CN1165190C - 移动通信系统点对点连接移动ppp（mppp）的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信包分多址PDMA系统无线链路的配置与控制方法，本发明提供的方法，对移动台和网络接入点两端进行配置，对用户的移动进行管理，从而使基于全IP的无线链路上能传递高速的数据。本发明在有效的带宽范围内既保证了高速的数据传输，又能为用户提供移动性的服务。

Description

移动通信系统点对点连接移动PPP(MPPP)的控制方法

                      技术领域

本发明涉及移动通信包分多址PDMA系统无线链路的配置与控制方法，具体涉及移动台与基站间的点对点连接的建立与配置。

                      背景技术

在目前的数字蜂窝通信网系统中，无论是全球移动通信系统GSM，还是码分多址系统CDMA，虽然支持用户的移动性，但是在移动业务上仅支持通话及相当简短的业务，由于GSM与CDMA仍然是基于电路交换，一旦在移动用户与基站间建立了连接，就要占用大量的资源，不支持大量分组数据的传输，传输的速度和效率均不高。

这种点对点技术是计算机IP网络技术与移动通信技术的融合的必然。许多计算机应用正在寻求能在无线链路传输大量的分组数据，以扩大移动通信的应用范围。同时，由于无线带宽资源的有限，使其成为一种越来越宝贵的资源，如何在有效的带宽范围内尽可能的提高数据传输的效率，是本发明所要解决的主要问题。

随着Internet日益的广泛应用，网络展现出良好的前景。目前Internet主要是为固定用户提供服务，虽然也能为移动用户提供数据服务，但数据通讯速率不高，仅能提供简短的文字传输服务，成为扩充移动业务的瓶颈，并不具有移动网的性能，因此在移动上应用受到很大的限制。

                      发明内容

本发明的目为了克服目前移动通讯技术中采用电路交换时，带来的资源浪费、数据传输速率低，以及Internet技术不支持移动性的缺陷，提供一种在移动用户和基站间的点对点连接的配置与控制方法。

在移动无线互联网MWIN系统中，对移动用户和基站进行配置，完全摒弃了传统的电路交换方式，取而带之的是一种全IP的交换方式，这样极大的利用了数据的传输带宽。这样既保证了高速的数据传输，又能为用户提供移动性的服务，为多媒体无线通讯奠定良好的传输基础。

本发明的技术方案为：

一种移动通信系统点对点连接MPPP的控制方法，建立在无线链路的基础上，以包分多址的方式在移动台和基站之间的传输数据时，MPPP配置与管理方法，包括位置管理与切换管理，包含以下几步：

MPPP链路的连接与配置；

基站在收到移动台的位置信息后，对移动台位置的管理；

在数据传输过程中，数据包在各个实体间传递过程及相应的封装形式；

链路切换时，切换协商的管理流程。

提供的点对点的数据包分组业务时，对链路两端的归属基站与移动用户的配置，以及对用户的管理。

数据的发送过程中，移动台与扇区、扇区与基站、基站与基站间数据包的传输格式。

当移动用户在休眠状态下从一个小区移动到另外小区，发生位置更新消息时的处理流程及对移动用户管理。

在激活状态下，当从一个小区漫游到另外小区时，MPPP链路的切换过程与配置。

同一基站不同扇区间的切换过程与配置。

不同基站间切换时的数据流的过程与配置。

MPPP是在移动用户端和网络接入服务器端建立点对点的连接。MPPP是处在网络IP层之下链路层中偏上的子层，其作用是为网络层数据IP包提供平滑切换进行适配，将经过MPPP封装的数据包传递到无线链路控制RLC子层中。MPPP主要对移动用户提供移动性管理，包括位置管理和切换管理。

本发明是在一个MWIN系统中，对移动台及相关的基站和扇区进行配置，建立一条数据的虚拟通道，其主要针对用户的位置管理和移动性管理，其目的的实现主要包括以下几步：

用户在基站所覆盖的范围内开机，进行位置的注册，将为移动台提供网络接入点的基站设为归属基站控制器HBSC，网络接入点为移动用户进行登记并分配资源；

移动用户根据自身的数据业务量确定应所处的状态；

若在休眠状态下进行漫游，则需对移动用户的位置进行管理，相对应的改变寻呼区的标识，甚至重新进行位置注册；

若在激活状态下进行漫游，则需对移动用户进行切换管理，相对应的改变无线链路的接入点，同时需改变与HBSC相连的拜访基站控制器VBSC的连接结构，并对其进行配置。

MPPP建立以后，在层间转发用户数据包时，其转发过程如下：

用户数据包从IP层向下传递到MPPP子层；

MPPP子层对用户数据包进行封装后，转发给RLC子层；

从RLP传来的用户数据包的解包为MPPP封装的逆过程。

本发明在有效的带宽范围内既保证了高速的数据传输，又能为用户提供移动性的服务。

                      附图说明

图1为MWIN所定义的典型网络结构图。

图2根据本发明确定的MPPP的操作流程。

图3根据本发明确定MPPP的状态及相互间的转换过程。

图4根据本发明确定的位置更新管理流程图。

图5根据本发明确定切换状态流程图。

                    具体实施方式

下面结合附图详细地描叙本发明：

图1为MWIN所定义的典型网络结构图，该系统是基于一种全IP的架构形式，整个系统由用户、基站102、以及将基站数据传递到网络的连接设备104所构成。用户可分为移动用户101和固定用户103，对于固定用户103的管理只涉及到位置管理，管理相对简单。对于移动用户101，不仅涉及到位置的管理，同时也涉及到切换的管理，管理流程比较复杂。不管是对于固定用户103、还是移动用户101，在用户准备通过基站102使用网络资源时，首先必须建立客户端与归属基站之间的点对点的连接，而基站间则是通过隧道相互连接的。由于PPP连接与隧道的结合运用，就保证了用户准确接收发往自己数据包。

当用户开机准备使用网络资源，在接入网络的过程中，需要对用户的合法身份进行鉴权，如果鉴权成功，服务器端立即为用户分配资源，并保持PPP的连接。如果鉴权不成功，则认为用户的身份不合法，不为该用户分配资源。

MPPP链路两端配置一完成，并且用户身份认证合法，则在基站端102为用户提出资源预留申请。由于无线链路中频带资源相当宝贵，如果无线用户此时并没有立即使用网络资源，此时我们定义用户处于休眠状态，则仅在基站端102保留用户相关的注册信息，在这种情况下，如果用户被激活，则由用户提出无线链路资源的中请，并同时在属于该基站的扇区内分配无线链路资源。

该系统的一个明显优势是针对移动用户101具有良好的位置管理和切换管理功能，位置管理是移动系统对移动用户101的位置信息进行注册和维护，是判断用户是否处于移动状态的前提条件。切换管理是赋予用户具有移动性的功能。对于非移动用户103，基站102仅处理用户的位置信息，不涉及到移动切换的功能，而对于移动用户101，在用户处于激活状态时，移动切换的策略与性能将处于相当重要的位置，因此，下文所提到的用户均是指移动用户，只是将固定用户视作移动用户的特殊情况。下文将对移动性管理进行较为详细的说明。

表1表示出了MWIN系统层次之间的关系，MPPP位于IP之下RLC之上，其协议结构层次与OSI系统结构一致，MPPP为IP提供平滑适配。该协议是全IP结构，支持普通IP业务和移动业务，MPPP对IP数据包进行PPP封装后，对用户数据提供透明的传输服务。

在数据链路层中存在有三个子层，分别为媒体接入层、无线链路接入控制、以及MPPP连接控制。三个子层中，无线链路层和媒体接入层主要存在于移动台与无线接入点之间，而MPPP则存在于移动台与HBSC之间，经过无线接入基站，其跨度比较大，有一套比较复杂的控制规程，在链路的连接和终止、以及移动台无线漫游中占有相当重要的地位。在系统的流程中，MPPP连接的建立优先于任何IP数据包的交换，移动台要与接入网之间交换数据包，必须首先建立数据链路层的PPP连接。PPP连接为带有自寻址功能的数据包提供了数据传输的载体。

表1本发明确定的MPPP与子层间位置关系图

PPP子层与其上的IP网络层紧邻，PPP连接的建立，可为IP数据包提供数据传输的通道，接入网将对移动台的接入服务提供认证和鉴权，接着初始化数据链路层。在MPPP子层链接建立以后，网络层协议和进程被执行，建立数据链路的连接。IP层与MPPP子层的层间原语包含数据包的发送或接收的请求和响应。

PPP连接是建立在RLC子层之上的，PPP连接系列控制规程需经过RLC控制才能得以完成。一方面，PPP数据包经过RLC的分割和封装后得以转发，另一方面，RLC将收到的数据包进行重组和解封后交给PPP子层进行处理。RLC保证了PPP连接的准确性。

图2为MPPP的操作流程，MPPP是移动台和归属基站控制器HBSC之间的数据链路协议，在该系统中即为移动节点与基站控制器之间的链路协议。在移动台和HBSC之间的IP数据包交换之前，MPPP必须建立起来，作为数据通信的承载通路。当移动台在基站信号覆盖区开机201，并获取无线链路202，如需请求使用网络资源，MPPP将通过移动台和接入网归属服务器之间的协商，对移动台和归属基站进行配置203，包括链路控制协议LCP、网络控制协议NCP和IP控制协议IPCP的协商；MPPP连接建立204，如果在MPPP的低层没有建立链路连接，或者该连接建立不成功，则接入网将清除MPPP的连接状态；在接入功能中，必须为连接的建立进行接入注册，建立相关的位置登记信息205；在移动台进行申请使用网络直资源时，移动台可以使用指定的IP地址或从接入网中获得IP地址，到接入网中进行注册，建立与接入网的连接。如果在MPPP连接过程中还使用鉴权功能，那么鉴权请求还将发往AAA服务器；在连接建立以后，进行用户判断状态206，用户可以处于休眠状态，也可以处于一种激活状态，在休眠状态下，如果用户改变接入点，则需进行位置更新，重新发起位置的注册；在激活状态下，用户在漫游时可以改变网络的无线接入点；再进行数据服务207；在网络服务终止时，执行去注册过程也就是MPPP连接的终止208，并辞放移动用户和HBSC之间的网络资源。无论PPP连接何时终止，接入网都将清除无线链路的连接。如果BSC收到移动台的IP包，而移动台未与BSC建立PPP连接，则该IP包将被丢弃。BSC支持PPP连接的休眠时钟，当休眠时钟到期时，BSC终止PPP的连接，并且释放无线链路连接。

图3描述了移动接入状态，根据移动用户开机后不同的操作情况可分别为：空闲状态301、休眠状态302以及激活状态303。在空闲状态301下，用户可能未在基站获得无线接入点，或者网络实体中可能存在无效的位置记录，等待定时删除，移动站在空闲状态301下，仍然能捕捉有效的无线链路消息。如捕捉到有效的无线链路接入点，则可以重新建立MPPP的连接。

MPPP连接建立后，如果在一定时间内没有数据服务，则移动用户将进入休眠状态302，位置寻呼区并没有记录精确的寻呼范围。休眠状态302向活跃状态303转换有两种方式：主动式与被动式。在主动式的情况下，移动用户主动发起发出数据传输，此时，基站控制器应记录移动用户的准确接入点；在被动情况下，基站控制器在其寻呼区中进行广播，移动用户收到呼叫请求后立即进行响应，基站控制器记录移动用户的精确接入点。

激活状态303向休眠状态302的转化：当移动用户在最大休眠时长内没有收发数据，则认为数据服务结束，移动用户从激活状态303转向休眠状态302，此时基站控制器记录移动用户的网络接入点和模糊的无线接入点。

无论是用户处于休眠状态302还是处于激活状态303，当超出基站的覆盖区时，将失去网络接入点，此时，移动台的状态将转变为空闲状态301。

位置管理，即网络实体采用适当的方式追踪移动终端MS的无线接入点，记载在相应的网络实体中，维护从网络接入点到无线接入点的路由；同时，当有指向MS的数据包到达，即发生位置寻呼409过程时，必须确定MS的精确的无线接入点。位置管理路由记载与维护工作由位置更新操作完成，而呼叫无线接入点定位由寻呼过程完成。位置管理包含开机位置注册与去注册、休眠状态下位置更新、位置寻呼过程。

对于开机位置注册过程，移动站建立与基站的归属关系。首先，移动站在某扇区SC覆盖范围内开机，获得无线传输通道资源，向扇区SC对应的基站BSC发送位置注册请求消息，若BSC收到注册消息并且成功的为移动台分配了网络连接资源，则发起MPPP连接建立过程，完成用户身份验证、网络协议的协商等过程。如这过程操作超时，需释放资源。成功建立MPPP连接后，BSC确定移动用户的HBSC。关机位置去注册与开机位置注册过程相反。

休眠状态下位置更新过程，如图4，是移动台在休眠状态401下，漫游到新的扇区和基站，探测到服务区406的变化，获取无线链路连接后发起的位置更新请求；否则进行位置寻呼409，是进入激活410，否则进入休眼状态401，若是基站内407的位置更新，仅需更新寻呼区的标识408，若是在基站间402的更新，则将原来BSC切换到新的BSC，即更改拜访基站控制器VBSC405，释放原来BSC中为用户分配的资源，并通知HBSC。

变更网络接入点，是在寻呼区间与归属基站间的距离在门限403范围之外，发生的位置重新注册404过程，同时释放原有资源。

图5为用户的切换管理。系统在激活状态501下，从一个小区漫游到另外一个小区，涉及到位置的更新与寻呼区的变化，我们称之为位置管理。此时，当移动用户从一个小区漫游到另一个小区时，为保证通讯的连续性，需要对移动台的无线接入点进行变更，这个过程被成为切换管理。

切换分为正常切换502与紧急切换503。当处于活跃状态的的移动台从一个小区漫游到另外一个小区，并且探测到从临近小区可能获得更好的信号传输质量，则在原扇区向基站发起正常切换请求，根据新旧扇区是否属于同一基站控制管理区域，切换可以分为基站间切换505和基站内切换504。紧急切换是指：当正常切换过程无法完成到新扇区和新基站的平滑切换，或原扇区的信号质量不足以完成正常切换等情况下，直接由用户在新扇区发起紧急切换请求。紧急切换也分为基站内切换506和基站间切换507。

Claims (9)

1、一种移动通信系统宽带通信点对点连接MPPP的控制方法，建立在无线链路的基础上，以包分多址的方式在移动台和基站之间的传输数据时，MPPP配置与管理，包括位置管理与切换管理，含以下几步：

MPPP链路在移动过程中动态连接过程与配置形式；

基站收到移动台的位置信息后，对移动台位置的动态管理具体过程；

链路切换时，切换协商的过程管理与资源调度；

在数据传输过程中，数据包在各个实体间传递方式及相应的封装形式。

2、根据权利要求1所述的控制方法，其中所述MPPP提供的点对点的数据包分组业务时，对链路两端的归属基站与移动用户的链路配置与资源协商具体方式。

3、根据权利要求1所述的控制方法，数据的发送过程中，移动台与扇区、扇区与基站、基站与基站间数据包的转发封装格式。

4、根据权利要求1所述的控制方法，当移动用户在休眠状态下从一个小区移动到另外小区，发生位置更新消息时的处理流程、对移动用户管理的方式，及传输信息的配置具体方式。

5、根据权利要求1所述的控制方法，在激活状态下，当从一个小区漫游到另外小区时，MPPP链路发生切换时信息配置具体方式。

6、根据权利要求5所述的控制方法，同一基站不同扇区间的切换过程与配置。

7、根据权利要求5所述的控制方法，不同基站间切换时的数据流的过程、配置与信息流的处理方式。

8、根据权利要求1所述的控制方法，用户的位置管理和移动性管理，包括以下几步：

用户在基站所覆盖的范围内开机，进行位置的注册，将为移动台提供网络接入点的基站设为归属基站控制器HBSC，网络接入点为移动用户进行登记并分配资源；

移动用户根据自身的数据业务量确定应所处的状态；

若在休眠状态下进行漫游，则需对移动用户的位置进行管理，相对应的改变寻呼区的标识，甚至重新进行位置注册；

若在激活状态下进行漫游，则需对移动用户进行切换管理，相对应的改变无线链路的接入点，同时需改变与HBSC相连的拜访基站控制器VBSC的连接结构，并对其进行配置。

9、根据权利要求1所述的控制方法，MPPP建立以后，在层间转发用户数据包时，用户IP层数据包经过MPPP子层向RLC子层传输的封装格式。

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