DE602005006171T2

DE602005006171T2 - Kommunikationssystem mit der Fähigkeit ein optimales Gateway für Terminals auszuwählen

Info

Publication number: DE602005006171T2
Application number: DE200560006171
Authority: DE
Inventors: Hidenori Aoki; Shinji Takeda; Kengo Yagyu; Narumi Umeda
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2025-02-19
Also published as: CN100471147C; EP1566930A1; DE602005006171D1; EP1566930B1; US7586894B2; CN1658588A; US20050195795A1; JP2005236767A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Kommunikationsvorrichtung, eine Weiterleitungsvorrichtung, ein Kommunikationssystem und ein Verfahren zur Kommunikation und insbesondere die Kommunikation durch ein Ad-hoc-Netz, das mehrere Kommunikationsvorrichtungen umfasst.
2. BESCHREIBUNG DES EINSCHLÄGIGEN STANDS DER TECHNIK
Ein drahtloses LAN kann schnellere drahtlose Kommunikation bieten als ein Mobiltelefonnetz. Obwohl die Kommunikationsdistanz jeder drahtlosen Station des drahtlosen LAN begrenzt ist, deckt das drahtlose LAN ein großes Versorgungsgebiet unter Verwendung mehrerer drahtloser Stationen ab, die mit einem Backbon-Netz verbunden sind. Das Backbon-Netz ist im Allgemeinen ein drahtgebundenes Breitbandnetz wie ein Ethernet (Markenzeichen), das eine stabile Kommunikation bereitstellen kann.
Es ist jedoch wünschenswert, das Backbon-Netz auf ein Gebiet zu erweitern, in dem ein drahtgebundenes Netz nicht auf einfache Weise bereitgestellt werden kann, oder das drahtlose LAN in einem derartigen Gebiet schnell einzurichten. In einem derartigen Fall kann ein drahtloses Backbon-Netz zur Verbindung zwischen den drahtlosen Stationen des drahtlosen LAN eingesetzt werden.
Ein auf Ethernet (Markenzeichen) basierendes Backbon-Netz operiert als ein Netz einer Datensicherungsschicht, das keinen IP-Router involviert.
Wenn ein Paket von einem Endgerät übertragen wird, wird das Paket über mehrere Knoten übertragen, die im Backbon-Netz vorgesehen sind. Viele Techniken zum Steuern der Route der Paketübertragung werden vorgeschlagen. Die Techniken enthalten beispielsweise: in IEEE 802.1 definiertes Spannbaumverfahren; Leitweginformationsprotokoll (RIP) und kürzesten Weg zuerst öffnen (OSPF), das für Leitweglenkung im Internet verwendet wird; dynamische Quellenleitweglenkung (DSR) und Ad-hoc-Distanzvektor auf Anforderung (AODV), das für ein Ad-hoc-Netz verwendet wird.
Ein Datensicherungsschicht-Netz wird als ein Netz verwendet, das einen relativ kleinen Bereich wie ein Büro oder eine Wohnung versorgt. Wenn Kommunikation mit einem externen Netz erforderlich ist, kann das Datensicherungsschicht-Netz über ein Gateway wie einen IP-Router mit dem externen Netz verbunden werden.
Wenn ein Endgerät, das mit dem Backbon-Netz verbunden ist, mit einem externen Netz kommuniziert, muss das Endgerät unbedingt Informationen wie die Adresse des Gateways erlangen.
Der Benutzer des Endgeräts kann die von einem Netzadministrator vergebene Gateway-Adresse manuell eingeben. Änderungen im Zustand des Netzes wie die Verlagerung des Endgeräts und/oder Kommunikationsprobleme im Netz können es jedoch erforderlich machen, dass der Benutzer die Gateway-Adresse neu eingeben muss, was lästig ist und zu Fehlern führen kann. Deshalb werden viele Techniken vorgeschlagen, die automatisch die Gateway-Adresse am Endgerät einstellen können, um das obige Problem zu lösen.
Beispielsweise schlagen S. Alexander et al, „DHCP Option and BOOTP Vendor Extensions", RFC 2132, März 1997, die Erweiterung von DHCP (dynamisches Hostkonfigurationsprotokoll) vor, bei der ein Endgerät automatisch über die IP-Adresse eines Gateways informiert wird.
T. Narten et al, „Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)", RFC 2461, Dezember 1998, schlagen einen IP-Router vor, der seine IP-Adresse automatisch zum Netz ausstrahlt.
S. Knight et al, „Virtual Router Redundancy Protocol", RFC 2338, April 1998, schlagen eine Technik vor, in der mehrere Router die gleiche IP-Adresse gemeinsam als eine Gruppe nutzen und konfiguriert sind, um Informationen untereinander auszutauschen. Ein Endgerät kann einen beliebigen der Router als ein Gateway nutzen, ohne die dafür eingestellte IP-Adresse zu ändern.
Die folgenden Probleme bleiben jedoch ungelöst. Wenn die Gateway-Adresse eingestellt wird, wird der Zustand der Leitwege zwischen dem Endgerät und dem Gateway nicht berücksichtigt.
Wenn in dem LAN nur ein einzelnes Gateway vorgesehen ist, hat das Endgerät keine Wahl, sondern wählt das einzelne Gateway aus. Wenn mehrere Gateways in dem LAN vorhanden sind, kann das Endgerät eines davon auswählen, aber die Kommunikationsqualität kann von Gateway zu Gateway beträchtlich schwanken.
Insbesondere sind, wenn die Komponenten des LAN über drahtlose Kanäle verbunden sind, der Frequenzgang und die Geschwindigkeit der drahtlosen Übertragung beschränkt. Infolgedessen kann jeder Leitweg zwischen dem Endgerät und einem Gateway sich in der Kommunikationsqualität unterscheiden. Möglicherweise wählt das Endgerät einen Leitweg aus, dessen Kommunikationsqualität nicht zufrieden stellend ist.
JP 2003230167A offenbart eine Kommunikationsvorrichtung, umfassend eine Informationserfassungseinheit, die konfiguriert ist, mit Leitweginformationen zu erfassen, die Leitwege angeben, die die Kommunikationsvorrichtung und eine Vielzahl von Verbindungsvorrichtungen verbinden, und Zustandsinformationen, die den Zustand der Vielzahl von Verbindungsvorrichtungen angeben, wobei jede Verbindungsvorrichtung ein erstes Netz und ein zweites Netz verbindet, wobei das erste Netz von der Kommunikationsvorrichtung und anderen darin verteilten Kommunikationsvorrichtungen gebildet wird; eine Speichereinheit, die konfiguriert ist, um die Leitweginformationen und Zustandsinformationen, die von der Informationserfassungseinheit erfasst wurden, zu speichern; und eine Leitwegsteuereinheit, die konfiguriert ist, um Leitwege von der Kommunikationsvorrichtung zu einer der Vielzahl von Verbindungsvorrichtungen zu steuern.
WO 02/098099A offenbart Gebührenberechnung in einem Kommunikationsnetz mit Leitwegsteuerung zum Ändern einer Kennung in einem Paket von einer Verbindungsvorrichtung zu einer anderen Verbindungsvorrichtung unter Verwendung einer gespeicherten Liste.
Das US-Patent 6104870 offenbart ein Datennetz, das eine Netzemulation bereitstellt. Ein LAN-Emulation-Client (LEC) erzeugt eine Anforderung einer Standard-Gateway-IP-Adresse für ein Teilnetz, und als Reaktion antworten LECs, die verteilte redundante Gateways (DRGs) unterstützen, durch zufällige Auswahl einer der DRG-MAC-Adressen, die den LECs zugewiesen wurden.
EP 1324532A offenbart ein On-Demand-Leitwegsystem mit gesteuerter Flood-Rundsendung (CFM) für drahtlose Netze. Eine Bakenzustandsnachricht gibt an, ob ein CFM-Knoten ein Cluster-Kopf ist, und in diesem Fall enthält die Nachricht Zustandsinformationen wie die Existenz eines Wegs zu einem Gateway und die Kosten in Sprüngen zu dem Gateway-Knoten.
Die Erfindung stellt eine drahtlose Basisstation, ein Gateway und ein Kommunikationsverfahren bereit, wie in den Ansprüchen 1, 2, 5, 7, 8 und 9 definiert.
Die vorliegende Erfindung kann die Einstellung einer Gateway-Adresse gestatten, um den Zustand eines Leitwegs zwischen einem Endgerät und einem Gateway zu berücksichtigen.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung besser ersicht, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Kommunikationssystems nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer drahtlosen LAN-Station nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Struktur eines Pakets, das in einem Kommunikationssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übertragen wird;
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung von Schritten, die von einer drahtlosen LAN-Station eines Kommunikationssystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung von Schritten, die von einer drahtlosen LAN-Station eines Kommunikationssystems nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden;
6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung von Schritten, die von einer drahtlosen LAN-Station eines Kommunikationssystems nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden;
7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung von Schritten, die von einer drahtlosen LAN-Station eines Kommunikationssystems nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden;
8A zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Auswahl des am besten geeigneten Gateways für ein Abwärts-Paket, die von einem Kommunikationssystem durchgeführt wird, nach einem Kommunikationssystem, in dem Gateways ein Paket nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung austauschen;
8B zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Auswahl des am besten geeigneten Gateways für ein Abwärts-Paket, die von einem Kommunikationssystem durchgeführt wird, nach einem Kommunikationssystem, in dem ein Knoten eines oberen Rangs ein geeignetes Gateway nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auswählt;
9 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Gateways eines Kommunikationssystems nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung eines Kommunikationssystems nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in dem eine drahtlose LAN-Station über ein geeignetes Gateway benachrichtigt;
11 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung eines Kommunikationssystems nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in dem ein Endgerät zwischen drahtlosen LAN-Stationen weitergeschaltet wird;
12 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Leitweglenkung eines Kommunikationssystems nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Leitweglenkung eines Kommunikationssystems nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Verkehrsverteilung eines Kommunikationssystems nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
15A bis 15D zeigen schematische Diagramme zur Erläuterung der Anordnung eines Gateways in einem Kommunikationssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Auf die gleichen Elemente und/oder Schritte wird in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugsnummern Bezug genommen und ihre Beschreibungen werden nicht zweimal gegeben.
Ein Kommunikationssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf 1 beschrieben.
Ein Kommunikationssystem nach der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Netz 1, in dem drahtlose LAN-Stationen 3-1 bis 3-4 vorgesehen sind. Das Netz 1 ist mit einem anderen Netz 2 über Gateways 5-1 und 5-2 verbunden. Ein drahtloses LAN-Endgerät 4-1 kann mit dem Netz 1 über die Luftverbindung kommunizieren. Die drahtlosen LAN-Stationen 3-1 bis 3-4 operieren als Kommunikationsvorrichtungen zur Steuerung von Leitwegen im Netz 1. Das drahtlose LAN-Endgerät 4-1 verfügt unter Umständen nicht über Funktionalität zur Steuerung von Leitwegen im Netz 1.
Die drahtlosen LAN-Stationen 3-1 bis 3-4 können miteinander über die Luftverbindung verbunden werden. Die drahtlose LAN-Station 3-4 ist mit einem Gateway 5-1 über die Luftverbindung verbunden und die drahtlose LAN-Station 3-3 ist mit einem Gateway 5-2 über die Luftverbindung verbunden. Wie oben beschrieben, bilden die drahtlosen LAN-Stationen 3-1 bis 3-4 ein Maschennetz.
Nachstehend wird eine Beschreibung eines Maschennetzes gegeben. Ein Maschennetz aus drahtlosen LAN-Stationen (Zugangspunkte) wird durch mehrere Zugangspunkte gebildet, die untereinander durch drahtlose Kanäle verbunden sind, die ein Teilnetz bilden. Die Zugangspunkte in einem Maschennetz übertragen ein Paket, das von dem drahtlosen LAN-Endgerät empfangen wurde, wie in einer Eimerkette (Leitweglenkung). Das Prinzip eines Maschennetzes ist im Grunde dasselbe wie das von IP-Leitweglenkung, unterscheidet sich aber dahingehend, dass die drahtlosen LAN-Stationen in eine Schicht von drahtlosen LAN-Stationen, die in der Steuerung von Leitwegen involviert sind, und eine Schicht von drahtlosen LAN-Stationen, die nicht in der Leitweglenkung involviert sind, unterteilt sind. Das drahtlose LAN-Endgerät kann nicht wissen, wie die Zugangspunkte miteinander verbunden sind. Weil die Zugangspunkte durch die Luftverbindung miteinander verbunden sind, unterscheidet sich außerdem die Qualität der Verbindung von Leitweg zu Leitweg. Die Leitwegsteuerung des Maschennetzes wird in der Schicht 2 durchgeführt.
Es sollte von Fachleuten verstanden werden, dass in der folgenden Beschreibung alle drahtlosen LAN-Stationen durch die Luftverbindung verbunden sind, aber einige der drahtlosen LAN-Stationen durch drahtgebundene Kanäle verbunden sein können. Außerdem ist die Verbindung zwischen einem Gateway und einer drahtlosen LAN-Station und/oder die Verbindung zwischen Gateways drahtlos (durch die Luftverbindung), kann aber drahtgebunden sein.
Die Struktur der drahtlosen LAN-Station wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Zwar wird die drahtlose LAN-Station 3-1 nachstehend beschrieben, aber die anderen drahtlosen LAN-Stationen 3-2 bis 3-4 sind in derselben Weise strukturiert.
Wie in 2 dargestellt, enthält die drahtlose LAN-Station 3-1 eine Leitwegsteuerungseinheit 3-11 und eine Paketübertragungseinheit 3-12, die mit der Leitwegsteuerungseinheit 3-11 verbunden ist. Die drahtlose LAN-Station 3-1 enthält weiterhin eine Gateway-Auswahleinheit 3-13, die mit der Leitwegsteuerungseinheit 3-11 und der Paketübertragungseinheit 3-12 verbunden ist, eine Endgeräteschnittstelle 3-16, die mit der Gateway-Auswahleinheit 3-13 verbunden ist, und eine Antenne 3-17, die mit der Endgeräteschnittstelle 3-16 verbunden ist. Die drahtlose LAN-Station 3-1 enthält weiterhin eine Speichereinheit 3-14, die mit der Gateway-Auswahleinheit 3-13 verbunden ist, und eine Informationserfassungseinheit 3-15, die mit der Speichereinheit 3-14 verbunden ist. Eine Gateway-Kennungs-Liste ist in der Speichereinheit 3-14 bereitgestellt. Die drahtlose LAN-Station 3-1 enthält weiter eine Netzschnittstelle 3-18, die mit der Paketübertragungseinheit 3-12 und der Informationserfassungseinheit 3-15 verbunden ist, und eine Antenne 3-19, die mit der Netzschnittstelleneinheit 3-18 verbunden ist.
Die Informationserfassungseinheit 3-15 erfasst Informationen wie Kennungen der Gateways 5-1 und 5-2, die über die Netzschnittstelle 3-18 und die Antenne 3-19 mit dem Netz 1 verbunden sind. Die erfassten Informationen werden in der Gateways-Kennungs-Liste 3-141 der Speichereinheit 3-14 gespeichert.
Das drahtlose LAN-Endgerät 4-1 verfügt nicht über Funktionalität zur Steuerung von Leitwegen im Netz 1. Das drahtlose LAN-Endgerät 4-1 überträgt ein Datenpaket über eine drahtlose LAN-Station wie die drahtlose LAN-Station 3-1. Das von dem Endgerät 4-1 übertragene Datenpaket wird von der Antenne 3-17 der drahtlosen LAN-Station 3-1 empfangen und über die Endgeräteschnittstelle 3-16 zur Gateway-Auswahleinheit 3-13 übertragen. Als Reaktion auf den Empfang des Datenpakets durch die Gateway-Auswahleinheit 3-13 werden die Informationen wie Gateway-Kennungen, die in der Speichereinheit 3-14 gespeichert sind, in die Gateway-Auswahleinheit 3-13 abgerufen. Die Gateway-Auswahleinheit 3-13 wählt basierend auf den Informationen, die von der Speichereinheit 3-14 abgerufen wurden, das optimale Gateway unter ihrer Steuerung für das Endgerät 4-1 aus. Die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 steuert Leitwege, durch die das Datenpaket zum optimalen Gateway, das von der Gateway-Auswahleinheit 3-13 ausgewählt wurde, übertragen wird. Die Paketübertragungseinheit 3-12 überträgt das Datenpaket zum ausgewählten Gateway.
Die Übertragung eines Datenpakets durch eine drahtlose LAN-Station wird nachstehend weiter beschrieben.
Die drahtlosen LAN-Stationen 3-1 bis 3-4 erhalten (erfassen) die Kennungen der Gateways 5-1 und 5-2, die mit dem Netz 1 verbunden sind. Die Kennung eines Gateways enthält beispielsweise die MAC-Adresse (Endgeräte-Anschlusssteuerung), die IP-Adresse oder eine Kombination davon. Die drahtlosen LAN-Stationen können jede eine der obigen Kennungen erfassen.
Zusätzlich können die drahtlosen LAN-Stationen 3-1 bis 3-4 die Kennungen in der folgenden Weise erfassen. (1) Der Administrator der drahtlosen LAN-Station gibt die Gateway-Kennungen manuell ein. (2) Die drahtlose LAN-Station erhält die Gateway-Kennungen von einer Vorrichtung, die die Gateway-Kennungen verwaltet. (3) Die Gateways 5-1 und 5-2 strahlen ihre Kennungen unter Verwendung von beispielsweise einem in IPv6 (Internet-Protokoll Version 6) definierten Routerankündigungspaket aus, um dadurch die drahtlosen LAN-Stationen über ihre Kennungen zu informieren.
Im zweiten (2.) Fall kann die Vorrichtung, die die Gateway-Kennungen verwaltet, als ein DHCP-Server parallel operiert werden, so dass die drahtlosen LAN-Stationen sowohl ihre eigenen IP-Adressen als auch die Liste der IP-Adressen der Gateways als die Gateway-Kennungen erhalten können. In einem solchen Fall können die Zugangspunkte den DHCP-Server über das optimale Gateway für jedes Endgerät und die Kennung des Endgeräts informieren. Nach den obigen Anordnungen kann der DHCP-Server das optimale Gateway für jedes Endgerät zuweisen.
Im dritten (3.) Fall kann die drahtlose LAN-Station anstatt des Gateways ein Routerabrufpaket zum Beispiel zum Erfassen der Gateway-Kennungen übertragen.
Die drahtlosen LAN-Stationen 3-1 bis 3-4 bestimmen basierend auf den erfassten Informationen über die Gateways, welches Gateway optimal für das Endgerät 4-1 ist. Insbesondere wird das optimale Gateway basierend auf dem Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen LAN-Station und dem Gateway bestimmt.
Der Zustand eines Gateways enthält die Bandbreite zwischen dem Gateway und einem externen Netz wie dem Netz 2, die Stabilität der Kommunikation (drahtlos oder drahtgebunden) mit dem externen Netz, die Dienstgüte (QoS), der Verkehr im Kanal zum externen Netz. Solche Informationen können auf verschiedene Weise erfasst werden. Beispielsweise kann der Administrator der drahtlosen LAN-Station die Informationen manuell in die drahtlose LAN-Station eingeben. Die drahtlose LAN-Station kann derartige Informationen direkt von dem Gateway erhalten oder von einer besonderen Vorrichtung, die den Zustand des Gateways verwaltet. Die drahtlose LAN-Station kann diese Informationen erfassen, wenn sie die Gateway-Kennungen erfasst.
Der Zustand eines Leitwegs zwischen einer drahtlosen LAN-Station und einem Gateway enthält die Zahl der Sprünge, die Bandbreite, die QoS, den Verkehr im Leitweg. Diese Informationen können von der Leitwegsteuerungseinheit 3-11 erhalten werden, die einen Leitweg zwischen der drahtlosen LAN-Station und dem Gateway bestimmt. Die drahtlose LAN-Station kann derartige Informationen erfassen, wenn sie nach dem Gateway sucht.
Die Datenstruktur eines Datenpakets, das durch das Kommunikationssystem übertragen wird, wird nachstehend unter Bezug auf 3 beschrieben.
Ein Paket enthält einen MAC-Kopf, einen IP-Kopf und eine Nutzlast, die die zu übertragenen Daten enthält. Der MAC-Kopf und der IP-Kopf können zusammen als ein Kopf bezeichnet werden. Der MAC-Kopf enthält die MAC-Adressen (einer Datensicherungsschicht) eines Ziels und eines Absenders. Der IP-Kopf enthält die IP-Adressen (einer Netzschicht) des Ziels und des Absenders. Das bedeutet, dass der Kopf zwei Arten von Adressen enthält.
Im Fall von Kommunikation innerhalb des Netzes 1 sind sowohl die MAC-Adresse als auch die IP-Adresse diejenigen einer Gegenstelle der Kommunikation. Im Fall von Kommunikation mit einem externen Netz über ein Gateway werden die MAC-Adresse des Gateways und die IP-Adresse der Gegenstelle der Kommunikation für die Datensicherungsschicht bzw. die Netzschicht verwendet.
Bezug nehmend auf 4, wird nachstehend eine Prozedur beschrieben, die von der drahtlosen LAN-Station 3-1 als Reaktion auf den Empfang eines Datenpakets von dem Endgerät 4-1 durchgeführt wird.
Nach einer Ausführungsform erzeugt die drahtlose LAN-Station 3-1 eine Steuerungstabelle der MAC-Adressen von Gateways, um dadurch die Kennungen der mit dem Netz 1 verbundenen Gateways 5-1 und 5-2 zu steuern. Die Steuerungstabelle der MAC-Adressen der Gateways wird als die Gateway-Kennungs-Liste 3-141 in der Speichereinheit 3-14 gespeichert.
Die drahtlose LAN-Station 3-1 empfängt ein Paket von dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-1 (Schritt S41) und bestimmt, ob die MAC-Adresse des Ziels, die in dem empfangenen Paket enthalten ist, in der Steuerungstabelle registriert ist (Schritt S42). Insbesondere bestimmt die Gateway-Auswahleinheit 3-13 der drahtlosen LAN-Station 3-1, ob die Zieladresse der Datensicherungsschicht mit der in der Speichereinheit 3-14 gespeicherten Adresse des Gateways übereinstimmt.
Wenn sie registriert ist (JA in Schritt S42), bestimmt die drahtlose LAN-Station 3-1, ob die MAC-Adresse des Ziels die des optimalen Gateways für das Endgerät 4-1 ist (Schritt S43). Wenn die MAC-Adresse des Ziels nicht die des optimalen Gateways für das Endgerät 4-1 ist (NEIN in Schritt S43), ändert die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 der drahtlosen LAN-Station 3-1 die MAC-Adresse des Ziels, die in dem empfangenen Paket enthalten ist, zur MAC-Adresse des optimalen Gateways. Dann überträgt die Paketübertragungseinheit 3-12 das Paket, dessen MAC-Adresse geändert wurde (Schritt S45). Wenn entweder eine Bestimmung, dass die in dem empfangenen Paket enthaltene MAC-Adresse des Ziels nicht in der Steuerungstabelle registriert ist (NEIN in Schritt S42), oder eine Bestimmung, dass die MAC-Adresse des Ziels die des optimalen Gateways für das Endgerät 4-1 ist (JA in Schritt S43), erfolgt, überträgt die Paketübertragungseinheit 3-12 das empfangene Paket unverändert (Schritt S44).
Bezug nehmend auf 5, wird nachstehend die Situation beschrieben, in der die MAC-Adresse des Ziels, die in dem empfangenen Paket enthalten ist, die einer vorbestimmten MAC-Adresse ist.
Die Gateway-Auswahleinheit 3-13 der drahtlosen LAN-Station 3-1 empfangt ein Paket von dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-1 (Schritt 551) und bestimmt, ob die MAC-Adresse des Ziels, die in dem empfangenen Paket enthalten ist, mit der vorbestimmten MAC-Adresse übereinstimmt (Schritt S52). Im positiven Fall (JA in Schritt S52) ändert die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 die MAC-Adresse des Ziels, die im empfangenen Paket enthalten ist, zur MAC-Adresse des optimalen Gateways. Dann überträgt die Paketübertragungseinheit 3-12 das Paket, dessen MAC-Adresse geändert wurde (Schritt S53). Im negativen Fall (NEIN in Schritt S52) überträgt die Paketübertragungseinheit 3-12 das Paket unverändert (Schritt S54).
In dem Fall, dass die in dem empfangenen Paket enthaltene Zieladresse die der vorbestimmten MAC-Adresse ist, wird, wie oben beschrieben, die im empfangenen Paket enthaltene Zieladresse zur MAC-Adresse des optimalen Gateways geändert. Der Zustand der Gateways und der Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen LAN-Station und den Gateways kann in dem Leitweg reflektiert werden, durch den das Paket übertragen wird.
Nach einer Ausführungsform kann ein Router als das Gateway verwendet werden und der Router kann weiterhin verdoppelt werden. Im Fall, dass Doppelrouter verwendet werden, können Protokolle wie das virtuelle Routerredundanzprotokoll (VRRP) und Betriebsbereitschafts-Leitweglenkungsprotokoll (HSRP) in das Netz der drahtlosen LAN-Stationen inkorporiert werden.
Wenn die Doppelrouter verwendet werden, bilden mehrere Router eine Gruppe und nutzen gemeinsam eine virtuelle IP-Adresse und eine virtuelle MAC-Adresse. Im normalen Betrieb repräsentiert einer der Router die Gruppe und operiert als ein Router mit der virtuellen IP-Adresse und der virtuellen MAC-Adresse. Falls der repräsentierende Router ausfällt, operiert ein anderer der Router (Backup-Router) mit der zweithöchsten Priorität als der Router mit der virtuellen IP-Adresse und der virtuellen MAC-Adresse.
Jeder dieser Router verfügt neben der virtuellen MAC-Adresse über die tatsächliche MAC-Adresse seiner tatsächlichen Schnittstelle. Die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 hat nur die Information des Leitwegs in Bezug auf die tatsächliche MAC-Adress der Router. Wenn ein Zugangspunkt (drahtlose LAN-Station) ein Paket empfangt, das an eine virtuelle MAC-Adresse adressiert ist, ändert der Zugangspunkt automatisch die virtuelle MAC-Adresse zur tatsächlichen MAC-Adresse. Der Zugangspunkt erfährt die tatsächlichen MAC-Adressen der Router, die die gleiche virtuelle MAC-Adresse haben, durch Hineinschauen in ein Paket, das nach dem Protokoll übertragen wurde, das Redundanz realisiert.
Die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 kann basierend auf der virtuellen MAC-Adresse operieren. Wenn der repräsentative Router zum Backup-Router gewechselt wird, muss die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 jedoch zurückgesetzt werden.
Wenn ein Paket vom Endgerät 4-1 über das Gateway 5-1 oder 5-2 übertragen wird, wird die IP-Adresse der Gegenstelle der Kommunikation als die Zieladresse der Netzschicht festgelegt, und die MAC-Adresse des Gateways 5-1 oder 5-2 wird als die Zieladresse der Datensicherungsschicht festgelegt. Das Endgerät 4-1 überträgt ein Paket wie ein Adressauflösungsprotokoll-(ARP)-Paket zum Abfragen der MAC-Adresse des Gateways 5-1 oder 5-2.
Bezug nehmend auf 6, wird nachstehend die Operation der drahtlosen LAN-Station 3-1 als Reaktion auf den Empfang eines ARP-Pakets beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die MAC-Adressen der Gateways 5-1 und 5-2 in einer Steuerungstabelle als die Kennungen der Gateways gespeichert sind.
Die drahtlose LAN-Station 3-1 empfangt ein Paket von dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-1 (Schritt S61) und die Gateway-Auswahleinheit 3-13 der drahtlosen LAN-Station 3-1 bestimmt, ob das empfangene Paket ein ARP-Paket ist (Schritt S62). Wenn das empfangene Paket ein ARP-Paket ist (JA in Schritt S62), bestimmt die Gateway-Auswahleinheit 3-13, ob die von dem ARP-Paket angefragte IP-Adresse eine in der Steuerungstabelle registrierte IP-Adresse ist (Schritt S63). Wenn die Bestimmung positiv ist (JA in Schritt S63), bestimmt die Gateway-Auswahleinheit 3-13 weiterhin, ob die von dem ARP-Paket angefragte IP-Adresse die IP-Adresse des optimalen Gateways für das drahtlose LAN-Endgerät 4-1 ist (Schritt S64).
Wenn die Bestimmung negativ ist (NEIN in Schritt S64), liefert die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 die MAC-Adresse des optimalen Gateways in dessen Namen (Schritt S65). Sind die obigen Bedingungen nicht erfüllt (NEIN in Schritt S62, NEIN in Schritt S63 und JA in Schritt S64), überträgt die Paketübertragungseinheit 3-12 das ARP-Paket unverändert (Schritt S66).
In der oben beschriebenen Ausführungsform bestimmt, wenn die drahtlose LAN-Station ein ARP-Paket von dem drahtlosen LAN-Endgerät empfängt, die Gateway-Auswahleinheit 3-13, ob die von dem ARP-Paket angefragte IP-Adresse eine in der Steuerungstabelle registrierte IP-Adresse ist, und bestimmt weiterhin, ob die von dem ARP-Paket angefragte IP-Adresse die IP-Adresse des optimalen Gateways für das drahtlose LAN-Endgerät ist. Nach einer anderen Ausführungsform bestimmt die Gateway-Auswahleinheit 3-13, ob die von dem ARP-Paket angefragte IP-Adresse eine in der Steuerungstabelle registrierte IP-Adresse ist (Schritt S63), und wenn die von dem ARP-Paket angefragte IP-Adresse in der Steuerungstabelle registriert ist (JA in Schritt S63), kann die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 die MAC-Adresse des optimalen Gateways in dessen Namen liefern (Schritt S65). Die Gateway-Auswahleinheit 3-13 muss nicht einmal bestimmen, ob die von dem ARP-Paket angefragte IP-Adresse die IP-Adresse des optimales Gateways für das Endgerät ist. Das heißt, dass der Schritt S64 in diesem Fall ausgelassen werden kann.
Bezug nehmend auf 7, wird nachstehend der Fall beschrieben, dass die von dem ARP-Paket angefragte IP-Adresse eine vorbestimmte IP-Adresse ist.
Die drahtlose LAN-Station 3-1 empfangt ein Paket von dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-1 (Schritt S71) und die Gateway-Auswahleinheit 3-13 der drahtlosen LAN-Station 3-1 bestimmt, ob das empfangene Paket ein ARP-Paket ist (Schritt S72). Wenn das empfangene Paket ein ARP-Paket ist (JA in Schritt S72), bestimmt die Gateway-Auswahleinheit 3-13 weiter, ob die von dem empfangenen ARP-Paket angefragte IP-Adresse eine vorbestimmte Adresse ist (Schritt S73).
Wenn die von dem empfangenen ARP-Paket angefragte IP-Adresse eine vorbestimmte Adresse ist (JA in Schritt S73), liefert die Leitwegsteuerungseinheit 3-11 die MAC-Adresse des optimalen Gateways in dessen Namen (Schritt S74). Werden die obigen Bedingungen nicht erfüllt (NEIN in Schritt S72 und NEIN in Schritt S73), überträgt die Paketübertragungseinheit 3-12 das empfangene ARP-Paket unverändert (Schritt S75).
Wie oben beschrieben, liefert die drahtlose LAN-Station 3-1 als Reaktion auf den Empfang eines ARP-Pakets, dessen angefragte IP-Adresse eine vorbestimmte IP-Adresse ist, die MAC-Adresse des optimalen Gateways im Namen des optimalen Gateways.
Bezug nehmend auf 8, wird nachstehend ausführlich ein Kommunikationssystem nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die obigen Ausführungsformen stehen in Beziehung zu dem Fall, dass ein drahtloses LAN-Endgerät, das mit einer drahtlosen LAN-Station verbunden ist, ein Paket an ein externes Netz wie das Netz 2 überträgt. In der folgenden Beschreibung wird der Fall diskutiert, dass das Kommunikationssystem nach der zweiten Ausführungsform die Auswahl des optimalen Gateways für Pakete, die von einem externen Netz wie dem Netz 2 zu einem drahtlosen LAN-Endgerät, das mit einer drahtlosen LAN-Station verbunden ist, übertragen werden, bereitstellt.
Wie in 8A dargestellt, wählt, wenn ein Paket (Aufwärts-Paket) von einem drahtlosen LAN-Endgerät 4-2 zu einer drahtlosen LAN-Station 3-5 übertragen wird, die drahtlose LAN-Station 3-5 und/oder 3-7 das optimale Gateway aus (Gateway 5-4 in diesem Fall). Das Aufwärts-Paket wird durch die drahtlosen LAN-Stationen 3-5 und 3-7, das optimale Gateway 5-4, einen Router 6, wie durch eine gepunktete Linie in 8A angegeben, zu einer drahtlosen LAN-Station in einem externen Netz übertragen.
Wenn ein Paket (Abwärts-Paket) von dem Endgerät 4-3 im externen Netz (Netz 2, 1) zu dem Endgerät 4-2, das mit dem Netz 1 (1) verbunden ist, übertragen wird, hat eine Kommunikationsvorrichtung im Netz 2 unter Umständen keine Informationen darüber, welches Gateway optimal ist.
In dem Kommunikationssystem nach der zweiten Ausführungsform überträgt ein Gateway, wenn es ein Paket, das an ein drahtloses LAN-Endgerät adressiert ist, vom Netz 2 empfangt, das Paket automatisch zu einem anderen Gateway, das für das drahtlose LAN-Endgerät optimal ist.
Bezug nehmend auf 9, wird das Gateway, das geeignet für das Kommunikationssystem nach der zweiten Ausführungsform konstruiert ist, ausführlich beschrieben.
Da beide Gateways 5-3 und 5-4 in der gleichen Weise strukturiert sind, wird nachstehend nur das Gateway 5-3 beschrieben, und die Beschreibung des Gateways 5-4 wird ausgelassen.
Das Gateway 5-3 enthält eine Leitwegsteuerungseinheit 5-31, eine Paketübertragungseinheit 5-32, die mit der Leitwegsteuerungseinheit 5-31 verbunden ist, und eine Gateway-Auswahleinheit 5-33, die mit der Leitwegsteuerungseinheit 5-31 und der Paketübertragungseinheit 5-32 verbunden ist. Das Gateway 5-3 enthält weiterhin eine Speichereinheit 5-35, die mit der Gateway-Auswahleinheit 5-33 verbunden ist, und eine Informationserfassungseinheit 5-34, die mit der Speichereinheit 5-35 verbunden ist. Das Gateway 5-3 enthält darüber hinaus eine Schnittstelle 5-36, die mit der Paketübertragungseinheit 5-32 und der Informationserfassungseinheit 5-34 verbunden ist, und eine Antenne 5-37, die mit der Schnittstelle 5-36 verbunden ist.
Eine drahtlose LAN-Station informiert das Gateway 5-3 über eine Kombination der Kennung des drahtlosen LAN-Endgeräts 4-2 und der Kennung des optimalen Gateways für das drahtlose LAN-Endgerät 4-2. Die Informationen der Kennungen wird der Informationserfassungseinheit 5-34 über die Antenne 5-37 und die Schnittstelle 5-36 bereitgestellt und wird von der Informationserfassungseinheit 5-34 in der Speichereinheit 5-35 gespeichert.
Die Gateway-Auswahleinheit 5-33 wählt basierend auf den Informationen der Kennungen ein Gateway aus, zu dem ein Paket übertragen wird, das an das drahtlose LAN-Endgerät 4-2 adressiert ist. Die Leitwegsteuerungseinheit 5-31 steuert Leitwege zu dem Gateway, das von der Gateway-Auswahleinheit 5-33 ausgewählt wurde. Die Paketübertragungseinheit 5-32 überträgt das Paket an das Gateway, das von der Gateway-Auswahleinheit 5-33 ausgewählt wurde.
Nachstehend wird die Operation des Gateways 5-3 ausführlich beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass das Gateway 5-4 optimal für das drahtlose LAN-Endgerät 4-2 ist und dass das Gateway 5-3 ein Paket, das an das drahtlose LAN-Endgerät 4-2 adressiert ist, zum Gateway 5-4 überträgt.
Die drahtlosen LAN-Stationen 3-5, 3-6 und 3-7 senden Informationen wie die Kennung des drahtlosen LAN-Endgeräts 4-2 und die Kennung eines Gateways, das für das drahtlose LAN-Endgerät 4-2 optimal ist, an das Gateway 5-3. Die Gateway-Auswahleinheit 5-33 des Gateways 5-3 bestimmt basierend auf den empfangenen Informationen der Kennungen des drahtlosen LAN-Endgeräts 4-2 und des optimalen Gateways ein Ziel (Gateway 5-4 in diesem Fall), an das das Paket übertragen wird. Als Reaktion auf die Bestimmung durch die Gateway-Auswahleinheit 5-33 überträgt die Paketübertragungseinheit 5-32 das Paket zum Ziel. Der Leitweg, über den das Paket zum optimalen Gateway 5-4 übertragen wird, wird von der Leitwegsteuerungseinheit 5-31 gesteuert.
Wie oben beschrieben, informieren die drahtlosen LAN-Stationen die Gateways darüber, welches Gateway für jedes drahtlose LAN-Endgerät optimal ist. Ein Beispiel der Kennung enthält eine IP-Adresse und eine MAC-Adresse. Die drahtlosen LAN-Stationen können die Informationen über das optimale Gateway für jedes drahtlose LAN-Endgerät durch Aussendung oder Rundsendung der Informationen im Netz 1 oder durch Punkt-zu-Punkt-Sendung der Information zu jedem Gateway senden.
Ein Gateway kann durch Einblick in die Senderadresse eines Pakets, das von einem bestimmten Endgerät im Netz 1 empfangen wurde, erfahren, dass es als das optimale Gateway für das bestimmte Endgerät im Netz 1 ausgewählt ist. Daher kann das Gateway. nach einer Ausführungsform eine Informationseinheit (nicht dargestellt) enthalten, das anderen Gateways Informationen darüber sendet, dass das Gateway selbst das optimale Gateway für das bestimmte Endgerät ist.
Nach einer anderen Ausführungsform kann eine ranghöhere Vorrichtung wie ein Router 6 im Netz 2 das optimale Gateway für ein bestimmtes Endgerät im Netz 1 auswählen, wie in 8B dargestellt. In diesem Fall muss das Gateway die ranghöhere Vorrichtung über die Kennung des drahtlosen LAN-Endgeräts informieren, das das Gateway als das optimale für das bestimmte Endgerät ausgewählt hat. Nach den obigen Anordnungen müssen die Gateways keine Pakete austauschen.
Bezug nehmend auf 10, wird nachstehend ein Kommunikationssystem nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
In den obigen Ausführungsformen wird der Fall diskutiert, dass eine drahtlose LAN-Station ein Gateway auswählt, das für ein Endgerät optimal ist, und automatisch Pakete zum ausgewählten Gateway weiterleitet. Das Endgerät kann jedoch von der drahtlosen LAN-Station beispielsweise unter Verwendung von Baken mit Informationen über verfügbare Gateways informiert werden und wählt das optimale Gateway selbst aus.
In einem Kommunikationssystem nach der vorliegenden Ausführungsform enthält eine drahtlose LAN-Station 3-8 sämtliche Elemente der drahtlosen LAN-Station 3-1, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde, und enthält weiterhin eine Gateway-Informationseinheit (nicht dargestellt), die Informationen über Gateways an ein drahtloses LAN-Endgerät sendet.
Ein Beispiel der Informationen über Gateways, die von der drahtlosen LAN-Station 3-8 zum drahtlosen LAN-Endgerät 4-2 gesandt werden, kann die Kennung des optimalen Gateways, die Liste der verfügbaren Gateways und ihre Prioritäten, den Kanalzustand zwischen der drahtlosen LAN-Station und dem Gateway und die Kombination davon enthalten. Beispielsweise kann die drahtlose LAN-Station 3-8 dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-2 Informationen senden, die angeben, dass das optimale Gateway das Gateway 5-3 ist. Als Reaktion auf den Empfang der Informationen von der drahtlosen LAN-Station 3-8 kann das drahtlose LAN-Endgerät 4-2 das Gateway 5-3 auswählen.
Wie in 11 dargestellt, kann das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 zur drahtlosen LAN-Station weiterschalten, wenn das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 eine drahtlose LAN-Station findet, die einen besseren Leitweg als den gegenwärtigen unter Verwendung der obigen Informationen bereitstellen kann.
Beispielsweise soll angenommen werden, dass das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 mit der drahtlosen LAN-Station 3-13 verbunden ist, und die Verbindungskosten zwischen der drahtlosen LAN-Station 3-13 und dem Gateway 5-5 sollen 20 betragen. Wenn das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 Informationen empfangt, die die Existenz einer anderen drahtlosen LAN-Station 3-8 angeben, deren Kosten weniger als 20 betragen, kann das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 zur drahtlosen LAN-Station 3-8 weitergeschaltet werden. Die Verbindungskosten werden nachstehend ausführlich beschrieben.
In diesem Fall empfängt das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 Informationen, die angeben, dass die Kosten zwischen der drahtlosen LAN-Station 3-13 und dem Gateway 5-5 gleich 20 sind, die Kosten zwischen der drahtlosen LAN-Station 3-11 und dem Gateway 5-5 gleich 10 sind und die Kosten zwischen dem drahtlosen LAN-Endgerät 3-8 und dem Gateway 5-5 gleich 2 sind. Das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 kann zur drahtlosen LAN-Station 3-8 weitergeschaltet werden. Wenn gleichzeitig das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 feststellt, dass ein anderes Gateway optimal ist, kann das drahtlose LAN-Endgerät 4-3 das optimale Gateway auswählen.
Bezug nehmend auf die 12 und 13, wird nachstehend ein Kommunikationssystem nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Leitwegsteuerungseinheit von Kommunikationsvorrichtungen wie drahtlosen LAN-Stationen weist einen Wert zu, der als Kosten jeder Verbindung zwischen den Kommunikationsvorrichtungen bezeichnet wird, und wählt eine Verbindung aus, deren Kosten minimal sind. Die Steuerung von Leitwegen basierend auf den Kosten wird unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
Ein in 12 dargestelltes Maschennetz enthält eine erste drahtlose LAN-Station 3-15, eine zweite drahtlose LAN-Station 3-16, eine dritte drahtlose LAN-Station 3-17, eine vierte drahtlose LAN-Station 3-18. Zusätzlich ist ein erstes Gateway 5-6 mit der zweiten drahtlosen LAN-Station 3-16 verbunden.
Es wird der Fall diskutiert, dass ein drahtloses LAN-Endgerät 4-4, das mit der dritten drahtlosen LAN-Station 3-17 verbunden ist, mit dem ersten Gateway 5-6 verbunden wird.
Die Kosten einer Verbindung, die die erste drahtlose LAN-Station 3-15 und die zweite drahtlose LAN-Station 3-16 verbindet, werden als „Kosten(1,2)" ausgedrückt. Die Kosten einer Verbindung, die die erste drahtlose LAN-Station 3-15 und die dritte drahtlose LAN-Station 3-17 verbindet, werden als „Kosten(1,3)" ausgedrückt. Die Kosten einer Verbindung, die die zweite drahtlose LAN-Station 3-16 und die vierte drahtlose LAN-Station 3-18 verbindet, werden als „Kosten(2,4)" ausgedrückt. Die Kosten einer Verbindung, die die dritte drahtlose LAN-Station 3-17 und die vierte drahtlose LAN-Station 3-18 verbindet, werden als „Kosten(3,4)" ausgedrückt. Wie in 12 dargestellt, wird angenommen, dass Kosten(1,2) = 5, Kosten(1,3) = 10, Kosten(2,4) = 10 und Kosten(3,4) = 1 sind.
Die dritte drahtlose LAN-Station 3-17, mit der das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 verbunden ist, muss bestimmen, durch welches drahtlose LAN-Endgerät die drahtlose LAN-Station 3-17 Pakete überträgt, die von dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-4 zum ersten Gateway 5-6 empfangen wurden. Das erste Gateway 5-6 ist mit der zweiten drahtlosen LAN-Station 3-16 verbunden. Es ist ausreichend, einen Leitweg von der dritten drahtlosen LAN-Station 3-17 zur zweiten drahtlosen LAN-Station 3-16 zu bestimmen. Die Bestimmung kann unter Verwendung eines Leitwegsteuerungsprotokolls durchgeführt werden.
Es gibt mehrere Leitwege, um die dritte drahtlose LAN-Station 3-17 und die zweite drahtlose LAN-Station 3-16 zu verbinden. Das Leitwegsteuerungsprotokoll bewirkt die Auswahl des Leitwegs mit den geringsten Kosten durch Erfassen und Summieren der Kosten aller Verbindungen, die die drahtlosen LAN-Stationen über die gesamten Leitwege verbinden. Ein Beispiel der Kosten einer Verbindung enthält beispielsweise die Bandbreite der Verbindung und die durch die Verbindung verursachte Verzögerung.
In diesem Fall gibt es zwei Leitwege, die die dritte drahtlose LAN-Station 3-17 und die zweite drahtlose LAN-Station 3-16 verbinden, nämlich eine, die durch die erste drahtlose LAN-Station 3-15 verläuft (Leitweg 1), und eine andere, die durch die vierte drahtlose LAN-Station 3-18 verläuft (Leitweg 2).
Die Kosten des Leitwegs 1 sind Kosten(1,3) + Kosten(1,2) = 10 + 5 = 15, und die Kosten von Leitweg 2 sind Kosten(3,4) + Kosten(2,4) = 1 + 10 = 11. Die Kosten des Leitwegs 2 sind geringer als die des Leitwegs 1. Folglich wählt das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 den Leitweg 2 aus, um das erste Gateway 5-6 zu verbinden.
Bezug nehmend auf 13, wird nachstehend die Steuerung von Leitwegen basierend auf der Berechnung der Kosten in dem Fall, dass mehrere Gateways mit dem Netz verbunden sind, diskutiert.
Ein in 13 dargestelltes Kommunikationssystem unterscheidet sich von dem in 12 dargestellten Kommunikationssystem dahingehend, dass ein zweites Gateway 5-7 mit der vierten drahtlosen LAN-Station 3-18 verbunden ist.
Selbst wenn mehrere Gateways in einem Kommunikationssystem vorhanden sind, kann das Leitwegsteuerungsprotokoll verwendet werden, um die Leitwege zwischen den drahtlosen LAN-Stationen, mit denen die Gateways verbunden sind, und der dritten drahtlosen LAN-Station 3-17, mit der das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 verbunden ist, zu bestimmen. Die Kosten zwischen der dritten drahtlosen LAN-Station 3-17 und dem ersten Gateway 5-6 (Leitweg 2) betragen 11, wie oben berechnet. Die Kosten zwischen der dritten drahtlosen LAN-Station 3-17 und dem zweiten Gateway 5-7 (d. h. der vierten drahtlosen Station 3-18) betragen 1.
Wenn die Leistung der ersten und zweiten Gateways 5-6, 5-7 identisch ist, wäre das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 offensichtlich besser dran, das zweite Gateway 5-7 auszuwählen. Das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 verfügt jedoch nicht über Funktionalität zur Ausführung des Leitwegsteuerungsprotokolls und hat daher keine Kenntnisse über die Kosten. Daher kann die drahtlose LAN-Station 3-17, die über die Kosten-Informationen verfügt, das Gateway für das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 auswählen.
In der obigen Beschreibung wird angenommen, dass alle Gateways, die in dem Kommunikationssystem bereitgestellt werden, die gleiche Leistung aufweisen. Die Bandbreite der Kanäle, die die Gateways und das externe Netz verbinden, kann jedoch unterschiedlich sein, und der Verkehr in den Kanälen kann sich unterscheiden. Es ist wünschenswert, dass der Zustand der Gateways wie die obigen Unterschiede bei der Auswahl der Leitwege berücksichtigt wird.
Nach einer Ausführungsform kann der Zustand eines Gateways als Kosten bei der Berechnung der Kosten eines Leitwegs in einem Maschennetz zwischen Zugangspunkten reflektiert werden. Ein Beispiel der Kosten enthält die Bandbreiten- und Verkehrs-Last. Wenn das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 ein mobiles Endgerät ist, kann zusätzlich die restliche Batterieleistung des mobilen Endgeräts als Kosten reflektiert werden.
Es soll angenommen werden, dass in dem in 13 dargestellten Kommunikationssystem die Kosten des ersten Gateways 5-6 gleich Kosten(GW1) = 15 und die Kosten des zweiten Gateways 5-7 gleich Kosten(GW2) = 10 sind.
Unter diesen Annahmen werden die Kosten in dem Fall, dass das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 das erste Gateway 5-6 verwendet, gleich Kosten(1,3) + Kosten(1,2) + Kosten(GW1) = 10 + 5 + 15 = 30, und die Kosten werden in dem Fall, dass das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 das zweite Gateway 5-7 verwendet, gleich Kosten(3,4) + Kosten(GW2) = 1 + 10 = 11. Das drahtlose LAN-Endgerät 4-4 ist besser dran, das zweite Gateway 5-7 zu verwenden. Dementsprechend wählt der Zugangspunkt das zweite Gateway 5-7 im Namen des drahtlosen LAN-Endgeräts 4-4 aus.
Bezug nehmend auf 14, wird nachstehend ein Kommunikationssystem nach einer fünften Ausführungsform ausführlich beschrieben.
Das Kommunikationssystem nach der gegenwärtigen Ausführungsform kann Verkehr, der sich vor einem Gateway staut, verteilen. Die Steuerung von Leitwegen in dem Kommunikationssystem nach der gegenwärtigen Ausführungsform wird nachstehend diskutiert.
Wie in 14A dargestellt, staut sich viel Verkehr vor einem Gateway 5-6, und Kanäle um das Gateway 5-6 können verstopft sein.
In 14A sind die drahtlosen LAN-Endgeräte 4-5 bis 4-8 jeweils mit den drahtlosen LAN-Stationen 3-19 bis 3-22 verbunden. Die drahtlosen LAN-Stationen 3-19 bis 3-22 sind mit einer drahtlosen LAN-Station 3-23 verbunden. Die drahtlose LAN-Station 3-23 ist mit einem Gateway 5-6 verbunden. Die drahtlosen LAN- Stationen 3-19 und 3-20 sind verbunden, die drahtlosen LAN-Stationen 3-20 und 3-21 sind verbunden und die drahtlosen LAN-Stationen 3-21 und 3-22 sind verbunden.
Ein Beispiel von Verkehr, der sich vor der drahtlosen LAN-Station 3-23, mit dem das Gateway 5-6 verbunden ist, staut, enthält einen Verkehr, der von dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-5 beginnt, durch die drahtlose LAN-Station 3-19, die drahtlose LAN-Station 3-23, die drahtlose LAN-Station 3-22 verläuft und am drahtlosen LAN-Endgerät 4-8 endet. Ein anderes Beispiel ist ein Verkehr, der von dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-6 beginnt, durch die drahtlose LAN-Station 3-20, die drahtlose LAN-Station 3-23 verläuft und am Gateway 5-6 endet, und ein Verkehr, der von dem drahtlosen LAN-Endgerät 4-7 beginnt, durch die drahtlose LAN-Station 3-21, die drahtlose LAN-Station 3-23 verläuft und am Gateway 5-6 endet.
Um Verstopfung in Kanälen um das Gateway zu vermeiden, ist jede der drahtlosen LAN-Stationen 3-19 bis 3-23 mit einer Prioritätssteuerungseinheit (nicht dargestellt) versehen. Die Prioritätssteuerungseinheit steuert die Priorität von Verbindungen, die die drahtlose LAN-Station, in der die Prioritätssteuerungseinheit vorgesehen ist, mit anderen drahtlosen LAN-Stationen verbinden. Dementsprechend werden die Kosten von Verbindungen, die direkt mit der drahtlosen LAN-Station 3-23 verbunden sind, mit der das Gateway 5-6 verbunden sind, auf ein hohen Niveau eingestellt. Nach den obigen Anordnungen verläuft der Verkehr vom drahtlosen LAN-Endgerät 4-5 zum drahtlosen LAN-Endgerät 4-8 nicht durch die drahtlosen LAN-Stationen 3-19, 3-23 und 3-22, verläuft aber durch die drahtlosen LAN-Stationen 3-19, 3-20, 3-21 und 3-22, um die Gesamtkosten zu reduzieren. Als ein Ergebnis kann der Verkehr, der nicht zum Gateway gerichtet ist, umgeleitet werden.
Bezug nehmend auf 15, wird nachstehend die Anordnung eines Gateways in dem Kommunikationssystem nach den obigen Ausführungsformen erläutert.
15A zeigt den Fall, dass das Gateway über ein Netz mit dem Zugangspunkt verbunden ist. 15B zeigt den Fall, dass das Gateway direkt mit dem Zugangspunkt verbunden ist. 15C zeigt den Fall, dass das Gateway im Zugangspunkt eingebettet ist. 15D zeigt den Fall, dass das Gateway der Steuerung durch den Zugangspunkt unterliegt. Es sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung in jedem der obigen Fälle anwendbar ist.
In einigen der obigen Ausführungsformen bestimmt die drahtlose LAN-Station das optimale Gateway durch Berechnung der Kosten von der drahtlosen LAN-Station, mit der das drahtlose LAN-Endgerät verbunden ist, zu dem Gateway. Nach einer anderen Ausführungsform können die Kosten ermittelt werden, indem ein spezielles Paket zum Messen der Kosten zu dem Gateway übertragen wird. Nach einer weiteren Ausführungsform kann eine Kombination des Verkehrszustands und der Bandbreite des Gateways zur Ermittlung der Kosten bestimmt werden.
Wenn sich eine oder mehr drahtlose LAN-Stationen bewegen, was in einer Veränderung der Netztopologie resultiert, ist das Gateway, das für das drahtlose LAN-Endgerät optimal war, unter Umständen nicht mehr optimal. In diesem Fall werden die von der Leitwegsteuerungseinheit verfügbaren Informationen aktualisiert. Als ein Ergebnis wird ein neues optimales Gateway basierend auf den aktualisierten Informationen automatisch ausgewählt.
Wenn das drahtlose LAN-Endgerät sich bewegt und von einer drahtlosen LAN-Station zu einer anderen weitergeschaltet wird, kann die andere drahtlose LAN-Station Pakete von dem drahtlosen LAN-Endgerät zu dem optimalen Gateway leiten. Als ein Ergebnis hat das drahtlose LAN-Endgerät Zugang zum optimalen Gateway.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein drahtloses LAN als ein Beispiel beschrieben wurden, ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung für andere geeignete Kommunikationssysteme wie ein zellulares Telefonsystem und ein Bluetooth-System anwendbar ist.
Nach den obigen Ausführungsformen wählt die drahtlose LAN-Station, die ein Ad-hoc-Netz bildet, das optimale Gateway im Namen eines drahtlosen LAN-Endgeräts aus, da die drahtlose LAN-Station Informationen über beispielsweise den Zustand des Netzes erlangen kann. Nach der obigen Anordnung kann das drahtlose LAN-Endgerät mit einem externen Netz durch das optimale Gateway für das drahtlose LAN-Endgerät kommunizieren.
Weiterhin kann das drahtlose LAN-Endgerät zu einer anderen drahtlosen LAN-Station weitergeschaltet werden, die einen besseren Leitweg zu dem Gateway bereitstellen kann.
Verkehr, der Verbindungen nahe dem Gateway verstopft, kann umgeleitet werden, indem die Kosten, die den Verbindungen zugeordnet wurden, erhöht werden.
Nach den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann, wenn ein Gateway ausgewählt wird, das für ein Endgerät geeignet ist, der Zustand von Leitwegen, die das Endgerät und das Gateway verbinden, reflektiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, vielmehr können zahlreiche Variationen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie in den Patentansprüchen definiert, zu verlassen.

Claims

Drahtlose Basisstation (3-1), die konfiguriert ist, um mit anderen drahtlosen Basisstationen (3-2, 3-3, 3-4) ein Netz (1) zu bilden, die drahtlose Basisstation (3-1) umfassend: eine Informationserfassungseinheit (3-15), die konfiguriert ist, um Leitweginformationen zu dem Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen LAN-Station und dem Gateway, wobei jedes der Gateways das Netz (1) und ein anderes Netz (2) verbindet, und Identifizierungsinformationen zu den Gateways (5-1, 5-2) zu erfassen; eine Speichereinheit (3-14), die konfiguriert ist, um die von der Informationenerfassungseinheit (3-15) erfassten Leitweginformationen und Identifizierungsinformationen zu speichern; eine Auswahleinheit (3-13), die konfiguriert ist, um eines der Gateways als optimales Gateway für eine Endgerätvorrichtung (4-1) basierend auf dem Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen Basisstation und dem Gateway, die in der Speichereinheit (3-14) gespeichert sind, auszuwählen; und eine Leitwegsteuereinheit (3-11), die konfiguriert ist, um die Übertragung von Daten von der Endgerätvorrichtung (4-1) zu dem einen der Gateways, das von der Auswahleinheit (3-13) ausgewählt wurde, zu leiten, wobei die Auswahleinheit (3-13) weiter konfiguriert ist, um als Reaktion auf den Empfang eines Pakets von der Endgerätvorrichtung (4-1), wobei das Paket einen Identifizierer eines ersten Gateways als Ziel enthält, zu bestimmen, ob das erste Gateway das optimale Gateway für die Endgerätvorrichtung ist; und die Leitwegsteuereinheit (3-11) weiter konfiguriert ist, um den in dem Paket enthaltenen Identifizierer zu dem Identifizierer des optimalen Gateways für die Endgerätvorrichtung zu ändern.
Drahtlose Basisstation (3-1), die konfiguriert ist, um mit anderen drahtlosen Basisstationen (3-2, 3-3, 3-4) ein Netz (1) zu bilden, die drahtlose Basisstation (3-1) umfassend: eine Informationserfassungseinheit (3-15), die konfiguriert ist, um Leitweginformationen zu dem Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen Basisstation und dem Gateway, wobei jedes der Gateways das Netz (1) und ein anderes Netz (2) verbindet, und Identifizierungsinformationen zu den Gateways (5-1, 5-2) zu erfassen; eine Speichereinheit (3-14), die konfiguriert ist, um die von der Informationenerfassungseinheit (3-15) erfassten Leitweginformationen und Identifizierungsinformationen zu speichern; eine Auswahleinheit (3-13), die konfiguriert ist, um eines der Gateways als optimales Gateway für eine Endgerätvorrichtung (4-1) basierend auf dem Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen Basisstation und dem Gateway, die in der Speichereinheit (3-14) gespeichert sind, auszuwählen; und eine Leitwegsteuereinheit (3-11), die konfiguriert ist, um die Übertragung von Daten von der Endgerätvorrichtung (4-1) zu dem einen der Gateways, das von der Auswahleinheit (3-13) ausgewählt wurde, zu leiten, wobei die Auswahleinheit weiter konfiguriert ist, um, wenn ein Paket von der Endgerätvorrichtung empfangen wird, wobei das Paket die Datensicherungsschichtadresse eines Gateways abfragt, und wenn die in dem Paket enthaltene Netzwerkschichtadresse die eines ersten Gateways ist, zu bestimmen, ob das erste Gateway das optimale Gateway für die Endgerätvorrichtung ist; und die Leitwegsteuereinheit weiter konfiguriert ist, um die Datensicherungsschichtadresse des optimalen Gateways für die Endgerätvorrichtung zurückzugeben, wenn die Bestimmung negativ ist.
Drahtlose Basisstation nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: eine Benachrichtigungseinheit, die konfiguriert ist, um mindestens eine der drahtlosen Basisstationen über Informationen zu benachrichtigen, die mindestens eine der Leitwegqualitäten zwischen der drahtlosen Basisstation und dem jeweiligen Gateway und Prioritäten der Leitwege zwischen der drahtlosen Basisstation und dem jeweiligen Gateway angeben, wobei die Auswahleinheit weiter konfiguriert ist, um eines der Gateways, das eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, basierend auf den Informationen, die von der Benachrichtigungseinheit von mindestens einem der anderen drahtlosen Basisstationen benachrichtigt wurden, auszuwählen.
Drahtlose Basisstation (3-19, 3-20, 3-21, 3-22) nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: eine Prioritätssteuereinheit, die konfiguriert ist, um die Priorität des Leitwegs zwischen der drahtlosen Basisstation (3-19, 3-20, 3-21, 3-22) und dem ausgewählten einen der Gateways (5-6) zu steuern.
Ein Gateway (5-3), das konfiguriert ist, um ein Netz (1), das drahtlose Basisstationen (3-5, 3-6, 3-7) nach Anspruch 1 oder 2 enthält, mit einem anderen Netz (2) zu verbinden, das Gateway umfassend: eine Informationenerfassungseinheit (5-34), die konfiguriert ist, um eine Kombination einer Identifikation einer Endgerätvorrichtung (4-2) und einer Identifikation des Gateways (5-3) selbst oder eines anderen Gateways (5-4), welches auch immer für die Endgerätvorrichtung (4-2) optimal ist, die von den drahtlosen Basisstationen (3-5, 3-6, 3-7) erhalten wurden, zu erfassen; eine Speichereinheit (5-35), die konfiguriert ist, um die von der Informationenerfassungseinheit (5-34) erfasste Kombination von Identifikationen zu speichern; eine Auswahleinheit (5-33), die konfiguriert ist, um das Gateway (5-3) selbst oder das andere Gateway (5-4) für die Endgerätvorrichtung (4-2) als ein optimales Gateway, durch das Daten, die zu der Endgerätvorrichtung (4-2) zu übertragen sind, übertragen werden, basierend auf der Identifikationskombination, die in der Speichereinheit (5-35) gespeichert ist, auszuwählen; und eine Leitwegsteuereinheit (5-31), die konfiguriert ist, um die Daten, die zu der Endgerätvorrichtung (4-2) zu übertragen sind, zu dem anderen Gateway (5-4) zu leiten, wenn das Gateway selbst nicht als das optimale Gateway ausgewählt wurde.
Gateway (5-3) nach Anspruch 5, weiter umfassend: eine Benachrichtigungseinheit, die konfiguriert ist, um das andere Gateway (5-4) zu benachrichtigen, dass das Gateway (5-3) als das optimale Gateway ausgewählt wurde.
Kommunikationssystem, umfassend: die drahtlose Basisstation nach Anspruch 1 oder 2, die in einem Netz (1) bereitgestellt wird; und das Gateway nach Anspruch 5 oder 6, das das Netz (1) mit einem anderen Netz (2) verbindet.
Verfahren zur Kommunikation durch ein Netz, das von einer Vielzahl von drahtlosen Basisstationen gebildet wird, wobei das Netz (1) über Gateways (5-1, 5-2) mit einem anderen Netz (2) verbunden ist, das Verfahren die folgenden Schritte umfassend: Erfassen von Leitweginformationen zu dem Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen Basisstation und dem Gateway und Identifizierungsinformationen zu dem Gateway (5-1, 5-2); Speichern der erfassten Leitweginformationen und Identifizierungsinformationen; Auswählen eines der Gateways als optimales Gateway für eine Endgerätvorrichtung (4-1) basierend auf dem gespeicherten Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen Basisstation und dem Gateway; und Leiten der Übertragung von Daten von der Endgerätvorrichtung (4-1) zu dem einen der Gateways, das ausgewählt wurde; dabei, als Reaktion auf den Empfang eines Pakets von der Endgerätvorrichtung (4-1), wobei das Paket einen Identifizierer eines ersten Gateways als Ziel enthält, Bestimmen, ob das erste Gateway das optimale Gateway für die Endgerätvorrichtung ist; und Ändern des in dem Paket enthaltenen Identifizierers zu dem Identifizierer des optimalen Gateways für die Endgerätvorrichtung.
Verfahren zur Kommunikation durch ein Netz, das von einer Vielzahl von drahtlosen Basisstationen gebildet wird, wobei das Netz (1) über Gateways (5-1, 5-2) mit einem anderen Netz (2) verbunden ist, das Verfahren die folgenden Schritte umfassend: Erfassen von Leitweginformationen zu dem Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen Basisstation und dem Gateway und Identifizierungsinformationen zu den Gateways (5-1, 5-2); Speichern der erfassten Leitweginformationen und Identifizierungsinformationen; Auswählen eines der Gateways als optimales Gateway für eine Endgerätvorrichtung (4-1) basierend auf dem gespeicherten Zustand der Gateways und dem Zustand der Leitwege zwischen der drahtlosen Basisstation und dem Gateway; und Leiten der Übertragung von Daten von der Endgerätvorrichtung (4-1) zu dem einen der Gateways, das ausgewählt wurde; dabei, wenn ein Paket von der Endgerätvorrichtung empfangen wird, wobei das Paket die Datensicherungsschichtadresse eines Gateways abfragt, und wenn die in dem Paket enthaltene Netzwerkschichtadresse die eines ersten Gateways ist, Bestimmen, ob das erste Gateway das optimale Gateway für die Endgerätvorrichtung ist; und Zurückgeben der Datensicherungsschichtadresse des optimalen Gateways für die Endgerätvorrichtung, wenn die Bestimmung negativ ist.