專(zhuān)利名稱(chēng)：WiMAX與3GPP網(wǎng)融合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)通信領(lǐng)域中無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)WiMAX與3GPP網(wǎng)的融合方法。
技術(shù)背景在以802. 16d和802. 16e為代表的WiMAX無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)技術(shù)可以為用戶(hù)提供高數(shù)據(jù)率的 業(yè)務(wù)，而3GPP網(wǎng)則提供相對(duì)較低數(shù)據(jù)率業(yè)務(wù)，另外，無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)技術(shù)主要為用戶(hù)提供接 入數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，而3GPP網(wǎng)可以為用戶(hù)提供的業(yè)務(wù)除接入數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(一般指internet或 intranet)夕卜，還可以提供如SMS(短消息業(yè)務(wù))之類(lèi)的附加業(yè)務(wù)，對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)， 如果能夠?qū)o(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)和3GPP網(wǎng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，充分利用3GPP網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋能力， 可以在保證用戶(hù)與網(wǎng)絡(luò)連接不間斷的同時(shí)彌補(bǔ)WIMAX覆蓋范圍小的不足；在熱點(diǎn)地區(qū)則 利用WIMAX的高數(shù)據(jù)傳輸率來(lái)彌補(bǔ)3GPP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率低的缺點(diǎn)，同時(shí)可以保證用戶(hù)不 中斷的使用3GPP業(yè)務(wù)。目前還沒(méi)有運(yùn)營(yíng)中的融合的WiMAX和3GPP網(wǎng)，但有運(yùn)營(yíng)中的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和GPRS網(wǎng)的 融合網(wǎng)絡(luò)，其中用到的技術(shù)可以作為WiMAX和3GPP網(wǎng)融合的借鑒。目前WiMAX和GPRS網(wǎng)融合的方案主要有松耦合和緊耦合。松耦合方案中WiMAX的接入網(wǎng)與GPRS網(wǎng)的接入網(wǎng)完全獨(dú)立，WiMAX的接入網(wǎng)作為GPRS 的接入網(wǎng)的補(bǔ)充，只在用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)上合一，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是WiMAX和GPRS相互獨(dú)立， 實(shí)施方式較為靈活；不用對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備做大的改造，缺點(diǎn)是不利于網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)的 融合很難支持業(yè)務(wù)互通，無(wú)法支持業(yè)務(wù)的無(wú)縫切換。緊耦合方案中，WiMAX的接入網(wǎng)和GPRS網(wǎng)的接入網(wǎng)一樣，通過(guò)Gb接口直接接入GPRS 核心網(wǎng)，來(lái)自WiMAX的數(shù)據(jù)在到達(dá)外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)之前要經(jīng)過(guò)核心網(wǎng)。核心網(wǎng)為GPRS接 入提供服務(wù)的方式和為WiMAX接入提供服務(wù)的方式一樣，WiMAX通過(guò)在接入網(wǎng)添加支持 GPRS的適配功能實(shí)現(xiàn)與GPRS網(wǎng)絡(luò)的緊密集成，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以復(fù)用GPRS網(wǎng)絡(luò)資源； 更容易實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)與認(rèn)證的合一；可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通；可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的無(wú)縫切換，這樣做 的缺點(diǎn)是WiMAX的實(shí)施成本提高，實(shí)施的靈活性下降；技術(shù)難度較大；對(duì)GPRS核心網(wǎng) 也有影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種WiMAX與3GPP網(wǎng)絡(luò)的融合方法，使用該方法能通過(guò)現(xiàn)有 的WiMAX設(shè)備實(shí)現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)與計(jì)費(fèi)合一，業(yè)務(wù)共享以及保持連續(xù)性的業(yè)務(wù)切換。本發(fā)明提出的WiMAX與3GPP網(wǎng)絡(luò)的融合方法，包括以下步驟 步驟1、用戶(hù)在接入WiMAX時(shí)，采用基于增強(qiáng)的eap-aka機(jī)制，以GGSN為接入控制 器;此時(shí)GGSN通過(guò)復(fù)用己有的PDP上下文或新建PDP上下文得到與用戶(hù)的WiMAX 接入相關(guān)的PDP上下文；GGSN通過(guò)與HLR和ISP的Radius server交互完成認(rèn)證和 授權(quán)過(guò)程，當(dāng)認(rèn)證和授權(quán)通過(guò)后，GGSN為用戶(hù)的WiMAX接入采集并生成符合3GPP 標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)費(fèi)信息GCDR和Radius計(jì)費(fèi)信息； 步驟2、用戶(hù)設(shè)備向用戶(hù)顯示3GPP網(wǎng)絡(luò)和WiMAX的覆蓋情況僅處于3GPP網(wǎng)絡(luò)覆蓋 下，僅處于WiMAX覆蓋下或同時(shí)處于3GPP網(wǎng)絡(luò)和WiMAX覆蓋下；用戶(hù)通過(guò)用戶(hù) 設(shè)備提供的界面選擇僅通過(guò)WiMAX，僅3GPP網(wǎng)絡(luò)或同時(shí)通過(guò)兩種網(wǎng)絡(luò)接入外部 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)；步驟3、用戶(hù)在任一種網(wǎng)絡(luò)中去活時(shí)，GGSN會(huì)被通知該種去活，并變更相關(guān)的路由和 PDP上下文信息。 本發(fā)明的有益效果包括1. 用戶(hù)不必為使用兩種接入方式而簽約兩個(gè)帳號(hào)以及分別支付費(fèi)用。2. 用戶(hù)可以通過(guò)一臺(tái)設(shè)備在使用WiMAX的高數(shù)據(jù)率特性的同時(shí)不中斷3GPP網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)。3. 兩網(wǎng)間切換時(shí)可以保持一定的業(yè)務(wù)連續(xù)性。4. 基本上與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的邏輯架構(gòu)相容。


圖l是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。圖2是用戶(hù)設(shè)備與兩種網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)圖。圖3是通過(guò)WiMAX接入時(shí)的鑒權(quán)和地址分配的流程圖。圖4是從僅基于WiMAX網(wǎng)絡(luò)激活到已同時(shí)基于WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)激活的轉(zhuǎn)換 流程圖。圖5是計(jì)費(fèi)信息的采集和發(fā)送流程圖。具體的實(shí)施方式-本發(fā)明的實(shí)施例如圖1至圖5所示。圖1中表示的各節(jié)點(diǎn)的連接可以同時(shí)存在。圖2是用戶(hù)設(shè)備中PDP上下文的狀態(tài)機(jī)圖，其中未激活與僅基于3GPP網(wǎng)絡(luò)激活 之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的3GPP過(guò)程。 當(dāng)用戶(hù)從WiMAX接入的情況包括兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程，其一是從未激活到僅基于 WiMAX激活，其二是從僅基于3GPP網(wǎng)激活到已同時(shí)基于WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)激活， 兩者都需要認(rèn)證和授權(quán)(圖3)。 具體的過(guò)程如下-1. 用戶(hù)設(shè)備向GGSN (即WiMAX中的接入控制單元)發(fā)送開(kāi)始認(rèn)證消息。2. GGSN通過(guò)EAP機(jī)制中的NAI屬性得到用戶(hù)的IMSI， APN和PDP ADDR信息。3. GGSN通過(guò)IMSI， APN和PDP ADDR搜索己激活的PDP上下文列表，如果沒(méi)有找 到對(duì)應(yīng)的PDP上下文，則可判斷為PDP未激活，執(zhí)行從未激活到僅基于WiMAX激 活的轉(zhuǎn)換，為此用戶(hù)的此次接入新建一個(gè)PDP上下文，狀態(tài)為未激活;如果找到則執(zhí) 行從已基于3GPP網(wǎng)絡(luò)激活到同時(shí)基于WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)激活的轉(zhuǎn)換，復(fù)用該P(yáng)DP 上下文。以下4, 5，為兩種轉(zhuǎn)換的共同步驟，7僅對(duì)從已基于3GPP網(wǎng)絡(luò)激活到同時(shí) 基于WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)激活的轉(zhuǎn)換有效，8， 9僅對(duì)從未激活狀態(tài)到僅基于WiMAX 激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)換有效。4. GGSN利用IMSI信息調(diào)用MAP協(xié)議棧功能從HLR得到用戶(hù)的認(rèn)證五元組，該五元 組為3GPP網(wǎng)絡(luò)對(duì)具備USIM功能的用戶(hù)進(jìn)行認(rèn)證(即AKA機(jī)制)的標(biāo)準(zhǔn)方式。5. GGSN利用IMSI信息調(diào)用MAP協(xié)議棧功能從HLR得到用戶(hù)的簽約信息，利用簽約 信息判斷該用戶(hù)是否可以由WiMAX接入，如果可以則進(jìn)行以下步驟，如不可以則中 斷認(rèn)證過(guò)程，并釋放相關(guān)資源。6. GGSN與用戶(hù)之間通過(guò)基于EAP的AKA機(jī)制完成相互認(rèn)證與密鑰生成過(guò)程。7. 如果前面3中是復(fù)用先前激活的PDP上下文則PDP狀態(tài)轉(zhuǎn)換到已基于WiMAX和 3GPP網(wǎng)絡(luò)激活，用戶(hù)設(shè)備可以同時(shí)在3GPP網(wǎng)絡(luò)與WiMAX中收發(fā)與該P(yáng)DP相關(guān)的 協(xié)議數(shù)據(jù)單元。8. 如果是非透明接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則GGSN將啟動(dòng)radius/diameter認(rèn)證過(guò)程，如果認(rèn)證 通過(guò)則可能同時(shí)分配IP地址給用戶(hù)。9. 若沒(méi)有在6中分配IP地址給用戶(hù)，則用戶(hù)設(shè)備會(huì)發(fā)起一個(gè)DHCP過(guò)程得到IP地址。該過(guò)程成功后，該P(yáng)DP上下文進(jìn)入僅基于WiMAX激活狀態(tài)，用戶(hù)設(shè)備可以在 WiMAX中收發(fā)與該P(yáng)DP相關(guān)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。從僅連接到WiMAX到已同時(shí)與WiMAX與3GPP網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程(圖4): 當(dāng)PDP上下文從僅基于WiMAX激活到已同時(shí)基于WiMAX與3GPP網(wǎng)絡(luò)激活轉(zhuǎn)換時(shí)， 用戶(hù)設(shè)備啟動(dòng)的激活和網(wǎng)絡(luò)側(cè)要求的激活兩種情況，用戶(hù)設(shè)備啟動(dòng)的激活步驟為(圖4):1. 首先執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的3GPP中的激活過(guò)程，直到SGSN向GGSN發(fā)創(chuàng)建PDP上下文請(qǐng)求。2. 如PDPADDR不為空，則GGSN通過(guò)收到的APN， MSISDN和PDP ADDR搜索本地 僅基于WIMAX激活PDP上下文表，如果己有對(duì)應(yīng)的PDP上下文，則復(fù)用此PDP上 下文，并據(jù)此發(fā)回創(chuàng)建PDP上下文響應(yīng)。該P(yáng)DP上下文在3GPP網(wǎng)絡(luò)中的激活流程 完成后進(jìn)入已同時(shí)基于WiMAX和3GPP網(wǎng)激活狀態(tài)。GGSN定時(shí)采集用戶(hù)的流量及在線(xiàn)時(shí)長(zhǎng)信息，在必須向3GPP的計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)(CGF)發(fā) 送G-CDR的同時(shí)，還應(yīng)在非透明接入的情況下通過(guò)radius/diameter機(jī)制向AAA Server 上報(bào)計(jì)費(fèi)消息(圖5)。

圖l是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。圖2是用戶(hù)設(shè)備與兩種網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)圖。圖3是通過(guò)WiMAX接入時(shí)的鑒權(quán)和地址分配的流程圖。圖4是從僅基于WiMAX網(wǎng)絡(luò)激活到已同時(shí)基于WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)激活的轉(zhuǎn)換流程圖。 圖5是計(jì)費(fèi)信息的采集和發(fā)送流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施例如圖1至圖5所示。圖1中表示的各節(jié)點(diǎn)的連接可以同時(shí)存在。圖2是用戶(hù)設(shè)備中PDP上下文的狀態(tài)機(jī)圖，其中未激活與僅基于3GPP網(wǎng)絡(luò)激活之間 的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的3GPP過(guò)程。當(dāng)用戶(hù)從WiMAX接入的情況包括兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程，其一是從未激活到僅基于 WiMAX激活，其二是從僅基于3GPP網(wǎng)激活到己同時(shí)基于WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)激活，兩者都 需要認(rèn)證和授權(quán)(圖3)。具體的過(guò)程如下1.用戶(hù)設(shè)備向GGSN (即WiMAX中的接入控制單元)發(fā)送開(kāi)始認(rèn)證消息。2. GGSN通過(guò)EAP機(jī)制中的NAI屬性得到用戶(hù)的IMSI， APN和PDP ADDR信息。3. GGSN通過(guò)IMSI， APN和PDP ADDR搜索己激活的PDP上下文列表，如果沒(méi)有找到對(duì)應(yīng) 的PDP上下文，則可判斷為PDP未激活，執(zhí)行從未激活到僅基于WiMAX激活的轉(zhuǎn)換， 為此用戶(hù)的此次接入新建一個(gè)PDP上下文，狀態(tài)為未激活;如果找到則執(zhí)行從已基于 3GPP網(wǎng)絡(luò)激活到同時(shí)基于WiMAX和3GPP網(wǎng)絡(luò)激活的轉(zhuǎn)換，復(fù)用該P(yáng)DP上下文。以下 4， 5，為兩種轉(zhuǎn)換的共同步驟，7僅對(duì)從已基于3GPP網(wǎng)絡(luò)激活到同時(shí)基于WiMAX和 3GPP網(wǎng)絡(luò)激活的轉(zhuǎn)換有效，8， 9僅對(duì)從未激活狀態(tài)到僅基于WiMAX激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 有效。4. GGSN利用IMSI信息調(diào)用MAP協(xié)議棧功能從HLR得到用戶(hù)的認(rèn)證五元組，該五元組為 3GPP網(wǎng)絡(luò)對(duì)具備USIM功能的用戶(hù)進(jìn)行認(rèn)證(即AKA機(jī)制)的標(biāo)準(zhǔn)方式。5. GGSN利用IMSI信息調(diào)用MAP協(xié)議棧功能從HLR得到用戶(hù)的簽約信息，利用簽約信息 判斷該用戶(hù)是否可以由WiMAX接入，如果可以則進(jìn)行以下步驟，如不可以則中斷認(rèn)證 過(guò)程，并釋放相關(guān)資源。6. GGSN與用戶(hù)之間通過(guò)基于EAP的AKA機(jī)制完成相互認(rèn)證與密鑰生成過(guò)程。7. 如果前面3中是復(fù)用先前激活的PDP上下文則PDP狀態(tài)轉(zhuǎn)換到已基于WiMAX和3GPP 網(wǎng)絡(luò)激活，用戶(hù)設(shè)備可以同時(shí)在3GPP網(wǎng)絡(luò)與Wi區(qū)X中收發(fā)與該P(yáng)DP相關(guān)的協(xié)議數(shù)據(jù) 單元。8. 如果是非透明接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則GGSN將啟動(dòng)radius/diameter認(rèn)證過(guò)程，如果認(rèn) 證通過(guò)則可能同時(shí)分配IP地址給用戶(hù)。9. 若沒(méi)有在6中分配IP地址給用戶(hù)，則用戶(hù)設(shè)備會(huì)發(fā)起一個(gè)DHCP過(guò)程得到IP地址。 該過(guò)程成功后，該P(yáng)DP上下文進(jìn)入僅基于WiMAX激活狀態(tài)，用戶(hù)設(shè)備可以在WiMAX 中收發(fā)與該P(yáng)DP相關(guān)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。從僅連接到WiMAX到己同時(shí)與WiMAX與3GPP網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程(圖4): 當(dāng)PDP上下文從僅基于WiMAX激活到巳同時(shí)基于WiMAX與3GPP網(wǎng)絡(luò)激活轉(zhuǎn)換時(shí)，用戶(hù)設(shè) 備啟動(dòng)的激活和網(wǎng)絡(luò)側(cè)要求的激活兩種情況，用戶(hù)設(shè)備啟動(dòng)的激活步驟為(圖4):1. 首先執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的3GPP中的激活過(guò)程，直到SGSN向GGSN發(fā)創(chuàng)建PDP上下文請(qǐng)求。2. 如PDP ADDR不為空，則GGSN通過(guò)收到的APN ， MS ISDN和PDP ADDR搜索本地僅基于 WIMAX激活PDP上下文表，如果已有對(duì)應(yīng)的PDP上下文，則復(fù)用此TOP上下文，并據(jù) 此發(fā)回創(chuàng)建PDP上下文響應(yīng)。該P(yáng)DP上下文在3GPP網(wǎng)絡(luò)中的激活流程完成后進(jìn)入己 同時(shí)基于WiMAX和3GPP網(wǎng)激活狀態(tài)。GGSN定時(shí)采集用戶(hù)的流量及在線(xiàn)時(shí)長(zhǎng)信息，在必須向3GPP的計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)(CGF)發(fā)送 G-CDR的同時(shí)，還應(yīng)在非透明接入的情況下通過(guò)radius/diameter機(jī)制向AAA Server上 報(bào)計(jì)費(fèi)消息(圖5)。
權(quán)利要求
1、WiMAX與3GPP網(wǎng)絡(luò)的融合方法，其特征在于用戶(hù)在接入WiMAX時(shí)，采用基于增強(qiáng)的eap-aka機(jī)制，以GGSN為接入控制器；此時(shí)GGSN通過(guò)復(fù)用已有的PDP上下文或新建PDP上下文得到與用戶(hù)的WiMAX接入相關(guān)的PDP上下文；GGSN通過(guò)與HLR和ISP的Radius server交互完成認(rèn)證和授權(quán)過(guò)程，當(dāng)認(rèn)證和授權(quán)通過(guò)后，GGSN為用戶(hù)的WiMAX接入采集并生成符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)費(fèi)信息GCDR和Radius計(jì)費(fèi)信息；
2、 根據(jù)權(quán)利要求l，用戶(hù)設(shè)備向用戶(hù)顯示3GPP網(wǎng)絡(luò)和WiMAX的覆蓋情況僅處于3GPP 網(wǎng)絡(luò)覆蓋下，僅處于WiMAX覆蓋下或同時(shí)處于3GPP網(wǎng)絡(luò)和WiMAX覆蓋下；用戶(hù)通過(guò) 用戶(hù)設(shè)備提供的界面選擇僅通過(guò)WiMAX，僅3GPP網(wǎng)絡(luò)或同時(shí)通過(guò)兩種網(wǎng)絡(luò)接入外 部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)；
3、 根據(jù)權(quán)利要求1和2，用戶(hù)在任一種網(wǎng)絡(luò)中去活時(shí)，GGSN會(huì)被通知該種去活，并變更 相關(guān)的路由和PDP上下文信息。
全文摘要
WiMAX與3GPP網(wǎng)的融合方法，用戶(hù)在接入WiMAX時(shí)，采用基于增強(qiáng)的eap-aka機(jī)制，以GGSN為接入控制器；此時(shí)GGSN通過(guò)復(fù)用已有的PDP上下文或新建PDP上下文得到與用戶(hù)的WiMAX接入相關(guān)的PDP上下文；GGSN通過(guò)與HLR和ISP的Radius server交互完成認(rèn)證和授權(quán)過(guò)程，當(dāng)認(rèn)證和授權(quán)通過(guò)后，GGSN為用戶(hù)的WiMAX接入采集并生成符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)費(fèi)信息。用戶(hù)不必為使用兩種接入方式而簽約兩個(gè)帳號(hào)以及分別支付費(fèi)用，可以通過(guò)一臺(tái)設(shè)備在使用WiMAX的高數(shù)據(jù)率特性的同時(shí)不中斷3GPP網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)。
文檔編號(hào)H04Q7/22GK101232646SQ20081005772
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者陳朝陽(yáng) 申請(qǐng)人:北京北方烽火科技有限公司