用于移动节点的互通网关的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于移动节点的互通网关，其中提供了允许通信网络之间的互通以向移动节点递送服务的系统和方法。提供了与微微小区通信以将服务扩展到未从服务提供商接收到覆盖的区域的网关。微微小区是小型基站，用来提供对小区域（例如家中或企业）的覆盖，并且连接到家庭或企业网络。微微小区为移动节点提供服务并且网关准许通过宽带网络通信。网关经由微微小区将移动节点连接集成到服务提供商的网络中。网关还允许配置服务和应用，控制服务水平，并且提供到宏基站的无缝越区切换以及其它类型的接入技术，例如Wi-Fi。
【专利说明】用于移动节点的互通网关
[0001]分案申请说明
[0002]本申请是申请日为2008年10月27日、题为“用于移动节点的互通网关”的中国发明专利申请N0.200880113309.4 (PCT国际申请PCT/US2008/081389)的分案申请。
[0003]相关申请的交叉引用
[0004]本申请基于35U.S.C.§ 119 Ce)要求如下美国临时申请的优先权:2007年10月25 日提交的题为“Interworking Gateway For Mobile Nodes，，的 N0.61/000，429 ;2007 年
11月 21 日提交的题为 “Interworking Gateway For Mobile Nodes” 的 N0.61/004，046 ;2008 年 I 月 18 日提交的题为 “Interworking Gateway For Mobile Nodes” 的N0.61/022，053 ;2008年2月 28 日提交的题为“Interworking Gateway For Mobile Nodes”的 N0.61/032, 370 ；200 8 年 10 月 24 日提交的题为 “Interworking Gateway For MobileNodes”的N0.61/108, 266,上述每个申请通过引用被整体结合于此。
【技术领域】
[0005]本公开涉及用于在网关处提供通信网络之间的互通(inter-working)的系统和方法。
【背景技术】
[0006]无线通信系统和网络是结合许多应用来使用的，许多应用例如包括卫星通信系统、便携式数字助理(PDA)、膝上型计算机以及蜂窝电话。这些应用的用户所获得的一个重要益处是连接到网络(例如因特网)的能力，只要用户在这种无线通信系统的范围内即可。
[0007]目前的无线通信系统使用电路交换和分组交换或者它们的组合，以便向移动节点提供移动数据服务。移动节点可以是蜂窝电话、PDA、黑莓(Blackberry)、具有无线卡的膝上型计算机或者任何其它无线设备。一般而言，通过基于电路的方法，无线数据利用物理交换路径通过数据的发送者和接收者之间的专用(并且不被打断的)连接而被运载。一旦建立了直接连接，则只要发送者与接收者具有要交换的数据，该连接就被维护。这种直接的专用交换路径的建立带来了对被联系起来的网络资源的固定共享，直到该连接被关闭为止。当不再需要发送者与接收者之间的物理连接时，则拆除该连接并且按照需要将网络资源分配给其它用户。
[0008]另一方面，基于分组的方法不是将传输资源永久地指派给给定呼叫，并且不需要建立和拆除数据的发送者与接收者之间的物理连接。一般地，基于分组的方法中的数据流被“分组化”，其中，数据被划分为分离的多段信息，并且每段接收“头部”信息，“头部”信息例如可以提供源信息、目的地信息、与分组中的比特数目有关的信息、优先级信息和安全性信息。然后基于该头部信息将分组独立地路由到目的地。数据流可以包括多个分组或单个分组。
[0009]此外，移动节点用户可能面临这样的情形:其中，他们的移动节点在他们的家中或工作地点未接收到足够的服务。例如，公司可以向其雇员提供诸如蓝莓设备之类的移动节点，以使得他们可以接收电子邮件。然而，由服务提供商提供的覆盖可能由于蜂窝塔覆盖而在建筑内或某些区域中不充足。这是针对服务提供商和用户两者的问题，因为服务提供商想要能够向其客户提供服务并且用户想具有服务。
【发明内容】
[0010]公开了用于在网关处提供通信网络之间的互通的系统和方法。在一些实施例中，服务和应用通过宽带网络被扩展到微微小区(femto cell)，再扩展到一个或多个移动节点。网关还可以提供从微微小区到宏基站的越区切换(handoff)。在一些实施例中，网关提供宏、微微和企业网络之间以及技术之间的越区切换。
[0011]在一些实施例中，提供了一种网关，该网关包括:驻留在该网关中的微微网关功能，该微微网关功能与至少一个微微小区通信，并且通过聚集来自至少一个微微小区的通信并且代表至少一个微微小区作为代理与核心网络通信，来充当与微微网关通信的每个微微小区的代理；驻留在该网关中的安全网关功能，该安全网关功能在每个微微小区与网关之间通过宽带网络提供安全连接并隧道传输(tunnel)不同协议；所述微微网关功能的代理与其它无线电接入网络设备通信以提供移动节点的越区切换。
[0012]在一些实施例中，一种提供到通信网络的接入的方法包括:从第一微微小区接收通信以建立到网关的连接；建立从网关到第一微微小区的安全连接，其中，所述安全连接在每个微微小区与网关之间通过宽带网络提供安全连接并隧道传输不同协议；在网关处聚集来自第一和第二微微小区的通信信息并且代表第一和第二微微小区作为代理与核心网络通信；以及与其它无线电接入网络设备通信以提供移动节点的越区切换。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1、2、14、15、16、25、32、33和35图示出了根据某些实施例的微微接入网络体系结构。
[0014]图3、4、26、27和28图示出了在根据某些实施例的微微接入网络体系结构的网络设备中实现的接口和各种功能；
[0015]图5图示出了根据某些实施例的呼叫流程图，其中，共同协议提供了独立于协议的通信；
[0016]图6、7和13图示出了根据某些实施例的共同协议隧道传输建立；
[0017]图8图示出了根据某些实施例的用于简单IP会话建立的信令示图；
[0018]图9图示出了根据某些实施例的用于代理移动IP会话建立的信令示图；
[0019]图10图示出了根据某些实施例的用于移动IP会话建立的信令示图；
[0020]图11图示出了根据某些实施例的微微小区到微微小区快速越区切换；
[0021]图12图示出了根据某些实施例的微微小区到宏小区快速越区切换；
[0022]图17图示出了根据一些实施例的从基于微微的移动节点到基于宏的移动节点的呼叫流程；
[0023]图18图示出了根据一些实施例的从基于宏的移动节点到基于微微的移动节点的呼叫流程；
[0024]图19图示出了根据某些实施例的两个基于微微小区的移动节点之间的呼叫流程;
[0025]图20图示出了根据某些实施例的基于微微小区的移动节点与基于宏小区的移动节点之间的呼叫流程的端接(termination)；
[0026]图21图示出了根据某些实施例的在微微小区认证中使用的信令；
[0027]图22图示出了根据某些实施例的包括全局挑战和位置更新的用于移动节点认证的信令；
[0028]图23图示出了根据某些实施例的移动节点通过汇聚服务器进行的登记；
[0029]图24图示出了根据一些实施例的通过汇聚服务器建立语音路径；
[0030]图29图示出了根据一些实施例的当微微小区未存储网关地址并且执行网关发现过程时的微微小区发现；
[0031]图30图示出了根据某些实施例的微微小区向服务网关登记；
[0032]图31图示出了根据某些实施例的移动节点的登记；以及
[0033]图34图示出了根据某些实施例的支持遗留GSM网络的另一基于微微的体系结构。【具体实施方式】
[0034]在某些实施例中，提供了允许通信网络之间的互通以用于向移动节点递送服务的系统和方法。在一些实施例中，提供了这样的网关，其允许由用户定位的微微基站或微微小区将服务扩展到未从服务提供商接收到覆盖的区域。例如，诸如威瑞森无线(VerizonWireless)之类的服务提供商可以向客户售卖或给予用于放置在客户家中的微微小区以将服务扩展到例如50米区域中的移动节点。微微小区随后可以通过宽带连接与网关通信，网关可以将呼叫集成到服务提供商的网络中。客户得到的益处包括降低了成本的呼叫和固定移动融合(FMC)的吸引力，例如使用单个设备的便利性。服务提供商得到的益处包括:增加每用户的平均收益并且增加网络容量的机会，同时通过将通信流从昂贵的室外宏小区移到便宜的家庭系统来降低花费、减少了对新的宏小区装备的需要并且降低了对回程(backhaul)和电力的需求。
[0035]基于微微技术的系统是为非常短距离内的移动电话服务提供的。微微小区为移动节点提供了空中接口并且通过宽带连接来传输这个信息。在网关中实现的微微网关(FGW)或微微网络网关(FNG)与一个或多个微微小区通信，并且提供对服务提供商网络的接入。微微网关可以允许微微小区为单个设备，以降低制造单元的成本。在一些实施例中，微微网关代表微微小区来减少微微小区可能需要执行的能力的数目。例如，微微网关可以创建逻辑分组控制功能(PCF)以与网络中的另一 PCF交换信号消息，以允许越区切换。微微网关例如还可以表现得像接入网络(AN)或基站控制器(BSC)，以提供允许越区切换或其它网络信令的信息。
[0036]微微网关还可以提供到微微小区的连接，该连接允许微微小区提供不同的空中接口，例如UMTS、GSM和CDMA2000，而微微网关和微微小区之间的通信利用共同协议。该特征使得能够开发出如下微微小区，这些微微小区可以在订户从支持UMTS的服务提供商切换到支持CDMA2000的服务提供商时切换空中接口。多接入技术微微小区还可以向多于一个设备提供服务。例如，在家中，如果父亲具有通过一个服务提供商的工作电话以及通过另一服务提供商的私人电话。在一些实施例中，微微小区可以在多于一个运营商间进行操作。[0037]微微网关支持诸如GSM、W-CDMA, UMTS, CDMA2000和WiMAX之类的现有的第2代(2G)和第3代(3G)移动节点，以及新兴移动节点技术和2G/3G双模移动节点。微微网关还支持多个越区切换和多种越区切换情形。例如，在同一微和宏无线电接入网络(RAN)中，来自和去往微微小区/宏GSM、微微小区/宏W-CDMA、微微小区/宏CDMA2000和微微小区/微微小区的转换。由微微网关提供的移动性的另一示例是去往/来自CDMA微微小区与WiMAX宏或者W-CDMA微微小区与GSM宏的转换。微微网关例如在去往/来自现有宏蜂窝服务和微微小区RAN的转换中，提供服务覆盖以及语音和分组数据的一致性。在一些实施例中，微微网关还可以提供对数据的本地路由，以避免可能由回程链路引起的任何延时。
[0038]微微网关可以在微微小区RAN和核心网络中提供定时和频率同步。新的特定于微微小区的服务由微微网关来提供。这些服务可以包括朋友和家人使用、与朋友和家人共享微微域(femto zone)、在微微域中提供闭合用户组、单个微微域内的本地数据/媒体访问、从宏RAN对微微域本地数据/媒体的访问，以及在单个/多个运营商的微微域之间提供数据/媒体访问。在一些实施例中，通过对微微网关的设置，可以降低与微微网关通信的微微小区的复杂度。这使得微微网关能够提供通过自动发现微微网关并且自动配置或最少地配置微微接入点来进行工作的微微小区。微微网关还可以执行统计汇集、优化以及软件升级。
[0039]微微网关还可以将微微小区当作截然不同的网络实体以便进行计费或指派不同的费率结构，并且以预付费、后付费的方式工作并且为了计费的目的而提供ITC。微微网关提供各种服务质量(QoS)特征。微微网关可以提供性能目标和对所提供的服务的量度，以及信令与载体分离和确保。可以提供与链路层机制有关的并且映射到IP层的QoS。还可以通过非受管FBI (反馈信息)机制来提供QoE或体验质量。诸如信令和载体加密之类的安全特性由微微网关来提供。可以在网络与微微小区之间提供接入授权和相互认证。微微网关可以允许针对用户的服务授权(包括朋友和家人接入控制列表)、服务拒绝的防止以及对微微小区的位置管理。位置管理可以依赖于宏小区、无线电接入标识符(RAI)、位置接入标识符(LAI)或者小区全局标识(CGI)。
[0040]微微网关允许微微域中的会话管理。这可以由例如指示是丢弃呼叫还是允许尽力而为的策略来提供。策略可以基于每天中的时间、每周中的天或者其它周期性点以用于访问。可以存在取决于流量类型的策略应用的差异、语音的本地突发(breakout)以及因特网卸载。在一些实施例中，节点在运营商的公共陆地移动网络(PLMN)中的放置可以是各个节点的聚集和IP对等和/或共置。微微网关还提供对企业应用的支持。这可以包括允许多个微微小区运营商，每个微微小区运营商具有给定位置中的订户并且每个运营商使用经由到其服务区域的宽带连接的单独路径。还可以利用微微网关以多种覆盖类型来部署微微小区。例如，在住宅和/或单租户和多租户部署的商业区的室内设置中，以及在工业设置中。在室外设置中，覆盖类型例如可以是专用的或公共的。在一些实施例中，萎缩(Collapsed)的无线电仲裁和连接管理选择可以被提供用于萎缩的微微和WiFi小区。在客户端设备(CPE)中，可以在微微与WiFi之间为宽带链路提供连接策略。在某些实施例中，可以在与宽带回程服务对等的移动运营商中提供针对QoS的辨别和优化。
[0041]微微网关可以被配置为符合特定于国家的规章/标准，例如合法拦截、健康(例如，微微小区的ERP)、国境处的干扰、具有位置核实的紧急服务。在一些实施例中，微微网关使用现有的信令和功能，并且例如将它们扩展到微微小区以提供向后兼容性和对设备的广泛支持。微微网关支持广泛范围的多媒体和数据服务，并且可以不知晓提供服务的无线电技术。例如，微微网关可以支持码分多址(CDMA)、CDMA2000、仅数据的演进(EVDO)、全球移动通信系统(GSM)、通用移动通讯系统(UMTS)、长期演进(LTE)、WiMAX、无线局域网(WLAN)、iBurst.HIPERMAN以及Wifco。所支持的UMTS可以包括E_UTRAN(演进的UMTS陆地无线电接入网络)、HSDPA (高度下行链路分组接入)、HSUPA (高速上行链路分组接入)、演进的HSPA以及UMTS-TDD (UMTS时分复用)。微微网关还可以不知晓核心网络(CN)，并且例如可以支持2G网络交换子系统(NSS)、UMTS CN,CDMA CN和公共MS CN。微微网关还在不同技术和核心网络之间提供互通。这使得运营商能够最小化核心网络改变并且可以最小化所部署的微微小区或微微接入点的复杂度。
[0042]在一些实施例中，微微小区或微微接入点是家用BTS、nodeB或e-nodeB。通过与支持微微功能的网关组合，其用作用于微蜂窝环境的BSS/RNC。对于CDMA2000，组合用作PCF。网关还提供代理功能，当例如类似于RNC那样工作时，相对于核心网络隐藏微微小区，并且应对从必须与许多微微小区通信的核心网络消除复杂度的处理。在适当的场合，网关还在宏蜂窝网络与微微蜂窝网络之间提供无缝移动性。微微小区利用与网关的安全关联性通过固定的宽带传输连接到网关。微微小区与网关之间的安全关联性是基于IPSec的。IKEv2被用作IPSec协议。在一些实施例中，微微小区与网关之间的所有用户平面和管理平面流量被加密并且得到完整性保护。网关创建与微微小区的安全关联性以提供对信令、载体和管理平面流量的安全传输。网关还通过包括信令集中器功能来提供无线电接入网络(RAN)聚集功能。信令集中器将所有微微小区抽象为相对于公共陆地移动网络核心网络(PLMN CN)的单个无线电网络控制器(RNC)。微微网关可以实现策略和计费强制实行功能(PCEF)以提供对订户服务数据流的策略和计费控制。网关还向流提供授权的QoS。网关从策略和收费规则功能(PCRF)中获取策略和计费控制(PCC)规则。
[0043]图1图示出了根据一些实施例的微微接入网络(FAN)。如图所示，微微接入点(FAP)或微微小区114被置于家中或其它结构112中。在某些实施例中，微微接入点114可以提供基站收发器(BTS)、基站控制器(BSC)、nodeB和/或eNodeB的功能。微微接入点114可以通过多种经许可和未经许可的无线频谱并且利用射频(RF)技术来向移动节点110进行广播，射频技术例如是码分多址(CDMA)、CDMA2000、通用移动通讯系统(UMTS)、长期演进(LTE)、全球移动通信系统(GSM)、iBurst、HIPERMAN、WiMAX、WiBro 以及 W1-Fi。在一些实施例中，微微接入点针对各个移动节点支持多于一种RF技术，例如CDMA和W1-Fi。微微接入点114可以连接到宽带网络116以发送从一个或多个移动节点接收的数据。宽带网络116可以是电缆网络、数字订户线、基于卫星的服务和基于光纤的服务。宽带网络116提供微微接入点114与网关118之间的通信。将在下面进一步描述的网关118提供了通信网络之间的互通并且允许将服务扩展到移动节点110。在一些实施例中，网关118包括微微网关功倉泛。
[0044]网关118可以被部署在服务提供商的网络中，以实现微微网关并且向一个或多个微微小区提供通信。微微小区可以位于家庭网络或企业网络(例如，专用分支交换)中。网关118为微微小区或微微接入点114建立安全的因特网协议(IP)会话。这种安全会话可以利用IP安全性(IPSeC)ESP/IKEv2或者任何其它适用的安全性机制。提供给移动节点110的会话可以包括基于IP的语音(VoIP)、视频应用和服务、游戏服务、电子邮件、web服务、基于位置的服务、音乐服务，以及其它数据和视频应用与服务。
[0045]网关118还可以提供微微小区与服务提供商网络之间的互通。这可以包括经由服务提供商不常使用的协议将服务桥接或扩展到另一网络上。例如，网关118可以通过IPSec会话接收数据并且按照在服务提供商网络中使用的协议来传输数据。网关118利用基于载体的协议和基于会话的协议两者来路由和处理从微微小区接收到的会话。基于载体的协议和基于会话的协议可以基于服务提供商配置的服务策略。诸如服务质量(QoS)之类的服务策略可以被扩展到微微小区并且可以在越区切换到服务提供商基站时保持完好。在其它实施例中，可以针对移动节点将不同的服务策略指派给微微小区，例如相对于服务提供商基站指派较高级的QoS。微微小区还可以控制由服务提供商设定的服务水平协定(SLA)以管理运行在网关118上的(一个或多个)会话。
[0046]在一些实施例中，网关118向经由网关118连接到服务提供商网络的移动节点提供安全和无缝移动接入。网关118使用基于会话的协议和基于载体的协议两者来路由和处理基于会话的数据和服务。基于载体的协议可以用来管理载体流量，载体流量可以包括数据、视频和语音。基于载体的协议包括实时协议(RTP)、文件传输协议(FTP)和超文本标记语言(HTML)。基于会话的协议包括会话发起协议(SIP )、超文本协议(HTTP )和实时流传输协议(RTSP)。
[0047]微微接入网络包括两个结构112中的微微接入点(FAP) 114和归属网关120。微微接入点114可以用来利用射频与一个或多个移动节点110通信并且利用有线或无线通信与归属网关通信。在一些实施例中，微微接入点(FAP)IH和归属网关可以在单个设备中实现。归属网关120可以实现为线缆调制解调器、数字订户线(DSL)调制解调器、路由器、无线路由器、交换机、基于IP的语音(VoIP)、模拟电话适配器(ATA)或无线接入点。归属网关120提供在网络之间通信的手段，并且可以与固定宽带互连(宽带网络)116中的接入节点122通信。接入节点122例如可以是宽带远程接入服务器(BRAS)或电缆调制解调器终端系统(CMTS)。固定宽带互连116还可以包括多协议标签交换(MPLS)提供商边缘(PE)路由器124和因特网协议(IP)边缘路由器126。在一些实施例中，如图1所示，网关118与固定宽带互连116以及专用陆地移动网络(PLMN)核心128通信。PLMN核心128可以包括电路交换网域130、分组交换网域132和IP多媒体子系统(IMS)网域134。网关118中的微微网关可以提供微微接入网络与PLMN核心之间的互通。
[0048]图2图示出了根据某些实施例的基于微微的服务。图2的网络包括微微小区或微微接入点114、宽带骨干网(backbone)152、因特网骨干提供商154、网关118、移动运营商IP核心156，以及下一代网络(NGN)软移动交换中心(MSC)核心或IMS核心网络158。如图所示，宽带网络可以由与移动运营商不同的服务提供商来提供。另外，微微小区可以被实现为连接到宽带骨干网152并且与网关118通信的设备。在一些实施例中，宽带骨干网152可以是任何类型的广域网(WAN)，并且可以与因特网骨干网154通信。网关118中的微微网关可以提供一个或多个下面的功能:端接来自微微小区114的IP安全性(IPsec)隧道，将Alp信令转换为会话发起协议(SIP)并且将数据转发到汇聚服务器(未示出)，将CDMA数据会话分组流转发到分组核心，将A2p/RTP转发到语音网络(例如媒体网关)，卸载因特网数据会话，并且为微微至微微会话提供呼叫本地化。呼叫本地化特征可以包括:当网关处理来自其覆盖区域中的第一移动节点去往其覆盖区域中的第二移动节点的呼叫会话时，在网关118处交接语音呼叫会话以移除回程链路。呼叫本地化特征在已公开的申请US2007025337中作了进一步说明，通过引用将该申请整体结合于此。微微小区114提供一个或多个下面的功能:建立到微微网关的IPsec隧道，支持到微微网关的一个或多个同时移动节点会话，并且通过网关118或另一网络设备提供远程管理和配置。
[0049]图3图示出了根据某些实施例的基本微微体系结构中的接口。图3包括移动节点110、微微接入点或微微小区114、归属网关120、固定宽带互连116、微微网关118、归属公共陆地移动网络(HPLMN)无线电接入网络(RAN) 174,HPLMN核心网络176，以及微微管理系统178。HPLMN是存储了订户的简档的网络，并且通过HPLMN来提供移动功能。HPLMN核心网络包括订户数据库180、电路交换(CS)核心(基于电路/ATM) 182、电路交换核心(基于ip)184、分组交换(PS)核心186以及IP多媒体子系统(MS)核心188。微微管理系统可以包括微微接入点管理系统(FAP-MS) 196功能以及微微网关管理系统(FGW-MS) 198。微微管理系统可以在服务器计算机、Starent ST16或ST40只能移动网关或任何其它适用的设备中实现。
[0050]微微网关包括安全网关(SeGW)功能190、信令传输转换器(STC) 192、载体传输转换器(BTC)192，以及信令互通功能(IWF)194。安全网关190可以在各种安全协议之间通信，并且可以为安全协议提供隧道端点并且在微微接入点与HPLMN之间提供安全通信。信令传输转换器192可以从一信令协议转换到第二信令协议，例如Iu (从无线电网络核心到核心网络的接口)到ip以及Iu到ATM (异步传输模式)。载体传输转换器可以从一载体协议转换到第二载体协议，例如从VoIP到基于时分复用的语音(VoTDM)或者从VoIP到基于异步传输模式的语音(VoATM)。互通功能194提供信令互通功能，信令互通功能在不同网络实体之间提供翻译和通信。例如，在UMTS中使用的无线电接入网络应用部分(RANAP)与IMS-SIP之间。RANAP驻留在UMTS协议栈中的Iu接口的无线电网络层的控制平面中，而IMS驻留在核心网络的控制平面中并且可以在SIP变体中进行通信。在一些实施例中，传输转换器改变通过网络运载底层数据的方式而不用修改底层数据，而互通功能将底层数据或消息的实质内容从第一类型或格式转化为第二类型或格式。微微网关可以在多个信号和协议间提供互通，并且可以包括代理以使能协议间以及协议之间的互通。
[0051]图3还图示出了可以在多种实施例中使用的各种类型的信令。参考点映射包括:Fa, Fb-CS-1, Fb-CS-2，Fb-PS, Fb-PS, Fb-1MS, Fr, Fl, Fm 和 Ut。Fa 例如可以是 I)与 IxCDMA和高速率分组数据(HRPD)—起使用的IOS A类型信令/因特网协议；2)与全球移动通信系统(GSM) —起使用的A/IP信令，以及3)与通用移动电话系统(UMTS) —起使用的lu/IP信令。Fb-CS-1例如可以是I)用于CDMA的基于SS7的A1、A2 (TDM)，2)用于UMTS的基于ATM的lu，3)用于GSM的基于SS7的A (TDMt)0 Fb-CS-2例如可以是I)基于到CDMA2000实现方式中的软交换(MSCe)和媒体网关(MGM)的IP的Alp、A2p，2)基于到UMTS实现方式中的MSC服务器和CS-MGW (电路交换媒体网关)的IP的lu，3)基于到GSM核心网络实现方式中的MSC的IP的A。Fb-PS例如可以是I)用于HRPD的移动IP (MIP)，2)用于UMTS/GPRS的lu-PS，3)基于可信模型的S2a/S2b，4)对于汇聚服务器的SIP。Fb-1MS例如可以是基于Gm的信令。Fr例如可以是I)用于具有接入点授权的HRPD的A12信令，2)用于CDMA实现方式的RADIUS和UMTS的Wm/Wx信令。Fl例如可以是通用即插即用(UPnP)信令。Fm例如可以是TR-069信令(定义用于远程管理端用户设备的应用层协议的宽带形式规范)。Ut例如可以是HTTP (超文本传输协议)信令。
[0052]图4图示出了根据某些实施例的具有移动性的微微体系结构。图4包括移动节点IlOa和110b、微微接入点114a和114b、归属网关120a和120b、固定宽带互连116、微微网关118、微微管理系统178、因特网210、HPLMN RANl74和HPLMN核心网络176。HPLMN核心网络176包括策略控制资源功能(PCRF)212、订户数据库180、电路交换(CS)核心214 (例如，基于IP、ATM和/或电路)、PS核心186以及IMS核心188。图4示出了在各个实施例中当移动节点110漫游时可以使用的信令。参考点映射包括:Fa，Fd, Ff, Fw, Fi, Fp和Fe。Fd例如可以是 CDMA2000、WCDMA、WiMAX、LTE、UMTS、EVDO、WiFi (无线电层)、基于 WiFi 的 CS (信令)以及Uu (无线电接口)。Ff例如可以是用于微微接入节点内移动性的信令，例如经由微微网关中继的Iur或A3/A7。Fw例如可以是微微接入节点/宏蜂窝网络间移动性并且使用诸如Iur或A3/A7之类的信令。Fi可以是用于到因特网的分组数据接口的信令，例如Gi。Fp可以是策略接口，例如取决于部署可以为Gx或Ty。Fe可以是到接入网络的策略或QoS控制接口，例如Rq。用于电路交换(CS)服务的Fa参考点的用户控制平面对于CDMA2000映射到Alp，对于UMTS映射到Iu-CS，并且对于LTE映射到Sl-U和S1-MME。用于分组服务的用户控制平面对于CDMA2000映射到All，而数据平面对于CDMA2000映射到AlO。对于UMTSPS服务，Fa接口映射到Iu-PS。
[0053]图5图示出了根据某些实施例的呼叫流程图，其中，共同协议提供了独立于协议的通信。图5包括移动节点110、微微小区114和微微网络网关118。在一些实施例中，微微小区114使用诸如因特网密钥交换(IKE)和因特网协议安全(IPSec)之类的隧道来发送并接收与微微网络网关118的信息，微微网络网关118可以提供独立于协议的通信。IKEv2安全关联(SA) 216可以用来认证微微小区114，并且允许建立一个或多个IPSec安全关联(例如基本IPSec218和数据IPSec220)。取决于实施例，可以使用单个IPSec SA，或者可以使用多个IPSec SA。使用多个IPSec SA允许区分每个移动节点的服务质量(QoS)。如图所示，IKEv2信息通知状态消息222可以用来交换信息以建立移动节点110的会话。当从移动节点接收到附接请求224时，微微小区114可以将IKEv2222消息发送给微微网络网关118。点到点协议(PPP)会话226被建立在移动节点110与微微网关118之间，这可以包括对移动节点的认证以及IP地址的指派。微微网络网关118可以发起子安全关联228以提供附加安全隧道。可以包括语音和其它信息的数据230随后从移动节点110流到微微网络网关118以供路由和/或处理。
[0054]图6图示出了可以如何处理分组流，其中，将多个隧道和共同协议与微微网络网关一起使用。如图所示，可以使用基于不同空中接口技术的移动节点，并且可以使用具有不同能力的移动节点。具有语音能力的移动节点250通过空中接口将语音数据发送给微微小区114。可以利用⑶MA (码分多址)空中接口技术以TDM (时分复用)方式来发送该语音数据。移动节点252通过仅数据的演进空中接口将PPP/移动IP (MIP)信令和数据分组两者发送给微微小区114。虽然未示出，然而，还可以将诸如UMTS、LTE、WiMAX、WiFi和GSM之类的其它空中接口技术与每种空中接口技术的伴随信令协议一起使用。可以处理用于移动通信的不同空中接口技术和协议的共同协议的使用为微微小区提供了灵活性，同时仍然维持安全通信。
[0055]可以在微微小区114与微微网络网关118之间建立多于一个隧道。例如,可以建立IKEv2隧道226以允许密钥交换以及诸如建立或登记信息之类的信息的交换。基本IPSecSA258可以用来将PPP/MIP信令从移动节点252传输到PPP/MIP信令模块254。微微小区114还可以通过基本IPSec隧道258来传输命令以及与越区切换和其它事件有关的其它信息。来自移动节点250的、可以是分组化语音但不是基于IP的语音(VoIP)的语音数据可以通过语音IPSec隧道260传输。语音数据可以在微微网络网关118上被转换为VoIP或者被发送到另一服务器供转换。还可以利用VoIP以外的协议来处理语音数据以用于发送。分组数据也可以通过诸如262和264之类的一个或多个数据IPSec隧道来传输。
[0056]在一些实施例中，一个IPSec SA可以用来传输多种信息。通用路由封装(GRE)可以用来在IPSec SA内创建多个隧道，以使得来自多于一个移动节点的多于一种数据可以利用该IPSec SA被传输。在一些实施例中，GRE密钥可以用来在分组流间就行区分，并且将分组引导至微微小区处的移动节点或微微网关处的功能。图7图示出了根据某些实施例的与微微小区114和微微网络网关118通信的IxRTT移动节点280 (其中，IxRTT是CDMA无线技术)和EVDO移动节点282。IKEv2SA284可以用来交换诸如安全密钥之类的信息，并且可以用来建立IPSec SA286。如图所示，多个分组流在IPSec SA286内传输。微微网络网关118可以使用硬件和软件来引导这些分组流。例如，可以在微微网络网关118中的网络处理器中建立哈希表(hash)，以使得当包括某标准或信息的分组经过哈希表时，其被引导至特定软件或应用。可以利用称为解复用(demux)管理器的软件模块来引导其它分组。解复用管理器可以用来确定如何传递(一个或多个)分组。在一些实施例中，还可以在微微网络网关中实现其它软件和硬件功能。
[0057]可以包括微微网关功能的网关118还可以实现PPP/MIP信令功能254、语音应用功能290、数据路径293和A接口代理和管理294。PPP/MIP信令功能254管理移动节点282与网关118之间的点到点协议链路以及MIP信令到归属代理的转发。PPP/MIP信令功能还可以建立和拆断与移动节点282的会话，并且对数据执行任何所需要的处理。语音应用290可以处理语音呼叫(例如从TDM中的移动节点发送来的语音)，包括呼叫的建立和呼叫的拆断。数据路径292可以处理数据会话，例如电子邮件内容、VoIP、web冲浪或者任何其它内容递送。数据路径可以将数据转发到其目的地，并且管理服务的提供或对数据的处理。服务可以包括在网关上在线提供的服务。在已公开的申请N0.11/942,446中提供了与在网关上提供在线服务有关的另外的信息，该申请通过引用被整体结合于此。如果在网关118上实现了呼叫本地化，则各种功能与网关上的数据库通信。该数据库包括关于会话的信息，并且如果网关检测到至少两个移动节点的呼叫会话正经过网关，则其将对呼叫会话执行任何所需要的处理并且桥接移除了回程链路的会话。
[0058]A接口代理和管理294是与微微小区114上的管理功能288通信的功能。代理功能允许微微网关相对于核心网络隐藏一个或多个微微小区。网关118与核心网络通信就好像其是单个无线电接入网络(RAN)—样，并且可以按照与单个无线电接入网络一起使用的单个协议或一组协议来将所有信令和数据流转发到核心网络。这降低了让核心网络识别网络边缘处的多个微微小区的复杂度，并且还降低了实现微微小区的复杂度。微微小区可由管理功能288来管理，管理功能288与网关118上的代理和管理功能294通信。
[0059]图8是图示出根据某些实施例的用于希望建立会话的移动节点的单个IP信令的示图。图8包括移动节点310、微微小区114、提供微微网关的网关118、认证、授权和计费(AAA)服务器312以及归属代理(HA)314。首先，微微小区114可以执行DNS查找以获得微微网关118的IP地址。IKE初始化请求316从微微小区114被发送到微微网关118以建立IKE安全关联。IKE初始化请求316包括由微微网关118用来建立关联的信息。IKE初始化响应318从微微网关118被发送给微微小区114以提供信息并且允许建立IKE SA320。可选步骤322是向AAA312认证微微小区114。在324处，微微网关118分配隧道因特网地址(TIA)并且IPSec隧道被建立326。数据呼叫或会话建立328在移动节点310与微微小区114之间被发起。微微小区114发送All登记请求330并且接收登记回复332以建立PPP链路控制协议(LCP)334。此时，在某些实施例中，对于All接口消息传输，微微小区114表现得像PCF并且FNGl 18表现得像H)SN。PPP认证336信令包括口令认证协议(PAP)和挑战握手认证协议(CHAP)。RADIUS/DIAMETER认证338可以发生在FNG118与AAA312之间，以认证移动节点310。PPP因特网协议控制协议(IPCP)340可以用来配置、使能和禁用PPP链路的各端上的因特网协议(IP)元件。在342中，IP地址被指派给移动节点310。
[0060]图9是图示出根据某些实施例的用于希望建立会话的移动节点的代理移动IP(PMIP)信令的示图。图9包括移动节点310、微微小区114、提供微微网关的网关118、认证、授权和计费(AAA)服务器312以及归属代理(HA) 314。微微网关118为了网络中的信令和通信的目的，可以实现PMIP外地代理(FA)。如图所示，一些信令已经结合图8进行了说明。移动节点310将PPP IPCP配置请求消息350发送给网关118内的PMIP用户352。移动IP登记请求354被发送给HA314并且HA314在步骤356中将IP地址指派给移动节点310。被指派的IP地址可以在MIP登记回复358中传输。PPP IPCP信令360商定由HA314指派的IP地址，以向移动节点310提供IP地址。
[0061]图10是图示出根据某些实施例的用于希望建立会话的移动节点的移动IP (MIP)信令的示图。图10包括移动节点310、微微小区114、提供微微网关的网关118、认证、授权和计费(AAA)服务器312以及归属代理(HA)314。如图所示，一些信令已结合图8进行了说明。信令370可以被执行以从HA314获得移动节点310的IP地址。
[0062]在一些实施例中，微微网关还辅助快速越区切换。快速越区切换可以是内部技术以及宏小区、纳米小区或微微小区之间的技术。在一些实施例中，例如，在CDMA实施例中，微微网关表现得像到微微小区的分组数据服务节点(PDSN)并且PPP会话在微微网络网关处端接。这使得微微网关能够使用H)SN的快速越区切换过程，如果存在越区切换的话。微微网关例如允许针对诸如Blackberry之类的移动节点的办公楼内的微微小区之间的越区切换。其它实施例中的越区切换也是可能的。例如，微微网关可以表现得像演进分组核心(EPC)中的分组数据网络网关(PDN网关)或服务网关(S-GW)。
[0063]图11是图示出根据某些实施例的微微小区到微微小区快速越区切换的示图。图11包括移动节点310、微微小区I 114a、微微小区2 114b、提供微微网关的网关118以及认证、授权和计费(AAA)服务器312。在图11中，已经通过IPSec隧道390在微微小区I 114a与微微网关118之间并且通过IPSec隧道392在微微小区2 114b与微微网关118之间建立了 IPSec隧道。移动节点310与微微小区114a之间的数据呼叫或会话启动信令394用来启动会话或呼叫。微微小区114a发送例如具有数字形式的电话号码的All登记请求396。微微网关118发送All登记回复398。PPP-LCP信令400可以在移动节点310与微微网关118之间开始。PPP认证信令402与RADIUS/DIAMETER认证信令404 —起用来认证移动节点310。微微网关118在步骤406将IP地址指派给移动节点310。在某些实施例中，PPP-1PCP信令408随后可以利用IP地址建立IP会话。在410中，利用IP地址建立会话并且分组通过连接流动。在412，移动节点310改变到微微小区2 114b中。数据呼叫或会话建立414在移动节点310与微微网关118之间开始。All登记请求416被发送给微微网关118。在418，微微网关118检测以前的会话，并且不存在重新商定PPP的必要。登记回复420被发送给微微小区114b，以向其提供在422中利用相同IP继续数据会话的信息。由于避免了PPP重新商定，因此，显著地缩短了呼叫建立等待时间，并且可以使用相同IP地址。这提供了快速越区切换。
[0064]图12是图示出根据某些实施例的微微小区到宏小区的快速越区切换的示图。图12包括移动节点310、微微小区114、宏小区438、提供微微网关的网关118以及认证、授权和计费(AAA)服务器312。如图所示，已经建立了微微小区114与微微网关118之间的IPSec隧道440和宏小区438与微微网关118之间的IPSec隧道442。移动节点310与微微小区114之间的数据呼叫或会话启动信令444用来启动会话或呼叫。微微小区114发送具有与移动节点310有关的信息的All登记请求446。微微网关118发送All登记回复448。
[0065]如图所示，PPP-LCP信令在移动节点310与微微网关118之间开始。PPP认证信令与RADIUS/DIAMETER认证信令454 —起用来认证移动节点310。微微网关118在步骤456处将IP地址指派给移动节点310。在某些实施例中，PPP-1PCP信令458随后可以利用该IP地址来建立IP会话。在460中，利用IP地址建立会话并且分组通过连接流动。在462，移动节点310改变到宏小区438中。数据呼叫或会话建立464在移动节点310与微微网关118之间开始。All登记请求466被发送给微微网关118。在468，微微网关118检测以前的会话，并且不存在重新商定PPP的必要。登记回复470被发送给宏小区438，以向其提供在472中利用相同IP继续数据会话的信息。在一些实施例中，由于维持了相同的IP地址并且不需要重新商定PPP参数，因此提供了快速越区切换。
[0066]在一些实施例中，对于越区切换，微微小区表现得像PCF并且微微网关表现得像PDSN0 PPP重新商定可能由于所发生的认证以及建立PPP会话所涉及的其它消息传输而是最耗时的。当在核心中而非在边缘处端接时，将与同一rosN (或微微网关)发生更多越区切换，因此这可以减少可能需要出现在重新商定中的、引起延时的建立步骤的数目。微微网关可以接收原始的语音(简单分组化的语音)并且针对会话发起协议(SIP)或实时传送协议(RTP)来进行转换。在一些实施例中，在微微网关中转换后的语音允许更简单地路由到传统网络。
[0067]在某些实施例中，微微网关模拟其它网络元件以充当微微小区的代理。这可以允许微微网关相对于网络隐藏一个或多个微微小区并且允许微微小区为更简单的设备。微微小区可以发送微微网关命令和其它信息，例如简化的命令集，并且微微网关可以使用该信息来模拟逻辑组件以与其它网络元件通信。提供代理多个微微小区的命令的微微网关还允许了对服务提供商网络的可扩展性。向网络暴露微微小区不太可能很好地扩展网络，这是因为存在许多这样的微微小区，要考虑到每个微微小区的小覆盖区域相对于宏小区的覆盖区域。通过让微微网关代理命令，这允许了在网络中部署多个微微小区的可扩展性。例如，微微网关可以代理作为PCF并且与真实的PCF通信。真实的PCF将不知道微微网关正代理作为PCF，而是仅单个IP地址可以被暴露给网络。微微网关还可以代理为增强的NodeB(eNB)、nodeB、无线电网络控制器(RNC)、演进的UMTS陆地无线电接入网络(E-UTRAN)、基站收发器(BTS)以及基站控制器(BSC)。
[0068]图13是图示出根据某些实施例的在提供微微网关功能的网关中的一些代理功能看起来是怎样的。图13包括IxRTT移动节点110a、IxRTT移动节点110b、高速率分组数据(HRPD)移动节点110c、HRPD移动节点110d、微微小区114和微微网络网关功能500。如图所示，可以通过IPSec隧道将基于互操作性规范(IOS)的信令用于每个移动节点。每个移动节点可以使用IPSec502中的一个或多个隧道。这一个或多个隧道在微微小区114处映射到移动节点，并且向微微网关功能500中的功能路由消息。例如，A10/A11被映射到处理数据的I3DSN数据功能504，并且映射到处理来自移动节点的信息的I3DSN信令功能506。A接口代理508可以用来与诸如PCF或AN之类的其它网络元件通信。A接口代理508可以针对其它A接口表现得像抽象体(abstraction),其它A接口未真正地在微微网关功能和微微网关代理上端接到其它网络元件。运行、管理、维护和配置(0ΑΜ&Ρ) 498可以用来管理并跟踪正在进行的事情，并且允许进行修复、升级、计费和统计。0AM&P510也可以提供修复、计费、升级和错误通知，但是，还可以结合0AM&P498用来管理微微小区114的代理方面。当在网络中进行初始化时，与0AM&P498通信的0AM&P510可以允许配置微微小区114，并且可以提供微微小区114的即插即用能力。还提供了将IOS信令互通到SIP信令的10S/SIP网关功能 512。
[0069]图14是图示出根据某些实施例用于微微系统体系结构的IOS模型的示图。如图所示，在归属网络526中，移动节点110可以与微微小区114通信。微微小区114可以实现基站收发器(BTS)、基站控制器(BSC)、eNodeB和分组控制功能(PCF)中的一个或多个。与微微网络网关通信可以包括利用IPSec SA528的多个A接口。在一些实施例中，图13所示的功能随后用来与各个网络元件通信。例如，A接口代理508与BSC530、AN532、AN-AAA534以及CDMA软交换中心(MSCe) 536通信。(图13)的诸如TOSN数据功能504和TOSN信令功能506之类的其它功能可以与诸如TOSN/FA538、归属代理540以及核心IP网络542之类的网络元件通信。
[0070]图15是图示出根据一些实施例的用于微微系统体系结构的会话发起协议(SIP)模型的示图。在SIP实现方式中，使能基于IP的语音(VoIP)的诸如移动节点560之类的移动节点可以通过VoIP与微微小区114通信。此外，10S/SIP网关功能512 (图13)可以用来与诸如汇聚服务器562之类的SIP网络元件通信。在一些实施例中，VoIP数据可以通过RTP被发送给媒体网关控制器(MGC)/媒体网关(MGW) 564。图16是图示出根据一些实施例的用于微微系统体系结构的因特网多媒体子系统(IMS)模型的示图。图16图示出了根据一些实施例的用于微微系统体系结构的IP多媒体子系统(IMS)模型。图16包括策略和计费规则功能(PCRF) 570以及呼叫会话控制功能(CSCF) /边界网关控制功能(BGCF) 572。在一些实施例中，10S/SIP网关功能512 (图13)可以用来与CSCF/BGCF572通信。
[0071]图17图示出了根据一些实施例的10S/SIP模型中从基于微微的移动节点到基于宏的移动节点的呼叫流程。图17包括具有CDMA能力的移动节点IlOa和110b、微微小区114、调制解调器120、宽带运营商IP网络152、因特网对等网络154、微微网关118、移动运营商IP核心156、汇聚服务器562、媒体网关控制功能(MGCF)和媒体网关(MGW)564、SS7网络610、媒体控制器(MC) 612、归属位置寄存器(HLR) 614、移动交换中心(MSC) /访问者位置寄存器(VLR) 616、宏网络618、基站控制器(BSC) 530，以及宏无线电接入网络(RAN) 620。在呼叫流程第I部分中，移动节点向微微小区发送始呼消息(origination message)。在呼叫流程第2部分中，微微小区通过GRE/IPsec隧道将Alp内容管理(CM)服务请求消息发送给微微网关。在呼叫流程第3部分中，微微网关端接GRE/IPsec隧道并且将Alp CM服务请求转换为SIP邀请请求，并将SIP邀请请求发送给汇聚服务器。在呼叫流程第4部分，汇聚服务器端接SIP邀请并且在核查了移动节点的补充服务简档之后将SIP邀请发送到MGCF。在呼叫流程第5部分，媒体控制功能经由SS7将呼叫路由到端接MSC。在呼叫流程第6部分中，端接MSC和BSC将呼叫递送到宏蜂窝网络上的移动节点。
[0072]图18图示出了根据一些实施例的10S/SIP模型中从基于宏的移动节点到基于微微的移动节点的呼叫流程。图18包括具有CDMA能力的移动节点110a、微微小区114、调制解调器120、宽带运营商IP网络152、因特网对等网络154、包括微微网关功能的网关118、移动运营商IP核心156、汇聚服务器562、媒体网关控制功能(MGCF)和媒体网关(MGW)564、SS7网络610、移动交换中心(MSC)AVLR616、归属位置寄存器(HLR)614、宏网络618、基站控制器(BSC) 530、宏无线电接入网络(RAN) 620以及与宏RAN通信的移动节点110b。在呼叫流程第I部分中，宏网络中的移动节点向微微小区网络中的移动节点发起呼叫。在呼叫流程第2部分，服务MSC向HLR发送LOCREQ消息(位置请求)。在呼叫流程第3部分，HLR将R0UTREQ消息(路由请求)发送给汇聚服务器。在呼叫流程第4部分，汇聚服务器提供TLDN(顶层域名或临时位置电话薄号码)以到达R0UTREQ响应消息中的目的地移动节点。在呼叫流程第5部分，HLR将TLDN发送到LOCREQ响应消息中的服务MSC。在呼叫流程第6部分，MSC通过SS7网络将ISUP (IAM)与TLDN —起发送给MGCF。在呼叫流程第7部分，MGCF将包括TDLN的SIP邀请消息发送给汇聚服务器。在呼叫流程第8部分，汇聚服务器用目的地移动节点的MDN (移动电话薄号码)替换TDLN，并且将SIP邀请消息与MDN —起发送给微微网关。在呼叫流程第9部分，微微网关将SIP要求转换为Alp寻呼请求消息并且通过GRE/IPsec隧道将该消息转发给微微小区。微微小区端接GRE/IPsec隧道和Alp寻呼请求消息，并且将寻呼消息发送给微微网络中的移动节点。
[0073]图19图示出了根据某些实施例的两个基于微微小区的移动节点之间的呼叫流程。图19包括两个具有CDMA能力的移动节点IlOa和110b、两个微微小区114a和114b、两个调制解调器120a和120b、宽带运营商IP网络152、因特网对等网络154、包括微微网关功能的网关118、移动运营商IP核心156、汇聚服务器562以及归属位置寄存器(HLR)614。在呼叫流程第I部分中，移动节点向微微小区发送始呼消息。在呼叫流程第2部分中，微微小区通过GRE/IPsec隧道将Alp CM服务请求消息发送给微微网关。在呼叫流程第3部分中，微微网关端接GRE/IPsec隧道并且将Alp CM服务请求转换为SIP邀请请求，并将SIP邀请请求发送给汇聚服务器。在呼叫流程第4部分，汇聚服务器端接SIP邀请消息并且在核查了移动节点的补充服务简档之后将第二 SIP邀请发送给微微网关。第二 SIP要求可以包括从移动节点的补充服务简档获得的信息。在呼叫流程第5部分，微微网关将SIP邀请消息转换为Alp寻呼请求消息并且将该消息通过GRE/IPsec隧道转发给第二微微小区。在呼叫流程第6部分，微微小区端接GRE/IPsec隧道和Alp寻呼请求消息，并且将寻呼消息发送给第二微微网络中的移动节点。在呼叫流程第7部分，在微微小区之间的微微网关内本地地路由RTP语音路径。[0074]图20图示出了根据某些实施例的基于微微小区的移动节点与基于宏小区的移动节点之间的呼叫流程的端接。图20包括具有CDMA能力的移动节点110a、微微小区114、调制解调器120、宽带运营商IP网络152、因特网对等网络154、包括微微网关功能的网关118、移动运营商IP核心156、汇聚服务器562、归属位置寄存器(HLR) 614、基站控制器(BSO530,以及宏RAN中的移动节点110b。在呼叫流程第I部分中，移动节点向微微小区发送始呼消息。在呼叫流程第2部分中，微微小区通过GRE/IPsec隧道将Alp CM服务请求消息发送给微微网关。在呼叫流程第3部分中，微微网关端接GRE/IPsec隧道并且将Alp CM服务请求转换为SIP邀请请求，并将SIP邀请请求发送给汇聚服务器。在呼叫流程第4部分，汇聚服务器端接SIP邀请消息并且在核查了移动节点的补充服务简档之后将第二 SIP邀请发送给微微网关。第二 SIP要求可以包括从移动节点的补充服务简档获得的信息。在呼叫流程第5部分，微微网关将SIP邀请消息转换为Alp寻呼请求消息并且将该消息转发给支持Alp的BSC。在呼叫流程第6部分，BSC将寻呼消息发送给宏RAN中的移动节点。在呼叫流程第7部分，在宏网络与微微小区之间的微微网关内本地地路由双向A2p (RTP)语首路径。
[0075]图21、22和23图示出了根据一些实施例的认证和登记。一般地，在该处理中，建立隧道，建立信道，进行位置更新，进行SIP登记，并且进行认证/登记通知。在隧道建立时，微微小区与网关通信以建立安全隧道。该安全隧道可以是宽带网络上的IPSec隧道。微微小区与移动节点通信以在移动节点和微微小区之间建立信道。在建立了信道之后，微微小区针对移动节点的位置(及其到网络的附接点)来更新网络。移动节点的SIP登记发生在网关118与汇聚服务器526之间。认证和登记通知通信发生在汇聚服务器562与归属位置寄存器(HLR) /认证中心(AuC) /归属订户服务(HSS) 614之间。
[0076]图21图示出了根据某些实施例的在微微小区认证中使用的信令。图21包括微微小区(FC)114、因特网154、网关118、IPsec隧道以及认证授权和计费(AAA)服务器312。网关可以包括安全网关功能(未示出)，其可以接收和发送与安全传输和认证有关的消息。微微网关可以与AAA服务器312通信以将从微微小区114接收到的标识信息提供给AAA服务器312供核实，并且将密钥信息从AAA服务器提供给微微小区以建立安全隧道。微微小区114可以通过执行发现并且从网络获取IP地址而具有即插即用能力。在624中，微微小区114从网络获取IP地址和域名服务器(DNS)地址。
[0077]在一些实施例中包括网关118的网络可以向微微小区114提供网关地址以供微微小区114附接。为了跨越不安全的宽带网络提供安全性，微微小区114与网关118通信以建立安全隧道。因特网密钥交换(IKE)安全关联(SA)初始化请求消息316可以被发送给网关118，以建立安全关联来确保宽带网络的安全。从网关118发送到微微小区114的IKE SA初始化响应318可以促使微微小区向网关发送认证信息。微微小区可以发送IKE认证和配置请求消息628。网关118响应于消息628将RADIUS或DIAMETER请求630发送给AAA服务器312。AAA服务器312响应以RADIUS或DIAMETER响应632，并且网关118向微微小区114响应以IKE认证和配置响应消息634。配置响应消息634可以包括来自AAA服务器312的挑战信息。微微小区114在IKE认证和配置消息636中将所请求信息提供给网关118。网关118在RADIUS或DIAMETER消息638中发送信息。AAA服务器312响应以RADIUS接受或DIAMETER答复消息640。网关将配置回复或EAP成功消息642发送给微微小区114以向微微小区告知安全关联商定已成功。消息644和646用来在微微小区114与网关118之间交换诸如TIA之类的信息以建立IPSec隧道648。网关118随后发送RADIUS或DIAMETER消息650以启动AAA服务器312处的计费过程，并且接收确认消息652。
[0078]图22图示出了根据某些实施例的包括全局挑战和位置更新的用于移动节点认证的信令。图22包括移动节点(丽)110、微微小区(FC) 114、因特网116、包括微微网关(FG)的网关118、汇聚服务器562、媒体网关控制功能/媒体网关(MGCF/MGW) 564以及归属位置寄存器(HLR)614。在利用汇聚服务器562和网关118提供与SIP协议的互通的网络体系结构中示出了认证和位置更新。网关118将设置控制信道参数消息670发送给微微小区114，该消息670促使微微小区114将接入参数消息672发送给移动节点110。移动节点将登记消息676与诸如RANDC、AUTHR和COUNT之类的信息一起发送给微微小区114。微微小区114将包括这种信息的位置更新请求消息678发送给网关118。网关118对消息执行互通，并且将消息改变为将被发送给汇聚服务器562的SIP登记消息680。汇聚服务器562将认证请求发送给HLR/AuC/HSS614。SIP100尝试消息684从汇聚服务器562被发送给网关118。HLR/AuC/HSS614将认证接入接受消息686发送回汇聚服务器562。汇聚服务器562将登记通知(regnot)消息688发送给HLR/AuC/HSS,并且接收回regnot接入接受消息690。汇聚服务器562将SIP2000K消息692发送给网关118，该消息692触发网关处的互通以及将位置更新接受消息694发送给微微小区114。SIP确认消息696被发送给汇聚服务器562。微微小区114将登记接受顺序698发送给移动节点110。在700中，移动节点认证完成。
[0079]图23图示出了根据某些实施例的移动节点通过汇聚服务器进行的登记。图23包括移动节点110、微微小区114、宽带网络116、包括微微网关功能的网关118、汇聚服务器562、HLR/AuC/HSS614，以及媒体网关控制功能(MGCF) /媒体网关(MGW) 564。如图所示，在移动节点110与网关118之间建立IPSec隧道704，该IPSec隧道提供了设备之间的安全通信。微微小区114向移动节点110发送信道商定消息706并且移动节点110向微微小区114回发登记消息708。这触发了向HLR/AuC/HSS614登记移动节点的更新请求，如结合图22所描述的。
[0080]图24图示出了根据一些实施例的通过汇聚服务器建立语音路径。图24包括移动节点110、微微小区114、宽带网络116、包括微微网关功能的网关118、汇聚服务器562、HLR/AuC/HSS614，以及媒体网关控制功能(MGCF) /媒体网关(MGW) 564。在一些实施例中，汇聚服务器、HLR和MGCF/MGW可以包括在NGN软MSC核心中。如图24的信令示图所示，微微网关可以将直接传送应用部分(DTAP)/基站管理应用部分(BSMAP)转换为SIP消息。微微网关还可以聚集两个或更多个微微小区(相对于核心网络隐藏了微微小区)来作为微微网关提供的互通的一部分。
[0081]在图24中，正从经由微微小区114附接到网络的电话建立语音呼叫。已经在移动节点Iio与网关118之间建立了 IPSec隧道并且移动节点也已经向网络登记。当将从移动节点110拨打语音呼叫时，信道商定/建立消息710在微微小区114与移动节点110之间开始。微微小区114还将服务请求消息712发送给网关118，以建立语音路径。网关118提供从DTAP/BSMAP到SIP消息的互通，并且将SIP邀请714发送给汇聚服务器562。汇聚服务器562将SIP邀请消息716发送给MGCF/MGW564。SIP响铃消息718从MGCF/MGW564被发送，该消息718可以提供建立语音路径的信息，例如指派信息。网关118接收SIP响铃消息720并且提供互通以将消息变为被发送给微微小区114的指派请求消息722。微微小区将该信息用于建立到移动节点110的服务连接。指派完成消息724从微微小区114被发送以指示处理何时完成。在726中，回铃音从移动节点110被发送，并且在728中，移动节点110与MGCF/MGW之间的语音路径被建立。
[0082]图25图示出了根据某些实施例的用于基于UMTS的网络微微小区实现方式的网络体系结构。图25包括移动节点110a、110b、IlOc和110d，具有UMTS能力的微微小区114、归属网关120、宽带网络152、因特网154、实现各种功能的网关118、策略和收费规则功能570、服务网关支持节点(SGSN) 750、网关GPRS支持节点(GGSN) 752、收费网关功能754、归属nodeB网关管理器756、归属nodeB管理器758、移动数据服务服务器760、无线电网络控制器762、nodeB764、AAA服务器312、HLR614以及MSC/VLR616。网关118提供微微网关功能，其提供微微小区114或归属NodeB (HNB)到核心网络的网络连接。网关118表现为针对核心网络的遗留无线电网络控制器(RNC)(利用用于核心网络连接的现有Iu接口)，并且利用该Iu-h接口连接微微小区114。诸如对朝向核心网络的遗留UTRAN标识符(LA1、SA1、RND-1d等)的管理以及Iu-h接口管理之类的功能由网关118来执行。
[0083]充当HNB的微微小区114可以提供用于移动节点连接的标准无线电接口(Uu)。微微小区114通过非信任IP网络利用Iu-h接口来经由网关118提供到核心网络的接入。微微小区114支持低成本即插即用形式因子的BTS和RNC类的功能。微微小区114还可以支持基于GSM的移动节点。由网关118提供的功能还可以被分割来允许其它网络设备提供诸如对微微小区或其它服务的管理之类的功能。微微小区管理器758可以被提供用于管理使用Iu-hm参考点的网关和微微小区，以经由网关与微微小区通信。在其它实施例中，该功能被设置在网关118中。在一些实施例中，Iu-hm参考点可以使用如在DSL论坛技术规范TR-069中所描述的现有设备管理技术。此外，如图所示，网关118可以与许多不同网络设备通信。例如，网关118可以通过IuCS接口提供到电路交换网络的接入，可以通过Iu-PS提供到分组交换网络的接入，并且可以通过Gn接口与GGSN752通信。
[0084]图26图示出了根据一些实施例的提供微微服务的集成网关的功能示图。图26包括移动节点110、微微小区(FC)114、宽带网络116、提供许多功能的网关118、呼叫会话控制功能(CSCF) 778、移动交换中心(MSC) 780,AAA 服务器 312、SGSN750、GGSN752、HLR614、服务移动位置中心(SMLC)782、小区广播中心(CBC)784、微微小区管理器786以及元件管理系统(EMS>788ο网关提供多种功能，包括安全网关(SeGW)190、代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)/ 边界网关功能(BCF) 776。P-CSCF/BGF770、IuH 代理 772、SGSN 功能 774 和 GGSN 功能 776可以通过聚集信号并代表微微小区通信以相对于核心网络隐藏微微小区来充当微微小区的代理，同时也执行其它功能。
[0085]SMLC782是独立的网络元件，或者是BSC (基站控制器)中的集成功能，BSC包括支持LCS (位置服务)所需的功能。SMLC782可以管理对定位移动节点所需的资源的整体协调和调度。SMLC782为了获得无线电接口测量，可以控制一个或多个LMU (位置测量单元)，以定位或帮助定位其服务的区域中的移动节点订户。CBC784是网络中负责生成小区广播信息的功能实体。Starent Web管理系统或EMS788是集中化服务和网络元件管理功能，其可以控制网关中的多媒体核心平台。Starent WebEMS是多服务元件管理器，其通过图形用户界面提供错误、配置、计费、性能和安全功能。Starent Web EMS使得移动运营商能够监视、管理和控制ST16和ST40的性能，并且与其它组件和网络管理系统相集成并互操作。StarentWeb EMS还基于移动运营商定义的参数提供多种性能和操作记录。
[0086]图27图示出了根据某些实施例的利用控制器功能提供微微服务的网关的功能示图。图27包括移动节点110、微微小区(FC)114、宽带网络116、提供许多功能的网关118、归属公共陆地移动网络(HPLMN) /被访问公共陆地移动网络(VPLMN)806、移动交换中心(MSC )780、代理AAA服务器810、SGSN750、HLR614、位置服务782、小区广播服务784、微微小区管理器756，以及微微网关管理器758。网关118可以提供如下功能，例如通用接入控制器网关(GAN-GW)信令网关和电路交换用户平面功能802、安全网关190以及GAN控制器功能804。图27的体系结构的基础是利用通用接入网络(GAN) Iu接口模式的功能体系结构。在此实施例中，提供HNB (归属NodeB)的微微小区服务负责无线电方面并且网关118负责CN (核心网络)连接。此外，微微网关被分解为两个功能元件，其中，GAN网关(GAN-GW)802提供安全网关功能190和CS/PS载体功能802，并且GAN控制器(GAN-C) 804提供CS/PS (电路交换/分组交换)控制功能。
[0087]图27的体系结构提供了与UMTS陆地无线电接入网络(UTRAN)的共存以及经由为UTRAN定义的标准化接口与核心网络(CN)的互连，这些标准化接口为:用于电路交换服务的Iu-cs接口、用于分组交换服务的Iu-ps接口、用于支持位置服务的Iu-ps接口以及用于支持小区广播服务的Iu-bc接口。实现了 FTNB的微微小区提供用于移动节点连接的标准无线电接口(Uu)，并且利用如在TS43.318 (通过引用将其结合于此)中定义的GAN Iu模式Up接口来提供到移动节点的无线电接入网络连接。网关利用为GAN Iu操作定义的通用接入网络控制器(GAN-C)。为GAN Iu操作定义的GAN-C被修改以允许通过通用IP接入网络来连接FTNB (与双模移动节点相反)。
[0088]网关利用下面的控制平面和用户平面功能来提供Iu接口与GAN Iu模式Up接口之间的互通。网关提供安全网关功能190，以建立到微微小区的安全IPSec隧道用于相互认证、加密和数据完整性，并且对Up接口控制平面分组进行SEGN封装安全有效载荷(ESP)处理。网关和GAN控制器804可以提供GAN发现支持和默认网关指派。GAN-C804可以提供GAN登记支持，包括向微微小区提供GAN系统信息并向不同网关(例如，服务FTNB-GW)提供可能的重导向；管理用于CS和PS服务的GAN载体路径，包括通过Up和IuCS/PS控制平面(例如RANAP)的互通来建立、管理和释放其间的控制和用户平面载体；并且在移动节点和核心网络之间透明传输L3消息(B卩，NAS协议)。
[0089]在用户平面功能中，网关可以提供对Up接口用户平面分组的封装安全有效载荷(ESP)处理，Up接口(RTP/AMR)与Iu-CS用户平面接口 Iu-UP之间的CS载体的互通，以及Up接口与Iu-PS接口(GTP-U)之间的分组交换用户数据的互通。GAN网关800还可以通过Iu-CS接口提供RTP/UDP与CS载体之间的互通，Iu-CS接口支持ATM (AAL2)或IP (RTP)传输。这种互通是由GAN控制器804经由H.248.1协议和相关包来控制的。
[0090]如图27所示，交易控制(例如，CC、SM)和用户服务是由核心网络(例如，MSC/VLR和SGSN/GGSN)提供的，然而在一些实施例中，如图26所示，这些特征可以由集成形式的网关来提供。AAA服务器810用来在其建立了安全隧道时对微微小区进行认证，并且Wm接口可以用于这些通信。微微小区管理系统(FTNB管理系统)756以可扩展方式来管理微微小区的配置，并且可以经由Up接口的安全隧道来进行信道传输。[0091]GAN操作被修改来支持FTNB微微小区与网关之间的接口。例如，利用另外的IE来修改GA-RC REGISTER REQUEST消息，以包括FTNB微微小区身份(例如，頂SI )。GAN类别标记IE利用微微小区/微微小区MN的其它设备类型而被更新，并且紧急呼叫请求标志(用于未经授权的MN紧急呼叫登记)也被更新。GA-RRC ACTIVATE CHANNEL和GA-RRC ACTIVATECHANNEL ACK消息中的RAB配置属性被扩展，以经由网关在HNB微微小区与CN之间透明地中继无线电属性。GA-RRCRELOCATION INFORMATION消息被扩展以在HNB微微小区与网关之间中继无线电属性。GA-RRC SECURITY MODE COMMAND被扩展为包括CK、IK，以使得HNB微微小区可以保护空中接口。另外，提供了对用于复用分离的移动节点会话的、HNB微微小区与网关之间的单条IPSEC隧道的使用。
[0092]图28图示出了根据某些实施例的利用控制器功能和Iu-H接口来提供微微服务的网关的功能示图。图28包括移动节点110、微微小区(FC) 114、宽带网络116、提供许多功能的网关118、归属公共陆地移动网络(HPLMN) /被访问公共陆地移动网络(VPLMN) 806、移动交换中心(MSC) 780、代理AAA服务器810、SGSN750、HLR614、位置服务782、小区广播服务784、微微小区管理器756，以及微微网关管理器758。网关118可以提供如下功能，例如通用接入控制器网关(GAN-GW)功能802、安全网关190、GAN控制器功能804、CS载体功能820和PS载体功能822。在图28中，Iu-H接口与GAN控制器一起被用在微微小区114与网关118之间。另外，电路交换(CS)载体功能被提供用于处理到核心网络的CS载体流量，并且分组交换(PS)载体功能被提供用于处理到核心网络的PS载体流量。GAN控制器以上面参考图27描述的方式进行工作，并且网关118以类似方式与核心网络(HPLMN/VPLMN)交互。
[0093]在一些实施例中，提供了网关发现机制。网关发现机制为网关和微微小区提供自动方法来确定在微微小区的HPLMN中提供微微网关服务的最适当的服务网关。服务网关是应对特定微微小区的网关。发现机制考虑到诸如微微小区身份和位置之类的参数。网关发现服务是服务提供商网络中的所有网关或网关的子集所提供的功能之一。网关和微微小区都可以被预先配置有与网关发现服务相关联的网络地址(例如，FQDN，其被DNS解析为提供网关发现服务的网关之一的IP地址)。在一些实施例中，还可以利用诸如MSI或其它信息之类的微微小区凭证来得出网关发现服务网络地址。
[0094]图29图示出了根据一些实施例的当微微小区未存储网关地址并且执行网关发现过程时的微微小区发现。图29包括微微小区114、公共DNS930以及网关118。在消息传输I中，微微小区114可以得出网关发现服务的FQDN，并且执行DNS查询(经由通用IP接入网络接口)以将FQDN解析为IP地址。在消息传输2中，DNS服务器返回响应，该响应包括提供网关发现服务的网关的IP地址。替代地，如果微微小区114已经具有网关发现服务的IP地址，则可以省略消息传输I和2。在步骤3，微微小区利用IPsec建立到网关的安全隧道。在消息传输4中，微微小区建立去往网关上的端口的可靠传输会话。如果使用GAN接口，则传输会话为TCP，如果使用IuH，则SCTP为传输会话协议。在消息传输5中，微微小区利用DISCOVERY REQUEST (发现请求)消息来向具有发现服务的网关查询服务网关的地址。在Up和IuH接口实施例之间存在差异。在IuH接口中，微微小区通过利用下面的机制中的一个或多个来提供位置信息:I)检测到的宏覆盖信息(例如，GERAN或UTRAN小区信息)，2)地理坐标(例如，通过利用GPS等)，3)因特网连接信息(例如，IP地址或DSL线路标识符)。有可能前述信息都不可用，因此，针对这些情况，发现机制支持到默认网关的微微小区指派。或者，可以拒绝服务网关的发现，直到提供了有效位置信息为止。在消息传输6中，网关利用微微小区提供的信息来确定最适当服务网关的地址，并返回DISCOVERYACCEPT (发现接受)消息。DISCOVERY ACCEPT消息还可以指示服务网关地址信息是否由微微小区存储以供将来访问(即，相对于每当微微小区被循环加电时要执行网关发现)。替代地，如果在消息传输7中网关不接受DISCOVERY REQUEST消息，则网关返回指示拒绝原因的DISCOVERY REJECT(发现拒绝)消息。在消息传输8中，释放到网关的安全隧道。
[0095]在微微小区确定了要与其建立微微会话的服务网关之后，微微小区试图向该服务网关登记。当在微微小区与网关之间使用接口 IuH时，登记可以向服务网关告知微微小区现在已连接并且可在特定IP地址处获得。如果使用GAN-1u，则微微小区可以告知服务网关的GAN控制器。服务网关或GAN控制器向微微小区提供与在微微小区与服务网关之间被协调的当前位置处的微微小区服务相关联的网络操作参数(例如LA1、RNC-1d、网络操作模式等)。微微小区利用作为系统信息广播的一部分的信息，来向移动节点发送这些网络操作参数。这使得接入网络能够提供基于网络的服务接入控制(SAC)(例如，微微小区限制和位置验证)。还提供了将微微小区重新引导到另一服务网关的机制(例如，基于正到达的位置、网关上的当如的负荷，等等)。
[0096]图30图示出了根据某些实施例的微微小区向服务网关登记并且基于特定位置和特定的服务网关获取网络操作参数。图30包括微微小区114、公共DNS930和网关118。在消息传输I中，如果微微小区114未存储关于服务网关118的信息,贝U其执行如参考图29描述的网关发现过程。在消息传输2中，微微小区114建立到服务网关118的安全隧道。如果重复使用来自以前的发现或登记过程的安全隧道，则可以省略该步骤。在消息传输3中，微微小区建立去往服务网关118上的已定义好的端口的可靠传输会话(TCP或SCTP连接)。微微小区114随后利用REGISTRATION REQUEST (登记请求)消息尝试向服务网关登记。该消息包括登记类型、位置信息和微微小区身份。登记类型指示正被登记的端设备。位置信息指示物理位置并且可以利用下面的机制之一来提供信息:检测到的宏覆盖信息、地理坐标、因特网连接信息。微微小区114身份例如是与微微小区相关联的(U) SIM的MSI。在消息传输5中，网关可以使用来自REGISTRATION REQUEST消息的信息来执行对微微小区的接入控制(例如，是否允许特定微微小区在给定位置中操作等)。如果网关接受登记尝试，则其将响应以REGISTER ACCEPT (登记接受)消息，并包括用于微微小区功能的所需要的系统信息(例如，位置区域信息、网络操作模式等)。在消息传输6中，网关可以拒绝请求(例如，由于网络拥塞、已列入黑名单的HNB、未经授权的位置等)。在此情况中，其将响应以指示拒绝原因的REGISTER REJECT (登记拒绝)。替代地，在消息传输7中，如果网关要将微微小区重新引导至将(另一)服务网关(未示出)，则其响应以REGISTER REDIRECT (登记重引导)消息，以提供关于目标网关的信息。在消息传输8中，如果微微小区114未接收到作为响应的REGISTER ACCEPT消息，则其释放传输会话以及安全隧道。
[0097]通过微微小区向服务网关登记移动节点提供了下面的目的。向网关告知移动节点现在已通过特定微微小区被连接并且可在特定IP地址处获得。网关为了“经引导的寻呼”(例如，用于移动端接的呼叫)而跟踪该信息。移动节点的登记使得网关能够提供基于网络的服务接入控制(SAC)功能。网关基于运营商的服务接入控制策略提供了授权和强制施行。基于网络的SAC可以用来确保特定移动节点通过特定微微小区被真正地授权服务。允许网关将移动节点具体服务参数提供给微微小区(例如，针对归属用户与客人用户的差异计费)。移动节点的登记提供了指示紧急服务的机制。利用这种明确的指示，网关可以使该移动节点优先于正常的服务接入控制，但是网关仍然将移动节点限制为仅紧急服务以防止欺诈。另外，这种紧急服务指示符使得网关能够通过瞄准用来源发紧急呼叫的正确微微小区，从而支持紧急回叫。
[0098]图31图示出了根据某些实施例的移动节点的登记。图31包括微微小区114、服务网关118和核心网络。当移动节点试图利用初始NAS (网络接入服务器)消息(S卩，位置更新请求)第一次接入微微小区时，登记可以被触发。在消息传输I中，移动节点110通过与微微小区建立RRC (无线电资源控制)连接来启动LU (位置更新)过程(假设微微小区具有与其相邻微微小区和宏小区不同的位置区域，以便当宿营在微微小区上时触发初始消息)。移动节点随后发送NAS消息，其承载了具有某种形式的身份(MSI/TMSI)的位置更新请求消息。微微小区在身份请求消息中请求移动节点的MSI (或其它身份信息)。(注意，对于支持网络模式I的网络，移动节点可以触发组合的路由区域和位置区域更新请求而不触发初始LU请求)。微微小区还可以选择性地执行本地接入控制以更快地拒绝未被授权接入特定微微小区的那些移动节点。准许未经授权的移动节点向网关登记。
[0099]在消息传输2中，微微小区针对每个移动节点建立单独的可靠传输会话(例如，TCP或SCTP连接)。在消息传输3中，微微小区试图通过发送REGISTER REQUEST (登记请求)来通过特定于移动节点的传输会话将移动节点110登记到服务网关118上。该消息可以包括登记类型、移动节点身份和微微小区身份。在消息传输4中，服务网关118可以执行针对试图利用特定微微小区的特定移动节点的接入控制。如果服务网关接受登记尝试，则其向微微小区响应以REGISTER ACCEPT (登记)消息。在消息传输5中，微微小区经由在消息传输2中建立的移动节点传输会话，来将位置更新请求消息从移动节点NAS中继到服务网关118。在消息传输6中，服务网关118建立到核心网络的SCCP连接，并且利用RANAP初始UE消息将位置更新请求(或组合的RA/LA更新请求)NAS PDU转发给核心网络。移动节点与核心网络之间的后续NAS消息是利用RANAP直接传送消息在服务网关118与核心网络之间被发送的。在消息传输7中，核心网络利用标准认证过程来认证移动节点。核心网络还启动安全模式控制过程。NAS消息在移动节点与核心网络之间被服务网关118和微微小区114透明地中继。在消息传输8中，核心网络利用位置更新接受消息来指示其已接收到了位置更新并且将接受位置更新。在消息传输9中，服务网关118将LU接受NAS消息中继到微微小区。在消息传输10中，微微小区114通过空中接口将LU接受消息中继到移动节点。
[0100]图32图示出了根据某些实施例的经分解的体系结构，其中，一个网关充当安全网关，另一网关实现微微网关。图32包括移动节点110、微微小区114、宽带网络116、实现安全网关的网关950、自动配置服务器(ACS) 952、ATM或IP骨干网络954、实现微微网关的网关956、MSC780、SGSN/roSN/HA958、电路交换网域130以及分组交换网域132。安全网关950可以在不安全的宽带网络上提供安全通信。在一些实施例中，当微微小区被插入时，ACS952用来自动配置微微小区。ACS952可以利用TR-069来建立连接到网络的微微小区，并且可以提供即插即用能力。ACS可以强制执行定位并且将微微小区引导到适当的网关(例如网关956)。在其它实施例中，如上所述,这种功能可由网关来处理。微微网关956可以通过MSC780提供到CS网域130的连接，并且通过SGSN/roSN/HA958提供到PS网域132的连接。图32的经分解的体系结构可以利用每个网关设备中仅使能一些功能的两个网关来实现，从而实现分解的体系结构。
[0101]图33图示出了根据某些实施例的与MS网域通信的安全网关体系结构。图33包括移动节点110、微微小区114、宽带网络116、实现安全网关的网关950、自动配置服务器(ACS)952、ATM或IP骨干网络954、呼叫会话控制功能(CSCF)960、GGSN/HA962、PS网域132、IMS网域964、汇聚服务器562和MSC780。安全网关950可以与可在网关中实现的CSCF960通信，并且建立到頂S网域的连接。也可在网关中实现的汇聚服务器562可以建立与诸如MSC780之类的各个网络设备的连接。安全网关950还可以与GGSN/HA962通信，以建立到PS网域的连接。提供各种功能的诸如安全网关950之类的网关还可以实现SGSN或I3DSN功能以允许直接连接到GGSN/HA962。
[0102]图34图示出了根据某些实施例的支持遗留GSM网络的另一基于微微的体系结构。图34包括移动节点110、微微小区114、归属网关120、网关118、因特网970、web服务器972、SGSN782、HSS614以及遗留GGSN752。在微微小区114与网关118之间建立安全隧道，该安全隧道允许从移动节点110到移动运营商和因特网970的通信。网关118可以将分组交换(PS)流量引导至因特网970和web服务器972。网关118还可以将呼叫会话流量引导至移动运营商的PLMN并且提供对移动节点的登记。
[0103]将分组网络用于交互式语音通信固有的挑战产生于讲话的实时特性。影响讲话质量的三个最重要因素是分组丢失、延时和抖动。诸如因特网之类的公共基础设施的本性意味着分组丢失的程度以及延时和抖动量会随着网络、位置和时间急剧地改变。分组丢失可以在语音通信中产生空隙，从而导致了喀嚓声以及静音或难懂的讲话。分组丢失可能是由若干源引起的。例如，由于分组在传输期间被损坏或者因拥塞问题而使队列超时，因此，路由器可能有意地丢弃分组。拥塞也可以造成延迟和抖动，从而可以使双向语音交谈困难。可以通过对微微小区和网关中的边缘设备处的分组丢失、延时和抖动提供鲁棒性，来改善基于因特网的语音固有的这些QoS问题。由微微小区和网关提供来提供QoS的一些功能提供了如下有效载荷格式，其支持多个信道的传输、每有效载荷多个帧，以及快速编解码器的使用。由微微小区和网关实现的纠错码(例如，前向纠错(FEC)、RTP冗余和帧交织)可以提供针对分组丢失的鲁棒性。不均等的错误保护和检测(UEP和UED)可以用来提供针对IP网络上的比特错误的鲁棒性。
[0104]在一些实施例中，客户宽带连接可以具有对其可以支持的上行链路带宽的限制，该限制可以约束同时通过安全隧道通信的移动节点的数目。这可以通过如下方法得到解决:在一个分组内传送不同用户平面连接的若干RTP/NbFP/编解码器有效载荷，从而将多个移动节点会话复用在同一安全隧道上。可以对相同目的地地址和DiffServ类别的分组进行复用。可以通过支持RTP头部压缩来实现进一步的带宽减小。另一可选办法是尝试将未得到上行链路限制支持的语音呼叫散发(hand-out)到可用的其它合适的相邻小区中(即，其它宏小区或微微小区)。网关可以基于语音质量的恶化来启动散发。网关还支持策略服务器接口，以控制跨越众多微微订户提供QoS策略。
[0105]图35图示出了根据某些实施例的支持长期演进(LTE)网络的微微体系结构。图35包括移动节点110、微微小区114、实现安全网关和服务网关的网关980、实现分组数据网络网关(PDN GW)/移动管理实体(MME)的网关982、公共陆地移动网络(PLMN) 984，以及因特网986。网关可以实现与I3DN GW/MME982通信的服务网关，以提供到演进的UMTS陆地无线电接入网络(E-UTRAN)的接入。在此实施例中，微微小区114向移动节点提供eNobeB覆盖，并且通过宽带网络提供到E-UTRAN的接入。在一些实施例中，安全网关可以提供安全隧道，以通过宽带网络116提供到服务网关功能的连接。这里描述的由网关提供的其它特征也可从提供LTE体系结构连接的网关获得。
[0106]在一些实施例中上述网关是在机箱中实现的。这种机箱可以实现多种不同的集成功能。在一些实施例中，接入网关、分组数据服务节点(PDSN)、外地代理(FA)或归属代理(HA)可以在机箱上实现。在其它实施例中，还可以在机箱上实现的其它类型的功能是:网关通用分组无线电服务服务节点(GGSN)、服务GPRS支持节点(SGSN)、分组数据互通功能(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)以及质问呼叫会话控制功能(1-CSCF)、服务网关(SGW)和分组数据网络网关(PDN GW)。在某些实施例中，上述其它类型的功能中的一个或多个被集成在一起或者由同一功能来提供。例如，接入网络可与PDSN相集成。机箱可以包括PDSN、FA、HA、GGSN、PDIF、ASNGW、UPE、IP网关、接入网关或者任何其它适用的接入接口设备。在某些实施例中，机箱由Massachusetts的Tewksbury的Starent网络公司在ST16或ST40多媒体平台中提供。
[0107]下面将进一步描述根据一些实施例的实现网关的机箱的特征。图36图示出了根据一些实施例的机箱中的卡的放置。该机箱包括用于载入应用卡990和线路卡992的插槽。中板994可以在机箱中用来提供机箱内通信、电源连接以及各种所安装的卡之间的传输路径。中板994可以包括总线，例如交换结构、控制总线、系统管理总线、冗余总线以及时分复用(TDM)总线。交换结构是通过在应用卡与线路卡之间建立卡间通信而实现的基于IP的传输路径，以用于遍及机箱的用户数据。控制总线将机箱内的控制处理器与管理处理器互连。机箱管理总线提供对如下系统功能的管理:例如提供电能、监视温度、板状态、数据路径错误、卡复位，以及其它故障切换特征。冗余总线在硬件故障的情况中提供对用户数据的输送以及冗余链路。TDM总线提供对系统上的语音服务的支持。
[0108]机箱至少支持四类应用卡:交换处理器卡、系统管理卡、分组服务卡和分组加速器卡。交换处理器卡用作机箱的控制器并且负责这些事情，例如初始化机箱以及将软件配置载入机箱中的其它卡。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种环境(context)。可以将硬件引擎与卡一起部署来支持用于压缩、分类流量调度、转发、分组过滤和统计汇编的并行分布处理。系统管理卡是用于管理和控制网关设备中的其他卡的系统控制和管理卡。分组服务卡是提供多线程点到点分组数据处理以及上下文处理能力的高速处理卡。
[0109]分组加速器卡通过利用控制处理器和网络处理单元来执行分组处理操作。网络处理单元确定分组处理需求；从各个物理接口接收用户数据帧/向各个物理接口发送用户数据帧；作出IP转发决定；实现分组过滤、流插入、删除和修改；执行流量管理和流量工程；修改/添加/剥除分组头部；并且管理线路卡端口和内部分组输送。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。位于机箱内的线路卡提供输入/输出连接并且还可以提供冗余连接。[0110]操作系统软件可以基于Linux软件内核，并且在机箱中运行具体应用，例如监视任务和提供协议栈。软件允许将机箱资源分别地分配用于控制和数据路径。例如，某些分组加速器卡可以专用于执行路由或安全控制功能，而其它分组加速器卡专用于处理用户会话流量。在一些实施例中，当网络需求改变时，可以动态地部署硬件资源以满足需求。可以使系统虚拟化以支持多种服务实例，例如技术功能(例如，PDN GW、SGW、PDSN, ASNGW、PDIF,HA、GGSN 或 IPSG)。
[0111]机箱的软件可以被划分为执行具体功能的一系列任务。这些任务按照需要彼此通信以共享遍及机箱的控制和数据信息。任务是执行与系统控制或会话处理有关的具体功能的软件处理。在一些实施例中，三类任务在机箱内操作:关键任务、控制器任务和管理器任务。关键任务控制与机箱处理呼叫的能力有关的功能，例如机箱初始化、错误检测和恢复任务。控制器任务为用户掩盖软件的分布性质，并且执行如下任务，例如监视(一个或多个)下级管理器的状态，在同一子系统内提供管理器内通信，并且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间通信。管理器任务可以控制系统资源并维护系统资源之间的逻辑映射。
[0112]在应用卡中的处理器上运行的各个任务可以被划分为多个子系统。子系统是执行具体任务或者是多个其它任务的组合的软件元件。单个子系统可以包括关键任务、控制器任务和管理器任务。可以在机箱上运行的一些子系统包括系统启动任务子系统、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/插槽/端口子系统以及会话子系统。
[0113]系统启动任务子系统负责在系统启动时开始一组初始任务并按需提供各个任务。高可用性任务子系统结合恢复控制任务子系统工作以通过监视机箱的各个软件和硬件组件来维持机箱的操作状态。恢复控制任务子系统负责针对机箱内发生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机箱提供设置、取回和接收机箱配置参数改变的通知的能力，并且负责存储在机箱内运行的应用的配置数据。资源管理子系统负责向任务指派资源(例如，处理器和存储器能力)并且监视任务对资源的使用。
[0114]虚拟专用网络(VPN)子系统管理机箱中与VPN有关的实体的管理和操作方面，包括创建分离的VPN上下文，启动VPN上下文内的IP服务，管理IP池和订户IP地址，并且在VPN上下文内分发IP流信息。在一些实施例中，在机箱内，IP操作在具体的VPN上下文内完成。网络处理单元子系统负责上面列出的针对网络处理单元的许多功能。卡/插槽/端口子系统负责协调与卡活动有关的所发生的事件(例如发现和配置新插入的卡上的端口)，并且确定如何将线路卡映射到应用卡。在一些实施例中，会话子系统负责处理和监视移动订户的数据流。用于移动数据通信的会话处理任务包括:例如，用于CDMA网络的A10/A11端接，用于GPRS和/或UMTS网络的GSM隧道传输协议端接，异步PPP处理、分组过滤、分组调度、Difserv代码点标记、统计收集、IP转发和AAA服务。可以跨越下级任务(称为管理器)来分发这些项中的每项的职责，以提供更高效的处理和更多冗余。单独的会话控制器任务用作集成控制节点来调整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，例如有效载荷变换、过滤、统计收集、策略制定和调度。
[0115]在一些实施例中，实现处理或数据库所需的软件包括高级过程语言或面向对象的语目，例如C、C++、C#、Java或Perl。如果需要，还可以用汇编语目来实现软件。在机箱内实现的分组处理可以包括由上下文确定的任何处理。例如，分组处理可以包括高级数据链路控制(HDLC)架构、头部压缩和/或加密。在某些实施例中，软件存储在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的存储介质或器件上，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(EEPR0M)、闪存或磁盘。
[0116]虽然已在前面的示例性实施例中描述和示出了本发明，然而，将明白，本公开仅是以示例的方式作出的，并且在不脱离仅由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实现方式的细节作出改变。
【权利要求】
1.一种网关，包括: 微微网关功能，所述微微网关功能被配置为通过宽带网络建立到微微小区的链路；以及 与所述微微网关功能通信的网关功能，所述网关功能被配置为建立与移动节点的链路以及针对所述移动节点的会话并且在所述移动节点和核心网络之间提供通信，其中在所述移动节点在宏小区和所述微微小区之间的越区切换期间，所述网关被配置为识别先前针对所述移动节点建立的所述会话并且在建立与所述移动节点的新连接中使用所述会话。
2.如权利要求1所述的网关，其中所述网关功能在所述越区切换过程中维持用于所述移动节点的IP地址。
3.如权利要求1所述的网关，其中所述微微网关功能向所述微微小区发送具有先前用在所述会话中的信息的登记回复。
4.如权利要求3所述的网关，其中在所述越区切换中所述微微网关功能将点到点协议PPP参数与所述微微小区一起重复使用。
5.如权利要求1所述的网关，还包括代理功能，所述代理功能被配置为从多个微微小区聚集通信，从而所述多个微微小区未被单独地暴露给所述核心网络。
6.如权利要求1所述的网关，还包括安全网关功能，所述安全网关功能被配置为提供支持每个微微小区和所述网关之间的不同协议的安全隧道。
7.如权利要求1所述的网关，其中所述网关功能包括演进分组核心EPC网络中的服务网关功能。
8.一种方法，包括: 通过宽带网络建立到微微小区的链路； 建立与附接到所述微微小区的移动节点的会话和链路； 向所述移动节点传输从核心网络接收的数据； 在从所述微微小区的越区切换期间，接收针对所述移动节点的新连接的请求； 检测先前针对所述移动节点建立的所述会话；并且 使用所述会话来建立与所述移动节点的所述新连接。
9.如权利要求8所述的方法，还包括在所述越区切换过程中维持用于所述移动节点的IP地址。
10.如权利要求8所述的方法，还包括向宏小区发送具有先前用在所述会话中的信息的登记回复。
11.如权利要求10所述的方法，还包括在所述越区切换中将点到点协议PPP参数与所述宏小区一起重复使用。
12.如权利要求10所述的方法，还包括从多个微微小区聚集通信，从而所述多个微微小区未被单独地暴露给所述核心网络。
13.如权利要求10所述的方法，还包括在微微网关处建立支持每个微微小区和所述微微网关之间的不同协议的安全隧道。
14.如权利要求13所述的方法，其中具有IKE认证的IP安全IPSec被用来建立所述安全隧道。
15.编码在一种或多种非暂时性计算机可读介质中的逻辑，当被执行时所述逻辑执行包括下述项的步骤: 通过宽带网络建立到微微小区的链路； 建立与附接到所述微微小区的移动节点的会话和链路； 向所述移动节点传输从核心网络接收的数据； 在从所述微微小区的越区切换期间，接收针对所述移动节点的新连接的请求； 检测先前针对所述移动节点建立的所述会话；并且 使用所述会话来建立与所述移动节点的所述新连接。
16.如权利 要求15所述的逻辑，还包括在所述越区切换过程中维持用于所述移动节点的IP地址。
17.如权利要求15所述的逻辑，还包括向宏小区发送具有先前用在所述会话中的信息的登记回复。
18.如权利要求17所述的逻辑，还包括在所述越区切换中将点到点协议PPP参数与所述宏小区一起重复使用。
19.如权利要求15所述的逻辑，还包括从多个微微小区聚集通信，从而所述多个微微小区未被单独地暴露给所述核心网络。
20.如权利要求15所述的逻辑，还包括在微微网关处建立支持每个微微小区和所述微微网关之间的不同协议的安全隧道。
【文档编号】H04W88/16GK103607793SQ201310478980
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2008年10月27日 优先权日:2007年10月25日
【发明者】文森特·斯皮尼利, 约翰·德佩托, 维贾伊·卡特芮塔, 莫汉·兰加那, 蕊札特·查艾, 艾沙姆·M·德厚姆, 拉杰什·瑞曼库缇, 塞尼欧·库马·普提耶蒂尔, 沙吉·E·拉德哈克里斯楠 申请人:思达伦特网络有限责任公司