專利名稱：區(qū)域網(wǎng)絡(luò)快速傳輸?shù)姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，尤指一種區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)部分，在其利用高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11協(xié)定，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，擯除傳輸控制通訊協(xié)定/互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定中部分定義，以改善了訊號(hào)回應(yīng)時(shí)間和提高了數(shù)據(jù)流通量的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)快速傳輸?shù)姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
美國(guó)電子電機(jī)工程師協(xié)會(huì)(Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，簡(jiǎn)稱IEEE)于1999年9月所制定出來的高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11，是指一個(gè)在無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Wireless LAN)環(huán)境下作業(yè)的一通訊協(xié)定標(biāo)準(zhǔn)，目前無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)都是遵循此標(biāo)準(zhǔn)在運(yùn)作，而且IEEE 802.11依照不同的安全等級(jí)與傳輸速度，還用英文字母來區(qū)分這些不同的類別(802.11a、802.11b、802.11g等)。
而該高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11b規(guī)格，當(dāng)初發(fā)展的目的是為了提升企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通訊的機(jī)動(dòng)性、節(jié)省安裝有線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的成本、以及更彈性的利用網(wǎng)絡(luò)上有限的資源，所以IEEE 802.11b是一項(xiàng)被設(shè)計(jì)用來進(jìn)行長(zhǎng)距離或高速數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。IEEE 802.11b無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)所采用的傳輸媒介，跟″藍(lán)牙″無線傳輸技術(shù)一樣，也是透過無線電波的技術(shù)來達(dá)成傳輸數(shù)據(jù)的目的，因此IEEE802.11b的數(shù)據(jù)傳輸也具有全方位的傳輸特性，即沒有所謂角度或方向性的限制，并且能夠穿透障礙物，而完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鳌?br> 由上述可知，IEEE 802.11b非常適合在辦公室的環(huán)境下使用，只需在公司內(nèi)部架設(shè)一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)橋接器(Access Point，簡(jiǎn)稱AP)，則在其有效發(fā)射范圍內(nèi)，就可以跟裝有無線網(wǎng)絡(luò)卡(Wireless LAN Card)的電腦連線，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)連線的目的，同時(shí)IEEE 802.11b無線傳輸技術(shù)在室內(nèi)的傳輸距離可達(dá)100米之遠(yuǎn)，傳輸速率最快也可達(dá)11Mbps，如搭配上強(qiáng)波器，則數(shù)據(jù)的有效傳輸可以更遠(yuǎn)(300米)。這對(duì)于用在一般上網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸工作來講，其實(shí)已綽綽有余，而且對(duì)移動(dòng)式的工作者來說，也能解決傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的限制?；谝陨系奶攸c(diǎn)，所以IEEE 802.11b極適合使用在原有的有線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(LAN)下作延伸的布局，亦或是完全取代現(xiàn)有的有線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，因其可架構(gòu)出與有線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)完全相同的功能。
而無線網(wǎng)絡(luò)橋接器，一般俗稱為無線網(wǎng)絡(luò)基站或無線網(wǎng)絡(luò)存取器，顧名思義即是當(dāng)作傳統(tǒng)的有線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)與無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的溝通橋梁，因此任何一臺(tái)裝有無線網(wǎng)絡(luò)卡的電腦，均可透過無線網(wǎng)絡(luò)橋接器去分享有線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(LAN)，甚至廣域網(wǎng)絡(luò)(WAN)的資源。除此之外，無線網(wǎng)絡(luò)橋接器本身又兼具有網(wǎng)管的功能，可針對(duì)接有無線網(wǎng)絡(luò)卡的電腦作必要的控制與管理。
目前基于高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11協(xié)定構(gòu)架的無線區(qū)域網(wǎng)中，一種最經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單和常用的方法來連接無線射頻(RF)網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)，是將一移動(dòng)電腦設(shè)定為一個(gè)傳輸控制通訊協(xié)定/互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，簡(jiǎn)稱TCP/IP)的工作站，以將無線射頻網(wǎng)絡(luò)當(dāng)作有線網(wǎng)絡(luò)的一種擴(kuò)展來處理。這種方法的一大好處是實(shí)現(xiàn)只需很少的開發(fā)工作，應(yīng)用幾乎現(xiàn)成的TCP/IP技術(shù)，把具有高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)802.11的無線網(wǎng)絡(luò)橋接器，僅當(dāng)作存取控制的媒介子層。雖然這種方法相當(dāng)簡(jiǎn)易，但由于無線網(wǎng)絡(luò)比有線網(wǎng)絡(luò)多出復(fù)雜的射頻(RF)傳播環(huán)境，使得無線網(wǎng)絡(luò)利用有線網(wǎng)絡(luò)原有的傳輸方法，將會(huì)發(fā)生以下幾點(diǎn)局現(xiàn)性。
1.TCP/IP作為在區(qū)域域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)中，被廣泛認(rèn)可和使用的開放式標(biāo)準(zhǔn)，它是為有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，并沒有考慮無線網(wǎng)絡(luò)(如RF)的特殊要求。
2.TCP/IP的標(biāo)頭(Header)通常是20-40字節(jié)，在射頻無線網(wǎng)絡(luò)中為了更好利用頻寬和減少封包沖突，該標(biāo)頭字節(jié)應(yīng)該減少。
3.TCP/IP依賴精確的確認(rèn)機(jī)制和地址解析協(xié)定(Address ResolutionProtocol，簡(jiǎn)稱ARP)，它們僅適用于一般有線網(wǎng)絡(luò)，但對(duì)數(shù)據(jù)收集環(huán)境不能發(fā)揮它們的高效性。尤其是，地址解決協(xié)定利用廣播消息來建立有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的通道，導(dǎo)致了不必要的延遲和通信量。
4.在無線網(wǎng)絡(luò)中，IEEE 802.11的規(guī)范又被稱為“無線乙太網(wǎng)絡(luò)(WirelessEthernet)”，這是因?yàn)镮EEE 802.11的基本技術(shù)原理與IEEE 802.3十分類似。IEEE 802.11的規(guī)范中定義了無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的實(shí)體層(Physical Layer)和數(shù)據(jù)鏈結(jié)層(Data Link Layer)中的媒介存取控制(Medium Access Control，MAC)子層，其在媒介存取控制子層所定義的數(shù)據(jù)存取方法，是采用CSMA/CA(Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance)，而非IEEE 802.3 CSMA/CD(CarrierSense Multiple Access with Detection)。IEEE 802.3 CSMA/CD利用檢測(cè)碰撞的方式來傳遞訊框(Frame)，這是因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)在空氣中要去檢測(cè)其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，是否有發(fā)生碰撞的情形，比在有線網(wǎng)絡(luò)中要來的困難許多，因此IEEE 802.11采用了避免碰撞的CSMA/CA的數(shù)據(jù)存取方法，來減少數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)的碰撞情形發(fā)生。
CSMA/CA它的載波感應(yīng)模式中，發(fā)送端會(huì)先檢測(cè)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，假如該頻道都沒有其他訊框傳遞時(shí)，發(fā)送端會(huì)“先等待”一段隨機(jī)時(shí)間(Interval Frame Space，IFS)后，若還是檢測(cè)沒有任何訊框傳送時(shí)，發(fā)送端便會(huì)將封包傳送出去。假如一開始就檢測(cè)到已經(jīng)有封包在這個(gè)頻道傳送時(shí)，發(fā)送端會(huì)等到該頻道凈空之后，再等待一個(gè)隨機(jī)的“后退”(Back off)時(shí)間，然后重新進(jìn)入頻道競(jìng)爭(zhēng)模式，在此時(shí)，曾經(jīng)歷過“后退”的發(fā)送端在競(jìng)爭(zhēng)模式下；會(huì)自動(dòng)提高它使用該頻道的“優(yōu)先權(quán)”(Priority)，如此即可避免有些發(fā)送端一直無法取得頻道的使用權(quán)而不能傳遞數(shù)據(jù)的困境。
但是，TCP/IP的擁塞控制演算法(如CSMA/CA)是使系統(tǒng)性能變差的主要原因，尤其是TCP/IP采用“后退”演算法來克服這些問題時(shí)，它的傳輸數(shù)率將大大降低。
5.在無線網(wǎng)絡(luò)中，除了擁塞和沖突的數(shù)據(jù)封包外，射頻系統(tǒng)還受到其他干擾和無線傳播環(huán)境的影響，例如IEEE 802.11b和″藍(lán)牙″的無線電波頻率都是使用ISM頻段(Industrial Scientific Medical Band此頻段主要是開放給工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)三個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用)2.4GHz的高頻率范圍，所以若在幾公尺范圍之內(nèi)，同時(shí)存在802.11b及″藍(lán)牙″技術(shù)運(yùn)作時(shí)，則彼此會(huì)產(chǎn)生干擾的情況，甚至?xí)兴^″蓋臺(tái)″(當(dāng)受到相同頻率的通訊干擾時(shí)，而導(dǎo)致完全無法通訊的狀況)的現(xiàn)象發(fā)生。此外射頻訊號(hào)干擾和覆蓋盲區(qū)，還會(huì)終斷用戶與主機(jī)的連接，使得用戶必須再重新登入后，才能繼續(xù)使用。
6.TCP/IP不能處理子網(wǎng)間的漫游，要解決漫游問題，必須使用移動(dòng)IP技術(shù)，但移動(dòng)IP會(huì)大大地增加網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和通信量，這是人們所不希望的。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于無線網(wǎng)絡(luò)利用有線網(wǎng)絡(luò)原有的傳輸方法，將會(huì)發(fā)生許多限制，發(fā)明人經(jīng)過長(zhǎng)久努力研究與實(shí)驗(yàn)，終于開發(fā)設(shè)計(jì)出本發(fā)明的一種區(qū)域網(wǎng)絡(luò)快速傳輸?shù)姆椒?，乃在一區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)中，去除地址解析協(xié)定及互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定地址概念，并將高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11協(xié)定中，將其數(shù)據(jù)封包頭定義為較小的容量，如此，將便于利用頻寬和在傳輸過程中減少封包沖突，避免不必要的延遲和通信量，及在無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)將不需維護(hù)龐大的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定地址庫(kù)，方便地實(shí)現(xiàn)小區(qū)間無縫漫游。
為便于對(duì)本發(fā)明的目的、形狀、構(gòu)造裝置特征及其功效，做更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解，茲舉實(shí)施例配合附圖
，詳細(xì)說明如下具體實(shí)施方式
本發(fā)明是一種區(qū)域網(wǎng)絡(luò)快速傳輸?shù)姆椒?，該方法乃在無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)部分完全擯棄傳輸控制通訊協(xié)定/互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定(Transmission Control Protocol/InternetProtocol，簡(jiǎn)稱TCP/IP)，以去除地址解析協(xié)定(Address Resolution Protocol，簡(jiǎn)稱ARP)，避免不必要的延遲和通信量，且擯棄互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定(IP)地址概念，即在無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)將不需維護(hù)龐大的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定地址庫(kù)，方便地實(shí)現(xiàn)小區(qū)間無縫漫游，并將高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11協(xié)定中的數(shù)據(jù)封包頭定義為較小的容量，以便于利用頻寬和在傳輸過程中減少封包沖突。
如此，若在一空間內(nèi)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)并存有線網(wǎng)絡(luò)及無線網(wǎng)絡(luò)，則在有線網(wǎng)絡(luò)部分仍使用傳統(tǒng)TCP/IP協(xié)定，而在無線網(wǎng)絡(luò)部分則使用優(yōu)化的802.11協(xié)定，發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，優(yōu)化系統(tǒng)性能，為特定的數(shù)據(jù)收集終端提供良好的通信。尤其是去掉地址解析協(xié)定改善后的確認(rèn)機(jī)制，如下表所示表一主機(jī)和移動(dòng)單元的消息和數(shù)據(jù)傳遞

由上表所示，改進(jìn)后的確認(rèn)機(jī)制大大減少了確認(rèn)訊息，減少了由于確認(rèn)而引起的傳輸延遲和通信量，由較小的數(shù)據(jù)飽和高效快速的確認(rèn)機(jī)制可避免TCP/IP復(fù)雜的擁塞控制演算法，從而提高了系統(tǒng)性能。
由上所述可知，本發(fā)明將可大幅提高無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度，其至少擁有以下5點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)
1.較小的數(shù)據(jù)量及高效率的確認(rèn)機(jī)制，改善了系統(tǒng)回應(yīng)時(shí)間和提高了數(shù)據(jù)流通量，并減少了不必要的通信量。
2.無需復(fù)雜的擁塞控制演算法，在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋衰落區(qū)域和有雜訊的區(qū)域，能獲得更好的性能。
3.基于無線通信環(huán)境設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)封包頭，能更好地利用無線帶寬資源。
4.在不影響系統(tǒng)性能或增加成本的情況下，實(shí)現(xiàn)小區(qū)間無縫漫游，避免了復(fù)雜的移動(dòng)IP技術(shù)。
5.802.11設(shè)備和TCP/IP設(shè)備的互操作性。
以上所述，僅為本發(fā)明最佳的一具體實(shí)施例，本發(fā)明的構(gòu)造特征并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)者在本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案的專利范圍。
權(quán)利要求
1.一種區(qū)域網(wǎng)絡(luò)快速傳輸?shù)姆椒?，該方法乃在無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)部分完全擯棄傳輸控制通訊協(xié)定/互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定，以去除地址解析協(xié)定及互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定址概念，并將高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11協(xié)定中的數(shù)據(jù)封包頭定義為較小的容量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種區(qū)域網(wǎng)絡(luò)快速傳輸?shù)姆椒?，該方法在無線網(wǎng)絡(luò)中以去除地址解析協(xié)定及互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定地址概念，避免不必要的延遲和通信量，及在無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)將不需維護(hù)龐大的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)定地址庫(kù)，方便地實(shí)現(xiàn)小區(qū)間無縫漫游，并將高速無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11協(xié)定中，將其數(shù)據(jù)封包頭定義為較小的容量，以便于利用頻寬和在傳輸過程中減少封包沖突。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1523823SQ0311545
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2003年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月19日
發(fā)明者余曉琴, 何代水, 蔡世光, 秦文江 申請(qǐng)人:英華達(dá)(上海)電子有限公司