一种基于分层移动IPv6的IMS系统移动性管理方法

专利名称：一种基于分层移动IPv6的IMS系统移动性管理方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于分层移动IPv6的IMS系统移动性管理方法。
背景技术：
随着互联网的发展，IPv4地址已经被耗尽，地址空间的不足会严重限制互联网的发展。在这种情况下，IPv6受到越来越多的重视。IPv6拥有近似无限的地址空间，号称可以为地球上的每一粒沙子都分配一个IP地址。此外，相比IPv4，IPv6还具有更多的优势 提高网络的整体吞吐量、改善服务质量(QM)、保证更好的安全性、支持即插即用和移动性、 更好地实现多播功能。互联网的价值体现在其所承载的应用，移动通信是互联网所承载的一个杀手级的应用。采用IPv6网络作为移动通信的承载网，可以为每一个移动通信设备都分配一个永久和唯一的IPv6地址，这个地址既可以像IMSI —样作为设备的唯一标识，也可以用于路由。移动IP(MIP)研究的就是互联网承载移动通信的问题。早在2004年6月，互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force, IETF)就公布了 IPv6网络承载移动通信的解决方案-—移动IPv6(MIPv6，RFC3775)。以后，IETF还陆续公布了 MIPv6的一些变异和扩展方案，如代理移动IPv6 (Proxy Mobile IPv6, PMIPv6, RFC5213)、分层移动 IPv6 (Hierarchical Mobile IPv6, HMIPv6, RFC5380)等等。在MIPv6中，家乡代理(HA)和通信节点(CN)都保存有移动节点(MN)的家乡地址 (HoA)和转交地址(CoA)的绑定条目。丽可以和CN直接通信。当丽的位置发生改变时， MN需要通过信令交互来更新HA和CN中的绑定条目，每次更新都会有大量的信令传输，占用大量的带宽。在实际的网络中，MN通常都是在小范围内移动。因此，HMIPv6的出现有助于减少丽、CN和HA之间的信令数量，提高丽的切换速度。HMIPv6有两个重要的实体移动锚点(Mobility Anchor Point,MAP)和接入路由器(Access Router，AR)。一个MAP管理着若干个AR。丽通过AR接入到互联网，并由此获得二个地址MAP的区域转交地址(RCoA)和AR的连接转交地址(LCoA)。MAP维持RCoA与 LCoA的绑定，而HA和CN则维持HoA与RCoA的绑定。丽发送的所有消息和数据报文的源地址都是RCoA，同样，通信对端回复的消息和数据报文的目的地址都是RCoA。这样的消息和数据报文会被路由到MAP，MAP查找自己维持的RCoA和LCoA的绑定，在从而把这样的消息和数据报文通过隧道发往AR，再由AR通过链路层发给丽。在丽移动的过程中，如果丽没有移出MAP的范围，即只有LCoA改变，RCoA没有改变，则丽与MAP之间通过HMIPv6的局部绑定更新消息(LBU)和局部绑定确认消息(LBA)更新MAP中RCoA与LCoA的绑定。如果丽移出了 MAP的范围，即LCoA和RCoA都发生改变，则丽需要在新的MAP中建立新的RCoA 与新的LCoA的绑定，然后，还需要按照MIPv6的规定更新HA和CN中的HoA与RCoA的绑定。IMS (IPMultimedia Subsystem)是电信网络3G系统中核心网的一部分，是由3GPP 首先提出的一个国际公认的标准化结构。IMS架构专注于核心网，屏蔽了接入网的差别，并且统一使用纯IP网络作为承载，简化了网络结构。IMS通过由SIP提供的会话发起能力， 建立端到端的会话，并获得所需要的服务质量。IMS实现了控制和承载的分离，通过不同的接入方式，IMS终端接入到核心网分组域(PQ，由PS提供SIP信令和媒体数据的承载，而由 IMS的核心部分提供会话和业务的控制。IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用平台，这是向全IP网络演进的重要一步。一个基于GPRS分组域的IMS系统结构如图1所示。IMS域一般包括一个或多个呼叫会话控制功能(CSCF)实体、媒体网关控制功能(MGCF)实体、信令网关(SGW)、媒体网关 (MGW)、多媒体资源功能处理器(MRFC)、归属用户服务器(HSS)、出口网关控制功能(BGCF) 实体和应用服务器(AQ，其中CSCF又分为代理CSCF(P-CSCF)、查询CSCF(I-CSCF)和服务 CSCF(S-CSCF)。IMS建立SIP会话而必须执行的关键步骤有(1)网络的接入。当用户开机时，会自动执行的步骤就是接入网络、分配信道等；( 数据连接的建立。在SGSN与GGSN之间建立一个数据连接通道以传输SIP信令。这个过程分为两步进行，即Attach和PDP语境激活；(3)基于IMS的流程。包括获取P-CSCF地址，SIP注册和会话的建立过程。现有的IMS系统是建立在GPRS的分组域之上的多媒体会话控制系统。鉴于移动 IPv6技术的先进性，本发明提出一种基于HMIPv6的IMS系统移动性管理方法。

发明内容
本发明提出一种基于HMIPve的IMS系统移动性管理方法。该方法把IMS域与 HMIPve融合，由HMIPV6网络提供SIP信令和媒体数据的承载，而由IMS的核心部分控制会话和业务，其网络结构图如图2所示。本发明是这样实现的1、地址管理用户设备(UE)拥有一个家乡地址HoA，HoA由归属地的HSS分配给UE，HSS具有 HA的功能，记录了 UE的相关信息。HoA地址是永久分配给UE的地址，而且是可以用作路由的地址，以HoA为目的地址的消息被送到UE的归属地，并被UE归属地的I-CSCF截获。HoA 地址的分配使得UE具有了唯一的可路由的地址，这样UE在漫游网络中不再需要P-CSCF的帮助就可以把消息路由到归属网络。UE接入到漫游网络时，通过无线接入网接入到HMIPv6的AR，AR会给UE分配一个 LCoA,同时该区域的MAP也会给UE分配一个RCoA。2、用户HoA标识每个UE都有一个或多个私有用户标识和公共用户标识，这些标识可以是电话号码或电子邮件地址等，甚至也可以是HoA本身。在本发明中，同一用户的私有用户标识和公共用户标识都对应着用户的HoA，我们统称为用户HoA标识。用户HoA标识由归属网络运营商分配，用于注册、授权、管理和计费。用户可以把自己的用户HoA标识写在名片上告知他人。用户HoA标识使用SIP URI格式，可以通过公共的DNS、私有的DNS或者对等实体之间的协议完成解析。3、IMS会话流程IMS的会话流程包含三部分(a)网络接入和用户鉴权过程；(b) IMS注册过程； (c) IMS会话的建立。(a)网络接入和用户鉴权过程
开机后，UE会通过接入网络连接到AR，并得到AR分配的地址LCoA，以及MAP分配的地址RCoA。UE发送一个包含了自己国际移动用户识别码(International Mobile Subscriber Identification, IMSI)的附着消息到归属网络中的HSS以请求鉴权，只有鉴权成功的用户才可以在网络中注册并使用网络提供的服务。(b) IMS的注册过程基于IMS的注册过程包括用户认证和用户配置下载两个过程。其注册过程如图3 所示，具体步骤如下1) UE发送REGISTER消息，消息中包含用户HoA标识和RCoA。REGISTER消息的目的地址为HoA，源地址为RCoA，该消息经AR与MAP之间的隧道发往UE的归属地。2) I-CSCF截获REGISTER消息，并对其进行解析。I-CSCF根据UE的用户HoA标识，向HSS发送Cx-query消息。HSS根据接收到的Cx-query消息检查是否允许该用户在被访问域注册，如果允许注册，HSS把RCoA写入UE的配置文件中并向I-CSCF回复Cx-query response 消息。3)收到 Cx-query response 消息后，I-CSCF 再向 HSS 发送 Cx-SELECT-PULL 消息， 询问可用的S-CSCF，该消息中包含UE的用户HoA标识。4)HSS 收到 Cx-SELECT-PULL 消息后会向 I-CSCF 返回一个 Cx-SELECT-RES 消息， 消息中含有供UE挑选的若干S-CSCF的信息。I-CSCF从中挑选一个S-CSCF，并建立HoA和 S-CSCF的绑定。然后，I-CSCF向选中的S-CSCF发送REGISTER消息，消息内容包含UE的用户HoA标识和RCoA。5) S-CSCF接收到REGISTER消息后，向HSS发送Cx-PUT消息，消息中包含UE的用户 HoA标识、RCoA和S-CSCF标识。HSS保存被选中的S-CSCF的标识，并回复Cx-PUT response 消息确认。6) S-CSCF收到Cx-PUT response消息后，再向HSS发送Cx-PULL消息，请求下载 UE的配置信息。HSS回复Cx-PULL response消息，消息中包含UE的配置信息。7) S-CSCF向UE返回状态值为200的OK消息，消息的目的地址是RCoA。该消息被发往MAP，并通过AR与MAP之间的隧道到达UE。(c) IMS会话的建立在注册过程完成后，UE即可发起IMS会话。记UEA为IMS会话的发起方，UEB为 IMS会话的接收方，会话建立的具体过程如图4所示1)UEA发送INVITE消息，消息的目的地址是HoA，源地址是其RCoA。INVITE消息包含UEA的RCoA和UEB的用户HoA标识。INVITE消息通过AR和MAP之间的隧道发往UEA 归属地的I-CSCF。2) UEA的I-CSCF收到INVITE消息后，向UEA回复一个状态值为100的响应消息。然后，I-CSCF根据自己记录的HoA和S-CSCF的绑定信息，把INVITE消息发往UEA的S-CSCF。3)UEA的S-CSCF收到INVITE消息后，会向I-CSCF回复一个状态值为100的响应消息。然后，UEA的S-CSCF根据UEA的配置信息判断是否允许UEA进行此次会话话。若不允许UEA进行此次会话，则向UEA返回一个状态为402的消息。若允许UEA进行此次会话， 则UEA的S-CSCF对INVITE消息中的UEB的用户HoA标识进行解析得到UEB的HoA，并把INVITE消息发往UEB的归属网络。4)UEB的归属网络中的I-CSCF截获INVITE请求后，向UEA的S-CSCF发送一个状态值为100的响应消息。UEB的I-CSCF对INVITE消息解析，并根据自己记录的HoA和S-CSCF 的绑定信息找到UEB的S-CSCFjE INVITE请求转发给UEB的S-CSCF。5)UEB的S-CSCF收到INVITE请求后，向UEB的I-CSCF回复一个状态值为100的响应消息。然后，UEB的S-CSCF根据UEB的用户配置信息判断是否允许此次会话继续进行，若不允许会话继续进行，则向UEA返回一个状态为403的消息。若允许会话继续进行， 则UEB的S-CSCF根据UEB用户配置信息中UEB的RCoAjE INVITE消息转发给UEB。6)UEB收到INVITE消息后，会立即向UEA返回一个状态值为183的响应消息。然后，UEB会启动振铃程序，并向UEA返回一个状态值为180的响应消息。7)用户UEB摘机后，UEB会立即向UEA返回一个状态值为200的OK消息，消息中包含UEB的RCoA。UEA收到UEB返回的OK消息后，会向UEB发送一个ACK消息，开始通话。8)会话建立完成后，UEA和UEB可以直接通信，它们发送的数据报文源地址都是自己的RCoA，目的地址都是对方的RCoA。4、移动性管理UE的移动性管理主要涉及两种情况(a)UE发生域内切换即UE只是更换了 AR ； (b)UE发生域间切换即UE更换了 AR，也更换了 MAP。下面以前面所述的UEA为例来说明该发明对UEA的移动性管理方法。(a) UEA发生域内切换UEA发生域内切换时，其LCoA发生改变，但RCoA保持不变，网络结构图为图5所示。这时，UEA将按照HMIPv6的规定更新MAP中的RCoA和LCoA的绑定。(b) UEA发生域间切换UEA发生域间切换时，UEA的RCoA和LCoA都发生改变。这时，UEA 一方面需要按照HMIPv6的规定在新的MAP中建立RCoA和LCoA的绑定，另一方面还要更新IMS域中HSS 和S-CSCF中记录的RCoA。为了叙述方便，记域间切换前的MAP、RCoA和LCoA为MAPI、RCoAl和LCoAl，记域间切换后的MAP、AR、RCoA和LCoA为MAP2、AR2、RCoA2和LCoA2,网络结构图如图6所示。 更新步骤分为三步1)在MAP2中建立RCoA2与LCoA2的绑定；2)更新MAPI的绑定；3) IMS 重注册，更新HSS和S-CSCF中记录的RCoA。1)在MAP2中建立RCoA2与LCoA2的绑定UEA按照HMIPv6的规定在MAP2中建立RCoA2与LCoA2的绑定。2)更新MAPI的绑定UEA向MAPI发送HMIPv6的LBU消息，消息的源地址为RCoA2，目的地址为RCoAl。 LBU消息经AR2和MAP2之间的隧道发往MAPI。MAPI收到LBU消息后，把原来RCoAl与LCoAl 的绑定更改为RCoAl与RCoA2的绑定，并向UEA回复LBA消息。3) IMS重注册，更新HSS和S-CSCF中记录的RCoA在更新完MAPI中的绑定后，UEA开始IMS的重注册过程，重注册的流程如图7所示，具体步骤如下· UEA发送REGISTER消息，消息中包含UEA的用户HoA标识和RCoA2，消息源地址为RCoA2，目的地址为HoA，该消息通过AR2与MAP2之间的隧道发往UEA的归属地。· I-CSCF截获REGISTER消息，向HSS发送Cx-query消息，消息中包含UEA的 RCoA2。HSS收到Cx-query消息后会把UEA配置文件中的RCoAl更改为RCoA2，并向I-CSCF 回复 Cx-query response 消息。· I-CSCF收到Cx-query response消息后，对REGISTER消息进行解析，根据UEA 的用户HoA标识信息，查找到自己所记录的HoA与S-CSCF的绑定信息。根据查找到的绑定信息，把REGISTER消息发往S-CSCF。· S-CSCF根据接收的REGISTER消息，向HSS发送Cx-PULL消息，请求下载更新后的用户配置文件，HSS回复Cx-PULL response消息，返回S-CSCF需要的用户信息。S-CSCF 收到Cx-PULL response消息后向UEA返回状态值为200的OK消息。更新完成后，UEA即可以使用RCoA2与新的用户设备(如UEC)建立通信，又可以继续使用RCoAl与UEB保持通信，从而保持UEA的移动对UEB透明。由于UEB不知道UEA 的位置发生了变化，其发往UEA的数据报文的目的地址仍然为RCoAl。这样的数据报文会被路由到MAP1，MAP1根据自己维持的RCoAl与RCoA2的绑定，对这样的数据报文进行封装，被封装的数据报文的目的地址是RCoA2。被封装的数据报文会被路由到MAP2，MAP2根据自己维持的RCoA2与LCoA2的绑定，通过MAP2与AR2之间的隧道把被封装的数据报文发往MN。 UEA发往UEB的数据报文，目的地址是UEB的RCoA，源地址为RCoAl。UEA对该报文进行封装，被封装后的数据报文的目的地址是MAPI的地址。被封装的数据报文通过AR2与MAP2 之间的隧道发往MAPI。MAPI对被封装的数据报文解封装后，把数据报文发给UEB。本发明把IMS域与HMIPv6融合，由HMIPv6网络提供SIP信令和媒体数据的承载， 而由IMS的核心部分控制会话和业务。本发明提出了一个新的概念用户HoA标识。用户 HoA标识同时担当私有用户标识和公共用户标识的角色，并与UE的HoA —一对应。由于HoA 具有路由功能，使得漫游地的UE可以把消息直接路由到归属网络，而不再需要P-CSCF的帮助。本发明以HMIPv6的移动性管理为借鉴，提出了一种IMS系统中的移动性管理方法来维持IMS会话的连续性。


图IIMS网络结构图；图2基于HMIPv6的IMS结构图；图3注册过程；图4会话建立过程；图 5AR 改变；图6MAP域改变；图7IMS重注册。
具体实施例方式本发明提出了一种基于HMIPv6的IMS系统移动性管理方法。该方法的基本思想是把IMS域与HMIPv6融合，由HMIPv6网络提供SIP信令和媒体数据的承载，而由IMS的核心部分控制会话和业务。
下面给出本发明的一个具体实例，并结合图4详细说明本发明的具体实施方式
。1、IMS会话流程a)网络接入和用户鉴权过程UEA开机后，会通过接入网络连接到接入路由器AR，并得到AR分配的地址LCoA 5005 :1001:1002 1003 1004，以及 MAP 非配的地址 RCoA :5005 :3001:3002 3003 3004。b) IMS的注册过程UEA 的用户 HoA 标识为12345@userl. homel. net。UEA 的 HoA 为 5005::2001:2002:2003:2004。(1)开始注册时，UEA发送REGISTER消息，消息中包含UEA的用户HoA标识和归属域名。REGISTER sip: registrar, homel. net SIP/2.0Via:SIP/2.0/ UDP[5005: :2001:2002:2003:2004] ； comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7Max-Forwards:70P-Access-Network-Info : 3GPP-UTRAN-TDD ；utran-cell-id-3gpp = 234151D0FCE11From:<sip:userlihomel. net> ；tag = 4fa3To:<sip:userlihome1. net>Contact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp〉；expires =600000Call-ID:12345iuserl. homel. netCSeq:lREGISTERContent-Length :0REGISTER 消息源地址为 5005::3001:3002:3003:3004,目的地址为 5005 :2001:2002 2003 2004，该消息发往 UEA 的归属地。(2) UEA归属地的I-CSCF截获该消息，I-CSCF截获数据报文后对报文中的 REGISTER消息进行解析，根据UEA的用户HoA标识信息，向HSS发送Cx-query消息，向HSS 请求鉴权，HSS跟据消息检查是否允许该用户在被访问域注册，并回复response消息。为了给用户选择一个合适的S-CSCF，I-CSCF向HSS发送Cx-SELECT-PULL消息， 该消息中包含用户的HoA，HSS返回一个Cx-SELECT-RES消息，消息中含有该用户所需的 P-CSCF的情况。(3) I-CSCF向S-CSCF发送REGISTER消息，消息内容包括UEA的用户HoA标识和
RCoA。REGISTER sip scscfl. homel. net SIP/2.0Via:SIP/2. 0/UDP icscfl_p. homel. net ；branch = z9hG4bK351g45. 1，SIP/2. 0/UDP [5005: :2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7
Max-Forwards69P-Access-Network-Info 3GPP-UTRAN-TDD ；utran-cell-id-3gpp = 234151D0FCE11From:<sip:userlihomel. net> ；tag = 4fa3To:<sip:userlihomel. net>Contact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp〉；expires =600000Call-ID:12345iuserl. homel. netCSeq:lREGISTERContent-Length :0(4) S-CSCF截获REGISTER消息后，向HSS发送Cx-PUT消息，消息中包含UEA的用户HoA标识、RCoA和S-CSCF名字。HSS保存S-CSCF名，并回response消息确认。收到 Cx-PUT response 消息后，S-CSCF 向 HSS 发送 Cx-PULL 消息，HSS 回复 response 消息，返回 S-CSCF需要的用户信息。S-CSCF返回状态值为200的OK消息，消息中包含归属网络联络
fn息οSIP/2. 02000KVia:SIP/2. 0/UDP icscfl_p. homel. net ；branch = z9hG4bK351g45. 1，SIP/2. 0/UDP[5005: : 2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7From:<sip:userlihomel. net> ；tag = 4fa3To:<sip:userlihome1. net>Contact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp) ；expires = 600000Call-ID:12345iuserl. home 1. netCSeq:lREGISTERContent-Length :0该消息将返回给UE。c) IMS会话的建立当注册过程完成后，UEA即可发起IMS会话，IMS会话主要涉及到UEA的S-CSCF 和 UEB 的 S-CSCF。UEB 的用户 HoA 标识为:678910iuser2. home2. net。UEB 的 HoA 为 5005: :6001:6002:6003:6004。UEB 的 LCoA 地址为5005 7001 7002 7003 7004，RCoA 为 5005::8001:8002:8003:8004会话建立的具体过程如图4所示(1) UEA通过会话发起流程向归属地的S-CSCF发送SIP的INVITE请求，S-CSCF的地址可以由注册过程中S-CSCF返回的OK消息得知。INVITE 678910@user2.home2.net SIP/2.0Via:SIP/2.0/ UDP
[5005 2001 2002 2003 2004] 1357 ;comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7Max-Forwards 70P-Access-Network-Info 3GPP-UTRAN-TDD ；utran-cell-id-3gpp = 234151D0FCE11From:<sip:userlihomel. net> ；tag = 171828To:<678910iuser2. home2. net>Call-ID:cb03a0s09a2sdfglkj490333Cseq:127INVITEContact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004]:1357 ；comp = sigcomp〉Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, PRACK, UPDATE, REFER,MESSAGEContent-Type: application/sdpContent-Length:167v = 0ο = 29879336152987933615IN IP65005::3001:3002:3003:3004s = Phone Callc = IN IP65005::2001:2002:2003:2004t = 00m = audio 49170RTP/AVP 0a = rtpmap:0PCMU/8000(2)UEA的I-CSCF收到INVITE消息后，向UEA回复一个状态值为100的响应消息。然后，I-CSCF根据自己记录的HoA和S-CSCF的绑定信息，把INVITE消息发往UEA的 S-CSCF。(3)UEA的S-CSCF收到INVITE请求后，会向UEA回复一个状态值为100的响应消息。S-CSCF对INVITE消息进行解析，根据解析的结果把INVITE消息发往UEB的归属网络。(4) UEB的归属网络中的I-CSCF截获INVITE请求后，向UEA的S-CSCF发送一个状态值为100的响应消息。I-CSCF对INVITE消息解析，并找到UEB的S-CSCF,把INVITE请求转发给UEB的S-CSCF。(5) UEB的S-CSCF收到INVITE请求后，向UEB的I-CSCF发送一个状态值为100的响应消息，同时把INVITE消息转发给UEB。(6)UEB收到INVITE消息后，会立即返回一个状态值为183的响应消息。然后，UEB 会启动振铃程序，并返回一个状态值为180的响应消息。SIP/2. 0180RingingVia:SIP/2.0/ UDP[5005 2001 2002 2003 2004] 1357 ;comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7
From:<sip:userlOhomel. net> ；tag = 171828To:<678910iuser2. home2. net>Call-ID:cb03a0s09a2sdfglkj490333Cseq:127INVITEContact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004]:1357 ；comp = sigcomp〉Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, PRACK, UPDATE, REFER,MESSAGEContent-Length :0(7)用户UEB摘机后，UEB会立即返回一个状态值为200的OK消息，消息中包含了 UEB的RCoA地址信息。UEA收到UEB返回的OK消息后，会向UEB发送一个ACK消息，消息中携带有UEA的RCoA信息。SIP/2. 02000KVia:SIP/2. 0/UDP[5005 2001 2002 2003 2004] 1357 ;comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7From:<sip:userlihomel. net> ；tag = 171828To:<678910iuser2. home2. net>Call-ID:cb03a0s09a2sdfglkj490333Cseq:127INVITEContact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004]:1357 ；comp = sigcomp〉Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, PRACK, UPDATE, REFER,MESSAGEContent-Type: application/sdpContent-Length:167v = 0ο = 29879336152987933615IN IP65005::8001:8002:8003:8004s = Phone C allc = IN IP65005::6001:6002:6003:6004t = 00m = audio 49170RTP/AVP 0a = rtpmap:0PCMU/8000UEA回复的ACK消息格式为ACK 678910iuser2.home2.net SIP/2.0Via:SIP/2. 0/UDP[5005 : : 2001 : 2002 : 2003 : 2004] : 1357 ;comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7Max-Forwards:70P-Access-Network-Info:3GPP-UTRAN-TDD ;utran-cell-id-3gpp = 234151D0FCE11
From: <sip:userlOhomeL net> ；tag = 171828To:<678910iuser2. home2. net>Call-ID:cb03a0s09a2sdfglkj490333Cseq:127ACKContact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004]:1357 ；comp = sigcomp〉Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, PRACK, UPDATE, REFER,MESSAGEContent-Type: application/sdpContent-Length:120v = 0ο = 29879336152987933615IN IP65005::3001:3002:3003:3004s = Phone Callc = IN IP65005::2001:2002:2003:2004t = 002、移动性管理UE的移动性管理主要涉及两种情况，一种情况是UE更换了 AR，另一种情况是UE 移动到另一个MAP域。下面以UEA为例来说明该发明对UE的移动性管理方法。a) UEA 更换 ARUEA更换AR时，其LCoA发生改变，但RCoA保持不变，网络结构图为图5所示。UEA的新 LCoA :5005 :1001:1002 1003 2004，RCoA 不变，仍然为:5005 :3001:3002 3003 3004。UEA向MAP发送LBU消息，消息的目的地址为MAP的地址，源地址为 5005: :1001:1002:1003:2004。MAP 收到 LBU 消息后更新 RCoA 和 LCoA 的绑定，并向 UEA 回复LBA消息，消息的目的地址为5005 :1001:1002 1003 2004，源地址为MAP的地址。b) UEA 更换 MAP 域UEA移动到新的MAP域时，UEA的RCoA和LCoA都发生改变。网络结构图如图6所示。RCoA2 为60063001300230033004, LCoA2 为60061001100210031004， HoA 不变，仍然为5005: :2001:2002:2003:2004。更新步骤分为三步(1)建立MAP2中的绑定信息；(2)更新原MAP的绑定信息；(3) IMS重注册。(1)建立MAP2中的绑定信息UEA按照HMIPv6的规定在MAP2中建立RCoA2和LCoA2的绑定。(2)更新原MAP的绑定信息UEA向原MAP发送LBU消息，消息的源地址为6006 :3001:3002:3003 3004，目的地址为原5005 3001:3002:3003:3004。LBU消息经AR2和MAP2之间的隧道发往原 MAP。原MAP收到LBU消息后，更新原来的绑定条目，把6006 :3001:3002:3003 3004与 5005: :3001:3002:3003:3004 绑定，并向 UEA 回复 LBA 消息。(3) IMS 重注册在更新完原MAP中的绑定条目后，UEA开始IMS的重注册过程，重注册的流程如图 7所示，具体步骤如下· UEA发送REGISTER消息，消息中包含UEA的用户HoA标识。
REGISTER sip: registrar, homel. net SIP/2.0Via:SIP/2. 0/UDP[5005:2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7Max-Forwards: 70P-Access-Network-Info:3GPP-UTRAN-TDD ;utran-cell-id-3gpp = 234151D0FCE11From:<sip:userlihome 1. net> ；tag = 4fa3To:<sip:userlihomel. net>Contact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp) ；expires = 600000Call-ID:12345iuserl. home 1. netCSeq:2REGISTERContent-Length :0REGISTER 消息源地址为 6006 3001 3002 3003 3004，目的地址为 5005 :2001:2002 2003 2004，该消息发往 UEA 的归属地。
I-CSCF截获REGISTER消息，向HSS发送Cx-query消息，消息中包含UEA的 RCoA2信息。HSS收到Cx-query消息后会更新HSS中的配置信息，并向I-CSCF回复Cx-query response 消息。
I-CSCF收到Cx-query response消息后，对REGISTER消息进行解析，根据UEA 的用户HoA标识信息，查找到自己所记录的HoA与S-CSCF的绑定信息。根据查找到的绑定 信息，把REGISTER消息发往S-CSCF。
S-CSCF根据接收的REGISTER消息后，向HSS发送Cx-PULL消息，HSS回复 Cx-PULL response消息，返回S-CSCF需要的用户信息。S-CSCF根据HSS回复的信息来更 新其所记录的用户配置信息，井向UE返回状态值为200的OK消息，消息中包含归属网络联
络‘旧息。SIP/2. 02000KVia:SIP/2. 0/UDP icscfl_p. homel. net ；branch = z9hG4bK351g45. 1，SIP/2. 0/UDP[5005 : 2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp ；branch = z9hG4bKnashds7From:<sip:userlihome 1. net> ；tag = 4fa3To:<sip:userlihomel. net>Contact:<sip:[5005::2001:2002:2003:2004] ；comp = sigcomp〉；expires =600000Call-ID:12345iuserl. homel. netCSeq:2REGISTERContent-Length :0
权利要求
1.一种基于分层移动IPv6的IMS系统移动性管理方法，其特征在于A、用户设备(UE)具有一个永久且唯一的家乡地址(HoA)，HoA由归属网络运营商分配， 围绕HoA可以建立UE的私有用户标识和公共用户标识，统称为UE的用户HoA标识，用于注册、授权和计费等业务，UE也可以把自己的用户HoA标识写在名片上告知他人，UE发送的消息的目的地址都是HoA，这样的消息将被路由到UE的归属网络；B、UE开机后，通过接入网接入分层移动IPv6的接入路由器(AR)，并得到AR分配的 IPv6地址LCoA以及移动锚点(MAP)分配的IPv6地址RCoA，UE发送的消息和数据报文的源地址都是RCoA，UE发送附着消息到归属网络进行鉴权；C、UE完成附着鉴权后，可以进行IMS注册；D、用户设备A(UEA)完成IMS注册后，可以与已经完成IMS注册的用户设备B(UEB)建立会话；E、当UE发生域内切换时，其移动性管理由分层移动IPv6负责，当UE发生域间切换时， 其移动性管理由分层移动IPv6和IMS共同负责。
2.根据权利要求1所述的一种基于分层移动IPv6的IMS系统移动性管理方法，其特征在于所述步骤C具体包括Cl、UE发送REGISTER消息，消息中包含用户HoA标识和RCoA。该消息经AR与MAP之间的隧道发往UE的归属网络；C2、I-CSCF截获REGISTER消息，根据UE的用户HoA标识，向HSS发送Cx-query消息， 询问是否允许该用户在被访问域注册，如果允许注册，HSS把RCoA写入UE的配置文件中并回复 Cx-query response 消息；C3、I-CSCF 收到 Cx-query response 消息后，向 HSS 发送 Cx-SELECT-PULL 消息，询问可用的 S-CSCF，HSS 回复 Cx-SELECT-RES 消息；C4、I-CSCF收到Cx-SELECT-RES消息后，从中挑选一个S-CSCF,建立HoA和S-CSCF的绑定，然后，I-CSCF向选中的S-CSCF发送REGISTER消息；C5、S-CSCF接收到REGISTER消息后，向HSS发送Cx-PUT消息，HSS收到Cx-PUT消息后保存被选中的S-CSCF的标识并回复Cx-PUT response消息；C6、S-CSCF收到Cx-PUT response消息后，向HSS发送Cx-PULL消息，请求下载UE的配置文件，HSS回复Cx-PULL response消息；C7、S-CSCF收到Cx-PULL response消息后，向UE返回状态值为200的OK消息。
3.根据权利要求1所述的一种基于分层移动IPv6的IMS系统移动性管理方法，其特征在于所述步骤D具体包括Dl、UEA发送INVITE消息，消息的目的地址是HoA，源地址是其RCoA，INVITE消息包含 UEA的RCoA和UEB的用户HoA标识，INVITE消息通过AR和MAP之间的隧道发往UEA归属网络的I-CSCF ；D2、UEA的I-CSCF收到INVITE消息后，根据自己记录的UEA的HoA和S-CSCF的绑定信息，把INVITE消息发往UEA的S-CSCF ；D3、UEA的S-CSCF收到INVITE消息后，根据UEA的配置信息判断是否允许UEA进行此次会话，若不允许UEA进行此次会话，则向UEA返回一个状态为402的消息，若允许UEA进行此次会话，则UEA的S-CSCF对INVITE消息中的UEB的用户HoA标识进行解析得到UEB的HoA，并把INVITE消息发往UEB的归属网络；D4、UEB的归属网络中的I-CSCF截获INVITE请求后，对INVITE消息解析，并根据自己记录的UEB的HoA和S-CSCF的绑定信息找到UEB的S-CSCF，把INVITE请求转发给UEB的 S-CSCF ；D5、UEB的S-CSCF收到INVITE请求后，根据UEB的用户配置信息判断是否允许此次会话继续进行，若不允许会话继续进行，则向UEA返回一个状态为403的消息，若允许会话继续进行，则把INVITE消息转发给UEB ；D6、UEB收到INVITE消息后，会立即向UEA返回一个状态值为183的响应消息，然后， UEB会启动振铃程序，并向UEA返回一个状态值为180的响应消息；D7、用户UEB摘机后，UEB会立即向UEA返回一个状态值为200的OK消息，消息中包含 UEB的RCoA，UEA收到UEB返回的OK消息后，会向UEB发送一个ACK消息，开始通话；D8、会话建立完成后，UEA和UEB可以直接通信，它们发送的数据报文源地址都是自己的RCoA，目的地址都是对方的RCoA。
4.根据权利要求1所述的一种基于分层移动IPv6的IMS系统移动性管理方法，其特征在于所述步骤E具体包括E1、当UE发生域内切换时，其LCoA发生改变，但RCoA保持不变，UEA按照分层移动IPv6 的规定更新MAP中的RCoA和LCoA的绑定；E2、当UE发生域间切换时，UEA的RCoA和LCoA都发生改变，UEA首先在新MAP中建立新RCoA和新LCoA的绑定，然后更新原MAP的绑定，最后，UEA要进行IMS重注册，更新HSS 和S-CSCF中的RCoA信息。
5.根据权利要求4所述的用户移动性管理方法，其特征在于所述步骤E2具体包括 E2UUEA在新MAP中建立新RCoA和新LCoA之间的绑定后，向原MAP发送LBU消息，LBU消息经新AR和新的MAP之间的隧道发往原MAP，原MAP收到LBU消息后，更新原来的绑定， 把原RCoA与新RCoA进行绑定，并向UEA回复LBA消息；E22、在完成原MAP中的绑定的更新后，UEA开始IMS的重注册过程，重注册过程具体包括以下步骤(1)UEA发送REGISTER消息，消息中包含UEA的用户HoA标识和新RCoA，该消息通过新 AR与新MAP之间的隧道发往UEA的归属地；(2)UEA的I-CSCF截获REGISTER消息，向UEA的HSS发送Cx-query消息，消息中包含UEA的新RCoA，HSS收到Cx-query消息后会更新HSS中的配置信息，并向I-CSCF回复 Cx-query response 消息；(3)UEA的I-CSCF收到Cx-queryresponse消息后，对REGISTER消息进行解析，根据UEA的用户HoA标识信息，查找到自己所记录的UEA的HoA与S-CSCF的绑定信息，把 REGISTER 消息发往 S-CSCF ；(4)UEA的S-CSCF根据接收的REGISTER消息，向HSS发送Cx-PULL消息，请求下载更新后的用户配置文件，HSS回复Cx-PULL response消息，S-CSCF收到Cx-PULLresponse消息后向UEA返回状态值为200的OK消息；E23、重注册过程完成后，UEA可继续采用原RCoA与UEB进行原来的IMS会话，从而保持通信的连续性和UEA的移动对UEB的透明性，具体步骤如下1UEA发往UEB的数据报文的目的地址是UEB的RCoA，源地址为UEA的原RCoA，然后， UEA对该数据报文进行封装，被封装的数据报文的目的地址是原MAP的地址，被封装的数据报文通过UEA的新AR与新MAP之间的隧道发往原MAP，原MAP对被封装的数据报文解封装后，把数据报文发给UEB;[2]UEB发往UEA的数据报文的目的地址为UEA的原RCoA，源地址为自己的RCoA，该数据报文路由到UEA的原MAP后，UEA的原MAP根据自己维持的原RCoA和新RCoA的绑定信息对数据报文进行封装，被封装的数据报文的目的地址是UEA的新RCoA，被封装的数据报文会被路由到UEA的新MAP，并通过新MAP与新AR之间隧道发送到UEA ；E24、重注册过程完成后，UEA可以采用新RCoA与新的用户设备C(UEC)进行新的IMS会话。
全文摘要
本发明涉及一种基于分层移动IPv6的IMS系统移动性管理方法，本发明的目的是这样实现的(1)IPv6网络作为SIP信令和媒体的承载网。(2)本发明充分利用IPv6巨大的地址空间的优势，为每一个移动用户分配一个唯一的且永久性的IPv6地址，称为用户的家乡地址。用户的家乡地址由归属地网络的运营商分配。用户的家乡地址既可以作为用户的身份标识，又可以作为SIP消息路由到归属地的呼叫会话控制模块的IPv6地址。(3)用户域内切换的移动性管理由分层移动IPv6负责，域间切换的移动性管理由分层移动IPv6和IMS系统共同负责。本发明兼有分层移动IPv6减少信令消耗的优点和IMS系统控制层面与承载层面分离的优点。
文档编号H04W12/06GK102572781SQ20121000906
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者张荀, 张飞, 梁艳盈, 梁雨淇, 王可, 王波涛, 王琳, 胡海峰, 马争鸣 申请人:中山大学