CN102413519B - 无线网络中的呼叫建立和维持 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了用于在WLAN中为呼叫配置服务质量(QoS)和利用无线资源的技术。在一个方面，在进行注册以便通过WLAN接收服务之前，电台要确保WLAN中的接入点适合接收服务。在另一个方面，电台首先为业务流请求无线资源，然后为信令流请求无线资源，如果没有准许信令流的无线资源，则将信令作为尽力而为业务发送。在又一个方面，电台汇总多个应用的QoS，并根据汇总的QoS请求无线资源。在另一个方面，电台释放WLAN准许的QoS和远程终端为呼叫建议的QoS之差所对应的额外无线资源。在又一个方面，电台在切换过程中从新的接入点请求相同的或更低的QoS。

Description

无线网络中的呼叫建立和维持
本申请是申请号为200780026615.X、申请日为2007年7月13日、发明名称为“无线网络中的呼叫建立和维持”的中国专利申请的分案申请。
本申请要求于2006年7月14日递交的、名称为“Voice over IP forwireless local area network”的临时申请No.60/831,004的优先权，该临时申请已经转让给本申请的受让人，故以引用方式将其明确地并入本文。
技术领域
概括地说，本发明涉及通信，具体地说，本发明涉及无线网络中的呼叫建立和维持。
背景技术
无线通信网络广泛用于提供各种通信服务，比如语音、视频、分组数据、消息、广播等等。这些无线网络包括无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)和无线局域网(WLAN)。术语“网络”和“系统”通常可以交换使用。
用户可以利用电台(比如，移动电话)从无线网络获取期望的服务(比如，语音)。可以通过确保为服务实现所要求的服务质量(QoS)，来为用户提供满意的期望服务。可以由不同的服务和/或不同的无线网络的不同参数来量化所需要的QoS。举个例子，语音服务可能要求相对比较严格的延迟、特定的最低保证数据速率和特定的误帧率(FER)或误包率(PER)，以达到满意的性能。
电台与无线网络交换信令以便为所期望服务配置QoS。无线网络可以准许足够的无线资源，以满足所期望服务的QoS。比较理想的是，为所期望服务高效配置QoS和利用呼叫的无线资源。
发明内容
本申请描述了用于在无线网络中高效配置QoS和利用呼叫的无线资源的技术。在一个方面，电台在进行注册以便通过WLAN接收服务或进行注册以便将服务转移到WLAN之前，要确保WLAN中的接入点适合接收服务。该电台可以检测WLAN中的接入点并判断是否检测到了适合接收服务的接入点，比如，根据从接入点接收的信标帧的FER和/或接入点的接收信号强度指示(RSSI)测量结果。电台在确定出适合接收服务的接入点之后进行服务注册。
在另一个方面，电台首先为至少一个业务流请求无线资源，并接收业务流的第一无线资源准许。然后，该电台为至少一个信令流请求无线资源。无论是否准许信令流的无线资源，该电台都通过业务流和信令流进行通信。该电台用第一准许的无线资源发送业务流的数据。如果准许了信令流的任何无线资源，则电台用准许的无线资源发送信令流的信令，或者，如果没有准许无线资源，则将信令作为尽力而为服务发送。
在又一个方面，电台确定多个应用中每个应用的QoS，并将这些应用的QoS汇总起来。然后，电台根据这些应用的总的QoS，从WLAN请求无线资源。当增加新的应用或剔除已存在的应用时，电台可以更新总的QoS。然后，电台为更新后的总的QoS请求无线资源。
在另一个方面，电台确定WLAN准许的QoS和远程终端为呼叫建议的媒介形式的QoS。该电台释放WLAN所准许的QoS和远程终端所建议的媒介形式的QoS之差相对应的额外无线资源。
在又一个方面，电台根据第一个接入点准许的第一QoS，与远程终端通信。电台可以从第一个接入点切换到第二个接入点。该电台从第二个接入点请求第一QoS或更低的QoS，并从第二个接入点接收第一QoS或更低的QoS的准许。然后，电台根据第二个接入点所准许的第一QoS或更低的QoS，与远程终端进行通信。这样避免造成远程终端重新商定QoS。
下面将进一步详细描述本发明的各个方面和特性。
附图说明
图1示出了WLAN、3GPP网络和3GPP2网络；
图2示出了在不同层的数据流；
图3示出了电台的VoIP呼叫/会话的消息流；
图4示出了电台为进行服务注册所执行的处理过程；
图5示出了移动设备发起的呼叫建立的消息流；
图6示出了移动设备终止的呼叫建立的消息流；
图7示出了请求无线资源的处理过程；
图8示出了汇总多个应用的QoS的处理过程；
图9示出了释放额外的无线资源的处理过程；
图10示出了在切换过程中建立QoS的处理过程；
图11示出了进行紧急呼叫的过程；
图12示出了电台的框图。
具体实施方式
本申请中所描述的技术可以用于各种无线网络，比如WWAN、WMAN和WLAN。WWAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络，等等。CDMA网络可以实现无线技术，比如cdma2000、通用地面无线接入(UTRA)，等等。cdma 2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)和低片码率(LCR)。TDMA网络可以实现无线技术，比如全球移动通信系统(GSM)。OFDMA网络可以实现无线技术，比如演进的UTRA(E-UTRA)、IEEE802.20、Flash-OFDM，等等。WMAN可以实现无线技术，比如IEEE 802.16。WLAN可以实现无线技术，比如IEEE 802.11、Hiperlan等等。这些不同的无线技术和标准都是本领域中已知的。在来自名为“第三代合作伙伴项目”(3GPP)的组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA和GSM。在来自名为“第三代合作伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文档中描述了cdma 2000。为了清楚起见，下面描述了实现IEEE 802.11的WLAN的特定方面的技术。
图1示出了WLAN 100、3GPP网络102和3GPP2网络104的配置。电台(STA)110与WLAN 100通信以获取WLAN 100、3GPP网络102和/或3GPP2网络104所支持的各种通信服务。电台110还可以称为移动站、用户设备(UE)、终端、用户终端、用户单元等等。电台110可以是移动电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、手持设备、膝上型电脑等等。电台110通过WLAN 100与其它终端和/或服务器(比如，远程终端180)通信或交换数据。
WLAN 100包括接入点120a和120b，以及网络地址翻译(NAT)防火墙/路由器130。每个接入点120通过无线媒介/信道，为与该接入点相连接的电台提供对分发业务的访问。路由器130在接入点120和互联网150之间对分组进行路由，并在WLAN 100中的接入点和电台的私有和公共网络协议(IP)地址之间进行翻译。WLAN 100可以实现IEEE 802.11系列标准中的任何标准。WLAN 100还可以实现IEEE 802.11e，其涵盖媒介访问控制(MAC)层的QoS增强版。
3GPP网络102可以是采用W-CDMA或GSM网络的全球移动通信系统(UMTS)网络。在3GPP网络102中，节点B 122支持UE(未示出)的无线通信。基站子系统(BSS)/无线网络控制器(RNC)132控制无线资源的使用并执行其它功能。服务GPRS支持节点(SGSN)142支持向或从该SGSN服务的UE传送分组，并执行其它功能，如分组路由、访问控制、移动性管理、安全等等。网关GPRS支持节点(GGSN)142与内部网络152连接，并执行分组路由、IP地址分配、认证、列表等等功能。分组数据网关(PDG)/WLAN接入网关(WAG)162允许UE通过WLAN从3GPP网络102访问业务，并执行各种功能，如用户认证、安全通道管理等等。呼叫会话控制功能(CSCF)172包括代理CSCF(P-CSCF)、业务CSCF(S-CSCF)、询问CSCF(I-CSCF)等等。CSCF 172执行各种功能以支持IP多媒体子系统(IMS)业务，比如网络语音(VoIP)、多媒体、通过IP的短消息服务(SMS)、即时消息(IM)、一键通(PTT)等等。CSCF 172处理来自UE对IMS业务的请求，进行IMS注册，提供会话控制服务，保存会话状态信息，等等。
3GPP2网络104可以是采用IS-2000或IS-95的CDMA2000 1X网络，采用IS-856的高速率分组数据(HRPD)网络，等等。在3GPP2网络104中，基站124支持移动站(未示出)的无线通信。基站控制器(BSC)/分组控制功能(PCF)134对其控制下的基站进行协调和控制，并为这些基站路由数据。分组业务数据节点(PDSN)144支持3GPP2网络104中的移动站的数据业务，并执行如数据会话建立、维持和终止、分组路由、IP地址分配等功能。分组数据网络功能(PDIF)164提供到3GPP2网络104的IP连接，并执行各种功能，如用户认证、安全隧道管理、IP地址分配、分组封装和解封装等等。CSCF 174执行各种功能以便支持IMS业务。
无线网络100、102和104可以包括图1中未示出的其它网络实体。无线网络100、102和104可以直接或间接与其它网络(比如，服务于传统电话的公共电话交换网(PSTN)178)相耦合。电台110可以与其它终端和服务器进行通信，而这些终端和服务器可以与任何网络进行通信。
图2示出了电台110在与WLAN 100通信时各个层的流。电台110可以有一个或多个参与任何通信业务的应用。这些应用可以针对VoIP、视频、分组数据等等。这些应用利用会话发起协议(SIP)、实时传输协议(RTP)，和/或应用层的其它协议，与其它实体(比如，远程终端180)进行通信。SIP是用于创建、修改和终止VoIP会话、多媒体等的信令协议。RTP提供端到端网络传输功能，并适合于发送实时数据(比如，语音、视频等)的应用。每个应用可以有任何数量的数据流。数据流可以是SIP流、RTP流、尽力而为服务(BE)流，等等。举个例子，VoIP应用可以有一个或多个针对业务数据的RTP流和针对信令的SIP流。另一个例子，应用1可以是有SIP流的SIP应用。应用2到N可以是基于SIP的应用，每个应用有一个或多个针对业务数据的数据流，并通过应用1的SIP流发送信令。
由数据层处理数据流并将其映射成IP流。数据层可以包括传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、IP和/或其它协议。举个例子，电台110有一个IP流用于携带针对VoIP应用的RTP和SIP流，并有另一个IP流用于携带浏览器应用的尽力而为服务流。
在IEEE 802.11e中，由MAC层处理IP流并将其映射成业务流。每个业务流可以与业务分类(TCLAS)和/或业务说明(TSPEC)相关联。该TCLAS指定参数，用于识别属于该业务流的MAC业务数据单元(MSDU)，这样可以依照业务流的TSPEC发送这些MSDU。TSPEC描述业务流的业务属性(比如，MSDU大小和到达速率)和业务特性(比如，数据速率、最大传输延迟、最大延迟变化或抖动，等等)。可以将TSPEC的一些或全部这样的参数看作可以用于定义QoS的QoS参数。
IEEE 802.11e支持增强的分布式信道访问(EDCA)，从而允许根据电台所携带的数据流的QoS要求和通过这些电台的业务量，由这些电台按先后顺序访问无线媒介/信道。EDCA利用下面的访问参数控制电台的信道访问和信道传输。
●仲裁帧间间隔(AIFS)-在任何传输进行之前等待信道空闲的时间量，
●最小和最大竞争窗口(CWmin和CWmax)-检测到信道忙时等待的时间量，
●传输时机(TXOP)限制-电台一旦获得接入，其可以在信道上传输的最大时间量。
为了访问信道，电台110首先检测信道是空闲还是忙碌。如果信道有AIFS时间的空闲，则电台110可以在信道上进行传输，如果信道忙，则电台110要一直等到信道空闲为止，然后等信道维持空闲达AIFS时间，选择介于0和竞争窗口之间的随机回退值设为CWmin的初始值。该随机回退值用于避免多个电台在检测到信道空闲了AIFS之后同时进行传输的情况。然后，电台110可以从该随机值开始倒计时，当信道忙时暂停，而在信道空闲了AIFS之后重新开始倒计时。电台110在倒计时到0时开始在信道上进行传输。电台110在每个不成功的传输之后将竞争窗口加倍，直到竞争窗口达到CWmax为止。
AIFS是电台110从信道在忙碌周期之后变为空闲开始等待的时间量。电台110在AIFS期间推迟对信道的访问。因此，AIFS可能会影响获得信道访问权的可能性。通常而言，有高优先级业务的电台使用较小的AIFS值，以便在有其它低优先级业务且因此有较大AIFS值的电台之前访问信道。最小竞争窗口和(在很小的程度上)最大竞争窗口确定访问信道的平均时间量。平均来讲，有较小CWmin的电台要比有较大CWmin的电台在更短的时间内获得信道访问权。
IEEE802.11e支持四种访问类别—语音(AC_VO)、视频(AC_VI)、尽力而为服务(AC_BE)和后台(AC_BK)。这四种访问类别有总共八种不同的优先级，每种访问类别有两种优先级。后台有0和1两种优先级，尽力而为服务有2和3两种优先级，视频有4和5两种优先级，语音有6和7两种优先级。对于每种访问类别，低优先级针对数据，而高优先级针对信令。这使得如果数据和信令之间存在竞争时，信令在数据之前得到发送。
接入点为每种访问类别设置AIFS、CWmin、CWmax和TXOP限制值。这些参数值决定了获取信道访问权的可能性、信道访问的平均持续时间、在信道上的平均传输时间，等等。通常而言，较小的AIFS、CWmin和CWmax值会提高信道访问，并因此用于高优先级访问类别中的数据和信令。接入点可以在信标帧、探测应答帧、关联应答帧等中传输访问参数值。与该接入点相关联的所有电台用访问参数值来访问信道。
图3示出了电台110发起的VoIP呼叫/会话的消息流300。图3示出了：(i)电台110和接入点120a和120b之间的数据和信令交换；(ii)电台110和IM核心网络(IM CN)190之间的SIP信令交换。IM CN 190可以包括CSCF172或174和其它可能的网络实体。为了简单起见，图3中未示出接入点120a和120b与其它网络实体(比如PDG/WAG 162和PDIF164)之间的数据和信令交换。也没有示出IM CN 190中的各种不同的网络实体之间的信令交换。
首先，电台110搜索WLAN，检测WLAN中的接入点，并与WLAN 100中的接入点120a关联(步骤M1)。步骤M1包括进行RSSI测量、读取信标帧、交换探测请求/应答、进行访问和用户认证，并与接入点120a交换连接请求/应答。然后，电台110就能知道接入点120a的QoS能力，比如根据接入点120a周期性地传输的信标帧、接入点120a发送的针对电台110探测请求的探测应答，等等(步骤M2)。然后，电台110a向IM CN 190进行IMS注册(步骤M3)。当电台110开机、移动到新的覆盖区域等等时，会执行步骤M1到M3。
可以在电台110上启动VoIP应用。然后，电台110与远程终端180建立VoIP呼叫，远程终端180与图1中所示的PSTN 178或一些其它无线或有线网络相连接。电台110与接入点120a确定VoIP呼叫的RTP和SIP流的QoS(步骤M4)。电台110还可以与IM CN 190建立IMS会话(步骤M5)。步骤M4和M5是为了呼叫建立，并且可以根据由电台110发起还是接收VoIP呼叫，来并发地或按照不同顺序执行这两个步骤。
完成呼叫建立之后，电台110与接入点120a交换VoIP数据(步骤M6)，该接入点可以将VoIP数据路由到远程终端180(图3中未示出)。语音帧可以由语音编码器/解码器(声音合成器)生成并在RTP分组中发送。RTP分组可以封装在UDP数据报中并在IP分组中发送。电台110在步骤M4中为语音访问类别建立业务流。在呼叫期间的任何时间，电台110可以增加新的业务流或更新已存在的业务流，两者都称为“增加”业务流(步骤M7)。电台110与接入点120a为所有业务流交换VoIP数据(步骤M8)。
电台110可以在VoIP呼叫期间从接入点120a切换到接入点120b(步骤M9)。步骤M9包括：向接入点120a发送解除关联消息，从接入点120a接收确认，向接入点120b发送关联请求消息，从接入点120b接收关联应答消息，与接入点120b建立QoS。然后，电台110根据接入点120b准许的QoS，与接入点120b交换VoIP数据(步骤M10)。在某时间点，电台110或远程终端180可以终止VoIP呼叫。电台110与IM CN 190针对IMS会话终止，交换SIP信令(步骤M11)，并解除RTP和SIP流的QoS(步骤12)。步骤M10和M11用于呼叫终止，并且可以并发执行或以不同顺序执行。
针对另一个呼叫执行步骤M4到M12。电台110会进行IMS解注册，比如，当VoIP应用关闭时(步骤M13)。
在图3中，每个步骤由一个双向箭头表示，并且通常涉及至少两个实体之间的一组消息交换。可以执行这些步骤中的一些，以达到呼叫的改进的性能，如下面所描述的。
在一个方面，电台110在进行注册以便通过WLAN接收服务或向WLAN转移服务之前，要确保WLAN中的接入点是“适合的”。电台110和接入点之间的信道状况有很大波动，并且接收信号质量也同样有很大变化。如果接入点相对稳定并且可以由电台110接收到足够的信号质量，则可以将该接入点看作适合的接入点。电台110可以推迟服务注册直到确定适合的接入点为止。推迟服务注册可以避免电台110通过断断续续的接入点注册服务并通过这样的接入点接收质量很差的服务的情况。
可以根据RSSI测量、信标帧的FER等来确定接入点是否适合。接入点可以周期性地传输信标帧，比如，每100毫秒(ms)。在一种设计中，电台110对从接入点接收的信标帧进行RSSI测量。电台110将RSSI测量结果与RSSI门限值进行比较，如果预定百分比的RSSI测量结果在RSSI门限值之上，则宣布该接入点是适合的。在另一个设计中，电台110对每个接收到的信标帧进行解码，并判断该信标帧是否正确解码。电台110确定特定时间间隔(比如，一到五秒)内接收到的信标帧的FER。电台110将信标FER与FER门限值(比如，10％)进行比较，如果信标FER低于该FER门限值则宣布该接入点是适合的。在另一种设计中，电台110首先对接入点进行RSSI测量。如果一定数量的RSSI测量结果超过RSSI门限值，则电台110接下来检查信标FER以便判断该接入点是否适合。电台110还可以根据其它参数判断该接入点是否适合。
电台110在识别出WLAN中适合的接入点之后，进行服务注册。电台110可以在IMS进行注册，以便通过WLAN接收所有服务。作为替换，电台110在IMS进行注册，以便通过WLAN只接收特定业务，比如这取决于WLAN的性能和业务的QoS要求。举个例子，如果信标FER低于第一FER门限值，则电台110可以注册，以便通过WLAN接收尽力而为服务。如果信标FER低于第二FER门限值，该第二门限值低于第一FER门限值，则电台110可以注册，以便通过WLAN接收VoIP服务。相应地，如果信标FER超过第三FER门限值，该第三FER门限值高于第一FER门限值，则电台110可以取消尽力而为服务的注册。如果信标FER超过第四FER门限值，该第四FER门限值高于第二FER门限值，则电台110可以取消VoIP服务的注册。对于每种服务，注册的FER门限值要低于取消注册的FER门限值，以便提供滞后量及避免为业务所选的WLAN中的“乒乓”现象。对信标FER进行过滤，以便获取更可靠的FER测量结果。因此，电台110可以将WLAN的无线获取和IMS注册分开，以便通过WLAN接收服务。
电台110还可以根据WLAN的性能改变服务注册。举个例子，电台110可以最初注册IMS，以便通过WLAN接收所有业务。如果WLAN性能下降，则电台110可以取消IMS中注册的VoIP业务，但是可以继续通过WLAN接收尽力而为服务。可以通过RSSI测量结果、信标FER、数据PER等来确定WLAN性能。
图4示出了电台110为进行服务注册所执行的处理过程400的设计。电台110检测WLAN中的接入点(块412)。电台110判断所检测的接入点中是否有适合于接收服务的接入点(块414)。电台110确定接入点适合于接收服务，如果：(i)从该接入点接收的信标帧的FER低于FER门限值，和/或(ii)该接入点的特定百分比的RSSI测量结果在RSSI门限值之上。电台110可以根据从接入点获取的足够长的时间周期内的测量值(比如，多于1秒)，确定该接入点适合接收服务，以便确保该接入点是稳定的。
电台110在确定适合于接收服务的接入点之后进行服务注册(块416)。服务注册通常向适当网络中指定的网络实体进行注册，可以是本地网络、受访网络或一些其它网络。举个例子，电台110可以向P-CSCF注册IMS，向本地代理注册移动IP等等。电台110还可以根据性能注册不同的服务。举个例子，如果适合的接入点的FER低于第一FER门限值，则电台110可以注册尽力而为服务，而如果该FER低于第二FER门限值，该第二FER门限值低于第一FER门限值，则电台110可以注册VoIP业务。
在另一个方面，电台110首先为业务流请求无线资源，然后为信令流请求无线资源。对于VoIP呼叫，电台110首先为RTP流请求无线资源，然后为SIP流请求无线资源。业务流有针对满意性能的QoS要求。请求无线资源应确保能够达到这些业务流所要求的QoS。信令流能够容忍推迟，并且如果没有给这些流准许无线资源，可以将其作为尽力而为服务发送。这种为业务流和信令流请求无线资源的方式使得：当准许了业务流的无线资源，而没有准许信令流的资源时，呼叫可以继续进行。
无线资源还可以指无线链路资源、QoS资源、资源等等。可以针对不同的无线网络以不同方式确定无线资源。还可以针对不同的无线网络和给定无线网络的不同运行模式，以不同的方式准许无线资源。对于WLAN，可以通过时间(也可以在较小程度上通过传输功率)量化无线资源。IEEE802.11e支持预定自动省电(S-APSD)模式和非预定APSD(U-APSD)模式。在S-APSD模式中，接入点对其关联的电台的服务时间预先做出安排。接入点可以根据其预定的服务时间的持续时间和周期，准许无线资源。在U-APSD模式中，每个电台独立选择它自己的服务时间，并且接入点为其缓存数据。无论什么运行模式，接入点都为每个电台准许无线资源，以便满足电台的QoS要求。
接入点可能知道与其关联的所有电台的业务流和QoS要求。接入点可以根据其可用的无线资源和分配给电台的无线资源，准许或拒绝来自电台的无线资源请求。无线资源涉及QoS，并且这两个术语经常可以交换使用。
图5示出了移动设备发起的呼叫建立的消息流500。消息流500可以用于图3中的步骤M4和M5。首先，触发一个VoIP呼叫的VoIP呼叫建立，比如，如果用户在电台110拨号的话(步骤A1)。激活VoIP呼叫的RTP流，电台110的VoIP应用(APP)112向电台110中的呼叫处理(Proc)模块114发送RTP流的QoS请求(也是步骤A1)。然后，电台110向接入点120a发送ADDTS(增加业务流)请求消息，该消息包括RTP流的所请求的QoS(步骤A2)。该RTP流可以属于语音访问类别(AC_VO)。该ADDTS请求消息可请求增加语音访问类别的业务流，并且包括这一访问类别的TSPEC。该TSPEC包括描述RTP流的所请求QoS的参数。接入点120a为所请求QoS准许无线资源，并返回指示了该无线资源准许的ADDTS应答消息(步骤A3)。模块114接收该ADDTS应答消息并向VoIP应用112发送RTP流的QoS激活通知(步骤A4)。
然后，激活VoIP的SIP流，VoIP应用112向模块114发送SIP流的QoS请求(步骤A5)。该RTP和SIP流可以是相同的访问类别。然后，模块114汇总SIP流要求的QoS和RTP流要求的QoS，以获取该语音访问类别的总QoS。然后，电台110向接入点120a发送ADDTS请求消息，该消息包括描述RTP和SIP流的总QoS的参数(步骤A6)。接入点120为这两个流的总QoS准许无线资源，并返回ADDTS应答消息指示该无线资源准许(步骤A7)。模块114接收该ADDTS应答消息，并向VoIP应用112发送SIP流的QoS激活通知(步骤A8)。然后，电台110将SIP信令(比如，SIP邀请消息)作为语音访问类别的QoS业务进行发送(步骤A9)。
如果接入点110a没有足够的无线资源分给RTP和SIP流的总QoS，则在步骤A7，接入点110a返回ADDTS应答消息中指示拒绝该总QoS请求。然后，模块114在步骤A8中向VoIP应用112提供失败通知。然后，电台110在步骤A9中将SIP信令作为尽力而为服务发送，并继续进行呼叫建立。
如果接入点110a没有足够的无线资源分给RTP流，则在步骤A3，接入点110a返回ADDTS应答消息中指示拒绝QoS请求。然后，模块114在步骤A4中向VoIP应用112提供失败通知。如果RTP流的QoS是优选的而不是必需的，则电台110可以继续进行VoIP呼叫，并将RTP数据和SIP信令作为尽力而为服务发送。如果RTP流的QoS是必需的，则与接入点120a的VoIP呼叫失败，于是，电台110在另一个无线网络上尝试呼叫，比如，图1中的3GPP网络102或3GPP2网络104。
图6示出了用于移动设备终止的呼叫建立的消息流600。消息流600还可以用于图3中的步骤M4和M5。最初，电台110从远程终端180接收到呼入的SIP邀请消息(步骤B1)。该SIP邀请消息触发VoIP呼叫建立(步骤B2)。然后，以图5中步骤A1到A8相应的类似方式执行步骤B2到B9。然后，如果在步骤B8中接入点120准许了SIP流的QoS请求，则电台110可以用为语音访问类别准许的无线资源发送SIP 1xx应答消息(比如，SIP180响铃消息)。作为替换，如果没有准许SIP流的QoS请求，则将SIP消息作为尽力而为服务发送。
电台110发送VoIP呼叫的RTP和SIP信令。与WLAN交换数据和信令，并用WLAN准许的无线资源达到期望的QoS。将这些数据和信令转发到WLAN以外的节点，以到达远程终端180。电台110可以用差别化服务标记达到VoIP呼叫的数据和信令的良好性能。在IP版本4(IPv4)中，每个IP分组包括有8比特的业务类型(TOS)字段的头部。该TOS字段划分为6比特的差别化服务码点(DSCP)字段和2比特的当前未用(CU)字段。对不同的业务为DSCP字段定义不同的值。可以将分组分类和标记为属于特定业务。然后，这些分组在沿着其路径的节点上接收指定的每跳转发行为。VoIP分组可以用八进制值56标记，以便由支持差别化服务的节点加速转发。
图7示出了电台110请求无线资源所执行的处理过程800的设计。电台110为至少一个业务流，比如RTP流，请求无线资源(块712)。电台110为该至少一个业务流接收无线资源的第一准许(块714)。然后，在接收该第一准许之后，电台110可以为至少一个信令流，比如SIP流，请求无线资源(块716)。无论是否准许了该至少一个信令流的无线资源，电台110都通过该至少一个业务流和至少一个信令流进行通信(块718)。
电台110用第一准许的无线资源发送该至少一个业务流的数据。如果电台110为该至少一个信令流的接收到无线资源的第二准许，则电台110可以用第二准许的资源发送该至少一个信令流的信令。如果110接收到的是该至少一个信令流的无线资源的不准许，则电台110将该至少一个信令流的信令作为尽力而为服务发送。电台110可以根据携带该至少一个数据流的数据和该至少一个信令流的信令的分组的DSCP标记，以加速转发的方式发送数据和信令。
业务流和信令流是相同的访问类别，比如语音。电台110根据这一访问类别的AIFS、CWmin、CWmax和TXOP限定值，发送该至少一个业务流的数据。电台110可以根据这一访问类别的AIFS、CWmin、CWmax和TXOP限定值(如果准许了无线资源)，或根据尽力而为服务访问类别的AIFS、CWmin、CWmax和TXOP限定值(如果没有准许无线资源)，发送该至少一个信令流的信令。
在另一个方面，电台110可以汇总QoS需求，并为每个访问类别请求QoS。电台110可以有任意数量的活动应用，这些应用可以有针对任意组访问类别的任意数量的流。电台110汇总每种访问类别的所有应用的QoS需求。在一种设计中，汇总每种访问类别的业务流(而不是信令流)的QoS。在另一种设计中，分别汇总每种访问类别的业务流的QoS和每种访问类别的信令流的QoS。在又一种设计中，汇总每种访问类别的业务流和信令流二者的QoS。无论如何，电台110都可以为每种访问类别的总QoS请求无线资源。
可以通过参数，比如延迟限度、吞吐量、PER和抖动，确定给定应用的QoS。多个应用可以是同一种访问类别(比如，语音)，并且有相同的或不同的QoS参数值。举个例子，给定访问类别的N个应用1到N的延迟限度要求分别为D1到DN、吞吐量要求分别为T1到TN、PER要求分别为PER1到PERN、抖动要求分别为J1到JN。通过取这N个应用的N个延迟限定要求中最小者、N个吞吐量要求之和、N个PER要求中最小者和N个抖动要求中最小者，来汇总这N个应用的QoS。然后，为这N个应用请求总的QoS。
对于给定访问类别，新的应用可以在任何时间加入到该访问类别中，也可以在任何时间将已存在的应用从访问类别中移除。当向访问类别增加应用或从其中移除应用时，根据增加的或移除的应用的QoS更新该访问类别的总QoS。然后，电台110通过发送带有更新后的总QoS的新TSPEC的ADDTS请求消息，从WLAN为更新后的总QoS请求无线资源。WLAN可以准许请求并返回ADDTS应答消息。WLAN也可以拒绝该请求，在这种情况中，WLAN不支持该新的TSPEC，但先前的TSPEC还是可用的。当该访问类别的最后一个应用关闭之后，电台110通过发送DELTS(删除业务流)请求消息，删除该访问类别的业务流。
每种访问类别中所有应用的QoS的汇总可以在图3中步骤M4中QoS建立之前的呼叫开始时进行。然后，在步骤M4中从WLAN请求该总的QoS。当增加新的应用或关闭已存在的应用时，要在呼叫期间更新该总的QoS。然后，从WLAN请求更新后的总QoS，比如，在图3的步骤M7中。
图8示出了电台110为了汇总多个应用的QoS所执行的处理过程800的设计。电台110确定多个应用中每一个的QoS(块812)并汇总多个应用的QoS(块814)。电台110根据多个应用的总QoS，从WLAN请求无线资源(块816)。
其后，电台110确定另外一个应用的QoS(块818)，并用该另外一个应用的QoS更新总QoS(块820)。然后，电台110根据更新后的总QoS请求无线资源(块822)。电台110可以确定多个应用中关闭的一个应用的QoS(块824)，并用该关闭的应用的QoS更新总的QoS(块826)。然后，电台110根据更新后的总QoS请求无线资源(块828)。这多个应用可以是相同的访问类别。电台110根据这一访问类别的AIFS、CWmin、CWmax和TXOP限定值，发送这些应用的数据和/或信令。
电台110与WLAN为这多个应用建立业务流。当增加额外的应用或关闭已存在的应用时，电台110更新这多个应用的总的QoS。然后，电台110发送ADDTS请求消息，该消息带有根据更新后的总QoS确定的更新后的参数值(比如，更新后的TSPEC)。当这多个应用中的最后一个关闭时，电台110还会发送DELTS请求消息。
在另一个方面，如果针对一个呼叫准许给电台110的QoS大于远程终端对该呼叫所支持的QoS，则电台110可以释放额外的无线资源。在步骤M4中WLAN会给电台110准许特定的QoS。在步骤M5中，电台110与终端180执行端到端的QoS协商，以确定呼叫的QoS。如果与终端180商定的QoS低于WLAN准许的QoS，则电台110可以释放WLAN所准许的QoS和与终端180所商定的QoS之差所对应的额外的无线资源。
对于移动设备发起的VoIP呼叫，比如，如图5中所示的，电台110在IMS会话建立过程中向终端180发送SIP邀请消息。该SIP邀请消息包括电台110所支持的一种或多种媒介形式，它们可以电台110偏爱的顺序给出。每种媒介形式与一组用于通信的参数相关联，还与特定QoS相关联。对于VoIP，每种媒介形式对应于一组语音合成器和一个特定的QoS等级或简档。可以根据WLAN准许给电台110的QoS来确定电台110所支持的媒介形式。举个例子，QoS等级A到Z是可用的，其中QoS等级A是最高的，而QoS等级Z是最低的。电台110可以从WLAN请求QoS等级B，而WLAN可以把QoS等级D准许给电台110。然后，包括在SIP邀请消息中的媒介形式可以与QoS等级D或更低的QoS等级关联起来。
远程终端180还可以在，比如一旦从电台110接收到SIP邀请消息时，请求无线资源。然后，终端180返回SIP 180响铃消息，其中包括了终端180所支持的一种或更多种媒介形式，以终端180偏爱的顺序给出。可以根据准许给终端180的QoS来确定终端180所支持的媒介形式。举个例子，来自电台110的最优选的媒介形式要求QoS等级D，则终端180请求QoS等级D，但是可能被准许的是QoS等级E。因此，该SIP 180响铃消息中所包括的媒介形式与QoS等级E或更低的QoS等级关联起来。
电台110根据两边实体都支持的最优选媒介形式，与终端180进行通信。如果所选媒介形式要求的QoS低于WLAN准许给电台110的QoS，则电台110可以释放准许给电台110的QoS和所选媒介形式的QoS之差所对应的额外的无线资源。电台110用所选媒介形式与终端180进行通信。
对于移动设备终止的VoIP呼叫，比如，如图6中所示的，电台110在IMS会话建立过程中从终端180接收SIP邀请消息。该SIP邀请消息包括终端180所支持的一种或更多种媒介形式。电台110可以从WLAN请求QoS，并由WLAN准许特定的QoS。该准许的QoS可能高于终端180所建议的媒介形式的最高QoS。如果电台110建议的媒介形式的QoS高于来自终端180的最高QoS，则这种媒介形式被终端180拒绝的可能性很高。因此，电台110可以将向终端180建议的媒介形式限定在那些QoS等于或低于来自终端180的最高QoS的媒介形式。举个例子，终端180所建议的媒介形式与QoS等级E或更低的QoS相关联。电台110会得到WLAN准许的QoS等级B，但是可以建议QoS等级E或更低QoS等级的媒介形式。所选的由电台110和终端180使用的媒介形式可以具有QoS等级E或更低的等级。然后，电台110释放WLAN准许的QoS和与终端180商定的QoS之差所对应的额外的无线资源。
图9示出了电台110为释放额外的无线资源所进行的处理过程900的设计。电台110确定WLAN所准许的QoS(块912)，并确定远程终端为呼叫所建议的媒介形式的QoS(块914)。电台110可以释放WLAN所准许的QoS和远程终端所建议的媒介形式的QoS之差所对应的额外的无线资源(块916)。
对于移动设备发起的呼叫，电台110根据WLAN准许的QoS确定至少一种媒介形式，其中每种媒介形式相关联的QoS等于或低于WLAN准许的QoS。然后，电台110将该至少一种媒介形式作为建议发送给远程终端。远程终端所建议的媒介形式可以是电台110所发送的媒介形式中的一种。
对于移动设备终止的呼叫，电台110根据远程终端所建议的媒介形式的QoS，选择一种媒介形式。电台110所选择的媒介形式相关联的QoS等于或低于远程终端所建议的媒介形式的QoS。然后，电台110将所选的媒介形式发送给远程终端。电台110可以释放WLAN所准许的QoS和发送给远程终端的媒介形式的QoS之差所对应的额外的无线资源。
如图3中所示，电台110可以在VoIP呼叫期间，从当前的接入点120a切换到新的接入点120b。电台110可以根据接入点120a所准许的特定QoS，与远程终端180进行通信。电台110可以从新的接入点120b请求相同甚至更高的QoS，该新的接入点120b可能能够准许比当前接入点120a更高的QoS。电台110从新的接入点120b接收更高的QoS的准许，并向远程终端180建议该更高的QoS。在这种情况下，终端180就需要针对该更高的QoS，与其网络重新商定QoS，这可能会中断当前的呼叫。
在另一个方面，在从当前接入点120a切换到新的接入点120b时，电台110可以根据当前接入点所准许的QoS，从新的接入点请求QoS。当前接入点120a所准许的QoS可以是电台110最初请求的QoS，也可以不是。举个例子，电台110最初从当前接入点120a请求QoS等级A，但是准许的是QoS等级D。电台110可以根据当前接入点120a准许的QoS等级D，与远程终端180通信。当切换到新的接入点120b，电台110可以从新的接入点请求QoS等级D(而不是QoS等级A)。准许QoS等级D的可能性要比准许QoS等级A的可能性大。如果电台110被准许了QoS等级D，则电台110可以用QoS等级D继续与远程终端180通信，而不需要远程终端180重新商定QoS。如果电台110被准许了比QoS等级D低的QoS等级，则电台110可以用该更低的QoS等级继续与远程终端180通信。远程终端180会释放QoS等级D和该更低的QoS等级之差所对应的额外的无线资源。
图10示出了电台110为了在切换过程中用新的接入点建立QoS所执行的处理过程1000的设计。电台110从WLAN中的第一个接入点请求QoS(块1012)，并从第一个接入点接收第一QoS的准许(块1014)。第一QoS可以等于或低于从第一个接入点请求的QoS。电台110根据第一个接入点所准许的第一QoS，与远程终端进行通信(块1016)。电台110从第一个接入点切换到第二个接入点(块1018)。电台110从第二个接入点请求第一QoS或更低的QoS(块1020)，并从第二个接入点接收第一QoS或更低的QoS的准许(块1022)。然后，电台110根据第二个接入点所准许的第一QoS或更低的QoS，与远程终端进行通信(块1024)。
在呼叫过程中，电台110的数据性能有可能会下降，比如，因为WLAN中的拥塞。则电台110可以用较低的QoS工作(比如，使用语音合成器的较低数据速率)，并从接入点请求较低的QoS。这样可以减轻WLAN中的拥塞。
在又一个方面，电台110首先尝试在用户拨打紧急号码(比如美国的911或欧洲的112)时用蜂窝网络进行紧急呼叫。根据蜂窝网络和电台110的能力，电台110为该紧急呼叫尝试建立电路交换呼叫和/或分组交换呼叫。如果在蜂窝网络上该紧急呼叫失败，则电台110可用WLAN尝试进行该紧急呼叫。
我们所期望的是：如果可用的话，先用蜂窝网络进行紧急呼叫，因为蜂窝网络有定位能力，并能确定电台110的位置。但是，如果蜂窝网络不可用，则希望用WLAN进行紧急呼叫。
终止该紧急呼叫之后，无论其是在蜂窝网络中还是WLAN中进行的，电台110都会维持回叫状态并持续一段预定的时间。在这段时间内，电台110监听最初进行紧急呼叫的蜂窝网络或任何其它可用于紧急呼叫的网络。这一回叫模式使得公共机构(比如，执法部门)能到达电台110，以定位该用户和/或完成其它任务。
图11示出了电台110为了进行紧急呼叫所执行的处理过程1100。电台110收到要进行紧急呼叫的指示，比如在用户拨打了紧急号码后(块1112)。响应该指示，电台110可以用蜂窝网络进行该紧急呼叫(比如，电路交换呼叫和/或分组交换呼叫)(块1114)。如果用蜂窝网络没有成功进行紧急呼叫，则电台110可以用WLAN进行该紧急呼叫(比如，VoIP呼叫)(块1116)。
图12示出了电台110的设计框图，该电台110能够与WLAN中的接入点和WWAN(比如，蜂窝网络)中的基站进行通信。在发射路径上，电台110所要发送的数据和信令由编码器1222处理(比如，格式化、编码和交织)，并由调制器(Mod)1224进一步处理(比如，调制和加扰)，以便生成输出码片。编码器1222和调制器1224所进行的处理依赖于数据和信令所要发送到的无线网络的无线技术(比如，802.11、cdma2000、GSM、W-CDMA，等等)。发射机(TMTR)1232调整(比如，转换成模拟、滤波、放大和上变频)输出码片，并生成无线电频率(RF)输出信号，通过天线1234进行发射。
在接收路径上，WLAN中的接入点和/或WWAN中的基站所发射的RF信号由天线1234接收，并提供给接收机(RCVR)1236。接收机1236调整(比如，滤波、放大、下变频、数字化)接收到的RF信号并提供抽样。解调器(Demod)1226处理(比如，解扰和解调)抽样，以获取符号估计。解码器1228处理(比如，解交织和解码)符号估计，以便获取解码数据和信令。接收方的解调器1226和解码器1228所做的处理互补于接入点和基站的调制器和编码器所做的处理。编码器1222、调制器1224、解调器1226和解码器1228可以由调制解调处理器1220来实现。
控制器/处理器1240控制电台110的各个处理单元的操作。存储器1242存储电台110的程序代码和数据。控制器/处理器1240分别实现或控制图4、7、8、9、10和11中的处理过程400、700、800、900、1000和/或1100，图3、5和6中的消息流300、500和/或600，和/或其它用于支持电台110通信的处理过程和消息流。存储器1242存储不同流和应用的QoS的信息、每种访问类别的访问参数值和/或其它信息。
本申请中所描述的技术可以通过方法实现。例如，这些技术可以用硬件、软件或软硬件结合的方式来实现。对于硬件实现，用于执行该技术的处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、用于执行本申请所述功能的其它电子单元、计算机或其组合中。
对于固件和/或软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些固件和/或软件指令可以存储在存储器(如，图12中的存储器1242)中，并由处理器(如处理器1240)执行。这些固件和/或软件指令也可以存储在其它计算机可读媒介，如随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机访问存储器(NVRAM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪存、光盘、磁的或光的数字存储设备，等等。
一种实现本申请中所描述的技术的装置可以是独立的单元或是设备的一部分。该设备可以是：(i)独立的集成电路(IC)；(ii)一组一个或多个IC，包括存储器IC用于存储数据和/或指令；(iii)ASIC，比如移动站调制解调器(MSM)；(iv)嵌入其它设备中的模块；(v)移动电话、无线设备、手机、或移动单元；(vi)等等。
为使本领域技术人员能够实现或者使用本发明，上面提供了本发明的描述。对于本领域技术人员来说，对这些公开内容的各种修改都是显而易见的，并且，本申请定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神的基础上适用于其它变形。因此，所公开的内容并不仅限于本申请中所描述的例子和设计，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (12)

1.一种用于通信的装置，包括：
至少一个处理器，用于：
为至少一个业务流请求无线资源，
为所述至少一个业务流接收无线资源的第一准许，
在接收所述第一准许之后，为至少一个信令流请求无线资源，以及
无论是否为所述至少一个信令流准许了无线资源，都通过所述至少一个业务流和所述至少一个信令流进行通信；
发送包括针对所述至少一个业务流的数据和针对所述至少一个信令流的信令的多个分组，其中，所述多个分组被分类成属于包括网络语音VoIP服务的多个服务中，其中，所述多个分组中被分类成属于所述VoIP服务的一个或多个分组是由网络中支持差别化服务的一个或多个节点，根据携带所述数据和所述信令的所述多个分组的差别化服务码点(DSCP)标记，来加速转发的；以及
与所述至少一个处理器相耦合的存储器。
2.权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
为所述至少一个信令流接收无线资源的第二准许，
用所述第一准许的无线资源发送所述至少一个业务流的数据，以及
用所述第二准许的无线资源发送所述至少一个信令流的信令。
3.权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
为所述至少一个信令流接收无线资源的不准许，
用所述第一准许的无线资源发送所述至少一个业务流的数据，以及
将所述至少一个信令流的信令作为尽力而为业务发送。
4.权利要求1所述的装置，其中，
所述至少一个业务流包括：实时传输协议(RTP)流，
所述至少一个信令流包括：会话发起协议(SIP)流。
5.权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个业务流的无线资源请求和所述至少一个信令流的无线资源请求针对相同的访问类别。
6.权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器用于：
根据所述至少一个业务流的访问类别的仲裁帧间间隔(AIFS)和最小竞争窗口，发送所述至少一个业务流的数据。
7.一种用于通信的方法，包括：
为至少一个业务流请求无线资源；
为所述至少一个业务流接收无线资源的第一准许；
在接收所述第一准许之后，为至少一个信令流请求无线资源；以及
无论是否为所述至少一个信令流准许了无线资源，都通过所述至少一个业务流和所述至少一个信令流进行通信，通过所述至少一个业务流和所述至少一个信令流进行通信的步骤包括：
发送包括针对所述至少一个业务流的数据和针对所述至少一个信令流的信令的多个分组，其中，所述多个分组被分类成属于包括网络语音VoIP服务的多个服务中，其中，所述多个分组中被分类成属于所述VoIP服务的一个或多个分组是由网络中支持差别化服务的一个或多个节点，根据携带所述数据和所述信令的所述多个分组的差别化服务码点(DSCP)标记，来加速转发的。
8.权利要求7所述的方法，还包括：
为所述至少一个信令流接收无线资源的第二准许，
其中，所述通信包括：
用所述第一准许的无线资源发送所述至少一个业务流的数据，以及
用所述第二准许的无线资源发送所述至少一个信令流的信令。
9.权利要求7所述的方法，还包括：
为所述至少一个信令流接收无线资源的不准许，
其中，所述通信包括：
用所述第一准许的无线资源发送所述至少一个业务流的数据，以及
将所述至少一个信令流的信令作为尽力而为业务发送。
10.一种用于通信的装置，包括：
用于为至少一个业务流请求无线资源的模块；
用于为所述至少一个业务流接收无线资源的第一准许的模块；
用于在接收所述第一准许后为至少一个信令流请求无线资源的模块；以及
用于无论是否为所述至少一个信令流准许了无线资源，都通过所述至少一个业务流和所述至少一个信令流进行通信的模块，用于通过所述至少一个业务流和所述至少一个信令流进行通信的模块包括：
用于发送包括针对所述至少一个业务流的数据和针对所述至少一个信令流的信令的多个分组的模块，其中，所述多个分组被分类成属于包括网络语音VoIP服务的多个服务中，其中，所述多个分组中被分类成属于所述VoIP服务的一个或多个分组是由网络中支持差别化服务的一个或多个节点，根据携带所述数据和所述信令的所述多个分组的差别化服务码点(DSCP)标记，来加速转发的。
11.权利要求10所述的装置，还包括：
用于为所述至少一个信令流接收无线资源的第二准许的模块，
其中，所述通信模块包括：
用所述第一准许的无线资源发送所述至少一个业务流的数据的模块，以及
用所述第二准许的无线资源发送所述至少一个信令流的信令的模块。
12.权利要求10所述的装置，还包括：
用于为所述至少一个信令流接收无线资源的不准许的模块，
其中，所述通信模块包括：
用所述第一准许的无线资源发送所述至少一个业务流的数据的模块，以及
将所述至少一个信令流的信令作为尽力而为业务发送的模块。
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