CN104094637A - 用户设备及异构网络切换的方法 - Google Patents

Abstract

一种用户设备及异构网络切换的方法。用户设备包括切换服务进程组件、应用进程组件、第一物理接口和第二物理接口：切换服务进程组件建立虚拟接口且将虚拟接口的IP地址配置为HoA并建立切换服务进程组件与虚拟接口之间的通信；建立与移动锚点之间的IP隧道，且将IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；设置IP路由表，IP路由表用于控制应用进程组件和虚拟接口之间数据的路由；当第一物理接口切换到第二物理接口后，将IP隧道从第一物理接口绑定到第二物理接口，第一物理接口和第二物理接口是异构网络的两种物理接口，应用进程组件根据IP路由表向虚拟接口发送数据和接收虚拟接口转发的数据。本方案支持异构网络无缝切换。

Description

用户设备及异构网络切换的方法 技术领域

本发明实施例涉及无线通信领域， 并且更具体地， 涉及用户设备及异构 网络切换的方法。 背景技术

近年来， 2G (第二代)、 3G(第三代）、 LTE(长期演进， Long Term Evolution ) 和 WLAN ( Wireless Local Area Networks, 无线局域网 )等移动网络技术得 到了较快发展。 2G、 3G、 LTE和 WLAN在网络的覆盖范围、 带宽及移动性 等方面存在较大差异， 由这些技术主导的网络融合组网构成异构网络 ( Heterogeneous Networks ), 能够实现优势互补。 其中， 终端在异构网络间 的无缝切换可以大幅提升用户体验，异构网络间的无缝切换技术是实现网络 融合的重点技术。

当前异构网络之间的无缝切换主要基于移动 IP ( Internet Protocol, 网际 互连协议）技术， 分为基于网络 (Network-based)和基于终端 (Client-based)的 两大类技术架构。

基于网络的技术架构主要有 PMIP ( Proxy Mobile IP )和 GTP ( General Packet Radio Service Tunneling Protocol, GPRS隧道协议；)， 特点是各异构网 络的接入网关采用 IP类隧道接入移动锚点 （Mobility Anchor),从而保证终端 在网络间切换时 IP地址不变。 其中移动锚点可以是 P-GW ( PDN Gateway, PDN网关）或 HA ( Home Agent, 家乡代理）。

基于终端的技术架构主要有 MIPv4( Mobile IP Version 4,移动 IP版本 4 ) 和 DSMIPv6 ( Dual Stack Mobile IP Version 6, 双栈移动 IP版本 6 )技术等， 特点是终端直接采用 IP类协议接入移动锚点， 屏蔽网络间切换时底层 IP改 变对应用层的影响。

不管采用基于网络还是基于终端的任一种技术架构，都需要用户设备操 作系统配合， 保证在异构网络切换时可以维持 TCP ( Transmission Control Protocol, 传输控制协议）连接， 从而实现异构网络无缝切换。 然而当前主 流移动终端操作系统例如安卓 （Android ) 均没有能力提供上述技术支持。 作为一种实现方法， 为了解决这个问题， 可选地， 需要修改用户设备操作系 统的 IP/TCP协议栈。 由于修改用户设备操作系统涉及协调操作系统提供商 和众多用户设备的厂商， 所以实际部署这样的用户设备困难， 因此异构网络 无缝切换方案难于实现。 发明内容

有鉴于此， 本发明实施例提供一种用户设备及异构网络切换的方法， 以 实现异构网络无缝切换。

第一方面， 提供了一种用户设备， 包括切换服务进程组件、 应用进程组 件、 第一物理接口和第二物理接口： 切换服务进程组件， 用于建立虚拟接口 且将虚拟接口的地址配置为家乡地址（HoA ), 并建立切换服务进程组件与 虚拟接口之间的通信； 且还用于建立与移动锚点之间的网际互连协议（IP ) 隧道，且将 IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；还用于设置 IP路由表， 其中 IP路由表用于控制应用进程组件和虚拟接口之间数据的路由； 还用于 当第一物理接口切换到第二物理接口后， 将 IP 隧道从第一物理接口绑定到 第二物理接口，其中第一物理接口和第二物理接口是异构网络的两种物理接 口， 应用进程组件， 用于根据 IP路由表向虚拟接口发送数据和接收虚拟接 口转发的数据。

在第一种可能的实现方式中， 切换服务进程组件， 还用于在建立与移动 锚点之间的 IP隧道前， 接入移动锚点并获取移动锚点分配的 HoA。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实 现方式中， 用户设备还包括字符设备驱动组件： 字符设备驱动组件， 用于实 现切换服务进程组件和虚拟接口之间的通信。

结合第一方面的第二种可能的实现方式， 在第三种可能的实现方式中， 应用进程组件具体用于根据 IP路由表将上行数据发送到虚拟接口； 切换服 务进程组件通过字符设备驱动组件读取虚拟接口接收的上行数据； 切换服务 进程组件将读取的上行数据封装后， 通过 IP 隧道经第一物理接口发送到移 动错点。

结合第一方面的第二种可能的实现方式， 在第四种可能的实现方式中， 第一物理接口将从移动锚点接收的下行数据通过 IP 隧道发送到切换服务进 程组件； 切换服务进程组件将下行数据解封装后， 将解封装的下行数据通过 字符设备驱动写入虚拟接口； 虚拟接口将接收的解封装的下行数据根据 IP 路由表转发到应用进程组件。

结合第一方面或第一方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现 方式中， 切换服务进程组件通过以下协议之一建立与移动锚点之间的 IP 隧 道： 用户数据报协议 ( UDP )、传输控制协议 ( TCP )、 IP封装 IP ( IP-in-IP )、 通用路由封装（ GRE )和通用无线分组业务隧道协议（ GTP )。

结合第一方面或第一方面的上述可能的实现方式，在第六种可能的实现 方式中， 用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作： 第三代合作伙伴 计划 （3GPP )、 无线局域网 （WLAN )、 码分多址（CDMA )、 全球敫波互联 接入 ( WiMAX )。

第二方面， 提供了一种异构网络切换的方法， 包括： 在第一种可能的实 现方式中， 建立虚拟接口， 且将虚拟接口的地址配置为家乡地址（HoA ); 建立切换服务进程组件与虚拟接口之间的通信； 建立切换服务进程组件与移 动锚点之间的网际互连协议（IP )隧道， 且将 IP隧道绑定到当前使用的第一 物理接口； 设置 IP路由表， 其中 IP路由表用于控制应用进程组件和虚拟接 口之间数据的路由； 当第一物理接口切换到第二物理接口后， 将 IP 隧道从 第一物理接口绑定到第二物理接口，其中第一物理接口和第二物理接口是异 构网络的两种物理接口。

在第一种可能的实现方式中， 在建立与移动锚点之间的 IP 隧道前， 切 换服务进程组件接入移动锚点并获取移动锚点分配的 HoA。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实 现方式中， 通过字符设备驱动实现切换服务进程组件和虚拟接口之间的通 信。

结合第二方面的第二种可能的实现方式， 在第三种可能的实现方式中， 应用进程组件根据 IP路由表将上行数据发送到虚拟接口； 切换服务进程组 件通过字符设备驱动读取虚拟接口接收的上行数据； 切换服务进程组件将读 取的上行数据封装后， 通过 IP隧道经第一物理接口发送到移动锚点。

结合第二方面的第二种可能的实现方式， 在第四种可能的实现方式中， 第一物理接口将从移动锚点接收的下行数据通过 IP 隧道发送到切换服务进 程组件； 切换服务进程组件将下行数据解封装后， 将解封装的下行数据通过 字符设备驱动写入虚拟接口； 虚拟接口将接收的解封装的下行数据根据 IP 路由表转发到应用进程组件。 结合第二方面或第二方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现 方式中， 通过以下协议之一建立切换服务进程组件与移动锚点之间的 IP 隧 道： 用户数据报协议 ( UDP )、传输控制协议 ( TCP )、 IP封装 IP ( IP-in-IP )、 通用路由封装（GRE )和通用无线分组业务隧道协议（GTP )。

结合第二方面或第二方面的上述可能的实现方式，在第六种可能的实现 方式中， 异构网络包括以下至少两种制式的无线系统： 第三代合作伙伴计划

( 3GPP )、 无线局域网 （ WLAN )、 码分多址（ CDMA )、 全球敫波互联接入

( WiMAX )。

第三方面， 提供了一种用户设备， 包括处理器、 存储器、 第一物理接口 和第二物理接口： 存储器存储处理器执行以下方法所需的指令； 处理器， 用 于调用切换服务进程，其中切换服务进程用于建立虚拟接口且将虚拟接口的 地址配置为家乡地址（HoA ), 并建立切换服务进程与虚拟接口之间的通信； 且还用于建立与移动锚点之间的网际互连协议（ IP )隧道， 且将 IP隧道绑定 到当前使用的第一物理接口； 还用于设置 IP路由表， 其中 IP路由表用于控 制应用进程和虚拟接口之间数据的路由； 还用于当第一物理接口切换到第二 物理接口后， 将 IP 隧道从第一物理接口绑定到第二物理接口， 其中第一物 理接口和第二物理接口是异构网络的两种物理接口； 处理器， 还用于调用应 用进程， 其中应用进程用于根据 IP路由表向虚拟接口发送数据和接收虚拟 接口转发的数据。

在第一种可能的实现方式中， 处理器还调用切换服务进程， 用于在建立 与移动锚点之间的 IP隧道前， 接入移动锚点并获取移动锚点分配的 HoA。

结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实 现方式中， 处理器还调用字符设备驱动， 用于实现切换服务进程和虚拟接口 之间的通信。

结合第三方面的第二种可能的实现方式， 在第三种可能的实现方式中， 处理器调用应用进程具体用于根据 IP路由表将上行数据发送到虚拟接口； 处理器调用切换服务进程通过字符设备驱动读取虚拟接口接收的上行数据； 处理器调用切换服务进程将读取的上行数据封装后， 通过 IP 隧道经第一物 理接口发送到移动锚点。

结合第三方面的第二种可能的实现方式， 在第四种可能的实现方式中， 处理器将第一物理接口将从移动锚点接收的下行数据通过 IP 隧道发送到切 换服务进程； 处理器调用切换服务进程以将下行数据解封装后， 将解封装的 下行数据通过字符设备驱动写入虚拟接口； 虚拟接口将接收的解封装的下行 数据根据 IP路由表转发到应用进程。

结合第三方面或第三方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现 方式中，处理器调用切换服务进程通过以下协议之一建立与移动锚点之间的 IP隧道：用户数据报协议（ UDP )、传输控制协议（ TCP )、 IP封装 IP ( IP-in-IP )、 通用路由封装（GRE )和通用无线分组业务隧道协议（GTP )。

结合第三方面或第三方面的上述可能的实现方式，在第六种可能的实现 方式中， 用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作： 第三代合作伙伴 计划 （3GPP )、 无线局域网 （WLAN )、 码分多址（CDMA )、 全球 波互联 接入 ( WiMAX )。

上述技术方案中， 用户设备包括切换服务进程组件、 应用进程组件、 第 一物理接口和第二物理接口， 通过切换服务进程组件建立虚拟接口， 并且建 立切换服务进程组件、虚拟接口以及应用进程组件之间的通信，通过将 HoA 与虚拟接口的 IP地址绑定， 当异构网络的物理接口变更时， 改变切换服务 进程组件和移动锚点的通信，仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不 受影响， 从而支持异构网络无缝切换， 保证业务使用连续性。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作筒单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图 仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造 性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是现有技术中用户设备的操作系统的 TCP/IP协议栈的示意图。 图 2是本发明实施例的端到端 TCP/IP协议栈的示意图。

图 3是本发明实施例的用户设备的示意框图。

图 4是本发明实施例的异构网络切换的方法的示意流程图。

图 5是本发明实施例的另一用户设备的示意框图。

图 6是本发明另一实施例的异构网络切换的方法的示意流程图。

图 7是本发明实施例的用户设备内部数据转发过程的示意图。

图 8是本发明实施例的另一种用户设备的示意框图。 具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 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他实施例， 都属于本发明保护的范围。

本发明的技术方案， 可以应用于各种混网的通信系统， 例如： 全球移动 通信系统（ GSM, Global System of Mobile communication ),码分多址（ CDMA, Code Division Multiple Access )系统，通用移动通信系统（ UMTS , Universal Mobile Telecommunications System ),长期演进 ( LTE, Long Term Evolution )、 无线局域网 （WLAN, Wireless Local Area Networks )和全球微波互联接入 ( WiMAX, Worldwide Interoperability for Microwave Access )等。

用户设备 （ UE , User Equipment ) , 也可称之为移动终端 （ Mobile Terminal ), 移动用户设备， 筒称终端等， 可以经无线接入网 （例如， RAN, Radio Access Network )与一个或多个核心网进行通信， 用户设备可以是移动 终端， 如移动电话（或称为"蜂窝"电话）和具有移动终端的计算机， 例如， 可以是便携式、 袖珍式、 手持式、 计算机内置的或者车载的移动装置， 它们 与无线接入网交换语音和 /或数据。

另外， 本文中术语"系统"和"网络"在本文中常被可互换使用。 本文中术 语中的字符 "/" , 一般表示前后关联对象是一种 "或" 的关系。

图 1是现有技术中用户设备的操作系统的 TCP/IP协议栈 10的示意图。 如图 1所示， TCP/IP协议栈 10示意包括了 OSI( Open System Interconnection, 开放系统互联）模型七层协议中 LI ( Layer 1 , 网络层） 11 , L2 ( Layer 2, 数据链路层） 12, IP层 13、 TCP/UDP层 14和应用 （applications, 筒写为 APP )层 15等。 其中 L2包括多个物理接口 （IF, Interface ), 例如 IF1、 IF2 至 IFn等， 其中 n指示序列号， 可以是正整数。

各种应用程序基于操作系统提供的 TCP/UDP服务进行通信。 TCP/IP层 绑定在物理接口上， 具体使用哪个物理接口进行数据传输根据当前接入的网 络确定。 当发生异构网络之间的切换时， 物理接口改变， 操作系统清除当前 接口上的 TCP/UDP连接， 同时通告应用程序物理接口变更。 会话的连续性 接下来只能最终依赖于应用程序处理， 无法保证切换过程会话连续。 当前主流操作系统并不支持异构网络无缝切换能力，如果修改操作系统 不利于规模部署， 这正是异构网络无缝切换方案难于实施的瓶颈所在。 本发 明实施例提供了一种用户设备， 可以在不修改操作系统的前提下实现异构网 络无缝切换。

图 2是本发明实施例的端到端 TCP/IP协议栈 20的示意图。 此处， 端到 端包括用户设备与网络设备， 以及网络设备之间的关系。 图 2中示出了用户 设备 21、 移动锚点 22和应用服务器 23之间的协议栈。 其中用户设备 21包 括 L1和 L2、 IP ( CoA )、 UDP、 IP ( HoA )、 UDP/TCP和 APP。 移动锚点 22 包括与用户设备 21各层对应的 L1和 L2、 IP ( CoA )、 UDP、 IP ( HoA )、 UDP/TCP和 APP, 以及与应用服务器 23各层对应的 L1和 L2、 IP ( HoA )、 UDP/TCP和 APP。 应用服务器 23包括与移动锚点 22各层对应的 L1和 L2、 IP ( HoA )、 UDP/TCP和 APP。

图中例示了基于 UDP隧道的协议栈， 可选的， UDP隧道还可以由其他 隧道技术代替， 例如 IP封装 IP ( IP-in-IP )、 通用路由封装（ General Routing Encapsulation, GRE )或通用无线分组业务隧道协议（ General packet radio Service Tunnel Protocal, GTP )等， 可以统称为 IP隧道。

用户设备 21通过无线网络例如 WLAN或 3GPP等与移动锚点 22建立 IP隧道， 且移动锚点 22与应用服务器 23建立连接。 HoA ( home address, 家乡地址） 由移动锚点分配， 在网络切换过程中始终不变。 CoA ( Core of Address, 转交地址） 由无线网络例如 WLAN或 3GPP分配， 切换过程中可 以改变。

图 3是本发明实施例的用户设备 30的示意框图。用户设备 30包括切换 服务进程组件 31、 应用进程组件 32、 第一物理接口 33和第二物理接口 34。

切换服务进程组件 31建立虚拟接口且将所述虚拟接口的 IP地址配置为 家乡地址（HoA ), 并建立所述切换服务进程组件与所述虚拟接口之间的通 信； 且还建立与所述移动锚点之间的网际互连协议（IP )隧道， 且将所述 IP 隧道绑定到当前使用的第一物理接口； 还设置 IP路由表， 其中所述 IP路由 表用于控制应用进程组件 32和所述虚拟接口之间数据的路由； 还当所述第 一物理接口切换到第二物理接口后， 将所述 IP 隧道从所述第一物理接口绑 定到所述第二物理接口， 其中所述第一物理接口和所述第二物理接口是异构 网络的两种物理接口。 应用进程组件 32根据所述 IP路由表向所述虚拟接口发送数据和接收所 述虚拟接口转发的数据。

本发明实施例的用户设备包括切换服务进程组件、 应用进程组件、 第一 物理接口和第二物理接口， 通过切换服务进程组件建立虚拟接口， 并且建立 切换服务进程组件、 虚拟接口以及应用进程组件之间的通信， 通过将 HoA 与虚拟接口的 IP地址绑定， 当异构网络的物理接口变更时， 改变切换服务 进程组件和移动锚点的通信，仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不 受影响， 从而支持异构网络无缝切换， 保证业务使用连续性。

可选的， 作为不同的实施例， 切换服务进程组件还用于在建立与所述移 动锚点之间的 IP 隧道前， 接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的 HoA。

可选的， 作为不同的实施例， 用户设备还包括字符设备驱动组件： 所述 字符设备驱动组件， 用于实现所述切换服务进程组件和所述虚拟接口之间的 通信。

可选的， 作为不同的实施例， 所述应用进程组件具体用于根据所述 IP 路由表将上行数据发送到所述虚拟接口； 所述切换服务进程组件通过所述字 符设备驱动组件读取所述虚拟接口接收的上行数据； 所述切换服务进程组件 将读取的所述上行数据封装后， 通过所述 IP 隧道经所述第一物理接口发送 到所述移动锚点。

可选的， 作为不同的实施例， 所述第一物理接口将从所述移动锚点接收 的下行数据通过所述 IP 隧道发送到所述切换服务进程组件； 所述切换服务 进程组件将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动 写入所述虚拟接口； 所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据 IP 路由表转发到所述应用进程组件。

可选的， 作为不同的实施例， 所述切换服务进程组件通过以下协议之一 建立与所述移动锚点之间的 IP隧道： 用户数据报协议（UDP )、 传输控制协 议（TCP )、 IP封装 IP ( IP-in-IP )、 通用路由封装（GRE )和通用无线分组 业务隧道协议（GTP )。

可选的， 作为不同的实施例， 所述用户设备在至少两种以下制式的异构 网络中工作： 第三代合作伙伴计划 （3GPP )、 无线局域网 （WLAN )、 码分 多址（ CDMA ), 全球微波互联接入 ( WiMAX )。 基于图 3中的用户设备，图 4是本发明实施例的异构网络切换的方法 40 的示意流程图， 包括以下内容。

S41 , 建立虚拟接口， 且将所述虚拟接口的 IP 地址配置为家乡地址 ( HoA )。

S42, 建立切换服务进程组件与所述虚拟接口之间的通信。

543, 建立所述切换服务进程组件与所述移动锚点之间的 IP隧道， 且将 所述 IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口。

544, 设置 IP路由表， 其中所述 IP路由表用于控制应用进程组件和所 述虚拟接口之间数据的路由。

S45, 当所述第一物理接口切换到第二物理接口后， 将所述 IP隧道从所 述第一物理接口绑定到所述第二物理接口， 其中所述第一物理接口和所述第 二物理接口是异构网络的两种物理接口。

本发明实施例通过建立虚拟接口， 并且建立切换服务进程组件、 虚拟接 口以及应用进程组件之间的通信， 通过将 HoA与虚拟接口的 IP地址绑定， 当异构网络的物理接口变更时， 改变切换服务进程组件和移动锚点的通信， 仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不受影响，从而支持异构网络无 缝切换， 保证业务使用连续性。

可选的， 作为不同的实施例， 在所述建立与所述移动锚点之间的 IP 隧 道前， 切换服务进程组件接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的 HoA。

可选的， 作为不同的实施例， 通过字符设备驱动实现所述切换服务进程 组件和所述虚拟接口之间的通信。

可选的， 作为不同的实施例， 所述应用进程组件根据所述 IP路由表将 上行数据发送到所述虚拟接口； 所述切换服务进程组件通过字符设备驱动读 取所述虚拟接口接收的上行数据； 所述切换服务进程组件将读取的所述上行 数据封装后， 通过所述 IP隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

可选的， 作为不同的实施例， 所述第一物理接口将从所述移动锚点接收 的下行数据通过所述 IP 隧道发送到所述切换服务进程组件； 所述切换服务 进程组件将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动 写入所述虚拟接口； 所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据 IP 路由表转发到所述应用进程组件。 可选的， 作为不同的实施例， 通过以下协议之一建立所述切换服务进程 组件与所述移动锚点之间的 IP隧道： 用户数据报协议 UDP、 传输控制协议 TCP, IP封装 IP ( IP-in-IP )、 通用路由封装 GRE和通用无线分组业务隧道 协议 GTP。

可选的， 作为不同的实施例， 异构网络包括以下至少两种制式的无线系 统： 第三代合作伙伴计划 3GPP、 无线局域网 WLAN、 码分多址 CDMA、 全 球微波互联接入 WiMAX。

图 5是本发明实施例的另一用户设备 50的示意框图。 图 5中包括切换 服务进程组件 51、应用进程组件 52、虚拟接口 53、 第一物理接口 54和第二 物理接口 55 , 以及为方便说明， 示出各组件之间的 TCP/IP协议栈 56, 以及 字符设备驱动组件 57。

切换服务进程组件 51运行在用户态， 是实现异构网络切换的核心。 可 选的， 可以通过客户端软件实现， 方便用户设备在异构网络切换技术中的规 模部署。 也可以， 通过与硬件结合， 以固件形式存在。 切换服务进程组件 51 主要完成如下工作。

切换服务进程组件 51 调用操作系统提供的应用程序接口（API , Application Program Interface)在内核态建立虚拟接口 53。 切换服务进程组件 51例如通过 MIPv4或 DSMIPv6等信令机制接入移动锚点 (如 HA), 由移动 锚点分配主机参数， 主机参数中包括 HoA; 将虚拟接口 53的 IP地址配置为 HoA。 切换服务进程组件 51可直接利用操作系统提供的 TCP/UDP服务 (如 UDP Socket接口）建立和移动锚点 (如 HA)的 IP隧道，并将该隧道绑定到当前 使用的物理接口。 切换服务进程组件 51设置用户设备的 IP路由表， 将对外 的 IP数据包路由到虚拟接口 53 ,使各种上层应用的数据通过虚拟接口 53转 发。 切换服务进程通过内部接口与虚拟接口 53 交换数据。 可选的， 内部接 口例如是字符设备驱动组件 57。异构网络间切换时由切换服务进程组件重新 绑定当前物理接口， 上层的应用进程组件 52无感知。

应用进程组件 52包括各种应用程序， 如 Skype、 QQ等。 本发明实施例 的目的是为这些应用程序提供异构网络切换时的业务连续功能。

字符设备驱动组件 57提供切换服务进程组件 51和虚拟接口 53进行通 信的方式。

TCP/IP协议栈 56为由操作系统提供的 TCP/IP连接服务， 可以参考图 2 中端到端 TCP/IP协议栈 20中的通信方式。

第一物理接口 54和第二物理接口 55是异构网络中的两种物理接口，一 般由专用芯片和驱动组件实现。 在异构网络中， 举例来说， 物理接口可以包 括 WLAN接口、 3GPP接口（包括 GSM、 UMTS或 LTE等制式）、 WiMAX接 口和 CDMA接口等， 用于支持现有异构网络中的各种制式。 图 5中切换服 务进程组件 51和第二物理接口 55之间的虚线代表当从第一物理接口 54切 换到第二物理接口 55后， 切换服务进程组件 51将与 HA或 P-GW建立的 IP/UDP隧道绑定到第二物理接口 55上。

本发明实施例的用户设备包括用户态的切换服务进程组件、应用进程组 件和内核态的虚拟接口、 物理接口及 TCP/IP协议栈等， 通过切换服务进程 组件建立虚拟接口， 并且建立切换服务进程组件、 虚拟接口以及应用进程组 件之间的通信， 通过将 HoA与虚拟接口的 IP地址绑定， 当异构网络的物理 接口变更时， 改变切换服务进程组件和移动锚点的通信， 仍保持虚拟接口和 应用进程组件之间的通信不受影响， 从而支持异构网络无缝切换， 保证业务 使用连续性。

接下来， 为了方便说明， 参考图 5的用户设备的架构， 以从 WLAN接 口切换到 3GPP接口为例， 进行异构网络切换的说明， 但本发明实施例不限 于哪两种具体物理接口之间的切换。 图 6是本发明另一实施例的异构网络切 换的方法 600的示意流程图， 包括以下内容。 其中第一物理接口为 WLAN 接口， 第二物理接口为 3GPP接口。

S610, 用户设备运行切换服务进程组件。

用户设备事先可以安装本发明实施例的客户端软件。待用户设备启动该 客户端软件后， 运行切换服务进程组件。

优选地， 通过客户端软件实现本发明实施例， 可以无需更新操作系统。 这样， 异构网络无缝切换方法筒便， 易于推广和部署

S615, 用户设备首先接入 WLAN网络， 获得 IP地址。

该 IP地址即 CoA, 将 CoA与物理接口绑定。 在异构网络切换的过程中 由于物理接口变更， CoA会更新。 接下来， 由用户设备的切换服务进程组件 完成如下工作

S620, 通过 MIPv4或 DSMIPv6等信令机制接入移动锚点， 获得移动锚 点分配的 HoA。 S625 , 然后， 调用操作系统提供的应用程序接口（API)在内核态建立虚 拟接口， 将该虚拟接口的 IP地址配置为 HoA。

本发明实施例用户设备和网络的协议栈仍旧遵循无线通信例如 3GPP标 准， 仅仅增加了用户设备基于操作系统普遍支持的虚拟接口的实现， 同样易 于推广和部署。

S630, 通过字符设备驱动组件与虚拟接口交换数据。

字符设备驱动组件仅是用于实现切换服务进程组件和虚拟接口之间通 信的一种方式， 还可以通过其他内部接口实现两者的通信。

S635 , 与移动锚点建立 IP隧道并将该 IP隧道绑定到当前使用的物理接 口。

在 WLAN网络中， 切换服务进程组件可直接利用操作系统提供的 UDP 服务， 即通过 TCP/IP协议栈建立和移动锚点如 HA的 IP/UDP隧道， 并将该 隧道绑定到当前使用的 WLAN接口。 可选的， 根据网络选用的不同 IP协议 栈， IP/UDP隧道可以由其他隧道技术代替， 例如 GTP隧道或 GRE隧道等， 此后不再赘述。

基于用户设备发起的 IP隧道机制， 对接入网络无要求， 方便了包含各 种制式的异构网络之间的切换。 此外， 支持终端通过 WLAN接入移动分组 核心网的 HA或 P-GW, 实现业务访问一致性例如运营商自营业务， 以及统 一的计费和策略控制， 从而可以筒化系统管理， 节省成本。

S640, 设置 IP路由表， 将对外的 IP数据包路由到虚拟接口， 使上层的 应用程序组件的数据通过虚拟接口转发。

可选的， 通过 IP路由表设置控制特定应用例如 Skype等通信工具转发 到虚拟接口， 以提供无缝切换服务。

此时， 切换服务进程组件与移动锚点建立了 IP/UDP隧道， 且还与虚拟 接口建立了通信， 接下来需要建立应用进程组件与虚拟接口的连接。

S645 , 应用进程组件与虚拟接口进行通信。

上层的各种应用程序如 Skype等调用操作系统 TCP/IP协议栈与虚拟接 口进行通信。

当建立了应用进程组件、 虚拟接口和切换服务进程组件之间的通信连 接， 可以进行数据的转发。 参考图 7, 具体转发流程如下。 图 7是本发明实 施例的用户设备内部数据转发过程的示意图， 其中出于清楚， 以实线代表上 行业务流， 虚线代表下行业务流。

上行 (也就是用户设备到网络)业务流， 以应用程序 Skype为例：

1、 由于设置了 IP路由表， 根据该 IP路由表， Skype的上行数据由应用 进程组件经过 TCP/IP协议栈的封装后， 先转发到虚拟接口。

2、 切换服务进程组件通过字符设备驱动组件读取虚拟接口的数据包后 通过 IP/UDP连接， 经由 WLAN接口， 将数据发送到 HA/P-GW。

下行 (也就是网络到用户设备)业务流：

1、 WLAN接口收到来自 HA或 P-GW的 IP报文， 采用了 IP/UDP隧道 封装， 由于该数据包承载于切换服务进程组件与移动锚点建立的 IP 隧道， 则首先转发给切换服务进程组件。

2、 切换服务进程组件对封装的 UDP解封装后获取 Skype的 IP报文， 然后通过字符设备驱动组件写入虚拟接口。

3、 由于该 IP报文承载于应用进程组件（Skype )创建的 TCP或 UDP 连接， 虚拟接口将 IP报文转发给应用进程组件。

S650, 用户设备移出 WLAN区域， 接入到 3GPP网络。

用户设备的 WLAN接口切换到 3GPP接口， 即从第一物理接口切换到 第二物理接口。

S655 , 当切换服务进程组件获知物理接口变更后， 将与移动锚点例如 HA或 P-GW建立的 IP/UDP隧道从 WLAN接口绑定到 3GPP接口上。

由于虚拟接口没有变化， 所以应用进程组件对物理接口的变更无感知。 上层各种应用程序如 Skype可以不中断使用业务， 具体转发流程同前所述。

出于筒洁， 本发明实施例仅示意了从 WLAN网络切换到 3GPP网络的 过程， 反之亦然。 本发明实施例异构网络中任意两个物理接口之间的切换不 做限定， 以实际物理接口为准。

本发明实施例通过建立虚拟接口， 并且建立切换服务进程组件、 虚拟接 口以及应用进程组件之间的通信， 通过将 HoA与虚拟接口的 IP地址绑定， 当异构网络的物理接口变更时， 改变切换服务进程组件和移动锚点的通信， 仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不受影响，从而支持异构网络无 缝切换， 保证业务使用连续性。

图 8是本发明实施例的另一种用户设备 80的示意框图。用户设备 80包 括处理器 81、 存储器 82、 第一物理接口 83和第二物理接口 84。 处理器 81可以是通用处理器、 数字信号处理器（DSP )、 专用集成电路 ( ASIC ), 现成可编程门阵列 （FPGA )或者其他可编程逻辑器件、 分立门 或者晶体管逻辑器件、 分立硬件组件， 可以实现或者执行本发明实施例中的 公开的各方法、 步骤及逻辑框图， 并通过总线与其他装置双向通信。 通用处 理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。 结合本发 明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为处理器执行完成，或者用处理 器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、 只读存储器， 可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、 寄存器等本领 域成熟的存储介质中。 该存储介质位于存储器 82, 处理器 81读取存储器 82 中的信息， 结合其硬件完成上述方法的步骤。 存储器 82和处理器 81也可以 整合成应用本发明实施例的物理模块，在该物理模块上存储和运行实现该本 发明实施例的程序。

存储器 82存储处理器执行以下方法所需的指令。

处理器 81调用切换服务进程， 其中所述切换服务进程用于建立虚拟接 口且将所述虚拟接口的地址配置为家乡地址（HoA ), 并建立所述切换服务 进程与所述虚拟接口之间的通信； 且还用于建立与所述移动锚点之间的网际 互连协议（ IP )隧道， 且将所述 IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口； 还 用于设置 IP路由表， 其中所述 IP路由表用于控制应用进程和所述虚拟接口 之间数据的路由； 还用于当所述第一物理接口切换到第二物理接口后， 将所 述 IP 隧道从所述第一物理接口绑定到所述第二物理接口， 其中所述第一物 理接口和所述第二物理接口是异构网络的两种物理接口。

处理器 81还调用应用进程， 其中所述应用进程用于根据所述 IP路由表 向所述虚拟接口发送数据和接收所述虚拟接口转发的数据。

可选的， 作为不同的实施例， 处理器还调用所述切换服务进程， 用于在 建立与所述移动锚点之间的 IP 隧道前， 接入所述移动锚点并获取所述移动 锚点分配的 HoA。

可选的， 作为不同的实施例， 处理器还调用字符设备驱动， 用于实现所 述切换服务进程和所述虚拟接口之间的通信。

可选的， 作为不同的实施例， 所述处理器调用所述应用进程具体用于根 据所述 IP路由表将上行数据发送到所述虚拟接口； 所述处理器调用所述切 换服务进程通过所述字符设备驱动读取所述虚拟接口接收的上行数据； 所述 处理器调用所述切换服务进程将读取的所述上行数据封装后， 通过所述 IP 隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

可选的， 作为不同的实施例， 所述处理器将所述第一物理接口将从所述 移动锚点接收的下行数据通过所述 IP 隧道发送到所述切换服务进程； 所述 处理器调用所述切换服务进程以将所述下行数据解封装后，将解封装的下行 数据通过所述字符设备驱动写入所述虚拟接口； 所述虚拟接口将接收的所述 解封装的下行数据根据 IP路由表转发到所述应用进程。

可选的， 作为不同的实施例， 处理器调用所述切换服务进程通过以下协 议之一建立与所述移动锚点之间的 IP隧道： 用户数据报协议（UDP )、 传输 控制协议（TCP )、 IP封装 IP ( IP-in-IP ), 通用路由封装（ GRE )和通用无 线分组业务隧道协议（ GTP )。

可选的， 作为不同的实施例， 用户设备在至少两种以下制式的异构网络 中工作： 第三代合作伙伴计划 （3GPP )、 无线局域网 （WLAN )、 码分多址 ( CDMA )、 全球微波互联接入（ WiMAX )。

本发明实施例通过处理器调用切换服务进程以建立虚拟接口， 并且建立 切换服务进程、 虚拟接口以及应用进程之间的通信， 通过将 HoA与虚拟接 口的 IP地址绑定， 当异构网络的物理接口变更时， 改变切换服务进程和移 动锚点的通信， 仍保持虚拟接口和应用进程之间的通信不受影响， 从而支持 异构网络无缝切换， 保证业务使用连续性。

本领域普通技术人员可以意识到， 结合本文中所公开的实施例描述的各 示例的单元及算法步骤， 能够以电子硬件、 或者计算机软件和电子硬件的结 合来实现。 这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行， 取决于技术方案的特 定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方 法来实现所描述的功能， 但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到， 为描述的方便和筒洁， 上述描 述的系统、 装置和单元的具体工作过程， 可以参考前述方法实施例中的对应 过程， 在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中， 应该理解到， 所揭露的系统、 装置和 方法， 可以通过其它的方式实现。 例如， 以上所描述的装置实施例仅仅是示 意性的， 例如， 所述单元的划分， 仅仅为一种逻辑功能划分， 实际实现时可 以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个 系统， 或一些特征可以忽略， 或不执行。 另一点， 所显示或讨论的相互之间 的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口， 装置或单元的间接耦合 或通信连接， 可以是电性， 机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作 为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元， 即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或 者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外， 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元 中， 也可以是各个单元单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元集成在一 个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使 用时， 可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 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或者该技术方案的部 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方法的全部或部分步骤。 而前 述的存储介质包括： U盘、移动硬盘、只读存储器（ ROM , Read-Only Memory )、 随机存取存储器（RAM, Random Access Memory ), 磁碟或者光盘等各种可 以存储程序代码的介质。

以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限 于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易 想到变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护 范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1. 权利要求

   1、 一种用户设备， 其特征在于， 包括切换服务进程组件、 应用进程组 件、 第一物理接口和第二物理接口：

   所述切换服务进程组件， 用于建立虚拟接口且将所述虚拟接口的 IP地 址配置为家乡地址 HoA,并建立所述切换服务进程组件与所述虚拟接口之间 的通信； 且

   还用于建立与所述移动锚点之间的网际互连协议 IP隧道， 且将所述 IP 隧道绑定到当前使用的所述第一物理接口；

   还用于设置 IP路由表， 其中所述 IP路由表用于控制应用进程组件和所 述虚拟接口之间数据的路由；

   还用于当所述第一物理接口切换到所述第二物理接口后， 将所述 IP 隧 道从所述第一网络接口绑定到所述第二物理接口，其中所述第一物理接口和 所述第二物理接口是异构网络的两种物理接口，

   所述应用进程组件， 用于根据所述 IP路由表向所述虚拟接口发送数据 和接收所述虚拟接口转发的数据。

   2、 根据权利要求 1所述的用户设备， 其特征在于：

   所述切换服务进程组件， 还用于在建立与所述移动锚点之间的 IP 隧道 前， 接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的 HoA。

   3、 根据权利要求 1或 2所述的用户设备， 其特征在于， 所述用户设备 还包括字符设备驱动组件：

   所述字符设备驱动组件，用于实现所述切换服务进程组件和所述虚拟接 口之间的通信。

   4、 根据权利要求 3所述的用户设备， 其特征在于：

   所述应用进程组件具体用于根据所述 IP路由表将上行数据发送到所述 虚拟接口；

   所述切换服务进程组件通过所述字符设备驱动组件读取所述虚拟接口 接收的上行数据；

   所述切换服务进程组件将读取的所述上行数据封装后， 通过所述 IP 隧 道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

   5、 根据权利要求 3所述的用户设备， 其特征在于：

   所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通过所述 IP 隧道 发送到所述切换服务进程组件；

   所述切换服务进程组件将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据 通过字符设备驱动写入所述虚拟接口；

   所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据 IP路由表转发到所 述应用进程组件。

   6、 根据权利要求 1至 5任一项所述的用户设备， 其特征在于， 所述切 换服务进程组件通过以下协议之一建立与所述移动锚点之间的 IP隧道： 用户数据报协议 UDP、 传输控制协议 TCP、 IP封装 IP、 通用路由封装 GRE和通用无线分组业务隧道协议 GTP。

   7、 根据权利要求 1至 6任一项所述的用户设备， 其特征在于， 所述用 户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作：

   第三代合作伙伴计划 3GPP、 无线局域网 WLAN、 码分多址 CDMA、 全 球微波互联接入 WiMAX。

   8、 一种异构网络切换的方法， 其特征在于， 包括：

   建立虚拟接口， 且将所述虚拟接口的 IP地址配置为家乡地址 HoA; 建立切换服务进程组件与所述虚拟接口之间的通信；

   建立所述切换服务进程组件与所述移动锚点之间的网际互连协议 IP 隧 道， 且将所述 IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；

   设置 IP路由表， 其中所述 IP路由表用于控制应用进程组件和所述虚拟 接口之间数据的路由；

   当所述第一物理接口切换到第二物理接口后， 将所述 IP 隧道从所述第 一物理接口绑定到所述第二物理接口， 其中所述第一物理接口和所述第二物 理接口是异构网络的两种物理接口。

   9、 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 在所述建立与所述移动 锚点之间的 IP隧道前， 所述方法还包括：

   所述切换服务进程组件接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的 HoA。

   10、 根据权利要求 8或 9所述的方法， 其特征在于， 所述建立切换服务 进程组件与所述虚拟接口之间的通信， 包括：

   通过字符设备驱动实现所述切换服务进程组件和所述虚拟接口之间的 通信。 11、 根据权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述方法具体包括： 所述切换服务进程组件通过字符设备驱动读取所述虚拟接口接收的上 行数据；

   所述切换服务进程组件将读取的所述上行数据封装后， 通过所述 IP 隧 道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

   12、 根据权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述方法具体包括： 所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通过所述 IP 隧道 发送到所述切换服务进程组件；

   所述切换服务进程组件将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据 通过字符设备驱动写入所述虚拟接口；

   所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据 IP路由表转发到所 述应用进程组件。

   13、 根据权利要求 8至 12任一项所述的方法， 其特征在于， 通过以下 协议之一建立所述切换服务进程组件与所述移动锚点之间的 IP隧道：

   用户数据报协议 UDP、 传输控制协议 TCP、 IP封装 IP、 通用路由封装 GRE和通用无线分组业务隧道协议 GTP。

   14、 根据权利要求 8至 13任一项所述的方法， 其特征在于， 所述异构 网络包括以下至少两种制式的无线系统：

   第三代合作伙伴计划 3GPP、 无线局域网 WLAN、 码分多址 CDMA、 全 球微波互联接入 WiMAX。

   15、 一种用户设备， 其特征在于， 包括处理器、 存储器、 第一物理接口 和第二物理接口：

   所述存储器存储所述处理器执行以下方法所需的指令；

   所述处理器， 用于调用切换服务进程， 其中

   所述切换服务进程用于建立虚拟接口且将所述虚拟接口的地址配置为 家乡地址 HoA, 并建立所述切换服务进程与所述虚拟接口之间的通信； 且还 用于建立与所述移动锚点之间的 ip隧道， 且将所述 IP隧道绑定到当前使用 的所述第一物理接口； 还用于设置 IP路由表， 其中所述 IP路由表用于控制 应用进程和所述虚拟接口之间数据的路由； 还用于当所述第一物理接口切换 到所述第二物理接口后， 将所述 IP 隧道从所述第一物理接口绑定到所述第 二物理接口， 其中所述第一物理接口和所述第二物理接口是异构网络的两种 物理接口；

   所述处理器， 还用于调用应用进程， 其中

   所述应用进程用于根据所述 IP路由表向所述虚拟接口发送数据和接收 所述虚拟接口转发的数据。

   16、 根据权利要求 15所述的用户设备， 其特征在于：

   所述处理器还调用所述切换服务进程，用于在建立与所述移动锚点之间 的 IP隧道前， 接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的 HoA。

   17、 根据权利要求 15或 16所述的用户设备， 其特征在于：

   所述处理器还调用字符设备驱动， 用于实现所述切换服务进程和所述虚 拟接口之间的通信。

   18、 根据权利要求 17所述的用户设备， 其特征在于：

   所述处理器调用所述应用进程具体用于根据所述 IP路由表将上行数据 发送到所述虚拟接口；

   所述处理器调用所述切换服务进程通过所述字符设备驱动读取所述虚 拟接口接收的上行数据；

   所述处理器调用所述切换服务进程将读取的所述上行数据封装后，通过 所述 IP隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

   19、 根据权利要求 17所述的用户设备， 其特征在于：

   所述处理器将所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通 过所述 IP隧道发送到所述切换服务进程；

   所述处理器调用所述切换服务进程以将所述下行数据解封装后，将解封 装的下行数据通过所述字符设备驱动写入所述虚拟接口；

   所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据 IP路由表转发到所 述应用进程。

   20、 根据权利要求 15至 19任一项所述的用户设备， 其特征在于， 所述 处理器调用所述切换服务进程通过以下协议之一建立与所述移动锚点之间 的 IP隧道：

   用户数据报协议 UDP、 传输控制协议 TCP、 IP封装 IP、 通用路由封装 GRE和通用无线分组业务隧道协议 GTP。

   21、 根据权利要求 15至 20任一项所述的用户设备， 其特征在于， 所述 用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作：

   第三代合作伙伴计划 3GPP、 无线局域网 WLAN、 码分多址 CDMA、 全 球微波互联接入 WiMAX。