CN1284338C - 一种多协议数据网关通信的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多协议数据网关通信的实现方法，适用于同时连接一种以上移动通信网的多协议数据网关，该方法包括：a.UE接入当前的移动通信网时，向多协议数据网关中对应的信令处理模块发鉴权认证请求，并通过该信令处理模块进行鉴权认证；b.判断鉴权认证是否通过，如果通过则继续建立数据通道，判断数据通道是否建立成功，如果成功则进行数据传输，进入步骤c，如果失败则结束；如果未通过则结束；c.判断是否需要重新注册，如果需要，则UE通过要新注册到的移动通信网对应的信令处理模块重新进行鉴权认证和数据通道建立，返回步骤b；否则，返回步骤c。采用该方法，能实现各种移动网间的数据通信、无缝切换、以及移动网与其它网络间的互连互通。
Description
技术领域
本发明涉及网关技术，特别是指一种基于网际协议版本6(IPv6)的多协议数据网关实现通信的方法。
背景技术
虽然第二代移动通信***，如全球移动通信***(GSM)、IS-95的发展已日益成熟，但该***主要是以电路交换的方式提供话音业务，只能提供少量的数据业务。随着近年来因特网(Internet)的高速发展，基于网际协议(IP)的分组交换技术有了长足的进步，并将成为未来网络的基础。与此同时，数据业务也已成为移动通信新的增长点，其广阔的发展前景使人们相信移动网将全面应用IP技术实现数据业务。
目前，宽带码分多址(WCDMA)、码分多址2000(CDMA2000)和时分同步码分多址(TD-SCDMA)***是第三代(3G)移动通信的主流***，对于制定标准的第三代移动通信合作计划组(3GPP)和3GPP2来说，IP将作为重要的技术方向。3GPP中，WCDMA的标准从Release99、Release4逐渐演进到Release5的全IP；CDMA2000的数据业务也完全基于IP。因此，未来网络的核心网将是一个由高端路由器组成的交换网络，进行IP报文的快速转发，而网络的边缘接入层会更加智能化，能够处理用户的各种接入技术，进行IP地址分配与路由、协议转换，完成业务的汇聚，用户的认证计费等功能。其中，Release99、Release4和Release5是目前WCDMA的三个版本。
在各种的网络建设和网间通信中，网关是非常关键、必不可少的网络设备。简单地说，网关是一种网间连接器，用于将两个具有相同或不同体系结构的网络连接起来，使两个网络中的设备能够相互通信。现有各种移动通信***中涉及到三类独立的数据网关设备：
1)服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)
主要用于现有的通用分组无线业务(GPRS)和WCDMA，其中，GPRS***实际是在全球移动通信***(GSM)***中引入数据业务后形成的一种移动通信***，用以实现与外部分组数据网，如Internet的互联，并提供数据业务。图1为GPRS网络的组网示意图，如图1所示，这里，SGSN在***分组域中的角色与移动交换中心/访问位置寄存器(MSC/VLR)在电路域中的角色类似，具有网络接入控制、路由选择和转发、移动性管理、会话管理、计费信息的收集等功能。GGSN作为数据网关和路由器，提供移动网同外部分组交换网络，如Internet的互通，对分组域用户和外部数据网之间的数据包进行路由和封装，并收集计费信息。图中，虚线表示信令接口，实线表示信令和数据传送接口。
TD-SCDMA***可采用与WCDMA***相同的数据网关设备。
2)分组数据服务节点(PDSN)
主要用于CDMA 2000 1x***，CDMA2000 1X网络是在第二代移动通信***IS-95基础上建设的，用以提供数据业务。图2为PDSN的组网示意图，如图2所示，这里，PDSN的作用类似于WCDMA中的GGSN，承担移动通信网和外部分组数据网间的数据网关和路由器的功能，对使用分组数据业务的用户进行认证，为移动用户提供数据业务接入服务，并收集计费信息。
3)接入控制器(AC)
主要用于无线局域网(WLAN)***中，WLAN***的基本结构由接入点(AP)和接入控制器(AC)构成，并结合Internet或其它网络已有的认证服务器(AS)，最终使用户实现移动数据的接入服务。这里，AP是WLAN网络的小型无线基站设备，完成无线接入功能，AP也是一种网络桥接器，用于连接有线网络与WLAN，任何WLAN终端设备均可通过相应的AP接入外部的网络资源。AC在因特网和WLAN之间充当网关，其功能包括数据包封装、路由、转发实现IP业务；支持基于SIM卡方式和基于Web方式的用户认证实现接入控制；采集计费信息。AC是一个支持多种路由协议和支持众多网管功能的路由器，可直接或通过用户远程拨号认证服务(RADIUS)网络与AS相连。
为了能更好的给用户提供服务，提高移动通信的通话率和可靠性，提出了网络融合的概念。所谓融合，就是指支持不同协议标准的两种网络互连或同时覆盖相同的区域，支持具有双模式的移动终端在两种网络之间切换和漫游。目前能实现网络融合的主要有两类：GPRS或WCDMA与WLAN融合，GSM与CDMA2000 1X融合。
对于GPRS与WLAN的融合，运营商在已存在GPRS网络的很多热点地区增加部署采用802.11b技术的WLAN，或是在GPRS网络未覆盖到的热点地区、特殊区域部署采用802.11b技术的WLAN。此种情况下，GPRS移动网络可提供中低速率的移动数据接入，WLAN能为用户提供高速无线数据的接入，那么，双模用户可享受高速和中低速两种接入方式，并且，网络支持双模用户在网间的切换和漫游。这里所述的双模用户是指采用支持双模接入模式移动终端的用户。一般，双模用户需要在GPRS和WLAN之间切换时，该用户需要中断当前的连接，重新向目的网络进行注册，注册成功后再进行通信。
对于GSM与CDMA2000 1x的融合，提出了一种GSM 1X***，使GSM用户在CDMA2000 1X网络中，可同时使用GSM原有的业务以及CDMA20001X的数据业务。此种情况下，GSM用户使用GSM+CDMA2000 1X双模手机，在GSM网络和GSM1x网络之间无缝切换，在CDMA2000 1x网络中使用和原GSM网中一样的电路域业务和CDMA2000 1x的数据业务。
在网络实现上，具体的做法是：将CDMA2000 1x的移动网络部分的MSC改为移动交换点(MSN)，而服务网络完全采用GSM的相关设备。MSN的功能是将CDMA2000 1x无线接入网(RAN)中的信令，映射成移动应用部分(MAP)协议与GSM网络的归属位置寄存器(HLR)、短消息中心(SMSC)等交互，用户在GSM 1x的分组业务还是采用CDMA2000 1x分组业务的流程。
从上述分析可以看出，GSM 1x只考虑融合GSM和CDMA2000 1x的电路域业务，而没有考虑分组数据业务的融合，双模手机用户在CDMA2000 1x网络中，可以使用与GSM***中完全一样的电路域，即话音域业务，但只能使用由CDMA2000 1x网络中的PDSN提供的数据业务，具有一定的局限性。而GPRS和WLAN融合的现状是，双模用户从GPRS覆盖区域移动到WLAN覆盖区域时，需要重新登陆，这样不能保证双模用户在两种网络之间移动时业务的连续性。
更重要的是，不同的无线通信***往往使用不同的体系结构和设备实现数据网关的功能，如果运营商同时运营多种制式的网络，将带来认证、计费以及后台运营支撑***的重复建设，造成严重的资源浪费。对用户而言，多模用户将难以在不同网络***中自由漫游、无缝切换。而且，现有的统一接入方法只提供了有限的融合，并不具备通用性，不利于网络的升级。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多协议数据网关的通信方法，使其能实现各种移动通信网络之间的数据通信和无缝切换。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种多协议数据网关通信的实现方法，适用于同时连接一种以上移动通信网的多协议数据网关，所述多协议数据网关包括具有一个公共信令处理模块和一个以上对应不同协议信令的信令处理模块的接入服务部分、以及具有一个公共数据处理模块和一个以上对应不同协议数据的数据处理模块的媒体网关部分；该方法包括以下步骤：
a.用户设备(UE)接入当前的移动通信网时，通过自身与多协议数据网关相连的物理接口，发鉴权认证请求给多协议数据网关中对应自身当前所属移动通信网的信令处理模块；
b.收到鉴权认证请求的信令处理模块从归属位置寄存器中获取所述UE的鉴权五元组，并将鉴权五元组中的参数发给所述UE；
c.所述UE根据所获得的参数计算自身的信号响应值，并将计算出的信号响应值返回对应的信令处理模块，由该信令处理模块比较计算的信号响应值与鉴权五元组中的信号响应值是否一致，如果一致，则鉴权认证通过，执行步骤d；否则鉴权认证失败，结束本流程；
d.所述UE继续通过当前所属移动通信网的信令处理模块建立数据通道，并判断数据通道是否建立成功，如果通道建立成功，则进行数据传输，进入步骤e，如果通道建立失败，则结束本流程；
e.实时判断是否需要重新注册，如果需要，则该UE通过要新注册到的移动通信网对应的信令处理模块重新进行鉴权认证和数据通道建立，返回步骤d；否则，返回步骤e。
步骤e所述的判断为：实时检测该UE当前所属移动通信网络的类型是否发生变化，如果是，则需要重新注册；否则，不需要重新注册。或为：判断是否检测到UE主动发送的切换当前所属移动通信网请求，如果检测到，则需要重新注册；否则，不需要重新注册。或为：判断是否检测到UE的路由更新，如果检测到，则需要重新注册；否则，不需要重新注册。
上述过程中所述的重新注册进一步包括：
b1.UE向多协议数据网关中要新注册到的移动通信网对应的信令处理模块发送鉴权认证请求，该信令处理模块对该UE进行鉴权，并判断鉴权是否通过，如果通过，则将UE当前的通信信道从原注册移动通信网信道调谐至新注册移动通信网信道，同时，释放该UE在原注册移动通信网中所占用的全部***资源，进入步骤b2；否则，结束本流程；
b2.该UE通过多协议数据网关中新注册移动通信网对应的信令处理模块，建立在新注册移动通信网中的数据通道。
该方法进一步包括：UE在新注册移动通信网中进行鉴权认证和数据通道建立时，由多协议数据网关中的公共数据处理模块保存所有发至该UE的数据，在该UE数据通道建立成功后，再将所保存的全部数据通过新建的数据通道传送给该UE。
所述的数据传输进一步包括：UE将要传输的数据发送至多协议数据网关中与自身当前所属移动通信网络对应的数据处理模块；该数据处理模块将收到的数据统一封装为IPv6协议数据包；发送至IP核心网，在IP核心网中进行传输。
所述的建立数据通道为：在UE当前所属移动通信网中，建立该UE与多协议数据网关中对应当前所属移动通信网的数据处理模块端口之间的连接。所述的建立数据通道还进一步包括：在多协议数据网关的公共数据处理模块中建立与端口连接的绑定关系，并生成用于计费的详细呼叫记录信息。
因此，本发明所提供的多协议数据网关及其通信实现方法，具有以下的优点和特点：
1)本发明与现有移动网络的融合技术相比较，IPv6多协议数据网关主要解决了在分组域中对各种无线接入技术，如：WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000和WLAN的全部融合。多种无线接入***可共享WCDMA服务网络的资源，比如：归属位置寄存器(HLR)、短消息移动交换中心(SMSC)等网络服务资源，并提供统一的认证、鉴权和计费，极大简化了运营商的运营支撑***。
2)本发明的IPv6多协议数据网关采用控制与传输相分离的软交换架构，符合下一代网络的发展方向。分离架构使设备部署时具有极大灵活性，根据实际情况，媒体网关部分可集中部署，也可针对不同应用分布在不同的区域。如此，可将控制部分放置在服务器中以使处理更灵活，而转发功能可直接由硬件来实现，以提高处理速度，因此，本发明能够充分发挥服务器的处理能力和数据平台硬件的高速数据转发能力，使***具有良好的可扩展性。
3)用户持有一个支持多模接入的移动终端即可享受多种无线接入***的分组业务，并且支持该用户在多种无线接入技术之间漫游，同时保证漫游过程中分组业务的连续性。
4)由于本发明在实现不同网间切换时，由多协议数据网关中的公共数据处理模块接收和存储当前进行切换用户应该接收的所有数据，并在切换完成后在传送给该用户，因此实现了WCDMA和TD-SCDMA、CDMA 20001x、WLAN***之间的无缝切换。
5)本发明采用公共信令处理模块和公共数据处理模块统一完成认证过程以及计费数据的采集和处理，保证了统一计费和统一认证的实现。
6)本发明的IPv6多协议数据网关采用高性能的硬件架构和开放的软件设计，具有强大数据转发能力和计算处理能力，能够提供各级服务质量(QoS)，同时具有良好的可扩展性、高可靠性和高可用性。
7)本发明的数据网关支持多种功能，如：高速数据包转发、IPv4到IPv6的协议转换、其它各种协议到IPv6的转换、支持多种无线接入方式、具有移动性管理和会话管理、与智能网和短消息等业务中心互联互通、提供不同级别的QoS、认证、鉴权、计费信息收集、数据侦听等等。
8)本发明的数据网关支持多种协议，如：IPv6，IPv4，WCDMA与TD-SCDMA之间的Iu-ps接口协议，点到点协议(PPP)，MAP、事务处理能力应用部分(TCAP)等七号信令，MTP3用户自适应层(M3UA)、流控制传输协议(SCTP)等SigTran协议，路由信息协议(RIP)、开放式最短路径优先(OSPF)等路由协议，简单网络管理协议(SNMP)、TELENET、文件传输协议(FTP)、超文本传输协议(HTTP)、公共对象请求代理体系结构(CORBA)等涉及网管的协议，RADIUS协议等等。
9)本发明的数据网关提供了多种物理接口：以太网接口、异步传输模式(ATM)接口和E1接口。
附图说明
图1为GPRS的组网示意图；
图2为PDSN的组网示意图；
图3为本发明数据网关的基本组成结构示意图；
图4为本发明数据网关在实际组网中的接口和连接关系示意图；
图5为基于本发明IPv6多协议数据网关的组网示意图；
图6为本发明IPv6多协议数据网关实现数据通信的基本流程图；
图7为鉴权认证过程的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明所提出的数据网关，接收来自各类移动通信网络的信令和数据，进行统一处理后，输出基于IPv6协议的数据或统一以MAP协议完成认证，因此称之为基于IPv6的多协议数据网关。图3为本发明数据网关的基本组成结构示意图，参见图3所示，本发明基于IPv6的多协议数据网关主要由两大部分组成：接入服务(Access Server)部分和媒体网关(Media Gateway)部分，其中，接入服务部分用于对各类移动通信***输入的信令进行处理、管理以及信令和数据的转交，媒体网关部分用于对各类移动通信***输入的数据进行处理和管理。接入服务部分与媒体网关部分通过底层以太网接口互连，用于传递信令或数据信息。
其中，接入服务部分又进一步包括：分别处理不同移动通信***输入信令的WCDMA/TD-SCDMA信令处理模块、CDMA2000信令处理模块和WLAN信令处理模块，以及对于信令进行公共管理的公共信令处理模块。不同种类的移动通信网与各自对应的信令处理模块相连，比如：WCDMA/TD-SCDMA信令处理模块用于连接WCDMA或TD-SCDMA网络；CDMA2000信令处理模块用于连接CDMA2000网络；WLAN信令处理模块用于连接WLAN网络，并通过各模块中的协议终结功能将在不同类移动网中采用的协议在此处终结，以便完成后续的操作，比如：将不同移动网所用协议统一转换为MAP协议，进而采用MAP协议到HLR中完成认证；或是实现其它移动性管理流程。
具体地说，WCDMA/TD-SCDMA信令处理模块主要负责：会话管理；用于处理WCDMA/TD-SCDMA的路由(RA)更新的移动性管理；针对Iu-PS接口的GTP-C终结和无线接入网应用协议(RANAP)协议终结；针对智能网的移动网络增强型逻辑的客户化应用部分(CAP)协议终结。CDMA2000信令处理模块主要负责：针对A11接口协议的终结；处理PCF之间的切换；终结CDMA2000的RADUIS认证，转到使用MAP协议到HLR中认证，即完成统一认证的功能。WLAN信令处理模块主要负责：终结WLAN的RADUIS认证，转到使用MAP协议到HLR中认证，即完成统一认证的功能。公共信令处理模块主要负责：计费信息处理；媒体网关管理；终结HLR到网关之间的MAP协议；WCDMA/TD-SCDMA的接入网、CDMA2000的接入网和WLAN之间的转交，这里所说的转交功能也就是指：为了保证不同网络间进行无缝切换，在两个网络间进行的信令和数据传送。
媒体网关部分又进一步包括：分别处理不同移动通信***输入数据的WCDMA/TD-SCDMA数据处理模块、CDMA2000数据处理模块和WLAN数据处理模块，以及对数据进行公共管理的公共数据处理模块。同样，不同种类的移动通信网与各自对应的数据处理模块相连，比如：WCDMA/TD-SCDMA数据处理模块用于连接WCDMA或TD-SCDMA网络；CDMA2000数据处理模块用于连接CDMA2000网络；WLAN数据处理模块用于连接WLAN网络，通过各模块中的终结和封装功能将从各协议接口接收来的数据统一封装为IPv6数据包。
具体地说，WCDMA/TD-SCDMA数据处理模块主要负责：终结Iu-PS接口的GTP-U协议，封装IP包以及支持Iu接口的释放过程。CDMA2000数据处理模块主要负责：终结CDMA2000网络A10接口的通用路由封装(GRE)隧道，封装IPv6数据包。WLAN数据处理模块主要负责：转发与WLAN中AC有关的IP数据包，包括从AC流出的数据和进入AC的数据。公共数据处理模块主要负责：提供服务质量(QoS)保证机制、计费等数据的收集、通信数据内容监听、定时或根据需要向Access Server发送计费数据、路由功能、实现动态主机配置协议功能、为客户端解析域名、IPv4到IPv6协议的转换、当使用MobileIP时，可选择实现外地代理(FA)的功能。这里所述的IPv4和IPv6之间的转换是由于：对接入网部分数据采用的IP版本和外部PDN网络采用的IP版本不同，本发明多协议数据网关中的公共数据处理模块支持两种IP版本的双向的互相转换，具体做法是采用双协议栈方式。
图4为本发明数据网关在实际组网中的接口和连接关系示意图，如图4所示，在实际组网中，CDMA2000网络的分组控制功能设备(PCF)通过以太网接口，如A11接口与Access Server部分相连；WCDMA和TD-SCDMA***的无线网络控制器(RNC)通过ATM接口，如Iu-PS接口与Access Server部分相连；WLAN的AC通过以太网接口接入Access Server部分；Access Server部分通过E1接口与七号信令网(SS7)。上述设备和模块的互连，用于信令的处理。
再参见图4所示，CDMA2000网络的PCF通过以太网接口，如A10接口与Media Gateway部分相连；WCDMA和TD-ACDMA***的RNC通过ATM接口，如Iu-PS接口与Media Gateway部分相连；WLAN的AC通过以太网接口和Media Gateway部分相连；多媒体短消息(MMS)的网关通过以太网接口连接Media Gateway部分。同时，Media Gateway部分和Access Server部分之间采用Mp接口连接；Media Gateway部分直接和IP核心交换网连接。
基于上述组成结构、连接关系和所支持的功能，利用本发明IPv6多协议数据网关实现数据通信的基本过程是这样：当某个移动通信网络中的用户A启动后，用户A首先向IPv6多协议数据网关发送鉴权认证请求，在当前所属移动通信网对应的信令处理模块中进行认证注册，比如：用户A当前属于WCDMA网，则用户A发鉴权认证请求给数据网关Access Server部分中的WCDMA信令处理模块。如果鉴权认证通过，则用户A继续通过WCDMA信令处理模块建立数据通道，开始正常的数据传输过程。
当用户A要切换到另一个不同类别的移动通信网时，该用户A要再向切换的目标移动通信网对应的信令处理模块发送鉴权认证请求，比如：用户A要从WCDMA网切换至CDMA 2000，则此时用户A要发鉴权认证请求给数据网关Access Server部分中的CDMA 2000信令处理模块。如果鉴权认证通过，AccessServer部分中的公共信令处理模块会通知WCDMA信令处理模块释放相关的资源，户A通过CDMA 2000信令处理模块建立数据通道，开始正常的数据传输。
从多协议数据网关在数据通信过程中的应用可以看出，IPv6多协议数据网关的核心功能是：为WCDMA/TD-SCDMA、CDMA2000和WLAN用户提供数据业务，使其可以访问外部IP分组数据网(如Internet)。为此，IPv6多协议数据网关涉及几个重要的过程：用户鉴权认证、数据通道建立、***转交和数据传输处理。这里，***转交是指用户在WCDMA/TD-SCDMA、CDMA2000和WLAN间切换时，保持业务不间断。上述几种接入模式采用相同的接入、认证、计费设备和方式，用户设备则采用支持多种接入模式的移动终端即可在多种接入网中进行漫游通信。
图5为基于本发明IPv6多协议数据网关的组网示意图，如图5所示，本发明的数据网关处于整个网络的核心位置，分别通过不同的协议和接口与各类移动通信网络相连，支持多种移动通信网络的互通。
基于图5所述的IPv6多协议数据网关组网图，本发明多协议数据网关实现数据通信基本过程如图6所示，包括以下的步骤：
步骤601～602：用户设备(UE)接入当前的移动通信网时，先向所述数据网关中对应当前所属移动通信网的信令处理模块发鉴权认证请求，并通过该信令处理模块中进行鉴权认证；
步骤603～606：判断鉴权认证是否通过，如果鉴权通过，则该UE继续通过当前所属移动通信网的信令处理模块建立数据通道，并判断数据通道是否建立成功，如果通道建立成功，则进行数据传输，进入步骤607，如果通道建立失败，则结束本流程；如果鉴权未通过，则结束本流程；
步骤607～608：实时判断是否需要重新注册，如果需要，则该UE通过要新注册到的移动通信网对应的信令处理模块重新进行鉴权认证和数据通道建立，返回步骤603；否则，返回步骤606，继续进行正常的通信并实时检测。
从上述步骤中可以看出，本发明IPv6多协议数据网关实现数据通信时的四个重要过程就是：鉴权认证、数据通道建立、***转交以及数据传输处理，下面分别对每个过程进行详细地描述，并且，以下描述假定用户设备(UE)为支持多模的移动终端。
图7为鉴权认证过程的流程示意图，如图7所示，UE的鉴权认证过程主要包括：
步骤701：UE通过自身与IPv6多协议数据网关相连的物理接口，发注册请求给IPv6多协议数据网关Access Server部分中对应自身所属移动通信网络的信令处理模块。
步骤702：所述的信令处理模块收到注册请求后，从HLR获取该UE的鉴权五元组(RAND，XRES，AUTN，CK和IK)。其中，五元组中的参数分别依次代表：用于认证的随机数，鉴权信号响应，鉴权环，计算密钥，完整性密钥。然后，所述信令处理模块将鉴权五元组中的参数AUTN和RAND发给UE。
步骤703～706：UE根据所获得的参数计算自身的信号响应(RES)值，并将计算出的RES值返回对应的信令处理模块，由该信令处理模块比较计算的RES值与五元组中的XRES是否一致，如果一致，则认证成功，否则失败。
以UE为WCDMA或TD-SCDMA用户为例，WCDMA或TD-SCDMA网内的UE认证，是在GPRS附着过程或RA更新过程中使用，具体包括：
11)UE先通过Iu接口，发起GPRS附着请求给Access Server部分中的WCDMA信令处理模块，附着请求消息中含有该UE的国际移动用户标识(IMSI)信息。
12)WCDMA信令处理模块收到该附着请求信息后，通过SS7信令网的MAP协议向HLR要求获取该UE的鉴权五元组(RAND，XRES，AUTN，CK和IK)。
13)HLR通过SS7信令网将UE的鉴权五元组返回给Access Server部分的WCDMA信令处理模块；
14)WCDMA信令处理模块获得UE的鉴权五元组后，WCDMA信令处理模块向UE发送鉴权请求信息，该请求信息中带有AUTN和RAND。
15)UE接收到该鉴权请求信息后，要求自身的SIM卡检验其中的AUTN和RAND，如果通过，则计算出RES，并将计算结果返回给WCDMA信令处理模块。
16)WCDMA信令处理模块将计算结果与HLR/AUC生成的XRES比较，如果匹配，则认证成功；否则认证失败，并将认证结果返回给WCDMA信令处理模块。
以UE为CDMA 2000用户为例，CDMA2000网内的UE认证，是在PCF发现没有UE相关的A10连接时发起的，具体包括：
21)如果PCF发现没有UE的A10连接，则通过A11接口向Access Server部分中的CDMA 2000信令处理模块，用RADIUS协议发送注册请求消息，该请求消息中含有UE SIM卡的IMSI信息以及该连接的时间等信息。
22)CDMA 2000信令处理模块收到该注册请求信息后，同样，通过SS7信令网的MAP协议向HLR要求获取该UE的鉴权五元组(RAND，XRES，AUTN，CK和IK)。
23)HLR通过SS7信令网将UE的鉴权五元组返回给Access Server部分的CDMA2000信令处理模块；
24)CDMA2000信令处理模块获得UE的鉴权五元组后，CDMA2000信令处理模块向UE发送鉴权请求信息，该请求信息中带有AUTN和RAND。
25)UE接收到该鉴权请求信息后，要求自身的SIM卡检验AUTN和RAND，如果通过，则计算出RES，并将计算结果返回给CDMA2000信令处理模块。
26)CDMA2000信令处理模块将计算结果与HLR/AUC生成的XRES比较，如果匹配，认证成功，否则失败，并将认证结果返回给CDMA2000信令处理模块。
以UE为WLAN用户为例，WLAN网内的UE认证，是在检测到AC上没有当前UE的使用权限登记时，就会发生认证过程。具体包括：
31)当检测到AC中没有UE的使用权限登记时，UE将自身SIM卡中的IMSI信息通过接入点(AP)发送到AC上。
32)AC收到UE的IMSI信息后，用RADIUS协议将IMSI和认证请求发送到Access Server部分的WLAN信令处理模块中。
33)WLAN信令处理模块收到UE的身份验证信息后，通过SS7信令网用MAP信令要求从HLR处获得该UE的鉴权五元组(RAND，XRES，AUTN，CK和IK)。
34)HLR通过SS7信令网将UE的鉴权五元组返回给WLAN信令处理模块。
35)WLAN信令处理模块获得UE的鉴权五元组后，通过AC、AP向UE发起鉴权请求信息，该请求信息中带有AUTN和RAND。
36)UE收到鉴权请求信息，要求自身的SIM卡检验AUTN和RAND，如果通过，则计算出RES，并通过AP、AC返回给Access Server部分；WLAN信令处理模块收到RES后，将该RES与HLR/AUC生成的XRES比较，如果匹配，则认证成功，否则失败；最后再将认证结果返回给WLAN信令处理模块。
UE认证成功后，建立数据通道的过程根据UE所属的移动通信网不同，分别采用以下的步骤，其中包含有关计费信息的处理：
以UE为WCDMA或TD-SCDMA用户为例，在WCDMA网络中，UE的数据通道建立有两个过程：GPRS附着过程和分组数据协议(PDP)上下文激活过程，该过程具体由WCDMA信令处理模块完成，完全采用3GPP标准规定的WCDMA网用户的数据通道建立过程。UE的计费信息在Media Gateway部分的公共数据处理模块中形成详细呼叫记录(CDR，Call Detail Record)信息，按策略定时上报Access Server部分，或按照Access Server部分的要求发送给它，具体的通信通过Access Server部分与Media Gateway部分之间的Mp接口以文件传输协议(FTP)方式完成。
以UE为CDMA 2000用户为例，在CDMA 2000网络中，UE的数据通道建立主要就是A10连接的建立，具体包括：
UE首先发起分组业务登记过程，UE在接入信道上向基站控制器(BSC)发送初始化消息ORIGINATION；BSC收到该消息后，向UE确认；同时，BSC向MSC申请鉴权；MSC鉴权通过后，MSC发送消息给BSC，请求分配合适的无线资源给UE；如果PCF发现没有该UE的A10连接，则通过A11接口，向Access Server部分中的CDMA2000信令处理模块发送注册请求消息，其中含有UE SIM卡中的IMSI信息以及连接的时间等；CDMA2000信令处理模块检查该请求消息的合法性；如果验证成功，Access Server部分通知PCF和MediaGateway部分之间建立A10连接。
同时，Media Gateway部分中的公共数据处理模块建立与该A10连接的绑定信息，形成用于计费的CDR信息，并按策略定时通报Access Server部分，或按照Access Server部分的要求发送给它，具体的通信通过Access Server部分与Media Gateway部分之间的Mp接口以FTP方式完成。
以UE为WLAN用户为例，WLAN中的数据通道建立过程包括：
UE首先发起基于自身SIM卡的IMSI认证请求；Access Server部分的WLAN信令处理网关接受认证成功后，通知AC和Media Gateway部分可以接受WLAN的UE来的数据，具体操作就是将接收UE数据的端口的IP数据包路由转发使能。
同时，Media Gateway部分的公共数据处理模块建立与该端口连接的绑定信息，形成用于计费的CDR信息，并按预定策略定时通报Access Server部分，或按照Access Server部分的要求发送给它，具体的通信通过Access Server部分与Media Gateway部分之间的Mp接口以FTP方式完成。
UE鉴权认证通过并建立数据通道后，即可实现正常的通信。当UE要从当前所属移动通信网络切换到另一种目标移动通信网上时，UE需要重新在目标通信网中进行注册和数据通道建立过程，同时在注册成功后，要释放在源通信网中所占用的***资源。这里所述的要切换有两种情况：一种是UE发现自身当前所处区域已从一种移动通信网络变为另一种移动通信网；另一种是UE主动要求切换当前所属移动通信网络。
根据要切换UE当前所属网络与要切换到的目标网络的不同，分为以下几种情况：
a)UE从WCDMA切换到CDMA 2000***。
a1.当UE检测到自身从WCDMA网进入CDMA 2000网时，UE向连接CDMA 2000的IPv6多协议数据网关提出鉴权请求，该鉴权请求消息中含有SIM卡的IMSI信息。
a2.公共信令处理模块通过CDMA 2000信令处理模块完成对UE的鉴权认证。
a3.认证通过后，公共信令处理模块通过WCDMA信令处理模块通知UE调谐到CDMA 2000信道，同时通知WCDMA网中的RNC和基站(Node B)释放UE所占用的相关资源。
a4.UE信道调谐完成后，公共信令处理模块通知CDMA 2000信令处理模块完成UE的数据通道建立过程。
a5.在进行步骤a1～a4的过程中，外部分组数据网络(PDN)发送到UE的数据会存储在IPv6多协议数据网关中公共数据处理模块的公共缓存区内，由公共信令处理模块通知Media Gateway部分执行。CDMA2000数据处理通道建立后，再将存储在公共缓存区的数据通过新的A10连接传送到UE上。
b)UE从WCDMA切换到WLAN***。
b1.UE检测到自身从WCDMA网进入WLAN网时，UE向连接WLAN的IPv6多协议数据网关提出鉴权请求，该鉴权请求消息中含有SIM卡的IMSI信息。
b2.公共信令处理模块通过WLAN信令处理模块完成对UE的鉴权认证。
b3.认证通过后，公共信令处理模块通过WCDMA信令处理模块通知UE将天线调谐到WLAN信道，同时通知WCDMA网中的RNC和Node B释放UE所占用的相关资源。
b4.UE信道调谐完成后，公共信令处理模块通知WLAN信令处理模块完成数据通道的建立过程。
b5.在进行步骤b1～b4的过程中，外部PDN发送到UE的数据会存储于IPv6多协议网关中公共数据处理模块的公共缓存区内，由公共信令处理模块通知Media Gateway部分执行。WLAN数据处理通道建立后，再将存储在公共缓存区的数据通过相应的AC和AP传送到UE上。
c)UE从CDMA2000切换到WCDMA***。
d)UE从CDMA2000切换到WLAN***。
e)UE从WLAN切换到WCDMA***。
f)UE从WLAN切换到CDMA2000***。
情况c到情况d的具体实现过程与情况a或b基本相同，由公共信令处理模块通知切换前的通信网络释放相应资源，由公共缓存区临时存储切换过程中发给UE的数据，只是参与执行认证和建立数据通道的模块不同，都是由对应目标通信网络的信令处理模块来实现。
上述某个UE重新进行鉴权认证和建立数据通道，并释放原来所占用的***资源；且在重新进行鉴权认证和建立数据通道过程中，将该UE应该接收的数据临时存储，在数据通道建立成功后，重新传送给该UE的过程即称之为转交过程。在实际应用中，转交过程不仅适用于不同移动通信网之间的切换过程；而且可以用于路由更新或PCF更新的过程，只是在本发明中执行的实体不同。其中，路由更新过程遵循3GPP标准，PCF更新遵循3GPP2标准。
UE进行正常的数据传输时，是将UE数据传输到多协议数据网关MediaGateway部分中，由与UE当前所属移动通信网络对应的数据处理模块，将UE数据统一封装为IPv6数据包，发送至IP核心网，在IP核心网中进行传输。
在WCDMA网络内，UE数据通过GTP-U隧道传输到Media Gateway部分中，Media Gateway部分的WCDMA数据处理模块将GTP-U中的数据取出，封装成IPv6包，放入IP核心网中传输。
在CDMA2000网络内，UE数据通过GRE隧道传输到Media Gateway部分中，Media Gateway部分的CDMA2000数据处理模块将GRE中的数据取出，封装成IPv6包，放入IP核心网中传输。
在WLAN网络中，根据WLAN网支持IP业务的特点，UE的数据通过AC后，即成为IPv6数据包，那么，Media Gateway部分的WLAN数据处理模块只需转发从AC收到的IP数据包即可。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (9)
1、一种多协议数据网关通信的实现方法，适用于同时连接一种以上移动通信网的多协议数据网关，所述多协议数据网关包括具有一个公共信令处理模块和一个以上对应不同协议信令的信令处理模块的接入服务部分、以及具有一个公共数据处理模块和一个以上对应不同协议数据的数据处理模块的媒体网关部分；其特征在于，该方法包括以下步骤：
a.用户设备UE接入当前的移动通信网时，通过自身与多协议数据网关相连的物理接口，发鉴权认证请求给多协议数据网关中对应自身当前所属移动通信网的信令处理模块；
b.收到鉴权认证请求的信令处理模块从归属位置寄存器中获取所述UE的鉴权五元组，并将鉴权五元组中的参数发给所述UE；
c.所述UE根据所获得的参数计算自身的信号响应值，并将计算出的信号响应值返回对应的信令处理模块，由该信令处理模块比较计算的信号响应值与鉴权五元组中的信号响应值是否一致，如果一致，则鉴权认证通过，执行步骤d；否则鉴权认证失败，结束本流程；
d.所述UE继续通过当前所属移动通信网的信令处理模块建立数据通道，并判断数据通道是否建立成功，如果通道建立成功，则进行数据传输，进入步骤e，如果通道建立失败，则结束本流程；
e.实时判断是否需要重新注册，如果需要，则该UE通过要新注册到的移动通信网对应的信令处理模块重新进行鉴权认证和数据通道建立，返回步骤d；否则，返回步骤e。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e所述的判断为：实时检测该UE当前所属移动通信网络的类型是否发生变化，如果是，则需要重新注册；否则，不需要重新注册。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e所述的判断为：判断是否检测到UE主动发送的切换当前所属移动通信网请求，如果检测到，则需要重新注册；否则，不需要重新注册。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e所述的判断为：判断是否检测到UE的路由更新，如果检测到，则需要重新注册；否则，不需要重新注册。
5、根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述的重新注册进一步包括：
b1.UE向多协议数据网关中要新注册到的移动通信网对应的信令处理模块发送鉴权认证请求，该信令处理模块对该UE进行鉴权，并判断鉴权是否通过，如果通过，则将UE当前的通信信道从原注册移动通信网信道调谐至新注册移动通信网信道，同时，释放该UE在原注册移动通信网中所占用的全部***资源，进入步骤b2；否则，结束本流程；
b2.该UE通过多协议数据网关中新注册移动通信网对应的信令处理模块，建立在新注册移动通信网中的数据通道。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：UE在新注册移动通信网中进行鉴权认证和数据通道建立时，由多协议数据网关中的公共数据处理模块保存所有发至该UE的数据，在该UE数据通道建立成功后，再将所保存的全部数据通过新建的数据通道传送给该UE。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的数据传输进一步包括：UE将要传输的数据发送至多协议数据网关中与自身当前所属移动通信网络对应的数据处理模块；该数据处理模块将收到的数据统一封装为IPv6协议数据包；发送至IP核心网，在IP核心网中进行传输。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立数据通道为：在UE当前所属移动通信网中，建立该UE与多协议数据网关中对应当前所属移动通信网的数据处理模块端口之间的连接。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的建立数据通道进一步包括：在多协议数据网关的公共数据处理模块中建立与端口连接的绑定关系，并生成用于计费的详细呼叫记录信息。
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