СИСТЕМА И СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ IP-АДРЕСА КАК ИДЕНТИФИКАТОРА БЕСПРОВОДНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2006 года по МПК H04Q7/38 

I. Область изобретения

Данное изобретение относится к системам беспроводной связи. В частности, данное изобретение относится к беспроводным сетям.

II. Описание области техники

Сети передачи данных, которые предоставляют возможность установления проводных соединений некоторой группе пользователей, являются сегодня жизненно необходимой частью деловой, научной и потребительской среды. К примеру, Интернет, который является одной из самых больших сетей передачи данных в мире. В дополнение к Интернету многие организации имеют частные сети, доступ к которым предоставляется только избранному числу пользователей. Например, некоторая корпорация может обладать внутренней сетью передачи данных, которая соединяет между собой ее компьютеры, серверы, терминалы ввода-вывода, принтеры, склады и испытательное оборудование с использованием топологии проводной сети Ethernet.

Когда пользователь системы покидает свое рабочее место, он часто не желает отключаться от сети передачи данных. Если этот пользователь идет на встречу в пределах своей организации, он может захотеть взять свой компьютер и распечатать документы на локальном принтере. Кроме того, он может пожелать сохранять возможность соединения с сетью передачи данных при перемещении между своим офисом и местом упомянутой встречи, так чтобы он мог, например, продолжать загрузку или печать большого файла, поддерживать контакт с коллегами или просто избежать необходимости повторного установления соединения при достижении им места назначения. Все эти функции могут поддерживаться посредством использования распределенной беспроводной сети передачи данных.

Фиг.1 представляет собой структурную схему, иллюстрирующую архитектуру распределенной беспроводной сети передачи данных. На Фиг.1 по зоне обслуживания распределено множество точек 12А - 12N доступа в сеть. В типичной конфигурации каждая точка 12 доступа в сеть имеет одну или более антенн, которые обеспечивают соответствующую зону покрытия, граничащую с одной или более зонами покрытия других точек 12 доступа в сеть для создания непрерывной зоны обслуживания. В конфигурации, показанной на Фиг.1, точки Фиг.12А - 12N доступа в сеть могут обеспечивать сплошное покрытие для группы зданий, занимаемых одним предприятием.

В распределенной архитектуре по Фиг.1 каждая из точек 12А - 12N доступа в сеть является равной остальным и ни одна из этих точек не назначена в качестве общего контроллера. Точки 12А - 12N доступа в сеть соединены между собой при помощи пакетного маршрутизатора 14. Пакетный маршрутизатор 14 также соединяет точки 12А - 12N доступа в сеть с внешней сетью 16 с коммутизацией пакетов, которая может представлять собой другую частную сеть или сеть общего пользования, такую как Интернет. Пакетный маршрутизатор 14 может быть готовым изделием, которое работает в соответствии с комплектом протоколов промышленного стандарта. Например, пакетный маршрутизатор 14 может представлять собой пакетный маршрутизатор CISCO 4700, предлагаемый на рынке компанией Cisco Systems, Inc., Сан-Хосе, Калифорния, США. Пакетный маршрутизатор 14 промышленного стандарта работает в соответствии с комплектом Интернет-протоколов (IP). При такой конфигурации индивидуальным объектом, находящимся в зоне каждой точки 12 доступа в сеть, присваивается уникальный IP-адрес и, когда объект, находящийся в зоне точки 12 доступа в сеть, хочет связаться с другим объектом, находящимся в зонах других точек 12А - 12N доступа в сеть, или с объектом, подключенным к сети 16 с коммутацией пакетов, он посылает IP-пакет пакетному маршрутизатору 14, указывая IP-адрес пункта назначения. Кроме точек 12А - 12N доступа в сеть, с пакетным марштуризатором 14 по проводам могут быть напрямую соединены и другие объекты, например принтеры, компьютеры, испытательное оборудование, серверы, терминалы ввода-вывода или любой другой вид оборудования, способный принимать и передавать данные. Этим устройствам также присваиваются IP-адреса.

Каждая точка 12 доступа в сеть содержит со стационарной стороны один или более беспроводных модемов, которые могут обеспечивать связь с пользовательским терминалом 18. Каждый пользовательских терминал 18 содержит беспроводной модем удаленного устройства. При рассмотрении данного изобретения подразумевается, что беспроводные модемы в точках 12А - 12N доступа в сеть и в пользовательском терминале 18 обеспечивают физический уровень, соответствующий модуляции и технологиям коллективного доступа, описанным во Временном стандарте TIA/EIA (Ассоциация промышленности связи / Ассоциация электронной промышленности), озаглавленном "Стандарт совместимости мобильная станция - базовая станция для двухрежимной широкополосной сотовой системы с расширением спектра", TIA/EIA/IS-95, и его последующих редакциях (называемых здесь в совокупности IS-95), содержание которых этим упоминанием также включено в данное описание, или в похожем последующем стандарте. Однако общие принципы могут быть применены ко многим беспроводным системам передачи данных, которые на физическом уровне предоставляют интерфейс, обеспечивающий реальную мобильность.

На Фиг.1 каждая точка 12 доступа в сеть связана с блоком управления. Функциональные возможности блока управления обеспечивают в системе управление мобильностью. Функциональные возможности блока управления осуществляют множество функций, например управление уровнем радиоканала, протоколом передачи сигналов и уровнем канала данных для беспроводной линии.

В типичной системе передачи данных, когда пользовательский терминал 18 устанавливает связь с сетью первый раз, он использует идентификатор мобильной станции MSID (ИДМС). По одному из вариантов реализации настоящего изобретения пользовательский терминал 18 определяет идентификатор ИДМС на основе электронного серийного номера точки доступа в сеть либо идентификационного номера мобильного устройства или другого постоянного адреса, связанного с пользовательским терминалом 18. В ином случае в целях повышения секретности пользовательский терминал 18 может выбирать случайное число. Пользовательский терминал 18, используя идентификатор ИДМС, посылает запрос доступа в точку 12 доступа в сеть. Используя идентификатор ИДМС для идентификации пользовательского терминала 18, точка 12 доступа в сеть и пользовательский терминал 18 обмениваются последовательностью сообщений, необходимых для установления соединения. Как только шифрованное соединение установлено в точку 12 доступа в сеть, может передаваться реальная идентификационная информация мобильной станции в том случае, если использован случайный или другой, не являющийся полностью описательным идентификатор ИДМС.

Для идентификации пользовательского терминала 18 может также использоваться временный идентификатор мобильной станции TMSI (ВИДМС). Идентификатор ВИДМС считается временным, так как он меняется от сеанса к сеансу. Новый идентификатор ВИДМС может выбираться в том случае, когда пользовательский терминал 18 входит в другую систему, в которой новая точка доступа в сеть не связана напрямую с исходной точкой 12 доступа в сеть. Кроме того, новый идентификатор ВИДМС может выбираться, если у пользовательского терминала 18 отключено, а затем повторно выключено питание.

Исходная точка 12 доступа в сеть, в которой первоначально устанавливалась связь, сохраняет в памяти характеристики пользовательского терминала 18, а также текущее состояние соединения. Если пользовательский терминал 18 перемещается в зону покрытия другой точки 12 доступа в сеть, он использует идентификатор ВИДМС для идентификации себя этой точке 12 доступа в сеть. Новая точка 12 доступа в сеть обращается в системный блок 20 памяти, в котором исходная точка 12 доступа в сеть указана как связанная с данным идентификатором ВИДМС. Новая точка 12 доступа в сеть принимает пакеты данных от пользовательского терминала 18 и направляет их в указанную исходную точку 2 доступа в сеть, используя IP-адрес, определенный в системном блоке 20 памяти.

Процесс обращения к системному блоку 20 памяти и управления централизованным пулом идентификатора ВИДМС является обременительным и расходует ресурсы системы. Кроме того, данный процесс создает единое место отказов, так как отказ системного блока 20 памяти может сделать недееспособной всю систему.

Таким образом, очевидно, что в данной области техники существует потребность в способе и системе более эффективной идентификации пользовательского терминала.

Сущность изобретения

Первая точка (блок) доступа в сеть принимает первое передаваемое по беспроводному каналу сообщение от первого пользовательского терминала. Первое передаваемое по беспроводному каналу сообщение идентифицирует первый пользовательский терминал. Первая точка доступа в сеть или другой элемент системы присваивает IP-адрес первому пользовательскому терминалу для его использования в качестве временного идентификатора мобильной станции. Первая точка доступа в сеть или другой элемент системы устанавливает для IP-адреса маршрут к контроллеру, управляющему обменом с пользовательским терминалом. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения контроллер находится в первой точке доступа в сеть. Первая точка доступа в сеть направляет на пользовательский терминал передаваемое по беспроводному каналу сообщение, указывающее IP-адрес. Первая или вторая точка (блок) доступа в сеть принимает другое передаваемое по беспроводному каналу сообщение от первого пользовательского терминала, в котором первый пользовательский терминал идентифицирован IP-адресом. Первая или вторая точка доступа в сеть анализирует сообщение, чтобы определить IP-адрес, и создает, по меньшей мере, один IP-пакет, указывающий IP-адрес, приведенный в сообщении. Первая или вторая точка доступа в сеть направляет сообщение маршрутизатору, который пересылает упомянутый пакет в соответствии с IP-адресом.

Система предоставления услуг беспроводной связи включает в себя пакетный маршрутизатор и первую точку доступа в сеть. Первая точка доступа в сеть имеет первую зону покрытия. Первая точка доступа в сеть сконфигурирована таким образом, чтобы принимать передаваемые по беспроводному каналу сигналы от пользовательского терминала, находящегося в первой зоне покрытия, и устанавливать в пределах зоны обслуживания пакетного маршрутизатора маршрут для IP-адреса, который соответствует средствам управления, находящимся в первой точке доступа в сеть. Кроме того, первая точка доступа в сеть сконфигурирована таким образом, чтобы принимать сообщения от пользовательского терминала, идентифицирующие его IP-адресом. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения система содержит вторую точку доступа в сеть. Вторая точка доступа в сеть сконфигурирована таким образом, чтобы принимать передаваемые по беспроводному каналу сообщения от пользовательского терминала, находящегося во второй зоне покрытия, анализировать передаваемые по беспроводному каналу сообщения для определения IP-адреса и создавать стандартный IP-пакет, указывающий IP-адрес. Вторая точка доступа в сеть посылает стандартный IP-пакет пакетному маршрутизатору, который направляет его в соответствии с установленным маршрутом.

Краткое описание чертежей

Признаки задачи и преимущества данного изобретения станут более очевидными из приведенного ниже подробного описания, рассмотренного совместно с чертежами:

Фиг.1 - структурная схема системы, в которой предоставляются услуги беспроводной связи;

Фиг.2 - структурная схема, иллюстрирующая архитектуру распределенной беспроводной сети, соответствующую одному из вариантов реализации настоящего изобретения; и

Фиг.3 - блок-схема, демонстрирующая последовательность операций работы одного из вариантов реализации настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретения

Фиг.2 представляет собой структурную схему, иллюстрирующую архитектуру распределенной беспроводной сети передачи данных, соответствующую одному из вариантов реализации настоящего изобретения. На Фиг.2 по зоне обслуживания распределено множество точек (блоков) 40A - 40N доступа в сеть. В типичной конфигурации каждая точка 40 доступа в сеть имеет одну или более антенн, которые обеспечивают соответствующую зону покрытия, граничащую с одной или более зон покрытия других точек (блоков) 40 доступа в сеть для создания непрерывной зоны обслуживания. В конфигурации, показанной на Фиг.2, точки 40А - 40N доступа в сеть могут обеспечивать сплошное покрытие для группы зданий, занимаемых одним предприятием.

В распределенной архитектуре по Фиг.2 каждая из точек 40A - 40N доступа в сеть по возможностям равна остальным (одноранговая сеть) и ни одна из этих точек не назначена в качестве общего контроллера. Точки 40А - 40N доступа в сеть связаны с пакетным маршрутизатором 42, который обеспечивает возможность их соединения между собой. Пакетный маршрутизатор 42 также соединяет точки 40А - 40N доступа в сеть с внешней сетью 44 с коммутацией пакетов, которая может представлять собой другую частную сеть или сеть общего пользования, такую как Интернет. Пакетный маршрутизатор 42 может быть имеющимся в наличии изделием, которое работает в соответствии с комплектом протоколов промышленного стандарта. Например, пакетный маршрутизатор 42 может представлять собой пакетный маршрутизатор CISCO 4700, предлагаемый на рынке компанией Cisco Systems, Inc., Сан-Хосе, Калифорния, США.

Стандартный пакетный маршрутизатор 42 работает в соответствии с комплектом (стеком) Интернет-протоколов (IP). При такой конфигурации индивидуальным объектам, находящимся в зоне каждой точки 40 доступа в сеть, присваивается уникальный IP-адрес, и, когда объект, находящийся в зоне точки 40 доступа в сеть, хочет связаться с другим объектом, находящимся в зонах других точек 40А - 40N доступа в сеть, или с объектом, подключенным к сети 44 с коммутацией пакетов, он посылает IP-пакет пакетному маршрутизатору 42, указывая IP-адрес источника и пункта назначения. Кроме точек 40А - 40N доступа в сеть, с пакетным маршрутизатором 42 посредством проводов могут быть напрямую соединены и другие объекты, например принтеры, компьютеры, испытательное оборудование, серверы, терминалы ввода-вывода или любой другой вид оборудования, способный принимать и передавать данные. Этим устройствам также присваиваются IP-адреса.

Каждая точка 40 доступа в сеть содержит со «стационарной» стороны один или более беспроводных модемов, сконфигурирована таким образом, чтобы обеспечивать связь с пользовательским терминалом 46. Каждый пользовательский терминал 46 содержит беспроводной модем удаленного устройства, который сконфигурирован таким образом, чтобы обеспечивать физический уровень для беспроводного подключения пользовательского терминала 46 к точкам 40 доступа в сеть.

На Фиг.2 каждая точка 40 доступа в сеть связана с точкой (блоком) управления. Средства точки (блока) управления обеспечивают в системе управление мобильностью. Средства точки управления выполняют множество функций, например управление уровнем радиоканала, протоколом передачи сигналов и уровнем канала данных для беспроводной линии.

Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения, когда пользовательский терминал 46 обращается в систему в первый раз, он посылает первоначальный запрос, доступа в точку 40 доступа в сеть, соответствующую той зоне покрытия, в которой он находится. Первоначальный запрос доступа определяет фиктивный идентификатор DID (ФИД) для пользовательского терминала 46. Идентификатор ФИД может выбираться случайным образом из довольно небольшой группы чисел или в ином случае может определяться с использованием хеширования большего по размеру уникального идентификационного номера пользовательского терминала. Согласно стандарту IS-95 пользовательский терминал 46 в качестве идентификатора ФИД использует идентификатор мобильной станции ИДМС.

Исходная точка 40 доступа в сеть воспринимает первоначальный запрос доступа и присваивает пользовательскому терминалу 46 IP-адрес. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения каждой точке 40 доступа в сеть может выделяться статический набор IP-адресов, и точка 40 доступа в сеть выбирает один из IP-адресов статического набора для присвоения пользовательскому терминалу 46. В другом варианте реализации настоящего изобретения система содержит динамический главный процессор 48, который присваивает IP-адреса в пределах всей системы динамическим образом. Динамический главный процессор 48 используется как "клиринговый дом" для присвоения свободных IP-адресов.

Исходная точка 40 доступа в сеть устанавливает для выбранного IP-адреса маршрут к контроллеру, находящемуся в исходной точке 40 доступа в сеть. Например, в зависимости от способа выбора IP-адреса для IP-адреса в соответствии с хорошо известными технологиями устанавливается статический или динамический маршрут. Точка 40 доступа в сеть информирует пользовательский терминал 46 о выбранном IP-адресе в сообщении, в котором указаны как идентификатор ФИД, так и IP-адрес.

С этого момента в протоколе связи пользовательский терминал 46 далее использует IP-адрес как идентификатор ИДМС. Например, пользовательский терминал 46 посылает сообщения по каналам доступа, управления или графика, указывая выбранный IP-адрес.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения, когда бы новая или исходная точка 40 доступа в сеть ни принимала сообщение от пользовательского терминала 46, она анализирует это сообщение, чтобы определить IP-адрес. Точка 40 доступа в сеть создает IP-пакет, используя IP-адрес как адрес. Точка 40 доступа в сеть посылает пакет пакетному маршрутизатору 42, который направляет пакет согласно IP-адресу. В этом случае новой точке 40 доступа в сеть нет необходимости обращаться к общесистемному банку памяти, чтобы определить маршрутизацию входящего пакета. Вместо этого точки 40 доступа в сеть полагаются исключительно на информацию, принятую в пакете. Система автоматически направляет IP-пакет соответствующему контроллеру доступа в сеть, используя хорошо известные технологии.

Фиг.3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую последовательность операций работы в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения. На этапе 100 пользовательский терминал посылает первоначальный запрос доступа в точку доступа в сеть, указывая пустой идентификатор. На этапе 102 пользовательскому терминалу присваивается IP-адрес для использования в данном сеансе. Отметим, что на этот момент в точке доступа в сеть может быть неизвестна реальная идентификационная информация пользовательского терминала. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения IP-адрес может выбираться динамическим главным процессором. В ином случае точка доступа в сеть может выбирать IP-адрес из статического пула. На этапе 104 в соответствии с хорошо известными принципами для IP-адреса устанавливается маршрут. Например, устанавливается маршрут, по которому IP-адрес направляется контроллеру или средству управления, находящимся в исходной точке доступа в сеть. В общем случае устанавливается маршрут к контроллеру, как сконфигурированному для управления работой пользовательского терминала в течение всего текущего сеанса связи, чтобы обеспечивать функциональные возможности точки (блока) управления, при этом контроллер может входить в состав различных компонентов системы.

На этапе 106 точка доступа в сеть посылает на пользовательский терминал сообщение, используя в качестве идентификатора РДМС пустой идентификатор и указывая в этом сообщении назначенный IP-адрес. На этапе 108 пользовательский терминал использует IP-адрес в качестве идентификатора ИДМС и посылает сообщение в точку доступа в сеть. Например, в одном из вариантов реализации настоящего изобретения данное сообщение является запросом регистрации. В другом варианте реализации настоящего изобретения сообщение несет другую дополнительную служебную информацию или данные пользователя. На этапе 110 точка доступа в сеть анализирует данное сообщение для определения IP-адреса. На этапе 112 первоначальная точка доступа в сеть направляет соответствующее сообщение маршрутизатору, используя IP-адрес в качестве адреса источника.

Аналогичным образом и другие объекты, связанные с маршрутизатором, могут посылать сообщения на пользовательский терминал, используя IP-адрес. Эти сообщения направляются в первоначальную точку доступа в сеть, которая хранит идентификационную информацию для пользовательского терминала. Например, если вторая точка доступа в сеть принимает сообщение от пользовательского терминала, она создает соответствующее сообщение, используя IP-адрес в качестве адреса пункта назначения, и направляет эти сообщения маршрутизатору. Например, также обращаясь к Фиг.2, предположим, что этапы 100, 102, 104 и 106 уже выполнены, в результате чего пользовательскому терминалу 46 присвоен IP-адрес и установлен соответствующий маршрут к контроллеру, выделенному пользовательскому терминалу 46. Также предположим, что точка 40В доступа в сеть является исходной точкой доступа в сеть и что упомянутый контроллер находится в точке 40В доступа в сеть. Кроме того, предположим, что на текущий момент пользовательский терминал 46 находится в зоне покрытия точки 40А доступа в сеть. Когда пользовательский терминал 46 создает сообщение, он создает сообщение, идентифицируя себя с использованием IP-адреса. Сообщение может создаваться согласно соответствующему протоколу для беспроводного канала. Данное сообщение направляется в точку 40А доступа в сеть, например, по линии 60 связи беспроводного канала. Точка 40А доступа в сеть анализирует сообщение, чтобы определить IP-адрес. Точка 40А доступа в сеть создает пакет, используя IP-адрес в качестве адреса пункта назначения. Точка 40А доступа в сеть направляет сообщение пакетному маршрутизатору 42, например, по стандартной IP-линии связи 62. Пакетный маршрутизатор 42 направляет пакет контроллеру, находящемуся в точке 40В доступа в сеть, например, по стандартной IP-линии связи 64.

Описанные выше способы и устройства особенно полезны при использовании совместно с такой системой, как QUALCOMM® HDR-2000, обычно называемой "QUALCOMM® High Data Rate Air Inter-Face (Эфирный Интерфейс с Высокой Скоростью передачи Данных)», и стандартом IS-95. В этих системах задается 32-битный идентификатор ИДМС. Так как IP-адрес также имеет размер 32 бита, использование IP-адреса в качестве идентификатора ИДМС особенно выгодно в этих вариантах реализации настоящего изобретения.

Данное изобретение может быть реализовано с использованием множества сред, включая среду программного обеспечения и аппаратную среду. Типичные варианты реализации данного изобретения содержат компьютерное программное обеспечение, которое выполняется с использованием стандартного микропроцессора, дискретных логических элементов или специализированной интегральной микросхемы (СИС).

Данное изобретение может быть реализовано в других конкретных формах без изменения его сущности или неотъемлемых характеристик. Описанный вариант реализации должен рассматриваться во всех отношениях только как иллюстративный и неограничительный и, следовательно, объем данного изобретения определен пунктами приложенной формулы изобретения, а не предшествующим описанием. Все изменения, осуществленные в пределах смысла и диапазона эквивалентности пунктов формулы изобретения, не выходят за пределы объема этих пунктов.

Изобретение относится к системам беспроводной связи. Технический результат заключается в повышении эффективности идентификации пользовательского терминала. Первая точка доступа в сеть (ДТ) принимает первое передаваемое по беспроводному каналу сообщение от первого пользовательского терминала (ПТ). Первое передаваемое по беспроводному каналу сообщение идентифицирует первый ПТ. Первая ДТ или другой элемент системы присваивает первому ПТ IP-адрес для использования в качестве временного идентификатора мобильной станции. Первая ТД или другой элемент системы устанавливает для IP-адреса маршрут к контроллеру. Первая ТД в сеть направляет на ПТ передаваемое по беспроводному каналу сообщение, указывающее упомянутый IP-адрес. Первая или вторая ТД принимает от первого ПТ другое передаваемое по беспроводному каналу сообщение, в котором первый ПТ идентифицирован упомянутым IP-адресом. Первая или вторая ТД анализирует упомянутое сообщение, чтобы определить упомянутый IP-адрес, и создает, по меньшей мере, один стандартный IP-пакет, указывающий IP-адрес, приведенный в упомянутом сообщении. Первая или вторая ТД посылает сообщение в маршрутизатор, который направляет упомянутый пакет в соответствии с упомянутым IP-адресом. 8 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ предоставления услуг беспроводной связи, содержащий этапы:

принимают от первого пользовательского терминала первое передаваемое по беспроводному каналу сообщение в первой точке доступа в сеть, первое передаваемое по беспроводному каналу сообщение идентифицирует первый пользовательский терминал;

присваивают IP-адрес контроллеру в сетевом доступе, IP-адрес используется для управления работой первого пользовательского терминала, контроллер сохраняет текущее состояние сеанса связи для первого пользовательского терминала,

присваивают IP-адрес первому пользовательскому терминалу для его использования в качестве идентификатора мобильной станции, IP-адрес назначается контроллеру для управления работой первого пользовательского терминала в течение сеанса связи, и

устанавливают маршрут для упомянутого IP-адреса к контроллеру;

направляют на пользовательский терминал второе передаваемое по беспроводному каналу сообщение, указывающее упомянутый IP-адрес;

принимают третье передаваемое по беспроводному каналу сообщение от упомянутого первого пользовательского терминала, причем первый пользовательский терминал идентифицирован упомянутым IP-адресом, и

маршрутизируют третье передаваемое по беспроводному каналу сообщение к контроллеру, используя IP-адрес.