CN1633797A - 用于在建立通信的过程中避免重复协商的设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种在两个同位体(202、206)之间充当媒介的网络元件(204)，当建立点对点协议会话时为在两个同位体之间交换的控制消息进行监视。存储(612)这种控制消息内的相关参数供以后使用。当检测(610)到重发的控制消息时，该网络元件基于所存储的参数处理重发的控制消息(618)，以便避免附加的协商循环。以这种方式，网络元件可以减轻非同时链路建立以及不同超时定时器的影响。

Description

用于在建立通信的过程中避免重复协商的设备及方法

技术领域

本发明总的来说涉及无线通信系统，具体地说，涉及一种用于在这种系统内基于点对点建立通信以避免重复协商的技术。

背景技术

无线通信系统在本领域中是众所周知的。这样的系统通常包括与基础设施进行无线通信的多个移动用户(MS)或通信单元。如在本领域公知的，点对点协议(PPP)通常用于在两个同位体之间建立通信。通常，同位体被实施为该同位体代表的物理平台所执行的逻辑处理。一旦建立了对等通信，就通过一个或多个中间网络元件在通信单元和在基础设施内实现目的同位体的另一个装置之间传输数据。这在图1中给出了说明。

图1具体说明了根据所谓的开放系统互联(OSI)模型的协议栈。如所示，表示了通信单元(在左边)、网络元件(中间)和互通单元(IWU)(右边)的协议栈。如本领域公知的，协议栈内的各单独层如果不是物理地，就是逻辑地在其他协议栈的相应级内终止。例如，在网络元件和IWU之间提供物理层102。同样，在网络元件和通信单元之间，实现不同的物理层协议，具体地说是所谓的IS95/IS2000协议。在图1中也说明了本领域普通技术人员公知的其他协议层。具体地说，PPP层110由通信单元和IWU端接。注意，当网络元件在有效地转发协议栈的较低级时，它如粗箭头所示的那样透明地传送关于PPP层110的数据。在通信单元和IWU的每一协议栈相继的较高层都在PPP层上建立。例如，互联网协议(IP)层112和其他较高层114经点对点协议层110交换信息。

如本领域公知的，当建立PPP连接时，在传输数据之前相应同位体加入链路参数的时间敏感协商。图2中示出了一个最优化协商的例子。如其中所示，通信单元202经一个或多个网络元件204与IWU206通信。注意，在图2中，从上到下表示时间的进行。在理想情况中，如图2的粗箭头所示，实质上同时建立通信单元202和网络元件202之间的通信链路与IWU206和网络元件204之间的通信链路。此后，如图2所示，协商包括每一同位体发送配置请求消息(REQ)以及随后及时发送确认消息。在这种情况中，如果在请求消息发送后启动的超时定时器期满之前，确认各自的目标接收到该确认，那么就是及时发送了确认。图2中示意性说明了示例性的超时定时器208。在这种情况中，超时定时器208由通信单元202在它发送配置请求给IWU206之后立即启动。如果IWU发送给通信单元的确认在超时定时器208期满之前被通信单元接收，那么对于通信单元来说就成功完成了协商。类似的处理可以基于IWU206自己的超时定时器(未示出)应用于IWU206。如果给定的同位体在它自己的超时定时器期满之前没有接收到确认，那么它就尝试通过重发其配置请求来重启协商。传统上，PPP用在有线环境中，在这种环境中在物理连接完全建立之后在同位体之间执行链路建立，因此由同位体之间超时定时器的不同引起任何影响的可能性都相对较低。

但是，在无线系统的实际实现中，同位体和网络元件之间的链路并不是总能基本上同时建立的。结果，可能破坏请求/确认交换的定时，从而必然发生附加的协商循环，而这通常是多次的。另外，通信系统内的不同同位体可以配置有不同持续时间的超时定时器。因此，经过中间网络传输请求和/或确认所引起的往往不可预测的延迟，可能会在给定超时定时器没有被配置为容许这样延迟的情况下导致协商失败。而这样的结果通常是一次或多次的协商循环。发生这样的协商循环反过来会不利地影响在同位体之间建立通信需要的建立时间。由于通信系统的整体质量部分地通过建立通信的速度来判断，因此发生多次协商会导致通信系统的用户感觉质量很差。因此，提供一种在建立PPP通信时实质上能够避免重复协商的技术将是有益的。

附图说明

图1是根据现有技术的通信系统的各种元件内协议栈之间关系的示意说明。

图2是说明点对点协议的最优化协商的时序图。

图3是根据本发明的无线通信系统的框图。

图4是说明没有同时建立通信链路而造成发生重复协商的时序图。

图5是由于超时定时器不同而造成发生重复协商的时序图。

图6是一流程图，说明一种根据本发明用于在建立对等通信时避免重复协商的方法。

图7和8是说明本发明的操作的另外的实施例的时序图。

具体实施方式

本发明提供一种用于建立PPP会话的技术，以便尽管出现非同时链路建立或不同超时定时器但实质上仍可以避免重复协商。为此，在两个同位体之间充当媒介的网络元件监视在两个同位体之间交换的消息。识别并监视在同位体之间的控制消息，并且存储这种控制消息内的相关参数供以后使用。控制或数据消息的监视并不会阻止消息被转发到他们的原始目的地。随后，当网络元件检测到控制消息重发时，它基于所存储的参数处理重发的控制消息，以避免发生附加的协商循环。在目前的优选实施例中，同位体可以包括通信单元和互通单元。此外，在本发明的另一个实施例中，为了避免重复的协商循环，网络元件所执行的处理包括丢弃控制消息的重发并且可选地发送对控制消息重发的确认给启动重发的同位体。以这种方式，网络元件可以减轻非同时链路建立和不同超时定时器的影响。参照图3-8将更容易地描述本发明。

现在参照图3，说明根据本发明的无线通信系统300。具体地说，系统300包括多个经无线源304与中间无线网络306通信的移动用户或通信单元302。对于任何给定的呼叫，中间网络306与分组网络310或电路网络314通信，分组网络310或电路网络314又连接到公共网络350，例如互联网或万维网。图3中说明的通信系统通常可以在现在的码分多址(CDMA)系统中找到。但是，本发明并不限于应用在这种CDMA系统中，而可以有利地应用于任何使用PPP在无线同位体和基于基础设施的同位体之间建立通信的无线通信系统中。

通信单元302实际上可以包括任何无线装置，但是在优选实施例中包括移动和/或便携装置，例如车内双向无线或手持无线电话。无论如何，通信单元302都经无线源304与中间网络306通信。在目前的优选实施例中，无线源304包括实现CDMA协议的RF信道。但是，本发明并不限于这一方面，无线源304也可以包括本领域公知的实现其他类型接入协议的其他类型无线信道，例如频分多址(FDMA)或时分多址(TDMA)协议。

中间网络306包括基站收发信机系统320的无线前端，基站收发信机系统耦合到一个或多个基站控制器324。然后，每一基站控制器324如本领域公知的那样又耦合到移动交换中心326。基站收发信机系统320、基站控制器324和移动交换中心326的配置和操作在本领域是众所周知的，因此在此不需要更详细地描述。如图3中进一步的描述，每一基站控制器324和移动交换中心326都包括一个或多个耦合到相应存储装置332、342的处理器330、340。每一处理器330、340可包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、及其组合或本领域普通技术人员公知的其他这种装置。同样，每一存储装置332、342可以包括易失和非易失数字存储元件，例如随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)或其等效物。具体地说，基站控制器324和移动交换中心326中提供的处理器/存储器组合可以用于实现存储在存储装置332、342中并且由处理器平台330、340执行的软件算法。

如所示，基站控制器324耦合到分组网络310，该分组网络包括IWU 308。同样，移动交换中心326耦合到电路交换网络314，该电路交换网络也包括IWU 312。如本领域公知的，IWU能使耦合到其上的装置(例如，基站控制器或移动交换中心)和网络通信。在另外的实施例中，IWU 308、312可以具体表现为如分组数据服务节点(PDSN)或接入网关这样的装置，这些装置对于本领域普通技术人员来说是公知的。注意，基站控制器324或移动交换中心是能够实现本发明的网络元件。另外，在分组和电路交换网络内的IWU308、312本身可以耦合到互联网或万维网这样的公共网络350上。

如前面所描述的，通信单元302可以经中间网络306与IWU308、312建立通信。为此，可以使用PPP，并且该PPP包括任何要求双向初始化的对等协议。非同时链路建立和不同超时定时器造成的问题以及它们对PPP建立的影响分别在图4和5中进一步描述。

现在参照图4，示出了说明发生非同时链路建立所引起的问题的时序图。(注意，在图4、5、7和8中，如图4中一样从上到下表示时间的进行)。具体来说，通信单元202尝试经网路元件204与IWU206建立通信。但是，如粗箭头所表示的，在IWU206和网络元件204之间的链路建立后通信单元202实质上才建立它到网络元件204的链路。因为IWU和网络元件之间的链路在通信单元和网络元件之间的链路之前就建立了，因此IWU在它的同位体处理被初始化后就发送请求402，该请求402在通信单元的链路建立后立刻到达通信单元。但是，因为通信单元202内的同位体处理还没有机会初始化，因此该请求消息被忽略。注意，IWU启动第一超时定时器408，以等待响应于它发送的请求402所返回的确认。

在通信单元的同位体处理被初始化后，它发送它自己的请求消息404给IWU并且，作为答复，IWU发回确认406给该通信单元。在接收IWU的确认406之后，通信单元启动第二超时定时器410，等待接收来自IWU的配置请求。回想到IWU初始发送的配置请求402由于它过早到达通信单元而被忽略。当第二超时定时器410期满时，通信单元假定它需要重启协商处理并且重发它自己的配置请求412。同样，第一超时定时器408一旦期满，IWU就重发它的配置请求414。这次，每一请求都被确认416、418，从而结束协商握手并允许呼叫建立继续。但是，配置请求412、414的重发和随后的确认所需要的附加协商实质上延迟了呼叫建立。根据协商阶段而定，这样的延迟可能大约是几毫秒直到几秒的量级，例如100msec.-2sec。

现在参照图5，示出了一个说明各个同位体的不同超时定时器持续时间的出现所引起的问题的时序图。在这种情况中，如所示，通信单元202、IWU206和网络元件204之间的链路实质上同时建立。同样，一旦在通信单元和IWU中都初始化了同位体处理，那么每一同位体都发送配置请求502、504给另一个。同样，随后响应于各自的请求502、504发送配置确认506、508。但是，在这种情况中，IWU发送确认508花费的时间比通信单元发送确认506的时间稍微长一些。各种原因，例如延迟、由于无线频率损失造成的较低层重发以及处理延迟，都会使IWU发送确认的延迟较大。

无论如何，每一同位体在发送它相应的配置请求502、504的情况下都启动超时定时器，通过该定时器来等待配置确认的响应。但是，在这种情况中，在通信单元内的第一超时定时器510的持续时间比IWU内的第二超时定时器的持续时间短。这导致通信单元发送的确认在第二定时器期满之前被IWU接收到。因此，IWU内的同位体处理假定PPP的初始链路控制阶段已经被成功初始化，并且通过发出适当的询问516开始鉴权阶段。但是，如所示的那样，第一超时定时器510较短的持续时间导致IWU发送的确认508在第一定时器期满之后才到达通信单元。作为响应，通信单元尝试重新开始协商并且重发它的配置请求514。因此，在建立PPP之前将发生至少一次附加的协商循环，从而延迟了呼叫建立。注意，在图4和5的两种情况中，网络元件204仅仅以透明方式传送控制消息(即，配置请求和确认)给各个同位体。也就是，网络元件204不知道控制消息的内容。这在图1中说明了，在图1中同位体(通信单元和IWU)中的端接协议层交换的PPP消息无改变地通过网络元件。

在图6中说明了一种用于防止图4和5中说明的问题的方法的流程图。图6中说明的方法优选地作为由中间网络内的网络元件执行的软件算法来实现。在目前的优选实施例中，图6中说明的处理由上面所述的基站控制器或移动交换中心执行。图6中说明的处理检测何时发送配置请求并且，作为响应，采取适当的动作避免进一步的协商循环。注意，图6所说明的方法包含了关于任一同位体引起图4和5中说明的问题的可能性。

在框602开始，网络元件监视在同位体之间交换的消息，以确定第一同位体是否已经发送了点对点协议控制消息，具体地说是与第一同位体的点对点协议会话的协商阶段有关的控制消息，例如配置请求。为此，网络元件不是透明地把点对点协议消息传送到他们的目的地，而是检查任何包含去往同位体的PPP层的数据的消息。具体来说，网络元件在物理链路(即，在MS和IWU与网络元件之间)建立后开始监视。此后，网络元件检查每个通过它的分组，以查找包含有指示状态为控制消息或数据消息的PPP报头的分组。如果在框602没有检测到来自第一同位体的控制消息，就意味着发送了数据消息，处理继续到框604，在那里网络元件等待可配置的预定时间周期，通常大约是几百毫秒的量级。优选地，基于在系统配置和建立期间进行的最优化测量来选择所选的特定持续时间。无论如何，在等待后，网络元件在框606确定是否已经从第二同位体接收到控制消息。如果没有，就再次表示第二同位体发送了数据消息给第一同位体，那么就假定在同位体之间已经建立点对点协议会话，并且该处理终止。在本发明的情况中，这意味着丢弃任何存储的参数(下面描述)并且停止对控制消息的监视，直到开始新的呼叫。

但是，如果在框602检测到来自第一同位体的控制消息，那么处理就继续到框608，以确定该控制消息是否是点对点协议配置请求。如果该控制消息不是配置请求，那么就表示它是确认，处理继续到框612，在那里存储包含在确认里的参数并且随后把该确认转发到它的预定目的地。实际上，确认里的参数标识了正在确认的特定配置请求。包含在配置请求和确认里的合适参数的例子包括标识、幻数、最大接收单位、地址域压缩和IP地址。随后在框602恢复处理，网络元件监视第一和第二同位体之间的消息以获得控制消息。

如果控制消息是配置请求，那么处理继续到框610，在那里确定该配置请求是否是前一次配置请求的重发。如果不是，就表示该配置请求是第一同位体发送的第一个这样的请求，那么处理就继续到步骤602。参考数字602-612所标识的这些框的处理继续，直到确定已经建立了会话(例如，如由两个同位体传输数据所确定)或直到由第一或第二同位体任一个重发配置请求。如果在框610，确定从第一或第二同位体任一个接收到重发的请求，那么处理继续到框614，在那里确定相应于该重发配置请求的确认是否之前被确认过。如果没有，就表示该发出重发请求的同位体是在没有从另一个同位体接收到配置请求之后尝试重启协商，或开始新的协商的，处理继续到框616，在那里该重发请求被转发到其预定目的地。

但是，如果之前接收的重发请求被确认过，那么处理继续到框618，在那里网络元件不是仅仅把重发请求传送到其预定目的地，而是自己基于从前一次接收的确认中存储的参数来处理该重发请求。在目前的优选实施例中，网络元件在处理重发的配置请求时丢弃该重发请求，从而防止它到达其预定目的地，并且它可以可选(但是优选的)发回确认给重发配置请求的发送方。以这种方式，网络元件能够使重发配置请求的发送方确信已经成功完成协商过程，从而避免附加的协商循环。这将参照图7和8进行进一步描述。

如图7和8的圆圈示意性表示的，根据本发明的网络元件监视在同位体之间发送的PPP消息。因此，在图7和8中，网络元件存储与IWU 206响应通信单元202发送的配置请求所发送的确认相关联的参数。随后，它识别通信单元的配置请求重发702。在图7的方案中，说明了简单丢弃重发请求702的非优选技术。在这种情况中，IWU从不接收重发请求702，因为网络元件确定它之前已经被IWU确认过。因此，重发它自己的配置请求704，因为它之前没有被确认过，该重发请求被传送到通信单元。随后，来自IWU的重发请求704被通信单元确认706。相反，图8说明了优选实施例，其中网络元件把确认802发回重发请求的发送方，即通信单元。通常，优选的确认该重发请求，以便从重发该配置请求的同位体的观点上来看能清楚地终止该握手协议。

本发明避免了在无线网络中建立PPP会话时的重复协商或握手。通过监视在两个同位体之间交换的消息以获得控制消息，并且存储相关参数，本发明使得中间网络元件能够识别将导致重复协商的重发配置请求的出现，并且能够基于存储的参数处理重发请求，以便避免发生附加协商循环。以这种方式，通过网络元件减轻了非同时链路建立以及不同超时定时器的影响。

在前述的说明中，已经参照具体实施例描述了本发明。但是，本领域普通技术人员应该意识到，在不脱离下面权利要求所阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和变化。因此，说明书和附图应该被看作是说明性而不是限制性的意思，并且所有这样的修改都意在包含在本发明的范围内。

已经参照具体实施例描述了好处、其它优点以及解决该问题的方案。但是，好处、优点、解决该问题的方案以及会使任何好处、优点或解决方案产生并更加明确的任何元素都不应被解释为对任何或所有权利要求是关键的、需要的或必需的特征或元素。如在此使用的，术语“包括”，“包含”或任何其变形都应该覆盖非独有的包含，以便包括一系列元素的处理、方法、产品或设备，这些元素不仅仅包括上述的那些元素，还可以包含没有明确列出或这种处理、方法、产品或设备中固有的其他元素。

Claims (11)

1.一种用于在通信系统中，使至少一个基础设施元件的基础设施元件在至少两个同位体的两个同位体之间建立通信的方法，所述通信系统包括通过中间网络彼此通信的至少两个同位体，并且该中间网络包括至少一个基础设施元件，该方法包括：

监视该两个同位体之间交换的至少一部分消息以获得控制消息；

存储对应于在该两个同位体之间交换的所述控制消息的至少一些参数，以便提供存储的参数；

检测来自该两个同位体之一的控制消息的重发是否发生，其中该控制消息的重发将导致两个同位体之间的重复协商；以及

基于所存储的参数处理该控制消息的重发，以便避免重复协商。

2.如权利要求1的所述方法，其中，该通信系统包括无线通信系统，该至少两个同位体包括通过中间网络与至少一个互通单元通信的至少一个无线通信单元，并且其中从该至少一个无线通信单元的一个无线通信单元发送该控制消息。

3.如权利要求1的所述方法，其中，该通信系统包括一个无线通信系统，该至少两个同位体包括通过中间网络与至少一个互通单元通信的至少一个无线通信单元，并且其中从该至少一个互通单元的一个互通单元发送该控制消息。

4.如权利要求1的所述方法，进一步包括，在检测控制消息的重发之前：

检测该两个同位体的每一个的数据发送；以及

响应于检测到该两个同位体的每一个的数据发送，丢弃所存储的参数。

5.一种用于在通信系统中，使该至少一个基础设施元件的基础设施元件在至少两个同位体中的第一同位体和第二同位体之间建立通信的方法，该通信系统包括通过中间网络彼此通信的所述至少两个同位体，并且该中间网络包括至少一个基础设施元件，该方法包括：

从该第一同位体接收去往该第二同位体的请求控制消息；

存储来自该请求控制消息的参数，以便提供存储的请求控制消息参数；

转发该请求控制消息给该第二同位体；

从该第一同位体接收去往第二同位体的请求控制消息的重发；

基于所存储的请求控制消息参数来处理所述请求控制消息的重发。

6.如权利要求5的所述方法，其中，控制消息重发的处理进一步包括丢弃该控制消息的重发。

7.如权利要求5的所述方法，其中，控制消息重发的处理进一步包括确认该控制消息的重发。

8.如权利要求5的所述方法，进一步包括，在接收第一请求控制消息的重发之前：

检测该第一同位体和第二同位体中每一个的数据传输；

响应于检测到该第一同位体和第二同位体中每一个的数据传输，丢弃所存储的请求控制消息。

9.一种用在中间网络中的设备，该中间网络构成通信系统的一部分，并且该通信系统包括通过该中间网络彼此通信的至少两个同位体，该设备包括：

至少一个处理器；以及

至少一个存储装置，该存储装置耦合到该至少一个处理器并且在其上存储指令，当由该至少一个处理器执行时引起该至少一个处理器：

监视在该两个同位体之间交换的至少一部分消息以获得控制消息；

在该至少一个存储装置中存储对应于在该两个同位体之间交换的所述控制消息的至少一些参数，以便提供存储的参数；

检测来自该两个同位体之一的控制消息的重发是否发生，其中控制消息的重发将导致两个同位体之间的重复协商；以及

基于所存储的参数来处理控制消息的重发，以便避免重复协商。

10.如权利要求9的所述设备，其中，该至少一个存储装置进一步包括指令，当该至少一个处理器执行该指令时会引起至少一个处理器：

通过丢弃控制消息的重发来处理控制消息的重发。

11.如权利要求9的所述设备，其中，该至少一个存储装置进一步包括指令，当该至少一个处理器执行该指令时会引起至少一个处理器：

通过确认所述控制消息的重发来处理所述控制消息的重发。

Images