CN103179621B - 一种蜂窝网与无线局域网切换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现蜂窝网与无线局域网切换的方法。该方法中，通信终端向蜂窝网网关发送切换请求，蜂窝网网关接收到切换请求，从中提取出接入点标识符，并根据接入点标识符确定接入点是否有能力容纳新通信终端，若无，则蜂窝网网关向通信终端发出禁止切换的回复；否则，接入点向通信终端发送关联响应；通信终端收到关联响应之后，修改本地IP路由表，将蜂窝链路的优先级降低，同时新建无线局域网链路路由条目，并将无线局域网链路的优先级设置为最高，开始发送IP包。利用本发明，可以独立于应用程序实现切换过程中的通信连续性。另外，业务服务器感觉不到发生切换，切换前的通信连接可以保持到切换后。

Description

一种蜂窝网与无线局域网切换的方法

技术领域

本发明涉及一种使通信终端在蜂窝网与无线局域网之间自由切换的方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

目前，蜂窝网和无线局域网是相互独立的两个网络，由通信终端自主选择接入网络，暂时没有能够协调控制通信终端在两个网络之间自由切换的方法。通信终端从一个网络中退出，加入新的网络后，需要重新获取网络地址，这将导致网络切换后原有的TCP/UDP通信将无法保持。

现有的异构网切换技术为了保证通信的连续性，主要是通过选择高质量的候选网络来保证异构网切换时的通信质量。例如，上海华为技术有限公司在2008年9月9日提交的发明专利申请(申请号：200810042875.2)中，提出网络侧设备发送切换类型信息给接入通信终端，然后接受接入通信终端根据所述切换类型信息进行的从3GPP2小区到非3GPP2小区的切换，从而使得接入通信终端能选择最合适的切换类型以切换到非3GPP2网络中。特别是对于实时业务和时延敏感性业务而言，便于其及时选择优化切换的切换类型，使得其可以提前完成接入鉴权与授权，以及目标接入***无线特定的协商、配置过程，降低切换的延时，提高性能，保证了接入通信终端业务的连续性。

现有技术中还有一种方式是通过IP地址的映射关系来转换异构网之间的地址，实现通信的连续性。韩国SK电信有限公司在2008年10月17日提交的发明专利申请(申请号：200810166561.3)中介绍了一种在异构网络之间进行切换时提供分组服务的方法和移动通信终端，该移动通信终端包括应用模块；通信模块；和通信控制模块，该方法包括：由通信控制模块向移动通信终端分配虚拟IP；由应用模块使用该虚拟IP请求分组数据连接；由通信控制模块通过第一移动通信网络连接调制解调器将会话连接到第一移动通信网络并从其分配到第一IP；通信控制模块将虚拟IP转换为第一IP，通过第一移动通信网络向特定业务服务器传送请求，并将分组数据传送到应用模块；通信控制模块通过第二移动通信网络连接调制解调器将会话连接到第二移动通信网络，并从其分配到第二IP，应用模块存储最后从特定业务服务器接收的帧的帧号；通信控制模块将虚拟IP转换为第二IP，从该最后接收到的帧的下一帧开始接收分组数据，并向应用模块传送所接收的分组数据。

在上述切换技术中，由于终端上的应用模块需要与通信控制模块交互，所以一般应用程序必须经过修改(需要能够记录切换前从业务服务器最后接收的帧号，切换后有可能需要重新连接业务服务器)，增加功能后，才能使用于该切换技术。这就限制了该切换技术的实际应用，难于被普遍接受。而且，从终端角度来看，通信是连接的；但是从业务服务器的角度来看，在切换前后，业务服务器不能保持同一连接。即从业务服务器看，切换时，原有连接断开，之后重新接收一次来自终端的连接请求。因此，该切换技术中，业务服务器的功能被局限在数据下载业务，其他业务可能不被支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够支持所有基于TCP/IP协议的业务，独立于应用程序且可以保持切换过程中的通信连续性的蜂窝网与无线局域网切换的方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种蜂窝网与无线局域网切换的方法，多个通信终端在加入蜂窝网时，由所述蜂窝网网关分配IP地址，所述蜂窝网网关通过IP核心网与所述无线局域网中的多个接入点进行通信，所述蜂窝网网关和所述接入点分别具有标识符并且预先分配有IP地址，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：所述通信终端搜索无线局域网信道，获得所述接入点标识符；

步骤2：所述通信终端通过蜂窝网链路向蜂窝网网关发送第一切换请求，所述第一切换请求的内容包括所述接入点标识符；

步骤3：所述蜂窝网网关从所述蜂窝链路接收到所述第一切换请求，从中提取出所述接入点标识符，并确定与所述接入点标识符对应的接入点是否有能力容纳新通信终端，若无，则所述蜂窝网网关通过所述蜂窝链路向所述通信终端发出禁止切换的回复；否则，进入步骤4；

步骤4：所述蜂窝网网关通过所述IP核心网向所述接入点发送第一预切换请求，所述预切换请求的内容包括通信终端的标识符和通信终端的IP地址；

步骤5：所述接入点从所述IP核心网接收到所述第一预切换请求，并从所述第一预切换请求中提取并记录所述通信终端IP地址和所述通信终端标识符，再发出第一预切换响应；

步骤6：所述蜂窝网网关接收到所述第一预切换响应，则通过所述蜂窝链路向所述通信终端发送表示允许切换的第一切换回复；否则向所述通信终端发送禁止切换回复；

步骤7：所述通信终端从接收到的所述第一切换回复中提取并记录所述接入点的无线接口IP，进入步骤8；

步骤8：所述通信终端开始缓存外发IP包，并向所述接入点发起关联请求；

步骤9：所述接入点接收到所述关联请求后，向所述通信终端发送关联响应；

步骤10：所述通信终端收到所述关联响应之后，修改本地IP路由表，将所述蜂窝链路的优先级降低，同时新建无线局域网链路路由条目，并将所述无线局域网链路的优先级设置为最高，开始发送IP包。

在本发明中，应用程序不需要与其他模块交互，一般的应用程序不需要修改，可以直接使用切换功能，所以独立于应用程序实现切换过程中的通信连续性。另外，业务服务器感觉不到发生切换，切换前的通信连接可以保持到切换后。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的网络结构示意图。

图2是本发明的蜂窝网网关模块示意图。

图3是本发明的无线局域网接入点模块示意图。

图4是本发明的从蜂窝网向无线局域网切换的流程图。

图5是本发明的从无线局域网向蜂窝网切换的流程图。

具体实施方式

下面，以GSM蜂窝网络与无线局域网作为异构网的代表进行说明本发明的具体技术方案。但是，本发明可以应用于蜂窝网与无线局域网的切换，其中蜂窝网不局限于GSM，可以是CDMA或3G网等采用蜂窝结构的网络。

如图1所示，本发明应用于GSM蜂窝网络与无线局域网之间的切换。在图1所示的网络结构中，GSM蜂窝网包括蜂窝网网关1，与蜂窝网网关连接的多个基站控制器(BSC)，以及与基站控制器连接的多个基站(BS)。无线通信终端以无线方式与基站实现通信。在图1所示无线局域网中，IP核心网与蜂窝网网关直接连接，多个无线接入点(AP)2连接IP核心网并且可以与通信终端3通信。

在本发明中，蜂窝网网关1直接接入IP核心网，具有IP层路由功能，能够处理IP包。如图2所示，蜂窝网网关包括网络信息管理模块11、蜂窝网IP包处理模块12、蜂窝网地址伪装模块13和网关切换控制模块14。

其中，网络信息管理模块维护一个IP地址池110，并记录地址池中每一个IP地址的状态：空闲、被通信终端占用、被接入点占用。该地址池中的IP地址被分配给通信终端使用或分配给接入点的无线接口使用。池中的地址全部是Internet不可直接寻址的私有IP，并处于同一个连续的地址段。池中的地址分为三部分：第一部分包含一个IP地址，在网络建立前预先分配，作为蜂窝网关的蜂窝链路IP；第二部分包含若干个IP地址，在网络建立前预先分配，作为接入点的无线接口IP；第三部分包含若干个IP地址，在通信终端在蜂窝网入网注册时分配给通信终端，作为通信终端IP，并在通信终端注销时归还给IP地址池。

此外，网络信息管理模块还维护网关终端信息库111和接入点信息库112。终端信息库111记录网内所有通信终端的状态，用于辅助切换。网关终端信息库111的条目内容包括：通信终端标识符、通信终端(私有)IP地址、通信终端现在正在使用的链路(取值可以是：蜂窝网链路或无线局域网链路)、通信终端使用无线局域网链路时的接入点名称。接入点信息库112记录网内所有无线接入点的状态，用于辅助切换。接入点信息库的条目内容包括：接入点标识符、有线接口IP地址、无线接口IP地址、与接入点关联的通信终端数量。

蜂窝网IP包处理模块12用于提供IP封包和解包机制。它能将IP包封装进新IP包中，生成IP-in-IP格式的封包，并能够从IP-in-IP格式的封包中解出原始IP包。

蜂窝网地址伪装模块13，用于维护一个蜂窝地址伪装表130，记录原IP、原端口号、伪装IP，伪装端口号和该条目最近一次使用时间，并根据蜂窝地址伪装表130的记录信息，执行地址伪装功能。在终端每次使用一个新的端口号与业务服务器通信时才建立一个新的地址伪装表条目。原IP是相对于伪装IP而言的，伪装前的终端IP就是原IP。

对于蜂窝网网关而言，在初始条件下，无终端入网，蜂窝网网关的地址伪装表为空。蜂窝网网关的地址伪装表条目的来源有两个：

1)终端从无线局域网切换到蜂窝网且切换成功，原来位于无线局域网接入点之上的与该终端相关的地址伪装表条目(如果存在这样的条目)，将被复制到蜂窝网网关(通过切换过程中的预切换指令)并添加进蜂窝网网关的地址伪装表。

2)当使用蜂窝网链路的终端向位于IP核心网的业务服务器发送IP包时，蜂窝网网关以IP包的源IP和源端口号为索引去查询蜂窝网网关上的地址伪装表，在地址伪装表中不存在这样一个条目(条目的原IP地址等于IP包的源地址、条目的原端口号等于IP包的源端口号)时，蜂窝网网关会新建一个地址伪装表条目。

同样的，对于无线局域网接入点而言，接入点在刚刚启动成功时，它的地址伪装表为空。无线局域网接入点的地址伪装表条目的来源有两个：

1)终端从蜂窝网切换到无线局域网且切换成功，原来位于蜂窝网网关之上的与该终端相关的地址伪装表条目(如果存在这样的条目)，将被复制到无线局域网接入点(通过切换过程中的预切换指令)并添加进蜂窝网网关的地址伪装表。

2)当使用无线局域网链路的终端向位于IP核心网的业务服务器发送IP包时，无线局域网接入点以IP包的源IP和源端口号为索引去查询无线局域网接入点上的地址伪装表，在地址伪装表中不存在这样一个条目(条目的原IP地址等于IP包的源地址、条目的原端口号等于IP包的源端口号)时，无线局域网接入点会新建一个地址伪装表条目。

地址伪装表条目不与终端一一对应，而是与“IP地址和端口”相对应。例如，一个正在使用蜂窝网链路的终端，它的IP地址为IPE1，正在使用端口PORTE1连接业务服务器1，同时使用端口PORTE2连接业务服务器2。蜂窝网网关的IP核心网接口地址为IPG则蜂窝网网关上的地址伪装表应该存在这样的条目。

原IP	原端口	伪装后的IP	伪装后的端口
				IPE1	PORTE1	IPG	蜂窝网上的某端口A
IPE1	PORTE2	IPG	蜂窝网上的某端口B

并且，即便终端使用蜂窝网链路，但始终没有向业务服务器发送IP包，则蜂窝网网关也不会建立与该终端相关的地址伪装表条目。

同理，即便终端使用无线局域网链路，但始终没有向业务服务器发送IP包，则无线局域网接入点也不会建立与该终端相关的地址伪装表条目。即，蜂窝网网关或无线局域网接入点建立地址伪装表条目的行为都是由终端向业务服务器发送IP包触发的。

网关切换控制模块14，与网络信息管理模块11、蜂窝网IP包处理模块12以及蜂窝网伪装模块13进行信息交互，用于与通信终端3和接入点2之间进行切换控制信令交互，协调网内各种设备完成切换流程，并管理其他新增功能。

在本发明中，无线局域网接入点2直接接入IP核心网，具有IP层路由功能，能处理IP包。无线接入点具有唯一的接入点标识符。如图3所示，无线局域网接入点包括终端信息管理模块21、接入点IP包处理模块22、接入点地址伪装模块23和接入点切换控制模块24。下面结合图3具体说明如下：

终端信息管理模块21，用于维护一个接入点终端信息库210，记录在本地无线局域网中的通信终端状态，用于辅助切换。接入点终端信息库210中的条目内容包括当前与接入点关联的通信终端标识符、IP地址。

接入点IP包处理模块22，用于提供IP封包和解包机制，能将IP包封装进新IP包中，生成IP-in-IP格式的封包，并能够从IP-in-IP格式的封包中解出原始IP包。

接入点地址伪装模块23，用于维护一个接入点地址伪装表230，记录原IP、原端口号、伪装IP，伪装端口号和该条目最近一次使用的时间，并根据接入点地址伪装表230的记录信息，执行地址伪装功能。

接入点切换控制模块24，与终端信息管理模块21、接入点IP包处理模块22以及接入点地址伪装模块23进行信息交互，用于与蜂窝网网关1和通信终端3之间进行切换控制信令交互，接受蜂窝网网关1的控制指令，完成切换流程，并管理其他两个新增功能。

通信终端3具有唯一的通信终端标识符，能够同时接入蜂窝网和无线局域网，并且能够修改本地的路由表，能缓存一定数量的待发数据包。通信终端维护的本地信息库的条目内容包括：已关联的接入点标识符、接入点的IP地址。通信终端还包括切换控制模块，用于发起切换请求，接收并处理切换控制信令，修改本地IP路由表，完成切换流程。

下面结合图4和图5说明通信终端在异构网之间进行切换时仍然能够保持通信的机制。本发明所提供的通信终端在蜂窝网和无线局域网之间切换的方法，包括通信终端从蜂窝网向无线局域网切换的情况以及通信终端从无线局域网向蜂窝网切换的情况。本发明的通信终端3最初入网时，都是通过蜂窝网链路连接到蜂窝网网关1，蜂窝网网关1从IP地址池中分配一个空闲地址给通信终端3。通信终端3在IP层的通信，始终使用这个IP地址，而不区分具体使用的链路。

首先结合图4，说明本发明第一实施例中的通信终端从蜂窝网向无线局域网切换的情况，其包括下列步骤。

步骤1：通信终端3根据无线环境测量结果，判断出在当前位置的无线局域网的信号电平值达到预先设定的阀值，通信终端3搜索无线局域网信道，获得作为接入方(无线局域网)的接入点的标识符。

通信终端3依据一种机制，获取当前可以发现的接入点的标识符。这种机制可以是无线局域网协议中已有的，也可以是新定义的。典型的，符合IEEE 802.11标准的无线局域网中，MAC帧中就包含一个记录网络标识符的域；通信终端3可以通过被动监听或主动广播信标请求帧的方式，来获得接入点发出的信标帧，并从信标帧中提取出网络标识符，作为接入点标识符。

之后，依据一种机制，通信终端3选择一个接入点作为目标接入点。这种机制可以是无线局域网协议中已有的，也可以是新定义的。典型的，在存在多个接入点的时候，可以选择其中信号强度最大接入点作为目标接入点。

发起网络切换请求的触发事件，可以是前述电平值达到阀值来触发，也可以根据网络QoS值来触发，或者是其他常规方式。

步骤2：通信终端3通过蜂窝网链路向蜂窝网网关1发送切换请求1。切换请求1的内容包括目标网络的接入点标识符。

步骤3：蜂窝网网关1从蜂窝链路接收到通信终端3的切换请求1，从中提取出接入点标识符，网关切换控制模块14通过查询网络信息管理模块11中的接入点信息库112，确定目标网络的对应接入点是否有能力容纳新通信终端。若无，则蜂窝网网关1通过蜂窝链路向通信终端3发出禁止切换的回复1；否则，进入步骤4。

在此，每个接入点可接入的通信终端数量是预先设定的。在蜂窝网网关的本地接入点信息库中记录有所有无线接入点状态。根据预切换请求1中包含的接入点标识符，蜂窝网关的网关切换控制模块14可以查到对应的无线接入点的状态，获得该接入点的有线接口IP、无线接口IP、已与接入点关联的通信终端数量。通过查询本地接入点信息库112，网关切换控制模块14得到了已与接入点关联的通信终端数量。如果已与接入点关联的通信终端数量没有达到限值，则蜂窝网关的网关切换控制模块14判断为该接入点可以容纳新通信终端，则进入步骤4。如果已与接入点关联的通信终端数量已经达到限值，则蜂窝网关的网关切换控制模块14判断为该接入点不能容纳新通信终端，发出禁止切换的回复1。

通信终端3收到禁止切换的回复1之后，可以有两种方案。一种是继续使用蜂窝网链路；另一种是重新搜索信号电平值第二大的无线接入点，并通过蜂窝网网关请求切换到该电平值第二大的无线接入点。蜂窝网网关类似地判断该接入点是否可以容纳新通信终端，并发出禁止或允许切换的回复。以此类推，直至蜂窝网网关判断出通信终端请求切换的接入点可以容纳新通信终端，进入步骤4；或者所有信号强度在阀值以上的接入点都被通信终端尝试请求连接完毕，终端继续使用蜂窝网链路。

步骤4：蜂窝网网关1通过IP核心网向接入点2发送预切换请求1。预切换请求1的内容中包括通信终端标识符和通信终端IP地址。蜂窝网网关1的蜂窝地址伪装模块13根据通信终端IP地址，查询地址伪装表。如果地址伪装表中存在这样的条目，即在条目中保存的原IP地址与请求切换的终端IP地址相同，那么蜂窝网网关1的切换控制模块14将所有这些条目的复本添加进预切换请求1中，一起发送给接入点。

步骤5：无线接入点2从IP核心网接收到来自蜂窝网网关1的预切换请求1，并从预切换请求1中提取并记录通信终端原IP地址和通信终端标识符，如果预切换请求中包含地址伪装表的条目复本，则暂存这些复本。再向蜂窝网网关1发送预切换响应1。

步骤6：蜂窝网网关1在等待时间t2内接收到接入点2的预切换响应1，则通过蜂窝链路向通信终端3发送允许切换回复1；如果在等待时间t 2内没有收到接入点的回复，则网关切换控制模块14通过蜂窝链路向通信终端3发送禁止切换回复1。允许切换回复1的内容包括接入点标识符和接入点无线接口IP。

步骤7：通信终端在等待时间t1内如果没有收到蜂窝网关的回复或者收到的是禁止切换回复1，则认为切换失败，可以有以下两种方案：1)继续使用蜂窝网链路；2)重新搜索信道寻找新的目标接入点。

如果在等待时间t1内收到了蜂窝网网关发送过来的允许切换回复1，则通信终端从接收到的允许切换回复1中提取出接入点标识符和接入点无线接口IP，根据接入点标识符判断，该接入点是否就是自己之前请求建立关联的接入点，若是，则进入步骤8。

步骤8：通信终端开始缓存外发IP包。同时，通信终端以接入点标识符作为一个参数，依据无线局域网MAC层协议(典型的如IEEE 802.11)，向无线局域网接入点发起关联请求。这个过程在IP层之下完成。

步骤9：接入点从无线接口接收到通信终端MAC层关联请求，根据请求中的通信终端标识符确认是否为待切换的通信终端。

如果关联请求中包含的通信终端标识符与步骤5中记录的通信终端标识符一致，则接入点确认是待切换通信终端，则接受通信终端的关联请求，发出表示接受关联的关联响应，并将通信终端原IP地址和通信终端标识符添加到本地通信终端信息库中，如果在步骤5中暂存有地址伪装表条目复本，则将这些条目复本添加进本地地址伪装表，并通过IP核心网向蜂窝网网关发送切换确认1，结束切换。如果没有复本，直接通过IP核心网向蜂窝网网关发送切换确认1。

如果与步骤5中记录的通信终端标识符不一致，则接入点确认不是待切换通信终端，则拒绝通信终端的关联请求。如果在发送完预切换响应1后t3时间内，没有完成MAC层关联，则删除步骤5中记录的终端标识符和终端IP地址，并删除步骤5中暂存的与该终端对应的地址伪装表条目复本，结束切换。前述没有完成MAC层关联，包含两种情况：没有接收到通信终端MAC层的关联请求或关联失败。

步骤10：通信终端收到接入点的表示接受关联的关联响应之后，通信终端利用切换控制模块来修改本地IP路由表，将蜂窝链路的优先级降低，同时新建无线局域网链路路由条目，并将无线局域网链路的优先级设置为最高。将缓存的IP包优先发送，停止缓存IP包，并开始正常发送。

步骤11：接入点2向蜂窝网网关1发送表示通信终端已经切换到接入点的切换确认1；蜂窝网网关1在向通信终端3发送了允许切换回复1后，如果在规定时间内(即，在接收到来自接入点的预切换响应1之后的时间t3内)从IP核心网接收到接入点2发来的切换确认1，则将通信终端信息库中的对应通信终端标记为使用无线链路，增加接入点信息库中该接入点的已关联通信终端数量，删除本地地址伪装表中原IP地址与终端IP地址相同的条目，完成切换；若未收到切换确认1，则不做前述将通信终端标记为使用无线链路、增加关联通信终端数量、删除相应条目的操作。

通信终端与接入点之间的请求关联-关联回复的过程，是由无线局域网MAC协议(如IEEE 802.11)定义，在此不详述。但通信终端的切换控制模块可以获取到关联请求的执行状态：关联成功或失败。关联成功时使用切换控制模块修改本地IP路由表。

通过上述步骤1至步骤10，位于蜂窝网网关的通信终端切换到了无线局域网。之后，通信终端始终利用入网注册时蜂窝网网关分配的私有IP地址与无线局域网接入点通信，由接入点的地址伪装模块依据地址伪装表对来自通信终端的IP包执行地址伪装，再将地址伪装后的IP包发送到IP核心网。地址伪装过程是，以接收到的来自通信终端的IP包的源地址和源端口号查询本地地址伪装表，若有匹配条目，即条目的原IP等于IP包的源IP、条目的原端口号等于IP包源端口号，则将IP包源IP替换为匹配条目中的伪装后的IP，将IP包的源端口号替换为匹配条目的伪装后端口号；若无匹配条目，则新建一个地址伪装条目，条目的原IP填充为IP包的源IP、条目的原端口号填充为IP包的源端口号、条目的伪装后IP填充为接入点IP核心网接IP、条目的伪装后端口号填充为当前无线接入点没有使用的任意端口号，之后再使用此条目执行IP包的源IP与源端口号的替换)这样就保证了通信终端在从蜂窝网向无线局域网切换的时候的通信连续性。

下面结合图5，说明本发明第一实施例中的通信终端从无线局域网向蜂窝网切换的情况，其包括下列步骤。

步骤21：当通信终端检测到现在正在通信的无线局域网的信号电平值低于阀值的时候，通信终端开始缓存外发IP包，直到切换流程结束。

步骤22：通信终端通过无线局域网链路，向接入点发送切换请求2。

步骤23：接入点从无线接口接收到通信终端的切换请求2，通过IP核心网向蜂窝网网关发送预切换请求2。预切换请求2包括通信终端标识符和通信终端原IP地址、接入点标识符。当接入点的地址伪装表中，存在这样的条目(条目的原IP地址与终端IP地址相同)时，所有这些条目的复本将被添加进预切换请求2中，一起发送给蜂窝网网关。

在终端始终没有与业务服务器通信或者与一个终端相关的地址伪装表条目都因过期而被删除时，就不会有地址伪装条目的复制。

步骤24：蜂窝网网关从IP核心网接收到接入点发来的预切换请求2，从预切换请求2中取出通信终端标识符和通信终端原IP地址，如果预切换请求2中包含地址伪装表条目复本，则暂存这些复本。

步骤25：蜂窝网网关1向接入点2发送预切换响应2。

步骤26：在等待时间t6内，接入点如果收到预切换响应2则通过无线接口向通信终端发送允许切换回复2，进入步骤27；如果没有收到预切换响应2，则向通信终端发送禁止切换回复2，并结束切换流程。

步骤27：在等待时间t4内，通信终端如果收到来自接入点的允许切换回复2，则修改本地IP路由表，并将蜂窝网链路路由优先级升至最高，通过蜂窝网链路向蜂窝网网关发送切换请求3，进入步骤28；如果没有收到回复或者收到的是禁止切换回复2，则通信终端认为切换失败，可以有两种方案：1)恢复无线局域网路由优先级至最高，重新向接入点发起切换请求，或继续使用该接入点；2)终端复位，通过蜂窝网链路尝试重新加入网络。

步骤28：在等待时间t7内，如果蜂窝网网关从蜂窝链路收到来自通信终端的切换请求3，则蜂窝网关检查发送该切换请求3的通信终端标识符及IP地址是否与步骤24中的预切换请求2中获取的通信终端标识符和通信终端IP地址相同，相同则进入步骤29，不相同则发送包含禁止切换标志的切换回复3，结束切换流程。

在等待时间t7内，如果蜂窝网关没有从蜂窝链路收到来自通信终端的切换请求3，则删除步骤14中建立的临时记录(通信终端标识符及IP地址)，并删除暂存的与该终端相关地址伪装表复本，结束切换流程。

步骤29：蜂窝网网关通过蜂窝链路向通信终端发送包含允许切换标志的切换回复3，将本地通信终端信息库中对应通信终端标记为使用蜂窝网链路，将与该终端相关地址伪装表复本添加进本地地址伪装表，通过IP核心网向终端原关联接入点发送切换确认2，并减少蜂窝网网关的本地接入点信息库中的原关联接入点关联通信终端数量，完成切换。

步骤30：在等待时间t5内，如果通信终端3从蜂窝链路接收到来自蜂窝网网关1的包含允许切换标志的切换回复3，则断开与接入点2的MAC连接，删除无线局域网链路路由，将缓存包通过蜂窝网链路发送给蜂窝网网关，完成切换；如果通信终端3没有收到切换回复3或者收到的是包含禁止切换标志的切换回复3，则认为切换失败，可以有两种方案：1)恢复无线局域网路由优先级至最高，重新向接入点发起切换请求，或继续使用该接入点；2)终端复位，通过蜂窝网链路尝试重新加入网络。

步骤31：无线局域网接入点2在接收到来自蜂窝网网关1的切换确认2后，将该终端信息从本地接入点终端信息库210中删除，将接入点地址伪装表230中原IP地址与终端IP相同的条目删除，完成切换。

蜂窝网网关和无线局域网接入点对地址伪装表的维护方法：

1.地址伪装表条目内容

蜂窝网网关与无线局域网接入点分别维护自己的地址伪装表，一个地址伪装表的条目内容包括：原IP、原端口号、伪装后的IP、伪装后的端口号，最近一次使用本条目的时间。

2.地址伪装表的上行匹配

以一个给定IP地址和给定端口号组成的二元组，去搜索地址伪装表。当存在一个条目，原IP与给定IP相同且原端口号与给定端口号相同时，匹配成功，否则匹配失败。

3.地址伪装表下行匹配

以一个给定IP地址和给定端口号组成的二元组，去搜索地址伪装表。当存在一个条目，伪装后的IP与给定IP相同且伪装后的端口号与给定端口号相同时，匹配成功，否则匹配失败。

4.地址伪装

将IP包的目的IP替换为地址伪装表条目中的伪装后的IP，将IP包的目的端口号替换为地址伪装表条目中的伪装后的端口号。更新条目使用时间为当前时间。

5.解地址伪装

将IP包的目的IP替换为地址伪装表条目中的原IP，将IP包的目的端口号替换为地址伪装表条目中的原端口号。更新条目使用时间为当前时间。

6.蜂窝网网关新增地址伪装条目

给定一个IP地址和端口号组成的二元组，新建一个地址伪装表条目，条目的原IP填充为给定的IP，原端口号填充为给定的端口号，条目的伪装后的IP填充为蜂窝网网关的核心网接口IP，条目的伪装后的端口号填充为当前蜂窝网网关上未被占用的任意端口号，最近使用时间初始化为当前时间。

7.蜂窝网网关删除地址伪装表条目

蜂窝网网关周期扫描本地地址伪装表，如果一个条目持续一段时间内未被使用(即当前时间与条目使用时间之差超过一个阀值)，则将该条目删除。

8.无线局域网接入点新增地址伪装表条目

给定一个IP地址和端口号组成的二元组，新建一个地址伪装表条目，条目的原IP填充为给定的IP，原端口号填充为给定的端口号，条目的伪装后的IP填充为无线局域网接入点的核心网接口IP，条目的伪装后的端口号填充为当前本地接入点上未被占用的任意端口号，最近使用时间初始化为当前时间。

9.无线局域网接入点删除地址伪装表条目：

无线局域网接入点的地址伪装表的每个条目都有一个记录最近一次使用时间的变量，如果一个条目持续一段时间内未被使用，则将该条目删除。

此处，“使用”是指，地址伪装表条目中有一个域用于记录条目使用时间。使用意味着依据该条目进行一次地址转换。以蜂窝网网关为例，从蜂窝网链路接收到IP包后，以IP包的源地址和源端口号为索引查询蜂窝网网关上的地址伪装表，如果与某条目的原IP和原端口号分别匹配，则依据条目替换IP包的源地址和源端口，同时更新该条目的使用时间为当前时间；从核心网接口接收到IP包后，以IP包的目的地址和目的端口号去查询地址伪装表，如果与某条目的伪装后的IP和伪装后的端口号分别匹配，则依据条目替换IP包的目的地址和目的端口号，同时更新该条目的使用时间为当前时间。无线局域网接入点同理。

下面介绍蜂窝网网关和无线局域网接入点对接收到的IP包的处理方法。

首先说明蜂窝网网关对从蜂窝网链路接收到的IP包的处理方法，其包括下述步骤A1至步骤A5。

A1)根据源IP地址查询本地信息表，如果该源IP地址对应的终端正在使用蜂窝网链路，则执行步骤A3)；如果对应的终端正在使用无线局域网链路，执行步骤A2；

A2)在本地信息库中，将该IP地址对应的终端标记为使用蜂窝网链路，并向对应接入点发送终端信息删除通知，终端信息删除通知中包含终端的标识符和IP地址，之后执行步骤A3)。

A3)以从蜂窝网链路接收到的IP包的源IP地址和源端口号为索引，对本地伪装表进行上行匹配，若匹配失败执行步骤A4)；匹配成功执行步骤AS)。

A4)以从蜂窝网链路接收到的IP包的源IP地址和源端口号为参数，新建一个地址伪装表条目。该条目即成为匹配条目。执行步骤AS)。

AS)依据匹配的地址伪装表条目对IP包执行地址伪装，将新IP包发送到IP核心网。

其次，说明蜂窝网网关对从IP核心网接收到的IP包的处理方法，其包括下述步骤B1至步骤B6。

B1)检查是否为IP-in-IP封包。若是则执行B2)，否则执行B5)。

B2)解出原始被封装的IP包，并根据原始IP包的目的IP地址查询本地信息库，检查该IP对应的终端正在使用的链路，如果为蜂窝网链路，则执行B3)；如果为无线局域网链路，则执行B4)；其他情况丢弃该IP包，处理结束。

B3)将IP包通过蜂窝网链路发送给终端，处理结束。

B4)查询本地信息库，得到该通信终端关联的接入点的IP核心网接口地址，将IP包以IP-in-IP形式发送给相关的接入点，处理结束。

B5)使用IP包的目的IP和目的端口号进行地址伪装表下行匹配，若匹配成功执行B6)，匹配失败则丢弃该IP包，处理结束。

B6)根据匹配的地址伪装表条目，对接收到的IP包进行解地址伪装，根据新IP包的目的IP地址查询本地信息表，如果该IP地址对应的通信终端正在使用蜂窝网链路，则将该IP包通过蜂窝网链路发送给终端，处理结束；如果正在使用无线局域网链路，执行B4)；其他情况，丢弃该IP包，处理结束。

再次说明无线局域网接入点对从无线局域网链路接收到的IP包的处理方法，其包括下述步骤C1至步骤C3。

C1)以IP包的源IP地址和源端口号为索引执行地址伪装表上行匹配。若有匹配条目，执行C3)；否则执行C2)。

C2)以IP包的源IP地址和源端口号为参数，新建一个地址伪装表条目。该条目即成为匹配条目。执行C3)。

C3)将IP包通过蜂窝网链路发送给终端，处理结束。

最后说明无线局域网接入点对从IP核心网接收到的IP包的处理方法，其包括下述步骤D1至D6。

D1)接入点检查是否为IP-in-IP封包。若是则执行D2)；否则执行D4)。

D2)接入点尝试解出原始被封装的IP包，并根据原始IP包的目的IP地址查询本地信息库，判断该终端是否与自己关联，若是则通过无线局域网链路将IP包发送给该终端，处理结束；否则执行D3)。

D3)接入点丢弃IP包，处理结束。

D4)接入点以IP包的目的IP和目的端口号为索引执行地址伪装表下行匹配，若匹配失败，则丢弃IP包，处理结束；若匹配成功，执行D5)。

D5)接入点对IP包执行解地址伪装，根据新IP包的目的IP查询本地信息库，如果目的IP对应终端与自己关联，则通过无线局域网链路将IP包发送给终端，处理结束；否则执行D6)；

D6)接入点将IP包以IP-in-IP的形式通过IP核心网发送给蜂窝网网关，处理结束。

以上对本发明所提供的蜂窝网与无线局域网切换的方法及***进行了详细的说明。对本领域的技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (7)

1.一种蜂窝网与无线局域网切换的方法，多个通信终端在加入蜂窝网时，由所述蜂窝网网关分配IP地址，所述蜂窝网网关通过IP核心网与所述无线局域网中的多个接入点进行通信，所述蜂窝网网关和所述接入点分别具有标识符并且预先分配有IP地址，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：所述通信终端搜索无线局域网信道，获得所述接入点标识符；

步骤2：所述通信终端通过蜂窝网链路向蜂窝网网关发送第一切换请求，所述第一切换请求的内容包括所述接入点标识符；

步骤3：所述蜂窝网网关从所述蜂窝链路接收到所述第一切换请求，从中提取出所述接入点标识符，并确定与所述接入点标识符对应的接入点是否有能力容纳新通信终端，若无，则所述蜂窝网网关通过所述蜂窝链路向所述通信终端发出禁止切换的回复；否则，进入步骤4；

步骤4：所述蜂窝网网关通过所述IP核心网向所述接入点发送第一预切换请求，所述预切换请求的内容包括通信终端的标识符和通信终端的IP地址；

步骤5：所述接入点从所述IP核心网接收到所述第一预切换请求，并从所述第一预切换请求中提取并记录所述通信终端IP地址和所述通信终端标识符，再向所述蜂窝网网关发出第一预切换响应；

步骤6：所述蜂窝网网关接收到所述第一预切换响应，则通过所述蜂窝链路向所述通信终端发送表示允许切换的第一切换回复；否则向所述通信终端发送禁止切换回复；

步骤7：所述通信终端从接收到的所述第一切换回复中提取并记录所述接入点的无线接口IP，进入步骤8；

步骤8：所述通信终端开始缓存外发IP包，并向所述接入点发起关联请求；

步骤9：所述接入点接收到所述关联请求后，向所述通信终端发送关联响应；

步骤10：所述通信终端收到所述关联响应之后，修改本地IP路由表，将所述蜂窝链路的优先级降低，同时新建无线局域网链路路由条目，并将所述无线局域网链路的优先级设置为最高，开始发送IP包；

在所述蜂窝网网关或所述接入点，所述通信终端向业务服务器发送IP包则建立与所述终端相关的地址伪装表条目；否则不建立地址伪装表条目；

在切换时，如果作为预切换请求发送方的所述蜂窝网网关或所述接入点已建立与所述终端相关的地址伪装表条目，则所述与所述终端相关的地址伪装表条目的复本会通过所述预切换请求发送到作为预切换请求接收方的所述接入点或所述蜂窝网网关；如果作为预切换请求发送方的所述蜂窝网网关或所述接入点没有建立与所述终端相关的地址伪装表条目，则没有地址伪装表条目会被发送到作为预切换请求接收方的所述接入点或所述蜂窝网网关。

2.如权利要求1所述的蜂窝网与无线局域网切换的方法，其特征在于还包括步骤11：在收到所述第一预切换响应后的规定时间内，如果所述蜂窝网网关接收到来自所述接入点的第一切换确认，则所述蜂窝网关自动将所述通信终端标记为使用无线链路，并增加所述接入点的已关联通信终端数量，

如果所述蜂窝网网关未接收到来自所述接入点的第一切换确认，则所述蜂窝网关结束处理。

3.如权利要求1所述的蜂窝网与无线局域网切换的方法，其特征在于还包括下述从所述无线局域网向所述蜂窝网切换的步骤：

步骤21：当位于所述无线局域网的所述通信终端判断需要切换的时候，所述通信终端开始缓存IP包，直到切换流程结束；

步骤22：所述通信终端向所述接入点发送第二切换请求；

步骤23：所述接入点接收到所述第二切换请求，则通过所述IP核心网向所述蜂窝网网关发送第二预切换请求，所述第二预切换请求至少包括所述通信终端标识符、所述通信终端IP地址及所述接入点标识符；

步骤24：所述蜂窝网网关接收到所述第二预切换请求，则从中取出所述通信终端标识符和所述通信终端IP地址；

步骤25：所述蜂窝网网关向所述接入点发送第二预切换响应；

步骤26：所述接入点收到所述第二预切换响应后，通过所述接入点的无线接口向所述通信终端发送表示允许切换的第二切换回复，进入步骤27；否则结束切换流程；

步骤27：所述通信终端在收到所述第二切换回复后，修改本地IP路由表，并将所述蜂窝网链路路由优先级升至最高，通过所述蜂窝网链路向所述蜂窝网网关发送第三切换请求，进入步骤28；

步骤28：所述蜂窝网网关收到所述第三切换请求，则判断所述第三切换请求中是否包含在步骤24中获取的所述通信终端标识符和所述通信终端IP地址，包含则进入步骤29，不包含则向所述通信终端发送包含禁止切换标志的第三切换回复，并结束切换流程；

步骤29：所述蜂窝网网关通过所述蜂窝网链路向所述通信终端发送包含允许切换标志的第三切换回复；

步骤30：所述通信终端接收到所述包含允许切换标志的第三切换回复，则断开与所述接入点的连接，删除所述无线局域网链路路由，通过所述蜂窝网链路发送IP包。

4.如权利要求3所述的蜂窝网与无线局域网切换的方法，其特征在于还包括步骤30：所述蜂窝网网关在发送所述包含允许切换标志的第三切换回复后，向所述接入点发送第二切换确认；所述接入点在接收到所述第二切换确认后，删除所述通信终端的信息。

5.如权利要求1或3所述的蜂窝网与无线局域网切换的方法，其特征在于，

所述蜂窝网网关及所述接入点，在发送预切换请求的时候，在所述预切换请求中包含有原IP地址与终端IP地址相同的条目的复本；

如果所述蜂窝网网关接收的所述预切换请求中包含地址伪装条目复本，则在所述蜂窝网网关发送所述包含允许切换标志的第三切换回复时，将所述地址伪装条目复本添加进本地地址伪装表；

如果所述接入点接收到的预切换请求中包含地址伪装表条目复本，则在所述接入点发送所述表示允许关联的关联响应时，将所述地址伪装条目复本添加进本地地址伪装表。

6.如权利要求1或3所述的蜂窝网与无线局域网切换的方法，其特征在于，

所述蜂窝网网关对从所述蜂窝网链路接收到的IP包，以源IP地址和源端口号为索引，对本地伪装表进行上行匹配，若匹配失败，则新建一个地址伪装表条目，再依据所述新建的地址伪装表条目，执行地址伪装；若匹配成功，则依据匹配成功的地址伪装表条目，执行地址伪装；将地址伪装完成后得到的IP包发送到IP核心网；

所述蜂窝网网关对从所述IP核心网接收到的IP包，首先检查是否为IP-in-IP封包，

若从所述IP核心网接收到的IP包是IP-in-IP封包则解出原始IP包，当原始IP包的目的IP对应的终端正使用蜂窝网链路时，将原始IP包通过蜂窝网链路发送给终端，当原始IP包的目的IP对应的终端正使用无线局域网链路时，将原始IP包以IP-in-IP的形式发送给相关的接入点；

若从所述IP核心网接收到的IP包不是IP-in-IP封包，则以目的IP和目的端口号进行地址伪装表下行匹配，若匹配成功，则进行解地址伪装，再通过所述蜂窝网链路发送给相应终端，若匹配失败则丢弃该IP包，处理结束。

7.如权利要求1或3所述的蜂窝网与无线局域网切换的方法，其特征在于，

所述接入点对从所述无线局域网链路接收到的IP包，以源IP地址和源端口号为索引执行地址伪装表上行匹配，若匹配失败，则新建一个地址伪装表条目，根据所述新建的条目进行地址伪装后，通过所述IP核心网发送给业务服务器；若匹配成功，则根据匹配成功的条目执行地址伪装后，通过所述IP核心网接口发送给业务服务器；

所述接入点对从所述IP核心网接收到的IP包，若是IP-in-IP形式的包，先解出原始IP包，查看原始IP包的目的IP是否为与自己关联的终端所使用，若是则通过无线局域网链路发送给终端，若否则丢弃；若非IP-in-IP形式的包，则以目的IP和目的端口号为索引执行地址伪装表下行匹配，若匹配失败，则丢弃IP包；若匹配成功，则根据匹配成功的条目执行解地址伪装，解地址伪装后，检查目的IP，若目的IP对应的终端与自己关联，则通过所述无线局域网链路发送给相应终端，若目的IP对应的终端未与自己关联，将IP包以IP-in-IP的形式通过IP核心网发送给蜂窝网网关。