CN101084645A - 在移动通过无线网络时保持稳定的网络连接 - Google Patents

Abstract

在无线环境中对于接入网络的改变，代理服务器提供了一个锚定点。一个示例性实施例是在不同网络间漫游时通过一个切换机制，使用代理服务器的概念用来保持与一个网关服务节点的一致连接。在一个实施例中，所述客户端通过接入网络与代理服务器相连接，并且所述代理服务器管理和跟踪通向网关服务节点的用户会话。然后所述客户端通过代理服务器与包括互联网在内的任何分组业务网络相连接。当客户端从一个网络转向另一个网络时，其使用一个切换机构指示所述代理服务器的改变和代理服务器本身，并在保持通向所述网关服务节点的用户会话时改变所述接入网络。涉及的所述切换机构是高效的、最小信息开销并且可以保持所述客户端的应用层IP地址不变。由于在不同网络间的漫游并且所述服务是无缝持续进行的，因此所述数据连接不会被打断。

Description

在移动通过无线网络时保持稳定的网络连接

相关申请交叉引用

本申请要求2004年11月18日提出的临时专利申请60/629855的优先权，其整个内容通过引用包括在本申请中。

本申请也要求2005年8月3日提出的临时专利申请60/705224的优先权，其整个内容通过引用包括在本申请中。

发明背景及概要

技术领域

本发明总的涉及无线数据传输，更具体地，本发明涉及当超过一个网络存在时无线设备如何保持稳定的网络连接。

背景技术

无线网络是从简单的点对点连接演变到包含不同数据传输速率的不同的覆盖范围，例如，覆盖一个小空间的数据传输率为超过3Mb/s的一个小范围网络(由具有例如蓝牙功能设备的连接设备组成)；覆盖多个空间的数据传输率为25Mb/s的中等范围网络(例如无线保真技术(Wi-Fi)或者802.11)；具有覆盖一个城市的提供几百Kb/s数据传输率的蜂窝的大范围网络(例如全球移动通信系统(GSM))；和数据覆盖多个国家的最大的连接性设备、卫星网络。所述多模移动终端拥有基于用户和网络的策略来连接不同网络的能力，例如所购买或者提供的特定的源。由于这些网络的交迭，用户在一次单独会话时可以在多重网络间漫游。所有的漫游方案中，在这些混合网络间的切换机制成为一个重要的课题。

通用分组无线业务(GPRS)是在优化无线电和网络资源的使用时可以在GSM无线网络上以性能价格合算的方法传输分组数据和信令的一种数据传输技术。语音业务和数据分组共享同一个物理信道，但新的逻辑GPRS无线信道被定义。在GPRS上数据传输率高达171.2Kbps是可能的，从而使得例如因特网应用的移动数据业务可以运行在移动设备上。数据业务被分离并且从基站控制器(BSC)发送到服务GPRS支持节点(SGSN)。SGSN与和外部分组数据网络进行通信的网关GPRS支持节点(GGSN)相连接。下一代技术就是提供更高数据传输率的通用移动通信系统(UMTS)。典型的GPRS和UMTS网络在许可的频率上运行并且为移动运行商所拥有。多个实体一起形成负责定义业务、体系结构和协议的称为第三代伙伴项目(3GPP)的合作项目。这些规范包括无线接入网、核心网络节点和互连协议等。

无线局域网(WLAN)是对以太网技术的无线外延。电气和电子工程师协会(IEEE)802.11委员会已经定义多个这样的标准并且命名为802.11b、802.11g和802.11a。在无线局域网中，每一个业务接入点(AP)包含一个蜂窝。在IEEE802.11中，每一个单独蜂窝被定义为一个基础业务集(BSS)。多个BSS可以形成一个扩展业务集(ESS)。IEEE802.11只定义了客户端(也称为移动终端(MT)或移动节点(MN))和接入点(物理层和数据链路层)之间的通信。客户端与有更高信号质量的AP连接并且与AP无线通信。除了物理层和介质接入之外，数据通信类似于有线以太网通信。

由于合理的更高数据传输率和技术的可购性，公知的如Wi-Fi的802.11x无线局域网技术，已经在有限的移动无线数据网络中变得地位显著。事实上，3GPP已经就如何在WLAN和GPRS/UMTS间互相运作提出一个规范(TS23.234)。所有这些无线技术在许多方面都是可以使用的，因此，许多运行商不仅提供了GPRS的全球漫游服务，还提供了有限移动区域例如公知热点区域的Wi-Fi技术。有许多设备支持这些为普适计算技术而做准备的双重技术。热点区域是指分布在关键地理位置的无线局域网岛。移动用户将会在GPRS覆盖区域和Wi-Fi覆盖区域之间频繁漫游，从而需要一个快速有效的切换机制。

为了实现这种无缝移动，客户端应该做到无间断的从GPRS网络到无线局域网或者从无线局域网到GPRS网络的快速切换。为这种漫游方案曾提出多种解决方法，以下为解决这个问题的两种不同方法。

背景：移动网际协议

移动网际协议(MIP)提供了在网络层上的移动性，从而支持不同网络间的漫游。所述MIP被互联网工程任务组(IETF)共同体在征求意见稿(RFC)3344(对于IPv4)和3775(对于IPv6)中指定。MIP定义了两种节点，即本地代理(HA)和外地代理(FA)。HA是用户的本地网络上的协调节点，当移动节点在连接到本地网络上时，通过使用普通IP路由与HA节点直接通信。一个外地代理就是一个可以使漫游的IP用户在外地网络上注册的MIP网络中的节点。所述FA将与HA进行通信，使得IP数据在本地IP网络和外地网络上的漫游的IP用户之间传输。无论任何时候节点被连接到外地网络上，就会获得一个转交地址(COA)，并且在提供COA的HA上注册。由去往移动节点的通信节点(CN)发送的数据分组在本地网络中被HA所捕获，并且以隧道技术与COA连接。分组在FA或者在客户端去封装。当客户漫游到另一网络，就会得到新的COA并且在HA上注册其新位置。现在去往这个移动节点的所有的数据分组就以隧道技术与新的COA建立了连接。

对于GPRS和WLAN使用MIP的移动性的一个常用方法是在网关GPRS支持节点(GGSN)处提供HA功能。FA功能对于GPRS网络可以在SGSN，对于广域网(WLAN)可以在无线网关。否则的话，如果客户端支持MIP，就要使用并置COA。

图1说明了这种类型的通信网络。一个GGSN102与SGSN104和WLAN网关106二者相连。通常在GGSN、SGSN和WLAN网关之间存在固定的连接。一个HA112位于GGSN的北方，在此实施例中，意味着HA与GGSN直接相连，而GGSN与客户端网络104和106相连。客户端108与110可以通过SGSN或者WLAN网关与GGSN相连。GGSN提供了与诸如互联网的IP网络的连接。当客户端通过GPRS网络被连接时，就会从GGSN得到远程IP地址。这个GGSN分配的IP地址作为COA运作，并且客户端在HA上注册这个COA。当客户端进入WLAN区域并且与WLAN连接，客户端就从NAS或者WLAN网关获得所述IP地址。这个IP地址不同于GGSN分配的IP地址，它作为一个新的COA运行。客户端在HA上注册这个IP地址。由于客户端的本地地址保持不变并且只有COA改变，所以所支持的移动性具有业务连续性。

虽然MIP提供了这两种网络之间的移动性，但是由于从客户端移动到另一不同网络和完成在HA上的注册两者所造成的时延，所述切换并不是无缝的。在这个阶段，HA为客户端向旧的COA发送所有的分组，并且这些分组可能被丢失。当从WLAN漫游到GPRS网络时，由于WLAN连接中断和该网络上发送的任一分组将不能到达客户端，此时就会出现问题。这种方法的另一个缺点是在MIP中固有的数据分组的三角路由(所述分组从客户端到通信节点(CN)被直接发送，而来自通信节点的分组首先被发送到HA，然后以隧道方式传送到客户端)。已经提出了路由优化的方法解决这个难题。最后，3GPP服务对于运行商是有价值的，对于终端用户来说也是有用的。可以在GGSN处和移动IP层获得这些服务，使得这一工作变得复杂。换句话说，由于锚定点是HA并且所有的分组在HA处去封装，在GGSN使用接入点名(APN)的业务区别并不简单。GGSN也执行一些业务，例如基于内容计费，由于MIP的隧道传送，将变得更加复杂。所有分组(包括GPRS和WLAN)中MIP分组开销和注册的消息开销也是一个缺点。

背景：SGSN间切换方法

WLAN的服务蜂窝相比来说小于GSM范围的蜂窝。集成这两种网络的一个方法是将WLAN视为GSM网络中一个较小的网络。一些连接到一个WG的接入点代表了一个小的覆盖区域。在“WLAN无线接入网到GPRS/GSM核心网的透明和安全互联的方法与系统”中说明了WG如何以类似于SGSN的方法运行，从而提供了一种到GPRS核心网络的互联。漫游的情况就像一个在GPRS规范中详述的SGSN间路由更新过程。当客户漫游进入到WLAN区域，客户向WG发送路由区域更新请求。为了给客户找到所有的移动性管理(MM)和分组数据协议(PDP)上下文，WG向先前的服务SGSN要求这些上下文。当这些上下文被传送到WG之后，如果SGSN从GGSN收到了任一分组，就开始转发所有这些分组到WG。基于现存的GPRS PDP上下文的信息，此时WG发送一更新PDP上下文到GGSN，后者将会把现存的GPRS会话传送到这个网络。

GGSN发送一个分组数据协议/移动性管理(PDP/MM)上下文备用命令到旧的SGSN。所述信息的目的是要求SGSN持有PDP/MM上下文直到客户回到UMTS或者分离。分组在WLAN上通过WG发送到GGSN，并且会话的IP地址仍然保持不变。当客户漫游回到GPRS网络，一个路由区域(RA)更新程序就会被触发，激活旧的GPRS通话。此过程的切换延迟低于前述的移动IP方法。由于这种方法的紧密的集成性质，在WLAN上基于LAN的结构需要多种改变以适应这种方法。特别是WG应该支持大部分标准的GPRS SGSN功能性。客户端也应该足够智能以得到GPRS会话参数，并且发送到WG。由于其不是一个开放的结构方案，此方法并不是优选的。

发明内容

通过一个代理服务器(此处也指可以任选连接一个全球无线网关节点的代理服务器)，可以方便不同无线接入网络(例如一个GPRS接入网和一个WLAN接入网)间的切换，所述代理服务器可优选地适用于同诸如一个GPRS网络节点和/或一个WLAN网络节点的其他网络节点的通信。(注：术语SGSN可以指服务器GSN，GGSN可以指网关GSN)。

在一个具体实施例中，当一个多功能(例如双模式)客户端作为一个GPRS客户端(例如其使用一个GPRS接入网络)运行时，域名服务器(DNS)被设置为用来解析所选的接入点名称(APN)到所述代理服务器的高级地址，使得所有的控制业务最好在被发送到例如一个GGSN的另一个节点之前被发送到所述代理服务器。

在实施例中，用户设备或者移动节点通过一个GPRS接入网接入所述网络，所述用户业务可以通过所述代理服务器从一个SGSN流向一个GGSN，或者用户业务不先经过代理服务器直接流向GGSN，从而降低了用户数据的路程段的数量。当向另一类型接入网(例如到WLAN接入网)的切换发生时，优选的实施例是执行至少以下两个选择中的一个：如果只有控制业务被锚定在代理服务器，所述代理服务器可以更新所述GGSN，以从SGSN转换用户业务到所述代理服务器。GGSN一般也在其帐目管理上反应这一情况；或者是，如果控制业务和用户业务二者都锚定在所述代理服务器，由于数据和控制流已经由所述GGSN通过代理服务器建立，则所述代理服务器为了会计目的可以对所述GGSN做一个简单更新。

在每一种情况，切换(例如从一个GPRS到一个WLAN接入网)时客户端优选建立到代理服务器的隧道作为其无线网关。最好是无论使用哪一种接入网络，当所述切换发生时，因为控制业务通过所述代理服务器，所述代理服务器已经得到了GPRS会话上所有的控制信息。

在本实施例中，用户设备使用一个WLAN接入网络，优选的是控制业务和用户业务二者都通过代理服务器发送，并且所述代理服务器充当一个无线网关服务器。

依靠所述用户设备使用的接入网络，所述代理服务器“接入侧”的业务因而能采用不同路径。当所述用户设备改变接入网络时，所述代理服务器的另一侧的业务(例如去往一个GGSN或另一个节点)优选为未变。通过所述代理服务器的优选实施例的使用，使得这种接入网之间切换的有效方法便于接收会话的控制业务。

在优选的实施例中，使用所述代理服务器和诸如DNS服务器(作为GPRS网络的一部分)的另一个节点的内部地址映射机构实施本发明。所述DNS服务器通常将业务指向GGSN，而现在是指向所述代理服务器。所述代理服务器包括一个依次指向GGSN的地址映射机构。如上所述，根据所述具体实现过程，控制业务或者控制业务和用户业务二者均以这种方式被代理。

因此本发明优选实施例中，提供了两种类型接入网络的有效切换，保持了与目标或者目的网络的至少部分连接。

所述代理服务器因此允许改变对于GGSN隐形的路由。从而利用同一应用层地址的稳定连接被保持，甚至在数据通过各种网络而发送时被优化。

在本发明不同实施例中，本发明提供了至少以下优点：

由于客户端本地IP地址的改变对于至少一些过程可以被隐藏，并且所述同一应用层IP地址可以跨越不同接入网络使用，所以每一个应用的数据连接不会在传送中被干扰。

由于接入改变而产生的复杂性对于设备来说被隐藏。

所述GGSN仍可以正常运行，并且不必知道所述代理服务器的行为，因此通过对现存的GGSN节点本身的不改变或者作最小改变提供这种切换。

所述客户端仍可以正常运行，并且不必知道所述代理服务器的行为，因此通过对现存的客户端本身的不改变或者作最小改变提供这种切换。

如果对于所选的APN所述DNS服务器未指向所述代理服务器，则普通操作将发生，并且所述网络的其余部分不受影响。

所述代理服务器启用的并在本发明的一些实施例中发现的所述切换机制以最小消息传送开销保持了所述客户端的地址。

因此稳定连接可以被保持，甚至在数据通过不同的网络被发送时可以被优化。

集中式代理服务器可以优选保持用于记账的记录和用于所有各种服务(特别是所述代理服务器同时处理数据和控制信息的情况)的使用目的。

集中式代理服务器可以优化大范围网络上的业务流量。

当客户通过不同的互联网业务提供者时，集中式代理服务器可以保持唯一的标识。

附图说明

本发明将参考附图进行说明，附图显示了本发明的重要示例性实施例，这些附图通过引用包含在本发明中。

图1为有两种可能接入网络的移动网络的示例概括图；

图2示出了与一个优选实施例一致的一示例性实施方案；

图3示出了实现本发明的一优选实施例的呼叫流；

图4示出了实现本发明的一优选实施例的呼叫流；

图5示出了用于实现与本发明的一个优选实施例相一致的系统的过程步骤的概括图。

具体实施方式

本申请的若干发明将具体通过优选实施例(仅做例子而不构成限定)来说明。

本发明可以在许多不同环境中实施。为了清楚起见，使用特定实例说明优选实施例，即在例如蜂窝电话网络的一个无线网络背景下的用户设备使用GPRS接入网络和WLAN接入网络。这些实例目的不是限制本发明的潜在应用和范围，本发明的范围在权利要求中说明。

图2为一个优选实施例的示例性方案简略图。在此实例中，如蜂窝电话的用户设备202使用一个GPRS接入网络204。例如，由所述用户设备探测到一个GPRS接入网络信号，而没有探测到WLAN信号。因此，用户用所述GPRS接入网络连接。GPRS接入网络204发送控制业务216和用户业务214给SGSN206。SGSN执行多个功能，包括GPRS验证、APN选择和所述APN的DNS解析(指向代理服务器208而不是直接指向GGSN210)，此解析优选为使代理服务器208作为GGSN出现。DNS服务器218与所述SGSN和代理服务器二者都相连。在此优选实施例中，所用协议为RADIUS，但其他协议可以用在其余实施例中。

在代理服务器208端，使用一个映射机构执行APN翻译来解析所述GGSN210。在此例中，代理服务器208作为SGSN206向GGSN210显现。在生成到GGSN的连接后，代理服务器可以为控制业务和用户业务两者指定路由。如果代理服务器锚定了所有的控制和用户业务，所有的业务通过代理服务器从SGSN到GGSN传送。如果代理服务器仅锚定了控制业务，代理服务器指定SGSN为到GGSN的用户业务结束点。导致在用户业务从SGSN直接流向GGSN时控制业务通过代理服务器从SGSN流向GGSN。在此实例中，代理服务器为控制业务216充当锚定点，同时用户业务被直接发送到GGSN214。

当一个用户设备202在如WLAN接入网212的另一个接入网范围内漫游时，一个切换过程开始。代理服务器208检查到对该用户会话已经存在并且为新的接入网络更新所述PDP上下文。控制和用户业务被转交给新的接入网络212，同时取消与旧的接入网络的连接。在优选实施例中，在被发送到所述GGSN210(或其他相应节点)之前，控制业务和用户业务两者通过代理服务器208发送。

因此，在一个示例实施方案中，一个优选的实施例中呼叫流程从一个GPRS接入网开始。控制业务从接入网络流向SGSN，然后到所述代理服务器，再到GGSN。用户业务可以沿这条路径，也可以直接从SGSN到GGSN。

当用户在使用WLAN接入网时，控制和数据都优选地锚定在所述代理服务器，并且从那里发送到GGSN。

在优选实施例中，代理服务器在连接到SGSN时作为一个GGSN。类似地当连接到GGSN时，代理服务器作为一个SGSN。当移动设备连接到GPRS网络时，SGSN作为一个GGSN连接到代理服务器。代理服务器映射APN信息而从APN映射表中识别实际的GGSN。该代理服务器代理了从SGSN到实际的GGSN的连接请求。因此，通过代理服务器，PDP上下文在SGSN和本地GGSN间建立。所有的此PDP上下文的控制和数据流都流经代理服务器。由于GPRS隧道协议(GTP)允许控制和数据业务的分离，对于代理服务器的一个优化是仅控制业务和数据业务路径(或GTP-U隧道)在SGSN和GGSN间直接建立。对于WLAN连接，代理服务器作为隧道终止网关，具有从客户端到代理服务器的互联网协议安全(IPSec)隧道。在这种情况下，代理服务器作为一个SGSN连接到实际的GGSN，其既处理控制数据也处理用户数据。

使用代理服务器的切换

以下一个示例性实施例讨论的是在使用包括一个代理服务器的改进系统的接入网络间的切换。由于在优选实施例中通过代理服务器建立一个到普通网关节点GGSN的会话，所以在不同的无线接入数据网络间可以实现无缝切换。当一个移动节点例如在GPRS网络和WLAN网络间漫游时，

此事件的顺序如下：

1、客户端在连接到GPRS网络之后，启动所述初级PDP上下文建立。

2、由于代理服务器对于所选的APN被配置为GGSN节点，所以SGSN通过发送一个创建PDP上下文请求到代理服务器来执行所述GTP隧道建立。

3、代理服务器执行所述APN映射以识别实际的GGSN，它支持所述所请求的服务。PDP上下文创建请求被代理到该实际GGSN。

4、在此过程中，该网络执行在3GPP规范TS24.008中说明的授权和验证。PDP上下文通过代理服务器在SGSN和GGSN间建立，在控制平面(control plane)中工作。GGSN分配一个IP地址给客户端。

5、所述客户端可以使用GGSN分配的PDP地址与外部网络进行通信。所有业务数据通过SGSN在GGSN和客户端间流动。

6、在进入WLAN覆盖区域时，在客户端和WLAN网络间启动连接建立。

7、对于WLAN接入代理服务器执行用户的授权/验证，并且启动向所述实际GGSN的PDP上下文转换。

8、现存的PDP上下文GTP-U隧道从SGSN切换到代理服务器。从这点起，在WLAN上的所有的业务流经代理服务器。

9、当移动节点离开WLAN覆盖区域，对于所连接的SGSN，GPRS会话被更新。SGSN创建或更新通向所述代理服务器的PDP上下文。

10、代理服务器更新在GGSN上的PDP上下文信息，GGSN把GTP-U隧道从代理服务器转移到SGSN。从那点起，业务流经SGSN。

无缝漫游

此例中所述呼叫流如图3所示，图中所示每一步骤解释如下：

GPRS连接建立

1、移动节点连接到GSM空气界面以启动GPRS会话。通过提供移动节点的分组的临时移动台用户标识(TMSI)或者国际移动台用户标识(IMSI)和随机存取与询问(RAI)，将GPRS连接到SGSN。执行完GPRS连接之后，此时所述移动节点处于“准备好”(READY)状态，以激活所述PDP上下文。

2、所述移动节点发送带有所有所要求的参数的一个激活PDP上下文请求信息给SGSN，所述所要求的参数就是网络服务接入点识别符(NSAPI)、隧道识别符(TI)、PDP类型、可选的PDP地址、可选的APN、所请求的服务质量(QoS)和任一个PDP配置选项。通过与归属位置寄存器(HLR)一起作用，SGSN

执行授权和验证用户的安全功能(图中未示)。这些安全功能完成之后，是DNS解析(图3步骤2a与2b所示)，其中输入是APN，从DNS得到的响应是所述代理服务器地址。

3、SGSN执行APN选择/GGSN解析，其结果将代理服务器视为GGSN，发送一个创建PDP上下文请求信息给作为GGSN的代理服务器。随后在创立请求中发送如下最少数量的参数：PDP类型、APN、所协商的QoS、终端设备ID(TEID)、网络服务接入点识别符(NSAPI)、移动用户综合业务数字网络(MSISDN)、选择模式、收费性质(charging characteristics)。

4、代理服务器在请求中识别APN值，并且使用一个内部的APN映射表映射到实际的APN。此映射的APN用来为这个服务识别所述实际的GGSN。发生一个第二DNS解析(如图3步骤3a、3b)，其中输入为映射的APN，所述DNS的响应是GGSN地址。随后代理服务器代理初级PDP上下文创建请求到此GGSN。在此数据路径优化的情况下，数据隧道直接在GGSN和SGSN之间，代理服务器为数据的SGSN节点明确指定所述值为实际的SGSN IP地址，此情况在图4中明示。在图4中，有用户和控制业务可流过的两个分离的数据隧道。代理服务器通过分离用户和控制业务完成数据路径的优化。

5、GGSN验证所述请求，在其PDP上下文表中创建一个新的数据项，生成一个计费ID(charging ID)。这就允许GGSN在SGSN和外部分组数据网络之间传送PDP PDU。GGSN返回一个带有被批准值的创建PDP上下文响应，包括动态分配的IP地址。

6、代理服务器验证从GGSN接收的响应，并代理返回到SGSN。

7、基于所协商的QoS协议，SGSN选择无线优先权和分组数据流ID。一个带有所协商的参数(PDP类型、PDP地址、隧道识别符、所协商的QoS协议、无线优先权、分组数据流ID和PDP配置选项)的激活PDP上下文接受信息被发送到移动节点。此时SGSN能在GGSN和移动节点之间路由PDP PDU。

GPRS数据流

8、客户端使用GGSN授权的PDP地址作为IP地址与其他节点进行通信。客户端和SGSN之间的业务使用标准的GPRS机制进行传送。有两种控制和用户业务使用的GTP隧道：SGSN与代理服务器之间的GTP隧道和代理服务器与GGSN之间的GTP隧道。

漫游进入WLAN热点区域

客户端自动(通过探测一个优选的WLAN)或者人工(明确启动)地被触发来启动到WLAN的一个切换。WLAN连接的建立和连接的切换过程如下说明：

WLAN连接建立

9、客户端通过802.11无线与WLAN接入点连接，为了额外的安全，接入点(或所述热点区域网关)可以执行任何授权和安全功能，包括基于局域网的扩展认证协议(EAPOL)、Wi-Fi保护接入(WPA)。

10、通过包括IMSI值和可选的APN信息，客户端发送一个请求给代理服务器用以建立一个安全连接。代理服务器通过标准程序为WLAN接入执行客户端的验证。

11、关于GGSN，代理服务器识别出这个IMSI和APN存在一个GTP隧道。为执行隧道切换，代理服务器发送一个带有上下文参数的更新PDP上下文请求，这些参数在3GPP规范TS29.060中定义。

12、GGSN验证所述更新请求并发送更新响应给代理服务器。在此过程中，由于接入网络的改变，任何新的QoS值都可能被协商。

13、代理服务器发送一个会话建立响应给客户端，包括在通过GPRS在GTP隧道建立期间由GGSN分配的所述IP地址。由于代理服务器作为GPRS和WLAN业务的锚定点，使得这变得可行。

14、现在客户端通过不同的接入网络以不同的优先权级别到同一个GGSN有多个流路径。由于代理服务器保持了通向客户端的同一IP地址，使得客户端的IP地址未发生改变，从而未对更高层协议产生影响。在代理服务器和所述GGSN之间只有一个GTP隧道并且控制业务和用户业务两者都在此GTP隧道中分发。所述分组通过WLAN被发送到代理服务器，其将分组隧道发送到所述GGSN。GGSN将分组去封装后发送给外部网络。指定客户端的分组到达所述GGSN后，通过GTP隧道发送给代理服务器。该分组在代理服务器端去封装，并通过WLAN连接转送给客户端。代理服务器在GPRS和WLAN之间切换

业务路径。这样，整个业务流被无缝切换到WLAN连接。漫游出WLAN热点区域-返回到GPRS

15、当移动节点漫游出WLAN热点区域，并且WLAN信号强度弱到低于临界级别时，通过如上步骤1的GPRS连接的操作，客户端启动GPRS连接。应该说明，如果移动设备已经是GPRS连接，则此步骤可任选。当移动设备是GPRS连接并回到GPRS，则移动设备执行路由区域更新程序。

16、客户端向SGSN发送一个创立GPRS会话请求，这和上述步骤2相似。

17、SGSN发送一个创建PDP上下文请求给作为如上步骤3的一个代理服务器的代理服务器。

18、代理服务器验证所述请求并为此IMSI检查任一现存PDP上下文(或GTP隧道)。由于有上下文与IMSI相连，代理服务器发送一个更新PDP上下文请求给相应的GGSN。代理服务器IP地址被用作控制和用户平面隧道结束点(place tunnel endpoint)。

19、GGSN更新所述PDP上下文信息，并且发送更新PDP上下文响应给代理服务器。

20、代理服务器发送创建PDP上下文响应给SGSN。

21、SGSN使用从代理服务器接收的信息回复客户端，同前述步骤7。

22、通过SGSN和代理服务器，来自客户端的数据在GPRS连接上被发送到同一个GGSN节点。由于在任一外部节点观察时所述会话没有改变，该会话无缝切换回到GPRS网络。有两种GTP隧道：SGSN与代理服务器之间的GTP隧道和代理服务器与GGSN之间的GTP隧道。再次说明的是，用户和控制业务可以被分离，从而，用户和控制业务可以分离传送也可以沿着同一路径传送。

此代理服务器的一个实施例数据流说明如图3所示。在此无分离的数据隧道的基于代理服务器的切换中，第一步是使客户端连接到代理服务器，并为控制和用户平面数据(place data)与代理服务器创建一个PDP上下文。(步骤310)。下一步骤是使代理服务器为控制平面数据和用户平面数据二者建立到GGSN的GTP隧道。以此过程，包括控制和用户业务的所有数据都通过代理服务器从SGSN传送到GGSN。当客户进入WLAN领域，一个更新PDP上下文请求从代理服务器发送给所述GGSN，其中关于客户已进入WLAN区域的信息被发送(步骤330)。控制和用户平面数据路径从SGSN切换到代理服务器，并且数据流通过代理服务器从客户端发送到GGSN(步骤340)。当客户离开WLAN区域，其再次连接到GPRS系统并且更新PDP上下文，使得数据流通过SGSN和代理服务器从客户端发送到GGSN。

此代理服务器的另一实施例的另一数据流说明如图4所示。在此具有一个单独数据路径的基于代理服务器的切换中，第一步是使客户端连接到代理服务器，并用代理服务器创建一个初级PDP上下文(步骤410)。下一步骤是使代理服务器建立到GGSN的GTP隧道(步骤420)。代理服务器为GGSN指示：对于用户平面数据SGSN为隧道结束点，对于控制平面数据，代理服务器本身是隧道结束点。然后代理服务器为SGSN指示：对于用户平面数据GGSN为隧道结束点，对于控制平面数据，代理服务器本身是隧道结束点(步骤430)。这一过程之后，对于控制和用户平面数据就有分离的路由。控制业务在两个GTP隧道-SGSN和代理服务器之间的GTP隧道与代理服务器和GGSN之间的GTP隧道-中发送。用户业务在SGSN和GGSN之间的一个GTP隧道中发送(步骤430)。当客户进入到WLAN区域时，客户要求建立通往代理服务器的WLAN会话，其中关于客户进入WLAN区域的信息被发送(步骤440)。随后代理服务器接收这个请求，检查是否有这一用户和这一APN的会话。如果存在，代理服务器发送“更新PDP上下文请求”给GGSN。在此更新PDP上下文请求中，代理服务器从SGSN处接管了用户平面数据，使得控制和用户平面数据都通过代理服务器传送。使用这个方法的一个优点是当用户与GPRS连接时只通过代理服务器发送控制业务。数据业务将在SGSN和GGSN之间直接隧道传送，如同在标准的GPRS结构中，从而降低了用户数据的跳跃。当用户与WLAN连接时，代理服务器处理控制平面业务和用户平面业务。当客户离开WLAN区域时，其必须接着连接到GPRS系统并更新PDP上下文，使得用户数据流开始通过SGSN从客户端发送到GGSN并绕越代理服务器。对于所述控制业务，数据将通过SGSN和代理服务器从客户端流向GGSN，使得代理服务器对于控制信息成为锚定点。

在一个示例性的实施例中，通过代理服务器建立了到普通的网关节点GGSN的会话，并且在不同无线数据网络中可以实现无缝切换。图5说明了实现此实施例要遵循的一个事件流程。这并不意味只有这些步骤可以实现本发明，而是说明不同类的步骤也是可行的。

首先，客户端在连接到GPRS网络之后，启动所述初级PDP上下文建立(步骤510)。随后，由于SGSN为移动节点被配置为所述GGSN节点，其通过发送一个创建PDP上下文请求给WG执行所述GTP隧道建立(步骤520)。在此优选实施例中，所述网络执行如在3GPP规范TS24.008所说明的授权和验证。下一步，WG执行所述APN映射识别用户预订的实际GGSN。PDP上下文创建请求被代理到这个实际的GGSN(步骤530)。PDP上下文在SGSN和GGSN之间通过WG建立，在控制平面工作。GGSN分配IP地址给客户端(步骤540)。随后，客户端可以使用GGSN分配的PDP地址与外部网络进行通信。所有的业务通过代理服务器在GGSN和客户端之间流动(步骤550)。在此示意性实施例中，代理服务器对于业务成为所述锚定点，并具有关于用户会话的所有信息。或者是，为了优化路由，代理服务器只锚定控制业务。在此情况下，用户业务被直接从SGSN发送到GGSN。因为代理服务器锚定了控制业务，但其仍然有用户会话的所有必要信息。在进入一个WLAN覆盖区域之后，客户检测到WLAN的存在并且启动到代理服务器的所述连接建立，通过提供包括IMSI的验证证明，在WLAN网络上充当WG(步骤560)作用。代理服务器为WLAN接入执行用户的授权/验证，并且启动通向GGSN的一个PDP上下文转换(步骤570)。对于用户和控制业务现存的GTP隧道结束点被更新为代理服务器。从那点起，所有的用户和控制业务通过代理服务器在WLAN上流向GGSN(步骤580)。当移动节点离开WLAN覆盖区域，在连接的SGSN处更新GPRS会话(步骤590)。所述SGSN创建或者更新指向代理服务器的PDP上下文，然后代理服务器在GGSN处更新PDP上下文信息(步骤595)。如果代理服务器锚定用户和控制业务，因为代理服务器已作为通向GGSN的用户和控制业务的所述隧道结束点，代理服务器除了在接入网络变化时告知所述GGSN，没有额外的所需动作。如果代理服务器只锚定控制业务，其更新GGSN来改变用户业务隧道结束点并变为SGSN。

根据本发明公开的实例，其中提供：一种无线通信的方法，包括以下步骤：当一个多功能移动客户在一个GPRS会话中时，发送GPRS控制和用户业务到一个SGSN；对于所述客户端透明地通过一个代理服务器发送至少所述GPRS控制业务到GGSN；并且直接从所述SGSN或者通过所述代理服务器，发送所述GPRS用户业务到一个GGSN。

根据本发明公开的实施例，其中提供：一种无线通信的方法，包括以下步骤：当一个多功能移动客户端使用一个基于IP的接入技术接入一个GPRS网络时，发送控制业务和用户业务到一个代理服务器；并对于所述移动客户端透明地从所述代理服务器发送所述控制业务和用户业务到一个GGSN。

根据本发明公开的实例，其中提供：一种无线网络系统，包括：适配于支持来自移动客户端的GPRS业务和一个非GPRS及基于IP的业务的、通过GPRS协议与GGSN通信的一个代理服务器；其中，当所述移动客户端使用一个GPRS接入网络时：对于所述移动客户端透明地通过一个代理服务器发送GPRS控制业务到所述GGSN；并且，通过所述代理服务器或者直接从一个SGSN发送GPRS用户业务到所述GGSN，以及，其中，当所述移动客户端使用一个非GPRS、基于IP的接入网络时：发送控制业务和用户业务二者到所述代理服务器；并且对于所述移动客户端透明地发送控制业务和用户业务二者到所述GGSN。

改型和变化

如本领域内技术人员所认识，在本发明应用中说明的本发明的概念能在一个极大应用范围内被改型和变化，因此要求专利保护的范围并不限于给出的具体示例性教导。

当在一个网络覆盖范围内移进移出时，与本发明所揭示思想相一致并且在本发明所揭示思想范围之内，本发明可以被实现的一个例子是使用任何数量的网络类型来保持稳定的连接。

使用本发明所揭示思想，与本发明所揭示思想相一致并且在本发明所揭示思想范围之内，本发明可以被实现的另一个例子是增强型数据速率GSM演进技术(EDGE)网络WiFiMAX技术保证稳定连接。

使用本发明所揭示思想，与本发明所揭示的思想相一致并且在本发明所揭示思想范围之内，本发明可以被实现的另一个例子是使用一个路由器或者其他设备作为一个远离所述GGSN的独立单元的代理服务器。

使用本发明所揭示思想，与本发明所揭示思想相一致并且在本发明所揭示思想范围之内，本发明可以被实现的另一个例子是使用一个集成电信系统充当远离所述GGSN的代理服务器。

使用本发明所揭示思想，与本发明所揭示的思想相一致并且在本发明所揭示思想范围之内，本发明可以被实现的另一个例子是使用一个代理服务器作为一个数据分配点，其中数据被分为两个独立流，并且对于具体连接所述流被代理服务器所优化。

其他可帮助说明变型和实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移动网络”中找到，在此通过引用被包括进来。

缩写词

以下为一个缩写列表，其含义由所述应用决定。这些缩写词目的只为澄清，而不是为限制所述申请范围，更不是使本领域内技术人员混淆常用含义。

缩写词	缩写词所代表含义
		3GPP	第三代伙伴项目
AP	接入点
		APN	接入点名
BSC	基站控制器
		BSS	基站操作维护中心
CN	通信节点
		COA	转交地址
ESS	全电子交换系统
		FA	外地代理
GGSN	网关GPRS支持节点
		GPRS	通用分组无线业务
GSM	全球移动通信系统
		GSN	GPRS支持节点
GTP	GPRS隧道协议
		HA	本地代理
IMSI	国际移动台用户标识
		IPv4	IP协议版本4
IPv6	IP协议版本6
		LAN	局域网
MIP	移动网际协议
		MN	移动节点
MSISDN	移动站综合业务数字网络
		MT	信息传递
NSAPI	网络服务接入点识别符
		PDP	分组数据协议

PDU	协议数据单元
		QoS	服务质量
SGSN	服务GPRS支持节点
		TEID	终端设备ID
TFT	业务流模板
		TI	隧道识别符
TOS	服务类型
		TS	技术规范
UMTS	通用移动通信系统
		WGS	无线网关服务器
Wi-Fi	无线保真技术
		WLAN	无线局域网

本发明说明书的任何部分不应被认为暗示任何特定元件、步骤，或者功能是必须包括在所述权利要求范围内的必要特征，要求保护的主题内容的范围只由被允许的权利要求限定。而且，除非有以分词形式随后的精确词汇“用于......的装置”，否则没有一个权利要求目的是援引美国法典第35部112条第6款。

提交的权利要求书目的在于尽可能详实，并且没有主题内容被经意地放弃、贡献或抛弃。

Claims (28)

1.一种无线通信的方法，包括以下步骤：

当多功能移动客户端在通用分组无线网络(GPRS)会话中时，发送GPRS控制和用户业务到服务GPRS支持节点(SGSN)；

对于所述客户端透明地通过代理服务器发送至少所述GPRS控制业务到网关GPRS服务节点(GGSN)，并且

直接从所述SGSN或者通过所述代理服务器，发送所述GPRS用户业务到GGSN。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述代理服务器处决定所述用户业务的路由，并且通过所述代理服务器使该信息对于所述SGSN和所述GGSN变得可以利用。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述用户业务的路由被所述代理服务器提供的所述隧道结束点所指定，其中如果所述SGSN对于用户业务被指定为所述隧道结束点，则所述用户业务绕开所述代理服务器从所述SGSN直接发送到GGSN，并且其中，如果所述代理服务器对于用户业务被指定为所述隧道结束点，则所述用户业务通过所述代理服务器从所述SGSN发送到所述GGSN。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述SGSN到所述代理服务器的GPRS控制业务或者GPRS控制和用户业务的路由通过一个由SGSN可访问的地址解析节点内部的地址解析机制所产生。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述代理服务器到所述GGSN的GPRS控制业务或者GPRS控制和用户业务的路由通过由代理服务器可访问的一个所述代理服务器内部的地址映射机制和一个地址解析节点内部的地址解析机制所产生。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过把所述用户业务隧道结束点更新为所述代理服务器或者所述SGSN，所述GPRS用户业务路由可以在任何时候被改变。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述移动客户端在一个GPRS会话期间转换到非GPRS、基于IP的接入技术时，对于所述客户端使用代理服务器作为一个无线网关，同时通过所述代理服务器持续发送至少一些GPRS控制和用户业务。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于IP的接入网络技术是一个无线局域网络。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，当接入网络改变时，所述客户端应用层IP地址并不改变，其中，代理服务器保持所述用户会话的控制和维持所述IP地址的不变。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，在切换所述接入网络期间，通过所述代理服务器保持通向所述GGSN的用户会话的控制，在保持服务连续性同时，可以改变接入网络。

11.一种无线通信的方法，包括以下步骤：

当使用基于IP的接入技术一个多功能移动客户端接入GPRS网络时：

发送控制业务和用户业务到代理服务器，并且

对于所述移动客户端透明地从所述代理服务器发送所述控制业务和用户业务到GGSN。

12.根据权利要求11所述的方法，还进一步包括以下步骤：当移动客户端转换到一个GPRS接入技术时，从所述移动客户端发送控制和用户业务到一个SGSN；并且

对于所述移动客户端透明地从所述SGSN发送至少GPRS控制业务到所述代理服务器；并且直接从所述SGSN或者通过所述代理服务器发送所述GPRS用户业务到所述GGSN。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述代理服务器处决定所述用户业务的路由，并且由所述代理服务器使该信息对于所述SGSN和所述GGSN变得可以利用。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，通过把所述用户业务隧道结束点更新为所述代理服务器或者所述SGSN，所述GPRS用户业务路由可以在任何时候被改变。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述用户业务的路由被所述代理服务器所提供的所述隧道结束点所指定，其中如果所述SGSN对于用户业务被指定为所述隧道结束点，则所述用户业务绕开所述代理服务器从所述SGSN直接发送到GGSN，并且如果所述代理服务器对于用户业务被指定为所述隧道结束点，则所述用户业务通过所述代理服务器从所述SGSN发送到GGSN，从而分离控制和用户业务。

16.根据权利要求2所述的方法，  其中，对于所述移动客户端透明地从所述代理服务器到所述GGSN的业务的所述路由通过一个所述代理服务器内部的地址映射机制和一个地址解析节点内部的地址解析机制所产生。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，当通过所述代理服务器在切换时保持所述用户会话的控制和维持所述IP地址的不变而改变接入网络时，所述客户端应用层IP地址并不改变。

18.根据权利要求12所述的方法，其中，在通过所述代理服务器保持通向所述GGSN的用户会话的控制和在切换时变换接入网络时，可以改变接入网络，同时保持服务连续性。

19.一种无线网络系统，包括：

适配于支持来自移动客户端的GPRS业务和非GPRS及基于IP的业务的、和可以通过GPRS协议与GGSN匹配通信的代理服务器；

其中，当所述移动客户端使用GPRS接入网络时：

对于所述移动客户端透明地通过代理服务器发送GPRS控制业务到所述GGSN，并且，

通过所述代理服务器或者直接从SGSN发送GPRS用户业务到所述GGSN，并且，

其中当所述移动客户端使用一个非GPRS、基于IP的接入网络时：

控制业务和用户业务二者都被发送到所述代理服务器；并且，

对于所述移动客户端透明地发送控制业务和用户业务二者到所述GGSN。

20根据权利要求19所述的系统，其中，到所述代理服务器的路由是通过使用地址解析节点内部的一个地址解析机构实现的，并且所述代理服务器到所述GGSN的路由是通过使用一个所述代理服务器内部的地址映射机构和一个所述地址解析节点内部的地址解析机构达到的。

21根据权利要求19所述的系统，其中，当所述移动客户端使用一个GPRS接入网络时，由代理服务器通过利用指定所述用户业务的所述隧道结束点来决定所述用户业务的路由。

22根据权利要求19所述的系统，其中，当所述移动客户端使用一个GPRS接入网络时，如果所述代理服务器被指定为一个所述用户业务的隧道结束点，则通过所述代理服务器发送所述用户业务到所述GGSN；并且，如果所述SGSN被指定为所述用户业务的隧道结束点，则所述用户业务被直接发送到所述GGSN。

23根据权利要求19所述的系统，其中，当所述移动客户端使用一个GPRS接入网络时，通过更新所述用户业务的隧道结束点，所述用户业务可以在任何时候被改变；其中，所述用户业务的隧道结束点可以是代理服务器或SGSN。

24根据权利要求19所述的系统，其中，当所述移动客户端从第一类的第一接入网络转向第二类的第二接入网络时，所述代理服务器至少为所述控制业务充当锚定点，并且保持到所述GGSN的路由，和改变两个接入网络间的所述控制路径。

25根据权利要求19所述的系统，其中，当所述移动客户端从第一类的第一接入网络转向第二类的第二接入网络时，所述用户业务根据所述接入网络的类型被发送。

26根据权利要求20所述的系统，其中，所述第一接入网络类型是一个GPRS接入网络，并且其中，所述第二接入网络类型是一个WLAN接入网络。

27根据权利要求19所述的系统，其中，当由所述代理服务器充当所述锚定点并且保持对用户会话的控制和在接入网络被改变时维持所述IP地址的不变而改变接入网络时，所述客户端IP地址并不改变。

28根据权利要求19所述的系统，其中，由所述代理服务器充当所述锚定点并且保持通向所述GGSN的用户会话的控制和在所述接入网络间切换，接入网络可以被改变，同时保持服务连续性。

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