專利名稱：一種無(wú)線局域網(wǎng)接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種無(wú)線局域網(wǎng)接 入方法。
背景技術(shù)：
常見(jiàn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有IEEE 802.11， IEEE 802.11a、 IEEE 802.llb、 IEEE 802.11g。根據(jù)IEEE 802.11 MAC功能實(shí)現(xiàn)的不同，將WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分為本地 MAC方式、遠(yuǎn)程MAC方式和分離MAC方式，如附圖1所示。本地MAC方式是將MAC 功能實(shí)現(xiàn)在AP (Access Point,接入點(diǎn))上，而將Mobile IP， IPSec， RADIUS 客戶端和AP的配置管理等功能實(shí)現(xiàn)在AP上。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在原有AP上添 加相應(yīng)的接口即可；缺點(diǎn)是AP成本較高，集中式設(shè)備和AP之間存在功能上的重 疊，不適合大規(guī)模WLAN網(wǎng)絡(luò)的部署。遠(yuǎn)程MAC方式是將MAC功能完全實(shí)現(xiàn)在集 中式設(shè)備上，AP僅實(shí)現(xiàn)物理層的功能。優(yōu)點(diǎn)是AP功能簡(jiǎn)單，成本最低；缺點(diǎn)是 實(shí)時(shí)MAC功能實(shí)現(xiàn)在集中式設(shè)備上，不利于開(kāi)展時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)。分離MAC方式 是將MAC功能中的非實(shí)時(shí)部分實(shí)現(xiàn)在集中式設(shè)備上，而將和物理層聯(lián)系比較緊密 或?qū)崟r(shí)性要求比較強(qiáng)的部分實(shí)現(xiàn)在AP上?？刂屏?AP成本，利于開(kāi)展話音業(yè)務(wù)和 實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源管理等高級(jí)管理功能。由上述說(shuō)明可見(jiàn)，分離MAC方式的WLAN結(jié) 構(gòu)將更加適合于運(yùn)營(yíng)商或大型企業(yè)布設(shè)大型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)并開(kāi)展不同的業(yè)務(wù)。通常一個(gè)實(shí)際的物理端口對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，管理員可以對(duì)該實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)接 口進(jìn)行IP和路由的配置。在特殊需要時(shí)也可以建立一個(gè)邏輯的網(wǎng)絡(luò)接口 (即虛 擬網(wǎng)絡(luò)接口)，虛擬的網(wǎng)絡(luò)接口對(duì)外表現(xiàn)出與實(shí)際物理的網(wǎng)絡(luò)接口相同的特性(即 可以配置IP和路由等)，將此虛擬網(wǎng)絡(luò)接口與一個(gè)或多個(gè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)接口關(guān)聯(lián)起來(lái) 可以實(shí)現(xiàn)特定的功能(如VLAN)。傳統(tǒng)的WLAN網(wǎng)絡(luò)的部署，通常是在現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)上部署無(wú)線接入點(diǎn)AP 以提供無(wú)線接入，所有的數(shù)據(jù)流通過(guò)AP發(fā)送到寬帶接入服務(wù)器BAS上，最后由 BAS轉(zhuǎn)發(fā)的核心網(wǎng)。由于BAS對(duì)于合法接入終端的標(biāo)識(shí)由IP地址、MAC地址、BAS 端口號(hào)以及VLAN號(hào)四個(gè)參數(shù)組成，當(dāng)終端從一個(gè)AP移動(dòng)到另一個(gè)AP上是，標(biāo)識(shí)就會(huì)發(fā)生變化，合法終端將會(huì)變?yōu)榉欠ńK端，從而造成通信的中斷。因此這種 方法僅僅是提供了無(wú)線接入，并不能提供移動(dòng)性服務(wù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是利用虛擬網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)分離MAC方案中High MAC功能， 從而提供一種基于802. 11協(xié)議的無(wú)線局域網(wǎng)接入方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下-本發(fā)明的無(wú)線局域網(wǎng)接入方法基于采用802. 11協(xié)議分離MAC方案的系統(tǒng)構(gòu) 架實(shí)現(xiàn)，該方法在分離MAC系統(tǒng)構(gòu)架的集中式設(shè)備上創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)接口，終端通 過(guò)該虛擬網(wǎng)絡(luò)接口與核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。上述技術(shù)方案中，所述創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)接口的方法包括如下步驟1) 在集中式設(shè)備上創(chuàng)建802.11的虛擬網(wǎng)絡(luò)接口；2) 將一個(gè)或多個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)接口與所述虛擬的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行綁定；3) 在集中式設(shè)備與AP之間建立GRE隧道； 所述終端與核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的方法是4) 終端通過(guò)AP，經(jīng)GRE隧道與集中式設(shè)備連接，再通過(guò)集中式設(shè)備上的虛 擬網(wǎng)絡(luò)接口與核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。上述技術(shù)方案中，所述步驟4)中，其數(shù)據(jù)上行過(guò)程包括如下步驟(參考圖3):21) 終端發(fā)送給核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線鏈路交付給AP;22) AP將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)GRE隧道發(fā)送給集中式設(shè)備；23) 集中式設(shè)備將AP發(fā)送的GRE數(shù)據(jù)幀交付給TCP/IP協(xié)議棧；24) TCP/IP協(xié)議棧判斷該數(shù)據(jù)包的目的地址是否為本機(jī)的地址，如果是則 從數(shù)據(jù)包中提取802. ll幀；25) 如果步驟24)中提取的802. 11幀為802.11管理幀，構(gòu)造響應(yīng)幀并通 原路徑返回AP，并由AP發(fā)送給終端；26) 如果步驟24)中提取的802.11幀為數(shù)據(jù)幀，將其轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)幀并經(jīng) 由802.11虛擬網(wǎng)絡(luò)接口交付給TCP/IP協(xié)議棧，由TCP/IP協(xié)議棧轉(zhuǎn)發(fā)到核 心網(wǎng)。上述技術(shù)方案中，所述步驟4)中，其數(shù)據(jù)下行過(guò)程包括如下步驟(參考圖 3):31) 集中式設(shè)備從核心網(wǎng)接收發(fā)送至終端的IP包，通過(guò)路由查找獲得虛擬 網(wǎng)絡(luò)接口；32) 將IP包轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀；33) 將以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)換為802. 11幀；34) 確定終端所屬的AP，通過(guò)GRE隧道將802. 11幀發(fā)送給AP;35) AP利用無(wú)線鏈路將數(shù)據(jù)幀送達(dá)終端。本發(fā)明通過(guò)在實(shí)際以太網(wǎng)接口上構(gòu)造802.11虛擬網(wǎng)絡(luò)接口，使得無(wú)線WLAN 用戶與有線用戶可以同時(shí)使用相同的物理以太網(wǎng)接口，而可以使用不同網(wǎng)段，這就能在不改變現(xiàn)有有線基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行無(wú)線WLAN接入服務(wù)的擴(kuò)展， 由于所有的AP的數(shù)據(jù)都會(huì)送到集中設(shè)備上的虛擬接口上，因此在終端移動(dòng)時(shí)不 會(huì)出現(xiàn)用戶標(biāo)識(shí)的變化，使得終端可以在不同的AP間漫游移動(dòng)。


圖1是802. 11MAC實(shí)現(xiàn)的三種結(jié)構(gòu)圖2是802. 11分離MAC方案的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?是802.11分離MAC中High MAC數(shù)據(jù)流處理4是802.11分離MAC軟件功能模塊圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明基于分離MAC方式，將MAC層拆分為兩部分，即High MAC部分和Low MAC部分。其中，High MAC部分實(shí)現(xiàn)在集中式設(shè)備上，以支持無(wú)線資源的管理、 優(yōu)化移動(dòng)性管理。其具體實(shí)現(xiàn)的功能有管理幀的處理；數(shù)據(jù)幀的處理，包括分 組和重組；將STA (Station,終端)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀；或?qū)l(fā)送 給STA的以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)換為802.11數(shù)據(jù)幀，發(fā)送給STA;轉(zhuǎn)發(fā)功能；數(shù)據(jù)報(bào)文的 加密、解密。Low MAC部分實(shí)現(xiàn)在接入點(diǎn)上，主要是處理對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高以 及和物理層關(guān)系比較緊密的功能，具體具備以下功能控制幀的處理；速率調(diào)整;信標(biāo)幀的產(chǎn)生；探詢幀的處理；節(jié)電模式的處理等。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。 實(shí)施例1分離MAC方案實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢匀鐖D2所示，將所有的AP都連接到集中 式設(shè)備上，所以無(wú)線用戶發(fā)送的的數(shù)據(jù)都將被送給集中式設(shè)備上，由該設(shè)備處理 相應(yīng)的802. 11幀，最后發(fā)送給核心網(wǎng)。本實(shí)施例在具體實(shí)現(xiàn)中的系統(tǒng)架構(gòu)可分為AP部分和集中設(shè)備部分，其中，AP部分包括-APCP模塊主要完成向集中式設(shè)備注冊(cè)、接收配置指令、本地配置等功能;LowMAC模塊主要是控制幀、信標(biāo)幀、探詢幀的處理；AI-API模塊實(shí)現(xiàn)APCP協(xié)議和Low MAC的相關(guān)通信；GRE模塊將High MAC幀通過(guò)GRE封裝發(fā)送給集中式設(shè)備處理。集中設(shè)備部分包括-WLAN配置模塊創(chuàng)建和配置WLAN接口 ；APCP模塊與實(shí)際的AP通信，配置、監(jiān)測(cè)AP，已完成信道分配、功率調(diào)整、 自愈、負(fù)載均衡等高級(jí)功能；AP配置與維護(hù)模塊與APCP通訊，添加、配置本地AP變量； GRE模塊接收、發(fā)送High MAC數(shù)據(jù)幀；802.11幀接收、發(fā)送模塊提供802.11幀接收接口和發(fā)送接口； STA維護(hù)模塊維護(hù)STA哈希表，提供添加、刪除、查找等外部接口； 管理幀處理模塊處理STA發(fā)送給AP的11管理幀，并作出相應(yīng)的響應(yīng)； 數(shù)據(jù)幀處理模塊處理STA發(fā)送或發(fā)送給STA的11數(shù)據(jù)幀； 虛擬接口處理模塊系統(tǒng)軟件與IP協(xié)議棧的接口。本實(shí)施利中，集中式設(shè)備在硬件上可采用intelx86或ixp2400平臺(tái)，操作 系統(tǒng)可以采用Linux實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理過(guò)程如下 1、系統(tǒng)初始化(集中設(shè)備的初始化)系統(tǒng)的初始化主要包括以下幾個(gè)操作1) GRE初始化。向TCP/IP協(xié)議棧注冊(cè)GRE協(xié)議的處理函數(shù)，使得IP協(xié)議棧收到發(fā)給本機(jī)的GRE包后，能夠交給GRE模塊進(jìn)行處理。2) Netlink初始化。創(chuàng)建內(nèi)核的Netlink套接口，用于與上層的APCP模塊 進(jìn)行通訊，接收AP配置的消息。3) AP初始化。接收AP注冊(cè)，建立AP之間的GRE隧道。 2、數(shù)據(jù)處理流程數(shù)據(jù)處理流程如圖4所示(描述了上行數(shù)據(jù)處理過(guò)程，下行數(shù)據(jù)的處理過(guò) 程相同，路徑相反)其中，上行數(shù)據(jù)處理1) 當(dāng)AP收到STA的數(shù)據(jù)幀時(shí)，首先判斷是否屬于Low MAC幀，是則交給 本地的Low MAC模塊處理，否則通過(guò)GRE模塊發(fā)送給集中設(shè)備處理2) 集中設(shè)備的GRE模塊收到數(shù)據(jù)幀后，判斷是否由已注冊(cè)的AP發(fā)送，是 則轉(zhuǎn)交給802.11接收模塊處理3) 802.11接收模塊檢驗(yàn)幀的正確性，并對(duì)幀進(jìn)行分類，如果是管理幀就交 給管理幀處理模塊，如果是數(shù)據(jù)幀則交給數(shù)據(jù)幀處理模塊4) 管理幀處理模塊將處理并響應(yīng)收到的802. 11管理幀，并按原路徑發(fā)送 給終端5) 數(shù)據(jù)幀處理模塊將收到的802.11數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式，并 交付給虛擬網(wǎng)絡(luò)接口處理模塊。6) 虛擬網(wǎng)絡(luò)接口處理模塊將以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)換IP包，最后交付給IP協(xié)議幀處 理，由IP協(xié)議棧查找路由發(fā)送至核心網(wǎng)。下行數(shù)據(jù)處理1) 集中式設(shè)備從核心網(wǎng)收到發(fā)送無(wú)線終端的數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)路由查找獲得無(wú) 線虛擬網(wǎng)絡(luò)接口，并該數(shù)據(jù)交給虛擬網(wǎng)絡(luò)接口處理模塊處理。2) 虛擬網(wǎng)絡(luò)接口處理模塊將IP包轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀交給數(shù)據(jù)幀處理模塊。3) 數(shù)據(jù)幀處理模塊構(gòu)造802. ll幀，交給802. ll幀發(fā)送模塊處理。4) 802.11發(fā)送模塊確定終端所屬的AP，調(diào)用GRE模塊，通過(guò)GRE隧道發(fā) 送給AP。5) AP最終利用無(wú)線鏈路將數(shù)據(jù)幀送達(dá)終端。 漫游移動(dòng)的支持以兩個(gè)AP連接到集中設(shè)備的不同接口為例，可以將集中設(shè)備不同接口下AP 劃分到一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)接口 ，當(dāng)終端從一個(gè)AP移動(dòng)另一個(gè)AP時(shí)，由于兩個(gè)AP都 是通過(guò)GRE隧道將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給集中設(shè)備的同 一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)接口處理，因此對(duì)于 TCP/IP協(xié)議棧來(lái)說(shuō)，終端的數(shù)據(jù)幀都是來(lái)自同一個(gè)路由接口或端口，從而終端 可以成功的切換到另-'個(gè)AP。
權(quán)利要求
1、一種無(wú)線局域網(wǎng)接入方法，基于采用802.11協(xié)議分離MAC方案的系統(tǒng)構(gòu)架實(shí)現(xiàn)，該方法是在分離MAC系統(tǒng)構(gòu)架的集中式設(shè)備上創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)接口，終端通過(guò)該虛擬網(wǎng)絡(luò)接口與核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
2、 按權(quán)利要求1所述的無(wú)線局域網(wǎng)接入方法，其特征在于，所述創(chuàng)建虛擬 網(wǎng)絡(luò)接口的方法包括如下步驟1)在集中式設(shè)備上創(chuàng)建802.11的虛擬網(wǎng)絡(luò)接口；2) 將一個(gè)或多個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)接口與所述虛擬的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行綁定；3) 在集中式設(shè)備與AP之間建立GRE隧道； 所述終端與核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的方法是4) 終端通過(guò)AP，經(jīng)GRE隧道與集中式設(shè)備連接，再通過(guò)集中式設(shè)備上的虛 擬網(wǎng)絡(luò)接口與核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
3、 按權(quán)利要求2所述的無(wú)線局域網(wǎng)接入方法，其特征在于，所述步驟4) 中，其數(shù)據(jù)上行過(guò)程包括如下步驟21) 終端發(fā)送給核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線鏈路交付給AP;22) AP將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)GRE隧道發(fā)送給集中式設(shè)備；23) 集中式設(shè)備將AP發(fā)送的GRE數(shù)據(jù)幀交付給TCP/IP協(xié)議棧；24) TCP/IP協(xié)議棧判斷該數(shù)據(jù)包的目的地址是否為本機(jī)的地址，如果是則 從數(shù)據(jù)包中提取802. ll幀；25) 如果步驟24)中提取的802.11幀為802.11管理幀，構(gòu)造響應(yīng)幀并通 原路徑返回AP，并由AP發(fā)送給終端；26) 如果步驟24)中提取的802. ll幀為數(shù)據(jù)幀，將其轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)幀并經(jīng)由802. 11虛擬網(wǎng)絡(luò)接口交付給TCP/IP協(xié)議棧，由TCP/IP協(xié)議棧轉(zhuǎn)發(fā)到核 心網(wǎng)。
4、按權(quán)利要求2所述的無(wú)線局域網(wǎng)接入方法，其特征在于，所述步驟4) 中，其數(shù)據(jù)下行過(guò)程包括如下步驟-31) 集中式設(shè)備從核心網(wǎng)接收發(fā)送至終端的IP包，通過(guò)路由查找獲得虛擬 網(wǎng)絡(luò)接口；32) 將IP包轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀；33) 將以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)換為802.11幀；34) 確定終端所屬的AP，通過(guò)GRE隧道將802. 11幀發(fā)送給AP;35) AP利用無(wú)線鏈路將數(shù)據(jù)幀送達(dá)終端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)線局域網(wǎng)接入方法，基于采用802.11協(xié)議分離MAC方案的系統(tǒng)構(gòu)架實(shí)現(xiàn)，該方法是在分離MAC系統(tǒng)構(gòu)架的集中式設(shè)備上創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)接口，終端通過(guò)該虛擬網(wǎng)絡(luò)接口與核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明通過(guò)在實(shí)際以太網(wǎng)接口上構(gòu)造802.11虛擬網(wǎng)絡(luò)接口，使得無(wú)線WLAN用戶與有線用戶可以同時(shí)使用相同的物理以太網(wǎng)接口，而可以使用不同網(wǎng)段，這就能在不改變現(xiàn)有有線基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行無(wú)線WLAN接入服務(wù)的擴(kuò)展，由于所有的AP的數(shù)據(jù)都會(huì)送到集中設(shè)備上的虛擬接口上，因此在終端移動(dòng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)用戶標(biāo)識(shí)的變化，使得終端可以在不同的AP間漫游移動(dòng)。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101335663SQ20071011795
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者暉 唐, 鼎 唐, 濤 林, 譚紅艷, 趙志軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所