CN101682859A - 在无线通信中用于接入移动性的协议架构 - Google Patents

在无线通信中用于接入移动性的协议架构 Download PDF

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Abstract

媒介无关切换(MIH)消息被映射到DIAMETER消息中并且使用DIAMETER与多个对等MIH实体通信。本地MIH消息也可以使用DIAMETER通信。在一个实施例中，IEEE 802.21MIH消息被映射到DIAMETER消息中。IEEE 802.21信息元素(IE)作为属性值对(AVP)基于DIAMETER而被传输。新的DIAMETER命令码和命令标记可以被定义成指示消息类型。基于安全IP的传输和发现以及容量协商可以通过使用基于DIAMETER的MIH而被执行。

Description

在无线通信中用于接入移动性的协议架构
背景技术
IEEE 802.21标准定义了有助于系统间切换的执行和管理的机制和过程。IEEE 802.21定义了适用于移动性管理应用的三个主要服务，例如客户移动网际协议(客户MIP)或者代理MIP。参见图1，这些服务是事件服务100、信息服务105和命令服务110。这些服务通过从下层115经由媒介无关切换(MIH)功能实体(MIHF)125向上层120提供信息和触发来帮助管理切换操作、系统发现和系统选择。
事件可指示物理层、数据链路层和逻辑链路层的状态和传输行为的变化，或者对这些层可能的状态变化做出告警。事件服务也可用来指示网络的一部分或某些管理实体的管理动作或命令状态。命令服务使较高层可以控制物理层、数据层和逻辑链路层(也被认为是“下层”)。较高层可通过一组切换命令来控制适当的链路的重新配置或选择。如果MIHF支持该命令服务，所有的MIH命令实际上是强制性的。当MIHF接收到命令时，通常被期望执行这个命令。媒介无关信息服务(MIIS)提供框架和相应的机制，通过该框架和相应的机制，MIHF实体能够发现并获得存在于地理区域中的网络信息，以利于切换。
DIAMETER(“直径”协议，RADIUS(远程访问拨号用户服务)的升级版本)是互联网工程任务组(IETF)协议，该协议主要用于网络鉴权、认证和计费(AAA)。DIAMETER有以下特征：传送属性值对(AVP)，容量协商，错误通告，通过增加新命令和多个AVP的扩展，安全(在DIAMETER中互联网协议安全(IPSec)是强制的，并且传输层安全(TLS)是可选的)，经由DNS的对等的发现和配置以及支持域间漫游。DIAMETER通过传输控制协议(TCP)或流控制传输协议(SCTP)运行。
通过增加新命令和/或属性，DIAMETER应用能够扩展基础协议。DIAMETER应用不是程序，而是基于DIAMETER的协议。参见图2，DIAMETER报头200包括命令标记205，命令码字段210，应用-ID字段215，和至少一个属性值对(AVP)字段220。命令标记205指示下面命令的特征。不同的应用由唯一的应用-ID字段215与应用特定命令码210和关联的AVP数据格式(一个或多个)220一起来识别。新应用可重新使用现有的命令码210和AVP数据格式(一个或多个)220或者重新定义新的。新命令码210和AVP数据格式220由互联网号分配机构(IANA)批准通过。
参见图3，命令标记205有8比特，用于表示在命令码字段210中定义的下面命令的特征。命令标记205的第1比特位(比特0)是R(请求)比特。如果设置该比特，这条消息是请求，否则该消息是应答。命令标记205的第2比特位(比特1)是P(代理)比特。如果设置该比特，消息可被代理，中继或重新定向。如果清除该比特，则该消息必须被本地处理。命令标记205的第3比特位(比特2)是E(错误)比特。如果设置该比特，消息包括协议错误，并且该消息将不与被描述用于该命令的扩展巴克斯范式(Backus-Naur)语法(ABNF)相一致。有E比特设置的消息通常被视为错误消息。这个比特不必在请求消息中设置。命令标记205的第4比特位(比特3)是T(潜在的重发射消息)比特。这个比特在链路失效过程之后被设置，以协助复制请求的移除。当重发送的请求还没有被确认时，这个比特被设置，作为因为链路失效的可能复制的指示。第一次发送请求时T比特必须被清除，否则发送方必须设置这个标记。接收带有T标记设置的请求的DIAMETER代理，必须在转发的请求中保持T标记设置。如果针对较早的消息已经收到错误的应答消息(例如协议错误)，T比特一定不能被设置。只有当没有收到服务器对请求的应答并且请求被重新发射时才能设置T比特。应答消息中不能设置T比特。剩余比特位置(比特4到7)被保留。这些标记比特为将来的使用而保留。这些标记比特必须被设置为0，并且被接收者忽视。
参见图4，DIAMETER AVP数据格式220包括AVP码405，AVP标记410，AVP长度415，可选的运营商标识(运营商-ID(Vendor-ID))字段420，和相关联的数据字段425。基本的AVP数据格式包括八位字节字符串，整型(32比特，64比特)，浮点型(32比特或64比特)，无符号整型(32比特或64比特)，和分组型(AVP序列)。AVP长度415是三个八位字节，并且指示AVP 220中的八位字节的数目，这三个八位字节包括AVP码405，AVP标记410，AVP长度415，运营商-ID 420(如果存在)和AVP数据425。如果接收到的消息没有合法的属性长度，该消息将被拒绝。
参见图5，AVP标记410告知接收机该如何处理每一个属性。“V”比特，被视为运营商专用比特，指示在AVP报头中可选的运营商-ID字段是否存在。当该比特被设置，该AVP码属于专用运营商码地址空间。M(强制的)比特指示是否需要AVP支持。如果DIAMETER客户、服务器、代理或传输代理接收了一个具有M比特设置的AVP，而AVP或它的值未被识别，这个消息必须被拒绝。DIAMETER中继或重定向代理不准拒绝具有无法识别的AVP的消息。P(私有)比特指示需要对端到端的加密。R(保留)比特未被使用，并应当被设为0。随后的DIAMETER应用可在AVP标记410中定义其余比特，无法识别的比特应当被认为是错误。
IEEE 802.21标准没有为上层的因特网协议(IP)和传输层(统称为较高层)之间的交互作用指定机制。由于DIAMETER的灵活性，基于DIAMETER的支持基于IP的安全传输、发现和容量协商机制的IEEE 802.21应用，是十分理想的。
发明内容
媒介无关切换(MIH)消息被映射到DIAMETER消息中，并且与使用DIAMETER的对等MIH实体通信。本地MIH消息也可以采用DIAMETER来传送。在一个实施例中，IEEE 802.21MIH消息被映射到DIAMETER消息中。IEEE 802.21信息元素(IE)作为属性值对(AVP)在DIAMETER上传输。新的DIAMETER命令码和命令标记可被定义来指示消息类型。基于安全IP的传输、发现和容量协商机制可在DIAMETER上使用MIH来执行。
附图说明
从以下描述中可以更详细地理解本发明，这些描述是以实例的方式给出的，并且可以结合附图加以理解，其中：
图1是根据现有技术的IEEE 802.21协议架构；
图2是根据现有技术的DIAMETER报头消息结构；
图3是图2中的DIAMETER报头消息的命令标记字段结构；
图4是图2中的DIAMETER报头消息的AVP数据格式。
图5是图4中的AVP数据格式的AVP数据标记字段结构；
图6是在此公开的基于DIAMETER的IEEE 802.21协议架构；
图7是在此公开的基于DIAMETER的第二个IEEE802.21协议架构；
图8是一个WTRU的广域网架构，该WTRU根据基于DIAMETER的IEEE 802.21与多种PoS通信；并且
图9是在此公开的被配置使用基于DIAMETER的IEEE 802.21通信的WTRU和接入点。
具体实施方式
此后提及的术语“无线发射/接收单元(WTRU)”包括但不限于移动节点，用户设备(UE)，移动站，固定或移动用户单元，寻呼机，蜂窝电话，个人数字设备(PDA)，计算机，或者其它能在无线环境中操作的任何类型的用户设备。此后提及的术语“接入点”，包括但不限于节点-B，站点控制器，基站，或者其它能够在无线环境中操作的任何类型的接口设备。
在此公开的实施例中描述了基于DIAMETER的协议，该协议用于接入无关移动性使能协议的信息交换，例如IEEE 802.21媒介无关切换标准。在一个实施例中，公开了IEEE 802.21对等使用基于DIAMETER的协议。在另一个实施例中IEEE 802.21消息通过基于DIAMETER的信令来承载以允许移动客户(例如WTRU)和用于控制的运营商点(例如MIH服务器(MIHS))以及用户平面信令之间交换信息、事件和命令。
基于DIAMETER信令的802.21通过传输作为DIAMETER应用的MIH消息来有效地将MIH层上移到协议架构的较高位置。参见图6，基于DIAMETER协议架构的IEEE 802.21包括下层605，DIAMETER，TCP/SCTP和IP层610，MIH功能实体615以及上层620。
IEEE 802.21信息、事件和命令服务消息承载在新的DIAMETER AVP和命令码中。这些IEEE 802.21消息可能包括容量协商和发现，及其它消息。对于上层传输协议，DIAMETER协议满足IEEE 802.21的要求，因为它提供了安全性(在DIAMETER中互联网协议安全(IPSec)是强制的，传输层安全(TLS)是可选的)，并且由于它使用TCP或SCTP作为传输层协议，也能保证可靠性和NAT遍历。还有，DIAMETER协议完全兼容IPv4或者Ipv6。
参见图7，基于DIAMETER的IEEE 802.21的协议栈架构700允许WTRU 705与与无线电接入技术无关的服务点(PoS)710进行通信。采用技术特定媒介接入控制(MAC)和物理(PHY)层协议MAC/PHY(例如802.16，802.11x，802.15，全球移动通信系统(GSM)，通用移动通信系统(UMTS)，CDMA2000等等)，WTRU 705与接入点715通信。MIHF层、DIAMETER层、TCP/SCTP层和IP层存在于WTRU 705、接入点715和PoS710中。MIHF报文基于DIAMTER协议报文在WTRU 705，接入点715，和PoS 710之间传送。
依靠广域网架构，IEEE 802.21协议可基于本地MAC/PHY层(基于前面所述的参考图1的通用协议架构)或者在前面示出的参考图6的DIAMETER运行。参见图8，一个不同的广域网800包括与三个PoS 810，815，820通信的WTRU 805。仅作为举例，WTRU 805通过IEEE 802.11nMAC/PHY协议与PoS 810通信。如前面参考图1所述的，IEEE 802.21根据IEEE 802.11n MAC/PHY层2协议操作。如前所描述的，当IEEE 802.21协议根据DIAMETER操作时，WTRU 805使用各种MAC/PHY层2协议与PoS815和820通信。PoS 815和820之间也可使用基于DIAMETER的IEEE802.21协议相互通信。
在IEEE 802.21中，当IEEE 802.21协议基于DIAMETER实现时，如DIAMETER对等的发现和容量协商之类的DIAMETER特征能够被用来强化或取代同等的架构。在一个实施例中，DIAMETER被用于发现MIH对等和它们的容量。DIAMETER对等的发现可以通过例如将网际协议(IP)地址和MIH对等的正式域名(FQDN)编码为DIAMETER AVP来实现。容量协商可指示由MIH对等提供的服务(例如仅信息服务，仅事件服务等等)。
在另一个实施例中，所有位于WTRU中的本地MIHF和位于PoS中的远程MIHF之间的IEEE 802.21消息被映射为位于DIAMETER的报头的新的命令码。这些消息中所有的信息元素(IE)被映射为适当数据类型的新AVP。如果现有的基于DIAMETER的实现具有提供相同功能和拥有适当特征(例如八位字节的数量，等)的命令码/AVP，则为IEEE 802.21目的，基于DIAMETER的实现可重复使用。进一步，某些在所有的MIH消息(例如，MIH报头IE)中被发送的MIH IE可被认为是一个IE的集合，每一个有它自己独特的DIAMETERAVP。这些AVP可被收集为“分组的AVP”。
仅作为举例，下面的表格1显示了MIH消息和可能的DIAMETER副本。新的命令码可被获得用于上面定义的每一个消息和任何使用DIAMETER发送的其它的MIH消息。
表1
  MIH消息  DIAMETER消息   命令标记
  MIH注册请求  MIH注册请求   R，P
  MIH注册响应  MIH注册响应   P
  MIH事件订阅请求  MIH事件订阅请求   R，P
  MIH事件订阅响应  MIH事件订阅响应   P
  MIH命令请求  MIH命令请求   R，P
  MIH命令响应  MIH命令响应   P
这些在IEEE 802.21协议中定义的消息的IE可被封装成DIAMETERAVP。作为一个例子，IEEE 802.21识别“TYPE_IE_COST(类型_信息元素_开销)”作为接入网专用IE。TYPE_IE_COST长度为如在IEEE 802.21中定义的10个八位字节。据此上面参考图4描述的AVP字段被设置。如果需要的话，确定AVP标记，定义AVP长度(在这种情况下，总开销超过10个八位组)，增加可选的运营商IR字段，TYPE_IE_COST IE也包含在AVP数据部分中。作为另一个例子，IEEE 802.21识别IE MIHF-ID为标识，为了传输MIH服务这个标识必需唯一地识别MIHF终端点。这个MIHF-ID可能是发送方的FQDN或者NAI。MIHF-ID的内容(例如MIHF实体的FQDN)被编码成DIAMETER AVP。
在上面提到的实施例中，DIAMETER被用作在MIH对等(例如WTRU中的MIH对等和PoS中的MIH对等)之间的消息传输和发现MIH对等的传输架构。在另一个实施例中，基于DIAMETER的IEEE 802.21被用作本地消息和IE(包括，例如被包括在MIH命令服务中的低层MIH触发器)的传输架构。基于DIAMETER的IEEE 802.21当然可被执行用于两个MIH对等消息传输，以及用于本地MIH消息的传输。
图9是一个被配置用于实现上面描述的基于DIAMETER的IEEE802.21的WTRU 900和接入点905。WTRU 900包括处理器910、MIH功能实体915和多个收发机920a……920n，每一个收发机被配置成使用不同的无线电接入技术和协议来操作。处理器910和MIH功能实体915被配置成根据前面描述的实施例来操作协议栈，特别是前面参考图1，6和7描述的实施例。进一步，处理器910和MIH功能实体915能够产生如前面参考图2和3描述的DIAMETER消息和如前面参考图4和5描述的AVP。处理器910和MIH功能实体915进一步被配置来实现用于MIH对等报文传送的基于DIAMETER的IEEE 802.21协议和使用DIAMETER发现其它的802.21对等，作为一个举例，使用DIAMETER发现功能发现提供基于802.21的信息服务的802.21服务器。基于DIAMETER的IEEE 802.21消息可通过多个收发机920a……920n中的任一个被发射至MIH对等。处理器910和MIH功能实体915进一步被配置来实现本地基于DIAMETER的IEEE 802.21报文发送，例如为IEEE 802.21命令服务。MIH消息到DIAMETER消息的转换，以及从接收到的DIAMETER消息中的MIH消息的提取可由处理器910或MIH功能实体915其中之一完成，也可由两者结合完成。
接入点905包括处理器925、MIH功能实体930和收发机935。接入点905通过空中接口940与WTRU 900通信。接入点905的处理器925处理通过收发机935从WTRU 900接收到的基于DIAMETER的IEEE 802.21消息。接入点905处理器925和MIH功能实体930进一步能够产生如前面参考图2和3描述的DIAMETER消息和如前面参考图4和5描述的AVP。处理器925和MIH功能实体930进一步被配置来实现基于DIAMETER的IEEE 802.21协议以用于MIH对等报文传送，例如在接入点905和MIH服务器(MIHS)945或PoS(未示出)之间的报文传送。MIH消息转换为DIAMETER消息，以及从接收到的DIAMETER消息中MIH消息的提取可由处理器925或MIH功能实体930其中之一执行，也可由两者结合完成。
由于前述的公开和实施例主要集中在基于DIAMETER实现的IEEE802.21协议，对本领域技术人员来说很明显任何接入无关协议都可以基于DIAMETER被执行。聚焦IEEE 802.21仅仅是示例的，并且不意味着以任何方式限定公开的范围。MIH容量可在不使用IEEE 802.21协议的情况下被提供。在这种情况下，DIAMETER特征(例如对等发现和容量通知)仍然被使用。作为例子，WTRU可使用DIAMETER来发现实体能够给该WTRU提供MIH信息服务。提供的MIH信息服务可能与IEEE 802.21协议提供的相似。
虽然在特定组合的优选实施例中描述了本发明的特征和部件，但是这其中的每一个特征和部件都可以在没有优选实施例中的其他特征和部件的情况下单独使用，并且每一个特征和部件都可以在具有或不具有本发明的其他特征和部件的情况下以不同的组合方式来使用。本发明提供的方法或流程图可以在由通用计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实施，其中所述计算机程序、软件或固件是以有形的方式包含在计算机可读存储介质中的，关于计算机可读存储介质的实例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储设备、内部硬盘和可移动磁盘之类的磁介质、磁光介质以及CD-ROM碟片和数字多功能光盘(DVD)之类的光介质。
举例来说，恰当的处理器包括：通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其他类型的集成电路(IC)和/或状态机。
与软件相关联的处理器可以用于实现射频收发信机，以便在无线发射接收单元(WTRU)、用户设备、终端、基站、无线电网络控制器或是任何一种主机中使用。WTRU可以与采用硬件和/或软件形式实施的模块结合使用，例如相机、摄像机模块、视频电路、扬声器电话、振动设备、扬声器、麦克风、电视收发信机、免提耳机、键盘、蓝牙模块、调频(FM)无线电单元、液晶显示器(LCD)显示单元、有机发光二极管(OLED)显示单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器和/或任何一种无线局域网(WLAN)模块。
实施例
1、一种无线发射/接收单元(WTRU)，该WTRU包括：
处理器，该处理器被配置为操作协议栈，并将MIH消息转换为DIAMETER消息；以及
发射机，该发射机被配置为传送所述DIAMETER消息。
2、根据实施例1所述的WTRU，该WTRU还包括：
MIH功能实体，该MIH功能实体被配置为从接收到的DIAMETER转换的MIH消息中提取MIH消息，并基于所提取的MIH消息来执行MIH功能。
3、根据实施例1或2所述的WTRU，其中所述处理器被配置为将所述MIH消息转换作为DIAMETER属性值对(AVP)。
4、根据上述实施例所述的WTRU，其中所述MIH消息包括多个信息元素(IE)，并且该多个IE被转换作为分组的AVP。
5、一种在无线发射/接收单元(WTRU)中使用的方法，该方法包括：
创建媒介无关切换(MIH)消息；
将所述MIH消息转换为DIAMETER协议消息；
传送所述DIAMETER协议消息到对等实体。
6、根据实施例5所述的方法，该方法还包括：
接收包含转换的MIH消息的DIAMETER消息；
从接收到的DIAMETER消息中提取转换的MIH消息；以及
执行MIH功能。
7、根据实施例5或6所述的方法，其中将所述MIH消息转换为DIAMETER协议消息包括将所述MIH消息转换作为DIAMETER属性值对(AVP)。
8、根据实施例5-7中任一实施例所述的方法，其中所述MIH消息包括多个信息元素(IE)，并且将所述MIH消息转换为DIAMETER协议消息包括将多个IE转换作为分组的AVP。
9、根据实施例5-8中任一实施例所述的方法，其中将所述MIH消息转换为DIAMETER协议消息包括使用IP安全机制来验证和加密。
10、一种无线发射/接收单元(WTRU)，该WTRU包括：
处理器，该处理器被配置为操作协议栈，以及使用DIAMETER协议层来发现所述接入无关移动性使能协议层的对等实体。
11、根据实施例10所述的WTRU，其中所述接入无关移动性使能协议层提供信息服务、事件服务和命令服务中的至少一者。
12、根据实施例11所述的WTRU，其中所述信息服务促进与可用接入技术和定位信息中的至少一者相关的信息的交换。
13、根据实施例11所述的WTRU，其中所述事件服务促进与新接入链路的可用性和测量报告中的至少一者相关的信息的交换。
14、根据实施例11所述的WTRU，其中所述命令服务提供指示以执行到不同的接入的切换。
15、根据实施例10-14中任一实施例所述的WTRU，其中所述接入无关移动性使能协议是IEEE 802.21。
16、根据实施例10-14中任一实施例所述的WTRU，其中所述DIAMETER协议层提供所发现的所述接入无关移动性使能协议的对等实体的完全合格域名(FQDN)。
17、根据实施例16所述的WTRU，其中所述FQDN被编码作为DIAMETER属性值对(AVP)。
18、根据实施例10-17中任一实施例所述的WTRU，其中所述DIAMETER协议层通过所述接入无关移动性使能协议来提供促进对于对等实体能力的发现的信息。
19、根据实施例18所述的WTRU，其中所述信息被编码作为DIAMETER属性值对。

Claims (19)

1、一种无线发射/接收单元(WTRU)，该WTRU包括：
处理器，该处理器被配置为操作包括媒介无关切换(MIH)协议层和DIAMETER协议层的协议栈，并将MIH消息转换为DIAMETER消息；以及
发射机，该发射机被配置为传送所述DIAMETER消息。
2、根据权利要求1所述的WTRU，该WTRU还包括：
MIH功能实体，该MIH功能实体被配置为从接收到的DIAMETER转换的MIH消息中提取MIH消息，并基于所提取的MIH消息来执行MIH功能。
3、根据权利要求1所述的WTRU，其中所述处理器被配置为将所述MIH消息转换为DIAMETER属性值对(AVP)。
4、根据权利要求3所述的WTRU，其中所述MIH消息包括多个信息元素(IE)，并且该多个IE被转换作为分组的AVP。
5、一种在无线发射/接收单元(WTRU)中使用的方法，该方法包括：
创建媒介无关切换(MIH)消息；
将所述MIH消息转换为DIAMETER协议消息；以及
传送所述DIAMETER协议消息到对等实体。
6、根据权利要求5所述的方法，该方法还包括：
接收包含转换的MIH消息的DIAMETER消息；
从接收到的DIAMETER消息中提取转换的MIH消息；以及
基于所提取的MIH消息来执行MIH功能。
7、根据权利要求5所述的方法，其中将所述MIH消息转换为DIAMETER协议消息包括将所述MIH消息转换为DIAMETER属性值对(AVP)。
8、根据权利要求5所述的方法，其中所述MIH消息包括多个信息元素(IE)，并且将所述MIH消息转换为DIAMETER协议消息包括将所述多个IE转换作为分组的AVP。
9、根据权利要求5所述的方法，其中将所述MIH消息转换为DIAMETER协议消息包括使用IP安全机制来验证和加密。
10、一种无线发射/接收单元(WTRU)，该WTRU包括：
处理器，该处理器被配置为操作包括接入无关移动性使能协议层和DIAMETER协议层的协议栈，以及使用所述DIAMETER协议层来发现所述接入无关移动性使能协议层的对等实体。
11、根据权利要求10所述的WTRU，其中所述接入无关移动性使能协议层提供信息服务、事件服务和命令服务中的至少一者。
12、根据权利要求11所述的WTRU，其中所述信息服务促进与可用接入技术和定位信息中的至少一者相关的信息的交换。
13、根据权利要求11所述的WTRU，其中所述事件服务促进与新接入链路的可用性和测量报告中的至少一者相关的信息的交换。
14、根据权利要求11所述的WTRU，其中所述命令服务提供指示以执行到不同的接入的切换。
15、根据权利要求10所述的WTRU，其中所述接入无关移动性使能协议是IEEE 802.21。
16、根据权利要求10所述的WTRU，其中所述DIAMETER协议层提供所发现的所述接入无关移动性使能协议的对等实体的完全合格域名(FQDN)。
17、根据权利要求16所述的WTRU，其中所述FQDN被编码作为DIAMETER属性值对(AVP)。
18、根据权利要求10所述的WTRU，其中所述DIAMETER协议层通过所述接入无关移动性使能协议来提供促进对于对等实体能力的发现的信息。
19、根据权利要求18所述的WTRU，其中所述信息被编码作为DIAMETER属性信对。
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