Ip双模终端中不同通信系统之间的无缝切换的管理的制作方法
【专利说明】IP双模终端中不同通信系统之间的无缝切换的管理
[0001]本申请是申请日为2006年10月31日的、申请号为200680056674.7 (国际申请号为PCT/EP2006/010468)以及发明名称为“IP双模终端中不同通信系统之间的无缝切换的管理”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及通信系统，更具体地说，涉及IP双模终端，即，借助不同的通信技术提供与因特网的连通性的双模终端中，不同通信系统之间的无缝切换的管理。
【背景技术】
[0003]已知双模移动通信设备是一种用于连接不同的无线通信网络，尤其是蜂窝和非蜂窝无线电通信网络，以进行语音和数据通信的设备。例如，第三代(3G)双模移动通信设备通过UMTS/W-CDMA蜂窝无线电通信网络，和例如基于IEEE 802.11规范的WLAN(W1-Fi)无线电通信网络，能够提供与因特网的连通性。提供蜂窝(2G/3G)和WLAN连通性的双模移动通信设备的可用性，加之WLAN热区的全球性部署已提高了对WLAN通信系统与2.5G和3G蜂窝通信系统的集成(互操作性)的可能解决方案的兴趣，目的在于给双模移动通信设备提供采用多种无线电接入网络的能力(多接入能力)，以及在不同的通信网络之间切换而对最终用户感知的服务质量(QoS)的影响可忽略不计的能力(垂直切换)。
[0004]取决于在不同网络之间需要的集成水平，可考虑几种方法来结合不同的无线电接入技术(RAT)。当不同RAT之间的集成较紧密时，服务供应更高效，并且能够提供最佳无线电接入条件的RAT的选择更快速、更简单。紧密的RAT集成的另一优点是两个不同通信网络之间的垂直切换所需时间的缩短，而对最终用户感知的QoS的影响较小。另一方面，两个不同通信网络之间的高水平集成需要更多的工作来定义允许不同RAT之间的必要数据交换和信令的接口和机制。这种情况下，如在非授权移动接入(UMA)标准中提出的那样，在ISO-OSI协议栈的L2/L3层发生集成。
[0005]即使在RAT之间不存在真实的集成，由于按照网际协议(IP)的网络接入技术的共存，垂直切换也是可能的。不过，如果不采取对策，当用户在不同的网络接入技术和/或网络接入提供商之间切换时，会出现问题:因为IP地址被分配给网络中的固定位置，当网络位置(接入技术和/或提供商)变化时，应分配新的IP地址。这使对因特网的透明移动接入变得不可能，导致IP应用程序被重启，其结果是当前会话的丢失。此外，如果除了 IP之外还使用传输控制协议(TCP)，像大多数IP链路中那样，那么连接还由包含与源主机和目标主机中的IP地址和端口号有关的指示的数字四元组指定。如果这四个数字之一被改变，那么会导致TCP/IP连接的中断。
[0006]为了解决这些问题，提出了不同的技术，所述不同技术可根据提供解决方案所在的ISO-OSI协议栈的层来划分，具体来说，可被划分成在网络层(例如IP层)提供解决方案的技术，在传输层(例如TCP/UDP (用户数据报协议))提供解决方案的技术，和在更高的层(例如，套接字或应用层)提供解决方案的技术。
[0007]所谓的移动IP代表了试图在网络层解决端对端主机移动性问题的解决方案，移动IP是由互联网工程任务组(IETF) RFC 2002定义的一种开放式标准，它既是IPv4标准的一部分，又是IPv6标准的一部分，它允许用户在IP网络之间漫游的时候，保持相同的IP地址，保持被连接，并且维持正在进行的应用程序。移动IP为用户提供无处不在的连通性，并且由于它是以IP为基础的，因此对因特网来说是可伸缩(scalable)的。
[0008]更详细地说，移动IP试图通过使用从相应主机到移动节点的所有分组的一定程度的间接路由或三角路由，在网络层解决主机移动性问题。
[0009]这种间接路由是通过使用“本地代理”和“外部代理”来实现的，“本地代理”和“外部代理”是向移动节点提供服务的代理。尽管移动IP很好地解决了主机移动性和可达性问题，不过它没有解决传输连接失败(例如，传输端点的任何变化会导致会话失败)。一般来说，依赖于传输会话连通性的应用程序需要被重新启动，并且不得不建立新的传输连接。移动IP的其它缺点包括三角路由不是最佳的，以及IP隧道技术的大量使用。由于安全原因，服务提供商一般不允许将分组隧道化。此外，由于服务拒绝(DOS)攻击的频率增大，服务提供商对到来的分组进行入口过滤，以确保到来的分组确实来自它们声称源自的网络，并阻止源地址虚假的那些分组。尽管利用反向隧道也可解决入口过滤问题，不过反向隧道会导致网络资源的进一步次最佳使用，并且在两个端点之间增加额外的分组延迟。
[0010]试图在传输层或者更高层解决端对端主机移动性问题的解决方案通常或者把连接分成多段，通过向TCP状态机增加新的消息和状态修改标准TCP实现，或者在尝试重新建立连接的时候，欺骗应用程序相信连接仍然存在。
[0011]例如，在传输层级别工作的一种解决方案是所谓的移动套接字(MSOCKS)，它对连接重定向使用分段连接代理。MSOCKS在移动节点及其对应主机之间的通信路径中插入一个代理，并使用TCP接合机制把连接分成多段，并且从而向对应主机隐瞒移动节点的移动性问题。不过，增加通信路径代理会显著恶化服务。
[0012]其它传输层级别的技术在应用程序和套接字应用编程接口(API)之间引入一个库，所述库保持连续连接情况下的单一、完整连接的假象。所有这些方法要求链接应用程序与它们各自(特有)的库。完整连接的假象是通过欺骗应用程序相信传输会话仍然有效(即使传输会话已关闭)获得的。中间库随后试图重新建立(新的)传输连接，并把新的传输连接映射到使用该传输连接的应用程序。这样的解决方案的实现，以及所涉及的操作困难包括使诸如I/O轮询，异步和非阻塞I/O进程的机制虚拟化，对计时器和信号处理器的需求，和对诸如“wait”、“kill”和“exec”之类额外的进程控制接口的需求。
[0013]在应用层级别工作的解决方案使用会话发起协议(SIP)。这种情况下，如果在会话期间终端需要改变其IP地址，那么通过发送指定新IP地址和更新的会话参数的新的INVITE消息，终端能够通知其对应的主机。由于位于应用层，因此SIP依赖于较低层中的协议和机制来处理物理网络连接。于是，为了监视无线电链路层质量，和在发送SIPre-1NVITE消息之前把终端连接到新的无线网络(从而获得新的IP地址)，需要额外的程序。此外，这种机制只适用于依赖于SIP来管理会话的应用程序，和为支持这种IP改变过程而设计的应用程序。
[0014]另一种解决方案提供一种通过修改传输层协议和端应用程序，实现端对端主机移动性的机制。这种修改向TCP有限状态机增加新的状态和语义，并定义新的TCP选项以协商连接的迀移。其他技术或者涉及改变TCP报头、分组格式、协议语义，或者在分组中增加额外报头。不过，这些技术的缺点在于为了利用新特征，最终用户应用程序必须知道该新特征，意味要求改变现有的应用程序。
[0015]WO 02/43348公开一种异种通信网络之间切换的方法，尤其是一种保持第一移动单元和第二单元之间的通信的方法，其中第一单元通过第一通信网络通信，并且第二单元通过第二通信网络通信。第一单元包括第一协议栈，并且第二单元包括第二协议栈。第一单元包括第一会话层，第一会话层适合于在第一单元内工作，起第一协议栈和第一软件组件之间的接口的作用。类似地，第二单元包括第二会话层，第二会话层适合于在第二单元内工作，起第二协议栈和第二软件组件之间的接口的作用。第一单元包括与适合于不同通信网络的驱动例程相关联的一个或多个第一通信硬件。当第一单元从第一通信网络切换到第三通信网络时，第一会话层通过选择第三通信网络所需的第一通信硬件和驱动例程，保持通信。第一单元和第二单元的相应身份由第一和第二会话层保持，在第一单元切换通信网络期间，这些身份被保留。
[0016]WO 2005/076651公开一种移动设备在异种网络中无缝切换的方法和系统。移动设备在不同拓扑网络位置之间移动，并借助不同的网络接入技术发射和/