专利名称：无线局域网和移动网互通情况下查询路由的方法
技术领域：
本发明涉及无线通信中的路由查询技术，特别是指一种无线局域网和第三代合作伙伴计划(WLAN-3GPP)网络互通情况下查询路由的方法。
背景技术：
随着WLAN技术的兴起和发展，WLAN与无线移动通信网，包括全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)和CDMA 2000等网络的融合正成为当前研究的重点。其中，GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA已纳入到3GPP，CDMA 2000属于3GPP2。
3GPP TS23.234对于WLAN-3GPP互通场景3的规定为当UE通过3GPP归属网络的业务授权后，UE与PDG之间进行隧道建立过程，此时在PDG中存储有UE的签约信息、隧道信息和其它相关信息，此过程为移动台发起(MO)过程。对于互通场景3的非漫游情况和漫游情况描述如下参见图1所示，在WLAN与3GPP网络互通场景3的非漫游情况下的简化网络结构示意图。WLAN接入网102与外部互联网(internet)或内联网(intranet)104直接连接，并且，用户设备(UE)101通过WLAN接入网102分别与3GPP归属网络(3GPP Home Network)的3GPP认证授权计费服务器(AS，3GPP AAA Server)103和分组数据网关(PDG，Packet DataGateway)105连接，PDG 105通过Wi接口连接至属于外部网络部分的分组数据网络(PDN，Packet Data Network)。通常情况下，当UE101希望通过WLAN接入网102直接接入Internet/Intranet 104时，可向3GPP归属网络申请互通场景2的业务。如果UE 101还希望接入3GPP分组交换(PS)域业务，通过WLAN-3GPP网络接入到PDN，可进一步向3GPP归属网络申请互通场景3的业务。即UE101向3GPP归属网络的AS103发起互通场景3的业务授权过程请求，3GPP归属网络的AS103对业务请求进行业务鉴权和授权，如果成功，则AS103给用户发送接入允许消息，AS103给UE101分配相应的PDG105，UE101与分配的PDG105之间建立隧道。并且，计费网关(CGw)107a/计费信息收集系统(CCF)107a/在线计费系统(OCS)107b根据UE101的网络使用情况记录计费信息。对于非漫游情况所建立的隧道是UE-WLAN-PDG。这时，UE101就可以接入3GPPPS域业务，UE101可通过与PDG105的隧道与属于外部网络的PDN之间进行互访，PDN包括Internet、Intranet等移动网以外的所有分组数据网络。
WLAN接入网与3GPP互通场景3中的漫游情况与非漫游情况相似，其简化网络结构参见图2所示。在漫游情况下，WLAN接入网102通过3GPP访问网络(3GPP Visited Network)与3GPP归属网络相连。WLAN接入网102与UE101、3GPP AAA服务器代理(AS Proxy)201、Internet/Intranet 104和无线接入网关(WAG)202相连。UE101可通过3GPP访问网络向3GPP归属网络申请互通场景2业务接入到Internet/Intranet104。如果UE101还希望申请互通场景3业务，接入到3GPP PS域业务，UE101需要通过3GPP访问网络向3GPP归属网络发起业务授权过程，该过程同样在UE101和3GPP归属网络的AS103之间进行，当授权成功后，AS103给UE101分配相应的归属PDG105，UE101通过3GPP访问网络中的WAG202与分配的PDG105之间建立隧道。对于漫游情况，所建立的隧道是UE-WLAN-WAG-PDG。这时，UE101可以接入归属网络的3GPP PS域业务。
上述两种情况下，UE与PDG之间的隧道建立之后，UE即可通过PDG接入3GPP的PS域业务，也就是说，UE发出的数据经隧道到达PDG后，PDG对数据进行解封装，然后将数据通过Wi接口发送到外部网络。但不管是在漫游情况还是在非漫游情况下，当外部网络发起向UE发送数据的移动台终止(MT)过程时，如果UE与PDG之间没有建立隧道，从外部网络发出的业务数据到达PDG后，PDG需要知道目标UE所属的鉴权服务器，即AS地址，才能将通过该AS建立UE和PDG之间的隧道，进而将业务数据发送至用户。但是对于PDG如何获取目标UE所属AS路由信息的方法，目前尚未提出。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在WLAN-3GPP互通网络中查询路由的方法，使PDG设备方便查询到目标UE所属鉴权服务器路由。
一种无线局域网移动网互通情况下查询路由的方法，包括以下步骤a)在分组数据网关中保存用户设备的IP地址和用户标识，并建立IP地址和用户标识之间的映射关系；b)外部网络的数据到达分组数据网关并引发路由查询，分组数据网关根据接收到的数据中包含的目标用户设备的IP地址在自身中查找该IP地址所对应的用户标识；c)分组数据网关向路由寄存设备发送包含有该用户标识的路由查询请求；d)路由寄存设备根据在自身建立的签约用户设备的用户标识和所属鉴权服务器路由信息的映射关系，查找当前目标用户设备所属鉴权服务器路由信息，并将查找结果返回。
该方法所述用户设备的用户标识是该用户设备的国际移动签约用户标识(IMSI)、或无线局域网临时移动签约用户标识(WTMSI)。
该方法所述路由寄存设备是归属签约用户服务设备，步骤a)进一步包括建立分组数据网关与路由寄存设备之间的通信连接。
该方法所述路由寄存设备是归属签约用户服务设备；步骤c)进一步包括分组数据网关将路由查询请求发送至与该分组数据网关相连的鉴权服务器，该鉴权服务器将该查询请求转发至路由寄存设备；步骤d)进一步包括路由寄存设备将查找结果发送至该鉴权服务器，该鉴权服务器将该查找结果转发至分组数据网关。
该方法所述路由寄存设备是归属签约用户服务设备和与该分组数据网关相连的鉴权服务器；并进一步包括cdl)分组数据网关将路由查询请求发送至所述鉴权服务器，该鉴权服务器在自身中查找当前目标用户设备所属鉴权服务器路由信息，如果找到则向分组数据网关返回包含有该鉴权服务器路由信息的响应信息，结束路由查询流程；否则，鉴权服务器向归属签约用户服务设备转发路由查询请求；cd2)归属签约用户服务设备在自身中查找当前目标用户设备所属鉴权服务器路由信息，如果找到，则向鉴权服务器返回包含有该鉴权服务器路由信息的响应信息；否则，向鉴权服务器返回携带有错误原因的响应信息；cd3)鉴权服务器将收到的响应信息转发至该分组数据网关。
该方法所述鉴权服务器接收到从归属签约用户服务设备返回的路由信息后，进一步包括鉴权服务器将该响应消息中包含的目标用户设备所属鉴权服务器路由进行保存。
该方法所述路由寄存设备是一个与分组数据网关相连的鉴权服务器，步骤a)进一步包括在该鉴权服务器中保存所有签约用户设备所属鉴权服务器的路由信息，并建立每个签约用户设备用户标识和所属鉴权服务器路由信息之间的映射关系。
该方法所述鉴权服务器是3GPP认证授权计费服务器(AS)，所述鉴权服务器的路由信息是AS的地址。
该方法所述归属签约用户服务设备是归属签约用户服务器(HSS)。
该方法所述归属签约用户服务设备是归属位置寄存器(HLR)，步骤a)进一步包括在归属位置寄存器中保存签约用户设备所属鉴权服务器的路由信息，并建立签约用户设备的用户标识和所属鉴权服务器路由信息的映射关系。
由上述方案可以看出，本发明的互通网络中查询路由的方法，通过在分组数据网关中配置签约移动用户设备的相关信息，并通过到路由寄存设备中查询，实现了WLAN-3GPP互通网络中对目标UE所属鉴权服务器路由的查询，从而为外部网络数据通过WLAN-3GPP互通网络发送至用户设备奠定了基础。
图1为WLAN与3GPP网络互通场景3非漫游情况的结构示意图；图2为WLAN与3GPP网络互通场景3漫游情况的结构示意图；图3为本发明实施方案一的网络结构示意图；图4为本发明实施方案一的工作流程图；图5为本发明实施方案二、三的网络结构示意图；图6为本发明实施方案二的工作流程图；图7为本发明实施方案三的工作流程图；图8为本发明实施方案四的网络结构示意图；图9为本发明实施方案四的工作流程图。
具体实施例方式
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。
目前，对于普通移动用户，在3GPP网的归属签约用户服务设备，即HLR或HSS中存储的关于UE的信息包括UE的用户标识、UE的签约信息、UE的安全参数等。当UE已通过AS的接入鉴权后，HLR/HSS中还会存储UE所属AS的地址，在3GPP AS中会存储UE的用户标识、HLR/HSS地址、UE的状态信息、UE的签约信息、UE的认证、授权参数等信息。其中，用户标识可以是用户的IMSI或WTMSI。
针对这种情况，本发明预先在PDG中配置UE的IP地址和用户标识等参数，并建立UE的IP地址和用户标识之间的映射关系。外部网络发出的数据到达PDG并引发路由查询，PDG根据数据中的目标用户IP地址，查找到该用户的用户标识，然后发送包含有该用户标识的查询请求到路由寄存设备中，查询目标UE所属AS的路由。所述路由寄存设备可以是归属签约用户服务设备，归属签约用户服务设备中已保存有UE的用户标识、UE所属AS的地址、以及UE的用户标识和所属AS地址的映射关系，因此查询起来十分方便。另外，路由寄存设备也可采用与PDG相邻的某个AS，由于在AS中已存在UE的用户标识，因此需要在该作为路由寄存设备的AS中添加UE所属AS的地址。
以下是本发明根据现有的漫游或非漫游情况的3GPP归属网络结构，提出的四种查询当前UE所属AS路由信息的方案方案一，PDG直接向HLR/HSS查询路由先在PDG与HLR、或PDG与HSS之间建立直接接口，PDG直接向HLR/HSS发送路由查询消息，由HLR/HSS返回UE所属AS的路由信息。
本方案由于现有WLAN-3GPP网络结构中PDG与归属签约用户服务设备之间没有直接的接口连接，因此，首先需要在它们之间增加接口以建立连接。参见图3所示，根据所采用的网络结构的不同增加不同的接口如图3a所示，对于采用HSS 106a作为归属签约用户服务设备的网络，在PDG 105与HSS 106a之间增加Wc接口；如图3b所示，对于采用HLR 106b作为归属签约用户服务设备的网络，在PDG 105与HLR 106b之间增加Gc’接口。
参见图4所示方案一的消息流程。
对于采用HSS实现路由查询的流程包括步骤401，PDG通过Wc接口向HSS发送查询UE所属AS路由信息的请求消息，请求消息中包含有HSS地址、PDG的地址和UE的用户标识。
步骤402，HSS接收到该请求消息后，根据请求消息的用户标识在自身中查找请求的UE所属AS的路由信息，然后向请求的PDG返回响应消息，如果HSS查找到请求的路由信息，则在响应消息中包含UE的用户标识和UE所属AS的地址；如果HSS无法查找到请求的路由信息，则返回的响应消息中包含相应的错误原因。
对于采用HLR实现路由查询的情况，由于传统的HLR不涉及与AS有关的业务，因此在HLR路由表中没有AS路由表项，通用分组无线服务(GPRS)已有的参数和信令中不涉及AS部分。为了尽量利用现有资源，本方案采用Gc’接口连接PDG和HLR，该接口仍采用GPRS已有的参数和信令，同时在HLR中也将以保存MSC/SGSN路由的形式保存AS的路由信息，即将AS的路由作为某个MSC或SGSN的路由保存在MSC或SGSN的路由位置，以便PDG通过该接口查询UE所属AS的路由信息。
那么，在路由查询过程中步骤401中PDG发送的AS路由查询请求消息，可采用已有的MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRS request消息通过Gc’接口向HLR发送，查询UE所属AS路由信息。其中，UE用用户标识IMSI或WTMIS表示。
在步骤402中，HLR接收到该消息，在自身中查找完成后，采用已有MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRS response消息作为响应消息向PDG返回查询结果，如果查找成功，则在消息中包含UE的用户标识和UE所属AS的地址，其中，用MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRSresponse消息的信息元素(IE)“GSN Address”放置标识UE所属AS的地址。如果HLR无法查询到UE所属AS的路由信息，则在响应消息中包含相应的错误原因。
方案二，PDG经由AS转发请求向HLR/HSS查询路由与方案一不同的是该方案PDG先将路由查询消息发送至与其相连的AS，再由AS向HLR/HSS转发路由查询消息，路由查找完成后，HLR/HSS返回经由该AS返回给PDG路由查询响应消息。
本方案利用AS中保存的HLR/HSS地址，PDG与HLR/HSS之间的互通消息通过AS转发，因此，本方案可以利用现有的网络结构，无需增加接口。参见图5所示，图5a为采用HSS 106a作为归属签约用户服务设备的网络，PDG 105与HSS 106a通过AS 103间接连接；图5b为采用HLR 106b作为归属签约用户服务设备的网络，PDG 105与HLR 106b通过AS 103间接连接。
参见图6所示方案二的消息流程。
对于采用HSS查询路由得情况，包括步骤601，PDG通过Wm接口向AS发送PDG查询目标UE所属AS路由信息的请求消息，请求消息的目的地址是HSS地址，源地址是PDG地址，并还包含有UE的用户标识。
步骤602，请求消息先经Wm接口发送到AS，AS接收到该请求消息后，对该消息进行协议转换，并通过Wx接口向HSS转发。
步骤603，HSS接收到该请求消息后，在自身中查找请求的UE所属AS路由信息，并向PDG返回响应消息，响应消息的源地址是HSS地址，目的地址是PDG。如果HSS查找到请求的路由信息，响应消息中包含UE的用户标识和UE所属AS的地址；如果HSS未查找到请求的路由信息，则返回的响应消息中包含相应的错误原因的，这一步骤与步骤402所述相同。
步骤604，响应消息先经Wx接口发送至AS，AS对接收到响应消息进行协议转换后返回给PDG。
对于采用HLR实现路由查询的情况，HLR中保存AS路由的方法以及HLR采用查询应答信令与方案一相同，即当AS经D’接口或Gr’接口向HLR转发PDG查询UE所属的AS的路由信息消息时，采用MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRS_request消息作为PDG查询UE所属AS的路由信息消息，用MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRSresponse消息作为PDG查询UE所属AS的路由信息响应消息。用MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRS response消息的IE“GSNAddress”放置标识UE所属AS的地址。其它过程均与HSS的情况相同。
方案三，PDG向AS查询路由，AS再向HLR/HSS查询路由PDG通过Wm接口直接向AS查询UE所属的AS的路由信息，AS再向HLR/HSS查询UE所属的AS的路由信息，然后该AS将从HLR/HSS返回的路由信息返回给PDG。
本方案仍采用现有网络结构，其网络结构与方案二相同仍是图5所示结构。
该方案的消息流程参见图7所示。
对于采用HSS查询路由的情况步骤701，PDG向AS查询UE所属的AS的路由信息。PDG通过Wm接口向AS发送PDG查询目标UE所属AS的路由信息消息，消息中的目的地址是AS地址，源地址是PDG地址，并包括UE的用户标识。
步骤702，AS接收到该请求消息后，先在自身中查找目标UE所属AS路由，如果AS查找到请求的目标UE所属AS路由信息，则向PDG返回包含该路由信息的相应消息；如果AS没有查找请求的目标UE所属AS路由，则对该消息进行协议转换后根据AS中保存的HSS地址，通过Wx接口将请求消息向HSS转发。该转发的消息中目的地址更改为HSS地址，源地址为AS地址。
步骤703，HSS接收到该请求消息后在自身查找请求的路由信息，并向AS返回响应消息，响应信息的目的地址为AS地址，源地址为HSS地址。如果HSS查找到请求的路由信息，则在响应消息中包含UE的用户标识和UE所属的AS的地址，如果查询路由过程失败，响应消息中包含相应的错误原因。
步骤704，AS接收到该响应消息，对其进行协议转换后返回给PDG，响应消息目的地址改为PDG地址，源地址为AS地址。此时AS还可将响应消息中的目标UE所属AS地址进行保存，当PDG下一次向AS查询该目标UE所属AS地址时，AS可直接将该AS地址返回PDG，而无需再向HSS查询。
对于采用HLR的互通网络情况，与方案一和方案二相同，即当AS经D’接口或Gr’接口向HLR转发PDG查询UE所属的AS的路由信息消息时，采用MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRS request消息作为PDG查询UE所属AS的路由信息消息，用MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRSresponse消息作为PDG查询UE所属AS的路由信息响应消息。用MAP_SEND_ROUTING_INFO_FOR_GPRS response消息的IE“GSNAddress”标识UE所属AS的地址。其它过程均与HSS的情况相同。
方案四，PDG向AS查询路由PDG直接通过Wm接口向AS发送路由查询信息，该AS将路由信息直接返回给PDG。
本方案在与PDG相邻的AS中除了保存有UE的用户标识、UE的签约信息等信息外，还应至少保存所有授权的互通网络用户的所属AS地址。其网络结构参见图8所示，PDG 105与作为路由寄存设备的AS 103直接相连。由于本方案不涉及HLR/HSS部分，因此可以与HLR/HSS相连或不连，可采用图3、图5的任何结构。
参见图9所示方案四的消息流程。
步骤901，PDG向AS查询UE所属的AS的路由信息。PDG向AS发送PDG查询UE所属AS的路由信息消息，消息的目的地址为AS地址，源地址为PDG地址，并包含UE的用户标识。
步骤902，AS接收该消息后，根据请求消息的用户标识在自身中查找请求的目标UE所属AS路由信息，然后向PDG返回响应消息，如果AS查找到请求的目标用户所属AS路由信息，则响应消息中包含UE的用户标识和UE所属的AS的地址，如果查询路由过程失败，响应消息中包含相应的错误原因。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种无线局域网移动网互通情况下查询路由的方法，其特征在于，包括以下步骤a)在分组数据网关中保存用户设备的IP地址和用户标识，并建立IP地址和用户标识之间的映射关系；b)外部网络的数据到达分组数据网关并引发路由查询，分组数据网关根据接收到的数据中包含的目标用户设备的IP地址在自身中查找该IP地址所对应的用户标识；c)分组数据网关向路由寄存设备发送包含有该用户标识的路由查询请求；d)路由寄存设备根据在自身建立的签约用户设备的用户标识和所属鉴权服务器路由信息的映射关系，查找当前目标用户设备所属鉴权服务器路由信息，并将查找结果返回。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述用户设备的用户标识是该用户设备的国际移动签约用户标识(IMSI)、或无线局域网临时移动签约用户标识(WTMSI)。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述路由寄存设备是归属签约用户服务设备，步骤a)进一步包括建立分组数据网关与路由寄存设备之间的通信连接。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述路由寄存设备是归属签约用户服务设备；步骤c)进一步包括分组数据网关将路由查询请求发送至与该分组数据网关相连的鉴权服务器，该鉴权服务器将该查询请求转发至路由寄存设备；步骤d)进一步包括路由寄存设备将查找结果发送至该鉴权服务器，该鉴权服务器将该查找结果转发至分组数据网关。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述路由寄存设备是归属签约用户服务设备和与该分组数据网关相连的鉴权服务器；步骤c)和步骤d)进一步包括cd1)分组数据网关将路由查询请求发送至所述鉴权服务器，该鉴权服务器在自身中查找当前目标用户设备所属鉴权服务器路由信息，如果找到则向分组数据网关返回包含有该鉴权服务器路由信息的响应信息，结束路由查询流程；否则，鉴权服务器向归属签约用户服务设备转发路由查询请求；cd2)归属签约用户服务设备在自身中查找当前目标用户设备所属鉴权服务器路由信息，如果找到，则向鉴权服务器返回包含有该鉴权服务器路由信息的响应信息；否则，向鉴权服务器返回携带有错误原因的响应信息；cd3)鉴权服务器将收到的响应信息转发至该分组数据网关。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述鉴权服务器接收到从归属签约用户服务设备返回的路由信息后，进一步包括鉴权服务器将该响应消息中包含的目标用户设备所属鉴权服务器路由进行保存。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述路由寄存设备是一个与分组数据网关相连的鉴权服务器，步骤a)进一步包括在该鉴权服务器中保存所有签约用户设备所属鉴权服务器的路由信息，并建立每个签约用户设备用户标识和所属鉴权服务器路由信息之间的映射关系。
8.根据权利要求1、4、5、6或7所述方法，其特征在于，所述鉴权服务器是3GPP认证授权计费服务器(AS)，所述鉴权服务器的路由信息是AS的地址。
9.根据权利要求3、4、5或6所述方法，其特征在于，所述归属签约用户服务设备是归属签约用户服务器(HSS)。
10.根据权利要求3、4、5或6所述方法，其特征在于，所述归属签约用户服务设备是归属位置寄存器(HLR)，步骤a)进一步包括在归属位置寄存器中保存签约用户设备所属鉴权服务器的路由信息，并建立签约用户设备的用户标识和所属鉴权服务器路由信息的映射关系。
全文摘要
本发明公开了一种无线局域网移动网互通情况下查询路由的方法，包括以下步骤在分组数据网关中保存用户设备的IP地址和用户标识，并建立IP地址和用户标识的映射关系；分组数据网关根据接收到的数据中包含的目标用户设备的IP地址在自身中查找该IP地址所对应的用户标识，向路由寄存设备发送包含有该用户标识的路由查询请求；路由寄存设备根据在自身中建立的签约用户设备的用户标识和用户所属鉴权服务器路由信息的映射关系，查找当前目标用户设备所属鉴权服务器路由信息，并将查找结果返回。本发明通过上述方案实现了WLAN－3GPP互通网络中对UE所属鉴权服务器路由的查询。
文档编号H04L12/56GK1567894SQ0314252
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月17日 优先权日2003年6月17日
发明者李志明 申请人:华为技术有限公司