基于分组的网络中用于移动装置的接入点以及在此类网络中记费的一种方法和系统

摘要

在基于分组的网络中用于具有无线通信能力的移动装置的接入点，所述网络包括至少一个能访问远程服务点的网关。接入点包括用来与至少另一个或多个接入点建立通信以便至少在所述的接入点间构成一个网络的通信装置。同时，还有用于添加移动装置标识的装置；以及用于登记传经所述接入点的分组标识的登记装置。本发明还涉及用来在此类网络中记费的方法和系统。

说明书

本申请是申请号为00819920.5、申请日为2000年12月27日、发明名称为“基于分组的网络中用于移动装置的接入点以及在此类网络中记费的一种方法和系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大致涉及基于分组的网络中的数据通信与记费，并尤其涉及此类网络中用于移动装置的接入点以及在此类网络中记费的一种方法和系统。

背景技术

对于移动装置，如便携式电脑、个人数字助理(PDA)等的使用在过去数年中急剧增长。自从Internet的突破以来，越来越多的用户对于连接到其他装置、网络及服务有了兴趣，比如通过他们的移动装置连接网络或Internet。第一选择往往是通过一部连接到公众电话网络上的调制解调器使用拨号连接。接着，当在途中使用移动装置时，就会利用移动电话中的一部调制解调器。然而，在线路转接的电话网络中使用调制解调器需要忍受建立连接的漫长过程，而且记费是基于连接时间的。另外，使用移动电话进行拨号连接要忍受很低的数据传输速率。

但是，随着引入基于分组的移动电话网络，如GPRS和UMTS，将有可能引入根据所传输的数据量记费的方法。这类系统还能提供较高的带宽，但需要对基础设施大量投资。尽管带宽将会提高，但不可能接近有线网络的带宽。另外，由于需要大量的投资，连接的成本开始就会相当的高。

如何以中等成本连接移动装置并对该服务收费，对该问题的一种解决方案已经在美国专利5745884“System and method for billingdata grade network use on a per connection basis”中提出。美国专利5745884中的系统运用了一种设计思想，其中移动装置的用户连接到一个位于战略选取地区的接入点上，如一家宾馆的门厅、一个机场，等等。该接入点起到了一个公共访问的无线局域网(LAN)的作用。接着，该通信被接入点通过隧道连接(tunneled connection)转发给感兴起的服务点。该隧道连接可以是任何类型的广域网(WAN)。这样，该接入点起到了无线局域网(LAN)和广域网(WAN)之间一个网关的作用。然后，隧道连接协议开始收集关于使用该连接的用户的信息。该信息为后来的记费起到了基础作用，而且记费是建立在各个连接的基础上的。

但是，美国专利5745884中的解决方案是基于一种固定结构的，这就要求接入点与用户所想要连接的服务点之间有连接。该解决方案还缺乏让所述接入点的运营商控制该接入点上数据流的可能性。同时，这样的解决方案仅在有限的区域内有用，并且对这样的网络进行扩展是不可行的。此外，记费也局限于处在数据隧道端点处的用户。

发明内容

因此本发明的目标是要为移动装置提供一种改进形式的连接，并为这种服务提供用于记费的方法和系统，以便至少部分克服上述的问题。

本目标由所附权利要求中所述的一种接入点以及用于记费的方法和系统来实现。

根据本发明，一种用在基于分组网络中的接入点，包括：用于与至少一个网关通信的装置，该网关可访问一个远程服务点；用来与移动装置无线通信的第一通信装置；用来与至少多于一个接入点建立通信以便至少在所述的接入点间构成一个网络的第二通信装置；登记装置，用于为所有传经所述接入点的分组——不论是直接来自一个移动装置还是间接经由其他接入点而来——登记最初发送分组的移动装置的标识。

由此，就提供了一种能克服上述问题的接入点。这种接入点使得不同的服务供应商能够互相利用各自的基础设施。由于该接入点具有连接到其他接入点以构成一个专用网络的能力，就没有必要让每个接入点都直接与远程服务点相连。因此，接入点起到了一个路由器的作用，它将来自一个移动装置或是其他接入点的分组直接路由给一个网关，或是通过接入点网络中的其他接入点间接路由给一个网关。

同时，在专用网络内部进行通信也成为了可能，也就是说，连接到第一接入点的第一移动装置可以和连接到第二接入点的第二移动装置通信。因此，任何个人或公司都有可能建立起这样的接入点，并且可以一方面向移动装置用户提供接入访问，另一方面对这种服务收费，而不依赖于某个特定用户的运营商，这是因为每个所传送分组的数据源都是可追踪到的，并且每个接入点都有用于登记装置。

根据本发明，可能在一个具有其他接入点的系统中引入一个新的接入点，然后利用其他接入点的能力连接到网关上。这样，一个接入点就没有必要能够直接访问网关以便在移动通信装置和网关间建立通信。这可以通过第二通信装置提供，它最好能提供无线通信，例如使用无线局域网(LAN)——如根据IEEE 802.11b标准的无线局域网(LAN)。在一个实施例中，与其他接入点的通信和与移动装置的通信是分开的。然而，在另一个实施例中，与其他接入点以及移动装置的通信是由单个通信装置提供的，也就是说，移动装置和接入点在同一个网络中进行通信。

另外，为了能够在各个不同接入点的运营商之间传输并分配费用，各个接入点含有登记装置，用于登记那些分组是发给哪个用户的。该信息最好在一个中央节点中被收集并分析。所登记的标志最好被存储到一个储存媒质上，以便今后成批发送。

在可以运用本发明的网络中，有一个网关，它可以是一种传统的网关，提供对远程服务点的访问。远程服务点可能是一种公共网络，比如Internet，一个公司网络，一台私人服务器等等。网关构成了内部网络、接入点和外部之间的接口。

移动装置的标识可以被添加到移动装置中，也可以在某个实施例中简单地由分组报头中的信息构成。那么一个用户的身份就可以是移动装置的网络地址，在一个使用互联网协议(IP)的网络中，一个移动装置的标识可以是该移动装置的IP地址。

在另一个实施例中，接入点还包括一个作标注的装置，用来向由一个移动装置直接发送给所述接入点的分组加上一个标注，所述的标注包括了所述移动装置的标识。这样，接入点就可获知移动装置的用户，并验证其身份。当已知用户从它的移动装置发送一个分组时，接入点就向分组中加入额外的信息，也就是一个标注，它使得分组可以被追踪。该标注提供了确定哪个用户发送哪些分组的安全途径。

接入点最好包括验证装置，用于验证连接到所述接入点的移动装置的标识。这种用于验证的装置提供了准确安全的记费方法所需的身份验证。该装置最好与一个中央节点相互作用，该中央节点与接入点相联系。一个移动装置的标识可以是如上所述的例如该装置的IP地址。在这种情况下，当移动装置从一个负责管理网络地址的中央节点处获取了网络地址时，关于获取了该网络地址的用户的信息就被储存起来以备今后使用。当获取一个网络地址时，应当运用某种密码验证功能，例如使用一台加密编码装置，它存有一个密钥，该密钥仅有移动装置和中央节点知道。

在另一个实施例中，移动装置的标识可由装置的用户调换，以便让一个以上的用户使用该装置。在使用可调换标识的情况下，该标识可被存储在一个证书中，或是可以包括某种私有密钥，仅有用户和服务供应商知道。

接入点最好具有用于建立到所述网关的通信路径的装置。这样路由通路就可以根据预定的标准确定下来，这些标准基于通信费用、性能、容量以及移动装置的用户使用何种运营商。接着该信息最好在被添加到分组的标注中加以描述。然后其他节点，也就是接入点，在分组通过网关离开专用网络前利用该信息。使用哪个网关最好也取决于该附加信息。

由接入点组成的网络可能相当复杂，特别是在引入了数个网关的时候。这些接入点、网关以及基础设施之间很可能是由不同的服务供应商操作的。同时，各个部分的性能也可能不同。例如，某个接入点可能有直接的T1连接到网关，而另一个接入点则仅有ISDN连接。那么，在这样的一个网络中，依照本发明的接入点最好还包括：用于建立到一个远程服务点的多条通信路径的装置；用于根据预定标准评估所述多条通信路径的装置；以及用于根据所述预定标准选择一条最优路径的装置。这样，就有可能当在移动装置所连接的接入点处决定一条分组路径的时候，把多种标准——如性能或费用、哪个服务供应商在操作某个特定的网关等等考虑在内。当终端用户由服务供应商收费，而同时服务供应商又要向从移动装置到网关的通信路径间节点的所有者付费，在这种情况下，将通信导向终端用户的服务供应商所拥有的网关及基础设施以便把付给竞争对手的费用最小化，这点是很有用的。

为了支持移动性，当一个用户移出了某个接入点的范围时，该节点就有切换装置来估算与所述连接装置之间通信的信号强度，用于向另一个接入点切换或是处理来自另一个接入点的切换。在另一个实施例中，切换装置是实现在移动装置中的。

根据本发明，一个用在基于分组网络中的接入点还包括：用于与至少一个网关通信的装置，所述网关可访问一个远程服务点；用来与移动装置无线通信的第一通信装置；用来与至少多于一个接入点建立无线通信以便至少在所述的接入点间构成一个网络的第二通信装置；其中所述的第二通信网络是与所述的第一通信装置与移动装置之间的网络分开的。

这样就提供了一种接入点，该接入点提供了一种可能性，就是建立一个接入点的ad-hoc网络而同时又向连接到接入点上的用户提供到远程服务点的连接，该连接可以是直接到一个网关，或是间接通过所述的接入点ad-hoc网络。接入点起到了一个路由器的作用，它将来自于直接或间接连接到接入点的移动装置的网络中的分组转发到另一个网络中，这种转发可以是间接通过所述的ad-hoc网络或是直接到网关。

根据本发明，一种用来在一个多运营商网络中——该网络包括多个接入点组成一个专用网络、以及至少一个能访问远程服务点的网关——记费的方法包括如下步骤：根据所述分组中包含的信息追踪该分组的路径，所述的信息是沿分组的路径登记的，它包括最初发送所述分组的移动装置的标识；以及建立一个记费记录，它分散在所述追踪路径的节点上。

这样就提供了一种记费方法，该方法提供了在这样一种网络中记费的可能性，这种网络可以利用依照本发明的接入点创建，并能克服上述的问题。连接到某个接入点的移动装置的标识在被添加之前最好能被验证，以保证对正确的用户记费。并且，为了对传送一个用户的分组时涉及到的所有运营商付费，该方法最好将记费记录分散在追踪路径所包括的所有节点上。其中“节点”表示传输分组时所涉及的任何接入点或是网关。在一个实施例中，标注可以由添加到移动装置中的报头构成，而移动用户的标识则可以是分组报头中的网络地址。在另一个实施例中，可以在接入点中将标注添加到加入移动装置的分组报头的顶部。该标注还可以包括更多的信息，例如关于数据内容的信息。并且，当在接入点中添加信息时，可以使用除移动装置网络地址之外的其他标识对象。在一个优选实施例中，追踪包括以下步骤：登记所有传经所述接入点的分组的标注，这些分组由一个移动装置直接或间接通过其他接入点传入所述接入点；以及从各个接入点向一个中央节点发送关于所述标注的信息。

创建记费记录的步骤最好在所述网络的一个中央节点中执行。这种中央节点可以是一台服务器，它工作在接入点的网络中或是Internet上。当中央节点可以在Internet上访问时，来自接入点的通信就必须通过任意的网关。由于记费信息是敏感数据，因此接入点和中央节点间的连接最好是隧道化的，也就是说，在一端封装起来然后在另一端解开封装。那么中央节点就可以在网络中提供许多管理任务，例如起始接入点中登记数据的发送。中央节点还可以具有载荷平衡、了解所连接的移动装置等功能。

除了标注中所包含的关于哪个用户发送了哪些分组的信息以外，接入点还可以提供关于在接入点中登记了标注的分组的来源和目的地的信息。标注中还可以包括关于被标注分组内容的信息，那么记费记录就可以以内容的类型为根据。那么就有可能在内容上分开记费。例如，浏览一个网页站点时的各个分组应该比观看视频或是发送电子邮件时要贵。

根据本发明，一种用于在一个多运营商网络中——该网络包括多个接入点组成一个专用网络、以及至少一个能访问远程服务点的网关——记费的系统包括：用于根据一个分组中所包含的沿分组路径登记的信息追踪分组路径的装置，所述的信息包括最初发送所述分组的移动装置的标识；以及用于创建记费记录的装置，这些记录分散在所述追踪路径包含的节点中。

这样就提供了一种能够克服上述问题的系统。该系统的优势与根据本发明用于记费的方法的优点一致。

附图说明

为了举例说明的目的，将根据附图中所示的实施例描述本发明，其中：

图1示出了依照本发明一个实施例的网络；

图2示出了从一个移动装置到一个远程服务点的隧道连接；

图3示出了依照本发明一个实施例的较复杂网络的示意图；

图4示出了主干网和接入网络；以及

图5示出了一个切换过程。

具体实施方式

参照图1，现在将描述本发明的环境以便清楚的了解本发明。本发明的环境由一个网络构成，该网络包括一个或多个接入点1(AP)、一个网关2、移动装置3(MD)以及一个中央节点4。网络中各个组成部分之间的通信是基于分组的，且最好使用TCP/IP协议，但其他协议也同样是属于本发明范围之内的，如IPX等。接入点1构成一个专用网络，该网络是完全或部分无线的，以下将称为“主干网”。该主干网通过接入点1连接到其他网络，比如Internet或其他专用网络如企业内部网，接入点1可能连接到一个网关2，而网关2则可以访问一个远程服务点5(图2中示出)。这种连接最好是某种有线连接，比如ISDN、T1等等。具有到网关的有线连接1’的接入点在图中以AP+表示。网关2至少具有网关的功能，但在一个实施例中还可能包括用于网络寻址转换(NAT)的功能。在某种情况下，接入点1可以被当作一个使用移动IP协议的网络中的外部代理，而网关2则可被当作一个本地代理。对组成部分的许多管理和登记工作都由中央节点4处理。移动装置3以任意的无线连接方式连接到一个接入点1上，但最好是无线局域网(LAN)，例如使用IEEE 802.11b标准。然而，其他潜在的技术如Hiperlan 2或蓝牙(Bluetooth)也都可以使用。移动装置3可以是任意类型的移动装置，比如一台便携式计算机、一部个人数字助理(PDA)、一部IP电话，而“移动”并不仅仅表示轻便的可以放入口袋的装置，因为本发明同样适用于例如一台可能无线连接到接入点上的台式个人计算机。例如要在一个大学校园某处建立起包括数台台式计算机的临时工作环境时，这一点就很重要。

参照图2，现在将描述一条使用主干网的通信路径。一台移动装置3利用无线局域网连接到第一接入点1(AP)。接着，该AP 1建立起一条到网关2的路径。该路径最好是隧道的以避开寻址问题。并且，该隧道通路可以被加密，并利用先进的验证协议，例如证书和数字签名。由于AP 1没有直接有线连接到网关2上，该路径是通过主干网经由另一个接入点1’建立起来的，接入点1’具有到网关2的有线连接。然后，为了克服寻址问题，接入点1’也使用隧道向网关2传送数据。

在图3中示出了一个更为复杂的网络。通过该图示清楚可见，往往有多条路由通路可用于从移动装置3到网关2的通信。路由通路主要由中央节点4管理。接入点1则被指示如何路由来自于移动装置3的分组。本发明提供了一种引入多运营商网络的简便途径。因此，接入点1和1’以及网关2和2’就可以从属于不同的运营商，而它们之间的网络则有可能属于另外的运营商。因此，路由通路以及哪些网关被用来连接到其他网络如Internet，应该取决于移动装置用户的偏好、接入点的运营商、网关的运营商以及有线链路的运营商。

在图4中示出了主干网与移动装置3对接入点1通信的不同。移动装置3与接入点1之间的通信是与主干网分离的。移动装置3与接入点1之间的通信在这里被示为接入网络。将通信流分为两个或多个无线网络意味着额外的可用带宽和改善的灵活性。举例来说，无线主干网可能使用与接入网中所用的完全不同的无线技术以及/或是不同的天线。然而，如上所述，主干网络使用无线技术，例如无线局域网或是HiperLAN。但是，在某些情况下，部分主干网可能是有线的。例如，在一处包括数个楼层的设施中，其中一层是地下室，就可以使用有线连接将一个位于地下室且与网关没有直接有线连接的接入点，连接到建筑物数个楼层以上的另一个接入点，该接入点无线连接到一个网关上或是无线连接到另一个位于例如户外的接入点上。对于一个给定接入点的接入网络范围最好小于它与其他接入点通信的范围。从而这样的一个主干网就是一个真正的专用网络，在其中添加或去除一个接入点不需要对其他接入点或是任何中央节点进行配置以分别结合或去除一个接入点。

移动装置3至少需要具有一个对应于接入点1所用的通信装置，在本实施例中也就是一块支持IEEE 802.11b标准的无线卡。移动装置3还必须支持连接到接入点1时的某种验证功能。由于大多数移动装置3本质上是移动性的，因此接入点1必须支持切换功能。切换过程可以是例如基于测量信号强度的。在图5中示出了一种切换过程。在切换之前，移动装置接收到来自接入点1和接入点1’两者的通知。接着，由软件——最好是实现在移动装置3中的——确定来自各个接入点1和1’的信号质量及强度。在切换前，软件确定接入点1’能提供最佳的链路，但即使在登记后，它仍然会估测接入点1提供的信号。然后，当移动装置3移动到更接近接入点1时，估测的结果就会指示移动装置与接入点1进行通信。当移动装置3连接到一个接入点1上时，中央节点4就会收到通知以跟踪连接到主干网上的移动装置。

现在将描述接入点1以及连接到此类网络中一个接入点1的步骤。接入点1最好具有能够自动设置自己以在网络中工作的装置。当某人想要安装这样一个接入点1时，它必须首先连接到中央节点4上，该中央节点是管理接入点1的单元。然后，就向该接入点提供一个标识符，例如一个IP号码。在一个实施例中，链路上包括验证装置用于接受或拒绝想要连入的接入点。接着，接入点搜寻邻近的接入点以便投入主干网络。由于移动装置用户常常使用一个接入点来与Internet通信或是浏览Web站点，因此接入点最好具有缓冲功能，以减轻主干网上的载荷或是去向及来自网关的数据流。

用于建立到网关的通信路径的装置可以考虑存在数个网关的情况。然后，接入点或是中央节点都能够提供到公众网上某个服务点的最优路径。这也可以取决于用户的偏好。当考虑到对连接的记费、而又考虑了性能问题时，这一点是很重要的。

当一个移动装置用户想要连接到一个接入点时，首先需要验证该用户的身份。所有被允许使用接入点的用户的身份都被登记在中央节点中。验证的一种方法是从接入点同时向移动装置和中央节点发送一个随机数。然后就向移动装置和中央节点各提供一个私有密钥，以创建所述随机数的一个哈西值(hash value)，并将其提交给所述的接入点。如果它们是相等的，那么该移动装置就被接受了。

由于网络中包括了由不同运营商提供的接入点和网关，本发明的目标之一就是要解决对分组路径上节点的记费和付费问题。在一个实施例中，当借助于一个中央节点验证用户时可以解决这个问题。接着用户就被分配到一个网络地址，该地址使用在移动装置的通信中。这样，由于一次只有一个用户被分配到某个特定的网络地址，该地址就可以作为标识符，并沿着网络中分组的路径追踪该标识符。在另一个实施例中，通过当从移动装置所连接的接入点转发分组的时候向数据包中添加额外信息以解决该问题。这种额外信息被称为标注。例如，一个标注可以包括下表I中的信息：

  服务ID  关于分组处理何种信息的信息，  例如浏览、电子邮件、IP语音、  商业节目、控制信号、等等  用户ID  发送/接收分组的用户的身份  远程站点/用户ID  日期  时间  字节  已传送的字节数量

表I

当然，所述的标注可以包含更少或更多信息，而且不局限于上述的元素。在另一个实施例中，标注是以标记的格式写的。那么就需要分组路径上相应的节点来收集关于通信流量的信息。

标注中的这类信息为依照本发明的记费方法和系统起到了基础的作用，以下将作详细说明。由于来自一个移动装置的分组可能采取若干不同的路径，并经过许多不同的运营商，因此登记并分析这类信息是很重要的。例如，如果一位咖啡馆业主有兴趣在他的咖啡馆中建立起一个接入点，以吸引更多的顾客，或至少吸引那些有兴趣连接远程服务——如Internet上的Web站点——的顾客，那么咖啡馆业主就一定会对数据通信收费。因为在本例中，咖啡馆业主确实利用比如电话运营商作为供应商来有线地连接到一个网关上，因此该业主需要为使用该连接付费。然而，除了可能从咖啡销售中获取增加的收入以外，咖啡馆业主还希望向使用他的接入点的顾客收费。但是，因为他的接入点可以、而且很有可能被附近商店业主所拥有的接入点使用，它们也会使用他与网关的连接。当咖啡馆业主的有线连接发生故障时就存在另一种场景。在那个场景中，咖啡馆业主可以利用另一个接入点到相同的或另一个网关的连接，但是现在要先通过主干网络发送数据。现在，我们就处在比较复杂的费用、收入和付费的情况下了。这个问题可以由依照本发明的记费方法及系统解决。

根据本发明的一个实施例，每个接入点都具有用于登记经它发送的分组的标注的装置，包括那些直接从接入网送到接入点的分组和那些在主干网络内部发送的分组。关于标注在哪个接入点处被登记的信息最好被收集起来，当在分组路径所涉及的运营商之间分配费用时，该信息是很重要的。该信息被收集并最好被存储起来。在系统中有一个中央节点，它被用来从接入点接收该信息，以便重新分配费用。有多种不同的费用分摊模型。

然后接入点就可以根据预定的规则或是响应来自中央节点的请求发送它所登记的标注。这些预定的规则中可以包括这样一个规则，就是当数据通信流量低于一个预定水平时开始传送最早保存的数据。

如上所述，费用可以是基于数据内容、连接时间、数据通信量等等的，这都取决于包含在标注中的信息以及在接入点处收集/感记的数据。记费是在不同水平上的，在一个实施例中，发票可以被直接送给终端用户，然后在所涉及的用户间分摊费用。另一种记费的方式，是让终端用户为其通过网关连接的服务付费。然后，使用接入点、网关以及在它们之间通信的清单再被送给服务供应商。

除了管理现金流和记费以外，中央节点还可以负责确定最优路径。最优路径可能取决于主干网中单条链路的容量、到网关的有线链路的利用率和性能，等等。

以上根据一个优选实施例说明了本发明。然而，本发明的范围不应受到该实施例的限制，而且本发明的备选实施例也都是可行的，这一点精通本技术的人都应该是了解的。例如，所说明的主干网络和接入网络可以被集成在使用相同通信装置的同一个网络中。另外，记费可以基于一个分组是否被成功的传送了。这种实施例应当被认为是属于本发明范围内的，这在附带的权利要求书中有所定义。