用于通用无线接入网关的系统和方法转让专利

申请号 : CN03815527.3

文献号 : CN100584120C

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 阿里·阿克金迈克尔·S·博雷拉

申请人 : 3柯姆公司

摘要 :

多个实施例提供一种用于在不同无线接入技术之间无缝漫游的系统和方法。在示范性实施例中,通用无线接入网关(UWAG)包括共享部件和第一环境接入模块(EAM),第一环境接入模块与共享部件通信,使得接入到利用第一无线接入技术的第一网络。此外,UWAG包括与共享部件通信的第二EAM。第二EAM和共享部件使得接入到第二网络,该第二网络利用不同于第一无线接入技术的第二无线接入技术。也提供包括各种指针块和数据块的示范性数据结构,用于在不同无线接入技术之间切换。

权利要求 :

1.一种用于移动节点在不同网络的不同无线接入技术之间无缝漫游的 方法,所述网络至少包括第一网络和第二网络,该方法包括:向通用无线接入网关提供共享部件和第一环境接入模块,以建立与第一 网络的第一无线连接;

利用第一无线接入技术,沿着该第一无线连接,通过该通用无线接入网 关指示移动节点与该第一环境接入模块的链接,使移动节点与该第一网络通 信;

向该通用无线接入网关提供第二环境接入模块;

利用该共享部件和该第二环境接入模块,在该通用无线接入网关和第二 网络之间,建立第二无线连接;

移动节点或该通用无线接入网关决定是否切换到该第二无线连接,并在 决定切换时,终止与该第一网络的第一无线连接;以及利用与该第一无线接入技术不同的第二无线接入技术,沿着该第二无线 连接,通过该通用无线接入网关指示移动节点与该第二环境接入模块的链 接,使移动节点与该第二网络通信,从而移动节点从利用该第一无线接入技 术进行通信无缝地切换到利用该第二无线接入技术进行通信。

2.如权利要求1所述的方法,其中:该第一无线接入技术和该第二无 线接入技术包括无线以太网技术、码分多址技术和全球移动通信系统技术中 的至少一种。

3.如权利要求1所述的方法,其中:该共享部件包括该第一无线接入 技术和该第二无线接入技术所共用的功能。

4.如权利要求1所述的方法,其中:该第一环境接入模块包括专用于 该第一无线接入技术的功能,该第二环境接入模块包括专用于该第二无线接 入技术的功能。

5.如权利要求1所述的方法,其中该第一环境接入模块与一第一背景 数据块相关联,该第一背景数据块存储与该第一无线接入技术相关联的数 据,并且通过将一现时背景指针链接到所述第一背景数据块,实现移动节点 与该第一环境接入模块的链接,其中该现时背景指针指向与移动节点正在使 用的现时背景相关联的数据。

6.如权利要求5所述的方法,其中该第二环境接入模块与第二背景数 据块相关联,该第二背景数据块存储与该第二无线接入技术相关联的数据, 并且通过将一转移背景指针链接到第二背景数据块,实现移动节点与该第二 环境接入模块的链接,其中该转移背景指针指向与移动节点正在切换到的转 移背景相关联的数据。

7.如权利要求6所述的方法,其中通过切换该现时背景指针和该转移 背景指针来实现移动节点从利用该第一无线接入技术进行通信到利用该第 二无线接入技术进行通信的切换。

8.如权利要求1所述的方法,其中:该第一无线接入技术和该第二无 线接入技术使用不同的成帧机制。

9.如权利要求8所述的方法,其中:该第一无线接入技术使用具有点 对点协议的互联网协议,该第二无线接入技术使用不具有点对点协议的互联 网协议。

10.如权利要求8所述的方法,其中:该第二无线接入技术使用具有点 对点协议的互联网协议,该第一无线接入技术使用不具有点对点协议的互联 网协议。

11.如权利要求1所述的方法,其中:所述网络还包括由第一网络和该 第二网络组成的第三网络。

12.一种用于实现移动节点在不同网络的不同无线接入技术之间无缝漫 游的装置,所述网络包括第一网络和第二网络,该装置包括:第一提供装置,用于向通用无线接入网关提供共享部件和第一环境接入 模块以建立与第一网络的第一无线连接;

第一通信装置,利用第一无线接入技术,沿着该第一无线连接,通过该 通用无线接入网关指示移动节点与该第一环境接入模块的链接,使移动节点 与该第一网络通信;

第二提供装置,用于向该通用无线接入网关提供第二环境接入模块;

连接建立装置,利用该共享部件和该第二环境接入模块,在该通用无线 接入网关和第二网络之间建立第二无线连接;

决定装置,用于利用移动节点或该通用无线接入网关决定是否切换 到该第二无线连接,连接终止装置,用于在移动节点或该通用无线接入网关决定切换到该第 二无线连接时终止与该第一网络的第一无线连接;以及第二通信装置,利用与该第一无线接入技术不同的第二无线接入技术, 沿着该第二无线连接,通过该通用无线接入网关指示移动节点与该第二环境 接入模块的链接,使移动节点与该第二网络通信,从而移动节点从利用该第 一无线接入技术进行通信无缝地切换到利用该第二无线接入技术进行通信。

13.一种通用无线接入网关,其使得移动节点能够在不同网络的不同无 线接入技术之间无缝漫游,所述网络包括第一网络和第二网络,该通用无线 接入网关包括:共享部件;

第一环境接入模块,用于与该共享部件通信,并与移动节点链接使得其 接入到利用第一无线接入技术的第一网络;以及第二环境接入模块,用于与该共享部件通信,并与移动节点链接使得其 接入到第二网络,该第二网络利用不同于该第一无线接入技术的第二无线接 入技术,其中该通用无线接入网关或移动节点可决定是否切换到该第二无线连接,并 在决定切换时,终止与该第一网络的第一无线连接,并且该通用无线接入网 关通过指示移动节点与该第二环境接入模块的链接,使移动节点与该第二网 络通信,以实现移动节点能够在不同网络的不同无线接入技术之间无缝漫 游。

14.如权利要求13所述的通用无线接入网关,其中:该第一无线接入 技术包括无线以太网技术,该第二无线接入技术包括码分多址技术。

15.如权利要求13所述的通用无线接入网关,还包括:第三环境接入 模块,与该共享部件通信,使得接入到利用第三无线接入技术的网络。

16.如权利要求15所述的通用无线接入网关,其中:该第一无线接入 技术包括无线以太网技术,该第二无线接入技术包括码分多址技术,该第三 无线接入技术包括全球移动通信系统技术。

17.如权利要求13所述的通用无线接入网关,其中:该共享部件包括 该第一无线接入技术和该第二无线接入技术所共用的功能。

18.如权利要求13所述的通用无线接入网关,其中:该第一环境背景 接入模块包括专用于该第一无线接入技术的功能,该第二环境背景接入模块 包括专用于该第二无线接入技术的功能。

19.如权利要求13所述的通用无线接入网关,其中:该第一无线接入 技术和该第二无线接入技术使用不同的成帧机制。

20.如权利要求13所述的通用无线接入网关,其中:该通用无线接入 网关执行专用于分组数据服务节点和802.11漫游网关的功能。

说明书 :

技术领域

本发明涉及无线电信网络。更特别地,本发明涉及一种用于在通用无线 接入网关中在多种无线接入技术之间切换的系统和方法。

背景技术

无线技术已经成为现代通信的重要部分。从蜂窝电话到个人数字助理, 无线技术使得装置能够在处于移动设置时与网络和其他装置通信。此外,随 着无线网络持续发展,并且移动装置持续变得更为流行,可预料到无线技术 的重要性和实用性也将增加。
已经建立了许多接入技术用于无线通信,比如码分多址(CDMA)、全 球移动通信系统(GSM)、电子电器工程师协会(IEEE)802.11、时分多址 (TDMA)等。遗憾的是,当前的无线网络通常不允许移动装置利用多种无 线接入技术进行通信。这种限制可能极大地限制移动电话的实用性,并且妨 碍移动装置在采用给定无线接入技术的网络不可用时的工作。
因此,期望具有一种能够克服与现有技术相关的上述缺陷的、用于无线 通信的系统和方法。这可通过利用一种通用无线接入网关来实现,该网关用 于允许移动节点所用无线接入技术的切换。

发明内容

多个实施例提供一种用于移动节点在不同网络的不同无线接入技术之 间无缝漫游的方法,所述网络至少包括第一网络和第二网络。示范性方法包 括:向通用无线接入网关提供共享部件和第一环境接入模块,以建立与第一 网络的第一无线连接。此外,该方法包括:利用第一无线接入技术,沿着该 第一无线连接,通过该通用无线接入网关指示移动节点与该第一环境接入模 块的链接,使移动节点与该第一网络通信。此外,该方法还包括:向该通用 无线接入网关提供第二环境接入模块。此外,该方法包括:利用该共享部件 和该第二环境接入模块,在该通用无线接入网关和第二网络之间,建立第二 无线连接。该示范性方法还包括:移动节点或该通用无线接入网关决定是否 切换到该第二无线连接,并在决定切换时,终止与该第一网络的第一无线连 接。该示范性方法还包括:利用与该第一无线接入技术不同的第二无线接入 技术,沿着该第二无线连接,通过该通用无线接入网关指示移动节点与该第 二环境接入模块的链接,使移动节点与该第二网络通信。从而移动节点从利 用该第一无线接入技术进行通信无缝地切换到利用该第二无线接入技术进 行通信。
本申请还提供一种示范性通用无线接入网关,其使得移动节点能够在不 同网络的不同无线接入技术之间无缝漫游,所述网络包括第一网络和第二网 络。该通用无线接入网关包括:共享部件;第一环境接入模块,用于与该共 享部件通信,并与移动节点链接使得其接入到利用第一无线接入技术的第一 网络。此外,该通用无线接入网关还包括:第二环境接入模块,用于与该共 享部件通信,并与移动节点链接使得其接入到第二网络,该第二网络利用不 同于该第一无线接入技术的第二无线接入技术。其中,该通用无线接入网关 或移动节点可决定是否切换到该第二无线连接,并在决定切换时,终止与该 第一网络的第一无线连接,并且该通用无线接入网关通过指示移动节点与该 第二环境接入模块的链接,使移动节点与该第二网络通信,以实现移动节点 能够在不同网络的不同无线接入技术之间无缝漫游。
此外,本申请还提供一种用于实现移动节点在不同网络的不同无线接入 技术之间无缝漫游的示范性装置,所述网络包括第一网络和第二网络。该示 范性装置包括:第一提供装置,用于向通用无线接入网关提供共享部件和第 一环境接入模块以建立与第一网络的第一无线连接;第一通信装置,利用第 一无线接入技术,沿着该第一无线连接,通过该通用无线接入网关指示移动 节点与该第一环境接入模块的链接,使移动节点与该第一网络通信;第二提 供装置,用于向该通用无线接入网关提供第二环境接入模块;连接建立装置, 利用该共享部件和该第二环境接入模块,在该通用无线接入网关和第二网络 之间建立第二无线连接;决定装置,用于利用移动节点或该通用无线接入网 关决定是否切换到该第二无线连接,连接终止装置,用于在移动节点或该通 用无线接入网关决定切换到该第二无线连接时终止与该第一网络的第一无 线连接;以及第二通信装置,利用与该第一无线接入技术不同的第二无线接 入技术,沿着该第二无线连接,通过该通用无线接入网关指示移动节点与该 第二环境接入模块的链接,使移动节点与该第二网络通信,从而移动节点从 利用该第一无线接入技术进行通信无缝地切换到利用该第二无线接入技术 进行通信。
此外,本申请提供用于在通用无线接入网关之内在不同无线接入技术之 间无缝漫游的另一示范性方法。该示范性方法包括:将现时背景指针链接到 第一背景数据块,该第一背景数据块存储与第一无线接入技术相关联的数 据。此外,该方法包括:与利用该第一无线接入技术的第一网络通信。该方 法还包括:从第二网络接收与第二无线接入技术相关联的数据。该方法还包 括:将与该第二无线接入技术相关联的数据存储于第二背景数据块之内;将 转移背景指针链接到该第二背景数据块。此外,该方法还包括:切换该现时 背景指针和该转移背景指针;与利用该第二无线接入技术的第二网络通信。
在本申请所述的另一示范性实施例中,一种通用无线接入网关具有存储 器,该存储器用于存储在数据处理系统上执行的应用程序所访问的数据。此 外,该数据结构包括:管理指针块,具有现时背景指针和转移背景指针。该 数据结构还包括:第一背景数据块,存储有链接到第一环境接入模块数据块 的第一数据指针块。此外,该现时背景指针链接到该第一背景数据块。该数 据结构还包括:第二背景数据块,存储有链接到第二环境接入模块数据块的 第二数据指针块,该转移背景指针连接到该第二背景数据块。
本申请中所述的另一示范性方法包括:将现时背景指针链接到与第一无 线接入技术相关联的第一背景数据块。此外,该方法包括:向通用无线接入 网关提供共享部件和第一环境接入模块,以建立与第一网络的第一无线连 接。此外,该方法包括:利用该第一无线接入技术,沿着该第一无线连接, 与该第一网络通信。该方法还包括:向该通用无线接入网关提供第二环境接 入模块,该第二环境接入模块被链接到该共享部件。此外,该方法包括:将 转移背景指针链接到第二背景数据块,该第二背景数据块对应于不同于该第 一无线接入技术的第二无线接入技术。此外,切换该现时背景指针和该转移 背景指针。该方法还包括:使用该共享部件和该第二环境接入模块,在该通 用无线接入网关和第二网络之间建立第二无线连接。该方法还包括:利用该 第二无线接入技术,沿着该第二无线连接,与该第二网络通信。

附图说明

图1表示示范性无线电信网络的框图;
图2表示在图1的无线电信网络中使用的示范性通用无线接入网关 (UWAG)的功能方框图;
图3表示与图2的UWAG一起使用的示范性数据结构的方框图;
图4表示与图2的UWAG一起使用的另一示范性数据结构的方框图; 以及
图5a-5d表示示范性数据结构,其说明了在图2的UWAG之内在不同 无线接入技术之间切换。

具体实施方式

I.示范性无线电信网络
在示范性实施例中,无线电信网络可包括通用无线接入网关(UWAG), 该网关使得移动节点能够在使用不同无线接入技术的网络之间无缝漫游。在 示范性情形中,UWAG具有共享部件,该共享部件含有多种不同无线接入技 术所共用的通用功能。此外,UWAG还可包括环境接入模块(EAM),该 模块含有正在使用的无线接入技术类型所专用的功能。举例说明,示范性 UWAG可具有CDMA EAM,其具有专用于CDMA的功能。由此,相对于 共享部件之内的通用功能,这些EAM可用作插入式模块。
现在转向附图,图1表示示范性无线电信网络10,其中,移动节点12 可经由UWAG60与网络70通信。此外,网络70可与本地代理80通信,移 动节点12可经由UWAG60与认证服务器90通信。随后将更具体地描述图1 中所示的其他中间部件。应当理解,无线电信网络10可选地包括更多或更 少部件,比如附加的UWAG或认证服务器。
A.示范性移动节点
在本实施例中,移动节点12可以是任何类型的无线装置,比如蜂窝电 话、膝上型电脑、便携式传真装置、个人数字助理(PDA)和/或双路寻呼机。 此外,移动节点12可包括多种不同的无线收发器,这些无线收发器用于利 用任意数量的不同无线接入技术来发送和接收数据。例如,在本实施例中, 移动节点12可经由接入技术,比如码分多址2000(CDMA2000)、IEEE802.1、 全球分组无线服务(GPRS)和/或通用移动电信系统(UMTS)(随后将会 更具体地描述所有这些接入技术),与UWAG60通信。此外,应当理解, 在替代的实施例中,移动节点12在无线电信网络10之内可采用其他类型的 无线接入技术。例如,移动节点12可选地使用用于无线发送和接收数据的 技术,比如时分多址(TDMA)或频分多址(FDMA)。此外,应当注意, 尽管图1仅描绘了单个漫游移动节点12,但是任意数量的移动节点可选地在 无线电信网络10之内与UWAG60通信。
B.示范性网络
尽管在图1中将网络70描绘为单个实体,但是应当理解,广泛多样的 网络类型可包含于网络70之内。例如,网络70可包括CDMA2000网络、 IEEE802.11网络和/或GPRS/UMTS网络,所有这些网络可以或不可相互通 信。此外,网络70可包括网络类型的组合。例如在替代的实施例中,网络 70可包括IEEE802.11局域网(LAN)和有线线路IEEE802.3以太网的组合。
C.示范性本地代理
本地代理80可以是注册服务器,移动节点12可远程接入该服务器,以 与网络70通信。此外,本地代理80可与UWAG60通信,并且包括暂停 (timeout)机制(图中未示出),以便在其未响应时暂停到达UWAG60的 连接。在本实施例中,本地代理80可安装在电话公司的中心办公室(CO)。 此外,本地代理80能够连接/断开来自不同移动节点的数千个用户会话。用 于本实施例中的示范性本地代理80可以是并入了集成通用计算平台(例如, HiPerArcTM)卡的全控制企业网络集线器,二者可从本发明的受让人 (assignee)3COM公司商业性获得。该计算平台卡可允许本地代理80运行 可商业性获得的独立操作系统,比如被设计用于示范性无线电信网络10的 定制操作系统。
此外,本地代理80可利用其他远程接入软件产品,比如RADIUS(远 程认证拨入用户服务)或DIAMETER软件。这些协议可在与认证服务器90 通信期间被利用。此外,前述连接机制也可利用RADIUS协议,其在互联网 工程任务小组(IETF)注解请求(RFC)2865——“远程认证拨入用户服务 (RADIUS)”中有所描述,这里通过参考在整体上具体地并入其内容。应 当理解,一些其他可商业性获得或公知的本地代理和连接协议也可与本实施 例一起使用。
D.示范性认证服务器
认证服务器90可以是任意类型的服务器或计算装置,在连接到网络70 时,对于移动节点12执行认证和接入授权。与RADIUS协议相一致,认证 服务器90可代表移动节点12从UWAG60接收一接入请求包,并且认证服 务器90以接入接受包或接入拒绝包(未示出这些包)做出响应。接入请求 包、接入拒绝包和接入接受包的格式在RFC2865中有所描述。
移动节点12可通过各种不同机制来认证。例如,移动节点12可利用用 户名/密码方案。与认证服务器90一起进行自身认证。如果认证服务器90判 定用户名和密码无效,则以接入拒绝包拒绝所请求的连接。可选地,如果用 户名和密码有效,则认证服务器90以接入接受包,使得移动节点12经由 UWAG60接入网络70。如果认证服务器90不可用或者无法处理它已接收的 用户名和密码,则请求UWAG60尝试与其他认证服务器的连接。
II.使用不同无线接入技术的示范性通信
在本实施例中,图1所示移动节点12可利用CDMA2000、IEEE802.11、 GPRS和/或UMTS,但是其他无线接入技术是可选使用的。关于任何这些接 入技术的更多信息,可参考2002年7月01日所提交的题名为“用于在无线 网络之间漫游的系统和方法”的美国专利申请序号10/186,810(MBHB案号 02-048-A),这里通过参考在整体上具体地并入其内容。
A.示范性CDMA通信
CDMA是用于流行的数字扩频、蜂窝电话服务的无线通信系统。CDMA 协议族不仅包括CDMA、而且包括cdmaOne和CDMA2000。除非另有说明, 出于本申请的目的,提及CDMA时则包括cdmaOne和CDMA2000无线通信 技术(包括它们所有的标准通信协议)、以及基于CDMA2000的任何未来 无线通信技术。关于CDMA技术、通信协议和部件的更多信息,可参考电 信工业协会(TIA)所公布的CDMA标准(例如,TIA/EIA IS-2000系列)。 也应当理解,除非另有说明,标准CDMA部件与本实施例一起使用。
CDMA包括空中链路、无线网络和互联网协议(IP)标准的组套(suite), 其允许蜂窝装置(即移动节点)的IP网络接入。在本实施例中,移动节点 12可通过与基站系统14协商一空中链路(airlink)信道,来获得网络接入。 基站系统14可包括天线比如无线塔,用于发送和/或接收CDMA信号,但是 也可选地使用其他传输机制。此外,应当理解,基站系统14可包括其他标 准CDMA部件,比如基站控制器(BSC)和/或移动切换中心(MSC)。
一旦分配了空中链路信道,基站系统14之内的BSC可利用接口(比如 A8/A9接口)建立与接口节点20的包数据会话(例如,包控制功能(PCF))。 接口节点20以软件、硬件或二者的组合来实施。此外或可选地,接口节点 20是UWAG60或基站系统14的一部分。
此外,接口节点20可利用其他接口,比如A10/A11或“无线接入网(RAN) -分组数据服务节点(PDSN)接口”(R-P接口),建立与UWAG60的包数 据会话。如随后所述,UWAG60可包括用于PDSN的功能,其能够用于处理 CDMA数据。
在本实施例中,移动节点12然后可启动点对点协议(PPP)会话,该会 话被终止于UWAG60。IP通信量可被承载于PPP会话之上,并且可在移动 节点12和UWAG60之间被传送。UWAG60还负责将IP通信量转接到网络 70(可包括IP网络,比如互联网)。关于PPP的更多信息,可参考RFC1661, 这里通过参考在整体上具体地并入其内容。
B.示范性802.11通信
IEEE802.11是通用无线接入技术,该技术允许在2.4GHz无线频谱之上 类似以太网(Ethernet-like)的媒体成帧(framing)。与有线线路以太网(在 此也称为IEEE802.3或简称为802.3)相类似,无准入控制,使用载波检测 多址访问(CSMA)。然而,在IEEE802.3使用冲突检测时,比如,通过在 已发送的每帧中以时间为单位包含该帧的持续时间,IEEE802.11(此处也称 为无线以太网或简称为802.11)使用冲突避免。一旦802.11站发送一帧,其 他802.11站可避免发送,直到该帧之内所指定的持续时间已经到期为止。
此外,802.11包可使用与802.3包相同的格式,由此能够经由802.11接 入点(比如图1所示802.11接入点30),从无线以太网被传递到有线线路 以太网设置。在本实施例中,802.11接入点30将从移动节点12接收到的数 据转送到UWAG60。此外,如随后所述,UWAG60可包括通常由802.11漫 游网关进行的功能,其通常接收和处理802.11数据。关于无线以太网的更多 信息,可参考电子电器工程师协会(IEEE)标准802.11a、802.11b和802.11g, 这里通过参考在整体上具体地并入其内容。
802.11网络中的认证能够以多种方式进行。基于用户身份/密码对的相对 简单的机制可用于认证移动节点。此外,802.11网络可采用802.1x,其为用 于IEEE802网络的基于端口的认证协议。802.1x允许客户机(例如移动节点 12)、接入点(例如802.11接入点30)和认证服务器(例如认证服务器90) 一起工作,以便为网络接入而认证该客户机。802.1x一般使用可扩展认证协 议(EAP),交换认证信息。EAP允许使用各种认证机制和参数(比如一次 性密码、Kerbero、透明LAN服务(TLS))以及其他机制。关于EAP的更 多信息,可参考RFC2284,这里通过参考在整体上具体地并入其内容。
C.示范性GSM通信
可用于示范性无线电信网络10中的其他无线接入技术是全球移动通信 系统(GSM),其一般使用窄带TDMA信号用于无线传送数据。GSM协议 族不仅包括GSM,而且包括通用分组无线协议(GPRS)和通用移动电信系 统(UMTS)。除非另有说明,出于本申请的目的,提及GSM时则包括 GPRS/UMTS(包括它们的所有标准通信协议)、以及基于GPRS/UMTS的 任何未来无线通信技术。此外,其他GSM标准,比如GSM增强数据速率演 进(EDGE)和第三代GSM业务(3GSM),也可与本实施例一起使用。关 于GSM技术、通信协议和部件的更多信息,可参考欧洲电信标准协会(ETSI) 所公布的GSM标准。
尽管它们有技术差异,但是GSM和CDMA能够以类似方式工作。代替 PDSN和PCF,GSM能够分别使用网关GPRS支持节点(GGSN)和服务GPRS 支持节点(SGSN)。同时,GSM可使用GPRS隧道协议(GTP)接口,胜 过R-P接口。由此,如图1所示,移动节点12可经由接口节点40(其可为 SGSN)与UWAG60通信。此外,如随后所述,UWAG60可包括一般由GGSN 进行的功能。应当理解,除非另有说明,标准GSM部件可与本实施例一起 使用,并且可用与本实施例相关的CDMA技术及其部件,容易地替换GSM 技术及其部件。
D.在不同无线接入技术之间的示范性切换(handoff)
在本实施例中,当移动节点12从它当前正在使用的无线接入技术切换 到不同的无线接入技术,或者从它当前正在使用的UWAG切换到不同的 UWAG时,会产生切换。在示范性无线电信网络10之内进行的两类切换是 内联UWAG切换和互联UWAG切换。在内联UWAG切换中,移动节点与 之通信的UWAG可保持不变,但是移动节点可漫游到采用不同无线接入技 术的网络。举例来说,如果移动节点12原本利用CDMA与UWAG60通信 (例如,经由基站系统14和接口节点20),但是然后切换和开始利用无线 以太网(例如,经由802.11接入点30),则发生内联UWAG切换。在这种 情形下,UWAG60不得不动态地改变移动节点12所用的成帧类型。
在互联UWAG切换中,移动节点12可停止与UWAG的通信,并且漫 游到新UWAG。在该情形中,发生硬切换,这表明,在实现连接到新UWAG 之前,与旧UWAG的连接可能被中断。此外,硬切换可被移动IP切换跟随, 这表明,与旧UWAG之内的旧外部代理相对,该移动节点接入新UWAG之 内的新外部代理。
可选地,在互联UWAG切换情形中,无线网络10可采用延迟切换。在 延迟切换期间,在经由新UWAG向/从该移动节点输送(tunnel)通信量的同 时,移动节点可保持与正在服务的(旧)UWAG通信。当移动节点的用户会 话变为暂停或闲置一段时间时,新UWAG可通过终止到达UWAG的隧道, 将移动IP代理广告发送到该移动节点,来完成该延迟切换,从而将被触发以 进行移动IP切换到新UWAG之内的新外部代理。
III.示范性环境接入模块
现在转向图2,示出了表示UWAG60之内示范性功能部件的方框图。在 本实施例中,UWAG60可包括共享部件210和多个协议专用EAM(比如 PDSN EAM220、802.11EAM230和GGSN EAM240)。共享部件210可包 括多种不同无线接入技术所共用的功能。协议专用EAM可包括专用于各无 线接入技术的功能(例如,802.11EAM包括专用于802.11接入技术的功能)。
此外,尽管在图2中未示出,但应当理解,UWAG60可包括使用任何公 知存储机制的存储单元,比如:磁或光硬盘驱动器、缓冲器或存储器单元(例 如,随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、 可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM))。如随后所述, 用于存储关于移动节点12的数据的各种数据结构可保存于UWAG60的存储 单元之内。此外,UWAG60也包括中央处理单元(CPU),用于处理从无线 网络10之内的移动节点12和/或其他部件接收的数据。
A.示范性共享部件
共享部件210可包括任何数量的不同无线接入技术(比如CDMA、802.11 和GSM)所共用的功能。例如,当前的共享网关210可支持移动IP,由此 包括与本地代理80通信的外部代理。此外,共享部件210可支持各种成帧 和封装协议,比如点对点协议(PPP)。共享部件210也可包括各种安全功 能,比如互联网协议安全(IPsec)、防火墙和入口过滤,所有这些可阻止未 授权的客户机接入网络70。
各种认证机制(比如RADIUS和Diameter)也可包含于共享部件210之 内。共享部件210也可具有多种不同寻址(addressing)和路由(routing)机 制,比如路由信息协议(RIP)、开放最短路径优先(OSPF)路由协议、中 间系统对中间系统(IS-IS)路由协议、以及边缘网关协议(BGP)。此外, 共享部件210也可支持其他各种各样的功能,比如:简单网络管理协议 (SNMP)服务器和通用管理信息库(MIB)、法律执行通信协助法(CALEA) 下的合法窃听、网络地址解析(NAT)和服务质量(QoS)。应当理解,这 里所述的功能仅是示范性的,共享部件210可选地包含与这里所指不同的功 能。此外,应当理解,共享部件210之内的任何功能能够以硬件、软件或二 者的组合来实施。
B.示范性协议专用EAM
如图2所示,UWAG60也可包括任意数量不同的协议专用EAM。这些 EAM用作可经由各种应用程序接口(API)插接到共享部件210的插入式模 块。此外,这些EAM使得移动节点12利用不同无线接入技术漫游并且与网 络通信。
PDSN EAM220可具有专用于PDSN的多种功能。因此,UWAG60可执 行CDMA网络中所用的PDSN功能。特别地,PDSN EAM220使得UWAG60 支持R-P(A10/A11)接口和PDSN对PDSN(P-P)接口。此外,PDSN EAM220 使得UWAG60存储PDSN MIB,其包括各种不同类型的数据。特别地,PDSN MIB含有管理网络70的网络服务供应商希望收集的关于PDSN EAM220的 管理信息。
802.11EAM230执行专用于802.11漫游网关的功能。例如802.11 EAM230支持各种移动节点到网关的接口,其可基于移动IP、RADIUS和/ 或Diameter协议。此外,802.11 EAM230也可包括通常存在于802.11漫游 网关之内的漫游网关MIB。
GGSN EAM240可包括专用于GSN网络和GGSN部件的任何数量的功 能。例如,GGSN EAM240使得UWAG60支持各种GSM接口,比如GTP-u 接口、GTP-c接口和GTP’接口。此外,GGSN EAM240也可包括通常存在 于标准GGSN之内的GGSN MIB。
应当理解,在本实施例中,多于一个的协议专用EAM可被同时激活。 这样,移动节点12可在使用不同无线接入技术的网络之间漫游,或者移动 节点12可同时使用多种无线接入技术。此外,UWAG60能够这样被实施, 协议专用EAM220、230、240成为软件包的一部分,并且基于软件密钥,在 特定时间仅激活特定EAM。例如,如果客户仅购买用于PDSN EAM220和 802.11EAM230的软件密钥,而未购买GGSN EAM240的各软件密钥,则将 无法操作如GGSN EAM240这样的系统。
IV.用于与EAM一起使用的示范性数据结构
图3表示示范性数据结构300,其可存储于UWAG60或者与UWAG60 通信的其他部件(例如,外部数据库)之内。数据结构300保持跟踪与移动 节点12正在使用的当前无线接入技术相关联的数据。此外,如果移动节点 12执行了使它使用新无线接入技术的切换,则数据结构300保持跟踪与移动 节点12将使用的新(转移)接入技术相关联的数据。
如图3所示,数据结构300含有通过各种指针而彼此链接的任何数量的 数据块。在本实施例中,数据结构300包括现时(active)用户列表310、管 理指针块320、第一背景数据块330和第二背景数据块340。
A.示范性现时用户列表
现时用户列表310可将用户名或硬件标识符(例如,用于移动节点)与 指针相关。然后每个指针可链接到管理指针块,比如管理指针块320。由此, 每个访问UWAG60的移动节点具有对应的管理指针块。举例来说,在本实 施例中,移动节点12对应于现时用户列表310之内的用户2。如图2所示, 与用户2相关联的指针链接到管理指针块320。应当理解,现时用户列表310 可列出任何数量的用户,并且任何数量的指针可与每个用户相关联。此外, 在数据结构300内部的其他数据块之内所含的数据可选地存储于现时用户列 表310之内,并且直接与用户名或硬件标识符相关。
B.示范性管理指针块
管理指针块包括指针,该指针链接到与具体的无线接入技术或“背景 (context)”(对应的移动节点正在该背景中操作)相关联的数据。此外, 管理指针块具有指针,该指针链接到与新(转移)无线接入技术相关联的数 据,在移动节点执行切换时将使用该新无线接入技术。
举例来说,在示范性数据结构300中,管理指针块320具有现时背景指 针,其指向与移动节点12正在使用的现时背景(例如,无线接入技术)相 关联的数据。此外,管理指针块320也包括转移背景指针,其指向与移动节 点12正在切换到的转移背景相关联的数据。
如果无转移(例如切换)正在发生,则该转移背景指针指向NULL值。 此外,如果无线接入技术当前未在使用中,比如在移动节点12被初次开启 时,该现时背景指针指向NULL值。
在本实施例中,管理指针块320之内的示范性现时背景指针可指向第一 背景数据块330。第一背景数据块330包括与移动节点12所用的当前无线接 入技术(例如为无线以太网)相关联的数据。此外,管理指针块320之内的 示范性转移背景指针可指向第二背景数据340。第二背景数据块340包括与 移动节点12寻求使用的新无线接入技术(例如CDMA2000)相关联的数据。
如随后所述,依据移动节点12的状态,管理指针块320之内的指针将 数据块切换到它们所指之处。此外应当理解,可选地,管理指针块320包括 更多或更少指针,或者第一和/或第二背景数据块330、340之内所存储的数 据可替代地并入于管理指针块320之内。
C.示范性背景数据块
如前所述,第一和第二背景数据块330、340包括与移动节点12的现时 和转移背景有关的数据。在本实施例中,第一背景数据块330包括数据指针 块332、EAM数据块334、记账信息数据块336和用户简介数据块338。类 似地,第二背景数据块340包括数据指针块342、EAM数据块334、记账信 息数据块346和用户简介数据块348。
i.示范性数据指针块
如图3所示,数据指针块332、342可包括一组指针(例如EAM指针、 记账信息指针、用户简介指针等),这些指针分别链接到第一和第二背景数 据块330、340之内的其他数据块334-338和344-348。此外,每个数据指针 块332、342也可包括EAM类型块,其描述对应的背景数据块330、340所 采用的无线接入技术类型。举例来说,如果移动节点12当前正在使用无线 以太网,则数据指针块332之内的EAM类型块指示“无线以太网”。此外, 如果移动节点12正在转移到CDMA2000网络,则数据指针块342之内的 EAM类型块是“CDMA2000”。此外,每个数据指针块332、342可保留有 连接状态块,该连接状态块描述用于对应背景数据块330、340的当前连接 状态(例如现时操作、闲置操作等)。
ii.示范性EAM数据块
在本实施例中,示范性EAM数据块334、344可存储数据属性,这些数 据属性分别专用于背景数据块330、340所表示的无线接入技术。例如,在 本实施例中,如果移动节点12当前正在使用无线以太网,则EAM数据块 334可包括与无线以太网有关的数据。类似地,如果移动节点12正在漫游和 寻求使用不同的无线协议,比如CDMA2000,则该转移背景块之内的EAM 数据块344可包括与CDMA2000有关的数据。
这样,EAM数据块334、344之内所存储的实际数据可依据移动节点12 正在使用和/或转移到的接入技术。例如,如果移动节点12正在使用和/或转 移到一般需要PPP的接入技术,比如CDMA2000或UMTS,则对应的EAM 数据块例如包括连接身份、正在使用的压缩类型(如果有的话)、授权信息、 协议安装/撤销阶段和状态、和/或重试和暂停值。
可选地,如果移动节点12正在使用和/或转移到一般不需要成帧的接入 技术,比如802.11或GPRS,则对应的EAM数据块例如可包括协议安装/撤 销阶段和状态、动态主机配置协议(DHCP)关联信息、ARP关联信息、各 种网络地址(例如,用于802.11接入点30)、和/或正在使用的压缩类型(如 果有的话)。应当理解,更多或更少的数据属性可包括于EAM数据块334、 344之内,并且这里的讨论仅说明了示范性实施例。
iii.示范性通用(generic)数据块
如图3所示,第一和第二背景数据块330、340也可包括通用数据块, 该通用数据块提供关于移动节点12的信息,其不依赖于正在使用的无线接 入技术类型。举例来说,背景数据块330、340均分别包括记账信息数据块 336、346。记账信息数据块336、346可包括诸如记账身份、移动节点12发 送和接收的包和字节的数量、用于移动节点12的预付账单信息(如果适用)、 用于移动节点12的连接时间和连接持续时间的时间印章等信息。此外,背 景数据块330、340也可分别包括用户简介数据块338、348,这些用户简介 数据库包含诸如名称、email地址等用户信息、以及在移动节点12的认证期 间从认证服务器90返回的其他此类数据。
应当理解,任何数量的其他通用数据块可包含于第一和第二背景数据块 330、340之内。例如,提供与移动节点12的数据传送历史有关信息的通用 数据块可选地包含于背景数据块330、340之内。
D.示范性数据块共享
在替代的实施例中,各种块之内的指针可指向相同数据块以节省存储空 间。例如,图4示出了说明此点的另一示范性数据结构400,用于与UWAG60 一起使用。数据结构400包括现时数据列表410、管理指针块420、第一背 景数据块430和第二背景数据块440,所有这些基本上与先前数据结构300 之内的各组成310、320、330、340相近似。然而,在本数据结构400中, 记账信息块336、346可被替换为单个记账信息块450。这样,每个共享数据 块432、442之内的记账信息指针可指向相同的记账信息块450。在两个背景 数据块共享相同信息时,这种机制可防止重复数据占用存储器空间。从该实 例中应当理解,数据结构300之内的任何数据块(例如,用户简介数据块438、 448)可被多于一个的指针所共享或链接到多于一个的指针。
还应当理解,在替代的实施例中,数据结构300、400包括以不同方式 实施的更多或更少数据块。例如,替代的数据结构也可包括第三背景数据块, 以保持跟踪移动节点12所用的以前背景。此外,在替代的实施例中,与经 由指针而被连接相对而言,该数据块可在单个线性数据块之内实现。此外, 数据结构300、400之内的每个块利用硬件、软件或二者组合来实施。
此外,在替代的实施例中,在建立新背景数据块(例如,对应于新无线 接入技术)期间,在撤销旧背景数据块(例如,对应于旧无线接入技术)之 前。UWAG60等待阈值延迟期间。这样,在该阈值延迟期间,UWAG60和 移动节点12可经由新、旧无线接入技术通信。当正在使用的新无线接入技 术在已经执行切换后不久尚未完全稳定时,该机制很有用。
V.不同无线接入技术之间的示范性切换
图5a-5d表示UWAG60在切换期间将现时数据块切换到不同的无线接 入技术的的示范性实施例。在图5a中,管理指针块320之内的现时背景指 针指向第一背景数据块330,该第一背景数据块330例如对应于无线以太网 技术。这样,UWAG60和移动节点12可在此时利用无线以太网进行通信。
此外,在图5a中,移动节点12未处于潜在的切换情形或转移状态。这 样,UWAG60之内的转移背景指针指向NULL值520,表明未有发生向新的 无线接入技术的转移,因为其他无线接入技术在此时对于移动节点12并非 可用或需要。
图5b表示,移动节点12正在漫游,并且遇到可行的无线接入技术(例 如,对应于第二背景数据块340),该无线接入技术不同于现时背景指针所 指定的(例如,对应于第一背景数据块330)。在这种情形下,无线电信网 络10之内的移动节点12、UWAG60和/或另一部件可决定执行切换到新无线 接入技术。因此,在本实施例中,UWAG60可指示管理指针块320之内的转 移背景指针链接到第二背景数据块340(例如,对应于CDMA2000技术)。 如图5b所示,现时背景指针仍指向第一背景数据块330,表明移动节点12 此时仍在使用无线以太网。
在图5c中,转移背景指针和现时背景指针可交换它们所指向的数据块。 这样,转移背景指针现在指向第一背景数据块330(例如,与无线以太网相 对应),并且现时背景指针指向第二背景数据块340(例如,与CDMA2000 相对应)。这样,移动节点12现在可利用第二背景数据块340之内所指定 的无线接入技术(例如,CDMA2000),与UWAG60通信。此外,由于向 新无线接入技术的切换已完成(即,现时背景指针现已切换为指向第二背景 数据块340),转移指针现在可切换为指回NULL值,如图5d所示。
这样,本范例使得新无线接入技术在旧无线接入技术被撤销之前得以建 立。在新无线接入技术已被建立、并且该转移背景指针链接到它之后,现时 和转移背景指针可切换,并且旧背景数据块(现在由转移背景指针来指向) 在一侧可被拆卸。这样,本实施例在移动节点之内允许第一无线接入技术和 第二无线接入技术之间的“无缝”切换。
还应当理解,UWAG60可同时支持来自任何数量移动节点的任何数量呼 叫,并且UWAG60可依据所接收的呼叫类型,在移动节点之间分配带宽。 举例来说,UWAG例如静态地分配其50%容量给含有802.11的呼叫,分配 30%容量给含有CDMA2000的呼叫,分配20%容量给含有GPRS或UMTS 的呼叫。可选地,UWAG60可依据任何数量的不同因素,比如白昼时间、所 接收的呼叫的优先权、可用网络资源等,执行动态的带宽分配。
本实施例包含许多优点。允许从一种无线接入技术平滑转移到另一接入 技术,使得移动节点12漫游到使用不同无线技术的不同区域。此外,本实 施例使得移动节点在具有不同成帧要求的接入技术之间漫游,比如一般需要 PPP的接入技术(例如,CDMA2000和UMTS)和一般不需要成帧的接入技 术(例如,802.11和GPRS)。
此外,本实施例在任何给定时间使得移动节点12或其他网络部件能够 选择使用最合适的无线接入技术。举例来说,移动节点12、UWAG60或其 他网络部件可评价任何数量的不同因素,比如正在运行的应用程序类型、各 种可用无线技术的强度和成本、以及所需的呼叫成帧参数,来确定使用哪种 无线接入技术。
应当理解,广泛多样的附加和修改可应用于本申请之内所述的示范性实 施例。例如,无线电信网络10之内的任何部件可利用软件、硬件和/或二者 组合来实施。因此,前面的描述仅说明而非限制本发明,正是囊括所有等效 的所附权利要求限定了本发明。
相关申请的交叉参考
本申请要求2002年7月01日所提交的美国专利申请号10/186,957的优 先权,这里通过参考并入其全部教导。