蜂窝和WiFi网络之间无缝切换的方法、网络设备及用户设备 |
|||||||
| 申请号 | CN201310750978.5 | 申请日 | 2013-12-31 | 公开(公告)号 | CN104754661A | 公开(公告)日 | 2015-07-01 |
| 申请人 | 中兴通讯股份有限公司; | 发明人 | 侯晓辉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种实现蜂窝网络和WiFi网络之间无缝切换的方法，网络设备及用户设备，其中，所述方法包括：蜂窝（Cellular）网络发送广播消息，所述广播消息中携带WiFi邻区描述信息；所述Cellular网络根据接收到的测量结果进行判断，控制用户设备（UE）接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种实现蜂窝网络和WiFi网络之间无缝切换的方法，其特征在于，所述方法包括： |
||||||
| 说明书全文 | 蜂窝和WiFi网络之间无缝切换的方法、网络设备及用户设备 技术领域[0001] 本发明涉及网络切换技术，尤其涉及一种实现蜂窝（Cellular）网络和WiFi网络之间无缝切换的方法、网络设备及用户设备。 背景技术[0003] 随着智能手机的普及，对数据传输的速率要求越来越高，单纯靠常规的小区概念的无线通信已经不能满足用户的数据通信需求，即通过Cellular网络已经不能满足用户设备（UE）的接入需求，因此，WiFi这一通信技术由于其高速的传输速率得到越来越多的重视。但是，目前Cellular和WiFi是分离部署的，二者没有太多的联系，Cellular和WiFi还做不到无缝切换，没办法将Cellular和WiFi很好的融合，以便于实现UE接入在Cellular网络到WiFi网络间的无缝切换，选择合适的网络实现UE接入。 [0004] 目前，UE接入在Cellular和WiFi间切换时，目前UE在接入时对所接入网络（Cellular或WiFi）的选择是人为进行设置，即由UE主动地、采取人工选择方式进行接入控制选择，并不能自适应地选择网络。如果能由网络侧进行主动控制，控制UE对接入方式进行选择，UE就能自适应地选择网络，实现UE接入在Cellular和WiFi网络间的无缝切换。现有技术中，对于这个问题，尚未存在有效的解决方案。 发明内容[0005] 为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例希望提供一种实现Cellular网络和WiFi网络之间无缝切换的方法、网络设备及UE，UE能自适应地选择网络，实现了UE接入在Cellular和WiFi网络之间的无缝切换。 [0006] 本发明实施例实现蜂窝网络和WiFi网络之间无缝切换的方法，所述方法包括： [0007] 蜂窝Cellular网络发送广播消息，所述广播消息中携带WiFi邻区描述信息； [0008] 所述Cellular网络根据接收到的测量结果进行判断，控制用户设备UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。 [0009] 优选地，所述Cellular网络根据接收到的测量结果进行判断，控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换，具体包括： [0010] 所述Cellular网络监控自身的网络负荷，上下行传输速率及获取的WiFi网络负载情况，结合所述测量结果进行判断，控制UE接入在Cellular网络到WiFi网络中的无缝切换； [0011] 所述测量结果至少包括：对WiFi网络中目标接入点AP进行下行物理测量得到的测量结果、及对Cellular网络进行下行物理测量得到的测量结果。 [0012] 优选地，所述控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换，具体包括： [0013] 所述Cellular网络发出切换命令，由WiFi网络主动发起UE接入的切换，UE对WiFi网络进行响应后接入WiFi网络；或者， [0014] 所述Cellular网络发出切换命令，由UE自身主动发起UE接入的切换，WiFi网络对UE进行响应，允许UE接入WiFi网络。 [0015] 本发明实施例实现蜂窝网络和WiFi网络之间无缝切换的方法，所述方法包括： [0016] 用户设备UE接收广播消息，从所述广播消息中获得WiFi邻区描述信息； [0017] 所述UE根据所述WiFi邻区描述信息获得WiFi邻区的目标接入点AP，对所述目标AP进行测量，对UE所处于的Cellular网络进行测量； [0018] 将测量所述目标AP和所述Cellular网络得到的测量结果进行上报；所述测量结果用于Cellular网络控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。 [0019] 优选地，所述测量结果至少包括：对WiFi网络中目标接入点AP进行下行物理测量得到的测量结果、及对Cellular网络进行下行物理测量得到的测量结果。 [0020] 优选地，所述UE根据所述WiFi邻区描述信息获得WiFi邻区的目标接入点AP，对所述目标AP进行测量，具体包括： [0022] 将所述目标AP下发帧中携带的WiFi邻区描述信息与之前从所述广播消息中获得的WiFi邻区描述信息进行匹配，从所述目标AP中筛选实际测量对象； [0023] 当WiFi邻区描述信息匹配成功时，则将匹配成功的AP作为实际测量对象继续进行测量。 [0024] 本发明实施例的网络设备，所述网络设备包括： [0025] 发送单元，用于发送广播消息，所述广播消息中携带WiFi邻区描述信息； [0026] 控制单元，用于根据接收到的测量结果进行判断，控制用户设备UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。 [0027] 优选地，所述控制单元，还包括： [0028] 判断子单元，用于监控Cellular网络自身的网络负荷，上下行传输速率及获取的WiFi网络负载情况，结合所述测量结果进行判断，控制UE接入在Cellular网络到WiFi网络中的无缝切换； [0029] 所述测量结果至少包括：对WiFi网络中目标接入点AP进行下行物理测量得到的测量结果、及对Cellular网络进行下行物理测量得到的测量结果。 [0030] 优选地，所述控制单元，还包括： [0031] 切换控制子单元，用于所述Cellular网络发出切换命令后，由WiFi网络主动发起UE接入的切换，UE对WiFi网络进行响应后接入WiFi网络；或者，所述Cellular网络发出切换命令后，由UE自身主动发起UE接入的切换，WiFi网络对UE进行响应，允许UE接入WiFi网络。 [0032] 本发明实施例的用户设备，所述用户设备包括： [0033] 接收单元，用于接收广播消息，从所述广播消息中获得WiFi邻区描述信息； [0034] 测量单元，用于根据所述WiFi邻区描述信息获得WiFi邻区的目标接入点AP，对所述目标AP进行测量，对UE所处于的Cellular网络进行测量； [0035] 上报单元，用于将测量所述目标AP和所述Cellular网络得到的测量结果进行上报；所述测量结果用于Cellular网络控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。 [0036] 优选地，所述测量结果至少包括：对WiFi网络中目标接入点AP进行下行物理测量得到的测量结果、及对Cellular网络进行下行物理测量得到的测量结果。 [0037] 优选地，所述测量单元，进一步包括： [0038] 获取子单元，用于对所述目标AP进行测量时，从所述目标AP获取目标AP下发帧中携带的WiFi邻区描述信息； [0039] 匹配单元，用于将所述目标AP下发帧中携带的WiFi邻区描述信息与之前从所述广播消息中获得的WiFi邻区描述信息进行匹配，从所述目标AP中筛选实际测量对象； [0040] 测量子单元，用于当WiFi邻区描述信息匹配成功时，则将匹配成功的AP作为实际测量对象继续进行测量。 [0041] 本发明实施例的方法包括：Cellular网络发送广播消息，所述广播消息中携带WiFi邻区描述信息；所述Cellular网络根据测量结果进行判断，控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。采用本发明实施例，由于广播消息中携带了WiFi邻区描述信息，因此，使得UE能根据WiFi邻区描述信息获知需要测量的WiFi邻区内的目标接入点（AP，Acess Point），将对目标AP和Cellular网络测量得到的测量结果上报给Cellular网络用于切换控制，使得Cellular网络根据接收到的测量结果进行判断，控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。附图说明 [0042] 图1为本发明实施例的网络侧方法流程图； [0043] 图2为本发明实施例的用户设备侧方法流程图； [0044] 图3为本发明实施例的网络设备组成结构示意图； [0045] 图4为本发明实施例的用户设备组成结构示意图； [0046] 图5为本发明实施例一WiFi和Cellular的融合的示意图； [0048] 图7为本发明实施例一WiFi小区下BSSID的发送示意图； [0049] 图8为本发明实施例一WLAN主动发起UE接入切换的应用场景示意图； [0050] 图9为本发明实施例一UE主动发起自身接入切换的应用场景示意图。 具体实施方式[0051] 下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。 [0052] 本发明实施例以UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换为例，目前的Cellular和WiFi还做不到无缝切换，没办法将Cellular和WiFi很好的融合，Cellular和WiFi之间无联系，各自分别部署，目前对网络的选择是靠人为的在UE上进行选择，由UE进行控制，需要UE搜索WiFi定期广播的消息以获知WiFi信息，才能实现UE选择合适的网络实现接入，也就是说，目前无法实现在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换，自适应地提供合适的网络给UE以实现UE接入，需要由UE人工进行网络选择。对于这个问题采用本发明实施例可以得到解决。 [0053] 就网络侧而言，本发明实施例的实现蜂窝网络和WiFi网络之间无缝切换的方法，如图1所示，所述方法包括： [0054] 步骤101、Cellular网络发送广播消息，所述广播消息中携带WiFi邻区描述信息。 [0055] 这里，WiFi邻区描述信息可以为基本服务集标识符（BSSID，Basic Service Set Identifier），也可以为服务集标识符（SSID，Service Set Identifier）。优选的，采用BSSID。以下都以BSSID进行描述，不过需要指出的是，本文也可以将BSSID都换成SSID也同样有效，得以实现。BSSID比SSID的好处是：可以标识物理地址。 [0056] 步骤102、Cellular网络根据接收到的测量结果进行判断，控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。 [0057] 这里，所述Cellular网络监控自身的网络负荷，上下行传输速率及获取的WiFi网络负载情况，结合所述测量结果进行判断，控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。例如，当Cellular网络负荷高、或UE在Cellular网络的上下行传输速率比较低的情况下，UE由原驻留的Cellular网络切换到WiFi网络；当WiFi网络负荷高、或UE在WiFi网络的上下行传输速率比较低的情况下，UE由WiFi网络切换回原驻留的Cellular网络。 [0058] 所述测量结果至少包括：对WiFi网络中目标AP进行下行物理测量得到的测量结果、及对Cellular网络进行下行物理测量得到的测量结果。其中，对WiFi网络中目标AP进行下行物理测量得到的测量结果包括：WiFi信号的信号强度（或称为WiFi信号的功率）、信干噪比等。对Cellular网络进行下行物理测量得到的测量结果包括：Cellular网络信号的信号强度（或称为Cellular网络信号的功率），信噪比，误码率等。 [0059] 测量结果还可以包括UE的接入电平。 [0060] 就UE侧而言，本发明实施例的实现蜂窝网络和WiFi网络之间无缝切换的方法，如图2所示，所述方法包括： [0061] 步骤201、UE接收广播消息，从所述广播消息中获得WiFi邻区描述信息。 [0062] 步骤202、UE根据所述WiFi邻区描述信息获得WiFi邻区的目标AP，对所述目标AP进行测量，对UE所处于的Cellular网络进行测量。 [0063] 步骤203、将测量所述目标AP和所述Cellular网络得到的测量结果进行上报；所述测量结果用于Cellular网络控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。 [0064] 就控制UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换而言，例如，当Cellular网络负荷高、或UE在Cellular网络的上下行传输速率比较低的情况下，UE由原驻留的Cellular网络切换到WiFi网络；当WiFi网络负荷高、或UE在WiFi网络的上下行传输速率比较低的情况下，UE由WiFi网络切换回原驻留的Cellular网络 [0065] 这里，所述测量结果至少包括：对WiFi网络中目标AP进行下行物理测量得到的测量结果、及对Cellular网络进行下行物理测量得到的测量结果。其中，对WiFi网络中目标AP进行下行物理测量得到的测量结果包括：WiFi信号的信号强度（或称为WiFi信号的功率）、信干噪比等。对Cellular网络进行下行物理测量得到的测量结果包括：Cellular网络信号的信号强度（或称为Cellular网络信号的功率），信噪比，误码率等。 [0066] 测量结果还可以包括UE的接入电平。 [0067] 就网络侧而言，本发明实施例的网络设备，如图3所示，所述网络设备包括：发送单元11，用于发送广播消息，所述广播消息中携带WiFi邻区描述信息；控制单元12，用于根据接收到的测量结果进行判断，控制用户设备UE接入在Cellular网络和WiFi网络之间的无缝切换。 [0068] 就UE侧而言，本发明实施例的UE，如图4所示，所述UE包括：接收单元21，用于接收广播消息，从所述广播消息中获得WiFi邻区描述信息；测量单元22，用于根据所述WiFi邻区描述信息获得WiFi邻区的目标接入点AP，对所述目标AP进行测量，对UE所处于的Cellular网络进行测量；上报单元23，用于将测量所述目标AP和所述Cellular网络得到的测量结果进行上报；所述测量结果用于Cellular网络控制UE接入在Cellular网络到WiFi网络之间的无缝切换。 [0069] 采用本发明实施例的有益效果为： [0070] 为了实现WiFi和Cellular的融合，自适应的选择网络很重要，目前UE对网络的选择是人为进行设置，本发明实施例提出由网络进行控制UE对接入方式的选择，为此，WiFi和Cellular需要配置相应的关系，引入WiFi邻区的概念，从而本发明实施例的切换方案能通过Cellular网络发送的广播消息中携带WiFi邻区描述信息，在Cellular网络与WiFi网络间建立联系，从而将Cellular和WiFi网络相融合，在此基础上根据UE上报的测量结果进行判断，由网络控制实现控制UE接入在Cellular网络到WiFi网络的无缝切换，是一种网络侧对UE接入的控制，UE在进行数据业务时，不需要人为进行网络的选择，从而实现了Cellular和WiFi的深度融合。 [0071] 优选的，UE是通过Cellular网络广播的消息来获得UE自身测量目标AP的WiFi邻区描述信息，如BSSID，UE只需要对广播消息列表提及的BSSID的AP进行测量，并且将测量结果上报给Cellular，为Cellular的控制提供测量信息。见图5所示。本方案基于WiFi和Cellular的紧耦合的融合，如图5所示的WLAN接入网为WiFi网络，Cellular网络可以为2G、3G、4G。WiFi受核心网的控制，使得WiFi和Cellular互为补充，更好的为用户提供服务。 [0072] 优选的，Cellular在周期性下发的系统消息中携带的WiFi邻区描述信息为对WiFi邻区BSSID的描述，可以通过广播消息的形式下发给UE，UE实时的对广播消息列表中提及的BSSID的AP发出的WiFi信号的接收信号强度进行实时的测量，同时UE也测量UE自身所处Cellualr的下行测量信息，测量信息通过测量报告上报给Cellular，由于Cellular对本小区的网络负荷，上下行传输速率等情况是掌握的，Cellular对这些信息以及UE上报的测量报告进行分析处理，可以灵活的对UE进行调度，在Cellular业务繁忙（Cellular对本小区的网络负荷高于预设负荷阈值上限）时，或者UE的Cellular接入电平比较低（接入电平低于预设电平阈值）时，或者UE在Cellular的上下行传输速率比较低（上下行传输速率低于预设速率阈值）时，Cellular主动发起切换命令要求UE由驻留的Cellular网络切换接入到WiFi网络进行数据分流。同时BSC，RNC或者eNodeB直接建立和WLAN控制器的联系。 [0073] 对本发明实施例进行具体阐述。 [0074] 一、本发明实施例的WiFi采用紧耦合的方式，如图5所示，WiFi穿越运营商的核心网。其中WLAN和核心网的接口参见图6所示，AAA服务器是3gpp核心网负责安全与鉴权认证等的服务器，PGW/SGSN是数据媒体网关，MME是移动控制实体，PDN是外部的数据网，CN是对AAA，MME和PGW/SGSN这些实体的总称，CN指核心网。AP和3gpp AAA服务器通过标准化的Sta接口互连，WLAN网关通过S2a接口和PGW/SGSN互连，S6b为AAA服务器和PGW/SGSN的标准化接口。核心网通过S2a接口来获得WiFi的邻区关系，通过Sta来获得相应的WiFi小区的鉴权加密等应用信息。 [0075] 二、基站下发周期性的广播消息，其含WiFi邻区的信息BSSID。这里以GSM系统为例，详细阐述具体实现，其他的系统与此类似。GSM系统在连接态的广播消息是SYSTEM INFORMATION TYPE5，是在SACCH广播的，其消息结构见下表1所示，表1说明广播消息SYSTEM INFORMATION TYPE5message的内容。本发明实施例为了引入WiFi邻区描述信息，需要在此表1消息结构中引入新的WiFi邻区关系，增加对WiFi邻区的描述，详细见表2所示，表2说明广播消息考虑WiFi的SYSTEM INFORMATION TYPE5message的内容。其中BSSID是WiFi的小区标识。UE通过AP发射的beacon帧，能够获得相应AP的BSSID，详细的beacon帧发送示意图见图7所示，beacon会周期性的发送，BSSID是在beacon帧上发送的。UE获得此BSSID后需要判断是否是需要测量的邻区，如果是则进行第三步的测量，如果不是则不进行任何处理。 [0076] [0077] 表1 [0078] [0079] 表2 [0080] 三、UE根据Cellular下发的广播消息，实时进行WiFi网络的下行接收功率的测量或者信干噪比的测量，UE对所处服务Cellular的下行进行物理层测量，主要是功率，信噪比，误码率等。 [0081] 四、UE通过Cellular的上行信道上报这些Cellular和WLAN邻区的测量。 [0082] 五、Cellular实时的监控自身的网络负荷，用户的调度情况，上下行传输速率等，Cellular通过核心网获知WiFi网络的负荷情况。 [0083] 六、Cellular实现对UE上行的测量，然后综合UE上报的信息，决定UE是继续驻留在Cellular中还是切换到最合适的AP。比如，Celluar网络负荷很高，UE对某个AP的下行接收电平又比较高，WiFi负荷又比较低，则可以将UE切换到这个BSSID的AP下。 [0084] 针对具体应用场景对本发明实施例进行描述。 [0085] 应用场景一：WLAN主动发起UE接入的切换，如图8所示，包括： [0086] 步骤301、Cellular下发广播消息，消息中含WiFi邻区BSSID。 [0087] 步骤302、UE对下发的BSSID的AP进行下行测量，对所处的Cellular进行测量，同时对其他的邻区进行测量，将测量报告通过Cellular的上行信道上报给Cellular。 [0089] 步骤304、核心网发送切换命令，让UE接入到目标AP。 [0090] 步骤305、Cellular发送切换命令。 [0091] 步骤306、WLAN发起接入探测，可省略鉴权认证。 [0092] 步骤307、UE接入响应。 [0093] 步骤308、AP接入成功。 [0094] 步骤309、释放Cellular的无线资源。 [0095] 步骤310、无线信道释放。 [0096] 这里，在本应用场景，如步骤306所示，是由WLAN主动发起UE接入的切换。 [0097] 应用场景二：UE自身主动发起UE接入的切换，如图9所示，包括： [0098] 步骤401、Cellular下发广播消息，消息中含WiFi邻区BSSID。 [0099] 步骤402、UE对下发的BSSID的AP进行下行测量，对所处的Cellular进行测量，同时对其他的邻区进行测量，将测量报告通过Cellular的上行信道上报给Cellular。 [0100] 步骤403、Cellular执行判断，认为需要执行Cellular到WLAN的切换，给给核心网发送切换到WLAN的切换请求。 [0101] 步骤404、核心网发送切换命令，让UE接入到目标AP。 [0102] 步骤405、Cellular发送切换命令。 [0103] 步骤406、UE主动申请接入AP。 [0104] 步骤407、AP接受，允许接入WLAN。 [0105] 步骤408、AP接入成功。 [0106] 步骤409、释放Cellular的无线资源。 [0107] 步骤410、无线信道释放。 [0108] 这里，在本应用场景，如步骤406所示，是由UE自身主动发起UE接入的切换。 [0109] 无论采用上述哪个应用场景，都可以达到以下效果： [0110] 1、切换是由网络进行主动控制的，可以减少UE的计算量，同时，网络的负荷情况，接收电平等，上下行的速率情况等等，网络是最清晰的，因此，由网络来主动发起，能够最大程度的减少UE的复杂度和功耗，并且最佳的对UE进行调度。 [0111] 2、UE需要测量的WLAN列表中BSSID表示的WiFi邻区描述信息是通过Cellular下发的周期性的广播消息获得的，这个WiFi邻区描述信息的拓扑关系是根据实际部署的WLAN与Cellular的关系获得的，因此，可以最大程度的减少UE的测量工作，目标测量的WLAN更加清晰，只需要对广播消息列表提及的BSSID的AP进行测量。 [0112] 3、引入对WLAN和cellular负荷、以及上下行资源和上下行传输速率的综合考虑，综合的为UE的切换做出决策。 [0113] 本发明实施例所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。 [0114] 相应的，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中存储有计算机程序，该计算机程序用于执行本发明实施例的实现蜂窝网络和WiFi网络之间无缝切换的方法。 [0115] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈