专利名称：用于面向分组地传输数据的方法和可无线耦合的通信设备的制作方法
诸如局域网(所谓的LAN(Local Area Network))或者长途通信网(所谓的WAN(广域网(Wide Area Network)))等流行的面向分组的通信网如因特网那样越来越多地配备有用于无线耦合通信设备的基站。这种耦合到通信网的基站构成针对这种通信网的无线接入点、所谓的Access Point。可无线耦合到面向分组的通信网的通信设备的例子是诸如配备有空中接口的膝上型电脑、笔记本和PDA(个人数字助理(Personal Digital Assistant))等的移动网络设备和数据处理设备以及基于网际协议的移动的语音-、视频-、传真-、多媒体-和数据-输入/输出设备。具有无线耦合的通信设备的面向分组的局域网经常也被称为WLAN(无线LAN)。
基于越来越多地集成不同通信应用和数据处理应用，尤其是在实时通信和数据通信的组合中，对通信网经常提出大量不同的传输要求。可是，尤其是在越区切换过程期间，通信设备无线连接到面向分组的通信网经常导致损害传输功率和传输灵活性，以及导致较高的易出错性和易受干扰性。通常将通信设备从一个基站到另一个基站的无线电连接的交换称为越区切换。
在基于网际协议的通信网中，通信设备的越区切换经常导致新的IP地址(IP网际协议(Internet Protocol))被分配给通信设备。但是，在TCP连接时(TCP传输控制协议(Transmission ControlProtocol))，连接端点的IP地址的交换造成拆除现存的TCP连接，并且建立新的、基于新的IP地址的TCP连接。可是，尤其是在实时连接时，例如通过中断信令连接，这样的连接中断可能产生极其不利的影响。
本发明的任务是，给出一种用于面向分组地传输数据的方法，该方法尤其是在越区切换过程期间允许不同的通信关系的灵活匹配。此外，本发明的任务是，给出一种用于执行该方法的可无线耦合的通信设备。
通过具有权利要求1所述的特征的方法，以及通过具有权利要求8所述的特征的可无线耦合的通信设备来解决该任务。
为了在可无线耦合的通信设备和通信伙伴之间传输数据包，在第一无线传输路径可供使用时，检测至少一条其他的无线传输路径的可供使用性。由于该检测，根据特定的传输要求和/或根据要用于传输数据包的传输协议、诸如TCP、SCTP或者UDP来选择特定的分配图，通过该分配图将至少一部分数据包分配给传输路径中的每条。所述传输要求可能涉及例如对传输带宽、最大允许的误差率的要求或者实时要求。根据所选择的分配图，将针对该传输路径专用的地址说明、例如IP地址或者IP地址和端口号的组合分配给各自的、被分配给传输路径的数据包。借助于传输路径专用的地址说明，可以将各自的传输路径与其他传输路径相区别。借助于所分配的地址说明，根据所选择的分配图通过不同的传输路径在通信设备和通信伙伴之间传输数据包。
本发明允许，以有利的和灵活的方式使用多条无线传输路径的并行可供使用性。通过将要传输的数据包协议专用地分配在不同的传输路径上，可以协议专用地优化相关的传输特性。当运行在可无线耦合的通信设备上的应用并行地使用各种传输协议、诸如TCP和UDP时，这尤其有利。可以针对每个这种并列应用的传输协议选择特定的、特别匹配该传输协议的分配图。
通过根据特定的传输要求选择分配图，可以有针对性地使数据包在各种传输路径上的各自的分配与例如针对实时传输或者数据传输的不同要求相匹配。这样，例如为了提高数据传输率，可以经不同的传输路径交替地传输连续的数据包。对此可替换地，为了减小误差率，冗余地经多条传输路径传输每个数据包或者数据包的选择。选择性地可以冗余地经多条传输路径传送特别相关的数据包、例如包含信令信息的数据包，并且经交替的传输路径传送不太相关的数据包。
基于将路径专用的地址信息分配给要传输的数据包，可以将传统的路由器软件用于经不同传输路径单个分组地操纵数据包。不同于在通过组播地址传输的情况，可能利用路径专用的地址信息单独控制路径选择。
在越区切换过程中，特别有利地应用本发明，在此期间通信设备(至少暂时地)位于多个基站的无线电有效距离中。通过与目前的传输情况可匹配地将数据包分配在不同的传输路径上，可以大大降低数据丢失或者传输中断的风险。可是，本发明的应用不仅仅被限于越区切换过程，而是也可以有利的方式延伸到一般情况，其中通信设备同时处于也可属于不同无线电网络的多个基站的无线电有效距离中。
在从属权利要求中给出了本发明的有利的实施方案和改进方案。
根据本发明的有利的改进方案，可以获得诸如传输容量、带宽、传输延迟等一个或者多个特定的传输特性和/或至少一条其他的传输路径的业务品质。于是，可以根据所获得的传输特性实现分配图的选择。此外，可以根据至少一条传输路径的可供使用性的持续时间的估值和/或根据可供使用的传输路径的数量来实现分配图的选择。除此之外，可以根据数据包的类型、内容和/或用途进行将各自的数据包分配给至少一条传输路径。
这样，例如可以通过(至少目前)具有特别好的实时特性的传输路径传输实时数据，而通过另一条传输路径传输信令数据和普通数据。也可以组合地传输实时数据和普通数据，其中以不同的方式和分别最佳地与其传输要求匹配的方式将两种数据类型分配在不同的传输路径上。例如，在通过UDP协议的多媒体传输中，可以通过多条传输路径传送特别相关的数据包、诸如MPEG编码时的所谓I-帧，而通过交替的路径传输不太相关的数据包。此外，例如在基于TCP传输时，分别交替地通过多条传输路径传输第一次要传输的数据包，和并行地通过多条传输路径或者通过不用于第一次传输的传输路径来传输传输重复。
可以在传输层、例如根据OSI参考模型的第4层和/或位于其上的协议层、例如第7层或者所修改的套接字层中执行将数据包分配给传输路径。
根据本发明的其他有利的改进方案，根据在流控制和/或过载控制的范围内获得的传输参数实现将数据包分配给传输路径。
下面，借助于附图对本发明的实施例进行更详细的描述。
在此，分别以示意图的形式
图1示出具有带有到通信伙伴的各种无线传输路径的可无线耦合的通信设备的通信系统，和图2和3分别示出用于说明通过各种传输路径传输数据的流程图。
在图1中，示意性地示出了具有面向分组的通信网PN的通信系统，基站BS1和BS2分别通过网络接口、例如以太网被连接在该通信网PN上。在本实施例中，通信网PN被实现为基于IP的WLAN(无线局域网(Wireless Local Area Network))。基站BS1和BS2构成例如按照IEEE标准802.11b所述的用于将基于IP的通信设备无线耦合到通信网PN的所谓WLAN接入点。
基站BS1和BS2构成在空间上重叠的无线电小区FZ1和FZ2。通常将基站周围的空间区域称为无线电小区，其中可以将通信设备无线耦合到基站。在图1中，通过虚线的椭圆说明无线电小区FZ1和FZ2。
在本实施例中，移动通信设备MK位于两个无线电小区FZ1和FZ2的重叠范围内，并且(如通过闪电形式示出的)通过两个基站BS1和BS2被无线耦合到通信网PN。该移动通信设备MK可以例如是诸如膝上型电脑、笔记本或者PDA(个人数字助理)等的移动的网络设备或者数据处理设备、或者其上运行的通信应用或者通信客户机。此外，该移动通信设备MK也可以通过移动的语音-、视频-、传真-、多媒体-或者数据-输入/输出设备或者通过基于IP的移动电话来实现。
例如在语音-、视频-、多媒体-和/或数据传输的范围内，移动通信设备MK经通信网PN与连接在该通信网PN上的通信伙伴KP交换数据包。IP地址IPKP被分配给通信伙伴KP，通过该IP地址在通信网PN中可唯一地寻址该通信伙伴KP。为了在移动通信设备MK和通信伙伴KP之间传输数据包，多条传输路径P1和P2(至少暂时地)并行地可供使用。在第一传输路径P1从移动通信设备MK经基站BS1和通信网PN引导到通信伙伴KP期间，第二传输路径P2经基站BS2和通信网PN运行到通信伙伴KP。在图1中，通过点线表示传输路径P1和P2。
针对本实施例假设，通信网PN包括多个层-2节点(桥路)以及多个层-3节点(路由器)并且因此包括多个不同的子网。在这种情况下，在移动通信设备MK耦合到基站BS1和BS2的进程中，由两个基站将不同的IP地址IP1和IP2分配给该移动通信设备MK。IP地址IP1和IP2是路径专用的，其中将IP1分配给传输路径P1，并且将IP2分配给传输路径P2。在分配了IP地址IP1和IP2之后，传输路径P1和P2可供使用。借助于相互不同的IP地址IP1和IP2，可以在两个传输方向中区分传输路径P1和P2，并且对其进行明确地寻址或者选择。IP地址IP1和IP2在通信网PN中是有效的网络地址，也就是说，在OSI参考模型的第3层上是有效的地址说明，借助于该地址说明能够通过传输路径P1和P2传送数据包。可替换地或者附加地，也可以根据被分配给传输路径P1和P2的不同端口号实现传输路径P1和P2的区分。以这种方式，配备有IP1作为目标地址的数据包从通信伙伴KP通过通信网PN沿传输路径P1被传送到基站BS1，并从该基站BS 1被传送到移动通信设备MK的分配有IP地址IP1的IP接口。相应地，具有目标地址IP2的数据包通过通信网PN沿传输路径P2被传送到基站BS2，并从该基站BS2被传送到移动通信设备MK的分配有IP地址IP2的IP接口。根据所嵌入的源IP地址，将应从移动通信设备MK传送到通信伙伴KP的数据包经传输路径P1或者P2进行传输。也就是说，配备有IP地址IPKP作为目标地址和配备有IP地址IP1作为源地址的数据包经移动通信设备MK的分配有IP地址IP1的IP接口被传输到基站BS1，并从该基站BS1经通信网PN被传输到通信伙伴KP。与此类似，配备有IP地址IP2作为源地址的数据包经基站BS2被传输到通信伙伴KP。
为了传输和接收数据包，移动通信设备MK具有发送/接收设备IO。针对移动通信设备MK可耦合到通信网PN所经的每个无线接入点(这里是基站BS1或BS2)，该发送接收设备IO分别具有独立的IP接口。该IP接口分别被分配给特定的IP地址(这里是IP1或IP2)。优选地可以借助于所谓的套接字实现IP接口。
此外，该移动通信设备MK还具有用于控制数据传输的、与发送/接收设备IO相耦合的控制装置ST。例如可以借助于程序模块、操作系统功能或者程序技术对象实施该控制装置ST。该控制装置ST包括用于检测不同的无线传输路径(这里是P1和P2)的检测装置DE、通过其分别将至少一部分要传输的数据包分配给所述传输路径P1和P2中的每条的多个分配图ZS1和ZS2、以及用于根据各自的分配图ZS1或ZS2将源-和/或目标-IP地址嵌入到数据包中的寻址装置AD。
不同的分配图ZS1和ZS2可被例如实施为选择性地动用不同表的程序指令或者作为不同的、选择性地可调用的子程序。针对本实施例假设，通过分配图ZS1将数据流的连续的数据包交替地分配给传输路径P1和传输路径P2，并且通过分配图ZS2将数据流的所有数据包分配给两条传输路径P1和P2。
除了所给出的分配图ZS1和ZS2之外，还可以规定一个或者多个其他的分配图作为中间形式；例如通过其将要详细说明的部分要传输的数据包分配给多条传输路径的分配图。
根据要用于数据传输的传输协议和/或根据动态地获得的传输要求、例如在实时要求或者宽带要求方面的传输要求，动态地和自适应地从多个不同的分配图(这里是ZS1和ZS2)中选出各自的分配图(这里是ZS1或ZS2)。在选出分配图时，也可以优选地考虑可供使用的传输路径(这里是P1和P2)的动态获得的传输特性。
图2和3分别示出用于说明在选择不同的分配图ZS1和ZS2时经不同的传输路径P1和P2传输数据的流程图。分别考察利用UDP(用户数据报协议(User Datagram Protocol))作为传输协议从移动通信设备MK到通信伙伴KP的数据包流的连续的数据包DP1、DP2和DP3的传输。数据包DP1、DP2和DP3分别配备有通信伙伴KP的IP地址IPKP作为目标地址。
图2说明基于分配图ZS1的传输。当例如在实时语音传输或者实时视频传输时存在对数据流的传输率的提高的要求时，例如由控制装置ST以动态的方式选出分配图ZS1，以传输数据流。根据所选择的分配图ZS1，单个分组地通过寻址装置AD给连续的数据包DP1、DP2和DP3交替地配备IP地址IP1和IP2作为各自的源地址。然后，由发送/接收设备IO根据数据包DP1、DP2和DP3的源地址IP1或IP2通过相应的IP接口经传输路径P1或P2来操纵数据包DP1、DP2和DP3。也就是说，配备有IP地址IP1作为源地址的数据包DP1和DP3经基站BS1并因此经传输路径P1被传送到通信伙伴KP。类似地，配备有IP地址IP2的数据包DP2经基站BS2并因此经传输路径P2被传送到通信伙伴KP。由于数据流被平均地分配在两条可供使用的传输路径P1和P2上，所以传输路径P1和P2的传输率之和可供数据流使用。因此，用于传输数据流的有效带宽增大。
图3说明数据流基于分配图ZS2的传输。当诸如在程序数据处只允许微小的传输误差率时，例如动态地通过控制装置ST选出分配图ZS2。根据所选择的分配图ZS2将数据包DP1和DP2单个分组地分别分配给两条传输路径P1和P2。为了经两条传输路径P1和P2并行传输数据包DP1和DP2，分别使数据包DP1和DP2加倍。于是，通过寻址装置AD，分别将IP地址IP1作为源地址嵌入到第一被加倍的数据包DP1和DP2，并且分别将IP地址IP2作为源地址嵌入到第二被加倍的数据包DP1和DP2。由发送/接收设备IO将被加倍的数据包DP1和DP2根据它们的源地址IP1或IP2通过相应的IP接口经传输路径P1和P2进行控制。也就是说，既经基站BS1又经基站BS2分别传输数据包DP1和DP2。如果数据包、例如经传输路径P1被传输到通信伙伴KP的数据包DP2(如在图3中由叉示出)丢失，那么可以通过通信伙伴KP选择和处理经传输路径P2接收到的数据包DP2，而可能不需要重新请求该数据包。
如果另外获得关于传输路径P1和/或P2的可供使用的传输容量的信息，那么可以使要传输的数据包在传输路径P1和P2上的分配与所获得的信息相匹配。在此，该匹配通过选择新的分配图或者通过修改现存的分配图来进行。
此外，可以根据在安全层面上的路径稳定性的估计和/或根据多条传输路径同时可供使用的持续时间来实现以下判定，即并行地或者可替换地经多条传输路径传输多少数据包。
权利要求
1.用于在可无线耦合的通信设备(MK)和通信伙伴(KP)之间、尤其是在越区切换过程期间传输数据包(DP1，DP2，DP3)的方法，其中a)在第一无线传输路径(P1)可供使用时，检测至少一条其他的无线传输路径(P2)的可供使用性，b)由于所述检测，根据特定的传输要求和/或根据要用于传输数据包(DP1，DP2，DP3)的传输协议来选择特定的分配图(ZS1，ZS2)，通过所述分配图将所述数据包(DP1，DP2，DP3)的至少一部分分配给所述传输路径(P1，P2)中的每条，c)将针对所述传输路径(P1，P2)专用的地址说明(IP1，IP2)分配给各自的、被分配给一条传输路径(P1，P2)的数据包，和d)借助于分配给所述数据包(DP1，DP2，DP3)的地址说明(IP1，IP2)，根据所选择的分配图(ZS1，ZS2)经不同的传输路径(P1，P2)在所述通信设备(MK)和所述通信伙伴(KP)之间传输该数据包(DP1，DP2，DP3)。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述至少一条其他的传输路径(P2)的特定的传输特性，和根据所获得的传输特性实现所述分配图(ZS1，ZS2)的选择。
3.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据所述传输路径(P1，P2)中的至少一条的可供使用性的持续时间的估值来实现所述分配图(ZS1，ZS2)的选择。
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据所述可供使用的传输路径(P1，P2)的数量实现所述分配图(ZS1，ZS2)的选择。
5.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据所述数据包(DP1，DP2，DP3)的类型、内容和/或用途实现将各自的数据包(DP1，DP2，DP3)分配给至少一条传输路径(P1，P2)。
6.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在按照OSI参考模型的传输层和/或位于其上的协议层中执行将所述数据包(DP1，DP2，DP3)分配给所述传输路径。
7.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据在流控制和/或过载控制的范围内获得的传输参数实现将所述数据包(DP1，DP2，DP3)分配给所述传输路径(P1，P2)。
8.用于传输数据包(DP1，DP2，DP3)的可无线耦合的通信设备(MK)，其具有a)检测装置(DE)，用于检测至少一条与第一无线传输路径(P1)并行可供使用的、其他的无线传输路径(P2)，b)控制装置(ST)，用于根据特定的传输要求和/或根据要用于传输所述数据包(DP1，DP2，DP3)的传输协议来选择将所述数据包(DP1，DP2，DP3)的至少一部分分配给所述传输路径(P1，P2)中的每条的分配图(ZS1，ZS2)，c)寻址装置(AD)，用于将针对各自的传输路径(P1，P2)专用的地址说明(IP1，IP2)分配给各自的、被分配给该传输路径的数据包(DP1，DP2，DP3)，和d)传输设备(IO)，用于根据所选择的分配图(ZS1，ZS2)，借助于分配给所述数据包(DP1，DP2，DP3)的地址说明(IP1，IP2)经不同的传输路径(P1，P2)传输该数据包(DP1，DP2，DP3)。
全文摘要
为了在可无线耦合的通信设备(MK)和通信伙伴(KP)之间、尤其是在越区切换过程期间传输数据包(DP1，DP2，DP3)，在第一无线传输路径(P1)可供使用时，检测至少一条其他的无线传输路径(P2)的可供使用性。由于所述检测，根据特定的传输要求和/或根据要用于传输数据包(DP1，DP2，DP3)的传输协议来选择特定的分配图(ZS1，ZS2)，通过所述分配图将至少一部分数据包(DP1，DP2，DP 3)分配给传输路径(P1，P2)中的每条。将针对所述传输路径(P1，P2)专用的地址说明(IP1，IP2)分配给各自的、被分配给一条传输路径(P1，P2)的数据包。借助于所分配的地址说明(IP1，IP2)，根据所选择的分配图(ZS1，ZS2)经不同的传输路径(P1，P2)在所述通信设备(MK)和所述通信伙伴(KP)之间传输所述数据包(DP1，DP2，DP3)。
文档编号H04L29/06GK1757200SQ200480005906
公开日2006年4月5日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年3月4日
发明者H·卡尔, H·米勒, M·施莱格尔, J·托茨克, X·魏 申请人:西门子公司