可互操作的語音數據無線網的製作方法
2023-04-25 08:10:11 2
專利名稱：可互操作的語音數據無線網的製作方法
技術領域：
本發明涉及話音網絡和數據網絡，更具體地說，涉及可互操作的話音網絡和數據網絡。
背景技術：
公用交換電話網(PSTN)指本專業的普通技術人員周知的公用電話網。PSTN由交換機、T1/E1中繼、中心局等構成。PSTN採用電路交換技術，其中，將必需的資源分配用於(專用於)電話呼叫持續期間。與此相反，IP網(如網際網路)由計算機節點、伺服器、路由器和通信鏈路等構成。IP網採用分組交換技術，這種技術將數據(如話音、網頁、電子郵件消息等)分解成IP分組。然後通過IP網將每個分組傳送到用IP位址標識的目的地並在該目的地將其重組。無需對點對點資源進行預分配就可完成IP傳輸。
近年來，具有語音和數據功能的移動手持多功能設備大量出現。某些行動裝置能夠建立多種網絡類型的連接。但是，一旦建立了到給定網絡的連接，則給定行動裝置的無線電部件將不再確認其它網絡通信。
發明概述本發明旨在提供一種無線系統，它包括話音網絡、數據網絡以及與所述話音網絡和數據網絡通信的歸屬位置寄存器(HLR)，並且其中，所述HLR可通過所述數據網絡向行動裝置發送話音會話正在等待通過所述話音網絡傳送給所述行動裝置的消息。
在本發明的一個方面中，所述行動裝置包括能夠一次建立一個網絡連接的手持多功能裝置。
在本發明的一個方面中，所述HLR包括HLR/認證、授權、計費(AAA)資料庫，此資料庫能夠登記話音網絡和數據網絡的用戶信息的資料庫。
在本發明的一個方面中，所述行動裝置同時在所述話音網絡和所述數據網絡中登記。
在本發明的一個方面中，所述話音網絡包括碼分多址(CDMA)無線接入接口。
在本發明的一個方面中，所述數據網絡包括802.11無線區域網(WLAN)。
在本發明的一個方面中，所述數據網絡包括藍牙無線接入接口。
附圖簡述
圖1是用於說明與移動交換中心通信的行動裝置的移動網的框圖。
圖2說明無線數據網絡的一種體系結構。
圖3A顯示用於說明圖2所示體系結構中對行動裝置進行認證所涉及的消息流的圖。
圖3B顯示用於說明行動裝置在認證、授權和計費設備上登記時將會發生的消息傳送。
圖4說明實現無線話音網絡和無線數據網絡互操作的體系結構實施例。
圖5顯示用於說明支持無線話音網絡和無線數據網絡互操作的消息流的圖。
具體實施例的詳細說明本發明的實施例提供無線數據配置與無線話音如蜂窩網的配置之間的互操作。本專業的普通技術人員會理解，這些實施例可以用軟體、應用模塊和可在這裡所示的系統和設備上運行的計算機可執行指令、或其它方式來實現。但是，本發明並不受任何特殊操作環境或採用特殊程式語言編寫的軟體的限制。適合於實現本發明的實施例的軟體、應用模塊和/或計算機可執行指令可以駐留在一個或多個設備或位置中、或若干甚至許多位置中。
除非明確指出，本說明書說明的方法實施例不局限於特定次序或順序。此外，所述方法實施例中的一些可以在同一時刻進行或執行。
通過閱讀本公開，本專業的普通技術人員會理解，無線基礎結構可為漫遊的行動裝置或手持設備提供蜂窩/PCS業務如呼叫發起和呼叫傳遞。對於呼叫傳遞，受訪網絡跟蹤漫遊用戶的位置，而來訪位置寄存器(VLR)通過控制網絡向歸屬網絡的歸屬位置寄存器(HLR)報告該位置信息。控制網絡可包括ANSI/IS-41和GSM MAP類型的網絡。歸屬網絡中的認證中心(AC)可用於進行用戶登記和和認證，例如查對用戶是否已交費等。當要將從公用交換電話網(PSTN)中繼到歸屬移動交換中心(MSC)的呼叫傳送給用戶時，歸屬MSC就查詢HLR以確定用戶目前位於何處，例如當前的在服務/受訪MSC，然後通過鏈路和PSTN將該呼叫導向當前正為該行動裝置服務的受訪MSC。
圖1是說明行動裝置102與移動交換中心(MSC)104通信的移動網的框圖。移動網或控制網的一個實例包括IS-41/CDMA網絡。碼分多址(CDMA)蜂窩通信系統的系統配置和操作已為本專業的技術人員所熟知。因此，有關CDMA系統配置和操作的詳細信息不予提供。但是，有關此主題的技術信息可以通過參考許多可用文獻而獲得。例如，有關多址通信系統中CDMA技術的說明可參考題為「使用衛星或地面轉發器的擴頻多址通信系統」的美國專利No.4901307。此外，有關產生用於CDMA通信系統中的信號波形的說明，可參考題為「產生CDMA蜂窩系統中信號波形的系統和方法」的美國專利No.5103459和題為「CDMA蜂窩通信系統中的無縫軟切換」的美國專利No.5883888。以上參考的公開內容通過引用結合到本說明書中。
典型無線電信系統的核心是MSC，MSC與散布在系統所服務的地理區域中的多個基站相連。無線電信系統所服務的地理區域被劃分成若干在空間上分開的、稱為「小區」的區域。每個MSC除負責其它任務以外，還負責在行動裝置之間和行動裝置和通過本地和/或遠程網絡連接到所述系統的無線終端之間建立並維持呼叫。MSC是專用於支持無線和移動性的電話交換機。MSC執行各種功能，包括移動性管理、呼叫切換、呼叫接納、呼叫控制、資源分配等等。呼叫然後由MSC中繼到基站並通過無線通信轉發至行動裝置。
在圖1中，每當行動裝置102激活或漫遊到新的MSC覆蓋區域，即MSC負責的「小區」中時，新MSC就變成在服務MSC。行動裝置將其保存的身份通過基站106發送給該新的在服務MSC。如圖1所示，用戶身份信息以與空中接口標準105如ANSI/IS-41兼容的格式通過無線信道108傳送，並由基站106的天線110檢測。
接著，基站106將該用戶身份信息通過例如通信線路112發送到在服務MSC 104。基站106和MSC 104之間的通信規程和協議也已經標準化了。有關涉及這些通信的行業標準的說明，可參考TIA/EIA/IS634-A，「公用無線通信系統的MSC-BS接口」。
為了向新登記的行動裝置102提供移動服務，在服務MSC 104通過信令鏈路如信令轉接點(STP)114將基於移動應用部分(MAP)的信號如登記通知信號(IS-41消息)或位置更新信號(GSM消息)發送到歸屬位置寄存器(HLR)116。STP是七號信令系統(SS7)電話網中的一種節點，它對交換機之間以及交換機和保存用戶和路由信息的資料庫之間的消息進行路由。HLR就是蜂窩系統中的這種資料庫，它包含供應商歸屬服務區域內的所有用戶。HLR中的數據經請求通過SS7傳送給新區域中的VLR。
在圖1所示的實施例中，STP 114將基於MAP的信號路由到網關MSC 118。如圖1所示，網關MSC 118可以充當網絡交換機，用於連接到公用交換電話網(PSTN)120。SS7是在PSTN中用於建立呼叫並提供服務的協議。SS7網建立並拆除呼叫，處理所有路由決策並支持所有現代電話業務，如本地號碼轉移(LNP)。LNP允許電話用戶在用戶移到國內不同區域時轉移其電話號碼，即便本地區域碼可能不同。通稱為業務交換點(SSP)的話音交換機利用通稱為信令轉接點(STP)的分組交換機來查詢業務控制點(SCP)資料庫。
利用獨立的信令網訪問資料庫使得所述系統能夠更有效地獲得靜態信息如客戶已籤約的服務和動態信息如網絡中不斷變化的業務條件。此外，直到雙方之間已實際建立了連接才佔用話音電路。國際版本的SS7由ITU標準化，國家版本的SS7則由各國確定。例如，ANSI負責美國的SS7標準，而Telcordia(貝爾通信研究所)為其成員公司提供ANSI的擴展。
基於MAP的信號將與目前正為行動裝置102服務的MSC 104相關聯的地址通知給HLR 116，並請求必需的用戶信息以便向正在漫遊的行動裝置102提供移動服務。HLR資料庫116更新其資料庫，以便保存表示在服務MSC 104的網絡地址，並將所請求的用戶信息拷貝到與在服務MSC 104相關聯的VLR 122中。存儲在HLR 116中的表示在服務MSC 104的網絡地址以後由行動網路用來將任何旨在傳送給行動裝置102的呼入重新路由到在服務MSC 104。
因此，每當電信用戶撥打行動裝置102的電話號碼時，行動網路就查詢HLR 116，以確定行動裝置102的當前位置。利用存儲在HLR116中的、表示在服務MSC 104的網絡地址，HLR 116響應接收到的查詢信號，向在服務MSC 104請求漫遊號碼。然後，由電信網絡將在服務MSC 104所提供的漫遊號碼用於對送往在服務MSC 104的輸入信號進行路由。然後，在服務104尋呼行動裝置102，相應地，如果行動裝置102可達，就與行動裝置102建立話音連接。
如果行動裝置102漫遊範圍超出在服務MSC 124的覆蓋區域，進入了另一個在服務MSC 104的覆蓋區域行動裝置102，MSC 104就會將通信切換到MSC 124和基站126。為了確保兩個MSC能夠兼容，用於對消息進行格式化和傳送的規程和協議均已標準化。有關涉及這些通信的業界標準的說明，可參考ANSI/IS-41，「蜂窩無線電信系統間的操作」。″圖2說明無線數據網絡如無線區域網(WLAN)的體系結構。但是，圖2所示的體系結構並不限於WLAN。802.11是IEEE WLAN標準協議簇。例如，IEEE 802.11a標準在5千兆赫頻率範圍中進行傳輸，可提供從6至54兆比特/秒的速率。IEEE 802.11b標準在2.4千兆赫頻率範圍中進行傳輸，可提供從1至11兆比特/秒的速率。圖2說明行動裝置和歸屬網絡之間的802.11無線/空中接口201。在圖2中，由於行動裝置202漫遊，它試圖在其當前位置連接到可用射頻頻段。例如，當行動裝置202漫遊到802.11環境中時，該行動裝置就會向核心網內的認證、授權、計費(AAA)功能進行認證和登記。
圖2顯示無線802.11空中接口201，該接口在行動裝置202和接入點(AP)205之間提供信號鏈路207。AP 205起著類似於上述參照圖1所述的基站的功能。AP 205連結到接入點控制器(APC)203。而APC203通過分組交換信號鏈路如網際網路協議(IP)鏈路連接到AP 205。APC 203提供到網際網路221的分組交換信號鏈路即IP鏈路，以便將分組交換信號連接到具有AAA功能的網際網路服務提供者(ISP)209，ISP209位於行動裝置202的核心網或歸屬網中。
圖3A顯示用於說明在圖2所示體系結構中對行動裝置進行認證所涉及到的消息流的圖。如圖3A所示，行動裝置302向APC 303發送認證請求。APC 303向核心網ISP發送接入請求，核心網ISP可以訪問AAA功能資料庫309。將一個查詢返回到APC 303。從APC 303將該查詢發送給行動裝置302。查詢結果從行動裝置回送到APC 303，而APC 303則將包含查詢結果的訪問請求發送給AAA 309。將訪問結果回送給APC 303，然後將認證響應發送給行動裝置302。
認證成功將允許行動裝置302通過APC 303訪問無線數據網絡。由AAA 309服務返回到APC 303的訪問結果將包含APC 303所需的配置文件信息，此信息用於確定允許行動裝置302使用何種類型的網絡接入。實際上，這將是由APC 303所提供的防火牆功能。然後，行動裝置302將在AAA 309上登記它的位置。
圖3B顯示用於說明在行動裝置302向AAA 309進行登記時將發生的消息的圖。如圖3B所示，行動裝置302向AAA 309發送客戶登記，而AAA 309則將登記響應返回給行動裝置302。
客戶登記消息將包含當行動裝置302連接到無線數據網絡時授權給行動裝置302的IP位址。此地址將由AAA 309維護以供在後續的端接(連接)嘗試中使用。登記響應將包含對行動裝置302有用的配置文件信息。為了為此信息提供保密性，行動裝置302和AAA 309可以在交換該信息時利用保密通信協議。可以利用行動裝置302和AAA 309伺服器之間共享的密匙對這些消息進行數位化籤名。登記將確定行動裝置302的位置並提供與行動裝置302相關聯的配置文件信息。
應注意，可以允許行動裝置302在(專用或公用)無線數據網絡上登記，同時無需在無線話音網絡如圖1所示的蜂窩網路中取消登記。換句話說，802.11登記不一定在CDMA話音域中引起登記取消。行動裝置302將同時在兩個域中登記。
圖4說明實現無線話音網絡和無線數據網絡的互操作性、兼容性和/或共存的體系結構實施例。在一個實施例中，圖4說明具備WLAN如802.11的無線數據網絡和無線話音網絡如ANSI或GSM網絡的互操作性的體系結構。但是，本發明的範圍並不受此限制。也就是說，圖4所示的網絡體系結構的各種實施例可以實現微局域數據網配置和宏無線話音網絡的共存。
如圖4所示，行動裝置402激活或漫遊到MSC的覆蓋區域中，並通過基站406向新的在服務MSC 404發送其保存的用戶身份信息。該用戶身份信息以與基於蜂窩的網絡(GSM或ANSI/IS-41)空中接口403兼容的格式通過無線信道408傳送，並由基站406的天線410檢測。基站406接著通過通信線路412將該用戶身份信息發送給在服務MSC404。
為了向新登記的行動裝置402提供移動服務，在服務MSC 404通過信令鏈路如STP 414將用戶身份信息如登記通知信號或位置更新信號發送到HLR 416。請求HLR 416的數據並通過SS7傳送給新區域中的VLR 422。網關MSC 418充當網絡交換機，用於將公用交換電話網(PSTN)420連接到無線話音網絡。如圖4的網絡結構所示，在各種實施例中，HLR 416包括一種具備組合話音網絡HLR功能和AAA數據網絡功能的HLR 416。也就是說，在各種實施例中，HLR 416既能登記數據網絡連接如802.11連接，又能登記話音網絡連接如ANSI或GSM網絡連接。這樣，在各種實施例中，實現了可以同時登記電路交換(CS)和分組交換(PS)網絡或環境的用戶信息的HLR/AAA 416。
在某些實施例中，分別提供了數據網絡AAA和話音網絡HLR，以及作為網絡體系結構的一部分的部件如軟體、固件、硬體和/或它們的組合，使得HLR能夠通過無線數據網絡向行動裝置402發起消息，以指示有呼叫正在等待通過與上述相同的無線話音網絡向行動裝置402傳送。
為了便於引用，對組合HLR/AAA 416實施例加以說明。但是，本專業的普通技術人員會理解，通過閱讀本公開，本發明並不受此限制。但是，在圖4所示體系結構實施例的話音網絡側中，MAP信號可以將與當前正在為行動裝置402服務的MSC 404相關聯的網絡地址通知給HLR/AAA 416，並且還可以請求必需的用戶信息以便向正在漫遊的行動裝置402提供移動服務。HLR/AAA 416更新其資料庫以便存儲表示在服務MSC 404的網絡地址並且還將請求的用戶信息拷貝到與在服務MSC 404相關聯的VLR 422中。存儲在HLR/AAA 416中的表示在服務MSC 404的網絡地址以後由行動網路用來將任何旨在傳送給行動裝置402的呼入重新路由到在服務MSC 404。
每當電信用戶撥打行動裝置402的電話號碼時，行動網路就查詢HLR/AAA 416，以確定行動裝置402的當前位置。利用存儲在HLR/AAA 416中的、表示在服務MSC 404的網絡地址，HLR/AAA 416響應接收到的查詢信號，向在服務MSC 404請求漫遊號碼。在服務MSC 404所提供的漫遊號碼然後由電信或話音網絡用於對送往在服務MSC 404的輸入信號進行路由。在服務404然後尋呼行動裝置402，相應地，如果行動裝置402可達，就與行動裝置402建立話音連接。圖4所示的體系結構實施例還顯示附加的MSC 424和基站426，它們表示如果行動裝置402漫遊範圍超出MSC 404的覆蓋區域而進入了利用覆蓋區域，則MSC 404可以將通信交由MSC 424和基站426處理。
如本說明書中所述，圖4所示體系結構實施例實現了廣域網(WLN)或無線話音網絡例如宏類型的ANSI或GSM網絡環境與無線數據網絡或無線區域網(WLAN)例如城域網(MAN)、802.11 LAN、和/或藍牙個人區域網(PAN)等的互操作性、兼容性和/或共存。本專業的普通技術人員應理解，所述實施例的範圍並不限於這裡列舉的網絡類型。
作為示例而非限制，圖4所示的體系結構實施例說明在行動裝置402和該行動裝置的核心網或歸屬網之間提供接口的802.11 WLAN數據網絡側。如前所述，當行動裝置402漫遊時，它嘗試在其當前位置連接到可用射頻頻段上。當行動裝置402漫遊到無線數據網絡環境如802.11環境中時，該行動裝置將向核心網內的AAA功能進行認證並登記。在圖4所示的實施例中，該行動裝置將在(HLR/AAA 416上進行認證。
在圖4所示的實施例中，無線802.11空中接口410提供信號鏈路407，以用作行動裝置402和接入點(AP)405之間的連接。如上所述，AP 405可以連結到接入點控制器(APC)403。APC 403通過分組交換信號鏈路如IP鏈路連接到AP 405。APC 403提供到網際網路421的分組交換鏈路即IP鏈路，以便將分組交換信號連接到行動裝置402的核心網或歸屬網。如圖4的體系結構實施例所示，分組交換信號可以通過防火牆411連接到與無線話音網絡共享的HLR/AAA 416。
因此，在各種實施例中，對於電路交換(CS)和分組交換(PS)網絡或環境，圖4所示的體系結構利於行動裝置402用戶信息的兼容的或可互操作的登記。
在圖4所示的實施例中，HLR/AAA 416同時提供HLR和AAA功能，以允許在無線數據網絡和宏載波如ANSI或GSM網絡環境中均可共同登記行動裝置402。但是，如上所述，本發明的實施例允許分別提供數據網絡AAA和話音網絡HLR，並允許在所示體系結構中存在各種部件，如軟體、固件、硬體以及和/或它們的組合，通過部件，HLR能夠通過所述無線數據網絡向行動裝置402發起消息，以指示有呼叫正在等待經由無線話音網絡傳送到行動裝置402。
根據各種實施例，提供了一種體系結構，其中，可以中止具有話音和數據功能的至行動裝置的數據呼叫，以便完成話音呼叫。根據各種實施例，可以在話音呼叫完成時恢復數據會話。在各種實施例中，與數據呼叫相關的行動裝置，如處於不適於接收話音呼叫的狀態，能夠中止數據呼叫以端接(連接)話音呼叫。在各種實施例中，HLR或HLR/AAA可通過網際網路向行動裝置發送消息，以命令該行動裝置中止無線數據活動，如802.11數據活動，以便該行動裝置重新進入無線話音網絡。
圖5是說明當行動裝置登記/連接於無線數據網絡中時，用於支持端接(連接)從宏蜂窩網絡到行動裝置的話音呼叫的消息流實施例的圖。該無線數據網絡不一定是載波網絡。本發明的實施例適用於各種類型的話音和數據網絡組合共存的情形。
如圖5所示，當嘗試將呼叫端接至與行動裝置502相關聯的電話號碼時，事件流包括HLR/AAA 516接收來自網關MSC 518的位置請求消息。這成為給與行動裝置502相關的在服務MSC 504的路由消息。在圖5所示的實施例中，行動裝置視為連接到802.11網絡上，目的是為了說明不是作為限制。如果行動裝置502正在通過802.11 WLAN進行數據會話，行動裝置502將不能接收話音呼叫。換句話說，儘管，行動裝置502能夠支持多種類型的網絡連接，但無線電或行動裝置502將不能同時在兩個網絡上進行通信。
因此，如圖5的實施例所示，HLR/AAA 516將通過網際網路向行動裝置502發送中止802.11消息，以告訴它中止802.11數據活動並重新進入話音網絡。行動裝置502將中止結果回送給HLR/AAA 516。如圖5的實施例所示，在接收到來自行動裝置502的響應時，HLR/AAA 516將向在服務MSC 504發送路由請求消息。在服務MSC 504將向HLR/AAA 516發送路由響應，同時預留資源以便端接話音呼叫。也就是說，在服務MSC 504將為行動裝置502分配臨時本地目錄號碼(TLDN)並返迴路由請求。
如圖5的實施例所示，HLR/AAA 516將位置響應返回給網關MSC518。網關MSC 518將把初始地址消息(IAM)返回給在服務MSC 504。然後，將把話音呼叫或話音對話連接到在服務MSC 504，並將通過話音網絡中的話音連接信號尋呼行動裝置502。當用戶摘機時，將會進行話音端接(例如連接)。
在各種實施例中，並行發出中止請求和路由請求，以避免網關MSC的位置請求超時。在各種實施例中，行動裝置502包括超時功能，以使得能夠將決定返回到無線數據如802.11活動。而且，在各種實施例中，通過為過量的端接請求設置隊列，對許多幾乎同時的端接請求進行管理。
儘管這裡已對各種具體的實施例作了圖解和說明，但本專業的普通技術人員會理解，經設計可實現相同技術的任何一種結構可以取代所示的特定實施例。本公開旨在涵蓋對本發明的各種實施例的任何修改或變化。應該明白，以上所作描述是說明性而非限制性的。在審閱以上說明之後，對本專業的技術人員而言，以上實施例的各種組合和其它未在本說明書中加以具體說明的實施例將是顯然的。本發明的各種實施例的範圍包括任何其它採用了上述結構和方法的應用。因此，本發明的各種實施例的範圍應該參照所附權利要求書以及這些權利要求所涵蓋的所有等效範圍來加以確定。
要強調的是，提供了符合37 C.F.R.§1.72(b)的摘要，37C.F.R.§1.72(b)要求提供摘要以便讀者可以迅速查明所公開技術內容的性質。應理解，所提供的摘要將不會用於限定所附權利要求書的範圍。
在前面的詳細說明中，在單個實施例中組合各種特徵是為了簡化本公開。這種公開方法不應理解成反映這樣的意圖，即本發明的實施例要求具有比各權利要求中明確記載的更多的特徵。確切地說，如下權利要求書所反映的是，所發明的主題在於比單個公開實施例的所有特徵少。因此，將如下權利要求書結合到本詳細說明書中，其中，每條權利要求本身就代表一個獨立的實施例。
權利要求
1.一種無線系統(400)，包括話音網絡(440)；數據網絡(450)；與所述話音網絡(440)和所述數據網絡(450)通信的歸屬位置寄存器(HLR)(416)；以及其中所述HLR(416)可通過所述數據網絡(450)向行動裝置(402)發送話音會話正在等待通過所述話音網絡(440)傳送給所述行動裝置(402)的消息。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述行動裝置(402)包括能夠同時建立一個網絡連接的手持多功能裝置。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述HLR(416)包括HLR/認證、授權、計費(AAA)資料庫，此資料庫能夠既登記話音網絡的用戶信息又登記數據網絡的用戶信息。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述行動裝置(402)既在所述話音網絡(440)中登記又在所述數據網絡(450)中登記。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於所述話音網絡(440)包括碼分多址(CDMA)無線接入接口。
6.如權利要求1所述的系統，其特徵在於所述數據網絡(450)包括802.11無線區域網(WLAN)。
7.如權利要求1所述的系統，其特徵在於所述數據網絡(450)包括藍牙無線接入接口。
全文摘要
本發明的實施例包括具有話音網絡(440)、數據網絡(450)和歸屬位置寄存器(HLR)(416)的無線體系結構(400)。HLR(416)在工作時連接到話音網絡(440)和數據網絡(450)。HLR(416)可通過數據網絡(450)向行動裝置(402)發送話音會話正在等待通過所述話音網絡(440)傳送給所述行動裝置(402)的消息。
文檔編號H04L12/56GK1538781SQ20031012394
公開日2004年10月20日 申請日期2003年12月17日 優先權日2003年4月17日
發明者J·A·拉姆布, R·皮佩爾, J A 拉姆布, 宥 申請人:惠普開發有限公司