專利名稱：擴展了客戶移動自由度的無線局域網(wǎng)的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及無線局域網(wǎng)(WLAN)，更具體地說，涉及具有連接無線通信裝置的WLAN。
背景描述電氣及電子工程師協(xié)會(IEEE)無線協(xié)議指定的802.11b是一種以太網(wǎng)局域網(wǎng)(LAN)變體。以太網(wǎng)技術(shù)在適應(yīng)新要求方面展示了令人驚奇的能力，可從簡單的10Mbps總線發(fā)展到千兆位全雙工交換網(wǎng)絡(luò)和無線LAN。以太網(wǎng)已為人們所熟知，在降低成本和以太網(wǎng)裝置集成方面存在大量經(jīng)驗。一些流行的以太網(wǎng)接口卡(10BaseT)零售價不到10美元。802.11b無線LAN(WLAN)卡技術(shù)受同樣規(guī)模經(jīng)濟的影響，價格跌到不足其最近原始價格的30％。鑒于其過去的記錄，以太網(wǎng)是一種低風(fēng)險、可擴展的技術(shù)，適用于例如解決廣域移動性方面的問題。
因此，WLAN技術(shù)已被描述為一種突破性技術(shù)。換而言之，WALN技術(shù)可改變范例并導(dǎo)致無法預(yù)期和不可預(yù)測的市場發(fā)展。過去的突破性技術(shù)示例如電話、個人計算機(PC)和因特網(wǎng)。今天，WLAN無處不在，為家庭和辦公室網(wǎng)絡(luò)提供廉價的解決方案。然而，目前WLAN技術(shù)存在三種主要限制速度、范圍和安全。
802.11b標準支持的速度最高為11Mbs。然而，802.11a和802.11g有望能提供高得多的速度。雖然范圍一般限制在大約戶外50米，但測試顯示，通過使用定向天線范圍能力最遠可達20英里。擴展無線基站覆蓋范圍的工作仍在繼續(xù)。用于無線網(wǎng)絡(luò)的有線等效保密(WEP)已證實不如預(yù)期的安全。WEP的安全限制現(xiàn)在已為人們所熟知，并且增強這些協(xié)議以提高無線接口安全的工作在進行中。
IEEE 802.1Q虛擬LAN(VLAN)協(xié)議定義了VLAN橋的互操作性。802.1Q允許在橋接的LAN基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)定義、操作和管理VLAN拓樸，這樣，所有類型的LAN可通過媒體接入控制(MAC)橋接連接在一起。
在此之前，這些以太網(wǎng)LAN變體的設(shè)計已相當(dāng)嚴密。在附加或連接后，裝置便可與其它附加的裝置自由通信。然而，如果發(fā)送請求后在收到響應(yīng)前丟失連接，則響應(yīng)會丟失。一旦重新連接，而無論是否連接到相同或不同的端口，在響應(yīng)到達前，響應(yīng)便已丟失，因而要再發(fā)送請求。這種情況對最新VLAN仍是如此，甚至對以無線方式連接到此類VLAN的裝置也是如此。因此，如果通過接入點連接到VLAN的無線裝置離開接入點的接收區(qū)域，它必須重新建立通信。即使它從未離開整個LAN接收區(qū)域，即所有連接的接入點覆蓋的區(qū)域，并且即使它保留在另一連接的接入點的接收區(qū)域中，也是這種情況。
在無線LAN覆蓋區(qū)域外，無線裝置必須發(fā)現(xiàn)以有線(例如，通過調(diào)制解調(diào)器)或無線方式連接的其它方式。在不易于提供接入點時，其它無線技術(shù)，特別是無線蜂窩電話技術(shù)提供了合適程度不同的連接(即使費用高)。在無線通信技術(shù)朝下一代更高速通信發(fā)展時，可能可以接受此類型備用連接的性能，但預(yù)計成本仍是專門使用它的一個障礙。因此，無線LAN連接將仍是較好的選擇。
此外，在蜂窩(或其它無線通信技術(shù))與較低成本無線LAN連接之間進行手動切換破壞性很大。因此，要在可能提供或可能不提供無線LAN連接的區(qū)域之間移動的用戶必須忍受連接中斷，或支付額外費用以連接到另一無線服務(wù)以保持恒定的連接。
因此，需要一種無線LAN，其中以無線方式連接的裝置可自由漫游，并仍可保持到無線網(wǎng)絡(luò)的連接，并且通過使用第二網(wǎng)絡(luò)，甚至可以保持在無線LAN范圍外的連接。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提高無線網(wǎng)絡(luò)上用戶的移動性；本發(fā)明的另一目的是擴展無線裝置網(wǎng)絡(luò)連接可用性；本發(fā)明的另一目的是允許網(wǎng)絡(luò)客戶自由地以無線方式連接到網(wǎng)絡(luò)，以便在當(dāng)前連接的接入點范圍外漫游，同時經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)保持網(wǎng)絡(luò)連接。
本發(fā)明涉及無線虛擬局域網(wǎng)(VLAN)和直接或間接經(jīng)可獨立于無線VLAN的第二無線網(wǎng)絡(luò)選擇性地連接到無線VLAN的裝置。該裝置包括至少兩個無線網(wǎng)絡(luò)連接功能，一個功能用于連接到VLAN，另一功能用于連接到第二無線網(wǎng)絡(luò)。無線VLAN可包括多個無線接入點，每個接入點連接到以太網(wǎng)匯聚交換機。每個以太網(wǎng)匯聚交換機可感知VLAN，并將來自連接接入點的客戶業(yè)務(wù)與接入VLAN相匹配。無線VLAN交換機維護接入VLAN與核心VLAN之間的關(guān)聯(lián)表。第二無線網(wǎng)絡(luò)可經(jīng)因特網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)遠程連接到隧道端點。隧道端點連接到VLAN交換機，該交換機使用關(guān)聯(lián)表管理在連接裝置與接入VLAN和適當(dāng)核心VLAN上其它移動臺之間自由形式的客戶業(yè)務(wù)。
附圖簡述結(jié)合附圖，通過以下本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細說明可更好地理解上述和其它目的、方面和優(yōu)點，其中

圖1顯示了自由形式的虛擬局域網(wǎng)(FLAN)的示例；圖2A顯示了能夠在各AP覆蓋區(qū)域所述覆蓋區(qū)域外保持連接的優(yōu)選實施例擴展FLAN和移動臺(MS)的示例；圖2B說明MS以隧道方式通過第二無線網(wǎng)絡(luò)以保持與FLAN連接；
圖3A-B顯示了FLAN交換機對接入端口上的下游分組以及對核心端口上的上游分組進行處理的流程圖；圖4是以太網(wǎng)匯聚交換機的VLAN配置示例；圖5顯示了用默認關(guān)系預(yù)編程的優(yōu)選FLAN交換機如何與VLAN端口相關(guān)的示例；圖6顯示了核心VLAN如何映射到邏輯接口的示例。
優(yōu)選實施例的說明圖1顯示了自由形式的虛擬局域網(wǎng)(FLAN)100的示例，該局域網(wǎng)具有如2002年5月8日提交的、授予Matthew G.Eglin的題為“允許無線客戶自由移動的局域網(wǎng)(LOCAL AREA NETWORK WITHWIRELESS CLIENT FREEDOM OF MOVEMENT)”的美國專利申請No.10/140629所述的無線接入功能，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。無線客戶/移動臺連接到FLAN 100，并且在連接后便可在無線覆蓋區(qū)域內(nèi)自由漫游，在漫游時將無線連接從一個接入點無縫交換到另一接入點。對于適當(dāng)裝備的無線客戶裝置，本發(fā)明可將無線客戶漫游功能擴展到FLAN無線覆蓋區(qū)域外。
通常，無線客戶裝置或移動臺(MS)102、104通過無線數(shù)據(jù)鏈路連接到多個接入點(AP)106、108、110、112、114、116之一。此類移動臺102、104或無線客戶裝置的示例可包括熟知的個人數(shù)字助理(PDA)、蜂窩電話(特別是可訪問因特網(wǎng)的蜂窩電話)、筆記本計算機/無線平板、臺式計算機或諸如具有帶無線通信功能的機載網(wǎng)絡(luò)的火車等運載裝置。假設(shè)MS 102、104在AP 106、108、110、112、114或116中至少一個AP的范圍內(nèi)，則到FLAN 100的連接通過該PP 106、108、110、112、114、116。每個AP 106、108、110、112、114、116連接到以太網(wǎng)匯聚交換機118。每個匯聚交換機118匯聚來自連接的AP 106、108、110、112、114、116的所有客戶業(yè)務(wù)，并將其向上游傳遞到優(yōu)選自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機或FLAN交換機120?？蛇x地，優(yōu)選實施例網(wǎng)絡(luò)可包括不止一層的匯聚交換機118和/或FLAN交換機120。
雖然在本示例中未指出，但根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，除WLAN連接功能外，至少一個MS(例如PDA、蜂窩電話、筆記本計算機或無線平板)包括用于連接到另一無線網(wǎng)絡(luò)的至少一個其它無線通信功能(例如，具有蜂窩電話功能)。因此，無論何時MS偏離無線覆蓋區(qū)域范圍，或相反，MS便會丟失WLAN連接，此另一第二無線功能可通過所述另一無線網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)保持到FLAN 100的虛連接，從而避免服務(wù)中斷。所述另一無線通信功能可包括基于全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)、第三代(3G)無線技術(shù)、碼分多址2000(CDMA2000)技術(shù)或任何其它適當(dāng)無線通信技術(shù)的通信功能。例如，此類MS 102、104可包括CDMA2000接收機和802.11b以太網(wǎng)適配器。
FLAN交換機120可通過典型的路由器122連接到典型的動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)服務(wù)器124和公共網(wǎng)絡(luò)，例如連接到因特網(wǎng)126。為獲得可選的安全性，路由器122還通過提供接入控制、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)和防火墻的典型網(wǎng)關(guān)128連接外部。每個FLAN交換機120可具有多個VLAN中繼接口130、132。連接到匯聚交換機118的FLAN交換機接口130在本文中稱為接入端口，并且到達接入端口130的分組是下游分組。連接到路由器122的FLAN交換機接口132在本文中稱為核心端口，并且到達核心端口132的分組是上游分組。
可感知VLAN的交換機稱為將每個幀與單個VLAN相關(guān)聯(lián)的以太網(wǎng)交換機，例如以太網(wǎng)匯聚交換機118。典型的可感知VLAN的交換機包括關(guān)聯(lián)表，該表中每行包含一個MAC地址、一個VLAN ID和一個端口。因此，可感知VLAN的交換機依據(jù)該單個關(guān)聯(lián)的VLAN，將每個幀轉(zhuǎn)發(fā)到MAC地址。相反，優(yōu)選的FLAN交換機120將每個幀與兩個VLAN相關(guān)聯(lián)，一個在接入端口130，另一個在核心端口132。為此，每個FLAN交換機120維護一個端口關(guān)聯(lián)表，表中每行包含一個MAC地址、一個接入端口/VLAN對和一個核心端口/VLAN對。此外，匯聚交換機118配置為將每個接入端口靜態(tài)地映射到其中繼端口上的不同VLAN?？蛇x地，每個匯聚交換機118可在分別連接到不同端口的多個AP 106、108、110、112、114、116之間共享VLAN。VLAN共享可能適于將所用VLAN ID的數(shù)量降到最少。然而，由于可用VLAN ID(4094)的數(shù)量多于任一匯聚交換機118上的端口數(shù)量，因此，通常FLAN交換機120可再使用不同匯聚交換機118上的VLAN ID，從而不必共享VLAN ID。
對于FLAN 100，每個AP 106、108、110、112、114、116的發(fā)送/接收范圍已選定，因此，每個接入點的覆蓋范圍與其它相鄰接入點重疊，從而為預(yù)定覆蓋區(qū)域提供不間斷服務(wù)。連接的移動臺102、104可在不同的接入點接收區(qū)之間通過，并且只要它們與至少一個AP106、108、110、112、114、116保持聯(lián)系，就可保持連接，與FLAN100持續(xù)通信。匯聚交換機118在AP 106、108、110、112、114、116與FLAN交換機120之間傳遞數(shù)據(jù)，而FLAN交換機120在移動臺102、104與例如選定的因特網(wǎng)126地址之間無縫地路由數(shù)據(jù)。移動臺102、104從一個接入點接收區(qū)(例如110)移動到另一接收區(qū)(例如116)時，來自/去往特定移動臺102、104的數(shù)據(jù)傳輸在FLAN 100的其余部分上自動地正確進行，無需任何人工干預(yù)。因此，MS 102、104可保持連接，直至它離開/移出覆蓋區(qū)域，即無法聯(lián)系任一AP106、108、110、112、114或116。根據(jù)本發(fā)明的配有連接到至少一個其它無線網(wǎng)絡(luò)功能的移動臺可保持此連接，即使它不在FLAN 100的覆蓋范圍時也是如此。
因此，圖2A顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例擴展FLAN 300的示例，其中與圖1 FLAN 100相同的單元作同樣標記。MS 302的連接區(qū)域擴展到各AP覆蓋區(qū)域所述的覆蓋區(qū)域外。每個MS 302具有至少兩個獨立的無線通信功能，最好是用于與AP 106、108、110、112、114和116通信的WLAN功能304(例如，通過機載WLAN卡或接口)和到備用連接無線網(wǎng)絡(luò)308的備用通信協(xié)議連接306(例如，通過蜂窩電話模塊)。此第二或備用連接無線網(wǎng)絡(luò)308本身可以是另一WLAN接口，經(jīng)因特網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)310連接到適當(dāng)?shù)乃淼蓝它c312，這提供了跨該特定第二無線網(wǎng)絡(luò)308的以太網(wǎng)橋。隧道端點312經(jīng)VLAN中繼接口314連接到FLAN交換機120，該接口基本上與接入端口130相同。
在此示例中，MS 302包括WLAN連接功能(例如，802.11b無線以太網(wǎng))和至少一個備用或第二無線通信功能，例如CDMA2000、GSM、GPRS或3G。應(yīng)注意的是，雖然圖1所示的具有連接至AP 108、110、112、114和116的單一無線功能，而無連接至第二網(wǎng)絡(luò)的功能的無線客戶裝置如MS 102、104可以包括在本發(fā)明的擴展FLAN 300中，但它們通常不可訪問在AP 108、110、112、114、116所提供的覆蓋區(qū)域外的FLAN 300。此外，只要在范圍中，MS 302便可通過AP 108、110、112、114或116與FLAN 300通信，這同樣適用于MS102、104。
如圖2B所示，只要客戶(MS 302)偏離到AP覆蓋范圍外，或因為任何原因而無法連接到AP 108、110、112、114或116，例如，當(dāng)接入點載波信號低于選定電平，表示不存在可用的AP 108、110、112、114、116時，MS 302就自動通過第二網(wǎng)絡(luò)308切換到其備用連接。監(jiān)視信號強度是眾所周知的，顯示在大多數(shù)商用蜂窩電話上。在MS 302切換連接時，它通過層2隧道320發(fā)送分組，該隧道對于FLAN 300似乎是客戶的WLAN接口。包含客戶WLAN接口(如WLAN卡)的MAC和IP地址的以太網(wǎng)幀或分組經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)通過隧道傳送到隧道端點312。隧道端點312終止層2隧道320并將來自客戶(例如，MS 302)的以太網(wǎng)幀經(jīng)VLAN中繼接口314傳遞到FLAN交換機120。每個此類連接的MS 302保持此層2隧道320，該隧道經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)308將以太網(wǎng)分組傳送到隧道端點312，隨后傳送到FLAN交換機120，從而無縫地保持到FLAN 300的連接。
連接切換到第二網(wǎng)絡(luò)308時，F(xiàn)LAN交換機120只檢測到客戶的另一端口變化，一個正常的FLAN移動性事件。因此，切換到第二網(wǎng)絡(luò)308對于FLAN 300是不可見的?？蛻粢苹氐竭B接區(qū)域時，它(MS 302)可自動終止層2隧道320并將其連接從第二網(wǎng)絡(luò)接口，即從306切換到圖2A中的304。此切換只需通過恢復(fù)WLAN 304上的以太網(wǎng)幀傳輸便可完成，同樣是一個正常的FLAN移動性事件。在客戶連接到WLAN時，可以保持但不使用層2隧道，以便在網(wǎng)絡(luò)需要快速從WLAN將切換到第二網(wǎng)絡(luò)時使用。
圖3A-B分別顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例，F(xiàn)LAN交換機對接入端口上的下游分組進行處理的流程圖140以及對核心端口上的上游分組進行處理的流程圖160。在圖3A中，在步驟142中，在接入端口接收下游分組。如果下游分組是DHCP請求，則路由器(圖1和2A-B中的122)充當(dāng)DHCP中繼代理，并將分組傳遞到DHCP服務(wù)器124。除起普通DHCP服務(wù)器的作用外，DHCP服務(wù)器124還將地址返回客戶，從而對客戶(例如MS 102、104和302)進行配置，并切換為傳遞業(yè)務(wù)。DHCP服務(wù)器124可將客戶102、104和302重新分配給與FLAN交換機120指定的默認VLAN不匹配的子網(wǎng)。MS102、104、302被分配給不同于默認子網(wǎng)的子網(wǎng)時，DHCP響應(yīng)被引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)腄HCP中繼代理和正確的VLAN上。
因此，接著，在步驟144中，核對端口關(guān)聯(lián)表以判斷幀是否包括當(dāng)前連接的MS 102、104、302的MAC地址。如果分組不是源于當(dāng)前連接，則在步驟146中，通過輸入端口關(guān)聯(lián)表中的源MAC地址、接入端口/VLAN和默認核心端口/VLAN信息來配置新連接。默認核心端口/VLAN與輸入接入端口/VLAN相關(guān)。在步驟148中，變更適當(dāng)VLAN的標記以反應(yīng)下游分組的新默認核心VLAN。隨后，在步驟150中，將分組切換到默認核心端口。然而，如果在步驟144中MAC地址被識別為是到當(dāng)前連接的MS 102、104、302，則在步驟152中，核對端口關(guān)聯(lián)表以判斷接入端口/VLAN是否已改變。移動臺(例如302)在AP接收區(qū)域之間漫游或漫游到覆蓋區(qū)域然后移出時，例如，漫游出圖1所示第一無線接入點110的覆蓋區(qū)域，隨后回到另一無線接入點116的覆蓋區(qū)域中時，接入端口/VLAN可能改變。如果接入端口/VLAN未變，則繼續(xù)到步驟148，用適當(dāng)VLAN標記更新分組，并且在步驟150中切換到所識別的適當(dāng)核心端口。否則，如果接入端口/VLAN在步驟152中已改變，則在步驟154中更新端口關(guān)聯(lián)表，并在步驟148中改變VLAN標記。隨后，在步驟150中，將分組切換到所識別的適當(dāng)核心端口。
同樣地，在圖3B的步驟162中，在核心端口上接收分組時，在步驟164中會檢查分組幀是否有已知的目的地址。如果上游分組未引導(dǎo)到已知的目的地址，則它不送往任一當(dāng)前連接的MS(例如102、104或302)，并且在步驟166中將分組丟棄。然而，如果幀包括連接MS 102、104或302的目的MAC，則分組要送往已知的目的地址。隨后，在步驟168中，根據(jù)與該客戶最近的通信檢查關(guān)聯(lián)表以判斷客戶關(guān)聯(lián)是否已改變。由于所識別的核心VLAN在DHCP響應(yīng)中可能已改變，或者由于MS 102、104、302已被分配給不同于其輸入端口的默認VLAN外的VLAN，關(guān)聯(lián)表可能已改變。同樣地，如果由于故障轉(zhuǎn)移到備用路由器，則VLAN和端口可能均改變。如果客戶關(guān)聯(lián)未改變，則在步驟170中，會改變VLAN標記以反應(yīng)分組正確接入VLAN。如果端口關(guān)聯(lián)已改變，則在步驟172中，在步驟170中改變VLAN標記前更新端口關(guān)聯(lián)表。隨后，在步驟174中，將分組切換到其接入端口。
因此，對于來自移動臺102、104的FLAN交換機120接入側(cè)接入網(wǎng)層2分組，或來自第二通信網(wǎng)絡(luò)上MS 302的分組，依據(jù)移動臺在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置，即用于其連接接入點106、108、110、112、114、116的端口或根據(jù)隧道端點312，將分組分配給某個VLAN。依據(jù)移動臺在網(wǎng)絡(luò)中的邏輯位置，或等效的移動臺的IP子網(wǎng)，將傳到移動臺的FLAN交換機120核心側(cè)上的分組分配給某個VLAN。
圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的以太網(wǎng)匯聚交換機118的VLAN配置示例。最好是，F(xiàn)LAN交換機120有效地連通具有以太網(wǎng)匯聚交換機118的VLAN配置的VLAN中繼接口130、路由器122和隧道端點132。在此示例中，將AP 180編成組，并且必要時通過集線器182h、184h連接每個組182、184、186。集線器182h、184h和各AP(即，單個AP組186)連接到以太網(wǎng)匯聚交換機端口188、190、192。這些以太網(wǎng)交換機端口188、190、192中的每個映射到與FLAN接入端口相連的VLAN中繼200上的各VLAN 194、196、198。每個AP組182、184、186分別進行映射；在以太網(wǎng)匯聚交換機118內(nèi)，AP組182、184、186之間無層2連接。
圖5顯示了用默認關(guān)系預(yù)先編程的優(yōu)選FLAN交換機120如何將FLAN交換機120的接入端口212和核心端口214上的VLAN 194、196、198、202、204、206、208、210相關(guān)聯(lián)的示例。默認關(guān)聯(lián)表216提供默認VLAN對及FLAN交換機120的固定核心VLAN分配。接入特殊網(wǎng)絡(luò)的裝置或需要固定IP地址的裝置由關(guān)聯(lián)表中的MAC地址指定。這些關(guān)系可存儲在明文配置文件中，并使用任一合適的文本編輯器修改。
在此示例中，F(xiàn)LAN交換機120知道具有MAC地址ABC、XYZ和456的三個移動臺均在端口6上，如關(guān)聯(lián)表218中所示。VLAN ID號(例如1、2、3、4、21、22、23、24)是唯一的，但端口/VLAN元組識別分組的源和目的地。因此，可對所有接口自由地重用VLANID號。在此示例中，裝置ABC和456在默認關(guān)聯(lián)表216所示的其默認VLAN關(guān)聯(lián)中。與此相反，裝置XYZ不在端口6的默認VLAN關(guān)聯(lián)中，其關(guān)聯(lián)實際上將它連接到VLAN 204。因此，對于此示例，裝置XYZ可能已從第二無線網(wǎng)絡(luò)移回到接入點的范圍中。
圖6顯示了將核心VLAN(例如圖5的204、206、208、210)映射到路由器122上的邏輯接口220、222、224、226的示例。在此示例中，每個邏輯接口220、222、224、226配置為提供DHCP中繼；DHCP服務(wù)器使用中繼代理IP地址(即，DHCP消息正文中的giaddr字段)確定適當(dāng)?shù)腎P子網(wǎng)。路由器122內(nèi)分別對應(yīng)于不同輸入VLAN220、222、224、226的不同子接口可利用不同規(guī)則，例如因特網(wǎng)接入規(guī)則來進行配置。例如，可將管理用戶分配給分設(shè)的管理VLAN，該管理VLAN可訪問一般用戶不可用的服務(wù)器?？尚薷腄HCP服務(wù)器以在不同VLAN上響應(yīng)，從而允許DHCP服務(wù)器控制FLAN交換機核心側(cè)上的VLAN分配。
因此，例如，通過在因特網(wǎng)與企業(yè)FLAN(corporate FLAN)之間包括隧道端點，適當(dāng)裝備的無線客戶裝置可保持到企業(yè)FLAN的連接，而無論是在校園內(nèi)外。具有802.11b接口和GPRS接口兩者的筆記本計算機可在校園內(nèi)連接到企業(yè)802.11b網(wǎng)絡(luò)并在校外時通過其GPRS裝置繼續(xù)連接。相反，筆記本計算機可以通過其GPRS裝置在校外加入網(wǎng)絡(luò)，并在校園內(nèi)從公用網(wǎng)絡(luò)無縫地切換到802.11b網(wǎng)絡(luò)。
同樣地，基于因特網(wǎng)協(xié)議(IP)的企業(yè)專用交換機(PBX)可通過應(yīng)用本發(fā)明而擴展用于無線電臺，例如，用于具有WLAN和3G、GPRS或CDMA功能的無線電話。在此類無線電話上可在PBX網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)起呼叫，并且呼叫可通過第二網(wǎng)絡(luò)在WLAN接收區(qū)外繼續(xù)。即使在WLAN接收區(qū)外，明顯的PBX呼叫也可經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)發(fā)起，并且，在呼叫方返回WLAN接收區(qū)時，呼叫可繼續(xù)并通過WLAN作為網(wǎng)絡(luò)PBX呼叫完成。具體地說，使用下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)無線移動性，更具體地說采用NGN IP話音(VoIP)網(wǎng)絡(luò)，則NGN核心包括隧道端點。因此，此類NGN核心能夠支持MS從第二網(wǎng)絡(luò)開始的連接。
同樣地，例如，通過在單個設(shè)備中提供VoIP網(wǎng)關(guān)和因特網(wǎng)連接，幾乎可在任意地方實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點，例如，在個人家庭中。具體地說，家庭用戶可在家中和室外使用單個適當(dāng)裝備的蜂窩電話，在可能時經(jīng)因特網(wǎng)以低成本連接，否則只在需要時使用成本高的蜂窩電話通話。
有利的是，本發(fā)明擴展了大型自由形式無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，即FLAN的覆蓋范圍，F(xiàn)LAN允許如2002年5月8日提交的、授予MatthewG.Eglin的題為“允許無線客戶自由移動的局域網(wǎng)(LOCAL AREANETWORK WITH WIRELESS CLIENT FREEDOM OFMOVEMENT)”的美國專利申請No.10/140629所述的終端用戶移動性，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。通過將現(xiàn)有技術(shù)的隧道端點與Eglin FLAN包括在一起，客戶可以連接到建立在例如機場、咖啡店、密集市區(qū)中和火車與公共汽車上的FLAN；并且可以在不丟失該連接的情況下離開并返回原連接位置。此外，本發(fā)明利用工業(yè)標準的無線通信技術(shù)，例如GSM、GPRS、3G、802.11b和802.11a擴展了自由形式的無線接入。通過組合可用的無線接入技術(shù)，例如，將膝上型計算機與蜂窩電話功能或無線調(diào)制解調(diào)器與802.11b卡相組合，使客戶能夠使用因特網(wǎng)協(xié)議(IP)連接到FLAN而不用考慮位置是否在辦公室、家中或正乘火車在國內(nèi)旅行。因此，本發(fā)明擴展了FLAN，提供了一種簡單且易于管理的網(wǎng)絡(luò)，其中現(xiàn)有的客戶裝置可自由地“四處”移動，超出FLAN AP接收區(qū)范圍。此外，如果需要，可包括授權(quán)和記帳(AAA)及其它無線安全功能，如同任何其它現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)一樣。
本發(fā)明通過層2以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將無線接入點和備用網(wǎng)絡(luò)互連而提供所有這些優(yōu)點。通過IEEE 802.1Q虛擬LAN(VLAN)的優(yōu)選應(yīng)用，有效地將網(wǎng)絡(luò)分成許多更小的網(wǎng)絡(luò)，避免與廣播業(yè)務(wù)和生成樹(spanning tree)相關(guān)的問題，從而避免了此類網(wǎng)絡(luò)通常存在的擴展性問題。
雖然就優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，可在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)對本發(fā)明進行修改而實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種具有無線接入功能的網(wǎng)絡(luò)，它包括多個無線接入點；至少一個以太網(wǎng)匯聚交換機，所述多個接入點中的接入點連接到每個所述至少一個以太網(wǎng)匯聚交換機，每個所述以太網(wǎng)匯聚交換機可感知虛擬LAN(VLAN)并將來自連接的所述接入點的客戶業(yè)務(wù)與接入VLAN匹配；自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機，其在每個所述連接的以太網(wǎng)匯聚交換機上的所述接入VLAN與適當(dāng)?shù)暮诵腣LAN之間傳遞客戶業(yè)務(wù)；以及至少一個隧道端點，其將其它無線網(wǎng)絡(luò)連接到所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)，所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機維護所述接入VLAN與所述核心VLAN之間的關(guān)聯(lián)表。
3.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于還包括可以無線方式連接到所述多個接入點和所述其它無線網(wǎng)絡(luò)的至少一個移動臺，所述至少一個移動臺通過所述多個接入點中的一個可用接入點與所述網(wǎng)絡(luò)通信，并在所述多個接入點均不可用時切換到所述其它無線網(wǎng)絡(luò)。
4.如權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于在所述至少一個移動臺切換到所述其它無線網(wǎng)絡(luò)時，所述至少一個移動臺經(jīng)所述其它無線網(wǎng)絡(luò)以隧道方式將所識別的所述移動臺的網(wǎng)絡(luò)分組傳送到所述至少一個隧道端點。
5.如權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于在所述至少一個移動臺切換到所述其它無線網(wǎng)絡(luò)時，所述至少一個移動臺保持層2隧道，該隧道經(jīng)所述其它無線網(wǎng)絡(luò)將以太網(wǎng)分組運送到所述至少一個隧道端點，所述以太網(wǎng)分組包含所述至少一個移動臺中的WLAN接口口的MAC和IP地址，由此，可無縫保持到所述網(wǎng)絡(luò)的連接。
6.如權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述至少一個隧道端點終止所述層2隧道，并且是所述MAC地址的代理。
7.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于當(dāng)所述移動臺在接收區(qū)域之間移動，并且在所述接入點與所述其它無線網(wǎng)絡(luò)之間切換時，所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機識別每次切換，并針對所述每次所述切換更新關(guān)聯(lián)表。
8.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于還包括路由器，其對所述虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機與公共網(wǎng)絡(luò)之間的所述核心VLAN上的業(yè)務(wù)進行路由；動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)服務(wù)器，其管理所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機與所述公共網(wǎng)絡(luò)之間的連接；以及網(wǎng)關(guān)，其在所述公共網(wǎng)絡(luò)上提供接入控制、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和防火墻安全。
9.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于至少兩個所述接入點連接到形成接入點組的集線器，所述集線器將所述接入點組連接到所述以太網(wǎng)匯聚交換機。
10.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述其它網(wǎng)絡(luò)是蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)。
11.如權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述至少一個移動臺包括無線LAN接口，其以無線方式與所述多個接入點中的可用接入點通信；以及選擇性地與所述其它無線網(wǎng)絡(luò)通信的蜂窩電話。
12.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述無線LAN接口監(jiān)控接入點載波信號，并提供所述接入點載波信號存在/不存在的指示。
13.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)是專用交換機網(wǎng)絡(luò)(PBX)，并且所述無線LAN接口是基于因特網(wǎng)協(xié)議的語音(VoIP)接口。
14.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述其它無線網(wǎng)絡(luò)是通過所述隧道端點連接到所述網(wǎng)絡(luò)的多個其它無線網(wǎng)絡(luò)之一。
15.一種具有無線接入功能的網(wǎng)絡(luò)，包括多個無線接入點；多個移動臺，其可以無線方式連接到所述多個接入點，至少一個移動臺可連接到至少一個其它無線網(wǎng)絡(luò)；以太網(wǎng)匯聚裝置，用于將所述多個接入點中的接入點連接到所述網(wǎng)絡(luò)，所述以太網(wǎng)匯聚裝置可感知虛擬LAN(VLAN)，并將來自所述多個接入點的客戶業(yè)務(wù)與接入VLAN匹配；自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換裝置，用于將所述以太網(wǎng)匯聚裝置上的所述接入VLAN之間的客戶業(yè)務(wù)切換到適當(dāng)?shù)暮诵腣LAN；以及隧道端點裝置，用于終止經(jīng)其它無線網(wǎng)絡(luò)以隧道方式傳送的以太網(wǎng)分組，并將終止的所述以太網(wǎng)分組作為客戶業(yè)務(wù)提供給所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換裝置；所述隧道端點裝置為所述至少一個移動臺中連接的移動臺提供MAC地址代理，所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)切換裝置將來自所述隧道端點裝置的客戶業(yè)務(wù)切換到適當(dāng)?shù)暮诵腣LAN。
16.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述至少一個移動臺包括通過所述多個接入點中的可用接入點以無線方式與所述網(wǎng)絡(luò)通信的裝置；以及在所述多個接入點均不可用時，用于自動切換到所述其它無線網(wǎng)絡(luò)之一的裝置。
17.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)，所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)切換裝置包括用于維護所述接入VLAN與所述核心VLAN之間的關(guān)聯(lián)表的裝置。
18.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述至少一個移動臺包括用于經(jīng)所述其它無線網(wǎng)絡(luò)之一以隧道方式將所識別的所述移動臺的網(wǎng)絡(luò)分組傳送到所述隧道端點的隧道裝置。
19.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述至少一個移動臺包括用于保持層2隧道的裝置，所述隧道經(jīng)所述隧道端點與所述至少一個移動臺之間的所述其它無線網(wǎng)絡(luò)運送以太網(wǎng)分組，所述以太網(wǎng)分組包含在所述至少一個移動臺中的WLAN接口MAC和IP地址，由此所述移動臺可無縫保持到所述網(wǎng)絡(luò)的連接。
20.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)，其特征在于所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換裝置包括用于識別接收區(qū)域之間的每次切換并且在所述接入點與每個所述其它無線網(wǎng)絡(luò)之間切換的裝置；以及用于根據(jù)所述每次所述切換更新關(guān)聯(lián)表的裝置。
21.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于還包括用于對所述虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機與公共網(wǎng)絡(luò)之間的核心VLAN業(yè)務(wù)進行路由的業(yè)務(wù)路由裝置；動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)服務(wù)器裝置，用于管理所述自由形式的虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機與所述公共網(wǎng)絡(luò)之間的連接；以及用于在所述公共網(wǎng)絡(luò)上提供接入控制、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和防火墻安全的裝置。
22.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于還包括接入點編組裝置，用于將至少兩個所述接入點編組成接入點組，并將所述接入點組連接到所述以太網(wǎng)匯聚裝置。
23.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述至少一個移動臺包括用于與蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)通信的蜂窩電話通信裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)是專用交換機網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線虛擬局域網(wǎng)(VLAN)和一種經(jīng)可獨立于無線VLAN的第二網(wǎng)絡(luò)選擇性地連接到無線VLAN的裝置。該裝置能夠至少連接到該無線VLAN并可連接到第二無線網(wǎng)絡(luò)。無線VLAN接入點各自連接到以太網(wǎng)匯聚交換機，該交換機可感知VLAN，并將來自連接接入點的客戶業(yè)務(wù)與接入VLAN相匹配。無線VLAN交換機維護接入VLAN與核心VLAN之間的關(guān)聯(lián)表。第二無線網(wǎng)絡(luò)可經(jīng)因特網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)遠程連接到隧道端點。隧道端點連接到VLAN交換機，該交換機使用關(guān)聯(lián)表管理連接裝置與接入VLAN和適當(dāng)核心VLAN上其它移動臺之間自由形式的客戶業(yè)務(wù)。
文檔編號H04L12/46GK1701563SQ03821182
公開日2005年11月23日 申請日期2003年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月9日
發(fā)明者M·G·埃格林 申請人:西門子公司