專利名稱：無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在無線回傳環(huán)境中進(jìn)行通信的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有部分地與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的因特網(wǎng)連接在覆蓋有限的通信范圍方面是令人滿意的。因特網(wǎng)涉及無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的尋址方案。當(dāng)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)沒有與因特網(wǎng)連接時(shí)，尋址方案可以是平面尋址，從而所有的節(jié)點(diǎn)不必具有相同的邏輯因特網(wǎng)協(xié)議(IP)子網(wǎng)。當(dāng)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)連接時(shí)，如果要避免使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)，則要求節(jié)點(diǎn)具有拓?fù)湔_且全球可路由的IP地址。為了在混合式無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中提供組播路由，地址管理顯得更加重要。這是因?yàn)椋?在固定的IP網(wǎng)絡(luò)中使用的標(biāo)準(zhǔn)組播路由協(xié)議，有賴于IP地址是拓?fù)湔_的假設(shè)。例如，組播接入路由器通常在每個(gè)到來的數(shù)據(jù)包上執(zhí)行稱為逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)檢驗(yàn)的進(jìn)程。該進(jìn)程將到達(dá)接口的任何數(shù)據(jù)包丟棄，路由器不會(huì)使用所述接口以到達(dá)數(shù)據(jù)包的源。由此，地址自動(dòng)配置是對(duì)于全集成且無縫的組播互通的重要因素，所述組播互通用于與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。用于傳統(tǒng)因特網(wǎng)連接中的地址自動(dòng)配置的經(jīng)典機(jī)制，由于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的多跳特性而不能用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。用于地址自動(dòng)配置的機(jī)制應(yīng)當(dāng)允許無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)通向網(wǎng)關(guān)的路由。因此，地址自動(dòng)配置系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)必須與無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中使用的路由協(xié)議互操作。本發(fā)明的目的是，提供用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的系統(tǒng)和方法，以增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量和通信的寬覆蓋，從而緩解上述局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于在無線回傳環(huán)境中進(jìn)行通信的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有部分地與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，所述系統(tǒng)包括通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括通信單元，每個(gè)通信單元具有使用802. 16j無線技術(shù)彼此進(jìn)行通信的中繼站和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其中所述單元被布置在通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層中。用于在無線回傳環(huán)境中進(jìn)行通信的、具有部分地與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)使用WiMAX(微波存取全球互通)網(wǎng)關(guān)(GW)/基站(BS)、中繼站(RS)、以及網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)和 IP節(jié)點(diǎn)的組合。用于在無線回傳環(huán)境中進(jìn)行通信的、具有部分地與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)使用地址自動(dòng)配置系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，并且必須與無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中使用的組播路由協(xié)議互操作。本發(fā)明的單元是為系統(tǒng)設(shè)置的具有統(tǒng)一的平方千米的WiMAX無線鄰近區(qū)域。所述單元被布置為形成用于無線通信的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層。單元包括中繼站，所述中繼站支持該單元中的無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)并且交換其他單元之間的路由信息。這樣可以增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層的節(jié)點(diǎn)數(shù)。


參照附圖，本發(fā)明將通過示例進(jìn)行描述，其中圖1是示出了集成式組播方案的示意圖；圖2是示出了通信系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)具有圖1的集成式組播方案；圖3是示出了網(wǎng)狀域中的源的示意圖；圖4是示出了網(wǎng)狀域中的接收器的示意圖；以及圖5是用于圖2的通信系統(tǒng)的流程圖。
具體實(shí)施例方式優(yōu)選地，本發(fā)明提供一種用于在無線回傳環(huán)境中進(jìn)行通信的系統(tǒng)，以具有通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述系統(tǒng)具有部分地與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，所述通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有位于每個(gè)角的帶有多跳(multi-hop)性能的WiMAX網(wǎng)關(guān)/基站。所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有多個(gè)通信單元，每個(gè)通信單元具有使用WiMAX無線技術(shù)彼此進(jìn)行通信的中繼站和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其中所述通信單元被布置為在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層中彼此連接。用于在無線回傳環(huán)境中進(jìn)行通信的、具有部分地與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)包括對(duì)于地址自動(dòng)配置系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的使用，并且必須與無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中使用的組播路由協(xié)議互操作。本發(fā)明的單元定義了為系統(tǒng)設(shè)置的具有統(tǒng)一的平方千米的WiMAX無線鄰近區(qū)域。 所述單元被布置為形成用于無線通信的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層。單元包括中繼站，所述中繼站支持該單元中的無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)并且交換其他單元之間的路由信息。這樣可以增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層的節(jié)點(diǎn)數(shù)。優(yōu)選地，用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(與因特網(wǎng)連接)中進(jìn)行通信的系統(tǒng)和方法使用 802. 16e和802. 16j無線技術(shù)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以使用具有與802. 16e無線技術(shù)相同性能的任意的未來無線技術(shù)，以及帶有802. 16j無線技術(shù)的多跳性能的任意的未來無線技術(shù)。為系統(tǒng)設(shè)置NXM平方千米的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中N和M可以是任意整數(shù)并且N可以與M相等。帶有多跳性能的WiMAX基站具有WiMAX無線電頻段，位于作為網(wǎng)絡(luò)主干的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每個(gè)角。基站(BS)通過網(wǎng)關(guān)(GW)與因特網(wǎng)連接。設(shè)置包括一組NXM單元的社區(qū)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)單元占據(jù)統(tǒng)一的平方千米的面積，其中N和M是整數(shù)并且可以相等。每個(gè)單元包括一個(gè)位于單元中心的中繼站(RS)，所述中繼站具有802. 16j技術(shù)和 WiMAX無線電頻段。相鄰的單元是網(wǎng)狀連接的。中繼站將在同一單元內(nèi)的移動(dòng)基站(MS)和網(wǎng)關(guān)(GW)/基站(BQ (即因特網(wǎng))之間轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，并且與其他單元交換信息和控制信號(hào)。假定單元中的內(nèi)部業(yè)務(wù)量為70%，而單元和因特網(wǎng)之間的外部業(yè)務(wù)量為30%。圖1在一定程度上示出了集成式組播方案，其中地址自動(dòng)配置是集成的關(guān)鍵因素。圖2示出了通信系統(tǒng)的架構(gòu)。如圖2所示，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層包括16個(gè)單元0X4)。本發(fā)明的系統(tǒng)是帶有前綴連續(xù)性(prefix continuity)的混合式無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的類型。
因此，該系統(tǒng)將會(huì)一方面從因特網(wǎng)服務(wù)提供(例如超文本傳輸協(xié)議(HTTP)、IPTV、 因特網(wǎng)語音協(xié)議(VoIP))中受益，而另一方面從組播服務(wù)提供(例如視頻流、短消息服務(wù) (SMS)、視頻會(huì)議等)中受益。圖3示出了方案中節(jié)點(diǎn)的交互，此時(shí)，源處于網(wǎng)狀域中，而接收器處于因特網(wǎng)鄰近區(qū)域中。網(wǎng)關(guān)是支持組播的標(biāo)準(zhǔn)路由器，運(yùn)行與協(xié)議無關(guān)的組播稀疏模式Protocol Independent Multicast-Sparse Mode) (PIM-SM)。無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)是無線路由器，而IP節(jié)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)主機(jī)。IP節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)位于有線網(wǎng)絡(luò)中，而另一個(gè)與無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接。與網(wǎng)關(guān)的互操作由無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，所述無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)具有與接入路由器(即組播因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān))直接的連接。組播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn)查詢(MulticastListener Discovery(MLD)Query)消息或因特網(wǎng)組管理協(xié)議查詢Gnternet Group Management Protocol (IGMP) Query)消息的接收可以由這些節(jié)點(diǎn)使用，以探明它們必須起到組播因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的作用。如果是這樣，它們必須向接入路由器發(fā)送IGMP報(bào)告或MLD報(bào)告，以告知哪些組播組具有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)的接收器。 組播因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)了解該信息，這是因?yàn)榫W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的接收器將向它們選擇的無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)發(fā)送IGMP報(bào)告或MLD報(bào)告，基于前綴連續(xù)性，無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)進(jìn)而產(chǎn)生通向網(wǎng)關(guān)的組播路徑 (遵循其通向網(wǎng)關(guān)的最佳路徑)。當(dāng)然，這些路徑由先前解釋的周期性網(wǎng)關(guān)通告(periodic gateway advertisement)提前產(chǎn)生，并且所有的無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)了解它們?cè)谇熬Y連續(xù)性樹中的雙親。組播因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還負(fù)責(zé)通過無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的主動(dòng)發(fā)送器將所有的組播組連接， 并且轉(zhuǎn)發(fā)通向網(wǎng)關(guān)的所有的組播業(yè)務(wù)量，從而其可以發(fā)現(xiàn)源，并且執(zhí)行IP組播路由的特定功能。圖4示出了方案中協(xié)議的交互，此時(shí)，接收器處于網(wǎng)狀域中，而源處于因特網(wǎng)鄰近區(qū)域中。相似的組播消息和成員消息用于因特網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的交互。如圖5所示，網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)通過其接口 ID、MAC地址或端口號(hào)(這些都是局部ID)而被識(shí)別。為使網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)具有全局地址，本發(fā)明提出，使用因特網(wǎng)協(xié)議的自動(dòng)配置和鄰居發(fā)現(xiàn)而獲取網(wǎng)絡(luò)前綴，并將網(wǎng)絡(luò)前綴添加到網(wǎng)狀接口 ID以形成全局性的IPv6地址。圖5示出了從局部標(biāo)識(shí)/接口 ID/MAC地址/及其他(除了使用的公式以外)而獲取全局地址的進(jìn)程和所有參考說明。無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)使用組播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議(MLD)消息(對(duì)于IPv6)或因特網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)消息(對(duì)于IPv4)與IP節(jié)點(diǎn)和組播路由器進(jìn)行交互。基于獲取的成員信息， 無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)使用組播路由消息。網(wǎng)關(guān)與最近的單元的中繼站離開一跳(one hop)的距離。支持因特網(wǎng)與無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的連接的主要要求包括為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分配的地址，所述地址需要拓?fù)湔_，而使用前綴連續(xù)性進(jìn)一步包括使用最長離開時(shí)間(Time-To-Leave)的組成員消息。無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)必須確保組播路由器加入組播組，用于網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的源之間有效的組播路徑，如圖3所示。多個(gè)子網(wǎng)和無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)之間使用不同前綴的通信，經(jīng)由有線網(wǎng)絡(luò)中使用的網(wǎng)關(guān)和組播路由協(xié)議而執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線回傳環(huán)境中進(jìn)行通信的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有部分地與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，所述系統(tǒng)包括通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有位于每個(gè)角的帶有多跳性能的WiMAX網(wǎng)關(guān)/基站；以及通信單元，每個(gè)通信單元具有使用WiMAX無線技術(shù)彼此進(jìn)行通信的中繼站和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其中所述通信單元被布置為在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層中彼此連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層包括NXM平方千米的通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中N和M是整數(shù)并且能夠相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述基站位于作為網(wǎng)絡(luò)主干的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每個(gè)角，所述基站具有WiMAX無線電頻段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用802.16e無線技術(shù)或者具有相同性能的任意的未來無線技術(shù)，以及802. 16j無線技術(shù)或者帶有多跳性能的任意的未來無線技術(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)通信單元占據(jù)統(tǒng)一的平方千米的面積，所述每個(gè)通信單元具有一個(gè)位于單元中心的中繼站，所述中繼站具有802. 16j無線技術(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述基站通過網(wǎng)關(guān)與因特網(wǎng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信是帶有前綴連續(xù)性的混合式無線網(wǎng)狀網(wǎng)
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用地址自動(dòng)配置系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，并且必須與組播路由協(xié)議互操作，用于為所述通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層中的無線節(jié)點(diǎn)拓?fù)浞峙涞刂?；并且通過相同的網(wǎng)關(guān)為所有無線路由系統(tǒng)使用前綴連續(xù)性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述地址自動(dòng)配置系統(tǒng)依靠網(wǎng)關(guān)所通告的網(wǎng)絡(luò)前綴而工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述地址自動(dòng)配置系統(tǒng)包括無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)，所述無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)從接口標(biāo)識(shí)符和網(wǎng)關(guān)所通告的網(wǎng)絡(luò)前綴產(chǎn)生IPv6地址。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)向所有無線節(jié)點(diǎn)發(fā)送通告。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)使用組播監(jiān)聽者發(fā)現(xiàn)(MLD)消息或因特網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)消息而與IP節(jié)點(diǎn)和組播路由器進(jìn)行交互。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述無線網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)基于成員消息而使用組播路由消息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在無線回傳環(huán)境中進(jìn)行通信的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有部分地與因特網(wǎng)連接的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，所述系統(tǒng)包括通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括通信單元，每個(gè)通信單元具有使用802.16j無線技術(shù)彼此進(jìn)行通信的中繼站和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其中所述單元被布置在通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層中。
文檔編號(hào)H04W40/02GK102246586SQ200980150241
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者博爾哈努丁·穆赫德阿里, 拉希德·阿卜杜勒·哈利姆賽義德, 艾哈邁德·希勒米·阿卜杜勒哈利姆, 薩哈·阿卜杜勒·阿齊茲·馬吉德阿勒塔利布, 阿卜杜勒·瓦哈卜·阿卜杜拉, 馬茲蘭·阿巴斯 申請(qǐng)人:馬來西亞微電子系統(tǒng)有限公司