电话的3G/GSM和无线局域网集成 |
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申请号 | CN200480043999.2 | 申请日 | 2004-09-17 | 公开(公告)号 | CN101019451A | 公开(公告)日 | 2007-08-15 |
申请人 | 艾利森电话股份有限公司; | 发明人 | G·赖德尼尔; H·朗尼克; S·罗默; J·林德斯科格; | ||||
摘要 | 描述了一种双模移动终端(MT2),包括WLAN(无线局域网) 接口 (WLAN_NIC)和蜂窝无线电接口(GSM_NIC),其中当通过该蜂窝无线电接口(GSM_NIC)收到一个寻呼 请求 (6)消息,指示通过该蜂窝无线电接口有一个来话语音呼叫时,或从该双模终端的用户收到一个完成去话语音呼叫的指示时,判断(7)WLAN是否来自提供WLAN电话呼叫的AP,若是,则通过WLAN接口向WLAN AP发出WLAN呼叫消息(8)到互通 节点 (IWFN),进行应答。另外,还设置互通节点(IWFN),包括蜂窝控制单元(CTRL_SIP)、蜂窝单元(GSM_U)、IP语音单元(VO_IP)和路由器(R),它在从双模终端经由WLAN AP收到WLAN呼叫(9)时,对服务移动交换中心(S_MSC/VLR)(10,10a,10b)建立连接,在该双模终端(MT2)和该业务交换模式中心之间完成呼叫发起过程(12-15)、指配业务信道过程(16-20)和呼叫确认及呼叫接受过程(22-27),并在该AP和服务移动交换中心(S_MSC)之间进行该蜂窝呼叫的路由选择。 | ||||||
权利要求 | 1.双模移动终端(MT2),包括无线局域网接口(WLAN_NIC) 和蜂窝无线电接口(GSM_NIC), |
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说明书全文 | 技术领域本发明涉及双模系统和节点。具体地说,本发明涉及语音业务的 无线局域网(WLAN)-移动电话集成领域。 背景技术当前的GSM/3G和无线局域网技术构成两个单独的无线电网络 技术。它们运行在不同频率下并利用单独指定的协议。目前在3GPP、 3GPP2和IEEE论坛上正在进行无线局域网和GSM/3G的数据及其他 业务集成的标准化工作。 在第三代合伙人项目3GPP上已经拟定出涉及不同集成度的六个 方案。至今方案1、2和3已经定义。但是,方案6,亦即电话的WLAN GSM/3G集成(电路交换语音业务)的工作尚未开始。 称为“总是最佳连接”希望的概念旨在保证任何时侯都能向用户 提供最佳和最廉价的服务,并以该用户几乎察觉不到在底层接入技 术的方式完成切换。 目前,集成不同类型的无线电接入技术,诸如WLAN和GSM/3G 的双模移动电话,在用户借助于一个设备进行选择时提供在该市场 上已经可以得到的现有技术的接入。但是,目前在网络侧,蜂窝系 统和无线局域网系统还不能配合动作。若在GSM/3G上收到订户的 一个电话呼叫,则不可能把该呼叫切换到无线局域网系统,即使该 订户处在无线局域网的覆盖范围内,而且拥有双模式移动(电话), 反之亦然。一个问题是,没有无线局域网和GSM/3G网络节点的集 成或相应的信令协议。 无线局域网和GSM/3G业务集成的另一个问题是WLAN无线电 网络的微微小区特性。WLAN无线电网络由微微小区的扁平结构构 成,不完全适用于典型的移动用户行为。当用户在蜂窝式网络中使 用时以高速移动,在WLAN网络上电话呼叫将难以维持。 附图说明 图1表示按照本发明的系统体系结构的第一优选实施例,包括互 通转发节点(IWFN); 图2表示按照本发明的既具有GMS又具有WLAN能力和相应 的网络接口卡的双模终端的概要描述; 图3表示按照本发明的互通转发节点; 图4和5表示源自移动电话系统的电话呼叫,经由双模终端的 GSM网络接口卡应答,并随后切换到WLAN网络接口卡的信号交换 示意图;而 图6表示按照本发明的双模终端用的状态图。 发明内容第一个目标是提出一种在WLAN和GSM/3G之间电话集成用的 方法。 提供了GSM/3G中语音呼叫的到来和向WLAN切换用的信令方 法。 另外,还提供了一个在GSM/3G或在WLAN中输出语音呼叫用 的信令方法。 本发明第一个目标是提供一种能够工作在GSM/3G和WLAN的 双模移动终端。 该目标已经通过权利要求1中定义的要点完成。 另一个目标是提供一种WLAN-GSM/3G互通节点,IWF。 该目标已经通过权利要求3定义的要点完成。 再一个目标是提供一种GSM/3G和WLAN双模式移动用的使能 和禁止WLAN用的选择机制。 该目标已经通过权利要求8完成。 按照权利要求11已经提供把语音呼叫从WLAN切换回GSM/3G 用的信令方法。 提供了一种GSM/3G和WLAN双模移动终端用的预占(camping) 机制,使得该双模移动终端可以被寻呼用于到来的电话呼叫。 从以下对本发明的详细说明将会看到其他优点。 具体实施方式本发明提出WLAN和GSM/3G电话业务集成用的方法。 按照本发明的第一实施例的集成体系结构示于图1。示出一个 GSM/3G网络,包括现有技术元件:基站组,BSS、业务移动节点, 亦称移动交换中心/访问位置寄存器,S_MSC/VLR、(还部分地称作 业务GPRS支持节点),G_MSC/VLR、网关节点移动交换中心/接入 用户位置寄存器,S_MSC/VLR,(还部分地称作网关GPRS支持节 点)、归属位置寄存器,HLR/AC、普通的老电话系统,POTS、双模 移动终端、分组数据网关,PDG。另外,还设置标准无线局域网接 入点,WLAN AP。 WLAN AP节点可以通过适当的网络、诸如以太网局域网或经由 另一个网络、诸如ADSL调制调解器和适当的主干网络、BKBN,耦 合到互通和转发节点IWFN。 在图2中,表示涉及按照本发明一个优选实施例的双模式 WLAN-GSM/3G移动MT2的逻辑示意图。该双模终端包括两个无线 电网络接口,一个GSM/3G发射/接收用,GSM_NIC,和一个WLAN 发射/接收用,WLAN-NIC1,以此两个接口都可以同时运行。该双模 移动终端还包括一个传统的声卡,SND_C,提供至扬声器/放大器和麦 克风的连接。 该双模终端可以由一个标准处理平台,诸如膝上计算机或个人数 字助理(PDA)构成,由一个通常的通用操作系统控制。该网络接 口卡可以是现成的组件,而同时该呼叫选择处理器的功能性和不同 的逻辑功能可以通过在该标准处理平台、诸如通用的膝上计算机或 个人数字助理上运行的软件应用程序完成。 按照本发明一个优选实施例,该双模式平台包括软件应用程序, D_APP,它包括以下逻辑功能:设备控制和呼叫选择, CTRL_CALL_SELCTION、SIP/H323逻辑和信号处理, SIP/H323_LOGIC、通过IP的语音编码/解码,VO_IP、GSM逻辑和 信号处理,GSM_LOGIC和GSM语音编码/解码,GSM_CODEC。 最后设置预占逻辑功能,CMP-LOGIC,用以控制该双模移动终端应 该运行在GSM网络接口卡上,还是在WLAN网络接口卡上。下面, 举例说明在该双模移动终端和外部(比较图4和5)之间利用SIP协 议信令的信号交换用的优选实施例。作为一个替代方案,可以使用 H323协议。 对于WLAN网络接口卡,信号流是通过用户平面,UP通信的, 带有通过IP的语音分组和H323/SIP控制平面,CP。对于GSM网络 接口卡,信号是通过GSM-codec、UP和GSM控制信令平面,CP传 输的。以一种下面将要公开的方式,语音信号可以选择性地在该声 卡,SND_C和WLAN网络接口卡,WLAN_NIC或GSM网络接口 卡,GSM-NIC之间传输。 随后将参照图4和5说明从相应接口卡发出的控制平面信令。应 该指出,本发明的原理还适用于3G/WLAN配备的双模终端,尽管 该示例性实施例是针对GSM/WLAN表示的。还应指出,术语双模终 端并不排除在该终端上设置两种以上的接入技术。 按照本发明,在WLAN AP和S_MSC/VLR之间设置了WLAN- GSM/3G互通节点IWFN。该IWF负责在GSM语音和IP电话之间 “转化”语音呼叫,亦即将GSM音频编码解码格式转化为IP语音 音频编码解码,并完成信令使该呼叫能经由标准节点进行。 在图3中,表示了IWFN的一个优选的实施例。它包括一个用 以连接至移动交换中心MSC的A-GSM接口和用以耦合到WLAN接 入点AP的以太网接口。它还包括GSM编码解码的编码和解码单元 GSM_U以及IP语音编码和解码单元VO_IP,用以把GSM编码解码 流转化为通过IP的语音流,反之亦然。另外,该单元包括SIP信令 协议控制单元CTRL_SIP,用以向GSM接口卡发送信令。另外,它 还包含H.323业务。以后还要更详细地谈论该IWFN的功能性。 如上所述,WLAN AP节点可以通过适当的网络、诸如以太网LAN 或经由另一个网络、诸如ADSL调制调解器和适当的主干网络 BKBN,耦合到互通和转发节点IWFN。 按照本发明,服务MSC被配置得使它可以从该基站向新的IWF 节点切换语音呼叫。但是,对于该MSC,该IWF节点最好就像普通 的基站系统BSS,而从MSC来看,正常的HO是在WLAN和GSM/3G 之间完成的。 双模移动终端MT2最好可以通过在该双模移动终端MT2中预先 配置的IP地址识别IWF节点。 按照本发明,可以设想一个示例性系统,其中许多AP配置在不 同的位置上,以便提供所谓对预订用户的“热点”接入。按照本发 明的系统还可以包括预定的设置在家庭和办公室环境“室内AP”。 这些AP的共同点是,它们都耦合到互通节点IWF,按照本发明,作 为另一方案,设置几个这些AP分别耦合到的互通节点。 现将参照图4和5说明本发明的一个优选实施例。 I.从GSM/3G系统到来的语音呼叫并切换到双模终端的WLAN 无线电接口的信令方法 图4和5表示按照本发明的信令序列,其中语音呼叫是在该蜂窝 式网络中接收的并切换到该双模终端的WLAN网络接口卡。 在本实施例中,该双模终端是活动并且既连接到GSM网络,又 连接到无线局域网。应该明白,该网络提供商对双重用户订户既支 持GSM设施又支持WLAN设施。 1.检测出到来网关G-MSC(GSM移动交换中心)/VLR的语音 呼叫 2.该G-MSC发起HLR位置请求以便找出该寻址的终端所附的 S-MSC,该HLR作出响应 3.该G-MSC向该S-MSC发出呼叫到达消息的信号 4.从该G-MSC向该S-MSC发送完成呼叫指令,把该语音呼叫转 发至S-MSC 5.从该S-MSC向基站(BSS)发送寻呼请求 6.通过空中接口把该寻呼请求转发至该双模移动终端 7.该双模移动终端完成是否可能从提供WLAN电话呼叫的AP接 入WLAN的判断,而若是如此,则决定进一步通过该WLAN无线 电接口(通过下面联系图6提出的机制)进行 8.从MT2向WLAN AP发送寻呼响应(该IWF被寻址一个由该 双模移动终端预先配置的IP地址) 9.-它转发至该IWFN 10.-并进一步至该S-MSC 11.为了鉴定该MT进行安全功能 12.设置;发起呼叫设置 13.邀请(SIP);发起呼叫设置(转化到SIP) 14.提供响应(SIP);确认发起(转化到SIP) 15.呼叫会议(SIP);确认发起 16.分配;请求为呼叫预留资源 17.预留(SIP);请求为呼叫预留资源(转化到SIP) 18.警告用户(SIP);终端已为呼叫接收做好准备 19.预留会议;确认预留资源(转化到SIP) 20.分配完成;确认预留资源 21.振铃(SIP);在B方产生振铃音(转化到SIP) 22.告警;在B方产生振铃音 23.200 OK(SIP);应答指示,亦即,B方应答(转化到SIP) 24.连接;应答指示,亦即,B方应答 25.连接确认;当收到应答指示时向终端发送确认 26.开始媒介(SIP);当终端已经发送该应答指示(200 OK)时, 它开始发送该媒介流,亦即VoIP的有效负载 27.确认(SIP);当收到应答指示时,向终端发送确认(转化到SIP) 28.完成呼叫;服务MSC向网关MSC确认发回指出呼叫已经建 立 29.GSM/IP转化29;该IWF在VoIP有效负载和GSM编码有效 负载之间进行任何必要的编码/解码或其它的转化 30.呼叫在进行中 与该SIP协议可比较的该SIP信号已经在上面的括号中指出。 可以看出,在现有技术GSM呼叫的方面,按照本发明的语音呼 叫被路由到该IWF,而不是到服务MSC中的基站(BSS)。 II-从WLAN无线电接口向GSM/3G系统输出语音呼叫的信令方 法 还提出一个涉及该双模终端的用户发起一个电话呼叫的方法。该 过程还应该参照图4和5说明,利用以下步骤: -该双模终端MT2的用户想要进行一次去话呼叫 7.该双模移动终端决定通过WLAN网络接口卡(通过下面联系 图6说明而提出的机制)进行呼叫 8-30.正如按照上面步骤8-30所说明的,经由WLAN AP-IWF-向 S-MSC(该IWF是由MT预先配置的IP地址寻址的)发送一个语音 呼叫设置信号。 该语音呼叫像在该GSM/3G网络通常的那样处理,并向该固定 的最终用户设置。进行该呼叫,并当该双模移动终端完成时,回到 GSM/3G信道上的预占上。 III.-把语音呼叫从该双模终端的WLAN无线电接口切换至 GSM/3G接口用的信令方法 若在WLAN无线电接入在语音呼叫过程中该双模移动终端从该 WLAN AP的范围移出,则触发一个向GSM/3G的切换。在该双模移 动终端中采取如下动作: 1.丢失与该WLAN AP的无线电联系 2.进行扫描寻找GSM/3G单元 3.连接到该GSM/3G单元 4.向该MSC发送位置更新,以便指出应该发生一个内部RAT HO (切换) 5.该MSC将把该语音呼叫转发至新的GSM/3G单元 6.该呼叫将在该新的GSM/3G单元中继续 显然,当进行切换时,该方法将使业务略微中断。可以设想一个 更高级的方法:采取类似于3G中的GSM搜索或压缩模式的方式, 在该呼叫过程中,搜索替代的无线电接入覆盖。 IV.允许为来话呼叫寻呼双模移动终端的双模移动终端用的预占 方法 按照一个优选实施例,为简单起见,当空闲时,该双模终端最好 在该GSM/3G无线电网络上预占。在这种情况下,便重新使用GSM/3G 中的流动性管理和寻呼机制。只有当一个语音呼叫开始时,该双模 移动终端才可以转入WLAN无线电接入。而当该呼叫结束时,该双 模移动终端将回到GSM/3G并作出位置更新。这将保证该双模移动 终端总是可以联系上的,甚至当高速移动时。 V.-在按照本发明的双模移动终端中使能和禁止无线局域网业务 的选择机制。 鉴于该无线局域网的微微小区属性,定义一个最好力求只有当双 模移动终端MT2静止或以一个非常低的速度移动时才完成的使能无 线局域网接入用的选择机制。另一方面,该GSM接口卡最好任何时 侯都接通。 该机制可以用该双模移动终端的状态MS1、MS2和MS3举例说 明而相应的状态变化条件示于图6所示。另外,鉴于当前WLAN网 络接口卡功率消耗相对较高,设置一个可选的节电模式MS4。该选 择机制可以在图2所示的逻辑功能预占逻辑CMP_LOGIC中的应用 程序D-APP中实现。 该移动终端最初采取禁止无线局域网接入的状态MS1,搜索 WLAN AP,101。若WLAN AP识别为正在提供接入,则采取状态 MS2。确定所找到的AP是否提供一个到IWF的连接的一个途径是, 该终端试图与该IWF通信,发送一个WLAN呼叫消息(比较图4步 骤8-WLAN呼叫(寻呼响应))并等待邀请(比较图4,步骤13,邀 请)或某些其它消息,诸如对该IWF进行ping。 在状态MS2,定义一个定时器值T1,使得若该双模移动终端经 过一段长于该定时器MS2给出时间才听到同一WLAN AP,“WLAN 接入被禁止,等待T1”,则该双模移动终端设置到状态MS3,允许 语音呼叫切换到WLAN,“允许WLAN接入”,因为该双模移动终端 可能不移动。若该信号丢失,则该移动终端回到MS1,102。当在状 态MS3下,该双模移动终端再也听不到WLAN AP 104时,WLAN 丢失-该双模移动终端设置为“不允许WLAN接入”,MS1的状态。 当发现一组预定的AP中的一个,诸如“家庭AP”,103时,WLAN 接入也可以被允许。在其他情况下,当该AP丢失时,选择禁止WLAN 接入的状态MS1。 在MS3状态下,该WLAN接口卡上电,若该WLAN卡用于传 输或对WLAN AP的接入没有丢失,则保持此状态。但若在该AP存 在的同时却不进行传输,则该双模移动终端可以进入节电模式,关 断该WLAN网络接口卡,WLAN-NIC。 按照另一个实施例,该用户也可以通过向该双模移动终端发出一 道命令,优选该无线局域网接入,主动地选择或支配WLAN接入。 当处于范围内的例如WLAN AP的双模移动终端检测到可用无线电 接入网络存在时,据此可以作出这个选择。 如上所述,当发现预定的特定AP(“家庭AP”),103时,可以 选定WLAN接入,MS3,而无须设定任何定时器。今天在许多家庭 内都安装了无线局域网,而且一个给定的家庭AP可以设定为优选接 入。作为另一方案,一个典型优选的AP可以是办公室中的WLAN, 因而可以设置一个以上预定“家庭AP”。 无论在任何情况下,当该选择机制进入状态“允许WLAN接入” MS3时,该双模移动终端的运转性能可以使得该双模移动终端通过 它本身总可以通过WLAN,或者作为另一方案,它可以向该用户表 明已经进入该状态,使得该用户可以选择通过WLAN进行接入。当 进入或离开该状态时,或当在WLAN系统和GSM/3G系统之间发生 自动转变时,最好把该实际状态通知该用户。该通知可以是噪音信 号、光信号、蜂鸣信号、一条消息或在该显示器上的一个图标或任 何其它类型的信号。 上述机制保证,若该双模终端的用户在移动时和穿过一个其中 WLAN接入可用的给定区域,则优先选择和保证响应、作出和保持 GSM/3G电话呼叫的就绪状态,包括在GSM/3G切换过程中。另一 方面,若该用户处于一个“家庭AP”的“静止”范围内,则允许通 过WLAN接口进行呼叫。 若该用户仍旧处于预定的家庭AP的覆盖范围内,但是不积极利 用该双模移动终端,则该双模终端可以进入节电模式,其中经过适 当的不工作周期之后,该WLAN网络接口卡设定为休眠,106。若 再一次遇到活动,包括试图使用WLAN网络接口或遇到GSM接口 上活动,则唤醒请求107把该终端置回允许WLAN接入的状态,MS4。 在这种情况下,该用户可能移出或可能未移出WLAN的覆盖范围, 在前者的情况下,该双模移动终端进入状态MS1。 |