CN1606740A - 在移动网络和无线局域网之间切换移动终端的方法和设备 - Google Patents

在移动网络和无线局域网之间切换移动终端的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种用于当移动终端(330)在3G小区(302)内移入WLAN小区(320)的覆盖范围时执行移动终端(330)在3G小区(302)与WLAN小区(320)之间的切换的方法。本发明提出了当没有任何活动通话(324)时执行切换。如果存在正在进行的通话，该方法提出等待直到通话结束之后才执行切换。在正在进行的通话结束之后，使用相对简单的关联断开和建立处理，通过与3G小区(302)的无线接入网络断开关联(324)并且与WLAN(320)的接入点相关联来执行切换。根据本发明的切换方法避免了需要复杂且昂贵的协议以确保当从3G小区(302)的覆盖范围移至WLAN小区(320)的覆盖范围时无缝且无错地切换。该方法可以与松耦合配置或紧耦合配置一起使用。

Description

在移动网络和无线局域网之间切换移动终端的 方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于在无线接入网络之间特别是在移动网络与无线LAN之间切换移动终端的设备和方法。
背景技术
近来，已经开发出可以结合现有网络包括移动网络即3G或2G使用的无线LAN技术如IEEE 802.11或ETSI Hiperlan 2以提供新高速业务，例如视频流。无线LAN业务提供了较快数据速度的优点，其数据速度通常比由3G网络提供的数据速度快大约10倍，但是在覆盖区域和可以连接到基站的用户数方面则受限得多。可以想象当进入无线LAN的覆盖区域时，移动终端用户将从移动电话网络转变到无线LAN，并且当离开无线LAN的覆盖区域时，转变到移动电话网络。
移动网络基本上由无线接入网络和核心网络构成。移动终端通过无线接入网络与核心网络发生关系。也就是，移动终端需要连接到无线接入网络从而与核心网络通信。无线LAN重叠采用无线LAN技术如ETSI Hiperlan 2或IEEE 802.11作为无线接入网络。对于可用带宽，无线LAN技术通常比移动无线接入网络更强大。无线LAN通常旨在覆盖其中潜在用户数可能相当大的热点区域，例如，机场。在包括其中设有一个或多个无线LAN的移动网络的系统中面临的一个问题是当移动终端在3G小区与无线LAN区域之间移动时切换的管理。
考虑当移动终端进入存在于移动网络的无线接入网络的覆盖区域内的无线LAN的覆盖区域时的情况。移动终端当前附连至无线接入网络。无线LAN可以采用在本技术领域内公知的各种检测方法来检测。一旦检测到无线LAN，则必须执行切换处理，以将移动设备从移动网络的接入网络转变到无线LAN。根据移动设备与核心网络的连接的类型即电路交换连接、包交换连接或两者，切换处理可能是复杂的。在两个接入网络之间交换的期间，良好的切换处理尽可能地避免数据丢失。对于包交换领域，有可能在切换期间对包进行缓冲。然而，该缓冲可能引入延迟，并且不保证零数据丢失。对于电路交换领域，该处理由于必须保证连接的对话性质而更细致。在任何情况下，在正在进行的通话期间将移动终端从一个接入网络切换到另一个接入网络可能需要使用复杂且昂贵的协议以确保无缝转移。
因此，需要一种无需实现复杂且昂贵的协议且最小化数据丢失可能性的切换策略。
发明内容
根据本发明的原理，提供了一种用于以减小正在进行的通话中的数据丢失可能性并且不需要实现复杂且昂贵的协议的方式在第一接入网络与第二接入网络之间切换移动终端的设备和方法。具体地说，本发明提出了一种用于在与移动网络相关联的接入网络与无线LAN之间切换移动终端的方法，其中无线LAN覆盖区域安设在移动网络的无线接入网络内。
根据本发明，不是当检测到新接入网络时执行切换，而是在确定没有活动通话之后执行切换。如果在进行处理中存在活动通话，则本发明建议等待直到通话结束之后才将移动终端切换至新接入网络，即无线LAN。由于无线LAN安置在移动接入网络即3G小区内，因此不发生服务中断，同时系统等待以将移动终端切换至无线LAN的接入点。切换包括将移动终端与3G小区断开关联然后将移动终端与无线LAN的接入点相关联的处理。或者，切换可以通过经由核心网络传输附连来实现。由于切换发生于所有活动通话结束时，因此本发明无需复杂且昂贵的协议来转移与正在进行的通话相关联的数据和参数，并且还消除了在正在进行的通话期间丢失数据的可能性。
附图说明
本发明参照附图来描述，其中：
图1示出了移动网络的示意方框图；
图2示出了无线LAN的示意方框图；
图3的简要框图示出了包括安置在适于与本发明一起使用、以松耦合配置的移动站网络内的无线LAN的一个系统；以及
图4示出适于与本发明一起使用的、包括以紧耦合配置安置在移动网络内的无线LAN的系统的示意方框图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于实现切换处理的设备和方法，其中，该切换处理减小了数据丢失的可能性且无需实现复杂且昂贵的协议。本切换处理确定移动终端是否具有通过第一接入网络与核心网络的任何活动通话或连接，并且如果是，则等待直到活动通话或连接结束之后才进行向新接入网络的切换。在活动通话期间，使用专用无线信道以在移动终端与网络之间传送数据。本发明适合用于在与移动网络相关联的无线接入网络与存在于无线接入网络的覆盖区域内的无线LAN之间切换移动终端。
图1示出适合用于本发明中的移动网络特别是3G通用移动电信系统(“UMTS”)网络的示意方框图。3G网络100包括耦合于核心网络120的无线接入网络1021-2。无线接入网络由无线网络控制器(RNC)1041-2、节点B1061-2和基站1081-4形成。每个RNC控制一个或多个节点B，并且每个节点B控制一个或几个基站108。RNC为接入网络中的各单元提供分散控制。RNC包括称作无线资源控制器(RRC)的实体，它控制无线接入网络内的无线资源分配。RRC还管理两个不同无线接入网络技术之间的切换处理。节点B是采用小区进行无线发送/接收的物理单元。取决于扇区化，一个或多个小区可以由一个节点B服务。每个基站基本上包括收发站和控制单元。
每个RNC 1041-2通过用于包交换数据即因特网数据的服务GPRS支持节点(SGSN)128和通过用于电路交换数据例如语音的移动交换中心(MSC)126连至核心网络。一个SGSN 128可以与一个或若干RNC相关联。若干SGSN和MSC可以包括在核心网络中。
核心网络由两个干线网络即电路交换中枢122和包交换干线124组成。包交换干线124互连SGSN与网关GPRS支持节点(GGSN)136，GGSN 136互连核心网络与其它基于包的网络如公司网络或因特网。电路交换中枢122互连MSC与网关MSC(GMSC)，GMSC互连核心网络与其它基于电路交换的网络如ISDN或PTSN。核心网络可以包括若干GGSN和GMSC。
图2示出包括无线LAN 202的系统200的示意方框图，其中包括无线接入网络2111。无线接入网络2111允许至少一个移动终端用户并且最好是多个用户(例如，用户2121、2122和2123)接入外部数据网络206，外部数据网络206可以是例如图1所示的核心网络。在优选实施例中，每个用户2121利用膝上型计算机接入网络2111，同时每个用户2122利用个人数字助理并且每个用户2123利用诸如无线电话的无线通信设备。其它用户可以利用其它类型的通信设备。
无线接入网络2111包括至少一个并且最好是多个接入点(AP)，这些AP在图中示例性地以AP 2181-2184示出，通过这些AP，每一个移动终端用户2121、2122和2123接入无线LAN 202。在所示实施例中，每个AP如AP 2181包括无线收发器(未示出)，用于与每个用户所采用的通信设备内的无线收发器(未示出)交换射频信号。无线接入网络2111中的AP 2181-2184的每一个采用至少一种公知的无线数据交换协议如IEEE 802.11或ETSI Hiperlan 2无线接口标准。无线LAN 202还包括向WLAN 202提供对外部网络206的接入的网关(未示出)。
图3示出包括无线LAN和3G小区基础设施的系统300的示意方框图，其中该系统适于与本发明一起使用。WLAN 320与3G网络之间的互工作被认为是采用紧耦合配置，因为WLAN如下直接连接到3G网络。根据上面描述，移动网络由一组无线小区302构成。每个小区302由一个基站308控制。RNC 304控制一组基站308。无线LAN 320在小区302之一内提供覆盖范围。无线LAN 320可以用于诸如旅馆或机场的热点以在这些区域内提供高速接入。在无线LAN 320内，一个接入点或一组接入点(未示出)提供接入网络功能以提供与核心网络326的连接性。另外，在无线LAN 320内，互工作单元324提供可以对应于由RNC提供的网关功能。互工作单元324通过CN边缘设备328连接到核心网络326，CN边缘设备328还将RNC 304耦合于核心网络326。当移动终端处于WLAN小区320的内部时，移动终端330可以通过3G小区302或者通过WLAN小区320连接到核心网络326。
图4示出包括无线LAN小区420和3G小区402的系统400的示意方框图，其中该系统适于与本发明一起使用。图4的WLAN小区420与3G网络之间的互工作被认为是采用松耦合配置，因为WLAN小区420如下所述不直接连接到3G网络。根据上面描述，移动网络由一组无线小区402构成，并且每个小区402由一个基站408控制。RNC 404控制一组基站408。无线LAN小区420在小区402之一内提供覆盖范围。在无线LAN 420内，一个接入点或一组接入点(未示出)提供接入网络功能以提供与因特网440的连接性。另外，在无线LAN小区420内，互工作单元424提供可以对应于因特网网关的网关功能。互工作单元424连接到因特网440。CN边缘设备428将RNC 404耦合于核心网络426。核心网络426还通过CN边缘设备427连接到因特网440。当移动终端处于WLAN小区420的内部时，移动终端430可以通过3G小区402或WLAN小区420连接到因特网440。
现在参照图3描述根据本发明的用于当移动终端在3G终端内移至WLAN小区时切换移动终端的方法。然而，应该理解，等待直到所有活动通话结束之后才实现切换的一般策略对于松耦合或紧耦合配置均有效。下面进一步描述关于在松耦合和紧耦合配置中将移动终端重新附连至核心网络的差异。
通常，当移动终端330从一个3G小区移动到另一个3G小区时，发生切换以将移动终端330与当前3G小区断开关联并且将移动终端330与新3G小区相关联。关于切换的确定一般由与当前3G小区相关联的RNC根据诸如到移动终端330的信号强度和小区内的容量这些因素作出和实现。例如，移动终端330可以移入新小区的覆盖范围，但是可能由于新小区中容量不足而保持与当前小区相关联。切换处理是公知的，并且可能涉及当存在活动通话的时候在RNC之间转移参数和数据以允许移动终端330无缝转移到新3G小区的复杂协议。
对于上述3G小区和无线LAN区域的组合，最好提供一种用于当移动终端330从3G小区或在其内移入无线LAN区域时切换移动终端330的机制，其中该机制无需复杂的用于实现切换的协议，并且减小切换处理中的丢失数据可能性。在这一方面，本发明提出了对于从3G小区内移入无线LAN区域的移动终端，当不存在现有活动通话时，实行切换。根据本发明，确定是否存在任何正在进行的通话。如果否，则当移动终端进入无线LAN的覆盖区域时发生切换，如果是，则本发明提出等待直到正在进行的通话结束之后才发起切换。该切换包括与当前3G小区断开关联并且与无线LAN的AP相关联的处理。通过等待直到所有正在进行的通话结束为止，无需提供在通话的中间切换移动终端330的复杂协议以从用户的角度来看提供无缝转移。由于当移动终端330处于无线LAN区域320的覆盖区域内的时候移动终端330保持在3G小区的覆盖区域内，因此保持任何正在进行的通话，从而不发生服务中断，因此不存在由于切换期间的故障而在通话期间造成服务中断的可能性。
在电路交换通信中，移动终端330有可能并行具有正在进行的若干电路交换通话，虽然其中只有一个通话专用于语音。这些通话通过多通话补充业务在UMTS/GSM中管理。在这种情况下，当结束了所有通话时，换句话说，当释放了所有传输单向通路(无线电波(wireless radio)和有线传输资源)时，可以发起本切换处理。
在包交换通信中，通过在移动台与公共数据网络(PDN)网关之间发生的PDP上下文激活处理建立通话。在UMTS的情况下，PDN网关对应于GPRS网关服务节点(GGSN)。即使释放了对应网络资源，也有可能建立PDP上下文。例如，在为允许移动终端接入因特网而建立的PDP上下文的情况下，网络沿着移动终端与PDN网关之间的路径分配称作传输单向通路的资源(无线和有线)。在某时间之后，如果在这些传输单向通路上没有活动，则网络可能删除传输单向通路。在这种情况下，存在PDP上下文，但是不再存在与PDP上下文相关联的任何网络资源。在这种情况下，一旦删除了传输单向通路，就可以启动本切换处理。移动终端或网络可以为每个PDP上下文确定是否存在相关联的任何现有传输单向通路，并且响应该确定来发起本切换处理。
有可能移动终端既有电路交换连接又有包交换连接。在这种情况下，在释放了所有载体即无线和传输单向通路之后，发起本切换处理。
信令连接是接入层实体之间的连接。非接入协议层包括不直接涉及信息传输的协议层。在UMTS以及GSM/GPRS中，这些层称作通话管理(CM)层和移动性管理(MM)层。
CM层基本上在电路交换领域中使用用于通话建立的信令连接，而在包交换域中使用用于PDP上下文激活的信令连接。MM层使用用于认证、安全性和登记的信令连接。每次移动终端移入新登记区域时，执行认证和安全性处理。登记区域是一组小区。移动终端通过听取小区中的系统信息广播而知道当前登记区域。还可以周期性地执行登记处理，从而在没有活动的情况下保持与网络的联系。在上述配置中，无线LAN区域安置在3G小区内，因而当移动终端检测到无线LAN区域时，它将处于3G小区内。因此，一完成正在进行的移动性管理处理，就可以发起本切换处理。
即使不正在执行移动性管理处理，也可以存在信令连接。在这种情况下，取决于哪一个实体发起切换，移动终端或网络可以释放信令连接。
如上所述，RRC是控制向无线接入网络的无线资源分配的实体。根据上面，如果没有与移动终端相关联的无线或传输单向通路，则可以尝试向无线LAN的切换。然而，有可能RRC涉及关于无线接入网络的某种处理。在本发明的另一个实施例中，确定RRC是否涉及正在进行的无线资源控制处理。如果是，则本发明等待直到正在进行的处理结束之后才发起切换处理。
当检测到无线LAN并且确定不存在任何正在进行的通话时，可以由RNC304或移动终端330发起切换。为了实现该切换，移动终端330与3G小区断开关联，然后与无线LAN 320相关联。通过等待直到结束了所有正在进行的通话为止，切换可以通过利用相对简单的与3G小区断开关联并且与无线LAN相关联的处理来完成。这些处理对于本领域的技术人员而言是公知的，并且一般比用于在正在进行的通话期间切换移动终端的处理更易于实现。另外，使用本方法，消除了在正在进行的通话期间的故障导致丢失数据的可能性。
本切换处理可以如下实现。在第一阶段，结束通过RNC的所有活动，并且将移动终端与核心网络断连。在UMTS和GSM/GPRS环境中，移动终端将规定好的断连(DETACH)命令发送到网络。第二阶段包括使用适当的协议通过无线LAN及其IWU将移动终端重新附连至核心网络。取决于互工作策略(松耦合或紧耦合)，重新附连是不同的。在松耦合的情况下，IWU是因特网网关。3G蜂窝网络和WLAN网络通过因特网交互工作。因此，重新附连意味着移动终端通过WLAN连接到因特网。
可替换地，在紧耦合的情况下，IWU担当RNC。切换处理可以通过核心网络将附连从RNC转移到IWU来实现。在UMTS/GSM环境中，IWU可以根据3G寻址方案来标识。在UTRAN中，RNC ID标识RNC，并且当移动终端移入无线LAN时，该终端接收与无线LAN相关联的RNC ID。如上所述，移动终端可以发起切换。在这种情况下，与移动终端相关联的RRC发送切换请求以接收IWU的RNC ID。然后，RNC发起由UMTS或GSM规定的重新分配处理。
前面描述了一种用于当移动终端移入3G小区内的无线LAN区域时实现移动终端的切换技术的方法。由于本切换处理等待直到所有活动通话结束之后才发起切换，因此使用与3G小区断开关联并且与无线LAN相关联的公知处理进行切换。根据本发明，可以实现切换而无需复杂协议来转移与正在进行的通话相关联的各种数据和参数。根据本发明的切换还消除了与正在进行的通话相关联的丢失数据的可能性。
参照前面描述，本发明的各种变型和替代实施例对于本领域的技术人员而言将是清楚的。因此，本描述应被解释为仅是示例性的，并且用于向本领域的技术人员讲授本发明的最佳实施方式的目的。在不脱离本发明的精神的情况下可以对结构细节作出较大改动，并且保留属于所附权利要求范围内的所有变型的独占性使用。

Claims (18)

1.一种用于控制移动终端的方法，包括以下步骤：
与第一接入网络建立关联，以连接到核心网络；
确定移动终端进入与第一接入网络重叠的第二接入网络覆盖区域的时间；
当移动终端进入第二接入网络时，确定移动终端是否具有通过第一接入网络的活动通话会话，并且如果是，则当移动终端进入第二接入网络的覆盖区域时保持与第一接入网络的关联，直到活动通话会话结束为止，并且在所述通话会话结束的基础上，与第一接入网络断开关联，并且与第二接入网络建立关联以连接到核心网络。
2.如权利要求1所述的方法，其中
第一接入网络是3G小区，而第二接入网络是无线LAN小区。
3.如权利要求2所述的方法，其中
3G小区和无线LAN以松耦合配置耦合于网络。
4.如权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：
当移动终端进入无线LAN小区时，确定当前是否存在正在进行的移动性管理处理，并且如果是，则当移动终端进入第二接入网络的覆盖区域时保持与第一接入网络的关联，直到移动性管理处理结束为止。
5.如权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：
当移动终端进入无线LAN小区时，确定当前是否存在正在进行的无线资源控制处理，并且如果是，则当移动终端进入第二接入网络的覆盖区域时保持与第一接入网络的关联，直到无线资源控制处理结束为止。
6.如权利要求3所述的方法，其中
与第一接入网络断开关联和与第二接入网络相关联的步骤包括接收对应于无线LAN小区中的接入点的RNC ID。
7.如权利要求3所述的方法，其中
响应无线和传输单向通路的存在，确定通话会话的结束。
8.如权利要求3所述的方法，其中
在移动终端与第一接入网络之间的PDP上下文失活处理之后建立与无线LAN的关联。
9.如权利要求3所述的方法，其中
在电路交换连接失活之后，建立与无线LAN的关联。
10.如权利要求3所述的方法，其中
在包交换连接失活之后，建立与无线LAN的关联。
11.如权利要求2所述的方法，其中
3G小区和无线LAN以紧耦合配置耦合于网络。
12.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：
当移动终端进入无线LAN小区时，确定当前是否存在正在进行的移动性管理处理，并且如果是，则当移动终端进入第二接入网络的覆盖区域时保持与第一接入网络的关联，直到移动性管理处理结束为止。
13.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：
当移动终端进入无线LAN小区时，确定当前是否存在正在进行的无线资源控制处理，并且如果是，则当移动终端进入第二接入网络的覆盖区域时保持与第一接入网络的关联，直到无线资源控制处理结束为止。
14.如权利要求11所述的方法，其中
与第一接入网络断开关联和与第二接入网络相关联的步骤包括接收对应于无线LAN小区中的接入点的RNC ID。
15.如权利要求11所述的方法，其中
响应无线和传输单向通路的存在，确定通话会话的结束。
16.如权利要求11所述的方法，其中
在移动终端与第一接入网络之间的PDP上下文失活处理之后建立与无线LAN的关联。
17.如权利要求11所述的方法，其中
在电路交换连接失活之后，建立与无线LAN的关联。
18.如权利要求11所述的方法，其中
在包交换连接失活之后，建立与无线LAN的关联。
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