當無線區域網與無線電話網絡交互工作時管理服務質量等級的技術的製作方法
2023-07-24 06:04:11
專利名稱：當無線區域網與無線電話網絡交互工作時管理服務質量等級的技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種當無線區域網(LAN)和無線電話話網交互工作時允許一個用戶容易地在網絡間過渡，同時利用在無線LAN中可得到的高質量服務的技術。
背景技術：
無線LAN技術領域的發展可以得到相對便宜的無線LAN設備，這樣又導致在休息站，酒館圖書館和類似的市政設施等地出現公共訪問的無線LAN(例如「熱點」)。目前，無線LAN提供用戶訪問專用數據網的可能，例如訪問一個企業內部網，或者一個例如網際網路的公共數據網。任何公共訪問的無線LAN提供任意一種電話業務的情況並不多見，更不用說無線電話業務了。
目前，用戶渴望獲得無線電話業務，有代表性的是預定這種業務的多個供應商的其中一個。今天的無線電話業務提供者不但提供語音呼叫能力，還提供通用分組無線服務(GPRS)，從而經由一個移動終端提供給用戶交換數據分組的能力。儘管GPRS存在於許多領域，數據傳輸速率典型地不能超過56Kbs，並且支持此業務的無線網絡服務提供者承擔的成本仍然很高，這使得GPRS的費用昂貴。
執行和操作一個無線LAN相對低的成本以及可用的高帶寬(通常超過10兆比特/秒)使無線LAN成為一個理想的訪問機制，即一個移動終端用戶可以通過它與一個無線電話網絡交換分組。與在GPRS中提供的QoS等級相比，實際上許多無線LAN網絡提供用戶更高的服務質量(QoS)等級。實際上，在該領域中眾所周知的，即使被提議的用於經由無線電話網絡的高級分組無線業務的「通用移動電信系統(Universal Mobile Telecommunication System)3GPP」標準也不會提供達到目前無線LAN網絡的服務質量等級。
大部分通過一個無線LAN訪問無線電話網絡的移動終端用戶期望通過無線LAN獲得可用的更高的QoS等級。不幸的是，目前不存在當允許移動終端用戶容易地在無線電話網絡和無線LAN之間過渡的同時提供該用戶在無線電話網絡中獲得更高服務質量等級能力的機制。目前，一個移動終端最初通過經由一種分組數據協議(PDP)上下文加入到無線電話網絡而獲得來自無線電話網絡的服務。為了建立一個PDP上下文，移動終端用戶發出一個PDP上下文請求，在該請求中移動用戶向無線電話網絡確認自己。在PDP上下文請求中，移動終端用戶典型地指定一個可在無線電話網絡中得到的QoS等級。響應該PDP上下文請求，無線電話網絡向移動終端用戶分配一個網際網路協議(IP)地址以允許數據分組的交換。此外，無線網絡將保留需要提供給移動終端用戶所需指定QoS級別的資源。
為了通過無線LAN得到可用的較高的QoS等級，移動終端用戶可以在無線LAN中建立一個獨立的PDP上下文。為了建立這樣一個PDP上下文，移動終端用戶將建立一個指定可從無線LAN得到的QoS級別的PDP上下文請求。在無線LAN中建立PDP上下文之後，移動終端用戶將接收一個不同於在無線電話網絡中建立PDP上下文期間分配的地址的新IP位址。當移動終端用戶從無線LAN過渡到無線電話網絡時，移動終端用戶需要建立一個新的PDP上下文。實際上，無線電話網絡將不接收與無線LAN相關的PDP上下文。對於一個移動終端用戶從無線LAN過渡到無線電話網絡時建立一個新的PDP上下文的需要消耗了不必要的資源。
因此，需要一種技術使得當移動終端用戶享受可在無線LAN中得到的較高QoS等級的同時允許移動終端用戶在無線網絡和無線LAN之間進行無縫過渡。
發明內容
簡要地，按照本發明的原理，至少第一和第二無線訪問機構中的一個，例如在一個無線網絡中的一個無線訪問節點和相關的無線電網絡控制器，和在一個無線LAN中的一個訪問節點和相關的交互工作元件，分別向一個移動終端用戶提供無線電話業務。第一無線訪問機構以第一服務質量(QoS)等級向移動終端用戶提供無線電話業務。實際上，第一QoS等級在建立於移動終端用戶和第一無線訪問機構之間的最初分組數據協議(PDP)上下文期間是指定的，在這段時間移動終端用戶接收一個用於數據通信目的的分配地址(典型地，一個IP位址)。當移動終端用戶從第一無線訪問機構過渡到第二無線訪問機構時(例如在無線LAN中的訪問節點和相關的交互工作元件)，第二無線訪問機構按照由移動終端用戶啟動的第二PDP上下文向移動終端用戶提供業務。使用第二PDP上下文，該移動終端用戶保留在第一PDP上下文期間分配的用於接收數據的相同地址。然而，該第二PDP上下文向移動終端用戶分配一個比第一QoS等級更高的第二QoS等級。
圖1描述了一個無線電話網絡與一個無線網絡交互工作，用於實踐本發明原理的方法的方框圖；圖2描述在一個分組數據協議(PDP)上下文確立期間發生如圖1的無線網絡元件中的信號交換。
具體實施例方式
圖1描述一個通信網10的方框圖，該通信網包括一個與無線LAN14交互工作的無線電話網絡12。按照本發明的原理，一個移動終端用戶16分別以第一和第二服務質量(QoS)等級直接地通過無線電話網絡12或者該無線LAN14接收無線通信業務，而不必在從一個網絡向另一個網絡過渡時建立一個新的分組數據協議(PDP)上下文。
在已描述的實施例中，無線網絡12具有一個依照本領域中公知的UMTS3GPP標準的結構。為此目的，該無線電話網絡12包括至少一個以通用行動電話系統(UMTS)節點B形式的無線電節點18，用於向移動終端用戶16以及其他的移動終端用戶(未示出)提供在一個特殊的地理區域內的無線訪問。儘管圖1中僅僅表示了一個無線電節點18，無線網絡12典型地包含多個這種由至少一個無線電網絡控制器(RNC)20管理的節點。實際上，無線網絡12可以包括多個RNC，每個RNC20管理一組無線電節點18。
在無線電話網絡12內，每個RNC，例如RNC20與一個相關GPRS服務節點(SGSN)22連接，儘管圖1中表示了一個單一的SGSN22，但是該無線電話網絡12可以包括多個SGSN，每個SGSN與一或多個RNC20相關。每個SGSN，例如SGSN22識別和驗證每個移動終端用戶，例如用戶16，尋找在一個對應無線節點中的服務，該節點例如是被與其相關的RNC20管理的無線電節點18。
SGSN22與一個原籍位置寄存器(HIR)25連接。該HLR25是一種存儲關於每個移動終端用戶，例如移動終端用戶16信息的資料庫形式，上述用戶支持由無線電話網絡12提供的分組無線電業務，例如通用的分組無線服務(GPRS)。特別是，當該用戶本身進入到無線網絡以及與當前服務那個移動終端用戶的對應的SGSN22一致時，該HLR25存儲分配給每個移動終端用戶的IP位址。
在該無線電話網絡12內，一個網關GPRS支持節點(GGSN)26提供在每個例如SGSN22的SGSN和一個例如網際網路28的外部數據網絡之間的連接。如以下更詳細地論述，當移動終端用戶與無線網絡12連接時，GGSN26向每個移動終端用戶16提供一個動態的IP位址。分配給每個移動終端用戶16的動態IP位址允許每個SGSN22路由發送/接收由SGSN提供服務的移動終端用戶16的分組。另外，該GGSN26保留必要的資源以允許每個移動終端用戶16可以根據需要訪問網際網路28。
在通信網10內的無線LAN14包括一個無線LAN接入點30，該接入點具有一個收發信機(未示出)，該收發信機用於當用戶訪問該無線LAN時與移動終端用戶16交換射頻信號。儘管圖1描述了無線LAN14具有單個接入點30，一個典型的無線LAN可以包括多個這種接入點。例如接入點30的每個無線LAN接入點具有一個與交互工作元件(IWE)32的連接，該交互工作元件通過一個專用的通信鏈路34連接到無線電話網絡12中的SGSN22。該IWE32使移動終端用戶16與SGSN22交互工作，以某種相當於每個RNC20使移動終端用戶16與該SGSN交互工作的方式工作。
圖2描述在與移動終端用戶到無線網絡12相關連接中移動終端用戶16、SGSN22和GGSN26間的信號交換。為了進入無線電話網絡12，移動終端用戶16首先開始與一個無線訪問節點通信，例如圖1所示的無線訪問節點18。在開始與該無線訪問節點18通信之後，移動終端用戶16發出一個PDP上下文要求，該請求包括用戶的標識以及一個與無線電話網絡12的能力匹配的指定的QoS等級。該PDP請求傳到RNC20(圖1)，該RNC20管理與該移動終端用戶16通信的無線訪問節點18。接下來，該RNC20將該PDP上下文請求轉發到SGSN22。當收到的PDP上下文請求，SGSN22識別和驗證該請求的移動終端用戶16，並保留在指定的QoS等級上提供服務所需的資源。移動終端用戶16和SGSN22兩者在它們各自的管理PDP上下文確立的協議堆棧(未示出)內都具有一個業務管理(SM)層。
然後SGSN22向GGSN26傳送PDP上下文請求。當收到PDP上下文請求時，作為PDP上下文響應的一部分，GGSN26向該請求的移動終端用戶16分配一個動態的IP位址。為了達到移動終端用戶尋找接入網際網路28的程度，GGSN36將保留必要的資源並且執行任何需要的驗證。如果該移動終端用戶16具有靜態的IP位址，由移動終端用戶作出的PDP上下文請求將結合這些信息。否則，該IP靜態地址段保持空的。一旦用這種方式獲得一個動態的IP位址，只要該用戶保持與無線電話網絡12的無線電通信，該移動終端用戶16將保留那個地址。
每個與PDP上下文有關的分配地址(以下簡稱為一個″PDP″地址)可以具有由移動終端用戶所請求的不同的服務質量(QoS)特徵，例如電子郵件(E-Mail)的應用可以容忍長時間的響應時間和與E-mail有關的PDP地址，移動終端用戶16可以請求一個較低的服務質量等級。而其他的應用不能容忍延遲，並需要一個非常高的吞吐量，由此需要一個高的QoS等級。交互式操作組成一個這種實例，這些不同的要求被反映在與不同的PDP地址有關的QoS特徵中。
目前，例如移動終端用戶16的一個移動終端用戶，尋求訪問無線LAN14，將用無線LAN建立一個獨立的PDP上下文，以利用在這些網絡上可得到的較高的QoS。不幸地，目前例如圖1中網絡12的無線電話網絡不接受由該移動終端用戶用圖1的無線LAN14建立的PDP上下文。實際上，無線電話網絡12不能支持移動終端用戶16在其無線LANPDP上下文請求中典型地指定的較高的QoS等級。因此，當與無線電話網絡12重建一個直接通信對話時，移動終端用戶16需要創造一個新的PDP上下文，該PDP上下文考慮在無線網絡中QoS等級的降低。
目前，當從無線LAN網絡14過渡到直接連接無線電話網絡時，在建立關於無線電話12的一個PDP上下文時，移動終端用戶16接收一個新IP位址。這種新的IP位址分配要求無線電話網絡12更新HLR25和每個SGSN22以保證對往返於移動終端16的分組進行適當的路由。儘管一般發生這樣的更新時不會產生差錯、錯誤。但是減少發生這種更新的需要可以減少錯誤發生的可能性。
按照本發明的原理，當訪問每個網絡時，例如移動終端用戶16的移動終端用戶可以容易地從直接與無線電話網絡12連接過渡到通過無線LAN14進行連接，而不需要獲得一個新IP位址。反而，當從無線電話網絡12向該無線LAN14過渡時，移動終端用戶16可以通過啟動一個第二PDP上下文而修改原有的(在下文中「原始」)PDP上下文以利用無線LAN較高QoS等級，同時保持最初指定的IP位址。實際上，移動終端用戶16將開始以相同的方式建立第二PDP上下文，其中原始PDP上下文是如圖2所描述的那樣建立的。
當再使用已經起作用的PDP上下文中(例如一個原始PDP上下文)的PDP地址及其他PDP上下文信息時，該第二PDP上下文啟動過程可用於啟動一個PDP上下文，但是它們具有不同的QoS特徵。該第二PDP上下文始終與話務流量模板(TFT)有關。該TFT具有屬性，即指定一個IP報頭過濾器，該過濾器將從互通的外部分組數據網絡接收的數據分組送往與重新啟動的PDP上下文相關的網絡(例如無線LAN14)。當啟動的第二PDP上下文時，該TFT通過SGSN22被透明地發送到GGSN26以使得進行分組分類以及對下行鏈路數據傳輸進行管理。一個TFT包括一個直至多達八個的分組濾波器，每個分組過濾器由一個唯一的分組濾波器標識符識別。
在第二PDP上下文中的QoS參數不同於在移動終端用戶16加到無線電話網絡12期間創建的原始PDP上下文中的QoS參數。實際上，無線LAN14具有更高速率數據信道，因此提供一個更高的QoS等級。因此利用移動終端用戶16附加到無線LAN14期間的原始PDP上下文將排除某些高數據速率的無線LAN業務。因此，希望在第二PDP上下文中有一個不同的(也就是更高的)QoS等級規格。
為了更好的理解本發明原理的技術，首先將描述移動終端用戶從無線電話網絡12到無線LAN14的過渡處理。此後，描述移動終端用戶從無線LAN14到無線電話網絡12的過渡處理。
從無線網絡12到無線LAN14的過渡一個進入無線LAN14覆蓋區的移動終端用戶16或許想要繼續早先開始的與無線電話網絡12正在進行的數據對話。為了進行一個持續的數據對話，一直服務於移動終端用戶16的RNC20(以下簡稱為「服務的RNC」、或者「SRNC」)隨後通過SGSN22在一個Iu/Iur接口上將接收的數據轉發到IWB32以避免分組損失。同時地，一個Iu連接以相同的方式建立在IWE32和SGSN22之間，一個新的RNC在按照當前重新定位程序的RNC重新定位期間建立這樣的連接。
按照本發明的原理，即使當移動終端用戶現在連接到無線LAN14中，移動終端用戶16將保持先前在連接到無線電話網絡12期間建立的原始PDP。當訪問無線LAN14時，移動終端用戶16將為一個正在進行的對話啟動第二PDP上下文以便利用無線LAN14中的高數據速率。不管無線LAN14中的IWE32是連接到先前服務於一直提供服務的RNC20的相同的SGSN22，還是連接到一個不同的SGSN，移動終端用戶16啟動第二PDP上下文。
依據啟動的第二PDP上下文，TFT將設置與其相關的分組過濾器使其允許下行鏈路路數據傳送(也就是從RNC20到IWE32的數據傳輸)。尤其是，第二PDP的TFT允許下行鏈路分組具有與移動終端用戶16相關的源IP位址和源埠編號，代替繼續一個現存的對話，當進入無線LAN14時移動終端用戶16可以開始一個具有更高比特率的數據對話。為此，該移動終端用戶16將建立第二PDP上下文以保留已經在原始PDP上下文中工作的相同的IP位址。保留在無線電話區域中建立的原始PDP上下文使得更容易的過渡到無線電話網絡12。在第二PDP上下文的建立期間，TFT設置有關的分組濾波器以允許如上所述的下行鏈路數據傳送。如果沒有現存的原始PDP上下文，該移動終端用戶根據現存的程序建立一個新的原始PDP上下文。
從無線LAN14到無線電話網絡12的過渡當退出無線LAN14的覆蓋區並重新進入行動電話網絡12的覆蓋區時，移動終端用戶16可以決定繼續一個正在進行的數據對話。為了繼續一個現存的數據對話，無線LAN14中的IWE32將向正服務於移動終端用戶16的SRNC20發送數據。為此，當SRNC20和SGSN之間的一個Iu連接按照標準過程建立時，IWE32通過一個Iu/Iur接口向SGSN22轉發數據以避免分組損失。當檢測移動終端用戶16從無線LAN14的覆蓋區域中移出時，SGSN22將刪除任何早先在無線LAN14中建立的第二PDP上下文，並開始使用早先建立的原始PDP上下文。
當進入無線電話網絡12時，移動終端用戶16寧願開始一個新的數據對話也不願繼續一個現有的數據對話。當開始一個新的數據對話時，移動終端用戶將使用早先建立的原始PDP上下文。如果不存在原始PDP上下文，移動終端用戶16則利用標準程序建立一個原始PDP上下文。如果新的對話使用與第二PDP上下文中相同的源IP位址(或者相同的TFT過濾器)，第二PDP上下文則必須被立即破壞以便使用原始PDP上下文進行數據傳送。
以上描述了一種允許一個行動電話用戶在行動電話網和無線LAN之間過渡的技術，以便使其享受無線LAN的較高的QoS屬性，而不需要當與每個網絡建立一個通信對話時建立一個新的PDP上下文。
權利要求
1.一種從至少第一和第二無線訪問機構其中一個向移動終端用戶提供無線電話業務的方法，包括步驟以一種移動終端用戶建立的原始分組數據協議(PDP)上下文中指定的第一服務質量(QoS)等級，向該移動終端用戶提供第一無線訪問機構中的業務，在此期間移動終端用戶接收一個用於數據通信的地址；和當移動終端用戶從第一無線訪問機構過渡到第二無線訪問機構時，根據由移動終端用戶啟動的第二PDP上下文從第二無線訪問機構向移動終端用戶提供無線業務，第二PDP上下文指定第二QoS等級，但是使用與第一PDP上下文中相同的地址。
2.按照按照權利要求1的方法，包括當移動終端用戶尋找最初訪問第一無線訪問機構時，建立原始PDP上下文用戶的步驟。
3.按照按照權利要求2的方法，包括當該移動終端用戶尋找對第二無線訪問機構最初的訪問時，建立第二PDP上下文的步驟。
4.按照按照權利要求1的方法，進一步包括步驟；當移動終端用戶從第二無線訪問機構過渡到第一無線訪問機構時，向移動終端用戶提供在原始PDP上下文中指定的第一服務質量(QoS)等級的業務。
5.按照按照權利要求4的方法，進一步包括破壞第二PDP上下文的步驟。
6.按照按照權利要求2的方法，其中原始PDP上下文通過下述步驟建立接收來自用戶的一個原始PDP上下文請求；創建一個原始PDP上下文響應(1)分配給移動終端用戶用於數據通信的地址，和(2)保留足夠在第一QoS等級上向用戶提供業務的資源；向移動終端用戶發送原始PDP上下文響應。
7.按照按照權利要求6的方法，其中第二PDP上下文通過下述步驟建立接收來自用戶的一個第二PDP上下文請求；創建第二PDP上下文響應(1)向移動終端用戶分配與在原始PDP上下文期間指定的相同的用於數據通信的地址，和(2)保留足夠在第二QoS等級上向用戶提供業務的資源；和向移動終端用戶發送第二PDP上下文響應。
8.一種用於向行動電話用戶提供無線電話業務的通信網，包括第一無線訪問機構(18，20)，用於以一種移動終端用戶建立的原始分組數據協議(PDP)上下文中指定的第一服務質量(QoS)等級，向該移動終端用戶提供業務，在此期間移動終端用戶被分配用於數據通信的地址；第二無線訪問機構(30，32)，當移動終端用戶從第一訪問節點過渡時，向移動終端用戶提供業務，第二無線訪問機構根據由移動終端用戶啟動的一個第二PDP上下文提供業務，第二PDP上下文指定第二QoS等級，但是使用與第一訪問節點中相同的地址；和一個核心結構(22)，用於管理第一和第二無線訪問機構。
9.按照按照權利要求8的網絡，其中第一無線訪問機構包括一個通用行動電話系統(UMTS)無線節點(18)；和一個無線網絡控制器(20)，用於控制無線節點。
10.按照權利要求8的網絡，其中第二無線訪問機構包括一個無線區域網(LAN)接入點(30)；和一個交互工作元件(32)，用於將無線LAN接入點耦合到核心結構。
11.按照權利要求8的網絡，其中該核心結構(22)包括一個服務通用分組無線業務支持節點(SGSN)，用於分別按照第一和第二QoS等級為每一個第一和第二無線訪問機構保留無線資源。
12.按照權利要求8的網絡，其中該核心結構進一步包括網關通用分組無線業務支持節點(GGSN)(26)，用於將第一和第二無線訪問機構中的每一個連接到外部數據網絡和在原始和第二PDP上下文期間分配數據通信的地址。
13.一種用於向行動電話用戶提供無線電話業務的通信網，包括第一無線訪問機構(18，20)，以一種移動終端用戶建立的原始分組數據協議(PDP)上下文中指定的第一服務質量(QoS)等級，向該移動終端用戶提供業務，在此期間移動終端用戶被分配用於數據通信的地址；第二無線訪問機構(30，32)，當移動終端用戶從第一訪問節點過渡時，向移動終端用戶提供業務，第二無線訪問機構根據由移動終端用戶啟動的一個第二PDP上下文提供業務，第二PDP上下文指定第二QoS等級，但是使用相同的地址；一個耦合到第一和第二無線訪問機構的服務通用分組無線業務支持節點(SGSN)(22)，用於分別按照第一和第二QoS等級為第一和第二節點的每一個保留無線資源；和一個耦合到SGSN的網關通用分組無線業務支持節點(26)，用於將第一和第二無線訪問機構中的每一個連接到外部數據網絡和在原始和第二PDP上下文期間分配數據通信的地址。
14.按照權利要求13的網絡，其中第一無線訪問機構包括一個通用行動電話系統(UMTS)無線節點；和一個用於控制該無線節點的無線網絡控制器。
15.按照權利要求13的網絡，其中第二無線訪問機構包括一個無線區域網(LAN)接入點；和一個交互工作元件，用於連接該無線LAN接入點到該核心結構。
全文摘要
一個通信網(10)，便於從無線電話網絡(12)的第一無線訪問機構(18，20)和無線LAN(14)的第二無線訪問機構(30，32)中的一個向移動終端用戶(16)提供無線電話業務。第一無線訪問機構依據移動終端用戶建立的一個原始分組數據協議(PDP)上下文中指定的第一服務質量(QoS)等級提供業務，在此期間移動終端用戶被分配一個用於數據通信的地址。當該移動終端用戶從第一訪問節點過渡到第二訪問節點時，該用戶按照移動終端用戶啟動的第二PDP上下文接收業務。該第二PDP上下文分配與原始PDP上下文相同的數據地址，但是具有不同的QoS等級。
文檔編號H04L12/56GK1496171SQ0314705
公開日2004年5月12日 申請日期2003年8月20日 優先權日2002年8月21日
發明者S·維爾馬, G·比肖特, S 維爾馬, ぬ 申請人:湯姆森許可公司