CN1874281B - 在具有有线和无线网络的网络环境发送和接收数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用中继入口在具有桥接的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。该方法包括：选择共享有线网络和无线网络的多个入口中的一个作为中继入口；和通过将所述中继入口的标识符设置为数据包的优先接收者，来将数据包发送到有线网络。

Description

在具有有线和无线网络的网络环境发送和接收数据的方法

本申请要求于2005年8月12日在韩国知识产权局提交的第10-2005-0074413号韩国专利申请以及于2005年5月18日在美国专利和商标局提交的第60/682,022号美国临时专利申请的优先权，其公开通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明涉及数据的发送和接收，更具体地讲，涉及一种使用中继入口在有线网络和无线网络彼此连接的环境中发送和接收数据的方法。

背景技术

近来，由于互联网的广泛公共使用和可获得的多媒体数据的量的快速增长，导致对超高速通信网络的需求不断增长。自从二十世纪八十年代后期出现了局域网(LAN)以来，互联网的数据传输率已经从大约1Mbps急剧增加到大约100Mbps。因此，高速以太网传输已经变得普及并且被广泛使用。当前，对吉比特(gigabit)速度以太网的深入研究正在进行之中。对无线网络连接和通信的增长的兴趣引发了对无线LAN(WLAN)的研究与开发，这大大地增加了用户对WLAN的可获得性。与有线LAN相比，虽然使用WLAN考虑到较低传输率和较差稳定性可能降低性能，但是WLAN还是具有各种优点，包括无线联网能力，较强的移动性等。因此，WLAN市场在逐渐增长。

随着对增加通过网络传输的数据的量的一直增长的需求以及随着无线传输技术的最近开发，已经提出了IEEE802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11s标准。这些标准是IEEE802.11标准的改进版本，而IEEE802.11标准是定义提供1-2Mbps的传输速度的WLAN的最初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者正在进行之中。

但是，在单独基于无线网络来建立网络环境方面仍然存在物理和经济限制。因此，已经提出各种方法以通过将无线网络和有线网络连接来建立网络环境，由此扩大整个网络环境并降低开发成本。

图1是示出由网状网络配置的传统网络拓扑结构的示图。参照图1，网状入口11和12是连接无线网络和有线网络的中继装置，并且都具有无线接口和有线接口。移动节点(MN)15、16、17和18仅具有接入无线网络的无线接口。移动节点可通过无线网络连接到网状入口，并且可通过网状入口连接到有线网络。网状入口和MN用作接入点(AP)，在这种情况下，它们可通过无线网络直接与MN互相连接。参照图1，MN18用作AP，并因此配置其自己的基本服务集(BSS)。

通常，为了防止在图1所示的网络拓扑结构中产生环14，网状入口11和12具有它们自己唯一的标识符，并且将这些标识符广播到预定无线网络。然后，存在于该预定无线网络中的MN接收网状入口11和12的唯一的标识符，并且选择网状入口11和12中的一个。其后，MN仅发送和接收由选择了与进行发送和接收的MN选择的网状入口相同的网状入口的其它MN发送的广播包。防止产生环14的另一方式是仅通过单个入口发送广播包。在传送单播包的情况下，MN通过其选择的入口将单播包发送到有线网络。然后，所选择的入口仅传送由存在于无线网络中并选择相同入口的MN发送的包。

图2是示出两个分离的有线网络连接到单个无线网络的传统网络拓扑结构的示图。

在图2所示的网络拓扑结构中，无线网络被分为3组31、32和33，每组分别由网状入口21、22和23管理。当仅存在一个有线网段时，无线网络正常运行。但是，当存在分离的有线网段时，因为在MN选择网状入口的同时，MN可能妨碍属于另一网状入口的MN的广播包的发送，或者因为MN仅通过一个网状入口发送单播包，所以无线网络可能不能正确地运行。例如，即使选择连接到下级有线网络的网状入口23的MN24仍然能够以无线方式将数据发送到网状入口21和22，MN24也不能将单播包发送到上级有线网络。

因此，如果网状入口被选择作为到有线网络的连接以防止产生环，则可能难以将数据发送到另一有线网络。但是，如果没有网状入口被选择作为到有线网络的连接，则很可能产生环。因此，有必要开发一种用于将数据发送到有线网络同时防止产生环的方法和设备。

发明内容

本发明的示例性实施例提供一种设置中继入口的方法，该方法能够防止在包发送期间产生环。

本发明的示例性实施例还提供一种使用中继入口在具有桥接的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。

本发明的这些和其它方面将在下面的示例性实施例的描述中被描述，或者从这些描述中变得明显。

根据本发明的一方面，提供一种使用中继入口在具有桥接的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，该方法包括：选择共享有线网络和无线网络的多个入口中的一个作为中继入口；和通过将所述中继入口的标识符设置为数据包的优先接收者，来将数据包发送到有线网络。

根据本发明的另一方面，提供一种使用中继入口在具有桥接的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，该方法包括：接收用于指定中继入口的第一包；产生更新包，所述更新包具有发送第一包的预定装置的地址作为源地址；使用广播方法发送更新包；和从所述预定装置接收第二包，并且如果接收第二包的目的装置不存在于无线网络中，则将第二包发送到有线网络。

根据本发明的另一方面，提供一种用于发送和接收连接到无线网络的无线装置的数据的方法，包括：接收用于指示所述无线装置的存在的数据包；分析接收的数据包并连接到无线网络；和向连接到无线网络和有线网络的主入口登记所述无线装置的识别信息。

根据本发明的另一方面，提供一种帧，该帧包括：接收数据的接收装置的标识符；发送数据的发送装置的标识符；和无线网络中的多个入口中的一个的标识符，其中，发送装置连接所述多个入口中的一个。

附图说明

通过结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的示例性实施例的上述和其它方面将会变得更加清楚，其中：

图1是示出由无线网络和有线网络彼此连接的传统网络拓扑结构的示图；

图2是示出两个分离的有线网络连接到单个无线网络的传统网络拓扑结构的示图；

图3是示出根据本发明示例性实施例的有线网络连接到两个无线网络的网络拓扑结构的示图；

图4是示出根据本发明示例性实施例的两个分离的有线网络通过无线网络彼此连接的网络拓扑结构的示图；

图5是示出根据本发明示例性实施例的帧的格式的示图；

图6是示出根据本发明示例性实施例的通过移动节点来发送数据的流程图；和

图7是示出根据本发明示例性实施例的使用网状入口来发送和接收数据的流程图。

具体实施方式

通过参照下面的示例性实施例的详细描述和附图，更容易地理解本发明的各方面以及实现本发明的方法。但是，本发明可按照不同的形式被实现，而不应将本发明理解为限于这里所阐述的示例性实施例。更确切的是，提供这些示例性实施例，以使得本公开透彻和完整，并将本发发明的构思完整地传达给本领域技术人员，本发明仅由权利要求所限定。在整个说明书中，相同的标号表示相同的部件。

以下将参照根据本发明示例性实施例的方法的流程图图解来描述本发明。应该理解，流程图图解的每个块以及流程图图解中的块的组合可由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器，从而通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现在流程图的块或多个块中指定的功能的手段。

这些计算机程序指令也可被存储在指导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式运行的计算机可用或计算机可读存储器中，从而存储在计算机可用或计算机可读存储器中的这些指令生成包括实现在流程图的块或多个块中指定的功能的指令方法的产品。

这些计算机程序指令也可被加载到计算机或其它可编程数据处理设备上，以产生将在计算机或其它可编程设备上执行而生成计算机执行的过程的一系列操作步骤，从而在计算机或其它可编程设备上执行的这些指令提供用于实现在流程图的块或多个块中指定的功能的步骤。

流程图图解的每个块可表示代码的模块、段或一部分，代码包括一个或多个用于实现指定的逻辑功能的可执行指令。还应注意到，在一些可选的实现中，在块中标注的功能可不按次序发生。例如，取决于所涉及的功能性，连续显示的两个块实际上可基本同时被执行，或者这些块有时可按逆序被执行。

现在将定义在本公开中经常使用的术语。

-入口

入口是连接有线网络和无线网络的装置，并且通常具有两个或更多的端口。为了控制这些端口，入口具有桥接器功能。入口可按照有线或无线方式连接到另一入口。当入口以有线方式连接时，它们通过有线线缆而被物理连接。两个入口之间的有线连接的长度可通过桥接器而扩展。当入口以无线方式连接时，它们通过无线链路连接。当入口通过无线链路连接时，它们不需要彼此直接连接。换句话说，入口可通过其它入口经无线链路而间接连接。参照图3，标号101、103和104表示入口。入口103和104通过线缆而连接。

-主入口

以有线方式和无线方式彼此连接的多个入口中的一个被选择作为主入口。例如，在多个入口中，具有最高媒体接入控制(MAC)地址的入口可被选择作为主入口。

或者，在多个入口中，被最长连接到有线网络的入口可被选择作为主入口。

参照图3，在入口101、103和104中，入口103和104以有线方式和无线方式彼此连接。因此，入口103和104中的一个可被选择作为主入口。由于没有入口以有线方式和无线方式连接到入口101，所以入口101成为主入口。

入口可通过将通告帧发送到整个无线网络来将它们的存在通知给无线网络中的MN。由入口发送的通告帧可包括该入口的MAC地址(或该入口的唯一标识符)以及其它必要信息，诸如关于该入口所连接的有线网络的信息。

MN接收通告帧，并且该MN向主入口登记其信息。向主入口登记的MN信息包括该MN的MAC地址。如果MN是AP，则该MN还向主入口登记属于该MN的BSS的站的MAC地址。该登记过程使主入口能够识别包括在无线网络中的MN。

-中继入口

MN选择多个入口中的一个作为中继入口，并且使用所选择的入口来将包发送到有线网络。从MN来看，主入口不需要和中继入口相同。如果当MN将包(例如，单播包，多播包，或广播包)发送到有线网络时，该MN能够使用包的地址字段来将多个入口中的一个指定为中继入口，则被指定为中继入口的入口可识别出它已经被MN选择作为中继入口。否则，MN需要通知被指定为中继入口的入口它已经被选择作为中继入口。

当入口第一次识别出它已经被MN选择作为中继入口时，该入口允许通过该入口所连接的有线网络而接收的数据仅通过该入口被发送到MN。为此，被选择作为中继入口的入口可将MAC帧(即，IEEE802.11f层2更新帧)发送到MN，由此获得对除了被选择作为中继入口的入口之外的入口的桥接器的过滤数据库进行更新的效果，其中，所述MAC帧的源地址是MN的地址，所述MAC帧的目的地址是广播地址。因此，当去往MN的包从有线网络被发送时，通过除了被选择作为中继入口的入口之外的入口将包发送到MN不被桥接器所允许，即，只有被选择作为中继入口的入口能够将包传送到MN。如果在多个入口中的一个被选择作为中继入口之前从有线网络发送包，则主入口接收该包并将其发送到无线网络。

将参照图3来详细描述主入口和中继入口的功能。首先将描述单播发送。

参照图3，网状入口103和104是主入口。

将参照图3中所示的网络环境来首先详细描述在无线网络中的MN之间发送包。因为MN205和MN206可通过无线链路而彼此到达，所以MN205可通过无线网络直接将包发送到MN206。

将参照图3中所示的网络环境来详细描述将包从无线网络发送到有线网络。无线网络中的MN将无线网络中的多个网状入口中的一个选择作为中继入口，以将包发送到无线网络之外的预定MN。其后，该无线网络中的MN将包发送到中继入口。然后，中继入口通过有线网络将包发送到该预定MN。假设MN205将网状入口103选择作为中继入口以发送包。在这种情况下，MN205首先将包发送到网状入口103。然后，网状入口103通过有线网络将包发送到目的MN，即，节点202。

根据802.11地址系统，不可能指定特定的网状入口以使得包能够被首先发送到该特定的网状入口。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)来指定特定的网状入口，以使得包能够被首先发送到该特定的网状入口。地址5可用于指定网状入口，以使得单播包能够被首先发送到该网状入口，并且地址5可用于指定网状入口，以使得该网状入口能够将由MN发送的广播包从无线网络传送到有线网络。

将参照图3中所示的网络环境来详细描述将包从有线网络发送到无线网络。如果从有线网络发送的包去往无线网络中的MN，则该包通过无线网络中的MN所选择的中继入口被发送到该无线网络中的MN。将参照图3中所示的网络环境来详细描述将包从节点202发送到MN205。参照图3，由节点202发送的包通过有线网络被发送到网状入口103。然后，作为MN205的中继入口的网状入口103将该包传送到MN205。如果在MN205选择网状入口103和104中的一个作为其之前，节点202通过有线网络发送包，则作为主入口的网状入口103将包传送到MN205。

将详细描述在图3中所示的网络环境中发送广播包。当在无线网络中发生广播时，广播包贯穿整个无线网络被发送。在无线网络中的多个入口中，被选择作为已经发送了广播包的MN的中继入口的入口能够将广播包传送到有线网络。

当在有线网络中发生广播时，只有有线网络中的主入口能够将广播包发送到无线网络。然后，广播包贯穿整个无线网络被发送。参照图3，当由无线网络中的MN205发送的广播包通过中继入口(即，图3中的网状入口103)输入到主入口(即，图3中的网状入口104)的有线端口时，网状入口104将向该网状入口104登记的MN的信息进行比较，由此防止广播包被传送返回到无线网络。

图4是示出根据本发明示例性实施例的两个分离的有线网络通过无线网络彼此连接的网络拓扑结构的示图。

有线网络51和59没有通过线缆彼此连接。如果仅有线网络51连接到互联网，则有线网络59仅能通过有线网络51连接到互联网。因此，需要有线网络将有线网络51和59连接。

如上所述，连接到有线网络和无线网络的多个网状入口中的一个被选择作为主入口。网状入口113和114连接到有线网络51和无线网络，网状入口117和118连接到有线网络59和无线网络。因此，网状入口113、114、117和118中的总共两个被选择作为主入口。

MN选择连接到有线网络的多个网状入口中的一个作为中继入口，以将包发送到有线网络。例如，MN选择连接到有线网络51的网状入口113和114中的一个以及连接到有线网络59的网状入口117和118中的一个作为中继入口。

现在将详细描述在图4中所示的网络环境中发送单播包。在无线网络中发送单播包按照与前面参照图3所述的相同方式进行，所以将省略对其的详细描述。

除了MN为多个有线网络中的每个选择中继入口并将包发送到所有中继入口之外，在图4中所示的网络环境中将包从无线网络发送到有线网络的过程与前面参照图3所述的过程相同。其后，一旦目的MN识别出包通过特定中继入口被发送，则该目的MN将包仅发送到该中继入口。这通过使所有入口能够交换关于选择了这些入口的MN的信息或关于通过这些入口可接入的MN的信息来实现。换句话说，入口存储关于通过这些入口可到达的MN的信息并将这些信息提供给其它入口，从而当传送包时，其它入口可参照这些信息。另外，入口将关于通过这些入口可到达的MN的信息提供给无线网络中的MN，由此使无线网络中的MN将包发送到适当的中继入口，同时防止使用不适当的中继入口来传送包。

例如，在无线网络中的MN215想要将包发送到该无线网络之外的MN212的情况下，MN215选择连接到有线网络51并共享无线网络的网状入口113和114中的一个作为MN215的第一中继入口，并且选择连接到有线网络59并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选择网状入口113和118分别作为MN215的第一和第二中继入口，则MN215将包发送到网状入口113和118。一旦MN215识别出MN212通过网状入口113接收到数据，则MN215开始将包仅通过网状入口113发送到MN212。

按照与前面参照图3所述的类似方式来将包从有线网络发送到无线网络。

现在将详细描述在图4中所示的网络环境中将包从有线网络发送到另一有线网络，例如，将包从MN212发送到目的MN，即，发送到节点210。在这种情况下，主入口从有线网络接收包，确定包去往其的目的MN是否存在于无线网络中，并且将包发送到另一有线网络的主入口。例如，如图4所示，主入口(即，连接到有线网络51的网状入口113和114中的一个)将由MN212发送的包发送到主入口(即，连接到有线网络59的网状入口117和118中的一个)。

现在将详细描述按照图4中所示的方法来发送广播包。当在无线网络内部发生广播时，按照与前面参照图3所述的相同方式来发送广播包，除了以下不同，即，在图4中所示的网络环境中，MN为多个有线网络中的每个指定中继入口并将广播包发送到每个中继入口，从而这些中继入口能够将广播包传送到各个有线网络。

当在有线网络内部发生广播时，按照与前面参照图3所述的相同方式来发送广播包。通过主入口被无线发送的广播包在有线网络中被主入口连续发送。

图5是示出根据本发明示例性实施例的帧的格式的示图。如上所述，根据802.11地址系统，由于包的优先发送不可能使用特定入口，所以有必要指定附加地址地段。

因此，根据本发明的当前示例性实施例，附加地址地段503，即，地址5用于指定包必须被优先发送到其的入口。换句话说，为了将包优先发送到中继入口，该中继入口的地址必须被包括在被添加以将包发送到中继入口的附加地址地段(地址5)中，并且包必须被首先发送到位于包括在附加地址地段(地址5)中的地址的中继入口。然后，该中继入口将包发送到目的MN。附加地址地段(地址5)不仅可用于确定单播包必须被首先发送到多个入口中的哪一个，而且可用于确定多个入口中的哪一个将广播包从无线网络传送到有线网络。

参照图5，序号字段501用于防止复制包被接收，存在时间(TTL)字段502用于限制包通过其被发送的中继段(hop)的数量。序号是每当包被产生时而添加的值，并且在包被发送时不发生变化。每当MN产生一个包时，MN将序号加1。当接收到具有相同序号的多个包时，应该传送多个包的MN确定这些包是复制包，并因此丢弃这些包。TTL字段502用于允许包仅通过有限数量的MN被发送。每当MN传送一个包时，MN将TTL字段值减1。当TTL字段值达到0时，MN丢弃相应的包。

在入口不是目的MN但存在于到达该目的MN的路径中的情况下，可通过使用封装方法而不使用基于上述附加地址字段的方法，来使得包能够被首先发送到该入口。在该封装方法中，802.11头被附加到MAC协议数据单元(MPDU)。包必须被首先发送到其的入口的地址被设置为802.11头的目的地址，从而包能够被首先发送到该入口。然后，该入口从包中去除802.11头，并且将所得的包发送到目的MN。

同时，关于BSS的信息可用作ESS(扩展服务集)。参照图5，根据802.11头的帧控制字段510的字段<To BSS，From BSS>可被转换为字段<To ESS，From ESS>(511)。

如果字段<To ESS，From ESS>具有值<0，1>，则包从无线网络被发送到有线网络。如果字段<To ESS，From ESS>具有值<1，0>，则包从有线网络被发送到无线网络。如果字段<To ESS，From ESS>具有值<0，0>，则包在无线网络内被发送。

图6是示出根据本发明示例性实施例的通过移动节点来发送数据的流程图。

当发送数据时，MN需要指定该MN想要将数据发送到其的目的装置。如果目的装置存在于无线网络之外，则MN必须指定中继入口以将数据中继到该目的装置。因此，参照图6中所示的方法，在操作S602中，确定MN是否已经选择或指定了中继入口。如果MN还没有选择或指定中继入口，则在操作S604中，MN选择无线网络中的多个入口中的一个作为中继入口。具体地讲，MN选择共享同一有线网络和同一无线网络并连接到所述有线网络和无线网络的入口中的一个作为中继入口。在图4中所示的网络环境中，两个分离的有线网络连接到无线网络，因此可指定总共两个中继入口。在操作S610中，确定MN是否已经指定了两个或更多的中继入口。如果指定两个了或更多的中继入口，则在操作S620中，确定是否可通过所述中继入口中的任何一个到达目的MN212。参照图4，由于MN212连接到上级有线网络51，所以可通过网状入口113和114到达MN212，因此，去往MN212的包被发送到网状入口113和114。同样地，如果在操作S620中确定可通过所述中继入口中的任何一个到达目的MN，则在操作S628中，数据被发送到通过其可到达目的MN的中继入口。另外，如果没有关于确定的信息，则在操作S624中，数据被发送到所有中继入口。如果MN仅指定了一个中继入口，则在操作S612中，数据被发送到该中继入口。

图7是示出根据本发明示例性实施例的使用网状入口来发送和接收数据的流程图。

参照图7中所示的方法，第一装置发送用于将预定入口指定为中继入口的包。在操作S702中，预定入口从第一装置接收指示该预定入口已经被指定为中继入口的包。在操作S704中，该预定入口产生更新包，在该更新包中，第一装置的标识符，例如，第一装置的MAC地址被设置为源地址。在操作S706中，该预定入口使用广播方法将更新包发送到有线网络。其结果是，连接到有线网络的入口或桥接器向过滤数据库登记与包括在更新包中的MAC地址相应的装置，即，第一装置。在操作S708中，该预定入口接收由第一装置发送的包。在操作S712中，该预定入口将包发送到有线网络。

根据本发明的示例性实施例，可使用中继入口和主入口来防止产生环。

本发明的示例性实施例通过使用中继入口使数据能够被发送到有线网络并使数据能够从有线网络被接收。

对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对其作出各种修改和变化。因此，应该理解，上述示例性实施例在各方面不是限制性的，而是示意性的。本发明的范围由权利要求限定，而不是由本发明的详细描述所限定。从权利要求及其等同物的范围和精神导出的所有修改和变化应该被理解为包括在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种使用中继入口在具有桥接的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，该方法包括：

无线网络中的移动节点为多个有线网络中的每个选择中继入口；

被指定为中继入口的入口接收用于指定中继入口的第一包；

被指定为中继入口的入口产生更新包，所述更新包具有发送第一包的无线网络中的移动节点的地址作为源地址；

被指定为中继入口的入口使用广播方法将更新包发送到有线网络；和

被指定为中继入口的入口从发送第一包的所述无线网络中的移动节点接收第二包，并且如果第二包的目的装置不存在于无线网络中，则将第二包发送到有线网络。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第二包包括用于接收数据包的目的装置的标识符和所述中继入口的标识符。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，无线网络基于IEEE 802.11标准。

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