MXPA05009101A - Solucion de acoplamiento firme en una red de area local inalambrica. - Google Patents

Abstract

Un metodo para comunicarse entre un sistema celular y una terminal movil por medio de una LAN inalambrica estandar y la Internet, que permite que las comunicaciones de datos atraviesen el centro de la red celular, lo cual permite el monitoreo en tiempo y volumen del uso por el suscriptor con propositos de facturacion. La terminal del usuario tiene un protocolo de comunicacion para comunicarse con la LAN inalambrica, sobre el cual se encuentra un protocolo EAP/EAPOL. Un protocolo de estrato de adaptacion de radio (RAL) se sobrepone en el protocolo EAP/EAPOL. En el sistema celular, un nodo de soporte GPRS de servicio tienen un protocolo RAL/EAP/TCP-IP para proporcionar las comunicaciones entre la LAN inalambrica y el sistema celular por medio de la Internet.

Description

SOLUCIÓN DE ACOPLAMIENTO FIRME EN UNA RED DE ÁREA LOCAL INALÁMBRICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con las comunicaciones entre una terminal del usuario y un sistema de comunicación celular por medio de una LAN inalámbrica. La LAN inalámbrica se comunica con los sistemas celulares por medio de la Internet. La terminal del usuario se acopla con el sistema de comunicación celular a través de un punto de acceso de la LAN inalámbrica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de redes de área local inalámbrica públicas (WLAN) están adquiriendo mucha popularidad, pero los sistemas WLAN se encuentran en su mayor parte, operados y controlados en forma independiente. Es por esto que existen muchos propietarios/operadores separados de los sistemas WLAN. Cada sistema controlado en forma separada se llama "dominio". Debido al gran número de propietarios/operadores o dominios, es difícil sino imposible, que un usuario se suscriba en todos los diferentes sistemas WLAN, con los cuales se puede hacer una conexión, especialmente en vista del hecho de que el usuario potencial está consciente de la existencia de un sistema de área local inalámbrico en un área particular, solamente cuando su dispositivo de comunicación portátil le anuncia su disponibilidad. Con el fin de resolver esta situación y para proporcionar un servicio mejorado, algunos proveedores de servicio agrega, en alguna forma, dos o más sistemas WLAN separados al firmar acuerdos con otros proveedores. Un proveedor de servicio de comunicación puede proporcionar diferentes tipos de servicio. En estos casos, en donde el proveedor de servicio de comunicación es un proveedor de una red de comunicaciones celulares (3GGP o servicio de teléfono celular), el proveedor puede tomar el acceso a Internet disponible, con el usuario autenticado por la red celular pero el acceso de Internet por medio de la red de área local inalámbrica (WLAN). En tal servicio WLAN de solamente Internet, los datos de Internet nunca atraviesan o se mueven sobre el sistema celular. Sin embargo, la autenticación, la autorización y los datos de control de cuenta relacionados con el servicio Internet pueden atravesar el sistema celular. El término "acoplamiento débil" se aplica en comunicaciones en donde los datos de control para establecer una conexión y autenticar, autorizar y contar la información del usuario se enrutan a través de la WLAN para el sistema celular, pero una vez que la conexión se ajusta, los datos del usuario se enrutan a la Internet o a otra red, a través de solamente la WLAN. El arreglo de acoplamiento débil tiene ia desventaja de que los sistemas WLAN y celular son esencialmente independientes, y por lo tanto, el operador del sistema celular no necesita tener un acceso inmediato a la información acerca del uso en tiempo del sistema WLAN o el volumen de datos o ambos que pueden ser útiles para la facturación del cliente. Además, el usuario no puede tener acceso a ciertos servicios específicos de la red celular como SMS. Otro tipo posible de servicio de comunicación es un acceso con base en la red celular, en donde los datos del usuario y la interfaz de control atraviesan, ambas, la red celular. En tal servicio, la WLAN actúa como una porción de red de radio de (a red celular y el usuario tiene e! acceso al grupo completo del servicio de red celular, incluyendo el acceso a Internet y servicios específicos tal como el SMS. Este tipo de comunicación es conocido como acoplamiento "firme". Aunque teóricamente es muy atractivo y potencialmente ventajoso para el usuario y el proveedor de servicio, el acoplamiento firme ha sido considerado por varios grupos estandarizados como demasiado complejo, ya que los protocolos y la infraestructura requerida afectan la WLAN. En la actualidad, algunos cuerpos normativos, como el European Telecommunication Standard Institute (ETSI) y 3rd Generation Partnership Project (3GPP) se enfocan en el modelo de acoplamiento débil, debido a su sencillez. La Figura 1 es un diagrama simplificado en bloque de un sistema de telecomunicaciones celulares digital 3GPP GPRS de la técnica previa, señalado por lo general con el número 10. En general, tal sistema se adhiere a las normas para un sistema de telecomunicaciones celular digital (Fase 2 + ) (GSM); sistema de telecomunicaciones móviles universal (UMTS); servicio general de radio en paquetes (GRPS); descripción de servicio; etapa 2 (3GPP TS 23.060 versión 3.7.0 liberado en 1999). El sistema 10 de la Figura 1 incluye una red de acceso de radio (RN o RAN) 12 y una red central 14 (CN). La red 12 de acceso de radio incluye un grupo 16 de controladores de red de radio (RNC), algunos de los cuales se ilustran como 16a y 16b. Cada controlador de la red de radio (RNC) del grupo 16, tal como el RNC 16b, controla por lo menos una "estación de base" o "nodo B". En la Figura 1, el RNC 16b controla un grupo 18 que incluye las estación de bases 18a y 18b del nodo B. Cada estación de base del nodo B corresponde a una celda del sistema celular. Cada estación de base del nodo B o celda se comunica por un medio inalámbrico (radio) con uno o más usuarios móviles (UE), uno de los cuales está señalado como 20, ubicado en la zona de la celda correspondiente, como se sugiere por el símbolo 22. La red central 14 (CN) del sistema 10 de telecomunicaciones de la Figura 1 incluye un grupo 30 de nodos de soporte GPRS de servicio (SGSN), dos de los cuales se señalan con 30a y 30b. Cada SGSN del grupo 30 proporciona servicios para manejar la conexión entre la red central 14 y el usuario 20, por medio de la red de acceso de radio 12. En este contexto, el manejo de la conexión se refiere al manejo de la conexión, autenticación y movilidad. En este contexto, el manejo de conexión se basa en el proceso de proporcionar recursos de red, tales como recursos de radio, memoria y prioridad, con el fin de poder transmitir datos. La movilidad es el grupo de protocolos/procesos que permiten al usuario moverse entre varias celdas, y también es conocido como intercambio. Cada SGSN también sirve como un "extremo frontal" que proporciona al usuario 20 con el acceso a otros servicios tales como el sistema de mensajes cortos (SMS). Los nodos de soporte GPRS de servicio (SGSN) del grupo 30 de un SGSN de una red 14 central se comunican con un registro de ubicación doméstica (HLR) que se ilustra como una memoria 40 externa. El HLR 40 es la base de datos que incluye toda la información relevante relacionada con cada suscriptor en la red 10. El SGSN del grupo 30, como por ejemplo, el SGSN 30a, identifica y autentica al usuario al hacer referencia al HLR 40. El nodo 32 de soporte GPRS de pasarela (GGSN) de la red 14 central proporciona la interconexión entre la red 14 central y la red de datos en paquetes (PDN) con base en el protocolo-Internet externo (IP), tal como la Internet. El sistema 10 también incluye una pasarela de frontera (BG) 34 en la red central 14. La pasarela de frontera 34 es una función que permite al usuario navegar entre las redes GPRS que pertenecen a diferentes dominios (operadores). La pasarela de frontera 34 está conectada con una red móvil terrestre pública (PLMN) 134. Durante la operación del sistema 10, el RNC 16a, 16b del grupo 16 implementan o llevan a cabo la interfaz entre la red central 14 y la red 12 de acceso de radio. La Figura 2a es una ilustración simplificada de las pilas de protocolo de control de la terminal móvil (UE) 20, el nodo B del grupo 18, los controladores de red de radio (RNC) del grupo 16 y los nodos de soporte GPRS de servicio (SGSN) del grupo 30, y la Figura 2b ilustra una secuencia de las operaciones sucesivas del protocolo para abrir el canal de datos del usuario entre la UE 20 y el SGSN 30 de la Figura 2a. En la Figura 2a, los protocolos asociados con la terminal móvil UE se señalan por lo general como 220, protocolos asociados con el nodo B que son designados por lo general como 250, los protocolos asociados con el RNC se designan como 216 y los asociados con los SGSN se señalan por lo general como 230. La interfaz de radio entre el nodo UE móvil y el nodo B corresponde a una de la interfaz de radio celular 3G estandarizada, como WCD A. En la terminal UE móvil, el protocolo MAC (protocolo de acceso al medio) junto con el RLC (control de enlace de radio) permite el transporte de información, cualquiera que sea su naturaleza (es decir, los datos del usuario o control). El protocolo RRC (control de recurso de radio) se utiliza entre la UE y el RNC para el control de conexión de radio (creación, retiro y/o modificación de la conexión). El protocolo GMM (manejo de movilidad GPRS) y los protocolos CM (manejo de conexión) se utilizan entre la terminal móvil y el SGSN para el manejo de movilidad (autenticación e intercambio) y el manejo de la conexión del usuario. El nodo B (o estación de base) está bajo el control de un RNC a través del uso de un grupo de protocolos, que no están representados en la Figura 2a. El RNC es controlado por el SGSN por medio del protocolo RANAP (protocolo de aplicación de red de radio) que es llevado por la pila de protocolo con base en ATM (modo de transferencia asincrona), no ilustrado. El SGSN se comunica con el GGSN 32 de la Figura 1 con propósitos de control por medio del GTP-C (protocolo-control de tunelización GPRS) que es llevado por una pila de protocolo con base en la pila del protocolo TCP/IP. La Figura 2b representa un diagrama en secuencia de las operaciones sucesivas del protocolo con el fin de abrir un canal de datos del usuario entre la terminal móvil y el SGSN.

Inicialmente, una terminal móvil UE tal como la terminal 20, una vez conmutada, detiene o captura la información descendente de transmisión, lo cual permite a la UE enviar una solicitud de acoplamiento al SGSN a través de una oportunidad de transmisión física. El SGSN inmediatamente abre un canal de señalización utilizado solamente para propósitos de control. Este proceso se ilustra en la Figura 2B y se representa como el primer paso por el número 1 dentro de un círculo. Una vez que el canal de señalización (o control) básico se ajusta, la terminal móvil UE solicita la conexión de datos del usuario caracterizada por medio de los parámetros de QOS (calidad de servicio) a través o por medio de un protocolo de manejo de conexión (CM) (paso 2 en la Figura 2B). El SGSN apropiado, como el SGSN 30a de la Figura 1, verifica la solicitud (determina si la terminal móvil está autorizada para el servicio solicitado) y solicita, a través de o por medio del protocolo de red de acceso de radio (RANAP) que el RNC asociado, que este caso sería el RNC 16b, establece la conexión de radio asociada con los parámetros QOS (paso "3" encerrado en un círculo en la Figura 2b). El RNC (en este caso 16b) traduce los parámetros QOS en parámetros que después se utilizan para establecer la conexión de radio correspondiente y comanda tal conexión de radio en la estación de base (nodo B 18a, en este caso) y la terminal móvil UE (correspondiente al paso 4 encerrado en un círculo en la Figura 2b). El RNC controla la terminal por medio del protocolo de control de recurso de radio (RRC). La UE 20 y el nodo B 18a utilizan los parámetros transmitidos por el RNC (los lleva sin cambio) para configurar sus respectivos estratos de protocolo de radio, incluyendo el control de enlace de radio (RLC), el control de acceso al medio (MAC) y los estratos físicos. El canal de radio se establece entonces (paso 5 encerrado en un círculo en la Figura 2b). Se debe notar que el nodo B 18a y la terminal UE móvil confirman la operación, y el RNC reconoce la operación para el SGSN (paso 6 encerrado en un círculo en la Figura 2b). Por último, el SGSN reconoce el éxito de la operación para la terminal móvil con el uso del protocolo C (paso 7 encerrado en un círculo en la Figura 2b).

La Figura 3 es una representación simplificada de la pila de! protocolo de datos del usuario GPRS 3G. Los datos del usuario (no ¡lustrados) se originan en la terminal UE del usuario, que por ejemplo, puede estar en forma de un protocolo Internet (1P), se transportan entre la terminal UE del usuario y el SGSN que utiliza el protocolo de compresión de datos en paquete (PDCP), que comprime el encabezado IP con el fin de conservar cierto ancho de banda. Entre la pila RNC y la pila 330 SGSN y dentro del resto de la red central 14 de la Figura 1 hasta arriba de la pila (no ilustrado en la Figura 3) del GGSN de la Figura 1, los datos del usuario se llevan por el protocolo de túnel GPRS (GTP) que se implementa sobre UDP/IP representado en la Figura 3. La Figura 4 es una representación conceptual del arreglo de acoplamiento débil 3G-WLAN. En la Figura 4, la Internet se ilustra como una nube o círculo 410, el sistema WLAN pública como una nube o círculo 412 y la red central 3G, correspondiente al 14 de la Figura 1, se señala con el 414. Además, la Figura 4 muestra un servidor 416 de red representativo y un usuario 420 móvil, que corresponde al usuario 20 de la Figura 1. En el escenario de la técnica previa representado en la Figura 4, el usuario 420 está dentro de la región de cobertura de la WLAN 412 pública. Cuando el usuario 420 móvil de la Figura 4 enciende o energiza su terminal móvil para hacer una solicitud de conexión ilustrada en el 430, la WLAN 412 detecta este hecho y dirige o redirige la solicitud de conexión por medio de un trayecto 428 de control a través de la Internet 410 hacia una porción 424 de autenticación, autorización y cuenta (AAA) de la red 414 central. La AAA 424 consulta su registro 40 de ubicación doméstica para determinar si los datos del usuario corresponden con los del usuario autorizado. Después de ser autenticado, el AAA 424 autoriza la WLAN 412, para permitir el tráfico de ios datos del usuario a través del punto de acceso. El usuario tiene entonces la capacidad de utilizar la Internet, al navegar, por medio del trayecto 426 del usuario que se comunica con el servidor 416 de red.

En el dominio de comunicación, los protocolos se dividen en tres diferentes planos, a saber, manejo, control y usuario. Los protocolos de manejo proporcionan una forma para configurar sus equipos. Los protocolos de control proporcionan una forma para controlar/comandar en forma dinámica los equipos (por ejemplo, el establecimiento de la conexión). Los protocolos del plano del usuario proporcionan una forma para llevar los datos del usuario. Las tres pilas de protocolos pueden incluir protocolos comunes, especialmente los relacionados con el transporte de información. La Figura 5 muestra la pila del protocolo del plano de control en el caso de un modelo de acoplamiento débil. La pila del protocolo del plano del usuario correspondiente con base en TCP/IP/Ethernet corresponde con la técnica previa y no se representa, pero es simplemente el IP sobre Ethernet sobre el MAC de WLAN (IEEE 802.11 en nuestro ejemplo). Las pilas del protocolo de control asociadas con la terminal 420 móvil, el punto de acceso 412 (AP) y el servidor AAA 424 de la Figura 4 se representan en la Figura 5 como 520, 516 y 530, respectivamente. La Figura 5 adopta IEEE 802.11 como la interfaz de radio entre la terminal 520 móvil y el AP 516, pero también puede ser otro protocolo WLAN, como el protocolo ETSI Hiperlan2. Como se ilustra en la Figura 5, la información EAPOL se transmite entre la terminal 520 móvil y el punto 516 de acceso. El EAPOL se refiere a EAP sobre la LAN, en donde LAN es la WLAN pública. EAPOL es un protocolo estandarizado (IEEE 802.1X) que se utiliza para llevar los paquetes EAP dentro de cuadros Ethernet. "EAP" significa "protocolo extendido de autenticación", que es un protocolo que se puede utilizar para llevar cualquier clase de protocolo de autenticación. El protocolo de autenticación puede ser por ejemplo, el EAP AKA y EAP S1M, que pueden ser seleccionados por el cuerpo normativo 3GPP. El protocolo DIÁMETRO es un protocolo IETF bien conocido (RFC 3588) utilizado para controlar la autorización del usuario por el AAA. Se puede reemplazar con otros protocolos equivalentes, como el protocolo RADIUS (RFC 2138). Una vez que el usuario 520 es autenticado, lo que significa que el servidor 424 AAA de la Figura 4 recuperó una entrada correspondiente en su registro de ubicación doméstica o base de datos 40 de suscripción y el protocolo de autenticación tuvo éxito, el servidor 424 AAA (530 de la Figura 5) envía un mensaje DIÁMETRO al AP 412 (516 de la Figura 5) con el fin de desbloquear el tráfico Ethernet correspondiente al usuario 420 autenticado (520 de la Figura 5).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención proporciona un método para implementar un arreglo de acoplamiento firme para permitir a una terminal móvil comunicarse con una red de comunicaciones a través de una primera y segunda redes, en donde la primera red comprende una red de área local inalámbrica (WLAN) y la segunda red comprende una red celular. La invención coloca ciertos protocolos de control de red de radio dentro de la terminal móvil para con ventaja, permitir un arreglo de acoplamiento firme a ser implementado con el uso de un punto de acceso WLAN que ha sido configurado para un arreglo suelto. Específicamente, la invención proporciona un método para implementar un arreglo de acoplamiento firme entre la primera y segunda redes de comunicaciones para permitir que una terminal móvil se comunique con una tercera red de comunicaciones, a través de la primera y segunda redes de comunicaciones, el cual comprende los pasos de: (a) proporcionar, en la primera red de comunicaciones, un punto de acceso que tiene pilas de protocolo adaptadas para la operación dentro de un arreglo de acoplamiento débil que permite que la terminal móvil se comunique con la tercera red de comunicaciones a través de la primera red de comunicaciones sin atravesar la segunda red de comunicaciones; (b) proporcionar, en la terminal móvil, pilas de protocolo del controlador de red de radio que realizan una ¡nterfaz directa con las pilas de protocolo del controlador de red de radio en un dispositivo de acceso para la segunda red de comunicaciones; y (c) proporcionar en el dispositivo de acceso de la segunda red de comunicaciones, las pilas de protocolo del controlador de red de radio correspondientes para realizar una interfaz con las pilas de protocolo del controlador de la red de radio de la terminal móvil, por lo cual la terminal móvil se comunica directamente con el dispositivo de acceso para atravesar la segunda red de comunicaciones para así comunicarse con la tercera red de comunicaciones en un arreglo de acoplamiento firme. En un modo particular de este aspecto del método de la invención, el paso de comunicar datos particulares incluye otro paso de comunicar los datos particulares entre el nodo de soporte GPRS de servicio y un servidor asociado con la Internet. Como resultado, la terminal del usuario puede tener acceso o navegar en la Internet. De conformidad con otro aspecto de la invención, un método para la comunicación entre una terminal móvil del usuario y una red celular por medio de una LAN inalámbrica comprende los pasos de proporcionar en la terminal del usuario un protocolo de comunicación para comunicarse con la LAN inalámbrica y proporcionar en la terminal del usuario y sobre el protocolo de comunicación, un protocolo EAPOL estandarizado para la comunicación de cuadros de paquete. Además, el método incluye la provisión, en la terminal del usuario, y sobre el protocolo EAPOL, un protocolo EAP estandarizado para comunicar la información de control de autorización, y también proporcionar, en la terminal del usuario, y sobre el protocolo EAP, un protocolo de estrato de adaptación de radio, tal protocolo de estrato de adaptación de radio proporciona el control de las comunicaciones de radio. En la red celular, se proporciona un nodo de soporte GPRS de servicio. Una pila de protocolo Internet adecuada para la comunicación sobre la Internet se asocia con el nodo de soporte GPRS de servicio. Un protocolo EAP estandarizado para comunicar la información de control de información sobre la Internet, es provisto sobre la pila de protocolo Internet. Un protocolo de estrato de adaptación de radio, el protocolo de estrato de adaptación de radio ofrece el control de las comunicaciones de radio, es provisto sobre el protocolo EAP en el nodo de soporte GPRS de servicio. Las comunicaciones se generan entre la LAN inalámbrica y el sistema celular por medio de la Internet. Por último, las comunicaciones son provistas entre la terminal del usuario y la LAN inalámbrica con el uso del estrato de adaptación de radio. En un modo particular de este otro método, el paso de proporcionar, en la red celular, un nodo de soporte GPRS de servicio y asociar con el nodo de soporte GPRS de servicio una pila de protocolo Internet apropiada para la comunicación sobre la Internet, incluye el paso de proporcionar por lo menos un protocolo TCP/IP sobre el estrato físico, y proporcionar el protocolo diámetro sobre el protocolo TCP/IP.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama o arquitectura el bloque funcional simplificado de un sistema de telecomunicaciones celular digital 3G GPRS. La Figura 2a es una representación simplificada de las pilas de protocolo 3G GPRS de varias porciones del sistema de la Figura 1, y la Figura 2b ¡lustra una secuencia de las operaciones sucesivas del protocolo para abrir el canal de datos del usuario entre las diferentes porciones de la Figura 1. La Figura 3 es una representación simplificada de la pila de protocolo de datos del usuario 3G GPRS.

La Figura 4 es una representación conceptual del acoplamiento débil 3G-WLAN de la técnica previa. La Figura 5 representa las pilas del protocolo de control asociados con la terminal móvil, el punto de acceso (AP) y el servidor AAA de la Figura 4. La Figura 6 es una representación simplificada del flujo de información de control y datos de conformidad con un aspecto de la invención; y Las Figuras 7 y 8 ilustran las pilas del protocolo de control y datos de conformidad con una modalidad de la invención, para permitir las funciones de conectividad expresadas en la Figura 6.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La técnica previa presentada antes muestra que para una interconexión con la red celular WLAN, el modelo de acoplamiento débil es sencillo, pero su relativa sencillez está asociada con algunas limitaciones o problemas indeseables. Estos incluyen el hecho de que el protocolo de autenticación es nuevo (IEEE 802.1x, EAP, ...) y en consecuencia, requiere un nuevo equipo (servidor AAA 424 en la Figura 4) dentro de la red celular, y nuevas interfaces con los equipos autorizados (HLR 40 en la Figura 4), todos compatibles con el nuevo paradigma. Además, el equipo de la terminal móvil al igual que el teléfono celular debe incluir dos pilas de protocolo diferentes, dependiendo de si el acoplamiento se lleva a cabo a través de una interfaz de radio celular convencional (22 en la Figura 1) o a través de la interfaz de radio WLAN (Figura 7). Además, el modelo de acoplamiento débil evita el acceso de servicios específicos de la red celular como SMS (sistema de mensajes cortos). La invención implementa un modelo de acoplamiento firme en donde, al igual que en el modelo de acoplamiento débil, la terminal UE móvil se acopla o comunica a través de una WLAN como un punto de acceso. En la modalidad ejemplificativa, la WLAN se comunica con la red celular a través de la Internet, sin embargo, se debe entender que la WLAN también puede comunicarse con la red celular a través de otras redes de comunicación apropiadas. La pila de protocolo en una WLAN utilizada en un sistema de conformidad con un aspecto de la invención, tiene la pila de protocolo que es (o por lo menos puede ser) idéntica a la usada en el caso del acoplamiento débil, y por lo tanto una WLAN que es (o puede ser) utilizada para el modelo de acoplamiento débil también puede manejar el tráfico de acoplamiento firme sin ninguna modificación. Otra ventaja que se puede alcanzar con la invención, pero que no se encuentra en el modelo de acoplamiento débil de la técnica previa, es que los protocolos de señalización en la terminal del usuario y la SGSN, que se utilizan para manejar conexiones de datos del usuario y para manejar la movilidad (que incluye la autorización), son aquéllas ya estandarizadas por las especificaciones de la red celular como el CM (manejo de conexión) y protocolo de GMM (manejo de movilidad GPRS). De conformidad con otro aspecto de la invención, con el fin de evitar la complejidad de los protocolos de control de radio (RRC en la Figura 2a) vinculados con la interfaz de radio de red celular (22 en la Figura 1) se define la tecnología y su rediseño completo de un nuevo protocolo simplificado llamado RAL (estrato de adaptación de radio). El estrato RAL es un sub-grupo de protocolo RANAP conocido e incluye los comandos para establecer y manejar, es decir, ajustar, una conexión. Este nuevo protocolo es muy similar al protocolo RANAP (Figura 2) y por lo tanto se puede implementar fácilmente. El estrato del protocolo RAL se implementa de manera similar en el SGSN. De conformidad con un aspecto de la invención, y en contradicción con el escenario de acoplamiento débil establecido junto con las Figuras 1, 2a, 2b, 3, 4, y 5, las solicitudes de conexión desde el SGSN para la terminal móvil UE por medio de este protocolo RAL directamente proporcionan los parámetros QPS a la terminal móvil, y la terminal móvil traduce estos parámetros en parámetros dependientes del radio. También, como se describe más adelante con relación a la Figura 8, el transporte de los datos del usuario es compatible con el modelo convencional, descrito antes con relación a la Figura 3, en donde se utiliza el protocolo GTP-U de transporte entre el SGSN y la terminal móvil UE, lo cual no implica cambio en el SGSN. La Figura 6 es una representación simplificada del flujo de información de control y datos de conformidad con un aspecto de la invención. En la Figura 6, los elementos correspondientes a los de la Figura 4 se señalan con referencias alf anuméricas idénticas.

Como se ¡lustra en la Figura 6, la información de control, incluyendo la solicitud de acceso por la terminal 620 móvil, fluye entre la terminal 620 móvil y la red central 630 de sistema 600 de comunicaciones celulares por medio de un trayecto 628 de control, que pasa a través de la WLAN 412 pública y la Internet 410. Los datos del usuario que fluyen entre la terminal 620 móvil y el servidor remoto de la red ilustrado como flujos 416 por el trayecto 626a de datos a través de la WLAN 412, la Internet 410 y la red central 630, y entonces por otro trayecto 626b entre la red 630 central y el servidor 416 de red otra vez, por medio de la Internet 410. Las Figuras 7 y 8 ilustran las pilas del protocolo de control y datos, respectivamente, de conformidad con una modalidad de la invención, para permitir las funciones de conectividad expresadas en la Figura 6. En la Figura 7, el 720 designa la pila del protocolo de control para la terminal móvil UE (620 en la Figura 6), el 730 indica la pila del protocolo de control para el SGSN (630 de la Figura 6) y el 760 ilustra la pila de control para el punto de acceso (AP). La pila del protocolo del punto de acceso de la Figura 7 es exactamente igual que la de la LAN inalámbrica de la técnica previa utilizada en el modelo de acoplamiento débil. La comparación de las pilas de la Figura 7 con las de la solución del acoplamiento débil, ilustradas en la Figura 2a, muestra que todos los protocolos relacionados con el enlace de radio, a saber las pilas 250 y 252, han desaparecido. El protocolo de adaptación de red de acceso de radio 3GPP UMTS ( ANAP) utilizado en el arreglo de la Figura 2a se reemplaza en la Figura 7 por el protocolo de estrato de adaptación de radio (RALP), que es un sub-grupo del RANAP y se ¡mplementa en la terminal móvil y el SGSN, además de los comandos adicionales relacionados con el encriptado. La mayoría de los mensajes RALP están con base en RANALP.

Por lo tanto, el encabezado RALP contiene un valor que indica el formato del mensaje. El formato general del mensaje RALP incluye (a) número de versión, (b) información de verificación de integridad (solamente cuando se requiere la protección de integridad) y (c) los elementos de información restantes (IE). De este modo, la entidad del estrato de adaptación de radio (RAL) de la UE 720 y el SGSN 730 lleva a cabo las funciones del RANAP. La información de control RALP se transmite entre la terminal del usuario UE 720 de la Figura 7 y el SGSN 730 de la Figura 7 por medio del punto de acceso (AP) 760, pero la información de control RALP no se procesa en el punto de acceso, de modo que esencialmente fluye directamente entre la UE y la SGSN, como se sugiere por el trayecto 761. En la Figura 7, se debe notar que el punto de acceso (AP) 760 se configura, o tiene pilas de protocolos, exactamente como se establece junto con ia solución de "acoplamiento débil" de la Figura 5. Más en particular, el punto de acceso (516) de la Figura 5 se comunica con la terminal móvil con el equipo físico de radio y el protocolo EAPOL/WLAN, correspondiente con la porción izquierda de la pila 760 del AP de la Figura 7. De manera similar, el punto de acceso 516 de la Figura 5 se comunica con la porción 530 de autenticación, autorización y cuenta (AAA) de la red central 414 de la Figura 4, por medio de un nivel físico (no expresamente ilustrado), junto con los protocolos Diámetro/TCP-IP que son idénticos a la pila de protocolo representada en el lado derecho de la pila 760 AP de la Figura 7. También se debe observar que el protocolo de autenticación y los otros protocolos de control establecidos en la Figura 7 son los ya especificados por el documento de especificación 3G y más en particular, por 3GPP UMTS: especificaciones SM y SMS del manejo de conexión y GMM introducido en la primera sección de este documento. En consecuencia, el punto de acceso LAN inalámbrica puede operar en el arreglo inventivo sin ninguna modificación sustancial necesaria para implementar un arreglo de acoplamiento firme, lo cual es una gran ventaja. Cuando una terminal móvil UE se mueve dentro del área de cobertura de la LAN inalámbrica, o está inicialmente encendida en el área de cobertura, primero establece una conexión EAP con un servidor remoto (SGSN en este caso) de conformidad con el procedimiento descrito con relación a los escenarios de acoplamiento débil. El punto de acceso autoriza o lleva solamente el control o el tráfico EAP. Cuando la UE se autentica de conformidad con el protocolo relevante, como el protocolo 3G GPRS (GMM), el SGSN 730 autoriza el tráfico del usuario al enviar un mensaje DIÁMETRO, conocido en la técnica, al punto (AP) de acceso 760, con el luso del procedimiento seguido por el servidor 424 AAA en el escenario de acoplamiento débil. Cuando la terminal del usuario UE 720 solicita la conexión por medio del protocolo de manejo de conexión (C ), el SGSN 730 procesa la solicitud, y con el uso del protocolo RALP solicita que la unidad móvil establezca la parte de radio de la conexión, mediante la cual se comunican los datos. En respuesta a la solicitud, la terminal del usuario UE 720 traduce la solicitud en parámetros que se utilizan para establecer la conexión de radio correspondiente, finalmente completada por medio del protocolo WLAN. La Figura 8 ilustra las pilas del protocolo de datos para el plano del usuario para implementar el arreglo de acoplamiento firme de conformidad con la presente invención. Al comparar las pilas de la Figura 8 con las pilas 3G GPRS de la Figura 3, se puede observar que los protocolos relacionados con la red de radio están ausentes. Las pilas de datos ilustradas para la terminal del usuario, el punto de acceso, y el SGSN se designan como 820, 860 y 830, respectivamente. Una característica notable de la presente invención es que las funciones de control de radio del RNC están incorporadas en la pila de control de la terminal móvil en virtud de la estructura de protocolo antes mencionada. En el arreglo de pila de datos de la Figura 8, el protocolo de tunelización GPRS (GTP) se conecta "directamente" entre la terminal del usuario UE 820 y el SGSN 830 como se indica por la línea 865. El protocolo GTP se lleva sobre UDP/IP como se especifica por la norma 3GPP. El GTP encapsula los paquetes de datos del usuario, como por ejemplo, un datagrama IP. Los paquetes de datos del usuario se llevan en forma transparente por el punto de acceso AP 860. y por el SGSN hasta el GGSN (Figura 1) que lleva a cabo la función de un enrutador IP. El sistema de comunicación "firme" de conformidad con la invención proporciona la movilidad para la terminal del usuario, que es inherente al protocolo GMM. También es inherentemente capaz de un servicio 3G GPRS completo, una cuenta completa y seguridad, todos inherentes al protocolo GMM. Entre las ventajas de varias modalidades de la invención es que el acoplamiento se realiza o se logra a través de una red con base en el protocolo Internet (IP), que puede ser la Internet, y que la solución es compatible, por lo menos como con la WLAN, con la solución de acoplamiento débil como se contempla actualmente por 3GPP SA2, IEEE 802. las personas experimentadas en la técnica o ETSI/BRAN. De este modo, el método de conformidad con un aspecto de la invención es para comunicar datos entre una terminal móvil (620) y un servidor (630; 416). El método comprende los pasos de comunicar desde la terminal móvil (620) a un punto de acceso (412) de la LAN inalámbrica una solicitud para el acceso a un canal de datos para la Internet (410), y enrutar la solicitud (628) para un canal de datos desde el punto (412) de acceso de la LAN inalámbrica, por medio de la Internet (410) a un nodo de soporte GPRS de servicio (630) de un sistema (600) de comunicación celular.

El método también incluye el paso de comunicar la autorización (628) para el canal de datos desde el nodo de soporte GPRS de servicio (630) del sistema (600) de comunicación celular al punto de acceso (412) de la LAN inalámbrica por medio de la Internet (410). En respuesta a la autorización, el canal de datos se abre (627, 626a) entre la terminal (620) del usuario y el nodo de soporte GPRS de servicio (630) por medio de la LAN inalámbrica (412) y la Internet (410). Los datos particulares se comunican entre la terminal (620) del usuario y el nodo de soporte GPRS de servicio (630) del sistema de comunicación celular por medio del punto de acceso (412) de la LAN inalámbrica del canal de datos y la Internet (410). En un modo particular de este aspecto del método de la invención, el paso de comunicar datos particulares incluye otro paso de comunicar los datos particulares entre el nodo de soporte GPRS de servicio (630) y el servidor (416) asociado con la Internet. Como resultado, la terminal del usuario puede tener acceso o navegar en la Internet. De conformidad con otro aspecto de la invención, un método para comunicarse entre una terminal (620) del usuario móvil y una red (600) celular por medio de la LAN (412) inalámbrica comprende los pasos de proporcionar en la terminal (620) del usuario un protocolo de comunicación (WLANMAC y radio) para comunicarse con la LAN (412) inalámbrica, y proporcionar en la terminal (620) del usuario y sobre el protocolo de comunicación (WLANMAC y radio) un protocolo EAPOL estandarizado para la comunicación de cuadros de paquete. Además, el método incluye la provisión, en la terminal del usuario y sobre el protocolo EAPOL, del protocolo EAP estandarizado para comunicar la información de control de autorización y también proporcionar, en la terminal del usuario, y sobre el protocolo EAP, un protocolo de estrato de adaptación de radio, el protocolo de estrato de adaptación de radio proporciona el control de las comunicaciones de radio. En la red (600) celular, se proporciona un nodo de soporte GPRS de servicio (630). Una pila (730, TCP/IP) de protocolo Internet apropiada para la comunicación sobre la Internet (410) está asociada con el nodo de soporte GPRS de servicio (630). Un protocolo EAP estandarizado para comunicar la información de control de autorización sobre la Internet (410) es provisto sobre la pila (/30, TCP/IP) del protocolo Internet. Un protocolo de estrato de adaptación de radio (RAL), el protocolo de estrato de adaptación de radio proporciona el control de las comunicaciones de radio, es provisto sobre el protocolo EAP en el nodo de soporte GPRS de servicio (630). Las comunicaciones son entre la LAN (412) inalámbrica y el sistema (600) celular por medio de la Internet (410). Por último, las comunicaciones son provistas entre la terminal (620) del usuario y la LAN (412) inalámbrica con el uso del estrato de adaptación de radio (RAL). En un modo particular de este método, el paso de proporcionar, en la red (600) celular, un nodo de soporte GPRS de servicio (630) y asociar una pila de protocolo Internet (Diámetro, TCP/IP) con el nodo de soporte GPRS de servicio (630) apropiados para la comunicación sobre la Internet (410), incluye el paso de proporcionar por lo menos un protocolo TCP/IP sobre un estrato físico y proporcionar el protocolo diámetro sobre el protocolo TCP/IP.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un método para implementar un arreglo de acoplamiento firme entre la primera y segunda redes de comunicaciones para permitir que una terminal móvil se comunique con una tercera red de comunicaciones, a través de la primera y segunda redes de comunicaciones, el método está caracterizado porque comprende los pasos de: (a) proporcionar, en la primera red de comunicaciones, un punto de acceso que tiene pilas de protocolo adaptadas para la operación dentro de un arreglo de acoplamiento débil que permite que la terminal móvil comunique el tráfico de datos a la tercera red de comunicaciones a través de la primera red de comunicaciones sin atravesar el plano del usuario de la segunda red de comunicaciones, en donde la segunda red de comunicaciones comprende una red celular y también, en donde el dispositivo de acceso de la segunda red de comunicaciones comprende un nodo de soporte de servicio de radio en paquetes general de servicio; (b) (b) proporcionar, en la terminal móvil, pilas de protocolo del controlador de red de radio que realizan una interfaz directa con las pilas de protocolo del controlador de red de radio correspondientes en un dispositivo de acceso de la segunda red de comunicaciones; y (c) proporcionar en el dispositivo de acceso de la segunda red de comunicaciones, las pilas de protocolo del controlador de red de radio correspondientes para realizar una interfaz con las pilas de protocolo del controlador de la red de radio de la terminal móvil, por lo cual la terminal móvil tiene la capacidad de realizar una interfaz con el dispositivo de acceso para atravesar la segunda red de comunicaciones para así comunicarse con la tercera red de comunicaciones en un arreglo de acoplamiento firme.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la primera red de comunicaciones comprende una red de área local inalámbrica de conformidad con las normas IEEE 802.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (b) incluye el paso de proporcionar, en la terminal móvil, una pila del protocolo de datos de control que incluye un sub-grupo del protocolo de adaptación de red de acceso de radio para establecer y ajusfar una conexión.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el paso (a) incluye el paso de proporcionar en el punto de acceso una pila de protocolo que comprende radio/control de acceso al medio de la red de área local inalámbrica/protocolo de autenticación extendido sobre los protocolos del protocolo de control de red de área local/Diámetro/protocolos de control de transmisión.

5. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el paso (c) incluye el paso de proporcionar en el dispositivo de acceso de la segunda red de comunicaciones una pila del protocolo de datos de control que incluye un sub-grupo de protocolo de adaptación de red de acceso de radio para establecer y ajustar una conexión.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (b) incluye el paso de proporcionar, en la terminal móvil, una pila de protocolo de datos del usuario que incluye un protocolo de túnel de servicio de radio en paquetes general - plano del usuario/protocolo de datagrama del usuario/protocolo Internet/protocolos de control de acceso al medio de la red de área local inalámbrica.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el paso (a) incluye el paso de proporcionar, en el punto de acceso, la pila de protocolo de datos del usuario que incluye radio/control de acceso al medio de la red de área local inalámbrica/enlace/protocolos de estrato físico.

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el paso (c) incluye el paso de proporcionar, en el dispositivo de acceso de la segunda red de comunicaciones, una pila del protocolo de datos del usuario que incluye el protocolo de túnel de servicio de radio en paquetes general - plano del usuario/protocolo de datagrama del usuario/protocolo Internet/enlace/protocolos del estrato físico.

9. Una terminal móvil para comunicarse con una red de área local inalámbrica para tener acceso a una red de comunicaciones a través de una red de área local inalámbrica y una red celular, la terminal móvil está caracterizada porque comprende: un medio para comunicar datos de control y datos del usuario con un punto de acceso de la red de área local inalámbrica configurado para el acoplamiento débil entre la red de área local inalámbrica y la red celular; y pilas de protocolo del controlador de la red de radio para permitir que la terminal móvil se comunique con la red de comunicaciones a través de la red de área local inalámbrica y la red celular en un arreglo de acoplamiento firme, en donde la pila del protocolo del controlador de la red de radio incluye una pila del protocolo de datos de control que incluye el estrato de adaptación de radio/protocolo de autenticación extendido/protocolo de autenticación extendido sobre la red de área local/pila de protocolo de control de acceso al medio de la red de área local inalámbrica para establecer una conexión entre la terminal móvil y la red de área local inalámbrica y la red celular.

10. La terminal móvil de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el protocolo de estrato de adaptación de radio comprende un sub-grupo del protocolo de adaptación de red de acceso de radio para establecer la conexión.

11. La terminal móvil de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la pila del protocolo del controlador de la red de radio incluye una pila del protocolo de datos del usuario que incluye el protocolo de túnel de servicio de radio en paquetes general - plano del usuario/protocolo de datagrama del usuario/protocolo Internet/protocolos de control de acceso al medio de la red de área local inalámbrica.