CN102017528B - 可扩展的无线局域网网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于组合多个移动台(MS1，MS2)的传输带宽的技术。主移动台(MS1)建立(7-0)了与WLAN客户终端(CT)通信的WLAN基站。一个或多个从移动台(MS2)可以检测预先确定的网络标识符并加入WLAN网络。主(MS1)为客户终端(CT)和从移动台(MS2)分配IP地址。主移动台还通过与外部DNS服务器的协作来解析DNS查询。在客户终端和各种因特网主机(HO)之间的包括因特网分组(IP1-IP4)的业务，通过隧道在主(MS1)和复用/解复用计算机(SM)间的多个同时传输路径(7-6，7-8，7-18，7-12)上传输。本发明的带宽组合技术对于客户终端(CT)和因特网主机(HO)是透明的。

Description

可扩展的无线局域网网关
相关申请
本申请要求以2008年5月9日提交的芬兰专利申请20080345为优先权。
技术领域
本发明涉及用于通过移动通信网络提供无线宽带因特网连接的方法，装置和软件产品。在本发明的上下文中，宽带连接表示在良好的网络条件下，具有比V.90调制解调器更快地，或比64千比特每秒更快地传输业务的能力的连接。
背景技术
无线宽带调制解调器可被用于在没有提供有线因特网连接或局域网的地方将个人计算机或客户终端耦合到因特网。现有技术中的无线宽带调制解调器显露出了某些问题，例如，在多个用户(客户终端)之间共享单个无线宽带连接是最困难的，正常情况下这需要将多个客户终端中的一个建立为主终端，由其为其余客户终端提供因特网连接。这个过程消耗主终端的资源，并且没有主终端客户终端就不能运行。从大部分无线宽带调制解调器是由移动网络运营商连同网络签约以名义上的价钱给出或出售的事实来看，在多个用户间共享单个无线宽带连接的困难是可理解的。网络运营商的显而易见的愿望是向每个用户出售签约而不是在多个用户间共享单独的连接。现有技术中无线宽带调制解调器的另一个问题是它们中的大部分仅相对移动网络是无线的，并且到客户终端的连接是通过USB电缆发生的。在与固定客户终端(例如家庭计算机)的结合中，有线连接实际上是有益处的，因为有线连接还可以为无线宽带调制解调器提供电源，但是在与移动客户终端的结合中，USB连接的有线特性是绝对的障碍。另一个问题是移动台和接入网络提供的带宽可能不足，特别是当几个客户终端共享一个单独的无线宽带连接时。
发明内容
本发明的目标是开发一种方法、装置及软件产品以减轻上面确定的一个或多个问题。这个目标通过所附的独立权利要求中定义的方法、装置及软件产品实现，从属权利要求及具有相关描述的附图涉及特定的具体实施方式。
本发明的一方面是一种作为无线局域网(“WLAN”)网关的具有增强功能性的移动台，这种网关移动台包括用于存储应用和数据的存储器；用于执行所存储的应用的处理器；包括输入部分和输出部分的用户接口；用于提供到一个或多个接入网的通信接口的接收/发送电路；可操作用来认证移动台的用户的认证装置；可操作用来响应于对移动台的用户的成功认证建立和保持与移动通信网络的宽带连接的无线收发器；以及用于根据通过用户接口的输入部分接收到的设置对激活和去激活命令做出响应的无线局域网装置。本发明的移动台包括程序代码段，用于指示处理器控制以下操作：
检测WLAN网络是否已经建立；如果是，则作为从移动台加入WLAN网络，并且通过担当并行传输路径支持它；如果否，则通过执行以下操作担当主移动台：
激活WLAN装置作为能够通过WLAN网络与至少一个WLAN客户终端进行通信的WLAN基站；
为WLAN基站创建网络标识符；
为至少一个WLAN终端分配因特网协议地址；
与外部DNS系统相协作来解析域名服务查询；
为网关应用支持的每个协议分配至少一个端口号；
通过宽带连接在至少一个WLAN终端和因特网主机(HO)之间隧道传输因特网业务；
其中隧道传输包括在移动台和因特网主机之间建立并管理多个同时传输路径，多个同时传输路径包括通过移动台的接收/发送电路的第一传输路径和至少一个通过从移动台的接收/发送电路的第二传输路径。
本发明的其他方面包括用于操作上述特定移动台的方法和包括用于移动台的软件应用的软件载体，其中软件应用包括上述特定程序码段。
然而本发明的其他方面包括复用/解复用计算机，用于复用(组合)从上述特定多个同时传输路径到因特网主机的数据包，并且用于解复用(分离)从因特网主机到达多个同时传输路径的数据包。后面在本说明书中将复用/解复用计算机通俗地称为“共享机器”。
在一个特定具体实施方式中，移动台进一步包括用于接收，安装和执行可下载程序的装置，并且本发明的网关应用是可下载的应用。将本发明的网关应用实现为可下载的应用提供了更多的好处，即本发明的技术可应用于物理上能够执行本发明的方法但是不包含必需的软件的移动台。
在另一个特定具体实施方式中，网关应用进一步包括代码部分，用于将因特网会话期间来自每个移动台的第一HTTP页请求重新导向到预定的因特网地址。在因特网会话期间将移动台的第一HTTP页请求重新导向到预定的因特网地址为预定的因特网地址的所有者提供了移动台用户必须通过预定的因特网地址开始因特网会话的好处。例如，那个地址可能包含有用的信息或者广告。
然而另一个特定的具体实施方式是用于移动台的网关应用，其中移动台包括GPS接收器或用于确定移动台位置的其他装置，并且网关应用包括用于将确定的位置与隧道因特网业务相关联的代码部分。网关应用和/或一些基于因特网的补充服务器可以使用确定的位置为WLAN终端生成一个或多个附加的或补充的业务。
网关应用可进一步包括代码部分，用于收集关于隧道业务的业务统计数据，并且用于发送至少部分所收集的业务统计数据到广告服务器或计费服务器，使得可利用业务统计数据进行广告和/或计费。
为了最小化电池消耗，网关应用可指导移动台的处理器建立定时器功能，使得睡眠定时器周期性地激活WLAN电路，并且响应于检测到WLAN终端在一段预定时间内没有活动时，看门狗定时器去激活WLAN电路。
附图说明
下面将通过参考附图以特定方面和实施方式来更加详细地描述本发明。
图1为能够使用本发明的通用网络结构的示意图；
图2示出了配置为在可扩展的无线局域网网关中使用的移动台；
图3示出了共享机器计算机的框图；
图4是出了超级前端计算机的框图；
图5为说明在包括WLAN客户终端、配置为网关的移动台、DNS服务器和因特网主机的方案中进行网关创建的信令图；
图6为说明IP地址发现和DHCP操作的包括WLAN客户终端、主网关和从网关的信令图；
图7为说明从WLAN客户终端经主网关、从网关和共享机器计算机到因特网主机的数据分组流的信令图；
图8为说明从WLAN客户终端经主网关、从网管和共享机器计算机到因特网主机的数据流的更加详细的信令图；
图9披露了主移动台可以用于发现服务超级前端和共享机器计算机的过程；
图10示出了响应于邻近的WLAN客户终端自动地激活移动台中的网关应用的实施方式；
图11示出将移动台的位置确定功能用于增强图像上传到图像托管(hosting)服务器的实施方式。
具体实施方式
图1为能够使用本发明的通用网络结构的示意图。参考文献1和2(共同拥有的专利申请，在本申请的提交日未公开，这就是为什么在此处重复它们的内容的一些关键部分)公开了一种技术，其中移动台MS建立ad-hoc无线局域网WN并且充当用于在一个或多个客户终端CT和因特网主机HO间提供单一通信路径的网关。通信路径经由接入网络AN1和数据网络DN扩展到主机HO。本发明的目的在于提供一种移动台MS，其可操作用于在一个或多个客户终端CT上建立可扩展的网关，其中每个客户终端与各自的因特网主机通信。
如此处所使用的，一方面，网关表示一个或多个WLAN客户终端间的接口点，另一方面，网关表示一个或多个移动接入网络间的接口点。可扩展的网关表示能够在一个或多个移动接入网络上提供动态变化数量的同时并行传输路径的网关安排，使得属于客户终端和主机之间相同因特网连接的数据分组，在同时并行传输路径的两端是复用的(组合的)和解复用的(分开的)。
根据本发明，由主移动台MAS来建立和管理可扩展的网关。由主移动台MS1所建立的可扩展的网关随后可以由零个或多个从移动台MS2加入和支持。从移动台MS2，当出现时，可以加入由主移动台MS1所建立的WLAN网络WN并且通过提供多个无线接口路径来支持它的操作，从而增加带宽。从移动台MS2还可以从网关处分开，而不引起除了相应的减少带宽之外任何其它危害。词组“零个或多个从移动台”表示能够由主移动台MS1自己来提供网关操作，但是可以由一个或多个从移动台MS2来提供增加的带宽。
在硬件和软件方面，主和从移动台MS1，MS2可以相同，并且执行本发明的可扩展的网关应用的任何移动台首先检查是否已经由另一移动台建立了ad-hocWLAN网络。例如，可以基于WLAN SSID标识符来检测提供本发明的网关功能的WLAN网络。如果移动台检测到已经建立的WLAN网络，其承担从移动台的作用。如果没有检测到已经建立的ad-hoc WLAN网络，本发明的移动台自己建立WLAN网络并且承担所述WLAN网络的主移动台的作用。为了清楚起见，图1仅示出了一个从移动台MS2，但是本发明并不限于任何特定数量的移动台。
本发明理想地实现，使主移动台MS1和从移动台MS2耦合到不同的基站BS1，BS2，......经由多个不同的基站进行操作有助于保证移动台和和基站之间的蜂窝无线接口不构成瓶颈。例如，能够通过为不同的移动台MS1，MS2提供不同接入网络运营商的SIM卡(用户身份模块)来保证耦合到不同基站。接入网络AN1，AN2典型地包括连接到数据网络DN(例如，因特网)的网关GPRS支持节点GGSN1，GGSN2。
由于在客户终端CT和主机HO之间传输的不同的分组可以经多个基站BS1，BS2和接入网络AN1，AN2进行传播，因此必须定义分组路由的规则和方案。例如，必须确定经多个基站和接入网络所传输的分组是在客户终端CT上进行路由还是在移动台MS1，MS1上进行路由。目前，存在多种提供WLAN客户端软件的商用移动台，而实现分组路由的一种方式为在客户终端CT中执行路由，使得传输客户端终端发送分组到第一个可用的移动台，将下一个分组发送到下一个可用的移动台，等等。这种路由方案的有益效果是其消除在移动台之间转发的分组。在另一方面，在客户终端中实现分组路由需要对客户终端内的协议栈的修改，这就是本发明为什么基于在移动台中执行经由多个移动台MS1，MS2的分组路由的思想。在移动台中执行分组路由提供有益效果，可扩展的网关对于客户终端来说是几乎完全透明的，并且从客户终端看来，本发明所导致的改变仅是增加带宽。
然而，值得注意的是，在移动台中执行分组路由远非普通的。这意味着，移动台必须相互发送，或者它们应当相互发送个人分组。但是大部分目前可用的智能电话是基于60或者80平台的，而60或者80平台的当前实现不支持它。换句话说，基于60或者80平台的移动台无法在WLAN网络上相互发送个人分组。通过在客户终端上执行分组路由能够克服上述闲置，但是如前所述，这需要对协议栈的改进。然而，发明人已经找出，不需要发送如点对点传输的分组，并且可以通过在多播传输中发送分组来克服60或者80平台的限制，将结合图7和图8更为详细的解释。
图1在只显示多个元件中的一个样本的意义上示出了简化的网络结构。实际上，具有多个ad-hoc WLAN网络WN，每个都包括一个主移动台MS1和可变数量的客户终端CT，其中每个可以具有到各种无线主机HO多个因特网连接。这意味着在多个网络元件之间具有多对多映射。实现本发明以使得它的操作对于连接的终端是透明的，就是说，对于客户终端和主机，以及由主移动台MS1和复用/分解计算机执行任何复用和分解操作(可扩展性所必需的)，其被称为共享机器(ShareMachine)计算机SM。超级前端(SuperHead)计算机的主要任务是保持与可用超级机器计算机SM的联系。
可以采用各种手段来增强数据安全性和系统整体的健壮性。例如，虚拟专用网络(VPN)技术可以用于客户终端CT和因特网主机HO之间的连接的一端行程。在一个实施方式中，为移动台MS1，MS2和共享机器计算机SM间的每个连接部分建立VPN。在这个实施方式中，客户终端CT和因特网主机HO不需要建立VPN以及，除了增加的带宽之外，本发明对于它们是透明的。通过以分布的方式来实施共享机器和超级前端计算机SM，SH来增强系统的健壮性，将结合图9更为详细的解释。
图2示出了配置用于在可扩展WLAN网关中使用的移动台。通过描述移动台如何能够担当单一(非可扩展)网关来开始移动台的说明。在参考文献1和2(共同拥有，未公开的申请)介绍了这种网关的操作。
为了担当单一(非可扩展)网关，移动台MS包括：中央处理器单元CP205.另外，移动台MS包括或使用外部输出-输出电路215，其构成移动台的用户接口并且包括输入电路220和输出电路225。输入电路220包括移动台的麦克风和用户-输入设备，例如，键盘和/或触摸屏。输出电路225包括移动台的显示器和耳机或扬声器。移动台MS进一步包括接收/发射电路230，其包括发射电路235，接收电路240以及天线245。认证功能260使用用户身份模块SIM250来认证移动台用户以及识别用户对于接入网络的签约。移动台还包括WLAN(无线局域网络)电路255，其普通模式的使用充当相对于WLAN基站(未示出)的WLAN客户端。
为了支持可安装的程序模块，移动台的存储器MEM210可以包括：用于下载可安装程序模块以及用于在存储器MEM中存储可安装程序模块的由中央处理单元CP执行的例程。图1示出了将移动台配置为经数据网络DN，接入网络AN，天线245和接收电路240从存储库RP下载可安装程序模块的解决方案，然而其它解决方案同样可能，诸如经数据网络DN将可安装的程序模块下载到客户终端CT，将可安装程序模块经由WLAN电路255或一些其它的短距离连接，例如蓝牙或者通用串行总线(USB，未单独的示出)，从客户终端CT转移到移动台。接入网络AN典型地为具有宽带能力的移动通信网络，而数据网络DN典型地是因特网或者一些实现因特网协议(IP)的封闭子网，通常被称为内联网或者外联网。在这种概括的水平上，所有之前讨论的图1的元件可以是现有技术中所使用的常规元件。通过接入网络AN和数据网络DN可以访问一个或多个外部主机，下面将更为详细的描述。最后，参考数字280表示存储器210用于存储参数和变量的区域。
图1之前的描述介绍了技术术语中可应用的移动台。这种移动台是可以商用的：例如，在本发明的优先权日期，可以使用基于Symbian S60或者S80平台的移动台，只要它们支持WLAN和宽带通信。实际上可以发现与现有技术中移动台的不同，移动台包括本发明的网关应用270，或者作为出厂预装的软件应用，或者作为可下载的应用。客户终端CT类似于膝上型电脑或智能手机，但是所属技术领域的技术人员会认识到，装备了本发明的网关应用270的移动台MS实际上支持能够作为WLAN客户端的任意客户终端，个人数字助理，家庭娱乐设备，数字照相机等，这只不过是可应用的设备类型的代表性示例。
在网关应用270中，参考数字272共同表示程序可实现的功能，其用于将移动台操作为向一个或多个客户终端提供一个无线接口的非可扩展网关。将结合图5来描述这些功能，其包括ad-hoc WLAN网络的建立，信标ID的生成，IP地址分配和发现(例如，DHCP)，与外部域名服务器合作的域名服务器(DNS)，多协议支持和漫游支持。多协议支持功能可以包括网络地址端口转换(NAPT)块，其转换源和目的地址。端口号的转换可以用于识别去往或者来自同一IP地址的各种连接。将结合图8来描述详细的变换实例。
参考数字274共同表示程序可执行的功能，其用于将移动台操作为向一个或多个客户终端协调提供多个无线接口的可扩展网关。将结合图6到图8来描述这些功能，其包括在WLAN网络中进行分组多播传输和信号发送的多播功能，在主移动台和从移动台间的分组传递和信号发送，以及用于与超级前端和共享机器计算机进行通信的通信功能。
图3是出了复用/分解计算机的结构图，在本发明的上下文中其被称为共享机器计算机SM。其包括中央处理单元CP305和存储器310，以及用于与数据网络DN进行通信的网络接口330，例如因特网。共享机器计算机SM还包括或者使用外部输入-输出电路315，其构成共享机器计算机的用户接口并且包括输入电路320和输出电路325。
用户接口的性质根据使用何种类型来实现机器共享计算机SM。如果机器共享计算机是专用计算机，它可以不需要本地用户接口，例如键盘和显示器，并且用户接口可以是远程接口，其中共享机器计算机是远程管理的，例如经由因特网通过web浏览器。在另一方面，预计一些接入网运营商通常会对本发明显露出敌对的态度并且特别是对共享机器计算机，因为本发明能够在大量客户终端之间共享一个或一些接入网的签约。因此，一些网络运营商会试图阻止共享机器计算机的运行。为了提供本发明的健壮性，可以包括相当大数量的可能的共享机器计算机。在这种情况下，用户接口应当是本地接口，包括显示器，键盘和指示设备，虽然根据本发明的的目的，用户接口主要是运行软件应用370而需要的，其将适当的计算机(硬件方面)放入本发明的共享机器计算机中。另外，用户接口可以用于获取业务统计。参考数字380表示存储器310用于存储参数和变量的区域。
共享机器计算机的软件应用370包括用于指示处理器执行下面功能的程序代码。信号发送功能允许共享机器计算机发现参与的元件，例如网关移动台。超级前端通信功能能够与超级前端计算机(例如，在HTTPS上以XML)进行通信。可选择的配置/报告功能使能够通过用户接口进行共享机器计算机的配置和业务统计报告，其可以是本地用户接口或者是远程用户接口。分组管理功能执行分组打包/拆包和复用/分解以及NAT/NAPT(网络地址(及端口)转换)操作。DNS功能允许共享机器计算机参与之前存在的基于因特网的DNS服务的DNS操作。
图4示出了服务协调服务器的结构图，通常被称为超级前端计算机并且由参考标记SH来表示。超级前端计算机的目的是协调共享机器计算机SM的服务。关于硬件结构的功能性描述，由参考数字305到330来表示，超级前端计算机SH与图3中的示出的共享机器计算机SM相类似，并且将不会重复对硬件元件的描述。超级前端软件应用370使超级前端计算机SH执行下面本发明的功能。
共享机器通信功能能够与共享机器计算机(例如，在HTTPS上以XML)进行通信。共享机器管理功能能够根据各种运行参数和IP地址来保持与贡献机器计算机的联系和它们的优先顺序，其将要与网关移动台进行通信。可选的配置/报告功能能够通过用户接口进行超级前端计算机的配置和业务统计，其可以是本地用户接口或远程用户接口。
图5是说明在包括WLAN客户终端、配置为网关的移动台、DNS服务器和因特网主机的方案中进行网关创建的信令图。图5描述了包括客户终端CT和支持根据本发明的网关应用的移动台的示意性方案。在步骤5-0，在移动台上执行本发明的网关应用。典型地，响应于通过移动台的用户接口的用户指令来启动网关应用的执行。在典型的实施方式中，移动台接收关于“应用”的用户接口导航指令，从其中选择本发明的网关应用以执行。在本发明网关应用的控制下，由移动台的处理器所执行的一个动作是保证移动台WLAN电路是可操作的。步骤5-0以及相应的去激活步骤5-40的重点是移动台仅在用户指定的时间内保留用于无线宽带网关应用，而在其它时间，移动台能够执行其用户所要求的任何任务。
在步骤5-2，网关应用指示移动台的处理器通过充当WLAN基站(相对于移动台的更多作为WLAN客户端的传统用法)，来准备围绕移动台的ad-hoc WLAN网络。在步骤5-4，网关应用指示移动台发起信标ID消息的广播，其典型地是标准IEEE 802.11x中所定义的IBSSID消息。将步骤5-4描述为箭头，但是实际中信标ID消息的广播应当是一直重复直到步骤5-40，在步骤5-40网关应用的执行终止。
在步骤5-6客户终端CT搜寻可用的WLAN网络，检测到广播信标ID并选择由所述移动台MS所生成的WLAN网络。在步骤5-8，作为常规WLAN连接过程的一部分，客户终端CT从移动台的WLAN基站请求IP地址，其在步骤5-10中返回所请求的IP地址。动态主机配置协议(DHCP)典型地用于步骤5-8和5-10。
让我们假设客户终端CT试图从因特网主机(图1中的条目190)获取web网页。在步骤5-12，客户终端CT向移动台的网关应用的DNS服务器发送对主机的web网页的IP地址的域名服务(DNS)查询求。在步骤5-14，移动台的网关应用将DNS查询转发给因特网的域名服务器并且在步骤5-16获得主机的IP地址。在步骤5-18移动台的网关应用将主机的IP地址返回给客户终端CT。
在步骤5-20，客户终端CT从主机的IP地址请求web网页。典型地，超文本传输协议(HTTP)是用于这个目的。这个请求，与客户终端CT和任何因特网主机间的任何通信相类似，通过在移动台中执行的本发明的网关应用进行。
步骤5-22是可选步骤，在一些实施方式中其可以省略。当执行步骤5-22时，其包括将第一HTTP网页请求从客户终端CT重定向到被称为主机’的另一因特网主机。这意味着，在步骤5-24中网关应用迫使客户终端的第一HTTP网页请求到主机’的IP地址的强制主页。例如，站点主机’的运营商可以显示广告来作为赞助通信接入网络AN上的通信花费的交换。在步骤5-26，web站点主机’返回所请求的web网页，在步骤5-28网关应用转发给客户终端CT。
在步骤5-30，客户终端CT再次向主机’的IP地址请求web网页。由于这是从客户终端请求第二(或更多)网页，网关应用不再重定向HTTP请求而在步骤5-32中将其转发给主机。在步骤5-34和5-36中，将从主机请求的web网页传送到客户终端。如箭头50所示，当请求后来的web网页时，过程可以从步骤5-36返回到5步骤5-20。可以重复循环5-30到5-36，直到网关应用在步骤5-40终止。如果强制的主页特征(步骤5-22)没有实现，与接下来的HTTP请求(5-30)相类似地处理第一HTTP请求(5-20)。在步骤5-30下满的执行中，如果网关应用不具有HTTP网页请求涉及的web网页的IP地址，将执行DNS查询(参考步骤5-14和5-16)。
图5还示出了另外的客户终端，表示为CT’。每个另外的客户终端将重复步骤5-6到5-36。这意味着根据本发明的指示移动台MS充当WLAN基站(相对于WLAN客户端)的网关应用的优点，移动台MS能够支持任意数量的充当WLAN客户终端的客户终端以及，通过由移动台执行认证的优点，其可以将单个签约共享给接入网络。
图5和它之前的描述说明了HTTP协议的使用。本发明的网关应用以相似的方式支持其它协议并且为每个所支持的协议分配专用的端口号。例如，网关应用可以指示移动台通过使用HTTPS协议的代理配置字段来输送加密的HTTPS业务。
图6是说明IP地址发现和DHCP操作的信令图，其包括WLAN客户终端CT、主移动台MS1和从移动台MS2。移动台MS1和MS2均执行本发明的网关应用270(参见图2)，包括功能270和274。在典型的实施方式中，移动台MS1和MS2以及它们的网关应用是相同。首先建立ad-hocWLAN网络的移动台，结合图1和5的描述，成为主移动台MS1，而加入ad-hoc WLAN网络的任何后来的移动台接下来将充当从移动台的作用。为了清楚的目的，图6到图8只是出了一个从移动台MS2，但是本发明以及其实施方式可以扩展到任意合理数量的移动台。为了简洁的目的，词语“移动台”可以省略并且主和从移动台可以被称为“主”和“从”。
在步骤6-2，客户终端CT在DCHP发现()过程中向主MS1请求IP地址。在步骤6-4，主MS1向客户终端CT发送所请求的IP地址。在当前的实例中，拥有的IP地址为192.168.1.1的主MS1为用户终端提供下一个可用的IP地址，为192.168.1.2。在步骤6-6，检测到ad-hoc WLAN网络已经存在的移动台MS2，向主MS1请求IP地址。在所示出的实例中，在步骤6-8，主MS1授予从MS2的IP地址192.168.2.1，在本实例中是通过将第三个八位字节设置为下一个可用的数字来从主移动台自己的IP地址所获得的。换句话说，为从移动台ms2指定它自己的子网。这种实施方式提供了考虑资源使用优化的一些优势。例如，从移动台MS2可以为一些客户终端充当WLAN网关，因此不需要通过主移动台MS1来路由所有业务。
值得注意的是，在典型的环境中，因为ad-hoc网络并不指示从移动台合适离开网络，IP地址租约时间不会非常的长。在移动台离开网络后，网关和子网地址将会很快地更新。在移动台不是专用于网关服务的典型环境中，IP租约时间优选的不超过几分钟。
图7说明从WLAN客户终端CT经主移动台/网关MS1、从移动台/网关MS2和共享机器计算机SM到因特网主机的数据分组流的信令图。在初始状态7-0，ad-hoc WLAN网络(图1中的条目WN)已经建立并且DHCP发现过程已经执行，结合之前的图5和6来描述。在此处所描述的实施方式中，ad-hoc WLAN网络包括主网关移动台MS1和从网关移动台MS2，但是客户终端CT仅与主MS1通信。
在步骤7-2和7-4，客户终端CT向主MS1发送两个IP分组IP1和IP2。IP分组的最终目的地是因特网主机HO。主MS1因此充当客户终端的到因特网的仅有的接入点。在步骤7-6，主MS1向共享机器计算机SM发送作为UDP分组的第一IP分组IP1。为了清楚起见，省略了任何介于其间的接入网络，而它们在图1中示出。在步骤7-8，主MS1将第二IP分组IP2作为UDP分组进行多播，并且从MS2捕获多播传输。在步骤7-10，从MS2向共享机器计算机SM发送发送作为UDP分组的第二IP分组IP2。在步骤7-12和7-14，共享机器计算机SM向IP分组IP1和IP2发送到主机。在此处所描述的实施例中，为了效率的目的而使用UDP分组。如果需要更好的健壮性并且可以舍弃一些效率的话，可以使用TCP协议来代替。
为了图7和图8的目的，主网关移动台MS1由于某种原因知道或获得共享机器计算机SM的地址就足够了。例如，在简单的实施方式中，主MS1或它的用户可以使用因特网搜索引擎来发现可用的共享机器计算机的地址。将结合图9来介绍一种从超级前端计算机获得共享机器计算机的增强的过程。
在点对点传输上使用多播的原因是，而大部分当前装备了WLAN的移动台所基于的S60或S80平台，不提供接入通过个人分组的媒体访问控制(MAC)或设备硬件层的应用程序接口(API)功能。凭借WLAN网络中的多播传输来提供针对这一问题的变通解决方案。
在一个特定的实施方式中，通过在第一(主)移动台/网关中设置标志来减少由于多任务所导致的过载，使得从移动台/网关不需要解包每个分组来发现它的目的地。多任务操作还补偿的事实是移动接入网络中的分组丢失是一定的阻碍。经多个可替换路由进行多播传输的结果是，至少一个成功的分组传递的边缘似然提高了。另外，多任务操作增加爱了ad-hocWLAN网络的健壮性。如果一个从移动台/网关从WLAN网络中消失了，分组仍然可以存活。
在图7所示的环境中，主MS1向共享机器计算机SM直接发送第一IP分组IP1，而经过从MS2发送第二IP分组IP2。为了在网关MS1、MS2和接入网络AN1、AN2(参见图1)之间获得负载平衡，下一IP分组(未示出)将再次被直接发送，等。可能的是，作为由经过从移动台发送一些分组所导致的过载和/或接入网络中变化的延迟的结果，共享机器计算机SM接收一些乱序的分组，分组IPn会在分组IPn+1之后接收。因此，共享机器计算机SM应该能够缓冲乱序到达的分组，直到接收了其按正确顺序转发给主机所需要的所有分组。共享机器计算机SM可以使用协议看门狗计时器，如果在预先确定的时间周期内没有接收到一些分组它就发出警告，在这种情况下共享机器计算机SM可以请求对从最后正确接收的分组开始的分组的重传。
在步骤7-16到7-28，从主机经共享机器计算机SM和网关MS1、MS2向用户终端CT发送两个因特网分组IP3和IP3。基于之前相反方向的描述，从主机到客户终端CT的分组传输大部分是不言自明的并且省略了详细的描述。在这种情况下，从MS2必须在多播传输上将分组IP4发送给主MS1，并且以正确的顺序收集分组是主MS1的任务，如果需要就请求重传。
此处所描述的实施方式提供了优点，本发明的可扩展网关的操作对于客户终端CT和主机来说是完全透明的，其不需要任何的修改并且其只能够检测到增加的传输速度。
图8为说明从WLAN客户终端CT经主网关移动台MS1、从网关移动台MS2和共享机器计算机SM到因特网主机HO的数据流的更加详细的信令图。在本实施例中，共享机器计算机包括网络地址转换单元，其还能够进行端口转换，以及相应的相反转换。在当前的上下文中，这个单元被称为网络地址端口转换单元NAPT。因为NAPT单元改变IP地址，所以将它示为不同的网络元件，尽管实际中它可以是，以及典型地是共享机器计算机SM的集成功能单元。NAPT单元可以使用分组的端口号来识别源和目的地址并且基于地址来区分分组。
如图8顶部附近所示，指定给网络元件CT、MS1、MS2、SM和HO的主要IP地址由各自网络元件的参考符号之后的后缀“IP”来表示。例如，CT IP是指定给客户终端CT的IP地址。主和从网关移动台MS1和MS2还使用次要IP地址，并且其以具有上撇号的“IP”后缀来表示。例如，MS1IP’是指定给主网关移动台MS1的次要IP地址。移动台的次要IP地址用于移动台MS1、MS2和共享机器计算机SM之间的通信。在一个代表性的实施方式中，通过主移动台MS1的子网来指定移动台的主要IP地址MS1IP和MS2 IP，而次要IP地址MS1 IP’和MS2 IP’是由移动台各自的接入网运营商所指定的公共IP地址。
在初始状态8-0，ad-hoc WLAN网路已经建立并且DHCP过程已经执行。图8的剩余步骤构成四个主要阶段，从客户终端CT向主机HO(称为上行传输)传输第一分组1U和第二本分组2U以及从主机HO向客户终端CT传输第一分组1D和第二分组2D。图8所示的操作和消息的处理细节汇编到表1中。
步骤8-11到8-17涉及从客户终端CT到主机HO的第一上行分组1U的传输。在步骤8-11，客户终端CT将分组1U发送到主移动台MS1。如表1所示，分组1U是由主移动台MS1所建立的WALN网络上的以太网分组。分组1U的源和目的地地址是主移动台MS1的MAC地址。分组的有效载荷包括由客户终端所传输的IP数据。表1还包括用于步骤8-11的第二行条目，并且这意味着在以太网分组中具有封装的IP分组。IP分组的源和目的地址分别是客户终端CT和主机HO的IP地址。步骤8-12是可选的报头打包步骤，其目的是优化无线接口带宽的使用。在图8中所示的环境中，主移动台MS1不直接向共享机器计算机SM发送第一分组1U，而是经过从移动台MS2。因此，步骤8-13包括将发送分组1U作为多播传输，其包括从MS1的MAC地址发送封装了UDP分组的以太网分组。UDP分组，相应地，包括实际的IP分组，如表1所示。在步骤8-14，接收了多播传输的从移动台MS2将UDP分组发送到共享机器计算机SM的IP地址。报头解包步骤8-15逆转报头打包步骤8-12的效果。在步骤8-16中，共享机器计算机SM的NAPT单元对分组1U执行网络地址转换。网络地址转换后，在步骤8-17，共享机器计算机SM向主机HO发送第一上行分组1U。
步骤8-21到8-27涉及从客户终端CT到主机HO的第二上行分组2U的传输。因为在分组2U是从主移动台MS1直接发送到共享机器计算机SM的，并且省略了WLAN上的多播传输，所以第二上行分组2U的传输比第一上行分组1U的传输要简单。不管分组是否经过从移动站MS2进行你哥传输，来自客户终端CT和主机HO或者在客户终端CT和主机HO上终止的分组传输是类似的。这意味着对于客户终端CT和主机HO来说传输是透明的，其仅能够检测到改进的传输带宽。
步骤8-31到8-37涉及从主机HO到客户终端CT的第一下行分组1D的传输。最后，步骤8-41到8-47涉及从主机HO到客户终端CT的第二下行分组2D的传输。由于下行传输与上行传输类似，所以省略了各种传输的详细描述，并且必要的处理细节在表1中示出。在此处所描述的实施方式中，移动台的公共IP地址(运营商指定)用于与共享机器计算机SM的通信，而私有IP地址，也就是说那些由主移动台MS1所指定的，用于与移动台之间的通信。
表1涉及图8的处理细节
在上面的表中，词语“唯一的源/目的端口”表示共享机器计算机SM可以通过端口号来识别去往同一主机HO的各种连接。例如，共享机器计算机SM可以通过端口号5555来识别从示意性客户终端CT到主机HO的连接，而可以通过端口号5556(或者任何其它唯一值)来识别下一个连接。当主机HO发送下游分组时，共享机器计算机SM可以用端口号来确定下游分组属于哪个连接。
图9披露了主移动台可以用于发现服务超级前端和共享机器计算机的过程。步骤9-2包括在主网关移动台MS1上的网关应用的初始化，结合图1，2，5和6所描述的。在步骤9-4，主MS1从它的存储器中检索超级前端计算机的列表。安装到主MS1的网关应用可以存储默认的超级前端列表，并且在网关应用接下来的操作中将更新这个列表。在步骤9-6，主MS1从列表中选择第一超级前端计算机地址。在步骤9-8，主MS1向所选择的超级前端计算机地址发送查询。步骤9-10包括关于是否从所选择的超级前端计算机地址接收了对所述查询的响应的测试。如果测试成功，过程进入到步骤9-12，其中主MS1开始使用一个或多个所获得的共享机器地址。在步骤9-14，主MS1存储超级前端地址的列表。
在另一方面，如果在步骤9-10中的测试失败，处理进入到步骤9-16和9-18，其中尝试来自列表的下一个超级前端地址。如果超级前端地址的列表用尽，过程进入到步骤9-20和9-22，其包括各种用户警告步骤和/或错误恢复过程。例如，主移动台MS1或它的用户可以使用因特网搜索引擎来获得更多的超级前端地址。
从超级前端计算机到主MS1的正确响应应该包括一个或多个可用的共享机器计算机的IP地址的列表以及，优选地为，可用的超级前端计算机的更新列表。在示意性的且非限制性的实施方式中，用XML(可扩展标识语言)格式来发送这种列表。可用的共享机器计算机的列表的接收允许主MS1知道计算机已经将它们自己作为可能的共享机器计算机报告给超级前端计算机。
典型地，由一个共享机器计算机来为每个连接提供服务，但是一个主MS1可以服务来自一个或多个客户终端的多个连接，并且可以由不同的共享机器计算机来为每个连接提供服务。同样地，假使激活的共享机器计算机将其自己从服务脱离或者停止为连接服务，如果主MS1获得并存储一些共享机器地址的列表是有益的。
在一些实施方式中，以分布式的方式来实现超级前端和共享机器计算机。这种分布式的实现方式证明了除了容量考虑之外的一些优点。例如，许多因特网服务或服务器受到网络故意破坏和阴谋破坏的威胁，诸如拒绝服务攻击。此外，当在移动台中没有接入网络签约的非法使用时，本发明的在多个客户终端间的接入网络签约的分布可以导致接入网络的通信量比平均值要大，并且网络运营商可以诱使以阻止或妨碍在移动台中的本发明网关应用的运行。超级前端和共享机器计算机的分布式实现使得它们不容易遭受这种由黑客基于网络的故意破坏或者接入网运营商的阻碍。可以通过使用超级前端和/或共享机器的动态IP地址来进一步提高健壮性。
图9中示出了过程的增强实现，通过查询超级前端计算机有规律地更新超级前端和共享机器计算机的列表，超级前端和共享机器地址的频繁更新进一步提供健壮性，特别是在超级前端和/或共享计算机为常规的家庭计算机的情况下，以此处所描述的方式将家庭计算机的空闲时间用于为连接提供服务。当所述家庭计算机关闭或用于其它目的时，它们停止作为超级前端和/或共享机器计算机的运行。因此，地址更新频率应该基于典型的家庭计算机的代表性运行模式来测出量度，10分钟是好的启动值。当结合主移动台MS1已经描述了图9中示出的超级前端发现过程时，还可以由共享机器计算机来利用相应的超级前端发现过程，具有共享机器计算机一旦发现超级前端计算机就利用所发现的超级前端计算机来注册其自己的变化。
在此处所描述地址查询过程的变化中，按共享机器计算机彼此之间保持联系的方式来组合超级前端和共享机器计算机的功能。换句话说，共享机器计算机还充当超级前端计算机。
之前所描述的实施方式涉及可扩展网关功能的公开。本发明的一个关键部分是在移动台中WLAN基站的建立。通过在移动台中建立建立WLAN基站，使用现代移动台的增强功能成为可能。
除了仅有的在客户终端CT和因特网主机之间传输因特网业务，本发明的网关应用能够，在一些特定的实施方式中，提供使用现代移动台的一些功能的附加或补充服务。在一些实施方式中，通过配置来提供所述补充服务，其中补充服务器增强由主要服务器所提供的服务。所述补充服务器可以是本发明WLAN网关应用的部分功能，或者它可以被实现为不同于主要服务器的网络元件。
这种附加服务的一个示例性实施方式包括集成到某些移动台的GPS(全球定位系统)设备的使用。本发明的网关应用可以增强为将GPS提供的地理坐标与用户终端所生成的业务，或者所述业余的部分相关联。例如，网关应用可以利用地理坐标来标记静止或视频图像数据和/或使用将地理坐标映射为相关位置的纯文本名称的一些附加服务(未单独地示出)。在另一个实施方式中，网关应用将GPS提供的坐标与业务，或者业务中的一些相关联，而由一些附加的服务器来提供具有坐标的图像的实际标记，例如图像共享服务器(为单独地示出)。实际上，重要的是客户终端的位置而不是作为WLAN网关的移动台的位置。但是考虑移动台的WLAN传输的近距离，对几乎所有的实际目的，可以将移动台的位置作为客户终端的位置。
在更为雄心勃勃(ambitious)的实现方式中，网关应用可以提供基于地理坐标的附加服务。例如，网关应用可以识别由客户终端发起的各种查询和/或因特网服务器对这些查询的响应，并且通过相关地图或照片信息来增强查询响应。例如，网关应用能够检测到查询“邮政”并利用地图和/或移动台的GPS提供的地理坐标附近的邮局的照片来提供查询响应。为了获得地图和/或照片，网关应用可以查询提供所请求的功能的补充服务器。
这种附加服务的另一实施例涉及业务统计，其中网关应用收集并传送给一些基于因特网的补充服务器(未单独地示出)。例如，这种补充服务器可以使用业务统计来监控服务质量(QoS)参数，其能够用于将QoS保持在特定的水平上和/或优化接入网络中的资源使用。在一些实施方式中，补充服务器是广告服务器。广告服务器可以使用业务统计来为客户终端CT指定或定制广告。所述业务统计可以包括，例如，用户身份，使用(业务数量、使用次数、访问的因特网地址、查询参数，或类似的)。可替换地或附加地，网关应用能够将业务统计传输给计费服务器，其参与对客户终端的用户进行计费。但进一步，广告服务器和计费服务器可以按下面的方式合作，广告服务器的运营商出售广告空间或时间而广告服务器将客户终端用户接收到的任何广告计入账户。接着，将记账转发并由计费服务使用，以减少客户终端用户的费用清单、生成附加的服务、扩展预付费签约时间、只罗列了一些实例。
最后，网关应用可以配置为将移动台的位置，或者它一些衍生传送给广告服务器，以基于移动台的位置来指定或定制广告。例如，仅当移动台的位置指示客户终端相当接近货物或服务的经销店时，为一些货物或服务指定广告可以包括向客户终端发送广告。在另一方面，定制广告可以实现，使得广告指示最近的经销店的地址或位置。
图10和11说明了一些示例性实施方式，其中本发明从现代移动台的功能中获益，使得作为结果的WLAN网关在功能上优于专用的WLAN基站。图10示出了一种实施方式，其中周期性地激活移动台MS中的WLAN电路和可选的WLAN网关应用，以检测附近可能的WLAN客户终端CT。在一个代表性的环境中，有数字照相机能力的WLAN充当WLAN客户终端。在图10所示的实施方式中，移动台MS使用两个计时器，其可以通过软件实现的节拍技术器的方式来实现，对本领域技术人员来说是公知的。计时器中的一个称为休眠计时器而另一个称为关门狗计时器。休眠计时器的功能是周期性地唤醒移动台的WLAN电路，以及可选地唤醒WLAN的网关应用。关门狗计时器用于检测WLAN网络中预先确定长度的非激活周期，使得为了优化电池资源而能够关闭WLAN电路。
在步骤10-1，移动台MS的WLAN电路关闭并且可以悬挂或终止WLAN网关应用的执行。当休眠计时器期满时，步骤10-1终止。例如，休眠计时器可以生成处理器中断，其指导移动台的处理器去执行用于激活WLAN电路以及启动或恢复WLAN网关应用的执行的程序例程。在步骤10-2之后，移动台已经建立了WLAN网络。在步骤10-3移动台检查是否有任意客户终端，例如示例性的数字照相机，试图附着到WLAN网络。如果没有，过程进入到步骤10-8，其中WLAN网络和电路去激活并且处理器在步骤10-1重新开始。在另一方面，如果任意客户终端附着到WLAN网络，在步骤10-4移动台启动看门狗计时器并且如步骤10-5中所指示的那样保持WLAN网络。步骤10-6包括检测客户终端活动的测试。如果检测到客户终端是活动的，过程返回步骤10-4，其中看门狗计时器重启。自然地，作为部分的WLAN网关应用的基本功能，还提供任何与客户端相关的请求。在另一方面，如果检测到没有活动的客户终端，过程进入测试看门狗计时器是否到期的步骤10-7。如果没有，过程返回步骤10-5，在其中保持WLAN网络而不重启看门狗计时器。最终，当检测到没有活动的客户并且看门狗计时器期满时瞬间发生，并且这在步骤10-7中检测。接着，在步骤10-8，WLAN网络和电路去激活并且处理器在步骤10-1重新开始。
凭借结合图10所描述的实施方式，WLAN网关应用可以终止其自己的执行并且关闭移动台的WLAN电路。网关应用的自动执行以及相应的移动台的WLAN电路的自动激活提供了一些有益效果。例如，数字照相机和移动台被小型用户接口和相对短的电池使用时间所阻碍，特别是当它们的液晶显示器(LCD)照明时。结合本发明实施方式所描述的自动操作缓解了这种阻碍。
图11示出了将移动台的位置确定功能用于增强图像上传到图像托管(hosting)服务器的实施方式。在步骤11-0，在移动台MS上执行的网关应用和作为客户终端CT的装备了WLAN的数字照相机CAM之间的建立WLAN连接。对于WLAN连接建立的细节，参考图5和图10。在步骤11-2，照相机CAM/CT发起DNS查询以获得图像托管服务器的因特网地址。在步骤11-4，在移动台MS上执行的网关应用的实施例检测照相机/客户终端CAM/CT执行位置感知应用。因此，网关应用使用移动台的位置取得功能以确定移动台的位置。例如，可以基于移动台内置的卫星定位设备(GPS)或者基于接入网络中确定的小区ID来确定移动台的位置。在可选的步骤11-8，网关应用将移动台的位置发送给补充服务器SS的实施例，其在这种情况下接收移动台的位置并且返回纯文本格式的位置描述。例如，可以将皮卡迪利(piccadilly)广场的地理坐标或小区ID转换成纯文本的描述“皮卡迪利广场，伦敦”。在步骤11-10，照相机/客户终端CAM/CT开始将图像数据上传到图像托管服务器。在步骤11-12，网关应用以移动台的位置来补充图像数据。在一个特殊的实施方式中，将位置数据设置在图像的元数据字段中。
所属技术领域的技术人员容易想到的是，由于技术的进步，本发明的概念可以按各种方式来实现。本发明以及其实施例并不限制于上面所描述的实例，而可以在权利要求的范围内进行变化。
参考
1.2008年1月16日提交的FI20080032，以及
2.2008年10月30日提交的PCT/FI2008/050617
两个参考是共同拥有专利申请，在此处通过参考的方式将其内容引入。在本发明的提交日期，参考文献是未公开的申请，这就是为什么在此处重复它们的内容的一些部分。

Claims (5)

1.一种移动台（MS1），包括：
用户接口（215），包括输入部分（220）和输出部分（225）；
接收／发送电路（210），用于提供到一个或多个接入网（AN）的通信接口；
认证装置（260），可操作用来认证移动台的用户；
无线收发器（230），可操作用来响应于对移动台的用户的成功认证而建立和保持与移动通信网络的宽带连接；
无线局域网WLAN装置（255），用于根据通过用户接口（225）的输入部分（220）接收的设置对激活或去激活命令作出响应；
其中，所述移动台还包括：
用于激活（5-0）WLAN装置以检测是否存在WLAN网络（WN），以及如果不存在WLAN网络（WN），则建立能够通过WLAN网络（WN）与至少一个WLAN客户终端（CT）和至少一个从移动台（MS2）通信的WLAN基站的模块；
用于为WLAN基站创建网络标识符（5-2，5-4）的模块；
用于为至少一个WLAN客户终端和至少一个从移动台（MS2）分配（5-8，5-10；6-2......6-8）因特网协议地址的模块;
用于与外部DNS系统协作来解析域名服务DNS查询（5-12......5-18）的模块；
用于为每个协议分配至少一个端口号的模块；
用于通过宽带连接在至少一个WLAN客户终端和因特网主机（HO）之间通过隧道传输因特网业务的模块；
其中所述因特网业务的隧道传输包括在移动台（MS1）和因特网主机（HO）之间建立并管理多条同时传输路径（7-6，7-8；7-18，7-22；8-13，8-23；8-34，8-44），多条同时传输路径包括通过移动台（MS1）的接收／发送电路（210）的第一传输路径和通过从移动台（MS2）的接收／发送电路的至少一个第二传输路径。
2.根据权利要求1所述的移动台（MS1），进一步包括用于在至少一个第二传输路径中利用多播传输的装置。
3.根据权利要求1或2所述的移动台（MS1），进一步包括用于建立并管理多条同时传输路径的装置，以使得多个传输路径能够在移动台以及不同于所述因特网主机（HO）的复用/解复用计算机(SM)上发起和终止因特网。
4.根据权利要求3所述的移动台（MS1），进一步包括用于与多个服务协作服务器（SH）通信的信令装置，所述服务协作服务器（SH）协调多个复用/解复用计算机(SM)的操作；
其中信令装置包括：
从存储器检索指示多个服务协作服务器（SH）中的一些的列表的模块；
向一个或多个服务协作服务器（SH）发送查询直到接收到响应，该响应指示更新的服务协作服务器列表的模块；
从多个服务协作服务器（SH）中的至少一个获取一个或多个活动的复用/解复用计算机(SM)的地址的模块；
将更新的服务协作服务器列表存入存储器的模块。
5.一种用于操作移动台的方法，其中移动台包括：包括输入部分（220）和输出部分（225）的用户接口（215）；用于提供到一个或多个接入网（AN）的通信接口的接收／发送电路（210）；可操作用来认证移动台的用户的认证装置（260）；可操作用来响应于对移动台的用户的成功认证而建立和保持与移动通信网络的宽带连接的无线收发器（230）；以及用于根据通过用户接口（225）的输入部分（220）接收到的设置对激活和去激活命令做出响应的无线局域网WLAN装置（255）；
其中该方法包括：
激活（5-0）WLAN装置以检测是否存在WLAN网络（WN），并且如果不存在WLAN网络（WN），则建立能够通过WLAN网络（WN）与至少一个WLAN客户终端（CT）和至少一个从移动台（MS2）进行通信的WLAN基站；
为WLAN基站创建网络标识符（5-2，5-4）；
为至少一个WLAN客户终端和至少一个从移动台（MS2）分配（5-8，5-10；6-2......6-8）因特网协议（IP）地址;
与外部DNS系统协作来解析域名服务DNS查询（5-12......5-18）；
为网关应用支持的每个协议分配至少一个端口号；
通过宽带连接在至少一个WLAN客户终端和因特网主机（HO）之间通过隧道传输因特网业务；
其中所述因特网业务的隧道传输包括在移动台（MS1）和因特网主机（HO）之间建立并管理多条同时传输路径（7-6，7-8；7-18，7-22；8-13，8-23；8-34，8-44），多条同时传输路径包括通过移动台（MS1）的接收／发送电路（210）的第一传输路径和通过从移动台（MS2）的接收／发送电路的至少一个第二传输路径。
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