протокол для определения оптимальных целевых маршрутизаторов доступа для плавной передачи обслуживания на уровне интернет-протокола

Формула изобретения

1. Способ определения целевых маршрутизаторов доступа в мобильной среде сети Интернет (мобильной Интернет-среде) для получения возможности плавного переключения каналов связи для мобильного терминала в соответствии с Интернет-протоколом между маршрутизаторами доступа, содержащий следующие этапы:

(1) обнаруживают географическое соседство маршрутизаторов доступа посредством передачи идентификатора, обозначающего первый маршрутизатор доступа, из первого маршрутизатора доступа через мобильный терминал во второй маршрутизатор доступа;

(2) получают информацию о характеристиках второго маршрутизатора доступа первым маршрутизатором доступа на основе идентификатора, переданного на этапе 1; и

(3) выбирают целевой маршрутизатор доступа для операции переключения каналов связи для мобильного терминала на основе информации о характеристиках второго маршрутизатора доступа, используемой на этапе (2).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап (2) выполняется посредством передачи пакета данных согласно протоколу IP (IP-пакета) из первого маршрутизатора доступа во второй маршрутизатор доступа и приема информации о характеристиках маршрутизатора доступа второго маршрутизатора доступа в ответ на переданный IP-пакет.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе (3) целевой маршрутизатор доступа выбирается также на основе направления перемещения мобильного терминала.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап (2) дополнительно включает в себя получение информации о характеристиках первого маршрутизатора доступа вторым маршрутизатором доступа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап (3) выполняется первым маршрутизатором доступа на основе информации о характеристиках второго маршрутизатора доступа, сохраненной в первом маршрутизаторе доступа.

6. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором удаляется информация о характеристиках первого маршрутизатора доступа в том случае, если ни для одного мобильного терминала не переключались каналы связи с первого маршрутизатора доступа на второй маршрутизатор доступа в течение определенного периода времени.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап (3) выполняется посредством сопоставления требований мобильного терминала с информацией о характеристиках второго маршрутизатора доступа, используемой на этапе (2).

8. Способ по п.3, дополнительно содержащий следующие этапы:

(a) обнаруживают радиомаяк, соответствующий второму маршрутизатору доступа и предоставляющий информацию радиомаяка первому маршрутизатору доступа;и

(b) первый маршрутизатор доступа передает в соседние элементы требование определить, соответствует ли какой-либо из соседних маршрутизаторов информации радиомаяка, предоставленной на этапе (а).

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап (1) содержит этап, на котором адрес протокола IP (IP-адрес) первого маршрутизатора доступа передается во второй маршрутизатор доступа.

10. Способ по п.1, дополнительно содержащий после этапа (1) этап, на котором проверяется, что первый маршрутизатор доступа до последнего момента обслуживал мобильный терминал, и, если первый маршрутизатор доступа не обслуживал до последнего момента мобильный терминал, то налагается запрет на получение информации о характеристиках на этапе (2).

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что этап проверки содержит этап передачи IP-пакета из второго маршрутизатора доступа в первый маршрутизатор доступа и принимается ответ из первого маршрутизатора доступа, подтверждающий, что мобильный терминал до последнего момента обслуживался первым маршрутизатором доступа.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап (2) содержит этап, на котором используется информация, касающаяся точки доступа, связанной со вторым маршрутизатором доступа.

13. Способ облегченного переключения каналов связи в мобильном терминале для соединения согласно Интернет-протоколу (IP-соединения) с исходного маршрутизатора доступа на один из множества потенциальных целевых маршрутизаторов доступа содержащий следующие этапы:

(1) определяют вход в зону, обслуживаемую двумя или более из множества потенциальных целевых маршрутизаторов доступа;

(2) передают адрес исходного маршрутизатора доступа из мобильного терминала на по меньшей мере один из потенциальных целевых маршрутизаторов доступа; и

(3) выполняют операцию переключения каналов связи для IP-соединения с исходного маршрутизатора доступа на один из множества потенциальных целевых маршрутизаторов доступа на основе информации о характеристиках каждого из множества потенциальных целевых маршрутизаторов доступа.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап (3) выполняется в мобильном терминале посредством выбора целевого маршрутизатора доступа на основе характеристик пропускной способности, затребованных мобильным терминалом.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап (3) выполняется исходным маршрутизатором доступа на основе информации о характеристиках каждого из множества потенциальных целевых маршрутизаторов доступа, принятой исходным маршрутизатором доступа.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап (3) содержит этап выполнения переключения каналов связи для IP-соединения на один маршрутизатор из множества потенциальных целевых маршрутизаторов доступа, который в наибольшей степени соответствует характеристикам, затребованным мобильным терминалом.

17. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап (3) выполняется независимо от любой операции переключения каналов связи для речевого канала, которую также поддерживает мобильный терминал.

18. Способ обмена информацией о характеристиках маршрутизаторов доступа в мобильной сети связи с целью применения при принятии решений о переключении каналов связи между маршрутизаторами доступа, содержащий этапы:

(1) определяют условие, что мобильный терминал, обслуживаемый на текущий момент первым маршрутизатором доступа входит в зону, обслуживаемую вторым маршрутизатором доступа;

(2) передают сетевой адрес первого маршрутизатора доступа из мобильного терминала во второй маршрутизатор доступа; и

(3) выполняют обмен информацией о характеристиках первого маршрутизатора доступа и информацией о характеристиках второго маршрутизатора доступа между первым маршрутизатором доступа и вторым маршрутизатором доступа, так чтобы каждый маршрутизатор доступа располагал сведениями о характеристиках другого маршрутизатора доступа.

19. Способ по п.18, дополнительно содержащий этап:

(4) использования полученной на этапе (3) в результате обмена информации о характеристиках первого маршрутизатора доступа и полученной в результате обмена информацией о характеристиках второго маршрутизатора доступа, для принятия решения о переключении каналов связи для мобильного терминала.

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что этап (3) выполняется посредством передачи IP-пакета из второго маршрутизатора доступа в первый маршрутизатор доступа, запрашивающего информацию о характеристиках первого маршрутизатора доступа, и приема IP-пакета из первого маршрутизатора доступа, содержащего информацию о характеристиках первого маршрутизатора доступа, описывающую характеристики первого маршрутизатора доступа.

21. Способ по п.18, отличающийся тем, что информация о характеристиках первого маршрутизатора доступа содержит значение пропускной способности, поддерживаемой первым маршрутизатором доступа.

22. Способ по п.18, отличающийся тем, что информация о характеристиках первого маршрутизатора доступа содержит условия динамической нагрузки, связанные с первым маршрутизатором доступа.

23. Способ по п.18, отличающийся тем, что информация о характеристиках первого маршрутизатора доступа содержит схемы защиты данных, поддерживаемые первым маршрутизатором доступа.

24. Способ по п.18, отличающийся тем, что информация о характеристиках первого маршрутизатора доступа содержит информацию о географическом местоположении первого маршрутизатора доступа.

25. Способ по п.18, отличающийся тем, что информация о характеристиках первого маршрутизатора доступа содержит способы передачи сигнала, поддерживаемые базовой станцией, связанной с одним из маршрутизаторов доступа.

26. Способ по п.18, отличающийся тем, что информация о характеристиках первого маршрутизатора доступа содержит стоимость доступа при использовании первого маршрутизатора доступа.

27. Способ по п.18, в котором этап (1) содержит этап, на котором определяется условие, когда мобильный терминал входит в зону, обслуживаемую, по меньшей мере, двумя потенциальными целевыми маршрутизаторами доступа;

при этом этап (3) содержит этап, на котором выполняется обмен информацией, связанной с каждым из, по меньшей мере, двух потенциальных целевых маршрутизаторов доступа, между по меньшей мере, двумя потенциальными маршрутизаторами доступа; и

дополнительно содержащий этап выбора одного из, по меньшей мере, двух потенциальных целевых маршрутизаторов доступа на основе полученной в результате обмена на этапе (3) информации о характеристиках, связанной с каждым из потенциальных маршрутизаторов доступа.

28. Способ по п.18, дополнительно содержащий этап:

(4) удаляют информацию о характеристиках первого маршрутизатора доступа в том случае, если не обнаружено ни одного переключения каналов связи от первого маршрутизатора доступа в течение заранее заданного периода времени.

29. Способ по п.19, отличающийся тем, что этап (4) содержит этап выбора оптимального целевого маршрутизатора на основе заранее заданной стратегии.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что стратегия предписывает выбор маршрутизатора доступа с наименьшей стоимостью.

31. Способ по п.18, дополнительно содержащий этап:

(4) перенаправление одного или более мобильных терминалов с загруженного маршрутизатора доступа на менее загруженный маршрутизатор доступа на основе информации о характеристиках менее загруженного маршрутизатора доступа, полученной в результате выполнения этапа (3)

32. Способ по п.18, отличающийся тем, что этап (1) содержит этап обнаружения, что мобильный терминал входит в зону, обслуживаемую, по меньшей мере, двумя потенциальными целевыми маршрутизаторами доступа, и дополнительно содержащий этап:

(4) выбирают один из двух потенциальных целевых маршрутизаторов доступа на основе наилучшего соответствия между характеристикой, требуемой прикладной программой, исполняемой на мобильном терминале, и характеристиками двух потенциальных целевых маршрутизаторов доступа.

33. Способ переключения каналов связи для мобильного терминала в мобильной IP-сети, содержащей множество маршрутизаторов доступа, каждый из которых связан с зоной обслуживания, при этом способ содержит этапы:

(1) принимают запрос начать операцию переключения каналов связи для мобильного терминала в мобильной IP-сети;

(2) находят оптимальный маршрутизатор доступа для приема на себя операции переключения каналов связи для мобильного терминала посредством оценки информации о характеристиках для каждого из множества маршрутизаторов доступа, при этом информация о характеристиках предварительно получена посредством обмена информацией о каждом из множества маршрутизаторов доступа между множеством маршрутизаторов доступа на основе информации, переданной одним или более мобильными терминалами в мобильной IP-сети; и

(3) выполняют операцию переключения каналов связи на оптимальный маршрутизатор доступа.

34. Способ по п.33, отличающийся тем, что этап (2) содержит этап, на котором требования к характеристикам, связанные с мобильным терминалом на этапе (1), сопоставляются с информацией о динамических характеристиках каждого из множества маршрутизаторов доступа.

35. Способ по п.33, отличающийся тем, что этап (2) содержит этап, на котором требования мобильного терминала по пропускной способности сопоставляются с характеристиками пропускной способности каждого маршрутизатора доступа.

36. Способ по п.33, отличающийся тем, что этап (2) содержит этап выбора маршрутизатора доступа на основе стоимости доступа.

37. Способ по п.33, отличающийся тем, что этап (2) содержит этап выбора маршрутизатора доступа на основе схемы защиты данных.

38. Мобильный терминал, выполненный с возможностью участвовать в принятии решений по переключению каналов связи в мобильной IP-сети, содержащей множество маршрутизаторов доступа, содержащий

приемопередающую схему, способную передавать и принимать цифровые данные в мобильной IP-сети;

схему обработки переключений каналов связи для мобильных IP-соединений, соединенную с приемопередающей схемой, в котором схема обработки переключений каналов связи для мобильных IP-соединений передает сетевой адрес первого маршрутизатора доступа в мобильной IP-сети во второй маршрутизатор доступа в мобильной IP-сети,

и область памяти характеристик, отражающая характеристики маршрутизаторов доступа, затребованные мобильным терминалом, причем схема обработки переключений каналов связи для мобильных IP-соединений передает одну или более характеристик, хранимых в области памяти характеристик, к маршрутизатору доступа, принимающему решение по переключению каналов связи в мобильной IP-сети.

39. Мобильный терминал по п.38, отличающийся тем, что схема обработки переключений каналов связи для мобильных IP-соединений передает требование по пропускной способности, зависящей от прикладной программы, которая на текущий момент исполняется на мобильном терминале.

40. Мобильный терминал по п.38, дополнительно содержащий детектор уровня сигнала, соединенный с приемопередающей схемой и схемой обработки переключений каналов связи для мобильных IP-соединений, причем схема обработки переключений каналов связи для мобильных IP-соединений в ответ на определение, что уровень сигнала опустился ниже порога, начинает процесс переключения каналов связи в мобильной IP-сети.

41. Маршрутизатор доступа для использования в мобильной IP-сети, имеющей множество маршрутизаторов доступа, каждый из которых маршрутизирует IP-пакеты в мобильные терминалы в зоне обслуживания, содержащий процессор, который выполняет считываемые компьютером команды с целью осуществления этапов:

(1) прием от мобильного терминала сетевого адреса другого маршрутизатора доступа, осуществляющего связь с мобильным терминалом;

(2) сохранение сетевого адреса в таблице характеристик, которая определяет характеристики географически близких маршрутизаторов доступа; и

(3) использование сохраненного сетевого адреса для принятия решения о переключении каналов связи, касающегося второго мобильного терминала в мобильной IP-сети.

42. Маршрутизатор доступа по п.41, отличающийся тем, что процессор дополнительно выполняет считываемые компьютером команды, которые осуществляют следующий этап:

(4) осуществляется обмен информацией о характеристиках с другим маршрутизатором доступа таким образом, что этот маршрутизатор доступа и другой маршрутизатор доступа располагают сведениями о характеристиках друг друга на основе сетевого адреса, принятого от мобильного терминала.

43. Маршрутизатор доступа по п.42, отличающийся тем, что процессор выполняет считываемые компьютером команды, которые осуществляют обмен информацией о пропускной способности между маршрутизатором доступа и другим маршрутизатором доступа, при этом команды на этапе (3) выбирают маршрутизатор доступа на основе информации о значении пропускной способности.

44. Маршрутизатор доступа по п.42, отличающийся тем, что процессор выполняет считываемые компьютером команды, которые осуществляют обмен информацией о динамической нагрузке между маршрутизатором доступа и другим маршрутизатором доступа, а команды на этапе (3) осуществляют выбор маршрутизатора доступа на основе информации о динамической нагрузке.

45. Маршрутизатор доступа по п.42, отличающийся тем, что процессор выполняет считываемые компьютером команды, которые принимают решение о переключении каналов связи для второго мобильного терминала в мобильной IP-сети на основе стратегии, сохраненной в маршрутизаторе доступа.

46. Маршрутизатор доступа по п.45, отличающийся тем, что стратегия приводит к выбору маршрутизатора доступа на основе стоимости доступа.

47. Маршрутизатор доступа по п.42, отличающийся тем, что процессор выполняет считываемые компьютером команды, которые принимают решение о переключении каналов связи посредством сопоставления требований к характеристикам, принятым от второго мобильного терминала, с информацией о характеристиках, ранее полученной на этапе (4).

48. Система определения целевых маршрутизаторов доступа, содержащая множество маршрутизаторов доступа в мобильной IP-сети, причем каждый маршрутизатор доступа содержит считываемые компьютером команды, которые, когда выполняются, осуществляют этапы:

(1) из первого мобильного терминала принимается IP-адрес, относящийся к другому маршрутизатору доступа в мобильной IP-сети;

(2) IP-адрес, относящийся к другому маршрутизатору доступа в мобильной IP-сети, используют для определения характеристик другого маршрутизатора доступа;

(3) характеристики другого маршрутизатора доступа записываются в таблицу характеристик, которая устанавливает соответствие между каждым из множества маршрутизаторов доступа и характеристиками, относящимися к каждому маршрутизатору доступа; и

(4) в ответ на запрос выполнить переключение каналов связи для IP-услуги, используя второй мобильный терминал, определяется оптимальный маршрутизатор доступа для осуществления переключения каналов связи на основе ранее записанной таблицы характеристик.

49. Система по п.48, отличающаяся тем, что каждый маршрутизатор доступа содержит выполняемые компьютером команды, осуществляющие этап, на котором требования к характеристикам, принятым из второго мобильного терминала, сравниваются с таблицей характеристик.

50. Система по п.48, отличающаяся тем, что каждый маршрутизатор доступа содержит выполняемые компьютером команды, осуществляющие этап, на котором оптимальный маршрутизатор доступа находится посредством сопоставления ранее записанной таблицы характеристик со стратегией.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится в целом к телекоммуникационным сетям. В частности, изобретение касается механизма, делающего возможным свободное передвижение с плавным переключением обслуживания в мобильных телекоммуникационных сетях.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Телекоммуникационные сети для мобильных устройств включают в себя: сотовые системы связи; мобильные сети, использующие Интернет-протокол (мобильные IP-сети); радиопейджинговые системы и пр. Сотовые системы связи обычно предоставляют мобильным терминалам возможность географически перемещаться посредством «переключения» локальных линий связи между радиомачтами и соответствующими базовыми станциями. Аналогично мобильные IP-сети дают возможность устройствам, действующим согласно протоколу IP, например беспроводным персональным электронным помощникам (PDA) и мобильным компьютерам, перемещаться по географически разбросанным зонам с поддержанием соединения с Интернет.

Мобильные устройства могут предусматривать как радиотелефонные соединения, так и соединения на основе протокола IP с использованием различных базовых станций и инфраструктур. Например, сотовый телефон на основе Web-технологии может поддерживать речевое соединение с использованием первого канала связи и мобильное соединение на основе протокола IP (IP-соединение) с использованием второго (и независимого) канала связи так, чтобы операции переключения каналов связи (передачи обслуживания) происходили независимо для обоих каналов. В соответствии с другим вариантом речевые услуги можно сочетать с обслуживанием согласно протоколу IP (IP-услуга), чтобы поддерживать одно соединение для обоих видов обслуживания. Речевые соединения могут быть также установлены с использованием протокола IP в виде комбинированной услуги.

На фиг.1 показана традиционная мобильная IP-сеть, охватывающая три зоны обслуживания 301, 302 и 303. Для упрощения показаны только IP-услуги, хотя, в соответствии с вышеизложенным, для речевых услуг могут быть предусмотрены отдельные сети связи.

Как видно из фиг.1, мобильный терминал MT находится в зоне 301, обслуживаемой базовой станцией БС1 (называемой также точкой доступа (ТД) или AP). Базовая станция БС1 подключена к маршрутизатору доступа МД1, который, в свою очередь, имеет соединение с провайдером Интернет-услуг - ПИУ1 (ISP1), предоставляющим доступ к сети Интернет. Другие базовые станции, например БС3, также могут быть подключены к маршрутизатору доступа МД1 таким образом, чтобы использовать для мобильных терминалов общий сетевой адрес протокола IP (IP-адрес), несмотря на то, что терминалы могут перемещаться через разные зоны обслуживания. Иначе говоря, хотя радиочастотные каналы и могут переключаться автоматически, когда мобильный терминал перемещается из одной зоны обслуживания 301 в другую зону обслуживания 303, IP-адрес, служащий для связи с мобильным терминалом, возможно, изменять необязательно, поскольку соединение с Интернет по-прежнему обслуживается тем же маршрутизатором доступа МД1.

Вторую зону обслуживания 302 обслуживает отдельная базовая станция БС2, которая, в свою очередь, имеет соединение с другим маршрутизатором доступа МД2. Благодаря топологии сети маршрутизаторы доступа МД1 и МД2 используют разные блоки IP-адресов для обмена информацией с мобильными терминалами, передвигающимися в пределах соответствующих им зон обслуживания. Если мобильный терминал MT перемещается из зоны обслуживания 301 в зону обслуживания 302, то необходим некоторый механизм для переключения соединения с Интернет от маршрутизатора доступа МД1 на маршрутизатор доступа МД2. Аналогично, если зоны обслуживания 301 и 302 разделяет большая логическая дистанция (например, маршрутизаторы доступа МД1 и МД2 подключены к разным провайдерам Интернет-услуг (ISP)), то необходим некоторый координационный механизм, чтобы данные, передаваемые в терминал, ранее действующий в зоне обслуживания 301, можно было направлять в зону обслуживания 302, когда упомянутый терминал перемещается в зону 302.

Одна из обычных схем переключения IP-соединений изображена на фиг.2. Зону обслуживания 301 обслуживает маршрутизатор доступа МД1, которому дано название «исходный агент» для обмена информацией с конкретным мобильным терминалом MT. Пока мобильный терминал MT передвигается в пределах зоны обслуживания 301, маршрутизатор доступа МД1 обменивается информацией с мобильным терминалом с использованием IP-адреса, который присвоен маршрутизатору доступа МД1. Пакеты данных в протоколе IP (IP-пакеты) (например, электронные почтовые отправления, Web-страницы и т.д.) передаются по сети Интернет провайдеру ПИУ1, который направляет трафик в маршрутизатор МД1, которому, в свою очередь, известно, что конкретное IP-соединение относится к мобильному терминалу в его зоне обслуживания.

Если мобильный терминал MT перемещается в другую зону обслуживания ЗО2, обслуживаемую другим маршрутизатором доступа МД2, то пакеты, которые ранее передавались в МД1, больше не будут попадать в мобильный терминал. Одно из традиционных решений заключается в уведомлении (например, широковещательной передачей) о наличии маршрутизатора доступа МД2 в зоне обслуживания 302, чтобы, когда мобильный терминал перемещается в зону обслуживания 302, он был уведомлен о наличии маршрутизатора доступа МД2 и получил новый IP-адрес для связи в пределах зоны обслуживания 302. После этого мобильный терминал MT или маршрутизатор доступа МД2 передает обновленную привязку исходному агенту МД1 (например, по наземной линии НЛ или по сети Интернет), чтобы исходному агенту МД1 был известен IP-адрес, который позволит пакетам попадать в мобильный терминал в зоне обслуживания 302. Исходный агент работает с этим адресом как с адресом «для передачи», и все последующие пакеты, передаваемые в исходный IP-адрес, направляются в новый IP-адрес. По существу, для связи с мобильным терминалом используют два отдельных IP-адреса: адрес исходного агента и адрес для передачи, который изменяется в каждой новой точке подключения. Эта схема описана в запросе на комментарии (RFC) №2002 (октябрь 1996 г.) Оперативного инженерного отряда Интернета (IETF).

В вышеуказанной схеме предполагается, что целевой маршрутизатор доступа (МД2) известен исходному маршрутизатору доступа (МД1) до переключения (например, мобильный терминал MT принял уведомление от МД2 и получил IP-адрес для связи с ним). Если в целевой зоне существуют несколько маршрутизаторов доступа, причем все с перекрывающимися зонами обслуживания, то мобильный терминал не располагает простым способом выбора одного из маршрутизаторов. Например, предположим, что мобильный терминал принимает широкополосные видеоданные в процессе выхода из зоны обслуживания. Для переключения IP-соединения мобильного терминала могут подойти две другие перекрывающиеся зоны, обслуживаемые двумя маршрутизаторами доступа, подконтрольными двум разным провайдерам услуг. Один из двух маршрутизаторов доступа может обеспечить высокоскоростной доступ в Интернет, а второй маршрутизатор не пригоден для этого. Мобильный терминал не располагает способом назначения или выбора одного из двух упомянутых маршрутизаторов доступа.

Другая проблема связана со скоростью переключения каналов связи. Традиционный сценарий, представленный на фиг.2, может не обеспечить быстрое переключение каналов связи из-за необходимости подтверждения установления связи между мобильным терминалом и новым маршрутизатором доступа МД2. Если переключение IP-соединения не выполняется гладко, то возможна потеря пакетов. Более того, если IP-соединение используют для передачи сигналов с качеством речи или музыки, то задержка, обусловленная переключением каналов связи, может привести к нежелательному разрыву соединения.

Другая трудность переключения IP-соединения в мобильных сетях возникает, когда имеют дело с гетерогенными сетями (использующими разные технологии доступа), обслуживаемыми провайдерами потенциально различных (и несовместимых) услуг. Как показано на фиг.1, если зону обслуживания 301 обслуживает фирма MCI, а зону обслуживания 302 обслуживает фирма AT&T, то два провайдера услуг должны согласовать координационный механизм для того, чтобы допускать переключения IP-услуг из одной системы в другую. Более того, когда в систему каждого провайдера услуг добавляют новые маршрутизаторы доступа, то подробные данные на каждый новый маршрутизатор доступа должны быть разосланы по всей системе (например, из центрального органа авторизации), чтобы все маршрутизаторы доступа в обеих системах располагали информацией об остальных маршрутизаторах. Такой подход может привести к появлению единственной точки отказа и требует координации действий разных провайдеров услуг.

Проблема обеспечения бесшовных (плавных) переключений каналов связи в средах протокола IP (IP-средах) связана с непрерывными работами Оперативного инженерного отряда Интернета (IETF), а именно рабочих групп по передаче контекста, определению варианта переключения, бесшовному свободному передвижению и протоколу IP для мобильной связи. Протоколы передачи контекста и быстрого переключения каналов связи разработаны, соответственно, для обмена информацией о сеансе или упреждающего установления мобильной связи в протоколе IP. Оба протокола предполагают, что при запросе заданной функциональной возможности известен целевой маршрутизатор доступа (см. фиг.1). Несмотря на то, что определение варианта переключения входит в устав рабочей группы по протоколу IP для мобильной связи, протоколы определения для физически соседних маршрутизаторов доступа пока еще не исследованы. Однако выполнено исследование по определению физического местоположения сетевых элементов. Технологии отслеживания местоположения, например глобальная система определения местоположения (GPS), обеспечивают получение информации о физическом местоположении устройств, подключенных к системе местоопределения. Другие системы используют такую информацию для точного определения местоположения устройств. Однако, поскольку местоположение не связано ни с одной зоной действия какой-либо технологии доступа, то информация о местоположении не пригодна для выбора варианта переключения.

Системы определения местоположения на базе радиочастотных (РЧ) технологий используют сигнал средств беспроводного доступа для определения позиции мобильного узла. В противоположность системам GPS установленное местоположение связано с зоной обслуживания базовой станции, используемой для определения местоположения. Однако установленное местоположение характеризует только мобильный узел и не дает никакой информации о перекрывающихся зонах действия маршрутизаторов доступа. Поэтому такие системы невозможно использовать для определения физически соседних сетевых элементов. Более того, местоположение определяется весьма специализированным способом, типичным для применяемой технологии доступа и потому не пригодным в условиях действия сценариев с использованием нескольких технологий доступа. Помимо того, что точность определения местоположения недостаточна, отсутствует информация о перекрывающихся зонах действия, необходимая для определения физического примыкания.

Существует потребность в системе и способе, решающих некоторые или все вышеуказанные проблемы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются система и способ для поддержки бесшовного (плавного) переключения каналов связи (передачи обслуживания) в мобильных сетях, например мобильных IP-сетях. Первый аспект настоящего изобретения наделяет маршрутизатор доступа способностью динамично собирать сведения (узнавать) об остальных маршрутизаторах доступа, которые географически соседствуют с ним, путем приема информации от мобильных терминалов, которые перемещаются в зону обслуживания маршрутизатора доступа. Второй аспект настоящего изобретения предоставляет маршрутизаторам доступа возможность совместно использовать информацию о характеристиках без обязательного наличия централизованной системы (например, благодаря использованию равноправного подхода). Третий аспект настоящего изобретения дает возможность выбрать целевой маршрутизатор доступа и организовать переключение каналов связи на основе информации о характеристиках, связанной с одним или несколькими целевыми маршрутизаторами доступа, и на основе данных о направлении перемещения мобильного узла. Другие признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из следующего ниже подробного описания, чертежей и формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 представлена традиционная мобильная IP-сеть, охватывающая три зоны обслуживания 301, 302 и 303.

На фиг.2 представлена традиционная схема переключения IP-соединений, в которой мобильный терминал регистрируется исходным агентом МД1 и при этом обменивается информацией с использованием IP-адреса через агента «для передачи» МД2.

На фиг.3 представлена система в соответствии с настоящим изобретением, содержащая совокупность маршрутизаторов доступа МД1 и МД2, каждый из которых содержит таблицу характеристик (304 и 308) с подробным описанием возможностей географически соседних маршрутизаторов доступа.

На фиг.4 представлены этапы способа сбора сведений о физически соседних элементах и приема информации о характеристиках от физически соседних маршрутизаторов доступа.

На фиг.5 представлены этапы способа выбора целевого маршрутизатора доступа на основе ранее записанной в памяти информации о характеристиках.

На фиг.6 изображен мобильный терминал MT, перемещающийся из зоны обслуживания, связанной с первым маршрутизатором доступа МД1, в зону, обслуживаемую тремя разными маршрутизаторами доступа МД2, МД3 и МД4.

На фиг.7 изображен мобильный терминал 701, оснащенный функциональными средствами обработки и памятью для реализации различных особенностей настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.3 представлена система, использующая разные принципы настоящего изобретения. Как показано на фиг.3, первый маршрутизатор доступа МД1 обслуживает первую зону обслуживания (не показана), в которой может находиться мобильный терминал MT. Предполагается, что, хотя это и не показано непосредственно на фиг.3, каждый маршрутизатор доступа передает и принимает пакеты данных через одну или несколько базовых станций, которые охватывают (обслуживают) соответствующие географические зоны. Предполагается также, что каждый маршрутизатор доступа обеспечивает совместимые с сетью Интернет соединения (совместимость с протоколом IP), чтобы пакеты данных, принимаемые каждым маршрутизатором, можно было направлять одному или нескольким мобильным терминалам в пределах соответствующей зоны обслуживания. Каждый маршрутизатор доступа содержит IP-адрес, используемый для связи непосредственно с маршрутизатором доступа, и блок IP-адресов, которые маршрутизатор доступа может назначать и использовать для обмена информацией с мобильными терминалами, обслуживаемыми данным маршрутизатором доступа. Для иллюстрации показано, что МД1 имеет IP-адрес 10.1.0.0, а МД2 имеет IP-адрес 10.2.0.0.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения каждый маршрутизатор доступа создает и ведет (поддерживает) локальную таблицу характеристик (элементы 304 и 308 на фиг.3), в которой записана информация об остальных маршрутизаторах доступа, которые географически соседствуют с ним. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, когда мобильный терминал MT входит в зону, обслуживаемую маршрутизатором доступа, мобильный терминал передает IP-адрес маршрутизатора доступа, обслуживающего зону, которую покидает мобильный терминал. Иначе говоря, каждый мобильный терминал передает следующему маршрутизатору доступа информацию о ранее задействованном маршрутизаторе доступа (опознавательные данные маршрутизатора доступа, т.е. его IP-адрес). Из того, что при выходе из зоны, обслуживаемой одним маршрутизатором, происходит вход в зону, обслуживаемую другим маршрутизатором, можно сделать вывод о географическом соседстве двух маршрутизаторов. Если каждый маршрутизатор имеет сведения о любом другом маршрутизаторе, то они могут обмениваться информацией о характеристиках, которую можно использовать для выбора целевого маршрутизатора доступа для будущих переключений каналов связи. Информацию о характеристиках вместе с таблицей физически соседних маршрутизаторов доступа можно также сформировать при ручном планировании конфигурации.

Как показано на фиг.3, маршрутизатор доступа МД1 содержит функциональный блок 301 сбора сведений, функциональный блок 302 переключения и функциональный блок 303 обмена информацией. Аналогично, маршрутизатор доступа МД2 содержит такие же функциональные блоки (элементы 305, 306 и 307) в дополнение к таблице 308 характеристик. Другие маршрутизаторы доступа МД3 и МД4 представлены без внутренних элементов. Каждый функциональный блок 301 и 307 сбора сведений принимает информацию (например, IP-адрес ранее задействованного маршрутизатора доступа) от мобильных терминалов, которые перемещаются в зону обслуживания, связанную с маршрутизатором доступа.

Функциональные блоки 303 и 305 осуществляют обмен информацией о характеристиках между двумя маршрутизаторами доступа по результатам действия функционального блока сбора сведений. Например, когда мобильный терминал MT готов выйти из зоны обслуживания маршрутизатора МД1 и войти в зону обслуживания маршрутизатора МД2, мобильный терминал передает IP-адрес (в данном случае 10.1.0.0) исходного маршрутизатора МД1 доступа в маршрутизатор МД2. В ответ на это функциональный блок 307 сбора сведений записывает IP-адрес маршрутизатора МД1 в таблицу 308 характеристик и предписывает функциональному блоку 305 обмена информацией передать запрос (по сети Интернет или другим способом) в МД1 на обмен информацией о характеристиках. Затем функциональные блоки 303 и 305 обмена информацией соответствующих маршрутизаторов доступа обмениваются информацией о характеристиках (более подробно рассмотренной ниже), касающейся характеристик каждого из соответствующих маршрутизаторов. Например, если МД1 способен поддерживать радиолинии с пропускной способностью 28 Кбит/с, а МД2 способен поддерживать радиолинии с пропускной способностью 56 Кбит/с, то данная информация записывается в соответствующую таблицу характеристик каждого из маршрутизаторов доступа. Таким образом каждый маршрутизатор доступа получает сведения о характеристиках соседних маршрутизаторов.

Функциональные блоки 302 и 306 переключения выбирают целевые маршрутизаторы доступа для мобильных терминалов на основе информации о характеристиках, записанной в таблицах 304 и 308 характеристик, соответственно. Например, если мобильный терминал MT готов выйти из зоны обслуживания, связанной с маршрутизатором МД1, и войти в зону обслуживания, связанную с несколькими целевыми маршрутизаторами доступа (включая, например, МД2 и МД4), то функциональный блок 302 селектора в МД1 анализирует данные таблицы 304 характеристик, чтобы определить наиболее подходящий маршрутизатор доступа с учетом характеристик, затребованных мобильным терминалом. Чтобы уведомлять МД1 о маршрутизаторах доступа, которые находятся в зоне досягаемости мобильного терминала после перемещения мобильного терминала, используют схему определения передвижения. Как более подробно изложено ниже, выбор целевых маршрутизаторов возможен на основе стратегий, содержащихся в памяти каждого маршрутизатора.

В состав характеристик, относящихся к каждому маршрутизатору доступа, могут входить статические характеристики (например, пропускная способность, поддерживаемая маршрутизатором, протоколы защиты данных, провайдеры услуг и т.д.) и динамические характеристики (например, текущий уровень нагрузки или сетевые задержки). Примеры на фиг.3 содержат значения поддерживаемой пропускной способности, схемы защиты данных, провайдера Интернет-услуг (IPS), соединенного с маршрутизатором, IP-адрес маршрутизатора, параметры качества услуги и режим динамической нагрузки.

Некоторые или все функциональные блоки, изображенные на фиг.3, можно реализовать с помощью компьютерного обеспечения, выполняемого на универсальном или специализированном цифровом компьютере. Информацию о характеристиках можно хранить в памяти компьютера, реляционной базе данных или другой структуре данных. Традиционные маршрутизаторы доступа можно модифицировать, чтобы они включали функции, показанные на фиг.3.

Допустим, что пользователь мобильного терминала MT смотрит по IP-соединению телефильм, требующий соединения с пропускной способностью 256 Кбит/с. Допустим также, что мобильный терминал MT готов перейти от маршрутизатора доступа, который в данный момент обеспечивает такую пропускную способность, в зону, обслуживаемую двумя маршрутизаторами МД2 и МД4 доступа. Схема определения передвижения позволяет маршрутизатору МД1 узнавать, что маршрутизаторы МД2 и МД4 могут обслужить MT после того, как этот терминал покинет зону обслуживания 301. Функциональный блок 302 селектора маршрутизатора МД1 доступа справляется по таблице 304 характеристик и определяет, что только МД4 из двух маршрутизаторов доступа, обслуживающих зону, обеспечивает искомую пропускную способность. Затем МД1 организует переключение каналов связи для мобильного терминала на маршрутизатор МД4 доступа. Организация переключения каналов связи может содержать процедуры передачи контекста (см., например, R.Koodli and C.Perkins, «A Context Transfer Framework for Seamless Mobility», Work in Progress, Internet Draft, February 2001) или быстрого переключения (см., например, G.Tsirtsis et al., «Fast Handovers for Mobile IPv6», Work in Progress, Internet Draft, April 2001).

Переключение каналов связи может быть организовано разными методами, включающими в себя выдачу команды в MT установить соединение с МД4, передачу сообщения в МД4 с предписанием организовать переключение каналов связи или другими средствами. Специалистам в данной области техники очевидно, что функция селектора (выбора) может выполняться в другом маршрутизаторе, процессоре или мобильном терминале.

Допустим, что пользователь мобильного терминала MT нуждается в надежно защищенном соединении, которое обеспечивает 128-разрядное шифрование. Когда терминал MT перемещается из одной зоны обслуживания в другую зону обслуживания, он сообщает прежнему маршрутизатору доступа список маршрутизаторов доступа, находящихся в зоне досягаемости. Прежний маршрутизатор доступа выбирает целевой маршрутизатор доступа (маршрутизатор доступа назначения) на основе потребностей терминала MT и записанной в памяти информации о характеристиках соответствующих соседних маршрутизаторов. Ниже приведено более подробное разъяснение процесса выбора. Естественно, могут применяться другие схемы выбора.

На фиг.4 представлены этапы способа, который можно применить для сбора сведений о физически соседних элементах и для совместного использования разными маршрутизаторами доступа информации о характеристиках на базе мобильных терминалов, входящих в зону обслуживания, связанную с маршрутизатором доступа. На этапе 401 мобильный терминал MT определяет зоны, обслуживаемые маршрутизатором МД2. На этапе 402 мобильный терминал передает IP-адрес маршрутизатора МД1 в МД2. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения передача IP-адреса не выполняется при включенном терминале MT и, вместо этого, передача выполняется только при перемещении мобильного терминала.

На этапе 405 выполняется проверка с целью определения, содержит ли таблица характеристик маршрутизатора МД2 данные о МД1. Если не содержит, то МД2 на этапе 403 передает запрос в МД1 (например, по сети Интернет) с требованием списка характеристик маршрутизатора МД1. На этапе 404 МД1 и МД2 обмениваются характеристиками (включая IP-адрес маршрутизатора МД2), чтобы каждый из двух маршрутизаторов доступа располагал информацией о характеристиках другого.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения в каждом маршрутизаторе из таблицы характеристик можно удалять данные по истечении слишком большого периода времени с момента последнего переключения каналов связи между этими маршрутизаторами (например, на этапе 406 на фиг.4). Такое удаление данных предполагается выполнять в предположении, что перемещение большого числа мобильных терминалов из одной зоны обслуживания в другую является причиной определенного числа переключений каналов связи за данный период времени, а отсутствие переключения каналов связи от конкретного маршрутизатора по истечении такого периода может означать снятие или выключение маршрутизатора или изменение его зоны действия и, тем самым, изменение таблицы характеристик соседних маршрутизаторов.

Альтернативно данные могут изменяться после приема незапрашиваемого сообщения от других маршрутизаторов, свидетельствующего об изменении характеристик. Такое возможно, например, для динамических характеристик, например режима текущей нагрузки. Маршрутизаторы могут периодически передавать запросы всем маршрутизаторам доступа из таблицы характеристик с требованием обмена обновленной информацией о характеристиках.

Исходные таблицы характеристик можно создать вручную, а затем динамически обновлять со временем в вышеуказанном порядке.

На фиг.5 представлены этапы способа, который можно применить для выбора целевого маршрутизатора доступа, чтобы обеспечить возможность переключения каналов связи на выбранный целевой маршрутизатор доступа. На этапе 501 мобильный терминал определяет зоны обслуживания нескольких маршрутизаторов доступа после входа в их зоны обслуживания. На этапе 502 список этих маршрутизаторов доступа передается в текущий обслуживающий маршрутизатор доступа, например МД1. На этапе 503 маршрутизатор МД1 определяет пересечение множества маршрутизаторов доступа, находящихся в пределах досягаемости, и множества тех маршрутизаторов доступа из таблицы характеристик, которые соответствуют требованиям мобильных терминалов и базовым требованиям к маршрутизаторам доступа. Если это пересечение является пустым множеством, то можно применить две разных стратегии. На первом этапе (этап 504) маршрутизатор МД1 вместо этого определяет пересечение множества маршрутизаторов доступа, находящихся в пределах досягаемости, и множества всех соседних маршрутизаторов, содержащихся в таблице характеристик. В рамках второй стратегии (этап 505) в мобильный терминал MT передается сигнал ошибки, указывающий на неосуществимость переключения каналов связи с соблюдением назначенных требований. После этого текущий маршрутизатор доступа совместно с мобильным терминалом может принять решение относительно возможности переключения каналов связи для мобильного терминала на такой маршрутизатор доступа из группы соседних маршрутизаторов доступа, который может быть воспринят мобильным терминалом как наиболее соответствующий требованиям мобильного терминала. Это может быть также выбором стратегии для текущего маршрутизатора доступа (МД), если он начинает процедуру переключения каналов связи. На этапе 506 маршрутизатор МД1 выбирает целевой маршрутизатор доступа из упомянутого пересечения множеств. На этапе 507 маршрутизатор МД1 начинает переключение каналов связи на выбранный целевой маршрутизатор доступа.

Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что каждый мобильный терминал MT может непосредственно передавать характеристики одного маршрутизатора доступа в другой маршрутизатор доступа для совместного использования информации о характеристиках, вместо того, чтобы запрашивать каждый маршрутизатор доступа о передаче сообщения в другой маршрутизатор доступа. Кроме того, вместо сопоставления (сравнения) характеристик, выполняемого в маршрутизаторах доступа, каждый мобильный терминал мог бы выбрать оптимальный для себя целевой маршрутизатор доступа на основе информации о характеристиках, переданной одним из потенциальных целевых маршрутизаторов доступа (например, таблица характеристик могла бы передаваться в мобильный терминал, который мог бы после этого совершить выбор). В соответствии с другим вариантом выбор целевого маршрутизатора может выполняться в исходном маршрутизаторе доступа по его таблицам характеристик.

Несмотря на то, что выше описание приведено применительно к переходу между зонами обслуживания, принципы изобретения можно также применить для распределения нагрузки между маршрутизаторами доступа даже в отсутствие переходов между зонами обслуживания. Например, если один мобильный терминал входит в зону обслуживания перегруженного маршрутизатора доступа, то перегруженный маршрутизатор доступа может получить сведения о наличии маршрутизатора, на текущий момент обслуживающего мобильный терминал, и может предписать некоторым мобильным терминалам, на текущий момент подключенным через перегруженный маршрутизатор доступа, переключиться на недавно обнаруженный маршрутизатор доступа.

Маршрутизаторы могут обмениваться весьма разнообразными характеристиками, которые могут включать в себя статические и динамические характеристики. Такие, например, как значения пропускных способностей, поддерживаемых маршрутизаторами, режим динамической нагрузки, схемы защиты данных, параметры качества услуги (QoS), форматы файлов (например, MP3, JPEG и др.), географические координаты маршрутизатора доступа, поддержка среды потоковой передачи данных, способ передачи (например CDMA, TDMA, GSM), уровни мощности, расчетная дальность приема сигнала, близость к другим маршрутизаторам доступа, провайдер Интернет-услуг - ПИУ (IPS), соединенный с маршрутизатором, текущие атмосферные условия, возможности проведения аудио- и/или видеоконференций, стоимость (например, цена минуты или единичного блока данных), информация о льготах (например, бесплатный доступ при использовании некоторых маршрутизаторов), объявления и т.п. Мобильный терминал, который поддерживает несколько способов передачи (например, в стандартах IEEE 802.11 и GSM), например, может установить требование в отношении характеристик, чтобы маршрутизатор доступа был связан с базовой станцией, которая поддерживает оба способа передачи, прежде, чем допустить переключение каналов связи. Более того, маршрутизаторы могут обмениваться информацией о точках доступа, с которыми связан каждый маршрутизатор доступа. Эту информацию можно использовать для облегчения выбора маршрутизатора доступа в соответствии с нижеприведенным более подробным описанием.

Хотя в первом варианте осуществления изобретения обмен характеристиками происходит только в том случае, когда мобильный терминал входит в другую зону обслуживания, в других вариантах осуществления изобретения каждый маршрутизатор доступа периодически запрашивает другие маршрутизаторы доступа, записанные в его таблице характеристик (например, один раз в час или один раз в сутки), даже в отсутствие переходов между зонами обслуживания. Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, сетевые адреса (или другая опознавательная информация, относящаяся к маршрутизаторам доступа) потенциально целевых маршрутизаторов доступа могут передаваться через мобильный терминал обратно в исходный (текущий) маршрутизатор доступа, а не наоборот, чтобы обеспечивалась возможность совместного использования информации о близко расположенных соседних элементах.

В соответствии с одним вариантом изобретения маршрутизаторы доступа могут рекурсивно совместно использовать информацию на основе информации, принятой от одного мобильного терминала. Например, допустим, что мобильный терминал входит в новую зону обслуживания и передает IP-адрес предыдущего маршрутизатора доступа в новый маршрутизатор доступа. Если таблица характеристик содержит географическую информацию (например, текущее местоположение маршрутизатора) или информацию об уровне сигнала (например, текущий уровень сигнала, относящегося к упомянутому мобильному терминалу), то новый маршрутизатор мог бы заключить, что другие маршрутизаторы доступа также находились близко, что достаточно для записи в его собственной таблице характеристик.

Приведенные принципы можно применить к маршрутизаторам доступа, которые сами являются мобильными устройствами. Допустим, например, что на стадионе крупного города проводят большое спортивное соревнование. Несколько провайдеров услуг могут припарковать вблизи стадиона свои смонтированные на автомобилях маршрутизаторы доступа и/или передающие аппаратные средства и предоставлять услуги присутствующим на соревновании пользователям мобильных терминалов. Мобильный терминал каждого пользователя может выбрать любого из разных провайдеров услуг (и любой из маршрутизаторов доступа) на основе местоположения и характеристик каждого автомобиля с аппаратурой. Один из автомобилей с аппаратурой может обеспечивать свободный доступ с ограниченной пропускной способностью к мобильным терминалам, заказывающим получение объявлений на мобильные терминалы. Еще один автомобиль с аппаратурой может обеспечивать доступ с более высокой пропускной способностью (например, со скоростями передачи видеосигналов), но по цене 10 центов в минуту. Маршрутизаторы, связанные с каждым автомобилем с аппаратурой, могут совместно использовать характеристики с другими на базе мобильного терминала, который перемещается между маршрутизаторами доступа, относящимися к каждому автомобилю с аппаратурой. Специалистам в данной области техники очевидно, что передающее оборудование можно смонтировать на одном автомобиле, а маршрутизаторы доступа - на другом автомобиле или прицепе. Как вышеизложено применительно к одному варианту осуществления изобретения, после того, как переключения каналов связи с конкретного маршрутизатора доступа, записанного в таблице физически соседних элементов некоторого маршрутизатора доступа, прекратятся, этот конкретный маршрутизатор будет удален. Причина состоит в том, что каждый элемент данных в таблице физически соседних элементов сети имеет свое время действия. Когда происходит переключение каналов связи на соседний маршрутизатор доступа или от него, то это время действия обновляется.

На фиг.6 изображен мобильный терминал MT, перемещающийся из зоны обслуживания, связанной с первым маршрутизатором МД1 доступа, в зону, обслуживаемую тремя разными маршрутизаторами МД2, МД3 и МД4 доступа. Пользователь мобильного терминала, прибывающий на стадион, может перейти из зоны обслуживания, связанной с маршрутизатором МД1 доступа, в потенциально перекрывающиеся зоны, обслуживаемые другими автомобилями, припаркованными у стадиона (например, маршрутизаторами МД2, МД3 и МД4 доступа). По мере того, как мобильные пользователи будут перемещаться из зоны обслуживания, связанной с МД1, на стадион и входить в радиоконтакт с несколькими маршрутизаторами доступа на стадионе, маршрутизатор МД1 доступа будет получать сведения о характеристиках маршрутизаторов доступа на стадионе и, следовательно, будет способен селективно управлять переключением каналов связи других мобильных терминалов на основе информации о характеристиках, относящейся к каждому маршрутизатору доступа на стадионе, и (необязательно) на основе требований каждого мобильного терминала к характеристикам. По этому сценарию два разных мобильных терминала, перемещающиеся в одно географическое место, могут быть назначены разным маршрутизаторам доступа в зависимости от характеристик, затребованных каждым мобильным терминалом.

В качестве другого примера допустим, что пользователь мобильного терминала перемещается в направлении торгового пассажа, оборудованного бесплатным доступом в сеть Интернет. Когда пользователь подходит ближе, он (или она) может получить предложение переключиться на маршрутизатор бесплатного доступа в обмен на неудобство постоянного прослушивания рекламы. (Пользователь может заранее установить параметры, означающие приоритетность маршрутизаторов бесплатного доступа при их наличии). Однако, другого пользователя, который перемещается таким же образом, можно вместо этого автоматически переключить на обслуживание высокоэффективным платным маршрутизатором доступа из-за прикладной программы, действующей на текущий момент в мобильном терминале (например, программы видеотелефонного разговора). Пользователи могут также устанавливать условные требования к характеристикам, например переключение по умолчанию на маршрутизаторы бесплатного доступа, если не происходит радиотелефонный разговор, когда следует выбирать платный маршрутизатор, который может гарантировать заданную пропускную способность.

Существуют разные способы определения входа мобильного терминала в новую область обслуживания. По одному способу мобильный терминал «помогает» маршрутизатору доступа посредством пеленгации (прослушивания) радиомаяков соседних базовых станций, связанных с разными маршрутизаторами доступа. Такое решение мобильного терминала начать прослушивание упомянутых соседних радиомаяков может быть принято мобильным терминалом или вызвано маршрутизатором доступа в момент, когда переключение каналов связи полагается необходимым. Например, может затухать текущий сигнал, приходящий с маршрутизатора доступа в мобильный терминал, или сигнал, приходящий от мобильного терминала в маршрутизатор доступа, или могут затухать оба эти сигнала. Один из двух объектов (мобильный терминал или маршрутизатор доступа) или оба объекта могут принять решение о необходимости переключения каналов связи. (Для экономии энергии мобильный терминал не обязательно должен постоянно пеленговать соседний радиомаяк, когда в этом нет необходимости). Когда мобильный терминал определяет, что уровень сигнала, связанный с текущим маршрутизатором доступа, опускается ниже порогового уровня, а уровень сигнала, связанный с другим маршрутизатором доступа, выше, мобильный терминал может выдать запрос на переключение каналов связи с использованием вышеупомянутых принципов.

Когда мобильный терминал принимает сигналы от соседней базовой станции или точек доступа, он направляет эту информацию обратно в свой текущий обслуживающий маршрутизатор доступа. Эта информация может быть информацией нижнего канального уровня, получаемой от упомянутых базовых станций, или IP-адресами маршрутизаторов доступа, к которым они подключены, или и тем, и другим. Информация в полном объеме направляется в маршрутизатор доступа, к которому на текущий момент подключен мобильный терминал. Упомянутые базовые станции могут осуществлять передачу с использованием разных способов передачи. Если IP-адреса потенциальных целевых маршрутизаторов доступа предоставляются текущему маршрутизатору в соответствии с вышеприведенным описанием, то текущему маршрутизатору непосредственно становится доступен список потенциальных целевых маршрутизаторов доступа. Последние образуют список маршрутизаторов доступа, на которые можно переключать каналы связи мобильного терминала, поскольку они являются маршрутизаторами доступа, чьи сигналы могут приниматься мобильным терминалом. Целевой маршрутизатор выбирается из упомянутого списка на основе характеристик упомянутых маршрутизаторов, или, если существует несколько приемлемых маршрутизаторов для переключения, выбор может быть сделан на основе некоторой стратегии.

Если мобильный терминал не передает IP-адреса потенциальных целевых маршрутизаторов доступа, чьи сигналы он принимает, а передает только информацию на уровне канала передачи данных (например, идентификаторы базовых станций), то текущий маршрутизатор доступа идентифицирует такие соседние маршрутизаторы доступа, к которым подключены базовые станции. Поэтому он передает (осуществляет вещание) полученные им идентификаторы базовых станций всем маршрутизаторам, содержащимся в его списке соседних элементов. Маршрутизаторы доступа, к которым относятся эти базовые станции, дают ответ с подтверждением. Таким образом, по данному сценарию формируется список потенциальных целевых маршрутизаторов доступа, а для идентификации целевого маршрутизатора доступа применяется процесс, аналогичный процессу, описанному в предыдущем параграфе. Эту передачу сообщения нескольким устройствам можно избежать, если обмен идентификаторами канального уровня базовых станций осуществлять во время обмена характеристиками. В соответствии с последним подходом исходный маршрутизатор доступа обращается к своей таблице характеристик, чтобы определить маршрутизатор(ы) доступа, который(ые) связан(ы) с радиомаяком(ами).

Если мобильный терминал не способен оказать помощь маршрутизатору доступа при идентификации наилучшего целевого маршрутизатора доступа из соседних, а текущий маршрутизатор доступа или мобильный терминал определяет необходимость осуществления переключения каналов связи, то текущий маршрутизатор доступа может использовать следующую процедуру для определения целевого маршрутизатора доступа. Текущий маршрутизатор доступа передает опросное сообщение с идентификатором мобильного терминала сразу всем своим соседям. Соседние маршрутизаторы доступа опрашивают свои базовые станции, чтобы те определили, могут ли они принимать сигнал мобильного терминала. Эти базовые станции передают сигнал радиомаяка, на который должен ответить мобильный терминал. В соответствии с другим подходом базовые станции могут прослушивать управляющие сигналы мобильного терминала. Базовые станции, способные принимать сигнал, передают эту информацию своим соответствующим маршрутизаторам доступа, а последние затем отвечают маршрутизатору доступа, который передавал опросное сообщение. После того, как маршрутизаторы доступа дают ответ на опросное сообщение, текущий маршрутизатор располагает списком потенциальных целевых маршрутизаторов доступа. Тогда он использует информацию о характеристиках или некоторую стратегию выбора решений, чтобы определить целевой маршрутизатор доступа для мобильного терминала.

В одном варианте осуществления изобретения предусмотрено использование возможности защиты данных, чтобы предотвратить попытки нарушения защиты типа, так называемого, «отказа в обслуживании» либо разрушение информации о характеристиках. В этом варианте осуществления изобретения второй (целевой) маршрутизатор доступа запрашивает первый (исходный) маршрутизатор доступа подтвердить, что мобильный терминал до последнего момента обслуживался первым маршрутизатором доступа. Такой запрос может быть сделан посредством передачи IP-пакета из второго маршрутизатора доступа в первый маршрутизатор доступа и получения подтверждающего ответа из первого маршрутизатора доступа. Если подтверждение не пришло, то операция обмена характеристиками была запрещена, и первый маршрутизатор доступа не был записан в таблицу соседних элементов второго маршрутизатора доступа. (Данное решение предотвращает ситуацию, когда мобильный терминал выходит из зоны обслуживания на Восточном побережье, выключается, а затем снова включается в зоне обслуживания на Западном побережье). Это предотвращает фальшивую претензию мобильного терминала на переключение каналов связи с первого маршрутизатора доступа, если его фактически до последнего момента обслуживал третий маршрутизатор доступа. Альтернативно эту возможность можно осуществить посредством произвольной передачи пакета данных из первого маршрутизатора доступа во второй маршрутизатор доступа с подтверждающей информацией.

На фиг.7 изображен один из возможных вариантов осуществления мобильного терминала, который можно использовать для воплощения принципов изобретения. Мобильный терминал 701 содержит приемопередающую схему 702, которая осуществляет связь с одной или несколькими базовыми станциями. Эти базовые станции могут быть такими же базовыми станциями, которые применяются в обычных радиотелефонных сотовых сетях связи (например, в сетях с технологиями CDMA или TDMA), или могут быть самостоятельными и отдельными от таких телефонных сетей. Тем не менее, схема 702 передает цифровые данные, содержащие IP-пакеты, которые должны маршрутизироваться по мобильной IP-сети. Приемная часть схемы принимает информацию об уровне сигнала или информацию радиомаяков от базовых станций, которая обрабатывается детектором 703 уровня сигнала. Схема 704 интерфейса данных преобразует цифровые сообщения в формат, пригодный для передачи через приемопередающую схему 702, и наоборот. В зависимости от осуществления схемы интерфейс данных 704 может не потребоваться.

Схема 705 обработки переключений каналов связи мобильных IP-соединений принимает решения на основании уровня сигнала и ранее записанных в память требований к характеристикам или профиля 706. Требования к характеристикам могут быть введены вручную пользователем (например, с помощью графического пользовательского интерфейса или с клавиатуры) или установлены автоматически в зависимости от того, которые из множества разных прикладных программ 707 исполняются на мобильном терминале. Например, если пользователь исполняет прикладную программу просмотра фильма, которая требует определенной пропускной способности, то прикладная программа может автоматически установить требование к характеристикам соответственно упомянутой пропускной способности. После этого мобильный терминал 701 будет передавать это требование, когда будет делать попытку переключения каналов связи на новый маршрутизатор доступа.

Некоторые или все функции, показанные на фиг.7, могут быть реализованы с использованием специализированных, отражающих специфику приложения интегральных схем, микропроцессоров, программируемых с использованием программных средств, устройств обработки сигналов, специализированных схем или комбинации вышеупомянутых средств. Следовательно, показанное на фиг.7 сочетание функций не предполагает конкретной компоновки аппаратных схем.

Как пояснялось ранее, рассмотренные в настоящем описании механизмы переключения IP-соединения могут существовать в одном мобильном терминале совместно с другими механизмами переключения. Например, хотя на фиг.7 показана функция обработки переключений каналов связи для мобильных IP-соединений, в мобильном терминале может параллельно существовать совершенно самостоятельная функция переключения каналов связи с целью самостоятельного переключения каналов связи для речевых соединений на основе совершенно другого критерия. Альтернативно речевые соединения можно осуществлять через IP-соединение, и, следовательно, возможности переключения каналов связи для речевых соединений можно инкорпорировать в процесс принятия решений. Например, время ожидания пакета может быть значительно более важным показателем при принятии решений, касающихся целевых маршрутизаторов доступа, из-за способности человека воспринимать отраженные сигналы и задержки в пакетированной речи, когда имеет место задержка пакетов.

Термин «мобильный терминал» следует толковать как охватывающий сотовые телефоны, допускающие использование протокола IP, доступные без проводов персональные электронные помощники (PDA), например выпускаемые фирмой PALM Inc. ноутбуки со средствами беспроводной связи, и другие мобильные устройства, которые могут обмениваться информацией с использованием пакетных цифровых средств связи и различных стандартов передачи (в том числе CDMA, GSM, TDMA и др.) или каналов передачи информации (радио-, инфракрасного излучения, лазерных и т.п.).

Термин «маршрутизатор доступа» следует толковать как охватывающий реализованные на базе компьютеров устройства, которые передают пакеты данных, например IP-пакеты, по адресам в сети на основе маршрутной информации. Однако, следует понимать, что маршрутизаторы доступа отличаются от базовых станций/точек доступа, которые могут передавать информацию на основе разных схем передачи (например, GSM или CDMA). Как видно из фиг.1, с одним маршрутизатором доступа может быть связана одна или несколько базовых станций. В соответствии с другим вариантом несколько маршрутизаторов доступа могут быть связаны с одной базовой станцией.

Термин «мобильная IP-сеть» следует толковать как охватывающий сеть или сети (даже если они не совместимы по способам передачи или принадлежат разным телекоммуникационным компаниям), которые организуют беспроводную связь с мобильными терминалами с использованием Интернет-протокола.

Выше настоящее изобретение описано на конкретных примерах, включая предпочтительные на текущий момент варианты осуществления настоящего изобретения, однако, специалистам в данной области техники очевидна возможность многочисленных изменений и модификаций в вышеописанных системах и методах в пределах сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения. Любой из этапов способа, раскрытых в настоящем описании, можно реализовать компьютерными программными средствами и записать на считываемый компьютером носитель информации для выполнения на универсальном или специализированном компьютере.