TWI268063B - Methods and apparatus for broadcast traffic reduction on a wireless transport network - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種無線通訊系統，特別是有關於 無線網路系統能夠減少不必要廣播訊框，避免訊框循 . 環及減少整體流量來保持網路頻寬。 、 【先前技術】 典型無線網路系統包括一個或是多個通訊存取裝 _ 置。使用者無線通訊能措由該存取裝置隨者個人電月自 或筆記型電腦通訊。原始的無線區域網路朝向允許無 線和有線區域網路間的連接，像是當手寫系統不存在 或是不適當支援傳統有線區域網路時。無線區域網路 時常用來服務行動計算裝置，像是筆記型電腦或是個 人數位秘書。一般網路橋接器用來保持無線區域網路 中足量無線電訊號涵蓋穿透服務區域，同時配置每個 • 網路橋接器使其相關成本最小，該網路橋接器建構用 來減少訊號含蓋缺口和提供足夠範圍。 一無線傳輸網路為一網路包括合理轉遞流量給相關 行動用戶端之多數無線連接裝置。舉例言之’在無線 傳輸網路中可為多數IEEE802.11相容裝置，如筆記型 電腦、個人數位秘書等提供對IEEE802.11或Bluetooth 所相容用戶端傳輸服務。該網路更包括一個或是多個 6 有線網路經一個或是多個邊緣裝置連接，該邊緣裝置 被裝置於容許有線和無線通訊環境。在無線傳輸網路 中能有效減少不必要廣播流量十分重要。自然界中無 線傳輸介質屬於分享的資源，因此在無線網路中不需 對一多預定訊框作多項傳輸時，廣播是一種便利的方 式。當一訊號源廣播一訊框至所有鄰近裝置時，當中 一些裝置將轉遞該訊框給移動中裝置。對任何多重鄰 近裝置之一所反映出接收多重複製相同的轉遞廣播訊 框。舉一簡單例子，假使多重鄰近裝置完成訊框轉遞 時，一裝置傳送出一廣播訊框，鄰近裝置便立即接收 多重相同複製訊框。除了執行過濾方式於裝置外’在 一最壞的情況下，單一廣播訊框會呈現指數型成長、 造成網路飽和及消耗裝置處理時間，直到訊框傳遞結 束。 所以需要減少不必要的廣播避免訊框迴路、減少整 體交通流量、保持網路頻寬及存取裝置處理效用。先 前存取無線網路頻寬技術包括選擇廣播流量轉遞點的 軟體演算法。美國專利號5,570,366”Broadcast/multicast filtering by the bridge-based access point”於 1995 年 5 月18日申請，主要是提供一種方式用來濾除經由有線 至無線網路橋接器參數訊框。該專利揭露一通訊系統

中包括高速有線區域網路和低速無線區域網路。在前 述無線區域網路中，許多廣播或多重播送訊息是不需 行動端點。該先前技術提供一對每一網路橋接器保持 對每一連接無線區域網路之相關 < 亍動端點保持'參數 表的方法，該表中的參數比較藉由網路橋接器所接收 的訊框參數，以及在該表中所找到的參數被放入無線 區域網路中。在每一網路橋接器中的參數表從網路橋 接器間的移動表來做維持，該技術揭露減少由網路橋 接器所產生不必要之廣播訊框方法。 該專利無提及如何在包括複數個複製之無線傳輸裝 置的無線網路中減少流量。 請參閱美國專利，專利號為6,549,789”Method and apparatus for connecting a wireless LAN to a wired LAN”由R· Y· M· Cheung在1985年5月25日所申請之 專利。該先前技術提供網路間無線節點的服務方法。 本發明提供網路節點直接從無線節點至另一節點間轉 遞訊息，或是將前述訊息直接藉由第一重依序重送訊 息給其它網路節點。因此該專利揭露一建立複數個無 線節點及複數個有線和無線間邊緣網路橋接器形成一 區域網路之機制，該内部網路裝置能自行經由無線介 質通訊。較佳為像是該内部網路裝置藉由一有線區域 8 網路連接。除了該來源端及目的端能直接互相通訊 外，該内部網路邊緣網路橋接器能被使用來轉遞無線 節點流量，該無線節點主動選擇網路橋接器及決定是 否需要網路橋接器幫忙傳送訊息。此位址僅為用戶端 網路橋接器架構及克服基本連接的問題。 然而，該專利並未揭露對無線傳輸裝置中濾除不必 要廣播流量方法。 【發明内容】 本發明用來提供無線傳輸中之濾波函數用來保護無 線區域網路廣播流量擁塞的頻寬。在網路中是需要多 數無線傳輸裝置。 因此本發明揭露一無線通訊網路包括有··至少一邊 緣裝置連接至一有線網路；一個或多個無線傳輸裝置 經由無線網路連接至一邊緣裝置；至少一行動裝置經 由無線網路連接至無線傳輸裝置。其中無線傳輸裝置 攜帶廣播訊框確認資訊，該訊框可為原始或是鄰近的 裝置所傳遞，以及上述確認資訊允許此無線傳輸裝置 決定是否接收透過此鄰近裝置之廣播訊框。該無線傳 輸裝置維持及計算一表列，表列包含鄰近裝置確認資 料用以確認源自何特別傳輸裝置之訊框應被接收。當 該訊框係來自該表列之鄰近裝置之亂框日守’無線傳輸

裝置接收從鄰近裝置之廣播訊框，否則該無線傳輸裝 置丟棄經由鄰近裝置轉遞之廣播訊框。其中該第一裝 置之確認資訊為該廣播訊框的一部分以利於濾除該廣 播訊框之用。當中繼該廣播訊框時，增加該廣播訊框 自何處進入傳輸的先前跳躍之位址資訊。當該無線傳 輸裝置接收含有該無線傳輸裝置本身位址之先前跳躍 之廣播訊框，則丟棄該廣播訊框。此機制幫助減少廣 播訊框處理程序的效應，至少僅有一邊緣裝置能夠去 傳遞經由一有線和無線網路間廣播流量連接。舉例而 言，該確認資訊包括一名稱或是位址，其中該廣播訊 框也許是媒介存取控制（Medium access control，MAC) 訊框，或是一 WITnet標頭，增加在MAC標頭内以攜 帶確認資訊，其中該WITnet之廣播訊框為一 WDS訊 框，該WDS訊框包含目的位址用以攜帶該先前跳躍之 確認資訊。其中該WITnet執行一過程用來防止該第二 無線傳輸裝置接收及處理重複訊框。 本發明也提供一無線通訊方法，該方法包括攜帶由 原始傳輸裝置或鄰近裝置例如在一廣播中其它無線裝 置或行動裝置之名稱或位址，該方法允許一無線傳輸 裝置藉由名稱或位址決定是否接收原始或鄰近無線傳 10

輸裝置之廣播訊框，前述裝置連接彼此而建構無線通 訊網路之一部分。在此判斷程序中，該方法更包括允 許該無線傳輸裝置用來為維持和計算一包括鄰近裝置 之表列，當鄰近裝置為列於該表列時，該無線傳輸裝 置接收此廣播訊框。反之，該無線傳輸裝置便會丟棄 该廣播訊框。 在例子中，该原始無線傳輸裝置名稱或位址為廣 播訊框之一部分以利於過濾功能，更包括步驟為：當 中繼該廣播訊框時，增加該廣播訊框自何處進入傳輸 的先前跳躍之位址資訊。更包括步驟為：當該無線傳 輸裝置接收含有該無線傳輸裝置本身位址之先前跳躍 之廣播訊框’則丟棄該廣播訊框。 【實施方式】 圖1為一通訊網路至少包括一邊緣裝置。一有線區 域網路能夠藉由該邊緣裝置、網路橋接器或基地台（圖 未示）加以建置。本發明更包括多數無線傳輸裝置藉由 無線網路連接該邊㈣置，該無線傳輸裝置在無線網 路中能夠用來轉遞廣播訊框，該邊緣裝置也被裝置及 y、午在.、、、線和有線間通訊，此安排尚未見於先前技術 中。每個邊緣裝置與無線傳輸裝置間通訊，且無線傳 輸裝置亦可與鄰近的裝置通訊，鄰近裝置如一個或以

圖所不所有的無線傳輸裝置會轉遞經由無線 網路至其它行動用戶端或無線傳輸裝置之廣播訊框。 本發明不涉及直接控制傳輸路徑之方法，㈣考慮無 線網路巾所需祕之不必要的廣播流量。該無線傳輸 裝置的資訊表包括鄰近裝置之資訊，該資訊顯示原始 廣播訊框自何特定無線傳輸裝置所發出者將被接收。 因此-無線網路至少包括一邊緣裝置連接在有線和無

上之行動端（用戶端）或是其他鄰近之無線傳财置 本發明提供更纽料絲祕g麵廣㈣量以 2適合實現在㈣或硬體上絲增加轉遞率的技術。 清參閱圖1所示’―無線傳輸網路包括複數個得以接 供IEEE802.1 i或Bluet00ih相容性之用戶端如筆記型 電腦或是個人數位助理等等。該網路更包括—或是以 上’”二由4疋多重邊緣裝置連接有線網路之連接。 線間至）—無線傳輪裝置連接該邊緣裝置以及至少 行動裝置連接該無線網路。 根據本發日轉個無轉輸裝置能_和計算每一傳 輸入-玄衣置之表列（如圖2所示），該表列之資訊包括顯 示原始廣播訊框自何特定無線傳輸裝置所發出者將被 接收。從-特別裝置之原始廣独框而言，僅經由所 列之鄰近^所轉遞之訊框可健收，當錢訊框經

由不正確裝置複製時，應被忽略或丟棄。本發明能減 少通訊網路中不必要廣播封包的散佈，因此可減少無 線通訊時的流量。在此種情況下，廣播訊框傳送到預 設之無線傳輸裝置，而不是每個無線傳輸裝置或是擷 取器。本發明提供一機制用來確保這些廣播訊息在相 同無線傳輸裝置中不被接收和複製，為了方便前述過 濾功能，該廣播訊框必須帶有原始無線傳輸裝置的名 稱或位址。注意該訊框擁兩來自無線傳輸裝置之用戶 端，因此該訊框不必然為實際來源訊框。 根據單點傳播路徑計算，該單點傳播訊框轉遞表能 夠被使用於查詢原始廣播訊框鄰近來源裝置（如圖2所 示），在此例子當中，無需額外付出而產生廣播訊框減 少表。另一減少廣播訊框資源花費的方法為降低回音 廣播訊框處理效應。舉個例子來說，一裝置X利用傳 送或轉遞一廣播訊框給鄰近N1及N2，當N1及N2轉 遞該訊框時，大部分裝置X會接收這兩個訊框。早期 所提出之方法最後會導致丟棄該訊框。然而，每個訊 框的查詢是需要裝置X2，因此為了減輕處理上的負 載，N1及N2皆能增力口 X的位址於該訊框内，當X接 收一廣播訊框時，能檢查該訊框是否為自身回音’假 使是自身回音，則該訊框無需處理且將立即被丟棄。 13

因此為了濾除回音訊框，該廣播訊框必須在傳輸訊框 中帶有先前路徑的位址資訊，這可藉由使用 IEEE802.il之MAC標頭沒使用的部分達到。在廣播 時，圖3中的位址3(目的位址）不被使用，先前路徑的 位址資訊可設置於位址3所處之位址。 因此本發明提供無線通訊的方法，包括一廣播訊框 中攜f無線傳輸裝置的名稱或位址，該方法使得一無 線傳輸裝置得以決定藉由該無線傳輸裝置的名稱或位 址決定接收該廣播訊框與否。在決定程序期間，該方 法更包括允許該無線傳輸裝置維持及計算包含所列鄰 近裝置表的步驟。當該原始無線傳輸裝置轉遞經由所 列鄰近裝置時’該無線傳輸裝置會接收來自原始無線 傳輸裝置的廣播訊框。反之，該裝置不列在該表時， 則丟棄廣播訊框。 舉例而言’該原始無線傳輸裝置的名稱或位址能夠 視為廣播訊框之-部分便於實施過濾功能，該方法包 括廣播訊框來自傳輸訊框轉遞該廣播訊框時增加先前 ί徑位址資訊步驟。當該無線傳輪裝置接收該擁有先 二路徑之廣播訊框中包括該無線傳輪裝置的位址時， 该無線傳輸裝置將，忽略且丢棄該廣播訊框。 假使一新用戶端或無線傳輸裝置增加於網路中時， 本發明會完成更新包括加入一新的相關廣播訊框傳輪 衣置的無線用戶端負亂。就該邊緣裝置而言，本發明 能夠使眾多邊緣裝置中的一個，在連接無線和有線網 路間之該邊緣裝置轉遞廣播流量。 之

该訊框格式如圖3及圖4所示，圖 MAC格式。該資訊在網路通訊時包裝於一訊框中， 當中包括所有需求通訊資訊。一第一位元群組提供接 收位址訊框資訊，當中係定義立即接收該訊框。一第 二位元群組定義發射位址的資訊，當中係定義傳送該 訊框，下兩位元群組提供〇人及SA的資訊，DA指的 是目的位址，SA為習知技術的來源位址，該訊框之再 下一位元群組提供該訊框協定定義，例如這些訊框會 提供邏輯連接控制資訊。而再下-位元群組定義一 WITnet &頭’再下一位元群組定義該訊框(媒介 存取控制服務資料單元）帶有藉傳輸網路服務的資訊。 -較佳具體實施财，該wlTnet中—廣播訊框為一 WDS訊框伴隨著接收位址部份(如圖3所示），也就是 部份。該訊框能傳達到所有·h〇p，鄰 近衣置 >省部使用多重單一傳送訊框所做之付出。該 WITnet &用-些創新技術來避免接收和處理複製膚播 訊框時的傳财置。如上所述，03為_臟·umac 15

訊框的例子，在該標頭内，額外” WITnet標頭”增加用 來帶有傳輸裝置完成其任務所需的賓5孔。 圖4為” WITnet標頭，，的詳細說明，在該WITnet標 頭内，“輔助位址，，6位元組使用於帶有減少廣播流量所 需的資訊。一傳輸裝置時常需要產生一廣播訊框於傳 輸網路不論是由於其中之一的用戶端或是裝置本身執 行傳輸網路其他傳輸裝置之應用要求。此外’該正常 應用於MAC層時，該裝置製造該WITnet標頭，然後 增加自己所需位址於“輔助位址，，。當一傳輸裝置接收一 廣播訊框時，會使用“輔助位址，，資訊來確定是否該訊框 接收經由正確來自原始裝置所定義的“輔助位址’假使 不是，該訊框會被丟棄。 圖5表示接收一廣播訊框流程圖。在步驟500中， 一無線傳輸裝置接收一廣播訊框。該無線傳輸裝置會 決定是否目的位址與該裝置之本地MAC位址相同（步 驟510)，若判斷相同，該無線傳輸裝置會因認定其為 回音訊框而丟棄該訊框（步驟530)，否則會使用“輔助位 址，，查詢路徑表來確定是否該訊框接收經由正確之鄰近 裝置（步驟520)。之後於步驟540中，該無線傳輸裝置 決定是否該傳輸位址來自於鄰近訊框。若判斷結果係 為肯定，該無線傳輸裝置轉遞該訊框或執行其它程序 16

驟55〇)，否則即丢棄該訊框（步驟530)。 通去在”戶It傳輪裳置要求傳輸裝置完成該，，用戶端會員 中出現日用戶端關係。若第-訊框在用戶端系統 播簡用"戶為了減少通知所產生的流量，本發明在廣 知用w Μ生—新且相關無線用戶端通知，該通 似於二用f端使用相同網路協定時’該第一訊框近 ;g播雜。例如在—網際網路通訊協定令，通 夕H新且有用的第—訊框包含DHCP或ARP要求 : 框肖戶i^會員通知這些例子中可能背負著 子新用戶端通知會員的廣播訊框，因此達成藉由使 〜圖四中術n e t標頭的旗標m通知旗標已被設 ^’所$接收傳輸裝置會記錄用戶端（定義於位址4 ·· 來源端）和原始端（藉由“辅助位址,，定義）的相關資訊 萬一有更多邊緣裝置連接無線至有線網路，而本發 明在邊緣裝置中能夠選擇一主要邊緣裝置來中繼跨越 ^線和無線網路的廣播流量。若無定義—主要裝置， 有邊彖衣置i廣播封包跨越有線和無線間的界線。 任何邊緣裝置會週期性廣播該邊緣功能以容許其它來 使用’並傳送是否有任何功能在裝置中有所改變的通 、例士某衣1不疋邊緣裝置，或使其了解應或不應 做為主要邊緣裝置。該選擇能在無線網路甲執行。邊 17

緣裝置具有選擇訊框優先權及是否該裝置為一主要邊 緣裝置之訊息也會週期性地通知所有裝置。邊緣裝置 具有最低值之(優先權+MAC)被選擇為主要裝置。在接 收通知時，若區域中之裝置了解其為此群組之主要裝 置時，而其它裝置主張此權利，此裝置必須產生一新 的通知以更正它。再接收此訊息時，該原始裝置應再 次更新此訊息。 • 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫 離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變 更，均應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1為無線傳輸網路例子的示意圖； 圖2為一廣播接收鄰近表； 圖3為IEEE802.11MAC標頭，包含WITnet標頭； _ 圖4為WITnet標頭詳細說明； 圖5為接收廣播訊框處理流程圖。 【主要元件符號說明】 步驟500〜550本發明之流程步驟； 18

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1·一種無線通訊的方法，包括： 攜帶一第一裝置之確認資訊於一廣播訊框中；以及 允許-第二裝置’藉由該確認:纽決定純來自該第一 裝置之該廣播訊框；其中該第-裝置及該第二裝置相互 連接而建構成一無線通訊網路之區段。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該第-裝置包括

   -原始裝置或-鄰近中繼裝置，其中該第二裝置 無線傳輸裝置。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中該原始裝置包括 -無線傳輸裝置或是—可攜式裝置，其中該鄰近中繼裝 置包括一無線傳輸裝置。 以 4.如申請專利範圍第1項之方法，更包括以下步驟 允許該第二I置計算—包括所有該第-裝置的表列

   若該第-裝置列於該表財，難收該第—裝置之廣播 訊框。 5·如申請專職圍第2項之為，更包括以下步驟·· 允許該無線傳縣置計算—包括該原始裝置及該鄰近 中繼裝置之表列；以及 若該鄰近中縣置列於該表財，難收該鄰近中繼裝 19 置之廣播訊框。 6.如申請專·圍第1項之方法，更包括以下步驟： 允許該第二裝置計算-包括該第—裝置之表列；以及 右该第-裝置不列於該表列中，則丟棄該第一裝置之廣 .如申請專利範圍第2項之方法，更包括以下步驟.

   允許該無線傳輸裝置計算—包括該原始裝置及鄰近中 繼裝置之表列；以及 右料近中繼裝置不列於該表列中，則丢棄該鄰近中 裝置之廣播訊框 8·如申請專利範圍第i項之方法，其中該第—裝置之確 認資訊為該廣㈣框的—部分㈣輯廣播 之用。

   播訊框。 申請專利範圍第1項之方法，更包括步驟為：當中 繼該廣播訊㈣，增加該廣播訊框自何處進 前跳躍之位址資訊。 ^ ^ 10.如申請專利範圍第9項之方法，更包括步驟為：當該 無線傳輪裝置接收含有該無線傳輸裝置本身位址 前跳躍之廣播訊框，縣棄該廣播訊框。 11.如申請專利範圍第！項之方法，更包括步驟為：植入 該傳輸裝置之新連接無線用戶之加人訊息於該廣播訊。 20 12. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括步驟為：使多 重邊緣裝置中僅有一邊緣裝置轉遞廣播流量橫跨有線 及無線網路間，在該多重邊緣裝置中連接該無線網路至 該有線網路。 13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該確認資訊包括 一裝置之名字或位址。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該廣播訊框為 一媒介存取控制（Medium access control，MAC)訊框’一 WITnet標頭增加在該MAC訊框内並帶有該裝置的確認 資訊。 15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該WITnet之廣 播訊框為一 WDS訊框，該WDS訊框包含目的位址用以 攜帶該先前跳躍之確認資訊。 16. 如申請專利範圍第Η項之方法，其中該WITnet執行 一過程用來防止該第二無線傳輸裝置接收及處理重複 訊框。 17. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該確認資訊包括 一裝置之名字或位址。 18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該廣播訊框為 MAC訊框，一 WITnet標頭增加在該MAC訊框内用以 攜帶該裝置的確認資訊。 21 19.如申请專利範圍第18項之方法，其中該之廣 播訊框為一 WDS訊框，該WDS訊框包含目的位址用以 攜帶該先前跳躍之確認資訊。 2〇.如申請專利範圍帛19項之方法，其中該WITnet執行 —過程絲防止該第二無線傳财置接收及處理 訊框。 21·—種無線通訊網路，包括·· 至少一邊緣裝置連接至一有線網路； 個或疋多個無線傳輸裝置經由一無線網路連接該邊 緣裝置；以及 至少-行動裝置經由該無線網路連接該無線傳輸裝 置；其中該無線傳輸裝置攜帶有一廣播訊框之確認資 訊；及該確認資訊允許該無線傳輸裝置決定是否接收一 鄰近裝置的廣播訊框。 η如申請專利範圍第21項之網路，其中該無線傳輸裝 置叶算包括原始裝置及相關鄰近中繼裝置之表列。 =如申請專利範圍第21項之網路，其中當該表包括該 =近t置的㈣時’則該無線傳鮮置接收來自該鄰近 I置的廣播訊框。 2壯4.如申請專利範圍第21項之網路，其中#該原始鄰近 衣置不列於該無線傳輸裝置之該表列中時，則該無線傳 輸裝置丟棄來自該鄰近裝置的廣播訊框。 25. 如申請專利範圍第21項之網路，其中該確認資訊為 該廣播訊框的一部分用以濾除該廣播訊框。 26. 如申請專利範圍第21項之網路，其中當中繼該廣播 訊框時，一先前跳躍位址資訊表明該廣播訊框自何處進 入傳輸。 27. 如申請專利範圍第21項之網路，其中多重邊緣裝置 中僅有一邊緣裝置轉遞廣播流量橫跨有線及無線網路 間，在該多重邊緣裝置中連接該無線網路至該有線網 路。 28. 如申請專利範圍第21項之網路，其中該確認資訊包 括一裝置之名字或位址。 29. 如申請專利範圍第28項之網路，其中該廣播訊框為 一 MAC訊框，一 WITnet標頭增加在該MAC訊框内並 攜帶該確認資訊。 30. 如申請專利範圍第29項之網路，其中該WITnet之廣 播訊框為一 WDS訊框，該WDS訊框包含目的位址用以 攜帶該先前跳躍之確認資訊。 31. 如申請專利範圍第29項之網路，其中該WITnet執行 一過程用來防止該第二無線傳輸裝置接收及處理重複 訊框。 23 32.—種無線通訊的方法，包括： 藉由一無線傳輸裝置，接收一廣播訊框； 決定是否為MAC本身之位址； 藉由使用一辅助位址查詢一路徑表列，當該位址不為該 MAC本身的位址時，反之丟棄該廣播訊框； 藉由該WITnet標頭之上述輔助位址確認該廣播訊框來自 之鄰近點是否為中繼點，若是，則該無線傳輸裝置處理 該廣播訊框，反之丟棄該廣播訊框。 24