專利名稱：通過ip網(wǎng)絡傳送信息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于經(jīng)IP網(wǎng)絡傳送信息的方法。更具體涉及一種通過移動終端，例如移動電話或PDA傳送信息的方法，其它其中，移動終端配備成能訪問諸如GSM或UMTS的傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡。如果這些裝置工作在純粹的基于IP的網(wǎng)絡，例如使用現(xiàn)有標準的UMTS或無線LAN中，一方面實現(xiàn)對現(xiàn)有技術(shù)的簡單過渡，另一方面使它們易于使用。
背景技術(shù)：
用于GSM和UMTS的GPRS允許在UMTS和GSM基礎(chǔ)上最后一英里上的面向分組的網(wǎng)絡。所謂面向分組領(lǐng)域的優(yōu)點在于它們相互之間以及和互聯(lián)網(wǎng)的兼容性。因此存在特別為基于IP的網(wǎng)絡開發(fā)的多種應用。很明顯，從這點來看，GPRS將是新的UMTS網(wǎng)絡的重要組成部分。由于UMTS在甚高頻領(lǐng)域(例如在公司或大學環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的)的局限性，UMTS不能滿足所有需要。因此實際提供商不可能處理所有和UMTS-GSM有關(guān)的任務。例如將在這樣的領(lǐng)域采用無線LAN(IEEE802.11(x)，ETSI Hiperlan)，從而減輕UMTS基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的負擔。在此種混合結(jié)構(gòu)中，在不同領(lǐng)域之間的通信可能是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種允許互用性而不管移動用戶所在的網(wǎng)絡類型的方法和裝置。
本發(fā)明的這一目標通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的特征的發(fā)明來實現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)點及進一步的發(fā)展在從屬權(quán)利要求中闡明。
從抽象觀點來看，本發(fā)明包括兩個組成部分。一個組成部分配置在移動終端上，具有遵守GPRS標準并嵌入到IP分組內(nèi)的信息，從而可通過IP通道(tunnel)將該信息發(fā)送到第二發(fā)明組成部分。所述第二組成部分是IP網(wǎng)絡中的IP服務GPRS支持節(jié)點(IP-SGSN)，接收來自通道的分組并將其解封，隨后將它們發(fā)送到另一個GSN，例如，發(fā)送到負責其它移動終端或允許到互聯(lián)網(wǎng)的連接的GSN(GGSN)。第二組成部分因此對于外部其它GSN具有通用SGSN的形式，在移動終端方向上被認為是通道的終點。當通過通道傳送信息時，不同協(xié)議的分組被封裝在IP分組中，從而在IP分組數(shù)據(jù)部分發(fā)現(xiàn)完整的分組，在此例子中是GPRS分組。
更詳細地，它涉及通過GPRS在IP網(wǎng)絡，更具體地在無線LAN和/或Hiperlan網(wǎng)絡中傳送信息的方法，優(yōu)選具有連接到IP網(wǎng)絡的移動終端，從而可以交換IP分組。本發(fā)明的另一個組成部分是IP網(wǎng)絡中的IP服務GPRS支持節(jié)點，其中，在初始化終端和IP服務GPRS支持節(jié)點之間的連接時，基于IP分組建立傳送GPRS信息的通道。在下文中，通過通道傳送信息。IP服務GPRS支持節(jié)點通過IP網(wǎng)絡進一步連接到服務GPRS支持節(jié)點，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點，以及其它GPRS服務節(jié)點(例如用于SMS)，其中，根據(jù)通信方向，IP SGSN解封和/或重新封裝信息，從而發(fā)送信息到進一步的GPRS服務節(jié)點，或封裝信息從而將其通過通道發(fā)送到終端。
由于本發(fā)明的特殊性質(zhì)，必須在通用移動終端上安裝附加的軟件，該軟件為用戶透明處理信息的封裝和解封。所述軟件以此種方式設(shè)計，當它能建立和IP網(wǎng)絡的連接時就尋找IP SGSN。該軟件以此種方式設(shè)計，其中通道傳送的GPRS信息可被封裝和解封。
在初始化連接期間，用已知安全檢查根據(jù)執(zhí)行的GPRS模式，檢測是否允許移動終端訪問GPRS網(wǎng)絡。通過傳送通道傳送的信息，該驗證也是有效的。對應模塊，如下面進一步所述，是該軟件的一部分。然而，也可想到軟件和現(xiàn)有驗證程序在移動終端上相連接，從而無需獨立模塊。
為建立連接，優(yōu)選傳送廣播消息以尋找IP網(wǎng)絡內(nèi)的IP服務GPRS支持節(jié)點，通過該節(jié)點建立通道。
在優(yōu)選實施例中，可能存在HLR服務，該服務允許基于終端的IP地址和其它通用GPRS信息(在移動終端上出現(xiàn)，例如以用戶識別模塊(SIM)的形式)來授權(quán)和/或定位終端。這樣的HLR服務任務是確定并存儲移動終端的位置以及該移動終端被分配給誰，或分配以什么電話號碼。通過HRL服務，網(wǎng)絡提供商還分配可用在非GSM/UMTS網(wǎng)絡中的用戶專用和/或裝置專用權(quán)，這些專用權(quán)是因為本方法的特殊性質(zhì)所致。
對于移動網(wǎng)絡，特別是在基站之間實現(xiàn)切換的方式是重要的。這樣的切換可在移動終端離開一個基站的接收區(qū)域，進入另一個基站的接收區(qū)域的任何時候發(fā)生。在優(yōu)選實施例中，可在IP級和GPRS級執(zhí)行切換。切換的形式取決于終端所位于的網(wǎng)絡，或切換是在哪兩種網(wǎng)絡類型之間發(fā)生。如果移動終端逗留在例如無線網(wǎng)絡的范圍內(nèi)，則優(yōu)選基于IP執(zhí)行切換。如果，另一方面，要發(fā)生領(lǐng)域的改變，則可基于GPRS執(zhí)行切換。作為特殊性質(zhì)，本應用使用預測不同網(wǎng)絡類型連接質(zhì)量未來趨勢的機制。由于此預測，從一個網(wǎng)絡類型到另一個的切換根據(jù)時間被最優(yōu)化。
在移動和無線通信例子中，如果加密信息會十分有利。在優(yōu)選實施例中，在IP級使用IPSec。然而也希望使用其它加密方法。還可以并行使用多種方法。
如前所述，除了方法之外，裝置也是本發(fā)明的組成部分；所述裝置配置在IP網(wǎng)絡中，并用作IP SGSN。這是一種在IP網(wǎng)絡中提供GPRS服務的裝置，具有允許在GPRS和/或UMTS網(wǎng)絡中的服務GPRS支持節(jié)點的已知功能的裝置。由于和已知SGSN和GGSN(網(wǎng)關(guān)GSN)的完全兼容性，無需任何較大技術(shù)支出就實現(xiàn)了和現(xiàn)存網(wǎng)絡的通信。但是，該裝置的此特殊性質(zhì)在于和移動終端的通信優(yōu)選是基于IP通道執(zhí)行，通過IP通道傳送GPRS分組的這一事實。
如上所述，IP SGSN可用在任何基于IP的網(wǎng)絡中。以此種方式設(shè)計，從而可建立到UMTS/GSM家用網(wǎng)絡中SGSN，GGSN，HLR，CGF的連接。從UMTS網(wǎng)絡觀點看，因此，它是標準的“3G”SGSN，和在3GPP文件中規(guī)定的一樣。
結(jié)合修改的HLR服務，IP SGSN可路由不同服務到不同服務器。(例如互聯(lián)網(wǎng)和電子郵件到“本地”代理以及郵件服務器，或其它GPRS服務到UMTS/GSM提供商的GGSN。)對于“經(jīng)過基于IP網(wǎng)絡的GPRS”，專用HLR和CGF不是必要組成部分。而是它們允許網(wǎng)絡提供商想要提供給其客戶的進一步的功能。
修改的HLR功能和基于IP的網(wǎng)絡的已知透明HLR相似。它有能漫游的所有持有者的列表。在此例子中，HLR是來自能相互簽訂漫游協(xié)議的UMTS/GSM提供商的HLR。因此IP SGSN詢問該修改的HLR而不是其它HLR。修改的HLR確定該分組是否將從IP SGSN發(fā)送到HLR，如果是，發(fā)送到哪一個。提供商也可以在修改的HLR中管理他自己的用戶列表。此外，提供商可在此HLR中管理一個列表，在該列表中存儲有提供的對該用戶可用的服務。
修改的CGF透明功能基本和已知CGF類似，但是在基于IP的網(wǎng)絡中。這使得CGF能收集為用戶計算成本或費用的信息。不是建立連接到通用CGF，IP SGSN建立連接到修改的CGF。以此種方式修改的CGF可以轉(zhuǎn)發(fā)信息到提供商或自己進行計算。
在優(yōu)選實施例中，該裝置具有提供網(wǎng)關(guān)功能的裝置，更具體地，路由信息到其它網(wǎng)絡。在此例子中，它是IP-GGSN。來自其它網(wǎng)絡的等同系統(tǒng)是已知的。
如上所述，該裝置假定具有HLR的功能。在此例子中，應當特別提及存在能將IP地址映射到HLR的裝置。此外，還存在允許在不同協(xié)議層和協(xié)議上切換的裝置以及允許加密的裝置。
該裝置的其它組成部分是可接收終端廣播消息從而借此建立GPRS通道連接的裝置。在接收到這樣的分組之后，發(fā)送應答到移動終端，從應答中移動終端可以判斷出在網(wǎng)絡中存在IP GGSN。
本發(fā)明的另一個組成部分是能通過通道連接和IP SGSN通信的終端。諸如PDA或移動電話的通用終端不具有此功能。它要求軟件的修改以及可能還修改硬件以實現(xiàn)此通信功能。本質(zhì)上，所述修改終端具有能通過IP通道經(jīng)GPRS交換信息的裝置。必要條件當然是對應的IP SGSN可用于通信。
優(yōu)選實施例是支持多種無線標準的裝置。該裝置可優(yōu)選地支持無線LAN以及UMTS或GSM/GPRS。
由于在IP網(wǎng)絡中使用，必須實施已知方法的地址轉(zhuǎn)換。當在支持例如不同IP版本的網(wǎng)絡中使用時，這允許更大的靈活性。因此應當允許地址轉(zhuǎn)換，特別是從IPv4到IPv6，反之亦然，以及NAT或地址冒充(masquerading)。
此外，在優(yōu)選實施例中存在允許信息加密的裝置。上面已經(jīng)討論了加密的可選方案。在初始化期間，這對于存在在GPRS網(wǎng)絡中允許驗證的裝置特別重要。在此例子中優(yōu)選訪問HLR。該方案允許清楚的成本分配。
允許所述功能的軟件層在優(yōu)選實施例中出現(xiàn)，所述層優(yōu)選能訪問IP堆棧。通過獲得或重新路由IP堆棧內(nèi)的信息能容易的實現(xiàn)，提供該信息用于GPRS和UMTS終端。
本發(fā)明的又一組成部分是在通用終端上實現(xiàn)所述功能的軟件。注意到能將保護擴展到具有此種軟件的數(shù)據(jù)載體。
作為此方法的結(jié)果，易于將新的網(wǎng)絡類型集成到現(xiàn)有網(wǎng)絡中?？梢岳^續(xù)使用已知網(wǎng)絡的功能，還能使用由新網(wǎng)絡提供的新技術(shù)。


下面參考在附圖中示意顯示的示范實施例詳細解釋本發(fā)明。相同參考標記表示在各個附圖中的相同元件。詳細地圖1顯示支持3個頻帶，即UMTS，GSM和WLAN的移動終端，在每個例子中都用于不同領(lǐng)域，移動終端經(jīng)基站連接到SGSN，基站又經(jīng)GGSN建立到不同領(lǐng)域的連接；圖2顯示從終端(UE)開始，經(jīng)基站(UTRAN)、(服務)無線網(wǎng)絡控制器、SGSN、GGSN以及HLR的分級結(jié)構(gòu)；圖3顯示(UMTS)GPRS網(wǎng)絡的邏輯結(jié)構(gòu)；圖4顯示GPRS經(jīng)GSM的用戶層；圖5顯示GPRS經(jīng)UMTS的用戶層；圖6顯示GPRS經(jīng)IP的用戶層；圖7顯示GPRS經(jīng)GSM的控制層；圖8顯示GPRS經(jīng)UMTS的控制層；圖9顯示GPRS經(jīng)IP的控制層；圖10顯示配置在移動終端上的軟件模塊的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
圖1顯示支持3個頻帶，即UMTS，GSM和WLAN的移動終端，在每個例子中都用于不同領(lǐng)域。移動終端在網(wǎng)絡中移動，經(jīng)GPRS發(fā)生漫游。為實現(xiàn)漫游，必須使用適當網(wǎng)關(guān)(GGSN)建立網(wǎng)絡之間的連接。在采用WLAN的網(wǎng)絡中，使用根據(jù)本發(fā)明經(jīng)IP通道和終端通信的IP SGSN(fm SGSN)。對于進一步的通信，信息經(jīng)SGSN和GGSN傳送。
圖2顯示在已知網(wǎng)絡(UMTS)中發(fā)現(xiàn)的分級結(jié)構(gòu)?？稍谖墨I[13]中發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的細節(jié)。分級結(jié)構(gòu)從通過無線經(jīng)基站(UTRAN)連接的終端(UE)開始，經(jīng)(服務)無線網(wǎng)絡控制器到SGSN、GGSN。SGSN和GGSN可以訪問HLR。無線網(wǎng)絡控制器的工作是分配帶寬和頻率或時隙。
圖3顯示從[13]中已知的GPRS網(wǎng)絡的邏輯結(jié)構(gòu)?？蓮脑搱D看出，該網(wǎng)絡基本由SGSN和GGSN構(gòu)成，它們一方面控制該領(lǐng)域中移動終端的連接，另一方面允許到其它網(wǎng)絡的連接。在一個網(wǎng)絡中可能出現(xiàn)多個GGSN相互連接。SMS-GMSC和SMS-IWMSC是用于SMS交換的單元?？稍赱13]中找到進一步的細節(jié)。
圖4，5和6顯示已知GPRS經(jīng)GSM/UMTS協(xié)議以及經(jīng)IP的GPRS協(xié)議通道的用戶層。在此引用參考文獻[13]。很清楚圖6中的通道傳送協(xié)議GTP-U既用在GGSN之間也用在終端之間。這用于傳送IP分組。在UDP/IP層上僅使用GTP-U。和UMTS相比，無需經(jīng)分組數(shù)據(jù)集中協(xié)議和終端額外通信的基站。因此提供到終端的直接通道。參看文獻[20]獲得更多細節(jié)。
圖7，8和9顯示控制層上的不同。
作為進一步的層，使用無線訪問網(wǎng)絡應用層協(xié)議(RANAP)，如在[20]中描述的。該協(xié)議在較高層封裝并傳輸信息和信號。在RANAP之下的層描述在[14]中。SCCP可用于傳送RANAP信息。這應當遵守ITU-T白皮書。
本發(fā)明實際是基于服務器和客戶端的?？蛻舳撕头掌鞫贾С纸?jīng)IP的GPRS。
客戶端模塊支持不是IP堆棧部分但基于它的多種新標準(諸如3GPP規(guī)范，IETF標準)或草案。此種模塊設(shè)計具有修改簡單的優(yōu)點。
可從圖10看出客戶端的結(jié)構(gòu)。
認證器負責管理不同信息，例如密碼，公共和私人密鑰，證書以及USIM。它還包括認證方法。如在[10]和[25]中闡明的根據(jù)GSM和UMTS標準的認證對于經(jīng)基于IP的網(wǎng)絡的GPRS是必須的。
安全代理負責連接的安全和完整。它使用加密方法和基于分組的過濾器以及防火墻機制。對于經(jīng)基于IP的網(wǎng)絡的GPRS，應當支持具有IKE(互聯(lián)網(wǎng)密鑰交換[28])的IPSec。
除了兩個模塊之外還有其它模塊，即通道管理器和地址轉(zhuǎn)換器。
通道管理器負責通道管理以及通道端點切換。對于經(jīng)基于IP的網(wǎng)絡的GPRS，應當支持GTP([22])。
地址轉(zhuǎn)換器工作是地址轉(zhuǎn)換，通常從IPv4到IPv6([30])以及相反。這是必要的，因為終端的堆棧只支持版本4。舊的網(wǎng)絡是面向舊的版本。相比而言，較新的網(wǎng)絡，例如UMTS，是基于較新的版本。轉(zhuǎn)換是必需的，特別是在不同網(wǎng)絡之間發(fā)生切換的時候。對于冒充或地址轉(zhuǎn)譯的支持([29])也是有益的。
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權(quán)利要求
1.一種通過IP網(wǎng)絡，特別是無線LAN和/或Hiperlan網(wǎng)絡內(nèi)的GPRS傳送信息的方法，具有移動終端，優(yōu)選連接到IP網(wǎng)絡，從而可以交換IP分組，在IP網(wǎng)絡中具有IP服務GPRS支持節(jié)點，-其中，在終端和IP服務GPRS支持節(jié)點之間的連接初始化期間，根據(jù)IP分組建立傳送GPRS信息的通道，-其中，該信息通過通道傳送，-其中，IP服務GPRS支持節(jié)點經(jīng)網(wǎng)絡進一步連接到服務GPRS支持節(jié)點，并且根據(jù)通信方向，解封和/或重新封裝信息，從而將信息發(fā)送到進一步的服務GPRS支持節(jié)點，或封裝信息，從而將信息通過通道發(fā)送到終端。
2.如前面方法權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，解封通道傳送的GPRS信息的軟件安裝在移動終端上。
3.如前面方法權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在連接初始化期間，用已知安全檢查，根據(jù)執(zhí)行的GPRS模式，檢測是否允許移動終端訪問GPRS網(wǎng)絡。
4.如前面方法權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使用廣播消息來尋找IP網(wǎng)絡中的IP服務GPRS支持節(jié)點，以建立通道。
5.如一個或多個前面的方法權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，提供HLR服務，該服務允許根據(jù)終端IP地址和GPRS地址信息確定和/或定位終端。
6.如一個或多個前面的方法權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，根據(jù)終端所處網(wǎng)絡，可在IP級和GPRS級上執(zhí)行切換。
7.如一個或多個前面的方法權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在GPRS和/或IP級上執(zhí)行加密，優(yōu)選采用IPSec。
8.一種用于在IP網(wǎng)絡中提供GPRS服務的裝置，具有允許GPRS和/或UMTS網(wǎng)絡中服務GPRS支持節(jié)點的功能的裝置，其特征在于，存在允許經(jīng)GPRS通過IP通道和終端通信的裝置。
9.如前面裝置權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，存在允許網(wǎng)關(guān)功能的裝置，特別是路由信息到其它網(wǎng)絡。
10.如一個或多個前面的裝置權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，存在允許將IP地址映射到HLR中的裝置。
11.如一個或多個前面的裝置權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，存在這樣的裝置通過該裝置根據(jù)終端所處網(wǎng)絡，可在IP級和GPRS級執(zhí)行切換。
12.如一個或多個前面的裝置權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，存在允許在GPRS和/或IP級上加密，優(yōu)選采用IPSec的裝置。
13.如一個或多個前面的裝置權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，存在可以接收終端廣播消息以借此建立GPRS通道連接的裝置。
14.一種終端，具有在IP網(wǎng)絡中通信的裝置，特別是移動終端，其特征在于允許經(jīng)GPRS通過IP通道交換信息的裝置。
15.如前面終端權(quán)利要求所述的終端，其特征在于，該終端既支持無線LAN又支持UMTS和/或GSM。
16.如一個或多個前面的終端權(quán)利要求所述的終端，其特征在于，存在允許地址轉(zhuǎn)換的裝置，特別是允許從IPv4到IPv6及反之，以及NAT和/或地址冒充的裝置。
17.如一個或多個前面的終端權(quán)利要求所述的終端，其特征在于，存在允許通過優(yōu)選使用的IPSec來對通道傳送的信息進行加密或加密通道分組自身的裝置。
18.如一個或多個前面的終端權(quán)利要求所述的終端，其特征在于，存在允許在GPRS網(wǎng)絡中認證的裝置。
19.如一個或多個前面的終端權(quán)利要求所述的終端，其特征在于，存在允許所述功能的軟件層，所述層優(yōu)選能訪問IP堆棧。
20.用于IP網(wǎng)絡中終端，特別是用于諸如PDA或移動電話的移動終端的軟件，其特征在于，實現(xiàn)允許經(jīng)GPRS通過IP通道交換信息的處理。
21.一種具有可加載到終端中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)載體，其中，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括根據(jù)前面權(quán)利要求所述的軟件。
全文摘要
從抽象觀點，本發(fā)明涉及兩個組成部分。一個組成部分配置在移動終端上，對應GPRS標準的信息被嵌入到IP分組中，從而經(jīng)IP通道被發(fā)送到第二發(fā)明組成部分。所述第二組成部分表示IP網(wǎng)絡中的IP服務GPRS支持節(jié)點(IP－SGSN)，例如，它接收來自通道的分組，并解封所述分組，從而隨后將其繼續(xù)發(fā)送到另一GSN。所述另外的GSN負責其它移動終端或使之能建立到互聯(lián)網(wǎng)的連接(GGSN)。第二組成部分因此對于外部其它GSN具有通用SGSN的形式，被認為是移動終端方向上的通道終點。
文檔編號H04L29/06GK1647465SQ03807811
公開日2005年7月27日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者拉明·米爾巴哈, 瓦希德·米爾巴哈 申請人:Fg微技術(shù)有限公司