管理移动互联网协议网络中的外部代理选择的系统和方法

专利名称：管理移动互联网协议网络中的外部代理选择的系统和方法
技术领域：
本发明涉及移动互联网协议(“IP”)网络中的通信。更特别涉及一种用于管理这种网络中的外部代理的集中式节点。
在移动IP通信网中，移动节点通过两个装置“外部代理”和“本地代理”与IP网上的目标主机通信。描述了这类通信的移动IP网的一个例子出现在美国专利申请09/354,659，名称为“本地代理和/或外部代理功能分布在多个装置中的移动互联网协议(IP)网络”，这里引入其全文作为参考。通常，外部代理的功能嵌入在移动节点已访问网络的路由器中。当移动节点登记到本地代理时，外部代理为移动节点提供路由选择服务。例如，外部代理解除数据报隧道并传递该数据报，之前已为该数据报建立由移动节点的本地代理到移动节点的隧道。
本地代理通常并入到移动节点的本地网络的路由器中。本地代理保存移动节点当前的位置信息。当一个或多个本地代理同时为多个移动节点处理呼叫时，本地代理实质上提供一种类似于虚拟专用网服务的服务。每个移动节点通常与单个本地网有关，从本地网通过本地代理到外部代理和移动节点的路由选择路径类似于该移动节点的虚拟专用网。
移动IP需要移动节点(移动实体)和外部代理之间的链路层连接。但是，在某些系统中，移动节点的链路层终止在远离外部代理的点。这种网络通常是指第三代无线网。

图1是说明典型用于第三代无线网的网络结构的方框图。参见图1，移动节点10通过三个装置，无线网节点16、分组数据服务节点18和本地代理节点24与IP网30的目标主机34。移动节点10的物理层终止在无线网节点16，外部代理的功能位于分组数据服务节点18。通常，无线网节点16在移动节点10和分组数据服务节点18中转链路层协议数据，分组数据服务节点18建立、维持和终止到移动节点10的链路层。例如，移动节点10可以经无线接入网的通信链路链接到无线网节点16。
在移动节点10登记到本地代理24时分组数据服务节点18为该移动节点10提供路由选择服务。分组数据服务节点18解除数据报隧道并传递该数据报，之前已为该数据报建立由本地代理节点24经IP网络20到移动节点10的隧道。在分组数据服务节点16和本地代理24之间交换的通信服务包括数据服务以及控制服务。控制服务包括登记请求或登记答复消息。控制服务终止在本地代理24和分组数据服务节点16，数据服务从移动节点10选择路由到目标主机34。目标主机34可以通过任意数目的网络，例如，IP网20和30连接到本地网26，或者可以直接位于本地网26上。或者，目标主机可以通过其它类型的分组交换网连接到本地网。
本地代理24可以实现为移动节点的本地网26上的路由器。本地代理24保持移动节点10的当前位置信息数据，例如在本地代理和移动节点之间共享的外部代理地址、移动本地地址和密钥。本地代理从目标主机34将数据通过隧道传输到分组数据服务节点18，并在相反的方向同样提供隧道服务。关于点对点隧道的更多的信息，例如第2层隧道协议(“L2TP”)隧道可以在RFC2661中找到，RFC 2661目前可在www.ietf.org获得。因此，本地代理24通常为移动节点10实现至少两个不同的任务。首先，本地代理24执行登记和验证过程，以确定移动节点10授权访问本地网24。这可以涉及例如通过利用移动实体的唯一序列号或制造号、口令验证检验移动实体的标识，并检验移动实体的账户是否流通和付费。本地代理的登记和验证功能可以结合或借助于第二装置执行，例如用户服务拨号远程验证(“RADIUS”)服务器的验证、授权和计费服务器。关于RADIUS服务器更多的信息可以在RFC-2138找到，RFC-2138目前可以在www.jetf.org获得更多的信息。正如本领域技术人员所熟知的，登记过程包括接收和处理来自分组数据服务节点18的登记请求消息和向分组数据服务节点18发送登记应答消息。
与本地代理24类似，分组数据服务节点18也为移动节点10执行两个不同的任务。分组数据服务节点18为移动节点10处理登记和对话控制，包括向本地代理24发送登记请求消息并处理从本地代理24的收到的登记应答消息。另外，分组数据服务节点18还具有建立隧道的责任，用于传送数据分组到本地代理24，并最终传送到目标主机34，还解除来自本地代理24的数据，并最终传送到移动节点10。此外，分组数据服务节点18为移动节点10提供验证、授权和计费服务。与本地代理节电24类似，分组数据服务节点可以连同或借助于验证、授权和计费服务器，例如RADIUS服务器执行验证、授权和计费功能。
当移动节点10通过无线通信链路向无线网络节点16发送一呼叫建立标识而与无线网络节点16开始通信对话时，无线网络节点16开始与分组数据服务节点18的登记过程。通常，无线网络节点16配置有多个分组数据服务节点，它们都可以为移动节点10提供服务。在公知现有技术中，无线网络节点16没有任何一个分组数据服务节点的状态信息，这些服务节点配置成与无线网络节点16工作。因此，当无线网络节点16启动移动节点10的登记过程时，无线网络节点16随机的为移动节点10选择分组数据服务节点。在这种系统中，无线网络节点可用的一些分组数据服务节点可能会快速过载，而其它节点却很少使用。此外，如果无线网络节点16向其发送登记请求的多个连续的分组数据服务节点都过载，则这些分组数据服务节点很可能拒绝来自无线网络节点16的登记请求，因此导致移动节点10的服务延时。
因此，与现有技术的移动IP网有关的问题涉及无线网络节点无法有效地选择分组数据服务节点。例如，正如前面几段所提到的，当无线网络节点16向移动节点10启动登记过程时，无线网络节点16随机地选择分组数据服务节点18以便向移动节点10提供服务。
因此，需要一种在移动IP网中智能选择分组数据服务节点的系统和方法。
提供互联网协议通信服务的方法的一个实施例涉及检测与客户装置相关的通信对话，如检测与第一网络装置上的移动节点的通信对话，例如无线节点上的客户装置有关的通信对话；响应于通信对话的检测，从第一网络装置向第二网络终端，例如控制网络实体发送包含登记请求的第一消息。当第二网络装置收到登记请求后，第二网络装置确定第三网络装置的网络地址，该第三网络装置安排用来向客户装置提供网络服务。响应于第三网络装置的网络地址的确定，第二网络装置向第一网络装置发送包括第三网络装置的网络地址的第一响应消息。当第三网络装置收到第一响应消息时，在客户网络装置和第三网络装置之间建立通信对话。
在一个实施例中，当第二网络装置收到登记请求消息时，第二网络装置确定该客户装置是否与至少一个激活的通信对话有关。如果是的话，第二网络装置确定最后一个网络装置为客户装置提供通信服务。响应于最后一个装置的确定，第二网络装置确定最后一个服务节点是否可用于为客户装置提供服务和它是否与第一网络装置有关。如果是的话，第二网络装置向第一网络装置发送最后一个服务装置的网络地址。如果最后一个服务网络装置无法用于为客户装置提供服务，则第二网络装置确定一个新的网络装置为客户装置提供通信服务，并在登记应答消息中向第一网络装置发送新网络装置的网络地址。此外，第二网络装置向最后一个服务网络装置发送一更新消息，以便向最后一个服务网络装置通知客户装置越区切换到新的网络装置。响应于更新消息的接收，最后一个服务节点终止与该客户网络装置有关的任何通信对话。
对于本领域技术人员来说，通过结合附图阅读下文的详细描述，本发明的这些以及其它的方面和优点将变得更加明显。
图6是说明根据本发明实施例的心跳消息格式的一个例子的方框图，用于从外部代理控制节点发送消息到外部代理。
图7是说明根据本发明实施例的无线网络节点的配置流程图。
图8A和8B是说明根据本发明实施例的用于选择外部代理控制节点上的外部代理的方法流程图；图9是根据本发明实施例的一种消息流例子的消息序列方案，用于选择外部代理控制节点上的外部代理；图10A、10B和10C是说明根据本发明的实施例一种验证与外部代理有关的移动节点方法的一个例子的流程图；图11是一种消息流例子的消息序列方案，用于移动节点首次移动互联网协议登记到控制节点上选择的外部代理；图12是一种消息流例子的消息序列方案，用于移动节点首次简单互联网协议登记到控制节点上选择的外部代理；和图13是说明移动节点在外部代理之间越区切换的消息序列方案。
FAACN 220包括无线节点移动IP接口224，用于与无线网络节点，例如无线节点216通信。当无线网络节点216检测到来自无线节点210的呼叫建立请求时，无线网络节点216通过无线网络节点接口224请求来自FACN 220的移动登记服务。当FACN 220收到登记请求时，FACN 220选择第三网络装置以便向移动节点210提供网络服务。在一个实施例中，FACN 220利用一组预定的标准选择PDSN并将选定的PDSN网络地址发送到无线网络节点216。FACN 220进一步包括PDSN接口230用于与PDSN库，例如PDSN 232、234、和236通信。在图2所示的实施例中，FACN 220经PDSN接口230与FACN管理的PDSN 232、234、和236通信。PDSN 232、234、和236经PDSN接口230提供它们的容量信息能力，例如当前呼叫负荷因素、处理单元负荷因素或存储器负荷因素。
在一个具体的实施例中，PDSN接口230和RNN接口224可以在加利福尼亚州的Santa Clara的3Com公司可商业获得的Total Control EnterpriseNetwork Hub中实现。Total Control产品包括通过公用总线连接的多个网络接口卡。参见授权给Dale M.Walsh等人的美国专利5,528,595“调制解调器输入/输出处理信令技术”描述了Total Control产品的结构，这里并入它作为参考。但是，这些接口可以在具有其它硬件和软件结构的其他装置中实现，并不局限于在Total Control产品或其等同物中实现。
在一个实施例中，FACN 220利用管理PDSN的容量信息确定PDSN处理新的移动节点登记的能力。当无线网络节点216将移动节点210登记到FACN 220时，FACN 220可以首先尝试将正在登记的移动节点210分配给当前为该移动节点提供通信服务的PDSN。但是，如果FACN没有对移动节点210的激活历史，或者如果当前为移动节点210提供服务的PDSN对无线网络节点216不可用或无效，则从与正在登记的无线网络节点216有关的PDSN库中选择一新的PDSN。
回到图2，FACN 220包括存储器单元226。存储器单元226包括易失性存储器单元226A和非易失性单元226B。在一个实施例中，在FACN 220开始处理无线网络节点登记请求之前，FACN 220被配置由系统管理员存储在非易失性单元226B或存储成配置文件的多个配置记录或表格。在非易失性记录存储成配置文件的实施例中，任何随后的FACN启动可以恢复该配置文件。FACN 220的配置可以经命令线路接口(“CLI”)或简单网络管理协议(“SNMP”)接口228。CLI/SNMP接口228提供了增加、删除和修改配置记录的方式。为配置提供接入的任何类型的接口都可以用作接口226的备选。在一个实施例中，FACN 220的硬件平台可以包括Sun Microsystems Netra硬件平台。但是硬件平台不同。
非易失性存储器226B中的一个配置表可以包括用于在FACN 220、PDSN232、234、236和无线网络节点216之间交换控制数据的端口号。例如，FACN220可以利用用户数据报协议(“UDP”)端口用于PDSN和无线网络节点216交换控制数据。FACN 220可以配置成利用UDP端口号697与无线网络节点216交换数据。FACN 220可以进一步配置成利用默认的UDP端口15000和15001与PDSN通信控制数据。但是，应当理解本发明并不局限于利用这些端口号，FACN 220可以利用不同的端口与无线网络节点和PDSN通信控制数据。
网络系统中网络实体之间的安全通信经常需要接收网络实体验证发送实体。网络实体之间的安全通信的一个例子涉及使用通信网络实体之间共享的数字密钥。在这个实施例中，当发送实体向接收实体传送消息时，发送实体通过利用发送实体和接收实体之间共享的密钥的消息摘要算法运送该消息，并生成通常称为消息摘要的值。该消息摘要从发送实体与消息一起发送到接收实体，该接收实体利用该消息摘要验证发送实体是否是可信的实体。为此，接收实体可以从收到的消息中提取消息摘要并通过相同的消息摘要算法运算消息。在这个实施例中，如果在接收实体产生的消息摘要与从收到的消息中提取的一个消息摘要匹配，则该用户是一可信的实体。用于验证实体的过程进一步在RFC-2202中描述。但是，这里所述的实施例并不局限于利用数字密钥，也可以使用不同或等同的验证方法。
再次参见图2，非易失性存储器单元226B最好存储多个数字密钥。正如前面几段所提到的，PDSN可以在验证、授权和计费(“AAA”)服务器240的帮助下验证移动节点210。因此，其中一个密钥可以包括用于PDSN和AAA服务器，例如接入请求或接入接受消息的AAA-PSTN密钥以便验证在验证过程期间两个实体之间交换的消息。AAA服务器240例如可以是由服务提供商“FUNK”提供的Steel Belted RADIUS，高级无线版本(“SBR-AWE”)。在一个实施例中，FACN 220可以存储用于AAA服务器和与FACN 220有关的PDSN之间的单个AAA-PDSN密钥。但是，也可以使用一个以上的密钥，因此，例如预定的几组PDSN与不同的密钥有关，用于与一个或多个AAA服务器通信。例如，AAA-PDSN密钥记录可以包括密钥以及分配给该密钥的AAA服务器的IP地址。表1说明了一种示范性的FAAA-PDSN密钥记录。
表1

同样，非易失性存储器单元226B可以存储FACN-PDSN和无线网络节点-PDSN密钥。在一个实施例中，一个全球密钥可以定义用于在FACN 220和与该FACN 220有关的所有PDSN之间。表2说明一个示范性的FACN-PDSN密钥记录。
表2

同样，无线网络节点216和PDSN可利用相同的密钥。表3说明一个示范性无线网络节点-PDSN密钥记录。
表3

此外，根据一个实施例，FACN 220的系统操作员可以将FACN 220提供服务的多个PDSN IP地址进行分组，并将向每个组分配一文本描述，因此FACN 220管理的每个PDSN被分配给至少一个组。但是，本发明并不局限于由系统操作员对PDSN进行分组，PDSN可以在向FACN 220报告以后自动分为一个或多个组，例如默认的组，正如下文所详细描述的。表4说明分组PDSN的记录，其中系统操作员指定的PDSN的IP地址被分配一个预定的组号或组标识符。
表4

此外，初始FACN启动以后，操作员选择配置一组FACN 220提供服务的无线网络节点IP地址。在一个实施例中，无线网络节点记录可以定义一列能被选择服务无线网络节点请求的PDSN组。例如，如果操作员无法将至少一个PDSN组分配给无线网络节点，当无线网络节点第一次尝试登记FACN 220时，它可以分配给一个默认的PDSN组。表5说明了非易失性存储器单元226B中的示范性无线网络节点-PDSN组分配记录，其中，无线网络节点IP地址分配给一个或多个PDSN组。
表5

此外，FACN 220可以保持FACN 220工作阶段创建的多个非易失性记录。例如，这种记录可以存储在易失性存储单元226A。FACN 220可以保持易失性PDSN档案记录和易失性移动节点记录。当PDSN报告它们存在于网络时，FACN220创建PDSN档案记录。当PDSN变成不激活或新的PDSN加入网络时动态的改变PDSN档案记录。根据本发明的一个实施例，PDSN安排用来通过周期消息提供它们的负荷状态信息，以下称为心跳消息。每个PDSN配置成例如周期的向FACN 220发送处理负荷因素、呼叫负荷因素和/或存储器负荷因素。例如，PDSN的处理负荷因素可能与PDSN的处理容量有关，呼叫负荷因素可能与PDSN目前服务的多个呼叫有关，存储器负荷因素可能与PDSN可用或已用的存储器资源有关。根据本发明的一个实施例，FACN 220经CLI/SNMP接口226配置了多个门限电平，定义PDSN何时不再可用于选择。例如，呼叫平衡门限可以定一呼叫电平，在该呼叫电平以下，PDSN可以被选择服务新的呼叫，而与任何呼叫平衡机理无关。在一个实施例中，FACN 220可以自动配置多个默认门限值，例如100％处理负荷、100％存储器负荷、和4000呼叫负荷电平。在一个实施例中，FACN 220可以配置成在各个PDSN之中变化的多个门限。
如果PDSN在预定连续数目的周期内无法发送心跳消息，则FACN 220将该PDSN识别为不可用。类似于其它的门限，此数目在PDSN记录中最好配置成“错过的心跳计数”变量。此外，每个PDSN档案记录可以包括寿命计时器，用于定义FACN 220应当预期连续的心跳消息的时间间隔。表6说明PDSN档案记录的一个例子，该记录是在在FACN 220工作阶段期间FACN 220为每个PDSN创建的。
表6

此外，FACN 220可以在移动节点记录中保持移动用户信息数据，该记录是在用户登记到FACN管理的PDSN以后在FACN 220上创建的。每次移动节点登记到其中一个FACN管理的PDSN时，正在登记的PDSN可以向FACN 220发送移动节点的数据、例如AAA档案和移动对话信息，因此如果目前不存在该移动节点的记录，FACN 220可以创建一新的移动用户档案记录，或者如果这种记录已经存在，则FACN 220可以更新当前存在的与该移动用户有关的记录。此外，如果这种记录已经存在，但是一不同的PDSN而不是发送该更新的PDSN，则出现“PDSN越区切换”，即该移动节点已经从一个无线节点漫游到与原始服务PDSN有关的新的无线节点，或者原始的PDSN由于某些原因不可用时，例如它的呼叫负荷过重或它不再发送心跳消息。根据一个实施例，当FACN 220检测到越区切换时，FACN 220向与AAA档案和移动对话信息有关的前一个PDSN发送一更新消息。在收到此消息后，前一个PDSN可以终止与该移动节点有关的前一个无线节点的通信链路。
移动用户档案记录可以包括移动电话号码或国际移动用户标识(“IMSI”)、移动连接标识符(“MOBILE NODE-ID”)、用网络地址标识符(“NAI”)标引的一个或多个对话、或NAI用户档案。表7说明了一个示范性移动节点档案记录，该记录是在当移动节点登记到PDSN时从PDSN收到登记信息后在FACN220上创建的。
表7

应当理解本发明并不局限只用于图2所示的系统。而是还可以使用更少或不同的组件、连接、接口。例如，在上述段落描述的易失性和非易失性记录可以存储在位于FACN 220的一个或多个数据库中，或者可以存储在与FACN 220通信的网络服务器中的易失性和非易失性介质上。另外，无线节点不局限于无线网络节点，还可以使用不同类型的无线节点，例如基站控制器(“BBC”)节点或分组控制功能(“PCF”)节点。此外，这里所述的安排只是为了说明的目的，本领域技术人员可以理解其它的安排或其它的单元，例如无论是否为本领域已知的接口或功能也可以使用，而且一些单元可以一起省略。另外，在大多数通信应用中，本领域技术人员可以理解这里所述的许多单元是可以任何适当的组合和位置以硬件或软件实现为分离的单元或连同其它的组件。
图3是说明外部代理发现过程，例如PDSN发现过程的方法300的流程图。根据一个实施例，利用外部代理和控制节点，例如FACN 220之间的网络协议实现该外部代理发现过程。当外部代理开始工作时，外部代理向控制节点发送初始化控制消息，因此将它的能力转移到处理移动节点登记请求。参见图3，在步骤302，控制节点接收来自外部代理的初始化控制消息。响应于初始化控制消息的接收，控制节点产生包含密钥数据的初始化控制应答消息。例如，密钥数据可以包括当外部代理与无线网络节点通信时使用的第一密钥和当外部代理与预定AAA网络服务器通信时使用的第二密钥。在步骤304，控制节点向外部代理发送该初始化控制应答消息。此外，在步骤306，控制节点动态的创建外部代理档案记录并将外部代理标记为不激活的外部代理。在一个实施例中，动态的外部代理档案记录可以存储在配置成存储易失性记录的存储器中。但是，不同的实施例也是可能的。例如，控制节点可以配置成在一个或多个数据库中存储易失性记录。
响应于来自控制节点的初始化控制应答消息的接收，外部代理可通过向控制节点发送周期的控制消息来开始它的正常操作。根据一个示范性的实施例，周期的从外部代理发送的控制消息表示该外部代理激活并包括与该外部代理有关的负荷数据，例如呼叫负荷因素、处理负荷因素和/或与该呼叫有关的存储器负荷因素、目前外部代理所用的处理和存储器资源。在步骤308，控制节点确定是否已经从外部代理收到第二控制消息。如果没有收到第二消息，则方法300结束，外部代理档案记录中的外部代理的不激活状态不改变。如果控制节点在步骤310收到第二控制消息，则控制节点将外部代理记录中外部代理的不激活状态变为激活状态。此外，如果第二控制消息包括与外部代理有关的负荷因素，则控制节点在步骤312将负荷因素存储在外部代理档案记录中。此外，控制节点向该控制节点发送应答确认消息，因此表示它的激活状态和第二消息的接收。
在方法300中，控制节点可以是上述的FACN 220，外部代理可以使PDSN232。但是，应当理解方法300并不局限于任何特定硬件或软件的使用，而且还可以使用或多或少、不同或等同的网络装置。
根据一个示范性的实施例，控制节点FACN 220和相关的外部代理PDSN可以利用心跳消息传送机理传送外部代理可用性、控制节点可用性和外部代理负荷因素。图4是一个消息序列方案400的例子，说明可用在外部代理和控制节点之间的心跳消息传送方案。外部代理，例如PDSN 232经心跳初始化(“INIT”)消息402与控制节点，例如FACN 220通信。响应于心跳INIT消息402的接收，控制节点产生心跳INIT确认消息404，包括用于与无线网络节点216和预定AAA服务器通信的外部代理的密钥，并将消息404传送到外部代理。随后，外部代理发送控制节点周期心跳消息406，该消息包括其处理、存储器和呼叫负荷因素或表示外部代理不可用的状态负荷过量参数。根据优选实施例，心跳消息本质上是周期的。控制节点用心跳确认消息408响应每个周期心跳消息。在一个实施例中，心跳确认消息408可以包括与AAA服务器和无线网络节点密钥有关的唯一密钥标记标识符。控制节点可以更新可用于外部代理的密钥，如果更新一个或多个密钥，则控制节点可以定义心跳确认消息的新的密钥标记标识符，则外部代理可以经心跳INIT消息请求新密钥。
根据一个实施例，周期的心跳消息表示外部代理的活动并包括外部代理的负荷因素。正如上文段落所提到的，如果预定数目的周期心跳消息丢失或者如果预定数目的周期心跳消息在控制节点的验证失败，则控制节点可以配置成从一列激活的外部代理中删除一个外部代理。根据另一个实施例，心跳消息，例如心跳INIT和周期的心跳消息可以包括心跳间隔，因此控制节点预计在上一个心跳消息中外部代理指定的心跳间隔结束之前收到来自外部代理的下一个心跳消息。
图5是说明心跳消息的一个优选格式500的方框图，例如心跳INIT消息和周期的心跳消息406的优选格式。消息格式500包括多个字段IP首部502、UDP首部504、消息类型字段506、预留字段508、长度字段510、心跳间隔字段512、预留字段514、PDSN地址字段516、和多个子字段。IP首部502具有IP首部的格式。在这种实施例中，IP首部的目的地字段可以包括控制节点的IP地址，而源地址字段可以包括源外部代理的IP地址，例如图2的PDSN 232。但是，IP首部并不局限于该IP首部，也可以使用不同的IP首部格式。此外，在一个实施例中，UDP首部格式504例如具有UDP首部的格式。也可以使用心跳消息的备选格式。例如，心跳消息可以包括不同于图5所示的或多或少的字段和/或子字段，或者可以改变这些字段和/或子字段的排列。
类型字段506定义心跳消息的类型，例如PDSN INIT心跳或PDSN周期心跳。表8说明用于这两种消息的消息类型值的一个例子。也可以使用其它的类型值。
表8

此外，预留字段508和514可以留下空白以备将来使用，或者删除。长度字段510可以定义消息长度，例如单位是8位字节，心跳间隔512可以定义控制节点应当接收下一个心跳消息的时间间隔。外部代理地址字段516例如包括发送该消息的外部代理的IP地址。
多个子字段包括发送外部代理的负荷因素。在图5所示的消息格式中，有三种子类型的负荷字段呼叫负荷字段518、处理使用字段524、和存储器使用字段536，具有各自的长度字段520、526和538，和值字段522、528和534，定义在字段520、526和538所定义变量的当前负荷因素。表9说明可用于子类型字段522、528和534的示范性的值。但是，应当理解对呼叫负荷、处理使用和存储器使用字段也可以使用不同的值。此外，也可以使用或多或少、不同或等同的外部代理容量变量。
表9

此外，图5的消息格式包括验证类型字段536，具有外部代理所用验证模式的标识符，长度字段538包括验证字段536的长度，安全参数标引(“SPI”)字段540、542和验证码字段544。
图6说明心跳消息的消息格式600的例子，响应于从外部代理收到的心跳消息，例如图4所示的FACN心跳INIT ACK消息404或FACN周期心跳ACK消息408从控制节点发送该心跳消息。图6所示的消息格式与图5所示的类似，并且包括IP地址字段602、UDP首部字段604、消息类型字段606、预留字段608、长度字段610和PDSN地址字段612。类似于图5的消息格式500，消息格式600只是优选实施例的一个例子，可以使用备选的格式。例如，心跳消息可以包括图6所示或多或少的字段和/或子字段，或者可以改变字段和/或子字段的排列。
在图6中，IP首部字段602包括FACN 220的IP地址的源地址字段，和目的地PDSN的IP地址的目的地地址字段。此外，消息类型字段识别FACN 220所产生的心跳消息类型。表10说明可用于定义心跳INIT ACK消息和周期的ACK消息类型的类型值的一个例子。
表10

消息格式600还包括密钥标记值字段614、预留字段616、子类型PDSN无线网络节点密钥字段618、与该子类型密钥有关的长度字段620、SPI字段622、和秘密字段624。密钥标记值字段614包括用于AAA的顺序密钥标记标识符和存储在FACN 220的无线网络节点密钥。顺序密钥标记标识符可以在FACN 220修改，每次改变一个或两个密钥。如果从FACN 220接收心跳ACK消息的PDSN检测到在收到消息中规定的密钥标记标识符不同于在PDSN本地存储的密钥标记标识符，PDSN发送心跳INIT消息，以使FACN 220刷新其密钥。子类型PDSN-无线网络节点密钥字段618识别秘密字段624中的密钥类型。根据图6所示的实施例，子类型PDSN-无线网络节点密钥字段618包括包含在密钥字段624中与PDSN-无线网络节点密钥有关的标识符。
此外，该消息包括子类型PDSN-AAA密钥字段626、长度字段628、AAA IP地址字段630、秘密字段632、验证类型字段634、长度字段636、SPI字段638、和SPI验证码字段640。PDSN-AAA密钥字段626识别秘密字段632包括可用于PDSN和AAA服务器之间的AAA密钥。在一个实施例中，AAA服务器的网络地址，例如IP地址在AAA IP地址字段630中规定。[在验证类型、SPI和SPI验证码字段中定义了什么呢？]表11说明可用于子类型618和626的示范性类型值。但是，也可以使用不同的值。
表11

图7是说明根据优选实施例的用于无线网络节点操作的方法700的流程图。在步骤702，无线网络节点配置了控制节点的网络地址，即优选的外部代理网络地址。在这种实施例中，当无线网络节点检测其服务区的移动节点，无线网络节点在尝试将移动节点登记到任何其他外部代理之前查询该控制节点。无线网络节点可以配置外部代理的多个网络地址，这些外部代理可用于为无线网络节点的服务区的移动节点提供服务。在步骤704，无线网络节点确定在其服务区是否检测到新的移动节点。如果无线网络节点检测到其服务区的新移动节点，则在步骤706，无线网络节点向控制节点的网络地址发送登记请求。否则，该方法返回步骤704。
在步骤708，无线网络节点收到来自控制节点的登记应答消息。根据优选实施例，该登记应答消息包括在控制节点选择的外部代理的网络地址。这种选择可以基于图8A和8B所述的多个选择标准。或者，如果例如无线网络节点没有通过控制节点的验证过程，该登记应答消息可以包括拒绝码。在这种实施例中，无线网络节点可以向无线网络节点所配置的外部代理的其中一个发送登记请求消息。
在步骤710，无线网络节点向控制节点的登记应答消息中指定的外部代理节点发送登记请求消息。该登记请求消息可以包括移动节点的数据，例如移动标识符，与该移动节点有关的本地代理的网络地址。在步骤712，无线网络节点接收来自外部代理的登记应答消息。在无线网络节点收到的登记应答消息包括登记确认参数或登记拒绝参数。如果登记应答消息包括登记确认参数，则移动节点可与外部代理建立通信链路，例如点对点通信链路。如果登记应答消息包括登记拒绝参数，无线网络节点重试登记到代理控制节点，或者登记到与其配置的另一个外部代理。
在参见图7所示的方法700中，移动节点可以包括移动节点210，无线网络节点可以包括无线网络节点216、外部代理控制节点可以包括FACN 220，外部代理包括PDSN 232，如图2所示。但是，该示范性方法并不局限于这些装置，也可以使用或多或少或不同的装置，只要这些装置能执行图7所示的步骤。
正如上文段落所提到的，控制节点的其中一个功能是选择外部代理服务无线网络节点的移动客户登记请求。当控制节点收到来自无线网络节点216的登记请求消息，无线网络节点并不像一般外部代理一样处理登记请求。而是选择外部代理，例如图2所示的PDSN 232、234或236的其中一个能够服务移动客户登记。控制节点可以使用任何适当的选择算法确定适合于服务移动客户登记的外部代理。
图8A和8B是控制节点可控制选择服务移动代理登记请求的外部代理方法00的流程图。在步骤802，响应于在无线网络节点服务区检测到移动节点，控制节点接收来自无线网络节点的登记请求消息。该登记请求消息包括移动节点的信息，例如移动节点的本地代理数据，无线网络节点的数据和来自移动节点登记的请求。在一个实施例中，登记请求消息可以具有在RFC 2002中所述的消息各式；但是可以使用不同的消息格式。
在步骤804，控制节点在收到登记请求消息后验证无线网络节点。在成功验证无线网络节点后，在步骤806，控制节点确定与该移动节点有关的至少一个对话是否正在进行。为此，控制节点可以确定控制节点是否可以获得关于该移动节点的用户信息。在一个实施例中，控制节点可以检索到它的移动用户信息记录，以确定对于登记请求消息中指定的移动用户是否存在这种记录。在一个实施例中，移动用户信息记录除了表7所述的其它参数以外还包括外部代理-移动用户结合信息。根据优选实施例，每次移动节点被分配给一个新的外部代理时，都更新控制节点的外部代理-移动用户信息。因此，如果移动节点的状态激活，则记录中的外部代理对应于服务移动节点的外部代理。
在一个实施例中，如果控制节点可以获得移动用户信息记录，则控制节点尝试首先选择目前服务移动节点的外部代理。在步骤808，控制节点利用移动用户信息记录确定与移动节点有关的外部代理。在步骤810，控制节点确定与移动节点有关的外部代理是否可用于服务移动节点登记请求。为此，控制节点可以调用与外部代理有关的信息记录，以确定外部代理的负荷因素。根据一个实施例，负荷因素可以包括与外部代理有关的存储器负荷因素、处理负荷因素和呼叫负荷因素。控制节点可以配置每个负荷因素的门限电平，定义外部代理的存储器使用、处理使用或呼叫负荷极限。然后控制节点通过确定外部代理的负荷因素是否超过该门限值来验证外部代理的可用性。
如果外部代理可用于服务移动节点的登记请求，则在步骤812，控制节点确定在步骤808确定的特定外部代理是否是无线网络节点的有效外部代理。为此，控制节点检索到无线网络节点信息记录，该记录定义了与该无线网络节点有关的彝族外部代理。如果评估的外部代理是该无线网络节点的其中一个有效外部代理，则在步骤814，控制节点产生包括一外部代理的网络地址，例如IP地址的登记应答消息，选择该外部代理来服务无线网络节点请求。
但是，如果控制节点确定移动客户不激活(步骤806)，或者该外部代理不可用(步骤810)，或者对该无线网络节点不可用，则控制节点应用搜索选择算法确定可能服务无线网络节点请求的外部代理。根据优选实施例，控制节点向与无线网络节点有关的一个或多个外部代理组应用搜索选择算法。例如可以根据多个具体的标准完成每个无线网络节点的外部代理配置，这些标准例如可以包括无线网络节点和外部代理之间的地理邻近、方向要求(即，东到西)、或无线网络节点和外部代理之间的最短网络路径。在一个实施例中，无线网络节点可与多个外部代理组有关，而且每组可以包括多个外部代理。在这个实施例中，可以预定的顺序为无线网络节点有关的每个外部代理组应用选择外部代理服务无线网络节点请求的搜索选择算法，并以预定的顺序搜索每个检查的外部代理组内的每个外部代理。根据示范性的实施例，用于评估外部代理符合因素的搜索选择算法使外部代理的符合上升到配置的呼叫平衡门限，然后利用负荷平衡定义一外部代理，正如下文所更详细的描述。
因此，如果控制节点确定移动客户没有激活(步骤806)，则外部代理不可用(步骤810)，或者对正在登记的无线网络节点无效(步骤812)，则方法800继续到步骤816，其中控制节点确定与无线网络节点有关的至少一个外部代理组。在步骤818，控制节点确定每组的外部代理是否已经被前加载到预定的呼叫平衡门限。如果控制节点确定至少一个外部代理具有低于预定呼叫平衡门限的呼叫负荷，则控制节点最好选择第一个这种外部代理服务无线网络节点的登记请求。在步骤820，控制节点产生包含外部代理的网络地址，例如IP地址的登记应答消息，该外部代理具有低于呼叫平衡门限的呼叫负荷。
如果与无线网络节点的外部代理组有关的所有外部代理已经前加载到例如预定呼叫平衡门限负荷，则控制节点应用负荷平衡方案选择无线网络节点的外部代理。但是，应当理解本发明并不局限于将外部代理前加载到预定呼叫平衡门限负荷，不同的实施例也是可能的。负荷平衡方案是根据与无线网络节点有关的外部代理的负荷因素。在步骤822，控制节点应用负荷平衡方法确定服务无线网络节点登记请求的外部代理。该控制节点利用与每个外部代理有关的负荷因素确定外部代理。在一个实施例中，控制节点可以选择具有最少数目呼叫的外部代理，但是不同的实施例也是可能的。例如，根据最高处理容量或最大存储器可用性选择外部代理。也可以使用其他的搜索选择算法。例如，利用负荷平衡技术而不是前加载选择外部代理。作为进一步的例子，搜索选择算法可以不考虑任何预定的顺序用于外部代理。本领域技术人员在阅读此详细描述以后这些和其它的备选方案是显而易见的。
在步骤824，控制节点产生并向无线网络节点发送登记应答消息。登记应答消息包括利用负荷平衡方法确定的外部代理的网络地址，例如IP地址。
在参照图8A和8B所述的方法800中，移动节点可以包括移动节点210，无线网络节点可以包括无线网络节点216，外部代理控制节点可以包括FACN220，外部代理可以包括如图2所示的PDSN 232、234或236。但是，方法800并不局限于这些装置，也可以使用或多或少或不同的装置，只要这些装置可操作执行图8A和8B所示的步骤。
图9是说明外部代理选择方法的消息序列方案900的方框图。方框图包括移动节点210、无线网络节点216、FACN 220和PDSN 232，如图2所示。当移动节点210漫游到无线网络节点216的服务区时，移动节点210向无线网络节点216发送服务发生(“SO”)消息902，无线网络节点216响应基本发生(“BS”)确认顺序消息904。在移动节点210收到BS确认消息904之后，移动节点210和无线网络节点216建立附图标记906所示的通信链路，例如隧道通信链路。
在移动节点210和无线网络节点216之间建立通信链路以后，无线网络节点216向FACN 220发送登记请求消息908。如图9所示，登记请求消息908包括定义与消息有关的寿命值的寿命参数，和定义例如用户档案参数的移动节点-本地代理扩展。当FACN 220收到登记请求消息908时，FACN 220根据例如负荷和/或处理因素、国际移动用户标识符合最后一个服务的PDSN映射，选择移动节点210的PDSN，如方框910所示。当FACN 220选择PDSN服务登记请求时，根据本发明的一个实施例，FACN 220并不提供外部代理的功能，而是利用预定的一组标准，如图8A和8B所述选择PDSN。因此登记应答消息912包括登记拒绝码136，例如没有识别合适的外部代理，或者进一步包括由FACN220选择的PDSN的网络地址，例如IP地址(在此例中，PDSN 232的IP地址)。
当无线网络节点216收到包含选定PDSN的网络地址的登记应答消息912时，无线网络节点216向应答消息中规定的PDSN发送登记请求消息914。根据图9所示实施例，无线网络节点216向PDSN 232发送包括寿命参数和移动节点-本地代理扩展的登记请求消息914。在PDSN 232验证移动节点210以后，以后描述该过程，PDSN 232向无线网络节点216发送登记应答消息916。当无线网络节点216收到来自PDSN 232的包含登记接受响应的登记应答消息916，移动节点210可以与PDSN 232建立通信链路，例如点对点通信链路，如918所示。在建立通信链路以后，移动节点210登记到PDSN 232，移动节点210开始经PDSN 232项目标主机传输用户数据。
当移动节点210建立与PSDN 232的通信链路并向PDSN 232发送登记请求消息914，PDSN 232安排用来验证该请求。根据示范性实施例，FACN 220保存在以前登记成功验证的移动客户的数据库记录，例如，如表7所示。每次移动客户登记时，移动客户并不超高速缓存在FACN数据库中，移动客户所登记的PDSN向FACN 220发送AAA档案信息。此外，根据一个实施例，如果移动客户被验证并具有激活状态，则FACN 220向服务移动节点210的PDSN提供缓存的AAA档案信息，允许PDSN跳过AAA验证。
图10A、10B和10C是说明根据本发明的一个实施例移动节点首次登记到外部代理的方法1000的流程图。参见图10A，当在步骤1002无线网络节点检测到新的移动节点并成功登记到控制节点选择的外部代理时，在移动节点和由控制节点指定的外部代理之间建立通信链路。例如，移动节点可以与外部代理建立点对点通信链路。在步骤1004，移动节点向外部代理发送登记请求消息。根据示范性实施例，外部代理存储包含一列移动对话的访问者列表记录，这些移动对话与在外部代理提供服务的移动节点有关。外部代理的访问者列表记录的移动对话与该外部代理提供服务的移动节点有关，因此已经被验证。在步骤1006，外部代理确定正在登记的移动节点是否存在访问者列表记录。如果外部代理在其本地访问者列表记录中具有移动节点，方法1000继续到步骤1030，正如下文所进一步详细描述的。如果外部代理控制节点在访问者列表记录没有该移动节点，则在步骤1008，外部代理向控制节点发送包含验证数据请求的访问者列表登记请求消息。
当控制节点在步骤1010收到来自外部代理的访问者列表登记请求消息时，控制节点确定移动节点已经被验证，和因此控制节点是否包含移动节点的验证数据。为此，控制节点可以检索包含与移动节点的用户有关的数据的移动用户记录。此外，利用移动用户数据库记录，控制节点可以确定移动节点的活动状态。在一个实施例中，控制节点确定移动节点是否具有激活的对话状态。如果控制节点确定移动节点的验证数据不可用，或者记录中的移动用户对话定义为不激活，则控制节点拒绝访问者列表登记请求，并在步骤1016，向外部代理发送包含验证数据拒绝参数的访问者列表应答消息。
当外部代理收到包含验证数据拒绝参数的应答消息时，外部代理可以利用其他的装置验证移动节点的客户。根据一个实施例，在步骤1018，外部代理查询验证网络服务器来验证移动节点。接下来，在步骤1020，外部代理确定移动节点客户是否已经被成功验证。如果移动节点验证失败，方法1000结束。如果移动节点的验证过程成功，则在步骤1022，外部代理向控制节点发送包含移动节点验证数据的登记更新消息。当控制节点在步骤1024收到登记更新消息时，控制节点更新或创建具有移动节点的已接收验证数据的新移动用户记录。有可能控制节点收到包含移动节点杨拯数据的登记更新消息，表示外部代理不同于最初向正在登记的移动节点的原始更新消息的外部代理，因此，表示外部代理越区切换。在步骤1026，控制节点确定更新消息中的外部代理是否与以前验证的外部代理相同。如果外部代理不同，则在步骤1028控制节点向以前服务移动节点的外部代理发送登记更新消息。当以前服务的外部代理在步骤1030收到来自控制节点的登记更新消息，表示移动节点已经登记到新的外部代理时，以前服务的外部代理可以终止以前服务该移动节点的无线节点的通信链路。可能由于各种各样的原因外部代理发生越区切换，例如当移动节点漫游到没有预定于以前服务外部代理通信的无线节点时，或者当以前服务的外部代理已经超过其中一个负荷门限时。将在图13进一步描述。
回到步骤1010，如果控制节点确定移动节点用户的验证数据可用并且在移动用户记录中指定的移动节点状态是激活的，则控制节点将验证数据返回给外部代理，因此允许外部代理跳过验证过程。在这种实施例中，在步骤1012，控制节点向外部代理发送包含与移动节点有关的验证数据的访问者列表登记应答消息。在步骤1014，外部代理接收来自控制节点的访问者列表应答消息。
当外部代理具有移动节点的验证数据时，在步骤1032，外部代理登记到移动节点的本地代理。在一个实施例中，到本地代理的登记过程包括从外部代理向本地代理发送登记请求消息，并在外部代理收到来自本地代理的登记应答消息。当外部代理成功登记到本地代理时，则在步骤1034，外部代理向移动节点发送登记应答消息。当移动节点收到来自外部代理的登记应答消息时，移动节点开始经外部代理和本地代理传送数据到目标逐级。
在参照图10A、10B和10C所述的方法1000中，移动节点可以包括移动节点210，外部代理控制节点可以包括FACN 220，本地代理可以包括本地代理24，验证服务器可以包括RADIUS服务器，外部代理可以包括PDSN 232、234或236，如图2所示。但是，示范性的方法并不局限于这些装置，也可以使用或多或少或不同的装置，只要这些装置可操作执行图10A、10B和10C的步骤。
图11是说明移动节点首次登记到外部代理的消息序列方案1100的方框图，由控制节点选择该外部代理为移动节点提供网络服务。方框图包括移动节点210、无线网络节点216、FACN 220、PDSN 232、HA 24和AAA服务器240，如图2所示。图11的示范性消息序列方案表示了一个实施例，其中移动节点210建立与PDSN 232的PPP通信链路。当FACN 220选择PDSN 232服务移动节点210时，移动节点210通过PPP通信链路到达PDSN 232并开始代理发现过程，分别由1104和1106所示。在建立PPP通信链路以后，移动节点210向PDSN 232发送登记请求消息1108。根据优选实施例，登记请求(寿命)消息1108可能具有根据RFC 2002所述的消息格式。但是，可以使用不同或等同的消息格式。
当PDSN 232收到登记请求消息1108和PDSN 232在其本地访问者列表中没有移动节点时，PDSN 232向FACN 220发送访问者登记请求消息1110确定FACN 220是否具有移动节点的验证数据。在一个实施例中，登记请求消息1110包括多个扩展字段，例如定义特定于对话的参数、移动节点NAI参数和验证参数。特定于对话的扩展包括与移动节点210和PDSN 232之间的通信对话有关的信息，移动节点NAI扩展包括用于移动节点210和PDSN 232之间的用户档案有关的信息，验证扩展包括在PDSN 232利用PDSN-FACN密钥计算的验证码值。应当理解也可以使用或多或少或等同的扩展字段。
当FACN 220收到登记请求消息1110，FACN 220确定它是否存储移动节点210的验证数据。根据图11所示的实施例，如方框1112所示，FACN 220没有以前与移动节点210有关的验证状态。因为FACN 220没有移动节点210的验证数据，FACN 220拒绝访问者列表登记请求并向PDSN 232发送访问者列表登记拒绝应答消息1114。访问者列表登记拒绝应答消息1114可以包括多个参数，向PDSN 232告知它请求的状态。例如，如果移动节点210的验证数据可以在FACN 220上得到，则访问者列表登记应答消息可以包括验证数据可用参数，如果在FACN 220拒绝了验证数据请求，则访问者列表登记应答消息可以包括无法位PDSN 232提供验证数据的原因。例如，FACN 220可以指定外部代理验证过程参数、登记识别失配参数、较差形成的请求参数或验证数据不可用参数的失败。
当PDSN 232收到访问者列表登记拒绝应答消息1114时，PDSN 232查询AAA网络服务器1102用于移动节点210所需的验证数据，如1116所示。一旦验证移动节点210，PDSN 232登记到本地代理24。在一个实施例中，本地代理24的登记过程包括从PDSN 232向本地代理24发送登记请求消息1118，在PDSN 232接受来自本地代理24的登记应答接受消息1120。在成功登记到本地代理24以后，PDSN 232向移动节点210发送登记应答接受消息，因此完成移动节点210的登记过程。
根据一个实施例，一旦移动代理210被验证和登记到本地代理24，PDSN232向FACN 220通知访问者列表更新。为此，PDSN 232发送访问者列表登记更新消息1124，最好包括PDSN 232利用AAA服务器1102确定的AAA档案。除了参照访问者列表登记请求消息1110讨论的扩展字段以外，访问者列表登记更新消息1124具有包含移动节点210的AAA档案的多个扩展字段。在一个实施例中，扩展字段可以是两个八位字节长。
当FACN 220接收来自PDSN 232的访问者列表登记更新消息1122，FACN 220更新移动节点210的移动用户记录。此外，响应消息1122的接收，FACN 220向PDSN 232发送访问者列表登记确认消息1126，因此终止图11所示的消息序列方案。在移动节点210成功登记以后，移动节点210可以开始与远程实体传输数据，如双向分组数据建立方框1128所示。
参照图11所述的消息序列1100涉及移动IP首次登记过程。但是，优选实施例并不局限于移动IP，同样可应用于当移动节点210建立简单IP对话。图12是说明简单IP第一次登记到控制节点选定的外部代理的消息序列方案1200的方框图。方框图包括移动节点210、无线网络节点216、FACN 220、PDSN232和AAA服务器240，如图2所示。当FACN 220选择PDSN 232服务移动节点210时，无线网络节点216登记到PDSN 232，如图9所示，移动节点210建立与PDSN 232的通信链路。根据图12所示的实施例，移动节点210利用链路控制协议(“LCP”)协商方法1204建立与PDSN 232的通信链路。此外，移动节点210可以向PDSN 232发送接入请求消息，例如口令验证协议(“PAP”)/挑战握手验证协议(“CHAP”)请求消息1206。PAP/CHAP请求消息1206包括登记请求和与移动节点210有关的信息数据。当PDSN 232收到PAP/CHAP请求消息1206而且本地访问者列表没有移动节点210时，PDSN 220向FACN 232发送访问者列表登记请求消息1208以确定FACN 232是否具有移动节点210的验证数据。访问者列表登记请求消息1208最好包括多个扩展字段，扩展字段包括特定与对话的参数、移动节点NAI参数和PDSN 232的验证参数。
当FACN 220接收访问者列表登记请求消息1208时，FACN 220确定它是否存储了移动节点220的验证数据。根据图12所示的实施例，在方框1210，FACN 220在此例中没有与移动节点210有关的验证数据。因为FACN 220没有PDSN 232的以前的验证数据，FACN 210拒绝该访问者列表登记请求并向PDSN232发送访问者列表登记拒绝应答消息1212。与图11的访问者列表登记拒绝应答消息1114类似的方式，访问者列表登记拒绝应答消息1212可以包括拒绝理由参数，例如验证数据不可用参数。当PDSN 232收到来自FACN 220的访问者列表登记拒绝应答消息1212时，PDSN 232查询AAA服务器1102的移动节点210的验证数据，PDSN 232可以开始与移动节点210的PAP/CHAP协商1216，以便在移动节点和PDSN 232之间建立通信链路。
根据一个实施例，当PDSN 232验证移动节点210时，PDSN 232向FACN 210传送移动节点210的验证数据，因此FACN 210可以利用从PDSN 232收到的验证数据更新移动节点210的现有移动用户记录，或者它可以为移动节点210创建新的移动用户。在图12所示的实施例中，PDSN 232向FACN 210发送包含移动节点210验证数据的访问者列表登记更新消息1218。当FACN 220收到移动节点210的验证数据时并将收到的数据缓存到移动节点210的用户信息记录时，FACN 210向PDSN 232发送访问者列表登记确定消息1220，因此终止图12所示的消息序列方案。在移动节点210成功登记到PDSN 232以后，移动节点210可以通过IP通信链路开始传送数据。
在移动节点210漫游到新的无线网络节点，而该节点不包含为新的无线网络节点定义的PDSN组的最后一个服务PDSN的情况下，FACN 220选择一新的PDSN服务移动节点210。此方案使得通信对话，例如移动IP通信对话或IP通信对话越区切换到目前不为移动节点210提供服务的PDSN。此方案称为“PDSN越区切换”。FACN 210可以经一组在PDSN和FACN 210之间交换的更新消息支持PDSN越区切换。图13是说明根据一个实施例PDSN越区切换的消息序列方案1300的方框图。方框图包括移动节点210、无线网络节点216A、FACN 210、例如PDSN 232的旧PDSN，例如PDSN 234的新PDSN、和移动节点210的本地代理24。在漫游到无线网络节点216A的服务区以前，PDSN 232为移动节点210提供网络服务，如方框1302所示。当移动节点210漫游到无线网络节点216A新的服务区时，无线网络节点216A向FACN 220发送登记请求消息1304，以便确定可以为移动节点210提供通信服务的外部代理。登记请求消息1304可以包括与移动节点210有关的多个参数，移动节点210的这种特定于对话的参数和识别数据。根据图13所示的实施例，PDSN 232并不包含在与无线网络节点216A有关的任何一个PDSN组中，因此当FACN 220接收登记请求消息1304时，FACN 220选择一新的PDSN，PDSN 234以便为移动节点210提供业务。在为移动节点210选择PDSN 234以后，FACN 220发送包含登记拒绝参数的登记应答消息1306(因为FACN 220拒绝向移动节点210提供登记业务)，此外，包括PDSN 234的网络地址。
当无线网络节点216A从FACN接收具有PDSN 234地址的登记应答消息1306时，无线网络节点216A建立到PDSN 234的通信链路，例如PPP通信链路上的RP隧道，如方框1308所示。接下来，移动节点210向在FACN 220选定的新的PDSN 234发送登记请求消息1310。因为，移动节点210越区切换到新的PDSN 234，PDSN 234在其本地访问者列表中没有与移动节点210有关的移动对话。因此，因为新的PDSN 234没有移动节点210的验证数据，新的PDSN234向FACN 220发送访问者列表登记请求消息1312，以确定FACN 220具有移动节点210的验证数据。根据图13所示的实施例，移动节点210从另一个无线网络节点的服务区漫游到无线网络节点216A的服务区，因此，移动节点210以前已经被成功验证，FACN 220具有以前登记的移动节点210的验证数据，如方框1314所示。此外，如果FACN 220确定该移动节点激活，FACN 220在访问者列表登记应答消息1316中的移动节点210的验证数据。在一个实施例中，访问者列表登记应答消息1316具有多个包含移动节点210验证数据的扩展字段。
当FACN 220向新的PDSN 234发送验证数据时，新的PDSN 234可以跳过AAA过程并直接登记到本地代理24。因此，当新的PDSN 234收到访问者列表登记应答消息1316中的验证数据时，新的PDSN 234与本地代理24通信，用于移动IP再次登记请求处理。新的PDSN 234和本地代理的再次登记过程可以包括向本地代理24发送登记请求消息1318，并在完成登记过程以后接收来自本地代理24的登记应答接受消息1320。
当新的PDSN 234成功登记到本地代理24时，新的PDSN 234向移动节点210发送登记应答消息1322，表示登记过程完成。另外，根据本发明的一个实施例，新的PDSN 234可以向FACN 220发送登记更新消息1324。但是，因为新的PDSN 234没有利用AAA服务器验证移动节点210，而是接收来自FACN 210的移动节点210的验证数据，在新的PDSN 234产生的登记更新消息1324不必包括从FACN 220接收的验证数据。在一个实施例中，如果新的PDSN 234向FACN 220发送登记更新消息1324，登记更新消息1324可以包括多个扩展字段，包括特定于对话的扩展、移动节点NAI扩展和外部代理-本地代理验证扩展。
当FACN 220收到没有移动节点210的验证数据的登记更新消息1324时，FACN 220并不更新所存储的移动节点210的验证档案。相反，FACN 220将消息中规定的通信对话标记为激活的对话并向FACN 220发送登记确认消息1326。此外，根据示范性实施例，FACN 220利用与移动节点210有关的移动用户记录确定漫游之前移动对话状态是否已经是激活，和该记录中最后一个访问的PDSN的IP地址是否不同于在登记更新消息1324指定的PDSN。根据图13所示的实施例，移动节点210越区切换到新的PDSN 234，因此，新的PDSN 234的IP地址不同于最后一个服务的PDSN(旧的PDSN 232)的IP地址。在这种实施例中，FACN 220向最后一个服务的PDSN 232发送登记更新消息1328，该消息包括表示移动节点210的移动对话不再激活的扩展。当旧的PDSN 232收到来自FACN 220的登记更新消息1328时，PDSN 232可以清除在登记更新消息1328指定的移动对话的RP隧道，而不须等待与对话有关的寿命计时器到期。当旧的PDSN 234收到登记更新消息1328时，旧的PDSN 232向FACN 220发送登记确认消息1330，表示该通信对话已经被禁止。在PDSN 234成功再次登记到本地代理24时，移动节点210可以继续将新的PDSN 234用作外部代理来通信数据，如方框1330所示。
应当理解这里所述的程序、过程、方法和系统并不涉及或局限于任何特定类型的计算机或网络系统(硬件或软件)，除非标明。各种类型的支持IP网的通用或专用的计算机系统可以根据这里所述的教义使用或执行操作。
鉴于本发明的原理可以应用的各种各种的实施例，可以理解所说明的实施例只是例子，不应当用来限制本发明的范围。例如，流程图的步骤可以采用不同于这里所述的顺序执行，可以使用或多或少的步骤，方框图中可以使用或多或少的元件。虽然优选实施例的各种元件已经描述为用软件来实现，但是在其他实施例中也可以使用在硬件或固件实现，反之亦然。
权利要求不应当理解为局限于所述的顺序或元件，除非阐明这个意思。因此，所有落入下文权利要求书的范围和精神的实施例及其等同物都受到本发明权利要求的保护。
权利要求
1.一种用于在通信网中提供互联网协议通信服务的方法，该方法包括检测与第一网络装置上的客户装置有关的通信对话；从第一网络装置向第二网络终端发送第一消息，该第一消息包括登记请求；第二网络装置确定第三网络装置的网络地址，该第三网络装置向与客户装置有关的通信对话提供通信服务；从第二网络装置向第一网络装置发送第一响应消息，该第一响应消息包括包含第三网络装置的网络地址的登记应答消息；和在客户装置和在第一响应应答消息中指定的第三网络装置之间建立通信对话，第三网络装置安排用来向客户网络装置提供通信服务。
2.权利要求1的方法，其中，客户装置包括移动互联网协议客户装置，第一网络装置包括无线节点实体，第二网络装置包括控制节点实体，和第三网络装置包括外部代理。
3.权利要求1的方法，其中，互联网协议通信服务包括移动互联网协议通信服务或简单互联网协议通信服务。
4.权利要求1的方法，其中，确定第三网络装置的网络地址的步骤包括确定该客户装置是否是已经登记的客户装置；如果是的话，检索客户装置记录来确定网络装置的网络地址，该网络装置安排用来向客户装置提供互联网协议通信服务；检索包括至少一个网络装置的至少一个网络地址的第一网络装置配置记录，这些网络装置用于向客户装置提供互联网协议通信服务；确定第一网络装置配置记录是否包含客户装置记录中指定的网络装置的网络地址；和如果是的话，发送第一应答消息，该消息包括客户装置配置记录中指定的网络装置的网络地址。
5.权利要求4的方法，其中，如果客户装置不是已经登记的网络装置，检索包括至少一个网络装置的至少一个网络地址的第一网络装置配置记录，这些网络装置用于向客户装置提供互联网协议通信服务；检索至少一个网络装置的每一个的状态信息记录，这些网络装置安排用来向客户装置提供互联网协议通信服务，该状态信息记录包括记录中与网络装置有关的至少一个负荷因素；和根据与网络装置有关的至少一个负荷因素和与至少一个负荷因素有关的至少一个门限值确定一网络装置的网络地址，该网络装置用于向客户装置提供互联网协议通信服务。
6.权利要求5的方法，其中，至少一个负荷因素包括呼叫负荷因素、处理功率负荷因素或存储器负荷因素。
7.权利要求1的方法，进一步包括第二网络装置从至少一个网络装置接收至少一个状态信息消息，这些网络装置用于向客户装置提供互联网协议通信服务，至少一个状态信息消息包括与发送该至少一个状态信息消息的网络装置有关的至少一个负荷因素；和从该至少一个网络装置收到至少一个状态信息消息以后，创建至少一个状态信息记录。
8.权利要求7的方法，其中，至少一个状态信息消息周期的从该至少一个网络装置接收，这些网络装置安排用来向客户装置提供互联网协议通信服务。
9.权利要求1的方法，进一步包括从向客户装置提供互联网协议通信服务的网络装置接收第二消息，第二消息包括客户装置的验证数据的请求；检索第二网络装置上的客户装置记录；确定该客户装置记录是否包括客户装置的验证数据；如果是的话，向该网络装置发送第二应答消息，该第二应答消息包括客户装置的验证数据。
10.权利要求1的方法，进一步包括在第二网络装置接收来自第三网络装置的第一登记更新消息；根据客户装置记录确定第三网络装置是否是最后一个服务客户装置的网络装置；如果否的话，从第二网络装置向最后一个服务客户装置的网络装置发送第二登记更新消息；和响应于从控制节点接收的第二登记更新消息终止与最后一个服务客户装置的网络装置上的客户装置有关的通信链路。
11.一种用于在通信网中提供互联网协议通信服务的方法，该方法包括在控制节点接收来自无线节点的登记请求消息，该登记请求消息包括请求登记在具有外部代理的无线节点上检测到的移动客户；确定该移动客户是否与至少一个激活的通信对话有关；如果是的话，确定与该移动客户有关的最后一个服务的外部代理；确定最后一个服务的外部代理是否可用和是否与无线节点有关；和如果是的话，从控制节点向无线节点发送登记应答消息，该登记应答消息包括最后一个服务的外部代理的网络地址。
12.权利要求11的方法，进一步包括在控制节点为移动客户确定新的外部代理，如果最后一个服务的外部代理不可用和与无线节点无关；从控制节点向无线节点发送登记应答消息，该登记应答消息包括新的外部代理的网络地址；从控制节点向最后一个服务的外部代理发送登记更新消息；响应于在最后一个服务的外部代理接收登记更新消息，终止与最后一个服务的外部代理的移动客户有关的至少一个通信对话。
13.权利要求12的方法，其中，确定新的外部代理的步骤包括检索包括多个外部代理的无线节点纪录；检索多个外部代理的每一个的状态信息记录，该状态信息记录包括每个状态信息记录中与外部代理有关的至少一个负荷因素；和根据多个外部代理的每一个的每个状态信息记录中的至少一个负荷因素确定新的外部代理。
14.权利要求13的方法，其中，至少一个负荷因素包括呼叫负荷因素、处理功率负荷因素、存储器使用因素或集合呼叫通过量因素。
15.权利要求13的方法，进一步包括在控制节点从多个外部代理接收至少一个负荷因素；和响应于控制节点接收的至少一个负荷因素为多个外部代理的每一个创建状态信息记录。
16.权利要求11的方法，其中，移动客户包括移动互联网协议客户，无线节点包括基站控制节点、分组控制节点或无线网络节点。
17.一种用于向移动客户装置提供互联网协议通信服务的互联网协议工作装置，该装置包括中央处理单元；第一接口，用于与至少一个无线节点通信，在无线节点检测到与移动客户有关的通信对话以后，该第一接口接收来自无线节点的登记请求消息；第二接口，用于与包括多个外部代理的多个网络装置通信，第二接口用于从包括多个外部代理的多个网络装置中接收负荷状态信息数据和移动客户信息数据；至少一个存储器单元，用于存储移动客户信息数据和负荷状态信息数据；机器可读存储介质，包括第一组指令，用于响应于从无线节点接收的登记请求消息处理来自无线节点的登记请求消息，和用于产生登记应答消息，包括至少一个多个网络装置的网络地址，这些网络装置包括多个外部代理；其中利用第二组指令确定在登记应答消息中指定的网络地址，在从至少一个无线节点收到登记请求消息以后第二组指令选择包括外部代理的网络装置，第二组指令安排使用至少一个存储器单元存储的客户装置信息数据和负荷状态信息数据。
18.权利要求17的互联网协议工作装置，其中，互联网协议通信服务包括移动互联网协议通信服务或简单互联网协议通信服务。
19.权利要求17的互联网协议工作装置，其中，经第一接口与互联网协议工作装置通信的至少一个无线节点包括基站控制器节电、分组控制功能节点或无线网络节点。
20.权利要求17的互联网协议工作装置，其中，第二组指令用于根据与无线节点所检测的客户装置有关的移动对话信息数据确定登记应答消息的网络地址，移动对话信息数据包括网络装置的网络地址，该网络装置用来向客户装置提供互联网协议通信服务。
21.权利要求17的互联网协议工作装置，其中，至少一个存储器单元进一步包括至少一个负荷门限电平，第二组指令利用负荷状态信息数据和至少一个门限电平来确定登记应答消息中指定的网络地址。
22.权利要求21的互联网协议工作装置，其中，至少一个存储器单元进一步包括用于至少一个无线节点的至少一个配置记录，至少一个配置记录包括与包括外部代理的至少一个网络装置有关的至少一个网络地址，这些网络装置安排用来向至少一个配置记录的至少一个无线节点提供互联网协议通信服务，第二组指令利用与登记请求消息有关的无线节点的配置记录、在无线节点的配置记录中规定的至少一个网络装置的至少一个门限电平和负荷状态信息数据，以确定登记应答消息指定的网络地址。
23.权利要求17的互联网协议工作装置，其中，存储在至少一个存储器单元的移动对话信息数据包括与客户装置有关的验证数据。
24.权利要求17的互联网协议工作装置，进一步包括第三组质量，用于处理包括验证数据请求的登记请求消息，从利用第二组指令确定的网络装置验证客户装置的数据，并产生包括客户装置的验证数据的登记应答消息，如果移动对话信息数据包括客户装置的验证数据。
25.权利要求17的互联网协议工作装置，其中第二组指令安排确定在登记应答消息指定的网络地址是否与客户装置有关的最后一个服务的网络装置的网络地址有关，向最后一个服务的网络装置发送登记更新消息，登记应答消息中的网络装置与最后一个服务的网络装置的网络地址无关。
26.权利要求25的互联网协议工作装置，其中，登记更新消息包括在最后一个服务的网络装置终止与客户装置有关的至少一个通信对话的请求。
27.权利要求17的互联网协议工作装置，其中，第一接口和第二接口包括软件接口或硬件接口。
全文摘要
公开了用于向移动客户提供互联网协议通信服务的系统和方法。方法包括响应于在无线节点的服务区检测到移动客户从无线节点向控制节点发送登记请求。当控制节点收到来自无线节点的请求时，控制节点确定向移动客户提供通信服务的外部代理。在一个实施例中，控制节点根据与无线节点有关的移动客户信息记录、无线节点记录和多个外部代理记录确定外部代理。在一个实施例中，控制节点可以选择与移动客户有关的最后一个服务的外部代理。或者，如果控制节点选择不同于最后一个服务的外部代理的外部代理，则控制节点向最后一个服务的外部代理发送登记更新消息，因此最后一个服务的外部代理可以终止与移动客户有关的任何通信对话。
文档编号H04L12/56GK1392703SQ0212255
公开日2003年1月22日 申请日期2002年6月14日 优先权日2001年6月14日
发明者格雷戈里·K·刘易斯, 弗雷德里克·J·迪克森, 阿比谢克·夏尔马, 徐迎春 申请人:3柯姆公司