專利名稱：在移動通過無線網絡時保持穩定的網絡連接的制作方法
技術領域：
本發明總的涉及無線數據傳輸，更具體地，本發明涉及當超過一個網絡存在時無線設備如何保持穩定的網絡連接。
背景技術：
無線網絡是從簡單的點對點連接演變到包含不同數據傳輸速率的不同的覆蓋范圍，例如，覆蓋一個小空間的數據傳輸率為超過3Mb/s的一個小范圍網絡(由具有例如藍牙功能設備的連接設備組成)；覆蓋多個空間的數據傳輸率為25Mb/s的中等范圍網絡(例如無線保真技術(Wi-Fi)或者802.11)；具有覆蓋一個城市的提供幾百Kb/s數據傳輸率的蜂窩的大范圍網絡(例如全球移動通信系統(GSM))；和數據覆蓋多個國家的最大的連接性設備、衛星網絡。所述多模移動終端擁有基于用戶和網絡的策略來連接不同網絡的能力，例如所購買或者提供的特定的源。由于這些網絡的交迭，用戶在一次單獨會話時可以在多重網絡間漫游。所有的漫游方案中，在這些混合網絡間的切換機制成為一個重要的課題。
通用分組無線業務(GPRS)是在優化無線電和網絡資源的使用時可以在GSM無線網絡上以性能價格合算的方法傳輸分組數據和信令的一種數據傳輸技術。語音業務和數據分組共享同一個物理信道，但新的邏輯GPRS無線信道被定義。在GPRS上數據傳輸率高達171.2Kbps是可能的，從而使得例如因特網應用的移動數據業務可以運行在移動設備上。數據業務被分離并且從基站控制器(BSC)發送到服務GPRS支持節點(SGSN)。SGSN與和外部分組數據網絡進行通信的網關GPRS支持節點(GGSN)相連接。下一代技術就是提供更高數據傳輸率的通用移動通信系統(UMTS)。典型的GPRS和UMTS網絡在許可的頻率上運行并且為移動運行商所擁有。多個實體一起形成負責定義業務、體系結構和協議的稱為第三代伙伴項目(3GPP)的合作項目。這些規范包括無線接入網、核心網絡節點和互連協議等。
無線局域網(WLAN)是對以太網技術的無線外延。電氣和電子工程師協會(IEEE)802.11委員會已經定義多個這樣的標準并且命名為802.11b、802.11g和802.11a。在無線局域網中，每一個業務接入點(AP)包含一個蜂窩。在IEEE802.11中，每一個單獨蜂窩被定義為一個基礎業務集(BSS)。多個BSS可以形成一個擴展業務集(ESS)。IEEE802.11只定義了客戶端(也稱為移動終端(MT)或移動節點(MN))和接入點(物理層和數據鏈路層)之間的通信。客戶端與有更高信號質量的AP連接并且與AP無線通信。除了物理層和介質接入之外，數據通信類似于有線以太網通信。
由于合理的更高數據傳輸率和技術的可購性，公知的如Wi-Fi的802.11x無線局域網技術，已經在有限的移動無線數據網絡中變得地位顯著。事實上，3GPP已經就如何在WLAN和GPRS/UMTS間互相運作提出一個規范(TS23.234)。所有這些無線技術在許多方面都是可以使用的，因此，許多運行商不僅提供了GPRS的全球漫游服務，還提供了有限移動區域例如公知熱點區域的Wi-Fi技術。有許多設備支持這些為普適計算技術而做準備的雙重技術。熱點區域是指分布在關鍵地理位置的無線局域網島。移動用戶將會在GPRS覆蓋區域和Wi-Fi覆蓋區域之間頻繁漫游，從而需要一個快速有效的切換機制。
為了實現這種無縫移動，客戶端應該做到無間斷的從GPRS網絡到無線局域網或者從無線局域網到GPRS網絡的快速切換。為這種漫游方案曾提出多種解決方法，以下為解決這個問題的兩種不同方法。
背景移動網際協議移動網際協議(MIP)提供了在網絡層上的移動性，從而支持不同網絡間的漫游。所述MIP被互聯網工程任務組(IETF)共同體在征求意見稿(RFC)3344(對于IPv4)和3775(對于IPv6)中指定。MIP定義了兩種節點，即本地代理(HA)和外地代理(FA)。HA是用戶的本地網絡上的協調節點，當移動節點在連接到本地網絡上時，通過使用普通IP路由與HA節點直接通信。一個外地代理就是一個可以使漫游的IP用戶在外地網絡上注冊的MIP網絡中的節點。所述FA將與HA進行通信，使得IP數據在本地IP網絡和外地網絡上的漫游的IP用戶之間傳輸。無論任何時候節點被連接到外地網絡上，就會獲得一個轉交地址(COA)，并且在提供COA的HA上注冊。由去往移動節點的通信節點(CN)發送的數據分組在本地網絡中被HA所捕獲，并且以隧道技術與COA連接。分組在FA或者在客戶端去封裝。當客戶漫游到另一網絡，就會得到新的COA并且在HA上注冊其新位置。現在去往這個移動節點的所有的數據分組就以隧道技術與新的COA建立了連接。
對于GPRS和WLAN使用MIP的移動性的一個常用方法是在網關GPRS支持節點(GGSN)處提供HA功能。FA功能對于GPRS網絡可以在SGSN，對于廣域網(WLAN)可以在無線網關。否則的話，如果客戶端支持MIP，就要使用并置COA。
圖1說明了這種類型的通信網絡。一個GGSN102與SGSN104和WLAN網關106二者相連。通常在GGSN、SGSN和WLAN網關之間存在固定的連接。一個HA112位于GGSN的北方，在此實施例中，意味著HA與GGSN直接相連，而GGSN與客戶端網絡104和106相連。客戶端108與110可以通過SGSN或者WLAN網關與GGSN相連。GGSN提供了與諸如互聯網的IP網絡的連接。當客戶端通過GPRS網絡被連接時，就會從GGSN得到遠程IP地址。這個GGSN分配的IP地址作為COA運作，并且客戶端在HA上注冊這個COA。當客戶端進入WLAN區域并且與WLAN連接，客戶端就從NAS或者WLAN網關獲得所述IP地址。這個IP地址不同于GGSN分配的IP地址，它作為一個新的COA運行。客戶端在HA上注冊這個IP地址。由于客戶端的本地地址保持不變并且只有COA改變，所以所支持的移動性具有業務連續性。
雖然MIP提供了這兩種網絡之間的移動性，但是由于從客戶端移動到另一不同網絡和完成在HA上的注冊兩者所造成的時延，所述切換并不是無縫的。在這個階段，HA為客戶端向舊的COA發送所有的分組，并且這些分組可能被丟失。當從WLAN漫游到GPRS網絡時，由于WLAN連接中斷和該網絡上發送的任一分組將不能到達客戶端，此時就會出現問題。這種方法的另一個缺點是在MIP中固有的數據分組的三角路由(所述分組從客戶端到通信節點(CN)被直接發送，而來自通信節點的分組首先被發送到HA，然后以隧道方式傳送到客戶端)。已經提出了路由優化的方法解決這個難題。最后，3GPP服務對于運行商是有價值的，對于終端用戶來說也是有用的。可以在GGSN處和移動IP層獲得這些服務，使得這一工作變得復雜。換句話說，由于錨定點是HA并且所有的分組在HA處去封裝，在GGSN使用接入點名(APN)的業務區別并不簡單。GGSN也執行一些業務，例如基于內容計費，由于MIP的隧道傳送，將變得更加復雜。所有分組(包括GPRS和WLAN)中MIP分組開銷和注冊的消息開銷也是一個缺點。
背景SGSN間切換方法WLAN的服務蜂窩相比來說小于GSM范圍的蜂窩。集成這兩種網絡的一個方法是將WLAN視為GSM網絡中一個較小的網絡。一些連接到一個WG的接入點代表了一個小的覆蓋區域。在“WLAN無線接入網到GPRS/GSM核心網的透明和安全互聯的方法與系統”中說明了WG如何以類似于SGSN的方法運行，從而提供了一種到GPRS核心網絡的互聯。漫游的情況就像一個在GPRS規范中詳述的SGSN間路由更新過程。當客戶漫游進入到WLAN區域，客戶向WG發送路由區域更新請求。為了給客戶找到所有的移動性管理(MM)和分組數據協議(PDP)上下文，WG向先前的服務SGSN要求這些上下文。當這些上下文被傳送到WG之后，如果SGSN從GGSN收到了任一分組，就開始轉發所有這些分組到WG。基于現存的GPRS PDP上下文的信息，此時WG發送一更新PDP上下文到GGSN，后者將會把現存的GPRS會話傳送到這個網絡。
GGSN發送一個分組數據協議/移動性管理(PDP/MM)上下文備用命令到舊的SGSN。所述信息的目的是要求SGSN持有PDP/MM上下文直到客戶回到UMTS或者分離。分組在WLAN上通過WG發送到GGSN，并且會話的IP地址仍然保持不變。當客戶漫游回到GPRS網絡，一個路由區域(RA)更新程序就會被觸發，激活舊的GPRS通話。此過程的切換延遲低于前述的移動IP方法。由于這種方法的緊密的集成性質，在WLAN上基于LAN的結構需要多種改變以適應這種方法。特別是WG應該支持大部分標準的GPRS SGSN功能性。客戶端也應該足夠智能以得到GPRS會話參數，并且發送到WG。由于其不是一個開放的結構方案，此方法并不是優選的。
發明內容
通過一個代理服務器(此處也指可以任選連接一個全球無線網關節點的代理服務器)，可以方便不同無線接入網絡(例如一個GPRS接入網和一個WLAN接入網)間的切換，所述代理服務器可優選地適用于同諸如一個GPRS網絡節點和/或一個WLAN網絡節點的其他網絡節點的通信。(注術語SGSN可以指服務器GSN，GGSN可以指網關GSN)。
在一個具體實施例中，當一個多功能(例如雙模式)客戶端作為一個GPRS客戶端(例如其使用一個GPRS接入網絡)運行時，域名服務器(DNS)被設置為用來解析所選的接入點名稱(APN)到所述代理服務器的高級地址，使得所有的控制業務最好在被發送到例如一個GGSN的另一個節點之前被發送到所述代理服務器。
在實施例中，用戶設備或者移動節點通過一個GPRS接入網接入所述網絡，所述用戶業務可以通過所述代理服務器從一個SGSN流向一個GGSN，或者用戶業務不先經過代理服務器直接流向GGSN，從而降低了用戶數據的路程段的數量。當向另一類型接入網(例如到WLAN接入網)的切換發生時，優選的實施例是執行至少以下兩個選擇中的一個如果只有控制業務被錨定在代理服務器，所述代理服務器可以更新所述GGSN，以從SGSN轉換用戶業務到所述代理服務器。GGSN一般也在其帳目管理上反應這一情況；或者是，如果控制業務和用戶業務二者都錨定在所述代理服務器，由于數據和控制流已經由所述GGSN通過代理服務器建立，則所述代理服務器為了會計目的可以對所述GGSN做一個簡單更新。
在每一種情況，切換(例如從一個GPRS到一個WLAN接入網)時客戶端優選建立到代理服務器的隧道作為其無線網關。最好是無論使用哪一種接入網絡，當所述切換發生時，因為控制業務通過所述代理服務器，所述代理服務器已經得到了GPRS會話上所有的控制信息。
在本實施例中，用戶設備使用一個WLAN接入網絡，優選的是控制業務和用戶業務二者都通過代理服務器發送，并且所述代理服務器充當一個無線網關服務器。
依靠所述用戶設備使用的接入網絡，所述代理服務器“接入側”的業務因而能采用不同路徑。當所述用戶設備改變接入網絡時，所述代理服務器的另一側的業務(例如去往一個GGSN或另一個節點)優選為未變。通過所述代理服務器的優選實施例的使用，使得這種接入網之間切換的有效方法便于接收會話的控制業務。
在優選的實施例中，使用所述代理服務器和諸如DNS服務器(作為GPRS網絡的一部分)的另一個節點的內部地址映射機構實施本發明。所述DNS服務器通常將業務指向GGSN，而現在是指向所述代理服務器。所述代理服務器包括一個依次指向GGSN的地址映射機構。如上所述，根據所述具體實現過程，控制業務或者控制業務和用戶業務二者均以這種方式被代理。
因此本發明優選實施例中，提供了兩種類型接入網絡的有效切換，保持了與目標或者目的網絡的至少部分連接。
所述代理服務器因此允許改變對于GGSN隱形的路由。從而利用同一應用層地址的穩定連接被保持，甚至在數據通過各種網絡而發送時被優化。
在本發明不同實施例中，本發明提供了至少以下優點由于客戶端本地IP地址的改變對于至少一些過程可以被隱藏，并且所述同一應用層IP地址可以跨越不同接入網絡使用，所以每一個應用的數據連接不會在傳送中被干擾。
由于接入改變而產生的復雜性對于設備來說被隱藏。
所述GGSN仍可以正常運行，并且不必知道所述代理服務器的行為，因此通過對現存的GGSN節點本身的不改變或者作最小改變提供這種切換。
所述客戶端仍可以正常運行，并且不必知道所述代理服務器的行為，因此通過對現存的客戶端本身的不改變或者作最小改變提供這種切換。
如果對于所選的APN所述DNS服務器未指向所述代理服務器，則普通操作將發生，并且所述網絡的其余部分不受影響。
所述代理服務器啟用的并在本發明的一些實施例中發現的所述切換機制以最小消息傳送開銷保持了所述客戶端的地址。
因此穩定連接可以被保持，甚至在數據通過不同的網絡被發送時可以被優化。
集中式代理服務器可以優選保持用于記賬的記錄和用于所有各種服務(特別是所述代理服務器同時處理數據和控制信息的情況)的使用目的。
集中式代理服務器可以優化大范圍網絡上的業務流量。
當客戶通過不同的互聯網業務提供者時，集中式代理服務器可以保持唯一的標識。
本發明將參考附圖進行說明，附圖顯示了本發明的重要示例性實施例，這些附圖通過引用包含在本發明中。
圖1為有兩種可能接入網絡的移動網絡的示例概括圖；圖2示出了與一個優選實施例一致的一示例性實施方案；
圖3示出了實現本發明的一優選實施例的呼叫流；圖4示出了實現本發明的一優選實施例的呼叫流；圖5示出了用于實現與本發明的一個優選實施例相一致的系統的過程步驟的概括圖。
具體實施例方式
本申請的若干發明將具體通過優選實施例(僅做例子而不構成限定)來說明。
本發明可以在許多不同環境中實施。為了清楚起見，使用特定實例說明優選實施例，即在例如蜂窩電話網絡的一個無線網絡背景下的用戶設備使用GPRS接入網絡和WLAN接入網絡。這些實例目的不是限制本發明的潛在應用和范圍，本發明的范圍在權利要求中說明。
圖2為一個優選實施例的示例性方案簡略圖。在此實例中，如蜂窩電話的用戶設備202使用一個GPRS接入網絡204。例如，由所述用戶設備探測到一個GPRS接入網絡信號，而沒有探測到WLAN信號。因此，用戶用所述GPRS接入網絡連接。GPRS接入網絡204發送控制業務216和用戶業務214給SGSN206。SGSN執行多個功能，包括GPRS驗證、APN選擇和所述APN的DNS解析(指向代理服務器208而不是直接指向GGSN210)，此解析優選為使代理服務器208作為GGSN出現。DNS服務器218與所述SGSN和代理服務器二者都相連。在此優選實施例中，所用協議為RADIUS，但其他協議可以用在其余實施例中。
在代理服務器208端，使用一個映射機構執行APN翻譯來解析所述GGSN210。在此例中，代理服務器208作為SGSN206向GGSN210顯現。在生成到GGSN的連接后，代理服務器可以為控制業務和用戶業務兩者指定路由。如果代理服務器錨定了所有的控制和用戶業務，所有的業務通過代理服務器從SGSN到GGSN傳送。如果代理服務器僅錨定了控制業務，代理服務器指定SGSN為到GGSN的用戶業務結束點。導致在用戶業務從SGSN直接流向GGSN時控制業務通過代理服務器從SGSN流向GGSN。在此實例中，代理服務器為控制業務216充當錨定點，同時用戶業務被直接發送到GGSN214。
當一個用戶設備202在如WLAN接入網212的另一個接入網范圍內漫游時，一個切換過程開始。代理服務器208檢查到對該用戶會話已經存在并且為新的接入網絡更新所述PDP上下文。控制和用戶業務被轉交給新的接入網絡212，同時取消與舊的接入網絡的連接。在優選實施例中，在被發送到所述GGSN210(或其他相應節點)之前，控制業務和用戶業務兩者通過代理服務器208發送。
因此，在一個示例實施方案中，一個優選的實施例中呼叫流程從一個GPRS接入網開始。控制業務從接入網絡流向SGSN，然后到所述代理服務器，再到GGSN。用戶業務可以沿這條路徑，也可以直接從SGSN到GGSN。
當用戶在使用WLAN接入網時，控制和數據都優選地錨定在所述代理服務器，并且從那里發送到GGSN。
在優選實施例中，代理服務器在連接到SGSN時作為一個GGSN。類似地當連接到GGSN時，代理服務器作為一個SGSN。當移動設備連接到GPRS網絡時，SGSN作為一個GGSN連接到代理服務器。代理服務器映射APN信息而從APN映射表中識別實際的GGSN。該代理服務器代理了從SGSN到實際的GGSN的連接請求。因此，通過代理服務器，PDP上下文在SGSN和本地GGSN間建立。所有的此PDP上下文的控制和數據流都流經代理服務器。由于GPRS隧道協議(GTP)允許控制和數據業務的分離，對于代理服務器的一個優化是僅控制業務和數據業務路徑(或GTP-U隧道)在SGSN和GGSN間直接建立。對于WLAN連接，代理服務器作為隧道終止網關，具有從客戶端到代理服務器的互聯網協議安全(IPSec)隧道。在這種情況下，代理服務器作為一個SGSN連接到實際的GGSN，其既處理控制數據也處理用戶數據。
使用代理服務器的切換以下一個示例性實施例討論的是在使用包括一個代理服務器的改進系統的接入網絡間的切換。由于在優選實施例中通過代理服務器建立一個到普通網關節點GGSN的會話，所以在不同的無線接入數據網絡間可以實現無縫切換。當一個移動節點例如在GPRS網絡和WLAN網絡間漫游時，此事件的順序如下1、客戶端在連接到GPRS網絡之后，啟動所述初級PDP上下文建立。
2、由于代理服務器對于所選的APN被配置為GGSN節點，所以SGSN通過發送一個創建PDP上下文請求到代理服務器來執行所述GTP隧道建立。
3、代理服務器執行所述APN映射以識別實際的GGSN，它支持所述所請求的服務。PDP上下文創建請求被代理到該實際GGSN。
4、在此過程中，該網絡執行在3GPP規范TS24.008中說明的授權和驗證。PDP上下文通過代理服務器在SGSN和GGSN間建立，在控制平面(control plane)中工作。GGSN分配一個IP地址給客戶端。
5、所述客戶端可以使用GGSN分配的PDP地址與外部網絡進行通信。所有業務數據通過SGSN在GGSN和客戶端間流動。
6、在進入WLAN覆蓋區域時，在客戶端和WLAN網絡間啟動連接建立。
7、對于WLAN接入代理服務器執行用戶的授權/驗證，并且啟動向所述實際GGSN的PDP上下文轉換。
8、現存的PDP上下文GTP-U隧道從SGSN切換到代理服務器。從這點起，在WLAN上的所有的業務流經代理服務器。
9、當移動節點離開WLAN覆蓋區域，對于所連接的SGSN，GPRS會話被更新。SGSN創建或更新通向所述代理服務器的PDP上下文。
10、代理服務器更新在GGSN上的PDP上下文信息，GGSN把GTP-U隧道從代理服務器轉移到SGSN。從那點起，業務流經SGSN。
無縫漫游此例中所述呼叫流如圖3所示，圖中所示每一步驟解釋如下GPRS連接建立1、移動節點連接到GSM空氣界面以啟動GPRS會話。通過提供移動節點的分組的臨時移動臺用戶標識(TMSI)或者國際移動臺用戶標識(IMSI)和隨機存取與詢問(RAI)，將GPRS連接到SGSN。執行完GPRS連接之后，此時所述移動節點處于“準備好”(READY)狀態，以激活所述PDP上下文。
2、所述移動節點發送帶有所有所要求的參數的一個激活PDP上下文請求信息給SGSN，所述所要求的參數就是網絡服務接入點識別符(NSAPI)、隧道識別符(TI)、PDP類型、可選的PDP地址、可選的APN、所請求的服務質量(QoS)和任一個PDP配置選項。通過與歸屬位置寄存器(HLR)一起作用，SGSN執行授權和驗證用戶的安全功能(圖中未示)。這些安全功能完成之后，是DNS解析(圖3步驟2a與2b所示)，其中輸入是APN，從DNS得到的響應是所述代理服務器地址。
3、SGSN執行APN選擇/GGSN解析，其結果將代理服務器視為GGSN，發送一個創建PDP上下文請求信息給作為GGSN的代理服務器。隨后在創立請求中發送如下最少數量的參數PDP類型、APN、所協商的QoS、終端設備ID(TEID)、網絡服務接入點識別符(NSAPI)、移動用戶綜合業務數字網絡(MSISDN)、選擇模式、收費性質(charging characteristics)。
4、代理服務器在請求中識別APN值，并且使用一個內部的APN映射表映射到實際的APN。此映射的APN用來為這個服務識別所述實際的GGSN。發生一個第二DNS解析(如圖3步驟3a、3b)，其中輸入為映射的APN，所述DNS的響應是GGSN地址。隨后代理服務器代理初級PDP上下文創建請求到此GGSN。在此數據路徑優化的情況下，數據隧道直接在GGSN和SGSN之間，代理服務器為數據的SGSN節點明確指定所述值為實際的SGSN IP地址，此情況在圖4中明示。在圖4中，有用戶和控制業務可流過的兩個分離的數據隧道。代理服務器通過分離用戶和控制業務完成數據路徑的優化。
5、GGSN驗證所述請求，在其PDP上下文表中創建一個新的數據項，生成一個計費ID(charging ID)。這就允許GGSN在SGSN和外部分組數據網絡之間傳送PDP PDU。GGSN返回一個帶有被批準值的創建PDP上下文響應，包括動態分配的IP地址。
6、代理服務器驗證從GGSN接收的響應，并代理返回到SGSN。
7、基于所協商的QoS協議，SGSN選擇無線優先權和分組數據流ID。一個帶有所協商的參數(PDP類型、PDP地址、隧道識別符、所協商的QoS協議、無線優先權、分組數據流ID和PDP配置選項)的激活PDP上下文接受信息被發送到移動節點。此時SGSN能在GGSN和移動節點之間路由PDP PDU。
GPRS數據流8、客戶端使用GGSN授權的PDP地址作為IP地址與其他節點進行通信。客戶端和SGSN之間的業務使用標準的GPRS機制進行傳送。有兩種控制和用戶業務使用的GTP隧道SGSN與代理服務器之間的GTP隧道和代理服務器與GGSN之間的GTP隧道。
漫游進入WLAN熱點區域客戶端自動(通過探測一個優選的WLAN)或者人工(明確啟動)地被觸發來啟動到WLAN的一個切換。WLAN連接的建立和連接的切換過程如下說明
WLAN連接建立9、客戶端通過802.11無線與WLAN接入點連接，為了額外的安全，接入點(或所述熱點區域網關)可以執行任何授權和安全功能，包括基于局域網的擴展認證協議(EAPOL)、Wi-Fi保護接入(WPA)。
10、通過包括IMSI值和可選的APN信息，客戶端發送一個請求給代理服務器用以建立一個安全連接。代理服務器通過標準程序為WLAN接入執行客戶端的驗證。
11、關于GGSN，代理服務器識別出這個IMSI和APN存在一個GTP隧道。為執行隧道切換，代理服務器發送一個帶有上下文參數的更新PDP上下文請求，這些參數在3GPP規范TS29.060中定義。
12、GGSN驗證所述更新請求并發送更新響應給代理服務器。在此過程中，由于接入網絡的改變，任何新的QoS值都可能被協商。
13、代理服務器發送一個會話建立響應給客戶端，包括在通過GPRS在GTP隧道建立期間由GGSN分配的所述IP地址。由于代理服務器作為GPRS和WLAN業務的錨定點，使得這變得可行。
14、現在客戶端通過不同的接入網絡以不同的優先權級別到同一個GGSN有多個流路徑。由于代理服務器保持了通向客戶端的同一IP地址，使得客戶端的IP地址未發生改變，從而未對更高層協議產生影響。在代理服務器和所述GGSN之間只有一個GTP隧道并且控制業務和用戶業務兩者都在此GTP隧道中分發。所述分組通過WLAN被發送到代理服務器，其將分組隧道發送到所述GGSN。GGSN將分組去封裝后發送給外部網絡。指定客戶端的分組到達所述GGSN后，通過GTP隧道發送給代理服務器。該分組在代理服務器端去封裝，并通過WLAN連接轉送給客戶端。代理服務器在GPRS和WLAN之間切換業務路徑。這樣，整個業務流被無縫切換到WLAN連接。漫游出WLAN熱點區域-返回到GPRS15、當移動節點漫游出WLAN熱點區域，并且WLAN信號強度弱到低于臨界級別時，通過如上步驟1的GPRS連接的操作，客戶端啟動GPRS連接。應該說明，如果移動設備已經是GPRS連接，則此步驟可任選。當移動設備是GPRS連接并回到GPRS，則移動設備執行路由區域更新程序。
16、客戶端向SGSN發送一個創立GPRS會話請求，這和上述步驟2相似。
17、SGSN發送一個創建PDP上下文請求給作為如上步驟3的一個代理服務器的代理服務器。
18、代理服務器驗證所述請求并為此IMSI檢查任一現存PDP上下文(或GTP隧道)。由于有上下文與IMSI相連，代理服務器發送一個更新PDP上下文請求給相應的GGSN。代理服務器IP地址被用作控制和用戶平面隧道結束點(place tunnel endpoint)。
19、GGSN更新所述PDP上下文信息，并且發送更新PDP上下文響應給代理服務器。
20、代理服務器發送創建PDP上下文響應給SGSN。
21、SGSN使用從代理服務器接收的信息回復客戶端，同前述步驟7。
22、通過SGSN和代理服務器，來自客戶端的數據在GPRS連接上被發送到同一個GGSN節點。由于在任一外部節點觀察時所述會話沒有改變，該會話無縫切換回到GPRS網絡。有兩種GTP隧道SGSN與代理服務器之間的GTP隧道和代理服務器與GGSN之間的GTP隧道。再次說明的是，用戶和控制業務可以被分離，從而，用戶和控制業務可以分離傳送也可以沿著同一路徑傳送。
此代理服務器的一個實施例數據流說明如圖3所示。在此無分離的數據隧道的基于代理服務器的切換中，第一步是使客戶端連接到代理服務器，并為控制和用戶平面數據(place data)與代理服務器創建一個PDP上下文。(步驟310)。下一步驟是使代理服務器為控制平面數據和用戶平面數據二者建立到GGSN的GTP隧道。以此過程，包括控制和用戶業務的所有數據都通過代理服務器從SGSN傳送到GGSN。當客戶進入WLAN領域，一個更新PDP上下文請求從代理服務器發送給所述GGSN，其中關于客戶已進入WLAN區域的信息被發送(步驟330)。控制和用戶平面數據路徑從SGSN切換到代理服務器，并且數據流通過代理服務器從客戶端發送到GGSN(步驟340)。當客戶離開WLAN區域，其再次連接到GPRS系統并且更新PDP上下文，使得數據流通過SGSN和代理服務器從客戶端發送到GGSN。
此代理服務器的另一實施例的另一數據流說明如圖4所示。在此具有一個單獨數據路徑的基于代理服務器的切換中，第一步是使客戶端連接到代理服務器，并用代理服務器創建一個初級PDP上下文(步驟410)。下一步驟是使代理服務器建立到GGSN的GTP隧道(步驟420)。代理服務器為GGSN指示對于用戶平面數據SGSN為隧道結束點，對于控制平面數據，代理服務器本身是隧道結束點。然后代理服務器為SGSN指示對于用戶平面數據GGSN為隧道結束點，對于控制平面數據，代理服務器本身是隧道結束點(步驟430)。這一過程之后，對于控制和用戶平面數據就有分離的路由。控制業務在兩個GTP隧道-SGSN和代理服務器之間的GTP隧道與代理服務器和GGSN之間的GTP隧道-中發送。用戶業務在SGSN和GGSN之間的一個GTP隧道中發送(步驟430)。當客戶進入到WLAN區域時，客戶要求建立通往代理服務器的WLAN會話，其中關于客戶進入WLAN區域的信息被發送(步驟440)。隨后代理服務器接收這個請求，檢查是否有這一用戶和這一APN的會話。如果存在，代理服務器發送“更新PDP上下文請求”給GGSN。在此更新PDP上下文請求中，代理服務器從SGSN處接管了用戶平面數據，使得控制和用戶平面數據都通過代理服務器傳送。使用這個方法的一個優點是當用戶與GPRS連接時只通過代理服務器發送控制業務。數據業務將在SGSN和GGSN之間直接隧道傳送，如同在標準的GPRS結構中，從而降低了用戶數據的跳躍。當用戶與WLAN連接時，代理服務器處理控制平面業務和用戶平面業務。當客戶離開WLAN區域時，其必須接著連接到GPRS系統并更新PDP上下文，使得用戶數據流開始通過SGSN從客戶端發送到GGSN并繞越代理服務器。對于所述控制業務，數據將通過SGSN和代理服務器從客戶端流向GGSN，使得代理服務器對于控制信息成為錨定點。
在一個示例性的實施例中，通過代理服務器建立了到普通的網關節點GGSN的會話，并且在不同無線數據網絡中可以實現無縫切換。圖5說明了實現此實施例要遵循的一個事件流程。這并不意味只有這些步驟可以實現本發明，而是說明不同類的步驟也是可行的。
首先，客戶端在連接到GPRS網絡之后，啟動所述初級PDP上下文建立(步驟510)。隨后，由于SGSN為移動節點被配置為所述GGSN節點，其通過發送一個創建PDP上下文請求給WG執行所述GTP隧道建立(步驟520)。在此優選實施例中，所述網絡執行如在3GPP規范TS24.008所說明的授權和驗證。下一步，WG執行所述APN映射識別用戶預訂的實際GGSN。PDP上下文創建請求被代理到這個實際的GGSN(步驟530)。PDP上下文在SGSN和GGSN之間通過WG建立，在控制平面工作。GGSN分配IP地址給客戶端(步驟540)。隨后，客戶端可以使用GGSN分配的PDP地址與外部網絡進行通信。所有的業務通過代理服務器在GGSN和客戶端之間流動(步驟550)。在此示意性實施例中，代理服務器對于業務成為所述錨定點，并具有關于用戶會話的所有信息。或者是，為了優化路由，代理服務器只錨定控制業務。在此情況下，用戶業務被直接從SGSN發送到GGSN。因為代理服務器錨定了控制業務，但其仍然有用戶會話的所有必要信息。在進入一個WLAN覆蓋區域之后，客戶檢測到WLAN的存在并且啟動到代理服務器的所述連接建立，通過提供包括IMSI的驗證證明，在WLAN網絡上充當WG(步驟560)作用。代理服務器為WLAN接入執行用戶的授權/驗證，并且啟動通向GGSN的一個PDP上下文轉換(步驟570)。對于用戶和控制業務現存的GTP隧道結束點被更新為代理服務器。從那點起，所有的用戶和控制業務通過代理服務器在WLAN上流向GGSN(步驟580)。當移動節點離開WLAN覆蓋區域，在連接的SGSN處更新GPRS會話(步驟590)。所述SGSN創建或者更新指向代理服務器的PDP上下文，然后代理服務器在GGSN處更新PDP上下文信息(步驟595)。如果代理服務器錨定用戶和控制業務，因為代理服務器已作為通向GGSN的用戶和控制業務的所述隧道結束點，代理服務器除了在接入網絡變化時告知所述GGSN，沒有額外的所需動作。如果代理服務器只錨定控制業務，其更新GGSN來改變用戶業務隧道結束點并變為SGSN。
根據本發明公開的實例，其中提供一種無線通信的方法，包括以下步驟當一個多功能移動客戶在一個GPRS會話中時，發送GPRS控制和用戶業務到一個SGSN；對于所述客戶端透明地通過一個代理服務器發送至少所述GPRS控制業務到GGSN；并且直接從所述SGSN或者通過所述代理服務器，發送所述GPRS用戶業務到一個GGSN。
根據本發明公開的實施例，其中提供一種無線通信的方法，包括以下步驟當一個多功能移動客戶端使用一個基于IP的接入技術接入一個GPRS網絡時，發送控制業務和用戶業務到一個代理服務器；并對于所述移動客戶端透明地從所述代理服務器發送所述控制業務和用戶業務到一個GGSN。
根據本發明公開的實例，其中提供一種無線網絡系統，包括適配于支持來自移動客戶端的GPRS業務和一個非GPRS及基于IP的業務的、通過GPRS協議與GGSN通信的一個代理服務器；其中，當所述移動客戶端使用一個GPRS接入網絡時對于所述移動客戶端透明地通過一個代理服務器發送GPRS控制業務到所述GGSN；并且，通過所述代理服務器或者直接從一個SGSN發送GPRS用戶業務到所述GGSN，以及，其中，當所述移動客戶端使用一個非GPRS、基于IP的接入網絡時發送控制業務和用戶業務二者到所述代理服務器；并且對于所述移動客戶端透明地發送控制業務和用戶業務二者到所述GGSN。
改型和變化如本領域內技術人員所認識，在本發明應用中說明的本發明的概念能在一個極大應用范圍內被改型和變化，因此要求專利保護的范圍并不限于給出的具體示例性教導。
當在一個網絡覆蓋范圍內移進移出時，與本發明所揭示思想相一致并且在本發明所揭示思想范圍之內，本發明可以被實現的一個例子是使用任何數量的網絡類型來保持穩定的連接。
使用本發明所揭示思想，與本發明所揭示思想相一致并且在本發明所揭示思想范圍之內，本發明可以被實現的另一個例子是增強型數據速率GSM演進技術(EDGE)網絡WiFiMAX技術保證穩定連接。
使用本發明所揭示思想，與本發明所揭示的思想相一致并且在本發明所揭示思想范圍之內，本發明可以被實現的另一個例子是使用一個路由器或者其他設備作為一個遠離所述GGSN的獨立單元的代理服務器。
使用本發明所揭示思想，與本發明所揭示思想相一致并且在本發明所揭示思想范圍之內，本發明可以被實現的另一個例子是使用一個集成電信系統充當遠離所述GGSN的代理服務器。
使用本發明所揭示思想，與本發明所揭示的思想相一致并且在本發明所揭示思想范圍之內，本發明可以被實現的另一個例子是使用一個代理服務器作為一個數據分配點，其中數據被分為兩個獨立流，并且對于具體連接所述流被代理服務器所優化。
其他可幫助說明變型和實施方案的一般背景可以在McGraw-Hill公司2005出版的S.Kasera，N.Narang所著的“3G移動網絡”中找到，在此通過引用被包括進來。
縮寫詞以下為一個縮寫列表，其含義由所述應用決定。這些縮寫詞目的只為澄清，而不是為限制所述申請范圍，更不是使本領域內技術人員混淆常用含義。
本發明說明書的任何部分不應被認為暗示任何特定元件、步驟，或者功能是必須包括在所述權利要求范圍內的必要特征，要求保護的主題內容的范圍只由被允許的權利要求限定。而且，除非有以分詞形式隨后的精確詞匯“用于......的裝置”，否則沒有一個權利要求目的是援引美國法典第35部112條第6款。
提交的權利要求書目的在于盡可能詳實，并且沒有主題內容被經意地放棄、貢獻或拋棄。
權利要求
1.一種無線通信的方法，包括以下步驟當多功能移動客戶端在通用分組無線網絡(GPRS)會話中時，發送GPRS控制和用戶業務到服務GPRS支持節點(SGSN)；對于所述客戶端透明地通過代理服務器發送至少所述GPRS控制業務到網關GPRS服務節點(GGSN)，并且直接從所述SGSN或者通過所述代理服務器，發送所述GPRS用戶業務到GGSN。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述代理服務器處決定所述用戶業務的路由，并且通過所述代理服務器使該信息對于所述SGSN和所述GGSN變得可以利用。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述用戶業務的路由被所述代理服務器提供的所述隧道結束點所指定，其中如果所述SGSN對于用戶業務被指定為所述隧道結束點，則所述用戶業務繞開所述代理服務器從所述SGSN直接發送到GGSN，并且其中，如果所述代理服務器對于用戶業務被指定為所述隧道結束點，則所述用戶業務通過所述代理服務器從所述SGSN發送到所述GGSN。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，從所述SGSN到所述代理服務器的GPRS控制業務或者GPRS控制和用戶業務的路由通過一個由SGSN可訪問的地址解析節點內部的地址解析機制所產生。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，從所述代理服務器到所述GGSN的GPRS控制業務或者GPRS控制和用戶業務的路由通過由代理服務器可訪問的一個所述代理服務器內部的地址映射機制和一個地址解析節點內部的地址解析機制所產生。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，通過把所述用戶業務隧道結束點更新為所述代理服務器或者所述SGSN，所述GPRS用戶業務路由可以在任何時候被改變。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，當所述移動客戶端在一個GPRS會話期間轉換到非GPRS、基于IP的接入技術時，對于所述客戶端使用代理服務器作為一個無線網關，同時通過所述代理服務器持續發送至少一些GPRS控制和用戶業務。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，基于IP的接入網絡技術是一個無線局域網絡。
9.根據權利要求7所述的方法，其中，當接入網絡改變時，所述客戶端應用層IP地址并不改變，其中，代理服務器保持所述用戶會話的控制和維持所述IP地址的不變。
10.根據權利要求7所述的方法，其中，在切換所述接入網絡期間，通過所述代理服務器保持通向所述GGSN的用戶會話的控制，在保持服務連續性同時，可以改變接入網絡。
11.一種無線通信的方法，包括以下步驟當使用基于IP的接入技術一個多功能移動客戶端接入GPRS網絡時發送控制業務和用戶業務到代理服務器，并且對于所述移動客戶端透明地從所述代理服務器發送所述控制業務和用戶業務到GGSN。
12.根據權利要求11所述的方法，還進一步包括以下步驟當移動客戶端轉換到一個GPRS接入技術時，從所述移動客戶端發送控制和用戶業務到一個SGSN；并且對于所述移動客戶端透明地從所述SGSN發送至少GPRS控制業務到所述代理服務器；并且直接從所述SGSN或者通過所述代理服務器發送所述GPRS用戶業務到所述GGSN。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，在所述代理服務器處決定所述用戶業務的路由，并且由所述代理服務器使該信息對于所述SGSN和所述GGSN變得可以利用。
14.根據權利要求12所述的方法，其中，通過把所述用戶業務隧道結束點更新為所述代理服務器或者所述SGSN，所述GPRS用戶業務路由可以在任何時候被改變。
15.根據權利要求12所述的方法，其中，所述用戶業務的路由被所述代理服務器所提供的所述隧道結束點所指定，其中如果所述SGSN對于用戶業務被指定為所述隧道結束點，則所述用戶業務繞開所述代理服務器從所述SGSN直接發送到GGSN，并且如果所述代理服務器對于用戶業務被指定為所述隧道結束點，則所述用戶業務通過所述代理服務器從所述SGSN發送到GGSN，從而分離控制和用戶業務。
16.根據權利要求2所述的方法， 其中，對于所述移動客戶端透明地從所述代理服務器到所述GGSN的業務的所述路由通過一個所述代理服務器內部的地址映射機制和一個地址解析節點內部的地址解析機制所產生。
17.根據權利要求12所述的方法，其中，當通過所述代理服務器在切換時保持所述用戶會話的控制和維持所述IP地址的不變而改變接入網絡時，所述客戶端應用層IP地址并不改變。
18.根據權利要求12所述的方法，其中，在通過所述代理服務器保持通向所述GGSN的用戶會話的控制和在切換時變換接入網絡時，可以改變接入網絡，同時保持服務連續性。
19.一種無線網絡系統，包括適配于支持來自移動客戶端的GPRS業務和非GPRS及基于IP的業務的、和可以通過GPRS協議與GGSN匹配通信的代理服務器；其中，當所述移動客戶端使用GPRS接入網絡時對于所述移動客戶端透明地通過代理服務器發送GPRS控制業務到所述GGSN，并且，通過所述代理服務器或者直接從SGSN發送GPRS用戶業務到所述GGSN，并且，其中當所述移動客戶端使用一個非GPRS、基于IP的接入網絡時控制業務和用戶業務二者都被發送到所述代理服務器；并且，對于所述移動客戶端透明地發送控制業務和用戶業務二者到所述GGSN。
20根據權利要求19所述的系統，其中，到所述代理服務器的路由是通過使用地址解析節點內部的一個地址解析機構實現的，并且所述代理服務器到所述GGSN的路由是通過使用一個所述代理服務器內部的地址映射機構和一個所述地址解析節點內部的地址解析機構達到的。
21根據權利要求19所述的系統，其中，當所述移動客戶端使用一個GPRS接入網絡時，由代理服務器通過利用指定所述用戶業務的所述隧道結束點來決定所述用戶業務的路由。
22根據權利要求19所述的系統，其中，當所述移動客戶端使用一個GPRS接入網絡時，如果所述代理服務器被指定為一個所述用戶業務的隧道結束點，則通過所述代理服務器發送所述用戶業務到所述GGSN；并且，如果所述SGSN被指定為所述用戶業務的隧道結束點，則所述用戶業務被直接發送到所述GGSN。
23根據權利要求19所述的系統，其中，當所述移動客戶端使用一個GPRS接入網絡時，通過更新所述用戶業務的隧道結束點，所述用戶業務可以在任何時候被改變；其中，所述用戶業務的隧道結束點可以是代理服務器或SGSN。
24根據權利要求19所述的系統，其中，當所述移動客戶端從第一類的第一接入網絡轉向第二類的第二接入網絡時，所述代理服務器至少為所述控制業務充當錨定點，并且保持到所述GGSN的路由，和改變兩個接入網絡間的所述控制路徑。
25根據權利要求19所述的系統，其中，當所述移動客戶端從第一類的第一接入網絡轉向第二類的第二接入網絡時，所述用戶業務根據所述接入網絡的類型被發送。
26根據權利要求20所述的系統，其中，所述第一接入網絡類型是一個GPRS接入網絡，并且其中，所述第二接入網絡類型是一個WLAN接入網絡。
27根據權利要求19所述的系統，其中，當由所述代理服務器充當所述錨定點并且保持對用戶會話的控制和在接入網絡被改變時維持所述IP地址的不變而改變接入網絡時，所述客戶端IP地址并不改變。
28根據權利要求19所述的系統，其中，由所述代理服務器充當所述錨定點并且保持通向所述GGSN的用戶會話的控制和在所述接入網絡間切換，接入網絡可以被改變，同時保持服務連續性。
全文摘要
在無線環境中對于接入網絡的改變，代理服務器提供了一個錨定點。一個示例性實施例是在不同網絡間漫游時通過一個切換機制，使用代理服務器的概念用來保持與一個網關服務節點的一致連接。在一個實施例中，所述客戶端通過接入網絡與代理服務器相連接，并且所述代理服務器管理和跟蹤通向網關服務節點的用戶會話。然后所述客戶端通過代理服務器與包括互聯網在內的任何分組業務網絡相連接。當客戶端從一個網絡轉向另一個網絡時，其使用一個切換機構指示所述代理服務器的改變和代理服務器本身，并在保持通向所述網關服務節點的用戶會話時改變所述接入網絡。涉及的所述切換機構是高效的、最小信息開銷并且可以保持所述客戶端的應用層IP地址不變。由于在不同網絡間的漫游并且所述服務是無縫持續進行的，因此所述數據連接不會被打斷。
文檔編號H04L12/66GK101084645SQ200580039611
公開日2007年12月5日 申請日期2005年11月18日 優先權日2004年11月18日
發明者尼什·坎特, 阿舒特·拉爾帕林 申請人:阿澤爾網絡公司