從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法及設備的製作方法

2023-05-25 10:00:41

專利名稱：從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明實施例涉及通信技術領域，特別涉及一種從非WiFi網絡向WiFi網絡切換 的處理方法及設備。
背景技術：
WiFi是一種無線區域網技術，同時也適用於無線寬帶接入，目前全球有大量的 WiFi熱點在運行，提供了免費或者付費的無線上網服務，WIMAX是一種無線寬帶接入技術， 也是第三代無線通信技術的國際標準之一，全球有眾多的運營商使用非WiFi網絡，如採用 WIMAX技術建設的無線寬帶接入網絡。其中WiFi技術具有布網速度快、成本低、帶寬更高、 使用頻譜無需授權的特點，但覆蓋範圍小。WiMAX技術的覆蓋範圍大，同時在大覆蓋範圍內 用戶增多時，平均每個用戶的帶寬下降。將WiFi作為WiMAX的補充，在室內WiMAX信號弱、 或人口稠密的地點使用WiFi熱點，將是不錯的選擇。非WiFi網絡(如WiMAX)和WiFi兩 個接入網絡之間進行無縫切換是目前研究較多的課題。所謂的無縫切換，是指在切換接入 點(Access Point, AP)，例如不同的WiMAX基站之間，或WiMAX基站和WiFi熱點之間切換 的速度要快，並且保證切換的平滑(低丟包率)。對於數據業務而言，還要保證數據的完整 性(不丟包)。現有技術中WIFI接入網(Access Network,以下簡稱AN)接入WiMAX網絡 時，WiFi AN通過互通功能實體(Interworking，以下簡稱IWK)與WiMAX的連接服務網 絡(Connection Service Network,以下簡稱CSN)相連。WiFi 信令前轉功能(Signal Forwarding Function,以下簡稱SFF)實體用來支持從WiMAX接入服務網絡(Access Service Network，以下簡稱ASN)向WiFi AN的單射頻切換，它作為一個虛擬AP或者單純 的信令轉發實體而工作，這個功能實體可能位於IWK上，也可能獨立於IWK之外。WiFi SFF 支持L3隧道，用戶終端通過WiMAX接入與其通信，以實現WiFi網絡的預認證，以及WiMAX 向WiFi的切換。將來接入WiMAX連接服務網絡CSN的WiFi AN的架構可能多種多樣，有的WiFi AN 內的AP只支持802. 11-2007標準，有的則支持802. Ilr標準；有的WiFiAN內部的AP自帶認 證器，可稱之為胖AP，有的則自身不帶認證器，而使用接入控制器(Access Controller，以 下簡稱AC)上的認證器，可稱之為瘦AP。因此可將把WiFi AN的架構分成四類第一類為 支持802. 11-2007的胖AP ；第二類為支持802. 11-2007的瘦AP+AC ；第三類為支持802. Ilr 的胖AP ；第四類為支持802. Ilr的瘦AP+AC。現有技術中支持Wimax和WiFi的多模終端，同時只能使用一種射頻進行通信，即 在WiMAX通信時不能使用WiFi，在使用WiFi時不能使用WiMAX，這種工作模式叫做單射頻 (Single Radio)。工作在single radio模式下的多模終端，從非WiFi接入網向WiFi AN 進行切換的時候，當目標WiFi AN的架構多種多樣時，現有技術沒有提供相應的切換技術方案。

發明內容
本發明實施例的目的是提供一種從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法及設 備，以支持非WiFi網絡向多種架構的WiFi接入網的切換。本發明實施例提供了一種從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法，包括接收用戶設備通過所述非WiFi網絡發送的關聯請求消息，根據所述關聯請求消 息判斷所述WiFi網絡的類型；在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第一網絡類型時，執 行第一網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收所述用戶設備發 送的預認證請求，並執行預認證處理；在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第二網絡類型時，執 行第二網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收所述用戶設備發 送的快速遷移請求消息，並執行快速遷移處理。本發明實施例還提供了一種WiFi信令前轉功能實體，包括接收模塊，接收用戶設備通過非WiFi網絡發送的關聯請求消息，根據關聯請求消 息判斷所述WiFi網絡的類型；第一處理模塊，用於在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為 第一網絡類型時，執行第一網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理， 接收所述用戶設備發送的預認證請求，並執行預認證處理；在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第二網絡類型時，執 行第二網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收所述用戶設備發 送的快速遷移請求消息，並執行快速遷移處理。本發明實施例還提供了一種通信系統，包括上述的WiFi信令前轉功能實體。本實施例中提供的從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法、WiFi信令前轉 功能實體以及通信系統，通過接收用戶設備通過所述非WiFi網絡發送的關聯請求消息，並 根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的類型，在所述WiFi網絡為第一網絡類型或者 第二網絡類型時，由WiFi SFF模擬相應網絡的胖接入點功能進行處理，完成用戶設備從非 WiFi網絡向WiFi網絡的完成認證和入網切換，能夠實現在存在多種類型WiFi網絡時用戶 設備從非WiFi網絡向WiFi網絡的切換。


圖1為本發明從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法實施例的流程示意圖
圖2為本發明實施例中WiMAX向WiFi AN切換的過程示意圖3為本發明實施例中用戶設備和虛擬AP進行開放系統認證過程示意圖4為本發明第一具體實施例的流程示意圖5為本發明第二具體實施例的流程示意圖6為本發明第三具體實施例的流程示意圖7為本發明第四具體實施例的流程示意圖8為本發明WiFi信令前轉功能實體實施例的結構示意圖9為本發明實施例中接收模塊的結構示意圖10為本發明實施例中第一處理模塊的結構示意圖；圖11為本發明實施例中第二處理模塊的結構示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。本發明實施例提供了一種從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法，圖1為本 發明從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法實施例的流程示意圖，如圖1所示，包括如 下步驟步驟101、接收用戶設備通過所述非WiFi網絡發送的關聯請求消息，根據所述關 聯請求消息判斷所述WiFi網絡的類型；步驟102、在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第一網絡類 型時，執行第一網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收所述用 戶設備發送的預認證請求，並執行預認證處理；步驟103、在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第二網絡類 型時，執行第二網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收所述用 戶設備發送的快速遷移請求消息，並執行快速遷移處理。本實施例中提供的網絡切換處理方法，接收用戶設備通過所述非WiFi網絡發送 的關聯請求消息，並根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的類型，在所述WiFi網絡為 第一網絡類型或者第二網絡類型時，由WiFi SFF模擬相應網絡的胖接入點功能進行處理， 完成用戶設備從非WiFi網絡向WiFi網絡的完成認證和入網切換，能夠實現在存在多種類 型WiFi網絡時用戶設備從非WiFi網絡向WiFi網絡的切換。在上述實施例中，根據關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的類型可以包括判斷 所述關聯請求消息中是否包括移動域信息元素MDIE，或者強安全網絡信息元素(Robust Security Network Information Element，以下簡稱RSNIE)的欄位中是否包含第二網絡 類型的相關信息；若未包括MDIE，且RSOTE的欄位中不包含第二網絡類型的特徵信息，則所 述WiFi網絡的網絡類型為所述第一網絡類型；若包括MDIE，或者RSNIE的欄位中包含第二 網絡類型的特徵信息則所述WiFi網絡的網絡類型為所述第二網絡類型。且上述實施例中的非WiFi網絡可以為WiMax網絡，第一網絡類型可以為支持 802. 11-2007協議的WiFi網絡類型；第二網絡類型可以為支持802. Ilr協議的WiFi網絡 類型。上述實施例的步驟101之前還可以包括如下步驟通過所述非WiFi網絡建立與用 戶設備之間的數據傳輸隧道，在建立了上述用戶設備與WiFi SFF之間的數據傳輸隧道後， 接收用戶設備發送的關聯請求消息可具體為接收用戶設備通過所述數據傳輸隧道發送的 關聯請求消息。本發明上述實施例的步驟102中的執行第一網絡類型對應的胖接入點功能完成 用戶設備的初始入網處理可以具體為按所述第一網絡類型的規範對所述用戶設備進行EAP認證，並建立所述用戶設備 與所述胖接入點的認證器之間的成對臨時密鑰(Pairwise TemporalKey，以下簡稱PTK)；所述執行第二網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理包
7括按所述第二網絡類型的規範對所述用戶設備進行EAP (Extensible Authentication Protocol)認證，並建立所述用戶設備與所述胖接入點的認證器之間的成 對臨時密鑰PTK。上述的接收用戶設備發送的預認證請求，並執行預認證處理可以具體為接收用戶設備發送的包括目標接入點的基本服務集標識的區域網可擴展認證協 議(Extensible Authentication Protocol over LAN,EAP0L)啟動開始或者 START)消息；根據所述基本服務集標識獲取所述目標接入點對應的認證器的地址；建立與所述認證器的隧道並中轉用戶設備和所述目標接入點對應的認證器之間 的EAP認證數據，建立用戶設備與所述目標接入點之間的成對主密鑰(Pairwise Master Key,以下簡稱PMK)安全聯盟(Security Alliance,以下簡稱SA)。在上述建立用戶設備與目標接入點之間的PMK SA之後的步驟之後還可以包括用 戶設備和目標接入點執行重關聯處理，以完成用戶設備在目標接入點上的入網的步驟，具 體可以為所述目標接入點接收用戶設備發送的攜帶所述PMK的PMK標識(ID)的重關聯消 息，所述目標接入點將所述PMK與自身存儲的PMK匹配後，根據所述PMK與所述用戶設備進 行4次握手生成與所述用戶設備間的臨時成對密鑰PTK。另外在圖1所示實施例的步驟103中，所述WiFi網絡的網絡類型為第二網絡類型 時，即可以為支持802. Ilr協議的WiFi網絡類型時，接收所述用戶設備發送的快速遷移請 求消息，並執行快速遷移處理可以包括接收用戶設備發送的包括目標接入點的基本服務 集標識的快速遷移請求消息；根據所述基本服務集標識，將所述快速遷移請求消息轉發給 所述目標接入點；接收目標接入點返回的快速遷移響應消息並通過隧道轉發給用戶設備。 且上述的根據基本服務集標識，將所述快速遷移請求消息轉發給所述目標接入點可以包括 兩種情況根據所述基本服務集標識獲取IP位址，一是針對目標接入點是胖AP的情況，上 述IP位址為所述目標接入點的IP位址；二是針對目標接入點為瘦AP的情況，即上述IP地 址為接入控制器AC的IP位址；繼續判斷是否存在與所述IP位址對應的設備間的數據傳輸 隧道；若無，則需要建立與所述IP位址對應的設備之間的數據傳輸隧道，並通過所述數據 傳輸隧道將所述快速遷移請求消息轉發給所述IP位址對應的設備，當所述IP位址對應的 設備為AC時，由AC將所述快速遷移請求消息轉發給所述目標接入點。另外還需要將所述 目標接入點根據所述遷移請求消息返回的快速遷移響應消息(直接來自該目標接入點或 者來自目標接入點經AC轉發)通過隧道轉發給用戶設備。在上述執行快速遷移處理之後，上述方法還可以包括用戶設備通過空口向目標 接入點發送重關聯請求消息，所述目標接入點返回重關聯響應消息。圖2為本發明實施例中WiMAX向WiFi AN切換的過程示意圖，本實施例是工作在 單射頻模式下的多模終端，當前採用WiMAX的接入技術，通過WiMAX接入網接入到WiMAX的 核心網。當滿足一定的觸發條件時，需要切換到WiFi的接入方式，即切換到通過WiFi接入 網接入到WiMAX核心網。上述的觸發條件，可以是終端發現WiMAX的信號較弱，自動決定向 WiFi接入網切換，或者用戶主動操作切換到WiFi接入網，也可能是網絡要求終端向WiFi接 入網切換。如圖2中所述，圖中曲線1表示終端通過WiMAX接入網接入到WiMAX核心網時的數據路徑，即終端通過WiMAX空口連接到WiMAX基站，經過WiMAX接入網的網關連接到WiMAX 核心網的移動IP家鄉代理。曲線2表示終端切換到WiFi接入網之後的數據路徑，即終端 通過WiFi空口連接到WLAN的接入點AP，經過WLAN的上行路由結點或者接入控制器AC連 接到WiMAX核心網的移動IP家鄉代理。需要說明的是，本實施例中提到的連接不是指物理 上的連接，而是指拓撲上的通路，例如曲線2從WLAN到WiMAX核心網時中間可能經過一段 網際網路或局部交換網絡，曲線1和曲線2在到達家鄉代理之前都可能先經過WiMAX核心網 的其它路由結點，曲線1和曲線2在到達家鄉代理後會繼續向外延伸，最終實際上是所述終 端和遠處另外一個終端或網絡上的一個業務伺服器通信。當終端從WiMAX接入網切換到WiFi接入網時，因為終端是工作在單射頻模式下， 所以終端會關閉WiMAX射頻並打開WiFi射頻。終端可以先關閉WiMAX射頻再打開WiFi射 頻，這種方式是嚴格的單收單發模式，即任何時候只會有一個射頻電路在工作。終端也可以 先打開WiFi射頻再關閉WiMAX射頻，在關閉WiMAX射頻之前，WiFi射頻僅作收聽工作，這就 是雙收單發模式，也屬於單射頻工作模式。雙收單發的工作模式可以使得終端在決定切換 之前先偵聽一下WiFi信號，以便終端可以判斷是否可向WiFi切換。不管是單收單發還是雙 收單發，終端一旦決定通過WiFi射頻發送信息，就必須關閉WiMAX射頻，至少是禁止WiMAX 射頻的發送。本發明技術方案中，WiFi SFF作為一個虛擬AP而工作，用戶設備通過WiMAX接入 路徑，與虛擬AP建立一個隧道，在隧道中用戶設備與這個虛擬AP完成WiFi的入網過程，用 戶設備與虛擬AP在隧道中進行的入網過程可如圖3所示，首先用戶設備和虛擬AP進行開 放系統認證過程，用戶設備向虛擬AP發送802. 11認證請求，虛擬AP向用戶設備返回關聯 響應，這個過程實際上並沒有進行認證，真正的認證過程是下面的802. Ix EAP認證過程。認 證請求及認證響應之後，用戶設備向虛擬AP發送關聯請求消息，虛擬AP可以根據這個請求 消息中攜帶的參數判斷用戶設備的目標WiFi AN的協議類型(802. 11-2007還是802. llr) 0 如果關聯請求參數中攜帶有MDIE，則表示目標WiFi AN是支持802. Ilr的網絡，否則就是僅 支持802. 11-2007的網絡。除了通過判斷是否攜帶MDIE，還可以通過判斷關聯請求消息中 的強安全網絡信息元素RSNIE的欄位中是否包含802. Ilr的相關信息來決定WiFi AN是支 持 802. 1 Ir，還是僅支持 802. 11-2007 的網絡。RSNIE 中的 AKM Suite Count 欄位與 PKMID Count欄位可以顯示WiFi AN是支持802. 1 Ir，還是僅支持802. 11-2007。隨後AP向用戶設 備返回關聯響應，並進行用戶設備與AP之間的802. xEAP認證，經過4次握手建立成對臨時 密鑰PTK，最後打開受控埠，開始安全會話，本實施中WiFi SFF根據預接入的目標網絡的 協議類型來決定啟用模擬相應協議的胖AP。如下分四種情況對本發明上述實施裡進行說明，圖4為本發明第一具體實施例的 流程示意圖，本實施例中是以WiFi SFF模擬胖AP服務於支持802. 11-2007的胖AP構成的 WiFi AN為例，如圖4所示，包括如下步驟步驟201、用戶設備尋找可用的WiFi SFF，如果這個過程在用戶設備初始入網時已 經完成，則此步驟不需要；步驟202、用戶設備和WiFi SFF之間建立隧道，以傳遞802. 11的MAC幀。隧道建 立之後，WiFi SFF作為一個虛擬AP工作，它與用戶設備之間的報文採用隧道傳遞，隧道內 傳遞的數據格式可以為IP位址頭(IPheader)、隧道頭(Tunnel header)和802. IlMAC幀(802. IlMAC Frame)，其中的IP位址是可在公網尋址的WiFi SFF的IP位址，及用戶設備 的IP位址；Tunnel header取決於採用的隧道協議，如果使用通用路由封裝協議(Generic Routing Encapsulation,以下簡稱GRE)，則為 GRE header ；802. IlMAC Frame 為用戶設備 的WiFi模塊以及WiFi SFF產生的802. 11格式的MAC幀；步驟203、用戶設備在虛擬AP上完成WiFi網絡的初始入網過程。首先用戶設備和 虛擬AP之間進行開放系統認證。開放系統認證由兩個消息組成，用戶設備向虛擬AP發送 一個包含自身ID的請求消息，虛擬AP直接回送一個成功的響應消息。之後用戶設備向虛 擬AP發送關聯請求消息，虛擬AP發現關聯請求消息中未攜帶MDIE，或者強安全網絡信息元 素RSNIE的欄位中不包含802. Ilr的特徵信息，因此啟動模擬支持802. 11-2007的胖AP的 處理流程。之後用戶設備和WLAN接入網的認證器之間進行802. Ix EAP認證。用戶設備將 認證報文通過隧道傳遞給虛擬AP的認證器，用戶設備和認證伺服器之間建立了主會話密 鑰(Master Session Key，MSK)。認證伺服器將MSK傳遞給認證器。用戶設備和認證器之 間進行4次握手，建立PTK (成對臨時密鑰)；步驟204、用戶設備在虛擬AP上完成入網過程後，根據802. 11-2007規範中的預 認證過程與目標AP進行預認證過程。首先用戶設備利用與虛擬AP的認證器建立的PTK向 虛擬AP發送802. IX EAPOL-Start消息，MAC幀中的DA(目標地址)填目標AP的基本服務 集標識(Basic Service SetIdentif ier，以下簡稱BSSID)，RA (接收器地址)填寫虛擬AP 的MAC地址。WiFi SFF(即虛擬AP)根據DA的BSSID，查詢到它對應的認證器的IP位址。 然後與這個IP位址的認證器建立隧道，進行認證數據的交互。預認證完成後的結果就是用 戶設備和目標AP之間建立了 PMK SA ；步驟205、用戶設備和WiFi SFF之間的隧道拆除；步驟206、用戶設備關閉WiMAX射頻模塊，開啟WiFi射頻模塊；步驟207、用戶設備與目標AP完成重關聯過程。用戶設備的Reassociation Request中的RSNIE中包含步驟204中建立的PMK的PMKID，目標AP在自身緩存中搜索到 這個PMK之後，雙方進行4次握手，獲取到PTK，從而完成在目標AP的入網過程；步驟208、用戶設備進行MIP註冊過程；步驟209、用戶設備向WiFi SFF發送切換完成指示消息，觸發釋放WiMAX接入網絡 的相關資源。本發明實施例提供了一種用戶設備由WiMAX接入網絡向支持802. 11-2007協議的 WiFi網絡切換的流程，其中WiFi SFF模擬胖AP協助用戶設備的入網認證和切換。圖5為本發明第二具體實施例的流程示意圖，本實施例中是以WiFi SFF模擬胖AP 服務於支持802. 11-2007的瘦AP+AC構成的WiFi AN為例，如圖5所示，包括如下步驟步驟301、用戶設備尋找可用的WiFi SFF，如果這個過程在用戶設備初始入網時已 經完成，則此步驟不需要；步驟302、用戶設備和WiFi SFF之間建立隧道，以傳遞802. 11的MAC幀。隧道 建立之後，WiFi SFF作為一個虛擬AP工作，它與用戶設備之間的報文採用隧道傳遞，隧道 內傳遞的數據格式可以為IP位址頭(IPheader)、隧道頭(Tunnel header)和802. IlMAC 幀(802. IlMAC Frame)，其中的IP位址是可在公網尋址的WiFi SFF的IP位址，及用戶設 備的IP位址；Tunnel header取決於採用的隧道協議，如果使用GRE，則為GREheade r ；802. IlMAC Frame為用戶設備的WiFi模塊以及WiFi SFF產生的802. 11格式的MAC幀；步驟303、用戶設備在虛擬AP上完成WiFi網絡的初始入網過程。首先用戶設備 和虛擬AP之間進行開放系統認證。開放系統認證由兩個消息組成，用戶設備向虛擬AP發 送一個包含自身ID的請求消息，虛擬AP直接回送一個成功的響應消息。之後用戶設備向 虛擬AP發送關聯請求消息，虛擬AP發現關聯請求消息中未攜帶MDIE，因此啟動模擬支持 802. 11-2007的胖AP的處理流程。之後用戶設備和WLAN接入網的認證器之間進行802. Ix EAP認證。用戶設備將認證報文通過隧道傳遞給虛擬AP的認證器，用戶設備和認證伺服器 之間建立了 MSK (主會話密鑰)。認證伺服器將MSK傳遞給認證器。用戶設備和認證器之間 進行4次握手，建立PTK (成對臨時密鑰)。步驟304、用戶設備在虛擬AP上完成入網過程後，根據802. 11-2007規範中的預認 證過程與目標AP進行預認證過程。首先用戶設備向虛擬AP發送802. IX EAPOL-Start消 息，MAC幀中的DA (目標地址)填目標AP的BSSID，RA (接收器地址)填寫虛擬AP的MAC 地址。WiFi SFF根據DA的BSSID，查詢到它對應的認證器的IP位址。然後與這個IP位址 的認證器建立隧道，進行認證數據的交互。此處AC+AP的認證過程與胖AP的認證過程稍有 不同，由於認證器在AC上，而AC沒有WiFi的MAC地址，因此送往AC認證器的MAC幀要經 由AC先送到目標AP，AP處理之後在送回AC。預認證完成後的結果就是用戶設備和target AP之間建立了 PMK SA。步驟305、用戶設備和WiFi SFF之間的隧道拆除；步驟306、用戶設備關閉WiMAX射頻模塊，開啟WiFi射頻模塊；步驟307、用戶設備與目標AP完成重關聯過程。用戶設備的Reassociation Request中的RSNIE中包含步驟304中建立的PMK的PMKID，目標AP在自身緩存中搜索到 這個PMK之後，雙方進行4次握手，獲取到PTK，從而完成在目標AP的入網過程；步驟308、用戶設備進行MIP註冊過程；步驟309、用戶設備向WiFi SFF發送切換完成指示消息，觸發釋放WiMAX接入網絡 的相關資源。本發明實施例提供了一種用戶設備由WiMAX接入網絡向支持802. 11-2007協議的 WiFi網絡切換的流程，其中WiFi SFF模擬瘦AP+AC協助用戶設備的入網認證和切換。圖6為本發明第三具體實施例的流程示意圖，本實施例中是以WiFi SFF模擬胖AP 服務於支持802. Ilr的胖AP構成的WiFi AN為例，如圖6所示，包括如下步驟步驟401、用戶設備尋找可用的WiFi SFF，如果這個過程在用戶設備初始入網時已 經完成，則此步驟不需要；步驟402、用戶設備和WiFi SFF之間建立隧道，以傳遞802. 11的MAC幀。隧道建 立之後，WiFi SFF作為一個虛擬AP工作，它與用戶設備之間的報文採用隧道傳遞，隧道內 傳遞的數據格式可以為IP位址頭(IPheader)、隧道頭(Tunnel header)和802. IlMAC幀 (802. IlMAC Frame)，其中的IP位址是可在公網尋址的WiFi SFF的IP位址，及用戶設備的 IP位址；Tunnel header取決於採用的隧道協議，如果使用GRE，則為GREheader ；802. IlMAC Frame為用戶設備的WiFi模塊以及WiFi SFF產生的802. 11格式的MAC幀；步驟403、用戶設備在虛擬AP上完成WiFi網絡的初始入網過程。首先用戶設備和 虛擬AP之間進行開放系統認證。開放系統認證由兩個消息組成，用戶設備向虛擬AP發送一個包含自身ID的請求消息，虛擬AP直接回送一個成功的響應消息。然後用戶設備和虛擬 AP建立關聯，此關聯請求消息和響應中包含移動域標識MDID，標誌著這是在支持802. Ilr 的網絡的關聯。SFF可以根據MDID獲知該網絡為胖AP的架構。SFF上配置有其支持的 各WiFi AN的信息，比如各AN的每個AP的ROKH-ID及RlKH-ID。本實施例中的R OKH和 RlKH為802. Ilr的AP上的密鑰管理有兩個組件，其中KH為密鑰持有者(Key Holder)的縮 寫，ROKH-ID和RlKH-ID是每個AP上的兩個KH的唯一標識符。用戶設備將認證報文通過 隧道傳遞給虛擬AP的認證器，認證器再將報文送到認證伺服器，通過認證伺服器進行認證 過程。認證通過後，用戶設備和認證伺服器之間建立了 MSK(主會話密鑰)。認證伺服器將 MSK傳遞給認證器。之後用戶設備和認證器之間按照802. Ilr定義的過程，產生PMK-RO與 PMK-Rl。在PMK-Rl的基礎上，用戶設備和認證器之間進行4次握手，建立PTK (成對臨時密 鑰)。計算出PMK-RO後，再使用各AP的R1KH-ID，可以為各AP計算出PMK-Rl並傳遞給它 們，以便後面的切換過程快速產生PTK ；步驟404、用戶設備利用與虛擬AP間建立的PTK請求從虛擬接入點切換到真實的 目標接入點。即用戶設備利用與虛擬AP間建立的PTK向虛擬AP發送快速遷移請求消息， 該請求消息中含有目標接入點的BSSID，WiFiSFF查詢這個BSSID對應的認證器的IP地 址(就是目標AP的地址)，虛擬AP通過DS (Distribution system)將請求轉發給目標遷 移AP ；目標AP收到請求後，返回快速遷移響應消息，同樣經過虛擬AP送給用戶設備。請求 消息中包含 STA address, Target AP address, RSNIE [PMKROName]，MDIE, FTIE [SNonce]， ROKH-ID，響應消息中包含 STA address, TargetAPaddress, Status, RSNIE[PMKROName]， MDIE, FTIE[ANonce]，SNonce, R1KH-ID, R0KH-ID，通過這對交互消息，用戶設備和目標AP完 成了初步的認證，雙方可以各自算出相同的PTK ；在此步驟中，虛擬AP與用戶設備的交互均 採用步驟403中建立的虛擬AP與用戶設備間建立的PTK進行加密或解密。步驟405、用戶設備和WiFi SFF之間的隧道拆除；步驟406、用戶設備關閉WiMAX射頻模塊，開啟WiFi射頻模塊；步驟407、用戶設備與目標AP完成重關聯過程。採用被動式監聽Beacon (信標)， 或者主動發送Probe request (探測請求)幀，該幀包含期望的BSSID (AP的唯一標識)。通 過Beacon幀或者Probe response (探測響應)幀，用戶設備了解到該BSS (基本服務集) 的工作參數，並與AP建立MAC層的同步。用戶設備與目標AP建立重關聯。重關聯請求和 響應遵循802. Ilr協議的快速遷移過程；步驟408、用戶設備進行MIP註冊過程；步驟409、用戶設備向WiFi SFF發送切換完成指示消息，觸發釋放WiMAX接入網絡 的相關資源。本發明實施例提供了一種用戶設備由WiMAX接入網絡向支持802. Ilr協議的WiFi 網絡切換的流程，其中WiFi SFF模擬胖AP協助用戶設備的入網認證和切換。圖7為本發明第四具體實施例的流程示意圖，本實施例中是以WiFi SFF模擬胖AP 服務於支持802. Ilr的瘦AP+AC構成的WiFi AN為例，如圖7所示，包括如下步驟步驟501、用戶設備尋找可用的WiFi SFF，如果這個過程在用戶設備初始入網時已 經完成，則此步驟不需要；步驟502、用戶設備和WiFi SFF之間建立隧道，以傳遞802. 11的MAC幀。隧道建立之後，WiFi SFF作為一個虛擬AP工作，它與用戶設備之間的報文採用隧道傳遞，隧道內 傳遞的數據格式可以為IP位址頭(IPheader)、隧道頭(Tunnel header)和802. IlMAC幀 (802. IlMAC Frame)，其中的IP位址是可在公網尋址的WiFi SFF的IP位址，及用戶設備的 IP位址；Tunnel header取決於採用的隧道協議，如果使用GRE，則為GREheader ；802. IlMAC Frame為用戶設備的WiFi模塊以及WiFi SFF產生的802. 11格式的MAC幀；步驟503、用戶設備在虛擬AP上完成WiFi網絡的初始入網過程。首先用戶設備和 虛擬AP之間進行開放系統認證。開放系統認證由兩個消息組成，用戶設備向虛擬AP發送 一個包含自身ID的請求消息，虛擬AP直接回送一個成功的響應消息。然後用戶設備和虛 擬AP建立關聯，此關聯請求消息和響應中包含移動域標識MDID (MDIE中的欄位)，標誌著這 是在支持802. Ilr的網絡的關聯。SFF可以根據MDID獲知該網絡為瘦AP+AC的架構。SFF 上配置有其支持的各WiFi AN的信息，比如各AN的每個AP的ROKH-ID及R1KH-ID。用戶 設備將認證報文通過隧道傳遞給虛擬AP的認證器，認證器再將報文送到認證伺服器，通過 認證伺服器進行認證過程。認證通過後，用戶設備和認證伺服器之間建立了 MSK(主會話密 鑰)。認證伺服器將MSK傳遞給認證器。之後用戶設備和認證器之間按照802. Ilr定義的 過程，產生PMK-RO與PMK-Rl。在PMK-Rl的基礎上，用戶設備和認證器之間進行4次握手， 建立PTK(成對臨時密鑰)。計算出PMK-RO後，再使用各AP的R1KH-ID，可以為各AP計算 出PMK-Rl並傳遞給它們，以便後面的切換過程快速產生PTK ；步驟504、用戶設備請求從虛擬接入點切換到真實接入點。用戶設備向虛擬AP發 送快速遷移請求消息，虛擬AP充當RRB (Remote RequestBroker)將請求轉發給目標遷移 AP。由於目標AP掛在AC之下，有可能使用的內網地址，因此快速遷移請求的目的IP位址填 寫的AC的地址，AC再根據報文中的目標AP的BSSID將報文轉發給正確的AP ；目標AP收到 請求後，返回快速遷移響應消息，同樣經過AC及虛擬AP送給用戶設備。請求消息中包含STA address, Target AP address, RSNIE [PMKROName]，MDIE，FTIE[SNonce]，ROKH-ID,響應消息 中包含 STA address, TargetAPaddress，Status, RSNIE [PMKROName]，MDIE, FTIE[ANonce]， SNonce, R1KH-ID，ROKH-ID，通過這對交互消息，用戶設備和目標AP完成了初步的認證，雙 方可以各自算出相同的PTK;步驟505、用戶設備和WiFi SFF之間的隧道拆除；步驟506、用戶設備關閉WiMAX射頻模塊，開啟WiFi射頻模塊；步驟507、用戶設備與目標AP完成重關聯過程。採用被動式監聽Beacon (信標)， 或者主動發送Probe request (探測請求)幀，該幀包含期望的BSSID (AP的唯一標識)。通 過Beacon幀或者Probe response (探測響應)幀，用戶設備了解到該BSS (基本服務集) 的工作參數，並與AP建立MAC層的同步。用戶設備與目標AP建立重關聯。重關聯請求和 相應遵循802. Ilr協議的快速遷移過程；步驟508、用戶設備進行MIP註冊過程；步驟509、用戶設備向WiFi SFF發送切換完成指示消息，觸發釋放WiMAX接入網絡 的相關資源。本發明實施例提供了一種用戶設備由WiMAX接入網絡向支持802. Ilr協議的WiFi 網絡切換的流程，其中WiFi SFF模擬瘦AP+AC協助用戶設備的入網認證和切換。與上述網絡切換處理方法對應的，本發明實施還提供了一種WiFi信令前轉功能
13實體，圖8為本發明WiFi信令前轉功能實體實施例的結構示意圖，如圖8所示，網絡切換處 理裝置包括接收模塊11、第一處理模塊12和第二處理模塊13，其中接收模塊11用於接收 用戶設備通過非WiFi網絡發送的關聯請求消息，根據關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的 類型；第一處理模塊12用於在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第 一網絡類型時，執行第一網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接 收所述用戶設備發送的預認證請求，並執行預認證處理；第二處理模塊13用於在根據所述 關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第二網絡類型時，執行第二網絡類型對應 的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收所述用戶設備發送的快速遷移請求消 息，並執行快速遷移處理。本實施例中提供的WiFi信令前轉功能實體接收用戶設備通過所述非WiFi網絡發 送的關聯請求消息，並根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的類型，在所述WiFi網絡 為第一網絡類型或者第二網絡類型時，由WiFi SFF模擬相應網絡的胖接入點功能進行處 理，完成用戶設備從非WiFi網絡向WiFi網絡的完成認證和入網切換，能夠實現在存在多種 類型WiFi網絡時用戶設備從非WiFi網絡向WiFi網絡的切換。圖9為本發明實施中接收模塊的結構示意圖，上述實施例中的接收模塊11可以包 括接收單元111和判斷單元112，該接收單元111用於接收所述用戶設備通過所述非WiFi 網絡發送的所述關聯請求消息；判斷單元112用於判斷所述關聯請求消息中是否包括移動 域信息元素MDIE，或者所述關聯請求消息中的強安全網絡信息元素RSOTE的欄位中是否包 含第二網絡類型的特徵信息；若未包括MDIE，且RSNIE的欄位中不包含第二網絡類型的相 關信息，則所述WiFi網絡的網絡類型為所述第一網絡類型；若包括MDIE，或者RSNIE的字 段中包含第二網絡類型的特徵信息則所述WiFi網絡的網絡類型為所述第二網絡類型。另外針對上述的WiFi網絡的網絡類型為第一網絡類型或者第二網絡類型時，第 一處理模塊和第二處理模塊可以按照功能進行劃分。圖10為本發明實施中第一處理模塊 的結構示意圖，如圖10所示，第一處理模塊12包括第一處理單元121、第一接收單元122、 地址獲取單元123和認證數據交互單元124，其中第一處理單元，用於按所述第一網絡類型 的規範對所述用戶設備進行EAP認證，並建立所述用戶設備與所述胖接入點的認證器之間 的成對臨時密鑰PTK第一接收單元，用於接收用戶設備利用所述第一處理單元建立的PTK 發送的包括目標接入點的基本服務集標識的EAPOL START消息；地址獲取單元，用於根據 所述基本服務集標識獲取所述目標接入點對應的認證器的地址；認證數據交互單元，用於 建立與所述目標接入點對應的認證器的隧道並中轉用戶設備和所述目標接入點對應的認 證器之間的EAP認證數據，生成用戶設備與所述目標接入點之間的PMK SA。本實施例中的 第一網絡類型可以為支持802. 11-2007協議的WiFi網絡類型。圖11為本發明實施中第二處理模塊的結構示意圖，如圖11所示，第二處理模塊13 包括第二處理單元131、第二接收單元132、消息轉發單元133和響應消息處理單元134，其 中第二處理單元131用於按所述第二網絡類型的規範對所述用戶設備進行EAP認證，並建 立所述用戶設備與所述胖接入點的認證器之間的成對臨時密鑰PTK ；第二接收單元132用 於接收用戶設備利用所述第二處理單元建立的PTK發送的包括目標接入點的基本服務集 標識的快速遷移請求消息；消息轉發單元133用於根據所述基本服務集標識，將所述快速 遷移請求消息轉發給所述目標接入點；響應消息處理單元134用於接收目標接入點返回的快速遷移響應消息並通過隧道轉發給用戶設備。本實施例中的第二網絡類型可以為支持 802. Ilr協議的WiFi網絡類型。本發明實施例還提供了一種通信系統，包括上述實施例中的WiFi信令前轉功能 實體。本實施例中提供的通信系統，通過接收用戶設備通過所述非WiFi網絡發送的關 聯請求消息，並根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的類型，在所述WiFi網絡為第 一網絡類型或者第二網絡類型時，由WiFi SFF模擬相應網絡的胖接入點功能進行處理，完 成用戶設備從非WiFi網絡向WiFi網絡的完成認證和入網切換，能夠實現在存在多種類型 WiFi網絡時用戶設備從非WiFi網絡向WiFi網絡的切換。進一步的上述的第一網絡類型 可以為支持802. 11-2007協議的WiFi網絡類型；第二網絡類型可以為支持802. Ilr協議的 WiFi網絡類型。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其進行限制， 儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依 然可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修 改後的技術方案脫離本發明技術方案的精神和範圍。
權利要求
一種從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法，其特徵在於，包括接收用戶設備通過所述非WiFi網絡發送的關聯請求消息，根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的類型；在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第一網絡類型時，執行第一網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收所述用戶設備發送的預認證請求，並執行預認證處理；在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第二網絡類型時，執行第二網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收所述用戶設備發送的快速遷移請求消息，並執行快速遷移處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據關聯請求消息判斷所述WiFi網 絡的類型包括判斷所述關聯請求消息中是否包括移動域信息元素MDIE，或者所述關聯請求消息中的 強安全網絡信息元素RSNIE的欄位中是否包含第二網絡類型的特徵信息；若未包括MDIE，且RSNIE的欄位中不包含第二網絡類型的特徵信息，則所述WiFi網絡 的網絡類型為所述第一網絡類型；若包括MDIE，或者RSNIE的欄位中包含第二網絡類型的 特徵信息，則所述WiFi網絡的網絡類型為所述第二網絡類型。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述非WiFi網絡為WiMax網絡。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第一網絡類型為支持802.11-2007協 議的WiFi網絡類型；所述第二網絡類型為支持802. Ilr協議的WiFi網絡類型。
5.根據權利要求1-4任一所述的方法，其特徵在於，在所述接收用戶設備通過所述非 WiFi網絡發送的關聯請求消息之前，所述方法還包括通過所述非WiFi網絡建立與用戶設備之間的數據傳輸隧道； 所述接收用戶設備通過所述非WiFi網絡發送的關聯請求消息包括 接收用戶設備通過所述數據傳輸隧道發送的所述關聯請求消息。
6.根據權利要求1-4任一所述的方法，其特徵在於，所述執行第一網絡類型對應的胖 接入點功能完成用戶設備的初始入網處理包括按所述第一網絡類型的規範對所述用戶設備進行EAP認證，並建立所述用戶設備與所 述胖接入點的認證器之間的成對臨時密鑰PTK ；所述執行第二網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理包括 按所述第二網絡類型的規範對所述用戶設備進行EAP認證，並建立所述用戶設備與所 述胖接入點的認證器之間的成對臨時密鑰PTK。
7.根據權利要求1-4任一所述的方法，其特徵在於，所述接收用戶設備發送的預認證 請求，並執行預認證處理包括接收用戶設備發送的包括目標接入點的基本服務集標識的區域網可擴展認證協議 EAPOL啟動消息；根據所述基本服務集標識獲取所述目標接入點對應的認證器的地址； 建立與所述認證器的隧道並中轉用戶設備和所述目標接入點對應的認證器之間的EAP 認證數據，建立用戶設備與所述目標接入點之間的成對主密鑰PMK安全聯盟。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述建立用戶設備與目標接入點之間的PMK安全聯盟之後，所述方法還包括所述目標接入點接收用戶設備發送的攜帶所述PMK的PMK標識的重關聯消息，所述目 標接入點將所述PMK與自身存儲的PMK匹配後，根據所述PMK與所述用戶設備進行4次握 手生成與所述用戶設備間的臨時成對密鑰PTK。
9.根據權利要求1-4任一所述的方法，其特徵在於，所述接收所述用戶設備發送的快 速遷移請求消息，並執行快速遷移處理包括接收用戶設備發送的包括目標接入點的基本服務集標識的快速遷移請求消息； 根據所述基本服務集標識，將所述快速遷移請求消息轉發給所述目標接入點； 接收目標接入點返回的快速遷移響應消息並通過隧道轉發給用戶設備。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述根據基本服務集標識，將所述快速 遷移請求消息轉發給所述目標接入點包括根據所述基本服務集標識獲取IP位址，所述IP位址為所述目標接入點的IP位址或接 入控制器AC的IP位址；判斷是否存在與所述IP位址對應的設備間的數據傳輸隧道； 若無，則與所述IP位址對應的設備建立數據傳輸隧道，並通過所述數據傳輸隧道將所 述快速遷移請求消息轉發給所述IP位址對應的設備，當所述IP位址對應的設備為AC時， 由AC將所述快速遷移請求消息轉發給所述目標接入點。
11.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，執行快速遷移處理之後，所述方法還包括用戶設備通過空口向目標接入點發送重關聯請求消息，所述目標接入點返回重關聯響 應消息。
12.—種WiFi信令前轉功能實體，其特徵在於，包括接收模塊，用於接收用戶設備通過非WiFi網絡發送的關聯請求消息，根據所述關聯請 求消息判斷WiFi網絡的類型；第一處理模塊，用於在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第一 網絡類型時，執行第一網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收 所述用戶設備發送的預認證請求，並執行預認證處理；第二處理模塊，用於在根據所述關聯請求消息判斷所述WiFi網絡的網絡類型為第二 網絡類型時，執行第二網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收 所述用戶設備發送的快速遷移請求消息，並執行快速遷移處理。
13.根據權利要求12所述的WiFi信令前轉功能實體，其特徵在於，所述接收模塊包括接收單元，用於接收所述用戶設備通過所述非WiFi網絡發送的所述關聯請求消息； 判斷單元，用於判斷所述關聯請求消息中是否包括移動域信息元素MDIE，或者所述關 聯請求消息中的強安全網絡信息元素RSOTE的欄位中是否包含第二網絡類型的特徵信息； 若未包括MDIE，且RSNIE的欄位中不包含第二網絡類型的特徵信息，則所述WiFi網絡的網 絡類型為所述第一網絡類型；若包括MDIE，或者RSNIE的欄位中包含第二網絡類型的特徵 信息，則所述WiFi網絡的網絡類型為所述第二網絡類型。
14.根據權利要求12所述的WiFi信令前轉功能實體，其特徵在於，所述第一處理模塊包括第一處理單元，用於按所述第一網絡類型的規範對所述用戶設備進行EAP認證，並建 立所述用戶設備與所述胖接入點的認證器之間的成對臨時密鑰PTK ；第一接收單元，用於接收用戶設備利用所述第一處理單元建立的PTK發送的包括目標 接入點的基本服務集標識的區域網可擴展認證協議EAPOL啟動消息；地址獲取單元，用於根據所述基本服務集標識獲取所述目標接入點對應的認證器的地址；認證數據交互單元，用於建立與所述目標接入點對應的認證器的隧道並中轉用戶設備 和所述目標接入點對應的認證器之間的EAP認證數據，生成用戶設備與所述目標接入點之 間的成對主密鑰PMK安全聯盟。
15.根據權利要求12所述的WiFi信令前轉功能實體，其特徵在於，所述第二處理模塊 包括第二處理單元，用於按所述第二網絡類型的規範對所述用戶設備進行EAP認證，並建 立所述用戶設備與所述胖接入點的認證器之間的成對臨時密鑰PTK ；第二接收單元，用於接收用戶設備利用所述第二處理單元建立的PTK發送的包括目標 接入點的基本服務集標識的快速遷移請求消息；消息轉發單元，用於根據所述基本服務集標識，將所述快速遷移請求消息轉發給所述 目標接入點；響應消息處理單元，用於接收目標接入點返回的快速遷移響應消息並通過隧道轉發給 用戶設備。
16.一種通信系統，其特徵在於，包括權利要求12-15任一所述的WiFi信令前轉功能實體。
全文摘要
本發明實施例提供了一種從非WiFi網絡向WiFi網絡切換的處理方法及設備，其中網絡切換處理方法包括接收用戶設備發送的關聯請求消息，根據關聯請求消息判斷WiFi網絡的類型；在判斷WiFi網絡的網絡類型為第一網絡類型時，執行第一網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收用戶設備發送的預認證請求，並執行預認證處理；在判斷WiFi網絡的網絡類型為第二網絡類型時，執行第二網絡類型對應的胖接入點功能完成用戶設備的初始入網處理，接收用戶設備發送的快速遷移請求消息，並執行快速遷移處理。本發明實施例還提供了一種WiFi信令前轉功能實體及通信系統。上述技術方案能夠支持用戶設備在多種類型網絡的接入。
文檔編號H04W12/04GK101959177SQ20091015168
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月17日 優先權日2009年7月17日
發明者丁志明, 楊永利, 樹貴明 申請人:華為終端有限公司