CN100433741C - 通信***、通信方法及用于通信***的移动节点和网关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种通信继续***，用于当移动节点从一个网络移动到另一个网络时，使切换前的通信在切换后仍能继续。本发明涉及一种移动节点和一种网关，用于由切换而改变了移动节点的IP地址的通信中，其中移动节点和网关的连接管理模块存储移动节点切换前的连接信息，并将其与切换后的连接信息关联起来，从而使切换前的通信在切换后仍能继续。

Description

通信***、通信方法及用于通信***的移动节点和网关
技术领域
本发明涉及通信***、通信方法及用于所述***的移动节点和网关，更具体而言，本发明涉及用于当移动节点从一个网络移动到另一个网络时使通信得以继续的通信***和通信方法，以及用于所述***的移动节点和网关。
背景技术
传统上，从移动单元对互联网的接入是使用移动电话或PHS(个人手持电话***)、基于电路交换的昂贵方法。近年来，在此之外，已经出现了无线LAN(局域网)，作为基于IP(互联网协议)而不使用电路交换的廉价连接手段。在不同移动网络之间的切换(handover)已经引起人们的注意。
“切换”的意思是当移动节点在使用IP与通信远程节点进行通信期间从当前链路移动到另一链路时，改变移动节点的IP地址。
提供了移动IPv4和移动IPv6，作为实现切换的手段。
另一方面，公开了一种无线接入***，其消除了更新IP地址时的额外开销(overhead)以提高无线互联网接入时的吞吐率，并减少了利用额外开销改变IP地址的处理时间(参见专利文献1)。
此***通过为基站提供TCP中继功能和IP中继功能，为所容纳的移动终端执行代理(proxy)操作。移动终端使用固定IP地址访问基站，同时基站运行IP代理功能，以使用可从外部访问的IP地址来执行代理发送和接收。同时，利用TCP中继功能，对无线电路和有线电路的TCP链路进行分析，以进行适合于每个电路的链路控制。
[专利文献1]
日本早期公开专利No.2002-208944(0015、0016段)
然而，因为移动IPv4涉及大量的引入设备，这些引入设备消耗了原本就少的IPv4地址中的大部分，而移动IPv6本身还未普及，因此未将移动IPv4和IPv6投入实际使用。在这种情形下，人们期待另一种用于快速实现切换的手段。
另一方面，利用在专利文献1中所公开的技术，基站作为移动终端处切换处理的代理，以减轻移动终端的处理负担。虽然移动终端的IP地址是不变的，但是在本发明所涉及的技术中，在切换时改变终端的IP地址，并且实现了切换本身。因此，本发明的技术在配置、操作和效果上都与专利文献1中所公开的技术有很大不同。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种通信***和一种通信方法，用于使切换前的通信在切换后仍能继续，以及提供用于所述***的一种移动节点和一种网关。
为了实现上述目的，本发明提供了一种通信***，用于使驻留在第一通信网络中的移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述通信***包括连接信息控制装置，用于当移动节点移动到第二通信网络时，在移动节点和网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息。
而且，本发明提供了一种通信方法，用于使驻留在第一通信网络中的移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述通信方法包括连接信息控制步骤，用于当移动节点移动到第二通信网络时，在移动节点和网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息。
而且，本发明提供了一种通信***中的移动节点，用于使驻留在第一通信网络中的所述移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述移动节点包括：网络接口，用作与第一通信网络通信的媒介；用户接口，用作与用户通信的媒介；以及控制单元，用于控制所述接口，所述控制单元还包括程序存储器，其中存储了连接管理模块，用于当移动节点移动到第二通信网络时，在移动节点和网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息。
而且，本发明提供了一种通信***中的移动节点的移动节点通信方法，用于使驻留在第一通信网络中的所述移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述移动节点通信方法包括连接信息控制步骤，当移动节点移动到第二通信网络时，在移动节点和网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息。
而且，本发明提供了一种通信***中的网关，用于使驻留在第一通信网络中的移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述网关包括：移动节点网络接口，用作与所述移动节点侧的第三通信网络通信的媒介；通信远程节点网络接口，用作与通信远程节点侧的第四通信网络通信的媒介；以及控制单元，用于控制所述接口，所述控制单元还包括程序存储器，其中存储了连接管理模块，用于当所述移动节点移动到第二通信网络时，在所述移动节点和网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息。
而且，本发明提供了一种通信***中的网关的网关通信方法，用于使驻留在第一通信网络中的移动节点能够通过所述网关与通信远程节点通信，所述网关通信方法包括连接信息控制步骤，用于当移动节点移动到第二通信网络时，在移动节点和所述网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息。
具有上述配置的本发明使得切换前的通信在切换后仍能继续。
附图说明
图1是一个框图，示出了根据本发明最佳模式的通信***；
图2是一个顺序图，示出了在通信开始时通知连接信息的操作；
图3是一个顺序图，示出了切换后的操作；
图4是协议栈的一个示例的配置表；
图5是协议栈的另一示例的配置表；
图6是移动节点100的一个示例的框图；
图7是网关101的一个示例的框图；
图8是连接管理模块200的一个示例的框图；
图9是连接管理模块201的一个示例的框图；以及
图10是MITF拨号休眠协议栈的配置表。
具体实施方式
传统上，当移动节点在使用IP与远程节点进行通信期间从当前链路移动到另一链路，使得移动节点的IP地址被改变(切换)时，移动节点无法继续移动前的通信。
本发明通过将具有扩展MITF(移动互联网接入论坛)拨号休眠协议(dialup dormant protocol)(ARIB STD-T78)的连接管理模块应用于移动节点以及移动节点之间的应用通信装置(在下文中称为网关装置)上，使得切换后能够继续切换前的通信。
在使用IP的通信中，使用连接信息(如果采用TCP(传输控制协议)或UDP(用户数据报协议)作为传输层协议，则是发送源IP地址、发送目的地IP地址，以及发送源端口号和发送目的地端口号)来执行通信，并且如果这几个连接信息中的任何一个被改变，则通信改变成另一个通信。因此，当移动节点的IP地址由于切换而被改变时，无法继续通信。
本发明涉及在由于切换而改变了移动节点的IP地址的通信中的移动节点和网关装置，其中，移动节点和网关装置的连接管理模块存储切换前移动节点的连接信息，并将其与切换后的连接信息关联起来，从而使得切换前的通信在切换后仍能继续。
所述连接管理模块使用扩展MITF拨号休眠协议。将MITF拨号休眠协议扩展，以使得可以在MITF拨号休眠协议的连接请求和重连接请求的额外的信息帧中设置连接信息，从而在移动节点和网关装置之间传送连接信息。
取决于协议栈的配置，有两类连接管理模块。
第一类连接管理模块位于网络层上，采用图4的协议栈配置。即使连接管理模块较低层上的移动节点100的IP地址由于切换而改变，连接管理模块也将IP地址的改变对传输层隐藏，从而使切换前的通信在切换后仍能继续。在此情况下，连接信息包括发送源IP地址和发送目的地IP地址。
第二类连接管理模块位于传输层上，采用图5的协议栈配置。连接管理模块将由于切换而产生的传输层改变对应用层隐藏，从而使切换前的通信在切换后仍能继续。在此情况下，连接信息包括发送源IP地址、发送目的地IP地址、发送源端口号、发送目的地端口号和传输层种类(TCP或UDP)。
作为现有技术的MITF拨号休眠协议具有图10的协议栈配置，其中，将物理层的断开对较高层的PPP(点对点协议)隐藏。
本发明的原理在图1中示出。图1是一个框图，示出了根据本发明最佳模式的通信***。在图1中，通信***包括：移动节点100，驻留于链路300(第一通信网络)；网关101；通信远程节点102，驻留于IP网络(第五通信网络)353中；IP网络(第三通信网络)351，位于链路300和网关101之间；以及IP网络(第四通信网络)352，位于网关101和IP网络353之间。
此外，移动节点100包括连接管理模块200，并且网关101包括连接管理模块201。
在图1中，移动节点100从链路300移动到链路301(连接到第二通信网络：IP网络351)
当驻留于链路300中的移动节点100开始与通信远程节点102通信时，移动节点100中具有连接管理功能的连接管理模块200将此通信的连接信息通知给网关101中具有连接管理功能的连接管理模块201，然后开始与通信远程节点102通信。而且，连接管理模块200和201存储此连接信息。
当移动节点100在与通信远程节点102的通信期间从链路300切换到链路301时，移动节点100的连接管理模块200将由切换而改变了的连接信息通知给网关101的连接管理模块201。而且，连接管理模块200和201存储此连接信息。
移动节点100用来与通信远程节点102通信的分组连接信息是切换前的连接信息。移动节点100的模块200用切换后的连接信息将其重写，并发送该重写后的连接信息，并且如果网关101的模块201接收到来自移动节点100的具有切换后的连接信息的分组，它就用切换前的连接信息将其重写，并将该重写后的连接信息传送给通信远程节点102。
而且，如果接收到来自通信远程节点102的具有切换前的连接信息的分组，则网关101的模块201用切换后的连接信息将其重写，并将该重写后的连接信息传送给移动节点100。如果接收到具有切换后的连接信息的分组，则移动节点100的模块200用切换前的连接信息将其重写。
按此方式，在切换后，可以使用切换前的连接信息来进行通信，从而切换前的通信在切换后仍能继续。
示例
下面描述本发明的一个示例。通信***的配置与图1所示的相同。参照图1，链路300处的移动节点100具有连接管理模块200以与通信远程节点102通信，该模块具有连接管理功能。在与通信远程节点102通信期间，移动节点100移动到链路301。
网关101是在移动节点100和通信远程节点102之间的数据中继装置，其具有连接管理模块201，该模块具有连接管理功能。
链路300和链路301是用于移动节点100的移动网络，并具有彼此不同的网络地址。
连接管理模块200和201具有连接管理功能。连接管理模块200将连接信息通知给连接管理模块201。基于此连接信息来变换分组。
示例操作的说明
参照图2，首先，将描述在通信开始时通知连接信息的操作。然后，参照图3，下面将描述切换后的操作。
图2是一个顺序图，其中，链路300处的移动节点的应用程序400开始与通信远程节点102通信。
当应用程序400开始与通信远程节点102通信时，应用程序400创建并发送包括连接信息600的通信数据500(S1)。
通信节点100的连接管理模块200存储通信数据500的连接信息600，而不立即将来自应用程序400的通信数据500发送出去(S2)，并在连接请求上将连接信息600发送给网关101(S3)。
网关101的连接管理模块201接收到来自移动节点100的连接请求(S3)，存储连接信息600(S4)，并将连接响应发送给移动节点100(S5)。
移动节点100的连接管理模块200接收来自网关101的连接响应(S5)，并将来自应用程序400的通信数据500发送给通信远程节点102(S6)。
网关101的连接管理模块201直接将通信数据500传送给通信远程节点102(S7)，所述通信数据500包括从移动节点100发往通信远程节点102的连接信息600。
网关101的连接管理模块201接收到通信数据501(S8)，并直接将其传送给移动节点100(S9)，所述通信数据501包括从通信远程节点102发往移动节点100的连接信息600。
移动节点100接收到来自通信远程节点102的包括连接信息600的通信数据501(S9)，并将其直接传递给应用程序400(S10)。
图3是一个顺序图，示出了在图2的通信期间将移动节点100从链路300切换到链路301之后的情况。
连接管理模块200检测到切换(S11)，为由切换所改变的部分而改变连接信息600，以创建并存储连接信息601(S12)，并在重连接请求上将该连接信息发送给网关101(S13)。
网关101的模块201接收到来自移动节点100的重连接请求(S13)，存储该重连接请求中的连接信息601，并将连接信息601与连接信息600关联起来(S14)，并将重连接响应发送给移动节点100(S15)。
移动节点100的连接管理模块200接收到来自网关101的重连接响应(S15)，接受来自应用程序400的具有连接信息600的通信数据502(S16)，将连接信息600转换成连接信息601(S17)，并将连接信息601发送给网关101(S18)。
网关101的连接管理模块201接收从移动节点100到通信远程节点102的具有连接信息601的通信数据502(S18)，将连接信息601转换成连接信息600(S19)，并将其传送给通信远程节点102(S20)。
网关101的连接管理模块201接收从通信远程节点102到移动节点100的具有连接信息600的通信数据503(S21)，将连接信息600转换成连接信息601(S22)，并将其传送给移动节点100(S23)。
移动节点100的连接管理模块200接收从通信远程节点102到移动节点100的具有连接信息601的通信数据503(S23)，将连接信息601转换成连接信息600(S24)，并将其传递给应用程序400(S25)。
下面将描述移动节点100、网关101及连接管理模块200、201的配置和操作。图6是移动节点100的一个示例的框图，图7是网关100的一个示例的框图，图8是连接管理模块200的一个示例的框图，而图9是连接管理模块201的一个示例的框图。
首先，将描述移动节点100。参照图6，移动节点100包括：网络接口111，用作与链路300通信的媒介；用户接口112，用作与用户通信的媒介；以及控制单元800，用于控制所述接口。控制单元800包括程序存储器810。连接管理模块200包含在程序存储器810中。
接下来描述网关101。参照图7，网关101包括：移动节点网络接口121，用作与IP网络351通信的媒介；连接远程节点网络接口122，用作与IP网络352通信的媒介；以及控制单元801，用于控制所述接口。控制单元801包括程序存储器811。连接管理模块201包含在程序存储器811中。
接下来描述连接管理模块200。参照图8，连接管理模块200包括控制信号处理部件900、数据转换部件901和连接信息管理部件902。
这个连接管理模块200是图4中移动节点100的网络层上的IP处理部件中的功能，也是图5中移动节点100的传输层上的TCP/IP处理部件中的功能。
控制信号处理部件900具有向网关101发送控制消息以及接收来自网关101的控制消息的功能。具体而言，在图2中进行连接请求发送处理(S3)和连接响应接收处理(S5)，以及在图3中进行重连接请求发送处理(S13)和重连接响应接收处理(S15)。
数据转换部件901具有基于连接信息来转换通信数据的功能。具体而言，在图3中将通信数据502的连接信息600转换成连接信息601(S17)，以及将通信数据503的连接信息601转换成连接信息600(S24)。
连接信息管理部件902具有存储连接信息的功能。具体而言，在图2中存储连接信息600(S2)，以及在图3中存储连接信息601(S12)。
接下来描述连接管理模块201。参照图9，连接管理模块201包括控制信号处理部件903、数据转换部件904和连接信息管理部件905。
这个连接管理模块201是图4中网关101的网络层上的IP处理部件中的功能，也是图5中网关101的传输层上的TCP/UDP处理部件中的功能。
控制信号处理部件903具有接收来自移动节点100的控制消息以及将控制消息发送给移动节点100的功能。具体而言，在图2中进行连接请求接收处理(S3)和连接响应发送处理(S5)，以及在图3中进行重连接请求接收处理(S13)和重连接响应发送处理(S15)。
数据转换部件904具有基于连接信息来转换通信数据的功能。具体而言，在图3中将通信数据502的连接信息600转换成连接信息601(S19)，以及将通信数据503的连接信息600转换成连接信息601(S22)。
连接信息管理部件905具有存储连接信息的功能。具体而言，在图2中存储连接信息600(S4)，以及在图3中存储连接信息601(S14)。
如上所述，本发明包括用于当移动节点从第一通信网络移动到第二通信网络时，在移动节点和网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息的装置，使得切换前的通信在切换后仍能继续。
而且，只要采用了IP网络就可以切换，而与移动网络的类型无关。因此，不仅可以在相同类型的网络之间，也可以在不同的网络之间，例如移动电话网络和无线LAN网络之间进行切换。其原因在于，连接管理模块位于IP层之上的较高层中。

Claims (6)

1.一种通信***，用于使驻留在第一通信网络中的移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述通信***包括连接信息控制装置，用于当所述移动节点移动到第二通信网络时，在所述移动节点和所述网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息，其中，所述连接信息控制装置包括以下装置：
切换后连接信息发送装置，用于在所述移动节点处将所述切换后的连接信息发送给所述网关；
连接信息关联装置，用于在所述网关处接收所述连接信息并将其与所述切换前的连接信息相关联；以及
连接信息转换装置，用于根据所述网关处的所述关联的结果，将发送自所述移动节点的所述切换后的连接信息转换成所述切换前的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述通信远程节点，并将发送自所述通信远程节点的所述切换前的连接信息转换成所述切换后的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述移动节点。
2.一种通信方法，用于使驻留在第一通信网络中的移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述通信方法包括连接信息控制步骤，用于当所述移动节点移动到第二通信网络时，在所述移动节点和所述网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息，其中，所述连接信息控制步骤包括以下步骤：
切换后连接信息发送步骤，在所述移动节点处将所述切换后的连接信息发送给所述网关；
连接信息关联步骤，在所述网关处接收所述连接信息并将其与所述切换前的连接信息相关联；以及
连接信息转换步骤，根据所述网关处的所述关联的结果，将发送自所述移动节点的所述切换后的连接信息转换成所述切换前的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述通信远程节点，并将发送自所述通信远程节点的所述切换前的连接信息转换成所述切换后的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述移动节点。
3.一种通信***中的移动节点，用于使驻留在第一通信网络中的所述移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述移动节点包括：
网络接口，用作与所述第一通信网络通信的媒介；
用户接口，用作与用户通信的媒介；以及
控制单元，用于控制所述接口，
所述控制单元还包括程序存储器，其中所述程序存储器存储连接管理模块，所述连接管理模块用于当所述移动节点移动到第二通信网络时，在所述移动节点和所述网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息，其中，所述连接管理模块包括以下部件：
控制信号处理部件，用于将控制消息发送给所述网关并接收来自所述网关的控制消息；
数据转换部件，用于将所述切换前的连接信息转换成所述切换后的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述网关，并将发送自所述网关的所述切换后的连接信息转换成所述切换前的连接信息；以及
连接信息管理部件，用于在驻留在所述第一通信网络中的所述移动节点开始与所述通信远程节点通信时存储所述切换前的连接信息，并在所述移动节点切换到所述第二通信网络后存储所述切换后的连接信息。
4.一种通信***中的移动节点的移动节点通信方法，用于使驻留在第一通信网络中的所述移动节点能够通过网关与通信远程节点通信，所述移动节点通信方法包括连接信息控制步骤，当所述移动节点移动到第二通信网络时，在所述移动节点和所述网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息，其中，所述连接信息控制步骤包括以下步骤：
控制信号处理步骤，用于将控制消息发送给所述网关并接收来自所述网关的控制消息；
数据转换步骤，用于将所述切换前的连接信息转换成所述切换后的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述网关，并将发送自所述网关的所述切换后的连接信息转换成所述切换前的连接信息；以及
连接信息管理步骤，用于在驻留在所述第一通信网络中的所述移动节点开始与所述通信远程节点通信时存储所述切换前的连接信息，并在所述移动节点切换到所述第二通信网络后存储所述切换后的连接信息。
5.一种移动通信***中的网关，用于使驻留在第一通信网络中的移动节点能够通过所述网关与通信远程节点通信，所述网关包括：
移动节点网络接口，用作与所述移动节点侧的第三通信网络通信的媒介；
通信远程节点网络接口，用作与所述通信远程节点侧的第四通信网络通信的媒介；以及
控制单元，用于控制所述接口，
所述控制单元还包括程序存储器，其中所述程序存储器存储连接管理模块，所述连接管理模块用于当所述移动节点移动到第二通信网络时，在所述移动节点和所述网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息，其中，所述连接管理模块包括以下部件：
控制信号处理部件，用于从所述移动节点接收控制消息并将控制消息发送给所述移动节点；
数据转换部件，用于将发送自所述移动节点的所述切换后的连接信息转换成所述切换前的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述通信远程节点，并将发送自所述通信远程节点的所述切换前的连接信息转换成所述切换后的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述移动节点；以及
连接信息管理部件，用于与所述切换前的连接信息相关联地存储所述切换后的连接信息。
6.一种移动通信***中的网关的网关通信方法，用于使驻留在第一通信网络中的移动节点能够通过所述网关与通信远程节点通信，所述网关通信方法包括连接信息控制步骤，当所述移动节点移动到第二通信网络时，在所述移动节点和所述网关之间交换切换前的连接信息和切换后的连接信息，其中，所述连接信息控制步骤包括以下步骤：
控制信号处理步骤，用于从所述移动节点接收控制消息并将控制消息发送给所述移动节点；
数据转换步骤，用于将发送自所述移动节点的所述切换后的连接信息转换成所述切换前的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述通信远程节点，并将发送自所述通信远程节点的所述切换前的连接信息转换成所述切换后的连接信息以便将转换后的连接信息发送给所述移动节点；以及
连接信息管理步骤，用于与所述切换前的连接信息相关联地存储所述切换后的连接信息。
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