TWI252000B - Link layer handoff method for wireless local area networks and wireless local area networks using the same method - Google Patents

Description

1252000 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種無線區域網路，尤其是關於一種用於 無線區域網路之鍵結層換手方法及於鏈結層換手之無線區 域網路。 【先前技術】 以IEEE 802.1 1為基礎的無線區域網路已經成為了目 前網路環境中重要的一部份，且有越來越多的無線區域網 路被設置於大學校園或是公眾場所，使用者可以透過這些 無線區域網路作為存取網際網路資源的媒介。這些無線區 域網路是由可以存取有線網路上服務的無線節點以及連結 有線與無線網路的AP(Access Point)所組成的。 隨著IEEE 802.11技術的使用越來越普遍，許多在有線網 路中不曾發生過的問題也跟著接踵而至。其中一個較為嚴 重的問題是由無線節點的移動特性所導致的，它會使得原 本在有線網路中能夠正常運作的傳輸方式發生錯誤。

Mobile IP(參考 1 · C. Perkins，，IP Mobility Support，’，RFC2002, IETF， October 1996. 2. C. Perkins ,fMobile IP?!, IEEE Communications Magazine, Vol. 35, pp. 84-99, May 1997. 3· C. Perkins ’’Mobile IP Design Principles and Practices，’’ Addison-Wesley Wireless Communication Series，1997·)是 一個被普遍用來解決這類傳輸錯誤的方法，它提供了 IP層 的移動性，並允許無線節點在不失去網路層的連線且不破 壞傳輸的情況下於無線區域網路中進行漫遊。在Mobile IP 中，必須在有線網路上設置HA(Home Agent)以及 96412.doc 1252000 FA(F〇reign Agem)，這些MA(M〇bile Agent= H⑽e ~如+ Foreign Agent)會週期性地在無線區域網路中廣播M〇bne IP adVertlSemeiU的封包。當無線節點由一個子網路（subnet) 遷徙到另—個子網路的時候，它就會接收到由目前相對應 的FA所發送出的Mobile lp advertise_t封包。在經過一些 驗證之後，會有—條IP_〇ver_Ip的通道(tunnei)被建立，從： 之後’無線節點與伺服器之間所交換的資料封包就全部透 過這條雙向的通道來傳輸。如果無線節點再—次遷徙到了 -個新的外部子網路’那麼它就必須要與在新的外部子網 路中的FA建立關連性，並且解除與之前的fa所建立的關連 性。這些動作是每當無線節點進人到—個新的無線子網路 時都必須執行的。而這整個當無線節點在鄰近的無線子網 路間遊走時的财間的切換過程就稱之為Mobile IP換手。 在Mobile IP換手完成之前，要發送給無線節點的封包將 無法被順利接收，事實上，無線節點就像與有線網路中斷 了連線一樣。這段換手延遲將會造成通訊品質下降，尤其 是對需要及時性的應用（例如：影像、聲音）而言，影響將會 更大。越快速的連線速率將會導致越多的封包在換;其二 退失。此外’如果在資料傳輸時所使用白勺是Tcp通訊協定， 那麼就可能因為TCP的重傳機制而導致漫遊的無線節點的 傳輸效能降低。因&，縮短換手延遲就成為了一項緊要的 議題。 μ 、 在最初的區域網路架構下，使用者的數量持續地增加， 使得網路出現擁塞的現象，為了要服務更多的使用者， 96412.doc 1252000

Segmenting Share-Media LAN將使用者分散至多個不同的 網路區段（segment)，再以橋接器將這些網路區段連接起來 形成一個大而複雜的延伸區域網路。 參考圖1所示，其顯示習知之無線區域網路示意圖，其係 為一包含了大型延伸區域網路的網路。該無線區域網路1〇 包括··一橋接器U、一路由器12、一第一基地台131、一第 一基地台132、一第三基地台133、一第一行動代理人141、 一第二行動代理人142及一無線節點1 9。在一個大型的延伸 區域網路中，為了避免資料的傳遞影響到整個網路的通 訊，因此便利用具有自動調整（self_adjuSting)功能的橋接器 11 (learning bridge)(參考 IEEE，T〇cal and Metr〇p〇litan

Networks: CommonSpecifications: Media Access Control (MAC) Bridges；1 ANSI/IEEE Std 802.1D-1998)來傳送各個網路區段之間的資料， 避免不必要的資料被傳送到非目的地的網路區段中，進而 影響到該網路區段的通訊。要做到將資料傳輸到正確的網 路區段，橋接器11所利用的是一訊框轉傳資料表（F〇rw^d Database(FDB) table)，這些 FDB table 會依據由各個 p〇rt 所 接收到的訊框（frame)來更新，而且FDB table中的每一筆紀 錄都有其時效性，以避免訊框傳遞錯誤。 路由器（router)12被用來將網路分割為多個子網路，而每 一個子網路則是由多個網路區段所組成，而路由器12的功 月b則類似橋接器11，只不過它處理的是網路層的封包。無 線網路的通訊就是在每一個網路區段中添加基地台（Ap)， 而這些AP僅提供了簡單的接收訊息並且再轉發的功能，使 96412.doc 1252000 =目=點19能夠藉由與㈣通訊而與有線網路上的節點 起了：：貧料。而由於無線節點的加入，使得網路的架構 =::，因為以往在網路區段中的節點都是固定的，而 u由於具備了移動的特性’因此使得資料的交換方 式產生了改變。以圖1來說明所可能發生的問題。 在圖…路由器12與橋接器_各個網路區段連接起 並且4無線節點19能夠透過基地台（Ap)與有線網路上 ^細進行封包的交換，所有的通訊都能夠像過去一樣正 2订。但是’現在有一個無線節點19在網路中漫遊，由 基地台131之第一網路區段移動至第二基地台⑴之第 =路區段，再移動至第三基地台133之第三網路區段，這 =成了整個網路拓樸中的一項不可確定因素，如此將使得 傳統的資料傳輸方式無法再提供正確的f料通訊。此時， 雖然M〇blle IP能夠解決資料傳輪的問題，但是卻會導致長 時間的延遲。這一段延遲將會造成通訊品質的降：，因^ 應該要盡可能縮短這段延遲的時間。 因此’需要-個創新且具進步性的方法及無線區域網路 解決以上之問題’並且能夠相容於現存的網路裝置且順利 運作於infrastructure_mode的無線區域網路，另外還需要& 全相容於現行的MobileIP標準而不進行任何的修改。而凡 【發明内容】 本發明之目的在於提供-種用於無線區域網路之鏈結層 換手方法，包括下列步驟：⑷由—無線節則貞測是否由— 第-網路區段進入一第二網路區段；(b)若該無線節點進入 96412.doc 1252000 該第二網路區段， b h 則5亥無線即點傳出一控制訊息至該第二 、、、罔路區段内之一基地台· — A ^ 及（C)该弟二網路區段内之該基地 :达该控制訊息至該無線區域網路中之—橋接器，藉以 依據该控制訊息，變更該橋接器内之—資料表。 本發明之另-目的在於提供—種利用鏈結層換手方法之 無線區域網路，且命姑.、— ，、匕括·稷數個網路區段、至少一無線節 點及至少—橋接器。每—網路區段具有至少-基地台，該 等網路區段包括至少_第一網路區段及至少一第二網路區 段。該無線節點具有-偵測裝置，_測是否由該第一 網路區段進人該第二網路區段，若該無線節點進入該第二 網路區段，則該無線節點傳送—控制訊息至該第二網路區 段内之該基地台，該基地台傳送該控制訊息。該橋接器用 、接收由4基地σ傳送之該控制訊息，藉以依據該控制訊 息’變更該橋接器内之一資料表。 本發明之鍊結層換手方法，能夠幫助資料在Μ〇硫㈣ 註冊機制被完成之前就順利地送達目的地，並且不需要修 改到現存的Mobile ΙΡ規格。因為本發明之方法是基於鍊結 層的關係，所以不論在網路層所使用的是M〇bile ιρν4或是

Mobile IPv6，本發明的方法都能夠順利運行。且根據實驗 結果顯示，本發明之方法在同類型網路下具有最佳的效果。 【實施方式】 由於Mobile IP的功能已經被實際應用在許多商業產品之 上，所以如果所提出的解決方法改變了 M〇bile Ip的原有規 格，那麼就有可能對現存的骨幹網路造成影響，因此，本 96412.doc 1252000 發明並不對MGbde IP進行任何的改變。在本發明所提出的 方法中，本發明所使用的是基於鍊結層來降低換手延遲的 方法，並且能夠與現行的Mobile Ip相容。本發明利用軟體 偵測的方式來偵測鍊結層換手（Hnk_layer hand〇均的發 生’以驅動控制訊息的發送；另外本發明還利用了 一個能 夠接又本’X明所使用的控制訊息的橋接器來有效降低換手 延遲’而這個控制訊息會通知橋接器改變訊框的轉傳路 ^如此就可以讓度遊中的無線節點在完成Mobile IP的註 冊機制之前就順利接收到資料。 多考圖2,其顯示本發明第一實施例之無線區域網路示意 圖:該無線區域網路20包括：一路由器21、一橋接器 第基地口 231、一第二基地台232、一第一行動代理人 241、一第二行動代理人242、一訊號發送端“及一無線節 ”’占9 /、中，吼唬發送端（B)28企圖傳送資料給位於網路區 ㈣上的無、線節點⑷29,但是由於無線節點⑷Μ已經移 動到了個新的區域82中，因此在習知之心匕以Ip的註冊 機制το成之前，無線節點（A)29都無法接收到這些資料。 士果單純地使用習知之上述方法來處理，那麼 這段換手將會造成長時間的傳輸延遲，且這-段延遲時間 將會造成網路的傳輸效能下降。這是因為無線節點（A)29除 了必須要由該第二基地台232所傳來的M〇blle Ip tisement债測到自己已經進入到一個新的通訊範圍 外，遏必須註冊位於第二網路區域（S2)上的第二行動代理 人242成為無線節點（A)29的外部代理人（Foreign Agem， 96412.doc -10- 1252000 ' )並且等待FA與它的家代理、（H〇meAgent，HA)完成資 π轉傳的協4後才能夠繼續接收由訊號發送端⑻所傳 」、4。但疋這一段換手的時間根據本發明的實驗結果 '、員丁必屑持續約3秒的時間，因此將導致訊號發送端（Β)28 的TCP啟動重运機制而使得資料的傳送出現一段時間的空 白進而造成無線節點（入)29可能在數秒以後才能夠順利接 收到λ號發送端^)28所傳送的資料。 、言樣的日^間延遲對於要求即時性的應用來說將是一種嚴 重U，並且會導致傳輸的品質下⑨，因此本發明致力 :鈿紐w又換手的時間，在無線節點完成汴的註冊 機制之刖就讓貧料正確的傳遞到所要傳送的位置。 在乂 IEEE 802.11為基礎的地㈣叫㈣-咖心無線區域 2中’無線節點的移動可以由無線網路卡在比較前後兩 土也口不同的訊號後得知，並且初始鍊結層換手的動 。，所有目前已知的IEE請2·_路卡中，鍊結層換手 合^疋内建於無線網路卡的韋刃體⑺啦戰⑷之中，並且不 :::任何中斷訊號來通知系統，所以也就增加了偵測鍊 手的固難。然而，雖然無線網路卡不會通知系統鍊 胃Μ的發生’但是卻擁有硬體控制的功能’允許本發 :幸人體備測的方式去偵測無線網路卡目前所相關 I地台。 、J的頻率快決定了要多久才能夠發現無線節點的移 要^^本發明的實驗顯示，每一次的鍊結層換手大約 化、幾*秒’所以如果將偵測頻率設定為高過這個值， 964l2.doc 1252000 那麼也不具意義。因此，本發明之該無線節點29具有一偵 測裝置（圖未示出），用以偵測是否由該第一網路區段進入該 第二網路區段。在本發明之第一實施例中，該偵測裝置係 以軟體達成偵測之功能。本發明之該軟體偵測的動作伴隨 於系統每1 〇ms發生一次的timer service routine來週期性地 執行偵測。所用到的軟體偵測的演算法則如演算法一中所 示0

When the system initialitation: set Current_AP using probe〇 set Candidate AP to NULL Each the timer interrupts: set Probed_AP using probe〇 if (Probed一AP != Current—AP) if (Probed—AP != Candidate一AP) set Candidate__AP to Probed__AP set COUNT to 1 else COUNT-H- if (COUNT >= Threshold) set Gurrent AP to Probed AP set Candidate AP to NULL set COUNT to 0 trigger to send a control message else set Candidate_AP to NULL set COUNT to 0 演算法一：移動偵測演算法 其中，Current_AP 表示目前無線節點之基地台， Candidate—AP表示候選的基地台，Probed—AP表示债測到 之基地台。 為增加彳貞測所回傳的值之正確性，因此，本發明建議在 演算法中的Threshold的值應該設定為2或3。因為偵測所回 傳的值發生錯誤的機率約為0.4%，因此連續兩次或三次成 •12- 96412.doc 1252000 功的她尤能夠順利避免不需要的控制訊息傳送被驅動。 此外，由於在這個演算法中所使用的伯測動作只是一此簡 單的讀取、比較以及遞增的動作，因此並不會對 service routine造成明顯的效能影響。 本發明=方法主要是利用橋接器22在MGbile ιρ的註冊機 制完成之前就先改變訊框的傳送路徑，藉此讓資料能夠持 續地被移動後的接收端所接收，*至於需要等待長時間的 換手延遲而使得大量的資料遺m，依據上述之偵測 軟體’若該無線節點29自己以偵測軟體偵測得該無線節點 29自一網路區域（例如：第一網路區域Sl)移動至另一網路 區域（例如：第二網路區域S2)，則該無線節點就會發送出 一個控制訊息（contr〇l message)，稱之為⑺沾叹 。無線節點會將自己的MAC Address填入此一控制 讯息中，使其Ethernet檔頭中的來源與目的地的MAc Address相同 〇 孩無線節點29傳出該控制訊息至該第二網路區段μ内之 該第二基地台232。該第二網路區段82内之該第二基地台 2 3 2傳送该控制訊息至該無線區域網路中之該橋接器u。當 橋接器22接收到削如g叩心化__以時，必須將此訊框 轉傳至除了接收璋（port 2)外的其他埠（port丨）並且發出，且 依照該訊框中的MAC Address更新該無線節點於訊框轉傳 資料表（Forward Database(FDB) table)中的紀錄。本發明以 演算法二中的演算法來描述橋接器之方法。 在橋接器22中原始的FDB table如表1 (a)所示，在A移動至 96412.doc -13- 1252000 第二網路區段S2並且偵測到第二基地台232後便會發送該 控制訊息（Mwh/zg叩心化manage)，這一個控制訊息會由該 第二基地台232傳送至該橋接器的Port2，而後會使得FDB table進行更新並且會將此控制訊息由Portl送出，這個更新 後的FDB table則如表1(b)所示。

Whim the bridge receives a fram e from port x it determines the physical addresses of its somrce: i and of its destinatioii: j. If j is a multicast address, then the frame is forwarded through all the port s except the port x. If the pair p:x| is does not exist in the FDB table: it i s aLdded. If |j=x] is in the FDB table then the frame is discarded else if i = j then (tliis means the received frame is routmg ιψάαίβ message) it is forwarded to all ports except x md update the EDB table else if there is a pair [jsy] in the cadie then the frame is forwarded tlirongli port y else it is forwarded to all ports ^tdnsive x 演算法二：橋接器之軟體

Host Port A 1

Host Port A 2 ⑻：原始的FDB table (b):更新後的FDB table 表1:更新前後的FDB table 參考圖3所示，其顯示本發明第二實施例之無線區域網路 示意圖，其係為一包含了大型延伸區域網路的網路。該無 線區域網路30包括：一路由器31、一第一橋接器321、一第 二橋接器322、一第三橋接器323、一第一基地台331、一第 -14- 96412.doc 1252000 二基地台3 3 2、一第一行動代理人3 41、一第二行動代理人 342及一無線節點39。其中，訊號發送端（C)企圖傳送資料 給位於第一網路區段S 1上的無線節點（A)39，但是由於無線 節點（A)39已經移動到了一個新的網路區段（第二網路區 段）S2中。 在第二實施例中，本發明之該方法詳細的說明如下： i. 當無線節點（A)39偵測到第二基地台332後，便發現自 己進入到一個新的網路區段（第二網路區段）S2，此時 無線節點（A)39將會發送出一控制訊息（r仙如g manage)至該第二基地台332 〇 ii. 第二基地台232在接收到r⑽心ie wawge後會 將它轉發出去，並且將被該第四橋接器324的Port 1 所接收。 iii·該第四橋接器324在經過使用本發明所提出的演算 法處理訊框後會轉傳r⑽由Port 2 與Port 3送出，並且更新自己的FDB table。 iv·由該第四橋接器324的Port2所發出的wpi/aie menage將被該第一橋接器321與該第二橋接器322的 Port 2所接收，並且在更新各自的fdB table後分別由 該第一橋接器321與該第二橋接器322的Portl發出。 V· 由該第二橋接器322的Port 1所發出的r⑽ίζ·叹 mewage將被該第三橋接器323的P〇rt3接收，並在更 新完FDBtable後由Portl與P〇rt2發出。 本發明可以由表2(a)與表2(b)中發現使用本發明所提出 96412.doc -15- 1252000 的演算法對FDB table所造成的改變，而這樣的改變可以讓 訊框在Mobile IP的註冊機制完成之前就順利被接收端所接 收，減少了因為換手延遲所造成的資料遺失。 在經過上述的動作後便完成了整個網路中FDB table的更 新，且由訊號發送端C傳送給無線節點（A)39的資料傳送路 徑也將改變為新路徑（new path)，讓資料的傳送能夠在鍊結 層中被完成快速的轉傳。

Host Port A 2 B 2 D 1 E 2

Host Port A 1 B 2 D 2 E 1 第一橋接器321 第二橋接器322

Host Port A 1 B 3 D 3 E 2

Host Port A 2 B 3 D 2 E 2 第三橋接器323 第四橋接器324 表2(a):戶斤有Bridge中原始的FDB table

Host Port A 2 B 2 D 1 E 2

Host Port A 2 B 2 D 2 E 1 第一橋接器321 第二橋接器322

Host Port A 3 B 3 D 3 E 2

Host Port A 1 B 3 D 2 E 2 第三橋接器323 第四橋接器324 表2(b):所有Bridge中更新後的FDB table 96412.doc -16- 1252000 無論在有線或是無線網路之中，資料的傳送存在了先傳 後到的問題，因此，本發明之控制訊息（⑽㈣即_ 所伽㈣也-樣會存在這個問題。在本發明之鏈結層換手 方法中，若是發生了控制訊息先傳後到的問題，則將會導 致訊框被持續轉傳到錯誤的位置，必須等到M〇bUe ιρ的註 冊機制完全完成後，資料才能夠被正確地被接收。 因此，本發明之鏈結層換手方法另包括_序號訊息傳送 步驟。無線節點另包括一傳送訊息記錄裝置，用以記錄該 無線節點傳送該控制訊息之次數，為一序號訊息。該無線 節點會為每一個發出的加上一個序 號（Sequence Number — SN)，透過這個序號來達到避免資 料先傳後到的困擾。這-個序號會隨著無線節點每次發送 π扣·叹吵心k 而增加。又因為橋接器只能夠處理 鍊結層的資料訊框，因此本發明將這個序號置入版咖 檔頭中的的^欄位。當橋接器接收到一個⑺沾叹吵心紿 ，會先比對該控制訊息令所包含的序號值是否比 FDB table中所s己錄的資料中的序號值大，如果是的話才會 對FDB table中的s亥筆資料進行更新，否貝j就忽略掉該控制 訊息。 因此，依據上述之方法，本發明橋接器rFDB taMe將變 成如表3的型態（增加一序號攔位（SN))。故若當該橋接器接 收到一個由無線節點（A)39所發出序號為3的row/叹吵“化 時，該橋接器内iFDB〖赦並不會被更新（這表示 這個Λ框赉生了先傳後到的情形），必須當橋接器收到序號 96412.doc 17 1252000 大於4的⑽㈣咖价咖吻時才會對觸進行更 新。

Host Port SN —A 1 4 B 「3 '2 表3 本發明利用如圖4中所顯示的網路環境來對本發明所提 出的方法進行效能上的分析。該無線區域網路4〇包括：一 路由器及橋接5| 41、一筮 A y m 1 弟一基地台431、一第二基地台432 …、線節點49。其中，無線節點49由第一網路區段s 1移 動到了一個新的網路區段（第二網路區段）^。 而關於M〇bile IP的部分則使用由psu所開發的Secure Mobile Networking Project t Mobile-IP releases for FreeBSD4.9來完成。其中HA、第一基地台43i與fa、第二 基地台432皆為一部具有多網路介面的機器，同時擔任行動 代理人（Mobile Agent)與基地台（AP)的角色。路由器與橋接 器41的功能被實現於同—部機器±，這樣的設計與目前商 業路由器產品類似。而本發明所使用的有線網路部分為 100Base-T，無線區域網路部分則為8〇2.llb。 本發明利用由固定節點（FN)以每5〇ms的時間間隔對無線 節點（MN)發送大小為64位元組之封包的方式來測量換 手所需要花費的時間，所得到的結果如圖5所示。圖5(句所 顯示的是當只有使用習知M〇blle 1?時的情況，本發明可以 由圖中發現習知Mobile ip將會造成約2·4秒的傳輸中斷並 且導致47個封包遺失，此外也可以發現到第20、98以及184 96412.doc -18- 1252000 =包的傳輪時間比起其他的封包的傳輸時間大上許多， 1由無線網路的重送所造成的。且在f知祕以ιρ的註 =機制完成之後’所成功被MN接收到的第一個封包(No. 87)也因為routing哪更新的關係而比—般的封包多了約 3ms的傳輸時間。 圖5_使用了本發明之方法，由圖中可以發現本發明 之方法花了約60 ms的時間建立了新的轉傳 個封包遺失。耗本發明之方㈣是造成了—個/包遺 失’但是卻可以讓UDP封包在MQbile Ip的註冊機制完成之 前㈣利傳送到目的地，且本發明也可以發現那些透過橋 接器轉傳至目的地的封包比—般的封包約多了丨咖的傳輸 時間。由以上的結果可以確信本發明所提出的方法能夠讓 Ik w移動的無線節點在完成M〇bile Ip的註冊機制之前就持 續接收到資料，並且也有效地降低中斷所造成的影響。一 二P時的衫曰應用軟體（例如：QuickTime Piayer)通常會有 緩衝器（buffer·)來消除影音延遲’如果使用本發明所提出的 方法並且讓應用軟體的緩衝器保持少量所需的資料，那麼 影音的延遲就可以被完全消除了。 另外，本發明以FN作為檔案伺服器，讓無線節點透過 FTP(File Transfer protocol)的方式由FN下載一個大小為15 百萬位元組的檔案來進行TCP的傳輸測試。傳送端採用

Reno TCP機制，而接收端則使用delayed ack的機制並擁有 1 6千位元組的緩衝區（預設值）。本發明在檔案的傳輸過程中 將無線節點如圖4中所示由第一基地台43 1的通訊範圍移動 96412.doc • 19· 1252000 至弟二基地台432的通訊範圍中，造成無線節點的通訊中 斷。測量所得的數據則如圖6所示。 、圖6⑷與圖6⑻所示的為只有使用習知Mobile IP時的情 況，雖然所使用的為相同的中斷機制，但是本發明卻可: 見到他們分別造成了3.35以及7 56秒的傳輸中斷，而會造成 這樣的差異的主要原因本發明將在以下敘述中進料細的 討論。圖6⑷所示的則為利用本發明之方法，它也造成了 ⑽秒的通訊中斷。由此可見，當本發明所進行的為需要 連線雙方進行確認的通訊協定（例如：Tcp)時，所造成的通 訊中斷將遠比單向的傳輸(例如：UDp)來得大。於表4中， 本發明以未㈣的行動節點進行㈣的㈣傳輸為基準， 與圖6中的三種情況進行比較，本發明可以由此得知換手對 傳輸效能所造成的影響，而本發明所提出之鏈結層換手方 法卻可以有效地降低換手所造成的影響 「數據名稱~ - 未移 表四：傳輸效能比較 TCP的重送機制是用來負責對遺失的封包進行重傳以確 保所傳送之封包的可靠性，但是如果發生了換手，則它將 導致效能的下降。圖6⑷中顯示，封包於第74秒無線節點 開始移動時發生遺失。習知MGbile Ip的換手於第ι〇」秒完 成’然而部直到第1().75秒無線節點才能夠順利地再次繼續 接收封包。這當中因為TCP重送的關係造成了額外的〇65 96412.doc -20- 1252000 秒的沈寂時間（Silent Time)。 在圖6(b)中，效能的下降更加嚴重。封包於第9ι秒發生 遺失並且在第12.4秒時完成了 Mobile IP的換手，然而卻必 須等到第16.56秒時MN才能夠再次繼續接收封包。沈寂時 間持續了 7.46秒，其中有4.16秒的時間是由Tcp的重送所造 成’這比起圖6(a)中的情況大上許多。圖6⑷是在網路負擔 很低的環境下所測量（只有必須要的連線存在而已），而圖 6(b)的環境則因為擁有其他資料傳輸且接近真實的網路負 載，因此以下本發明將以它作為討論的對象。 在一般的tcp實做中，重送計時器的下限與上限分別為i 與64秒。重送計時器於第秒時被設定為別最小幻。重 送計時器於無線節點換手其間逾時，且約於味後(第Μ·。 秒）重达遺失的封包’在此時重送計時器以指數陣列的方式 成長{1，2,4,…，64}而被設定為2。在第12 2秒時，遺失的 =包進行了第：次的重送且重送計時器也被設定為4,因此 第三次的重送也在第16.3秒時發生。正如於圖叫中所見 的封包被重运了三次。因為習知M〇bile ιρ的換手可能佔 據約3秒’如此將導致2到n沾击、、， 竹等级人的重迗，所以換手也將造成3 到7秒的資料傳輸中斷。 圖6(c)中所使用的是本發明 一 j疋伞％明之方法，可以發現快速資料轉 傳路徑可以於60 ms内被建立办λ> 、 、 ΙΛΙ微遷立凡成。因為TCP的重送計時器 被設定為最小值—1粆，所以4 t所以封包會在傳送逾時後一秒被重 送（於第8·96秒時），因此資料 • 貝卞十得輸的中斷時間並非根據 Μ 〇 b i 1 e IΡ的換手所需時間 而叶間而疋取小值—1秒。即使是在包 96412.doc 21 1252000 含了大型延伸區域網路的網路中，本發明之鏈結層換手方 法的換手週期也只會根所經過的 網路區段數目而增加。這可以證明只要無線節點的移動速 度慢於電子訊號的傳輸速度，那麼封包就可以在第一次重 送時被送出，並且有效地減少傳輸效能的下降。 要特別注意的是，在中斷的過程中可能會有多個封包遺 失的情況發生，但是Reno TCP會於一個封包遺失後就停止 快速重送（Fast Retransmit)，使得接下來遺失的封包啟動 Slow Start，造成由資料傳輸中斷所引發的影響更難被降低 (J. Hoe "Improving the Start-up Behavior of a Congestion Control Scheme for TCP，’’ August 1996.)。而換手過程中發生多個 封包遺失的情形，可以藉由NewReno TCP(S. Floyd and Τ· Henderson ’’The New Reno Modification to TCP’s Fast Recovery Algorithm，，，RFC2582，IETF，April 1999·)或是 SACK(M. Mathis，J.

Mahdavi，S. Floyd and A. Romanow nTCP Selective Acknowledgment Options，，’ RFC2018, IETF，October 1996.)來有效改善。 本發明鍊結層換手方法，它完全獨立於網路層，因此不 論網路層使用的是Mobile IPv4或是Mobile IPv6，它都能夠 正確地被執行。本發明利用軟體偵測的方式來偵測鍊結層 換手的發生，並且驅動一控制訊息叩“化manage) 來改變橋接器中的資料轉傳路徑，這可以使資料在Mobile IP的註冊機制完成之前就被傳送到正確的目的地。本發明 所提出的方法無論是在簡單的無線區域網路或是包含了大 型延伸區域網路的網路中都能夠使用。另外，序號訊息之 96412.doc -22- 1252000 傳送更能夠進一步地解決傳訊延遲的問題。 藉由使用本發明所提出的方法，由習知Mobile IP所造成 的通訊中斷能夠被縮減到與本發明之鏈結層換手方法所需 的時間相同，而且由TCP重送機制所引起的重送次數也可 以被降低到剩下一次。因此通訊的品質就能夠被保持在一 個合理的範圍，即使是即時性的應用也可以在可接受的情 況下被使用。 惟上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限 制本發明。因此，習於此技術之人士可在不違背本發明之 精神對上述實施例進行修改及變化。本發明之權利範圍應 如後述之申請專利範圍所列。 〜 【圖式簡單說明】 圖1為習知之無線區域網路示意圖； 圖2為本發明第一實施例之無線區域網路示意圖 圖3為本發明第二實施例之無線區域網路示意圖 圖4為本發明第三實施例之無線區域網路示意圖 圖5為UDP封包傳送實驗結果， Mobile IP之UDP封包傳送實驗結 之方法之UDP封包傳送實驗結果 其中圖5(a)為只使用習知 果’圖5(b)為利用本發明 圖6為TCP封包傳送實驗結果，其中圖咖為 Μ〇Μΐ6ΐΡ之TCP封包傳送實驗結果(兩次重傳)，圖二 使用習知M-le 1?之TCP封包傳送實驗三:丄= 6⑷為利用本發明之WP封包傳送實❹果重傳）圖 【主要元件符號說明】 96412.doc -23- 1252000 ίο 11 12 131 132 133 141 142 143 19 20 21 22 231 232 241 242 28 29 30 31 321 322 323 習知之無線區域網路 橋接器 路由器 第一基地台 第二基地台 第三基地台 第一行動代理人 第二行動代理人 第三行動代理人 無線節點 本發明第一實施例之無線區域網路 路由器 橋接器 第一基地台 第二基地台 第一行動代理人 第二行動代理人 訊息傳送端 無線節點 本發明第二實施例之無線區域網路 路由器 第一橋接器 第二橋接器 第三橋接器 96412.doc -24- 第四橋接器 第一基地台 第二基地台 第一行動代理人 第二行動代理人 無線節點 本發明第四實施例之無線區域網路 路由器及橋接器 第一基地台 第二基地台 無線節點 -25-

Claims (1)

1. l252〇〇〇 十、申請專利範圍·· L :種用於無輕域網路之鏈結層換手方法，包括下列步 *鄉· /)由-無線節點谓測是否由一第一網路區段進入— 第二網路區段； (b)右該無線節點進人該第二網路區段，則該無線節點 -控制訊息至該第二網路區段内之一基地台，·及 *⑷該第二網路區段内之該基地台傳送該控制訊息至 f無線區域網路中之—橋接器，藉以依據該控制訊息， ^更該橋接器内之一資料表。 厶^求項1之方法，其中在步驟⑷中該無線節點週期地須 疋否由该第一網路區段進入該第二網路區段。 3·如凊求項1之方法，其中在步驟（b)中該控制訊息係為一訊 框内之一欄位。 4·如睛求項1之方法，其中在步驟（C)中係依據該控制訊息變 更該橋接器内之一訊框轉傳資料表之内容。 5·如清求項1之方法，其中在步驟⑷後另包括-傳送步驟， 該橋接器傳送該控制訊息至該無線區域網路中之其他橋 接器，並依據該控制訊息，變更該等橋接器内之一部框 轉傳資料表之内容。 6· ^請求項1之方法，其中在步驟（b)t另包括一序號訊息傳 达步驟，該無線節點傳出一序號訊息至該第二網路區段 内之該基地台，該序號訊息用以記錄該無線節點傳送該 控制訊息之次數。 96412.doc 1252000 7· 一種於鏈結層換手之無線區域網路，其包括： 複數個網路區段，每一網路區段具有至少一基地△， 該等網路區段包括至少一第一網路區段及至少一第二網 路區段； ' 至少一無線節點，該無線節點具有一偵測裝置，用以 偵測是否由該第一網路區段進入該第二網路區段，若該 無線節點進入該第二網路區段，則該無線節點傳送一控 制訊息至該第二網路區段内之該基地台，該基地台傳^ 遠控制訊息；及 、 至f一橋接器，用以接收由該基地台傳送之該控制訊 息，藉以依據該控制訊息，變更該橋接器内之一資料表。 8. ”求項7之無線區域網路，其中該偵測裝置週期地偵測 是否由該第一網路區段進入該第二網路區段。 9. 如請求項7之無線區域網路，其中該控制訊息係為一訊框 内之一欄位。 1 0 ·如請求項7之無線區域網路 傳資料表。 其中該資料表料—訊框轉 11·如請求項7之無線區域網路，其令該橋接器傳送該控制訊 息至該無線區域網路中之其他橋接器’並依據該控制訊 息，變更該等橋接器内之一訊框轉傳資料表之内容。 .如請求項7之無線區域網路’其令該無線節點另包括一傳 达戒息§己錄裝置’用以記錄該無線節點傳送該控制訊息 為-序號訊息，則該無線節點傳送該序號訊息 至该弟二網路區段内之該基地台。 96412.doc