CN1794869A - 一种基于资源优化实现r3接口迁移的方法及系统 - Google Patents

一种基于资源优化实现r3接口迁移的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于资源优化实现R3接口迁移的方法，该方法由R3模块在基于资源优化确认需要进行R3接口迁移时，选定进行迁移的MSS/SS，并确定目标FA所对应的R3接口，之后向MIP client模块请求切换；MIP client模块在收到切换请求后，发送注册请求到HA，由HA基于目标FA所对应的R3接口建立数据通路，并创建相应的上下文；RM模块在确认迁移成功后，维护所创建的数据通路及上下文。本发明同时还公开了一种基于资源优化实现R3接口迁移的系统。本发明提供了基于资源优化对R3接口进行迁移的方案。该方案解决了现有技术中只有在MSS/SS进行小区间切换时才能进行R3接口迁移的问题。

Description

一种基于资源优化实现R3接口迁移的方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更确切地说是涉及一种基于资源优化实现R3接口迁移的方法及系统。
背景技术
IEEE 802.16定义了固定宽带无线接入(BWA)的无线城域网标准，其包括IEEE 802.16a、IEEE 802.16d和IEEE 802.16e。而WiMAX为世界微波接入互操作性行业组织，旨在提升IEEE 802.16系列空口协议在全球的推广和应用。
目前，WiMAX提供了如图1所示的端到端参考模型，该参考模型包括移动台/用户站(MSS/SS)、接入服务网络(ASN)和连接服务网络(CSN)。
其中，MSS/SS为用户设备，用户通过使用该设备接入WiMAX网络。
ASN用于为WiMAX终端提供无线接入服务的网络功能集合，ASN中包括基站(BS)和ASN网关(ASN GW)。ASN的参考模型如图2所示。ASN主要通过BS提供与MSS/SS的连接、无线资源管理、测量与功率控制、空口数据的压缩与加密等；并通过ASN GW为MSS/SS的认证、授权和计费提供代理(proxy)功能，支持NSP的网络发现和选择功能，并为MSS/SS提供诸如IP地址分配之类的L3信息Relay功能；ASN还可以提供诸如ASN的内切换、MSS/SS寻呼和位置管理、ASN-CSN间隧道管理及拜访位置注册等其它功能。
CSN类似于移动通信系统中的核心网，用于为WiMAX终端提供IP连接服务，其主要提供MSS/SS的IP地址分配、Internet接入、AAA proxy或server功能，还提供基于用户的授权控制、ASN到CSN的隧道、WiMAX用户的计费以及运营商之间的结算等功能。
目前WiMAX关于NWG PMIP Inter ASN Mobility的草案中，定义了由于MSS/SS的移动触发R3接口迁移的方案，即如果MSS/SS在不同的BS间移动，则会触发R3接口迁移。其迁移情况如图3所示，该图中的ASN GW与外部代理(FA)为同一个设备。MSS/SS原来位于BS1下属的小区中，且MSS/SS通过BS1、ASN GW1与CSN中的加强代理(HA)交互，如果MSS/SS移动到BS2下属的小区中，则该MSS/SS需要通过BS2、ASN GW2与HA交互。由此可以看出，该MSS/SS的小区间切换导致了空口切换、ASN GW与BS间的R6接口切换，并且HA与FA间的R3接口也随之进行了迁移。
在上述迁移中，MSS/SS的移动可能是因用户移动而导致MSS/SS的主动移动；也可能是因网络资源优化而导致的MSS被动移动，即网络基于资源优化将MSS/SS切换到其他小区。实际上，网络资源优化并不一定会导致MSS/SS的小区间切换，也就是说，资源优化并不一定要改变空口及ASN GW与BS间的R6接口，但资源优化通常需要改变FA与HA间的通道，即出现FA与HA问的R3接口的迁移。而目前并没有针对这种情况的迁移方案。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的主要问题在于提供一种基于资源优化实现R3接口迁移的方法，以使网络能够在不引起MSS/SS小区间切换的情况下，基于资源优化实现R3接口迁移，从而达到资源优化的目的。
本发明同时还提供了一种基于资源优化实现R3接口迁移的系统。
本发明的一种基于资源优化实现R3接口迁移的方法，适用于微波接入全球互通WiMAX网络，预先定义用于请求迁移R3接口的R3切换请求消息，及用于返回迁移结果的R3切换响应消息，该方法进一步包括以下步骤：
a.资源管理RM模块在根据自身的资源管理策略及用户/业务流的QoS保证策略确定自身资源不能满足/保证用户/业务流的QoS要求时，触发R3接口迁移，选定进行迁移的移动台/用户站MSS/SS，并确定迁移后的目标外部代理FA所对应的R3接口，之后向移动IP客户端MIP client模块发送包含该MSS/SS信息及该R3接口信息的R3切换请求消息；
b.MIP client模块在收到R3切换请求消息后，将注册请求发送到加强代理HA，由HA建立该MSS/SS与本HA之间基于所述请求消息发送来的R3接口的数据通路，并由HA创建该数据通路的上下文，MIP client模块之后将包含所述数据通路的上下文信息的响应消息发送到RM模块；
c.RM模块根据收到的响应消息确定迁移成功后，维护该目标FA对应R3接口的数据通路以及相应的上下文。
所述步骤a中，所述RM模块确定需要执行网关迁移的MSS/SS为：确定需要执行网关迁移的MSS/SS，并确定该MSS/SS中的所有session信息均需要执行R3接口迁移；所述R3切换请求消息中包含的MSS/SS信息为：MSS/SS的标识信息；
所述步骤c进一步包括：RM模块释放与原FA对应R3接口相应的数据通路及上下文信息。
所述步骤a中，所述RM模块确定需要执行网关迁移的MSS/SS为：确定需要执行网关迁移的MSS/SS，并确定该MSS/SS中的部分会话session需要执行R3接口迁移；所述R3切换请求消息中包含的MSS/SS信息为：MSS/SS的标识信息，以及该部分session的信息；
所述步骤c进一步包括：RM模块从原FA对应R3接口的相应数据通路的上下文信息中删除该部分session的信息。
所述session的信息为：该session ID、该session的IP地址以及分配该IP地址的HA的信息。
所述步骤a中，所述R3切换请求消息中包含的R3接口信息为：迁移后的目标FA的地址信息。
所述步骤b中，MIP client模块在收到R3切换请求消息后，进一步包括：向RM模块返回用于表示正在进行迁移处理的响应消息。
所述步骤a中，所述RM模块向MIP client模块发送R3切换请求消息为：RM模块通过内部接入服务网络移动管理Intra ASN MM模块将该R3切换请求消息发送给MIP client模块；
所述MIP client模块向RM模块返回响应消息为：MIP client模块通过Intra ASN MM模块向RM模块返回响应消息。
所述步骤b中，所述MIP client模块与HA模块之间交互的消息通过FA模块进行转发。
所述RM模块位于服务网关设备内，或者位于目标网关设备内，或者是独立的一个设备内。
本发明的一种基于资源优化实现R3接口迁移的系统，适用于WiMAX网络，其特征在于，该系统包括：RM模块、MIP client模块及HA模块，其中，
RM模块，用于根据资源优化确定需要迁移的MSS/SS，确定迁移后的目标FA所对应的R3接口，并根据所确定的MSS/SS及R3接口向MIP client模块发送R3切换请求消息，以及在根据MIP client模块返回的响应消息确认迁移成功后，维护目标网关所对应的R3接口及相应的上下文；
MIP client模块，用于向HA模块发送包含该MSS/SS信息及R3接口信息的注册请求，并将HA模块返回的注册响应发送到RM模块；
HA模块，用于根据注册请求建立所述MSS/SS与HA之间基于所述注册请求发送来的R3接口的数据通路，创建该数据通路的上下文，以及将所建立的数据通路的上下文信息通过注册响应发送给MIP client模块。
所述MIP client模块进一步用于在收到R3切换请求消息后，向RM模块返回用于表示本模块正在进行迁移处理的响应消息。
该系统中进一步包括：Intra ASN MM模块，用于中转RM模块与MIPclient模块间的消息。
该系统中进一步包括：FA模块，用于中转HA模块与MIP client模块间的消息。
所述RM模块进一步用于：
在MSS/SS中所有的session信息均需要执行R3接口迁移时，释放与原FA的R3接口相应的数据通路及上下文信息；
在MSS/SS中部分session信息需要执行R3接口迁移时，从原FA的R3接口相应的数据通路的上下文信息中删除该部分session的信息。
本发明方案通过预先设定R3切换请求消息及R3切换响应消息，并通过RM模块在确定自身资源不能满足或保证用户/业务流的QoS要求时，触发R3接口的迁移，实现了基于资源优化触发R3接口的迁移，弥补了现有技术只能在MSS/SS进行小区间切换时进行R3接口迁移的不足。
另外，触发R3接口迁移的RM模块可以是服务网关设备内的RM模块，也可以是目标网关设备内的RM模块，还可以是独立于其他任何一个设备内的RM模块，即本发明方案提供了多种触发迁移的实现方案。
附图说明
图1为目前WiMAX网络中端到端的参考模型图；
图2为目前ASN的参考模型图；
图3为目前基于MSS/SS的小区间切换触发R3接口迁移的效果图；
图4为本发明方案的实现流程图；
图5为本发明具体实施例的消息流时序图；
图6为本发明方案的R3接口迁移效果图
图7为本发明方案的系统结构图。
具体实施方式
本发明方案主要是由RM模块根据网络与用户/业务流的资源情况触发R3的接口迁移。下面结合附图及具体实施例对本发明方案作进一步详细的说明。
本发明方案的实现流程如图4所示，对应以下步骤：
步骤401、预先定义用于请求迁移R3接口的R3切换请求消息(R3_Relocate.request)，以及用于返回迁移结果的R3切换响应消息(R3_Relocate.reply)。
步骤402、RM模块在根据自身的资源管理策略及用户/业务流的QoS保证策略确定自身的资源不能满足，或不能保证用户/业务流的QoS要求时，触发R3接口迁移，选定进行迁移的MSS/SS，并确定迁移后的目标FA所对应的R3接口，之后发送R3_Relocate.request消息到MIP client模块。
触发R3接口迁移的RM模块可以是位于服务网关设备内的RM模块，即服务网关内的RM模块在确认本服务网关不能满足用户/业务流的QoS需求时，触发R3接口迁移；也可以是位于目标网关设备内的RM模块，即目标网关内的RM模块在确认当前的服务网关不能满足用户/业务流的QoS需求时，触发R3接口迁移。当然，该RM模块还可以是位于一个单独的设备中。
该R3_Relocate.request消息中包含该MSS/SS信息以及所确定的R3接口的信息。
该R3_Relocate.request消息中还可以包含事务标识，用于在之后的交互过程中进行消息之间的匹配。
所确定的R3接口的信息为：迁移后的目标FA的地址信息。
另外，RM选定进行迁移的MSS/SS时，可以将该MSS/SS中所有的session都进行迁移，也可以将该MSS/SS中的一部分session进行迁移。如果是前一种情况，则RM模块所发送的R3_Relocate.request消息中包含的MSS/SS信息应该为：MSS/SS的标识信息；如果是后一种情况，则该MSS/SS信息应该为：MSS/SS的标识信息，以及需要迁移的这部分session的信息，且session信息通常为：该session的ID、IP地址，以及分配该IP地址的HA的信息。
步骤403、MIP client模块在收到R3_Relocate.request消息后，将注册请求发送给HA模块。
所发送的注册请求中同样包含该MSS/SS信息及R3接口信息。
由于HA模块与MIP client模块之间通常还设有FA模块，因此该注册请求可以由FA模块进行转发。类似地，HA模块在返回响应消息时，也可以通过FA模块进行转发。
另外，该MIP client模块在收到R3_Relocate.request消息后，还可以向RM模块返回用于表示正在进行迁移处理的响应消息。该响应消息具体可以是步骤401中预设的R3_Relocate.reply消息，不过需要在该消息中设置busy标识，用以表示当前正在进行迁移处理。
步骤404、HA在收到该注册请求后，确定该MSS/SS以及目标FA的R3接口信息，之后建立该MSS/SS与本HA之间基于所述R3接口的数据通路，并创建该数据通路的上下文，之后向该MIP client模块发送相应的注册响应。
如果建立成功，则该注册响应消息中应携带该数据通路的上下文信息；否则，该响应消息中应携带建立失败的信息。
步骤405、该MIP client模块在收到注册响应后，向RM模块返回相应的R3_Relocate.reply消息。
同样，如果建立成功，则该R3_Relocate.reply消息中应携带该数据通路的上下文信息；否则，该R3_Relocate.reply消息中应携带建立失败的信息。
步骤406、RM模块在收到该R3_Relocate.reply消息后，如果该消息中携带了数据通路的上下文信息，则说明迁移成功，之后该RM模块即可维护该数据通路以及相应的上下文。
通过RM模块的维护，在迁移成功后，与该MSS/SS相关的后续数据报文将会转发到目标ASN GW。
如果步骤402中RM模块确定将MSS/SS中的所有session进行迁移，则本步骤中RM模块可以直接释放与原有FA对应的R3接口相应的数据通路及上下文信息；如果本步骤中RM模块释放的只是MSS/SS中的部分session，则本步骤中RM模块不能直接释放该数据通路及上下文，只能从该上下文中删除该部分session的信息。
通过上述流程，即可基于资源优化实现R3接口的迁移。
另外，上述流程中，RM模块在将R3_Relocate.request消息到MIP client模块时，可以是直接发送，也可以是将该消息发送给Intra ASN MM模块，由该Intra ASN MM模块将该消息转发给MIP client模块。相应地，MIP client模块返回R3_Relocate.reply消息时，也可以通过Intra ASN MM模块进行中转。
本发明方案中，基于Intra ASN MM模块中转实现R3接口迁移的消息流时序如图5所示，其中，FA与ASN GW位于同一设备中，MIP client模块与Authenticator位于同一设备中。
下面再以图6中的迁移情况为例，对基于本发明方案实现迁移的结果进行描述，其中，FA与ASN GW位于同一设备中，并设定MSS/SS中的所有session均需要迁移。MSS/SS最初通过BS1、ASN GW2及ASN GW1与HA模块连接，即需要通过R6、R4及R3所对应的数据通路与HA交互，其中，ASN GW1是服务网关，即为服务FA。在RM根据资源优化确定需要对该MSS/SS进行迁移后，确定ASN GW2为目标网关，即为目标FA，因此，基于本发明方案，就将ASN GW1与HA间的原有R3接口迁移到ASN GW2与HA间的R3接口。由此可以看出，基于本发明方案，终止了图6中R4接口的数据转发，重定向了R3接口，优化了业务的传输路由，并对网络的负载进行了调整。
本发明中的RM模块、MIP client模块及HA模块构成了基于资源优化实现R3接口迁移的系统，该系统结构如图7所示。各模块实现的功能如前所述，现再对这几个模块所实现的功能作简单描述：
RM模块，用于根据资源优化确定需要迁移的MSS/SS，确定迁移后的目标FA所对应的R3接口，并根据所确定的MSS/SS及R3接口向MIP client模块发送R3切换请求消息，以及在根据MIP client模块返回的响应消息确认迁移成功后，维护目标网关所对应的R3接口及相应的上下文。RM模块还可以进一步用于：在MSS/SS中所有的session信息均需要执行R3接口迁移时，释放与原FA的R3接口相应的数据通路及上下文信息；在MSS/SS中部分session信息需要执行R3接口迁移时，从原FA的R3接口相应的数据通路的上下文信息中删除该部分session的信息。
MIP client模块，用于向HA模块发送包含该MSS/SS信息及R3接口信息的注册请求，并将HA模块返回的注册响应发送到RM模块。MIP client模块还可以进一步用于在收到R3切换请求消息后，向RM模块返回用于表示本模块正在进行迁移处理的响应消息。
HA模块，用于根据注册请求建立所述MSS/SS与HA之间基于所述注册请求发送来的R3接口的数据通路，创建该数据通路的上下文，以及将所建立的数据通路的上下文信息通过注册响应发送给MIP client模块。
该系统中还可以进一步包括：Intra ASN MM模块，用于中转RM模块与MIP client模块间的消息。还可以进一步包括：FA模块，用于中转HA模块与MIP client模块间的消息。
以上所述仅为本发明方案的较佳实施例，并不用以限定本发明的保护范围。

Claims (14)

1、一种基于资源优化实现R3接口迁移的方法，适用于微波接入全球互通WiMAX网络，其特征在于，预先定义用于请求迁移R3接口的R3切换请求消息，及用于返回迁移结果的R3切换响应消息，该方法进一步包括以下步骤：
a.资源管理RM模块在根据自身的资源管理策略及用户/业务流的QoS保证策略确定自身资源不能满足/保证用户/业务流的QoS要求时，触发R3接口迁移，选定进行迁移的移动台/用户站MSS/SS，并确定迁移后的目标外部代理FA所对应的R3接口，之后向移动IP客户端MIP client模块发送包含该MSS/SS信息及该R3接口信息的R3切换请求消息；
b.MIP client模块在收到R3切换请求消息后，将注册请求发送到加强代理HA，由HA建立该MSS/SS与本HA之间基于所述请求消息发送来的R3接口的数据通路，并由HA创建该数据通路的上下文，MIP client模块之后将包含所述数据通路的上下文信息的响应消息发送到RM模块；
c.RM模块根据收到的响应消息确定迁移成功后，维护该目标FA对应R3接口的数据通路以及相应的上下文。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a中，所述RM模块确定需要执行网关迁移的MSS/SS为：确定需要执行网关迁移的MSS/SS，并确定该MSS/SS中的所有session信息均需要执行R3接口迁移；所述R3切换请求消息中包含的MSS/SS信息为：MSS/SS的标识信息；
所述步骤c进一步包括：RM模块释放与原FA对应R3接口相应的数据通路及上下文信息。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a中，所述RM模块确定需要执行网关迁移的MSS/SS为：确定需要执行网关迁移的MSS/SS，并确定该MSS/SS中的部分会话session需要执行R3接口迁移；所述R3切换请求消息中包含的MSS/SS信息为：MSS/SS的标识信息，以及该部分session的信息；
所述步骤c进一步包括：RM模块从原FA对应R3接口的相应数据通路的上下文信息中删除该部分session的信息。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述session的信息为：该session ID、该session的IP地址以及分配该IP地址的HA的信息。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a中，所述R3切换请求消息中包含的R3接口信息为：迁移后的目标FA的地址信息。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤b中，MIP client模块在收到R3切换请求消息后，进一步包括：向RM模块返回用于表示正在进行迁移处理的响应消息。
7、根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于所述步骤a中，所述RM模块向MIP client模块发送R3切换请求消息为：RM模块通过内部接入服务网络移动管理IntraASN MM模块将该R3切换请求消息发送给MIP client模块；
所述MIP client模块向RM模块返回响应消息为：MIP client模块通过IntraASN MM模块向RM模块返回响应消息。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤b中，所述MIP client模块与HA模块之间交互的消息通过FA模块进行转发。
9、根据权利要求1所述得方法，其特征在于，所述RM模块位于服务网关设备内，或者位于目标网关设备内，或者是独立的一个设备内。
10、一种基于资源优化实现R3接口迁移的系统，适用于WiMAX网络，其特征在于，该系统包括：RM模块、MIP client模块及HA模块，其中，
RM模块，用于根据资源优化确定需要迁移的MSS/SS，确定迁移后的目标FA所对应的R3接口，并根据所确定的MSS/SS及R3接口向MIP client模块发送R3切换请求消息，以及在根据MIP client模块返回的响应消息确认迁移成功后，维护目标网关所对应的R3接口及相应的上下文；
MIP client模块，用于向HA模块发送包含该MSS/SS信息及R3接口信息的注册请求，并将HA模块返回的注册响应发送到RM模块；
HA模块，用于根据注册请求建立所述MSS/SS与HA之间基于所述注册请求发送来的R3接口的数据通路，创建该数据通路的上下文，以及将所建立的数据通路的上下文信息通过注册响应发送给MIP client模块。
11、根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述MIP client模块进一步用于在收到R3切换请求消息后，向RM模块返回用于表示本模块正在进行迁移处理的响应消息。
12、根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，该系统中进一步包括：Intra ASN MM模块，用于中转RM模块与MIP client模块间的消息。
13、根据权利要求10所述的系统，其特征在于，该系统中进一步包括：FA模块，用于中转HA模块与MIP client模块间的消息。
14、根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述RM模块进一步用于：
在MSS/SS中所有的session信息均需要执行R3接口迁移时，释放与原FA的R3接口相应的数据通路及上下文信息；
在MSS/SS中部分session信息需要执行R3接口迁移时，从原FA的R3接口相应的数据通路的上下文信息中删除该部分session的信息。
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