SE1050830A1 - Metod och anordning för roaming i ett lokalt kommunikationssystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 2 Ett annat problem vid olika trådlösa tekniker är att avsökningen efter nya trådlösa nät påverkar prestanda för det trådlösa nät som används.

UPPFINNINGEN I SAMMANFATTNING Ett syfte med föreliggande uppfinning är att undanröja ovan nämnda problem och åstadkomma roaming, utan märkbara kommunikationsförluser. l enlighet med uppfinningen används åtminstone två samverkande med gränssnitt försedda kommunikationsenheter för att uppnå roaming. Med an- vändning av flera oberoende kommunikationsenheter öppnas också möjlig- heten att kombinera roaming med redundans.

Ett lokalt kommunikationsnätverk på en klientsida innefattar en första klientkommunikationsenhet och åtminstone en andra kommunikationsenhet, varvid såväl den första klientkommunikationsenheten som den eller de andra kommunikationsenheterna innefattar en första gränssnittsenhet, varvid den första gränssnittsenheten åstadkommer en kommunikationsväg mellan det lokala kommunikationsnätverket och ett avlägset kommunikationsnätverk.

Det lokala kommunikationsnätverket utgör en lokal länk som används för kommunikation mellan de klientkommunikationsenheter som arbetar som brygganordningar till det avlägsna kommunikationsnätverket.

I vissa utföranden utgör klientkommunikationsenheterna trådlösa klien- ter, vilka kommunicerar med fjärrnätverket genom trådlösa accesspunkter.

De trådlösa klienterna fungerar som bryggor, vilka sänder paket vidare från det lokala kommunikationsnätverket till det avlägsna kommunikationsnätver- ket och vice versa. För att förhindra nätverksloopar tillåts endast en av klien- terna i taget att brygga paket. Denna mekanism styrs av ett protokoll, vilket använder en lokal länk (med lokal länk avses en nätverksförbindelse mellan klienterna och exempelvis ett Ethernetnätverk) för att förbereda och utföra roaming och redundans.

Det torde noteras att både roaming och redundans kan åstadkommas, oberoende av vilka kommunikationsprotokoll och -tekniker som används.

Uppfinningstanken kan användas såväl itrådbundna som trådlösa system och radiosystem samt i kombinationer av sådana. 10 15 20 25 30 3 I vissa utföranden arbetar det lokala kommunikationsnätverket under ett fördefinierat protokoll. Protokollet definierar tre anordningstillstånd hos de trådlösa klienterna: Master, Slave och Available, vilka också benämns första tillståndet, andra tillståndet och tredje tillståndet. När de trådlösa klienterna startar om, kommer de att gå in i tillståndet Available. Målet med protokollet är sedan att välja en Masterklient och en Slaveklient för den lokala länken.

Den enhet som benämns Master bestämmer roaming med mera genom att styra enheten Slave över den lokala länken.

En aktiv Masterklient upprätthåller en trådlös förbindelse med det av- lägsna kommunikationsnätverket och brygga över data från det lokala kom- munikationsnätverket till en accesspunkt hos det avlägsna kommunikations- nätverket. Masterklienten instruerar en associerad Slaveenhet att påbörja avsökning efter en förbindelse med bättre överföringsegenskaper. Olika kri- terier för vad som anses vara bättre kan bestämmas i olika system. Exempel på sådana kriterier är bättre indikator för mottagen signalstyrka (Received Signal Strength lndicator, RSSI), eller en accesspunkt som ingår i en lista med föredragna accesspunkter. Även andra kriterier kan användas. Medan avsökningen pågår finns inga prestandaförluster, eftersom utbytet av inform- ation sker genom Masterklienten.

Om Slaveenheten detekterar en mera föredragen förbindelse, kan Masterenheten initiera roaming genom att instruera Slaveenheten att eta- blera kommunikation över den nya länken. När Slaveenheten har etablerat kommunikation, kommer det i själva verket att föreligga två samtidiga tråd- lösa förbindelser mellan det lokala kommunikationsnätverket och det av- lägsna kommunikationsnätverket. Det är emellertid endast Masterenheten som kommer att brygga över paket och ha hand om kommunikationen i detta läge.

Efter att har mottagit besked om att Slaveenheten har etablerat kom- munikation, kommer Masterenheten att initiera Rollskifte och instruera Sla- veenheten att byta tillstånd. Efter det att processen Rollskifte har skett kom- mer den forna Slaveenheten att bli Masterenhet och omvänt. Överbrygg- ningen kommer omedelbart att tas över av den nya Masterenheten medan den forna Masterenheten stänger av den. Den forna Masterenheten, som nu 10 15 20 25 30 4 är slavenhet, kopplar ner den aktuella förbindelsen och instrueras att börja söka efter en annan, på samma sätt som ovan.

Masterenheten och Slaveenheten övervakar fortlöpande varandras funktion. Ett avfrågningssystem (polling) kan användas. Om Masterenheten detekterar funktionsavbrott hos Slaveenheten, sker sökning efter en trådlös klient som befinner sig i tillståndet Available. Om en klient i tillståndet Avai- lable hittas, kommer Masterenheten att välja den som Slaveenhet och in- struera klienten i enlighet därmed. Om en Slaveenhet detekterar funktions- avbrott hos den tillhörande Masterenheten, kommer den att byta tillstånd och bli en Masterenhet. Kommunikationen kommer omgående att återupptas och sökning efter en Slaveenhet sker bland de klienter som befinner sig i tillstån- det Available.

Det bör noteras att alla särskilda särdrag hos uppfinningen återfinns på klientsidan. Följaktligen kan det avlägsna kommunikationsnätverket vara standardkonfigurerat och använda trådlös standardhårdvara och ingen sär- skild hård mjukvara (firmware).

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I avsikt att göra det sätt på vilket ovan angivna och andra fördelar och syften med uppfinningen enklare att förstå kommer en utförligare beskrivning av den ovan angivna uppfinningen att återges med hänvisning till vissa utfö- randen, vilka visas på efterföljande ritningar.

Med notering att dessa ritningar endast visar typiska utföranden av uppfinningen och därför inte ska anses begränsa dess skyddsomfång kom- mer uppfinningen att beskrivas och förklaras i enskildheter och med ytterli- gare detaljer med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 är ett översiktligt blockschema över ett utförande av ett system i en- lighet med uppfinningen, Fig. 2 är ett översiktligt blockschema över ett utförande av ett trådlöst sy- stem i enlighet med uppfinningen, Fig. 3 är ett översiktligt blockschema över det i Fig. 2 visade utförandet efter byte av tillstånd, 10 15 20 25 30 5 Fig. 4 är ett översiktligt blockschema över systemet i Fig. 2 under en första feldetekteringsprocedur och Fig. 5 är ett översiktligt blockschema över systemet i Fig. 2 under en andra feldetekteringsprocedur.

UTFÖRLIG BESKRIVNING Det översiktliga blockschemat i Fig. 1 visar en första klientkommuni- kationsenhet 10 och en andra klientkommunikationsenhet 12. I vissa utfö- randen är den första klientkommunikationsenheten 10 och den andra klient- kommunikationsenheten 12 identiskt utrustade och innefattar första gräns- snittsenheter 14 för kommunikation över ett lokalt Iänknätverk 16.

Den första klientkommunikationsenheten 10 och den andra klient- kommunikationsenheten 12 innefattar också andra gränssnittsenheter 18 för kommunikation över fjärrnätverk 20. I vissa utföranden är fjärrnätverket ett trådlöst nätverk och de andra gränssnittsenheterna 18 är trådlösa gräns- snittsenheter. I sådana utföranden innefattar fjärrnätverket 20 ett flertal ac- cesspunkter, jämför Fig. 2.

I det i Fig. 1 visade utförandet arbetar den första klientkommunikat- ionsenheten 10 som Master och bryggar data mellan det lokala Iänknätverket 16 och fjärrnätverket 20 genom en bryggenhet 22. Att brygga motsvarar i detta sammanhang en process för att transparent utbyta data över en första kommunikationsväg. En roamingstyrenhet 24 hos den första klientkommuni- kationsenheten 10 kommunicerar genom nämnda första gränssnittsenheter 14 med en roamingstyrenhet 24 hos den som Slave arbetande andra klient- kommunikationsenheten 12. Roamingstyrenheten 24 innefattar organ för be- stämning av om en andra kommunikationsväg är att föredra före den första kommunikationsvägen. Det lokala Iänknätverket 16 och fjärrnätverket 20 vara trådbundna, trådlösa eller godtyckliga kombinationer av därav.

Masterenheten har valt ut en Slaveenhet från godtyckligt antal kom- munikationsenheter i tillståndet Available. I vissa utföranden informerar den utvalda Slaveenheten fortlöpande Masterenheten om aktuella kommunikat- ionsdata, som till exempel indikator för mottagen signalstyrka (Received Sig- nal Strength Indicator, RSSI). I annan information som kan överföras från 10 15 20 25 30 6 Masterenheten till Slaveenheten ingår en lista över föredragna accesspunk- ter. Slaveenheten är instruerad av Masterenheten att söka efter Access- punkter som kan erbjuda bättre överföringskvalitet och därigenom tillhanda- hålla en alternativ andra kommunikationsväg.

När den andra klientkommunikationsenheten 12 arbetar som Slave- enhet, söker den fortlöpande efter en alternativ kommunikationsväg genom en alternativ accesspunkt. Om en alternativ kommunikationsväg påträffas, sänds information om detta till den första klientkommunikationsenheten 10 genom det lokala länknätverket. Det bör noteras att det under den avsök- ningsprocess som utförs av Slaveenheten inte sker några kapacitetsförluster vid den kommunikation som utförs av Masterenheten. Roamingstyrenheten 24 hos Masterenheten bestämmer på basis av den information som motta- gits från Slaveenheten om en roamingprocess ska sättas igång.

Den första klientkommunikationsenheten 10 och den andra klient- kommunikationsenheten 12 innefattar också en timer- eller bevakningsenhet 26. Bevakningsenheten 26 hos den klientkommunikationsenhet som arbetar som Masterenhet förväntar sig en punktlig kontrollfråga från motsvarande bevakningsenhet hos den klientkommunikationsenhet som arbetar som Sla- veenhet. Mottagning av kontrollfrågan respektive svaret används i ett nedan beskrivet feldetekteringsarrangemang.

I den i Fig. 2 visade installationen är fyra av den första typen av klient- kommunikationsenheter förbundna via tråd till det lokala länknätverket 16.

En första klientkommunikationsenhet är markerad M och arbetar som en Masterenhet. En andra klientkommunikationsenhet är markerad S och arbe- tar som en Slaveenhet. De två ytterligare klientkommunikationsenheterna är markerad A och befinner sig i tillståndet Available och är därför inte aktivt i drift.

All bryggning, det vill säga kommunikation mellan nätverk, hanteras transparent av Masterenheten genom den första kommunikationsvägen till fjärrnätverket 20. Som framgår av Fig. 2, utgör fjärrnätverket 20 en trådlös förbindelse och innefattar ett flertal accesspunkter. En första accesspunkt 28 är för närvarande delaktig i kommunikationen mellan nätverken. En andra accesspunkt 30 och ett flertal ytterligare accesspunkter är för närvarande 10 15 20 25 30 7 inte delaktiga. Den första accesspunkten 28 motsvarar den första kommuni- kationsvägen. Slavekommunikationsenheten och Masterkommunikationsen- heten kommunicerar genom det lokala länknätverket och utbyter data avse- ende den aktuella transmissionskvaliteten och möjliga alternativa kommuni- kationsvägar. Det lokala länknätverket kan vara ett konventionellt Ethernet- nätverk.

Masterenheten M kommunicerar en instruktion till Slaveenheten S ge- nom det lokala länknätverket för start av en avsökningsprocess. Syftet med avsökningsprocessen är lokalisera en accesspunkt som föredras framför den första accesspunkten 28. I vissa utföranden rapporterar Slaveenheten S fort- löpande tillbaka till Masterenheten M om alternativa kommunikationsvägar och påträffade alternativa accesspunkter.

När Slaveenheten S har lokaliserat den andra accesspunkten 30, jäm- för roamingstyrenheten 24 hos Masterenheten M överföringsegenskaper och andra aspekter hos den första accesspunkten 28 och hos den andra acces- spunkten 30. Om roamingstyrenheten 24 hos masterenheten M bestämmer att den andra accesspunkten 30 har flera önskvärda överföringsegenskaper, eller är mera föredragen av andra skäl, meddelar Masterenheten M Slave- enheten S att påbörja en process för att ansluta till den andra accesspunkten 30. Bryggningen genom Masterenheten M fortgår under anslutningsproces- sen.

Bryggningen genom den första accesspunkten 28 fortgår, även efter slutförandet av anslutningsprocessen och etableringen av en förbindelse ge- nom den andra accesspunkten 30. När anslutningsprocessen är slutförd och fullständig förbindelse genom den andra accesspunkten 30 föreligger, med- delar Slaveenheten S Masterenheten M detta. Masterenheten M sänder där- efter en rollbytesinstruktion till Slaveenheten S att bli en ny Master, som vi- sas i Fig. 3.

Efter att ha tagit över rollen som Master tas också bryggningen av kommunikationen över och flyttas till den andra accesspunkten 30, varvid en andra kommunikationsväg åstadkoms. Detta steg slutför roamingprocedu- ren. Den tidigare Masterenheten blir en Slaveenhet S med bruten trådlös förbindelse. Den nya Masterenheten sänder instruktioner till den nya Slave- 10 15 20 25 30 8 enheten S för påbörjande av processen med avsökning efter en alternativ kommunikationsväg på det sätt som beskrivits ovan.

En feldetekteringsprocedur visas i Fig. 4. Syftet med feldetekterings- proceduren är att åstadkomma redundans för klientkommunikationsenheter, varigenom vilken enhet A i tillståndet Available som helst kan ersätta en Sla- veenhet eller en Masterenhet. För att kunna detektera fel i enheterna kontrol- lerar Slaveenheten fortlöpande Masterenhetens arbete. På motsvarande sätt kontrollerar Masterenheten Slaveenhetens status. I vissa utföranden avfrå- gar Slaveenheten fortlöpande Masterenheten.

Bevakningsenheten 26 (jämför Fig. 1) hos Masterenheten används som en timer som går till avslutning, när förutbestämd timeouttid har förflutit.

Timern startas om vid varje avfrågebegäran. Masterenheten måste svara på avfrågebegäran från Slaveenheten med svar på frågan. En avfrågebegäran som följs av tillhörande svar utgör en lyckad avfrågning. En lyckad avfrågning avslutar och startar om bevakningen.

Så länge Slaveenheten S fungerar, mottas och besvaras varje avfrå- gebegäran fortlöpande av Masterenheten M. Om Slaveenheten S skulle sluta fungera eller kopplas bort från det lokala länknätverket 16, kommer nå- gon avfrågebegäran från Slaveenheten S inte längre att nå Masterenheten M. Som en följd därav kommer bevakningsenheten hos Masterenheten M att betrakta Slaveenheten som icke-funktionell eller som bortkopplad och kom- mer att skapa en varningssignal, och sökning efter en enhet A i tillståndet Available kommer att initieras, på det sätt som framgår av ett mittparti av Fig. 4. När en enhet A i tillståndet Available har påträffats, kommer Masterenhet- en M att sända rollbytesinstruktioner för ändring av arbetstillståndet från Available till Slave. Slaveenheten S bekräftar rollbytet, och den situation som visas i ett nedre parti av Fig. 4 kommer att föreligga.

Ett annat feltillstånd detekteras när Slaveenheten S inte mottar någon bekräftelsesignal från Masterenheten M efter utsändning av en avfrågebegä- ran. Denna situation visas översti Fig. 5. Slaveenheten S kommer i detta fall att anta att Masterenheten M är ur funktion eller har kopplats bort från det lokala länknätverket 16. Istället utser Slaveenheten S sig själv som ny Mas- terenhet M, såsom visas i mitten av Fig. 5. 10 15 20 25 30 9 Den nya Masterenheten M kontrollerar därefter om det finns någon klientkommunikationsenheter tillgängliga i det lokala länknätverket 16. Om en enhet A i tillståndet Available påträffas, väljer Masterenheten M ut den och sänder ett rollbyteskommando. När enheten A i tillståndet Available mot- tar rollbyteskommandot, blir den en ny Slaveenhet S, såsom visas nertill i Fig. 5.

Under alla övergångsprocedurer arbetar endast en klientkommunikat- ionsenhet som Masterenhet och bedriver aktivt bryggning av trafik mellan det lokala länknätverket och fjärrnätverket. Därför kan inga nätverksslingor upp- stå. En andra klientkommunikationsenhet som arbetar som Slaveenhet söker fortlöpande efter accesspunkter i fjärrnätverket. Fullständig kommunikation etableras mellan Slaveenheten och en ny accesspunkt, innan trafiken kopp- las om i en roamingrprocedur. Eftersom etableringen av en kommunikations- väg utförs av en annan klientkommunikationsenhet än den klientkommuni- kationsenhet som bryggar trafiken, sker ingen minskning av kommunikat- ionsprestanda under denna process. Vidare behöver fjärrnätverket inte modi- fieras på något sätt, eftersom all roamingfunktionalitet är integrerad på kli- entsidan. l enlighet med vad som har beskrivits ovan, definierar det protokoll som används i enlighet med uppfinningen tre apparattillstånd, nämligen Mas- ter, Slave och Available. Företrädesvis omstartar och startar alla klientkom- munikationsenheter i tillståndet Available. På basis av olika timingegenskap- er kommer en klientkommunikationsenhet att gå in i tillståndet Master och sedan utse en annan klientkommunikationsenhet i tillståndet Available att bli en Slaveenhet som styrs av Masterenheten.

I vissa utföranden är det lokala länknätverket 16 ett trådlöst system. I vissa utföranden är fjärrnätverket 20 ett trådbundet system. Olika kombinat- ioner av trådbundna och trådlösa nätverkssystem kan användas inom ramen för uppfinningen. Roaming och redundans kan ändå uppnås i ovan beskrivna system, utan modifiering av systemen. Även om vissa illustrativa utföranden av uppfinningen särskilt har be- skrivits, torde det förstås att olika andra modifieringar enkelt kan inses av en fackman inom området, utan att uppfinningstanken lämnas. Följaktligen är 10 inte avsikten att efterföljande patentkravs skyddsomfång ska begränsas av denna beskrivning, utan att patentkraven ska tolkas så att de också omfattar alla de ekvivalenta utföranden av uppfinningen som är uppenbara för fack- mannen inom det teknikområde som uppfinningen tillhör.

Claims (8)

10 15 20 25 30 11 PATENTKRAV

1. Lokalt kommunikationsnätverk (16), innefattande en första klientkommu- nikationsenhet (10) och åtminstone en andra kommunikationsenhet (12), varvid såväl nämnda första klientkommunikationsenhet (10) som åtminstone nämnda andra kommunikationsenhet (12) innefattar en första gränssnittsen- het (14) och en andra gränssnittsenhet (18), varvid den första gränssnittsen- heten (14) är operativt förbunden med det lokala kommunikationsnätverket och nämnda andra gränssnittsenhet är operativt förbunden med ett fjärrnät- verk(20), kännetecknad av att att att att att att den första klientkommunikationsenheten (10) och åtminstone nämnda andra kommunikationsenhet (12) innefattar en bryggenhet (22) utförd att transparent brygga trafik mellan det lokala kommu- nikationsnätverket (16) och fjärrnätverket (20), den första klientkommunikationsenheten (10) och åtminstone nämnda andra kommunikationsenhet (12) arbetar i ett första tillstånd, i vilket den första klientkommunikationsenheten (10) bryggar trafik mellan det lokala kommunikationsnätverket (16) och fjärrnätverket (20) genom en första kommunikationsväg, och i ett andra tillstånd, i vilket den andra kommunikationsenheten (12) söker efter alternativ andra kommunikat- ionsväg, en roamingstyrenhet (24) hos den första klientkommunikationsenhet- en (10)innefattar organ för att bestämma om den alternativa andra kommunikationsvägen är att föredra framför den första kommunikat- ionsvägen, roamingstyrenheten (24) hos den första klientkommunikationsenheten (10) är operativt förbunden med den andra klientkommuni- kationsenheten (12) för att etablera kommunikation genom den andra kommunikationsvägen, den andra klientkommunikationsenheten (12) är operativt förbunden med den första klientkommunikationsenheten (10) för kontroll av funktionsstatus hos den första klientkommunikationsenheten (10) och den första klientkommunikationsenheten (10) är utförd att växla till- stånd för den första klientkommunikationsenheten (10) till det andra 10 15 20 25 30 12 tillståndet, att växla tillstånd för den andra klientkommunikationsen- heten (12) till det första tillståndet och för att aktivera bryggenheten (22) hos den andra klientkommunikationsenheten (12) att transparent brygga trafik mellan det lokala kommunikationsnätverket (16) och fjärrnätverket (20).

2. Lokalt kommunikationsnätverk (16) i enlighet med krav 1, varvid den första klientkommunikationsenheten (10) och den andra klientkommunikat- ionsenheten (12) innefattar feldetekteringsorgan (26).

3. Lokalt kommunikationsnätverk (16) i enlighet med krav 2, varvid feldetek- teringsorganet innefattar en bevakningsenhet (26) med en timer för att upp- repat sända ut avfrågebegäran, när klientkommunikationsenheten arbetar i det andra tillståndet, och för att bekräfta avfrågebegäran, när klientkommuni- kationsenheten arbetar i det första tillståndet.

4. Metod för utförande av roaming i ett lokalt kommunikationssystem, inne- fattande a) b) etablering av en första kommunikationsväg mellan en första klient- kommunikationsenhet (10) hos det lokala kommunikationssystemet och ett fjärrnätverk, varvid den första klientkommunikationsenheten (10) arbetar i ett första tillstånd, i en andra klientkommunikationsenhet (12) hos den lokala kommuni- kationsenheten då den arbetar i ett andra tillstånd, fortlöpande av- sökning efter en andra kommunikationsväg med bättre trans- missionsegenskaper, i den andra klientkommunikationsenheten (12) hos den lokala kom- munikationsenheten, förberedande och etablerande av en andra kommunikationsväg, utförande av roaming av kommunikationen från den första kommuni- kationsvägen till den andra kommunikationsvägen, avbrytande av kommunikationen mellan den första klientkommuni- kationsenheten hos det lokala kommunikationssystemet 10 15 20 25 30 13 f) i den andra klientkommunikationsenheten (12) fortlöpande övervaka den första klientkommunikationsenheten (10) med avseende på fel- detektering och g) i den första klientkommunikationsenheten hos den lokala kommuni- kationsenheten, fortlöpande avsökning efter en ytterligare kommuni- kationsväg med bättre transmissionsegenskaper.

5. Metod i enlighet med krav 4, också innefattande steget att iden andra kli- entkommunikationsenheten (12) fortlöpande sända ut feldetekteringssignaler till den första klientkommunikationsenheten (10) och byta arbetstillstånd till det första tillståndet vid detektering av fel hos den första klientkommunikat- ionsenheten (1 O).

6. Metod i enlighet med krav 5, också innefattande steget att sända ut en avfrågebegäran från den andra klientkommunikationsenheten (12) till den första klientkommunikationsenheten (10), när en förutbestämd timeouttid har förflutit.

7. Metod i enlighet med krav 4, också innefattande stegen att driva ett flertal i ett tredje drifttillstånd arbetande klientkommunikationsenheter och automa- tiskt byta arbetstillstånd från det tredje tillståndet till det första tillståndet i en första klientkommunikationsenhet (10).

8. Metod i enlighet med krav 4, också innefattande stegen att driva ett flertal i ett tredje drifttillstånd arbetande klientkommunikationsenheter, att byta ar- betstillstånd från det tredje arbetstillståndet till det första arbetstillståndet i en första klientkommunikationsenhet (10) och att sända instruktioner från den första klientkommunikationsenheten (1 O) för att byta drifttillstånd till det andra tillståndet.