BRPI0407821B1

BRPI0407821B1 - Wlan signal connection solution

Info

Publication number: BRPI0407821B1
Application number: BRPI0407821-7A
Authority: BR
Inventors: Bichot Guillaume
Original assignee: Thomson Licensing
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2017-12-19
Also published as: EP1602200B1; WO2004077204A2; US20060075073A1; CN101325593A; JP2006519546A; EP1602200A2; KR101011885B1; DE602004001458D1; KR101052375B1; BRPI0407821A; KR20100122965A; JP4476996B2; KR20050105255A; JP2010104029A; CN1754344A; CN100403714C; MXPA05009101A; DE602004001458T2; WO2004077204A3

Abstract

"solução de acoplamento firme de wlan". é descrito um método para comunicação entre um sistema celular e um terminal móvel por meio de uma lan sem fio padrão e a internet permite que comunicações de dados percorra o núcleo da rede celular, permitindo assim o monitoramento do tempo e volume de uso do assinante com propósito de cobrança. um protocolo de camada de adaptação de rádio (ral) fica disposto sobre o protocolo eap/eapol. no sistema celular, um nó de suporte de serviço gprs tem um protocolo ral/eap/tcp-ip para fornecer comunicações entre a lan sem fio e o sistema celular por meio da internet.

Description

"SOLUÇÃO DE ACOPLAMENTO FIRME DE WLAN" CAMPO DA INVENÇÃO A invenção diz respeito a comunicações entre um terminal usuário e um sistema de comunicação celular por meio de uma LAN sem fio. A LAN sem fio se comunica com o sistema celular por meio da Internet. 0 terminal usuário é anexado ao sistema de comunicação celular através do ponto de acesso da LAN sem fio.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Sistemas de Redes de Área Local Sem Fio Público (WLAN) estão se tornando comuns, mas os sistemas WLAN são na maior parte operados e controlados independentemente. Assim, existem muitos proprietários/operadores separados de sistemas WLAN. Cada sistema controlado separadamente é denominado um "domínio". Por causa da grande quantidade de proprietários/operadores, ou domínios, é difícil ou impossível para um usuário assinar todos os diferentes sistemas WLAN nos quais uma conexão pode ser feita, especialmente em vista do fato de que o usuário potencial pode ficar a par da existência de um sistema de área local sem fio em uma área particular apenas quando seu dispositivo de comunicação portátil anunciar sua disponibilidade. A fim de atenuar esta situação e fornecer melhores serviços, alguns provedores de serviço agregam, de alguma maneira, dois ou mais sistemas WLAN separados, entrando em acordo com outros provedores.

Um provedor de serviços de comunicação pode fornecer vários tipos diferentes de serviço. Nesses casos em que o provedor de serviço de comunicação é um provedor de rede de comunicação celular (3GGP ou serviço- de telefonia celular), o provedor pode disponibilizar o acesso à Internet, com o usuário autenticado pela rede celular pelo acesso à Internet por meio da Rede de Área Local Sem Fio (WLAN) . Em tal serviço WLAN apenas da Internet, os dados da Internet nunca percorrem ou se movem pelo sistema celular. Entretanto, os dados de controle de autenticação, autorização e contabilidade relacionados ao serviço da Internet podem percorrer o sistema celular. 0 termo "acoplamento folgado" é aplicado a comunicações nas quais dados de controle para estabelecer uma conexão, e informação de autenticação, autorização e contabilidade do usuário são roteados pela WLAN ao sistema celular, mas, uma vez que a conexão seja estabelecida, os dados do usuário são roteados para a Internet, ou outra rede, apenas pela WLAN. 0 arranjo de acoplamento folgado tem a desvantagem de que os sistemas celulares e WLAN são substancialmente independentes, e o operador do sistema celular, portanto, não tem nenhuma acesso imediato â informação a respeito do uso de tempo do sistema WLAN, ou o volume de dados, tanto um como ambos os quais podem ser úteis na cobrança do cliente. Além disso, o usuário não pode acessar certos serviços específicos de rede celular como SMS.

Um outro tipo possível de serviço de comunicação é acesso inteiramente baseado em rede celular, em que os dados do usuário e a informação de controle ambos percorrem a rede celular. Em tal serviço, a WLAN age como uma parte da rede de rádio da rede celular e o usuário tem acesso a todo o conjunto de serviços de rede celular, incluindo acesso à In- ternet e serviços específicos como-SMS. Este tipo de comunicação é conhecido como acoplamento "firme". Embora teoricamente atrativo e potencialmente vantajoso para o usuário e provedor de serviço, o acoplamento firme tem sido considerado pelos vários grupos de padronização muito complexo, já que os protocolos e infraestrutura exigida afetam adversamente a WLM. Atualmente, certos corpos padrões, tais como European Telecommunication Standard institute (ETSI), Insti-tute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) e 3rii Ge-neration Partnership Project (3GPP) estão focando no modelo de acoplamento folgado por causa de sua relativa simplicidade. A Figura 1 é um diagrama de blocos simplificado de um sistema de telecomunicação celular digital GPRS 3GPP da tecnologia anterior designado no geral por 10. Em geral, um sistema como esse se adere a padrões para sistema de telecomunicação celular digital (Fase 2+) (GSM); Sistema de Telecomunicação Móvel Universal (UMTS); Serviço de Rádio por Pacotes Geral (GRPS); descrição de Serviço; Estágio 2 (3GPP TS 23.060 versão 3.7.0, 1999). O sistema 10 da Figura 1 inclui uma rede de acesso de rádio (RN ou RAN) 12 e uma rede núcleo (CN) 14. A rede de acesso de rádio 12 inclui um conjunto 16 de Controladores de Rede de Rádio (RNC), alguns dos quais estão ilustrados por 16a e 16b. Cada controlador de rede de rádio (RNC) do conjunto 16, tal como RNC 16b, controla pelo menos uma "estação base" ou "Nó B". Na Figura 1, RNC 16b controla um conjunto 18 que inclui as estações base 18a e 18b do nó B. Cada estação base do nó B corresponde a uma cé- lula do sistema celular. Cada estação base do nó B ou célula se comunica sem fio (rádio) com um ou mais usuário móveis (UE), um dos quais está designado por 20, localizado na zona da célula correspondente, da maneira sugerida pelo símbolo 22. A rede núcleo (CN) 14 do sistema de telecomunicação 10 da Figura 1 inclui um conjunto 30 de Nós de Suporte a Serviços GPRS (SGSN), dois dos quais estão designados por 30a e 30b. Cada SGSN do conjunto 30 fornece serviços para gerenciar a conexão entre a rede núcleo 14 e o usuário 20, por meio da rede de acesso de rádio 12. Neste contexto, o gerenciamento da conexão diz respeito ao gerenciamento de conexão, autenticação e mobilidade. Neste contexto, o gerenciamento de conexão se baseia no processo para provisão de recursos de rede, tais como recursos de rádio, memória e prioridade, a fim de poder transmitir dados. Mobilidade é o conjunto de protocolos/processos que permitem que o usuário mova entre diversas células, e é também conhecido como transferência. Cada SGSN também serve como um "auxiliar", provendo ao usuário 20 acesso a outros serviços 3G, tal como Sistema de Mensagens Curtas (SMS).

Os Nós de Suporte a Serviço GPRS (SGSN) do conjunto 30 de SGSNs de rede núcleo 14 comunicam com um Registro de Localização Domiciliar (HLR) que está ilustrado como uma memória externa 40. 0 HLR 40 é a base de dados que inclui todas informações relevantes relacionadas a cada assinante da rede 10. O SGSN do conjunto 30, tal como, por exemplo, SGSN 30a, identifica e autentica um usuário pela referência âO HLR 40. O Nó de Suporte para Porta de Comunicação (GGSN) 32 da rede núcleo 14 fornece interconexão da rede núcleo 14 e uma Rede de Pacotes de Dados (PDN) baseada no protocolo da Internet (IP) externo 110, tal como a Internet. O sistema 10 também inclui um Roteamento de Borda (BG) 34 na rede núcleo 14. O Roteamento de Borda 34 é uma função que permite ao usuário usar o serviço de duas ou várias redes GPRS pertencentes a diferentes domínios (operadores) . Roteamento de Borda 34 é conectado a uma Rede Móvel Terrestre Pública (PLMN) 134.

Na operação do sistema 10, as RNCs 16a, 16b do conjunto 16 implementam ou concretizam a interface entre a rede núcleo 14 e a rede de acesso de rádio 12. A Figura 2a é uma ilustração simplificada das pilhas de protocolos de controle do terminal móvel (UE) 20, o nó B do conjunto 18, os Controladores de Rede de Rádio (RNC) do conjunto 16 e os Nós de Suporte de Serviço GPRS (SGSN) do conjunto 30, e a Figura 2b ilustra uma sequência de sucessivas operações de protocolo para abrir um canal de dados do usuário entre o UE 20 e SGSN 30 da Figura 2a. Na Figura 2a, protocolos associados com o terminal móvel UE estão designados no geral por 220, protocolos associados com o Nó B estão designados no geral por 250, protocolos associados com o RNC estão designados no geral por 216 e aqueles associados com SGSNs estão designados no geral por 230. A interface de rádio entre o nó móvel UE e do Nó B corresponde a uma das interfaces de rádio celular 3G padronizada, tal como WCDMA. No terminal móvel UE, o protocolo MAC (Controle de Acesso do Meio) em conjunto com o protocolo RLC (Controle de Ligação de Rádio) permite o transporte de informação qualquer que seja sua natureza (isto é, dados ou controle do usuário). 0 protocolo RRC (Controle de Recursos de Rádio) é usado entre o UE e o RNC para controle de conexão de rádio (criação, remoção e/ou modificação da conexão). 0 protocolo GMM (Gerenciamento de Mobilidade GPRS) e protocolos CM (Gerenciamento de Conexão) são usados entre o terminal móvel e o SGSN para gerenciamento de mobilidade (autenticação e transferência) e gerenciamento de conexão de dados do usuário respectivamente. 0 Nó B (ou estação base) fica sob o controle de um RNC pelo uso de um conjunto de protocolos, que não está representado na Figura 2a. 0 RNC é controlado pelo SGSN por meio do protocolo RANAP (Protocolo de Aplicação de Rede de Rádio) que é suportado por uma pilha de protocolos baseada em ATM (Modo de Transferência Assíncrona) não representado. 0 SGSN comunica com o GGSN 32 da Figura 1 com propósitos de controle por meio do GTP-C (Controle - Protocolo de Tunelamento GPRS) que é suportado por uma pilha de protocolos baseada na pilha de protocolos TCP/IP. A Figura 2b representa um diagrama de sequência das sucessivas operações de protocolo a fim de abrir ura canal do usuário de dados entre o terminal móvel e o SGSN.

Inicialmente, um terminal móvel UE, tal como o terminal 20, uma vez ligado, pega ou captura informação descendente radiodinfundida, permitindo assim que o UE transmita uma solicitação de anexação ao SGSN por meio de uma oportunidade de transmissão física. O SGSN imediatamente abre um canal de sinalização usado somente com propósitos de controle. Este processo não está representado na Figura 2B e está representado como uma primeira etapa por ura número 1 dentro de um círculo. Uma vez que o canal de sinalização básico (ou controle) esteja estabelecido, o terminal móvel UE solicita uma conexão de dados do usuário caracterizada por meio de parâmetros QOS (Qualidade de Serviço) através ou por meio de um protocolo de Gerenciamento de Conexão (CM) (etapa 2 na Figura 2B). 0 SGSN apropriado, tal como o SGSN 30a da Figura 1, verifica a solicitação (determina se o terminal móvel está autorizado para o serviço solicitado) e solicita através ou por meio do Protocolo de Rede de Acesso de Rádio (RANAP) que um RNC associado, que, neste caso, podería ser RNC 16b, estabeleça a conexão de rádio associada com os parâmetros QOS (etapa "3" circulada na Figura 2b) . O RNC (16b neste caso) traduz os parâmetros QOS em parâmetros que são usados para estabelecer a conexão de rádio correspondente, e comanda uma conexão de rádio como essa tanto na estação base (Nó B 18a, neste caso) como no terminal móvel UE, correspondente â etapa circulada 4 na Figura 2b). O RNC controla o terminal por meio do protocolo de Controle de Recursos de Rádio (RRC). 0 UE 20 e o Nó B 18a usam os parâmetros transmitidos pelo RNC (leva-os sem mudança) para configurar suas respectivas camadas de protocolos de rádio, incluindo Controle de Ligação de Rádio (RLC), Controle de Acesso do Meio (MAC) e camadas físicas. 0 canal de rádio é então estabelecido (etapa 5 circulada na Figura 2b). Tanto o Nó B 18a como o terminal móvel UE confirmam a operação, e a RNC reconhece a ope- ração para o SGSN (etapa 6 circulada na- Figura 2b). Final-mente, o SGSN o confirma o sucesso da operação ao terminal móvel usando o protocolo CM (etapa 7 circulada na Figura 2b). A Figura 3 é uma representação simplificada de pilha de protocolos de dados do usuário GPRS 3G. Dados de usuário (não ilustrados) originados no terminal usuário UE, que podem, por exemplo, ser na forma de Protocolo da Internet (IP), são transportados entre o terminal usuário UE e o SGSN usando o Protocolo de Compressão de Dados de Pacotes (PDCP), que comprime o cabeçalho IP a fim de economizar alguma largura de banda. Entre a pilha RNC e a pilha SGSN 330, e dentro do restante da rede núcleo 14 da Figura 1 até a pilha (não ilustrada na Figura 3) do GGSN da Figura 1, os dados do usuário são levados pelo Protocolo de Túnel GPRS (GTP) que á implementado sobre UDP/IP representado na Figura 3. A Figura 4 é uma representação conceituai do arranjo de acoplamento folgado WLAN 3G. Na Figura 4, A Internet está ilustrada como uma nuvem ou círculo 410, o sistema WLAN público como uma nuvem ou círculo 412, e a rede núcleo 3G, correspondente a 14 da Figura 1, está designada por 414. Adicionalmente, a Figura 4 mostra um servidor de rede representativo 416 e um usuário móvel 420, corresponde ao usuário 20 da Figura 1. No cenário da tecnologia anterior representado pela Figura 4, o usuário 420 está dentro da região de cobertura da WLAN pública 412.

Quando o usuário móvel 420 da Figura 4 Ligar ou energizar seu terminal móvel de maneira a fazer uma solicitação de conexão ilustrada por 430, a WLAN 412 detecta este fato, e direciona ou redireciona a solicitação de conexão por meio de um caminho de controle 428 pela Internet 410 no sentido de uma Autorização, Autenticação, e uma parte de Contabilidade (AAA) 424 da rede núcleo 414. AAA 424 consulta seu Registro de Localização Domiciliar 40 para determinar se os dados do usuário correspondem ao de um usuário autorizado. Depois de ser autenticado, o AAA 424 autoriza a WLAN 412 a permitir o tráfego de dados do usuário pelo ponto de acesso. 0 usuário pode então usar a Internet, por exemplo navegando, por meio de um caminho de dados 426 que comunica com o servidor da rede 416.

No domínio de comunicação, os protocolos são divididos entre três diferentes planos, a saber, Gerenciamento, Controle e Usuário. Os protocolos de Gerenciamento fornecem uma maneira de configurar os equipamentos. Os protocolos de Controle fornecem uma maneira de controlar/comandar dinamicamente os equipamentos (por exemplo, estabelecimento de conexão) . Os protocolos de plano do usuário fornecem uma maneira de levar dados do usuário. As três pilhas de protocolos podem incluir protocolos comuns, especialmente aqueles relativos ao transporte de informação. A Figura 5 mostra a pilha do protocolo do plano de Controle no caso do modelo de acoplamento folgado. A pilha de protocolos do plano do Usuário correspondente baseado em TCP/IP/Ethernet corresponde â tecnologia anterior, e não está representada, mas é simplesmente IP pela Ethernet pela WLAN MAC (IEEE 802.11 em nosso exemplo).

As pilhas de protocolos de controle associadas com o terminal móvel 420, o Ponto de Acesso (AP) 412 e o servidor AAA 424 da Figura 4 estão representados na Figura 5 como 520, 516 e 530, respectivamente. A Figura 5 considera IEEE 802.11 como interface de rádio do terminal móvel 520 e a AP 516, mas pode ser também outros protocolos WLAN, tal como o protocolo ETSI Hiperlan2. Conforme ilustrado na Figura 5, informação EAPOL é transmitida entre o terminal móvel 520 e o ponto de acesso 516. EAPOL se refere a EAP Pela LAN, onde LAN é a WLAN pública. EAPOL é um protocolo padronizado (EEE 802.IX) que é usado para levar pacotes EAP dentro de quadros Ethernet. "EAP" significa Protocolo de Autenticação Estendido, que é um protocolo que pode ser usado para levar qualquer tipo de protocolo de autenticação. O protocolo de autenticação pode ser, por exemplo, ο ΕΑΡ AKA e EAP SIM que deve ser escolhido pelo corpo padrão 3GPP. O protocolo DIAMETER é um protocolo IETF bem conhecido (RFC 3588) usado para controlar a autorização do usuário pelo AAA. Ele podería ser substituído por outros protocolos equivalentes, tal como o protocolo RADIUS (RFC 2138) . Uma vez que o usuário 520 seja autenticado, significando que o servidor AAA 424 da Figura 4 recuperou uma entrada correspondente no seu Registro de Local Doméstico ou base de dados de assinatura 40 e o protocolo de autenticação sucedeu, o servidor AAA 424 (530 da Figura 5) transmite uma mensagem DIAMETER ao AP 412 (516 da Figura 5) a fim de desbloquear o tráfego da Ethernet correspondente ao usuário autenticado 420 (520 da Figura 5).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A invenção fornece um método para implementar um arranjo de acoplamento firme para permitir que um terminal móvel se comunique com uma rede de comunicação pela primeira e segunda redes, em que a primeira rede compreende uma rede de área local sem fio (WLAN) e a segunda rede compreende uma rede celular. A invenção coloca certos protocolos de controle de rede de rádio dentro do terminal móvel para permitir vantajosamente que um arranjo de acoplamento firme seja implementado usando um ponto de acesso da WLAN que foi configurado para um arranjo de acoplamento folgado. Especificamente, a invenção fornece um método para implementar um arranjo de acoplamento firme entre a primeira e segunda redes de comunicações para permitir que um terminal móvel se comunique com uma terceira rede de comunicação pela primeira e segunda redes de comunicações, que compreende as etapas de: (a) prover, na primeira rede de comunicação, um ponto de a-cesso que tem pilhas de protocolos adaptadas para operação dentro de um arranjo de acoplamento folgado que permite que o terminal móvel se comunique com a terceira rede de comunicação pela primeira rede de comunicação sem atravessar a segunda rede de comunicação; (b) prover, no terminal móvel, pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio que fazem diretamente interface com pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio correspondentes em um dispositivo de acesso da segunda rede de comunicação; e (c) prover, no dispositivo de acesso da segunda rede de comunicação, as pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio correspondentes para fazer interface com as pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio do terminal móvel, por meio do que o terminal móvel se comunica diretamente com o dispositivo de acesso para atravessar a segunda rede de comunicação para se comunicar assim com a terceira rede de comunicação em um arranjo de acoplamento firme.

Em um modo particular deste aspecto do método da invenção, a etapa de comunicar dados particulares inclui a etapa adicional de comunicar os dados particulares entre o Nó de Suporte de Serviço GPRS e um servidor associado a Internet. Em decorrência disto, o terminal usuário pode acessar ou navegar pela Internet.

De acordo com um outro aspecto da invenção, um método para comunicação entre um terminal de usuário móvel e uma rede celular por meio de uma LAN sem fio compreende as etapas de fornecer no terminal usuário um protocolo de comunicação para comunicar com a LAN sem fio, e prover no terminal usuário, e pelo protocolo de comunicação, um protocolo EAPOL padronizado para comunicação de quadros por pacotes. Além do mais, o método inclui a provisão, no terminal usuário, e pelo protocolo EAPOL, de um protocolo EAP padronizado para comunicar informação de controle de autorização, e prover adicionalmente, no terminal usuário, e pelo protocolo EAP, um protocolo de Camada de Adaptação de Rádio, protocolo de Camada de Adaptação de Rádio este que fornece controle das comunicações de rádio. Na rede celular, um Nó de Suporte de Serviço GPRS é provido. Uma pilha de protocolos da Internet adequada para comunicação pela Internet é associada com o Nó de Suporte de Serviço GPRS. Um protocolo EAP padronizado para comunicar informação de controle de autorização pela Internet é provido pela pilha de protocolos da Internet. Um protocolo de Camada de Adaptação de Rádio, protocolo de Camada de Adaptação de Rádio este que fornece controle das comunicações de rádio, é provido pelo protocolo EAP no Nó de Suporte do Serviço GPRS. As comunicações se dão entre a LAN sem fio e o sistema celular por meio da Internet. Finalmente, comunicações são providas entre o terminal usuário e a LAN sem fio pelo uso da Camada de Adaptação de Rádio.

Em um modo particular deste outro método, a etapa de prover, na rede celular, um Nó de Suporte de Serviço GPRS, e de associar com o Nó de Suporte de Serviço GPRS uma pilha de protocolos da Internet adequada para comunicação pela Internet, inclui a etapa de prover pelo menos protocolo TCP/IP por uma camada física, e prover protocolo Diameter pelo protocolo TCP/IP.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DO DESENHO A Figura 1 é um diagrama de blocos funcional simplificado ou arquitetura de um sistema de telecomunicações celular digital GPRS 3G da tecnologia anterior; A Figura 2a ê uma representação simplificada de pilhas de protocolos GPRS 3G de várias partes do sistema da Figura 1, e a Figura 2b ilustra uma sequência das sucessivas operações de protocolos para abrir um canal de dados de usuário entre as várias partes da Figura 1; A Figura 3 é uma representação simplificada da pilha de protocolos de dados do usuário GPRS 3G; A Figura 4 é uma representação conceituai do acoplamento folgado 3G-WLAN da tecnologia anterior; A Figura 5 representa as pilhas de protocolo de controle associadas com o terminal móvel, o Ponto de Acesso (AP) e o servidor AAA da Figura 4; A Figura 6 é uma representação simplificada do fluxo de informação e dados de controle de acordo com um aspecto da invenção; e As Figuras 7 e 8 ilustram as pilhas de protocolos de controle e dados de acordo com uma modalidade da invenção para permitir as funções de conectividade expressas na Figura 6.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A tecnologia anterior apresentada mostra que, para WLAN - interconexão de rede celular, o modelo de acoplamento folgado é simples, mas a simplicidade relativa é associada com certas limitações ou problemas indesejáveis. Esses incluem o fato de que o protocolo de autenticação é novo (IEEE 802.lx, EAP,...) e conseqüentemente exige um novo equipamento (servidor AAA 424 na Figura 4) dentro da rede celular, e novas interfaces com equipamentos de legalidade (HLR 40 na Figura 4), todos de acordo com o novo paradigma. Além do mais, um equipamento terminal móvel como um telefone celular deve incluir duas pilhas de protocolos diferentes, dependendo se a anexação é feita através da interface de rádio celular convencional (22 na Figura 1) ou através da interface de rádio WLAN (Figura 7). Adicionalmente, o modelo de acoplamento Folgado impede o acesso de serviços específicos de rede celular como SMS (Sistema de Mensagens Curtas). A invenção implementa um modelo de acoplamento firme no qual, como no model-o de acoplamento folgado, o terminal móvel UE é anexado ou se comunica por uma WLAN como um ponto de acesso. Na modalidade exemplar, a WLAN comunica com a rede celular pela Internet, entretanto, deve-se entender que a WLAN pode também se comunicar com a rede celular por outras redes de comunicação adequadas. A pilha de protocolos em uma WLAN usada em um sistema de acordo com um aspecto da invenção tem uma pilha de protocolos que é (ou pelo menos pode ser) idêntica à usada no caso de acoplamento folgado, e portanto uma WLAN que é (ou pode ser) usada para o modelo de acoplamento folgado pode também tratar tráfego de acoplamento firme sem nenhuma modificação. Uma vantagem adicional que pode ser obtida na invenção, mas que não é encontrada no modelo de acoplamento folgado da tecnologia anterior, é que os protocolos de sinalização no terminal usuário e no SGSN, que são usados para gerenciar conexões de dados do usuário e gerenciar mobilidade (incluindo autorização), são aqueles já padronizados pelas especificações de rede celular, tais como o protocolo CM (Gerenciamento de Conexão) e GMM (Gerenciamento de Mobilidade GPRS). De acordo com um aspecto adicional da invenção, a fim de se evitar a complexidade dos protocolos de controle de rádio (RRC na Figura 2a) ligados com a tecnologia da interface de rádio de rede celular (22 na Figura 1) e seu redesenho completo, um novo protocolo simplificado, denominado RAL (Camada de Adaptação de Rádio) é definida. A camada RAL é um subconjunto do protocolo RANAP conhecido e inclui os comandos para estabelecer e gerenciar, isto é, configurar, uma conexão. Este novo protocolo é bas- tante similar ao protocolo RANAP (Figura 2a), e assim é facilmente implementado. A camada do protocolo RAL é também similarmente implementada no SGSN. De acordo com um aspecto da invenção, e em contradistinção ao cenário de acoplamento folgado apresentado em conjunto com as Figuras 1, 2a, 2b, 3, 4 e 5, solicitações de conexão provenientes do SGSN ao terminal móvel UE por meio deste protocolo RAL fornece direta-mente parâmetros QOS ao terminal móvel, e o terminal móvel traduz esses parâmetros em parâmetros dependentes de rádio. Também, conforme descrito a seguir em conjunto com a Figura 8, o transporte de dados do usuário é de acordo com o modelo convencional, supradescrito em conjunto com a Figura 3, em que o protocolo de transporte GTP-U é usado entre o SGSN e o terminal móvel UE, não implicando assim em mudança no SGSN. A Figura 6 é uma representação simplificada do fluxo de informação e dados de controle de acordo com um aspecto da invenção. Na Figura 6, elementos correspondentes aos da Figura 4 estão designados por caracteres alfanuméricos de referência iguais. Da maneira ilustrada na Figura 6, a informação de controle, incluindo a solicitação para acesso pelo terminal móvel 620, flui entre o terminal móvel 620 e a rede núcleo 630 de um sistema de comunicação celular 600 por meio de um caminho de controle 628, que passa através da WLAN pública 412 e a Internet 410. Dados de usuário que fluem entre o terminal móvel 620 e um servidor de rede remota ilustrada como 416 fluem através de um caminho de dados 626a por meio da WLAN 412, Internet 410 e rede núcleo 630, e em seguida por um caminho adicional 626b entre a rede núcleo 630 e o servidor de rede 416, novamente por meio da Internet 410.

As Figuras 7 e 8 ilustram pilhas de protocolos de controle e de dados, respectivamente, de acordo com uma modalidade da invenção, para permitir funções de conectividade expressas na Figura 6. Na Figura 7, 720 designa a pilha de protocolos de controle para o usuário móvel UE (620 da Figura 6) , 730 a pilha de protocolos de controle para o SGSN (630 da Figura 6), e 760 a pilha de controle para o ponto de acesso (AP). A pilha de protocolos do ponto de acesso AP da Figura 7 é exatamente a mesma da LAN sem fio da tecnologia anterior usada no modelo de acoplamento folgado. Comparação das pilhas da Figura 7 com as da solução de acoplamento folgado, ilustrada na Figura 2a, mostra que todos os protocolos relacionados com a ligação de rádio, a saber, pilhas 250 e 252, desapareceram. O Protocolo de Adaptação de Rede de A-cesso de Rádio 3GPP UMTS (RANAP) usado no arranjo da Figura 2a é substituído na Figura 7 pelo Protocolo da Camada de A-daptação de Rádio (RALP), que é um subconjunto de RANAP e implementado no terminal móvel e SGSN, mais alguns comandos extras relacionados à encriptação. A maior parte das mensagens RALP se baseia em RANALP. Portanto, o cabeçalho RALP contém um valor que indica o formato da mensagem. 0 formato geral da mensagem RALP inclui (a) número da versão, (b) informação de verificação de integridade (somente quando a proteção de integridade for exigida) e (c) elementos de informação restantes (IE) .

Assim, a entidade da Camada de Adaptação de Rádio (RAL) de UE 720 e SGSN 730 executa as funções do RANAP. A informação de controle RALP celular é transmitida entre o terminal usuário UE 720 da Figura 7 e SGSN 730 da Figura 7 por meio do ponto de acesso (AP) 760, mas a informação de controle RALP não é processada pelo ponto de acesso, assim flui essencialmente de forma direta entre o UE e o SGSN, conforme sugerido pelo caminho 761.

Na Figura 7, note que o ponto de acesso (AP) 760 é configurado, ou tem pilhas de protocolos, exatamente da maneira apresentada em conjunto com a solução de "acoplamento folgado" da Figura 5. Mais particularmente, o ponto de acesso (AP) 516 da Figura 5 se comunica com o terminal móvel com equipamento de rádio físico e o protocolo EAPOL/WLAN, correspondente â parte esquerda da pilha AP 760 da Figura 7. Similarmente, o ponto de acesso 516 da Figura 5 se comunica com a parte de Autenticação, Autorização e Contabilidade (AAA) 530 da rede núcleo 414 da Figura 4 por meio de um nível físico (não ilustrado expressamente) juntamente com protocolos Diameter/TCP-IP, que é idêntico à pilha de protocolos representada no lado direito da pilha AP 760 da Figura 7. Note também que o protocolo de autenticação e os outros protocolos de controle apresentados na Figura 7 são aqueles já especificados pelo documento de especificação celular 3G, e, mais particularmente, pelo 3GPP UMTS; especificações SM e SMS de gerenciamento de conexão e GMM introduzidos na primeira seção desse documento. Conseqüentemente, um ponto de acesso LAN sem fio pode operar no arranjo inventivo sem nenhuma modificação substancial necessária para implementar um arranjo de acoplamento firme, que é uma grande vantagem.

Quando um terminal móvel UE se move na área de cobertura de uma LAN sem fio, ou é inicialmente Ligada em uma área de cobertura como essa, ela primeiramente estabelece uma conexão EAP com um servidor remoto (SGSN neste caso) de acordo com o procedimento discutido em relação aos cenários de acoplamento folgado. 0 ponto de acesso autoriza ou leva apenas o controle ou tráfego EAP. Quando o UE é autenticado de acordo com o protocolo relevante, tal como o protocolo GPRS 3G (GMM), o SGSN 730 autoriza o tráfego do usuário, transmitindo uma mensagem DIAMETER, conhecida na tecnologia, ao ponto de acesso (AP) 760, usando o procedimento seguido pelo servidor AAA 424 no cenário de acoplamento folgado.

Quando o terminal usuário UE 720 solicita conexão por meio do protocolo de gerenciamento de conexão (CM), o SGSN 730 processa a solicitação e, usando o protocolo RALP, solicita que a unidade móvel estabeleça a parte de rádio da conexão, pela qual dados podem ser comunicados. Em resposta à solicitação, o terminal usuário UE 720 traduz a solicitação em parâmetros que são usados para estabelecer a conexão de rádio correspondente, finalmente completada por meio do protocolo WLAN. A Figura 8 ilustra as pilhas de protocolos de dados para o plano do usuário para implementar o arranjo de acoplamento firme de acordo com a presente invenção. Comparando as pilhas da Figura 8 com as pilhas GPRS 3G da Figura 3, pode-se ver que todos os protocolos relacionados com a rede de rádio GPRS estão ausentes. As pilhas de dados ilus- tradas para o terminal usuário, o ponto de acesso e o SGSN estão designadas por 820, 860 e 830, respectivamente. Um recurso notável da presente invenção é que as funções de controle de rádio da RNC são embutidas na pilha de controle do terminal móvel em virtude da estrutura de protocolo supra-descrita.

No arranjo de pilha de dados da Figura 8, o Protocolo de Tunelamento GPRS (GTP) é conectado "diretamente" entre o terminal usuário UE 820 e o SGSN 830, da maneira indicada pela linha 865. 0 protocolo GTP é levado pela UDP/IP da maneira especificada pelo padrão 3GPP. GTP encapsula pacotes de dados do usuário, tais como, por exemplo, datagramas IP. Os pacotes de dados do usuário são levados transparentemente pelo ponto de acesso AP 860, e pelo SGSN até GGSN (Figura 1) que realiza a função de um roteador IP. 0 sistema de comunicação "firme" de acordo com a invenção fornece mobilidade para o terminal usuário, que é inerente ao protocolo GMM. Ele é também inerentemente capaz de serviço GPRS 3G completo, contabilidade completa e segurança, todos inerentes ao protocolo GMM.

Entre as vantagens de várias modalidades da invenção estão as de que o acoplamento é realizado ou feito por meio de uma rede baseada no Protocolo da Internet (IP), que pode ser a Internet, e que a solução ê compatível, pelo menos para a WLAN, com a solução de acoplamento folgado atualmente visualizada pelo 3GPP SA2, IEEE 802.lli ou ETSI/BRAN.

Assim, um método de acordo com um aspecto da invenção é para comunicar dados entre um terminal móvel (620) e um servidor (630; 416). 0 método compreende as etapas de comunicar do terminal móvel (620) a um ponto de acesso da LM sem fio (412) uma solicitação para acesso de canal de dados à Internet (410), e rotear a solicitação (628) para um canal de dados do ponto de acesso a LM sem fio (412) por meio da Internet (410), a um Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) de um sistema de comunicação celular (600) . 0 método também inclui a etapa de comunicar autorização (628) para o canal de dados do Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) do sistema de comunicação celular (600) ao ponto de acesso LM sem fio (412) por meio da Internet (410) . Em resposta à autorização, o canal de dados é aberto (627, 626a) entre o terminal usuário (620) e o Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) por meio da LM sem fio (412) e da Internet (410). Dados particulares são comunicados entre o terminal usuário (620) e o Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) do sistema de comunicação celular por meio do ponto de acesso à LM sem fio do canal de dados (412) e a Internet (410) .

Em um modo particular deste aspecto do método da invenção, a etapa de comunicar dados particulares inclui a etapa adicional de comunicar os dados particulares entre o Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) e um servidor (416) associado com a Internet. Em decorrência disto, o terminal u-suário pode acessar ou navegar pela Internet.

De acordo com um outro aspecto da invenção, um método para comunicação entre um terminal usuário móvel (620) e uma rede celular (600) por meio de uma LM sem fio (412) compreende as etapas de prover no terminal usuário (620) um protocolo de comunicação (WLANMAC e Rãdio) para comunicar com a LAN sem fio (412), e prover no terminal usuário (620), e pelo protocolo de comunicação (WLANMAC e Rádio) um protocolo EAPOL padronizado para comunicação de quadros por pacotes. Além do mais, o método inclui a provisão, no terminal usuário, e pelo protocolo EAPOL, de um protocolo EAP padronizado para comunicar informação de controle de autorização, e fornecer adicionalmente, no terminal usuário, e pelo protocolo EAP, um protocolo de Camada de Adaptação de Rãdio, protocolo de Camada de Adaptação de Rádio este que fornece controle das comunicações de rádio. Na rede celular (600), um Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) é provido. Uma pilha de protocolos da Internet (730, TCP/IP) adequado para comunicação pela Internet (410) é associada com o Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) . Um protocolo EAP padronizado para comunicara informação de controle de autorização pela Internet (410) é provido pela pilha de protocolos da Internet (730, TCP/lP). Um protocolo de Camada de Adaptação de Rádio (RAL), protocolo de Camada de Adaptação de Rádio este que fornece controle das comunicações de rádio, é provido pelo protocolo EAP no Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) . Comunicações são entre a LAN sem fio (412) e o sistema celular (600) por meio da Internet (410). Finalmente, comunicações são providas entre o terminal usuário (620) e a LAN sem fio (412) pelo uso da Camada de Adaptação de Rádio (RAL).

Em um modo particular deste outro método, a etapa de prover, na rede celular (600), um Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) , e associar com o Nó de Suporte de Serviço GPRS (630) uma pilha de protocolos da Internet (Diameter, TCP/lP) adequada para comunicação pela Internet (410), inclui a etapa de prover pelo menos protocolo TCP/IP por uma camada física, e prover protocolo Diameter pelo protocolo TCP/IP.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para implementar um arranjo de acoplamento firme ("tight coupling") entre a primeira (412) e segunda (630) redes de comunicação para permitir que um terminal móvel se comunique com uma terceira rede de comunicação (410) por meio da primeira (412) e segunda (630) redes de comunicação, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito método compreende as etapas de: (a) prover, na primeira rede de comunicação (412), um ponto de acesso (860) que tem pilhas de protocolos adaptadas para operação dentro de um arranjo de acoplamento folgado ("loose coupling") que permite que o terminal móvel comunique tráfego de dados com a terceira rede de comunicação (410) pela primeira rede de comunicação (412) sem atravessar um plano do usuário da segunda rede de comunicação (630), em que a dita segunda rede de comunicação (630) compreende uma rede celular e adicionalmente em que o dispositivo de acesso da segunda rede de comunicação compreende um nó de suporte de serviço de rádio por pacote geral (SGSN) (730); (b) prover, no terminal móvel, pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio que fazem diretamente interface (761) com pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio correspondentes em um dispositivo de acesso da segunda rede de comunicação (630); e (c) prover, no dispositivo de acesso (730) da segunda rede de comunicação (630), as pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio correspondentes para fazer interface com as pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio do terminal móvel, por meio do que o terminal móvel pode fazer interface com o dispositivo de acesso para atravessar a segunda rede de comunicação (630) para se comunicar assim com a terceira rede de comunicação (410) em um arranjo de acoplamento firme ("tight coupling”).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira rede de comunicação (412) compreende uma rede de área local sem fio de acordo com padrões IEEE 802.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (b) inclui a etapa de prover, no terminal móvel, uma pilha de protocolos de dados de controle que inclui um subconjunto do protocolo de adaptação de rede de acesso de rádio para estabelecer e configurar uma conexão.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (a) inclui a etapa de prover no ponto de acesso (860) uma pilha de protocolos que compreende protocolos de protocolo de autenticação estendi-da/controle de acesso de meio de rede de área local sem fio/rádio pelo protocolo de rede de área lo-cal/Diameter/controle de transmissão.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (c) inclui a etapa de prover no dispositivo de acesso (730) da segunda rede de comunicação (630) a pilha de protocolos de dados de controle que inclui o subconjunto do protocolo de adaptação da rede de acesso de rádio para estabelecer e configurar a conexão.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (b) inclui a etapa de prover, no terminal móvel, uma pilha de protocolos de dados do usuário que inclui protocolos de tunelamento de serviço de rádio por pacotes geral - protocolo de plano do usuá-rio/protocolo de datagrama do usuário/protocolo da Internet/ controle de acesso ao meio da rede de área local sem fio.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (a) inclui a etapa de prover, no ponto de acesso (860), a pilha de protocolos de dados do usuário que inclui protocolos de Rádio/controle de acesso ao meio da rede de área local sem fio/Ligação/Camada Física.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (c) inclui a etapa de prover, no dispositivo de acesso (730) da segunda rede de comunicação (630), uma pilha de protocolos de dados do usuário que inclui protocolo de tunelamento de serviço de rádio por pacotes geral - protocolo de plano do usuário/datagrama do usuário/Protocolo da Internet/Ligação/camada física.

9. Terminal móvel (720) que se comunica com uma rede de área local sem fio (WLAN) para acessar uma rede de comunicação pela rede de área local sem fio (WLAN) (412) e uma rede celular (630), o dito terminal móvel CARACTERIZADO por compreender: um rádio que comunica dados de controle e dados de usuário com um ponto de acesso (860) da rede de área local sem fio (WLAN) configurado para acoplamento folgado ("loose coupling") entre a rede de área local sem fio (WLAN) (412) e a rede celular (630); e pilhas de protocolos do controlador de rede de rádio que permitem que o terminal móvel se comunique com a rede de comunicação pela rede de área local sem fio (WLAN) (412) e a rede celular (630) em um arranjo de acoplamento firme ("tight coupling") , em que a pilha de protocolos do controlador de rede de rádio inclui uma pilha de protocolos do controlador de rede de rádio que inclui pilhas de protocolo de dados de controle que inclui camada de adaptação de rádio/protocolo de autenticação estendida/protocolo de autenticação estendida pela rede de área local/pilha de protocolos de controle de acesso ao meio da rede de área local sem fio para estabelecer uma conexão (761) entre o terminal móvel e a rede de área local sem fio (WLAN) (412) e a rede celular (630).

10. Terminal móvel (720), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o protocolo da camada de adaptação de rádio compreende um subconjunto do protocolo de adaptação da rede de acesso por rádio para estabelecer a conexão (761).

11. Terminal móvel (720), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a pilha de protocolos do controlador de rede de rádio inclui uma pilha de protocolos de dados de usuário que inclui protocolo de tune-lamento de serviço de rádio por pacote geral - plano do usu-ário/protocolo de datagrama do usuário/ protocolo da Inter- net/protocolos de controle de acesso ao meio da rede de área local sem fio.

12. Terminal móvel (620), CARACTERIZADO por compreender : uma primeira pilha de protocolo (720) que se comunica em um plano de controle com a rede em um arranjo de acoplamento firme ("tight coupling") e, dita primeira pilha de protocolo compreendendo um protocolo de camada de adaptação de rádio, o referido protocolo de camada de adaptação de rádio sendo um subconjunto do protocolo de adaptação de rede de acesso de rádio (RANAP), que estabelece e configura uma conexão com um Nó de Suporte GPRS (Serviço de Rádio por Pacote Geral) (SGSN) uma segunda pilha de protocolo (820) que se comunica em um plano de usuário com a dita rede, dita segunda pilha de protocolo compreendendo um protocolo de tunelamento de serviços de rádio por pacote geral para a transmissão e recepção de pacotes de dados do usuário.

13. Terminal móvel (620), de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que os ditos pacotes de dados do usuário são datagramas de protocolo de Internet.

14. Terminal móvel (620), de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que dita primeira pilha de protocolo (720) adicionalmente compreende: uma camada de gerenciamento de conexão; uma camada de gerenciamento de mobilidade global; um protocolo de autenticação estendida/protocolo de autenticação estendida pela camada de rede de área local; uma camada de controle de acesso ao meio de rede de área local sem fio; e uma camada física.

15. Terminal móvel (620), de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que dita segunda pilha de protocolos (820)adicionalmente compreende: uma camada de protocolo de internet; uma camada de protocolo de internet - protocolo de datagrama de usuário; uma camada de controle de acesso ao meio de rede de área local sem fio; e uma camada física

16. Terminal móvel (620), de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que dita informação de controle de camada de adaptação de rádio é comunicada através de um ponto de acesso mas não é processada pelo dito ponto de acesso.

17. Ponto de acesso (860), CARACTERIZADO por compreender : uma pilha de protocolo duplo para comunicação de plano de usuário, onde a primeira parte da dita pilha de protocolo duplo está em comunicação com um terminal móvel (820), dita parte da dita pilha de protocolo duplo compreende uma camada de controle de acesso ao meio de rede de área local sem fio, e uma camada física; e uma segunda parte da dita pilha de protocolo duplo está em comunicação com um nó de suporte de serviços de rádio por pacote geral servidor (830), dita segunda parte do dito protocolo duplo compreendendo uma camada de ligação e uma camada fisica.