一种提供负载平衡与流量控管的动态无线网络拓扑系统

摘要

本发明是一种提供负载平衡与流量控管的动态无线网络拓扑系统，该系统是将IEEE 802.11对无线撷取点所规范的管理帧，应用于无线分散系统模式，并在管理帧中新增一信息单元，使得不同无线撷取点间，可根据该信息单元所提供的一链接数字段及一服务链接数字段内的信息，选择与链接数及服务链接数较少的AP，建立无线网络连结，并根据该信息单元所提供的一建立无线连结字段内的实时网络流量信息，作为判断是否建立联机的依据，以达成平衡负载与流量控管的目的，形成一高效率、低负载且拓扑简单的动态无线网络拓扑系统。本发明有效降低对系统引起的负荷及可能导致的干扰，进而令无线连结最佳化、有效降低频宽浪费及负载不均。

说明书

技术领域

本发明有关于一种无线网络拓扑系统，尤指一种可令不同无线撷取点间，根据IEEE 802.11规范的管理帧(Management frame)中所新增的一信息单元提供的一链接数(Hop Count)字段及服务链接数(Service Hop Count)字段内的信息，在有线网络骨干的架构下，自动选择与链接数及服务链接数较少的AP，建立无线网络连结，以动态地形成一高效率、低负载且拓扑简单的无线网络拓扑系统，即一种提供负载平衡与流量控管的动态无线网络拓扑系统。

背景技术

由于，无线网络的特性可弥补有线网络的许多缺点，近年来，以IEEE802.11无线网络协议为基础的网络拓扑系统，已成为目前无线网络发展的主要方向，虽然此一发展趋势已相当明显，即如何根据无线撷取点(Access Point，以下简称AP)间的互连架构，以发展无线网络拓扑系统。然而，因为在IEEE在制定该协议之初，未预期到IEEE 802.11会发展的如此快速，故以IEEE802.11无线网络为基础的网络拓扑，至今仍然没有IEEE的标准协议，甚至连相关的草案都还未成型。因此，目前许多网络厂商均已开始发展自己的无线网络拓扑系统。

由于，无线网络与有线网络的物理特性有极大的差异，无线网络所提供的服务不仅有别于有线网络，其与有线网络整合时也存在着一些潜在的问题，目前各网络厂商所自行发展出的已知无线网络拓扑系统，大多不能满足使用者的真正需求，其与有线网络的拓扑相较，不仅显得较不具弹性，且无论在网络架设、拓扑的生成与维护及网管等各方面，都仍存在若干待解决的问题，这些问题也为在无线分散系统模式(Wireless Distribution System，以下简称WDS)下发展无线网络拓扑系统所必须面对与克服的问题。

另外，无线网络系统的效能，与无线网络拓扑有着密不可分的关系，主因在于无线介质为共享的有限资源，必须依存在载子感测多存取/碰撞避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，简称CSMA/CA)的架构上，故如何有效地分享无线频宽资源即显得格外重要。此外，干扰与噪声的问题对无线连结(RunOutofVport)的传输效能，也会有影响，此由许多无线网络的相关文献可知，每多增加一个无线连结，可能会导致传输效率降低一半，甚者，无线网络也可能因为拓扑长成，而不具最佳化，导致网络长时间处于忙碌状态，但整体效能却乏善可陈。

参阅图1及图2所示，乃两个无线网络拓扑，各该无线网络拓扑都各有一AP连结上一有线网络，其信号范围均涵盖到其余三台未直接连结上该有线网络的AP，且各该AP的相对位置都一致，二者间唯一的差异，在于图1所示的拓扑中AP 1-4直接与AP 1-1建立无线连结，而图2所示的拓扑中AP2-4则未与AP 2-1直接建立无线连结。因此，若图1所示的拓扑中未直接连结上该有线网络的三台无线撷取点AP 1-2、AP 1-3及AP 1-4，同时有数据要传送到该有线网络时，以AP 1-4为例，若AP 1-4欲传送帧到AP 1-1，则AP1-4会先传送一要求帧(Request To Send，以下简称RTS)予AP 1-1，AP 1-1在收到此一RTS时，若可接收AP 1-4的帧，则AP 1-1将传送一响应帧(Clear ToSend，以下简称CTS)，告知周遭的其它AP，根据此一程序，令AP 1-4在传送帧时，避免发生碰撞。换言之，AP 1-4在传送帧的瞬间，图1所示的拓扑中其它的AP都会停止传送帧。

若类似的情况发生在图2所示的拓扑中，当AP 2-4欲传送帧到AP 2-1时，由于其无线拓扑架构不同于图1所示的拓扑，故AP 2-4必须先将一RTS传送到AP 2-3，AP 2-3在收到AP 2-4传来的RTS时，若其可接收AP 2-4的帧，则传送一响应帧CTS，告知周遭的其它AP，以避免发生碰撞，因此，若AP 2-2是位在AP 2-3的信号范围内，则在AP 2-4传送帧予AP 2-3的瞬间，不会有碰撞发生，但相较于图1所示的拓扑，AP 2-3必须再一次执行同样的传送流程，才可将来自AP 2-4传来的帧，传送到AP 2-1。故，由前述可知，AP 1-4显然较AP 2-4具有较佳的传送效能。

同样地，在图2所示的拓扑中，当AP 2-4传送帧到AP 2-3的瞬间，若AP 2-2不在AP 2-3的信号范围内，且AP 2-2也有帧要传送到AP 2-1时，AP 2-2会传送一RTS到AP 2-1，此时，若AP 2-1可接收AP 2-2帧，也会传送一CTS，告知AP 2-2。然而，当AP 2-2传送帧到AP 2-1时，AP 2-1却有可能受到AP 2-3的干扰，而影响其传输效能；同理，当AP 2-1在回传一确认帧ACK到AP 2-2时，也会对AP 2-3造成干扰。因此，由图1及图2所示的二无线网络拓扑可知，在帧传送的路径中，较多的无线连结除了会降低传输效能外，也可能会引发潜在的干扰。故在无线拓扑系统中，若能提供一较少AP的链接(Hop)，以连结上有线网络，则会令整个系统具有较佳的传输效能。

另外，参阅图3所示，乃一已稳定的无线网络拓扑，其中各AP的命名系以“AP a-b”的方式呈现，其中a代表该AP连结上有线网络须经过的链接数，b代表其为经过a个链接数以连结上有线网络的第b台AP，故AP 3-2代表其为经过三个链接数以连结上有线网络的第二台AP。参阅图4所示，在图3所示的无线网络拓扑环境下，加入一台新的AP X-Y，其信号范围与AP 2-2、AP 3-3及AP 3-4相互涵盖，若该新加入的AP X-Y最后与AP 3-3或AP 3-4建立联机，且以此延伸拓扑，则依据前述命名规则，该新加入的AP X-Y应命名为AP 4-5。但是，由于AP 2-1后端要服务的AP，较AP 2-2后端要服务的AP为多，一笔帧若要经由(AP 4-5)→(AP 3-3)→(AP 2-1)→(AP 1-1)的路径传送到有线网络，会因为竞争频宽的条件较不佳，而减低了传送的效能，故该新加入的AP X-Y若能直接与AP 3-4建立联机，则在较佳的频宽竞争条件下，其传输效能显然会有较佳的表现。此外，若该新加入的APX-Y能直接与AP 2-2建立联机，则基于前述原因，即以较少的无线链接数连结上有线网络，将会有更佳的效能表现。相反地，一路径上每增加一段无线链接数，其效能约降低一半。

综上所述，当一新的AP欲加入一无线网络拓扑时，如何令其在发展无线网络拓扑时，能依可接收的信号，选择拓扑系统较不复杂的网络，或如何精简AP连结上有线网络的链接数，以较少的链接数加入该网络拓扑，减少同一笔帧在无线环境下重复传送的次数，以得到较佳的效能，有效降低对系统引起的负荷及可能导致的干扰，进而令无线连结最佳化、有效降低频宽浪费及负载不均的问题，即成为各无线网络业者极为重视，且尚待努力解决的一重要课题。

发明内容

有鉴于前述传统AP在加入一无线网络拓扑后，所发生连结不佳、浪费频宽及负载不均的问题，发明人乃根据多年来从事网络设备及系统开发的技术经验，及所累积的专业知识，针对AP特性，悉心研究各种解决方案，并经不断研究、实验与改良后，终于开发设计出本发明的一种提供负载平衡与流量控管的动态无线网络拓扑系统，期透过该种新的网络拓扑系统，令不同AP在WDS的运作模式下，能针对无线网络介质特性，快速且自动地发展出最佳化的无线网络拓扑系统，令系统中的AP能以最佳的路径连结上有线网络，即以最少无线连结数连结上有线网络，形成网络效能较佳的网络拓扑，以达成平衡负载与流量控管的目的，形成一高效率、低负载且拓扑简单的动态无线网络拓扑系统。

本发明的一目的，是将IEEE 802.11对AP所规范的管理帧(Managementframe)，应用于WDS模式，并在管理帧中新增一信息单元(Information Element，以下简称IE)，该信息单元除包括在无线绕送机制运作过程中，可令一台AP判断出其它台AP的运作情况，并据以决定是否与其建立无线连结的必要字段外，还包括一链接数(Hop Count)字段，该链接数字段是用以表示一台处于无线网络拓扑的AP，欲连结上有线网络，须经过的无线连结与有线连结的总连结数目。如此，一台欲加入一稳定无线网络拓扑的新AP，可在收到该无线网络拓扑中其它AP传来的探测要求帧后，透过解析其中各该链接数字段的值，选择与链接数较少的AP，建立无线网络连结，以形成较有效率且较简化的无线拓扑系统。

本发明的另一目的，是该信息单元还包括一服务链接数(Service HopCount)字段，该服务链接数字段用以表示未直接连结上有线网络的AP，都必须透过某一特定AP的服务，方可连结上有线网络，所述未直接连结上有线网络的AP数量，即为该特定AP的服务链接数。如此，一台欲加入一稳定无线网络拓扑的新AP，可在收到该无线网络拓扑中其它AP传来的探测要求帧后，透过解析其中各该服务链接数字段的值，选择与服务链接数较少AP，即负载较轻且拓扑较简单的AP，建立具有平衡负载功能的无线网络拓扑连结。

本发明的又一目的，是该信息单元还包括一建立无线连结(RunOutofVport)字段，该建立无线连结字段系用以表示AP是否可再建立新的无线连结，即是否具有产生更多实体上无线连结(physical wireless links)的能力，故该字段包括两种模式，其中模式一为不允许与其它AP建立新的无线连结的模式，模式二为仍可与其它AP建立无线连结，在模式二时，该字段必须提供AP最实时的网络流量情况，以作为其它AP与其建立联机时的判断依据。如此，一台欲加入一稳定无线网络拓扑的新AP，可在收到该无线网络拓扑中其它AP传来的探测要求帧后，透过解析其中各该链接数字段及服务链接数字段的值，选择与链接数及服务链接数较少的AP，建立无线网络拓扑连结，但是，若该新加入的AP发现至少二台以上AP提供同等且较佳的联机时，该新加入的AP可依据所收到的IE中该建立无线连结字段内的值，判断各该AP能否建立无线连结，若任一AP可接受建立新的联机时，则其IE中的该建立无线连结字段，将以模式二呈现，提供最实时的网络流量情况，以作为该新加入的AP与其建立联机时的判断依据，进而选择与网络流量较少的AP建立联机，以确保能获得相对较佳的频宽保证，实现对无线网络拓扑流量控管的能力，并在网络流量有差异时，令拓扑系统可依据流量建立联机，令无线网络的拓扑架构得趋于平衡。

本发明的又另一目的，是该新加入的AP在判断出至少二台以上AP提供了几乎相同的联机条件时，若各该AP均无大流量的负载，该新的AP还可依所接收到的无线信号的强弱，作为形成无线网络拓扑联机时的依据，而选择以一信号较佳的AP，建立联机。

本发明的又另一目的，是每一台AP的无线连结数目可由使用者选择设定，若使用者未设定，则AP会依据其系统的隐含(default)值决定，且每一台AP的最多无线连结数目可有不同的设定值，以根据各别AP的特性及需求，限制无线连结的数目，并以此平均AP的连结数目，达到均衡负载、有效运用频宽，甚至满足令某些特定AP不服务后端连结的要求。

本发明的又另一目的，是该信息单元还包括一预设群组识别码(DefaultGroup ID，简称DGID)字段及一逃脱模式(Escape)字段，其中该预设群组识别码字段是用以表示AP预设希望加入的群组识别码(Group ID)，该逃脱模式字段则是用以表示一AP可否接受与另一具有不同预设群组识别码(DefaultGroup ID，简称DGID)的AP建立连结的依据，以方便网管人员的网络管理，故该字段包括三种模式，其中模式一为可接受逃脱模式，模式二为不可接受逃脱模式，模式三为同一群组的AP都为不可接受逃脱模式，该模式并不需要对同一群组的所有AP作逐一设定，仅需设定根源AP，透过其IE告知其它AP，该模式的优先权高于其它模式，因此，本发明可透过对该预设群组识别码字段及该逃脱模式字段，进行简单的设定，即可令个别AP具有选择服务对象的权利，即对于属性不相同的AP，有选择服务与否的权利，以确保形成一私有的无线网络系统。

本发明的又另一目的，是该信息单元还包括一唯一选择链接(UniqueSelection Link)字段，该唯一选择链接字段是用以表示某一特定AP其信号范围可及的所有AP中，存在且唯一具有链接数字段最小的AP。如此，当一台AP欲与某一特定AP建立无线连结时，可将其该唯一选择链接字段致能(enable)，以便于协商时，告知该特定AP，一旦该唯一选择链接字段被致能，该AP的探测要求帧将不再以广播方式传送，而必须填入要连结的该特定AP的MAC地址，使得该AP可据以与该特定AP建立联机。另外，若该特定AP因人为移动，致其信号范围与其它AP相互涵盖时，该特定AP的该唯一选择链接字段将不再致能，且在该特定AP获悉其它AP后端须服务的AP较少时，将打断与原先AP间的无线连结，进而与其它AP建立无线连结。据上所述，本发明的AP除可提供负载平衡的服务外，还会兼顾AP动态位移的特性，并考量后端AP的信号涵盖特性，建立负载平衡的无线连结。

本发明的又另一目的，是当一AP未改变连结方式前信号范围可涵盖到的具有最少链接数的AP间的服务链接数的差值，大于该AP改变连结方式后信号范围可涵盖到的具有最少链接数的AP间的服务链接数的差值时，该AP可改变链接，以令所形成的连结除具有较佳的效能表现外，也兼具网络拓扑平衡的效果；反之，则该AP无需改变链接方式。

本发明有效降低对系统引起的负荷及可能导致的干扰，进而令无线连结最佳化、有效降低频宽浪费及负载不均。

附图说明

图1为一传统无线网络拓扑架构中，AP 1-4直接与AP 1-1建立无线连结的示意图；

图2为一传统无线网络拓扑架构中，AP 2-4未与AP 2-1直接建立无线连结的示意图；

图3为一传统已稳定的无线网络拓扑架构示意图；

图4为在图3所示无线网络拓扑环境下，加入一台新的AP X-Y后的无线网络拓扑架构示意图；

图5为本发明将一新的AP3加入一无线网络拓扑的协商过程示意图；

图6为本发明第一个实施例中复数台AP的无线网络拓扑架构示意图；

图7为本发明第二个实施例中复数台AP的无线网络拓扑的架构示意图；

图8为本发明第三个实施例中复数台AP的无线网络拓扑架构示意图；

图9为本发明第四个实施例中复数台AP的无线网络拓扑架构示意图；

图10为本发明第五个实施例中复数台AP的无线网络拓扑架构示意图；

图11为在图10所示第五个实施例中加入一个新的AP#8的无线网络拓扑架构示意图；

图12为本发明第六个实施例中复数台AP的无线网络拓扑架构示意图；

图13为本发明第七个实施例中复数台AP的无线网络拓扑架构示意图；

图14为本发明第八个实施例中复数台AP的无线网络拓扑架构示意图；

图15为在图14所示第八个实施例中，若AP4-4因人为的移动，使其信号范围可与AP3-4相互涵盖时，所形成的新的无线网络拓扑架构示意图；

图16为在图14所示第八个实施例中，加入一新的AP X-Y后的无线网络拓扑架构示意图；

图17为在图14所示第八个实施例中，加入一新的AP X-Y后所形成的新的无线网络拓扑架构示意图。

具体实施方式

为便于贵审查委员能对本发明的目的、理念及技术原理，有一更清楚的认识与了解，举实施例配合附图，详细说明如下：

在IEEE 802.11协议中，定义了三大类的帧(frame)，分别是管理帧(Management Frame)、数据帧(Data Frame)及控制帧(Control Frame)，其中管理帧主要是用来做为无线撷取点(Access Point，以下简称AP)与无线工作站(Station，以下简称STA)间的沟通帧，由管理帧，AP与STA间可交换彼此的信息，以决定是否建立实体链接(Link)。故本发明根据管理帧的功能，将其特性运用到不同AP间，以便令任二台AP间的无线连结，有一最初步的依据。由于，管理帧主要依据所包含的信息单元(Information Element，以下简称IE)，达到沟通的作用，故AP必须根据本身的设定与状态，来维护IE，并将IE适当地由管理帧传送出去。因此，在本发明中，即由新增一IE，令该IE可提供AP本身在无线分散系统(Wireless Distribution System，以下简称WDS)模式下的状态，任何一台AP都可根据所接收到的IE，判断出WDS中其它AP的运作情况，并据以决定是否与其建立实体链接，且针对已建立的实体链接做实时的状态维护。

在本发明的无线绕送机制中，当第一台AP开机后，该第一台AP将定期以广播(broadcast)方式，发送探测要求(Probe Request)帧，并在该帧中新增一IE，该新增的IE也可透过其它种管理帧而传送出去，IE不仅用以宣告自己为支持本发明的无线绕送机制的AP，且可实时(real time)地将自己目前的状态传送出去，由于该探测要求帧也为广播帧，故凡是支持本发明的无线绕送机制的AP都能收到该探测要求帧，且能分析IE所提供的信息，并将实时信息储存在一桥接表(Bridge Table，以下简称BT)中。此时，若第二台AP收到该探测要求帧时，将回传一探测响应(Probe Response)帧，以响应该第一台AP传来的探测要求。当协商完成(Negotiation Finish)时，该第一台及第二台AP间便可决定是否建立起彼此间的无线连结(Wireless Link)，由于，该二台AP间定期以广播方式，发送探测要求帧，故该二台AP即能据此判断某一特定的无线连结是否存在，进而透过快速扩展树的协议(Rapid Spanning TreeProtocol，以下简称RSTP)或其它既有的拓扑长成协议，建立新的拓扑结构。在本发明的其它实施例中，该第二台AP在收到该探测要求帧时，也可以其它方式回传一响应帧，以响应该第一台AP传来的探测要求。

本发明为令各该AP能依据所收到的IE，决定是否建立无线连结，首先，必需针对新增加的IE中所包含的字段(Field)内容，逐一定义，并详细说明如下：

a)信息单元识别(ElementID)字段(Field)：为IEEE规定的一必要字段，为IE的第一个字段，其长度为一个字节，用以存放IE的识别码(ID)，其内容必须有别于已经被使用过的识别码。

b)长度(Length)字段：为IEEE规定的一必要字段，为IE的第二个字段，其长度为一个字节，用以存放IE的总长度，即用以记录IE自第三个字节起到最后一个字段终止的位数总和。

c)预设群组识别码(Default Group ID，简称DGID)字段：为一可新增的字段，字段长度可为固定，用以表示AP预设希望加入的群组识别码(Group ID)，即具有最高优先权加入的群组，然而，在实际运作中，预设群组不必然为最后加入的群组，而是提供一优先级的参考，故此字段并非必要字段。换言之，具有相同预设群组识别码的不同AP间，可拥有较高的优先权，以建立彼此的无线连结，实现群组的基本概念。但在某些特定模式下，具有不同预设群组识别码的不同AP间，也可建立无线连结。在本发明的无线绕送机制中，所有AP均拥有自己的预设群组识别码，且各该预设群组识别码可由使用者设定，此一特性，意味着每一AP均具有最高优先(highestpriority)加入某一特定AP群组(group)的机会。

d)运作群组识别码(Current Group ID，简称CGID)字段：为一新增的字段，字段长度可为固定，用以表示AP在本发明的无线绕送机制运作时实际加入的群组识别码，以提供其它AP认知某一特定群组是否实际存在且运行，故该字段为一必要的字段。在本发明的无线绕送机制中，所有AP最终均将加入某一特定群组，该特定群组的识别码即为CGID。

e)角色(Role of AP)字段：为一可新增的字段，字段长度固定，用以表示AP在本发明的机制运作时的目前角色，该字段与信息方式字段(Hello字段)间需择一作为必要字段。在本发明的无线绕送机制中，所有AP均拥有自己的预定角色(default Role)，且各该预定角色可由使用者设定，此一特性，意味着每一AP均具有最高优先(highest priority)在某一特定群组(group)中扮演(play)该角色的机会，各该预定角色包括下列几种：

(1)根源(Root)AP：指AP目前处于连结上有线网络的状态，可用以为后端未连结上有线网络的AP提供服务，以建立无线连结。

(2)备援(Backup Root，简称Backup)AP：指AP目前处于连结上有线网络的状态，但无法用以为后端未连结上有线网络的AP提供建立无线连结的服务。

(3)纯粹(Pure)AP：指AP目前处于没有连结上有线网络的状态，需透过其它根源AP提供服务，以连结上有线网络。

(4)逃脱(Escape Pure，简称Escape)AP：指AP目前处于透过连结上具有不同预设群组识别码字段的AP，以连结上有线网络。

(5)初始(Initial Pure，简称Initial)AP：指AP目前处于角色还未稳定时的瞬时，此时，AP尚未建立无线连结或已经将建立过的无线连结打断。

f)信息方式(Hello)字段：为一可新增的字段，字段长度可为固定，用以表示AP在传送IE时，以何种角色传送，该字段与角色字段需择一作为必要字段。

g)建立无线连结(RunOutofVport)字段：为一可新增的字段，字段长度固即可，用以表示AP是否可再建立新的无线连结，即是否具有产生更多实体上无线连结(physical wireless links)的能力。由于，是否可再建立新的无线连结，是依据建立联机数目的多寡而定，目的为提供负载的平衡，故该字段并非必要字段，而为一可附加的字段。此外，当一AP尚可以建立联机时，该字段可依据实时的网络流量，区分出该AP目前的负载程度，以作为其它AP联机时的依据。建立无线连结的模式包括下列几种：

(1)模式一：不允许该AP与其它AP建立新的无线连结。

(2)模式二：该AP仍可建立无线连结。为有效运用此一字段，提供实际的流量情况，故于模式二时，此一字段必须提供该AP最实时的网络流量情况，以作为其它AP建立联机时的判断依据。

h)序号(Sequence)字段：为一新增的字段，字段长度固定，其内容是用以表示目前最新的一个已知的IE的序号，以显示特定群组的存在。换言之，根源AP每发送一个带有IE的管理帧，就会对该字段累加一个数值，而其它同一群组的AP即根据在环境中所接收到该字段的最大值作为传送的内容，也为一必要的字段。

i)根源无线撷取点MAC(MACofRootAP)字段：为一新增的字段，字段长度固定，用以表示该AP群组中根源AP的MAC值，由于，MAC具有不重复性及固定性，故依其特性，该字段也为一必要的字段。

j)频道(Channel)字段：为一可新增的字段，字段长度固定即可，用以表示群组的工作频道，由于，在其它管理帧中也有相类似的频道信息，故该字段并非必要的字段。

k)名称(AP Management Name)字段：为一可新增的字段，字段依据设定的名称长度而定，以方便网管人员的网络管理，此字段并非必要的字段。

l)逃脱模式(Escape)字段：为一可新增的字段，字段长度固定即可，用以表示一AP可否接受与另一具有不同预设群组识别码的AP建立连结的依据，以方便网管人员的网络管理，此字段为可附加的字段，其所包含的模式如下：

(1)模式一：AP可接受逃脱模式；

(2)模式二：AP不可接受逃脱模式；

(3)模式三：同一群组的AP都为不可接受逃脱模式，该模式并不需要对同一群组的所有AP作逐一设定，而是经由根源AP，透过本发明的IE告知其它AP，该模式的优先权高于其它模式。

m)链接数(Hop Count)字段：为一可新增的固定长度字段，用以表示一台处于无线网络拓扑的AP欲连结上有线网络，其所须经过的无线连结与有线连结的总连结数目，其中必有一个有线网络连结，其它都为无线网络的连结，其所包含的模式如下：

(1)模式一：当该AP未建立联机而处于瞬时时，该字段记载最佳化链接数(Optimal Hop Count)，是指一特定AP于其可接收信号的范围内，所接收到帧中链接数的最小值；由此，其它AP得以知道该AP可建立联机的最佳链接数；

(2)模式二：当该AP已经建立联机而处于稳态时，该字段记载目前的链接数，即该AP连结上有线网络所经过的总链接数，其中包含了一个有线的链接，其它都为无线的链接。

n)服务链接数(Service Hop Count)字段：为一可新增的固定长度字段，用以表示未直接连结上有线网络的AP，都必须透过某一特定AP的服务，方可连结上有线网络，所述未直接连结上有线网络的AP数量，为该特定AP的服务链接数，其所包含的模式如下：

(1)模式一：当该AP未建立联机而处于瞬时时，该字段记载具有最佳化链接数的所有AP中服务链接数最佳的值；由此，其它AP得以知道该AP可建立联机的最佳服务链接数；

(2)模式二：当该AP已经建立联机而处于稳态时，该字段记载该AP目前的服务链接数。

o)唯一选择链接(Unique Selection Link)字段：用以表示某一特定AP其信号范围可及的所有AP中，存在且唯一具有链接数字段最小的AP。

在此需注意者，乃前述定义的各该字段中，只有信息单元识别码字段及长度字段有顺序性，其它字段间只要是固定的先后顺序即可，至于各该字段的长度，除信息单元识别码字段及长度字段需依规定固定长度外，其它字段可视实际需要设定其长度。此外，本发明所定义的IE是由各该字段所组成，但本发明在实施时，也可依需要或方便性，令每一个IE呈现一个或数个字段的信息。

由本发明所定义的该预设群组识别码(DGID)及运作群组识别码(CGID)字段可知，本发明在无线绕送机制中导入了群组的概念，其目的是在令不同AP间可透过管理帧中所挟带的IE，来判别AP的属性，再依属性的协调性与否，作为建立实体连结的另一个依据。由于，群组中的AP具有属性的可协调特质，因此，此一判断依据可抑制无线网络拓扑的恣意扩张，进而大幅缩减了无线网络拓扑的复杂度，也避免了因无线网络拓扑恣意成长所降低的传输效能。另外，由于不同地域的AP必然会有不同的介质属性与传输品质特性，故令属性差异极大的AP无法直接建立实体连结，将可确保无线网络的频宽被有效地运用。

参阅图5所示乃一新的AP3在加入一无线网络拓扑的协商过程，该AP3的信号范围与该无线网络拓扑的其它AP1、AP2相互涵盖，此时，由于AP3可收到AP1与AP2传来的探测要求(Probe Request)帧，故AP3可根据其中的链接数字段(Hop Count Field)及服务链接数字段(Service Hop Count Field)，获得AP1与AP2目前的链接数与服务链接数，并依所述信息，判断AP1与AP2的负载情况与联机条件，进而选择一较佳的AP进行建立联机，且由回传一探测响应(Probe Response)帧，与欲建立联机的AP建立可靠的双向连结。以图5为例，AP3选择与AP1建立联机，而AP1在接收到AP3传来的探测要求时，可根据其中的信息判断AP3是否得以建立联机，若符合建立联机的规则，AP1即回复一探测响应帧予AP3，如此，AP1与AP3间即得以建立联机。据此，不同AP间在建立联机前，即能依据既有的负载情况，选择较佳的路径建立联机，大幅地简化了无线网络拓扑的复杂度，且提供了较佳的无线拓扑与负载平衡。

在本发明的第一个实施例中，参阅图6所示，一台新的AP X-Y欲加入一具有四台AP的稳定无线网络拓扑，且该新的AP X-Y的信号范围恰只可与AP2-1及AP2-2相互涵盖，故该新的AP X-Y可收到AP2-1与AP2-2传来的探测要求帧，并可解析其链接数字段与服务链接数字段的值，由图6所示可知，AP2-1与AP2-2的链接数都为二，而AP2-1的服务链接数值为一，AP2-2的服务链接数值为零，所述信息将随着AP2-1与AP2-2所发出的探测要求帧，而传送出去。该新的AP X-Y在接收到并解析出所述字段值后，可立即判断出最佳化的链接数及服务链接数分别为二及零，并据以选择与负载较轻且拓扑较简单的AP2-2，建立具有平衡负载的无线网络拓扑连结。

在本发明的第二个实施例中，参阅图7所示，一台新的AP X-Y欲加入一具有四台AP的稳定无线网络拓扑，且该新的AP X-Y的信号范围恰仅与AP2-1及AP3-1相互涵盖，故该新的AP X-Y可收到AP2-1及AP3-1传来的探测要求帧，并可解析其链接数字段与服务链接数字段的值，由图7所示可知，AP2-1的链接数为二，AP3-1的链接数为三，而AP2-1的服务链接数值为一，AP3-1的服务链接数值为零，这些信息将随着AP2-1与AP3-1所发出的探测要求帧，而传送出去。该新的AP X-Y在接收到并解析所述字段值后，可立即判断出链接数为二的AP2-1，显然能提供较佳的链接数值，故据以选择与提供较少无线链接数的AP2-1连结，连上有线网络，且根据网络的状况，排除与AP3-1间不理想的无线连结，以提供较有效率且简化的无线拓扑系统。

在本发明的第三个实施例中，参阅图8所示，一台新的AP X-Y欲加入一具有四台AP的稳定无线网络拓扑，且该新的AP X-Y的信号范围恰仅与AP2-1、AP2-2及AP3-1相互涵盖，故该新的AP X-Y可收到AP2-1、AP2-2及AP3-1传来的探测要求帧，并可解析其链接数字段与服务链接数字段的值，由图8所示可知，AP2-1的链接数为二，AP3-1的链接数为三，AP2-2的链接数为二，而AP2-1的服务链接数值为一，AP3-1的服务链接数值为零，AP2-2的服务链接数值也为零，所述信息将随着AP2-1、AP2-2及AP3-1所发出的探测要求帧，传送出去。故依本发明的方法，新加入的AP X-Y将选择与提供较少无线链接数及服务链接数的AP2-2连结，以连上有线网络，且根据网络的状况，排除与AP2-1及AP3-1间不理想的无线连结，以提供较有效率且简化的无线拓扑系统。

在本发明的第四个实施例中，参阅图9所示为两组已经形成稳定状态且都已连结上有线网络的无线网络拓扑，其中AP G-A-1-1、AP G-A-2-1、APG-A-2-2与AP G-A-3-1形成一组无线拓扑，其群组名称为A；而AP G-B-1-1、AP G-B-2-1、AP G-B-2-2与AP G-B-3-1形成另一组无线拓扑，其群组名称为B，此时，一台新的AP X-Y欲加入各该无线网络拓扑，该新的AP X-Y的信号范围恰与AP G-A-2-1、AP G-A-2-2、AP G-A-3-1与AP G-B-2-2互相涵盖，且并没有被设定成必然要加入群组A或群组B，根据本发明前述实施例中所表现的运作机制，由于AP G-A-2-2与AP G-B-2-2的无线链接数均为二，二者的服务链接数均为零，较其余无线撷取点的无线链接数及服务链接数为少，可提供同等且较佳的联机，故新加入的AP X-Y可选择AP G-A-2-2或APG-B-2-2连结上有线网络，并依据所收到的IE中的建立无线连结(RunOutofVport)字段，判断各该AP能否建立无线连结，若一AP可接受建立新的联机时，则其IE中所建立的无线连结字段，将以前述模式二呈现，须提供该AP最实时的网络流量情况，以作为新加入的AP X-Y建立联机时的判断依据，由于，新的AP X-Y由所接收到的探测要求帧，可得知AP G-A-1-1与AP G-A-2-2间有大量的网络流量，并据以判断出AP G-B-2-2能提供相对较佳的频宽保证，因此，新的AP X-Y最后只会与AP G-B-2-2建立无线连结。

参阅图9所示的第四个实施例，若该二群组A、B间均无大流量的负载，则对新的AP X-Y而言，AP G-A-1-1与AP G-A-2-2提供了几乎相同的联机条件，但是，由于新的AP X-Y接收到AP G-A-1-1或AP G-A-2-2传来的信号或可不尽相同，故新的AP X-Y可依所接收到的信号差异，而选择以一较佳的AP，建立联机。据上所述可知，本发明除具备无线网络拓扑流量控管的能力，以在网络流量有差异时，令拓扑系统可依据流量建立联机，使无线网络的拓扑架构趋于平衡外，也可以无线信号的强弱，作为无线网络拓扑联机的依据。

在本发明的第五个实施例中，参阅图10所示为单一群组环境下拓扑最终的长成面貌，在该实施例中，使用者可对每一台AP选择性的设定最多无线连结数目，若使用者没有设定，则AP会依据其系统的隐含(default)值决定，且每一台AP的最多无线连结数目可有不同的设定值。假设在图10中纯粹AP#7的最多无线连结数目设定值为一，即纯粹AP#7不为其后端的AP提供联机服务，若在图10所示的拓扑环境中，加入一个新的AP#8，参阅图11所示，且其信号范围与AP#2及AP#7相互涵盖，则原本AP#8会因收到AP#2及AP#7的探测要求帧，而选择以服务链接数较少的AP#7，建立联机，然而，若AP#7所发送的探测要求帧中建立无线连结字段(RunOutofVport)显示，AP#7的无线连结数目已满(或目前不可再建立新的无线连结)，则AP#8最终仍无法与AP#7建立无线连结，而仅能如图11所示，与AP#2建立无线连结。由此可知，本发明可根据各别AP的特性及需求，透过设定无线连结数目，以限制或平均AP的连结数目，达到均衡负载、有效运用频宽，甚至满足某特定AP不服务后端连结的要求。

在本发明的第六个实施例中，参阅图12所示，其中左边的根源AP#1、纯粹AP#2、纯粹AP#3、纯粹AP#4及纯粹AP#5为一组已形成稳定拓扑的单一群组(Group ID等于A)，只有纯粹AP#4被设成不允许其它群组(Group)的AP，以逃脱模式建立连结，其余则可接受逃脱模式的连结。在图12中，纯粹AP#6为一欲以逃脱模式加入群组A的AP，其信号范围恰与AP#3与AP#4相互涵盖，但当AP#6欲与AP#4协商，以建立连结时，由于AP#4已被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结，故当AP#4接收到AP#6传来的探测要求帧，解析出AP#6所发送的DGID值不等于“A”时，即判定AP#6为欲以逃脱模式加入群组A的AP，故AP#4不会与AP#6建立联机，另外，AP#6也会收到AP#4传来的探测要求帧，并解析出其逃脱模式字段(EscapeField)，故AP#6也不会与AP#4建立联机。在该实施例中，由于AP#3没有前述的限制，因此，AP#3与AP#6间可成功地建立联机，令AP#6最后可以逃脱模式加入群组A中，并透过群组A连结上有线网络。由此可知，本发明可令个别AP选择服务对象，即对属性不相同的AP，有选择服务与否的权利。

在本发明的第七个实施例中，参阅图13所示，其中左边的根源AP#1、纯粹AP#2、纯粹AP#3、纯粹AP#4、纯粹AP#5及纯粹AP#6为一组已形成稳定拓扑的单一群组(Group ID等于A)，只有AP#1被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结，其余则无此设定。然而，为了令群组A的网络成为一个私有的无线网络拓扑，并兼具设定上的便利性，本发明特别将其机制设计成，只要群组A中根源AP被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结时，其它纯粹AP可由根源AP所发送的探测要求帧中信息单元的逃脱模式字段(Escape Field)的状态得知，群组A中全部的AP都不应与逃脱模式的AP建立连结，并将此一信息夹带在逃脱模式字段(Escape Field)中，透过探测要求帧而转传出去。如此，AP#1、AP#2、AP#3、AP#4、AP#5及AP#6均得知群组A为不接受欲以逃脱模式建立连结的AP。因此，既使AP#7的信号范围仅涵盖到群组A中的AP#3及AP#4，仍无法与AP#3及AP#4成功建立连结。由于AP#3或AP#4能成为纯粹AP的稳定状态，表示其一定已直接或间接收到根源AP被设定成不允许其它群组的AP以逃脱模式建立连结的信息，故AP#3或AP#4不会与AP#7建立逃脱模式的连结。因此，群组A最后终可稳定地形成一私有无线网络拓扑，而不会与其它欲采逃脱模式的AP建立连结。据上所述，本发明可透过简易的设定，令单一群组的所有AP不服务其它属性不同的AP，以确保形成一私有的无线网络系统。

在本发明的第八个实施例中，参阅图14所示，为一稳定的无线网络拓扑系统，其中AP3-3的信号范围与AP2-1及AP2-2都相互涵盖，故在AP3-3加入拓扑时，可依当时的拓扑结构，选择与AP2-1或AP2-2建立联机，但是，AP3-3最终选择与AP2-1建立无线连结，随后，并与AP4-1、AP4-2、AP4-3及AP4-4等四台AP建立无线连结，邻近的AP3-4后面则仅连结了AP4-5、AP4-6两台AP4-3，此时，若AP4-1、AP4-2、AP4-3及AP4-4等四台AP的信号范围仅涵盖到AP3-3，即只能选择与AP3-3连结，但是，若AP3-3与AP3-4的信号范围又互相涵盖，则AP3-3会因可辨析出AP3-4后端服务的AP较少，而拒绝与其后端的部份AP建立联机。为解决此一问题，本发明特别于协商帧中新增一字段，即唯一选择链接(Unique Selection Link)字段，用以表示某一特定AP的信号范围可涵盖到的所有AP中，具有链接数字段最小的AP乃为唯一。举例而言，AP4-4的信号范围可与AP4-2、AP4-3及AP3-3等三台AP相互涵盖，但AP4-4可建立连结且链接数最少的AP，只有AP3-3一台，故当AP4-4欲与AP3-3建立无线连结时，必需将其唯一选择链接字段致能(enable)，以便于协商时，告知AP3-3，一旦唯一选择链接字段被致能，该AP4-4的探测要求帧将不再以广播方式传送，而必须填入欲连结的特定AP的MAC地址，因此，AP3-3也可据此与AP4-4建立联机。另外，若AP4-4因人为的移动，使其信号范围又可与AP3-4相互涵盖到，此时，AP4-4的唯一选择链接字段将不再致能，且在AP4-4知悉AP3-4后端要服务的AP较少时，将打断与AP3-3间的无线连结，进而与AP3-4建立无线连结，形成如图15所示的一新的网络拓扑系统。据上所述，本发明的AP除可考量后端AP的信号涵盖特性外，也可兼顾AP动态位移的特性，提供负载平衡的服务。

在第八个实施例中，参阅图14所示，若有一新的AP X-Y欲加入此一无线网络系统，如图16所示，且在该新的AP X-Y的信号范围内，只有AP2-1的链接数字段值最小，则该新的AP X-Y只会选择与AP2-1建立连结，参阅图17所示，并于建立连结的过程中致能唯一选择链接字段。如此，当该新的AP X-Y连结上AP2-1的瞬间，AP2-1后端必须服务八台AP，而AP2-2后端则仅服务四台AP，故在此一瞬间所形成的无线网络拓扑，即可能不具有最佳的拓扑平衡。由于探测要求帧具有周期性传送的特性，且AP3-3信号范围又与AP2-1及AP2-2相互涵盖到，故AP3-3可实时接收到AP2-1及AP2-2最实时的链接情况，从而依下列步骤，判断出其本身与AP2-1或AP2-2连结时是否会有较佳的效能表现，并兼具网络拓扑平衡的功效：

(1)当该新的AP X-Y连结上AP2-1的瞬间，AP3-3可收到AP2-1与AP2-2的探测要求帧，并由服务链接数字段得知，AP2-1需服务八台AP，而AP2-2后端则只需服务四台AP，从而必须依下列步骤，决定是否打断与AP2-1的联机，改与AP2-2建立联机；

(2)将一AP未改变连结方式前信号范围可涵盖到的具有最少链接数的AP间的服务链接数的差值(简称为条件一)，与该AP若改变连结方式后信号范围可涵盖到的具有最少链接数的AP间的服务链接数的差值(简称为条件二)做比较，若条件一大于条件二，则该AP必须改变链接，反之，则无需改变链接方式。以图17所示的AP3-3为例，条件一等于四，条件二等于六，故AP3-3无需打断与AP2-1的链接，也无需与AP2-2建立新的链接。在某情况下，若AP3-3必须打断与AP2-1的联机，且实时地与AP2-2建立联机，则尚需考虑AP3-3后端AP的联机状态，倘AP3-3后端连结的AP4-1、AP4-2、AP4-3及AP4-4未被人为的移动，则该四台AP仍必须透过AP3-3的服务连结上有线网络，故无需打断该四台AP与AP3-3间的联机。因此，AP3-3只需等待一极短的打断联机与建立联机的时间，就可以再为后端的AP提供服务，达到动态地提供网络拓扑架构平衡的功效。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但是，本发明所主张的权利范围，并不局限于此，按凡熟悉该项技艺人士，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应属不逃脱本发明的保护范畴。