CN101945372A

CN101945372A - 保证用户设备单射频切换数据完整性的方法

Info

Publication number: CN101945372A
Application number: CN2009101501162A
Authority: CN
Inventors: 杨永利; 丁志明; 树贵明
Original assignee: Huawei Device Co Ltd
Current assignee: Huawei Device Co Ltd
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2011-01-12

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种保证单射频用户设备切换数据完整性的方法及设备，该方法包括：目标接入网外部代理和源接入网外部代理进行移动IP会话信息交换后，向核心网家乡代理进行移动IP注册；注册完成后，目标接入网外部代理缓存所述家乡代理发送给用户设备的用户数据；在所述用户设备完成目标接入网的接入并进行移动IP注册后，目标接入网外部代理根据所述用户设备的请求，将缓存的用户数据发送给所述用户设备。本发明可以实现单射频用户设备在WiMAX和WLAN接入网之间的无损切换，保证数据业务的可靠性。

Description

保证用户设备单射频切换数据完整性的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，具体涉及一种保证用户设备单射频切换数据完整性的方法及设备。

背景技术

WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)是一种重要的无线局域网技术，同时也用于无线宽带接入。目前全球有大量的WiFi热点在运行，提供了免费或付费的无线上网服务。

WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)是一种无线宽带接入技术，也是第三代无线通信技术国际标准之一，全球有众多的运营商使用WiMAX技术建设无线宽带接入网络。

WiFi和WiMAX都是重要的无线宽带接入技术，具有各自的优缺点。WiFi布网速度快、成本低、带宽更高、使用频谱无需授权，但覆盖范围小。WiMAX覆盖范围大，但在大覆盖范围内会有很多的用户，平均用户带宽会下降。将WiFi作为WiMAX的补充，在室内WiMAX信号弱、或人口稠密的地点使用WiFi热点，将是不错的选择。为此提出了对WiMAX和WiFi的交互技术的研究，即如何通过WiFi网络接入到WiMAX的核心网络，以及在WiMAX和WiFi两个接入网络之间进行无损切换，以保证数据的完整性(不丢包)。

但目前对此还没有具体的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种保证用户设备单射频切换数据完整性的方法及设备，以实现用户设备在不同接入网之间的无损单射频切换，保证数据业务的可靠性。

本发明实施例提供一种保证用户设备单射频切换数据完整性的方法，包括：

目标接入网外部代理和源接入外部代理进行移动IP会话信息交换后，向核心网家乡代理进行移动IP注册；

注册完成后，目标接入网外部代理缓存所述家乡代理发送给用户设备的用户数据；

在所述用户设备完成目标接入网的接入进行移动IP注册后，目标接入网外部代理根据所述用户设备的请求，将缓存的用户数据发送给所述用户设备。

源接入网外部代理接收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后，缓存核心网家乡代理发送给用户设备的用户数据；

在所述用户设备完成目标接入网的接入及移动IP注册过程后，目标接入网外部代理与源接入网外部代理建立隧道；

通过建立的隧道将缓存的用户数据发送给目标接入网外部代理，以使目标接入网外部代理将所述用户数据发送给所述用户设备。

本发明实施例提供一种外部代理设备，包括：

信息交换单元，用于与源接入网外部代理进行移动IP会话信息交换，获得用户设备的转交地址和家乡地址；

注册单元，用于根据所述用户设备的转交地址和家乡地址向核心网家乡代理进行移动IP注册；

第一缓存单元，用于在所述注册单元注册完成后，缓存所述家乡代理发送给用户设备的用户数据；

第一数据发送单元，用于在所述用户设备完成目标接入网的接入进行移动IP注册过程后，根据所述用户设备的请求，将所述第一缓存单元缓存的用户数据发送给所述用户设备。

本发明实施例提供一种外部代理设备，包括：

第二接收单元，用于接收单射频切换服务器发送的切换指示消息；

第二缓存单元，用于在所述第二接收单元接收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后，缓存核心网家乡代理发送给用户设备的用户数据；

隧道建立单元，用于在所述用户设备完成目标接入网的接入及移动IP注册过程后，与目标接入网外部代理建立隧道；

第二数据发送单元，用于通过建立的隧道将缓存的用户数据发送给目标接入网外部代理，以使目标接入网外部代理将所述用户数据发送给所述用户设备。

本发明实施例提供一种单射频用户设备，包括：

移动IP注册单元，用于在所述用户设备完成目标接入网的接入后进行移动IP注册过程；

数据请求单元，用于在所述移动IP注册单元完成注册后，向目标接入网外部代理请求用户数据，所述用户数据是所述目标接入网外部代理缓存的核心网家乡代理发送给用户设备的；或者是源接入网外部代理缓存并通过隧道发送给目标接入网外部代理的；

数据接收单元，用于接收目标接入网外部代理根据所述数据请求单元的请求发送的用户数据。

本发明实施例提供一种单射频切换服务器，包括：

切换指示单元，用于向源接入网外部代理或目标接入网外部代理发送切换指示消息，以使源接入网外部代理或目标接入网外部代理缓存用户数据并在用户设备完成目标接入网的接入后，将缓存的用户数据发送给所述用户设备；

消息接收单元，用于接收所述用户设备在接收所述用户数据后发送的切换完成指示消息；

资源释放触发单元，用于在所述消息接收单元接收到所述切换完成指示消息后，触发源接入网释放相关资源。

本发明实施例提供的保证用户设备单射频切换数据完整性的方法及设备，对于工作在单射频模式、支持WiMAX和WiFi的多模用户设备，当在WiFi与WiMAX工作模式之间进行切换时，目标接入网或源接入网缓存用户数据，用户设备完成新网络的入网后，目标接入网或源接入网将缓存的用户数据发送给用户设备，从而保证数据流路径改变时数据包不丢失，实现单射频用户设备在WiMAX和WLAN(Wire Local Area Network，无线局域网)两个接入网络之间的无损切换，保证数据业务的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例保证用户设备单射频切换数据完整性的方法的一种流程图；

图2是本发明实施例保证用户设备单射频切换数据完整性的方法的另一种流程图；

图3是本发明实施例用户设备在WiFI接入与WiMAX接入之间切换示意图；

图4是本发明实施例用户设备由WLAN切换到WiMAX的一种流程图；

图5是本发明实施例用户设备由WLAN切换到WiMAX的另一种流程图；

图6是本发明实施例用户设备由WiMAX切换到WLAN的一种流程图；

图7是本发明实施例用户设备由WiMAX切换到WLAN的另一种流程图；

图8是本发明实施例外部代理设备的一种结构示意图；

图9是本发明实施例外部代理设备的另一种结构示意图；

图10是本发明实施例单射频用户设备的一种结构示意图；

图11是本发明实施例单射频切换服务器的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

对于工作在单射频模式、支持WiMAX和WiFi的多模用户设备，当在WiFi与WiMAX工作模式之间进行切换时，用户设备的CoA(Care of Address，转交地址)会发生更新，数据流要改变路径。为了保证数据业务的可靠性，本发明实施例一种单射频用户设备切换方法，在用户设备切换过程中，目标接入网FA(Foreign Agent，外部代理)或源接入网FA缓存用户数据，用户设备完成新网络的入网后，目标接入网或源接入网将缓存的用户数据发送给用户设备，从而保证数据流路径改变时数据包不丢失，实现单射频用户设备在WiMAX和WLAN两个接入网络之间的无损切换。

如图1所示，是本发明实施例保证用户设备单射频切换数据完整性的方法的一种流程图，包括以下步骤：

步骤101，目标接入网FA和源接入网FA进行移动IP会话信息交换后，向核心网家乡代理进行移动IP注册；

所述目标接入网FA和源接入网FA进行移动IP会话信息交换的过程是可以是目标接入网FA收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后触发的，也可以是源接入网FA收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后触发的；

步骤102，注册完成后，目标接入网FA缓存所述家乡代理发送给用户设备的用户数据；

步骤103，在所述用户设备完成目标接入网的接入进行移动IP注册后，目标接入网FA根据所述用户设备的请求，将缓存的用户数据发送给所述用户设备。

需要说明的是，优选地，在本发明实施例中，还可进一步包括以下步骤：在目标接入网FA将所述用户数据发送给用户设备后，所述用户设备向所述单射频切换服务器发送切换完成指示消息，以触发源接入网释放相关资源。

在本发明实施例中，所述核心网可以是WiMAX核心网。所述源接入网可以是WLAN接入网，相应地，所述目标接入网为WiMAX接入网。或者，所述源接入网可以是WiMAX接入网，所述目标接入网为WLAN接入网。

相应地，所述单射频切换服务器可以作为虚拟基站或者虚拟接入点而工作，用于模拟实际基站或接入点的功能，使用户设备实现从WLAN接入网虚拟基站到WiMAX接入网真实基站的切换，或者从WiMAX接入网虚拟接入点到WLAN接入网真实接入点的切换。

在上述步骤101之前，本发明实施例保证用户设备单射频切换数据完整性的方法还可进一步包括以下步骤：单射频切换服务器接收所述用户设备发送的切换触发消息；向目标接入网FA或源接入网FA发送切换指示消息。这样，目标接入网FA或源接入网FA收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后触发目标接入网FA和源接入网FA进行移动IP会话信息交换。

当然，在本发明实施例中，单射频切换服务器也可以在用户设备完成从虚拟基站到真实基站或者从虚拟接入点到真实接入点的切换后，直接向目标接入网FA或源接入网FA发送切换指示消息，以触发目标接入网FA或源接入网FA进行移动IP会话信息交换的过程。

可见，本发明实施例保证用户设备单射频切换数据完整性的方法，可以使单射频用户设备在由源接入网切换到目标接入网的过程中，由目标接入网FA缓存用户数据，在用户设备完成新网络的入网后，发起MIP(Mobile Internet Protocol，移动IP)过程，目标接入网FA根据用户设备的请求向用户设备发送缓存的数据，从而使数据流路径改变的情况下数据包不丢失，保证了数据业务的可靠性。

如图2所示，是本发明实施例单射频用户设备切换方法的另一种流程图，包括以下步骤：

步骤201，源接入网FA接收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后，缓存核心网家乡代理发送给用户设备的用户数据；

步骤202，在所述用户设备完成目标接入网的接入及移动IP注册过程后，源接入网FA与目标接入网FA建立隧道；

隧道的建立可以由目标接入网FA触发，具体建立过程与现有技术相同，在此不再赘述；

步骤203，源接入网FA通过建立的隧道将缓存的用户数据发送给目标接入网FA，以使目标接入网FA将所述用户数据发送给所述用户设备。

在上述步骤201之前，本发明实施例保证用户设备单射频切换数据完整性的方法还可进一步包括以下步骤：所述单射频切换服务器接收所述用户设备发送的切换触发消息，向源接入网FA发送所述切换指示消息。

在上述步骤203之后，还可进一步包括以下步骤：源接入网FA通过建立的隧道将缓存的用户数据发送给目标接入网FA后，拆除所述隧道。

可见，本发明实施例保证用户设备单射频切换数据完整性的方法，可以使单射频用户设备在由源接入网切换到目标接入网的过程中，由源接入网FA缓存用户数据，在用户设备完成新网络的入网后，源接入网FA通过安全隧道将缓存的数据发送给目标接入网FA，再由目标接入网FA将所述数据转发给用户设备。从而使数据流路径改变的情况下数据包不丢失，保证了数据业务的可靠性。

如图3所示，是本发明实施例用户设备在WiFi接入与WiMAX接入之间切换示意图。

工作在单射频模式下的多模用户设备，当前采用WiFi的接入技术，通过WLAN接入网接入WiMAX CSN(Core Service Network，核心网)，或者采用WiMAX接入技术，通过WiMAX ASN(Access Service Network)接入WiMAXCSN。当满足一定的触发条件时，需要从一种接入方式切换到另一种接入方式。

用户设备如果正在使用数据业务，切换时要保证数据的完整性。使用MIP技术，在不同的接入网之间切换，如采用PMIP(ProxyMIP，代理MIP)技术，则会发生FA的切换，数据流的路径变更。在关闭某种射频，开启另一种射频完成入网的这段时间，用户设备是无法接收数据的。本发明实施例的方法，通过缓存这期间的数据，并在适当时机重新发送给用户设备，保证数据业务的可靠性。

下面分别举例详细说明用户设备的切换流程。

如图4所示，是本发明实施例用户设备由WLAN切换到WiMAX的一种流程图。

其中，A状态表示在切换之前，用户设备工作在WiFi模式下，通过WLAN接入网与WiMAX CSN中的家乡代理相连。B状态表示在切换后，用户设备工作在WiMAX模式下，通过WiMAX接入网和WiMAX CSN中的家乡代理相连。

为了描述方便，将WLAN接入网作为FA1所属网络，FA2位于WiMAX接入网网关。具体切换过程如下：

401.用户设备寻找可用的单射频切换服务器，并且与其建立安全的通信通道。用户寻找切换服务器的方法可以有多种，比如可以通过DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)发现切换服务器的地址，或者通过DNS(Domain Name Server，域名服务器)解析的方式；如果用户设备在初始入网时已经获得切换服务器的地址，则此步骤不需要。

402.用户设备和切换服务器建立隧道。切换服务器在隧道建立后作为一个虚拟WiMAX基站工作，隧道中传递用户设备和基站之间通过R1接口传递的数据。

403.用户设备通过建立的隧道，在虚拟基站上完成初始入网过程。

在正常的WiMAX接入过程中，用户设备首先要进行测距(Ranging)过程，测距过程完成之后，用户设备需要与基站进行基本能力交换(SBC)，包括协商用户设备与基站的物理参数、用户设备上下行的调制方式、各种调制方式下的最大发送功率、当前的发送功率、支持的功率调整控制范围及调整步进粒度、用户设备支持的编码方式、纠错机制等参数。

在本发明实施例中，用户设备与虚拟基站进行测距过程，之后与虚拟基站进行基本能力交换，由于切换服务器上的基站不是真实的基站，上述这些空口通信所需的物理参数不是必要的，可以不用协商，此时主要协商认证协议版本和认证策略，具体过程如下：

虚拟基站接收用户设备的基本能力交换请求，触发向WiMAX接入网网关进行用户设备预附着的过程，然后用户设备与虚拟基站进行PKMv2(Pair-wise Key Management version 2，成对密钥管理版本2)交换过程。

WiMAX接入网网关上的认证器请求用户上报标识信息。认证器向用户设备发送EAP(Extensible Authentication Protocol，扩展认证协议)请求，用户设备收到该请求后进行响应，响应中包含自身的NAI(Network Access Identifier网络接入标识)，NAI是一个包含用户名和所在网络名、格式类似电子邮箱地址的字符串(username@realm)，详细可查阅WiMAX相关规范，这里不赘述。由于基站在EAP认证过程中充当EAP中继的作用，因此从虚拟基站发向认证器，以及认证器发向虚拟基站的EAP报文都封装成了EAP中继的格式。认证器会将用户设备响应的标识符通过RADIUS等协议封装后送给认证服务器。用户设备和认证器根据既定的认证方式进行EAP认证过程。认证器会根据用户设备NAI的域信息(realm)，将响应数据送往认证服务器。EAP认证成功后，认证器将EAP成功的消息经虚拟基站中继后送给用户设备。

EAP认证通过后，用户设备和HAAA(归属地认证服务器)之间建立了MSK(Master Session Key，主会话密钥)和EMSK(Extended MSK，扩展的主阶段密钥)。HAAA将MSK传递给认证器，EMSK保留在HAAA服务器上。

之后，在用户设备和虚拟基站之间建立SA(Security Association，安全联盟)和TEK(Traffic Encryption Key，流量加密密钥)，根据802.16e协议，用户设备和认证器使用MSK，产生出一个PMK(Pairwise Master Key，成对主密钥)。而用户设备和HAAA根据EMSK产生移动性密钥。PMK是在MSK基础上生成的，作为认证器和终端之间的主密钥，在终端切换基站时PMK可保持不变。认证器和用户设备根据802.16e规定的算法由PMK产生AK(Anonymity key，匿名密钥)。AK是在PMK基础上产生的，是终端与虚拟基站之间的密钥，终端切换基站时需要产生新的AK。接下来，用户设备和虚拟基站完成WiMAX标准中定义的TEK(Traffic Encryption Key，报文加密密钥)三次握手过程。TEK三次握手过程由三个消息组成，首先是基站向终端发送一个TEK挑战消息，之后终端向基站发送一个TEK请求消息，最后基站再回一个TEK响应消息。通过这三个消息的交互，实际上完成了终端与基站之间的双向认证，这是基于AK的基础上进行的，如果终端和基站不拥有相同的AK，则无法完成TEK握手过程。之后，进行数据路径的注册和业务流的建立。

通过隧道，本发明实施例中的虚拟基站与真实的基站一样，分别与用户设备和WiMAX接入网网关交互，完成数据路径的注册和业务流的建立。

404.用户设备请求从虚拟基站直接切换到真实基站。用户设备在隧道中向虚拟基站发送移动终端切换请求(MOB_MSHO_REQ)消息，该消息中包含一个或多个有可能成为切换目标基站的参数信息。虚拟基站与这些基站进行消息交互，虚拟基站根据用户设备的期望性能(比如QoS(Quality of Service，服务质量)、业务提供能力等)选出有可能采用的若干基站，并让它们给用户设备分配非竞争的测距时隙，这个信息可以在移动终端切换响应(MOB_MSHO_RSP)消息中通知用户设备。用户设备从移动终端切换响应消息中推荐的基站中选取一个目标基站，并向虚拟基站发送切换指示(MOB_HO-IND)，在该切换指示中包含目标基站标识，要求虚拟基站释放资源。

405.用户设备和切换服务器之间的隧道拆除。

406.用户设备向切换服务器发送切换触发(HO_Trigger)消息，表示目前切换准备工作已经完成，可以进行射频的切换工作。该触发消息中包含用户设备在步骤404中选定的目标基站的信息。该步骤是可选的。

407.切换服务器向当前为用户设备服务的FA1(可以是WLAN接入网中的一个具体实体)发送切换指示(HO_IND)消息，目的在于指示其与新的FA2(即WiMAX接入网网关)交换MIP会话信息。所述切换指示消息中包含FA2的地址。

需要说明的是，在上述步骤404中用户设备最终选取的目标基站可能并不在步骤403中进行的预认证的WiMAX接入网内，如果出现这种情况，FA2则不在步骤403预认证使用的WiMAX接入网网关上。在这种情况下，可以根据步骤406中用户设备提供给切换服务器的目标基站的信息查询到合适的接入网网关，从而获知FA2的地址。

408.FA1发起与FA2交换MIP会话信息，会话信息中包含用户设备的NAI，HoA(Home Address，家乡地址)等。

409.FA2向CSN HA(Home Agent，家乡代理)发起注册请求，请求消息中包含用户设备新的CoA和HoA，FA2的地址即为用户设备的新CoA地址。

410.HA向FA2发送注册响应消息。

411.FA2开始缓存HA发送给用户设备的数据。

412.用户设备打开WiMAX射频，关闭WiFi射频。

413.用户设备与步骤404中选定的目标基站执行测距过程，根据目标基站返回的测距响应(RNG-RSP)消息中的切换过程优化元素执行快速入网过程。

414.用户设备进行MIP注册过程。用户设备使用DHCP触发FA2发起MIP注册过程。注册完成后，FA2开始向用户设备发送缓存数据。

415.用户设备向切换服务器发送切换完成指示消息，触发释放WiFi接入网络的相关资源，该切换完成指示消息需要由认证服务器转发给切换服务器。

至此，用户设备就完成了所有切换工作，可以工作在WiMAX信道上了，也即图4的B状态。

需要说明的是，在上述流程中，步骤407中切换服务器也可将切换指示消息发送给FA2(在该切换指示消息中包含FA1的地址)，然后由FA2发起与FA1的MIP信息交换。

可见，利用本发明实施例的方法，可以使单射频用户设备在由WLAN接入网切换到WiMAX接入网的过程中，由WiMAX接入网缓存用户数据，在用户设备完成新网络的入网后，发起MIP过程，WiMAX接入网根据用户设备的请求向用户设备发送缓存的数据，从而使数据流路径改变的情况下数据包不丢失，保证了数据业务的可靠性。

如图5所示，是本发明实施例用户设备由WLAN切换到WiMAX的另一种流程图。

其中，A表示在切换之前，用户设备工作在WiFi模式下，业务数据通过WLAN接入网与WiMAX CSN中的家乡代理相连。B表示在切换后，用户设备工作在WiMAX模式下，业务数据通过WiMAX接入网和WiMAX CSN中的家乡代理相连。

为了描述方便，将WLAN接入网作为FA1所属网络，WiMAX接入网网关作为FA2。具体切换过程如下：

501～507.与图4所示步骤401～407相同。

508.FA1开始缓存用户数据。

509.用户设备打开WiMAX射频，关闭WiFi射频。

510.用户设备与步骤504中选定的目标基站执行测距过程，根据目标基站返回的测距响应(RNG-RSP)消息中的切换过程优化元素执行快速入网过程。

511.用户设备进行MIP注册过程，与图4中步骤414的MIP过程稍有不同，在该步骤511中，包含图4中的步骤409～410，即FA2向CSN HA发起注册请求，请求消息中包含用户设备新的CoA和HoA；HA向FA2发送注册响应消息。

512.FA1与FA2建立安全联盟，所述安全联盟定义了数据保护中使用的协议和算法以及安全联盟的有效时间等属性，以便将FA1缓存的用户数据安全地发送给FA2。为此，FA1和FA2之间还要建立一个隧道，将用户数据放在隧道中传递给FA2。隧道的建立可以由目标接入网FA触发，具体建立过程与现有技术相同，在此不再赘述。

513.FA1通过隧道向FA2传输缓存数据。

514.缓存数据传输完成后，拆除FA1和FA2间的隧道。

515.用户设备向切换服务器发送切换完成指示消息，触发释放WLAN接入网络的相关资源。该切换完成指示消息需要经CSN家乡代理转发给切换服务器。

至此，用户设备就完成了所有切换工作，可以工作在WiMAX信道上了，也即图5的B状态。

可见，利用本发明实施例的方法，可以使单射频用户设备在由WLAN接入网切换到WiMAX接入网的过程中，由WLAN接入网缓存用户数据，在用户设备完成新网络的入网后，WLAN接入网通过安全隧道将缓存的数据发送给WiMAX接入网，再由WiMAX接入网将所述数据转发给用户设备。从而使数据流路径改变的情况下数据包不丢失，保证了数据业务的可靠性。

如图6所示，是本发明实施例用户设备由WiMAX切换到WLAN的一种流程图。

在发生切换之前，用户设备工作在WiMAX模式，通过WiMAX接入网与WiMAX CSN家乡代理相连，即图6中的(A)状态；在切换完成后，用户设备工作在WiFi模式下，通过WLAN接入网与CSN家乡代理相连，即图6中的(B)状态。

为了描述方便，将WiMAX接入网作为FA1，WLAN接入网作为FA2。具体切换过程如下：

601.用户设备寻找可用的单射频切换服务器，并且与其建立安全的通信通道；如果该过程在用户设备初始入网时已经完成，则此步骤不需要；

602.用户设备和单射频切换服务器之间建立隧道，以传递802.11的MAC(Media Access Control，媒体接入控制)帧。隧道建立之后，切换服务器作为一个虚拟AP(Access Point，接入点)工作，它与用户设备之间的报文采用隧道传递，隧道内传递的数据格式可以为如下表1所示：

IP头

隧道头

802.11MAC帧

表1

其中，IP头中的IP地址是可在公网寻址的单射频切换服务器的IP地址及用户设备的IP地址；隧道头取决于采用的隧道协议，如果使用GRE(GenericRouting Encapsulation，通用路由封装)，则为GRE头；802.11MAC帧为用户设备的WiFi模块以及切换服务器产生的802.11格式的MAC帧。

603.用户设备在虚拟AP上完成WiFi网络的初始入网过程。

首先，用户设备和虚拟AP之间进行开放系统认证。开放系统认证由两个消息组成，用户设备向虚拟AP发送一个包含自身ID的请求消息，虚拟AP直接回送一个成功的响应消息。然后，用户设备和虚拟AP建立关联。之后，用户设备和WLAN接入网的认证器之间进行802.1x EAP认证。用户设备将认证报文通过隧道传递给虚拟AP的认证器，用户设备和认证服务器之间建立了MSK。认证服务器将MSK传递给认证器。用户设备和认证器之间进行四次握手，建立PTK(Pairwise Temporal Key，成对临时密钥)。

需要说明的是，上述只是一种具体实现方法，虚拟AP本身也可以不带认证器，认证器位于WiFi AN。

604.用户设备向虚拟AP发送快速迁移(FT)请求消息，虚拟AP充当RRB(Remote Request Broker)将请求转发给目标迁移AP；目标AP收到请求后，返回快速迁移响应消息，同样经过虚拟AP送给用户设备。快速迁移请求消息中包含用户站点地址、目标AP地址、RSNIE[PMKR0Name]，MDIE，FTIE[SNonce，R0KH-ID；快速迁移响应消息中包含STA地址、目标AP地址、Status，RSNIE[PMKR0Name，MDIE，FTIE[ANonce，SNonce，R1KH-ID，R0KH-ID，通过这对交互消息，用户设备和目标AP完成了初步的认证，双方可以各自算出相同的PTK。

上述快速迁移请求消息中包含的信息为802.11r规范中的信息参数，其含义如下：

RSNIE：强安全网络信息元素；

PMKR0Name：PMKR0名称；

MDIE：移动域信息元素；

FTIE：快速切换信息元素；

SNonce：认证请求者现场值；

R0KH-ID：R0KH标识符(KH，key holder密钥持有者)

605.用户设备和切换服务器之间的隧道拆除。

606.用户设备向切换服务器发送切换触发(HO_Trigger)消息，表示目前切换准备工作已经完成，可以进行射频的切换工作。该切换触发消息中包含用户设备在步骤604中选定的目标AP的BSSID(Basic Service Set Identifier，基本服务单元标识符)。

607.切换服务器向当前为用户设备服务的FA1发送指示消息，目的在于指示其与新的FA2交换MIP会话信息，指示消息中包含FA2的地址。切换服务器可根据目标AP的BSSID查询到FA2的地址。

608.FA1发起与FA2交换MIP会话信息，会话信息中包含用户设备的NAI，HoA等。FA2的地址即为MS的新CoA地址。

609.FA2向HA发起注册请求，请求消息中包含用户设备新的CoA和HoA，FA2的地址即为MS的新CoA地址。

610.HA向FA2发送注册响应。

611.FA2开始缓存HA发送给用户设备的数据。

612.用户设备关闭WiMAX射频模块，开启WiFi射频模块。

613.用户设备与目标AP完成重关联过程。采用被动式监听Beacon(信标)，或者主动发送Probe request(探测请求)帧，该帧包含期望的BSSID。通过Beacon帧或者Probe response(探测响应)帧，用户设备了解到该BSS(基本服务集)的工作参数，并与AP建立MAC层的同步。用户设备与目标AP建立重关联。重关联请求和响应遵循802.11r协议的快速迁移过程。

614.用户设备进行MIP注册过程。用户设备使用DHCP触发FA2发起MIP注册过程。注册完成后，FA2开始向用户设备发送缓存数据。

615.缓存数据发送完成后，用户设备向切换服务器发送切换完成指示消息，触发释放WiMAX接入网络的相关资源。该切换完成指示消息需要经CSN家乡代理转发给切换服务器。

完成以上步骤之后，用户设备就可以正常使用WLAN AN接入WiMAXCSN，并正常进行业务了，即状态(B)。

需要说明的是，在上述步骤607中，虚拟AP发送给FA1的切换指示消息也可发送给FA2(在该切换指示消息中包含FA1的地址)，然后由FA2发起与FA1的MIP信息交换。

可见，利用本发明实施例的方法，可以使单射频用户设备在由WiMAX接入网切换到WLAN接入网的过程中，由WLAN接入网缓存用户数据，在用户设备完成新网络的入网后，发起MIP过程，WLAN接入网根据用户设备的请求向用户设备发送缓存的数据，从而使数据流路径改变的情况下数据包不丢失，保证了数据业务的可靠性。

如图7所示，是本发明实施例用户设备由WiMAX切换到WLAN的另一种流程图。

在发生切换之前，用户设备工作在WiMAX模式，通过WiMAX接入网与WiMAX CSN家乡代理相连，即图7中的(A)状态；在切换完成后，用户设备工作在WiFi模式下，通过WLAN接入网与CSN家乡代理相连，即图7中的(B)状态。

701～707.与图6所示步骤601～607相同。

708.FA1开始缓存用户数据。

709.用户设备打开WiFi射频，关闭WiMAX射频。

710.用户设备与目标AP完成重关联过程，具体与图6中的步骤613相同。

711.用户设备进行MIP注册过程，与图6中步骤614的MIP过程稍有不同，在该步骤711中，包含图6中的步骤609～610，即FA2向CSN HA发起注册请求，请求消息中包含用户设备新的CoA和HoA；HA向FA2发送注册响应消息。

712.FA1与FA2建立安全联盟，以便将FA1缓存的用户数据安全地发送给FA2。为此，FA1和FA2之间还要建立一个隧道，将用户数据放在隧道中传递给FA2。

713.FA1通过隧道向FA2传递缓存数据。

714.缓存数据传递完成后，拆除FA1与FA2之间的隧道。

715.用户设备向切换服务器发送切换完成指示消息，触发释放WiMAX接入网络的相关资源。该切换完成指示消息需要经CSN家乡代理转发给切换服务器。

可见，利用本发明实施例的方法，可以使单射频用户设备在由WiMAX接入网切换到WLAN接入网的过程中，由WiMAX接入网缓存用户数据，在用户设备完成新网络的入网后，WiMAX接入网通过安全隧道将缓存的数据发送给WLAN接入网，再由WLAN接入网将所述数据转发给用户设备。从而使数据流路径改变的情况下数据包不丢失，保证了数据业务的可靠性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

本发明实施例还提供一种外部代理设备，如图8所示，是该外部代理设备的一种结构示意图。

在该实施例中，外部代理设备800包括：

信息交换单元801，用于与源接入网FA进行移动IP会话信息交换，获得用户设备的转交地址和家乡地址；

注册单元802，用于根据所述用户设备的转交地址和家乡地址向核心网家乡代理进行移动IP注册；

第一缓存单元803，用于在所述注册单元802注册完成后，缓存所述家乡代理发送给用户设备的用户数据；

第一数据发送单元804，用于在所述用户设备完成目标接入网的接入进行移动IP注册过程后，根据所述用户设备的请求，将所述第一缓存单元缓存的用户数据发送给所述用户设备。

在本发明实施例中，所述外部代理设备还可进一步包括：第一接收单元805，用于接收单射频切换服务器发送的切换指示消息。这样，所述信息交换单元801在所述接收单元805收到所述切换指示消息后，与源接入网FA进行移动IP会话信息交换。

在本发明实施例中，所述核心网可以是WiMAX核心网。所述外部代理设备800可以位于：WiMAX接入网网关、或者WLAN接入网内的接入控制器或接入互通设备。

本发明实施例的外部代理设备，在单射频用户设备由源接入网切换到目标接入网的过程中，缓存用户数据，在用户设备完成新网络的入网后，根据用户设备的请求向用户设备发送缓存的数据，从而使数据流路径改变的情况下数据包不丢失，保证了数据业务的可靠性。

如图9所示，是本发明实施例外部代理设备的另一种结构示意图。

在该实施例中，外部代理设备900包括：

第二接收单元901，用于接收单射频切换服务器发送的切换指示消息；

第二缓存单元902，用于在第二接收单元901接收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后，缓存核心网家乡代理发送给用户设备的用户数据；

隧道建立单元903，用于在所述用户设备完成目标接入网的接入及移动IP注册过程后，与目标接入网FA建立隧道；

第二数据发送单元904，用于通过建立的隧道将缓存的用户数据发送给目标接入网FA，以使目标接入网FA将所述用户数据发送给所述用户设备。

在本发明实施例中，所述外部代理设备还可进一步包括：隧道拆除单元905，用于所述第二数据发送单元905通过建立的隧道将缓存的用户数据发送给目标接入网FA后，拆除所述隧道。

在本发明实施例中，所述核心网可以是WiMAX核心网。所述外部代理设备900可以位于：WiMAX接入网网关、或者WLAN接入网内的接入控制器或接入互通设备。

本发明实施例的外部代理设备，在单射频用户设备由源接入网切换到目标接入网的过程中，缓存用户数据，在用户设备完成新网络的入网后，通过安全隧道将缓存的数据通过目标接入网FA转发给用户设备。从而使数据流路径改变的情况下数据包不丢失，保证了数据业务的可靠性。

本发明实施例还提供了一种单射频用户设备，如图10所示，是该单射频用户设备的一种结构示意图。

在该实施例中，所述单射频用户设备1000包括：

移动IP注册单元1001，用于在所述用户设备完成目标接入网的接入后进行移动IP注册过程；

数据请求单元1002，用于在所述移动IP注册单元1001完成注册后，向目标接入网FA请求用户数据，所述用户数据是所述目标接入网FA缓存的核心网家乡代理发送给用户设备的；或者是源接入网FA缓存并通过隧道发送给目标接入网FA的；

数据接收单元1003，用于接收目标接入网FA根据所述数据请求单元1002的请求发送的用户数据；

在本发明实施例中，所述单射频用户设备1000还可进一步包括：切换触发单元(未图示)，用于在所述单射频用户设备1000从单射频切换服务器切换到目标接入网基站或接入点后，向所述单射频切换服务器发送切换触发消息。

在本发明实施例中，所述单射频用户设备1000还可进一步包括：消息发送单元1004，用于在所述数据接收单元1003接收所述用户数据后，向所述单射频切换服务器发送切换完成指示消息，以触发源接入网释放相关资源。

在本发明实施例中，所述核心网可以是WiMAX核心网。本发明实施例的单射频用户设备，在从WiFi工作模式切换到WiMAX工作模式，或者从WiMAX工作模式切换到WiFi工作模式的情况下，完成新网络的入网后，获得源接入网或目标接入网缓存的用户数据，从而保证数据业务的可靠性。

本发明实施例还提供一种单射频切换服务器，如图11所示，是该单射频切换服务器的一种结构示意图。

在该实施例中，所述单射频切换服务器1100包括：

切换指示单元1101，用于向源接入网FA或目标接入网FA发送切换指示消息，以使源接入网FA或目标接入网FA缓存用户数据并在用户设备完成目标接入网的接入后，将缓存的用户数据发送给所述用户设备；

消息接收单元1102，用于接收所述用户设备在接收所述用户数据后发送的切换完成指示消息；

资源释放触发单元1103，用于在所述消息接收单元1102接收到所述切换完成指示消息后，触发源接入网释放相关资源。

在本发明实施例中，所述消息接收单元1102还用于接收所述用户设备发送的切换触发消息。在这种情况下，所述切换指示单元1101具体用于在所述消息接收单元1102接收到所述切换触发消息后，向源接入网FA或目标接入网FA发送所述切换指示消息。

当然，本发明实施例并不限于这种实现方式，所述切换指示单元1101还可在用户设备完成从所述单射频切换服务器1100到WiMAX基站，或从所述单射频切换服务器1100到WLAN接入网接入点的切换后，主动向源接入网FA或目标接入网FA发送所述切换指示消息。

本发明实施例的单射频切换服务器1100，可以模拟真实基站或接入点的功能，实现与用户设备的交互，从而使用户设备实现从WLAN接入网到WiMAX接入网的切换，或者从WiMAX接入网到WLAN接入网的切换。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种保证用户设备单射频切换数据完整性的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述目标接入网外部代理和源接入网外部代理进行移动IP会话信息交换是目标接入网外部代理收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后触发的；或者

所述目标接入网外部代理和源接入网外部代理进行移动IP会话信息交换是源接入网外部代理收到单射频切换服务器发送的切换指示消息后触发的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述单射频切换服务器接收所述用户设备发送的切换触发消息；

向目标接入网外部代理或源接入网外部代理发送切换指示消息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心网为WiMAX核心网，并且

所述源接入网为WLAN接入网，所述目标接入网为WiMAX接入网；或者

所述源接入网为WiMAX接入网，所述目标接入网为WLAN接入网。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在目标接入网外部代理将所述用户数据发送给所述用户设备后，所述用户设备向所述单射频切换服务器发送切换完成指示消息，以触发源接入网释放相关资源。

6.一种保证用户设备单射频切换数据完整性的方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

向源接入网外部代理发送所述切换指示消息。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述核心网为WiMAX核心网，并且

所述源接入网为WiMAX接入网，所述目标接入网为WLAN接入网。

9.根据权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

源接入网外部代理通过建立的隧道将缓存的用户数据发送给目标接入网外部代理后，拆除所述隧道。

10.根据权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

11.一种外部代理设备，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的外部代理设备，其特征在于，所述外部代理设备还包括：

第一接收单元，用于接收单射频切换服务器发送的切换指示消息；

所述信息交换单元在所述第一接收单元收到所述切换指示消息后，与源接入网外部代理进行移动IP会话信息交换。

13.根据权利要求11或12所述的外部代理设备，其特征在于，所述外部代理设备为：WiMAX接入网网关、或者WLAN接入网内的接入控制器或接入互通设备。

14.一种外部代理设备，其特征在于，包括：

15.根据权利要求14所述的外部代理设备，其特征在于，还包括：

隧道拆除单元，用于在所述第二数据发送单元通过建立的隧道将缓存的用户数据发送给目标接入网外部代理后，拆除所述隧道。

16.根据权利要求14或15所述的外部代理设备，其特征在于，所述核心网为WiMAX核心网，所述外部代理设备位于：WiMAX接入网网关、或者WLAN接入网内的接入控制器或接入互通设备。

17.一种单射频用户设备，其特征在于，包括：

数据请求单元，用于在所述移动IP注册单元完成注册后，向目标接入网外部代理请求用户数据，所述用户数据是所述目标接入网外部代理缓存的、核心网家乡代理发送给用户设备的；或者是源接入网外部代理缓存并通过隧道发送给目标接入网外部代理的；

18.根据权利要求17所述的单射频用户设备，其特征在于，还包括：

切换触发单元，用于在所述用户设备从单射频切换服务器切换到目标接入网基站或接入点后，向所述单射频切换服务器发送切换触发消息

19.根据权利要求17或18所述的单射频用户设备，其特征在于，还包括：

消息发送单元，用于在所述数据接收单元接收所述用户数据后，向所述单射频切换服务器发送切换完成指示消息，以触发源接入网释放相关资源。

20.一种单射频切换服务器，其特征在于，包括：

21.根据权利要求20所述的单射频切换服务器，其特征在于，

所述消息接收单元，还用于接收所述用户设备发送的切换触发消息；

所述切换指示单元，具体用于在所述消息接收单元接收到所述切换触发消息后，向源接入网外部代理或目标接入网外部代理发送所述切换指示消息。