TWI432054B - 一種構建網路的方法和系統 - Google Patents

Description

一種構建網路的方法和系統

本發明涉及網路構建，更具體地說，涉及一種具有無線內連接的交換結構(switch fabric with wireless intra-connectivity)的方法和系統。

網路構建(networking)和系統連接性(connectivity)的發展成為近十年來重要發展的一部分。越來越少的系統和設備以獨立的個體(stand-alone entities)進行運作，當今絕大多數系統越來越多地成為複合網路的一部分。網路構建的發展改進了性能也增加了靈活性。例如，個人電腦(PC)和其他專用設備(包括例如印表機、視聽設備和其他設備)作為電腦網路的節點連接在一起。網路可以各種方式和基於各種因素來配置。網路的配置可以是空間的，基於網路節點間連接的範圍。例如，可配置網路為個人區域網路(PAN)、局域網(LAN)和廣域網(WAN)。網路的配置還可基於骨幹連接技術。例如，可配置網路為乙太網路、無線網路和/或光纖網路。一些網路為電路交換網路，是為專用點對點連接而建立，在需要時創建並保留通信節點之間的專用電路。其他的節點則被禁止使用相同的連接和/或網路中的其他實體，這些其他實體某種程度上對維持該電路是必需的。然而，當今使用的許多網路都是基於分組交換網路。在分組交換網路中，發射節點簡單地將目的地為一個或多個接收節點的業務(traffic)發射出去。業務包括資料包，資料包中除了資料外，還包括其他能夠指示資 料包到其接收節點的資訊。例如，大部分的當今網路是基於互聯網的網路並使用各種協定(包括例如TCP/IP)使資料包交換變得更加容易。就此而言，封裝(encapsulated)在資料包中的資料包括報頭部分和淨荷部分，以實現網路中或與網路連接的各種實體之間的傳輸、定址和/或路由。

包括諸如交換機、路由器和/或集線器的網路交換設備用在網路中，便於發射和接收節點間業務的轉發。集線器包括多個埠，其中到達一埠的資料包通過其他剩餘的埠來發射。因此，集線器通常執行最少量的處理。交換機也包括多個埠，但與集線器不同，交換器在執行路由操作方面具有更活躍的功能。例如，交換機維持路由資訊，該資訊能夠使得交換機對接收的資料包進行檢測並進行相應的處理，以確定該資料包是否通過交換機發射；若是，則確定合適的埠來執行此發射任務。交換機可以存儲、生成和/或保持可訪問網路節點的定址相關資訊。

然而，一些網路交換機可能阻塞業務。當交換機的處理量到達某一點，而該點即使未達到其理論上的最大吞吐量也不能執行額外的交換任務時，就會發生阻塞。最大吞吐量一般是基於所有埠的最大速率的整合。

比較本發明後續將要結合附圖介紹的系統，現有技術的其他缺陷和弊端對於本領域的技術人員來說是顯而易見的。

本發明提出一種具有無線內連接的交換結構(switch fabric with wireless intra-connectivity)的方法和系統。下面將結合至少一幅附圖來充分展示和/或說明，並且將在權利要求中進行完整的闡述。

根據本發明的一方面，提出一種構建網路的方法，包括：在網路交換設備中，通過所述網路交換設備中的一個或多個無線收發器和/或一個或多個無線介面，在所述網路交換設備中的 兩個或更多個實體(entities)之間傳送資訊和/或資料。

作為優選，所述方法進一步包括通過所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，在所述網路交換設備中的兩個或更多個埠之間交換資訊和/或資料。

作為優選，所述方法進一步包括使用所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，旁路(bypass)所述網路交換設備中一個或多個有線鏈路(wired link)。

作為優選，所述方法進一步包括將所述網路交換設備中的一個或多個有線鏈路與所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面相結合，用以傳送所述網路交換設備中的資訊和/或資料。

作為優選，所述方法進一步包括基於包括可用的通信速率、可用的帶寬和/或服務質量(QoS)在內的因素，確定是否使用所述網路交換設備中的一個或多個有線鏈路以及所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面。

作為優選，所述方法進一步包括基於包括可用的通信速率、可用的帶寬和/或服務質量(QoS)在內的因素，控制所述網路交換設備中的兩個或更多個埠之間的資訊和/或資料的傳送。

作為優選，所述方法進一步包括通過所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，路由所述網路交換設備中的溢出業務(overflow traffic)。

作為優選，所述方法進一步包括當所述網路交換設備中一個或多個有線鏈路發生阻塞時，通過所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面來路由溢出業務(overflow traffic)。

作為優選，所述方法進一步包括管理所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，以便為所述一個或多個無線收發器減少干擾。

作為優選，所述管理使用仲裁(arbitration)、通道化(channelization)、時間複用(time multiplexing)和/或定向通信(directional communication)。

作為優選，所述定向通信包括智慧天線通信和波束成形(beamforming)。

作為優選，所述方法進一步包括通過所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，控制所述網路交換設備中的實體的操作。

根據本發明的再一方面，本發明提出了一種構建網路的系統，包括：網路交換設備中的一個/或多個電路，其中所述一個/或多個電路用於通過所述網路交換設備中的一個或多個無線收發器和/或一個或多個無線介面，在所述網路交換設備中的兩個或更多個實體之間傳送資訊和/或資料。

作為優選，所述一個/或多個電路用於通過所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，在所述網路交換設備中的兩個或更多個埠之間交換資訊和/或資料。

作為優選，所述一個/或多個電路用於使用所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，旁路(bypass)所述網路交換設備中一個或多個有線鏈路(wired link)。

作為優選，所述一個/或多個電路用於將所述網路交換設備中的一個或多個有線鏈路與所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面相結合，用以傳送所述網路交換設備中的資訊和/或資料。

作為優選，所述一個/或多個電路用於基於包括可用的通信速率、可用的帶寬和/或服務質量(QoS)在內的因素，確定是否使用所述網路交換設備中的一個或多個有線鏈路以及所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面。

作為優選，所述一個/或多個電路用於基於包括可用的通信速率、可用的帶寬和/或服務質量(QoS)在內的因素，控制所述網路交換設備中的兩個或更多個埠之間的資訊和/或資料的傳送。

作為優選，所述一個/或多個電路用於通過所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，路由所述網路交換設備中的溢出業務(overflow traffic)。

作為優選，所述一個/或多個電路用於當所述網路交換設備中一個或多個有線鏈路發生阻塞時，通過所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面來路由溢出業務(overflow traffic)。

作為優選，所述一個/或多個電路用於管理所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，以便為所述一個或多個無線收發器減少干擾。

作為優選，所述管理使用仲裁(arbitration)、通道化(channelization)、時間複用(time multiplexing)和/或定向通信(directional communication)。

作為優選，所述定向通信包括智慧天線通信和波束成形(beamforming)。

作為優選，所述一個/或多個電路用於通過所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，控制所述網路交換設備中的實體的操作。

下文將結合附圖對具體實施例進行詳細描述，以幫助理解本發明的各種優點、各個方面和創新特徵。

101‧‧‧網路交換設備

103‧‧‧控制器

105‧‧‧交換電路

109‧‧‧埠

111‧‧‧埠-a

121‧‧‧埠-h

201‧‧‧網路交換設備

203‧‧‧控制器

205‧‧‧交換電路

207‧‧‧無線收發器(radios)

209‧‧‧埠

211‧‧‧埠-a

213‧‧‧埠內部無線收發器R-a

221‧‧‧埠-h

231‧‧‧網路交換設備

233‧‧‧控制器

235‧‧‧控制無線收發器

237‧‧‧根交換電路(root switching circuitry)

241‧‧‧片交換機-a

243‧‧‧片交換無線收發器R-a

245‧‧‧埠

251‧‧‧片交換機-c

253‧‧‧片交換機-h

261‧‧‧網路交換設備

263‧‧‧控制器

265‧‧‧控制無線收發器

267‧‧‧根交換電路

267‧‧‧第一根無線收發器

269‧‧‧第二根無線收發器

271‧‧‧片交換機-a

273‧‧‧片無線收發器-a

281‧‧‧埠275片交換機-c

283‧‧‧片無線收發器-c

291‧‧‧片交換機-h

293‧‧‧片無線收發器-h

311‧‧‧資料包路由器

321‧‧‧主處理卡(primary processing card)

323‧‧‧主內部無線收發器子系統

325‧‧‧交換電路

327‧‧‧路由管理器

239b‧‧‧第二“層-2”片交換

353a‧‧‧輔內部無線收發器

353b‧‧‧輔內部無線收發器

355a‧‧‧交換介面

239a‧‧‧第一“層-2”片交換機(tier-2 leaf switch)

333a‧‧‧線卡

333b‧‧‧線卡

341a‧‧‧網路介面子系統

343a‧‧‧輔處理子系統

345a‧‧‧轉發引擎(forwarding engine)

351a‧‧‧主介面

圖1是依據本發明一實施例的僅有有線交換結構的示範性網路交換設備示意框圖；圖2A是依據本發明一實施例的帶有使用有線和無線內連接的交換結構的示範性網路交換設備示意框圖； 圖2B是依據本發明一實施例的帶有交換結構的示範性網路交換設備示意框圖，該交換結構包括片交換(leaf switching)並使用有線和無線內連接；圖2C是依據本發明一實施例的帶有交換結構的示範性網路交換設備示意框圖，該交換結構包括片交換並僅使用無線內連接；圖3是依據本發明一實施例的帶有交換結構的示範性資料包路由器的示意框圖，該交換結構包括多個支援無線內連接的線卡(line card)；圖4是依據本發明一實施例的在交換結構中使用無線內連接的流程圖。

本發明提出了一種具有無線內連接的交換結構方法和系統。在本發明的各個實施例中，多個無線介面和/或內部無線收發器用於實現網路交換設備的交換結構中的無線內連接，以在網路交換設備的實體之間傳送資訊和/或資料。內部無線收發器用於發送和接收各種頻率(包括例如60GHz)的RF信號。無線內連接用於為網路交換設備中的有線和/或無線交換操作服務。例如，無線內連接實現網路交換設備中兩個或更多個埠間的資料交換。無線內連接用於補充和/或替代在資料包交換過程中有線路徑的使用，以防止和/或減少網路設備的阻塞。無線內連接能夠無線地執行網路交換設備中的管理和/或控制操作。對網路交換設備中的無線內連接和/或有線路徑的使用是基於包括例如可用的通信速率、可用的帶寬和/或服務質量(QoS)等多個因素。對用於實現無線內連接的無線介面和/或內部無線收發器進行管理，以減少和/或限制多個內部無線收發器的一個或多個間的干擾，並優化通過無線內連接可獲得的吞吐量。無線內連接和/或內部無線收發器的管理包括例如：使用仲裁(arbitration)、通道化(channelization)、時分複用(time division multiplexing)和/或諸如波束成形(beamforming) 的定向通信(directional communication)技術。在無線交換設備內部或外部的一個或多個無線收發器用於級聯(cascade)支援無線內連接的多個網路交換設備，以進一步地改善交換操作。

圖1是依據本發明一實施例的帶有有線交換結構的示範性網路交換設備的示意框圖。參考圖1，示出了網路交換設備101、控制器103、交換電路105以及多個埠109。多個埠中的每一個埠都與埠-a 111類似或者相同。

網路交換設備101包括用於執行網路中的交換操作的交換結構。示範性的網路交換設備包括路由器和/或交換機。交換操作的執行可基於一個或多個網路層，如基於開放式通信系統互聯參考(OSI)模型。例如：有些網路交換設備用於執行L2(層二)和/或L3(層三)交換。網路交換設備101包括例如控制器103、交換電路105、多個埠109以及執行各種交換相關操作的適當的邏輯、代碼、和/或電路。網路交換設備101用於將接收自網路節點的業務轉發至一個或多個其他網路節點，這些業務是直接或經過一個或多個中間網路和/或網路節點、經過多個埠109中任一個埠接收的，直接或經過一個或多個中間網路、經過多個埠109中一個或多個埠發射的。例如，網路交換設備101用於將通過埠a 111接收的業務路由到可通過埠-h 121到達或訪問的網路節點。控制器103包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於執行網路交換設備101中的控制和/或管理操作。控制器103例如包括通用處理器或專用積體電路(ASIC)，其是可配置和或可操作的以提供網路交換設備101中的控制和/或管理消息和/或處理。控制器103用於例如設置和/或管理多個埠109中的每一個埠的操作；設置、控制和/或管理交換電路105的操作；設置、監控和/或管理網路交換設備101中的交換路徑；和/或維護和/或管理用在資料包處理操作過程中的定址資訊。

交換電路105包括適當的邏輯、電路和/或代碼，通過一個或 多個有線鏈路在多個埠109之間實現交換業務的路由。交換電路105用於例如將在多個埠109中的任意一個埠接收的來自於發射網路節點的資料包傳送至多個埠109中一個或者多個埠，以便將接收的資料包傳送至一個或多個接收網路節點。交換電路105包括例如匯流排子系統(a bus subsystem)105a。匯流排子系統105a包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於基於一個或多個介面(包括例如PCI和/或I2C)通過多個物理互聯鏈路在多個元件和/或實體間交換資料和/或消息。匯流排子系統105a用在網路交換設備101中，以助於在包括多個埠109的交換結構101的元件間進行資料傳輸。

埠-a 111包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於基於一個或多個網路標準和/或協定，在網路交換設備101中提供外部網路介面功能。埠-a 111包括例如10/100/1000Mbps乙太網埠或多吉比特(Multigigabit)乙太網埠。

在操作上，網路交換設備101用於執行網路交換操作。網路交換設備101用在例如局域網(LAN)，在LAN的網路節點間傳輸業務資料包。例如可在埠-a 111中接收來自發送網路節點的業務資料包。再通過埠-a 111對接收的業務資料包進行處理以確定定址資訊。例如，當接收的業務資料包是TCP/IP業務資料包時，通過解析IP報頭來確定接收的業務資料包的源地址和/或目的定址資訊。一旦目標節點資訊確定(例如基於控制器103中保存的路由表)，就可以確定對應的一個或多個用來發射接收到的資料包的埠。

網路交換設備101用於例如維護路由資訊，該資訊為對應於網路節點的目的地址到多個埠109中每一埠的一組映射。該路由資訊通過例如控制器103存儲、生成和/或保持在網路交換設備101中。一旦確定了適當的一個或多個埠，如埠-h 121，就使用交換電路105將業務資料包從接收埠轉發到發射埠。例如，交換電路105 包括匯流排子系統，已處理的接收的業務資料包通過匯流排界面從埠轉發過來和/或發往埠，如從埠-a 111發送到埠-h 121。通過產生中斷來指示接收的業務資料包何時準備好由發射埠轉發和/或準備好由接收埠接收。通過交換電路105轉發的資料由交換電路105的內部控制器邏輯和/或子系統和/或控制器103來管理。資料傳輸的管理例如實現資料出/入的合理調度，使得能夠保證不會超過最大帶寬和/或防止傳輸瓶頸。

在一些網路交換設備中，例如網路交換設備101中的硬體、軟體和/或邏輯限制可能導致阻塞(blocking)。當交換機的處理量到達某一點(point)，而該點即使未達到其理論上的最大吞吐量也不能執行額外的交換任務時，就會發生阻塞。最大吞吐量一般是基於所有埠最大速率的集合。

本發明一示範性方面，交換結構中使用的內部無線收發器可實現無阻塞交換，其中至少一部分交換業務通過內部無線收發器在交換埠間傳送。內部無線收發器還使得交換結構中的控制操作變得容易。

圖2A是依據本發明一實施例的帶有使用有線和無線內連接的交換結構的示範性網路交換設備示意框圖。參考圖2A，示出了網路交換設備201、控制器203、交換電路205、多個無線收發器(radios)207以及多個埠209(每一個都與埠-a 211類似或基本類似)。

網路交換設備201包括交換結構，用於執行網路中的交換操作。網路交換設備201與圖1中描述的網路交換設備101基本上類似，也用於執行網路交換操作。網路交換設備201例如包括控制器203、交換電路205、多個無線收發器207、多個埠209以及執行各種與交換相關操作的適當的邏輯、代碼和/或電路。然而，與網路交換設備101不同，網路交換設備201還包括多個無線收發器207，用於實現交換網路設備201中的無線內連接。多個無線 收發器207的每一個包括適當的邏輯、代碼和/或電路，用於基於一個或多個無線標準和/或頻帶發送和/或接收無線信號。多個無線收發器207用於例如發送和/或接收60GHz範圍的短距離RF信號。多個無線收發器207的每一個還用於例如對接收和發送的信號執行必要的處理，包括例如放大、濾波、調製和/或解調和/或上變頻和/或下變頻，以助於實現網路交換設備201中的無線通信。

控制器203基本上與圖1中描述的控制器103類似。然而，控制器203還用於網路交換設備201中，以確保網路交換設備201中的無線內連接。控制器203，例如用於通過為多個無線收發器207和/或多個埠209的每一個埠中的收發器提供控制和/或管理，來控制和管理網路交換設備201的無線通信。

交換電路205基本上與圖1所示的交換電路105類似。類似地，在網路交換設備201中使用交換電路205在多個埠209之間轉發業務資料包，以便於在網路交換設備201所服務的網路節點之間傳送業務。

埠-a 211包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於基於一個或多個網路標準和/或協定，在網路交換設備201中提供外部網路介面功能。埠-a 211包括例如10/100/1000Mbps或多吉比特(Multigigabit)乙太網埠。埠-a 211還包括專用的埠內部無線收發器R-a 213，用以實現埠-a 211和網路交換設備201中其他元件和/或子系統之間的通信。

埠內部無線收發器R-a 213包括適當邏輯、電路和/或代碼，用於基於一個或多個網路標準和/或頻帶發送和/或接收信號。埠內部無線收發器R-a 213用於例如：發送和/或接收60GHz範圍的短距離RF信號。埠內部無線收發器R-a 213用於在網路交換設備201內發送和/或接收信號，以實現網路交換設備201中的無線通信。

在操作中，網路交換設備201用於執行網路交換操作。網路交換設備201可集成在例如局域網(LAN)中，以在局域網的網 路節點之間傳送業務資料包，和/或在網路節點和能夠通過中間(intermediary)網路和/或互聯網訪問的其他設備之間傳送業務資料包。結合圖1所描述的網路交換設備201用於使用網路交換設備中的有線路徑進行交換操作。例如，由埠-a 211接收的來自於發射網路節點的業務資料包通過交換電路205傳送至發射埠(例如埠-h 221)。多個埠209中的每一個處理接收的和/或發射的業務資料包，以確定和/或更新定址資訊，與圖1所示基本相同。網路交換設備201還用於通過例如控制器203存儲、生成和/或保持路由資訊，該路由資訊將定址資訊映射到多個埠209中每一個埠。

另外，網路交換設備201也可在交換操作過程中支援和/或利用無線內連接。埠專用無線收發器和/或多個無線收發器207用於設置和使用無線路徑，以便交換操作過程中在埠之間傳送業務資料包。例如，無線路徑可用於在埠-a 211以及埠-h 221之間傳送業務資料包，而不是通過交換電路205使用有線路徑。埠-a 211和埠-h 221可通過各自的無線收發器(埠內部無線收發器R-a 213和R-h)直接傳送業務資料包，和/或在無線通信過程中使用多個無線收發器207中的一個或多個作為仲介來間接傳送業務資料包。控制器203可通過交換電路205設置、控制和/或管理網路交換設備201中的無線內連接。例如：當交換操作需要由埠-a 211接收業務資料且由埠-h 221發送資料時，控制器203可用於確定是否使用以及何時使用無線路徑而不是有線路徑，以助於埠間的資料包傳送。控制器203還用於例如通過交換電路205指示埠-a 211和埠-h 221使用各自的無線收發器去建立和使用必要的無線路徑。

在交換操作過程中確定何時和/或如何使用無線內連接與各種因素和/或參數相關。控制器203會考慮例如速度、時延、和/或可用的無線和有線路徑的吞吐量、和/或業務所需求的QoS等來確定是否使用無線內連接。網路交換設備201也可以設計成優選使用一種類型路徑而不是其他類型。例如，交換操作過程中，網路交 換設備201可以設置為經過交換電路205使用有線路徑來最小化交換設備201中的設置、控制、和/或管理處理。只要網路交換設備201中的有線交換結構達到或接近阻塞門限時，就使用無線內連接以便於傳送交換溢出部分。另外，網路交換設備201也可以設計成無線內連接優先，在需要和在某種程度上認為必要的時候使用有線路徑來轉移無線內連接的溢出交換任務。網路交換設備201還用於例如在通過網路交換設備201交換的各種業務之間進行仲裁。網路交換設備201可決定網路交換設備201中帶寬分配和/或的連接分配、和/或交換操作過程中接入有線和/或無線路徑連接的優先順序。仲裁的確定可基於例如通過網路交換設備201交換的不同業務的QoS需求。

在本發明一示範性方面，使用各種設計和/或可操作性技術來優化網路交換設備201中無線內連接的使用。例如，設計用於裝配網路交換設備201的機箱，使其保護網路交換設備201中內部無線收發器免受外部干擾，和/或限制網路交換設備201中的內部無線收發器引起的潛在干擾而影響周圍設備和/或系統。內部無線電收發器的佈置使得能夠減少內部無線收發器之間的的相互干擾且能改善內部無線電鏈路(inter-radio links)。例如，配置內部無線收發器可為圓形佈置，以減小每兩個無線收發器的間隔，並減少對其他內部無線收發器的潛在干擾。除了物理和/或設計技術外，還會使用影響RF和/或通信鏈路的物理特性和/或屬性的操作技術。

使用通道化(channelization)、定向性(directionality)和/或衝突避免(collision avoidance)技術，通過例如控制器203來例如減少內部無線收發器之間的干擾和/或改善網路交換設備201中無線內連接的速率和吞吐量。網路交換設備201可實現例如基於多入多出(MIMO)的技術，其中使用合適的頻帶(例如包括60GHz)、波束成形管理、和/或RF發射/接收配置來達到網路交換 設備201中的最佳定向空間複用(optimal directional spatial multiplexing)。網路交換設備201還可通過例如控制器203實現RF鏈路的通道化，該RF鏈路用於建立網路交換設備201中的無線路徑。使用頻率和/或時間複用來對網路交換設備201中的RF載波進行通道化，以實現無線路徑鏈路；其中通過使用通道和子通道，多個無線收發器可共用RF載波，該通道和子通道使用頻率調製和/或時分複用管理來執行。基於衝突避免的技術(包括例如帶有衝突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA))還用於進一步改善網路交換設備201的吞吐量和減少干擾。

圖2B是依據本發明一實施例的帶有交換結構的示範性網路交換設備，該交換結構包括片交換(leaf switching)並使用有線和無線內連接。參考圖2B，示出了網路交換設備231、控制器233、控制無線收發器235、根交換電路(root switching circuitry)237、第一“層-2”片交換機(tier-2 leaf switch)239a、第二“層-2”片交換239b、以及多個片交換機(例如片交換機-a 241、…、片交換機-h 253，每一個都與片交換機-a 241基本類似)。

網路交換設備231包括交換結構，用於執行網路中的交換操作。網路交換設備231基本上與圖2A所示的網路交換設備201類似，同樣用於執行交換操作。網路交換設備231例如，包括控制器233、根交換電路(root switching circuitry)237、第一和第二“層-2”片交換機(tier-2 leaf switch)239a和239b、多個片交換機(片交換機-a 241、…、片交換機-h 253)、用於執行各種交換相關操作的適當的邏輯、代碼和/或電路。與網路交換設備201類似，網路交換設備231還用於實現網路交換設備231中的無線內連接。然而，網路交換設備231能夠實現多級別無線內連接(multiple-level wireless intra-connectivity)，其中片交換機、“層-2”片交換機、根交換級別可提供內部無線收發器訪問(accessibility)。網路交換設備231中的多級別無線連接使得埠之 間混合有線和無線通信能夠具有改善的靈活性和可量測性(scalability)。

控制器233基本上與圖2A所示的控制器203類似。控制器233還用於使用網路交換設備231中的無線內連接來執行控制和管理操作。控制器233包括例如專用內部無線收發器235，用於控制器233和網路交換設備231中其他元件和/或子系統的通信。控制無線收發器235包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於基於一個或多個無線標準和/或頻帶發射和/接收信號。控制無線收發器235用於例如發射和/或接收60GHz範圍的短距離RF信號。控制無線收發器235用於發射和/或接收網路交換設備231中控制和/或管理相關的內部消息。

根交換電路(root switching circuitry)237基本上與圖2A所示的交換電路205類似。然而，根交換電路237還可用於為第一和第二“層-2”片交換機239a和239b服務。使用根交換電路237例如在第一和第二“層-2”片交換機239a和239b之間傳遞業務資料包，以便於網路交換設備231所服務的網路中的網路節點之間的業務資料的傳送。

第一和第二“層-2”片交換機239a和239b中的每一個包括適當的邏輯、代碼和/或電路，用於服務多個片交換機(片交換機-a 241、…、片交換機-h 253)的子集。第一“層-2”片交換機239a例如用於直接服務一半片交換機：片交換機-a 241、…、片交換機-d，而第二“層-2”片交換機239b用於直接服務另一半片交換機：片交換機-e、…、片交換機-h 253。第一和第二“層-2”片交換機239a和239b中的每一個用於例如直接在“層-2”片交換機所服務的片交換機之間傳送業務資料包，和/或通過例如根交換電路237傳送來自和/或發往另一個“層-2”片交換機所服務的片交換機的業務資料包。本發明一示範性方面中，第一和第二“層-2”片交換機239a和239b中的每一個還包括無線收發器、專用無線 收發器R1、R2、R3和R4，用於在業務資料傳送和/或控制/管理操作過程中實現網路交換設備231中的無線通信。

片交換機-a 241包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於為多個路由埠服務，傳送來自和/或發往該埠的業務資料包。例如，網路交換設備231中的片交換機-a 241用於為多個埠(例如埠245)服務。埠245基本上類似於埠111，包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於基於一個或多個網路標準和/或協定來實現網路交換設備231的外部網路介面功能。埠245包括例如10/100/1000Mbps或多吉比特(multigigabit)乙太網埠。片交換機-a 241還包括專用內部片交換無線收發器R-a 243，用於實現交換機-a 241和網路交換設備231中的其他元件和/或子系統之間的通信。內部片交換無線收發器R-a 243基本上與例如圖2A所示的埠內部無線收發器R-a 213類似。用於發送和/或接收短距離RF信號以便於網路交換設備231中的無線通信。

在操作中，網路交換設備231基本上與圖2A所示的網路交換設備201類似。與網路交換設備201類似，網路交換設備231用於執行網路交換操作。網路交換設備231可集成於例如網路中以實現該網路中的網路節點之間、和/或網路節點與能夠通過中間網路和/或互聯網接入的其他實體之間的業務資料包傳輸。在網路交換設備231中通過有線和/或無線路徑來執行交換操作，基本上與結合圖2A所描述的相似。然而，在交換操作過程中，網路設備231使用多連接級別來改善有線和/或無線路徑建立的靈活性、和/或混合使用有線和無線路徑的靈活性。

在本發明一示範性實施例中，配置每一片交換機諸如網路交換設備231中的片交換機-a 241，使其服務3個埠。片交換機-a 241使用2-鏈路有線路徑與第一“層-2(tier-2)”片交換機239a通信。片交換機-a 241使用內部片交換無線收發器R-a243建立通向網路交換設備231中其他元件的無線路徑。每一“層-2”片交換機239a 和239b使用6-鏈路有線路徑與根交換電路237通信。“層-2”片交換機239a和239b可使用其專用無線收發器R1、R2、R3和R4來建立通向網路交換設備231中其他元件的無線路徑。在交換操作過程中，同一個片交換機(例如，片交換機-a 241)所服務的埠間傳送的業務資料包以片交換機級別進行交換。片交換機(由相同的“層-2”片交換機所服務)所服務的埠間傳送的業務資料包可以為“層-2”片交換機級別的有線交換。例如，當業務資料包需要在片交換機-a 241中的埠245和片交換機-c 251的其中一個埠間傳送時，就會通過以下方式建立有線路徑：片交換機-a 241、片交換機-a 241和第一“層-2”片交換機239a之間的2-鏈路有線路徑、第一“層-2”片交換機239a、第一“層-2”片交換機239a和片交換機-c 251之間的2-鏈路有線路徑、片交換機-c 251。假設業務資料包需要在片交換機-a 241中的埠245和片交換機-h 253的其中一個埠間傳送，就會通過以下方式建立有線路徑：片交換機-a 241、片交換機-a 241和第一“層-2”片交換機239a之間的2-鏈路有線路徑、第一“層-2”片交換機239a、第一“層-2”片交換機239a和根交換電路237之間的6-鏈路有線路徑、根交換電路237和第二“層-2”片交換機239b、第二“層-2”片交換機239b、第二“層-2”片交換機239b和片交換機-h 253之間的2-鏈路有線路徑、片交換機-h 253。無線內連接用於例如補充(supplement)和/或替代有線連接。例如，假設業務資料包需要在片交換機-a 241中的埠245和片交換機-h 253的其中一個埠間傳送，片交換機-a 241就使用內部片交換無線收發器R-a 243與第一“層-2”片交換機239a通信。第一“層-2”片交換機239a再通過有線路徑(通過根交換電路237)與第二“層-2”片交換機239b通信，和/或通過專用無線收發器R1和/或R2與第二“層-2”片交換機239b無線通信。片交換機-a 241還可使用內部片交換無線收發器R-a 243直接與其他片交換機中的一個或多個通信，例如片交換機-c 251和/或片交 換機-h 253。

當使用無線內連接執行網路交換設備231中的交換操作時，網路交換設備231與網路交換設備201類似，能夠使用如圖2A所述的各種設計和/或操作技術來改善RF路徑配置和管理的效率。

圖2C是依據本發明一實施例的帶有交換結構的示範性的網路交換設備，該交換結構包括片交換機而且僅使用無線內連接。參考圖2C，示出了網路交換設備261、控制器263、控制無線收發器265、根交換電路267、第一根無線收發器267、第二根無線收發器269、多個片交換機(片交換機-a 271、…、片交換機-h 291，每一個都基本上與片交換機-a 271類似)、多個片無線收發器(片無線收發器-a 273、…、片無線收發器-h 293，每一個都基本上與片無線收發器-a 273類似)。

網路交換設備261包括用於實現網路交換的交換結構。網路交換設備261基本上與圖2B中所示的網路交換設備231類似，用於執行交換操作。網路交換設備261例如包括控制器263、第一根無線收發器267、第二根無線收發器269、多個片交換機(片交換機-a 271、…、片交換機-h 291)、多個片無線收發器(片無線收發器-a 273、…、片無線收發器-h 293)、以及用於執行各種交換相關操作的適當的邏輯、代碼和/或電路。與網路交換設備231類似，網路交換設備261還可實現無線內連接。然而，網路交換設備261使用無線內連接來實現對應於不同片交換機埠間的通信。

控制器263基本上類似於圖2B所示的控制器233。控制器263類似地使用網路交換設備261中的無線內連接來執行控制和管理操作。控制器263包括例如控制無線收發器265，實現控制器263和網路交換設備261中其他元件和/或子系統間的通信。控制無線收發器265基本上與圖2B所示的控制無線收發器235類似。

根無線收發器267和269中的每一個包括適當的邏輯、代碼和/或電路，用於基於一個或多個無線標準和/或頻帶實現信號的發 送和接收。使用根無線收發器267和269例如便於網路交換設備261中埠間的業務資料包的傳輸。根無線收發器267和269用於例如發射和/或接收60GHz範圍的短距離RF信號。每一根無線收發器267和269還用於例如服務多個片無線收發器(片無線收發器-a 273、…、片無線收發器-h 293)的子集。第一根無線收發器267例如用於服務一半片無線收發器：片無線收發器-a 273、…、片無線收發器-d；而第二根無線收發器269用於直接服務另一半片無線收發器：片無線收發器-e、…、片無線收發器-h 293。當需要時，使用第一和第二根無線收發器267和269的每一個來傳送根無線收發器所服務的片無線收發器之間的業務資料包、和/或通過另一個根無線收發器無線地傳送來自和/或發往另一個根無線收發器所服務的片交換機的業務資料包。

片交換機-a 271包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於為多個路由埠服務，傳送來自和/或發往這些埠的業務資料包。在本發明一實施例中，片交換機-a 271用在網路交換設備261中，為3個埠(例如埠275)服務。埠275基本上類似於埠111，包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於基於一個或多個網路標準和/或協定來實現網路交換設備261的外部網路介面功能。埠275包括例如10/100/1000Mbps或多吉比特(multigigabit)乙太網埠。片交換機-a 271用於通過片無線收發器-a 273實現與網路交換設備261中的其他元件和/或子系統之間的無線通信。片無線收發器-a 273包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於基於一個或多個無線標準和/或頻帶實現信號的發送和接收，便於網路交換設備261中埠間的業務資料包的傳輸。

網路交換設備261的操作基本上類似於圖2A和圖2B所示的網路交換設備201和231。然而，網路交換設備261完全使用無線內連接來實現由不同片交換機所服務的埠間的業務資料包的通信。例如，當業務資料包需要在片交換機-a 271中的埠275和片交 換機-c 281的其中一個埠間傳送時，片交換機-a 271中就會使用片無線收發器-a 273與片無線收發器-c 283通信以進行業務資料包的傳送。當片交換機不能通過各自的片無線收發器直接通信時，第一根無線收發器267和第二根無線收發器269用於實現無線路徑訪問。例如，當業務資料包需要在片交換機-a 271中的埠275和片交換機-h 291的其中一個埠間傳送時，片交換機-a 271中就會使用片無線收發器-a 273與第一根無線收發器267通信，該第一根無線收發器267傳送業務資料包給第二根無線收發器269。第二根無線收發器269再將業務資料包傳送給片無線收發器-h 293。當使用無線內連接執行網路交換設備261中的交換操作時，網路交換設備261與網路交換設備201和231類似，能夠使用例如結合圖2A所介紹的各種設計和/或操作技術來進一步改善RF路徑配置和管理效率。

圖3是依據本發明一實施例的帶有交換結構的示範性資料包路由器，該交換結構包括多個支援無線內連接的線卡(line card)。參考圖3，示出了資料包路由器311、主處理卡(primary processing card)321、主內部無線收發器子系統323、交換電路325和多個線卡333a、…、333b。

資料包路由器311包括主處理卡321、主內部無線收發器子系統323、交換電路325和多個線卡333a、…、333b、和適當的邏輯、電路和/或代碼，該適當的邏輯、電路和/或代碼用於在交換操作過程中使用資料包路由器311中的無線連接進行網路交換。資料包路由器311用於使用內部無線收發器和/或無線介面以在交換操作過程中執行和/或使用無線內連接，基本上與圖2A、圖2B和/或圖2C所示的網路交換設備201、231和/或261類似。

主處理卡321包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於提供資料包路由器311的總的處理、控制和管理操作。主處理卡321包括例如路由管理器327，用於專門管理資料包路由操作以便於通過 資料包路由器311進行資料包交換。路由管理器327包括無線和有線路由管理功能，用於設置和/或配置資料包路由器311中的無線和有線路徑連接。

主內部無線收發器子系統323包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於發射和接收資料包路由器311中的無線信號。主內部無線收發器子系統323用於例如與多個線卡333a、…、333b中的一個或多個進行無線通信，以通過例如主處理卡321控制和/或管理多個線卡，和/或在交換操作過程中使用無線路徑連接時路由彼此間的業務資料包。

交換電路325包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於資料包路由器311中線卡間的資料包路由。在本發明一實施例中，交換電路325基本上類似於圖2A所示的交換電路205。當交換電路325與主內部無線收發器子系統323結合使用時，還可用於實現如圖2B所示的根交換電路237以及第一和第二“層-2”片交換機239a和239b所執行的操作。

每一線卡基本上類似於第一線卡333a。第一線卡333a包括網路介面子系統341a、輔處理子系統343a、主介面351a、輔內部無線收發器353a、交換介面355a、適當的邏輯、電路和/或代碼，用於接收和/或發射通過資料包路由器311路由的業務資料包。網路介面子系統341a用於基於一個或多個有線標準物理地提供第一線卡333a中的網路介面功能，這裏的標準包括例如10/100/1000Mbps、多吉比特(multigigabit)乙太網、和/或400+吉比特密集型波分複用(Dense Wavelength Division Multiplexing，簡稱DWDM)。網路介面子系統341a還用於通過外部無線收發器實現外部無線可訪問性。網路介面341a可用於實現例如經由資料包路由器311交換的業務資料的外部通信。輔處理子系統343a能夠執行線卡中的各種處理和/或控制操作。輔處理子系統343a包括例如轉發引擎(forwarding engine)345a，用於管 理通過第一線卡333a的資料包轉發。轉發引擎345a包括例如無線和/或有線快取記憶體(cache)，用於存儲和/或保持與通過第一線卡333a接收和/或發射的資料包相關的有線和/或無線路徑轉發資訊。有線和/或無線快取記憶體中的這些資訊可接收自主處理卡321，並在第一線卡333a資料包路由操作過程中對其進行補充、更新和/或替代。在需要情況下，在第一線卡333a操作過程中的有線和/或無線路由更新再被傳送至主處理卡以更新路由管理器327中的無線和/或有線路由資訊。在資料包路由器311管理和/或控制操作過程中，主介面351a可通過例如主處理卡321與第一線卡333a交互。第一線卡333a可通過交換介面353a使用交換電路325，以進行有線資料包交換。另外，第一線卡333a用於通過輔內部無線收發器353a執行資料包路由器311中的無線資料包路由。業務資料包可直接地無線傳送至另一線卡，例如通過相應的輔內部無線收發器353b傳送至第N線卡333b。另外，可通過主內部無線收發器子系統323間接地傳送業務資料包。

圖4是依據本發明一實施例的在交換結構中使用無線內連接的流程圖。參考圖4，示出的流程圖400包括多個示範性步驟，這些步驟可實現交換結構中的無線內連接。

在步驟401中，在網路交換設備中的一個埠接收業務資料包。例如，通過網路介面341a在資料包路由器311的第一線卡333a中接收業務資料包。在步驟403中，確定網路交換設備中的目標埠。例如，一旦在第一線卡333a中接收到資料包，就通過輔處理器343a進行處理。業務資料包的處理包括例如確定寫在資料包報頭中的目標定址資訊。使用轉發引擎345a和/或通過主介面351a可訪問的主處理卡321中的路由管理器327，基於目標資訊確定相應的埠和/或線卡。在步驟405中，確定在網路交換設備中使用內部無線路徑的可用性(availability)。內部無線路徑的可用性(availability)是基於各種示範性的因素。配置網路交換設備使其 能夠實現無線內連接。當網路交換設備能夠實現無線內連接時，仲裁和/或RF和/或通道的可用性是確定和/或選擇內部無線路徑可用性的因素。假設使用內部無線路徑是不可用的，示範性步驟進入步驟407。

在步驟407中，通過有線路徑傳送業務資料包。例如，經由第一線卡333a接收的業務資料包通過交換介面355a、交換電路325和交換介面355b傳送至第N個線卡333b。

回到步驟405，假設內部無線路徑是可用的，示範性步驟進入步驟409。在步驟409中，建立內部無線路徑。例如，第一線卡333a和第N線卡333b之間的無線路徑直接在輔內部無線收發器353a和輔內部無線收發器353b之間建立(setup)和/或確立(establish)，或者間接通過輔內部無線收發器353a、主內部無線收發器子系統323、和輔內部無線收發器353b建立(setup)和/或確立(establish)。在步驟411中，通過建立的無線路徑傳送業務資料包。

本發明的各個實施例包括一種交換結構的無線內連接的方法和系統。資料包路由器311用於通過主內部無線收發器子系統323和多個線卡333a、…、333b的每一個中的輔內部無線收發器來實現其交換結構的無線內連接。無線內連接用於通過有線和/或無線鏈路為資料包路由器311中的交換操作服務。無線內連接用於無線地執行網路交換設備中的管理和/或控制。無線內連接用於在資料包交換過程中補充和/或替代有線路徑。這樣會防止和/或減少網路交換設備中的阻塞。對內部無線收發器的操作進行管理以減輕和/或限制所述一個或多個內部無線收發器間的干擾，並優化可通過無線內連接可獲得的吞吐量。無線內連接和/或內部無線收發器的管理包括仲裁、通道化、時分複用和/或諸如波束成形的定向處理技術。在無線交換設備內部或外部的一個或多個無線收發器用於級聯(cascade)支援無線內連接的多個網路交換設備，以進一 步地改善交換操作。

本發明的另一實施例提供一種機器和/或電腦可讀記憶體和/或介質，其上存儲的機器代碼和/或電腦程式具有至少一個可由機器和/或電腦執行的代碼段，使得機器和/或電腦能夠實現本文所描述的交換結構的無線內連接的步驟。

總之，本發明可用硬體、軟體、固件或其中的組合來實現。本發明可以在至少一個電腦系統中以集成的方式實現，或將不同的元件置於多個相互相連的電腦系統中以分立的方式實現。任何電腦系統或其他適於執行本發明所描述方法的裝置都是適用的。典型的硬體、軟體和固件的組合為帶有電腦程式的專用電腦系統，當該程式被裝載和執行，就會控制電腦系統使其執行本發明所描述的方法。

本發明還可以通過電腦程式產品進行實施，所述套裝程式含能夠實現本發明方法的全部特徵，當其安裝到電腦系統中時，通過運行，可以實現本發明的方法。本申請文件中的電腦程式所指的是：可以採用任何程式語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何運算式，該指令組使系統具有資訊處理能力，以直接實現特定功能，或在進行下述一個或兩個步驟之後，a)轉換成其他語言、代碼或符號；b)以不同的格式再現，實現特定功能。

本發明是通過一些實施例進行描述的，本領域技術人員知悉，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對這些特徵和實施例進行各種改變或等同替換。另外，在本發明的教導下，可以對這些特徵和實施例進行修改以適應具體的情況及材料而不會脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權利要求範圍內的實施例都屬於本發明的保護範圍。

201‧‧‧網路交換設備

203‧‧‧控制器

205‧‧‧交換電路

207‧‧‧無線收發器(radios)

209‧‧‧埠

211‧‧‧埠-a

213‧‧‧埠內部無線收發器R-a

221‧‧‧埠-h

Claims (10)

1. 一種構建網路的方法，其特徵在於，包括：在網路交換設備中，通過所述網路交換設備中的一個或多個無線收發器和/或一個或多個無線介面，在所述網路交換設備中的兩個或更多個實體之間傳送資訊和/或資料；透過所述無線收發器與所述無線介面控制所述實體的運作，包含：透過一主處理卡在所述網路交換設備中整體處理控制與管理功能操作，係包含藉由路由管理器管理封包路由操作(packet routing operation)以由所述網路交換設備完成封包交換，所述管理所述封包路由操作包含經由有線與無線路由管理功能實現或是設定所述網路交換設備內之有線無線路徑連接；經由在複數個線卡其中之一的複數個第二輔處理子系統中之一個，得以在所述線卡中實現諸多管理控制操作，包含在所述第二輔處理子系統中複數個轉發引擎其中之一管理透過所述線卡的封包轉發，包含透過有線與無線快取儲存與維持關於經由所述線卡傳送或接收之封包的有線無線路徑轉發資訊，其中所述資訊係接收自所述主處理卡，且在所述線卡之所述封包路由操作時有所輔助，更新乃至於替代；經由所述第二輔處理子系統與對應之位在對應所述線卡中的複數個第二無線收發器之一在所述線卡操作時傳輸無線與有線路由更新至所述主處理卡，以在有需要時實現在所述路由管理器中無線與有線路由資訊的更新；以及經由主內部無線收發子系統實現與所述線卡的無線通訊以由所述主處理卡進一步實現所述線卡的所述管理控制操作。
2. 如申請專利範圍第1項所述的構建網路的方法，其中，包括通過所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，在所述網路交換設備中的兩個或更多個埠之間交換資訊和/或資料。
3. 如申請專利範圍第1項所述的構建網路的方法，其中，包括使用所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，旁路所述網路交換設備中一個或多個有線鏈路。
4. 如申請專利範圍第1項所述的構建網路的方法，其中，包括將所述網路交換設備中的一個或多個有線鏈路與所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面相結合，用以傳送所述網路交換設備中的資訊和/或資料。
5. 如申請專利範圍第1項所述的構建網路的方法，其中，包括基於包括可用的通信速率、可用的帶寬和/或服務質量(QoS)在內的因素，確定是否使用所述網路交換設備中的一個或多個有線鏈路以及所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面。
6. 如申請專利範圍第1項所述的構建網路的方法，其中，包括基於包括可用的通信速率、可用的帶寬和/或服務質量(QoS)在內的因素，控制所述網路交換設備中的兩個或更多個埠之間的資訊和/或資料的傳送。
7. 如申請專利範圍第1項所述的構建網路的方法，其中，包括通過所述網路交換設備中的所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，路由所述網路交換設備中的溢出業務(overflow traffic)。
8. 一種構建網路的系統，其特徵在於，包括：網路交換設備中的一個/或多個電路，其中所述一個/或多個電路用於通過所述網路交換設備中的一個或多個無線收發器和/或一個或多個無線介面，在所述網路交換設備中的兩個或更多個實體之間傳送資訊和/或資料；以及透過在所述網路交換設備中所述無線收發器與所述無線介面控制所述實體的運作；其中所述網路交換設備包含(1)一主處理卡在所述網路交換設 備中整體處理控制與管理功能操作：所述主處理卡係包含路由管理器管理封包路由操作(packet routing operation)以由所述網路交換設備完成封包交換，所述路由管理器係實現或是設定所述網路交換設備內之有線無線路徑連接；(2)複數個線卡，每一所述線卡包含對應之複數個第二無線收發器之一與對應之複數個第二輔處理子系統中之一個，得以在所述線卡中實現諸多管理控制操作，在所述第二輔處理子系統中包含對應之複數個轉發引擎其中之一，管理透過所述線卡的封包轉發，所述複數個轉發引擎其中之一包含有線與無線快取以儲存與維持關於經由所述線卡傳送或接收之封包的有線無線路徑轉發資訊，其中所述資訊係接收自所述主處理卡，且在所述線卡之所述封包路由操作時可被輔助，更新乃至於替代；所述第二輔處理子系統在所述線卡操作時傳輸無線與有線路由更新至所述主處理卡，以在有需要時實現在所述路由管理器中無線與有線路由資訊的更新；以及(3)主內部無線收發子系統以實現與所述線卡的無線通訊以由所述主處理卡進一步實現所述線卡的所述管理控制操作。
9. 如申請專利範圍第8項所述的構建網路的系統，其中，所述一個/或多個電路用於通過所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，在所述網路交換設備中的兩個或更多個埠之間交換資訊和/或資料。
10. 如申請專利範圍第8項所述的構建網路的系統，其中，所述一個/或多個電路用於使用所述一個或多個無線收發器和/或所述一個或多個無線介面，旁路所述網路交換設備中一個或多個有線鏈路。