CN101897158A - 数据访问 - Google Patents

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Abstract

一种能够处理语音和数据业务的无线终端(1)，其被配置为当因特网连接(3)可用时使用它而其他情况下使用到蜂窝网络(7)的连接。为了实现系统之间的切换，使用VoIP协议的语音呼叫通过隧道到达因特网(3)和蜂窝网络(7)之间的桥接点(74)。然而，为了免除数据经由蜂窝网络被路由然后回到因特网的需要，用分别将用户(1)和MAB(74)连接到中间分叉点(例如VoIP网络控制器(4))的两个单独隧道(14、47)来代替集线器与移动接入网桥(74)之间的隧道连接。从该分叉点发出到因特网的第三连接(46)，用于经由网络访问控制代理(5)传送非语音数据业务。该布置提供了通过第一隧道连接(14)向网络控制器(4)不仅传送VoIP业务而且传送所有其它应用业务的能力，在网络控制器(4)处可识别语音业务并且经由第二隧道连接(47)对其进行转发，而其它数据业务可经由第三链路(46)路由到因特网6。该结构允许经由链路(14)传送高速数据应用同时传送VoIP业务。该布置允许在手机(1)、接入点(2)之间使用的单个wifi连接和到网络控制器(4)的宽带连接(3)使用相同的单个IPSEC隧道(14)来提供经由免提设备进行语音呼叫，同时接收流式数据应用(例如远程相机传输)的能力。说明书中论述了备选分支点。

Description

数据访问
技术领域
本发明涉及经由无线连接从终端来访问数据。更具体地讲，本发明涉及使用“可经由无线接入点(使用802.11“wifi”标准)，尤其是作为第三代合作伙伴计划(3GPP)标准的一部分的UMA(通用移动访问)连接(当这种连接可用时)，或者通过蜂窝网络而连接的”类型的双模手机进行的连接。
背景技术
在这些配置中，如图1所示，手机1充当通过蜂窝网络7的基站71连接的普通蜂窝手机，除非“wifi”基站2(也称为“集线器”)可用，在这种情况下利用“基于网际协议的语音”(VoIP)通过集线器2来连接语音呼叫。在该配置中，在手机1和充当与蜂窝网络7之间的接口的被称为移动接入网桥(mobility access bridge，MAB)74的网络控制器之间建立了隧道数据连接17，以下称作为“隧道”17。通常，隧道的端到端安全性由“IPsec”因特网协议安全性来提供。在移动接入网桥74处，VoIP呼叫被转换为可由电话网络7处理的编码。这些呼叫因此通过wifi集线器2、宽带因特网连接3和VoIP网络控制器4被路由到移动接入网桥(MAB)74。一旦隧道17建立，数字化呼叫就仅仅通过这些元件2、3、4来中继，而没有路由以外的任何处理。MAB 74充当蜂窝网络7的“准基站”，使得当移动手机1移入和移出集线器2的范围时，呼叫在移动接入网桥74和网络的原始基站70、71之间切换。
现有的这种类型的系统可处理基于因特网的语音呼叫，但是手机被配置为使得数据总是被使用GPRS(GSM分组无线业务)系统、经由蜂窝网络7来传送，通过网关GPRS支持节点(GGSN)72、用标号75表示的路由(图1)而到达因特网6。
当手机1连接到wifi集线器2时，通过它将手机1连接到因特网6是有利的，因为这避免了使用第二无线连接(通过蜂窝基站71)，并且因为宽带因特网的速度比GPRS业务要快得多。
这些缺点中的第一个可以通过将在手机处发起的GPRS会话安排为经由用于VoIP呼叫的现有隧道连接17被路由来得到改善，如图2中所示，但是这并未改善速度。而且，它要求数据包选取通过因特网两次(用3、6表示)的路由76，经过移动接入网桥74和其间的蜂窝网络7。这显然是比较麻烦的。而且，因为连接17、76使用了与蜂窝网络7相同的网络标识，所以在许多情况下，这会妨碍同时使用两种服务的能力。
本发明力求通过将手机1设置为可使用标准网际协议(IP)向集线器2发送数据来对此进行改善。这需要一种用于处理数据会话和VoIP会话的新过程，以使得数据会话可完全独立于电话网络7来运行。
根据美国专利申请2006/265504可知，通过提供从终端到基站的多个隧道数据连接(每个隧道数据连接都传送数字语音应用或者非语音数据业务)，将通信终端连接到基站以使得它可以经由借助该基站到交换电话网的连接而运行数字语音应用，同时运行到除了该交换电话网之外的路由的数据应用。然而，在手机处将VoIP业务与数据会话分离开将需要两个单独的wifi连接，从而限制了二者的可用能力。而且，这种布置需要针对这两种服务的单独认证证书，并且两个隧道可能对手机有处理影响。
本发明避免了这些约束。
发明内容
本发明提供了这样一种方法，将通信终端连接到基站，使得它可以经由借助该基站到交换电话网的连接而运行数字语音应用，同时运行到除了该交换电话网之外的路由的数据应用，其特征在于，针对该交换电话网的业务和针对其它路由的业务是经由终端与网络控制器之间的单个隧道数据连接来传送的，并且其中网络控制器拦截隧道业务并且将数据和语音业务引导至各自的单独路由。在将要描述的实施方式中，终端与基站之间的连接是无线连接(使用IEEE 802.11“Wifi”标准)，但是其它无线或固定连接，例如“以太网”也是可行的。
数据业务可被引导至代理服务器，该代理服务器用于控制和监视对数据网络的访问。
该结构允许高速数据路径来代替GPRS数据信道(图1中的75)，并且提供了到因特网或者到访问控制系统(“围墙花园”应用)的虚拟专用网路径，所述访问控制系统允许对从终端到因特网应用的访问进行控制。
本发明另一个方面提供了一种能够支持同时的数字语音业务和非语音数据业务的通信终端，包括建立到各个网络控制器的一个或更多个隧道数据连接的装置，和用于经由所述一个或更多个隧道数据连接为每一类业务建立单独路由的装置。在优选实施方式中，该终端具有用于创建单个隧道数据连接来传送所有业务种类的装置，和在数据开销中创建路由信息以在所述隧道数据连接的远端处对业务的前向路由进行控制的装置。
该终端可被设置为使用到基站的无线连接，并且可具有根据可用性(例如当宽带因特网无线连接不可用时使用GPRS蜂窝连接)与多于一种无线连接类型的基站进行通信的能力。
与该终端相关联的是数据网络控制器，其具有终止从终端传送数据流的隧道数据连接的装置、从经由该隧道数据连接接收到的流中提取数据的装置，其特征在于还具有：根据所提取的数据来识别该流中数据的预期目的地的装置；和将该数据转发到如此识别出的预期目的地的装置。优选地，该网络控制器能够处理双向业务，从而它还包括从多个源接收数据的装置，其特征在于还包括：识别来自各个源的要去往单独目的地的数据，并将这些数据组合为单个数据流，经由隧道数据连接传输到目的地的装置。然而，合并和组合功能可由单独的功能元件来执行，并且在仅需要一个方向的业务的某些特殊情况下，可以运行合并或组合功能之一，而不需要另一个。
在优选实施方式中，该数据网络控制器具有终止分别连接到用户终端和提供对交换网络的访问的另一网络控制器的至少两个隧道数据连接的装置，该数据网络控制器具有识别经由这些隧道数据连接之一接收的业务的预期目的地并且视情况经由该隧道数据连接或另外的每个隧道数据连接对其进行路由的装置。该优选实施方式提供了提取从用户终端接收且不是要去往该交换网络的所有业务，并且将所有这种提取的业务路由到网络访问监视和控制系统的装置。
附图说明
现在将参照附图来论述本发明的实施方式，其中：
图1示出了现有结构，其中使用分组数据业务，例如GPRS，经由蜂窝系统来传送数据。
图2示出了先前论述的结构，其中经由无线数据链路和蜂窝系统来传送数据。
图3示出了根据本发明的终端的功能元件。
图4示出了本发明中使用的网络控制器的功能元件。
图5示出了其中VoIP和数据业务在移动接入网桥处分离的实施方式。
图6示出了其中VoIP和数据业务在VoIP网络控制器处分离的实施方式。
具体实施方式
尽管这些实施方式是参照UMA标准来描述的，但是本发明适用于其它数据传送协议，如SIP(会话发起协议)。
图3是根据本发明的终端1的示意图，示出了一起协作来实现本发明的多个功能元件。终端1具有数据处理能力61和语音能力62，后者关联于模数转换器63。语音呼叫和数据会话到预期目的地的路由受到寻址功能64的控制，寻址功能64应用适当的组包报头或其它数字寻址，以将业务路由到RF输出65从而连接到蜂窝基站71(图1)，或者路由到wifi输出66从而连接到wifi集线器2(图1、5和6)。路由功能64还确定对语音业务进行编码的协议，例如GSM(蜂窝)或者VoIP(基于网际协议的语音)。这些输出65、66之间的切换是在切换功能67的控制下进行的。入向数据语音业务还由RF和Wifi接口65、66来处理，视情况由路由器64传递到数据处理和语音功能61、62。
关联于WiFi接口66的是隧道控制功能，其在从wifi接口66到一个或更多个指定端点的数据连接3上建立数据隧道。在图4的实施方式中，可同时建立多个隧道连接：一个这种隧道17将VoIP格式的语音业务传送到移动接入网桥74，而在一个或更多个其它隧道16上传送数据。在其它实施方式中(图5和6)，终端1建立到网络控制器4(图4)的单个隧道14(图5)、17(图6、7)，既传送数据业务又传送VoIP业务。在这些实施方式中，路由器64应用的报头信息允许远端4、74识别前向路由。
简单来讲，图5和6的实施方式需要对数据网络控制器4、74进行改动，如下面将参照图4所描述的。
如图4中所示，数据控制器4具有用于终止分别传送经由因特网3、6从协作设备(分别为1、5、74)接收的数据流的许多隧道数据连接14、46、47(参见图6)的装置51。在图5的实施方式中，隧道连接17、45类似地在数据控制器4处终止，在该实施方式中，数据控制器4与移动接入网桥74(图4中的虚线所示)位置相同。隧道终点51将业务传递到地址提取功能53。所提取的地址数据被路由功能54用来识别所接收业务的前向路由。对于每个单独的目的地，路由功能54将从多个源接收的数据组合为单个数据流，经由专用隧道数据连接14、46、47(17、45)传输到目的地，或者传输到同位置功能，例如移动接入网桥74。
路由功能54被配置为使得只能与有限数量的终端交换数据，这些终端例如是单个的登记用户(隧道17)、针对VoIP业务的移动接入网桥74(隧道46)，和针对所有其它业务的网络访问监视和控制系统5(隧道47)。
在图5的实施方式中，重复使用了IPSec隧道17，并且因特网业务和VoIP业务在与移动接入网桥74同位置的外部分离。这需要移动接入网桥74能够区分要路由到蜂窝网络7的语音业务，和可路由到因特网6的数据业务。该结构容易使得所有的因特网访问都经由代理5(有时候称为“围墙花园”)应用(隧道45)来路由。这些应用通过将访问请求与被允许或禁止的网络地址进行比较来监视因特网活动，并且允许或拒绝用户对预定因特网地址的访问，例如为了病毒防御、家长控制和其它防护功能。
在图6中示出的优选实施方式中，语音和数据业务的分离是在VoIP网络控制器4处发生的。这样就用分别将集线器2和MAB 74与VoIP网络控制器4连接起来的两个单独的隧道14、47代替了集线器与移动接入网桥74之间的隧道连接17。第三连接46从网络控制器4伸展到因特网6。(与图5中一样，再次使用了代理5)。该布置提供了通过第一隧道连接14向网络控制器4不仅传送VoIP业务而且传送所有其它应用业务的能力，在网络控制器4处可识别语音业务并且经由第二隧道连接47将其转发，而其它的数据业务可经由第三链路46被路由到因特网6。该结构允许经由链路14来传送高速数据应用同时传送VoIP业务。可提供到因特网6的连接，而不需要重新配置移动接入网桥74，因为VoIP和数据业务的选择性路由现在由VoIP网络控制器4来处理。
该布置允许在手机1、接入点2之间使用的单个wifi连接和到网络控制器4的宽带连接3使用相同的单个IPSEC隧道14来提供经由免提设备进行语音呼叫，同时接收流式数据应用(例如远程相机传输)的能力。
这些应用将能够同时传送数据和混杂在单个安全隧道内的帧。用户可选择如何确定这些数据的优先次序，例如保持VoIP语音质量，或者保持足够的数据流速率。因为业务46、47在网络控制器处被分离，所以可设置单独的语音和数据路径的相应服务质量参数。
该实施方式需要对手机进行相对少的改动。手机1符合UMA(通用移动接入)标准，另外，能够在进行语音呼叫时，在同时运行的多个应用之间进行数据传送。这可通过针对语音呼叫使用GSM介质而针对数据传送使用GPRS介质来实现。
手机1可被配置为确定是通过网络控制器4还是使用常规GPRS路由75(图1)来路由任何给定服务，常规GPRS路由75使用GPRS并且用原始IP(Native IP)。该配置可以是受用户控制的或者硬编码在手机上。
当处于wifi网络的范围内时，即通过集线器2，所有的数据都可经由宽带连接3传送，具有当断网(off-net)时切换到其它介质，例如GPRS75(图1)来进行数据传送的能力。
在图1的现有技术配置中，互连了用户1和用于VoIP业务的移动接入网桥74的隧道连接17是在呼叫首次连接时由网络控制器4建立的，但是在数据传输中没有起有效作用。在图6的本实施方式中，网络控制器4建立了三个隧道14、46、47。当单个安全IPSec隧道14终止时，它提取数据流。所提取VoIP数据流47随后被传递到提供与蜂窝网络7的接口的移动接入网桥74。网络控制器4还提取和恢复由其它应用传递的数据，并且将其传递到可以访问因特网6进而可以访问其它(非语音)应用46的网关5。

Claims (13)

1.一种方法，该方法用于将通信终端连接到基站，使得所述通信终端可以通过与所述基站的隧道连接来执行对于交换电话网的数字语音应用，同时运行对于除了所述交换电话网之外的路由的数据应用，所述方法的特征在于，针对所述交换电话网的业务和针对其它路由的业务是经由所述通信终端与网络控制器之间的单个隧道数据连接来传送的，并且其中，所述网络控制器拦截隧道传送的业务并且将数据业务和语音业务引导至各自的单独路由。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通信终端与所述基站之间的连接是无线连接。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，数据业务被引导至代理服务器，该代理服务器控制和监视对数据网络的访问。
4.一种通信终端，该通信终端能够支持并行的数字语音业务和非语音数据业务，该通信终端包括：建立到各个网络控制器的一个或更多个隧道数据连接的装置；和用于经由所述一个或更多个隧道数据连接为每一类业务建立单独路由的装置。
5.根据权利要求4所述的通信终端，该通信终端具有用于从该通信终端建立多个单独的隧道数据连接的装置，每个隧道数据连接都传送数字语音应用或非语音数据业务。
6.根据权利要求4所述的通信终端，该通信终端包括：用于创建单个隧道数据连接来传送所有类型的业务的装置；和并且该通信终端的在数据开销中创建路由信息以在所述隧道数据连接的远端所述处对业务的前向路由进行控制它的装置。
7.根据权利要求4、5或6所述的通信终端，该通信终端包括经由无线连接与基站进行通信的装置。
8.根据权利要求7所述的通信终端，该通信终端具有根据可用性与一种以上的无线连接类型的基站进行通信的装置。
9.一种数据网络控制器，该数据网络控制器具有终止从终端传送数据流的隧道数据连接的装置、从经由该隧道数据连接接收到的流中提取数据的装置，所述数据网络控制器的特征在于还具有：根据所提取的数据来识别所述流中数据的预期目的地的装置；和将所述数据转发到如此识别出的预期目的地的装置。
10.一种数据网络控制器，该数据网络控制器具有终止向终端传送数据流的隧道数据连接的装置，具有从多个源接收数据的装置，所述数据网络控制器的特征在于还具有：识别来自各个源的要去往单独目的地的数据，并将这种数据组合为单个数据流，以经由所述隧道数据连接传输到所述目的地的装置。
11.一种数据网络控制器，该数据网络控制器具有终止向终端(1)传送数据流和从终端传送数据流的隧道数据连接的装置，具有权利要求9和10两者的特征。
12.根据权利要求9、10或11所述的数据网络控制器，该数据网络控制器具有终止分别连接到用户终端和提供对交换网络的访问的另一网络控制器的至少两个隧道数据连接的装置，该数据网络控制器具有识别经由所述隧道数据连接之一接收的业务的预期目的地并且适当地经由该隧道数据连接或各个其它隧道数据连接对该业务进行路由的装置。
13.根据权利要求12所述的数据网络控制器，该数据网络控制器具有提取从用户终端接收且不是要去往交换网络的所有业务，并且将所有这种提取的业务路由到网络访问监视和控制系统的装置。
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