WiMAX系统中终端的接入方法及WiMAX接入系统

摘要

本发明公开了一种WiMAX系统中终端的接入方法及WiMAX接入系统，该方法包括以下步骤：接入网关确定感知到的终端的鉴权结果；若该鉴权结果为成功，则接入网关将该鉴权结果通知基站，并向基站下发鉴权密钥材料；以及基站将接收到的鉴权密钥材料发送给终端，并通过携带鉴权密钥材料的消息向终端通知该鉴权结果。通过本发明，化简了接入系统中网元之间的交互过程，提高了系统的灵活性和性能。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种微波存取全球互通(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，简称为WiMAX)系统中终端的接入方法及WiMAX接入系统。

背景技术

随着WIMAX系统的发展，终端接入成功率等成了衡量基站性能的重要指标，但是由于基站和接入网关之间网络拓扑结构的复杂性，由接入网关发出的顺序数据包，很可能经由不同的路由传到基站，从而导致基站接收的数据包产生乱序。如果基站直接将这些乱序的数据包发送给终端，对于媒体来说，影响的是媒体流量，对于信令来说，则可能会影响到终端的接入及其他正常功能。

图1是根据相关技术的WiMAX系统中终端的接入方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S102～S104，终端(Mobile Station，简称为MS)的数据同步过程。

步骤S106，终端和基站(Base Station，简称为BS)进行基本能力协商。

步骤S108～S116，终端的鉴权流程。

步骤S118，接入网关(Access Network-Gateway，简称为ASN-GW)感知到鉴权成功。

步骤S120～S122，接入网关将鉴权成功结果通知终端。

步骤S124～S126，接入网关通知基站鉴权成功，并下发鉴权密钥材料。

步骤S128～S132，鉴权三步握手流程。

步骤S134～S136，终端和基站的密钥请求流程。

步骤S138，终端和基站进行注册能力协商。

步骤S140，终端和基站的业务流建立流程。

步骤S142，IP地址获取等三层接入流程。

可见，上述步骤中，基站和接入网关间的信令多为问答式流程，例如，步骤S108和步骤S114，即，基站发一条，接入网关发一条，如此循环。但是，在鉴权流程的最后，步骤S120和步骤S124中，接入网关发往基站的AR_EAP_Transfer和Key_Change_Directive两条消息是同时发出的，并且，这两条消息分别触发基站给终端发送AR-EAP-Transfer(EAP Success)和SA-TEK-Challenge两条消息。由于基站和接入网关间乱序的潜在性，可能会导致基站先发送SA-TEK-Challenge消息，再发送AR-EAP-Transfer(EAP Success)消息，而终端在AR-EAP-Transfer(EAP Success)和SA-TEK-Challenge两条消息的接收上却有着严格的先后顺序，当乱序发生时，终端就会把SA-TEK-Challenge丢掉，最终接入失败。

在相关技术中，针对上述问题提供了几种解决方案：方案一，基站实现消息的乱序重排：当基站收到乱序的两条鉴权信令时，依靠自身的缓存重排机制，对消息进行顺序纠正，从而保证按照正常顺序发送空口消息；方案二，终端实现消息的乱序重排：当终端收到乱序的鉴权信令时，先缓存，等到状态机跳转到正常处理状态时再取出缓存消息进行处理；方案三，依靠基站的消息重传机制：终端收到乱序消息时，丢弃不进行处理，靠基站的重传，第二次或以后再收到该消息时，如果不乱序再进行处理，乱序则继续丢弃。

然而，上述方案一、二都需要开辟一块缓冲区用于缓存乱序消息，进行消息的乱序纠正，实现比较复杂，而方案三的实现比较简单，但是单一依靠基站的重传，对基站的重传定时器设置要求比较严格，若定时器设置的时长过长，则会影响终端的接入时长，甚至会出现还没有重传，终端已经脱网，若定时器设置的时长过短，则又会造成消息的频繁重传，而导致空口资源的浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种WiMAX系统中终端的接入方案，以至少解决上述相关技术中纠正乱序的过程比较复杂或影响终端的接入时长的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种WiMAX系统中终端的接入方法。

根据本发明的WiMAX系统中终端的接入方法，包括以下步骤：接入网关确定感知到的终端的鉴权结果；若该鉴权结果为成功，则接入网关将该鉴权结果通知基站，并向基站下发鉴权密钥材料；以及基站将接收到的鉴权密钥材料发送给终端，并通过携带鉴权密钥材料的消息向终端通知该鉴权结果。

进一步地，基站通过携带鉴权密钥材料的消息向终端通知该鉴权结果包括：基站通过三步握手挑战(SA-TEK-Challenge)消息将鉴权结果及鉴权密钥材料发送给终端。

进一步地，基站通过SA-TEK-Challenge消息将鉴权结果及鉴权密钥材料发送给终端之后，还包括：终端接收来自基站的SA-TEK-Challenge消息；根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果确定终端已经鉴权成功，并根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权密钥材料完成与基站之间的三步握手。

进一步地，根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果确定终端已经鉴权成功包括：根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果，终端自行构造AR-EAP-Transfer消息中的EAP成功信息，并根据EAP成功信息确定终端已经鉴权成功。

进一步地，接入网关确定感知到的终端的鉴权结果之后，还包括：若鉴权结果为失败，则接入网关通知终端该鉴权结果；以及接入网关通知基站删除与终端对应的资源。

为了实现上述的目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种WiMAX接入系统。

根据本发明的WiMAX接入系统，包括接入网关、基站和终端，其中，接入网关包括：确定模块，用于确定感知到的终端的鉴权结果；发送模块，用于在确定模块确定该鉴权结果为成功的情况下，将该鉴权结果通知基站，并向基站下发鉴权密钥材料；以及基站包括：通知模块，用于将接收到的鉴权密钥材料发送给终端，并通过携带鉴权密钥材料的消息向终端通知该鉴权结果。

进一步地，通知模块还用于通过三步握手挑战(SA-TEK-Challenge)消息将鉴权结果及鉴权密钥材料发送给终端。

进一步地，终端包括：接收模块，用于接收来自基站的SA-TEK-Challenge消息；执行模块，用于根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果确定终端已经鉴权成功，并根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权密钥材料完成与基站之间的三步握手。

进一步地，执行模块还用于根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果，自行构造AR-EAP-Transfer消息中的EAP成功信息，并根据EAP成功信息确定终端已经鉴权成功。

进一步地，发送模块还用于在确定模块确定鉴权结果为失败的情况下，向终端发送该鉴权结果，并通知基站删除与终端对应的资源。

通过本发明，采用通过携带鉴权密钥材料的消息向终端通知其鉴权结果的方式，解决了相关技术中纠正乱序的过程比较复杂或影响终端的接入时长的问题，增加了系统资源的利用率，化简了接入系统中网元之间的交互过程，提高了系统的灵活性和性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的WiMAX系统中终端的接入方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的WiMAX系统中终端的接入方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的WiMAX接入系统的结构框图；

图4是根据本发明优选实施例的WiMAX接入系统的结构框图；

图5是根据本发明优选实施例一的终端初始接入成功的方法流程示意图；

图6是根据本发明优选实施例二的终端初始接入失败的方法流程示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明实施例，提供了一种WiMAX系统中终端的接入方法。图2是根据本发明实施例的WiMAX系统中终端的接入方法的流程图，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S202，接入网关确定感知到的终端的鉴权结果；

步骤S204，若该鉴权结果为成功，则接入网关将该鉴权结果通知基站，并向基站下发鉴权密钥材料；以及

步骤S206，基站将接收到的鉴权密钥材料发送给终端，并通过携带鉴权密钥材料的消息向终端通知该鉴权结果。

通过上述步骤，采用通过携带鉴权密钥材料的消息向终端通知其鉴权结果的方式，解决了相关技术中纠正乱序的过程比较复杂或影响终端的接入时长的问题，化简了接入系统中网元之间的交互过程，提高了系统的灵活性和性能。

优选地，在步骤S204中，基站可以通过三步握手挑战(SA-TEK-Challenge)消息将鉴权结果及鉴权密钥材料发送给终端。该方法可以增加系统资源的利用率，可操作性强。

优选地，基站通过SA-TEK-Challenge消息将鉴权结果及鉴权密钥材料发送给终端之后，终端接收来自基站的SA-TEK-Challenge消息；根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果确定终端已经鉴权成功，并根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权密钥材料完成与基站之间的三步握手。这样，可以通过SA-TEK-Challenge消息来实现携带可扩展认证协议(Extensible Authentication Protocol，简称为EAP)成功信息的AR-EAP-Transfer消息的功能，提高了系统的灵活性。

优选地，根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果确定终端已经鉴权成功包括：根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果，终端自行构造AR-EAP-Transfer消息中的EAP成功(EAP Success)信息，并根据该EAP成功信息确定终端已经鉴权成功。该方法使得终端在接收到SA-TEK-Challenge消息后，需要同时完成接收到AR-EAP-Transfer(EAP Success)消息的功能，这样可以减少了网元间消息的交互，化简了终端的接入流程。

例如，在具体实施过程中，当终端接收到SA-TEK-Challenge消息后，可以认为已成功接收携带EAP Success信息的AR-EAP-Transfer消息，即，相当于终端在本地自行构造了携带EAPSuccess信息的AR-EAP-Transfer消息，从而确定终端已经鉴权成功。

优选地，在步骤S202之后，若鉴权结果为失败，则接入网关可以通知该终端鉴权结果；以及接入网关通知基站删除与终端对应的资源。该方法实现简单、可操作性强。

根据本发明实施例，还提供了一种WiMAX接入系统。图3是根据本发明实施例的WiMAX接入系统的结构框图，如图3所示，该系统30包括接入网关32、基站34和终端36，其中，接入网关32包括：确定模块322，用于确定感知到的终端36的鉴权结果；发送模块324，耦合至确定模块322，用于在确定模块322确定鉴权结果为成功的情况下，将鉴权结果通知基站34，并向基站34下发鉴权密钥材料；以及基站34包括：通知模块342，耦合至发送模块324和终端36，用于将接收到的鉴权密钥材料发送给终端36，并通过携带鉴权密钥材料的消息向终端36通知鉴权结果。

通过上述接入系统，采用通过携带鉴权密钥材料的消息向终端36通知其鉴权结果的方式，解决了相关技术中纠正乱序的过程比较复杂或影响终端的接入时长的问题，增加了系统资源的利用率，化简了接入系统中网元之间的交互过程，提高了系统的灵活性和性能。

优选地，通知模块342还用于通过三步握手挑战(SA-TEK-Challenge)消息将鉴权结果及鉴权密钥材料发送给终端36。

图4是根据本发明优选实施例的WiMAX接入系统的结构框图，如图4所示，终端36包括：接收模块362，耦合至通知模块342，用于接收来自基站34的SA-TEK-Challenge消息；执行模块364，耦合至接收模块362，用于根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果确定终端36已经鉴权成功，并根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权密钥材料完成与基站34之间的三步握手。

优选地，执行模块364还用于根据接收到的SA-TEK-Challenge消息中携带的鉴权结果自行构造AR-EAP-Transfer消息中的EAP成功(EAP Success)信息，并根据该EAP成功信息确定终端36已经鉴权成功。

优选地，发送模块324还用于在确定模块322确定鉴权结果为失败的情况下，向终端36发送该鉴权结果，并通知基站34删除与终端36对应的资源。

下面结合优选实施例和附图对上述实施例的实现过程进行详细说明。

优选实施例一

本优选实施例对终端接入WiMAX网络时容易乱序的两条信令进行了分析，即，AR-EAP-Transfer信令的功能是接入网关通知终端鉴权成功与否(EAP Success或EAP Fail)，基站不关心此条信令，只负责透传，Key_Change_Directive信令的功能是接入网关通知BS鉴权结果，并在鉴权成功时触发基站发送SA-TEK-Challenge消息给终端(SA-TEK-Challenge信令仅在鉴权成功时发送)。可见，这两条信令的作用都是下发鉴权结果，所以，当鉴权成功时，AR-EAP-Transfer信令和Auth-EAP-Transfer信令(即，图1中步骤S120和步骤S122)完全可以省略，即，当终端收到SA-TEK-Challenge消息(即，图1中步骤S128)时，说明鉴权成功，如果终端需要，则可自行构造AR-EAP-Transfer信令供内部使用或采用其它方式通知内部模块，这样就排除了乱序的可能性，一定程度上提高终端的接入成功率。

图5是根据本发明优选实施例一的终端初始接入成功的方法流程示意图，如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤S502～S504，终端的数据同步过程。

步骤S506，终端和基站进行基本能力协商。

步骤S508～S516，终端和接入网关间的鉴权流程。

步骤S518，接入网关感知到鉴权成功。

步骤S520～S522，接入网关通知基站鉴权成功，并下发鉴权密钥材料。

步骤S524～S528，终端和基站的三步握手流程。

在具体实施过程中，基站可以通过SA-TEK-Challenge消息通知终端鉴权成功，并将一些鉴权信息(例如，鉴权密钥材料)带给终端触发三步握手开始；终端收到该条消息后，先通知内部负责鉴权流程的模块鉴权成功，再利用该消息中携带下来的鉴权材料完成和基站间的三步握手流程。

步骤S530～S532，终端和基站的密钥请求流程。

步骤S534，终端和基站进行注册能力协商。

步骤S536，终端和基站的业务流建立流程。

步骤S538，IP地址获取等三层接入流程。

可见，本实施例涉及WIMAX系统中终端接入流程，在终端接收到SA-TEK-Challenge消息时，默认也成功接收AR-EAP-Transfer消息，从而解决了相关技术中纠正乱序的过程比较复杂或影响终端的接入时长的问题，化简了接入系统中网元之间的交互过程。

优选实施例二

图6是根据本发明优选实施例二的终端初始接入失败的方法流程示意图，如图6所示，该方法包括以下步骤：

步骤S602～S604，终端的数据同步过程。

步骤S606，终端和基站进行基本能力协商。

步骤S608～S616，终端和接入网关间的鉴权流程。

步骤S618，接入网关感知到鉴权失败。

步骤S620～S622，接入网关通知终端鉴权失败。

步骤S624～S626，接入网关通知基站鉴权失败，基站删除终端相关资源。

综上所述，由于相关技术中基站和接入网关之间网络拓扑结构的复杂性，因终端接入过程中由接入网关发往基站的鉴权信令有可能会产生乱序现象而影响接入成功率，本发明实施例针对这种现象提出了一种以解决鉴权信令乱序的处理策略，即，采用通过携带鉴权密钥材料的消息向终端通知其鉴权结果的方式，增加了系统资源的利用率，化简了接入系统中网元之间的交互过程，提高了系统的灵活性和性能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。