CN1394397A - 在移动通信系统中用于具有移动因特网协议地址的移动站的切换方法 - Google Patents

在移动通信系统中用于具有移动因特网协议地址的移动站的切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于在移动通信系统中的具有移动IP(因特网协议)地址的一个移动节点(MN)的切换方法。当在MN从第一FA的区域向邻近第一FA的第二FA的区域移动时发生切换的时候，第二FA向第一FA发送一个结合更新消息，包括第二FA的IP地址和确认请求。响应于结合更新消息，第一FA向第二FA发送一个结合确认信号，包括指示连接到MN连接通话的一个对应的节点(CN)的路由器的IP隧道效应能力的一个字段。

Description

在移动通信系统中 用于具有移动因特网协议地址的移动站的切换方法
                        发明背景
1.发明领域
本发明一般地涉及在移动通信系统中的一种切换(handover)方法，具体涉及用于具有移动IP地址的移动站的切换方法。
2.相关技术说明
切换被实现来保证移动站的移动性和没有中断地连续通信。切换保持一个通话并将源基站改变到目标基站而不会引起用户注意。在执行控制操作将目标基站变成它的服务基站的时候，移动站继续通话。切换被划分为软切换和硬切换。随着向两个基站同时分配信道发生软切换，而硬切换将一个信道与目标基站连接，并从源基站释放一个已经建立的信道。
对于向移动站分配移动IP(因特网协议)地址已经积极地进行了研究，以便可靠地提供因特网服务、语音服务和其他数据服务，并同时保证移动站的移动性。利用分配给移动站的移动IP地址，虽然该移动站是在诸如韩国的原居住国登记的，该移动站也可以接收在诸如美国的其他国家的服务。移动通信系统具有一个用于定位移动站的原籍代理(home agent，HA)，并且在另一个地方的一个基站或基站控制器作为客籍代理(foreign agent，FA)。当移动站位于另一个区域的时候，它在FA中登记它的位置，并向该FA发送HA的地址以及它的登记和其他信息。该HA存储该移动站的位置信息，即FA的地址，以便执行对该移动站的位置登记。
该移动站随后可以通过该FA通信。移动站所利用来进行通信的对应节点(CN)——不论它是移动站还是系统(主机)——通过一个IP网络发送/接收数据。为了向移动站发送数据，CN通过诸如与IP网络连接的边缘路由器的一个预定的路由器向HA发送数据。该路由器随后向该HA发送从CN接收的用于该移动站的数据。该HA利用在位置登记期间存储的地址向所述FA发送数据。其后，该路由器变为传输路径中的一个节点，在该路径中CN通过所述HA向移动站发送数据。同时，由于FA可以检测到该边缘路由器的地址，CN可以直接从所述FA接收数据。因此，从所述FA到所述CN的接收路径与所述边缘路由器直接相连。在这种情况下，所述发送路径与所述接收路径不同。
作为替代方式，如果移动站要向一个CN发送一些数据，则该移动站通过在路由器中的IP分组路由选择、通过FA简单地向CN发送数据。当移动站从CN接收到数据的时候，该数据也将通过在路由器中的IP分组路由选择来发送。
即使当以这种方式在移动站和特定终端之间连接一条数据传输路径的时候，数据在连接到CN的路由器和移动站的FA之间通过IP隧道效应(tunneling)来交换。
移动站可以向另一个FA移动而不滞留在一个FA中，因为它具有移动性。在一些情况下，对于移动站不能实现通过IP隧道效应的可靠切换。更具体而言，如果移动站移向具有与第一FA连接的数据传输路径的第二FA，则必须重新执行它的位置登记。然后，第一FA向第二FA移交数据。在此，第一FA的状态是，它通过IP隧道效应向/从连接到CN的路由器发送/接收数据。但是，第一FA没有办法通知第二FA，以便可以通过IP隧道效应在CN和第二FA之间交换数据，因此阻碍了积极(active)切换的实现。
                      发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供，当在移动通信系统中具有移动IP地址的移动站通过一个IP网络与数据传输路径相连的时候的、一种积极实现切换的方法。
本发明的另一个目的在于提供，当具有移动IP地址的移动站没有位于一个HA的区域内的时候的、积极实现切换的方法。
本发明的前述和其他目的的实现是通过提供在移动通信系统中用于具有移动IP(因特网协议)地址的移动节点(MN)的切换方法。一个第一外籍代理(FA)与MN所在的区域中的MN进行无线通信，一个原籍代理(HA)登记MN的位置，一个路由器与所述HA相连，并且一个对应的节点(CN)与所述路由器相连接，以便与移动通信系统中的MN通信。当路由器可以与第一FA执行IP隧道效应的时候，该路由器通过HA向第一FA发送IP隧道效应信息。当在MN从第一FA的区域向邻近第一FA的第二FA的区域移动时发生切换的时候，第二FA向第一FA发送包括第二FA的IP地址和确认请求的一个结合更新消息。响应于该结合更新消息，所述第一FA向第二FA发送一个结合确认信号，包括指示路由器的IP隧道效应能力的一个字段。
                       附图说明
通过下面参照附图的详细说明，本发明的上述和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1图解了按照本发明的在移动通信系统中的一种网络配置，其中在一个具有移动IP地址的移动节点(MN)向另一个FA的区域移动时发生切换，在此在所述MN和第一FA之间建立了一条数据传输路径；
图2是图解按照本发明的用于切换的信号流的图；
图3A图解了按照本发明在FA之间的结合更新消息的结构；
图3B图解了按照本发明的对于从一个FA接收的结合更新消息的结合确认消息的结构。
                     具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的一个优选实施例。在下面的说明中，不详细说明公知的功能和结构，因为它们可能以不必要的细节混淆本发明。
图1图解了按照本发明的在移动通信系统中的一种网络配置，其中在一个具有移动IP地址的MN向另一个FA的区域移动时发生切换，在此在所述MN和一个FA之间建立了对话。下面将说明在按照本发明的移动通信系统中，在所述网络中的每个节点的运行、以及当具有移动IP地址的一个MN在一个FA的区域中进行数据传输/接收的时候的切换程序。
参见图1和2，一个MN(10)具有一个移动IP地址，并能够在另一个外地区域以及在一HA(40)的区域通信。如果MN(10)位于另一个区域，它通过一个典型的位置登记消息向一个对应的FA另外发送它的HA的地址，于是登记了它的位置。MN(10)可以向其登记它在除了HA、FA1(20)和FA2(30)之外的区域中的位置的各个FA与MN10无线连接。FA1(20)和2(30)可以与一HA(40)相连用于发送一位置登记信号。FA1(20)和2(30)也可以通过一个IP网络发送/接收数据。即，它们可以发送通过IP协议封装的数据，并去封装所接收的封装数据。HA(40)接收MN(10)的位置信息，并在接收到来自特定节点的数据传输请求的时候，提供位置信息或控制数据传输/接收连接。
现在说明在图1中所示的网络配置中的位置登记。当MN(10)位于FA1(20)的区域中的时候，MN(10)产生一个登记请求信号104，并向FA1(20)发送该登记请求信号104以及HA(40)的地址。随后，FA1(20)查看包含在登记请求信号104中的HA(40)的地址，并按照所接收的HA(40)的地址向HA(40)请求位置登记。对于位置登记，FA1(20)也向HA(40)发送它自己的地址。HA(40)存储关于MN(10)的当前位置的信息，并且响应于位置登记请求而执行位置登记。
下面参照图1和2说明按照本发明的当发生切换的时候每个节点的运行和信号流。
如果MN(10)在位置登记后向一个CN(60)请求数据传输，则FA1(20)向与CN(60)相连的路由器(50)发送一个数据传输路径建立请求信号。路由器(50)根据所接收的地址向CN(60)请求对话。如果CN响应该数据传输请求，则在MN(10)和CN(60)之间建立一条数据传输路径。该数据传输连接发生在步骤100。在此，MN与FA1(20)无线连接，FA1(20)通过IP网络与路由器(50)连接。路由器(50)通过一个预定网络与CN(60)连接。
当MN(10)移动到FA2(30)的区域的时候，FA1(20)向HA(40)发送一个结合警告消息102，通告MN(10)在FA1(20)的区域之外。即，随着MN10在步骤100期间逐渐漫游出FA1(20)的区域，步骤102被执行。参见图1，MN(10)从虚线标出的位置移动，即，从FA(20)的区域移向FA(30)的区域。在步骤104，MN(10)通过一个登记请求消息向FA(30)无线请求位置登记。在接收到登记请求消息的时候，在步骤106，FA2(30)向FA1(20)发送一个结合更新消息106，通告FA1(20)MN(10)已经移到FA2(30)的区域。按照本发明的结合更新消息如图3A所示。
图3A图解了按照本发明的在FA之间发送的结合更新消息的结构。参见图3A，结合更新消息由类型、更新期限(即指示MN(10)登记了多久的字段)、移动节点原籍地址、转交地址(即FA2(30)的地址)和ID(标识)构成。结合更新消息还特别包括一个确认请求消息字段A(确认)。该确认请求消息字段A被用于从FA1(20)接收信号，指示是否要建立IP隧道效应。
在接收到结合更新消息的时候，在步骤108，FA1(20)向FA2(30)发送包括与数据发送/接收相关的信息的结合确认消息108。结合确认消息108如图3B所示。图3B图解了按照本发明的、作为对于从FA2(30)接收的结合更新消息的确认消息的结合确认消息的结构。
参见图3B，结合确认消息108包括类型和指示与CN(60)相连的路由器(50)的封装能力的字段R。结合确认消息108还包括状态、移动节点原籍地址和ID。具体而言，R比特被用于在FA和与CN相连的路由器之间的IP隧道效应。HA通过正向隧道效应向FA发送IP数据。并且，FA通过正常IP路由选择路径向CN发送IP数据。但是，当FA1通过反向隧道效应向与CN连接的路由器直接发送IP数据的时候，FA2也必须通过反向隧道效应方法发送。但是，FA2不知道是否FA1通过反向隧道效应方法发送IP数据。因此，FA1必须向FA2通告该方法。在FA1向FA2通告它的隧道效应方法的时候使用R比特。最好，当CN具有封装能力的时候，字段R被设置为1，当CN不具有封装能力的时候，字段R被设置为0。
在接收到结合确认消息108的时候，FA(30)准备与CN(60)通信，并在步骤110向HA(40)发送登记请求消息110。在步骤112，HA(40)向与CN(60)的连接的路由器(50)发送结合更新消息112。因此，路由器(50)准备与FA2(30)通信数据，并且在步骤114通过IP隧道效应在FA2(30)和路由器(50)之间交换数据。在此要注意的是，在步骤100建立的信道仍保持在路由器(50)和CN(60)之间。因此，当在FA2(30)和路由器(50)之间形成IP隧道效应的时候，可以在MN10和CN(60)之间获得通信，并且从FA1(20)向FA2(30)发生切换。
如上所述，本发明的优点在于，使用请求确认的结合更新消息和结合确认消息，即使在具有移动IP地址的MN在一个FA区域中、即不在一个HA的区域中通信的时候，也能在移动通信系统中积极地实现切换。
虽然参照某个优选实施例而示出和说明了本发明，但是本领域的技术人员将意识到在不脱离在所附权利要求书中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以作出各种形式和细节上的变化。

Claims (9)

1.一种在移动通信系统中的切换方法，该移动通信系统包括：一移动节点(MN)，具有一移动IP(因特网协议)地址；一第一外籍代理(FA)，用于与在MN所在的区域中的MN进行无线通信；一原籍代理(HA)，用于登记MN的位置；一路由器，与HA相连；和一相应的节点(CN)，与路由器相连，用于与MN通信来执行与第一FA的IP隧道效应，所述路由器通过HA向第一FA发送IP隧道效应信息，所述方法包括步骤：
当在MN从第一FA的区域向邻近第一FA的第二FA的区域移动时发生切换的时候，第二FA向第一FA发送一个结合更新消息，包括第二FA的IP地址和确认请求；
响应于结合更新消息，第一FA向第二FA发送一个结合确认信号，包括路由器的IP隧道效应能力的信息。
2.如权利要求1所述的切换方法，还包括步骤：在切换期间，向与MN进行无线通信的第二FA登记MN的位置信息。
3.如权利要求1所述的切换方法，还包括步骤：在切换期间，由第一FA向HA发送一个结合警告消息。
4.如权利要求1所述的切换方法，还包括步骤：在接收到结合确认消息后，通过第二FA向HA发送登记请求消息而更新MN的位置信息。
5.如权利要求4所述的切换方法，还包括步骤：当MN的位置信息被更新的时候，由HA向路由器发送结合更新消息来通知路由器MN的移动。
6.一种用于在移动通信系统的源外籍代理(FA)中的具有移动IP地址的移动节点(MN)的切换方法，包括步骤：
如果MN移动到目标FA并在源FA的区域中建立了一个数据传输/接收路径，则向一原籍代理(HA)发送一个结合警告消息；和
在从目标FA接收到一个结合更新消息的时候，向目标FA发送包括IP隧道效应状态值的一个结合确认消息，并释放在源FA和一核心网(CN)之间建立的IP隧道。
7.如权利要求6所述的切换方法，其中结合确认消息包括类型信息(类型)、指示连接到MN所连接通话的CN的一路由器的封装能力的一个字段R、一状态字段(状态)、MN的原籍地址(移动节点原籍地址)和ID。
8.一种用于在移动通信系统的一个目标FA中的具有移动IP地址的MN的切换方法，包括步骤：
在从请求切换的MN接收到登记请求消息的时候，向源FA发送一个结合更新消息；
在从源FA接收到一结合确认消息的时候，为MN向一个HA发送登记请求消息；和
在MN和目标FA之间建立一个无线信道，并在该无线信道上交换数据。
9.如权利要求8所述的切换方法，其中，结合更新消息包括类型信息(类型)、指示MN被登记的时间长度的字段(使用期限)、移动节点原籍地址、目标FA的地址(转交地址)、ID和确认请求消息字段A。
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