CN1625275B - 地址获取方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在一个GPRS系统中，移动台获取一个IP网络地址的方法。该方法包括的步骤有：所述移动台生成一个链路标识符并经一条无线链路在一个网络地址请求中将它发送给一个网关，连同发送一个请求以检验该链路标识符是否是唯一的；所述网关接收到所述网络地址请求并检验该链路标识符是否是唯一的；所述网关用一个网络地址请求响应来响应，所述响应包括或者被确认是唯一的一个发送的链路标识符或者一个不同的唯一的链路标识符；所述网关将一个网络前缀发送给该移动台；该移动台将所述接口标识符和所述网络前缀组合起来从而生成IP网络地址。

Description

地址获取方法和设备
本申请是申请日为2001年1月15日、申请号为01806871.5、发明名称为“地址获取”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及地址获取。它特别是，但并不是专门地，涉及一个移动系统中的移动终端的地址获取。在一个实施方案中，它涉及一个通用分组无线电业务(GPRS)系统中的因特网地址的获取。
背景技术
当前在因特网中使用的通信协议被叫做IPv4(互联网协议版本4)。为了使一个节点能够在功能上与因特网互连，它需要一个地址。在I Pv4中使用的地址是32比特。该地址可以由一个服务器来指定。一些节点可以有存储在节点中的静态地址并且这样它们就不需要由一个服务器来指定一个地址。可替换地，一些IPv4节点可以使用一个叫做DHCP(动态主机配置协议)的协议，该协议中一个DHCP服务器指定预定的IP协议。
当一个IPv4节点经一个点到点的通信信道获得它的连接时，它典型地使用PPPv4(PPP版本4)。PPPv4已经被标准化以与32比特地址一起工作，这样IPv4和PPPv4就是兼容的并且地址可以在两者之间被协商。
由IPv4提供的地址的数量，即32比特提供的地址的数量，是有限的并且另一个互联网协议IPv6(互联网协议版本6)已经被提出。这个协议有128比特地址并且这样就提供了比IPv4的地址数多得多的地址数。一个IPv6地址典型地包括一个64比特网络前缀(或子网前缀)，后面跟着一个64比特接口标识符。
一个点到点协议，PPPv6，已经被设置成与IPv6一起工作。PPPv6能工作于64比特地址。在一个安排中，一个IPv6节点使用PPPv6来获得一个接口标识符，构造一个基于接口标识符的本地链路地址并且之后通过发送一个路由器请求并接收一个路由器公告来使用该本地链路地址确定它的全球IPv6地址。所述路由器公告提供实现全球IPv6地址所需要的子网前缀。
PPPv6和IPv6CP协议在IETF RFC 2472 1998年12月的“PPP上的IP版本6”(“IP version 6 over PPP”，IETF RFC 2472 December1998)中被描述。IPv6地址体系结构，特别是本地链路地址在IETF RFC 23731998年7月的“IP版本6寻址体系结构”(“IP version 6 AddressingArchitecture”，IETF RFC 2373，July 1998)中被描述。
在IPv6中支持两种类型的地址自动配置：无国家的(stateless)和有国家的(stateful)。这些要在下面被描述。
在无国家地址自动配置中，一个唯一的接口标识符被生成或被选中用于一个节点，它或者是作为一个随机的64比特号码或者是作为某个象接口硬件地址那样的静态参数的一个函数。之后该节点执行一个被称作“重复检测”的邻居发现程序。这是确保在同一个子网中没有其它节点正在使用同一个64比特接口标识符。在重复检测中的第一步是将一个组播分组发送到(局限在子网内)作为一个接口标识符函数得出的组播目的地址。该地址被组播来看看它是否能引出一个响应。如果有另一个节点拥有该接口标识符，那么它就会响应。在这种情况下，挑选另一个接口标识符并且重复执行所述程序，直到选中一个唯一的接口标识符。如果所述接口标识符对该子网来说是唯一的，那么就不会有具有一个完全相同的接口标识符的节点来响应，之后该节点可以获得一个子网前缀从而构造一个完整的IPv6地址。子网前缀由路由器作为路由器公告的一部分或者是对路由器请求的响应来通知。按照I ETF RFC 24621998年12月的“IPv6无国家地址自动配置”(“IPv6 Stateless AddressAutoconfiguration”，IETF RFC 2462 December 1998)，如果希望避免重复检测那么在地址指定过程期间在节点DupAddrDetectTransmits处的一个控制变量被设置成零，这样重复检测就不会发生了。
在有国家的自动配置中，节点从一个DHCP服务器处请求它的地址。因为DHCP服务器保存了被指定地址的记录，所以它就能够指定唯一的地址。所以，重复检测不是绝对需要的，尽管它可以存在。
移动通信系统已经发展，以便甚至当用户并不靠近一个固定的电话终端时也能够达到他们。随着在办公室中对多种数据传输业务使用的增长，不同的数据业务也被引入到移动通信系统中。便携式计算机使得用户无论移动到哪里都能够进行有效的数据处理。移动通信网进而又给用户提供一个有效的、到实际数据网的接入网用于移动数据的传输。移动数据传输被数字移动通信系统特别好的支持，例如泛欧移动通信系统GSM(全球移动通信系统)。
越来越希望移动终端能够使用因特网。通用分组无线电业务(GPRS)已被提出用于将IP连接提供给移动用户。
GPRS是GSM系统中的一项新业务，并且是在ETSI(欧洲电信标准协会)的GSM阶段2+标准化工作的目标之一。一个GPRS网络体系结构示于图-1。GPRS的运行环境包括一个或多个子网业务区，区域之间由一个GPRS骨干网互连。一个子网包括多个分组数据业务节点SN，在这个应用中被称作正服务GPRS支持节点SGSN，每一个节点与GSM移动通信网(典型地与基站系统)以这样一种方式相连：它能够经几个基站为移动数据终端提供分组业务，那就是小区。中间的移动通信网提供在支持节点和移动数据终端之间的分组交换数据传输。不同的子网进而又经GPRS网关支持节点GGSN连到一个外部数据网，例如连到一个公共交换数据网PSPDN。这样GPRS业务就能够提供移动数据终端和外部数据网之间的分组数据传输，此时GSM网充当一个接入网。
在GPRS系统中，分层的协议结构，已知为一个传输级和一个信令级，已经被定义用于传输用户信息和信令。一个传输级具有一个分层的协议结构提供用户信息的传输连同与之相关的数据传输的控制过程(例如流量控制、检错、纠错和差错恢复)。一个信令级包括用于控制和支持传输级功能的协议，例如控制到GPRS网的接入(连接和分离)并控制已建立的网络连接的寻路路径以便支持用户的移动性。图-2举例说明了一个移动数据终端MS和一个SGSN之间的GPRS系统的信令级。传输级的协议层与图-2中直到协议层SNDCP的那些协议层是相同的，在该层之上有一个MS和GGSN之间的GPRS骨干网协议(例如互联网协议IP)(而不是协议L3MM)。在图-2中举例说明的协议层是：
-第3层移动性管理(L3MM)支持移动性管理的功能，例如GPRS连接、GPRS分离、安全、路由更新、位置更新、一个PDP上下文(每一个上下文都用一个网络层业务接入点标识符(NSAPI)来编号)的激活、以及一个PDP上下文的去活。
-子网相关会聚协议(SNDCP)支持MS和SGSN之间的一个网络层协议数据单元(N-PDU)的传输。SNDCP层，例如，管理N-PDU的加密和压缩。
-逻辑链路控制(LLC)层提供一个可靠的逻辑链路。LLC独立于下面提到的无线接口协议。
-LLC中继；这个功能转发一个MS-BSS接口(Um)和一个BSS-SGSN接口(Gb)之间的LLC协议数据单元(PDU)。
-基站子系统GPRS协议(BSSSGP)：这个层传送一个BSS和一个SGSS之间的路由信息和与QoS相关的信息。
-帧中继，在Gb接口上使用。在SGSN和BSS之间建立一个半永久性的连接用于几个用户的LLC PDU的复用。
-无线链路控制(RLC)：这个层提供一条独立于无线电解决方案的可靠链路。
-媒体接入控制(MAC)：这一层控制与一个无线信道相关的接入信令(请求和授权)并控制将LLC帧映射进一个物理GSM信道。
LLC层的功能可以如下被描述：LLC层作用于参考体系结构中的RLC层之上并在MS和它的正服务SGSN之间建立一条逻辑链路。关于LCC的功能，最重要的要求是对LCC帧中继的一个可靠管理和对点到点和点到多点寻址的支持。
逻辑链路层的业务接入点(SAP)是一个点，其中LLC层给第3层协议(示于图-2的SNDCP层)提供业务。LLC层的链路用一个数据链路连接标识符(DLCI)来标识，所述标识符在每一个LLC帧中的地址字段中被传送。所述DLCI包括两个元素：业务接入点标识符(SAPI)和终端端点标识符(TEI)。所述TEI标识一个GPRS用户并且通常是一个临时的逻辑链路标识TLLI。该TEI还能是另一个用户的标识，例如是一个国际移动用户标识码IMSI，但是通常避免在无线通路上传输IMSI。当一个用户连接到一个GPRS网上时，在MS和SGSN之间建立一条逻辑链路。这样可以说MS有一个进行中的呼叫。这条逻辑链路在MS和SGSN之间有一个路由，用TLLI标识符来指示。这样TLLI就是一个临时的标识符，其中的SGSN来分配某一条逻辑链路以及IMSI。SGSN将TLLI发送给与一条逻辑链路的建立有关的MS，该TLLI在后面经这条逻辑链路进行的信令和数据的传输中作为一个标识符来使用。
经一条逻辑链路进行的数据传输如下面所解释地被实现。用一个SNDCP功能处理来自MS或要发送给MS的数据，并且该数据被发送给LLC层。LLC层将数据插入LLC帧的信息字段中。一个帧的地址字段包括例如一个TLLI。LLC层将数据转发给RLC，RLC删除不必要的信息并将数据分段成与MAC兼容的一个形式。MAC层激活无线电资源程序以便获得一个无线电业务通路用于传输。在无线电业务通路另一侧的一个对应的MAC单元接收该数据并将它向上转发到LLC层。最后，数据被从LLC层发送到SNDCP，在该层用户数据被完全恢复并被转发到下一个协议层。
GPRS系统已经基于IPv4被提出。这样一个系统典型地是基于移动台(MS)的，每一个移动台包括用户终端设备(TE)和一个移动终端(MT)。TE典型地包括一个PPP客户并且经PPPv4与MT中的一个PPP服务器通信。为了使TE能够在功能上与因特网相连，PPP客户典型地从PPP服务器请求一个IPv4地址。一旦接收到这个请求，MT就启动一个GPRS“激活PDP上下文”请求而不指定一个PDP地址(如果需要，则这之前将是一个GPRS附带请求)。这使得SGSN将一个“创建PDP上下文”请求发送给一个GGSN，它仍然带着一个空的PDP地址字段。GGSN选择一个IPv4地址作为PDP地址，并且将它在“创建PDP上下文响应”消息中返回给SGSN，SGSN在“激活PDP上下文接受”中将它发送给MT。于是PPP服务器在一个PPP配置确认消息中将这个IPv4地址发送给该TE。
也已经提出支持IPv6的GPRS系统。涉及这样一个系统的协议栈示于图-3。和在IPv4中的安排一样，一个GPRS移动台典型地包括用户终端设备(TE)和一个移动终端(MT)。在给GPRS移动台提供IPv6连接的情况下，目标是在TE和GGSN之间协商一个IPv6的128比特地址。应注意到TE可以是运行一个标准PC操作系统的一台标准计算机。同样，它也可以不是。TE和MT通过使用一个点到点协议例如PPPv6来通信。当运行于TE中的一个PPP客户启动与运行于MT上的一个PPP服务器的PPP建立时，地址获取程序启动。在PPP客户和PPP用户之间协商的一个地址被传送给GGSN/SGSN。
正如上面提到的，在IPv6的情况下，地址协商涉及要被实现的重复检测。所以，对于GPRS，这涉及经无线接口发送组播分组。尽管在传统有线网络中这不存在问题，但是在GPRS和其它无线系统的情况下，经无线接口的组播是不希望的。
尽管在传统的IPv6有线网络中已经提出将DupAddrDetectTransmits变量设置成零以便避免重复检测的发生(见上)，但是GPRS系统不一定控制TE，所以不能保证这是一个可用的选项。
除了重复检测外，基于组播分组的其它邻居发现程序也会发生。或者GGSN或TE IPv6栈可以在上下文中而不是在重复检测中发送邻居发现消息，例如试着找到在同一个子网中的另一个节点的第2层(L2)地址以便将一个分组发送给它。
发明内容
按照本发明的第一个方面，提供了一种在一个通信网内获取一个网络地址的方法，该方法包括的步骤有：
建立一个实体，该实体包括与一个子网内网络地址有关的信息；
在第一个节点和第二个节点之间创建一条链路，该链路具有子网内唯一的一个链路标识符；
基于所述链路标识符确定一个网络地址用于该第一个节点；
通过所述实体检验该确定的网络地址是否是唯一的；以及
如果该确定的网络地址是唯一的就接受该网络地址。
优选地，所述链路标识符是基于标识该节点之一的信息被静态生成。可替换地，它可以由其中一个节点随机生成。
优选地，该网络地址是从链路标识符和一个网络前缀得出的。优选地，所述网络前缀通过一个在该第一个和第二个节点之间自动发送的路由器公告来获得。可替换地，所述网络前缀可以通过一个在该第一个和第二个节点之间发送的路由器请求来获得。该路由器请求可以被发送到一个本地链路地址。优选地有多个网络前缀。优选地多个网络地址被创建用于一个或多个节点。
优选地第一个节点是一个移动台。优选地第二个节点是一个网关。它可以是一个GGSN。所述实体可以包括该第一个和第二个节点中的一个节点或这两个节点。
优选地，该实体包括的关于网络地址的信息可以是一个子网内链路标识符或网络地址的列表。在这样一个实施方案中，该实体可以包括一个网关，例如一个GGSN。在这种情况下，所述列表可以被包含在网关内或可以由网关来访问。该列表可以包括先前已经被指配给节点的链路标识符或者可以包括唯一的且先前没有被指定的链路标识符。在另一个实施方案中，该实体是一个移动台。在这种情况下，关于网络地址的信息可以是：移动台具有一个标识符，可以用于创建一个唯一的网络地址。这个信息可以指示(隐含地)其它移动台具有不同的标识符，可以用于创建不同的网络地址。
在本发明的一个实施方案中，其中该实体是一个网关，唯一性的检验可以由网关通过参考列表或从中选择来实现，所述列表是先前被指定的链路标识符的列表或网络地址的列表或链路标识符的列表。优选地唯一性的检验可以由网关通过参考一个路由表来实现。可替换地，该网关可以参考一个相邻高速缓存器。优选地路由表或该相邻高速缓存器被合并到网关中。在另一个实施方案中，唯一性的检验可以由网关通过参考一个还没有被指定的预定的网络地址的列表或从中选择来实现。可替换地，如果该实体是一个移动终端，那么唯一性的检验可以由该移动终端通过参考与它包含的网络地址有关的信息并确定它有一个可用于创建唯一的网络地址的链路标识符来实现。
优选地该链路标识符在该第一个和第二个节点之间从一个发送方被传送给一个接收方。
接收方可以不检验发送的链路标识符的唯一性，但是改而生成一个不同的链路标识符，该标识符被检验唯一性。如果所述链路标识符不唯一，那么接收方可以自己选择一个唯一的接口标识符，将它发送给发送方。
优选地链路是一个将第一个节点和第二个节点相连的专用通路。该链路可以专门地连接第一个节点和第二个节点。该链路可以是一个上下文例如一个PDP上下文。
优选地通信网包括多个子网。
优选地通信网是一个GPRS系统。该通信网可以基于IPv6。在这种情况下，网络地址是一个IPv6地址。
按照本发明的第二个方面，提供了一个通信网包括：
一个子网；
一个第一个节点和一个第二个节点；
一个实体，该实体包括与子网内网络地址有关的信息，所述实体能够在第一个节点和第二个节点之间创建一条链路，该链路具有子网内唯一的一个链路标识符，并且所述实体能够基于所述链路标识符确定一个网络地址用于该第一个节点；
其中该实体能够检验该确定的网络地址是否是唯一的以及如果该确定的网络地址是唯一的就接受该网络地址。
按照本发明的第三个方面，提供了一个移动终端与本发明第二个方面的通信网一起工作。
按照本发明的第四个方面，提供了一个计算机程序产品包括一个计算机可读媒体，其上具有：
计算机可执行代码装置以建立一个实体，该实体包括与一个子网内的网络地址有关的信息；
计算机可执行代码装置以在第一个节点和第二个节点之间创建一条链路，该链路具有子网内唯一的一个链路标识符；
计算机可执行代码装置以基于所述链路标识符确定一个网络地址用于该第一个节点；
计算机可执行代码装置以使得该实体能够检验所确定的网络地址是否是唯一的；以及
计算机可执行代码装置以在该确定的网络地址是唯一的情况下接受该网络地址。
按照本发明的第五个方面，提供了一种在GPRS系统中一个节点获取一个IP网络地址的方法，该方法包括的步骤有：
所述节点经一条无线链路将一个网络地址请求发送给一个网关来请求一个唯一的接口标识符；
所述网关接收该请求并确定一个唯一的接口标识符；
所述网关向该节点确认该接口标识符是唯一的；
所述节点采用该接口标识符；
所述网关将一个网络前缀发送给该节点；并且
所述节点将该接口标识符和所述网络前缀组合起来从而产生IP网络地址。
优选地所述节点生成一个接口标识符并将它在网络地址请求中发送。优选地所述网关检验该发送的接口标识符是否是唯一的。
按照本发明的第六个方面，提供了一种在GPRS系统中一个节点获取一个IP网络地址的方法，该方法包括的步骤有：
所述节点经一条无线链路将一个网络地址请求发送给一个网关来请求一个唯一的接口标识符；
所述网关接收该请求；
所述网关将一个响应发送给该节点；
所述节点创建它自己的接口标识符；
所述网关将一个网络前缀发送给该节点；并且
所述节点将该接口标识符和所述网络前缀组合起来从而产生IP网络地址。
优选地所述节点选择一个接口标识符并将它连同网络地址请求发送给所述网关。可替换地，该节点不选择一个接口标识符并且发送不带有这样一个标识符的网络地址。优选地由网关发送的、对网络地址请求的响应不包括一个接口标识符。缺少标识符可以向节点指示它应该选择它自己的接口标识符。该节点可以将它创建的接口标识符发送给网关以便让网关确定它是否是唯一的。
优选地网络地址请求是一个上下文激活请求。优选地接口标识符是一个PDP上下文。优选地接口标识符标识节点的通信链路。它可以标识与一个移动终端相连的终端设备，例如一台计算机。该终端设备可以在一个PPPv6连接的末端。
优选地所述方法涉及节点和一个PPP服务器之间的协商。所述PPP服务器可以设置在一个移动终端内。节点和移动终端可以是链接在一起的独立的单元。可替换地它们可以包括一个集成单元。
优选地所述网关扮演一个代理的角色并截取对唯一的接口标识符的请求或任何其它的邻居请求，并且之后通过参考它维护的一个路由表或相邻高速缓存器来检验接口标识符是否是唯一的。结果是组播分组的发送可被避免。
按照本发明的第七个方面，提供了一个按照本发明的第一、第五或第六个方面的方法运行的通信系统，包括按照本发明第二个方面或按照本发明第四个方面的计算机程序运行的一个通信网。
优选地它是一个实现上下文(隧道)概念的系统。它可以是一个GPRS系统。它可以是一个第三代系统例如UMTS或CDMA。
按照本发明的第八个方面，提供了一个按照本发明的第一、第二或第三个方面的方法运行的移动终端。
优选地所述移动终端是一个GPRS移动终端。它可以在一个第三代系统例如UMTS或CDMA中使用。
按照本发明的第九个方面，提供了一种在蜂窝电话系统中一个节点获取一个IP网络地址的方法，该方法包括的步骤有：
所述节点经一条无线链路将一个上下文请求消息发送给一个网关，所述消息包含一个唯一的接口标识符要基于的信息；
所述网关接收该上下文请求消息并确定唯一的接口标识符；
所述网关将包含至少一个网络前缀的上下文接受消息发送给该节点；
所述节点采用该接口标识符；并且
所述节点将该接口标识符和所述网络前缀组合起来从而产生IP网络地址。
附图说明
本发明现在只通过例子，参考附图来被描述，其中：
图-1示出一个GPRS系统；
图-2示出在图-1的系统中涉及的协议栈；
图-3示出另一组协议栈；
图-4示出一种地址获取方法；
图-5示出另一种地址获取方法；
图-6示出一个流程图用于显示图-4和图-5中的方法的操作；
图-7示出按照本发明另一个实施方案的一个地址获取方法；以及
图-8示出一个移动终端。
具体实施方式
图-1到图-3在上面已被描述。
本发明与一个节点的一个地址获取有关，该节点位于一个按照IPv6运行的通信系统内的一个子网中。
按照本发明的一个协议现在将被描述。一个移动台请求一个IPv6地址。该移动台或者从静态配置的信息中获得一个PDP地址(接口标识符)或者随机生成它。这种静态配置的信息有几个可能的来源。它可以是它的硬件接口的IEEE EUI-64标识符(正如在IETF RFC 2373 1998年7月的“IP版本6寻址体系结构”(“IP Version 6 AddressingArchitecture”，IETF RFC 2373，July 1998)中所指定的)或者是基于移动台内的静态信息的GPRS隧道协议(GTP)隧道ID(TID)。可替换地，该接口标识符可以从一个涉及PDP上下文的NSAPI和移动台的一个唯一标识符(例如国际移动用户标识码(IMSI)，移动台综合业务数字网(MSISDN)号码或国际移动台设备标识码(IMEI))的组合中获得。通过将NSAPI和移动台的一个唯一标识符组合起来，这意味着一个移动台可以有多个不同的接口标识符。如果该接口标识符从移动台和GGSN已经知道的静态信息中被确定性地选中，那么在地址获取阶段就不必传送这个信息。
随机选择的接口标识符是优选的，因为从静态信息中确定性地获得的接口标识符会导致IPv6地址是可链接的。由于一个移动台使用的源I Pv6地址对它在通信途中全部的通信者和全部的路由器是可见的，所以这会导致保密性的丧失。尽管对许多移动用户来说高保密并不是一个关心的问题，但是在某些环境下它可能是希望的。所以，可以作为操作的一个默认模式，通过使用标准接入点名称来获得随机产生的接口标识符，而通过使用特定的接入点名称来获得确定性得到的接口标识符。这将在下面描述。
一旦移动台获得了它的接口标识符，它就将一个激活的PDP上下文请求发送给一个SGSN。如果该接口标识符被确定性地选择，那么PDP地址字段就为空，并且一个特定的接入点名称被用于标识用户寻找的接入类型，在这种情况下它是被用于通知GGSN应怎样获得接口标识符。还有，使用特定的接入点名称意味着它不必在协议消息中传送接口标识符。
取决于接口标识符是怎样被生成的，一个激活的PDP上下文请求被发送给一个SGSN，该请求包含或者接口标识符或者一个指示接口标识符可以怎样被获得的特定的接入点名称。之后SGSN将一个创建PDP上下文请求发送给GGSN。在GGSN处，PDP地址或者被接收或者被生成，并且之后它被对照于保存在GGSN内的一个已经被指配的地址的列表来被检验。如果它还没有被指配，那么在GGSN中它被指定给那个移动台。应注意到由于接口标识符是在GGSN内被检验，所以就不必要将它发送给其它移动台来检验它是否是一个唯一的地址或是否有完全相同的地址存在。GGSN通过将一个包含PDP地址的创建PDP上下文响应发送给SGSN来响应PDP上下文请求。创建PDP上下文响应被SGSN接收到，并且之后又作为一个包含PDP地址的激活PDP上下文接受被发送给移动台。移动台接收到该PDP地址并采用它作为自己的接口标识符。之后移动终端接收到一个来自GGSN的、包含一个在GGSN中配置的网络前缀的路由器公告。此后该移动台将PDP地址和网络前缀组合起来从而生成IPv6地址。GGSN以一个相应的方式创建所述移动台的IPv6地址的一个记录，并且在它的路由表中包括一个条目，指示这个地址和PDP上下文之间的对应关系，这样消息就可以被发送给正确的移动台。路由器公告或者由GGSN周期性地发送或者响应移动台的一个特定请求来发送。
在将PDP地址发送给GGSN之前，SGSN可以对照一个符合UMTS23.060的归属位置寄存器(HLR)来检验它。这样做的原因是检验移动台请求的PDP地址确实是被允许给那个移动台的。然而，由于本发明有一个单独的PDP地址的唯一性的检验，所以用HLR进行这样一个交叉检验是不必要的。
现在将参考图-4来更详细地描述按照本发明的一个方法，该方法使用一个基于示于图-3中的协议栈安排的移动台。
图-4描述了用于地址获取的一个特定协议，该协议涉及一个移动台，所述移动台包括一个移动终端MT和终端设备TE.图-4示出了在TE、MT、SGSN和GGSN之间传递的命令。GGSN扮演一个路由器的角色用于一个IPv6子网，其中它连接两个或多个子网并将起源于一个子网的分组前向传输到另一个子网。一个子网是一组具有一个直接物理链路的节点。同一个GGSN可以扮演一个路由器的角色用于独立的子网。移动台被指定给属于这个子网的地址。
现在将参考图-3和图-4描述该协议。
步骤1
TE启动一个带有接口标识符选项的IPv6CP配置请求消息。该接口标识符选项包含由TE选择的64比特暂定的接口标识符。在这种情况下，接口标识符是随机确定的。然而，它可以象上面提到的那样被静态地确定，在这种情况下，一个特定的接入点名称将被使用。
步骤2
在这个步骤中，该协议是GPRS中的PDP上下文激活。MT通过将TE发送的接口标识符附加于本地链路前缀(FE80::/64)来构成一个本地链路地址。尽管本地链路地址与任何其它的IPv6地址类似，但是它只能在一条链路中使用，即在一个子网内使用。MT将一个“激活PDP上下文请求”发送给SGSN，在PDP地址字段中带有这个本地链路地址从而在GGSN中激活一个新的PDP上下文。SGSN在一个“创建PDP上下文请求”中将该本地链路标识符转发给GGSN。
步骤3
GGSN检验对于那个子网的本地链路地址是否是唯一的。要做到这点，GGSN要检验来看一看这个本地链路地址是否已经出现在存储于HLR内的PDP上下文列表中。如果GGSN确定该本地链路地址是唯一的，那么GGSN就创建一个GTP隧道和对应于这个本地链路地址的PDP上下文。隧道是以一种类型分组来传送另外一种类型分组的方法，例如在一个GTP分组内的一个IPv6分组。GPRS定义了一个单个的协议(GTP)，这样任何类型的数据分组协议都可以经同一个物理骨干网来传送。GGSN决定移动台将被指定给哪一个IPv6子网。当然，如果GGSN只管理一个I Pv6子网，那么移动台将被指定给这个子网。GGSN还通过将选定子网的各个网络前缀和从移动台本地链路地址中提取出来的移动台接口标识符组合起来，从而构造所有可能的IPv6地址用于移动台。可以有多个前缀。每一个前缀指示一条到达这个子网的路由用于一个外部通信方发送的一个分组。一个子网可以有多个前缀，这样在那个子网中的节点就有多个被寻址的方式，每一个方式对应一条不同的路由。
GGSN例如在它的路由表中进行了适当的局部修改，这样任何经过它本身和进入子网并且预定到一个特定节点的分组将被指引到正确的GTP隧道。之后GGSN将一个肯定的“创建PDP上下文响应”发送给SGSN，该SGSN在一个“激活PDP上下文接受”消息中将它转发给MT。
在GPRS中，所有连接到同一个GGSN的移动节点可以被放在同一个子网中。重复检测非常昂贵。然而，按照本发明，因为GGSN涉及所有的地址指定，所以GGSN被用于确保没有重复。这样，万一出现一个重复，子网组播就通过由GGSN扮演一个代理，截取重复检测的请求并答复它们，来被避免。GGSN还能够截取其它种的邻居请求。
尽管PPPv6RFC建议一个PPP客户不需要执行重复地址检测，但这不是强制性的。所以本发明涉及一个节点试图进行重复检测的情况。在任何情况下，因为节点可以试图实现邻居发现，所以本发明也涉及到这些事情。在一个实施方案中，GGSN对于邻居发现消息扮演一个代理的角色，这是通过截取所有的邻居发现消息(该消息带有一个目的地址，所述目的地址符合按照IETF RFC 2373“IP版本6寻址体系结构”的请求节点的组播前缀FF02::1:FF00:0000/104)、检验在该消息中是否已经有一个带有目标地址的被激活的PDP上下文、并发送一个适当的答复来进行的。在另一个实施方案中，GGSN截取邻居发现消息并使用单播将它们只发送给预定的接收方而不是发送给整个子网。
GGSN IPv6栈是否试图为一个移动节点实现邻居发现是依赖于它怎样将分组路由进GTP隧道的。在本发明中，两个可替换的方案被提出。在第一个实施方案中，每一个GTP隧道在路由表中有一个单独的条目，所述条目有一个对应的完整的IPv6地址条目。所以当有一个指定到移动节点的输入分组时，GGSN IPv6栈就不试图为一个移动节点实现邻居发现，因为GGSN能够参考它的路由表来确定这样一个节点是否存在。在第二个实施方案中，路由表不包含这个信息，所以在IPv6栈中前向传输码来检验它的相邻高速缓存器，以看一看是否已经存在一个目的地址的条目。如果没有这样一个条目存在，那么IPv6栈就实现邻居发现。在本发明中，优选地通过无论何时一个PDP上下文被激活都在相邻高速缓存器中插入条目，来阻止GGSN经无线接口启动的邻居发现消息，并且当所述上下文被去活时删除这些条目。这些条目被提供足够长的使用期限以便当PDP上下文仍然活动时它们不会超时。
步骤4
MT用一个带有接口标识符选项的IPV6CP配置-确认来答复，该选项包含与步骤1中相同的64比特标识符。
步骤5
TE根据这个接口标识符生成本地链路地址并将它指定给该接口。之后它经这个接口发送一个IPv6路由器请求消息。在另一个实施方案中，路由器公告在PDP上下文被创建后立即被自动发送。
步骤6
GGSN用一个列举了它对于选定子网的所有网络前缀的IPv6路由器公告消息来答复。TE通过将该接口标识符附加到这些网络前缀上来构成它的IPv6地址，并将得出的地址指定给同一个接口。
如果GGSN确定本地链路地址不是唯一的，它就拒绝“创建PDP上下文请求”。在这种情况下，MT重新发送带有一个空的PDP地址字段的“激活PDP上下文请求”。现在GGSN选择一个IPv6地址并用“创建PDP上下文响应”来返回它。这使得MT用一个在步骤4中的IPV6CP配置-不确认来答复，它带有一个接口标识符选项，包含从GGSN选择的地址中提取出来的64比特标识符。之后TE重新发送一个带有这个64比特标识符的IPV6CP配置请求消息，该消息能够在本地被MT上的PPPv6服务器接受而不涉及GGGSN。
如果接口标识符被静态确定，那么MT就可能使用这个信息将正确的PPPv6响应发送给TE。GGSN可以使用相同的信息做本地设置更改(这样输入分组就被正确地寻路到TE)。
现在将要描述现有的协议变体。在这些变体中，前述协议的许多特征仍然相同，例如GGSN处理本地链路地址和改变它的路由表或改变它的相邻高速缓存器的方式(在步骤3中被描述)。
在第一个变体中，移动台以上面描述的其中一种方式生成一个PDP地址(接口标识符)并且它在一个激活PDP上下文请求中被发送给SGSN。然而，在这个变体中，GGSN有一个本地策略就是接口标识符必须由那个GGSN来选择。这是因为特定的GGSN可能由一个不同的运营商来运行。所以GGSN不使用由移动台生成的一个PDP地址，因此当GGSN接收到这样一个PDP地址时，它就生成一个更换PDP地址。以这种方式GGSN能够容易地检验它自生成的更换PDP地址是唯一的。事实上，这可以是更换PDP地址由GGSN来选择的依据。所以，这个更换PDP地址在GGSN中被指定给那个移动台。GGSN通过将一个包含更换PDP地址的创建PDP上下文响应发送给SGSN来响应PDP上下文请求。该创建PDP上下文响应被SGSN接收到，之后作为一个包含更换PDP地址的激活PDP上下文接受被发送给移动台。移动台接收到所述更换PDP地址并采用它作为自己的接口标识符。之后移动终端接收到如上面描述的来自GGSN的一个路由器公告并创建IPv6地址。
在本发明的一个实施方案中，其中第一个变体供图-3中的安排使用，在上面描述的涉及图-4的地址获取协议被修改。由此参考图-5来描述该得到的协议。
在第二个变体中，移动台不生成一个PDP地址(接口标识符)，而是仅仅将一个不包含PDP地址的激活PDP上下文请求发送给一个SGSN。之后SGSN将一个创建PDP上下文请求发送给一个GGSN。在GGSN处，没有PDP地址被接收到，所以GGSN可以容易地生成一个唯一的PDP地址并在GGSN中将它指定给那个移动台。既然激活PDP上下文请求不包含一个PDP地址，那么就不需要对照一个HLR来实现一个检验。GGSN通过将一个包含唯一的PDP地址的创建PDP上下文响应发送给SGSN来响应PDP上下文请求。创建PDP上下文响应被SGSN接收到，之后作为一个包含唯一PDP地址的激活PDP上下文接受被发送给移动台。移动台接收到该PDP地址并采用它作为自己的本地链路地址。之后如上面所描述的那样移动终端接收到来自GGSN的一个路由器公告并生成IPv6地址。
第三个变体类似于第二个变体，其中移动台初始不生成一个PDP地址(接口标识符)，所以它发送一个“空的”激活PDP上下文请求。然而，与其GGSN生成一个唯一的PDP地址，倒不如GGSN不这样做而是仅仅通过发送一个“空的”创建PDP上下文响应来响应“空的”PDP上下文请求。“空的”创建PDP上下文响应被SGSN接收到，之后作为一个“空的”激活PDP上下文接受被发送给移动台。移动台接收到所述“空的”激活PDP上下文接受并通过上面描述的两种方法之一来生成它自己的PDP地址(接口标识符)。之后该接口标识符可以被检验唯一性。假定该接口标识符是唯一的，那么移动台就采用这个PDP地址作为它的接口标识符。之后如上面所描述的那样移动台接收到来自GGSN的一个路由器公告并生成IPv6地址。
前述的实施方案和变体是无国家的地址自动配置，其中移动台的一部分生成它自己的地址，那就是接口标识符。然而，在一个包括MT和TE的移动台的实施方案中，即使TE可以生成一个接口标识符并将它发送给MT，MT也可能丢弃该接口标识符，因为MT知道该标识符不应被发送。实际上，在这样一个实施方案中，TE的IPv6栈(或者在其它实施方案中无论哪一个部分选择接口标识符)相信它选择了接口标识符。
如果系统具有有国家的地址自动配置，那么过程运行就不同了。在这种情况下，TE初始不必知道是这种情况，因为自动配置是在GGSN处控制。接收到创建PDP上下文请求时，GGSN并不确保PDP地址IDM是唯一的，因为真正的PDP地址IDM将在后面作为一个DHCP请求的结果被选择。GGSN将一个创建PDP上下文响应发送回SSGN，SSGN将一个激活PDP上下文接受发送给MT。MT将一个IPv6CP配置确认发送给TE。在此时，TE不知道需要的是一个DHCP请求，所以它将FE80::IDM指定给接口。与早先的过程一样，之后TE将一个IPv6路由器请求发送给GGSN。GGSN通过发回一个IPv6路由器公告来响应TE本地链路地址。然而，路由器公告使M标志字段被设置，来向TE指示它需要从一个DHCP服务器处获得它的地址。所以，TE通过IPv6将一个DHCP请求发送给GGSN并且DHCP服务器构成一个完整的IPv6地址或如所需要那么多的IPv6地址，并且GGSN修改它的路由配置。IPv6地址被发送给移动台(IPv6上的DHCP)。
应注意到在这个实施方案中，DHCP服务器是GGSN的一部分。在这种情况下DHCP服务器是受控的，这样当有一个对PDP上下文地址的请求时，DHCP服务器就生成一个完整的IPv6地址或多个完整的IPv6地址，并且之后修改它的路由表使得被选中的完整的IPv6地址或多个地址被映射进对应的GTP隧道上。可替换地，GGSN控制和修改它的相邻高速缓存器。
尽管在使用一个DHCP服务器的情况下不是绝对必需要有邻居发现，但是可以优选地包括它，因为TE可能与GPRS系统相连并可能发送用于邻居发现的请求。
图-4和图-5的过程在图-6中以流程图的形式被示出。
在本发明的另一个实施方案中，某些“路由器”功能可以在移动终端(MT)内被实现。这个实施方案减少了经无线接口的信号或命令的数量，使得只有一个双向握手。按照本发明的这个实现的一种方法被示于图-7。
与前述实施方案一样，一个全球唯一的接口标识符根据三个唯一的号码IMEI、IMSI或MSISDN和NSAPI之一构成。
接口标识符将经无线接口被发送，且因为MSISDN通常是众所周知的，所以使用它是优选的。IMEI和IMSI在GPRS系统以外通常不是众所周知的。使用MSISDN的一个额外的优点是GGSN可以将它转换成GTP TID(它是IMSI和NSAPI的一个结合)而不需要额外的信令。GGSN从其它信号中知道IMSI和MSISDN，但是不知道IMEI。SSGN知道所有这三个。
接口标识符将经无线接口被发送，并且因为MSISDN通常是众所周知的，所以使用它是优选的。IMEI和IMSI通常并不是众所周知。使用MSISDN的一个额外的优点是MSISDN和NSAPI的组合已经在GGSN内用作GTP TID，且因此它对于该SGSN是可用的且该GGSN不需要额外的信令。GGSN从其它信号中知道MSISDN但是不知道IMEI。SSGN知道MSISDN和IMEI。
MSISDN是一个15位十进制号码。接口标识符可以用64比特来编码如：0...1:00(以备将来使用)，2...5:NSAPI，6...7:10(“全球唯一的”“单个节点”地址)，8...9:00(以备将来使用)，10.63:MSISDN(以二进制格式)。比特6和7是“特殊”的比特，它们被用于指示地址是否是全球唯一的(比特6＝1)以及它是否属于一个单个节点(比特7＝0)。这种编码方案给将来更长的MSISDN和NSAPI字段提供空间。应注意到在TE中的PPP客户不需要执行重复地址的检测，因为该“全球唯一的”比特6指示这是不必要的。
现在特别地参考图-7，PPP地址协商只发生在TE和MT之间，所以与这件事相关的消息不需要经无线接口被发送出去。经无线接口被发送的消息用于上下文激活，那就是创建PDP上下文和PDP上下文接受。MS ISDN和NSAPI信息可以在创建PDP上下文消息中被发送。网络前缀(或一个网络前缀的列表)可以作为一个选项被嵌入PDP上下文接受消息中。
用于鉴权目的的半径协商发生在创建PDP上下文和PCP上下文接受消息的传输之间。一旦上下文已经被激活，IP管道就打开。
消息的定时并不受限，并且唯一的因果相关性是一个路由器公告必须等待直到PCP上下文已经被接受而一个PDP上下文接受消息被接收到，这样路由器公告才能够接收到需要的配置参数，例如用于移动IP的路由器配置和本地代理。路由器公告实际上可被包含在PCP上下文接受消息内。GGSN以与TE同样的方式从网络前缀和MSISDN及NSAPI信息中生成IPv6地址。所以甚至有可能在TE将最终的IPv6地址配置给它自己的接口之前GGSN就可在鉴权消息中使用该Ipv6地址。
在经无线接口的握手中，使用如用于GPRS的IPv4建立的同样的选项。
在本发明的这个实施方案中，因为不需要邻居发现(邻居请求)消息，所以如果它们使用一个本地链路地址且因此它们不需要经无线接口从MT被发送给GGSN，那么MT就可以默默地丢弃它们。
既然NSAPI出现在每一个接口标识符中，那么一个单个MT可以同时支持几个独立的IP会话，其中每一个会话使用一个NSAPI。如果MT有几个连接器，每一IP地址一个连接器，那么NSAPI就代表连接器的地址。所以，几个设备可以同时使用同一个MT(每个连接器一个NSAPI)。
为了实现推业务，需要知道用于一个特定推业务的目的地址。当目的地址通过使用MSISDN被生成时，它是可预测的，这意味着一个PDP上下文可以从因特网侧被打开(NRPCA)。然而，因为NSAPI默认地是不可预测的，所以提供两种方式以实现一个推业务：
(i)使用一个用于推业务的标准NSAPI值。在这种情况下，MT是用于推业务的真正目标。如果有几个设备与MT相连，那么只有一个对应于标准NSAPI值的设备将接收推业务.
(ii)将一个非零值用于在接口标识符中未使用的比特(见上)。在这种情况下，要一直到MT配置来决定哪一个设备接收推业务。当一个推业务被预订时该配置被设置。在这个替换方案中，GGSN仍然必须使用一个真正的NSAPI值以将IPv6地址映射进一个GTP隧道中。默认的NSAPI和比特的使用被对应起来。
在这两种情况中，用户可以从MT侧打开一个真正的PDP上下文。GGSN不应该打开一个PDP上下文用于从因特网侧到达接入点的任何分组。最好是将一个通知发送给MT，并且让它决定它是否想要启动该上下文以接收分组。
本发明的这个实施方案的一个重要方面是MT模拟一个路由器并实现下面的功能：
(i)它基于它从GGSN/AP中得到的网络前缀发送一个路由器请求。
(ii)如果它们使用一个本地链路地址它就撤销邻居请求。
(iii)它用一个路由器公告来响应本地链路路由器请求。
本发明的这个实施方案使得标准PPP实现能够在TE中使用，且因此不需要操纵它的计数器.
图-8示出在图-1的GPRS系统以及前述的实施方案和方法中使用的一个移动台MS的一个实施方案。该移动台MS包括一个中央处理单元(CPU)70、一个收发信机72、一个用于存储移动台的GPRS相关信息的存储器74、一个协议栈76以控制与GPRS系统的通信、一个显示器78和一个用于移动台的电话相关功能的存储器79。在进行电话呼叫中的收发信机72的操作没有被描述，因为这涉及移动台MS的传统电话领域。CPU 70控制其它单元的操作。
上面描述的方法可以适用于一个并不包括终端设备和移动终端，而是仅包括一个集成单元的移动台。在这个实施方案中，PPPv6不需要在移动台内被使用。
本发明不受限于PPPv6的使用。存在其它的点到点协议例如SLIP(串行线路IP)。在局域网内的IPv4节点使用其它的第二层(L2)协议例如“以太网”或“令牌环”。此外，如上面提到的，在某些实施方案中，如果使用一个不具有分离的MT和TE的集成移动台，那么就不需要一个点到点协议。
本发明特定的实现和实施方案已经被描述。对于一个本领域的技术人员来说很清楚，本发明不受限于上面给出的实施方案的细节，而是能够通过使用等效的设备在其它的实施方案中被实现而不背离本发明的特征。本发明的范围只受所附的专利权利要求的限制。

Claims (29)

1.一种在一个通信网内获取一个网络地址的方法，该方法包括的步骤有：
建立一个实体，该实体包括与一个子网内网络地址有关的信息；
从第一节点发送不带有接口标识符的网络地址请求到第二节点；
在第一节点和第二节点之间创建一条链路，该链路具有一个在子网内唯一的链路标识符；
基于所述链路标识符确定一个网络地址用于该第一节点；
通过所述实体检验该确定的网络地址是否是唯一的；以及
如果该确定的网络地址是唯一的就接受该网络地址，且如果该确定的网络地址不是唯一的就不接受该网络地址。
2.按照权利要求1的方法，其中所述链路标识符基于标识其中一个节点的信息被静态生成。
3.按照权利要求1的方法，其中所述链路标识符由其中一个节点随机生成。
4.按照权利要求1的方法，其中与网络地址有关的信息是该子网内链路标识符或网络地址的一个列表。
5.按照权利要求4的方法，其中所述列表包括先前已经被指定给各节点的链路标识符。
6.按照权利要求5的方法，其中唯一性的检验通过由该实体参考先前被指定的链路标识符或网络地址的列表来实现。
7.按照权利要求6的方法，其中唯一性的检验通过由该实体参考一张路由表来实现。
8.按照权利要求6的方法，其中唯一性的检验通过由该实体参考一个相邻高速缓存器来实现。
9.按照权利要求4的方法，其中所述列表包括唯一的并且先前还没有被指定的链路标识符。
10.按照权利要求9的方法，其中唯一性的检验通过由网关从还没有被指定的链路标识符或网络地址的列表中选择一个链路标识符或一个网络地址来实现。
11.按照权利要求1的方法，其中所述信息是该实体具有一个可用于创建一个唯一的网络地址的标识符。
12.按照权利要求11的方法，其中唯一性的检验通过由该实体参考它包含的与网络地址有关的信息并确定它具有一个可用于创建一个唯一的网络地址的链路标识符来实现。
13.按照权利要求1的方法，其中所述链路标识符在第一和第二节点之间从一个发送方被传送给一个接收方。
14.按照权利要求13的方法，其中所述链路标识符的接收方丢弃它并生成一个不同的链路标识符，该链路标识符被检验唯一性。
15.按照权利要求13的方法，其中如果所述链路标识符不是唯一的，那么接收方就选择一个唯一的链路标识符，它将该链路标识符发送给发送方。
16.按照权利要求1的方法，其中所述网络地址从所述链路标识符和一个网络前缀中获得。
17.按照权利要求16的方法，其中所述网络前缀通过在第一和第二节点之间发送的一个路由器请求来获得。
18.按照权利要求16的方法，其中所述网络前缀通过在第一和第二节点之间自动发送的一个路由器公告来获得。
19.按照权利要求16的方法，其中有多个网络前缀用于为一个节点创建多个网络地址。
20.按照权利要求1的方法，其中所述通信网包括多个子网。
21.按照权利要求1的方法，其中第一节点是一个移动台。
22.按照权利要求1的方法，其中第二节点是一个网关。
23.按照权利要求1的方法，其中所述通信网是一个GPRS系统。
24.按照权利要求1的方法，其中所述链路是一个PDP上下文。
25.按照权利要求1的方法，其中所述网络地址是一个IPv6地址。
26.按照权利要求1的方法，其中所述链路是一个移动分组数据连接。
27.一种通信网包括：
一个子网；
一个第一节点和一个第二节点，该第一节点能够发送不带有接口标识符的网络地址请求到该第二节点；
一个实体，该实体包括与子网内网络地址有关的信息，所述实体能够在第一节点和第二节点之间创建一条链路，该链路具有一个在子网内唯一的链路标识符，并且所述实体能够基于所述链路标识符确定一个网络地址用于该第一节点；
其中该实体能够检验该确定的网络地址是否是唯一的以及如果该确定的网络地址是唯一的就能够接受该网络地址，且如果该确定的网络地址不是唯一的就不接受该网络地址。
28.一种节点在通信系统中获取一个网络地址的方法，该方法包括的步骤有：
该节点发送网络地址请求到网关以请求一个唯一的接口标识符，其中所述网络地址请求不包含接口标识符；
该节点从所述网关接收一个唯一的接口标识符；
该节点采用该接口标识符；
该节点从所述网关接收一个网络前缀；以及
该节点把该接口标识符和该网络前缀组合起来以产生所述网络地址。
29.一种网关在通信系统中指定一个网络地址的方法，该方法包括的步骤有：
该网关从一个节点接收请求一个唯一的接口标识符的网络地址请求，其中所述网络地址请求不包含接口标识符；
该网关发送一个唯一的接口标识符到所述节点以供该节点采用；以及
该网关发送一个网络前缀到所述节点，以使该节点能够把该接口标识符和该网络前缀组合起来而产生所述网络地址。
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