发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明提出了一种无线局域网的接入方法和接入装置,能够尽可能利用STA与AP之间的无线链路提高STA的报文传输速率。
本发明所述无线局域网的接入方法中,该无线局域网包括至少两个AP及关联到至少两个接入点的STA,所述方法包括:
将本AP的关联STA通告无线局域网中的其他AP,并接收其他AP通告的其关联STA;
将本AP关联STA的上行报文转发至中转AP,所述中转AP为与所述STA同时关联的其他AP。
优选地,所述将上行报文转发至中转AP在本AP的上行链路发生故障时进行。
优选地,所述本AP及其他AP通告其关联STA进一步包括:通告其所有关联STA的媒介接入控制MAC地址;
所述与STA同时关联的其他AP具体为:在其所有关联STA的MAC地址中包括所述STA MAC地址的其他AP。
优选地,在上行链路发生故障时,所述方法还包括:查找与本AP的关联STA同时关联的其他AP,确定其中信号最强的一个作为中转AP。
优选地,所述方法还包括:从所述中转AP接收所述STA的下行报文,并将其转发至所述STA。
优选地,所述方法还包括:
接收其他AP转发的上行报文,所述上行报文来自同时关联至本AP的STA;
在所述上行报文中添加其来源AP标识后进行上行转发;
将下行报文中携带所述标识的报文转发至所述来源AP。
优选地,所述在上行报文中添加其来源AP标识进一步包括:将所述来源AP的地址写入上行报文的接收端AP字段;
所述将下行报文转发至来源AP进一步包括:将接收端AP字段为所述来源AP地址的下行报文转发至该来源AP。
优选地,所述本AP及其他AP通告其关联STA进一步包括:通告其所有关联STA的媒介接入控制MAC地址;
所述上行报文来自同时关联至本AP的STA具体为:在本AP所有关联STA的MAC地址、和该上行报文来源AP的所有关联STA的MAC地址中均包括发送该上行报文的STA的MAC地址。
本发明提供的一种无线局域网的接入装置,包括:
关联通告单元,用于与所述无线局域网的其他AP相互通告各自的关联STA,并保存所通告的信息;
上行转发单元,用于将本AP的关联STA的上行报文转发至中转AP,所述中转AP为与所述STA同时关联的其他AP。
优选地,所述上行转发单元进一步包括上行检测模块,用于检测上行链路,在上行链路发生故障时,启动所述上行报文的转发。
优选地,所述上行转发单元进一步包括AP选择模块,用于在上行链路发生故障时,在所述关联通告单元中查找与所述本AP的关联STA同时关联的其他AP,确定其中信号最强的一个作为中转AP。
优选地,所述接入装置还包括下行转发单元,用于从所述中转AP接收所述STA的下行报文,并将其转发至所述STA。
优选地,所述接入装置还包括:
上行中转单元,用于在从其他AP接收的上行报文中添加其来源AP标识后进行上行转发,所述上行报文来自同时关联至本AP的STA;
下行中转单元,用于将下行报文中携带所述来源AP标识的报文转发至所述来源AP。
优选地,所述上行中转单元包括RA字段模块,用于将所述来源AP的地址写入上行报文的接收端AP字段。
本发明还提供了一种无线局域网的接入方法,包括:
各个AP相互通告各自关联的STA;
STA采用同一地址同时关联到至少两个AP,并向其中一个或一个以上的AP发送上行报文;
与所述STA关联的AP将所述STA的上行报文转发至中转AP,所述中转AP为与所述STA同时关联的其他AP;
中转AP上行转发所述上行报文。
优选地,所述中转AP在上行报文中添加其来源AP标识后进行上行转发;
所述方法还包括:中转AP在收到携带所述来源AP标识的下行报文后,将其转发至所述来源AP。
优选地,所述AP在其上行链路发生故障时,将所述STA的上行报文转发至中转AP。
本发明还公开了一种无线局域网,包括:
STA,采用同一地址同时关联至第一AP和第二AP,向第一AP和/或第二AP发送上行报文;
第一AP,与第二AP相互通告各自的关联STA;将本AP的关联STA的上行报文转发第二AP;
第二AP,与第一AP相互通告各自的关联STA;在收到第一AP转发的上行报文中添加其来源AP标识后进行上行转发。
优选地,所述在上行报文中添加的来源AP标识由第二AP用来将具有同样标识的下行报文转发至所述来源AP。
优选地,所述STA的同一地址包括相同的网际协议IP地址和相同的MAC地址。
优选地,所述无线局域网还包括第三AP,所述STA由第一AP或第二AP重关联至第三AP,在其关联至第三AP前保持与第二或第一AP的关联。
本发明中STA关联的某个AP的上行链路发生故障时,该AP将STA的上行报文转发至其他与该STA关联的AP,由其他AP将STA的上行报文中转至交换机、以及将下行报文中转至原AP,使得在STA与AP间的无线链路处于正常状态时,STA能够利用这些无线链路进行报文传输,保持利用多条无线链路时的传输速率;
进一步地,当关联到多个AP的STA进行重关联时,可以在重关联完成前,先保持原先与其中一个AP的关联,从而避免在重关联时可能的业务中断,减小漫游带来的网络切换影响。
具体实施方式
以图1所示的无线局域网组网结构为例,STA1同时关联到AP2和AP3,AP2可以利用与AP3之间的无线链路,以AP3作为AP2和交换机之间的中转站,将AP2和STA1间的无线链路与交换机连通,从而使得即使在AP2与交换机之间的通信发生故障时,STA1也可以继续利用与AP2之间的无线链路收发报文。由于AP与交换机间的带宽远高于AP与STA间无线链路的带宽,因此能够在不影响关联到AP3的其他STA通信的情况下继续保持STA1的多链路带宽。并且,STA1与AP2和AP3之间的无线链路可以互为备份,在一条无线链路发生故障时,仍可以通过另一条接入网络。
本发明所述无线局域网接入方法实施例一的流程如图2所示。
步骤S201:STA同时关联至多个AP,并分别通过这些AP进行业务流的并行传输。
一个关联到多个AP的STA一般包括多个无线网卡,STA检测无线局域网中的信号,分辨各个AP上的有用信道,按照设定的条件选择每个无线网卡所要关联的AP。例如,可以将STA的多个无线网卡分别关联到相同数目的AP上,对所关联AP的选择可以按照信号由强到弱的顺序进行。STA通常使用一个虚拟的IP(Internet Protocol,网际协议)地址和虚拟的MAC(Media Access Control,媒介接入控制)地址作为这些无线网卡对外通信的统一地址,由内部软件将业务流分配在不同的无线网卡上进行传输,实现多链路通信。
STA对AP的信道检测和关联均为无线局域网中已有的技术,而STA的虚拟地址和多链路通信则通常借助于有线网络中成熟的网卡冗余技术来实现。
在所有AP均正常工作的情况下,对STA通过多个无线链路分别发送的上行报文,每个AP按照现有的方式对上行报文进行封装后转发至交换机。AP一般在上行报文的二层报头中封装一层信息(这些信息用于AP与交换机之间的通信),并且以本AP的MAC地址为上行报文的源MAC地址,以交换机的MAC地址为上行报文的目的MAC地址。交换机也按照现有的方式,在对AP封装的信息进行解封装后转发来自AP的上行报文即可。对回复给STA的下行报文,交换机根据下行报文的目的MAC地址,在下行报文中封装用于与AP之间通信的信息后,沿着其上行报文的路径逆向转发至对应的AP。AP同样按照现有的方式对交换机封装的信息进行解封装后,把报文通过无线链路发送至STA。
在所有AP均正常工作时,各个AP和交换机都可以按照现有方式工作,由STA来将业务流分担在不同的无线链路上通过不同的AP同时进行传输。
步骤S202:AP之间相互通告本AP的所有关联STA,即与本AP关联的所有STA。每个AP将本AP的关联STA通告给无线局域网中的其他AP,并接收其他AP的关联STA通告,这些AP属于同一个链路层网络。
每个AP均维护一张HASH(哈希)表,在其中记录着当前关联到本AP的STA,通常为该STA的MAC地址。现有的AP一般都支持WDS(Wireless Distribution System,无线分布式***)功能,WDS功能包括向无线局域网中的所有其他AP通告本AP的地址和自己的HASH表,这样每个AP都会得知无线局域网中的所有AP以及关联到每个AP上的STA。WDS功能还支持将AP从STA收到的报文转发至另一个具有WDS功能的AP。
当一个STA采用同一个地址同时关联到多个AP时,其MAC地址会出现在多个AP的HASH表中。当AP收到的其他AP的哈希表中出现本AP关联STA的MAC地址时,会认为该STA进行了多重注册,即该STA同时关联到多个AP进行多链路传输。
当无线局域网采用无线交换机时,在无线交换机上会维护其连接的所有AP以及分别关联至每个AP的STA的列表,这样可以关闭AP之间利用WDS进行的HASH表通告,而由各AP分别从无线交换机获得整个二层网络的其他AP及其关联STA。而当无线局域网采用不具有无线功能的普通交换机时,通常WDS功能处于启用状态。
本步骤可以直接利用WDS功能实现。不论采用不具有无线功能的普通交换机,还是无线交换机的无线局域网,启用WDS功能即可在AP间进行关联STA的通告。
步骤S203:与STA关联的其中一个AP到交换机的通信发生故障。描述方便起见,本文中称之为故障AP,需要说明的是,故障AP是指与交换机之间不能正常传输报文的AP,而并不意味着AP本身一定发生故障。
步骤S204:故障AP从STA收到上行报文。
步骤S205:故障AP查找与该STA同时关联的其他AP,并将上行报文转发至查找到的其中一个AP。
由于多链路传输的STA采用同一个地址进行所有链路的通信,故障AP可以在所有其他AP通告的关联STA中查找该STA的地址,如果能找到则说明该STA同时关联到了对应的AP。
当故障AP查找到两个以上与该STA同时关联的其他AP时,可以按照某种设定的条件选择其中一个作为中转AP,例如选择信号最强的一个AP作为中转AP。
对采用WDS功能进行关联STA通告的无线局域网,查找该STA的MAC地址出现在哪些其他AP通告的HASH表中,这些AP即是与该STA同时关联的其他AP。
在确定中转AP后,故障AP将来自该STA的上行报文封装后发送至中转AP。
本发明可以采用与现有技术相同的方法转发该STA的上行报文。无线网络中AP间传输的报文格式如表1所示:
SMAC字段 |
DMAC字段 |
TA字段 |
RA字段 |
IP层报头 |
表1
故障AP在SMAC(Source MAC,源MAC地址)字段填入该STA的MAC地址,在DMAC(Destination MAC,目的MAC地址)字段填入原上行报文的目的MAC地址,在TA(Transmit AP,发送端AP)字段填入本AP的MAC地址,在RA(Receive AP,接收端AP)字段填入中转AP的MAC地址。这样,来自该STA的上行报文被转发至中转AP。
步骤S206:中转AP收到故障AP转发上行报文,在该上行报文中携带其来源AP的标识后,将该上行报文发送至交换机。
现有技术中,AP在将来自其他AP的报文转发至交换机前,会将报文的TA字段修改为本AP的MAC地址,而由于报文接收端是交换机而不是AP,不需要使用RA字段。本步骤中,中转AP可以利用RA字段来标识该上行报文来源于哪个AP,即将该上行报文的RA字段修改为故障AP的MAC地址。在上行报文传输过程中,交换机及其他网络节点不会处理RA字段,并且在回复的下行报文中会携带同样内容的RA字段。这样,按照下行报文中RA字段的内容,中转AP即可知道该下行报文是对来源于故障AP的上行报文的回复。
当然,中转AP也可以采用其他方法来标识该上行报文的来源AP。例如,在二层或三层报文头增加一个新的字段来携带来源AP的标识,只要该字段能够携带在下行报文中,并且不会改变字段内容即可。
步骤S207:中转AP从交换机接收到下行报文。
步骤S208:对具有来源AP标识的下行报文,中转AP将其转发至来源AP,即故障AP。
如果下行报文的对应字段携带有来源AP标识,则中转AP可以按照表1所示的格式对其进行封装,并将封装后的下行报文转发至故障AP。
步骤S209:故障AP收到中转AP发送的下行报文,根据下行报文的目的MAC地址,将下行报文发送至STA。
步骤S210:当故障AP与交换机之间的通信恢复正常后,该AP不再通过中转AP转发上行报文,而直接向交换机发送上行报文即可。
可见,对同时关联到多个AP的STA,在STA与AP间无线链路工作正常的条件下,即使某个AP与交换机间的通信发生故障,采用本发明同样可以保持STA的多链路带宽,不会导致STA的通信速率下降。
本发明所述无线局域网接入方法实施例二与实施例一的不同之处在于,实施例一中仅在与STA关联的某个AP发生上行链路故障时进行上行报文转发,而实施例二中,与STA关联的AP可以在任何需要的时候将STA的上行报文转发至与其同时关联的其他STA,具体步骤请参见实施例一,不再重复。
本领域普通技术人员可以理解本发明可以借助计算机程序结合已知的硬件平台实现,基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机程序(或称软件产品)的形式体现出来,该计算机程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台管理设备(具备足够运行该计算机程序的硬件平台)执行本发明各个实施例所述的方法。
本发明所述无线局域网可以具有图3所示的结构,该无线局域网包括AP 300、AP 400、交换机500和STA 600。交换机500连接AP 300和AP 400;STA 600采用同一IP地址和同一MAC地址同时关联到AP 300和AP 400;AP 300包括关联通告单元310、上行转发单元320和下行转发单元330,AP 400包括关联通告单元410、上行中转单元420和下行中转单元430。清楚起见,AP 300和AP 400中仅示出了在AP 300成为通过中转AP转发报文的AP、AP 400成为中转AP时无线局域网具有的结构,本领域技术人员理解,AP 300也可以作为中转AP,因此通常也包括自己的上行中转单元和下行中转单元,而AP 400也可以通常包括自己的上行转发单元和下行转发单元;另外,无线局域网还可以包括其他的AP和其他的STA。
当无线局域网正常工作时,STA 600同时利用到AP 300和到AP 400的两条无线链路进行数据传输。AP 300和AP 400的关联通告单元310和410相互通告各自的关联STA,并将其他AP通告的关联STA保存在本单元中。
当AP 300需要通过其他AP转发上行报文时,对来自STA 600的上行报文,AP 300的上行转发单元320在关联通告单元310中查找STA 600同时关联的其他AP,以其中之一AP 400作为中转AP,并将STA 600的上行报文转发至中转AP。
AP 300的上行转发单元320可以包括上行检测模块323,在AP 300的上行链路发生故障时,启动对其关联STA的上行报文的转发。
AP 300的上行转发单元320可以进一步包括AP选择模块321和发送模块322,在收到STA 600的上行报文后,由AP选择模块321在关联通告单元310中找到与STA 600同时关联的其他AP,并在其中确定信号最强的一个(AP 400)作为中转AP。发送模块322将来自STA 600的上行报文封装后发送至AP 400。
AP 400收到AP 300转发的上行报文后,其上行中转单元420由关联通告单元410得知,该上行报文来源于与STA 600同时关联的AP 300,则在该上行报文中携带标识其来源AP(AP 300)的标识后,将其发送至交换机500。
AP 400的上行中转单元420可以进一步包括RA字段模块421和中转转发模块422,对来源于与STA 600同时关联的AP 300的上行报文,RA字段模块421在上行报文的RA字段中写入其来源AP,即AP 300的地址后,由中转转发模块422将该上行报文发送至交换机500。
交换机500将回复该上行报文的下行报文发送至AP 400。AP 400的下行中转单元430将携带来源AP标识的下行报文转发至来源AP,即AP300。
AP 300的下行转发单元330将AP 400转发的下行报文发送至STA600。
另外,本发明所述的无线局域网中,对同时关联到多个AP的STA而言,当其需要进行重关联时,可以将所关联的AP分为至少两个组,在进行第一组AP重关联的过程中保持与第二组AP的关联,直到第一组AP重关联完成后再进行下一组AP的重关联。这样在STA漫游时,可以实现无线链路的无缝关联。
应用本发明后,不仅可以利用STA的多张无线网卡增加传输带宽,而且可以在与STA关联的AP的上行传输发生故障时仍保持STA的传输速率,实现无线链路的冗余备份,并且可以进行无中断的漫游。
需要声明的是,上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用,不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内,当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。