CN102612078A - 一种无线接入系统、装置及数据传输方法 - Google Patents

一种无线接入系统、装置及数据传输方法 Download PDF

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CN102612078A CN2011100271442A CN201110027144A CN102612078A CN 102612078 A CN102612078 A CN 102612078A CN 2011100271442 A CN2011100271442 A CN 2011100271442A CN 201110027144 A CN201110027144 A CN 201110027144A CN 102612078 A CN102612078 A CN 102612078A
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赵瑾波
徐晖
王映民
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Abstract

本发明公开了一种无线接入系统，用于提供一种新的通信系统及相关装置和方法，以降低系统复杂度。所述系统包括：网关，与因特网直接连接，用于对用户设备UE与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理；接入点AP，用于转发网关与UE之间的数据。本发明还公开了系统内的装置及相关的数据传输方法。

Description

一种无线接入系统、装置及数据传输方法
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及无线接入系统、装置及数据传输方法。
背景技术
随着移动互联网(Mobile Internet)和智能手机的普及，移动数据流量需求飞速增长。为提高容量，目前主要有两种解决方案。
一种方案是采用无线局域网(WLAN或WiFi)系统。WiFi系统与3G系统松耦合，在3G系统核心网中进行认证和计费。采用WiFi进行热点地区覆盖，能够起到较好的数据业务分流作用。但是由于WiFi系统与3G系统是两套不同的标准体系，所以通常情况下需要用户手动选择接入的网络，很难实现业务在两个接入网间的平滑切换。并且，链路质量不能得到保证，WiFi采用的是非授权ISM频段，存在与自用WiFi、微波炉等各种设备之间的干扰。多运营商同时组网困难，由于其工作频段为非授权频段，多个运营商在同一区域组网时，如果没有很好的协调统一规划，将造成相互的干扰。
另一种方案是采用家庭基站(Femto、HNB或HeNB)。家庭基站可通过宏基站等设备连接到3G系统的核心网。家庭基站的成本更低，部署更灵活，起到了一定的室内数据分流作用，也能够支持电信级业务。但是家庭基站并没有针对室内业务特点进行进一步的简化和优化，以LTE为例，基本采用了LTE完整的协议架构和接口，相同的物理层设计，相同的射频要求，所以实现复杂度并没有很大的降低。
发明内容
本发明实施例提供一种无线接入系统、装置及数据传输方法，用于提供一种新的通信系统及相关装置和方法，以降低系统复杂度。
一种无线接入系统，包括：
网关，与因特网直接连接，用于对用户设备UE与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理；
接入点AP，用于转发网关与UE之间的数据。
一种网关设备，包括：
应用接口，与因特网连接，用于与因特网交互数据包、信令包及各种信息；
控制和管理模块，用于对用户设备UE与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理。
一种AP设备，包括：
射频模块，用于进行下行数据信号的发射和上行数据信号的接收；
物理层处理模块，用于对数据信号进行编码或译码成帧，以及进行调制或解调；
层2模块，用于对数据进行无线链路控制和媒体接入控制，以及对连接管理进行无线资源控制；
Ia-g接口模块，用于AP与网关之间的数据包、信令包和各种信息的传输。
一种用户设备UE，包括：
射频模块，用于进行下行数据信号的发射和上行数据信号的接收；
物理层处理模块，用于对数据信号进行编码或译码成帧，以及进行调制或解调；
层2模块，用于对数据进行无线链路控制和媒体接入控制，以及对连接管理进行无线资源控制；
IP模块，用于至少执行下列操作之一：IP数据封装或拆封、IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
一种AP附着的网关侧处理方法，包括以下步骤：
网关与AP连接后，对AP进行认证；
网关在认证通过后与AP建立接口；
网关在接口建立后，对AP进行同步操作和参数配置。
一种AP附着的AP侧处理方法，包括以下步骤：
AP在上电后自动连接到网关；
AP在与网关连接后，接受网关的认证，并在认证通过后与网关建立接口；
AP在接口建立后进行与网关的同步操作及接受网关的参数配置。
一种UE附着的处理方法，包括以下步骤：
AP根据UE的请求与UE建立无线资源控制RRC连接；
AP在RRC连接建立后请求网关为UE分配IP地址，以及将分配的IP地址传输给UE。
一种业务传输方法，包括以下步骤：
网关获得UE发送的业务连接请求后，为该UE选择QoS等级；
网关将来自UE的数据封装成IP数据包后进行寻址、路由和QoS控制，以将IP数据包发送到因特网；以及
网关对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
本发明实施例中的无线接入系统，其中的网关可以与因特网(internet)直接连接，并对用户设备(UE)与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理，有效降低了系统的复杂度。
附图说明
图1为本发明实施例中无线接入系统的结构图；
图2为本发明实施例中网关的结构图；
图3为本发明实施例中AP的主要结构图；
图4为本发明实施例中AP的详细结构图；
图5为本发明实施例中UE的结构图；
图6为本发明实施例中AP附着的网关侧处理方法流程图；
图7为本发明实施例中AP附着的AP侧处理方法流程图；
图8为本发明实施例中连接CN时AP附着的方法流程图；
图9为本发明实施例中无线接入系统连接CN时的网络架构的示意图；
图10为本发明实施例中连接办公系统时AP附着的方法流程图；
图11为本发明实施例中无线接入系统连接办公系统时的网络架构的示意图；
图12为本发明实施例中UE附着的处理方法流程图；
图13为本发明实施例中连接CN时UE附着的处理方法流程图；
图14为本发明实施例中连接办公系统时UE附着的处理方法流程图；
图15为本发明实施例中业务传输的方法流程图；
图16为本发明实施例中连接CN时业务传输的方法流程图；
图17为本发明实施例中连接办公系统时业务传输的方法流程图。
具体实施方式
本发明实施例中的无线接入系统，其中的网关可以与因特网(internet)直接连接，并对用户设备(UE)与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理，有效降低了系统的复杂度。
参见图1，本实施例中无线接入系统包括网关101和接入点(AP)102。
网关101，与因特网直接连接，用于对UE与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理。
AP102，用于转发网关与UE之间的数据。
无线接入系统还可以包括UE103，用于与AP连接，并通过AP和网关与因特网传输数据。
本实施例中主要在网关101中增加了控制和管理功能，下面首先对网关101的内部结构和功能进行介绍。
参见图2，本实施例中网关101包括：应用接口201和控制和管理模块202。
应用接口201，与因特网连接，用于与因特网交互数据包、信令包及各种信息。应用接口201可以与各种应用服务器连接，包括因特网中的应用服务器及核心网或其它应用网络中的应用服务器。应用接口201还用于对业务进行安全管理或QoS服务等，尤其是面向应用服务器的安全管理和QoS服务等。
控制和管理模块202，用于对用户设备UE与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理。具体的，控制和管理模块202用于对UE与因特网之间的数据或连接的设备至少进行下列操作之一：QoS控制、安全管理、本地鉴权、计费控制和设备管理。
控制和管理模块202包括：QoS(质量和服务)控制单元、安全管理单元、本地鉴权单元、计费控制单元和设备管理单元。
QoS控制单元，用于通过网关中与因特网之间的应用接口，获得用户业务对QoS要求的QoS信息，并根据用户业务对QoS要求的信息进行QoS配置和映射。具体的，QoS控制单元根据QoS信息配置IP层QoS区分服务功能和数据包的QoS信息，根据IP数据包的QoS信息映射到MAC层QoS属性。QoS控制单元根据不同应用场景的需求，可以配置不同级别的QoS控制机制，以及根据具体业务对QoS的需求，可以配置MAC(媒体接入控制)层和IP(因特网协议)服务不同的QoS级别。
安全管理单元，用于通过应用接口，获得系统和业务对安全性要求的安全信息以及加密鉴权所需的预设鉴权信息，并根据安全信息和预设鉴权信息进行属性配置。例如，安全管理单元通过HSS获得AP或者用户在系统中的签约信息，根据系统和业务安全性要求，配置网关和AP的MAC层鉴权加密的属性。特别的，根据不同应用场景的需求，可以配置不同级别的安全控制机制，以及根据具体业务安全需求，可以配置不同的加密鉴权级别。
本地鉴权单元，用于根据安全信息和预设鉴权信息对接入用户进行本地鉴权，以及进行与AP之间的双向鉴权。
计费控制单元，用于向服务器提供与计费相关的信息。例如，当用户接入到系统时，计费控制单元为AAA(Authentication，Authorization and Accounting，鉴定，授权，计费)服务器计费提供相应的连接建立和结束指示，流量统计信息等。
设备管理单元，用于对网关和AP的各种参数和配置进行管理。设备管理还可以用于对同一区域不同AP进行同步管理。
网关还包括IP模块(或称层3模块)203和Ia-g接口模块204。
IP模块203用于至少执行下列操作之一：IP封装、IP拆封、IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
具体的，IP模块包括：数据封装单元、地址分配单元、寻址和路由单元、QoS区分服务单元和流量控制和统计单元。
数据封装单元，用于在上行将AP中层2上传的数据包封装成IP数据包，在下行将IP数据包拆封之后传递给层2。
地址分配单元，用于为接入网关的用户以及AP分配IP地址。
寻址和路由单元，用于对IP数据包进行寻址和路由传输。
QoS区分服务单元，用于根据QoS配置对IP数据包进行区分服务。
流量控制和统计单元，用于对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
Ia-g接口模块204，与AP连接，用于与AP交互数据包、信令包及各种信息。Ia-g接口模块204至少执行下列操作之一：
AP与IP模块之间数据包的传递；
UE与网关之间信令包的传递；
UE与应用服务器之间信令包的传递；
AP与应用服务器之间信令信息的传递；
网关与AP之间鉴权信息的交互；
网关与AP之间配置管理信息的交互。
下面通过几个典型的应用场景来介绍各模块的功能。
在AP附着过程中，本地鉴权单元获知Ia-g接口模块与AP连接后，对AP进行认证。Ia-g接口模块在认证通过后与AP建立接口。设备管理单元在接口建立后，对AP进行同步操作和参数配置。
在UE附着过程中，控制和管理模块获得UE发送的业务连接请求后，为该UE选择QoS等级。IP模块将来自UE的数据封装成IP数据包后进行寻址、路由和QoS控制，以将IP数据包发送到因特网，同时对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
以上是对网关的介绍，本实施例为了降低系统的复杂度，对AP的内部结构和功能也做了改进，参见下面的实施例。
参见图3，本实施例中AP包括：射频模块301、物理层处理模块302、层2模块303和Ia-g接口模块304。AP可以具体为基站(如演进基站(eNB))等接入设备。
射频(RF)模块301，用于进行下行数据信号的发射和上行数据信号的接收。射频模块的相关设计和参数可以参考3GPP关于TD-LTE的相关协议。设计上，根据不同场景和应用的需求，可以适当的放松对射频参数指标的要求，以降低设备成本。
物理层(PHY)处理模块302，用于对数据信号进行编码或译码成帧，以及进行调制或解调。物理层处理模块302还用于MIMO(多输入多输出)多天线传输，多载波聚合，链路自适应，控制信道配置，主辅同步信号，参考符号配置等物理层操作。下行将MAC层数据包经过编码映射成帧调制后传递到射频，上行将射频信号接收处理后形成MAC层数据包。物理层的详细设计参考3GPP关于TD-LTE的相关协议。设计上，为了降低成本，提高传输效率，可以减少物理层传输模式，配置更大周期的测量和反馈，配置更少的控制信道和参考符号。
层2模块303，用于对数据进行无线链路控制和媒体接入控制，以及对连接管理进行无线资源控制。层2模块303主要包括MAC部分、RLC(无线链路控制)部分和RRC(无线资源控制)部分。
MAC部分主要用于数据包调度，信道映射和复用，传输格式选择以及HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request，混合自动重传请求)功能。其中，调度部分保留了QoS级别和要求的接口，能够实现对高层数据包传输的QoS保证。信道映射和复用的功能为将最终的各种MAC数据包复用映射到物理信道上传输。传输格式选择为链路自适应功能在MAC层的体现，选择数据包传输的块大小。HARQ根据物理信道的反馈实现快速错误重传，保证链路质量。
RLC部分主要用于将IP包转化为适合MAC层传输的MAC包，以及将MAC包进行重组并上传到IP层。头压缩实现将相同IP地址的数据包压缩IP头，以提高小数据传输效率，及提升小数据量的业务传输效率。分段级联将IP数据包分段为适合MAC传输的的MAC包，或者将MAC包级联为IP数据包，重排序实现将由于错误重传而非顺序到达的包进行排序。数据加密功能为根据系统配置的需求，完成数据包在空口的加密，提高安全性，该功能可以高层配置的安全性级别实现不同的加密方式。
RRC部分实现系统信息广播，AP和用户接入鉴权和安全性管理，AP和网关(Gateway)之间的鉴权，以及无线链接管理的功能。同时RRC部分还负责接收来自网关的管理配置信息，实现各层参数配置以及同步功能。为了进一步提高终端节电，RRC部分还包括DRX(Discontinuous Receiption，不连续接收)技术，支持终端以较长的周期醒来进行非连续的数据接收和监听。例如：3GPP中DRX最大周期为2560ms，本实施例中为了适应室内低速移动和高速数据传输的需要，可以进一步支持到25600ms。
Ia-g接口模块304，用于与网关或AP中的IP模块传输数据包、信令包和各种信息。Ia-g接口模块304至少执行下列操作之一：
层2模块与IP模块之间数据包的传递；
UE与网关之间信令包的传递；
UE与应用服务器之间信令包的传递；
AP与应用服务器之间信令信息的传递；
网关与AP之间鉴权信息的交互；
网关与AP之间配置管理信息的交互。
AP还可以包括IP模块305，参见图4所示。IP模块305，用于至少执行下列操作之一：IP封装、IP拆封、IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
具体的，IP模块包括：
数据封装单元，用于在上行将AP中层2上传的数据包封装成IP数据包，在下行将IP数据包拆封之后传递给层2。
地址分配单元，用于为接入网关的用户以及AP分配IP地址。
寻址和路由单元，用于对IP数据包进行寻址和路由传输。
QoS区分服务单元，用于根据QoS配置对IP数据包进行区分服务。
流量控制和统计单元，用于对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
本实施例为了降低系统的复杂度，优选方案是：层2模块通过Ia-g接口模块与网关或AP中的IP模块连接。也就是说本实施例中AP不包括PDCP(PacketData Convergence Protocal，分组数据集合协议)模块和NAS(非接入层)层模块。Ia-g接口模块在上行方向将层2模块得到的数据、信令或信息等直接发送到IP模块，在下行方向将IP模块得到的数据、信令或信息等直接发送到层2模块。
下面通过几个典型的应用场景来介绍AP中各模块的功能。
在AP附着过程中，Ia-g接口模块在上电后自动连接到网关。层2模块在Ia-g接口模块与网关连接后，接受网关的认证，并指示Ia-g接口模块在认证通过后与网关建立接口，以及在接口建立后进行与网关的同步操作及接受网关的参数配置。
在UE附着过程中，层2模块根据UE的请求与UE建立无线资源控制RRC连接，并在RRC连接建立后请求网关为UE分配IP地址，以及将分配的IP地址传输给UE。层2模块中的RRC部分还用于对UE进行认证，在认证通过后请求网关为UE分配IP地址。
本实施例对网关和AP的内部结构和功能进行了改进，为了较好的与网络侧通信，本实施例对UE的内部结构和功能也做了相应的改进。容易想到的是，本实施例中的各设备不是要必须配合实施，各自可以独立实施，当然配合实施是较佳的方案。
参见图5，本实施例中UE用于与AP连接，并通过AP和网关与因特网传输数据。其包括：射频模块501、物理层处理模块502、层2模块503和IP模块504。
射频模块501，用于进行下行数据信号的发射和上行数据信号的接收。
物理层处理模块502，用于对数据信号进行编码或译码成帧，以及进行调制或解调。
层2模块503，用于对数据进行无线链路控制和媒体接入控制，以及对连接管理进行无线资源控制。
IP模块504，用于至少执行下列操作之一：IP数据封装或拆封、IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
较佳的，层2模块503与IP模块504直接连接，省略了PDCP层模块和NAS层模块等高层模块。
本实施例中UE还包括：认证模块(本图未示出)，用于实现基于USIM(Universal Subscriber Identity Module，全球用户识别卡)的认证，或基于预设账户和密码的认证，或网络接入密码认证。
以上介绍了网关、AP和UE的内部结构和功能，下面对无线接入系统在几个典型场景中的实现过程进行介绍。本实施例以AP附着、UE附着和应用业务传输为例进行说明。
参见图6，本实施例中AP附着的网关侧处理方法流程如下：
步骤601：网关与AP连接后，对AP进行认证。
步骤602：网关在认证通过后与AP建立接口。
步骤603：网关在接口建立后，对AP进行同步操作和参数配置。
现有技术中对AP的认证和配置等操作均由核心网完成，而本实施例中为了使网关可以直接与因特网连接，由网关完成对AP的认证和配置等操作。
参见图7，本实施例中AP附着的AP侧处理方法流程如下：
步骤701：AP在上电后自动连接到网关。
步骤702：AP在与网关连接后，接受网关的认证，并在认证通过后与网关建立接口。
步骤703：AP在接口建立后进行与网关的同步操作及接受网关的参数配置。
由于网关可能与多种应用服务器连接，使得AP的附着过程略有不同，下面以网关连接移动运营商(也就是核心网(CN))、及网关连接企业办公系统为例进行说明。
参见图8，本实施例中连接CN时AP附着的方法流程如下：
无线接入系统连接CN时的网络架构参见图9所示。
步骤801：AP上电后自动连接网关，并获取地址。AP可以通过MAC地址或者IP地址建立连接。
步骤802：AP与网关进行双向验证和鉴权。
步骤803：AP检查是否有更新的软件和License(监听)。此步骤为了便于AP的维护和升级，如果不考虑此点可跳过该步骤。
步骤804：AP进行网络集成，包括与相关网络实体(如网关)建立接口。
步骤805：AP与网关完成同步和参数配置。
步骤806：AP发送广播信息，并进入工作状态。
参见图10，本实施例中连接办公系统时AP附着的方法流程如下：
无线接入系统连接办公系统时的网络架构参见图11所示。
步骤1001：AP上电后自动连接网关，并获取地址。具体的，AP可以在本地网通过MAC地址寻址建立连接。
步骤1002：网关通过预置信息，对AP进行简单的认证。本实施例中的简单认证如只根据密码对AP进行认证，可以不对AP进行鉴权。
步骤1003：AP完成到网关的接口建立。
步骤1004：网关完成与AP同步和参数配置。
步骤1005：AP发送广播信息，进入工作状态。
参见图12，本实施例中UE附着的处理方法流程如下：
步骤1201：AP根据UE的请求与UE建立无线资源控制RRC连接。
步骤1202：AP在RRC连接建立后请求网关为UE分配IP地址，以及将分配的IP地址传输给UE。
现有技术中由CN为UE分配IP地址，而本实施例中由网关为UE分配IP地址。从而简化了系统的复杂度。
通过下面的实施例针对网关连接CN和办公系统两种场景，来详细介绍UE附着的处理过程。
参见图13，本实施例中连接CN时UE附着的处理方法流程如下：
步骤1301：UE与网络侧通过检测主同步序列和辅同步序列进行粗同步。
步骤1302：UE选择信号最强的AP，通过AP的导频信道检测建立细同步。
步骤1303：UE接收广播信道信息，完成网络搜索。
步骤1304：UE发起附着过程，建立RRC连接。
步骤1305：UE与AP进行双向鉴权。
步骤1306：AP通过网关为UE分配IP地址，使得UE附着在该网络上，完成业务传输准备。
现有技术中由CN对UE进行鉴权，而本实施例中AP便可以对UE进行鉴权，进一步降低了系统的复杂度，使该过程经历更少的网元。
参见图14，本实施例中连接办公系统时UE附着的处理方法流程如下：
步骤1401：UE与网络侧通过检测主同步序列和辅同步序列进行粗同步。
步骤1402：UE选择信号最强的AP，通过AP的导频信道检测建立细同步。
步骤1403：UE接收广播信道信息，完成网络搜索。
步骤1404：UE发起附着过程，建立RRC连接。
步骤1405：AP收到连接请求后根据UE身份选择是否接入，若允许接入，如果AP处于开放模式，则执行步骤1407；如果是非开放模式，则执行步骤1406；若不允许接入，则执行步骤1408。
步骤1406：AP对UE进行接入密码认证，认证通过则继续步骤1407，否则继续步骤1408。
步骤1407：AP通过网关为UE分配IP地址，使得UE附着在该网络上，进入DRX状态。
步骤1408：AP向UE返回连接拒绝消息。
参见图15，本实施例中业务传输的方法流程如下：
步骤1501：网关获得UE发送的业务连接请求后，为该UE选择QoS等级。
步骤1502：网关将来自UE的数据封装成IP数据包后进行寻址、路由和QoS控制，以将IP数据包发送到因特网。
步骤1503：网关对IP数据包的数据流量进行控制和统计。此步骤可以与步骤1502同步进行。
通过下面的实施例针对网关连接CN和办公系统两种场景，来详细介绍业务传输的处理过程。
参见图16，本实施例中连接CN时业务传输的方法流程如下：
步骤1601：UE发起业务连接请求。
步骤1602：网关和AP允许通过鉴权的UE开始通信过程，并根据业务特性选择合适的QOS等级。
步骤1603：UE发送相应的业务数据。
步骤1604：AP通过空口接收UE的数据，经过物理层模块、MAC部分和RLC部分的一系列处理，将业务数据发给网关。
步骤1605：网关将业务数据封装成IP包，而后经过寻址、路由、QoS控制等一系列过程，将数据包送入Internet或Intranet(网络间)，同时开始计时和统计流量，以辅助计费。
UE与网络侧可重复步骤1603-1605，在传输结束时继续下面的步骤。
步骤1606：UE在数据业务传输结束后，断开应用层连接，进入DRX状态。
参见图17，本实施例中连接办公系统时业务传输的方法流程如下：
下面以邮件系统为例进行说明。
步骤1701：UE打开邮件收发程序，通过应用层配置信息，配置无线承载QoS和参数。
步骤1702：UE通过应用层配置，完成基于账号的用户名和密码验证，并与邮件服务器建立同步和链接。
步骤1703：UE发送邮件请求。
步骤1704：邮件服务器根据邮件地址解析目的地址。
步骤1705：邮件服务器配置相关IP链路信息到网关和UE。
步骤1706：网关建立端到端的IP连接。
步骤1707：UE发送数据到AP。
步骤1708：AP通过空口接收UE发送的数据，并经过物理层模块、MAC部分和RLC部分的一系列处理，将业务数据发给网关。
步骤1709：网关将业务数据封装成IP包，而后经过寻址、路由、QoS控制等一系列过程，将数据包送入Internet或Intranet。
UE与网络侧可重复步骤1707-1709，在传输结束时继续下面的步骤。
步骤1710：UE完成数据发送后，断开应用层连接，进入DRX状态。
本发明实施例中的无线接入系统，其中的网关可以与因特网(internet)直接连接，并对用户设备(UE)与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理，有效降低了系统的复杂度。本发明实施例为了进一步降低系统的复杂度，省略了AP和UE中的高层模块。由于本发明实施例提供了改进后的无线接入系统及其内部的各设备，因此提供了AP附着、UE附着及业务传输这几个典型场景的实现过程，使得该过程相对现有技术有所简化。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (49)

1.一种无线接入系统，其特征在于，包括：
网关，与因特网直接连接，用于对用户设备UE与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理；
接入点AP，用于转发网关与UE之间的数据。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，网关中的控制和管理模块用于对UE与因特网之间的数据或连接的设备至少进行下列操作之一：QoS控制、安全管理、本地鉴权、计费控制和设备管理。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，控制和管理模块包括：
QoS控制单元，用于通过网关中与因特网之间的应用接口，获得用户业务对QoS要求的QoS信息，并根据用户业务对QoS要求的信息进行QoS配置和映射；
安全管理单元，用于通过应用接口，获得系统和业务对安全性要求的安全信息以及加密鉴权所需的预设鉴权信息，并根据安全信息和预设鉴权信息进行属性配置；
本地鉴权单元，用于根据安全信息和预设鉴权信息对接入用户进行本地鉴权，以及进行与AP之间的双向鉴权；
计费控制单元，用于向服务器提供与计费相关的信息；
设备管理单元，用于对网关和AP的各种参数和配置进行管理。
4.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，网关还用于将AP发送的数据封装成IP数据包，并将IP数据包转发到因特网，以及将来自因特网的IP数据包拆封后发送给AP。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，网关中的IP模块还用于至少执行下列操作之一：IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，IP模块包括：
数据封装单元，用于在上行将AP中层2上传的数据包封装成IP数据包，在下行将IP数据包拆封之后传递给层2；
地址分配单元，用于为接入网关的用户以及AP分配IP地址；
寻址和路由单元，用于对IP数据包进行寻址和路由传输；
QoS区分服务单元，用于根据QoS配置对IP数据包进行区分服务；
流量控制和统计单元，用于对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，网关还包括：Ia-g接口模块，与AP连接，用于与AP交互数据包、信令包及各种信息。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，Ia-g接口模块至少执行下列操作之一：
AP与IP模块之间数据包的传递；
UE与网关之间信令包的传递；
UE与应用服务器之间信令包的传递；
AP与应用服务器之间信令信息的传递；
网关与AP之间鉴权信息的交互；
网关与AP之间配置管理信息的交互。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，本地鉴权单元获知Ia-g接口模块与AP连接后，对AP进行认证；Ia-g接口模块在认证通过后与AP建立接口；设备管理单元在接口建立后，对AP进行同步操作和参数配置。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，网关中的控制和管理模块获得UE发送的业务连接请求后，为该UE选择QoS等级；网关中的IP模块将来自UE的数据封装成IP数据包后进行寻址、路由和QoS控制，以将IP数据包发送到因特网，同时对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，网关还包括应用接口模块，与多种应用服务器连接，至少用于对业务进行安全管理或QoS服务。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，AP包括：
射频模块，用于进行下行数据信号的发射和上行数据信号的接收；
物理层处理模块，用于对数据信号进行编码或译码成帧，以及进行调制或解调；
层2模块，用于对数据进行无线链路控制和媒体接入控制，以及对连接管理进行无线资源控制；
Ia-g接口模块，用于与网关或AP中的IP模块传输数据包、信令包和各种信息。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，层2模块通过Ia-g接口模块与网关或AP中的IP模块连接。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，AP还包括：IP模块，用于至少执行下列操作之一：IP封装、IP拆封、IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，IP模块包括：
数据封装单元，用于在上行将AP中层2上传的数据包封装成IP数据包，在下行将IP数据包拆封之后传递给层2；
地址分配单元，用于为接入网关的用户以及AP分配IP地址；
寻址和路由单元，用于对IP数据包进行寻址和路由传输；
QoS区分服务单元，用于根据QoS配置对IP数据包进行区分服务；
流量控制和统计单元，用于对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
16.如权利要求12所述的系统，其特征在于，Ia-g接口模块至少执行下列操作之一：
层2模块与IP模块之间数据包的传递；
UE与网关之间信令包的传递；
UE与应用服务器之间信令包的传递；
AP与应用服务器之间信令信息的传递；
网关与AP之间鉴权信息的交互；
网关与AP之间配置管理信息的交互。
17.如权利要求12所述的系统，其特征在于，Ia-g接口模块在上电后自动连接到网关；层2模块在Ia-g接口模块与网关连接后，接受网关的认证，并指示Ia-g接口模块在认证通过后与网关建立接口，以及在接口建立后进行与网关的同步操作及接受网关的参数配置。
18.如权利要求12所述的系统，其特征在于，层2模块根据UE的请求与UE建立无线资源控制RRC连接，并在RRC连接建立后请求网关为UE分配IP地址，以及将分配的IP地址传输给UE。
19.如权利要求12所述的系统，其特征在于，层2模块还用于对UE进行认证，在认证通过后请求网关为UE分配IP地址。
20.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：UE，用于与AP连接，并通过AP和网关与因特网传输数据。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，UE包括：
射频模块，用于进行下行数据信号的发射和上行数据信号的接收；
物理层处理模块，用于对数据信号进行编码或译码成帧，以及进行调制或解调；
层2模块，用于对数据进行无线链路控制和媒体接入控制，以及对连接管理进行无线资源控制；
IP模块，用于至少执行下列操作之一：IP数据封装或拆封、IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，层2模块与IP模块直接连接。
23.如权利要求21所述的系统，其特征在于，UE还包括：认证模块，用于实现基于USIM的认证，或基于预设账户和密码的认证，或网络接入密码认证。
24.一种网关设备，其特征在于，包括：
应用接口，与因特网连接，用于与因特网交互数据包、信令包及各种信息；
控制和管理模块，用于对用户设备UE与因特网之间的数据或连接的设备进行控制和管理。
25.如权利要求24所述的网关设备，其特征在于，控制和管理模块对UE与因特网之间的数据或连接的设备至少进行下列操作之一：QoS控制、安全管理、本地鉴权、计费控制和设备管理。
26.如权利要求25所述的网关设备，其特征在于，控制和管理模块包括：
QoS控制单元，用于通过网关中与因特网之间的应用接口，获得用户业务对QoS要求的QoS信息，并根据用户业务对QoS要求的信息进行QoS配置和映射；
安全管理单元，用于通过应用接口，获得系统和业务对安全性要求的安全信息以及加密鉴权所需的预设鉴权信息，并根据安全信息和预设鉴权信息进行属性配置；
本地鉴权单元，用于根据安全信息和预设鉴权信息对接入用户进行本地鉴权，以及进行与AP之间的双向鉴权；
计费控制单元，用于向服务器提供与计费相关的信息；
设备管理单元，用于对网关和AP的各种参数和配置进行管理。
27.如权利要求26所述的网关设备，其特征在于，本地鉴权单元获知Ia-g接口模块与AP连接后，对AP进行认证；Ia-g接口模块在认证通过后与AP建立接口；设备管理单元在接口建立后，对AP进行同步操作和参数配置。
28.如权利要求24所述的网关设备，其特征在于，还包括：Ia-g接口模块，用于至少执行下列操作之一：
AP与IP模块之间数据包的传递；
UE与网关之间信令包的传递；
UE与应用服务器之间信令包的传递；
AP与应用服务器之间信令信息的传递；
网关与AP之间鉴权信息的交互；
网关与AP之间配置管理信息的交互。
29.如权利要求24至28中任一项所述的网关设备，其特征在于，还包括：IP模块，用于将AP发送的数据封装成IP数据包，并将IP数据包转发到因特网，以及将来自因特网的IP数据包拆封后发送给AP。
30.如权利要求29所述的网关设备，其特征在于，IP模块还用于至少执行下列操作之一：IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
31.如权利要求30所述的网关设备，其特征在于，IP模块包括：
数据封装单元，用于在上行将AP中层2上传的数据包封装成IP数据包，在下行将IP数据包拆封之后传递给层2；
地址分配单元，用于为接入网关的用户以及AP分配IP地址；
寻址和路由单元，用于对IP数据包进行寻址和路由传输；
QoS区分服务单元，用于根据QoS配置对IP数据包进行区分服务；
流量控制和统计单元，用于对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
32.如权利要求31所述的网关设备，其特征在于，控制和管理模块获得UE发送的业务连接请求后，为该UE选择QoS等级；IP模块将来自UE的数据封装成IP数据包后进行寻址、路由和QoS控制，以将IP数据包发送到因特网，同时对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
33.一种AP设备，其特征在于，包括：
射频模块，用于进行下行数据信号的发射和上行数据信号的接收；
物理层处理模块，用于对数据信号进行编码或译码成帧，以及进行调制或解调；
层2模块，用于对数据进行无线链路控制和媒体接入控制，以及对连接管理进行无线资源控制；
Ia-g接口模块，用于AP与网关之间的数据包、信令包和各种信息的传输。
34.如权利要求33所述的AP设备，其特征在于，Ia-g接口模块至少执行下列操作之一：
AP与IP模块之间数据包的传递；
UE与网关之间信令包的传递；
UE与应用服务器之间信令包的传递；
AP与应用服务器之间信令信息的传递；
网关与AP之间鉴权信息的交互；
网关与AP之间配置管理信息的交互。
35.如权利要求33所述的AP设备，其特征在于，层2模块通过Ia-g接口模块与网关或AP中的IP模块连接。
36.如权利要求35所述的AP设备，其特征在于，还包括：IP模块，用于将数据封装成IP数据包后发送给网关，以及将来自网关的IP数据包拆封后发送给UE。
37.如权利要求36所述的AP设备，其特征在于，IP模块还用于至少执行下列操作之一：IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
38.如权利要求37所述的AP设备，其特征在于，IP模块包括：
数据封装单元，用于在上行将AP中层2上传的数据包封装成IP数据包，在下行将IP数据包拆封之后传递给层2；
地址分配单元，用于为接入网关的用户以及AP分配IP地址；
寻址和路由单元，用于对IP数据包进行寻址和路由传输；
QoS区分服务单元，用于根据QoS配置对IP数据包进行区分服务；
流量控制和统计单元，用于对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
39.如权利要求33所述的AP设备，其特征在于，Ia-g接口模块在上电后自动连接到网关；层2模块在Ia-g接口模块与网关连接后，接受网关的认证，并指示Ia-g接口模块在认证通过后与网关建立接口，以及在接口建立后进行与网关的同步操作及接受网关的参数配置。
40.如权利要求33所述的AP设备，其特征在于，层2模块根据UE的请求与UE建立无线资源控制RRC连接，并在RRC连接建立后请求网关为UE分配IP地址，以及分配的IP地址传输给UE。
41.如权利要求33所述的AP设备，其特征在于，层2模块还用于对UE进行认证，在认证通过后请求网关为UE分配IP地址。
42.一种用户设备UE，其特征在于，包括：
射频模块，用于进行下行数据信号的发射和上行数据信号的接收；
物理层处理模块，用于对数据信号进行编码或译码成帧，以及进行调制或解调；
层2模块，用于对数据进行无线链路控制和媒体接入控制，以及对连接管理进行无线资源控制；
IP模块，用于至少执行下列操作之一：IP数据封装或拆封、IP地址分配、寻址和路由、QoS区分服务、流量控制和统计。
43.如权利要求42所述的UE，其特征在于，层2模块与IP模块直接连接。
44.如权利要求42所述的UE，其特征在于，UE还包括：认证模块，用于实现基于USIM的认证，或基于预设账户和密码的认证，或网络接入密码认证。
45.一种AP附着的网关侧处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
网关与AP连接后，对AP进行认证；
网关在认证通过后与AP建立接口；
网关在接口建立后，对AP进行同步操作和参数配置。
46.一种AP附着的AP侧处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
AP在上电后自动连接到网关；
AP在与网关连接后，接受网关的认证，并在认证通过后与网关建立接口；
AP在接口建立后进行与网关的同步操作及接受网关的参数配置。
47.一种UE附着的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
AP根据UE的请求与UE建立无线资源控制RRC连接；
AP在RRC连接建立后请求网关为UE分配IP地址，以及将分配的IP地址传输给UE。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，请求网关为UE分配IP地址之前，还包括步骤：AP对UE进行认证；
请求网关为UE分配IP地址的步骤包括：AP在认证通过后请求网关为UE分配IP地址。
49.一种业务传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
网关获得UE发送的业务连接请求后，为该UE选择QoS等级；
网关将来自UE的数据封装成IP数据包后进行寻址、路由和QoS控制，以将IP数据包发送到因特网；以及
网关对IP数据包的数据流量进行控制和统计。
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