avseende MT-par-VCC till sin MVD; och - den andra basstationen startar om dataöverföringen.

Enligt en fjärde del av föreliggande uppfinning, till- handahålls, ett sätt att tillhandahålla avbrottsfritt överlämnande mellan i ett trådlöst lokalområdesnät enligt ovan, ansluten till en till en andra BS, omkopplare, av en MT från en första BS, första ATM-omkopplingsnod, ansluten till en andra ATM-omkopplingsnod, kännetecknat av följande steg: - nämnda MT utfärdar ett platsmeddelande som innehåller cyan!- 10 15 20 25 30 35 40 och n :ggn 515 2s6'5 6 ATM-adresser för nämnda första och andra BS:er och ett för- bindelsemeddelande till nämnda andra BS; - den första BS:en sänder ett vägvalsmeddelande till den första ATM-omkopplingsnoden; - den första ATM-omkopplingsnoden upprättar en SVC till den andra basstationen för var och en av de MT-associerade VCC;erna; - nämnda första ATM-omkopplingsnod ändrar dupler mot- svarande nämnda MT-associerade VCC:er i en SRD som är place- rad vid nämnda första ATM-omkopplingsnod; - nämnda första ATM-omkopplingsnod sänder ett kopplings- meddelande till den andra basstationen; - den andra basstationen lägger till den nya MT-par-VCC- posten till sin MVD; och - den andra basstationen startar om dataöverföringen.

Om nämnda andra ATM-omkopplingsnod upptäcker att en ut- signalport och en insignalport hos en mobil förbindelse är identiska, så att en sluten krets med en längre sträckning existerar, kan följande steg utföras: - nämnda andra ATM-omkopplingsnod frigör den SVC som upprättats för den längre slutna kretsvägen; - nämnda andra ATM-omkopplingsnod sänder ett vägvals- meddelande till en tredje närbelägen ATM-omkopplingsnod; - den tredje ATM-omkopplingsnoden upprättar en ny SVC till den andra basstationen; - den tredje ATM-omkopplingsnoden söker efter en sluten kretsväg och om ingen sådan upptäcks fullbordar den överlämnandeproceduren; Ivtnw* 10 15 20 annans -nøuo- ooow-fl 515 256 " " 7 - om nämnda tredje ATM-omkopplare upptäcker en sluten kretsväg upprepas ovannämnda procedur med en fjärde närbe- lägen ATM-omkopplingsnod.

Efter det att en överlämnandeprocedur (handoff proce- dure) för en första MT, i aktiv kommunikation med en andra MT, fullbordats mellan en första basstation och en andra basstation, kan nämnda andra basstation upprätta en ny VCC till den på avstånd belägna basstation, via vilken den andra MT:n är ansluten, genom att utföra en vägvalsprocess, och om nämnda VCC avviker fràn den VCC som upprättades vid över~ lämnandet, kan kommunikationen förflyttas till den nya VCC:n.

Nämnda vägvalsprocess kan vara en 'kortaste vägen'- process.

Paketordningen kan bevaras genom att använda rade- ringsmeddelandeprotokollet inom LAN-emuleringsprotokollet.

Utföranden av uppfinningen kommer nu att beskrivas, som exempel, med hänvisning till bifogade figurer, varvid: Fig. 1 visar en schematisk jämförelse mellan ett fysiskt, traditionellt LAN-nät och ett virtuellt LAN-nät.

Fig. 2 ett trådlöst, virtuellt LAN-nät baserat på en ATM-nätverksinfrastruktur. visar i schematisk form, Fig. 3 visar en schematisk bild av rörlighet inom och mellan omkopplarna i ett virtuellt trådlöst LAN- nät med en ATM-nätverksinfrastruktur_ träd- löst LAN-nät med en ATM-nätverksinfrastruktur, Fig. 4 visar en schematisk bild av ett virtuellt, omedelbart före ett överlämnande. tråd- löst LAN-nät med en ATM-nätverksinfrastruktur, Fig. 5 visar en schematisk bild av ett virtuellt, omedelbart efter ett överlämnande inom en omkopp- lare.

OQO-UI* 10 l5 Fig. -515 256 -- »Ä . 8 6 visar en schematisk bild av ett virtuellt, tråd- löst LAN-nät med en ATM-nätverksinfrastruktur, (handoff) omedelbart efter ett överlämnande mellan två omkopplare.

För att underlätta förståelsen av föreliggande upp- finning följer nedan en terminologilista över de förkort- ningar som används i beskrivningen: ATM: BS: BSA: BSS: IP: LAN: LE: MAC: MT: MVD: NNI: SRD: SVC: VC: VCC: VCI: VLAN: VPI: WAN: Asynkront överföringsläge Basstation Bastjänstomráde Bastjänstuppsättning Internetprotokoll Lokalomràdesnät LAN-emulering Medieàtkomststyrning Mobil terminal Databas för kartering av MT-par-VCC Gränssnitt för nätverksnod Databas för vägval, ATM-omkopplare Omkopplad virtuell anslutning Gränssnitt för användarnod Virtuell kanal Virtuell kanalförbindelse Virtuell kanalindikator Virtuellt lokalomràdesnät Virtuell vägindikator Storomràdesnät Ett VLAN har följande kännetecken: rörlighet; användning av logiska domäner; styrning och bevarande av bandbredd; anslutningsbarhet; säkerhet; och bevarande av investeringen; Dessa kännetecken genomgàs kortfattat nedan.

För ett VLAN-nät, jämfört med ett traditionellt LAN-nät, 10 15 20 25 30 35 40 canon; 515 255 .I 5 .. . 9 kan de processer som hör till omkonfigurering av systemet, och förändringar i ändarna, göras avsevärt mera dynamiska.

Traditionella LAN-nät mäste omkonfigureras vid omkopplings- navet medan VLAN-nät kan omkonfigureras genom mjukvarudrivna processer, från ett centralt styrdon eller en server. Tradi- tionella LAN-nät kräver att omplacerade stationer tilldelas nya IP-adresser. I ett VLAN-nät förändras endast de logiska adresserna för omplacerade stationer, IP-adresserna förblir desamma. VLAN-navet utför översättningen mellan IP-adress och logisk adress.

De enklaste LAN-näten stödjer en enda arbetsgrupp med en enda delad mediekommunikationsväg. Allt eftersom antalet an- vändare och trafiken ökar, kan bryggor användas för att seg- mentera ett LAN-nät. Användarna delar fortfarande på samma mängd bandbredd. Omkopplingsnav utnyttjar bakplan med stor bandbredd för att stödja ett flertal separata LAN-segment och för att erbjuda dedicerad bandbredd till arbetsstationer med hög datakraft. VLAN-nät tillåter skapandet av ett fler- tal arbetsgrupper, eller logiska domäner. Trafiken kan be- gränsas till stationer, servrar och andra resurser som till- delats en given lokal domän. Överlappning, eller kopplingar över domängränserna, kan skapas för att göra det möjligt för vissa medlemmar av en domän att få tillgång till medlemmar av en annan domän. Logiska domäner existerar oberoende av sina medlemmars fysiska anslutningar och kan innefatta med- lemmar i mer än ett LAN-segment. På grund av att logiska domäner är lätta att omkonfigurera, kan användarna omgruppe- ras snabbare och oftare än vad som är möjligt inom den tra- ditionella LAN-miljön.

VLAN-nät kan begränsa sändningar till den logiska domän inom vilken de har sitt ursprung. Att lägga till användare till en domän påverkar inte tillgången pà bandbredd för an- vändarna i andra domäner. När kraven förändras kan arbets- stationer omfördelas till andra lämpliga domäner, eller så kan själva domänerna omkonfigureras. Så till exempel kan ett flertal användare som arbetar på en applikation som har ofta förekommande hög bandbredd, grupperas samman till en enda logisk domän.

De flesta omkopplingsbara nav (hubs) begränsar anslut- ningsbarheten till användare som delar samma LAN-segment. 10 15 20 25 30 35 40 515 256 = --=- - 10 Bryggor eller s.k. routers, erfordras för att ansluta andra segment. I en VLAN-miljö kan bryggor och routers ersättas av överlappande domäner och stödja Valbar anslutning mellan olika segment.

Logiska domäner i ett VLAN-nät kan användas for att hålla sändningstrafiken inom en önskad arbetsgrupp och för att begränsa användarnas tillgång till vissa resurser.

Priset för VLAN-förmågan är koncentrerat till kostnaden för omkopplingsnavet. Uppgraderingar av VLAN-utrustade nav kräver emellertid ingen förändring i ledningsdragning, nät- verksadaptrar, ledningsverktyg, arbetsstationer eller arbetsstationernas mjukvara. VLAN-nät medger att stationerna bibehåller sina befintliga IP-adresser när de omkonfigure- ras.

Den primära fördelen med att använda ett VLAN-omkopp- lingsnav är att det inte finns något behov för en tekniker att gå till ett ledningsskàp och manuellt förändra navets portanslutningar. Nätverkscheferna, eller administratörerna, kan omkonfigurera ett nät fràn en central plats. Omfördel- ning av en arbetsstation från ett LAN-segment till ett annat har reducerats till att peka och klicka med en mus pà ett nätverksschema pà en bildskärm (VDV).

Fig. 1 visar skillnaden mellan ett traditionellt fysiskt LAN-nät och ett VLAN-nät. Användarna pá NAV3 i LAN-nätet, som visas till vänster i Fig. 1, delar alla på LAN~segmen- tets tillgängliga bandbredd. Varje fysisk port är i NAVET och omkopplaren är konfigurerad att tillhöra ett visst LAN- segment. I VLAN-nätet, som visas till höger i Fig. 1, kan NAVET, eller omkopplaren, hantera vilket antal eller vilken kombination som helst av VLAN-segment. Konfigurationen är inte fysisk utan i stället logisk. Omkopplarna kan logiskt separera olika sändningsdomäner. VLAN-arkitekturen erbjuder tre nyckelfördelar i jämförelse med vanliga omkopplade LAN- nät: - logisk, i stället för fysisk, uppdatering; - säkerhet mellan domänerna; och - minskade sändningsomràden.

Med hänvisning nu till Fig. 2, visas där ett trådlöst VLAN-nät enligt föreliggande uppfinning. Det grundläggande byggblocket hos det trådlösa nätverket är en radiocell be- 10 15 20 25 30 35 40 - nu u- u aviser ll nämnd ett bastjänstomràde (BSA). Varje BSA, Co C, täcks (BS), betecknad BSD BS, i Fig. 2. BS:en utbyter radiosignaler med mobila stationer, ej visade i Fig. av en basstation 2. En uppsättning MT:er, inom ett BSA, vilka kan kommunicera inbördes, benämns en bastjänstuppsättning (BSS). Ett träd- löst VLAN-nät som består av en enda BSS har en begränsad räckvidd och kan bara fungera inom en lokal miljö. För att komma förbi räckviddsproblemet måste ett flertal BSS:ar sam- mankopplas. Denna sammankoppling kan uppnås via ett led- ningsbaserat infrastrukturnät, ett storområdesnät (WAN), eller via Internet. I ett sådant system tillhandahåller BS:erna en trådlös förbindelselänk mellan staminfrastruktur- nätet och de mobila terminalerna. Staminfrastrukturnätet enligt föreliggande uppfinning är ett omkopplat ATM-nätverk innefattande ATM-omkopplingsnoder A _... F, se Fig. 2. ATM- nätverket kan arbeta på grundval av den LAN-emulering (LE) som definierats i ATM-forum. LE:n möjliggör, bland annat, sammankopplingsbarhet mellan LAN-bryggor. En egenskap hos ett sådant nätverk är att alla ATM-celler, för paket som sänds mellan två LAN-nät, tilldelas samma VPI/VCI. Paketets celler monteras åter samman vid destinationsbryggan som vidarebefordrar dessa celler till den slutgiltiga málsta- tionen, i enlighet med MAC-adressen. Detta betyder att ATM- omkopplarna utmed VCC:n inte kan särskilja celler från olika paket. Eftersom rörlighet hos terminalen är ett av huvud- målen hos föreliggande uppfinning, måste genomförandet av ett överlämnande mellan BS:en noga tänkas igenom.

Rörlighet, d.v.s. förflyttning av en MT under data- kommunikationens gång, kan indelas i en av två kategorier, rörlighet inom en omkopplare och rörlighet mellan två omkopplare. Dessa två slag av rörlighet beskrivs nedan, under hänvisning till Fig. 3. Rörlighet inom en omkopplare uppstår då överlämnandet sker mellan två BS:er som är anslutna till samma ATM-omkopplingsnod, medan rörlighet mellan två omkopplare uppstår då överlämnandet sker mellan två BS:er som är anslutna till olika ATM-omkopplingsnoder.

Betrakta följande exempel. En ATM-omkopplare är ansluten till ett flertal BS:er, vilka var och en täcker ett enda BSA. Antag att en mobil terminal MTj håller på att förflyttas från BSA Ci till BSA Cj, vilka har basstationerna BSi respek- Oouøøc 10 15 20 25 30 35 40 un 00 000-00 515 256 “= --=- « 12 tive BS¿, som båda är anslutna till samma ATM-omkopplingsnod.

I detta fall avser rörligheten en rörlighet inom omkopp- laren. Om BSi och BSj å andra sidan hade varit anslutna till olika ATM-omkopplingsnoder, så hade överlämnandet (rörlig- heten) mellan BSi och BSj varit mellan två omkopplare. Den mekanism genom vilken alla paket som sänds mellan ett par LAN-nät delar en VCC, enligt definitionen i ATM-forum, är inte väl lämpad för användning i ett trådlöst LAN-nät på grund av terminalernas rörlighet.

Betrakta det enkla fallet av rörlighet som visas i Fig. 3, där två mobila terminaler MTj och MTi som är placerade i BSA:na Co och CS håller på att kommunicera inbördes. Om MTj flyttar sig från BSA Co till Cl, erfordras ett överlämnande inom omkopplaren. För att uppnå detta, måste de ATM-celler som leds till MTj från MTi vidarebefordras från BSD till BS1 via ATM-omkopplaren C. ATM-omkopplare saknar emellertid för- mågan att urskilja vilka celler på VCC:n som borde skickas vidare till BSl i stället för till BS0. Således är det enda sättet att skapa ett avbrottsfritt överlämnande att upprätta en ny VCC, betecknad VCC(O,l) mellan BS0 och BS1. BS0 måste med andra ord åter sammanfoga ATM-celler som är destinerade till MTj, kontrollera destinationsadressen, vilken kommer att ha ändrats som en följd av överlämnandet, segmentera ATM- cellerna till ATM-paket och vidarebefordra cellerna via den nyupprättade VCC:n (0,1) till BS1. Detta angreppssätt är enkelt och rättframt och tillåter att den ursprungliga pro- ceduren för förbindelser inom ledningsbaserade LAN-nät kan tillämpas direkt. Kommunikationsvägen mellan MT¿ och MT¿ har emellertid förlängts, d.v.s. VCC(5,0) måste förlängas genom tillägg av VCC(O,l). Detta problem med vägförlängning är mera allvarligt i fallet med överlämnande mellan två om- kopplare. Betrakta fallet att MTj förflyttar sig från BSA CO till BSA C3. I detta fall skulle kommunikationsvägen från MTi till MTj förlängas från VCC(5,0) till VCC(5,0) + VCC(O,l) + VCC(1,2) + VCC(2,3), som visas i Fig. 3. Det är klart önsk- värt att ha någon mekanism som tillåter en förlängd kommuni- kationsväg att förflyttas till en kortare kommunikationsväg om en sådan skulle vara tillgänglig. Till exempel, som fram- går av Fig. 3, skulle det vara fördelaktigt om vägen VCC(5,0) + VCC(O,l) + VCC(1,2) + VCC(2,3) kunde förflyttas 000000 lO 15 20 25 30 35 40 515 256 13 till en kortare väg såsom (BS5, F, A, D, BS3) eller (BS5, F, D, BSQ.

Ett överlämnande (handoff) åstadkommas genom att informera den berörda ATM-omkopplar- inom en omkopplare kan enkelt noden, (endast en omkopplarnod är berörd vid ett överläm- nande inom en omkopplare), om att internt ändra datavägen från en port till en annan. Då ett överlämnande mellan om- kopplare erfordras, kan det vara nödvändigt att upprätta en kortare VCC, förflyttning som ett sätt att förändra en ineffektiv kommu- om detta är möjligt. Således rekommenderas väg- nikationsväg till en mera effektiv kommunikationsväg.

Ett avbrottsfritt överlämnandesystem måste tillfreds- ställa följande krav: - datakontinuitet; - omärkligt för andra mobila terminaler; och - ett minimum av vägvalsbelastning (förlängda kommuni- kationsvägar) inom infrastrukturnätet.

Om ett avbrottsfritt överlämnande skall uppnås på ett effektivt sätt, så måste ett par MT:er i aktiv kommunikation upprätta en individuell direkt data-VCC. Förutsatt att en individuell direkt data-VCC upprättas, är det relativt lätt att uppnå ovanstående krav.

Varje par kommunicerande MT:er har en individuell vir- tuell förbindelse som identifieras medelst en virtuell (VPI/VCI). rätthålla en karteringsdatabas för MT-par-VCC:er, vanligen kanalidentifierare Således måste varje BS upp- benämnd en MVD. Vid varje ATM-omkopplingsnod används den inkommande VCC:n (in-VCC:n) och den ingående porten (in- porten), för en mottagen ATM-cell, som index i SRD:n för att göra det möjligt att unikt identifiera den utgående porten (utporten) och den utgående VCC:n (ut-VCC:n), som avser nästa länk. Således definierar karteringstabellen (in-VCC, inport, ut-VCC, utport) vid varje omkopplingsnod en VCC på ett unikt sätt.

Ett fördefinierat VPI/VCI-värde, VPI = O och VCI = 5, används för att stödja kommandokanalförbindelser, d.v.s. den signalerande VC:n. Dessa förbindelser upprättas i realtid med användning av lämpliga signaleringsprocedurer.

En överlämnande(handoff)-VC definieras av tillhörande VPI/VCI-värden och används för att förmedla meddelanden som 000000 10 15 20 25 30 35 40 f- uoctøn 515 256 = --=- - 14 hänför sig till MT-rörlighet och överlämnande. Överlämnande- VC:n är en punkt-till-punkt-förbindelse mellan en BS och en ATM-omkopplingsnod, eller mellan två ATM-omkopplingsnoder.

För enkelhets skull används begreppet "mobil förbin- delse" ett godtyckligt par MT:er. Dessa mobila förbindelser upp- för att beteckna den virtuella förbindelsen mellan rättas dynamiskt medelst signaleringsprotokoll.

Betrakta nu, som ett exempel, den förbindelsetopologi som visas i Fig. 4. Fig. 4 visar tre ATM-omkopplingsnoder X, Y, Z och sex BSA:n, CO till CS. Basstationerna (BSD, BS1), (BS2, BS3) och (BS4, BS5) är anslutna till ATM-omkopplarna X, Y respektive Z. Från början finns det tre mobila för- (b,c) och (a,d). Varje mobil förbindelse identifieras av en sekvens av VPI/VCI-värden, (b, C) (a,d) bindelser, nämligen (a,c), och för (a,c), och är dessa: (a,c> - (1o/7oo,3o/4oo,6o/1oo),- (b,c) - (1o/aoo,3o/5oo,6o/2oo),- och (a,d) - (1o/9oo,3o/6oo,6o/3oo).

VPI-värdena baseras på tilldelningen av virtuella vägar mellan två ATM-omkopplingsnoder, eller mellan en ATM-omkopp- lingsnod och en BS. Två eller flera överlämnandeprocesser kan inte hanteras samtidigt inom en ATM-omkopplingsnod. Det är därför nödvändigt att tillhandahålla en mekanism för att lösa överlämnandekonflikter mellan MT:er som är placerade inom ett område som betjänas av en enda ATM-omkopplingsnod och som har ett unikt VCI-värde. I föreliggande exempel väljs VCI:n slumpmässigt och används endast för att identi- fiera en mobil förbindelse från ände till ände. Innehållet i MVD:erna i BSC och BS4, tillsammans med innehållet i SRD:erna i ATM-omkopplingsnoderna X och Z, visas också i Fig. 4.

För att utföra en avbrottsfri överlämning inom en omkopplare är det nödvändigt att definiera några överläm- ningsmeddelanden som skall användas i överlämnandeprocessen.

Det finns fyra slags överlämnandemeddelanden: - platsmeddelande: Den sig förflyttande MT:n initierar en platsförfrågan för att få ATM-adressen till basstationen i ett nytt BSA (ATM BSnÜJ och sänder detta till basstationen coon-u 0010cc l0 15 20 25 30 35 40 515 256 15 i det ursprungliga BSA:t (BS°fighm1) i ett platsmeddelande. - förbindelsemeddelande: Den sig förflyttande MT:n initierar en förbindelseförfrågan för att få sin egen MT- associerade information från BSOÜQÜE1, d.v.s. innehållet i MVD:n, och sänder detta till BSMW i ett förbindelsemed- delande. - vägvalsmeddelande: BSOÜBÜÉI sänder ett vägvalsmed- delande innehållande (MT-associerade VCC:er; ATM BSOÜQMEI; ATM BSm) till den tillhörande ATM-omkopplaren via en över- lämnande-VC. På grundval av signaleringsinformationen från användare/nät-noden (UNI/NNI), kan ATM-omkopplaren iden- tifiera huruvida ett överlämnande är ett överlämnande mellan tvä omkopplare eller inom en omkopplare. Beroende pà de MT- associerade VCC:erna kan ATM-omkopplaren ändra de mot- svarande duplerna i SRD:n för att ändra kommunikationsvägen. - färdigmeddelande: Sá snart ATM-omkopplaren har full- gjort SRD-ändringarna, sänder den ett färdigmeddelande med alla MT-associerade VCC:er till BSMW.

Ett exempel pà den procedur som används för att hantera överlämnanden inom en omkopplare kommer nu att beskrivas under hänvisning till Fig. 5, som visar den förbindelsetopo- logi som visats i Fig. 4, efter det att en rörlig MTC har förflyttat sig från BSA Co till Cl. Man antar att MTC har initierat plats- och förbindelseförfrágningar. Lägg märke till att MTC har två mobila förbindelser, nämligen med MTa och MTb. De steg som används för att genomföra ett över- lämnande inom en omkopplare är följande: 1. MTC utfärdar ett platsmeddelande som innehåller ATM- adresserna för BS1 och BS0, samt ett förbindelsemeddelande med MT(a,C) - 60/100 Och MT(b,C) - 60/200 till BS1. 2. BS0 sänder därefter ett vägvalsmeddelande (60/100, 60/200, ATM BS1) till ATM-omkopplarnod X. 3. ATM-omkopplarnod X ändrar motsvarande dupler för de 10 15 20 25 30 35 40 1000 e o 16 MT-associerade VCC:erna i SRD:n och utfärdar ett färdigmed- delande med alla nya VPI/VCI-par, d.v.s. VCC:erna 70/100 och 70/200 till Bsl. 4. BS1 lägger till de nya MT-par-VCC-posterna till sin MVD och startar om dataöverföringsproceduren.

Fig. 5 visar de mobila förbindelserna och innehållet i motsvarande MVD:er och SRD:er efter överlämnandet inom om- kopplaren. Datavägarna har ändrats internt, fràn en ATM- omkopplarport till en annan. Vägvalsbelastningen pà ATM- nätet beroende på överlämnandet inom omkopplaren är mini- (vcc) Dessutom har MVD:n i BS, inte ändrats. merad och kommunikationsvägen har inte förlängts.

I fallet med ett avbrottsfritt överlämnande mellan två omkopplare är det viktigt att minska längden hos den för- längda väg som skapats av överlämnandeproceduren, så mycket som möjligt. Det är också viktigt att undvika extra àtersam- mansättningsprocedurer för ATM-paket. Detta kan uppnås genom att förlänga den kommunikationsväg från en ATM-omkopplare som är gemensam för kommunikationsvägarna till den gamla och den nya BS:en. För att åstadkomma kontinuitet i paketbefor- dran vid den nya BS:en, definieras ytterligare ett med- delande, ”koppladmeddelande”, för att identifiera för- hâllandet mellan den förlängda vägen och motsvarande par av MT:er. Koppladmeddelandet definieras som följer: - koppladmeddelande: För var och en av de MT-associerade VCC:erna hos den sig förflyttande MT:n, upprättar den ATM- omkopplingsnod som förbinder den gamla BS:en en omkopplad (SVC) till den nya BS:en för den förlängda vägen via signalprotokollet. Den virtuell förbindelse från punkt till punkt nya BS:en tar sedan emot VPI/VCI-värdet för den förlängda vägen och den MT-associerade VCC:n, och paketen för MT:n kan sedan åter vidarebefordras.

Betrakta ett exempel på överlämnande mellan omkopplare, med hänvisning till Fig. 6.

BSA Cl, förflyttar sig till BSA C2. Eftersom Cl och C2 tillhör Antag att MTG som är placerad i olika omkopplingsnoder, X respektive Y, så krävs ett över- 10 15 20 25 30 35 40 515255 = ---- - 17 lämnande mellan omkopplarna, i motsats till ett överlämnande inom en omkopplare. Proceduren för överlämnande mellan om- kopplare kräver att följande steg utförs: 1. MTC sänder ett platsmeddelande, med adressen för BS2, till BS1. MTG sänder också ett förbindelsemeddelande med MT(a,C) - 70/100 och MT(b,C) ~ 70/200 till BS2. 2. BS1 sänder därefter ett vägvalsmeddelande (70/100, 70/200; ATM BS1; ATM BS2), till ATM-omkopplingsnod X. 3. ATM-omkopplare X upprättar en SVC till BS2 för var och en av de MT-associerade VCC:erna (70/100 och 70/200), ändrar motsvarande dupler i sin SRD, och sänder ett kopp- ladmeddelande med VCC 70/100 (70/200) till BS2. 4. BS2 lägger till den nya MT-par-VCC-posten till sin MVD och startar om dataöverföringsproceduren. 5. Om ATM-omkopplingsnod X upptäcker att utgàngsporten och ingàngsporten till en mobil förbindelse är identiska, d.v.s. att en sluten krets har uppstått, så frigör den först den SVC som upprättats för den förlängda vägen och sänder ett vägvalsmeddelande till den intilliggande ATM-omkopp- lingsnoden, Z i det föreliggande exemplet, i den mobila för- bindelsevägen. Den intilliggande ATM-omkopplingsnoden upp- rättar då en ny SVC till den nya BS:en för den förlängda vägen och går också in i en sluten krets-detekteringsfas. Om ingen sluten krets föreligger är överlämnandeprocessen full- bordad, i annat fall upprepas detta steg i proceduren till dess alla slutna kretsar har eliminerats, varvid man arbetar sig stadigt bakåt genom kedjan av ATM-omkopplarnoder i den mobila kommunikationsvägen, (i det föreliggande exemplet är denna kedja bara tvâ omkopplingsnoder lång).

När väl överlämnandet är fullgjort, har den förlängda väg som skapats av överlämnandet mellan omkopplarna minskats så mycket som möjligt av själva överlämnandeprocessen. Det är emellertid fullt möjligt att den förlängda vägen inte är den kortaste vägen mellan de två kommunicerande MT:na. En Unn-Oo 10 15 20 25 30 35 40 515 256 18 vägförflyttning kan, om så erfordras, tillämpas för att för- flytta den kommunikationsväg som skapats i överlämnandepro- cessen till en bättre väg. Vägförflyttning utförs således efter det att ett överlämnande mellan två omkopplare full- bordats. I fallet med överlämnande inom en omkopplare finns det inget behov av att överväga vägförflyttning, d.v.s. nytt vägval.

Då ett överlämnande sker mellan omkopplare, upprättar BS:en för det nya BSA:t först en VCC till den på avstånd belägna BS:en genom att utföra en vägvalsrutin, d.v.s. en kortaste väg-rutin. Detta gör att kommunikationsvägen flyttas till en ny, mera effektiv väg. Raderingsmeddelande- protokollet inom LAN-emuleringsprotokollet kan användas för att upprätthålla paketordningen. Upprättandet och valet av en väg mellan två ATM-ändstationer, som föreslås i ATM-forum P-NNI, baseras på att utföra en beräkning av den kortaste vägen. För enkelhets skull kan algoritmen för den kortaste vägen användas vid föreliggande uppfinning, för att finna en ny väg i den förflyttningsprocedur som beskrivits ovan.

Detta säkerställer att fördröjningar minskas och bandbredds- förbrukningen minimeras genom upprättandet av en virtuell förbindelse. Om förflyttningsrutinen skapar en kommunika- tionsväg som skiljer sig från den kommunikationsväg som skapats genom överlämnandet, då förflyttas den existerande kommunikationsvägen till den nya vägen, annars bibehålls den ursprungliga kommunikationsvägen.

En ny virtuell förbindelse från ände till ände måste upprättas för en flyttad väg. Ett partnermeddelande används för att vidarebefordra ATM-adressen för den tillämnade partner-BS:en till ursprungs-BS:en. Ett partnermeddelande kan definieras som följer: - partnermeddelande: För var och en av de MT-associerade VCC:erna, initierar den sig förflyttande MT:n en platsför- frågan för att erhålla ATM-adressen till den tilltänkta partner-BS:en (ATM Bspünær) och sänder ett partnermeddelande med denna ATM-adress till BS:en i det nya BSA:t. Partnermed- delandet innehåller alla MT-associerade VCC:er för den sig förflyttande MT:n, märkta med motsvarande ATM-adresser, var och en för en partner-BS. toan-o

Claims (23)

10 15 20 25 30 35 40 o u un~o 0:10 to ö II t: I JU 515 W PATENTKRAV

1. Trådlöst lokalomràdesnät med ett flertal mobila terminaler och ett flertal trådlösa basstationer som är sammanlänkade med ett infrastrukturnåtverk, varvid nämnda infrastrukturnätverk är ett ATM-omkopplat nätverk med ett flertal ATM-omkopplingsnoder, samt av att rörlighet såväl inom som mellan omkopplarna stöds av nämnda infrastruk- turnätverk, kännetecknat av att rörlighet hos nämnda mobila terminaler uppnås genom att använda en avbrottsfri över- lämnandeprocedur (handoff scheme) samt att när en mobil terminal i rörelse initierar en platsförfrågan för att er- hålla en ATM-adress till en basstation i en ny cell, sänds denna platsförfrågan till basstationen i den ursprungliga cellen som ett platsmeddelande.

2. Trådlöst lokalomràdesnät enligt krav 1, kännetecknat av att centrala styranordningar är anordnade för att kon- figurera om det trådlösa lokalområdesnätet genom att omför- dela logiska adresser.

3. Trådlöst lokalomràdesnät enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att nämnda trådlösa lokalomràdesnät är in- delat i ett flertal logiska domäner inom vilka trafiken kan innestängas och vilka existerar oberoende av en mobil ter- minals fysiska placering.

4. Trådlöst lokalomràdesnät enligt krav 3, kännetecknat av att nämnda trådlösa lokalomràdesnät innefattar över- lappande logiska domäner.

5. Trådlöst lokalomràdesnät enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att en individuell direkt data-VCC upprättas mellan varje par av kommunicerande mobila terminaler.

6. Trådlöst lokalomràdesnät enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att en MVD och en SRD är anordnade.

7. Trådlöst lokalomràdesnät enligt något av kraven 1-6, kännetecknat av att en signalerande VC används för att stödja kommandokanalförbindelserna.

8. Trådlöst lokalomràdesnät enligt något av kraven 1-7, (handoff) överföring av meddelanden som avser terminalernas rörlighet. kännetecknat av att en överlämnande-VC används för

9. Trådlöst lokalomràdesnät enligt något av kraven 1-8, kânnetecknat av att nämnda avbrottsfria överlämnandeprocedur 10 15 20 25 30 35 40 sis 256-- :LG (handoff scheme) använder sig av följande meddelanden: - ett platsmeddelande - ett förbindelsemeddelande - ett vägvalsmeddelande; samt - ett färdigmeddelande.

10. Trådlöst lokalområdesnät enligt något av kraven 1- 9, kännetecknat av att när en mobil terminal initierar en förbindelseförfrågan för att erhålla sin egen mobilterminal associerade data från BS-original, dvs. innehållet i MVD:n, sänds denna förbindelseförfrågan till BSMW som ett för- bindelsemeddelande.

11. Trådlöst lokalområdesnät enligt något av kraven 1- 10, kännetecknat av att ett vägvalsmeddelande innehåller data som identifierar MT-associerade VCC:er, en ursprunglig basstation och en ny basstation, samt gör det möjligt för en ATM-omkopplare att identifiera om ett överlämnande (handoff) sker mellan två omkopplare eller inom en omkopplare.

12. Trådlöst lokalområdesnät enligt något av kraven 1- 11, kännetecknat av att ett färdigmeddelande, som innehåller data om alla MT-associerade VCC:er, sänds av en ATM-omkopp- lare, så snart som ATM-omkopplaren har fullbordat en SRD- ändring, till en ny basstation.

13. Trådlöst lokalområdesnät enligt något av föregående krav, kännetecknat av att varje MT inom ett område som be- tjänas av en ATM-omkopplare, har ett unikt VCI-värde.

14. Trådlöst lokalområdesnät enligt något av föregående krav, kännetecknat av att en första anordning finns för att, efter ett fullbordat överlämnande mellan två omkopplare, be- stämma om kommunikation har upprättats via en optimal väg eller ej, samt av att en andra anordning finns för att för- flytta nämnda kommunikation till en optimal väg, om nämnda väg är suboptimal.

15. Trådlöst lokalområdesnät enligt krav 14, känne- tecknat av att ett partnermeddelande används för att sända en ATM-adress för en partner-BS till en ursprunglig BS.

16. Trådlöst lokalområdesnät enligt krav 14, känne- tecknat av att raderingsmeddelandeprotokollet inom LAN- emuleringsprotokollet används under vägförflyttningen för att upprätthålla paketordningen. 10 15 20 25 30 35 40 515 256 _ ški

17. Trådlöst lokalomràdesnät enligt krav 1 med ett O' I I | I I flertal mobila terminaler och ett flertal trådlösa bas- stationer som är sammanlänkade av ett infrastrukturnätverk, kännetecknat av att nämnda infrastrukturnätverk är ett ATM- omkopplat nätverk med ett flertal ATM-omkopplingsnoder, av att rörlighet såväl inom som mellan omkopplarna stöds av nämnda infrastrukturnätverk, av att centrala styranordningar är anordnade för att konfigurera om det trådlösa lokalom- rådesnätet genom att omfördela logiska adresser, samt av att en MVD och en SRD är anordnade, i vilka en individuell direkt data-VCC upprättas mellan varje par av kommunicerande mobila terminaler.

18. Metod för att, i ett trådlöst lokalomràdesnät enligt krav 17, tillhandahålla avbrottsfritt överlämnande (handoff) MT från en första BS till en andra BS, kännetecknat av inom omkopplaren, för en ATM-omkopplingsnod, av en följande steg: - nämnda MT initierar en platsförfràgan för att få ATM- adressen till nämnda andra BS och sänder denna till nämnda första BS i ett platsmeddelande, samt initierar en för- bindelseförfrågan och sänder denna tillnämnda andra BS i ett förbindelsemeddelande; - den första BS:en sänder ett vägvalsmeddelande till ATM-omkopplingsnoden; - nämnda ATM-omkopplingsnod ändrar dupler (duples) motsvarande nämnda MT-associerade VCC:er i en SRD som är placerad vid nämnda ATM-omkopplingsnod; - nämnda ATM-omkopplingsnod sänder ett färdigmeddelande som identifierar alla nya VPI/VCI-par, till nämnda andra basstation; - nämnda andra basstation lägger till nya poster avseende MT-par-VCC till sin MVD; och - den andra basstationen startar om dataöverföringen. l0 15 20 25 30 35 40 a_s1s 256 a;

19. Metod för att, i ett trådlöst lokalomràdesnät enligt krav 17, tillhandahålla avbrottsfritt överlämnande mellan tvà omkopplare, av en MT från en första BS, ansluten till en första ATM-omkopplingsnod, till en andra BS, an- sluten till en andra ATM-omkopplingsnod, kännetecknat av följande steg: - nämnda MT initierar en platsförfrágan för att få ATM- adressen till nämnda andra BS och sänder denna till nämnda första BS i ett platsmeddelande, samt initierar en för- bindelseförfrågan och sänder denna tillnämnda andra BS i ett förbindelsemeddelande; - den första BS:en sänder ett vägvalsmeddelande till den första ATM-omkopplingsnoden; - den första ATM-omkopplingsnoden upprättar en SVC till den andra basstationen för var och en av de MT-associerade VCC:erna; - nämnda första ATM-omkopplingsnod ändrar dupler (duples) motsvarande nämnda MT-associerade VCC:er i en SRD som är placerad vid nämnda första ATM-omkopplingsnod; - nämnda första ATM-omkopplingsnod sänder ett kopplings- meddelande till den andra basstationen; - den andra basstationen lägger till den nya MT-par-VCC- posten till sin MVD; och - den andra basstationen startar om dataöverföringen.

20. Metod enligt krav 19, kännetecknat av att om nämnda andra ATM-omkopplingsnod upptäcker att en utsignalport och en insignalport hos en mobil förbindelse är identiska, så att en sluten krets med en längre sträckning existerar, ut- förs följande steg: - nämnda andra ATM-omkopplingsnod frigör den SVC som upprättats för den längre slutna kretsvägen; 10 15 20 25 30 515 2156 Åš - nämnda andra ATM-omkopplingsnod sänder ett vägvals- meddelande till en tredje närbelägen ATM-omkopplingsnod; - den tredje ATM-omkopplingsnoden upprättar en ny SVC till den andra basstationen; - den tredje ATM-omkopplingsnoden söker efter en sluten kretsväg, och om ingen sådan upptäcks, fullbordar den över- lämnandeproceduren; - om nämnda tredje ATM-omkopplare upptäcker en sluten kretsväg upprepas ovannämnda procedur med en fjärde närbelägen ATM-omkopplingsnod.

21. Metod enligt något av kraven 18-20, kännetecknat av att, efter det att en i aktiv kommunikation överlämnandeprocedur för en första MT med en andra MT fullbordats, mellan en första basstation och en andra basstation, upprättar nämnda andra basstation en ny VCC till den på avständ belägna bas- station, via vilken den andra MT:n är ansluten, genom att utföra en vägvalsprocedur, och om nämnda VCC avviker från den VCC som upprättades vid överlämnandet, förflyttas kommu- nikationen till den nya VCC:n.

22. Metod enligt krav 21, vägvalsprocess är en “kortaste vägen'-process. kännetecknat av att nämnda

23. Metod enligt krav 21 eller 22, kânnetecknat av att paketordningen bevaras genom att använda raderingsmed- delandeprotokollet inom LAN-emuleringsprotokollet.