CN1874281A_有线无线网络环境下收发数据失败的方法

4.说明书

在具有有线和无线网络的网络环境中发送和接收数据的方法

本申请要求于 2005 年 8 月 12 日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号 10-2005-0074413 和于 2005 年 5 月 18 日向美国专利商标局提交的美国临时申请号 60/682,022 的优先权专利申请，其公开内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及数据传输和接收，更具体地，涉及在有线网络和无线网络彼此连接的环境中使用中继入口传输和接收数据的方法。

背景技术

近来，由于因特网的广泛公众使用和可用多媒体数据量的快速增长，对超高速通信网络的需求不断增长。 自 20 世纪 80 年代后期局域网 (LAN) 出现以来，互联网数据传输速率已从大约 1 Mbps 急剧增加到大约 100 Mbps。 因此，高速以太网传输开始流行并得到广泛应用。 目前，千兆（gigabit）速度以太网的深入研究正在进行中。 对无线网络和通信的日益增长的兴趣导致了无线局域网 (WLAN) 的研究和开发，这极大地增加了 WLAN 对用户的可用性。 与有线局域网相比，无线局域网具有无线组网能力、移动性强等诸多优势，但考虑到传输速率较低和稳定性较差，使用无线局域网可能会降低性能。 因此，无线局域网市场正在逐渐壮大。

随着对增加通过网络传输的数据量的不断增长的需求以及近来无线传输技术的发展，已经提出了IEEE 802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11s标准。 这些标准是 IEEE 802.11 标准的改进版本，IEEE 802.11 标准是定义提供 1-2 Mbps 传输速度的 WLAN 的原始 WLAN 标准。 IEEE802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11s标准之间的标准化已经完成或正在进行中。

然而，建立仅基于无线网络的网络环境仍然存在物理和经济限制。 因此，人们提出了多种方法，通过连接无线网络和有线网络来创建网络环境，从而扩展整个网络环境并降低开发成本。

无花果。 附图说明图1是显示由网状网络配置的传统网络拓扑的图。 参考图。 如图1所示，mesh Portal 11和12是连接无线网络和有线网络的中继设备，均具有无线接口和有线接口。 移动节点（MN）15、16、17和18只有一个无线接口来接入无线网络。 移动节点可通过无线网络连接到网状门户，并通过网状门户连接到有线网络。 网状门户和 MN 用作接入点 (AP)，在这种情况下，它们通过无线网络直接与 MN 互连。 参考图。 如图1所示，MN 18作为AP，配置自己的基本服务集(BSS)。

通常，为了防止环路 14 在图 1 中所示的网络拓扑中产生。 如图1所示，网状门户11和12具有它们自己的唯一标识符并将这些标识符广播到预定的无线网络。 然后，存在于预定无线网络中的MN接收网格门户11和12的唯一标识符并选择网格门户11和12之一。 此后，MN仅发送和接收由选择了与执行发送和接收的MN选择的网格条目相同的网格条目的其他MN发送的广播分组。 另一种防止循环 14 的方法是仅通过单个条目发送广播数据包。 在传输单播数据包的情况下，MN通过其选择的入口将单播数据包发送到有线网络。 然后，所选择的条目仅传输无线网络中存在的MN发送的数据包并选择相同的条目。

图2是图示传统网络拓扑的图，其中两个独立的有线网络连接到单个无线网络。

在如图所示的网络拓扑中。 如图2所示，无线网络分为三个组31、32和33，每个组分别由mesh portal 21、22和23管理。 当只有一个有线网段存在时，无线网络可以正常运行。 但是，当有单独的有线段时，由于MN在选择一个mesh表项的同时，MN可能会阻塞属于另一个mesh表项的MN的广播包的传输，或者MN只通过一个mesh表项发送单播。 包，因此无线网络可能无法正常工作。 例如，即使选择连接到下级有线网络的mesh portal 23的MN24仍然可以无线发送数据到mesh portal 21和22，MN24不能向上级有线网络发送单播数据包。

因此，如果选择网状门户作为有线网络的连接以防止环路，则可能难以将数据发送到另一个有线网络。 然而，如果没有选择网状条目作为到有线网络的连接，则很可能导致环路。 因此，有必要开发一种在防止环路的情况下向有线网络发送数据的方法和装置。

发明内容

本发明的示例性实施例提供了一种设置能够防止在分组传输期间产生环路的中继条目的方法。

本发明的示例性实施例还提供了一种使用中继门户在具有桥接有线网络和无线网络的网络环境中发送和接收数据的方法。

本发明的这些和其他方面将在随后的示例性实施例的描述中被描述或从中显而易见。

根据本发明的一个方面，提供了一种在具有桥接有线网络和无线网络的网络环境中使用中继门户发送和接收数据的方法，该方法包括：在共享该中继门户的多个门户中选择一个链接。有线网络和无线网络其中之一作为中继入口； 将中继表项的标识设置为数据包的优先接收者，将数据包发送至有线网络。

根据本发明的另一方面，提供了一种在具有桥接有线网络和无线网络的网络环境中使用中继条目发送和接收数据的方法，该方法包括：接收用于指定中继条目的第一数据包; 生成更新包，更新包以发送第一包的预定设备的地址为源地址； 采用广播方式发送更新包； 从预定装置接收第二封包，若接收第二封包的目的装置不存在于无线网络上，则将第二封包传送至有线网络。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于发送和接收连接到无线网络的无线设备的数据的方法，包括：接收指示无线设备存在的数据包；以及分析接收到的数据包并连接到无线网络； 向连接到无线网络和有线网络的主入口注册无线设备的标识信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种帧，包括：接收数据的接收设备的标识符； 传输数据的传输设备的标识符； 以及无线网络中多个入口之一的标识符，其中，发送设备连接到多个入口之一。

图纸说明

通过参考附图详细描述本发明示例性实施例，本发明示例性实施例的上述和其他方面将变得更加清楚，其中： 图1示出了互连的无线网络和有线网络常规网络拓扑图； 无花果。 图2是说明传统网络拓扑的图，其中两个独立的有线网络连接到单个无线网络； 无花果。 图3是有线网络连接到两个无线网络的网络拓扑图A的示意图； 无花果。 图4是示出根据本发明示例性实施例的其中两个分离的有线网络通过无线网络彼此连接的网络拓扑的图； 无花果。 图5是示出根据本发明示例性实施例的帧格式图的网络拓扑图； 无花果。 图6是示出根据本发明示例性实施例的移动节点进行的数据传输的流程图； 和图。 使用网状门户发送和接收数据的流程图。

详细说明

通过参考以下示例性实施例和附图的详细描述，可以更容易地理解本发明的方面和用于实施本发明的方法。 然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此阐述的示例性实施例。 相反，提供这些示例性实施例使得本公开将是透彻和完整的，并且将本发明的概念充分地传达给本领域技术人员，并且本发明将仅由权利要求限定。 在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的部分。

在下文中参考根据本发明示例性实施例的方法的流程图图示来描述本发明。 应当理解，流程图的每个块以及流程图中的块的组合可以由计算机程序指令来实现。 可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以生产机器，从而由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建了手段在一个或多个块中指定功能。

这些计算机程序指令也可以存储在计算机可用或计算机可读存储器中，该存储器指示计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式操作。流程图。

这些计算机程序指令也可以加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，以生成一系列操作步骤，在计算机或其他可编程设备上执行，从而生成计算机执行的过程，从而在设备上执行的这些指令提供实现流程图块中指定的功能的步骤。

流程图图示的每个块可以表示模块、段或代码的一部分，包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。 还应该注意的是，在某些替代实现中，块中提到的功能可能会乱序出现。 例如，连续显示的两个块实际上可以基本上同时执行，或者这些块有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。

现在将定义本公开中经常使用的术语。

- 门户 门户是连接有线和无线网络的设备，通常有两个或更多端口。 为了控制这些端口，Ingress 具有桥接功能。 一个入口可以通过有线或无线方式连接到另一个入口。 当门户有线连接时，它们通过有线电缆进行物理连接。 两个入口之间的有线连接长度可以通过桥接器延长。 当门户以无线方式连接时，它们通过无线链路连接。 虽然门户通过无线链路连接，但它们不需要直接相互连接。 换句话说，门户可以通过无线链接通过其他门户间接连接。 参考图。 在图3中，附图标记101、103和104表示入口。 入口103和104通过电缆连接。

-主入口选择以有线和无线方式相互连接的多个入口中的一个作为主入口。 例如，在多个表项中，可以选择MAC地址最高的表项作为主表项。

或者，也可以在多个入口中，选择与有线网络连接时间最长的入口作为主入口。

参考图。 如图3所示，在入口101、103和104中，入口103和104以有线和无线方式相互连接。 因此，可以选择入口103和104之一作为主入口。 由于没有入口有线和无线地连接到入口101，所以入口101成为主入口。

门户可以通过在整个无线网络中发送通告帧来通知无线网络中的 MN 它们的存在。 Portal发送的广告帧中可以包含Portal的MAC地址(或Portal的唯一标识)以及其他必要的信息，例如Portal所连接的有线网络的信息。

MN 接收公告帧，MN 将其信息注册到主门户。 在主门户注册的MN信息包括MN的MAC地址。 如果MN是AP，则MN还向主门户注册属于MN的BSS的站的MAC地址。 该注册过程使主门户能够识别包含在无线网络中的 MN。

-中继条目MN从多个条目中选择一个作为中继条目，并使用所选择的条目向有线网络发送分组。 从 MN 的角度来看，主入口不需要与中继入口相同。 如果当MN向有线网络发送报文（例如，单播报文、组播报文或广播报文）时，MN可以使用报文的地址字段指定多个表项之一作为中继entry, then it is accepted 指定为中继条目的条目可以识别它已被MN选择为中继条目。 否则，MN需要通知指定为中继表项的表项自己已被选为中继表项。

门户允许通过门户连接到的有线网络接收的数据仅在它首先识别它已被MN选择为中继门户时通过门户发送到MN。 为此，被选为中继门户的门户可以向MN发送MAC帧(即，IEEE802.11f第2层更新帧)，从而获得到除被选为中继门户的门户之外的其他门户的桥接过滤器数据库。更新后，MAC帧的源地址为MN的地址，MAC帧的目的地址为广播地址。 因此，当从有线网络发送去往MN的报文时，桥不允许通过被选为中继表项的表项以外的表项将报文发送给MN，即只有被选为中继表项的表项入口可以将数据包传递给 MN。 如果在其中一个门户被选为中继门户之前从有线网络发送数据包，则主门户接收该数据包并将其发送到无线网络。

将参考图2详细描述主门户和中继门户的功能。 3. 首先，将描述单播传输。

参考图。 在图3中，网格入口103和104是主要入口。

首先将参考图1所示的网络环境详细描述无线网络中MN之间的分组传输。 3. 由于MN205和MN206可以通过无线链路相互联系，MN205可以直接通过无线网络向MN206发送数据包。

下面将结合图1所示的网络环境详细描述从无线网络向有线网络发送数据包。 3. 无线网络中的MN选择无线网络中的多个mesh表项之一作为中继表项，将报文发送给无线网络外的预定MN。 此后，无线网络中的MN将分组发送到中继入口。 然后，中继入口通过有线网络将数据包发送给预定的移动节点。 假设MN 205选择网状门户103作为中继门户来发送分组。 在这种情况下，MN 205首先将分组发送到网状门户103。 然后，网状入口103通过有线网络将分组发送到目的MN，即节点202。

根据 802.11 地址系统，不可能指定一个特定的网格条目，以便可以首先将数据包发送到该特定的网格条目。 根据本发明的当前实施例，可以通过使用附加地址字段(地址5)来指定特定的网格条目，从而可以首先将分组发送到该特定的网格条目。 地址5可以用来指定mesh入口，这样单播包就可以先发到mesh入口，地址5可以用来指定mesh入口，这样MN发送的广播包就可以从无线发送网络到有线网络。

下面将结合图1所示的网络环境详细描述从有线网络向无线网络发送数据包。 3. 如果有线网络发送的报文的目的地是无线网络中的MN，则通过MN在无线网络中选择的中继入口将报文发送到无线网络中的MN。 将参考图2所示的网络环境详细描述从节点202向MN 205发送分组。 3. 参考图。 参见图3，节点202发送的数据包通过有线网络发送到mesh portal 103。 然后，作为MN205的中继入口的网格入口103将分组传送到MN205。 如果节点202在MN 205选择网格门户103和104之一作为它之前通过有线网络发送分组，则作为主门户的网格门户103将该分组传送到MN205。

在图1所示的网络环境中广播包的传输。 3 将详细描述。 当无线网络中发生广播时，广播数据包将在整个无线网络中发送。 在无线网络中的多个Portal中，被选择为发送广播包的MN的中继Portal的Portal可以向有线网络发送广播包。

当有线网络中发生广播时，只有有线网络中的主入口才能向无线网络发送广播包。 然后通过无线网络发送广播数据包。 参见图3，当无线网络中的MN205发送的广播包被中继入口(即mesh入口)输入到主入口(即图3中的mesh入口104)的有线端口时在图103中，mesh portal 104比较在mesh portal 104注册的MN的信息，从而防止广播包被传回无线网络。

无花果。 图4是图示根据本发明示例性实施例的其中两个分离的有线网络通过无线网络彼此连接的网络拓扑的图。

有线网络51和59不通过电缆相互连接。 如果只有有线网络51连接到互联网，则有线网络59只能通过有线网络51连接到互联网。 因此，需要有线网络来连接有线网络51和59。

如上所述，选择连接有线网络和无线网络的网状入口之一作为主入口。 网状门户113、114连接有线网络51和无线网络，网状门户117、118连接有线网络59和无线网络。 因此，网格入口113、114、117和118中总共选择两个作为主入口。

MN选择连接到有线网络的多个网格表项中的一个作为中继表项向有线网络发送数据包。 例如，MN选择连接到有线网络51的网格条目113和114之一以及连接到有线网络59的网格条目117和118之一作为中继条目。

单播报文在图1所示的网络环境中的传输。 现在将详细描述图4。 在无线网络中发送单播分组以与上文参考图1所述相同的方式执行。 与图3相同，因此将省略其详细描述。

在图4所示的网络环境中，从无线网络向有线网络发送数据包的过程与前面参照图1描述的过程相同。 3是一样的。 此后，一旦目的MN识别出分组是通过特定的中继条目发送的，则目的MN仅将分组发送到中继条目。 这是通过使所有门户能够交换有关已选择这些门户的 MN 的信息或有关可通过这些门户访问的 MN 的信息来实现的。 换句话说，Portal 存储关于通过这些 Portal 可达的 MN 的信息，并将这些信息提供给其他 Portal，以便其他 Portal 在传输数据包时可以参考这些信息。 此外，门户向无线网络中的 MN 提供关于通过这些门户可达的 MN 的信息，从而使无线网络中的 MN 能够将分组发送到适当的中继门户，同时防止使用不适当的中继门户发送包。

例如，当无线网络中的MN215要向无线网络外的MN212发送数据包时，MN215选择连接有线网络51共享无线网络的mesh入口113和114中的一个作为第一MN215a中继入口，并选择连接有线网络59且共享无线网络的网状入口117和118中的一个作为MN215的第二中继入口。 如果MN215选择mesh portal 113和118作为MN215的第一和第二中继portal，则MN215向mesh portal 113和118发送数据包。一旦MN215识别出MN212已经通过mesh portal 113接收到数据， MN215开始仅通过网状门户113向MN212发送数据包。

以与上文参考图2所述类似的方式将分组从有线网络发送到无线网络。 3.

在图1所示的网络环境中，从一个有线网络向另一个有线网络发送数据包。 现在将详细描述图4，例如，将分组从MN 212发送到目的地MN，即发送到节点210。在这种情况下，主门户从有线网络接收分组，确定目的地MN是否数据包目的地存在于无线网络中，并将数据包传输到另一个有线网络的主入口。 例如，如图所示。 参照图4接收usdt一般是选择哪个网络，主入口（即，连接到有线网络51的网格入口113和114之一）将MN 212发送的分组发送到主入口（即，连接到有线网络59的网格入口）。 117 和 118）。

按照图1所示的方法发送广播包。 现在将详细描述图4。 当在无线网络内部发生广播时，广播包以与上面参考图1所描述的相同的方式发送。 与图3不同的是，在图3所示的网络环境中。 每个中继表项指定一个中继表项，并向每个中继表项发送一个广播包，以便这些中继表项将广播包发送到各个有线网络。

当广播发生在有线网络内部时，广播包以与上面参考图1所描述的相同的方式被发送。 3. 通过主入口无线传输的广播包在有线网络中由主入口持续传输。

无花果。 图5是图示根据本发明示例性实施例的帧格式的图。 如上所述，根据802.11地址系统，由于不可能使用特定条目来优先传输数据包，因此需要指定额外的地址字段。

因此，根据本发明的本示例性实施例，附加地址字段503，即地址5，用于指定分组必须被优先发送到的条目。 也就是说，为了优先向中继表项发送数据包，必须在向该中继表项发送数据包的附加地址字段（地址5）中包含该中继表项的地址，并且该数据包必须是将第一个中继条目发送到附加地址字段中包含的地址（地址 5）。 然后，中继门户将分组发送到目的MN。 附加的地址字段（地址5）不仅可以用来确定单播报文必须先发送到多个入口中的哪个，还可以用来确定广播包从无线网络到有线网络的多个入口中的哪个传送.

参考图。 参照图5，序列号字段501用于防止接收到重复的分组，而生存时间(TTL)字段502用于限制发送分组所经过的跳数。 序号是每生成一个数据包就加上一个值，在发送数据包时不会改变。 每当 MN 生成一个数据包时，MN 将序列号加 1。 当接收到多个具有相同序列号的数据包时，应该发送多个数据包的MN确定这些数据包是重复数据包，因此丢弃这些数据包。 TTL字段502用于允许仅通过有限数量的MN发送分组。 MN每发送一个报文，MN就将TTL域的值减1。当TTL域的值为0时，MN丢弃相应的报文。

在条目不是目的MN但存在于到目的MN的路径中的情况下，可以通过使用封装方法而不是使用基于上述的方法来使分组首先被发送到条目——提到了额外的地址字段。 在这种封装方法中，802.11 报头附加到 MAC 协议数据单元 (MPDU)。 802.11报头的目的地址是数据包必须首先发送到的入口地址，这样数据包就可以首先发送到那个入口。 门户然后从数据包中删除 802.11 报头并将生成的数据包发送到目的地 MN。

同时，关于 BSS 的信息可作为 ESS（扩展服务集）使用。 参考图。 参照图5，可以将根据802.11报头的帧控制字段510的字段<ToBSS，FromBSS>转换成字段<ToESS，FromESS>(511)。

如果字段<ToESS, FromESS>的值为<0, 1>，则数据包从无线网络发送到有线网络。 如果字段<ToESS, FromESS>的值为<1, 0>，则数据包从有线网络发送到无线网络。 如果字段 <ToESS, FromESS> 的值为 <0, 0>，则数据包在无线网络内发送。

无花果。 图6是示出根据本发明示例性实施例的移动节点进行的数据传输的流程图。

MN在发送数据时，需要指定MN要向其发送数据的目的设备。 如果目标设备存在于无线网络之外，则MN必须指定一个中继表项来将数据中继到目标设备。 因此，参考图1所示的方法。 参照图6，在操作S602，确定MN是否选择或指定了中继条目。 如果MN没有选择或指定中继条目，则在操作S604，MN选择无线网络中的多个条目之一作为中继条目。 具体的，MN选择共享同一个有线网络和同一个无线网络且连接有线网络和无线网络的入口之一作为中继入口。 在如图所示的网络环境中。 4、两个独立的有线网络连接到无线网络，所以一共可以指定两个中继条目。 在操作S610，确定MN是否指定了两个或更多个中继条目。 如果指定了两个或更多个中继条目，则在操作S620确定是否可以通过中继条目中的任何一个到达目的地MN212。 参考图。 参见图4，由于MN212连接到上级有线网络51，MN212可以通过mesh portal 113和114到达，因此去往MN212的数据包被发送到mesh portal 113和114。同样地，如果在操作S620中确定确定可以通过任何一个中继条目到达目的MN，然后在操作S628中接收usdt一般是选择哪个网络，将数据发送到可以通过其到达目的MN的中继条目。 此外，如果没有关于确定的信息，则在操作S624中将数据发送到所有中继条目。 如果MN仅指定一个中继条目，则在操作S612中将数据发送到中继条目。

无花果。 图7是示出根据本发明示例性实施例的使用网状门户的数据发送和接收的流程图。

参考图1所示的方法。 参照图7，第一设备发送用于将预定条目指定为中继条目的分组。 在操作S702中，预定条目从第一设备接收指示预定条目已被指定为中继条目的数据包。 在操作S704中，预定条目生成更新包，其中设置第一设备的标识符，例如第一设备的MAC地址作为源地址。 在操作S706，预定门户使用广播方法将更新包发送到有线网络。 As a result, the portal or bridge connected to the wired network registers the device corresponding to the MAC address included in the update packet, ie, the first device, with the filtering database. In operation S708, the predetermined entry receives the packet transmitted by the first device. In operation S712, the predetermined portal transmits the packet to the wired network.

According to an exemplary embodiment of the present invention, a relay entry and a main entry may be used to prevent a loop from being generated.

Exemplary embodiments of the present invention enable data to be transmitted to and received from a wired network by using a relay portal.

It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made thereto without departing from the scope and spirit of the invention. Therefore, it should be understood that the above-described exemplary embodiments are not restrictive but illustrative in every respect. The scope of the invention is defined by the claims rather than the detailed description of the invention. All modifications and changes derived from the scope and spirit of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.