CN102215540B - 无线异构网络的反向呼叫建立方法以及无线异构网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在呼叫建立过程中，被叫用户能进行主动选择其接入网络的呼叫建立方法以及实现该方法的无线异构网络系统。无线异构网络的反向呼叫建立方法将异构网络的呼叫建立和垂直切换相结合，使得被叫用户能在呼叫建立过程中能通过反向呼叫的方式，主动选择其偏好的接入网络。相比现有技术必须先建立呼叫后，被叫用户终端再触发垂直切换以主动选择接入网络，本发明方法减少了通信步骤、垂直切换处理时延以及系统内的无线链路开销。

Description

无线异构网络的反向呼叫建立方法以及无线异构网络系统

技术领域

本发明属于无线网络技术，特别涉及呼叫建立与垂直切换技术。

背景技术

在移动通信从2G向3G发展的10多年来，产生了许多种不同的无线传输技术，如GSM(全球移动通讯系统，一种第2代无线通信的技术标准)、CDMA(码分多址，一种第2代无线通信的技术标准)、WCDMA(宽带码分多址，一种第3代无线通信的技术标准)、CDMA2000(码分多址2000，一种第3代无线通信的技术标准)、TD-SCDMA(时分同步码分多址，一种第3代无线通信的技术标准)、802.11a/b/g等，而目前各国又在研究新的B3G(超3代移动通信系统)和4G(第4代移动通信系统)的传输技术。显然，未来无线网络将是多种异构网络组成的混合网络。异构无线网络系统中，不同接入网络之间的切换称为垂直切换。

在异构网络中，用户一般是被多个网络同时覆盖的，引起垂直切换的原因除了信号强弱避免通话中断这种被动方式外，还有由用网成本、网络质量、QoS要求、功耗等用户偏好方面的原因引发的用户主动模式。用户偏好的信息设置在用户终端，网络网关并不清楚，当用户作为主叫时，可以在终端自动或手动选择偏好的网络，但被叫终端在接通通话的网络是由主叫端网络确定的，无法主动选择。只能在呼叫建立后，再进行垂直切换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在呼叫建立过程中，被叫用户能进行主动选择其接入网络的呼叫建立方法以及实现该方法的无线异构网络系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，无线异构网络的反向呼叫建立方法，包括以下步骤：

主叫用户终端选择一个无线接入网络作为主叫端网络，向主叫端网络网关发起呼叫请求；所述呼叫请求包括主叫用户标识、被叫用户标识；

主叫端网络网关接收到呼叫请求后，选择一个无线接入网络作为呼叫网络，并且将主叫端网络网关信息添加至呼叫请求中，向呼叫网络网关发送添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求；

呼叫网络网关接收并向被叫用户终端转发添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求；

被叫用户终端收到添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求后，选择一个无线接入网络作为被叫端网络，向被叫端网络网关发送反向呼叫请求；所述反向呼叫请求包括主叫用户标识、被叫用户标识、主叫端网络网关信息；

主叫端网络网关接收到反向呼叫请求后，分别向主叫用户终端、被叫端网络网关返回呼叫应答、反向呼叫应答；

被叫端网络网关接收到呼叫应答后，向被叫用户终端转发反向呼叫应答；

主叫用户终端收到呼叫应答，且被叫用户终端收到反向呼叫应答后，呼叫建立。

本发明将异构网络的呼叫建立和垂直切换相结合，使得被叫用户能在呼叫建立过程中能通过反向呼叫的方式，主动选择其偏好的接入网络。相比现有技术必须先建立呼叫后，被叫用户终端再触发垂直切换以主动选择接入网络，本发明方法减少了通信步骤、垂直切换处理时延以及系统内的无线链路开销。因为反向呼叫的目的可能并非呼叫网络，所以不是原路返回，中间转发结点需要知道转发的目的，反向呼叫应答需要带上主叫端网络网关信息，为了使得被叫用户终端得知主叫端网络网关信息，因此，被叫用户终端接收到的呼叫请求需要带上主叫端网络网关信息。

进一步，为了保证呼叫成功率，主叫端网络接收到呼叫请求后，选择覆盖性最好的无线接入网络作为呼叫网络。

实现上述方法的无线异构网络系统，包括各异构网络、多模用户终端、对应每一个异构网络设置的网络网关；

所述多模用户终端用于，多模用户终端为主叫用户终端时，选择一个无线接入网络作为主叫端网络，向主叫端网络网关发起呼叫请求；多模用户终端为被叫用户终端时，接收到添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求后，选择一个无线接入网络作为被叫端网络，并向被叫端网络网关发起反向呼叫请求；所述呼叫请求包括主叫用户标识、被叫用户标识、主叫网络网关信息；所述反向呼叫请求包括主叫用户标识、被叫用户标识、主叫网络网关信息；

所述网络网关用于，作为主叫端网络网关时，接收到呼叫请求后，选择一个无线接入网络作为呼叫网络，并且将主叫端网络网关信息添加至呼叫请求中，向呼叫网络网关发送添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求；主叫端网络网关接收到反向呼叫请求后，分别向主叫用户、被叫端网络网关返回呼叫应答、反向呼叫应答；作为呼叫网络网关时，向被叫用户终端转发添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求；当网络网关作为被叫端网络网关时，将接收到的反向呼叫请求发送至主叫端网络网关；被叫端网络网关接收到反向呼叫应答时，向被叫用户终端发送反向呼叫应答。

本发明的有益效果是，实现了呼叫建立过程中被叫用户主动选择接入网络，简化了被叫用户主动选择接入网络的通信步骤。

附图说明

图1为实施例中异构网络系统示意图；

图2为实施例中呼叫方法的流程图；

图3为使用本发明的具体实施例与现有技术的时延性能比较；

图4为使用本发明的具体实施例与现有技术的无线链路开销性能比较；

图5为使用本发明的具体实施例与现有技术的呼叫成功率性能比较。

具体实施方式

如图1所示，本实施的一个异构网络系统由无线局域网络WLAN低轨卫星网络、地面蜂窝网络和3种网络进行覆盖。低轨卫星网络全覆盖性、高带宽、高成本，地面蜂窝网络在陆地上覆盖性很好、海洋上没有覆盖、低带宽、低成本，WLAN无线局域网络高带宽、低成本、覆盖性不好。系统内还有一个UMM(统一化移动性管理)数据库，用于存储所有用户终端对应的用户标识以及位置信息、异构网络中各位置区管理节点或基站的位置信息。用户标识为用户号码。位置信息可以是地理位置信息或网络位置信息。各异构网络内部处理保持现有处理方式不变，各异构网络通过其网络网关与其它异构网络进行通信，以及与UMM(统一化移动性管理)数据库通信。

主叫用户与被叫用户建立呼叫的流程如图2所示：

1、主叫用户根据自己的网络覆盖情况、数据类型和用户偏好等信息选择合适的网络1(主叫端网络)发送呼叫请求，呼叫请求中包含主叫标识id1和被叫标识id2；

2、主叫端网络网关收到呼叫请求后，由主叫端网络网关向UMM发送查询请求，包含信息被叫标识id2；UMM向主叫网络网关返回被叫用户的位置信息X2；

3、主叫端网络网关根据被叫用户位置信息X2选择一个覆盖性好的网络2(呼叫网络)，向其网关传送添加了位置信息X2的呼叫请求；

4、呼叫网络网关收到添加了位置信息X2的呼叫请求后，将位置信息X2和本网内基站的地址信息对比，获得覆盖被叫用户的天线信息，并向该基站转发添加了位置信息X2的呼叫请求；

6、被叫用户终端收到添加了位置信息X2的呼叫请求后，根据自己的网络覆盖情况、数据类型和用户偏好等信息选择合适的网络3(被叫端网络)进行接入，向被叫端网络发起反向呼叫请求，反向呼叫请求包含信息id1、id2和主叫网络网关信息；

7、被叫端网络网关收到反向呼叫请求后，向主叫端网络网关转发反向呼叫请求；

8、主叫端网络网关收到反向呼叫请求后分别向主叫用户、被叫端网络网关发送呼叫应答、反向呼叫应答信息；

9、被叫端网络网关收到反向呼叫应答后，向被叫用户转发反向呼叫应答消息；

10、当主叫用户和被叫用户都收到应答消息后呼叫建立成功，并进行数据交互。

由于主叫端网络网关不能确实地知道被叫用户终端实际的网络覆盖情况，实施例步骤3中通过采用最佳覆盖网络进行寻呼的方式能够使呼叫成功率上有所提升。主叫端网络网关在选择呼叫网络时，选择覆盖性最好的网络进行呼叫，如，处在大陆内部的用户选择蜂窝网络，处在大陆之外没有陆地网络覆盖的区域选择卫星网络，从而获得更高的呼叫成功率。

步骤4中，主叫端网络网关根据卫星星历信息计算出覆盖被叫用户终端的卫星及波束；如主叫端网络网关选择蜂窝网络为呼叫网络则通过将被叫用户的位置信息与蜂窝网络基站的位置信息进行比较获得覆盖被叫用户的基站。

当被叫用户所选的最合适的被叫端网络就是呼叫网络时，其流程只比现有异构网络呼叫的方法多发了一个应答信息，带来的额外开销不大。

另外，本发明不限于应用于统一化移动性管理构架的异构网络系统。现有的网际网关构架的异构网络系统也同样适用，仅步骤2中的寻呼方式不同。

为了通过仿真测试本发明的效果，设计了5个场景：

场景1.主叫用户和被叫用户可以通过同一个网络进行通信，并且该网络是用户双方的最合适网络；

场景2.主叫用户和被叫用户可以通过同一个网络进行通信，并且该网络不是被叫用户的最合适网络；

场景3.用户传输视频数据，一些用户附近有无线局域网接入点(AP)，一些用户附近没有AP；

场景4.一些用户处于在海面上空飞行的飞行器中；

场景5.发生了诸如地震等大的灾害，导致地面基础设施损毁，但主叫端网络并不知道。

仿真结果来看，如图3所示，现有呼叫方法应用在场景1、2、3、4、5，其平均时延分别为37ms、40ms、49ms、43ms、60ms；垂直切换应用在场景1、2、3、4、5，其时延分别为0ms(最合适网络不需要进行垂直切换)、23ms、30ms、29ms、26ms；呼叫后被叫进行垂直切换的方法应用在场景1、2、3、4、5，其时延分别为37ms、63ms、79ms、72ms、86ms，采用本发明的呼叫方法应用在场景1、2、3、4、5，其时延分别为43ms、48ms、57ms、50ms、64ms。

如图4所示，现有呼叫方法应用在场景1、2、3、4、5，其无线链路开销分别为405bit、480bit、bit、509bit、500bit、520bit；垂直切换应用在场景1、2、3、4、5，其无线链路开销分别为0bit(最合适网络不需要进行垂直切换)、319bit、341bit、400bit、380bit；呼叫后被叫进行垂直切换的方法应用在场景1、2、3、4、5，其无线链路开销分别为405bit、799bit、850bit、900bit、900bit；采用本发明的呼叫方法应用在场景1、2、3、4、5，其无线链路开销分别为500bit、545bit、574bit、580bit、570bit。

如图5所示，现有呼叫方法应用在场景1、2、3、4、5，其呼叫成功率分别为99.9％、99.8％、80％、90％、10％；采用本发明的呼叫方法应用在场景1、2、3、4、5，其呼叫成功率分别为99.9％、99.8％、99％、99％、99％。

由仿真实验的结果可看出，除了在场景1主被叫最合适的网络是同一个网络这个特殊的情况之外，本发明所提方法比现有先进行呼叫在进行垂直切换在时延上更小，并且无线链路上的开销更小。原因是本发明所提反向呼叫方法将原有的呼叫应答、切换触发、切换决策和切换执行用反向呼叫请求和应答进行代替，合并减少了一些信息传送的步骤；场景1的特殊在于其没有垂直切换这整个的流程。而在另一个指标呼叫成功率上，由于主叫网络网关不能明确知道被叫用户实际的网络覆盖情况，本实施例所提方法采用最佳覆盖网络进行寻呼的方式也比现有方法有所提升。

Claims (10)

1.无线异构网络的反向呼叫建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

主叫用户终端选择一个无线接入网络作为主叫端网络，向主叫端网络网关发起呼叫请求；所述呼叫请求包括主叫用户标识、被叫用户标识；

主叫端网络网关接收到呼叫请求后，选择一个无线接入网络作为呼叫网络，并且将主叫端网络网关信息添加至呼叫请求中，向呼叫网络网关发送添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求；

呼叫网络网关接收并向被叫用户终端转发添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求；

被叫用户终端收到添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求后，选择一个无线接入网络作为被叫端网络，向被叫端网络网关发送反向呼叫请求；所述反向呼叫请求包括主叫用户标识、被叫用户标识、主叫端网络网关信息；

被叫端网络网关收到反向呼叫请求后，向主叫端网络网关转发反向呼叫请求；

主叫端网络网关接收到反向呼叫请求后，分别向主叫用户终端、被叫端网络网关返回呼叫应答、反向呼叫应答；

被叫端网络网关接收到反向呼叫应答后，向被叫用户终端转发反向呼叫应答；

主叫用户终端收到呼叫应答，且被叫用户终端收到反向呼叫应答后，呼叫建立。

2.如权利要求1所述无线异构网络的反向呼叫建立方法，其特征在于，主叫端网络网关接收到呼叫请求后，选择覆盖性最好的无线接入网络作为呼叫网络。

3.如权利要求2所述无线异构网络的反向呼叫建立方法，其特征在于，主叫端网络网关接收到呼叫请求后，获取被叫用户终端的位置信息，并根据被叫用户终端的位置信息选择覆盖性最好的无线接入网络作为呼叫网络。

4.如权利要求3所述无线异构网络的反向呼叫建立方法，其特征在于，主叫端网络网关获取被叫用户终端的位置信息的方法为：主叫端网络接收到呼叫请求后，向系统内的统一化移动性管理数据库发送查询请求；统一化移动性管理数据库将被叫用户终端的位置信息返回主叫端网络。

5.如权利要求4所述无线异构网络的反向呼叫建立方法，其特征在于，主叫端网络网关根据被叫用户终端的位置信息选择覆盖性最好的无线接入网络作为呼叫网络的方法为：当被叫用户终端处在大陆内部，则主叫端网络网关选择蜂窝网络作为呼叫网络，当被叫用户终端处在大陆之外没有陆地网络覆盖的区域，则主叫端网络网关选择卫星网络作为呼叫网络。

6.无线异构网络系统，其特征在于，包括各异构网络、多模用户终端、对应每一个异构网络设置的网络网关；

所述多模用户终端用于，多模用户终端为主叫用户终端时，选择一个无线接入网络作为主叫端网络，向主叫端网络网关发起呼叫请求；多模用户终端为被叫用户终端时，接收到添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求后，选择一个无线接入网络作为被叫端网络，并向被叫端网络网关发起反向呼叫请求；所述呼叫请求包括主叫用户标识、被叫用户标识、主叫端网络网关信息；所述反向呼叫请求包括主叫用户标识、被叫用户标识、主叫端网络网关信息；

所述网络网关用于，作为主叫端网络网关时，接收到呼叫请求后，选择一个无线接入网络作为呼叫网络，并且将主叫端网络网关信息添加至呼叫请求中，向呼叫网络网关发送添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求；主叫端网络网关接收到反向呼叫请求后，分别向主叫用户、被叫端网络网关返回呼叫应答、反向呼叫应答；作为呼叫网络网关时，向被叫用户终端转发添加了主叫端网络网关信息的呼叫请求；当网络网关作为被叫端网络网关时，将接收到的反向呼叫请求发送至主叫端网络网关；被叫端网络网关接收到反向呼叫应答时，向被叫用户终端发送反向呼叫应答。

7.如权利要求6所述无线异构网络系统，其特征在于，所述网络网关还用于，作为主叫端网络网关时，接收到呼叫请求后，选择覆盖性最好的无线接入网络作为呼叫网络。

8.如权利要求7所述无线异构网络系统，其特征在于，所述网络网关还用于，作为主叫端网络网关时，接收到呼叫请求后，获取被叫用户终端的位置信息，并根据被叫用户终端的位置信息选择覆盖性最好的无线接入网络作为呼叫网络。

9.如权利要求8所述无线异构网络系统，其特征在于，还包括统一化移动性管理数据库；

所述网络网关还用于，作为主叫端网络网关时，接收到呼叫请求后，向统一化移动性管理数据库发送查询请求；

所述统一化移动性管理数据库用于，存储所有系统内用户终端的位置信息；接收到查询请求后，将被叫用户终端的位置信息返回主叫端网络。

10.如权利要求9所述无线异构网络系统，其特征在于，所述网络网关用于，作为主叫端网络网关时，获取被叫用户终端的位置信息，当被叫用户终端处在大陆内部，则主叫端网络网关选择蜂窝网络作为呼叫网络，当被叫用户终端处在大陆之外没有陆地网络覆盖的区域，则主叫端网络网关选择卫星网络作为呼叫网络。

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