CN102282889B - 通信网络中的网关重定位 - Google Patents

Abstract

公开了提供在无线通信网络中将功能从一个网关重定位到另一网关的机制的系统和方法。网关可以在基于WiMAX的网络中实现接入服务网络(ASN)网关，其中诸如认证器、锚FA、锚DPF、PMIP客户端和预付客户端之类的多种功能共置于网关上。这些功能然后可以从第一ASSN网关被重定位到第二ASSN网关。所提出的系统和方法减少了重定位所需的消息传输以及网络中的组件的数目，这可以节省资本和营运费用。另外，减少的消息传输可以减少重定位处理中的等待时间和延迟，这节省了带宽并且提高了提供给用户的服务水平。

Description

通信网络中的网关重定位

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2009年1月15日提交的题为“Gateway Relocation in a Communications Network”的美国临时专利申请No.61/144,938的优先权，并且该申请通过引用被整体结合于此。

技术领域

本公开涉及用于提供在无线通信网络中将功能从一个网关重定位(relocate)到另一网关的机制的系统和方法。

背景技术

无线网络是使用无线电波将信息从网络中的一个节点运载到网络中的一个或多个接收节点的通讯网络。有线通信也可被用在无线网络的多个部分中，例如用在小区之间或接入点之间。蜂窝电话的特性在于使用无线电小区来提供对地理区域的无线电覆盖，其中多个小区被布置为提供跨越较大区域的连续无线电覆盖。

第一代无线电话技术使用了其中模拟信息信号被发送的模拟移动电话。随着技术的发展，第二代(2G)无线服务被引入。在2G系统中，数字信息信号被用来调制载波。这些2G技术使用了时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)技术来区分多个用户。被升级来处理网络中的更高速分组数据的这样的网络被称为2.5G和3G网络。第三代合作伙伴项目(3GPP)和第三代合作伙伴项目2(3GPP2)分别开发出了GSM/UMTS/HSDPA和cdmaOne/CDMA2000技术。接下来的演进是4G技术，其被称为长期演进-系统体系结构演进(LTE-SAE)并且使用正交频分多址(OFDMA)技术。

还开发出了其它无线协议，包括WiFi、各种IEEE 802.11协议的实现、WiMAX、IEEE 802.16的实现，以及基于对IEEE 802.16的ETSI替代的HiperMAN。

无线通信技术结合许多应用被使用，这些应用例如包括卫星通信系统、便携式数字助理(PDA)、膝上型计算机以及移动设备(例如，蜂窝电话、用户设备)。这些应用的用户可以获得的一个益处是只要用户在这样的无线通信技术的范围之内就能够连接到网络(例如，因特网)。当前的无线通信系统使用电路交换或分组交换或者其组合，以便向移动设备提供移动数据服务。一般而言，在基于电路的方法中，无线数据通过使用物理交换路径的数据的发送者与接收者之间的专用连接来运载。另一方面，基于分组的方法不将传输资源永久地分配给给定会话，并且不需要在数据的发送者与接收者之间建立和拆除物理连接。一般地，基于分组的方法中的数据流被分割成分离的信息片段或分组片段。数据流可以包括多个分组或单个分组。

发明内容

公开了提供在无线通信网络中将功能从一个网关重定位到另一网关的机制的系统和方法。网关可以实现接入服务网络(ASN)网关，其中多个功能被实现在该网关或ASN网关上。这些功能然后可以从第一ASN网关被重定位到第二ASN网关。重定位可以是由移交引起的对服务的重定位或者网络发起的重新授权。系统和方法减少了重定位所需的消息传输以及网络中的组件的数目。通过将多个功能组合到网关上，运营商可以节省资本费用(CAPEX)和营运费用(OPEX)。减少的消息传输还可以减少重定位处理中的等待时间和延迟，从而节省带宽并提高提供给用户的服务水平。

在一些实施例中，提供了一种用于在包括移动订户的通信网络中将共置(co-locate)的移动性锚(mobility anchor)和锚(anchor)认证器功能从正作为锚网关的第二接入服务网络网关(ASNGW)重定位到正作为服务网关而执行的第一ASNGW的方法。该方法包括：在第一ASNGW处从第二ASNGW接收重定位请求，该重定位请求包括与正在接入服务网络(ASN)中被重定位的移动订户相关联的授权上下文和动态主机配置协议(DHCP)上下文；在第一ASNGW处向第一ASNGW添加动态主机配置协议(DHCP)上下文，以为移动订户提供移动性锚功能；从第一ASNGW发送上下文报告以更新与移动订户相关联的WiMAX基站，该上下文报告是第一ASNGW正在为移动订户提供锚数据路径功能(DPF)；在第一ASNGW处利用在重定位请求中接收的授权上下文信息来重新认证移动订户；以及将第一ASNGW建立作为与移动订户相关联的锚认证器。

在某些实施例中，提供了一种用于在包括移动订户的通信网络中将锚定功能从正作为锚网关的第二网关重定位到作为服务网关而执行的第一网关的方法。该方法包括：在第一网关处从第二网关接收重定位请求，该重定位请求包括与正在接入服务网络(ASN)中被重定位的移动订户相关联的授权上下文和移动性上下文；在第一网关处向第一网关添加移动性上下文，以为移动订户提供移动性锚功能；从第一网关发送上下文报告以更新与移动订户相关联的WiMAX基站，上下文报告是第一网关正在提供移动性锚功能；以及在第一网关处利用在重定位请求中接收的授权上下文信息来重新认证移动订户。

在又一实施例中，提供了一种在包括用于与移动订户通信的WiMAX基站的通信网络的接入服务网络(ASN)中的网关，其中，该网关包括如下共置的功能。共置的功能包括：用于认证移动订户的认证器功能以及用于管理通信网络中的移动订户的移动性的移动性功能，其中，网关被配置为在接收到重定位消息之后添加共置的功能，重定位消息包括与正在接入服务网络(ASN)中被重定位的移动订户相关联的移动性上下文和认证上下文，并且其中，网关被配置为利用移动订户的新的移动性信息来更新WiMAX基站并且在网关处利用在重定位消息中接收的移动性上下文和认证上下文来重新认证移动订户。

附图说明

图1图示出了根据某些实施例的具有ASN网关的通信网络；

图2图示出了根据某些实施例的经分解的简单IP(SIP)体系结构中的锚ASNGW的重定位的呼叫流程；

图3图示出了根据一些实施例的在经分解的移动IP(MIP)体系结构中的锚ASNGW的重定位的呼叫流程。

图4图示出了根据某些实施例的用于简单IP呼叫的ASNGW重定位。

图5图示出了根据某些实施例的用于移动IP呼叫的ASNGW重定位。

图6图示出了根据某些实施例的网关。

具体实施方式

公开了提供在无线通信网络中将功能从一个网关重定位到另一网关的机制的系统和方法。网关可被用来实现针对通信网络的分组流的移动性管理，并且支持共置于该网关上的各种功能。可在网关上实现的功能组件包括认证器、锚DPF(数据路径功能)、外地代理(FA)、计费代理、PMIP客户端、计费客户端、动态主机配置协议(DHCP)代理以及PPC(预付客户端)。在一些实施例中，ASNGW(接入服务物理(ASN)网关(GW))被描述为用于WiMAX(全球微波接入互操作性)无线电接入网络。ASNGW可以支持多个共置的功能，并且可以支持将这些功能从第一ASNGW重定位到第ASNGW。可以通过认证器处的网络发起的重认证触发或者通过锚DPF处的移交的完成来触发重定位。

图1图示出了具有ASN网关的通信网络的实施例。该通信网络包括接入服务网络(ASN)网关110、WiMAX无线电接入网络112、3G无线电接入网络114、归属代理(HA)116、认证、授权和计费(AAA)服务器118、策略和收费规则功能(PCRF)120、移动虚拟网络运营商(MVNO)122、企业网络124、因特网126、防火墙128、路由器130以及L2TP网络服务器(LNS)132。ASN网关(ASNGW)可以用下面将进一步描述的网络来实现。ASNGW 110可以与WiMAX无线电接入网络112和3G/长期演进(LTE)无线电接入网络114单独地或组合地通信。无线电接入网络112和114可以利用无线电接入频谱来与移动订户通信，移动订户可以包括移动电话、无线使能的计算机以及任何其它合适的无线设备。无线电接入网络可以与包括ASNGW 110在内的接入服务网络通信。ASNGW 110与归属代理116通信，归属代理116可以在如下描述的网关中实现。

归属代理116可以通过跟踪移动订户的位置并且管理去往移动订户或由移动订户接收的通信来为移动订户提供移动性管理。归属代理例如可以与诸如因特网126、企业网络124和移动虚拟网络运营商(MVNO)122之类的多个网络通信。MVNO 122可被用来允许其它运营商从该运营商购买服务并且在他们自己的品牌下再出售，其中其它运营商执行所有的针对他们激活的客户的客户服务、营销、计费和收集。AAA服务器118可被用于验证在网络上寻求服务的移动订户并且提供用于对移动订户计费的账单。PCRF 120可以提供用于管理移动订户的活动的策略和规则。防火墙128可以通过强制执行用于监视和控制去往和来自网络的流量的接入和过滤策略来提供对网络元件的保护。防火墙可被实现为一组规则和策略，其判定哪些流量应当被准许通过或被阻止，以检测并防止网络上的拒绝服务(DoS)攻击。

被实现在网关上的ASNGW 110可以提供多个特征。这些特征包括深度分组检测(DPI)技术和服务引导能力、同一硬件平台上的多路接入网关功能的多服务集成，以及诸如收费记录、服务质量(QoS)和有关移交的压缩上下文之类的有状态交易信息的无缝传送而无需呼叫再登记。该网关还可以在分组流上按序提供服务。ASNGW 110利用软件和硬件的组合来实现多种共置的功能。这些功能可以利用在上下文中传递的信息或上下文消息而被与移动订户或会话相关联。上下文可以包括多个TLV(类型-长度-值)元素以存储用于维护ASNGW 110上的功能的与移动订户、特定数据连接或会话有关的信息。一种类型的上下文是移动性上下文，其可以包括用于锚定移动性(例如，提供锚DPF、DHCP客户端(具有DHCP上下文信息)、PMIP客户端和外地代理(FA))的信息。上下文可被用来建立ASNGW 110上的功能。在一些实施例中，通过向ASNGW 110添加上下文，功能可被启动并且提供与该功能相关联的服务。

认证器是驻留在点到点链路的一端处的ASNGW 110上的功能，其辅助对附接到该链路另一端的移动订户的认证。认证器功能在允许访问可供移动订户访问的服务之前强制执行认证。认证器还结合AAA客户端功能，该功能使得认证器能够与AAA后端基础设施(基于AAA的认证服务器)通信以通过AAA协议获得认证服务。认证器可以与安全密钥分发器、认证中继器和密钥接收器功能共置。

WiMAX会话可以在移动订户执行了成功的初始网络进入时被建立并且在网络退出过程被执行时被终止。WiMAX会话可以通过AAA会话ID来标识，AAA会话ID是由执行作为初始网络进入一部分的认证过程的归属AAA分配的。AAA会话ID被用在AAA交易中来标识与特定移动订户的WiMAX会话。WiMAX会话可以跨越锚认证器重定位而被维护，并在MIP认证过程期间被传输给HA。AAA会话ID也被插入计费流中并被用来将计费记录关连到该WiMAX会话。

WiMAX定义了多个概念链路，例如，R3、R4和R6，以描述各种控制和承载平面协议连接。这些概念链路可以通过在其上发生信号传输(signaling)的一个或多个底层物理链路来实现。R6包括用于基站与ASNGW之间的通信的控制和承载平面协议的集合。R6承载平面包括在基站与ASN网关之间的ASN内部数据路径。R6控制平面包括用于根据移动订户移动性事件进行数据路径建立、修改和释放控制的协议。R4包括在ASN的各种功能实体中发起/终止的、协调ASN与ASNGW之间的MS移动性的一组控制和承载平面协议。R3包括在ASN与CSN之间的支持AAA、策略实施和移动性管理能力的一组控制平面协议。其还包含承载平面方法(例如，隧道传输)以在ASN与CSN之间传送用户数据。

图2图示出了根据一些实施例的在经分解的简单IP(SIP)体系结构中的锚ASNGW的重定位的呼叫流程。该经分解的体系结构包括移动订户210、基站212、新认证器214、老认证器216、新的锚DPF/DHCP上下文218、老的锚DPF/DHCP上下文220，以及AAA服务器118。该呼叫流程可被用于SIP呼叫的推送模式重定位。在该呼叫流程中，存在认证器重定位，其包括认证器、代理移动IP(PMIP)客户端、计费客户端和可能的预付客户端(PPC)的重定位。外地代理重定位包括外地代理、DHCP上下文和锚DPF/计费客户端的重定位。图3图示出了根据一些实施例的在经分解的移动IP(MIP)体系结构中的锚ASNGW的重定位的呼叫流程。该经分解的体系结构包括移动订户210、基站212、新的认证器/PMIP客户端250、老的认证器/PMIP客户端252、新的FA/锚DPF/DHCP上下文254、老的FA/锚DPF/DHCP上下文256、AAA服务器118以及HA 116。

图4图示出了根据某些实施例的用于简单IP呼叫的ASNGW重定位。图4的体系结构包括移动订户210、基站212、新的ASN网关270、老的ASN网关272和AAA服务器118。ASN网关270和272包括如下的共置功能，包括认证器、锚DPF和DHCP上下文。该呼叫流程针对简单IP呼叫提供了锚ASNGW到服务ASNGW的推送模式重定位，这可以提供减少等待时间和信号传输的益处。在图4的参考号1中，ASNGW 272通过启动重新认证锁定(re-auth lock)并将诸如R4Relocation_Req消息之类的消息发送给服务ASNGW 270来启动重定位。该消息运载了DHCP上下文和MS授权上下文。这两个上下文可以包括用于将共置功能重定位在ASNGW上所需的所有信息。DHCP上下文可被认为是移动性上下文，因为其提供了允许重定位锚DPF以及其它移动性功能的信息。另外，重定位消息更新相关的服务基站(BS)信息。在一些实施例中，重定位消息可以在不用启动重新认证锁定的情况下被发送。

在参考号2中，在接收到重定位消息后，服务ASNGW 270添加DHCP上下文并且移除R4数据路径。ASNGW 270可以使用DHCP上下文来担任锚DPF的角色并且经由诸如R6 Context_Rpt消息之类的上下文报告消息来向BS 212告知有关改变。在参考号3中，BS 212利用诸如R6Context_Ack消息之类的确认消息来确认经更新的信息。在参考号4中，服务ASNGW 270向ASNGW 272发送R4重定位响应。当接收到该消息时，ASNGW 272移除R4数据路径和DHCP上下文。DHCP上下文的移除包括移除诸如锚DPF和锚FA之类的移动性功能。ASNGW 272可以保留锚认证器功能。由于计费客户端(在认证器中)和代理(在锚DPF中)现在被分离，因此在认证器重定位完成之前可以执行临时计费更新。

在参考号5中，新的ASNGW 270通过经由R6 AR_EAP_Transfer消息来发送EAP-请求/身份消息，来启动重新认证的可扩展认证协议(EAP)阶段。该阶段以在服务ASNGW 270(现在为锚认证器)和MS 210中建立MSK而结束。BS 212也通过新的锚认证器被更新。在参考号6中，经由诸如R4 Relocation_Complete_Req消息之类的重定位完成消息来向老ASNGW 272指示重新认证完成。在参考号7中，当在老ASNGW 272处接收到该R4重定位完成请求消息时，重新认证锁定被终止。计费上下文(例如计费模式等)随后经由诸如R4_Relocation_Complete_Rsp消息之类的重定位完成消息被传送给新ASNGW 270。在参考号8中，当在服务ASNGW 270处接收到该R4_Relocation_Complete_Rsp消息时，到锚ASNGW的变换完成。通过向老ASNGW 272发送R4_Relocation_Complete_Ack，该老ASNGW处的最后状态被移除。

图5图示出了根据某些实施例的用于移动IP呼叫的ASNGW重定位。图5的体系结构包括移动订户210、基站212、新ASN网关280、老ASN网关282和AAA服务器118。ASN网关280和282包括如下的共置功能，包括认证器、锚DPF、外地代理、代理移动IP(PMIP)客户端和DHCP上下文。该呼叫流程针对移动IP呼叫提供了锚ASNGW 282到服务ASNGW 280的重定位，这可以提供减少等待时间和信号传输的益处。MIP隧道在重定位处理之后被重新锚定在新ASNGW 280处。在一些实施例中，该呼叫流程开始于ASNGW 282与ASNGW 280之间的R4数据路径，并且MIP隧道存在于FA(在ASNGW 282处)和HA 116之间。

在图5的参考号1中，ASNGW 282通过启动重新认证锁定并向服务ASNGW 280发送诸如R4 Relocation_Req消息之类的重定位消息来启动重定位。该消息运载了DHCP上下文和MS授权上下文。这两个上下文可以包括用来重定位诸如移动性和认证功能之类的共置功能所需的所有信息。DHCP上下文可被认为是移动性上下文，因为其提供了允许重定位锚DPF以及其它移动性功能的信息。另外，重定位消息更新相关的服务BS信息并且可以被填充TLV以运载FA上下文。在参考号2中，在接收到Relocation_Req消息后，服务ASNGW 280创建DHCP上下文并且向归属代理(HA)116发送移动IP登记请求(MIP RRQ)。在参考号3、6和7中，当在HA 116处接收到MIP RRQ之后，新的FA地址被更新并且移动IP登记回复(MIP RRP)被发送给正提供FA功能的服务ASNGW 280。稍后，MIP撤消被发出给老FA(与老ASNGW 282共置)。在参考号4中，在接收到MIP RRP消息后，服务ASNGW 280担任锚DPF的角色并且经由R6_Context_Rpt消息向BS 212告知有关改变。当担任了锚DPF的角色并且撤消了老FA时，ASNGW 280变成包括锚DPF和FA功能的移动性锚。在参考号5中，BS 212利用R6_Context_Ack消息来确认经更新信息。

在参考号8中，ASNGW 280移除R4数据路径并且向ASNGW 282发送R4重定位响应。当接收到该消息时，ASNGW 282移除R4数据路径和DHCP上下文，并且ASNGW 282保留锚认证器功能。由于计费客户端(在认证器中)和代理(在锚DPF中)现在被分离，因此在认证器重定位完成之前执行临时计费更新。在参考号9中，新ASNGW 280通过经由R6_AR_EAP_Transfer消息来发送EAP-请求/身份消息，来启动重新认证的EAP阶段。该阶段以在服务ASNGW 282(现在为锚认证器)和MS 210中建立MSK而结束。BS 212也通过新的锚认证器被更新。在参考号10中，经由R4 Relocation Complete Req来向老ASNGW 282指示重新认证完成。在参考号11中，当在老ASNGW 282处接收到该R4_relocation_Complete_Req消息时，重新认证锁定被终止。计费上下文(例如计费模式等)随后经由R4_Relocation_Complete_Rsp消息被传送给新ASNGW 280。该处理将计费客户端传送给服务ASNGW 280。在参考号12中，当在服务ASNGW 280处接收到该R4_Relocation_Complete_Rsp消息时，到锚ASNGW的变换可以完成。通过向老ASNGW 282发送R4_Relocation_Complete_Ack，老ASNGW 282处的最后状态被移除。

移动订户和网关

上述移动订户可以利用多种接入技术与多个无线电接入网络通信并且可以与有线通信网络通信。移动订户可以是智能手机，其提供诸如字处理、web浏览、游戏、电子书能力、操作系统和全键盘之类的高级能力。用户设备可以运行诸如Symbian OS、iPhone OS、RIM的Blackberry、Windows Mobile、Linux、Palm WebOS和Android之类的操作系统。屏幕可以是可用来向移动设备输入数据的触摸屏并且屏幕可以取代全键盘被使用。移动订户可以具有运行应用或者与通信网络中的服务器提供的应用进行通信的能力。用户设备可以从网络上的这些应用接收更新和其它信息。

移动订户还包含许多其它设备，例如，电视机(TV)、视频投影仪、机顶盒或机顶单元、数字录像机(DVR)、计算机、笔记本电脑、膝上型电脑以及可以与网络通信的任何其它音频/视觉设备。用户设备还可以将全球定位坐标、简档(profile)信息或其它位置信息保存在其堆栈或存储器中。用户设备可以具有这样的存储器，例如，计算机可读介质、闪存、磁盘驱动器、光驱、可编程只读存储器(PROM)和/或只读存储器(ROM)。移动订户可被配置有用于处理信息并且运行可被存储在存储器中的软件的一个或多个处理器。处理器也可以与存储器通信并且与接口通信以便与其它设备通信。处理器可以是任何适用的处理器，例如，组合了CPU、应用处理器和闪存的片上系统。接口可以通过硬件或软件来实现。接口可被用来从网络以及本地源(例如电视机的遥控器)接收数据和控制信息两者。用户设备还可以提供多种用户接口，例如键盘、触摸屏、轨迹球、触摸板和/或鼠标。在一些实施例中，用户设备还可以包括扬声器和显示设备。

这里描述的网关可以实现多种不同的集成功能。在一些实施例中，如下中的一者或多者可在网关上实现：接入服务网络网关(ASNGW)、移动性接入网关(MAG)、HRPD服务网关(HSGW)、移动性管理实体(MME)、分组数据服务节点(PDSN)、外地代理(FA)、本地移动性锚点(LMA)、PDN网关(P-GW)、归属代理(HA)。在其它实施例中，还可在网关上实现的其它类型的功能是网关通用分组无线电服务支持节点(GGSN)、服务GPRS支持节点(SGSN)、分组数据间工作功能(PDIF)、基站、接入网络、用户平面实体(UPE)、IP网关、接入网关、会话发起协议(SIP)服务器、代理-呼叫会话控制功能(P-CSCF)以及询问-呼叫会话控制功能(I-CSCF)。在某些实施例中，上述其它类型的功能中的一者或多者被集成在一起或者由同一功能来提供。例如，接入网络可以与PDSN相集成。网关可以包括PDSN、FA、HA、GGSN、PDIF、ASNGW、UPE、IP网关、接入网关或者任何其它适用的接入接口设备。在某些实施例中，网关由ST16或ST40多媒体平台方面的马塞诸塞州图克斯伯里的星运网络公司提供。

网关还可以支持从毫微微基站发起的会话，毫微微基站将通过宽带网络连接到网关。个人或公司可以在家中或商业中使用毫微微基站以支持一个或多个移动订户。网关可以在从毫微微基站到WiMAX或其它宏基站的移交期间提供基于触发的流量管理，同时维持对移动节点的流量管理。在某些实施例中，网关设备由关于ST16或ST40多媒体平台的马塞诸塞州图克斯伯里的星运网络公司提供。

图6图示出了根据某些实施例的网关。该网关可以包括用于装载应用卡610和线卡612的插槽。中间平面614可被用在网关中来提供网关内部通信、电源连接以及各种所安装卡之间的传输路径。中间平面614可以包括总线，例如，交换结构、控制总线、系统管理总线、冗余总线和时分复用(TDM)总线。交换结构是遍及通过在应用卡和线卡之间建立卡间通信而实现的网关中的用于用户数据的基于IP的传输路径。控制总线将网关内的控制处理器和管理处理器互连。网关管理总线提供对如下系统功能的管理：例如，供应电源、监视温度、板状态、数据路径错误、卡复位以及其它故障转移特征。冗余总线在硬件故障的情况中提供用户数据的传输以及冗余链路。TDM总线提供对系统上的语音服务的支持。

网关支持至少两种类型的应用卡：交换处理器卡和分组加速器卡。交换处理器卡用作网关的控制器并且负责诸如初始化网关以及将软件配置装载到网关中的其它卡上去之类的事物。分组加速器卡提供分组处理和转发能力。每个分组加速器卡能够支持多个上下文。硬件引擎可以与卡部署在一起来支持用于压缩、分类流量调度、转发、分组过滤和统计汇编的并行分布式处理。

分组加速器卡通过利用控制处理器和网络处理单元(NPU)来执行分组处理操作。网络处理单元确定分组处理需求；接收来自各种物理接口的用户数据帧并且将用户数据帧发送到各种物理接口；作出IP转发决定；执行分组过滤、流插入、删除、和修改；执行流量管理和流量工程设计；修改/添加/剥除分组头部；并且管理线卡端口和内部分组传输。也位于分组加速器卡上的控制处理器提供基于分组的用户服务处理。线卡在被装载到网关中时提供输入/输出连接性并且也同样可以提供冗余连接。

网关的ST40实施例可以支持作为应用卡610的系统管理卡(SMC)和分组服务卡(PSC)。系统管理卡是用于管理和控制网关中的其它卡的系统控制和管理卡。分组服务卡是提供多线程点到点的分组数据处理以及上下文处理能力等的高速处理卡。

操作系统软件可以基于Linux软件核心并且运行网关中的具体应用，例如监视任务以及提供协议栈。软件允许网关资源被分开地分配用于控制和数据路径。例如，某些分组加速器卡可被专用于执行路由或安全控制功能，而其它分组加速器卡专用于处理用户会话流量。随着网络需求的改变，在一些实施例中，可以将硬件资源动态地部署来满足这些需求。系统可以被虚拟化以支持多个逻辑服务实例，例如，技术功能(例如，MAG、LMA、HSGW、P-GW、MME、PDSN、ASNGW、PDIF、HA、GGSN或IPSG)。

网关的软件可被划分为执行具体功能的一系列任务。这些任务根据需要彼此通信以共享网关中的控制和数据信息。任务是用于执行与系统控制或会话处理有关的具体功能的软件处理。在一些实施例中，三种类型的任务在网关中操作：关键任务、控制器任务和管理器任务。关键任务控制与网关的如下能力有关的功能，该能力用于处理诸如网关初始化、错误检测和恢复任务之类的调用。控制器任务对用户屏蔽软件的分布式性质并且执行如下任务，例如，监视(一个或多个)下级管理器的状态、提供统一子系统内的管理器内部通信，以及通过与属于其他系统的(一个或多个)控制器通信来使能子系统间通信。管理器任务可以控制系统资源并且维护系统资源之间的逻辑映射。

运行在应用卡中的处理器上的各个任务可以被划分为子系统。子系统是执行具体任务或者作为多个其它任务的顶点的软件元件。单个子系统可以包括关键任务、控制器任务和管理器任务。可以运行在网关上的子系统中的一些包括系统启动任务子系统、高可用性任务子系统、恢复控制任务子系统、共享配置任务子系统、资源管理子系统、虚拟私有网络子系统、网络处理单元子系统、卡/插槽/端口子系统以及会话子系统。

系统启动任务子系统负责在系统开机时启动一组初始任务并且按照需要提供各个任务。高可用性任务子系统结合恢复控制任务子系统工作，以通过监视网关的各个软件和硬件组件来维持网关的操作状态。恢复控制任务子系统负责针对发生在网关中的故障执行恢复动作并且从高可用性任务子系统接收恢复动作。共享配置任务子系统向网关提供设置、检索和接收网关配置参数改变的通知的能力，并且负责存储在网关内运行的应用的配置数据。资源管理子系统负责将资源(例如，处理器和存储器能力)分配给任务，并且监视任务对资源的使用。

虚拟私有网络(VPN)子系统管理网关中VPN相关实体的管理和操作方面，包括创建分离的VPN上下文、启动VPN上下文内的IP服务、管理IP池和订户IP地址，以及在VPN上下文内分发IP流信息。在一些实施例中，在网关内，IP操作在具体VPN上下文内进行。网络处理单元子系统负责上面针对网络处理单元列出的功能中的许多功能。卡/插槽/端口子系统负责协调所发生的与卡活动有关的事件，例如，发现并配置新插入卡上的端口以及确定如何将线卡映射到应用卡。

在一些实施例中，会话子系统负责处理和监视移动订户的数据流。用于移动数据通信的会话处理任务包括：例如，用于CDMA网络的A10/A11端接、用于GPRS和/或UMTS网络的GSM隧道传输协议端接、异步PPP处理、分组过滤、分组调度、Difserv码点标记、统计信息搜集、IP转发和AAA服务。这些项中的每项的责任可以跨越下级任务(称为管理器)被分发以提供更高效的处理和更大的冗余。单独的会话控制器任务用作集成控制节点来调整和监视管理器并且与其它活动子系统通信。会话子系统还管理专用用户数据处理，例如，有效载荷变换、过滤、统计信息收集、策略制定和调度。

在提供仿真时，当MIPv4从移动节点被接收到时，会话子系统可以建立MIPv4端接并且建立朝向核心网络的PMIPv6会话。会话管理器可以跟踪会话和处理的映射，以提供网络之间的居间工作和仿真。在一些实施例中，数据库也可被用来在会话之间映射信息，并且例如存储NAI、HoA、AE信息。

在一些实施例中，实现处理或数据库所需的软件包括高级过程化语言或面向对象的语言，例如，C、C++、Java或Perl。如果需要，软件也可以用汇编语言来实现。在网关中实现的分组处理可以包括由上下文确定的任何处理。例如，分组处理可以涉及高级数据链路控制(HDLC)制定、头部压缩和/或加密。在某些实施例中，软件被存储在存储介质或设备上，例如，可由通用或专用处理单元读取以执行本文献中描述的处理的只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或者磁盘。

虽然已在前面的示例性实施例中描述并图示说明了本发明，然而，将明白，本公开是以示例的方式作出的，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明的实现细节作出多种改变，本发明的精神和范围仅由下面的权利要求来限定。其它实施例也落在下面的权利要求内。例如，诸如PDN网关之类的LTE功能可与ASN网关组合或者共置。

Claims (20)

1.一种用于在包括移动订户的通信网络中将共置的移动性锚和锚认证器功能从正作为锚网关的第二接入服务网络网关ASNGW重定位到正作为服务网关而执行的第一ASNGW的方法，该方法包括：

在所述第一ASNGW处接收来自所述第二ASNGW的重定位请求，该重定位请求包括与正在接入服务网络ASN中被重定位的移动订户相关联的授权上下文和动态主机配置协议DHCP上下文；

在所述第一ASNGW处向所述第一ASNGW添加动态主机配置协议DHCP上下文，以为所述移动订户提供移动性锚功能；

从所述第一ASNGW发送上下文报告以更新与所述移动订户相关联的WiMAX基站，所述上下文报告是所述第一ASNGW正在为所述移动订户提供锚数据路径功能DPF；

在所述第一ASNGW处利用在所述重定位请求中接收的所述授权上下文信息来重新认证所述移动订户；以及

将所述第一ASNGW建立作为与所述移动订户相关联的锚认证器。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：在重新认证所述移动订户之后，在所述第一ASNGW处添加从所述第二ASNGW接收的计费上下文。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述重新认证包括：

发送可扩展认证协议EAP消息；以及

在所述第一ASNGW上建立主会话密钥MSK。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

向所述第一ASNGW添加外地代理FA上下文；

从所述第一ASNGW向归属代理发送移动IP MIP登记请求，以利用所述FA上下文的新地址来更新所述归属代理；以及

在所述第一ASNGW处重新锚定MIP隧道。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：通过将所述DHCP上下文和所述认证器上下文两者同时发送给所述第一ASNGW来减少重定位中的信号传输和等待时间。

6.一种用于在包括移动订户的通信网络中将锚功能从正作为锚网关的第二网关重定位到正作为服务网关而执行的第一网关的方法，该方法包括：

在所述第一网关处接收来自所述第二网关的重定位请求，该重定位请求包括与正在接入服务网络ASN中被重定位的移动订户相关联的授权上下文和移动性上下文；

在所述第一网关处向所述第一网关添加所述移动性上下文，以为所述移动订户提供移动性锚功能；

从所述第一网关发送上下文报告以更新与所述移动订户相关联的WiMAX基站，所述上下文报告是所述第一网关正在提供移动性锚功能；以及

在所述第一网关处利用在所述重定位请求中接收的所述授权上下文信息来重新认证所述移动订户。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述移动性上下文包括动态主机配置协议DHCP上下文。

8.如权利要求6所述的方法，还包括：当在所述第一网关处添加了所述移动性上下文功能之后，在所述第一网关处转变到锚数据路径功能DPF。

9.如权利要求6所述的方法，其中，所述重新认证包括：

发送可扩展认证协议EAP消息；以及

在所述第一网关上建立主会话密钥MSK。

10.如权利要求6所述的方法，还包括：

向所述第一网关添加外地代理FA上下文；

从所述第一网关向归属代理发送移动IP MIP登记请求，以利用所述FA上下文的新地址来更新所述归属代理。

11.如权利要求6所述的方法，还包括：在所述第一网关处重新锚定MIP隧道。

12.如权利要求6所述的方法，其中，将功能从所述第一网关重定位到所述第二网关包括：对认证器、锚DPF、外地代理和代理移动IP PMIP客户端的共置的功能进行重定位。

13.如权利要求12所述的方法，其中，将功能从所述第一网关重定位到所述第二网关包括：重定位预付客户端PPC功能。

14.如权利要求6所述的方法，还包括：在所述第一网关上为所述移动订户提供共置的认证器、锚DPF和外地代理功能。

15.一种在包括用于与移动订户通信的WiMAX基站的通信网络的接入服务网络(ASN)中的网关，该网关包括如下共置的功能：用于认证所述移动订户的认证器功能以及用于管理所述通信网络中的所述移动订户的移动性的移动性功能，其中，所述网关被配置为在接收到重定位消息之后添加所述共置的功能，所述重定位消息包括与正在接入服务网络ASN中被重定位的所述移动订户相关联的授权上下文和移动性上下文，并且其中，所述网关被配置为利用用于所述移动订户的新的移动性信息来更新所述WiMAX基站并且在所述网关处利用在所述重定位消息中接收的所述移动性上下文和所述授权上下文来重新认证所述移动订户。

16.如权利要求15所述的网关，其中，所述移动性上下文包括动态主机配置协议DHCP上下文。

17.如权利要求15所述的网关，还包括与所述移动订户相关联的代理移动IP PMIP客户端，并且其中，所述网关为所述移动订户锚定MIP隧道。

18.如权利要求15所述的网关，其中，所述网关被配置为通过发送可扩展认证协议EAP消息并且在所述网关上建立主会话密钥MSK来重新认证所述移动订户。

19.如权利要求15所述的网关，其中，所述网关在添加了所述移动性上下文功能之后转变到用于所述移动订户的锚数据路径功能DPF。

20.如权利要求15所述的网关，还包括用于管理所述移动订户的预付计费的、与所述移动订户相关联的预付客户端PPC功能。