TWI281334B - A method of communicating with a wireless device using two air interfaces, an apparatus for use in a wireless network and a system for communicating in a wireless network - Google Patents

Description

1281334 . (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關無線廣域網路與無線區域網路之間的空 中介面合作。 【先前技術】 由於針對媒體應用之無線網路之使用日益增加，能提 •供更大效率之服務並同時針對行動裝置維持低功率消耗量 變得更爲重要。目前，有數種各具有獨特態樣之無線網路 。例如，針對無線廣域網路（WWAN )以及無線區域網路 (WLAN )有各種種類的空中介面。針對這些網路種類的 空中介面可能具有許多優點與缺點。 因此，需要能夠以一種方式利用至少兩種不同空中介 面之無線網路以增加無線通訊之效率。 【發明內容及實施方式】 雖然下列詳細說明可能描述與針對無線區域網路（ WLAN )以及無線廣域網路（WWAN )之空中介面有關之 本發明實施例範例，但本發明並不限於此而可應用至可從 其中獲得好處之其他種類的無線網路或空中介面。此種空 中介面具體包含，但不限於，那些關聯無線都會區域網路 (WMAN )，諸如統稱爲無線至最大極限（或微波存取之 全世界可交互運作性）（WiMAX )之空中介面，以及無線 個人區域網路（WPAN )之類者。 -4- 1281334 - (2) 下列具發明性之實施例可使用於多種應用中，包含射 頻系統之發送器以及接收器，雖然本發明並不限於此方面 。具體包含於本發明範圍中之射頻系統包含，但不限於， 網路介面卡（NIC )、網路轉接器、行動站、基地站、存 取點（AP )、閘道、橋接器、集線器以及射頻電話。此外 ，本發明範圍內之射頻系統可包含蜂巢式射頻電話系統、 衛星系統、個人通訊系統（P C S )、雙向射頻系統、雙向 馨傳呼器、個人電腦（PC )以及相關之週邊產品、個人數位 助理（PDA )、個人電腦配件以及性質相關並可適當應用 發明實施例原理之所有現有以及未來崛起之系統。 如在此用，WWAN可包含但不限於封包資料蜂巢式網 路，諸如一般封包射頻服務（GPRS )、加強型GPRS ( EGPRS)、寬頻分碼多工存取（WCDMA ) 、cdma2000或 可含涵蓋都會大小或更廣地域之其他類似的系統或空中介 面。WWAN之一些優點包含相對寬廣之涵蓋範圍加上相對 馨低功率消耗量。低功率消耗量經常起因於高度排程（ s c h e d u 1 e d )之傳輸協定。例如，可於使用傳呼（p a g i n g ) 系統之WWAN中管理封包資料服務。可使用低負載循環 (duty cycle )針對各行動使用者排程傳呼頻道。這允許 行動接收器於傳呼頻道之間實質上呈“休眠”狀態。當資 料訊務抵達時，系統可從傳呼模式移至活動模式，以接收 專屬的資料封包。許多 WWAN的一個缺點爲相對低資料 通量，在150 kps程度。 相對地，WLAN具有相對大資料通量，並可支持在 -5 - 1281334 . (3) 1 1-54 Mbps程度之叢發（bursty )傳輸。惟，由於許多 WLAN使用載波感應多工存取（CSMA )或類似的訊務傳 送協定，WLAN可能會不斷地監控頻道並解調變所有傳輸 之至少一部分，以偵測哪些傳輸係特別指定給接收器。與 WWAN相比，此不斷地監控可能導致高功率消耗量。下列 的表描述這些系統的一些優點與缺點：

WLAN WWAN 涵蓋範圍 非常有限-(家庭、公司+熱點）。 以區域而言，與WWAN相比 WLAN之涵蓋範圍微不足道。 都會區域或更廣之涵蓋範圍。 通量 非常高。WiFi (WLAN電子與電機 工程師協會（IEEE) 8〇2.lla協定 )以 11 Mbps 叢發。IEEE 802.1 Ig 以54 Mbps叢發。 有限。實際上，可指望144 kbps 程度之速率。這些系統可支持較高 速率但涵蓋範圍有限。如高速下鏈 封包存取（HSDPA)之系統可提 供上至10 Mbps叢發速率，但僅針 對有限之涵蓋範圍而且這些服務尙 無法購得。 排程 > 實質上無。CSMA (載波感應多工 存取）實質上爲“空中的乙太網路 〇 高度排程。使用傳呼系統管理封包 資料服務。傳呼頻道係針對各使用 者排程並且有非常低負載循環。此 允許行動接收器於傳呼系統之間“ 休眠”。當資料訊務抵達時，系統 自傳呼模式移至活動模式以接收專 屬資料封包。 功率消耗量 高。CSMA需要接收器不斷監控頻 道以及解調變所有傳輸之至少一部 分以偵測哪些傳輸係特別指定給接 收器。 非常低。傳呼系統允許於訊務叢發 之間非常低功率之休眠期。於活動 模式中，該行動器完全地解調變僅 指定給該行動器之封包。

-6 1281334 . (4) 茲參考第1圖，依照本發明一實施例的無線通訊系統 100可包含一或更多個使用者站110、112、114、116以及 一或更多個網路存取站120。系統100能夠支援兩種或更 多種空中介面，如WLAN網路之空中介面、WWAN網路 之空中介面以及WMAN網路之空中介面。一或更多使用 者站110-116可與一或更多個網路存取站120基於各種通 訊之頻寬需求與功率效能透過不同空中介面通信。 肇 如有需要，系統100可進一步包含一或更多個其他有 線或無線網路裝置。於一些實施例中，系統1 〇 〇可使用適 應性正交分頻多工（OFDM )空中介面，雖然本發明之實 施例並不限於此方面。0 F D Μ爲目前使用於許多無線應用 中之調變方法，包含針對WLAN之電子與電機工程師協會 (IEEE) 802.1 1 ( a)與（g)協定。 於無線網路中之同僚，如使用者站1 1 0、1 1 2、1 1 4以 及1 1 6對於支援的訊務流或資料傳輸可能有不同之需求。 #因此於一範例實施中，使用者站1 10-1 1 6以及網路存取站 120可合倂利用WWAN空中介面以及WLAN空中介面以 達成增進之資料傳輸以及/或更大功率效能。於另一範例 實施中，該些同僚可合倂利用 WWAN空中介面以及 WMAN空中介面。 參考第2與3圖，適應成依用途切換多種空中介面的 網路200之範例結構通常包含伺服器系統2 05、一或更多 個分發站22〇以及一或更多個客戶240。 伺服器系統2 05可爲任何構件或構件之結合，適應成 1281334 . (5) 提供資訊至一或多個客戶（如客戶240;第1圖使用者站 110-115)，以及/或促進與一或多個客戶之通信。於一些 範例實施中，伺服器系統205可提供應用程式伺服器207 以及WWAN行動交換中心（MSC ) 210之功能，雖然該些 發明實施例並不僅僅限於此方面。 分發站22 0可爲任何構件或構件之結合，適應成支援 一或更多空中介面。於一些實施例中，分發站220可包含 φ支援WLAN空中介面（如WLAN存取點（AP ) 22 5 )以及 WWAN空中介面（如基地站227 )之功能。依照適當的需 要，分發站220可自伺服器系統20 5分離或包含於其中。 客戶240可爲任何行動或固定裝置或裝置之結合，組 態成透過空中介面接收來自伺服器系統205之資料。客戶 240可包含任何射頻（RF )、實體鏈接層（PHY )以及/或 資料鏈接層構件，適應成支援多個空中介面。於一範例實 施例中，客戶240可支援透過 WWAN空中介面以及 H WLAN空中介面之連結。客戶240可包含個別的功能構件 ，廣泛地繪製成 WWAN數據機244以及 WLAN數據機 246。客戶240亦可包含支援客戶240上各種應用程式之 一或更多處理器2 4 8以及/或記憶體（未圖示）。 於一實施例中，可有至少兩種資料傳輸；如，WWAN 模式（於第2圖中顯示爲致能）以及WLAN模式（於第3 圖中顯示爲致能）。根據一可能的實施方式，應用伺服器 207可根據欲傳送至客戶240 /自客戶240傳送的內容或資 料量動態地於WWAN模式與WLAN模式操作之間切換。 -8 - 1281334 (6) 另外或替代地，可根據服務品質（Q 〇 S )需求或需要於各 種模式間切換，以根據例如成本、鏈路錯誤、潛伏、同步 路徑或等時性路徑之偏好於各種空中介面之間執行切換。 應用伺服器207以及/或應用處理器248可利用個別 的資料路徑20 8、24 5來選擇主要資料傳輸所希望的空中 介面（如WWAN空中介面232以及WLAN空中介面332 )。可藉由針對WWAN模式強調保持WWAN數據機244 馨至基地站227接合（第2圖）以及針對WLAN模式強調保 持WLAN數據機246以及AP 225接合（第3圖）建立第 2與3圖顯示WWAN模式以及WLAN模式之間封包通訊 的邏輯管線。主封包通量可根據操作需要於WWAN數據 機244以及WLAN數據機246之間移動。於較佳實施例中 ，無論主封包通量使用哪一個資料路徑208、245 (第2圖 ;第3圖）或對應的空中介面232、332，與WWAN保持 射頻控制鏈路2 3 4。 # 射頻控制鏈路2 3 4可爲傳呼頻道用於追蹤與基地站之 WWAN連結。WWAN傳輸頻道係由基地站用來週期性發 送低頻寬信息以大槪地通知行動站網路之活動（如它們可 叫醒該些行動站或允許它們繼續處於休眠模式）。行動站 亦可經由該傳呼頻道回應以使基地站監控哪個行動站在其 涵蓋範圍內。因此，於本發明各種實施例中，WWAN模式 以及WLAN模式之間資料傳輸之切換並非爲至WLAN AP 220的嚴厲移交，因爲即使當於WLAN模式下仍不釋放 WWAN空中介面之傳呼頻道。 -9- 1281334 . (7) 茲參考第4圖，於空中介面（如WWAN )以及更高通 量空中介面（如WLAN或WMAN )之間依內容或用途切 換的範例方法4 0 0大致上包含使用第一空中介面傳輸或接 收405、420第一資訊或使用與第一空中介面不同的第二 介面傳輸或接收42 5第二資訊，同時維持與第一空中介面 之連結。 於一些實施例中，無線裝置（如客戶2 4 0 ;第2與3 •圖）可透過WWAN空中介面於傳呼頻道上與網路站（如 2 2 7 ;第2與3圖）傳送以及/或接收4 0 5 —或更多信息。 此種介面可包含，例如，（E ) GPRS、WCDMA、CDMA 2000或其它封包資料蜂巢式空中介面。若410有資料欲傳 送至無線裝置或自無線裝置傳送，將會評估4 1 5欲傳送之 資料以及/或網路的特性。 可使用一或更多種標準來判斷應使用哪種空中介面作 資料傳輸。這些標準可包含，但不限於，（i )是否可能 •使用超過一種的空中介面（例如，是否該客戶裝置於目前 所在位置中可取用多個空中介面）；（ii )欲傳輸何種資 料（如時間敏感或完整性敏感之資料）；（iii )客戶裝置 可用之功率；（iv )欲傳輸之資料的量以及/或適當的資料 速率；（v)需要或希望之服務品質（Q〇S );或者（vi ) 上述標準之任何結合。可由客戶裝置（如應用處理器245 )、網路管理實體（如應用伺服器207 )以及/或兩者之結 合根據該標準來下決定。 若4 1 5並未達到預定使用較高通量空中介面之標準， -10- (8) 1281334 可使用較低通量空中介面（如WWAN介面）傳輸420資 料至/自無線裝置。但若4 1 5達到預定使用較高通量空中 介面之一或更多標準，可使用較高通量空中介面（如 WLAN空中介面或WiMAX空中介面）傳輸425資料至/自 無線裝置’同時仍維持與較低通量網路的傳呼頻道。 當43 0’較高通量資料傳輸完成時，無線裝置以及/或 網路站可回復至經由較低通量空中介面來通信（如4 0 5以 ®及/或420 )。本發明之各種實施例理想地適用於經常涉及 叢發資料傳輸之應用，例如網絡瀏覽、檔案傳輸協定（ FTP )傳輸、數位影像之分發（如數位相機照片）、電子 郵件或類似之應用。 例如，用於網絡應用之訊務流可包含許多短信息（如 傳輸控制協定/網際網路協定（TCP/IP )、確認（ACK )、 鍵擊信息之類者）。因此，以頗爲低之負載因素，無線裝 置可發送或接收頗大的檔案。但，同樣的，這些種類的應 •用會有許多長的不工作期，這造成例如載波感應多工存取 (CSM A )空中介面之持續的監控就功率消耗目的來說並 無效率可言。 於一範例實施中，考量透過如由一般封包射頻系統（ GPRS)使用之WWAN空中介面與網路通信之行動裝置（ 如客戶2 4 0 ;第2與3圖）。於此範例中，行動裝置可能 正進行需下載新網頁之網絡瀏覽器應用。欲實行此者，行 動裝置可首先經由 WWAN介面開始GPRS傳輸區塊流（ TBF )，其發送資料至網路伺服器（如應用伺服器207 ; -11 - 1281334 (9) 第2圖），該資料可包含希望之網頁的網址。 行動裝置以及/或網路存取站可決定最佳由較高通量 空中介面（如WLAN鏈結）來服務所要求之下載。較高通 量空中介面之協談可經由GPRS TBF來通信並隨後導致行 動裝置經由較高通量空中介面連接（例如，行動裝置經由 WLAN連接至區域AP以與應用伺服器建立WLAN鏈結） 〇 φ 相同地，一高頻寬發送可能會利用WLAN鏈結，若例 如行動裝置正試圖上載大檔案（如數位影像）至網路。其 他不同的頻寬應用亦爲可行並且本發明之實施例並不限於 任何特定空中介面或應用。 參考第5圖，可用於實施本發明各種實施例的無線網 路設備5 00的範例大致上包含主機處理電路5 1 0、WLAN 或WMAN媒體存取控制器（MAC) 5 3 0、WWAN MAC 540 以及若需要，基頻處理器以及射頻（RF)介面5 5 0。 # 於一範例實施例中，主機處理電路5 1 0可爲任何構件 或構件之結合以及/或機器可讀取碼，適應成處理應用程 式並且控制或協談多種空中介面之選擇。電路510可包含 一或更多記憶體以及/或處理器（未圖示）可操作以儲存 並執行應用程式5 1 2，如網絡瀏覽器、電子郵件客戶、數 位相片應用、個人日曆之類者。主機電路5 1 0較佳包含軟 體或韌體模組用以經由WLAN MAC 5 3 0以及WWAN MAC 5 40控制或協談資料路徑以及/或活動之空中介面。此功能 於第5圖中以行動性連結服務模組5 1 5描繪，若有需要其 -12- 1281334 do) 可爲可組態之無線電結構，並且將之編程以適應射頻介面 〇 基頻/RF部分5 5 0可包含用於支援各種空中介面之個 別的接收/傳送訊號之實體鏈結層（PHY )處理以及/或射 頻處理所需的任何硬體、軟體以及/或韌體構件。 設備5 0 0可爲無線行動站（S T A )，諸如蜂巢式電話 、個人數位助理、電腦、個人娛樂裝置、無線路由器或其 馨他配備以及/或無線網路轉接器。因此，可視適當需要變 更設備5 00的功能或特定組態。 可使用任何分離之電路、特定應用積體電路（ASIC ) 、邏fe鬧以及/或卓晶片結構之結合。此外，設備5 0 0之 特徵可適當地使用微控制器、可編程邏輯陣列以及/或微 處理器或上述任何之結合。 應注意到於第5圖區塊圖中顯示之設備5 0 0僅爲許多 可能之實施的其中一個功能性描述範例。因此，附圖中任 #何區塊功能之分隔、省略、合倂並不意味著用以實施這些 功能的硬體構件、電路、軟體以及/或元件會必要地結合 、分隔、省略或包含於本發明之實施例中。 本發明之實施例可能導致無線電同時使用之問題（亦 即傳呼信息經由WWAN空中介面傳送同時使用WLAN空 中介面傳送資料）。處理可能之同時無線電之問題的一種 選擇爲當於WLAN模式時令WLAN以及WWAN無線電同 時於行動裝置中操作。惟，這由於干擾以及其他RF實施 問題可能很困難。此外，於可組態無線電中，WLAN以及 -13- (11) 1281334 WWAN數據機（如24 6、244 ;第2與3圖）之資源可能 無法同時獲得。因此，於WWAN傳呼期間，可能較佳防 止經由WLAN空中介面之傳輸或接收。 此外或替代地，當於WLAN模式中，可抑制網路存取 站以及/或行動裝置傳送或接收任何WWAN訊務。當行動 裝置於W L A N模式時可能不會發送w W A N傳呼信息（如 叫醒信息）或者行動裝置可暫時忽略WWAN傳呼頻道。 φ 於一些例子中，即使於 WWAN上沒有訊務流， WWAN之無線電資源控制（RRC)可能發送信息至行動裝 置。若這些信息被忽略時（當行動裝置於WLAN模式中） ，可能會不小心地停止WWAN鏈結。解決此可能性之可 能的解答爲更新服務提供者RRC協定以防止WWAN鏈結 之終止或取而代之於WLAN鏈結上發送RRC信息。許多 解答可用於解決實施問題，於大部分情況中，藉由更新現 有服務提供者之軟體。 φ 除非與物理可能性相牴觸，發明人視在此所述之方法 :(i )可以任何順序以及/或任何結合來執行；以及（i i )可以任何方式結合個別實施例之構件。 雖然已描述了本新穎發明之範例實施例，許多變化與 變更爲可行且不悖離本發明之範圍。因此，發明實施例並 不限於上述特定揭露者，而係受限於所附申請專利範圍及 其法定等效者之範圍。 【圖式簡單說明】 -14- 1281334 . (12) 本發明之實施例的態樣、特徵與優點可由上述本發明 之說明以及參照附圖而變得更爲明顯，圖中類似之符號代 表類似之元件，以及其中： 第1圖爲根據本發明一範例實施例之無線網路的區塊 圖； 第2圖爲功能區塊圖’顯示使用根據本發明一實施例 之多種空中介面系統之第一空中介面無線網路通訊之範例 •； 第3圖爲功能區塊圖，顯示使用根據本發明一實施例 之多種空中介面系統之第一與第二空中介面無線網路通訊 之範例； 第4圖爲根據本發明之各種實施例於無線網路中依內 容切換空中介面之範例方法；以及 第5圖爲適應成執行一或多個本發明之方法的無線設 備的範例實施例之功能區塊圖。 【主要元件符號說明】 100 :系統 1 1 0 , 1 1 2，1 1 4，1 1 6 :使用者站 120 :網路存取站 2 0 0 :網路 2〇5 :伺服器系統 2〇7 :應用伺服器 208, 245 :資料路徑 -15- (13) 1281334 2 1 Ο :行動交換中心 220 :分發站 22 5 :存取點 2 2 7 :基地站 23 2 :無線廣域網路空中介面 2 3 4 :射頻控制鏈路 240 :客戶

244 :無線廣域網路數據機 246 :無線區域網路數據機 24 8 :處理器 3 3 2 :無線區域網路空中介面 500 :設備 5 1 〇 :電路 5 1 2 :應用程式 5 1 5 _·行動性連結服務模組 5 3 0 :無線區域網路媒體存取控制器 5 40 :無線廣域網路媒體存取控制器 5 5 0 :基頻處理器以及射頻介面 -16-

Claims (1)

1. (1) 1281334 十、申請專利範圍 1 · 一種使用兩個空中介面以與無線裝置通信之方法 ，該方法包含： 使用第一空中介面於該無線裝置傳輸或接收第一資訊 ;以及 使用與第一空中介面不同之第二空中介面於該無線裝 置傳輸或接收第二資訊同時與第一空中介面維持連結。 φ 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含依照 欲傳輸或接收之資訊量選擇該第一或第二空中介面。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一空中 介面包含無線廣域網路（WWAN )空中介面以及其中該第 二空中介面包含無線區域網路（WLAN )空中介面。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一資訊 包含一或更多蜂巢式傳呼信息以及該第二資訊包含複數個 封包資料單元。 €1 5.如申請專利範圍第2項之方法，其中選擇第一空 中介面用於在傳輸或接收時需要較低頻寬之資料，以及其 中選擇第二空中介面用於在傳輸或接收時需要較高頻寬之 資料。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一空中 介面包含分碼多工存取（CDMA )空中介面以及其中該第 二空中介面包含正交分頻多工（0FDM)空中介面。 7. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，至少部分 ，藉由與網路存取站關連的應用伺服器控制第一或第二空 -17- (2) 1281334 中介面的選擇。 8. 一種用於無線網路之設備，該設備包含： 處理電路，適應以致能該設備使用第一空中介面傳輸 或接收第一資訊以及使用與第一空中介面不同之第二空中 介面傳輸或接收第二資訊同時維持與第一空中介面的連結 9. 如申請專利範圍第8項之設備，進一步包含： 耦合至處理電路之至少一射頻（RF )介面。 10. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該設備包含 至少一行動站的一部分。 11. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該設備包含 至少一網路存取站的一部分。 12. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該處理電路 進一步適應成依照欲傳輸或接收之資訊量選擇該第一或第 二空中介面。 13. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該第一空中 介面包含無線廣域網路（WWAN )空中介面以及其中該第 二空中介面包含無線區域網路（WLAN )空中介面。 14. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該第一資訊 包含一或更多蜂巢式傳呼信息以及該第二資訊包含複數個 封包資料單元。 15. 如申請專利範圍第8項之設備，其中選擇第一空 中介面用於傳輸或接收第一資料量以及其中選擇第二空中 介面用於傳輸或接收第二更高資料量。 ㊣ -18- (3) 1281334 1 6 ·如申請專利範圍第8項之設備，其中該第一空中 介面包含展頻空中介面以及其中該第二空中介面包含正交 分頻多工（OFDM)空中介面。 1 7 ·如申請專利範圍第8項之設備，其中依照與網路 存取站關連的應用伺服器控制該第一或第二空中介面的選 擇。 18. 如申請專利範圍第9項之設備，進一步包含耦合 馨至RF介面之至少兩條天線以提供多輸入多輸出（ΜΙΜΟ ) 能力。 19. 如申請專利範圍第8項之設備，進一步包含與處 理電路通信之記憶體且可被操作以儲存網絡瀏覽用之應用 程式。 20· —種用以於無線網路中通信之系統，包含： 處理電路，組態成使用第一空中介面傳輸或接收第一 資訊以及使用與第一空中介面不同之第二空中介面傳輸或 #接收第二資訊同時維持與第一空中介面的鏈結；以及 記憶體，與處理電路通信，該記憶體儲存網絡瀏覽器 應用程式，得以使用第二資訊來顯示或更新網頁。 2 1·如申請專利範圍第20項之系統，其中該系統包 含行動站。 22.如申請專利範圍第21項之系統，其中該第一或 第二空中介面之使用係由與網路存取站關連的伺服器選擇 〇 23 .如申請專利範圍第22項之系統，其中該第一或 -19- (4) 1281334 第二空中介面之使用係依照欲傳輸或接收之資料量選擇。 24. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該第一空 中介面包含無線廣域網路（WWAN )空中介面以及其中該 第二空中介面包含無線區域網路（WLAN )空中介面。 25. 如申請專利範圍第2 0項之系統，其中該第一資 訊包含一或更多蜂巢式傳呼信息以及該第二資訊包含複數 個封包資料單元。 # 2 6 ·如申請專利範圍第2 0項之系統，其中該第一空 中介面包含展頻空中介面以及其中該第二空中介面包含正 交分頻多工（OFDM)空中介面。

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