CN1282388C - 移动终端和通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种移动终端，包含：至少第一和第二无线接口(102，104)，建立装置(106，108，126，128)，用于通过所述至少第一和第二无线接口，建立共存的至少第一和第二通信信道(112，114)，调度装置(108)，通过同时使用所述第一和第二通信信道来建立逻辑通信信道。

Description

移动终端和通信方法
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及但不限于在不同种类的无线网络中的通信。
背景技术
不同种类的网络透明的共存，是网络集成的主要目标之一。事实上，在当今不同的移动和无线技术，如无线局域网(WLAN)和GPRS之间仍然很难达到无缝垂直切换。
WLAN是一种有前途的技术，其能作为向热点地区的UMTS/GPRS提供高带宽和低成本的令人称赞的技术。
由Kuladinithi，K.、Konsgen，A.、Aust，S.、Fikouras，N.和Gorg，C.发表在移动无线通信网(Mobile and Wireless communicationNetwork)，2002年第4届国际研讨会，621页-625页的“Mobilitymanagement for an integrated network platform”以及Leang TzehYeu、Liew，J.和Seah，W.K.G.发表在移动无线通信网，2002年第4届国际研讨会，234页-638页的“Experientation of TCP schemes overGPRS & WLAN”中已经考虑过针对WLAN/GPRS集成的多种方法。
WLAN/GPRS集成未解决的问题之一是从WLAN到GPRS的切换延迟。
在IEEC802.20-03/104( http://www.ieee802.org/20/Contribs/C802.20-03-104.pdf)里，对单个主机上多种无线网络接口的管理，提出了一种微移动(micro-mobility)的解决办法。在切换过程中为避免通常由于层处理产生的附加延迟，在链路层，也就是MAC层的层面提供了解决的方案。
移动IP是另一种方法。移动设备通过使用无线网络接口能连接因特网，然而，由于漫游，移动设备每次移动到新的网络链路(link)时都可能会改变自身的网络连接(attachment)。因此需要有效的协议，能通知网络关于网络连接的这种变化，使得因特网数据包无缝地传送到新的网络连接点。这种协议是移动IP协议，它已由移动Internet Engineering Task Force(IETF)Working Group开发。
移动IP设计的关键特征是所有为处理和管理移动信息所必需的功能被嵌入定义明确的实体中，如本地代理(HA)、外部代理(FA)和移动节点(MN)。移动IP协议对于传输层及更高层是完全透明的，并且不需要对现有的因特网主机和路由器有任何改造。
移动IP协议允许MN保留自身的IP地址，而不考虑它们与网络的连接点。这可以通过允许MN使用两个IP地址来实现。第一个称为本地地址，它是静态的并且主要用于识别更高层的连接，例如TCP。MN能使用的第二个IP地址是转交(care-of)地址。当移动设备在不同网络间漫游时，转交地址发生变化。其中的原因是转交地址必须针对网络拓扑识别移动设备的新连接点。在移动IP中，对转交地址的管理由称作外部代理的实体来实现。(参看爱立信公开的报告3/0362-FCP NB 102 88UEN，可在http://ing.ctit.utwente.nl/WU4/Documents/mobip a.pdf上得到。)
移动IP的缺点之一是当垂直切换发生时，用户经历的等待时间可能长达几秒钟。
发明内容
本发明提供具有至少第一和第二无线接口，例如WLAN和GPRS接口的移动终端。这样的移动终端也被称为双模终端。
该移动终端能依靠可获得的无线接口建立共存的通信信道。移动终端的调度装置选择一个或多个通信信道来传输数据包，以建立单一的逻辑通信信道。
根据本发明的优选实施方式，调度装置选择可用通信信道来合并各个信道容量。例如，为了数据包流的传输，调度装置将该数据包流分成两个支流，支流的数据速率能被所分配的各个第一和第二通信信道所支持。这样信道容量就增加了。
根据本发明的进一步实施方式，为了数据包的传输，对其中一个可用通信信道的选择是基于数据包的特性和/或基于通信信道的特性/容量。例如，其中一个信道是高带宽的信道，也有相对高的误差率，然而另一个通信信道带宽相对低、误差率也低。调度装置为对传输要求苛刻的数据包选择低带宽、低误差率的信道，而对要求较低数据包选择具有较高误差率的另一信道。例如，很重要的解码数据包是通过低带宽、低误差率的信道来传输的。换句话说，被选择通信信道的特性要与数据包的特性相匹配。
根据本发明的进一步优选实施方式，当移动终端接收到或产生垂直切换的触发时，至少有一个额外的通信信道被建立。数据包的传输在通信信道上被复制。随后最初的通信信道被断开，从而达到垂直切换时不用等待或者是等待最少的时间。
附图说明
接下来，本发明的优选实施方式将参照附图来更加详细的解释：
图1是根据本发明的第一优选实施方式的通信网络的结构图，
图2是说明本发明方法的优选实施方式的流程图。
图3是说明本发明方法的第二优选实施方式的流程图。
图4是本发明通信网络的另一优选实施方式的结构图。
图5是说明垂直切换过程的示意图。
具体实施方式
图1示出具有GPRS接口102和WLAN接口104的移动终端100。
此外，移动终端100具有运行连接管理程序108和应用程序110的微处理器106。
通过GPRS接口102和WLAN接口104，移动终端100能分别与GPRS网络116和WLAN网络118建立各自的通信信道112和114。
在此考虑的例子中，移动终端100所在地理位置由GPRS网络116和WLAN网络118共同覆盖。
网络部件120连接到GPRS网络116及WLAN网络118。这样，通信信道112和114就能在移动终端100和网络部件120间形成。
应用服务器122用于运行应用程序124并连接到网络部件120。
在工作时，移动终端100的应用程序110需要形成逻辑通信信道来把数据包传输到应用服务器122的应用程序124。请求由连接管理程序108接收，连接管理程序108通过GPRS接口102和WLAN接口104，分别建立通信信道112和114。
这样，GPRS传输层基于通信信道112建立起来，WLAN传输层基于通信信道114建立起来。连接管理程序108有调度程序的功能。换句话说，连接管理程序108为给定数据包的传输选择一个或两个传输层。
在一种操作模式中，连接管理程序108的作用是为了使通信信道112和114的合并信道容量得到最大限度的利用。为了这个目的，由应用程序110提供的传输到应用程序124的数据包流被分成两个支流，支流的数据速率可以由通信信道112和信道114分别支持。较低数据速率的数据包流从GPRS接口102通过通信信道112传输，较高数据速率的数据包流从WLAN接口104通过通信信道114传输。
在另外一种模式中，连接管理程序108根据数据包的特性来选择通信信道112和114中的一个，以传输应用程序110的数据包。
例如，数据包对于由应用程序124进行数据包流的解码很关键。在这种情况下，连接管理程序108选择更可靠的GPRS接口102来传输该数据包。另一个例子是由应用程序124提供的携带有鉴权信息或其他重要信息的数据包，它对于正确地提供服务至关重要。
通常，连接管理程序108能够执行映射操作，以便将与数据包流相关的传输需求映射到GPRS接口102和WLAN接口104各自的容量上。例如，可用接口之一的选择是基于一个或多个标准：延迟可靠性、安全性、灵活性，等等。
在另外一种模式中，连接管理程序108为了实现最大可靠性，通过通信信道112和114发送应用程序110的数据包。即使经由通信信道112和114的一个传送失败了，各个数据包仍然能被网络部件120正确接收，这是由于经由通信信道112、114的冗余数据传输。
在另外一种模式中，只建立通信信道112或114中的一个信道，例如，为通过GPRS传送数据包，建立从应用程序110到应用程序124的通信信道112。作为对垂直切换触发的响应，连接管理程序108建立了附加的信道114。随后正在进行的经由通信信道112的数据包传输在通信信道114上被复制。在经由通信信道112和114的数据传输同步之后，通信信道112被断开，数据包继续通过通信信道114传输。这样用最少的等待时间或者根本不需要等待时间，就完成了垂直切换。
需要注意的是，连接程序108也能通过通信信道112、114重组接收到的、发往移动终端应用程序110的数据包流。这样就在应用程序110和应用程序124之间形成了双向逻辑通信信道。
图2示出图1中连接管理程序108的一种工作模式的流程图。在步骤200中，连接管理程序从移动终端的应用程序接收到请求，为向外部应用服务器传输数据包建立逻辑通信信道。作为响应，连接管理程序通过GPRS和WLAN接口建立两个传输层(步骤202)。
在步骤204中，连接管理程序基于数据包的特性，把数据包映射到传输层，到传输层的数据包映射是通过评估分配给数据包的特性来完成的。
例如，数据包的特性能够指示出数据包是对延迟要求苛刻的，需要非常可靠的数据传输，需要高标准的数据安全性、灵活性等等。基于分配给所要传输数据包的这种特性，连接管理程序从可用接口中选择一个与各个特性达到最佳匹配的接口(步骤204)。在步骤206中，数据包通过各个接口来传输。
图3说明了垂直切换的操作模式。在步骤300，连接管理程序接收到来自应用程序的请求以建立逻辑通信信道，用于将数据包从应用程序传输到外部服务器。本例中的移动终端仅在一个网络的覆盖范围内。
因此，在步骤302中，建立使用那个网络的传输层。在步骤304中，垂直切换(HO)的触发由移动终端接收或产生。
作为响应，在步骤306中，建立通信所要切换到的目标传输层。在步骤308中，为了冗余数据传输，同样的数据包在最初的传输层(参见步骤302)和目标传输层(参见步骤306)上传输。在经由最初传输层和目标传输层的冗余数据传输建立之后，最初的传输层在步骤310中就断开了。这样就完成了所谓的软垂直切换，也就是具有连续数据流的系统间切换。
图4显示了另一种优选实施方式的结构图。在图4中，与图1实施方式中的部件相对应的部件通过相同的标号来表示。
当移动终端100的应用程序110需要向应用服务器122的应用程序124传输数据包的时候，它发出一条到连接管理层(CML)108的TCP套接(socket)请求。作为响应，CML 108通过通信信道114为WLAN通信建立套接126，并通过通信信道112为GPRS通信建立套接128。相应的套接113和132通过代理服务器120的CML 108建立。这样，移动终端100能够IP连接到支持用于IP/GPRS或IP/WLAN网络接口的应用服务器122的IP网络。
在这里考虑的优选实施方式中，CML 108被分成存在于移动终端108中的部分和存在于代理服务器120中的部分。CML 108位于传输层顶部。代理服务器120充当用户业务的代理服务器网关。典型地，该服务器部分能设置在3GPP情况下第3联合体系(3GPPscenario 3 coupling architecture)可能配置的PDG/GGSN中。
图5说明了包括GPRS/UMTS和WLAN覆盖的不同种类的网络。在“户外(outdoor)”和“户内深处(deep indoor)”间的边界上，两个网络在“户内”区域有重叠的覆盖范围。在既有GPRS覆盖又有WLAN覆盖的“户内”区域，用户业务同时被这两个网络接口复制和支持。
例如当只有IP/GPRS接口可用的时候，SIP会话在GPRS上建立。通过合成套接移动终端和代理服务器间支持SIP会话，合成套接最初也仅由IP/GPRS接口的一个套接组成，即套接128。
在通信会话进行期间，用户进入被WLAN网络覆盖的建筑。当移动终端进入WLAN覆盖范围的时候，移动终端自动与WLAN网络连接并且CML把套接126加入合成套接。当移动终端识别出由相应无线参数所指示的GPRS覆盖消弱的时候，便触发启动垂直切换过程；CML在IP/WLAN和IP/GPRS套接上对发出的业务进行复制，并在代理服务器120接收时重组原始数据流。当GPRS网络覆盖消失时，合成套接只依靠IP/WLAN覆盖继续起作用。
                标号列表
         ---------------------
100      移动终端
102      GPRS接口
104      WLAN接口
106      微处理器
108      连接管理程序
110      应用程序
112      信道
114      信道
116      GPRS网络
118      WLAN网络
120      网络部件
122      应用服务器
124      应用程序
126      套接字
128      套接字
130      套接字
132      套接字

Claims (8)

1.一种移动终端，包含：
至少第一和第二无线接口(102，104)，
建立装置(106，108，126，128)，用于通过所述至少第一和第二无线接口，建立共存的至少第一和第二通信信道(112，114)，
调度装置(108)，通过同时使用所述第一和第二通信信道来建立逻辑通信信道，其中基于数据包的特性和/或通信信道的特性，以每个包为基础选择所述至少第一和第二通信信道中的一个。
2.权利要求1中的移动终端，所述调度装置适合于合并所述至少第一和第二通信信道的信道容量，以增加逻辑通信信道的可用带宽。
3.权利要求1中的移动终端，所述建立装置对垂直切换的触发作出响应，所述调度装置适合用于经由所述至少第一和第二通信信道的数据包的冗余传输，以准备进行垂直切换。
4.一种用于将数据包从移动终端传输到网络部件的通信方法，该方法包括：
接收来自移动终端应用程序的数据包，
通过至少第一和第二无线接口建立至少第一和第二通信信道，
为建立逻辑通信信道，从所述至少第一和第二通信信道中选择一个或多个通信信道用于数据包的传输，其中基于数据包的特性和/或可用信道的容量来选择所述至少第一和第二通信信道中的一个，
对通过所述至少第一和第二通信信道接收的数据包重组，以便通过逻辑通信信道传送到移动终端上。
5.权利要求4中的方法，还包括合并所述至少第一和第二通信信道信道容量。
6.权利要求4中的方法，还包括对垂直切换触发作出响应，以建立经由所述至少第一和第二通信信道的数据包的冗余传输。
7.一种将数据包从移动终端传输到网络部件的通信方法，该方法包括：
接收来自移动终端应用程序的数据包，
通过至少第一和第二无线接口建立至少第一和第二通信信道，
为传输数据包，从所述至少第一和第二通信信道中选择一个或多个通信信道，其中基于数据包的特性和/或可用信道的容量来选择所述至少第一和第二通信信道中的一个。
8.一种通信网，包含应用服务器和与所述应用服务器相连的代理服务器，代理服务器适合与根据权利要求1所述的移动终端形成至少第一和第二通信信道。
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