CN107005910A - 具有用独立的IP地址将上行链路卸载到LTE的WiFi增强 - Google Patents

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Abstract

本地网关路由器设备(105，105’，1052)被配置为：通过基于来自基站(1050)的上行链路IP分组的源IP地址配置用于上行链路IP分组的IP路由来将上行链路IP分组从路由到无线局域网(WLAN)的网络元件(115，120)。源IP地址从WLAN获得；上行链路IP分组源自具有源IP地址的用户设备应用；上行链路IP分组具有指示上行链路IP分组通过用户设备(1)和基站之间的蜂窝链路(1054)在基站处接收的指示符。

Description

具有用独立的IP地址将上行链路卸载到LTE的WiFi增强
背景技术
一般而言，使用授权频谱的蜂窝系统(例如，第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LET)系统)和使用非授权频谱的无线局域网(WLAN)(例如，无线保真(WiFi)或其它本地接入)用于以互补的方式提供无线服务。蜂窝系统通常提供宏蜂窝覆盖室外和一些室内范围，而WLAN通常服务企业、住宅、公共场所等。
发明内容
WiFi增强是一组用于WiFi和蜂窝(例如，第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE))无线接入的集成的方案，其通过将上行链路传输卸载到蜂窝链路和将下行链路传输卸载到WiFi链路来增加WiFi容量和覆盖。至少一些实施例不需要改变现有的WiFi标准和部署上的WiFi基础架构和附带(piggyback)。
LTE-WiFi集成的至少一些示例实施例可以向LTE提供附加的WiFi容量，也可以增强WiFi性能和/或应用体验。至少一些示例实施例也可以确保可预言和更可控的WiFi性能。
可以在例如LTE和WiFi集成的情境下描述示例实施例。然而，示例实施例可以扩展到其中WiFi(或其它基于竞争的无线技术)与LTE或其它数据传输技术(诸如宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)、码分多址(CDMA)、演进数据优化(EVDO)无线接入技术、高速下行链路分组接入(HSPDA)、HSPDA+、全球微波互联接入(WiMAX)等)集成的系统。
根据至少一些示例实施例，LTE系统和WiFi系统的聚合在其中LTE接口和WiFi接口具有单独的IP锚点(单独的IP路径/地址)的场景中实现。该部署在其中家庭无线局域网(WLAN)路由器连接到因特网服务提供商(ISP)并提供基于第一IP地址(IP1)的数据连接以及一个或多个LTE毫微微小区连接到移动分组核心网并提供基于第二IP地址(IP2)的数据连接的场景中例示。当然，LTE无线接入网和WiFi无线接入网的每一个可向同一个设备提供多于一个的IP地址。此外，LTE无线接入网和WiFi无线接入网两者可连接到同一个核心网，但获得分离的IP地址。
至少一个示例实施例提供了无线接入网络元件，其包括本地网关路由器设备，其被配置为通过基于上行链路IP分组的源IP地址配置用于上行链路IP分组的IP路由来将上行链路IP分组从基站路由到无线局域网(WLAN)的网络元件。至少在该示例实施例中，源IP地址从WLAN获得；上行链路IP分组源自具有源IP地址的用户设备应用；上行链路IP分组具有指示上行链路IP分组通过用户设备和基站之间的蜂窝链路在基站处接收的指示符。
至少一个其它的示例实施例提供了用户设备，其包括：蜂窝接口和连接管理处理器。蜂窝接口被配置为通过蜂窝链路向无线接入网络元件发送第一上行链路因特网协议(IP)分组流和第二上行链路IP分组流，第一上行链路IP分组流源自具有第一源IP地址的第一应用，第二上行链路IP分组流源自具有第二源IP地址的第二应用，第一源IP地址从蜂窝IP网络获得，第二源IP地址从无线局域网(WLAN)获得。连接管理处理器被配置为通过将来自第二应用的第二上行链路IP分组流定向到蜂窝接口以用于通过蜂窝链路传输到无线接入网络元件来将上行链路业务从用户设备和WLAN接入点之间的WLAN链路卸载到蜂窝链路。
附图说明
根据以下所给出的详细描述和附图，本发明将被充分地理解，其中，相同的附图标号代表相同的元件，详细描述仅以例示的方式给出，因此并不限制本发明。
图1示出了集成了蜂窝系统和WiFi系统的通信系统的示例实施例；
图2示出了集成了蜂窝系统和WiFi系统的通信系统的另一个示例实施例；
图3示出了集成了蜂窝系统和WiFi系统的通信系统的再一个示例实施例；
图4是说明用于将上行链路因特网协议(IP)业务卸载到第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)网络的方法的示例实施例的流程图；
图5是说明用于操作本地网关路由器(LGR)的方法的示例实施例的流程图；
图6是说明根据示例实施例的网络元件的示例性组件的框图。
应当注意，这些图旨在说明在某些示例实施例中使用的方法、结构和/或材料的一般特点，并补充以下提供的书面说明。然而，这些图并未按比例，并且可能并不准确地反映任何给定实施例的精确结构或性能特点，不应当被解释为定义或限制由示例实施例包含的值或特性的范围。在不同附图中使用类似或相同的附图标号旨在指出存在类似或相同的元件或特征。
具体实施方式
现在将参考在其中示出了一些实施例的附图来更充分地描述不同的示例实施例。
在本文中公开了详细的例示性的实施例。然而，在本文中公开的具体的结构和功能细节仅仅是代表性的，以描述示例实施例为目的。然而，本发明可以以许多替换的形式来具体化，不应当被解释为仅仅限制于在本文中描述的实施例。
因此，虽然示例实施例能够有各种修改和可替换的形式，但是这些实施例在附图中以示例的方式示出并将在本文中详细地描述。然而，应当理解，并不意图将示例实施例限制于所公开的特定的形式。相反，示例实施例将覆盖落入本发明的范围内的所有修改、等同和替换。在整个附图的说明中，相同的附图标记指向相同的元件。
虽然术语第一、第二等可在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用于将一个元件与其它元件区分。例如，第一元件可称为第二元件，类似地，第二元件可称为第一元件，而不背离本发明的范围。如本文中使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联的所列项目的任何和所有组合。
当提及元件“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接地连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当提及元件“直接地连接”或“直接地耦合”到另一个元件时，则不存在中间元件。其它用于描述元件之间的关系的词汇应当以类似的方式解释(例如，“在…之间”对“直接在…之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。
在本文中使用的术语仅仅为了描述特定的实施例，而非旨在进行限制。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地指出并非如此。将进一步理解，当在本文中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
还应当注意，在一些可替换的实现中，所标注的功能/动作可以不按照在附图中标注的顺序发生。例如，连续示出的两个图实际上可以基本上同时执行，或者有时可按相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。
在下面的说明中提供了具体细节以提供示例实施例的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将理解，示例实施例可以无需这些具体细节而实现。例如，系统可以以框图示出以便示例实施例不会被不必要的细节模糊。在其它实例中，众所周知的过程、结构和技术可以不显示不必要的细节，以便避免模糊示例实施例。
在下面的描述中，将参考操作的动作和符号表示(例如，采用流程图、数据流图、结构图、框图等形式)来描述例示性实施例，其中，该操作可被实现为程序模块或功能过程，包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等，并可例如在现有的小无线小区、基站、节点B、网关、服务器、无线电设备或无线局域网(WLAN)接入点、WiFi接入点、无线或WiFi路由器、WLAN网关、本地网关路由器(LGR)、用户设备(UE，包括双模UE)处使用现有的硬件实现。这种现有的硬件可包括一个或多个中央处理单元(CPU)、片上系统(SOC)设备、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等。
尽管流程图可将操作描述为顺序的过程，许多个操作可以并行、并发或同时执行。此外，操作的顺序可以被重新安排。过程可以在其操作完成时终止，但可以具有不包括在附图中的附加步骤。过程可以对应于方法、函数、流程、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，它的终止可以对应于函数返回到调用函数或主函数。
如本文中公开的，术语“存储介质”、“计算机可读存储介质”或“非暂时性计算机可读存储介质”可表示一个或多个用于存储数据的设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁RAM、磁芯存储器、磁盘存储介质、光存储介质、闪速存储器设备和/或其它用于存储信息的有形的机器可读介质。术语“计算机可读介质”可包括但不限于便携式或固定存储设备、光存储设备、和各种其它能够存储、包含或携带指令和/或数据的介质。
此外，示例实施例可由硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，执行必要任务的程序代码或代码段可被存储在机械或计算机可读介质中，诸如计算机可读存储介质。当以软件实现时，处理器或多个处理器将执行必要的任务。
代码段可表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可通过传递和/或接收信息、数据、变元、参数或存储器内容来耦合到另一个代码段或硬件电路。信息、变元、参数、数据等可通过包括内存共享、消息传递、令牌传递、网络传输的任何合适的方式来传递、转发或发送。
如在本文中使用的，术语“eNodeB”或“eNB”可被认为与节点B、基站、收发信台、基站收发信台(BTS)等是同义的(在下文中可偶尔这样称呼)，并描述与地理覆盖区域中的用户通信并向其提供无线资源的收发器。如在本文中讨论的，eNB可具有与传统的众所周知的基站相关联的所有功能加上在本文中讨论的能力和功能。
如本文中使用的，术语“小无线小区”可被认为与微小区、微微小区、家庭节点B(HNB)、家庭eNodeB(HeNB)等是同义的(在下文中可偶尔这样称呼)，并描述与地理覆盖区域(其在大多数情况下小于由宏小区覆盖的地理覆盖区域)中的用户通信并向其提供无线资源(例如，3GPP LTE、3G、WiFi中的一个或多个等)的收发器。如本文中讨论的，小无线小区可具有与传统的众所周知的基站相关联的所有功能加上在本文中讨论的能力和功能。就此而言，小无线小区可以包括基站、eNB、或eNB模块。根据至少一些示例实施例的小无线小区也可用作向该小无线小区的范围内的设备提供WLAN(或WiFi)资源的WLAN(或WiFi)接入点(AP)。小无线小区也可以包括本地网关路由器(LGR)。随后将更详细地讨论根据示例实施例的小无线小区。
在本文中讨论的术语“用户设备”或“UE”可被认为与用户、客户端、客户端设备、移动单元、移动台、移动用户、移动设备、签约用户、用户、远程站、接入终端、接收机等是同义的(在下文中可偶尔这样称呼)，并描述在无线通信网络(例如，WiFi网络)和/或WLAN中的无线资源的远程用户。在本文中讨论的UE也可称为能够至少在LTE和WiFi上通信的多模UE。
如本文中讨论的，WLAN接入点(例如，WiFi接入点(AP))可被认为与无线接入点、无线路由器、无线局域网(WLAN)接入点等是同义的(在下文中可偶尔这样称呼)，并描述与WiFi AP的范围内并附着到WiFi AP的客户端设备通信并向其提供WLAN(例如，WiFi)资源的收发器。WiFi AP允许无线客户端设备(例如，具有WLAN(例如，WiFi)收发器的电子设备)连接到其它(例如，无线和/或有线)网络，诸如因特网。
通常，如本文中讨论的，WiFi AP可以是任何众所周知的无线接入点、路由器、或其它物理计算机硬件系统，包括一个或多个处理器、各种通信接口(例如，无线和有线两者)、计算机可读介质等。一个或多个接口可被配置为在WLAN上经由无线连接向/从一个或多个其它设备发送/接收数据信号，并也例如通过有线连接与因特网通信。
通常，如本文中讨论的，小无线小区可以是任何众所周知的小无线小区，包括一个或多个处理器、各种通信接口(例如，LTE、WiFi和有线)、计算机可读介质、存储器等。一个或多个接口可被配置为在WiFi和蜂窝网络上经由无线连接向/从一个或多个其它设备发送/接收数据信号，并也例如通过有线连接与因特网通信。
通常，如本文中讨论的，本地网关路由器(LGR)设备可以是任何众所周知的网关和/或路由器设备，包括一个或多个处理器、各种通信接口(例如，TCP/IP、有线、无线等)、计算机可读介质、存储器等。一个或多个接口可被配置为经由有线和/或无线连接例如通过IP连接向/从一个或多个其它设备发送/接收数据信号，并也与因特网通信。
根据示例实施例，分组数据网络(PDN)网关(PGW)、服务网关(SGW)、UE、应用/代理服务器、小无线小区、eNB、无线接入点(AP)、WiFi AP、无线路由器、服务器、WLAN网关、本地网关路由器(LGR)、等可以是(或包括)硬件、固件、硬件执行软件或其中任何组合。这种硬件可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、片上系统(SOC)设备、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、计算机等，其被配置为专用机器以执行在本文中描述的功能以及这些元件的任何其它众所周知的功能。在至少一些情况下，CPU、SOC、DSP、ASIC和FPGA通常可称为处理电路、处理器和/或微处理器。
根据至少一些示例实施例，LTE和WiFi(或其它WLAN系统)的聚合在其中应用服务器和UE之间的LTE接口和WiFi接口具有单独的IP锚点(单独的IP路径/地址)的场景中实现。在一个示例性实现中，家庭WLAN路由器连接到因特网服务提供商(ISP)，并通过第一IP地址提供数据连接，一个或多个LTE毫微微小区连接到移动分组核心网(例如，演进分组核心网(EPC)或其它蜂窝IP网络)，并通过第二IP地址提供数据连接。LTE无线接入网和WiFi无线接入网两者可连接到同一个核心网，但获得单独的IP地址。
图1示出了集成了蜂窝(例如，LTE)系统和WLAN(例如，WiFi)系统的通信系统的示例实施例。
示例实施例将在本文中在LTE和WiFi集成的情境中描述。然而，示例实施例可以扩展到其中WiFi(或其它基于竞争的无线技术)与LTE或其它数据传输技术集成的系统，如宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)、码分多址(CDMA)、演进数据优化(EVDO)无线接入技术、高速下行链路分组接入(HSPDA)、HSPDA+、全球微波互联接入(WiMAX)等。
参见图1，通信系统包括应用或代理服务器(在本文中称为应用服务器)110；分组数据网络(PDN)网关(PGW)103；服务网关(SGW)101；以及小无线小区105。
应用服务器110可以是容纳多媒体内容(例如，音频、视频等)的网络服务器。在另一个示例中，应用服务器110可以是向网络中的用户提供基于因特网协议的语音(VoIP)服务的VoIP服务器、网络服务器、即时通讯服务器、电子邮件服务器、软件和/或云服务器、或任何其它使用3GPP接入和/或非3GPP接入(例如，WLAN、WiFi等)可传送到移动或其它设备的基于因特网协议(IP)的服务。就此而言，下行链路承载IP业务(在本文中也称为下行链路承载业务，包括下行链路IP分组或IP分组流)可以包括网页、视频、电子邮件、即时消息、单向VoIP呼叫、单向视频呼叫等，其在应用服务器110发起，并经由因特网发送到小无线小区105。上行链路承载IP业务(在本文中也称为上行链路承载业务，包括上行链路IP分组或IP分组流)可以包括对于网页的请求、对于视频的请求、电子邮件、即时消息、单向VoIP呼叫、单向视频呼叫、视频的上传等。
PGW 103用作IP分组数据网络(IP-PDN)和IP连接访问网络(IP-CAN)之间的接口。PGW 103负责对UE的IP地址分配以及服务质量(QoS)实施和根据来自策略控制和计费规则功能(PCRF)的规则的基于流的计费。PGW 103通过S5/S8接口可操作地连接到SGW 101。SGW101还通过S1-U接口可操作地连接到小无线小区105。
SGW 101通过存储当前在(SGW 101和小无线小区105之间的)S1-U接口和S5/S8接口上携带的演进分组系统(EPS)承载之间的一对一映射来提供小无线小区105和PGW 103之间的连接。SGW 101用作演进通用移动通信系统(UMTS)陆地无线接入网络(EUTRAN)和EPC之间的网关。
仍然参见图1，小无线小区105包括集成的eNB 1050(也称为基站或基站模块)、本地网关路由器(LGR)(在本文中也称为LGR模块)和WiFi接入点(AP)120(也称为WLAN AP或WiFi AP模块)。
eNB 1050向在小无线小区105的蜂窝覆盖区域中的用户提供无线资源和无线覆盖。根据一个或多个示例实施例，eNB 1050可提供宽带无线频率资源(例如，3GPP-LTE等)，并可基于频分复用(FDD)或者时分复用(TDD)。eNB 1050也可基于对用户数据的调度接入，以使得eNB 1050之间的蜂窝链路被理解为调度无竞争链路(即，用于UE的经由蜂窝链路的所有下行链路和上行链路用户平面传输由集成的eNB 1050调度)。eNB 1050可被配置为使用现有的由无线小区(例如，宏小区、微小区、微微小区、eNodeB、eNB、HeNB等)使用以经由LTE空中接口进行通信的过程来通信。
LGR 1052向接入点名称(APN)提供IP锚点，用于从WiFi链路122卸载到LTE链路1054的WiFi上行链路IP业务。LGR 1052还建立和维持与WiFi AP 120之间的接口(例如，内部IP隧道)，并基于上行链路IP分组的源IP地址转发从WiFi链路122卸载到LTE链路1054的上行链路IP分组，该源IP地址是由在UE 1处的应用App(WiFi)使用的WiFi接口136的源IP地址，并被识别和确定是WLAN子网络的一部分。由在UE 1处的应用App(WiFi)使用的WiFi接口136的源IP地址也可以称为与应用APP(WiFi)相关联的源IP地址。LGR 1052的示例性操作将在后面更详细地讨论。
WiFi AP 120向小无线小区105的WiFi覆盖区域中的UE提供WiFi资源。如已知的，WiFi资源是使用“礼貌的”访问协议(例如，载波侦听多路访问(CSMA))的时间共享信道资源。根据CSMA机制，每一个潜在的发射机，包括WiFi AP 120和UE，竞争用于上行链路传输和下行链路传输两者的信道的使用，并推迟传输直到信道被认为是空闲的。
在图1示出的小无线小区105处，eNB 1050可通信地连接到LGR 1052，LGR1052进一步通过IP隧道可通信地耦合到WiFi AP 120。
仍然参见图1，UE 1是支持基于LTE的通信和基于WiFi的通信两者的多模用户设备。例如，UE 1可以是智能电话、平板计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)等。UE 1可以包括：处理器(在本文中也称为连接管理处理器)132、存储器133、LTE接口(在本文中也称为LTE I/F或蜂窝接口)134和WiFi接口(在本文中也称为WiFi I/F或WLAN接口)136。处理器132可通信地连接到存储器133、LTE接口134和WiFi接口135中的每一个。存储器133存储可由处理器132执行的程序和/或应用(例如，应用App(WiFi)和/或App(LTE))，包括那些提供在本文中讨论的LTE-WLAN集成性能的功能的程序/例程/函数。存储器133还存储可用于提供，或作为结果产生的，本文中讨论的LTE-WLAN集成性能的各种功能的数据。应当知道，在图1中示出的UE 1的实现仅仅是示例，UE 1可以任何其它适用于提供LTE-WLAN集成性能的功能的方式来实现。存储器133也可以存储IP路由表138，其将在后面详细地讨论。
仍然参见图1，UE 1包括应用App(WiFi)和App(LTE)。应用App(WiFi)是经由第一IP地址连接到应用服务器110的应用，其中第一IP地址通过UE 1与WiFi AP 120的关联而获得。就此而言，第一IP地址可被认为是从WLAN或WiFi网络获得。应用App(WiFi)还通过WiFi链路122经由WiFi AP 120从应用服务器110接收下行链路承载业务(也称为下行链路数据)。UE 1也按照WiFi空中接口协议通过WiFi链路122发送WiFi确认(ACK)和控制消息。
在一个示例中，即使当UE 1将源自应用App(WiFi)的上行链路IP分组从WiFi链路122卸载到LTE链路1054时，UE 1也可继续通过WiFi链路122发送WiFi确认(ACK)和控制消息。就此而言，UE 1可通过WiFi链路122在上行链路上仅发送WiFi确认(ACK)和控制消息。
应用App(LTE)是经由第二IP地址连接到应用服务器110的应用，其中第二IP地址通过UE 1与LTE网络(也称为蜂窝网络)的关联而获得。就此而言，第二IP地址可被认为是从蜂窝IP网络获得。应用App(LTE)还通过LTE链路1054经由eNB 1050从应用服务器110接收下行链路承载IP业务(也称为下行链路IP数据)。在上行链路上，应用App(LTE)发送上行链路IP承载业务以及WiFi承载确认(ACK)和传输控制协议(TCP)ACK。在至少一些示例实施例中，(例如，与应用App(WiFi)相关联的)WiFi承载ACK和TCP ACK仅在LTE上行链路上发送，而不是WiFi上行链路。应用App(WiFi)和App(LTE)可以是不同的应用，或可替换地，是同一个应用的使用上行链路和下行链路中的一个或多个上的分组的不同的分组流(或子流)的部分。
仍然参见图1，当WiFi接口136发送源自应用App(WiFi)的上行链路IP分组时，由WiFi网络分配的IP地址(在下面更详细地讨论)可以被包括在上行链路分组流中的上行链路IP分组的报头中作为源IP地址。类似地，当LTE接口134发送源自应用App(LTE)的上行链路IP分组时，由LTE网络分配给UE 1以用于应用App(LTE)的IP地址(在下面更详细地讨论)可以被包括在上行链路分组流中的上行链路IP分组的报头中作为源IP地址。相反，当LTE接口134发送源自应用App(WiFi)的上行链路IP分组时，由WiFi网络分配的IP地址可以用作上行链路分组流中的上行链路IP分组的报头中的源IP地址。在这种情况下，LGR 1052用作源自应用App(WiFi)但由LTE接口134通过LTE链路1054发送的上行链路IP分组流的APN，以使得来自eNB 1050的这些上行链路IP分组可被路由到WLAN以用于通过北向IP网络传输到例如应用服务器110。在这种情况下，eNB 1050基于在上行链路IP分组的报头中包括的APN来识别源自应用App(WiFi)的上行链路IP分组。就此而言，使LGR 1052作为APN的上行链路IP分组被路由到LGR 1052，然后路由到WiFi AP 120。在上行链路IP分组的报头中包括的APN也可用作指示给定的上行链路IP分组源自应用App(WiFi)但通过UE 1和eNB 1050之间的LTE链路134在eNB 1050处接收的指示符。
如上所述，UE 1进一步包括一个或多个IP路由表138。IP路由表138被配置以使得所有的上行链路IP业务被路由到LTE接口134(例如，IP源路由规则Tx＝LTE)，并通过LTE链路1054传输到eNB 1050。也就是说，例如，来自应用App(WiFi)和应用App(LTE)的所有上行链路IP业务(包括TCP ACK)被路由到LTE接口134，并通过LTE链路1054在上行链路上发送到eNB 1050。然后，如在后面更详细地讨论的，源自应用App(WiFi)但经由LTE接口134在上行链路上发送的上行链路IP业务被LGR 1052路由回WiFi AP 120，以用于进一步以与通过WiFi链路122传输到WiFi AP 120的上行链路IP分组相同的方式传输到IP核心网。相应地，源自经由WiFi IP地址连接到应用服务器110的应用App(WiFi)的上行链路IP业务可以从WiFi链路122卸载到LTE链路1054，从而提高在WLAN上的下行链路性能和/或通信网络的总容量。
应当知道，在图1中示出的UE 1的实现仅仅是示例，UE 1可以以任何其它适合于提供LTE-WLAN集成性能的功能的方式来实现。
图2示出了集成了LTE系统和WiFi系统的通信系统的另一个示例实施例。在图2中的通信系统与在图1中示出的通信系统类似，除了eNB 1050和WiFi AP 120不共处于小无线小区以外。相反，在图2示出的示例实施例中，小无线小区105’包括eNB 1050，而WiFi AP120与小无线小区105’分离。
在该示例实施例中，WiFi AP 120可以是更通用的WLAN路由器(例如，WiFi路由器)。根据至少一些示例实施例，WLAN路由器可用于提供到小无线小区105’的回程链路。
仍然参见图2，小无线小区105’(包括eNB 1050和/或LGR 1052)可以例如通过以太网连接来可通信地连接到WiFi AP 120。eNB 1050可使用由WiFi AP 120分配给eNB 1050的本地IP地址建立到WiFi AP 120的IP隧道。
图3示出了集成了LTE系统和WiFi系统的通信系统的另一个示例实施例。在图3中的通信系统与在图1和图2中示出的通信系统类似，除了eNB 1050、LGR 1052和WiFi AP 120不共处于小无线小区，而是单独的网络元件以外。
在图3所示的示例实施例中，eNB 1050(例如，室内小小区、提供室内LTE覆盖的室外小小区、提供室内覆盖的宏小区等)与控制接入WiFi AP 120的WLAN GW 115接口。如在图3中所示，WLAN GW 115包括：路由上行链路和下行链路业务的网关路由器(或其它业务路由设备，在本文中也称为网关路由功能)114；以及网络地址转换(NAT)功能113。如众所周知的，当IP数据报分组报头在途中经过业务路由设备(诸如在WLAN GW 115处的网关路由器114)时，NAT功能修改在IP数据报分组报头中的网络地址信息以用于将一个IP地址空间重新映射到另一个。
在图3中，NAT功能113与网关路由器114共同位于WLAN GW 115处，多模UE 1可以不具有关于用于与应用服务器110通信的实际公共WiFi IP地址的信息。至少在该实施例中，向UE 1提供以用于应用App(WiFi)的WiFi IP地址是私有/本地IP地址，其被NAT功能113映射到公共IP地址/端口组合以用于将上行链路IP分组转发到北向IP网络。NAT功能113还通过将公共IP地址映射到分配给本地WLAN网络(例如，包括WLAN GW 115和WiFi AP 120)中的设备的本地IP地址来执行用于传送去往由WiFi AP 120服务的WiFi设备(例如，UE 1)的下行链路分组的逆功能。因为诸如WLAN GW、网关路由器和路由功能、NAT功能这些是众所周知的，所以省略详细的讨论。
由于存在WLAN GW 115，在图3中的LGR 1052并不如以上针对图1和图2所讨论的将上行链路分组转发到WiFi AP 120。相反，LGR 1052将卸载的上行链路IP分组转发/路由到WLAN GW 115。在一个实例中，LGR 1052将卸载的上行链路IP分组转发/路由到在WLAN GW115处的网关路由器114。在另一个示例中，LGR 1052将卸载的上行链路IP分组更直接地转发/路由到NAT功能113。在这些示例的每一个中，与由WiFi AP使用以连接到WLAN GW和/或NAT功能的机制类似，LGR 1052使用通用路由封装(GRE)隧道与WLAN GW 115(包括路由功能114和/或NAT功能113)接口。
根据至少一些示例实施例，WLAN GW 115和/或NAT功能113被配置和管理以允许LGR 1052的接入。在一个示例中，在WLAN GW 115和/或NAT 113处的防火墙(未示出)可被配置为允许接收来自LGR 1052的进入分组。
图4是说明用于将上行链路IP业务(例如，所有上行链路IP业务)从WiFi链路卸载到LTE链路的方法的示例实施例的流程图。在图4中示出的方法可以在图1到图3中示出的UE1处执行。
参见图4，在步骤S402，UE 1获得用于应用App(WiFi)的WiFi IP地址(例如，在本文中也称为第一IP地址或IP1)和它对应的分组流或子流，并获得用于应用App(LTE)的LTE IP地址(例如，在本文中也称为第二IP地址或IP2)和它对应的分组流或子流。
如上讨论的，UE 1可通过UE 1与WiFi AP 120的关联从WLAN获得WiFi IP地址。在一个示例中，如众所周知的，当UE 1建立与WiFi AP 120之间的WiFi IP连接时，UE 1获得WiFi IP地址。这例如包括：建立与在WiFi AP 120处的服务集标识符(SSID)的关联；以及与WiFi AP 120执行IP地址分配过程以向UE 1的UE会话分配WiFi IP地址。因为用于获得用于UE的WiFi IP地址的过程是众所周知的，所以省略进一步的讨论。
当UE 1建立与eNB 1050的LTE IP连接时，UE 1从LTE网络(在本文中也称为蜂窝IP网络或蜂窝网络)获得LTE IP地址。这例如包括：建立与eNB 1050的关联；以及与PGW 103执行IP地址分配过程，以使得LTE IP地址被分配给UE 1以用于UE会话。因为用于获得用于UE的LTE IP地址的过程是众所周知的，所以省略进一步的讨论。
在获得WiFi IP地址和LTE IP地址后，在步骤S404，在UE 1处的应用App(WiFi)使用WiFi IP地址经由WiFi链路122连接到应用服务器110，应用App(LTE)使用LTE IP地址经由LTE链路1054连接到应用服务器110。应用App(WiFi)和App(LTE)可以以任何众所周知的方式连接到应用服务器110。因为用于建立这样的连接的方法是众所周知的，所以省略详细的讨论。
在步骤S406，UE 1配置IP路由表，以使得来自应用App(WiFi)和App(LTE)的上行链路IP业务被定向到LTE接口134，以用于通过LTE链路1054传输到eNB 1050。在更具体的示例中，UE 1配置IP路由表138，以使得所有的上行链路IP业务(包括来自应用App(WiFi)和App(LTE)的上行链路IP业务)被定向到LTE接口134，并通过LTE链路1054传输到eNB 1050。根据示例实施例，UE 1继续通过WiFi链路122发送WiFi ACK和控制消息。
如已知的，IP路由表是存储在联网UE或其它IP使能设备中的数据表，其列出到特定网络目的地的路由，并在一些情况下，列出与那些路由相关联的度量(距离)。关于在图4中的步骤S406，UE 1配置IP路由表138，以使得到应用服务器110的上行链路路由在上行链路上经过LTE接口134和LTE链路1054，而独立于(或不管)上行链路IP业务是源自与WiFi IP地址相关联的App(WiFi)还是与LTE IP地址相关联的App(LTE)。用于配置IP路由表的方法是众所周知的，因此省略该方法的详细讨论。
当步骤S406在配置了IP路由表138后，UE 1通过将来自应用App(WiFi)的上行链路IP业务路由/定向到LTE接口134来将上行链路IP业务从WiFi链路122卸载到LTE链路1054，以使得所有的上行链路IP业务(包括来自应用App(WiFi)和应用App(LTE)的上行链路IP业务)通过LTE链路1054发送到eNB 1050。
当源自在UE 1处的App(WiFi)但通过LTE链路1054传输的上行链路IP分组(有时在本文中称为WiFi上行链路分组或WiFi上行链路IP分组)到达eNB 1050时，WiFi上行链路IP分组被转发/路由到WiFi AP 120，以用于以与通过WiFi链路122从WiFi接口136发送到WiFiAP 120的上行链路IP分组相同的方式通过IP核心网传送到应用服务器110。
更详细地，在通过LTE链路1054接收到WiFi上行链路IP分组时，eNB 1050将上行链路WiFi IP分组转发到LGR 1052。根据至少一些示例实施例，UE 1将LGR 1052用作APN以用于通过LTE链路1054向eNB 1050发送WiFi上行链路IP分组。eNB 1050从通过LTE链路1054接收的上行链路IP分组中识别WiFi上行链路IP分组，作为那些使LGR 1052作为APN的上行链路IP分组。换而言之，eNB 1050基于用于通过LTE链路1054发送WiFi上行链路IP分组的LGRAPN，从通过LTE链路1054接收的上行链路IP分组中识别WiFi上行链路IP分组。如上所述，LGR APN也可以用作指示给定的上行链路IP分组是源自应用App(WiFi)但通过UE 1和eNB1050之间的LTE链路134在eNB 1050处接收的WiFi上行链路IP分组的指示符。
LGR 1052基于上行链路IP分组的源IP地址将来自eNB 1050的WiFi上行链路IP分组转发/路由到WLAN(例如，包括WiFi AP 120和WLAN GW 115)，该源IP地址是由在UE 1处的应用App(WiFi)使用的WiFi接口136的源IP地址，并被识别和确定是WLAN子网络的一部分。在至少一些示例实施例中，LGR 1052例如通过预配置来识别IP地址是WLAN子网络的一部分。
然后，以与由WiFi接口136通过WiFi链路122发送到WLAN的上行链路IP分组相同的方式，从LGR 1052接收的WiFi上行链路IP分组被转发/路由到IP核心网，并传送到应用服务器110。
根据示例实施例，LGR 1052可将WiFi上行链路IP分组路由到WLAN中的各种元件。下面针对图1至图3更详细地讨论不同的示例性实现。
对于在图1和图2中示出的示例实施例，例如，LGR 1052基于上行链路IP分组的源IP地址将WiFi上行链路IP分组转发/路由到WiFi AP120，该源IP地址是由在UE 1处的应用App(WiFi)使用的WiFi接口136的源IP地址，并被识别和确定是WLAN子网络的一部分。在图1中示出的示例实施例中，LGR 1052通过在小无线小区105内的IP隧道(例如，内部IP隧道)将WiFi上行链路IP分组转发/路由到WiFi AP 120。在图2中示出的示例实施例中，LGR 1052通过LGR 1052和WiFi AP 120之间的外部连接或IP隧道(例如，在小无线小区105’的外部的以太网连接)而不是如图1中的小无线小区内的内部连接来将WiFi上行链路IP分组转发/路由到WiFi AP 120。
在图1和图2中示出的示例实施例的每一个中，WiFi AP 120然后以与通过WiFi链路122从WiFi接口136接收的上行链路分组相同的方式来将来自LGR 1052的WiFi上行链路IP分组转发/路由到IP核心网以用于传送到应用服务器110。
在图3中示出的示例实施例中，LGR 1052通过基于上行链路IP分组的源IP地址配置IP路由来将WiFi上行链路IP分组例如通过GRE隧道转发/路由到WLAN GW 115，该源IP地址是由在UE 1处的应用App(WiFi)使用的WiFi接口136的源IP地址，并被识别和确定是WLAN子网络的一部分。如上所述，在此讨论的GRE隧道与由WiFi AP使用以连接到WLAN GW和/或NAT功能的机制类似或基本类似。在该示例中，WLAN GW 115然后以与通过WiFi链路122在WiFi AP 120处从WiFi接口136接收的上行链路分组相同的方式将来自LGR 1052的WiFi上行链路IP分组转发/路由到IP核心网以用于传送到应用服务器110。
在关于图3所示出的示例实施例的一个示例中，LGR 1052通过GRE隧道将WiFi上行链路IP分组转发/路由到在WLAN GW 115处的网关路由器(或网关路由功能)114。在该示例中，网关路由器114将WiFi上行链路IP分组路由到NAT功能113，然后NAT功能113将WLAN上的私有/本地IP地址映射到公共IP地址/端口组合以用于通过北向IP网络转发到应用服务器110。
在关于图3所示出的示例实施例的另一个示例中，LGR 1052通过GRE隧道将WiFi上行链路IP分组(例如，直接地)转发/路由到NAT功能113。NAT功能113然后将WLAN上的私有/本地IP地址映射到公共IP地址/端口组合以用于通过北向IP网络转发到应用服务器110。
图5是说明在图1中示出的LGR 1052的示例性操作的流程图。在图5中示出的示例实施例将针对在图1到图3中示出的通信系统讨论。
参见图5，在步骤S502，LGR 1052建立与WLAN(例如，包括WiFi AP 120和WLAN GW115)的接口。如上所述，LGR 1052和WLAN之间的接口可以采用与WiFi AP 120的IP隧道(内部或外部的)的形式，或者采用与WLAN GW 115(例如，网关路由器114)的GRE隧道或更直接地与在WLAN GW 115处的NAT功能113的GRE隧道的形式。因为诸如用于建立包括IP隧道和GRE隧道的接口这些的方法是众所周知的，所以省略详细的讨论。
在与WLAN的接口已经建立后，在步骤S504，LGR 1052通过基于上行链路IP分组的源IP地址配置IP路由来将从eNB 1050接收的WiFi上行链路IP分组转发/路由到WLAN，该源IP地址是由在UE 1处的应用App(WiFi)使用的WiFi接口136的源IP地址，并被识别和确定是WLAN子网络的一部分。如上所述，根据示例实施例，LGR 1052可将WiFi上行链路IP分组路由到WLAN中的各种元件。如在图1和图2中所示，例如，LGR 1052可通过IP隧道将WiFi上行链路IP分组转发/路由到WiFi AP 120。如在图3中所示，例如，LGR 1052可旁路WiFi AP 120，并例如通过GRE隧道将WiFi上行链路IP分组转发/路由到WLAN GW 115。在该示例中，LGR 1052可将WiFi上行链路IP分组路由到网关路由器114或更直接地路由到NAT功能113。
图6示出了根据示例实施例的网络元件的示例性组件。为了说明的目的，假定图6中的网络元件是LGR 1052。然而，在图6中示出的组件的说明也可适用于其它示例实施例的元件，诸如WLAN GW、WiFi AP、UE、PGW、SGW、eNB、小无线小区等。
如所示出的，LGR 1052包括处理器600，其连接到存储器604和各种接口602。在一些实施例中，LGR 1052可以包括比图6中示出的那些更多的组件。然而，为了公开例示性的实施例，并不需要示出所有这些通用的传统组件。
存储器604可以是计算机可读存储介质，通常包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或诸如磁盘驱动器的永久海量存储设备。存储器604也存储操作系统和任何其它用于提供LGR 1052的功能(包括在本文中所讨论的)的例程/模块/应用。这些软件组件也可使用驱动机制(未示出)从分离的计算机可读存储介质装载到存储器604中。这种分离的计算机可读存储介质可以包括磁盘、磁带、DVD/CD-ROM驱动器、存储卡或其它类似的计算机可读存储介质(未示出)。在一些实施例中，软件组件可经由各种接口602中的一个装载到存储器604中，而不是经由计算机可读介质。
处理器600可被配置为通过执行系统的基本算法操作、逻辑操作和输入/输出操作来执行计算机程序的指令。指令可以由存储器604提供给处理器600。
各种接口602可以包括计算机硬件组件，其经由与PGW 103、SGW 101、WLAN GW115、WiFi AP 120、eNB 1050、UE 1、应用/代理服务器110等的有线或无线连接来连接LGR1052。
如将理解的，接口602和存储在存储器604中以说明网络元件的专用功能的程序将根据网络元件而改变。
尽管示例实施例对于IP地址(包括源IP地址等)进行了详细讨论，但是示例实施例可使用IP地址和/或端口以实现在本文中讨论的功能。例如，LGR 1052可通过基于上行链路IP分组的源IP端口配置IP路由来将来自eNB 1050的WiFi上行链路IP分组转发/路由到WLAN(例如，包括WiFi AP 120和WLAN GW 115)，该源IP端口是由在UE 1处的应用App(WiFi)使用的WiFi接口136的源IP端口，并被识别和确定是WLAN子网络的一部分。
已经提供了上述的示例实施例的说明以用于说明和描述。它并不旨在穷尽或限制本发明。特定的示例实施例的各个元件和特征通常并不限于该特定的实施例，但是，如果可应用的话，这些元件和特征是可互换的并可用在所选择的实施例中，即使没有特别示出或说明。同样也可以以许多方式来变化。这种变化不认为背离本公开，并且所有这种修改旨在落入本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种无线接入网络元件(105，105’，1052)，包括：
本地网关路由器设备(1052)，被配置为：通过基于来自基站(1050)的上行链路IP分组的源IP地址配置用于所述上行链路IP分组的IP路由来将所述上行链路IP分组路由到无线局域网(WLAN)的网络元件(115，120)，其中，
所述源IP地址从所述WLAN获得，
所述上行链路IP分组源自具有所述源IP地址的用户设备应用，以及
所述上行链路IP分组具有指示所述上行链路IP分组通过所述用户设备(1)和所述基站之间的蜂窝链路(1054)在所述基站处接收的指示符。
2.根据权利要求1所述的无线接入网络元件，其中，所述本地网关路由器设备进一步被配置为：通过所述本地网关路由器设备和所述WLAN的所述网络元件之间的IP隧道将所述上行链路IP分组路由到所述WLAN的所述网络元件。
3.根据权利要求1所述的无线接入网络元件，其中，所述本地网关路由器设备进一步被配置为：通过所述本地网关路由器设备和所述WLAN的所述网络元件之间的通用路由封装(GRE)隧道将所述上行链路IP分组路由到所述WLAN的所述网络元件。
4.根据权利要求3所述的无线接入网络元件，其中，
所述WLAN的所述网络元件是WLAN网关(115)；以及
所述本地网关路由器设备进一步被配置为：将所述上行链路IP分组路由到在所述WLAN网关处的网络地址转换(NAT)功能(113)。
5.根据权利要求1所述的无线接入网络元件，其中，所述上行链路IP分组包括源自具有从所述WLAN获得的所述源IP地址的所述用户设备应用的上行链路承载IP业务和传输控制协议(TCP)确认中的至少一个。
6.一种用户设备(1)，包括：
蜂窝接口(134)，被配置为：通过蜂窝链路(1054)向无线接入网络元件(1050)发送第一上行链路因特网协议(IP)分组流和第二上行链路IP分组流，所述第一上行链路IP分组流源自具有第一源IP地址的第一应用(App(LTE))，所述第二上行链路IP分组流源自具有第二源IP地址的第二应用(App(WiFi))，所述第一源IP地址从蜂窝IP网络获得，所述第二源IP地址从无线局域网(WLAN)获得；以及
连接管理处理器(132)，被配置为：通过将来自所述第二应用的所述第二上行链路IP分组流定向到所述蜂窝接口以用于通过所述蜂窝链路传输到所述无线接入网络元件来将上行链路业务从所述用户设备和WLAN接入点(120)之间的WLAN链路(122)卸载到所述蜂窝链路。
7.根据权利要求6所述的用户设备，进一步包括：
WLAN接口(136)，被配置为：通过所述WLAN链路将第三上行链路分组流发送到所述WLAN接入点，所述第三上行链路分组流包括：(i)源自具有所述第二源IP地址的所述第二应用的上行链路IP分组；以及(ii)WLAN确认和控制消息。
8.根据权利要求6所述的用户设备，进一步包括：
WLAN接口，被配置为：通过所述WLAN链路向所述WLAN接入点发送WLAN确认和控制消息。
9.根据权利要求6所述的用户设备，进一步包括：
IP路由表(138)，被配置以使得所述第二上行链路IP分组流被路由到所述蜂窝接口以用于通过所述蜂窝链路传输到所述无线接入网络元件。
10.根据权利要求6所述的用户设备，其中，所述连接管理处理器进一步被配置为：独立于所述上行链路IP业务是源自在所述用户设备处的所述第一应用还是源自所述第二应用，将所有的上行链路IP业务定向到所述蜂窝接口以用于通过所述蜂窝链路传输到所述无线接入网络元件。
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