专利名称：用于提供固定用户宽带多业务的wlan接入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据通信领域。具体的说，这里所发明的装置是在无线局域网(WLAN)中，与接入点(Access Point)系统进行通讯的，能为固定用户提供语音，数据及流媒体(streaming media)等多项业务的接入装置。
背景技术：
日新月异的通讯新科技正在不断的改变人们工作和生活方式。现在人们已普遍使用类似固定/移动电话，电子邮件，电子短信等多种通讯手段来保持联系。更重要的是具有革命性的互联网技术不仅使人们可以获取大量的信息，而且使人们能够享受到便捷的商业服务和精彩的娱乐节目。一个清晰的市场趋势正在形成，那就是大众消费者渴望拥有更廉价的宽带电信接入服务以便能随时与互联网连接。然而，这对电信服务商来说却是一个巨大的挑战。提供大规模的宽带接入业务需要大量的资金投入和技术专长以使得网络基础结构拥有良好的灵活性，经济性和演进性，能为以后的发展打下好的基础。
针对固定用户宽带接入业务的要求，多项宽带接入技术已被开发。这些技术都是针对某一具体物理媒介，从而都具有一定的实用局限。第一种宽带接入技术叫作数字用户线技术(Digital Subscribe Line)。这一技术是通过电话线，在不影响传统电话语音服务的情况下双向传送高速数据的。因每一用户都独立专用一电话线，此技术具有高保密性和稳定的传输速率等优点，但最大的缺陷是传输速率随用户距离的增加而减小。而且对电信服务商来说，为了提供电话语音和高速数据等多服务，就不得不同时运营和维护传统电话网和新的数据网两套网络设备，且这两套设备很难同步扩充和更新。另外一种较普遍的宽带接入技术叫电缆调制解调器(Cable Modem)。这是以电视电缆为媒介，在不影响发送电视的情况下，双向传送高速数据的一种技术。与ADSL(非对称数字用户线)相比，它具有更高的速率且不受距离影响等优点，但由於CABLE MODEM是点对多点的传输方式，电缆媒介被多用户分享，单一用户速率要随用户的增多而逐渐减少，且用户数据保密性不如ADSL高。最大的局限性是Cable Modem技术只能被拥有电缆电视的用户所选用。除了像ADSL和Cable Modem这样的固定线路宽带技术外，无线宽带技术也逐步实用化。比较流行的有本地多点分配系统(LMDS)和多信道多点分配系统(MMDS)。这两种技术相似，都是基於点对多点的无线宽带接入技术。主要的不同是它们选用不同的频段。这两种技术都能同时提供语音，数据和图像等多种接入服务，但它们在商业竞争中所面临的主要问题是系统设备复杂繁多，先期投资要求较大，不是一种适用于大众化的宽带接入技术。
无线局域网(WLAN)是一种新兴的无线宽带接入技术。它是将非常普及的以太网(Ethernet)概念进一步延伸，跟普通的以太网所不同的是它通过无线电信道来传送，而非有线线路。这一技术的开发使得便携式电脑和其他手持式数据设备可随时随地与网络相接，提供了巨大的方便。一个无线局域网主要由若干和网络相接的接入点(AccessPoint)和可移动的无线用户端接收装置组成。接入点是用来和无线用户通讯用的基站，它采用点对多点的通讯方式，可同时和多个用户端设备传送高速数据。无线局域网拥有传统Ethernet所具备的简单灵活的网络结构等优点，同时又具备高速的传输速率，在普及大众化宽带多业务接入方面，它具有很大的应用潜力。
发明内容
本发明的目的是提供一种在WLAN网络中，向固定用户提供宽带接入的方法及用户端装置，此装置可为用户同时提供电话，数据和图像类流媒体等多种业务。
本发明主要涉及两个技术层面。一方面，本发明提供了一种能够提供多种接入业务的方法。这种方法就是把WLAN网络作为一种多业务宽带接入平台，与多个用户间同时传送包括语音，数据和图像在内的多种数据包(Data Packets)，并针对数据包的不同种类提供不同优先级的传送，以保证不同业务所需的传输质量(Quality of Service[QoS])。
另一方面，本发明提供了一种WLAN用户端多业务接入装置(WLANMulti-Service Access Device[WMSAD])。此装置包括多个功能模块，其中主要有WLAN收发与媒体访问控制(Media Access Control[MAC])模块，多个用来连接计算机和电视机顶盒(TV Set-Top Box)的Ethernet接口(Jacks)，可用来提供电话服务的内置IP电话机，用来管理和交换来自不同数据设备的网桥/以太交换机(EthernetBridge/Switch)，以及系统控制模块等。
首先，对发明所涉及的网络结构和业务传送模式提供一个概述。图一示意了一个用来提供多业务宽带接入的WLAN网络配置。本地交换局的数据网路通常是通过路由器与互联网相接的，而本地交换局的局域网又通过WLAN的接入点(AP)延伸到固定用户端，使得用户端的计算机等数据设备与网络相接。与WLAN端的AP相配合，WMSAD内的WLAN收发和MAC模块保证了无线高速传输信道在多用户间被有效的分享，使得从数据业务应用的角度来说，用户端的数据设备如同被传统的以太网连接一样，没有任何区别。具体的讲，本地交换局网络上的话务代理(Call Agent)可通过IP地址，在任何一IP电话与WMSAD内置的IP电话建立话路并提供电话服务。此外，Call Agent还可在WMSAD内置的IP电话与传统电话网(PSTN)的电话建立话路。在这种情况下，载有语音的数据包要通过网关(Media Gateway)被转换成PSTN所传送的时分(TDM)信号。通过WMSAD与AP所提供的网络连接，用户可以使用计算机实现高速上网，同时，通过IP地址，电视机顶盒还可以从互连上接收图像等流媒体来播放视频节目。WMSAD内的网桥和以太交换机保证了不同数据业务所需的传输优先权和带宽，从而确保了业务质量(QoS)。
发明WMSAD的意义在于它使得WLAN网成为能为固定用户提供多业务的一种有效手段，而非仅仅限於为移动电脑提供服务。这样就为建设WLAN网点的运营商开拓了一个巨大的宽带接入市场，而且由于WLAN网本身具有结构简单灵活，适于新一代网络发展方向等特点，作为一种新兴的宽带接入技术，将会非常具有竞争力。
虽然对本发明关于WLAN多业务接入装置(WMSAD)的介绍是以目前技术考虑最为实际的方法出发而作出的，但是这里需要明确指出的是，所发明的WMSAD不应仅仅限於这里所介绍的功能部分，本发明所作出的声明在最大程度上包含任何不背离本发明所涉及的设计思想和技术原则的变动和改进。
稍后将对本发明中关于WLAN多业务接入装置(WMSAD)各功能模块结构做一个较为详细的说明。
以下方框图用来对本发明提供说明和参考图一是对用来向固定用户提供多服务的WLAN网络配制的全景概括说明。
图二是本发明所涉及的用户端多服务接入装置的系统方框图。
图三是网桥/以太交换机(Ethernet Bridge/Switch)的示意方框图。
图四是接入装置中所包括的IP电话机示意方框图。
图中1电视，2顶置盒，3计算机，4宽带多业务接入装置，5固定用户端，6话务代理，7IP电话，8路由器，9视频服务器，10互联网，11话音网关，12传统电话网，13本地线路，14电话，15载波数据网络，16固定用户，2-1中高频转换电路，2-2数模转换器，2-3数字基带处理，2-4无线局域网访问控制，2-5宽带局域网，2-6以太网网桥/交换机，2-7主控制器，2-8物理层，2-10电源，2-11存储器，2-12时钟分配，2-13以太网连接，3-1存储器/缓存区，3-2网桥/交换，3-3地址搜索引擎，3-4控制模块，3-5并行/串行接口，3-6媒体访问控，4-1内部控制和异常处理，4-2呼叫控制，4-3显示，4-4.用户接口，4-5自动增益控制，4-6数/模转换器，4-7自动控制增益，4-8数/模转换器，4-9时分接口，4-10反向器，4-11回波抵消器，4-12 A-Law，4-13音频发生器，4-1话音解码器，4-15柔和嗓音发生器，4-16话音激活检测，4-17话音编码器，4-18包丢失补偿器，4-19抖音缓冲器，4-20拆包器。
实施方式以下是对本发明中关于WLAN多业务接入装置(WMSAD)各功能模块结构做一个较为详细的说明。
如图二所示，WMSAD中用于同网络端AP建立传输信道的WLAN收发和MAC模块主要由天线，中高频转换电路，数/模转换器，数字基带处理和媒体访问控制(MAC)等部分组成。在接收方向，由AP发出的高频无线电信号首先被天线接收并通过中高频转换电路变成基带信号，然后再通过数模转换器抽样成数字信号。数字码元信息通过复杂的数字基带处理从数字信号中被提取出来，并被组装成一定的帧结构后送到MAC处理器作进一步的相关网络协议的处理。在发送方向，从MAC处理器送下来的有特定帧结构的数字码元在数字基带处理器中被调制到数字信号上后，由数/模转换器转换成模拟信号。转换后的模拟信号再由中高频转换电路调制到特定频段的高频无线电信号后，由天线发出。由於无线传输信道是由多个用户分享，所以在传输过程中就存在用户间相互协调的必要，从而使得每个用户都能及时的发送和接收自己的信息而不造成相互冲突的情况。MAC处理器在与网络端AP通讯过程中就起到协调和控制作用。除此之外，MAC还在通讯过程中提供加密和保证业务质量的作用。
图三是WMSAD中以太网桥和以太交换(Ethernet Bridge/Switch)功能模块的方框示意图。以太网桥可视为以太交换一种简化的特例。此模块有多个备有MII(Media Independent Interface)或其变种(像RMII，SMII等)的以太端口。一个端口用来连接WLAN MAC处理器，其他的用来连接用户的数据设备。此模块的主要功能是提供数据业务管理(Data Traffic Management)和流量控制以保证不同业务所需的业务质量(QoS)。不同的业务往往需要不同的传输优先级，根据其优先级，数据包进入此模块后被暂时分别存储，通常优先级高的数据包根据其目的地址先被发出。如果其目的地址是其他用户，数据包就会被送到MAC处理器发到网络端的AP。模块内的地址搜索引擎(AddressSearch Engine)动态保存着所需的地址。
图四是WMSAD内置的IP电话方框示意图。在接收方向，此模块的拆包器(Depacketizer)将从以太交换模块发来的装有话音的数据包拆开并取出话音数据，这些话音数据先经动态抖音缓冲器(JitterBuffer)除去时延抖动，然后分别被解码器解码和u/A律转换成线性语音数字样值，最后经时分缓冲和数模转换成语音信号后，由麦克风放出。在接收过程中如有数据包丢失，包丢失补偿器(Lost PacketConcealment)将会对丢失的语音作出相应的补偿以减少对通音质量的影响。同时，柔和噪音发生器(Comfort Noise Generator)和音调发生器(Tone Generator)在通话过程中适时工作，完成相应的任务。在发送方向，听筒接收的话音经模数转换和时分缓冲后等待进一步的数字信号处理。这些数字信号先由回波抵消器(Echo Canceller)消除回波，再被u/A律转换，最后被编码处理。编码前可以使用语音激活检测技术(VAD)来降低语音速率，这一技术可有效减小数据传输率。输出的语音编码被打包器(Packetizer)打成数据包后传送到以太交换模块以便发出。语音编码/解码器支持多种编/解码标准，如G.711 G.726，G.729等。话路控制部分用于对不同呼叫控制协议(如H323，MGCP，SIP等)的处理并建立话路。OAM部分用于对内部控制信息的处理和异常情况的处理。用户接口部分提供用户一个方便的使用环境，如数字键，功能键控制等。显示部分用来显示来电信息，用户菜单等。
发明WMSAD的意义在于它使得WLAN网成为能为固定用户提供多业务的一种有效手段，而非仅仅限於为移动电脑提供服务。这样就为建设WLAN网点的运营商开拓了一个巨大的宽带接入市场，而且由于WLAN网本身具有结构简单灵活，适于新一代网络发展方向等特点，作为一种新兴的宽带接入技术，将会非常具有竞争力。
虽然对本发明关于WLAN多业务接入装置(WMSAD)的介绍是以目前技术考虑最为实际的方法出发而作出的，但是这里需要明确指出的是，所发明的WMSAD不应仅仅限於这里所介绍的功能部分，本发明所作出的声明在最大程度上包含任何不背离本发明所涉及的设计思想和技术原则的变动和改进。
权利要求
1.一种用于提供固定用户宽带多业务的WLAN接入装置，其特征是，其中包括的主要功能模块有a.用于与其他用户共享无线信道并同网络端AP传输数据用的WLAN接收和MAC模块。b.用于管理数据业务并控制数据流量用的以太网桥/以太交换模块。c.提供电话业务的内置的IP电话。d.多个用于连接用户数据设备用的以太网端口。e.用于系统控制的控制微处理器。
2.以上(1.a)中所提到的WLAN接收和MAC模块又包括以下主要功能块a.用于接收和发送WLAN无线电信号用的天线或天线组。b.用于转换无线电频率(RF)和中频(IF)的转换器。c.用于实现数/模和模/数转换的转换器。d.用于提取和发送数字信息用的数字基带处理器。e.用于提供媒体访问控制，业务质量及保密传输用的MAC处理器。
3.以上(1.b)中所提到的以太网桥/以太交换模块又包括以下主要功能块a.用于连接WLAN MAC模块，VoIP模块及以太端口袋若干MII接口。b.用于暂时存储待发送的数据包的内存。c.用于发送数据包的交换引擎。d.用于维护和保存以太网地址的检索引擎。e.用于系统控制的镶嵌式微处理器。
4.以上(1.c)中所提到的内置式IP电话模块又包括以下主要功能块a.用于处理话路呼叫用的呼叫控制器。b.用于处理内部控制信息和异常情况的处理器。c.用于控制用户界面和号码键的用户接口。d.用于显示号码和用户功能信息的显示单元。e.用于处理语音信号和语音数据包的数字处理引擎。
5.以上(1.c)和(4.e)中所提到的内置式IP电话模块又包括以下主要功能块a.用于装配和分解语音数据包的拆包和打包器。b.用于除去动态抖音的缓冲器。c.用于补偿数据包丢失用的包丢失补偿器。d.用于不同语音编码标准的编码/解码器。e.用于除去由电话听筒传回的回波用的回波抵消器。f.用于话路呼叫过程中的音调发声器。g.用于抑制静音时所使用的柔和噪音发生器。h.用于抑制静音时所使用的语音激活检测器。i.用于与数模转换相接口的时分缓冲器。j.用于实现数字信号和模拟信号双向间转换的数模转换器。k.用于放出语声和接收语声的电话听筒。
全文摘要
一种用于提供固定用户宽带多业务的WLAN接入装置，公开了能够提供多种接入业务的方法，这种方法就是把WLAN网络作为一种多业务宽带接入平台，与多个用户间同时传送包括语音，数据和图像在内的多种数据包(DataPackets)，并针对数据包的不同种类提供不同优先级的传送，以保证不同业务所需的传输质量(QoS)；另一方面，本发明提供了一种WLAN用户端多业务接入装置(WMSAD)，此装置包括多个功能模块，其中主要有WLAN收发与媒体访问控制(MAC)模块，多个用来连接计算机和电视机顶盒的以太接口，可用来提供电话服务的内置IP电话机，用来管理和交换来自不同数据设备的网桥/以太交换机(Ethernet Bridge/Switch)，以及系统控制模块等。
文档编号H04L12/28GK1536841SQ0311889
公开日2004年10月13日 申请日期2003年4月8日 优先权日2003年4月8日
发明者张松, 王江, 张 松 申请人:顶尖电子商务(武汉)有限公司