CN101133663A - 无线通信系统和装置以及其中使用的方法和协议 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信系统(100、200、300)，包括无线局域网络(WLAN)，该无线局域网络在操作中耦合到专用移动无线电系统(160)并且被配置为，无线通信单元(112、116)能够在无线局域网上同专用移动无线电系统(160)进行专用移动无线电通信。优选地，所述专用移动无线电系统是TETRA系统。

Description

无线通信系统和装置以及其中使用的方法和协议
发明领域
本发明涉及无线通信系统和装置以及其中使用的方法。特别地，本发明涉及由无线无线电通信系统(wireless radio communicationsystem)利用无线局域网络(WLAN)技术。本发明适用于，但不限于，在地面集群无线电(TETRA)通信系统中促进和支持WLAN特征。
背景技术
近年来，无线通信的发展是引人注目的。许多无线通信已被标准化，以促进不同制造商之间的通信的互操作性，以及确保所有的通信单元在特定的通信区域中提供相同的性能水平。经历该迅速发展和标准化的一种技术是无线局域网络(WLAN)。WLAN的目标在于，以高于100Mbps的比特速率提供无线连接性。WLAN还提供了增强安全性、增强移动性管理、同蜂窝网络交互工作(inter-working)等机会。因此，可以预见到，WLAN技术在未来的许多年中，将在无线数据市场中扮演关键的角色。
而且，WLAN目前被增强，用于提供有保证的服务质量(QoS)，如可参见IEEE standard 802.11e/D6.0 Part11：“Wireless MediumAccess Control(MAC)and physical layer(PHY)specifications：MediumAccess Control(MAC)Quality of Service(QoS)Enhancements”2003年11月。这是语音和视频服务的WLAN解决方案在数据市场中快速凸显的另一原因。
无线通信系统，例如蜂窝电话或者专有移动无线电通信系统，典型地提供无线电电信链路，该无线电电信链路将配置在包括多个基站收发信机(BTS)的系统基础设施和常常被称为“移动站(MS)”的多个订户单元或终端之间。基于分区/小区的无线通信系统的一个示例是TETRA(地面集群无线电)系统，其是根据EuropeanTelecommunications Standards Institute(欧洲电信标准协会)(ETSI)定义的TETRA标准和协议操作的系统。由于TETRA提供调度和控制服务，因此TETRA设备的主要焦点是由紧急服务使用。TETRA系统中的系统基础设施通常被称为“交换和管理基础设施(SwMI)，其基本上包含除了MS以外的所有通信元素。
通信网络可以在基础设施和MS之间(或者经由基础设施在MS之间)，以可以进行这种通信的任何已知的形式，提供信息的无线电通信。特别地，信息可以表示话音、声音、数据、图片或者视频信息。数据信息通常是数字信息，其表示写入的字、数字等，即在个人计算机中处理的用户信息的类型。此外，还传递信令消息。这些是与通信系统自身相关的消息，例如，用于控制遵从诸如TETRA的选定工业协议而传递用户信息的方式。不同的信道可用于不同形式信息的通信。
对于将经由数据通信信道传输跨越通信网络的数据，需要通信终端寻址协议。通信单元通常被分配地址，该地址由通信网桥、网关和/或路由器读取，以便于确定如何将数据传输到所寻址的目的地通信单元。需要有效地和有效率地提供该数据传输，以便于使有限的通信资源的使用最优化。目前，用于在通信系统中传输数据的最普遍的协议是互联网协议(IP)。
互联网协议将数据报头添加到由传输层传递的信息。得到的数据分组被称为互联网数据报。该数据报的报头包含诸如目的地和源IP地址、IP协议的版本号等信息。每个数据交换典型地包括在上行链路信道上发送一个或多个数据分组以及在下行链路信道上发送一个或多个数据分组。TETRA网络中的分组数据信道(PDCH)可以同时服务于若干MS。在这一点上，在统计学的多路复用的基础上，PDCH资源在信道上在MS之间共享。这使得能够以最优化的方式使用空中接口资源。
用于接入PDCH的TETRA已知信令进程需要MS首先经由主控制信道(MCCH)请求接入PDCH，控制信令消息主要在该在该主控制信道上(MCCH)上发送。在SwMI批准接入并且向MS发送适当的信令消息之后，通过接收信令信息使MS移动到PDCH，在该PDCH交换数据分组。
在TETRA分组数据通信中，物理数据信道承载系统控制信令和数据有效负载(用户通信信息)。可以向这两种类型的业务给出不同的优先级，通常控制信令被分配较高的优先级。目前TETRA分组数据通信以最大28.8kbits/sec操作，其显著地小于某些其他的无线通信技术，诸如WLAN。
因此，本发明人认识到，需要一种改进的机制以及相关联的装置、方法和通信协议，用于提高提供给具有TETRA功能的通信单元的数据速率，其中可以减轻上文提及的缺点/限制。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种无线通信系统。该无线通信系统包括无线局域网络(WLAN)，该无线局域网络在操作中耦合到专用移动无线电系统，并且被配置为，无线通信单元能够通过无线局域网络同专用移动无线电系统进行专用移动通信。
根据本发明的第二、第三和第四方面，分别提供了一种无线局域网络(WLAN)接入网关(WAG)、交互工作功能(IWF)和无线终端，其适于促进专用移动无线电系统上的通信，诸如前文提及的无线通信系统中的TETRA系统和无线局域网络(WLAN)。
根据本发明的第五方面，提供了一种通过双模式终端在无线局域网络(WLAN)和专用移动无线电系统之间进行通信的方法，其中该双模式终端能够在WLAN和专用移动无线电系统上操作。该方法包括步骤，自双模式终端接收消息，该双模式终端使用标识符(SSID)请求同WLAN关联；创建隧道，用于经由WLAN路由针对或来自终端的专用移动无线电通信，并且指配地址，以路由针对或来自终端的通信。该方法进一步包括以下步骤：处理所传送的分组，包括提取所指配的地址；以及，响应于所提取的指配地址，路由针对或来自终端的分组。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于促进前文提及的无线局域网络(WLAN)和专用移动无线电系统之间通信的协议。
在所附权利要求中限定了本发明的另外的特征。
附图说明
现将通过参考附图描述仅作为示例的本发明的实施例，其中：
图1说明了根据本发明的优选实施例的，适于同TETRA交换和管理基础设施(SwMI)互操作的WLAN的示意性框图；
图2说明了同TETRA交换和管理基础设施(SwMI)互操作的WLAN的另一示意性框图，其包含多种逻辑接口；
图3说明了通过IP网络进行隧道传送的ToW终端之间的业务流的机制；
图4说明了根据本发明的优选实施例的ToW终端的协议架构；
图5说明了在WLAN上的TETRA架构中使用的优选分组结构；
图6说明了由IWF发射的包含D-SETUP消息的控制平面分组的优选分组结构；并且
图7和图8说明了根据本发明的优选实施例的WLAN系统上的TETRA的示例性信令流。
具体实施方式
总而言之，本发明的优选实施例提出将WLAN技术与专用移动无线电系统集成，该专用移动无线电系统诸如如EuropeanTelecommunication Standards Institute(欧洲电信标准协会)(ETSI)定义的地面集群无线电系统。在图1中的示意性框图中说明了上述两种技术的所提出的系统配置，即，同TETRA交换和管理基础设施(SwMI)互操作的WLAN。
本发明的优选实施例提出了一种双模式无线通信单元。该双模式操作利用第一专用(或公共)移动无线电技术，诸如TETRA，以及第二WLAN技术。该无线通信终端，其在下文中被称为WLAN上的TETRA(TETRA over WLAN)(ToW)终端116，通过WLAN无线电接口115，同TETRA交换和管理基础设施(SwMI)160相接。这与传统的TETRA终端132相反，该传统的TETRA终端132经由传统的TETRA增强基站收发信机(EBTS)134，通过传统的TETRA无线电接口和通信链路135，同TETRA SwMI 160相接。因此，描述了一种支持双模式TETRA和WLAN的终端。
在本发明的环境下，WLAN上的TETRA(Tetra-over-WLAN)(ToW)终端116是被配置为能够同TETRA SwMI 160相接并且借助于此处指明的协议和功能使用TETRA服务的任何WLAN终端。ToW终端116优选地通过使用特定的服务集合标识符(SSID)同WLAN相联。
在题为“Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and PhysicalLayer(PHY)Specification”IEEE standard 802.11，edition 1999中描述了SSID的一个优选示例。借助于该特定的SSID，WLAN能够区分ToW终端和非ToW终端，并且因此应用不同的路由和/或接入控制策略。
WLAN优选地实现了ToW终端116的特定路由实施策略(routingenforcement policy)。即，WLAN在Ft隧道上将来自所有ToW终端116的上行链路分组隧道传送到交互工作功能(IWF)150。因此，Ft接口优选地在WAG 142和IWF 150之间操作，并且用于实现隧道传送方案，该隧道传送方案通过WAG 142和IWF 150之间的IP网络140来隧道传送IP分组。
尽管优选实施例利用现有技术中已知的“Ft隧道”，但是可以设想，可以使用任何可行的隧道传送方案，例如，IP封装、GRE等。在IWF 150在租用线路上同WAG 142互连的情况中，可以消除隧道传送。因此，源自任何ToW终端116的分组经由Ft隧道被路由至IWF 150。
图3示出了来自ToW终端的业务如何被隧道传送到IWF 150以及来自所有其他终端的业务如何被路由至互联网或内联网的优选机制。
每个ToW终端优选地实现下文指明的协议架构和进程，以便于支持WLAN上的TETRA服务。物理上，可以设想，ToW 116可以是具有WLAN接口的任何类别的无线通信设备，即个人计算机(PC)、膝上型计算机、PDA、双模式WALN/TETRA终端等。
从SwMI方面来看，ToW终端116可被视为任何TETRA终端。即，ToW终端116优选地被指配TETRA单独的短订户身份(ISSI)，并且因此能够发起和参与群呼叫，能够接收/发送短数据服务(SDS)消息，并且通常能够利用TETRA SwMI 160提供的所有授权服务。因此ToW终端116能够根据SwMI 160中的它们的预订简档，同其他的ToW终端、传统的TETRA终端、调度器、PSTN用户、以及其他的TETRA实体通信。
ToW终端116优选地使用所有已知的TETRA服务，包括群呼叫、短数据服务(SDS)消息传递、分组服务等。从SwMI方面来看，ToW终端116与任何其他的传统的TETRA终端132没有不同。
有利地，WLAN无线电接口115的特性实现了扩展的容量和新的特征，诸如高速数据服务、同时语音和数据、改善的语音质量、减少的呼叫建立和语音传输延迟、许多群呼叫的同时接收、接收语音和/或数据时的主控制信道(MCCH)业务的监视、等等。因此，TETRA终端(例如，ToW终端116)受益于WLAN技术的已知优点。
ToW终端116在WLAN站点上操作，其可被视为地理区域，其中提供了WLAN覆盖并且由单一WLAN接入网关142控制。WLAN站点典型地包括一个或多个AP。ToW终端116具有对WLAN接入点114的无线接口。WLAN接入点114例如，使用IEEE 802.11 WLAN技术，通过任何类别的WLAN接口同WLAN终端相接，该IEEE 802.11 WLAN技术如IEEE在题为“Wireless LAN Medium Access Control(MAC)andPhysical Layer(PHY)Specification”IEEE standard 802.11，edition 1999的文献中公布的。WLAN接入点具有经由一个或多个WLAN接入网关142的对互联网协议(IP)网络140的接口115。IP网络140在操作中经由所提出系统的关键部件，即交互工作功能(IWF)150，耦合到TETRA SwMI 160。
IWF 150被配置为通过与TETRA传统基站134相似的方式，连接155到SwMI。IWF 150还与一个或多个WLAN接入网关(WAG)142相接。实际上，WAG 142是路由器，或者路由器和以太网交换机的组合，用于控制单一WLAN站点。WAG典型地通过以太网100BaseT媒介同一个或多个AP 114相接。优选地，对每个WLAN站点指配一个WAG。WAG 142优选地在其WLAN站点中存在ToW终端时创建同IWF 150的Ft隧道。可以设想，可以使用任何已知的隧道建立协议，例如，PPTP、L2TP、IPsec。随后WAG 142应用适当的路由实施策略，图3中说明了其一个优选示例。此外，WAG 142优选地在其WLAN站点中不存在ToW终端时释放Ft隧道，以便于释放容量。可以设想，还可能存在静态Ft隧道，其不是动态创建/释放的。
值得注意的是，WAG和AP是现成的设备(off-the-shelf device)，并且除了适于支持TETRA SSID的信号处理功能以外，它们的配置对于已知的WAG和AP是典型的，并且根据SSID的确定结果路由该TETRA通信。
IWF 150使用已知的IP多点传送技术，用于向WLAN上的TETRA(ToW)终端116传输控制分组数据单元(PDU)和语音分组。
因此，在该方式下，移动的或固定的ToW终端116能够借助于WLAN网络接口115和对应的软件驱动器和应用程序，接入TETRASwMI 160提供的典型服务，如本领域的技术人员所认识到的。ToW终端116重新使用大部分的TETRA空中接口协议，如EuropeanTelecommunication Standards Institute(欧洲电信标准协会)(ETSI)的文献-EN 300 392-2 v2.3.10“Terrestrial Trunked Radio(TETRA)；Voice plus Data(V+D)；Part2：Air Interface(AI)”，ETSI，June 2003中说明的。值得注意的是，ToW终端116在WLAN无线电接口之上重新使用大部分TETRA空中接口协议。TETRA SwMI 160优选地建立在IP多点传送和语音IP(VoIP)技术之上，由此同IWF 150的相接是相对直接的，如本领域的技术人员所认识到的。
交互工作功能(IWF)150是关键功能元件，其通过任何适当的接口(诸如专用接口)同TETRA SwMI 160相接，并且还通过Ft接口同一个或多个WAG 142相接。值得注意的是，IWF 150的一个功能是向SwMI 160隐瞒WLAN的特性，并且因此使得它们更易于同SwMI 160集成。
现在参考图2，说明了同TETRA交换和管理基础设施(SwMI)互操作的WLAN的另一示意性框图，其包含图1的系统的逻辑接口。如可以看到的，许多系统/基础设施元件与参考图1描述的相似的元件相似。这样，这里将不再对他们进行进一步的描述。
再一次地，WLAN优选地通过在优选地Ft隧道上，将来自所有ToW终端的上行链路分组隧道传送到交互工作功能(IWF)150，实现了特定的路由实施策略。因此，Ft接口优选地在WAG 142、225和IWF150之间操作。专用接口115被说明为位于TETRA SwMI 160和IWF150之间。可以设想，IWF 150还可以使用Ut接口210上的至ToW终端112、116的逻辑链路。在这一点上，Ut接口210支持管理ToW 112、116和IWF 150之间通信的协议和进程。如后面所讨论的，新的协议在该逻辑接口210上操作。
而且，逻辑接口Wt应用于WAG 142、225和ToW终端之间的通信链路。Wt接口支持管理ToW终端(固定的或移动的)和AP之间通信的协议和进程。该接口优选地遵从IEEE 802.11基本规范。
现在参考图3，说明了根据本发明的优选实施例的，通过IP网络在ToW终端之间隧道传送的业务流的优选机制。如图3中说明的，ToW终端116希望同TETRA SwMI 160通信，并且将SSID＝TETRA的关联请求发射到接入点114，该接入点114将该请求中继到关联的WAG142。
如上文提及的，ToW终端的SSID优选地是公知的预先定义的SSID，例如“TETRA”、“Dimetra”、“TETRAoverWLAN”等。相似地，由非ToW所使用的SSID可以是类似于“Public”、“MotorolaTM”、“Wireless-HotSpot”、“ANY”、“Operator-A”等的SSID。在这一点上，ToW SSID同非ToW SSID之间的仅有区别在于，WLAN被配置为对其进行不同的处理。除此之外，它们均是优选地遵从802.11规范的字母数字串。WLAN服务提供商优选地自由选择其优选的ToW SSID并且将该SSID通知其消费者。这样消费者将该ToW配置到终端中。
典型地，AP将来自/向具有不同SSID的终端的业务映射到以太网接口上的不同的WLAN。
WAG 142将来自ToW终端的所有该业务从WLAN(即，同ToWSSID相关联的WLAN)隧道传送到IWF 150，并且经由Ft隧道在IP网络140上发送它们。随后，IWF 150优选地在专用接口155上将其转发到TETRA SwMI 160，如所示出的。
现在参考图4，说明了同WLAN系统上的TETRA通信相关联的通信层的概况。优选的通信架构与ETSI EN 300 392-2 TETRA规范相似。即，控制平面410信息包括SNDCP 415、移动性管理(MM)420和呼叫管理控制实体(CMCE)425。还支持移动链路实体(MLE)430和逻辑链路控制(LLC)层435。
在用户平面440中，实时协议(RTP)或者压缩RTP协议450用于根据ETS 300 395，在ToW和IWF之间传输TETRA自适应码激活的线性预测(ACELP)编码的语音块445。通常，每30msec生成一个语音块。在控制平面上，重新使用除了TETRA MAC和物理层协议(其不适用于WLAN无线电接入)以外的所有TETRA空中接口协议。LLC层支持基本链路服务和高级链路服务，如ETSI，EN 300 392-2 V2.3.10“Terrestrial Trunked Radio(TETRA)；Voice plus Data(V+D)；Part2：Air Interface(AI)”，ETSI，June 2003中描述的。LLC层运行在ToW中和IWF中(或者部分运行在SwMI中)。
值得注意的是，在WLAN上的TETRA系统中指明了新的通信层，即，适配层460。适配层460提供了所需用于在WLAN上操作TETRA空中接口协议的必要的适配功能。适配层460在ToW和IWF中实现，并且提供服务，该服务包括由TETRA MAC层提供的服务的子集。特别地，其支持遵从TETRA的加密和使用TETRA SSI的寻址。
该适配层通过控制平面服务接入点(CP-SAP)465以及一个或多个用户平面服务接入点(UP-SAP)470同UDP层相接。CP-SAP 465总是存在，并且用于承载不与正在进行的呼叫相关联的控制平面业务，即通常在TETRA MCCH或SCCH上发射的控制业务。
公知的(预先定义的)多点传送IP地址和端口号码分别被称为MCCH-multicast和MCCH-port，用于传输该类别的业务。
相反地，用户平面业务在UP-SAP 470上承载。在新的呼叫开始时，创建新的UP-SAP 470实例，以支持该特别的呼叫。UP-SAP 470实例使用动态指配的多点传送IP地址和端口号码。如下文讨论的，该多点传送IP地址和端口号码是由IWF指配的，并且在信号通知新呼叫开始的分组中被传递到ToW。UP-SAP 470是动态创建的，以支持用户数据、业务和呼叫关联控制业务。值得注意的是，UP-SAP 470还支持与正在进行的呼叫(例如，D-TX-CEASED PDU)相关联的控制平面业务410。适配层用于区分相同UP-SAP上的用户平面业务和呼叫关联控制业务。
ToW中的适配层460分析每个接收的分组并且(基于指出的SSI)标识应对其进行进一步的处理还是应将其丢弃。如果需要对其进一步处理，则适配层指示是否应应用解密(即，接收消息是否是经过加密的)，以及如果其在UP-SAP上被接收的，则它将其转发到LLC实体或者RTP实体。
图4说明了ToW终端的协议架构的另外的方面。WLAN物理层490和WLAN MAC层485用于建立同AP的宽带无线连接性。这些层优选地遵从IEEE 802.11规范，如题为“Wireless LAN Medium AccessControl(MAC)and Physical Layer(PHY)Specification”的文献中描述的，并且在IEEE standard 802.11，edition 1999中公布。然而，可以设想，可以使用任何WLAN。
这些层还遵从IEEE Std.802.11e/D6.0 Part11，“Wireless MediumAccess Control(MAC)and physical layer(PHY)specifications：MediumAccess Control(MAC)Quality of Service(QoS)Enhancements”November 2003中指明的服务质量(QoS)增强方案。
可以设想，这些层还可以支持IEEE，“Port-Based Network AccessControl”，IEEE standard 802.1x，edition 2001和IEEE Std.802.11i/D7.0，“Part11：Wireless Medium Access Control(MAC)and physical layer(PHY)specifications：Medium Access Control(MAC)SecurityEnhancements”，October 2003中指明的安全性特征。
通过IP层，借助于其路由和寻址服务，提供同IWF的连接性，如J.Postel在题为“Internet Protocol”的论文中描述的，并且在1981年9月在RFC 791中公布。UDP层提供错误检测和多路复用服务，如J.Postel在题为“User Datagram Protocol”的论文中描述的，并且在1980年在RFC 0768中公布。
在ToW终端、IWF和中间的IP网络中实现IP层(如图1所示)。IP层确保将来自ToW的所有IP数据报路由至IWF，以及从IWF路由针对ToW的所有IP数据报。如果必要，其还能够实现对不同类别的IP数据报的不同的服务质量(QoS)的路由，这根据它们各自的IP报头中的服务类型(ToS)字段。需要该QoS服务用于向承载语音分组的IP数据报提供优先传输服务。
现在参考图5，说明了在WLAN上的TETRA架构中使用的优选分组结构500。在图5中，说明了在Ut接口上交换(即，在IWF和ToW终端之间传输)的控制平面510和用户平面550分组的一般格式。
控制平面分组510承载正常的TETRA LLC PDU 530，其封装在IP/UDP中。适配层报头的结构是此处描述的本发明的概念的关键要素。所有其他的协议字段(例如，IP 515、UDP 520、RTP、LLC、CMCE、MLE、MM、SNDCP 535)的结构被设计为遵从已知的协议规范。
即，在文献ETSI EN 300 392-2 v2.3.10，“Terrestrial Trunked Radio(TETRA)；Voice plus Data(V+D)；Part2：Air Interface(AI)”，ETSI，June2003中进一步描述了LLC、CMCE、MLE、MM和SNDCP协议字段。在J.Postel的文献“Internet Protocol”，RFC 791，September 1981中进一步描述了IP协议字段。在J.Postel的文献“User DatagramProtocol”，RFC 0768，1980年中进一步描述了UDP协议字段。
可以设想，其他类别的TETRA PDU也可以封装在控制平面分组中，例如，用于广播安全性相关信息，诸如通用密码密钥(CCK)标识符或者静态密码密钥(SCK)版本号码。
适配层报头525、565是由通常包括在TETRA MAC报头中的关键信息构成的。更具体地，适配层报头525、565优选地包括TETRA SSI和“加密模式”字段，其指出嵌入的LLC或RTP PDU是否被加密。在下行链路方向中，TETRA SSI标识(一个或多个)分组接收方的TETRA地址，而在上行链路方向中，其标识分组始发方的TETRA地址。
此外，适配层525、565优选的包括分组中的更多信息，其信号通知(任何类型的)新呼叫的始发。在该情况中，适配层525、565优选地还包括多点传送地址和端口号码，其用于传输即将到来的呼叫的语音分组。最后，适配层报头525、565优选地包括指出是否存在封装在分组中的LLC PDU或RTP PDU的信息字段。
现在参考图6，说明了在承载已知的TETRA D-SETUP消息的分组600中如何构成多种报头的示例。
例如，分组610由IWF发送。分组610指出了，SSI＝46的终端始发对GSSI＝8388888的群呼叫。IWF的IP地址615是x.y.z.w，并且对应于公知的MCCH地址和MCCH端口620的多点传送地址和端口，被分别指定为MCCH-mcast和MCCH-port。该分组由IWF发送到先前建立了Ft隧道的所有WAG。因此，该分组最终将被广播到由该IWF控制的所有WLAN站点。因此，这些站点中的所有ToW终端将接收和解码该分组。因此隶属于GSSI＝8388888的ToW终端将被配置为，通过创建新的UP-SAP实例，接收即将到来的该群呼叫的用户平面信息。适配层报头620的新的UP-SAP被绑定到多点传送地址g1.g2.g3.g4和端口Gp。
而且，例如，分组650由ToW发送。分组650指出了，ToW终端具有SSI＝46，以便于隶属于GSSI＝8388888的群。ToW的IP地址655被指定为a.b.c.d。值得注意的是，在该分组650中，适配层665不包括多点传送IP地址和端口对，这是因为分组未始发新的呼叫。
现在参考图7和图8，根据本发明的优选实施例，说明了WLAN上的TETRA系统的示例性信令流。特别地，图7说明了包括WLAN关联和位置更新的信令流700。
信令流700说明了ToW终端710、WLAN 715的AP和WAG以及IWF 720之间的通信。在步骤725中，在WLAN终端使用SSID＝“TETRA”请求同WLAN关联时出现的消息序列。这在WLAN终端开机时，或者在其选择改变无线电接入技术，即离开TETRA站点并加入WLAN站点时发生。在步骤730中，WLAN优选地肯定应答该请求。
在点1 735处，如果不存在适当的隧道，则WAG 715利用IWF 720的预先定义地址创建Ft隧道。WAG 715还设置其转发功能，以便于将来自ToW 710的后继分组经由Ft隧道转发到IWF 720。下一步，ToW710发起DCHP进程，以获得IP地址，如步骤740和步骤745中所示。典型地，在步骤745中，IWF 720使用内部DCHP服务器或者可能使用外部DHCP服务器，指配该IP地址。
在点2 750处，ToW 710启用其CP-SAP并且开始接收具有等于MCCH-multicast的目的地IP以及等于MCCH-port的UDP端口的分组。假设MCCH-multicast和MCCH-port的值在ToW 710中预先配置。然而，可以设想，如果必要，也可以发展其他的装置，用于将这些参数发送到ToW 710。
在点2 750之后，ToW 710中的适配层开始接收和处理分组755、760、765，其包括通常在MCCH信道上发射的TETRA业务。
在点3 770处，ToW 710将U-LOCATION-UPDATE-DEMANDPDU 775发送到IWF 720，以请求SwMI更新其位置。该PDU 775在CP-SAP上发射，并且因此目的地IP地址等于MCCH-multicast，并且目的地UDP端口等于MCCH-port。U-LOCATION-UPDATE-DEMANDPDU 775被从IWF 720发送到ToW终端710。
本领域的技术人员应认识到，图7仅描绘了关联请求和位置更新消息的简单示例，目的并非在于示出每个可行的通信方案。
现在参考图8，说明了信令流800，其包括群呼叫发起和参与的消息序列。该信令流800说明了ToW终端805、WLAN 810的AP和WAG以及IWF 815之间的通信。
在IWF 815处接收到隶属于群‘8388888’的ToW终端的新的群呼叫820的指示。分组825的目的地多点传送地址和目的地UDP端口(与新的群呼叫相关)分别是公知的MCCH-mcast和MCCH-port。该分组中的适配层报头指出了，新的群呼叫将使用IP多点传送地址g1.g2.g3.g4和UDP端口Gp。这在从IWF 815发射到ToW终端805的MCCH D-SETUP消息825中说明。IWF的WLAN区域中的所有ToW终端接收该分组，而不论其是否参与呼叫。隶属于群‘8388888’并且希望参与该群呼叫的ToW终端，将创建新的UP-SAP实例，并且将其绑定到指定多点传送地址和UDP端口(即g1.g2.g3.g4/Gp)。SSI＝′90′的ToW终端805接收该群呼叫。
在接收到MCCH D-SETUP消息825之后，将一系列的IP多点传送数据报从IWF 815发射到ToW 805。每个数据报830、835承载来自始发方的语音分组。数据报830、835以及可能的后继数据报，在适配层报头中指出它们承载GSSI＝8388888的群的加密RTP PDU。
数据报840是呼叫关联控制分组，其承载D-TX Ceased PDU。ToW805中的适配层理解这承载了LLC PDU(与RTP PDU相对)并且因此将其转发到如Info字段中指出的LLC层。在数据报消息840之后，所考虑的ToW 805决定控制该群呼叫，并且因此发送上行链路呼叫关联控制分组845。上行链路呼叫关联控制分组845承载U-TX RequestPDU，其请求SwMI许可发射。
作为响应，SwMI通过D-TX Granted消息850授权对ToW 805的发射许可。因此，由消息855开始，ToW 805发射一系列的用户平面分组，其包含加密的RTP PDU。
在本发明的增强的实施例中，可以容易地将安全性和鉴权进程并入到WLAN上的TETRA系统中。可以容易地通过在ToW和IWF之间交换适当的层3消息来支持鉴权进程，例如D-AUTHENTICATIONDEMAND和U-/D-AUTHENTICATION RESPONSE，如ETSI，EN 300392-7 v2.1.1，“Terrestrial Trunked Radio(TETRA)；Voice plus Data(V+D)；Part7：Security”，Feb.2001中描述的。
在该进程的过程中，ToW中的适配层负责运行适当的安全性算法，并且创建导出的密码密钥(DCK)。该密钥随后由适配层使用，以加密和解密Ut接口上的所有LLC和RTP PDU。静态和通用密码密钥(SCK、CCK)的支持也是可行的。该CCK由SwMI生成，以保护群寻址信令和业务，并且还保护SSI身份。
此外，可以设想，本发明的另一增强实施例将以同上文描述的关于群呼叫的信令流相似的方式，支持单独的和电话互连呼叫。本领域的技术人员应认识到，使用前面描述的原理和协议，可以容易地适应和并入例如，关于SDS和分组数据发射/接收的其他进程和相应的信令流。
因此，本发明的概念提出了一种机制，用于将WLAN技术并入到TETRA网络中，由此在TETRA产品和服务中提供该WLAN技术的优点。所提出的机制基于IP多点传送和VoIP技术。
应当理解，前面提及的架构、设备、功能元件、协议和信令流，体现了上文描述的本发明的概念，目的在于提供至少一个或多个下列优点：
(i)WLAN同TETRA网络的集成提供了宽范围的新的能力和益处，其将导致产品差异化和竞争优势。
(ii)官员和其他的商业用户能够在现场以及办公环境和/或在专用WLAN上使用双模式TETRA/WLAN终端。
(iii)在战略位置，诸如机场、宾馆、购物区等，可以在WLAN上提供TETRA服务。这将以成本有效的方式实现更好的室内覆盖、增加的容量、新的服务等。
(iv)在WLAN上，可以向末端用户提供增强的服务。例如：
(a)增强的语音编码方案，用于提供很大改善的语音质量(即，不需要限于由TETRA TCH/S提供的7.2kbps的容量)；
(b)可以支持宽带数据服务；
(c)可以同时提供语音和数据服务；
(v)现在可以在存在活动的语音和/或数据会话的时候，接收通常在TETRA MCCH上发射的控制业务。在传统的TETRA中，处于语音会话中的终端不能也在主控制信道(MCCH)上接收控制业务，这是因为语音和MCCH业务在不同的信道上发射。然而，根据本发明的优选实施例，通过WLAN上的TETRA通信，现在这是可行的。
(vi)本领域的技术人员应认识到，借助于IP多点传送，单一用户等可以同时监视许多群呼叫。
(vii)WLAN的特征在于大的空中接口容量，并且因此可以以有效率的和成本有效的方式支持许多个同时的TETRA语音/数据呼叫。
(viii)本领域的技术人员还应认识到，可以可观地减少呼叫建立延迟和语音传输延迟。这样，由于WLAN支持较高的比特速度，因此控制消息和语音数据报可以更快速地发射。
(ix)可以支持廉价的订户设备一可以使用任何PC、PDA或者具有WLAN适配器的蜂窝设备。
(x)双模式WLAN/蜂窝移动终端在市场中快速凸显，并且这些终端也可以支持WLAN上的TETRA服务。
(xi)支持WLAN接入和传统的TETRA接入之间的无缝漫游的能力：即，对进入WLAN区域的移动设备的处理方式与其进入新的TETRA位置区域的处理方式相似，在该TETRA位置区域中它们使用典型的TETRA移动性管理进程，以通过它们的新位置更新SwMI。
(xii)可以容易地支持补充TETRA特征(例如，晚进入(LateEntry)等)一其中某些特征具有较少的SwMI处理或干扰(例如，优先级监视)。
(xiii)TETRA终端可以同时参与(一个或多个)群呼叫、(一个或多个)数据会话，并且还接收通常在MCCH上发送的信息。这产生了传统的TETRA无线电系统上不能获得的新的能力。
(xiv)WLAN主要用作用于传输TETRA控制和用户数据PDU的新的无线接入方案。
(xv)优选架构对TETRA SwMI具有最小的影响。IWF可被视为特殊类别的TETRA基站控制器，其可以容易地同SwMI核相接。
(xvi)通过IWF的适当的工程设计，可以容易地支持WLAN区域中的局部站点集群。
(xvii)可以以同任何其他的TETRA终端相同的方式管理ToW终端，即不需要新的订户简档。
(xviii)保持了ToW终端和传统的TETRA终端之间的全面的兼容性。
尽管描述了本发明的具体实现方案，但是应当清楚，在所附权利要求的范围内，本领域的技术人员可以容易地应用该实现方案的另外的变化方案和修改方案。
因此，描述了一种无线通信系统、一种无线局域网络(WLAN)接入网关(WAG)、一种交互工作功能(IWF)、以及一种无线终端，其适于促进诸如TETRA系统的专用移动无线电系统和前面提及的无线通信系统中的无线局域网络(WALN)上的通信。
而且，本发明提供了一种在无线局域网络(WLAN)和专用移动无线电系统之间通过双模式终端进行通信的方法，其中该双模式终端能够在WLAN和专用移动无线电系统上操作，以及其协议，其目的在于减轻根据现有技术的进程执行该调度的缺点。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种无线通信系统(100、200、300)，包括无线局域网络(WLAN)，该无线局域网络在操作中耦合到地面集群无线电(TETRA)系统(160)，其中所述无线通信系统(100、200、300)的特征在于，在所述无线通信系统(100、200、300)中操作的无线通信单元(112、116)能够通过封装TETRA协议消息，在所述WLAN上同所述TETRA系统(160)进行TETRA通信。
2.如权利要求1所述的无线通信系统(100、200、300)，其中所述无线通信单元(112、116)通过使用特定服务集合标识符(SSID)同所述WLAN关联，以使所述WLAN能够区分能够在所述WLAN上进行TETRA通信的所述无线通信单元(112、116)和不能在所述WLAN上进行TETRA通信的无线通信单元。
3.如前面任何一项权利要求所述的无线通信系统(100、200、300)，其中，所述无线通信系统(100、200、300)的特征进一步在于，所述WLAN包括或者在操作中耦合到WLAN接入网关(WAG)(142)和交互工作功能(IWF)(150)，该交互工作功能(IWF)(150)被配置为使所述WLAN和所述TETRA系统(160)之间的通信相接。
4.如权利要求3所述的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，所述WLAN实现了所述无线通信单元(112、116)的特定路由实施策略，以在所述WLAN上，将上行链路封装的TETRA协议消息隧道传送到所述IWF150。
5.如前面任何一项权利要求所述的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，所述WLAN和所述TETRA系统(160)之间的通信由适配层(460)支持，该适配层(460)通过控制平面服务接入点(CP-SAP)(465)以及一个或多个用户平面服务接入点(UP-SAP)(470)同用户数据报协议(UDP)层相接。
6.如权利要求5所述的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，所述适配层被配置为区分所述相同服务接入点上的用户平面业务和呼叫关联控制业务。
7.如权利要求5或6所述的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，适配层消息的报头包括：TETRA短订户身份(SSI)和/或加密模式字段，其中，在下行链路方向中，所述TETRA SSI标识所述封装的TETRA协议消息的TETRA接收方，并且/或者在上行链路方向中，其中，所述TETRA SSI标识所述封装的TETRA协议消息的TETRA始发方。
8.如前面权利要求5～7中任何一项权利要求的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，适配层消息被配置为建立群呼叫。
9.如前面权利要求5～8中任何一项权利要求的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，适配层消息包括下述信息字段，该信息字段用于指出是否存在封装在所接收数据分组中的TETRA逻辑链路控制(LLC)分组数据单元(PDU)或者实时协议(RTP)PDU。
10.一种通过双模式无线通信单元(112、116)在无线局域网络(WLAN)和地面集群无线电(TETRA)系统(160)之间进行通信的方法，其中所述双模式无线通信单元(112、116)能够在WLAN和TETRA系统(160)上操作，所述方法的特征在于以下步骤：
自所述双模式无线通信单元(112、116)接收(725)消息，该双模式无线通信单元(112、116)请求同用于TETRA通信的所述WLAN关联；
创建(735)隧道，用于经由所述WLAN，路由针对或来自所述无线通信单元(112、116)的封装的TETRA协议消息；
指配(740、745)地址，用于路由针对或来自所述无线通信单元(112、116)的所述封装的TETRA协议消息；
处理(755、760、765)使用所述地址发射的所述封装TETRA协议消息；以及
响应于处理所述封装的TETRA协议消息，路由针对或来自所述无线通信单元(112、116)的分组。

Claims (10)

1.一种无线通信系统(100、200、300)，其特征在于，无线局域网络(WLAN)，该无线局域网络在操作中耦合到地面集群无线电(TETRA)无线电系统(160)并且被配置为，无线通信单元(112、116)能够在所述无线局域网络上同所述TETRA无线电系统(160)进行TETRA无线电通信。
2.如权利要求1所述的无线通信系统(100、200、300)，其中所述无线通信系统(100、200、300)包括终端(116)，该终端(116)能够进行WLAN上的TETRA无线电通信，其中所述终端(116)通过使用特定服务集合标识符(SSID)同所述WLAN关联，以使所述WLAN能够区分能够在WLAN上进行TETRA无线电通信的终端(116)和不能在WLAN上进行TETRA无线电通信的终端(116)。
3.如前面任何一项权利要求所述的无线通信系统(100、200、300)，其中特征进一步在于，所述WLAN包括或者在操作中耦合到WLAN接入网关(WAG)(142)和交互工作功能(IWF)(150)，该交互工作功能(IWF)(150)被配置为使所述WLAN和所述TETRA无线电系统(160)之间的通信相接。
4.如权利要求3所述的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，所述WLAN实现了所述终端116的特定路由实施策略，以将上行链路分组从能够在WLAN上进行TETRA无线电通信的终端(116)隧道传送到所述交互工作功能(IWF)150。
5.如前面任何一项权利要求所述的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，所述WLAN和所述TETRA无线电系统(160)之间的通信由适配层(460)支持，该适配层(460)通过控制平面服务接入点(CP-SAP)(465)以及一个或多个用户平面服务接入点(UP-SAP)(470)同UDP层相接。
6.如前面任何一项权利要求所述的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，所述适配层被配置为区分相同接入点上的用户平面业务和呼叫关联控制业务。
7.如前面权利要求5～6中任何一项权利要求的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，适配层消息的报头包括TETRASSID和/或加密模式字段，在下行链路方向中，所述TETRA SSID标识数据分组接收方的TETRA地址，并且/或者在上行链路方向中，所述TETRA SSID标识数据分组始发方的TETRA地址。
8.如前面权利要求5～8中任何一项权利要求的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，所述适配层消息被配置为建立群呼叫。
9.如前面权利要求5～8中任何一项权利要求的无线通信系统(100、200、300)，其特征进一步在于，所述适配层消息包括下述信息字段，该信息字段用于指出是否存在封装在所述分组中的逻辑链路控制(LLC)分组数据单元(PDU)或者RTP PDU。
10.一种通过双模式终端(116)在无线局域网络(WLAN)和TETRA无线电系统(160)之间进行通信的方法，其中所述双模式终端(116)能够在WLAN和TETRA无线电系统(160)上操作，所述方法的特征在于以下步骤：
自所述双模式终端接收(725)消息，该双模式终端例如，使用服务集合标识符(SSID)请求同所述WLAN关联；
创建(735)隧道，用于经由所述WLAN，路由针对或来自所述终端的专用移动无线电通信；
指配(740、745)地址，用于路由针对或来自所述终端的通信；
处理(755、760、765)所传送的分组，包括提取所述指配的地址；以及
响应于所述提取的指配地址，路由针对或来自所述终端的分组。
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