專利名稱：透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，尤其涉及一種用于有線局域網(wǎng)與無線局域網(wǎng)之間達(dá)成信號傳輸?shù)耐该饕蕴W(wǎng)無線收發(fā)橋。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有無線技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用，越來越多的區(qū)域被覆蓋了無線網(wǎng)絡(luò)，我們也越來越體會到無線網(wǎng)絡(luò)的方便，越來越覺得離開不了它。但卻還是存在一定的局限性，很多曾經(jīng)覆蓋了有線網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)由于切換無線網(wǎng)絡(luò)的成本很高，因此尚未充分享用無線的優(yōu)勢，這些成本一方面包括了金錢上的開支，另一方面是由于現(xiàn)有的應(yīng)用在無線環(huán)境中是否能夠穩(wěn)定運行而不會出現(xiàn)異常，無法肯定，而更換網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備和大面積敷設(shè)接入點的方式會造成在切換過程中出現(xiàn)很多隱患問題。因此需要在不影響現(xiàn)有的有線環(huán)境的情況下達(dá)成與無線網(wǎng)絡(luò)的連接。
要實現(xiàn)以上功能可以采用的現(xiàn)有技術(shù)有GSM技術(shù)，CDMA技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)，Hyperlan技術(shù)，這些技術(shù)都是利用微波無線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳送，其中前兩項技術(shù)在無線通訊運營中被廣泛使用，具有很強的市場地位，我們現(xiàn)有使用的手機也就是采用該項技術(shù)，這兩項技術(shù)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，也就能夠進(jìn)行在以太網(wǎng)協(xié)議棧上的透明無線收發(fā)，不過由于其目前的廣泛移動手機的頻段占用，技術(shù)專屬性比較強，頻段不開放，如果需要用此頻段，則需要付費支持，因此帶來的問題就是使用成本較高，同時由于這個頻段中非常擁擠，因此在無線以太網(wǎng)收發(fā)中能夠?qū)崿F(xiàn)的速率也較低。市場上有一些可以接入筆記本作為以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)收發(fā)，不過在技術(shù)和產(chǎn)品上的穩(wěn)定性尚不高。后兩項技術(shù)是公開頻段中使用的技術(shù)，不過由于這兩項技術(shù)的普及度不高，標(biāo)準(zhǔn)化動作較慢，產(chǎn)品開發(fā)的兼容性也較差，在使用過程中，藍(lán)牙技術(shù)也存在速度較慢的問題，HyperLAN技術(shù)在速度上雖然有所優(yōu)勢，但是由于其采用的ATM的工作原理，因此在和以太網(wǎng)兼容性上存在問題，同時HyperLAN的造價較高，從性價比上來看無法迅速占領(lǐng)市場。
802.11協(xié)議技術(shù)下孕育出的網(wǎng)卡，網(wǎng)橋，接入點等產(chǎn)品與本發(fā)明具有相同的技術(shù)基礎(chǔ)，但是實現(xiàn)的具體功能不同。雖然具有無線連接的基礎(chǔ)作用，從技術(shù)本身上來看應(yīng)用面廣泛，但應(yīng)用深度較差。在特定的透明無線以太網(wǎng)收發(fā)橋的應(yīng)用市場中，無法滿足非技術(shù)性用戶在各自應(yīng)用領(lǐng)域中的獨特需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于有線局域網(wǎng)與無線局域網(wǎng)之間達(dá)成信號傳輸?shù)耐该饕蕴W(wǎng)無線收發(fā)橋，讓有線網(wǎng)絡(luò)用戶可以在不改變?nèi)魏闻渲玫那闆r下即插即用地實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的連接。
本發(fā)明的無線局域網(wǎng)中使用的透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋，包括發(fā)射端AP和至少一個接收端AP，其中發(fā)射端AP工作在普通覆蓋模式，接收端AP工作在站點(Station)模式，接收端AP中記錄的接收端AP MAC地址虛擬為其所接入設(shè)備的MAC地址，即是把接收端AP作為整個無線網(wǎng)絡(luò)中的無線站點STA客戶端，而不是作為無線發(fā)射端使用，從而使發(fā)射端AP與接收端AP實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。其中接入設(shè)備可以是集成了符合802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口的醫(yī)院視頻或音頻設(shè)備。
本發(fā)明所公開的透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋其優(yōu)點表現(xiàn)在簡化了無線網(wǎng)絡(luò)對有線網(wǎng)絡(luò)的切換易用程度，為無線網(wǎng)絡(luò)的快速推廣創(chuàng)造條件；接入端設(shè)備不需要進(jìn)行任何設(shè)置即可把接入終端無線接入網(wǎng)絡(luò)；能夠在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中實施不破壞地接入和撤離，同時對用戶完全透明；本發(fā)明具備以太網(wǎng)兼容性，能夠在現(xiàn)有最廣泛使用的以太網(wǎng)環(huán)境下進(jìn)行透明的連接；實現(xiàn)了醫(yī)院視頻或音頻設(shè)備的信號通過無線局域網(wǎng)傳輸?shù)接芯€局域網(wǎng)中。


圖1為IEEE 802.11b工作模式示意圖。
圖2為本發(fā)明透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋工作示意圖。
圖3為本發(fā)明透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋采用虛擬MAC地址方式實現(xiàn)的工作示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋由發(fā)射端與接收端組成。在一個發(fā)射端的情況下，可以按照需要增加足夠多的接收端。發(fā)射端作為主設(shè)備，提供足夠大的無線信號覆蓋范圍，在信號覆蓋范圍內(nèi)，可以同時為多臺接收端提供接入服務(wù)。接收端后通過以太網(wǎng)線可以接入任何一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
在本發(fā)明中，天翼通無線局域網(wǎng)(IEEE802.11b)的組網(wǎng)模式有別與通常，接收端AP工作模式比較特殊，要具體了解這種特殊模式的功能，首先需要了解一下基本的IEEE 802.11b概念。
請參閱圖1，802.11體系結(jié)構(gòu)的組成包括無線站點STA(station)，無線發(fā)射端AP(access point)，獨立基本服務(wù)組IBSS(independent basicservice set)，基本服務(wù)組BSS(basic service set)，分布式系統(tǒng)DS(distribution system)和擴展服務(wù)組ESS(extended service set)。一個無線站點STA通常由一臺PC機或筆記本計算機加上一塊無線網(wǎng)卡構(gòu)成。
802.11定義了兩種工作模式ad hoc(對等)模式和infrastructure(架構(gòu))模式。
在ad hoc模式中，至少需要包含兩個STA，每兩個STA之間直接相連實現(xiàn)資源共享，不需要發(fā)射端AP和分布式系統(tǒng)，由此構(gòu)成的無線局域網(wǎng)也稱為IBSS網(wǎng)絡(luò)。
在infrastructure模式中，各無線站點STA通過發(fā)射端AP與現(xiàn)有的骨干網(wǎng)相連接，這種配置組成一個BSS。在BSS中，發(fā)射端AP不僅提供STA之間通信的橋接功能，還提供STA與有線局域網(wǎng)的連接，以便無線用戶訪問有線網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備或服務(wù)。
多個BSS互相連接即組成一個ESS。ESS支持漫游功能(移動性)，無線站點STA可以在ESS內(nèi)不同的BSS之間漫游。
無線發(fā)射端AP可以看成是一個無線的Hub，它的作用是提供STA和現(xiàn)有骨干網(wǎng)絡(luò)(有線或無線的)之間的橋接。發(fā)射端AP可以接入有線局域網(wǎng)，也可以不接入有線局域網(wǎng)，但在多數(shù)時候發(fā)射端AP與有線網(wǎng)絡(luò)相連，以便能為無線用戶提供對有線網(wǎng)絡(luò)的訪問。發(fā)射端AP通常由一個無線輸出口和一個以太網(wǎng)接口(802.3接口)構(gòu)成，橋接軟件符合802.1d橋接協(xié)議。
請參閱圖2及圖3，本發(fā)明在802.11b協(xié)議的基礎(chǔ)上，把工作在普通覆蓋模式下的發(fā)射端AP通過軟件更新，讓其工作在特殊的站點(Sration)模式，從原理上說即是把發(fā)射端AP作為整個無線網(wǎng)絡(luò)中的STA客戶端，而不是作為無線發(fā)射端使用。通常情況下，多個發(fā)射端AP之間并不互相傳送數(shù)據(jù)，而在Station模式下，可以做到接收端AP與指定的發(fā)射端AP進(jìn)行通訊。而達(dá)到這個功能的關(guān)鍵就是虛擬MAC地址技術(shù)。MAC地址是硬件設(shè)備唯一、固定編號，在網(wǎng)絡(luò)傳輸中起到識別源地址和目標(biāo)地址的作用。當(dāng)接收端AP工作在普通覆蓋模模式時，就相當(dāng)于一張普通的無線網(wǎng)卡接入整個無線網(wǎng)絡(luò)，這種情況下無線網(wǎng)卡的MAC地址是有意義的。而當(dāng)AP作為Station時，AP的MAC地址在網(wǎng)絡(luò)傳輸中并不起任何作用，而真正起作用的是連接在接收端AP后面接入設(shè)備MAC地址，從而實現(xiàn)了接入設(shè)備與發(fā)射端AP之間的數(shù)據(jù)通訊。
將本發(fā)明的透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋用于遠(yuǎn)程醫(yī)療過程中時，由于部分醫(yī)療設(shè)備屬于專用設(shè)備，硬件上并沒有集成目前常規(guī)的無線STA接口(PCMCIA/USB/CF/PCI)，一般只集成了符合802.3的RJ45以太網(wǎng)接口，這給無線組網(wǎng)形成了一定的障礙。同樣的終端設(shè)備的操作系統(tǒng)也是個問題，專用的操作系統(tǒng)可能無法正常驅(qū)動無線網(wǎng)卡。當(dāng)接收端AP工作在Station模式時，接收端AP本身可以看作為一張無線網(wǎng)卡，就近連接到工作在普通覆蓋模式下的發(fā)射端AP上，此時工作在Station模式下的接收端AP可以通過雙絞線連接任何符合802.3標(biāo)準(zhǔn)的帶有RJ45接口的設(shè)備，通過TCP/IP、IPX等協(xié)議，終端設(shè)備就可以通過運行在Station模式下的AP把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無線電信號后傳送給遠(yuǎn)端的設(shè)備。這就從軟件、硬件兩個方面解決了專用終端設(shè)備無法連接無線網(wǎng)絡(luò)的問題。在用這種特殊的組網(wǎng)方式后，對視頻和音頻的采集系統(tǒng)沒有上述種種規(guī)定，只要終端設(shè)備支持以太網(wǎng)技術(shù)即可。
復(fù)雜建筑環(huán)境下的信號分布模型和信號點的選擇問題無線局域網(wǎng)工作頻段在2.4G～2.4835GHz，屬于微波頻段。一般每個發(fā)射端AP的發(fā)射功率只有30～50mW，比手機最大的發(fā)射功率2W要小得多，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。雖然單個發(fā)射端AP在無阻隔的情況下可覆蓋半徑50～100米的范圍，但是由于無線局域網(wǎng)的頻率較高，其穿透能力不強。此次對醫(yī)院覆蓋的區(qū)域主要是一間一間獨立的病房，從其中的一個病房接收發(fā)射端AP的無線信號可能要穿過多層墻體的阻隔，信號會受到很大的衰減，同時為不妨礙病房中的病人，發(fā)射端AP只能放置在病房外的走廊中。為保證每個病房能接收符合標(biāo)準(zhǔn)的無線信號，我們在走廊增加發(fā)射端AP布放的數(shù)量，并進(jìn)行一系列的模擬測試和設(shè)備調(diào)試。
醫(yī)療系統(tǒng)和802.11無線信號共存下的頻譜規(guī)劃問題無線局域網(wǎng)使用的2.4GHz頻段屬于公用的ISM頻段，主要是開放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)三個主要機構(gòu)使用。如果有多種設(shè)備同時在該頻段工作，可能會造成信號互相干擾的問題，經(jīng)過嚴(yán)格檢測，本產(chǎn)品對醫(yī)療設(shè)備沒有影響。而普通GSM手機可能會對醫(yī)療設(shè)備造成影響。
醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)在無線系統(tǒng)下的穩(wěn)定工作技術(shù)問題的解決無線信號在空中傳播，會受到人、墻壁、設(shè)備等各種物體的反射和吸收，因此其信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性會受環(huán)境的影響。特別是遠(yuǎn)程診斷的應(yīng)用，需要在無線網(wǎng)絡(luò)中傳輸以視頻和音頻信號為主的數(shù)據(jù)，傳送的數(shù)據(jù)量大，發(fā)射端AP以滿負(fù)荷狀態(tài)工作。本發(fā)明具有穩(wěn)定性高，抗干擾力強的特點。
本發(fā)明是利用了無線微波中的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)來為各種需要能夠擺脫有線連接網(wǎng)絡(luò)局限性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供服務(wù)的一項技術(shù)，這個產(chǎn)品中的核心部分應(yīng)用了無線局域網(wǎng)802.11技術(shù)，屬于微波技術(shù)和目前流行的無線技術(shù)的結(jié)合，該項發(fā)明的成果能夠在目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用了局域網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)提供增值的性能和功能，創(chuàng)造更加自由，更加靈活的應(yīng)用能力。
采用本發(fā)明“透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋”后能夠帶來的優(yōu)勢和價值可以歸納為1、簡化了無線網(wǎng)絡(luò)對有線網(wǎng)絡(luò)的切換易用程度，為無線網(wǎng)絡(luò)的快速推廣創(chuàng)造條件；2、接入端設(shè)備在連接到接入終端后，只需接通電源即可完成聯(lián)網(wǎng)。不需要進(jìn)行任何設(shè)置，能夠在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中實施不破壞地接入和撤離，同時對用戶完全透明；3、本發(fā)明具備以太網(wǎng)兼容性，能夠在現(xiàn)有最廣泛使用的以太網(wǎng)環(huán)境下進(jìn)行透明的連接；4、本發(fā)明安裝固定方便，配置簡單，易用性很強；整套設(shè)備體積很小，可隨身攜帶，接收端可跟隨接入設(shè)備隨意安置，不需特別的固定工作。
5、本發(fā)明解決了很多特殊環(huán)境下應(yīng)用實施上所存在的問題，特別是現(xiàn)有設(shè)備的可移動問題，在醫(yī)院、機場，倉庫等地具有很高的推廣價值。
權(quán)利要求
1.一種透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋，包括發(fā)射端AP和至少一個接收端AP，其特征在于發(fā)射端AP工作在普通覆蓋模式，接收端AP工作在站點(Station)模式，從而使發(fā)射端AP與接收端AP實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
2.如權(quán)利要求1所述的透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋，其特征在于接收端AP中記錄的接收端AP MAC地址虛擬為其所接入設(shè)備的MAC地址。
3.如權(quán)利要求2所述的透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋，其特征在于接入設(shè)備集成了符合802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口。
4.如權(quán)利要求2所述的透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋，其特征在于接入設(shè)備為醫(yī)院的視頻或音頻設(shè)備。
5.如權(quán)利要求1所述的透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋，其特征在于工作頻段在2.4G～2.4835GHz。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)連接的透明以太網(wǎng)無線收發(fā)橋，包括發(fā)射端AP和至少一個接收端AP，其中發(fā)射端AP工作在普通覆蓋模式，接收端AP工作在Station模式，接收端AP中記錄的接收端APMAC地址虛擬為其所接入設(shè)備的MAC地址，從而使接入設(shè)備通過接收端AP實現(xiàn)與發(fā)射端AP的數(shù)據(jù)通信。
文檔編號H04L12/28GK1494271SQ0315095
公開日2004年5月5日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者沈洪波, 陸飆, 孫錕 申請人:上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬新華醫(yī)院