CN103686909A - 一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法，通过应用本发明实施例所提出的技术方案，当用户终端由蜂窝网络区域进入蜂窝网络和无线局域网重叠区域时，在蜂窝网络的网络设备和用户终端之间建立传输隧道作为数据隧道通路，从而，可以在用户业务连接从蜂窝网络切换到无线局域网，用户业务连接的IP地址发生改变的情况下，确保在蜂窝网络中已激活业务的连续性，用户终端在切换到无线局域网之后无需重新建立业务连接，这样，避免蜂窝网络中已激活业务的中断，提高用户的业务体验，有助于更好地发挥无线局域网对蜂窝网络业务的分流作用。

Description

一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法。

背景技术

由于蜂窝网络往往需要在较大的覆盖范围内为数量众多的用户提供业务服务，因此单个用户能够分配获得的带宽资源通常有限，无法满足用户日益增长的对高传输速率的要求；另一方面，由于蜂窝网络的频谱资源限制，其能够承载的用户业务量已接近饱和，因而迫切需要其它网络来分流蜂窝网络的部分用户业务。

无线局域网作为一种低成本、高速率的无线通信网络，可以为具有低移动性的热点区域用户提供较高的传输速率，因而在近年来已经得到了广泛的普及应用，并形成了大量具备无线局域网覆盖的无线热点区域。将无线局域网与蜂窝网络相结合，通过无线局域网来分流蜂窝网络的部分用户业务，无疑将成为提高用户通信业务体验的有效途径。

如图1所示，为现有技术中通过无线局域网来分流蜂窝网络业务流量的典型场景的示意图。

用户使用同时支持蜂窝网络通信功能和无线局域网通信功能的双模终端，并且由蜂窝网络单独覆盖区域向蜂窝网络和无线局域网重叠覆盖的无线热点区域移动。当用户移动进入无线热点区域之前（位置1），只能通过基站与蜂窝网络之间建立连接来使用业务；而当用户移动进入无线热点区域之后（位置2），出于提高传输速率并降低业务使用成本的角度考虑，用户终端的网络选择策略通常会选择将当前业务的连接切换到无线局域网。因此，业务连接切换之后的数据流量可以通过无线局域网来传输，从而实现了无线局域网对蜂窝网络的业务分流作用。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

在现有的网络结构中，蜂窝网络用户的IP地址由GGSN（对于3G网络，如WCDMA/TD-SCDMA）或P-GW（对于4G网络，如LTE）来统一分配，而无线局域网用户的IP地址则由AP（对于小规模的热点覆盖，如家庭式热点）或者AC（对于通常由运营商部署的大规模的无线热点覆盖区域）统一分配。

由于GGSN/P-GW和AP/AC分别位于不同的网段甚至归属于不同的运营商，因此，当用户通过双模终端分别与蜂窝网络和无线局域网建立连接时将会分配获得两个独立的IP地址。

仍然以图1为例，当用户位于蜂窝网络的单独覆盖区域时分配获得IP地址为IP_addr_1，而当用户移动进入无线热点区域时，将由无线局域网分配新的IP地址为IP_addr_2。这样一来，当业务连接从蜂窝网络切换到无线局域网时，由于用户终端使用的IP地址发生变化，使得原有的业务无法保持连续性，必须使用新的IP地址重新建立业务连接之后才能继续通信，因而，无法实现业务的无缝切换。

对于以网页浏览为代表的突发型业务而言，由于用户每次在浏览一个页面之前均以当前的IP地址发起新的网页浏览请求，因此在业务连接切换过程中用户IP地址的变化给用户使用体验带来的影响尚不明显；但是，如果用户使用的是语音通话、流媒体播放、在线游戏等具有较长的持续时间的业务的话，用户IP地址的变化将造成用户业务中断甚至需要重新建立业务，从而影响到用户的业务体验。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法，可以避免用户业务连接从蜂窝网络切换到无线局域网时由于IP地址变化造成的业务中断，确保已激活业务的连续性，改善用户的业务体验。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法，用户终端在蜂窝网络中被分配的IP地址为第一IP地址，所述用户终端在无线局域网中被分配的IP地址为第二IP地址，包括：

当所述用户终端由蜂窝网络区域进入蜂窝网络和无线局域网重叠区域时，所述用户终端获取所述第二IP地址；

所述用户终端将所述第二IP地址上报给蜂窝网络中的网络设备，并与所述蜂窝网络中的网络设备建立传输隧道；

所述用户终端接收所述蜂窝网络中的网络设备通过所述传输隧道发送的目的地址为所述第二IP地址的经过隧道封装的数据包，其中，所述目的地址为所述第二IP地址的经过隧道封装的数据包中包含目的地址为所述第一IP地址的数据包；

所述用户终端对所述经过隧道封装的数据包解除隧道封装，获取所述目的地址为所述第一IP地址的数据包，从而实现所述用户终端在蜂窝网络中的业务。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例所提出的技术方案，当用户终端由蜂窝网络区域进入蜂窝网络和无线局域网重叠区域时，在蜂窝网络的网络设备和用户终端之间建立传输隧道作为数据隧道通路，从而，可以在用户业务连接从蜂窝网络切换到无线局域网，用户业务连接的IP地址发生改变的情况下，确保在蜂窝网络中已激活业务的连续性，用户终端在切换到无线局域网之后无需重新建立业务连接，这样，避免蜂窝网络中已激活业务的中断，提高用户的业务体验，有助于更好地发挥无线局域网对蜂窝网络业务的分流作用。

附图说明

图1为现有技术中通过无线局域网来分流蜂窝网络业务流量的典型场景的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例所提出的技术方案中业务服务器、蜂窝网络的网络设备和用户终端的通信协议转换示意图；

图4为本发明实施例提供的一种具体应用场景中的在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法的流程示意图；

图5为本发明实施例所提出的建立传输隧道后的业务数据的路由示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法，通过增强蜂窝网络中的基站以及用户终端的功能，能够在业务连接的IP地址发生变化的情况下，将用户在蜂窝网络中的业务数据通过无线局域网采用传输隧道的方式传送到用户终端，避免用户终端从蜂窝网络切换到无线局域网时发生业务中断，从而，能够更好地利用无线局域网实现对蜂窝网的业务分流，提高用户的业务体验。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种在蜂窝网络中的基站和用户终端之间建立隧道的方法，从而，可以将用户在蜂窝网络中的业务数据通过无线局域网传送到用户终端。

如图2所示，为本发明实施例提供的在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法的流程示意图，在该场景中，设一个用户终端在蜂窝网络中被分配的IP地址为第一IP地址，且该用户终端在无线局域网中被分配的IP地址为第二IP地址，在此基础上，该方法具体包括：

步骤S201、当所述用户终端由蜂窝网络区域进入蜂窝网络和无线局域网重叠区域时，所述用户终端获取所述第二IP地址。

其中，第二IP地址即为该用户终端进入无线局域网后，无线局域网为其分配的IP地址。

步骤S202、所述用户终端将所述第二IP地址上报给蜂窝网络中的网络设备，并与所述蜂窝网络中的网络设备建立传输隧道。

具体的，本步骤的处理过程具体包括：

所述用户终端向所述蜂窝网络中的网络设备发送携带所述第二IP地址的隧道建立请求消息；

所述蜂窝网络中的网络设备利用所述第二IP地址，建立与所述用户终端之间的传输隧道，并保存所述第一IP地址和所述第二IP地址的对应关系。

步骤S203、所述用户终端接收所述蜂窝网络中的网络设备通过所述传输隧道发送的目的地址为所述第二IP地址的经过隧道封装的数据包。

其中，所述目的地址为所述第二IP地址的经过隧道封装的数据包中包含目的地址为所述第一IP地址的数据包。

需要说明的是，在本步骤之前，还包括以下处理：

当所述蜂窝网络中的网络设备接收到蜂窝网络发送的目的地址为所述第一IP地址的数据包时，所述蜂窝网络中的网络设备根据所述第一IP地址和所述第二IP地址的对应关系，将所述目的地址为所述第一IP地址的数据包进行隧道封装，且配置其目的地址为所述第二IP地址。

步骤S204、所述用户终端对所述经过隧道封装的数据包解除隧道封装，获取所述目的地址为所述第一IP地址的数据包，从而实现所述用户终端在蜂窝网络中的业务。

本步骤完成之后，相应的处理过程还包括：

所述用户终端根据自身对应所述蜂窝网络的业务连接参数信息，对所述目的地址为所述第一IP地址的数据包进行处理。

进一步的，当所述用户终端由蜂窝网络和无线局域网重叠区域进入蜂窝网络区域时，本发明实施例所提出的技术方案还包括以下处理过程：

所述用户终端请求所述蜂窝网络中的网络设备拆除所述传输隧道；

所述用户终端在所述传输隧道拆除后，通过所述蜂窝网络的传输链路接收所述蜂窝网络中的网络设备发送的目的地址为第一IP地址的数据包。

需要指出的是，上述的蜂窝网络中的网络设备作为隧道的起始点，具体可以为基站，GGSN/P-GW，或SGSN/S-GW，以及移动网络中的其他节点，不同的隧道起始点选择策略可能会影响到业务的切换时延、传输时延、信令开销、蜂窝网络的资源占用等指标，但均是基于本发明实施例所提出的在蜂窝网络节点和用户终端之间建立通过无线局域网来传输的隧道从而支持业务连续性的基本思想，属于本发明的保护范围。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例所提出的技术方案，当用户终端由蜂窝网络区域进入蜂窝网络和无线局域网重叠区域时，在蜂窝网络的网络设备和用户终端之间建立传输隧道作为数据隧道通路，从而，可以在用户业务连接从蜂窝网络切换到无线局域网，用户业务连接的IP地址发生改变的情况下，确保在蜂窝网络中已激活业务的连续性，用户终端在切换到无线局域网之后无需重新建立业务连接，这样，避免蜂窝网络中已激活业务的中断，提高用户的业务体验，有助于更好地发挥无线局域网对蜂窝网络业务的分流作用。

下面以具体的实施例对上述技术方案的处理过程做详细的阐述，但并不局限于下述实施例。

首先，为了实现本发明实施例所提出的技术方案，需要对蜂窝网络的网络设备和用户终端进行增强，使其能够实现以下功能：

当用户中的移动到蜂窝网络和无线局域网的重叠覆盖区域时，一旦用户终端在无线局域网获得IP地址，则将无线局域网中的IP地址上报给蜂窝网络的网络设备，蜂窝网络的网络设备随之建立与用户终端之间的传输隧道。

此后，通过蜂窝网络的核心网到达该蜂窝网络的网络设备的业务数据包，将首先采用隧道封装的方式路由到用户当前所在的无线局域网，并进一步通过无线局域网的传输链路发送到用户终端。用户终端识别出所接收的数据包为经过隧道封装的源自基站的数据包，则解除隧道封装，获得原始的以用户终端在蜂窝网络中的IP地址的目的地的数据包并交付给高层协议模块进行处理。

因此，尽管用户业务数据最终是通过无线局域网的传输链路到达用户终端，但对于用户终端的高层协议模块而言，接收到的仍然是目的IP地址为蜂窝网络中的IP地址的数据包，因此可以保持原有的业务连接参数不变，确保业务的连续性。

如图3所示，为本发明实施例所提出的技术方案中业务服务器、蜂窝网络的网络设备和用户终端的通信协议转换示意图。

如图4所示，为本发明实施例提供的一种具体应用场景中的在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法的流程示意图，为了方便说明，本实施例以基站作为蜂窝网络的网络设备的具体物理实体，来对本技术方案进行说明，该方法具体包括：

步骤S400、用户终端位于蜂窝网络的单独覆盖区域，并获得蜂窝网络所分配的IP地址为IP_addr_1，用户终端使用IP_addr_1与业务服务器之间建立了业务，因此，业务数据包的目的IP地址为IP_addr_1。

当用户终端移动进入到蜂窝网络和无线局域网的重叠覆盖区域时，触发步骤S401。

步骤S401、用户终端从无线局域网获得新的IP地址为IP_addr_2。

步骤S402、用户终端向基站发送“隧道建立”消息，其中携带IP_addr_2。

步骤S403、基站利用IP_addr_2建立与用户终端之间的传输隧道，并确定IP_addr_1和IP_addr_2的对应关系。

步骤S404、基站接收到目的地址为IP_addr_1的数据包，根据IP_addr_1和IP_addr_2的对应关系，确定该数据包是需要发送给上述的用户终端的，从而，将该数据包进行隧道封装，隧道的目的IP地址为IP_addr_2。

如图5所示，为本发明实施例所提出的建立传输隧道后的业务数据的路由示意图。

在图5所示的场景中，步骤S304所生成的经过隧道封装且目的IP地址为IP_addr_2的数据包将按照现有的路由机制传送到用户设备当前所在的无线局域网，并按照现有的无线局域网中的传输机制发送到用户终端。

因此，这个步骤对于无线局域网以及路由过程中的其他节点而言均是透明的，不需要做任何修改。

步骤S405、用户终端识别出其通过无线局域网接收到的数据包为经过隧道封装的源自基站的数据包，则解除隧道封装，去掉IP_addr_2，获得原始的以IP_addr_1为目的地址的数据包，并交付给高层协议模块进行处理。

由于该数据包是蜂窝网络发送的，所以，用户设备可以直接按照之前配置的对应于蜂窝网络的业务处理参数进行处理，而无需进行任何修改。

当用户终端移动出蜂窝网络和无线局域网的重叠覆盖区域，再次回到蜂窝网络的单独覆盖区域之后，触发步骤S406。

步骤S406、用户终端识别到与无线局域网之间的连接已断开，则通过与蜂窝网络之间的连接向基站发送“隧道拆除”消息。

步骤S407、基站拆除与用户终端之间已建立的传输隧道。

本步骤处理完成之后，所有到达基站的业务数据包将直接通过蜂窝网络的传输链路进行发送。

值得注意的是，在上述描述中，以隧道的起始点为基站作为例子来阐述本发明的思想。按照本发明提供的思路，还可以将隧道的起始点选择为移动网络中的其他节点，例如：GGSN/P-GW或SGSN/S-GW，并对上述给出的操作步骤进行相应的修改。不同的隧道起始点选择策略可能会影响到业务的切换时延、传输时延、信令开销、蜂窝网络的资源占用等指标，但均是基于本发明所提出的在蜂窝网络节点和用户终端之间建立通过无线局域网来传输的隧道从而支持业务连续性的基本思想。

需要注意的是，上述“隧道建立”和“隧道拆除”消息均用来描述相关协议的功能，并不对应实际标准协议中的具体的消息名。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

1、可以在业务连接的IP地址发生改变的情况下，将原有的通过蜂窝网络传输的业务以隧道的方式路由到无线局域网并最终发送给用户，确保了用户业务的连续性，避免了由于IP地址变化造成的业务中断给用户业务体验带来的不良影响。

2、由于支持用户业务的连续性，从而能够更方便的实现无线局域网对蜂窝网络的业务分流，有助于降低蜂窝网络的业务负载，提高网络的整体运行效率，减少由于网络扩容压力所带来的网络建设和维护成本。

3、本发明实施例所提出的技术方案不需要改变无线局域网中的相关节点，而只需要对基站和用户终端的相关功能进行软件升级，因而可以实现该功能的平滑引入，不会产生互通及兼容性问题。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种在蜂窝网络和无线局域网之间实现业务无缝切换的方法，其特征在于，用户终端在蜂窝网络中被分配的IP地址为第一IP地址，所述用户终端在无线局域网中被分配的IP地址为第二IP地址，包括：

当所述用户终端由蜂窝网络区域进入蜂窝网络和无线局域网重叠区域时，所述用户终端获取所述第二IP地址；

所述用户终端将所述第二IP地址上报给蜂窝网络中的网络设备，并与所述蜂窝网络中的网络设备建立传输隧道；

所述用户终端接收所述蜂窝网络中的网络设备通过所述传输隧道发送的目的地址为所述第二IP地址的经过隧道封装的数据包，其中，所述目的地址为所述第二IP地址的经过隧道封装的数据包中包含目的地址为所述第一IP地址的数据包；

所述用户终端对所述经过隧道封装的数据包解除隧道封装，获取所述目的地址为所述第一IP地址的数据包，从而实现所述用户终端在蜂窝网络中的业务。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户终端将所述第二IP地址上报给蜂窝网络中的网络设备，并与所述蜂窝网络中的网络设备建立传输隧道，具体包括：

所述用户终端向所述蜂窝网络中的网络设备发送携带所述第二IP地址的隧道建立请求消息；

所述蜂窝网络中的网络设备利用所述第二IP地址，建立与所述用户终端之间的传输隧道，并保存所述第一IP地址和所述第二IP地址的对应关系。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用户终端接收所述蜂窝网络中的网络设备通过所述传输隧道发送的目的地址为所述第二IP地址的经过隧道封装的数据包之前，还包括：

当所述蜂窝网络中的网络设备接收到蜂窝网络发送的目的地址为所述第一IP地址的数据包时，所述蜂窝网络中的网络设备根据所述第一IP地址和所述第二IP地址的对应关系，将所述目的地址为所述第一IP地址的数据包进行隧道封装，且配置其目的地址为所述第二IP地址。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户终端对所述经过隧道封装的数据包解除隧道封装，获取所述目的地址为所述第一IP地址的数据包之后，还包括：

所述用户终端根据自身对应所述蜂窝网络的业务连接参数信息，对所述目的地址为所述第一IP地址的数据包进行处理。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述用户终端由蜂窝网络和无线局域网重叠区域进入蜂窝网络区域时，所述用户终端请求所述蜂窝网络中的网络设备拆除所述传输隧道；

所述用户终端在所述传输隧道拆除后，通过所述蜂窝网络的传输链路接收所述蜂窝网络中的网络设备发送的目的地址为第一IP地址的数据包。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述蜂窝网络中的网络设备，具体为：

基站，GGSN/P-GW，或SGSN/S-GW。

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