专利名称：公共互联网连接服务系统及接入线连接设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用无线LAN的互联网连接服务。
背景技术：
给出了对利用无线LAN提供公共互联网连接服务的传统系统的描述。参考图1，根据传统技术，公共互联网连接服务系统包括移动终端91和92及接入点93。
接入点93通过有线LAN94连接到接入线连接设备95。接入线连接设备95是例如ADSL(非对称数字用户线路)调制解调器或路由器。接入点93和接入线连接设备95是例如公共互联网连接服务的区域拥有者911的装备。区域拥有者911提供公共互联网连接服务的服务区域910。
接入线连接设备95连接到由提供商914通过接入线网络96提供的IP网络97，其中接入线网络96由接入线载体913提供。提供商914是提供公共互联网连接服务的载体。接入线网络96是例如ADSL或FTTH(光纤到户)。IP网络97连接到互联网99。IP网络97包括认证服务器98，认证服务器98用于认证用户及将由认证服务器98认证后的设备连接到互联网99。
移动终端91和92是可以连接到无线LAN的移动信息终端，而且是公共互联网连接服务的用户所拥有的。例如，移动终端91和92包括连接卡式无线LAN模块的笔记本型个人计算机(PC)。网络是由接入点93和无线系统中的多个无线LAN模块构成的，以便在其中传递数据。
区域拥有者911是一个就象提供互联网连接环境的咖啡馆的互联网咖啡馆。相关技术在日本未经审查的专利申请出版物No.2003-67630中公开。互联网咖啡馆具有接入点93和连接到宽带接入线网络96的接入线连接设备95。此外，互联网咖啡馆的内部是服务区域910，从而提供互联网连接环境。用户利用移动终端91和92，并通过接入点93在公共互联网连接服务的服务区域910中访问互联网99。
传统的公共互联网连接服务有以下问题。
即，在传统的公共互联网连接服务中，提供商914启动公共互联网连接服务，然后要负担一次性全部投入安装包括认证服务器98在内的IP网络97的原始成本。然后在提供服务后收到的费用产生利润。因此，为了获得大量收费，服务区域的安置位置限于许多不定的人聚集的地方，如飞机场、宾馆、车站和咖啡馆。从而，用户只能在有限的地方接收公共互联网连接服务。
此外，在提供公共互联网连接服务的传统系统中，一旦建起服务区域910，区域拥有者911就必须负担用于区域安装位置、接入线设施和连接设备的安装成本及维护/管理成本。服务没有过分开展。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种很容易以低成本在广大的服务区域内提供公共互联网连接服务的系统。
为了实现上述目的，根据本发明，公共互联网连接服务系统是为公众提供无线互联网连接服务的公共互联网连接服务系统。公共互联网连接服务系统为公众提供到互联网的无线连接。公共互联网连接服务系统包括用于无线连接到互联网的移动终端，无线连接到至少一个移动终端并中继移动终端对互联网的访问的接入点，及利用接入线安装在互联网连接服务的订户家中的接入线连接设备，该接入线连接设备连接到接入线和接入点使订户可以访问互联网，它还能路由数据包使得能利用移动终端通过接入点访问互联网。
根据本发明，接入线连接设备路由数据包，使得从订户使用的端口和连接到接入点的端口都能访问互联网，从而对于公共互联网连接服务，可以使用订户的接入线的部分区域，其中订户通过利用接入线订购互联网连接服务。
此外，根据本发明，无线公共互联网连接服务是在互联网连接服务的订户家中提供的。因此，服务用在广大的区域。
接入线连接设备可以把订户对互联网的访问与通过接入点从移动终端对互联网的访问分开，并路由数据包。
因此，接入线连接设备分开并路由来自移动终端的访问和来自订户的访问。移动终端的互联网连接不影响订户的互联网连接。
接入线连接设备可以通过路由第2层和第3层来路由数据包。
因此，接入线连接设备结合了第2层和第3层的路由，从而有效地传输数据包。
接入线连接设备可以把订户对互联网的访问与通过接入点从移动终端对互联网的访问分开，从而控制服务质量。
接入线连接设备把来自移动终端的访问与来自订户的访问分开，并控制QoS(服务质量)操作。因此，移动终端和订户的服务质量都优选地确保了。
接入线连接设备可以确定连接到接入点的一个端口的通信带宽及别的端口的通信带宽，从而限制传输的数据包。
接入线连接设备将端口的通信带宽限制到预定值，因而移动终端和订户的吞吐量都优选地确保了。
接入线连接设备可以将其它端口的通信带宽中的未用部分加到连接到接入点的一个端口的通信带宽。
接入线连接设备将指定给订户的通信带宽中的未用部分分配给移动终端的互联网连接。因此，接入线的通信带宽被有效地利用了。
接入线连接设备依赖时间区域改变连接到接入点的一个端口的通信带宽及其它端口的通信带宽。
根据订户访问和移动终端访问依赖时间区域的访问量特性，接入线连接设备有效地将接入线的通信带宽分配给订户和公共互联网连接服务。
根据本发明，接入线连接设备路由数据包，使得从连接到接入点的端口和订户所使用的端口都能访问互联网，从而对于无线公共互联网连接服务，利用订户的接入线的部分带宽，其中订户通过接入线订购互联网连接服务。此外，为了由通信载体启动公共互联网连接服务，大量用于安装别的接入线及附加接入线连接设备的原始投资不是必需的。而且，大量确保服务区域的投资也不是必需的。
根据本发明，无线公共互联网连接服务是在互联网连接服务的订户家中启动的。因此，服务区域的安置位置不必为了获得大量收费而局限在许多不定的人聚集的地方，如飞机场、宾馆、车站和咖啡馆。因此，公共互联网连接服务是在居住区提供的，而服务用在广大的区域。
根据本发明，提供了用于将多个节点通过单条或多条接入线连接到互联网的接入线连接设备，其中第一组节点属于局域网，而第二组节点不属于局域网。
为了通过接入线连接设备提供移动终端的互联网访问，第二组节点可以包括至少一个无线连接到移动终端的接入点。
图1是显示根据传统技术的公共互联网连接服务系统结构的方框图；图2是显示根据本发明第一种实施方案的公共互取网连接服务系统结构的方框图；图3是显示根据第一种实施方案图2所示的接入线连接设备结构的方框图；图4是显示根据第一种实施方案图2公共互联网连接服务系统中所示接入线连接设备的初始化操作顺序图；图5是显示根据第一种实施方案图2公共互联网连接服务系统中所示一个接入点的初始化操作顺序图；图6是显示根据第一种实施方案图2所示公共互联网连接服务系统中订户家中一个终端的操作顺序图；图7是显示根据第一种实施方案图2所示公共互联网连接服务系统中一个移动终端的操作顺序图；图8是显示根据第一种实施方案图2所示公共互联网连接服务系统中数据包流动的模式图；及图9是阐明根据本发明第二种实施方案的QoS(服务质量)控制操作的图。
具体实施例方式
以下将参考附图描述本发明的实施方案。对于接入点，根据第一种实施方案的公共互联网连接服务系统使用连接到通用宽带订户家中的宽带线的一部分带宽。
图2是显示根据本发明第一种实施方案的公共互联网连接服务系统结构的方框图。参考图2，该公共互联网连接服务系统包括移动终端11和12、接入点13及接入线连接设备15。
接入点13通过有线LAN14和16连接到接入线连接设备15。接入点13和接入线连接设备15在订户115的家中提供，其中订户115订购了提供商117的互联网连接服务。公共互联网连接服务的服务区域114是利用订户115家中的接入点13通过无线LAN提供的。
接入线连接设备15通过由接入线载体116提供的接入线网络110连接到由提供商117提供的IP网络111。接入线网络110是通用的宽带公共网络，如ADSL、CATV或FTTH(光纤到户)，是由接入线载体116提供的。提供商117是提供公共互联网连接服务的载体。
接入线连接设备15通过如以太网的LAN14和16连接到接入点13及终端17至19。顺便说一句，参考图2，示出了三个终端17至19，但移动终端的个数不限于3个。
图3是显示图2所示接入线连接设备15结构的方框图。参考图3，接入线连接设备15包括LAN接口21、L2开关22、L3开关23、QoS(服务质量)控制部分24、WAN接口25、路由表26和27、存储部分28及帧缓冲29。
LAN接口21包括多个LAN端口(这里是A到D)。接入点13或终端17至19分别连接到端口A到D。LAN接口21从接入点13和终端17至19接收帧并向其发送。WAN接口25从接入线网络110接收帧并向其发送。
L2开关22和L3开关23布置在LAN接口21和WAN接口25之间，得以有效地传输数据包。此外，用于QoS控制操作的QoS控制部分24也布置在LAN接口21和WAN接口25之间。
L2开关22路由第2层，由帧缓冲(未示出)执行L2(第2层)的排队，并根据注册在路由表26中的L2路由信息控制L2数据包的传输。因此，L2开关22在目的MAC地址路由以太网数据包。L2开关22充当所谓的LAN开关。L2路由信息表示输入到L2开关22的MAC帧的MAC头的目的MAC地址与输出该MAC帧的LAN端口之间的对应关系。帧缓冲主要包括存储器。
L3开关23路由第3层，由多个帧缓冲29执行L3(第3层)的排队，并根据注册在路由表27中的L3路由信息控制L3数据包的传输。因此，L3开关23在目的IP地址路由IP数据包。L3开关23充当路由器。L3路由信息表示输入到L3开关23的IP数据包的IP头的IP地址与输出该IP数据包的LAN端口之间的对应关系。帧缓冲29主要包括存储器。
有必要完全分开连接到接入点13的LAN14和用在宽带订户115家中的LAN16。LAN14与LAN16是通过对L2开关22设置静态路由信息分开的，从而禁止包括层L2的广播数据包在内的全部数据包的传输。在这种情况下，如果任何一个使用公共互联网连接服务的移动终端11和12直接与订户115家中的任意一个终端17至19通信，则数据包是由L3开关23传输的。
根据记录到存储部分28的QoS控制信息，QoS控制部分24控制每个LAN端口的QoS(服务质量)。在QoS控制下，预定通信带宽分配给包括连接到接入点13的LAN端口(这里是A)在内的LAN端口，而且数据包的传输限于该通信带宽。记录到存储部分28的QoS控制信息包括关于利用接入点13分配给公共互联网连接服务的通信带宽的信息。如果通信带宽分配给终端17至19，则对应LAN部分的通信带宽就分配了。QoS控制信息是变化规定的。例如，QoS控制信息是最小保证带宽。QoS控制是通过结合优先级传输控制和数据包分帧来实现的。
回过头来参考图2，IP网络111是由提供商117管理和操作的私营网络，并连接到互联网113。IP网络111包括执行订户115家中设备的认证处理的认证服务器112，其中订户115是通过接入线网络110连接的。认证服务器112在其中注册向提供商117订购公共互联网连接服务的订户115的用户信息，及通过无线LAN订购公共互联网连接服务的用户的移动终端11和12的用户信息。用户信息包括认证信息，如用户ID和密码、设备的设备类型信息及分配给设备的固定IP地址。认证服务器112通过使用注册用户信息执行认证处理，并允许正常认证后的设备连接到互联网113。订户115家中的设备包括接入线连接设备15、接入点13、终端17至19及移动终端11和12。顺便说一句，移动终端11和12不存在于订户115的家中，而是可以在接入点13的服务区域114内部。各种系统可以用于认证处理。例如，遵照IEEE802.1x的系统适于认证处理。此外，认证处理可以由目前广泛使用的ESS-ID或MAC过滤系统来执行。用于数据通信的数据加密术可以是各种加密方法。例如，可以应用如WEP或IPsec的标准技术。
移动终端11和12包括无线LAN接口(未示出)，是可以连接到无线LAN的移动信息终端，而且是由公共互联网连接服务的用户使用的。例如，移动终端11和12包括连接到作为无线LAN接口的卡式无线LAN模块的笔记本型个人计算机(PC)。参考图2，示出了两个移动终端11和12，但移动终端的个数是不受限制的。
接入点13具有有线和无线LAN接口。接入点13通过无线LAN接口连接到当作多个移动终端的移动终端11和12，从而构成网络，还通过有线LAN接口连接到接入线连接设备15，以便传递数据。各种规范可以应用到无线LAN。例如，带宽为2.4GHz、遵照IEEE802.1b的接口应用到无线LAN。接入点13执行用户认证从而防止非法访问，如连接到移动终端11和12后的窃听与电子欺骗。各种系统可以用于用户认证。例如，如上所述，IEEE802.1x的接口可以用于用户认证。此外，广泛使用的ESS-ID接口可以用作典型安全措施。
在上面提到的公共互联网连接服务系统中，用户在公共互联网连接服务的服务区域114中使用移动终端11和12，并通过在订户115家中安置的接入点13访问互联网113。
接下来给出对图2所示公共互联网连接服务系统的操作的描述。图2所示的公共互联网连接服务系统执行接入线连接设备15的初始化操作，然后执行接入点13的初始化操作。因此，终端17至19及移动终端11和12可以访问互联网。在这里将描述终端17和移动终端11。
图4是显示图2所示公共互联网连接服务系统中接入线连接设备的初始化操作顺序图。接入线连接设备15启动，从而启动公共互联网连接服务系统的运行(步骤S1)。
初始化以后的接入线连接设备15向提供商117的认证服务器112发送连接请求(步骤S2)。接收该连接请求的认证服务器112向接入线连接设备15返回查询用户信息的请求(步骤S3)。接入线连接设备15发送如发动机密码12的用户信息(步骤S4)。
认证服务器112比较并核对接收到的用户信息与注册在认证服务器112中的用户注册信息，并将核对后的结果作为认证结果发送到接入线连接设备15(步骤S5)。一系列过程成为对接入线连接设备15的认证过程。如果从接入线连接设备15接收到的用户信息与用户注册信息相匹配，则认证成功。尽管用户注册信息是事先注册在认证服务器112中的，但它也可以注册到用于分配负载的其它服务器。
如果认证成功，则认证服务器112配给接入线连接设备15一个IP地址(步骤S6)。接下来，认证服务器112从用户注册信息中读出关于通过认证的用户的QoS控制信息，并将读出的信息传输到接入线连接设备15(步骤S7)。接收QoS控制信息的接入线连接设备15将该QoS控制信息记录到存储部分28。QoS控制信息包括关于配给接入点13的公共互联网连接服务的带宽信息。带宽信息是订户打开公共互联网连接服务后立即向提供商117签订的信息。
图5是显示图2所示公共互联网连接服务系统中接入点的初始化操作顺序图。接入线连接设备15的初始化操作结束，然后接入点13的初始化操作开始。尽管图4示出了与接入线连接设备15一起启动接入点13的例子(步骤S1’)，但接入点13也可以在结束接入线连接设备15的初始化操作后再开始。
首先，接入点13向提供商117的认证服务器112发送连接请求(步骤S11)。接收该连接请求的认证服务器112向接入点13返回查询用户信息的请求(步骤S12)。
接入点13向认证服务器112返回如用户ID和密码的用户信息(步骤S13)。
认证服务器112比较并核对接收到的用户信息与事先注册在认证服务器112中的用户注册信息，并将核对后的结果作为认证结果发送到接入点13(步骤S14)。一系列过程成为对接入线连接设备15的认证过程。如果从接入点13接收到的用户信息与用户注册信息相匹配，则认证成功。
如果认证成功，则认证服务器l12配给接入点13一个IP地址(步骤S15)。然后，认证服务器112测试链路，检查看给通过认证的接入点13设置的带宽是否有效(步骤S16)。根据该链路测试，检查看给接入线连接设备15设置的QoS控制信息是否有效，及接入点13是否在工作。根据链路测试的内容，测出有效传输速率，并确定数据是否以设置好的带宽传输到接入点13。
图6是显示图2所示公共互联网连接服务系统中订户家中终端的操作顺序图。
连接到订户115家中LAN16的终端17首先向提供商117的认证服务器112发送连接请求，以便连接到互联网113(步骤S21)。接收该连接请求的认证服务器112向终端17发送查询认证所需的用户信息(例如，用户ID和密码)的请求(步骤S22)。终端17将该用户信息发送到认证服务器112(步骤S23)。
从终端17接收用户信息的认证服务器112核对用户信息与事先注册在认证服务器112中的用户注册信息，并将核对后的结果作为认证结果发送到终端17(步骤S24)。
如果认证成功，则认证服务器112配给终端17一个IP地址(步骤S25)。从而，终端17可以访问互联网113(步骤S26)。尽管在此只描述了终端17，但其它终端18和19也是类似地工作的。
图7是显示图2所示公共互联网连接服务系统中移动终端的操作顺序图。
移动终端11直到正常结束通过接入点13对认证服务器112的认证处理后才能访问互联网113。此外，除移动终端的认证处理之外，接入点13拒绝未经认证的通信。
移动终端11向接入点13发送连接请求(步骤S32)。接入点13向移动终端11发送查询用户信息的请求(步骤S33)。
接收该请求的移动终端11向接入点13发送用户信息，而另一方面，接入点13将该用户信息传输到认证服务器112(步骤S33)。认证服务器112核对用户信息与事先注册在认证服务器112中的用户注册信息，并将核对后的结果作为认证结果发送到接入点13(步骤S34)。接入点13将该认证结果传输到移动终端11和12。
如果认证成功，则认证服务器112配给移动终端11一个IP地址(步骤S35)，而接入点13打开移动终端11的一个逻辑部分。从而，移动终端11就可以访问互联网113了(步骤S36)。
图8是显示图2所示公共互联网连接服务系统中数据包流动的模式图。
作为示例，订户115订购的接入线网络110的上行带宽(B1)是8Mbps。而分配给连接到接入点13的LAN部分的带宽(B2)是4Mbps。与终端17至19共享的带宽(B3)是4Mbps。如果这样，则4Mbps的带宽总是分配给公共互联网连接服务。因此，如果在订户115家中的终端上产生大容量的文件传输，则接入线的带宽不是终端的带宽。处理顺序是稳定提供的。
作为另一个示例，终端17至19的接入线的实际使用带宽(B31)是变动的，因此未用带宽(B32)可以是由终端17至19共享的带宽(B3)中公共互联网连接服务的带宽(B2)。于是，如果订户115不这么多地使用接入线，则公共互联网连接服务的带宽可以扩大，从而接入线的带宽被有效利用。
如上面所提到的，在根据第一种实施方案的接入线连接设备15中，为了路由，L2开关22和L3开关23把连接到接入点13的LAN端口A和订户使用的LAN端口B、C、D分开。为了QoS控制操作，QoS控制部分24把连接到接入点13的LAN端口A和订户使用的LAN端口B、C、D分开。因此，订户不影响互联网连接。对于利用无线LAN的公共互联网连接服务，在确保预定吞吐率的情况下，有可能利用订户115的宽带接入线的部分带宽，其中订户115订购提供商117的互联网连接服务。大量用于安置别的接入线及别的接入线连接设备以便由载体启动公共互联网连接服务的原始投资不是必需的。此外，大量用于确保服务区域的投资也不是必需的。
此外，根据第一种实施方案，利用无线LAN的公共互联网连接服务是在互联网连接服务的订户115家中开始的，因此公共互联网连接服务是在居住区及许多不定的人聚集的地方，如飞机场、宾馆和车站，提供的，而服务用在广大的区域中。
接下来，参考图9给出本发明第二种实施方案的描述。根据第二种实施方案，公共互联网连接服务系统的结构与图2所示的结构相同。但是，根据第二种实施方案的接入线连接设备15的QoS控制操作与根据第一种实施方案的不同。根据第二种实施方案的QoS控制操作可以依赖时间区域改变QoS设置。
图9是阐明根据本发明第二种实施方案的QoS控制操作的图。时间区域信息和QoS控制信息结合在一起，并事先记录到认证服务器112。当QoS控制信息打算改变时，认证服务器112将别的QoS控制信息发送到接入线连接设备15，并更新存储部分28中的信息。
假定公共互联网连接服务的接入点13连接到LAN端口A。此外，假定一部IP电话连接到LAN端口D。还假定时LAN端口B和C的访问次数在上午8点至下午5点之间是低的。
参考图9，由于IP电话使用LAN端口D，因此1Mbps的固定带宽(B4)分配给LAN端口D。此外，4Mbps的带宽(B22)分配给接入点13，即在下午5点至上午8点的时间区域内提供公共互联网连接服务的LAN端口A。此外，7Mbps的带宽(B23)分配给接入点13，即在上午8点至下午5点的时间区域内的LAN端口A。
如上面所提到的，根据第二种实施方案，根据订户访问与移动终端访问之间依赖时间区域的访问量特性，QoS控制操作是依赖时间区域切换的，从而公共互联网连接服务是有效地利用接入线的带宽操作的，而不用阻止订户115家中终端17至19对LAN16的使用。
根据第二种实施方案，QoS控制操作可以通过给接入线连接设备15安排定时器电路来更新，以便在每个时间区域将QoS控制信息从认证服务器112发送到接入线连接设备15。在这种情况下，通过利用定时器电路管理时间，接入线连接设备15可以自动地切换QoS控制操作。
权利要求
1.一种用于为公众提供到互联网的无线连接的公共互联网连接服务系统，该公共互联网连接服务系统包括至少一个用于无线连接到互联网的移动终端；无线连接到至少一个移动终端并中继该移动终端的互联网访问的接入点；及利用接入线安装在互联网连接服务订户家中并连接到接入线和接入点的接入线连接设备，从而使订户能够访问互联网，该接入线连接设备还路由数据包，使得能够利用移动终端通过接入点访问互联网。
2.如权利要求1所述的公共互联网连接服务系统，其中接入线连接设备把订户的互联网访问与移动终端通过接入点的互联网访问分开，并路由数据包。
3.如权利要求2所述的公共互联网连接服务系统，其中接入线连接设备通过路由第2层和第3层来路由数据包。
4.如权利要求2所述的公共互联网连接服务系统，其中接入线连接设备把订户的互联网访问与移动终端通过接入点的互联网访问分开，从而控制服务质量。
5.如权利要求4所述的公共互联网连接服务系统，其中接入线连接设备确定连接到接入点的端口的通信带宽和别的端口的通信带宽，从而限制传输的数据包。
6.如权利要求5所述的公共互联网连接服务系统，其中接入线连接设备将其它端口的通信带宽的未用部分加到连接到接入点的端口的通信带宽。
7.如权利要求5所述的公共互联网连接服务系统，其中接入线连接设备依赖时间区域改变连接到接入点的端口的通信带宽和其它端口的通信带宽。
8.利用接入线安装在互联网连接服务订户家中并由订户用来访问互联网的接入线连接设备，该接入线连接设备包括无线连接到移动终端并连接到用于中继来自移动终端的互联网访问的接入点的接入点连接装置；及路由数据包从而使订户访问互联网及使移动终端通过接入点访问互联网的路由装置。
9.如权利要求8所述的接入线连接设备，其中路由装置把由移动终端通过接入点的互联网访问与订户的互联网访问分开，从而路由数据包。
10.如权利要求9所述的接入线连接设备，其中路由装置包括用于路由第2层的L2开关装置和用于路由第3层的L3开关装置。
11.如权利要求9所述的接入线连接设备，还包括通过把由移动终端通过接入点的互联网访问和订户的互联网访问分开，控制服务质量的服务质量控制装置。
12.如权利要求11所述的接入线连接设备，其中服务质量控制装置确定连接到接入点的端口的通信带宽和另一端口的通信带宽，从而限制传输的数据包。
13.如权利要求12所述的接入线连接设备，其中服务质量控制装置将其它端口的通信带宽的未用部分加到连接到接入点的端口的通信带宽。
14.如权利要求12所述的接入线连接设备，其中服务质量控制装置依赖时间区域改变连接到接入点的端口的通信带宽和其它端口的通信带宽。
15.用于将多个节点通过单条或多条接入线连接到互联网的接入线连接设备，其中第一组节点属于局域网，而第二组节点不属于局域网。
16.如权利要求15所述的接入线连接设备，其中第二组节点包括至少一个无线连接到移动终端，用于通过所述接入线连接设备向该移动终端提供互联网访问的接入点。
全文摘要
一种接入线连接设备，利用接入线安装在互联网连接服务订户的家中，并连接到接入线和接入点。此外，该接入线连接设备把订户的互联网访问与移动终端通过接入点的互联网访问分开，从而路由数据包并控制服务质量。在服务质量的控制操作下，确定连接到接入点的端口的通信带宽及别的端口的通信带宽，从而限制传输的数据包。
文档编号H04L29/06GK1581833SQ20041005660
公开日2005年2月16日 申请日期2004年8月11日 优先权日2003年8月11日
发明者材津诚 申请人:日本电气株式会社