对具有多重转交寻址的移动节点的隧道通信连续性的支持

摘要

本发明通过使用代表移动节点的新外部代理的预切换注册而解决了切换转移时段期间的通信中断问题。预切换注册消息应当：(1)将自身标识为预切换注册消息，(2)指示预切换注册时间段的业务方向，并且(3)指定预切换注册请求将继续被认为有效时的有效期或时间段。本地移动锚将根据方向指示器使用预切换注册转交地址而接受业务，但是来往于移动节点的通信业务在转移时段期间将不会中断。由于新的外部网络上的移动节点的转交地址能够在该转移时间段期间被用来引导来往于移动节点的通信业务，所以将不会遇到服务的中断。

说明书

相关申请数据

本申请涉及于2007年11月21日提交的临时专利申请序列号60/989546和2007年11月29日提交的临时专利申请序列号60/991023，并且依据35U.S.C§119(e)的规定要求该较早申请的优先权。所述临时专利申请结合到该实用性专利申请中作为参考。

技术领域

一种用于使用预切换注册指示器或选项来支持确保与通信系统上的移动节点的隧道通信的连续性的方法。

背景技术

基于IP的移动系统在至少一个移动节点和无线通信网络之间提供通信。术语“移动节点”包括移动通信单元(如以下所更为详细地描述的，例如移动终端、“智能电话”、诸如具有无线连接的膝上型PC之类的移动设备)。除其它元素之外，无线通信系统尤其包括归属网络和外部网络。移动节点可以通过这些网络改变其到因特网的附着点，但是为了IP寻址的目的移动节点将总是与单个归属网络相关联。归属网络包括归属代理且外部网络包括外部代理-这二者都对进出其网络的信息分组的路由进行控制。通常，还存在与系统相关联的通信节点(correspondence node)，其可以是位于与所述移动节点进行通信的网络之一上的移动或固定节点。

所述移动节点、归属代理和外部代理可以根据在任意特定的网络配置或通信系统上所使用的命名方式而被称作不同的名称。例如，“移动节点”包括具有到无线网络的电缆(例如，电话线(“双绞线”)、以太网电缆、光缆等)连接以及具有到蜂窝网络的直接无线连接的PC。到蜂窝网络的直接无线连接由各种品牌和型号的具有各种特征和功能的移动终端(“蜂窝电话”)来支持，所述特征和功能诸如因特网接入、电子邮件、消息服务等。根据特定系统提供商所采用的命名方式，移动节点有时被称作用户设备、移动单元、移动终端、移动设备或类似的名称。

归属代理也可被称作本地移动锚(anchor)、归属移动管理器、归属位置寄存器，并且外部代理可被称作移动接入网关、服务移动管理器、访问位置寄存器和访问服务实体。术语移动节点、归属代理和外部代理并非意味着限制性定义，而是可以包括位于归属或外部网络上的其它移动通信单元或监督路由设备。外部网络也可称作服务网络。

注册移动节点

外部代理和归属代理周期性地向与该代理相关联的本地网络上的所有节点广播代理广告。代理广告是来自网络上的代理的消息，其可根据移动IP协议(RFC 2002)或者任意其它类型的通信协议而发布。该广告应当包括用于向移动节点唯一地标识移动代理(例如，归属代理、外部代理等)所需的信息。也可以在单个或多个外部网络上支持多个接口，所述网络可包括不同通信接入类型802.11d、802.11g、HRPD、WiFi、WiMax、CDMA或LTE。移动节点检查所述代理广告并且确定它们是连接到归属网络还是外部网络。

出于IP寻址的目的，移动节点将总是与其归属网络和子网络相关联，并且将通过位于所述归属和外部网络上的路由器而使信息路由到它。如果移动节点位于其归属网络上，则信息分组将根据标准寻址和路由机制而被路由到所述移动节点。

然而，如果移动节点正在访问外部网络，则所述移动节点从代理广告获得适当信息并且通过外部代理向其归属代理传送注册请求消息(有时称作绑定更新请求)。所述注册请求消息将包括所述移动节点的转交地址。可由归属代理向所述移动节点发送注册应答消息(也称作绑定更新确认消息)以确认注册过程已经成功完成。

转交寻址和不连续问题

作为注册过程的一部分，所述移动节点通过使用“转交地址”来保持与归属代理或本地移动锚的连接。在表格中向所述归属代理或本地移动锚注册该转交地址，该表格有时被称作绑定高速缓存项目表。所注册的转交地址标识所述移动节点所位于的外部网络，并且归属代理或本地移动锚使用该注册的转交地址向所述外部网络转发信息分组以便随后传送到所述移动节点上。

如果归属代理或本地移动锚在移动节点位于外部网络上的时候接收到要送往(addressed to)所述移动节点的信息分组，则所述归属代理或本地移动锚将使用可应用的转交地址把所述信息分组传送到所述移动节点在所述外部网络上的当前位置。这是通过向所述外部网络将从其接收信息分组的转交地址转发信息分组并且向所述外部网络上的所述移动节点转发所述信息分组来实现的。在这些通信期间，通信分组在外部网络和归属代理或本地移动锚之间的传输将使用隧道通信协议来执行。

所注册的转交地址标识移动节点所位于的外部网络，并且归属代理或本地移动锚也使用该注册的转交地址来转发从位于所述外部网络上的移动节点所接收的信息分组。在这种情况下，所述移动节点可以通过外部代理将信息和通信分组传送回到归属代理或本地移动锚以便进一步处理并传输到系统上的其它节点，如通信节点。信息分组的源将在移动节点的分组上被标识为移动节点的转交地址。

所述归属代理或本地移动锚将在对从移动节点所接收的分组进行路由、处理以及进一步传送之前确认移动节点的通信是从所述移动节点的有效转交地址进行传送的。如果归属代理接收到没有以有效转交地址作为其来源的信息分组，则所述分组将不会被进一步处理。如果转交地址有效，则所述信息分组将接着被归属代理或本地移动锚转发并路由到目的地。这些通信有时被称作外部网络和归属网络之间的“隧道”通信。

移动节点可以从一个外部网络转移和移动到另一个外部网络。每个外部网络都由不同的转交地址所标识，从而移动节点从一个外部网络到新的外部网络的转移需要修改在归属代理或本地移动锚处为所述移动节点所注册的转交地址。在由于移动节点从一个外部网络转移到另一个外部网络所引起的转交寻址的这种修改期间，有时会遇到保持通过归属代理或本地移动锚的来往于所述移动节点的隧道消息传输的连续性的问题。

例如，在到新的外部网络的切换已经完全完成之前，要送往新外部网络的新转交地址的消息都将不会被归属代理或本地移动锚正确传送到所述移动节点。实际上，在到新的外部网络的切换完全完成之前，要送往该新的外部网络的通信分组可能被丢弃，或者通信分组可能被错误指向旧的外部网络的转交地址，这两种情况都会导致到所述移动节点的通信的连续性中断。

此外，从新的外部网络所发送的移动节点信息和通信分组可能不会被正确识别，原因在于新的外部网络的转交寻址还没有向归属代理或本地移动锚注册。在这种情况下，在到新的外部网络的切换完全完成之前，归属代理或本地移动锚会拒绝接受来自新的外部网络上的移动节点的通信分组，原因在于新的外部网络的转交地址没有被归属代理或本地移动锚识别为这样的通信分组的有效来源。这些连续性问题导致通信中断、分组丢弃以及连续服务的中断。本发明的主要目标是提供来往于其中发起到新的外部网络的切换的移动节点的隧道通信的连续性和转交寻址支持。

发明内容

本发明通过使用代表移动节点的新外部代理的预切换注册而解决了切换转移时段期间的这些通信中断问题。预切换注册消息应当：(1)将自身标识为预切换注册消息，(2)指示预切换注册时间段的业务方向，并且(3)指定预切换注册请求将继续被认为有效时的有效期(lifetime)或时间段。所述预切换注册可以在注册消息中使用标记指示器或选项。

归属代理或本地移动锚将通过向其绑定高速缓存项目表添加适当值来处理预切换注册，绑定高速缓存项目表将在指定的有效期期间将新外部网络的转交寻址识别为与移动节点相关联的有效地址。本地移动锚将根据方向指示器使用预切换注册转交地址而接受业务，但是来往于所述移动节点的通信业务在转移时段期间将不会中断。由于新外部网络上的移动节点的转交地址在该转移时间段期间能够被用来引导来往于所述移动节点的通信业务，所以将不会遇到服务中断并且将保持来往于所述移动节点的服务的连续性。

如果有效期在这些动作中的任一个发生之前终止，则有效期时间段能够被重写(over-ridden)或更新以延长在切换完成之前预切换请求仍然被认为有效时的时间段。在新的外部代理发送了适当的切换注册请求以完成切换过程或者之前的外部代理请求撤消其先前向归属代理或本地移动锚的注册之后，转交地址的预切换注册状态会被识别为已注册的转交地址。

附图说明

当结合附图阅读以下详细描述和所附的权利要求时，本发明的目标和特征将更加容易理解，在附图中相同附图标记表示相同元素，并且其中：

图1是本发明中所使用的基于IP的移动通信系统；和

图2是本发明中所使用的基于IP的移动通信系统的消息序列。

当结合附图阅读以下详细描述和所附的权利要求时，本发明的目标和特征将更加容易理解，在附图中相同附图标记表示相同元素。

具体实施方式

在图1中，基于IP的移动系统的整体架构被示为分别具有移动节点125、归属网络110以及外部网络130和150。如图1所示，归属网络110具有归属代理或本地移动锚113。本地移动锚113通过通信链路112耦合到外部网络150上的移动代理网关155，并且本地移动锚113通过通信链路115耦合到外部网络130上的移动代理网关135。

通信节点CN 175通过通信链路170耦合到归属网络110，所述通信链路170可以是由有线线路链路、因特网和/或无线连接所构成的连接。通信节点175可以包括数据源、IP语音或来往于移动节点125而传送的其它电子通信数据。在本发明中，移动节点125可具有正在进行的与通信节点175的通信会话，该通信会话需要在所述移动节点附着于外部网络130时或者在所述移动节点转移和移动以连接到新的外部网络150时被保持。

移动代理网关135通过无线电接入系统、通过无线通信链路127耦合到移动节点125，所述无线电接入系统由耦合到天线/发射机137的基站收发器139所构成。该链路表示支持与移动节点125的通信的现有外部网络。在本发明中，移动节点125将其连接从外部网络130转移到外部网络150。

当连接到外部网络150时，移动代理网关155将通过无线电接入系统耦合到移动节点125，所述无线电接入系统由通过链路191连接到天线/发射机192的基站收发器190和无线通信链路180所构成。移动接入网关155和135可以分别结合基站收发器190和139一起工作。根据支持该系统的特定技术所使用的命名方式，基站收发器190和139还可以被称作演进节点基站(eNB)。

移动节点125被示为分别经由无线通信链路180和127而电子耦合到外部网络150和130。然而，移动节点125能够与耦合到外部网络的任何收发器或接入网络进行通信。也就是说，通信链路180和127为无线电传送链路，但是这些链路能够由网络上两个或更多节点或者网络或管理域上的用户之间的任意连接所构成。移动代理网关155还能够使用诸如WiMax或WiFi之类的第二通信接入类型而耦合到移动节点125，所述第二通信接入类型由接口141和无线通信链路157支持。

术语本地移动锚、归属代理和外部代理可以如移动IP协议(RFC2002)中所定义，但是这些代理并不限制于单个协议或系统。实际上，如本申请中所使用的术语归属代理可以指归属移动管理器、归属位置寄存器、归属服务实体，或者位于归属网络110的负责管理移动节点125的移动相关功能的任意其它代理。同样，如本申请中所使用的术语移动代理网关可以指外部代理、服务移动管理器、访问位置寄存器、访问服务实体，或者位于外部网络上的负责管理移动节点125的移动相关功能的任意其它代理。

在图1所示的移动IP通信系统中，移动节点125由永久IP地址来标识。当移动节点125耦合到其归属网络110时，移动节点125与归属网络110上的任意其它固定节点一样接收信息分组。当位于远离所述归属网络之处时，移动节点125还能够将其自身连接到诸如网络130或150之类的外部网络以通过那些外部网络保持与归属网络的连接。

移动节点125通过向本地移动锚113注册转交地址来不断向本地移动锚113通知其当前位置或外部网络关联。实质上，所述转交地址表示移动节点125当前所处的外部网络。当位于外部网络130或150上时，归属网络110通过使用该转交寻址向外部网络130或150“隧道传送(tunnel)”数据通信来向移动节点125发送通信。如果本地移动锚113在移动节点125位于外部网络130上时接收到要送往移动节点125的信息分组，则本地移动锚113将所述信息分组“隧道传送”到外部网络130以便随后传输到移动节点125。

在用于移动节点125的信息分组已经被本地移动锚113转发到外部代理135之后，外部代理135接收所述信息分组。此外，外部代理135充当移动节点125在连接到外部网络130时所生成的输出信息分组的默认路由器。当本地移动锚113通过所述默认路由器外部代理或移动代理网关135接收到来自移动节点125的信息分组时，其将通过确认对移动节点125所注册的转交地址来确认该传输是否是从对移动节点所注册的外部网络130发起的。

在使用代理绑定更新请求和代理绑定确认消息而被建立之后，外部网络130上的移动代理网关135和本地移动锚或归属代理113之间的通信链路115被配置为IP-in-IP隧道。当在与外部网络的隧道通信连接上建立转交寻址时，本地移动锚或归属代理113在绑定高速缓存项目表上保存适当的地址项目，所述绑定高速缓存项目表包括所述移动代理网关的转交地址和归属网络的前缀地址。

当移动节点125因为其移动而需要转移到新的外部网络150时，通信链路112被用来通过新的外部网络150与移动节点125进行通信。在这种情况下，通信链路112也将被配置为IP-in-IP隧道。当接收到请求向新的外部网络150注册所述移动节点的代理绑定更新请求时，本地移动锚113将在与外部网络150的隧道通信连接上建立转交寻址，并且本地移动锚或归属代理113将修改绑定高速缓存项目表上的转交地址项目。

本地移动锚113将通过在归属代理或本地移动锚113所保持的绑定高速缓存项目表上注册移动代理网关155和归属网络前缀地址来在新的外部网络150上注册移动节点的新转交地址。本地移动锚113将利用发送到移动代理网关155的代理绑定确认消息来对所述代理绑定更新请求进行响应。

在切换过程完成之后，本地移动锚113在移动节点125位于外部网络150上时接收要送往该移动节点125的信息分组，并且本地移动锚113将把所述信息分组“隧道传送”到外部网络150以便随后传输到移动节点125。在用于移动节点125的信息分组已经被本地移动锚113转发到外部代理155之后，外部代理155接收所述信息分组。此外，在切换协议完成之后，外部代理155充当移动节点125在连接到外部网络150时所生成的输出信息分组的默认路由器。当本地移动锚113通过所述默认路由器外部代理或移动代理网关155接收到来自移动节点125的信息分组时，其将通过确认对移动节点125所注册的转交地址来确认该传输是否是从对移动节点所注册的外部网络150发起的。

该注册过程和切换协议的完成需要有限的时间段来完成，并且可能需要在该转移和注册时段期间保持移动节点与归属代理或本地移动锚113的活动连接。如果在转移时段期间没有保持连接，则要送往移动节点125的分组可能被错误引导或者由移动节点125所发送的分组可能被丢弃。

为了保持移动节点125与本地移动锚113的连接并防止移动节点125的通信中断，本发明考虑到使用在切换协议完成之前发送到本地移动锚113的预切换注册消息。所述预注册请求消息可由外部网络150的移动代理网关155在移动代理网关155意识到移动节点125正在移入外部网络150的域之后发送到本地移动锚113。本地移动锚113将注册新的外部网络150，并且将在切换过程完成之前的转移时段期间通过外部网络150为移动节点125分配临时转交地址。移动节点125的临时转交地址的适当注册将在本地移动锚113的绑定高速缓存项目表上进行。

所述预切换注册消息可由代理绑定更新消息所构成，但是其应当：(1)将自身标识为预切换注册消息，(2)指示预切换注册时间段的业务方向，并且(3)指定预切换注册请求将继续被认为有效时的有效期或时间段。所述预切换注册可以通过在代理绑定更新注册消息中使用标记指示器或选项来指定这些细节。预切换注册请求的标记指示器可以是代理绑定更新请求消息中的预定字段，所述指示器标记明确地或通过相关联的代表性值间接指定数据字段和时间段。也可在新值指示代理绑定更新请求是预切换注册消息的情况下使用切换指示器选项，作为额外选项信息的一部分，提供业务的方向并且指定有效期。

所述有效期将指示本地移动锚113应当在多长时间内识别新的外部网络155上的移动节点125的临时转交地址，并且预切换注册时间段的业务方向将指定本地移动锚113是否允许在转移时段期间通过新的外部网络150发送的来自移动节点的“上行链路业务”，是否允许在转移时段期间向新的外部网络150发送的到移动节点的“下行链路业务”，或者是否允许“上行链路”和“下行链路”业务这二者，其也被称作“双向业务”。

本地移动锚113将根据方向指示器使用临时转交地址而接受业务，但是来往于移动节点的通信业务将不会在转移时段期间中断。如果方向为“上行链路业务”，则本地移动锚将把具有从新的外部网络150以及之前的外部网络130所发送的具有临时转交地址的业务识别为有效的。如果方向指示为“上行链路业务”，则到移动节点125的所有业务将被发送到与外部网络130上的移动代理网关135相关联的旧转交地址。如果方向为“下行链路业务”，则将为发送给移动节点125的所有业务使用新的外部网络150上的移动代理网关155的临时转交地址。如果指示了“双向”业务，则来往于移动节点的所有业务将通过与外部网络150上的移动代理网关155相关联的临时转交地址来引导。

归属代理或本地移动锚113将通过向其绑定高速缓存项目表添加适当值来处理预切换注册，所述绑定高速缓存项目表将在所指定的有效期期间把新的外部网络的转交寻址识别为与移动节点相关联的有效地址。本地移动锚113将利用代理绑定确认消息对移动代理网关155进行响应，所述代理绑定确认消息确认新转交地址在本地移动锚113处的预切换注册。当包含新的外部网络150的临时转交地址的通信分组被本地移动锚113所接收时，这些分组将被识别为是正确的并且被适当处理以确保移动节点125的连接得以保持。由于外部网络150上的移动节点125的临时转交地址可被用来对来往于移动节点125的通信业务进行引导，所以将不会遇到服务中断并且将会保持来往于移动节点125的服务的连续性。

如果预切换注册的有效期在适当的切换协议完成之前终止，则有效期时间段能够被重写或更新以延长在切换完成之前预切换请求仍然被识别为有效时的时间段。预切换注册状态的更新也能够将所述临时转交地址修改为要与新的外部网络相关联的正式转交地址。在有效期终止之后或者在重写请求被本地移动锚113接收之后，还可以通过允许所述预注册转交地址用作正式转交地址来对其进行修改。

在新的外部代理发送了适当的切换注册请求以完成切换过程或者之前的外部代理请求撤消其先前向归属代理或本地移动锚的注册之后，转交地址的预切换注册状态可被识别为经注册的转交地址。虽然这些转移能够将预切换注册修改为正式的切换注册，但是可能更加适宜的是移动代理网关155仍然向本地移动锚发送正式切换注册消息以确保移动节点125在外部网络155上的正确注册。在完成切换协议之后，业务方向将是“双向”的，其中在两个方向上向新的外部网络150的新转交地址发送业务。

如图2所示以及参见如图1所示的系统，用于预切换注册消息的消息序列由移动节点125在其向演进节点基站190发送指示它正在进入其服务区域的消息210时发起。演进节点基站190向外部网络150上的移动代理网关155发送指示移动节点未来移动到外部网络150上的消息220。在传输切换请求之前或者在移动节点125转移到外部网络150上的切换协议完成之前，移动代理网关155向本地移动锚113发送代理绑定更新请求形式的预切换注册请求消息230。

代理绑定更新请求消息230应当：(1)将自身标识为预切换注册消息，(2)指示预切换注册时间段的业务方向，并且(3)指定预切换注册请求将继续被认为有效时的有效期或时间段。预切换注册请求消息230可以通过在代理绑定更新注册消息中使用标记指示器或选项来指定这些细节。

所述有效期将指示本地移动锚113应当在多长时间内识别新的外部网络155上的移动节点125的临时转交地址，并且预切换注册时间段的业务方向将指定本地移动锚113是否将允许在转移时段期间通过新的外部网络150发送的来自移动节点的“上行链路业务”，是否允许在转移时段期间向新的外部网络150发送的到移动节点的“下行链路业务”，或者是否允许“上行链路”和“下行链路”业务这二者，其也被称作“双向业务”。

归属代理或本地移动锚113将通过向其绑定高速缓存项目表添加适当值来处理预切换注册，所述绑定高速缓存项目表将在所指定的有效期期间把新的外部网络的转交寻址识别为与移动节点相关联的有效地址。在对移动节点的临时转交地址的注册之后，本地移动锚113将利用代理绑定确认消息260对移动代理网关155进行响应，所述代理绑定确认消息260确认新的转交地址在本地移动锚113处的预切换注册。所述移动代理网关将通过向演进节点基站190发送消息270来确认移动节点125的预切换注册过程，所述消息270被发送到移动节点125上。

当包含新的外部网络150的临时转交地址的通信分组被本地移动锚113所接收时，这些分组将被识别为是正确的并且被适当处理以确保移动节点125的连接得以保持。由于外部网络150上的移动节点125的临时转交地址可被用来对来往于移动节点125的通信业务进行引导，所以将不会遇到服务中断并且将会保持来往于移动节点125的服务的连续性。

本发明的修改允许方向指示器被修改为适应“上行链路”和“下行链路”业务的不同业务指定或方向。此外，应当理解的是，转交地址在说明书和权利要求中可以指代理转交地址，并且只要安全关联有效并且被保持，移动代理网关113就可以从初始消息接发中撤销移动节点代理绑定的注册。所述移动代理网关还可以更新当前移动代理绑定或者使用绑定撤消指示消息而不是撤销注册消息来删除或修改移动节点125的绑定。

虽然已经示出并描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员能够对其进行修改而不会背离本发明的教导和精神。这里所描述的实施例仅是示例性的而并非意在进行限制。这里所公开的发明可能进行许多变化和修改并且均落入本发明的范围之内。

根据所描述发明的权利要求如下。