CN1600037A - 用于在无线lan内寻呼移动终端的方法和设备 - Google Patents

用于在无线lan内寻呼移动终端的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种设备和方法，用于在无线LAN内例如在根据Hiperlan2技术规范的无线LAN内实现寻呼机制，用于允许基站或接入点寻呼未与接入点相连接或相关联的移动终端。该当前寻呼机制通过发送广播信道消息、第二广播信道消息和第三广播信道消息来实现，所述广播信道消息包括在当前数据帧内包括寻呼消息的指示，所述第二广播信道消息包括专用于寻呼消息的信息，和第三广播信道消息包括与第二广播信道消息在数据帧内的位置相关的信息。响应于表示寻呼请求存在的广播信道消息，移动终端获取第二和第三广播信道消息，并确定该寻呼请求是否预定用于该移动终端。如果是的话，该移动终端启动与接入终端的连接程序。因为在未被连接到接入点的情况下移动终端能够接收寻呼消息，所以不消耗接入点资源，从而允许更多数量的移动终端有效地与接入点相关联。

Description

用于在无线LAN内寻呼移动终端的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于在无线LAN内提供寻呼能力的设备和方法，允许基站或接入点向当前未与该基站相关或者未连接到该基站的移动终端发送寻呼消息。
背景技术
近来，已经研发了可结合现有网络使用的诸如IEEE 802.11或ETSI Hiperlan 2的无线LAN技术，以提供各种服务，所述现有网络包括移动网络，即3G或2G。无线LAN服务提供更快数据速度的优点，通常比3G网络提供的速度快大约10倍的量级，但是在覆盖区域和可连接到基站的用户数量方面相当受限制。可预见移动终端用户一旦进入无线LAN的覆盖区域就将从移动电话网络转换到无线LAN，而一旦离开无线LAN的覆盖区域就转换到移动电话网络。为了便于由移动网络和无线LAN提供的服务之间的互连，希望无线LAN提供与从3G网络中预期相同的服务。
诸如3G网络的移动网络的一个这样重要的特征是寻呼移动终端的能力，即核心网络寻呼当前未连接到接入网的移动终端的能力。移动网络基本上由无线电接入网络和核心网络构成。移动终端通过无线电接入网络与核心网络有关系。即，移动终端需要被连接到无线电接入网络，以便与核心网络通信。在不要求移动终端与核心网络直接通信的周期期间，移动终端可以进入IDLE(空闲)模式，以节省无线电资源和节省功率。在这样一种模式中，移动终端不与接入网络连接。如果核心网络需要与移动终端通信，则核心网络请求无线电接入网络寻呼移动终端。寻呼机制通常在移动终端和基站之间的无线电接口内实现。寻呼处理包括启动从网络到请求移动终端连接到无线电接入网络的移动终端的下行链路广播。移动终端确定下行链路广播的存在，并在响应中建立与无线电接入网络的连接，以便与核心网络通信。以这种方式，移动终端并不需要永久地被连接到无线电接入网络并因而消耗接入网络的资源。
然而，这样的寻呼能力在当前的无线LAN内的移动终端和基站之间并不可获得，当前无线LAN例如是基于Hiperlan 2技术规范的无线LAN。在当前的无线LAN结构中，移动终端必需永久地被连接到基站或“接入点”，以便该移动终端检测下行链路消息。然而，使移动终端永久地连接到接入点要求为那个移动终端提供资源。在Hiperlan 2网络内，至接入点的连接要求为那个移动终端预留寻址的MAC ID。然而，可用于特定接入点的MAC ID地址的数量通常是有限的。在Hiperlan 2网络内，地址数量限制到低于250。因此，如果希望被连接到特定接入点或通过特定接入点接收下行链路的移动终端的总数超过250，则可能在网络资源的可用性方面引起问题。
包括Hiperlan 2的一些无线LAN配置可以允许移动终端进入SLEEP(睡眠)模式，其中移动终端进入低功率模式而不丢失数据。在这样一种模式中，移动终端在与接入点协商的特定间隔上醒来，以检查是否已经为该移动终端缓存任何待定(pending)消息。如果存在待定消息，则移动终端离开睡眠模式，并进入ACTIVE(激活)模式，以接收和处理待定消息。然而，睡眠模式并不适合于实现在基站和移动终端之间的寻呼机制，因为当检查缓存消息时移动终端必需仍然连接到基站。移动终端依然由接入点视为被连接的设备，即使此时移动终端处于睡眠模式中。因此，必须为那个移动终端分配MAC ID，并且必须提供一些资源。这意味着可被连接或者可定期接收下行链路消息的移动终端的总数保持相同。
在接入点和移动终端之间实现寻呼机制的另一个潜在问题可能是移动终端从接入点实际断开并定期地连接到接入点，以便利用相应会聚层检查，从而确定下行链路消息是否在待定。然而，这要求移动终端在每次它与接入点连接时启动相关处理程序，这消耗功率。此外，如果所有的移动终端都需要仅仅为了寻呼轮询目的而定期地被相关，则该处理程序消耗无线电资源和MAC ID，但是此寻呼仅可以影响一个设备。
因此，需要一种设备和方法，用于在无线LAN内在接入点和移动终端之间实现寻呼机制，不需要移动终端被永久地连接到接入点或定期地与接入点相关联。
发明内容
根据本发明的原理，提供一种设备和方法，用于在接入点和未与该接入点相关联或相连接的移动终端之间实现寻呼机制。
根据本发明，由接入点使用广播信道和第二广播信号的组合来发送寻呼请求，所述广播信道利用每个无线电广播、数据或帧来发送并表示寻呼请求的存在，所述第二广播信道包括与该寻呼请求相关的实际数据。广播信道信息或消息和第二广播信道信息或消息可由移动终端在与该接入点不相关联的同时接收到。第二广播信道信息包括例如信源标识格式、目标标识格式、信元标识和目标标识。第二广播信道信息可以是在需要时发送的传送广播控制消息的格式。第三广播信道也可以包括在无线电帧内，它提供与数据帧内的第二广播信道的位置有关的信息。
根据本发明，从接入点断开关联的移动终端被配置为检查广播信道，以确定寻呼请求的存在，如果需要的话定期检查。如果指示寻呼请求的存在，则移动终端检查第二广播信道，以确定此寻呼请求是否预定给此移动终端。如果是的话，则该移动终端进入唤醒模式并与接入点相关，以便与核心网络通信。在另一种实施例中，移动终端响应于寻呼请求的指示来检查第三广播信道，以接收第二广播信道。
在示例性的实施例中，在符合Hiperlan 2技术规范的无线LAN内实现寻呼机制。具体而言，在BCCH消息内使用标志来发送寻呼请求的指示，而RBCH承载该寻呼请求特定的数据。数据帧内的FCCH消息提供相关的RBCH消息在数据帧内的位置。相关的RBCH在LCH内传送并包括各种信息，包括信元标识扩展格式、目标标识格式、信源标识扩展和目标标识。
附图说明
将参考附图来描述本发明，其中：
图1图示用于实现本发明的寻呼技术的包括多个无线LAN的通信系统的方框示意图；
图2图示根据Hiperlan 2技术规范的终端栈；
图3图示根据Hiperlan 2技术规范的基本MAC帧；和
图4图示根据本发明的适合于实现寻呼机制的RBCH消息的格式。
具体实施方式
本发明提供一种设备和方法，用于在诸如无线LAN的接入网络内并且尤其在根据ETSI/BRAN/HIPERLAN2规范的无线LAN内实现寻呼特征。寻呼处理程序提供一种方法，用于移动终端在第一次连接之后从接入网络被断开连接，并通过上层实体依然被连接到该网络。随后，上层实体可以通过寻呼消息来请求该移动终端根据需要通过接入网络启动连接。
图1图示包括至少一个和优选地包括多个无线电接入网络的通信系统10的方框示意图，所述无线接入网络示意地利用无线电接入网络111和112表示。无线接入网络111和112分别使至少一个移动终端用户和优选地使多个用户(例如用户121、122和123)能够接入诸如因特网等的外部数据网络14。在优选实施例中，每个用户121使用膝上型计算机接入网络111和112中的一个相应网络，同时每个用户122使用个人数据助理，并且每个用户123使用诸如无线电话机的无线通信设备。其它的用户可以使用其它类型的通信设备。
每个无线电接入网络111和112包括至少一个和最好多个接入点(AP)，示意地利用AP 181-184图示，每个移动终端用户121、122和123通过AP接入每个接入网内的无线LAN 20。在所图示的实施例中，诸如AP 181的每个AP包括无线收发信机(未图示)，用于与每个用户所使用的通信设备内的无线收发信机(未图示)交换射频信号。每个无线电接入网络111和112内的每个AP 181-184使用至少一个公知的无线数据交换协议，例如Hiperlan 2无线电接口标准。
在与诸如无线电接入网络111的无线电接入网络内的无线LAN 20完成数据通信对话之后，诸如用户123的移动用户可选择进入睡眠模式，以降低内部(即电池)资源的消耗，同时依然保持与其相关AP(即AP 183)的连接。尽管处于睡眠模式中，移动终端用户123保持与无线电接入网络内的AP 183相关，并消耗地址和其它资源，以使之保持被网络所获知。
根据本发明的原理，一旦完成数据通信对话，诸如用户183的移动终端用户可进入空闲模式，由此用户降低其内部(电池)资源，并将其自身与其相应的AP(即AP 183)断开关联。这样，一旦进入空闲模式，移动终端用户183不再消耗AP 183内的地址，因而排除了AP跟踪用户的能力。一旦接收到目的地是当前处于空闲模式中的移动终端183的业务，则AP 183必须以某种方式启动重新连接。
根据本发明的原理，提供一种技术，用于在诸如无线电接入网络111和112的无线电接入网络内实现寻呼能力，所述无线电接入网络可使用Hiperlan 2无线电接口标准来通知断开连接的移动用户启动与网络的连接。例如，移动终端用户可以缺少与无线电接入网络的相关性，因为用户已经进入上面描述的空闲模式。实际上，移动终端用户可能缺少与无线电接入网络的相关性，因为用户从未具有与网络的任何连接。
在图2中图示了在Hiperlan 2环境下的网络栈，其中Hiperlan 2技术规范描述PHY和数据链路控制(“DLC”)层200和202以及核心网络专用会聚层204。会聚层204向更高层提供服务，并提供与其的接口。会聚层是在网络层和链路层之间的适配层。接入点内的会聚层实体可以将数据广播给与移动终端对等的实体。若干会聚层可以与移动终端和接入点共存。PHY层200提供基本数据传送功能。DLC层202提供差错控制(EC)功能、媒体接入控制(MAC)功能和无线电链路控制(RLC)功能。
Hiperlan 2阐述由DLC层202管理的各个逻辑信道。下面是根据本发明的传送通用信息并可用于传送专用寻呼信息的广播信道：
BCCH(广播信道)：此信道传送与整个小区有关的通用信息，整个小区包括由接入点覆盖的无线电空间；
RBCH(无线电广播信道)：此信道用于传送由RLC层生成的广播控制消息。RLC是传送与移动终端同接入点的连接有关的消息的DLC内的子层；和
UBCH(用户广播信道)：此信道用于从会聚层广播数据，此会聚层是位于DLC层上面的实体。
在图3中图示了根据Hiperlan 2的MAC帧的格式。每个MAC帧300具有2毫秒的持续时间，并包括一系列阶段(phase)。在每个帧300内在BC阶段302期间发送BCCH信道。在DL阶段304期间仅在必需时才发送RBCH。使用BCCH实现睡眠模式。移动终端根据与接入点协商的周期来规律性醒来，以检查BCCH。如果接入点具有用于特定移动终端的待定消息，则在BCCH内设置专用标志。要求移动终端检查包含有关待定下行链路数据的指示的FCCH(帧控制信道)信道。FCCH信道包括与MAC帧的其余部分有关的信息，并在BC阶段302期间被发送。
尽管BCCH可用于触发移动终端内的唤醒程序，但是并不希望在实现寻呼机制时使用BCCH。BCCH分组的大小是固定的，并且在大小上是非常有限的。此外，使用BCCH实现寻呼机制可以排除其在睡眠模式中的使用，并防止后向兼容性。
根据本发明的原理，在与BCCH消息相关的RBCH内传送寻呼指示。RBCH是由DLC在传送信道上映射的逻辑信道。两个传送信道即长信道(LCH)和短信道(SCH)可用于承载RBCH。LCH是54字节长，而SCH是9字节长。在本发明中，由于较大的大小，使用LCH来传送寻呼消息。可以使用SCH来实现寻呼消息，但是由于有限的大小，寻呼消息可能需要被缩减或者在若干个消息周期上被发送。用于实现寻呼机制的LCH的格式在图4中图示。
LCH寻呼指示400承载下述信息。目标标识字段420包括被寻呼的移动终端的标识。因为当移动终端未连接到接入点时使用寻呼机制，该设备的标识是由上层(会聚层)管理的标识。此标识可以是与移动终端相关的任意合适的唯一标识符，包括但是并不限于设备标识号、用户号码和URL。标识的格式在这一层上是已知的。这个字段的解释取决于信源标识。因为标识字段418提供已经触发寻呼程序的实体的标识。
LCH PDU类型字段402、顺序号字段404、扩展类型字段408、RLC LCH PDU类型字段410和CRC字段422代表LCH首部、RBCH逻辑信道首部和RLC首部。
扩展类型字段408标识RLC消息是否是基本RLC协议的一部分或者是否是已经为家庭和商业环境定义的一些扩展的一部分。这个提议可结合在基本RLC和任意扩展内。潜在的新的扩展可以是公用网络，因为一个将使用寻呼机制的应用是作为用于移动网络的接入网络的Hiperlan 2。RLC LCH PDU类型字段410包括为RLC ACF(关联控制功能)预留的可用号码。号码列表可在Hiperlan 2技术规范内获得。
信源标识格式字段416和目标标识格式字段417包括取决于会聚层的信息(信源标识CL ID字段414)。这些字段可以指示多个字节(从0至48)或者格式化相应地址的方式。根据在信源标识格式字段416和目标标识格式字段417内指定的格式编码信源标识字段418和目标标识字段420。
现在描述用于实现寻呼程序的步骤。移动终端可以被寻呼，即使它从未与相应的接入点相关联。移动终端周期性地唤醒，并检查BCCH，以检测是否存在RBCH信息。如果将要广播寻呼请求，该接入点生成寻呼请求，并根据专有周期连续地重复此请求。如果在移动终端和接入点之间执行相关，则执行下述步骤。在相关处理过程期间，移动终端可以与接入点交换与移动终端性能有关的各种信息。相关阶段还可以用于在移动终端和接入点之间协商寻呼组。寻呼组对应于在Hiperlan 2技术规范内定义的睡眠组。睡眠组的使用允许移动终端和接入点定义移动终端检查BCCH之间的周期，换句话说，由移动终端检查BCCH的周期性。一旦定义了睡眠组，则只要求移动终端在预定的间隔上检查BCCH消息而不检查每个BBCH消息，从而降低移动终端中的功耗。根据此终端的寻呼机制可以选择地利用寻呼组技术来有益地减少该移动终端的功耗。一旦完成相关程序，移动终端可以明确或隐含地从接入点断开，并开始根据协商的寻呼周期检查BCCH消息。
当会聚层接收到寻呼移动终端的请求时，会聚层使用寻呼请求将一组所需信息传送给DLC。在这一方面，接入点生成和发送BCCH消息，此消息带有表示存在具有合适寻呼信息的RBCH的标记。接入点还生成并在数据帧内发送具有必需寻呼信息的RBCH消息。必需信息包括：寻呼原因、信源标识CL ID、信源标识格式、目标标识格式、信源标识和目标标识。随后，根据设置的寻呼组，接入点发送寻呼指示，直到移动终端试图连接到该接入点。在停止寻呼程序之前尝试的循环数量是接入点的配置参数。
响应于BCCH内的标记，移动终端检查FCCH消息，以确定RBCH的传送信道位置(时隙)。移动终端随后获取并解码RLC LCH PDU类型字段410，以确定是否存在寻呼指示。如果存在寻呼指示，则移动终端如下所述检查其余字段：检查信源标识CL ID字段414，以确定寻呼指示是否来自移动终端所支持的会聚层，如果是的话，则检查目标标识420，以确定此寻呼消息是否预定给此移动终端，如果是的话，则检查信源标识字段418，以确定寻呼信源，以及随后，此移动终端启动相关程序，以建立或重新建立与接入点的连接。
在移动终端响应于寻呼指示而与接入点相关联之后，接入点内的会聚层发送寻呼停止消息给DLC层，请求DLC停止广播相关的寻呼请求消息。如果在预定的时间周期之后没有来自移动终端的响应，则DLC可以向会聚层发送寻呼响应消息，表示寻呼试图的失败。
在越区切换的情况下，移动终端将连接点从一个接入点改变到另一个接入点。在这种情况下，移动终端可以启动与新的接入点的相关程序，以协商寻呼周期。此后，可以在移动终端和新接入点之间使用寻呼机制。
上文描述了一种设备和一种方法，用于实现用于当前未与无线LAN内的接入点相关或者相连的移动终端的寻呼技术。因为不要求移动终端永久地连接到接入点，所以移动终端并不消耗接入点资源，例如MAC ID，并因而与不使用此设备和方法相比，潜在地允许更多数量的设备被连接到接入点。
本发明的各种修改和可替换实施例对于本领域的普通技术人员来说鉴于上述描述将是显而易见的。因此，该说明书将仅仅是说明性的，并用于教导本领域的技术人员执行本发明的最佳模式的目的。在不脱离本发明的精神的情况下，可显著地改变结构的细节，并保留落入权利要求书保护范围内的所有修改的排他使用。

Claims (18)

1.一种用于寻呼与无线LAN内的接入点不相关的移动终端的方法，包括以下步骤：
从会聚层接收寻呼请求；
在链路控制层生成包括表示寻呼请求存在的数据的广播信道消息；
在链路控制层生成具有代表寻呼请求的数据的第二广播信道消息；和
在数据帧内发送广播信道消息和第二广播信道消息。
2.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：
在链路控制层生成第三广播信道消息，此第三广播信道消息具有与数据帧的结构相关的数据和与第二广播信道消息有关的信息，其中
发送步骤包括在数据帧内发送广播信道消息、第二广播信道消息和第三广播信道消息。
3.根据权利要求2的方法，其中第三广播信道消息包括表示第二广播信道在数据帧内的位置的数据。
4.根据权利要求2的方法，其中无线LAN包括符合Hiperlan 2技术规范的无线LAN，广播信道消息对应于BCCH消息，第二广播信道对应于RBCH消息，和第三广播信道对应于FCCH消息。
5.根据权利要求4的方法，其中RBCH在LCH中传送。
6.根据权利要求5的方法，其中RBCH包括目标标识格式字段、目标标识字段、信源标识扩展格式字段和信源标识扩展字段。
7.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：
与移动终端协商用于检查广播信道消息的周期间隔；和
仅在对应于协商的周期间隔的间隔期间发送广播信道消息和第二广播信道消息。
8.根据权利要求7的方法，其中协商的周期间隔与多个寻呼组之中选定的一个寻呼组相关。
9.根据权利要求8的方法，其中第二广播信道消息包括目标标识格式字段、信源标识扩展格式字段和信源标识扩展字段。
10.一种网络接入点，用于向当前未与该网络接入点相关的移动终端发送寻呼请求，包括：
接收装置，耦合到核心网络，用于接收寻呼请求；
链路控制层，用于生成具有表示寻呼请求存在的数据的第一广播信道消息，该链路控制层也生成具有表示寻呼请求的数据的第二广播信道消息；
发送装置，耦合到链路控制层，用于在数据帧内发送第一广播信道消息和第二广播信道消息。
11.根据权利要求10的网络接入点，其中
链路控制层生成具有表示第二广播信道消息在数据帧内的位置的数据的第三广播信道消息，并且发送装置在数据帧内发送广播信道、第二广播信道和第三广播信道。
12.根据权利要求11的网络接入点，其中
发送装置根据Hiperlan 2发送数据帧，广播信道消息对应于BCCH消息，第二广播信道消息对应于RBCH消息，和第三广播信道消息对应于FCCH消息。
13.根据权利要求12的网络接入点，其中
发送装置在LCH中发送RBCH。
14.根据权利要求10的网络接入点，其中发送装置在利用目标设备的寻呼组定义的预定间隔期间发送寻呼请求。
15.一种用于控制当前与无线LAN内的接入点不相关的移动终端设备的方法，包括以下步骤：
在由接入点发送的广播信道消息中检查表示数据帧内的第二广播信道消息的数据；
响应于表示第二广播信道消息的数据，检测第二广播信道消息，并确定该消息是否包括寻呼请求；
确定该寻呼请求是否预定用于该移动终端设备；和
启动相关程序，以建立与接入点的连接，并发送对该寻呼请求的响应，以响应该寻呼请求预定用于该移动终端设备的确定。
16.根据权利要求15的方法，还包括以下步骤：
检测具有表示第二广播信道消息在数据帧内的位置的数据的第三广播信道消息，并响应于第三广播信道消息，获取第二广播信道消息。
17.根据权利要求16的方法，其中移动终端根据Hiperlan 2技术规范操作，和
检查步骤包括检查BCCH消息，以及检测步骤包括检测RBCH消息和FCCH消息。
18.根据权利要求15的方法，还包括以下步骤：
与接入点相关，以协商寻呼组，该寻呼组与用于接收寻呼请求的预定周期间隔相关，并且此后与接入点不相关，而且仅在与该寻呼组相关的时间间隔期间检查广播信道消息。
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