CN1103527C - 在数据通信网络中用于数据流传输的*** - Google Patents

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Abstract

在用于数据通信网中做数据流传输的***中，一个特殊的设备是网络集成单元(28)，它集成了至少两个互不相同的物理网络(24、25)并且允许把这些网络(24、25)在网络级上视为一个物理网络。对于依据本发明的该***，在不同数据网络(24、25)间的转移对于固定式网络用户或其它移动式网络用户而言，是完全无缝连接的。

Description

在数据通信网络中用于 数据流传输的***
本发明关于一个用在例如，蜂窝式通信网或固定式多计算机网一类的数据通信网络中传输数据流的***。
近几年来，用于移动数据传输的种类繁多的蜂窝式通信网络的开发持续增强，与用于话音通信的传统蜂窝式通信网络形成并驾齐驱之势。这些网络的重要性可从某些网络服务的提供者已在着手令洲际网络成为现实的事实中加以理解。
然而，这些网络就它们所采用的技术、它们的收费体制以及它们所复盖的地域而言，都呈现出某种程度的差异。除此之外，网络的用户或网络的使用者还常常为单个用户程序要求专用接口。
由于现有的不同种类的蜂窝式基础结构，也由于当今使用者的流动性经常驱使网络的用户越过一户蜂窝式网络所复盖的地域而移至另一个网络所复盖的地域，则互不相同的数据通信网络同时运行就是很必要的了。
只允许与一个物理网络做特定通信的普通传输***已为人知。在最简单情况下，这类***由一个很专用的应用程序接口(API)所构成；在最复杂的情况下，它们将一个数据传输的标准协议提供给该使用者。不过，将互不相同的物理网络在单一的标准协议下统成一体的这类***还是未知的。
本发明的目的就是提供一个通用的***，它可以让使用者在种类繁多的网络中自由地选择而几乎不必花费技术开销，并且只需最少的设备初始投资和运行费用，例如依据所支付的费用以适应有限的地域复盖能力或是可以自由的移动。
另一个目标是对于固定式网络或另一个移动式网络中的用户这种从一个移动式网络到另一个移动式网络的转变应是完全无缝隙的。换句话说，这种转移只是在一个固定的网关和这个移动式网络用户间进行。
依据本发明，达到这个目的途径是，该***提供：一个使用者级，每个网络用户都能通过此使用者级进行通信并且这个使用者级是不依赖于某个特定的物理网络的；一个网络级，它具有一个不依赖于物理网络的网络协议；一个网络集成单元，它至少将两个互不相同的物理网络集成起来并允许在网络级把这些网络视为一个物理网络；还有一个网络接口，它被配置在网络集成单元和网络级之间。
举例而言，这些网络用户可能是一台固定的或便携式的数据处理设备或是测试装置。
依据本发明，网络接口设计成适应所有物理无线网络的一个通用接口，这个方案的首要特征在于它借助了一种在技术上简单易行的结构形式。此外，在该***中通信协议的统一应用也是可能的。
而且，依据本发明，其结构配置的特征在于当物理网改变之后，仍然可以按照网络级上同一地址寻找到网络的用户。
为了给网络用户们为他们的独特应用并在他们使用者的辖区提供尽善尽美地支持，依据本发明，不同类型的移动数据通信网络可能借助于该***实现整体集成，并且用户程序可从一个标准接口进入该通信网络中。
依据本发明，该***可以额外的提供在网络级上配置网络集成单元。这种体系结构可以使传输***具有特别好的成本一效益结构。
此外，依据本发明，该***也可配置成由网络集成单元来提供网络属性，这使得网络集成单元可以通过互不相同的物理网络访问一个网络用户。基于这种访问方式，这些互不相同的物理网络就可能容易而有效地加以管理。
此外，依据本发明，该***还可以配置为借助于一个网络管理员来自动地完成网络属性的修改，这个网络管理员按照网络属性管理协议依次操作并根据从一个网到另一个网络的转换来解释这些网络属性。采取这种措施的优点在于网络用户只需做最少的调整工作例如在无线单元中做些变动，因而完全免除了这些工作。
而且，依据本发明，该***还可以配置为把网络集成单元做为一个计算机程序来实现。按此方式，该***可能达到特别好的成本一效益，因为无需任何技术硬件，只安装一个或多个计算机程度模块即可。
而且，依据本发明，该***还可以配置为一个移动网络用户经由至少两个不同的无线网络与任何数目的无线网络和固定网络中的网络用户进行通信。按此方式，无线网络是做为移动网络用户和固定网络用户的中间服务设备。
而且，依据本发明，该***还可以配置为无线网络和固定网络之间的通信经由一个网关来接通。按此方式，几个无线网络和固定网络可以同时联到一个网关上去。此外，几个网络接口可以同时在一个网关上被申请，由此每个这种接口都形成一个逻辑网络。按此方式，不同的用户组可以互相隔离。
而且，依据本发明，该***还可以配置为网络级的协议即是所谓有的互连网络协议。由于使用互连网络协协网络的使用者通过网络传送数据流时，就不必直接涉及网络的物理特性，或是把数据流沿着一定通路传到它的目的地时不必直接涉及这些路径。综上所述可以看出，使用这个协议的优点在于它是在开放式计算机通信领域里广泛使用的一个标准协议。
使用者只需要具备一个网络拓扑结构的逻辑概念。这可以用一个寻址结构来描述，在此寻址结构中，把所谓的互连网络协议地址分配给网络用户(例如一个计算机)的每一个接口。这些地址一般地由指明所在网络之所谓“网络识别码”(Network ID)和指明此网络中的主机之所谓“主机识别码”(host ID)所构成。在***配置期间即建立了基于物理结构的逻辑结构配置。这里，***管理员为每一个计算机能够访问的网络接口分配一个互连网络协议地址。
此外，***管理员建立网络接口，经由这些接口，访问其它网络中的计算机之数据包将被送出。
本发明的本质特性将通过下述的具体实施例加以说明，并与相应的技术发展水平做一比较。
图1  描述了依照当前技术发展水平将一个网络与一个通用设备进行集成的工作原理；
图2  描述了依照当前技术发展水平一个网络的转移；
图3  描述了移动单元中的一个应用与一个固定网络中的一个应用依照本发明的具体原理所进行的通信；
图4  描述了依据本发明的网络集成单元的结构和工作原理。
图1表示出按当前技术发展水平，以互连网络协议为基础的一个网络集成的功能性原理。这个协议已经在开放式数据通信中做为一个标准被确应下来并且构成了世界范围的数据网络的基础，即所谓的Internet。通过这一定义，不同的专业术语以及概念可以被更清淅地辩明及描述。
为此目的，首选讨论互连网络协议的最基本概念。寻址的基本原理可在互连网络地址4中看出。该互连网络地址由四个字节组成并由网络地址和所谓的主机地址组成。在地址4中的网络与主机部分的量值可以通过所谓的网络掩码来确定。这类编址通常表示成十进制四组数，例如19.123.6.1，这里十进制四组数的每一个元素都是一字节的十进制表示。每一个网络接口(用虚线表示)都分配一个唯一的互连网络协议(IP)地址4。通常一个计算机保留若干个这类网络接口，例如一个用于经由令牌环网5的通信，一个用于与以太网6的通信，等等。
图1描述了具有两个这类接口7，8的情形。在每一种情况下，网络5，6以及它们的接口7，8都是物理级的一部分，包括相应的链路协议。令牌环网接口7可以有它的地址例如19.123.6.1，而接口以太网可以有地址19.123.7.6，这里，每一情况的前三个字节都表示网络地址，而主机地址只由最后一个字节组成。当访问另一个计算机时，网络级3(IP级)根据“网络地址相符合”的原则来判定哪个网络接口将被选中。在计算机具有IP地址19.123.6.128的情况下，IP级选中了令牌环网络接口，因为令牌环网络接口的网络地址与即将被访问的计算机的网络地址是相符的。
这个例子清楚地说明，互连网络地址在所有情况下都表示计算机链接的“物理拓扑结构”，因为随着计算机物理链接的变化，例如从令牌环网络5转移到以太网6，它的IP-地址(未示出)也总是变化的。所要求的这IP-地址的变化并不取决于IP-级3是否有能力管理所谓的“路径表”，此表指明必需通过第三台计算机的IP-数据流的流向。
还应该加以说明的是，在所有情况下，应用级(此处未示出)通过相应的IP-级3做链接。正是通过IP-级3，传输设备将单独的网络用户连接起来。
现在需要弄清楚，根据图2，一个网络用户从一个物理网络到另一个网络的转移是如何在当前技术发展水平下，就是说在没有一个集成的网络接口的情况下得以实现的。
在这种结构中，固定的一方拥有多个网络接口11，12，而且一个接口专门对应于每个参与工作的物理网13，14。每一个这种接口都拥有它自已的IP一地址15，并且准确无误地在一个物理网络13，14上形成IP-协议。
为了更好地描述这些必要地处理过程，假设起用了具有IP-地址19.18.71.1的MOBITEX接口11和具有IP-地址19.18.72.1的MODACAM接口12。对这些地址15，在每一情况下其前三部分都表示网络地址。
对于经由MOBITEX网络13与一个移动单元进行通信而言，这个移动接口(未示出)具有IP-地址19.18.71.10。对应于上述的寻址机制，在一个固定网络中的应用与移动数据终端之间的通信经由MOBITEX网络接口11连通，因为MOBITEX接口的网络地址和移动IP-地址前三组数是相符的。
当网络从MOBITEX13转移到MODACOM14时，在固定一方必须执行一个操作，以便从此刻开始经由MODACOM网络接口12的通信被连通。按照互连网络协议3中的寻址原理，这只能通过改变移动单元的IP-地址来达到。因此，无论如何，移动单元要改变它在互连网络协议3中的标识，也就是说，对于和移动单元的通信，在固定网络中的应用必须使用另一个依前例与MODACOM接口12例如地址19.18.72.10相符合的IP-地址。在此情况下，网络13，14的转移对于固定网络中的应用或是对于其它移动网络用户们来说不再是无缝连接的了。
图3描述了依照本发明在一个移动单元21上的应用与一个固定网络22中的一个应用通过集成网络接口28进行通信的机制。据此图示，不同网络24、25间相互无缝的漫游通信的可能性将予以阐明。
为此，假设移动终端单元21一般经由移动网络25、26能被接通。固定一方22的集成网络接口23具有IP-地址19.18.70.10，而移动终端单元21具有地址19.18.70.65，这里在每种情况下，前三个字节都表示网络的地址，于是移动单元21寻址的时候，IP-级27就把IP-地址信息23与被传输的数据一起传给网络接口(未示出)。
与一般的网络接口相反，此刻它不是立刻链接到一个单一的物理网络24，25或26上，而是第一步先选定一个经由它可以到达终端21的物理网络，此处这个物理网络就是MODACOM网络26。第二步才链通所选中的物理网络24，25。由此，在MODACOM网络25的情况下，MODACOM特定地址信息或是所谓的逻辑链路标识符(LLI)的网络属性，无线网关(RNG)的X25地址，与MODA-COM特别认证过的信息一起被确定下来，并且用这些链路参数经由MODACOM网络25的通信就接通了。
对每个移动终端单元21而言，可以不同的方式对“活动的”物理网络的选择加以控制。最简单的情况就是由***管理员来执行，它通过输入配置文件或类似的处理程序来实施从一个物理网络到另一个物理网络的转移。不过，由于***管理员所要求的事务处理要很直观明晰，所以采用不同的处理程序为好。
这个处理程序的基本点在于在固定一方和移动一方的网络接口之间有一个最小的协议。为此，当这个单元开通或是通信单元如MODACOM网络调制解调器26，MOBITEX网络调制解调器或是一个GSM手持电话等启动的时候，移动一方21就与固定一方22网络接口23自动进行通信，经由该网络接口23，物理网络24，25就以既定的方式被接通了。
如果移动终端单元21的使用者现在要离开MODACOM网络25所复盖的区域(例如在德国)进入到MOBITEX网络24所复盖的区域例如在荷兰，对于在移动一方21的请求，以及在固定一方22的请求，都是完全无缝连接。这一点将在下述处理程序和协议讨论中加以证实。
首先，移动一方21的使用者开启了它的MODACOM网络单元26和对应的网络接口23。当移动一方21的网络接口23开启的时候，一个最小的控制协议就运行到固定一方22的网络接口23，由此，固定一方22的网络接口23就可得知物理网络24，25的转移。这里的关键是参与工作的网络接口23的IP-地址，特别是处于移动一方的IP-地址不以任何方式变化，于是物理网络24，25的转移对于IP-协议27以及在它之上的所有级别而言，都是完全不被察觉的。
图4示出网络集成单元28的体系结构和工作原理。为此，再次假设移动单元具有IP-地址19.18.70.65，并且这次它可经由MODACOM网络25来接通。这个信息是在网络集成单元28中以网络属性的形式被管理的。与有关活动网络的这个信息一道，其它的属性也一同被管理，诸如所有物理网络的地址信息，它实际上是为移动单元注册用的。
对应于这种属性分配，一个流控制32把IP数据流通过物理网络MODACOM传给这个移动单元，从而使用了为MODACOM专门寻址而设的MODACOM地址属性。
如果该移动单元离开了MODACOM网络所复盖的区域或由于某种原因转移到MOBITEX网络，文电辩识33在用通行字做初次链路尝试时即被网络集成单元28所完成。文电辩识成功之后，属性管理员31就以MOBITEX被指定为活动物理网络的模式，连同相应的地址信息一起对这特定的网络属性加以修改。此后，这流控制32就把IP数据流经由相应的MOBITEX网络发送出去。
如果移动单元需要进入未被任何网络所复盖的区域，那么流控制32就通过物理网络的一个相应的返回确认把此信息通知属性管理员31，于是就不能确定活动网络，并且流控制32完全禁止把IP—数据流送给该移动单元，类似地，这流控制32具有一种能力，即在该移动单元的一个延长的静默周期之后，当新的文电辩识完成时仍可把它定为活动网络。
所谓的适配器模块(34，35)是使流控制32适应不同物理网络而设的，数据上行时可有一个统一的内部接口，数据下行时则使用物理网络的专用API(应用程序接口)。
依照本发明，网络集成单元的整体结构使得该***具有很强的灵活性和可扩展性。
除此之外，该***的工作方式以及各组成部件的相互配合，也正是本发明的一个目的。
相关的处理程序在予先说明中已做详细描述。

Claims (5)

1.一种用于在多个数据通信网络中传输数据流的***，其中该多个数据通信网络具有多个不同的物理网络，包括：
一个网络级(27)，所述网络级具有与之相关的网络协议，该网络级与所述多个物理网络无关；
一个网络集成单元(28)，它将所述不同的物理网络中至少两个不同的物理网络集成起来，并且使得这些物理网络在所述网络级上被视为一个物理网络，所述网络集成单元被安排在所述网络级的下一级；
一个网络接口(23)，它被配置在所述网络级和所述网络集成单元之间；
所述网络集成单元进一步具有：
属性管理员(31)，用于管理与一个移动网络单元(21)相关的多个网络属性，其中所述网络属性至少包括，与所述移动网络单元(21)相关联的一个单一的网络级地址，标识移动网络单元当前所在的活动的物理网络的标识信息，及所述至少两个不同的物理网络的地址。
2.权利要求1的***，其中所述至少两个不同的物理网络是不同的蜂窝网络，并且所述移动网络单元的所述单一网络级地址使得所述移动网络单元同时通过所述至少两个不同的蜂窝网络与这至少两个不同的蜂窝网络中的移动用户通信。
3.权利要求1的***，其中使用一个因特网协议作为该网络级协议，所述因特网协议使用因特网地址，并且所述单一网络级地址是所述因特网地址之一。
4.权利要求1的***，其中所述至少两个不同的物理网络是不同的蜂窝网络，并且所述移动网络单元的所述单一网络级地址使得所述移动网络单元同时通过所述至少两个不同的蜂窝网络与蜂窝网络和固定网络中的网络用户进行所希望的通信。
5.权利要求1-4任一项所述的***，其中所述蜂窝网络与固定网络之间的通信可以经由一个网关来接通。
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