專利名稱：移動終端的切換網(wǎng)絡(luò)的控制方法、移動終端和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，特別涉及多網(wǎng)卡的移動終端的切換網(wǎng)絡(luò)的控制方法、移動終端和網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著多種無線訪問技術(shù)例如GSM、CDMA2000、802.11(WiFi)、802.15(Bluetooth、UWB)、802.16(WiMax)等技術(shù)的發(fā)展，及WiFi，UWB等免費頻譜無線訪問技術(shù)的應(yīng)用，使得用戶提對連接互聯(lián)網(wǎng)的方式有了多種選擇。用戶希望有一種多網(wǎng)絡(luò)接口的移動終端。這種移動終端能夠根據(jù)探測到的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，自動切換到更好的網(wǎng)絡(luò)，且這種切換不會干擾正在執(zhí)行的應(yīng)用程序。同時網(wǎng)絡(luò)運營商也在尋找一種多網(wǎng)絡(luò)集成的解決方案，去滿足這種市場需求。
目前，已經(jīng)有一些在不中斷應(yīng)用程序的前提下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切換的解決方案被提出。一般的說，這些解決方案包括2部分網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)。網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要標(biāo)識移動終端在網(wǎng)絡(luò)中的位置，如移動IP方案1US PatentApplication US2004/0077341 A1，“Multi-interface mobilityclient”和虛擬IP/實際IP轉(zhuǎn)換方案2US Patent Application20050013280，“Method and system for mobility acrossheterogeneous address spaces”，并為路由器提供到移動終端的路徑信息。在終端側(cè)需要(1)根據(jù)探測到的環(huán)境選擇最合適的網(wǎng)絡(luò)；(2)表明移動終端當(dāng)前所處的網(wǎng)絡(luò)以及將要切換的網(wǎng)絡(luò)；(3)把包傳輸?shù)奖贿x擇的網(wǎng)絡(luò)；(4)為了保持應(yīng)用程序的連續(xù)性，為應(yīng)用程序提供一種網(wǎng)絡(luò)沒有變化的假相。
然而，早期的工作并沒有對切換性能給予足夠的重視。其中，切換性能包括切換數(shù)據(jù)包丟失、數(shù)據(jù)包切換延遲和切換可靠性。切換數(shù)據(jù)包丟失指在切換過程中，與移動終端始終停留在一個網(wǎng)絡(luò)中相比，包丟失的數(shù)量。數(shù)據(jù)包切換延遲指切換過程中對數(shù)據(jù)包產(chǎn)生的額外延遲。切換可靠性指當(dāng)移動終端移動到一個沒法授權(quán)該節(jié)點訪問的網(wǎng)絡(luò)或沒法與移動終端的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)建立移動性協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)時，移動終端保持數(shù)據(jù)包傳輸?shù)哪芰Α?br>
切換數(shù)據(jù)包丟失和切換延遲是由移動探測、認證、IP地址分配和網(wǎng)絡(luò)位置更新等操作中的同步性問題產(chǎn)生的。在切換過程中，路由器不能精確的知道移動終端何時連接到新的網(wǎng)絡(luò)，何時斷開舊的網(wǎng)絡(luò)；同樣，移動終端也不能精確的知道路由器何時會把包切換到新的網(wǎng)絡(luò)。因此，當(dāng)移動終端斷開舊的網(wǎng)絡(luò)但還沒在新網(wǎng)絡(luò)中更新位置信息時，網(wǎng)絡(luò)路由器會把下行數(shù)據(jù)包發(fā)到已經(jīng)過時的網(wǎng)絡(luò)中。同樣，新網(wǎng)絡(luò)的防火墻和網(wǎng)關(guān)在MN還沒有被新網(wǎng)絡(luò)授權(quán)訪問以前會丟棄或緩存從MN發(fā)來的上行數(shù)據(jù)包。
為了解決網(wǎng)絡(luò)切換過程中存在的上述問題，現(xiàn)有的移動IP方案通過虛擬IP和實際IP間的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由，通過使用在網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層之間的中間層驅(qū)動程序，網(wǎng)絡(luò)層使用一個唯一的虛擬IP地址，鏈路層使用其他的實際IP地址，來標(biāo)識移動終端在網(wǎng)絡(luò)中的位置。當(dāng)移動終端從第一個子網(wǎng)切換到第二個子網(wǎng)時，第二個子網(wǎng)將配置移動終端的實際IP地址，但自動節(jié)點的虛擬IP地址仍然保持不變。因此，移動終端的網(wǎng)絡(luò)層將不會被網(wǎng)絡(luò)間的切換影響。
然而，現(xiàn)有的移動IP方案不能完全的滿足用戶對性能的要求。首先，當(dāng)移動終端從第一個子網(wǎng)向第二個子網(wǎng)切換時，核心網(wǎng)并不知道移動終端的位置，直到移動終端完成對第二個子網(wǎng)的認證并在核心網(wǎng)和第二個子網(wǎng)中更新自己的位置信息。因此，由于移動終端需要時間去向第二個子網(wǎng)注冊并更新位置信息，數(shù)據(jù)將會丟失，數(shù)據(jù)傳輸將會延遲。其次，以前的解決方案不能夠判斷新出現(xiàn)的子網(wǎng)是否符合切換的要求。到移動終端發(fā)現(xiàn)一個具有更好無線信號的子網(wǎng)時，移動終端并不知道該子網(wǎng)是否與家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)建立支持移動性的協(xié)議。如果移動終端貿(mào)然的切換到?jīng)]有支持移動性的協(xié)議的子網(wǎng)中，數(shù)據(jù)傳輸將會中斷。
具體來說，在專利1中的切換流程會造成數(shù)據(jù)包丟失，會有切換延遲，且不能提供可靠的切換。專利1不能夠主動的在核心網(wǎng)絡(luò)和新選中的接入網(wǎng)絡(luò)中更新移動終端的位置信息。因此，在移動終端還沒來得及在新選中的接入網(wǎng)絡(luò)以及核心網(wǎng)絡(luò)中更新自己的位置信息以前，數(shù)據(jù)將丟失。同樣道理，僅僅在移動終端和新選中的網(wǎng)絡(luò)接口間建立連接，不能給移動終端提供足夠的信息去保證新選中的網(wǎng)絡(luò)能夠支持移動性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出了一種用于在不同網(wǎng)絡(luò)間進行切換的多網(wǎng)卡移動終端及其切換方法，來消除多網(wǎng)卡移動終端在不同網(wǎng)絡(luò)間切換時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包丟失和切換延遲的問題。
本發(fā)明的多網(wǎng)卡移動終端包括一個切換控制器、移動IP(MobileIP)協(xié)議棧、TCP/UDP協(xié)議棧、IP協(xié)議棧和一個由包分類器及包調(diào)度器構(gòu)成的切換驅(qū)動、以及一組網(wǎng)卡(包括但不限于802.3、802.11、802.15、802.16、無線調(diào)制解調(diào)器)。在從當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的無縫切換的過程中，包分類器將把上行包流量中區(qū)分為用于標(biāo)識移動終端在網(wǎng)絡(luò)中位置的網(wǎng)絡(luò)層消息、用于控制無線信道訪問的MAC層消息、數(shù)據(jù)包。包調(diào)度器將發(fā)送/接收這些切換相關(guān)的消息發(fā)到與目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)卡，但把數(shù)據(jù)包保留在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中。僅當(dāng)切換相關(guān)的消息成功以后，包調(diào)度器把包括數(shù)據(jù)和消息在內(nèi)的所有的數(shù)據(jù)包發(fā)送到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。本本發(fā)明的切換流程消除了在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中由移動探測、認證、新IP地址配置和位置更新組成的臨界切換延遲。因此，在本發(fā)明的多網(wǎng)卡移動終端里，移動終端在子網(wǎng)間的切換不會產(chǎn)生丟包現(xiàn)象以及數(shù)據(jù)包傳輸?shù)那袚Q延遲。此外，該切換流程能夠防止移動終端意外切換到不可用的子網(wǎng)時中斷數(shù)據(jù)包的傳輸。
本專利的移動終端的裝置和對應(yīng)的方法，在把數(shù)據(jù)切換到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)以前，更新在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)以及核心網(wǎng)絡(luò)中的路由配置。本發(fā)明利用時間同步方法去達到上述目標(biāo)。
本發(fā)明具有的效果是1)移動終端在向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的切換過程不會影響到數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅埽?)即使向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的切換出現(xiàn)意外，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸也不會受到影響。3)提供了一種有QoS保障的切換的框架。
本發(fā)明利用多接口的移動終端實現(xiàn)基于移動IP的在多個子網(wǎng)間切換的裝置及方法。該終端包括一系列的包括對應(yīng)設(shè)備驅(qū)動程序在內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接口、一個網(wǎng)絡(luò)層、一個能與各個網(wǎng)絡(luò)接口通行的多接口驅(qū)動程序該多接口驅(qū)動程序能夠把網(wǎng)絡(luò)層與自動的通信從第一個網(wǎng)絡(luò)接口切換到第二個網(wǎng)絡(luò)接口，并對網(wǎng)絡(luò)層隱藏切換過程。
圖1是本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的移動終端的功能模塊圖。
圖3是使用移動IPv4為例展示無縫切換過程的消息順序圖。
圖4是網(wǎng)絡(luò)切換時移動終端的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。
圖5是移動終端的硬件配置圖。
圖6是移動終端啟動的流程圖。
圖7是移動終端進行網(wǎng)絡(luò)切換的流程圖。
圖8是家鄉(xiāng)代理處理移動終端切換的流程圖具體實施方式
本發(fā)明的利用多網(wǎng)絡(luò)接口移動終端實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間切換的方法。與圖1是本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，系統(tǒng)包括移動終端100、外地網(wǎng)絡(luò)30和40、家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)20，和通信對端50。外地網(wǎng)絡(luò)30、40、家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)20和通信對端50連接在互聯(lián)網(wǎng)10上。
移動終端可以是任意類型的移動無線設(shè)備。例如，移動終端可以是蜂窩電話、個人數(shù)字助理、或者是膝上電腦。
外地網(wǎng)絡(luò)30、40可以是無線蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)或者是無線局域網(wǎng)。外地網(wǎng)絡(luò)可以包括多個用來和移動終端通信的接入點32或42、外地代理服務(wù)器31、41、和外地AAA服務(wù)器33、43，用于進行認證、鑒權(quán)和計費的服務(wù)。
家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)20包括家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21、家鄉(xiāng)AAA服務(wù)器22、連接家鄉(xiāng)代理服務(wù)器20和家鄉(xiāng)AAA服務(wù)器21的路由器11。
移動終端100可以連接到任意外地網(wǎng)絡(luò)。例如，移動終端100可以通過接入點32連接到外地網(wǎng)絡(luò)30，或通過接入點42連接到外地網(wǎng)絡(luò)40。
圖2示例了移動終端100的功能模塊圖。這里的移動終端可以是上述提到的任意類型的移動無線設(shè)備。
移動終端100具有切換單元120，用戶利用切換單元120選擇他喜歡的一個網(wǎng)絡(luò)，或者根據(jù)測量結(jié)果自動切換到選擇的網(wǎng)絡(luò)。
移動終端還包括根據(jù)IETF標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)的所述協(xié)議棧包括負責(zé)更新移動終端位置的移動IP模塊130，和負責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡CP/UDP模塊140和及負責(zé)IP層數(shù)據(jù)處理的IP模塊150。
此外，移動終端還包括進行網(wǎng)絡(luò)切換的切換控制單元160。在切換控制單元160中，包括包分類器161、包調(diào)度器162。包分類器161把和切換相關(guān)的信令從所有上行數(shù)據(jù)中分離出來。即把所有包區(qū)分為支持應(yīng)用程序的服務(wù)的數(shù)據(jù)；管理在移動終端和訪問節(jié)點間鏈路狀態(tài)的鏈路層(L2)消息；表示移動終端在網(wǎng)絡(luò)中位置的網(wǎng)絡(luò)層(L3)消息；包調(diào)度器162把包發(fā)送到所選擇的網(wǎng)絡(luò)接口。在切換過程中，包分類器161把和切換相關(guān)的信令識別出來，并丟棄從當(dāng)前使用網(wǎng)絡(luò)接口上接收到的信令，以保持協(xié)議的一致性；包調(diào)度器162把和切換相關(guān)的信令轉(zhuǎn)交到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)接口，但是仍然把余下的包數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交到當(dāng)前使用的網(wǎng)絡(luò)接口。
網(wǎng)絡(luò)接口170具有各種網(wǎng)卡，例如802.3(Ethernet)網(wǎng)卡171，802.11(WiFi，WLAN)網(wǎng)卡172，802.15(Bluetooth，UWB)網(wǎng)卡173，802.16(WiMax)網(wǎng)卡174、CDMA調(diào)制解調(diào)器175、GSM調(diào)制解調(diào)器176(在圖2中用cellular表示)等，但不限于這些網(wǎng)卡。
圖3使用移動IPv4為例，顯示了本發(fā)明的從當(dāng)前外地網(wǎng)絡(luò)30的外地代理服務(wù)器1(FA1)31移動到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40的外地代理服務(wù)器2(FA2)41無縫切換過程的消息順序圖。為了表達清晰，我們把所有包流量分別表示在消息時序圖301、下行數(shù)據(jù)圖302和上行數(shù)據(jù)圖303上。消息時序圖301描述了無縫切換過程中的消息順序。下行數(shù)據(jù)圖302表示了從通信對端50發(fā)到移動終端100的下行數(shù)據(jù)311的路由。上行數(shù)據(jù)圖303表示了從移動終端100發(fā)到通信對端50的上行數(shù)據(jù)312的路由。切換過程在這三個子圖里通過時間戳t0，t1，t2，t3，t4，t5同步。
在t0以前，移動終端100連接到當(dāng)前使用的外地網(wǎng)絡(luò)30上。此時，包調(diào)度器161把從IP層收到的所有包發(fā)送到與外地網(wǎng)絡(luò)30相連的網(wǎng)卡上。上行的數(shù)據(jù)包312從移動終端100發(fā)到外地代理服務(wù)器31，然后通過在外地代理服務(wù)器31和家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21間建立的IPinIP隧道傳送到家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21，最終到達通信對端50。而從通信對端50產(chǎn)生的下行數(shù)據(jù)包311，首先發(fā)送給家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21，然后通過外地代理服務(wù)器31和家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21間的IPinIP隧道發(fā)送給外地代理服務(wù)器31，最后在由外地代理服務(wù)器31轉(zhuǎn)交給移動終端100。
在t0時刻，當(dāng)切換單元120觸發(fā)切換開始信號319，把連接從當(dāng)前使用的網(wǎng)絡(luò)30切換到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40，切換控制單元160中的包分類器161和包調(diào)度器162開始工作。在t0和t1之間的時間中，包分類器161識別出發(fā)給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40的認證消息315，認證消息由網(wǎng)卡發(fā)出。包調(diào)度器162把認證消息315分發(fā)給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40，但保持上行數(shù)據(jù)包312和下行數(shù)據(jù)包311在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)30中。
如果收到表示移動終端100被授權(quán)使用目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40的認證消息Auth.OK 316，則狀態(tài)t1啟動；否則，切換控制單元160將返回到t0以前的狀態(tài)。因此，對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40的認證失敗不會影響到在當(dāng)前外地網(wǎng)絡(luò)30運行的應(yīng)用程序110。此外，上述認證是指鏈路層的認證。
從t1開始，移動終端100的移動IPv4協(xié)議棧130產(chǎn)生一個RRQ-2(注冊請求Registration Request)消息317，發(fā)給切換控制單元160。該注冊請求包括請求在家鄉(xiāng)代理服務(wù)器的路由表中更新關(guān)于移動終端100位置及對網(wǎng)絡(luò)層的認證識別。包分類器161把RRQ-2 317從上行包流量312中識別出來。包調(diào)度器162把RRQ-2 317發(fā)給與目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40相連的網(wǎng)卡1701，把上行數(shù)據(jù)包312發(fā)給與當(dāng)前使用的網(wǎng)絡(luò)30相連的網(wǎng)卡1702。外地代理服務(wù)器41把RRQ-2 317轉(zhuǎn)發(fā)給家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21。
在t3時刻，如果家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21接受了RRQ-2 317，家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21的路由表中關(guān)于移動終端100位置的信息將從外地代理服務(wù)器31更新到外地代理41；并且家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21通過外地代理41將RRP-2(注冊回復(fù)Registration RePly)消息318答復(fù)給移動終端100。在家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21上的路由表更新為，將發(fā)給移動終端100的下行數(shù)據(jù)包311的路由從通過外地代理服務(wù)器31改為通過外地代理服務(wù)器41。
在t4時刻，當(dāng)移動終端100的移動IP模塊130所具有的移動IP協(xié)議棧收到RRP-2 318，移動終端100知道移動IP對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40注冊成功。此時，移動IP模塊130向切換控制單元160通知接受切換事件320。當(dāng)切換控制單元160收到接受切換事件320后，包調(diào)度器162把所有的包切換到與目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40相連的網(wǎng)卡1702上。
在t5時刻，無縫切換的流程完成。
為了保證移動終端100的移動IP協(xié)議棧的狀態(tài)一致性，在時刻t1到t5的時間段中，包分類器161丟棄從當(dāng)前使用網(wǎng)絡(luò)30收到的移動IP消息。但是，所有的數(shù)據(jù)包都被接受，無論是從當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)30收到的還是目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40收到的。
從外地網(wǎng)絡(luò)40到外地網(wǎng)絡(luò)30的無縫切換流程與圖3所示的流程相似。
以上以移動IPv4為例說明了網(wǎng)絡(luò)切換的流程，但本發(fā)明對于移動Ipv6及其它的通信協(xié)議也同樣適用。例如，在移動Ipv6的情況下，只是RRQ和RRP進行了相應(yīng)的替換。
圖4是切換控制單元160從與第一個網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)卡NIC1 1702(網(wǎng)絡(luò)接口卡Network Interface Card)切換到與第二個網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)卡NIC2 1701的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。在移動終端100的模塊圖中，NIC11702與第一個網(wǎng)絡(luò)的外地代理服務(wù)器31相連，NIC2 1701與第二個網(wǎng)絡(luò)的外地代理服務(wù)器41相連。
初始化401狀態(tài)是無縫切換狀態(tài)機的啟動狀態(tài)。在該狀態(tài)下，切換控制單元160不執(zhí)行任何特殊的功能。包調(diào)度器162像切換驅(qū)動沒有被安裝時那樣控制著包的傳輸路徑。
在FA1域402狀態(tài)，移動終端100完全工作在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)30中，沒有對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40有任何依賴。包括數(shù)據(jù)和切換相關(guān)消息在內(nèi)的所有的上行包發(fā)送給NIC1 1702。所有的下行數(shù)據(jù)從NIC1 1702和NIC2 1701同時接收，并提交給IP層150。
在FA2域404狀態(tài)，移動終端100完全工作在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)40中，沒有對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)30有任何依賴。包括數(shù)據(jù)和切換相關(guān)消息在內(nèi)的所有的上行包發(fā)送給NIC2 1701。所有的下行數(shù)據(jù)從NIC1 1702和NIC2 1701同時接收，并提交給IP層150。
從FA1向FA2注冊403狀態(tài)是移動終端100由FA1域402狀態(tài)向FA2域404狀態(tài)轉(zhuǎn)換的一個過渡狀態(tài)。包分類器161把包分為數(shù)據(jù)包和切換相關(guān)的消息包兩部份。上行的數(shù)據(jù)包312被發(fā)給NIC1 1702；下行的數(shù)據(jù)包311由NIC1 1702和NIC2 1701接收并提交給IP層150。但是，切換相關(guān)的消息包發(fā)給NIC2 1701，去建立在外地代理服務(wù)器41和家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21之間的新的IPinIP隧道。
從FA2向FA1注冊405狀態(tài)是移動終端100由FA2域404狀態(tài)向FA1域402狀態(tài)轉(zhuǎn)換的一個過渡狀態(tài)。包分類器161把包分為數(shù)據(jù)包和切換相關(guān)的消息包兩部份。上行的數(shù)據(jù)包312被發(fā)給NIC2 1701；下行的數(shù)據(jù)包311由NIC1 1702和NIC2 1701接收并提交給IP層150。但是，切換相關(guān)的消息包發(fā)給NIC1 1702，去建立在外地代理服務(wù)器31和家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21之間的新的IPinIP隧道。
圖5描述了本發(fā)明的多網(wǎng)絡(luò)接口移動終端100的硬件結(jié)構(gòu)。該終端包括處理器500、存儲設(shè)備510、內(nèi)存芯片520、顯示設(shè)備530、用戶接口540、至少屬于一組網(wǎng)卡170中一個的網(wǎng)卡。這些網(wǎng)卡包括但不限于802.3網(wǎng)卡171、802.11網(wǎng)卡172、802.15網(wǎng)卡173、802.16網(wǎng)卡174、CDMA調(diào)制解調(diào)器175、GSM調(diào)制解調(diào)器176。這些網(wǎng)絡(luò)接口170擁有獨立的天線562、563、564、565、566，或共用一個天線。
圖6表示本發(fā)明的移動終端啟動過程的流程圖。當(dāng)一個多網(wǎng)絡(luò)接口的移動終端100啟動時601，它首先探測周圍可用的接入網(wǎng)絡(luò)602。如果周圍有可用的接入網(wǎng)絡(luò)603，移動終端100將根據(jù)預(yù)定的切換策略610連接最合適的網(wǎng)絡(luò)604，并向該網(wǎng)絡(luò)注冊路由605。該預(yù)定的切換策略例如可以是最佳的通信質(zhì)量、或最便宜的通信費等。如果移動終端100成功地在選中的接入網(wǎng)絡(luò)中注冊路由606，則啟動過程完成609，數(shù)據(jù)傳輸開始，控制流進入圖7的700操作。如果移動終端100在操作603中沒有探測到可用的接入網(wǎng)絡(luò)，它將自檢網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是否被用戶關(guān)閉607如果是，移動終端將關(guān)閉611；如果否，移動終端將休息一段時間以后608重新探測可用網(wǎng)絡(luò)602。
圖7表示本發(fā)明的無縫切換的流程圖。當(dāng)移動終端100完成操作609以后，它就準(zhǔn)備好了所希望的無縫切換700。首先，移動終端100等待一段時間701去避免過于頻繁的操作；然后檢查網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是否被用戶關(guān)閉702如果是，移動終端100將結(jié)束運行715；如果否，移動終端將檢查自己的切換模式703。如果是自動切換模式，移動終端將探測周圍可用的網(wǎng)絡(luò)704，并根據(jù)定義好的切換策略610決定是否發(fā)現(xiàn)了一個更合適的網(wǎng)絡(luò)705。如果沒有更合適的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)，移動終端將回到701等待下一次探測循環(huán)；否則移動終端將開始向新選中的接入網(wǎng)絡(luò)的可靠無縫切換706。如果在703時是手動切換模式，移動終端100將檢查用戶是否選擇了一個不同的接入網(wǎng)絡(luò)714如果否，移動終端將回到701；如果是，移動終端將開始向選中的網(wǎng)絡(luò)進行可靠無縫切換706。
當(dāng)移動終端100開始向選中的網(wǎng)絡(luò)進行無縫切換706時，其觸發(fā)圖3中的切換開始信號319。首先，移動終端把所有的數(shù)據(jù)保持在當(dāng)前使用的網(wǎng)絡(luò)中707，然后嘗試著去連接選中的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)708。如果移動終端沒有成功的連接目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)709，由于認證、計費和QoS可用性等問題，它將回到701。如果移動終端成功的連接目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)709，它將向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個網(wǎng)絡(luò)層的消息去在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)中，把自己的位置從舊的接入網(wǎng)絡(luò)更新到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)710。
如果移動終端成功的更新自己的位置711，它將接受由706產(chǎn)生的切換到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的請求712，并產(chǎn)生圖3中的接受切換事件320。如果移動終端沒有成功地更新到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的位置710，它將回到701并等待下一次循環(huán)。
當(dāng)切換請求被接受712，移動終端將把所有的上行數(shù)據(jù)從舊的網(wǎng)絡(luò)接口切換到與新網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)絡(luò)接口713，然后等待由804發(fā)出的位置更新完成消息716。當(dāng)716完成后，移動終端斷掉與舊網(wǎng)絡(luò)的連接717，并返回701。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捻樞蛐裕盏綇?04發(fā)出的位置更新完成消息就意味著移動終端已經(jīng)有足夠時間去接受所有發(fā)往舊網(wǎng)絡(luò)的下行數(shù)據(jù)，此時再斷掉與舊網(wǎng)絡(luò)的連接不會造成丟失數(shù)據(jù)。
根據(jù)圖7的可靠無縫切換的流程圖，因為由操作708-713的協(xié)商產(chǎn)生的延遲不會影響到移動終端100的數(shù)據(jù)傳輸，切換性能被極大的改善。此外，在操作708-713中產(chǎn)生的任何異常也不能干擾移動終端100的數(shù)據(jù)傳輸。
圖8是家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21在移動終端切換時的流程圖。當(dāng)家鄉(xiāng)代理服務(wù)器21開始運行800以后，它將等待移動終端100發(fā)來的位置更新請求801；如果它接受移動終端的位置更新請求802，家鄉(xiāng)代理將把發(fā)給移動終端的下行數(shù)據(jù)311從舊的網(wǎng)絡(luò)切換到新的網(wǎng)絡(luò)803，然后通過舊的網(wǎng)絡(luò)向移動終端發(fā)一個確認位置更新請求被接受的消息804，并返回801等待新的位置更新請求。如果家鄉(xiāng)代理不接受移動終端的位置更新請求802，它將返回801。
權(quán)利要求
1.一種移動網(wǎng)絡(luò)中的移動終端，包括多個網(wǎng)絡(luò)接口，與多個不同的網(wǎng)絡(luò)連接；切換單元，對上述多個網(wǎng)絡(luò)接口進行切換，以選擇與不同的網(wǎng)絡(luò)進行通信連接；切換控制單元，當(dāng)切換網(wǎng)絡(luò)時，把所有發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的包分為數(shù)據(jù)包和與切換相關(guān)的消息包，向當(dāng)前使用的網(wǎng)絡(luò)即當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述數(shù)據(jù)包，并向作為將要連接的網(wǎng)絡(luò)即目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送與切換相關(guān)的消息包，在收到允許切換網(wǎng)絡(luò)的消息后，把上述所有發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的包發(fā)給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，然后斷開與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端，其特征在于，所述移動終端是蜂窩電話、個人數(shù)字助理或膝上電腦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端，其特征在于，所述向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送與切換相關(guān)的消息包的過程包括，所述切換控制單元經(jīng)由目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)向家鄉(xiāng)代理服務(wù)器發(fā)出認證請求，在得到認證后，發(fā)出包括移動終端注冊消息的鏈路層消息和移動終端位置更新請求的網(wǎng)絡(luò)層消息的注冊請求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端，其特征在于，所述收到允許切換網(wǎng)絡(luò)的消息是收到家鄉(xiāng)代理服務(wù)器的注冊回復(fù)消息。
5.如權(quán)利要求1所述的移動終端設(shè)備，其特征在于，所述移動終端是基于IP網(wǎng)絡(luò)的移動終端。
6.如權(quán)利要求1所述的移動終端，其特征在于，還包括協(xié)議棧，所述協(xié)議棧包括負責(zé)更新移動終端位置的移動IP模塊、TCP/UDP模塊和IP模塊。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項所述的移動終端，還包括，所述切換控制單元包括包分類器和包調(diào)度器；所述包分類器把所有發(fā)往上述網(wǎng)絡(luò)的包分為數(shù)據(jù)包和與切換相關(guān)的消息包，所述包調(diào)度器把數(shù)據(jù)包和與切換相關(guān)的消息包分發(fā)到指定的網(wǎng)絡(luò)接口。
8.如權(quán)利要求7所述的移動終端，其特征在于，在上述網(wǎng)絡(luò)切換過程中，包分類器把下行數(shù)據(jù)中和切換相關(guān)的消息識別出來，并丟棄從當(dāng)前使用網(wǎng)絡(luò)接口上接收到的信令，來保持協(xié)議的一致性。
9.如權(quán)利要求5所述的移動終端，其特征在于，所述IP網(wǎng)絡(luò)是基于IPV4協(xié)議的IP網(wǎng)絡(luò)。
10.如權(quán)利要求5所述的移動終端，其特征在于，所述IP網(wǎng)絡(luò)是基于IPV6協(xié)議的IP網(wǎng)絡(luò)。
11.一種移動終端的網(wǎng)絡(luò)切換的控制方法，所述移動終端包括多個網(wǎng)絡(luò)接口，與多個不同的網(wǎng)絡(luò)連接；切換單元，對上述多個網(wǎng)絡(luò)接口進行切換，以選擇與不同的網(wǎng)絡(luò)進行通信連接；切換控制單元，控制網(wǎng)絡(luò)的切換，所述控制方法包括所述切換單元切換網(wǎng)絡(luò)接口，從當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)切換到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)切換網(wǎng)絡(luò)時，所述切換控制單元把所有發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的包分為數(shù)據(jù)包和與切換相關(guān)的消息包，向當(dāng)前使用的網(wǎng)絡(luò)即當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述數(shù)據(jù)包，并向作為將要連接的網(wǎng)絡(luò)即目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送與切換相關(guān)的消息包，在收到允許切換網(wǎng)絡(luò)的消息后，把上述所有發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的包發(fā)給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，然后斷開與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送與切換相關(guān)的消息包包括，所述切換控制單元經(jīng)由目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)向家鄉(xiāng)代理服務(wù)器發(fā)出認證請求，在得到認證后，發(fā)出包括移動終端注冊消息的鏈路層消息和移動終端位置更新請求的網(wǎng)絡(luò)層消息的注冊請求。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述收到允許切換網(wǎng)絡(luò)的消息是收到家鄉(xiāng)代理服務(wù)器的注冊回復(fù)消息。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述移動終端是基于IP網(wǎng)絡(luò)的移動終端。
15.如權(quán)利要求11所述的移動終端，其特征在于，在上述網(wǎng)絡(luò)切換過程中，把下行數(shù)據(jù)中和切換相關(guān)的消息識別出來，并丟棄從當(dāng)前使用網(wǎng)絡(luò)接口上接收到的信令，來保持協(xié)議的一致性。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述IP網(wǎng)絡(luò)是基于IPV4協(xié)議的IP網(wǎng)絡(luò)。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述IP網(wǎng)絡(luò)是基于IPV6協(xié)議的IP網(wǎng)絡(luò)。
18.一種移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，包括移動終端、多個外地網(wǎng)絡(luò)、家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、，所述移動終端經(jīng)由所述外地網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)與對端網(wǎng)絡(luò)通信，所述家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)與所述因特網(wǎng)連接，所述外地網(wǎng)絡(luò)包括外地代理服務(wù)器、外地AAA服務(wù)器，所述家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)包括家鄉(xiāng)代理服務(wù)器、家鄉(xiāng)AAA服務(wù)器，其特征在于，移動終端，包括多個網(wǎng)絡(luò)接口，與多個不同的網(wǎng)絡(luò)連接；切換單元，對上述多個網(wǎng)絡(luò)接口進行切換，以選擇與不同的網(wǎng)絡(luò)進行通信連接；切換控制單元，當(dāng)切換網(wǎng)絡(luò)時，把所有發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的包分為數(shù)據(jù)包和與切換相關(guān)的消息包，向當(dāng)前使用的外地網(wǎng)絡(luò)即當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述數(shù)據(jù)包，并向作為將要連接的外地網(wǎng)絡(luò)即目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送與切換相關(guān)的消息包，在從所述家鄉(xiāng)代理服務(wù)器收到允許切換網(wǎng)絡(luò)的消息后，把上述所有發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的包發(fā)給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，然后斷開與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送與切換相關(guān)的消息包的過程包括，所述切換控制單元經(jīng)由目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)向所述家鄉(xiāng)代理服務(wù)器發(fā)出認證請求，在得到認證后，所述切換控制單元向所述家鄉(xiāng)AAA服務(wù)器發(fā)出包括移動終端位置更新請求的網(wǎng)絡(luò)層消息的注冊請求，所述家鄉(xiāng)代理服務(wù)器中有關(guān)移動終端的位置信息被更新。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述收到允許切換網(wǎng)絡(luò)的消息是收到所述家鄉(xiāng)代理服務(wù)器的注冊回復(fù)消息。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于在不同網(wǎng)絡(luò)間進行切換的多網(wǎng)卡移動終端及其切換方法，消除多網(wǎng)卡移動終端在不同網(wǎng)絡(luò)間切換時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包丟失和切換延遲的問題。包括多個網(wǎng)絡(luò)接口，與多個不同的網(wǎng)絡(luò)連接；切換單元，對多個網(wǎng)絡(luò)接口進行切換，以選擇與不同的網(wǎng)絡(luò)進行通信連接；切換控制單元，當(dāng)切換網(wǎng)絡(luò)時，把所有發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的包分為數(shù)據(jù)包和與切換相關(guān)的消息包，向當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述數(shù)據(jù)包，并向作為將要連接的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送與切換相關(guān)的消息包，在收到允許切換網(wǎng)絡(luò)的消息后，把上述所有發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的包發(fā)給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，然后斷開與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的連接。
文檔編號H04W36/14GK101080089SQ20061008992
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者矢野正, 陳量, 黃振安, 楊鵬, 鄧輝 申請人:株式會社日立制作所