专利名称：一种WiMAX系统的消息传输方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种WiMAX系统的消息传输方法。
背景技术：
WiMAX全称为Worldwide Interoperability Microwave Access，即微波接入全球互通，也叫全球微小接入互操作性，或者叫802.16或者IEEE802.16标准。它是一项无线城域网(WMAN)技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。WiMAX是一项新兴的无线通信技术，能提供面向互联网的高速连接，其与Wi-Fi一样，都是用于传输无线信号的技术，其解决的是无线城域网的问题，使用这种技术，用户可以在50公里以内的范围以非常快的速度进行数据通讯。
WiMAX论坛成立于2001年4月9日，是一个由业界领先的通信新产品及设备公司共同建立的非盈利组织。该组织的目标不仅在于建立一整套基于IEEE802.16标准等，同时还致力于可运营的宽带无线接入系统的研究、需求的分析、应用模式的探索、市场的拓展等等一系列大力促进宽带无线接入市场发展的工作。其已经成立了认证工作组(CWG)、技术工作组(TWG)、频谱工作组(RWG)、市场工作组(MWG)、需求工作组(SPWG)、网络工作组(NWG)和应用研究工作组(AWG)。
网络工作组(Network Working Group，NWG)，即制定WiMAX网络规范的工作组，是目前最活跃和最受关注的工作组，该工作组的工作范围主要集中在IEEE802.16以及核心网之外的网络单元、功能实体、消息和协议的制定，对于现有的标准没有定义和涉及到的部分进行明确的定义和描述，其目标是建立端到端的网络参考模型，满足WiMAX论坛运营商工作组提出的需求；制定端到端的网络规范，定义网络中的功能实体和网络接口；为WiMAX系统的互通认证奠定基础。
网络工作组对网络规范制定分成三个阶段，其中，在第二阶段工作重点放在网络架构参考模型的定义、参考点的描述、网络功能的定义以及协议和流程的说明。目前的网络参考模型如图1所示。
如图1所示，WiMAX移动台(MSS)通过空中接口参考点1(ReferencePoint 1，R1)接入接入服务网络(Access Service Network，ASN)，接入服务网络与其他接入服务网络之间通过R4接口连接，接入服务网络与互连服务网络(Conectivity Service Network)之间通过R3接口连接，移动台与互连服务网络之间的接口仅仅是逻辑接口R2，通过R1接口和R3接口作为实际的物理承载。
当移动台在漫游场景下时，对于WiMAX移动台，通过逻辑接口R2分别与拜访网络服务运营商(Visited Network Service Provider，Visited NSP或V-NSP)和归属网络服务运营商(Home Network Service Provider，Home NSP或H-NSP)通信，拜访网络服务运营商和归属网络服务运营商之间通过R5接口连接。网络为用户提供漫游服务，用户移动到异地后仍然可以享受WiMAX服务。
其中，如图2所示，接入服务网络包括基站(Base Stasion，BS)和接入服务网络网关(ASN-Gateway，ASN-GW)，其中，基站之间的接口为R8接口，基站与ASN-GW之间的接口为R6接口，并且，ASN-GW可以作为目标网关(Target Gateway，TGW)、服务网关(Service Gateway，SGW)以及锚定网关(Anchor Gateway，AGW)，各ASN-GW之间的接口为R4接口。
目前，在ASN-GW之间的R4接口消息的应用场景包括动态维护业务流；完成寻呼业务流程；完成切换业务流程。针对这些应用场景，定义的R4接口消息包括数据路径注册、删除和修改消息；用户位置登记和寻呼信息；RRM(Radio Resource Management，无线资源管理)无线资源测量信息；服务质量(Quality of Service，QoS)信息；安全认证信息；移动切换(HandOff，HO)信息。具体定义如表1所示表1
从表1可以看出，现有的R4接口消息类型较多，使得消息交互频繁、效率低，而且用户信息传递不完整，不能很好地实现WiMax系统的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种WiMAX系统的消息传输方法，可以实现简化现有R4接口消息，在此基础上，进一步完善了R4接口消息的内容。
本发明的WiMAX系统的消息传输方法，包括以下步骤步骤A，第一网关将上下文请求消息发送给第二网关，通过上下文标识表示请求的用户信息内容；步骤B，第二网关根据上下文请求消息中的上下文标识，响应第一网关请求的用户信息内容，将相应的上下文报告消息发送给第一网关；步骤C，第一网关收到第二网关发送的上下文报告消息后，通过解析消息类型获取消息内容。
在上述方法中，上下文标识所请求的用户信息内容包括安全认证信息、和/或服务质量信息、和/或用户信息。对应的，上下文报告消息中包括安全认证信息、和/或服务质量信息、和/或用户信息。
在上述方法中，上下文标识所请求的用户信息内容进一步包括用户压缩能力信息、和/或用户预付费能力信息。对应的，上下文报告信息中进一步用户压缩能力信息、和/或用户预付费能力信息、和/或移动台的签约信息。其中，用户压缩能力信息包括ROCH压缩信息、或PHS压缩信息，用户预付费能力信息包括预付费记帐能力、和/或会话终止能力，并且，移动台的签约信息包括移动方式、L2tp信息、会话信息、切换和漫游限制信息。
在上述方法中，第一网关为目标网关，第二网关为服务网关或锚定网关。
与现有技术相比，本发明的有益效果是通过采用用户信息传递消息，包括上下文请求消息和上下文报告消息来代替现有R4接口消息中与用户信息相关的消息，可以简化WiMax系统中网关与网关之间信息交互的频繁度，从而提高信息交互的效率，在此基础上，进一步完善了R4接口消息的内容。
图1为现有的一种WiMAX系统网络参考模型示意图；图2为现有的接入服务网络的结构示意图；图3为本发明WiMAX系统的消息传输方法的流程图。
具体实施例方式
本发明的主要思想是在遵从现有WiMax NGW规范的情况下，通过采用用户信息传递消息，对现有R4接口消息进行简化，并在此基础上，通过用户信息传递消息增加R4接口的功能，使得网关之间传递的用户信息的内容更加完善。进一步，在此思想下，提出一种WiMAX系统的消息传输方法。
为了更清楚的理解本发明，首先需要说明的是，在本发明中所定义的R4接口消息类型，如表2和表3所示。
表2
表3
从表2和表3可以看出，相对于现有的R4接口消息，本发明中定义的R4接口消息中删除了现有的R4接口消息所包括的QoS消息、安全认证消息、以及移动HO消息中的移动台请求消息和移动台报告消息等用户信息。取而代之的是，本发明定义的R4接口消息增加用户信息传递消息，用户信息传递消息中包括上下文请求消息(Context Request)和上下文报告消息(ContextReport)。
其中，上下文请求消息中携带上下文标识(Context_ID)而可以不携带具体的信元，不同的上下文标识表示对不同用户信息的请求，包括Context_ID 1，表示对认证密钥的请求，即对表3中安全认证信息(SecurityInfo)的请求；Context_ID 2，表示对资源预留、策略决定的请求，即对表3中服务质量信息(Qos Info)的请求；Context_ID 3，表示对移动台信息的请求，即对表3中用户性能信息(UserInfo)的请求。
进一步，还可以包括Context_ID 4，表示对用户压缩能力信息(Compression Info)的请求；Context_ID 5，表示对用户预付费能力信息(Prepaid Info)的请求；以及Context_ID 6＝All，表示对所有用户信息的请求。
这样，通过在上下文请求消息中携带上下文标识(Context_ID)，可以区分用户信息触发的时机，请求传递不同的用户信息。
另外，从表3中可以看出，与上下文请求消息相对应的，上下文报告消息中包含安全认证信息(Security Info)、服务质量信息(QoS Info)、用户性能信息(User Info)、用户压缩能力信息(Compression Info)、用户预付费能力信息(Prepaid Info)。
具体的，如表4所示，当上下文请求消息中携带的上下文标识为1时，表示请求安全认证信息，这时，上下文报告消息中包含所请求的安全认证信息，即原R4接口消息中安全认证消息所包含的信元；当上下文请求消息中携带的上下文标识为2时，表示请求服务质量信息，这时，上下文报告消息中包含所请求的服务质量消息，即原R4接口消息中QoS消息所包含的信元；当上下文请求消息中携带的上下文标识为3时，表示请求用户信息，这时，上下文报告消息中包含所请求的用户信息，即切换消息以及签约消息，包括移动方式、L2tp信息、会话(Session)信息、切换和漫游限制信息等。
表4
进一步，当上下文请求消息中携带的上下文标识为4时，表示请求用户压缩能力信息，这时，上下文报告消息中包含所请求的用户压缩能力信息(压缩信元格式如表5所示)，包括ROHC(RObust Header Compression)压缩信息，例如压缩协议，策略，规则，配置参数等；PHS(Payload Header Suppression)压缩信息，例如信道协议参数，描述等。例如，在ROHC压缩场景下，传递ROHC能力标识、信道参数、上下文简档、保留的报文类型等。
表5用户压缩能力报告信元TLV格式
并且，当上下文请求消息中携带的上下文标识为5时，标识请求用户预付费能力信息(预付费信元格式如表6所示)，这时，上下文报告消息中包含所请求的用户付费能力信息，例如预付费计帐能力(Prepaid AccountingCapability，PPAC)、和会话终止性能(Session Termination Capability，STC)等。
表6用户预付费报能力报告信元TLV格式表
从而，通过本发明定义的R4接口消息，可以在具有现有R4接口消息内容的基础上，可以减少现有R4接口信息的数量，并进一步完善R4接口消息的内容。进一步，当采用本发明定义的R4接口消息进行通信时，可以使信息交互的频繁度降低，提高信息交互的效率。
下面详细描述本发明WiMAX系统的消息传输方法。
如图3所示，本发明WiMAX系统的消息传输方法包括以下步骤步骤100，第一网关将上下文请求消息发送给第二网关，上下文请求消息中包括上下文标识，用于表示请求的用户信息内容。其中，第一网关为目标网关，第二网关为服务网关或锚定网关。
通过在上述的上下文请求消息中携带用于表示用户消息请求的上下文标识，用户可以在请求不同用户信息时，只需要发送一个统一的上下文请求消息，用不同的标识代表不同条件触发的用户信息请求。
该上下文请求消息的格式可以为Context RequestIE/Group Name Semantics description基本信息Serving BS ID、Target BS ID、MS IDContext_ID N。
其中，N表示上述的数字1至6，当然可以理解的是，还可以增加其他的标识便于未来扩展。
例如第一网关，如目标网关，发送用户安全信息请求消息给第二网关，如服务网关(SGW)，则消息格式为Context RequestIE/Group Name Semantics description基本信息Serving BS ID、Target BS ID、MS IDContext_ID 1这一消息可以代替目前现有的R4接口中的认证密钥请求消息。
类似的，其他的用户信息请求消息可以类似的表示，在本发明中不再一一详述。
在第一网关发送的上下文请求消息中，也可以同时携带多个上下文标识(Context_ID)，例如当Context_ID＝6:All，则请求所有类型的用户信息。
步骤200，第二网关根据上下文请求消息中的上下文标识，响应第一网关请求的用户信息内容，将相应的上下文报告消息发送给第一网关。
具体为，第二网关在接收到上下文请求消息后，首先解析消息得到消息类型，判断为上下文请求消息后，通过解析得到上下文标识，根据上下文标识对应的请求消息内容，获取相应的用户信息，并将其组装为上下文报告消息发送给第一网关。
例如，当上下文请求消息请求中上下文标识为Context_ID＝1时，该上下文报告消息格式可以为Context ReportMS NAI(Network Access Identifier，网络接入标识)MS MAC Address(终端媒体接入控制层地址，Mdium Access ControlAddress)；Anchor ASN-GW associated with the MS(与终端相关联的锚定ASN-GW)；Security Information(安全信息)；R3 related User Info(R3接口信息)。
其中，R3接口信息包括归属代理IP地址(Home Agent IP address)、转交地址(Care of Address，CoA)、DHCP服务器(Dynamic Host ConfigurationProtocol Server)、AAA服务器(Authentication Authorization Accounting Server)以及R3接口状态详细信息。
上述安全信息包括与PKMv2相关联的安全信息和它们的信息内容，包括用来加密数据流的密钥，时长和PN等；以及，在可能的情况下，还包括与代理移动IP(Mobile IP，MIP)有关的安全信息。
当上下文请求消息请求中上下文标识为Context_ID＝2时，将上述安全信息替换为服务质量信息即可。服务质量信息包括SF(Service Flow，业务流)分类、SF QoS、与SFID相关联的主叫识别(Caller Identification，CID)、数据路径标签(ID)信息等等。
当上下文请求消息中上下文标识为Context_ID＝3时，将上述安全信息替换为用户性能信息即可。用户性能信息包括移动状态，例如单个IP，代理移动IP或者移动IP)；以及，用户描述，例如漫游限制信息和切换限制信息、L2tp信息、话路信息等。
当上下文请求消息中上下文标识为Context_ID＝4时，将上述安全信息替换为用户压缩能力信息即可。
当上下文请求消息中上下文标识为Context_ID＝5时，将上述安全信息替换为用户预付费能力信息即可。
步骤300，第一网关收到第二网关发送的上下文报告消息后，通过解析消息类型获取消息内容。例如，目标网关收到服务网关发送的上下文报告消息后，通过解析消息类型获取消息内容。
通过上述方法，本发明在遵从现有WiMax NGW规范制定的R4接口和功能实体的定义的基础上，可以有效的简化R4接口消息，从而降低消息交互的频繁度，提供信息交互的效率。
另外，针对规范中定义的R4接口消息内容较少的问题，在本发明的用户信息传递消息中进一步增加压缩信息和预付费信息，用于请求和传递与压缩和预付费相关的信息，这样可以进一步完善R4接口消息的内容。
最后要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而不是对本发明的限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种WiMAX系统的消息传输方法，其特征在于，包括以下步骤步骤A，第一网关将上下文请求消息发送给第二网关，通过上下文标识表示请求的用户信息内容；步骤B，第二网关根据上下文请求消息中的上下文标识，响应第一网关请求的用户信息内容，将相应的上下文报告消息发送给第一网关；步骤C，第一网关收到第二网关发送的上下文报告消息后，通过解析消息类型获取消息内容。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上下文标识所请求的用户信息内容包括安全认证信息、和/或服务质量信息、和/或用户信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，上下文报告消息中包括安全认证信息、和/或服务质量信息、和/或用户信息。
4.如权利要去3所述的方法，其特征在于，上下文标识所请求的用户信息内容进一步包括用户压缩能力信息、和/或用户预付费能力信息。
5.如权利要去4所述的方法，其特征在于，上下文报告信息中进一步包括用户压缩能力信息、和/或用户预付费能力信息、和/或移动台的签约信息。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用户压缩能力信息包括ROCH压缩信息、或PHS压缩信息。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用户预付费能力信息包括预付费记帐能力信息、和/或会话终止能力信息。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述移动台的签约信息包括移动方式、L2tp信息、会话信息、切换和漫游限制信息。
9.如权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述第一网关为目标网关，第二网关为服务网关或锚定网关。
全文摘要
本发明提供一种WiMAX系统的消息传输方法，该方法包括步骤第一网关将上下文请求消息发送给第二网关，通过上下文标识表示请求的用户信息内容；第二网关根据上下文请求消息中的上下文标识，响应第一网关请求的用户信息内容，将相应的上下文报告消息发送给第一网关；第一网关收到第二网关发送的上下文报告消息后，通过解析消息类型获取消息内容。在本发明中，通过采用用户信息传递消息来代替现有R4接口消息中与用户信息相关的消息，可以简化WiMax系统中网关与网关之间信息交互的频繁度，从而提高信息交互的效率，在此基础上，进一步完善了R4接口消息的内容。
文档编号H04L12/28GK1968047SQ200610080140
公开日2007年5月23日 申请日期2006年5月9日 优先权日2006年5月9日
发明者刘靖 申请人:华为技术有限公司