CN101102189B - 一种实现多种媒体接入的网关***和方法 - Google Patents

一种实现多种媒体接入的网关***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现多种媒体接入的网关***和方法，涉及通信技术领域，解决现有技术中在移动环境中不能良好支持多种媒体接入的缺陷。本发明包括认证模块，用于共享用户设备的认证信息；媒体无关切换服务模块，用于多种媒体接入之间的无缝切换；通讯媒体接入模块，用于与对应媒体接入网建立通讯链路；其中通讯媒体接入模块分别与认证模块和媒体无关切换服务模块连接。本发明首先对UE进行注册，然后由已注册的UE向业务网络发送业务请求。本发明可以良好地支持移动环境中的多种媒体接入；并且本发明通过媒体无关切换服务模块可以在多种媒体接入之间进行无缝切换；进一步，本发明通过认证模块可以共享UE的认证信息。

Description

一种实现多种媒体接入的网关***和方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种实现多种媒体接入的网关***和方法。
背景技术
目前，随着通讯技术和网络的发展，在同一区域存在多种通讯网络，因此能同时支持与多种网络通讯的多模终端设备也伴随着用户的需求而产生。由于不同网络服务区域以及业务能力的差异，用户希望自己使用的多模终端设备能在不同的媒体网络之间实现无缝切换，从而保证业务的连续性。802.21协议就是根据上述用户的需求提出的，该协议提出一种为多模终端实现媒体无关切换服务的架构，该架构在网络实体协议栈的二层与三层之间增加一个媒体无关切换层，通过在该媒体无关切换层中定义与协议栈的上、下层、SME(Short Message Entity，短消息实体)及通讯对方实体同层的媒体无关切换层的接口，为多模终端实现无缝的媒体无关切换提供事件、命令、信息服务。
现在很多的网络终端设备可以通过网关设备接入到不同的业务网络，网关的接入功能主要是用来实现一个局域网络与公共网络的连接。目前网关上行接入公共网络的方式有多种，如ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，不对称数字用户线)、以太网、有线电视电缆及电力线等；网关的管理功能包括地址解析、数据包转发、QoS(Quality of Service，服务质量)控制、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)及防火墙功能等。
而随着社会工作和生活节奏的不断加快以及交通工具的不断丰富，人们处在交通工具上的时间越来越多，另一方面人们的工作和生活也越来越离不开网络，因此，用户迫切需要在移动的交通工具上提供一个相对稳定的网络环境，使得处在移动的交通工具中的用户可以使用多种终端设备接入到所需要的业务网络，获得所需的业务服务。不过，虽然目前众多的家庭网关设备 为家庭中的网络终端设备提供了到不同的接入网及业务网络的接入功能，但该家庭局域网络的网络环境是一个固定的局域网环境，并且网关到业务网络的上行接入方式也大多采用有线接入，因而该家庭网关设备在移动环境中不能良好支持多种媒体接入。
发明内容
为家庭中的网络终端设备提供了到不同的接入网及业务网络的接入功能，但该家庭局域网络的网络环境是一个固定的局域网环境，并且网关到业务网络的上行接入方式也大多采用有线接入，因而该家庭网关设备在移动环境中不能良好支持多种媒体接入。
本发明要解决的问题是提供一种实现多种媒体接入的网关***和方法，以克服现有技术在移动环境中不能良好支持多种媒体接入的缺陷。
为达到上述目的，本发明提供一种实现多种媒体接入的网关***，包括：通讯媒体接入模块，用于与对应媒体接入网建立通讯链路；认证模块，与所述通讯媒体接入模块连接，用于共享UE(User Equipment，用户设备)的认证信息；媒体无关切换服务模块，与所述通讯媒体接入模块连接，用于多种媒体接入之间的无缝切换，所述认证模块进一步包括：认证信息获取子模块、认证信息管理子模块和认证代理子模块；所述认证信息获取子模块与所述认证信息管理子模块连接，用于从用户设备中获取到业务网络的接入认证信息；所述认证代理子模块与所述认证信息管理子模块连接，用于到接入网络和业务网络的接入认证；所述认证信息管理子模块用于对从用户设备上获得的认证信息进行管理和查询。
按照本发明的另一个方面，所述通讯媒体接入模块进一步包括：卫星接收子模块、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波接入全球互操作性)子模块、3GPP(Third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)子模块、3GPP2(Third Generation Partnership Project 2，第三代合作伙伴计划第二组)子模块、WiFi(WirelessFidelity，无线保真)子模块和以太网子模块。
按照本发明的再一个方面，所述网关***进一步包括：广域网接入及管理模块，与通讯媒体接入模块连接，用于网关***到广域网的接入和管理功 能。
按照本发明的再一个方面，所述网关***进一步包括：切换决策模块，与媒体无关切换服务模块连接，用于根据网关***在移动过程中所处的位置信息需求进行切换目标网络的选择决策。
本发明提供一种实现多种媒体接入的方法，包括以下步骤：
A、用户设备注册，进一步包括：
A1、用户设备向网关***发送注册请求，；
A2、所述网关***向业务网络发送注册请求，进一步包括：
A21、认证代理子模块向认证信息管理子模块发送认证信息查询请求；
A22、所述认证信息管理子模块根据所述认证信息查询请求，获取签约用户信息；
A23、所述认证信息管理子模块向所述认证代理子模块发送所述签约用户信息；
A24、所述认证代理子模块根据所述签约用户信息，向业务网络发送注册请求；
A3、所述业务网络对所述用户授权，进一步包括：
A31、业务网络向认证代理子模块发送未授权信息；
A32、所述认证代理子模块向用户设备发送未授权信息，并建立安全通讯通道；
A33、所述用户设备向所述认证代理子模块发送注册请求；
A34、所述认证代理子模块利用所述安全通讯通道向所述业务网络发送注册请求；
A35、所述业务网络向所述认证代理子模块发送授权信息；
A36、所述认证代理子模块向所述用户设备发送授权信息；
B、所述用户设备向业务网络发送业务请求。
按照本发明的再一个方面，步骤B进一步包括：
B1、用户设备向网关***发送业务请求；
B2、所述网关***验证所述用户设备的业务请求能力；
B3、所述网关***向业务网络发送业务请求。
按照本发明的再一个方面，步骤B2进一步包括：
B21、认证代理子模块向认证信息管理子模块发送业务能力查询请求；
B22、所述认证信息管理子模块判断所述用户设备是否满足所述业务请求能力；如果是，则转步骤B26；否则转步骤B23；
B23、所述认证信息管理子模块向所述认证代理子模块发送业务能力不满足信息；
B24、所述认证代理子模块向所述用户设备发送重注册请求；
B25、所述用户设备重新注册，并转步骤B1；
B26、所述认证信息管理子模块向所述认证代理子模块发送业务能力满足信息。
按照本发明的再一个方面，步骤B3具体为：网关***通过认证代理子模块向业务网络发送业务请求。
本发明提供一种网络终端设备到业务服务网络认证的方法，包括以下步骤：
S01、终端设备获得业务服务网络的认证，并在该终端设备上保存到该服务网络的接入认证信息；
S02、当所述终端设备接入到局域网络时，该网络中的其它终端设备利用该终端设备中保存的接入认证信息实现到所述业务服务网络的接入认证。
按照本发明的再一个方面，步骤S01中所述保存接入认证信息的方式具体为：采用用户身份识别模块卡方式保存，或者以数据文件的方式存储于该终端设备，或者以数据文件的方式存储于该终端设备支持的外部存储设备。
按照本发明的再一个方面，步骤S02具体为：当所述终端设备接入到局域网络时，该网络中的其它终端设备通过网关***从该终端设备中获取在该终端设备上保存的到业务服务网络的接入认证信息，再利用该认证信息实现到所述业务服务网络的接入认证。
按照本发明的再一个方面，步骤S02具体为：当所述终端设备接入到局域网络时，该网络中的其它终端设备利用网关***的接入代理功能实现到业务服务网络的接入认证。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明可以良好地支持移动环境中的多种媒体接入。
并且，本发明通过媒体无关切换服务模块可以在多种媒体接入之间进行无缝切换。
进一步，本发明通过认证模块可以共享UE的认证信息。
附图说明
图1是本发明的一种组网结构图；
图2是本发明的UE注册流程图；
图3是本发明的UE业务请求发送流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：
本发明的一种组网结构如图1所示，该***包括移动局域网环境和业务网络子***域两部分，其中移动局域网环境包括局域网***和网关***。
局域网***进一步包括局域网设备、计算机、AP(Access Point，接入点)、移动电话、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)和移动PC(PersonalComputer，个人计算机)，其中局域网设备与网关***连接，计算机和AP连接到局域网设备上，移动电话、PDA和移动PC连接到AP上。
网关***进一步包括认证模块、广域网接入及管理模块、切换决策模块、媒体无关切换服务模块和通讯媒体接入模块；其中通讯媒体接入模块分别与认证模块、广域网接入及管理模块和媒体无关切换服务模块连接，媒体无关切换服务模块与切换决策模块连接。认证模块进一步包括认证信息获取子模块、认证信息管理子模块和认证代理子模块；其中认证信息管理子模块分别与认证信息获取子模块和认证代理子模块连接。通讯媒体接入模块进一步包 括卫星接收子模块、WiMAX子模块、3GPP子模块、3GPP2子模块、WiFi子模块和以太网子模块；其中卫星接收子模块通过卫星与业务网络子***域连接，WiMAX子模块通过WiMAX网络与业务网络子***域连接，3GPP子模块通过3GPP网络与业务网络子***域连接，3GPP2子模块通过3GPP2网络与业务网络子***域连接，WiFi子模块通过WiFi网络与业务网络子***域连接。
认证模块用于共享UE的认证信息，其中认证信息获取子模块用于从UE的UICC(Universal Integrated Circuit Card，通用集成电路卡)中获取到该UE到接入网或业务网络的接入认证信息；认证信息管理子模块用于对网关***从UE上获得的认证信息进行管理和查询；认证代理子模块利用网关***从UE上获得的认证信息进行网关***到相应的接入网络和业务网络的接入认证。广域网接入及管理模块用于网关***到广域网的接入和管理功能。切换决策模块用于根据网关***在移动过程中所处的位置等信息需求进行切换目标网络的选择决策。媒体无关切换服务模块用于多种媒体接入之间的无缝切换，通过无缝切换功能使得当网关***处于移动环境中时能不间断地接入到业务网络。通讯媒体接入模块用于与对应媒体接入网建立通讯链路。
当采用图1所示组网结构时，所述网关***通过通讯媒体接入模块实现卫星接收、WiMAX、3GPP、3GPP2、WiFi和以太网等多种媒体类型的接入，并通过媒体无关切换服务模块在多种媒体接入方式之间进行无缝切换，从而完成计算机、移动电话、PDA和移动PC等UE到业务网络子***域的不间断接入。
并且，所述网关***还可以通过认证模块共享UE的认证信息。其认证信息共享方法为：当UE向网关***发起注册请求时，由该网关***中的认证信息获取子模块实时地向当前与该网关***连接的支持UICC的UE查询获取签约用户的认证信息及业务能力信息，然后由该网关***保存所述认证信息及业务能力信息，并实时更新，供业务能力查询/决策及网关***到相应网络接入注册时使用；或者由UE在与网关***连接后自动向网关***报告该UE的签约用户认证信息及业务能力信息，然后由该网关***保存所述认证信息及业务能力信息，并实时更新，供业务能力查询/决策及网关***到相应网络接入注册时使用；或者由网关***主动查询与该网关***连接的支持UICC的UE， 获取用户签约认证信息及业务能力信息，然后由该网关***保存所述认证信息及业务能力信息，并实时更新，供业务能力查询/决策及网关***到相应网络接入注册时使用。
当采用图1所示组网结构时，本发明的一种网络终端设备到业务服务网络认证的方法为：首先，一个终端设备UE1(例如移动电话)获得一个业务服务网络NO(例如IMS)的认证，并在UE1上保存到NO的接入认证信息；保存接入认证信息时，可以采用类似SIM(Subscriber Identity Module，用户身份识别模块)卡方式保存，或者以数据文件的方式存储于该终端设备，或者以数据文件的方式存储于该终端设备支持的外部存储设备。然后，当UE1接入到移动局域网环境时，该局域网中的其它终端设备UE2(例如移动PC)通过网关***从UE1中获取在UE1上保存的到NO的接入认证信息，再利用该认证信息实现到NO的接入认证；或者当UE1接入到移动局域网环境时，该局域网中的其它终端设备UE2(例如移动PC)利用网关***的接入代理功能实现到NO的接入认证。
当采用图1所示组网结构时，本发明的一种实现多种媒体接入的方法为：首先对计算机、移动电话、PDA和移动PC等UE进行注册，然后由已注册的UE向业务网络子***域发送业务请求。其中，UE注册流程如图2所示。参照图2，本发明包括以下步骤：
步骤s101，UE向网关***发送注册请求。即移动环境中的网络终端设备UE发送一个到业务网络子***域的注册请求到网关***。
步骤s102，认证代理子模块向认证信息管理子模块发送认证信息查询请求。即网关***的认证代理子模块基于终端设备UE的业务能力请求信息，向认证信息管理子模块发送用户签约认证信息查询请求。
步骤s103，根据所述认证信息查询请求，认证信息管理子模块获取签约用户信息。即认证信息管理子模块基于当前注册请求中的业务能力需求，对所述签约用户信息进行选择，获取签约用户信息。
步骤s104，认证信息管理子模块向认证代理子模块发送所述签约用户信息。即认证信息管理子模块将选定的签约用户信息提供给认证代理子模块。
步骤s105，根据所述签约用户信息，认证代理子模块向业务网络发送注册请求。即由认证代理子模块基于选定的签约用户认证信息，向业务网络子***域发起注册请求，其中，业务网络子***域如IMS(Internet MultiediaSubsystem，因特网多媒体子网)。
步骤s106，业务网络向认证代理子模块发送未授权信息。即业务网络子***域返回未授权(401)响应到认证代理子模块。
步骤s107，认证代理子模块向UE发送未授权信息，并建立安全通讯通道。即认证代理子模块在收到未授权(401)响应后，向UE发送未授权信息，并建立一个符合Ipsec(IP Security Protocol，IP安全协议)SA(security association，安全协定)标准到业务网络子***域的安全通讯通道。
步骤s108，UE向认证代理子模块发送注册请求。即在网络终端设备UE收到未授权信息后，重新发起注册请求到网关***的认证代理子模块。
步骤s109，认证代理子模块利用所述安全通讯通道向业务网络发送注册请求。即认证代理子模块利用已建立起来的安全通讯通道发送注册请求到业务网络子***域。
步骤s110，业务网络向认证代理子模块发送授权信息。即业务网络子***域返回授权响应到认证代理子模块。
步骤s111，认证代理子模块向UE发送授权信息。即认证代理子模块在收到授权响应后，向UE发送授权信息，完成注册。
本发明的UE业务请求发送流程如图3所示，参照图3，本发明包括以下步骤：
步骤s201，UE向网关***发送业务请求。即已注册的网络终端设备UE发起业务请求到网关***的认证代理子模块。
步骤s202，认证代理子模块向认证信息管理子模块发送业务能力查询请求。即认证代理子模块基于网络终端设备UE的业务能力需求，向认证信息管理子模块发送一个业务能力查询请求。
步骤s203，判断UE是否满足业务请求能力。即认证信息管理子模块查询目前已注册用户UE的业务能力，判断所述UE是否满足该业务请求；如果是， 则转步骤s207；否则转步骤s204。
步骤s204，认证信息管理子模块向认证代理子模块发送业务能力不满足信息。即认证信息管理子模块向认证代理子模块发送已注册用户的业务能力不满足当前业务请求能力的信息。
步骤s205，认证代理子模块向UE发送重注册请求。即认证代理子模块向发出业务请求的网络终端UE发送重注册请求。
步骤s206，UE重新注册，并转步骤s201。即网络终端设备UE由认证信息管理子模块为其选择能满足该业务能力需求的签约用户进行注册，并在注册完成后转步骤s201。
步骤s207，认证信息管理子模块向认证代理子模块发送业务能力满足信息。即认证信息管理子模块向认证代理子模块发送已注册用户的业务能力满足当前业务请求能力的信息。
步骤s208，认证代理子模块向业务网络发送业务请求。即认证代理子模块向业务网络子***域发送业务请求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种实现多种媒体接入的网关***，其特征在于，包括：
通讯媒体接入模块，用于与对应媒体接入网建立通讯链路；
认证模块，与所述通讯媒体接入模块连接，用于共享用户设备的认证信息；
媒体无关切换服务模块，与所述通讯媒体接入模块连接，用于多种媒体接入之间的无缝切换，
所述认证模块进一步包括：认证信息获取子模块、认证信息管理子模块和认证代理子模块；
所述认证信息获取子模块与所述认证信息管理子模块连接，用于从用户设备中获取到业务网络的接入认证信息；
所述认证代理子模块与所述认证信息管理子模块连接，用于到接入网络和业务网络的接入认证；
所述认证信息管理子模块用于对从用户设备上获得的认证信息进行管理和查询。
2.如权利要求1所述实现多种媒体接入的网关***，其特征在于，所述通讯媒体接入模块进一步包括：卫星接收子模块、微波接入全球互操作性子模块、第三代合作伙伴计划子模块、第三代合作伙伴计划第二组子模块、无线保真子模块和以太网子模块。
3.如权利要求1所述实现多种媒体接入的网关***，其特征在于，所述网关***进一步包括：
广域网接入及管理模块，与通讯媒体接入模块连接，用于网关***到广域网的接入和管理功能。
4.如权利要求1所述实现多种媒体接入的网关***，其特征在于，所述网关***进一步包括：
切换决策模块，与媒体无关切换服务模块连接，用于根据网关***在移动过程中所处的位置信息需求进行切换目标网络的选择决策。
5.一种实现多种媒体接入的方法，其特征在于，包括以下步骤： 
A、用户设备注册，进一步包括：
A1、用户设备向网关***发送注册请求；
A2、所述网关***向业务网络发送注册请求，进一步包括：
A21、认证代理子模块向认证信息管理子模块发送认证信息查询请求；
A22、所述认证信息管理子模块根据所述认证信息查询请求，获取签约用户信息；
A23、所述认证信息管理子模块向所述认证代理子模块发送所述签约用户信息；
A24、所述认证代理子模块根据所述签约用户信息，向业务网络发送注册请求；
A3、所述业务网络对所述用户授权，进一步包括：
A31、业务网络向认证代理子模块发送未授权信息；
A32、所述认证代理子模块向用户设备发送未授权信息，并建立安全通讯通道；
A33、所述用户设备向所述认证代理子模块发送注册请求；
A34、所述认证代理子模块利用所述安全通讯通道向所述业务网络发送注册请求；
A35、所述业务网络向所述认证代理子模块发送授权信息；
A36、所述认证代理子模块向所述用户设备发送授权信息；
B、所述用户设备向业务网络发送业务请求。
6.如权利要求5所述实现多种媒体接入的方法，其特征在于，步骤B进一步包括：
B1、用户设备向网关***发送业务请求；
B2、所述网关***验证所述用户设备的业务请求能力；
B3、所述网关***向业务网络发送业务请求。
7.如权利要求6所述实现多种媒体接入的方法，其特征在于，步骤B2进一步包括：
B21、认证代理子模块向认证信息管理子模块发送业务能力查询请求； 
B22、所述认证信息管理子模块判断所述用户设备是否满足所述业务请求能力；如果是，则转步骤B26；否则转步骤B23；
B23、所述认证信息管理子模块向所述认证代理子模块发送业务能力不满足信息；
B24、所述认证代理子模块向所述用户设备发送重注册请求；
B25、所述用户设备重新注册，并转步骤B1；
B26、所述认证信息管理子模块向所述认证代理子模块发送业务能力满足信息。
8.如权利要求6所述实现多种媒体接入的方法，其特征在于，步骤B3具体为：网关***通过认证代理子模块向业务网络发送业务请求。 
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