CN101605077B

CN101605077B - 一种通过WiFi网络提供移动接入的方法及其装置

Info

Publication number: CN101605077B
Application number: CN200810038724XA
Authority: CN
Inventors: 温海波; 郑军; 宾梵翔
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-06-10
Also published as: CN101605077A

Abstract

本发明提供了一种在固定接入网中通过无线局域网高保真(WiFi)网络提供移动接入的方法及其装置。网络接入设备对用户端口下所接入的WiFi接入点对应在该固定接入网络中的网络接入位置信息进行标识；WiFi接入点获得所述网络接入位置信息并在其WiFi网络范围内对网络接入位置信息进行通知；WiFi移动通信终端获取所述网络接入位置信息进行网络接入或网络切换操作。通过本发明，可以支持WiFi移动通信终端在固定接入网中的快速的网络发现、及移动切换操作。

Description

一种通过WiFi网络提供移动接入的方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及固定接入网络中一种通过WiFi网络提供移动接入的方法及其相应装置和系统。

背景技术

WiFi(Wireless Fidelity：无线高保真)是一种无线通信协议，采用802.11a/b/g标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到54Mbps，它与篮牙技术一样属于一种短距离无线通信技术。

在当前的主流固定接入网络中，一个用户驻地网(CPN：CustomerPremises Network)通过其用户驻地网关(例如：DSL调制解调器/路由器等)与固定接入网络中的二/三层接入设备相连，典型的接入手段如：DSL(数字用户线)、PON(无源光网络)、LAN(局域网)等接入手段，而在CPN网络中，一个无线接入点AP(Access Point：接入点)向其无线网络范围内的WiFi终端提供短距离无线接入访问。

通过使用不同的SSID(服务集标识)来区分不同的WiFi网络，SSID最多可以有32个字符，WiFi终端设置了不同的SSID就可以进入不同网络，SSID通常由接入点AP广播出来，通过WiFi终端自带的扫描功能可以获得当前区域内的SSID(出于安全考虑可以不广播SSID，此时WiFi终端就要手工设置SSID才能进入相应的网络)，AP可以进一步对WiFi终端资源访问的权限进行区别限制。然而，传统的SSID只是一个WiFi网络的网络名字，不具有任何与其接入侧固定接入网络相关的网络信息，例如：NAP(网络接入提供商)等信息、NSP(网络服务提供商)信息，这样无法利用WiFi网络来有效地提供移动性等业务支持。

随着网络的快速发展和演进，网络运营商NSP希望提供一个无所不在的网络服务，固定接入网络和移动接入网络也趋向于融合，例如FMC(固定网与移动网的融合)网络。典型的移动接入网络如CDMA-1X、3G、WiMAX(全球微波接入互操作性)等，以WiMAX为例，它是基于IEEE802.16标准的无线城域网技术，其信号传输半径达到50公里，在WiMAX接入网络中，其基站(BS)通过其下行广播信道的DL-MAP消息对BSID(基站标识码)进行广播，一个WiMAX移动终端检测和扫描相邻基站的信息，并决定请求完成两个不同的Wimax网络之间的网络切换。

在FMC网络中，一个多模移动节点MN可以通过上述移动接入网络、或通过WiFi网络进行延伸的固定接入网络与业务提供运营商相连，两个不同类型的接入网络之间的切换操作需由MN执行。例如：移动终端要从移动接入网络切换到通过WiFi网络所接入的固定接入网络上来，相关业务要进行不中断的切换，它首先需要知道切换后的固定接入网络中特定的网络信息，以通过移动接入网络通知相关业务管理控制层对通信网络资源进行分配、调度，之后对相关业务进行切换、并最后释放移动接入网络中的相关资源。要想有效实现WiFi融入固定接入网，移动节点需要在其接入某WiFi接入点之前就能获知该WiFi接入点能否提供某些服务，如：接入某NAP、NSP、以及该固定接入网能解析的AP位置信息以利于网络接入或网络切换等操作。尽管当前网络接入设备也可以通过路由广播(RouterAdvertisement)消息周期性地广播子网IP前缀，移动节点在与网络接入设备建立链路层连接后可直接寻址到该移动节点；该方式显然不能支持快速的网络发现和移动切换。

发明内容

本发明旨在固定融合网络中提供一种通过WiFi网络等提供移动接入支持的技术方案。

根据本发明的一个方面，这里提供一种在固定接入网中通过无线高保真(WiFi)网络提供移动接入的方法，包括如下步骤：步骤a)、网络接入设备对用户端口下所接入的WiFi接入点对应在该固定接入网络中的网络接入位置信息进行标识；步骤b)、WiFi接入点获得所述网络接入位置信息并在其WiFi网络范围内对网络接入位置信息进行通知；步骤c)、WiFi移动通信终端获取所述网络接入位置信息进行网络接入或网络切换操作。

根据本发明的另外一个方面，这里提供一种网络接入设备，包括：识别装置：对用户端口下所接入的用户终端对应在该固定接入网络中的网络接入位置信息进行标识；通知装置：将所述网络接入位置信息发送给用户端口下的用户终端。

根据本发明的另外一个方面，这里提供一种WiFi接入节点，包括：获取装置：获取其对应在固定接入网络中的网络接入位置信息；通知装置：将所述网络接入位置信息对在其WiFi网络范围内WiFi终端进行通知。

根据本发明的另外一个方面，这里提供一种移动通信终端，包括：WiFi接口装置：用于从WiFi网络覆盖范围的WiFi接入节点获得其对应的网络接入位置信息；接入装置：根据所述网络接入位置信息进行网络接入或网络切换操作。

附图说明

通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：

图1是一种典型的FMC网络结构图例；

图2A是本发明所提供的通过WiFi网络提供移动接入实施例之一；

图2B是本发明WiFi接入点所提供的Beacon管理帧结构实施例之一；

图3A是本发明所提供的通过WiFi网络提供移动接入实施例之二；

图4是本发明所提供的一种网络接入设备结构实施图例；

图5是本发明所提供的一种WiFi接入点结构实施图例；

图6是本发明所提供的一种WiFi终端结构实施图例。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

不失一般性，这里我们以WiMAX网络为例代表移动接入网络，以WiFi网络代表前述短距离无线网络，如图1所示意一种典型的FMC网络结构图例，在FMC网络中，多模式工作的移动终端11可以通过WiMAX覆盖网络10A、10B与网络服务提供商NSP13相连，其基站12A、12B可通过其下行广播信道的DL-MAP消息对BSID(基站标识码)进行广播，移动终端11检测和扫描相邻基站的信息，并决定请求完成两个不同的Wimax网络10A、10B之间的网络切换。由于网络服务提供商希望提供一个无所不在的网络服务，固定接入网络和移动接入网络也趋向于融合，移动终端11要从Wimax覆盖网络10A、10B切换到通过WiFi网络21A、21B、21C所接入的固定接入网络20；或要从WiFi网络21A、21B、21C所接入的固定接入网络20切换到Wimax覆盖网络10A、10B并由目标网络发起切换；或移动终端11要从一个WiFi网络21A切换到另外一个WiFi网络21B并由该网络发起切换，相关业务要进行不中断的切换(以及相应的接入能力)，它首先需要知道切换前移动终端11在固定接入网络20中的网络接入位置信息。

图2A、2B、3A、3B是本发明所提供的通过WiFi网络提供WiFi终端移动接入实施例，下面我们结合图例进一步说明：

首先，网络接入设备对用户端口下所接入的WiFi接入点对应在该固定接入网络中的网络接入位置信息进行标识：

网络接入位置信息需要能够唯一地标识当前移动终端11所对应的WiFi接入点在全网络范围内的可寻址的位置信息，具体地说，所述信息可以包括以下全部或部分子选项：

NAP_ID信息，即对应网络接入提供商标识，例如“ChinaTelecom”；

NSP_ID信息，该NAP所支持的NSP网络服务提供商的标识，例如NSP30和/或NSP31；

Location_ID信息，该NAP范围内对该用户端口下接入点可寻址的任何位置信息，例如该网络接入设备的可寻址信息、以及该接入设备下用户接入的逻辑链路标识：“Beijing DSLAM1001 ETH0/1/0/1:100”。

网络接入位置信息也可以进一步包括提供给用户终端的其它信息，例如提供该网络接入的网络接入提供商名称和/或网络服务提供商名称。

接下来，WiFi接入点获得所述网络接入位置信息并在其WiFi网络范围内对网络接入位置信息进行通知：

根据本发明的一种实施方式，如图2A中的步骤S20所示意，DSLAM或其它相应的管理控制设备可通过TR-64/TR-69协议方式对CPN网络中的WiFi接入点的网络接入位置信息进行配置。TR-64/TR-69协议是由DSL论坛所提出的、针对宽带客户端设备的标准化远程管理及自动安装协议，亦可为家庭网关(相当于图1所示的WiFi接入点)简化安装作业，并降低建置宽带网络及服务的成本，使用户和运营商可以在远端进行管理和维护，并可以实现各种增值业务。

根据本发明的另外一种实施方式，如图3A中的步骤S30所示意，DSLAM或其它相应的管理控制设备可通过CAPWAP(无线接入点的控制和配置)协议方式对CPN网络中的WiFi接入点的网络接入位置信息进行配置。CAPWAP协议是IETF的CAPWAP工作小组正在定义一个用于描述各种无线局域网管理设备所使用的接口和协议，在该框架下，WTP(无线局域网端接点，相当于图1所示的WiFi接入点)可以通过发现请求消息，发现可供连接的AC(接入控制器，可实现在DSLAM设备中)并建立通信会话，AC和WTP之间的通信是通过用户数据报协议(UDP)进行配置交换。

为支持对接入网络的快速发现，WiFi接入点可以通过如下方式对前述获得的网络接入位置信息通知WiFi网络覆盖范围内的WiFi终端，在WiFi终端与WiFi接入点关联(Association)之前，它可以通过信标(Beacon)帧或探测响应(Probe Response)帧来获得目标WiFi接入点的网络资源状况，这里：

根据本发明的一种实施方式，如图2A中的步骤S21所示意，WiFi接入点可以通过扩展后的Beacon帧对网络接入位置信息进行广播。和其他的IEEE 802.x标准一样，802.11标准着重定义物理层和介质访问控制(MAC)子层。MAC层帧分为控制帧、管理帧、数据帧三种类型，通过MAC帧结构中的“Frame Control”字段中的Type字段来区分帧类型、并进一步通过相应的Subtype字段区分对应的帧子类型。WiFi接入点MAC层定期发送类型为Beacon的管理帧广播有关无线网络的基本信息，参考如图2B所示，通常该帧结构包括：信标间隔、时间戳、SSID(服务设置标识)、支持传输速率、能力信息、Info.Element(信息单元)、BSSID(基本服务单元标识符)等。其中SSID字段为0-32字节的字符串，一般被看作是用户或网络管理员为网络取的名字，WiFi终端只要聆听该Beacon管理帧就能知道并加入该网络。这里我们可以通过对SSID字段的结构进行重新定义使得其包含本发明前述网络接入位置信息，它包括一个16字节的网络接入位置信息字段，用于携带前述网络接入位置信息，例如3个字节的NAP_ID、3个字节的NSP_ID、10个字节的Location_ID。SSID字段可以进一步包括一个16字节的Public Access Name字段，以向用户终端友好地显示的NAP的网络名称；当然，我们也可以通过其它方式扩展Beacon管理帧，例如使用该管理帧的Info.Element字段中携带网络接入位置信息或更多的网络参数信息，比如该NAP所支持的NSP列表等、当前网络可用带宽、Cost等。

据本发明的另外一种实施方式，如图3A中所示步骤S31、S32所示意，WiFi接入点在收到WiFi终端的探测请求(Probe Request)消息后、通过扩展后的Probe Response消息将所述网络接入位置信息发送给特定的WiFi终端，这里我们同样可以通过对其承载的SSID字段和/或Info.Element字段的结构进行重新定义使得其包含网络接入位置信息。

最后，WiFi移动通信终端获取所述网络接入位置信息进行网络接入或网络切换操作。

如图2A中所示步骤S22所示意网络接入操作，移动终端通过解析所述网络接入位置信息，发现其当前WiFi接入点所对应的网络提供商NAP使用的NSP30，并且其也支持NSP31，它可以选择其中向其中的NSP并向相关网络服务提供商NSP30/NSP31发起认证请求并请求接入。

如图3A中所示步骤S33所示意网络切换操作，移动终端通过解析所述网络接入位置信息，它可以通过WiMAX接口通知WiMAX网络执行相应的业务切换操作，由其联系目标固定接入网络执行业务切换能等相关操作，例如：预先认证、上下文传输(当前业务的状态信息传递)资源预留等。

图4是本发明所提供的一种网络接入设备结构示意图例；它包括：识别装置41、通知装置42，其中：

识别装置41对用户端口下所接入的用户终端对应在该固定接入网络中的网络接入位置信息进行标识；网络接入位置信息需要能够支持对该用户终端在全网络范围内的可寻址能力，具体地说，所述信息可以包括以下全部或部分子选项：

网络接入位置信息也可以进一步包括提供给用户终端的其它信息，例如Public Access Name以告诉用户端提供该网络接入的网络接入提供商名称和/或网络服务提供商名称。

通知装置42将所述网络接入位置信息发送给用户端口下的用户终端，为有效地支持客户端利用该网络接入位置信息进行快速网络发现、移动切换等操作，我们可以通过TR-64/TR-69协议向所述用户终端通知网络接入位置信息；也可以通过CAPWAP协议向所述用户终端通知网络接入位置信息。

图5是本发明所提供的一种WiFi接入节点结构示意图例；它包括：获取装置51、通知装置52，其中：

获取装置51可根据前述TR-64/TR-69协议方式接收来自远端管理站点的网络接入位置信息配置；或根据前述CAPWAP协议方式发现可供连接的AC并建立通信会话和进行包括网络接入位置信息在内的配置交换。

通知装置52，如802.11相关标准制定的物理层规范，它通过特定的物理通信方式将来自MAC层的Beacon管理帧周期性地广播给无线网络范围内的移动终端、或将Probe Response帧发送给无线网络范围内的特定移动终端，所述Beacon管理帧、Probe Response帧包含获取装置41所提供的网络接入位置信息。

图6是本发明在WiFi终端结构实现示例，它包括：WiFi接口装置61、接入/切换装置62，其中：

WiFi接口装置61，如前所述，它实现802.11系列标准所定义的物理层规范，在与WiFi接入点建立联结(Association)之前，它仅仅能够获得Beacon帧和Probe Response帧，因此该WiFi接口装置可以采用如下建议方式：

一种实施方式，它可以聆听周边WiFi网络范围内广播出来的Beacon管理帧，该装置可以对Beacon管理帧进行识别并进一步解析出其中特定域所携带的网络接入位置信息；

另外一种实施方式，它可以发出Probe Request(探寻请求)消息给周边WiFi网络内的WiFi接入点，等待来自特定WiFi接入点的Probe Response(探寻响应)消息；该装置可以对Probe Response进行识别并进一步解析出其中SSID域或/和其它特定Informationelement域所携带的网络接入位置信息。

接入/切换装置62，根据上述固定网络位置信息请求网络接入或执行相关网络切换，一般说来，它需要首先与WiFi接入点之间进行链路协商和建立，之后WiFi终端可进一步执行网络接入或网络切换操作。

以网络接入为例，如果WiFi服务使能了接入认证，则WiFi接入点会发起对WiFi终端的接入认证，对接入用户的身份进行认证，为网络服务提供了安全保护，接入认证可采用不同的方式，典型地如802.1x接入认证，WiFi接入点对来自WiFi终端的EAP报文进行中继转发，由相应的NSP网络服务提供商中的认证服务器执行相关认证，其详细步骤可参考IEEE 802.1X认证系统的基本业务流程。

以网络切换为例说明，当WiFi终端需要从当前的移动WiMAX接入网络10A切换到通过WiFi网络21A延伸的固定接入网络中来，WiFi终端将所述网络位置信息通过WiMAX网络接口报告给当前WiMAX网络，由其联系目标固定接入网络执行业务切换能等相关操作，例如：预先认证、上下文传输(当前业务的状态信息传递)资源预留等。.

以网络切换为例说明，当WiFi终端需要从当前的一个WiFi网络21A切换到另外一个相邻的WiFi网络21B，它通过以前的空中链路向WiFi网络21A对应的WiFi接入点报告其新的网络接入位置信息，网络通过此信息知道WiFi终端将移动至WiFi网络21B，则网络将做相关操作(比如预切换、到目前网络进行资源预留、将收到的送往移动点的数据送给WiFi网络21B所对应的WiFi接入点等等)。

以网络切换为例说明，当WiFi终端需要从当前的WiFi网络切换到一个移动WiMAX接入网络中去，在建立WiMAX链路后，它将固定网络位置信息告诉WiMAX网络发起网络切换并回收固定网络中对该WiFi终端的资源分配。

WiFi终端还可以包括选择装置63，对网络位置信息中所提供的NSP/NAP列表进行选择，如前所述，如果Beacon管理帧、ProbeResponse帧通过特定的Information Element携带其它网络接入信息，例如对当前NAP对其它NSP的支持；或收发装置51检测到周边多个可选择的NAP提供商，它可以通过NAP选择加入某个WiFi网络。

尽管上述说明为本发明提供了一些实施例，并非用来限定本发明的保护范围，本技术领域的专业人员可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下，对实施例进行各种修改，这种修改均属于本发明的范围内。

Claims

1.一种在固定接入网中通过无线高保真(WiFi)网络提供移动接入的方法，包括如下步骤：

步骤a)、网络接入设备对用户端口下所接入的WiFi接入点对应在该固定接入网络中的网络接入位置信息进行标识，所述网络接入位置信息可唯一地标识该WiFi接入点在全网络范围内可寻址的位置信息；

步骤b)、WiFi接入点获得标识后网络接入位置信息并在其WiFi网络范围内对网络接入位置信息进行通知；

步骤c)、WiFi移动通信终端获取所述标识后网络接入位置信息进行网络接入或网络切换操作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a)中网络接入位置信息至少包括：网络接入提供商(NAP)信息及该网络接入提供商下对该WiFi接入点可寻址的位置信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述网络接入位置信息进一步包括该网络接入提供商NAP所支持的网络服务提供商(NSP)信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤b)中，所述WiFi接入点的标识后网络接入位置信息通过TR-64/TR-69协议由网络接入设备进行配置。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤b)中，所述WiF i接入点的标识后网络接入位置信息通过无线接入点的控制和配置(CAPWAP)协议由网络接入设备进行配置。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤b)中，WiFi接入点通过扩展后的信标Beacon帧对标识后网络接入位置信息进行广播。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述步骤b)中，WiFi接入点通过Beacon帧的服务集标识(SSID)字段和/或信息单元(InfoElement)字段携带标识后网络接入位置信息。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤b)中，WiFi接入点通过扩展后的探测响应Probe Response消息对标识后网络接入位置信息进行通知。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述步骤b)中通过Probe Response消息的服务集标识(SSID)字段和/或信息单元(InfoElement)字段携带标识后网络接入位置信息。

10.一种网络接入设备，包括：

识别装置：对用户端口下所接入的WiFi接入点对应在固定接入网络中的网络接入位置信息进行标识，所述网络接入位置信息可唯一地标识该WiFi接入点在全网络范围内可寻址的位置信息；

通知装置：将所述标识后网络接入位置信息发送给用户端口下的WiFi接入点。

11.如权利要求10所述的网络接入设备，其特征在于所述网络接入位置信息包括网络接入提供商(NAP)信息及该网络接入提供商下对该WiFi接入点可寻址的位置信息。

12.如权利要求11所述的网络接入设备，其特征在于所述网络接入位置信息进一步包括该网络接入提供商NAP所支持的网络服务提供商(NSP)信息。

13.如权利要求10所述的网络接入设备，其特征在于所述通知装置通过TR-64/TR-69协议向所述WiFi接入点通知标识后网络接入位置信息。

14.如权利要求10所述的网络接入设备，其特征在于所述通知装置通过无线接入点的控制和配置(CAPWAP)协议向所述WiFi接入点通知标识后网络接入位置信息。

15.一种WiFi接入节点，包括：

获取装置：获取其对应在固定接入网络中的网络接入位置信息，所述网络接入位置信息可唯一地标识该WiFi接入节点在全网络范围内可寻址的位置信息；

通知装置：将所述网络接入位置信息对在其WiFi网络范围内WiFi终端进行通知。

16.如权利要求15所述的WiFi接入节点，其特征在于所述获取装置通过TR-64/TR-69协议接收来自相应管理设备的网络接入位置信息配置。

17.如权利要求15所述的WiFi接入节点，其特征在于所述获取装置通过无线接入点的控制和配置(CAPWAP)协议接收来自相应管理设备的网络接入位置信息配置。

18.如权利要求15所述的WiFi接入节点，其特征在于所述通知装置扩展信标Beacon帧携带网络接入位置信息并在其WiFi网络范围内广播。

19.如权利要求18所述的WiFi接入节点，其特征在于所述通知装置对Beacon帧的服务集标识(SSID)字段和/或信息单元(InfoElement)字段进行扩展以携带网络接入位置信息。

20.如权利要求15所述的WiFi接入节点，其特征在于所述通知装置扩展Probe响应消息携带网络接入位置信息。

21.如权利要求20所述的WiFi接入节点，其特征在于所述通知装置对Probe响应消息的SSID字段和/或信息单元(Info Element)字段进行扩展以携带网络接入位置信息。

22.如权利要求15至21任一权项所述的WiFi接入节点，其特征在于所述网络接入位置信息包括网络接入提供商(NAP)信息及该网络接入提供商下对可寻址该WiFi接入节点的位置信息。

23.如权利要求22所述的WiFi接入节点，其特征在于所述网络接入位置信息进一步包括该网络接入提供商(NAP)所支持的网络服务提供商(NSP)信息。

24.一种移动通信终端，包括：

WiFi接口装置：用于从WiFi网络覆盖范围的WiFi接入节点获得该WiFi接入节点对应的网络接入位置信息，所述网络接入位置信息可唯一地标识该WiFi接入节点在全网络范围内可寻址的位置信息；

接入/切换装置：根据所述网络接入位置信息进行网络接入或网络切换操作。

25.如权利要求24所述的移动通信终端，其特征在于所述WiFi接口装置接收WiFi网络范围内的信标Beacon帧并解析其中所携带网络接入位置信息。

26.如权利要求25所述的移动通信终端，其特征在于所述WiFi接口装置通过识别Beacon帧的服务集标识(SSID)字段和/或信息单元(Info Element)字段解析其中携带网络接入位置信息。

27.如权利要求24所述的移动通信终端，其特征在于所述WiFi接口装置接收来自WiFi接入节点的探测响应Probe Response消息并解析其中所携带网络接入位置信息。

28.如权利要求27所述的移动通信终端，其特征所述WiFi接口装置通过识别Probe Response消息的SSID字段和/或信息单元(InfoElement)字段解析其中携带网络接入位置信息。

29.如权利要求24所述的移动通信终端，其特征在于所述移动通信终端进一步包括：

选择装置：用于从所述网络接入位置信息中进行网络服务提供商NSP服务进行选择，所述接入/切换装置根据所选择的网络接入位置信息进行网络接入或切换操作。