CN104094637B - 用户设备及异构网络切换的方法 - Google Patents

Abstract

一种用户设备及异构网络切换的方法。用户设备包括切换服务进程组件、应用进程组件、第一物理接口和第二物理接口：切换服务进程组件建立虚拟接口且将虚拟接口的IP地址配置为HoA并建立切换服务进程组件与虚拟接口之间的通信；建立与移动锚点之间的IP隧道，且将IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；设置IP路由表，IP路由表用于控制应用进程组件和虚拟接口之间数据的路由；当第一物理接口切换到第二物理接口后，将IP隧道从第一物理接口绑定到第二物理接口，第一物理接口和第二物理接口是异构网络的两种物理接口，应用进程组件根据IP路由表向虚拟接口发送数据和接收虚拟接口转发的数据。本方案支持异构网络无缝切换。

Description

用户设备及异构网络切换的方法

技术领域

本发明实施例涉及无线通信领域，并且更具体地，涉及用户设备及异构网络切换的方法。

背景技术

近年来，2G(第二代)、3G（第三代）、LTE（长期演进，Long Term Evolution）和WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网）等移动网络技术得到了较快发展。2G、3G、LTE和WLAN在网络的覆盖范围、带宽及移动性等方面存在较大差异，由这些技术主导的网络融合组网构成异构网络（Heterogeneous Networks），能够实现优势互补。其中，终端在异构网络间的无缝切换可以大幅提升用户体验，异构网络间的无缝切换技术是实现网络融合的重点技术。

当前异构网络之间的无缝切换主要基于移动IP（Internet Protocol，网际互连协议）技术，分为基于网络(Network-based)和基于终端(Client-based)的两大类技术架构。

基于网络的技术架构主要有PMIP（Proxy Mobile IP）和GTP（General PacketRadio Service Tunneling Protocol，GPRS隧道协议），特点是各异构网络的接入网关采用IP类隧道接入移动锚点(Mobility Anchor)，从而保证终端在网络间切换时IP地址不变。其中移动锚点可以是P-GW（PDN Gateway，PDN网关）或HA（Home Agent，家乡代理）。

基于终端的技术架构主要有MIPv4（Mobile IP Version4，移动IP版本4）和DSMIPv6（Dual Stack Mobile IP Version6，双栈移动IP版本6）技术等，特点是终端直接采用IP类协议接入移动锚点，屏蔽网络间切换时底层IP改变对应用层的影响。

不管采用基于网络还是基于终端的任一种技术架构，都需要用户设备操作系统配合，保证在异构网络切换时可以维持TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）连接，从而实现异构网络无缝切换。然而当前主流移动终端操作系统例如安卓（Android）均没有能力提供上述技术支持。作为一种实现方法，为了解决这个问题，可选地，需要修改用户设备操作系统的IP/TCP协议栈。由于修改用户设备操作系统涉及协调操作系统提供商和众多用户设备的厂商，所以实际部署这样的用户设备困难，因此异构网络无缝切换方案难于实现。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种用户设备及异构网络切换的方法，以实现异构网络无缝切换。

第一方面，提供了一种用户设备，包括切换服务进程组件、应用进程组件、第一物理接口和第二物理接口：切换服务进程组件，用于建立虚拟接口且将虚拟接口的地址配置为家乡地址（HoA），并建立切换服务进程组件与虚拟接口之间的通信；且还用于建立与移动锚点之间的网际互连协议（IP）隧道，且将IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；还用于设置IP路由表，其中IP路由表用于控制应用进程组件和虚拟接口之间数据的路由；还用于当第一物理接口切换到第二物理接口后，将IP隧道从第一物理接口绑定到第二物理接口，其中第一物理接口和第二物理接口是异构网络的两种物理接口，应用进程组件，用于根据IP路由表向虚拟接口发送数据和接收虚拟接口转发的数据。

在第一种可能的实现方式中，切换服务进程组件，还用于在建立与移动锚点之间的IP隧道前，接入移动锚点并获取移动锚点分配的HoA。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，用户设备还包括字符设备驱动组件：字符设备驱动组件，用于实现切换服务进程组件和虚拟接口之间的通信。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，应用进程组件具体用于根据IP路由表将上行数据发送到虚拟接口；切换服务进程组件通过字符设备驱动组件读取虚拟接口接收的上行数据；切换服务进程组件将读取的上行数据封装后，通过IP隧道经第一物理接口发送到移动锚点。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，第一物理接口将从移动锚点接收的下行数据通过IP隧道发送到切换服务进程组件；切换服务进程组件将下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动写入虚拟接口；虚拟接口将接收的解封装的下行数据根据IP路由表转发到应用进程组件。

结合第一方面或第一方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，切换服务进程组件通过以下协议之一建立与移动锚点之间的IP隧道：用户数据报协议（UDP）、传输控制协议（TCP）、IP封装IP（IP-in-IP）、通用路由封装（GRE）和通用无线分组业务隧道协议（GTP）。

结合第一方面或第一方面的上述可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作：第三代合作伙伴计划（3GPP）、无线局域网（WLAN）、码分多址（CDMA）、全球微波互联接入（WiMAX）。

第二方面，提供了一种异构网络切换的方法，包括：在第一种可能的实现方式中，建立虚拟接口，且将虚拟接口的地址配置为家乡地址（HoA）；建立切换服务进程组件与虚拟接口之间的通信；建立切换服务进程组件与移动锚点之间的网际互连协议（IP）隧道，且将IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；设置IP路由表，其中IP路由表用于控制应用进程组件和虚拟接口之间数据的路由；当第一物理接口切换到第二物理接口后，将IP隧道从第一物理接口绑定到第二物理接口，其中第一物理接口和第二物理接口是异构网络的两种物理接口。

在第一种可能的实现方式中，在建立与移动锚点之间的IP隧道前，切换服务进程组件接入移动锚点并获取移动锚点分配的HoA。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，通过字符设备驱动实现切换服务进程组件和虚拟接口之间的通信。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，应用进程组件根据IP路由表将上行数据发送到虚拟接口；切换服务进程组件通过字符设备驱动读取虚拟接口接收的上行数据；切换服务进程组件将读取的上行数据封装后，通过IP隧道经第一物理接口发送到移动锚点。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，第一物理接口将从移动锚点接收的下行数据通过IP隧道发送到切换服务进程组件；切换服务进程组件将下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动写入虚拟接口；虚拟接口将接收的解封装的下行数据根据IP路由表转发到应用进程组件。

结合第二方面或第二方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，通过以下协议之一建立切换服务进程组件与移动锚点之间的IP隧道：用户数据报协议（UDP）、传输控制协议（TCP）、IP封装IP（IP-in-IP）、通用路由封装（GRE）和通用无线分组业务隧道协议（GTP）。

结合第二方面或第二方面的上述可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，异构网络包括以下至少两种制式的无线系统：第三代合作伙伴计划（3GPP）、无线局域网（WLAN）、码分多址（CDMA）、全球微波互联接入（WiMAX）。

第三方面，提供了一种用户设备，包括处理器、存储器、第一物理接口和第二物理接口：存储器存储处理器执行以下方法所需的指令；处理器，用于调用切换服务进程，其中切换服务进程用于建立虚拟接口且将虚拟接口的地址配置为家乡地址（HoA），并建立切换服务进程与虚拟接口之间的通信；且还用于建立与移动锚点之间的网际互连协议（IP）隧道，且将IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；还用于设置IP路由表，其中IP路由表用于控制应用进程和虚拟接口之间数据的路由；还用于当第一物理接口切换到第二物理接口后，将IP隧道从第一物理接口绑定到第二物理接口，其中第一物理接口和第二物理接口是异构网络的两种物理接口；处理器，还用于调用应用进程，其中应用进程用于根据IP路由表向虚拟接口发送数据和接收虚拟接口转发的数据。

在第一种可能的实现方式中，处理器还调用切换服务进程，用于在建立与移动锚点之间的IP隧道前，接入移动锚点并获取移动锚点分配的HoA。

结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，处理器还调用字符设备驱动，用于实现切换服务进程和虚拟接口之间的通信。

结合第三方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，处理器调用应用进程具体用于根据IP路由表将上行数据发送到虚拟接口；处理器调用切换服务进程通过字符设备驱动读取虚拟接口接收的上行数据；处理器调用切换服务进程将读取的上行数据封装后，通过IP隧道经第一物理接口发送到移动锚点。

结合第三方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，处理器将第一物理接口将从移动锚点接收的下行数据通过IP隧道发送到切换服务进程；处理器调用切换服务进程以将下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动写入虚拟接口；虚拟接口将接收的解封装的下行数据根据IP路由表转发到应用进程。

结合第三方面或第三方面的上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，处理器调用切换服务进程通过以下协议之一建立与移动锚点之间的IP隧道：用户数据报协议（UDP）、传输控制协议（TCP）、IP封装IP（IP-in-IP）、通用路由封装（GRE）和通用无线分组业务隧道协议（GTP）。

结合第三方面或第三方面的上述可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作：第三代合作伙伴计划（3GPP）、无线局域网（WLAN）、码分多址（CDMA）、全球微波互联接入（WiMAX）。

上述技术方案中，用户设备包括切换服务进程组件、应用进程组件、第一物理接口和第二物理接口，通过切换服务进程组件建立虚拟接口，并且建立切换服务进程组件、虚拟接口以及应用进程组件之间的通信，通过将HoA与虚拟接口的IP地址绑定，当异构网络的物理接口变更时，改变切换服务进程组件和移动锚点的通信，仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不受影响，从而支持异构网络无缝切换，保证业务使用连续性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中用户设备的操作系统的TCP/IP协议栈的示意图。

图2是本发明实施例的端到端TCP/IP协议栈的示意图。

图3是本发明实施例的用户设备的示意框图。

图4是本发明实施例的异构网络切换的方法的示意流程图。

图5是本发明实施例的另一用户设备的示意框图。

图6是本发明另一实施例的异构网络切换的方法的示意流程图。

图7是本发明实施例的用户设备内部数据转发过程的示意图。

图8是本发明实施例的另一种用户设备的示意框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的技术方案，可以应用于各种混网的通信系统，例如：全球移动通信系统（GSM，Global System of Mobile communication），码分多址（CDMA，Code DivisionMultiple Access）系统，通用移动通信系统（UMTS，Universal MobileTelecommunications System），长期演进（LTE，Long Term Evolution）、无线局域网（WLAN，Wireless Local Area Networks）和全球微波互联接入（WiMAX，WorldwideInteroperability for Microwave Access）等。

用户设备（UE，User Equipment），也可称之为移动终端（Mobile Terminal）、移动用户设备，简称终端等，可以经无线接入网（例如，RAN，Radio Access Network）与一个或多个核心网进行通信，用户设备可以是移动终端，如移动电话（或称为“蜂窝”电话）和具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语音和/或数据。

另外，本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语中的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图1是现有技术中用户设备的操作系统的TCP/IP协议栈10的示意图。如图1所示，TCP/IP协议栈10示意包括了OSI（Open System Interconnection，开放系统互联）模型七层协议中L1（Layer1，网络层）11，L2（Layer2，数据链路层）12，IP层13、TCP/UDP层14和应用（applications，简写为APP）层15等。其中L2包括多个物理接口（IF，Interface），例如IF1、IF2至IFn等，其中n指示序列号，可以是正整数。

各种应用程序基于操作系统提供的TCP/UDP服务进行通信。TCP/IP层绑定在物理接口上，具体使用哪个物理接口进行数据传输根据当前接入的网络确定。当发生异构网络之间的切换时，物理接口改变，操作系统清除当前接口上的TCP/UDP连接，同时通告应用程序物理接口变更。会话的连续性接下来只能最终依赖于应用程序处理，无法保证切换过程会话连续。

当前主流操作系统并不支持异构网络无缝切换能力，如果修改操作系统不利于规模部署，这正是异构网络无缝切换方案难于实施的瓶颈所在。本发明实施例提供了一种用户设备，可以在不修改操作系统的前提下实现异构网络无缝切换。

图2是本发明实施例的端到端TCP/IP协议栈20的示意图。此处，端到端包括用户设备与网络设备，以及网络设备之间的关系。图2中示出了用户设备21、移动锚点22和应用服务器23之间的协议栈。其中用户设备21包括L1和L2、IP（CoA）、UDP、IP（HoA）、UDP/TCP和APP。移动锚点22包括与用户设备21各层对应的L1和L2、IP（CoA）、UDP、IP（HoA）、UDP/TCP和APP，以及与应用服务器23各层对应的L1和L2、IP（HoA）、UDP/TCP和APP。应用服务器23包括与移动锚点22各层对应的L1和L2、IP（HoA）、UDP/TCP和APP。

图中例示了基于UDP隧道的协议栈，可选的，UDP隧道还可以由其他隧道技术代替，例如IP封装IP（IP-in-IP）、通用路由封装（General Routing Encapsulation，GRE）或通用无线分组业务隧道协议（General packet radio Service Tunnel Protocal，GTP）等，可以统称为IP隧道。

用户设备21通过无线网络例如WLAN或3GPP等与移动锚点22建立IP隧道，且移动锚点22与应用服务器23建立连接。HoA（home address，家乡地址）由移动锚点分配，在网络切换过程中始终不变。CoA（Core of Address，转交地址）由无线网络例如WLAN或3GPP分配，切换过程中可以改变。

图3是本发明实施例的用户设备30的示意框图。用户设备30包括切换服务进程组件31、应用进程组件32、第一物理接口33和第二物理接口34。

切换服务进程组件31建立虚拟接口且将所述虚拟接口的IP地址配置为家乡地址（HoA），并建立所述切换服务进程组件与所述虚拟接口之间的通信；且还建立与所述移动锚点之间的网际互连协议（IP）隧道，且将所述IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；还设置IP路由表，其中所述IP路由表用于控制应用进程组件32和所述虚拟接口之间数据的路由；还当所述第一物理接口切换到第二物理接口后，将所述IP隧道从所述第一物理接口绑定到所述第二物理接口，其中所述第一物理接口和所述第二物理接口是异构网络的两种物理接口。

应用进程组件32根据所述IP路由表向所述虚拟接口发送数据和接收所述虚拟接口转发的数据。

本发明实施例的用户设备包括切换服务进程组件、应用进程组件、第一物理接口和第二物理接口，通过切换服务进程组件建立虚拟接口，并且建立切换服务进程组件、虚拟接口以及应用进程组件之间的通信，通过将HoA与虚拟接口的IP地址绑定，当异构网络的物理接口变更时，改变切换服务进程组件和移动锚点的通信，仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不受影响，从而支持异构网络无缝切换，保证业务使用连续性。

可选的，作为不同的实施例，切换服务进程组件还用于在建立与所述移动锚点之间的IP隧道前，接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的HoA。

可选的，作为不同的实施例，用户设备还包括字符设备驱动组件：所述字符设备驱动组件，用于实现所述切换服务进程组件和所述虚拟接口之间的通信。

可选的，作为不同的实施例，所述应用进程组件具体用于根据所述IP路由表将上行数据发送到所述虚拟接口；所述切换服务进程组件通过所述字符设备驱动组件读取所述虚拟接口接收的上行数据；所述切换服务进程组件将读取的所述上行数据封装后，通过所述IP隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

可选的，作为不同的实施例，所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通过所述IP隧道发送到所述切换服务进程组件；所述切换服务进程组件将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动写入所述虚拟接口；所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据IP路由表转发到所述应用进程组件。

可选的，作为不同的实施例，所述切换服务进程组件通过以下协议之一建立与所述移动锚点之间的IP隧道：用户数据报协议（UDP）、传输控制协议（TCP）、IP封装IP（IP-in-IP）、通用路由封装（GRE）和通用无线分组业务隧道协议（GTP）。

可选的，作为不同的实施例，所述用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作：第三代合作伙伴计划（3GPP）、无线局域网（WLAN）、码分多址（CDMA）、全球微波互联接入（WiMAX）。

基于图3中的用户设备，图4是本发明实施例的异构网络切换的方法40的示意流程图，包括以下内容。

S41，建立虚拟接口，且将所述虚拟接口的IP地址配置为家乡地址（HoA）。

S42，建立切换服务进程组件与所述虚拟接口之间的通信。

S43，建立所述切换服务进程组件与所述移动锚点之间的IP隧道，且将所述IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口。

S44，设置IP路由表，其中所述IP路由表用于控制应用进程组件和所述虚拟接口之间数据的路由。

S45，当所述第一物理接口切换到第二物理接口后，将所述IP隧道从所述第一物理接口绑定到所述第二物理接口，其中所述第一物理接口和所述第二物理接口是异构网络的两种物理接口。

本发明实施例通过建立虚拟接口，并且建立切换服务进程组件、虚拟接口以及应用进程组件之间的通信，通过将HoA与虚拟接口的IP地址绑定，当异构网络的物理接口变更时，改变切换服务进程组件和移动锚点的通信，仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不受影响，从而支持异构网络无缝切换，保证业务使用连续性。

可选的，作为不同的实施例，在所述建立与所述移动锚点之间的IP隧道前，切换服务进程组件接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的HoA。

可选的，作为不同的实施例，通过字符设备驱动实现所述切换服务进程组件和所述虚拟接口之间的通信。

可选的，作为不同的实施例，所述应用进程组件根据所述IP路由表将上行数据发送到所述虚拟接口；所述切换服务进程组件通过字符设备驱动读取所述虚拟接口接收的上行数据；所述切换服务进程组件将读取的所述上行数据封装后，通过所述IP隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

可选的，作为不同的实施例，所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通过所述IP隧道发送到所述切换服务进程组件；所述切换服务进程组件将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动写入所述虚拟接口；所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据IP路由表转发到所述应用进程组件。

可选的，作为不同的实施例，通过以下协议之一建立所述切换服务进程组件与所述移动锚点之间的IP隧道：用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP、IP封装IP（IP-in-IP）、通用路由封装GRE和通用无线分组业务隧道协议GTP。

可选的，作为不同的实施例，异构网络包括以下至少两种制式的无线系统：第三代合作伙伴计划3GPP、无线局域网WLAN、码分多址CDMA、全球微波互联接入WiMAX。

图5是本发明实施例的另一用户设备50的示意框图。图5中包括切换服务进程组件51、应用进程组件52、虚拟接口53、第一物理接口54和第二物理接口55，以及为方便说明，示出各组件之间的TCP/IP协议栈56，以及字符设备驱动组件57。

切换服务进程组件51运行在用户态，是实现异构网络切换的核心。可选的，可以通过客户端软件实现，方便用户设备在异构网络切换技术中的规模部署。也可以，通过与硬件结合，以固件形式存在。切换服务进程组件51主要完成如下工作。

切换服务进程组件51调用操作系统提供的应用程序接口(API，ApplicationProgram Interface)在内核态建立虚拟接口53。切换服务进程组件51例如通过MIPv4或DSMIPv6等信令机制接入移动锚点(如HA)，由移动锚点分配主机参数，主机参数中包括HoA；将虚拟接口53的IP地址配置为HoA。切换服务进程组件51可直接利用操作系统提供的TCP/UDP服务(如UDP Socket接口)建立和移动锚点(如HA)的IP隧道，并将该隧道绑定到当前使用的物理接口。切换服务进程组件51设置用户设备的IP路由表，将对外的IP数据包路由到虚拟接口53，使各种上层应用的数据通过虚拟接口53转发。切换服务进程通过内部接口与虚拟接口53交换数据。可选的，内部接口例如是字符设备驱动组件57。异构网络间切换时由切换服务进程组件重新绑定当前物理接口，上层的应用进程组件52无感知。

应用进程组件52包括各种应用程序，如Skype、QQ等。本发明实施例的目的是为这些应用程序提供异构网络切换时的业务连续功能。

字符设备驱动组件57提供切换服务进程组件51和虚拟接口53进行通信的方式。

TCP/IP协议栈56为由操作系统提供的TCP/IP连接服务，可以参考图2中端到端TCP/IP协议栈20中的通信方式。

第一物理接口54和第二物理接口55是异构网络中的两种物理接口，一般由专用芯片和驱动组件实现。在异构网络中，举例来说，物理接口可以包括WLAN接口、3GPP接口(包括GSM、UMTS或LTE等制式)、WiMAX接口和CDMA接口等，用于支持现有异构网络中的各种制式。图5中切换服务进程组件51和第二物理接口55之间的虚线代表当从第一物理接口54切换到第二物理接口55后，切换服务进程组件51将与HA或P-GW建立的IP/UDP隧道绑定到第二物理接口55上。

本发明实施例的用户设备包括用户态的切换服务进程组件、应用进程组件和内核态的虚拟接口、物理接口及TCP/IP协议栈等，通过切换服务进程组件建立虚拟接口，并且建立切换服务进程组件、虚拟接口以及应用进程组件之间的通信，通过将HoA与虚拟接口的IP地址绑定，当异构网络的物理接口变更时，改变切换服务进程组件和移动锚点的通信，仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不受影响，从而支持异构网络无缝切换，保证业务使用连续性。

接下来，为了方便说明，参考图5的用户设备的架构，以从WLAN接口切换到3GPP接口为例，进行异构网络切换的说明，但本发明实施例不限于哪两种具体物理接口之间的切换。图6是本发明另一实施例的异构网络切换的方法600的示意流程图，包括以下内容。其中第一物理接口为WLAN接口，第二物理接口为3GPP接口。

S610，用户设备运行切换服务进程组件。

用户设备事先可以安装本发明实施例的客户端软件。待用户设备启动该客户端软件后，运行切换服务进程组件。

优选地，通过客户端软件实现本发明实施例，可以无需更新操作系统。这样，异构网络无缝切换方法简便，易于推广和部署

S615，用户设备首先接入WLAN网络，获得IP地址。

该IP地址即CoA，将CoA与物理接口绑定。在异构网络切换的过程中由于物理接口变更，CoA会更新。接下来，由用户设备的切换服务进程组件完成如下工作

S620，通过MIPv4或DSMIPv6等信令机制接入移动锚点，获得移动锚点分配的HoA。

S625，然后，调用操作系统提供的应用程序接口(API)在内核态建立虚拟接口，将该虚拟接口的IP地址配置为HoA。

本发明实施例用户设备和网络的协议栈仍旧遵循无线通信例如3GPP标准，仅仅增加了用户设备基于操作系统普遍支持的虚拟接口的实现，同样易于推广和部署。

S630，通过字符设备驱动组件与虚拟接口交换数据。

字符设备驱动组件仅是用于实现切换服务进程组件和虚拟接口之间通信的一种方式，还可以通过其他内部接口实现两者的通信。

S635，与移动锚点建立IP隧道并将该IP隧道绑定到当前使用的物理接口。

在WLAN网络中，切换服务进程组件可直接利用操作系统提供的UDP服务，即通过TCP/IP协议栈建立和移动锚点如HA的IP/UDP隧道，并将该隧道绑定到当前使用的WLAN接口。可选的，根据网络选用的不同IP协议栈，IP/UDP隧道可以由其他隧道技术代替，例如GTP隧道或GRE隧道等，此后不再赘述。

基于用户设备发起的IP隧道机制，对接入网络无要求，方便了包含各种制式的异构网络之间的切换。此外，支持终端通过WLAN接入移动分组核心网的HA或P-GW，实现业务访问一致性例如运营商自营业务，以及统一的计费和策略控制，从而可以简化系统管理，节省成本。

S640，设置IP路由表，将对外的IP数据包路由到虚拟接口，使上层的应用程序组件的数据通过虚拟接口转发。

可选的，通过IP路由表设置控制特定应用例如Skype等通信工具转发到虚拟接口，以提供无缝切换服务。

此时，切换服务进程组件与移动锚点建立了IP/UDP隧道，且还与虚拟接口建立了通信，接下来需要建立应用进程组件与虚拟接口的连接。

S645，应用进程组件与虚拟接口进行通信。

上层的各种应用程序如Skype等调用操作系统TCP/IP协议栈与虚拟接口进行通信。

当建立了应用进程组件、虚拟接口和切换服务进程组件之间的通信连接，可以进行数据的转发。参考图7，具体转发流程如下。图7是本发明实施例的用户设备内部数据转发过程的示意图，其中出于清楚，以实线代表上行业务流，虚线代表下行业务流。

上行(也就是用户设备到网络)业务流，以应用程序Skype为例：

1、由于设置了IP路由表，根据该IP路由表，Skype的上行数据由应用进程组件经过TCP/IP协议栈的封装后，先转发到虚拟接口。

2、切换服务进程组件通过字符设备驱动组件读取虚拟接口的数据包后通过IP/UDP连接，经由WLAN接口，将数据发送到HA/P-GW。

下行(也就是网络到用户设备)业务流：

1、WLAN接口收到来自HA或P-GW的IP报文，采用了IP/UDP隧道封装，由于该数据包承载于切换服务进程组件与移动锚点建立的IP隧道，则首先转发给切换服务进程组件。

2、切换服务进程组件对封装的UDP解封装后获取Skype的IP报文，然后通过字符设备驱动组件写入虚拟接口。

3、由于该IP报文承载于应用进程组件（Skype）创建的TCP或UDP连接，虚拟接口将IP报文转发给应用进程组件。

S650，用户设备移出WLAN区域，接入到3GPP网络。

用户设备的WLAN接口切换到3GPP接口，即从第一物理接口切换到第二物理接口。

S655，当切换服务进程组件获知物理接口变更后，将与移动锚点例如HA或P-GW建立的IP/UDP隧道从WLAN接口绑定到3GPP接口上。

由于虚拟接口没有变化，所以应用进程组件对物理接口的变更无感知。上层各种应用程序如Skype可以不中断使用业务，具体转发流程同前所述。

出于简洁，本发明实施例仅示意了从WLAN网络切换到3GPP网络的过程，反之亦然。本发明实施例异构网络中任意两个物理接口之间的切换不做限定，以实际物理接口为准。

本发明实施例通过建立虚拟接口，并且建立切换服务进程组件、虚拟接口以及应用进程组件之间的通信，通过将HoA与虚拟接口的IP地址绑定，当异构网络的物理接口变更时，改变切换服务进程组件和移动锚点的通信，仍保持虚拟接口和应用进程组件之间的通信不受影响，从而支持异构网络无缝切换，保证业务使用连续性。

图8是本发明实施例的另一种用户设备80的示意框图。用户设备80包括处理器81、存储器82、第一物理接口83和第二物理接口84。

处理器81可以是通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现成可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图，并通过总线与其他装置双向通信。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器82，处理器81读取存储器82中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。存储器82和处理器81也可以整合成应用本发明实施例的物理模块，在该物理模块上存储和运行实现该本发明实施例的程序。

存储器82存储处理器执行以下方法所需的指令。

处理器81调用切换服务进程，其中所述切换服务进程用于建立虚拟接口且将所述虚拟接口的地址配置为家乡地址（HoA），并建立所述切换服务进程与所述虚拟接口之间的通信；且还用于建立与所述移动锚点之间的网际互连协议（IP）隧道，且将所述IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；还用于设置IP路由表，其中所述IP路由表用于控制应用进程和所述虚拟接口之间数据的路由；还用于当所述第一物理接口切换到第二物理接口后，将所述IP隧道从所述第一物理接口绑定到所述第二物理接口，其中所述第一物理接口和所述第二物理接口是异构网络的两种物理接口。

处理器81还调用应用进程，其中所述应用进程用于根据所述IP路由表向所述虚拟接口发送数据和接收所述虚拟接口转发的数据。

可选的，作为不同的实施例，处理器还调用所述切换服务进程，用于在建立与所述移动锚点之间的IP隧道前，接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的HoA。

可选的，作为不同的实施例，处理器还调用字符设备驱动，用于实现所述切换服务进程和所述虚拟接口之间的通信。

可选的，作为不同的实施例，所述处理器调用所述应用进程具体用于根据所述IP路由表将上行数据发送到所述虚拟接口；所述处理器调用所述切换服务进程通过所述字符设备驱动读取所述虚拟接口接收的上行数据；所述处理器调用所述切换服务进程将读取的所述上行数据封装后，通过所述IP隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

可选的，作为不同的实施例，所述处理器将所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通过所述IP隧道发送到所述切换服务进程；所述处理器调用所述切换服务进程以将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过所述字符设备驱动写入所述虚拟接口；所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据IP路由表转发到所述应用进程。

可选的，作为不同的实施例，处理器调用所述切换服务进程通过以下协议之一建立与所述移动锚点之间的IP隧道：用户数据报协议（UDP）、传输控制协议（TCP）、IP封装IP（IP-in-IP）、通用路由封装（GRE）和通用无线分组业务隧道协议（GTP）。

可选的，作为不同的实施例，用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作：第三代合作伙伴计划（3GPP）、无线局域网（WLAN）、码分多址（CDMA）、全球微波互联接入（WiMAX）。

本发明实施例通过处理器调用切换服务进程以建立虚拟接口，并且建立切换服务进程、虚拟接口以及应用进程之间的通信，通过将HoA与虚拟接口的IP地址绑定，当异构网络的物理接口变更时，改变切换服务进程和移动锚点的通信，仍保持虚拟接口和应用进程之间的通信不受影响，从而支持异构网络无缝切换，保证业务使用连续性。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种用户设备，其特征在于，包括切换服务进程组件、应用进程组件、第一物理接口和第二物理接口：

所述切换服务进程组件，用于建立虚拟接口且将所述虚拟接口的IP地址配置为家乡地址HoA，并建立所述切换服务进程组件与所述虚拟接口之间的通信；且

还用于建立与移动锚点之间的网际互连协议IP隧道，且将所述IP隧道绑定到当前使用的所述第一物理接口；

还用于设置IP路由表，其中所述IP路由表用于控制应用进程组件和所述虚拟接口之间数据的路由；

还用于当所述第一物理接口切换到所述第二物理接口后，将所述IP隧道从所述第一物理接口绑定到所述第二物理接口，其中所述第一物理接口和所述第二物理接口是异构网络的两种物理接口，

所述应用进程组件，用于根据所述IP路由表向所述虚拟接口发送数据和接收所述虚拟接口转发的数据。

2.根据权利要求1所述的用户设备，其特征在于：

所述切换服务进程组件，还用于在建立与所述移动锚点之间的IP隧道前，接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的HoA。

3.根据权利要求1所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备还包括字符设备驱动组件：

所述字符设备驱动组件，用于实现所述切换服务进程组件和所述虚拟接口之间的通信。

4.根据权利要求3所述的用户设备，其特征在于：

所述应用进程组件具体用于根据所述IP路由表将上行数据发送到所述虚拟接口；

所述切换服务进程组件通过所述字符设备驱动组件读取所述虚拟接口接收的上行数据；

所述切换服务进程组件将读取的所述上行数据封装后，通过所述IP隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

5.根据权利要求3所述的用户设备，其特征在于：

所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通过所述IP隧道发送到所述切换服务进程组件；

所述切换服务进程组件将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动写入所述虚拟接口；

所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据IP路由表转发到所述应用进程组件。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用户设备，其特征在于，所述切换服务进程组件通过以下协议之一建立与所述移动锚点之间的IP隧道：

用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP、IP封装IP、通用路由封装GRE和通用无线分组业务隧道协议GTP。

7.根据权利要求1至5任一项所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作：

第三代合作伙伴计划3GPP、无线局域网WLAN、码分多址CDMA、全球微波互联接入WiMAX。

8.一种异构网络切换的方法，其特征在于，包括：

建立虚拟接口，且将所述虚拟接口的IP地址配置为家乡地址HoA；

建立切换服务进程组件与所述虚拟接口之间的通信；

建立所述切换服务进程组件与移动锚点之间的网际互连协议IP隧道，且将所述IP隧道绑定到当前使用的第一物理接口；

设置IP路由表，其中所述IP路由表用于控制应用进程组件和所述虚拟接口之间数据的路由；

当所述第一物理接口切换到第二物理接口后，将所述IP隧道从所述第一物理接口绑定到所述第二物理接口，其中所述第一物理接口和所述第二物理接口是异构网络的两种物理接口。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述建立与所述移动锚点之间的IP隧道前，所述方法还包括：

所述切换服务进程组件接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的HoA。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述建立切换服务进程组件与所述虚拟接口之间的通信，包括：

通过字符设备驱动实现所述切换服务进程组件和所述虚拟接口之间的通信。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

所述应用进程组件根据所述IP路由表将上行数据发送到所述虚拟接口；

所述切换服务进程组件通过字符设备驱动读取所述虚拟接口接收的上行数据；

所述切换服务进程组件将读取的所述上行数据封装后，通过所述IP隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通过所述IP隧道发送到所述切换服务进程组件；

所述切换服务进程组件将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过字符设备驱动写入所述虚拟接口；

所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据IP路由表转发到所述应用进程组件。

13.根据权利要求8至12任一项所述的方法，其特征在于，通过以下协议之一建立所述切换服务进程组件与所述移动锚点之间的IP隧道：

用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP、IP封装IP、通用路由封装GRE和通用无线分组业务隧道协议GTP。

14.根据权利要求8至12任一项所述的方法，其特征在于，所述异构网络包括以下至少两种制式的无线系统：

第三代合作伙伴计划3GPP、无线局域网WLAN、码分多址CDMA、全球微波互联接入WiMAX。

15.一种用户设备，其特征在于，包括处理器、存储器、第一物理接口和第二物理接口：

所述存储器存储所述处理器执行以下方法所需的指令；

所述处理器，用于调用切换服务进程，其中

所述切换服务进程用于建立虚拟接口且将所述虚拟接口的地址配置为家乡地址HoA，并建立所述切换服务进程与所述虚拟接口之间的通信；且还用于建立与移动锚点之间的IP隧道，且将所述IP隧道绑定到当前使用的所述第一物理接口；还用于设置IP路由表，其中所述IP路由表用于控制应用进程和所述虚拟接口之间数据的路由；还用于当所述第一物理接口切换到所述第二物理接口后，将所述IP隧道从所述第一物理接口绑定到所述第二物理接口，其中所述第一物理接口和所述第二物理接口是异构网络的两种物理接口；

所述处理器，还用于调用应用进程，其中

所述应用进程用于根据所述IP路由表向所述虚拟接口发送数据和接收所述虚拟接口转发的数据。

16.根据权利要求15所述的用户设备，其特征在于：

所述处理器还调用所述切换服务进程，用于在建立与所述移动锚点之间的IP隧道前，接入所述移动锚点并获取所述移动锚点分配的HoA。

17.根据权利要求15所述的用户设备，其特征在于：

所述处理器还调用字符设备驱动，用于实现所述切换服务进程和所述虚拟接口之间的通信。

18.根据权利要求17所述的用户设备，其特征在于：

所述处理器调用所述应用进程具体用于根据所述IP路由表将上行数据发送到所述虚拟接口；

所述处理器调用所述切换服务进程通过所述字符设备驱动读取所述虚拟接口接收的上行数据；

所述处理器调用所述切换服务进程将读取的所述上行数据封装后，通过所述IP隧道经所述第一物理接口发送到所述移动锚点。

19.根据权利要求17所述的用户设备，其特征在于：

所述处理器将所述第一物理接口将从所述移动锚点接收的下行数据通过所述IP隧道发送到所述切换服务进程；

所述处理器调用所述切换服务进程以将所述下行数据解封装后，将解封装的下行数据通过所述字符设备驱动写入所述虚拟接口；

所述虚拟接口将接收的所述解封装的下行数据根据IP路由表转发到所述应用进程。

20.根据权利要求15至19任一项所述的用户设备，其特征在于，所述处理器调用所述切换服务进程通过以下协议之一建立与所述移动锚点之间的IP隧道：

用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP、IP封装IP、通用路由封装GRE和通用无线分组业务隧道协议GTP。

21.根据权利要求15至19任一项所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备在至少两种以下制式的异构网络中工作：

第三代合作伙伴计划3GPP、无线局域网WLAN、码分多址CDMA、全球微波互联接入WiMAX。