CN1823545A - 增强型快速切换过程 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种方法，用于进行移动实体从第一网络接入实体到第二网络接入实体的连接变化，其中第一网络接入实体的全局地址对于移动实体不是已知的，本方法包括将包括用于识别第一网络接入实体的信息的消息从移动实体发送至第二网络接入实体的步，其使得第二网络实体可对去往第一网络实体的业务量进行导向。本发明还提出一种用于相反方向的方法，也就是，用于从移动实体或从第一网络接入实体向第二网络接入实体发送IP信令，其中移动实体或第一网络接入实体不知道第二网络接入实体的全局IP地址。

Description

增强型快速切换过程
技术领域
本发明涉及一种方法和系统，用于在其中一个或两个参与网络接入实体的全局地址对于进行切换的移动实体不是已知的情况下，在两个网络接入实体之间切换移动实体的连接。
背景技术
本发明涉及移动IP网络，尤其涉及进行从一个接入路由器至另一个接入路由器的切换或移动。
本发明的领域涉及用于无缝会话移动性的优化的IP层切换(也就是，对移动IPv6的优化)。更加具体地，本发明主要适用于系统间切换或者补充的接入IP层切换期间的无缝会话连续性(例如，WLAN和3GPP系统之间的无缝会话连续性，如3GPP TR22.934“Feasibility study on 3GPP system to Wireless Local AreaNetwork(WLAN)interworking”中所述)。
IETF(因特网工程任务组)致力于基于IP(因特网协议)例如移动IP的网络的移动解决方案的标准化。由这些标准引入的解决方案可用同样由IETF开发的其它机制进行补充，以增强切换性能。例如，快速切换因特网草案“draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-06.txt”可与移动IPv6共同使用，以增强IP切换的性能。
关于快速切换的进一步详细信息可在下列文档中找到，例如：法国电信的Sebastien Auvray在EURESCOM Participants in ProjectP1113上发表的文章“FAST HANDOVERS FOR MOBILE IPv6”；Rajeev Koodli和Charles E.Perkins发表的文章“Fast Handovers andContext Transfers in Mobile Networks”；以及赫尔辛基理工大学理论计算机科学实验室的Janne Lundberg在2003年5月28日发表的文章“An Analysis of The Fast Handovers for Mobile IPv6 Protocol”。
这些解决方案不依赖位于IP层之下的下层技术而设计。因此，这些解决方案可用于实现两个接入技术乃至在网络层使用IP协议的两个网络，先前接入网络和目标接入网络之间的IP切换。一个通常的示例是经由WLAN(无线局域网)和GPRS(通用分组无线服务)网络之间的移动性。但是，某些接入技术(例如GPRS)表现出一种特征，正如将在下面所述的，其可能会对IP切换的功能具有影响。
在正常会话期间，移动节点(MN)连接到接入路由器(AR)。接入路由器向移动节点提供IP连接性，并作为其当前服务的移动节点的默认路由器。服务接入路由器也称为SAR(服务接入路由器)。接入路由器可包括普通IP路由器所提供的简单转发服务之外的智能。如果MN希望进行切换，则通常存在MN可切换到的某些接入路由器。这些接入路由器称为候选接入路由器(CAR)。
所选择用于切换的接入路由器称为目标接入路由器(TAR)。具体地，TAR是真正发起MN的IP层切换过程的AR。TAR是在运行TAR选择算法之后选择的，这个算法中可以考虑各种参数，例如CAR容量、MN优选项和任何本地策略。在切换之后，该TAR则是(新的)SAR。
在进行切换之后，MN先前所连接的原SAR被称为先前接入路由器(PAR)，有时也称为原接入路由器(OAR)。PAR是将停止或者已经停止向MN提供连接性的(原)SAR。
通常，MN通过接入点(AP)与AR相连。接入点是与一个或多个接入路由器相连的第二层设备。接入点有时被称为基站或接入点收发机。AP可以独立于AR或者与AR并置。
在快速切换过程中，当移动节点(MN)将要向TAR移动时，其发送F-BU(快速绑定更新)消息。一旦PAR已经接收到F-BU消息，就开始向TAR转发寻址到发往MN的到来分组。F-BU是MN在离开PAR之前发送的最后一条消息。如果不可能在移动发生之前发送F-BU消息的话，MN也可以在移动至TAR之后发送F-BU消息(移动之后的第一条消息)。MN总是知道PAR的链路本地IP地址，这是因为MN可以在移动发生之前从接收自PAR的路由器通告消息获知这个信息。这个信息允许MN在仍连接到PAR链路的同时向寻址到PAR链路本地IP地址的PAR发送F-BU消息。但是不能假设MN总是知道PAR的公共可路由全局单播IP地址，因此，在MN不知道PAR的全局可路由IP地址的情况下，MN将不能在其移动至目标网络之后向PAR发送F-BU消息，这是因为MN将不能正确地寻址F-BU(也就是PAR的全局可路由IP地址)。
当MN必须在移动至目标网络之后发送F-BU而且先前接入网络是GPRS时，总是会存在这种情况，这是因为GGSN(网关GPRS支持节点)的全局可路由IP地址对于GPRS UE来说是完全未知的(假设GGSN作为GPRS网络的接入路由器)。
快速切换因特网草案假设MN知道PAR的全局可路由IP地址。例如，这并非总是适用的，例如，当先前接入技术是GPRS时(作为结果，PAR是GGSN)。迄今为止还不知道现有的解决方案。
上述问题，也就是参与切换的接入路由器的全局可路由地址不是已知的，还对切换过程的其它细节产生影响。
对于无缝IP级切换，正在设计几个协议(在IETF中)，例如快速切换和上下文转换。由于这些协议构成当前接入路由器(AR)和目标接入路由器(TAR)之间的IP信令，所以使这些机制工作的关键要求就是用于移动节点(MN)切换的TAR对于当前AR是已知的(图1)。TAR识别问题正在IETF Seamoby WG(工作组)中进行研究，并将其细分为：
-在切换(HO)之前相邻AR的识别。这个过程也称为候选接入路由器发现(CAR)
-在HO时刻的TAR选择(从CAR列表中)
这些机制要求TAR IP地址对于当前AR是已知的，以便进行切换。在某些情况下，由于下列任何一个原因，这可能是不可能/不期望的：
-TAR位于不同的管理域中，管理域希望保持其内部寻址信息的机密性，不被其它管理域得知。
-TAR位于私有IP地址域内(也就是，TAR不具有公共可路由IP地址)。
-TAR的确定需要一些接入技术具体过程。
因此，在这些情况下，不可能进行到TAR的切换。
发明内容
从而，本发明的目的在于克服上述与依照现有技术的接入技术特征相关联的限制，并且使得即使是在参与网络接入实体中的一个或两个的全局地址，对于试图切换的移动实体和/或对于参与切换的另一个网络接入实体不是已知的情况下，也可进行切换。
本发明在两种情况下有用处：
1)IP分组需要发送至先前的网络接入实体，其全局IP地址对于当前网络接入实体和移动实体来说都不是已知的。
2)IP分组需要发送至目标网络接入实体，其IP地址对于当前网络接入实体和移动实体来说都不是已知的。
对于第一种情况，该目的由一种用于将移动实体的连接从第一网络接入实体切换至第二网络接入实体的方法来实现，其中第一网络接入实体的全局地址对于移动实体不是已知的，本方法包括以下步骤：
将包括用于识别第一网络接入实体的信息的消息从移动实体发送至第二网络接入实体，其使得该第二网络实体可对去往该第一网络实体的业务量进行导向。
可选地，使用包括至少一个移动实体、第一网络接入实体和第二网络接入实体的网络系统来实现上述目的，其中第一网络接入实体的全局地址对于移动实体不是已知的，其中
移动实体适用于向第二网络接入实体发送包括用于识别第一网络接入实体的信息的消息，其使得该第二网络实体可对去往该第一网络实体的业务量进行导向。
详细地，依照本发明，引入一种机制，当MN并不知道PAR的公共可路由全局单播IP地址时，其允许例如作为移动实体的示例的移动节点(MN)参与到与例如作为第一网络接入实体示例的离链的先前接入路由器(PAR)间的信令中(例如，IP信令)。移动节点的功能性可以是在任何移动台、膝上型计算机、PDA设备等中。
当PAR是GGSN时，快速切换协议中快速绑定更新(F-BU)消息从MN至PAR的传送是需要这种机制时的一个示例。依照本发明的解决方案可应用于当MN必须在移动至目标网络之后向PAR发送F-BU的情况。
因此，通过使用本发明所提出的机制，当MN进行从GPRS至任何其它目标网络的IP切换时，其将能够使用快速切换过程。
而且，不需要向MN显示GPRS网络中GGSN的公共可路由全局单播IP地址。
第二网络接入实体可通过检查消息中所指示的地址，识别从移动实体接收的消息是否被导向到第一网络接入实体，并检查地址是否是全局可路由的。
检查地址时，可基于地址的前缀判断地址是否是全局可路由的。
消息可能是快速绑定更新(F-BU)消息。
包括用于识别第一网络接入实体的信息的消息可在释放移动实体和第一网络实体之间的连接之前进行发送。可选地，包括用于识别第一网络接入实体的信息的消息可在释放移动实体和第一网络实体之间的连接之后进行发送。
当包括用于识别第一网络接入实体的信息的消息在释放移动实体和第一网络实体之间的连接之前发送时，第二网络接入实体可从第一网络接入实体接收消息，其包括第一网络接入实体的全局地址。
第二网络接入实体可维持一个映射表，其中将从移动实体接收的用于识别第一网络接入实体的信息映射第一网络接入实体的全局地址。
用于识别第一网络接入实体的信息可包括移动实体的链路层地址。
此外，可将包括用于识别第一网络接入实体的信息的全部或其部分的消息从第二网络接入实体发送至代理，其中代理确定第一网络接入实体的地址。
用于识别第一网络接入实体的信息可包括下列参数的其中至少一个：
原网络标识(例如，PLMN ID，公共陆地移动网络标识)，
原接入点名称(例如，如果第一网络接入实体是GGSN的GPRS接入点名称(APN))，
与接入点相关联的标识，移动实体通过这个接入点与第一网络接入实体相连，和/或
移动实体的链路层地址。
因此，由代理确定第一网络实体的全局可路由地址，使得不需要向第二网络实体或移动实体显示全局地址。
从而，依照本发明，即使是在其中一个参与网络接入实体的地址不是已知的或者不期望被公知的情况下，在两个网络接入实体之间的移动实体连接的切换或另一种类的变化也可以进行。
代理也可用于在第二网络接入实体和第一网络接入实体之间转发信令(和其它业务量)。
移动实体可在切换之前监控第一网络接入实体的网络属性，以获得用于识别第一网络接入实体的信息。
第二网络接入实体可基于包括在从移动实体接收的用于识别第一网络接入实体的信息中的信息，确定适当的代理的地址。
此外，对于第二种情况，上述目的可由一种用于将移动实体的连接从第一网络接入实体切换至第二网络接入实体的方法来实现，其中第二网络接入实体的全局地址对于移动实体不是已知的，本方法包括以下步骤：
将包括用于识别第二网络接入实体的信息的消息从移动实体发送至第一网络接入实体，其使得该第一网络实体可对去往该第二网络实体的业务量进行导向。
另外，由包括移动实体、第一网络接入实体和第二网络接入实体的网络系统来实现上述目的，其中第二网络接入实体的全局地址对于移动实体不是已知的，其中
移动实体适用于向第一网络接入实体发送包括用于识别第二网络接入实体的信息的消息，其使得该第一网络实体可对去往该第二网络实体的业务量进行导向。
此外，可将包括用于识别第二网络接入实体的信息的全部或其部分的消息发送至代理，其中代理确定第二网络接入实体的地址。
因此，由代理确定第二网络实体的全局可路由地址，使得不必向第一网络实体或移动实体显示全局地址。
从而，依照本发明，即使是在其中一个参与网络接入实体的地址不是已知的或者不期望被公知的情况下，在两个网络接入实体之间的移动实体连接的切换或另一种类的变化也可以进行。
代理也可用于在第一网络接入实体和第二网络接入实体之间转发信令(和其它业务量)。
移动实体可监控第二网络接入实体的网络属性，以获得用于识别第二网络接入实体的信息。
第一网络接入实体可基于包括在从移动实体接收的用于识别第二网络接入实体的信息中的信息，确定代理的地址。
第一网络接入实体可通过检查消息中所指示的地址，识别从移动实体接收的消息是否被导向到第二网络接入实体，并检查地址是否是全局可路由的。
此外，在检查地址期间，可基于地址的前缀判断地址是否是全局可路由的。
消息可能是切换发起(HI)消息。
第一网络接入实体可维持一个映射表，其中将从移动实体接收的用于识别第二网络接入实体的信息映射第二网络接入实体的全局地址。
用于识别第二网络接入实体的信息可包括下列参数的其中至少一个：
目标网络标识(例如，PLMN ID，公共陆地移动网络标识)，
目标接入点名称(例如，如果新连接是GPRS连接时的目标GPRS接入点名称(APN))，和/或
与接入点相关联的标识，移动实体将通过这个接入点与第二网络接入实体相连。
附图说明
图1表示用于快速切换过程的第一情况，
图2表示可以应用第一实施方式的快速切换过程的第二情况，
图3表示可以应用第一实施方式的快速切换过程的第三情况，
图4A和4B表示依照第一实施方式的解决方案的一般过程，
图5表示依照现有技术的当前接入路由器(AR)和目标接入路由器(TAR)之间的切换信令，
图6说明依照第二实施方式的简单示例的TAR IP地址发现，
图7说明依照第二实施方式的基于目标网络中代理功能的TARIP地址发现，
图8表示依照第二实施方式的基于目标网络中代理功能的TARIP地址发现的信令流，
图9表示图8中信令流的步骤S5的详细过程，
图10表示当使用不带有依照第二实施方式的代理的解决方案时所需的安全关联，
图11表示当使用依照第二实施方式的代理时所需的安全关联，以及
图12表示第一和第二实施方式的合并，依照该合并，代理用于确定PAR的全局地址。
具体实施方式
下面，参照附图描述优选实施方式。
依照第一实施方式，进行移动实体从第一网络接入实体到第二网络接入实体的连接变化(也就是切换或移动)，使得移动实体向第二网络发送包括用于识别第一网络接入实体的信息的消息，该消息使第二网络实体获得第一网络实体的全局地址。也就是，在第一网络接入实体的全局地址对于完成切换是必要的，以及移动实体(例如移动IPv6移动节点MN)不知道这个全局地址的情况下，移动节点向第二网络实体发送与第一网络接入实体相关联的已知信息。通过使用这个信息，第二网络实体能够获得第一网络接入实体的全局地址，使得切换或移动过程可以完成。
注意，在这个应用的上下文中，术语“全局地址”表示在TAR(目标接入路由器作为第二网络实体的一个示例)网络中具有意义的地址(也就是可以用于从TAR到达PAR(先前接入路由器作为第一网络实体的一个示例)的地址)。也就是，“全局地址”表示一个通常在网络中已知(或可用)的地址。与其相对应地，术语“本地地址”表示只在本地，也就是只在网络的一部分可用的地址。例如，在当前情况下，第一网络接入实体(例如PAR)的链路本地地址可能只可用于位于相同链路中的移动实体。
下面详细描述上述过程。
图1、图2和图3表示在介绍部分所提及的快速切换过程的不同情况。
在这些情况中，假设移动节点(MN)从作为第一网络接入实体示例的先前接入路由器(PAR)移动到作为第二网络接入实体示例的目标接入路由器(TAR)。假设PAR位于子网1-接入网1中，并且TAR位于子网2-接入网2中。
注意，附图未表示信令所涉及的所有网元。例如，AP位于接入路由器和移动节点之间。
图1说明所谓“预期情况”的一种情况。这就是，此时，在移动之前发起快速切换过程。
切换由MN通过在消息11中向PAR发送对代理的路由器请求消息(RtrSolPr)发起。这是从MN到PAR的消息，请求潜在切换的信息。PAR向TAR发送切换发起消息(消息12)。作为对HI消息的响应，TAR向PAR发送HACK(切换确认)消息(消息13)。在从TAR接收到HACK消息之后，PAR向MN发送代理路由器通告消息(消息14)。代理路由器通告(PrRtAdv)是来自PAR的消息，指示MN来进行切换。
之后，MN向PAR发送快速绑定更新(F-BU)消息15。快速绑定更新(F-BU)消息是来自的MN的消息，指令其PAR将其业务量重新定向到NAR，也就是TAR。因此，这个消息对于完成切换是至关重要的。
在移动之后，MN向TAR发送快速邻居通告消息。快速邻居通告(FNA)是从MN到NAR(这里是TAR)的消息，以证实当MN还未接收到快速绑定确认(FBACK)时的NCoA(新转交地址)的使用。即，在当前的情况下，PAR还未向MN发送FBACK消息，这是因为其刚刚移动至TAR。响应于FNA消息16，TAR向MN发送FBACK消息(消息17)。通过这个消息，完成快速切换过程。
注意，转交地址(CoA)是当MN访问外地网络时分配给该MN的临时地址。归属代理维持MN的静态归属地址和当前CoA之间的绑定。
因此，在图1所示的情况1中，MN发送F-BU消息15，同时其仍然连接到先前的接入网络。从而，由于其与PAR位于相同的链路中，MN在向PAR发送F-BU消息时没有任何问题。MN使用PAR的链路本地IP地址以将F-BU寻址到PAR。
在图2中说明情况2。消息21至24对应于图1中所示的消息11至14。但是，这里MN在其移动已经至TAR之后发送F-BU消息(消息25)。但是，由于必须请求PAR将MN的业务量(被寻址到MN原CoA的分组)重新定向到TAR，必须将这个消息定向到PAR。因此，TAR必须在消息25中将F-BU消息转发至PAR。在MN不知道PAR的全局可路由IP地址的情况下，除非使用依照本发明当前实施方式的解决方案，则MN不能将F-BU消息正确地寻址到PAR。
也就是，如稍后详细说明的，使用由MN附加地插入到F-BU消息中的信息以便确定PAR的全局可路由IP地址。
在发送FBU消息25之后，MN向TAR发送FNA消息(消息26)，其用FBACK消息(消息27)进行响应，以便完成快速切换过程。
注意，FNA是在MN到达新接入网之后发送的。FNA用于开始缓冲的分组从TAR到MN的分发。FBU开始了分组从PAR到TAR的转发。此时，TAR对分组进行缓冲直至MN到达新接入网。当MN到达TAR时，FNA的发送开始进行那些缓冲的分组从TAR到MN的分发。
图3说明所谓“非预期情况”的一种情况，也就是在移动之后发起快速切换过程。
这就是，在这种情况下，通过将F-BU消息(消息31)从MN发送至TAR来开始快速切换过程。与图2中所示情况类似，必须将这个F-BU消息转发至PAR。在这之后，PAR向TAR发送HI消息(消息32)，并且TAR利用HACK消息(消息33)进行响应。之后，TAR向MN发送FBACK消息(消息34)，以完成快速切换过程。
因此，在情况3中，MN通过在移动之后发送F-BU消息开始快速切换过程。在MN不知道PAR的全局可路由IP地址的情况下，除非使用依照本发明当前实施方式的解决方案，则MN不能将F-BU消息正确地寻址到PAR。
图4A和4B说明本发明中所述解决方案的一般过程。
作为一般的要求，在快速切换过程的“预期情况”中，所谓的MN_LLA(携带MN的链路层标识，例如MAC地址)选项必须包括在快速切换过程的所有RtrSolPr、HI和F-BU消息中。这将使得TAR能够进行如下所述的MN_LLA与PAR的公共可路由全局单播地址的映射。
MN-LLA是MN的链路层地址，特别地是正在经历到目的地的切换的MN链路层地址。依照上面引用的快速切换因特网草案(″draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-06.txt″)，应当包括这个选项，以帮助目的地网络在MN连接到目的地网络时识别MN。
图4A和4B逐个步骤地说明了所提出的过程：
1.两种可能情况“预期情况”和“非预期情况”(如图2和图3所述)被认为是：
a)“预期切换”情况(图4A)：当TAR接收到HI消息时，TAR进行分组的源IP地址(从TAR可达的PAR的公共可路由全局单播IP地址)与包括在那个消息中的MN_LLA之间的映射。这是用来实现快速切换功能的AR的依照本发明的新特征。
b)“非预期切换”情况(图4B)：如参照图3以上所述，在移动之前未发送F-BU消息的情况下，MN在移动之后向PAR发送F-BU消息。这个消息是在IP层上寻址到PAR的，但是第二层(L2)帧是以TAR接口为目标的(路由选择路径中的下一步骤)。MN在消息中包括下列信息：
●目的地地址(D.A.)：PAR的链路本地地址(如在上面引用的快速切换草案中所说明的)
●源地址(S.A.)：MN_PCoA，也就是移动节点的先前转交地址(如在上面引用的快速切换草案中所说明的)
这时，由于链路本地地址不是全局可路由的，而且NAR也不知道PAR的公共IP地址，所以NAR不能将F-BU消息转发至PAR。
从而，依照本实施方式，提出在F-BU消息中包括一些新参数(由于它们只对MN在移动之后发送F-BU的情况(“非预期切换”情况)有用，所以被标记为可选的)，其目的是使TAR能够将F-BU消息转发至正确的PAR：
●原NET_ID：先前接入网的网络标识。
●原APN_name|原AP_name：在先前接入网中所MN连接的(GPRS)APN(接入点名称)或者(WLAN)AP(接入点)的名称。
●MN_LLA：MN的链路层地址。
例如，原网络标识可能是PLMN ID(公众陆地移动网络标识)。
2.在接收到F-BU之后，TAR检查分组的D.A.。其了解到目标IP地址是不属于其本身的链路本地IP地址(以前缀FE80为特征)。因此，TAR检查映射表中是否存在由MN包括在F-BU中的MN_LLA的条目，其中该映射表是通过进行PAR的公共可路由全局IP地址与MN_LLA(在HI消息中接收的信息，如步骤1.a所述)的映射来创建的：
a)如果存在MN_LLA的条目(也就是HI消息已经由TAR接收)而且PAR已经显示其IP地址，则TAR获得PAR的相关IP地址，并将F-BU消息直接转发至PAR(IP封装可以用于转发)，这将应用于情况2(预期情况)。
b)如果不存在MN_LLA的任何条目，则TAR将F-BU消息转发至PAR，其公共可路由全局单播地址借助于由MN包括在F-BU消息中的“原NET_ID”和“APN_name|old AP_name”选项来确定。NAR可能需要作为代理的节点的帮助，以便能够进行该映射，其将在稍后参照本发明第二实施方式进行描述。在确定PAR的公共可路由全局单播IP地址之后，可以将F-BU消息转发至PAR(例如，经由IP-in-IP封装)。这将应用于情况3(非预期情况)。
作为对第一实施方式的修改，可以处理其中TAR的全局可路由地址对于MN不是已知的情况。也就是，在这个修改中，将PAR和TAR在确定全局可路由地址时的角色进行交换。
基本上可以用依照第一实施方式的相同方式来确定TAR的地址。
当应用依照第一实施方式的映射时，PAR维持一个映射表，其中将从MN接收到的用于识别TAR的信息映射为TAR的全局地址。
接下来，描述本发明的第二实施方式。第二实施方式用于TAR识别。
如在介绍部分所述，TAR识别机制需要当前AR确定用于MN切换的TAR IP地址。这例如由图5说明。图5描述了当前AR和TAR之间在IP层上的基本交互。也就是，在当前AR和TAR之间的IP切换信令需要当前AR知道目标AR的全局可路由(公共)IP地址。注意，TAR也需要PAR的地址。
图6表示TAR IP地址发现的高层示意图。特别地，说明了一种其中TAR的全局可路由(公共)IP地址对于MN不是已知的情况。移动节点MN连接到当前AR，并且希望进行到TAR(目标AR)的切换。在图6中，说明相应的接入点是第二层接入点(例如WLANAP)。依照这个示例，采用与依照第一实施方式的过程相似的过程。也就是，MN将信息分发给相应的AR，以便识别其它AR(在这个情况下是TAR)。特别地，在步骤S61中，MN监控来自目标网络连接点的属性(例如WLAN AP MAC地址)，其将帮助识别TAR IP地址。在步骤S62中，向当前AR报告属性。在步骤S63中，当前AR基于MN所传送的属性确定TAR的IP地址。从而，在步骤S64中，当前AR可以向正确的TAR发送IP切换信令。
注意，步骤S63需要AR可使用映射表，该映射表将第二层ID(例如WLAN AP MAC地址)映射为相应的AR IP地址。但是，由于给定的小区ID并不总是映射为相同的GGSN——取决于MN将接入的接入点名称(APN)，所以这对于GPRS来说不起作用。在GPRS中，APN是描述依照DNS命名规定与外部分组数据网络实际连接的接入点的逻辑名称。其表示要使用的GGSN。
如上所述，这需要当前AR知道TAR的全局可路由IP地址。但是，在一些情况下，由于下列任一原因，这将是不可能/不期望的：
-TAR位于不同的管理域中，这些管理域希望保持其内部地址信息不被其它管理域获知。例如，当MN正在从WLAN移动至GPRS时，TAR将是GPRS网络中的GGSN。如果WLAN不是由GPRS运营商管理的(例如，WLAN是由大学管理的，且GPRS是由运营商X管理的)，则GPRS运营商(运营商X)很可能不希望向WLAN运营商(大学)显示其内部寻址(GGSN IP地址)。例如，这种信息可用于在GGSN上设置拒绝服务(DoS)攻击。另外，GPRS运营商可能认为GGSN寻址信息是机密信息。
-TAR位于私有IP地址域中(也就是TAR不具有公共可路由IP地址)。另一个可能性是TAR不具有全局可路由IP地址。因此，当前AR不能使用这个IP地址，用于对TAR进行寻址(除非当前AR和TAR位于相同的私有IP寻址空间中)。
-TAR的确定需要某些接入技术具体过程。
除上述之外，还存在附加的问题，其可依照第二实施方式进行解决。可将下列问题认为是最重要的问题：
-在WLAN至GPRS的系统间切换中，MN的目标GGSN(TAR)将取决于MN将接入的APN。作为结果，第二层接入点标识符到TARIP地址的映射机制将不起作用。由于在GPRS中，目标GGSN取决于APN，所以WLAN AR将需要知道APN-GGSN的映射，这个映射通常维持在GPRS运营商网络的域名服务器(DNS)中。
-在某些接入网中，TAR IP地址的确定需要某些接入网具体功能。非常不希望将这些功能暴露给其他接入网。例如，在GPRS中确定TAR是指识别目标GGSN的IP地址。在GPRS中，目标GGSN取决于MN要接入的APN。GPRS到APN的映射由服务GPRS支持节点(SGSN)通过执行DNS查询来确定。此外，如果WLAN不由GPRS运营商管理，则GPRS运营商非常不可能希望允许WLAN运营商在其内部节点上执行DNS查询。另外，希望保持GPRS具体细节对WLAN网络的透明。从而，如果WLAN运营商不需要为确定目标GGSN IP地址而执行任何GPRS具体操作，这将是有好处的。
依照本发明的第二实施方式，引入管理域之间的代理功能，以允许当前AR执行所要求的发往TAR IP信令(例如快速切换或上下文转移信令)，而不用向当前AR显示TAR IP地址(图6)。除此之外，代理功能隐藏了确定TAR IP地址所要求的接入网具体过程。作为结果，从当前接入路由器的角度来说，所有目标接入网看上去是相同的。所有接入具体功能由位于具体接入网中的代理来执行。这在图7中表示：
MN传送信息容器，其包含关于目标接入网的接入具体属性(步骤S72)。为此，MN在步骤S71中监控目标网络连接点的属性，这将帮助识别TAR IP地址(例如，目标网络PLMN ID)。
当前接入路由器使用这些属性中的某些来识别目标接入网络和相应的代理，并将其余属性透明地传送至所识别的代理。具体地，在步骤S73中，当前AR确定对应于由MN所传送的属性参数(例如PLMN ID)的目标网络代理的IP地址，以及在步骤S74中，在当前AR和代理之间发生IP切换信令。
然后代理执行用于确定目标接入路由器IP地址所需的所有目标接入网络具体过程。同一节点也可附加地代理当前和目标接入路由器之间的所有IP信令，也就是，并不将目标接入路由器IP地址显示给可能由不同运营商管理的当前接入路由器，不显示给MN。从当前接入路由器的观点来说，一切看起来像是与目标接入路由器直接通信一样，或者更具体地，就像是与位于同一接入技术中的目标接入路由器直接通信一样。
详细地，在步骤S75中，代理执行用于映射TAR IP地址所需的接入网络具体功能。在GPRS的情况下，这是指基于APN的DNS(域名服务器)查询。然后，在步骤S76中，代理对当前AR和TAR(在GPRS的情况下是GGSN)之间的IP HO(切换)信令进行代理。
然后，如图7中所示，代理实体执行用于确定TAR IP地址所需的所有接入具体功能。代理还对WLAN网络实体隐藏了GPRS内部寻址。
将在下面参照WLAN到GPRS切换的具体情况，如图8所述，详细描述依照本发明当前实施方式的过程。图8表示基于目标网络中代理功能的TAR IP地址发现的信令流。注意，消息“RtrSolPr”(对代理的路由器请求)、“HI”(切换发起)和“HACK”(切换确认)也在第一实施方式中进行了描述，并且也在用于移动IPv6的快速切换，例如“draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-06.txt”中进行描述。
作为下列步骤的一个前提条件，当前AR需要访问表“T”，其将潜在目标网络的标识(例如，PLMN ID)映射为相应代理的IP地址(例如使用代理IP地址Z向运营商Y发送信令)。
在步骤S1中，MN将对识别目标网络连接点有用的属性“A”聚集起来(例如PLMN ID+APN)。例如，这就是，MN通过监控广播信道(在蜂窝系统中也称为信标)确定关于其目标网络连接点的信息。MN可以确定的信息等级取决于终端容量和目标接入网络的类型。
在步骤S2中，MN向当前AR(也就是WLAN AR)发送所识别的关于目标GGSN的参数。例如，这些可以嵌入到快速切换的RtrSolPr消息中。MN可能需要包括用于识别TAR所需的附加参数。例如在GPRS的情况下，MN可能需要报告使用GPRS接入时MN的应用将需要的接入点名称(APN)。特别地，在RtrSolPr消息中，可能会添加附加的RtrSolPr选项或者包含在步骤S1所收集的属性“A”中的新目的选项。
在步骤S3中，当前AR(在这个示例中是WLAN AR)确定目标GPRS网络(从MN传送的参数中)，并从可用代理列表(如上所述，WLAN网络运营商在表“T”中维持潜在目标网络和相应代理的列表)中识别相应代理的地址。也就是，WLAN AR使用某些属性“A”(例如PLMN ID)，以确定目标网络和相应的代理。
在步骤S4中，MN向在步骤S3中所识别的代理的IP地址发送要发往GGSN的消息(例如快速切换中的HI消息)。这个消息包含目的选项，其包括可以用于识别目标GGSN的参数(这些参数与在步骤S2中由MN传送的参数是相同的)。也就是，MN发送HI消息+包含从步骤S2中的RtrSolPr消息中复制的属性“A”的新目的选项。
在步骤S5中，代理从目的选项中抽取出信息，并确定对应于由WLAN AR传送的参数的GGSN IP地址。对于WLAN到GPSR切换的具体情况，这是通过基于包含在代理所接收的消息中的APN在GPRS网络中执行DNS查询来完成的。这在图7中用步骤S75来说明。
另外，这也在图9中进行说明，其更详细地说明图8中的步骤S5对于目标网络使用DNS用于解释目标接入路由器地址的情况。也就是，在步骤S5a中，代理向DNS发送对APN的DNS查询。在DNS成功地确定IP地址的情况下，其就在步骤S5b中向代理发送包含TAR IP地址的DNS响应。
在步骤S6中，代理将从WLAN AR接收到的消息(除去目的选项)转发至所识别的GGSN。这个消息需要包括新的ID选项，其帮助代理识别其应当将相应的响应发送给哪个WLAN AR。为了允许这一点，AR也需要维持一个临时状态，其将WLAN AR IP地址(从到来分组的源地址读取)映射为转发至GGSN的消息中所用的消息ID。可选地，消息ID可以是WLAN AR IP地址，在这种情况下，代理不需要维持任何状态。因此，在步骤S6中，代理发送HI消息(不带有包含属性的目的选项)+包含当前AR的IP地址的新目的选项，这是从步骤S4中所发送的消息的IP头部抽取的。
在步骤S7中，TAR(在这种情况下是GGSN)接收消息，并执行必要的动作。GGSN向代理发送回复消息。消息必须包括消息ID选项的拷贝，以帮助代理识别向哪个WLAN AR转发消息。也就是，GGSN发送HACK消息+包含当前AR的IP地址的目的选项，这是从在步骤S6中发送的消息中复制的。
在步骤S8中，代理接收响应消息，抽取出消息ID选项，并将其用于确定应当向其转发响应的目标WLAN AR。然后代理将响应消息转发至发送请求消息的预期的WLAN AR。也就是，在步骤S8中，代理发送HACK消息(不带有目的选项)，代理根据步骤S7中所发送消息的目的选项确定目的IP地址。
下面，描述第二实施方式关于所需安全关联的作用。
图10表示，在不使用依照第二实施方式的代理的情况下，“标准解决方案”所需的安全关联。
通常，接入路由器之间的IP移动性信令要求接入路由器之间的安全关联，使IP移动性信令得以保护。图10说明对于“标准解决方案”，地理上相邻的n个接入路由器需要n2个安全关联。在图10所示的示例中，三个WLAN接入路由器(在图10用WLAN AR#1至WLAN AR#3所指示的)作为由三个GGSN(在图10用GGSN#1至GGSN#3所指示的)所覆盖的区域的边界，导致需要32＝9个安全关联(在图10中用SA#1至SA#9所指示的)。这导致指数级的复杂性。
图11说明依照第二实施方式的解决方案所需要的安全关联。
依照第二实施方式，只在代理和每个接入路由器之间需要安全关联。这导致地理上相邻的n个接入路由器需要n个安全关联，这对应于线性的复杂性。在图11的示例中，也表示了3个WLAN接入路由器和3个GGSN。在这里，只需要6个安全关联。
作为对第二实施方式的修改，这里也可以应用相反的情况，与第一实施方式的修改相似。
本发明并不限于上述各实施方式，而是可以在权利要求书的范围内进行变化。
例如，可以对上述各实施方式进行随意组合。
特别地，在第二实施方式中描述的代理功能可以用于依照第一实施方式和依照第一实施方式的修改的过程。
也就是，例如在图3所示的依照第一实施方式的过程中没有对于MN_LLA的任何条目的情况下，则TAR将F-BU消息转发至PAR，其公共可路由全局单播地址是借助于由MN在F-BU消息中包括的“原NET_ID”和“APN_name/原AP_name”选项来确定的。在这种情况下，NAR可能需要作为代理的节点的协助，以能够进行这个映射。这个节点可以是在第二实施方式中所述的代理。
图12说明这种情况。这里，示出了一种与图3中情况(情况3)相似的情况，但是，其中使用了代理。在消息121中，将包括在第一实施方式中所述参数的F-BU消息从MN发送至TAR。与第一实施方式相对，TAR并不试图发现PAR的全局可路由IP地址，而是将F-BU消息转发至代理。现在，如果必要的话，代理借助于DNS查询，确定PAR的全局可路由IP地址。在获得地址之后，代理将F-BU消息转发至PAR。
在这之后，也通过代理将HI消息(消息122)转发至TAR，并且还通过代理将HACK消息(消息123)从TAR发送至PAR。也就是，TAR或MN并不需要知道PAR的全局可路由IP地址。例如，为了完成切换过程，在消息124中向MN发送FBACK消息，例如，消息124与图3中消息34相似。
而且，本发明，尤其是第二实施方式致力于WLAN到GPRS交互工作的代理实现。但是，本发明并不限于其上。当需要在不同的管理域之间的IP移动性信令而不显示任何机密地址，也不需要从目标接入网络到当前接入网络的接入的具体过程时，相同的原理可用于其它接入技术之间，甚至是相同的接入技术内部。
在第一和第二实施方式及其修改的描述中给出的细节表明，所需的所有选项是在已有的信令消息(即快速切换消息)中“携带的”(即传送的)。包含在这些选项中的信息同样可以通过其它机制进行传输，例如，因特网控制消息协议(ICMP)选项。
如在第一和第二实施方式及其修改中所述，代理的内部功能细节是针对于GPRS的。但是，这并未将本发明的适用性限制为WALN到GPRS的切换。例如，如果目标网络是WLAN，代理可能维持一个表，其将相关WLAN AP MAC地址映射为相应的AR IP地址。
作为上述各实施方式中提到的移动实体的一个示例的移动节点只是通用网络单元的一个示例。也就是，本发明适用于可以在两个网络接入实体之间进行切换或连接变化的任何实体。
特别地，在这个应用中，术语“移动实体”用于表示将其IP连接性从一个网络接入实体转换到另一个网络接入实体的任何实体。这个转换的原因可能是，但不限于：例如移动实体的移动性、移动实体终端用户的选择或者来自网络终端的触发。

Claims (40)

1.一种方法，用于将移动实体的连接从第一网络接入实体切换至第二网络接入实体，其中，该第一网络接入实体的全局地址对于该移动实体不是已知的，该方法包括以下步骤：
将包括用于识别该第一网络接入实体的信息的消息从该移动实体发送至该第二网络接入实体，其使得该第二网络实体可对去往该第一网络实体的业务量进行导向。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：通过检查该消息中所指示的地址，在该第二网络接入实体中识别从该移动实体接收的消息是否被导向到该第一网络接入实体，以及检查该地址是否是全局可路由的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在该地址检查步骤中，基于该地址的前缀判断该地址是否是全局可路由的。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中该消息是快速绑定更新(F-BU)消息。
5.根据权利要求1所述的方法，其中包括用于识别该第一网络接入实体的信息的该消息在释放该移动实体和该第一网络实体之间的连接之前发送。
6.根据权利要求1所述的方法，其中包括用于识别该第一网络接入实体的信息的该消息在释放该移动实体和该第一网络实体之间的连接之后发送。
7.根据权利要求1所述的方法，其中：
该第二网络接入实体从该第一网络接入实体接收消息(22)，该消息包括该第一网络接入实体的全局地址。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其中：
该第二网络接入实体维持映射表，在其中将从该移动实体接收的用于识别该第一网络接入实体的该信息映射为该第一网络接入实体的全局地址。
9.根据权利要求1所述的方法，其中用于识别该第一网络接入实体的该信息包括下列参数的其中至少一个：
与该第一网络接入实体相关联的原网络标识，
原接入点名称，
与该接入点相关联的标识，该移动实体通过这个接入点与该第一网络接入实体相连，和/或
该移动实体的链路层地址。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
向代理发送包括用于识别该第一网络接入实体的该信息的全部或其部分的消息，其中：
该代理确定该第一网络接入实体的地址。
11.根据权利要求10所述的方法，其中该代理在该第二网络接入实体和该第一网络接入实体之间转发业务量。
12.根据权利要求1所述的方法，其中该移动实体监控该第一网络接入实体的网络属性，以获得用于识别该第一网络接入实体的信息。
13.根据权利要求10所述的方法，其中该第二网络接入实体基于包括在从该移动实体接收的用于识别该第一网络接入实体的该信息中的信息，确定该代理的地址。
14.一种方法，用于执行将移动实体的连接从第一网络接入实体切换至第二网络接入实体，其中该第二网络接入实体的全局地址对于该移动实体不是已知的，该方法包括以下步骤：
将包括用于识别该第二网络接入实体的信息的消息从该移动实体发送(S72)至该第一网络接入实体，其使得该第一网络实体可对去往该第二网络实体的业务量进行导向。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以下步骤：
向代理发送(S74)包括用于识别该第二网络接入实体的信息的全部或其部分的消息，其中：
该代理确定该第二网络接入实体的地址。
16.根据权利要求15所述的方法，其中该代理在该第一网络接入实体和该第二网络接入实体之间转发业务量。
17.根据权利要求14所述的方法，其中该移动实体监控该第二网络接入实体的网络属性，以获得用于识别该第二网络接入实体的信息。
18.根据权利要求15所述的方法，其中该第一网络接入实体基于包括在从该移动实体接收的用于识别该第二网络接入实体的该信息中的信息，确定该代理的地址。
19.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以下步骤：通过检查该消息中所指示的地址，在该第一网络接入实体中识别从该移动实体接收的该消息是否被导向到该第二网络接入实体，以及检查该地址是否是全局可路由的。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在该地址检查步骤中，基于该地址的前缀判断该地址是否是全局可路由的。
21.根据权利要求14或19所述的方法，其中该消息是切换发起(HI)消息。
22.根据权利要求14所述的方法，其中：
该第一网络接入实体维持映射表，在其中将从该移动实体接收的用于识别该第二网络接入实体的该信息映射为该第二网络接入实体的全局地址。
23.根据权利要求14所述的方法，其中用于识别该第二网络接入实体的信息包括下列参数的其中至少一个：
目标网络标识，
目标接入点名称，
与该接入点相关联的标识，该移动实体通过这个接入点与该第二网络接入实体相连。
24.一种网络系统，包括至少一个移动实体、第一网络接入实体和第二网络接入实体，其中该第一网络接入实体的全局地址对于该移动实体不是已知的，其中：
该移动实体适用于向该第二网络接入实体发送包括用于识别该第一网络接入实体的信息的消息，其使得该第二网络实体可对去往该第一网络实体的业务量进行导向。
25.根据权利要求24所述的网络系统，其中：
该第二网络接入实体适用于通过检查该消息中所指示的地址，识别从该移动实体接收的该消息是否被导向到该第一网络接入实体，以及检查该地址是否是全局可路由的。
26.根据权利要求24或25所述的网络系统，其中该消息是快速绑定更新(F-BU)消息。
27.根据权利要求24所述的网络系统，其中：
该第二网络接入实体适用于维持映射表，在其中将从该移动实体接收的用于识别该第一网络接入实体的该信息映射为该第一网络接入实体的全局地址。
28.根据权利要求24所述的网络系统，其中用于识别该第一网络接入实体的该信息包括下列参数的其中至少一个：
与该第一网络接入实体相关联的原网络标识，
原接入点名称，
与该接入点相关联的标识，该移动实体通过这个接入点与该第一网络接入实体相连，和/或
该移动实体的链路层地址。
29.根据权利要求24所述的网络系统，其中：
该第一网络接入实体适用于向代理发送包括用于识别该第二网络接入实体的该信息的全部或其部分的消息，以及
该代理适用于确定该第二网络接入实体的地址。
30.根据权利要求29所述的网络系统，其中该代理适用于在该第一网络接入实体和该第二网络接入实体之间转发业务量。
31.根据权利要求24所述的网络系统，其中该移动实体适用于监控该第二网络接入实体的网络属性，以获得用于识别该第二网络接入实体的信息。
32.根据权利要求29所述的网络系统，其中该第二网络接入实体适用于基于包括在从该移动实体接收的用于识别该第一网络接入实体的该信息中的信息，确定该代理的地址。
33.一种网络系统，包括移动实体、第一网络接入实体和第二网络接入实体，其中该第二网络接入实体的全局地址对于该移动实体不是已知的，其中
该移动实体适用于向该第一网络接入实体发送包括用于识别该第二网络接入实体的信息的消息，其使得该第一网络实体可对去往该第二网络实体的业务量进行导向。
34.根据权利要求33所述的网络系统，其中：
该第一网络接入实体适用于向代理发送包括用于识别该第二网络接入实体的该信息的全部或其部分的消息，以及
该代理适用于确定该第二网络接入实体的地址。
35.根据权利要求34所述的网络系统，其中该代理适用于在该第一网络接入实体和该第二网络接入实体之间转发业务量。
36.根据权利要求33所述的网络系统，其中该移动实体适用于监控该第二网络接入实体的网络属性，以获得用于识别该第二网络接入实体的信息。
37.根据权利要求34所述的网络系统，其中该第一网络接入实体适用于基于包括在从该移动实体接收的用于识别该第二网络接入实体的该信息中的信息，确定该代理的地址。
38.根据权利要求33所述的网络系统，其中该消息是切换发起(HI)消息。
39.根据权利要求33所述的网络系统，其中：
该第一网络接入实体适用于维持映射表，在其中将从该移动实体接收的用于识别该第二网络接入实体的该信息映射为该第二网络接入实体的全局地址。
40.根据权利要求33所述的网络系统，其中用于识别该第二网络接入实体的该信息包括下列参数的其中至少一个：
目标网络标识，
目标接入点名称，
与该接入点相关联的标识，该移动实体将通过这个接入点与该第二网络接入实体相连。
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