CN102572789A - 一种网络系统及其网元间消息交互的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种网络系统及其中的网元间消息交互的方法，在包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统中实现消息交互，映射关系服务器保存身份标识(AID)与对应的位置标识(RID)的映射关系信息；所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程。本发明还给出了交互消息所携带信息及对应的格式，所述接入服务路由器、映射关系服务器均配置有交互消息接口，用于在两网元间发送和接收相应格式的交互消息。应用本发明，可在身份标识和位置分离的网络系统中实现网元间消息交互。

Description

一种网络系统及其网元间消息交互的方法

技术领域

本发明涉及移动通讯领域和互联网领域，尤其涉及一种身份标识和位置分离的网络系统及其中网元间消息交互的方法。

背景技术

在以往的互联网中，用户的身份信息和位置信息是统一的。IP地址既作为通信的位置标识又作为用户的身份标识。在TCP/IP互联网络中系统通过用户的IP地址将报文查询路由到目的地，应用程序也通过IP地址来建立连接构建会话完成应用功能。这样的话，IP地址就具有了两重角色，既对上作为应用用户的身份标识，又对下作为通信节点的位置信息。在这种情形下，当用户的位置发生移动时，则身份标识跟着发生变化，就导致了上层业务必须中断，无法实现用户业务的移动性。严重的阻碍了移动互联网的发展和应用。

基于以上问题，目前引入身份标识和位置分离的网络，如图1所示，在身份和位置分离的网络中，Host为主机，配置AID作为身份标识；ASR为接入服务路由器，配备RID作为位置标识；ILR作为映射关系服务器，保存AID与RID的映射关系信息。所有Host主机通过ASR进行注册和认证并接入网络。Host接入到ASR上，以及离开ASR的行为，ASR都需向ILR汇报。ILR保存Host的身份标识AID和所在位置RID的映射关系<AID，RID>。ILR同时提供对查询映射关系的响应。在报文转发过程中，ASR需要向ILR发起映射关系查询。

在身份标识和位置分离网络，需要在ASR和ILR两个网络设备间交互身份和位置信息的映射关系，需要定义一种网元间消息交互的方法和相应接口。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种网络系统及其网元间消息交互的方法，用于在网络系统的接入服务路由器和映射关系服务器之间提供网元间交互的机制，实现身份和位置映射消息的交互。

为了解决上述问题，本发明提出了一种网络系统，包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器，其中：

所述映射关系服务器保存有身份标识(AID)与对应的位置标识(RID)的映射关系信息；

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程。

所述交互消息中包括但不限于下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数、首包协议版本。所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求、用户位置信息查询应答；所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括但不限于下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程中，所述交互消息包括：用户注册请求消息、用户注册应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器在用户注册时，利用用户注册请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；所述映射关系服务器保存该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系，并利用用户注册应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户位置信息查询过程中，所述交互消息包括：用户位置信息查询请求消息、用户位置信息查询应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器，在收到该用户向目的用户初始发送的业务报文时，利用用户位置信息查询请求消息向映射关系服务器发送目的用户所在位置标识的查询请求；映射关系服务器根据查询请求查询映射关系数据库并将查询结果利用用户位置信息查询应答消息返回给所述接入服务路由器。

在所述用户位置信息查询过程中，用户向目的用户初始发送的业务报文的首包，通过如下方式之一发送到目的用户的接入服务器：

用户端设备接入的接入服务路由器保存所述首包，在收到所述查询应答消息后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器；或者，

用户端设备接入的接入服务路由器将首包发送给映射关系服务器，所述映射关系服务器在查询到目的用户的身份标识后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户离线过程中，所述交互消息包括：用户离线请求消息、用户离线应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器在用户离线时，利用用户离线请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；所述映射关系服务器在将所保存的该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系注销删除后，并利用用户离线应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

所述映射关系服务器在执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程中，若发生操作错误则将其相应错误码返回给所述接入服务路由器；接入服务路由器根据所述错误码进行对应的异常处理。

所述交互消息携带的消息参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

所述接入服务器配置有消息交互状态机，该状态机用于为用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

本发明还提供一种网元间消息交互的方法，用于在包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统实现消息交互，该方法包括：

所述映射关系服务器保存身份标识(AID)与对应的位置标识(RID)的映射关系信息；所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程。

所述交互消息中包括但不限于下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数、首包协议版本；所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求、用户位置信息查询应答；所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程中，所述交互消息包括：用户注册请求消息、用户注册应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器在用户注册时，利用用户注册请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；所述映射关系服务器保存该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系，并利用用户注册应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户位置信息查询过程中，所述交互消息包括：用户位置信息查询请求消息、用户位置信息查询应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器，在收到该用户向目的用户初始发送的业务报文时，利用用户位置信息查询请求消息向映射关系服务器发送目的用户所在位置标识的查询请求；映射关系服务器根据查询请求查询映射关系数据库并将查询结果利用用户位置信息查询应答消息返回给所述接入服务路由器。

在所述用户位置信息查询过程中，用户向目的用户初始发送的业务报文的首包，通过如下方式之一发送到目的用户的接入服务器：

用户端设备接入的接入服务路由器保存所述首包，在收到所述查询应答消息后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器；或者，

用户端设备接入的接入服务路由器将首包发送给映射关系服务器，所述映射关系服务器在查询到目的用户的身份标识后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户离线过程中，所述交互消息包括：用户离线请求消息、用户离线应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器在用户离线时，利用用户离线请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；所述映射关系服务器在将所保存的该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系注销删除后，并利用用户离线应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

所述交互消息携带的消息参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

所述接入服务器配置有消息交互状态机，该状态机用于为用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

本发明还提供一种接入服务路由器，位于包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统中，该接入服务路由器包括与所述映射关系服务器进行消息交互的交互消息接口，

该交互消息接口发送和接收的交互消息中包括但不限于下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数、首包协议版本。

所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求、用户位置信息查询应答；

所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括但不限于下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

所述接入服务器进一步包括：消息交互状态机，该状态机用于为接入服务路由器与映射关系服务器之间的用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

本发明还提供一种映射关系服务器，位于包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统中，该映射关系服务器包括与所述接入服务路由器进行消息交互的交互消息接口，该交互消息接口发送和接收的交互消息中包括但不限于下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数、首包协议版本。

所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求、用户位置信息查询应答；

所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括但不限于下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

本发明给出了在身份和位置分离网络中ASR和ILR两网元间消息交互的消息交互过程定义、消息交互模型、消息交互的接口和格式定义以及实现消息交互过程的状态机定义，有效地解决了网元间消息交互的问题。同时，该发明并不局限于身份和位置分离网络，只要是通信网络中的两个需要进行消息交互的网元之间都可以，根据该发明可完整实现一套网元间消息交互过程。由于交互消息采用请求应答的模式，可有效保证交互的可靠性，而消息中携带的安全码可确保交互的安全性。同时，本发明的技术方案中，还设置有异常处理机制并采用状态机控制交互过程。

附图说明

图1是身份和位置分离网络拓扑示意图；

图2是用户注册过程示意图；

图3是用户位置查询过程的一种首包由ILR转发方式的示意图；

图4是用户位置查询过程的另一种首包由ASR缓存发送方式的示意图；

图5是用户离线过程示意图；

图6是ASR与ILR消息交互模型示意图；

图7是交互消息封装格式示意图；

图8是交互消息整体格式示意图；

图9是交互消息公共首部格式示意图；

图10是交互消息TLV格式示意图；

图11是ASR状态机示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

为了在身份和位置分离网络中的ASR和ILR两个网元间实现身份和位置映射消息的交互过程，就需要一种网元间消息交互的技术方案。本发明的网元间消息交互的技术方案，包括以下几部分内容：

A、定义ASR与ILR间消息交互过程；

B、定义ASR与ILR间消息交互接口、交互消息格式；

C、定义ASR与ILR实现消息交互过程的方式；

A、定义所述ASR与ILR之间消息交互过程，交互过程包括：用户注册过程、用户离线过程和用户位置信息查询过程。

用户注册过程：用户接入身份和位置分离网络中，由其所接入的路由节点ASR向映射关系服务器ILR上报用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系，并由ILR服务器保存映射信息并向ASR回应确认信息；

用户离线过程：用户从身份和位置分离网络中离线时，由其所在路由节点ASR向映射关系服务器ILR发送离线请求，上报用户的身份标识和其位置标识的映射关系，并由ILR服务器完成对所保存映射信息的注销删除后向ASR回应确认信息；

用户位置信息查询过程：

当用户向某个目的用户初始发送业务报文时，其接入ASR向映射关系服务器ILR发送目的用户所在位置标识的查询请求，ILR接收到查询请求后查询服务器映射数据库，并将查询到的结果(位置标识)返回给ASR。

该用户位置信息查询过程中，对于用户转发到ASR的首包可以通过消息接口发送到ILR而后由ILR查询到目的AID后转发到目的ASR；也可以由原ASR对首包进行保存，待接收到ILR返回的查询结果后再发送到目的ASR。

以上用户注册过程、用户离线过程和用户位置信息查询过程三个操作过程中，ILR服务器如果发生操作错误也可以将其错误码返回给ASR，用以供ASR进行参考和相应的异常处理。

B、定义所述交互消息的格式

该交互消息应包括下述信息的组合：版本号、交互消息的类型、消息长度、消息参数。进一步地，该交互消息中还可包括业务的首包协议版本。

定义版本号是为了支持不同交互消息的版本或者未来的升级，一般的，若业务首包通过消息发送到ILR而后由ILR转发，则需要在消息中指明首包的承载协议版本便于ILR选择相应的协议栈进行转发；

定义交互消息的类型，以支持各种不同的操作过程；定义消息长度，接收端根据该字段对消息长度进行判断和处理；

进一步的，交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答、用户离线请求、用户离线应答、用户位置信息查询请求和用户位置信息查询应答；

进一步地，所述交互消息中携带的消息参数包括下述信息之一或它们的组合：

AID——请求移动终端的身份ID信息；

RID——位置路由标识，用以查询请求应答消息中返回的位置路由标识结果、登陆请求消息中登陆的位置路由标识、首包查询请求中携带的源路由标识；

返回码——ILR处理操作的返回码；

首包——用户业务首包数据；

上述这些消息参数在不同的交互消息中代表的含义不同，不同的交互消息所包含的参数多少也不同，取决于该交互消息的操作含义。所述操作是指登录、注销和查询等操作类型，或者待以后应用需求需要还可以增加新的操作类型。其中，登录和注销是针对整个系统来说的，其分别与从用户角度表述的注册(上线)、离线操作是一致的。身份和位置标识的映射服务器ILR，从更抽象和专业的方式可描述为映射平面，上述操作可抽象理解成一个映射平面的工作完成身份和位置标识的映射及提供相关的查询服务等。例如图6中ASR与ILR之间的交互消息，也可称为操作消息。

进一步的，定义交互消息携带的参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

进一步的，交互消息属于应用消息，它可以承载在任意的传输承载协议之上，可以是IP之TCP/UDP/RAWIP，也可以是其他传输协议。

C、定义ASR与ILR实现消息交互过程的方式：

可设置消息交互状态机，用以完成ASR与ILR之间的消息交互过程；由于该消息的承载协议并未做强制要求，故状态机实现需提供消息交互过程的可靠性机制(包括：确认机制、超时重传机制等)；进一步的，在状态机实现定义交互消息定时器，利用定时器支持等待操作请求的确认并完成超时重传功能；

同时，需要在交互过程设置异常处理，实现需支持远端操作的错误码回传并在本地进行相应的异常处理机制，该异常处理机制可以集成在状态机中实现也可以在处理流程中单独实现。

基于上述A、B、C三种分析定义，下面对实现接入服务路由器和映射关系服务器的消息交互的网络系统、交互方法、及对应的具有交互消息接口的接入服务路由器和映射关系服务器进行详细说明。

一种网络系统，包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器，其中：

所述映射关系服务器保存有身份标识(AID)与对应的位置标识(RID)的映射关系信息；所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程。

所述交互消息中包括下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数。所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求和用户位置信息查询应答；所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程中，所述交互消息包括：用户注册请求消息、用户注册应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器在用户注册时，利用用户注册请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；所述映射关系服务器保存该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系，并利用用户注册应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户位置信息查询过程中，所述交互消息包括：用户位置信息查询请求消息、用户位置信息查询应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器，在收到该用户向目的用户初始发送的业务报文时，利用用户位置信息查询请求消息向映射关系服务器发送目的用户所在位置标识的查询请求；映射关系服务器根据查询请求查询映射关系数据库并将查询结果利用用户位置信息查询应答消息返回给所述接入服务路由器。

在所述用户位置信息查询过程中，用户向目的用户初始发送的业务报文的首包，通过如下方式之一发送到目的用户的接入服务器：用户端设备接入的接入服务路由器保存所述首包，在收到所述查询应答消息后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器；或者，用户端设备接入的接入服务路由器将首包发送给映射关系服务器，所述映射关系服务器在查询到目的用户的身份标识后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户离线过程中，所述交互消息包括：用户离线请求消息、用户离线应答消息；用户端设备接入的接入服务路由器在用户离线时，利用用户离线请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；所述映射关系服务器在将所保存的该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系注销删除后，并利用用户离线应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

所述映射关系服务器在执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程中，若发生操作错误则将其相应错误码返回给所述接入服务路由器；接入服务路由器根据所述错误码进行对应的异常处理。

所述消息参数根据类型的不同，包括下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。所述交互消息携带的消息参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

所述接入服务器配置有消息交互状态机，该状态机用于为用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

一种接入服务路由器，位于包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统中，该接入服务路由器包括与所述映射关系服务器进行消息交互的交互消息接口，该交互消息接口发送和接收的交互消息中包括下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数。

所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求和用户位置信息查询应答；

所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。所述交互消息携带的消息参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

所述接入服务器进一步包括：消息交互状态机，该状态机用于为接入服务路由器与映射关系服务器之间的用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

一种映射关系服务器，位于包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统中，该映射关系服务器包括与所述接入服务路由器进行消息交互的交互消息接口，该交互消息接口发送和接收的交互消息中包括下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数。

所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求和用户位置信息查询应答；

所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。所述交互消息携带的消息参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

一种网元间消息交互的方法，用于在包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统实现消息交互，该方法包括：

所述映射关系服务器保存身份标识(AID)与对应的位置标识(RID)的映射关系信息；所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程。

所述交互消息中包括下述信息的组合：版本号、交互消息的类型、消息长度、消息参数；所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求和用户位置信息查询应答；所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程中，所述交互消息包括：用户注册请求消息、用户注册应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器在用户注册时，利用用户注册请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；

所述映射关系服务器保存该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系，并利用用户注册应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户位置信息查询过程中，所述交互消息包括：用户位置信息查询请求消息、用户位置信息查询应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器，在收到该用户向目的用户初始发送的业务报文时，利用用户位置信息查询请求消息向映射关系服务器发送目的用户所在位置标识的查询请求；

映射关系服务器根据查询请求查询映射关系数据库并将查询结果利用用户位置信息查询应答消息返回给所述接入服务路由器。

在所述用户位置信息查询过程中，用户向目的用户初始发送的业务报文的首包，通过如下方式之一发送到目的用户的接入服务器：

用户端设备接入的接入服务路由器保存所述首包，在收到所述查询应答消息后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器；或者，

用户端设备接入的接入服务路由器将首包发送给映射关系服务器，所述映射关系服务器在查询到目的用户的身份标识后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器。

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户离线过程中，所述交互消息包括：用户离线请求消息、用户离线应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器在用户离线时，利用用户离线请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；

所述映射关系服务器在将所保存的该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系注销删除后，并利用用户离线应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

所述交互消息携带的消息参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

所述接入服务器配置有消息交互状态机，该状态机用于为用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

所述映射关系服务器可以是身份标识和位置登记寄存器ILR(Identification & Location Register)，或者其它的用于保存及处理所述身份标识与位置标识映射关系的服务器。

下面结合附图进一步对网元间消息交互的技术方案的具体应用实例再做详细说明，为描述方便，下文将此用户身份标识和位置分离网络简称为SILSN(Subscriber Identifier & Locator Separation Network)。

如图1所示的身份标识和位置分离网络架构中，此身份标识和位置分离系统SILSN由接入服务路由器ASR(Access Service Router)和用户终端UE(User Equipment)、身份标识和位置登记寄存器ILR(Identification & LocationRegister)等组成。其中：

接入服务路由器ASR1和ASR2，用来接入用户终端设备UE1、UE2，负责为用户终端实现接入，并承担位置路由转发功能；身份标识和位置登记寄存器ILR，用于承担用户的位置注册和身份识别功能；负责保存和维护身份标识AID和位置标识RID的映射关系，包括位置标识登记、位置标识注销、位置标识查询等功能。

所述用户终端UE1和UE2分别存在唯一的身份标识符(AccessIdentification)AID1和AID2，其位置标识则由所接入的服务路由器ASR1和ASR2的路由标识(Router Identifier)RID1和RID2决定。

在身份和位置分离网络架构中，身份标识和位置登记寄存器ILR(即映射关系服务器)以及接入服务路由器ASR属于系统中的两个网元，它们之间需要交互身份标识和位置标识的映射信息并完成相应的登记、注销和标识查询功能。因此，需要在这两个网元间定义消息交互的过程、消息交互的格式、接口以及两网元实现消息交互过程的方法。

下面对ASR与ILR间消息交互过程、ASR与ILR间消息交互接口、消息格式、ASR与ILR实现消息交互过程的方法进行详细描述。

第一，ASR与ILR间消息交互过程，包括：用户注册过程、用户离线过程和用户位置标识查询过程。其中：

用户注册过程：即用户接入身份标识和位置分离网络，由其所接入的路由节点ASR向映射关系服务器ILR上报用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系，并由ILR寄存器保存映射信息并向ASR回应确认信息。用户注册过程如图2所示，其具体步骤包括：

S200：UE接入到所述身份标识和位置分离网络，向接入服务路由器ASR发起UE接入请求，请求中需要告知该UE的AID值；

S210：接入服务路由器ASR接收到UE接入请求，解析出请求中的AID值并使用接入该UE的ASR入接口的地址作为RID，向ILR发送<AID、RID>映射注册请求；

S220：映射关系服务器ILR接收<AID、RID>映射注册请求，执行注册登记处理，将该<AID、RID>映射信息保存到数据库中；

S230：映射关系服务器ILR向接入服务路由器ASR发送映射注册响应消息，若ILR注册登记异常，响应消息中可以携带相应的错误码，供ASR参考和分析；

S240：ASR接收到ILR的映射注册响应消息，结束注册过程，并向UE回应UE接入响应。

考虑到本发明的关注点是ASR和ILR之间的接口，故上面步骤中的UE与ASR之间的接入过程是可选的，可以是其他的模式，也可以并不需要采用请求和应答的机制。

用户位置信息查询过程：即当用户向某个目的用户初始发送业务报文时，其接入服务路由器ASR向映射关系服务器ILR发送目的用户所在位置标识的查询请求，ILR接收到查询请求后查询其内部的映射数据库并将查询到的结果(目的用户的位置标识)返回给ASR。该过程中，对于用户发送到ASR的业务首包可以通过消息接口发送到ILR，而后由ILR查询到目的RID后再转发到目的ASR，也可以由原ASR对首包进行保存，待接收到ILR返回的查询结果后发送到目的ASR。

这里针对首包的处理的两种不同方式采用两个应用实例来描述，如图3所示，其对首包的处理采用的是由ILR中转转发机制，包括如下步骤：

S300：UE发送到某个目的用户(AID)的首业务报文到其所接入的路由器ASR；

S310：ASR收到UE到某个目的AID业务的首包，由于是首包，ASR本地获取不到映射，需要向ILR发起位置标识查询请求，该请求中携带：目的AID、本端RID和首包数据；

S320：ILR接收到ASR的查询请求，根据其中的目的AID参数对数据库进行查找处理；

S330：根据查找到的目的RID值，封装和转发报文到目的ASR；

S340：将查找到的结果，即目的<AID、RID>映射信息，作为位置标识查询应答返回给本地ASR；

S350：本地ASR保存目的<AID、RID>映射信息到其本地，并结束流程。

如图4所示，其对首包的处理采用的是ASR缓存而后转发的机制，包括如下步骤：

S400：UE发送到某个目的用户(AID)的首业务报文到其所接入的路由器ASR；

S410：ASR保存该首包业务报文，并向ILR发送位置标识查询请求，该请求中携带：目的AID值；

S420：ILR接收到位置标识查询请求，根据其中的目的AID参数查询映射数据库获取其对应的目的RID值；

S430：ILR组织查询结果，即目的<AID、RID>映射信息，作为位置标识查询应答消息发送到本地ASR；

S440：本地ASR保存目的<AID、RID>映射信息到本地；

S450：本地ASR根据该目的<AID、RID>映射信息发送缓存在本地的业务首报文至目的ASR。

用户离线过程：即用户从身份和位置分离网络中离线时，由其所在路由节点ASR向映射关系服务器ILR上报用户的身份标识和其位置标识的映射关系，并由ILR寄存器完成所保存映射信息的注销删除而后向ASR回应确认信息。如图5所示，其步骤包括：

S500：UE需要从身份标识和位置分离网络离线时，向接入服务路由器ASR发起UE离线请求，请求中需要告知该UE的AID值；

S510：ASR接收到UE离线请求，解析出请求中的AID值并使用接入该UE的ASR入接口的地址作为RID，并向ILR发送<AID、RID>映射离线注销请求；

S520：ILR接收<AID、RID>映射离线注销请求，执行注销处理，将该<AID、RID>映射信息从数据库中删除；

S530：ILR向ASR发送映射离线注册响应消息，若ILR注册登记异常，响应消息中可以携带相应的错误码，供ASR参考和分析；

S540：ASR接收到ILR的映射离线响应消息，结束离线注销过程，并向UE回应UE离线响应。

第二，ASR和ILR之间的交互消息

以上描述了ASR和ILR两网元间的消息交互的详细过程，那么总体上，ASR和ILR之间会有哪些交互消息，其消息交互的模型是怎样的呢？如图6所示，所示的ASR1和ASR2是对等的、双向对称的，每个ASR与ILR之间具有六种消息：登录请求(即用户注册请求)、登陆应答(即用户注册应答)、注销请求(即用户离线请求)、注销应答(即用户离线应答)、查询请求和查询应答；每种消息对应一种映射面的操作类型；上述消息在ILR映射关系服务器和ASR之间交互，采用请求和应答成对机制，以实现交互的可靠性；消息交互可以通过在ILR与ASR之间建立可靠的TCP链接来实现。

第三，ASR和ILR间消息交互的格式和接口

以上描述了ASR和ILR两网元间的消息交互过程和整体的交互模型，下面来定义和描述ASR和ILR间消息交互的格式和接口。

如图7所示，交互消息是做作为应用层数据封装在IP/TCP或者IP/UDP或者其他传输层协议之中。本实施例中以TCP为样例描述，TCP服务监听端端口号默认值采用5050，并建议支持配置。

如图8所示，交互消息格式采用公共首部和扩展参数TLV格式组成，每个交互消息都具有一个公共首部，而扩展参数TLV则由该交互消息的操作类型决定，相当于是该操作所要携带的参数，需要携带多少参数就随后具有多少参数TLV。

如果9所示，详细定义了交互消息的公共首部结构。具体如下：

版本号，4bit：表示该映射操作协议的版本号，当前版本号为1；

首包协议标记，2bit：首包的IP协议类型标记，是IPv4还是IPv6或是将来的扩展；默认0值表示IPV4，1表示IPV6；

保留标记，2bit：供以后扩展标记位使用。

操作类型，1byte：用以标识该操作消息的操作类型，操作类型有：

1＝查询请求(Query REQ)

2＝查询应答(Query ACK)

3＝登陆请求(Login REQ)

4＝登陆应答(Login ACK)

5＝注销请求(Logout REQ)

6＝注销应答(Logout ACK)

消息长度，2byte：表示报文的长度值，长度包括公共首部。

如图10所示，参数TLV定义为Type，Length和Value三元组构成。

Type，2byte：表示该项参数的类型。

Length，2byte：表示该项TLV的长度，包括TLV首部长度。

Value：表示该项参数的值内容，长度由(Length-4)决定。

操作参数按类型(Type)包括：

1＝AID，即请求移动终端的身份ID信息；

2＝RID，位置路由标识，用以查询请求应答消息中返回的位置路由标识结果、登陆请求消息中登陆的位置路由标识、首包查询请求中携带的源路由标识，RID具体形式可采用IPV4或者IPV6地址；

3＝返回码，用以ILR返回给ASR的操作命令执行返回码信息；

4＝首包数据，用以首包转发查询请求消息中携带的首包数据内容。

注意：以上交互消息中的操作参数采用公用方式定义，即他们都是同一个Type类型，但是具体的含义却不一定相同，具体含义由操作消息的操作类型决定。六种消息需要携带的参数TLV情况如下表1所示：

表1：ASR与ILR交互消息携带TLV情况表

上文为消息格式和接口定义描述完毕，下面来简要描述ASR、ILR两网元的消息交互实现。

第四、ASR状态机实现

考虑到ASR与ILR的操作消息具有等待确认的交互过程，为了完成该工作过程，在ASR侧实现状态机机制，考虑到ILR侧仅需要对请求的响应，无需等待或更复杂的过程，其处理相对简单，暂不给出ILR侧状态机。但其实施可参照ASR侧的状态机机制来实现。

如图11所示，ASR侧的三个状态机状态为：初始化态、等待确认态以及结束态。

初始化态，表明状态机刚刚建立，需要根据状态机的类型来发送相应的登记消息或者请求消息，该状态为瞬时态，到达该状态后自动发送消息并将状态跳转到等待确认态；

等待确认态，表示状态机在等待接收ILR发送过来的确认消息。

在这个状态下，系统需要启动重发超时定时器，当超时定时器超时时，需要重发操作消息并自增超时次数，若超时次数未达上限值(演示系统上限值设为3次)，则继续保持在等待确认态，若超出上限值则跳转到结束态。所在该状态下收到ILR的确认消息则同样跳转到结束态。

结束态：表明是操作过程的结束，由于目前每次基于用户的操作都是随机动态的，不需要持续保存和保留，故在结束态需要对状态机资源进行消亡和释放。

由于每个状态机对应用户的一个映射平面的操作(即交互消息中指定的操作)，故状态机具有类型特性，类型分为：用户登记状态机、请求映射位置地址状态机和离线注销状态机。而这些类型的状态机的状态处理图都是一致的，遵循图11所描述。在ASR接收到ILR的响应消息时，ASR实现需要根据响应消息的类型和其中的AID作为关键字(key)遍历本端的状态机链表，索引到与该消息对应的那个状态机而后进行状态机处理以完成消息交互过程。

综上，本发明给出了在身份和位置分离网络中ASR和ILR两网元间消息交互的消息交互过程定义、消息交互模型、消息交互的接口和格式定义以及实现消息交互过程的状态机定义。同时，该发明并不局限于身份和位置分离网络，只要是通信网络中的两个需要进行消息交互的网元之间都可以，发明使用者可以根据该发明完整的实现一套网元间消息交互过程。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (23)

1.一种网络系统，包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器，其中：

所述映射关系服务器保存有身份标识(AID)与对应的位置标识(RID)的映射关系信息；

所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程。

2.如权利要求1所述的网络系统，其特征在于，所述交互消息中包括但不限于下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数、首包协议版本。

3.如权利要求2所述的网络系统，其特征在于，所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求、用户位置信息查询应答；

所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括但不限于下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

4.如权利要求1或3所述的网络系统，其特征在于，所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程中，

所述交互消息包括：用户注册请求消息、用户注册应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器在用户注册时，利用用户注册请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；

所述映射关系服务器保存该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系，并利用用户注册应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

5.如权利要求1或3所述的网络系统，其特征在于，所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户位置信息查询过程中，

所述交互消息包括：用户位置信息查询请求消息、用户位置信息查询应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器，在收到该用户向目的用户初始发送的业务报文时，利用用户位置信息查询请求消息向映射关系服务器发送目的用户所在位置标识的查询请求；

映射关系服务器根据查询请求查询映射关系数据库并将查询结果利用用户位置信息查询应答消息返回给所述接入服务路由器。

6.如权利要求5所述的网络系统，其特征在于，

在所述用户位置信息查询过程中，用户向目的用户初始发送的业务报文的首包，通过如下方式之一发送到目的用户的接入服务器：

用户端设备接入的接入服务路由器保存所述首包，在收到所述查询应答消息后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器；或者，

用户端设备接入的接入服务路由器将首包发送给映射关系服务器，所述映射关系服务器在查询到目的用户的身份标识后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器。

7.如权利要求1或3所述的网络系统，其特征在于，所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户离线过程中，

所述交互消息包括：用户离线请求消息、用户离线应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器在用户离线时，利用用户离线请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；

所述映射关系服务器在将所保存的该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系注销删除后，并利用用户离线应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

8.如权利要求1至3中任一项所述的网络系统，其特征在于，

所述映射关系服务器在执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程中，若发生操作错误则将其相应错误码返回给所述接入服务路由器；接入服务路由器根据所述错误码进行对应的异常处理。

9.如权利要求2或3所述的网络系统，其特征在于，

所述交互消息携带的消息参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

10.如权利要求1至3中任一项所述的网络系统，其特征在于，

所述接入服务器配置有消息交互状态机，该状态机用于为用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

11.一种网元间消息交互的方法，用于在包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统实现消息交互，该方法包括：

所述映射关系服务器保存身份标识(AID)与对应的位置标识(RID)的映射关系信息；所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述交互消息中包括但不限于下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数、首包协议版本；

所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求、用户位置信息查询应答；

所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户注册过程中，

所述交互消息包括：用户注册请求消息、用户注册应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器在用户注册时，利用用户注册请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；

所述映射关系服务器保存该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系，并利用用户注册应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

14.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户位置信息查询过程中，

所述交互消息包括：用户位置信息查询请求消息、用户位置信息查询应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器，在收到该用户向目的用户初始发送的业务报文时，利用用户位置信息查询请求消息向映射关系服务器发送目的用户所在位置标识的查询请求；

映射关系服务器根据查询请求查询映射关系数据库并将查询结果利用用户位置信息查询应答消息返回给所述接入服务路由器。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，

在所述用户位置信息查询过程中，用户向目的用户初始发送的业务报文的首包，通过如下方式之一发送到目的用户的接入服务器：

用户端设备接入的接入服务路由器保存所述首包，在收到所述查询应答消息后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器；或者，

用户端设备接入的接入服务路由器将首包发送给映射关系服务器，所述映射关系服务器在查询到目的用户的身份标识后，根据查询结果将所述首包转发至目的用户的接入服务器。

16.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述接入服务器根据用户端设备的请求，与映射关系服务器利用请求和应答模式的交互消息执行用户离线过程中，

所述交互消息包括：用户离线请求消息、用户离线应答消息；

用户端设备接入的接入服务路由器在用户离线时，利用用户离线请求消息向映射关系服务器上报该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系；

所述映射关系服务器在将所保存的该用户的身份标识和其接入位置标识的映射关系注销删除后，并利用用户离线应答消息向所述接入服务路由器返回确认信息。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述交互消息携带的消息参数格式为：类型(T)+长度(L)+值(V)；其中，所述类型，用以标识该参数的参数类型；所述长度，用以标识该参数的长度；所述值域，用于承载该参数的内容。

18.如权利要11或12所述的方法，其特征在于，

所述接入服务器配置有消息交互状态机，该状态机用于为用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

19.一种接入服务路由器，位于包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统中，该接入服务路由器包括与所述映射关系服务器进行消息交互的交互消息接口，

该交互消息接口发送和接收的交互消息中包括但不限于下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数、首包协议版本。

20.如权利要求19所述的接入服务路由器，其特征在于，

所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求、用户位置信息查询应答；

所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括但不限于下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

21.如权利要求19或20所述的接入服务路由器，其特征在于，

所述接入服务器进一步包括：消息交互状态机，该状态机用于为接入服务路由器与映射关系服务器之间的用户注册过程、和/或用户位置信息查询过程、和/或用户离线过程提供可靠性机制，所述状态机的状态包括初始化态、等待确认态以及结束态。

22.一种映射关系服务器，位于包括用户端设备、接入服务路由器、映射关系服务器的网络系统中，该映射关系服务器包括与所述接入服务路由器进行消息交互的交互消息接口，该交互消息接口发送和接收的交互消息中包括但不限于下述信息的组合：版本号、消息交互的类型、消息长度、消息参数、首包协议版本。

23.如权利要求22所述的映射关系服务器，其特征在于，

所述交互消息的类型包括：用户注册请求、用户注册应答；用户离线请求、用户离线应答；用户位置信息查询请求、用户位置信息查询应答；

所述交互消息携带的消息参数根据类型的不同，包括但不限于下述参数的之一或它们的组合：用户端设备的身份标识AID、或位置标识RID、或返回码、或用户业务的首包。

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