BRPI0617272A2 - métodos e equipamento de terminal sem fio para estabelecer conexões - Google Patents

Abstract

MéTODOS E EQUIPA~NTO DE TERMINAL SEM FIO PARA ESTABELECER CONEXõES. Métodos e equipamento para estabelecer enlaces de comunicação, utilizados para suportar sessões de comunicação com um ou mais nós finais, como, por exemplo, dispositivos móveis, são descritos. Vários aspectos referem-se a um nó móvel que controla o estabelecimento de enlaces iniciais com um primeiro nó de acesso e o estabelecimento de novos enlaces de um primeiro nó de acesso para um segundo nó de acesso durante uma operação de handoff utilizando mensagens e sinal altamente eficientes.

Description

"MÉTODOS E EQUIPAMENTO DE TERMINAL SEM FIO PARA ESTABELECER

CONEXÕES"

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se a um sistema decomunicação e, mais especificamente, a métodos e umequipamento para estabelecer conexões em redes decomunicação sem fio, como, por exemplo, celulares.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

Os sistemas de comunicação incluem freqüentementeuma pluralidade de nós de rede que são acoplados a nós deacesso através dos quais nós finais, como, por exemplo,dispositivos móveis, são acoplados à rede. Os nós de redepodem ser dispostos em uma hierarquia. Servidores deAutenticação e Autorização de Acesso (AAA) são nós que sãonormalmente colocados em uma posição elevada na hierarquiada rede. Eles normalmente fornecem as informaçõesutilizadas para fins de segurança e controle de acesso. Osnós de acesso têm freqüentemente um enlace seguro com umservidor AAA nos casos em que tais servidores são utilizados. O enlace seguro pode ser através de um ou maisnós na hierarquia.

Os operadores tipicamente gerenciam sessões deacesso nas redes IP utilizando o protocolo RADIUS eservidores AAA RADIUS associados. No futuro, os sistemas AAA podem ser baseados em novos protocolos, tais como oDIAMETER. Em um sistema que utiliza um servidor AAA RADIUS,quando o usuário tenta obter acesso a uma rede operadora,pela duração de uma sessão de acesso, o Roteador de Acessolocal normalmente emite uma ou mais Solicitações de AcessoRADIUS para um Servidor de Autenticação para autenticareste usuário com base na sua identidade, tal como umIdentificador de Acesso de Rede (NAI). O banco de dados AAAtem tipicamente armazenadas as identidades dos usuáricisautorizados a acessar seu sistema juntamente com osrecursos de serviços que podem chamar. Quando o usuário éautenticado com sucesso, sua porta de acesso no dispositivode acesso é configurada com um comensurável estado depolítica com a Autorização de serviço do usuário. Aautorização de serviço é normalmente entregue por meio doRADIUS ao Roteador de Acesso pelo Servidor de Autorização.Enquanto autorizada, a utilização do serviço durante umasessão de acesso é registrada pelo Roteador de Acesso, eenviada como registro de contagem para um Servidor deContabilidade usando mensagens de Solicitação deContabilidade no protocolo RADIUS. 0 Servidor deContabilidade pode ser parte do servidor AAA ou pode ser umservidor independente utilizando o mesmo protocolo com oservidor de autorização. Se o usuário estiver conectado amúltiplos Roteadores de Acesso durante uma única sessão,então as múltiplas sessões necessitam ser agregadas aosServidores de Contabilidade.

Os sistemas AAA são tipicamente utilizados com IPMóvel para gerenciar alocações de endereço IP (HoAs), paraalocar dinamicamente HAs, para distribuir perfis MN para oRoteador de Acesso e também para distribuir chaves desegurança para autenticar mensagens MIP e para assegurar oenlace aéreo. O Nó Móvel, um nó final que é capaz dealterar seu ponto de acoplamento à rede, tipicamente enviauma mensagem MIP de modo a obter acesso ao sistema, queaciona uma solicitação AAA para autenticar e autorizar o fíóMóvel. 0 perfil e o estado de segurança MN AAA são entãopassados do sistema AAA para o Roteador de Acesso paracontrolar os serviços consumidos pelo MN.

Os MNs podem alterar seu ponto de acoplamento àrede, como, por exemplo, à medida que movem de uma célulapara outra célula. Isto envolve alterar o ponto deacoplamento MNs de um primeiro nó de acesso, como, porexemplo, um primeiro roteador, para um segundo nó deacesso, como, por exemplo, um segundo roteador. Esteprocesso é comumente conhecido como handoff. Como parte deum handoff, os MNs CoA/CCoA necessitam ser atualizados eentão transferidos para o HA utilizando sinalização MIP, demodo que os pacotes sejam redirecionados para o MN por meiodo novo Roteador de Acesso. Como parte do processo dehandoff, é necessário transferir pelo menos algumas dasinformações de estado do primeiro roteador de acesso, quecorrespondem ao MN envolvido no handoff, para o novoroteador de acesso, de modo que o serviço do MN não sejainterrompido. Este processo é conhecido como Transferênciade Estado. A transferência de estado pode incluir, porexemplo, a transferência de informações de estado do perfilAAA que foram entregues anteriormente, por meio do RADIUSao AR, no qual a sessão de acesso MN começou. Esta podeincluir também, por exemplo, a transferência de vetores desegurança de enlace aéreo, MN-NAI, Endereço IP MN, MN-EUI-64, Tempo de Vida Útil de Registro MIP restante, membro dogrupo de multidifusão MN, estado de controle de admissão, oestado de reserva de recursos, estado de serviço diferente,estado da sessão SIP, estado do compressor, histórico deprogramação MN e/ou muitos outros itens potenciais dasinformações de estado do AR especificas do MN.

Em pelo menos um sistema conhecido, atransferência de informações de estado durante um handoff éefetuada pelo novo nó de acesso ao qual um nó móvel estáconectando enviando uma mensagem de transferência de estadoatravés da rede de comunicação ao nó de acesso antigo parao qual o nó móvel estava conectado. Em resposta, o nó deacesso antigo emite informações de estado ao novo nó deacesso. Alternativamente, um nó núcleo é utilizado paraarmazenar o estado associado a um dado nó móvel. Quando onó móvel tenta mover para outro nó de acesso alvo, o nó deacesso alvo pode recuperar o estado associado com o nómóvel do nó núcleo.

OIP Móvel (versões 4 e 6), também conhecido comoMIPv4[MIPv4] e ΜΙΡνβ[ΜΙΡνβ], permite que um nó móvel (MN)registre sua localização temporária indicada por umendereço temporário (Care-of-Address - CoA), junto a seuAgente de Origem (HA) . 0 HA em seguida mantém um mapeamento (também chamado vinculação) entre o endereço permanente doMN, também chamado Endereço de Origem (HoA) , e o CoAregistrado de modo que os pacotes para este MN possam serredirecionados para sua localização atual usando técnicasde encapsulamento IP (tunelamento) . 0 CoA utilizado por μπι MN pode ser um endereço que pertence a um AgenteEstrangeiro (FA) em um Roteador de Acesso quando o MIPv4 éutilizado ou pode ser um endereço alocado temporariamentepara o próprio MN, a partir do prefixo do Roteador deAcesso, e neste caso este é chamado de endereço temporárioco-localizado (CCoA). Este último modelo aplica-se tambémao MIPv4, ao passo que é o único modo de funcionamento noΜΙΡνβ. Note-se que, para os fins deste documento, os termosCCoA e CoA, assim como a Atualização de Registro eVinculação (BU) são intercambiáveis, uma vez que são termos correspondentes para o MIPv4 e o ΜΙΡνβ.

A menor mensagem possível de Solicitação deRegistro de acordo com o MIPv4 inclui pelo menos oscabeçalhos e campos a seguir.

- cabeçalho IP (comprimento de pelo menos 160 bits)

- cabeçalho UDP (comprimento de pelo menos 64 bits)

0 cabeçalho UDP é seguido pelos campos de IP Móvelmostrados abaixo: (comprimento de pelo menos 192 bits)<formula>formula see original document page 6</formula>

Tipo 1 (Solicitação de Registro)

S Vinculações simultâneas. Se o bit yS' forestabelecido, o nó móvel solicita que o agente deorigem mantenha suas vinculações de mobilidadeanteriores.

B Datagramas de difusão. Se o bit ΛΒ' forestabelecido, o nó móvel solicita que o agente deorigem tunelize para este quaisquer datagramas dedifusão que este receba na rede de origem.

D Desencapsulamento pelo nó móvel. Se o bit ^D' forestabelecido, o próprio nó móvel irá desencapsularos datagramas que são enviados ao endereçotemporário. Ou seja, o nó móvel utiliza um endereçotemporário co-localizado.

M Encapsulamento mínimo. Se o bit xM' forestabelecido, o nó móvel solicita que seu agente deorigem utilize encapsulamento mínimo [34] paradatagramas tunelizados para o nó móvel.G Encapsulamento GRE. Se o bit 11G' for estabelecido, o

nó móvel solicita que seu agente de origem utilizeencapsulamento GRE [16] para datagramas tunelizadospara o nó móvel.

r Enviado como zero; ignorado na recepção.

T Tunelamento Reverso solicitado.

χ Enviado como zero; ignorado na recepção.

Tempo de Vida Útil

O número de segundos restantes antes de o registroser considerado expirado. Um valor zero indica umasolicitação de anulação de registro. Um valor Oxffffindica infinidade.

Endereço de Origem

0 endereço IP do nó móvel.Agente de Origem

0 endereço IP do agente de origem do nó móvel.

Endereço Temporário

O endereço IP para o final do túnel.

Identificação

Um número de 64 bits, construído pelo nó móvel,utilizado para comparar as Solicitações de Registrocom as Respostas de Registro, e para proteger contraataques de reprodução de mensagens de registro.

Extensões (comprimento de pelo menos 17 6 bits)

A parte fixa da Solicitação de Registro é seguidapor uma ou mais das Extensões.

Uma extensão para habilitar autorização DEVE serincluída em todas as Solicitações de Registro.<table>table see original document page 8</column></row><table>

Tipo

32

Comprimento

4 mais o número de bytes no Autenticador.

SPI

índice de Parâmetro de Segurança (4 bytes). Umidentificador opaco.

Autenticador

0 algoritmo de autenticação default utiliza HMAC-MD5para computar uma "compilação de mensagem" de 128bits da mensagem de registro.

Extensão de Autenticador

<formula>formula see original document page 8</formula>

Tipo

32

Comprimento

4 mais o número de bytes no Autenticador.

SPI

Indice de Parâmetro de Segurança (4 bytes). Umidentificador opaco.

AutenticadorO algoritmo de autenticação default utiliza HMAC-MD5para computar uma "compilação de mensagem" de 128bits da mensagem de registro.

A menor mensagem possível de Solicitação deRegistro de acordo com o MIPv4 mostrada acima é de 592 bitsde comprimento, o que pode resultar na utilização ineficazde recursos quando este tem que ser transmitido através deum enlace sem fio para fins de registro e handoff. Note-seque, na prática, as mensagens típicas de Solicitação deRegistro de acordo com o MIPv4 são significativamentemaiores que o valor mínimo calculado, mas o valor mínimo éutilizado para fins de exemplificação.

A menor mensagem possível de resposta de Registrode acordo com o MIPv4 inclui pelo menos os cabeçalhos ecampos a seguir.

- cabeçalho IP (pelo menos 160 bits de comprimento)

- cabeçalho UDP (pelo menos 64 bits de comprimento)O cabeçalho UDP é seguido dos campos IP Móvel mostradosabaixo: (pelo menos 160 bits de comprimento)

<formula>formula see original document page 9</formula>Tipo 3 (Resposta de Registro)

Código Um valor que indica o resultado da Solicitação deRegistro.

Tempo de Vida Útil

Se o campo de Código indicar que o registro foiaceito, o campo de Tempo de Vida Útil é fixado nonúmero de segundos restantes antes de o registroser considerado expirado. Um valor zero indica queo nó móvel teve o registro anulado. Um valor Oxffffindica infinidade.

Endereço de Origem

O endereço IP do nó móvel.

Agente de Origem

O endereço IP do agente de origem do nó móvel.Identificação

Um número de 64 bits utilizado para comparar asSolicitações de Registro com as Respostas deRegistro e para proteção contra ataques dereprodução das mensagens de registro.

Extensões (pelo menos 17 6 bits de comprimento)

A parte fixa da Resposta de Registro é seguida poruma ou mais das Extensões.

Uma extensão para habilitar autorização DEVE serincluída em todas as Respostas de Registro.

Extensão de Autenticador

<table>table see original document page 10</column></row><table>Tipo

32

Comprimento

4 mais o número de bytes no Autenticador.

SPI

índice de Parâmetro de Segurança (4 bytes). Umidentificador opaco.Autenticador

O algoritmo de autenticação default utiliza HMAC-MD5 para computar uma "compilação de mensagem" de128 bits da mensagem de registro.

A menor mensagem possível de Resposta de Registroem conformidade com o MIPv4 mostrada acima é de 560 bits decomprimento, o que pode resultar na utilização ineficaz de recursos quando este tem que ser transmitido através de umenlace sem fio para fins de registro e handoff. Note-seque, na prática, as mensagens de Resposta de Registro MIPv4típicas são significativamente maiores que o valor mínimocalculado, mas o valor mínimo calculado é utilizado para fins de exemplificação.

Note-se também que, conforme é notoriamentesabido pelos versados na técnica, a menor VinculaçãoAtualizada possível de acordo com o IPv6 Móvel (MIPv6)(equivalente a uma Solicitação de Registro MIPv4) é maiorque a menor mensagem possível de Solicitação de Registro deacordo com o MIPv4. Note finalmente que, conforme énotoriamente sabido pelos versados na técnica, a menorConfirmação de Vinculação possível de acordo com o IPv6Móvel (ΜΙΡνδ) (equivalente a uma Resposta de Registro MIPv4) é maior que a menor mensagem possível de Resposta deRegistro de acordo com o MIPv4.

Em vista da discussão acima, deve ficar entendidoque há necessidade de métodos novos e mais eficientes paraimplementar o estabelecimento de enlaces de rede com nós deacesso no caso de um registro inicial de um nó móvel comuma rede, um handoff para um novo nó de acesso, ou emoutros casos quando um nó móvel entra em uma nova célula.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a métodos eequipamento para estabelecer conexões entre terminais semfio e nós de acesso.

Vários métodos e equipamentos da invenção podemser utilizados para estabelecer enlaces de comunicação comum ou mais nós móveis. Enlaces estabelecidos podem serutilizados para suportar sessões de comunicação com um oumais nós finais, como, por exemplo, dispositivos móveis.

Várias características novas referem-se a métodosem nós moveis para controlar o estabelecimento de enlacesiniciais para um primeiro nó de acesso. Outrascaracterísticas referem-se ao estabelecimento de um novoenlace como parte de um handoff de nó móvel de um primeironó de acesso para um segundo nó de acesso durante umaoperação de handoff utilizando mensagens e sinal altamenteeficientes.

Mensagens altamente eficientes, freqüentementebem mais curtas que as mensagens IPv4 ou IPv6 móvel quepodem ser utilizadas para executar tarefas semelhantes sãogeradas, utilizadas e armazenadas de acordo com diversasmodalidades da invenção.

Embora algumas características se refiram amétodos e a um equipamento para terminal sem fio, assimcomo para novas mensagens da invenção armazenadas em umterminal sem fio, outras características são direcionadas anovos métodos e equipamento de nó de acesso.

A invenção refere-se também aos dispositivos dearmazenamento de dados, como, por exemplo, dispositivos dememória, que armazenam uma ou mais das novas mensagens dapresente invenção.

Características e benefícios adicionais dapresente invenção são discutidos na descrição detalhada aseguir.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Figura 1 - mostra um diagrama de rede de umsistema de comunicação exemplar implementado de acordo coma presente invenção.

Figura 2 - mostra um nó final exemplarimplementado de acordo com a presente invenção.

Figura 3 - mostra um nó de acesso exemplarimplementado de acordo com a presente invenção.

Figura 4 - mostra um Nó Servidor exemplarimplementado de acordo com a presente invenção.

Figura 5 - mostra um nó de Agente de Origemexemplar implementado de acordo com a presente invenção.

Figura 6 - mostra uma mensagem de registro IP detamanho reduzido exemplar implementada de acordo com estainvenção.

Figura 7 - mostra uma mensagem de resposta deregistro IP de tamanho reduzido exemplar implementada deacordo com esta invenção.

Figura 8 - mostra uma sinalização exemplarexecutada de acordo com a presente invenção quando um nófinal transita de um nó de acesso para outro nó de acesso.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Os métodos e equipamento da presente invençãopara estabelecer conexões de enlace e rede com nós deacesso utilizados para suportar sessões de comunicação comum ou mais nós finais, como, por exemplo, dispositivosmóveis, podem ser utilizados com uma ampla faixa desistemas de comunicação. Por exemplo, a invenção pode serutilizada com sistemas que suportam dispositivos decomunicação móveis, tais como computadores portáteisequipados com modems, PDAs, e uma ampla variedade de outrosdispositivos que suportam interfaces sem fio no interesseda mobilidade dos dispositivos.

A Figura 1 mostra um sistema de comunicação 100exemplar implementado de acordo com a presente invenção,como, por exemplo, uma rede de comunicação celular, quecompreende uma pluralidade de nós interconectados porenlaces de comunicação. Os nós no sistema de comunicação100 exemplar trocam informações utilizando sinais, como,por exemplo, mensagens, baseadas nos protocolos decomunicação, como, por exemplo, o Protocolo Internet (IP).Os enlaces de comunicação do sistema 100 podem serimplementados, por exemplo, utilizando fios, cabos -de fibraóptica, e/ou técnicas de comunicação sem fio. 0 sistema decomunicação 100 exemplar inclui uma pluralidade de nósfinais 144, 146, 144', 146', 144", 146", que acessam osistema de comunicação através de uma pluralidade de nós deacesso 140, 140', 140". Os nós finais 144, 146, 144', 146',144", 146" podem ser, por exemplo, dispositivos decomunicação ou terminais sem fio, e os nós de acesso 140,140', 140" podem ser, por exemplo, roteadores de acesso ouestações base sem fio. 0 sistema de comunicação 100exemplar inclui também um número de outros nós 104, 106,109, 110 e 112, utilizados para prover interconectividadeou executar serviços ou funções especificas.

Especificamente, o sistema de comunicação 100 exemplarinclui um Servidor 104, utilizado para suportar atransferência e o armazenamento de estados referentes aosnós finais. O nó Servidor 104 pode ser um servidor AAA, oupode ser um Servidor de Transferência de Contexto, ou podeser um servidor que inclui tanto uma funcionalidade deservidor AAA quanto uma funcionalidade de servidor deTransferência de Contexto.

No sistema 100 exemplar da Figura 1 é mostradouma rede 102 que inclui o Servidor 104, o nó de Agente deOrigem 109 e o nó 106, todos conectados a um nó de redeintermediário 110 por um enlace de rede correspondente 105,108 e 107, respectivamente. O nó de rede intermediário 110na rede 102 também proporciona interconectividade aos nósde rede que são externos da perspectiva da rede 102 atravésdo enlace de rede 111. O enlace de rede 111 é conectado aoutro nó de rede intermediário 112, que proporcionaconectividade adicional a uma pluralidade de nós de acesso140, 140', 140" através de enlaces de rede 141, 141', 141",respectivamente.

Cada nó de acesso 140, 140', 140" é mostrado comoproporcionando conectividade a uma pluralidade de N nósfinais (144, 146), (144', 146'), (144", 146"),respectivamente, por meio de enlaces de acessocorrespondentes (145, 147), (145', 147'), (145", 147")·,respectivamente. No sistema de comunicação 100 exemplar,cada nó de acesso 140, 140', 140" é mostrado comoutilizando tecnologia sem fio, como, por exemplo, enlacesde acesso sem fio, para prover acesso. Uma área decobertura de rádio, como, por exemplo, a célula decomunicação 148, 148', 148" de cada nó de acesso 140, 140',140", respectivamente, é mostrada como um circulo em tornodo nó de acesso correspondente.

O sistema de comunicação 100 exemplar é emseguida utilizado como uma base para a descrição de váriasmodalidades da invenção. Modalidades alternativas dainvenção incluem várias topologias de rede, em que o númeroe o tipo dos nós de rede, o número e o tipo dos nós deacesso, o número e o tipo dos nós finais, o número e o tipodos Servidores e Agentes de Origem ou outros Agentes, onúmero e o tipo dos enlaces, e a interconectividade entreos nós podem diferir deste do sistema de comunicação 100exemplar mostrado na Figura 1.

Em várias modalidades da presente invenção,algumas das entidades funcionais mostradas na Figura 1podem ser omitidas ou combinadas. A localização oucolocação destas entidades funcionais na rede pode tambémvariar.

A Figura 2 apresenta uma ilustração detalhada deum nó final 200 exemplar, como, por exemplo, um nó móvel,implementado de acordo com a presente invenção. O nó final200 exemplar, mostrado na Figura 2, é uma representaçãodetalhada de um equipamento que pode ser utilizado comoqualquer um dos nós finais 144, 146, 144', 146', 144", 146"mostrados na Figura 1. Na modalidade da Figura 2, o nófinal 200 inclui um processador 204, uma interface decomunicação sem fio 230, uma interface de entrada/saida deusuário 240, e uma memória 210, acoplados por um barramento206. Por conseguinte, por meio do barramento 206 os várioscomponentes do nó final 200 podem trocar informações,sinais e dados. Os componentes 204, 206, 210, 230, 240 donó final 200 são localizados dentro do alojamento 202.

A interface de comunicação sem fio 230 proporciona um mecanismo pelo qual os componentes internosdo nó final 200 podem enviar e receber sinais para/dedispositivos externos e nós de rede, como, por exemplo, nósde acesso. A interface de comunicação sem fio 230 inclui,por exemplo, um circuito receptor 232 com uma antena derecepção 236 correspondente e um circuito transmissor 234com uma antena de transmissão 238 correspondente utilizadospara acoplar o nó final 200 a outros nós de rede, como, porexemplo, através dos canais de comunicação sem fio.O nó final 200 exemplar inclui também umdispositivo de entrada de usuário 242, como, por exemplo,um teclado, e um dispositivo de saida de usuário 244, como,por exemplo, um display, os quais são acoplados aobarramento 206 pode meio da interface de entrada/saida deusuário 240. Assim, os dispositivos de entrada/saida deusuário 242, 244 podem trocar informações, sinais e dadoscom outros componentes do nó final 200 por meio dainterface de entrada/saida de usuário 240 e do barramento206. A interface de entrada/saida de usuário 240 e osdispositivos 242, 244 associados proporcionam um mecanismopelo qual o usuário pode operar o nó final 200 paraexecutar várias tarefas. Em particular, o dispositivo deentrada de usuário 242 e o dispositivo de saida de usuário244 proporcionam a funcionalidade que permite ao usuáriocontrolar o nó final 200 e aplicativos, como, por exemplo,módulos, programas, rotinas e/ou funções, que sãoexecutados na memória 210 do nó final 200.

O processador 204 sob o controle de váriosmódulos, como, por exemplo, rotinas, incluídos na memória210 controlam a operação do nó final 200 para a execução dediversas sinalizações e processamentos, conforme discutidoa seguir. Os módulos incluídos na memória 210 sãoexecutados quando da inicialização ou quando chamados poroutros módulos. Os módulos podem trocar dados, informaçõese sinais quando executados. Os módulos podem tambémcompartilhar dados e informações quando executados. Namodalidade da Figura 2, a memória 210 do nó final 200 dapresente invenção inclui um módulo de sinalização/controle212 e dados de sinalização/controle 214.

O módulo de sinalização/controle 212 controla ageração e o processamento de sinais referentes à recepção eao envio de sinais, como, por exemplo, mensagens, paragerenciamento de armazenamento, recuperação e processamentode informações de estado. As mensagens armazenadas namemória 210 incluem uma mensagem de solicitação de conexão610, uma mensagem de resposta de conexão 660, uma mensagemde registro IP 800 e uma mensagem de resposta de registroIP 900. As mensagens 800 e 900 podem ser mensagens dainvenção reduzidas, de tamanho pequeno, por exemplo, quesão menores que as mensagens de IPv4 e/ou IPv6 Móvelconvencionais. As mensagens armazenadas na memória podemser mensagens que são geradas e/ou recebidas. As mensagensserão discutidas mais detalhadamente a seguir. Os dados desinalização/controle 214 incluem informações de estado,como, por exemplo, parâmetros, status e/ou outrasinformações referentes a operação do nó final. Emparticular, os dados de sinalização/controle 214 podemincluir informações de configuração 216, como, por exemplo,informação de identificação de nó final, e informaçãooperacional 218, como, por exemplo, informação de estado deprocessamento atual, status das respostas pendentes, etc. Omódulo 212 pode acessar e/ou modificar os dados 214, como,por exemplo, atualizar a informação de configuração 216e/ou a informação operacional 218.

A Figura 3 apresenta uma ilustração detalhada deum nó de acesso 300 exemplar implementado de acordo com apresente invenção. O nó de acesso 300 exemplar, mostrado naFigura 3, é uma representação detalhada de um equipamentoque pode ser utilizado como qualquer um dos nós de acesso140, 140', 140" mostrados na Figura 1. Na modalidade daFigura 3, o nó de acesso 300 inclui um processador 304, umamemória 310, uma interface de rede/inter-rede 320 e umainterface de comunicação sem fio 330, acopladas pelobarramento 306. Por conseguinte, por meio do barramento 306os vários componentes do nó de acesso 300 podem trocarinformações, sinais e dados. Os componentes 304, 306, 310,320, 330 do nó de acesso 300 são localizados dentro doalojamento 302.

A interface de rede/inter-rede 320 proporciona ummecanismo pelo qual os componentes internos do nó de acesso300 podem enviar e receber sinais para/de dispositivosexternos e nós de rede. A interface de rede/inter-rede 320inclui um circuito receptor 322 e um circuito transmissor324 utilizados para acoplar o nó 300 a outros nós de rede,como, por exemplo, por meio de fios de cobre ou linhas defibra óptica. A interface de comunicação sem fio 330proporciona também um mecanismo pelo qual os componentesinternos do nó de acesso 300 podem enviar e receber sinaispara/de dispositivos externos e nós de rede, como, porexemplo, nós finais. A interface de comunicação sem fio 330inclui, por exemplo, um circuito receptor 332 com umaantena de recepção 336 correspondente e um circuitotransmissor 334 com uma antena de transmissão 338correspondente. A interface 330 é utilizada para acoplar 'onó de acesso 300 a outros nós de rede, como, por exemplo,através dos canais de comunicação sem fio.

O processador 304 sob o controle de váriosmódulos, como, por exemplo, rotinas, incluídos na memória310 controlam a operação do nó de acesso 300 para execuçãode diversas sinalizações e processamentos. Os módulosincluídos na memória 310 são executados quando dainicialização ou quando chamados por outros módulos quepodem estar presentes na memória 310. Os módulos podemtrocar dados, informações e sinais quando executados. Osmódulos podem também compartilhar dados e informaçõesquando executados. Na modalidade da Figura 3, a memória 310do nó de acesso 300 da presente invenção inclui um módulode Gerenciamento de Estado 312 e um módulo deSinalização/Controle 314. Correspondendo a cada um destesmódulos, a memória 310 inclui também dados de Gerenciamentode Estado 313 e os dados de Sinalização/Controle 315. Asmensagens armazenadas na memória 310 incluem uma mensagemde solicitação de conexão 610, uma mensagem de resposta deconexão 660, uma mensagem de registro IP 800 e uma mensagemde resposta de registro IP 900. As mensagens 800 e 900podem ser mensagens da invenção reduzidas, de tamanhopequeno, por exemplo, que são menores que as mensagens deIPv4 e/ou IPv6 Móvel convencionais. A memória 310 incluitambém uma mensagem de registro IPv4 Móvel e/ou IPv6 Móvel680. As mensagens armazenadas na memória podem sermensagens que são geradas e/ou recebidas. As mensagensserão discutidas mais detalhadamente a seguir.

O Módulo de Gerenciamento de Estado 312 controlao processamento dos sinais recebidos dos nós finais ououtros nós de rede referentes ao armazenamento erecuperação de estados. Os Dados de Gerenciamento de Estado313 incluem, por exemplo, informação relacionada ao nófinal, tal como o estado ou parte do estado, ou alocalização do estado atual do nó final se armazenado émalgum outro nó de rede. O módulo de Gerenciamento de Estado312 pode acessar e/ou modificar os dados de Gerenciamentode Estado 313.

O módulo de Sinalização/Controle 314 controla oprocessamento de sinais para/dos nós finais através dainterface de comunicação sem fio 330, e para/de outros nosde rede através da interface de rede/inter-rede 320, quandonecessário para outras operações tais como função sem fiobásica, gerenciamento de rede, etc. Os dados deSinalização/Controle 315 incluem, por exemplo, dadosrelacionados ao nó final referentes à atribuição de canalsem fio para operação básica, e outros dados relacionados arede, tais como o endereço dos servidores desuporte/gerenciamento, informações de configuração paracomunicações de rede básicas. O módulo deSinalização/Controle 314 pode acessar e/ou modificar osdados de Sinalização/Controle 315.

A Figura 4 apresenta uma ilustração detalhada deum nó Servidor 4 00 exemplar implementado de acordo com apresente invenção. O nó Servidor 400 exemplar, mostrado naFigura 4, é uma representação detalhada de um equipamentoque pode ser utilizado como o Servidor 104 mostrado naFigura 1. Na modalidade da Figura 4, o nó Servidor 400inclui um processador 404, uma memória 410 e uma interfacede rede/inter-rede 420, acoplados pelo barramento 406. Porconseguinte, por meio do barramento 406 os diversoscomponentes do nó de acesso 400 podem trocar informações,sinais e dados. Os componentes 404, 406, 410, 420 do nó deacesso 400 são localizados dentro do alojamento 402.

A interface de rede/inter-rede 420 proporciona ummecanismo pelo qual os componentes internos do nó Servidor400 podem enviar e receber sinais para/dos dispositivosexternos e nós de rede. A interface de rede/inter-rede 420inclui um circuito receptor 422 e um circuito transmissor424 utilizados para acoplar o nó 400 a outros nós de rede,como, por exemplo, por meio de fios de cobre ou linhas defibra óptica.

O processador 404 sob o controle de diversosmódulos, como, por exemplo, rotinas, incluídos na memória410 controlam a operação do Servidor 400 para execução dediversas sinalizações e processamentos. Os módulosincluídos na memória 410 são executados quando dainicialização ou quando chamados por outros módulos quepodem estar presentes na memória 410. Na modalidade daFigura 4, a memória 410 do Servidor 400 da presenteinvenção inclui um módulo de Gerenciamento de Estado Núcleo412 e dados de Gerenciamento de Estado Núcleo 413, e ummódulo AAA 415.

0 Módulo de Gerenciamento de Estado Núcleo 412 controla o processamento dos sinais recebidos de outrosServidores, nós de acesso, ou nós de rede referentes aoarmazenamento e recuperação de estado. Os Dados deGerenciamento de Estado Núcleo 413 incluem, por exemplo,informações de estado de nó final. 0 módulo de Gerenciamento de Estado Núcleo 412 pode acessar e/oumodificar os dados de Gerenciamento de Estado Núcleo 413.

0 módulo AAA 415 executa operações referentes àautenticação, autorização e contabilidade.

A Figura 5 mostra um nó de Agente de Origem 500 exemplar implementado de acordo com a presente invenção. .0nó de Agente de Origem 500 exemplar pode ser utilizado nosistema da Figura 1, como, por exemplo, o nó de agente deorigem 109, que funciona como um Agente de Origem. Namodalidade da Figura 5, o nó de agente de origem 500 incluiuma interface de entrada/saida 501, um processador 503 euma memória 507, acoplados pelo barramento 502. Oselementos 501, 502, 503 e 507 do nó de agente de origem 500são localizados dentro do alojamento 508, como, porexemplo, uma caixa de plástico e/ou metal, representada pelo retângulo em torno dos elementos internos 501, 502,503 e 507 do nó. Por conseguinte, por meio do barramento502 os vários componentes do nó de acesso 500 podem trocarinformações, sinais e dados. A interface de entrada/saida501 inclui um conjunto de circuitos utilizado para acoplár o nó 500 a outros nós de rede, como, por exemplo, por meiode linhas de fibra óptica, e potencialmente aos nós finais,por exemplo, por meio dos canais de comunicação sem fio.O processador 503 sob o controle de váriosmódulos, como, por exemplo, rotinas, incluídos na memória507 controlam a operação do nó de agente de origem 500 paraexecução de diversas operações de sinalização, roteamento eoutras operações, conforme será discutido a seguir. Osmódulos incluídos na memória 507 são executados quando dainicialização ou quando chamados por outros módulos. Osmódulos podem trocar dados, informações e sinais quandoexecutados. Os módulos podem também compartilhar dados einformações quando executados. Na modalidade da Figura 5, amemória 507 do nó de agente de origem 500 da presenteinvenção inclui um módulo de agente de mobilidade 506 queinclui, por exemplo, parâmetros, informações de sessão decomunicação e/ou status do nó final, informações desegurança, e/ou outras informações referentes à interaçãoe/ou comunicação do nó final com um nó de acesso e/ou outrodispositivo. O módulo de Agente de Mobilidade 506 incluitambém o estado específico do nó final que incluimapeamentos entre os endereços de origem e os endereçostemporários do nó final.

O módulo de agente de mobilidade 506 permite queo nó 500 suporte serviços de gerenciamento de mobilidade econectividade do nó final. Assim, o nó de agente de origem500 é capaz de prover serviços de mobilidade do nó,estabelecimento de sessões, e manutenção de sessões para osnós finais conectados. 0 módulo de agente de mobilidade 506pode ser implementado de várias maneiras. Na modalidade daFigura 5, este é implementado com uma coleção de sub-módulos. Como ilustrado, o módulo de agente de mobilidade506 inclui um sub-módulo IPv4 Móvel 505 e um sub-móduloIPv6 Móvel 504. Ao incluir os sub-módulos 505 e 504, omódulo de agente de mobilidade 506 é capaz de suportarmúltiplas versões de sinalização IP Móvel incluindosinalização IPv4 Móvel e IPv6 Móvel. Em várias modalidades,o módulo de agente de mobilidade 506 inclui um subconjuntodos sub-módulos 505 e 504 mostrado na Figura 5. Porexemplo, nas modalidades nas quais o IPv6 Móvel não énecessário, o sub-módulo 504 do Agente de Origem IPv6 Móvelpode ser omitido.

A Figura 6 mostra uma mensagem de registro IP detamanho reduzido exemplar 800 implementada de acordo comesta invenção. A mensagem 800, embora suficiente para osfins de estabelecer conectividade da camada de rede eredirecionar os túneis IP Móvel, como mostrado na invenção,é de tamanho menor que até mesmo o da menor mensagempossível de Solicitação de Registro de acordo com o IPv4Móvel mostrada na seção de descrição da técnica anterior. Amensagem de registro IP de tamanho reduzido exemplar 800inclui: um campo de Tipo de Mensagem 810, um camporeservado 820, um campo "D" (Anulação de Registro) 830, umcampo "I" (Inicial) 840, um Identificador de Mensagens 850,e zero ou mais Extensões opcionais 860.

O campo de Tipo de Mensagem 810 inclui um valorque identifica a mensagem como uma mensagem de registro IPde tamanho reduzido. Em algumas modalidades desta invenção,o valor do campo de tipo de mensagem identifica a mensagemcomo uma mensagem de Protocolo de Gerenciamento deMobilidade referida como mensagem de

SolicitaçãoDeRegistroL3.

O campo reservado 820 é reservado para utilizaçãofutura. Em uma modalidade desta invenção, o valor do camporeservado 820 é fixado em zero pelo remetente e é ignoradopelo receptor.

O campo "D" (Anulação De Registro) 830 inclui umvalor que indica se esta mensagem é enviada para registraruma camada de rede ou anular o registro de uma camada derede registrada anteriormente.

O campo "I" (Inicial) 840 inclui um valor queindica se esta mensagem é a mensagem de registro inicialpara esta camada de rede ou um registro subseqüente parauma camada de rede que foi estabelecida anteriormente.

O Identificador de Mensagens 850 inclui um valorque distingue a mensagem 800 de pelo menos uma outramensagem do mesmo tipo (mensagem 800) enviada antes desta.Em algumas modalidades exemplares desta invenção, o campoIdentificador de Mensagens 850 emprega os valores de umnúmero de seqüência que aumenta monotonicamente. Em outrasmodalidades exemplares desta invenção, o campoIdentificador de Mensagens 850 emprega os valores de umamarca de tempo. Em ainda outras modalidades exemplaresdesta invenção, o campo Identificador de Mensagens 850 éconstituído em parte por um número de seqüência e em partepor uma marca de tempo.

Zero ou mais Extensões opcionais 8 60 podem serincluídas, as quais podem incluir vários parâmetrosadicionais. Em algumas modalidades exemplares destainvenção, tais extensões incluem a extensão deIdentificador de nó de acesso alvo 870, que identifica o nóde acesso para o qual a mensagem 800 é enviada (porexemplo, o nó de acesso alvo 530 na Figura 8), a extensãode identificador do último nó de acesso 880, que identificao nó de acesso com o qual o nó final que enviou a mensagem800 (por exemplo, o nó final 510 na Figura 8) foi conectadopor último na camada de rede (por exemplo, o nó de acesso520 na Figura 8) e uma extensão de autenticador 890 queautentica a mensagem 800. Em algumas modalidades exemplaresda invenção, cada uma das extensões 870 e 880 inclui pelomenos um campo de Tipo, cujo valor identifica o tipo daextensão, um campo Comprimento, cujo valor identifica ocomprimento da extensão e um campo Identificador, cujovalor identifica um nó de acesso alvo e o último nó deacesso. Em algumas de tais modalidades da invenção, aextensão de autenticador 890 inclui pelo menos um campoTipo, cujo valor identifica o tipo da extensão, um campoComprimento, cujo valor identifica o comprimento daextensão, e um campo Autenticador, cujo valor autentica -amensagem criptograficamente; o valor do campo de autenticação calculado com base em uma chave compartilhadaentre o remetente e o receptor. Em algumas modalidadesexemplares desta invenção, a extensão de identificador 880do último nó de acesso não é incluída quando o valor docampo "I" 840 indica que a mensagem 800 é um registroinicial, enquanto a extensão de identificador 880 do últimonó de acesso é incluída quando o valor do campo "I" 840indica que a mensagem 800 não é um registro inicial. Emalgumas modalidades desta invenção, a extensão deautenticador 8 90 é uma extensão opcional, de modo que podeser omitida da mensagem 800. Várias combinações deextensões opcionais são possíveis, de acordo com váriasmodalidades da invenção, incluindo zero, uma, duas ou trêsextensões 890.

Em uma modalidade exemplar desta invenção, o campo de Tipo de Mensagem 810 é de 8 bits de comprimento, ocampo reservado 820 é de 14 bits de comprimento, o campo"D" 830 é um flag de 1 bit de comprimento, o campo "I" 84 0é um flag de 1 bit de comprimento, o Identificador deMensagens 850 é constituído de um número de seqüência de 16 bits e uma marca de tempo de 32 bits. Na mesma modalidadedesta invenção, quanto as extensões opcionais, oidentificador de nó de acesso alvo 870 e o identificador deúltimo nó de acesso 880, são incluídas na mensagem 800,cada qual é constituído de um campo de tipo de 8 bits, umcampo de comprimento de 8 bits e um Identificador de nomáximo 64 bits. Na mesma modalidade desta invenção, quandoa extensão de autenticador opcional 890 é incluída namensagem 800, esta compreende um campo de tipo de 8 bits,um campo de comprimento de 8 bits e um autenticador de nomáximo 64 bits. Na mesma modalidade desta invenção, ocomprimento máximo de uma mensagem de registro IP detamanho reduzido 800 é de 312 bits, sendosignificativamente menor que a menor mensagem possível deSolicitação de Registro de acordo com o MIPv4, que na seçãode descrição da técnica anterior é mostrada como sendo de592 bits de comprimento.

A Figura 7 mostra uma mensagem de resposta deregistro IP de tamanho reduzido exemplar 900 implementadade acordo com esta invenção. A mensagem 900, emborasuficiente para fins de estabelecimento de conectividade decamada de rede e redirecionamento de túneis IP Móvel, comomostrado na invenção, é de tamanho menor que até mesmo !amenor mensagem possível de resposta de Registro IPv4 Móvelmostrada na seção de descrição da técnica anterior. Amensagem de resposta de Registro IP exemplar de tamanhoreduzido 900 inclui: um campo de Tipo de Mensagem 910, límcampo de Identificador de Mensagem 92 0, um campo de Códigode Resposta 930, um campo Reservado 94 0, um campo de Tempode Vida Útil 950, e zero ou mais Extensões opcionais 960. '

O campo de Tipo de Mensagem 910 inclui um valorque identifica a mensagem como uma mensagem de resposta deregistro IP de tamanho reduzido. Em algumas modalidadesdesta invenção, o valor do campo de tipo de Mensagemidentifica a Mensagem de Resposta de Registro IP 900 comouma mensagem de Protocolo de Gerenciamento de Mobilidadereferida como mensagem de RepostaDeRegistroL3.O Identificador de Mensagens 920 inclui um valorque iguala a mensagem 900 com uma mensagem de registro IPde tamanho reduzido 800 correspondente. Em algumasmodalidades desta invenção, o campo de Identificador deMensagens 920 emprega os valores de pelo menos parte dovalor do campo de Identificador de Mensagens 850 damensagem de registro IP de tamanho reduzido 800correspondente, a mensagem 900 que responde ao campo deCódigo de Resposta 930 inclui um valor que indica sucessoou falha da operação de registro IP.

O campo Reservado 940 é reservado para utilizaçãofutura. Em algumas modalidades desta invenção, o valordeste campo reservado 940 é fixado em zero pelo remetente eé ignorado pelo receptor.

O campo de Tempo de Vida Útil 950 inclui um valorque indica o tempo de vida útil do registro IP. Em algumasmodalidades desta invenção, o valor do campo de vida útil950 corresponde ao tempo de vida útil de um endereço IPassociado ao receptor da mensagem 900. Em algumas de taismodalidades desta invenção, o receptor da mensagem 900 deveenviar outra mensagem de registro IP de tamanho reduzidoantes que o valor do campo de Tempo de Vida Útil 950 expireem seguida à recepção da mensagem 900.

Zero ou mais Extensões opcionais 960 podem serincluídas, as quais podem incluir vários parâmetrosadicionais. Em algumas modalidades desta invenção, taisextensões incluem uma extensão de endereço de Origem 970,que é um endereço IP associado ao receptor da mensagem 900(por exemplo, o endereço IP do nó final 510 na Figura 8),uma extensão de Endereço de Agente de Origem 980, queidentifica o endereço do Agente de Origem IP Móvel queserve o Endereço de Origem incluído na extensão 970 e uniamensagem de autenticação 900 da extensão de autenticador990. Em algumas modalidades exemplares da invenção, cadauma das extensões 970 e 980 inclui pelo menos um campo deTipo, cujo valor identifica o tipo da extensão, um campo deComprimento, cujo valor identifica o comprimento daextensão, e um campo de Endereço, cujo valor representa umendereço IP. Em algumas de tais modalidades da invenção, aextensão de autenticador 990 inclui pelo menos um campo deTipo, cujo valor identifica o tipo da extensão, um campo deComprimento, cujo valor identifica o comprimento daextensão, e um campo Autenticador, cujo valor autentica amensagem criptograficamente; o valor do campo deautenticação calculado com base em uma chave compartilhadaentre o remetente e o receptor. Em algumas modalidadesexemplares desta invenção, a extensão de endereço de origem 970 e a extensão de endereço de agente de origem 980 sãoincluídas apenas quando o valor do campo "I" 840 riamensagem de registro IP de tamanho reduzido 800corresponde, a mensagem 900 é em resposta a, indicar umregistro inicial, enquanto a extensão de endereço de origem 970 e a extensão de endereço de agente de origem 980 nãosão incluídas quando o valor do campo "I" 840 na mensagemde registro IP de tamanho reduzido 800, a mensagem 900 é emresposta a, indicar um registro subseqüente. Diversascombinações de extensões opcionais são possíveis de acordocom várias modalidades da invenção, incluindo zero, uma,duas ou três das extensões 970, 980, 990.

Em uma modalidade exemplar desta invenção, ocampo de Tipo de Mensagem 910 é de 8 bits de comprimento, oIdentificador de Mensagens 920 é constituído de um número de seqüência de 16 bits, o campo de Código de Resposta 930é de 8 bits de comprimento, o campo Reservado 940 é de 8bits de comprimento e o campo de Tempo de Vida Útil 950 éde 16 bits de comprimento. Na mesma modalidade destainvenção, quando o endereço de origem 970 e o endereço deagente de origem 980 das extensões opcionais são incluídosna mensagem 900, cada qual é constituído por um campo detipo de 8 bits, um campo de comprimento de 8 bits e umendereço IP de no máximo 32 bits. Na mesma modalidade destainvenção, quando a extensão de autenticador opcional 990 éincluída na mensagem 900, esta compreende um campo de tipode 8 bits, um campo de comprimento de 8 bits e umautenticador de no máximo 64 bits. Na mesma modalidadedesta invenção, o comprimento máximo de uma mensagem deresposta de registro IP de tamanho reduzido 900 é de 232bits, sendo significativamente menor que a menor mensagempossível de resposta de Registro de acordo com o MIPv4, quena seção de descrição da técnica anterior é mostrada comosendo de 560 bits de comprimento.

A Figura 8 mostra uma sinalização exemplarefetuada de acordo com modalidades exemplares da invenção.A sinalização é mostrada no contexto do sistema exemplar100 mostrado na Figura 1. O Nó final 510 corresponde aqualquer um dos nós finais 144, 146, 144', 146', 144", 146"do sistema exemplar 100 e é implementado de acordo com aimplementação do nó final exemplar 200 da Figura 2; o Nó deAcesso 520 e o Nó de Acesso Alvo 530 são implementaçõessimplificadas do nó de acesso 300 exemplar da Figura 3 ecorrespondem a qualquer um dos nós de acesso 140, 140',140" do sistema 100 exemplar da Figura 1. O Servidor 540 éuma implementação simplificada do Servidor 400 na Figura 4e corresponde ao Servidor 104 no sistema 100 exemplar riaFigura 1. O Nó de Agente de Origem 550 é uma representaçãosimplificada do agente de origem 500 na Figura 5 ecorresponde ao nó de agente de origem 109 no sistema 100exemplar na Figura 1.Na Figura 8, as linhas sólidas verticais 511,521, 531, 541 e 551 representam nós 510, 520, 530, 540 e550 no tempo, onde as partes das linhas 511, 521, 531, 541e 551 no topo da Figura 8 representam um tempo anterior aodas partes das linhas na base da Figura 8. As linhassólidas horizontais 610, 620, 640, 660, 670, 680, 690, 700,710 e 720 representam sinais entre os nós 510, 520, 530,540 e 550. As linhas largas de seta dupla 600, 630 e 650representam grupos de sinais trocados entre os nós 510,520, 530, 540 e 550. As linhas tracejadas 621 e 641representam sinais alternativos aos sinais 620 e 640. Aslinhas pontilhadas 630 e 650 representam sinais opcionais.Um sinal é transmitido entre dois nós se a linha querepresenta tal sinal ou grupo de sinais indica um ponto nalinha vertical que representa o nó no tempo. O sinal 610,por exemplo, é transmitido no tempo 610a pelo nó final 510e é recebido pelo nó de acesso alvo 530 no tempo 610c.

O estabelecimento da Camada Física será agoradescrito. Na Figura 8, o nó final 510, no ponto 600atransmite um sinal, parte do grupo de sinais 600, para o nóde acesso alvo 530 solicitando acesso da camada física aonó 530. O nó de acesso alvo 530 recebe o sinal, parte dogrupo de sinais 600 no ponto 600c e transmite outro sinal,parte do grupo de sinais 600, para o nó final 510,concedendo à camada física o acesso ao nó final 510.

O estabelecimento da Camada de Enlace será agoradescrito. O nó final 510 no ponto 610a transmite umamensagem de Solicitação de Conexão 610 ao nó de acesso alvo530, solicitando o estabelecimento de enlace e comunicaçõesda camada de controle de acesso ao meio com o nó de acessoalvo 530. Em algumas modalidades exemplares da invenção, amensagem de Solicitação de Conexão 610 inclui um primeiroidentificador, que identifica o nó final 510. Em algumasmodalidades desta invenção, a mensagem 610 inclui também umsegundo identificador, que identifica o nó de acesso com oqual o nó final 510 tinha estabelecido conexãoanteriormente, como, por exemplo, o nó de acesso 520. O nóde acesso alvo 530 recebe uma mensagem de Solicitação deConexão 610 no ponto 610c no qual os parâmetros (porexemplo, identificadores) incluídos na mensagem 610 sãoarmazenados na memória do nó de acesso alvo 530. Em outrasmodalidades exemplares desta invenção, a mensagem 610 é umamensagem de Solicitação de Handoff que indica que o nófinal 510 tinha estabelecido anteriormente comunicação comeste ou outro nó de acesso (por exemplo, o nó de acesso520) .

Uma modalidade de Transferência de ContextoNúcleo exemplar será descrita. No ponto 620c, o nó 530transmite a mensagem de Solicitação de Estado 620 ãoservidor 540, solicitando autorização e outro estadocorrespondendo ao nó final 530. A mensagem de Solicitaçãode Estado 620 inclui pelo menos alguns dos parâmetrosarmazenados no ponto 610c na memória do nó 530, como, porexemplo, o identificador do nó final 510. O servidor 540recebe a mensagem de Solicitação de Estado 620 no ponto620d e busca em sua memória o estado associado ao nó final510. Em algumas modalidades exemplares da invenção, nasquais o servidor 540 é um servidor de transferência deestado núcleo, o servidor 540 transmite uma mensagem deresposta de estado 640 no ponto 640d, que inclui um estadode autorização e outro estado (como, por exemplo, chaves desegurança, endereços IP e outros parâmetros) associado aonó final 510. O nó alvo 530 recebe a mensagem 640 no ponto640c e armazena em sua memória pelo menos parte do estadoassociado ao nó final 510 que é incluído na mensagem 640.Uma modalidade de servidor AAA será descrita. Emalgumas outras modalidades exemplares desta invenção, nasquais o servidor 540 é um servidor de autenticação eautorização (AAA), o servidor 540 transmite uma mensagem,parte de um grupo opcional de mensagens 630, no ponto 630d,solicitando prova de identidade do nó final 510. O nó 510recebe a mensagem, parte do grupo de mensagens 630, noponto 630a e transmite a prova da mensagem de identidade,parte do grupo de mensagens 630, ao Servidor 540. Emalgumas modalidades desta invenção, o servidor 540 e o nófinal 510 trocam mensagens adicionais que provam aidentidade do nó final 510 e do servidor 540 entre si.Quando o servidor 540 fica satisfeito com a identidade donó final 510 no ponto 640d, este envia uma mensagem 640,que inclui o estado de autorização e outro estado (comd,por exemplo, chaves de segurança, endereços IP e outrosparâmetros) associado ao nó final 510. 0 nó de acesso alvo530 recebe a mensagem 640 no ponto 640c e armazena em suamemória pelo menos parte do estado associado ao nó final510 que é incluído na mensagem 640.

Uma modalidade de Transferência de Contexto NaoHierárquica exemplar será descrita. Em algumas modalidadesexemplares da invenção, em vez da mensagem 620, o nó deacesso alvo 530 envia uma mensagem 621, no ponto 621c, áonó de acesso 520; o nó de acesso 520 sendo o último nó deacesso com qual o nó final 510 teve uma conexão. Amensagem 621, de acordo com esta invenção, inclui pelomenos alguns dos parâmetros armazenados no ponto 610c namemória do nó 530, como, por exemplo, o identificador do nófinal 510. O nó de acesso 520 recebe a mensagem 621 noponto 621b e busca em sua memória o estado associado ao nófinal 510. O nó de acesso 520 transmite uma mensagem deresposta 641 no ponto 641b, que inclui o estado deautorização e outro estado (como, por exemplo, chaves desegurança, endereços IP e demais parâmetros) associado aonó final 510. O nó alvo 530 recebe a mensagem 641 no ponto641c e armazena em sua memória pelo menos parte do estadoassociado ao nó final 510 que está incluído na mensagem641.

Uma fase de associação de segurança opcional,utilizada em algumas modalidades da presente invenção, seráagora descrita. Em algumas modalidades desta invenção, nasquais a criptografia de tráfego de dados é necessáriaatravés do enlace entre o nó final 510 e o nó de acessoalvo 530, o nó 530 transmite uma mensagem, parte de umgrupo opcional de mensagens 650, no ponto 650c, paraestabelecer pelo menos uma chave de criptografia com o nófinal 510. O nó 510 recebe a mensagem, parte do grupo ciemensagens 650, no ponto 650a e transmite uma mensagem deestabelecimento de chave, parte do grupo de mensagens 650,para o nó de acesso alvo 530. Em algumas modalidades destainvenção, o nó de acesso alvo 530 e o nó final 510 trocammensagens adicionais para estabelecer a chave decriptografia.

A conclusão do estabelecimento da Camada deEnlace será agora descrita. O nó de acesso alvo 530, rioponto 660c, envia a mensagem de Resposta de Conexão 660,concedendo à camada física ao menos o acesso ao nó final510. O nó final 510 recebe a mensagem 660 no ponto 660a. Namodalidade desta invenção, na qual a mensagem 610 é umamensagem de solicitação de Handoff, a mensagem 660 é umamensagem de Resposta de Handoff.

O estabelecimento da Camada de Rede será agoradescrito. O nó final 510 condiciona em sua memória etransmite uma mensagem de registro IP de tamanho reduzido670, no ponto 670a, para o nó de acesso alvo 530solicitando o estabelecimento de camada de rede com e oredirecionamento do pacote por meio do nó 530. Em algumasmodalidades da invenção, a mensagem de registro IP detamanho reduzido 670 é implementada de acordo com ainvenção em conformidade com o tipo de mensagem 800 daFigura 6. O nó de acesso alvo 530 recebe a mensagem 670 noponto 670c e armazena os valores de pelo menos alguns doscampos incluídos na mensagem 670 em sua memória. O nó deacesso alvo 530 condiciona uma mensagem de registro IPMóvel 680 e a transmite no ponto 680c para o agente deorigem 550. De acordo com esta invenção, o campo deIdentificação da mensagem de solicitação de registro IPMóvel 680 inclui pelo menos uma parte do campo deIdentificador de Mensagens 850 da mensagem 800 da Figura 6.

Uma modalidade de registro inicial será agoradescrita. Em uma modalidade exemplar desta invenção, -amensagem de registro IP de tamanho reduzido 670implementada de acordo com a mensagem 800 da Figura 6, ocampo "I" 840 indica o registro inicial. Nesta modalidadeda invenção, o nó de acesso alvo 530 condiciona umamensagem de registro de IP Móvel 680 e a transmite no ponto680c para o agente de origem 550. Para a construção damensagem de Solicitação de Registro IP Móvel 680, o nó deacesso alvo 530 combina o estado associado ao nó final 510com o estado recebido no ponto 640c do servidor 540. Em umamodalidade desta invenção, na qual o servidor 540 é umservidor AAA., o estado associado ao nó final 510 que éarmazenado no nó 530 inclui um endereço de origem e valoresde endereço de agente de origem associados ao nó final 510,permitindo que os valores de endereço de origem e deendereço de agente de origem sejam iguais a zero. Em uniamodalidade desta invenção, o endereço de agente de origemincluído no estado armazenado não é igual a zero e o nó deacesso alvo 530 utiliza o valor como parte do campocorrespondente da mensagem de solicitação de registro IPMóvel 680. Em outra modalidade desta invenção, o endereçode agente de origem incluído no estado armazenado é igual azero e o nó de acesso alvo 530 utiliza um valor de endereçode agente de origem localmente configurado como parte docampo correspondente da mensagem de solicitação de registroIP Móvel 680. Em outra modalidade desta invenção, oendereço de origem incluído no estado armazenado não é igual a zero e o nó de acesso alvo 530 utiliza o valor comoparte correspondente da mensagem de solicitação de registroIP Móvel 680. Em uma modalidade adicional desta invenção, oendereço de origem incluído no estado armazenado é igual azero e o nó de acesso alvo 530 utiliza o valor zero como parte do campo correspondente da mensagem de solicitação deregistro IP Móvel 680.

O Agente de Origem 550 condiciona e transmite amensagem de resposta de registro 710 no ponto 710e de modoa conceder a solicitação de registro recebidaanteriormente. O nó de acesso alvo 530 recebe a mensagem deresposta de registro 710 no ponto 710c e armazena pelomenos parte dos valores incluídos nos campos da mensagem710 em sua memória. O nó 530 condiciona na memória etransmite no ponto 720c uma mensagem de registro IP detamanho reduzido 720 de modo a conceder a solicitação deregistro de camada de rede ao nó final 530. Nestamodalidade exemplar da invenção, a mensagem de resposta deregistro IP de tamanho reduzido 720 é implementada deacordo com o tipo de mensagem 900 da Figura 7. Nesta modalidade da invenção, o campo de Identificador deMensagem 920 da mensagem 900 na Figura 7 é copiado doIdentificador de Mensagem correspondente incluído no campode Identificador de Mensagem 850 da mensagem 800 na Figura6, esta mensagem transmitida em resposta, ao valor deendereço de origem incluído na mensagem 710 do agente deorigem 550 que é utilizado como parte do valor da extensãode endereço de origem 970 da mensagem 900 na Figura 7, ovalor de Tempo de Vida Útil incluído na mensagem 710 éutilizado como o limite superior para o valor do campo deTempo de Vida Útil 950 da mensagem 900 na Figura 7, e ovalor de Endereço de Agente de Origem incluído na mensagem710 é utilizado como parte do valor da extensão de Endereçode Agente de Origem 980 da mensagem 900 na Figura 7.

Uma modalidade de registro subseqüente será agoradescrita. Em uma modalidade exemplar desta invenção, amensagem de registro IP de tamanho reduzido 670implementada de acordo com a mensagem 800 na Figura 6, Όcampo "I" 840 indica um registro não-inicial. De acordo comuma modalidade da invenção discutida na Figura 6, em umamensagem de registro não-inicial 800, a extensão deidentificador do último nó de acesso 880 é incluída namensagem 800. De acordo com esta invenção, o identificadordo último nó de acesso é fixado em um identificador queidentifica o nó de acesso 520.

Nesta modalidade da invenção, o nó de acesso alvo530 condiciona a mensagem de registro IP Móvel 680 e atransmite no ponto 680c para o agente de origem 550. Para aconstrução da mensagem de Solicitação de Registro IP Móvel680, o nó de acesso alvo 530 combina o estado associado aonó final 510 com o estado recebido no ponto 640c doservidor 540. Em uma modalidade desta invenção, na qual oservidor 540 é um servidor de Transferência de ContextoNúcleo, o estado associado ao nó final 510 que é armazenadono nó 530 inclui um endereço de origem e valores deendereço de agente de origem associados ao nó final 510. Emuma modalidade desta invenção, o nó de acesso alvo 530utiliza o endereço de origem e os valores de endereço deagente de origem como parte do campo correspondente damensagem de solicitação de registro IP Móvel 680.

O nó de acesso alvo 530 também constrói umamensagem de registro IP Móvel 690 e a transmite no ponto690c para o nó de acesso 520, que é identificado naextensão de identificador do último nó de acesso damensagem 670. O nó de acesso 520 recebe a mensagem 690 noponto 690b e transmite uma mensagem de resposta 700 noponto 700b. O nó de acesso alvo 530 recebe a mensagem 700no ponto 700c. Em outra modalidade desta invenção, asmensagens 690 e 700 são mensagens de atualização devinculação, enquanto que em outra modalidade destainvenção, há outras mensagens de redirecionamento depacote. De acordo com esta invenção, a mensagem 690identifica pelo menos o nó final 510. Em uma modalidadedesta invenção, o identificador é o endereço IP (endereçode Origem) do nó final 510.

O Agente de Origem 550 condiciona e transmite 'a mensagem de resposta de registro 710 no ponto 710e de modoa conceder a solicitação de registro recebidaanteriormente. O nó de acesso alvo 530 recebe a mensagem deresposta de registro 710 no ponto 710c e armazena pelomenos parte dos valores incluídos nos campos da mensagem 710 em sua memória. O nó 530 condiciona na memória etransmite no ponto 720c a mensagem de resposta de registroIP de tamanho reduzido 720 de modo a conceder a solicitaçãode registro de camada de rede ao nó final 510. Namodalidade exemplar desta invenção, a mensagem de respostade registro IP de tamanho reduzido 720 é implementada deacordo com o tipo de mensagem 900 da Figura 7. Nestamodalidade da invenção, o campo de Identificador deMensagem 920 da mensagem 900 na Figura 7 é copiado doIdentificador de Mensagem correspondente incluído no campode Identificador de Mensagem 850 da mensagem 800 na Figura6 de que esta mensagem 720 está sendo transmitida emresposta a e o valor de Tempo de Vida Útil incluído namensagem 710 é utilizado como o limite superior para ovalor do campo de Tempo de Vida Útil 950 da mensagem 900 naFigura 7. Nesta modalidade da invenção, as extensões deendereço de origem e endereço de agente de origem 970 e 980da Figura 7 não são incluídas na mensagem 720.

Em uma modalidade exemplar desta invenção, o nófinal 510 comunica com o nó de acesso alvo 530, conformemostrado na Figura 8, enquanto o nó final 510 não tem outraconexão de camada física, de enlace ou de rede estabelecidacom o mesmo ou diferente nó de acesso. Em outra modalidadeexemplar desta invenção, o nó final 510 comunica com o nóde acesso alvo 530 como mostrado na Figura 8, enquanto o nófinal 510 tem pelo menos mais uma conexão de camada física,de enlace ou de rede estabelecida com o mesmo ou diferentenó de acesso, como, por exemplo, o nó de acesso 520.

Em várias modalidades, os nós descritos aqui sãoimplementados utilizando um ou mais módulos para executar asetapas que correspondem a um ou mais métodos da presenteinvenção, como, por exemplo, processamento de sinal,geração de mensagens e/ou etapas de transmissão. Assim, emalgumas modalidades vários aspectos da presente invençãosão implementados utilizando módulos. Tais módulos podemser implementados utilizando software, hardware ou umacombinação de software e hardware. Muitos dos métodos ouetapas do método descritos acima podem ser implementadosutilizando instruções executáveis por máquina, como umsoftware, incluídas em um meio legível por máquina, talcomo um dispositivo de memória, como, por exemplo, uma RAM,um disco flexível, etc., para controlar uma máquina, como,por exemplo, um computador de propósito geral com ou semhardware adicional, para implementar todos ou partes dosmétodos descritos acima, como, por exemplo, em um ou maisnós. Por conseguinte, entre outras coisas, a presenteinvenção refere a um meio legível por máquina que incluiinstruções executáveis por máquina para fazer com que umamáquina, como, por exemplo, um processador e um hardwareassociado, executem uma ou mais das etapas do(s) método(s)acima descrito(s).

Numerosas variações adicionais nos métodos e noequipamento da presente invenção descritos acima serãoóbvias aos versados na técnica em vista da descrição acimada invenção. Tais variações devem ser consideradas dentrodo escopo da invenção. Os métodos e o equipamento dapresente invenção podem ser, e em várias modalidades são,utilizados com CDMA, multiplexação por divisão defreqüência ortogonal (OFDM), ou vários outros tipos detécnicas de comunicação que podem ser utilizados paraproporcionar enlaces de comunicação sem fio entre nós deacesso e nós móveis. Em algumas modalidades, os nós deacesso são implementados como estações base que estabelecemenlaces de comunicação com nós móveis utilizando OFDM e/ouCDMA. Em várias modalidades, os nós móveis sãoimplementados como computadores portáteis, assistentes dedados pessoais (PDAs) ou outros dispositivos portáteisincluindo circuitos receptor/transmissor e lógica e/ourotinas, para implementar os métodos da presente invenção.

Claims (40)

1. Método para operar um terminal sem fiocompreendendo:transmitir uma mensagem de solicitação de conexãoa uma estação base alvo;receber uma mensagem de resposta de conexãoproveniente da estação base alvo em resposta à mensagem desolicitação de conexão; etransmitir uma mensagem de registro de ProtocoloInternet (IP), a mensagem de registro IP sendo menor qúeuma mensagem de Solicitação de Registro IPv4 Móvel.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, noqual transmitir a mensagem de solicitação de conexão incluitransmitir a mensagem de solicitação de conexão através deum enlace aéreo.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, noqual a mensagem de solicitação de conexão inclui umidentificador de terminal que identifica o terminal semfio.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo, antes de transmitir a mensagem de registroIP, gerar a mensagem de registro IP, a geração incluindo:um identificador de tipos de mensagem queidentifica a mensagem como uma mensagem de registro IP; eum identificador de mensagens gerado peloterminal sem fio, o número total de bits incluídos namensagem de registro IP sendo menor que 480 bits.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, noqual a mensagem de registro IP gerada não inclui umendereço de Agente de Origem.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, noqual a mensagem de registro IP gerada também não inclui umEndereço de Origem.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, noqual a mensagem de registro IP gerada também não inclui umvalor de Tempo de Vida Útil.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, noqual a mensagem de registro IP gerada também não inclui umEndereço Temporário.

9. Método, de acordo com a reivindicação 4, noqual a geração inclui:incorporar um valor indicador de registro inicialutilizado para indicar se a mensagem de registro IP é umamensagem de registro inicial para uma camada de rede ou umregistro subseqüente para uma camada de rede que foiestabelecida anteriormente.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, noqual o valor indicador de registro inicial é um flag de umbit.

11. Método, de acordo com a reivindicação 4, noqual a geração inclui:incorporar um valor indicador de anulação deregistro que pode ser fixado para indicar que a mensagem deregistro IP é uma solicitação para anular o registro doterminal sem fio.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, noqual o valor indicador de anulação de registro é um flag deum bit.

13. Método, de acordo com a reivindicação 4, noqual o identificador de mensagens é uma marca de tempo.

14. Método, de acordo com a reivindicação 4, noqual o identificador de mensagens é um número de seqüência.

15. Método, de acordo com a reivindicação 4, noqual o identificador de mensagens é uma combinação de pelomenos um número de seqüência e uma marca de tempo.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, noqual a mensagem de registro IP inclui um valor indicador deregistro inicial, o método compreendendo adicionalmente:receber uma mensagem de resposta de registro IP àmensagem de registro IP, a mensagem de resposta de registroIP incluindo um Endereço de Origem que corresponde aoterminal sem fio quando o valor indicador de registroinicial é ajustado para indicar um registro inicial.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, noqual a mensagem de resposta de registro IP recebida nãoinclui o Endereço de Origem quando o valor indicador deregistro inicial é ajustado para indicar um registrosubseqüente.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, noqual a mensagem de resposta de registro IP recebida incluium tempo de vida útil associado ao Endereço de Origem.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, noqual a mensagem de registro IP inclui um indicador deanulação de registro de um bit que pode ser ajustado paraindicar uma solicitação de anulação de registro, eno qual a mensagem de resposta de registrorecebida inclui um indicador de confirmação e um valor detempo de vida útil associado ao Endereço de Origem doterminal sem fio.

20. Terminal sem fio compreendendo:um módulo de transmissão para transmitir umamensagem de solicitação de conexão a uma estação base alvo;um módulo de recepção para receber uma mensagemde resposta de conexão proveniente da estação base alvo emresposta à mensagem de solicitação de conexão; eum módulo de geração de mensagens de registro IPpara gerar uma mensagem de registro de Protocolo Internet(IP), a mensagem de registro IP sendo menor que umamensagem de Solicitação de Registro IPv4 Móvel.

21. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 20, no qual o módulo de transmissão éacoplado a uma antena para transmitir a mensagem desolicitação de conexão através de um enlace aéreo.

22. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 21, compreendendo adicionalmente:memória que inclui uma mensagem de solicitação de conexão armazenada, a mensagem de solicitação de conexãoarmazenada incluindo um identificador de terminais queidentifica o terminal sem fio. :

23. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 22, compreendendo adicionalmente:um módulo de geração de mensagens de registro IPpara gerar a mensagem de registro por inclusão na mensagemde registro;um identificador de tipos de mensagem queidentifica a mensagem como uma mensagem de registro IP; eum identificador de mensagens gerado peloterminal sem fio, o número total de bits incluídos namensagem de registro IP sendo menor que 480 bits.

24. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 23, no qual a mensagem de registro IP gerada não inclui um endereço de Agente de Origem.

25. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 24, no qual a mensagem de registro IP geradatambém não inclui um Endereço de Origem.

26. Terminal sem fio, de acordo com 'a reivindicação 25, no qual a mensagem de registro IP geradatambém não inclui um valor de Tempo de Vida Útil.

27. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 26, no qual a mensagem de registro IP geradatambém não inclui um Endereço Temporário.

28. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 23, no qual o módulo de geração de mensagensde registro IP inclui na mensagem de registro IP gerada:um valor indicador de registro inicial utilizadopara indicar se a mensagem de registro IP é uma mensagem deregistro inicial para uma camada de rede ou um registrosubseqüente para uma camada de rede que foi estabelecidaanteriormente.

29. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 28, no qual o valor indicador de registroinicial é um flag de um bit.

30. Terminal sem fio compreendendo:uma memória, que tem armazenada nela uma mensagemde registro IP, a mensagem de registro IP incluindo menosque um total de 480 bits e incluindo uma pluralidade deelementos que inclui:um identificador de tipos de mensagem, queidentifica a mensagem como uma mensagem de registro IP; e um identificador de mensagens que foi geradopor um terminal sem fio.

31. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 30, no qual a mensagem de registro IParmazenada não inclui um endereço de Agente de Origem.

32. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 31, no qual a mensagem de registro IParmazenada também não inclui um Endereço de Origem.

33. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 32, no qual a mensagem de registro IParmazenada também não inclui um valor de Tempo de Vida Útile também não inclui um Endereço Temporário.

34. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 30, no qual a mensagem de registro IParmazenada inclui:um valor indicador de registro inicial utilizadopara indicar se a mensagem de registro IP é uma mensagem deregistro inicial para uma camada de rede ou um registrosubseqüente para uma camada de rede que foi estabelecidaanteriormente.

35. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 34, no qual o valor indicador de registroinicial é um flag de um bit.

36. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 30, no qual a mensagem de registro IParmazenada inclui adicionalmente:um valor indicador de anulação de registro quepode ser ajustado para indicar que a mensagem de registroIP é uma solicitação para anular registro do terminal semfio.

37. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 36, no qual o valor indicador de anulação deregistro é um flag de um bit.

38. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 30, no qual o identificador de mensagens éuma marca de tempo.

39. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 30, no qual o identificador de mensagens é umde i) um número de seqüência e ii) uma combinação de pelomenos um número de seqüência e uma marca de tempo.

40. Terminal sem fio, de acordo com areivindicação 39, no qual a mensagem de registro IParmazenada inclui adicionalmente um valor indicador deregistro inicial.