TWI401919B - 徑內網及外網路徑路由封包之無線通信方法及系統 - Google Patents

Description

徑內網及外網路徑路由封包之無線通信方法及系統

本發明是關於無線通訊裝置，其包含一網狀網路及一外部網路。本發明尤其是經由內網狀及外網狀路徑選定封包路徑。

一種無線通訊系統典型地包含複數個存取點(APs)(亦即：基地台)，其係透過一有線網路互相連接(亦即：一骨幹網路)。在某些狀況下，會更需要直接地連接一給予AP至該有線網路，而較不希望藉由非直接地連接該AP至該有線網路，其係藉由延遲至鄰近APs及來自鄰近APs之一資料封包，像是在一網狀網路中。

一個網狀無線區域網路(WLAN)，(亦即網狀網路)，包含複數個網格點(MPs)，每該網格點係以無線鍊結連接一或多個鄰近MPs，使得一資料封包可經由一或多個跳點使用該內網狀無線資源選定至一目標的路徑。該網狀網路具有簡單和快速配置的優勢，因為介於MPs之間的無線鍊結在不需要為每該AP提供一骨幹有線網路而佈署。

網狀網路通常屬於一種較大的區域網路(LAN)，其能包含不同形式的LAN技術(例如：IEEE 802.3乙太網路、IEEE 802.5訊標環網路(Token Ring)、IEEE 802.11 WLAN等等)，網狀路口通常為一個MP，其提供網狀網路和其餘的LAN間的互連功能，不屬於網狀網路的LAN資源會視為外網狀LAN資源。具有兩個以上網狀入口的網狀網路係為多入口網狀網路，在一個多入口網狀網路中，該入口可經由外網狀LAN資源相互連接。

網狀網路中存在有兩種形式的流量：針對網狀網路內之節點的內網狀流量，以及針對網狀網路外部節點的外網狀流量。未具有網狀入口的網狀網路僅能支援內網狀流量，因為不具有網狀入口無法將封包轉送至網狀的外部，另一方面，具有一個以上網狀入口的網狀網路可支援內網狀流量以及外網狀流量。

為內網狀流量選徑係稱為內網狀選徑，且其包含判定整個網狀之網狀網路的任兩個MP間的最佳路徑。同樣地，為外網狀流量選徑係稱為外網狀選徑，且其包含判定任MP間的最佳路徑，以及其最佳(例如：最接近)的網狀入口。

儘管一個網狀網路的優點乃在於其容易佈署及花費低成本就能建立骨幹網路，網狀網路的無線資源容量還是有限，由於網狀網路在MPs之間可使用多個跳點，以延遲由一節點至另一節點的封包，所以很大一部份的頻道容量使用以支持無線骨幹。因此，網狀網路的容量會隨著封包需要到達其目標之間跳點數目的增加而指數性的減少。

本發明係提供一種包含一網狀網路之無線通訊裝置，該網狀網路具有複數個MPs、複數個無線傳輸/接收單元(WTRUs)、外網狀LAN資源、以及一外部網路。當該網狀網路中其中一個MPs其收一封包，便會做出該接收封包是否是預定至另一個屬於相同網狀網路之MP的判定，(或是至由另一MP所服務之WTRU)，如果是，則做出在該網狀網路中是否有至少兩個網狀入口以提供經由外網狀LAN資源存取外部網路的判定。如果在該網路網路中的網狀入口少於兩個，則封包便根據內網狀選定路徑演算法選徑，否則，便做出是否使用外網狀選定路徑演算法或是內網狀選定路徑演算法之判定。

此後，專用術語「WTRU」，其包含但並未限制於，一使用者設備(UE)、一行動站台、一固定或行動用戶單元、一呼叫器、或是其他任何形式可於一無線環境中操作的裝置。當此後提到專用術語「MP」，其包含但並未限制於，一基地台、一節點B、一站台控制器、一無線站台、一AP、或是其他任何形式用於無線環境中之介面裝置。

本發明之特徵可整合至一積體電路(IC)上，或是配置在包含許多互連元件之電路上。

第1圖所示為一個根據本發明之無線通訊系統100實施例。該無線通訊系統100包含一網狀網路102，其具有複數個MPs 104a－104f；複數個WTRUs 106a、106b；一路由器108；以及一外部網路110，(例如：像是網際網路的廣域網路(WAN))。

在第1圖之實施方式中，在該網狀網路102中，其中兩個MPs 104係為網狀入口104a及104c。該網狀入口104a及104c係連接至外網狀LAN資源112，(像是乙太網路)，以便經由該路由器108存取該網路110，使得一資料封包可透過在該網狀入口104a及104c之間的外網狀LAN資源112轉送出去。舉例來說，如果該MP 104d需要發送一封包至MP 104c，該封包將正常地選定路徑經過MP 104b或是MP 104e，其接著會將其轉送至104c。根據本發明，該封包可經由MP 104a及該外網狀有線LAN資源112轉送至MP 104c，因此，該網狀之無線資源可藉由利用兩個網狀入口104a及104c提供大量的有線鍊結而獲得抒解。

第1圖中所說明之六個MPs 104及兩個WTRUs 106係為說明用，本發明可以更多或更少之MPs 104實施，且在該無線通訊系統100中也可能存在更多或更少的WTRUs 106。每該MPS 104a－104f係連接至至少一鄰近MP 104，使得由一來源(像是該WTRU 106a)發送的一資料封包，可透過該網狀網路102經由一或多個跳點轉送至一目標(像是該WTRU 106b)。

第2圖所示為一個根據本發明之程序200流程圖，其步驟係用以共同管理內網狀和外網狀無線資源。當在該網狀網路102之MPs 104之一第一MP接收至少一封包時(步驟202)，該MP 104便判定該封包是否預定至在該網狀網路102之一第二MP 104或是至由該第二MP 104所服務之一WTRU 106a、106b其中之一(步驟204)。

如果在步驟204所判定該封包並未預定至在該網狀網路102之一第二MP 104或是至由該第二MP 104所服務之一WTRU 106a、106b其中之一，則該封包係根據一個外網狀選定路徑演算法選徑(步驟206)。舉例來說，該外網狀選徑可用以幫助瀏覽網站，(亦即：與在該網狀網路102外之一伺服器通訊，像是第1圖之網路110)。

如果在步驟204所判定該封包係預定至在該網狀網路102之一第二MP 104或是至由該第二MP 104所服務之一WTRU 106a、106b其中之一，則在步驟208將更進一步判定在該網狀網路100中是否少於兩個(2)網狀入口，網狀入口的數量可在設定該網狀網路102時便藉由存取配置參數等等判定。如果在該網狀網路102中少於兩個(2)網狀入口，則該封包便根據一個內網狀選定路徑演法選徑(步驟210)。如果在該網狀網路102中至少有兩個(2)網狀入口的話，則判定是否已經為該封包之目標執行一個探測程序(步驟212)，執行該探測程序係為了使該第一MP 104可獲得由該封包表頭所指示之特定目標的足夠尺度，以便可以判定該封包是否應該使用內網狀資源或是外網狀資源選徑。

在步驟212中，會判定尚未執行一探測程序，而因此並未有必要的尺度存在，所以在步驟214便執行一探測程序。

如果在步驟212中判定已經為該封包之目標執行一探測程序，而因此已經有必須的尺度存在的話，或是執行在步驟214探測程序而獲得所需尺度之後，在步驟216中便更進一步判定該封包是否使用在步驟206之外網狀選定路徑演算法或是使用在步驟210中的內網狀選定路徑演算法選徑。

第3圖所示為輸入以判定在第2圖之程序200的步驟216中，該封包是否使用外網狀選定路徑演算法或是內網狀選定路徑演算法選徑。在步驟216之判定所使用的準則，其包含但並未限制於，由一無線資源管理實體所獲得之負載尺度、由該封包所獲得之流量特性、以及由該探測程序所獲得之路徑尺度。該負載尺度，其包含但並未限制於，頻道佔用、碰撞率、重新傳輸率、產能等等。該流量特性，其包含但並未限制於，該封包之延遲和抖動(jitter)需求、該封包之服務品質(QoS)存取類別、以及安全需求。該路徑尺度，其包含但並未限制於，跳點數量、產能、以及估測頻道佔用時間(其可由該封包長度及每該路徑之每該跳點之產能估測)。該路徑尺度允許內網狀路徑與外網狀路徑比較，判定採用那條路徑典型地係根據上述尺度其中之一或是其組合。舉例來說，如果在所給予的實施方式中僅有與路徑相關的延遲重要的話，則提供最小延遲的路徑將用以轉送該封包至其目標。

請參照第1圖，每該MP 104，或是一中央控制實體，根據這些輸入其中之一判定在內網狀選定路徑和外網狀選定路徑之間何者對該封包較有利。接續先前MP 104d需要發送一封包至MP 104c的例子，藉由比較每個可能路徑的延遲並選出提供最小延遲的路徑，便可決定出一條較佳的路徑，這便是使用由第4圖說明的探測程序所收集的延遲尺度而得。在一個典型的網狀系統中，可能的路徑包含MPs 104d－104b－104c、MPs 104d－104e－104c、MPs 104d－104e－104f－104c等等，根據本發明，所有的路徑都是可能的，然而，本發明尚會考慮到使用外網狀LAN資源的路徑。一個此種路徑的實施例便是：MP 104d－104a－112－104c，因此，選擇一個路徑，不管是純粹的內網狀路徑或是利用外網狀LAN資源112的路徑，像是MP 104d－104a－112－104c，都是根據那個路徑可提供最小延遲所選擇。

第4圖所示為根據本發明之探測程序信號發射圖，其係於第2圖中之程序200的步驟214中實施。在探測程序214中，一組探測封包係透過不同的欲測量路徑由一來源MP 402發送至一目標MP 404。如果該網狀網路102以一未連接方式選定該封包之路徑，(亦即：系統中該封包所選由該來源節點至該目標節點之路徑並非預先設定，而是在來源節點和目標節點兼之每該中繼節點所作的選徑決定之最終結果)，該探測程序214係於每該MP 104中執行，如果該封包係以一連接定位方式選定該封包之路徑(亦即：系統中該封包所選由該來源節點至該目標節點之路徑在封包離開該來源節點前便事先知曉)，該探測便僅需要在該第一MP(亦即該來源MP 402)上執行。

如第4圖所示，該來源MP 402使用一選徑方式(亦即演算法)經由一個「最佳」內網狀路徑406發送一第一探測封包至目標MP 404，且亦經兩個網狀入口透過一外網狀路徑408發送一第二探測封包至目標MP 404。在接收兩個探測封包之後，該目標MP 404根據由兩個探測封包在路徑406和路徑408上所收集的數據，以及其相關的尺度(亦即：跳點數目、網路延遲、平均產能等等)，產生一個統合回應封包410，並由該目標MP 404發送至該來源MP 402。或者，該目標MP 404可針對由路徑406及408所接收之每該探測封包產生個別回應封包410。

在接收到兩個回應封包410之後，該來源MP 402立即比較該回應封包410所到達的時間，或者，除此之外，該MP 402可比較包含在每該探測封包中的資訊，該比較可根據封裝在該封包的資訊，其係由屬於該路徑之節點(亦即跳點數目)所更新。

在終端對終端延遲測量方面，可使用時間戳記。當該來源MP 402發送該探測封包時，該來源MP 402便以該傳輸時間紀錄該探測封包之戳記，該目標MP 404接著接收該探測封包，並儲存標記在該探測封包之時間，以及街收到該探測鋒包之本地時間。所有接續的探測封包皆重複相同的步驟，一旦接收到所有的探測封包，便可計算本地時間和時間戳記間的差異，且可製作出一個以不同值排序的路徑表。由於時間是以時間差報告，該來源MP 402及該目標MP 404便不需要完全同步。

探測程序214可以進行不同的測量，在該探測封包中的資訊，其可包含但並未限制於下列至少其中之一：時間戳記、預期的探測數量、路徑最大速率、路徑最小速率、路徑平均速率、在網狀內的跳點數量、以及負載/擁擠指示器。在該回應封包中的資訊，其可包含但並未限制於下列至少其中之一：時間戳記、探測封包之間的時間差、接收探測封包之數量、路徑最大速率、路徑最小速率、路徑平均速率、在網狀內的跳點數量、以及負載/擁擠指示器。

即便第4圖的信號發送係一單一路徑程序表示(亦即：由該來源MP 402至該目標MP 404)，該探測封包及該回應封包之路徑亦可不同。為了評估返回路徑，亦可執行相同的程序。如果回應與新的探測封包結合的話，亦可將該程序擴展成雙向程序。

第5圖所示為根據本發明之MP 102方塊圖。該MP 102包含一選定路徑單元502、一處理器504、一收發器506、以及一天線508。該選定路徑單元502根據內網狀選定路徑演算法或是外網狀選定路徑演算法，判定至一給予目標之最佳路徑。該處理器504判定該封包是否應僅透過內網狀資源或是透過外網狀資源選徑，如同上文所述。封包係根據該選定路徑單元502及該處理器504，透過收發器506及該天線508發射和接收。

儘管本發明之特徵和元件皆於實施例中以特定組合方式所描述，但實施例中每一特徵或元件能獨自使用，而不需與較佳實施方式之其他特徵或元件組合，或是與/不與本發明之其他特徵和元件做不同之組合。儘管本發明已經透過較佳實施例描述，其他不脫附本發明申請專利範圍之變型，對熟習此技藝之人士來說還是顯而易見的。

100．．．無線通訊系統

108．．．路由器

200．．．程序

508．．．天線

藉由下文中一較佳實施例之描述、所給予的範例，並參照對應的圖式，本發明可獲得更詳細地瞭解，其中：第1圖所示為一個根據本發明之無線訊系統實施例，其包含一個具有兩個網狀入口之網狀網路；第2圖所示為一個根據本發明之程序流程圖，其步驟係用以共同管理內網狀及外網狀無線資源；第3圖所示為輸入實施例，其係用以判定在第2圖之程序中，該封包是否應使用外網狀選定路徑演算法或是內網狀選定路徑演算法進行選徑；第4圖所示為一個根據本發明之信號發送圖，其係用以共同管理內網狀及外網狀無線資源；以及第5圖所示為一個根據本發明之MP方塊圖。

100．．．無線通訊系統

108．．．路由器

Claims (7)

1. 一種於一無線網狀網路的網格點(MP)中實施的選擇封包路徑的方法，該方法包括：接收一探測回應；基於該探測回應，產生針對該無線網狀網路中所有有效網狀入口的一路徑尺度；接收一封包；判斷一封包目的地是否在該無線網狀網路內；以及在該判斷為肯定的情況下，使用一內網狀路徑選擇演算法為該封包選擇路徑，以及，在該判斷為否定的情況下，將該封包轉送到至少兩網狀入口。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該至少兩網狀入口被配置用於利用外網狀資源將帶有一目的地是在該無線網狀網路中的封包進行轉送。
3. 一種於一無線網狀網路的網格點(MP)中實施的選擇封包路徑的方法，該方法包括：接收一探測回應；基於該探測回應，產生針對該無線網狀網路中所有有效網狀入口的一路徑尺度；接收一封包；判斷所接收的封包是否被定址到由該網狀網路中一第二MP所服務的一無線傳輸接收單元(WTRU)；以及在該判斷為否定的情況下，根據一外網狀選定路徑演算法為該接收的封包選擇路徑。
4. 如申請專利範圍3項所述的方法，更包括：為該接收的封包選定至一外部網路的路徑。
5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，該外部網路為一網際網路。
6. 一種於一無線網狀網路中用於選擇封包路徑的網格點(MP)，該網格點包括：一收發器，該收發器被配置用於接收一封包；一記憶體，該記憶體被配置用於儲存所接收的封包的一位址；以及一處理器，該處理器被配置用以基於該接收的探測回應產生針對該無線網狀網路中所有有效網狀入口的一路徑尺度並判斷該封包的目的地是否在該無線網狀網路內，以及使用一內網狀路徑選擇演算法為該封包選擇路徑以回應於該封包的目的地是在該無線網狀網路內的一判斷，以及在該判斷為否定的情況下將該封包轉送到至少兩網狀入口。
7. 如申請專利範圍第6項所述的網格點，其中該至少兩網狀入口被配置用於利用外網狀資源將帶有一目的地是在該無線網狀網路中的封包進行轉送。