CN102752825A

CN102752825A - 移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法

Info

Publication number: CN102752825A
Application number: CN2012102506273A
Authority: CN
Inventors: 王伟亮; 丁俊明; 冯小圣; 雷力; 彭伟; 冯卫国
Original assignee: ASIATECLCO TECHNOLOGIES (SHANGHAI) Co
Current assignee: ASIATECLCO TECHNOLOGIES (SHANGHAI) Co
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明为一种移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，利用移动IP技术，实现两种网络的无缝链接，方案实施前提为Wi-Fi热点负责IP分配和管理的网关和LTE的移动数据网关（PacketDataNetworkGateway）要用同一个网关，通过IP隧道技术，当移动终端从LTE网络移动到Wi-Fi热点覆盖区域，或者从Wi-Fi热点区域移动到LTE网络覆盖区域的时候，两种网络间的切换均可以保持移动终端的IP地址不变，保持当前的数据连接不中断，实现网络无缝切换。

Description

移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法

技术领域

本发明涉及一种在LTE网络里或Wi-Fi热点网络下建立英特网数据连接的方法，特别是公开一种移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，属于移动通讯领域，解决了移动终端接入体验。

背景技术

随着LTE技术的日渐成熟，其走向商业化的步伐会越来越来，可以预见未来的几年内，LTE会取代现有的3G技术成为主流的无线接入技术。和3G技术相比，LTE技术在上下行数据率上实现了质的飞跃，基于3GPP Release 8版本，下行速率可以达到100Mbps，上行50Mbps，让用户真正进入到无线高速率体验时代。

然而，TD-LTE某些频段由于采用高频发射，信号衰减很快，这是对LTE信号的有效覆盖一个极大的挑战。另外现在Wi-Fi热点已经实现了很大面积的覆盖，比如在咖啡厅、机场、火车站、医院、商城等公共场所，都已经在Wi-Fi覆盖区域内，所以如果能把现有的Wi-Fi热点和LTE网络融合起来，将会是对LTE网络的很好的延伸和补充。而整合两个网络的面临最大的问题是如何实现两个网络间的无缝切换。

发明内容

本发明的目的是解决现有的技术中移动终端必须要先断开原有的数据连接，再与新的网络建立新的连接，无法实现LTE网络和Wi-Fi热点网络间的无缝切换，造成不良用户体验的缺陷，公开一种移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，通过IP隧道技术，让移动终端切换到新的网络后保持IP地址不变，并能利用数据缓冲机制，确保原有的数据连接的数据包不会丢失。

本发明是这样实现的：一种移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，利用移动IP技术，实现两种网络的无缝链接，其方法如下：

1、方案实施前提，Wi-Fi热点网络负责IP分配和管理的网关和LTE网络的移动数据网关Packet Data Network Gateway要用同一个网关，在两个不同的网络之间切换时，免去两个网关之间协商、同步系列动作；

2、当移动终端从初始接入点覆盖区域向候选网络覆盖区域移动的时候，在接近初始接入点覆盖区域边界的时候，移动终端收到的初始接入的信号会变弱，这个时候初始接入点的网络开始向移动终端下发“搜索候选网络”的指令；

3、移动终端收到“搜索候选网络”的指令后，启动候选网络的搜索，移动终端开始搜索候选信号，这个时候随着移动终端靠候选网络的覆盖中心越来越近，它搜索到的候选网络信号会越来越强，同时由于距离初始接入网络越来越远，其接收到的初始接入网络信号会越来越弱，移动终端会先和候选网络建立连接，并获取到候选网络接入点的IP地址，称为Change of Address，简称CoA；

4、在获取到候选网络的IP地址后，移动终端会向源网络发送“请求切换”的指令，并把候选网络接入点的IP地址发给源接入网络；

5、源接入网络收到移动终端“请求切换”的指令后，通过指令中包含的候选网络接入点IP地址，通过IP网关找到候选网络接入点，同时源接入网络会通知数据网关，此移动终端的接入点已经改变，并会把新的接入点IP地址发给数据网关；

6、数据网关收到通知后，修改路由表，并把当前需要下发的数据发给新的接入点，同时断开和源接入网络的连接。

本发明通过IP隧道技术，保证移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络两种网络间切换的时候，保持移动终端的IP地址不变。

本发明通过临时IP分配技术，让移动终端动态获得LTE eNB或者Wi-Fi接入点的IP地址；通过信号检测和接入点切换协议，决定何时执行接入点切换，其步骤如下：

1、移动台在处于临近切换点的时候，由源接入点向移动台发送“搜索候选网络”指令；

2、移动台收到指令后，开始搜索候选网络，如果存在候选网络，移动台先获取候选网络接入点的IP地址，向源接入点网络发送请求切换的指令，并把候选网络接入点的IP地址传给源网络；

3、源网络收到切换请求后，向移动网关申请切换；

4、移动网关收到切换申请后，马上根据新接入点的IP地址，寻找到新的数据传送路径，并向源网络发送切换成功确认信息；

5、移动网关接收临时缓冲远端回传的发送给移动终端的数据包，防止在切换过程中出现数据包丢失；

6、源网络收到移动网关的切换确认后，通知移动终端切换完成，并且把新接入点注册为移动台数据接入点，后续相关的数据包由移动网关直接路由给新的接入点。

在执行切换的过程中，原始接入点的网关需要把已经和移动终端建立连接的数据做缓冲，等移动终端和新的接入点完全建立连接后，再把缓冲部分的数据转发给移动终端。

本发明的有益效果是：本发明实现了LTE网络和Wi-Fi热点网络间的无缝切换，用户可以在LTE网络里或者Wi-Fi热点网络下建立英特网数据连接，当用户位置移动的时候，从LTE网络移动到Wi-Fi热点网络覆盖区域，或者从Wi-Fi热点网络区域移动到LTE网络覆盖区域，均可以保持当前的数据连接不中断，实现真正的无缝切换。通过本发明，移动运营商可以把Wi-Fi热点网络覆盖和LTE网络覆盖有效结合起来，可以利用现有的Wi-Fi热点网络实现对LTE网络覆盖的延伸，完善移动终端设备接入无线网络的解决方案。

附图说明

图1 是现有技术移动终端从LTE网络信号覆盖区域向Wi-Fi热点网络覆盖区域移动示意图。

图2 是本发明LTE网络和Wi-Fi热点网络共用一个网关示意图。

图3 是本发明LTE网络和Wi-Fi热点网络间信号切换流程图。

图4 是本发明方法的数据传送流程及IP包内信息变化图。

具体实施方式

根据附图1，移动终端从LTE网络移动到Wi-Fi热点覆盖区域，当移动终端从初始接入点覆盖区域（即LTE网络）向候选网络覆盖区域（即Wi-Fi热点区域）移动的时候，在接近LTE网络覆盖区域边界的时候，移动终端收到的初始接入的信号会变弱。在现有技术中，移动终端必须要先断开原有的数据连接，再与新的Wi-Fi热点网络建立新的连接。反之亦然，从Wi-Fi热点网络区域移动到LTE网络覆盖区域，移动终端必须要先断开原有与Wi-Fi热点网络的数据连接，再与新的LTE网络建立新的连接。

根据附图2和3，本发明是一种移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，利用移动IP技术，实现两种网络的无缝链接，其方法如下：

1、本发明方案实施前提：Wi-Fi热点网络负责IP分配和管理的网关和LTE网络的移动数据网关Packet Data Network Gateway要用同一个网关，在两个不同的网络之间切换时，免去两个网关之间协商、同步系列动作；

根据附图4，本发明方法的数据传送流程及IP包内信息变化图，本发明通过IP隧道技术，保证移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络两种网络间切换的时候，保持移动终端的IP地址不变。

对于和移动终端建立SOCKET连接的远端来说，为了保证连接的连续性，即使在移动终端执行了跨网切换后，其相对远端连接的IP地址要保持不变。为了避免混淆，简单介绍一下IP数据包发送和接收的流程：

以移动终端为发起者，IP包发送的流程为：移动终端IP包→接入点（此IP包的直接目的地的IP地址为接入点的IP地址）→接入点接收到IP包后，直接把IP发给数据网关→数据网关解析IP包，去除直接接收地的IP地址，并从IP包的数据段里接续出远端连接的IP地址→数据网关根据远端的IP地址，重新打包成IP数据包→把IP数据包路由给远端。

但对于移动终端来说，由于其物理接入点的IP地址已经变更（LTE的接入点IP和Wi-Fi接入点地IP地址是不一样的）所以其直接接收的IP地址要做变更，所以需要用IP in IP的隧道技术，先将移动终端和远端的IP地址以及要传送的数据封装成一个完整的IP包（这里用“IP包A”来表示），然后再封装一个新的IP包（这里用“IP包B”来表示），此IP包的源地址是移动终端地址，目的地址是CoA IP地址，把此“IP包A”当成IP包B的数据内容。

本发明采用接入点切换技术：

1、移动台在处于临近切换点的时候，由源接入点向移动台发送“搜索候选网络”指令。

2、移动台收到指令后，会开始搜索候选网络，如果存在候选网络，移动台会先获取候选网络接入点的IP地址，向源接入点网络发送请求切换的指令，并会把候选网络接入点的IP地址传给源网络。

3、源网络收到切换请求后，会想移动网关申请切换。

4、移动网关收到切换申请后，会马上根据新接入点的IP地址，寻找到新的数据传送路径，并向源网络发送切换成功确认信息。

5、移动网关会同时临时缓冲远端发送给移动终端的数据包，防止在切换过程中出现数据包丢失。

6、源网络收到移动网关的切换确认后，会通知移动终端切换完成，并且会把新接入点注册为移动台数据接入点，后续相关的数据包会直接路由给新的接入点。

本发明还采用了临时数据缓冲技术：

1、在移动台向源网络发送“请求切换”指令后，如果源网络接入点有数据包没有下发给移动台，源网络会试着把数据包继续发送给移动台，如果发送失败，则在收到移动网关“切换成功”信息后，会把数据包回传给移动网关，由移动网关把数据包路由给新的接入点。

2、移动网关在收到源网络接入点发送的“请求切换”指令后，在和新的接入点建立连接前，需要临时缓冲远端发送给移动台的数据，等和新的接入点连接确认后，再把缓冲数据下发给新的接入点，由新的接入点下发给移动台。

Claims

1.一种移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，利用移动IP技术，实现两种网络的无缝链接，其方法如下：

（1）方案实施前提，Wi-Fi热点网络负责IP分配和管理的网关和LTE网络的移动数据网关Packet Data Network Gateway要用同一个网关，在两个不同的网络之间切换时，免去两个网关之间协商、同步系列动作；

（2）当移动终端从初始接入点覆盖区域向候选网络覆盖区域移动的时候，在接近初始接入点覆盖区域边界的时候，移动终端收到的初始接入的信号会变弱，这个时候初始接入点的网络开始向移动终端下发“搜索候选网络”的指令；

（3）移动终端收到“搜索候选网络”的指令后，启动候选网络的搜索，移动终端开始搜索候选信号，这个时候随着移动终端靠候选网络的覆盖中心越来越近，它搜索到的候选网络信号会越来越强，同时由于距离初始接入网络越来越远，其接收到的初始接入网络信号会越来越弱，移动终端会先和候选网络建立连接，并获取到候选网络接入点的IP地址，称为Change of Address，简称CoA；

（4）在获取到候选网络的IP地址后，移动终端会向源网络发送“请求切换”的指令，并把候选网络接入点的IP地址发给源接入网络；

（5）源接入网络收到移动终端“请求切换”的指令后，通过指令中包含的候选网络接入点IP地址，通过IP网关找到候选网络接入点，同时源接入网络会通知数据网关，此移动终端的接入点已经改变，并会把新的接入点IP地址发给数据网关；

（6）数据网关收到通知后，修改路由表，并把当前需要下发的数据发给新的接入点，同时断开和源接入网络的连接。

2.根据权利要求 1 所述的移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，其特征在于：通过IP隧道技术，保证移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络两种网络间切换的时候，保持移动终端的IP地址不变。

3.根据权利要求 1 所述的移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，其特征在于：通过临时IP分配技术，让移动终端动态获得LTE eNB或者Wi-Fi接入点的IP地址；通过信号检测和接入点切换协议，决定何时执行接入点切换，其步骤如下：

（1）移动台在处于临近切换点的时候，由源接入点向移动台发送“搜索候选网络”指令；

（2）移动台收到指令后，开始搜索候选网络，如果存在候选网络，移动台先获取候选网络接入点的IP地址，向源接入点网络发送请求切换的指令，并把候选网络接入点的IP地址传给源网络；

（3）源网络收到切换请求后，向移动网关申请切换；

（4）移动网关收到切换申请后，马上根据新接入点的IP地址，寻找到新的数据传送路径，并向源网络发送切换成功确认信息；

（5）移动网关接收临时缓冲远端回传的发送给移动终端的数据包，防止在切换过程中出现数据包丢失；

（6）源网络收到移动网关的切换确认后，通知移动终端切换完成，并且把新接入点注册为移动台数据接入点，后续相关的数据包由移动网关直接路由给新的接入点。

4.根据权利要求 3 所述的移动终端在LTE网络和Wi-Fi热点网络的无缝切换融合方法，其特征在于：在执行切换的过程中，原始接入点的网关需要把已经和移动终端建立连接的数据做缓冲，等移动终端和新的接入点完全建立连接后，再把缓冲部分的数据转发给移动终端。