用於加入協調網絡環境的短距離無線接入點的適配方法和系統的製作方法
2023-05-23 17:13:51
專利名稱：用於加入協調網絡環境的短距離無線接入點的適配方法和系統的製作方法
技術領域：
本申請涉及無線網絡，尤其涉及在網絡環境內，擴展獨立無線接入點，以實現集成解決方案的適配器和方法。
背景技術：
短距離無線技術，如802.11，藍牙，HomeRF，以及其它一些相關技術如今正被迅猛的應用於將行動裝置連接到已有的建築內有線區域網。為具備這種連接能力，目前許多生產廠商正致力於無線接入點設備的開發。這種接入點設備的例子有California的San Jose的Cisco Systems，Inc.生產的aironet 340接入點設備(802.11型接入點)；以及瑞典Lund的Axis Corporation生產的AXIS 9010接入點設備(藍牙型接入點)。
傳統的無線接入點提供的功能很有限，特別僅局限於啟用區域網連接的所謂「熱點」。接入點的操作是在無線環境和有線區域網之間轉發數據包。但是，在包括多接入點的環境中，傳統的獨立接入點有很多局限性。例如，獨立接入點設備(1)不能集中管理。(2)不支持與其它接入點的第三層協議(layer 3(IP))漫遊。(3)不能進行服務質量的量度。(4)不能發送集中化的日誌和報告(5)只提供很有限的安全及驗證能力，而且不支持伺服器管理安全。
為解決以上所提到的不足，人們做了許多努力，如把新的基礎設施與現存的網絡相結合，對接入點提供所缺的服務。這一做法一個例子是將Cisco Aironet 350接入點與Cisco安全訪問控制伺服器(Cisco Secure Access Control Server)相結合，以發送驗證和動態密鑰生成服務；另一例子是，將用於驗證發送(delivery ofauthentication)的3Com SuperStack II交換機與對無線用戶的虛擬專用網絡訪問相結合。然而，這些傳統的方法有以下一方面或多方面的要求(1)客戶設備上要有必備軟體(如虛擬專用網VPN軟體)；(2)特定版本的無線客戶硬體或固件，從而必須要求均質的環境下；(3)必須升級到現有的無線接入點；(4)複雜的網絡配置，因為多個基礎設施必須分別安裝、配置和管理。
這些要求會使配置更困難，限制了設備的選擇，不能提供一種有彈性的能對企業網絡環境中的接入點提供所有所需服務的方法。因此，需要對現有技術的無線接入點系統加以改進發明內容本發明的目的是為網絡環境內的接入點提供網絡適配器。
本發明的另一個目的在於，對交換區域網路內的多個接入點提供網絡適配器。
在本發明的優選實施例中，提供一種適配器設備，連接到網絡內的每個短距離無線接入點。每個在接入點和無線區域網之間傳遞的數據包都通過適配器。適配器可以實現為獨立PC機、專用計算設備或者與接入點物理耦接的組件，組件/接入點組合封裝在單個外殼內。
在本發明的一方面，適配器可實現為加載到接入點的存儲器中的軟體組件或模塊。最好，適配器包括一有線網絡接口，無線網絡接口，IP棧和網絡協調軟體。
本發明的另一方面在於，當適配器結合在交換區域網路環境中時，單適配器設備可以支持多種短距離無線接入點。
下面結合附圖，對本發明的優選實施方式作進一步說明。附圖僅用於對本發明進行舉例說明，而不是限制本發明。附圖中相同的標記指示相同的部件圖1是本發明的連接有線和無線網絡的適配器的方框圖。
圖2是本發明的適配器的方框圖。
圖3是本發明的數據包轉發至無線接口的方法的流程圖。
圖4是本發明的將數據包轉發至有線接口的方法的流程圖。
圖5是本發明的通過轉換器(switch)連接到多個接入點的適配器的方框圖。
圖6是本發明的連接到單個適配器的三個單獨的接入點區域的方框圖。
圖7是本發明的連接到不同無線網絡的接入點的適配器的方框圖。
具體實施例方式
一般，一個典型網絡環境包括一個連接到有線區域網的網絡控制伺服器。適配器的有線網絡接口與區域網相連，適配器的無線網絡接口與接入點相連。網絡控制伺服器與區域網相連，區域網與網際網路骨幹相連通。
由圖1、圖2可見，一個或多個適配器101與相應的短距離無線接入點100相連。在優選實施例中，適配器101有兩個網絡接口，一個是無線網絡接口，另一個是有線網絡接口。無線網絡接口直接與每個接入點100相連，有線網絡接口直接與區域網102相連，或者與交換機(轉換器)/路由器相連(圖1中未示例)。這樣，在接入點100和有線區域網102之間傳送的所有數據包必須通過適配器101。
適配器101與網絡控制伺服器(NCS)103相通訊，網絡控制伺服器103用於維護網絡環境中適配器101所需的信息。優選情況下，網絡控制伺服器103通過區域網102與適配器101相通訊。但是，對本領域普通技術人員來說顯而易見的是，網絡控制伺服器103可以直接與每個101適配器相連，也可以通過廣域網，如網際網路與適配器相通訊。
適配器101可以實現為獨立的PC機，或者專用計算設備。或者，適配器101可以實現為與接入點100物理耦接的組件，組合件被封裝在單個外殼內。在本發明的其它方案中，適配器101可以實現為加載到接入點100的內存中的軟體組件或軟體模塊。
本發明的另一實施例是，適配器101與現有的有線區域網埠，而不是短距離無線接入點100一起工作。在這種情況下，適配器的有線接口200與區域網埠相連(與通常情況一樣)，用戶設備或交換機(轉換器)可以與適配器的無線網絡接口201(而不是接入點)相連。
申請日為2000年8月11日，專利申請序列號為09/637,742，名稱為「在短距離網絡環境內實現無縫用戶移動」的共同受讓待審美國專利申請公開了一種無線網絡系統中，其中，中心核心伺服器處在網絡基礎設施中，當設備用戶在該環境中漫遊時，為自動管理點(HMP，Handoff Management Point)提供服務。本申請的可以與該共同受讓的發明結合實施，這時網絡控制伺服器103與核心伺服器在同一位置，或網絡適配器101與HMP在同一位置。這種混合配置方式可以讓用戶在不直接支持協調的接入點之間通過核心伺服器無縫漫遊。
2000年9月8日申請的，專利申請號為09/657,754，題為「在短距離無線網絡環境內位置獨立的路由和安全接入」的共同受讓待審美國專利申請在此引為參考。該申請公開了一種系統，其中，路由協調器維護多數連接表記錄，多個主代理冒充程序HAM(Home Agent Masquerader)和外部代理冒充程序(FAM，ForeignAgent Masquerader)與路由協調器通訊，以保證客戶在短距離無線網絡內環境中移動時，客戶數據連接得以保持。每一個連接表記錄包括一個客戶地址和埠，以及一個伺服器地址和埠。本發明的系統可以與該共同受讓的發明結合實施，這時網絡控制伺服器103與路由協調器在同一位置，或網絡適配器101與HAM和FAM在同一位置。這種混合配置方式可以讓用戶在短距離無線網絡環境中移動時保持網絡連接，並通過路由協調器與不直接支持協調的接入點通訊。
因此，本發明中的網絡控制伺服器103可以與核心伺服器和/或上面提及共同受讓發明的路由協調器在同一位置。另外，本發明的適配器101可以與上述共同受讓發明中的HMP和/或HAM或FAM在同一位置。
如圖2所描述，適配器101包括一個有線網絡接口200，一個無線網絡接口201，網絡協調軟體202和一個增強IP棧(angmentedIP stack)203。
有線網絡接口200可包括乙太網接口、令牌環接口或本領域所知的任何其它區域網接口。在本發明的優選實施例中，網絡適配器101結合有單個有線網絡接口200。但對本領域普通技術人員來說顯然的是，本發明的另外的實施例可以包括多個無線網絡接口，每個接口把適配器101與不同的區域網相連接。
無線網絡接口201可包括到無線接入點100的乙太網連接、串行電纜、RS232或其它電纜連接。更優的實施方式下，網絡適配器101結合有單個無線網絡接口201。但對本領域普通技術人員來說顯然的是，本發明的另外的實施例可以包括多個無線網絡接口，每個接口都將適配器101與不同的無線接入點100相連接(例如參見圖5-7)。
網絡協調軟體202用於與網絡控制伺服器103相通訊，以為被管理的網絡環境內的適配接入點100提供協調功能。在本發明的優選實施例中，網絡協調軟體202使得適配器能夠檢索網絡安全和服務質量策略，檢索數據包重寫規則，傳送日誌和警告，傳播與設備到達和離開(device arrival and departure)相關的信息。而且軟體還可以接收發送到接入點本身的管理命令。
增強IP棧203包括一個具有特定特徵的IP棧，以實現被管理的網絡環境。在本發明的優選實施例中，以上所述特徵包括數據包過濾和數據包重寫，但不限於此。數據包過濾功能可以根據被管理的網絡環境中的安全、服務質量或其它策略要求，阻止數據包被發往其欲發往的目的地。數據包重寫功能根據被管理的網絡環境內的策略要求，在數據包被轉發至其目的地之前重寫數據包。在本發明的優選實施例中，數據包重寫功能包括網絡地址轉換(NAT)功能-本領域內眾所周知的一種地址管理技術。在本發明的一個方面，數據包重寫策略可以實現第三IP協議layer 3(IP)漫遊能力。
在本發明的另一實施例中，增強IP棧203包括對移動IP外部代理(Foreign Agent，FA)的支持。移動IP協議被定義在RFC2002內，這一協議可以在網際網路的www.RFC-EDITOR.org站點內檢索到。在本發明的又一實施例中，增強IP棧包括探測和處理對應於各種標準協議如域名服務(DNS)協議、動態主機配置協議(DHCP)、遠程鑑別撥入用戶服務(RADIUS)協議和網際網路群組管理(IGMP)協議的數據包的服務。增強IP棧探測到對應於這些服務之一的數據包後，可以對數據包進行過濾，根據被管理的網絡環境內的策略轉發數據包或產生回應。
圖3中展示了將數據包轉發至無線網絡的優選方法。無線接口300接收到數據包後，數據包被轉發到增強IP棧301。最初，由增強IP棧301確定是否應放棄該數據包302。如果決定丟棄，則丟棄該數據包303，處理過程完成。如果不需要丟棄，增強協議棧確定數據包是否需要被修改304。如果數據包需要修改，則根據適配器101的具體實現進行修改。最後，數據包被轉發至無線網絡接口以用於傳輸305。
在這一處理過程中的各個點，適配器101可能需要從網絡控制伺服器獲得配置信息，在這種情況下，激活適配器中的網絡協調軟體來檢索所述信息。在這一過程的各個點，可能要求適配器向網絡控制伺服器報告信息，在這種情況下，激活適配器中的網絡協調軟體來報告所述信息。
圖4中展示了將數據包轉發至有線網絡接口的優選方法。有線接口400接收到數據包後，數據包最終被轉發到增強IP棧401。由增強IP棧確定402是否應丟棄該數據包(402)。如果決定丟棄，則丟棄數據包403，處理過程完成。如果不需要丟棄，增強協議棧確定數據包是否需要被修改404。如果數據包需要修改，則根據適配器101的具體實現進行修改。隨後，數據包被轉發至有線網絡接口以進行傳輸405。在這一處理過程的各環節，適配器101可能需要從網絡控制伺服器獲得配置信息，在這種情況下，激活適配器中的網絡協調軟體來檢索所述信息。在這一處理過程的各環節，可能需要適配器向網絡控制伺服器報告信息，在這種情況下，激活適配器中的網絡協調軟體來報告所述信息。
圖5中展示了適配器101通過交換機500連接到多個接入點。在本發明的另一實施例中，適配器101為多個短距離無線接入點100提供服務。在這種情況下，多個短距離無線接入點100分別與交換機500相連。雖然圖5描述了位於與交換機500相連接的特定區段(segment)的每個接入點100，但對本領域普通技術人員來說顯而易見的是，單個區域網區段(segment)可以包括多個無線接入點。適配器101也與交換機500相連。在這一實施例中，適配器的有線和無線接口最好集成到交換機500的單個連接503中。在本實施例的一種實現方式中，交換機500被編程為自動轉發所有來自從區域網區段例如501a、501b、501c到包括適配器101的區域網區段503的進入數據包。交換機500還被編程為自動將所有不來自於包含該適配器的區域網區段503(如源於區域網102，並通過區段502送達)的、去往接入點區域網區段501的數據包轉發到包含適配器101的區域網區段503。這樣，適配器101可以接收和處理所有來自於和將送往接入點100的數據包。
圖6展示了本發明的另一個實施例，適配器101支持多個交換區域網，其中至少部分交換區域網包含無線接入點。圖6中，適配器被圖示為連接到三個包含無線接入點的交換區域網。這僅是為說明目的的舉例。顯然，區域網和接入點的數目是可變的。
設置了多個短距離無線接入點100連接到每個交換機。有三個接入點區域網，每個區域網的交換機500與適配器101的無線網絡接口相連。適配器的有線網絡接口與一對有線區域網102相連。提供了一臺或多臺PC機與每個有線區域網相連。在這種情況下，適配器101接收所有送往或來自連接到所有三個交換機500的接入點的數據包。另外，適配器還可以處理送往或來自於多個有線網絡102的數據包。
接入點100或無線客戶機可以被編程為通過把目標媒體存取控制(MAC)地址定義為適配器地址而將所有線目的地數據包轉發至適配器101。例如，接入點100可以被編程為把適配器101當作網絡通信的預設IP網關。
在本發明的另一實施例中，網絡控制伺服器103可以與適配器101在同一地方，這樣可以減少在網絡內必須安裝的伺服器的數量，從而降低整個系統成本。
在本發明的又一實施例中，網絡控制伺服器組件可以是分布式的，以提高網絡性能和故障處理的能力。
在本發明的再一實施例中，適配器101可以與接入點100相連接，以支持不同的無線網絡。而且上文所述各種無線網絡可以集成多種不同的短距離無線通訊技術。
圖7所示為適配器101連接到和多個不同無線網絡相連的接入點100的情況。這些不同的無線網絡可以使用相同的網絡技術，在這種情況下它們有不同的網絡標識，它們也可以使用不同的網絡技術如802.11或藍牙技術。
不同無線網絡的接入點100與適配器101無線網絡接口相連。適配器有線網絡接口與有線區域網102相連。應該理解，在另外的實施例中，適配器可以通過多個交換機與不同的無線網絡相連，如上文圖5圖6所述。
儘管上文描述了本發明的優選實施例，但這並不意味著本發明僅限於這樣的實施例。對於本領域普通技術人員來說，可以有一些修改、變化、變型、替代和等效方案，但均在權利要求所述發明的基本精神和範圍內。
權利要求
1.一種為區域網環境中的一個或多個接入點提供網絡適配器的系統，包括用於將所述一個或多個接入點連接到有線網絡的裝置；用於將所述一個或多個接入點連接到無線網絡的裝置；用於實現被管理的網絡環境的裝置；以及用於與網絡控制伺服器通訊的裝置。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述連接到有線網絡的裝置還包括有線網絡接口。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述連接到無線網絡的裝置還包括無線網絡接口。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述無線網絡接口與無線接入點相連接。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述無線接入點還包括802.11型接入點。
6.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述無線接入點還包括藍牙型接入點。
7.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述無線網絡接口與區域網埠相連接。
8.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述實現被管理的網絡環境的裝置還包括增強的IP棧。
9.如權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述增強的IP棧包括移動IP外來代理。
10.如權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述增強的IP棧檢測和處理對應於多個網絡服務的數據包。
11.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述通訊裝置還包括網絡協調軟體。
12.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡適配器包括多個有線網絡接口。
13.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡適配器包括多個無線網絡接口。
14.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡適配器與一個交換機相連接，該交換機與多個短距離無線接入點相連接。
15.如權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述交換機可編程用於自動地將所有來自無線接入點區域網區段的進入數據包轉發至包含所述網絡適配器的區段。
16.如權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述交換機可編程用於自動地將所有非來自包含所述網絡適配器的區域網區段並去往接入點區段的數據包轉發至包含所述網絡適配器的區域網區段。
17.如權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述接入點或無線客戶機被編程用於將所有數據包轉發至所述網絡適配器。
18.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡控制伺服器與所述網絡適配器在同一位置。
19.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡控制伺服器與核心伺服器在同一位置。
20.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡控制伺服器與路由協調器在同一位置。
21.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡適配器包括至少一個獨立的PC機和一個專用計算設備。
22.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡適配器還包括存儲在所述一個或多個接入點內的軟體。
23.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡控制伺服器分布於所述有線網絡中。
24.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡適配器可連接到位於多個區域網區段上的一個或多個接入點。
25.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡適配器可以與不同的無線區域網相連。
26.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述網絡適配器與自動管理點、宿主地址冒充程序和外部地址冒充程序中的至少一個在同一位置。
27.一種用於為區域網環境中的多個接入點提供網絡適配器的方法，包括下述步驟將所述接入點與有線網絡相連；將所述接入點與無線網絡相連；實現被管理的網絡環境；與網絡控制伺服器通訊。
28.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述實現被管理的網絡環境的步驟進一步包括下列步驟從有線網絡接收數據包；通過增強的IP棧處理所述數據包；確定是否重寫所述數據包；以及將所述數據包轉發至所述無線網絡。
29.如權利要求28所述的方法，其特徵在於，在將所述數據包轉發至所述無線網絡的步驟之前還包括確定是否過濾所述數據包的步驟。
30.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述實現被管理的網絡環境的步驟進一步包括下列步驟從無線網絡接收數據包；通過增強的IP棧處理所述數據包；將所述數據包轉發至有線網絡。
31.如權利要求30所述的方法，其特徵在於，所述處理步驟在所述轉發步驟之前還包括下述步驟確定是否過濾所述數據包；確定是否重寫所述數據包。
32.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括下列步驟通過所述增強的IP棧檢測對應於多個網絡服務的數據包；以及處理所述數據包。
33.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括下述步驟通過檢查與移動客戶機傳輸的數據包相關的媒體存取控制地址，確定當前與該移動客戶機相關聯的接入點。
全文摘要
利用適配器(101)使已有的短距離無線接入點(100)能夠加入協調網絡環境的系統和方法。所述適配器(101)擴展接入點的能力、實現策略並執行其他操作。
文檔編號H04L12/56GK1593035SQ02809329
公開日2005年3月9日 申請日期2002年5月2日 優先權日2001年5月3日
發明者桑迪普·辛海爾, 蘭加查裡·安安德, 阿傑·戈帕爾, 理察·奈維斯 申請人:裡費傑公司