專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的上網(wǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)中的通信技術(shù)，尤指一種適用于通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)的基于無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的上網(wǎng)方法。
理論上，當(dāng)前的GPRS網(wǎng)絡(luò)可以提供大約100Kbps左右的傳輸速率，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于頻點(diǎn)資源有限、多用戶(hù)共享、終端能夠捆綁的信道數(shù)有限等因素，用戶(hù)得到的帶寬要遠(yuǎn)低于這一數(shù)值，目前終端所能支持的最高速率只有40kbps左右，而且這一速率還需要在網(wǎng)絡(luò)信道資源比較充足的情況下才能達(dá)到。
隨著用戶(hù)對(duì)無(wú)線(xiàn)接入速率的要求越來(lái)越高，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN，Wireless Local Area Network)應(yīng)運(yùn)而生，它是一種基于802.11b/a標(biāo)準(zhǔn)的，能在較小范圍內(nèi)提供高速無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接入的技術(shù)。

圖1為現(xiàn)有WLAN的典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，WLAN一般包括接入點(diǎn)(AP，Access Pont)、接入控制器(AC，Access Controller)、鑒權(quán)服務(wù)器和動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol)設(shè)備，AC不僅連接所有AP、鑒權(quán)服務(wù)器和DHCP設(shè)備，而且同時(shí)通過(guò)入口(Portal)服務(wù)器連接網(wǎng)際協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)。終端用戶(hù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式連接AP，并通過(guò)AC接入Internet等數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，這里AC對(duì)用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行控制。終端用戶(hù)的接入過(guò)程是這樣每個(gè)終端用戶(hù)用自己的賬號(hào)和口令以無(wú)線(xiàn)方式接入，先利用鑒權(quán)服務(wù)器進(jìn)行身份認(rèn)證，然后由DHCP分配IP地址；或是先由DHCP分配IP地址，然后終端在未鑒權(quán)的情況下登錄Portal服務(wù)器，進(jìn)行賬號(hào)和口令的鑒權(quán)，鑒權(quán)通過(guò)后，AC就允許該用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)網(wǎng)上的其它站點(diǎn)。該WLAN在距離WLAN AP較近的區(qū)域能得到高達(dá)11Mbps的傳輸速率，并且設(shè)備價(jià)格低廉。
雖然，WLAN能夠提供高速局域網(wǎng)接入，但是其覆蓋范圍非常有限，使用的頻段容易受到干擾，并且移動(dòng)性較差，不適合于進(jìn)行大范圍的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋。此外，WLAN目前也不存在GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)這樣一個(gè)能夠覆蓋全球多數(shù)國(guó)家、可漫游的成熟網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于漫游到異地的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有當(dāng)?shù)豔LAN運(yùn)營(yíng)商的上網(wǎng)賬號(hào)，業(yè)務(wù)難以使用，并且，在用戶(hù)認(rèn)證的安全性上與GPRS也有一定的差距。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的上網(wǎng)方法，適用于通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)，將局域網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)網(wǎng)通過(guò)接入控制器(AC)和具有雙通道功能的無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相互連接，并經(jīng)由該無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，該接入控制器(AC)為寬帶接入服務(wù)器(BAS)、或?yàn)閷尤粨Q機(jī)(L3 Switch)；其關(guān)鍵在于該方法包括以下步驟a.終端通過(guò)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道與無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通信，建立終端與無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之間的局域網(wǎng)通道，如果該局域網(wǎng)通道建立成功，則進(jìn)入步驟b，否則，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)自動(dòng)選擇無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道與終端繼續(xù)通信；b.終端通過(guò)局域網(wǎng)通道發(fā)送經(jīng)過(guò)封裝的上行數(shù)據(jù)包給無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，經(jīng)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)解封裝后，轉(zhuǎn)發(fā)至外部數(shù)據(jù)網(wǎng)；c.無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將該外部數(shù)據(jù)網(wǎng)所發(fā)的下行數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)封裝后發(fā)給AC，由AC解封裝后，通過(guò)局域網(wǎng)通道轉(zhuǎn)發(fā)給終端。
該方法進(jìn)一步包括局域網(wǎng)通道連接建立后，終端用戶(hù)通過(guò)局域網(wǎng)通道定時(shí)和無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行握手操作，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在每次握手響應(yīng)中發(fā)送新的隨機(jī)數(shù)，終端收到后在隨后的封裝數(shù)據(jù)包中生成新的驗(yàn)證字。如果握手連續(xù)失敗N次且未收到新的上行數(shù)據(jù)包，則無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將PDP上下文中當(dāng)前局域網(wǎng)通道狀態(tài)置為不可用。
該方法進(jìn)一步包括當(dāng)用戶(hù)漫游出當(dāng)前局域網(wǎng)或用戶(hù)主動(dòng)切斷雙通道的關(guān)聯(lián)時(shí)，終端將當(dāng)前局域網(wǎng)通道狀態(tài)置為不可用，并通知無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也將當(dāng)前局域網(wǎng)通道狀態(tài)置為不可用。
在上述過(guò)程中，當(dāng)局域網(wǎng)通道狀態(tài)被設(shè)置為不可用時(shí)，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)自動(dòng)選擇無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道傳送數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明中，終端用戶(hù)在確定局域網(wǎng)通道建立后，仍可以繼續(xù)保持該終端用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道，那么，當(dāng)該終端用戶(hù)在無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)與局域網(wǎng)之間或是兩個(gè)局域網(wǎng)之間切換時(shí)，其上層業(yè)務(wù)直接在無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道和局域網(wǎng)通道之間連續(xù)切換。
該方法要在PDP上下文中增加定義局域網(wǎng)的相關(guān)屬性，至少包括局域網(wǎng)通道狀態(tài)、局域網(wǎng)IP地址、AC地址、用戶(hù)加密鍵、隨機(jī)數(shù)以及封裝密鑰。終端在進(jìn)行封裝時(shí)，封裝密鑰由無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)下發(fā)的加密鍵和隨機(jī)數(shù)生成。
本發(fā)明是將通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)通過(guò)具有雙通道功能的網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)相互關(guān)聯(lián)，經(jīng)由該GGSN接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在此種情況下，步驟a進(jìn)一步包括a1.終端用戶(hù)進(jìn)入WLAN網(wǎng)后，先判斷當(dāng)前的WLAN通道是否可用，如果可用，則通過(guò)WLAN通道，采用動(dòng)態(tài)地址分配(DHCP)協(xié)議，向AC所管理的WLAN網(wǎng)申請(qǐng)WLAN IP地址；a2.得到WLAN IP地址后，終端通過(guò)GPRS信道向GGSN發(fā)起關(guān)聯(lián)請(qǐng)求；a3.GGSN收到該請(qǐng)求后，將其中的WLAN IP地址存入包括該終端用戶(hù)當(dāng)前所用GPRS IP地址在內(nèi)的分組數(shù)據(jù)協(xié)議(PDP)上下文中，并返回關(guān)聯(lián)請(qǐng)求響應(yīng)；a4.終端收到響應(yīng)后，利用WLAN通道發(fā)送測(cè)試請(qǐng)求給GGSN；a5.GGSN收到測(cè)試請(qǐng)求后，設(shè)置WLAN通道狀態(tài)為可用，確認(rèn)WLAN通道建立，并返回測(cè)試請(qǐng)求響應(yīng)。
上述方法中所述的封裝是指GRE封裝，因此，步驟b進(jìn)一步包括b1.終端對(duì)要發(fā)送的上行數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次GRE封裝后，發(fā)送給AC，其中數(shù)據(jù)包的外層目的IP地址為GGSN IP地址；b2.AC將收到的GRE封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行二次GRE封裝后，發(fā)給GGSN，其中GRE數(shù)據(jù)包的目的地址為配置的GGSN公有IP地址，源地址為AC的公有IP地址；b3.GGSN將收到的上行數(shù)據(jù)包解封裝，保存AC IP地址，如果終端的處理模塊在原始報(bào)文中使用WLAN IP為源地址，則此時(shí)GGSN要將原始報(bào)文中源地址由WLAN IP替換為GPRS IP地址，然后將該數(shù)據(jù)包發(fā)給外部數(shù)據(jù)網(wǎng)，如果終端處理模塊在原始報(bào)文中直接使用GPRS IP為源地址，則此處GGSN解封裝后直接將該數(shù)據(jù)包發(fā)給外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。
因此，本發(fā)明所提供的基于無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的上網(wǎng)方法，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)1)由于本發(fā)明將無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，為用戶(hù)同時(shí)提供了無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)和局域網(wǎng)兩種通道，使用戶(hù)可以根據(jù)需要以及通道的當(dāng)前狀態(tài)來(lái)選擇最佳的通道接入上網(wǎng)，當(dāng)用戶(hù)處于局域網(wǎng)覆蓋區(qū)域的時(shí)候能夠選擇局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；當(dāng)用戶(hù)處于局域網(wǎng)覆蓋區(qū)域以外的時(shí)候則利用無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，以保證最佳的傳輸效果，既可高速接入，又能高速移動(dòng)、覆蓋更廣的區(qū)域，且靈活性更高。
2)由于本發(fā)明將終端用戶(hù)的局域網(wǎng)IP地址與其無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)IP地址對(duì)應(yīng)起來(lái)，只要用戶(hù)經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)的安全認(rèn)證，用戶(hù)身份的合法性就可以確認(rèn)，在使用局域網(wǎng)通道時(shí)無(wú)需再認(rèn)證身份，從而使局域網(wǎng)終端用戶(hù)可在兩種通道中任意切換，保證了局域網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)雙通道的無(wú)縫融合，簡(jiǎn)化了接入過(guò)程，為用戶(hù)使用提供了方便；而且由于無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道安全性高，從而保證了用戶(hù)認(rèn)證的可靠性。
3)本發(fā)明采用一個(gè)PDP上下文將局域網(wǎng)終端用戶(hù)的局域網(wǎng)IP地址與其無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)IP地址關(guān)聯(lián)起來(lái)，使得控制與實(shí)現(xiàn)都非常簡(jiǎn)單、方便。
4)本發(fā)明在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行兩次GRE封裝，并且只使用GPRS IP地址與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)通信，以保證對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)屏蔽當(dāng)前所有的局域網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)兩種接入通道，從而使通道的切換對(duì)外界不產(chǎn)生任何影響。
5)本發(fā)明可在使用局域網(wǎng)通道的同時(shí)仍保持無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道接續(xù)，從而在不消耗系統(tǒng)信道資源的同時(shí)，保證上層業(yè)務(wù)的連續(xù)性，進(jìn)而保證無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的無(wú)縫切換。
6)本發(fā)明將無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)作為保密通道傳送初始的加密鍵和隨機(jī)數(shù)，終端和無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)根據(jù)初始的加密鍵和隨機(jī)數(shù)生成GRE數(shù)據(jù)包頭中的Key，用于局域網(wǎng)通道上數(shù)據(jù)報(bào)文的通信驗(yàn)證，從而提高局域網(wǎng)等廣播式接入網(wǎng)絡(luò)不被非法盜用的安全性。
7)本發(fā)明對(duì)硬件沒(méi)有特殊要求，終端只要有普通的局域網(wǎng)網(wǎng)卡和普通的無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)終端即可使用，終端使用的局域網(wǎng)網(wǎng)卡和無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)終端可以是合一的，也可以是分離的；現(xiàn)有局域網(wǎng)的AC、AP等設(shè)備也都可以延用，從而保證無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)與局域網(wǎng)的相互連接與通信更易于實(shí)現(xiàn)。
8)本發(fā)明用局域網(wǎng)卸載了熱點(diǎn)地區(qū)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)的業(yè)務(wù)流量，降低了對(duì)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)頻率資源的消耗，同時(shí)通過(guò)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道和局域網(wǎng)通道之間的平滑切換，在有局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)大大提高數(shù)據(jù)傳輸速率和業(yè)務(wù)質(zhì)量；而且，本發(fā)明還有利于在無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)/局域網(wǎng)上進(jìn)行統(tǒng)一的業(yè)務(wù)提供，保證業(yè)務(wù)提供與傳輸通道的獨(dú)立性，使局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)低速?gòu)V域網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)充分得以互補(bǔ)。
如圖2所示，GPRS骨干網(wǎng)200與WLAN 201通過(guò)接入控制器(AC)和GGSN+相互連接，終端用戶(hù)可以通過(guò)WLAN 201接入GPRS骨干網(wǎng)200，進(jìn)而經(jīng)由GPRS的GGSN+訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。該AC根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)的不同可以采用不同的設(shè)備，比如寬帶接入服務(wù)器(BAS)、層三交換機(jī)(L3Switch)等等，該GGSN+是指具有WLAN/GPRS雙通道關(guān)聯(lián)、接入、切換功能的GGSN設(shè)備，用以實(shí)現(xiàn)WLAN、GPRS兩種通道的綁定、選擇和切換，本發(fā)明正是在原有的GPRS網(wǎng)一側(cè)疊加了少數(shù)的增強(qiáng)型GGSN，即增加了少量的GGSN+，專(zhuān)用于GPRS/WLAN雙通道方式的接入。在GPRS骨干網(wǎng)200中，CG(Charging Gateway)為計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)，用于預(yù)處理計(jì)費(fèi)信息；與CG相連的域名服務(wù)器(DNS)，負(fù)責(zé)GPRS骨干網(wǎng)絡(luò)中的域名解析；與GPRS骨干網(wǎng)200相連的計(jì)費(fèi)中心(Billing Center)，用于處理和結(jié)算所有的計(jì)費(fèi)記錄。
為了使WLAN的終端用戶(hù)能夠通過(guò)WLAN接入GPRS骨干網(wǎng)，本發(fā)明要在WLAN用戶(hù)的終端設(shè)備中配置WLAN/GPRS雙?？ā⒒蚴桥渲锚?dú)立的WLAN網(wǎng)卡和GPRS卡、或是在設(shè)備內(nèi)只配置普通的WLAN網(wǎng)卡，但同時(shí)通過(guò)串口、紅外等接口連接GPRS移動(dòng)終端，其中，終端設(shè)備是指便攜機(jī)或PDA。本發(fā)明在配置終端設(shè)備硬件的同時(shí)，相應(yīng)的在該終端設(shè)備上設(shè)置有專(zhuān)用的接入處理模塊，以實(shí)現(xiàn)終端與GGSN之間的交互。
如圖3所示，終端用戶(hù)經(jīng)由WLAN、GPRS上網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程至少包括以下的步驟，其中，所提到的GGSN均指具有雙通道接入功能的GGSN+。
步驟301、終端用戶(hù)進(jìn)入到WLAN網(wǎng)絡(luò)之后，先由接入處理模塊判斷當(dāng)前的WLAN通道是否可用，如果WLAN通道不可用，則終端將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包按照標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)發(fā)流程經(jīng)GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)信道、基站子系統(tǒng)(BSS)、SGSN到達(dá)GGSN，由此接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，如Ineternet/Intranet，因?yàn)閺膱D2可以看出，終端設(shè)備連接WLAN的同時(shí)還通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與GSM/GPRSBSS相連。
如果WLAN通道可用，則通過(guò)WLAN通道，采用DHCP協(xié)議，由接入處理模塊向進(jìn)行WLAN網(wǎng)絡(luò)接入控制的AC所管理的WLAN地面網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)WLAN IP地址，AC通過(guò)DHCP給該終端分配相應(yīng)的WLAN IP地址。
步驟302-303、該終端的接入處理模塊通過(guò)GPRS通道向具有雙通道接入功能的GGSN發(fā)起WLAN/GPRS關(guān)聯(lián)請(qǐng)求Start-WLAN-Req，其中包括WLAN IP地址，GGSN將WLAN IP地址存入相應(yīng)的分組數(shù)據(jù)協(xié)議(PDP)上下文中，表明該WLAN IP和當(dāng)前的GPRS IP代表同一用戶(hù)。由于GPRS通道是比較安全可靠的通道，而且GPRS通道上的用戶(hù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了安全身份認(rèn)證，因此，GGSN只要知道終端WLAN IP地址和GPRS IP地址對(duì)應(yīng)著同一用戶(hù)，相應(yīng)的用戶(hù)身份就不需要再進(jìn)行重復(fù)認(rèn)證，用戶(hù)身份的合法性也就可以確認(rèn)，相應(yīng)的費(fèi)用也都可以計(jì)入同一用戶(hù)的費(fèi)用賬號(hào)中，由此保證了WLAN終端用戶(hù)身份安全認(rèn)證的合法性和安全性。
GGSN向終端的接入處理模塊返回關(guān)聯(lián)請(qǐng)求響應(yīng)消息Start-WLAN-Rsp，其中含有GGSN IP地址、加密鍵和隨機(jī)數(shù)等信息。上面所提到的PDP上下文用來(lái)記錄用戶(hù)信息和會(huì)話(huà)信息，PDP上下文的基本格式如表1所示，由于本發(fā)明中PDP上下文用于記錄GPRS/WLAN雙通道通信的信息，因此，PDP上下文中需要增加相應(yīng)的屬性，所增加的屬性格式如表2所示。

表1

表2步驟304-305、該終端通過(guò)WLAN通道向GGSN發(fā)送通道測(cè)試請(qǐng)求Test-WLAN-Req，GGSN收到請(qǐng)求后，確認(rèn)WLAN通道已經(jīng)可用，則將PDP上下文中的WLAN通道設(shè)置成可用狀態(tài)，然后向終端返回通道測(cè)試響應(yīng)Test-WLAN-Rsp。
步驟306-308、該終端的接入處理模塊將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，該封裝的方式有很多，本實(shí)施例中是按照通用路由封裝協(xié)議(GRE)進(jìn)行隧道封裝，所謂GRE隧道封裝就是指在IP包之外封裝一個(gè)GRE頭，GRE頭之外再封裝一層IP，外層的IP包目的地址或源地址與內(nèi)層的原始報(bào)文不一樣，以達(dá)到控制、改變IP包轉(zhuǎn)發(fā)路徑的作用。本發(fā)明中，外層目的IP地址為GGSN IP地址，以保證該GRE數(shù)據(jù)報(bào)文的目的地址是GGSN。接入處理模塊用GGSN下發(fā)的加密鍵和隨機(jī)數(shù)生成驗(yàn)證字作為GRE頭中的密鑰(Key)，MSISDN封裝在GRE的字段中。該校驗(yàn)字的生成是將加密鍵和隨機(jī)數(shù)作為輸入，GRE Key作為輸出，再利用標(biāo)準(zhǔn)的加密算法，比如GSMA8算法，計(jì)算得出的。
該封裝好的GRE數(shù)據(jù)包在發(fā)送過(guò)程中經(jīng)過(guò)AC時(shí)，由AC或AC外接的路由器對(duì)其進(jìn)行二次GRE封裝，目的地址為配置的GGSN公有IP地址，源地址為AC的公有IP地址，之后，AC再將經(jīng)過(guò)二次封裝的數(shù)據(jù)包發(fā)送至GGSN。本實(shí)施例中對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行兩次GRE封裝的目的不同，進(jìn)行第一次封裝的目的是使數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)GGSN，即目的IP地址為GGSN；第二次封裝的目的是將AC地址帶給GGSN，這樣GGSN知道如何對(duì)下行數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝。
GGSN將收到的上行數(shù)據(jù)包解封裝，保存AC IP地址，并將原始報(bào)文中源地址由WLAN IP替換為GPRS IP地址，最后發(fā)給Internet網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)器，目的是保證網(wǎng)站返回的數(shù)據(jù)包目的地址為終端接入處理模塊的GPRSIP，經(jīng)過(guò)路由轉(zhuǎn)發(fā)能夠到達(dá)GGSN。實(shí)際上，GGSN在解封裝上行數(shù)據(jù)包后是否替換源地址取決于終端處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)包的封裝形式，如果終端處理模塊在原始報(bào)文中直接使用GPRS IP作為源地址進(jìn)行封裝，那么GGSN在解封裝之后就不必再進(jìn)行源地址轉(zhuǎn)換；如果終端處理模塊在原始報(bào)文中使用WLAN IP作為源地址進(jìn)行封裝，則GGSN在解封裝之后就需要將原始報(bào)文中的源地址由WLAN IP轉(zhuǎn)換為GPRS IP之后再將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去，無(wú)論哪種處理方式，只要保證最后傳輸給外部數(shù)據(jù)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包使用GPRS IP地址作為源地址即可。
步驟309-311、應(yīng)用服務(wù)器向終端發(fā)送下行數(shù)據(jù)包，下行數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的PDP上下文中若指示W(wǎng)LAN通道可用，則該數(shù)據(jù)包在經(jīng)過(guò)GGSN時(shí)，GGSN將該下行數(shù)據(jù)包中目的地址由GPRS IP替換為WLAN IP地址，用PDP上下文保存的AC IP對(duì)該下行數(shù)據(jù)包進(jìn)行GRE封裝之后，發(fā)往AC，由AC解封裝之后經(jīng)WLAN通道發(fā)給終端。GGSN中進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的目的是為了讓外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)只需看到GPRS網(wǎng)絡(luò)，從而保證外部網(wǎng)絡(luò)返回的數(shù)據(jù)包必須路經(jīng)GGSN，同時(shí)又使通道的切換對(duì)外界不產(chǎn)生任何影響。
步驟312、用戶(hù)通過(guò)WLAN通道定時(shí)和GGSN進(jìn)行握手操作，GGSN在每次握手響應(yīng)中發(fā)送新的隨機(jī)數(shù)，供終端在隨后的GRE數(shù)據(jù)包中生成新的驗(yàn)證字；若握手連續(xù)失敗N次，并且未收到新的上行數(shù)據(jù)包，GGSN認(rèn)為WLAN通道出現(xiàn)故障，則將PDP上下文中當(dāng)前WLAN通道狀態(tài)置為不可用，其后的下行數(shù)據(jù)不再做地址轉(zhuǎn)換和GRE封裝，直接將數(shù)據(jù)包按照標(biāo)準(zhǔn)的GPRS轉(zhuǎn)發(fā)流程進(jìn)行處理，由GPRS通道直接下發(fā)給終端，即通過(guò)GPRS的SGSN以及無(wú)線(xiàn)信道下發(fā)。
在上述過(guò)程中，如果WLAN通道可用，則GPRS通道作為控制通道，進(jìn)行連接建立，GGSN自動(dòng)將下行數(shù)據(jù)包發(fā)往WLAN通道進(jìn)行傳送；如果WLAN通道不可用，則GGSN自動(dòng)選擇GPRS通道傳送數(shù)據(jù)，此時(shí)GPRS作為數(shù)據(jù)傳輸通道，通道之間的轉(zhuǎn)換對(duì)外部網(wǎng)站或上層業(yè)務(wù)完全透明。
在上述過(guò)程中，當(dāng)用戶(hù)漫游出WLAN網(wǎng)絡(luò)，或用戶(hù)主動(dòng)切斷雙通道的關(guān)聯(lián)時(shí)，則執(zhí)行步驟313和314，終端將當(dāng)前WLAN通道狀態(tài)置為不可用，并向GGSN發(fā)停止關(guān)聯(lián)請(qǐng)求Stop-WLAN-Req，GGSN將當(dāng)前WLAN通道狀態(tài)置為不可用，然后返回停止關(guān)聯(lián)響應(yīng)Stop-WLAN-Rsp給終端，此后的數(shù)據(jù)包將從GPRS通道傳送。
在上網(wǎng)過(guò)程中，可以根據(jù)終端中接入處理模塊的設(shè)置確定WLAN通道建立之后是否繼續(xù)保持GPRS通道，保留GPRS通道并不消耗系統(tǒng)信道資源，如果繼續(xù)保持，可以使終端用戶(hù)在兩種通道之間進(jìn)行切換，而且保證用戶(hù)在WLAN與GPRS、WLAN與WLAN網(wǎng)絡(luò)(可以不連續(xù))之間切換時(shí)上層業(yè)務(wù)的連續(xù)性；當(dāng)然，該GPRS通道也可以不保持，這樣的話(huà)用戶(hù)離開(kāi)原有的WLAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)上層業(yè)務(wù)將中斷，需要重新發(fā)起GPRS通道激活過(guò)程。
對(duì)于WLAN通道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的話(huà)單，將在GGSN中生成，采用GSM12.15中GPRS標(biāo)準(zhǔn)的話(huà)單格式，并將其中不用的字段，如SGSN地址設(shè)置成特殊的取值，以便計(jì)費(fèi)中心能夠知道這是一個(gè)WLAN話(huà)單，從而可以采用與GPRS話(huà)單不同的費(fèi)率進(jìn)行計(jì)費(fèi)。
由上述過(guò)程可以看出，本發(fā)明采用WLAN/GPRS雙通道切換技術(shù)，能夠?yàn)橛脩?hù)提供高速接入、高速移動(dòng)、覆蓋區(qū)域廣且可靠性高的服務(wù)。而且，本發(fā)明不僅適用于GPRS和WLAN，GPRS可以由其它無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)取代，比如WCDMA分組核心網(wǎng)(WCDMA PS)；WLAN也可以替換為有線(xiàn)的局域網(wǎng)(LAN)?？傊?，以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的上網(wǎng)方法，適用于通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)，將局域網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)網(wǎng)通過(guò)接入控制器(AC)和具有雙通道功能的無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相互連接，并經(jīng)由該無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于該方法包括以下步驟a.終端通過(guò)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道與無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通信，建立終端與無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之間的局域網(wǎng)通道，如果該局域網(wǎng)通道建立成功，則進(jìn)入步驟b，否則，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)自動(dòng)選擇無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道與終端繼續(xù)通信；b.終端通過(guò)局域網(wǎng)通道發(fā)送經(jīng)過(guò)封裝的上行數(shù)據(jù)包給無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，經(jīng)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)解封裝后，轉(zhuǎn)發(fā)至外部數(shù)據(jù)網(wǎng)；c.無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將該外部數(shù)據(jù)網(wǎng)所發(fā)的下行數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)封裝后發(fā)給AC，由AC解封裝后，通過(guò)局域網(wǎng)通道轉(zhuǎn)發(fā)給終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括局域網(wǎng)通道連接建立后，終端用戶(hù)通過(guò)局域網(wǎng)通道定時(shí)和無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行握手操作，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在每次握手響應(yīng)中發(fā)送新的隨機(jī)數(shù)，終端收到后在隨后的封裝數(shù)據(jù)包中生成新的驗(yàn)證字。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括如果握手連續(xù)失敗N次且未收到新的上行數(shù)據(jù)包，則無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將PDP上下文中當(dāng)前局域網(wǎng)通道狀態(tài)置為不可用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括當(dāng)用戶(hù)漫游出當(dāng)前局域網(wǎng)時(shí)，終端將當(dāng)前局域網(wǎng)通道狀態(tài)置為不可用，并通知無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也將當(dāng)前局域網(wǎng)通道狀態(tài)置為不可用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括當(dāng)用戶(hù)主動(dòng)切斷雙通道的關(guān)聯(lián)時(shí)，終端將當(dāng)前局域網(wǎng)通道狀態(tài)置為不可用，并通知無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也將當(dāng)前局域網(wǎng)通道狀態(tài)置為不可用。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括當(dāng)局域網(wǎng)通道不可用時(shí)，無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)自動(dòng)選擇無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道傳送數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括終端用戶(hù)在確定局域網(wǎng)通道建立后，仍繼續(xù)保持該終端用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道；當(dāng)該終端用戶(hù)在無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)與局域網(wǎng)之間或是兩個(gè)局域網(wǎng)之間切換時(shí)，其上層業(yè)務(wù)直接在無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道和局域網(wǎng)通道之間連續(xù)切換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包括在PDP上下文中增加定義局域網(wǎng)的相關(guān)屬性，至少包括局域網(wǎng)通道狀態(tài)、局域網(wǎng)IP地址、AC地址、用戶(hù)加密鍵、隨機(jī)數(shù)以及封裝密鑰。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于終端在進(jìn)行封裝時(shí)，封裝密鑰由無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)下發(fā)的加密鍵和隨機(jī)數(shù)生成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法將通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)通過(guò)具有雙通道功能的網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)相互關(guān)聯(lián)，經(jīng)由該GGSN接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的方法，其特征在于步驟a進(jìn)一步包括a1.終端用戶(hù)進(jìn)入WLAN網(wǎng)后，先判斷當(dāng)前的WLAN通道是否可用，如果可用，則通過(guò)WLAN通道，采用動(dòng)態(tài)地址分配(DHCP)協(xié)議，向AC所管理的WLAN網(wǎng)申請(qǐng)WLAN IP地址；a2.得到WLAN IP地址后，終端通過(guò)GPRS信道向GGSN發(fā)起關(guān)聯(lián)請(qǐng)求；a3.GGSN收到該請(qǐng)求后，將其中的WLAN IP地址存入包括該終端用戶(hù)當(dāng)前所用GPRS IP地址在內(nèi)的分組數(shù)據(jù)協(xié)議(PDP)上下文中，并返回關(guān)聯(lián)請(qǐng)求響應(yīng)；a4.終端收到響應(yīng)后，利用WLAN通道發(fā)送測(cè)試請(qǐng)求給GGSN；a5.GGSN收到測(cè)試請(qǐng)求后，設(shè)置WLAN通道狀態(tài)為可用，確認(rèn)WLAN通道建立，并返回測(cè)試請(qǐng)求響應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的封裝為通用路由封裝(GRE)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、10或12所述的方法，其特征在于步驟b進(jìn)一步包括b1.終端對(duì)要發(fā)送的上行數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次GRE封裝后，發(fā)送給AC，其中數(shù)據(jù)包的外層目的IP地址為GGSN IP地址；b2.AC將收到的GRE封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行二次GRE封裝后，發(fā)給GGSN，其中GRE數(shù)據(jù)包的目的地址為配置的GGSN公有IP地址，源地址為AC的公有IP地址；b3.GGSN將收到的上行數(shù)據(jù)包解封裝，保存AC IP地址，然后將經(jīng)過(guò)解封裝的上行數(shù)據(jù)包發(fā)給外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于步驟b3中GGSN保存上行數(shù)據(jù)包中AC IP地址后，進(jìn)一步包括將原始報(bào)文中源地址由WLANIP替換為GPRS IP地址。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的接入控制器(AC)為寬帶接入服務(wù)器(BAS)、或?yàn)閷尤粨Q機(jī)(L3 Switch)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的上網(wǎng)方法，將局域網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)網(wǎng)通過(guò)接入控制器(AC)和具有雙通道功能的無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相互連接，并經(jīng)由該無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，該方法包括終端通過(guò)無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)通道與無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通信，建立局域網(wǎng)通道；如果建立成功，則終端通過(guò)局域網(wǎng)通道發(fā)送經(jīng)過(guò)封裝的上行數(shù)據(jù)包給無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，經(jīng)其解封裝后，轉(zhuǎn)發(fā)至外部數(shù)據(jù)網(wǎng)；無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將該外部數(shù)據(jù)網(wǎng)所發(fā)的下行數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)封裝后發(fā)給AC，由AC解封裝后，通過(guò)局域網(wǎng)通道轉(zhuǎn)發(fā)給終端。該方法能夠?yàn)橛脩?hù)提供雙通道進(jìn)行通信，使終端用戶(hù)既能享受廣域覆蓋和高速移動(dòng)，又能在局部地區(qū)保證高速無(wú)線(xiàn)接入。
文檔編號(hào)H04L12/66GK1469604SQ0212418
公開(kāi)日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月16日
發(fā)明者艾偉, 陳鵬, 鐘小勇, 艾 偉 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司