CN100539524C - 用于候选接入路由器能力发现方法、无线接入路由器及终端 - Google Patents

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Abstract

一种在处于多接入系统中的用户终端中检索候选接入路由器能力发现(CARD)信息的方法。在IP控制平面上在接入系统中的各接入路由器之间交换CARD信息，但用户终端没有IP控制平面。按照本发明，将CARD协议信息翻译成L2信息消息，将其发送到用户终端，或作为在用户终端和接入路由器之间承载业务建立所用的传统协议的扩展，或作为由各个接入系统为广播其系统特征所用的传统协议的扩展。在前一情况下，翻译的CARD信息在当前接入路由器和用户终端之间的L2承载业务上发送，而在后一情况下，翻译的信息由每个接入路由器广播。本发明还涉及无线接入路由器和终端。

Description

用于候选接入路由器能力发现方法、无线接入路由器及终端
技术领域
本发明涉及用于发现候选接入路由器能力的方法、接入路由器、以及终端。
背景技术
候选接入路由器发现(CARD)的极好背景(资料)在〔1〕中给出。为使读者熟悉CARD，以下是所述参考文献的摘录。
在无线网络中，移动节点需要不时改变它们的接入路由器。为使这种切换无缝，需要事先知道连接到何处。候选接入路由器发现是用来找到移动节点可以连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，为了能够作出移动节点能在哪里得到它所需服务的决定，候选接入路由器发现要找出候选接入路由器的能力。
图1图解说明基本情况。移动节点MN通过当前接入点AP连接到当前接入路由器AR。AP1和AP2的覆盖区域也覆盖MN的当前位置。所以，有两个候选接入路由器(CAR)AR1和AR2分别服务于AP1和AP2。CARD解决IP地址和路由器AR1和AR2的能力。AR3不是CAR，因为MN不在AP3的覆盖区域内。接入点连接到它们服务的接入路由器。接入路由器还连接到IP网络。
移动节点(MN)定义为能够移动其对IP网络的连接点的IP主机。
接入路由器(AR)定义为驻留在接入网中并连接到一个或多个AP的IP路由器。AR提供对MN的IP连接。
接入点(AP)定义为无线电收发信机，MN通过它获得与有线网络的层2(L2)连接。
移动节点MN听取L2信标，以便确定它可连接到CAR的新接入点的位置。需要有反向地址翻译，以便将AP的L2 ID映象到AP连接到的CAR的IP地址。CAR能力的发现就有可能选择能最佳服务于MN需要的AR。能力信息用作目标接入路由器(TAR)选择算法的输入。能力例如可以是安全功能、可用带宽、接入费用、以及QoS业务。
用CARD可以实现的一些特征为负载平衡、最少费用呼叫以及资源集约应用。基于所述能力信息，移动节点就可选择具有最少负载的AR，因而有助于平衡各AR之间的负载，或可基于接入价格来选择新的路由器，以得到最廉价的可能服务。
资源集约应用要求有高带宽，可能还要求QoS支持。用CARD就可找出适合的AR。
CARD协议〔2〕是为获取CAR信息而允许在MN和AR之间以及也在各个AR之间发信令的IP层协议。信令可以是由MN编制的或是由网络辅助的。在MN编制方式下，MN执行CARD协议。在网络辅助方式下，在当前AR中执行CARD。
当MN在听取L2信标时发现新的AP时，启动CARD协议。消息格式取决于在其上发送消息的接口。MN-AR接口使用ICMP消息(因特网控制消息协议)，或被捎带在其它ICMP消息上。接口AR-AR和AR-CARD服务器使用UDP(用户数据报协议)作为传输机制。对参考文献〔1〕的引述到此为止。
交换的消息示于图2。用户终端1通过CARD请求消息3向当前接入路由器2请求CARD消息。当前接入路由器用CARD答复4消息作回答。如果所请求的信息不在当前接入路由器中所建立的CAR表中，那么，接入路由器必须向候选接入路由器请求此信息，再将其发送到用户终端。因此，当前接入路由器2发送AR-AR CARD请求5到候选接入路由器6，它以AR-AR CARD答复7作回答。通过这种方法，用户终端得到候选接入路由器的信息(IP地址和接入路由器能力)，这是接入选择过程的一项输入。
CARD消息的内容(子选项)是：
CARD请求：L2 ID，优先，需要
CARD答复：L2 ID，能力容器，IP地址
大部分当今的移动用户终端都没有IP控制平面，所以不能利用CARD信息来选择新的接入点或新的接入路由器，或从与一个接入网的连接转换到与另一个的连接。而且，许多当今的接入网也缺少IP控制平面；其中有UMTS、CDMA 2000和基于GSM的网络如GPRS和EDGE。本发明涉及这类终端，特别涉及具有UTRAN接口和WLAN接口的双叠层用户终端。本发明还涉及支持CARD协议并连接到这种缺少IP控制平面的网络的接入路由器。
当今的双叠层用户终端的另一缺点是它们须听取其通向各种接入网的所有接口，以便从各接入网接收L2信标，所述信标用于使用户终端知道有其它接入网的存在。听取所有接口会耗尽终端的电池。
发明概述
本发明的主要目的是消除或在很大程度上减少当今用户终端的缺点，并允许没有IP控制平面的用户终端能检索在无线网络的接入路由器之间的IP控制平面上发送的候选接入路由器发现信息(CARD信息)。检索的CARD信息用来选择其功能可最好满足用户终端要求的候选接入路由器。
本发明的另一目的是允许将翻译的CARD信息发送到缺少IP控制平面的现有和未来终端上，以及发送到缺少IP控制平面、但连接有按照本发明的接入路由器的现有和未来接入网上。
这个目的用权利要求1所述的方法步骤实现。L3上的CARD协议信息被翻译成L2信息消息，它们被传送到用户终端，或作为在用户终端和接入路由器之间承载业务建立所用的传统协议的扩展，或作为由各个接入系统为广播其系统特征所用的传统协议的扩展。在前一种情况下，翻译的CARD信息在当前接入路由器和用户终端之间的L2承载业务上发送，而在后一情况下，翻译的信息由L2级的每个接入路由器广播。
按照权利要求2利用本发明实现的优点是仅需从接入路由器对用传统方法在L2上设置信标的协议信息作少许更改。
按照权利要求3利用本发明实现的优点是源自候选接入网中接入路由器的CARD信息由用户终端通过同一个接口，亦即通到当前接入路由器的接口接收。
按照权利要求7利用本发明实现的优点是电池消耗大大降低，因为用户终端仅在很短暂的期间听取其所有接口以确定最适合用户终端需要的接入，这以后，建立对最佳接入路由器的接入，除了已建立接入的那个接口外，用户终端停用所有其接入网接口。
附图简要说明
图1是图解说明CARD概念的示意图；
图2是图解说明在当前AR和候选AR之间，以及在用户终端和当前AR之间CARD消息交换的示意图；
图3是本发明第一实施例的网络视图；
图4是呼叫流程序列；以及
图5示出本发明第二实施例的网络视图。
实施例的详细说明
在图3中，示出驻留在广域蜂窝网8和无线局域网9(WLAN)的覆盖区域内的用户终端1，广域蜂窝网8和无线局域网9二者都连接到IP基干网10。候选接入路由器6将WLAN连接到IP基干网，而当前接入路由器2将蜂窝网8连接到IP基干网。
用户终端是双叠层终端，具有两个接口11、12，通过它们所述终端可分别与WLAN和广域蜂窝网通信。终端通过层2网关(L2GW)13连接到当前接入路由器。
WLAN的接入路由器6有许多接入点14，为清晰起见，仅示出一个接入点。
当前接入路由器使用CARD协议与其邻近的接入路由器交换CARD信息。当前接入路由器接收的CARD信息存储在未示出的CARD列表中。所述CARD协议信令以线条15示意示出。
按照本发明的第一实施例，当前接入路由器从其邻近接入路由器收集的CARD信息被翻译成相应的L2信息，然后将它以消息的形式发信号通知用户终端，这些消息是由用户终端和当前接入路由器之间的承载业务所建立的传统协议的扩展。作为扩展的消息当然必须被用户终端理解。一旦翻译的CARD信息被用户终端所接收，它就可由未示出的TAR选择算法用于接入选择。
为实现上述，当前接入路由器包括翻译器16，翻译器16从基于IP的CARD信息翻译到基于L2的信息，所述L2信息被转发到L2实体17，实体17又将此信息发送到L2GW。L2GW提供用于信令和承载业务建立的L2功能并包括L2实体18，实体18接收由承载业务建立协议所用的传统信令消息加上翻译的CARD信息，并将其转发到服务质量(QoS)管理器19，服务质量(QoS)管理器19以传统方式向用户终端提供承载业务。按照本发明，QoS管理器还从L2实体获取翻译的CARD信息并通过广域蜂窝网将其转发到配备有QoS管理器20的用户终端。QoS管理器20为了更进一步理解传统协议消息还配备有装置21，用于理解有关翻译的CARD信息的协议扩展。
在接入路由器6、2中的CARD过程或状态示于22、23。在特定实现方案中，广域蜂窝网是UMTS。L2 GW和当前接入路由器共同位于GGSN节点(网关GPRS支持节点)内。L2 GW提供UMTS信令和UMTS承载业务。L2实体17、18可以用例如光纤和开放接口互连，以虚线示意。QoS管理器19、20所用的UMTS协议具有关于CARD功能的扩展，即，反向地址翻译和CAR能力发现。
在演变的WCDMA网络中，L2 GW网络节点3和接入路由器2位于同一处，一起形成无线电网络控制器RNC。
在未来的实现方案中，L2 GW和当前接入路由器可以在物理上以及逻辑上分隔开，如图3所示。
在本发明的此实现方案中，用户终端仅听取其广域蜂窝网接口12，并且除接收L2层上的传统协议消息外，还从中接收有关其当前接入路由器2能够借助CARD协议与之通信的所有候选接入路由器的CARD信息。具体地说，用户终端不需要启动其WLAN接口11来获得有关WLAN接入路由器6的存在和能力的信息。这些信息以及来自所有其它候选接入系统的信息都在接口12被接收。因此，用户终端的电池消耗就会减少。如果网络中的接入路由器配置成不广播有关它们能力的公告，则将减少经由空中的信令。
由于要求每个接入路由器能够发送翻译的CARD信息，所以它们以及它们的关联的接入点14必须配备有L2实体24、翻译器25和QoS管理器26。
为了减少经由空中的信令，仅当存在与当前接入路由器相比提供更好地满足用户终端需要的能力的候选接入路由器时，翻译的CARD信息才被转发到用户终端。为此，当前接入路由器配备有装置27，用于对候选接入路由器提供的CARD功能和终端当前连接的接入路由器所提供的CARD功能进行评估，并仅在所述评估揭示出确有候选接入路由器具有比当前接入路由器更好的CARD功能时才启动由层2翻译的CARD信息的传输，在这种情况下所述装置适合于发送相应的CARD信息。
当前接入路由器的操作员可对发送到用户终端的CARD信息进行过滤，并可以例如仅仅转发被传送到操作员的或由操作员与其合作的对方传送的与网络中的接入路由器相关联的CARD信息。
图4中示出本发明第一实施例中的呼叫流程序列实例。
图5中示出本发明的第二实施例。该实施例利用大多数接入技术(特别是无线和以太网)的广播能力。和第一实施例一样，第二实施例也不要求用户终端中有IP控制平面。具体地说，含有上述CARD协议扩展且其中插有CARD信息的CARD答复消息被翻译成L2信息，并除传统广播系统的信息外也广播所述L2信息。在候选接入系统的接入点广播插入到扩展协议中的信息。
应当指出，没有使用IP控制平面信令将翻译的CARDA信息转发到用户终端。用户终端在来自候选接入系统的广播传输中接收此信息，同时，用户终端是连接到当前接入路由器上。所以用户终端必须听取其所有接口，以监控来自候选接入系统的广播传输。
广播的信息用双向闪电符号表示。用点线示出的闪电来源于未示出的第三接入系统，例如第四代(4G)接入系统，由用户终端通过附加接口28接收。
第二实施例的主要优点在于用户终端接收来自所有候选接入系统的CARD信息，并使用所述信息作为其目标接入路由器选择算法的输入。所以，能最佳对应于用户终端需要的接入系统会被选择为接入系统。所以随后用户终端到接入系统的连接就是接入到所述最佳接入系统。换句话说，避免以下情景：(1)最初，终端连接到第一接入系统的接入路由器，随后(2)所述接入路由器将其CARD信息发送到所述终端，然后(3)终端的接入选择算法对所接收的CARD信息和第一接入系统的能力进行比较，并发现有第二接入系统能最佳对应于用户终端的需要，以及最后(4)所述终端连接到第二接入系统的接入路由器。
一旦终端已连接到所选的接入系统，它继续听取其所有接口，并将所接收的翻译CARD信息输入到其接入选择算法，所述接入选择算法按常规进行接入选择。
本发明有利的第三实施例是第一和第二实施例的组合。最初用户终端听取其所有接口中广播的CARD信息、选择最佳的候选接入路由器、并连接到相应的接入系统。这是一个快速和短暂的过程，在此期间电池消耗很高。这结束了第二实施例/工作方式。随后，用户终端停用其所有接口，通向所选接入网的那个接口除外，并启动第一实施例/工作方式，按照此实施例用户终端使用扩展的UMTS或相应的协议通过它与当前接入路由器的连接来听取候选接入路由器。在此方式中电池消耗很低。第三实施例确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 16，2003
http://www.irtf.org/html.charters/seamoby-charter.html

Claims (9)

1.一种在存在于多接入系统中的用户终端中检索候选接入路由器能力发现信息，即CARD信息的方法，所述系统包括若干无线网络，每个无线网络具有各自的接入技术并且每个无线网络包括接入路由器，每个接入路由器具有关联的接入点，所述各接入路由器通过使用IP控制平面上的CARD协议交换CARD信息，其特征在于：
在接入路由器处执行的将CARD协议信息翻译为层2信息消息，并且至少在层2无线业务上将每个无线网络的翻译CARD协议信息发送到所述用户终端的步骤；及
在所述用户终端处执行的如下步骤：
首选，收听广播的已翻译成层2信息的CARD协议信息，所述收听在各无线网络中执行；
接着，选择提供能最佳满足所述用户终端要求的能力的无线网络。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在每个无线网络中广播所述翻译的CARD协议信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于从所述用户终端当前连接的所述当前接入路由器发送所述翻译的CARD协议信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于仅当存在候选接入路由器其提供的能力比所述当前接入路由器所提供的能力更好满足所述用户终端的需要时，才发送所述CARD信息。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于在用户终端处执行的如下步骤：
-将所述用户终端连接到所述选择的无线网络的接入路由器，方法是：建立到达所述接入路由器的无线连接，此时所述接入路由器成为当前接入路由器，以及
-最后停止收听广播的已翻译的CARD层2信息，代之以在所述建立的无线连接上收听从所述当前接入路由器发送的翻译的CARD层2信息。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述用户终端是连接到UMTS网络的接入路由器的双叠层UMTS/WLAN终端，其特征在于：利用CARD协议信息扩展所述UMTS信令协议，并且通过使用所述CARD协议将所述当前接入路由器从邻近接入路由器收集的信息插入到所述协议扩展中。
7.一种无线网络的无线接入路由器，所述无线接入路由器配备有协议和接口装置(15、22、23)，所述协议和接口装置(15、22、23)用于使用IP控制平面上的CARD协议交换有关属于同一无线网络或属于一个或多个不同无线网络的各邻近接入路由器能力的信息，所述邻近接入路由器是用于把用户终端接入多接入环境中的候选路由器，其特征在于：所述无线接入路由器包括用于把所述IP平面上的所述CARD协议信息翻译成相应的层2信息的翻译器(16)。
8.如权利要求7所述的无线接入路由器，其特征在于：所述无线接入路由器包括装置(27)，所述装置(27)用于对由候选接入路由器提供的所述CARD功能和由所述终端当前连接的所述接入路由器所提供的CARD功能进行评估，并且仅在所述评估揭示出存在具有比所述当前接入路由器的更好的CARD功能的候选接入路由器时才启动层2翻译CARD信息的传输，在这种情况下所述装置适合于发送相应的CARD信息。
9.一种终端，它没有IP控制平面并且用于包括权利要求7所述的接入路由器连接到的各接入网的多接入环境中，所述终端包括用于传输和接收的传统装置，其特征在于，所述用户终端还包括用于理解在层2上发送的与翻译的CARD信息有关的协议扩展的装置(21)。
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