CN101124835A - 用于提供公共陆地移动网络中的对等通信的装置 - Google Patents

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Abstract

节点(200)，用于在公共陆地移动网络PLMN中的订户之间路由对等P2P通信，适合作为网关设置在所述PLMN的分组交换域与外部分组数据网络PDN之间，包括用于在所述PLMN的分组交换域与所述外部PDN之间路由消息的路由功能性，可连接到至少第二节点，节点(200)还包括：端接功能性(202)，用于端接承载来自发送订户的对于给定接收订户的MSISDN身份的IP地址的请求的协议；以及数据库(201)，包括接收订户的IP地址与MSISDN身份之间的映射。

Description

用于提供公共陆地移动网络中的对等通信的装置
技术领域
本发明涉及移动通信网络中的装置。具体来说，本发明涉及用于提供公共陆地移动网络(PLMN)中的对等通信的装置。
背景技术
图1说明在其中可实现本发明的PLMN的一个实例。PLMN在这个实例中是UMTS网络。但是应当注意，本发明不限于UMTS。PLMN1包括连接到归属本地寄存器(HLR)、连接到在服务GPRS支持节点(SGSN)以及连接到PSTN和分组数据网络(PDN)的网关GPRS支持节点(GGSN)。GGSN用于端接诸如GTP协议等的PLMN协议以及进一步路由IP分组。HLR用于鉴权，以及SGSN例如负责基本GPRS连通性的鉴权和授权以及负责无线电接入网(RAN)区域上的移动性。PDN通常是IP网络，包括例如因特网、企业网、服务提供商的基础设施。SGSN还连接到HLR和RAN。UMTS网络中的RAN包括适合于控制若干节点B的至少一个无线电网络控制器。节点B通过无线电接口连接到移动终端(又称为用户设备UE)。
对等(P2P)计算机网络是不依靠专用服务器进行通信、而是主要采用客户机(对等体)之间的直接连接的网络。纯对等网络没有客户机或服务器的概念，而是只有对于网络中的其它节点同时用作“客户机”以及“服务器”的同等对等节点。
网络配置的这种模型不同于其中的通信通常由服务器中继的客户机-服务器模型。非对等通信的一个典型实例是电子邮件，在其中，电子邮件被发送到服务器以便传递、发送到服务器之间的目的地，以及稍后由接收客户机取出。从客户机到另一个客户机的直接传输往往是不可能的。在对等网络中，任何节点都能够发起或完成与其它任何节点的任何受支持的事务。对等节点在本地配置、处理速度、网络带宽和存储数量方面可能不同。IBM的高级对等连网(APPN)是支持对等通信模型的产品的一个实例。
在近来的使用中，P2P已经开始描述在其中用户可利用因特网直接或者通过中介服务器相互交换文件的应用。在因特网上，P2P是一种类型的暂时因特网网络，它允许具有相同连网程序的一组计算机用户相互连接并且直接从彼此的硬盘驱动器中存取文件。Napster和Gnutella是这种对等软件的实例。
许多公司正在考虑采用P2P作为让雇员共享文件而没有涉及维护中央服务器的费用的一种方式以及作为让企业相互直接交换信息的一种方式的优点。
以下小节提供关于因特网P2P如何工作的描述。用户必须首先下载和运行对等连网程序。Gnutellanet是这些分散P2P程序目前最流行的一种，因为它允许用户交换所有类型的文件。在启动程序之后，用户输入属于网络的另一台计算机的IP地址。用户在其中获得下载的网页通常列示若干IP地址作为开始位置的建议。一旦计算机发现另一个网络成员在线，它将连接到已经从另一个用户的连接接收其IP地址的那个用户的连接，依此类推。用户可选择一次寻找多少成员连接，以及确定他们希望对哪些文件进行共享或密码保护。
下面是不同类型的P2P网络的概述。
集中式P2P网络
第一实例是集中式P2P网络。中央服务器维护各附加节点、即各终端的信息的目录。每当客户机登录或退出P2P网络时，目录被更新。Napster是这样一种网络的一个实例。
分散式P2P网络
分散式P2P网络是第二实例，其中，各客户机在没有任何直接中央服务器的情况下传递和共享数据。查找请求被发送到一个节点(客户机)。那个节点把请求传播到它连接的客户机。Gnutella是分散式网络的一个实例。由于分布式搜索的复杂性质，Gnutella模型远比Napster模型更复杂。由于各节点传播它从所有其它连接节点接收的搜索，所以Gnutella网络易于被搜索业务拥塞，没有为其它业务留下带宽。
可控分散式P2P网络
第三模型是可控分散式P2P网络。与同等地处理各节点的Gnutella模型不同，可控分散式模型引入超节点的概念。超节点连接到比常规节点更多的节点上，这导致通过那个超节点的更多搜索传播。节点仅使少量连接保持开放，以及那些连接的每个是到超节点的。Skype和KaZaA是这种P2P网络的实例。
PLMN中的P2P存在的问题
在蜂窝网中，移动台(用户设备UE)之间的分组通信可用于许多不同目的：媒体传输，语音通信，存在信息共享等。这意味着UE A需要以某种方式来查找UE B的地址。这个小节将列示进行这种操作的现有和/或计划方式以及相关问题。
IPv4地址
GPRS允许静态IP地址分配，其中，UE B的IP地址可能是UE A先验已知的。但是，由于至少以下原因，这没有投入实际使用：
地址稀缺：运营商没有足够可路由的IPv4地址供分发。
安全性：终端用户地址通常不会在PLMN外部暴露，以便防止终端用户受到攻击。
IPv6地址
IPv6的地址空间的使用解决了地址稀缺问题，但是安全性问题仍然存在。
IMS地址(SIP URI)
通过使用统一资源标识符(URI)，用户可采用例如sip:ernie.floyd@bayonne.com的名称到达。从电信行业的观点来看，这可能是符合需要的长期解决方案，因为它提供允许承载优化以及对QoS计费的能力的可靠的保护性基础设施。
例如连接到GGSN的IP多媒体子系统(IMS)主要依靠会话发起协议(SIP)位置寄存器，它存储与可找到用户的位置、即SIP信号应当被发送的位置有关的信息。为了可缩放性的原因，它还包含一种机制，在其中，通过把用户分配给与路由机制、如询问呼叫/会话控制功能(I-CSCF)耦合的负责节点、如在服务呼叫/会话控制功能(S-CSCF)，可在可用资源上分担信令负荷。
但是，一个问题在于，IMS仍未在全球部署，因而希望找到一种发现目标移动终端的更简单方式。
E.164 MSISDN地址
在PLMN网络中，E.164 MSISDN身份由终端用户用作标识另一方的方式。PLMN中的P2P网络可利用相同的身份，但是，绑定MSISDN-IP在目前是几个节点、如WAP网关已知的。
无线网络中的性能
由于无线网络中的无线电资源的限制，需要避免来自客户机(移动终端)的轮询。这意味着，完全基于终端的P2P解决方案极可能对于无线电效率有负面影响。
置信
在P2P网络中，重要的是信任所接收信息，即，接收方必须信任来源、即传递信息的节点或超节点。在非法下载音乐时，这可能不是主要问题，但是，如果采用用于通信的P2P分布式数据库，则重要的是知道所使用的名称没有以其它方式被拦截或误用。因此，需要一种解决方案，它能够平衡现有置信网络、如PLMN与下面进一步说明的GRX互连网络。
EP 1385323 A1说明一种用于信息的对等交换的系统。这种系统不需要数据网络中的公共交换服务器。这种系统存在的一个缺点在于，要求希望向订户B传送消息的发送订户A首先初始化与订户B的信令通信，以便获得订户B的IP地址。这导致网络中以及特别是无线电接口上增加的信令。
Skype的P2P系统被认为是最接近的先有技术，并且公开了权利要求1的前序部分的特征。从www.skype.com可得到的Skype是一种如上所述的可控分散式P2P网络。但是，Skype存在的缺点是，要求在无线电接口上保持活动消息，这需要资源。
因此，本发明的一个目的是提供一种实现PLMN中的P2P通信的装置，它需要减少的信令。
发明内容
该客观问题通过权利要求1的特征部分来解决。
由于根据本发明的节点，其中包括用于端接承载来自发送订户的对于给定接收订户的MSISDN身份的IP地址的请求的协议的端接功能性(202)，以及
包含接收订户的IP地址与MSISDN身份之间的映射的数据库(201)，因而实现PLMN中的P2P通信。
优选实施例由从属权利要求来定义。
本发明的一个优点在于，它允许可有机生长而无需依靠预先计划的网络资源生长的创造性的基于终端的服务的创建。同时，通过使PLMN资源(必须以任何方式随业务缩放)成为解决方案中的核心元素，运营商仍然可保持对其网络中的业务的某种等级的控制和可见性。
本发明的另一个优点在于，这可用于使防火墙对接收B订户开放，因为发送A订户侧是置信的并且代表已鉴权(即众所周知的)用户起作用。B订户的移动终端无需发送定期保持活动消息。相同的查找请求也可用来使接收部分成为准备接收入局分组的无线电承载。
本发明的一个优点在于，采用身份MSISDN。从安全性观点来看，这是一个优点，因为MSISDN连接到预订，以及由于MSISDN用作PLMN中的主要身份。还应当注意，与IP地址相反，MSISDN是永久身份。把MSISDN用作身份的选择在把IP流确定为另一个移动终端的目标的大多数上下文中是自然的，因为可在A订户的地址簿的电话号码字段中标识将到达的订户、即B订户。
通过以下结合附图和权利要求来考虑对本发明的详细说明，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得非常明显。
附图说明
图1说明在其中可实现本发明的PLMN的一个实例。
图2说明根据本发明的P2P网络超节点中的登记情况。
图3说明根据本发明的具有包括GGSN的超节点的P2P网络。
图4公开根据本发明的一个实施例的P2P PLMN网络中的一系列事件。
图5说明根据本发明的一个实施例、经由GGSN/代理置信网络的地址查找以及经由GGSN与PDN之间的接口的直接通信。
具体实施方式
本发明涉及用于提供PLMN中的P2P通信的装置。根据以上描述，可控分散式P2P网络被选择用于本发明。这种可控分散式P2P网络需要把用作超节点的节点引入PLMN。又称为超节点的节点作为网关设置在PLMN的分组交换域与外部PDN、如因特网之间，并且设置成端接PLMN协议。此外，超节点包括路由功能性，这意味着超节点的入局消息可向其最终目的地进一步路由。根据本发明的超节点的功能性为：
-端接功能性，用于端接承载来自发送订户的对于给定接收订户的MSISDN身份的IP地址的请求的协议，以及
-数据库，包括IP地址与MSISDN身份之间的映射。
根据本发明的一个实施例，超节点包括至少GGSN和数据库。根据另一个实施例，超节点还包括代理。路由功能性优选地位于GGSN中。
用于端接承载IP查找请求的协议、例如基于http的协议的功能性可位于代理或者GGSN中。
数据库包括IP地址和MSISDN身份以及相关UE的IP地址和MSISDN身份之间的映射。数据库在本说明中称为会话数据库。根据本发明的一个实施例，数据库还包括订户的网络的身份。根据本发明的另一个实施例，数据库还包括订户所属的GGSN的地址。因此，如果数据库由若干GGSN共享，则接收订户的GGSN的地址必须为已知的。
根据本发明的实施例，附加超节点功能性为：
-用于开放防火墙的功能性，以及
-用于把私有IP地址映射到公用IP地址的功能性。
用于开放防火墙的功能性包括端口开放部件。端口开放部件设置成在防火墙中开放端口，因而分组可传递到防火墙内的接收订户的IP地址。
如果接收订户的IP地址是私有地址、即不是可路由的公用IP地址，则超节点可包括把私有IP地址映射到公用IP地址的功能性。根据实施例之一，这个功能性在代理中实现。代理优选地采用网络地址转换(NAT)服务用于执行映射。又称作网络伪装或IP伪装的网络地址转换(NAT)是IP分组的源和/或目标地址在它们通过路由器或防火墙时被改变的技术。最常用的是使专用网络上的多个主机能够采用单个公用IP地址来访问因特网。结合图5进一步描述这个功能性。
根据本发明的另一个实施例，附加超节点功能性为：
-用于发起到接收订户的无线电连接的功能性。
如上所述，所有超节点功能性均在GGSN和/或在通常提供NAT服务的专用代理中实现。但是，应当注意，超节点功能性还可在其它节点中分开或者以适当组合来实现。
超节点优选地分级设置，并连接到GRX网络。GRX网络是以安全、受保护和可控方式互连不同运营商的GPRS网络的网络。因此，无法从因特网到达受保护GPRS网络。[0]
图2说明移动电信网络中的PDP上下文激活情况。当订户、在本例中为MSISDN-1登录到GPRS网络时、即在PDP上下文激活时，为订户提供IP地址，同时订户已经在创建预订时接收到MSISDN身份。MSISDN基本上与电话号码相同，并连接到一个SIM卡。[0]
根据本发明，MSISDN与IP地址之间的映射存储在会话数据库201中。会话数据库201可存储在分开的GGSN中、分开的代理202中、组合的GGSN/代理202中、HLR中或者超节点200的分开节点中。因此，根据一个实施例，超节点200包括GGSN和数据库。根据另一个实施例，超节点包括GGSN、代理和数据库。应当注意，GGSN和代理是组合的GGSN/代理或者位于分开的单元中。如果采用静态IP地址，则会话数据库还可位于HLR中。
下面是图3所示的PLMN间的P2P通信的情况的一个实例。根据一个实施例，边界网络301、302、303中的超节点不是直接可达的，而是通过位于GRX网络中的高层的超节点、如图3中表示为304的GRX节点可达的。为了避免重复对所有所连接网络的超节点查询，GRX节点设置成剖析MSISDN，以及采用灵活号码寄存器(FNR)来确定目标网络的移动台国家码(mcc)/移动网码(muc)。如果运营商应用在MSISDN号码范围上划分用户空间的GGSN分配策略，则在网络内实现进一步优化。
图4说明根据本发明、用于建立P2P通信的一系列事件。图4说明本发明的一个实施例，在其中，超节点包括组合的GGSN/代理和会话数据库。具有MSISDN-1的订户要向具有MSISDN-4的订户发送图片，MSISDN-1建立与MSISDN-4的P2P连接，然后MSISDN-1启动P2P图片发送应用。
1.MSISDN-1发送查找MSISDN-4的IP地址的请求。MSISDN-4用作身份，以及请求被发送到包括组合的GGSN/代理的预定义超节点。
2.预定义超节点检查其会话数据库中的本地寄存器。在这个实例中，没有存储MSISDN-4。
3.然后，请求按照预定义的顺序发送给另外的超节点。在这个实例中仅示出一个另外的超节点。另外的超节点在其会话数据库的本地寄存器中查找MSISDN-4。
4.信号由另外的超节点中的无线电准备功能性发送到无线电接入网，它允许无线电接入网为入局分组作准备。即，无线电信道被分配给具有身份MSISDN-4的移动终端。提供端口开放部件以用于在另外超节点的NAT功能性中开放至少一个端口(根据MSISDN-4的IP地址和NAT的端口号)，因此分组可到达MSISDN-4。端口开放部件通过来自MSISDN-1的对于MSISDN-4的IP地址的请求来触发。因此，由NAT对MSISDN-4提供可路由的公用IP地址和端口号，以及NAT把可路由的公用IP地址和端口号映射到MSISDN-4的私有IP地址。
5.MSISDN-4的可路由的公用IP地址作为到MSISDN-1的响应被送回。
6.MSISDN-1开始发送用于把图片传递给MSISDN-4的IP分组。
图5说明分别包括具有会话数据库的组合GGSN/代理的超节点501、502、503。防火墙的左侧是置信环境。与组合GGSN/代理之一结合的GRX网络504用来查找接收订户的IP地址。在找到接收订户的IP地址时，GGSN/代理为来自发送订户的分组开放防火墙。如果已找到的IP地址是私有IP地址，因而需要私有IP地址与公用IP地址之间的映射，则NAT功能性还用来开放防火墙。
本发明的概念基于放弃了有关在移动网络中如何可到达移动终端的信息必须在控制分级结构中构建、即中央节点处理请求的概念。应当注意，本发明不限于GRX网络的使用，因此，GRX网络不是所需的分级网络等级，而只是性能增强特征。
在附图和说明中，已经公开了本发明的典型优选实施例，虽然采用了具体术语，但它们仅用于普通描述性方面，而不是用于限制，本发明的范围在以下权利要求中阐述。

Claims (17)

1.节点(200)，用于在公共陆地移动网络PLMN中的订户之间路由对等P2P通信，适合作为网关设置在所述PLMN的分组交换域与外部分组数据网络PDN之间，包括用于在所述PLMN的分组交换域与所述外部PDN之间路由消息的路由功能性，可连接到至少第二节点，所述节点(200)的特征在于，它还包括：
端接功能性(202)，用于端接承载来自发送订户的对于给定接收订户的MSISDN身份的IP地址的请求的协议，以及
数据库(201)，包括所述接收订户的所述IP地址与所述MSISDN身份之间的映射。
2.如权利要求1所述的节点，其特征在于，所述路由功能性位于网关GPRS支持节点GGSN中。
3.如权利要求1-2中的任一项所述的节点，其特征在于，所述端接功能性位于网关GPRS支持节点GGSN中。
4.如权利要求1-2中的任一项所述的节点，其特征在于，所述端接功能性位于代理中。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的节点，其特征在于，所述数据库还包括所述接收订户的所述PLMN的身份。
6.如权利要求1-4中的任一项所述的节点，其特征在于，所述数据库还包括所述接收订户所属的GGSN的地址。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的节点，其特征在于，所述数据库位于网关GPRS支持节点GGSN中。
8.如权利要求1-6中的任一项所述的节点，其特征在于，所述数据库位于代理中。
9.如权利要求1-6中的任一项所述的节点，其特征在于，所述数据库位于归属位置寄存器HLR中。
10.如权利要求1-6中的任一项所述的节点，其特征在于，所述数据库位于分开的节点中。
11.如权利要求1-10中的任一项所述的节点，其特征在于，它还包括用于开放防火墙的端口开放部件。
12.如以上权利要求所述的节点，其特征在于，所述端口开放部件包括用于把私有IP地址映射到与端口号关联的公用IP地址的功能性。
13.如以上权利要求所述的节点，其特征在于，用于把私有IP地址映射到与端口号关联的公用IP地址的所述功能性位于代理中。
14.如权利要求12-13中的任一项所述的节点，其特征在于，所述代理包括用于采用网络地址转换服务来执行所述映射的部件。
15.如权利要求11-14中的任一项所述的节点，其特征在于，它还包括用于发起到所述接收订户的无线电连接的功能性。
16.如权利要求1-15中的任一项所述的节点，其特征在于，所述节点可连接到GRX网络。
17.如以上权利要求所述的节点，其特征在于，所述GRX节点设置成剖析所述MSISDN，以及采用灵活号码寄存器(FNR)来确定所述接收订户所在的网络的移动台国家码(mcc)/移动网码(mnc)。
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