專利名稱：網橋及操作該網橋的方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及網橋，特別涉及提供采用自適應調制的無線連接 的網橋。
背景技術：
IEEE標準正EE 802.1D定義了透明網橋，該透明網橋使用生成樹協 議(STP)或快速生成樹協議(RSTP)，從而通過將可用的物理拓撲限制 為數學生成樹來避免無限循環(huán)(loops)。生成樹協議定義了根節(jié)點并建立 了到達該根節(jié)點的路徑成本最佳的生成樹。路徑成本是賦予給網橋端口 的可配置的數值參數。在大多情況下，路徑成本是由IEEE 802.1D和IEEE 802.1Q標準的各種版本中給出的方針決定的。在管理上，可以針對每個 端口設定路徑成本。另一個路徑參數是根路徑成本。根路徑成本是橋接 利用網橋協議數據單元(BPDU)的交換的值。通常，各個網橋使用各端 口的根路徑成本來確定在該端口處與根網橋的距離。為了確定根路徑成 本，需要執(zhí)行以下步驟。各網橋發(fā)送出自己的根路徑成本。根開始于O。 進而，各網橋選擇所接收的根路徑成本最低的端口，作為根端口。該根 端口通過將接收到BPDU的端口的路徑成本與接收到的根路徑成本相 加，來計算出自己的根路徑成本。然后，該網橋將BPDU與自己的根路 徑成本一起發(fā)出。此外，該標準還針對各種以太網鏈路速度定義了默認 值。在正EE802.1Q中定義的多生成樹協議(MSTP)是對RSTP的增強， 該多生成樹協議提供了同一物理拓撲上的多個生成樹實例。必要時，STP、 RSTP以及MSTP借助稱為網橋協議數據單元的消息的交換來形成并改變 生成樹。采用有線鏈路或無線鏈路將網橋互連。
與有線鏈路相比，無線鏈路所面臨的問題是時變傳輸路徑，即，在 良好的傳播條件下，可以傳輸較高的數據速率，而在不好的傳播條件下，條件都十分良好。然而，如果要求接近100%的可用度，則必然要選擇魯
棒性很強的調制和編碼方案。在這種魯棒性強的調制和編碼方案中，雖 然滿足了鏈路的可用度要求，但是卻付出了鏈路的數據速率下降的代價。 因此與大部分時間里實現的數據速率相比，可實現的數據速率變小。
當今，無線鏈路可以釆用自適應調制技術。數字無線通信系統(tǒng)中釆 用的自適應調制允許發(fā)射機根據信道條件來調節(jié)自己的傳輸模式。無線
鏈路的兩個方向是獨立的。接收機(通過信噪比SNR)測量鏈路的質量。 如果接收機檢測出SNR的值對于當前PHY模式(即，信道上使用的調 制方案和編碼方案)而言非常不佳或非常良好，則向發(fā)送方發(fā)送消息， 要求發(fā)送方改變PHY模式。根據該信道上的傳播條件，發(fā)射機可以改變 信道上使用的調制方案和解碼方案。不同階的調制允許針對每個碼元發(fā) 送更多比特，因而實現更高的吞吐量或更好的頻譜效率。隨著這種范圍 的增大，必須要采用更低階的調制，相反，發(fā)射機與接收機之間的距離 越短，越能夠使用增大吞吐量的更高階的調制。此外，自適應調制使系 統(tǒng)能夠克服衰落及其他干擾。鏈路的自適應調制使得能夠在各種PHY模 式之間進行動態(tài)切換。PHY模式包括調制方案和編碼方案，同時確定鏈 路的速度及其魯棒性。這使得在魯棒性最強的PHY模式下能夠保持鏈路 的期望可用度(例如，時間的99.99%)，而在其它情況下則提供更高的 數據速率(例如，時間的99.99%)。
但是，這種解決方案的缺點在于，當自適應調制改變鏈路的PHY模 式并隨后改變了其數據速率時，現有的拓撲可能不再代表針對可用資源 的使用的最佳生成樹。這可能會導致浪費的情況出現，即網絡實際承 載的業(yè)務量低于其理論上能夠承載的業(yè)務量。
當自適應調制使用魯棒性更低的調制方案時，差錯可能會損壞數據 幀，進而損壞BPDU。如果網橋端口處于"丟棄"狀態(tài)并處于正EE 802.1D 中針對至少一個生成樹實例指定的端口角色"替換端口 (AltematePort)" 或"備份端口 (BackupPort)"，并且如果該端口在指定的時間段內未從相鄰的網橋接收到BPDU，則網橋可以推斷該端口只與終端系統(tǒng)鏈接。隨 后，可能會將端口狀態(tài)設定為"轉發(fā)(forwarding)",而"轉發(fā)"將會引 起無限循環(huán)，這將造成災難性行為。在其他情況下，網橋可能將生成樹 重新配置成更加不適當的拓撲。
因此， 一種性能提高的網橋及操作該網橋的方法是有利的，特別是 支持通過自適應調制來改變PHY模式時拓撲的動態(tài)變化的網橋及操作該 網橋的方法。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于，通過優(yōu)選方式單獨或以任意組合來減輕、 緩和或消除上述一個或更多缺點。
根據本發(fā)明的第一方面，提供一種網橋，該網橋包括用于與至少 兩個網絡連接的至少兩個端口；生成樹控制器；以及第一端口的第一無 線網橋鏈路控制器。所述第一端口能操作以在第一無線鏈路上應用自適 應調制技術。所述第一無線網橋鏈路控制器連接到所述第一端口以與該 第一端口交換物理層信息，并且，還連接到所述生成樹控制器，并且適 于請求改變PHY模式或與重新計算所述第一端口的生成樹的請求一起發(fā) 送新的路徑成本。
優(yōu)選的是，所述無線網橋鏈路控制器適于檢測所述無線鏈路上的 PHY模式向新PHY模式的改變，并且響應于該改變而修改受到該改變影 響的無線鏈路的路徑成本。所述新路徑成本是預定值或者是針對新PHY 模式自動計算出的值。所述生成樹控制器適于重新計算與受所述改變影 響的端口相關聯的生成樹。
此外，優(yōu)選的是，所述網橋適于檢測在預定時間段內未接收到任何 網橋協議數據單元(BPDU)的情況，并且請求所述無線網橋鏈路控制器 將所述無線鏈路上的當前PHY模式改變?yōu)轸敯粜愿鼜姷腜HY模式。
當所述網橋適于在其第二端口上提供具有自適應調制的第二無線鏈 路時，該網橋包括該第二端口的第二無線網橋鏈路控制器，其中，所述 第二無線網橋鏈路控制器連接到所述第二端口以與該第二端口交換物理層信息。所述第二無線網橋鏈路控制器還連接到所述生成樹控制器，并
且適于請求改變PHY模式或與重新計算所述第二端口的生成樹的請求一 起發(fā)送新的路徑成本
根據本發(fā)明的第二方面，提供一種操作電信網絡的方法，所述電信 網絡包括至少兩個網橋以及至少一個無線鏈路，并且在所述至少一個無
線鏈路上采用自適應調制技術。該方法包括以下步驟檢測所述無線鏈
路上的PHY模式向新PHY模式的改變；以及修改受所述改變影響的所
述無線鏈路的路徑成本。在下一步驟中，重新計算與網橋的采用自適應 調制的端口相關聯的生成樹。
根據本發(fā)明的第三方面，提供一種操作電信網絡的方法，所述電信 網絡包括至少兩個網橋以及至少一個無線鏈路，并且在所述至少一個無
線鏈路上采用自適應調制技術。該方法包括以下步驟檢測所述網橋在 預定時間段內未接收到網橋協議數據單元的情況；以及將所述無線鏈路 上的當前PHY模式改變成魯棒性更強的PHY模式。優(yōu)選的是，隨后持 續(xù)應用該過程，直到接收到BPDU或者使用了魯棒性最強的PHY模式為 止。
本發(fā)明的其他特征在從屬權利要求中進行闡述。
本發(fā)明的有利之處在于允許高效使用這樣的網絡中的可用容量，艮P， 所述網絡采用考慮了當前鏈路速度的具有自適應調制的無線鏈路。在保 證容量與最佳容量之間分割網絡容量，并且保證容量使用了魯棒性最強 的PHY模式的全部容量的情況下，本發(fā)明確保能夠使用最佳業(yè)務。本發(fā) 明還幫助防止橋接網絡中的無限循環(huán)，即使無線鏈路當前提供的質量不 佳而導致BPDU損壞。此外，重要的是，根據本發(fā)明的網橋能夠在具有 標準IEEE網橋的網絡中工作。


通過以下與附圖結合的詳細說明，能夠更加全面地理解和認識本發(fā) 明，其中
圖1是例示包括通過鏈路互連的網橋的網絡；圖2是本發(fā)明的一個實施方式的網橋。
具體實施例方式
在下文中，以IEEE802.1D標準中定義的網橋及它們的操作為背景， 來討論本發(fā)明。但是應該理解，本發(fā)明不限于IEEE 802.1D標準，還可 適用于提供無線鏈路并在所述無線鏈路上采用了自適應調制的網橋的操 作。
參照圖1，呈現出通過鏈路114 — 124互連的網橋200、 104 —112的 網絡。在最通常的情況下，鏈路114一124可以通過任何可能的物理介質、 銅線纜或無線電(無線)方式來實現。本發(fā)明關注于實施了自適應調制 的無線鏈路。出于清楚和簡潔的考慮，附圖通過非常示意性的方式來展 現本發(fā)明，其中省略了理解本發(fā)明所不必要的元素和線。假設第一網橋 200和第二網橋104是按照本發(fā)明來實現的，連接它們的鏈路114是無線 鏈路，并且假設網橋200和104在所述鏈路114上采用了自適應調制。
網橋200、 104—112通過交換BPDU來彼此通信，這使得各網橋具 有足夠的拓撲信息來將活動網絡拓撲縮減為數學生成樹。無線鏈路114 采用自適應調制。自適應調制可以動態(tài)改變PHY模式(在網橋200與104 之間的鏈路104的OSI模型的物理層上使用的調制方案和編碼方案的集 合)。PHY模式確定鏈路的數據速率及其魯棒性。
參照圖2，呈現出根據本發(fā)明的一個實施方式的網橋200的實施方式。 網橋200包括兩個端口 202和204以及生成樹控制器210，這兩個端口 202和204利用無線鏈路206和208與兩個網絡連接。第一端口 202和第 二端口 204 (在本發(fā)明中釆用自適應調制)分別通過第一和第二無線網橋 鏈路控制器(WBLC) 212和214來增強。WBLC 212、 214存儲有將要 在與其相關聯的端口上使用的各PHY模式的路徑成本。這些路徑成本可 以手動配置或自動計算。WBLC212、 214可以針對生成樹控制器(STC) 210中的自己的端口設定新的路徑成本，并請求STC 210重新計算生成 樹。第一無線網橋鏈路控制器212連接到第一端口 202以與該第一端口 202交換物理層信息，相應地，第二無線網橋鏈路控制器214連接到第二WBLC 212、 214都與所 述生成樹控制器210相連接。WBLC 212、 214與STC之間的連接用于把 來自網橋200的請求發(fā)送給WBLC 212從而改變無線鏈路202和208的 PHY模式，或者用于從WBLC 212、 214將新的路徑成本與重新計算該 端口的生成樹的請求一起發(fā)送給生成樹控制器210。 WBLC 212和214能 夠通過硬件或軟件實現，并且在通過軟件實現的情況下，術語"連接" 表示與WBLC所連接的部件交換數據的能力。
在操作中，如果WBLC212檢測出它的無線端口202已經改變了PHY 模式，則WBLC 212針對端口 202確定新的路徑成本，并將其發(fā)送給生 成樹控制器210，請求針對受影響的端口計算新的生成樹拓撲。
網橋200的生成樹控制器210包括第一寄存器216和第二寄存器218， 第一寄存器216和第二寄存器218分別用于存儲關于第一端口 202和第 二端口 204的狀態(tài)的信息。該信息用于在改變無線鏈路206、 208的PHY 模式后所進行的新生成樹的計算處理中。
網橋200適于檢測在預定的時間段內未接收到任何網橋協議數據單 元。如果預定時間段超時，則網橋請求無線網橋鏈路控制器212、 214將 所述無線鏈路206、 208上的當前PHY模式改變成魯棒性更強的PHY模 式(圖2中的"魯棒PHY模式"箭頭)?？梢詫⑦@種特征描述為"魯棒 網橋配置"。這種配置選項表示網橋200期望單獨的相鄰網橋104與端口 204相連接，并且表示系統(tǒng)應該嘗試避免與該相鄰網橋104失去連接。
如果網橋端口處于端口角色"根"、"替換"或"備份"，則希望定期 從該網橋的相鄰網橋接收BPDU。在本領域的公知的解決方案中，如果 在一定時間內未接收到BPDU，則第一定時器超時，并且網橋將認為相 鄰網橋已從網段中消失。然后，該網橋將會丟棄該端口上的相關信息。 網橋未從相鄰網橋接收到BPDU的一個原因可能在于錯誤的無線鏈路。
根據本發(fā)明的一個實施方式，如果網橋端口 202處于魯棒模式并且 端口角色為"根"、"替換"或"備份"，并且網橋200檢測出在一定時段 內未接收到BPDU，則應該請求WBLC使用魯棒性更強的調制方案。
向WBLC212、214發(fā)送請求的定時必須以這樣的方式進行設定，即在第一定時器超時前發(fā)送出該請求。這可以通過多種方式來實現。在一 個實施方式中，存在第二定時器，該第二定時器被設置為超時發(fā)生在第
一定時器超時之前，并且正是該第二定時器的超時觸發(fā)了向WBLC 212 或214發(fā)送請求，以請求魯棒性更強的PHY模式。在可選的實施方式中， 可以使用有規(guī)則地超時的第一定時器和計數器。在本實施方式中，網橋 200使用2秒定時器。如果網橋200在端口上在3個連續(xù)的2秒期間內未 檢測到來自相鄰網橋的BPDU，則丟棄在該端口上的所有優(yōu)先矢量信息， 并重新計算生成樹。在這種情況下，網橋被配置成向WBLC 212或214 發(fā)送在2個連續(xù)的2秒期間后變?yōu)轸敯粜愿鼜姷腜HY模式的請求。這將 會保證在丟棄該端口上的連接之前應用了新的魯棒性更強的PHY模式。
之后可以持續(xù)應用該過程，直到接收到BPDU或采用了魯棒性最強 的PHY模式吋為止。如果采用了魯棒性最強的PHY模式并且網橋在端 口仍然未接收到來自相鄰網橋的BPDU，則該過程未能成功從而網橋應 該丟棄該端口上的信息。
本發(fā)明的構想在于，使所述方案適用于帶自適應調制的無線端口的 數量不為2的網橋。在一個實施方式中，可以是具有一個無線端口和一 個有線端口的網橋。此外，根據本發(fā)明，網橋可以包括大量端口，并且 在某些實施方式中，這些端口中的一部分可以是與WBLC相連接的采用 自適應調制的無線端口。
優(yōu)選的是，在"等待到恢復"時間后，才允許切換回魯棒性較弱的 PHY模式以避免不同PHY模式之間的搖擺(flapping)。"等待到恢復" 是在故障修復之后的用于電信中的概念。在發(fā)生故障后，系統(tǒng)將會從工 作狀態(tài)切換至冗余實體。典型情況下，快速執(zhí)行該切換以縮短中斷時間 (但要注意的是，始終存在中斷)。如果已經修復了故障資源，立刻切換 回主實體并不是理想的方案。原因在于，如果主資源在良好狀態(tài)與不良 狀態(tài)之間搖擺，將會由于上面說明的中斷而導致無法進行通信。因此應 用了 "等待到恢復"時間，其通常為幾分鐘的量級。在系統(tǒng)切換回主資 源之前，主資源由于"等到恢復"時間而一定處于"良好"狀態(tài)。
在一個實施方式中，在保證容量與最佳容量之間分割網絡容量，并且保證容量使用了魯棒性最強的PHY模式的全部容量的情況下，本發(fā)明 確保能夠使用最佳業(yè)務。在該實施方式中，需要多個生成樹實例(因此 需要使用例如802.1Q中描述的MSTP)。然后，需要將保證業(yè)務和最佳業(yè) 務映射到不同的生成樹實例上。
權利要求
1、一種網橋(200)，其包括用于與至少兩個網絡連接的至少兩個端口(202、204)；生成樹控制器(210)；以及第一端口(202)的第一無線網橋鏈路控制器(212)，其中，所述第一端口(202)能操作以在第一無線鏈路(206)上應用自適應調制技術，其中，所述第一無線網橋鏈路控制器(212)連接到所述第一端口(202)以與該第一端口(202)交換物理層信息，并且，所述第一無線網橋鏈路控制器(212)連接到所述生成樹控制器(210)以請求改變PHY模式或與用于重新計算所述第一端口(202)的生成樹的請求一起發(fā)送新的路徑成本。
2、 根據權利要求1所述的網橋(200)，該網橋(200)還包括第二 端口 (204)的第二無線網橋鏈路控制器(214)，其中，所述第二端口 (204) 能操作以在第二無線鏈路(208)上應用自適應調制技術，其中，所述第 二無線網橋鏈路控制器(214)連接到所述第二端口 (204)以與該第二 端口 (204)交換物理層信息，并且，所述第二無線網橋鏈路控制器(214) 連接到所述生成樹控制器(210)以請求改變PHY模式或與用于重新計 算所述第二端口 (204)的生成樹的請求一起發(fā)送新的路徑成本。
3、 根據權利要求1所述的網橋(200)，其中，所述生成樹控制器(210) 包括用于存儲與所述第一端口 (202)的狀態(tài)有關的信息的第一寄存器(216)。
4、 根據權利要求2所述的網橋(200)，其中，所述生成樹控制器(210) 包括用于存儲與所述第一端口 (202)的狀態(tài)有關的信息的第一寄存器(216)和用于存儲與所述第二端口 (204)的狀態(tài)有關的信息的第二寄 存器(218)。
5、 根據前述權利要求中任一項所述的網橋(200)，其中，所述無線 網橋鏈路控制器(212、 214)適于檢測所述無線鏈路(206、 208)上的 PHY模式向新PHY模式的改變，并且響應于該改變而將受該改變影響的 所述無線鏈路(206、 208)的路徑成本改變?yōu)獒槍λ鲂翽HY模式的新 值，并且，所述生成樹控制器(210)適于重新計算與受所述改變影響的端口相關聯的生成樹。
6、 根據前述權利要求中任一項所述的網橋(200)，該網橋(200) 適于檢測在預定時間段內未接收到任何網橋協議數據單元的情況，并且 適于請求所述無線網橋鏈路控制器(212、 214)將所述無線鏈路(206、 208)上的當前PHY模式改變?yōu)轸敯粜愿鼜姷腜HY模式。
7、 根據前述權利要求中任一項所述的網橋(200)，其中，所述無線 網橋鏈路控制器(212、 214)適于存儲要在它們的相關端口上使用的PHY 模式的路徑成本數據。
8、 根據權利要求1到8中任一項所述的網橋(200)，其中，所述無 線網橋鏈路控制器(212、 214)適于自動計算要在它們的相關端口上使 用的PHY模式的路徑成本數據。
9、 根據前述權利要求中任一項所述的網橋(200)，該網橋(200) 包括多個采用自適應調制的無線端口以及與所述無線端口相連接的多個 無線網橋鏈路控制器。
10、 一種操作電信網絡(100)的方法，所述電信網絡(100)包括 至少兩個網橋(200、 104)以及至少一個無線鏈路(114)，并且在所述 至少一個無線鏈路(114)上采用自適應調制技術，該方法包括以下步驟(a) 檢測所述無線鏈路上的PHY模式向新PHY模式的改變；(b) 修改受所述改變影響的所述無線鏈路的路徑成本；(c) 重新計算所述網橋的與采用自適應調制的端口相關聯的生成樹。
11、 根據權利要求10所述的方法，其中，將所述無線鏈路(114) 的路徑成本改變?yōu)獒槍λ鲂翽HY模式的新值。
12、 一種操作電信網絡(100)的方法，所述電信網絡(100)包括 至少兩個網橋(200、 104)以及至少一個無線鏈路(114)，并且在所述 至少一個無線鏈路(114)上采用自適應調制技術，該方法包括以下步驟(a) 檢測所述網橋在預定時間段內未接收到網橋協議數據單元的情況；(b) 將所述無線鏈路上的當前PHY模式改變成魯棒性更強的PHY模式。
13、 根據權利要求12所述的方法，其中，重復進行所述將當前PHY 模式改變成魯棒性更強的PHY模式的步驟，直到在所述預定時間段內接 收到網橋協議數據單元或者使用了所述網橋可用的魯棒性最強的PHY模 式為止。
14、 根據權利要求13所述的方法，該方法還包括如下步驟 如果針對魯棒性最強的PHY模式在所述預定時間段內未接收到任何網橋協議數據單元，則丟棄與所述端口有關的信息。
15、 根據權利要求12到14中任一項所述的方法，其中，在"等待 到恢復"時間后，允許切換回魯棒性較弱的PHY模式。
全文摘要
網橋(200)包括用于與兩個網絡連接的兩個端口(202、204)、生成樹控制器(210)以及各端口(202、204)的無線網橋鏈路控制器(212、214)。端口采用自適應調制技術。無線網橋鏈路控制器(212)與端口(202)相連接以與該端口(202)交換物理層信息。當端口檢測到其PHY模式發(fā)生改變時，該端口將鏈路的路徑成本設定為針對新PHY模式而配置的值，并使網橋重新計算其生成樹。無線網橋鏈路控制器(212)還與生成樹控制器(210)相連接。如果網橋檢測到在一定時間段內未接收到網橋協議數據單元并且定時器馬上要超時，則網橋使端口(202)經由無線網橋鏈路控制器(212)使用魯棒性更強的PHY模式。
文檔編號H04L12/46GK101617510SQ200780051770
公開日2009年12月30日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權日2007年2月28日
發(fā)明者托爾斯滕·凱瑟, 托斯滕·米勒, 托馬斯·艾伯蒂, 赫伯特·洛伊韋爾 申請人:Lm愛立信電話有限公司