CN1784072A - 宽带移动接入网系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及宽带无线接入技术，公开了一种宽带移动接入网系统及其方法，使得宽带移动接入网的体系架构能够满足网络规模扩展和性能提升的需求，能方便地与其他网络的融合，不依赖于具体的无线空中接口类型。本发明利用现有网络资源建立宽带移动接入承载网，在此基础上按照承载面和控制面相分离的原则设置BMNC、BMAG，将多个AP控制组网，其中BMNC是控制面的核心用于网络控制、BMAG是承载面的核心用于数据流路由。此外还包括用于用户接入身份认证的AS、用于网络管理的NMS。还通过VLAN或IP连接实现各实体间、各层面上的组网连接，进而实现层面隔离、用户隔离或业务隔离。

Description

宽带移动接入网系统及其方法

技术领域

本发明涉及宽带无线接入技术，特别涉及宽带移动接入网系统及其方法。

背景技术

随着通信技术逐渐向个人化、移动化、宽带化方向发展，移动技术、无线技术、宽带技术及多媒体通信技术渐成为研究热点技术。除了对于核心网的建设融合之外，接入网将是限制网络性能提升的瓶颈之一。因此宽带无线接入技术是下一代通信网络发展的关键技术之一。接入技术按有线、无线或者固定、移动可以分为多种。

无线接入是指从交换节点到用户终端部分或全部采用无线手段的接入技术。无线接入系统具有建网费用低、扩容可按需而定、运行成本低等优点，所以在发达地区可以作为有线网的补充，能迅速及时替代有故障的有线系统或提供短期临时业务；在发展中或边远地区可广泛用来替换有线用户环路，节省时间和投资。无线接入技术分为移动接入和固定接入两大类。

移动宽带无线接入现阶段主要是指第三代移动通信技术，该技术能实现移动状态下的宽带接入，但在不同的移动速度下所能提供的接入速度不同。移动接入又可分为高速接入和低速接入两类，高速移动接入一般可用蜂窝系统、卫星移动通信系统、集群系统等来实现；而低速接入系统可用个人通信系统来实现。

固定接入是指从交换节点到固定用户终端采用无线接入，它实际上是公用电话交换网(Public Switched Telephone Network，简称“PSTN”)/综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，简称“ISDN”)的无线延伸。主要的固定无线接入有三类，即已经投入使用的多信道多点分布服务(Multi-channel Multi-point Distribution Service，简称“MMDS”)和固定卫星接入以及刚刚兴起并正成为热点的新兴宽带接入技术本地多点分配业务(Local Multi-point Distribution Service，简称“LMSD”)。

目前宽带无线技术发展迅速，出现了各种各样的的宽带无线技术，以满足无线局域网、无线城域网、无线个域网等的应用需要。宽带无线技术呈现了一种多样化的发展趋势。从全球看，以国际电子与电气工程师协会(InstituteElectrical and Electronics Engineers，简称“IEEE”)的802.11系列标准为基础的无线保真(Wireless Fidelity，简称“Wi-Fi”)兼容产品已成为无线局域网(Wireless Local Area Network，简称“WLAN”)的主流。另外基于IEEE802.16系列标准的Wi-MAX也得到业界的广泛支持与参与，有可能发展成为业界城域宽带无线固定和无线移动接入的标准。运营商也在深入开展基于这些宽带无线技术的运营试验，例如：WLAN热点接入运营、蓝牙语音和WLAN语音、城域覆盖、与蜂窝移动网的融合等。

宽带服务从有线到无线、从固定到移动是一个必然的发展趋势。宽带固定有线接入系统包括数据用户线(Data Subscriber Line，简称“xDSL”)、光缆(CABLE)、局域网(Local Area Network，简称“LAN”)等接入手段。宽带固定无线接入系统则采用无线手段来取代xDSL等有线手段，接入的终端设备还是固定的。而宽带移动接入系统则允许终端设备在移动时通过无线接入，当然也自然支持终端以固定台方式接入系统，比如WLAN、蓝牙等。

固定接入技术已经较为成熟，一般的宽带固定接入网(包括有线或无线接入系统)体系结构如图1(a)所示。其中宽带接入服务器(Broadband AccessServer，简称“BAS”)在用户数据面相当于接入层业务汇聚设备，在管理控制面则与后端相关认证、授权和记帐(Authentication Authorization andAccounting Server，简称“AAA Server”)服务器配合，完成固定终端用户的接入控制管理，包括接入身份认证、安全、计费等。

对于宽带移动接入系统来说，目前还不存在一个成熟的体系结构。与固定接入相比，宽带移动接入的需要解决的问题主要是移动终端的移动性管理以及无线资源管理。移动性管理主要指用户能够从一个接入点(Access Point，简称“AP”)覆盖区无缝切换到相邻的另一个AP的覆盖区而能保持业务的不中断及连续性；无线资源管理涉及无线连续覆盖蜂窝组网参数配置及无线资源的调度分配，例如在一个多个无线信道重叠覆盖的区域能够做到负荷分担。除此之外，还需要考虑的是移动接入覆盖范围增大之后，网络规模的解决方案，当AP的数量达到一定规模，必须采用网络方式进行组网，才能实现高效、高速的移动接入。在组网之后，进一步要解决就是与现有网络之间的融合方案，以及如果通过现有网络给移动终端(Mobile Terminal，简称“MT”)提供基于网际协议(Internet Protocol，简称“IP”)的服务。

目前已有一些标准开始试图解决WLAN组网中遇到的无线资源管理问题及移动性问题。主要有两种解决方案，基于AP间的通信机制和集中式控制与管理架构。

根据IEEE 802.11f草案，定义了一个AP间通信的协议框架，即AP间通信协议(Inter Access Point Protocol，简称“IAPP”)。基于该协议，可以解决MT跨AP的无缝切换问题。该方法定义了当一个MT关联到AP或重关联到AP时涉及到的AP间交互通信过程，同时为了保证AP之间的安全通信，在基础设施上增加了一个针对IAPP服务的远端接入拨号用户服务(RemoteAccess Dial-In user Service，简称“RADIUS”)服务器，AP在上电后首先要通过Radius协议，注册到Radius服务器。一个AP可以根据WLAN基本服务集标识(Base Service Set Identity，简称“BSSID”)从Radius服务器上查找到对应的AP的IP地址，然后就可以基于IP层进行通信，通信加密材料也是从Radius服务器获得的。为支持这些功能IEEE 802.11f对Radius协议做了许多扩展。图1(b)示出了基于IAPP的宽带移动接入体系结构。

该方案最根本的一点是将移动用户接入控制相关功能全部在AP上实现，当网络达到一定的规模时，对于大量的AP的有效配置和维护将严重限制网络性能和发展。因此，之后提出的集中式控制与管理架构就是希望通过将AP上部分功能上移来解决此问题。

集中式控制与管理架构典型方案就是部分厂家提出了一种轻量级AP体系结构，即将AP上媒体接入控制(Media Access Control，简称“MAC”)层部分功能集中到上一级的交换机，即Wi-Fi交换机，或路由器，即接入路由器(Access Router，简称“AR”)上去实现。互联网工程任务组(INTERNETENGINEERING TASK FORCE，简称“IETF”)的无线接入点的控制与管理协议(Control and Provisioning of Wireless Access Point，简称“CAPWAP”)工作组对WLAN集中式架构作了总结，归结为三类架构：远端(RemoteMAC)，分离(SPLIT MAC)，本地(Local MAC)，三种MAC处理结构，并将上一级的Wi-Fi交换机或接入路由器统称为接入控制器(AccessController，简称“AC”)。Remote MAC即AP的MAC功能全部移到AC上实现，SPLIT MAC即指将对时间不敏感的部分MAC功能移到AC上实现，Local MAC是MAC层功能还是终结在AP，但受AC的管理控制。轻量级AP相当于SPLIT MAC架构，相关厂家已向IETF公开了一个轻量级AP协议(Light-Weight AP Protocol，简称“LWAPP”)。图1(c)示出了基于LWAPP的宽带移动接入体系结构。

基于LWAPP的这种宽带移动接入系统架构，最大的好处是可以通过AC来对AP进行集中的管理与控制，同时还承担业务层汇聚功能，从而分离部分功能上移到AC，使得网络架构更加易于管理和扩展，在一定程度上缓解了接入网组网困难的危机，但从长远上看，对于网络发展和网络融合以及IP业务提供都还存在问题。

目标的几种解决方案主要不足在于，接入网没有一个完整的组网架构，严重限制了网络规模扩展、与多种网络融合、接入性能的提高以及IP业务的提供。另外，现有的方案都是针对WLAN的特定方案，这使得实际应用中运营商必须受到具体无线技术进行限定。同时，上述方案没有涉及如何构建承载网络、如何对承载网络资源进行控制，这对于实际系统组网都是必须的，如果要支持一个端到端的业务除了要对无线接口的资源进行控制，就要求网络基础架构侧能根据业务需求提供承载能力支持，以及更高层次的服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)保障、用户管理等。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：接入网规模扩大、性能提高及网络融合都受到限制，而且对于无线接口具有依赖性。

造成这种情况的主要原因在于，基于IAPP协议的宽带移动接入体系结构中AP需要实现的功能复杂，网络结构简单，只能实现小规模的AP间通信，限制网络规模扩大；基于LWAPP的宽带移动接入体系结构中采用AC集中控制多个AP的通信，将管理功能、控制层上移到AC中实现，缓解了部分网络规模扩展的压力，但由于网络构造、层次结构简单，无法实现全面组网，严重影响网络性能的提升和网络之间的融合，同时由于AC的功能实现还与具体空口协议有关，因此接入网体系对于无线接口具有依赖性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种宽带移动接入网系统及其方法，使得宽带移动接入网的体系架构能够满足网络规模扩展和性能提升的需求，能方便地与其他网络的融合，不依赖于具体的无线空中接口类型。

为实现上述目的，本发明提供了一种宽带移动接入网系统，包含多个移动终端和移动接入点，所述移动接入点与所覆盖小区中的所述移动终端通过空中无线接口通信，将所述移动终端接入所述系统，所述系统还包含：

宽带移动接入网关，用于汇聚用户业务流，维护所述移动终端的网际协议连接；

宽带移动接入网络控制器，用于实现无线资源管理功能、用户移动性管理功能、用户接入控制功能；

宽带接入承载网，用于承载所述移动接入点之间、所述宽带移动接入网关与所述移动接入点之间、所述宽带移动接入网络控制器与所移动接入点之间的通信链路。

其中，所述系统还包含：

认证服务器，用于通过所述宽带移动接入网络控制器处理用户接入认证请求、下发用户业务控制策略。

所述系统还包含：

网络管理服务器，用于提供人机界面，通过所述宽带移动接入网络控制器对所述宽带移动接入网系统设备管理和维护。

在所述宽带接入承载网中，控制面与承载面分离组网。

所述移动接入点与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面基于虚拟局域网进行组网。

所述移动接入点与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面通过所述宽带移动接入网关基于网际协议进行组网。

不同的所述移动接入点与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面相互分离组网。

所述宽带移动接入网关与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面基于所述虚拟局域网进行组网。

所述宽带移动接入网关与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面基于网际协议进行组网。

不同的所述宽带移动接入网关与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面相互分离组网。

所述移动接入点与所述宽带移动接入网关之间的所述承载面基于所述虚拟局域网进行组网。

不同的所述移动接入点与所述宽带移动接入网关之间的所述承载面相互分离组网。

属于不同的所述移动终端的所述承载面相互分离组网。

属于相同的所述移动终端的不同的所述承载面相互分离组网。

所述空中无线接口符合国际电气电子工程师协会802.11标准、国际电气电子工程师协会802.15标准或国际电气电子工程师协会802.16标准。

所述移动接入点同时支持两个以上无线射频通道，支持两种以上空中无线接口，覆盖两个以上小区，重叠覆盖小区。

所述宽带移动接入网系统支持移动网际协议，所述移动终端发起移动网际协议请求，所述宽带承载网络实现外地网络功能，所述宽带移动接入网关实现外地代理功能，路由至归属地本地代理，所述认证服务器从归属地认证、授权和记帐服务器获取用户信息。

所述宽带移动接入网系统与移动网电路域融合，所述移动终端通过所述宽带移动接入网关建立到多媒体网关的网际协议语音业务，所述宽带移动接入网络控制器根据移动交换服务器的承载建立请求来建立侧承载，所述认证服务器与归属位置寄存器共享用户信息。

所述宽带移动接入网系统与移动网分组域融合，所述宽带移动接入网关从分组数据业务网关设备获得分组域业务，所述认证服务器与所述归属位置寄存器共享用户信息。

所述宽带移动接入网系统与下一代网络融合，所述移动终端通过所述宽带移动接入网关建立到媒体网关的网际协议语音业务，所述宽带移动接入网络控制器根据软交换的承载建立请求来建立侧承载。

所述宽带接入承载网建在宽带固定接入网的基础上。

本发明还提供了一种宽带移动接入网方法，用于权利要求1所述的宽带移动接入网，包含以下步骤，

A移动接入点接入系统；

B宽带移动接入网络控制器与所述移动接入点建立关联，所述宽带移动接入网络控制器与宽带移动接入网关建立关联；

C系统向移动终端提供宽带移动接入服务。

其中，所述步骤A包含以下子步骤，

建立所述移动接入点与系统的物理连接；

建立所述移动接入点与系统其他实体的控制面和承载面连接。

所述步骤B包含以下子步骤，

通过静态配置建立所述宽带移动接入网络控制器与所述宽带移动接入网关之间的关联；

通过静态配置或动态配置建立所述宽带移动接入网络控制器与所述移动接入点之间的关联。

所述步骤C包含以下子步骤，

所述移动终端通过空中无线接口与所述移动接入点通信；

所述移动接入点通过所述宽带接入承载网接收网际协议业务数据；

所述宽带移动接入网关在所述宽带移动接入网络控制器控制下完成网际协议业务路由。

所述移动终端与所述移动接入点之间通过空中无线接口通信，所述移动接入点与所述宽带移动接入网关之间通过虚拟局域网通信，通过所述移动接入点的桥接作用，所述移动终端与所述宽带接入网关之间建立网络层网际协议连接；

所述移动接入点与所述宽带移动接入网络控制器之间通过集中控制与管理协议通信，所述集中控制与管理协议由虚拟局域网通道承载；

所述宽带移动接入网关与所述宽带移动接入网络之间通过网关控制协议通信，所述网关控制协议由虚拟局域网通道承载。

所述步骤C还包含以下子步骤，

所述移动终端接入所述移动接入点，通过用户身份认证；

所述宽带移动接入网络控制器通过所述集中控制与管理协议向所述移动接入点下发业务参数；

所述移动终端发起网际协议地址分配请求，由所述移动接入点转发到所述宽带移动接入网关；

所述宽带移动接入网络控制器通过所述网关控制协议向所述宽带移动接入网关下发承载建立参数；

所述宽带移动接入网关根据所述承载建立参数分配所述移动终端的网际协议地址。

所述步骤C还包含以下子步骤：

当所述移动终端在不同无线信道间切换时，由所述宽带移动接入网络控制器统一处理所有媒体接入控制层切换相关的帧。

所述步骤C还包含以下子步骤，

当所述移动终端在不同无线信道间切换时，所述移动接入点上报所述宽带移动接入网络控制器，由所述宽带移动接入网络控制器判断是否切换，并给返回接入控制策略信息。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，本发明利用现有网络资源建立宽带移动接入承载网，在此基础上按照承载面和控制面相分离的原则设置BMNC、BMAG，将多个AP控制组网，其中BMNC是控制面的核心用于网络控制、BMAG是承载面的核心用于数据流路由。此外还包括用于用户接入身份认证的AS、用于网络管理的NMS，通过各实体协同工作实现宽带移动接入网系统，通过VLAN或IP连接实现各实体间、各层面上的组网连接，进而实现层面隔离、用户隔离或业务隔离，通过小区划分实现无线覆盖组网，通过宽带移动接入网方法实现宽带移动接入网系统的运行，通过对各实体功能扩展和MT上协议支持的更新，实现宽带移动接入网与其他网络融合。对具体空中接口协议的支持封装在AP中，且一个AP可支持多种空中接口协议。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为实现了承载面和控制面相分离的架构，而现在的主流骨干网络，如NGN和移动网等都采用了类似的架构，所以可以方便地融合到这些主流骨干网络中，充分利用它们的传输资源。

此外，本发明在现有网络资源基础上建立宽带移动接入承载网系统，实现了为MT提供IP业务的功能，扩大了移动接入网规模，提高了接入网性能，降低了运营成本，为宽带运营商提供了一个构建统一的宽带固定接入网及宽带移动接入网的系统结构与方法；宽带移动接入网对实体和层面的组网，实现控制和数据层面隔离，提高网络健壮性，实现用户业务隔离，实现QoS保障，方便了运营商的业务拓展，提高了网络更新的灵活性；宽带移动接入网无线覆盖组网，实现了MT在服务区内的不同无线信道间的无缝切换；通过各实体功能的简单扩展实现宽带移动接入网与其他网络的融合，增强了宽带移动接入网的开放性，极大了丰富了宽带移动接入服务。

由于对具体空中接口协议的支持封装在AP中，一个AP可支持一种或同时支持多种空中接口协议，而AP到系统中其它实体的接口是不变的，所以，可以通过选用不同型号的AP以实现对不同空中接口协议的支持，整个系统的实现不依赖于具体空中接口协议。

附图说明

图1(a)是现有宽带接入系统结构示意图；

图1(b)是基于IAPP的宽带移动接入系统结构示意图；

图1(c)是基于LWAPP的宽带移动接入系统结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网系统体系结构示意图；

图3(a)是根据本发明的一个实施例的基于VLAN对宽带移动接入网的控制面业务中AP与BMNC之间的组网示意图；

图3(b)是根据本发明的一个实施例的基于IP对宽带移动接入网的控制面业务中AP与BMNC之间的组网示意图；

图3(c)是根据本发明的一个实施例的基于VLAN对宽带移动接入网的控制面业务中BMNC与BMAG之间的组网示意图；

图3(d)是根据本发明的一个实施例的基于IP对宽带移动接入网的控制面业务中BMNC与BMAG之间的组网示意图；

图4(a)是根据本发明的一个实施例的基于VLAN对宽带移动接入网的数据面业务中不同AP之间组网示意图；

图4(b)是根据本发明的一个实施例的基于VLAN对宽带移动接入网的数据面业务中不同MT之间组网示意图；

图4(c)是根据本发明的一个实施例的基于VLAN对宽带移动接入网的数据面业务中同一MT的不同类型之间组网示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网的无线覆盖组网示意图；

图6(a)是根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网为MT提供移动IP业务的融合示意图；

图6(b)是根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网与移动网电路域融合示意图；

图6(c)是根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网与移动网分组域融合示意图；

图6(d)是根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网与NGN融合示意图；

图7是根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网各实体之间的接口示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明通过建立完整的宽带移动接入网的层次体系，包含网关、控制器、移动接入点、认证服务器及网管系统等实体，相互协调共同完成对接入移动终端提供IP业务，同时采用承载面和控制面相分离的方式，便于和NGN等现有网络融合，移动接入点可支持多种空中接口，整个宽带移动接入网不依赖具体的空中接口类型。此外，利用现有的各种有线或无线网络承载宽带接入网，在控制器BMNC控制下，各接入点AP将数据业务汇聚到网关BMAP，通过BMAP的路由实现IP业务提供，通过BMNC控制实现QoS，AS则协助BMNC完成用户身份认证和用户信息管理，NMC则用于提供网络维护人机界面，同时通过对BMNC和BMAP的功能扩展还可以完成与外接网络的融合。

图2示出了根据本发明的一个实施例的宽带移动接入系统体系结构。该系统包含移动终端MT、移动接入点AP、宽带移动接入网关(BroadbandMobile Access Gateway，简称“BMAG”)、宽带移动网控制器(BroadbandMobile Network Controller，简称“BMNC”)、宽带接入承载网、接入认证服务器(Authentication Service，简称“AS”)及网管系统(Network ManagementSystem，简称“NMS”)。

其中，MT是指支持该宽带移动接入系统所提供的无线接口接入网络的用户终端设备。在本发明的一个较佳实施例中，同一网络中可能并存支持多种无线空中接口混合组网，MT可以只支持一种无线接口或同时支持多种无线接口。

AP是向MT提供无线信号的接入服务器，由至少一套无线射频收发信机及相关天馈系统组成，无线信号覆盖一个特定的区域，在该区域的移动终端MT能通过该AP接入宽带网络。在本发明的一个较佳实施例中，AP所支持的无线空中接口不受限制，比如IEEE 802.11系列、IEEE 802.15系列、IEEE802.16系列等都是可选的宽带移动接入技术。AP受控于BMNC完成MT接入控制。在实际应用中，一个AP可以同时支持多个无线射频信道、同时支持多种无线接口标准、同时覆盖多个区域或重叠覆盖某个区域。

BMAG为宽带移动用户业务汇聚设备，用于维护MT到BMAG之间的IP连接。在BMNC的控制下，BMAG执行相关IP层及IP层以上业务策略如路由、安全等行为，并根据业务或用户的QoS要求，提供AP到BMAG之间的承载QoS保证。在BMNC的控制下，BMAG能支持MT在不同无线信道或小区之间切换而保持IP连接及相关业务连续性。比如，进行小区切换时，BMNC检测到MT信号在两个AP上均有效，这时BMNC组织两个AP通过BMAG进行协商，制定切换流程和数据转换关系，进行无缝切换。

BMNC为整个接入网络的控制器，完成控制面信号的收发，主要用于无线资源管理、用户移动性管理、用户接入控制。在本发明的一个较佳实施例中，BMNC的无线资源管理功能包含针对整个系统覆盖区域进行无线资源配置及监测等。AP在上电工作后，可以从BMNC下载相关无线资源配置。BMNC的用户移动性管理功能包含对于移动MT在不同无线信道之间切换时保持IP连接不变及IP层以上相关业务不中断，保证MT小区间的无缝切换。BMNC的用户接入控制功能包含控制AP完成空口MAC层接入控制，以及基于用户身份认证控制完成相关IP连接及相关业务控制。

宽带接入承载网用于承载上述个实体之间的通信，即承载AP间、AP与BMAG、BMNC之间的业务。根据实际应用情况对承载网络提出一定要求，在本发明的一个较佳实施例中，采用现有的有线或无线网络承载，达到资源重用、节省成本的目的，可以利用的现有网络资源比如有双绞线接入、电力线接入、同轴电缆接入、光纤接入等有线接入技术或无线点到点、无线点到多点、无线网格组网等无线接入技术。在构建宽带接入承载网时采用现有资源，可以大大降低运营商的成本。

AS作为MT用户身份认证服务器，用于处理用户的接入认证请求并根据用户业务属性下发用户业务控制策略，维护用户信息，提供其他实体下载。通过AS认证的MT才能获得IP服务。在进行与其他网络融合时，还需要配合其他网络的用户认证服务器进行通信协作。

网管系统NMS，负责对宽带移动接入网相关网络设备的维护管理并提供相应的人机界面。NMS将大大提高网络维护效率，方便网络管理员进行维护管理。

在本发明的一个实施例中，上述各网络实体在宽带接入承载网中进行组网时，数据用户面业务和控制面业务分离，其中控制面业务由BMNC控制，BMNC通过控制面对各实体进行控制，维持网络运行；数据用户面业务则主要为AP之间、AP与BMAG之间的数据流，由AP、BMAG在BMNC控制之下进行汇聚、路由。

在本发明的一个实施例中，利用宽带移动接入承载网对宽带移动接入网系统中的各实体进行组网，采用的现有的网络资源，比如虚拟局域网(VirtualLocal Area Network，简称“VLAN”)或IP网络，只需宽带移动接入承载网支持VLAN。在宽带移动接入网组网中，需要设计AP、BMNC、BMAG之间的业务承载连接。AP可以选择不同的接入方式接入网络。AP可以直接与BMAG连接或通过一个宽带接入承载网络与BMAG、BMNC连接。为了更好的对业务进行管理和保障，在考虑AP接入组网时，需要考虑不同的业务之间能相互隔离，如不同AP的隔离，不同MT的隔离，AP上管理控制方面业务与MT用户承载业务之间的隔离等。

图3示出了根据本发明的部分实施例的基于VLAN或者IP对宽带接入网的控制面业务中AP、BMNC及BMAG三者之间的业务组网情况。

图3(a)示出了根据本发明的一个实施例的基于VLAN对宽带接入网的控制面业务中AP与BMNC之间的业务组网。只要宽带接入承载网支持VLAN，在节点AP与节点BMNC之间建立VLAN即可，考虑到用户隔离、业务隔离等要求，在本发明的一个实施例中，将多个AP和BMNC在一个VLAN内组网，在本发明的另一个实施例中，则将每个AP都与BMNC在独立的一个VLAN中组网，即可实现AP业务之间的隔离。

图3(b)示出了根据本发明的一个实施例的基于IP对宽带接入网的控制面业务中AP与BMNC之间的业务组网。由于IP是转发业务，因此需要先通过BMAG进行路由，将来往BMNC的IP数据路由到BMNC，因此BMAG与BMNC之间通过IP路由，而AP与BMAG之间还是通过VLAN进行组网，因此，考虑到用户隔离、业务隔离等要求，在本发明的一个实施例中，将多个AP和BMAG在一个VLAN内组网，在本发明的另一个实施例中，则将每个AP都与BMAG在独立的一个VLAN中组网，然后由BMAG转发IP业务给BMNC，即可实现AP业务之间的隔离。

图3(c)示出了根据本发明的一个实施例的基于VLAN对宽带接入网的控制面业务中BMNC与BMAG之间的业务组网。与AP和BMNC之间的业务组网相同，多个BMAG与BMNC之间通过VLAN进行组网，有BMAG相互隔离或不隔离两种情况，在本发明的一个实施例中，多个BMAG与BMNC共同通过一个VLAN进行组网；在另一个实施例中，每个BMAG与BMNC通过一个独立的VLAN进行组网，不同BMAG之间的业务相互隔离。

图3(d)示出了根据本发明的一个实施例的基于IP对宽带接入网的控制面业务中BMNC与BMAG之间的业务组网。由于多个BMAG和BMNC均为网络节点，因此通过IP对BMNC与BMAG进行组网时，需要宽带接入承载网的具有IP路由功能，则BMAG和BMNC承载网分配的IP地址进行IP报文通信。

图4示出了根据本发明的部分实施例的基于VLAN或者IP对宽带移动接入网中用户业务数据面进行组网的情况。根据用户业务隔离的级别，可以有多种方案，比如属于不同AP的MT用户业务相互隔离，不同MT用户业务相互隔离，或者同一MT的不同业务相互隔离，显然最后一种方案隔离程度最高。如图4(a)所示，本发明的一个实施例中，不同AP的业务通过不同VLAN进行隔离，但同一AP上接入的不同MT通过IP路由进行隔离。如图4(b)所示，本发明的另一个实施例中，不同MT接入AP后，通过不同的VLAN与BMAG连接，实现不同MT的业务之间相互隔离。如图4(c)所示，本发明的另一个实施例中，同一MT的不同类型的业务在接入AP后，通过不同的VLAN汇聚到BMAG，实现不同类型业务之间的相互隔离。

在本发明的一个较佳实施例中，采用最低隔离程度的组网实现用户数据面和管理控制面的隔离，采用相应程度的隔离组网来实现对用户业务不同程度的QoS保证。比如采用不同类型业务的隔离组网，可以实现按业务类型的不同QoS保证。

图5示出了根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网无线覆盖组网情况。考虑多个AP的无线覆盖组网，根据移动接入的规模，将一个宽带移动接入系统划分为多个服务区，一个BMNC为一个或同时为多个服务区的移动接入提供服务。服务区在系统中具有相应的标识号，比如在基于802.11系列标准中可映射为服务区标识号(Service Section Identity，简称“SSID”)。一个服务区在地理上反映了一个相对大的覆盖区域，它包括一组AP来完成该区域的覆盖。具体实施上可以采用多个AP连续覆盖，或者以非连续的热点覆盖。服务区逻辑上又可分为许多小区。一个小区可能只包括一个无线信道，也可能包括多个无线信道。当包括多个无线信道时，就可以在这些无线信道之间做到负荷分担。重叠覆盖的无线信道可能属于同一个AP，也可能分属不同的AP。另外，允许部分无线信道覆盖一个大的区域，在该区域的一些局部地方，同时允许其他无线信道进行重复覆盖。覆盖的大的区域称为宏小区，局部的重复覆盖的区域称为微小区。如前所述，宽带接入网系统实现对空中无线接口的无关特性，因此不同的小区覆盖对应的无线空中接口标准不受限制，例如宏小区可以采用IEEE 802.16系列标准，微小区采用802.11系列标准。

熟悉本领域的技术人员可以理解，上述空中无线接口标准可以为任意可行标准，上述宽带接入承载网的承载方式不限定为VLAN或IP，可以根据实际情况选择为其他任意合适的承载方式，实现发明目的，而不影响本发明的实质和范围。

在本发明的一个实施例中，利用宽带移动接入网与现有网络融合，比如，移动通信核心网、互联网、固话下一代网络(Next Generation Nerwork，简称“NGN”)。图6(a)示出了根据本发明的一个实施例的用宽带移动接入网为MT提供移动IP业务的网络融合方案，当一个MT要求通过移动IP接入其归属网络，如企业网，宽带移动接入网作为访问地网络，与归属地网络建立联系，BMAG实现移动IP的外地代理(Foreign Agent，简称“FA”)功能，将IP数据包路由至归属地代理(Home Agent，简称“HA”)，另外，AS还与归属地的AAA服务器协作获取用户信息。实际应用中，在跨不同系统之间的切换时，如MT从通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称“GPRS”)网络漫游到宽带移动接入网络，可能要求通过移动IP来保证IP地址不变，以确保业务的连续性。

图6(b)示出了根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网与移动网电路域的融合方案。移动网电路域的交换机为移动交换中心(Mobile SwitchingCenter，简称“MSC”)，相当于移动软交换机。MT的业务通过BMAG路由到移动网电路域的媒体网关(Media Gateway，简称“MG”)，同时BMNC将根据MSC的承载建立请求建立接入侧承载，主要用于QoS的保障。移动网电路域的业务为语音业务，因此从MT到MG将基于IP语音业务。在控制面，MT要实现移动网电路域呼叫协议，如3GPP 24.008或04.08等。

图6(c)示出了根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网与移动网分组域的融合方案。图中移动分组域的数据业务网关节点在不同网络中不一样，分组数据服务节点(Packet Data Serving Node，简称“PDSN”)是码分多址(Code Division Multiple Access，简称“CDMA”)2000中分组数据服务节点，网关通用分组无线业务支持节点(Gateway GPRS Support Node，简称“GGSN”)是GPRS/宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)网络的网关服务节点。宽带移动接入网可以直接接到移动分组域网关节点上，以直接获得分组域业务及提供跨系统的无缝切换支持。MT接入移动分组网的IP地址由GGSN或PDSN来分配。MT相当于两个IP地址，一个是接入层IP地址，在宽带接入承载网内分配。基于该IP地址在MT到GGSN/PDSN之间建立虚拟连接，在此虚拟连接之上再建立MT到移动分组域的IP连接。

图6(d)示出了根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网与NGN的融合方案。同样的，BMAG与MG建立路由关系处理数据流，BMNC与软交换机建立控制关系。NGN应用为话音业务，因此从MT到MG将基于IP语音业务。在控制面，MT要实现NGN呼叫协议，如会话初始协议(SessionInitiation Protocol，简称“SIP”)。BMNC则根据软交换的承载建立请求建立接入侧承载，主要用于QoS保障。

在本发明的一个实施例中，宽带移动接入网方法包含三个步骤：首先，AP接入到系统，即AP与宽带移动接入网系统的各个实体建立通信链路；接着，AP与BMNC之间建立关联，即BMNC收集AP信息后对AP进行控制，实现宽带移动接入网的无线覆盖；最后，在BMNC控制下，BMAG和AP向MT提供宽带移动接入服务，如IP业务。

从前述易见，AP与其他实体之间的物理接口实际是允许多样化的，即可以是无线，也可以是有线。而AP与其它实体之间管理控制面的通信可以基于VLAN或IP。在用户数据面，则多为基于VLAN。因此，所谓AP接入系统，即AP在物理上已与系统建立联系，同时在管理控制面的与其它实体进行通信的承载也已建立，即分配管理控制面VLAN或IP地址。管理控制面VLAN标签可以通过静态配置的方法完成，或者由系统动态设置。管理控制面IP地址可以通过静态配置的方法完成，或者通过DHCP动态获得IP地址。系统也可以先要求对AP进行身份认证后，指配VLAN标签或IP地址。

AP与BMNC之间的关联是指两个实体之间能建立直接的通信联系。BMNC需要与系统内的各AP、BMAG建立关联。其中BMNC与BMAG之间的关联建议静态配置。AP与BMNC之间的关联可以通过静态配置，也可以是动态建立。

宽带移动接入网向MT提供宽带移动接入服务一般为IP连接服务，基于IP连接可以支持丰富的应用服务，包括IP多媒体、NGN服务、移动网电路域及分组域业务等。支持这些业务时需要MT与提供相关服务的核心网络之间进行业务协商。BMNC的主要功能是控制建立IP连接服务。当宽带移动接入网络接入到移动网核心网、NGN核心网等，BMNC承担宽带移动接入网与这些核心网之间控制面接口，并根据核心网相关业务策略，控制宽带移动接入网络各相关实体。

图7示出了根据本发明的一个实施例的宽带移动接入网各个实体间的接口。MT与AP之间为无线接口IA，两层以下协议与具体的空中无线接口有关，可以基于相关无线局域网、无线个域网、无线城域网的相关标准。AP与BMAG之间为IB接口，即VLAN或IP链路。

在用户数据面，AP相当于两层桥接设备，承载MT与BMAG间的网络层IP链路。其中，AP与BMAG之间的VLAN连接可以通过动态控制或静态配置建立，MT的IP地址可以通过动态主机配置协议(Dynamic HostConfiguration Protocol，简称“DHCP”)动态分配。

在管理控制面，AP与BMNC之间接口IC1为集中控制与管理协议(Centralized Control And Management Protocol，CCAMP)，用于完成接入控制及相关管理配置工作，CCAMP协议由底层的VLAN或IP通道承载。MT的接入认证方法可以采用现有认证技术方案，如IEEE 802.1x标准、无线认证与隐私架构(Wireless Authentication and Privacy Infrastructure，简称“WAPI”)中的无线局域网认证架构(WLAN Authentication Infrastructure，简称“WAI”)认证方法等。其中MAC层管理功能可以由AP实现，同时将部分MAC层管理帧由BMNC处理。

在本发明的一个实施例中，CCAMP协议实现以下功能：将部分无线接口MAC层管理帧转发到BMNC去处理，以实现MAC层集中的接入控制；将802.1x等报文转发发到BMNC去处理；支持BMNC下发相关无线接口MAC层及物理层相关参数，以动态调整、优化无线环境；支持BMNC下发相关MAC层接入控制策略，支持AP向BMNC上报各种统计及告警信息。

在本发明的一个实施例中，当MT在不同无线信道间切换时，由BMNC统一处理切换。比如由BMNC处理所有MAC切换相关的帧；或者当MT接入AP时上报BMNC，由BMNC判断是否切换，并给AP回应接入控制策略信息，如空口安全等。

在本发明的一个实施例中，MT接入AP包含以下步骤：首先，在MT通过用户接入身份认证后，BMNC通过接口向AP下发业务参数，如QoS等，及AP与BMAG之间的VLAN标签；然后，在MT完成身份认证后，发起DHCP报文请求分配IP地址，AP将DHCP报文转发到分配的用户数据面的VLAN上，BMAG将响应该DHCP请求，而完成IP地址的动态分配。

在管理控制面，BMAG与BMNC之间的接口IC2为网关控制协议(Gateway Control Protocol，简称“GCP”)，由VLAN或IP通道承载。BMAG作为宽带移动接入业务汇聚点，需要管理MT的IP连接。BMNC通过GCP协议向BMAG下发承载建立的相关参数：VLAN标签、MT接入的用户域、相关IP层业务控制参数及承载控制参数，如QoS等。BMAG根据用户域的不同来确定如何分配MT的IP地址。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (25)

1.一种宽带移动接入网系统，包含多个移动终端和移动接入点，所述移动接入点与所覆盖小区中的所述移动终端通过空中无线接口通信，将所述移动终端接入所述系统，

其特征在于，所述系统还包含：

宽带移动接入网关，用于汇聚用户业务流，维护所述移动终端的网际协议连接；

宽带移动接入网络控制器，用于实现无线资源管理功能、用户移动性管理功能、用户接入控制功能；

宽带接入承载网，用于承载所述移动接入点之间、所述宽带移动接入网关与所述移动接入点之间、所述宽带移动接入网络控制器与所移动接入点之间的通信链路。

2.根据权利要求1所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述系统还包含：

认证服务器，用于通过所述宽带移动接入网络控制器处理用户接入认证请求、下发用户业务控制策略。

3.根据权利要求1或2所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述系统还包含：

网络管理服务器，用于提供人机界面，通过所述宽带移动接入网络控制器对所述宽带移动接入网系统设备管理和维护。

4.根据权利要求1所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，在所述宽带接入承载网中，控制面与承载面分离组网。

5.根据权利要求4所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述移动接入点与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面基于虚拟局域网进行组网。

6.根据权利要求4所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述移动接入点与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面通过所述宽带移动接入网关基于网际协议进行组网。

7.根据权利要求5或6所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，不同的所述移动接入点与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面相互分离组网。

8.根据权利要求4所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述宽带移动接入网关与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面基于所述虚拟局域网进行组网。

9.根据权利要求4所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述宽带移动接入网关与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面基于网际协议进行组网。

10.根据权利要求8或9所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，不同的所述宽带移动接入网关与所述宽带移动接入网络控制器之间的所述控制面相互分离组网。

11.根据权利要求4所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述移动接入点与所述宽带移动接入网关之间的所述承载面基于所述虚拟局域网进行组网。

12.根据权利要求11所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，不同的所述移动接入点与所述宽带移动接入网关之间的所述承载面相互分离组网。

13.根据权利要求11所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，属于不同的所述移动终端的所述承载面相互分离组网。

14.根据权利要求11所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，属于相同的所述移动终端的不同的所述承载面相互分离组网。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述空中无线接口符合国际电气电子工程师协会802.11标准、国际电气电子工程师协会802.15标准或国际电气电子工程师协会802.16标准。

16.根据权利要求1至4中任一项所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述移动接入点同时支持两个以上无线射频通道，支持两种以上空中无线接口，覆盖两个以上小区，重叠覆盖小区。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的宽带移动接入网系统，其特征在于，所述宽带接入承载网建在宽带固定接入网的基础上。

18.一种宽带移动接入网方法，用于权利要求1所述的宽带移动接入网，

其特征在于，包含以下步骤，

A移动接入点接入系统；

B宽带移动接入网络控制器与所述移动接入点建立关联，所述宽带移动接入网络控制器与宽带移动接入网关建立关联；

C系统向移动终端提供宽带移动接入服务。

19.根据权利要求18所述的宽带移动接入网方法，其特征在于，所述步骤A包含以下子步骤，

建立所述移动接入点与系统的物理连接；

建立所述移动接入点与系统其他实体的控制面和承载面连接。

20.根据权利要求18所述的宽带移动接入网方法，其特征在于，所述步骤B包含以下子步骤，

通过静态配置建立所述宽带移动接入网络控制器与所述宽带移动接入网关之间的关联；

通过静态配置或动态配置建立所述宽带移动接入网络控制器与所述移动接入点之间的关联。

21.根据权利要求18所述的宽带移动接入网方法，其特征在于，所述步骤C包含以下子步骤，

所述移动终端通过空中无线接口与所述移动接入点通信；

所述移动接入点通过所述宽带接入承载网接收网际协议业务数据；

所述宽带移动接入网关在所述宽带移动接入网络控制器控制下完成网际协议业务路由。

22.根据权利要求18所述的宽带移动接入网方法，其特征在于，所述移动终端与所述移动接入点之间通过空中无线接口通信，所述移动接入点与所述宽带移动接入网关之间通过虚拟局域网通信，通过所述移动接入点的桥接作用，所述移动终端与所述宽带接入网关之间建立网络层网际协议连接；

所述移动接入点与所述宽带移动接入网络控制器之间通过集中控制与管理协议通信，所述集中控制与管理协议由虚拟局域网通道承载；

所述宽带移动接入网关与所述宽带移动接入网络之间通过网关控制协议通信，所述网关控制协议由虚拟局域网通道承载。

23.根据权利要求22所述的宽带移动接入网方法，其特征在于，所述步骤C还包含以下子步骤，

所述移动终端接入所述移动接入点，通过用户身份认证；

所述宽带移动接入网络控制器通过所述集中控制与管理协议向所述移动接入点下发业务参数；

所述移动终端发起网际协议地址分配请求，由所述移动接入点转发到所述宽带移动接入网关；

所述宽带移动接入网络控制器通过所述网关控制协议向所述宽带移动接入网关下发承载建立参数；

所述宽带移动接入网关根据所述承载建立参数分配所述移动终端的网际协议地址。

24.根据权利要求18所述的宽带移动接入网方法，其特征在于，所述步骤C还包含以下子步骤：

当所述移动终端在不同无线信道间切换时，由所述宽带移动接入网络控制器统一处理所有媒体接入控制层切换相关的帧。

25.根据权利要求18所述的宽带移动接入网方法，其特征在于，所述步骤C还包含以下子步骤，

当所述移动终端在不同无线信道间切换时，所述移动接入点上报所述宽带移动接入网络控制器，由所述宽带移动接入网络控制器判断是否切换，并给返回接入控制策略信息。

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