無線局部接入網系統的檢測和選擇的製作方法

2023-05-05 16:45:36 1

專利名稱：無線局部接入網系統的檢測和選擇的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及通信系統，更具體地涉及在蜂窩通信系統中移動
臺對無線局部接入網(WLAN)的檢測。
背景技術：
無線局部接入網(WLAN)在局部地理區域內，例如建築物內或 網吧內，提供向通信網絡的無線接入。很多蜂窩通信公司目前考慮用 WLAN來減輕蜂窩系統的負荷，以提高其能力。另外，用戶希望接入 本地的WLAN來增加通過無線設備的通信接收和通信數據逨率。在檢 測和選擇WLAN系統中存在著問題。系統檢測的目的是檢測無線接入 媒介(例如，cdma2000、 WLAN等等)的可用性。系統選擇的目的是 選擇用於傳送應用內容的接入媒介。系統選擇可以基於接入媒介的可 用性、優選策略、應用程式狀態、用戶幹預等，或者它們的結合。
典型地，當有任何待處理的通信時，蜂窩系統周期性地發射尋呼 指示符來呼叫移動臺。類似地，WLAN可以通過由WLAN傳輸的信標 來得到通知。尋呼指示符和信標都需要移動臺來搜索傳輸的信號。因 為移動臺通常沒有關於WLAN的位置和可用性的信息，所以移動臺花 費相當大的功率來周期性地搜索WLAN。因此需要高效的、精確的系 統檢測和選擇的方法。


圖1是適合於系統檢測和選擇的移動臺；
圖2A是包括蜂窩系統的能力和WLAN的接入的通信配置；
圖2B示出了用於通知WLAN的信令消息；
圖3A是如圖2A所示系統中的信號流的時序圖3B是如圖2A所示系統中的信號流的時序圖；圖4是如圖2A所示系統中的信號流的吋序圖5A是具有與WLAN檢測相關的顯示形式的移動臺；
圖5B是系統檢測和選擇方法的流程圖6是與WLAN和蜂窩系統進行通信的帶有多個調諧器的移動臺 的框圖7是系統檢測方法的流程圖8是支持無線蜂窩通信、無線區域網通信、及網際網路通信的通 信系統；
圖9是WLAN檢測和選擇的時序圖； 圖〗0A是WLAN檢測和選擇的時序圖； 圖10B是WLAN檢測和選擇的時序圖； 圖10C是WLAN檢測和選擇的時序圖。
具體實施例方式
"示範的"這個詞在本文中是指"用作例子、例證、或說明"。本 文中描述為"示範的"任何實施例都沒有必要被認為是比其它實施例 更優越的或者更有利。
HDR用戶站，在本文中稱之為接入終端(AT)，可以是移動的也 可以是固定的，可以與一個或多個HDR基站通信，本文中稱之為調製 解調器群收發信臺(modem pool transceiver) (MPT)。接入終端通過--個或多個數據機群收發信臺向HDR基站控制器，本文中稱之為調 制解調器群控制器(MPC)，發射和接收數據包。數據機群收發信 臺和數據機群控制器是被稱為接入網的部分。接入網在多個接入 終端之間傳送數據包。接入網可以被進一步連接到接入網外的其他的 網絡，例如共同的內聯網或網際網路，並可以在每個接入終端和這種外 部網絡之間傳送數據包。己經與一個或多個數據機群收發信臺之 間建立起有效業務信道連接的接入終端被稱為有效接入終端，並被認 為處於業務狀態。在與一個或多個數據機群收發信臺間建立有效 業務信道連接過程中的接入終端被認為處於連接建立狀態。接入終端 可以是通過無線信道或例如使用光導纖維或者同軸電纜的有線信道通 信，執行任何數據的設備。接入終端可以進一步是以下多種設備中的任何一種，這裡的多種設備包括但不限於PC卡、袖珍快閃記憶體、外部或內
部數據機、或無線或有線電話。接入終端通過其向數據機群 收發信臺發送信號的通信鏈路稱為反向鏈路。數據機群收發信臺 通過其向接入終端發送信號的通信鏈路被稱為前向鏈路。
圖I示出了按照一個實施例的用於系統檢測和選擇的各組件和接
口。在系統50中，用戶52代表無線移動單元的用戶，其中用戶52是 能夠手動地選擇接入媒介或執行自動選擇處理的人。應用程式54是計 算機可讀程序或者協議堆桟(例如，傳輸控制協議(TCP) /網際網路協 議(IP)堆棧)，其需耍接入媒介傳送。應用程式54通過接口 C與用 戶52通信。應用程式54還通過接口 B與選擇資料庫56通信，並通過 接口E與選擇器58通信。
選擇資料庫56是儲存系統選擇準則的存儲設備。系統選擇準則可 以由用戶52來手動配置也可以由應用程式54自動處理。在一個實施 例中，系統選擇準則考慮無線接入的可用性，當其可用吋選擇WLAN。 在一個例子中，如果系統50目前正通過例如cdma2000網絡的蜂窩網 絡進行通信，則系統50被指示除了繼續試圖檢測WLAN的可用性之 外還繼續這種通信。應用程式54可以自動配置選擇資料庫56。用戶 52可以手動地配置選擇資料庫56並可以啟動或中止應用程式54。
接入媒介檢測器(AMD) 60檢測無線接入媒介的可用性並將其結 果報告給選擇器58。選擇器58負責啟動或中止一個或多個接入媒介檢 測器60並基於檢測結果、系統選擇準則、應用程式狀態、和/或用戶請 求來選擇接入媒介。選擇器58可以將系統選擇結果通知用戶52和/或 應用程式54。選擇器58通過接口 E與應用程式54通信、通過接口 F 與選擇資料庫56通信、以及通過接口G與AMD 60通信。選擇器58 進--步通過接口 D與用戶52通信。
接口 A:用戶52可以手動加載新的系統選擇準則或修改選擇數據 庫56中已經存在的選擇準則。系統選擇準則是選擇器58將使用其來 做決定的規則。例如，如果應用程式是有效的(即正在發送/接收數據) 並且WLAN接入媒介是可用的，則系統應該選擇該WLAN接入媒介 來傳送數據業務。用戶可以通過用戶圖形接口 (例如基於窗口的程序) 輸入系統選擇準則。接口 B:應用程式54可以自動加載新的系統選擇準則或修改選擇 資料庫56中己經存在的選擇準則。例如，應用程式54具有使用給定 的接入媒介X的選擇，當應用程式54被下載或安裝時該選擇就會被自 動加載到選擇資料庫56中。
接口 C:用戶52可以啟動或中止應用程式54。用戶52可以配置 用於系統選擇的應用程式54的設置。例如，當用戶52決定通過接口 A 來手動控制應用程式54的分級選擇的時候，用戶52可以將應用程式 54配置為禁止與選擇資料庫56之間自動的相互作用。
接口D:選擇器58可以提示用戶選擇接入媒介。在另一情況下， 如果沒有這種提示，用戶52可能請求特定的接入媒介，其中這種請求 優先於其它系統選擇準則。
接口 E:應用程式54可以提供狀態信息以幫助選擇器58作系統選 擇。例如，應用程式54被啟動還是被中止影響到選擇器58對接入媒 介檢測器60進行啟動還是中止的決定。選擇器58可以基於從接入媒 介檢測器和選擇資料庫中存儲的系統選擇準則得到的指示，來向應用 程序54提供系統選擇結果。例如，如果選擇器58選擇更高帶寬的接 入媒介，貝U應用程式54可能切換到具有更好的質量的編解碼器。在另 一例子中，選擇器58將從接入媒介檢測器60得到的系統檢測結果轉 達給應用程式54，以使得應用程式54可以將該結果顯示給用戶52。
接口 F:選擇器58從選擇資料庫56獲得系統選擇準則。如果系統選 擇準則有變化(例如被用戶52修改了)，則選擇器58必須從選擇數據 庫56中取得該新準則。選擇器通過多種方法來識別準則中的變化，這 些方法例如(1)用戶52 (或應用程式54)通過D (或E)接口向選 擇器58提供信息，表明選擇資料庫56更新了，或(2)選擇器58周 期性地檢查選擇資料庫看是否有更新。
接口 G:選擇器58可以基於用戶輸入、應用程式狀態、和/或從選 擇資料庫56得到的系統選擇準則來啟動或中止一個或多個接入媒介檢 測器60。接入媒介檢測器60可以將檢測結果告知選擇器58。
為MS提供WLAN信息
以下詳細論述了在移動臺(MS)中的WLAN信息供給和在MS中執行的方法，以基於WLAN通知來最小化不必耍的WLAN搜索， 該WLAN通知是通過信令消息從蜂窩網發來的。網絡支持cdma2000 協議在下而的論述中被作為例子。在本說明的上下文中，供給是指發 給MS的用於建立與WLAN之間的通信所必要的WLAN參數和配置 信息的通信。
傳統的供給方法手動地為MS配置所必要的信息(例如，802.1 la/b
iS範圍:擴展L務'^置)志符(ES:D) V以被用於識:別WLAN運 營者網絡中的所有接入點(AP)。不同的運營者將使用不同的ESSID。 因此，ESSID列表可以對應於MS可接入的WLAN運營者列表。
一個可以替代手動供給的方法是，通過空中供給(OTAP)類型協 議來將WLAN信息供給MS。 OTAP的詳細內容記載在IS-683標準中， 該標準能夠被擴展為支持WLAN參數的供給。另一可替代的方法是自 動地將通過lx信令消息傳遞的WLAN信息供給MS (下文中將會論 述)。後一可替代方法比OTAP更為靈活。
—旦MS掌握了必耍的WLAN信息，MS就可以決定何吋搜索 WLAN覆蓋範圍。通常，WLAN將發射周期的信標，該信標是用來發 射以通知WLAN的信號。當MS能夠接收到信標吋，MS能夠接入 WLAN。用戶52可以啟動或中止WLAN搜索，但是，該過程可能不 是使用者容易使用的，因為需要使用者的手動操作。自動操作是更為 優選的，這對用戶來說是顯然的。根據一個實施例，為MS提供可進 行周期性搜索的用戶52容易使用的搜索方法。當MS不在WLAN的 覆蓋區內時，周期的搜索是昂貴的，因為搜索消耗蓄電池能量。
如果峰窩系統，例如cdma2000，還提供WLAN服務或與其它 WLAN運營者達成漫遊協議，幾個選項會被執行用來使蜂窩網絡通過 蜂窩信令消息來發布WLAN信息，以幫助MS高效地搜索WLAN的 覆蓋範圍。可替代的實施例可以在其它蜂窩系統中實施。
通過信令消息傳遞的WLAN通知
在第一實施例中，基站控制器(BSC)和基站收發信臺系統(BTS) 被配置為擁有關於小區扇區裡的WLAN覆蓋範圍的知識。當蜂窩服務提供者也提供WLAN服務時，對蜂窩系統來說WLAN信息是可用的。 當在小區扇區內存在著WLAN覆蓋範圍時，BTS周期性地廣播WLAN 供給信息(例如，802.11a/b頻率、ESSID、優選漫遊列表等等)，以作 為通過公共信道的開銷消息。MS接收到WLAN供給信息並使用該信 息來搜索WLAN。WLAN供給信息可以被包括在現有的開銷消息之內。 可替換地，可以在所定義的專門用於WLAN供給的信令消息中提供 WLAN供給信息。
圖2A示出了蜂窩通信網絡的小區內部的各扇區。該小區包括扇區 A 102、扇區B 104和扇區C 106。小區內部有多個WLAN，包括WLAN #1 120和WLAN #2 130。 WLAN #1 120被標記為ESSID(l)。 WLAN #2 130被標記為ESSID(2)。如圖所示，WLAN #2 130被包含在扇區B 104 內，而WLAN弁1 120包括位於扇區B 104內的部分和位於扇區A 102 內的部分。
優選的漫遊列表是ESSID列表，每個都對應於與蜂窩系統達成了 漫遊協議的WLAN提供者。廣播信令消息可以由蜂窩系統供給發起， 即不管是否有MS具有WLAN能力，蜂窩系統都一直廣播該消息。蜂 窩系統連續地發射WLAN供給信息以便於通知WLAN。可替換地， WLAN供給信息可以通過信令消息被傳送，其中根據至少一條註冊消 息的接收信令消息被觸發，並且其中註冊消息表示MS具有WLAN能 力。這種WLAN能力指示可以是註冊消息中的比特的標誌。注意， 註冊觸發信令的一個好處是BTS可以避免廣播不必要的WLAN供給信 息。
當接到從MS發出的WLAN請求的時候，BS就會以多種方式傳 送WLAN通知。BS可以在公共信道上傳送WLAN廣播，其中多個用 戶能夠接入該信息。BS可以使用信令消息直接將信息傳送給MS。 BS 可以只傳送特定的信息，例如用於WLAN的位置識別的信息。
當接到開銷信令消息中的WLAN供給信息的時候，MS不一定能 檢測到AP，因為在小區扇區內的WLAN覆蓋範圍可能是不一致的。 在人口密集的地區，例如購物中心、體育場等等，WLAN覆蓋的概率 增加。蜂窩系統需要在居住區提高能力，WLAN提供了在這種地區提 高能力的手段。因此，蜂窩系統在居民區實施WLAN。另一方面，在郊區不對WLAN覆蓋範圍進行要求，因為在居住人口少的地方通常不 考慮其能力。
在小區100內，支持扇區B 104的BS (未示出)發射BS所知道 的那些WLAN的標誌符。例如，如果網絡與WLAN弁1 120有聯繫， 則扇區B 104中的BS可以發射WLAN#1 129通知，其中該通知提供 ESSID(l)。用這種方法，當MS (未示出)接收到通知，MS能夠基於 ESSID(1)搜索WLAN #1 129。類似地，扇區A 102的BS也可以通知 WLAN#1 120。此外，如果小區網絡與WLAN #2 130有聯繫，扇區B 104中的BS也可以通知提供ESSID(2)的WLAN#2 130。
圖2B示出了信令消息的兩個實施例。在第一實施例中，系統參數 消息包括系統參數信息112和WLAN通知欄位116。 WLAN通知欄位 116可以是--個比特，其中一種極性表示WLAN可用，相反的極性表 示不可用。WLAN通知116可以是提供更多信息的多比特的欄位，例 如位賞信息、或關於接入WLAN信息的對MS的指示。在第二實施例 中，系統參數消息包括系統參數信息140、 WLAN通知142、及位置信 息或全球定位系統(GPS) 144。
在可替代的實施例中，WLAN供給/通知信息不通過公共信道上的 開銷消息周期性地廣播。當MS想要接收關於指定的小區扇區的WLAN 供給/通知信息時，MS使用例如cdma2000註冊消息的蜂窩信令消息， 來向BSC請求WLAN供給/通知信息。可替換地，MS可以使用特定的 WLAN請求信息。作為響應，BSC根據要求提供WLAN供給/通知信 息。如果MS沒有業務信道，BSC在公共信道上向MS發送應答。該 應答識別在指定小區扇區內的可用WLAN覆蓋範圍。注意，該扇區的 識別是通過使用標誌符，例如cdma2000中使用的基站ID。當扇區裡 有WLAN覆蓋範閨的時候，從BSC發出的應答還包括必要的WLAN 供給/通知信息，以允許MS搜索WLAN的覆蓋範圍。
為避免額外的信令業務(例如當多個MS請求WLAN供給/通知信 息吋)，BSC可以通過公共信道傳送應答(即，WLAN供給/通知信息)。 該WLAN信息可以是有冗餘的。在一個實施例中，在接收到從MS發 來的WLAN供給/通知信息請求吋，BSC在預定的時間段內發射WLAN 供給/通知信息。當其它MS在接近的時間請求同樣的信息時，公共信道上這種信息的供給能避免引起額外信令消息。
MS從蜂窩網絡接收到WLAN位置信息，其中WLAN位置信息識 別支持該WLAN的AP。位置信息可以是AP的緯度和經度標誌符。 MS接收到WLAN位置信息然後在MS顯示該WLAN位置信息。該顯 示可以在可能存儲於MS中的本地地圖範圍內提供AP的位置。該顯示 可以是如圖5A所示的，其中移動無線設備200包括鍵盤204和顯示器 202。顯示器用繪圖的方式來標識各WLANAP的位置。該顯示可以是 文本消息。
有'幾種方法可以供MS用來獲取支持WLAN的AP的位置信息。 在一個實施例中，MS從通過公共信道或專用信道傳遞的信令開銷消息 獲取各AP的位置信息，如上文所述。在一個可替換實施例中，用戶指 示MS向應用伺服器請求各AP的位置信息。在這種情況下伺服器可以 位於運營商網絡的後端，因此MS使用高層協議(例如，IP)來與服務 器迎信以獲取AP的位置信息。
在一個實施例中，如圖5B所示，方法250提供了手動WLAN選 擇的方法。在歩驟252，用戶選擇用於在無線設各上標識WLAN位置 的地圖顯示功能。在步驟254， WLAN被識別為在範圍內。在判斷稜 形框256，如果自動搜索被啟動，處理繼續到步驟258，該設備搜索 WLAN。否則處理繼續到步驟260，由用戶來搜索WLAN。在判斷稜 形框262，如果WLAN是可以接入的，則在步驟264無線設備發送 WLAN註冊請求。否貝ij，處理回到步驟254等候範圍內的WLAN被識 別。
圖3A是WLAN檢測的時序圖，其中MS向BS發送特定的WLAN 信息的WLAN查詢或請求。作為響應，BS向MS發射WLAN信息， 例如通過公共信道傳遞的WLAN通知。當WLAN可用的時候，MS根 據BS所提供的WLAN信息來搜索WLAN並向WLAN發送要建立通 信的註冊請求。
圖3B是WLAN檢測的吋序圖，其中MS向BS (即，蜂窩網絡) 發送註冊請求。註冊請求可以包括對WLAN信息的特定請求。可替換 地，註冊請求可以不是對WLAN信息的特定請求，而是提示BS提供 WLAN信息。作為對註冊請求的響應，BS向MS提供WLAN信息。當WLAN可用的時候，MS根據BS所提供的WLAN信息搜索WLAN 並向WLAN發送建立通信的註冊請求。
圖4是WLAN檢測的吋序圖，其中MS向BS (即，蜂窩網絡) 發送註冊請求。註冊請求可以包括對WLAN信息的特定請求。可替換 地，該註冊請求可以不是對WLAN信息的特定請求，而是提示BS提 供WLAN信息。作為對註冊請求的響應，BS在公共信道上廣播WLAN 信息。當WLAN可用的時候，MS根據BS所提供的WLAN信息搜索 WLAN並向WLAN發送建立通信的註冊請求。
帶有一個調諧器的MS
移動臺(MS)有一個用於通信的調諧器的情況。在這種設備中， 這一個調諧器既被用於與蜂窩系統通信也被用於與WLAN系統通信。 MS檢測WLAN覆蓋範圍並在WLAN和蜂窩系統之間執行系統選擇， 其中MS在給定時刻可以只調諧到一個系統(WLAN或者蜂窩系統)。
在以下的情況下MS執行系統檢測和選擇(1)就蜂窩網絡來說 MS是空閒的(不是通信中正在使用的)，沒有專用信道，並想耍搜索 WLAN; (2) MS貝.有有效的與蜂窩網絡的包數據會話，有專用信道， 並想要搜索WLAN; (3)MS被調諧到WLAN，並想耍接收蜂窩尋呼； 以及(4) MS被調諧到WLAN但是其信號強度小。
在上述的情況(1)，如果MS在蜂窩網絡中是空閒的(即沒有專 用信道)，MS可以基於一個或多個因素，例如用戶要求、預配置的選 擇、從蜂窩網絡接收到的WLAN可用性通知等等，來決定搜索WLAN 覆蓋範圍。在每個設定的尋呼吋隙間隔，MS都調諧到蜂窩網絡。用這 種方法，MS能夠從蜂窩網絡接收到任何尋呼指示符。 一旦MS監控蜂 窩尋呼指示符，MS就能夠調諧到WLAN頻率並使用被動的或主動的 搜索來檢測WLAN覆蓋範圍。
在上述的情況(2)， MS在峰窩網絡中具有有效的包數據會話(即， 有專用信道)。在蜂窩網絡中進行有效的數據會話期間，MS可以選擇 不搜索WLAN。在這種情況下，當MS在蜂窩網絡中處於有效狀態時， 即使它可以接入WLAN， MS也不切換到WLAN。儘管MS可能不能 夠利用高速WLAN接入的優勢，但是MS不會遭遇服務中斷。MS在蜂窩網絡中變成空閒之後，MS調諧離開蜂窩網絡來搜索WLAN。
可替代地，蜂窩網絡可以指揮MS搜索WLAN覆蓋範圍。在這種 情況下，蜂窩網絡指示MS去搜索WLAN覆蓋範圍。如果有WLAN 覆蓋，網絡可以指揮MS將其包數據會話切換到WLAN。當網絡過載 時或者當MS的功率強度太小的時候這個過程可能是有用的。該過程 在下文中將被論述，並且該過程類似於支持cdma2000的系統中的候選 頻率搜索過程。
MS通過空中註冊可將任何WLAN能力告知蜂窩網絡。如果MS 是位於其中有WLAN熱點的小區扇區內，網絡可以發送信令消息來請 求MS搜索WLAN覆蓋範圍。信令請求消息包含WLAN信息(例如， 頻率、ESSID等等)並在MS的專用信道上被發送。MS調諧到WLAN 頻率並主動地或者被動地搜索WLAN信標。然後，MS可能有以下幾 種行為如果MS檢測到WLAN覆蓋，則MS調諧回到峰窩網絡 以通知WLAN搜索結果。然後蜂窩網絡發送信令消息以指示MS越區 切換到WLAN。 MS調諧到WLAN並執行接入鑑權，可選擇地執行移 動IP註冊以將其包數據會話轉移到WLAN。如果接入鑑權或者移動IP 註冊失敗了， MS可以調諧回到蜂窩網絡並開始包數據服務選項。
(2) 如果MS檢測到了 WLAN覆蓋，MS不回到蜂窩網絡去通知 WLAN搜索結果。相反，MS繼續執行WLAN接入鑑權，可選擇地執 行移動IP註冊以將其包數據會話轉移到WLAN。在這種情況下，如果 超時之後蜂窩網絡沒有接收到信令應答消息，網絡認為MS己經離開 了蜂窩系統，因此將MS的包數據會話消除。
(3) 如果MS未能檢測到WLAN覆蓋範圍，MS重新調諧回蜂窩 網絡並發送信令應答消息以通知蜂窩網絡關於WLAN搜索結果，網絡 重新保存MS的包數據會話的有效狀態。
繼續上文中所給出的情況(2)，更進一步，當MS調諧離開去搜 索WLAN覆蓋範圍吋，MS可以向蜂窩網絡發送請求要求保存MS的 狀態信息。在這種情況下，MS請求蜂窩網絡在搜索WLAN覆蓋範圍 的同時保存狀態信息。MS向lx網絡發送信令請求消息(類似於CDMA 空閒時間(offtime)報告消息)。如果MS位於有WLAN熱點的小區扇區 內，網絡可以發送信令應答消息，該消息包含MS搜索WLAN覆蓋範圍所必要的WLAN信息。如果MS檢測到WLAN覆蓋範圍，並通過 了接入鑑權，MS可以繼續移動IP註冊以將其包數據會話切換到通過 WLAN來傳遞。如果MS沒能檢測到WLAN覆蓋範圍或者沒有通過接 入鑑權，MS重新調諧回蜂窩網絡並發送信令消息以請求蜂窩網絡重新 存儲MS的包數據會話的有效狀態。如果蜂窩網絡在特定的時間段期 滿之後沒有接收到信令請求消息，網絡認為MS己經離開了蜂窩系統， 因此將MS的包數據會話消除。
根據情況(3) MS當前被調諧到WLAN。如果MS沒有正在通過 WLAN發送或接收幀，則MS周期性地調諧'回蜂窩網絡並監控快速尋 呼信道上的尋呼指示符。如果尋呼指示符為"0"，則沒有對MS的尋 呼，MS立刻調諧回到WLAN頻率。在這種情況下，MS花費在蜂窩 頻率上的時間是最小的(ms級)。如果尋呼指示符為"l"，則MS在其 尋呼時隙監控尋呼信道。在cdma2000類型的網絡，尋呼指示符在MS 的尋呼時隙之前最多100ms出現。該尋呼時隙是80ms。尋呼指示符為 "1"不能保證該尋呼是用於該MS的，因為可能第二MS的國際移動 用戶標識符(IMSI)被碰巧千擾為與第一 MS的尋呼指示符一樣。因 此，MS可能在尋呼信道上花費最多達180ms而什麼都沒做。如果該尋 呼是用於該MS的，它將以尋呼響應來應答並停留在蜂窩網絡以接收 進來的電路切換語音呼叫。
在MS被安排要監控蜂窩網絡尋呼的時刻，如果MS正在WLAN 上發送或接收幀，則MS應該停留在WLAN內以完成該數據傳送並因 此跳過尋呼周期。潛在地，MS可能會錯過尋呼，並且接進來的電路切 換語音呼叫的呼叫建立時間會增加。如果MS接收到對接進來的電路 切換語音呼叫的尋呼，MS可以作如下響應
1. 當接收到該尋呼，MS可以保持調諧到蜂窩網絡以發送尋呼響應 並接受該呼叫。在語音呼叫之後，MS可以調諧到WLAN以繼續包數 據會話(如果MS仍然有WLAN覆蓋範圍)。
2. 當接收到該尋呼，MS立刻調諧回到WLAN並向AP發送分離 消息(Disassociationmessage)。然後，MS切換到蜂窩網絡，發送尋呼 響應，並接受該呼叫。在語音呼叫之後，MS可能需要開始在蜂窩網絡 或者WLAN中的新的包數據會話。根據憒況(4)，如果MS被調諧到WLAN，但是檢測到信號強度 已經降低到可接受的閥值之下，MS可以調諧到蜂窩網絡並著手將包數 據會話轉移到蜂窩網絡。
圖10A示出了憒況(2)的一個例子，其中MS702當前與小區網 絡706有包數據會話。MS 702搜索從蜂窩網絡發來的WLAN指示消 息。使用供給MS的WLAN指示消息，MS搜索WLAN覆蓋範圍。當 檢測到WLAN， MS 702將結果通知小區網絡。如圖所示，MS 702檢 測到WLAN (AP 704)，作為響應向蜂窩網絡發送搜索結果通知。然後 蜂窩網絡可以指示MS 702切換到WLAN。從小區網絡706切換到 WLAN的決定的做出是基於網絡負荷、用戶的帶寬、數據要求等等。 一旦小區網絡706指示MS 702切換，小區網絡706就消除該數據會話。 然後MS 702啟動對AP 704的鑑權。注意如果鑑權失敗，MS可能需 要與蜂窩網絡進行重建。
圖10B示出了情況(2)的另一例子，其中MS702當前與小區網 絡706具有包數據會話。MS 702搜索從小區網絡706發出來的WLAN 指示消息。使用供給MS的WLAN指示消息，MS搜索WLAN禝蓋範 圍。當檢測到WLAN， MS 702將結果通知小區網絡。如圖所示，MS 702 檢測WLAN (AP704),並且作為響應啟動對AP 704的鑑權。然後小 區網絡706開始計時，當超時之後，小區網絡706消除該數據會話。
圖10C示出了再一個例子，其中MS 702當前與小區網絡706有包 數據會話。MS 702搜索從小區網絡706發來的WLAN指示消息。使 用供給MS的WLAN指示消息，MS搜索WLAN覆蓋範圍。當檢測不 到WLAN吋，MS 702將搜索結果發送給小區網絡706。 MS 702與小 區網絡706繼續該數據會話。
兩個調諧器
在下面的例子中，移動臺(MS)有兩個調諧器，它們能夠同時調 諧到蜂窩頻率和WLAN頻率。如圖6所示MS 300具有被保存在存儲 器中的ESSID列表302，第一調諧器(調諧器A 304)，和第二調諧器 (調諧器B 306)。調諧器A被配置為用於與WLAN通信。調諧器B 306 被配置為用於與無線蜂窩網絡通信。如圖所示，當MS 300在接入AP320的範圍之內時，調諧器A 304搜索AP 320所發射的WLAN信標。 WLAN信標被周期性地發射並識別被AP 320所支持的WLAN。調諧 器B306搜索從蜂窩網絡發出由基站收發信臺系統(BTS) 322傳送的 尋呼指示符。用這種方法，MS 300可以搜索WLAN覆蓋範圍，同時 還搜索蜂窩尋呼。因此，MS 300檢測WLAN覆蓋範圍並在WLAN與 每個接入媒介使用一個調諧器的蜂窩系統之間執行系統選擇。
MS 300可以執行多種實際配置中的任何一種。例如，"A類型" 設備是一個有內置WLAN調諧器和蜂窩網絡調諧器，或被安置好的 WLAN調諧器卡和蜂窩調諧器卡(例如CDMA2000卡)的手動設各(電 話、個人數字助理(PDA))。此外，"B類型"設各是可攜式計算設備， 例如帶有WLAN調諧器卡的個人電腦，其中可攜式計算設備被連接到 蜂窩手機，例如支持cdnia2000通信的手機。
對於A類型設備，MS 300是一個既支持WLAN又支持服務網絡 協議的物理設備(例如手機、PDA)。 MS 300有兩個射頻(RF)調諧 器笫一個用於蜂窩網絡；第二個用於WLAN。
回到圖6，注意WLAN信標和尋呼指示符沒有必要在同一時刻或 同一周期被發射。MS 300用調諧器A304在具有第一段吋間的周期上 搜索WLAN信標。MS 300在具有第二段時間的周期上搜索蜂窩網絡 的尋呼指示符。典型地，第二段時間比第一段時間短。換句話說，尋 呼指示符比WLAN信標更頻繁地被生成。
功率守恆是系統檢測和選擇設計中的重要準則。移動設各上的功 率守恆非常需要延長到電池再次充電期間的設備操作時間。如果MS 300決定要搜索WLAN覆蓋範圍，需要將仍然在監控蜂窩尋呼的這種 搜索期間的功率消耗最小化。
MS 300可以基於一種或多種因素，例如用戶命令、預配置的選擇、 應用程式狀態(例如正在運行的包數據會話)、從蜂窩網絡接收到的 WLAN可用性通告等等，來決定搜索WLAN覆蓋範圍。 一種按照IEEE 802.11定義的WLAN協議，本文中稱為"802.11"，允許MS 300被動 地或者主動地搜索WLAN覆蓋範圍。在被動搜索中，MS 300收收聽 WLAN頻率上的AP320發送來的WLAN信標。WLAN信標包含AP320 的ESSID，也稱為ESSID(AP 320)。如果ESSID(AP 320)與存儲於MS 300ESID列表302中的ESSID相匹配，這表示MS 300已經檢測到WLAN 覆蓋範圍，這種覆蓋範圍信息是由MS300服務提供者所提供的。在主 動搜索中，MS 300發送包含MS 300的ESSID的探查請求(Probe Request)。如果AP 320接收到探查請求並且MS 300的ESSID與AP 320 的ESSID相匹配，則AP 320向MS 300發送探査響應(Probe Response)。 如果MS包括有多個ESSID的列表，MS可以發射包含著由最高優選 的ESSID的探査請求。ESSID選擇可以作為系統選擇參數被保存在選 擇資料庫(如上文所述)裡。
為保存功率，需要將MS300的休眠模式最大化。換句話說，需要 撮大化MS300使用減少的功率或其處於休眠模式的時間。此外，作為 這種嚴大化的結果，需要最小化MS的甦醒時間，或者全功率操作時 間。因此，當MS 300周期性地甦醒，例如檢査尋呼或者WLAN信標 時，MS 300應該在搜索任何WLAN信標的同時監控蜂窩尋呼指示符。 如果尋呼周期和信標周期不同步，則MS 300根據尋呼周徹甦醒以監控 尋呼指示符。在這種情況下，當MS 300甦醒吋，MS 300使用主動搜 索來搜索WLAN信標。如果尋呼周期和信標周期同步，則MS周期性 地甦醒以監控尋呼指示符並被動地收聽任何WLAN信標。因為使用了 被動搜索，同歩尋呼和信標周期提供功率更高效的操作；但是，這種 同步要求AP320時鐘與蜂窩網絡的定吋同歩。
使尋呼周期與WLAN信標周期同歩的一種方法是，安排WLAN 信標與快速尋呼信道中的第一尋呼指示符同時到達。根據這個方法， 每個MS都被安排恰好在安排的WLAN信標到達時刻之前甦醒。注意 因為有潛在的衝突的可能，WLAN信標可以不在安排的時刻發送；因 此，不能保證指定WLAN信標將在安排的或預期的時刻到達。WLAN 信標作為數據幀被發送，並因此與其他傳輸遵守同樣的接入共享的媒 介的規則。在接收到WLAN信標之後， 一些MS可能需要更長時間地 保持蘇酲，以便於搜索尋呼指示符。另外，這種方法需要用於產生 WLAN信標與蜂窩網絡尋呼指示符的時鐘同步。這種同步並不總是可 行或可用的。
MS300檢測到WLAN覆蓋範圍之後，接收WLAN信標，MS 300 使用某些準則將包數據會話從蜂窩網絡切換到WLAN。這些準則可以包括蜂窩網絡中的MS是否是空閒的(即沒有專用信道)或WLAN信 號強度是否穩定等等。MS 300可以等待蜂窩網絡中待處理的包數據會 話到其停止。然後MS 300d執行包數據會話切換(即通過WLAN發送 移動IP註冊)。這可能對最小化服務中斷有幫助。類似地，當WLAN 信號強度大於特定時間段的可接收的閾值，MS 300可以執行包數據會 話切換。用這種方法，MS 300就能確保對該WLAN的接入是能夠保 持的。這個度量可以是信道質量和/或信號強度的任何度量。閾值可以 是預定的或者可以基於通信的實際執行情況被動態地調整的。這有助 於避免任何往復切換效應，由此因為改變條件或者處於操作容限邊緣 的信號強度，MS 300在WLAN接入和蜂窩網絡接入之間切換。更進 —步，當檢測到WLAN時，MS 300可以通知用戶並等待用戶手動地 選擇WLANo
另—'考慮是最小化當MS 300在通過WLAN接收數據的同時監控 蜂窩尋呼時的功率消耗。MS 300將包數據會話切換到WLAN之後， MS 300可以通過WLAN接收數據也可以通過蜂窩網絡接受進來的電 路切換語音呼叫。MS 300依賴蜂窩休眠模式來節約監控蜂窩尋呼吋的 功率。802.11協議用於MS 300在等到輸入數據時節約功率的方法是類 似的。如果cdma2000快速尋呼信道，或者其它類似的機製得到支持， MS 300可以通過將蜂窩休眠模式和802.11功率節約模式同步化來進一 步節約功率。
根據802.11功率節約模式，MS 300向AP 320發送聯繫請求 (Association Request) (AR),其中AR表示若干(例如，N)個信標 周期，在信標周期MS 300將會處於功率節約模式。AP 320保持跟蹤 一列己經啟動了功率節約模式的MS。當MS 300正處於功率節約模式 時，AP320對預定給MS 300的幀進行緩衝。AP 320周期性地發送包 含業務指示映射(TIM)(未示出)的信標，TIM表明是否每個MS都 有在AP 320裡面的被緩衝的幀。每N個信標周期MS 300甦醒一次以 監控信標和所包括的TIM。如果TIM表示有MS 300有待處理的幀， MS 300向AP320發送功率節約登記信息(Power-Save Poll), AP 320 對此通過向MS 300發送一幀數據作為響應。這一幀將包括控制欄位， 其中控制比特表示是否有MS 300的更多被緩衝的幀。如果控制比特被設置，MS 300需要向AP 320發送另一功率節約登記信息。如果控制 比特被清除了 ，則沒有MS 300的有待處理的幀。
當802.11功率節約模式與蜂窩休眠模式同步的吋候，MS 300可以 得到更多的功率節約。用這種方法，MS周期性地甦醒以監控信標(被 包括的TIM)和監控蜂窩尋呼指示符。同步的實現是通過使AP320的 時鐘與蜂窩定時同步，其屮蜂窩尋呼間隔和WLAN信標間隔是前後緊 接的(ock-step)。例如，當WLAN信標間隔等於蜂窩尋呼間隔的時候， 信標可以被安排耍與蜂窩系統中的第一尋呼指示符同時到達，例如像 cdma2000快速尋呼信道上執行的那樣。每個MS都在信標到達之前才 甦醒。一些MS可能需要停留久一點(例如，WLAN信標到達之後40ms) 以接收尋呼指示符。
對於沒有cdma2000快速尋呼信道的那種系統，信標周期和尋呼周 期通常是不同步的，即WLAN信標與蜂窩尋呼時隙之間的時間差可能 每個MS之間各不相同。如果時間差很小，則MS能夠甦醒過來以在 回到休眠模式之前監控信標及其尋呼吋隙。如果時間差很大，這種過 程可能不能功率高效地讓每個MS都甦醒並保持甦醒以監控WLAN信 標和尋呼時隙。注意每個MS都可以有指定的尋呼時隙，因此，對每 個MS來說，接收WLAN信標和尋呼指示符所需要的差值吋間可能不 是相同的，並且通常將會不同。
圖7示出了可應用到MS 300的處理350。 MS 300首先因為峰窩 尋呼指示符甦醒(步驟354)。 MS 300可以安排其甦醒與第一尋呼指示 符時隙和WLAN信標的共同時刻一致，或者可以使用一些其它的準則 來判斷何吋甦醒。MS300判斷(判斷稜形框356)要執行主動WLAN 搜索還是被動WLAN搜索。對於主動搜索，MS 300發送WLAN信標 請求(歩驟358)，之後繼續搜索WLAN信標(步驟360)。用這種方 法，MS 300避免在等待下一安排的WLAN信標傳輸時額外的功率消 耗。對於被動搜索，MS搜索WLAN信標(步驟360)直到檢測到信 標為止。
圖8示出了網絡500內的通信流，包括蜂窩通信和網際網路協議(1P) 通信。網際網路502連接到與MS 508有關的歸屬代理(HA) 516。因特 網進一歩連接到文件傳送協議(FTP)伺服器514、接入路由器510、及分組數據服務節點(PDSN) 504。接入路由器510通過無線接口與 AP 512通信。接入路由器510與AP 512之間的接口是WLAN接口 ， 其中接入路由器510和AP 512是WLAN的組成部分。當MS 508被設 置以便於與AP 512通信時，MS 508通過無線接口和AP 512接入 WLAN。對於蜂窩通信，MS 508經由空中與BS 506通信。BS 506被 配置為用於通過被確定為cdma2000的接口與PDSN504的通信。這種 接口可以是符合另 一蜂窩協議的。
注意無線設備可以包括多個調諧器，其中每個調諧器都適合用於 與不同的接入媒介通信，例如WLAN和蜂窩網絡。可替代地，無線設 備可以被連接到另一無線設備，其中每個設各都包括調諧器，結果其 結合體有多個調諧器。在一個這種配置中，可攜式電腦(計算設備) 與蜂窩手機協同運行。可攜式電腦包括WLAN卡或者內置的WLAN 埠，同時該手機支持蜂窩通信。WLAN信息(例如ESSID)被提供 給可攜式電腦用於搜索WLAN覆蓋範圍。
圖9示出了這種配置中的信號和消息流。如圖所示，可攜式電腦 600被連接到MS602用於通信。可攜式電腦600有調諧器，該調諧器 當前用於與例如cdma2000網絡的蜂窩網絡606通信。
在圖9所示的配置中，可攜式電腦600當前正處現通過MS 602進 行的與蜂窩網絡606的包數據會話。在包數據會話期間，當MS 602從 蜂窩網絡606接收到WLAN可用性通知時，MS 602可以通過MS 602 與可攜式電腦之間定義的信令協議通知可攜式電腦600。接收到這種通 知之後，可攜式電腦600可以選擇搜索WLAN覆蓋範圍。之後可攜式 電腦600可以基於WLAN信號強度執行系統選擇並從AP 604獲得 WLAN信號。之後可攜式電腦600和AP 604鑑權該連接。 一旦鑑權完 成，可攜式電腦600就從蜂窩網絡斷開通過MS602的連接。之後MS 602斷開與蜂窩網絡606之間的包數據會話。從這一點來說，包數據會 話是在可攜式電腦600與AP 604之間進行的。
如上文給出的例子中的詳細說明並參考圖9，當可攜式電腦600 與峰窩網絡606有正在進行的包數據會話時，可攜式屯腦可以通過固 有的調諧器來檢測強WLAN信號。可攜式電腦600可以選擇立刻切換 到WLAN接入。WLAN檢測後，可攜式電腦600需要鑑權WLAN接入。對於WLAN和cdma2000的單個預約/鑑權，該保密信息被保存在 手機的用戶接口模塊(UIM)(未示出)裡，它可以是可移除的也可以 是不可移除的。因此，可攜式電腦600與MS602之間需要信令消息以 執行WLAN接入鑑權。如果WLAN接入鑑權成功了，可攜式電腦600 通過WLAN (即通過AP 604)執行移動IP註冊。如果移動IP註冊成 功，可攜式電腦600向MS602發送消息(例如AT命令)以釋放該包 數據會話。MS 602可以通過服務選項(SO)識別該數據會話，例如 cdma2000中的SO 33。之後可攜式電腦600可以保持該通過蜂窩網絡 的包數據會話直到完成向WLAN的包數據會話切換。
可替代地，如果包數據會話當前沒有有待傳送的數據，則可攜式 電腦可以切換到WLAN以便使服務(例如，文件下載)中斷最小。檢 測到強WLAN信號後，可攜式電腦600等待給定的時間段(例如，幾 秒鐘)以檢測數據傳送的任何活動。如果沒有檢測到任何活動，便攜 式電腦600執行WLAN接入鑑權，緊接著執行通過WLAN的移動IP 註冊，最後釋放蜂窩包數據服務選項，如上文所述。
當可攜式電腦600正在接入WLAN並且信號強度退化到低於可接 受的閾值吋，可攜式電腦600可以觸發MS 602以發起包數據服務選項。 該觸發可以是直接的信令消息(例如，AT命令)或者移動IP註冊消息 等等，其中可攜式電腦600想要通過蜂窩網絡發送消息。如果移動IP 註冊成功了，可攜式電腦600通過蜂窩網絡繼續該包數據會話。為了 避免WLAN和蜂窩網絡之間的往復切換效應，可以使用滯後機制，例 如，只有當WLAN信號保持在高於特定的閾值經過特定時間段之後才 切換到WLAN。可攜式電腦可以在WLAN和蜂窩網絡之間自動地切換 (例如，操作對於用戶來說是容易明白的)或者由用戶手動地觸發。
本領域專業技術人員可以理解，可以使用各種不同的工藝和技術 來表達信息和信號。例如，上文提到的數據、指令、命令、信息、信 號、比特、符號、及碼片可以用電壓、電流、電磁波、磁場或粒子、 光場或粒子、或任何它們的結合來表達。
專業人員會進一步了解，本文中結合公開的實施例所描述的多種 示例的邏輯塊、模塊、電路、及算法步驟可以被實施為電子硬體、計 算機軟體、或二者的結合。為了清楚地說明硬體與軟體的這種可互換性，多種示例的組件、程序塊、模塊、電路、及步驟已經在上文中按 照它們的功能性進行了一般性地說明。這種功能性是實施成硬體還是 軟體依賴於整個系統上所實施的具體的應用和設計限制條件。專業熟 練人員可以對每個具體應用採用不同的方法來實施所述的功能，但是 這種實施決定不應該被認為導致其脫離了本發明的範圍。
結合本文公開的實施例描述的多種示例的邏輯塊、模塊、及電路
的實施可以利用通用處理器、數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路 (ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯設各、分立 門或電晶體邏輯、分離的硬體組件、或任何設計為執行本文所述功能 的它們的結合體。通用處理器可以是微處理器，但是可替換的，處理 器可以是任何傳統的處理器、控制器、微控制器、或狀態機。處理器 也可以被實施為計算設備的結合體，例如，DSP和微處理器、很多微 處理器、一個或多個微處理器連同DSP核心、或任何其它此類配賞:的
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結合本文公開的實施例所描述的方法或算法的歩驟可以使用硬 件、處現器執行的軟體模塊、或者二者的結合來直接實施。軟體模塊
可以位於RAM存儲器、快閃記憶體、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM 存儲器、寄存器、硬碟、可移動硬碟、CD-ROM、或任何其它形式的 技術領域內公知的存儲媒介。示例的存儲媒介被連接到處理器以使得 處理器能夠從存儲媒介讀取信息並向其寫入信息。可替換地，存儲媒 介可以是集成在處理器中的。處理器和存儲媒介可以是集成在ASIC中 的。ASIC可以位於用戶終端中。可替換地，處理器和存儲媒介可以作 為分離的組件存在於用戶終端中。
或使用本^明。對這:實施例的不同修;對本^域專業技術人員^顯 而易見的，本文中所定義的一般原理可以被應用於其它實施例而不會 脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明不會限制於本文所示的各實 施例，而是要符合本文所公開的原理和新穎特點一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種設備，用於當所述設備連接到計算機時，基於包含在所述設備中的指令來控制所述計算機，所述設備包括用於當所述設備連接到所述計算機時控制所述計算機以接收無線區域網WLAN通知的裝置；以及用於控制所述計算機以響應所述WLAN通知搜索所述WLAN的裝置；其中接收所述WLAN通知的裝置包括用於控制所述計算機以對應WLAN接收包括至少一個擴展服務設置標誌符ESSID的WLAN通知的裝置；用於控制所述計算機以將所述至少一個ESSID與存於移動臺內的ESSID列表相比較的裝置；以及用於控制所述計算機以響應所述ESSID列表中的ESSID匹配所述WLAN通知中的所述至少一個ESSID，搜索所述WLAN的裝置。
2. 如權利耍求l所述的設備，進一歩包括 用於控制所述計算機以響應於接收到所述WLAN通知，自動地啟動WLAN搜索的裝置。
3. 如權利要求l所述的設備，其中接收所述WLAN通知的裝置包括 用於控制所述計算機以接收包括支持所述WLAN的接入點AP的位置信息的WLAN通知的裝置；用於控制所述計算機以將所述位置信息與所述移動臺的當前位置 相比較的裝置；以及用於控制所述計算機以在所述移動臺的當前位置接近所述AP的情 況下搜索所述WLAN的裝置。
4. 如權利要求3所述的設備，其中所述位置信息包括所述AP的緯度 和經度。
5.如權利要求3所述的設備，進一步包括-用於控制所述計算機以在所述移動臺上顯示所述AP的所述位置信 息的裝置。
6.如權利要求5所述的設備，進一步包括用於控制所述計算機以響應於顯示所述位置信息啟動WLAN搜索 的裝置。
全文摘要
本發明涉及無線局部接入網系統的檢測和選擇。本發明提供了一種用於無線區域網(WLAN)服務的檢測和選擇的方法和裝置。蜂窩網絡可以為WLAN提供通知，例如在開銷信令消息中。該通知可以通過擴展服務設置標誌符(ESSID)來識別接入點。之後遠程站可以自動或手動地搜索WLAN服務。
文檔編號H04L12/18GK101282264SQ20081000992
公開日2008年10月8日 申請日期2004年2月24日 優先權日2003年2月24日
發明者R·T·蘇, R·辛那拉雅 申請人:高通股份有限公司