CN1881919A - 一种异构网络间切换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异构网络间切换的方法，所述的方法包括如下步骤：a、终端侧媒体无关切换MIH用户层选择切换候选接入点PoA；b、终端侧MIH用户层发起媒体无关切换请求将终端切换到所述的切换候选PoA。本发明提出了基于802.21架构的由终端和网络侧发起的异构网络切换的方法和流程，增加了用终端发起的切换流程，完善了切换流程的处理。

Description

一种异构网络间切换的方法
技术领域
本发明涉及异构网络技术领域，具体来说，涉及异构网络之间切换的技术。
背景技术
当前存在着许多不同架构的网络，如802.11定义的无线局域网、802.16协议定义的无线城域网、3GPP(第三代移动通信标准化伙伴项目)定义的第三代蜂窝移动通信网，对于应用来说很难在保证业务连续性的条件下方便地在异构网络中进行切换和漫游。802.21的提出正是为解决上述问题的，IEEE(美国电子及电气工程师学会)定义的802.21(媒体无关切换服务)协议是一个在异构网络中通过把链路层信息和其他相关的网络信息提供给上层以优化切换的标准。它用于满足在不同的媒体之间进行软硬件切换的要求以及实现切换的相应机制，其目标是最终使客户端设备在网间漫游时能自动选择质量最好的网络连接类型和接入点，而且能在无须用户干预的情况下实现无缝切换，通过支持异构网络间的切换增强移动设备的用户体验。
在整个802.21框架中最重要的引入就是MIHF(媒体无关切换功能)实体。MIHF被定义为提供移动支持的移动节点和网络元素的移动管理协议栈中的逻辑层，在切换决策过程中起到辅助和推动作用。MIHF架构图如附图1所示，MIHF的上层进行切换决策并根据来自MIH的输入和上下文进行链路选择。MIHF提供了到高层的抽象服务，提供了一组定义好的接口，这些接口暴露的服务原语独立于具体的接入技术；MIHF通过特定的接入技术相关的接口和低层的移动管理协议栈进行通信。MIHF简化了切换发生条件的识别并提供了实现有效切换所需要的信息。
802.21协议为实现媒体无关切换分别定义了媒体无关事件服务(MIES)、媒体无关命令服务(MICS)、媒体无关信息服务(MIIS)和服务接入点(SAPs)。其中比较重要的事件有：Link_Up(链路建立)、Link_Down(链路断开)、Link_Going_Down(链路将要断开)、Link_Handover_Imminient(链路切换开始)等；比较重要的命令有：MIH_Capability_Discover(MIH能力发现)、MIH_Poll(MIH轮询)、MIH_Switch(MIH交换连接)、MIH_Configure(MIH配置)、MIH_Scan(MIH扫描)等；比较重要的信息有：Data_Rates(数据率)、Location_LatLong(经纬度位置信息)、Networks_Supported(网络支持)、Quality_of_Service(QoS，服务质量)等；MIHF包含媒体独立、对终端所支持接口类型不敏感的SAPs以及其它媒体相关、可扩展的SAPs。
目前的802.21，只在附录中提出了一个如附图2所示的由网络侧发起的802.11到3GPP2切换的方案，该方案的主要步骤如下：
1、终端通过相应的事件将链路参数的变化情况上报给网络侧的当前MIHF实体，该MIHF实体发现满足切换条件时，进行MIH能力发现(或是根据自己维护的已有PoA信息)，找到具有MIH能力的可用的PoA。
2、当前MIHF根据发现的PoA集合发起资源预留操作，并根据返回的结果选择切换候选PoA。
3、当前MIHF向终端发起切换初始化请求，终端根据请求开始链路切换动作，建立新链路，完成后将切换初始化响应返回网络侧MIHF。
4、当前MIHF发起切换提交请求，终端根据该请求发送切换完成命令，拆除原链路，并返回切换提交响应。
现有方案存在以下问题：
没有由终端侧发起的切换流程。由于媒体无关切换在很多情况下是由终端指定切换策略并进行主导，因此终端发起切换流程的缺失对用户进行切换处理时会造成很大影响；另外，该方案在某些步骤上不合理或缺少某些必须的操作，如：候选PoA的操作仅由网络侧完成，没有和终端进行协商。但实际上终端支持的网络接口类型、运营商、费用选择策略等网络侧无法知道，因此其实际上不能单独确定候选PoA；同时，现有方案中缺少切换决策中信息获取的交互过程，网络侧仅依靠MIH能力发现无法得到候选PoA的具体信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异构网络间切换的方法，以解决现有技术中不能由终端侧发起切换的问题以及现有的网络侧发起的技术方案不完善的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种异构网络间切换的方法，所述的方法包括如下步骤：
a、终端侧媒体无关切换MIH用户层选择切换候选接入点PoA；
b、终端侧MIH用户层发起媒体无关切换请求将终端切换到所述的切换候选PoA。
其中步骤a具体包括：
a1、终端侧MIH用户获取具有MIH能力的PoA集合及其信息；
a2、终端侧MIH用户层根据所述的信息选择切换候选PoA。
其中步骤a1具体包括：
终端侧MIH用户层根据终端发送的链路将要断链事件或链路参数将要改变事件向其MIHF发送MIH能力发现命令，MIHF将所述的命令转发至网络侧MIHF，具有MIH能力的PoA向终端响应，终端侧MIH用户层据此获取具有MIH能力的PoA集合及其信息；
终端侧MIH用户层向MIH信息服务器请求所述的PoA的信息，MIH信息服务器反馈所述的PoA的信息。
其中所述的PoA信息包括网络类型和标识、运营商类型和标识、安全、服务质量QoS以及费用信息。
其中步骤a1具体包括：
终端侧MIH用户层根据终端发送的链路即将断链事件或者链路层参数改变事件向其MIH信息服务器发送MIH能力发现命令，MIH信息服务器向终端侧MIHF返回具有MIH能力的PoA集合；
终端侧MIH用户层向MIH信息服务器请求所述的PoA的信息，MIH信息服务器反馈所述的PoA的信息。
其中步骤b具体包括：
b1、当前PoA根据终端侧MIH用户层的MIH切换初始化命令请求向终端选择建议的PoA请求进行资源预留；
b2、所述的终端选择建议的PoA完成资源预留后向当前PoA响应，终端侧MIH用户层发出MIH切换命令；
b3、终端与所述的切换候选PoA建立连接，完成MIH切换。
其中步骤b1具体包括：
终端向当前PoA发送MIH切换初始化请求进行切换目标PoA协商，请求信息中包括终端选择的建议PoA信息；当前PoA根据MIH切换初始化命令请求向终端选择建议的PoA请求进行资源预留；
其中步骤b2还包括：所述的终端选择建议的PoA根据资源预留结果向当前PoA返回候选PoA的信息；
其中步骤b3还包括：终端向候选PoA发出切换确认请求，候选PoA返回响应允许切换；切换双方的网络接口向上层发送切换即将开始的指示。
其中步骤a之前还包括：终端关联到当前PoA并通过归属代理HA与其建立会话。
其中步骤b之后还包括：
新的PoA的MIHF向原PoA的MIHF发送MIH切换完成命令，原PoA据此将其缓存的发送未决的数据包转发到新PoA上并释放旧链路占用的资源；新PoA和终端的新链路的网络接口向上层发送切换已完成的指示。
本发明还公开了一种异构网络间切换的方法，所述的方法包括如下步骤：
a、原PoA的媒体无关切换MIH用户层与终端协商后选择切换候选接入点PoA；
b、原PoA的MIH用户层发起媒体无关切换请求将终端切换到所述的切换候选接入点PoA。
其中步骤a具体包括：
a1、原PoA的MIH用户层根据原PoA发送的链路即将断链事件或者链路参数改变事件向其MIHF发送MIH能力发现命令，具有MIH能力的PoA向原PoA响应，原PoA的MIH用户层据此获取具有MIH能力的PoA集合及其信息；
a2、原PoA的MIH用户层向MIH信息服务器请求所述的PoA的信息，MIH信息服务器反馈所述的PoA的信息；
a3、当前PoA向终端发送MIH切换初始化请求进行切换目标PoA协商，请求信息中包括其选择的建议PoA信息，终端通过响应返回所选择的候选PoA信息。
其中步骤a具体包括：
a1、原PoA的MIH用户层向MIH信息服务器发送MIH能力发现命令，MIH信息服务器向其返回具有MIH能力的PoA集合；
a2、原PoA的MIH用户层向MIH信息服务器请求所述的PoA的信息，MIH媒体服务器反馈所述的PoA的信息；
a3、当前PoA向终端发送MIH切换初始化请求进行切换目标PoA协商，请求信息中包括其选择的建议PoA信息，终端通过响应返回所选择的候选PoA信息。
其中步骤b具体包括：
b1、当前PoA根据原PoA的MIH用户层的MIH切换初始化命令请求向所述的切换候选PoA请求进行资源预留；
b2、所述的切换候选PoA完成资源预留后向当前PoA响应，终端侧MIH用户层发出MIH切换命令；
b3、终端与所述的切换候选PoA建立连接。
其中步骤b2还包括：所述的终端选择建议的PoA根据资源预留结果向当前PoA返回候选PoA的信息；其中步骤b3还包括：候选PoA向终端发出切换确认请求，终端返回响应决定是否允许切换。
本发明提出了基于802.21架构的由终端和网络侧发起的通用的异构网络切换的方法和流程，增加了用终端发起的切换流程，完善了切换流程的处理；本发明提出的方案全部采用了标准原语，提高了方案的通用性，并解决了现有方案和标准间存在矛盾的地方；同时通过对切换过程中的原语进行合理安排和优化，提高了切换效率。
附图说明
图1为MIHF示意图；
图2为现有技术的切换流程图；
图3为由终端侧发起切换的流程图一；
图4为由终端侧发起切换的流程图二；
图5为由网络侧发起的切换流程图一；
图6为由网络侧发起的切换流程图二。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
整个802.21的切换流程可分为两种情况：由终端侧发起和由网络侧发起，以下首先说明由终端发起的切换流程，如附图3和附图4所示(此处以802.11到3GPP的切换为例说明切换过程)：
步骤1：STA/UE(站点/用户设备)关联到当前的PoA(接入点，此处为802.11接口)上，并通过HA(移动IP归属代理)和其建立会话。
步骤2、当原有连接的无线环境变得不可接受时，如信号衰减等原因，STA/UE上原有连接的网络接口(此处为802.11接口)会向其MIHF实体发送Link_Going_Down(链路将要断开)或Link_Parameters_Change(链路参数改变)事件，MIHF又根据该事件向MIH用户发送MIH_Link_Going_Down或者MIH_Link_Parameters_Report(MIH层链路报告)事件。此时MIH用户根据该事件可得知可能需要发起切换流程。如果STA/UE事先在PoA上注册了事件服务，也可通过当前PoA得到相关事件的通知(在图中用虚线表示)。
步骤3、当STA/UE上的MIH用户决定发起切换时，其首先应向其MIHF发送MIH_Capability_Discover(MIH能力发现)请求，MIHF将其发送到网络侧对端的MIHF，并通过其向网络环境中其它的网络元素进行广播。如果某个网络元素也具有MIH功能，其将发送MIH_Capability_Discover响应返回STA/UE。此处MIHF也可向MIH信息服务器发送MIH_Capability_Discover请求，由MIH信息服务器返回相关信息。
步骤4、STA/UE上的MIH用户通过MIH_Capability_Discover响应得到了具有MIH能力的PoA的列表，其向MIH信息服务器发送MIH_Get_Information(MIH信息查询)请求获取这些PoA的相关信息，包括网络类型和标识、运营商类型和标识、安全、服务质量以及费用等信息。
步骤5、STA/UE上的MIH用户或切换决策模块根据获取的PoA信息选择切换建议使用的PoA。
步骤6、STA/UE上的MIH用户发起MIH_Handover_Initiate(MIH切换初始化请求)到本地MIHF，本地MIHF通过当前连接(802.11)将其发送到当前PoA。该请求包括了STA/UE建议连接的新PoA信息。
步骤7、当前PoA收到STA/UE发送的MIH_Handover_Initiate请求消息后，其向建议的新PoA发送MIH_Handover_Prepare(MIH切换准备)请求进行资源预留。新PoA返回MIH_Handover_Prepare响应指示资源的预留情况。
步骤8、当前PoA根据MIH_Handover_Prepare响应选择推荐使用的候选PoA。
步骤9、当前PoA通过MIH_Handover_Initiate响应消息将候选PoA的信息发送回STA/UE。
步骤10、STA/UE侧的MIH用户通过发出MIH_Switch(MIH链路切换)命令发起切换。
步骤11、STA/UE侧的MIH用户生成MIH_Handover_Commit(MIH切换提交)请求到本地MIHF，由本地MIHF发送到新PoA的MIHF发起切换提交，新PoA处理MIH_Handover_Commit请求并将响应发回STA/UE，指明切换请求将进行处理或放弃。
步骤12、切换发起后，STA/UE侧的MIHF将收到切换目的方的网络接口(3GPP)发送的Link_Handover_Imminent(链路切换即将开始)事件通知，MIHF将发送对应的MIH_Link_Handover_Imminent指示给MIH用户告之其切换即将开始。该指示也可以通过网络侧发送完成。
步骤13、STA/UE和新PoA(3GPP)建立L2层连接。
步骤14、L2层连接建立时，STA/UE侧的MIHF将收到Link_Up事件，其发送对应的MIH_Link_Up指示到上层通知链路已建立。该指示也可以由网络侧发送完成。
步骤15、此时移动IP注册被触发。
步骤16、链路建立后，新PoA的MIHF向原PoA的MIHF发送MIH_Handover_Complete(MIH切换完成)请求。原PoA根据这个请求可以将其缓存的发送未决的数据包转发到新PoA上并释放旧链路占用的资源。
步骤17、当原PoA拆除旧链路时，STA/UE和网络侧的MIHF和MIH用户将收到Link_Down(链路拆除)和MIH_Link_Down事件表明旧链路已不可用。
步骤18、切换完成后，STA/UE侧的MIHF和MIH用户将收到Link_Handover_Complete(链路切换完成)和MIH_Link_Handover_Complete指示。MIHF的上层，包括网络层、传输层等可以根据MIH_Link_Handover_Complete指示进行重定向会话数据流和更新IP地址等操作。
步骤19、STA/UE的MIH用户收到MIH_Switch响应，表明链路切换已完成。
步骤20、此时当前会话以转移到新链路(3GPP)上来。
步骤21、STA/UE和原PoA(802.11)解除关联关系。
由网络侧发起的切换流程如附图5和附图6所示：
步骤1、STA/UE关联到当前的PoA(此处为802.11接口)上，并通过HA和其建立会话。
步骤2、当原有连接的无线环境变得不可接受时，如信号衰减等原因，原PoA的网络接口(此处为802.11接口)会向其MIHF实体发送Link_Going_Down或Link_Parameters_Change事件，MIHF又根据其向MIH用户发送MIH_Link_Going_Down或MIH_Link_Parameters_Report事件。此时MIH用户根据该事件可得知可能需要发起切换流程。如果PoA事先在STA/UE注册了相关的事件服务，也可通过STA/UE得到相关事件的通知(在图中用虚线表示)。
步骤3、当原PoA的MIH用户决定发起切换时，其首先应向其MIHF发送MIH_Capability_Discover请求，向网络环境中其它的网络元素进行广播。如果某个网络元素也具有MIH功能，其将发送MIH_Capability_Discover响应返回给PoA。此处MIHF也可向MIH信息服务器发送MIH_Capability_Discover请求，由MIH信息服务器返回相关信息。
步骤4、原PoA的MIH用户通过MIH_Capability_Discover响应得到了具有MIH能力的PoA的列表，其向MIH信息服务器发送MIH_Get_Information请求获取这些PoA的相关信息，包括网络类型、标识、费用等信息。
步骤5、原PoA的MIH用户或切换决策模块根据获取的PoA信息选择切换建议使用的PoA。
步骤6、原PoA的MIH用户发起MIH_Handover_Initiate切换请求到本地MIHF，本地MIHF通过当前连接(802.11)将其发送到STA/UE。该请求包括了当前PoA建议连接的新PoA信息。
步骤7、STA/UE选择推荐使用的候选PoA。
步骤8、STA/UE通过MIH_Handover_Initiate响应消息将候选PoA的信息发送回当前PoA。
步骤9、当前PoA收到MIH_Handover_Initiate响应消息后，其向建议的新PoA发送MIH_Handover_Prepare请求进行资源预留。新PoA返回MIH_Handover_Prepare响应指示资源的预留情况。
步骤10、STA/UE侧的MIH用户通过发出MIH_Switch命令发起切换。
步骤11、新PoA侧的MIH用户生成MIH_Handover_Commit请求到本地MIHF，由本地MIHF发送到STA/UE侧的MIHF发起切换提交请求。STA/UE处理MIH_Handover_Commit请求并将响应发回，指明切换请求将进行处理或放弃。
步骤12、切换发起后，新PoA侧的MIHF将收到本地网络接口(3GPP)发送的Link_Handover_Imminent事件通知，MIHF将发送对应的MIH_Link_Handover_Imminent指示给MIH用户告之其切换即将开始。该指示也可以通过STA/UE侧发送完成。
步骤13、STA/UE和新PoA(3GPP)建立L2层连接。
步骤14、L2层连接建立时，新PoA侧的MIHF将收到Linl_Up事件，其发送对应的MIH_Link_Up指示到上层通知链路已建立。该指示也可以由STA/UE侧发送完成。
步骤15、此时移动IP注册被触发。
步骤16、发送完MIH_Handover_Commit请求后，新PoA的MIHF向原PoA的MIHF发送MIH_Handover_Complete请求。原PoA根据这个请求可以将其缓存的发送未决的数据包转发到新PoA上并释放旧链路占用的资源。
步骤17、当原PoA拆除旧链路时，STA/UE和网络侧的MIHF和MIH用户将收到Link_Down和MIH_Link_Down事件表明旧链路已不可用。
步骤18、切换完成后，新PoA侧的MIHF和MIH用户将收到Link_Handover_Complete和MIH_Link_Handover_Complete指示。MIHF的上层，包括网络层、传输层等可以根据MIH_Link_Handover_Complete进行相应处理。
步骤19、STA/UE的MIH用户收到MIH_Switch响应，表明链路切换已完成。
步骤20、此时当前会话以转移到新链路(3GPP)上来。
步骤21、STA/UE和原PoA(802.11)解除关联关系。

Claims (14)

1、一种异构网络间切换的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
a、终端侧媒体无关切换MIH用户层选择切换候选接入点PoA；
b、终端侧MIH用户层发起媒体无关切换请求将终端切换到所述的切换候选PoA。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
a1、终端侧MIH用户获取具有MIH能力的PoA集合及其信息；
a2、终端侧MIH用户层根据所述的信息选择切换候选PoA。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中步骤a1具体包括：
终端侧MIH用户层根据终端发送的链路将要断链事件或链路参数将要改变事件向其MIHF发送MIH能力发现命令，MIHF将所述的命令转发至网络侧MIHF，具有MIH能力的PoA向终端响应，终端侧MIH用户层据此获取具有MIH能力的PoA集合及其信息；
终端侧MIH用户层向MIH信息服务器请求所述的PoA的信息，MIH信息服务器反馈所述的PoA的信息。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的PoA信息包括网络类型和标识、运营商类型和标识、安全、服务质量QoS以及费用信息。
5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中步骤a1具体包括：
终端侧MIH用户层根据终端发送的链路即将断链事件或者链路层参数改变事件向其MIH信息服务器发送MIH能力发现命令，MIH信息服务器向终端侧MIHF返回具有MIH能力的PoA集合；
终端侧MIH用户层向MIH信息服务器请求所述的PoA的信息，MIH信息服务器反馈所述的PoA的信息。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b具体包括：
b1、当前PoA根据终端侧MIH用户层的MIH切换初始化命令请求向终端选择建议的PoA请求进行资源预留；
b2、所述的终端选择建议的PoA完成资源预留后向当前PoA响应，终端侧MIH用户层发出MIH切换命令；
b3、终端与所述的切换候选PoA建立连接，完成MIH切换。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中步骤b1具体包括：
终端向当前PoA发送MIH切换初始化请求进行切换目标PoA协商，请求信息中包括终端选择的建议PoA信息；当前PoA根据MIH切换初始化命令请求向终端选择建议的PoA请求进行资源预留；
其中步骤b2还包括：所述的终端选择建议的PoA根据资源预留结果向当前PoA返回候选PoA的信息；
其中步骤b3还包括：终端向候选PoA发出切换确认请求，候选PoA返回响应允许切换；切换双方的网络接口向上层发送切换即将开始的指示。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a之前还包括：终端关联到当前PoA并通过归属代理HA与其建立会话。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b之后还包括：
新的PoA的MIHF向原PoA的MIHF发送MIH切换完成命令，原PoA据此将其缓存的发送未决的数据包转发到新PoA上并释放旧链路占用的资源；新PoA和终端的新链路的网络接口向上层发送切换已完成的指示。
10、一种异构网络间切换的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
a、原PoA的媒体无关切换MIH用户层与终端协商后选择切换候选接入点PoA；
b、原PoA的MIH用户层发起媒体无关切换请求将终端切换到所述的切换候选PoA。
11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
a1、原PoA的MIH用户层根据原PoA发送的链路即将断链事件或者链路参数改变事件向其MIHF发送MIH能力发现命令，具有MIH能力的PoA向原PoA响应，原PoA的MIH用户层据此获取具有MIH能力的PoA集合及其信息；
a2、原PoA的MIH用户层向MIH信息服务器请求所述的PoA的信息，MIH信息服务器反馈所述的PoA的信息；
a3、当前PoA向终端发送MIH切换初始化请求进行切换目标PoA协商，请求信息中包括其选择的建议PoA信息，终端通过响应返回所选择的候选PoA信息。
12、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
a1、原PoA的MIH用户层向MIH信息服务器发送MIH能力发现命令，MIH信息服务器向其返回具有MIH能力的PoA集合；
a2、原PoA的MIH用户层向MIH信息服务器请求所述的PoA的信息，MIH媒体服务器反馈所述的PoA的信息；
a3、当前PoA向终端发送MIH切换初始化请求进行切换目标PoA协商，请求信息中包括其选择的建议PoA信息，终端通过响应返回所选择的候选PoA信息。
13、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中步骤b具体包括：
b1、当前PoA根据原PoA的MIH用户层的MIH切换初始化命令请求向所述的切换候选PoA请求进行资源预留；
b2、所述的切换候选PoA完成资源预留后向当前PoA响应，终端侧MIH用户层发出MIH切换命令；
b3、终端与所述的切换候选PoA建立连接。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中步骤b2还包括：所述的终端选择建议的PoA根据资源预留结果向当前PoA返回候选PoA的信息；其中步骤b3还包括：候选PoA向终端发出切换确认请求，终端返回响应决定是否允许切换。
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