集成的無線電信和區域網系統的製作方法

2023-05-03 13:06:36 1

專利名稱：集成的無線電信和區域網系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於集成無線LAN和移動電信的方法和設備，並且尤其涉及用於集成無線LAN和通信數據卡的方法和設備。本發明也涉及網絡系統，包括至少一個終端和連接到所述網絡系統的裝置。
便攜計算機或小型移動數據終端的用戶可通過幾個不同的系統連接到區域網(LAN)上。利用無線LAN線纜和天線，LAN可提供無線連接。可選地，當用戶在無線LAN範圍以外時，使用如一個通信數據卡和行動電話，或者一個集成卡，把通過電話撥號(dial-up)服務的接入提供給用戶。這些系統給用戶一定的靈活性，但是每當接入(或接口)的方式改變時，需要用戶重新登入。
因為這樣會增加重量和費用，因此需要靈活而且需要最少硬體的網絡訪問系統。
根據本發明的第一方面，提供了一個網絡系統，其包括一個終端，通過至少兩個接口連接該終端到網絡的裝置，其特徵在於提供了在一個和另一個接口之間交換網絡連接的裝置，以及進一步特徵在於，提供了一個適合於在鏈路層重發數據分組的網絡代理(proxy)和終端代理，以支持一個接口和另一個接口之間的無縫交換。
這樣本發明提供了連接到一個網絡的簡單、高效和輕便的方法和設備。本發明使得用戶能夠在辦公樓內以及遠離辦公樓漫遊時保持對網絡的連接。本發明在兩個連接之間無縫地交換，允許使用單個卡來完成兩項功能。使用單個卡還在電力需求和電池壽命方面具有額外優勢。
在移動終端或者在網絡中，本發明提供了在通信接口之間不影響更高層通信協議而進行交換的機制。對上層協議層，本發明提供單個網絡接口，而不管特定的連接模式。
在支持無縫交換的網絡體系結構中網絡代理和終端代理是功能塊。可以使這些代理適合於每個特定的網絡和終端組合。
參考附圖下面描述了本發明的實施例，其中


圖1顯示了網絡配置輪廓。
與網絡性能有關的信息存儲在網絡代理中。與終端10性能有關的信息存儲在終端代理中。利用傳統的無線LAN連接，利用組合數據和無線LAN卡11、天線12和14以及無線LAN接入點16，終端可連接到網絡上。一旦連接上，通過以太主幹網1，終端可同網絡上的其它設備進行通信。可選地，利用電話撥號服務，通過數據卡11和蜂窩行動電話，終端可連接到網絡上。利用蜂窩移動和公共交換電話服務15,17,18通過撥號伺服器19，撥號服務允許終端登入到網絡上。
對終端的上層協議層，組合卡11作為單個LAN接口出現，而不管終端當前是否通過無線LAN或蜂窩數據網絡已經連接。這意味著沒有更高層協議需要修改其行為，或注意移動終端的移動。在下面的例子中，一個採用TCP/IP的乙太網被作為實例。
交換機制負責使移動終端的移動對高層協議層來說不可見。當移動終端通過無線LAN接口通信時，應用程式象平常一樣傳輸分組(包括地址解析請求)。
交換機制與無線LAN接口和蜂窩數據接口通信，以確定當前兩個接口的信號強度。交換決定可以根據幾個因素確定。一種可能是當無線LAN信號強度低於給定的閾值，交換功能使蜂窩數據接口起作用並使無線LAN接口無效。交換決定也可以根據所測量的差錯率、帶寬、或者費用做出。
當交換機制確定執行交換時，兩種情形是可能的(1)從無線LAN接口交換到蜂窩數據接口或者(2)從蜂窩數據交換到無線LAN接口。以下描述了兩種情況中交換功能完成的功能1)從無線LAN移動到蜂窩數據網絡最初交換功能使蜂窩數據接口起作用，用蜂窩數據網絡註冊，並建立與撥號伺服器所配置的地址的撥號連接。在撥號過程中撥號伺服器將通知IP位址的移動終端，它應用於該接口。接著交換功能必須發送移動IP消息到網絡電話，通知當前移動終端是激活的IP位址。網絡代理將通過其IP子網發送一個單方面的(gratuitous)ARP消息指明發往移動終端內部地址(home address)的通信量應發送到內部代理(home agent)。這樣網絡代理將收到發往移動終端的數據，然後封裝在含有撥號接口IP位址的IP頭中並通過撥號伺服器發送到移動終端。當集成卡收到IP分組時，它必須去掉外層頭並把分組傳送給上層的協議層。這意味著上層協議層將一直發送並接收帶無線LAN IP位址的通信量。當無線LAN接口被重新激活時，卡必須把含有無線LAN IP位址和MAC地址的單方面ARP消息發送到網絡。
在這點上，應使卡上的無線LAN接口無效。從移動終端協議棧的上層到達的通信量現在通過蜂窩數據接口轉發。更高層協議仍然假定移動終端連接到LAN上，因此將為駐留在與無線LAN相同的子網上的終端產生ARP請求。通過蜂窩數據接口的撥號連接，不再請求MAC地址，因為對於撥號伺服器這是點到點連接。然而更高協議層期望一個響應。可以依照下面的可選方法來提供帶響應的更高層，以使它們繼續把數據通信量轉發到卡上用於傳輸。
★交換功能捕捉ARP請求並產生帶偽MAC地址的ARP響應，該地址被轉發到更高層協議上。這使得上層協議層及時地發送排隊的通信量。ARP請求於是被放棄。
★一種可選的方法是仍然把偽ARP響應轉發到更高層，但讓ARP請求排隊，這樣當交換功能再次激活無線LAN接口時，所有排隊的ARP請求可以被發送。然後響應會被轉發到上層協議以覆蓋含有偽MAC地址的ARP緩存。
★一種可選的方法是把偽ARP響應發送到更高層協議，但也把ARP請求轉發到撥號伺服器。那麼撥號伺服器應通過本地子網轉發以得到響應。當撥號伺服器收到響應，應把響應轉發到移動終端。在這種情況下，集成卡應把ARP響應發送到更高協議層，以更新ARP信息。這種方法具有這樣的優點，即當移動終端回到無線LAN時，它就已包含正確的ARP信息。
移動終端的通信量將通過蜂窩數據接口發送到網絡的其它部分。發往移動終端的通信量將由撥號伺服器接收並被轉發到移動終端。
2)從蜂窩數據網絡移動到無線LAN當交換功能決定移動到無線LAN接口時，該接口必須再次激活。當無線LAN接口被激活時，移動終端必須發出一個單方面的ARP消息，指明其當前的IP位址和MAC地址。它還必須發送一個消息到內部代理，表示它已經通過無線LAN接口連接起來，並且指明其當前的IP位址和MAC地址是什麼。網絡代理接下來廣播一個單方面的ARP，聲明當前移動終端的IP位址和MAC地址。交換功能應當接下來觸發從上述選項中選擇出的、必要的當地ARP恢復功能。此時，蜂窩數據接口應當變為無效。來自移動終端的通信量將通過無線接入點流向其餘子網。從其它主機到達的通信量將通過無線LAN接入點傳遞到移動終端。
無線LAN接入點和撥號服務可以集成到一個設備中，它也可以實施網絡代理。在此情形下，流出和流入其它主機的通信量將一直經相同設備路由，不管集成卡的無線LAN或蜂窩數據接口是否被激活。這意味著當激活的接口改變時，不必再通過網絡傳遞單方面的ARP。在此情形下，當交換功能決定改變活動接口時，它發送一個消息到集成的無線轉發設備，來指明一個新的激活接口。這個集成的轉發設備接下來負責通過新的接口轉發通信量。這有利於網絡的其它部分不知道集成卡的哪一個接口目前是激活的。它也意味著通信量通過一個最佳路逕到移動終端，而不必通過多個網絡設備轉發。這也降低了交換功能的複雜性，因為移動IP不必在卡內實施。
隨後的代理使用具有可接收信號強度的最佳網絡。如果一個更佳的網絡出現，代理會轉換到此上。如果目前正在使用的網絡變得不可接受並且又沒有更佳的網絡時，代理轉換到存在的次佳網絡上。
終端代理當連接到無線LAN上時當無線LAN信號強度大於一個可接受的量級時連續採集無線LAN信號強度並應用一種平滑函數，以消除瞬態信號強度波動連續採集撥號網絡信號強度並應用一種平滑函數，以消除瞬態信號強度波動轉發從終端更高層接收到的任何數據到無線LAN接口轉發從無線LAN接口接收到的任何數據到終端的更高層當無線LAN信號強度低於一個可接受的量級時發送切換信號到網絡代理，以指示終端正從LAN移動到撥號連接建立到網絡代理的撥號連接當撥號連接建立後，當連接到撥號接口時，使無線LAN接口無效當無線LAN信號強度低於一個可接受的量級時，而且撥號信號強度高於可接受的網絡(NB如果它們是僅有的兩個網絡，一個高於0的信號強度是可以接受的)連續收集無線LAN信號強度並應用一種平滑函數，以消除瞬態信號強度波動連續收集撥號網絡信號強度並應用一種平滑函數，以消除瞬態信號強度波動轉發從終端更高層接收到的任何數據到撥號接口，其包括地址解析請求轉發從撥號接口接收到的任何數據到終端的更高層，其包括地址解析響應當無線LAN信號強度高於可接受的量級時發送交換信號到網絡代理，以指示終端正從撥號連接移動到無線LAN連接激活無線LAN接口取消到網絡代理的撥號連接當無線LAN和撥號信號強度都低於可接受的量級時通知更高層此時無網絡可用通知網絡代理此時無網絡可用取消撥號連接網絡代理(對無線LAN網橋，撥號伺服器和移動性支持)如果代理從終端X接收數據如果終端通過無線LAN是可接收到的經無線LAN接口轉發數據到終端否則如果終端X通過撥號接口是可訪問的經撥號接口轉發數據到終端否則如果經任何網絡都不能訪問終端通知數據分組發送方終端不可訪問如果代理從終端X接收數據轉發數據到目的地如果代理從終端X接收切換請求如果終端正在移動到一個撥號連接增加終端到當前撥號終端的列表中當撥號連接被激活並且終端以前連接到無線LAN接口上時從當前無線LAN終端的列表中去掉此終端如果終端正移向無線LAN連接增加終端到當前無線LAN終端的列表中從當前撥號終端的列中去掉此終端
權利要求
1．一種網絡系統，包括一個終端；以及通過至少兩個接口連接該終端到網絡的裝置，其特徵在於提供了在一個接口和另一個接口之間交換網絡連接的裝置，以及進一步特徵在於提供了適於在鏈路層重發數據分組的網絡代理和終端代理，以支持從一個接口到另一個接口的無縫交換。
2．如權利要求1所述的網絡系統，其特徵在於終端有一個鏈路層地址，其被該終端所用，而不論是什麼連接接口。
3．如權利要求1所述的網絡系統，其特徵在於網絡代理對連接到該網絡的其它設備隱藏其交換。
4．如權利要求1所述的網絡系統，其特徵在於終端代理對終端的更高層隱藏其交換。
全文摘要
本發明包括一種網絡系統以及用於集成無線LAN和移動電信系統的方法和設備,提供了一個網絡代理和終端代理,以允許終端連接到網絡並使用數個連接接口中的任何一個。代理允許接口之間的交換,並對通訊協議的較高層隱藏其交換。交換在鏈路層管理。
文檔編號H04L29/06GK1234666SQ9910178
公開日1999年11月10日 申請日期1999年2月10日 優先權日1998年2月13日
發明者非利普·約漢·布朗, 約漢·S·巴斯威爾, 勞萊尼·米什耶·德·威爾·斯塔西 申請人:朗迅科技公司