专利名称：涵盖无线与有线网络的可群组及跨群组运作的无线绕送机制的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种无线绕送机制，尤指一种可令不同无线检索点间，可根据IEEE 802.11规范的管理封包(Management frame)中所新增的一信息单元内各字段提供的信息，在有线网络骨干的架构下，自动建立稳定、可变动、具扩充性且可兼顾有线及无线网络的整体网络拓朴架构的机制。
背景技术：
由于，无线网络的特性可弥补有线网络的许多缺点，近年来，以IEEE802.11无线网络为基础的网络拓朴系统，已成为目前无线网络发展的主要方向，虽然此一发展趋势已相当明显，即如何根据无线检索点(AccessPoint，以下简称AP)间的互连架构，以发展无线网络拓朴系统，然而，因为IEEE在制定该协议之初，未预期到IEEE 802.11会发展的如此快速，故以IEEE 802.11无线网络为基础的网络拓朴至今仍然没有IEEE的标准协议，甚至连相关的草案都还未成型，因此，目前许多网络厂商均已开始发展自己的无线网络拓朴系统。
无线网络与有线网络的物理特性有着极大的差异，无线网络所提供的服务不仅有别于有线网络，其与有线网络整合时亦存在着一些潜在的问题，目前各网络厂商所自行发展出的无线网络拓朴系统，大多不能满足使用者的真正需求，其与有线网络的拓朴相较，不仅显得较不具弹性，且无论在网络架设、拓朴的生成与维护、及网管等各方面都仍存在若干极待解决的问题，该等问题亦为在无线分散系统模式(Wireless DistributionSystem，以下简称WDS)下发展无线网络拓朴系统时所必须面对与克服的问题。
以目前AP而言，其所提供一般无线工作站(Station，以下简称STA)的服务功能，除了已经逐渐无法满足一般使用者的需求外，更不敷企业级用户群的期望，因此，如何提升AP的功能，以使不同AP间能通过WDS模式彼此互连，甚至成为网络设备骨干的一部份，即为一极佳的发展方向。按，WDS乃IEEE 802.11标准的一部份，该标准提供AP在基本网络架构(Infrastructure)下可彼此互连的机制，使AP可用以延伸无线网络的范围，传统上，不同AP间在以WDS互连时，必须以手动设定媒体存取控制(Media Access Control，以下简称MAC)地址的方式，来决定AP间建立实体链接的拓朴(Topology)，而所建立的拓朴不仅无弹性，其架构亦是固定而不具延展性。此外，若其中一台AP离线或被关机(poweroff)时，很可能造成整个无线网络拓朴崩溃，或因而造成回路(loop)，使得整个网域发生无法连通的问题，由于在现今已知的WDS运作模式中，没有很完整的标准，且某些WDS并不能很有效率地与既有的以太网络(Ethernet)配合，甚至在不考虑有线网络的情况下，其网络拓朴的建构亦很繁琐，而无弹性。另一称之为快速扩展树的协议(Rapid SpanningTree Protocol，以下简称RSTP)则为IEEE 802.11工业标准，该协议能根据网络交换器(Switch)建立的有线链接，对第二层(Layer 2)网域自动发展出可行的网络拓朴，过去是被运用在有线网络上，针对已建立实体链接的第二层网域，动态地生成拓朴架构，然而，RSTP以往未被运用在无线网络上的原因，是因为无线网络与有线网络具有不同的特性，无线网络无法动态地将目前无线实体链接的面貌，提供予RSTP，故无法进一步令RSTP据以生成不具回路的网线拓朴。
发明内容
有鉴于前述传统AP无法与有线网络整合的缺点，发明人乃根据多年来从事网络设备及系统开发的技术经验，及所累积的专业知识，针对无线检索点(Access Point，以下简称AP)特性，悉心研究各种解决方案，并经不断研究、实验与改良后，终于开发设计出本发明的一种涵盖无线与有线网络的可群组及跨群组运作的无线绕送机制，期通过该种新的网络协商机制，令不同AP在无线分散系统模式(WDS)的运作模式下，能快速且自动地发展出网线拓朴，其拓朴的形成不仅更具弹性，且无需针对每一台机器进行繁琐的设定，以有效提升网络的品质，并实现与现有的有线网络整合，达到利用AP布建企业及都会网络骨干的需求。
本发明的一目的，是将IEEE 802.11对AP所规范的管理封包(Management frame)，应用于WDS模式，并在管理封包中新增一信息单元(Information Element，以下简称IE)，该信息单元包括一信息单元识别(Element ID)字段，用以存放IE的识别码(ID)；一长度(Length)字段，是用以存放IE的总长度；一运作群组识别码(Current Group ID，简称CGID)字段，用以表示AP在该无线绕送机制运作时实际加入的群组识别码，以提供其它AP认知某一特定群组是否实际存在且运行；一角色(Role ofAP)字段，是用以表示AP在该无线绕送机制运作时的角色；一信息方式(Hello)字段，用以表示AP在传送IE时，究是以何种角色传送；一序号(Sequence)字段，用以表示目前最新一个已知的IE的序号，以显示特定群组的存在；及一根源无线检索点MAC(MACofRootAP)字段，用以表示群组中根源AP的媒体存取控制(Media Access Control，以下简称MAC)值。在该等字段中，该角色字段及该信息方式字段可择一作为必要的字段。在该无线绕送机制运作的过程中，任一AP必须根据本身的设定与状态，来维护IE，再借由管理封包将信息单元(IE)传送出去，以提供其本身于WDS模式下的状态，如此，任何一台AP均可根据所接收到的管理封包，判断出WDS中其它AP的运作情况，并据以决定是否与其建立实体链接(该实体连结是指AP间的无线连结)，该无线连结即为不同AP间传送数据封包(Data Frame)的实体信道，每一台AP都可随时通过无线环境中的管理封包，维护AP间的实体信道，及明确判断与决定出该实体信道的存在性及必要性，完全弥补了无线介质缺乏有线介质特性的不足，而不再有因介质特性不同所导致的缺陷。
本发明的另一目的，是在IE中新增一预设群组识别码(Default GroupID，简称DGID)字段，用以表示AP预设希望加入的群组识别码，然而，在实际运作中，预设群组不必然为最后加入的群组，仅提供一优先级的参考，令具有相同预设群组识别码的不同AP间，可拥有较高的优先权，以建立彼此的无线连结，但在某些特定模式下，亦可令具有不同预设群组识别码的不同AP间，建立无线连结，进而自动长成为新的指定无线连结，达成对无线拓朴实时维护及动态自动修补拓朴的功能。
本发明的又一目的，是该角色字段值代表AP在某一特定群组中所扮演的角色，包括一根源(Root)AP，是指AP目前处于连接上有线网络的状态，可用以为后端未连接上有线网络的AP提供服务，以建立无线连结；一备援(Backup Root，简称Backup)AP，是指AP目前处于连接上有线网络的状态，但无法用以为后端未连接上有线网络的AP提供建立无线连结的服务；一纯粹(Pure)AP，是指AP目前处于没有连接上有线网络的状态，需通过其它根源AP提供服务，以连接上有线网络；一逃脱(Escape Pure，简称Escape)AP，是指AP目前处于通过连接上具有不同预设群组识别码字段的AP，以连接上有线网络；及一初始(Initial Pure，简称Initial)AP，是指AP目前处于角色还未稳定时的瞬时，此时，AP尚未建立无线连结或已经将建立过的无线连结打断。故任一AP在接收到其它AP发送出的探测要求封包，并解析出其它AP原本所扮演的角色发生改变时，可依实际状况，迅速取代其它AP原本所扮演的角色，提供后端AP的无线连结服务，以动态地、实时地避免了回路的产生，令所有AP间的无线连结可快速收敛，且令拓朴得以迅速长成。另，当拓朴被人为刻意变动时，备援机制可立即启动，以实时产生一根源AP，自动地修补网络拓朴，提供后端纯粹AP的无线连结服务。此外，在单一群组环境下，若因某些原因导致两台AP间无法直接或间接通过无线介质，收到彼此发送出的管理封包，进行信息交换，而均认为自己有资格成为根源AP时，两台AP间可通过有线网络，传送管理封包，进行信息交流，并通过对该二AP间序号字段的协商，判断所收到的探测要求封包中的序号字段值，是否较为资深时，以协商出唯一的根源AP，令系统的网络拓朴可较快速地收敛及稳定。
本发明的又另一目的，是在IE中新增一建立无线连结字段，用以表示AP是否可再建立新的无线连结，即是否具有产生更多实体上无线连结(Physical Wireless Links)的能力，由于，是否可再建立新的无线连结，是依据建立联机数目的多寡而定，故可根据各别AP的特性及需求，以限制其无线连结的数目，进而平均了AP的连结数目，以达到均衡附载，有效运用频宽的目的。
本发明的又另一目的，是在IE中新增一逃脱模式(Escape)字段，用以表示可否接受与该AP的预设群组识别码字段不同的AP建立连结的依据，以方便网管人员进行网络管理，其字段值包含三种模式，第一种为可接受逃脱的模式，第二种为不可接受逃脱的模式，第三种为同一群组的AP皆为不可接受逃脱的模式，其中第三种模式并不需要对同一群组的所有AP作逐一设定，仅需经由根源AP，通过IE告知其它AP即可。因此，不仅可令个别AP得以选择服务的对象，即对于属性不相同的AP有选择服务与否的权利，且可通过简易地设定单一群组的所有AP，令其选择不为其它属性不同的AP提供服务，而形成一私有的无线网络系统。
图1是在本发明的运作机制中，当AP开机后的运作流程示意图；图2是在本发明的第一个实施例中，单一群组环境下，复数台AP的拓朴成长的架构示意图；
图3是在本发明的第二个实施例中，单一群组环境下，复数台AP的拓朴成长的架构示意图；图4是在本发明的第三个实施例中，单一群组环境下，复数台AP的拓朴成长的架构示意图；图5是在本发明的第四个实施例中，单一群组环境下，复数台AP的拓朴成长的架构示意图；图6是在图5所示第四个实施例中，当AP27被拔离有线网络时，复数台AP的拓朴成长的架构示意图；图7是在本发明的第五个实施例中，单一群组环境下，部份AP间虽可能因长时间的强烈干扰，或距离超出彼此的讯号范围，或部份中继的纯粹AP离开此一环境时，复数台AP的拓朴成长的架构示意图；图8是在本发明的第六个实施例中，复数群组环境下，复数台AP的拓朴成长的架构示意图；图9是在本发明的第七个实施例中，复数群组环境下，AP以逃脱模式进行无线连结的拓朴成长的架构示意图；图10是在本发明的第八个实施例中，单一群组环境下，AP被设定成具有最多的无线连结数目时，拓朴成长的架构示意图；图11是图10所示第八个实施例中，当AP所发送出的探测要求封包中建立无线连结字段(RunOutofVport)显示无线连结数目已满时，拓朴成长的架构示意图；图12是在本发明的第九个实施例中，单一群组环境下，当部份非根源AP被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结时，拓朴成长的架构示意图；图13是在本发明的第十个实施例中，单一群组环境下，当根源AP被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结时，拓朴成长的架构示意图。
具体实施例方式
在IEEE 802.11协议中，定义了三大类型的封包(Frame)，分别为管理封包(Management Frame)、数据封包(Data Frame)以及控制封包(Control Frame)，其中管理封包主要是用来做为无线检索点(AccessPoint，以下简称AP)与无线工作站(Station，以下简称STA)间的沟通封包，借由管理封包，无线检索点(AP)与无线工作站(STA)间可交换彼此的信息，以决定是否建立实体链接(Link)。故本发明根据管理封包的功能，将其特性运用到不同AP间，以便令任二台AP间的实体链接，即AP间的无线连结，有一最初步的依据。由于，管理封包主要是依据所包含的信息单元(Information Element，以下简称IE)，以达到沟通的作用，故AP必须根据本身的设定与状态，来维护IE，并将IE适当地借由管理封包传送出去。因此，在本发明中，即借由新增一IE，令本发明的该IE可提供AP本身于无线分散系统模式(Wireless Distribution System，以下简称WDS)下的状态，任何一台AP都可根据所接收到的IE，判断出WDS中其它AP的运作情况，并据以决定是否与其建立实体链接，且针对已建立的实体链接做实时的状态维护。
在本发明的无线绕送机制中，当第一台AP开机后，该第一台AP将定期以广播(Broadcast)方式，发送探测要求(Probe Request)封包，并在该探测要求封包中新增一信息单元(IE)，该IE亦可通过其它种管理封包而传送出去，IE不仅是用以宣告自己为支持本发明的无线绕送机制的AP，且可实时(Real Time)地将自己目前的状态传送出去，由于该探测要求封包亦为广播封包，故凡是支持本发明的无线绕送机制的AP都能收到该探测要求封包，且能分析IE所提供的信息，并将实时信息储存在一桥接表(Bridge Table，以下简称BT)中。此时，若当第二台AP收到该探测要求封包时，将回传一探测回应(Probe Response)封包，以回应该第一台AP传来的探测要求。当协商完成(Negotiation Finish)时，该第一台及第二台AP间便可决定是否建立起彼此间的无线连结(WirelessLink)，由于，该二台AP间是定期以广播方式，发送探测要求封包，故该二台AP即能据此判断某一特定的无线连结是否存在，进而通过快速扩展树的协议(Rapid Spanning Tree Protocol，以下简称RSTP)或其它既有的拓朴长成协议，建立新的拓朴结构。在本发明的其它实施例中，该第二台AP在收到该探测要求封包时，亦可以其它方式回传一响应封包，以响应该第一台AP传来的探测要求。
本发明为令各该AP能依据所收到的IE，决定是否建立无线连结，首先，必需针对新增加的IE中所包含的字段(Field)内容，逐一定义，并详细说明如下a)信息单元识别(Element ID)字段为IEEE规定的一必要字段，是IE的第一个字段，其长度为一个字节，用以存放IE的识别码(ID)，其内容必须有别于已经被使用过的识别码。
b)长度(Length)字段为IEEE规定的一必要字段，是IE的第二个字段，其长度为一个字节，其是存放IE的总长度，即用以记录IE自第三个字节起到最后一个字段终止的位数总和。
c)预设群组识别码(Default Group ID，简称DGID)字段为一可新增的字段，字段长度可为固定，用以表示AP预设希望加入的群组识别码(Group ID)，意即具有最高优先权加入的群组，然而，在实际运作中，预设群组不必然为最后加入的群组，而是提供一优先级的参考，故此字段并非必要字段。换言之，具有相同预设群组识别码的不同AP间，可拥有较高的优先权，以建立彼此间的无线连结，进而实现群组的基本概念。但在某些特定模式下，具有不同预设群组识别码的不同AP间，亦可建立无线连结。在本发明的无线绕送机制中，所有AP均拥有自己的预设群组识别码，且各该预设群组识别码是可由使用者设定，此一特性，意味着每一AP均具有最高优先(HighestPriority)加入某一特定AP群组(Group)的机会。
d)运作群组识别码(Current Group ID，简称CGID)字段为一新增的字段，字段长度可为固定，用以表示AP在本发明的无线绕送机制运作时实际加入的群组识别码(Group ID)，以提供其它AP认知某一特定群组是否实际存在且运行，故该字段为一必要的字段。在本发明的无线绕送机制中，所有AP最终均将加入某一特定群组，该特定群组的识别码即为CGID。
e)角色(Role of AP)字段为一可新增的字段，字段长度固定，是用以表示AP在本发明的机制运作时的目前角色，该角色字段与信息方式字段(Hello字段)间需择一作为必要字段。在本发明的无线绕送机制中，所有AP均拥有自己的预定角色(Default Role)，且各该预定角色是可由使用者设定，此一特性，意味着每一AP均具有最高优先(Highest Priority)在某一特定群组(Group)中扮演(Play)该角色的机会，各该预定角色包括下列五种(1)根源(Root)AP指AP目前是处于连接上有线网络的状态，可用以为后端未连接上有线网络的AP提供服务，以建立无线连结。
(2)备援(Backup Root，简称Backup)AP是指AP目前处于连接上有线网络的状态，但无法用以为后端未连接上有线网络的AP提供建立无线连结的服务。
(3)纯粹(Pure)AP是指AP目前处于没有连接上有线网络的状态，需通过其它根源AP提供服务，以连接上有线网络。
(4)逃脱(Escape Pure，简称Escape)AP是指AP目前处于通过连接上具有不同预设群组识别码(DGID)字段的AP，以连接上有线网络。
(5)初始(Initial Pure，简称Initial)AP是指AP目前处于角色还未稳定时的瞬时，此时，AP尚未建立无线连结或已经将建立过的无线连结打断。
f)信息方式(Hello)字段为一可新增的字段，字段长度可为固定，用以表示AP在传送IE时，究是以何种角色传送，该字段与角色字段需择一作为必要字段。
g)建立无线连结(RunOutofVport)字段为一可新增的字段，字段长度固定即可，用以表示AP是否可再建立新的无线连结，即是否具有产生更多实体上无线连结(Physical Wireless Links)的能力。由于，是否可再建立新的无线连结，是依据建立联机数目的多寡而定，目的是为提供附载的平衡，故该字段并非必要字段。
h)序号(Sequence)字段为一新增的字段，字段长度固定，其内容是用以表示目前最新的一个已知的IE的序号，以显示特定群组的存在。换言之，根源AP每发送一个带有IE的管理封包，就会对该字段累加一个数值，而其它同一群组的AP即根据在环境中所接收到该字段的最大值作为传送的内容，亦为一必要的字段。
i)根源无线检索点MAC(MACofRootAP)字段为一新增的字段，字段长度固定，用以表示该AP群组中根源AP的媒体存取控制(MAC)值，由于，媒体存取控制(MAC)值具有不重复性及固定性，故依其特性，该字段亦为一必要的字段。
j)频道(Channel)字段为一可新增的字段，字段长度固定即可，用以表示群组的工作频道，由于，在其它管理封包中亦有相类似的频道信息，故该字段并非必要的字段。
k)名称(AP Management Name)字段为一可新增的字段，字段是依据设定的名称长度而定，用以表示与其它AP进行协商(Mashing)时所使用的AP名称，以方便网管人员的网络管理，此字段并非必要的字段。
l)逃脱模式(Escape)字段为一可新增的字段，字段长度固定即可，用以表示一AP可否接受与另一具有不同预设群组识别码的AP建立连结的依据，以方便网管人员的网络管理，此字段为可附加的字段，其所包含的模式如下(1)可接受逃脱模式；(2)不可接受逃脱模式；(3)同一群组的AP皆为不可接受逃脱模式，该模式并不需要对同一群组的所有AP作逐一设定，而是经由根源AP，通过本发明的IE告知其它AP，该模式的优先权高于其它模式。
在此需注意的是，前述定义的各该字段中，只有信息单元识别码(Element ID)字段及长度(Length)字段具有顺序性，其它字段间只要是有固定的先后顺序即可，至于各该字段的长度，除信息单元识别码字段及长度字段需依规定固定长度外，其它字段可视实际需要设定其长度。此外，本发明所定义的信息单元(IE)是由各该字段所组成，但本发明在实施时，亦可依需要或方便性，令每一个IE呈现一个或数个字段的讯息。
由本发明所定义的该预设群组识别码(DGID)及运作群组识别码(CGID)字段可得知，本发明在无线绕送机制中导入了群组(Group)的概念，其目的是在令不同AP间可通过管理封包中所挟带的信息单元(IE)，来判别AP的属性，再依属性的协调性与否，作为建立实体连结的另一个依据。由于，群组中的AP具有属性的可协调特质，因此，此一判断依据可抑制无线网络拓朴的恣意扩张，进而大幅缩减了无线网络拓朴的复杂度，也避免了因无线网络拓朴恣意成长所降低的传输效能。另，由于不同地域的AP必然会有不同的介质属性与传输品质特性，故令属性差异极大的AP无法直接建立实体连结，将可确保无线网络的频宽被有效地运用。
本发明所定义的该建立无线连结(RunOutofVport)字段，对同一群组中的AP，提供了允许多台AP同时直接连接上有线网络的机制，然而，为了避免多台AP同时直接连接上有线网络所引起的网络绕送(Routing)回路问题，同一群组中直接连接上有线网络的AP，可通过彼此IE中该序号字段值，自动协商出唯一的根源(Root)AP，用以维护及传送网络上的绕送封包，使无线网络与有线网络的拓朴整合更趋完整，且相互兼容。另，在同一群组中，其它直接连接上有线网络的AP，是作为备援(Backup)AP，用以对绕送封包进行过滤与排除的工作，且可依群组中其它AP传来的管理封包，实时判断根源AP的状态，若判断出根源AP的状态已改变，或同一群组的管理封包已停止发送超过一定时间，则该等连接上有线网络的AP得再动态地协商出另一台根源AP。依循此一规则，同一群组的AP可依最新的IE中该角色(Role of AP)字段(或信息(Hello)方式字段)及序号字段值的变化，将旧有的无线网络实体连结打断，并依据最新的角色状态，作为是否建立新实体连结的依据，以建构出新的无线网络拓朴，有效避免产生回路。至于，在同一群组中，没有直接连接上有线网络的AP，则称作为纯粹(Pure)AP，该纯粹AP同样具有实时接收群组中管理封包的能力，故被开启后，可立即与群组中的其它AP协商，并依协商结果，建立或限制无线实体连结，且一旦在发现群组中已协商出新的根源AP时，即会将旧有的无线实体连结打断，而以目前新收到的管理封包中的IE，作为建立新实体连结的依据。据上所述，本发明的无线绕送机制可兼顾同一群组中的所有可能情况，实时、动态、稳定地维持一个群组中所有AP的运作，并可兼容且满足群组里任何一台AP因关机所引起的无线连结断裂的影响，及群组中新增一台AP所要新建立的无线连结需求。
另，本发明为了提供更广泛的应用，特定义的该逃脱模式(Escape)字段，该字段是用以表示一AP可否接受与另一具有不同预设群组识别码(DGID)的AP建立连结，以方便网管人员管理，令AP可根据群组中的特殊状况，调整本身的属性及状态，且执行跨群组协商模式，以与其它群组的AP进行协商，且暂时性地加入另一群组，接收新群组的AP所发送出的管理封包，并以其中的IE作为建立实体连结的依据，进而与新群组建立实体连结，成为新群组拓朴系统的一部份。
本发明所定义的该频道(Channel)字段，是用以表示群组的工作频道，故AP除可在单一频带同时提供无线分散系统模式(WDS)及无线工作站(STA)的功能外，也可将无线分散系统模式(WDS)及无线工作站(STA)的功能，分别运作于不同的频带，提供双频的服务模式，以有效运用频宽，并使干扰减至最低，以提升无线网络的效能。
在本发明的无线绕送机制中，任一台AP在开机后，均将执行下列三大处理程序，参阅图1所示，以与其它AP建立实体链接，并对已建立实体链接的状态进行实时维护程序一、接收由其它AP传来的每一笔管理封包，并对其进行处理，其处理步骤包括(100)接收由其它AP传来的一管理封包，并对其中IE所提供的讯息进行分析；
(101)判断是否允许执行跨群组协商模式？若是，即继续下列步骤；否则，滤除单一群组以外的管理封包，并继续下列步骤；(102)解析该管理封包，判断传送出该管理封包的AP是否属于一可协商的群组的AP？若是，即继续下列步骤；否则，对该AP累加「计时时间」后，结束对该管理封包的处理；(103)解析该群组，判断是否已协商出该群组的根源AP？若是，即继续下列步骤；否则，对该AP累加「计时时间」后，结束对该管理封包的处理；(104)判断是否与传送出该管理封包的AP建立无线连结？若是，即继续下列步骤；否则，更新最近收到该管理封包的时间后，结束对该管理封包的处理；(105)与传送出该管理封包的AP建立无线连结，并更新最近收到该管理封包的时间后，结束对该管理封包的处理。
程序二、对其它AP发送管理封包，其处理步骤包括(200)对其它AP传送管理封包；(201)等待一预定时间后，返回步骤(200)。
程序三、对无线实体连结进行实时维护，其处理步骤包括(300)判断是否已建立有无线实体连结？若是，即依步骤(301)进行处理；否则，依步骤(302)进行后续处理；(301)判断维护所有实体连结的最近一次收到的该管理封包的时间是否超时？若是，即删除超时的连结，并继续步骤(303)；否则，即依步骤(303)继续进行处理；
(302)判断「计时时间」是否超时？若是，允许AP可执行跨群组协商模式，且重置(Reset)计时时间后，继续下列步骤；否则，即继续下列步骤；(303)等待一预定时间后，返回步骤(300)。
为能更充分揭露本发明的设计原理及其功效，兹特列举若干实施例，并配合附图，详细说明如下在本发明的第一个实施例中，参阅图2所示，该无线绕送机制是应用在单一群组的环境中，图2所显示的每一台AP皆标示了预设群组识别码(DGID)、运作群组识别码(CGID)、拓朴稳定后的AP角色(如Pure AP及Root AP)及AP的编号(如AP21、AP22…及AP27)等信息，其中仅AP27连接上有线网络(如以太网络(Ethernet))，当任一台AP被开启时，其角色均为初始(Initial)AP，而AP27在接收到由其它AP传来的每一管理封包后，将解析其中新增的IE，并在判断出该等AP中没有根源AP存在时，即改变自己的角色，成为根源AP。任二台AP间的属性协商，亦是通过解析各该AP所发送出的探测要求封包来达成，以AP24为例，因其预设群组识别码(DGID)与AP27相同，故可与AP27建立无线连结，同理，其它无线连结亦可据此而依序建立，并逐一拓展无线连结数目。因此，每一台AP可形成不只一个无线连结，然而，为避免产生回路，每一台AP均可依其本身桥接器的功能，而决定哪些无线连结是属可传送封包者，而其它则是属必须封闭者。在本发明的实施例中，特将可传送封包的无线连结称为「指定无线连结(Designated WirelessLink)」，而封闭不传送封包的连结则称为「选择性无线连结(AlternatedWireless Link)」。据此，该第一个实施例中所有的AP终将自动长成一稳定的拓朴，并与既有的有线网络相互间容，整合在一起，不仅无需针对每一台AP作详细设定，且具有安装简易的系统特性。
本发明的第二个实施例，参阅图3所示，是当第一个实施例中AP22因关机或其它原因，而离开该单一群组环境，导致原讯号范围内的其它AP，超过一固定时间，仍无法收到AP22所发送出的探测要求封包时，原本与AP22建立指定无线连结或选择性无线连结关系的其它AP即会将旧有的无线连结打断，故图3中原与AP22有关的三条无线连结，均将被打断，此时，AP22即不再具有纯粹AP的角色，而AP21也会因为检测到原本AP22的离去，进而自动成为新的指定无线连结，借以达成对无线拓朴实时维护及动态自动修补拓朴的功能。
本发明的第三个实施例，参阅图4所示，是当第一个实施例的AP26连接上有线网络时，因AP24与AP26的讯号范围互相涵盖，故AP26可借接收到由AP24发送出的探测要求封包，而判断出AP27是否仍以根源AP的角色存在，此亦为本发明所新增的IE中必需要有一根源无线检索点MAC字段(MACofRootAP)的用意。由于，此时AP27仍是以根源AP的角色存在，AP26乃转变角色成为备援(Backup Root)AP，由于备援AP无需提供后端AP的无线连结服务，故已建立的无线连结将因此被打断。此时，由于AP26仍可收到AP24发送出的探测要求封包，故只要AP26察觉到探测要求封包的IE显示AP27已不再是根源AP时，AP26即可迅速取代AP27，而成为根源AP，提供后端AP的无线连结服务，且动态地、实时地避免了回路的产生。
本发明的第四个实施例，参阅图5所示，是在单一群组环境下，共有一台根源(Root)AP(如AP27)、两台备援(Backup Root)AP(如AP22及AP26)及数台纯粹(Pure)AP(如AP21、AP23、AP24及AP5)，当AP27被拔离有线网络时，参阅图6所示，其中一台备援AP(如AP26)将立即改变成为根源AP，而AP27则变成纯粹AP，另一台备援AP(如AP22)在经过拓朴变换后，仍维持备援AP的角色。由于，当AP27被拔离有线网络时，AP22及AP26都可直接或间接知道原本的根源AP已不复存在，且可将自己的角色转变为根源AP，故AP22及AP26均会依自己的状态，在发送探测要求封包时，将一序号(Sequence)字段值挟带于IE中传送出去，同理，AP22及AP26也会接收到其它AP传来的探测要求封包，故在图6中，当AP22直接或间接收到探测要求封包，且判断出其中的序号字段值比AP22的最新状态更为资深时，AP22即可得知已有一资深的根源AP存在，并立即回复成备援AP的角色。据此，无论一群组中有多少台AP连接上有线网络，都不致产生回路，且可令其间无线连结快速收敛及拓朴迅速长成。此外，当拓朴被人为刻意变动时，备援机制亦可立即启动，实时产生一根源AP，自动地修补网络拓朴，提供后端纯粹AP的无线连结服务。
本发明的第五个实施例，参阅图7所示，在单一群组环境下，部份AP间虽可能因长时间的强烈干扰，或距离超出彼此的讯号范围，或部份中继的纯粹AP离开此一环境，导致两台AP间(如AP31及AP35)无法直接或间接通过无线介质，收到彼此发送出的管理封包，进行信息交换，此时，它们在对所有的频道进行扫描(Scan)后，均可能认为自己有资格成为根源AP，而形成在同一群组下存在两个根源AP的状态，此一状态虽不致产生回路，但为求网络管理的一致性，AP31与AP35间可通过有线网络，传送管理封包，进行信息交换及协商，其协商的概念是通过对该二AP间序号字段值的协商，以协商出一台根源AP(如AP31)及一台备援AP(如AP35)，其与图6所示第四个实施例间不同之处，是在第四个实施例中的协商接口是通过无线网络。由于，在同一群组中，仅能存在一个根源AP(如AP31)，故另一台与有线网络相连接的AP35，即成为备援AP，因此，当AP31与AP35间存在有纯粹AP时，该系统的网络拓朴将可较快速地收敛及稳定。
本发明的第六个实施例，参阅图8所示，是在群组A、群组B及群组C等三个群组的环境下，每一群组均有至少一个AP分别连接上有线网络，且具有相同DGID的AP间拥有较高优先权以建立无线连结，故图8中具有相同DGID的AP都可形成拓朴，并排除其它群组的AP，因此，AP41最后的角色为根源AP，AP46最后的角色则为备援AP，其原因与第四及第五个实施例中的说明雷同，均是依所收到的探测要求封包中的序号字段值，判断其是否较为资深，若判断出已存在一资深的根源AP，即回复成备援AP的角色。
本发明的第七个实施例，参阅图9所示，是用以与图8所示的第六个实施例相比较，当群组B的根源AP(如AP47)被拔离有线网络时，AP47会立刻知道自己已不再是根源AP，并借由发送出探测要求封包，告知群组B的其它AP，令其它AP在接收到该探测要求封包后，可通过其中的IE，得知群组B的根源AP已不复存在，如此，AP47、AP48、AP49及AP410将会重新寻找是否在群组B中存在有其它的根源AP，俟一段时间后，由于未发现在群组B中存在其它根源AP，故AP47、AP48、AP49及AP410即进入逃脱模式(Escape Mode)，进入逃脱模式表示某一AP欲加入其它群组，逃脱模式字段是用以表示某一AP是否接受具有不同DGID的AP，以逃脱模式来建立联机，与其它群组建立联机关系；俟AP47、AP48、AP49及AP410进入逃脱模式后，可借由接收其它群组的探测要求封包，判断有否其它群组存在及其状态，并据以改变CGID，成为欲加入的群组，如此，进入逃脱模式的AP即可与其它群组的AP建立联机，进而接受其它群组的服务。在该实施例中，由于AP47、AP49及AP410最后加入了群组C，各该AP的CGID即变成“C”，其AP的角色即变成逃脱AP，其DGID则仍为“B ”，此时，各该AP间可形成一编号为ND41的新的选择性无线连结(New Alternated Wireless Link)或编号为ND42的新指定无线连结(New Designated Wireless Link)。同理，AP48亦可通过相同的规则，加入了群组A。若此时群组C的根源AP也被拔离有线网络，则CGID为“C ”的AP也会依循此一规则，加入群组A。由此可知，本发明可在不同群组间提供自动备援的机制，以为不同群组的AP提供无线连结服务。
在本发明的第八个实施例中，参阅图10所示，在单一群组的环境下，每一台AP都可选择性的设定最多的无线连结数目，该最多的无线连结数目等于AP的选择性无线连结(Alternated Wireless Link)数目，加上AP的指定无线连结(Designated Wireless Link)数目，若使用者未对此加以设定，则AP会依其系统的预定值(Default)决定，故每一台AP的最多无线连结数目是可有不同的设定值。复参阅图10所示，若其中AP52上最多无线连结数目的设定值(即建立无线连结字段的值)为5，则在图11中有一个新加入的AP58，且其讯号范围可与AP52、AP57及AP59互相涵盖时，原本AP58的情况会是因为接收到AP52、AP57及AP59所发送出的探测要求封包，而欲与AP52、AP57及AP59都建立联机，然而，由于AP52所发送出的探测要求封包中该建立无线连结字段(RunOutofVport)显示其无线连结数目已满(或目前不可再建立新的无线连结)，因此，AP58最后仍无法与AP52建立无线连结(在图11中，编号W52是代表一条无法建立的无线连结)，故AP58稳定后只建立了图11所示编号为W51与W53的两条无线连结。据上所述可知，本发明可根据各别AP的特性及需求，限制其无线连结的数目(包含选择性及指定无线连结)，并平均了AP的连结数目，以达到均衡附载，有效运用频宽的目的。
在本发明的第九个实施例中，在单一群组的环境下，参阅图12所示，其中左边的根源AP(如AP61)与其它AP62、AP63、AP64、AP65及AP66已形成一组稳定拓朴的单一群组A，而AP61、AP62、AP63、AP64、AP65及AP66中，只有AP64被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结，其它则可接受以逃脱模式连结。复参阅图12所示，其中右边的AP67为一欲以逃脱模式加入群组A的AP，且其讯号范围恰与AP63及AP64互相涵盖，然而，由于AP64已经被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结，故当AP67欲与AP64协商，建立连结时，AP64在接收到AP67所发送的探测要求封包，且对其进行解析后，将发现所发送的DGID值不等于“A”，并据以判定AP67是一欲以逃脱模式加入群组A的AP，故图12中编号W61是代表一条无法建立的无线连结。另，AP67也会收到AP64所发送出的探测要求封包，并在解析其逃脱模式字段后，得知AP64已被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结，故，AP67不会与AP64建立联机。相反地，由于AP63没有这样的限制，故图12中编号W62是代表一条可建立成功的无线连结。因此，最后AP67终将可以逃脱模式加入群组A中，并通过群组A连接上因特网(Internet)。据上所述可知，本发明尚可令个别AP选择服务的对象，意即对于属性不相同的AP有选择服务与否的权利。
在本发明的第十个实施例中，在单一群组的环境下，参阅图13所示，其中左边的根源AP(如AP61)与其它AP62、AP63、AP64、AP65及AP66已形成一组稳定拓朴的单一群组A，且AP61、AP62、AP63、AP64、AP65及AP66中，只有AP61被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结。在第十个实施例中，为了令群组A成为一个私有的无线网络拓朴，且能够兼具设定上的便利性，因此只要根源AP是被设定成不允许与其它群组的AP以逃脱模式建立连结者，则其它纯粹AP可通过根源AP所发送的探测要求封包中IE的一逃脱模式字段值，即可得知该群组的AP均不应与被设定成允许逃脱模式的AP建立连结，且可将此一讯息挟带在逃脱模式字段中，通过探测要求封包转传出去。如此，则AP61、AP62、AP63、AP64、AP65及AP66均可得知该群组A不接受欲以逃脱模式建立连结的AP。复参阅图12所示，其中右边的AP67为一欲以逃脱模式加入群组A的AP，且其讯号范围恰与AP63及AP64互相涵盖，然而，由于群组A的根源AP已经被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结，故AP67无法与AP63及AP64协商，故图13中编号W61与W62是代表一条无法建立的无线连结。在第十个实施例中，由于AP63及AP64成为纯粹AP的稳定状态时，表示其已接收到根源AP(即AP61)被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结的要求，故其不会与其它采用逃脱模式的AP建立连结，使得群组A最终形成一稳定的私有无线网络拓朴。据上所述可知，本发明可通过简易地设定单一群组的所有AP，令其不服务其它属性不同的AP，而形成一私有的无线网络系统。
综上所述，本发明可令任何一台AP均根据本身的设定与状态，来维护信息单元(IE)中各字段的讯息，并借由管理封包(Management Frame)将其传送出去，且在接收到由其它AP传来的管理封包时，可根据其中IE的各字段所挟带的讯息，判断出其它AP的运作情况，据以决定是否与其它AP建立实体链接，并对已建立的实体链接做实时的状态维护，达成下列的功能及效果1、本发明弥补与整合了有线网络无法实施于无线环境的缺点，并提供了一创新的拓朴发展系统，以有效整合有线网络与无线网络的介质特性，令二者相互匹配与兼容。
2、本发明在兼顾与整合有线网络的同时，可令无线网络的拓朴自动生成，且动态地自我修补与扩展，达成快速收敛与避免回路的目的，不仅无需针对每一无线连结做详细的设定，更免除了因增加或减少AP时的人力维护问题。
3、本发明导入了群组的概念，令使用者只要通过在AP上设定DGID，便可使具有相同DGID的AP间拥有最高的优先权建立联机，以提供一简便的系统架设方式，大幅简化了无线拓朴的复杂度，使拓朴的发展更具可预期性，而不致于因恣意扩展，而降低了频宽的效率。
4、本发明令同一群组中的AP可实时且动态地协商出根源AP，并根据最新的网络情况，自动且快速地发展出适当的网络拓朴。
5、本发明可令单一群组内的多台AP可随时连接上或拔离有线网络，以有效率且有系统地维护及过滤封包，避免产生回路。同时，令群组内的AP间具有互相备援的机制，以在一根源AP被拔离有线网络时，可实时且自动地再协商出一根源AP，提供后端AP无线连结的服务，并可通过有线网络辅助AP间的协商，以弥补在某些特殊情况下无线网络因介质特性而无法连结的缺点。
6、本发明可令不同群组间的AP，自动彼此提供相互备援的机制，使无线网络的拓朴更具弹性与扩充性，以在某一特定无线网络群组未连接上有线网络时，可借其它无线网络群组而连接上网络。
7、本发明可通过群组的概念，借简易的设定，使各AP对不同群组的AP有选择是否提供无线连结服务的权利，故可令单一群组的所有AP变成不服务其它不同群组的AP，以排除该私有无线网络以外的AP，而形成一私有的无线网络系统，有效保障私有网络的效能及安全性。
8、本发明可因各AP的特性及需求，限制其无线连结的数目，以平均AP的连结数目，达到均衡附载、有效运用频宽。
9、本发明可令AP除在单一频带下同时提供无线分散系统模式(WDS)及无线工作站(STA)的功能外，也可利用不同的频带，分别提供无线分散系统模式(WDS)及无线工作站(STA)的功能，实现双频的服务模式，以有效运用频宽，提升无线网络的效能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但，本发明所主张的权利范围，并不局限于此，凡熟悉该项技艺人士，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应属不逃脱本发明权利要求的保护范畴。
权利要求
1.一种涵盖无线与有线网络的可群组及跨群组运作的无线绕送机制，是在一无线分散系统模式下，当一无线检索点在发送出管理封包时，在各该管理封包中分别新增一信息单元，使得其它无线检索点在分别接收到各该信息单元后，可根据各该信息单元内各字段所提供的信息，在有线网络骨干的架构下，自动地建立无线网络的拓朴，其特征在于，该信息单元包括一信息单元识别字段，用以存放该信息单元的识别码；一长度字段，是用以存放该信息单元的总长度；一运作群组识别码字段，是用以表示该无线检索点在该机制运作时实际加入的群组的识别码，以提供其它无线检索点认知某一特定的群组是否实际存在且运行；一角色字段，是用以表示该无线检索点在该机制运作时的角色；一序号字段，用以表示目前最新一个已知的信息单元的序号，以显示某一特定群组的存在；及一根源无线检索点字段，用以表示群组中根源无线检索点的媒体存取控制值。
2.如权利要求1所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该角色字段的值是用以表示一根源无线检索点，是指无线检索点目前处于连接上有线网络的状态，可为后端未连接上有线网络的无线检索点提供无线连结的服务；或一备援无线检索点，是指无线检索点目前处于连接上有线网络的状态，但无法为后端未连接上有线网络的无线检索点提供无线连结的服务；或一纯粹无线检索点，是指无线检索点目前处于没有连接上有线网络的状态，需通过其它根源无线检索点提供服务，以连接上有线网络。
3.如权利要求1所述的无线绕送机制，其特征在于，该信息单元尚包括一建立无线连结字段，该建立无线连结字段是用以表示无线检索点是否具有产生更多实体上无线连结的能力。
4.如权利要求1所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该序号字段的值是供接收到该管理封包的无线检索点，据以协商，以根据所收到的该信息单元中该序号字段的值是否较为资深，协商出唯一的根源无线检索点。
5.如权利要求1所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该角色字段可为一信息方式字段，该信息方式字段是用以表示无线检索点在传送该信息单元时，究是以何种角色传送。
6.如权利要求3所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该等字段的值是由发送出该管理封包的无线检索点，根据本身的设定与状态，来进行维护。
7.如权利要求3所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该等字段的值可令接收到该管理封包的无线检索点，据以判断出其它无线检索点的运作情况，以决定是否与其建立实体链接。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该信息单元尚包括一预设群组识别码字段，该预设群组识别码字段是用以表示无线检索点预设希望加入的群组识别码，以令具有相同预设群组识别码的不同无线检索点间，拥有较高的优先权，建立彼此的无线连结。
9.如权利要求8所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该角色字段值代表无线检索点在某一特定群组中所扮演的角色，是一逃脱无线检索点，是指无线检索点目前处于通过连接上具有不同预设群组识别码字段的无线检索点，以连接上有线网络；或一初始无线检索点，是指无线检索点目前处于尚未建立无线连结或已经将建立过的无线连结打断的角色还未稳定时的瞬时。
10.如权利要求9所述的无线绕送机制，其特征在于，该信息单元尚包括一逃脱模式字段，该逃脱模式字段是用以表示一无线检索点可否接受与具有不同预设群组识别码的另一无线检索点建立连结的依据。
11.如权利要求10所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该逃脱模式字段的值是用以表示一可接受逃脱的模式、一不可接受逃脱的模式或一同一群组的无线检索点皆不可接受逃脱的模式。
12.一种涵盖无线与有线网络的可群组及跨群组运作的无线绕送机制，是在一无线分散系统模式下，当一无线检索点在发送出管理封包时，在各该管理封包中新增一信息单元，使得其它无线检索点在接收到各该信息单元后，可根据各该信息单元内所提供的信息，在有线网络骨干的架构下，自动地建立无线网络的拓朴，其特征在于，该等信息包括该信息单元的识别码；一运作群组识别码，用以表示该无线检索点在该机制运作时实际加入的群组的识别码，以提供其它无线检索点认知某一特定的群组是否实际存在且运行；一角色，用以表示该无线检索点在该机制运作时的角色；一序号，用以表示目前最新一个已知的信息单元的序号，以显示某一特定群组的存在；及一用以表示群组中根源无线检索点的媒体存取控制值。
13.如权利要求12所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该角色是用以表示一根源无线检索点，是指无线检索点目前处于连接上有线网络的状态，可为后端未连接上有线网络的无线检索点提供无线连结的服务；或一备援无线检索点，是指无线检索点目前处于连接上有线网络的状态，但无法为后端未连接上有线网络的无线检索点提供无线连结的服务；或一纯粹无线检索点，是指无线检索点目前处于没有连接上有线网络的状态，需通过其它根源无线检索点提供服务，以连接上有线网络。
14.如权利要求12所述的无线绕送机制，其特征在于，该等信息尚包括一用以表示无线检索点是否具有产生更多实体上无线连结的数值。
15.如权利要求12所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该序号是供接收到该管理封包的无线检索点，据以协商，以根据该序号是否较为资深，协商出唯一的根源无线检索点。
16.如权利要求14所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该等信息是由发送出该管理封包的无线检索点，根据本身的设定与状态，来进行维护。
17.如权利要求14所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该等信息可令接收到该管理封包的无线检索点，据以判断出其它无线检索点的运作情况，以决定是否与其建立实体链接。
18.如权利要求12、13、14、15、16或17所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该等信息尚包括一预设群组识别码，该预设群组识别码是用以表示无线检索点预设希望加入的群组识别码，以令具有相同预设群组识别码的不同无线检索点间，拥有较高的优先权，建立彼此的无线连结。
19.如权利要求18所述的无线绕送机制，其特征在于，其中该角色是用以表示一逃脱无线检索点，是指无线检索点目前处于通过连接上具有不同预设群组识别码字段的无线检索点，以连接上有线网络；或一初始无线检索点，是指无线检索点目前处于尚未建立无线连结或已经将建立过的无线连结打断的角色还未稳定时的瞬时。
20.如权利要求19所述的无线绕送机制，其特征在于，该等信息尚包括一逃脱模式，该逃脱模式是用以表示一可接受逃脱的模式、一不可接受逃脱的模式或一同一群组的无线检索点皆不可接受逃脱的模式。
全文摘要
本发明是一种涵盖无线与有线网络的可群组及跨群组运作的无线绕送机制，该机制是将IEEE 802.11对无线检索点(Access Point)所规范的管理封包(Management Frame)，应用于无线分散系统模式(WirelessDistribution System)，并在管理封包中新增一信息单元(InformationElement)，使得不同无线检索点间，可根据该信息单元内各字段所提供的信息，在有线网络骨干的架构下，自动地建立无线网络的拓朴，形成稳定、可变动、具扩充性且可兼顾有线及无线网络的整体网络拓朴架构的机制。
文档编号H04L12/56GK1897551SQ20051008355
公开日2007年1月17日 申请日期2005年7月11日 优先权日2005年7月11日
发明者郭明旺, 黄仁圣, 王春富 申请人:明泰科技股份有限公司