用於通用移動性和無線感知傳送的端對端結構的製作方法

2023-05-26 03:48:46

專利名稱：用於通用移動性和無線感知傳送的端對端結構的製作方法
技術領域：
本揭示案大體上涉及用於移動和漫遊裝置的無縫數據連網服務，且 具體地說涉及使用端對端方法來為傳輸控制協議/用戶數據協議 (Transmission Control Protocol/User Data Protocol, TCP/UDP)連接和電路
交換語音連接提供帶無線傳感的通用移動性。
背景技術：
隨著無線通信的快速發展，已出現了對通用移動性的需要。如本文 所使用，術語"通用移動性"是指在具有數據通信能力的任何兩個裝置 之間建立或維護連接，所述裝置例如手機、PDA、膝上型計算機、臺式 計算機等，其可在某時間周期內保持固定或跨越不同的無線或有線接入 網絡移動/漫遊。為了簡單起見，可重新附接到數據網絡中的不同點的具 有數據通信能力的任何裝置將在本文中稱作移動終端(MT)，無論其實 際上可能的移動程度如何。
現今在數據和多媒體通信中的主要主題在於融合。通過融合，不同 種類的移動終端將經由具有一個或多個網絡接口的不同的無線或有線接 入網絡而彼此通信。在IP網絡的情況下，所述終端經常被分配私人或動 態IP位址。因此，在任何兩個MT在跨越不同的數據接入網絡移動時， 並具有可能的私人或動態IP位址，其兩者之間需要無縫連接。
雖然存在用於IP網絡的眾多移動性支持協議組，但大多數(如果並 非全部的話)需要網關插入在網絡基礎設施中。兩個重要的組是移動因
特網協議(MIP)組和會話啟始協議(SIP)組，兩者均為IETF標準。 SIP移動性支持經常與IMS協議組一起提供作為完整包，在產業中一起 稱作SIP/IMS 。
因此，迫切需要沒有任何網絡基礎設施支持的移動性支持所需要 的功能性僅實施在彼此通信的端主機(MT)中。此方法稱作端對端方法， 其由於其可擴展性和與零網絡基礎設施支持相關聯的降低的成本而被大 多數企業所優選。
MIP在數據業務的IP層添加移動性管理，而SIP/IMS將其僅添加在 信令平面上(即，僅在呼叫或連接設置階段使用)。兩者均僅適合於宏移 動性(即，用於MT跨越不同網絡的不經常移動)。此外，MIP和SIP/IMS 兩者均需要對現有網絡基礎設施的複雜且昂貴的升級。
因此，需要一種用以在同一終端內部在VoIP連接與電路交換語音連 接之間無縫越區切換的方法，此為在蜂窩式語音與WiFi上的VoIP之間 的移動性支持的特殊情況。當前的解決方案包括非授權移動接入 (unlicensed mobile access, UMA)、移動集成商業化網絡IP電話體驗 (Mobile Integrated Go-to-Market Network IP Telephony Experience, Mobilelgnite)禾卩SCCAN。然而，所有這些解決方案均需要網絡基礎設 施支持。因此，仍然需要其中不需要網絡基礎設施支持的端對端解決方 案。本揭示案的一方面雖然僅提供在WiFi上的VoIP與蜂窩式語音之間 的一般移動性解決方法的特殊情況，但其由於端對端方法而與通行的解 決方法相比是輕量、可擴展且有效的。
根據本揭示案的實施例的結構稱作端對端移動對移動，或者簡稱為 E-MTM。此名稱將重點反映在端對端方法上以將移動性和無線感知服務 質量(quality of service, QoS)支持從移動終端提供到移動終端而不需 任何網絡基礎設施支持。
E-MTM結構是純粹基於終端的分散化解決方法，其提供優於現有系 統(例如，MIP、 SIP/IMS等等)的某些優勢。舉例來說，E-MTM結構 與需要網絡側升級的解決方法相比可具有更短的上市時間。另外， E-MTM結構可以是高度可擴展的，無需隨著使用網絡的終端的數目增加 而擴展網絡內部的移動性管理節點。
根據本揭示案的一個方面，E-MTM結構使數據包能夠正確路由，即 使包必須橫穿網絡地址轉換((network address translation, NAT)或防火 牆設備，或者在無線斷開且PPP重連之後MT的IP位址例如在 CDMA2000網絡中動態改變的情況下也如此。到寫本文時為止，除了 PCT 申請案PCT7US2006/035630中所揭示的解決方法以外，不存在使用端對 端方法來提供動態NAT穿越(travel)的解決方法。
本揭示案的第二背景涉及使用端對端方法的無線感知服務質量 (QoS)改進。如本文所使用，術語"無線感知傳送"是指實施在移動終 端中的功能性將優化其傳送行為，以滿足應用QoS要求且適合於上行鏈 路和下行鏈路兩者的動態無線鏈路特性。
雖然存在眾多改進用於無線感知傳送的TCP和UDP的方案，但需 要提供仍達到與網關或網絡中(所需要的基礎設施支持)方法幾乎相同 性能的純粹的端對端方法。
最後，本揭示案的一方面涉及即使在連接中所涉及的移動終端正在 移動時用於單一連接的數據流的無線感知分條(striping)。現有的類似 軟體技術需要使用多個TCP/UDP連接，而本揭示案的實施例可使用一 個單一TCP/UDP連接。舉例來說，蘑燕網絡(Mushroom Networks)和 WiBoost所提供的解決方案必須對每個網絡接口設置一個TCP/UDP連 接，而本揭示案的實施例可在利用多個網絡接口的同時保留一個單一 TCP/UDP連接。在某種意義上，本揭示案涉及一種結合來自多個接入網 絡的帶寬的軟體結合技術。存在結合來自多個無線接入網絡的帶寬的眾 多硬體結合技術，其全部需要專—門的晶片組。

發明內容
本揭示案的特定實施例提供一種用於在無網絡基礎設施支持的情況 下為移動終端提供無縫越區切換以移動越過不同的數據網絡的系統和方法。
本揭示案的其它實施例提供一種用於在無網絡基礎設施支持的情況 下為移動終端提供移動性管理和信令以移動越過不同的數據網絡的系統 和方法。
本揭示案的其它實施例提供一種用於在無網絡基礎設施支持的情況
下確保即使包必須橫穿NAT/防火牆設備或即使移動終端的IP位址動態 改變也正確路由數據包的系統和方法。
本揭示案的其它實施例提供一種用於在沒有網絡基礎設施支持的情 況下在移動越過不同IP網絡的移動終端之間直接路由數據包的系統和 方法。
本揭示案的其它實施例提供一種用於在沒有網絡基礎設施支持的情 況下提供來自正移動越過不同IP網絡的移動終端的數據包流的條帶化 的系統和方法。
本揭示案的其它實施例提供一種用於在沒有網絡基礎設施支持的情 況下在正移動越過不同網絡的移動終端內部在電路交換語音/視頻電話 連接與包交換VoIP連接之間提供無縫越區切換的系統和方法。
本揭示案的其它實施例提供一種用於在沒有任何網絡基礎設施支持 的情況下在一個移動終端中提供透明單側TCP行為修改而無相同終端 中的原始TCP模塊上的修改且無連接的另一端處的TCP模塊的任何修 改的系統和方法。
本揭示案的其它實施例提供一種用於在無需對現有網絡基礎設施的 複雜且昂貴升級的情況下提供通用移動性和無線感知傳送的系統和方 法。
本揭示案的其它實施例提供優於傳統移動性、越區切換和漫遊方案
的顯著應用相關QoS改進。
在一個實施例中，僅僅在移動終端(網絡中的端主機)處添加連網 智能，而無需將任何網關或伺服器添加在網絡中。在一個實施例中，移
動微節點對於在終端上運行的應用和TCP/UDP堆棧是透明的。


可參看以下附圖來詳細描述配置和實施例，在附圖中相同參考數字
指代相同元件，且其中
圖1描繪根據一個實施例的通信系統。
圖2概述根據一個實施例的MT的結構。
圖3展示根據一個實施例在固定微節點與移動微節點之間傳送的包 的示例性結構。
圖4展示根據一個實施例在移動微節點與網絡接口之間傳送的包的 一些可應用結構。
圖5是展示根據一個實施例可由m節點執行用於傳出包的操作的流 程圖。
圖6是展示根據一個實施例可由m節點執行用於傳入包的操作的流 程圖。
圖7描繪根據一個實施例的m-ad埠校正的方法。 圖8展示根據一個實施例MT與遠程主機之間的TCP連接的內部和 外部段。
圖9描繪根據一個實施例用於在m節點處進行TCP數據路徑處理 的方法。
圖10描繪根據一個實施例用於在m節點處丟幀以用於視頻質量改 進的方法。
具體實施例方式
可參看附圖來提供詳細描述。所屬領域的一般技術人員可認識到以 下描述僅是說明性的且並非以任何方式來限制。本揭示案的其它實施例 對於得到本揭示案的益處的這些技術人員可能是顯而易見的。
以下術語貫穿本揭示案中使用，僅用於解釋本揭示案的實施例的目 的，而非限制本揭示案的範圍。
相應終端(CT):此術語在本文中用作在與MT相關聯的連接的另
一端的終端。
包的Ad埠包的Ad埠是〈IP位址，埠號>對，其中IP位址
是包的IP包頭欄位，且埠號攜載於包的相應第4層埠號欄位中。
f節點、m節點將在稍後描述的固定微節點和移動微節點分別簡
寫為f節點和m節點。
IP連接這是兩個MT(例如，MTA與MTB)之間的IP網絡上傳 輸層連接，且由元組Tab = (ad埠 1， ad埠2)界定，其中ad埠 1 和ad埠 2分別是為MT A和MT B處的f節點的此連接分配的ad埠 。 另外，因為假設所有連接是全雙工的，而Tab和Tba是相対元組，所以其 指代相同連接。
f-ad埠、 m-ad埠 IP連接在任何給定時間在終端的f節點和m 節點處的ad埠分別稱作f-ad埠和m-ad埠 。
包的連接元組此術語指代元組〈源ad埠，目的地ad埠，協議 >，其中源ad埠是攜載於包的源IP位址和源埠號欄位中的ad埠 ， 且同樣適用於目的地ad埠 。協議是在包的IP協議欄位中規定的編號。 然而，由於協議未由E-MTM方案修改，所以可將其省略以有效地界定 連接元組為〈源ad埠，目的地ad埠〉。
連接的原始元組(或f元組)此術語指代攜載於連接建立IP包(即， 初始連接建立包)內部的連接元組，所述包由兩個主機交換以便建立其 各自關於所述連接的狀態。在移動性期間，連接的包內部所攜載的連接 i組可改變，但連接的原始元組是固定—且保持不變的。原始元組也稱作
固定連接元組(f元組)，因為其是在連接的包中在m節點的f節點接口 處所經歷的元組。 概述
本揭示案的一個觀點是通過使用微網絡僅僅在移動終端中添加連網 智能。當前網際網路結構的基礎問題在於主機標識與附著點標識(一般稱 作地址)之間沒有區別。
使用微網絡解決了標識模糊問題。在本揭示案中主機標識以微網絡 中的固定節點的形式保留。附著點經模型化為微網絡中的移動節點，且 允許其在連接的生命周期內改變。由於固定節點在連接生命周期內絕不 改變，所以在移動主機和不斷改變的網絡附著點之間將不會混淆。因此 微網絡結構解決了標識模糊問題；且因此提供了本揭示案的基礎。
因此，根據本揭示案的實施例並不需要任何網關或伺服器添加到網 絡中，且因此稱作端對端移動對移動(E-MTM)結構。
本揭示案的實施例是描述於與第PCT/US2006/035632號PCT申請案 共同待決的專利申請案中的MTM結構的一般化，所述申請案以引用的 方式全部併入本文中。
圖l描繪根據一個實施例的通信系統。在圖1的系統100中，MT102 通過網絡106-1、 106-2和/或110與CT104通信。MT102可經由無線或 有線鏈路而與網絡106-1和106-2通信，且可為移動或固定的。接入點 108-1和108-2分別可用以將MT 102連接到網絡106-1和106-2。MT 102 可具有由與其通信的網絡106-1或106-2指配到其處的網際網路協議(IP) 地址，或所述IP位址可編程到MT中。舉例來說，MT 102 (其為便攜 式電話)可具有由網絡106-1或106-2 (其為接入網絡)指配到其處的IP 地址，其中無線提供商是蜂窩式數據網絡。
繼續參看圖1，網絡106-1和106-2的示範性類型包括碼分多址2000 lx (CDMA2000 lx)網絡、碼分多址2000 lx演進純數據(CDMA2000 lxEVDO)網絡、通用分組無線電服務(GPRS)網絡、通用移動電信系
統(UMTS)網絡、通用陸地無線電接入網絡(UTRAN)網絡、GSM演 進的增強型數據(EDGE)網絡、高速下行鏈路包接入(HSDPA)網絡、 WiFi網絡、WiMax網絡和WiBro網絡。網絡106-1禾G 106-2也可以是包 括撥號網絡和區域網(LAN)(例如乙太網和令牌環網)的有線網絡。適 用網絡的以上列表僅用於說明的目的，且應了解可通過使用 一個或一個 以上網絡層協議(例如IP)而連接到另一網絡的任何網絡。
網絡110可由單個網絡或多個互連網絡組成。可構成網絡110的網 絡的實例包括網際網路、LAN、廣域網(WAN)、數字訂戶線(DSL)網 絡和電纜網絡。其可為包交換網絡或電路交換網絡。可構成網絡110的 網絡的以上列表僅僅是示範性的，且應了解可使用可通過使用網絡層協 議(例如網際網路協議(IP))而連接到另一網絡的任何網絡。MTID (MT 標識符，將在稍後介紹)名稱伺服器112可視情況存在而與網絡110連 接。在此情況下，MT 102和CT 104可通過網絡110與MTID名稱服務 器112通信。然而，應了解MTID名稱伺服器可存在於包含網絡106-1、 106-2和110的網絡環境中的任何地方。
在下文中，將參看附圖詳細描述本揭示案的各種實施例。
透明(隱藏)移動微節點
根據本揭示案的E-MTM結構的一個方面是將MT 102內部的普通 IP協議處理分離為固定微節點(f節點)202和移動微節點(m節點)204 用於移動性管理的目的，如圖2中所示。在一個實施例中，固定微節點 202包括在終端內部的從套接層向下到IP層的現有連網堆棧。網絡 106-1、 106-2和遠程CT 104僅可與MT 102的移動微節點204通信，而 MT 102中的應用層206僅可看見固定微節點202——m節點204的動作 對於MT 102中的應用206仍為隱藏的。當MT 102從網絡106-1移動/ 漫遊到新的網絡106-2時，立即由移動微節點204假定(例如，通過 DHCP、靜態分配或任何其它適當的地址分配方法)指配給MT 102的新 的IP位址，而只有在MT 102中當前未運行與CT 104的TCP/UDP連接
的情況下固定微節點202才獲取所述新的地址。
在一個實施例中，如果在MT 102上運行的作業系統是Unix或其變 體(例如Linux),那麼可將m節點204實施為核心模塊。可將此模塊動 態地裝載到存儲器中或從存儲器卸載，即使在MT 102正運行網絡應用 連接時也如此。
在另一實施例中，如果在MT 102上運行的作業系統來自Windows 系列，那麼可將移動微節點204實施為NDIS驅動器。 終端標識和尋址
E-MTM結構的另一方面是MT的標識和尋址過程的分離。對於MT 的標識，提供MTID (來自MT102的包中攜載的字節序列)以將其唯一 地標識為與其相對應的任何節點。在某些實施例中，MTID攜載在包中 的f節點202的IP包頭的IP選項欄位中。MTID可以是永久的，例如已 經可用的全局標識符(例如SIP名稱)、移動臺標識號(MSID)、網絡接 入標識符(NAO (例如用戶(^提供商.com)或其公共IP位址中的一者(如 果其擁有的話)的組合。或者，MTID可以是臨時的，其中其由網絡動 態地分配且僅在MT 102活動或發送/接收網絡業務時存在，且在所述時 間期間仍保持為唯一的。
MTID也可以是臨時每連接MT標識符，其為MT 102為每一連接隨 機選擇的N位數，位於所述連接的開始處。此處N可以是事先固定的且 是MT 102已知的。
MT 102處的用於連接的f-ad埠可經選擇為所述連接的持續時間 內的臨時MTID。然而，此方法不可一直保證唯一的MT標識。g卩，存 在由兩個不同MT的同時移動性引起的情景，其中其可同時在其包中發 送相同的f-ad埠至UCT。 CT接著對其進行區別的唯一方式是使用真實 唯一的MTID。
在某些實施例中，MT與CT之間的MTID交換可通過以下方式來執 行使用類似於MIP標準的協議的安全認證協議，且i使用(例如)根
據IP安全(IPsec)標準的加密方法。
至於尋址，傳出包的最外IP包頭的源和目的地IP欄位可分別含有
源和目的地MT的m節點的IP位址。
在開始與CT 104的連接之前，MT 102可通過使用MTID名稱服務 器112來將CT104的已知MTID解析為其所擁有的(或，在特定情況下， 由其m節點所擁有的)當前IP位址。此解析可通過詢問MTID名稱服 務器112 (類似於動態DNS伺服器)來進行，所述MTID名稱伺服器112 位於網絡環境中的相同適當點處(例如與網絡IIO連接)。如果MTID使 用常規命名方案，那麼MTID名稱伺服器112可以是用於所述方案的常 規名稱伺服器，例如用於DNS到IP轉譯的DNS伺服器、用於DNS到 動態IP位址轉譯的動態DNS伺服器或用於SIP名稱的SIP寄存器 (Registrar)。
連接移動性狀態和信令
參看圖3，其是描繪在f節點202與m節點204之間傳送的包302 的一個實施例。包可在其IP包頭304中包括源IP位址和目的地IP位址， 且在其第4層包頭306中包括源埠號和目的地埠號。IP位址和埠 號可共同稱作ad埠 。具體地說，在f節點202與m節點204之間傳送 的包302中的IP位址和埠號可稱作f-ad埠 (固定ad埠)。此外， 源f-ad埠和目的地f-ad埠可構成f元組308。出於本揭示案的目的， 在MT到CT和CT到MT方向上行進的某一連接(比如s)的包的f元 組將分別指示為Imc(s)和Tcm(s)。
在一個實施例中，m節點204為連接s維持1)網絡接口 208的列 表，在所述網絡接口 208上將發送連接的包，以及2)對於所述列表中 的每一網絡接口 208，相關聯的移動連接元組(稱作m元組)，其將是當 連接s的數據包退出m節點204且進入所述特定接口 208時連接s的數 據包的連接元組。此外，連接s的包在退出MT處的m節點204而進入 網絡接口 I時的m元組將稱作TmJs，I)。
移動性狀態信令包括彼此交換當前連接移動性狀態信息的MT和 CT的m節點。MT處的連接移動性狀態信息(向CT以信號通知)對於 在上面發送連接s的包的每一網絡接口 I可包括以下內容結合〈MTID， Tmc(s)， Tmc(s,I)>。在一個實施例中，此結合是可對於每一信令發送的基 本移動性狀態信息。發送的可選額外信息可包括a) NATad埠， b)此 網絡接口的鏈路QoS信息。
一接收到上述來自MT的狀態信息，CT就可將其本地存儲在連接狀 態表中，其可從所述表中檢索將來從MT接收的連接s的數據包的f元 組。連接狀態表可由例如存儲裝置210的連接狀態存儲裝置來維持。CT 也可使用在狀態信息中輸送的m元組來更新其活動m元組的列表，所述 活動m元組用以將其自身的連接包發送到MT。
在一個實施例中，僅當連接狀態發生改變時才在MT處進行移動性 信令。然而，其一般可在定期基礎上進行，從發送一次到每包發送之間 的任何頻率。以下是在MT (在其處進行移動性信令)處的可能事件
(1)連接開始或完成；(2)網絡接口集合改變MT當前所連接到 的且在該處其擁有活動IP位址的網絡接口的集合改變。網絡接口的改變 可以是m-ad埠改變的形式或可用網絡接口的改變。
在下文中，m節點204與網絡接口 208或CT 104之間的包402的某 一可應用結構，參看圖4。包402可包括移動性狀態信息。具體地說， 每一連接的移動性狀態信息404可由MT 102通過包括以下方式的許多 可能方式發送到CT 104:
(a) 可在MT和CT的m節點之間設置的單獨TCP或UDP信令連 接上發送的單獨E-MTM信令包中發送每一連接的移動性狀態信息404 (例如，如圖4 (e)中所示)。
(b) 可在作為連接中的虛擬數據包而插入的單獨E-MTM信令包中 發送每一連接的移動性狀態信息404，所述虛擬數據包可在其第3-4層 包頭中攜載與到達CT的連接的規則數據包相同的m-ad埠 (例如，如
圖4 (e)中所示)。
(c)每一連接的移動性狀態信息404可捎帶到連接的數據包上(例 如，如圖4 (a)到4 (d)所示)。此方法在包長度溢流超出鏈路層所強 加的最大傳輸單位(MTU)限制之前包中留有容納移動性信息的足夠空 間的情況下起作用。第3層和第4層包頭中的所有長度欄位可經更新以 反映由捎帶信息形成的額外大小。
如圖4 (a)到4 (d)所示，數據包中信令信息可作為額外E-MTM
包頭而捎帶的可能位置包括
(a) 信令信息可位於IP包頭304中的IP選項欄位中在一個實施 例(例如參見圖4 (a))中此方法在MT-CT連接路徑中沒有路由器丟 棄攜載IP選項的包時使用。
(b) 信令信息可使用IP中IP穿隧來捎帶(例如參見圖4 (b)):在 此情況下，捎帶的包的原始IP包頭304和第4層埠號欄位分別含有在 其上發送包的網絡接口的當前m-ad埠的IP位址部分和埠號部分。 接著在包的內部IP包頭的IP選項欄位中捎帶移動性狀態信息404。此 IP中IP穿隧方案將在沿著MT-CT連接路徑的路由器經配置以處置IP中 IP穿隧的條件下起作用。
(c) 信令信息可位於包的應用有效負載中此方法避免具有IP選項 或IP中IP的包被中間箱(middle box)丟棄的問題。移動性狀態信息 404可插入在包的應用有效負載的開始處(例如參見圖4 (c))，或直接 在應用層標頭之後(例如參見圖4 (c))，或者在包的末端處(例如參見 圖4 (d))。
E-MTM數據傳送
E-MTM數據傳送指代數據(即，攜載應用連接數據到f節點或從f 節點攜載應用連接數據的IP數據包)如何可由m節點處理。可規定特 定連接s的MT處的數據傳送動作。如前所述，從MT到CT的s的包的 f元組指示為TMC(s)，且在接口 I上發送的包的m元組將指示為TMC(s,D。
為此，存在用於數據傳送動作的兩種方法，其取決於完成動作所在的層 IP層或TCP層。
l.IP層數據傳送
傳出包參看圖5，響應於從f節點接收包p (S502)， m節點選擇 在發出包p之前將其發出到哪一網絡接口 I (S504)。此選擇的算法構成 以下描述的MAPF方案。在接口選擇(S504)之後，m節點可通過與先 前討論的移動性信令的捎帶實施例相同的方式在P中捎帶其MTID (S506)。 m節點進一步基於連接和所選擇的網絡接口來重新得到m元組 TMC(S,I) (S508)。此處，連接可基於包的f元組來標識。m節點接著可替 換p的連接元組(f元組)(即，Imc(s)到TMC(s，I)) (S510)。記住〈MTID， Tmc(s)， TMc(s,I)〉結合已經在p之前的某一包中輸送到p內部的CT，且 接著由CT存儲。因此CT在一接收到p之後就可從p中提取TMC(S,I)， 查找相應的原始元組Tmc(s)，其接著在將p傳遞到CT處的f節點之前被 替換回p中。
傳入包參看圖6，在網絡接口 I上從CT接收包p (S602)之後， 且在將p轉發給f節點(S610)之前，MT的m節點可從包中移除E-MTM 信令包頭(如果存在的話)。MT的m節點可接著從所移除的E-MTM包 頭中提取CT的源MTID和p的連接元組TcM(s，r) (S604)。因此，可査 找來自其連接狀態表的TcM(s,I)的結合b以便提取Tcm(s,I) (S606)。 m節 點可接著將p的連接元組轉譯成其原始連接元組(即，Tcm(s，I)) (S608)。 如果p是純的E-MTM信令包，那麼m節點將在處理且如上所述將包內 部的狀態信息記錄在連接狀態存儲裝置下之後將其丟棄。
2.TCP層數據傳送
TCP連接終端可僅在連接是TCP連接時應用。此處，m節點在包花 費在m節點中的時間期間對傳出或傳入包有效地執行如上所概述的相同 動作。然而，m節點另外也充當MT及其CT的f節點之間的原始端對 端TCP連接的隱藏TCP代理。所述原始連接因此接合為3部分(其中 每一部分相當於TCP連接)MT-f節點oMT-m節點HCT-m節點HCT-f 節點。然而，接合對於MT和CT上的f節點和TCP應用可保持透明。 E-MTM對於NAT穿越問題的解決方法
在包從MT行進到遠程CT的路徑中的網絡地址轉換(NAT)路由 器可改變包的m-ad埠欄位。由NAT路由器設置的此新的ad埠值可 稱作包的nat-ad埠或n-ad埠 。在MT從一個網絡或子集到另一網絡 或子集的移動期間，或在MT在斷開之後重新連接時，其n-ad埠可改 變，藉此導致MT與CT之間的TCP/UDP連接撤消。E-MTM結構對此 問題的解決方法是首先使CT的m節點告知MT的m節點MT的n-ad 埠值(其在其正從MT接收的包中所看見的值)。當MT從CT接收其 自身的n-ad埠信息時，其可開始將其自身的n-ad埠值插入在其發 送到CT的每一包中的源n-ad埠欄位中。在一個實施例中，源n-ad端 口欄位替換包中的源f-ad埠欄位。在另一實施例中，源n-ad埠欄位 是添加在包中的源f-ad埠欄位旁邊的額外欄位。
l.對SIP消息的M-ad埠校正
以下任務也可在MT和CT上進行以校正發出的SIP信令消息中的 源f-ad埠值
(a) 參看圖7， 一接收到(S702)來自MT的f節點的攜載源f-ad 埠值的任何SIP信令消息M (在一個或若干個包中)，MT的m節點 就將1)在將其發出(S706)之前緩衝M的副本(S704)，以及2)等 待直到其從CT接收到攜載M的包的其自身n-ad埠值為止(S708)。 一旦接收到所述n-ad埠值，MT就將寫入在M中的源f-ad埠值替換 為n-ad埠值(S710)。此稱作SIP消息校正，且所得的M的經校正包 稱作SIP校正包。視情況，MT也可將其n-ad埠欄位插入在M的緩衝 包中。MT接著將M的所有這些SIP校正緩衝包重傳到CT (S712)。
(b) —旦接收到消息M的原始包，CT就對其進行緩衝而非將其轉 發到其自身的f節點。—改為其將在那些包中看見的n-ad埠值發送回
MT。稍後一旦接收到M的SIP校正包，CT就將那些包轉發到其f節點。 2. NAT穿孑L
處置"未經請求"傳入包的NAT封鎖在MT的接入網絡的邊緣處 的NAT路由器可經配置以阻擋由CT發送到MT的包p，除非MT已首 先發送至少一個包到在相反方向上且屬於與p經由NAT路由器相同的連 接的CT。
E-MTM結構使用先前討論的移動性信令實施例來自動解決此封鎖 問題(參見圖4 (e))。在所述實施例中，攜載與連接的規則數據包相同 的連接元組的虛擬E-MTM信令包即使在沒有規則數據包待發送時也得 以從MT的m節點發送到CT。這些虛擬包確保在NAT路由器內部進行 穿孔用於其連接(即，路由器認可其MT客戶端中的一者已起始到達外 部主機CT的連接且因此設置所述連接的狀態)。路由器隨後可在路由器 的權限下能夠將所有傳入包從CT轉發到MT的當前m節點IP位址。
E-MTM的快速越區切換
當MT移動到新的網絡中時，在從例如DHCP伺服器的新網絡的地 址分配器獲取新的IP位址時通常存在實質的等待時間。在此時間期間， 即使MT不擁有有效IP位址，E-MTM也可使用MAC層方法來維持經 由新網絡到達/來自CT的不中斷數據流。因此，越區切換延遲得以減少 到MT獲取新的接入點的MAC地址所需的較少時間。舉例來說，在WiFi 中，僅需要20-30 ms來獲取新網絡的接入點MAC地址，而通常需要超 過100-500 ms來從網絡的DHCP伺服器獲取新的IP位址。
下文描述提供上述種類的越區切換加速的兩種互補方法。兩者均可 實施在具有類似乙太網MAC尋址方案的網絡中(例如，WiFi、 WiBro 和WiMax網絡)。另外，兩者均可實施在MT的m節點中。
l.使用純MAC層路由的快速越區切換
此方法在其在純MAC路由階段期間僅維持從MT到CT (但並非在 相反方向上，除非MT與CT可直接交換MAC幀)的數據流的意義上來
說是部分解決方法。所述方法如下進行m節點在新網絡中的對其新
MAC接入點的MAC地址迸行快速檢測。如果CT經檢測為連接到相同 的接入點，那麼m節點直接發送攜載連接的IP包的MAC幀到CT。否 則，m節點請求MT的MAC驅動器將目的地MAC地址設置為新的接入 點的地址。此處假設接入點與IP路由器捆綁在一起，所述IP路由器將 從MT中提取所接收MAC幀內部的IP包且將其轉發到CT處的其目的 地IP位址。
2.使用保留IP位址庫的快速越區切換
此方法實際上是端對端的，因為其在接入點處需要某一配置。艮P， 由支持快速越區切換的接入點來保留IP位址的庫以供由MT臨時使用。 此地址庫或其部分是實施此快速越區切換方案的所有MT事先已知的。 當MT移動到新接入點的附近且獲取新接入點的MAC地址時，其m節 點從所保留的庫中選擇某一地址以用作其臨時IP位址。m節點在終止於 某一遠程E-MTM啟用CT處的當前活動連接的所有數據包中的m-ad端 口中使用臨時地址，直到其從新接入點的網絡獲取其新的IP位址為止。 使用上述相同移動性信令和數據傳送方案來處置此臨時地址的改變。一 個重要問題在於衝突(即，兩個MT在相同時間期間選擇相同的臨時地 址)。用以避免/解決衝突的方法如下
用於最小化衝突機會的隨機IP位址在此方法中，MT從庫中選 擇隨機IP位址。由於不同的MT採取獨立的隨機決策，所以兩個MT選 擇相同地址的概率小至1/N2，其中N是庫大小。此方法可由接下來描述 的全衝突解決方法來支持。
'地址感測多路接入(ASMA):這是乙太網的載波感測多路接入 (CSMA)方案的IP層版本。其僅在連接到相同接入點的不同MT可例 如在基於乙太網的網絡媒體(例如WiFi或WiMax)中嗅探/檢查到彼此 的包時是可能的。在MT處的方法如下且在乙太網的情境下描述，但所 —述方法將應用於類似於乙太網的其它MAC方案。MT在"混雜"模式中檢査由網絡媒體中的其它MT傳輸的所有MAC幀，從而收集當前由其 它MT使用的所有保留IP位址。其使用此信息來仔細地選擇/保留當前 未使用且將不會由另一 MT在此MT的越區切換間隔期間使用的IP地 址。可使用不同的資源分配協議(例如，令牌傳遞、時分復用等等)來 確保MT以分散式方式來協調彼此的IP位址保留，而無需在協調中涉及 任何網絡元件(例如接入點自身)。在所有這些協議中，MAC幀中的特 殊位由MT放置在網絡媒體上以便以信號通知其它MT:其當前已保留 特定IP位址。當快速越區切換完成時，MT將類似地以信號通知其它 MT:保留IP位址的釋放。
3.以上兩種方法的預測越區切換增強
可通過消除甚至檢測新接入點的時間(20-30 ms)來進-一步減少等 待時間。這可通過高速緩存在近期經歷的相鄰接入點地址且將不同MAC 幀中的相同IP包每一者多播到那些高速緩存接入點地址中的一者來進 行。對於QoS， MT可基於其當前可用帶寬和鏈路質量來選擇多播到的 接入點。
多路接入網絡包轉發(MAPF)
本實施例是物理層軟越區切換方案(例如CDMA2000)的一般化端 對端IP層版本。本實施例也是一種形式的帶寬集中或結合，其中MT能 夠同時使用多個網絡帶寬和單個TCP/UDP連接。在MAPF中，在MT 與其CT之間的包流得以智能地條帶化(即，經由MT和CT所連接的多 路接入網絡而分離和路由)。 一實例是具有WiFi、 WiMax和CDMA接口 的三模式MT。
m節點維持MAPF狀態，其含有鏈路/路由狀態信息，例如MT的每 接入網絡的帶寬、延遲、損耗、誤差率和信號強度。其使用此鏈路/路由 狀態信息來選擇連接的每一包必須發送到哪一接口。 MAPF的兩種不同 情況是(i)軟越區切換，其將相同包的副本多點傳送到多路接入網絡; 以及(ii)選擇播送，其選釋當前最佳接入網絡鏈路—以在其上路由包，
在一個實施例中，MAPF進行QoS感知負載平衡(即，根據應用方面 QoS和網絡負載平衡標準條帶化多個接入網絡上的包流)。 E-MTM的透明單側TCP (透明TCP)
用於改進MT與任何其它遠程主機(不一定是運行的E-MTM或透 明TCP)之間的TCP連接的質量的透明TCP方案如下。本文所使用的 術語"透明"意指在MT和MT的f節點中的套接口和TCP/IP堆棧上運 行的應用不必進行修改。
MT802與遠程主機(RH) 804之間的每一TCP連接810接合為如 圖8所示的內部段812和外部段814。內部段812在MT 802的f節點 806與m節點808之間，且使用在MT 802中運行的應用和套接口所經 歷的普通TCP。外部段814在RH 804與MT 802的m節點808之間。 其在MT802與RH804之間的路徑中使用流控制和重傳方案，所述方案 的性能經共同優化以適合於所有瓶頸鏈路，例如無線鏈路。
在上述透明TCP的一個實施例中，可由MT的m節點808進行以
下任務
l.透明TCP的連接路徑狀態監視
MT的m節點808定期監視外部段814的網絡路徑的狀態。此外部 路徑狀態一般評估為BDLES (即，瓶頸可用帶寬(BAB)、包延遲(D)、 包損耗(L)、誤差率(E)和信號強度(S)的某一組合)。路徑狀態監 視可基於B、 D、 L、 E和S的某一適當組合，其取決於在外部段814的 路徑中預期的瓶頸網絡的種類。
在一個實施例中，可在MT802處僅估計上遊(MT到RH)路徑中 的BAB。此可如下進行MT的m節點808在先前此更新之後T秒或N 個所接收TCPACK時更新其上遊BAB估計值。此處，T和N可以是可 調諧參數或可隨著時間動態地改變。BAB估計值更新可計算為BAB = X/T'，其中X是在先前此BAB更新之後接收的TCPACK內部確認的連 接的上遊TCP字節的數量，且T'是在先前此—BAB更新之後消逝的時間。
在另一實施例中，RH 804也使用相應m節點(未圖示)而啟用 E-MTM。接著MT 802和RH 804的m節點將交換其自身的上遊和下遊 BAB估計值以使那些估計值更準確。
2.對於透明TCP的數據路徑處理
參看圖9， MT的m節點808從f節點806接收屬於TCP連接810 的IP包(S卯2)。 IP包將稍後放在T發送緩衝器816中(S卯8),使得 其被發送到RH804。
同時， 一旦從f節點806接收到TCP連接810的M個傳出包(S902 )， m節點808就可將代理TCP ACK包發送回到f節點806 (S906)。在此 情況下，M是參數且通常是l或2，但可以是可調諧的或動態改變的。 每一此代理TCP ACK是具有設置為RH的源ad埠的源ad埠和設置 為MT的f節點的目的地ad埠的目的地ad埠的IP包。代理ACK 的其它TCP和IP包頭欄位經準確設置為那些預期攜載在未來將從RH 接收的相應的真實ACK中的值。代理TCP ACK的有效負載通過將從T 接收緩衝器提取的R有效負載字節移動到代理ACK的有效負載欄位來 構成，其中R不大於TCP連接的最大段大小(MSS)。如果T接收緩衝 器當前是空的，那麼將有效負載設置為無效。M節點將代理ACK中的 通告窗口欄位值設置為T發送緩衝器中可用的空的空間某一適當分數。
而且，m節點將代理ACK的確認數目欄位設置為A+l，其中A和 1分別是發送到f節點的先前代理ACK的確認數目以及在先前代理ACK 被發送到f節點之後從f節點接收的連接的所有傳出包的總TCP有效負 載長度。透明TCP的損耗檢測m節點使用以下方法來檢測先前發出的 哪些TCP字節丟失
*發出到RH804但尚未由RH804確認的包將稱作"未確認包"。m 節點808保存每一未確認包的副本(S904)，且一旦所述包獲得RH 804 的確認(S910)就移除所述副本(S912)。
如果TCP連接正使用SACK,那麼所丟失的包從來自RH的真實 ACK中攜載的SACK塊信息中找到。
.如果TCPACK在最新接收的真實ACK的rto (重傳超時)秒內未 從RH接收到，那麼m節點將未確認包的第一 L估計為丟失。可使rto 的值為靜止的且可調諧的，或者可隨時間作為BAB和從路徑狀態監視獲 得的往返時間統計的函數來調適。
一旦從RH接收到"複製ACK"(即，攜載相同確認數目欄位值 的ACK)的DA數目，m節點就將未確認包的第一L'估計為丟失。
"此處L和L'一般確定為最新接收的複製ACK的數目DA、當前未 確認包的數目U和連接的當前BDLES路徑狀態的函數。在一簡單實施 例中，L=UiL'=U-DA。
透明TCP的重傳當根據上述步驟獲得新的丟失包估計值時，m節 點808將先前保存的那些包的副本以其TCP序列號的次序添加到T發送 緩衝器816的頭部(S908)。
傳輸速率(TR)控制m節點以TR所指示的規則傳輸速率將包從 T發送緩衝器傳輸到網絡。TR的值一般由當前BDLES路徑狀態確定。 在一個特定實施例中，在每當BAB更新時TR更新，因為TR-BAB十 Q/D，其中Q是路徑中的瓶頸鏈路處的此連接可用的隊列空間加上來自 RH的最近接收的真實ACK中的通告窗口大小的某一適當分數的估計總 和。
傳輸窗口控制當包準備好根據TR控制來傳輸時，其僅在11+1<= W的情況下傳輸，其中U是當前未確認包的數目。在包被傳輸之後，U 遞增1。此處，W是基於連接的當前BDLES狀態而調適的發送窗口大 小。在一簡單的實施例中，W在TCP連接開始處設置為可調諧初始值， 且稍後在每次TR基於BDLES估計值而得以更新時被設置為W-TR^D。
一旦接收到TCP連接的傳入包，m節點就在T接收緩衝器中對其進 行排隊。
3.處置透明TCP的TCP信令包
在一個實施例中，m節點僅在其檢測到TCP連接已在MT與RH之 間完全建立之後(即，在檢測到初始SYN-SYNACK-ACK序列之後)才 在TCP數據路徑處理下應用上述動作。當從f節點接收到連接重設(RST) 包時，m節點將其發出到網絡，且停止發送更多代理ACK到f節點直到 T接收緩衝器變成非空為止。
E-MTM的透明無線視頻質量改進
本揭示案的另一方面是通過確保MT-CT路徑中的瓶頸鏈路用圖像 比特來填充(以其對於視頻質量的重要性的次序)來改進視頻流質量。 與先前方法不同，此方法以對於應用透明的方式來啟用視頻質量的改進， 且無需在網絡路徑中的特殊QoS或代碼轉換網關。
在某些實施例中，使用m節點內部的3個組件以實現改進的視頻流 質量。其為路徑BDLE監視、智能視頻幀丟棄以及流控制。BDLE監視 通過與上文關於透明TCP所描述的相同方式來進行。同時，參看圖10， 用於無線視頻改進的幀丟棄執行以下任務
根據一實施例，經由深度包頭檢查來檢測從f節點接收的每一包中 所攜載的視頻幀類型(S1002)。舉例來說，區分MPEG I幀、P幀和B 幀。
一個實施例將傳出包流劃分為各自含有一個幀類型的個別子流 (S1004)。使第i個最重要幀類型(稱作類型i)的傳出速率為r—i。如果 從BDLE監視獲得的瓶頸可用帶寬是B，那麼假定x為幀類型，從而 SUm」i<=X}(r—i)〉B。艮卩，MT—CT路線中的瓶頸帶寬將在所有的子流到 幀類型x完全傳輸出終端時正好開始填充(S1006、 S1008)。因此，來 自類型x或更大的一些幀必須丟棄。
實施例使用基於速率或基於信用的方法來丟棄來自類型x或更大的 sum—{i<=x}(r—i)幀的B (SIOIO)。
E-MTM的電路包(C-P)越區切換
在本揭示案的某些實施例中，在純端對端基礎上的MT與CT之間
的電路交換和包交換路徑之間的呼叫的無縫傳送可在無需任何網絡側升 級的情況下啟用。在一個實施例中，終端中的固定微節點除了基於包的 TCP/IP堆棧之外還含有電路交換呼叫堆棧。C-P越區切換方案是通用的，
且可用於可由在各自載波或ISP的電路和包網絡兩者上的MT和CT兩 者使用的任何應用的越區切換。假設MT和CT兩者具有電路交換和基 於包的網絡接入接口 (例如，具有WiFi或WiMax卡的多模式CDMA手 機)。語音和視頻會議是使用C-P越區切換的應用的實例。舉例來說， C-P越區切換將在終端移動到ISP區(例如WiFi熱點或WiMax小區) 中時啟用從基於電路的手機呼叫到VoIP呼叫的切換。
在以下描述中，"鏈路"僅僅指代從MT的網絡接口到網絡的鏈路層 接入點(例如基站、乙太網開關等等)的鏈路層連接性。並且，術語"連 接"現也包含電路交換呼叫，例如電話呼叫。
此越區切換協議在MT與CT的m節點之間運行。在任何給定時間， m節點使用電路網絡接口或者可用包網絡接口的適當組合。當前未用於 呼叫的鏈路集合稱作替代鏈路集合。在一個實施例中，C-P越區切換可 由兩個組件組成
(a) 位置和鏈路質量監視以及C-P越區切換的預測 m節點可執行鏈路狀態監視(即，其包括電路交換鏈路的網絡接口
鏈路的信號質量和/或BDLE監視)。與過去MT移動的學習組合的位置 追蹤(如果可用的話)可用於進行正確的鏈路狀態預測。具體地說，MT 的所監視估計值和位置追蹤(如果可用的話)可經組合，以預測任何交 替鏈路集在BDLE和信號質量方面的最佳狀態是否將保持足夠優於當前 使用的鏈路的狀態並向未來持續足夠長的時間周期。倘若如此，越區切 換狀態可變為"準備好切換"的，且呼叫切換組件經激活。
(b) C-P連接切換
一旦被激活，m節點中的此組件就(甚至在終止當前鏈路上的連接 之前)立即進行由預測模塊選擇的替代鏈路集上的預先連接設置。用於
起始此呼叫的適當應用可由m節點調用。舉例來說，如果電路語音呼叫 在進行中，且無線包接口 (例如WiFi)在信號質量上變得足夠強，那麼 (甚至在當前電路語音呼叫終止之前)在CT的VoIP應用之前調用MT 中的VoIP應用以設置VoIP呼叫。 一般地，在預先呼叫設置結束之後， 替代鏈路上的數據流也可提前開始。
在當前呼叫尚未在MT處終止時的時間期間屬於此流的數據位稱作 所述MT處的預先數據位。CT處的m節點將不斷丟棄達到其處的預先 數據位，只要當前呼叫的鏈路質量足夠好即可。預先位將前往的呼叫應 用(例如VoIP應用)必須經配置以便即使在其未接收到數據位時也不會 丟棄呼叫。此配置可保持在m節點的控制下。在當前鏈路的質量己降級 持續預定的時間量時，或者當前呼叫已終止時，CT的m節點立即開始 將預先位傳遞到f節點。在此點處，完成越區切換。
上述C-P方案假設(i)存在一種用於產生呼叫的實時內容的每一 類型的轉換器，例如用於語音的麥克風或用於視頻會議的相機；(ii) 一 般地，不同的編碼器可用於基於電路和基於包的接口上的呼叫。轉換器 的輸出接著並行饋送到這些編碼器中的每一者(例如，CDMA語音呼叫 和WiFi上VoIP呼叫可使用適合於各自CDMA和WiFi特性的不同的編 碼器)；以及(iii)編碼器輸出接著得以應用擬定且可能經包化且饋送到 f節點的呼叫堆棧，例如CDMA呼叫堆棧或TCP/IP堆桟。電路和包呼叫 兩者的內容的所得位或包最後由m節點截取。
電路-包E-MTM是本揭示案對IP網絡包括電路交換網絡的移動性支 持的一般化。f節點中的作為連接端點的f-ad埠現經一般化以包括呼 叫電路的端點標識符。類似地，MTID現經一般化以包括基於電路的電 話號碼。當電話號碼用作MTID時，不需要單獨的MTID名稱伺服器。 相反，可使用用於MTID名稱解析的端對端方法。舉例來說，可如下執 行電話號碼到IP位址轉譯MT在其電路交換鏈路上發送消息(例如SMS 消息)到請求CT的IP位址的CT的電話號碼。CT接著在回復消息中將
其當前IP位址發送到MT。此基於電路的消息傳遞也可用於攜載E-MTM信令。
術語"包"應理解為不僅包括通用IP包，還包括在電路交換鏈路上 攜載的幀的內容有效負載。我們將這些電路幀有效負載稱作"c包"。m 節點可決定將一個或一個以上傳出c包包封在IP包內部，其接著將IP 包的副本重新路由到一個或一個以上所選擇的網絡接口。因此，前往電 路交換網絡的正常內容流(例如電話呼叫的語音位)現在得以重新路由 或條帶化或可能在不同的電路交換網絡或多個基於包的網絡上多播。準 確的條帶化和多播算法取決於QoS標準。
相反地，m節點可決定在電路交換鏈路上將IP包的有效負載作為c 包來重新路由。在傳入包方向上，m節點可確保所接收的c包或包得以 轉譯回其f-ad埠。如果所述f-ad埠曾是電路端點，那麼m節點可提 取所接收包的應用有效負載且將其包封回前往所述電路端點的電路幀 中。
根據本揭示案的實施例的方法可與存儲在計算機可讀媒體中的計算 機可執行指令一起執行。更詳細地說，根據計算機編程領域的技術人員 的實踐，上文參考操作描述的揭示內容可由計算機系統或類似電子系統 來執行。此類操作有時稱作計算機執行的。將了解，象徵性表示的操作 包括由處理器(例如中央處理單元)對表示數據位的電信號的操縱，以 及在存儲器位置(例如在系統存儲器中)的數據位的維護，以及信號的 其它處理。維護數據位的存儲器位置是具有對應於數據位的特定的電性、 磁性、光學或有機性質的物理位置。術語"網絡節點"被理解為包括任 何電子裝置，其可含有例如中央處理單元的處理器。
當在軟體中實施時，本揭示案的元件可以是用以執行必要任務的碼 段。碼段可存儲在處理器可讀媒體中或由計算機數據信號傳輸，所述計 算機數據信號體現在傳輸媒體或通信鏈路上的載波中。"處理器可讀媒 體"可包括可存儲或傳送信息的任何媒體。處理器可讀媒體的實例包括
電子電路、半導體存儲器裝置、ROM、快閃記憶體或其它非易失性存儲器、軟盤、CD-ROM、光碟、硬碟、光纖媒體、射頻(RF)鏈路等等。 計算機數據信號可包括可在傳輸媒體(例如，電子網絡信道、光纖、空 氣、電磁、RF鏈路等等)上傳播的任何信號。碼段可經由例如網際網路、 企業內部網際網路等計算機網絡來下載。
在本說明書中對"一個實施例"、"一實施例"、"例示性實施例"等 等的任何引用意指結合實施例來描述的特定特徵、結構或特性包括在本 揭示案的至少一個實施例中。此類短語在說明書中的各個地方的出現未 必全部指代相同實施例。此外，當結合任何實施例來描述特定特徵、結 構或特性時，認為實行關於其它實施例的此類特徵、結構或特性是在所 屬領域的技術人員的權限之內。
儘管已參考許多說明性實施例來描述實施例，但應了解所屬領域的 技術人員可設計出將屬於本揭示案的原理的精神和範圍內的眾多其它修 改和實施例。更具體地說，在本揭示案、附圖和所附權利要求書的範圍 內的主題組合配置的組成部分和/或配置的各種變化和修改是可能的。除 了組成部分和/或配置的變化和修改以外，所屬領域的技術人員還將了解 替代用途。
權利要求
1. 一種網絡節點，其在多個網絡上與第二網絡節點傳送數據，所述網絡節點包含固定微節點；以及移動微節點，其中所述固定微節點包括適合於發送包到所述移動微節點的單元，所述包包括所述數據的一部分和固定連接元組，其中所述連接元組包括IP位址、源埠號、目的地IP位址和目的地埠號，以及其中所述移動微節點包括適合於用移動連接元組替換所述包中的所述固定連接元組的單元，其中所述移動連接元組用以在所述移動微節點與所述第二網絡節點之間傳遞所述包；以及適合於將所述替換包轉發到所述第二網絡節點的單元。
2. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述移動微節點進一步包括適合於從所述第二網絡節點接收包括移動連接元組的包的單元； 適合於用固定連接元組替換從所述第二網絡節點接收的所述包中 的所述移動連接元組的單元；以及適合於將所述替換包傳遞到所述固定微節點的單元。
3. 根據權利要求1所述的網絡節點，其進一步包含 多個網絡接口，其適合於與所述多個網絡介接，其中所述移動微節點包括適合於存儲以下各項的存儲單元 多個連接元組的列表；以及經配置以使所述連接元組與所述網絡接口相關的表，其中，當所 述包將通過所述網絡接口中的一者傳遞時，所述相應的連接元組用作 所述移動連接元組。
4. 根據權利要求3所述的網絡節點，其中所述移動微節點進一步包 適合於選擇將在其上傳遞所述包的網絡接口的單元。
5. 根據權利要求3所述的網絡節點，其中，當所述網絡節點經分配有新的ad埠時，所述固定連接元組只要在所述網絡節點與所述第二網 絡節點之間建立有連接就保持不變，而所述移動微節點將所述新的ad 埠反映在所述表中，其中所述ad埠包括IP位址和埠號。
6. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述固定微節點維持作為 所述固定連接元組的元素的固定ad埠，且所述移動微節點維持作為所 述移動連接元組的元素的移動ad埠 ，其中所述ad埠是IP位址和端 口號對，其中所述移動ad埠在所述網絡節點在所述多個網絡中移動時 改變，而所述固定ad埠保持不變。
7. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述移動微節點進一步包括適合於與所述第二網絡節點交換移動性狀態信息的模塊，其中所述移動性狀態信息包括所述固定連接元組與所述移動連接元組的結 合。
8. 根據權利要求1所述的網絡節點，其進一步包含 與所述固定微節點傳送所述數據的應用模塊， 其中所述移動微節點對於所述應用模塊是透明的。
9. 根據權利要求8所述的網絡節點，其中所述固定微節點包括 TCP/IP模塊，其適合於將所述數據包裝到所述包中；或 UDP/IP模塊，其適合於將所述數據包裝到所述包中。
10. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述包伴隨有標識所述網 絡節點的MTID (移動終端標識)。
11. 根據權利要求10所述的網絡節點，其中所述MTID攜載於所述 包的IP包頭中的IP選項欄位中。
12. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述移動微節點包括 適合於檢測所述網絡節點到新網絡的連接的單元；經配置以響應於所述新連接的所述檢測來檢測所述新網絡中的接入點的MAC地址的單元；以及經配置以基於所述檢測的MAC地址來執行MAC層路由的單元。
13. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述移動微節點包括 存儲單元，其適合於緩存過去接入點的多個地址，其中所述移動微節點將所述包多點傳送到所述緩存地址中的至少一者。
14. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述移動微節點包括 存儲單元，其適合於維護鏈路/路由狀態信息，其中所述鏈路/路由狀態信息含有所述多個網絡中的每一者的帶寬、延遲、損耗、誤差率和信號強度信息中的至少一者；以及適合於基於所述鏈路/路由狀態信息來為每一包選擇將在其上傳 遞所述包的所述多個網絡中的至少一者的單元。
15. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述移動微節點進一步包括緩衝器，其經配置以在從所述固定微節點接收到所述包時緩衝所 述包；適合於在從所述固定微節點接收到所述包時將TCP ACK發送到 所述固定微節點的單元；以及適合於在流控制和重傳方案下將所述緩衝包傳送到所述第二網絡 節點的單元。
16. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述移動微節點進一步包括監視單元，其適合於監視所述移動微節點與所述第二網絡節點之 間的網絡路徑的狀態，其中所述狀態含有所述網絡路徑的可用帶寬。
17. 根據權利要求16所述的網絡節點，其中所述移動微節點進一歩 包括種類區分單元，其適合於檢査從所述固定微節點接收的包中的信 息以將所述包分類為多個種類，其中所述種類被給定有優先權；以及包丟棄單元，其適合於基於所述網絡路徑的所述可用帶寬而丟棄 低優先權種類的一些包。
18. 根據權利要求17所述的網絡節點，其中所述種類與流數據通信 中的幀的種類相關。
19. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述固定微節點包括包交換協議堆棧，其用於與所述第二網絡節點進行包交換通信；以及電路交換協議堆棧，其用於與所述第二網絡節點進行電路交換通 信，且其中所述移動微節點包括連接切換單元，其適合於在使用所述包交換協議堆桟的包的連接 與使用所述電路交換協議堆棧的電路的連接之間執行連接切換。
20. 根據權利要求19所述的網絡節點，其中所述連接切換單元包括 鏈路狀態監視單元，其適合於監視所述移動微節點與所述第二網絡節點之間的鏈路層連接性的狀態；預測單元，其適合於基於所述鏈路層連接性的監視的狀態來預測 任何替代鏈路的狀態是否將在預定周期內保持優於當前鏈路的狀態；連接設置單元，其適合於在由所述預測單元選擇的所述替代鏈路 上設置預先連接；以及數據流單元，其適合於在所述替代鏈路上以及所述當前鏈路上發 送所述數據，直至所述當前鏈路變得不可獲得為止。
21. 根據權利要求19所述的網絡節點，其中所述移動微節點進一步包括包封單元，其適合於將傳出電路幀有效負載包封在IP包內部；以及重新路由單元，其適合於在一個或一個以上網絡接口上重新路由 所述IP包的副本。
22. 根據權利要求1所述的網絡節點，其中所述包共同形成包流，且其中所述移動微節點進一歩包括:適合於維護所述多個網絡中的可用網絡列表的單元； 適合於將待條帶化的所述包流分為一個或一個以上子流的單元；以及適合於在所述可用網絡上發送所述條帶化子流的單元。
23. —種數據通信系統，其包含第一網絡節點，其適合於在網絡上與第二網絡節點傳送數據，所 述第一網絡節點包括固定微節點和移動微節點，其中所述固定微節點 與所述移動微節點傳送包，所述包包括所述數據的一部分和固定連接 元組，所述連接元組包括IP位址、源埠號、目的IP位址和目的端 口號，且其中所述移動微節點在所述固定微節點與所述第二網絡節點 之間傳遞所述包；以及所述網絡中的接入點，所述接入點包括保留IP位址的庫， 其中所述移動微節點在所述第一網絡節點連接到所述接入點時使 用所述保留IP位址中的至少一者。
24. 根據權利要求23所述的系統，其中所述移動微節點包括 適合於隨機選擇所述保留IP位址中的所述至少一者來使用的單元。
25. 根據權利要求23所述的系統，其中所述移動微節點包括 適合於檢查由所述網絡中的其它網絡節點傳輸的MAC幀以收集當前被佔據的IP位址的單元；以及適合於基於所述檢査的結果來選擇所述保留IP位址中的至少一 者的單元。
26. —種數據通信系統，其包含第一網絡節點，其經配置以構造連接的移動性狀態信息，其中所 述移動性狀態信息包括固定連接元組和移動連接元組的結合，其中所述連接元組包括IP位址、源埠號、目的IP位址和目的埠號；以及第二網絡節點，其通過所述連接而連接到所述第一網絡節點，且 適合於接收來自所述第一網絡節點的所述移動性狀態信息，其中所述第二網絡節點包括存儲單元，其經配置以存儲含有所述移動性狀態信息的連接狀態表。
27. 根據權利要求26所述的系統，其中所述第一網絡節點包括固定微節點和移動微節點，其中所述固定連接元組用以在所述固定微節點與 所述移動微節點之間傳送包，且所述移動連接元組用以在所述移動微節 點與所述第二網絡節點之間傳送所述包，其中所述第二網絡節點包括適合於響應於所述包的接收而查找所述連接狀態表以獲得對應於 所述移動連接元組的所述固定連接元組的模塊。
28. 根據權利要求27所述的系統，其中所述固定微節點包括適合於 將待發送的包的所述固定連接元組分配到所述第二網絡節點的單元，且 所述移動微節點包括適合於用所述移動連接元組替換所述固定連接元組 的單元。
29. 根據權利要求28所述的系統，其中所述第一網絡節點進一步包 括適合於與多個網絡介接的多個網絡接口，且其中所述移動微節點進一 步包括適合於選擇將在其上發送所述包的網絡接口的單元。
30. 根據權利要求28所述的系統，其中所述第二網絡節點包括 適合於從接收自所述第一網絡節點的所述移動微節點的所述包提取所述移動連接元組的單元； 適合於從所述連接狀態表中檢索對應於所述提取的移動連接元組的所述固定連接元組的單元；以及適合於用所述檢索的固定連接元組替換所述包中的所述移動連接 元組的單元。
31. 根據權利要求27所述的系統，其中所述移動微節點包括 適合於從接收自所述第二網絡節點的包提取所述移動連接元組的單元；適合於從所述連接狀態表中檢索對應於所述提取的移動連接元組 的所述固定連接元組的單元；以及適合於將所述包中的所述移動連接元組轉譯為所述固定連接元組 的單元。
32. 根據權利要求26所述的系統，其中當所述第一網絡節點與所述 第二網絡節點之間的連接開始或完成時，所述第一網絡節點向所述第二 網絡節點以信號通知所述移動性狀態信息。
33. 根據權利要求26所述的系統，其中所述第一網絡節點在多個網 絡上與所述第二網絡節點傳送數據，其中所述第一網絡節點進一步包括適合於與所述多個網絡介接的 網絡接口的集合，且其中在網絡接口的所述集合改變時，所述第一網絡節點向所述第 二網絡節點以信號通知所述移動性狀態信息。
34. 根據權利要求26所述的系統，其中所述移動性狀態信息通過以 下方式來傳遞(a)在單獨連接上發送的單獨包中，(b)在所述連接中 作為虛擬數據包的單獨包中，或(c)捎帶在所述連接中的數據包上。
35. 根據權利要求26所述的系統，其中所述系統進一步包含NAT (網絡地址轉換)路由器，其位於所述第一網絡節點與所述 第二網絡節點之間，所述NAT路由器適合於用包括NAT ad埠的第 三連接元組替換所述包中的所述移動連接元組，其中所述第二網絡節點包括適合於從接收自所述第一 網絡節點的包檢索所述NAT ad埠的 單元；以及適合於告知所述第一網絡節點所述NAT ad埠的單元。
36. 根據權利要求35所述的系統，其中所述第一網絡節點包括適合 於發送虛擬包到所述第二網絡節點使得所述第二網絡節點可檢索所述 NATad埠的單元。
37. 根據權利要求35所述的系統，其中，在所述NATad埠被告知 所述第一網絡節點之後，所述第一網絡節點將所述告知的NAT ad埠 插入在待發送到所述第二網絡節點的包中。
38. 根據權利要求36所述的系統，其中所述第一網絡節點包括適合 於用所述告知的NATad埠替換所述包中的源ad埠欄位的單元。
39. 根據權利要求36所述的系統，其中所述第一網絡節點包括適合 於將所述NAT ad埠添加在所述包中的源ad埠欄位旁邊的單元。
40. 根據權利要求35所述的系統，其中所述第一網絡節點包括 存儲單元，其經配置以緩衝傳出SIP信令消息的副本； 適合於在所述NAT ad埠被告知之後將所述NAT ad埠插入到所述緩衝的SIP信令消息的單元；以及適合於在插入所述NATad埠之後重新發送所述SIP信令消息的 單元。
41. 一種用於在至少一個網絡上傳送來自網絡節點的數據的方法，所述方法包含在所述網絡節點處構造包，所述包包括所述數據的一部分和固定 連接元組，其中所述連接元組包括IP位址、源埠號、目的IP位址 和目的埠號；從所述網絡節點處的所述包提取所述固定連接元組； 在所述網絡節點處檢索對應於所述固定連接元組的至少一個移動 連接元組，其中所述移動連接元組用以在所述至少一個網絡中路由所述包；將所述個別移動連接元組插入到所述包中。
42. 根據權利要求41所述的方法，其進一步包含-選擇所述至少一個網絡的子集；以及在所述至少一個網絡的所述選擇的子集上傳送具有所述移動連接 元組的所述包，其中進一步基於所述至少一個網絡的所述選擇的子集來檢索所述 至少一個移動連接元組。
43. 根據權利要求42所述的方法，其中所述選擇操作包括 基於瓶頸可用帶寬、包延遲、包損耗、誤差率和信號強度中的至少一者來評估所述至少一個網絡的狀態；以及基於所述評估的狀態來選擇所述至少一個網絡的所述子集。
44. 根據權利要求41所述的方法，其進一步包含 檢測新近分配到所述網絡節點的ad埠； 基於所述檢測的ad埠來產生連接元組；以及 將所述產生的連接元組存儲為所述移動連接元組， 其中所述固定連接元組只要在所述網絡節點上存在運行的連接就保持不變。
45. 根據權利要求44所述的方法，其中所述檢測操作包括 在連接到所述網絡節點的接入點所保留的IP位址的庫中選擇地址。
46. 根據權利要求41所述的方法，其進一步包含 與相應終端交換移動性狀態信息，其中所述移動性狀態信息包括所述固定連接元組和所述移動連接元組。
47. 根據權利要求46所述的方法，其中所述移動性狀態信息進一步 包括MTID，所述MTID是所述網絡節點的唯一標識符。
48. 根據權利要求46所述的方法，其中在連接開始或完成時或在所述至少一個網絡的所述集合改變時執行所述交換操作。
49. 根據權利要求41所述的方法，其進一步包含 接收告知所述網絡節點的NATad埠的信令；以及 將所述NAT ad埠插入在所述包中。
50. 根據權利要求49所述的方法，其進一步包含 緩衝所述包的副本直至所述NAT ad埠被告知為止；以及 在插入所述NAT ad埠之後重新發送所述包的所述副本。
51. 根據權利要求41所述的方法，其進一步包含-當在所述網絡節點與新接入點之間建立連接時檢測所述新接入點的MAC地址；確定所述包的目的節點是否連接到所述新接入點； 如果確定所述包的所述目的節點連接到所述新接入點，那麼將攜載所述包的MAC幀發送到所述目的節點；以及如果確定所述包的所述目的節點未連接到所述新接入點，那麼將所述包的目的MAC地址設置為所述新接入點的所述MAC地址。
52. 根據權利要求41所述的方法，其中所述包共同形成包流，且其 中所述方法進一步包含將所述包流分為一個或一個以上子流；以及在所述至少一個網絡上單獨地傳送所述子流。
53. 根據權利要求41所述的方法，其中所述數據是流數據且所述包共同形成包流，且其中所述方法進一步包含測量所述至少一個網絡的瓶頸可用帶寬； 區分每一包中攜載的串流幀類型；將所述包流分為多個子流，每一子流含有一個幀類型的包； 確定所述包流的數據速率是否超過所述測量的瓶頸可用帶寬；以 如果確定所述包流的所述數據速率超過所述測量的瓶頸可用帶 寬，那麼丟棄低重要性的子流。
54. 根據權利要求41所述的方法，其中所述網絡節點包括固定微節點和移動微節點，其中在所述固定微節點中進行所述構造操作，且在所 述移動微節點中進行所述提取、檢索和插入的操作。
55. 根據權利要求54所述的方法，其進一步包含 所述移動微節點發送TCP' ACK包到所述固定微節點； 所述移動微節點緩衝所述包； 所述移動微節點將所述包發送到相應的終端； 所述移動微節點從所述相應的終端接收所述包的確認； 所述移動微節點響應於所述確認的接收而移除所述緩衝的包；以及所述移動微節點在預定持續時間內未接收到所述確認時重新發送 所述緩衝的包。
56. —種用於從遠程網絡節點接收數據的方法，所述方法包含 在網絡節點上接收包，所述包包括移動連接元組，其中所述移動連接元組包括在移動性期間改變的移動ad埠 ；從所述網絡節點處的所述包提取所述移動連接元組； 在所述網絡節點處檢索對應於所述移動連接元組的固定連接元組，其中所述固定連接元組對應於連接建立包內部攜載的連接元組； 用所述固定連接元組替換所述包中的所述移動連接元組；以及 將具有所述固定連接元組的所述包傳遞到TCP/IP或UDP/IP協議堆棧。
57. 根據權利要求56所述的方法，其進一步包含 接收移動性狀態信息，其中所述移動性狀態信息包括所述固定連接元組與所述移動連接元組的映射信息；以及 將所述移動性狀態信息存儲在存儲單元中， 其中所述檢索操作包括從所述存儲單元中査找映射到所述移動連接元組的所述固定連接 元組。
58. —種存儲用於執行根據權利要求41到57中任一權利要求所述的 方法的計算機可執行指令的計算機可讀媒體。
全文摘要
本揭示案的實施例可提供在多個網絡上與第二網絡節點傳送數據的網絡節點。所述網絡節點包括固定微節點和移動微節點。所述固定微節點發送包到所述移動微節點，其中所述包包括所述數據的一部分和固定連接元組。所述移動微節點包括用移動連接元組替換所述包中的所述固定連接元組，且將所述替換的包轉發到所述第二網絡節點。
文檔編號G01N15/14GK101384726SQ200780005890
公開日2009年3月11日 申請日期2007年1月4日 優先權日2006年1月5日
發明者艾伯特·李, 馬哈德萬·伊耶爾 申請人:Ist國際公司