專利名稱：用于候選接入路由器能力發(fā)現(xiàn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于發(fā)現(xiàn)候選接入路由器能力的方法、接入路由器、以及終端。
背景技術(shù)：
候選接入路由器發(fā)現(xiàn)(CARD)的極好背景(資料)在〔1〕中給出。為使讀者熟悉CARD，以下是所述參考文獻(xiàn)的摘錄。
在無線網(wǎng)絡(luò)中，移動節(jié)點(diǎn)需要不時改變它們的接入路由器。為使這種切換無縫，需要事先知道連接到何處。候選接入路由器發(fā)現(xiàn)是用來找到移動節(jié)點(diǎn)可以連接的那些接入路由器。不是所有的路由器都具有同等的能力，為了能夠作出移動節(jié)點(diǎn)能在哪里得到它所需服務(wù)的決定，候選接入路由器發(fā)現(xiàn)要找出候選接入路由器的能力。


圖1圖解說明基本情況。移動節(jié)點(diǎn)MN通過當(dāng)前接入點(diǎn)AP連接到當(dāng)前接入路由器AR。AP1和AP2的覆蓋區(qū)域也覆蓋MN的當(dāng)前位置。所以，有兩個候選接入路由器(CAR)AR1和AR2分別服務(wù)于AP1和AP2。CARD解決IP地址和路由器AR1和AR2的能力。AR3不是CAR，因?yàn)镸N不在AP3的覆蓋區(qū)域內(nèi)。接入點(diǎn)連接到它們服務(wù)的接入路由器。接入路由器還連接到IP網(wǎng)絡(luò)。
移動節(jié)點(diǎn)(MN)定義為能夠移動其對IP網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)的IP主機(jī)。
接入路由器(AR)定義為駐留在接入網(wǎng)中并連接到一個或多個AP的IP路由器。AR提供對MN的IP連接。
接入點(diǎn)(AP)定義為無線電收發(fā)信機(jī)，MN通過它獲得與有線網(wǎng)絡(luò)的層2(L2)連接。
移動節(jié)點(diǎn)MN聽取L2信標(biāo)，以便確定它可連接到CAR的新接入點(diǎn)的位置。需要有反向地址翻譯，以便將AP的L2 ID映象到AP連接到的CAR的IP地址。CAR能力的發(fā)現(xiàn)就有可能選擇能最佳服務(wù)于MN需要的AR。能力信息用作目標(biāo)接入路由器(TAR)選擇算法的輸入。能力例如可以是安全功能、可用帶寬、接入費(fèi)用、以及QoS業(yè)務(wù)。
用CARD可以實(shí)現(xiàn)的一些特征為負(fù)載平衡、最少費(fèi)用呼叫以及資源集約應(yīng)用。基于所述能力信息，移動節(jié)點(diǎn)就可選擇具有最少負(fù)載的AR，因而有助于平衡各AR之間的負(fù)載，或可基于接入價格來選擇新的路由器，以得到最廉價的可能服務(wù)。
資源集約應(yīng)用要求有高帶寬，可能還要求QoS支持。用CARD就可找出適合的AR。
CARD協(xié)議〔2〕是為獲取CAR信息而允許在MN和AR之間以及也在各個AR之間發(fā)信令的IP層協(xié)議。信令可以是由MN編制的或是由網(wǎng)絡(luò)輔助的。在MN編制方式下，MN執(zhí)行CARD協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)輔助方式下，在當(dāng)前AR中執(zhí)行CARD。
當(dāng)MN在聽取L2信標(biāo)時發(fā)現(xiàn)新的AP時，啟動CARD協(xié)議。消息格式取決于在其上發(fā)送消息的接口。MN-AR接口使用ICMP消息(因特網(wǎng)控制消息協(xié)議)，或被捎帶在其它ICMP消息上。接口AR-AR和AR-CARD服務(wù)器使用UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)作為傳輸機(jī)制。對參考文獻(xiàn)〔1〕的引述到此為止。
交換的消息示于圖2。用戶終端1通過CARD請求消息3向當(dāng)前接入路由器2請求CARD消息。當(dāng)前接入路由器用CARD答復(fù)4消息作回答。如果所請求的信息不在當(dāng)前接入路由器中所建立的CAR表中，那么，接入路由器必須向候選接入路由器請求此信息，再將其發(fā)送到用戶終端。因此，當(dāng)前接入路由器2發(fā)送AR-AR CARD請求5到候選接入路由器6，它以AR-AR CARD答復(fù)7作回答。通過這種方法，用戶終端得到候選接入路由器的信息(IP地址和接入路由器能力)，這是接入選擇過程的一項(xiàng)輸入。
CARD消息的內(nèi)容(子選項(xiàng))是
CARD請求L2 ID，優(yōu)先，需要CARD答復(fù)L2 ID，能力容器，IP地址大部分當(dāng)今的移動用戶終端都沒有IP控制平面，所以不能利用CARD信息來選擇新的接入點(diǎn)或新的接入路由器，或從與一個接入網(wǎng)的連接轉(zhuǎn)換到與另一個的連接。而且，許多當(dāng)今的接入網(wǎng)也缺少IP控制平面；其中有UMTS、CDMA 2000和基于GSM的網(wǎng)絡(luò)如GPRS和EDGE。本發(fā)明涉及這類終端，特別涉及具有UTRAN接口和WLAN接口的雙疊層用戶終端。本發(fā)明還涉及支持CARD協(xié)議并連接到這種缺少IP控制平面的網(wǎng)絡(luò)的接入路由器。
當(dāng)今的雙疊層用戶終端的另一缺點(diǎn)是它們須聽取其通向各種接入網(wǎng)的所有接口，以便從各接入網(wǎng)接收L2信標(biāo)，所述信標(biāo)用于使用戶終端知道有其它接入網(wǎng)的存在。聽取所有接口會耗盡終端的電池。
發(fā)明概述本發(fā)明的主要目的是消除或在很大程度上減少當(dāng)今用戶終端的缺點(diǎn)，并允許沒有I P控制平面的用戶終端能檢索在無線網(wǎng)絡(luò)的接入路由器之間的IP控制平面上發(fā)送的候選接入路由器發(fā)現(xiàn)信息(CARD信息)。檢索的CARD信息用來選擇其功能可最好滿足用戶終端要求的候選接入路由器。
本發(fā)明的另一目的是允許將翻譯的CARD信息發(fā)送到缺少IP控制平面的現(xiàn)有和未來終端上，以及發(fā)送到缺少IP控制平面、但連接有按照本發(fā)明的接入路由器的現(xiàn)有和未來接入網(wǎng)上。
這個目的用權(quán)利要求1所述的方法步驟實(shí)現(xiàn)。L3上的CARD協(xié)議信息被翻譯成L2信息消息，它們被傳送到用戶終端，或作為在用戶終端和接入路由器之間承載業(yè)務(wù)建立所用的傳統(tǒng)協(xié)議的擴(kuò)展，或作為由各個接入系統(tǒng)為廣播其系統(tǒng)特征所用的傳統(tǒng)協(xié)議的擴(kuò)展。在前一種情況下，翻譯的CARD信息在當(dāng)前接入路由器和用戶終端之間的L2承載業(yè)務(wù)上發(fā)送，而在后一情況下，翻譯的信息由L2級的每個接入路由器廣播。
按照權(quán)利要求2利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是僅需從接入路由器對用傳統(tǒng)方法在L2上設(shè)置信標(biāo)的協(xié)議信息作少許更改。
按照權(quán)利要求3利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是源自候選接入網(wǎng)中接入路由器的CARD信息由用戶終端通過同一個接口，亦即通到當(dāng)前接入路由器的接口接收。
按照權(quán)利要求7利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是電池消耗大大降低，因?yàn)橛脩艚K端僅在很短暫的期間聽取其所有接口以確定最適合用戶終端需要的接入，這以后，建立對最佳接入路由器的接入，除了已建立接入的那個接口外，用戶終端停用所有其接入網(wǎng)接口。
附圖簡要說明圖1是圖解說明CARD概念的示意圖；圖2是圖解說明在當(dāng)前AR和候選AR之間，以及在用戶終端和當(dāng)前AR之間CARD消息交換的示意圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)視圖；圖4是呼叫流程序列；以及圖5示出本發(fā)明第二實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)視圖。
實(shí)施例的詳細(xì)說明在圖3中，示出駐留在廣域蜂窩網(wǎng)8和無線局域網(wǎng)9(WLAN)的覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶終端1，廣域蜂窩網(wǎng)8和無線局域網(wǎng)9二者都連接到IP基干網(wǎng)10。候選接入路由器6將WLAN連接到IP基干網(wǎng)，而當(dāng)前接入路由器2將蜂窩網(wǎng)8連接到IP基干網(wǎng)。
用戶終端是雙疊層終端，具有兩個接口11、12，通過它們所述終端可分別與WLAN和廣域蜂窩網(wǎng)通信。終端通過層2網(wǎng)關(guān)(L2 GW)13連接到當(dāng)前接入路由器。
WLAN的接入路由器6有許多接入點(diǎn)14，為清晰起見，僅示出一個接入點(diǎn)。
當(dāng)前接入路由器使用CARD協(xié)議與其鄰近的接入路由器交換CARD信息。當(dāng)前接入路由器接收的CARD信息存儲在未示出的CARD列表中。所述CARD協(xié)議信令以線條15示意示出。
按照本發(fā)明的第一實(shí)施例，當(dāng)前接入路由器從其鄰近接入路由器收集的CARD信息被翻譯成相應(yīng)的L2信息，然后將它以消息的形式發(fā)信號通知用戶終端，這些消息是由用戶終端和當(dāng)前接入路由器之間的承載業(yè)務(wù)所建立的傳統(tǒng)協(xié)議的擴(kuò)展。作為擴(kuò)展的消息當(dāng)然必須被用戶終端理解。一旦翻譯的CARD信息被用戶終端所接收，它就可由未示出的TAR選擇算法用于接入選擇。
為實(shí)現(xiàn)上述，當(dāng)前接入路由器包括翻譯器16，翻譯器16從基于IP的CARD信息翻譯到基于L2的信息，所述L2信息被轉(zhuǎn)發(fā)到L2實(shí)體17，實(shí)體17又將此信息發(fā)送到L2GW。L2GW提供用于信令和承載業(yè)務(wù)建立的L2功能并包括L2實(shí)體18，實(shí)體18接收由承載業(yè)務(wù)建立協(xié)議所用的傳統(tǒng)信令消息加上翻譯的CARD信息，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)質(zhì)量(QoS)管理器19，服務(wù)質(zhì)量(QoS)管理器19以傳統(tǒng)方式向用戶終端提供承載業(yè)務(wù)。按照本發(fā)明，QoS管理器還從L2實(shí)體獲取翻譯的CARD信息并通過廣域蜂窩網(wǎng)將其轉(zhuǎn)發(fā)到配備有QoS管理器20的用戶終端。QoS管理器20為了更進(jìn)一步理解傳統(tǒng)協(xié)議消息還配備有裝置21，用于理解有關(guān)翻譯的CARD信息的協(xié)議擴(kuò)展。
在接入路由器6、2中的CARD過程或狀態(tài)示于22、23。在特定實(shí)現(xiàn)方案中，廣域蜂窩網(wǎng)是UMTS。L2GW和當(dāng)前接入路由器共同位于GGSN節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))內(nèi)。L2GW提供UMTS信令和UMTS承載業(yè)務(wù)。L2實(shí)體17、18可以用例如光纖和開放接口互連，以虛線示意。QoS管理器19、20所用的UMTS協(xié)議具有關(guān)于CARD功能的擴(kuò)展，即，反向地址翻譯和CAR能力發(fā)現(xiàn)。
在演變的WCDMA網(wǎng)絡(luò)中，L2GW網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3和接入路由器2位于同一處，一起形成無線電網(wǎng)絡(luò)控制器RNC。
在未來的實(shí)現(xiàn)方案中，L2GW和當(dāng)前接入路由器可以在物理上以及邏輯上分隔開，如圖3所示。
在本發(fā)明的此實(shí)現(xiàn)方案中，用戶終端僅聽取其廣域蜂窩網(wǎng)接口12，并且除接收L2層上的傳統(tǒng)協(xié)議消息外，還從中接收有關(guān)其當(dāng)前接入路由器2能夠借助CARD協(xié)議與之通信的所有候選接入路由器的CARD信息。具體地說，用戶終端不需要啟動其WLAN接口11來獲得有關(guān)WLAN接入路由器6的存在和能力的信息。這些信息以及來自所有其它候選接入系統(tǒng)的信息都在接口12被接收。因此，用戶終端的電池消耗就會減少。如果網(wǎng)絡(luò)中的接入路由器配置成不廣播有關(guān)它們能力的公告，則將減少經(jīng)由空中的信令。
由于要求每個接入路由器能夠發(fā)送翻譯的CARD信息，所以它們以及它們的關(guān)聯(lián)的接入點(diǎn)14必須配備有L2實(shí)體24、翻譯器25和QoS管理器26。
為了減少經(jīng)由空中的信令，僅當(dāng)存在與當(dāng)前接入路由器相比提供更好地滿足用戶終端需要的能力的候選接入路由器時，翻譯的CARD信息才被轉(zhuǎn)發(fā)到用戶終端。為此，用戶終端配備有裝置27，用于對候選接入路由器提供的CARD功能和終端當(dāng)前連接的接入路由器所提供的CARD功能進(jìn)行評估，并僅在所述評估揭示出確有候選接入路由器具有比當(dāng)前接入路由器更好的CARD功能時才啟動由層2翻譯的CARD信息的傳輸，在這種情況下所述裝置適合于發(fā)送相應(yīng)的CARD信息。
當(dāng)前接入路由器的操作員可對發(fā)送到用戶終端的CARD信息進(jìn)行過濾，并可以例如僅僅轉(zhuǎn)發(fā)被傳送到操作員的或由操作員與其合作的對方傳送的與網(wǎng)絡(luò)中的接入路由器相關(guān)聯(lián)的CARD信息。
圖4中示出本發(fā)明第一實(shí)施例中的呼叫流程序列實(shí)例。
圖5中示出本發(fā)明的第二實(shí)施例。該實(shí)施例利用大多數(shù)接入技術(shù)(特別是無線和以太網(wǎng))的廣播能力。和第一實(shí)施例一樣，第二實(shí)施例也不要求用戶終端中有IP控制平面。具體地說，含有上述CARD協(xié)議擴(kuò)展且其中插有CARD信息的CARD答復(fù)消息被翻譯成L2信息，并除傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)的信息外也廣播所述L2信息。在候選接入系統(tǒng)的接入點(diǎn)廣播插入到擴(kuò)展協(xié)議中的信息。
應(yīng)當(dāng)指出，沒有使用IP控制平面信令將翻譯的CARDA信息轉(zhuǎn)發(fā)到用戶終端。用戶終端在來自候選接入系統(tǒng)的廣播傳輸中接收此信息，同時，用戶終端是連接到當(dāng)前接入路由器上。所以用戶終端必須聽取其所有接口，以監(jiān)控來自候選接入系統(tǒng)的廣播傳輸。
廣播的信息用雙向閃電符號表示。用點(diǎn)線示出的閃電來源于未示出的第三接入系統(tǒng)，例如第四代(4G)接入系統(tǒng)，由用戶終端通過附加接口28接收。
第二實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)在于用戶終端接收來自所有候選接入系統(tǒng)的CARD信息，并使用所述信息作為其目標(biāo)接入路由器選擇算法的輸入。所以，能最佳對應(yīng)于用戶終端需要的接入系統(tǒng)會被選擇為接入系統(tǒng)。所以隨后用戶終端到接入系統(tǒng)的連接就是接入到所述最佳接入系統(tǒng)。換句話說，避免以下情景(1)最初，終端連接到第一接入系統(tǒng)的接入路由器，隨后(2)所述接入路由器將其CARD信息發(fā)送到所述終端，然后(3)終端的接入選擇算法對所接收的CARD信息和第一接入系統(tǒng)的能力進(jìn)行比較，并發(fā)現(xiàn)有第二接入系統(tǒng)能最佳對應(yīng)于用戶終端的需要，以及最后(4)所述終端連接到第二接入系統(tǒng)的接入路由器。
一旦終端已連接到所選的接入系統(tǒng)，它繼續(xù)聽取其所有接口，并將所接收的翻譯CARD信息輸入到其接入選擇算法，所述接入選擇算法按常規(guī)進(jìn)行接入選擇。
本發(fā)明有利的第三實(shí)施例是第一和第二實(shí)施例的組合。最初用戶終端聽取其所有接口中廣播的CARD信息、選擇最佳的候選接入路由器、并連接到相應(yīng)的接入系統(tǒng)。這是一個快速和短暫的過程，在此期間電池消耗很高。這結(jié)束了第二實(shí)施例/工作方式。隨后，用戶終端停用其所有接口，通向所選接入網(wǎng)的那個接口除外，并啟動第一實(shí)施例/工作方式，按照此實(shí)施例用戶終端使用擴(kuò)展的UMTS或相應(yīng)的協(xié)議通過它與當(dāng)前接入路由器的連接來聽取候選接入路由器。在此方式中電池消耗很低。第三實(shí)施例確保立即接入最佳接入路由器。
〔1〕Paivi Kankaanpaa，“Candidate Access RouterDiscovery”Helsinki University of Technology，Telecommunicationsoftware and multimedia laboratory，May 28，2003.
〔2〕Pat Calhoun，James Kempf“Context Transfer，HandoffCandidate Discovery，and Dorment Mode Host Alerting(seamoby)”，October 16，2003http://www.irtf.org/html.charters/seamoby-charter.html
權(quán)利要求
1.一種在存在用戶終端的多接入系統(tǒng)中檢索候選接入路由器能力發(fā)現(xiàn)信息(CARD信息)的方法，所述系統(tǒng)包括若干無線網(wǎng)絡(luò)，每個無線網(wǎng)絡(luò)具有各自的接入技術(shù)并且每個無線網(wǎng)絡(luò)包括接入路由器，每個接入路由器具有關(guān)聯(lián)的接入點(diǎn)，所述各接入路由器通過使用IP控制平面上的CARD協(xié)議交換CARD信息，其特征在于將CARD協(xié)議信息翻譯為層2信息消息，并且至少在層2無線業(yè)務(wù)上將每個無線網(wǎng)絡(luò)的翻譯CARD協(xié)議信息發(fā)送到所述用戶終端。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在每個無線網(wǎng)絡(luò)中廣播所述翻譯的CARD協(xié)議信息。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從所述用戶終端當(dāng)前連接的所述當(dāng)前接入路由器發(fā)送所述翻譯的CARD協(xié)議信息。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于僅當(dāng)存在候選接入路由器其提供的能力比所述當(dāng)前接入路由器所提供的能力更好滿足所述用戶終端的需要時，才發(fā)送所述CARD信息。
5.一種在存在用戶終端的多接入系統(tǒng)中檢索候選接入路由器能力發(fā)現(xiàn)信息(CARD信息)的方法，所述系統(tǒng)包括若干無線網(wǎng)絡(luò)，每個無線網(wǎng)絡(luò)具有各自的接入技術(shù)并且每個無線網(wǎng)絡(luò)包括接入路由器，每個接入路由器具有關(guān)聯(lián)的接入點(diǎn)，所述各接入路由器通過使用IP控制平面上的CARD協(xié)議交換CARD信息，其特征在于在所述用戶終端執(zhí)行的以下步驟-首先收聽廣播的已翻譯成層2信息的CARD協(xié)議信息，所述收聽在每個無線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，-其次選擇可提供能最佳滿足所述用戶終端要求的能力的無線網(wǎng)絡(luò)，-將所述用戶終端連接到所述選擇的無線網(wǎng)絡(luò)的接入路由器，方法是建立到達(dá)所述接入路由器的無線連接，此時所述接入路由器成為當(dāng)前接入路由器，以及-最后停止收聽廣播的已翻譯的CARD層2信息，代之以在所述建立的無線連接上收聽從所述當(dāng)前接入路由器發(fā)送的翻譯的CARD層2信息。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述用戶終端是連接到UMTS網(wǎng)絡(luò)的接入路由器的雙疊層UMTS/WLAN終端，其特征在于利用CARD協(xié)議信息擴(kuò)展所述UMTS信令協(xié)議，并且通過使用所述CARD協(xié)議將所述當(dāng)前接入路由器從鄰近接入路由器收集的信息插入到所述協(xié)議擴(kuò)展中。
7.一種無線網(wǎng)絡(luò)的無線接入路由器，所述無線接入路由器配備有協(xié)議和接口裝置(15、22、23)，所述協(xié)議和接口裝置(15、22、23)用于使用IP控制平面上的CARD協(xié)議交換有關(guān)屬于同一無線網(wǎng)絡(luò)或?qū)儆谝粋€或多個不同無線網(wǎng)絡(luò)的各鄰近接入路由器能力的信息，所述后面的接入路由器是用于把用戶終端接入多接入環(huán)境中的候選路由器，其特征在于用于把所述IP平面上的所述CARD協(xié)議信息翻譯成相應(yīng)的層2信息的翻譯器(16)。
8.如權(quán)利要求7所述的無線接入路由器，其特征在于裝置(27)，它用于對由候選接入路由器提供的所述CARD功能和由所述終端當(dāng)前連接的所述接入路由器所提供的CARD功能進(jìn)行評估，并且僅在所述評估揭示出存在具有比所述當(dāng)前接入路由器的更好的CARD功能的候選接入路由器時才啟動層2翻譯CARD信息的傳輸，在這種情況下所述裝置適合于發(fā)送相應(yīng)的CARD信息。
9.一種終端，它沒有IP控制平面并且用于包括權(quán)利要求7所述的接入路由器連接到的各接入網(wǎng)的多接入環(huán)境中，所述終端包括用于傳輸和接收的傳統(tǒng)裝置，其特征在于用于理解在層2上發(fā)送的與翻譯的CARD信息有關(guān)的協(xié)議擴(kuò)展的裝置(21)。
全文摘要
一種在處于多接入系統(tǒng)中的用戶終端中檢索候選接入路由器能力發(fā)現(xiàn)(CARD)信息的方法。在IP控制平面上在接入系統(tǒng)中的各接入路由器之間交換CARD信息，但用戶終端沒有IP控制平面。按照本發(fā)明，將CARD協(xié)議信息翻譯成L2信息消息，將其發(fā)送到用戶終端，或作為在用戶終端和接入路由器之間承載業(yè)務(wù)建立所用的傳統(tǒng)協(xié)議的擴(kuò)展，或作為由各個接入系統(tǒng)為廣播其系統(tǒng)特征所用的傳統(tǒng)協(xié)議的擴(kuò)展。在前一情況下，翻譯的CARD信息在當(dāng)前接入路由器和用戶終端之間的L2承載業(yè)務(wù)上發(fā)送，而在后一情況下，翻譯的信息由每個接入路由器廣播。本發(fā)明還涉及無線接入路由器和終端。
文檔編號H04L12/54GK1886938SQ200380110878
公開日2006年12月27日 申請日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者G·福多爾, A·圖里尼米 申請人:艾利森電話股份有限公司