CN100553361C - 支持提前附着的移动终端、网络切换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法，当检测到移动终端进入异构网络和移动通信网络的重叠覆盖区域后，所述移动终端进行所述移动通信网络附着，当所述移动终端离开所述重叠覆盖区域，且与所述异构网络的连接断开后，所述移动终端与所述移动通信网络建立通用数据传输平台隧道，并将获得的新IP地址发送给家乡代理或发送给家乡代理与通信对端。本发明还涉及一种支持提前附着的移动终端和网络切换系统。本发明所提供的支持提前附着的移动终端，移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法和系统不但可有效地减少切换时延，而且节省了移动终端的能量和网络资源。

Description

支持提前附着的移动终端、网络切换方法及系统

技术领域

本发明涉及一种移动终端，尤其是一种从异构网络到移动通信网络进行切换时支持提前附着的移动终端。本发明还涉及一种移动终端在不同网络间进行切换的方法，尤其是移动终端从异构网络到移动通信网络进行切换的方法。本发明还涉及一种网络切换系统，尤其是移动终端从异构网络到移动通信网络进行切换的系统。

背景技术

移动通信网络能够提供广域覆盖，并支持用户进行全球漫游和快速移动，但是数据传输速率较低；而无线局域网(Wireless Local Area Networks；以下简称：WLAN)、微波存取全球互通网(Worldwide Interoperability forMicrowave Access；以下简称：WiMAX)，等异构网络采用宽带无线接入技术，可以提供热点地区的覆盖，且有较高的数据传输速率。移动通信网络和异构网络之间具有技术上的优势互补，一般采用移动通信网络和异构网络的融合使用。因此必然会产生移动终端在两种网络之间进行漫游切换的情况，如何保证较低的切换时延，保证切换过程中业务的连续性和良好的用户体验，是两种网络融合使用所要解决的重要问题。

目前，移动通信网络和异构网络融合使用过程中，移动终端从异构网络切换到移动通信网络时，有以下两种切换方案：

方案1、移动终端与异构网络断开连接后，开始进行移动通信网络的小区选择、网络附着、建立数据通路，再发送新获取的IP地址给家乡代理(以下简称：HA)或通信对端(以下简称：CN)，完成切换。具体为：移动终端与异构网络断开连接后，进行移动通信网络底层连接、移动通信网络附着、建立GPRS隧道协议(GPRS Tunneling Protocol；以下简称：GTP)隧道，然后通过移动网际协议(Internet Protocol；以下简称：IP)机制告知HA或CN新获取IP地址，恢复通信，切换过程结束。

方案2、移动终端在断开与异构网络连接之前进行移动通信网络的小区选择、网络附着、建立数据通路，与异构网络断开连接之后，再将新获得的IP地址告知HA或CN，完成切换。具体为：移动终端进入异构网络和移动通信网络重叠覆盖区域时，监测到异构网络信号强度低于一个阈值后，移动终端在保持与异构网络连接的同时，启动移动通信网络接口，完成小区选择、移动通信网络附着、建立GTP隧道即分组数据协议(Packet Data Protocol；以下简称：PDP)激活，但不告知HA或CN新获得的IP地址；在移动终端离开两个网络的重叠覆盖区域后，且移动终端与异构网络的连接失效时，移动终端将新获得的IP地址告知HA或HA与CN，通过已经建立好GTP隧道，建立新的连接。

以上两种切换方案存在如下缺陷：

方案1、建立数据通路时延较大，造成大量信息丢失，难以满足实时业务的需求，也不能提供良好的用户体验；

方案2、由于移动终端的移动通信网络接口在未进行切换时就进入了工作状态，造成移动终端的能量和网络资源的浪费。

发明内容

本发明一个方面是提供移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法。解决现有技术中移动终端进行网络切换时建立数据通路时延较大，造成大量信息丢失的问题。应用本发明所涉及的方法能够减小切换延时。

本发明的另一方面是提供一种网络切换时支持提前附着的移动终端。应用本发明所涉及的移动终端可以在移动终端进行网络切换时延时小，给用户良好体验。

本发明的再一方面是提供一种移动终端从异构网络到移动通信网络切换的系统。应用本发明所涉及的系统可避免移动终端在进行网络切换时造成移动终端的能量和网络资源的浪费的问题。

为了实现本发明的第一方面，本发明的一些实施例提供了一种移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法，当检测到移动终端进入异构网络和移动通信网络的重叠覆盖区域后，所述移动终端进行所述移动通信网络附着，当所述移动终端离开所述重叠覆盖区域，且与所述异构网络的连接断开后，所述移动终端与所述移动通信网络建立通用数据传输平台隧道，并将获得的新IP地址发送给家乡代理或发送给家乡代理和通信对端。

为了实现本发明的第二方面，本发明的另一些实施例提供了一种移动终端，包括控制模块，用于控制各功能模块完成自身功能；信号检测模块与控制模块连接，用于检测移动终端所处网络的信号强度，将检测结果发送给控制模块；网络附着模块与控制模块连接，用于移动终端进行移动通信网络附着；数据通道建立模块与控制模块连接，当移动终端进行移动通信网络附着，所述移动终端离开异构网络和移动通信网络的重叠覆盖区域，且与异构网络连接断开后，用于与移动通信网络建立通用数据传输平台隧道；存储器与控制模块连接，用于存储阈值信息、IP地址信息。所述移动终端还包括接收模块，用于接收家乡代理向移动终端返回的确认信息。

为了实现本发明的第三方面，本发明的再一些实施例提供了一种移动终端从异构网络到移动通信网络切换系统，包括移动终端，第一功能模块，第二功能模块；所述移动终端包括控制模块、信号检测模块、网络附着模块、数据通道建立模块、存储器；所述第一功能模块，用于完成所述移动终端进行移动网络附着；所述第二功能模块，用于完成所述移动终端与移动通信网络建立通用数据传输平台隧道。所述移动终端还包括接收模块，用于接收家乡代理向移动终端返回的确认信息。系统还包括所述移动终端的家乡代理和/或通信对端，用于接收所述移动终端发送的新IP地址信息。

本发明所提供的支持提前附着的移动终端，移动终端从异构网络到移动通信网络进行切换的方法及系统不但可有效地减少切换时延，而且节省了移动终端的能量和网络资源。

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

附图说明

图1为本发明移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法流程图。

图2为本发明移动终端进行网络附着步骤流程图。

图3为本发明激活PDP上下文步骤流程示意图。

图4为本发明移动终端从WLAN到GPRS切换的信令流程图。

图5为本发明支持提前附着的移动终端结构图。

图6为本发明移动终端从WLAN到GPRS切换系统组成示意图。

具体实施方式

移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法实施例一

移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法，当检测到移动终端进入异构网络和移动通信网络的重叠覆盖区域后，所述移动终端进行所述移动通信网络附着，当所述移动终端离开所述重叠覆盖区域，且与所述异构网络的连接断开后，所述移动终端与所述移动通信网络建立通用数据传输平台隧道，并将获得的新IP地址发送给家乡代理或发送给家乡代理和通信对端。

本发明所涉及的移动终端应该为能够在不同网络之间进行切换的双模或多模移动终端，保证移动终端进入不同网络后，仍然能够保持正常的通信。本发明所涉及的移动通信网络是需要网络附着、建立数据通路等过程的蜂窝通信系统的通称，例如通用分组无线业务(General Packet Radio Service；以下简称：GPRS)和宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess；以下简称：WCDMA)，所述的异构网络包括WLAN、WIMAX。

异构网络虽然能够提供较高的数据传输速率，但是其只能提供热点地区的覆盖，即异构网络所覆盖的范围比较小，当移动终端进入异构网络和移动通信网络重叠覆盖区域后，由于与异构网络的信号强度逐渐减弱，移动终端与异构网络的连接即将失效，为保证移动终端正常通信，如图1所示，进行如下步骤，步骤1移动终端在与异构网络的连接失效之前，首先进行移动通信网络附着，但附着成功后并不立即建立与移动通信网络的数据通路，而是步骤2等待移动终端离开异构网络所覆盖的区域，且与异构网络的连接断开后，再与移动通信网络建立数据通路，建立通用数据传输平台隧道，并将所获得的新的IP地址发送给HA或HA与CN，告知HA或HA与CN目前移动终端所在位置，并通过新的IP地址进行通信连接，恢复通信，完成切换。

本发明涉及的切换方法中，移动终端在提前进行网络附着后，与现有切换方案不同，并不直接建立与移动通信网络的通信连接，而是等待移动终端离开异构网络所覆盖的区域，且与异构网络的连接断开后，再建立与移动通信网络的数据通路。数据表明，在进行实际网络切换过程中，GTP隧道建立的时延较大，移动终端与原网络断开后再建立与新网络的连接既可以减少GTP隧道建立的时延，从而减少切换时延，又可以节约移动终端的能量和网络资源。

移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法实施例二

移动IP作为一种网络层移动性管理方案，与链路层和物理层传输技术无关，实现了移动终端跨区域、跨网络漫游，可以作为两类网络之间的移动性管理协议。当然本发明所提供的移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法对其他移动性管理方案同样有效。

基于前述的实施例一，以移动终端从WLAN到GPRS进行切换为例，详细介绍本发明所涉及的切换方法的实施过程。当检测到移动终端进入WLAN和GPRS的重叠覆盖区域后，监测到WLAN信号强度低于一个阈值后，所述阈值为预先设定好的，移动终端在保持与WLAN连接的同时，启动GPRS接口，完成小区选择以及移动通信网络附着。移动终端向GPRS服务支持节点(Serving GPRSSupport Nodes；以下简称：SGSN)发送附着请求后，SGSN根据请求信息中包括的分组临时移动用户标识(以下简称：P-TMSI)或客户识别码(以下简称：IMSI)对所述移动终端进行认证，若认证成功，则接受移动终端的附着请求；若认证失败，则移动终端发送拒绝附着信息，告知其不能进行网络附着。如图2所示，所述移动通信网络附着包括如下步骤：

步骤11、所述移动终端向SGSN发送附着请求信息；

步骤12、SGSN对所述移动终端进行认证；

步骤13、认证成功，则SGSN向所述移动终端发送接受附着信息；

步骤14、认证失败，则SGSN向所述移动终端发送拒绝附着信息。

移动终端连接到GPRS需要经过两个阶段，即GPRS附着和PDP激活。如上所述，GPRS附着的过程是移动终端上电后，向网络发送附着消息，SGSN从归属位置寄存器(Home Location Register；以下简称：HLR)收集用户数据，对用户进行鉴权认证，然后与移动终端附着。GPRS附着成功后，当移动终端离开两个网络的重复覆盖区域，且与异构网络的连接断开后，要建立GTP隧道即进行PDP激活，如图3所示，具体过程如下：

步骤21、所述移动终端向SGSN发送激活PDP上下文请求信息；

步骤22、SGSN向GGSN发送创建PDP上下文请求信息；

步骤23、GGSN向SGSN发送创建PDP上下文响应信息；

步骤24、SGSN向所述移动终端发送激活PDP上下文接受信息。

在所述的SGSN向GGSN发送创建PDP上下文请求信息之前，还包括：

步骤211、SGSN与HLR进行安全交互；

步骤212、SGSN通过DNS获取GGSN地址。

PDP上下文用于管理从移动终端到GPRS网关支持节点(GPRS GatewaySupport Nodes；以下简称：GGSN)及到服务提供商之间的数据路由信息，包括了移动终端新的IP地址信息。当移动终端与GPRS网络建立连接时，移动终端向SGSN发激活PDP上下文请求消息，然后进行SGSN与HLR进行安全交互，安全确认后，SGSN通过域名服务器(Domain Name Server；以下简称：DNS)获取GGSN地址选择服务的GGSN，SGSN再向GGSN发建立PDP上下文请求消息；GGSN分配给移动终端一个IP地址(静态或动态、公用或私有)，在建立PDP上下文过程中，需要对用户的身份，需要的服务质量进行鉴权认证。在成功地建立和激活PDP上下文后，移动终端、SGSN和GGSN都存储了用户的PDP上下文信息，而且移动终端从激活的PDP上下文中获得新的IP地址，并通过移动IP机制告知HA或HA与CN新获取的IP地址，所述IP地址用来向移动终端路由数据。有了用户的位置信息和数据的路由信息，移动终端便可以访问网络资源。移动终端向HA告知新的IP地址信息后，HA还向移动终端返回一个确认信息。

图4为移动终端从WLAN到GPRS切换的信令流程图，其中MS表示移动终端，具体包括如下步骤：

步骤a、MS向SGSN发送附着请求；

步骤b、SGSN对MS进行认证；

步骤c、SGSN向MS发送接受附着信息；

步骤d、MS向SGSN发送激活PDP上下文请求；

步骤e、SGSN与HLR进行安全交互，并获取GGSN地址；

步骤f、SGSN向GGSN发送创建PDP上下文请求；

步骤g、GGSN向SGSN发送创建PDP上下文响应信息；

步骤h、SGSN向MS发送激活PDP上下文接受信息；

步骤i、MS向HA或HA与CN发送获得的新IP地址。

图中A处点表示MS进入网络重复覆盖区域后，保持与WLAN的连接的同时，启动GPRS接口，并进行小区选择；B点处MS与WLAN断开连接，开始切换。

支持网络切换时提前附着的移动终端实施例

如图5所示，移动终端包括控制模块，用于控制各功能模块完成自身功能；信号检测模块与控制模块连接，用于检测移动终端所处网络的信号强度，将检测结果发送给控制模块；网络附着模块与控制模块连接，用于移动终端进行移动通信网络附着；数据通道建立模块与控制模块连接，用于与移动通信网络建立通用数据传输平台隧道；存储器与控制模块连接，用于存储阈值信息、IP地址信息。

当移动终端进入异构网络和移动通信网络的重叠覆盖区域后，信号检测模块检测到移动终端所处异构网络的信号强度变化，将检测结果发送给控制模块，控制模块接收到检测结果后，将检测结果与存储器中预先设定的阈值信息相比较，若异构网络的信号强度低于阈值，所述阈值可预先设定，则启动移动终端的移动通信网络接口，进行小区选择，向网络附着模块发送准备进行移动通信网络附着信息；网络附着模块接收到控制模块发送的准备进行移动通信网络附着信息后，进行移动通信网络附着；并将附着信息返回给控制模块，通知控制模块附着成功；若附着失败，控制模块控制网络附着模块重新进行移动通信网络附着；移动终端附着成功后，信号检测模块继续进行网络信号强度检测，当发现异构网络信号减弱，移动终端与异构网络的连接断开后，向控制模块发送与异构网络断开信息，控制模块控制数据通道建立模块建立移动终端与移动通信网络的通用数据传输平台隧道；隧道建立成功后，移动终端接收到新的IP地址信息，并将所述新IP地址信息发送给家乡代理或同时发送给家乡代理与通信对端。

另外，移动终端将获得的新IP地址发送给家乡代理或同时发送给家乡代理与通信对端之后，所述家乡代理向所述移动终端返回确认信息，移动终端可通过接收模块接收家乡代理向移动终端返回的确认信息。

移动终端从异构网络到移动通信网络切换系统实施例

如图6所示，一个移动终端从异构网络到移动通信网络切换系统优选例包括移动终端，SGSN，GGSN。其中SGSN作为第一功能模块用于完成所述移动终端进行移动网络附着；GGSN作为第二功能模块用于完成所述移动终端与移动通信网络建立通用数据传输平台隧道。移动终端包括控制模块，用于控制各功能模块完成自身功能；信号检测模块与控制模块连接，用于检测移动终端所处网络的信号强度，将检测结果发送给控制模块；网络附着模块与控制模块连接，用于移动终端进行移动通信网络附着；数据通道建立模块与控制模块连接，用于与移动通信网络建立通用数据传输平台隧道；存储器与控制模块连接，用于存储阈值信息、IP地址信息。

当移动终端进入WLAN与GPRS的重叠覆盖区后，移动终端的信号检测模块检测到WLAN网络信号强度低于所设阈值后，通过网络附着模块向SGSN发送附着请求信息，SGSN根据附着请求信息中包括的P-TMSI和IMSI信息对移动终端进行认证，认证成功，则向移动终端发送接受附着请求信息；否则发送拒绝附着信息；移动终端网络附着成功后，则建立GTP隧道即进行PDP激活过程。移动终端通过数据通道建立模块向SGSN发送激活PDP上下文请求信息，经过SGSN与HLR进行安全交互，SGSN通过DNS获取GGSN地址后，SGSN向GGSN发送创建PDP上下文请求信息，GGSN向SGSN发送创建PDP上下文响应信息，SGSN向所述移动终端发送激活PDP上下文接受信息，GTP隧道建立成功。移动终端从激活的PDP上下文中获得新的IP地址，并通过移动IP机制告知HA或HA与CN新获取的IP地址。移动终端向HA告知新的IP地址信息后，HA还向移动终端返回一个确认信息，移动终端通过接收模块接收此确认信息。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1、一种移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法，其特征在于：当检测到移动终端进入异构网络和移动通信网络的重叠覆盖区域后，所述移动终端进行所述移动通信网络附着；当所述移动终端离开所述重叠覆盖区域，且与所述异构网络的连接断开后，所述移动终端与所述移动通信网络建立通用数据传输平台隧道，并将获得的新IP地址发送给家乡代理或发送给家乡代理和通信对端。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的所述移动终端进行所述移动通信网络附着包括：

所述移动终端向服务支持节点发送附着请求信息；

所述服务支持节点对所述移动终端进行认证；

若认证成功，则所述服务支持节点向所述移动终端发送接受附着信息；

若认证失败，则所述服务支持节点向所述移动终端发送拒绝附着信息。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的所述移动终端向服务支持节点发送附着请求信息之前，还包括：监测到异构网络的信号强度低于预先设定的阈值时，启动移动终端的移动通信网络接口，进行小区选择。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述移动终端与所述移动通信网络建立通用数据传输平台隧道包括：

所述移动终端向服务支持节点发送激活PDP上下文请求信息；

所述服务支持节点向网关支持节点发送创建PDP上下文请求信息；

所述网关支持节点向服务支持节点发送创建PDP上下文响应信息；

所述服务支持节点向所述移动终端发送激活PDP上下文接受信息。

5、根据权利要求4所述的移动终端从异构网络到移动通信网络切换的方法，其特征在于：所述服务支持节点向网关支持节点发送创建PDP上下文请求信息之前，还包括：

所述服务支持节点与HLR进行安全交互；

所述服务支持节点通过DNS获取网关支持节点地址。

6、根据权利要求1至5所述的任一方法，其特征在于：所述移动终端将获得的新IP地址发送给家乡代理或发送给家乡代理和通信对端之后，所述家乡代理向所述移动终端返回确认信息。

7、一种移动终端，其特征在于：包括：

控制模块，用于控制各功能模块完成自身功能；

信号检测模块，与控制模块连接，用于检测移动终端所处网络的信号强度，将检测结果发送给控制模块；

网络附着模块，与控制模块连接，用于移动终端进行移动通信网络附着；

数据通道建立模块，与控制模块连接，当移动终端进行移动通信网络附着，所述移动终端离开异构网络和移动通信网络的重叠覆盖区域，且与异构网络连接断开后，用于与移动通信网络建立通用数据传输平台隧道；

存储器，与控制模块连接，用于存储阈值信息、IP地址信息。

8、根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于：还包括接收模块，用于接收家乡代理向移动终端返回的确认信息。

9、一种移动终端从异构网络到移动通信网络切换系统，其特征在于：包括移动终端，第一功能模块，第二功能模块；所述移动终端包括：

控制模块，用于控制各功能模块完成自身功能；

信号检测模块，与控制模块连接，用于检测移动终端所处网络的信号强度，将检测结果发送给控制模块；

网络附着模块，与控制模块连接，用于移动终端进行移动通信网络附着；

数据通道建立模块，与控制模块连接，当移动终端进行移动通信网络附着，所述移动终端离开异构网络和移动通信网络的重叠覆盖区域，且与异构网络连接断开后，用于与移动通信网络建立通用数据传输平台隧道；

存储器，与控制模块连接，用于存储阈值信息、IP地址信息；

所述第一功能模块，用于完成所述移动终端进行移动网络附着；

所述第二功能模块，用于完成所述移动终端与移动通信网络建立通用数据传输平台隧道。

10、根据权利要求9所述的系统，其特征在于：所述移动终端还包括接收模块，用于接收家乡代理向移动终端返回的确认信息。

11、根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于：还包括所述移动终端的家乡代理和/或通信对端，用于接收所述移动终端发送的新IP地址信息。

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