无线移动ip网中的切换的制作方法

专利名称：无线移动ip网中的切换的制作方法
技术领域：
本发明涉及多载体分组数据网中的业务量管理。多载体网络即MBN是这样一种网络，它可以通过多种可选载体之一来传送数据。确切地说，术语“多载体网络”应当被解释为“多种载体网络”的意思，或者说是一种为数据分组传送提供多种不同载体的网络配置。MBN的一个例子是称为MEMO(移动多媒体环境)的概念，参见参考文献1。此外，MBN支持用户终端的移动性。终端移动性的一个例子是IP(网际协议)移动性，这是因特网工程特别工作组(IETF)于1999年10月28日所发布的由C.Perkins和D.Johnson所制定的标准RFC2002和因特网标准草案“Mobility Supportin IPv6”的主题。本发明中所用的网络层协议IPv6如文件RFC-2460“Internet Protocol，Version 6(IPv6)Specification”和RFC-2373“IP Version 6Addressing Architecture”中所述。这些RFC标准在此作为参考。这些因特网标准草案的状况是“进展中的工作”。
背景技术：
本发明的一般问题在于，MEMO概念十分有限。它只考虑到了一种上行链路载体即GSM(全球移动通信系统)和一种下行链路载体即DAB(数字音频广播)。在本申请的内容中，“上行链路”是指从移动节点MN到对应节点CN，而“下行链路”是指相反方向。
将MEMO概念扩展到多种可选的上行链路和/或下行链路载体中会带来更多的具体问题。具体问题之一是，在改变MBN中的情况时，如何选择各数据分组的最佳载体。数据分组有不同的服务质量要求。情况可能因用户移动或网络负载变化而变。另一个具体问题是，如何通过所选载体将业务发送到移动节点以及如何设计合适的网络单元和MBN体系结构。上述具体问题的解决方案稍后将在本说明书中的“MBN体系结构”中阐述。

发明内容
本发明的目的在于，提供这样一些方法和设备，用于解决切换期间与MBN中的载体选择有关的具体问题。换言之，本发明的目的在于，提供MBN的一种切换机制。
利用其特征如附属独立权利要求中所述的方法和设备可以实现这一目的。本发明的一些优选实施方式如附属从属权利要求中所述。本发明可应用于任何无线移动IP网，然而，如果在包括多种不同的无线载体网络的MBN中使用本发明，那么将获得最大的好处。因此，首先将描述一种优选的MBN体系结构。
MBN体系结构基于MBN中的功能的新颖分配方式。这些功能被分配到四个主要节点或节点组中。此外，MBN还包括一个实际或虚拟骨干网(BB)。称为接入控制节点的第一节点组同意或拒绝MBN中用户的权利。该组还存储了用户优选信息(preference information)。
称为本地管理节点(HAN)的第二节点组包括一个本地注册单元(HRU)，用于存储用户注册和优先权信息，比如接入权利信息。例如，用户可以是一个国内用户，从而不用支付漫游支持费用。其他用户可以选择主要欧洲城市的漫游支持。可供使用的选择完全取决于业务提供商。HAN节点组还包括一个MBN本地代理(MHA)，这是本地代理的一种特殊形式。它支持将MBN专用IP地址作为本地地址的移动节点。通过MBN业务注册的每个MN用户在本地网的HRU中都有一个入口。无论哪个IP地址作为用于与对应节点通信的移动节点的本地地址，MBN都将为其用户服务。
移动IP协议中的一个关键概念是本地代理(HA)。对于每个移动节点，都有一个本地代理。本地代理是指移动节点的本地网中的路由选择实体，当移动节点远离其本地网时，它可以将所传送的分组隧穿(tunnel)到移动节点，并保留移动节点的当前位置信息。对熟练读者而言，实际上明白本地代理。然而，本发明还部分地基于这样的思想，即本地代理功能补充有一个本地注册单元(HRU)，该单元是一个与本地代理分开的实体。将本地注册单元与本地代理分开可使本地代理的位置更自由。换言之，本地代理实际上可以位于任何网络中，并且移动节点还可以用它自己的IP地址而不是MBN所提供的IP地址。因此，允许移动节点可以使用MBN所提供的IP地址也可以使用其他某个网络所提供的IP地址。如果移动节点使用MBN提供的IP地址作为其本地地址用来与其对应节点通信，那么，MHA将作为移动节点的本地代理。如果MN使用例如一个公司网所提供的IP地址，那么该网络中的本地代理将作为移动节点的本地代理。
称为业务支持节点(SSN)的第三节点组负责集中业务量策略控制、移动性管理和资源预定。SSN节点组还控制会话开始并发送新会话的第一个(前几个)分组。通常，SSN节点组不发送正在进行的会话的后续分组。而是，移动节点更新其捆绑(binding)有其对应节点的移动性，然后，业务绕过这些SSN节点。由于某种原因，移动节点可能不想发送移动性捆绑更新消息。在这种情况下，SSN节点将所有业务都发送给该移动节点。
业务支持节点(SSN)包括一个骨干网中的业务量策略控制器(TPC)。在本申请中，以下常将业务量策略控制器缩写成“业务控制器”。业务(策略)控制器作出集中路由选择策略的决定，但它本身不发送所有分组。它只发送新会话的第一个分组或前几个分组，并帮助其他网络单元相互直接通信。SSN节点还包括一个资源协调单元(RCU)，据此，TPC可以先检查资源可用性，然后作出关于业务分配的决定。业务控制器还请求资源协调单元为必要时的流量(保证的业务)预定一些资源。此外，业务控制器根据业务流量或/和业务级别选择下行链路载体。SSN节点组还包括一个移动性管理单元(MMU)，它支持在一个TPC区中切换的和在两个TPC区之间切换的移动节点。
TPC、RCU和MMU最好紧密结合或者都在同一网络单元中。这意味着移动节点并不负责分别对这些功能进行寻址。而是，这些功能共用一个公用IP地址，并且，MN与TPC通信，TPC与RCU和MMU一起来分配MN发出的信息。
每个业务量策略控制器(TPC)都有一个责任区。这种区将称为TPC区。TPC区包括广播该TPC的IP地址或另一个独特TPC标识符的小区。由于小区大小变化并且小区是部分重叠的，因此，TPC区没有明确界定的地理边界，并且移动节点地理上可以同时位于两个或两个以上的TPC区中。然而，移动节点可以随时通过某个TPC的注册(即可通过某个TPC达成)。在这种情况下，移动节点选择以最佳信号质量控制小区的TPC。此外，一定的TPC的区在不同的载体网络之间很有可能是不同的。换言之，DVB的TPC区不同于DAB的TPC区。
称为接口单元(IU)的第四节点组充当通向各种载体网络的接口。这些接口单元的主要功能是，将IP分组压缩成适合于所讨论的载体网络的协议，并对进入载体网络或广播小区的输入业务进行控制。广播小区的接口单元还监视和控制资源的使用并向SSN节点报告资源可用性。
通向广播载体网络的每个接口单元(IU)都包括一个资源管理单元(RMU)，或者，与该单元紧密结合。RMU控制它属下各小区中的实际资源分配。它还作为资源协调单元的同位实体，以响应资源分配请求。具体地说，RCU作出关于资源分配的决定，而RMU则将各数据流安排到特定广播台的一个或多个物理或逻辑信道中。.
载体包括第一组双向载体。双向载体的例子有线路交换移动网，比如GSM(全球移动通信系统)，和分组交换移动网，比如GPRS(通用分组无线业务)，以及既提供线路交换载体又提供分组交换载体的第三代移动网，比如UMTS(通用移动远程通信系统)。载体还包括第二组单向载体。单向载体的例子有数字音频广播(DAB)和数字视频广播(DVB)。这组单向载体也可以称为广播载体，而这些双向载体也可以称为非广播载体。
根据本发明的多载体网络包括一个最好基于具有移动性支持的IPv6(网际协议版本6)的骨干网。骨干网具有通向因特网的边界网关节点和通向各种载体网络的接口单元(IU)。
MBN体系结构很好地提供了MBN中的移动性支持。对于每个载体网络，都有第一组集中式接入控制节点、第二组集中式业务(策略)控制节点和第三组接口节点。移动节点及其对应节点并不负责分别对各节点或功能性进行寻址。为了接入MBN中的业务，只要求移动节点在一个双向(上行链路)载体网络中有某些权利。


下面，将参照附图利用一些优选实施方式来详述本发明，其中图1是说明整个网络体系结构的框图；图2说明了MBN中的寻址；图3表示一个业务处理策略表THPT；图4表示一个变换表QMTC，用于将分组的IP标题中的QoS(服务质量)变换成MBN中的业务级别；图5表示移动节点的可用转交地址(care-of address)的表ACAL；图6是说明注册和资源预定的信令图；图7是说明会话开始的信令图；图8A-8C说明了SSN内部切换；图9A-9C说明了SSN间切换；图10A说明了一个特例，其中，MN没有注册其更新的与CN的移动性捆绑；和图10B说明了SSN间切换的最终步骤。
具体实施例方式
MBN体系结构图1是说明整个网络体系结构的框图。标记MN代表移动节点。标记CN代表移动节点的对应节点，它是指移动节点正在与之通信的主机或服务器。移动节点MN通过一个多载体网络MBN与其对应节点CN通信，多载体网络MBN可为数据分组DP提供若干种可选的载体。MBN包括一个实际或虚拟骨干网(BB)。移动节点MN可以与若干个载体网络BN通信。载体网络包括至少一个双向载体网络(本例中为GSM、GPRS或UMTS)和至少一个单向或广播载体网络(本例中为DAB和DVB)。DAB和DVB统称为DxB。DxB网络是下行链路业务的主要载体。移动节点主要使用用于接入MBN的业务的双向(上行链路)载体，尽管某些双向载体尤其是UMTS可用于适度高速的下行链路业务。为了清楚起见，这些载体网络在图1中分开示出，但实际上它们在地理上可以重叠，并且移动节点可以同时接入所有载体网络。对熟练读者而言，实际上明白这些载体网络BN，尤其可以将这些双向载体网络大体当作黑盒子来看待。
每个数据分组DP都包括一个标题H和一个有效载荷部分PL。确切地说，数据分组通常在彼此内部都具有若干个标题，因为各协议层都插入各自的标题。不过，各协议层只处理它自己的标题，并且，通常只有一个网络层标题的模型就足以描述本发明。标题直接或间接地指示该数据分组的服务质量要求QoS。直接QoS指示的一个例子是数据分组标题包括一个参数，该参数被或可以被直接变换成服务质量要求参数。间接QoS指示的一个例子是(传送控制协议)数据分组标题指示一个本身表明QoS要求的端口号。应当理解，“服务质量”是个很普通的术语，它表示某些所请求或所协商的传输特性，比如，比特率、最大延时和/或分组损失概率。根据所用的实际协议，服务质量可用现有适当字段中的一个(或多个)字段来表示，或变换成该一个(或多个)字段，这种字段比如是IPv6的业务级别字段。术语“业务级别”用来共同表示用于表明服务质量要求的字段。
在图1所示的配置中，MBN通过IP网IPN(如因特网或内部/外部网)与CN通信。边界网关节点BG将MBN与IP网IPN对接。边界网关BG通常是个简单的(但足够强大的)路由器，它最好包括防火墙功能FW。骨干网BB联接了不同的载体网络BN。骨干网可以是MBN运营商的内部网。骨干网的一个实际例子是高速局域网或广域网。骨干网BB基于具有移动性支持的IPv6(网际协议版本6)或更后的版本。
在图1所示的系统中，接入控制节点组被实现成一个MBN认证中心MAC，它通过骨干网BB提供集中同意或拒绝移动节点对业务的权利。MAC还存储了与移动节点有关的用户优选信息。
称为HAN(本地管理节点)的第二节点或节点组补充了移动IP本地代理功能。HAN节点包括一个本地注册单元(HRU)，用于存储用户注册和优先权信息，比如接入权利信息。HAN节点还包括一个MBN本地代理(MHA)，这是本地代理的一种特殊形式。将本地注册单元与本地代理分开可使本地代理的位置更自由。本地代理实际上可以位于任何网络中，并且移动节点还可以用它自己的IP地址而不是MBN所提供的IP地址。相应地，在图1所示的例子中，移动节点MN的本地代理HA在MN的公司网CNW中。
本地代理HA是移动IP协议的一个关键概念。对于每个移动节点，都有一个本地代理。本地代理是指移动节点的本地网中的路由选择实体，当移动节点远离其本地网时，它可以将所传送的分组隧穿到移动节点，并保留移动节点的当前位置信息。当移动节点远离其本地网时，它可以将所传送的数据报隧穿到移动节点，和反隧穿(detunnel)来自移动节点的数据报。
本地注册单元HRU存储用户注册信息，比如指示各BN中MN的权利的接入许可表(APL，参见图6)。HRU还存储用户的优先权信息，该信息表明用户根据各种应用(或针对具体的输入业务级别)要求什么样的服务质量。这种优先权信息的一个例子是如图4中所示的QMTC表。来访MN的HRU可以位于不同的MBN中。在这种情况下，被访MBN的HRU可以商定MN的本地MBN的HRU。如果MN的本地网的业务处理策略与被访网的策略不同，那么，HRU应当相应地改编优先权信息，使得用户可以接收所期待的服务质量。
称为SSN(业务支持节点)的第三节点组负责业务量策略的集中管理和分配(参见图3和4)。SSN节点组将与具体MN相关的用户优选信息和与具体运营商相关的策略信息结合成一个与具体MN相关的业务处理策略，SSN节点组利用这一业务处理策略作出关于小区和/或信道选择的决定。与具体MN相关的业务处理策略还被分配给为正在进行的会话的分组选择路由的接口节点。如果MN将其更新的移动性捆绑信息发送给CN，那么，它可以发送新会话的第一个(前几个)数据分组但不发送正在进行的会话的后续数据分组。业务控制节点组还支持集中移动性管理，用于管理在下行链路载体网络DxB中移动节点的移动性，并且它还作出下行链路载体网络中集中资源预定的决定。在图1所示的配置中，SSN节点组包括一个业务(策略)控制器TPC。每个业务控制器都包括一个资源协调单元RCU和一个移动性管理单元MMU，或者，与这两个单元紧密结合。
称为接口单元IU的第四节点组充当通向载体网络BN的接口。IU节点还可以作出下行链路载体网络DxB中资源预定的决定。在图1中，接口单元被标记为xx_IU，其中“xx”是相应的载体网络。确切地说，骨干网BB最好具有通向具有固有移动性支持的各载体网络(GSM、GPRS和UMTS)的一个(或多个)接口单元，和通向没有固有移动性支持载体网络(DxB)中的各小区的一个接口单元。各DxB接口单元包括都包括一个资源管理单元(RMU)，或者，与该单元紧密结合。
移动节点MN必须能与若干个载体网络BN通信。它实现具有移动性支持的IPv6。它监视针对路由器广告消息所选定的链路(DxB的物理信道)。于是，它得知MBN中的各种路由器。MN有一个用于自动转交地址配置的独特MIN号(MBN接口号)。MN能通过双向BN的接口单元IU发送一个认证消息，用于利用骨干网BB进行注册，于是，IU将该认证请求转发到MBN认证中心MAC。移动节点能启动捆绑更新过程，以便利用其本地代理HA和对应节点CN注册它自己的位置信息。
移动节点还能对其从IP服务质量(QoS)到MBN业务级别(MBN_TC，参见图4)的变换进行编辑。QoS到MBN业务级别变换的例子如下。当用户进入或更新其预订时，他们可以选择其QoS和MBN_TC变换。MBN运营者可以提供多个变换表，每个变换表都与不同的价格或价格表相应。用户选择一个变换表。稍后，用户可以(通过呼叫运营商)修改变换表、访问和修改其概况(例如通过网页web/wap浏览器或利用特殊软件)。一旦变换被改变，相应地收费方法也将被改变。业务控制器TPC用这种变换作为确定具体xx_IU单元的基础，据此，可以传送所给定的业务种类。
图2说明了MBN中的一般寻址概念。IPv6使用两个转交地址(COA)一个基本COA和一个局内(co-located)COA。由于IPv6的寻址结构，通常不必要有单独的具有移动性支持的外部代理(与IPv4形成对照)，并且这些COA是局内COA。移动节点可以有多个COA，而单个本地代理可以为一个移动节点存储一个以上COA。但在任何时刻，只有一个COA被注册为基本COA，本地代理可以将MN终端数据隧穿到该基本COA。
本地代理HA知道与业务控制器TPC有关的转交地址。最好，移动节点的基本COA是TPC的子网前缀加上MN的MIN。这种寻址方案的优点在于，即使HA对MN终端隧穿数据进行了加密，TPC也能知道MN的地址并能将数据发送到其最终目标。
根据本发明的优选特性，本地代理中所注册的基本COA与业务量策略控制器TPC有关。换言之，COA的前缀是TPC的子网前缀，而后半部分是移动节点自己的MIN。TPC起到了通向COA的业务标题的路由器作用。存储在CN中的COA与相关接口单元IU有关。这一地址分配手段在会话启动期间迫使业务通过TPC被发送，而在会话其余时间允许业务可直接通过所选IU发送。MN和CN可以与第一会话并行地开放第二会话。如果不需要资源预定，那么并行会话的数据分组可以直接通过IU被发送到MN。
在图2所示的例子中，本地代理HA保存了移动节点MN的基本COA 202。基本COA 202是MN所用的业务控制器TPC的IP地址202。或者，在MN当前所用的下行链路接口单元的情况下，HA也可以存储子网中MN的IP地址204。本例中，有两个可能的下行链路接口单元x_IU和y_IU，其中选择了y_IU。业务控制器TPC保存了MN当前所用的下行链路接口单元y_IU的IP地址208和另一个下行链路接口单元x_IU的IP地址206。下行链路接口单元本身又保存了各自子网中移动节点的COA(210和212)。
在会话启动期间，第一分组利用地址202、208和212来发送。一旦对应节点CN注册了MN的新移动性捆绑，后续分组就利用下行链路接口单元y_IU所确定的子网中移动节点的COA 214来发送。
图3表示一例业务处理策略表THPT。对于各MBN业务级别(MBN_TC)，THPT规定了所要应用的业务处理策略。对于不同的MBN网络，THPT可以相似或者不同。列ST表示业务级别的业务类型。本文中，“业务类型”是个普通术语，而不是IPv4分组标题中的字段的名称。可能的值是“极力”(BE)和“保证的业务”(GS)。(不过，在无线网中，应当将“保证”解释成“尽可能保证”)。BW表示带宽(它是通过适当且充分的度量规则所测量到的)，而IMP表示重要性。如果没有足够带宽可用，那么首先丢弃低重要性数据分组。标为“其他”的列可用来例如实现一些具有随时间而定的有效性的策略。这意味着白天的优先权可以与夜间的优先权不同。
图4表示一例变换表QMTC，用于将数据分组的IP标题中的QoS变换成MBN中的业务级别(QMTC＝QoS到MBN_TPC)。该表是与具体用户相关的，并将IPv6业务级别IP_TPC变换成MBN业务级别MBN_TPC。所讨论的业务级别用分组的标题来表示。
图5表示一例移动节点的可用转交地址的表ACAL(ACAL＝可用转交地址表)。对于每个移动节点，都有一个相应的ACAL表，它按优先级下降的次序列出了每个可用下行链路载体、小区或信道中的可供选择的可用转交地址。在图5所示的例子中，DVB(下行链路)有两个可用转交地址，而GPRS(上行链路)有一个可用转交地址。SPx是子网x的子网前缀，而MIN是移动节点的MBN接口号。移动节点不断地测量每个可用广播信道的信号强度(或其他某种信号质量参数，比如误码率)。它将测量结果发送到移动性管理单元MMU，MMU将保存具有可接受信号质量的信道表。然后，MMU将该表转变为转交地址表，其中，各信道对应于相关子网前缀和移动节点的转交地址的一个组合。然后，MMU根据优先权(信号质量)安排ACAL表，并将该ACAL表发送到业务控制器TPC。业务控制器的责任是作出关于所要使用的转交地址的最终决定。三例情况说明了作决定的过程。
在第一种情况下，移动节点上电但未接收到来自任何CN的数据。当来自CN的第一个分组到达时，该分组被HA隧穿到与TPC相应的MN的COA。起着缺省路由器作用的TPC接收该分组并根据ACAL表作出小区/信道决定。作出决定后，它寻呼MN，通过所选的IU建立通向MN的路由通路，并通过该IU将该分组发送到MN。TPC还将该决定通知给MMU，使得，MMU可以监视工作小区的信号质量(强度)并作出适当的切换决定。
在第二种情况下，正在进行会话并且移动节点正从一个地方移动到另一个地方。这一移动要求ACAL表被改变。MMU更新ACAL表。如果MMU判定必须切换，那么它向TPC发送一个请求，以根据新ACAL来选择新小区。在这种情况下，TPC也要将该决定通知给MMU，然后，MMU帮助MN完成切换。
在第三种情况下，资源发生了变化。因此，MN可能必须被切换到另一个小区/信道。在这种情况下，TPC根据ACAL作出决定并指令MMU执行切换的其余工作。
图6是说明注册和资源预定的信令图。每个MBN都有一个业务处理策略表THPT(参见图3)。在图RR0中，MN想启动注册过程。假定MN在某一上行链路网络(本例中是GPRS网)中具有某些权利。然而，MN在广播网中没有权利，但它可以监视广播链路，以获得控制所讨论的区的业务控制器TPC的标识符或IP地址。在步骤RR2中，MN向认证中心MAC发送一个认证请求，该请求包括MN的MIN(MBN接口号)和TPC的IP地址(前一步骤中所得到的)。在步骤RR4中，MN被认证中心MAC所认证。认证过程是与本申请同一天申请的共同未决的专利申请的主题。为了本发明，只要说明认证过程后MAC知道是否允许MN接入这一MBN就够了。如果成功地完成了认证，那么在步骤RR6中，MAC商定本地注册单元HRU以获得MN的接入许可表APL，该表指示各BN中MN的权利。来访MN的HRU可以位于不同的MBN中。TPC还可以与HRU进行协商以获得用户的优先权，比如图4中所示QMTC表。在步骤RR7中，MAC根据APL表判断TPC是否合适。在步骤RR8中，MAC告知TPC认证成功，并报告用户优选信息。在步骤RR10中，MN接收成功地完成了认证的指示。此外，MAC在MN与SSN(TPC、MMU和RCU)之间建立安全联系。例如，可以将一种会话密钥分配给MN和SSN。会话密钥使得MN与SSN之间进行加密通信。在步骤RR11中，MN将其在上行链路和下行链路载体网络中的地址发送到TPC。在步骤RR12中，MN向TPC报告下列信息1)广播网中每个可用小区/信道的信号质量，和2)可用双向载体，TPC将该信息传送给MMU(MMU最好共享TPC的IP地址)。在步骤RR14中，TPC/MMU选择广播网中可接受的小区/信道，并准备ACAL表(可用转交地址表，参见图5)。在步骤RR16中，MMU将ACAL表发给TPC。在步骤RR18中，MN通过发送移动性捆绑COA(MN)＝COA(TPC-MN)利用其本地代理HA来进行注册。换言之，HA中MN的COA是与TPC相应的COA。在步骤RR20和RR22中，HA更新和确认MN的移动性捆绑。此时，任何对应节点CN通过发送具有MN的IP地址的分组都可以通过其HA与MN联系。
图7是说明会话开始的信令图。这组事件从步骤SS2开始，在该步骤中，MN的对应节点CN得知MN的IP地址IP(MN)。在步骤SS4中，CN不知道HA中的移动性捆绑。因此，将第一个用户数据分组发送到HA。(在图7中，“数据”是指会话1的数据分组，而“数据2”是会话2的数据分组。)在步骤SS6中，由于HA存储了TPC的IP地址作为MN的基本COA，因此，该分组被隧穿到TPC。在步骤SS8中，TPC利用QMTC表将输入分组分类成其MBN业务级别。接着，TPC利用ACAL表(它包括用户的优先权、MBN运营商的业务量策略和从RCU得到的可用业务/资源信息(资源可用性数据))来选择下行链路载体。
步骤SS10-SS16涉及资源预定，只有必要时(用于保证的业务)TPC才进行资源预定。具体的数据流有具体的资源预定。例如，如果所讨论的数据流属于MBN业务级别5，那么，TPC在所选小区中预定某一带宽量(在ACAL所指示的COA的情况下)。在步骤SS10中，RCU最好保留一个数据库(例如快速查阅表)，用于指示TPC之下的所有小区中以及邻近小区中(用于平稳切换)的资源可用性。如果输入业务属于极力业务，那么，TPC只根据资源可用性表来选择小区。如果输入业务属于保证的业务，那么TPC检查1)是否已完成资源预定，和2)如果没有完成，那么必须预定多少带宽(根据QMTC和THPT表)。通过查看资源可用性表，TPC确定合适的信道，但它请求RCU完成实际信道预定。在步骤SS12中，RCU作出关于资源预定的决定，并将该决定发送给下行链路接口单元DL_IU(本例中为DVB接口单元)。步骤SS14和SS16是相应的确认。
步骤SS18和SS20涉及寻呼移动节点MN。如果MN没有在所选载体或信道中工作，那么，需要寻呼它。在步骤SS18中，通过上行链路接口单元UL_IU(本例中为GPRS接口单元)寻呼MN。步骤SS20是来自MN的寻呼响应。
在步骤SS22中，给MN的第一个用户数据分组被转发到下行链路接口单元DL_IU。在步骤SS24中，DL_IU检查到接收者的COA被授权并且资源预定有效。在步骤SS26中，DL_IU将第一个用户数据分组转发给MN。在步骤SS28中，MN注意到来自CN的输入数据分组，并用移动性捆绑COA(MN)＝COA(IU-MN)来响应。换言之，该COA与DL_IU有关。子网前缀与DL_IU相同，而地址的第二部分是MIN。在步骤SS30中，CN更新MN的移动性捆绑。在步骤SS32中，CN开始将MN终端数据分组直接发送给DL_IU，从而绕过插入的单元(HRU、HA和TPC)，实际上，在步骤SS28中接收到MN的更新移动性捆绑之前，CN可能已发送了一个以上的分组，在这种情况下，TPC可能必须将一个以上的分组发送到MN。
在步骤SS34中，如果同一CN需要开放MN的另一个会话，并且新会话要求极力业务(无需资源预定)，那么，就象步骤SS32中的数据那样发送新会话的数据(最终步骤如虚线箭头所示)。然而，如果新会话要求保证的业务(它本身需要资源预定)，那么，将新会话的第一个分组从DL_IU发送到TPC，如步骤SS36中所示。在步骤SS38中，TPC为第二会话进行资源预定。这一步骤包括详细步骤SS10-SS16。在步骤SS40中，将第二会话的第一个数据分组发给MN。在步骤SS42中，将第二会话的后续分组发给MN。
结束会话无需显式消息。如果预定时间内没有MN终端分组，那么IU可以简单地从其高速缓存中删除与该MN有关的信息，并将这一操作通知TPC。MN可以保留一个类似的定时器。如果在定时器计满之前它没有接收到分组，那么，MN停止监视用户数据的广播载体。如果当定时器将要计满时MN仍然期待着数据，那么，MN可以请求IU暂定时伸时限。IU可以接受或拒绝这一请求。
为了节省便携式移动节点的电池，移动节点最好一次只监视一种载体(网络)。例如，与移动节点有关的用户数据可以包括一种缺省的载体，比如GSM或UMTS。应在这种载体中寻呼移动节点。可以通过发送一种修改的寻呼消息(它指示所选的载体类型、信道、可能的解密数据等)来命令移动节点监视所选的载体类型。或者，可以在单独的消息(比如数据呼叫等)中发送这种信息。
切换机制图8A说明了SSN节点组(TPC、MMU和RCU)不变时的切换。这种切换称为SSN内部切换。IU1和IU2分别是移动节点的原来的和新的下行链路接口单元。在步骤HO2中，对应节点CN得知MN的COA。在步骤HO4中，通过(原来的)IU1将数据分组发送到MN。在步骤HO6中，移动节点MN在其当前服务小区中检测到弱信号强度。它测量可用小区和信道的信号强度(或其他某个(多个)质量参数)。在步骤HO8中，MN将测量结果发送到MMU(它共享TPC的IP地址和路由选择软件)。在步骤HO10中，MMU判断哪些小区/信道组合是可接受的并准备ACAL表，并在步骤HO12中，将该表发送到TPC(对比图6中的步骤RR14和RR16)。必要时，在步骤HO14中进行资源预定(对比图7中的步骤SS10-SS16)。在步骤HO16中，TPC向MMU报告所选COA。在步骤HO18中，TPC向MN报告所选COA和变换信息QMTC。在步骤HO22中，MMU向MN发送新的移动性捆绑信息以及用于接入新小区和信道的参数。在步骤HO24中，MN将其更新的移动性捆绑信息发送到原IU1，然后在步骤HO26中，MN将成功切换报告给TPC(例如通过按标准IPv6发送其新的移动性捆绑信息或专用消息的方式)。在步骤HO30中，CN发送下一个MN终端数据分组。该数据分组被发送到原IU1，IU1将它发送到新的IU2，IU2又将它发送到MN。在步骤HO32中，MN将其更新的移动性捆绑信息发送到CN，在步骤HO34中，CN更新MN的捆绑。在步骤HO36中，CN发送下一个数据分组。该数据分组通过新的IU2被发送到MN。
图8B和8C说明了步骤HO24和HO26的两种可选的过程。在这些过程中，移动节点只发送一个消息，而不是两个消息。在图8B所示的过程中，在步骤HO24’中，MN将其更新的移动性捆绑信息发送到原IU1。在步骤HO26’中，原IU1将成功切换通知给TPC。在图8C所示的过程中，在步骤HO24”中，MN将成功切换直接通知给TPC/MMU。在步骤HO26”中，TPC将MN的更新的移动性捆绑信息发送到原IU1。
图9A-9C说明了业务控制器改变时的切换，即SSN间切换。图9A说明了SSN间切换的第一阶段，这一阶段与图8A-8C中所述的SSN内部切换很相似。仍然用后缀“1”和“2”分别来指示MN的原来的和新的支持单元。步骤HO2-HO12已结合图8A作了描述。在步骤H013中，TPC1识别到它之下没有小区能充分支持该MN。基于这一测量结果、用户优先权、运营商策略和资源可用性，TPC1选择一个属于SSN2的新小区。图9A的其余步骤与图8A-8C的其余步骤类似。
图9B说明了在完成SSN间切换之前要建立移动节点MN与第二对应节点CN2之间的新会话的情况。图9B中所示的步骤逻辑上跟随图9A中所示的步骤。在步骤HO50中，CN2只知道MN的本地地址。因此，将第一个数据分组发送到MN的本地代理HA。存储在HA中的MN的COA是SSN1的COA，这是步骤HO54中数据所要发送到的地方。在步骤HO56中，TPC1根据优先权、策略等作出业务分配决定。必要时，在步骤HO58中进行资源预定。必要时，在步骤HO60中寻呼MN。在步骤HO62中，通过新IU2将数据传送给MN。在步骤HO64中，MN将移动性捆绑更新消息发送给CN，在步骤HO66中，CN更新移动性捆绑。在步骤HO68中，CN可以将数据直接(即绕过TPC节点)发送给MN。
图9C说明了MN利用新的SSN及其本地代理进行注册的步骤。在更新MN的移动性捆绑之前，HA通过原SSN发送来自CN的业务。切换后，原SSN在一段限定时间内仍支持MN。在这段时间内，原SSN保持它自己与MN的新IU之间的路由(通过利用标记转换等方式)。在支持期期满之前，MN必须利用新的SSN及其HA进行注册，因为期满后原SSN就不再支持该MN。使发向这一MN的任何分组结束。在步骤HO70中，HA中MN的COA指示原TPC1。在可选步骤HO72中，TPC1将与用户有关的信息发送给TPC2。在步骤HO74中，MN向TPC2发送一个注册请求，TPC2将这一注册请求发送到HA。在步骤HO76中，HA更新MN的移动性捆绑。
图10A说明了一个特例，其中，在整个会话期间MN没有注册其更新的与CN的移动性捆绑。在步骤HO80中，CN知道MN的本地代理HA。在步骤HO82中，CN将数据分组发送给HA。HA通过TPC1来发送该分组，TPC1通过原IU1将分组发送到MN。在步骤HO84中，移动节点MN检测到弱信号并测量邻近小区的信号质量。在步骤HO86中，MN将测量结果发送到MMU1。在步骤HO88中，MMU1判断哪些小区/信道组合是可接受的并准备ACAL表，并将该表发送到TPC1。在步骤H090中，TPC1识别到它之下没有小区能充分支持该MN，从而选择一个属于SSN2的新小区。必要时，在步骤HO92中进行资源预定(对比图7中的步骤SS10-SS16)。在步骤HO94中，TPC1向MMU1报告所选COA。在步骤HO96中，TPC1向MN发送所选COA、用于接入新小区/信道组合的必要参数以及用于注册更新移动性捆绑的时限。在步骤HO100中，MN将其更新的移动性捆绑信息发送到原IU1，然后在步骤HO102中，MN将成功切换报告给TPC(对比图8A中的步骤HO24和HO26)。在步骤HO104中，CN发送下一个MN终端数据分组。该数据分组被发送到HA，因为CN仍然只知道HA的地址。在步骤HO106中，HA将该分组发送到TPC1，然后在步骤HO108中，TPC1将其发送给MN。
图10B说明了SSN间切换的最终步骤。在步骤HO110中，存储在HA中的MN的COA指示TPC1。在可选步骤HO112中，TPC1将与用户有关的信息发送给TPC2。在步骤H0114中，MN向TPC2发送一个注册请求，TPC2将这一注册请求发送到HA。在步骤HO116中，HA更新MN的移动性捆绑。在步骤HO118中，CN仍然只知道MN的HA地址，在步骤HO120中，CN将数据分组发送到这一HA地址。由于HA在步骤HO116中更新了MN的移动性捆绑，因此，在步骤HO122中，它将这一分组发送给TPC2。在步骤HO124中，TPC2将分组发送给MN。缩写(有些是非正式的)ACAL可用转交地址表AIU集合接口单元APL接入许可表BB骨干网BG边界网关BN载体网络BR广播路由器CN对应节点CAT/CMT信道分配/变换表COA转交地址DL下行链路DxBDAB或DVBFW防火墙HA本地代理HAN本地管理节点HRU本地注册单元IP网际协议IU接口单元MAC MBN认证中心MB移动性捆绑MBN多载体网络MBN_TC: MBN业务级别MHAMBN本地代理MINMBN接口号MMU移动性管理单元MN移动节点PDP分组数据协议QMTCQoS到MBN_TPC
QoS服务质量RMU资源管理单元SSN业务支持节点THPT业务处理策略表TPC业务量策略控制器UL上行链路参考文献1.MEMO网络文件(统称为“MEMO概念”)，可从http∥memo.lboro.ac.uk中得到。
权利要求
1.多种载体网络即MBN中的一种用于将移动节点(MN)从原小区切换到新小区的方法，MBN包括至少一个上行链路载体网络(GSM，GPRS，UMTS)和至少一个包括若干个小区和信道的下行链路载体网络(DxB)；其特征在于将移动节点的服务小区和邻近小区的测量结果发送(HO8)到业务支持节点组即SSN；在SSN中，利用(HO10)所述测量结果和资源可用性数据(RR12)来形成路由选择表(ACAL)并利用路由选择表来更新移动节点的移动性捆绑信息；向移动节点发送(HO22)所述更新的移动性捆绑信息以及用于接入一种新小区/信道组合的参数；将所述更新的移动性捆绑信息发送(HO32)到对应节点(CN)；从而，当向移动节点(MN)发送(HO36)后续数据分组时，对应节点(CN)可以绕过该SSN节点组。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一发送步骤(HO8)是在移动节点的原小区中检测(HO6)到弱信号质量后进行的。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，移动节点将所述更新的移动性捆绑信息发送(HO24)到服务于原小区的接口单元(IU1)；和移动节点将成功切换通知(HO26)给SSN。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，移动节点将所述更新的移动性捆绑信息发送(HO24’)到服务于原小区的接口单元(IU1)；和接口单元将成功切换通知(HO26’)给SSN。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，移动节点将成功切换通知(HO24”)给SSN；和SSN将所述更新的移动性捆绑信息发送(HO26”)到服务于原小区的接口单元(IU1)。
6.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，还利用移动节点的用户优选信息(QMTC)和MBN的业务量策略信息(THPT)来形成路由选择表(ACAL)。
7.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于新小区中的资源预定步骤(HO14)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，资源预定步骤(HO14)响应于有必要进行资源预定步骤的肯定判定而进行。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，如果数据分组涉及保证的业务，那么执行该预定步骤。
10.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，检测到新小区由与控制原小区的第一SSN不同的第二SSN所控制；和暂时通过第一SSN发送(HO52，HO60)数据。
11.多载体网络即MBN的一种业务支持节点组即SSN，用于将数据分组(DP)从移动节点(MN)的对应节点(CN)发送到该移动节点(MN)，MBN包括至少一个上行链路载体网络(GSM，GPRS，UMTS)和至少一个包括若干个小区和信道的下行链路载体网络(DxB)；其特征在于用于接收与移动节点有关的用户优选信息(QMTC)的装置；移动性管理单元(MMU)，用于至少一个下行链路载体网络(DxB)中的移动节点的集中移动性管理；装置(TPC，RCU，MMU)，用于保存资源可用性数据(RR12，HO8)和发出与所述至少一个下行链路载体网络(DxB)有关的资源预定命令(SS12)；装置(TPC)，用于重复地将业务量策略信息(THPT)、所述用户优选信息(QMTC)和所述资源可用性数据(RR12，HO8)组合成路由选择表(ACAL)，和利用该路由选择表来更新移动节点的移动性捆绑信息；用于帮助移动节点(MN)选择新小区并在判定新小区提供了更好的信号质量的情况下从原小区切换到新小区的装置。
12.如权利要求11所述的业务支持节点组即SSN，其特征在于用于确定新小区由第二个不同的SSN(SSN2)所控制的装置；和用于将移动节点(MN)切换到第二SSN的装置，和用于暂时通过第一SSN向移动节点发送(HO52，HO60)数据的装置。
全文摘要
多种载体网络即MBN中的一种用于将移动节点(MN)从原小区切换到新小区的方法。该MBN包括至少一个上行链路载体网络(GSM，GPRS，UMTS)和至少一个包括若干个小区和信道的下行链路载体网络(DxB)。这种方法包括将移动节点的服务小区和邻近小区的测量结果发送(HO8)到业务支持节点组即SSN；在SSN中，利用(HO10)所述测量结果和资源可用性数据(RR12)来形成路由选择表(ACAL)并利用路由选择表来更新移动节点的移动性捆绑信息；向移动节点发送(HO22)所述更新的移动性捆绑信息以及用于接入一种新小区/信道组合的参数；将所述更新的移动性捆绑信息发送(HO32)到对应节点(CN)。这样，当对应节点(CN)向移动节点(MN)发送(HO36)后续数据分组时，可以绕过该SSN节点组。
文档编号H04W36/38GK1460389SQ01808813
公开日2003年12月3日 申请日期2001年3月29日 优先权日2000年3月31日
发明者徐霖, 托妮·派拉 申请人:诺基亚公司