TWI444008B - 無線區域網路系統 - Google Patents

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TWI444008B TW097116338A TW97116338A TWI444008B TW I444008 B TWI444008 B TW I444008B TW 097116338 A TW097116338 A TW 097116338A TW 97116338 A TW97116338 A TW 97116338A TW I444008 B TWI444008 B TW I444008B
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Description

無線區域網路系統
本發明係概有關於一種無線區域網路(WIRELESS LOCAL AREA NETWORK,WLAN)系統。尤其，本發明是有關於一種在一像是家庭或辦公室之相對微小空間內的LAN系統。
近年來，IEEE 802.11a/g式無線區域網路(WIRELESS LOCAL AREA NETWORK,WLAN)已普遍運用於家庭使用。更高速的無線標準亦正在開發中。在業界裡，正有一種藉由利用高速WLAN以散佈AV串流、利用無線安裝作業簡易性以作為家庭安全感測器(玻璃擊破偵測)等等，而將WLAN設置為家庭網路基礎架構之發展的趨勢。
在此同時，由於無線電波的特徵之故，WLAN易受到阻擋物體、因電磁波所造成之雜訊等等的影響。尤其，用於高速WLAN的毫米電磁波、UWB等等容易受到障礙等等的影響。為將高速WLAN延伸作為家庭網路基礎架構，會需要採取一些克服該等干擾的措施。
然而，WLAN的前提為一種專設連結(其並非連續通訊，而是一種動態網路連結)。因此不會將無線斷連視為一種異常情況。該IEEE 802.15.3標準等等也並未將一種處置無線斷連的機制視為異常條件。同時，在無線網路層中亦並無可用以通知通訊斷連的機制。尤其是在一有線局部 為隧傳(一IP封包或乙太網路訊框係經裹封)之網路的情況下，一位於該乙太網路側上之裝置是將無線斷連視為一未經說明的通訊失敗。
高速WLAN的開發作業現仍位於朝向實際運用的實驗階段。在當前作法裡，從針對防止無線電干擾之設計策略的觀點的克服措施，主流措施像是「利用波導以自一具有清晰視野的位置發送無線電波」或者「適當地調整一輸出」。
在傳統技術中，「日本未受檢專利公告(Kokai)」第2004-282758號案文揭示一種方法，其中在一由一單一控制器所控制的無線網路裡，當該控制器崩潰(或停止)時，會將該控制器切換至一替代性控制器，並且利用該替代性控制器來執行網路控制以維護該無線網路。然而，此方法並無法克服在阻擋物體、一電磁波所引起之雜訊等等影響下而變成無法進行無線通訊的狀況。
[專利文件1]
「日本未受檢專利公告(Kokai)」第2004-282758號。
本發明之一目的係在當於一WLAN系統中出現無線電干擾時能夠自動地維護一通訊(服務)。
本發明之另一目的係為克服一種在阻擋物體、一電磁波所引起之雜訊等等影響下而變成無法進行無線通訊的情 況。注意到在本揭中所使用的表示詞句「變成無法進行無線通訊」不僅牽涉到完全無法執行通訊之情況，且亦涵蓋無法穩定執行通訊(頻繁地或間歇性地失去通訊)的情況。
根據本發明之一特點，茲提供一種WLAN系統，其中含有：一中繼器，其可與一外部系統進行通訊；一主裝置，其可與該中繼器進行通訊；以及複數個從裝置，其可與該主裝置進行無線通訊，該等複數個從裝置包含一第一群組及一第二群組，該第一群組包含一替代性從裝置，其具有一在當一部份的該等從裝置無法收到一來自該主裝置的同步信號時，可將一接收自該主裝置之資訊信號傳送至該部份之從裝置的功能，並且該第二群組包含非替代性從裝置，其並不具有將該資訊信號傳送至該部份之從裝置的功能。
根據本發明之另一特點，茲提供一種於一主裝置與複數個從裝置之間進行無線通訊的方法，該等裝置係位於一WLAN系統中，其中包含如下步驟：自該主裝置將一第一同步信號傳送至該等複數個從裝置；自一已收到該第一同步信號之從裝置，將一第一所收信號傳送至該主裝置；自該等複數個從裝置之中的一特定從裝置，將一第二同步信號發送至另一從裝置；自已收到該第二同步信號之從裝置，將一第二所收信號傳送至該特定從裝置；自該主裝置將一資訊信號傳送至該特定從裝置；以及自該特定從裝置將該資訊信號傳送至一從裝置，此從裝置是在已收到該第二同步信的多個從裝置之中並未發送第一所收信號者。
根據本發明，即使一WLAN系統是因障礙、雜訊等等原因造成無線通訊失敗，因而變成無法於一主裝置與一部份從裝置間進行通訊時，仍可自動地確保該主裝置與該部份之從裝置間的替代性通訊路由。
根據本發明，一WLAN系統因障礙、雜訊等等造成無線通訊失敗，因而一主裝置與一部份從裝置間的通訊變得無法進行時，該等從裝置中之一特定從裝置可自動地取代(接替)該主裝置，藉以維護該主裝置與該等部份從裝置之間的通訊。
根據本發明，當一WLAN系統中由一障礙、雜訊等等所造成的無線通訊失敗消除時，可自動地將該通訊路由回復到失敗出現前所使用者。
根據本發明，無論一WLAN系統是否出現因障礙、雜訊等等所造成的無線通訊失敗，皆可維護一主裝置與多個從裝置之間的通訊(服務)。
後文中將參照於隨附圖式以說明本發明。下列說明係以基於IEEE 802.15.3標準使用一微型網路為前提。然而，本發明並不受限於此一前提，並且自然可運用其他標準、方法等等。
在本發明之一具體實施例裡，假定一種在IEEE 802.15.3微型網路中用以傳送並接收LAN封包的系統。微型網路是指一種由IEEE 802.15.3所定義的無線通訊子網 路。在本具體實施例裡揭示下列內容(A及B)。注意到後文中出現的子代微型網路是指一由IEEE 802.15.3所定義的最小網路單位。
A. 當出現失敗時(無線斷線)，利用一子代微型網路以動態地確保另一路由的系統
(a-1)在失敗過程中(無線斷線)用以確保另一路由的系統組態
(a-2)用以由該系統內之各個裝置偵測出現失敗(無線斷線)的方法
(a-3)用以選擇另一路由的方法
(a-4)用以偵測自失敗中復原並回復至原始路由的方法
B. 用以在一無線層中辨識在特定裝置之間一無線局部中出現失敗，並且警示所通知失敗的方法
第1圖顯示一根據本發明而利用一微型網路之LAN封包通訊系統的基本組態。在此建構裡，一用以控制一微型網路之PNC(piconet coordinator，微型網路協調器)10係按無線方式連接至複數個DEV(「裝置」的簡稱)20並且隧傳一LAN封包。該PNC 10透過一中繼器(未示出)連接至一外部系統。在光學通訊裡(FTTH)，一中繼器含有一轉換器，藉以將光線轉換成為電子信號(毫米電波等等)。一於該PNC 10與各個DEV 20之間的線段30意味著出現一 無線通訊路由。該等線段30的意義在其他圖式中亦為相同。IP#1到IP#4代表LAN裝置(PC、各種家用電子設備等等)，其經指配予個別的DEV。同時，IP#n亦表示一乙太網路MAC位址或一IP封包的IP位址，其對應於各個裝置。IP#n的意義在其他圖式中亦為相同。
IEEE 8021.15.3定義在一微型網路之內的裝置可彼此互相通訊。在提供連接至一家庭之網際網路連結的通訊中，多台DEV之間的通訊亦基於下列原因而運用一DEV→PNC→DEV的路由：(a)一PNC係唯一連接至網際網路的閘道器；並且(b)DEV並非總是安裝在一可通訊區域之內。
連至該微型網路的連結雖具有專設性，然一LAN封包的路由是由DEV及該PNC的組合所組態設定。而為擴展一無線涵蓋範圍，IEEE 802.15.3亦定義可運用一子代微型網路。
A. 當出現失敗時(無線斷線)用以動態地確保另一路由的系統
(a-1)在失敗過程中(無線斷線)用以確保另一路由的系統組態
第2圖顯示一在本發明中用以於失敗過程中(無線斷線)確保另一路由的系統組態。在此設有一PNC 100。DEV具有兩種類型：DEV-A及DEV-B。DEV-A 110具備成為一 子代微型網路之PNC的功能。DEV-B 120則並不具備成為一PNC的功能。
現參照第3至5圖，底下說明在失敗過程中(無線斷線)所執行的處理流程。
(1)在第3圖裡，於一在正常情況是由一PNC 100所管理之微型網路中，該等PNC 100、DEV-A及DEV-B執行無線通訊。特定地說，即為藉由LAN裝置(IP#n)以執行LAN封包通訊。例如，在第3圖裡該PNC 100與一DEV-B 122的IP#3進行通訊。
(2)在第4圖裡，當放置一障礙200等等時，部份的DEV-B會變成無法與該PNC 100進行通訊。在第4圖裡有兩個DEV-B，亦即一DEV-B 122(IP#3)及一DEV-B 124(IP#4)，是無法與該PNC 100相通訊。
(3)在第5圖裡，一已偵測到一失敗(無線斷連)的DEV-A 112運作如一替代性PNC，並且產生一子代微型網路。在第5圖裡，該等已變成無法與該PNC 100進行通訊的DEV-B 122(IP#3)及DEV-B 124(IP#4)可將其連結切換至該DEV-A 112(PNC)。LAN封包則是透過一PNC 100-DEV-A 112-DEV-B 122/124的替代性路由所傳送。
(4)當失敗消除時，該路由回復成如第3圖中所示的原始方式。
如第2至5圖中所示範之本發明系統的操作具有下列兩項特性。
(1)在一對於一網路失敗而選擇一替代性路由的傳 統方法裡，會根據路由協定執行複雜的路由資訊交換。而在本發明中，執行方式則僅為由一裝置多播一封包，藉以通知其他裝置其出現，並切換至一替代性路由。本發明方法不同於傳統者，其中路由資訊交換的負載極為沉重並且是在失敗過程中提出路由請求，因此能夠快速地切換至一替代性路由。
(2)在本發明裡，要求一靜態連結而異於不需靜態連結之裝置的處置裝置(專設性)，其可防止因啟動非必要替代性路由所造成的系統負載增加。
(a-2)由該系統內之各個裝置偵測失敗出現(無線斷連)的方法
該PNC週期性地發送一信標(同步信號)，以知會各個DEV其出現。一信標的發送處理係根據IEEE 802.15.3所執行。該等DEV-A週期性地傳送一「靜態連結資訊」封包。該PNC具備一(a)切換表及一(b)連結表，即如第6圖所示，藉此管理與各個DEV的連結關係。在第6圖的(b)連結表裡，輸入#1及#2作為具類型A的DEV(DEV-A)。在(b)連結表中的詞彙「靜態」是指一靜態連結。該詞彙「靜態」旁邊所示之(#2)及(#1)是個別地表示該DEV-A(#1)可見到(進行通訊)該DEV-A(#2)，反之亦然。若該PNC在一時段之內並未收到一「靜態連結資訊」封包，則該PNC決定無法見到該等DEV-A。
在具類型B的DEV之中，要求一靜態連結的DEV-B 會週期性地多播一「靜態連結資訊」封包。該「靜態連結資訊」封包是與用以辨識一DEV-A的出現者相同。第7圖顯示一在第2圖DEV-B(#5)係經登註為IP#5之情況下的表單。第7圖中的(b)連結表顯示具#5之DEV-B為靜態，並且可連接至具#1及#2的DEV-A。
一並不需靜態連結的DEV-B，亦即一利用專設性連結的DEV-B，並不會多播「靜態連結資訊」封包。此DEV-B係按如IEEE 802.13.5中所定義者而運作。第8圖顯示一在第2圖DEV-B(#4)係經登註為IP#4之情況下的表單。在第8圖的(b)連結表裡，輸入一資訊，其指示該具#4之DEV-B係專設性。據此，藉由利用一連結表，即使是當靜態及專設裝置兩者皆出現時，仍可適當地管理該等裝置。
(a-3)用以選擇另一路由的方法
另一路由的選擇作業係利用由PNC/DEV-A所管理之切換表而按下列方式執行。
(1)在第9圖裡，於正常狀態下，根據該PNC 100的(b)切換表，一LAN封包被一無線局部之協定所裹封以進行隧傳。第9圖顯示一狀態，其中在辨識出第8圖的#4之後，會進一步連接具#3及#6的DEV-B。
(2)在第10及11圖裡，例如假設在該等DEV-B(#3及#4)與該PNC 100之間的連結為斷連。
2-1)具#4而並不要求一靜態連結的DEV-B 124關閉其連結，即如IEEE 802.15.3中所定義者。
2-2)具#3而要求一靜態連結的DEV-B 122會被連接至該DEV-A 112，其係一替代性微型網路(由#1所管理的子代微型網路)。
2-3)該DEV-A(#1)112將IP#3登註於被納入在#1裡的(a)切換表內。
2-4)該DEV-A(#1)112通知該PNC(#1)100該#3係連接至該DEV-A(#1)112作為一替代性路徑(此一由#0進行的通知之處理為非同步性)。
2-5)已偵測到此一自#3至#4之斷連的PNC 100自(b)切換表中刪除有關於#3及#4的資訊(第10圖)。
2-6)當一目的地為#3之LAN封包抵達時，該PNC 100在整個微型網路上廣播該LAN封包。
2-7)該DEV-A(#1)接收該LAN封包，並且將該LAN封包傳送至在#1之切換表中所登註的#3。
2-8)該DEV-B(#3)透過一替代性路由#0#1#3以發送/接收該LAN封包。
(3)當前述2-4)中由#1所進行的處理程序結束時，會將指示送至#3之資料係透過#1(DEV#1)而傳送的資訊登註在該PNC(#0)100的(b)切換表內(第11圖)。而在此之後，當一目的地為#3之LAN封包抵達時，該PNC 100即將該LAN封包單播至該DEV-A(#1)。
(a-4)用以偵測自失敗中復原並且回復至原始路由的方法
在第12圖裡，該利用替代性路由的DEV-B(#3)122會監視一來自該PNC 100的信標恢復。例如當藉由移除障礙而恢復信標時，會回復該DEV-B(#3)122至該PNC 100的連結。該PNC 100及該DEV-A(#1)122之切換表的內容會被重置為正常，並且進行利用原始路由的LAN封包傳輸及接收作業。
在一無線層裡用以辨識一無線局部中出現失敗以及警示所通知的失敗的方法中，首先，由各DEV提出的連結請求究竟為靜態或專設性，其是藉由一連結表來管理。當出現一異於正常的情況時，該PNC或一DEV提供一通知。該通知係藉由一電子郵件、聲響、電話呼叫等等所執行。可將正提供一通知的資訊輸入至該連結表並藉其加以管理。
本發明之PNC係例如藉由運作於其上之軟體(SW)而運作如一PC式專屬裝置。可將本發明之DEV-A例如安裝在一房間內，藉以能夠由該等複數個DEV-B及該PNC觀看到(以無線通訊方式)。一DEV-A係提供作為一機盒類型裝置，其具有例如一乙太/毫米電波介面。此一裝置可併入有嵌入式軟體(SW)以實作本發明方法。該裝置係根據某種類型的嵌入式OS而運作，並且可作為一驅動器，藉此操作被納入在該裝置內之乙太/毫米電波介面的硬體(HW)。
當本發明之DEV-B為例如一終端個人電腦(PC)時，該DEV-B具有一毫米電波WLAN卡且係由軟體操作。或者，當該DEV-B為一外部裝置時(當該DEV-B為一LAN相容安 全裝置或家庭電子設備而無法如PC般擴充一卡片時)，該DEV-B係由嵌入式軟體操作，且其係在一機盒類型裝置內如該DEV-A般運作。
現已參照於圖式以說明本發明。然而，本發明並不受限於前述具體實施例。熟請本項技藝之人士將能顯知可對該等具體實施例進行修改而不致悖離本發明精神及範圍。
10‧‧‧微型網路協調器(PNC)
20‧‧‧裝置(DEV)
30‧‧‧線段
100‧‧‧微型網路協調器(PNC)
110‧‧‧裝置(DEV-A)
112‧‧‧替代性從裝置
114‧‧‧替代性從裝置
120‧‧‧裝置(DEV-B)
122‧‧‧非替代性從裝置
124‧‧‧非替代性從裝置
200‧‧‧障礙
第1圖係一圖式，其中顯示一利用正常微型網路之LAN封包通訊系統的基本組態；第2圖係一圖式，其中顯示本發明之一系統組態；第3圖係一圖式，其中顯示本發明之一系統組態(在出現失敗之前)；第4圖係一圖式，其中顯示本發明之一系統組態(在出現失敗隨即之後)；第5圖係一圖式，其中顯示本發明之一系統組態(一狀態其顯示在出現失敗之後確保一替代性路由)；第6圖係一圖式，其中顯示被納入在一PNC內之一切換表及一連結表；第7圖係一圖式，其中顯示一將第2圖DEV-B(#5)登註為IP#5之情況的表單；第8圖係一圖式，其中顯示一將第2圖DEV-B(#5)登註為IP#4之情況的表單；第9圖係一圖式，其中顯示一在已辨識第8圖#4之後 進一步連接該等DEV-B #3及#6的狀態；第10圖係一圖式，其中顯示一該等DEV-B(#3及#4)與該PNC間之連結為斷連的狀態；第11圖係一圖式，其中顯示一在該DEV-B(#3)與該PNC間之連結係經由一DEV-A(#1)的替代性路由所確保之狀態；以及第12圖係一圖式，其中顯示一已移除該干擾，並且復原該DEV-B(#3)與該PNC間之原始連結的狀態。
100‧‧‧微型網路協調器(PNC)
110‧‧‧裝置(DEV-A)
120‧‧‧裝置(DEV-B)

Claims (6)

  1. 一種用於在被包含於一無線區域網路(WLAN)系統中之一主裝置與複數個從裝置之間進行無線通訊的無線通訊方法，該主裝置執行下列步驟：將一第一同步信號傳送至該等複數個從裝置；自一已收到該第一同步信號之從裝置接收一第一所收信號；偵測一尚未發送一第一所收信號的從裝置；將一指令信號傳送至該等複數個從裝置中之一特定從裝置，以令該特定從裝置發送一第二同步信號；自該特定從裝置接收一第二所收信號，其表示尚未發送該第一所收信號的從裝置已收到該第二同步信號；以及向該特定從裝置傳送一資訊信號以使該資訊信號傳送給已收到該第二同步信號而尚未發送該第一所收信號的該從裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法，其中於所述主裝置與所述複數個從裝置之間進行的無線通訊使用一IEEE 802.15.3微型網路協定(PICONET protocol)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法，其中該主裝置具有一第一表單，並且該第一表單含有一列表，其列出可通訊從裝置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之無線通訊方法，其中該特定從裝置具有一第二表單，並且該第二表單含有一列表，其列出可通訊從裝置，其中該特定從裝置能夠將自該主裝置接收之通訊轉送至該第二表單之列表中之該等可通訊從裝置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法，其中該已收到該第二同步信號而尚未發送該第一所收信號的該從裝置不能夠回應該第一同步信號是由於在該主裝置及該從裝置間存在一障礙。
  6. 一種無線區域網路系統，包含適用於具有複數個從裝置系統之無線通訊的一主裝置系統，該主裝置系統能被操作以實行如申請專利範圍第1項所定義之步驟。
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