無線數據接入方法
2023-05-30 10:30:01
專利名稱：無線數據接入方法
技術領域：
本發明涉及移動通信系統，尤其涉及一種用於移動通信系統的無線數據接入方法。
GPRS(General Packet Radio Service通用分組無線業務)是在GSM(Global System for Mobile Communications全球移動通信系統)Phase 2+階段引入的一種新型分組數據業務，它為用戶提供端到端的基於分組交換和傳輸技術的移動數據業務，能更有效的利用網絡資源，更好的適用於非周期性的突發數據業務。
現參照
圖1，對GPRS網絡的一般結構進行描述。通常，一個通用分組無線業務骨幹網107連接若干個GPRS子網服務區，每個子網服務區內有一個或多個分組數據接入服務支持節點，在本發明中，這些節點被稱為服務通用分組無線業務支持節點(SGSN Serving GPRSSupport Node)，在第三代移動通信系統中，SGSN節點有時也被稱為3G-SGSN。一般的，每個SGSN都和GSM移動通信網中的基站系統(由基站收發信機101，基站控制器/分組控制單元102共同組成)相連(通過Gb接口)，這樣可以通過基站系統為移動臺100提供分組數據服務。在圖1中，子網服務區1就有一個服務通用分組無線業務支持節點105，它通過Gb接口和基站系統相連。
服務通用分組無線業務支持節點105與移動業務交換中心103(MSC Mobile-service Switching Center)在網絡結構中處在相同的層次，它為移動臺100提供移動性管理、路由選擇等服務，並執行安全功能和接入控制。GPRS的安全性等同於現有GSM的安全性，服務通用分組無線業務支持節點105根據與現有GSM中完全相同的算法、流程對移動臺100進行鑑權。移動臺100是能進行分組無線通信的終端設備，例如是分組無線蜂窩電話，或者是與能進行分組無線通信的蜂窩電話連接的便攜機。移動臺100還可以有其它多種具體實現方式，例如各種遙控、監視、數據採集等設備。移動臺100的用戶信息永久的保存在歸屬位置寄存器106(HLR Home Locate Register)中。
網關通用分組無線業務支持節點108(GGSN Gateway GPRSSupportNode)是用於接入外部數據網絡和業務的節點。GPRS子網經過網關通用分組無線業務支持節點108連接到數據網109，例如公用數據網(PDN Public Data Network)。為了發送和接收分組數據，移動臺100要向服務通用分組無線業務支持節點105請求創建它所要使用的分組數據地址。這一操作使得在相應的網關通用分組無線業務支持節點108中得知該移動臺100，然後移動臺100便可開始與數據網109的互通。而且，在移動臺100和網關通用分組無線業務支持節點108以及服務通用分組無線業務支持節點105中還要生成相應的PDP(Packet Data Protocol分組數據協議)上下文(context)等必要信息，PDP上下文包括PDP類型(X.25或IP Internet Protocol)、PDP地址及其QoS(Quality of Service服務質量)等級以及路由信息。服務通用分組無線業務支持節點105和網關通用分組無線業務支持節點108是GSM移動通信系統實現GPRS業務的核心實體。
把服務通用分組無線業務支持節點105、網關通用分組無線業務支持節點108、通用分組無線業務計費網關110(GPRS CG GPRSCharge Center)等設備互連的運營者的通用分組無線業務骨幹網107，可以通過例如IP網的本地網來實現。然而，不用運營者的內部骨幹網，而例如通過在某一計算機中提供所有的特性，也可以實現運營者的GPRS網。通用分組無線業務計費網關110通過服務通用分組無線業務支持節點105和網關通用分組無線業務支持節點108搜集移動臺100的計費信息，將CDR(Charging Detail Record計費詳細記錄)話單發往計費中心111(Charge Center)。
無線接入網可以是GPRS/GSM系統或第三代移動通信系統(例如IMT 2000)的一部分。無線接入網包括空中接口Um，如圖1所示，該接口是系統性能的瓶頸。因此，GPRS網的數據傳輸速率比較低，遠遠不能滿足移動用戶高速上網的要求。
無線區域網(WLAN Wireless Local Area Nerwork)作為一種快捷靈活的本地無線接入網，可以為熱點地區的終端用戶(例如，安裝有無線網卡的便攜機用戶)提供較高速率的數據接入服務，其無線接口的速率要遠遠高於Um接口的速率。但是無線區域網自身也存在著固有的弱點作為一種局部性的本地接入網手段，無線區域網無法提供很高安全級別的用戶身份認證，無法提供用戶跨越較大地理範圍(例如，跨城市)的漫遊服務(包括認證和計費)。
為解決上述技術問題，本發明提出了一種用於移動通信系統的無線數據接入方法，包括以下步驟終端設備通過無線區域網向支持無線區域網(以無線區域網取代了普通移動通信網的終端設備空中接口，以便向終端設備提供一種性能更好的空中接口)的移動通信網的接入服務支持節點發起鑑權請求；接入服務支持節點將該鑑權請求包裝成一條標準的移動通信網內部的鑑權請求並發送給歸屬位置寄存器；歸屬位置寄存器將鑑權響應返回接入服務支持節點；接入服務支持節點向終端設備發起相應的鑑權計算請求；終端設備將鑑權計算結果返回接入服務支持節點；接入服務支持節點比較歸屬位置寄存器和終端設備發送的兩個鑑權結果，若相同則鑑權通過，否則，鑑權失敗；終端設備接入移動通信網後，為了發送和接收分組數據，向接入服務支持節點請求創建分組數據地址；接入服務支持節點通過移動通信網協議向相應的網關支持節點發出「分配分組數據地址請求」；網關支持節點根據接入服務支持節點提供的關於終端設備的信息，向接入服務支持節點發出「分配分組數據地址響應」，並負責將終端設備接入外部數據網絡和相關業務；終端設備獲得分組數據地址，開始使用相關的數據服務。由於無線區域網取代了普通移動通信網的終端設備空中接口，向終端設備提供一種性能更好的空中接口，因此利用無線區域網的高速無線空中接口取代影響整個GPRS/GSM系統性能的瓶頸Um。
所述接入服務支持節點將無線區域網骨幹支持網與通用分組無線業務骨幹網連接起來。
所述鑑權請求與鑑權計算請求均為移動通信網內部可以識別標準的通信指令。
本發明假設在進行上述步驟之前，終端設備已經完成了本地接入網無線區域網的初始接入與無線區域網的內部IP位址分配。
實施本發明提供無線數據接入方法的優點是，綜合利用了本地接入的無線區域網和GPRS網的各自優勢，將無線區域網的靈活鋪設、高速廉價和GPRS網的電信級認證、記費相結合，使得終端用戶可以享受高速的移動分組數據服務，較大距離的漫遊，電信級的安全認證和計費。
終端設備200通過空中無線接口連接到無線區域網202的接入點201(AP Access Point)，通過接入點201進一步接入無線區域網骨幹支撐網203。
無線區域網服務通用分組無線業務支持節點205(WSGSNWLAN SGSN)將無線區域網骨幹支撐網203和通用分組無線業務骨幹網207連接起來。此處就是本發明的最重要的創新之處。在本發明中，面向無線區域網本地接入網的通用分組無線業務支持節點被稱為無線區域網服務通用分組無線業務支持節點。由圖2中可見，除了圖1中的基站系統被圖2中的無線區域網202所取代以外，無線區域網服務通用分組無線業務支持節點205與GPRS網中的其它設備的連接與圖1完全一致。因此，從無線區域網服務通用分組無線業務支持節點205向無線區域網骨幹支撐網203的方向來看，無線區域網202就是移動通信網的一個內部節點，地位完全等同於一個基站系統，而無線區域網服務通用分組無線業務支持節點205的地位就等同於通常GPRS網意義下的服務通用分組無線業務支持節點。它除了具備通常的服務通用分組無線業務支持節點的各項功能以外，在功能上還可以根據無線區域網的特點進行多種擴展，例如提供基於IP的流量控制，QoS管理，負載均衡，高速路由等等。網關通用分組無線業務支持節點209負責將終端設備200接入外部數據網210並提供相關業務。
現參照圖3來說明根據本發明的優選實施方式的具體方法步驟。本發明中，已假設終端設備完成了本地接入網無線區域網的初始接入和內部IP位址分配。
具體實現方法步驟如下1.首先終端設備向無線區域網服務通用分組無線業務支持節點發起鑑權請求，該請求中包含用戶的用於GPRS/GSM網的必要身份認證信息，即IMSI(International Mobile Station Identity國際移動臺識別號碼)，例如可以通過終端設備的附加SIM卡讀取裝置獲得IMSI。終端設備與無線區域網服務通用分組無線業務支持節點的通信可以是基於無線方式的TCP/IP連接，這樣就取代了普通GPRS網中性能不佳的Um接口。
2.無線區域網服務通用分組無線業務支持節點將該鑑權請求包裝成一條標準的GPRS/GSM網內部的鑑權請求並發送給該IMSI對應的歸屬位置寄存器。
3.歸屬位置寄存器將鑑權響應(RAND，SRES)返回給無線區域網服務通用分組無線業務支持節點。
4.無線區域網服務通用分組無線業務支持節點向終端設備發起鑑權計算請求，將RAND發送給終端設備。
5.終端設備將RAND輸入SIM卡並得到計算結果SRES(例如，可以通過終端設備的附加SIM卡讀寫裝置將RAND輸入到SIM卡中並獲得SRES)，並將該結果返回給無線區域網服務通用分組無線業務支持節點。
6.無線區域網服務通用分組無線業務支持節點比較兩個SRES，若相同，則終端設備鑑權通過，允許終端設備接入GPRS/GSM網；否則，鑑權失敗。
7.終端設備接入GPRS/GSM網後，為了發送和接收GPRS數據，終端設備要通過請求PDP上下文(PDP CONTEXT)創建過程，來創建它所要使用的IP位址，終端設備向無線區域網服務通用分組無線業務支持節點發出IP位址請求。
8.無線區域網服務通用分組無線業務支持節點通過標準GPRS協議向相應的網關通用分組無線業務支持節點發出「PDP CONTEXT創建請求」標準信令。
9.網關通用分組無線業務支持節點通過標準GPRS協議向無線區域網服務通用分組無線業務支持節點發出「PDP CONTEXT創建響應」標準信令，並負責將終端設備接入外部數據網絡和相關業務。
10.終端設備獲得由網關通用分組無線業務支持節點分配的'地址，開始使用相關的數據服務。
圖4是描述優選實施例的終端設備經過圖3的方法步驟之後的IP數據路由圖。首先是無線區域網內部的路由終端設備400到接入點401；然後經由無線區域網服務通用分組無線業務支持節點402，IP數據包通過網關通用分組無線業務支持節點403到達外部的網際網路404。在IP數據包從終端設備400到達無線區域網服務通用分組無線業務支持節點402之前，數據路由取決於具體的本地接入網無線區域網和無線區域網骨幹支撐網；IP數據包到達無線區域網服務通用分組無線業務支持節點402之後，就遵循GPRS網的正常數據路由進行傳遞。
同樣，本發明方法可應用於任何移動通信網，例如，本發明方法基本原則和精神可應用於一些移動通信網例如是第三代移動通信系統(UMTS，IMT2000)，等等。
權利要求
1.一種無線數據接入方法，其特徵在於，包括以下步驟終端設備通過無線區域網向支持無線區域網的移動通信網的接入服務支持節點發起鑑權請求；由所述接入服務支持節點進行鑑權；如果通過鑑權，所述終端設備接入移動通信網並向所述接入服務支持節點請求創建分組數據地址；所述接入服務支持節點通過移動通信網協議向相應的網關支持節點發出「分配分組數據地址請求」；所述網關支持節點根據接入服務支持節點提供的關於終端設備的信息，向所述接入服務支持節點發出「分配分組數據地址響應」，並負責將終端設備接入外部數據網絡和相關業務；所述終端設備獲得分組數據地址，開始使用相關的數據服務。
2.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，所述接入服務支持節點進行鑑權包括以下步驟所述接入服務支持節點將該鑑權請求包裝並發送給歸屬位置寄存器；所述歸屬位置寄存器將鑑權響應返回所述接入服務支持節點；所述接入服務支持節點向所述終端設備發起相應的鑑權計算請求；所述終端設備將鑑權計算結果返回所述接入服務支持節點；所述接入服務支持節點比較歸屬位置寄存器和終端設備發送的兩個鑑權結果，若相同則鑑權通過，否則，鑑權失敗。
3.根據權利要求2所述無線數據接入方法，其特徵在於，所述無線區域網向接入服務支持節點發起的鑑權請求中包含有終端設備用戶的鑑權信息。
4.根據權利要求1-3所述的無線數據接入方法，其特徵在於，所述接入服務支持節點連接無線區域網骨幹支持網與通用分組無線業務骨幹網。
5.根據權利要求1-3所述的無線數據接入方法，其特徵在於，所述鑑權請求與鑑權計算請求均為移動通信網內部可以識別的標準通信信令。
全文摘要
一種無線數據接入方法，包括步驟通過無線區域網向支持無線區域網的移動通信網的接入服務支持節點發起鑑權請求；如果通過鑑權，接入移動通信網並向接入服務支持節點請求創建分組數據地址；接入服務支持節點通過移動通信網協議向相應的網關支持節點發出「分配分組數據地址請求」；網關支持節點根據接入服務支持節點提供的關於終端設備的信息，向接入服務支持節點發出「分配分組數據地址響應」，並負責將終端設備接入外部數據網絡和相關業務；終端設備獲得分組數據地址，開始使用相關的數據服務。通過本發明的無線數據接入方法，可用無線區域網的高速空中接口取代影響GPRS/GSM系統性能的瓶頸Um，實現高速、廉價的無線數據接入。
文檔編號H04W12/06GK1474610SQ0213646
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月8日 優先權日2002年8月8日
發明者陳磊, 王炎, 張凱, 莊文東, 杭靠文, 俞京模 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司, Lg電子株式會社