CN101304610B - 超小型蜂窝网络与宏网络间通信方法、系统及超小型网关 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法、系统及超小型网关，其中，超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法包括：将来自FAP的消息/数据中的源IP地址替换成FGW的IP地址后发送到宏网络侧；和/或将来自宏网络侧的消息/数据中的目的IP地址替换成FAP的IP地址后发送到所述FAP。本发明实施例通过将FAP发送的消息/数据中的源IP地址转换成该FAP接入的FGW的IP地址，并将宏网络侧发送的消息/数据中的目的IP地址转换成相应的FAP的IP地址，来实现FAP与宏网络侧的通信，无需由于多个FAP的加入而改变宏网络侧的配置，可以节省维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种超小型蜂窝(femto cell)网络与宏网络之间进行通信的方法、系统及超小型网关(Femto GateWay，简称FGW)。
背景技术
码分多址(Code Division Multiple Access，简称CDMA)2000是第三代移动通信主要的无线接入技术之一，尽管其数据承载能力已经有了很大提高，但对于丰富多彩的多媒体业务还是存在空中接口上的瓶颈。为了解决空中接口上的瓶颈问题，第三代合作伙伴计划2(Third Generation Partnership Project 2，简称3GPP2)发布了高速率包数据(High Rate Packet Data，简称HRPD)标准，可以提高无线接口的数据传输速率。如图1所示为现有技术中HRPD网络架构示意图，接入终端(Access Terminal，简称AT)通过基站收发信机(Base Station Transceiver，简称BTS)、基站控制器(Base Station Controller，简称BSC)以及分组控制功能(Packet Control Function，简称PCF)接入到宏网络侧的分组数据服务结点(Packet Data Serving Node，简称PDSN)。其中，BTS和BSC组成一个接入网(Access Network，简称AN)，A10/A11接口是PCF与PDSN之间的接口，A13接口是AN之间的会话迁移接口，A16接口是AN之间的硬切换接口，A12接口是AN与AN鉴权授权计费服务器(Authentication Authorization Accounting，简称AAA)之间的接口，A8/A9是BSC与PCF之间交互的接口。
按照统计，通信中70％的话务量发生在室内，如何有效地增强室内覆盖是运营商面临的难点问题。通过增加室外宏基站部署可以增强室内覆盖率，但是将导致投资成本的巨大增加，同时在站点选择、机房建设、传输 费用和网络优化等方面也存在各种问题。一种可行的解决方案是采用宏网络进行室外普遍覆盖，室内使用家庭接入点(Access Point，简称AP)进行覆盖，传输使用数字用户环路(Digital Subscriber Loop，简称DSL)宽带网络。家庭AP做到即插即用，减少传输和网络规划成本。为此业界提出了超小型蜂窝(femto cell)的概念，指通过xDSL宽带网络或者因特网作为传输承载，兼容现有终端，提供家庭室内覆盖的解决方案。如图2所示为现有技术中超小型蜂窝网络架构示意图，超小型接入点(Femto Access Point，简称FAP)通过调制解调器或家庭网关(Home GateWay，简称HGW)接入到互联网，然后通过超小型网关(Femto GateWay，简称FGW)接入到宏网络(Macro Network)。图2中，FAP实现了图1中BTS、BSC和PCF的功能。
在现有的宏网络上增加超小型蜂窝网络部署之后，超小型蜂窝网络与现有宏网络之间存在如下接口：
(1)FAP提供A10/A11接口通过FGW接入现有宏网络中的PDSN；
(2)为了支持终端在超小型蜂窝网络与现有的宏网络之间的切换，FAP需要提供A13/A16接口通过FGW接入现有宏网络；
(3)FAP提供A12接口接入现有宏网络的AAA。
通过A10/A11接口，为分组数据业务用户建立PCF与PDSN之间的承载连接，通过A13接口可以实现FAP与宏网络之间的会话迁移，通过A16接口可以实现FAP与宏网络之间的硬切换，通过A12接口可以实现AT的接入鉴权。
由于FAP主要用于家庭室内覆盖，所以数量比较庞大，而现有宏网络中AN、AAA和PDSN支持的接口数量有限，无法支持庞大数量的FAP接入，随着FAP的增加，需要增加宏网络网元部署，导致成本增加。每增加一个FAP，就需要宏网络侧的网元改变配置，并会造成维护成本提高。
发明内容
本发明实施例针对现有技术存在的问题，提供一种超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法、系统及超小型网关，支持大量超小型蜂窝网络 侧的FAP接入到宏网络中，而无需宏网络侧的网元改变配置，能够降低维护成本。
本发明实施例提供一种超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，包括：
将来自超小型接入点的消息/数据中的源互联网协议地址替换成超小型网关的互联网协议地址后发送到宏网络侧；和/或
将来自宏网络侧的消息/数据中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址后发送到所述超小型接入点；
将来自超小型接入点的消息中的源互联网协议地址替换成超小型网关的互联网协议地址具体包括：为一个连接分配第二关键值；建立所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，所述第一关键值为所述超小型接入点为所述连接分配的；将来自所述超小型接入点的消息中的转交地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换；根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述超小型接入点的消息中的第一关键值用第二关键值替换；重新生成经过转交地址替换以及关键值替换后的消息的消息摘要算法五认证值；根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自重新生成了消息摘要算法五认证值的消息中的源互联网协议地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换。
本发明实施例还提供一种超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，包括：
将超小型接入点发送的用于请求鉴权的消息中的接入网鉴权授权计费服务器的互联网协议地址，替换为超小型网关的互联网协议地址；
接收所述用于请求鉴权的消息；
将所述用于请求鉴权的消息转发给所述接入网鉴权授权计费服务器。
本发明实施例还提供一种超小型网关，包括：
接收模块，用于接收来自宏网络侧或来自超小型接入点的消息/数据；
地址替换模块，用于将将所述接收模块接收到的来自超小型接入点的消息/数据中的源互联网协议地址替换成超小型网关的互联网协议地址，或者将来自宏网络侧的消息/数据中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址；
发送模块，用于将经过所述地址替换模块进行地址替换后的消息/数据发送到宏网络侧或超小型接入点；
还包括：关键值分配模块，用于在所述接收模块接收到来自所述超小型接入点的注册请求消息之后，为新的通信连接分配第二关键值；第一映射模块，用于建立所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与接收到的注册请求消息中的第一关键值与所述超小型接入点的互联网协议地址的映射关系；转交地址替换模块，用于将接收模块接收到的消息中的转交地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换；关键值替换模块，用于将经过所述转交地址替换模块处理后的消息以及接收模块接收到的数据，根据所述第一映射模块建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的消息/数据中的第二关键值用第一关键值替换，将来自所述超小型接入点的消息/数据中的第一关键值用第二关键值替换，并将经过处理后的数据发送到所述地址替换模块；认证值生成模块，与所述关键值替换模块以及地址替换模块连接，用于重新生成经过所述关键值替换模块处理后的消息的消息摘要算法五认证值，并将经过处理后的消息发送到所述地址替换模块。
本发明实施例还提供一种超小型网关，包括：
第二接收模块，用于接收超小型接入点发送的用于请求鉴权的消息，或接收接入网鉴权授权计费服务器发送的用于表明鉴权通过的消息；
第二转发模块，用于将接收到的所述超小型接入点发送的用于请求鉴权的消息发送到所述接入网鉴权授权计费服务器，或将接收到的所述接入网鉴权授权计费服务器发送的用于表明鉴权通过的消息发送给所述超小型接入点。
本发明实施例还提供一种超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的 系统，包括：至少一个超小型接入点以及至少一个如前所述的超小型网关，
所述超小型接入点用于向所述超小型网关发送消息/数据，或接收所述超小型网关发送的消息/数据；
所述超小型网关用于接收来自宏网络侧或来自超小型接入点的消息/数据，将接收到的来自超小型接入点的消息/数据中的源互联网协议地址替换成超小型蜂窝网关的互联网协议地址，或者将来自宏网络侧的消息/数据中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址，将经过地址替换后的消息/数据发送到所述宏网络侧或所述超小型接入点。
本发明实施例通过将FAP发送的消息/数据中的源IP地址转换成该FAP接入的FGW的IP地址，并将宏网络侧发送的消息/数据中的目的IP地址转换成相应的FAP的地址，来实现FAP与宏网络侧的消息/数据交互，不管有多少个FAP接入到一个FGW，对于宏网络侧来说都只呈现一个FGW的IP地址或几个FGW的IP地址，这样，宏网络侧仅需存储记录关于该FGW的信息，而无需由于多个FAP的加入而改变配置，可以节省维护成本。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1所示为现有技术中HRPD网络架构示意图；
图2所示为现有技术中超小型蜂窝网络架构示意图；
图3所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例一流程图；
图4所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例二流程图；
图5所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例三流程图；
图6所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例四流程图；
图7所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例五流程图；
图8所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例六流程图；
图9所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例七流程图；
图10所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法方法实施例八流程图；
图11所示为本发明超小型网关实施例一结构示意图；
图12所示为本发明超小型网关实施例二结构示意图；
图13所示为本发明超小型网关实施例三结构示意图；
图14所示为本发明超小型网关实施例四结构示意图；
图15所示为本发明超小型网关实施例五结构示意图。
具体实施方式
如图3所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例一流程图，具体包括：
步骤101、将FAP发送的消息/数据中的源IP地址转换成所述FAP接入的FGW的互联网协议(Internet Protocol，简称IP)地址后发送到宏网络侧；
步骤102、将宏网络侧发送的消息/数据中的目的IP地址转换成FAP的IP地址并将经过处理后的消息/数据发送到所述超小型接入点。
本发明实施例一通过将FAP发送的消息/数据中的源IP地址转换成该FAP接入的FGW的IP地址，并将宏网络侧发送的消息/数据中的目的IP地址转换成相应的FAP的地址，来实现FAP与宏网络侧的消息/数据交互，不管有多少个FAP接入到一个FGW，对于宏网络侧来说都只呈现一个FGW的IP地址或几个FGW的IP地址，这样，宏网络侧仅需存储记录关于该FGW的信息，而无需由于多个FAP的加入而改变配置(即存储记录每一个FAP的信息)，可以节省维护成本。
如图4所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例二流程图，具体包括：
步骤201、将宏网络侧发送的消息/数据中的目的IP地址转换成相应的 FAP的IP地址后发送到所述FAP；
步骤202、将所述FAP发送的消息/数据中的源IP地址转换成所述FAP接入的FGW的IP地址，并将经过处理后的消息/数据发送给所述宏网络侧。
实施例一适用于FAP侧发起消息/数据传输的情况，实施例二适用于宏网络侧发起消息/数据传输的情况。
由于涉及到根据多种接口进行的FAP与宏网络侧的消息/数据交互，下面分情况对基于每种接口进行消息/数据交互时的具体步骤进行说明。
一、基于A10/A11接口进行FAP与宏网络侧消息/数据交互
如图5所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例三流程图，该实施例三所示的是FAP与宏网络侧的PDSN之间进行消息/数据交互的具体流程。根据A10/A11接口的定义，PDSN以PCF IP地址和关键值(A10KEY)标识一个A10连接(本发明实施例中超小型蜂窝网络侧与宏网络侧之间的连接为通信连接)，在本实施例三中，对于每一个连接，FGW会重新分配一个关键值(A10 KEY)，为了区别FAP分配的关键值(A10KEY)和FGW分配的关键值(A10 KEY)，本实施例中用第一关键值(FAP_A10_KEY)表示FAP分配的关键值(A10 KEY)，用第二关键值(FGW_A10_KEY)表示FGW分配的关键值(A10 KEY)。实施例三具体包括：
步骤301、FAP发送FAP的A11注册请求消息(A11-Registration Request)到FGW。分配第一关键值
步骤302、FGW接收来自FAP的A11注册请求消息(A11-Registration Request)，如果经过判断确定是新的A10连接建立请求消息，则FGW为该连接分配一个第二关键值(FGW_A10_KEY)，如果该A11注册请求消息(A11-Registration Request)中包含多个FAP分配的第一关键值(FAP_A10_KEY)，则FGW需要分配多个第二关键值(FGW_A10_KEY)与该多个FAP分配的第一关键值(FAP_A10_KEY)相对应；然后FGW将A11注册请求消息(A11-Registration Request)中的转交地址替换为FGW的IP地址，用第二关键值(FGW_A10_KEY)替换FAP分配的第一关键 值(FAP_A10_KEY)，重新计算A11注册请求消息(A11-Registration Request)的消息摘要算法5(Message-Digest Algorithm 5)认证值(MD5消息摘要用于消息的完整性保护，接收端收到后，会采用与发送端相同的算法计算MD5消息摘要(根据消息内容和共享密钥计算MD5消息摘要)，与消息中的消息摘要比较，如果相等，说明消息没有被恶意修改。因FGW修改了关键值、转交地址，所以应该在修改完成后重新计算MD5消息摘要，放到消息中的相应信息单元中，再进行后续的消息处理步骤)，将该消息中的IP包的源地址替换为FGW的IP地址，然后将经过处理之后的消息发送到宏网络侧的PSDN。
步骤303、PSDN发送A11注册应答消息(A11-Registration Reply)给FGW。
步骤304、FGW在收到该A11注册应答消息(A11-Registration Reply)后，将该消息中的第二关键值(FGW_A10_KEY)替换成FAP为该连接分配的第一关键值(FAP_A10_KEY)，重新计算A11注册应答消息(A11-Registration Reply)的MD5认证值，将该消息中的IP包的目的IP地址替换为发送A11注册请求消息(A11-Reistration Request)FAP的IP地址(A11注册请求消息和A11注册应答消息中包含有国际移动用户识别码(International Mobile Subscriber Identity，简称IMSI)，通过该IMSI，FGW可以获知A11注册请求消息和A11注册应答消息的对应关系，从而FGW可以确定将A11注册应答消息中的IP包的目的IP地址替换为哪一个FAP的IP地址，以及确定将A11注册应答消息中的第二关键值替换为哪一个第一关键值)；如果该A11注册应答消息(A11-Registration Reply)中指示PDSN接受连接建立，则还需要建立第二关键值(FGW_A10_KEY)和FGW的IP地址与第一关键值(FAP_A10_KEY)和FAP的IP地址的映射关系，即一个第一关键值(FAP_A10_KEY)和FAP的IP地址的组合，对应一个第二关键值(FGW_A10_KEY)和FGW的IP地址的组合，供后续的FAP与PDAN之间进行数据交互使用；然后FGW将经过处理的A11注册应答消息(A11-Registration Reply)发送到相应的FAP。
对于后续的FAP与宏网络之间交互的消息(图3中未示出)也需要进 行类似的替换A10_KEY、替换FAP的IP地址、替换FAP到PDSN消息中的转交地址、重新生成MD5认证值等操作。
基于A11接口进行完FAP与PDSN之间的消息交互建立A10连接之后，FAP与PDSN开始进行数据交互。具体包括如下步骤：
步骤305、FAP发送A10通用路由封装(Generic Routing Encapsulation，简称GRE)包(A10 GRE Packet)到FGW。
步骤306、FGW在接收到该A10 GRE包(A10 GRE Packet)之后，根据步骤304中建立的第二关键值(FGW_A10_KEY)和FGW的IP地址与第一关键值(FAP_A10_KEY)和FAP的IP地址的映射关系，将该A10GRE包(A10 GRE Packet)中的源IP地址替换为相应的FGW的IP地址，第一关键值(FAP_A10_KEY)替换为相应的第二关键值(FGW_A10_KEY)，然后FGW将经过处理之后的A10 GRE包(A10 GRE Packet)发送到PDSN。
步骤307、PDSN发送A10 GRE包(A10 GRE Packet)到FGW。
步骤308、FGW接收到PDSN发送的A10 GRE包(A10 GRE Packet)之后，根据步骤304中建立的第二关键值(FGW_A10_KEY)和FGW的IP地址与第一关键值(FAP_A10_KEY)和FAP的IP地址的映射关系，将该A10 GRE包(A10 GRE Packet)中目的IP地址替换为相应的FAP的IP地址，第二关键值(FGW_A10_KEY)替换为相应的第一关键值(FAP_A10_KEY)；然后FGW将经过处理之后的A10 GRE包(A10 GRE Packet)发送到FAP。
本发明实施例三通过将FAP发送给PDSN的消息中的源IP地址替换为FGW的IP地址，将FAP为连接分配的第一关键值(FAP_A10_KEY)替换为FGW分配的第二关键值(FGW_A10_KEY)，将PDSN发送给FAP的消息中的目的IP地址，替换为相应的FAP的IP地址，将第二关键值(FGW_A10_KEY)替换为第一关键值(FAP_A10_KEY)，这样，对于PDSN来说只呈现FGW的IP地址，无需改变配置信息，同时又能实现FAP与PDSN之间的消息交互。
二、A13/A16接口进行FAP与宏网络侧消息交互
接入终端单播标识(Unicast Access Terminal Identifier，简称UATI)是FAP为接入终端(Access Terminal)分配的标识，有UATI128和UATI32两种格式，把UATI的高104位UATI104替换成色码(Color Code)，色码的长度为8位，即色码和UATI024形成了UATI32，基于A16接口的消息中的AT标识用UATI32，基于A13接口的消息中的AT标识用UATI128。
由于一个FGW可能有多个FAP接入，各FAP分配的UATI可能相同。在基于A13/A16接口进行FAP与宏网络侧消息的交互时，需要建立UATI与FAP的对应关系。为了保证FGW下的各FAP分配的UATI的唯一性，将UATI024拆分成两部分，即FAP_Index和UATI_FAP，FAP_Index是UATI024的高m比特，表示FAP索引，在子网内是唯一的；UATI_FAP是UATI的低n比特，在FAP内唯一，由FAP分配，其中n＝24-m，m和n均为自然数。在FAP启动时，FGW将FAP所属的子网标识(UATI104和色码)和FAP索引配置给FAP，供FAP给AT分配UATI时使用，这样就能保证每个FAP分配的UATI是唯一的。
图6所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例四流程图，该实施例四所示的是FAP到宏网络中的AN的激活态切换过程，具体包括：
步骤401、FAP发送A16会话迁移请求消息(A16-Session TransferRequest)到FGW。FAP可以确定一个目标AN，在该A16会话迁移请求消息(A16-Session Transfer Request)中目的IP地址为目标AN的IP地址，目的端口号为A16知名端口号。
步骤402、FGW在收到FAP发送的A16会话迁移请求消息(A16-SessionTransfer Request)后，记录该消息中的AT-ID与FAP的对应关系；该AT-ID为A16会话迁移请求消息中的一个信息单元，是FAP为AT分配的标识，在后续的FAP与AN之间交互的消息中都会携带该AT-ID，该AT-ID是长度为32比特的UATI；然后FGW将A16会话迁移请求消息(A16-Session Transfer Request)中的源IP地址替换为FGW的IP地址，然后将替换处理后的A16会话迁移请求消息(A16-Session Transfer Request)发送到AN。
步骤403、AN发送A16会话迁移响应消息(A16-Session TransferResponse)到FGW。
步骤404、FGW收到AN发送的A16会话迁移响应消息(A16-SessionTransfer Response)后，根据该消息中的AT-ID查询步骤402中记录的AT-ID与FAP的对应关系，查找到相应的FAP，然后用相应的FAP的IP地址替换该消息中的目的IP地址，并将经过处理后的A16会话迁移响应消息(A16-Session Transfer Response)发送到相应的FAP。
步骤405、FAP发送A16会话迁移完成消息(A16-Session TransferComplete)到FGW。
步骤406、FGW在收到FAP发送的A16会话迁移完成消息(A16-SessionTransfer Complete)后，替换该消息中的源IP地址为FGW的IP地址，然后将经过替换处理后的A16会话迁移完成消息(A16-Session Transfer Complete)发送到AN。
步骤407、AN发送A16会话释放指示消息(A16-Session ReleaseIndication)给FGW。
步骤408、FGW在收到AN发送的A16会话释放指示消息(A16-SessionRelease Indication)后，根据该消息中的AT-ID查询步骤402中记录的AT-ID与FAP的对应关系，查找到相应的FAP，然后用相应的FAP的IP地址替换该消息中的目的IP地址，并将经过处理后的A16会话释放指示消息(A16-Session Release Indication)发送到相应的FAP。
步骤409、FAP发送A16会话释放指示确认消息(A16-Session ReleaseIndication ACK)给FGW。
步骤410、FGW在收到FAP发送的A16会话释放指示确认消息(A16-Session Release Indication ACK)后，如果该消息中的AT-ID不是生成 长码掩码的UATI(Long Code Mask UATI，简称LCM_UATI)(该消息中的AT-ID不是LCM_UATI表明后续不会有消息发送到该FAP)，则FGW释放步骤402中记录的AT-ID与FAP之间的对应关系，如果该消息中的AT-ID是LCM_UATI(该消息中的AT-ID是LCM_UATI表明后续还会有消息发送到该FAP)，则不释放步骤402中记录的AT-ID与FAP之间的对应关系；因为后续步骤中A13保活请求消息(A13-Keep Alive Request)、A13保活响应消息(A13-Keep Alive Response)、A13资源释放请求消息(A13-Resource ReleaseRequest)以及A13资源释放响应消息(A13-Resource Release Response)只发送到LCM_UATI对应的FAP；然后FGW将16会话释放指示确认消息(A16-Session Release Indication ACK)中的源IP地址替换为FGW的IP地址，并将经过处理后的消息发送到AN。
步骤411、AN发送A13保活请求消息(A13-Keep Alive Request)到FGW。
步骤412、FGW在收到AN发送的A13保活请求消息(A13-Keep AliveRequest)后，根据该消息中的AT-ID查询步骤402中记录的AT-ID与FAP的对应关系，查找到相应的FAP，然后用相应的FAP的IP地址替换该消息中的目的IP地址，并将经过处理后的A13保活请求消息(A13-Keep AliveRequest)发送到相应的FAP。
步骤413、FAP发送A13保活响应消息(A13-Keep Alive Response)到FGW。
步骤414、FGW在收到FAP发送的A13保活响应消息(A13-Keep AliveResponse)后，替换该消息中的源IP地址为FGW的IP地址，然后将经过替换处理后的A13保活响应消息(A13-Keep Alive Response)发送到AN。
步骤415、AN发送A13资源释放请求消息(A13-Resource Release Request)到FGW。
步骤416、FGW在收到AN发送的A13资源释放请求消息(A13-ResourceRelease Request)之后，根据该消息中UATI128得到AT-ID(FGW需要配置 UATI104与色码的对应关系)，然后根据AT-ID查询步骤402中记录的AT-ID与FAP的对应关系，查找到相应的FAP，然后用相应的FAP的IP地址替换该消息中的目的IP地址，并将经过处理后的A13资源释放请求消息(A13-Resource Release Request)发送到相应的FAP。
步骤417、FAP发送A13资源释放响应消息(A13-Resource ReleaseResponse)到FGW。
步骤418、FGW在接收到FAP发送的A13资源释放响应消息(A13-Resource Release Response)后，替换该消息中的源IP地址为FGW的IP地址，然后将经过替换处理后的A13资源释放响应消息(A13-ResourceRelease Response发送到AN，并释放AT-ID与FAP的对应关系。
本发明实施例四中，首先建立了AT-ID与FAP之间的对应关系，对于来自FAP的消息，将消息中的源IP地址替换为FGW的IP地址，对于来自AN的消息，基于消息中的AT-ID，通过查询AT-ID与FAP之间的对应关系，找到唯一的一个FAP，然后将来自AN的消息中的目的IP替换为相应的FAP的IP地址，这样就实现了AN与FAP之间的消息交互，对于AN来说呈现的是FGW的IP地址，不管有多少个FAP，AN中的网元均无需改变配置，降低了维护成本。
图7所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例五流程图，该实施例五所示的是AN到的FAP的激活态切换过程，切换是由AN发起的，FGW在确定目标FAP之后会建立AT-ID与FAP之间的对应关系，供FAP与AN之间消息交互时查找使用，对于来自AN的消息，就将消息中的目的IP地址，通过查询AT-ID与FAP的关系，替换为与消息中的AT-ID相对应的FAP的IP地址，对于来自FAP的消息，FGW将消息中的源IP地址替换为FGW的IP地址，这样就可以实现FAP与AN之间的消息交互。实施例五与实施例四不同之处在于：实施例五中，步骤513中AN发送给FGW的A13保活响应消息(A13-Keep Alive Response)中不携带AN分配的AT-ID， 而是携带FAP分配的UATI128，所以在步骤512中FGW接收到FAP发送的消息后，需要建立消息中的UATI128与FAP的对应关系，供步骤513中FGW确定目标FAP时使用。
三、基于A13接口进行FAP与宏网络侧消息交互
如图8所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例六流程图，该实施例六所示的是FAP到宏网络中的AN的会话迁移切换过程，具体包括：
步骤601、AN发送A13会话信息请求(A13-Session Information Request)到FGW。
步骤602、FGW在接收到AN发送的A13会话信息请求(A13-SessionInformation Request)后，根据该消息中的子网标识(UATI104)，由子网标识和FAP的索引查找对应的FAP，将该消息中的目的IP地址替换为对应的FAP的IP地址，并将经过替换处理的消息发送给FAP。
步骤603、FAP发送A13会话信息响应消息(A13-Session InformationResponse)到FGW。
步骤604、FGW在接收到FAP发送的A13会话信息响应消息(A13-SessionInformation Response)后，将该消息中的源IP地址替换为FGW的IP地址，并将经过替换处理后的消息发送到AN。
步骤605、AN发送A13会话信息确认消息(A13-Session InformationConfirmation)到FGW。
步骤606、FGW在收到AN发送的A13会话信息确认消息(A13-SessionInformation Confirmation)后，根据该消息中的子网标识(UATI104)，由子网标识和FAP的索引查找对应的FAP，将该消息中的目的IP地址替换为对应的FAP的IP地址，并将经过替换处理的消息发送给FAP。
本发明实施例六中，会话迁移由AN发起，FGW根据子网标识(UATI104)查找到对应的FAP的IP地址，将AN发送过来的消息中的目的IP地址用查 找到的对应的FAP的IP地址替换，对于来自FAP的消息，将消息中的源IP地址用FGW替换，这样就可以实现FAP到AN的会话迁移，而无需网络侧网元改变配置，并节省了网络维护成本。
在实施例六中，由于会话迁移不是必须的，所以步骤602中，FGW在接收到AN发送的A13会话信息请求(A13-Session Information Request)后，可以向AN发送A13会话信息拒绝消息(A13-Session Information Reject)，触发AN与AT重新协商会话，FAP上的会话可以通过标准的会话保活机制释放。
如图9所示为本发明超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法实施例七流程图，该实施例七所示的是宏网络中的AN到FAP的会话迁移切换过程，具体包括：
步骤701、FAP发送A13会话信息请求(A13-Session Information Request)到FGW。
步骤702、FGW在接收到FAP发送的A13会话信息请求(A13-SessionInformation Request)后，根据该消息中的UATI128，建立UATI128和FAP的对应关系，将该消息中的源IP地址替换为FGW的IP地址，并将经过替换处理的消息发送给AN。
步骤703、AN发送A13会话信息响应消息(A13-Session InformationResponse)到FGW。
步骤704、FGW在接收到AN发送的A13会话信息响应消息(A13-SessionInformation Response)后，根据该消息中的UATI128，查找步骤702中建立的UATI128与FAP的对应关系找到对应的FAP，将该消息中的目的IP地址替换为相应的FAP的IP地址，并将经过替换处理后的消息发送到相应的FAP。
步骤705、FAP发送A13会话信息确认消息(A13-Session InformationConfirmation)到FGW。
步骤706、FGW在收到FAP发送的A13会话信息确认消息(A13-SessionInformation Confirmation)后，将该消息中的源IP地址替换为FGW的IP地址，并将经过替换处理的消息发送给AN。
本发明实施例七中，会话迁移由FAP发起，FGW根据FAP发送的消息中的UATI128建立UATI128与FAP的对应关系，供后续的FAP与AN之间交互的消息使用，对于来自FAP的消息，FGW将消息中的源IP地址用FGW的IP地址替换，对于来自AN的消息，FGW通过查询UATI128与FAP的对应关系，查找到相应的FAP，用查找到的相应的FAP的地址替换AN发送的消息中的目的IP地址，这样就可以实现AN到FAP的会话迁移，而无需网络侧网元改变配置，并节省了网络维护成本。
四、基于A12接口进行FAP与宏网络侧消息交互
FAP通过A12接口到AN-AAA进行鉴权，可以将FGW作为一个代理AN-AAA，在FAP发送的消息中将AN-AAA的IP地址设置为FGW的IP地址，实现FAP与宏网络侧的AN-AAA之间的消息交互。
如图10所示为本发明超小型蜂窝网络接入点与宏网络之间消息交互方法实施例八流程图，该实施例八所示的是FAP到宏网络中的AN-AAA的鉴权过程，具体包括：
步骤801、FAP发送用于请求鉴权的A12接入请求消息(A12 AccessRequest)到FGW。
步骤802、FGW在收到FAP发送的A12接入请求消息(A12 AccessRequest)后，根据该A12接入请求消息(A12 Access Request)中的“Identifier”字段将该消息转发给相应的AN-AAA。
步骤803、AN-AAA完成AT的接入鉴权处理后，向FGW发送用于表明鉴权通过的A12接入接受消息(A12 Access Accept)。
步骤804、FGW接收到A12接入接受消息(A12 Access Accept)后，根据A12接入接受消息中的“Identifier”字段，将该消息发送给相应的FAP。
本发明实施例八通过将FGW作为一个代理AN-AAA，将FAP发送的消息中的目的IP地址设置为FGW的IP地址，FGW将来自FAP的消息转发到AN-AAA，将来自AN-AAA的消息转发到FAP，这样就可以实现FAP到AN-AAA的鉴权，而无需宏网络侧网元改变配置，并节省了网络维护成本。
如图11所示为本发明超小型网关实施例一结构示意图，该网关具体包括：接收模块11，用于接收来自宏网络侧或来自超小型接入点的消息/数据；地址替换模块12，用于将来自超小型接入点的消息/数据中的源IP地址替换成超小型蜂窝网关的IP地址，或者将来自宏网络侧的消息/数据中的目的IP地址替换成超小型接入点的IP地址；发送模块13，用于将经过所述地址替换模块12进行地址替换后的消息/数据发送到宏网络侧或超小型接入点。
如图12所示为本发明超小型网关实施例二结构示意图，在图11所示结构的基础上，本实施例二超小型网关还包括：关键值分配模块18，与所述接收模块11连接，用于在所述接收模块11接收到来自所述超小型接入点的注册请求消息之后，为新的通信连接分配第二关键值；第一映射模块14，与所述关键值分配模块18、地址替换模块12以及接收模块11连接，用于建立所述第二关键值(FGW_A10_KEY)和FGW的IP地址与接收到的注册请求消息中的第一关键值(FAP_A10_KEY)和FAP的IP地址的映射关系；转交地址替换模块17，与所述第一映射模块14以及接收模块11连接，用于将接收模块11接收到的消息中的转交地址用所述超小型网关的IP地址替换；关键值替换模块16，与所述转交地址替换模块17、第一映射模块14、地址替换模块12以及接收模块11连接，用于将经过所述转交地址替换模块17处理后的消息以及接收模块接收到的数据，根据所述第一映射模块14建立的建立第二关键值(FGW_A10_KEY)和FGW的IP地址与第一关键值(FAP_A10_KEY)和FAP的IP地址的映射关系，将来 自所述宏网络侧的消息/数据中的第二关键值用第一关键值替换，将来自所述超小型接入点的消息/数据中的第一关键值用第二关键值替换，并将经过处理后的数据发送到所述地址替换模块12；认证值生成模块15，与所述关键值替换模块16以及地址替换模块12连接，用于重新生成经过所述关键值替换模块16处理后的消息的消息摘要算法五认证值，并将经过处理后的消息发送到所述地址替换模块12。
其中，关键值替换模块16可以包括：
第一关键值替换模块161，与第一映射模块14以及接收模块11连接，用于将接收模块11接收到的数据，根据所述第一映射模14块建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的数据中的第二关键值用第一关键值替换，将来自所述超小型接入点的数据中的第一关键值用第二关键值替换；
第二关键值替换模块162，与所述第一映射模块14、转交地址替换模块17以及认证值生成模块15连接，用于将经过转交地址替换模块17处理后的消息，根据第一映射模块14建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的消息中的第二关键值用第一关键值替换，将来自所述超小型接入点的消息中的第一关键值用第二关键值替换，并将经过处理后的消息发送到所述认证值生成模块。
其中，地址替换模块12可以包括：
第一地址替换模块121，与第一关键值替换模块161、第一映射模块14以及发送模块13连接，用于将经过第一关键值替换模块161处理后的数据，根据第一映射模块14建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的数据中的目的互联网协议地址用所述超小型接入点的 互联网协议地址替换，将来自所述超小型接入点的数据中的源互联网协议地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换，并将经过处理后的数据发送到发送模块13；
第二地址替换模块122，与所述认证值生成模块15、第一映射模块14以及发送模块13连接，用于将经过认证值生成模块15处理后的消息，根据第一映射模块14建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的消息中的目的互联网协议地址用所述超小型接入点的互联网协议地址替换，将来自所述超小型接入点的消息中的源互联网协议地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换，并将经过处理后的消息发送到发送模块13。
如图13所示为本发明超小型网关实施例三结构示意图，在图11所示结构的基础上，本实施例三中超小型网关还包括：第二映射模块20，用于根据所述接收模块11接收到的来自所述超小型接入点或宏网络侧的消息中的接入终端单播标识，建立所述接入终端单播标识与所述超小型接入点的对应关系。
如图14所示为本发明超小型网关实施例四结构示意图，在图11所示结构的基础上，本实施例四中超小型网关还包括：索引配置模块21，用于存储超小型接入点所属的子网标识和索引配置，并将存储的超小型接入点所属的子网标识和索引配置发送给所述超小型接入点，并用于所述地址替换模块12查询。
如图15所示为本发明超小型网关实施例五结构示意图，如果需要通过FGW作为代理AN-AAA，则FGW的结构如图15所示，该FGW包括：第二接收模块31，用于接收超小型接入点发送的用于请求鉴权的消息，或接收接入网鉴权授权计费服务器发送的用于表明鉴权通过的消息；第二转发模块32，用于将接收到的超小型接入点发送的用于请求鉴权的消息发送 到所述接入网鉴权授权计费服务器，或将接收到的接入网鉴权授权计费服务器发送的用于表明鉴权通过的消息发送给所述超小型接入点。
本发明实施例还提供一种超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的系统，该系统可以包括至少一个FAP和至少一个FGW，其中FGW可以是如图11、12、13、14或15中所示的FGW。
本发明实施例通过将FAP发送的消息/数据中的源IP地址转换成该FAP接入的FGW的IP地址，并将宏网络侧发送的消息/数据中的目的IP地址转换成相应的FAP的地址，来实现FAP与宏网络侧的消息/数据交互，不管有多少个FAP接入到一个FGW，对于宏网络侧来说都只呈现一个FGW的IP地址(如果多个FAP分别接入到不同的FGW，则对宏网络侧来说呈现几个FGW的IP地址)，这样，宏网络侧仅需存储记录关于该FGW的信息，而无需由于多个FAP的加入而改变配置，可以节省维护成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (14)
1.一种超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，其特征在于，包括：
将来自超小型接入点的消息/数据中的源互联网协议地址替换成超小型网关的互联网协议地址后发送到宏网络侧；和/或
将来自宏网络侧的消息/数据中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址后发送到所述超小型接入点；
将来自超小型接入点的消息中的源互联网协议地址替换成超小型网关的互联网协议地址具体包括：
为一个连接分配第二关键值；
建立所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，所述第一关键值为所述超小型接入点为所述连接分配的；
将来自所述超小型接入点的消息中的转交地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换；
根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述超小型接入点的消息中的第一关键值用第二关键值替换；
重新生成经过转交地址替换以及关键值替换后的消息的消息摘要算法五认证值；
根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自重新生成了消息摘要算法五认证值的消息中的源互联网协议地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换。
2.根据权利要求1所述的超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，其特征在于，将来自宏网络侧的消息中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址具体包括：
根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的消息中的第二关键值用第一关键值替换；
重新生成经过关键值替换后的消息的消息摘要算法五认证值；
根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的消息中的目的互联网协议地址用与所述第一关键值相对应的所述超小型接入点的互联网协议地址替换。
3.根据权利要求1所述的超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，其特征在于，将来自超小型接入点的数据中的源互联网协议地址替换成超小型网关的互联网协议地址具体包括：
为一个连接分配第二关键值；
建立所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，所述第一关键值为所述超小型接入点为所述连接分配的；
根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述超小型接入点的数据中的第一关键值用第二关键值替换；
根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述超小型接入点的数据中的源互联网协议地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换。
4.根据权利要求3所述的超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，其特征在于，将来自宏网络侧的数据中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址具体包括：
根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的数据中的第二关键值用第一关键值替换；
根据所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的数据中的目的互联网协议地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换。
5.根据权利要求1所述超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，其特征在于，还包括：
提取来自所述超小型接入点或宏网络侧的消息中的接入终端单播标识，建立所述接入终端单播标识与所述超小型接入点的对应关系。
6.根据权利要求5所述的超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，其特征在于，将来自宏网络侧的消息中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址后发送到所述超小型接入点具体为：
接收到来自宏网络侧的消息后，根据该消息中的接入终端单播标识，通过查询已经建立的所述接入终端单播标识与所述超小型接入点的对应关系，查找到与所述来自宏网络侧的消息中的接入终端单播标识相对应的所述超小型接入点，用该查找到的所述超小型接入点的互联网协议地址替换所述来自宏网络侧的消息中的目的互联网协议地址，并将经过处理后的消息发送到所述超小型接入点。
7.根据权利要求1所述的超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，其特征在于，还包括：
将超小型接入点所属的子网标识和索引配置发送给所述超小型接入点，建立所述子网标识和索引配置与所述超小型接入点的对应关系。
8.根据权利要求7所述的超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的方法，其特征在于，所述将来自宏网络侧的消息中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址后发送到所述超小型接入点具体为：
在接收到来自宏网络侧的消息后，根据消息中的子网标识，结合所述索引配置，根据已经建立的所述子网标识和索引配置与所述超小型接入点的对应关系，查找到与该消息中的子网标识和索引配置相对应的超小型接入点，将所述来自宏网络侧的消息中的目的互联网协议地址用查找到的与该消息中的子网标识和索引配置相对应的超小型接入点的互联网协议地址替换，并将经过处理后的来自宏网络侧的消息发送到所述查找到的与该消息中的子网标识和索引配置相对应的超小型接入点。
9.一种超小型网关，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收来自宏网络侧或来自超小型接入点的消息/数据；
地址替换模块，用于将所述接收模块接收到的来自超小型接入点的消息/数据中的源互联网协议地址替换成超小型网关的互联网协议地址，或者将来自宏网络侧的消息/数据中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址；
发送模块，用于将经过所述地址替换模块进行地址替换后的消息/数据发送到宏网络侧或超小型接入点；
还包括：
关键值分配模块，用于在所述接收模块接收到来自所述超小型接入点的注册请求消息之后，为新的通信连接分配第二关键值；
第一映射模块，用于建立所述第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与接收到的注册请求消息中的第一关键值与所述超小型接入点的互联网协议地址的映射关系；
转交地址替换模块，用于将接收模块接收到的消息中的转交地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换；
关键值替换模块，用于将经过所述转交地址替换模块处理后的消息以及接收模块接收到的数据，根据所述第一映射模块建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的消息/数据中的第二关键值用第一关键值替换，将来自所述超小型接入点的消息/数据中的第一关键值用第二关键值替换，并将经过处理后的数据发送到所述地址替换模块；
认证值生成模块，与所述关键值替换模块以及地址替换模块连接，用于重新生成经过所述关键值替换模块处理后的消息的消息摘要算法五认证值，并将经过处理后的消息发送到所述地址替换模块。
10.根据权利要求9所述的超小型网关，其特征在于，所述关键值替换模块包括：
第一关键值替换模块，用于将所述接收模块接收到的数据，根据所述第一映射模块建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的数据中的第二关键值用第一关键值替换，将来自所述超小型接入点的数据中的第一关键值用第二关键值替换；
第二关键值替换模块，用于将经过所述转交地址替换模块处理后的消息，根据所述第一映射模块建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的消息中的第二关键值用第一关键值替换，将来自所述超小型接入点的消息中的第一关键值用第二关键值替换，并将经过处理后的消息发送到所述认证值生成模块。
11.根据权利要求10所述的超小型网关，其特征在于，所述地址替换模块包括：
第一地址替换模块，用于将经过所述第一关键值替换模块处理后的数据，根据所述第一映射模块建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的数据中的目的互联网协议地址用所述超小型接入点的互联网协议地址替换，将来自所述超小型接入点的数据中的源互联网协议地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换，并将经过处理后的数据发送到所述发送模块；
第二地址替换模块，用于将经过所述认证值生成模块处理后的消息，根据所述第一映射模块建立的第二关键值和超小型网关的互联网协议地址与第一关键值和超小型接入点的互联网协议地址的映射关系，将来自所述宏网络侧的消息中的目的互联网协议地址用所述超小型接入点的互联网协议地址替换，将来自所述超小型接入点的消息中的源互联网协议地址用所述超小型网关的互联网协议地址替换，并将经过处理后的消息发送到所述发送模块。
12.根据权利要求9所述的超小型网关，其特征在于，还包括：
第二映射模块，用于根据所述接收模块接收到的来自所述超小型接入点或宏网络侧的消息中的接入终端单播标识，建立所述接入终端单播标识与所述超小型接入点的对应关系。
13.根据权利要求9所述的超小型网关，其特征在于，还包括：
索引配置模块，用于存储超小型接入点所属的子网标识和索引配置，并将存储的超小型接入点所属的子网标识和索引配置发送给所述超小型接入点，并用于所述地址替换模块查询。
14.一种超小型蜂窝网络与宏网络之间进行通信的系统，其特征在于，包括：至少一个超小型接入点以及至少一个如权利要求9-13中任一权利要求所述的超小型网关，
所述超小型接入点用于向所述超小型网关发送消息/数据，或接收所述超小型网关发送的消息/数据；
所述超小型网关用于接收来自宏网络侧或来自超小型接入点的消息/数据，将接收到的来自超小型接入点的消息/数据中的源互联网协议地址替换成超小型蜂窝网关的互联网协议地址，或者将来自宏网络侧的消息/数据中的目的互联网协议地址替换成超小型接入点的互联网协议地址，将经过地址替换后的消息/数据发送到所述宏网络侧或所述超小型接入点。
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| CN1849003A (zh) * | 2005-07-21 | 2006-10-18 | 华为技术有限公司 | 一种对用户鉴权的方法 |
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2008
- 2008-05-19 CN CN200810093288.6A patent/CN101304610B/zh active Active
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2009
- 2009-05-15 WO PCT/CN2009/071820 patent/WO2009140902A1/zh active Application Filing
Patent Citations (2)
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