专利名称：使用仿真提供移动性管理的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于在通信网络中的网络设备之间提供移动性管理的系统和方 法。
背景技术：
无线网络是使用有线和无线电波从网络中的一个节点向网络中的一个或多个接 收节点传送信息的电信网络。移动电话特征在于使用为设定的地理区域提供无线电覆盖 的无线电单元，其中多个单元布置为提供邻近的无线电覆盖。第一代无线电话技术是模拟 移动电话，其中调制和发送模拟信号。随着技术发展，提出了第二代(2G)无线业务。在 2G系统中，无线电信号调制数字信息信号。第二代技术使用时分多址(TDMA)或码分多址 (CDMA)技术。被升级以处理网络中的更高速分组数据的这些网络称作为2. 5G和3G网络。 第三代合作伙伴计划(3GPP)和第三代合作伙伴计划2(3GPP2)分别开发了 GSM/UMTS/HSDPA 和Cdma0ne/CDMA2000技术。下一演进是4G技术，其称作为长期演进-系统体系结构演进 (LTE-SAE)并且使用正交频分多址(OFDMA)技术。还开发了其它无线协议，包括WiFi、各种IEEE 802. 11协议的实现方式、WiMax, IEEE 802. 16的实现方式、和HiperMAN，其基于替代IEEE802. 16的ETSI。无线通信技术连同许多应用一起使用，应用例如包括卫星通信系统、便携式数字 助理(PDA)、膝上型计算机、和移动设备(例如移动电话、用户设备)。这些应用的用户获得 的一个显著利益是只要用户处于这种无线通信技术的范围内，就可连接到网络(例如因特 网)的能力。当前的无线通信系统使用电路交换和分组交换之一或者其组合，以便向移动 设备提供移动数据服务。一般来说，使用基于电路的方法，使用物理交换路径由数据的发送 者和接收者之间的专用(和不间断)连接来承载无线数据。一旦建立直接连接，只要发送者 和接收者有数据要交换，它就保持。这种直接和专用的交换路径的建立导致网络资源的固 定份额被占用，直到连接终止。当发送者和接收者之间的物理连接不再需要时，它被拆卸， 并且网络资源按需分配给其它用户。另一方面，基于分组的方法不会永久性地将传输资源分配到给定会话，并且不需 要建立和拆卸数据发送者和接收者之间的物理连接。通常，基于分组的方法中的数据流分 为单独的信息段。这些段可包括“报头”信息，该信息例如可提供源信息、目的地信息、关于 分组中比特数的信息、优先级信息、和安全性信息。分组然后基于报头信息被独立地路由到 目的地。数据流可包括许多分组或单个分组。分组还可以是承载用户可使用的信息的数据 分组，或者传送系统用来向用户提供服务的信息的控制分组。
发明内容
在某些实施例中公开了在通信网络中使用仿真对移动节点提供移动性管理的系 统和方法。可提供仿真以允许使用移动IP(MIP)的移动节点接入和使用基于代理移动 IP(PMIP)的通信网络。网关可用于终止来自移动节点的基于MIP的协议的接入，并且与基 于PMIP的核心网络通信。可在网关上提供仿真，以提供从网际协议版本4(IPv4)移动节点 和运行网际协议版本6 (IPv6)的核心网络的通信。这允许网络运营者提供对MIP或IPv4 移动节点的部署的基地(base)的接入。在某些实施例中，提供了一种提供通信网络接入的方法，该方法包括在移动性接 入网关(MAG)从移动节点接收移动IP(MIP)注册请求；从MAG将代理移动IP(PMIP)绑定更 新发送到本地移动性锚(LMA)以请求基于IP版本4 (IPv4)的地址；在MAG从LMA接收具有 IPv4地址的PMIP绑定确认；并且从MAG发送包括IPv4地址的MIP注册回复。在其它实施例中，提供了一种通信网络中的网关，该网关包括经由网际协议(IP) 版本6网络提供移动IP (MIP)版本4的仿真的移动性接入网关(MAG)，MAG以MIP版本4从 移动节点接收注册请求，将代理移动IP(PMIP)版本6绑定更新发送到本地移动性锚(LMA) 以请求基于IP版本4 (IPv4)的地址，接收具有基于IPv4的地址的PMIP版本6绑定确认并 且将IPv4地址发送到移动节点。在又其它的实施例中，提供了一种提供通信网络接入的方法，该方法包括从移动 节点向移动性接入网关(MAG)发送移动IP(MIP)注册请求以从在基于网际协议(IP)版本 6的网络中运行的本地移动性锚(LMA)获得基于IP版本4(IPv4)的地址，其中注册请求包 括移动节点的标识信息；和在移动节点接收来自LMA的经由基于PMIP的网络发来的包括 IPv4地址的MIP注册回复。
图1根据某些实施例示出了移动IP仿真的建立；图2根据某些实施例示出了利用仿真的移动IP(MIP)更新处理；图3根据某些实施例示出了利用仿真的代理移动IP(PMIP)更新处理；图4根据某些实施例示出了利用仿真的MIP解注册处理；图5根据某些实施例示出了 PMIP注册撤销处理；并且图6根据某些实施例示出了网关。
具体实施例方式在某些实施例中公开了在通信网络中使用仿真对移动节点提供移动性管理的系 统和方法。网关可用于实现对通信网络的分组流的移动性管理。网关内驻留的可以是一个 或多个网络处理单元、线卡、以及分组和语音处理卡。网关可用于提供一个或多个功能网络 实体，例如移动性接入网关(MAG)、分组数据服务节点(PDSN)、高速率分组数据(HRPD)服务 网关(HSGW)、本地移动性锚(LMA)、家乡代理(HA)、PDN网关(P-GW)、或者外部代理(FA)。 在某些实施例中，网关可用于利用代理移动IP(PMIP)实现移动IP(MIP)仿真。今天，存在很大的利用客户端移动IP版本4(CMIPv4)或移动IP版本(MIPv4)的通信设备的部署的基地。未来的第四代(4G)网络计划使用代理移动IP版本6(PMIPv6)。 这产生了这样的情况其中运营者使用两套移动性协议用于现有第三代(3G)移动节点的 CMIPv4，和用于4G移动节点的PMIPv6。从3G到4G的该进展的问题在于，CMIPv4和PMIPv6 以不同方式实现。CMIPv4是客户端控制的移动性管理协议，而PMIPv6是网络控制的移动性 管理协议。而且，CMIPv4和PMIPv6的安全性需求不同，并且在不进行较大修改或替换的情 况下，3G移动节点不能支持PMIPv6，所述较大修改或替换可能是不实际的。在某些实施例 中，IP锚(例如用于PMIPv6和CMIPv4的LMA)可修改为支持两种协议的共存。LMA可以是 CDMA网络中的家乡代理，或者系统体系结构演进(SAE)4G网络中的分组数据网络网关(PDN Gff或P-GW)。MAG可由CDMA网络中的PDSN、eHRPD系统中的HSGW、或者SAE 4G网络中的移 动管理实体(MME)实现。在某些实施例中，用于3G移动节点的CMIPv4在3G网络的边缘终止(例如，MAG 可以是用于CDMA网络的PDSN)。PMIPv6可在MAG和LMA之间实现。另外，MAG可提供跨协 议，例如CMIPv4和PMIPv6的安全性。移动节点认证、授权、和计费认证扩展(丽-AAA AE)可 用于执行MAG中的接入认证。该认证扩展可用于保持安全性并且跨越协议认证移动节点。 否则，CMIPv4移动节点通常在点到点协议(PPP)或链路层建立期间不尝试接入授权，并且 ΡΜΙΡνθ可不包括LMA处的每移动节点的认证。MAG还可从AAA接收MN-HA密钥，用于未来 的信令使用。图1根据某些实施例示出了用于移动IP仿真的连接建立。图1包括移动节点 (MN) 110，移动接入网关(MAG) 112，认证、授权和计费(AAA)服务器114，和本地移动性锚 (LMA) 116。在线a中，链路层建立在MN 110和MAG 112之间。该链路层例如可使用点到点 协议(PPP)建立。在线b中，出现代理请求和代理通告。在线c中，为MNllO将包括网络接 入标识符(NAI)和MN-AAA AE的注册请求(RRQ)发送到MAG 112。在线d中，MAG 112将包 括NAI和MN-AAA AE的Diameter/RADIUS消息发送到AAA 114。在线e中，为接入认证的目 的而处理MN-AAA AE，将LMA分配到丽110，并且检索MN-HA密钥以用于会话。在线f中， 将具有所分配LMA的LMA地址和用于会话的MN-HA密钥的Diameter/RADIUS消息发送到 MAG 112。在线g中，MAG 112发送包括NAI和用于IPv4家乡地址的请求的PMIPv6绑定更 新(BU)。在线h中，HA 116发送具有IPv4家乡地址(HoA)的PMIPv6绑定确认(BA)。在 线i中，具有NAI、MH-NA AEjP HoA的来自MAG 112的注册回复发送到丽110。仿真允许 网络将CMIPv4视为接入协议，同时提供核心网络中PMIPv6的使用。在网络核心中使用一 种协议可简化网络操作。图2根据某些实施例示出了利用仿真的移动IP更新处理。图2包括移动节点 210、移动性接入网关(MAG) 212、AAA 214、和本地移动性锚(LMA) 216。在线a中，包括NAI 和MN-HA AE的注册请求从MN 210发送到MAG 212。该MN-HA AE可以是AAA 214分配的认 证扩展(AE)。MN-HA可用于标识MAG 212内的PMIPv6会话，并且在某些实施例中它可标识 提供移动性锚的LMA 216。在线b中，MAG 212检查并且确定PMIPv6注册仍然有效。在线 c中，MAG 212向MN 210发送包括NAI、MN-HA和HoA的注册回复，其可确认注册仍然有效。图3根据某些实施例示出了利用仿真的PMIP更新处理。图3包括丽310、MAG 312、AAA 314 JPLMA 316。在线a中，MA 312确定需要更新用于特定NAI的PMIPv6注册。 在线b中，MAG 312发送包括NAI和IPv4家乡地址选项的PMIPv6绑定更新(BU)消息。在线c中，LMA316返回具有NAI和具有IPv4家乡地址选项中的HoA的PMIPv6绑定确认(BA)。 家乡地址选项可用于经由基于IPv6的网络向基于IPv4的移动节点承载IPv4地址。图4根据某些实施例示出了利用仿真的MIP解注册处理。图4包括丽410、MAG 412、AAA 414、禾Π LMA 416。在线 a 中，MN 410 发送具有 ΝΑΙ、MN-HA ΑΕ、和 lifetime (寿 命)=0的注册请求。Lifetime为0表示可终止会话。在线b中，MAG 412发送具有NAI 和 session continue (会话继续)=false (假)的 Diameter/RADIUS 消息。在线 c 中， AAA 414发送请求的确认(ack)以终止会话。在线d中，注册回复发送到MN 410以确认解 注册。在线e中，MAG 412开始拆卸PMIPv6会话并且通知LMA416。具有NAI、IPV4家乡地 址选项、和lifetime = 0的PMIPv6绑定更新(BU)发送到LMA 416。在线f中，LMA 416发 送具有会话解注册确认的PMIPv6绑定确认(BA)。在线g中，MN 410和MAG 412之间的链 路层可断开连接。图5根据某些实施例示出了 PMIPv6注册撤销处理。图5包括MN510、MAG 512、AAA 514 JPLMA 516。在线a中，LMA 516发送包括NAI和IPv4家乡地址选项的PMIPv6绑定撤 销指示消息。在线b中，MAG512发送PMIPv6绑定撤销确认消息。在线c中，MAG 512向AAA 514 发送包括 session continue = false 的 Diameter/RADIUS 消息。在线 d 中，AAA514 发 送Diameter/RADIUS确认消息。在线e中，MAG 512可选地可发送具有B = 1和lifetime =0的代理通告。这可用于终止CMIPv4会话。在线f中，链路层也可断开连接。在某些实施例中，利用对CMIPv4移动节点的CMIPv4的仿真维持安全性。这可用 具有MN-AAA AE和MH-HA AE的接入认证来完成，该接入认证可用于保护注册回复和随后的 注册请求，如图1到图5中所示。在某些实施例中，CMIPv4和PMIPv6会话可独立地运行。 仿真还可提供核心网络中更流畅的移动性管理。在某些实施例中，结合图1到图5描述的 MAG和LMA可在网关中实现。该网关可实现多个不同的集成功能。在某些实施例中，移动性接入网关(MAG)、 HRPD服务网关(HSGW)、移动性管理实体(MME)、分组数据服务节点(PDSN)、外部代理(FA)、 本地移动性锚(LMA)、PDN网关(P-GW)、家乡代理(HA)中的一个或多个可在网关上实现。在 其它实施例中，其它类型的功能也可实现在网关上，这些功能是网关通用分组无线业务支 持节点(GGSN)、服务GPRS支持节点(SGSN)、分组数据协作功能(PDIF)、接入服务网络网关 (ASNGW)、基站、接入网络、用户平面实体(UPE)、IP网关、接入网关、会话发起协议(SIP)服 务器、代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)、和询问呼叫会话控制功能(I-CSCF)。在某些实施 例中，上述其它类型功能中的一个或多个集成在一起或者由相同的功能提供。例如，接入网 络可与PDSN集成。网关可包括PDSN、FA、HA、GGSN、PDIF、ASNGW、UPE、IP网关、接入网关、 或者任何其它可应用的接入接口设备。在某些实施例中，网关由马萨诸塞州Tewksbury的 StarentNetworks公司在ST16或ST40多媒体平台中提供。图6根据某些实施例示出了网关。网关可包括用于装载应用卡610和线卡612的 槽。中平面614可用在网关中以提供网关内通信、电力连接、和各种安装的卡之间的传输路 径。中平面614可包括总线，例如交换架构、控制总线、系统管理总线、冗余总线、和时分多 路复用(TDM)总线。交换架构是通过建立应用卡和线卡之间的卡间通信而实现的遍及网关 的用户数据的基于IP的传输路径。控制总线将网关内的控制和管理处理器互连。网关管 理总线提供系统功能的管理，例如供电，监视温度、主板状态、数据路径错误、卡重置、和其
6它故障恢复特征。冗余总线在硬件故障的情况下提供用户数据的传送和冗余链路。TDM总 线提供对系统上语音服务的支持。网关支持至少两种类型的应用卡交换处理器卡和分组加速器卡。交换处理器卡 用作为网关的控制器并且负责例如初始化网关和将软件配置加载到网关中的其它卡内这 样的事情。分组加速器卡提供分组处理和转发能力。每个分组加速器卡能够支持多个上下 文。硬件引擎可与卡一起部署，以支持并行分布式处理，用于压缩、分类通信量调度、转发、 分组过滤、和统计编制。分组加速器卡通过使用控制处理器和网络处理单元(NPU)来执行分组处理操作。 网络处理单元确定分组处理需求；从/向各种物理接口接收和发送用户数据帧；做出IP转 发判定；实现分组过滤，流插入、删除、和修改；执行通信量管理和通信量操纵；修改/添加 /除去分组报头；并且管理线卡端口和内部分组传输。也位于分组加速器卡上的控制处理 器提供基于分组的用户服务处理。线卡当加载到网关中时，提供输入/输出连通性，并且还 可提供冗余连接。在某些实施例中，网关的ST40的实施例可支持作为应用卡610的系统管理卡 (SMC)和分组服务卡(PSC)。系统管理卡是用于管理和控制网关中其它卡的系统控制和管 理卡。分组服务卡是提供多线程点到点的分组数据处理、上下文处理能力等等的高速处理 卡。操作系统软件可基于Linux软件内核并且在网关中运行特定应用，例如监视任务 和提供协议栈。软件允许单独地分配网关资源用于控制和数据路径。例如，某些分组加速 器卡可专用于执行路由或安全性控制功能，而其它分组加速器卡专用于处理用户会话通信 量。在某些实施例中，随着网络需求变化，硬件资源可动态地部署，以满足需求。系统可虚 拟化以支持服务的多个逻辑实例，例如技术功能(例如，MAG、LMA, HSGff, P-Gff, MME, PDSN、 ASNGW、PDIF、HA、GGSN、或 IPSG)。网关的软件可分为执行特定功能的一系列任务。这些任务按需要相互通信以遍及 网关共享控制和数据信息。任务是执行涉及系统控制或会话处理的特定功能的软件进程。 在某些实施例中，三种类型的任务在网关内运行关键任务、控制器任务、和管理器任务。关 键任务控制涉及网关处理呼叫的能力的功能，例如网关初始化、错误检测、和恢复任务。控 制器任务对用户掩盖软件的分布式性质，并且执行任务，例如监视下级(一个或多个)管理 器的状态，提供相同子系统内的管理器内通信，和通过与属于其它子系统的(一个或多个) 控制器通信来使能子系统内部的通信。管理器任务可控制系统资源并且保持系统资源之间 的逻辑映射。在应用卡中运行在处理器上的单独的任务可分成子系统。子系统是执行特定任务 或者作为多个其它任务的顶点(culmination)的软件元素。单个子系统可包括关键任务、 控制器任务、和管理器任务。可运行在网关上的某些子系统包括系统初始化任务子系统、高 可用性任务子系统、恢复控制任务子系统、共享配置任务子系统、资源管理子系统、虚拟专 用网络子系统、网络处理单元子系统、卡/槽/端口子系统、和会话子系统。系统初始化任务子系统负责在系统启动时开始一组初始任务并且按需提供各个 任务。高可用性任务子系统与恢复控制任务子系统合作，以通过监视网关的各种软件和硬 件组件来保持网关的运行状态。恢复控制任务子系统负责对于网关中出现的故障执行恢复动作，并且从高可用性任务子系统接收恢复动作。共享配置任务子系统向网关提供设置、检 索、和接收网关配置参数变化的通知的能力，并且负责存储用于在网关内运行的应用的配 置数据。资源管理子系统负责向任务分配资源(例如，处理器和存储器能力)并且监视任 务对资源的使用。虚拟专用网(VPN)子系统管理网关中VPN相关实体的管理和运行的方面，其包括 创建单独的VPN上下文，在VPN上下文内开始IP服务，管理IP池和用户IP地址，并且在 VPN上下文内分发IP流信息。在某些实施例中，在网关内，在特定的VPN上下文内完成IP 操作。网络处理单元子系统负责用于网络处理单元的上面列出的许多功能。卡/槽/端口 子系统负责协调相关于卡活动出现的事件，例如发现和配置新插入卡上的端口，并且负责 确定线卡如何映射到应用卡。在某些实施例中，会话子系统负责处理和和监视移动用户的数据流。用于移动数 据通信的会话处理任务例如包括用于CDMA网络的A10/A11终止，用于GPRS和/或UMTS 网络的GSN隧道协议终止，异步PPP处理，分组过滤，分组调度，Difserv codepoint标记， 统计数字收集，IP转发，和AAA服务。这些项中每一个的任务可跨越下级任务(称为管理 器)分布，以提供更有效率的处理和更大的冗余。单独的会话控制器任务用作为集成控制 节点，以管理和监视管理器并且与其它活动子系统通信。会话子系统还管理专门的用户数 据处理，例如负载变换、过滤、统计数字收集、策略、和调度。在提供仿真中，当从移动节点接收MIPv4时，会话子系统可设置MIPv4终止并且对 于核心网络建立PMIPv6会话。会话管理器可跟踪会话的映射和处理，以提供仿真和网络之 间的互相作用。数据库还可用于映射会话之间的信息，并且在某些实施例中例如存储ΝΑΙ、 ΗοΑ、ΑΕ 信息。在某些实施例中，实现处理或数据库所需的软件包括高级过程式或面向对象语 言，例如(丄++丄#、扭^、或？61~1。如果需要，软件也可以汇编语言实现。网关中实现的分 组处理可包括上下文确定的任何处理。例如，分组处理可包括高级数据链路控制(HDLC)成 帧，报头压缩，和/或加密。在某些实施例中，软件存储在存储介质或设备上，例如只读存储 器(ROM)、可编程只读存储器(PR0M)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、或磁盘， 其可由通用或专用处理单元读取以执行本文档中描述的处理。尽管已在前述示例实施例中描述和示出了本发明，要理解本公开仅仅作为示例给 出，并且在不偏离本发明精神和范围的情况下可在本发明实现细节中做出许多变化，本发 明仅由随后的权利要求来限制。例如，尽管网关已描述为实现了移动性接入网关(MAG)以 对移动节点提供仿真，但其中网关实现分组数据网络网关(P-GW)的其它实施例可对移动 节点提供仿真。
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权利要求
一种提供通信网络接入的方法，包括在移动性接入网关(MAG)处接收来自移动节点的移动IP(MIP)注册请求；从所述MAG将代理移动IP(PMIP)绑定更新发送到本地移动性锚(LMA)以请求基于IP版本4(IPv4)的地址；在所述MAG处接收来自所述LMA的具有所述IPv4地址的PMIP绑定确认；并且从所述MAG发送包括所述IPv4地址的MIP注册回复。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述MAG在网关上实现并且是分组数据网络网关 (P-Gff)。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述MAG处接收来自移动节点的用于终止会话的注册请求；和向所述LMA发送绑定更新以终止会话。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述MAG向认证、授权和计费(AAA)服务器发送所述移动节点的标识信息；和在所述MAG接收用于所述移动节点的LMA地址和安全性信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述安全性信息是认证扩展(AE)。
6.一种通信网络中的网关，包括经由网际协议(IP)版本6网络提供移动IP(MIP)版 本4的仿真的移动性接入网关(MAG)，所述MAG以MIP版本4接收来自移动节点的注册请 求，将代理移动IP(PMIP)版本6绑定更新发送到本地移动性锚(LMA)以请求基于IP版本 4 (IPv4)的地址，接收具有所述基于IPv4的地址的PMIP版本6绑定确认并且将所述IPv4 地址发送到所述移动节点。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述MAG是分组数据网络网关(P-GW)。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述MAG接收用于终止来自所述移动节点的会话 的注册请求并且向所述LMA发送绑定更新以终止会话。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述MAG从认证、授权和计费(AAA)服务器接收用 于所述移动节点的所述LMA地址和安全性信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述安全性信息是认证扩展(AE)。
11.一种提供通信网络接入的方法，包括从移动节点向移动性接入网关(MAG)发送移动IP(MIP)注册请求以从在基于网际协议 (IP)版本6的网络中运行的本地移动性锚(LMA)获得基于IP版本4(IPv4)的地址，其中所 述注册请求包括所述移动节点的标识信息；和在所述移动节点处接收从所述LMA经由所述基于PMIP的网络发送的包括所述IPv4地 址的MIP注册回复。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述MAG在网关上实现并且是分组数据网络网 关(P-GW)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述注册请求包括用于提供安全性信息的认证 扩展(AE)。
全文摘要
公开了一种用于在通信网络中在移动节点之间提供移动性管理的系统和方法。可提供仿真以允许使用移动IP(MIP)的移动节点接入和使用基于代理移动IP(PMIP)的通信网络。网关可用于终止来自移动节点的基于MIP的协议接入，并且与基于PMIP的核心网络通信。可在网关上提供仿真以提供来自网际协议版本4(IPv4)移动节点和运行网际协议版本6(IPv6)的核心网络的通信。这允许网络运营者提供对MIP或IPv4移动节点的部署基地的接入。
文档编号H04W80/02GK101919301SQ200880119419
公开日2010年12月15日 申请日期2008年12月8日 优先权日2007年12月7日
发明者凯文·克拉摩尔, 昆塔尔·乔沃德哈里 申请人:思达伦特网络有限责任公司