CN101378587A - 实现移动切换的方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现移动切换的方法，移动节点MN在当前接入网络AN域通过初始附着建立与对端节点CN的会话，当所述MN需要移动切换到新AN域时，该方法还包括：发现与选择所述新AN域中的目标接入路由器N－AR，对所述N－AR进行连接预建立；通过所述对N－AR的预建立的连接，修改已建立业务会话的属性；根据所述业务会话的修改属性，重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定，完成移动切换，释放当前AN域中附着点所占用的资源。本发明还公开了实现移动切换的系统和设备。应用本发明，可以实现在NGN架构下Inter－AN模式下的无缝切换。

Description

实现移动切换的方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及移动切换(Handover)技术，特别涉及下一代网络(NGN)中实现移动切换的方法、设备及系统。

背景技术

国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)中规定了下一代网络(NGN)的组成架构，将其具体划分为业务控制层(SCF)、传送控制层和传送层三层。

其中，SCF用于实现对每个应用服务的呼叫会话的业务控制；通过会话初始协议(SIP)进行注册、会话发起以及会话控制等功能。图1为现有技术NGN架构中SCF的组成示意图，它主要由代理呼叫会话控制功能实体(P-CSCF)、服务呼叫会话控制功能实体(S-CSCF)和归属用户服务器(HSS)组成。其中，P-CSCF为业务控制层与传送控制层的接口点，用于向传送控制层查询移动节点(MN)当前所处的传送层位置，并向传送控制层请求资源。

图2为现有技术NGN架构中传送控制层的组成示意图，传送控制层中主要包括网络附着控制功能实体(NACF)和资源接纳控制功能实体(RACF)。其中，NACF的主要功能包括移动用户(CPE)的网络接入认证、IP地址和接入参数的配置、移动位置的绑定更新以及用户策略的生成与推送下发等。

NACF包括的主要功能实体如下:

接入管理功能实体(AM-FE)，用于实现动态主机配置协议三层延时(DHCPL3 Relay)以及认证、鉴权、计费客户端(AAAClient)功能。

传送层认证授权功能实体(TAA-FE)，用于实现AAA服务器(Server)功能，在漫游时还可以作为AAA代理(Proxy)服务器。

传送层用户配置库功能实体(TUP-FE)是一个数据库，保存有用户订制的配置文件等信息；这里所提到的用户配置文件包括:用户名、密码、用户初始门控信息以及用户业务服务质量(QoS)配置等。

网络地址配置功能实体(NAC-FE)，用于实现IP地址和接入参数的配置。

传送层位置管理功能实体(TLM-FE)，用于实现移动用户的地址绑定更新功能；TLM-FE为NACF的核心点:向下，从TAA-FE和NAC-FE获取用户当前地址信息和用户相关信息进行绑定；向上，向SCF上报当前位置查询信息；向右，将绑定的用户位置、用户订制的QoS配置推送到RACF。

RACF，主要用于进行资源的接纳和策略生成:从SCF获取业务质量请求，并从NACF获取位置和用户订制信息，生成控制策略下发到传送层进行资源控制；RACF中主要包括的功能实体为策略决策功能实体(PD-FE)。

传送层是L2/L3层的传送设备，具体表现为接入点(AP)，接入路由器(AR)等，也是接入和资源策略的执行体。

在实际应用中，经常会涉及到MN的移动切换问题，即MN在会话中变更所处的位置，需要切换会话的问题。在介绍现有技术中的移动切换方式之前，首先介绍一些在后续过程中将会用到的术语:

(1)域(Domain)和接入网域(Access Domain)

域是一个管理范围的概念，每个管理域都有一个唯一的域名，用于标识一个用户所属的管理域，可使用“用户标识+管理域标识”的格式，如“user＠home.com”。

一个管理域中进一步包括核心网域(Core Domain)和接入网域(AccessNetwork Domain)，一个核心网域可对应多个AN域；在每个AN域内，可以包括多个同种或异种接入技术的接入子网，而在一个AN域内又可包括多个接入附着点，每个接入附着点可对应一个接入子网，一个接入网域由一个局部的附着控制子系统进行控制，MN在AN域内的多个附着点之间切换时，由域内的本地锚点路由器(Anchor AR，A-AR)进行媒体流切换，应用层会话并不会感知到。

(2)当前接入路由器(P-AR)

P-AR是指MN当前所在附着点的路由器(AR)，有时也称为O-AR(Old-AR)或服务(Serving)AR。

(3)目标接入路由器(N-AR)

MN选定或被指定将要移动切换到的路由器，也可称为目标AR(TargetAR)。

(4)A-AR

在一个AN域范围内，相对于MN，A-AR具备局部性的本地代理(HomeAgent)功能:发送给AN域内MN的数据媒体流都需要经过A-AR才能到达MN，而MN发出的数据媒体流都需要经过A-AR才能发送出去；与HA的不同之处在于，A-AR只是整个AN域内传送层的媒体流转发点，并不具备整个AN域内的移动管理功能。

(5)AN域内的本地归属地址(L-HoA)

AN域内的L-HoA是具备局部特性的HoA，当MN在不同AN域内移动时，L-HoA是不变的，只有当MN移出当前AN域后，L-HoA才会被更换；在应用层建立业务会话时，L-HoA将被用作MN的SIP会话地址，即SIP会话中的IP地址。

(6)AN域内的本地转交地址(L-CoA)

MN在同一个AN域内的不同附着点的AR之间进行切换时，选用各AR的地址作为L-CoA，利用此地址，A-AR与附着点AR之间可建立起IP-in-IP隧道。

(7)安全联盟(SA)

SA只指功能实体间建立起的安全联盟关系，如MN与DHCP Server、AR或AAA Proxy实体间建立的相互可信任的关系；通常情况下通过双方的初始密钥生成；有了SA，实体双方就可有效确认信令或数据是否来自已被安全认证过的对方实体，从而防止盗用或攻击等现象的发生。

现有多协议和基于IP网络的互通(ITU-T SG13)中提出了三种移动切换模式，如图3所示，其中的MM1移动切换模式是指跨核心网、跨运营商的移动；MM2移动切换模式是指在同一核心网中，但不同AN域之间的移动，也称为Inter-AN的切换模式；MM3移动切换模式是指同一AN域内的移动，也称为Intra-AN切换模式。对于MM2和MM3两种切换模式，均要求能支持在实现切换的同时，无需中断当前正在进行的业务，并在切换过程中，减少移动切换的延时，并保持最少的数据丢失，即无缝切换。在图3中，CN是核心域，AN1-1，AN1-2是两个不同的AN域。在每个AN域内，可以包括多个同种或异种接入技术的接入子网。

针对上述三种移动切换的模式，目前常用的移动切换协议主要有两种，一种是基于SIP的切换协议，一种是基于移动互联网协议(MIP)的切换协议，其中基于SIP协议是应用层会话建立协议，通过SIP消息交换，实现移动切换的相关信令过程；MIP协议是L2/L3层切换协议，通过Mobile IP技术实现移动切换过程。

以基于SIP的切换协议为例，目前存在两种移动切换技术。

第一、在互联网(Internet)架构下，MN通过SIP信令与参与会话的对端节点(CN)建立呼叫会话，当MN需要移动附着到一个新位置时，其移动切换流程包括:在MN移动附着到一个新的位置之前，以预配置的方式获得一个新的IP地址；使用新获得的IP地址向MN归属网络中的SIP服务器进行SIP注册；使用RFC3261中规定的re-INVITE消息向CN发送SIP消息，进行会话属性修改。

在上述移动切换流程中，re-INVITE捆绑在已有会话上，因此会话的呼叫用户标识(Call ID)并不变化，只是IP地址、端口号发生了改变，这样参与会话的CN可以明白移动切换只是要改变现有会话的属性而不是建立一个新的会话，在CN接收到re-INVITE后，会发送一个200OK应答表示接受这个改变，因此在上述移动切换过程中，移动切换前所建立的会话并不需要中断。但这种移动切换的方式只适合Internet架构，而无法转用于NGN架构，并且这种方法中参与会话的CN可以通过SIP消息、媒体流的IP地址，获知MN的用户信息，并且在切换时延方面还有很大的改进空间。

第二、在NGN架构中，建立一个基于SIP协议的呼叫会话通常包括:呼叫会话的SIP注册、呼叫会话的SIP发起和核心边界网关功能(C-BGF)选定与IP地址转换。

其中，呼叫会话的SIP注册包括:MN通过P-SCSF向S-CSCF发起注册消息，将用户当前被指定的IP地址与用户标识绑定；S-CSCF从HSS下载用户的应用层的认证数据和用户配置，在P-CSCF与MN之间建立SA。

呼叫会话的SIP发起包括:CN生成一个SIP INVITE请求消息，其中包含MN身份标识，该身份标识包括用户名和归属域名；通过所述MN身份标识确定MN的归属网络S-CSCF，该S-CSCF根据MN当前IP地址的注册信息，将SIP INVITE通过MN当前所在区域的P-CSCF发送给MN；CN和MN通过后续系列的SIP信息交互，建立会话。

C-BGF选定与IP地址转换包括:在会话建立过程中，P-CSCF选定C-BGF，向C-BGF查询地址转换信息，修改SIP中的会话描述协议(SDP)。

根据以上基于SIP协议的呼叫会话，现有的ITU-T NGN标准已经可以支持移动切换的一种游牧(Nomadism)场景，即当MN从原来的位置移动到一个新的位置时，先中断原有已建立的会话，再到新的位置按照上述建立呼叫会话的步骤建立一个新的会话。例如MN在接入一个AN域的初始附着后建立和CN的会话，如果MN需要移动切换到另一个AN域中，则需先中断所述初始附着后建立的会话，在MN移动切换到新的位置后，重新和CN建立会话。

基于以上对现有移动切换方案的介绍可以看出，现有技术NGN架构中，还无法实现无缝切换。

发明内容

本发明实施例提供一种实现移动切换的方法，能够在NGN架构下实现Inter-AN模式下的无缝切换。

本发明实施例提供一种实现移动切换的系统，能够在NGN架构下实现Inter-AN模式下的无缝切换；

本发明实施例提供一种L-NACF，应用该L-NACF能够在NGN架构下实现Inter-AN模式下无缝切换。

本发明实施例提供一种H-NACF，应用该H-NACF能够在NGN架构下实现Inter-AN模式下无缝切换。

本发明实施例提供一种RACF，应用该RACF能够在NGN架构下实现Inter-AN模式下无缝切换。

本发明实施例提供一种AM-FE，应用该AM-FE能够在NGN架构下实现Inter-AN模式下的无缝切换。

本发明实施例提供一种实现移动切换的方法，移动节点MN在当前接入网络AN域完成初始附着并建立与对端节点CN的业务会话，当所述MN需要从当前AN域移动切换到新AN域时，该方法还包括:

发现与选择所述新AN域中的目标接入路由器N-AR，对所述N-AR进行连接预建立；

通过所述对N-AR的预建立的连接，修改已建立业务会话的属性，根据所述修改属性，重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定；

完成移动切换，释放当前AN域附着点资源。

本发明实施例提供一种实现移动切换的系统，该系统包括:MN以及下一代网络NGN；所述NGN中包括由核心网域和接入网AN域中实体组成的传送层控制管理单元和业务层控制管理单元；所述业务层控制管理单元中包括业务控制层功能实体SCF；

所述MN，用于接入所述NGN，并在所述NGN中进行移动切换；

所述传送层控制管理单元，用于在当前AN域完成MN初始附着；并在所述MN需要切换到新AN域时，发现与选择所述新AN域中的N-AR，对所述的N-AR进行连接预建立；

所述业务层控制管理单元中的SCF，用于建立MN与CN的会话；通过所述对N-AR预建立的连接，修改已建立业务会话的属性；根据修改属性，重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定；完成移动切换，释放当前AN域附着点资源。

本发明实施例提供一种本地网络附着控制功能实体L-NACF，所述L-NACF中包括L-MMF、认证、鉴权、计费服务器/代理，以及网络地址配置功能实体NAC-FE；所述L-MMF中进一步包括:L-HMF和L-LMF；

所述L-HMF，用于在MN需要切换到新AN域时，通过查询H-NACF中当前附着点周边候选AR信息，以及MN上报的周边接入点L2侦测信息，根据已配置的选择策略，选择所述新AN域中的N-AR；

所述L-LMF，用于在所述AM-FE的绑定请求下，根据NAC-FE配置的L-HoA地址进行位置绑定更新，向L-RACF推送绑定信息；并向H-NACF转发绑定请求；

所述计费、鉴权、计费服务器/代理，用于接收来自MN的接入认证请求，实现MN的接入认证；向H-NACF转发来自MN的接入认证请求，并在MN认证通过后，接收来自H-NACF的SA和用户配置信息；

所述NAC-FE，用于为所述MN配置L-HoA地址。

本发明实施例提供一种归属网络附着控制功能实体H-NACF，所述H-NACF中包括H-MMF和认证、鉴权、计费服务器；所述H-MMF中进一步包括:H-HMF和H-LMF；

所述认证、鉴权、计费服务器，用于在所述MN的初始附着中，对所述MN进行完全认证，将所述初始附着中生成的SA和用户配置信息下发给L-NACF；

所述H-HMF，用于根据从L-NACF获取到的当前附着点周边AR物理标识信息，查询所述当前附着点周边的候选AR信息，将所述候选AR信息发送给L-NACF；

所述H-LMF，用于接收L-NACF转发的位置绑定请求和上报的位置索引信息，进行位置绑定更新，向H-RACF推送绑定信息。

本发明实施例提供一种资源接纳控制功能实体RACF，该RACF中包括:H-RACF和L-RACF；

所述L-RACF，用于接收L-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，判断来自H-RACF所请求的业务资源能否被接纳预留，如果不能则拒绝所述H-RACF的资源请求，否则生成控制策略并下发到资源控制节点；根据L-NACF的指示或来自H-RACF的请求，释放原附着点的资源；

所述H-RACF，用于接收H-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，确定MN要切换到的新AN域中的所述L-RACF，向所述L-RACF发送资源请求；在初始附着点的业务会话建立时，接收来自P-CSCF发出的资源请求，并转发给L-RACF，保存所述业务会话的资源需求。

本发明实施例提供一种接入管理功能实体AM-FE，所述AM-FE中包括接入附着点移动管理功能实体A-MMF；所述A-MMF中具体包括接入附着点位置管理功能实体A-LMF和接入附着点控制功能实体A-ACF；

所述A-LMF，用于根据MN的位置和标识信息，代理所述MN向L-LMF发送位置绑定、位置更新绑定以及去绑定消息；

所述A-ACF，用于在选定N-AR过程中，将所述MN在L2侦测过程中获得的周边接入附着点物理标识信息上报给L-HMF；检查并上报当前接入附着点与所述MN的L2链路状态或事件。

可见，本发明实施例提供的实现移动切换的方法、设备及系统，在MN需要进行移动切换，但该移动切换还未开始前，对新AN域中的N-AR发现和选择，并通过N-AR在新AN域进行连接预建立，通过所述预建立的连接发起SIP会话修改，从而在移动切换时无需中断现有SIP会话，即MN移动切换到新AN域时仍能使用现有会话和对端通信，在NGN架构下实现了Inter-AN模式下的无缝切换。

附图说明

图1为现有技术NGN架构中SCF的组成示意图；

图2为现有技术NGN架构中传送控制层的组成示意图；

图3为现有技术ITU-T SG13中提出的三种移动切换模式示意图；

图4为本发明实施例提供的实现移动切换的方法流程图；

图5为本发明实施例中扩展后的NGN架构示意图；

图6为本发明实施例中扩展后的AM-FE组成示意图；

图7为本发明实施例中H-MMF获取周边AR信息示意图；

图8为本发明实施例提供的实现移动切换的方法中初始附着过程的流程图；

图9为图8所示流程中初始附着全认证和SA的建立流程图；

图10为图8所示流程中建立应用层业务会话所基于的系统结构示意图；

图11为本发明实施例提供的实现移动切换的方法中发现和选择新AN域中N-AR的流程图；

图12为本发明实施例提供的实现移动切换的方法中对N-AR的连接预建立流程图；

图13为图12所示流程中附着预认证示意图；

图14为图12所示流程中位置绑定和资源预留的流程图；

图15为本发明实施例中RACF的层次化结构示意图；

图16为本发明实施例提供的实现移动切换的方法中发起SIP会话重新注册与会话修改时，基于P-CSCF不变化的流程图；

图17为本发明实施例提供的实现移动切换的方法中发起SIP会话重新注册与会话修改时，基于P-CSCF变化的流程图；

图18为本发明实施例提供的实现移动切换的方法中切换完成释放初始资源的流程图；

图19为本发明实施例提供的实现移动切换的系统结构示意图；

图20为本发明实施例提供的L-NACF结构示意图；

图21为本发明实施例提供的H-NACF结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。

图4为本发明实施例提供的实现移动切换的方法流程图，MN在当前AN域完成初始附着过程，当所述MN需要移动切换到新AN域时，该流程还包括:

步骤401:发现与选择新AN域中的N-AR，对所述N-AR进行连接预建立。

步骤402:通过所述对N-AR预建立的连接，修改已建立的业务会话的属性，根据所述修改属性，重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定；

步骤403:完成移动切换，释放当前AN域附着点资源。

本发明实施例提供的实现移动切换的方法，在MN需要进行移动切换，但该移动切换还未开始前，对新AN域中的N-AR发现和选择，并通过N-AR在新AN域进行连接预建立，通过所述预建立的连接发起SIP会话修改，从而在移动切换时无需中断现有SIP会话，即MN移动切换到新AN域时仍能使用现有会话和对端通信，实现了Inter-AN模式下的无缝切换。

在上述方法中，可以通过MN和接入附着点的L2链路状态信息获知MN当前是否需要进行移动切换。

上述初始附着过程，以及步骤401～步骤403所描述的流程，为MN首次进入AN域完成初始附着，又进行首次移动切换的方法。在MN完成上述首次移动切换之后，还可能进行连续的移动切换，在后续每一次的移动中，都按照步骤401～步骤403的描述进行。

为实现本发明实施例提供的上述方案，需要首先在现有NGN架构中新增或扩展一些功能实体，现提出一种具体的扩展架构如下:

(1)归属网络附着控制功能实体(H-NACF)和本地网络附着控制功能实体(L-NACF):

图5为本发明实施例中扩展后的NGN架构示意图。如图5所示，分别在核心网域和AN域引入两级NGN附着控制功能实体，Home NACF和LocalNACF，简称为H-NACF和L-NACF。

其中，H-NACF位于核心网域中，是业务订购(Subscription)点，保存有用户网络传送层接入的原始的认证数据和传送层用户配置(User Profile)信息；在用户初始接入AN域时，对用户进行完全认证(Full Authentication)，并将随后生成的SA和保存的传送层用户配置文件(User Profile)下发给L-NACF；此外，H-NACF还能根据L-NACF上报的当前附着点的周边接入点物理标识信息，查询并下发当前附着点周边的可用于移动切换的候选AR的相关信息。

L-NACF用于管理一个AN域的接入附着过程，实现MN在同一AN域内的移动管理控制；为AN域内的附着MN配置L-HoA地址，以及为AN域内的附着MN进行快速预认证，并将用户的传送层User Profile信息暂存在本地的高速缓冲存储器(Cache)中。

除上述功能以外，H-NACF和L-NACF中还各自以层次化的结构，保存有MN的当前位置绑定信息。其中，L-NACF保存并绑定的MN在AN域的当前位置信息，具体包括L3逻辑位置信息(L3-CoA)、L2物理位置信息(L2PhysicalAccess ID)以及L2逻辑位置信息(L2Logic Access ID)，还可选地包括MN的地理位置信息。H-NACF中保存并绑定MN当前所处AN域地址，即L-NACF位置索引。当MN以Intra-AN模式切换时，只有L-NACF的位置绑定信息需要更新，而H-NACF中的绑定位置信息不需要更新；当MN以Inter-AN模式切换时，H-NACF中绑定的位置信息才需要更新。

这样，当SCF需要查询MN的位置信息时，只需向H-NACF发送查询请求，H-NACF会根据MN的L-NACF位置索引，进一步向相应的L-NACF查询并获取MN在AN域内的详细位置信息。

(2)层次化的媒体流转发点A-AR和C-BGF/I-BGF:

本发明实施例中引入了层次化的媒体数据流转发点:位于AN域中的A-AR和位于核心网域中的C-BGF/I-BGF。

A-AR具备局部性的归属代理功能，当MN在AN域内移动时，发出和接收的媒体流都需要经过A-AR。

当完成初次附着后，MN会通过SIP消息建立一个业务会话，由SCF选择一个C-BGF作为AN域和核心网域间的媒体数据流的L3输入和输出点。对应的，媒体数据流的转发路径为:

CN-->C-BGF-->A-AR-->P-AR-->MN；

I-BGF是比上述C-BGF更上层的互连边界网关功能实体，用于MN在AN域间切换时，P-CSCF变化的情况下，转发媒体数据流。

(3)层次化的资源管理功能实体RACF

层次化的归属网络资源管理功能实体(H-RACF)和本地网络资源管理功能实体(L-RACF):

H-RACF接收H-LMF推送的MN第一绑定相关信息；L-RACF接受L-LMF推送的MN第二绑定相关信息。

H-LMF推送给H-RACF的MN第一绑定相关信息，至少含有MN当前所在的AN域信息，根据此信息，H-RACF可以确定MN当前AN域的L-RACF位置，并将SCF下发的资源请求发往L-RACF，进行资源接纳控制。

L-LMF推送给L-RACF的MN第二绑定相关信息，包含有MN的详细用户位置信息，和传送层用户配置文件。L-RACF根据这些信息，以及网络可用资源，进行资源接纳控制。

SCF对传送层发送的关于应用层会话的资源请求，先发到H-RACF，再转发到L-RACF。

(4)AM-FE、AN域的本地移动管理功能实体(L-MMF)和核心网域的移动管理功能实体(H-MMF):

①AM-FE:

AM-FE在物理实现上通常与AR位于一个物理设备上。

AM-FE在现有NGN架构中主要用于实现DHCP Relay以及PAA功能，其中，PAA功能是指AAA Client功能，即屏蔽具体的接入认证，以远程鉴别拨号用户服务(Radius)或扩展Radius(Diameter)协议向L-NACF中的AAAServer/Proxy转发认证请求，实现附着认证过程；本发明实施例中对其功能进行扩展，包括:在附着认证中，生成MN和相关实体所需的SA；

为支持移动管理，还需要在现有AM-FE中引入一个子功能实体，即接入移动管理功能实体(A-MMF)，如图6所示，图6为本发明实施例中扩展后的AM-FE组成示意图。A-MMF中进一步包括接入附着点位置管理功能实体(A-LMF)和接入点控制功能实体(A-ACF)。其中，A-LMF用于根据MN的位置和身份标识信息，代理MN向AN域的本地位置管理功能实体(L-LMF)发送位置绑定、更新绑定消息；A-LMF为每个MN生成并维护一个绑定信息列表，如表一所示:

 

MN-identifier	移动节点身份标识
		L-HoA	接入网域内的移动节点的Home-of-address，对IPv6，这里绑定的是Home-Network-Prefix
L-CoA	接入网域内的Care-of-address，实质是附着点AR的地址
		Tunnel-Interface-ID	A-AR和P-AR(或N-AR)的隧道接口号
A-AR addr	接入网域A-AR的地址
		L2-Logical-Access-ID	L2逻辑接入信息，例如:附着点L2接入端口号、VLAN号等
L2-Physical-Access-ID	L2物理接入信息，列如:附着点AP的SSID，BSID等

                表一

A-ACF位于接入附着点的L2和L3之间；通过与AN域的本地切换管

理功能实体(L-HMF)的接口，上报MN的L2链路状态参数和触发消息，并通过与L-HMF的接口，接收L-HMF的控制指令，控制L2切换。

A-ACF可部分实现IEEE 802.12中规定的MIH功能，例如，从MN和接入路由器的链路状态Link going down知道，MN即将从当前附着点范围移出，相似地，根据链路信息，MN能自动附着到新的附着点。

②L-MMF:

AN域中的L-MMF是为支持域内移动切换而扩展的功能实体，包括L-HMF以及性能扩展了的原NGN NACF中的TLM-FE，现称为L-LMF。

L-HMF是AN域内的MN移动切换的管理和决策点；L-HMF负责管理AN域内所有MN的当前连接状态以及移动模式；L-HMF根据从核心网域查询或从AN域获取到的当前附着点的周边可用AR信息和MN上报的L2链路扫描侦测信息，结合本地移动管理策略进行判断，最终确定MN的新附着点N-AR，后续，L-HMF还可通过与L-RACF的接口进行新附着点的QoS资源查询、预留等。

L-LMF中新增与A-LMF的接口，由A-LMF代理MN与L-LMF进行与位置绑定更新信息LBU/LBA相关的信息交互。L-LMF与核心网域的归属位置管理功能实体(H-LMF)之间为层次化关系。

L-LMF绑定的用户相关信息如表二所示:

 

MN-Identifier	移动节点附着认证过程使用的用户标识
		MN-User-Profile	是用户定制的业务配置文件，其中可包括针对每种传送技术、每种业务的所定制的QoS Profile信息。
Local HA Address(Anchor AR addr.)	AN域内具备HA能力的接入路由器AR的地址，也就是Anchor AR的地址
		L-HoA	接入网域内，移动节点被配置的HoA，在整个接入网域不变；对IPv6，这里绑定的是Home-Network-Prefix
MN-Location:(L2 Logic Access ID，L2 Physical AccessIDL-CoA)	移动节点当前位置相关信息，其中:L2 logic Access ID:是每个移动节点在接入网AN域内的L2逻辑地址，L2逻辑接入信息，例如:附着点的L2层链路接入端口号、VLAN号等，主要用于资源接纳控制对带宽拓扑库进行资源查询。L2 Physica Access ID:是每个移动节点在接入网AN域内的L2物理地址，例如:附着点物理设备的SSID，BSID等。L-CoA:是每个移动节点在接入网域内的L3地址信息，是接入网域内的Care-of-address，实质是附着点的AR的地址。
		Access-Network-Type	当前附着点的接入网类型。接入网类型中，包含当前接入采用的接入技术，比如Wi-Fi，Wimax等。

                    表二

③H-MMF:

H-MMF中包括原有的H-LMF和新增加的核心域切换管理实体(H-HMF)，

其中，H-HMF为核心网域中移动切换事务的决策者，策略和命令下发者；并具备当前附着点周边AR信息查询功能，如图7所示，图7为本发明实施例中H-MMF获取周边AR信息示意图:通过与L-HMF的接口，获得当前P-AR标识，并通过查询网络拓扑位置数据库(Topologic Location Database)和地理位置数据库(Geography Location Database)，获知周边相邻AR，进而向信息服务器(Information Server)查询这些周边AR的相关信息，下发给L-HMF。

如果网络Topologic Location Database、Geography Location Database以及Information Server配置在L-NACF中，那么上述过程也可以在L-HMF中完成。

H-LMF作为层次化的用户位置管理功能，由L-LMF提供表三所示附着信息，进行绑定:

 

MN-Identifier

L-HoA

L-LMF addr.

Other parameter

            表三

其中，L-LMF Addr可作为查询进一步详细位置的索引。

当SCF需要查询MN的当前位置时，使用L-HoA地址或MN Identifier向H-LMF查找；H-LMF根据绑定的信息，到相应的L-LMF查询，并获得MN更为详细的L2物理/逻辑位置信息，和/或L3逻辑位置信息。

基于上述对本发明实施例对NGN架构的扩展部分，下面详细介绍本发明实施例NGN中实现移动切换的方法中，各个阶段的详细流程:

第一、介绍本发明实施例提供的实现移动切换的方法，MN在一个AN域内的的初始附着流程，即在图4所示移动切换流程开始之前，进行的初始附着过程，图8示出了该初始附着过程的流程，该流程包括:

步骤801:MN进行初始附着全认证过程、SA建立。

本步骤中，所述初始附着全认证过程和SA的建立，可以由图9所示流程实现，图9所示流程包括:

步骤901:MN向AM-FE中的PAA发送认证请求(AuthenticationRequest)消息。

步骤902～步骤903:PAA通过L-NACF向H-NACF发送AAA请求消息。

步骤904:H-NACF进行认证，并向L-NACF发送AAA响应消息。

本步骤中，H-NACF自身具有的AAA Server根据保存的MN的AAA-Key(MK)进行认证，并在认证完成后向L-NACF发送AAA响应消息，其中携带有认证过程中生成的主会话密钥(MSK)、生成MSK的随机数Nonce以及MN的User Profile文件。

步骤905:L-NACF将AAA响应消息中携带的User Profile文件和MSK保存在cache中，并向AM-FE中的PAA发送AAA响应消息，其中携带有MSK和Nonce，PAA得到MSK。

步骤906:AM-FE中的PAA向MN发送认证响应消息，其中携带有Nonce。

本步骤中，MN根据获取到的Nonce以及预先保存的MK，生成MSK。

步骤907:AM-FE中的PAA与MN之间建立基于MSK的认证关系。

MSK可被用于为随后的移动切换建立自举(Bootstrapping)的SA。

上述步骤901～步骤907描述了步骤801中初始附着全认证过程和SA的建立流程。

步骤802:L-NACF为MN配置初始附着的L-HoA地址。

步骤801中的认证通过后，L-NACF为MN配置当前AN域支持的地址配置方式，如IPv4、IPv6无状态(Stateless)或IPv6有状态(Statefull)等。

如果采用IPv4配置方式，则MN通过DHCP v4配置过程，完成地址配置，并可由具备L2DPCH Relay的接入物理设备插入配置选项(Option)的方式，携带L2 Logic/Physical Access ID等信息。

如果采用IPv6 Statefull配置方式，则MN通过使用DHCP v6协议从L-NACF的DHCP v6中获得地址配置。

上述两种配置方式的具体实现均为:MN向L-NACF发送一个地址请求；L-NACF为MN回送提供的地址配置。

如果采用IPv6 Stateless配置方式，则MN可根据AR发布的AN域归属网络索引(Home-Nextwork-Prefix)，结合MN的媒体接入控制(MAC)地址生成L-HoA。

步骤803:为MN选定A-AR。

本步骤中的A-AR既可静态指定，也可针对不同的MN动态指定。

步骤804:在L-LMF和H-LMF中进行初始位置绑定。

采用层次化的位置绑定注册，分别在L-LMF和H-LMF中进行位置绑定；绑定注册由初始附着点AR的A-LMF代理发起。

A-LMF向L-LMF发送位置绑定注册消息，可以是位置绑定请求(LBR)或是位置绑定更新(LBU)，具体执行为:如果是初次注册，则发送LBR消息，如果是之后的注册，则发送LBU消息。LBR/LBU中携带的信息包括如表一所示的内容；L-LMF进而向H-LMF发送LBR/LBU消息，其中携带的信息包括如表三所示内容；LBU消息中还可进一步包括绑定的Lifetime值，当达到该值规定的时间时，如果绑定还没有被更新，则L-LMF和H-LMF中相应的绑定条目将会被删除。相应地，H-LMF和L-LMF回送绑定注册响应消息(LBA)。

步骤805:MN通过SIP消息建立一个应用层业务会话，并在所述业务会话建立过程中，向RACF申请业务所需的资源，所述RACF保存申请的资源需求。

本步骤的实现基于图10所示的系统，主要包括以下步骤:

MN将MN-Identifier和L-HoA携带在SIP注册(Register)消息中，向SCF进行注册，其间可完成MN的业务层会话认证，注册消息保存在HSS中；

MN向SCF发送SIP邀请(Invite)消息，发起一个会话，并协商RTP/RCTP媒体流参数，包括传送地址和端口等。

SIP会话使用L-HoA作为会话地址，当MN在同一AN域内作移动切换时，SIP会话地址不会改变，这时如果SCF需要知道MN在AN域内的确切信息，则可通过查询H-LMF和L-LMF来获知MN的详细位置。

会话建立过程中，SCF中的P-CSCF根据SIP携带的业务信息，向RACF请求业务所需要的资源，RACF进行资源接纳控制。

如果按照后续将要介绍到的RACF的层次化结构，SCF首先将请求发向H-RACF，H-RACF根据H-LMF推送的MN绑定相关信息，把请求继续下发给L-RACF，完成资源接纳控制，这部分内容在后续详细介绍。

步骤806:C-BGF进行媒体数据流的地址转换绑定。

SCF中的P-CSCF接收到上述SIP Invite消息后，通过RACF向C-BGF发起一个地址转换绑定，向C-BGF获得RTP/RCTP地址转换数据，实现MN的L-HoA域核心网域地址的转换。

C-BGF作为媒体流转发代理，对于MN来说，C-BGF代表CN，而对于CN侧，C-BGF代表MN；C-BGF发向MN的媒体流路径为:CN-->C-BGF-->A-AR-->P-AR-->MN。

C-BGF是媒体流RTP/RTCP代理，完成媒体流的IP地址转换；P-CSCF根据C-BGF提供的地址转换绑定信息，修改SIP的SDP地址信息，这样就向CN屏蔽了MN的地址位置信息，满足了隐私要求，同时也避免了当MN的L-HoA变化时，变化的L-HoA需通知到CN的情况。

第二、介绍本发明实施例提供的实现移动切换方法，N-AR的发现和选择流程，即图4所示流程中步骤401所述的发现和选择新AN域中的N-AR，图11为上述N-AR的发现和选择流程，包括:

步骤1101:MN进行L2扫描，向周边AR发送L2侦测报文(Proble)。

步骤1102:各AR向MN回送L2链路Beacon消息，其中携带SSID、BSID等接入附着点的物理标识信息。

步骤1103:MN通过当前附着点P-AR的A-MMF中的A-ACF，利用RtSolPr消息，向L-HMF上报MN当前附着点的相关信息，该RtSolPr消息中携带有从Beacon信息获取到的周边AR的物理标识SSID、BSID等信息。

步骤1104:L-HMF从H-MMF中查询或从本地获取MN当前附着点的周边可用AR及其相关信息，作为备选AR。

步骤1105:L-HMF根据MN当前附着点P-AR的A-ACF上报的信息、备选AR信息以及配置的策略，作出决策，选定N-AR。

步骤1106:L-HMF将选定的N-AR的相关信息利用PrRtAdv消息通过MN当前附着点P-AR的A-ACF下发给MN。所述选定的N-AR的相关信息包括N-AR的IP地址、MAC地址以及是否跨AN域信息。

由于通常AM-FE与AR共存于一个设备，所以MN等于是获得了N-AR的PAA地址。

第三、介绍本发明实施例提供的实现移动切换的方法，对跨AN域的N-AR的预连接建立过程，即图4所示流程步骤401所述的对N-AR进行连接预建立，图12为跨AN域的N-AR的预连接建立流程，包括:

步骤1201:进行附着预认证过程。

本步骤中，附着预认证可以通过图13所示描述，图13为本发明实施例中附着预认证示意图，MN使用与N-AR的链接，通过该N-AR的PAA向新AN域中的新NACF发起预认证请求；N-AR的PAA通过新NACF中的L-NACF向H-NACF进行传送层的认证，获得并保存MSK密钥。或者新NACF通过与当前AN域中的NACF之间建立的安全通道，获取MSK，进行传送层的安全关联。

在预认证过程中，N-AR还会从当前AN域的L-NACF获得配置选项，如IP地址配置模式；如果是IPv6 Stateless的配置模式，则N-AR获取到的为Home-Network-Prefix。

步骤1202：进行地址和参数的预配置。

本步骤中，MN实现AN域间切换的地址和参数配置，如果是IPv4或IPv6Statefull配置模式，L-NACF中的DHCP Server为MN配置L-HoA地址；如果是IPv6Stateless配置模式，N-AR发送给MN的Home-Network-Prefix与P-AR发送的是相同的，MN使用Home-Network-Prefix和自身的MAC地址生成L-HoA。

预配置的地址还可以包括L-CoA，其中L-CoA可用于标识MN在接入域的L3逻辑位置。L-CoA地址的一种实现方式就是N-AR的地址，N-AR在这里的功能相当于MIPV4中的外部代理(Foreign Agent)。

步骤1203:进行位置绑定更新以及资源预留。

本步骤中，图14为本发明实施例中实现位置绑定更新以及资源预留的流程图。如图14所示，N-AR中的A-LMF代理MN向L-LMF发起第一位置预绑定请求LBR；当L-LMF收到该LBR消息时，首先建立第一临时绑定条目；第一临时绑定条目中的传送层用户配置文件User-Profile项中的用户或业务的资源配置参数，会根据N-AR对应的接入技术被选择或调整。

AN域间的移动切换，L-LMF需进一步向H-LMF发送第二绑定请求和上报绑定信息，H-LMF首先根据MN-Identifier查询是否已经存在同名的绑定条目，如果已有，则在H-LMF中预建立第二临时的绑定条目，已存在的绑定条目对应P-AR的附着位置，第二临时绑定条目对应着N-AR的预附着位置，包括新AN域的L-HoA、MN-Identifier和L-LMF的地址等信息。

上述预建立的临时绑定条目，在MN完成移动后，将转为正式绑定条目。

当L-LMF和H-LMF建立临时绑定条目时，会把第一临时绑定条目和第二临时绑定条目的MN相关信息分别推送到L-RACF和H-RACF。本发明实施例中，RACF可以与现有技术中的结构相同，但也可以是基于层次化的结构，即分为AN域的L-RACF和核心域的H-RACF，具体结构如图15所示。

基于上述RACF的层次化结构，在AN域间实现移动切换资源预留的流程可以包括如下步骤:

新AN域中的L-LMF和H-LMF分别建立MN第一临时绑定条目和MN第二临时绑定条目；

新AN域中的L-LMF和H-LMF分别向对应的L-RACF、H-RACF推送MN相关临时绑定条目信息。

临时绑定条目推送后，H-RACF根据保存的业务会话的资源请求，进行新AN域的资源预留。

或者，在后续流程中，当MN更新SIP会话时:P-SCSF根据SIP消息中的MN的L-HoA或MN的身份标识，向所在核心域内的H-RACF发送MN的资源请求。

H-RACF根据H-LMF推送的MN的信息，得知MN所在的新的AN域，从而知道该AN域中的L-RACF，将资源请求转发到L-RACF。在初始附着点的业务会话建立时，接收来自P-CSCF发出的资源请求，并转发给L-RACF，保存所述业务会话的资源需求。

L-RACF接收所述L-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，判断来自H-RACF所请求的业务资源能否被接纳预留，如果不能则拒绝所述H-RACF的资源请求，否则生成控制策略并下发到资源控制节点；根据L-NACF的指示或来自H-RACF的请求，释放原附着点的资源。

后续当移动切换完成后，L-LMF和H-LMF接收到P-AR对原来绑定条目的去绑定消息，例如:设置LBU的Lifetime选项值为0时，就删去P-AR原绑定条目，临时绑定条目替代原条目成为正式的位置绑定条目；当L-LMF和H-LMF把原绑定条目删除时，会通知L-RACF和H-RACF把原绑定对应的资源释放。

第四、介绍本发明实施例提供的实现移动切换的方法，发起对初始附着中所建立会话的修改的流程，即图4所示流程步骤402所述的内容，图16为发起SIP会话重新注册与会话修改的流程图，该流程包括:

步骤1601:使用预建立过程获得的L-HoA，更新SIP注册关系。

本步骤中，MN使用从附着过程中获得的P-CSCF地址，向P-CSCF发送新的L-HoA和MN身份标识的更新注册请求，所述发送可以从P-AR的位置，也可以从N-AR的位置；

MN在更新SIP注册关系的过程中，使用SIP消息发送所述新的或旧的L-HoA，该SIP消息的具体格式可以为:

将L-HoA作为IP地址放到注册请求消息的Via消息头中；将MN的身份标识放到To消息头中，该身份标识可以是MN的域名；指定上述IP地址和MN的身份标识的绑定可以持续的时间放到Contact消息头中。另外该消息中还可以包括后续流程中将要用到的会话ID，即将初始附着中已建立的会话ID，放在Call-ID消息头中。下面给出一种SIP注册消息的示例，如表四所示。

                    表四

在MN与P-CSCF进行重新注册过程中，P-CSCF与MN重建SA，实现安全的SIP端口保护，原IP地址和SA将被去注册。去注册时仍然可以使用上述注册请求消息的格式，只是需要将Contact消息头中，原IP地址和MN的身份标识的绑定可以持续的时间设置为0。

步骤1602:MN使用初始附着中已建立的会话Call ID和新的IP地址，向P-CSCF发送SIP协议中的re-INVITE消息，P-CSCF向C-BGF请求绑定。

本步骤中，MN使用初始附着中已建立的会话的Call ID和新的IP地址，向P-CSCF发送re-INVITE消息。经S-CSCF判定这是一个已存在的会话，P-CSCF会根据指示的IP地址，要求C-BGF做新地址的NAPT转换，实现RTP/RTCP代理功能，并在向MN返回的200消息中把C-BGF代理的RTP/RTCP地址回送给MN。P-CSCF同时请求资源预留，C-BGF以新IP地址和新的IP路由，向MN发送媒体流。

步骤1603:P-CSCF向RACF请求资源更新，并接收RACF的资源更新响应。

上述步骤1601～步骤1603是假设MN在AN域间移动切换时，所对应的P-CSCF相同的情况，即P-CSCF发现重新发起的会话与原会话相同时，向C-BGF要求新IP地址的NAPT转换。

如果MN在AN域间的切换时，P-CSCF也变化了，该流程的执行步骤会有所变化，如图17所示。

步骤1701:MN使用新的L-HoA通过新的P-CSCF向S-CSCF发送SIP注册请求，并接收S-CSCF返回的200确认消息。

步骤1702:MN使用旧的L-HoA向旧的P-CSCF发起去注册，并接收旧的P-CSCF返回的200确认消息。

步骤1703:MN使用初始附着中已建立的会话Call ID和新的IP地址，向新的P-CSCF发送SIP协议中的re-INVITE消息，新的P-CSCF向I-BGF请求绑定。

本步骤中，MN使用初始附着中已建立的会话的Call ID和新的IP地址，向新的P-CSCF发送re-INVITE消息。经S-CSCF判定这是一个已存在的会话，新的P-CSCF根据指示的IP地址，要求I-BGF做新地址的NAPT转换，实现RTP/RTCP代理功能，并在向MN返回的200消息中把I-BGF代理的RTP/RTCP地址回送给MN。P-CSCF同时请求资源预留，I-BGF以新IP地址和新的IP路由，向MN发送媒体流。

步骤1704:新的P-CSCF向RACF请求资源预留。

在图17所示的流程中，由于MN在AN域间切换时所对应的P-CSCF发生了改变，SIP消息将在S-CSCF终结，即新的P-CSCF需使用新IP地址向S-CSCF进行SIP注册，再向C-BGF要求新IP地址的NAPT绑定。

第五、介绍本发明实施例提供的实现移动切换的方法，对切换完成后释放初始资源的过程，即图4所示流程中的步骤403的内容，图18为切换完成后释放初始资源的过程，包括:

步骤1801:MN向P-CSCF发送旧的L-HoA，对移动切换前的位置进行去注册，发送SIP Bye消息终止旧的L-HoA会话。将默认路由修改为N-AR的地址，收发媒体数据流都经过N-AR进行。MN切断与P-AR的L2链路连接。

步骤1802:P-AR的A-LMF向当前AN域中的L-LMF发出LBU，并且当前AN域中的L-LMF向H-LMF发出LBU进行去注册，当前AN域中的L-LMF以及H-LMF删除原P-AR的位置绑定条目，指示H-RACF和L-RACF对相应资源释放。

步骤1803:H-LMF将新AN域位置的临时绑定条目转为正式绑定条目，并向新AN域中的L-LMF发出LBU，新AN域中的L-LMF接收到LBU后将临时绑定条目更新为正式绑定条目。

上述资源预留的方法，还可以为如下步骤完成:

P-CSCF接收MN发起的SIP re-INVITE消息，根据SIP re-INVITE携带的信息，向H-RACF发起资源预留请求；

所述H-RACF根据H-LMF推送的MN在新AN域的第二临时绑定条目的用户的信息，确定MN要切换到的新AN域中的所述L-RACF，并根据当前保存的业务会话的资源需求，向所述L-RACF发送资源请求；

所述L-RACF根据L-LMF推送的MN的第一临时绑定条目的用户信息，判断来自H-RACF所请求的业务资源能否被预留，如果不能则拒绝所述H-RACF的资源请求，否则生成控制策略并下发到资源控制节点，并向H-RACF回送资源预留成功。

在这种情况下，完成移动切换后包括:

所述H-RACF和L-RACF在新AN域N-AR附着点资源预留成功后，释放当前AN域P-AR附着点的资源。

在上述本发明实施例提供的NGN中实现移动切换的方法中，为减少移动切换的数据丢失，在MN完成新L-HoA地址SIP会话建立以后，当前AN域的L-HoA地址SIP会话终结以前，C-BGF/I-BGF可同时向两个接入域AN转发媒体流，此时，MN既可以通过P-AR接收媒体数据流，也可以通过N-AR接收媒体数据流，使用的会话都相同。在MN发送SIP Bye消息终结当前AN域L-HoA地址的会话之后，可以认为MN已经切换到新AN域中，使用N-AR接收媒体数据流。

其次，介绍本发明实施例提供的实现移动切换的系统，图19为本发明实施例提供的实现移动切换的系统结构示意图，该系统包括:MN以及下一代网络NGN，其中NGN网络中包括由核心网域和接入网AN域中实体组成的传送层控制管理单元和业务层控制管理单元。上述业务层控制管理单元中包括SCF。

所述MN，用于接入所述NGN，并在所述NGN中进行移动切换。

传送层控制管理单元，用于在当前AN域完成MN初始附着；并在所述MN需要切换到新AN域时，发现与选择所述新AN域中的N-AR，对所述的N-AR进行连接预建立；

所述业务层控制管理单元，用于建立MN与CN的会话；通过所述对N-AR预建立的连接，修改已建立业务会话的属性；根据修改属性，重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定；完成移动切换，释放当前AN域附着点资源。

本发明实施例提供的实现移动切换的系统，在MN需要进行移动切换，但该移动切换还未开始前，对新AN域中的N-AR发现和选择，并对N-AR进行连接预建立，通过所述预建立的连接发起SIP会话修改，从而在移动切换时无需中断现有SIP会话，而只需使用对N-AR预建立的连接修改现有SIP会话的属性，即MN移动切换到新AN域时仍能使用现有会话和对端通信，实现了Inter-AN模式下的无缝切换。

上述系统中，在核心网域还可以包括H-NACF，AN域中还可以包括L-NACF，而传送层控制管理单元中还可以包括分布于核心网域的H-RACF和分布于AN域的L-RACF。

H-NACF，用于在初始附着中对MN进行完全认证，将所述初始附着中生成的SA和用户配置信息下发给所述当前AN域中的L-NACF；根据从所述L-NACF获取到的MN当前附着点周边AR的物理标识信息，查询所述MN当前附着点周边的候选AR信息；接收L-NACF转发的位置绑定请求和上报的位置索引信息，进行位置绑定更新，向H-RACF推送绑定信息。

L-NACF，用于在MN需要切换到新AN域时，通过查询所述H-NACF中的当前附着点周边候选AR信息以及MN上报的周边AR的L2侦测信息，根据预先配置的选择策略，选择N-AR；接收来自所述H-NACF的SA和用户配置信息，并为所述MN配置L-HoA地址、进行位置绑定更新，向L-RACF推送绑定信息；向所述H-NACF转发位置绑定请求和上报自身位置索引信息。

L-RACF，用于接收所述L-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，判断来自H-RACF所请求的业务资源能否被接纳预留，如果不能则拒绝所述H-RACF的资源请求，否则生成控制策略并下发到资源控制节点；在切换过程中根据所述L-NACF的指示或来自H-RACF的请求，释放原附着点的资源。

H-RACF，用于接收所述H-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，确定MN要切换到的新AN域中的所述L-RACF，向所述L-RACF发送资源请求。在初始附着点的业务会话建立时，接收来自P-CSCF发出的资源请求，并转发给L-RACF，保存所述业务会话的资源需求。

上述L-NACF中可以包括:L-MMF、认证、鉴权、计费服务器/代理，以及网络地址配置功能实体NAC-FE；所述L-MMF中进一步包括:L-HMF和L-LMF，图20为该L-NACF的结构示意图。

L-HMF，用于在MN需要切换到新AN域时，通过查询H-NACF中当前附着点周边候选AR信息，以及MN上报的周边接入点L2侦测信息，根据已配置的选择策略，选择所述新AN域中的N-AR。

L-LMF，用于在所述AM-FE的绑定请求下，根据所述NAC-FE配置的L-HoA地址进行位置绑定更新；向所述H-NACF转发绑定请求。

认证、鉴权、计费服务器/代理，用于接收来自MN的接入认证请求，实现MN的接入认证；用于向H-NACF转发来自MN的接入认证请求，并在MN认证通过后，接收来自H-NACF的SA和用户配置信息。

NAC-FE，用于为所述MN配置L-HoA地址。

上述H-NACF中可以包括:H-MMF和认证、鉴权、计费服务器；所述H-MMF中进一步包括:H-HMF和H-LMF，图21为该H-NACF的结构示意图。

认证、鉴权、计费服务器，用于在所述MN的初始附着中，对所述MN进行完全认证，将所述初始附着中生成的SA和用户配置信息下发给所述L-NACF。

H-HMF，用于根据从所述L-NACF获取到的当前附着点周边AR物理标识信息，查询所述当前附着点周边的候选AR信息，将所述候选AR信息发送给所述L-NACF。

H-LMF，用于接收L-NACF转发的位置绑定请求和上报的位置索引信息，进行位置绑定更新。

本发明实施例系统中的所述SCF，包括:P-CSCF、S-CSCF和HSS。

P-CSCF，用于通过接收MN的SIP请求消息，向S-CSCF发送SIP请求消息；在S-CSCF对MN认证后将SIP请求消息发送给CN，建立MN和CN之间的会话；向S-CSCF请求对已建立会话属性的修改，根据S-CSCF返回的应答修改属性，重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定；向所述H-NACF查询所述MN的位置信息，并接收所述H-NACF在保存的L-NACF位置索引对应的L-NACF中查询到的结果；为建立的业务会话所需资源向RACF请求资源。

S-CSCF，用于对MN进行业务会话认证，并在认证后向P-CSCF发送SA；向P-CSCF返回对已建立会话属性修改的应答；保存业务会话的会话状态；向HSS请求认证数据。

HSS，用于保存认证数据和注册信息。

在上述系统中，还可以进一步包括传送单元，该传送单元中包括:A-AR，C-BGF和/或I-BGF。

A-AR，用于为所述MN在当前AN域内转发媒体流，该A-AR可以是一个预先指定的AR，或者是所述MN在AN域内首次附着时的附着点的AR。

C-BGF，在所述MN移动切换时使用与原会话相同P-CSCF时，作为所述MN媒体数据流在核心网域和AN域间的L3输入输出点。

I-BGF，在所述MN移动切换时使用与原会话不相同的P-CSCF时，作为所述MN媒体数据流在核心网域和AN域间的L3输入输出点。

本发明实施例提供的实现移动切换的设备，包括L-NACF、H-NACF和AM-FE。

本发明实施例提供的L-NACF，可以使用上述本发明实施例提供的实现移动切换的系统中所介绍的L-NACF作为较佳实施例；本发明实施例提供的H-NACF，可以使用上述本发明实施例提供的实现移动切换的系统中所介绍的H-NACF作为较佳实施例；AM-FE可以使用图6所示结构作为较佳实施例；而RACF包括的L-RACF和H-RACF，可以使用图15所示结构作为较佳实施例。这里对上述三种设备的结构不再赘述。

以上所述本发明实施例提供的实现移动切换的方法、设备及系统，分别以所举出的具体的网络架构为应用场景进行介绍，而在实际应用中，与该具体网络架构类似的其他网络架构也可以作为本发明实施例的应用场景。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1、一种实现移动切换的方法，其特征在于，移动节点MN在当前接入网络AN域完成初始附着并建立与对端节点CN的业务会话，当所述MN需要从当前AN域移动切换到新AN域时，该方法还包括:

发现与选择所述新AN域中的目标接入路由器N-AR，对所述N-AR进行连接预建立；

通过所述对N-AR的预建立的连接，修改已建立业务会话的属性，根据所述修改属性，重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定；

完成移动切换，释放当前AN域附着点资源。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MN完成在当前AN域初始附着并建立业务会话的过程包括:

所述MN进行初始附着的全认证，建立安全联盟SA；

为所述MN配置初始附着的当前AN域内的本地归属地址L-HoA；

为所述MN选定本地锚点路由器A-AR；

在当前AN域的本地位置管理功能实体L-LMF以及核心网域的归属位置管理功能实体H-LMF中进行初始位置绑定；

所述MN通过SIP消息建立基于应用层的业务会话；并在所述业务会话建立过程中，向网络资源接纳控制功能实体RACF申请业务所需的资源，所述RACF保存申请的资源需求；

边界网关功能实体进行媒体数据流的地址转换绑定。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在当前AN域的L-LMF和H-LMF中进行初始位置绑定为:

在所述L-LMF中进行MN标识与MN在当前AN域内的位置的初始位置绑定；在L-LMF绑定的信息中，还包含MN的用户配置文件。

在所述H-LMF中进行MN标识与MN当前所处的所述L-LMF位置的初始位置绑定。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发现与选择N-AR为:

所述MN发起L2侦测报文后，从多个周边AR接收到包含有周边AR物理标识信息的L2侦测响应报文；

所述MN将包含有所述周边AR物理标识信息的MN当前附着点相关信息上报给当前AN域的本地切换管理功能实体L-HMF；

所述L-HMF根据所述MN上报的当前附着点相关信息，从核心网域的切换管理功能实体H-HMF中查询或从本地获取当前附着点的周边AR信息，作为备选AR；

所述L-HMF根据所述MN上报的信息、所述备选AR信息以及预先配置的策略选择其中的一个AR作为N-AR。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述L-HMF选择N-AR之后，该方法进一步包括:

所述L-HMF将包含有所述选定的N-AR的IP地址、MAC地址以及是否跨AN域信息的消息下发给所述MN。

6、如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述对N-AR进行连接预建立包括:

经所述N-AR分别对MN进行附着预认证、地址预配置、位置绑定更新和资源预留。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述附着预认证为:

MN通过所述N-AR所在附着点向新AN域发起接入认证；

或者，新AN域直接从当前AN域中获取对MN的认证信息。

8、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述地址预配置为:

为MN配置在新AN域中的L-HoA。

9、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述位置绑定更新和资源预留为:

所述N-AR中，接入管理功能实体AM-FE中的接入附着点位置管理功能A-LMF代理MN向新AN域中的L-LMF发起第一位置预绑定请求、以及所述L-LMF进一步向核心域中的H-LMF发起第二位置预绑定请求；

新AN域中的L-LMF预建立对应所述第一位置绑定请求的第一临时绑定条目；

新AN域中的H-LMF预建立对应所述第二位置绑定请求的第二临时绑定条目；

新AN域中的L-LMF和核心域中的H-LMF分别向分布在核心域的归属资源接纳控制实体H-RACF和新AN域的本地资源接纳控制实体L-RACF，推送所述预建立的MN的第一临时绑定条目和第二临时绑定条目的用户信息；

所述H-RACF根据H-LMF推送的MN在新AN域的第二临时绑定条目的用户信息，确定MN要切换到的新AN域中的所述L-RACF，并根据保存的业务会话的资源需求，向所述L-RACF发送资源请求；

所述L-RACF根据L-LMF推送的MN的第一临时绑定条目的用户信息，判断来自H-RACF所请求的业务资源能否被接纳预留，如果不能则拒绝所述H-RACF的资源请求，否则生成控制策略并下发到资源控制节点，并向H-RACF回送资源预留成功。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述新AN域中的L-LMF预建立第一临时绑定条目之后进一步包括:

所述第一临时绑定条目中包含的MN用户配置文件中包括业务配置参数，根据N-AR所在AN域附着点对应的接入技术，进行调整。

11、如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通过对N-AR预建立的连接，修改已建立会话的属性为:

使用所述地址预配置中配置的新AN域中的L-HoA，从当前路由器P-AR位置或所述N-AR位置发起更新SIP注册消息，更新MN标识与L-HoA的关联关系；

将初始附着中所建立会话的呼叫标识Call ID和所述新AN域中的L-HoA，承载在SIP协议中的re-INVITE消息中，发起对已建立会话的属性修改。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述发起对已建立会话的属性修改中，使用与已建立会话相同的代理呼叫会话控制功能实体P-CSCF，所述发起对已建立会话的属性修改之后进一步包括:所述P-CSCF根据新AN域中L-HoA的地址，通过H-RACF，向核心边界网关功能实体C-BGF，请求所述C-BGF中媒体数据流代理功能重建媒体流地址绑定；所述C-BGF代理转发发向或来自新接入AN域N-AR的媒体数据流。

或者，所述发起对已建立会话的属性修改中，使用与已建立会话不同的新P-CSCF，所述发起对已建立会话的属性修改之后进一步包括:MN先向所述新P-CSCF发起SIP re-INVITE请求，再向当前P-CSCF发起SIP Bye请求；所述新P-CSCF根据新AN域中L-HoA的地址，通过H-RACF，向核心域的互连边界网关功能实体I-BGF请求，请求所述I-BGF中媒体数据流代理功能重建媒体流地址绑定；所述I-BGF代理转发发向或来自新AN域N-AR的媒体数据流。

13、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述完成移动切换，释放当前AN域附着点资源的方法包括:

所述MN切断与P-AR的二层L2链路连接，将默认路由修改为N-AR的地址，并开始从N-AR收发媒体流；

当P-AR检测到L2链路断开时，向当前AN域中的L-LMF以及核心域中的H-LMF发起位置更新请求，所述L-LMF和H-LMF删除MN在当前AN域的P-AR的位置绑定条目，MN在所述N-AR位置的临时绑定条目成为正式绑定条目；

所述当前AN域的L-LMF向L-RACF发送信息，指示所述L-RACF释放所述MN在当前AN域的P-AR附着点的相关资源。

14、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述资源预留的方法包括:

P-CSCF接收MN发起的SIP re-INVITE消息，根据SIP re-INVITE携带的信息，向H-RACF发起资源预留请求；

所述H-RACF根据H-LMF推送的MN在新AN域的第二临时绑定条目的用户的信息，确定MN要切换到的新AN域中的所述L-RACF，并根据当前保存的业务会话的资源需求，向所述L-RACF发送资源请求；

所述L-RACF根据L-LMF推送的MN的第一临时绑定条目的用户信息，判断来自H-RACF所请求的业务资源能否被预留，如果不能则拒绝所述H-RACF的资源请求，否则生成控制策略并下发到资源控制节点，并向H-RACF回送资源预留成功；

所述完成移动切换，释放当前AN域附着点资源为:

所述H-RACF和L-RACF在新AN域N-AR附着点资源预留成功后，释放当前AN域P-AR附着点的资源。

15、一种实现移动切换的系统，其特征在于，该系统包括:MN以及下一代网络NGN；所述NGN中包括由核心网域和接入网AN域中实体组成的传送层控制管理单元和业务层控制管理单元；所述业务层控制管理单元中包括业务控制层功能实体SCF；

所述MN，用于接入所述NGN，并在所述NGN中进行移动切换；

所述传送层控制管理单元，用于在当前AN域完成MN初始附着；并在所述MN需要切换到新AN域时，发现与选择所述新AN域中的N-AR，对所述的N-AR进行连接预建立；

所述业务层控制管理单元中的SCF，用于建立MN与CN的会话；通过所述对N-AR预建立的连接，修改已建立业务会话的属性；根据修改属性，重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定；完成移动切换，释放当前AN域附着点资源。

16、如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述核心网域中包括归属网络附着控制功能实体H-NACF，所述AN域中包括本地网络附着控制功能实体L-NACF；

所述传送层控制管理单元中进一步包括分布于核心网域的H-RACF和AN域中的L-RACF；

所述H-NACF，用于在初始附着中对MN进行完全认证，将所述初始附着中生成的SA和用户配置信息下发给当前AN域中的L-NACF；根据从所述L-NACF获取到的MN当前附着点周边AR的物理标识信息，查询所述MN当前附着点周边的候选AR信息；接收L-NACF转发的位置绑定请求和上报的位置索引信息，进行位置绑定更新，向H-RACF推送绑定信息；

所述L-NACF，用于在MN需要切换到新AN域时，通过查询所述H-NACF中的当前附着点周边候选AR信息以及MN上报的周边AR的L2侦测信息，根据预先配置的选择策略，选择N-AR；接收来自所述H-NACF的SA和用户配置信息，并为所述MN配置L-HoA地址、进行位置绑定更新，向L-RACF推送绑定信息；向所述H-NACF转发位置绑定请求和上报自身位置索引信息；

所述L-RACF，用于接收所述L-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，判断来自H-RACF所请求的业务资源能否被接纳预留，如果不能则拒绝所述H-RACF的资源请求，否则生成控制策略并下发到资源控制节点；根据L-NACF的指示或来自H-RACF的请求，释放原附着点的资源；

所述H-RACF，用于接收所述H-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，确定MN要切换到的新AN域中的所述L-RACF，向所述L-RACF发送资源请求；在初始附着点的业务会话建立时，接收来自P-CSCF发出的资源请求，并转发给L-RACF，保存所述业务会话的资源需求。

17、如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述L-NACF中包括:L-MMF、认证、鉴权、计费服务器/代理，以及网络地址配置功能实体NAC-FE；所述L-MMF中进一步包括:L-HMF和L-LMF；

所述L-HMF，用于在MN需要切换到新AN域时，通过查询H-NACF中当前附着点周边候选AR信息，以及MN上报的周边接入点L2侦测信息，根据已配置的选择策略，选择所述新AN域中的N-AR；

所述L-LMF，用于在所述AM-FE的绑定请求下，根据所述NAC-FE配置的L-HoA地址进行位置绑定更新，向所述L-RACF推送绑定信息；并向所述H-NACF转发绑定请求和上报的位置索引信息；

所述认证、鉴权、计费服务器/代理，用于接收来自MN的接入认证请求，实现MN的接入认证；用于向H-NACF转发来自MN的接入认证请求，并在MN认证通过后，接收来自H-NACF的SA和用户配置信息。

所述NAC-FE，用于为所述MN配置L-HoA地址。

18、如权利要求16所述的系统，所述H-NACF中包括:H-MMF和认证、鉴权、计费服务器；所述H-MMF中进一步包括:H-HMF和H-LMF；

所述认证、鉴权、计费服务器，用于在所述MN的初始附着中，对所述MN进行完全认证，将所述初始附着中生成的SA和用户配置信息下发给所述L-NACF；

所述H-HMF，用于根据从所述L-NACF获取到的当前附着点周边AR物理标识信息，查询所述当前附着点周边的候选AR信息，将所述候选AR信息发送给所述L-NACF；

所述H-LMF，用于接收L-NACF转发的位置绑定请求和上报的位置索引信息，进行位置绑定更新，向所述H-RACF推送绑定信息。

19、根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述SCF包括:P-CSCF、S-CSCF和HSS；

所述P-CSCF，用于接收MN的SIP请求消息，向所述S-CSCF发送SIP请求消息；在S-CSCF对MN认证后将SIP请求消息发送给CN，建立MN和CN之间的会话；向S-CSCF请求对已建立会话属性的修改，根据S-CSCF返回的应答修改属性，并重建边界网关功能实体中媒体数据流代理功能的媒体流地址绑定；向所述H-NACF查询所述MN的位置信息，并接收所述H-NACF在保存的L-NACF位置索引对应的L-NACF中查询到的结果；为建立的业务会话所需资源向RACF请求资源；

所述S-CSCF，用于对MN进行业务会话认证，并在认证后向P-CSCF发送SA；向P-CSCF返回对已建立会话属性修改的应答；保存业务会话的会话状态；向HSS请求认证数据；

所述HSS，用于保存认证数据和注册信息。

20、根据权利要求16所述的系统，其特征在于，该系统中进一步包括传送单元，所述传送单元中包括:A-AR，C-BGF和/或I-BGF；

所述A-AR，用于为所述MN在当前AN域内转发媒体流；

所述C-BGF，在所述MN移动切换时使用与原会话相同P-CSCF时，作为所述MN媒体数据流在核心网域和AN域间的L3输入输出点；

所述I-BGF，在所述MN移动切换时使用与原会话不相同的P-CSCF时，作为所述MN媒体数据流在核心网域和AN域间的L3输入输出点。

21、一种本地网络附着控制功能实体L-NACF，其特征在于，所述L-NACF中包括L-MMF、认证、鉴权、计费服务器/代理，以及网络地址配置功能实体NAC-FE；所述L-MMF中进一步包括:L-HMF和L-LMF；

所述L-HMF，用于在MN需要切换到新AN域时，通过查询H-NACF中当前附着点周边候选AR信息，以及MN上报的周边接入点L2侦测信息，根据已配置的选择策略，选择所述新AN域中的N-AR；

所述L-LMF，用于在所述AM-FE的绑定请求下，根据NAC-FE配置的L-HoA地址进行位置绑定更新，向L-RACF推送绑定信息；并向H-NACF转发绑定请求；

所述计费、鉴权、计费服务器/代理，用于接收来自MN的接入认证请求，实现MN的接入认证；向H-NACF转发来自MN的接入认证请求，并在MN认证通过后，接收来自H-NACF的SA和用户配置信息；

所述NAC-FE，用于为所述MN配置L-HoA地址。

22、一种归属网络附着控制功能实体H-NACF，其特征在于，所述H-NACF中包括H-MMF和认证、鉴权、计费服务器；所述H-MMF中进一步包括:H-HMF和H-LMF；

所述认证、鉴权、计费服务器，用于在所述MN的初始附着中，对所述MN进行完全认证，将所述初始附着中生成的SA和用户配置信息下发给L-NACF；

所述H-HMF，用于根据从L-NACF获取到的当前附着点周边AR物理标识信息，查询所述当前附着点周边的候选AR信息，将所述候选AR信息发送给L-NACF；

所述H-LMF，用于接收L-NACF转发的位置绑定请求和上报的位置索引信息，进行位置绑定更新，向H-RACF推送绑定信息。

23、一种资源接纳控制功能实体RACF，其特征在于，该RACF中包括:H-RACF和L-RACF；

所述L-RACF，用于接收L-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，判断来自H-RACF所请求的业务资源能否被接纳预留，如果不能则拒绝所述H-RACF的资源请求，否则生成控制策略并下发到资源控制节点；根据L-NACF的指示或来自H-RACF的请求，释放原附着点的资源；

所述H-RACF，用于接收H-NACF进行位置绑定更新后推送的绑定信息，确定MN要切换到的新AN域中的所述L-RACF，向所述L-RACF发送资源请求；在初始附着点的业务会话建立时，接收来自P-CSCF发出的资源请求，并转发给L-RACF，保存所述业务会话的资源需求。

24、一种接入管理功能实体AM-FE，其特征在于，所述AM-FE中包括接入附着点移动管理功能实体A-MMF；所述A-MMF中具体包括接入附着点位置管理功能实体A-LMF和接入附着点控制功能实体A-ACF；

所述A-LMF，用于根据MN的位置和标识信息，代理所述MN向L-LMF发送位置绑定、位置更新绑定以及去绑定消息；

所述A-ACF，用于在选定N-AR过程中，将所述MN在L2侦测过程中获得的周边接入附着点物理标识信息上报给L-HMF；检查并上报当前接入附着点与所述MN的L2链路状态或事件。

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