无线通信系统和方法

专利名称：无线通信系统和方法
技术领域：
本发明涉及在移动通信网络中为代理移动IPv6协议提供混合注册的无线通信系 统和方法。尤其涉及在移动通信系统中，利用新的移动接入网关、本地移动代理来进行 混合注册的方法，提供高效的支持灵活的数据路由的设备和方法，这里提到的移动通信 网络为至少支持多基站联合服务的移动通信系统。
背景技术：
代理移动IPv6技术(Proxy Mobile IPv6，PMIP6)是IETF标准组织新近制定的标 准(RFC5213，参见http://www.ietf.org/rfc/rfc5213.txt)。该技术也被称为网络主导的
移动性管理技术。它可以提供与移动IPv6技术相类似的性能，但是它不需要对移动终端 的网络协议栈进行大量的改造。也就是说，移动性管理的任务主要由网络侧设备完成。 在代理移动IPv6网络中，不支持移动IP协议栈的普通终端可以接入异地网络，同时不 用改变IP地址。与移动IPv6技术相比，代理移动IPv6的网络侧设备需要跟踪终端的移 动，并触发相关的信令。根据IETF标准的设计要求，代理移动IPv6技术需要支持IPv6 终端，IPv4终端，和IPv4/IPv6双栈终端。图2是典型的代理移动IPv6技术的信令流程 图。这当中包括IPv6终端，IPv4终端，和IPv4/IPv6双栈终端。代理移动IPv6的网络侧实现主要由移动接入网关(MAG)和本地移动代理 (LMA)组成。在实际的移动网络中，这两个设备的实现主要有以下几种情况情况1 (在LTE(Long Term Evolution 长期演进)网络中)移动接入网关在 S-GW(Serving Gateway 服务网关)中，本地移动代理在P-GW(PDNGateway 分组数 据网网关)中。情况2(在 WiMAX(WorldlnteroperabilityforMicrowaveAccess)网络中) 移动接入网关在ASN(Access ServiceNetwork:接入业务网络)中，本地移动代理在 CSN(Connectivity Service Network 核心业务网络)中；还有一种情况是这两个设备都集
成在ASN当中。(在WiMAX论坛中，如何使用代理移动IPv6还在进一步的探讨)。情况3 (在未来移动通信网络中，由中国未来移动通信论坛(FutureForam)制 定)移动接入网关在无线基站中，本地移动代理在网关中。代理移动IPv6技术的应用，以如下假设为前提1)只有一个移动接入网关可以帮助终端的一条链接进行代理移动IPv6注册；2)移动接入网关只可以注册在本地移动代理中；3)移动接入网关只能在一跳内将来自终端的数据转发到外部网络中。然而，在某些情况下，上述假设未必成立，例如情况1 在IMT-Advanced中的多基站联合服务的情况在IMT-Advanced中，一个移动终端可以与多个无线基站相连，增大无线接口的 数据吞吐。多个无线基站可能由一个移动接入网关管理，也有可能被多个移动接入网关 管理，这时，会发生多个移动接入网关对移动终端的一个链接进行服务的情况；
情况2 当前的服务移动接入网关可能使用其他移动接入网关作为中继服务；有时，当前的移动接入网关与本地移动代理之间的连接断掉，但是没有其他本 地移动代理可以使用的时候，移动接入网关可以使用其他移动接入网关进行备用路由。
情况3 当前移动接入网关失效或者负荷过大在这种情况下，移动终端和本地移动代理可以使用其他备用移动接入网关进行 备用服务；情况4 移动接入网关可能想将移动终端的数据包直接路由至互联网在目前的代理移动IPv6标准中，并不支持本地路由优化。但是移动网络运营 商已经开始要求提供本地路由优化，在这当中本地移动代理并不参与数据包的路由。而 且，当本地移动代理出现失效的时候，移动接入网关有可能选择将移动终端的数据包直 接路由至互联网。因此，目前的代理移动IPv6网络在上述情况1 4时无法提供很好的支持，所 以需要新的解决方案来提升代理移动IPv6技术的性能。对应于上述4种情况，期望主要 的提升包括以下几个方面1)允许多于一个的移动接入网关对一个移动终端的一条链接进行服务；2)移动接入网关可以再经由其他移动接入网关把数据包路由到本地移动代理；3)本地移动代理可以选择其他移动接入网关；4)主服务移动接入网关可以通过其他移动接入网关将数据包发到移动终端；现有技术中，对于代理移动IPv6技术的提升，已有如下技术在华为的专利W02008/134980A1中，网络侧可以选择具体的移动性管理技术， 然而当代理移动IPv6技术被选择的时候，只能支持最基本的功能，上述提升功能无法支 持；在日立的专利JP特开2006-114916中，可以为移动IPv6网络和NEMO (Network
Mobility)网络选择家乡代理，但是这种方法无法应用在代理移动IPv6网络中；在Intel的专利GB 2414903 A中，当前的转交地址(CoA)可以通过DNS方式来 选择，但是最终只能选择一个移动接入网关的转交地址进行注册；在RFC 5231标准中也包括一种路由优化方案，但是该方案要求通信的对端与移 动终端都在同一个代理移动IPv6网络域中，这种方案无法满足上述的提升要求；

发明内容
本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于提供一种能够为代理移动IPv6协议提 供混合注册的无线通信系统及方法。根据本发明的一个方面，提供了一种无线通信系统，用于将移动终端连接至公 众网络，该无线通信系统具有基站，和所述移动终端无线连接；终端登记装置，和所 述基站连接并对其进行控制，将表示所述移动终端通过该基站连接到了自己属下的内容 的登记信息，登记到终端信息管理装置；及终端信息管理装置，与所述公众网络连接， 并管理由所述终端登记装置登记的所述登记信息中的所述移动终端的地址信息；其特征 在于所述基站与控制所述基站的所述终端登记装置的组合，以及所述基站与控制所述 基站的所述终端登记装置、与其他所述终端登记装置和所述终端信息管理装置中的一个或多个设备的组合，构成多个不同的通信路径，所述无线通信系统能够利用所述多个不 同的通信路径中的任意一个，实现所述移动终端至所述公众网络的连接。优选地，在上述无线通信系统中，所述终端登记装置，将包含与要利用的所述 通信路径相关的其他终端登记装置的地址信息的路径信息，附加在所述登记信息中，登 记到所述终端信息管理装置，所述终端信息管理装置在接收到附加了所述路径信息的所 述登记信息后，根据所述路径信息中包含的所述地址信息，向该地址信息所表示的所述 其他终端登记装置发送混合注册请求，在从所述其他终端登记装置收到混合注册应答 后，向发送了所述登记信息的所述终端登记装置返回包含所述路径信息的登记应答，接 收到该登记应答的所述终端登记装置，与所述其他终端登记装置协作，开始所述移动终 端至所述公众网络的利用所述通信路径的连接。优选地，在上述无线通信系统中，所述多个通信路径至少包括第1通信路 径、第2通信路径、第3通信路径和第4通信路径，所述第1通信路径为，从与所述移动 终端进行无线通信的一个所述基站，经由控制该基站的一个所述终端登记装置，到达所 述终端信息管理装置，进一步到达所述公众网络，所述第2通信路径为，从与所述移动 终端进行无线通信的多个所述基站，经由分别控制各个所述基站的多个所述终端登记装 置，到达所述终端信息管理装置，进一步到达所述公众网络，所述第3通信路径为，从 与所述移动终端进行无线通信的一个所述基站，经由控制该基站的一个所述终端登记装 置，再经由其他的所述终端登记装置，到达所述终端信息管理装置，进一步到达所述公 众网络，及所述第4通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的一个所述基站，经 由控制该基站的一个所述终端登记装置，直接到达所述公众网络而不经由所述终端信息 管理装置。优选地，在上述无线通信系统中，所述第1通信路径、所述第2通信路径、所述 第3通信路径之间能够相互切换，并且所述第1通信路径和所述第4通信路径能够相互切换。优选地，在上述无线通信系统中，所述第1通信路径、所述第2通信路径、所 述第3通信路径之间的相互切换，通过判断所述移动终端是否需要多基站联合服务来进 行，在判断为不需要多基站联合服务时切换为所述第1通信路径，而在判断为需要多基 站联合服务时，根据当前使用的终端登记装置与终端信息管理装置之间的连接状况，切 换为所述第2通信路径或所述第3通信路径；所述第1通信路径和所述第4通信路径之间 的相互切换通过基于本地的移动运营商指定的策略判断所述终端登记装置和所述终端信 息管理装置是否支持直接路由来进行，在判断为支持直接路由且所述终端登记装置决定 要进行直接路由时，切换为所述第4通信路径。优选地，该无线通信系统采用代理移动IPv6协议。根据本发明的另一方面，提供了一种无线通信系统中的无线通信方法，用于将 移动终端连接至公众网络，该无线通信系统具有基站、终端登记装置、终端信息管理 装置，所述无线通信方法包括 下列步骤第一步骤，所述基站和所述移动终端进行无线 连接；第二步骤，所述终端登记装置和所述基站连接并对其进行控制，并将表示所述 移动终端通过该基站连接到了自己属下的内容的登记信息，登记到所述终端信息管理装 置；及第三步骤，所述终端信息管理装置与所述公众网络连接，并管理由所述终端登记装置登记的所述登记信息中的所述移动终端的地址信息；其特征在于所述基站与控制 所述基站的所述终端登记装置的组合，以及所述基站与控制所述基站的所述终端登记装 置、与其他所述终端登记装置和所述终端信息管理装置中的一个或多个设备的组合，构 成多个不同的通信路径，所述无线通信方法能够利用所述多个不同的通信路径中的任意 一个，实现所述移动终端至所述公众网络的连接。根据本发明的 无线通信系统和方法，能够实现代理移动IPv6协议下的混合注 册，就是说，除了现有的基本的注册方式之外，还能够进行利用新的移动接入网关、本 地移动代理的混合注册，由此可以提供高效的支持灵活的数据路由的设备和方法，具体 而言，本发明可以实现的有益技术效果包括1)可以支持代理移动IPv6的混合路由注册。移动接入网关和本地移动代理可以 灵活的为移动终端选择数据包的路由；2)可以使代理移动IPv6协议支持未来移动网络的要求；3)可以支持快速移动接入网关的故障恢复。


图1是代理移动IPv6系统的网络架构；图2是传统的代理移动IPv6的注册、切换、注销的典型流程；图3是根据本发明实施方式的无线通信系统实现的混合注册的不同模式的示 例；图4是根据本发明实施方式的混合注册选项(HRO)的数据结构的典型内容；图5是根据本发明实施方式的备用移动接入网关选项(BMO)的数据结构的典型 内容；图6是根据本发明实施方式的混合注册请求消息头(HRI)的数据结构的典型内 容；图7是根据本发明实施方式的混合注册应答消息头(HRA)的数据结构的典型内 容；图8是根据本发明实施方式的对应于图3的模式示例的混合注册的流程；图9是根据本发明实施方式的移动终端接入代理移动IPv6网络时，决定注册模 式的流程；图10是根据本发明实施方式的不同模式之间互相转换的关系的示意图；图11是根据本发明实施方式的模式0到模式1转换的一个实例；图12是根据本发明实施方式的模式3到模式0转换的一个实例；图13是根据本发明实施方式的模式1到模式3转换的一个实例；图14是根据本发明实施方式的代理IPv6绑定表的典型内容。
具体实施例方式下面描述的实例是基于3GPP LTE-A通信系统。本发明可以被应用于其他支持 多基站联合服务的无线通信网络。图1是代理移动IPv6系统的网络架构。移动终端(移动终端a d) 1，移动接入网关(移动接入网关a d) (MAG : MobileAccess Gateway,在本发明中也可称为“终 端登记装置” )2以及本地移动代理(本地移动代理a c) (LMA Local Mobile Agent,
在本发明中也可称为“终端信息管理装置”)3是代理移动IPv6网络的主要节点。移动 终端1通过移动接入网(由未图示的基站等实现)与移动接入网关2相连。移动接入网 关2从本质上讲，相当于该移动网络的接入网关。本地移动代理从理论上讲应该在移动 终端1的家乡网络中，在实际的部署中，也可以部署在外地网络的边缘。当进行数据路 由服务时，移动终端1将上行数据包通过移动接入网络发送到移动接入网关2。在检查 了数据包的有效性之后，移动接入网关2将上行数据包封装在IP数据隧道4中，送往本 地移动代理3。IP数据隧道被解封装后，原始的上行数据包被送往目的地址所规定的网 络节点。当下行数据包需要送达移动终端1的时候，最近一个路由节点首先将数据包送 到本地移动代理3中负责代理移动IPv6服务的网络接口。之后，下行数据包被封装在IP 隧道4中，送往移动接入网关2。在解封装之后，内部的原始下行数据包将被送达目的地 址所规定的移动终端1中。在这个过程中，代理移动IPv6网络中的各个主要节点都可以 是IPv4，或者IPv6，或者IPv4/IPv6双栈节点。图2是传统的代理移动IPv6的注册、切换、注销的典型流程。这当中包括对于 IPv6终端、IPv4终端、和IPv4/IPv6双栈终端的服务。代理移动IPv6网络的注册过程 中，首先移动终端1与移动网络接入点建立底层连接，并连接到一个移动接入网关(移动 接入网关a) 2上(201)。底层连接的建立是通过移动通信基站(未示出，参见附图3)来 完成的，移动终端1首先要和移动通信基站之间建立物理层和链路层的数据通路，然后 通过上层的信令与移动接入网关2建立联系。关于底层连接的建立，可以采用本领域公 知的方式，而且其也并非本发明的核心，因此在本说明书中省略具体的说明。在经过可能的底层认证(202)之后，移动接入网关2向本地移动代理3发送代理 绑定更新消息(在本发明中也称为“登记信息”)(203)，移动接入网关2所发送的该代理 绑定更新消息中，至少包含表示移动终端1通过该移动接入网关2所控制的基站5连接到 了移动接入网关2自己的属下的信息，由此也将移动接入网关2称为“终端登记装置”。本地移动代理3接收从移动接入网关2登记来的消息，并至少具有对登记信息中 包含的表示移动终端1的地址的地址信息进行管理的功能，由此，本地移动代理3也被称 为终端信息管理装置。如果消息认证成功，则本地移动代理3将在本地建立绑定更新列表(关于绑定表 的具体细节参见下文对图14的说明)和用于数据包转发的路由(204)。在这之后，本地移 动代理3向移动接入网关2发送代理绑定确认消息(代理绑定应答)(205)，移动接入网关 2在收到这个消息后，向移动终端1发送接入成功的消息(206)。这样，移动终端1接入 代理IPv6网络的典型注册过程就完成了。上下行的数据转发通路就建立起来了(207)。在移动终端1需要切换到另一个移动接入网关(移动接入网关b)所管理的移动 网络中的时候(208)，它首先如上述201—样，连接到新的移动接入网关(移动接入网关 b)(209)。之后，移动接入网关b与上述注册过程中移动接入网关a的动作同样地向本地 移动代理3发送代理绑定更新消息(210)。如果该消息认证成功，本地移动代理3将更新 之前的绑定更新列表和用于数据包转发的路由(211)。在这之后，本地移动代理3向移动 接入网关b发送代理绑定确认消息(代理绑定应答)(212)，移动接入网关b也在收到这个消息后，向移动终端1发送接入成功的消息(213)。这样，移动终端1在代理IPv6网络 的典型切换过程就完成了。上下行的数据转发通路就改变到新的路由上了(214)。 在典型的注销过程中，移动终端当前注册的移动接入网关(移动接入网关b)向 本地移动代理3发送代理绑定更新(215)，请求注销连接，本地移动代理3删除相关的绑 定和路由(216)后，向移动接入网关b发送表示注销连接的代理绑定应答(217)，完成注 销过程。另外，本地移动代理3也可以向原(切换前的)移动接入网关2(移动接入网关 a)发送绑定消除(binding revocation)消息，用以回收部分资源，在本图中没有示出这个 可选流程。在上述流程中建立的数据路由(214和207)中，移动接入网关2和移动终端1之 间的点到点数据通路是通过图2中未示出的移动通信基站(图3，基站5)来转发的。图3是根据本发明实施方式的无线通信系统实现的混合注册的不同模式的示 例，图中示出了不同模式下网络的各节点之间形成的不同的通信路径。本发明的混合注 册中，可以列举以下几种模式模式0 基本注册模式(图3中的实线箭头所示的通信路径，以下简称为“基本 模式”)移动终端从与其进行无线通信的一个基站(基站a)，经由控制该基站的一个移 动接入网关(移动接入网关a)，到达本地移动代理3，进一步到达公众网络(在本实施方 式中为因特网)；模式1 移动接入网关组注册模式(图3中的虚线箭头所示的通信路径，以下简 称为“组模式”)移动终端从与其进行无线通信的多个基站(基站a、基站b)，经由控制各个基站 的多个移动接入网关(移动接入网关a、移动接入网关b)，到达本地移动代理3，进一步 到达因特网；模式2 直接移动接入网关注册模式(图3中的双线箭头所示的通信路径，以下 简称为“直接模式”)移动终端从与其进行无线通信的一个基站(基站C)，经由控制该基站的移动接 入网关(移动接入网关C)，直接到达因特网，而不经由本地移动代理3;模式3 中继移动接入网关注册模式(图3中的点虚线箭头所示的通信路径，以 下简称为“中继模式”)移动终端从与其进行无线通信的一个基站(基站b)，经由控制该基站的移动接 入网关(移动接入网关b)，再经由其他移动接入网关(移动接入网关a)，到达本地移动 代理3，进一步到达因特网。不同模式下各节点之间形成的不同的通信路径在图3中示出。上述模式0 模式 3下各节点形成的通信路径当然只是示例，本发明可以以其他的模式及相应的通信路径来 实现。例如在模式1(组模式)中，作为通过基站对移动终端提供服务的移动接入网关， 当然也可以不是移动接入网关a和移动接入网关b的组合，而是移动接入网关a和移动接 入网关c的组合，或者是移动接入网关a、移动接入网关b和移动接入网关c这三者的组 合，只要是多于一个的移动接入网关对一个移动终端进行服务即可。另外，在模式3(中 继模式)中，作为中继移动接入网关的当然也可以不是移动接入网关a而是移动接入网关C，或者也可以是由一个以上的移动接入网关来进行中继，只要是移动接入网关将数据包 再经由其他移动接入网关路由到本地移动代理即可。在上述 示例的基础上，本领域技术人员可以得知，通信路径的构成还包括其他 各种可能，只要所构成的通信路径能够实现本发明的混合注册的目的，这些可能都落入 本发明的保护范围之内。例如，构成不同通信路径的节点的组合可以包括基站、控制 基站的移动接入网关(终端登记装置)、再加上其他的任意数量的移动接入网关(终端登 记装置)和/或任意数量的本地移动代理(终端信息管理装置)的组合，当然也可以如上 述直接模式那样不经由本地移动代理，只由基站与控制基站的移动接入网关的组合来构 成通信路径。总之，本发明的特征在于，基站与控制基站的终端登记装置的组合，以及 基站与控制基站的终端登记装置、与其他终端登记装置和终端信息管理装置中的一个或 多个设备的组合，构成多个不同的通信路径，本发明的无线通信系统能够利用这些多个 不同的通信路径中的任意一个，实现移动终端至公众网络的连接。图4到图7是本发明中新定义的代理移动IPv6的信令和信令扩展的格式。其使 用方法在图3的流程图中已经给出。图4是根据本发明实施方式的混合注册选项(HRO)的数据结构的典型内容。401 为该选项的选项类型，这个要在IETF标准化的时候，由IANA具体分配。402为该选项 的字节长度。403为注册的模式，典型的值有0x00为模式0，0x01为模式1，0x02为 模式2，0x03为模式3。厂商或者运营商可以根据需要扩展更多的模式。404为这个选 项后续指明的移动接入网关的数目。405为用于混合注册的第一个移动接入网关的转交地 址。406为该移动接入网关服务当前移动终端的数据百分比。407为其余用于混合注册 的移动接入网关的转交地址和对应数据百分比。本发明中的混合注册选项被携带在代理 移动IPv6的消息体中，用于指明混合注册的模式和相关的其他移动接入网关。图4中各 项目上方的数字(0、16、31)表示的该项目在消息中的比特位置，图5 图7中也相同。图5是根据本发明实施方式的备用移动接入网关选项(BMO)的数据结构的典型 内容。501为该选项的选项类型，这个要在IETF标准化的时候，由IANA具体分配。502 为该选项的字节长度。503暂时留用，作为以后的扩展功能使用。504为这个选项后续 指明的移动接入网关的数目。505为用于备用的第一个移动接入网关的转交地址。506 为用于备用的其他移动接入网关的转交地址。本发明中备用移动接入网关选项被携带在 代理移动IPv6的消息体中，用于指明用于备用和失效恢复的其他移动接入网关。图6是根据本发明实施方式的混合注册请求消息头(HRI)的数据结构的典型内 容。601为该消息的序列号，用于标识一对消息交互的过程，防止重放攻击。D比特 602用于表示该消息的方向，其设置示例可以是“0”——表示本地移动代理到移动接 入网关的方向；“1”——表示移动接入网关到本地移动代理的方向。P比特603为备 用或者失效恢复的移动接入网关使用，其设置示例可以是“0”——表示备用请求；
“1”——表示备用开始。604暂时留用，作为以后的扩展功能使用。605为有效期， 规定了对方回复混合注册应答消息的最长时限。606为其余的移动注册选项。本发明中 混合注册请求消息主要用于本地移动代理通知其余与混合注册相关的移动接入网关。该 消息也可用于在绑定更新不方便的情况下，移动接入网关通知本地移动代理与混合注册 相关的内容。
图7是根据本发明实施方式的混合注册应答消息头(HRA)的数据结构的典型内 容。该消息是对混合注册请求消息的应答消息。701为状态值，表示了应答的状态，可 以是成功，也可以是由于某种原因的失败。702暂时留用，作为以后的扩展功能使用。 703为该消息的序列号，应该与对应的混合注册请求消息头中的序列号601相同，用于标 识一对消息交互的过程，防止重放攻击。704为有效期，应该同混合注册应答消息的有效 期605相同，防止重放攻击。705为其余的移动注册选项。图8是根据本发明实施方式的对应于图3的模式示例的混合注册的流程。在这 里，与图2中相同，第一步(801)中，底层连接的建立是通过移动通信基站5(图3)来完 成的，移动终端1首先要和移动通信基站5之间建立物理层和链路层的数据通路，然后通 过上层的信令与移动接入网关2建立联系。对于图8中其他与图2的传统代理移动IPv6的典型流程相同的步骤(例如802的 认证、804的更新绑定和路由等)，在这里也不再具体说明。如果支持本发明中的混合注册模式，在从移动接入网关a发至本地移动代理的 代理绑定更新(在本发明中也称为“登记信息”)(803)中，需要加入图4和图5所示的 HRO和BMO(在本发明中也称为“路径信息”)。其中，根据RFC5213，主转交地址 (在这里是移动接入网关a的转交地址1)应当被放在该消息的源地址中，或者放在可选转 交地址选项中。其余相关移动接入网关的转交地址放在HRO域中。在BMO中，包含备 选移动接入网关的转交地址。在本地移动代理中，当接收到该绑定更新的时候，将检查 HRO和BMO，并根据HRO和BMO中包含的相关地址信息，发送图6所示的HRI消息 (在本发明中也称为“混合注册请求”)给相关的其他移动接入网关(805、806)。当从 其他移动接入网关接收到表示成功的HRA消息(在本发明中也称为“混合注册应答”) (807、808)时，本地移动代理更新本地绑定列表，并发送代理绑定应答(在本发明中也 称为“登记应答”)给主移动接入网关，收到代理绑定应答的主移动接入网关与HRO和 BMO涉及的相关移动接入网关协作，就可以按照模式O、模式1、模式2、模式3等开始 移动终端1连接至因特网的服务了。在图8中，给出各种模式以及移动接入网关失效时 的路由方式的示例。其中，所建立的数据路由811、812、813、814和818中，移动接入 网关2和移动终端1之间的点到点数据通路是通过移动通信基站5来转发的。本发明中提出的混合代理移动IPv6注册中，注册模式决定的方法在图9和图 10中给出。图9是根据本发明实施方式的移动终端接入代理移动IPv6网络时，决定注 册模式的流程。当移动终端通过接入网的认证，并连接到第一个移动接入网关(主移动 接入网关)的时候(901)，网络侧需要决定是否需要对该移动终端进行多基站联合服务 (902)；如果需要使用多基站联合服务(902 是)，则主移动接入网关需要基于代理移动 IPv6网络中的邻居信息，选出相关的移动接入网关(903)。如果它发 现需要别的移动接 入网关参与服务(904:是)，则将进一步判断移动终端的移动状况(906)。如果，移动终 端并不移动(906:否)(例如某些企业应用的固定终端，或者固定的笔记本电脑等等)， 则使用模式1 (组模式)进行注册(909)。如果移动终端处于移动中(906 是)，则在本 地移动代理进行动态数据流的划分不是很准确，因此主服务移动接入网关与本地移动代 理注册为本发明中提出的模式3(中继模式)(910)。如果主服务移动接入网关决定不适用 多基站联合服务(902:否)，则基于本地的移动运营商指定的策略，例如根据移动接入网关和本地移动代理是否支持直接路由(905)，在不支持直接路由时(905:否)注册为模 式0 (基本模式)(907)，在支持直接模式时(905 是)注册为模式2 (直接模式)(908)。 在决定了注册模式之后利用图8中示出的流程进行注册。上述图9示出的判断过程当然只是用于说明本发明实施方式的示例，本发明不 限于此，不同模式之间的选择的判断标准或者判断顺序可以有其他的实施方式。例如， 图9中在判断为需要多移动接入网关联合服务时(904:是)，模式1和模式3之间的选 择标准以移动终端是否移动(906)为例进行了说明，移动终端正在移动时由于本地移动 代理进行动态数据流的划分将出现困难，因此可选择经过中继移动接入网关的中继模式 (模式3)。但本发明当然不限于此，需要多移动接入网关联合服务时，模式1和模式3 之间的选择也可以根据是否移动或者移动速度之外的标准来进行，例如在前文中提到的 当前移动接入网关与本地移动代理之间的连接断掉、或者二者之间的连接因为其他状况 而失效或负荷过大时，当然也可以在模式1和3中选择模式3以进行中继，总之，这种情 况下模式1和模式3之间的选择以当前使用的移动接入网关与本地移动代理之间的连接状 况而定，可以根据该连接状况来选择更为合理的方式。图10是根据本发明实施方式的不同模式之间互相转换的关系的示意图。图中涉 及的主要条件和对应的模式转换如下(101)模式0到模式2 当主移动接入网关决定需要采用直接移动接入网关注册 模式的时候(可以根据本地策略决定或者本地移动代理失效来决定)，可以通过再注册从 基本模式转到直接模式。
(102)模式2到模式0 :主移动接入网关可以在合适的时候或者手工配置从直接 模式退回到基本模式。(103)模式1到模式0 当多基站联合不必要的时候，主移动接入网关可以从组 模式退回到基本模式。(104)模式0到模式1 当面向固定位置的移动终端的多基站联合服务需要进行 的时候，主移动接入网关申请重注册为组模式。(105)模式3到模式0 当多基站联合不必要或者到本地移动代理的路由恢复的 时候，主移动接入网关可以从中继模式退回到基本注册模式。(106)模式0到模式3 当面向位置移动的移动终端的多基站联合服务需要进行 的时候，主移动接入网关申请重注册为中继模式。(107)模式0到模式3 当前本地移动代理失效或者过载的时候，主移动接入网 关申请重注册为中继模式。(108)模式1到模式3 当多基站联合服务中，之前固定的移动终端进行移动的 时候，可以从组模式转换到中继模式。(109)模式3到模式1:当多基站联合服务中，之前移动的移动终端不再进行移 动的时候，可以从中继模式转换到组模式。由图10可知，在本发明的实施方式中，模式0、模式1、模式3之间可以进行互 相转换，而模式2可以和模式0之间进行互相转换。上述各模式之间的转换的条件当然也只是用于说明本发明实施方式的示例，本 发明不限于此，在其他条件下也可以进行上述各个模式以及这些模式之外的其他模式之间的转换。图11 13示出根据本发明实施方式的模式之间转换的具体流程，对于与图2及 图8的相关步骤相同的步骤，省略具体说明。图11是一个例子，表示服务于IPv6终端的模式0向模式1的转换流程。开始 时，移动终端运行模式0，注册于移动接入网关a和本地移动代理3 (1101)。当移动接入 网关a(主移动接入网关)要与移动接入网关b和移动接入网关c进行联合服务时(1102)， 它将把PBU信息发送给本地移动代理(1103)。在PBU信令中，HRO是必需的，存放相 关的移动接入网关的地址和以及所需要的模式。如RFC5213所要求的，主转交地址1(主 移动接入网关a的地址)放在PBU信令的源地址中，应放在数据包源地址中。在 接受本 PBU的时候，本地移动代理将检查HRO，并发送HRI给相关的移动接入网关b和移动接 入网关c(1105、1106)。如果成功的话，本地移动代理将收到来自移动接入网关b和移 动接入网关c的HRA(1107、1108)，并设立本地绑定表，发送成功的PBA到移动接入网 关a(1109)。然后，这三个移动接入网关和本地移动代理可以启动组模式(模式1)。对 于IPv6终端来说，这种情况下，只有IPV6-in-IPV6隧道是必要，用于在移动接入网关和 本地移动代理之间进行数据传输。其中，数据路由1101和1110中，移动接入网关2和 移动终端1之间的点到点数据通路是通过移动通信基站5来转发的。图12是一个例子，表示服务于IPv4终端的模式3向模式0的转换流程。开始 时，移动终端运行模式3，注册在移动接入网关a、移动接入网关b、移动接入网关c和本 地移动代理(1201)。当不再需要继续进行联合服务时(1202)，移动接入网关a(主移动接 入网关)将把PBU信息发送给本地移动代理3(1203)。在PBU信令中，HRO是必需的， 存放所需要的模式(模式0)。如RFC5213所要求的，主转交地址1 (主移动接入网关a 的地址)放在PBU信令的源地址中，应放在数据包源地址中。在接受本PBU的时候，本 地移动代理将检查HRO，并发送HRI给相关的移动接入网关b和移动接入网关c(1205、 1206)。如果成功的话，本地移动代理将收到来自移动接入网关b和移动接入网关c的 HRA(1207、1208)，并更改本地绑定表，发送成功的PBA到移动接入网关a(1209)。然 后，移动接入网关a和本地移动代理可以变为基本模式(模式0)。对于IPv4终端来说， 这种情况下，只有IPv4-in-IPV6隧道是必要，用于在移动接入网关和本地移动代理之间 进行数据传输。其中，数据路由1201和1210中，移动接入网关2和移动终端1之间的 点到点数据通路是通过移动通信基站5来转发的。图13是一个例子，表示服务于IPv4/lPv6双栈终端的模式1向模式3的转换流 程。开始时，移动终端运行模式1，注册于移动接入网关a、移动接入网关b、移动接入 网关c和本地移动代理(1301)。当例如移动终端开始移动，需要转换为模式3时(1302)， 移动接入网关a(主移动接入网关)将把PBU信息发送给本地移动代理3 (1303)。在PBU 信令中，HRO是必需的，存放所需要的模式(模式3)和相关的移动接入网关(移动接入 网关2和移动接入网关3)。如RFC5213所要求的，主转交地址1 (主移动接入网关1的 地址)放在PBU信令的源地址中，应放在数据包源地址中。在接受本PBU的时候，本 地移动代理将检查HRO，并发送HRI给相关的移动接入网关b和移动接入网关c(1305、 1306)。如果成功的话，本地移动代理将收到来自移动接入网关b和移动接入网关c的 HRA(1307、1308)，并更改本地绑定表，发送成功的PBA到移动接入网关a(1309)。然后，这三个移动接入网关和本地移动代理可以变为中继模式(模式3)。对于IPv4/IPv6 双栈终端来说，这种情况下，IPv4-in-IPv6隧道和IPV6-in_IPV6都是必要，用于在移动接 入网关和本地移动代理之间进行数据传输。其中，数据路由1301和1310中，移动接入 网关2和移动终端1之间的点到点数据通路是通过移动通信基站5来转发的。
根据本发明实施方式的绑定表的典型内容的例子在图14中示出。基本上，每一 个绑定缓存表项(BCE)(图14中的每一行内容)必须具备RFC5213和RFC3775中规定的 基本内容。除了基本BCE的内容，本发明增加了有关支持混合注册的内容，包括备份转 交地址、混合注册转交地址、以及相关的流分配比例等。图14中绑定表1400的各表项包 括表示移动终端的ID的1401;现有技术中的传统绑定更新表项中的基本内容1402; 表示注册模式是0(基本模式)、1(组模式)、2(直接模式)、3(中继模式)中的哪一个 的注册模式1403;表示需要的转交地址的数目的1404;表示主移动接入网关的主转交地 址及其所负责的流量百分比的1405和1406 ；表示用于混合注册的移动接入网关的转交地 址及其所负责的流量百分比的1407和1408以及1409和1410 ；表示其他用于混合注册的 移动接入网关的转交地址及其所负责的流量百分比的1411和1412。如上所述，根据本发明的无线通信系统和方法，能够实现代理移动IPv6协议下 的混合注册，就是说，除了现有的基本的注册方式之外，还能够进行利用新的移动接入 网关、本地移动代理的混合注册，由此可以提供高效的支持灵活的数据路由的设备和方 法，提升无线通信系统的性能。
权利要求
1.一种无线通信系统，用于将移动终端连接至公众网络，该无线通信系统具有基站，和所述移动终端无线连接；终端登记装置，和所述基站连接并对其进行控制，将表示所述移动终端通过该基站 连接到了自己属下的内容的登记信息，登记到终端信息管理装置；及终端信息管理装置，与所述公众网络连接，并管理由所述终端登记装置登记的所述 登记信息中的所述移动终端的地址信息；其特征在于所述基站与控制所述基站的所述终端登记装置的组合，以及所述基站与控制所述基 站的所述终端登记装置、与其他所述终端登记装置和所述终端信息管理装置中的一个或 多个设备的组合，构成多个不同的通信路径，所述无线通信系统能够利用所述多个不同 的通信路径中的任意一个，实现所述移动终端至所述公众网络的连接。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述终端登记装置，将包含与要利用的所述通信路径相关的其他终端登记装置的地 址信息的路径信息，附加在所述登记信息中，登记到所述终端信息管理装置，所述终端信息管理装置在接收到附加了所述路径信息的所述登记信息后，根据所述 路径信息中包含的所述地址信息，向该地址信息所表示的所述其他终端登记装置发送混 合注册请求，在从所述其他终端登记装置收到混合注册应答后，向发送了所述登记信息 的所述终端登记装置返回包含所述路径信息的登记应答，接收到该登记应答的所述终端 登记装置，与所述其他终端登记装置协作，开始所述移动终端至所述公众网络的利用所 述通信路径的连接。
3.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述多个通信路径至少包括第1通信路径、第2通信路径、第3通信路径和第4通 信路径，所述第1通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的一个所述基站，经由控制 该基站的一个所述终端登记装置，到达所述终端信息管理装置，进一步到达所述公众网所述第2通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的多个所述基站，经由分别 控制各个所述基站的多个所述终端登记装置，到达所述终端信息管理装置，进一步到达 所述公众网络，所述第3通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的一个所述基站，经由控制 该基站的一个所述终端登记装置，再经由其他的所述终端登记装置，到达所述终端信息 管理装置，进一步到达所述公众网络，及所述第4通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的一个所述基站，经由控制 该基站的一个所述终端登记装置，直接到达所述公众网络而不经由所述终端信息管理装 置。
4.如权利要求3所述的无线通信系统，其特征在于，所述第1通信路径、所述第2通信路径、所述第3通信路径之间能够相互切换，并且 所述第1通信路径和所述第4通信路径能够相互切换。
5.如权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于，所述第1通信路径、所述第2通信路径、所述第3通信路径之间的相互切换，通过 判断所述移动终端是否需要多基站联合服务来进行，在判断为不需要多基站联合服务时 切换为所述第1通信路径，而在判断为需要多基站联合服务时，根据当前使用的终端登 记装置与终端信息管理装置之间的连接状况，切换为所述第2通信路径或所述第3通信路 径；所述第1通信路径和所述第4通信路径之间的相互切换通过基于本地的移动运营商指 定的策略判断所述终端登记装置和所述终端信息管理装置是否支持直接路由来进行，在 判断为支持直接路由且所述终端登记装置决定要进行直接路由时，切换为所述第4通信 路径。
6.如权利要求1 5所述的无线通信系统，其特征在于，该无线通信系统采用代理移动IPv6协议。
7.—种无线通信系统中的无线通信方法，用于将移动终端连接至公众网络，该无线 通信系统具有基站、终端登记装置、终端信息管理装置，所述无线通信方法包括下列步骤第一步骤，所述基站和所述移动终端进行无线连接；第二步骤，所述终端登记装置和所述基站连接并对其进行控制，并将表示所述移动 终端通过该基站连接到了自己属下的内容的登记信息，登记到所述终端信息管理装置； 及第三步骤，所述终端信息管理装置与所述公众网络连接，并管理由所述终端登记装 置登记的所述登记信息中的所述移动终端的地址信息；其特征在于所述基站与控制所述基站的所述终端登记装置的组合，以及所述基站与控制所述基 站的所述终端登记装置、与其他所述终端登记装置和所述终端信息管理装置中的一个或 多个设备的组合，构成多个不同的通信路径，所述无线通信方法能够利用所述多个不同 的通信路径中的任意一个，实现所述移动终端至所述公众网络的连接。
8.如权利要求7所述的无线通信方法，其特征在于，在所述第二步骤中，所述终端登记装置将包含与要利用的所述通信路径相关的其他 终端登记装置的地址信息的路径信息，附加在所述登记信息中，登记到所述终端信息管 理装置，在所述第三步骤中，所述终端信息管理装置在接收到附加了所述路径信息的所述登 记信息后，根据所述路径信息中包含的所述地址信息，向该地址信息所表示的所述其他 终端登记装置发送混合注册请求，在从所述其他终端登记装置收到混合注册应答后，向 发送了所述登记信息的所述终端登记装置返回包含所述路径信息的登记应答，接收到该 登记应答的所述终端登记装置，与所述其他终端登记装置协作，开始所述移动终端至所 述公众网络的利用所述通信路径的连接。
9.根据权利要求7所述的无线通信方法，其特征在于，所述多个通信路径至少包括第1通信路径、第2通信路径、第3通信路径和第4通 信路径，所述第1通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的一个所述基站，经由控制该基站的一个所述终端登记装置，到达所述终端信息管理装置，进一步到达所述公众网所述第2通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的多个所述基站，经由分别 控制各个所述基站的多个所述终端登记装置，到达所述终端信息管理装置，进一步到达 所述公众网络，所述第3通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的一个所述基站，经由控制 该基站的一个所述终端登记装置，再经由其他的所述终端登记装置，到达所述终端信息 管理装置，进一步到达所述公众网络，及所述第4通信路径为，从与所述移动终端进行无线通信的一个所述基站，经由控制 该基站的一个所述终端登记装置，直接到达所述公众网络而不经由所述终端信息管理装 置。
10.如权利要求9所述的无线通信方法，其特征在于，所述第1通信路径、所述第2通信路径、所述第3通信路径之间能够相互切换，并且 所述第1通信路径和所述第4通信路径能够相互切换。
11.如权利要求10所述的无线通信方法，其特征在于，所述第1通信路径、所述第2通信路径、所述第3通信路径之间的相互切换，通过 判断所述移动终端是否需要多基站联合服务来进行，在判断为不需要多基站联合服务时 切换为所述第1通信路径，而在判断为需要多基站联合服务时，根据当前使用的终端登 记装置与终端信息管理装置之间的连接状况，切换为所述第2通信路径或所述第3通信路 径；所述第1通信路径和所述第4通信路径之间的相互切换通过基于本地的移动运营商指 定的策略判断所述终端登记装置和所述终端信息管理装置是否支持直接路由来进行，在 判断为支持直接路由且所述终端登记装置决定要进行直接路由时，切换为所述第4通信 路径。
12.如权利要求7 11所述的无线通信方法，其特征在于，所述无线通信系统采用代理移动IPv6协议。
全文摘要
本发明提供无线通信系统和方法，本发明的无线通信系统，用于将移动终端连接至公众网络，具有基站，和移动终端无线连接；终端登记装置，和基站连接并对其进行控制，将表示移动终端通过该基站连接到了自己属下的内容的登记信息，登记到终端信息管理装置；及终端信息管理装置，与公众网络连接，并管理由终端登记装置登记的登记信息中的移动终端的地址信息；其特征在于基站与控制基站的终端登记装置的组合，以及基站与控制基站的终端登记装置、与其他终端登记装置和终端信息管理装置中的一个或多个设备的组合，构成多个不同的通信路径，能够利用该多个不同的通信路径中的任意一个实现移动终端至公众网络的连接。
文档编号H04W60/00GK102014482SQ200910173029
公开日2011年4月13日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者吉内英也, 杨鹏, 马元琛 申请人:株式会社日立制作所