TWI491231B - 網型網路之代理機制 - Google Patents

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TWI491231B
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Description

網型網路之代理機制
本發明大致上係關於一種用於經由一存取器件連接一網型網路至另一網路之裝置、方法、電腦程式產品及系統。
在不具有網格服務、客戶站或終端站(STA)的WLAN部署中必須與一存取點(AP)關聯以獲得對該網路的存取。此等STA依賴與其等相關聯以通信之該AP。
IEEE(電氣與電子工程師協會)標準802.11發展一無線區域網路(WLAN)網格標準。使用無線網格網路(WMN)器件可輕鬆互連。每個器件作為為其他器件遞送訊框之一無線路由器而工作。因此，在無一額外的固定基礎結構下可輕鬆部署網路。
從其他網路及較高層協定的角度觀之，一個所謂的網格網路在功能上呈現為等效於一廣播乙太網路。作為一實例，該網格網路可為根據該IEEE 802.11規範之一區域網路(LAN)，其中鏈路及控制元件在該等網路成員中遞送訊框。因此，其通常呈現為在一網路中的所有網格點(MP)似乎都直接連接於該鏈路層。此功能對較高層協定是透明的。
一標準「基礎結構」無線區域網路係一集中化網路，在該集中化網路中STA連接至用作為一「主控台」之該AP。此集中化拓撲使得網路形成及初始頻道選擇變得簡單。該AP經組態在一特定頻率頻道開始傳輸且該等STA僅需要發現此頻道例如藉由掃描一可用頻率清單。其等可藉由廣播在每一個所訪問的頻道上之探測請求而主動地這樣做或藉由偵聽在每一個所訪問頻道上之通告或信標而被動地這樣做。在訪問所有可用頻道之後，其等將發現在鄰近的所有AP且可選擇一者以與其關聯。
在許多家庭中，一數位用戶線路(DSL)提供高速網際網路存取。由於規模經濟及強大競爭，DSL數據機通常以一可支付的價格提供一組豐富的功能。其等不僅整合一網際網路協定(IP)路由器且亦可作為列印及檔案伺服器而工作，並經由802.11鏈路連接無線客戶端。因此，在家庭中，802.11網路具有一高滲透率。另外，AP變成一商品，且幾乎可在任何地方找到。
因為當前802.11設計，中央AP管理整個WLAN。然而，諸AP通常不互連。由一AP建立的每個WLAN係一獨立網路。為實現大規模覆蓋，AP需要互連其等之有線骨幹。器件使用WMN技術可在空中互連。每一個器件變成一為其他器件提供訊框遞送服務的無線路由器。為能作為一無線路由器而操作，一器件需要特殊能力或軟體模組。然而，許多現有AP不能升級。該器件之製造商考慮使一產品結束壽命且因此產品維修結束，或者該器件之硬體限制可能的實施方案。因此，需要連接一WMN與一或多個現有AP之一通用的解決方案，從而提供具有該AP之網際網路連接的WMN。
圖1顯示根據該IEEE 802.11規範之一網格資料訊框結構。一訊框控制(FC)欄位包含除控制資訊之外之該網格資料訊框之一類型及子類型及兩個旗標「至DS」及「自DS」。為指示該資料訊框係在該無線分佈系統中且因此在該網格網路中，該兩個旗標被設定為「1」。此外，提供位址欄位A1至A4以表達及指示目的位址、源位址、傳輸器位址及接收器位址。該四個位址欄位包含48-位元長MAC(媒體存取控制)位址。該第一位址欄位A1指示一接收器位址，該接收器位址定義必須接收該無線傳輸之網格點。該第二位址欄位A2指示一傳輸器位址，該傳輸器位址定義發送此無線資料訊框之網格點。該第三位址欄位A3指示一目的位址，該目的位址定義此資料訊框之最終(第2層或鏈路層)目的。該第四位址欄位A4指示一源位址，該源位址定義此資料訊框之該源(第2層或鏈路層)。
另外，提供持續時間/標識(D/ID)、序列控制(SC)及訊框檢查序列(FCS)欄位，為清晰及簡潔起見，本文沒有討論此等欄位。進一步細節可從IEEE 802.11規範中收集。提供一本體(B)部分以傳送多達一2304位元組長度之所需的有效負載資料。
以上位址中之各者可具有一6位元組之長度及在位址欄位A1至A4上的映射，該等映射依賴於該FC欄位中的「至DS」及「自DS」資訊。該IEEE 802.11標準清晰陳述一位址欄位「於一欄位之內容被顯示為不可用(N/A)之處」被省略。僅當位元「至DS」及「自DS」二者均被設定為「1」時，四個位址欄位在一802.11訊框中呈現。
圖2顯示一示意性網路結構，其中該四個位址欄位A1至A4在一包括器件G及H的無線網路(例如一IEEE 802.11 WLAN)幫助下被用於互連不同的IEEE 802.3網路段。此處，該無線網路被用於提供在包括器件A至C的一第一獨立有線LAN與包括器件D至F之一第二獨立有線LAN之間之一橋接器。
諸AP形成基礎結構基本服務集(BSS)。在一BSS中，該AP中繼所有訊務。儘管該IEEE 802.11標準提供四個位址欄位，在一基礎結構BSS中通常僅需要三個位址欄位A1至A3。
圖3顯示基於圖2的該網路結構之一發訊實例，其中器件B發送目的為器件F之一訊框。在此情形下，在器件G與H之間之該無線鏈路上需要四個位址欄位。該第四位址欄位A4對應於容納器件B之位址之一源位址(SA)欄位。該第三位址欄位A3對應於容納器件G之位址之一傳輸器位址(TA)欄位。該第一位址欄位A1對應於容納器件H之位址之一接收器位址(RA)欄位。該第二位址欄位A2對應於容納器件F之位址之一目的位址(DA)欄位。一旦器件H成功接收來自器件G之該802.11訊框，其便去掉在該802.11本體中之該資料部分且在一802.3訊框中發送該資料部分，該802.3訊框僅包含器件B的位址作為源位址及器件F的位址作為目的位址。
然而，該等當前802.11 AP中之大多數不能在以上描述的此橋接模式下操作。其等僅僅在其等的局部基礎結構BSS中充當AP。
圖4顯示一例示性習知網路結構，其中一單一器件C作為AP、路由器及連接一外部網路100例如網際網路與一WLAN之數據機而工作。客戶器件A及B與該AP C相關聯。該等器件A及B可經由該AP C互換資料或存取該外部網路100。在任何情形下，該等器件A、B及C僅使用三個位址欄位。當發送一訊框至該AP C時，該等客戶器件A及B設定該「至DS」位元為「1」及「自DS」位元為「0」。若該器件B發送一訊框至該器件A，則該第一位址欄位A1包含該AP的位址作為該接收器位址(RA)。該第二位址欄位A2包含該源位址。此處，該源位址為器件B之位址。該第三位址欄位A3包含該最終目的位址。此處，該目的位址(DA)等效於器件A之位址。在器件B想與一網際網站通信之情形下，因為器件C作為一IP路由器或預設閘道而工作，該DA位址容納該AP之位址。
一旦AP C接收到器件B之訊框，其分析該目的位址之第三位址欄位。若目的為AP C，則訊框被發送至該IP路由器操作之一較高層。若目的為器件A，則AP C中繼該訊框。因此，AP C發送一訊框至器件A，該器件A具有設定為1之「自DS」位元及設定為0之「至DS」位元。該訊框之位址欄位1包含該接收器位址(RA)。在此情形下，其包含器件A之位址。該第二位址欄位包含該傳輸器位址(TA)，該傳輸器位址為AP C之位址。該第三位址欄位包含該源位址(SA)，該源位址等效於該器件B之位址。
圖5顯示僅具有三個位址欄位A1至A3之一相應地減少的802.11網格資料訊框結構，該三個位址欄位對在僅使用三個位址欄位之一基礎結構BSS中先前提到的訊框而言是足夠的。
使用僅可處理三個位址之AP，該區域BSS被限制為一單一無線躍程。圖6顯示一例示性習知網路結構，其中一器件A與一AP C及一WMN連接。該器件A可使用該AP C之基礎結構BSS之任何服務。然而，該器件A不可提供其之網路連接至該WMN。儘管該器件A及其他器件D至G形成一單一WMN，該AP C之該位址限制阻止該器件A分享其之連接。
因為該AP C僅允許三個位址之使用，傳輸至該WMN之所有訊框必須以器件A為目的。然而沒有進一步資訊時，該器件A不能決定一訊框之最終目的。因此，該器件A不能遞送該等訊框至該WMN中之另一目的。
本發明之一目的是提供一較靈活之方法，該方法允許傳統網路之互連及範圍擴展。此目的係經由如技術方案1之一裝置及如技術方案6之一方法及如技術方案9之一電腦程式產品而達成。
因此，提供一種代理機制，該代理機制允許整合一傳統網路與一WMN。藉此，可實現例如基於傳統AP之WLAN或相似類型之網路之互連或範圍擴展。此外，該所建議之代理機制不需要對該(等)存取器件(例如AP)做任何變化或修改。其對於任何類型之存取器件皆有效。
該等所建議之裝置可實施為提供於一網路節點或台中之處理器器件、模組、晶片、晶片組或電路。一處理器可由一電腦程式產品控制，該電腦程式產品包括用於在運行於一電腦或處理器器件上時執行該等所主張之方法之步驟之程式碼構件。
根據一第一態樣，至少一虛擬無線電台可被提供，其中該無線電存取控制器可經調適以傳輸自該存取器件接收之一信號至一定址虛擬器件。因為與虛擬台之一通信被建立，該正確目的位址可被輕鬆偵測到。
根據可與以上之該第一態樣結合之一第二態樣，若多個實體嘗試同時傳輸，則該無線電存取控制器可經調適以序列化傳輸請求。藉此，多個實體可同時進行傳輸。
根據可與以上之第一及第二態樣中之任意一者或二者結合之一第三態樣，可包括至少一無線存取網路介面卡以用於提供至該存取器件之一連接，其中該無線電存取控制器可經調適以互連該無線網路介面卡及該裝置之邏輯實體以建立該等個別連接。此方法允許一次保持若干個獨立連接。
根據可與該第三態樣相結合之一第四態樣，至少一無線存取網路介面卡可共用該實體層與鏈路層頻道之至少一者。此方法節省處理資源。
進一步有利的發展被定義於該等附屬請求項中。
本發明將參考該等隨附圖式、基於不同實施例而描述。
在下文，本發明之實施例在圖7所示之一例示性無線網格網路拓撲基礎上而描述。
終端使用者器件(諸如終端站(STA))A、B及D至G可受益於建立與一網格網路中之鄰近終端使用者器件及AP C之可交互操作對等無線鏈路之能力。網格點(MP)可為支援網格服務之服務品質(QoS)STA，亦即，其等參與該網格網路之可交互操作的形成及操作。一MP可與一或多個其他實體(例如，AP、入口等)搭配。該等STA A及B可與該AP C關聯以獲得對一外部網路例如網際網路電視(Internet. T)之存取。
根據一第一實施例，提供一種代理機制或功能，其中與該WMN及一傳統存取器件、AP或BSS二者連接之一器件代理存在於該WMN中的所有器件而操作。
圖7顯示一例示性網路結構，其中一單一器件作為根據本發明之諸實施例之一代理而表現。更具體言之，器件A作為器件D至G之一代理而表現。對於AP C而言，所有訊框互換呈現為局部發生。該AP C考慮器件D至G在一個躍程之外，因為器件A經配置以保持該WMN之各成員與該AP C之一獨立連接。因此，器件A亦虛擬實施器件E至G。對於該AP C而言，所有訊務呈現為局部訊務。因此，該AP C視該等器件E至G為其BSS之部分。
圖8顯示根據一第一實施例之一器件(例如圖7中之器件A)之一示意方塊圖。一無線電存取控制器或管理實體20經由一互連配置、單元或層30互連無線網路介面卡10及每一個邏輯實體。該無線電存取管理實體20傳輸所接收之訊框至複數個虛擬實體STA D至STA F中之一所選虛擬實體，且若多個邏輯實體嘗試在相同時間傳輸，則其可序列化訊框傳輸請求。具有該所建議之代理機制或功能之該器件A因此可併入多於一個的無線電器件。每一個無線電器件可具有其自身的實體層(PHY)及鏈路層(例如MAC)通道。或者，兩個或更多無線電器件可共用一個PHY及/或鏈路層(例如MAC)通道。
此外，圖8之該方塊圖顯示該器件A之一網格點功能MP及一站台功能STA A，此二功能可經由該無線電存取管理單元20而被定址，例如依賴於該器件A之功能。
圖9顯示根據在一網格網路中之一第二實施例之代理機制之一流程圖。此程序可被實施為一軟體常式，該軟體常式控制提供於圖8之該無線電管理單元20中之一處理器或控制器。
一旦自該WMN(例如圖7之器件D至G之一者)接收一訊框，該程序被初始化。該所接收之訊框被遞送至該互連層30(步驟S101)。然後，根據該所接收訊框之該源位址，對應於此之該等虛擬站台STA D至STA G之一者被選擇且該訊框被傳輸至該所選擇的內部虛擬站台(步驟S102)。最後，該訊框可經由該AP被發送至該外部網路100(步驟S103)。
反之亦然，當一訊框經由該AP接收自該外部網路100時相同程序可被應用。此處，該虛擬站台可基於提供於該所接收之訊框中之該目的位址而被選擇。該訊框可從該處基於該目的位址而被遞送至該WAN之各自器件。
圖10顯示根據圖8中之方塊圖之一發訊實例。器件A作為網格點藉由使用其內部網格點功能MP而與一WMN連接。或者，該器件作為站台藉由使用其內部站台功能STA A而與AP C連接。對於器件A代理之該WMN的每一個網格點或器件而言，可建立一虛擬站台。該等虛擬站台STA D至STA G與該AP C連接，且因此呈現為似乎是局部地在該AP C之該基礎結構BSS中。因此，器件A包括其站台功能STA A作為一與該AP C連接的邏輯實體。此站台功能STA A形成AP C之基礎結構BSS的部分。經由該AP C，該站台功能STA A具有對該外部網路100(例如該網際網路)之存取。
此外，器件A包括連接至該WMN之該網格點功能MP。器件A可例示用於器件A代理的該WMN之每一個器件之一虛擬站台。該互連層30互連所有邏輯及實體站台、網格點及其他功能，且因此實現在不同實體之間遞送訊框，且保證訊框傳輸至該正確實體。
在圖10之實例中，器件F需要存取該外部網路(例如網際網路)。其使用該WMN以到達代理器件A。在該WMN中，中間器件(例如器件G)可遞送訊框至該代理器件A。接收該器件F之訊框後，該代理器件A遞送該訊框至其互連層30。該互連層30傳輸該訊框至器件A代理該器件F實施之該對應虛擬站台STA F。對該AP C呈現為站台F，該訊框可被發送至該外部網路。在相反方向接收之訊框可從該代理器件A被輕鬆遞送至該WMN中之該最終目的。因為該AP C與器件A中之該等虛擬站台STA D至STA F通信，器件A可輕鬆偵測該正確目的位址。因此，即使具有被用於該AP C之基礎結構BSS之一三個位址格式，該AP C連接至該外部網路之該網路連接可經由該代理器件A而被提供至該整個WMN。
總而言之，已描述一種用於經由一存取器件連接一網型網路至另一網路之裝置及方法，其中一代理機制被提供於該網型網路中，該代理機制允許基於傳統存取點之網格式網路的互連及範圍擴展。
應注意本發明不限於以上諸實施例且可被用於任何網路環境，該網路環境包括用於傳輸至或接收自一所連接之網路之至少一個中央AP或存取器件。此外，只要該等實體或功能實現相似功能，提供該所建議之代理機制之該等實體或功能的指派可不同。即使除了作為遞送器或代理器件而工作之網格器件以外僅有一個其他網格器件，本發明仍然可行。因此，甚至一單一無線存取網路介面卡及一單一無線電器件可被提供於圖8及圖10之該例示性代理器件中。
從對該等圖式、該揭示內容及該等附加申請專利範圍之一研究，技術熟練者可瞭解及實現對該等所揭示之實施例的變更。在申請專利範圍中，該詞「包括」不排除其他元件或步驟，且該不定冠詞「一」不排除複數個元件或步驟。一單一處理器或其他單元可實現該等申請專利範圍中所闡述之數個項目之該等功能。特定方法被列在相互不同之附屬技術方案的事實不表示不可有利地利用此等方法之一結合。用於控制處理器以執行該等請求特徵之一電腦程式可儲存/分佈在一合適媒體上，諸如一光儲存媒體或被與其他硬體一起提供或提供作為其他硬體之一部分之一固態媒體，但是其亦可以其他格式分佈，諸如經由網際網路或其他有線或無線電信系統。在申請專利範圍中的任何參考符號不應被解釋為對本發明之該範圍的限制。
10．．．無線存取網路介面卡
20．．．無線電存取控制器
30．．．互連層
100．．．外部網路
A-G．．．器件
MP．．．網格點
STA A-STA G．．．虛擬無線電站台
圖1顯示具有四個位址欄位之一網格資料訊框結構；
圖2顯示一示意性網路結構，其中四個位址欄位被用於互連；
圖3顯示基於圖2中之該網路結構之一發訊實例；
圖4顯示一例示性習知網路結構，其中一單一器件作為AP、路由器及數據機而工作；
圖5顯示一減少的網格資料訊框結構；
圖6顯示一例示性網路結構，其中一單一器件與一AP及一網格網路連接；
圖7顯示一例示性網路結構，其中一單一器件作為根據本發明之諸實施例之一代理而表現；
圖8顯示根據一第一實施例之一器件之一示意方塊圖；
圖9顯示根據一第二實施例之代理機制之一流程圖；及
圖10顯示基於圖8之該方塊圖之一發訊實例。
100．．．外部網路
A-G．．．器件

Claims (9)

  1. 一種用於經由一存取器件(C)連接一網型網路至另一網路(100)之裝置，該裝置包括：a)一互連層(30)；及b)一無線電存取控制器(20)，其經調適以經由該互連層(30)來保持與該網型網路之至少一器件之該存取器件(C)之諸個別連接。
  2. 如請求項1之裝置，進一步包括至少一個虛擬無線電站台(STA D至STA G)，其中該無線電存取控制器(20)經調適以傳輸一自該存取器件(C)接收之信號至一定址虛擬器件。
  3. 如請求項1之裝置，其中若多個實體嘗試同時傳輸，則該無線電存取控制器(20)經調適以序列化諸傳輸請求。
  4. 如請求項1之裝置，進一步包括用於提供一連接至該存取器件(C)之一無線存取網路介面卡(10)，其中該無線電存取控制器(20)經調適以互連該無線網路介面卡(10)及該裝置之邏輯實體以建立該等個別連接。
  5. 如請求項4之裝置，其中該等無線存取網路介面卡(10)之至少二者共用實體層及鏈路層通道之至少一者。
  6. 一種經由一存取器件(C)連接一網型網路至另一網路(100)之方法，該方法包括使用該網型網路之至少一器件(A)中之一互連層(30)以保持與該網型網路之至少一器件之該存取器件(C)之諸個別連接。
  7. 如請求項6之方法，進一步包括下列步驟：接收來自該網型網路之一訊框；經由該互連層(30)遞送該訊框至一虛擬無線電站台(STA D至STA G)；及發送來自該虛擬無線電站台(STA D至STA G)之該訊框至該存取器件(C)。
  8. 一種用於經由一存取器件(C)連接一網型網路至另一網路(100)之系統，該系統包括具有如請求項1之一裝置之至少一網路節點(A)之該存取器件(C)。
  9. 一種電腦程式產品，其包括用於在運行於一電腦器件上時產生如請求項6之步驟的程式碼構件。
TW098129147A 2008-09-02 2009-08-28 網型網路之代理機制 TWI491231B (zh)

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TW098129147A TWI491231B (zh) 2008-09-02 2009-08-28 網型網路之代理機制

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US (2) US8737264B2 (zh)
EP (1) EP2351424B1 (zh)
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