CN1689352A - 移动终端用户从无线电话网络切换到无线局域网的技术 - Google Patents

移动终端用户从无线电话网络切换到无线局域网的技术 Download PDF

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Abstract

移动终端用户(16)可以通过向两个节点之一做出这样的请求，在通信网络中触发从第一无线访问节点(18)到第二无线访问节点(30)的切换。移动终端用户(16)所作的请求将在网络(10)中触发重新定位(切换)移动终端用户的命令。响应该命令，将移动终端用户指定给第二无线访问节点(30)和从第一无线访问节点(18)那里释放移动终端用户。

Description

移动终端用户从无线电话网络切换到无线局域网的技术
技术领域
本发明涉及使移动终端用户能够强行从无线电话网络无缝切换到与无线电话网络互通的无线局域网(LAN)的技术。
背景技术
在无线LAN技术的领域取得的进展导致了相对便宜无线LAN设备可供使用，这又导致可公开访问无线LAN(例如，“热点”)出现在休息处、咖啡馆、图书馆、和类似公共场所。目前，无线LAN向用户提供访问诸如公司内联网之类的专用数据网、和诸如因特网之类的公用数据网的机会。即使有也极少数的可公开访问无线LAN当前可提供任何类型的电话服务，更不用说无线电话服务了。
目前，希望获得无线电话服务的用户通常向许多这样服务的提供者之一订购。今天的无线电话服务提供者不仅提供语音呼叫能力，而且提供通用分组无线服务(GPRS)，从而使订户拥有通过移动终端交换数据分组的能力。虽然GPRS存在于许多领域中，但数据传输速率通常不超过56Kbs(千位/秒)，并且无线电话服务提供者支持这种服务所承担的成本很高，使GPRS变得很昂贵。
实现并运行无线LAN的相对低成本，以及可供使用的高带宽(通常超过10Mb/s(兆位/称))使无线LAN成为理想的访问机构，移动终端用户可以通过它与无线电话网络交换分组。更高带宽和更低访问费用的优势使无线LAN成为比无线电话网络本身更吸引人的访问网络。的确，如果要选一个的话，大多数移动终端用户喜欢通过无线LAN接收数据通信服务，而不是直接从无线电话网络接收数据通信服务。
通常，可用于给定无线LAN的覆盖区与与无线LAN互通的无线电话网络的覆盖区重叠。在这样的情况下，移动终端将接收来自无线LAN或无线电话网络的访问。到目前为止，实现移动终端用户从无线电话网络到无线LAN的无缝切换已证明是有问题的。目前，大多数无线电话网络按照与移动终端用户交换的信号的强度，实现移动终端用户从网络中的一个小区到另一个小区的切换。当前提供无线电话服务的小区不断地监视与每个移动终端用户交换的信号的强度。一旦检测到接收的信号强度降低到规定阈值以下，小区就开始将移动终端用户切换到登记更高接收信号强度的相邻小区。只要当前小区持续登记规定阈值之上的接收信号强度，就不会发生切换。因此，即使移动终端用户希望接收来自与覆盖区重叠的无线LAN的服务，用户也将接受来自无线电话网络中的小区的服务。
因此，需要一种使移动终端用户能够强行从无线电话网络中的小区无缝切换到无线LAN的技术。
发明内容
简要地说，按照本原理，提供了实现通信网络中的移动终端用户从第一无线访问机构到第二无线访问机构的无缝切换的方法。在优选实施例中，第一无线访问机构包括控制无线电话网络中的相关无线访问节点(例如，“小区”)的无线网络控制器，而第二访问机构包括起控制无线LAN中的无线访问点的逻辑无线网络控制器作用的互通单元。该方法从接收到移动终端用户做出从第二无线访问机构接受服务的请求开始。这样的请求在通信网络中触发重新定位(切换)移动终端，也就是重新定向离开第一无线访问机构和通过过第二无线访问机构的数据路径的命令。响应该命令，指定第二无线访问机构向移动终端用户提供服务，以便用户可以开始通信会话，从而通过第二无线访问机构与网络交换数据分组。一旦将第二无线访问机构指定给移动终端用户，就释放第一无线访问机构，以便用户不再接收来自它的服务。
附图说明
图1描绘了实现本原理的方法的通信网络的示意性方块图；和
图2描绘了图解按照本原理的、为了方法实现移动终端用户从第一无线访问机构到第二无线访问机构的切换，信令消息在图1的网络的各个单元之间的流动的梯形图。
具体实施方式
图1描绘了包括与无线LAN 14互通的无线电话网络12的通信网络10的示意性方块图。按照本原理，移动终端用户16可以请求以无缝方式从无线电话网络12重新定位(切换)到无线LAN 14。
在所示的实施例中，无线网络12具有遵从UMTS 3GPP标准的结构。为此，无线电话网络12包括将特定地理区域内的无线访问提供给移动终端用户16以及其它移动终端用户(未示出)、具有通用移动电话系统(UMTS)节点B形式的至少一个无线访问节点18。虽然图1只例示了一个无线访问节点18，但无线电话网络12通常包含由至少一个无线网络控制器(RNC)20管理的多个这样节点。的确，无线网络12可以包括多个RNC，每个RNC 20管理一组无线访问节点18。
在无线电话网络12内，诸如RNC 20的每个RNC与相关服务GPRS服务节点(SGSN)22交接。虽然图1例示了单个SGSN 22，但无线电话网络12可以包括多个SGSN，每个SGSN与一个或多个SNC 20相关联。诸如SGSN 22的每个SGSN识别和验证诸如用户16的每个移动终端用户，寻找诸如无线访问节点18的相应无线访问节点上的服务。SGSN 22与原籍位置寄存器(HLR)25交接。HLR 25采取数据库的形式，它存储有关诸如移动终端用户16的每个移动终端用户的信息，每个移动终端用户订购无线电话网络12提供的、诸如通用分组无线服务(GPRS)的分组无线服务。具体地说，HLR 25存储当用户将自身连在无线网络上时指定给每个移动终端用户的IP地址，以及当前为那个移动终端用户服务的相应SGSN 22的身份。
网关GPRS支持节点(GGSN)26提供SGSN 22和诸如因特网之类的公用数据网28之间的路径。GGSN 26将保留用于提供从移动终端用户16到因特网28的数据路径所需的和为因特网访问进行任何所需验证的必要资源。此外，一旦开始将移动终端用户16连在无线电话网络12上，GGSN 28就将动态IP地址作为在连接期间用户启用的分组数据协议(PDP)前后关系的一部分指定给移动终端用户16。
目前，一旦作为连接过程的一部分与移动终端用户16建立起数据连接时，数据路径将经过SGSN 22和当前服务用户的RNC 20。在下文中，当前提供数据路径的RNC 20被称为“服务”RNC或“SRNC”。当移动终端用户移动时，当前SRNC 20控制重新定位。换句话说，当前SRNC 20确定将来哪个RNC为移动终端用户16服务。关于这一点，移动终端用户16将从当前无线访问节点18，以及从与SRNC连接的相邻无线访问节点(在图1中未示出)，以及与其它RNC连接的那些节点接收的信号的强度定期通知给当前SRNC 20。同时，无线访问节点18为RNC 20监视从移动终端16接收的信号的强度。根据这些测量，当前SRNC 20可以改变哪个RNC为移动终端用户16服务。换句话说，当前SRNC 20可以改变将数据传递给移动终端用户16的路径。
假设移动终端用户16报告较高接收信号强度来源于与不同于当前SRNC20的RNC连接的无线访问节点，那么，当前SRNC 20生成使SGSN 22开始重新定位的命令。该命令包含此后起SRNC作用的新RNC 20的地址。响应来自当前SRNC 20的命令，SGSN 22触发到移动终端用户16的新数据路径的建立。这样的新路径包括：(a)SGSN 22与新SRNC之间的连接，(b)新SRNC与它的相关无线访问节点之间的连接，和(c)新无线访问节点与移动终端用户16之间的连接。SGSN 22消除通过先前的SRNC 20的SGSN与移动终端用户16之间的旧数据路径。
当移动终端用户16试图切换到无线LAN 14中的IWE 32和它的相关无线访问点30时，实现移动终端用户16在SRNC 20与它的相关无线访问节点18之间的切换的现有方法被证明是有问题的。在许多情况下，无线电话网络12的覆盖区与无线LAN 14提供的覆盖区重叠。换句话说，移动终端用户16在试图通过无线LAN 14中它的相关无线访问点30访问IWE 32的同时，仍然与无线电话网络12中的SRNC 20和它的相关无线访问节点18通信。从管理与移动终端用户16交换分组的观点来看，应该只有一个无线访问机构(即，只有(a)SRNC 20和它的相关无线访问节点18和(b)IWE 32和它的相关无线访问点30之一)被指定给用户。
对于现有切换协议，只要接收信号强度保持在规定阈值之上，以前指定给无线电话网络12中的SRNC 20和它的相关无线访问节点18的移动终端用户16仍然保持这样的指定。因此，尽管用户访问无线LAN 14，移动终端用户16仍然被指定给SRNC 20和它的相关无线访问节点18。
按照本原理，即使用户当前接收来自无线电话网络12中的SRNC 20和相关无线访问节点18的服务，以前已经开始与无线LAN 14的无线访问点30的访问的移动终端用户16可以强行切换到IWE 32。至少存在两种移动终端用户16可以实现这样的强行切换的方式。例如，移动终端用户16可以将移动终端用户现在驻留在无线LAN的覆盖区内的信号发送给SGSN 22，实现强行切换到无线LAN 14。或者，移动终端用户16可以以IWE 32通过无线LAN 14中它的相关无线访问点30假装将较大接收信号强度提供给用户的方式，有目的地操纵报告给无线电话网络的接收信号强度，强行切换到无线电话网络12。
无线LAN 14的强行切换
为了通过无线LAN 14实现强行切换，移动终端用户16以与用户一旦进入另一个移动电话网络的覆盖区就启动路由区更新非常相似方式启动这样的更新。一旦进入另一个移动终端网络的覆盖区就启动路由区更新的过程是众所周知的。为此，移动终端用户16通常利用众所周知的GMM协议(或类似协议)将标识移动终端用户16此后接收服务的新地理区的标识符传送给SGSN22。因此，SGSN 22从移动终端用户16提供的新标识符中知道新地理覆盖区与无线LAN 14的覆盖区相对应。利用这个知识，SGSN 22更新它的记录，还开始HLR 25的更新，以反映移动终端用户16现在驻留在无线LAN 14的覆盖区中。另外，SGSN 22将信号发送到管理当前与移动终端用户16通信的无线访问节点18的SRNC 20，以停止提供这样的服务。
图2图解了与响应移动终端用户16所作的路由区更新实现强行切换的过程相联系的步骤的具体序列。该过程从用户已经开始访问无线LAN 14之后，移动终端用户16通过图1的SRNC 20和它的相关无线访问节点18向SGSN 22作出路由区(RA)更新请求(步骤100)时开始。响应RA更新请求，SGSN 22触发移动终端用户16以与用户从一个SRNC到另一个SRNC的传统重新定位相同的方式，从SRNC 20重新定位到作为新SRNC的IWE 32。关于这一点，SGSN22首先在步骤102中请求现在用作“逻辑”RNC的无线LAN 14的互通单元(IWE)32开始向移动终端用户16提供服务。为了接纳在步骤102期间所作的请求，无线LAN 14内的IWE 32在步骤104期间承担众所周知无线访问荷载协议的Iu部分(即，接口功能)的建立，以便将服务提供给移动终端用户16。在步骤104之后，IWE 32在步骤106期间向SGSN 22确认重新定位请求。
一旦IWE 32已经开始向移动终端用户16提供服务，SGSN 22就在步骤S108期间将重新定位命令发送到此前向移动终端用户16提供服务的SRNC20。响应在步骤108期间接收的重新定位命令，SRNC 20接着在步骤110期间变更物理信道配置，以便使相应无线访问节点18(参见图1)停止与移动终端用户16通信。此后，SRNC 20在步骤112期间向SGSN 22转发已更新的源无线节点服务(SRNS)前后关系请求，以反映从无线访问节点18到移动终端16的服务已停止。SGSN 22在步骤114期间确认SRNS前后关系已被接收。
一旦移动终端用户通过它的无线访问点30(参见图1)开始与IWE 32的访问，那么，用户在步骤118期间启动物理无线信道配置请求，以便选择适当的无线信道开始与无线LAN 14通信会话。实际上，无线访问点30将某些无线信道用作用于初始访问的“呼叫信道”。在建立了访问之后，移动终端用户16和无线访问点30利用不同信道处理扩展的通信会话。
一旦移动终端用户16已经建立了访问和在物理上已经重新配置(改变)了无线信道，那么，IWE 32在步骤120期间检测移动终端用户16是否已经成功地访问了无线LAN 14。现在与无线LAN 14通信，移动终端用户16不再在以前用于通信的信道上通过它的无线访问节点18与SRNC 20进行这样的通信。因此，在步骤122期间，SRNC 20检测与移动终端用户16被重新定位到无线LAN 14相对应的这种通信是否不存在，从而通知SGSN 22。一旦移动终端用户16已经停止与无线访问节点18的通信超过规定间隔，那么，SRNC 20在步骤124期间将通知重新定位完成的消息发送到SGSN 22。响应于来自SRNC20的重新定位完成信号的接收，SGSN 22在步骤126期间通过Iu释放命令向SRNC 20发出释放以前向移动终端用户16提供服务的无线访问节点18(参见图1)的信号。
在步骤128期间，SRNC 20发出实现图1的移动终端用户16和无线访问节点18之间的无线资源控制(RRC)连接的释放的命令。一旦连接被释放，SRNC 20在步骤130期间更改IWE 32，并且在步骤132期间向SGSN 22发出释放完成信号。此后，SGSN 22在步骤S134期间向移动终端用户16发出路由区更新已被它接受的信号，SGSN 22据此更新它的内部文件，以及更新图1的HLR 25。一旦接收到路由区更新请求已被接受的信号，移动终端用户16在步骤136期间向SGSN 22表明路由区更新请求已完成。
为了实现返回到RNC 20和它的相关无线访问节点18的切换，移动终端用户16作出另一个路由区(RA)更新请求。然后，执行与如上所述相似的方法，将移动终端用户16从无线LAN 14中的IWE 32和它的相关无线访问点30重新定位到无线电话网络12中的RNC 20和它的相关无线访问节点18。一旦移动终端用户16被重新定位到作为新SRNC的SRNC 20，SGSN 22再次更新它的内部记录，以及更新HLR 25。
RNC 20的强行切换
移动终端用户16也可以以IWE 32通过无线LAN 14中它的相关无线访问点30假装将较大接收信号强度提供给用户的方式，有目的地操纵报告给无线电话网络12的接收信号强度，强行从SRNC 20和它的相关无线访问节点18切换。正如上面所讨论的那样，移动终端用户从当前SRNC 20和它的相关无线访问节点18到另一个SRNC和相关无线访问节点的切换取决于接收的信号强度。经由它的相关无线访问节点18有目的地操纵报告给SRNC 20的接收信号强度，移动终端用户16因此可以强行切换。
实际上，以前已经成功地开始与无线LAN 14的访问的移动终端用户16接着经由它们的相关无线访问节点18操纵报告给所有RNC 20的接收信号强度，以表明IWE 32经由它的相关无线访问点30提供了较大的接收信号强度。从无线LAN 14中这样较大接收信号强度的报告中，SRNC 20除了触发重新定位之外别无选择，使得到移动终端用户16的数据路径穿过(go through)无线LAN 14中的、取代SRNC 20作为新逻辑SRNC的IWE 32。SRNC 20通过将命令发送到SGSN 22触发这样的重新定位，这样又以前面参照图2所讨论的方式实现了重新定位。
在完成了与无线LAN 14的通信会话之后，移动终端用户16可以停止操纵报告的接收信号强度，通过无线电话网络12中它的相关无线访问节点18，开始与RNC 20之一的通信会话。这样，移动终端用户16现在在无线电话网络12看来，就像开始访问无线LAN 14之前那样。
前文描述了使移动终端用户能够强行从第一无线访问机构(即，无线电话网络12中的RNC 20和它的无线访问节点18)无缝切换到第二无线访问机构(即，无线LAN 14中的IWE 32和无线访问点30)的技术。

Claims (16)

1.一种实现通信网络中的移动终端用户从第一无线访问机构到第二无线访问机构的无缝切换的方法，包括如下步骤：
响应移动终端用户做出重新定位到第二无线访问机构的请求，在网络中触发使移动终端用户从第一无线访问机构重新定位(切换)到第二无线访问机构的命令；
响应该命令，将移动终端用户指定给第二无线访问机构；和
从移动终端用户那里释放第一无线访问节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在网络中触发重新定位移动终端用户的命令的步骤包括在第二无线访问机构上接收用户所作的重新定位请求的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在网络中触发重新定位移动终端用户的命令的步骤包括在第一无线访问机构上接收用户所作的重新定位请求的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，接收移动终端用户所作的重新定位的步骤包括在第二访问机构上接收移动终端用户操纵的指示较大接收信号强度的信号强度报告的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，将移动终端用户指定给第二无线访问机构的步骤包括通过由第二无线访问机构的一部分组成的无线网络控制装置建立数据路径的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，将移动终端用户指定给第二无线访问节点的步骤包括在物理上配置用于在移动终端用户和无线网络控制装置管理的无线访问节点之间进行通信的无线信道的步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在网络中更新存储的记录，以反映移动终端用户从第一无线访问机构重新定位到第二无线访问机构的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：
响应移动终端用户做出重新定位到第一无线访问机构的请求，在网络中触发使移动终端用户从第二无线访问机构重新定位(切换)到第一无线访问机构的第二命令；
响应该第二命令，将移动终端用户指定给第一无线访问机构；和
从移动终端用户那里释放第二无线访问节点。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，将移动终端用户指定给第一无线访问机构的步骤包括通过包含第一无线访问机构的一部分的第二无线网络控制装置建立数据路径的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，将移动终端用户指定给第一无线访问节点的步骤包括在物理上配置用于在移动终端用户和第二无线网络控制装置管理的第二无线访问节点之间进行通信的无线信道的步骤。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在网络中更新存储的记录，以反映移动终端用户从第二无线访问机构重新定位到第一无线访问机构的步骤。
12.一种实现通信网络中的移动终端用户从第一无线访问机构到第二无线访问机构的无缝切换的系统，包括：
响应移动终端用户做出重新定位到第二无线访问机构的请求，在网络中触发使移动终端用户从第一无线访问节点重新定位(切换)到第二无线访问机构的命令的装置；
响应重新定位移动终端用户的命令，将移动终端用户指定给第二无线访问机构的装置；和
从移动终端用户那里释放第一无线访问节点的装置。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，第一无线访问机构包括：
无线电话网络中的无线访问节点；和
管理无线电话网络中的无线访问节点的无线网络控制器。
14.根据权利要求12所述的设备，其中，第二无线访问机构包括：
无线局域网(LAN)中的无线访问节点；和
管理无线LAN中的无线访问节点，以便表现得像逻辑无线网络控制器的互通单元。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，触发重新定位命令的装置包括无线电话网络中的服务通用分组无线服务节点(SGSN)。
16.根据权利要求13所述的设备，其中，释放第一无线访问机构的装置包括无线网络控制器。
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