CN102185842B

CN102185842B - 一种融合式网络通信系统与方法

Info

Publication number: CN102185842B
Application number: CN201110103793.6A
Authority: CN
Inventors: 何桂立; 向罗勇; 李巍; 汪坤; 史德年
Original assignee: Research Institute of Telecommunications Transmission Ministry of Industry and Information Technology
Current assignee: Research Institute of Telecommunications Transmission Ministry of Industry and Information Technology
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-04-25
Also published as: CN102185842A

Abstract

一种融合式网络通信系统与方法，所述系统包括融合式终端，所述融合式终端包括中央处理器以及与所述中央处理器连接的移动通信接口、无线通信接口和有线通信接口；所述移动通信接口，用于通过移动蜂窝接入方式进行通信业务；所述无线通信接口，用于通过短距离微功率无线接入方式并利用固定网络资源进行通信业务；所述有线通信接口，用于通过通用串行总线USB有线接入方式并利用固定网络资源进行通信业务；所述中央处理器，用于对所述移动通信接口、无线通信接口和有线通信接口进行控制，从所述移动蜂窝接入方式、所述短距离微功率无线接入方式以及所述USB有线接入方式中选择一种接入方式进行通信业务。

Description

一种融合式网络通信系统与方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种融合式网络通信系统与方法。

背景技术

移动业务的快速增长，加重了移动网络的数据承载压力；随着用户数量的不断增多，移动网络将难以向所有用户同时提供高速的网络接入服务。而现有的固定通信技术其网络接入能力和成本都极大优于移动网络，但其市场份额却逐年下降。因此，移动通信终端如果能够利用固定通信网络实施各项通信业务，实现固定网移动网融合（FMC，Fixed Mobile Convergence），把移动网络的数据流量分流到固定网，并能在移动网络和固定网络间无缝的切换，消费者和运营商将获得极大的利益。

UMA（Unlicensed Mobile Access，非授权移动接入）技术是FMC范畴下的一种借助ISM（工业，科学和医用）频段相关技术将移动终端接入移动核心网，进而使用各种移动通信业务的技术。UMA网络由UMA双模手机（DualMode terminal）、WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）接入点（AP，Access Point）和通用接入网络控制器三种功能实体组成。UMA双模手机是指带有WiFi无线模块并安装有相应UMA软件客户端的移动终端，用户可利用软件客户端通过WiFi方式接打IP电话。

UMA技术使得移动终端可利用WiFi降低通话费用，但由于WiFi所采用的2.4GHZ通信只有14个信道，因此其所能同时支持的用户通话的数量非常有限，即不能满足大量用户同时使用，而且多个用户通话容易产生互干扰。

发明内容

本发明实施例在移动终端上引入了短距离微功率无线通信和USB有线通信方式，提出了一种固定与移动融合下的新型融合式终端，以及包含该终端的融合式网络通信系统与方法，解决了移动网络数据承载压力过大，无线频谱资源匮乏的问题，同时也充分发挥了固定通信网络的带宽优势。

本发明实施例的目的之一是提供一种融合式网络通信系统，所述系统包括融合式终端，所述融合式终端包括中央处理器以及与所述中央处理器连接的移动通信接口、无线通信接口和有线通信接口；所述移动通信接口，用于通过移动蜂窝接入方式进行通信业务；所述无线通信接口，用于通过短距离微功率无线接入方式并利用固定网络资源进行通信业务；所述有线通信接口，用于通过通用串行总线USB有线接入方式并利用固定网络资源进行通信业务；所述中央处理器，用于对所述移动通信接口、无线通信接口和有线通信接口进行控制，从所述移动蜂窝接入方式、所述短距离微功率无线接入方式以及所述USB有线接入方式中选择一种接入方式进行通信业务。

所述系统还包括：终端接入盒，连接所述融合式终端以及宽带IP接入网；所述终端接入盒包括：短距离微功率无线接入单元，用于采用短距离微功率无线接入方式，实现所述融合式终端的无线通信接口信号以及网络侧信号之间通过宽带IP接入网进行传输；USB有线接入单元，用于将所述有线通信接口的USB信号与网口信号进行相互转换，实现所述融合式终端的有线通信接口信号以及网络侧信号之间通过宽带IP接入网进行传输。

所述系统还包括：集成通用接入控制器IGAC；所述终端接入盒通过宽带IP接入网连接所述IGAC，所述IGAC连接移动核心网；所述IGAC，用于实现所述融合式终端与所述移动核心网之间的通信。

所述IGAC包括：语音信号转换单元，用于将语音承载信道从IP语音传输转换成面向基于脉冲编码调制PCM的电路语音传输；安全网关单元，用于实现所述融合式终端与所述宽带IP网之间的安全数据传输。

本发明实施例的目的之二是提供一种融合式网络的通信方法，所述方法由前述实施例提供的融合式网络通信系统实施；所述方法包括网络发现过程，所述网络发现过程包括以下步骤：所述融合式终端向宽带IP网的域名系统DNS服务器查询预置IGAC的IP地址；所述融合式终端向所述预置IGAC发送发现请求消息，查询服务IGAC地址，所述发现请求消息中包含了用于区别短距离微功率无线接入和有线接入方式的接入方式类标；所述预置IGAC在向所述融合式终端返回的发现接受消息中返回服务IGAC的IP地址。

所述方法还包括所述融合式终端的接入模式切换过程，所述接入模式切换过程包括：所述融合式终端设置三种接入方式的优先级，所述三种接入方式包括：移动蜂窝接入方式、短距离微功率无线接入方式以及USB有线接入方式；根据设置的优先级以及网络状况选择一种接入方式进行初始接入，并在网络状况发生变化时，根据所述优先级进行接入模式切换。

所述融合式终端设置三种接入方式的优先级包括：当USB有线接入方式可用时，首选USB有线接入方式；当USB有线接入方式不可用，而短距离微功率无线接入方式可用时，切换至短距离微功率无线接入方式；当USB有线接入方式以及短距离微功率无线接入方式皆不可用时，选择移动蜂窝接入方式。

所述融合式终端设置三种接入方式的优先级还包括：当USB有线接入方式可用时，首选USB有线接入方式；当USB有线接入方式不可用时，而移动蜂窝接入方式可用时，切换至移动蜂窝接入方式；当USB有线接入方式和移动蜂窝接入方式皆不可用，而短距离微功率无线接入方式可用时，选择短距离微功率无线接入方式。

所述融合式终端设置三种接入方式的优先级还包括：当短距离微功率无线接入方式可用时，首选短距离微功率无线接入方式；当短距离微功率无线接入方式不可用时，而移动蜂窝接入方式可用时，切换至移动蜂窝接入方式；当短距离微功率无线接入方式和移动蜂窝接入方式皆不可用时，而USB有线接入方式可用时，选择USB有线接入方式。

所述融合式终端设置三种接入方式的优先级还包括：当移动蜂窝接入方式可用时，首选移动蜂窝接入方式；当移动蜂窝接入方式不可用时，顺序选择USB有线接入方式和短距离微功率无线接入方式。

本发明的有益效果在于：本发明实施例提出的融合式终端以及基于该终端的融合式网络通信系统与方法，通过短距离微功率无线技术和USB有线技术，利用固定网络资源进行通信业务的理念，解决了现有移动网络数据承载压力大和移动通信无线频谱资源匮乏的问题；并且，该终端支持三种接入模式，并可以根据网络状况和自身设置，在这三种接入模式之间进行切换，更加有效地利用了网络资源。

附图说明

图1为本发明实施例融合式网络架构图；

图2为本发明实施例融合式终端的硬件功能结构图；

图3为本发明实施例融合式终端软件功能结构图；

图4为本发明实施例融合式终端网络发现流程图；

图5为本发明实施例融合式终端网络注册流程图；

图6为本发明实施例融合式终端发起的注销流程图；

图7为本发明实施例IGAC发起的注销流程图；

图8为本发明实施例注册更新过程流程图；

图9为本发明实施例保持激活过程流程图；

图10为本发明实施例采用EAP-SIM进行认证的流程图；

图11为本发明实施例RRC连接建立及释放过程流程图；

图12为本发明实施例融合式终端主叫话音业务的流程图；

图13为本发明实施例安全控制模式的流程图；

图14为本发明实施例融合式终端被叫话音业务的流程图；

图15为本发明实施例融合式终端的语音业务结束过程流程图；

图16为本发明实施例融合式终端发起的分组数据业务流程图；

图17为本发明实施例分组数据传输信道建立及释放过程流程图；

图18为本发明实施例为网络侧发起的分组数据业务流程图；

图19为本发明实施例从GERAN接入向IGAC接入的切换流程图；

图20为本发明实施例从IGAC接入至GERAN接入的切换流程图；

图21为本发明实施例短距离微功率无线接入与USB有线接入的切换流程图。

具体实施方式

本发明实施例提出了新型的融合式终端以及其相应的网络融合解决方案。目前移动终端上的短距离微功率无线技术（诸如WiFi等）只能进行互联网业务，不具备传统的电信语音通话功能。移动终端的USB接口及连接线只能用于存储卡的数据读写以及电池充电功能，不能进行互联网业务和传统的电信语音通话功能。

本发明的提出的融合式终端不仅可以利用普通的移动蜂窝系统进行通信业务，还可以利用短距离微功率无线通信技术和USB有线通信技术，利用固定网络资源进行传统的语音通信业务和互联网业务。

本发明实施例将这种融合式终端称为蛙式终端（Frog Terminal），该终端可利用移动蜂窝通信、短距离微功率无线通信（WiFi/WAPI、蓝牙等）和USB有线通信技术进行通信，并可在相应网络支持下于三种通信技术间无缝切换。

本发明实施例首先提出了新型融合式终端即蛙式终端，通过短距离微功率无线技术和USB有线技术，利用固定网络资源进行通信业务的理念，解决了现有移动网络数据承载压力大和移动通信无线频谱资源匮乏的问题；其次提出了相应融合网络的体系架构和蛙式终端软件硬件架构，以及在终端开展正常通信业务所需的关键技术，包括终端的网络发现注册机制、业务实现机制、在移动蜂窝网络和固定网络间的切换机制等，解决了蛙式终端实现通信业务的问题。

图1为本发明实施例融合式网络架构图。在NGN（Next GenerationNetwork，下一代网络）的总体框架下，为尽量避免改动现有移动网络的结构，整个网络体系包括三部分：蛙式终端、网络接入部分和移动核心网。其中网络接入部分又包括移动蜂窝网络接入系统和固定网络接入系统。本发明实施例的移动蜂窝网络接入系统以GERAN（GSM EDGE Radio Access Network，全球移动通讯系统增强型数据速率GSM演进技术无线接入网络）接入系统（包括基站收发台BTS和基站控制器BSC）为例进行说明，具体实现时还可以是其他类型的移动蜂窝网络接入系统；本发明实施例的固定网络接入系统包括网络接入点（Access Box）、宽带接入网以及集成通用接入控制器（IGAC，Integrated Generic Access Controller），Access Box支持光纤传输技术和传统的ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路）技术接入宽带接入网络。从移动核心网角度看，固定网络接入系统的功能与GERAN系统功能一致。

下面对蛙式终端、Access Box和IGAC的具体功能进行详细介绍。

（1）蛙式终端

蛙式终端即支持移动蜂窝网络接入、短距离微功率无线接入（以WAPI/WiFi为主）和USB有线接入的融合式终端。蛙式终端支持在三种接入模式间无缝切换，既可依据网络环境自动选择网络接入方式，也可依据用户的喜好设定接入方式的优先级。当蛙式终端采用任一种接入方式时，另外两种方式相应硬件部分将停止工作转为低功耗模式，从而降低蛙式终端的耗电量。

本发明实施例的融合式终端包括中央处理器以及与所述中央处理器连接的移动通信接口、无线通信接口和有线通信接口；所述移动通信接口，用于通过移动蜂窝接入方式进行通信业务；所述无线通信接口，用于通过短距离微功率无线接入方式并利用固定网络资源进行通信业务；所述有线通信接口，用于通过通用串行总线USB有线接入方式并利用固定网络资源进行通信业务；所述中央处理器，用于对所述移动通信接口、无线通信接口和有线通信接口进行控制，从所述移动蜂窝接入方式、所述短距离微功率无线接入方式以及所述USB有线接入方式中选择一种接入方式进行通信业务。

图2为蛙式终端的硬件功能结构图。如图2所示，在硬件体系上，蛙式终端汇聚了众多的硬件模块，具备通信模块、中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入/输出模块、智能卡和外部存储模块等。其中通信模块包含移动通信接口、无线接入接口和有线接入接口，分别是蛙式终端的移动蜂窝网络接入、短距离微功率无线接入和USB有线接入的接入接口。移动通信接口主要是指GSM、WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）、TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步码分多址）和CDMA2000（Code Division Multiple Access，码分多址）的硬件通信接口；无线接入接口可以为WiFi/WAPI、蓝牙和红外硬件通信接口；有线接入接口为USB接入接口。该通信模块还包括本地接口，如音频、摄像头、存储卡等外设设备接口。

在软件体系上，蛙式终端通过开放式操作系统，支持丰富的第三方软件。丰富的个性化软件，辅之以高速的网络接入，蛙式终端将极大的满足用户的移动互联网业务需求。为了更好地提高应用软件可移植性和可靠性，蛙式终端通过中间件用于屏蔽底层操作系统。此外，蛙式终端具备丰富的人机接口软件和最为核心的通信服务子系统和设备管理子系统。

图3为蛙式终端软件功能结构图。如图3所示，通信服务子系包括移动、无线和有线通信三个模块，完成语音和数据的传输。移动模块主要包括GSM模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块和CDMA2000模块等的通信协议；无线通信模块则包括了WiFi/WAPI模块、蓝牙模块和红外模块等的通信协议；有线通信模提供终端利用USB进行通信业务的所需的协议，具体包括：USB串行协议、包含TCP/IP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）在内的网络协议、网络安全协议和拨号上网协议等。设备管理子系统囊括了移动、无线、有线以及其他外设设备的驱动程序。无线驱动程序包括了移动终端的WiFi/WAPI、蓝牙和红外设备的设备驱动程序；有线驱动程序为Access Box的硬件驱动程序，从而使移动终端识别外部设备Access Box，完成终端与AccessBox间的数据交互。

蛙式终端具有丰富的业务能力，主要包括语音类业务能力和非语音类业务能力。语音类：主要指语音业务，包括普通话音业务、增强型话音业务等；非语音类：主要指数据业务，包括上网类业务（Web浏览、Java下载、文件下载、多媒体邮件、视频邮件、音频邮件、VOD下载、点播等）、消息类业务（短消息、多媒体消息、即时消息等）、信息类业务（新闻类信息、位置信息、手机报等）、娱乐类业务（铃声下载、音乐下载播放、网络游戏、流媒体、手机电视等）和金融类业务（电子钱包、移动支付、移动银行、移动证券、移动电子商务等）。

（2）Access Box

Access Box为蛙式终端USB有线接入方式和短距离微功率无线接入方式的网络接入点。USB有线接入下，蛙式终端利用USB数据线连接Access Box，承载蛙式终端所有通信业务，此时Access Box实现数据线USB接口与RJ-45（网口）接口之间信号转换过程。Access Box包含物理层和数据链路层，物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。同时Access Box可利用USB线为蛙式终端供电。在短距离微功率无线接入方式下，Access Box接收来自蛙式终端和/或网络侧的通讯信号，再将信号发送至网络和/或蛙式终端，此时其作用等同于普通的AP接入点。

本实施例的Access Box包括：短距离微功率无线接入单元，用于采用短距离微功率无线接入方式，实现所述融合式终端的无线通信接口信号以及网络侧信号之间通过宽带IP接入网进行传输；USB有线接入单元，用于将所述有线通信接口的USB信号与网口信号进行相互转换，实现所述融合式终端的有线通信接口信号以及网络侧信号之间通过宽带IP接入网进行传输。

（3）IGAC

IGAC是融合方案的主要网络实体，它就像是传统GERAN的基站子系统（BSS）那样与EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution，增强型数据速率GSM演进技术）核心网相连接，并与公共或专有IP网络相连接，与蛙式终端之间进行通信。对于EDGE核心网来说，IGAC既能为电路域语音服务提供标准的A接口，也能为分组域数据服务提供Gb接口。此外，IGAC合并了SGSN（Servicing GPRS Support Node，GPRS服务支持节点）的部分功能，利用标准Gn接口与GGSN（Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点）通信。IGAC与IP接入网之间的接口被定义为“Up”接口。IGAC保持与每个蛙式终端之间的端到端通信，并通过A/Gb接口将EDGE控制层和用户层业务中继到移动核心网。IGAC使基于IP的宽带接入网不仅性能如同移动网络的GERAN，而且在接入带宽上远高于GERAN。

IGAC的首要功能是：

（1）通过IP网络，在蛙式终端和电信运营商的移动核心网之间提供安全、私密的通信；

（2）提供发现、注册和重定向等服务，以允许蛙式终端连接到合适的IGAC；

（3）中继更高层的平台和移动核心网的控制信令；

（4）针对电路和分组数据服务建立和拆卸IGAC承载通道连接；

（5）将语音承载通道从IP语音(VOIP)传输转换成面向传统的基于PCM（Puls Code Modulation，脉冲编码调制）的A接口的电路语音(VOC)传输；

（6）识别蛙式终端的接入模式，并针对不同的网络接入模拟寻呼、移交和类似的无线、有线接入过程；

（7）为与标准兼容的A/Gb接口提供合适的物理、信令和承载接口。

IGAC还可以包含安全网关（SEGW）功能，可以与实现蛙式终端的安全IP接口连接。SEGW利用IPSec（英特网协议安全性）隧道提供数据完整性和保密性，并使用IKEv2进行隧道建立和相互认证。SEGW利用基于公钥的证书获得认证，而用户通过EAP-SIM（Extensible Authentication Protocol-SIM，扩展认证协议-用户识别卡）或者EAP-AKA（扩展认证和密钥协议）使用(U)SIM凭证获得认证。SEGW可以实现到AAA（Authentication、Authorization、Accounting，验证、授权、统计）服务器的Radius（Remote Authentication DialIn User Service，远程用户拨号认证系统）接口，完成基于EAP-SIM或者EAP-AKA的用户认证。

后续实施例详细描述基于蛙式终端的通信系统进行业务通信的关键技术以及相应流程。

（1）网络发现与注册机制

当蛙式终端检测到短距离微功率无线接入或者USB有线接入可用时，首先将实施网络发现与注册相应机制，包括网络发现、注册、注销、注册更新、保持激活、和EAP-SIM认证过程。当蛙式终端完成网络的发现与注册后，即可通过业务实现机制开展通信业务。下面详细描述蛙式终端的网络发现与注册机制。

当蛙式终端首次尝试与IGAC建立连接时，蛙式终端需识别具体的服务IGAC。蛙式终端可以预先存储预置IGAC以及相应安全网关（SEGW）的FQDN（Fully Qualified Domain Name，完全合格域名）或者IP地址，也可以从SIM卡存储的数据获得预置FQDN的信息。蛙式终端首先与其所在的HPLMN（Home Public Land Mobile Network，本地公用陆地移动通信网）中的预置IGAC及相应SEGW连接，建立一条IPsec通道和TCP连接。通过发现过程，蛙式终端获得服务IGAC及相应SEGW的FQDN。

图4为蛙式终端网络发现流程图，本实施例假设蛙式终端已经通过DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机设置协议）协议成功连接入IP网络。如图4所示，该流程具体包括：

S401、蛙式终端发起域名解析请求预置SEGW的FQDN。

S402、DNS（Domain Name System，域名系统）返回响应消息，其中包含预置SEGW的IP地址。

S403、蛙式终端与预置SEGW之间建立安全的IP通道（IPsec Tunnel）。

S404、如果蛙式终端有预置IGAC的FQDN，则发起域名解析请求，将IGAC转换为相应的IP地址。如果蛙式终端已经存储了预置IGAC的IP地址，则此步骤可以省略。

S405、DNS返回响应消息，其中包含预置IGAC的IP地址。

S406、蛙式终端与预置IGAC的预定TCP端口，建立TCP连接，向预置IGAC发送DISCOVERY REQUEST消息，查询服务IGAC的地址。此消息包括：

Cell Info：当前覆盖蛙式终端的GERAN Cell ID（CI，蜂窝标识），或者蛙式终端上次成功注册的LAI（Location Area Identity，位置区识别码），以及用于区分两者的标记（indicator）；

IP接入网络附着点信息：AP-ID。当蛙式终端采用有线接入方式时，无此信息；

蛙式终端Identity：IMSI（International Mobile Subscriber IdentificationNumber，国际移动用户识别码）；

接入方式类标（Access Classmark）：用于区别短距离微功率无线接入和有线接入方式。

S407、预置IGAC返回消息DISCOVERY ACCEPT，根据蛙式终端所提供的信息，指明服务IGAC和服务SEGW的FQDN或者IP地址及相应的TCP/UDP端口。由此，蛙式终端被重定向至其所在地的服务IGAC，从而优化网络性能。

S408、如果预置IGAC拒绝DISCOVERY REQUEST消息，则将向蛙式终端返回消息DISCOVERY REJECT和拒绝的原因。

S409、释放蛙式终端与预置IGAC间的IPsec Tunnel。该步骤只有在执行了S408后才会执行，如果预置IGAC接受了DISCOVERY REQUEST，则此通道将继续用于IGAC的注册。

从网络实体架构图中，可以看出USB有线接入和短距离微功率无线接入都是通过Access Box接入宽带网络，两者发现过程的区别在于步骤S406，发送的接入方式类标消息，不同的接入方式对应不同的接入方式类标值。通过发现过程，蛙式终端取得所在地相应的服务IGAC地址，并随后在服务IGAC进行注册。

图5为蛙式终端网络注册流程图。如图5所示，该流程具体包括：

S501、如果蛙式终端有服务SEGW的FQDN，则发起域名解析请求，将FQDN转换为相应的IP地址。如果蛙式终端已经存储了服务SEGW的IP地址，则此步骤可以省略。

S502、DNS返回响应消息。

S503、蛙式终端与SEGW之间建立安全的IP通道（IPsec Tunnel）。如果在早期的发现过程中已经建立，则此步骤可以省略。

S504、如果蛙式终端有服务IGAC的FQDN，则发起域名解析请求，将IGAC转换为相应的IP地址。如果蛙式终端已经存储了预置IGAC的IP地址，则此步骤可以省略。

S505、DNS返回响应消息。

S506、蛙式终端与服务IGAC的TCP端口间，建立TCP连接。此TCP端口可事先定义好，也可以是早期发现过程中所使用的TCP端口。蛙式终端通过向IGAC发送DISCOVERY REQUEST消息，尝试注册。此消息包括：

Cell Info：当前覆盖蛙式终端的GERAN Cell ID（CI），或者蛙式终端上次成功注册的LAI，以及用于区分两者的标记（Indicator）；

蛙式终端Identity：国际移动用户识别码IMSI；

接入方式类标（Access Classmark）：用于区别短距离微功率无线接入和有线接入方式。该类标将可以为将来的资费标准提供重要参考信息，如为了鼓励用户使用USB有线接入方式并利用固定网络资源进行通信，则可以对这种接入方式进行适当的资费优惠；

S507、如果IGAC接受注册请求，则其向蛙式终端返回一个REGISTERACCETP消息，此消息包含IGAC特有的系统信息：

IGAC所在蜂窝系统的BCCH（Broadcast Control Channe，广播控制信道），ARFCN（Absolute Radio Frequency Channel Number，绝对无线频道编号），PLMN colour code(公共陆地移动通信网色码)，Cell colour code（基站色码），以及LAI，MCC(Mobile Country Code，移动国家码)，MNC(Mobile NetworkCode，移动网络码)，LAC(Location Area Code，位置区码)。

此类情景下，蛙式终端与IGAC间所建立的TCP连接以及IPsec通道未被释放，并处于保持状态。

注：短距离微功率无线接入与USB有线接入统称为IGAC接入。

S508、IGAC拒绝请求，并返回REGISTER REJECT消息，并指明拒绝的缘由。

S509、若此服务IGAC希望把蛙式终端重定向至另一服务IGAC，则其在REGISTER REJECT中附加目标IGAC及相应SEGW的FQDN或者IP地址。

S510、在IGAC拒绝的情况下释放蛙式终端与服务IGAC间的IPsec Tunnel和TCP连接。

蛙式终端在服务IGAC上完成注册过程后，用户就可以进行相关业务请求，发起通话或者数据业务。与注册过程相对应的是注销过程，即蛙式终端通过向IGAC（以下服务IGAC简称IGAC）发送DEREGISTER消息完成注销过程，从而IGAC可释放已分配给蛙式终端的资源。IGAC同时也支持模糊注销，即当两者间的TCP连接完全断开时，IGAC会自动向蛙式终端发送DEREGISTER消息，让其注销，其流程如图6和图7所示。

图6为由蛙式终端发起的注销流程图，如图6所示，S601中蛙式终端向IGAC发送DEREGISTER消息；图7为由IGAC发起的注销流程图，如图7所示，S701中IGAC向蛙式终端发送DEREGISTER消息。

蛙式终端在完成注册过程后，还需必要的注册更新、保持激活过程。注册更新过程，可以使蛙式终端在改变网络接入点或者覆盖其所在地的宏蜂窝标识做出改变时，从IGAC更新相应信息，图8为注册更新过程流程图，如图8所示：

S801、蛙式终端向IGAC发送REGISTER UPDATE UPLINK消息，更新系统信息；

S802、IGAC向蛙式终端发送REGISTER UPDATE DOWNLINK消息，返回相应的Cell信息。

保持激活过程指明蛙式终端仍然注册在IGAC，蛙式终端通过定期向IGAC发送KEEP ALIVE消息，来判定当前与IGAC间建立的低层连接有效性。图9为保持激活过程流程图，如图9所示，S901中蛙式终端向IGAC发送KEEPALIVE消息。

3GPP提出的安全认证机制主要有两种，基于SIM/USIM的EAP-AKA安全认证机制和基于GSM/SIM相关标准认证机制，这两种机制提供了完善的网络安全认证、密钥管理、业务授权和保密性。由于本实施例以2G移动网络为例进行说明，因此以标准的EAP-SIM认证机制为基准，设计研究蛙式终端与网络的相互安全机制认证机制。

图10为本发明实施例采用EAP-SIM进行认证的流程图，如图10所示：

S1001、蛙式终端通过DHCP协议，连接宽带接入网。

S1002a-S1002c、蛙式终端获得SEGW的IP地址，并通过发起IKE_SA_INIT交换启动IKEv2认证过程。S1002c的IKE_AUTH消息包含网络访问标识符（NAI）和IMSI。

S1003、IGAC的SEGW通过Wm接口与本地AAA服务器连接，本地AAA服务器依据SEGW所提供的NAI信息决定适合蛙式终端的AAA服务器。路由过程可能包含一个或者多个AAA代理。

S1004、SEGW向AAA服务器发送一个EAP响应/标识符，包含S1002c中IKE消息的内容，由此发起EAP-SIM认证过程。

S1005、AAA服务器依据接收到的信息，将蛙式终端列入EAP-SIM待认证，并向SEGW发送报文EAP Request/SIM Start。

S1006、SEGW将报文EAP Request/SIM Start转发给蛙式终端。

S1007、蛙式终端选择一新的随机数NONCE_MT，用于网络认证，并将包含此NONCE_MT的报文EAP Request/SIM Start发送给SEGW。

S1008、SEGW将包含NONCE_MT的数据包EAP Request/SIM Start转发给AAA服务器。

S1009、AAA服务器依据所获取的IMSI信息，向HLR（Home LocationRegister，归属位置注册器）请求相应的认证数据。

S1010、AAA服务器从HLR接收认证数据。

S1011、AAA服务器生成一个有多个RAND数的EAP-SIM/Challenge报文，同时包含根据密钥Kc生成的MAC(Medium Access Control,媒体访问控制)和NONCE_MT。利用EAP-SIM生成的密钥算法，可能选择一新的重认证标识符。AAA服务器将包含RAND，MAC和重认证标识符的报文EAP-SIM/SIM-Challenge发送给SEGW。

S1012、SEGW将报文EAP-SIM/SIM-Challenge转发给蛙式终端。

S1013、蛙式终端根据每个RAND将N（AAA认证算法中认证三元组的个数）解析出来，依据和AAA服务器同样的算法得出K_sres、K_int、K_ency、和Master——Key。用自己产生的K_int，利用和AAA服务同样的算法得出MAC，并与接收到的MAC进行比较，如果一致，则表示AAA服务器认证通过。如果不一致，则网络认证失败，终端取消认证。再利用K_sres作为Key，用规定的算法生成新的MAC。如果接收到重认证标识符，蛙式终端则存储此标识符待日后认证使用。

S1014、蛙式终端将报文EAP-SIM/SIM-Challenge发送给SEGW，包含新生成的MAC。

S1015、SEGW将EAP-SIM/SIM-Challenge转发给AAA服务器。

S1016、AAA服务器利用本段产生的K_sres作为密钥，用和蛙式终端同样的算法生成MAC，并与接收到的MAC进行比较，如果一致，则表示蛙式终端认证通过。

S1017、AAA服务器将EAP Success和相关密钥信息发送给SEGW。

S1018、SEGW将EAP Success和相关密钥信息转发给蛙式终端，通知其认证通过。

S1019、EAP-SIM成功结束，IKE信令结束。

S1020、蛙式终端与SEGE间的安全连接建立完成，可进行后续的发现和注册过程。

安全认证机制贯穿于网络的发现与注册过程，以及后续的业务实现机制。在实际应用中，EAP-SIM被公认为是一种安全强度很高的认证体系，因此蛙式终端采用EAP-SIM认证机制，其安全性将得到有力的保障。

（2）业务实现机制

蛙式终端完成网络注册后，即可进行相关业务请求，例如话音业务、视频业务、web浏览等其他类型分组数据业务。本发明实施例的业务实现机制从主叫和被叫两个角度，阐述了蛙式终端进行话音和分组数据业务的具体流程。在发起业务请求前，蛙式终端与IGAC间还需建立一条逻辑连接——RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）连接，以支持高层业务的信令连接。RRC连接建立及释放过程如图11所示：

S1101、蛙式终端向IGAC发送RRC REQUEST消息，发起RRC连接建立请求，此消息包含此连接的用途。

S1102、IGAC接受请求，并向蛙式终端返回RRC REQUEST ACCEPT消息。

S1103、如果IGAC拒绝请求，则向蛙式终端返回RRC REQUEST REJECT消息，并说明原因。

S1104、当连接不再需要时，CN（Core Network，核心网）向IGAC发送Release Command，指示IGAC释放分配给蛙式终端的资源。

S1105、IGAC释放资源，并向CN发送确认消息Release Complete。

S1106、IGAC向蛙式终端发送RRC Release消息，要求其释放资源。

S1107、蛙式终端资源释放完成，并向IGAC发送确认消息RRC ReleaseComplete。

语音通话功能是移动终端最基本的功能，蛙式终端首先应该提供完善的语音通话功能。本发明实施例在IGAC接入模式下，从蛙式终端主叫与被叫两个角度，分别研究了蛙式终端发起语音业务时，与IGAC、CN的交互过程。在移动蜂窝接入模式下，蛙式终端语音业务流程与普通移动终端一致，本发明实施例对此不展开描述。

蛙式终端主叫话音业务的流程图如图12所示，此流程假设蛙式终端已经在IGAC上完成注册，并且无其他通话业务。如图12所示，该流程包括：

S1201、建立RRC连接。

S1202、蛙式终端向IGAC发送RRC UL DIRECT TRANSFER消息，包含CM（Connection Management，连接管理）Service Request。

S1203、IGAC建立与CN间SCCP（Signalling Connection Control Part，信令连接控制部分）的连接，并利用Complete layer3information向CN转发CMService Request。介于蛙式终端与CN的后续layer3消息，将通过IGAC实现透传。

S1204、CN可能会选择性的对蛙式终端进行标准的GERAN认证。

S1205、CN可能会选择性的发起安全模式控制过程。

S1206、蛙式终端向CN发送Setup消息，提供详细的通话建立信息，及其承载能力和支持的编码形式。此消息包含于RRC UL DIRECT TRANSFER中。IGAC将Setup转发给CN。

S1207、CN向IGAC发送Call Proceeding指示其已经收到通话建立请求，并不再接受其他的通话建立请求，此消息包含于RRC DL DIRECT TRANSFER中，IGAC将Call Proceeding转发给蛙式终端。

S1208、CN向IGAC发送Assignment Request，要求其分配通话资源。

S1209、IGAC向蛙式终端发送RRC ACTIVATE CHANNEL，包含承载通道建立信息，如信道模式，多速率编码配置，上行RTP流的UDP端口和IP地址，声音样本大小。

S1210、蛙式终端与IGAC建立RTP（Real Time Protocol，实时传送协议）通道，蛙式终端选择性的发送空的RTP/UDP包至IGAC，但并不与用户的音频线路连接。

S1211、蛙式终端向IGAC发送RRC ACTIVATE CHANNEL ACK，指明RTP流下行UDP端口。

S1212、IGAC建立与蛙式终端间的下行RTP通道，并选择性的向蛙式终端发送空的RTP/UDP包。

S1213、IGAC向CN发送Assignment Complete，指明已经完成通话资源分配。

S1214、IGAC向蛙式终端发送RRC ACTIVATE CHANNEL COMPLETE，指示通话承载通道已经建立。至此，蛙式终端与CN间的端到端语音通道已建立完成，蛙式终端可以连接所拨打用户的语音通道。

S1215、CN向蛙式终端发送Alerting振铃消息，通知被呼叫用户已振铃。此消息包含在DL DIRECT TRANSFER，经IGAC转发至蛙式终端。

S1216、CN向蛙式终端发送Connect消息，指明被呼叫用户已经应答。此消息包含在RRC DL DIRECT TRANSFER，经IGAC转发至蛙式终端。

S1217、蛙式终端向CN发送Connect Ack响应消息，主叫与被叫双方的语音呼叫建立完成。此消息包含在RRC UL DIRECT TRANSFER中，经IGAC转发至CN。

S1218、蛙式终端与CN间建立双向语音流。

蛙式终端主叫话音业务流程主要包括：RRC连接建立、业务请求、认证、安全模式控制、通信信道建立、振铃和呼叫通话等过程。通过以上的信令过程，网络就能给蛙式终端提供主叫话音业务。

其中，图12中的S1205为安全控制模式，其作用在于进一步加强蛙式终端与IGAC间的安全认证，降低网络的安全威胁。安全控制模式的流程图如图13所示：

S1301、CN向IGAC发送Security Mode Command，包含IGAC可能用到的加密密钥和加密算法。

S1302、IGAC向蛙式终端发送RRC SECURITY MODE COMMAND，包含了完整的保护信息和加密参数，以及一个随机数。终端存储这些信息待切换至GERAN后使用。

S1303、蛙式终端依据接收到的随机数，终端的IMSI和完整的密钥，生成一个MAC。随后蛙式终端向IGAC发送RRC SECURITY MODE COMMAND，指明其选择的算法和生成的MAC。

S1304、IGAC检验MAC，如果MAC正确则向CN发送Security ModeComplete。

蛙式终端支持主叫和被叫话音业务，图14描述了其他用户呼叫蛙式终端的语音业务流程，即蛙式终端被叫的情况。图14的前提是蛙式终端已经完成IGAC注册，并且无其他通话业务。如图14所示：

S1401、当蛙式终端的被叫信息到达CN时，CN向蛙式终端所注册的服务IGAC发送一个RANAP Paging消息，包含蛙式终端的IMSI，IGAC的信息通过最近的一次Location Update获得。

S1402、服务IGAC依据获得IMSI信息，确认蛙式终端的注册状况，随后向蛙式终端发送寻呼信息RRC PAGING REQUEST。

S1403、蛙式终端对寻呼请求做出响应，返回RRC PAGING RESPONSE。

S1404、IGAC建立与CN间SCCP的连接，并利用Complete layer3information向CN转发寻呼响应。

S1405、CN可能会选择性的对蛙式终端进行标准的GERAN认证。

S1406、CN可能会选择性的发起安全模式控制过程。

S1407、CN向蛙式终端发送Setup消息，发起通话建立过程，此消息包含于RRC UL DIRECT TRANSFER中。IGAC将Setup转发给蛙式终端。

S1408、蛙式终端依据Setup消息的要求，改变自身承载服务的类型，做出响应Call Confirmed，包含于RRC ULDIRECT TRANSFER，发送给IGAC，IGAC将此消息转发给CN。

S1409、CN发起通话资源分配过程，触发IGAC与蛙式终端间的RTP流建立，此步骤与蛙式终端话音业务发起流程图12中的S1208—S1213一致。

S1410、蛙式终端向IGAC发送Alerting消息，包含于RRC UL DIRECTTRANSFER中，由IGAC转发至CN。CN在接收到Alerting后，向呼叫方发送振铃响应。

S1411、蛙式终端应答，并向CN发送Connect消息，CN在接收到Connect消息后，向呼叫方发送Connect响应。

S1412、CN向蛙式终端发送Connect Ack，包含于RRC DL DIRECTTRANSFER，呼叫双方的语音通道连接成功。

S1413、蛙式终端与CN间建立双向语音流。

与蛙式终端主叫语音业务类似，被叫业务主要包括：业务请求、认证、安全模式控制、通信信道建立、振铃和呼叫通话等过程。通过以上信令过程，其他用户即可成功呼叫蛙式终端并与之进行通话。

蛙式终端的语音业务结束过程包含话音结束和通信资源释放两部分，具体过程如图15所示：

S1501、蛙式终端向IGAC发送结束通话的Disconnect消息，包含于RRC ULDIRECT TRANSFER中，再由IGAC将转发至CN。

S1502、CN做出响应，发送Release消息至IGAC，包含于RRC DL DIRECTTRANSFER中，再由IGAC将转发至蛙式终端。

S1503、蛙式终端完成释放过程，发送Release Complete消息至IGAC，包含于RRC UL DIRECT TRANSFER中，再由IGAC将转发至CN。

S1504、CN发起RRC连接的释放。

随着移动互联网和智能终端的普及，传统的话音业务已不能满足用户对终端功能的需求。传统的2G/2.5G网络，数据传输速率低下；现有的3G网络，数据传输速率相比2G/2.5G网络有了大幅的提高，但收费居高不下。蛙式终端利用固定网资源承载数据业务，在传输带宽上和成本上都比移动网络有着明显的优势。蛙式终端的高网络接入带宽，足以支持各种数据业务，如：IPTV、Email、网页浏览、高清电影点播等各项Internet业务。本发明实施例还提供了蛙式终端分组数据通道的建立及释放以及数据业务实现机制。

与话音业务类似，数据业务也分为蛙式终端发起和网络侧发起两部分。蛙式终端发起分组数据业务流程如图16所示：

S1601、建立RRC连接。

S1602、蛙式终端向IGAC发送RRC UL DIRECT TRANSFER，此消息包含Service Request，类型为Signaling。

S1603、IGAC建立与SGSN间的SCCP连接，并发送Initial UE Message，包含Service Request信息。

S1604、SGSN可能选择性的对蛙式终端进行标准的GERAN认证。

S1605、SGSN发起安全模式控制过程。

S1606、SGSN响应请求，返回Service Accept，包含于RRC DL DIRECTTRANSFER中。IGAC把消息转发给蛙式终端。

S1607、蛙式终端向SGSN发送Activate PDP Request，提供PDP内容的详细信息，包含在RRC UL DIRECT TRANSFER中。

S1608、RRC PTC(Packet Transport Channel,分组传送信道)信道建立。

S1609、SGSN接受请求，向IGAC发送Activate PDP Context Accept，包含在RRC DL DIRECT TRANSFER中，IGAC向蛙式终端转发此消息。

S1610、蛙式终端与CN间的数据传送，经由IGAC。

蛙式终端发起数据业务的过程中，蛙式终端需与核心网的SGSN建立分组数据传输信道，即S1608。信道信息包括IGAC和MS的IP地址，及两者用于数据传输的UDP端口以和PTC计时器信息。PTC计时器用于控制信道的激活和释放，当PTC计时器溢出，即信道空闲时间超过规定时间时，PTC发起释放信道资源请求，图17为分组数据传输信道建立及释放过程，建立阶段为S1608的细化，如图17所示：

S1701、RRC Connection Establishment步骤。

S1702、SGSN向IGAC发起RAB(Radio Access Bearer,无线接入承载

)分配请求，包含RAD-ID，CN传输层地址（IP地址），用于数据传输的TEID(Tunnelend point ID,隧道端点标识符)。

S1703、IGAC向蛙式终端发送RRC ACTIVATE PTC REQUEST，要求其激活分组数据传输信道，包含RAD-ID，MS TEID，CN TEID，IGAC-PTC IPAddress。

S1704、蛙式终端接受请求并激活PTC，返回RRC ACTIVATE PTC ACK。

S1705、IGAC向SGSN发送RAB Assignment Response，完成RAB分配过程，包含RAD-ID，MS TEID，IGAC-PTC IP Address。

S1706、IGAC向蛙式终端发送RRC ACTIVATE COMPLETE，RAB建立完成。当终端接收到此消息时，开启PTC计时器。

S1707、与处于激活状态的分组传输信道连接的计时器溢出。

S1708、蛙式终端向IGAC发送RRC DEACTIVATE PTC REQUEST，包含RAB-ID以及信道释放的原因。

S1709、IGAC向SGSN发送RAB Release Request，请求释放相应RAB。

S1710、SGSN响应请求，返回RAB Assignment Request。

S1711、IGAC对蛙式终端的释放请求作出响应，返回RRC DEACTIVATEPTC ACK，指示信道释放成功。

S1712、IGAC向SGSN发送RAB Assignment Response，指示RAB释放完成。

从图16和图17可以看出，蛙式终端发起数据业务过程主要包括了RRC连接建立、业务请求、认证、业务响应、PTC信道建立和双向数据传输等过程。

图18为网络侧发起数据业务流程，即蛙式终端接受来自网络的数据流（诸如彩信，即时通信等），该流程与蛙式终端发起的数据业务过程类似，包括寻呼、认证、安全模式控制、业务响应、PTC信道建立和双向数据传输等，具体流程如图18所示：

S1801、SGSN通过IGAC向蛙式终端发送RANAP paging信息，确定其位置。

S1802、IGAC转发RRC PAGING REQUEST消息至蛙式终端。

S1803、蛙式终端对请求作出响应，返回RRC PAGING RESPONSE。

S1804、IGAC建立至SGSN的SCCP连接，并把Service Request(服务类型为Paging response)发送至SGSN，使用Initial UE Message。

S1805、SGSN可能选择性的对蛙式终端进行标准的GERAN认证。

S1806、SGSN可选地发起安全模式控制过程。

S1807、SGSN发送Request PDP Context Activation至IGAC，IGAC转发至蛙式终端，包含在RRC DL DIRECT TRANSFER中。

S1808、蛙式终端返回Activate PDP Context Response，提供PDP上下文的详细信息，包含在RRC UL DIRECT TRANSFER中，IGAC将此消息转发至SGSN。

S1809、建立PTC信道。

S1810、SGSN发送Activate PDP Context Accept至IGAC，指明PDP信道建立成功，包含在RRC DL DIRECT TRANSFER中。

S1811、蛙式终端与CN间的数据传送，经由IGAC。

（3）蛙式终端接入模式切换机制

本发明实施例还提供一种蛙式终端接入模式切换机制，主要研究蛙式终端在三种网络接入方式间的无缝切换，即在移动蜂窝接入、短距离微功率无线接入和USB有线接入三种方式间保持业务的连续性，使用户的业务体验在接入方式改变时不受影响。

蛙式终端可能处于室内室外等不同的场景下，蛙式终端依据周围网络环境，智能的识别最佳的接入方式，并在场景改变时，在不同的接入方式间无缝切换。蛙式终端接入模式切换机制既保障了蛙式终端用户高质量的业务体验，同时也充分的优化了网络资源，让不同场景下的用户业务体验度达到最优。切换机制分为两大部分：IGAC接入（短距离微功率无线接入/USB有线接入）与GERAN接入（即移动蜂窝网络接入）互切换，IGAC接入中短距离微功率无线接入与USB有线接入互切换，分别解决了蛙式终端用户室外与室内场景的切换问题和室内场景下的切换问题。

在介绍三种接入方式的切换机制前，先介绍三种接入方式的协调工作机制，即它们间的优先级。蛙式终端用户可选择蛙式终端的默认优先级，也可根据喜好设置三种接入方式的优先级。蛙式终端开机注册顺序是：首先注册宏蜂窝，以获取宏蜂窝相应信息；然后按照默认优先级或者用户设置进行其他接入方式注册并切换。若不能成功注册移动网络，终端将尝试其他两种接入方式。一种可选的切换机制如表3-1所示，表中短距离微功率无线接入简称“WiFi”，USB有线接入简称“有线”，移动蜂窝网络接入简称“移动”。

表1三种接入方式间的协调机制

IGAC接入与GERAN接入互切换机制解决了蛙式终端在移动网络与固定网络间的切换问题，使得蛙式终端可以在两种网络间无缝切换。此机制分为两个方向的切换，即GERAN接入向IGAC接入切换和IGAC接入向GERAN接入切换，分别解决蛙式终端从移动蜂窝接入转入固定网络接入以及从固定网络接入转入移动蜂窝接入。

GERAN接入向IGAC接入切换采用软切换机制，即当新的连接方式建立后，旧的连接方式才会释放，图19是GERAN接入向IGAC接入切换流程。前提假设蛙式终端正处于GERAN接入模式下，蛙式终端的工作模式是IGAC有线接入优先，或者GERAN接入优先，但当前服务的蜂窝RxLev（平均接收电平）值低于门限值，并且蛙式终端已经成功的在IGAC注册，从而获取IGAC的系统信息，GERAN提供周围蜂窝的信息。具体过程如图19所示：

S1901、蛙式终端将包含IGAC系统信息的Measurement Report发送给BSC。此报告指明蛙式终端在IGAC下的信号强度达到最高值，从而使蛙式终端向固定网络接入方式转换。

S1902、基于Measurement Report和内部算法，BSC决定切换到IGAC。BSC通过向CN发送Handover Required消息，做好切换准备，确认目标蜂窝，即IGAC。

S1903、CN向IGAC发送Handover Request，要求IGAC为切换分配资源。

S1904、IGAC接收到Handover Request后，返回消息Handover RequestAcknowledge，表明其支持切换请求。若从GERAN接入切换至短距离微功率无线接入方式，则Handover Command指明蛙式终端所应切换的无线信道；当从GERAN接入切换至USB有线接入方式，Handover Command也指明蛙式终端所应切换无线信道，但此时的无线信道实际是USB有线接入路径。

S1905、CN将Handover Command转发至BSC，完成切换准备步骤。

S1906、BSC向蛙式终端转发Handover Command，发起至IGAC的切换。Handover Command包含的IGAC参数有BCCH AFRCN，PLMN色码和BSIC（Base Station Identity Code，基站识别码）等。蛙式终端直至整个切换完成，才会把语音路径切换至IGAC，即11步骤发送RRC HANDOVER COMPLETE完成前。

S1907、蛙式终端向IGAC发送RRC HANDOVER ACCESS，并提供整个Handover Command消息。Handover Command中的信息可使IGAC与先前的Handover Request Acknowledge联系起来，从而为判定切换是否成功提供依据。

S1908、IGAC向蛙式终端发送RRC ACTIVATE CHANNEL，包含承载通道建立信息，如信道模式，多速率编码配置，上行RTP流的UDP端口和IP地址，声音样本大小。

S1909、蛙式终端向IGAC发送RRC ACTIVATE CHANNEL ACK，指明RTP流下行UDP端口。

S1910、IGAC向蛙式终端发送RRC ACTIVATE CHANNEL COMPLETE，指明通话承载通道已经建立。

S1911、蛙式终端向IGAC发送RRC HANDOVER COMPLETE，表明终端方面的切换已经完成。蛙式终端从GERAN用户面切换至IGAC用户面。

S1912、IGAC向CN发送Handover Detect消息，表明蛙式终端已经完成切换。此时，CN可以选择性的将网络侧的用户平面从GERAN切换至IGAC。

S1913、经IGAC，蛙式终端与CN间的双向数据流。

S1914、IGAC向CN发送Handover Complete，表明切换结束。

S1915、最后，CN向BSC发送Clear Command，释放与BSC间的链接。

S1916、BSC确认此次通话所占用的资源释放完成，发送Clear Complete至CN。

通过GERAN接入向IGAC接入的切换流程，蛙式终端脱离移动蜂窝接入网络，利用固定接入网络资源进行通信业务。在切换过程中，如果有通信业务发生，则蛙式终端和IGAC会取消切换，继续沿用GERAN接入建立通信业务，待业务建立后再重新发起切换。

IGAC接入向GERAN接入的切换也采用软切换机制，图20为IGAC接入至GERAN接入切换流程，前提假设蛙式终端正处于IGAC接入下的通信中，蛙式终端的工作模式是GERAN优先，或者IGAC优先，但蛙式终端正离开IGAC的覆盖范围。具体流程如图20所示：

S2001、IGAC向蛙式终端发送RRC UPLINK QUALITY INDICATION，询问通话的上行链路是否出现问题。此消息指明了上行链路信号即将接近切换门限值，当蛙式终端接收到此消息时，则应发起切换。蛙式终端也可以根据本地测得的信息或者接收到的RTCP报告，来判定是否发起切换。

S2002、蛙式终端向IGAC发送RRC HANDOVER INFORMATION消息，包含周围GERAN蜂窝列表和CGI（Cell Global Identification，基站识别码），以及接收到的各个GERAN蜂窝信号强度。此列表是GSM RR子系统最新的信息。RRC HANDOVER INFORMATION可能还会包含周围UTRAN蜂窝的信息。

S2003、如果IGAC确定了目标GERAN蜂窝，则IGAC开始切换准备，并向CN发送切换请求Handover Required，包含了GERAN蜂窝列表信息。

S2004、CN确认目标GERAN蜂窝，并向此蜂窝发送Hanover Request，要求其分配必要的信道资源。

S2005、目标蜂窝做出相应，返回Handover Request Ack，分配信道资源，并将信道信息发送给CN。

S2006、CN向IGAC发送Handover Command，要求其将蛙式终端切换至BSC，结束切换准备过程。

S2007、IGAC把Handover Command转发至蛙式终端。

S2008、蛙式终端向目标蜂窝发送Handover Access，把切换相关信息和Handover Command包含的信息一并发送给目标蜂窝。

S2009、目标蜂窝向CN发送Handover Detect，确认切换过程。

S2010、CN此时可能将用户平面转向目标GERAN蜂窝。

S2011、BSC向蛙式终端提供Physical Information，如时间提前，使蛙式终端与BSC同步。

S2012、蛙式终端向BSC发送Handover Complete，表明切换完成。

S2013、BSC向CN发送Handover Complete，确认切换完成。

S2014、经过BSC，CN与蛙式终端间的双向数据流。

S2015、CN在接收到Handover Complete时，向IGAC发送ReleaseCommand，要求IGAC释放分配给蛙式终端的资源。

S2016、IGAC向蛙式终端发送RRC RELEASE，要求其释放相关资源。

S2017、IGAC向CN发送Release Complete，确认资源释放完成。

S2018、蛙式终端向IGAC发送RRC RELEASE COMPLETE，确认资源释放完成。

S2019、蛙式终端向IGAC发送DEREGISTER，从IGAC注销。

通过IGAC接入向GERAN接入的切换流程，蛙式终端脱离固定接入网络，利用移动蜂窝接入网络资源进行通信业务。在切换过程中，如果有通信业务发生，则蛙式终端和IGAC会取消切换，继续沿用IGAC接入建立通信业务，待业务建立后再重新发起切换。IGAC接入与GERAN接入互切换机制保障了蛙式终端在移动网络和固定网络接入方式间切换时的业务连续性，提升了蛙式终端用户的业务体验。

本发明实施例还提供在室内环境下，短距离微功率无线接入与USB有线接入间的切换机制。由于短距离微功率无线接入和USB有线接入都是注册在同一服务IGAC下，所以它们之间的互切换，在CN看来，只是IGAC接入下的接入点发生变更，图21为短距离微功率无线接入与USB有线接入切换流程，如图21所示：

S2101、当蛙式终端微功接入/USB接入在IGAC成功注册后，蛙式终端向IGAC发送注册更新信息Detect Update，表明存在新接入方式。

S2102、IGAC响应并更新注册信息Update ACK。

S2103、蛙式终端向IGAC发送新接入方式建立请求New Access SetupRequest。

S2104、IGAC接受请求，并做出响应New Access Setup Response。

S2105、新接入方式建立成功，即在IGAC成功注册新的接入方式：短距离微功率无线接入/USB接入。

S2106、蛙式终端向IGAC发送切换请求Handover Request。

S2107、IGAC接受切换请求，并返回Handover Response。

S2108、蛙式终端完成切换Handover Complete。

S2109、蛙式终端与IGAC间的数据在通过新接入方式传递。

S2110、IGAC发送Connection Release，要求蛙式终端释放先前的接入资源。

S2111、蛙式终端资源释放完成。若释放USB接入资源，则蛙式终端发出通知音，提醒用户切换成功。

在切换过程中，如果有通信业务发生，则蛙式终端和IGAC会取消切换，继续沿用原有的接入方式建立通信业务，待业务建立后再重新发起短距离微功率无线接入与USB有线接入间的切换。此切换机制使得用户在室内环境下，可以自由选择接入方式，方便快捷的享受高速通信服务。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种融合式网络的通信方法，其特征在于，所述方法由融合式网络通信系统实施，所述系统包括：融合式终端，终端接入盒和集成通用接入控制器IGAC；其中，所述融合式终端包括：中央处理器以及与所述中央处理器连接的移动通信接口、无线通信接口和有线通信接口；所述终端接入盒包括：短距离微功率无线接入单元和USB有线接入单元；所述终端接入盒连接所述融合式终端以及宽带IP接入网；所述终端接入盒通过宽带IP接入网连接所述IGAC，所述IGAC连接移动核心网；所述方法包括网络发现过程，所述网络发现过程包括以下步骤：

所述融合式终端向宽带IP网的域名系统DNS服务器查询预置IGAC的IP地址；

所述融合式终端向所述预置IGAC发送发现请求消息，查询服务IGAC地址，所述发现请求消息中包含了用于区别短距离微功率无线接入和有线接入方式的接入方式类标；

所述预置IGAC在向所述融合式终端返回的发现接受消息中返回服务IGAC的IP地址。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述融合式终端的接入模式切换过程，所述接入模式切换过程包括：

所述融合式终端设置三种接入方式的优先级，所述三种接入方式包括：移动蜂窝接入方式、短距离微功率无线接入方式以及USB有线接入方式；

根据设置的优先级以及网络状况选择一种接入方式进行初始接入，并在网络状况发生变化时，根据所述优先级进行接入模式切换。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述融合式终端设置三种接入方式的优先级包括：

当USB有线接入方式可用时，首选USB有线接入方式；

当USB有线接入方式不可用，而短距离微功率无线接入方式可用时，切换至短距离微功率无线接入方式；

当USB有线接入方式以及短距离微功率无线接入方式皆不可用时，选择移动蜂窝接入方式。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述融合式终端设置三种接入方式的优先级还包括：

当USB有线接入方式可用时，首选USB有线接入方式；

当USB有线接入方式不可用时，而移动蜂窝接入方式可用时，切换至移动蜂窝接入方式；

当USB有线接入方式和移动蜂窝接入方式皆不可用，而短距离微功率无线接入方式可用时，选择短距离微功率无线接入方式。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述融合式终端设置三种接入方式的优先级还包括：

当短距离微功率无线接入方式可用时，首选短距离微功率无线接入方式；

当短距离微功率无线接入方式不可用时，而移动蜂窝接入方式可用时，切换至移动蜂窝接入方式；

当短距离微功率无线接入方式和移动蜂窝接入方式皆不可用时，而USB有线接入方式可用时，选择USB有线接入方式。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述融合式终端设置三种接入方式的优先级还包括：

当移动蜂窝接入方式可用时，首选移动蜂窝接入方式；

当移动蜂窝接入方式不可用时，顺序选择USB有线接入方式和短距离微功率无线接入方式。