多種載體網絡中的體系結構和分組路由選擇的製作方法
2023-06-01 04:28:01 5
專利名稱：多種載體網絡中的體系結構和分組路由選擇的製作方法
技術領域：
本發明涉及多載體分組數據網中的業務量管理。多載體網絡即MBN是這樣一種網絡，它可以通過多種可選載體之一來傳送數據。確切地說，術語「多載體網絡」應當被解釋為「多種載體網絡」的意思，或者說是一種為數據分組傳送提供多種不同載體的網絡配置。MBN的一個例子是稱為MEMO(移動多媒體環境)的概念，參見參考文獻1。此外，MBN支持用戶終端的移動性。終端移動性的一個例子是IP(網際協議)移動性，這是網際網路工程特別工作組(IETF)於1999年10月28日所發布的由C.Perkins和D.Johnson所制定的標準RFC2002和網際網路標準草案「Mobility Support in IPv6」的主題。本發明中所用的網絡層協議IPv6如文件RFC-2460「Internet Protocol，Version 6(IPv6)Specification」和RFC-2373「IP Version 6Addressing Architecture」中所述。這些RFC標準在此作為參考。這些網際網路標準草案的狀況是「進展中的工作」。
背景技術：
本發明的一般問題在於，MEMO概念十分有限。它只考慮到了一種上行鏈路載體即GSM(全球移動通信系統)和一種下行鏈路載體即DAB(數字音頻廣播)。在本申請的內容中，「上行鏈路」是指從移動節點MN到對應節點CN，而「下行鏈路」是指相反方向。
將MEMO概念擴展到多種可選的上行鏈路和/或下行鏈路載體中會帶來更多的具體問題。具體問題之一是，在改變MBN中的情況時，如何選擇各數據分組的最佳載體。數據分組有不同的服務質量要求。情況可能因用戶移動或網絡負載變化而變。另一個具體問題是，如何通過所選載體將業務發送到移動節點以及如何設計合適的網絡單元和MBN體系結構。
發明內容
本發明的目的在於，提供這樣一些方法和設備，用於解決與MBN中的載體選擇有關的具體問題。
利用其特徵如附屬獨立權利要求中所述的方法和設備可以實現這一目的。本發明的一些優選實施方式如附屬從屬權利要求中所述。
本發明基於MBN中的功能的新穎分配方式。這些功能被分配到四個主要節點或節點組中。此外，MBN還包括一個實際或虛擬骨幹網(BB)。稱為接入控制節點的第一節點組同意或拒絕MBN中用戶的權利。該組還存儲了用戶優選信息(preference information)。
稱為本地管理節點(HAN)的第二節點組包括一個本地註冊單元(HRU)，用於存儲用戶註冊和優先權信息，比如接入權利信息。例如，用戶可以是一個國內用戶，從而不用支付漫遊支持費用。其他用戶可以選擇主要歐洲城市的漫遊支持。可供使用的選擇完全取決於業務提供商。HAN節點組還包括一個MBN本地代理(MHA)，這是本地代理的一種特殊形式。它支持將MBN專用IP位址作為本地地址的移動節點。通過MBN業務註冊的每個MN用戶在本地網的HRU中都有一個入口。無論哪個IP位址作為用於與對應節點通信的移動節點的本地地址，MBN都將為其用戶服務。
移動IP協議中的一個關鍵概念是本地代理(HA)。對於每個移動節點，都有一個本地代理。本地代理是指移動節點的本地網中的路由選擇實體，當移動節點遠離其本地網時，它可以將所傳送的分組隧穿(tunnel)到移動節點，並保留移動節點的當前位置信息。對熟練讀者而言，實際上明白本地代理。然而，本發明還部分地基於這樣的思想，即本地代理功能補充有一個本地註冊單元(HRU)，該單元是一個與本地代理分開的實體。將本地註冊單元與本地代理分開可使本地代理的位置更自由。換言之，本地代理實際上可以位於任何網絡中，並且移動節點還可以用它自己的IP位址而不是MBN所提供的IP位址。因此，允許移動節點可以使用MBN所提供的IP位址也可以使用其他某個網絡所提供的IP位址。如果移動節點使用MBN提供的IP位址作為其本地地址用來與其對應節點通信，那麼，MHA將作為移動節點的本地代理。如果MN使用例如一個公司網所提供的IP位址，那麼該網絡中的本地代理將作為移動節點的本地代理。
稱為業務支持節點(SSN)的第三節點組負責集中業務量策略控制、移動性管理和資源預定。SSN節點組還控制會話開始並發送新會話的第一個(前幾個)分組。通常，SSN節點組不發送正在進行的會話的後續分組。而是，移動節點更新其捆綁(binding)有其對應節點的移動性，然後，業務繞過這些SSN節點。由於某種原因，移動節點可能不想發送移動性捆綁更新消息。在這種情況下，SSN節點將所有業務都發送給該移動節點。
業務支持節點(SSN)包括一個骨幹網中的業務量策略控制器(TPC)。在本申請中，以下常將業務量策略控制器縮寫成「業務控制器」。業務(策略)控制器作出集中路由選擇策略的決定，但它本身不發送所有分組。它只發送新會話的第一個分組或前幾個分組，並幫助其他網絡單元相互直接通信。SSN節點還包括一個資源協調單元(RCU)，據此，TPC可以先檢查資源可用性，然後作出關於業務分配的決定。業務控制器還請求資源協調單元為必要時的流量(保證的業務)預定一些資源。此外，業務控制器根據業務流量或/和業務級別選擇下行鏈路載體。SSN節點組還包括一個移動性管理單元(MMU)，它支持在一個TPC區中切換的和在兩個TPC區之間切換的移動節點。
TPC、RCU和MMU最好緊密結合或者都在同一網絡單元中。這意味著移動節點並不負責分別對這些功能進行尋址。而是，這些功能共用一個公用IP位址，並且，MN與TPC通信，TPC與RCU和MMU一起來分配MN發出的信息。
每個業務量策略控制器(TPC)都有一個責任區。這種區將稱為TPC區。TPC區包括廣播該TPC的IP位址或另一個獨特TPC標識符的小區。由於小區大小變化並且小區是部分重疊的，因此，TPC區沒有明確界定的地理邊界，並且移動節點地理上可以同時位於兩個或兩個以上的TPC區中。然而，移動節點可以隨時通過某個TPC的註冊(即可通過某個TPC達成)。在這種情況下，移動節點選擇以最佳信號質量控制小區的TPC。此外，一定的TPC的區在不同的載體網絡之間很有可能是不同的。換言之，DVB的TPC區不同於DAB的TPC區。
稱為接口單元(IU)的第四節點組充當通向各種載體網絡的接口。這些接口單元的主要功能是，將IP分組壓縮成適合於所討論的載體網絡的協議，並對進入載體網絡或廣播小區的輸入業務進行控制。廣播小區的接口單元還監視和控制資源的使用並向SSN節點報告資源可用性。
通向廣播載體網絡的每個接口單元(IU)都包括一個資源管理單元(RMU)，或者，與該單元緊密結合。RMU控制它屬下各小區中的實際資源分配。它還作為資源協調單元的同位實體，以響應資源分配請求。具體地說，RCU作出關於資源分配的決定，而RMU則將各數據流安排到特定廣播臺的一個或多個物理或邏輯信道中。
載體包括第一組雙向載體。雙向載體的例子有線路交換移動網，比如GSM(全球移動通信系統)，和分組交換移動網，比如GPRS(通用分組無線業務)，以及既提供線路交換載體又提供分組交換載體的第三代移動網，比如UMTS(通用移動遠程通信系統)。載體還包括第二組單向載體。單向載體的例子有數字音頻廣播(DAB)和數字視頻廣播(DVB)。這組單向載體也可以稱為廣播載體，而這些雙向載體也可以稱為非廣播載體。
根據本發明的多載體網絡包括一個最好基於具有移動性支持的IPv6(網際協議版本6)的骨幹網。骨幹網具有通向網際網路的邊界網關節點和通向各種載體網絡的接口單元(IU)。
本發明很好地提供了MBN中的移動性支持。對於每個載體網絡，都有第一組集中式接入控制節點、第二組集中式業務(策略)控制節點和第三組接口節點。移動節點及其對應節點並不負責分別對各節點或功能性進行尋址。為了接入MBN中的業務，只要求移動節點在一個雙向(上行鏈路)載體網絡中有某些權利。
下面，將參照附圖利用一些優選實施方式來詳述本發明，其中圖1是說明整個網絡體系結構的框圖；圖2說明了MBN中的尋址；圖3表示一個業務處理策略表THPT；圖4表示一個變換表QMTC，用於將分組的IP標題中的QoS(服務質量)變換成MBN中的業務級別；圖5表示移動節點的可用轉交地址(care-of address)的表ACAL；圖6是說明註冊和資源預定的信令圖；圖7是說明會話開始的信令圖；圖8說明了DxB網絡的微小區體系結構；和圖9說明了圖8中所示的系統中所用的各種數據結構。
具體實施例方式
圖1是說明整個網絡體系結構的框圖。標記MN代表移動節點。標記CN代表移動節點的對應節點，它是指移動節點正在與之通信的主機或伺服器。移動節點MN通過一個多載體網絡MBN與其對應節點CN通信，多載體網絡MBN可為數據分組DP提供若干種可選的載體。MBN包括一個實際或虛擬骨幹網(BB)。移動節點MN可以與若干個載體網絡BN通信。載體網絡包括至少一個雙向載體網絡(本例中為GSM、GPRS或UMTS)和至少一個單向或廣播載體網絡(本例中為DAB和DVB)。DAB和DVB統稱為DxB。DxB網絡是下行鏈路業務的主要載體。移動節點主要使用用於接入MBN的業務的雙向(上行鏈路)載體，儘管某些雙向載體尤其是UMTS可用於適度高速的下行鏈路業務。為了清楚起見，這些載體網絡在圖1中分開示出，但實際上它們在地理上可以重疊，並且移動節點可以同時接入所有載體網絡。對熟練讀者而言，實際上明白這些載體網絡BN，尤其可以將這些雙向載體網絡大體當作黑盒子來看待。
每個數據分組DP都包括一個標題H和一個有效載荷部分PL。確切地說，數據分組通常在彼此內部都具有若干個標題，因為各協議層都插入各自的標題。不過，各協議層只處理它自己的標題，並且，通常只有一個網絡層標題的模型就足以描述本發明。標題直接或間接地指示該數據分組的服務質量要求QoS。直接QoS指示的一個例子是數據分組標題包括一個參數，該參數被或可以被直接變換成服務質量要求參數。間接QoS指示的一個例子是(傳送控制協議)數據分組標題指示一個本身表明QoS要求的埠號。應當理解，「服務質量」是個很普通的術語，它表示某些所請求或所協商的傳輸特性，比如，比特率、最大延時和/或分組損失概率。根據所用的實際協議，服務質量可用現有適當欄位中的一個(或多個)欄位來表示，或變換成該一個(或多個)欄位，這種欄位比如是IPv6的業務級別欄位。術語「業務級別」用來共同表示用於表明服務質量要求的欄位。
在圖1所示的配置中，MBN通過IP網IPN(如網際網路或內部/外部網)與CN通信。邊界網關節點BG將MBN與IP網IPN對接。邊界網關BG通常是個簡單的(但足夠強大的)路由器，它最好包括防火牆功能FW。骨幹網BB聯接了不同的載體網絡BN。骨幹網可以是MBN運營商的內部網。骨幹網的一個實際例子是高速區域網或廣域網。骨幹網BB基於具有移動性支持的IPv6(網際協議版本6)或更後的版本。
在圖1所示的系統中，接入控制節點組被實現成一個MBN認證中心MAC，它通過骨幹網BB提供集中同意或拒絕移動節點對業務的權利。MAC還存儲了與移動節點有關的用戶優選信息。
稱為HAN(本地管理節點)的第二節點或節點組補充了移動IP本地代理功能。HAN節點包括一個本地註冊單元(HRU)，用於存儲用戶註冊和優先權信息，比如接入權利信息。HAN節點還包括一個MBN本地代理(MHA)，這是本地代理的一種特殊形式。將本地註冊單元與本地代理分開可使本地代理的位置更自由。本地代理實際上可以位於任何網絡中，並且移動節點還可以用它自己的IP位址而不是MBN所提供的IP位址。相應地，在圖1所示的例子中，移動節點MN的本地代理HA在MN的公司網CNW中。
本地代理HA是移動IP協議的一個關鍵概念。對於每個移動節點，都有一個本地代理。本地代理是指移動節點的本地網中的路由選擇實體，當移動節點遠離其本地網時，它可以將所傳送的分組隧穿到移動節點，並保留移動節點的當前位置信息。當移動節點遠離其本地網時，它可以將所傳送的數據報隧穿到移動節點，和反隧穿(detunnel)來自移動節點的數據報。
本地註冊單元HRU存儲用戶註冊信息，比如指示各BN中MN的權利的接入許可表(APL，參見圖6)。HRU還存儲用戶的優先權信息，該信息表明用戶根據各種應用(或針對具體的輸入業務級別)要求什麼樣的服務質量。這種優先權信息的一個例子是如圖4中所示的QMTC表。來訪MN的HRU可以位於不同的MBN中。在這種情況下，被訪MBN的HRU可以商定MN的本地MBN的HRU。如果MN的本地網的業務處理策略與被訪網的策略不同，那麼，HRU應當相應地改編優先權信息，使得用戶可以接收所期待的服務質量。
稱為SSN(業務支持節點)的第三節點組負責業務量策略的集中管理和分配(參見圖3和4)。SSN節點組將與具體MN相關的用戶優選信息和與具體運營商相關的策略信息結合成一個與具體MN相關的業務處理策略，SSN節點組利用這一業務處理策略作出關於小區和/或信道選擇的決定。與具體MN相關的業務處理策略還被分配給為正在進行的會話的分組選擇路由的接口節點。如果MN將其更新的移動性捆綁信息發送給CN，那麼，它可以發送新會話的第一個(前幾個)數據分組但不發送正在進行的會話的後續數據分組。業務控制節點組還支持集中移動性管理，用於管理在下行鏈路載體網絡DxB中移動節點的移動性，並且它還作出下行鏈路載體網絡中集中資源預定的決定。在圖1所示的配置中，SSN節點組包括一個業務(策略)控制器TPC。每個業務控制器都包括一個資源協調單元RCU和一個移動性管理單元MMU，或者，與這兩個單元緊密結合。
稱為接口單元IU的第四節點組充當通向載體網絡BN的接口。IU節點還可以作出下行鏈路載體網絡DxB中資源預定的決定。在圖1中，接口單元被標記為xx_IU，其中「xx」是相應的載體網絡。確切地說，骨幹網BB最好具有通向具有固有移動性支持的各載體網絡(GSM、GPRS和UMTS)的一個(或多個)接口單元，和通向沒有固有移動性支持載體網絡(DxB)中的各小區的一個接口單元。各DxB接口單元包括都包括一個資源管理單元(RMU)，或者，與該單元緊密結合。
移動節點MN必須能與若干個載體網絡BN通信。它實現具有移動性支持的IPv6。它監視針對路由器廣告消息所選定的鏈路(DxB的物理信道)。於是，它得知MBN中的各種路由器。MN有一個用於自動轉交地址配置的獨特MIN號(MBN接口號)。MN能通過雙向BN的接口單元IU發送一個認證消息，用於利用骨幹網BB進行註冊，於是，IU將該認證請求轉發到MBN認證中心MAC。移動節點能啟動捆綁更新過程，以便利用其本地代理HA和對應節點CN註冊它自己的位置信息。
移動節點還能對其從IP服務質量(QoS)到MBN業務級別(MBN_TC，參見圖4)的變換進行編輯。QoS到MBN業務級別變換的例子如下。當用戶進入或更新其預訂時，他們可以選擇其QoS和MBN_TC變換。MBN運營者可以提供多個變換表，每個變換表都與不同的價格或價格表相應。用戶選擇一個變換表。稍後，用戶可以(通過呼叫運營商)修改變換表、訪問和修改其概況(例如通過網頁web/wap瀏覽器或利用特殊軟體)。一旦變換被改變，相應地收費方法也將被改變。業務控制器TPC用這種變換作為確定具體xx_IU單元的基礎，據此，可以傳送所給定的業務種類。
圖2說明了MBN中的一般尋址概念。IPv6使用兩個轉交地址(COA)一個基本COA和一個局內(co-located)COA。由於IPv6的尋址結構，通常不必要有單獨的具有移動性支持的外部代理(與IPv4形成對照)，並且這些COA是局內COA。移動節點可以有多個COA，而單個本地代理可以為一個移動節點存儲一個以上COA。但在任何時刻，只有一個COA被註冊為基本COA，本地代理可以將MN終端數據隧穿到該基本COA。
本地代理HA知道與業務控制器TPC有關的轉交地址。最好，移動節點的基本COA是TPC的子網前綴加上MN的MIN。這種尋址方案的優點在於，即使HA對MN終端隧穿數據進行了加密，TPC也能知道MN的地址並能將數據發送到其最終目標。
根據本發明的優選特性，本地代理中所註冊的基本COA與業務量策略控制器TPC有關。換言之，COA的前綴是TPC的子網前綴，而後半部分是移動節點自己的MIN。TPC起到了通向COA的業務標題的路由器作用。存儲在CN中的COA與相關接口單元IU有關。這一地址分配手段在會話啟動期間迫使業務通過TPC被發送，而在會話其餘時間允許業務可直接通過所選IU發送。MN和CN可以與第一會話並行地開放第二會話。如果不需要資源預定，那麼並行會話的數據分組可以直接通過IU被發送到MN。
在圖2所示的例子中，本地代理HA保存了移動節點MN的基本COA 202。基本COA 202是MN所用的業務控制器TPC的IP位址202。或者，在MN當前所用的下行鏈路接口單元的情況下，HA也可以存儲子網中MN的IP位址204。本例中，有兩個可能的下行鏈路接口單元x_IU和y_IU，其中選擇了y_IU。業務控制器TPC保存了MN當前所用的下行鏈路接口單元y_IU的IP位址208和另一個下行鏈路接口單元x_IU的IP位址206。下行鏈路接口單元本身又保存了各自子網中移動節點的COA(210和212)。
在會話啟動期間，第一分組利用地址202、208和212來發送。一旦對應節點CN註冊了MN的新移動性捆綁，後續分組就利用下行鏈路接口單元y_IU所確定的子網中移動節點的COA 214來發送。
圖3表示一例業務處理策略表THPT。對於各MBN業務級別(MBN_TC)，THPT規定了所要應用的業務處理策略。對於不同的MBN網絡，THPT可以相似或者不同。列ST表示業務級別的業務類型。本文中，「業務類型」是個普通術語，而不是IPv4分組標題中的欄位的名稱。可能的值是「極力」(BE)和「保證的業務」(GS)。(不過，在無線網中，應當將「保證」解釋成「儘可能保證」)。BW表示帶寬(它是通過適當且充分的度量規則所測量到的)，而IMP表示重要性。如果沒有足夠帶寬可用，那麼首先丟棄低重要性數據分組。標為「其他」的列可用來例如實現一些具有隨時間而定的有效性的策略。這意味著白天的優先權可以與夜間的優先權不同。
圖4表示一例變換表QMTC，用於將數據分組的IP標題中的QoS變換成MBN中的業務級別(QMTC＝QoS到MBN_TPC)。該表是與具體用戶相關的，並將IPv6業務級別IP_TPC變換成MBN業務級別MBN_TPC。所討論的業務級別用分組的標題來表示。
圖5表示一例移動節點的可用轉交地址的表ACAL(ACAL＝可用轉交地址表)。對於每個移動節點，都有一個相應的ACAL表，它按優先級下降的次序列出了每個可用下行鏈路載體、小區或信道中的可供選擇的可用轉交地址。在圖5所示的例子中，DVB(下行鏈路)有兩個可用轉交地址，而GPRS(上行鏈路)有一個可用轉交地址。SPx是子網x的子網前綴，而MIN是移動節點的MBN接口號。移動節點不斷地測量每個可用廣播信道的信號強度(或其他某種信號質量參數，比如誤碼率)。它將測量結果發送到移動性管理單元MMU，MMU將保存具有可接受信號質量的信道表。然後，MMU將該錶轉變為轉交地址表，其中，各信道對應於相關子網前綴和移動節點的轉交地址的一個組合。然後，MMU根據優先權(信號質量)安排ACAL表，並將該ACAL表發送到業務控制器TPC。業務控制器的責任是作出關於所要使用的轉交地址的最終決定。三例情況說明了作決定的過程。
在第一種情況下，移動節點上電但未接收到來自任何CN的數據。當來自CN的第一個分組到達時，該分組被HA隧穿到與TPC相應的MN的COA。起著預設路由器作用的TPC接收該分組並根據ACAL表作出小區/信道決定。作出決定後，它尋呼MN，通過所選的IU建立通向MN的路由通路，並通過該IU將該分組發送到MN。TPC還將該決定通知給MMU，使得，MMU可以監視工作小區的信號質量(強度)並作出適當的切換決定。
在第二種情況下，正在進行會話並且移動節點正從一個地方移動到另一個地方。這一移動要求ACAL表被改變。MMU更新ACAL表。如果MMU判定必須切換，那麼它向TPC發送一個請求，以根據新ACAL來選擇新小區。在這種情況下，TPC也要將該決定通知給MMU，然後，MMU幫助MN完成切換。
在第三種情況下，資源發生了變化。因此，MN可能必須被切換到另一個小區/信道。在這種情況下，TPC根據ACAL作出決定並指令MMU執行切換的其餘工作。
圖6是說明註冊和資源預定的信令圖。每個MBN都有一個業務處理策略表THPT(參見圖3)。在圖RR0中，MN想啟動註冊過程。假定MN在某一上行鏈路網絡(本例中是GPRS網)中具有某些權利。然而，MN在廣播網中沒有權利，但它可以監視廣播鏈路，以獲得控制所討論的區的業務控制器TPC的標識符或IP位址。在步驟RR2中，MN向認證中心MAC發送一個認證請求，該請求包括MN的MIN(MBN接口號)和TPC的IP位址(前一步驟中所得到的)。在步驟RR4中，MN被認證中心MAC所認證。認證過程是與本申請同一天申請的共同未決的專利申請的主題。為了本發明，只要說明認證過程後MAC知道是否允許MN接入這一MBN就夠了。如果成功地完成了認證，那麼在步驟RR6中，MAC商定本地註冊單元HRU以獲得MN的接入許可表APL，該表指示各BN中MN的權利。來訪MN的HRU可以位於不同的MBN中。TPC還可以與HRU進行協商以獲得用戶的優先權，比如圖4中所示QMTC表。在步驟RR7中，MAC根據APL表判斷TPC是否合適。在步驟RR8中，MAC告知TPC認證成功，並報告用戶優選信息。在步驟RR10中，MN接收成功地完成了認證的指示。此外，MAC在MN與SSN(TPC、MMU和RCU)之間建立安全聯繫。例如，可以將一種會話密鑰分配給MN和SSN。會話密鑰使得MN與SSN之間進行加密通信。在註冊步驟RR11中，MN將其在上行鏈路和下行鏈路載體網絡中的地址發送到TPC。在步驟RR12中，MN向TPC報告下列信息1)廣播網中每個可用小區/信道的信號質量，和2)可用雙向載體，TPC將該信息傳送給MMU(MMU最好共享TPC的IP位址)。在步驟RR14中，TPC/MMU選擇廣播網中可接受的小區/信道，並準備ACAL表(可用轉交地址表，參見圖5)。在步驟RR16中，MMU將ACAL表發給TPC。在步驟RR20中，MN通過發送移動性捆綁COA(MN)＝COA(TPC-MN)利用其本地代理HA來進行註冊。換言之，HA中MN的COA是與TPC相應的COA。在步驟RR22和RR24中，HA更新和確認MN的移動性捆綁。此時，任何對應節點CN通過發送具有MN的IP位址的分組都可以通過其HA與MN聯繫。
圖7是說明會話開始的信令圖。這組事件從步驟SS2開始，在該步驟中，MN的對應節點CN得知MN的IP位址IP(MN)。在步驟SS4中，CN不知道HA中的移動性捆綁。因此，將第一個用戶數據分組發送到HA。(在圖7中，「數據」是指會話1的數據分組，而「數據2」是會話2的數據分組。)在步驟SS6中，由於HA存儲了TPC的IP位址作為MN的基本COA，因此，該分組被隧穿到TPC。在步驟SS8中，TPC利用QMTC表將輸入分組分類成其MBN業務級別。接著，TPC利用ACAL表(它包括用戶的優先權、MBN運營商的業務量策略和從RCU得到的可用業務/資源信息(資源可用性數據))來選擇下行鏈路載體。
步驟SS10-SS16涉及資源預定，只有必要時(用於保證的業務)TPC才進行資源預定。具體的數據流有具體的資源預定。例如，如果所討論的數據流屬於MBN業務級別5，那麼，TPC在所選小區中預定某一帶寬量(在ACAL所指示的COA的情況下)。在步驟SS10中，RCU最好保留一個資料庫(例如快速查閱表)，用於指示TPC之下的所有小區中以及鄰近小區中(用於平穩切換)的資源可用性。如果輸入業務屬於極力業務，那麼，TPC只根據資源可用性表來選擇小區。如果輸入業務屬於保證的業務，那麼TPC檢查1)是否已完成資源預定，和2)如果沒有完成，那麼必須預定多少帶寬(根據QMTC和THPT表)。通過查看資源可用性表，TPC確定合適的信道，但它請求RCU完成實際信道預定。在步驟SS12中，RCU作出關於資源預定的決定，並將該決定發送給下行鏈路接口單元DL_IU(本例中為DVB接口單元)。步驟SS14和SS16是相應的確認。
步驟SS18和SS20涉及尋呼移動節點MN。如果MN沒有在所選載體或信道中工作，那麼，需要尋呼它。在步驟SS18中，通過上行鏈路接口單元UL_IU(本例中為GPRS接口單元)尋呼MN。步驟SS20是來自MN的尋呼響應。
在步驟SS22中，給MN的第一個用戶數據分組被轉發到下行鏈路接口單元DL_IU。在步驟SS24中，DL_IU檢查到接收者的COA被授權並且資源預定有效。在步驟SS26中，DL_IU將第一個用戶數據分組轉發給MN。在步驟SS28中，MN注意到來自CN的輸入數據分組，並用移動性捆綁COA(MN)＝COA(IU-MN)來響應。換言之，該COA與DL_IU有關。子網前綴與DL_IU相同，而地址的第二部分是MIN。在步驟SS30中，CN更新MN的移動性捆綁。在步驟SS32中，CN開始將MN終端數據分組直接發送給DL_IU，從而繞過插入的單元(HRU、HA和TPC)，實際上，在步驟SS28中接收到MN的更新移動性捆綁之前，CN可能已發送了一個以上的分組，在這種情況下，TPC可能必須將一個以上的分組發送到MN。
在步驟SS34中，如果同一CN需要開放MN的另一個會話，並且新會話要求極力業務(無需資源預定)，那麼，就象步驟SS32中的數據那樣發送新會話的數據(最終步驟如虛線箭頭所示)。然而，如果新會話要求保證的業務(它本身需要資源預定)，那麼，將新會話的第一個分組從DL_IU發送到TPC，如步驟SS36中所示。在步驟SS38中，TPC為第二會話進行資源預定。這一步驟包括詳細步驟SS10-SS16。在步驟SS40中，將第二會話的第一個數據分組發給MN。在步驟SS42中，將第二會話的後續分組發給MN。
結束會話無需顯式消息。如果預定時間內沒有MN終端分組，那麼IU可以簡單地從其高速緩存中刪除與該MN有關的信息，並將這一操作通知TPC。MN可以保留一個類似的定時器。如果在定時器計滿之前它沒有接收到分組，那麼，MN停止監視用戶數據的廣播載體。如果當定時器將要計滿時MN仍然期待著數據，那麼，MN可以請求IU暫定時伸時限。IU可以接受或拒絕這一請求。
為了節省可攜式移動節點的電池，移動節點最好一次只監視一種載體(網絡)。例如，與移動節點有關的用戶數據可以包括一種預設的載體，比如GSM或UMTS。應在這種載體中尋呼移動節點。可以通過發送一種修改的尋呼消息(它指示所選的載體類型、信道、可能的解密數據等)來命令移動節點監視所選的載體類型。或者，可以在單獨的消息(比如數據呼叫等)中發送這種信息。
DxB微小區體系結構圖8說明了蜂窩式廣播網絡。針對DxB網絡中的數據廣播已對蜂窩式廣播網絡概念作了介紹。該概念包括了一些DxB微小區。在諸如百貨商店、超級市場等的某些區域中，DxB網絡可包括兩個相互重疊的小區結構。這些區域由稱為宏小區的普通DxB小區81所覆蓋，和由稱為微小區的較小小區82至85所覆蓋。這些微小區提供了根據特殊場所定製的內容。為了優化這種微小區場所的網絡體系結構，本發明的一種優選實施方式引入兩個新的單元，即集合接口單元AIU和廣播路由器BR。每個廣播路由器BR都與單個微小區發射機連接。它將IP數據壓縮成適合於DxB載體的協議。若干個廣播路由器通過單個集合接口單元AIU連接到MBN骨幹。AIU不僅可作為這些BR的路由器，而且還可作為集中資源管理單元。使用AIU和BR可以減少與資源管理有關的密鑰管理負載和信令。
圖9說明了圖8中所示的系統中的分組路由選擇和各種數據結構。集合接口單元AIU包括一個信道分配表CAT，該表具有廣播路由器BR和信道的每種組合的資源項目。CAT表可以用適當的度量規則來表示資源的使用情況。信道標識符Ch1-Chn可以表示物理信道，比如DVB-T網絡中的幾個8MHz信道。每個廣播路由器BR1-BRn都包括一個信道變換表CMT1、CMT2等等。這些信道變換表將移動節點的轉交地址COA變換成信道標識符。標號91-9n代表一個AIU之下的微小區。x和y是兩個在1-n範圍內的指數。移動節點MN在小區9y中。標號95代表到達AIU的一個數據分組。該數據分組的標題將COA示為COA(BRx_MN)，這表示BRx子網前綴加上移動節點的MIN。當AIU需要接收來自其他單元(比如TPC)的信令分組時，只使用AIU本身的IP位址IP(AIU)，但不使用這一地址來向MN發送數據。AIU使用CAT表將數據分組95轉換成其標題指示了BRy的COA的數據分組96，在這種情況下可以查出MN的位置。BRy使用其信道變換表CMT將數據分組96轉換成數據分組97，該數據分組97是DxB分組中所壓縮的IP分組。換言之，數據分組97除了IP標題外還有一個DxB標題。
縮寫(有些是非正式的)ACAL可用轉交地址表AIU集合接口單元APL接入許可表BB骨幹網BG邊界網關BN載體網絡BR廣播路由器CN對應節點CAT/CMT信道分配/變換表COA轉交地址DL下行鏈路DxBDAB或DVB
FW防火牆HA本地代理HAN本地管理節點HRU本地註冊單元IP網際協議IU接口單元MACMBN認證中心MB移動性捆綁MBN多載體網絡MBN_TCMBN業務級別MHAMBN本地代理MINMBN接口號MMU移動性管理單元MN移動節點PDP分組數據協議QMTCQoS到MBN_TPCQoS服務質量RMU資源管理單元SSN業務支持節點THPT業務處理策略表TPC業務量策略控制器UL上行鏈路參考文獻1.MEMO網絡文件(統稱為「MEMO概念」)，可從http//memo.lboro.ac.uk中得到。
權利要求
1.一種通過多載體網絡即MBN將數據分組(DP)從移動節點(MN)的對應節點(CN)選擇路由到該移動節點(MN)的方法，MBN包括至少一個上行鏈路載體網絡(GSM，GPRS，UMTS)和至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)，骨幹網包括通向IP網(IPN)的網關裝置(BG/FW)；其特徵在於接收和保存與至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)有關的資源可用性信息(RR12)；接收和保存與移動節點有關的用戶優選信息(QMTC)；保存與MBN有關的業務量策略信息(THPT)；在集中式業務量策略控制器(TPC)中，將用戶優選信息(QMTC)、業務量策略信息(THPT)和資源可用性數據(RR12)組合成路由選擇表(ACAL)，並利用該路由選擇表(ACAL)將新會話的一個或幾個初始數據分組從對應節點(CN)選擇路由(SS26)到移動節點(MN)；執行移動節點(MN)與對應節點(CN)之間的捆綁更新，這樣，正在進行的會話的後續分組就可以繞過業務量策略控制器。
2.一種通過多載體網絡即MBN將數據分組(DP)從移動節點(MN)的對應節點(CN)選擇路由到該移動節點(MN)的方法，MBN包括至少一個上行鏈路載體網絡(GSM，GPRS，UMTS)和至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)，骨幹網包括通向IP網(IPN)的網關裝置(BG/FW)；其特徵在於將與集中式業務量策略控制器(TPC)有關的地址(202)作為移動節點的轉交地址存儲到其本地代理(HA)中；將最初的數據分組通過本地代理和集中式業務量策略控制器選擇路由(SS4，SS6)到為該移動節點服務的載體網絡接口單元(DL_IU)；響應所述路由選擇，將載體網絡接口單元的地址(214)作為移動節點的轉交地址存儲到對應節點(CN)中；響應所述更新，將後續數據分組從對應節點(CN)選擇路由(SS32，SS34，SS42)到載體網絡接口單元(DL_IU)，從而繞過本地代理(HA)和集中式業務量策略控制器。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，選擇路由最初的數據分組包括如下步驟判斷數據分組的標題是否指示保證的業務；如果是，則在下行鏈路載體網絡(DxB)中預定必要的資源。
4.多載體網絡即MBN的一種骨幹網(BB)，用於將數據分組(DP)從移動節點(MN)的對應節點(CN)選擇路由到該移動節點(MN)，MBN包括至少一個上行鏈路載體網絡(GSM，GPRS，UMTS)和至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)，該骨幹網包括通向IP網(IPN)的網關裝置(BG/FW)；其中，MBN包括本地代理功能(HA，HAN)或者操作上與本地代理功能(HA，HAN)連接；其特徵在於接入控制節點組(MAC)，用於通過骨幹網(BB)集中同意或拒絕移動節點(MN)對業務的權利，和用於存儲與移動節點有關的用戶優選信息(QMTC)；業務支持節點組(SSN)，用於-業務量策略(THPT)的集中管理和分配；-集中移動性管理，以便管理各下行鏈路載體網絡(DxB)中移動節點的移動性；-集中資源控制，以便作出各下行鏈路載體網絡(DxB)中資源預定的決定；和接口單元組(IU)，用於作為通向至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)的接口和用於執行該至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)中資源預定的決定。
5.多載體網絡即MBN的骨幹網(BB)的一種業務支持節點組SSN，用於將數據分組(DP)從移動節點(MN)的對應節點(CN)選擇路由到該移動節點(MN)，MBN包括至少一個上行鏈路載體網絡(GSM，GPRS，UMTS)和至少一個蜂窩式下行鏈路載體網絡(DxB)，該骨幹網包括通向IP網(IPN)的網關裝置(BG/FW)和至少一個通向各下行鏈路載體網絡(DxB)的下行鏈路接口單元(DxB_IU)；其特徵在於用於接收與移動節點有關的用戶優選信息(QMTC)的裝置；移動性管理單元(MMU)，用於至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)中的移動節點的集中移動性管理；裝置(TPC，RCU，MMU)，用於保存資源可用性數據(RR12)和發出與所述至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)有關的資源預定命令(SS12)；裝置(TPC)，用於將業務量策略信息(THPT)、所述用戶優選信息(QMTC)和所述資源可用性數據(RR12)組合成路由選擇表(ACAL)，和根據所述路由選擇表選擇新會話的一個或幾個初始數據分組的路由；和用於將資源預定決定(SS12)發送到至少一個下行鏈路接口單元(DxB_IU)的裝置。
6.如權利要求5所述的業務支持節點組(SSN)，其特徵在於，路由選擇表(ACAL)將至少一個IP位址變換成該至少一個下行鏈路載體網絡(DxB)中的一種小區/信道組合。
7.一種接口單元組(DxB_IU)，作為多載體網絡的骨幹網(BB)與下行鏈路載體網絡(DxB)的接口，用於將數據分組(DP)選擇路由到下行鏈路載體網絡中的移動節點(MN)；其特徵在於用於將移動節點(MN)的最初接入請求(RR2)傳遞到接入控制節點組(MAC)的裝置，該接入控制節點組控制對骨幹網(BB)中的和通過該骨幹網(BB)的業務的接入；資源監視單元(RMU)，用於接收和執行與下行鏈路載體網絡(DxB)有關的資源預定決定(SS12)；接口裝置(DxB_IU)，用於根據所述與具體移動節點相關的業務量策略(QMTC)將數據分組選擇路由到移動節點(MN)；與該接口裝置(DxB_IU)緊密結合的資源管理單元(RMU)，用於執行資源預定決定(SS12)。
8.如權利要求7所述的接口單元組(DxB_IU)，其特徵在於，每個接口單元都確定一個網際協議子網，該子網包括所討論的接口單元之下的所有小區。
9.如權利要求7或8所述的接口單元組(DxB_IU，AIU，BR)，其特徵在於，裝置(AIU，BR)，用於支持DAB和/或DVB網絡中的多個地理上相互重疊的小區結構(81；82-85)。
10.移動節點(MN)，其特徵在於通向多個不同的載體網絡(BN)的無線接口裝置，其中至少一個載體網絡是一種廣播網絡；註冊裝置，用於利用一個控制所述多個不同的載體網絡的骨幹網(BB，MAC)進行註冊；和移動性捆綁更新裝置，根據所述註冊裝置，用於通過骨幹網更新移動節點的移動性捆綁。
全文摘要
一種通過多種載體網絡即MBN將數據分組(DP)從移動節點(MN)的對應節點(CN)發送到該移動節點(MN)的方法。MBN包括上行鏈路載體網絡(GSM，GPRS，UMTS)和下行鏈路載體網絡(DxB)。這種方法包括1)將與集中式業務量策略控制器(TPC)有關的地址(202)作為移動節點的轉交地址存儲到其本地代理(HA)中；2)將最初的數據分組通過本地代理和集中式業務量策略控制器發送到為該移動節點服務的載體網絡接口單元(DxB_IU，DL_IU)；3)將載體網絡接口單元的地址(214)作為移動節點的轉交地址存儲到對應節點(CN)中；4)將後續數據分組從對應節點(CN)發送到載體網絡接口單元(DxB_IU，DL_IU)，從而繞過本地代理(HA)和集中式業務量策略控制器。
文檔編號H04W88/06GK1522547SQ01808815
公開日2004年8月18日 申請日期2001年3月29日 優先權日2000年3月31日
發明者徐霖, 託妮·派拉, 霖 徐, 派拉 申請人:諾基亞公司