CN1275473C

CN1275473C - 无线数据接入方法

Info

Publication number: CN1275473C
Application number: CN02136461.3A
Authority: CN
Inventors: 陈磊; 王炎; 张凯; 庄文东; 杭靠文
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: CN1474610A

Abstract

一种无线数据接入方法，包括步骤：通过无线局域网向支持无线局域网的移动通信网的接入服务支持节点发起鉴权请求；如果通过鉴权，接入移动通信网并向接入服务支持节点请求创建分组数据地址；接入服务支持节点通过移动通信网协议向相应的网关支持节点发出“分配分组数据地址请求”；网关支持节点根据接入服务支持节点提供的关于终端设备的信息，向接入服务支持节点发出“分配分组数据地址响应”，并负责将终端设备接入外部数据网络和相关业务；终端设备获得分组数据地址，开始使用相关的数据服务。通过本发明的无线数据接入方法，可用无线局域网的高速空中接口取代影响GPRS/GSM系统性能的瓶颈Um，实现高速、廉价的无线数据接入。

Description

无线数据接入方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统，尤其涉及一种用于移动通信系统的无线数据接入方法。

背景技术

移动通信系统一般是指这样的电信系统，即当用户在系统的服务区内移动时能进行无线通信的电信系统。一种典型的移动通信系统是PLMN(Public Land Mobile Network公用陆地移动网)。通常，移动通信系统是一种接入网，它为用户提供对外部网、主机和特定业务提供者所提供的业务的无线接入。用户必须与移动通信系统有用户关系(subscriber ship)，才能使用该移动通信系统提供的业务。通常，用户除了需要与移动通信系统有用户关系以外，还需要与其他业务提供者有单独的用户关系，这些业务是通过移动通信系统来接入的。

GPRS(General Packet Radio Service通用分组无线业务)是在GSM(Global System for Mobile Communications全球移动通信系统)Phase 2+阶段引入的一种新型分组数据业务，它为用户提供端到端的基于分组交换和传输技术的移动数据业务，能更有效的利用网络资源，更好的适用于非周期性的突发数据业务。

现参照图1，对GPRS网络的一般结构进行描述。通常，一个通用分组无线业务骨干网107连接若干个GPRS子网服务区，每个子网服务区内有一个或多个分组数据接入服务支持节点，在本发明中，这些节点被称为服务通用分组无线业务支持节点(SGSN Serving GPRSSupport Node)，在第三代移动通信系统中，SGSN节点有时也被称为3G-SGSN。一般的，每个SGSN都和GSM移动通信网中的基站系统(由基站收发信机101，基站控制器/分组控制单元102共同组成)相连(通过Gb接口)，这样可以通过基站系统为移动台100提供分组数据服务。在图1中，子网服务区1就有一个服务通用分组无线业务支持节点105，它通过Gb接口和基站系统相连。

服务通用分组无线业务支持节点105与移动业务交换中心103(MSC Mobile-service Switching Center)在网络结构中处在相同的层次，它为移动台100提供移动性管理、路由选择等服务，并执行安全功能和接入控制。GPRS的安全性等同于现有GSM的安全性，服务通用分组无线业务支持节点105根据与现有GSM中完全相同的算法、流程对移动台100进行鉴权。移动台100是能进行分组无线通信的终端设备，例如是分组无线蜂窝电话，或者是与能进行分组无线通信的蜂窝电话连接的便携机。移动台100还可以有其它多种具体实现方式，例如各种遥控、监视、数据采集等设备。移动台100的用户信息永久的保存在归属位置寄存器106(HLR Home Locate Register)中。

网关通用分组无线业务支持节点108(GGSN Gateway GPRSSupport Node)是用于接入外部数据网络和业务的节点。GPRS子网经过网关通用分组无线业务支持节点108连接到数据网109，例如公用数据网(PDN Public Data Network)。为了发送和接收分组数据，移动台100要向服务通用分组无线业务支持节点105请求创建它所要使用的分组数据地址。这一操作使得在相应的网关通用分组无线业务支持节点108中得知该移动台100，然后移动台100便可开始与数据网109的互通。而且，在移动台100和网关通用分组无线业务支持节点108以及服务通用分组无线业务支持节点105中还要生成相应的PDP(Packet Data Protocol分组数据协议)上下文(context)等必要信息，PDP上下文包括PDP类型(X.25或IP Internet Protocol)、PDP地址及其QoS(Quality of Service服务质量)等级以及路由信息。服务通用分组无线业务支持节点105和网关通用分组无线业务支持节点108是GSM移动通信系统实现GPRS业务的核心实体。

把服务通用分组无线业务支持节点105、网关通用分组无线业务支持节点108、通用分组无线业务计费网关110(GPRS CG GPRSCharge Center)等设备互连的运营者的通用分组无线业务骨干网107，可以通过例如IP网的本地网来实现。然而，不用运营者的内部骨干网，而例如通过在某一计算机中提供所有的特性，也可以实现运营者的GPRS网。通用分组无线业务计费网关110通过服务通用分组无线业务支持节点105和网关通用分组无线业务支持节点108搜集移动台100的计费信息，将CDR(Charging Detail Record计费详细记录)话单发往计费中心111(Charge Center)。

无线接入网可以是GPRS/GSM系统或第三代移动通信系统(例如IMT 2000)的一部分。无线接入网包括空中接口Um，如图1所示，该接口是系统性能的瓶颈。因此，GPRS网的数据传输速率比较低，远远不能满足移动用户高速上网的要求。

无线局域网(WLAN Wireless Local Area Nerwork)作为一种快捷灵活的本地无线接入网，可以为热点地区的终端用户(例如，安装有无线网卡的便携机用户)提供较高速率的数据接入服务，其无线接口的速率要远远高于Um接口的速率。但是无线局域网自身也存在着固有的弱点：作为一种局部性的本地接入网手段，无线局域网无法提供很高安全级别的用户身份认证，无法提供用户跨越较大地理范围(例如，跨城市)的漫游服务(包括认证和计费)。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是为克服上述现有技术的各自不足，综合利用上述现有技术的各自优势，利用无线局域网的高速无线空中接口取代影响整个GPRS/GSM系统性能的瓶颈Um，提供一种用于移动通信系统的无线数据接入方法。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于移动通信系统的无线数据接入方法，包括以下步骤：终端设备通过无线局域网向支持无线局域网(以无线局域网取代了普通移动通信网的终端设备空中接口，以便向终端设备提供一种性能更好的空中接口)的移动通信网的接入服务支持节点发起鉴权请求；接入服务支持节点将该鉴权请求包装成一条标准的移动通信网内部的鉴权请求并发送给归属位置寄存器；归属位置寄存器将鉴权响应返回接入服务支持节点；接入服务支持节点向终端设备发起相应的鉴权计算请求；终端设备将鉴权计算结果返回接入服务支持节点；接入服务支持节点比较归属位置寄存器和终端设备发送的两个鉴权结果，若相同则鉴权通过，否则，鉴权失败；终端设备接入移动通信网后，为了发送和接收分组数据，向接入服务支持节点请求创建分组数据地址；接入服务支持节点通过移动通信网协议向相应的网关支持节点发出“分配分组数据地址请求”；网关支持节点根据接入服务支持节点提供的关于终端设备的信息，向接入服务支持节点发出“分配分组数据地址响应”，并负责将终端设备接入外部数据网络和相关业务；终端设备获得分组数据地址，开始使用相关的数据服务。由于无线局域网取代了普通移动通信网的终端设备空中接口，向终端设备提供一种性能更好的空中接口，因此利用无线局域网的高速无线空中接口取代影响整个GPRS/GSM系统性能的瓶颈Um。

所述接入服务支持节点将无线局域网骨干支持网与通用分组无线业务骨干网连接起来。

所述鉴权请求与鉴权计算请求均为移动通信网内部可以识别标准的通信指令。

本发明假设在进行上述步骤之前，终端设备已经完成了本地接入网无线局域网的初始接入与无线局域网的内部IP地址分配。

实施本发明提供无线数据接入方法的优点是，综合利用了本地接入的无线局域网和GPRS网的各自优势，将无线局域网的灵活铺设、高速廉价和GPRS网的电信级认证、记费相结合，使得终端用户可以享受高速的移动分组数据服务，较大距离的漫游，电信级的安全认证和计费。

附图说明

图1是GPRS网络结构示意图；

图2是应用本发明的一个优选实施例的整体网络结构图；

图3是描述图2的用于无线局域网服务通用分组无线业务支持节点的无线数据接入方法步骤流程图；

图4是描述图2的终端设备的IP数据路由图。

具体实施方式

在图2示出的本发明一个优选实施例的整体网络结构图中，无线线局域网骨干支撑网203连接若干个本地接入无线局域网，例如通过无线局域网骨干支撑网203将无线局域网202和其它无线局域网204连接起来。无线局域网202在图2中的地位就相当于图1中的基站系统。

终端设备200通过空中无线接口连接到无线局域网202的接入点201(AP Access Point)，通过接入点201进一步接入无线局域网骨干支撑网203。

无线局域网服务通用分组无线业务支持节点205(WSGSNWLAN SGSN)将无线局域网骨干支撑网203和通用分组无线业务骨干网207连接起来。此处就是本发明的最重要的创新之处。在本发明中，面向无线局域网本地接入网的通用分组无线业务支持节点被称为无线局域网服务通用分组无线业务支持节点。由图2中可见，除了图1中的基站系统被图2中的无线局域网202所取代以外，无线局域网服务通用分组无线业务支持节点205与GPRS网中的其它设备的连接与图1完全一致。因此，从无线局域网服务通用分组无线业务支持节点205向无线局域网骨干支撑网203的方向来看，无线局域网202就是移动通信网的一个内部节点，地位完全等同于一个基站系统，而无线局域网服务通用分组无线业务支持节点205的地位就等同于通常GPRS网意义下的服务通用分组无线业务支持节点。它除了具备通常的服务通用分组无线业务支持节点的各项功能以外，在功能上还可以根据无线局域网的特点进行多种扩展，例如提供基于IP的流量控制，QoS管理，负载均衡，高速路由等等。网关通用分组无线业务支持节点209负责将终端设备200接入外部数据网210并提供相关业务。

现参照图3来说明根据本发明的优选实施方式的具体方法步骤。本发明中，已假设终端设备完成了本地接入网无线局域网的初始接入和内部IP地址分配。

具体实现方法步骤如下：

1.首先终端设备向无线局域网服务通用分组无线业务支持节点发起鉴权请求，该请求中包含用户的用于GPRS/GSM网的必要身份认证信息，即IMSI(International Mobile Station Identity国际移动台识别号码)，例如可以通过终端设备的附加SIM卡读取装置获得IMSI。终端设备与无线局域网服务通用分组无线业务支持节点的通信可以是基于无线方式的TCP/IP连接，这样就取代了普通GPRS网中性能不佳的Um接口。

2.无线局域网服务通用分组无线业务支持节点将该鉴权请求包装成一条标准的GPRS/GSM网内部的鉴权请求并发送给该IMSI对应的归属位置寄存器。

3.归属位置寄存器将鉴权响应(RAND，SRES)返回给无线局域网服务通用分组无线业务支持节点。

4.无线局域网服务通用分组无线业务支持节点向终端设备发起鉴权计算请求，将RAND发送给终端设备。

5.终端设备将RAND输入SIM卡并得到计算结果SRES(例如，可以通过终端设备的附加SIM卡读写装置将RAND输入到SIM卡中并获得SRES)，并将该结果返回给无线局域网服务通用分组无线业务支持节点。

6.无线局域网服务通用分组无线业务支持节点比较两个SRES，若相同，则终端设备鉴权通过，允许终端设备接入GPRS/GSM网；否则，鉴权失败。

7.终端设备接入GPRS/GSM网后，为了发送和接收GPRS数据，终端设备要通过请求PDP上下文(PDP CONTEXT)创建过程，来创建它所要使用的IP地址，终端设备向无线局域网服务通用分组无线业务支持节点发出IP地址请求。

8.无线局域网服务通用分组无线业务支持节点通过标准GPRS协议向相应的网关通用分组无线业务支持节点发出“PDP CONTEXT创建请求”标准信令。

9.网关通用分组无线业务支持节点通过标准GPRS协议向无线局域网服务通用分组无线业务支持节点发出“PDP CONTEXT创建响应”标准信令，并负责将终端设备接入外部数据网络和相关业务。

10.终端设备获得由网关通用分组无线业务支持节点分配的IP地址，开始使用相关的数据服务。

图4是描述优选实施例的终端设备经过图3的方法步骤之后的IP数据路由图。首先是无线局域网内部的路由：终端设备400到接入点401；然后经由无线局域网服务通用分组无线业务支持节点402，IP数据包通过网关通用分组无线业务支持节点403到达外部的因特网404。在IP数据包从终端设备400到达无线局域网服务通用分组无线业务支持节点402之前，数据路由取决于具体的本地接入网无线局域网和无线局域网骨干支撑网；IP数据包到达无线局域网服务通用分组无线业务支持节点402之后，就遵循GPRS网的正常数据路由进行传递。

同样，本发明方法可应用于任何移动通信网，例如，本发明方法基本原则和精神可应用于一些移动通信网例如是第三代移动通信系统(UMTS，IMT2000)，等等。

Claims

1、一种无线数据接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

终端设备通过无线局域网向支持无线局域网的移动通信网的接入服务支持节点发起鉴权请求；由所述接入服务支持节点进行鉴权；如果通过鉴权，所述终端设备接入移动通信网并向所述接入服务支持节点请求创建分组数据地址；所述接入服务支持节点通过移动通信网协议向相应的网关支持节点发出“分配分组数据地址请求”；所述网关支持节点根据接入服务支持节点提供的关于终端设备的信息，向所述接入服务支持节点发出“分配分组数据地址响应”，并负责将终端设备接入外部数据网络和相关业务；所述终端设备获得分组数据地址，开始使用相关的数据服务。

2、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述接入服务支持节点进行鉴权包括以下步骤：所述接入服务支持节点将该鉴权请求包装并发送给归属位置寄存器；所述归属位置寄存器将鉴权响应返回所述接入服务支持节点；所述接入服务支持节点向所述终端设备发起相应的鉴权计算请求；所述终端设备将鉴权计算结果返回所述接入服务支持节点；所述接入服务支持节点比较归属位置寄存器和终端设备发送的两个鉴权结果，若相同则鉴权通过，否则，鉴权失败。

3、根据权利要求2所述无线数据接入方法，其特征在于，所述终端设备通过无线局域网向接入服务支持节点发起的鉴权请求中包含有终端设备用户的鉴权信息。

4、根据权利要求1-3所述的无线数据接入方法，其特征在于，所述接入服务支持节点连接无线局域网骨干支持网与通用分组无线业务骨干网。

5、根据权利要求1-3所述的无线数据接入方法，其特征在于，所述鉴权请求与鉴权计算请求均为移动通信网内部可以识别的标准通信信令。