透明乙太網無線收發橋的製作方法

2023-06-20 00:05:51

專利名稱：透明乙太網無線收發橋的製作方法
技術領域：
本發明屬於通信領域，尤其涉及一種用於有線區域網與無線區域網之間達成信號傳輸的透明乙太網無線收發橋。
背景技術：
現有無線技術得到了廣泛地應用，越來越多的區域被覆蓋了無線網絡，我們也越來越體會到無線網絡的方便，越來越覺得離開不了它。但卻還是存在一定的局限性，很多曾經覆蓋了有線網絡的地區由於切換無線網絡的成本很高，因此尚未充分享用無線的優勢，這些成本一方面包括了金錢上的開支，另一方面是由於現有的應用在無線環境中是否能夠穩定運行而不會出現異常，無法肯定，而更換網絡接口設備和大面積敷設接入點的方式會造成在切換過程中出現很多隱患問題。因此需要在不影響現有的有線環境的情況下達成與無線網絡的連接。
要實現以上功能可以採用的現有技術有GSM技術，CDMA技術，藍牙技術，Hyperlan技術，這些技術都是利用微波無線技術進行數據信息的傳送，其中前兩項技術在無線通訊運營中被廣泛使用，具有很強的市場地位，我們現有使用的手機也就是採用該項技術，這兩項技術可以進行數據傳送，也就能夠進行在乙太網協議棧上的透明無線收發，不過由於其目前的廣泛移動手機的頻段佔用，技術專屬性比較強，頻段不開放，如果需要用此頻段，則需要付費支持，因此帶來的問題就是使用成本較高，同時由於這個頻段中非常擁擠，因此在無線乙太網收發中能夠實現的速率也較低。市場上有一些可以接入筆記本作為乙太網TCP/IP協議的數據收發，不過在技術和產品上的穩定性尚不高。後兩項技術是公開頻段中使用的技術，不過由於這兩項技術的普及度不高，標準化動作較慢，產品開發的兼容性也較差，在使用過程中，藍牙技術也存在速度較慢的問題，HyperLAN技術在速度上雖然有所優勢，但是由於其採用的ATM的工作原理，因此在和乙太網兼容性上存在問題，同時HyperLAN的造價較高，從性價比上來看無法迅速佔領市場。
802.11協議技術下孕育出的網卡，網橋，接入點等產品與本發明具有相同的技術基礎，但是實現的具體功能不同。雖然具有無線連接的基礎作用，從技術本身上來看應用面廣泛，但應用深度較差。在特定的透明無線乙太網收發橋的應用市場中，無法滿足非技術性用戶在各自應用領域中的獨特需求。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於有線區域網與無線區域網之間達成信號傳輸的透明乙太網無線收發橋，讓有線網絡用戶可以在不改變任何配置的情況下即插即用地實現無線網絡的連接。
本發明的無線區域網中使用的透明乙太網無線收發橋，包括發射端AP和至少一個接收端AP，其中發射端AP工作在普通覆蓋模式，接收端AP工作在站點(Station)模式，接收端AP中記錄的接收端AP MAC地址虛擬為其所接入設備的MAC地址，即是把接收端AP作為整個無線網絡中的無線站點STA客戶端，而不是作為無線發射端使用，從而使發射端AP與接收端AP實現數據通信。其中接入設備可以是集成了符合802.3標準的乙太網接口的醫院視頻或音頻設備。
本發明所公開的透明乙太網無線收發橋其優點表現在簡化了無線網絡對有線網絡的切換易用程度，為無線網絡的快速推廣創造條件；接入端設備不需要進行任何設置即可把接入終端無線接入網絡；能夠在現有網絡中實施不破壞地接入和撤離，同時對用戶完全透明；本發明具備乙太網兼容性，能夠在現有最廣泛使用的乙太網環境下進行透明的連接；實現了醫院視頻或音頻設備的信號通過無線區域網傳輸到有線區域網中。


圖1為IEEE 802.11b工作模式示意圖。
圖2為本發明透明乙太網無線收發橋工作示意圖。
圖3為本發明透明乙太網無線收發橋採用虛擬MAC地址方式實現的工作示意圖。
具體實施例方式
本發明透明乙太網無線收發橋由發射端與接收端組成。在一個發射端的情況下，可以按照需要增加足夠多的接收端。發射端作為主設備，提供足夠大的無線信號覆蓋範圍，在信號覆蓋範圍內，可以同時為多臺接收端提供接入服務。接收端後通過乙太網線可以接入任何一套網絡設備。
在本發明中，天翼通無線區域網(IEEE802.11b)的組網模式有別與通常，接收端AP工作模式比較特殊，要具體了解這種特殊模式的功能，首先需要了解一下基本的IEEE 802.11b概念。
請參閱圖1，802.11體系結構的組成包括無線站點STA(station)，無線發射端AP(access point)，獨立基本服務組IBSS(independent basicservice set)，基本服務組BSS(basic service set)，分布式系統DS(distribution system)和擴展服務組ESS(extended service set)。一個無線站點STA通常由一臺PC機或筆記本計算機加上一塊無線網卡構成。
802.11定義了兩種工作模式ad hoc(對等)模式和infrastructure(架構)模式。
在ad hoc模式中，至少需要包含兩個STA，每兩個STA之間直接相連實現資源共享，不需要發射端AP和分布式系統，由此構成的無線區域網也稱為IBSS網絡。
在infrastructure模式中，各無線站點STA通過發射端AP與現有的骨幹網相連接，這種配置組成一個BSS。在BSS中，發射端AP不僅提供STA之間通信的橋接功能，還提供STA與有線區域網的連接，以便無線用戶訪問有線網絡上的設備或服務。
多個BSS互相連接即組成一個ESS。ESS支持漫遊功能(移動性)，無線站點STA可以在ESS內不同的BSS之間漫遊。
無線發射端AP可以看成是一個無線的Hub，它的作用是提供STA和現有骨幹網絡(有線或無線的)之間的橋接。發射端AP可以接入有線區域網，也可以不接入有線區域網，但在多數時候發射端AP與有線網絡相連，以便能為無線用戶提供對有線網絡的訪問。發射端AP通常由一個無線輸出口和一個乙太網接口(802.3接口)構成，橋接軟體符合802.1d橋接協議。
請參閱圖2及圖3，本發明在802.11b協議的基礎上，把工作在普通覆蓋模式下的發射端AP通過軟體更新，讓其工作在特殊的站點(Sration)模式，從原理上說即是把發射端AP作為整個無線網絡中的STA客戶端，而不是作為無線發射端使用。通常情況下，多個發射端AP之間並不互相傳送數據，而在Station模式下，可以做到接收端AP與指定的發射端AP進行通訊。而達到這個功能的關鍵就是虛擬MAC地址技術。MAC地址是硬體設備唯一、固定編號，在網絡傳輸中起到識別源地址和目標地址的作用。當接收端AP工作在普通覆蓋模模式時，就相當於一張普通的無線網卡接入整個無線網絡，這種情況下無線網卡的MAC地址是有意義的。而當AP作為Station時，AP的MAC地址在網絡傳輸中並不起任何作用，而真正起作用的是連接在接收端AP後面接入設備MAC地址，從而實現了接入設備與發射端AP之間的數據通訊。
將本發明的透明乙太網無線收發橋用於遠程醫療過程中時，由於部分醫療設備屬於專用設備，硬體上並沒有集成目前常規的無線STA接口(PCMCIA/USB/CF/PCI)，一般只集成了符合802.3的RJ45乙太網接口，這給無線組網形成了一定的障礙。同樣的終端設備的作業系統也是個問題，專用的作業系統可能無法正常驅動無線網卡。當接收端AP工作在Station模式時，接收端AP本身可以看作為一張無線網卡，就近連接到工作在普通覆蓋模式下的發射端AP上，此時工作在Station模式下的接收端AP可以通過雙絞線連接任何符合802.3標準的帶有RJ45接口的設備，通過TCP/IP、IPX等協議，終端設備就可以通過運行在Station模式下的AP把數據轉換為無線電信號後傳送給遠端的設備。這就從軟體、硬體兩個方面解決了專用終端設備無法連接無線網絡的問題。在用這種特殊的組網方式後，對視頻和音頻的採集系統沒有上述種種規定，只要終端設備支持乙太網技術即可。
複雜建築環境下的信號分布模型和信號點的選擇問題無線區域網工作頻段在2.4G～2.4835GHz，屬於微波頻段。一般每個發射端AP的發射功率只有30～50mW，比手機最大的發射功率2W要小得多，屬於綠色環保產品。雖然單個發射端AP在無阻隔的情況下可覆蓋半徑50～100米的範圍，但是由於無線區域網的頻率較高，其穿透能力不強。此次對醫院覆蓋的區域主要是一間一間獨立的病房，從其中的一個病房接收發射端AP的無線信號可能要穿過多層牆體的阻隔，信號會受到很大的衰減，同時為不妨礙病房中的病人，發射端AP只能放置在病房外的走廊中。為保證每個病房能接收符合標準的無線信號，我們在走廊增加發射端AP布放的數量，並進行一系列的模擬測試和設備調試。
醫療系統和802.11無線信號共存下的頻譜規劃問題無線區域網使用的2.4GHz頻段屬於公用的ISM頻段，主要是開放給工業、科學、醫學三個主要機構使用。如果有多種設備同時在該頻段工作，可能會造成信號互相干擾的問題，經過嚴格檢測，本產品對醫療設備沒有影響。而普通GSM手機可能會對醫療設備造成影響。
醫療監控系統在無線系統下的穩定工作技術問題的解決無線信號在空中傳播，會受到人、牆壁、設備等各種物體的反射和吸收，因此其信號傳輸的穩定性會受環境的影響。特別是遠程診斷的應用，需要在無線網絡中傳輸以視頻和音頻信號為主的數據，傳送的數據量大，發射端AP以滿負荷狀態工作。本發明具有穩定性高，抗幹擾力強的特點。
本發明是利用了無線微波中的數據傳送技術來為各種需要能夠擺脫有線連接網絡局限性的網絡環境提供服務的一項技術，這個產品中的核心部分應用了無線區域網802.11技術，屬於微波技術和目前流行的無線技術的結合，該項發明的成果能夠在目前已經廣泛應用了區域網技術的行業提供增值的性能和功能，創造更加自由，更加靈活的應用能力。
採用本發明「透明乙太網無線收發橋」後能夠帶來的優勢和價值可以歸納為1、簡化了無線網絡對有線網絡的切換易用程度，為無線網絡的快速推廣創造條件；2、接入端設備在連接到接入終端後，只需接通電源即可完成聯網。不需要進行任何設置，能夠在現有網絡中實施不破壞地接入和撤離，同時對用戶完全透明；3、本發明具備乙太網兼容性，能夠在現有最廣泛使用的乙太網環境下進行透明的連接；4、本發明安裝固定方便，配置簡單，易用性很強；整套設備體積很小，可隨身攜帶，接收端可跟隨接入設備隨意安置，不需特別的固定工作。
5、本發明解決了很多特殊環境下應用實施上所存在的問題，特別是現有設備的可移動問題，在醫院、機場，倉庫等地具有很高的推廣價值。
權利要求
1.一種透明乙太網無線收發橋，包括發射端AP和至少一個接收端AP，其特徵在於發射端AP工作在普通覆蓋模式，接收端AP工作在站點(Station)模式，從而使發射端AP與接收端AP實現數據通信。
2.如權利要求1所述的透明乙太網無線收發橋，其特徵在於接收端AP中記錄的接收端AP MAC地址虛擬為其所接入設備的MAC地址。
3.如權利要求2所述的透明乙太網無線收發橋，其特徵在於接入設備集成了符合802.3標準的乙太網接口。
4.如權利要求2所述的透明乙太網無線收發橋，其特徵在於接入設備為醫院的視頻或音頻設備。
5.如權利要求1所述的透明乙太網無線收發橋，其特徵在於工作頻段在2.4G～2.4835GHz。
全文摘要
本發明涉及一種實現無線區域網與有線網絡連接的透明乙太網無線收發橋，包括發射端AP和至少一個接收端AP，其中發射端AP工作在普通覆蓋模式，接收端AP工作在Station模式，接收端AP中記錄的接收端APMAC地址虛擬為其所接入設備的MAC地址，從而使接入設備通過接收端AP實現與發射端AP的數據通信。
文檔編號H04L12/28GK1494271SQ0315095
公開日2004年5月5日 申請日期2003年9月15日 優先權日2003年9月15日
發明者沈洪波, 陸飆, 孫錕 申請人:上海第二醫科大學附屬新華醫院