CN101617551A

CN101617551A - 经含多种接入方式的异构网络从用户终端接入服务的方法

Info

Publication number: CN101617551A
Application number: CN200780045270.2A
Authority: CN
Inventors: 戴尔非·巴伦卡尼拉; 鲍里斯·皮纳泰尔; 布鲁诺·托叟
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: US20100003975A1; ES2387693T3; EP2078412A1; CN101617551B; EP2078412B1; WO2008043970A1; US8412202B2

Abstract

本发明涉及一种通过包括多种接入方式(5，7，9，11)的异构网络(3)，从用户终端(1)接入服务的方法。本方法包括以下步骤：接入方式选择服务器(17)接收到终端(1)发出的接入服务请求后，在异构网络中为该终端(1)选择一种接入方式，所述的接入选择步骤包括在选定接入方式中预留资源的步骤；以及通过该接入方式选择服务器(17)向终端(1)发送选定接入方式标识符的步骤。

Description

经含多种接入方式的异构网络从用户终端接入服务的方法

技术领域

本发明涉及一种通过包括多种接入方式的异构网络从用户终端接入服务的方法。

更具体地，本发明还涉及使用不同接入方式技术的一异构网络，所述异构网络是运用IP协议(“Internet Protocol”)作为传输协议的多运营商网络。本发明尤其是涉及提Wi-Fi(WLAN，1-WLAN)，WIMAX接入方式，以及由一家或多家运营商提供的第2代的GSM(“GlobalSystem for Mobile Communications”)、第2.5代的GPRS(“GeneralPacket Radio Service”)或第3代的UMTS(“Universal MobileTelecommunication System”)移动电话接入方式的异构网络。

背景技术

近几年来，移动终端迅速普及，多媒体服务消费强势增长，新的无线技术不断出现。用户无论何时、何地、通过何种方法都能连接的需求促进了众多类型的异构网络接入方式、应用及终端的发展。为了优化利用不同的资源，当前的趋势是网络和服务的融合。在这种情况下，用户必须一直连接于一种接入方式，而无论该接入方式是否能给他提供最佳数据传输率(data transfer rate)和最优惠资费等。因此，接入方式选择的机制必须被优化及扩展。

此外，移动终端一般配备了几种网络接口，这些网络接口可以是不同种类的，无线的或者甚至是蜂窝的(cellular)。不同的应用需求要求选择不同的接口。然后，根据数据传送速率、容量、误码率(errorrate)等需求，通过最优接口建立连接。在建立会话后，通讯状态会导致当前的通讯被移转到另外的接口。因此，为了限制上述问题，选择最优的接口和接入方式是明智的。

目前，3GPP“3^rd Generation Partnership Project”标准化了两种选择接入方式和网络连接的模式。这两种模式为手动模式和自动模式。在手动模式中，用户通过有效接入方式标识符，选择一种希望建立连接的接入方式。如果用户希望实现清晰的移动性和得到使用服务的设备，则所述手动模式是不利的。比如，在手动模式中，如果改变接入方式，那么相同服务的有效性、服务的质量和资源不能得到保证。

自动模式受到运营商的青睐，因为自动模式能优化资源的使用，以及最小化在运营商之间进行变换的成本。因为很少(或者不)需要用户的干预，所以该模式使得网络的使用变得用户友好(user-friendly)。在这个模式中，接入方式标识符的两个列表被存储，或被提供给终端。所述终端尝试依次地连接于不同的有效的接入方式，直至找到它的运营商的接入方式，或者找到与它的运营商有漫游协议的其它运营商所提供的一接入方式。

选择接入方式的规则都可以被实施。现有的这两种模式不允许对于接入方式进行一种被优化的以及智能的选择。这样导致终端与异构网络之间进行频繁的交换，并且因此使得终端到网络的连接变慢。

在三星电子(SAMSUNG ELECTRONICS)提交的国际专利申请(no.WO 2005/032082)文献中，设想了该接入方式选择机制的一种优化。

该文献定义了一种将终端连接到多种不同接入方式之一的方法，所述接入方式的覆盖区域有重叠，并且能被终端同时接入。这种机制运用了预设优先级的原理。终端从有效接入方式列表的第一位开始搜索，该列表通过优先级高低排列，直至成功连接上网络。

因此，在现有技术中，只有终端才有可能选择接入方式，并且在某些情况下，网络会根据静态标准提供新的接入方式优先级。这些机制无法确保被选择的接入方式提供的服务质量，就是用户接入所要的服务时所希望的服务质量，尤其是对于带宽而言。

由此，一个被正确认证的用户会发现其接入某项服务的请求被拒绝，或者甚至发现自己从网络上被断开。

上述文献中提到的方法不允许连接被优化。事实上，虽然接入方式列表经过排序，但是在成功建立连接之后，终端可能遇到有关服务质量的问题。

因此，有必要解决所述连接优化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种通过包括多种有效接入方式的一异构网络，从用户的终端接入服务的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-选择步骤，接入方式选择服务器根据所接收到的所述终端为接入所述服务所发出的一请求，为所述终端选择所述异构网络的一接入方式，其中，所述接入方式选择步骤包括在所述被选择的接入方式中的一预留资源步骤；以及

-发送步骤，由所述接入方式选择服务器向所述终端发送一被选定的接入方式标识符。

因此，本发明允许通过向用户提供一接入方式，所述接入方式能为用户提供得到所需服务的最优条件，以此来克服现有技术的方法的缺点。实际上，所述接入方式选择步骤包括一通过接入方式选择服务器在选定接入方式中预留资源的步骤。所述预留的目的在于能从始至终地保证资源的有效性。

本发明的其它特征将在下文中进一步说明。

根据本发明一个方面，所述发送步骤还包括向所述终端发送一资源预留标识符。

当所述终端与被选定的接入方式连接时，使用所述标识符，并且所述标识符允许所述终端得到所述预留资源。

根据本发明另一方面，所述选择步骤包括：

-一资源协商步骤，所述资源协商步骤与通过所述终端可见的接入方式的标识符的一列表得出的一网络接入方式进行协商资源；

如果所述资源协商步骤与所述接入方式协商失败，则与所述列表中另一接入方式进行一协商；以及

如果所述资源协商步骤与所述列表内所有接入方式协商都失败，则选择得到最好协商结果的接入方式。

当所有协商都失败的情况下，所述接入方式选择服务器将根据它与列表中的接入方式进行资源协商的结果，推荐最优的接入方式。

终端与网络的连接步骤，还包括终端配置如下信息的步骤：

-认证参数；

-一所述终端可见的接入方式的标识符的列表；以及

-从所述终端上可见的所述接入方式标识符的选择与排序的标准。

所述认证参数的配置，所述终端可见的接入方式的标识符的列表的配置，以及从所述终端上可见的所述接入方式标识符的选择与排序的标准的配置，可以允许所需服务的连接被优化。

所述接入方式选择步骤包括，根据所述终端提供的信息，以及从通过学习本地数据库提供的先前接入方式请求特性所得到的动态信息，对由终端提供的接入方式标识符列表进行排序的步骤。

这样所述服务器可获得一迅速且相关的接入方式的选择。

所述接入方式选择步骤还包括在本地数据库中更新涉及先前接入请求的特征的信息的步骤。

这样就能形成一种学习机制，用来避免对于所述终端重复或连续产生失败的情形。

根据本发明目的另一方面，还涉及在异构网络中从用户的终端接入一个服务的系统，所述系统包括几种不同类型的接入方式，其特征在于，该系统包括：

-在所述异构网络中，用于接收所述终端的接入服务请求的一接入方式选择服务器，该服务器包括：

a)为所述终端选择一接入方式的装置；

b)从被选定的接入方式中预留资源的装置；以及

c)发送一被选定的接入方式标识符至所述终端的装置。

根据本发明的另一个特征：

所述几种不同类型的接入方式为通过一家或多家运营商提供的无线Wi-Fi或WIMAX接入方式，或第2代、第2.5代或第3代移动通信接入方式。

再根据本发明的另一方面，本发明的目的还涉及一种接入方式选择服务器，其特征在于，包括：

(a)接收到接入请求后，选择一种接入方式的装置；

(b)在被选定的接入方式中预留资源的装置；以及

(c)发送一被选定接入方式标识符至用户的终端的装置。

根据本发明，所述方法的已列出的优点可适用于该系统。

根据本发明的另一个特征，接入方式选择服务器还包括发送一资源预留标识符至用户的终端的装置。

根据本发明的一个方面，所述选择服务器的特征在于：

所述选择装置包括一个与网络接入方式进行资源协商的装置，所述网络接入方式属于一个所述终端可见的接入方式标识符的列表；

如果与所述接入方式协商失败，所述协商装置能够与所述列表中的另一接入方式进行协商；以及

如果与所述列表中所有接入方式都协商失败，所述协商装置能选择协商结果最好的接入方式。

根据本发明的另一特征，所述选择服务器还包括一个接收装置，该接收装置用于接收用户所请求的接入方式和服务标识符的列表，以及从所述用户的终端接收选择和排序标准。

根据本发明另一个方面，本发明的目的还涉及一种计算机程序产品，所述产品能从通讯网络下载、和/或存储在计算机可读介质上、和/或可通过接入方式选择服务器的微处理器执行，其特征在于，所述计算程序产品包括用于执行根据本发明所述的方法的程序代码指令。

附图说明

通过阅读参照以下附图，以及对实施例的描述，能更加清晰的理解本发明，其中：

-图1示出了根据本发明的一个实施例的异构网络的结构框图；

-图2示出了根据本发明的一个实施例的接入方法的结构与运行框图；

-图3示出了根据本发明的一个实施例，通过接入方式选择服务器进行接入方式选择步骤的结构与运行框图；

-图4示出了根据本发明的一个实施例的接入方法的运行流程图；

-图5示出了根据本发明的一个实施例，通过接入方式选择服务器进行接入方式选择步骤的运行流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施例的一异构网络。

如图1所示，用户的终端1用于接入异构网络3中的一个服务。这个异构网络3包括多种有效的接入方式。根据本发明的一个实施例，这些接入方式有：

-本地无线WLAN(“Wireless Local Area Network”)网络的接入方式5；

-工业无线I-WLAN(“Industrial WLAN”)网络的接入方式7；

-第2代GSM类型或第2.5代GPRS类型的移动通信接入方式9；

-第3代UMTS类型的移动通信接入方式11。

根据本发明的一个实施例，所述异构网络3有一个3GPP定义的架构，所述架构属于基于IMS(“IP Multimedia Subsystem”)的蜂窝网络的演进中的规范架构。所述网络3包括运营商的一个内部网络(domestic networks)12。接入方式5、7、9、11属于其它运营商的其它内部网络。这个构架把接入方式5、7、9、11从为用户提供服务的运营商的内部网络12中分离出来。内部网络12包括认证服务器13。在3GPP定义的构架中，认证服务器13被称为AAA服务器(“Authentication Authorization Accounting”认证、授权和计费)。

该认证服务器允许运营商验证所述网络中的用户，向用户授权服务以及监视服务的使用。

内部网络12还包括一个用户资料数据库15，该数据库包含运营商的用户资料。该数据库包括用户信息以及用户的终端的特征信息。

根据本发明，内部网络12还包括一个连接至一本地数据库17A的接入方式选择服务器17。

根据本发明的一个实施例，如图2、图3所示，内部网络12还包括一分组数据网关(PDG)18。

图2详细示出了根据本发明的接入系统的结构。

在异构网络3中有效的不同的接入方式5、7、9和11提供接入点，所述接入点允许用户的终端1与异构网络3连接。

对于WLAN无线接入方式5和I-WLAN无线接入方式7，这些接入点为网关19。

对于GSM或GPRS接入方式9，这些接入点为基站21。

最后，对于UMTS接入方式11，这些接入点为被称为B-节点(B-nodes)的基站23。

此外，有效接入方式5、7、9和11包括接入路由器25，对于WLAN无线接入5和I-WLAN无线接入方式7，接入路由器把终端1传输过来的数据路由至无线接入网关(WAG)27；或对于移动通信接入方式9或11，接入路由器把终端1传输过来的数据路由至GPRS服务支持节点(SGSN)29。无线接入网关(WAG)27或SGSN节点29对于IP类型的一传输网络构成接入点，对应于接入方式5、7、9或11，它们的作用是把终端1传输过来的数据路由至内部网络12。

根据本发明的接入方法和系统的操作，通过图1至5进行描述。

根据本发明，通过如图4所示的步骤35的，终端1通过请求从网关19、基站21或B节点23处获得所有有效接入方式的标识符列表。对WLAN类型无线接入方式5和7，所述标识符是服务集标识符(SSID)。对于移动接入方式9和11，所述标识符是PLMN(“Public LandMobile Network”公众陆地移动网)标识符。

终端1在步骤36中，根据用户的偏好和习惯对有效的接入方式进行排序。根据本发明的一个实施例，为了对接入方式列表进行优化和排序，终端1在离线状态下执行该排序。因此，终端1总是有一个包含被用户至少已连接过一次的不同接入方式的已排序的列表。

当用户希望接入网络3上的指定的服务时，终端1在步骤37中从其已排序的列表中选择一个有效的接入方式，并在步骤39中建立一个连接。在步骤39中，如果选定的接入方式是无线接入方式5、7，则该连接是通过发送接入请求至网关19来执行；或如果选定的接入方式是GSM或GPRS移动接入方式9，则该连接是通过发送接入请求至基站来执行；或如果选定的接入方式是UMTS移动接入方式11，则该连接是通过发送接入请求至B节点来执行。在步骤41中，如果是无线接入方式5或7时，所述请求通过被选定的接入方式，发送至网关WAG27，或如果是第2代或第3代移动通信接入方式9或11时，所述请求通过被选定的接入方式，被传输至支持节点SGSN 29。然后，所述请求在步骤43中通过IP类型的传输网络31被中转传输(relay)至认证服务器13。

接入请求包括以下元素：

-认证所需要的参数。这些参数为，例如，主要运用在GSM中的EAP-SIM(“Extensible Authentication Protocol-Subscriber IdentifyModule”可扩展认证协议/用户识别卡)类型的认证协议参数，或是主要运用在UMTS接入方式中的EAP-AKA(“Extensible AuthenticationProtocol-Authentication and Key Agreement”可扩展认证协议/认证与密钥协商)类型的认证协议参数；

-终端1中关于有效接入方式的标识符和信息，所述标识符和信息主要与带宽或信号强度相关；

-选择和排序的标准，所述标准为，例如，所需服务的带宽需求和/或所述服务的服务等级的信息，以及所述终端1的参数信息，例如：电量(battery)或显示能力(display capacity)。

认证服务器13收到接入请求之后，如图4的步骤45所示，对终端1进行认证。如果终端1的认证成功，则认证服务器13通过如图2所示的步骤47，把接入请求和保存在数据库15中的用户资料发送到如图1和图2所示的接入方式选择服务器17。

接入方式选择服务器17在如图5所示的步骤49中，根据终端1的接入请求、终端1向认证服务器13提出的排序标准、以及从运营商的信息系统和可能的漫游协议中得到的静态元素，对终端1提供的前期已预排序(pre-ranked)的接入方式标识符列表进行重新排列。所述排序还考虑了通过学习得到的动态信息，对于每次接入，该动态信息由接入方式选择服务器17保存在本地数据库17A中。所述动态信息包括，例如接入方式的一些被观察到的特征，尤其是接入请求的拒绝率(断线频率以及被协商数据传输率(the negotiated data transferrate)和被分配数据传输率(the allocated data transfer rate)的比较)。因此，本地数据库17A包括一个由接入方式选择服务器17为一先前用户的终端1、已排序的所有接入方式的列表。最后，该排序考虑了存储在数据库15中的用户资料。然后，接入方式选择服务器17读取一个新排序的接入方式标识符列表，并在如图2、3和5所示的步骤51中，对需要的资源与每个接入方式进行协商。

所述协商目的是，从满足服务质量要求的列表中，找出能较好响应服务质量标准的第一接入方式25。由此，对每一个接入方式，接入方式选择服务器17，通过该接入方式对应的标识符，推导出该接入方式拓扑数据，该数据能使接入方式选择服务器与每个接入方式进行协商。需要交互的设备是如图2和图3中所示的中继设备、或网关27、或节点29。如果接入方式是I-WLAN类型接入方式7，接入方式选择服务器17在如图2所示的步骤52中与网关PDG 18交互。

在步骤51的资源协商过程中，接入方式选择服务器确保服务质量从始至终地得到保证。接入方式选择服务器17与网关27或接入节点29通过如下方式进行交互(exchange)。首先，接入方式选择服务器17向网关27或节点29请求资源。然后，所述设备27或29向接入方式选择服务器17发送关于有效的服务质量的信息。

如果在步骤53中，与不是列表中的最后一项(在步骤55中检测)的给定的接入方式的资源协商失败，特别是因为接入方式不能满足服务所需的接入质量而产生失败，则接入方式选择服务器17在步骤57中选择下一标识符，并与该接入方式进行资源协商。根据本发明的一实施例，所述接入方式选择服务器17根据协商结果，建立一个有序列表对接入方式进行排序，并且在各次资源协商后，更新该接入方式的动态数据。如果没有任何协商能完全满足要求，则该列表被使用。实际上，如果当前接入方式是列表的最后的一项，并且协商全部失败，则所述接入方式选择服务器17，根据在资源协商中建立的排序，在步骤59中推荐提供最佳折衷的接入方式。否则，一个出错信息被发送至所述终端。

如果在协商资源的步骤51后，该接入方式得到所需资源，接入方式选择服务器17则在步骤61中预留该资源。在步骤63中得到一个由所述预留过程产生的资源预留标识符。当终端1与被选定接入方式连接时，所述标识符被终端1使用，并且所述标示符允许终端1得到被预留资源。该资源预留的标识符可以是一密钥、一证书、或一票证(ticket)等。

然后，接入方式选择服务器17在步骤65中，向终端1回发一个包含被选定接入方式标识符和资源预留标识符的成功信息。

接入方式选择服务器17根据所获得的协商结果对保存在本地数据库17A中的之前已排序的接入方式列表进行更新，所述协商结果是针对显示在一个为终端1所建立的已排序的列表中的接入方式进行协商的结果。

终端1在接收到连接至由接入方式选择服务器17所选定的接入方式所需要的信息之后，在步骤67中，连接到被分配给终端1的接入方式，并请求接入服务的认证。

根据本发明的一个实施例，出于安全原因，当终端1连接到由接入方式选择服务器17选择的一个新的接入方式时，在终端1处需要执行一快速重新认证。所述快速重新认证可以使用，例如，EAP-SIM快速重新认证协议。

在上述步骤之后，接入方式选择服务器17在步骤69中，对接入方式标识符列表的排序进行更新。

因此，本发明为用户提供一种接入方式，该接入方式能为用户充分使用他所定制的服务的最优条件。否则，本发明为用户提供一种对服务质量和代价进行最佳折衷的接入方式。

本发明所述的提供接入方式的方法的优点是，允许用户使用任何有效接入方式进行连接。在异构网络3中，通过接入方式选择服务器17，为用户分配接入所需服务的最佳接入方式。值得注意的是，该接入方式选择服务器可以是在接入方式选择服务器上的设备中的一部份，或者它的功能也可以被集成到网络3中的固有设备中，例如，认证服务器13或网关33中。

此外，资源预留可以采用标准的资源预留协议RSVP。

所述预留的优点在于，通过用户资料，能自始至终地保证资源的有效性。虽然这些资源被预留，但未被预先置空(pre-empted)。所述预留也允许监控准许进入的规则的使用。事实上，根据当前流量和流量的预测，网络会接受或拒绝请求。

一旦用户根据其要求的服务连接到网络，该网络将根据流量、用户资料和所述网络状态，动态地重新评估实时分配到该用户的资源。这些功能应该由运营商提供，并不在本发明范围内。

Claims

1.一种通过包括多种有效接入方式(5、7、9、11)的异构网络，从用户的终端(1)接入一服务的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-选择步骤，接入方式选择服务器(17)根据所接收到的所述终端(1)为接入所述服务所发出的一请求，为所述终端(1)选择所述异构网络(3)的一接入方式，其中，所述接入方式选择步骤包括在所述被选择的接入方式中预留资源的步骤(61)；以及

-发送步骤(65)，由所述接入方式选择服务器(17)向所述终端(1)发送一被选择的接入方式标识符。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送步骤(65)还包括向所述终端(1)发送一资源预留标识符。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述选择步骤包括：

-一资源协商步骤，所述资源协商步骤与通过所述终端(1)可见的接入方式的标识符的一列表得出的一网络接入方式进行协商资源；

-如果所述资源协商步骤中与所述接入方式协商失败，则与所述列表中的另一接入方式进行协商；以及

-如果所述资源协商步骤中与所述列表内的所有接入方式都协商失败，则选择得到最好协商结果的接入方式。

4.根据上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述接入方式选择步骤包括一在本地数据库(17A)中，更新涉及先前接入请求的特征的信息的步骤。

5.一种用于在异构网络(3)中从用户的终端(1)接入一服务的系统，所述系统包括多种不同类型的接入方式(5、7、9、11)，其特征在于，该系统包括：

-接入方式选择服务器(17)，用于在所述异构网络(3)中，接收从所述终端(1)发出的接入所述服务的接入请求，该接入方式选择服务器包括：

a)为所述终端(1)选择一接入方式的装置；

b)从被选择的接入方式中预留资源的装置；以及

c)发送一被选择的接入方式标识符至所述终端(1)的装置。

6.根据权利要求5所述的接入系统，其特征在于，所述多种不同类型的接入方式(5、7、9、11)为通过一家或多家运营商提供的无线Wi-Fi(5、7)或WIMAX接入方式，或第2代、第2.5代(9)或第3代(11)移动通信接入方式。

7.一种接入方式选择服务器(17)，其特征在于，包括：

-用于接收用户的终端(1)为接入一服务而发出的接入请求的装置；

(a)一个接收到所述接入请求后，选择一接入方式的装置；

(b)在被选择接入方式中预留资源的装置；以及

(c)发送一被选择接入方式标识符至用户的终端(1)的装置。

8.根据权利要求7所述的接入方式选择服务器(17)，其特征在于，还包括发送一资源预留标识符至所述终端(1)的装置。

9.根据权利要求7或8所述的接入方式选择服务器(17)，其特征在于：

-所述选择装置包括一与网络的接入方式进行资源协商的装置，所述网络接入方式属于所述终端(1)可见的接入方式的标识符列表；

-如果与所述接入方式协商失败，所述协商装置能够与所述列表中的另一接入方式进行协商；以及

-如果与所述列表中的所有接入方式都协商失败，所述选择装置能够选择得到最好协商结果的接入方式。

10.一种计算机程序产品，所述产品能从一通讯网络下载、和/或存储在一计算机可读介质上、和/或可通过一接入方式选择服务器(17)的一微处理器执行，其特征在于，所述计算程序产品包括用于执行根据权利要求1至4任一项所述的方法的程序代码指令。

11.计算机程序，包括指令代码，当所述计算机程序由一接入方式选择服务器(17)执行时，所述指令代码允许执行一接入的方法的步骤，该接入的方法包括：

-从用户的终端(1)接收一个为接入一服务发出的接入请求、一个接入方式(5、7、9、11)的列表、所述服务标识符的列表、以及选择与排序标准；

-协商所述资源、和根据由所述终端(1)和本地数据库(17A)提供的选择与排序标准，对所述终端(1)提供的接入方式标识符(5、7、9、11)列表进行排序；

-在接收到所述接入请求后，选择一接入方式；

-在所述被选择接入方式中预留资源；

-发送一被选择接入方式标识符与一资源预留标识符至所述用户的终端(1)。