CN1969529A

CN1969529A - 自主和异构网络发现和再用

Info

Publication number: CN1969529A
Application number: CNA2006800003075A
Authority: CN
Inventors: 拉齐格·雅各布; 张涛
Original assignee: Toshiba Corp; Telcordia Technologies Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Iconectiv LLC
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-05-23
Also published as: JP2008503109A; CA2597355C; CA2597355A1; US8036192B2; WO2006107104A1; EP1882347A1; US20060221901A1; US7505433B2; US20090219833A1; EP1882347B1

Abstract

在某些实施例中，所公开的方法涉及移动设备发现和使用至少部分在提供位置信息的另一个无线网络的覆盖区域内若干目标无线网络，它包括从多个所述目标无线网络采集数据，从所述另一个无线网络采集位置信息，以所述位置信息映射来自所述多个所述目标无线网络的所述数据，以及根据所述映射的数据选择所述多个目标无线网络之一。

Description

自主和异构网络发现和再用

技术领域

本申请涉及无线网络，在某些优选实施例中涉及移动站自主和异构网络发现和再用的系统和方法，在某些优选实施例中涉及发现网络和关于该网络的信息，在某些优选实施例中涉及使用由自主发现所采集信息的方法，以支持抢先切换动作等等。

背景技术

[网络和因特网协议]

有许多类型的计算机网络，以因特网最为出名。因特网是计算机网络的全球网络。今天，因特网是千千万万用户可用的公共的自立网络。因特网使用称为TCP/IP(即传输控制协议/因特网协议)的一套通信协议连接若干主机。因特网具有被称为因特网主干的通信基础设施。对因特网主干的访问主要由因特网服务提供商(ISP)控制，它们向公司和个人转售访问权限。

至于IP(因特网协议)，这是在网络上能够从一台设备(如电话、PDA(个人数字助理)、计算机等)向另一台设备发送数据的协议。当今有各种各样IP版本，包括如IPv4、IPv6等。在网络上的每台主机设备都至少具有一个IP地址，标识该主机设备与IP网络的附着点。

IP是一种无连接协议。通信期间端点之间的连接不连续。当用户发送或接收数据或消息时，该数据或消息被分为若干部分，称为分组。每个分组都被视为数据的独立单位。

为了标准化在因特网或类似网络上各点之间的传输，创建了OSI(开放系统互联)模型。OSI模型将网络中两点之间的通信过程分在七个叠合的层中，每层都增加了其自身的功能集。每台设备处理消息的方式都是在发送端点向下流动穿过每一层，而在接收端点向上流动穿过这些层。典型情况下，是设备操作系统、应用软件、TCP/IP和/或其他传输和网络协议以及其他软件和硬件的组合提供这七个功能层的程序和/或硬件。

典型情况下，当消息来自用户或传向用户时，使用上面四层，当消息穿过设备(如IP主机设备)时，使用下面三层。IP主机是在网络上能够发送和接收IP分组的任何设备，比如服务器、路由器或工作站。去往某台其他主机的消息不向上传递到上面的各层，而是转发到该其他主机。在OSI和其他类似模型中，IP在第三层，网络层。

[无线网络]

无线网络能够包括多种类型的移动设备，比如蜂窝网无线电话、PC(个人计算机)、便携式计算机、可穿戴计算机、无绳电话、寻呼机、头戴式耳机、打印机、PDA等。例如，移动设备可以包括数字系统以确保语音和/或数据的快速无线传输。典型的移动设备包括以下组件中的某些或全部：收发机(即发射机和接收机，包括如带有集成的发射机、接收机以及所需要的其他功能的单芯片收发机)、天线、处理器、一台或多台音频变换器(例如在音频通信设备中的扬声器或麦克风)、电磁数据存储器(比如在提供数据处理的设备中的ROM、RAM、数字数据存储器等)、内存、闪存、完全芯片组即集成电路、接口(比如USB、CODEC、UART、PCM等)等等。

对于无线通信，可以采用无线LAN(WLAN)，其中移动用户能够通过无线连接与局域网(LAN)相连。无线通信可以包括如通过电磁波传播的通信，如光波、红外线、无线电、微波。现今存在着多种WLAN标准，比如蓝牙、IEEE 802.11和HomeRF。

举例来说，蓝牙产品可以用于提供移动计算机、移动电话、便携式手持设备、个人数字助理(PDA)和其他移动设备之间的链接，以及到因特网的连接。蓝牙是计算和电信行业的规范，它详述了移动设备如何能够容易地使用短距离无线连接，彼此互联以及与非移动设备互联。各种移动设备需要保持从一台设备到另一台设备的数据同步和一致，从而允许不同厂商出品的装备在一起无缝地工作。蓝牙创建了数字无线协议，以克服这些设备的激增对终端用户产生的问题。蓝牙设备可以根据普通命名原理进行命名。例如，蓝牙设备可以拥有蓝牙设备名(BDN)或者与唯一的蓝牙设备地址(BDA)相关联的名称。蓝牙设备也可以加入因特网协议(IP)网络。如果蓝牙设备在IP网络上运行，可以向其提供IP地址和IP(网络)名称。因此，配置为加入IP网络的蓝牙设备可以含有比如BDN、BDA、IP地址和IP名称。术语“IP名称”是指接口的IP地址对应的名字。

IEEE标准IEEE 802.11规定了无线LAN的技术和设备。使用802.11，支持几台设备的每个单基站都可以实现无线网络。在某些实例中，设备可以事先装备无线硬件，或者用户可以安装分离的硬件部分，比如可能包括天线的卡。举例来说，典型情况下，无论802.11中使用的设备是否为接入点(AP)、移动站(STA)、桥接器、PCMCIA卡或另一台设备，都包括三个显著的部件：射频收发机、天线和控制网络中各点之间分组流的MAC(介质访问控制)层。

此外，在某些无线网络中可以使用多接口设备(MID)。MID可以含有两种独立的网络接口，比如蓝牙接口和802.11接口，从而允许该MID参与两个分开的网络，同时与蓝牙设备的相连。MID可以具有IP地址和与该IP地址相关联的公用IP(网络)名。

无线网络设备可以包括但是不限于蓝牙设备、多接口设备(MID)、802.11x设备(IEEE 802.11设备，包括如802.11a、802.11b和802.11g设备)、HomeRF(家用射频)设备、Wi-Fi(无线保真)设备、GPRS(通用分组无线业务)设备、3G蜂窝网设备、2.5G蜂窝网设备、GSM(全球移动通信系统)设备、EDGE(提高数据速率的GSM演进技术)设备、TDMA类型(时分多址)设备或CDMA类型(码分多址)设备，包括CDMA2000。每台网络设备都可以包含不同类型的地址，包括但是不限于IP地址、蓝牙设备地址、蓝牙公用名称、蓝牙IP地址、蓝牙IP公用名称、802.11 IP地址、802.11 IP公用名称或IEEE MAC地址。

无线网络也可能涉及例如在移动IP(因特网协议)系统中、在PCS系统中以及在其他移动网络系统中所发现的方法和协议。关于移动IP，这涉及因特网工程任务组(IETF)所创建的标准通信协议。利用移动IP，移动设备用户能够跨越网络移动，同时保持着曾经分配给他们的IP地址。参见Request for Comments(RFC)3344。注意：RFC是因特网工程任务组(IETF)的正式文档。移动IP增强了因特网协议(IP)，并且在移动设备的原位网络(home network)以外进行连接时，增加了向其转发因特网通信量的手段。移动IP为每个移动节点都分配了在其原位网络上的原位地址以及标识该设备在网络和其子网之内的当前位置的转交地址(CoA)。当设备移到不同网络时，它收到新的转交地址。原位网络的移动代理能够将每个原位地址与其转交地址相关联。移动节点每次使用例如因特网控制消息协议(ICMP)改变其转交地址时，都能够向原位代理发送捆绑式更新。

在基本IP路由中(即在移动IP之外)，典型情况下，路由机制依赖以下假设：每个网络节点永远具有到例如因特网的不变附着点，而且每个节点的IP地址都标识其附着的网络链接。在本文档中，术语“节点”包括连接点，它可以包括如用于数据传输的重新分配点或终点，并且能够辨认、处理和/或转发到其他节点的通信。例如，因特网路由器能够查看比如IP地址的前缀等，鉴别设备的网络。然后，在网络级别，路由器能够查看比如一组二进制位，鉴别具体的子网。然后在子网级别，路由器能够查看比如一组二进制位，鉴别具体的设备。对于典型的移动IP通信，如果用户从比如因特网断开移动设备，并试图在新的子网重新连接，那么该设备就必须以新的IP地址、适当的子网掩码和默认路由器重新配置。否则，路由协议可能无法正确地传递这些分组。

[网络发现]

在基于比如无线LAN(局域网)和蜂窝技术的无线网络的发展中，随着移动业务的盛行，人们变得日益流动，移动设备能够以及时、准确、有效的方式发现满足应用需求和移动设备特点的适当网络附着点更为重要。在本公开内容中，这种功能被称为网络发现。

在这方面，网络发现可以涉及比如发现移动站访问网络所使用的信息，举例来说，网络附着点标识(如接入点的L2地址或/和地理地址)、接入点的MAC类型(如“IEEE 802.11g”)、接入点所支持的安全类型(比如“WPA”或“PANA和IPsec”)、第三层类型(比如“仅仅IPv4”或“IPv4/v6双层”)、供应商的名称或者服务器或代理的地址(比如PANA认证代理、接入路由器、SIP服务器和移动IP原位代理)。

虽然知道了各种各样无线系统和方法，仍然存在着改进系统和方法的需求，尤其是涉及网络发现和再用。

发明内容

本发明的优选实施例能够显著改进现有方法和/或装置。

所述优选实施例涉及移动站(MS)自主地发现网络存在和关于所述网络的信息的新方法。例如，所述MS工作时没有来自其他MS或来自网络信息服务器的辅助。由自主发现所采集的信息用于支持抢先切换动作。

在本发明的一个实施例中，移动站自主地发现蜂窝网络中若干网络的存在和关于所述网络的数据。一旦进入蜂窝小区，就从至少一个目标网络采集数据，在最典型情况下从多个目标网络采集数据。一旦退出所述蜂窝小区，产生并保留所采集目标网络的列表。在本公开内容中，术语“列表”不仅包含本文展示的和说明的示范表格，而且还包含保留数据的任何方式，它们可以包括比如任何形式的数字或计算机存储器或内存、任何格式的存储器，比如在表格、电子表格、关系数据库和/或任何其他布局的数据存储器内。当所述移动站再次进入蜂窝小区时，从所述列表采集的数据用于判断哪些网络在该小区之内。在蜂窝小区具有多个WLAN之处，以来自所述多个WLAN的数据填充所述列表。根据预定的准则，可以使用所述列表中的数据，从多个WLAN的所述列表中选择最适宜的WLAN。

优选情况下，由自主发现所采集的数据用于支持抢先切换动作。支持抢先切换动作的方法可以包括根据预定的准则，从多个WLAN的所述列表中选择最适宜的WLAN的步骤。所述方法可以包括与目标网络执行预先认证的步骤。在本发明的另一个实施例中，所述方法可以包括在进入所述蜂窝小区时，从目标网络得到本地IP地址的步骤。

在本发明的另一个实施例中，其中蜂窝小区内存在多个WLAN，利用从所述蜂窝网络中收到的位置数据可以映射已知网络的所述列表。

在本发明的另一个实施例中，一旦进入随后的蜂窝小区时，就从随后的小区内的至少一个目标网络采集数据。一旦退出所述随后蜂窝小区时，维持并保留所述随后蜂窝小区所采集目标网络的列表，以使得所述列表包括来自多个不同小区的数据。

在本发明的另一个实施例中，移动站执行被选定候选网络的抢先切换动作。抢先切换可以包括以下步骤：预见切换的需要，根据预定的准则使用来自所述列表的可用数据，从所采集目标网络的列表中选择最适宜的网络，以及其后在需要从一个网络向另一个网络切换时，切换到所选定的候选网。

在本发明的另一个实施例中，WLAN的广播受到监控，以LAI和CGI映射的参数存储在列表中。在列表中存储的数据可以包括信号强度和采集时间。

在本发明的另一个实施例中，所述方法可以包括以下步骤：

1)记录移动站活动的最新历史；

2)记录从第一小区到随后小区运动模式中越过的若干WLAN；

3)存储所记录WLAN有关的数据，尤其是以LAI和CGI映射的数据；

4)下行选择最适宜的候选网络(如根据在当前话路期间的CGI)；

5)从下行选定的最适宜的候选网络中采集本地IP地址；

6)与选定的网络执行预先认证；

7)使选定的网络可用于预期的切换；以及

8)记录所用网络的性能日志。

在某些实例中，本实施例可能进一步包括以下步骤：所述移动站的用户为了从可用候选网络中选择候选网络而选择优先参数，以及在所述移动站中存储用户选定的优先参数。

在本发明的另一个实施例中，根据用户优选的选择准则分类所述列表中的数据，并且对分类后的数据分配了优先选择权，以使得优选选择准则的数据比非优选选择准则的数据具有更大的选择权。本实施例可以包括根据用户选定的优先参数选择SSID的步骤。

在本发明的另一个实施例中，移动站自主地发现蜂窝网络中若干网络的存在和所述网络有关数据的方法可以包括以下步骤：一旦进入蜂窝小区时，从多个目标网络采集数据；存储所采集目标网络的列表并从所述小区内多个目标网络中选择目标网络；以及依照如下计算的概率P_j根据分配给若干已知WLAN的权重，选择目标WLAN：

p_{j} = \frac{W_{j}}{Σ_{i = 1}^{k} W_{i}}

式中W＝分配的权值，P_j＝概率，k＝所述移动站的当前小区内的WLAN数目，W_i＝分配给WLAN i的权重，W_j＝分配给WLAN j的权重。

连同附图考虑到以下说明，多个实施例的以上和/或其他方面、特征以及/或者优点将进一步得到认同。多种实施例在可应用之处可以包括和/或排除不同的方面、特征和/或优点。此外，多个实施例在可应用之处可以组合其他实施例的一个或多个方面或特征。对具体实施例若干方面、特征和/或优点的说明不应当被理解为限制其他实施例或者权利要求书。

附图说明

图1是多个小区的示意表达，每个小区都由标志小区全球识别标识，并显示了LAI和CGI的说明；

图2是从蜂窝状系统的小区选择WLAN的示意表达，其中四个WLAN(WLAN-1、WLAN-2、WLAN-3和WLAN-4)正在运行，并且显示了具有3G和WLAN网络的展示性互通模型；

图3是不连接到网络而填充表格的方法的流程图；

图4是连接到网络时填充表格的方法的流程图；

图5是示意图，描述了存储如映射网络参数的表格实例和建立该表格所用的某些过程。

具体实施方式

虽然能够以许多不同的形式具体实施本发明，但是本文介绍了许多展示性实施例，以理解本公开内容应被视为提供了本发明原理的实例，并且这样的实例并非意在将本发明限制于本文所介绍的和/或本文所展示的优选实施例。

异构无线网络的无缝整合是趋向新一代无线网络的主要步骤。在这方面，异构网络可以包括如不同的网络或者具有一种或多种相异点的网络。实现异构无线网络的无缝整合要求支持无缝切换和移动管理的能力，以便实现跨越异构射频接入技术(RAT)的普遍存在的业务。为了支持跨越异构RAT的无缝切换，优选情况下系统应当具有以下的显著性能：

1.快速发现网络：发现移动站(“MS”或“移动装置”)将切换的网络的存在和有关该网络的信息；

2.下行选择候选网络：当同时有多个网络可用时，优选情况下MS应当快速地选择一个网络使用；以及

3.抢先切换：MS可以在其实际切换进目标网络之前，执行抢先切换动作，以减少切换延时。例如，MS可以从目标网络预先获取本地IP地址，以及/或者实施与目标网络的预先认证。

在本发明的实例中，存在着具有多个射频网络接口的MS，比如无线局域网(WLAN)接口和蜂窝网络接口(比如GPRS、CDMA2000、GSM)，在本区域中也可以得到由蜂窝式服务和WLAN覆盖的地理区域。WLAN可能不覆盖整个区域，但是它们的覆盖区域可以重叠。当MS在这个区域中游荡时，可能需要在若干WLAN之间以及在WLAN和蜂窝网络之间切换。在移动装置同时被多个WLAN覆盖时，如果它决定使用WLAN，它就需要选择一个WLAN使用。

优选情况下，MS建立并维持可用网络的列表，称为“已知网络”。当MS从网络收到射频信号或者当移动装置连接到网络时，该移动装置获知网络的存在以及移动装置可以用于对网络排列优先次序的其他有关网络信息。同时，MS使用它从其蜂窝网络接口得到的信息，帮助确定其已知网络的位置。这就使得MS知道例如哪些WLAN在蜂窝网络的小区内部。移动装置维持着用从蜂窝网络收到的位置信息进行映射的已知网络的列表，并且即使离开这些网络之后仍然保留该列表。这就使得当移动装置将来返回附近时，MS能够使用该信息确定这些网络在何处。

当MS移动到新的蜂窝小区内并且在该小区中有多个已知的WLAN时，MS从小区内已知WLAN中选择最适宜的候选WLAN。这种过程称为“下行选择”。然后，MS可以对选定的候选网络执行抢先切换动作。抢先切换是指在切换准备时使用预先选择中可用的数据。在抢先切换中，对切换和预先选择的需要有所准备，与之相反，处理切换判断是在出现需求之后。抢先切换动作包括从目标网络获取本地IP地址，或实施与目标网络的预先认证。这些抢先切换动作减少了切换延时，并且使得蜂窝式用户漫游在几个RAT之间时，能够获得无缝服务，这些RAT包括如WLAN、3G或其他的发展中RAT。因此，用户能够在蜂窝网络的覆盖区域中，从可得到的高流量IP连接中受益。

在自主发现机制的实施例中，自主发现机制使用例如由蜂窝网络或公众陆地移动电话网(PLMN)提供的若干位置区域及其标识符。这些包括位置区域识别码(LAI)和小区全球识别(CGI)，它们是国际上唯一的。

优选情况下，这些位置参数在蜂窝网络中的广播控制信道(BCC或BCCH)上广播，并且被MS的蜂窝网络接口用于蜂窝网络中的移动管理。下行链路信道包含移动装置所需的特定参数，以便它能够识别网络并获得对其的访问。典型的信息包括LAC(位置区域代码)和RAC(路由区码)，MNC(移动网络码)和BA(BCCA分配)列表。MS中的用户识别模块存储着这些参数，并且当MS越过蜂窝网络的小区之时，定期更新它们。用户识别模块缩写为“SIM”。

一般来说，虽然GSM网络通常使用SIM卡，但是通用用户识别模块(USIM)卡可以包含多应用芯片卡，它支持多个电信应用，比如，二者均为国际性标准化的W-CDMA格式和GSM格式。所以，尽管例如GSM格式的移动电话可以使用称为SIM卡的IC芯片嵌入式的可拆卸卡，它能够例如包含移动通信所需要的多种信息，比如移动电话的号码，并且允许在GSM网络所覆盖的任何区域中无缝地使用同一电话号码，但是USIM卡能够包括升级后的SIM卡，它也与W-CDMA世界标准兼容。在MS内部的计算机芯片存储着电话号码、通讯录和其他信息。在本公开内容中，缩写“(U)SIM”包括USIM、ISIM和SIM。

蜂窝网络特定的(U)SIM也存储着用户预订数据，对网络识别用户，以及如上所述，用户个人信息，比如用户通讯录等。MS中的网络发现软件使用所提议的自主发现机制，从(U)SIM中检索LAI和CGI并使用它们。

LAI包括国家代码(3位十进制数字)、移动网络代码(2位十进制数字)和位置区域代码(最多5位十进制数字)。因此，LAI＝CC+MNC+LAC。在(U)SIM上存储的LAI将与BCCH上最新广播的LAI进行定期对比，并且位置区域的任何改变都将促使对网络的位置更新请求。

位置区域可以是大的地理区域。举例来说，如图1所示，在公众陆地移动电话网(PLMN)之内，典型情况下位置区域10包括多个小区20。也如图1所示，典型情况下多个位置区域10被一个移动交换中心(MSC)30/(访问位置寄存器(VLR)区)所覆盖。典型情况下，每个小区20都由称为小区全球识别(CGI)的标识号码识别。CGI由位置区域代码和小区识别组成。因此，CGI＝CC+MNC+LAC+小区ID。CGI也存储在(U)SIM上，但是当移动装置处于激活状态时被更新。

可以预料在某些实例中，几个独立的WLAN能够在由单个蜂窝小区所覆盖的地理区域中运行。这些WLAN广播它们的标识号，例如唯一识别WLAN中每个接入点的业务集ID(SSID)。除了关于WLAN信息之外，能收听这些广播/参数的MS还可以从SSID检索附加信息，比如来自SSID的区域部分、信号强度等。在优选实施例中，本发明的算法收听WLAN的广播并连同信号强度和时间戳一起存储这些专门用LAI和CGI映射的参数。

在某些实施例中，本发明能够被配置为至少执行某些以下主要功能：

1)记录MS移动的最新历史；

2)记录移动模式中越过的若干WLAN；

3)存储专门用LAI和CGI映射的这些WLAN的有关信息，并且在对话正在进行时根据CGI下行选择最适宜的候选网络；

4)从选定的目标网络中采集本地IP地址；

5)与选定的网络执行预先认证并且使得目标网络可用于可能的切换；

6)记录所用网络的性能日志；以及

7)允许用户根据用户的个人爱好将可用的候选网络排列优先顺序以便将来使用。在某些实施例中，这将填充表格，比如图5所示表格。这种用LAI/CGI映射的存储的/高级知识能够帮助抢先地决定下一个附着点，减少网络检测时间，从而减少纵向切换时间。因为优选情况下信号强度也是以时间戳存储，所以它也能对减少物理层(PHY)的测量计时有所贡献，并且能帮助对潜在候选网络中最佳者排列优先顺序。

LA往往是大的物理区域(例如直径为几英里)，并且在这种轨迹中可能存在例如数百个WLAN。相反，典型情况下小区是小得多的区域(比如在密集的城市区域只有几百码，在不太密集的城市区大约3英里，在乡村区或高速路通过的乡村区大约10英里)，而且落入小区轨迹中的WLAN更少。较小的小区使得CGI对于保持跟踪WLAN位置具有吸引力。无论MS运行在何种模式，它都从蜂窝网络接收对LAI的定期更新，但是只有它在激活模式(正在通信)和唤醒模式(从网络接收短信)时才接收对CGI的更新。所以，为了在MS需要信息时随时获得对CGI的更新，MS可以向比如其自己的移动设备发送空的SMS消息。发送SMS消息更新了MS的(U)SIM中的CGI。SMS是指短信服务，包括向小区电话发送短文本消息。

对WLAN的访问可以是比如免费的或者根据与因特网服务提供商(ISP)或蜂窝网提供商(CSP)的服务预订。CSP通常也称为PLMN运营商。与ISP的用户认证通常需要用户名和密码。相反，与PLMN运营商的用户认证可以由例如MS上的(U)SIM等完成，无须用户人员的干预。

在实例实施例中，MS具有与PLMN运营商的预订，所以它可以使用蜂窝网络，所以MS配备有(U)SIM卡。当PLMN运营商还供给若干WLAN时，用户的PLMN预订也可以允许用户访问由PLMN运营商提供的WLAN。此外，MS为了使用其他WLAN，也可以具有与ISP的服务预订。

下面将参考图2，介绍WLAN的选择。在某些优选实施例中，可以根据用户的偏爱从可用的WLAN中选择WLAN。用户的偏爱可能因人而异，即使对同一用户也可能随时间变化。一种这样的选择准则是优选能够与蜂窝网互通，同时与用户的原位蜂窝网络也具有漫游协议的WLAN，

在图2的实例中显示了蜂窝系统的小区C，移动站WLAN MS位于其中，它可以与正在小区C之内运行的四个WLAN(WLAN-1、WLAN-2、WLAN-3和WLAN-4)的至少某些通信。具体地说，图2描绘了3G-WLAN的互通模式，包括展示性的3G PLMN网络，3GPLMN-1、3G PLMN-2、3G PLMN-3和3G PLMN-4。从管理的观点，这四个WLAN可以被各种各样的实体所拥有，比如仅举例来说：

1)蜂窝网(PLMN)运营商；

2)ISP；

3)热点服务提供商，但未必是ISP(比如飞机场当局，餐馆，如McDonalds^TM、Starbucks^TM等)；和/或

4)公司，如主要由雇员使用，也可能由来宾使用。

至于验证，图2所示的若干WLAN除了其他特点以外，还可以支持以下的任一种：

1)开放访问控制：使MS能够具有对免费服务的访问权限(如使用802.11开放认证)；

2)通用访问控制：使MS能够具有对收费服务的访问权限(由PAC网关验证MS)；或者

3)802.1X访问控制：使MS能够具有对收费服务的访问权限(由EAP方法验证MS)

从互通的观点，某些WLAN可能连接到PLMN而某些却可能不连接，比如图2所示实例中的情况。PLMN可能是原位PLMN(HPLMN)，也可能是访问的PLMN(VPLMN)。HPLMN是在其中保持用户记载的网络，而VPLMN是移动用户离开他们的HPLMN时在其中漫游的网络。漫游到其他网络的用户将从HPLMN收到预订信息。

优选情况下，每个WLAN都广播用作WLAN标识符的业务集标识符(SSID)。图2所示的MS能够从四个WLAN接收信号。假设PLMN-1是MS的HPLMN。如果选择准则要求挑选能够与蜂窝网互通，同时与其原位蜂窝网具有直接或间接漫游协议的WLAN，第一优先选择是选择WLAN-1，因为它能够与HPLMN互通同时也与HPLMN具有直接协议(不涉及任何漫游伙伴或中间商)。不存在这种选择时，第二优先选择应当是选择WLAN-4，因为它能够与HPLMN互通以及它也与HPLMN具有漫游协议(尽管是间接地通过PLMN-3)。在这个实例中，这种情况通过图2中3G PLMN-1和3GPLMN-3之间的连接线显示。优选情况下不应当选择WLAN-3，因为它与HPLMN不具有直接或间接的漫游关系。在这个实例中，这种情况通过图2中3G PLMN-1和3G PLMN-2之间不存在连接线显示。同样不应当选择WLAN-2，因为它既不能与HPLMN互通，也不能提供与HPLMN的直接/间接漫游。

这种选择准则在图3的流程图A中进一步地说明。当可用的WLAN都不满足用户选定的准则时，分类处理器或者可以返回“没有满足特定准则的网络”的消息，或者可以根据下一个优选准则(安全、成本、性能等)选择WLAN。这些在本文档的下面做进一步讨论。

图3的流程图A显示，在某些实施例中SSID能具有两种不同类型的格式：a)传统类型；以及b)改进类型，比如(WLAN_NAME:PLMN:MCC:MNC)。例如，参见以下文档“3GPPPLMN Selection for 802.11Type of WLAN”3GPP T-doc-S2-031430。其全部公开内容在此引用作为参考，如同全文叙述。根据改进的SSID，MS能容易地发现是否：

1)该WLAN就是该用户预订的网络(对比WLAN_NAME)；

2)该WLAN提供与PLMN的互通(检测在SSID中的字PLMN)；

3)该WLAN提供与原位PLMN的互通(对比移动国家代码MCC和移动网络运营商的代码MNC)；或者

4)该WLAN与其原位PLMN具有直接或间接的漫游关系(对比在MS客户中提供的SSID)。

不过，如果SSID格式属于传统类型，MS可能无法使用SSID认出PLMN。在这种情况下，可以使用F.Adrangi et al.，“MediatingNetwork Discovery and Selection”，Internet draft，draft-adrangi-exp-network-discovery-and-selection-01，Feb.2004中提出的替换方法。F.Adrangi等人公开内容的全部内容在此引用作为参考，如同全文叙述。根据这种方法，MS发送“EAP-Identity Response”的Type-Data字段中的修饰的NAI，询问WLAN是否支持他的HPLMN或其优选的漫游伙伴，反过来得到在“EAP-IdentityResponse”消息中的答案。一旦收到该信息，MS就可以选择优选的WLAN，或者存储收到的信息以便将来使用。

在另一个实施例中，MS发送简单的查询试探，并且作为响应接收XML元数据，包括PLMN与这个WLAN互通有关的信息。本发明的这个实施例需要连续地试探每个SSID。从功率消耗的观点，这可能是难以承受的，此外还增加了额外的延时。不过，在这个实施例中，优选情况下，只有当达到预定的最少电池条件时，MS才会试探网络。

参考图3，可以由此看到，这幅图演示了移动设备在检索参数中能够实现的展示性功能(注意：在情况适宜或需要时移动设备的全部功能都可以以软件、硬件、固件等等实现)，如图5中所示的无须连接到任何网络而充填表格等。

如图所示，在步骤310处，系统从检查激活的会话开始。作为步骤320，对是否在会话进行判断。如果答案为是，则过程在步骤325通过向自己发送空的SMS，从(U)SIM既得到LAI，又得到更新的CGI，然后在步骤340中收听若干SSID并挑选一个。如果答案为否，则过程在步骤330从(U)SIM得到LAI，然后在步骤340中收听若干SSID并挑选一个。然后在步骤350，对SSID是否属于格式类型-1进行判断。如果答案为否，则在步骤355，MS发送试探并得到SSID。然后，或者从步骤350或者从步骤355获取SSID时，在步骤360对该SSID是否已经在数据库中进行判断。如果答案为是，系统返回步骤340，再收听若干SSID并挑选一个。否则，如果答案为否，过程进至步骤370，在某些优选实施例中，在此处对该SSID是否属于原位PLMN进行判断。如果答案为是，则过程进至步骤375，存储SSID并检索图5所示表-1的类别A中以LAI和CGI映射之后的参数。否则，如果答案为否，则过程进至步骤380，在某些优选实施例中，在此处对该SSID是否属于原位PLMN的漫游伙伴进行判断。如果答案为是，则过程进至步骤385，存储SSID并检索图5所示表-1的类别B中以LAI和CGI映射之后的参数。否则，如果答案为否，则过程进至步骤386，存储SSID并检索图5所示表-1的类别C中以LAI和CGI映射之后的参数。在此处，在步骤390对电池电量的剩余量进行评估。如果低于阈值级别(比如在本实例中的75％)，则过程进至步骤400，确认用户的优选准则是否可能已经改变，如果是这样的话，在步骤410向分类单元发送触发脉冲，如果不是这样的话，过程进至停止。反之，如果电池电量高于阈值(比如超过75％)，则系统返回到步骤310。

虽然图2和图3显示了对WLAN和蜂窝网络推广的网络环境，但是在其他实施例中也能够采用其他类型的网络和其他互通方式。例如，除了普通的蜂窝网络，比如在移动电话用途中所使用的那些，它们提供例如到公共开关电话网络(PSTN)的连接，提供位置信息的网络在某些实施例中还能够包括具有小区(即地理区域)的任何适当网络。此外，在其他实施例中，也可以使用基于例如价格、性能以及安全的其他网络选择准则。

正如以上所讨论，优选情况下，随着时间流逝所收集的网络信息以任何适宜的格式存储。图5中显示了充填数据的表格或列表的实例。优选情况下，表格存储着以LAI和CGI映射的网络参数。优选情况下，根据预定的标准构造数据列。举例来说，为了展示的目的，标明“类别A”的数据列根据“WLAN-PLMN互通”的准则评估给定CGI中的可用WLAN并排列优先顺序。另一方面，标明“类别B”的数据列根据“WLAN-PLMN直接漫游协议”的准则评估给定CGI中的可用WLAN并排列优先顺序。此外，标题为“类别C”的数据列根据“WLAN-PLMN间接漫游协议”的准则评评估给定CGI中的可用WLAN并排列优先顺序。在某些优选实施例中，根据图3所示的流程图1中所展示的算法填充这些数据列。

另外，还能够收集有关性能参数的信息，并且能够产生MS完全连接到网络时网络行为和性能日志。参考图4所示的流程图，这幅图解释了比如从这些参数得到信息并填充图5所示实例表格中标明为D、E和F数据列的算法。标明为“类别D”、“类别E”和“类别F”的数据列分别根据“安全”、“性能”和“成本”的准则评估给定CGI中的可用WLAN并排列优先顺序。

这就给了移动装置逐渐学习各种网络性能的机会，并有助于用户根据所收集的信息对网络排列优先顺序。

参考图4，其中描述了移动设备能够采用的功能，它们能够用于比如当移动站连接到网络时，填充图5所示的表-1。首先，在步骤410，过程从(U)SIM既得到LAI，又得到CGI。然后在步骤420，过程能从分类的表格等(比如图5中所示)挑选优先的SSID，因而移动设备能够使用这个SSID登录到网络，如步骤430所示。然后如步骤440所示，移动设备能够使用该网络。然后，根据这样的使用，能够获得另外的信息。例如，如步骤450所示，优选情况下系统能够获得有关性能的参数(比如信噪比(SNR)、信号强度等)，然后过程能够进至步骤455，存储和更新表1类别D中用LAI和CGI映射之后的信息。作为另一个实例，如步骤460所示，优选情况下系统能够得到有关安全的参数(比如开放式访问控制、通用访问控制、802.1X访问控制等)，然后过程能够进至步骤465，存储和更新表1类别E中用LAI和CGI映射之后的信息。作为又一个实例，如步骤470所示。优选情况下系统能得到有关成本的参数(比如免费、每分钟的价格等)，然后，过程能够进至步骤475，存储和更新表1类别F中用LAI和CGI映射之后的信息。

在本发明的实施例中，能够采用能够基于用户优选准则分类样本表格数据列的分类机制。例如，如果用户更喜欢总是连接到最安全的网络，分类机制可以根据分类数据列D对可用网络排列优先顺序，并挑选在数据列D中具有较大权重的SSID，而忽略其他数据列。

在某些实施例中，SSID的选择可以基于单选择参数(如仅有安全)、双选择参数(如安全和互通)或者更多的选择参数(如安全、性能和互通)。因此，可以基于简单的(一种选择参数)或复杂的(几种参数的组合)方法分类样本表格的数据列。在某些实施例中，用户可以通过用户接口(比如，经过图形用户界面、键盘等的用户入口)或者应用程序接口(API)(比如，经过软件应用程序等的计算机入口)输入用户的优先选择。它们也能够由运营商预先配置到终端或USIM等之内。

无论用户采用哪种选择准则，优选情况下，移动设备在需要从一个网络切换到另一个网络之前，举例来说，a)蜂窝网到WLAN，或者b)一个WLAN到另一个WLAN，能够使用学习到的信息执行以下处理：a)检测可用网络；b)执行验证过程。

在某些优选实施例中，MS可以查看其当前的LAI/CGI，将其用作索引查看表格，如图5所示，以从表格(经过优先顺序排列并用LAI和CGI映射)中存储的网络列表里快速地选择一个优选候选网络，并且立即附着到选定的网络。

在某些实例中，MS在任何给定时间可能对某些WLAN知道的比对其他WLAN更多。例如，MS可能仅仅从WLAN X接收的无线电信标中了解了WLAN X，但是可能从未使用过WLAN X，所以没有任何有关WLAN X的上面层的信息和经验。相反，在使用了WLANY之后，MS对WLAN Y了解能够比对WLAN X的了解更多。不过，在某些实例中，WLAN X对用户可能是好得多的选择。

所以，在某些实施例中，为了保证MS将给WLAN X一个机会，可以采用由概率所支配的转变过程。在优选实施例中，向每个已知的WLAN都分配权重。优选情况下，分配给WLAN的权重反映了到目前为止，基于MS收集的关于WLAN的信息，WLAN满足用户需求和偏爱的“品质因素”。WLAN越好，分配的权重越高。每次MS获取有关WLAN的新信息时，它都使用新信息对分配给该WLAN的权重进行调整。例如，如果MS刚刚使用了WLAN并且发现WLAN的服务质量(QoS)与该MS上次使用该WLAN时的QoS相比明显地下降了，则该MS将减少分配给该WLAN的权重。

在某些实施例中，选择算法进行选择决策时可以根据该MS下一次可能移至其中的已知网络所分配的权重。例如，如果W_i是分配给WLAN i的权重，并且此刻有k个WLAN在MS周围，则该MS可以利用如下计算的概率P_j从这k个WLAN中选择第j个WLAN：

p_{j} = \frac{W_{j}}{Σ_{i = 1}^{k} W_{i}}

式中W＝分配的权值，P_j＝概率，k＝所述移动站的当前小区内的WLAN数目，W_i＝分配给WLAN i的权重，W_j＝分配给WLAN j的权重。在其他实施例中，可以采用各种各样的其他方法。

再次参考图5，该图表示了根据本发明的某些优选实施例，在移动站内可以实施的全部功能。在这方面，图5展示了能够存储在移动站之内(比如在数据库、数字数据存储器等之内)的数据和信息，为了展示的目的能够以某些展示性实例中所示的表格的形式描述，其中数据可以包括映射到(比如对应于或相关于)位置信息(如所示的LAI和/或CGI信息)的SSID信息。此外，如图所示，该数据可以包括各种各样类别的数据，在任何给定时间，其中某些数据可以对某些网络可用，但是对其他的网络不可用(如以上讨论)。另外，在优选实施例中，数据可以包括从两种过程之一(优选情况下都包括)中所得到的数据——这两种过程也就是不连接到网络而得到信息的过程(如图3中所示，其中移动设备收听SSID的广播等)，以及在连接到网络期间得到信息的过程(如图4中所示，其中移动设备实际挑选网络，附着到其上，并且基于对这个网络的使用，得到另外的信息)。

最后，图5还描绘了用户输入(它可以经过键盘、用户界面等，它也可以经过图5所示的API)，其输入被处理器用于根据如图5示意性指明的用户优先选择分类表格。结果，在本发明的某些优选实施例中，基于用户优先选择的选择方法可以是变化的。

尽管以上已经介绍了许多展示性实例，但是应当承认根据本公开内容，这些仅仅是展示性的实施例，如以下所解释。

[本发明的广义范畴]

虽然本文已经介绍了本发明的展示性实施例，但是本发明不限于本文介绍的多种优选实施例，而是包括基于本公开的、具有等效要素、修改、省略、组合(如关于跨越多种实施例的方面)、适应和/或改造的任何与全部的实施例，正如本领域的技术人员所认识的那样。权利要求书中的限制应当根据权利要求书中所采用的语言而被广义地解释，并且不限于在本说明书所介绍的实例，不限于本申请的实施期间，这些实例应当理解为非排他的。例如，在本公开内容中，术语“优选情况下”是非排他的，意味着“优选情况下，但是不限于”。在本公开内容中并在本申请的实施期间，对于特定的权利要求限制，只有在这种限制中以下条件全部出现时才将采用装置加功能或步骤加功能的限制：a)特意叙述“装置，用于”或“步骤，用于”；b)特意叙述对应的功能；以及c)未叙述支持该结构的结构、材料或行为。在本公开内容中并在本申请的实施期间，术语“本发明”或“发明”可以用作引用本公开内容之内的一个或多个方面。术语本发明或发明不应当被不适当地解释为临界性的标识，不应当被不适当地解释为跨越全部方面或实施例应用(即应当理解本发明具有许多方面和实施例)，并且不应当被不适当地解释为限制本申请或权利要求书的范围。在本公开内容中并在本申请的实施期间，术语“实施例”可以用于描述任何方面、特征、过程或步骤、其任何组合以及/或者其任何部分等等。在某些实例中，多种实施例可以包括重叠的特征。在本公开内容中，可以采用以下缩写术语：“如”意味着“例如”。

Claims

1.一种移动站在具有无线小区区域的异构网络内自主发现目标网络和关于所述目标网络的数据的方法，包括以下步骤：

进入小区区域时，从至少一个目标网络采集数据；

对所述数据关于所述小区区域进行映射；以及

存储所述映射的数据，以便即使离开所述小区区域时也保留。

2.根据权利要求1的方法，进一步包括在所述移动站重新进入所述小区区域时使用来自所述列表的数据判断目标网络在何处的步骤。

3.根据权利要求1的方法，进一步包括所述小区区域具有多个WLAN并且所述列表以来自所述多个WLAN的数据填充。

4.根据权利要求3的方法，进一步包括从多个WLAN的所述列表中选择最适宜WLAN的步骤。

5.根据权利要求1的方法，进一步包括执行与所述目标网络的预先认证的步骤。

6.根据权利要求1的方法，进一步包括在进入所述小区区域时从目标网络获得本地IP地址的步骤。

7.根据权利要求1的方法，进一步包括使用由自主发现所采集的所述数据支持抢先切换动作，以及包括从所采集目标网络的所述列表中选择最适宜的WLAN。

8.根据权利要求1的方法，进一步包括以从具有无线小区区域的所述网络收到的位置数据将所述小区区域内部多个WLAN和已知网络的所述列表进行映射。

9.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：进入随后的小区区域；

从所述随后小区区域内至少一个目标网络采集数据；

维持所述随后小区区域内所采集目标网络的列表；以及

在退出所述随后小区区域时保留所述列表，而所述列表包括来自多个小区区域的数据。

10.根据权利要求9的方法，其中，所述移动站以选定的候选网络执行抢先切换动作，包括以下步骤：预计切换的需要，根据预定的准则使用来自所述列表的可用数据，从所采集目标网络的所述列表中选择最适宜的网络，随后根据需要切换到所述选定的候选网络。

11.根据权利要求1的方法，进一步包括监控WLAN广播以及在所述列表中存储以LAI和/或CGI映射的参数。

12.根据权利要求1的方法，进一步包括使所采集的所述数据包括信号强度和采集时间。

13.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：

a)记录所述移动站移动的最新历史；

b)记录移动模式中从第一个小区区域到随后小区区域所穿越的WLAN；

c)存储有关所记录的专门以LAI和/或CGI映射的WLAN的数据；

d)下行选择最适宜的候选网络；

e)从所述下行选择的最适宜的候选网络采集本地IP地址；

f)与所述选择的网络执行预先认证；

g)使所述选择的网络可用于预期的切换；以及

h)记录所用网络的性能日志。

14.根据权利要求13的方法，进一步包括以下步骤：所述移动站的用户选择从可用候选网络选择候选网络所用的优先参数，以及在所述移动站中存储所述用户选定的优先参数。

15.根据权利要求14的方法，进一步包括以下步骤：根据用户的优选选择准则分类所述列表中的数据，以及向分类后的数据分配优先选择权重，使得优选选择准则数据的选择权重大于非优选选择准则数据。

16.根据权利要求15的方法，进一步包括根据用户选定的优先参数选择SSID的步骤。

17.一种移动站在具有无线小区区域的异构网络内自主发现目标网络存在和关于所述目标网络的数据的方法，包括以下步骤：

进入小区区域时，从多个目标网络采集数据；

存储所采集目标网络的列表；以及

从所述小区区域内多个目标网络中选择目标网络，包括根据分配给WLAN的权重选择目标WLAN。

18.根据权利要求17的方法，进一步包括根据如下计算的概率P_j选择目标WLAN：

p_{j} = \frac{W_{j}}{Σ_{i = 1}^{k} W_{i}}

式中W＝分配的权值，P_j＝概率，k＝所述移动站的当前小区区域内的WLAN数目，W_i＝分配给WLANi的权重，W_j＝分配给WLANj的权重。

19.一种移动设备发现和使用至少部分在提供位置信息的另一个无线网络的覆盖区域内的若干目标无线网络的方法，包括以下步骤：

从多个所述目标无线网络采集数据；

从所述另一个无线网络采集位置信息；

以所述位置信息映射来自所述多个所述目标无线网络的所述数据；以及

根据所述映射的数据选择所述多个目标无线网络之一。

20.根据权利要求19的方法，进一步包括使所述目标无线网络的至少某些由作为所述另一个无线网络拥有者和运营商的同一实体运营，或者由与所述同一实体具有漫游协议的另一个实体运营。

21.根据权利要求19的方法，其中，所述目标无线网络包括WLAN，所述从至少一个所述目标无线网络采集数据包括从所述WLAN接收WLAN广播。

22.根据权利要求19的方法，其中，所述另一个无线网络包括多个基站，每个都在特定小区区域内无线传输。