专利名称：透明以太网无线收发桥的制作方法
技术领域：
本发明属于通信领域，尤其涉及一种用于有线局域网与无线局域网之间达成信号传输的透明以太网无线收发桥。
背景技术：
现有无线技术得到了广泛地应用，越来越多的区域被覆盖了无线网络，我们也越来越体会到无线网络的方便，越来越觉得离开不了它。但却还是存在一定的局限性，很多曾经覆盖了有线网络的地区由于切换无线网络的成本很高，因此尚未充分享用无线的优势，这些成本一方面包括了金钱上的开支，另一方面是由于现有的应用在无线环境中是否能够稳定运行而不会出现异常，无法肯定，而更换网络接口设备和大面积敷设接入点的方式会造成在切换过程中出现很多隐患问题。因此需要在不影响现有的有线环境的情况下达成与无线网络的连接。
要实现以上功能可以采用的现有技术有GSM技术，CDMA技术，蓝牙技术，Hyperlan技术，这些技术都是利用微波无线技术进行数据信息的传送，其中前两项技术在无线通讯运营中被广泛使用，具有很强的市场地位，我们现有使用的手机也就是采用该项技术，这两项技术可以进行数据传送，也就能够进行在以太网协议栈上的透明无线收发，不过由于其目前的广泛移动手机的频段占用，技术专属性比较强，频段不开放，如果需要用此频段，则需要付费支持，因此带来的问题就是使用成本较高，同时由于这个频段中非常拥挤，因此在无线以太网收发中能够实现的速率也较低。市场上有一些可以接入笔记本作为以太网TCP/IP协议的数据收发，不过在技术和产品上的稳定性尚不高。后两项技术是公开频段中使用的技术，不过由于这两项技术的普及度不高，标准化动作较慢，产品开发的兼容性也较差，在使用过程中，蓝牙技术也存在速度较慢的问题，HyperLAN技术在速度上虽然有所优势，但是由于其采用的ATM的工作原理，因此在和以太网兼容性上存在问题，同时HyperLAN的造价较高，从性价比上来看无法迅速占领市场。
802.11协议技术下孕育出的网卡，网桥，接入点等产品与本发明具有相同的技术基础，但是实现的具体功能不同。虽然具有无线连接的基础作用，从技术本身上来看应用面广泛，但应用深度较差。在特定的透明无线以太网收发桥的应用市场中，无法满足非技术性用户在各自应用领域中的独特需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于有线局域网与无线局域网之间达成信号传输的透明以太网无线收发桥，让有线网络用户可以在不改变任何配置的情况下即插即用地实现无线网络的连接。
本发明的无线局域网中使用的透明以太网无线收发桥，包括发射端AP和至少一个接收端AP，其中发射端AP工作在普通覆盖模式，接收端AP工作在站点(Station)模式，接收端AP中记录的接收端AP MAC地址虚拟为其所接入设备的MAC地址，即是把接收端AP作为整个无线网络中的无线站点STA客户端，而不是作为无线发射端使用，从而使发射端AP与接收端AP实现数据通信。其中接入设备可以是集成了符合802.3标准的以太网接口的医院视频或音频设备。
本发明所公开的透明以太网无线收发桥其优点表现在简化了无线网络对有线网络的切换易用程度，为无线网络的快速推广创造条件；接入端设备不需要进行任何设置即可把接入终端无线接入网络；能够在现有网络中实施不破坏地接入和撤离，同时对用户完全透明；本发明具备以太网兼容性，能够在现有最广泛使用的以太网环境下进行透明的连接；实现了医院视频或音频设备的信号通过无线局域网传输到有线局域网中。
图1为IEEE 802.11b工作模式示意图。
图2为本发明透明以太网无线收发桥工作示意图。
图3为本发明透明以太网无线收发桥采用虚拟MAC地址方式实现的工作示意图。
具体实施例方式
本发明透明以太网无线收发桥由发射端与接收端组成。在一个发射端的情况下，可以按照需要增加足够多的接收端。发射端作为主设备，提供足够大的无线信号覆盖范围，在信号覆盖范围内，可以同时为多台接收端提供接入服务。接收端后通过以太网线可以接入任何一套网络设备。
在本发明中，天翼通无线局域网(IEEE802.11b)的组网模式有别与通常，接收端AP工作模式比较特殊，要具体了解这种特殊模式的功能，首先需要了解一下基本的IEEE 802.11b概念。
请参阅图1，802.11体系结构的组成包括无线站点STA(station)，无线发射端AP(access point)，独立基本服务组IBSS(independent basicservice set)，基本服务组BSS(basic service set)，分布式系统DS(distribution system)和扩展服务组ESS(extended service set)。一个无线站点STA通常由一台PC机或笔记本计算机加上一块无线网卡构成。
802.11定义了两种工作模式ad hoc(对等)模式和infrastructure(架构)模式。
在ad hoc模式中，至少需要包含两个STA，每两个STA之间直接相连实现资源共享，不需要发射端AP和分布式系统，由此构成的无线局域网也称为IBSS网络。
在infrastructure模式中，各无线站点STA通过发射端AP与现有的骨干网相连接，这种配置组成一个BSS。在BSS中，发射端AP不仅提供STA之间通信的桥接功能，还提供STA与有线局域网的连接，以便无线用户访问有线网络上的设备或服务。
多个BSS互相连接即组成一个ESS。ESS支持漫游功能(移动性)，无线站点STA可以在ESS内不同的BSS之间漫游。
无线发射端AP可以看成是一个无线的Hub，它的作用是提供STA和现有骨干网络(有线或无线的)之间的桥接。发射端AP可以接入有线局域网，也可以不接入有线局域网，但在多数时候发射端AP与有线网络相连，以便能为无线用户提供对有线网络的访问。发射端AP通常由一个无线输出口和一个以太网接口(802.3接口)构成，桥接软件符合802.1d桥接协议。
请参阅图2及图3，本发明在802.11b协议的基础上，把工作在普通覆盖模式下的发射端AP通过软件更新，让其工作在特殊的站点(Sration)模式，从原理上说即是把发射端AP作为整个无线网络中的STA客户端，而不是作为无线发射端使用。通常情况下，多个发射端AP之间并不互相传送数据，而在Station模式下，可以做到接收端AP与指定的发射端AP进行通讯。而达到这个功能的关键就是虚拟MAC地址技术。MAC地址是硬件设备唯一、固定编号，在网络传输中起到识别源地址和目标地址的作用。当接收端AP工作在普通覆盖模模式时，就相当于一张普通的无线网卡接入整个无线网络，这种情况下无线网卡的MAC地址是有意义的。而当AP作为Station时，AP的MAC地址在网络传输中并不起任何作用，而真正起作用的是连接在接收端AP后面接入设备MAC地址，从而实现了接入设备与发射端AP之间的数据通讯。
将本发明的透明以太网无线收发桥用于远程医疗过程中时，由于部分医疗设备属于专用设备，硬件上并没有集成目前常规的无线STA接口(PCMCIA/USB/CF/PCI)，一般只集成了符合802.3的RJ45以太网接口，这给无线组网形成了一定的障碍。同样的终端设备的操作系统也是个问题，专用的操作系统可能无法正常驱动无线网卡。当接收端AP工作在Station模式时，接收端AP本身可以看作为一张无线网卡，就近连接到工作在普通覆盖模式下的发射端AP上，此时工作在Station模式下的接收端AP可以通过双绞线连接任何符合802.3标准的带有RJ45接口的设备，通过TCP/IP、IPX等协议，终端设备就可以通过运行在Station模式下的AP把数据转换为无线电信号后传送给远端的设备。这就从软件、硬件两个方面解决了专用终端设备无法连接无线网络的问题。在用这种特殊的组网方式后，对视频和音频的采集系统没有上述种种规定，只要终端设备支持以太网技术即可。
复杂建筑环境下的信号分布模型和信号点的选择问题无线局域网工作频段在2.4G～2.4835GHz，属于微波频段。一般每个发射端AP的发射功率只有30～50mW，比手机最大的发射功率2W要小得多，属于绿色环保产品。虽然单个发射端AP在无阻隔的情况下可覆盖半径50～100米的范围，但是由于无线局域网的频率较高，其穿透能力不强。此次对医院覆盖的区域主要是一间一间独立的病房，从其中的一个病房接收发射端AP的无线信号可能要穿过多层墙体的阻隔，信号会受到很大的衰减，同时为不妨碍病房中的病人，发射端AP只能放置在病房外的走廊中。为保证每个病房能接收符合标准的无线信号，我们在走廊增加发射端AP布放的数量，并进行一系列的模拟测试和设备调试。
医疗系统和802.11无线信号共存下的频谱规划问题无线局域网使用的2.4GHz频段属于公用的ISM频段，主要是开放给工业、科学、医学三个主要机构使用。如果有多种设备同时在该频段工作，可能会造成信号互相干扰的问题，经过严格检测，本产品对医疗设备没有影响。而普通GSM手机可能会对医疗设备造成影响。
医疗监控系统在无线系统下的稳定工作技术问题的解决无线信号在空中传播，会受到人、墙壁、设备等各种物体的反射和吸收，因此其信号传输的稳定性会受环境的影响。特别是远程诊断的应用，需要在无线网络中传输以视频和音频信号为主的数据，传送的数据量大，发射端AP以满负荷状态工作。本发明具有稳定性高，抗干扰力强的特点。
本发明是利用了无线微波中的数据传送技术来为各种需要能够摆脱有线连接网络局限性的网络环境提供服务的一项技术，这个产品中的核心部分应用了无线局域网802.11技术，属于微波技术和目前流行的无线技术的结合，该项发明的成果能够在目前已经广泛应用了局域网技术的行业提供增值的性能和功能，创造更加自由，更加灵活的应用能力。
采用本发明“透明以太网无线收发桥”后能够带来的优势和价值可以归纳为1、简化了无线网络对有线网络的切换易用程度，为无线网络的快速推广创造条件；2、接入端设备在连接到接入终端后，只需接通电源即可完成联网。不需要进行任何设置，能够在现有网络中实施不破坏地接入和撤离，同时对用户完全透明；3、本发明具备以太网兼容性，能够在现有最广泛使用的以太网环境下进行透明的连接；4、本发明安装固定方便，配置简单，易用性很强；整套设备体积很小，可随身携带，接收端可跟随接入设备随意安置，不需特别的固定工作。
5、本发明解决了很多特殊环境下应用实施上所存在的问题，特别是现有设备的可移动问题，在医院、机场，仓库等地具有很高的推广价值。
权利要求
1.一种透明以太网无线收发桥，包括发射端AP和至少一个接收端AP，其特征在于发射端AP工作在普通覆盖模式，接收端AP工作在站点(Station)模式，从而使发射端AP与接收端AP实现数据通信。
2.如权利要求1所述的透明以太网无线收发桥，其特征在于接收端AP中记录的接收端AP MAC地址虚拟为其所接入设备的MAC地址。
3.如权利要求2所述的透明以太网无线收发桥，其特征在于接入设备集成了符合802.3标准的以太网接口。
4.如权利要求2所述的透明以太网无线收发桥，其特征在于接入设备为医院的视频或音频设备。
5.如权利要求1所述的透明以太网无线收发桥，其特征在于工作频段在2.4G～2.4835GHz。
全文摘要
本发明涉及一种实现无线局域网与有线网络连接的透明以太网无线收发桥，包括发射端AP和至少一个接收端AP，其中发射端AP工作在普通覆盖模式，接收端AP工作在Station模式，接收端AP中记录的接收端APMAC地址虚拟为其所接入设备的MAC地址，从而使接入设备通过接收端AP实现与发射端AP的数据通信。
文档编号H04L12/28GK1494271SQ0315095
公开日2004年5月5日 申请日期2003年9月15日 优先权日2003年9月15日
发明者沈洪波, 陆飙, 孙锟 申请人:上海第二医科大学附属新华医院