專利名稱：作為在無線局域網(wǎng)和移動通信系統(tǒng)之間交互工作的邏輯支持節(jié)點(diǎn)(sgsn)的無線局域網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及網(wǎng)絡(luò)通信，并尤其涉及通過使WLAN中的交互工作(interworking)功能對UMTS(通用移動電信系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)為服務(wù)GPRS(通用分組無線電業(yè)務(wù))支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)、以使無線局域網(wǎng)(WLAN)與UMTS網(wǎng)絡(luò)交互工作的一種方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)目前包括最新的在被稱為IMT-2000(國際移動電信-2000)的框架內(nèi)開發(fā)的“第三代”(3G)移動通信系統(tǒng)。UMTS將在創(chuàng)建高質(zhì)量無線多媒體通信的巨大市場中扮演關(guān)鍵角色。UMTS將允許很多無線功能，其通過固定、無線和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將高位值(high-value)寬帶信息、商業(yè)和娛樂服務(wù)提供給移動用戶。UMTS將加速電信、信息技術(shù)、媒介和內(nèi)容產(chǎn)業(yè)之間的融合，以提供新服務(wù)并創(chuàng)建產(chǎn)生收益的服務(wù)。相比其2G或2.5G無線蜂窩式對應(yīng)系統(tǒng)，UMTS將提供在靜止條件下具有約2兆比特/秒數(shù)據(jù)速率的低成本、高容量移動通信，同時其具有全球漫游和其它高級功能。
相對于WLAN(無線局域網(wǎng))，UMTS網(wǎng)絡(luò)的一個缺點(diǎn)是頻譜的高成本和低數(shù)據(jù)速率。因此，用諸如IEEE 802.11和ETSI Hiperlan2的非許可頻帶、高數(shù)據(jù)速率WLAN來補(bǔ)充UMTS、以節(jié)省UMTS無線電資源并增加UMTSRAN(無線電接入網(wǎng)絡(luò))的效率是有優(yōu)勢的?？稍赪LAN熱點(diǎn)(hotspot)和例如UMTS的無線電接入網(wǎng)絡(luò)之間提供交互工作，以根據(jù)用戶的位置而允許用戶利用WLAN或無線電接入技術(shù)，或上述兩者。為了有效使用接入網(wǎng)絡(luò)的功能，當(dāng)用戶在WLAN和無線電接入技術(shù)的覆蓋區(qū)域之間移動和通過時，WLAN和無線電接入技術(shù)之間的交互工作可給用戶提供漫游功能。
因此，存在對于利用WLAN帶寬來補(bǔ)充UMTS帶寬、以增加總體性能和效率的系統(tǒng)和方法的需要。存在對于通過交互工作功能(IWF)使WLAN覆蓋區(qū)域與UMTS網(wǎng)絡(luò)交互作用的架構(gòu)的另一個需要，其中WLAN覆蓋區(qū)域作為另一個SGSN，在3GPP標(biāo)準(zhǔn)正文中指定的Gn接口上與UMTS服務(wù)GPRS(通用分組無線電業(yè)務(wù))支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)通信。存在對于通過使用交互工作使UMTS與WLAN無縫對接的方法的再一個需要。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于連接網(wǎng)絡(luò)的接口，包括在無線局域網(wǎng)(WLAN)和公眾陸地移動網(wǎng)(PLMN)之間提供的交互工作功能，以提供PLMN和WLAN之間的通信交互作用。交互工作功能包括雙協(xié)議堆棧，其與WLAN協(xié)議和PLMN協(xié)議對接，以提供WLAN和PLMN之間的無縫通信，使得為PLMN的用戶提供的可用服務(wù)帶寬中的增加得到保持。
一種用于對接兩種無線網(wǎng)絡(luò)的方法，包括通過PLMN(公眾陸地移動網(wǎng))內(nèi)(intra-PLMN)接口將無線局域網(wǎng)(WLAN)連接到通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)網(wǎng)絡(luò)。通過提供對UMTS和WLAN的接口、并使用交互工作功能，使WLAN與UMTS網(wǎng)絡(luò)對接，使得從WLAN接收的通信呈現(xiàn)為來自另一個服務(wù)GPRS(通用分組無線電業(yè)務(wù))支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)，并且發(fā)送到WLAN的通信呈現(xiàn)為來自WLAN之內(nèi)。


基于對現(xiàn)在將通過與附圖結(jié)合來詳細(xì)描述的說明性說明性實(shí)施例的考慮，本發(fā)明的優(yōu)勢、性質(zhì)和各種附加特征將更為完整地體現(xiàn)，附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的具有與UMTS PLMN對接的WLAN的系統(tǒng)架構(gòu)的示意圖；圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的交互工作功能接口的用戶協(xié)議堆棧圖，其中創(chuàng)建了WLAN移動站和UMTS SGSN之間的協(xié)議兼容性；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的交互工作功能接口的控制協(xié)議堆棧圖，其中創(chuàng)建了WLAN移動站和UMTS SGSN之間的協(xié)議兼容性；以及圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的WLAN和UMTS PLMN之間的路由區(qū)改變的說明圖。
應(yīng)當(dāng)理解，附圖是為了說明本發(fā)明的概念的目的，并非必然是用于說明本發(fā)明的僅有的可能配置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供利用無線/無線電網(wǎng)絡(luò)中可用帶寬的方法和系統(tǒng)。提供了一種架構(gòu)，其中無線局域網(wǎng)(WLAN)覆蓋區(qū)域，作為另一個服務(wù)GPRS(通用分組無線電業(yè)務(wù))支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)，與通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)網(wǎng)絡(luò)通過PLMN(公眾陸地移動網(wǎng))內(nèi)主干(backbone)而交互作用。
提供了很多架構(gòu)，以在WLAN覆蓋區(qū)域和其它無線電接入技術(shù)(RAT)例如UMTS之間交互工作。提出了新方法，以在使用任意現(xiàn)有的WLAN覆蓋區(qū)域時，通過將WLAN的交互工作功能(IWF)定義為另一個SGSN，來幫助補(bǔ)充UMTS網(wǎng)絡(luò)。一個優(yōu)點(diǎn)包括重新使用了3G網(wǎng)絡(luò)的QoS(服務(wù)質(zhì)量)協(xié)商、移動性、以及AAA(驗(yàn)證、授權(quán)和結(jié)算)過程。有利地，本發(fā)明可與需要與WLAN交互工作的任意系統(tǒng)(例如，通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)/碼分多址(CDMA)2000)共同工作。
應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)說明性的WLAN-UMTS系統(tǒng)架構(gòu)描述了本發(fā)明；然而，本發(fā)明要廣泛得多，并可包括能夠提供電信服務(wù)的任意無線/無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解，附圖中示出的組件可以以硬件、軟件或其組合的各種形式來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，用適當(dāng)編程的一個或多個通用設(shè)備上的硬件來實(shí)現(xiàn)這些組件，其中該通用設(shè)備可包括處理器、存儲器和輸入/輸出接口。
現(xiàn)在特別詳細(xì)地參照附圖，其中，幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記表示相似或相同的組件，并且首先參照圖1，示出了用于在無線/無線電網(wǎng)絡(luò)上集成話音、數(shù)據(jù)、視頻和其它服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)10。系統(tǒng)架構(gòu)10表現(xiàn)為根據(jù)本發(fā)明的示例WLAN-UMTS環(huán)境，其采用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的組成系統(tǒng)架構(gòu)的單獨(dú)塊組件的細(xì)節(jié)將僅用足以理解本發(fā)明的詳細(xì)程度來描述。
依據(jù)UMTS網(wǎng)絡(luò)12和WLAN無線網(wǎng)絡(luò)14(例如，這些網(wǎng)絡(luò)可以采用IEEE802.11(a、b、e、g)和HIPERLAN2標(biāo)準(zhǔn))來說明性地描述本發(fā)明。UMTS移動網(wǎng)絡(luò)12(例如，第三代(3G)網(wǎng)絡(luò))與包括節(jié)點(diǎn)B11和無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)9的無線電接入網(wǎng)(RAN)8通信。WLAN(14)優(yōu)選地通過PLMN(公眾陸地移動網(wǎng))內(nèi)接口連接到UMTS網(wǎng)絡(luò)(12)。RAN 8依次附接到核心網(wǎng)絡(luò)(CN)13，其包括基于分組的服務(wù)，如SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn))28；基于電路的服務(wù)，如MSC(移動交換中心)21；以及到其它PLMN的網(wǎng)關(guān)，如GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))24。核心網(wǎng)絡(luò)13支持與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)5和因特網(wǎng)7的連接/對接。
核心網(wǎng)絡(luò)13中可包括其它組件。例如，可提供歸屬位置寄存器50，其存儲移動站(MS)40的歸屬位置。利用本發(fā)明，通過采用交互工作功能25，網(wǎng)絡(luò)12(例如PLMN)通過Gn(或Gp)接口與無線LAN 14對接。MS 40在接入點(diǎn)30處連接，而當(dāng)MS 40在無線電接入網(wǎng)絡(luò)之間漫游時，根據(jù)本發(fā)明，MS 40在WLAN 14和UMTS 12之間無縫切換。
WLAN交互工作功能(IWF)25繞過RNC 9而連接到SGSN 28(假定分組交換(PS)服務(wù))。GGSN 24維護(hù)分組數(shù)據(jù)的移動性，但I(xiàn)WF 25將需要與SGSN 28通信，以為網(wǎng)絡(luò)12和14的兩個物理層接口之間的越區(qū)切換提供移動性。這可通過實(shí)現(xiàn)如圖3和4所示的IWF 25和SGSN 28之間的Gn接口來完成。隨后，3G SGSN 28將IWF 25視為邏輯SGSN或偽SGSN。
SGSN-GGSN部分可能成為處理高數(shù)據(jù)速率WLAN熱點(diǎn)中的瓶頸。在該情況中，另一個選項(xiàng)可為，在MS 40處，僅為用戶設(shè)備(UE)對來自GGSN 24的下行鏈路業(yè)務(wù)量使用GGSN 24和IWF 25之間的GPRS隧道協(xié)議(GPRStunneling protocol，GTP)隧道31。對于所有其它業(yè)務(wù)量，WLAN 14對UE提供公共因特網(wǎng)接入。這減少了通過SGSN-GGSN的業(yè)務(wù)量。
WLAN 14包括多個接入點(diǎn)30，提供該接入點(diǎn)以允許無線用戶設(shè)備(UE)或移動站(MS)接入并使用WLAN。利用本發(fā)明，IWF 25以和當(dāng)UMTS SGSN通過Gn接口通信時類似的方式，作為另一個“邏輯”SGSN，在Gn接口上與UMTS網(wǎng)絡(luò)12交互作用。這樣，UMTS網(wǎng)絡(luò)12通過IWF 25在WLAN環(huán)境中對接，如同IWF 25是SGSN一樣。
參照圖2和3，說明性地示出了圖1的架構(gòu)10的用于雙協(xié)議堆棧的用戶面(plane)堆棧和控制面堆棧。由IWF 25提供邏輯SGSN或偽SGSN用作接口。這樣，根據(jù)本發(fā)明，與WLAN相關(guān)的移動站(MS)40可和與3G UMTS PLMN12相關(guān)的SGSN 28對接。應(yīng)當(dāng)理解，可根據(jù)特定應(yīng)用和漫游協(xié)定(包括安全特征)來修改協(xié)議堆棧，并且示出的堆棧為說明性的，且用于示范本發(fā)明的特定可用的實(shí)施例的目的。圖2說明了用戶(數(shù)據(jù))面堆棧協(xié)議，而圖3說明了控制信令堆棧協(xié)議。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖2中的MS 40的用戶面堆棧具有雙堆棧(WLAN和UMTS)，其包括應(yīng)用層、傳輸控制協(xié)議/用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(TCP/UDP)層、因特網(wǎng)協(xié)議層(IP)、WLAN介質(zhì)訪問控制/邏輯鏈接控制(MAC/LLC)層以及WLAN物理層；UMTS部件還包括分組數(shù)據(jù)集中協(xié)議(packet dataconvergence protocol，PDCP)、無線電鏈接控制(RLC)和MAC層、以及WCDMA物理層(PHY)。IWF 25將通過WLAN接口從移動設(shè)備(mobile)接收的任何數(shù)據(jù)/信息通過與3G UMTS系統(tǒng)的SGSN兼容的接口傳送到UMTS網(wǎng)絡(luò)。例如，通過用戶面的網(wǎng)關(guān)隧道協(xié)議(GTP-U)、UDP和IP，IWF 25將在WLANMAC/LLC上接收的數(shù)據(jù)傳送到UMTS SGSN 28。在控制面中執(zhí)行類似的轉(zhuǎn)換。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖3中的MS 40的控制面堆棧包括信令應(yīng)用層、會話管理層(SM)、GPRS移動管理層(GMM)；RRC(無線電資源控制)層、RLC/MAC層和用于UMTS接口的UMTS物理層；以及在WLAN接口上的用于無線電資源控制(RRC)的適應(yīng)層、WLAN MAC/LLC層和WLANPHY層。MS 40中的適應(yīng)層(AL)模擬對應(yīng)于RRC服務(wù)的接口功能。即使在WLAN中，也有必要重新使用3G移動堆棧的會話管理(SM)和GPRS移動管理(GMM)層。IWF適應(yīng)層(AL)可扮演輕型RRC的角色，并基于與3G UMTS系統(tǒng)的SGSN兼容的協(xié)議，將在WLAN MAC/LLC層上從MS 40接收的任何控制信令信息(SM/GMM消息)傳送到SGSN 28，并且反之亦然。和前面一樣，IWF 25通過Gn接口將SM/MM信令傳送到3G SGSN，并可以如同堆棧是3G網(wǎng)絡(luò)本來所有的那樣使用IWF 25。
本發(fā)明至少提供下面的優(yōu)點(diǎn)。從提高帶寬、質(zhì)量和兼容性的觀點(diǎn)來看，采用3G網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)協(xié)商、移動性、AAA過程使得整個系統(tǒng)更有效率。本發(fā)明能夠與可與WLAN交互工作的任意系統(tǒng)(GPRS/CDMA 2000)共同工作。
有利地，根據(jù)本發(fā)明配置的WLAN提供對所有用戶保持QoS所需要的帶寬。另外，可在WLAN PLMN中使用WLAN無線電資源，以釋放用戶正在移出的3G RAT的無線電資源。通過采用IWF來創(chuàng)建兼容協(xié)議和信息交換，使UMTS網(wǎng)絡(luò)和本發(fā)明的WLAN之間的通信為無縫的。
參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的一個示例實(shí)施例，說明性地示出了路由區(qū)改變情況中實(shí)體之間的交互作用的圖。該圖示出了移動站(MS)40、UMTS陸地?zé)o線電接入網(wǎng)(UTRAN)42、新IWF-SGSN 44(為使用WLAN資源而創(chuàng)建)、舊3G-SGSN 46、GGSN 24、新移動交換中心/訪問者位置寄存器(MSC/VLR)48、歸屬位置寄存器(HLR)50和舊MSC/VLR 52。在此情況中，MS正在移動到UMTS網(wǎng)絡(luò)資源負(fù)載較重的高業(yè)務(wù)量區(qū)域(熱點(diǎn))中。該系統(tǒng)采用WLAN(IWF)，以通過補(bǔ)充UMTS網(wǎng)絡(luò)與WLAN的兼容性來更有效地使用UMTS網(wǎng)絡(luò)的資源。將IWF命名為IWF 25(圖1)，并采用IWF-SGSN 44(圖4)以指明系統(tǒng)的接口位置。這些術(shù)語是同義的，并可容易地互換。
在步驟101中，MS 40對IWF-SGSN 44作出路由區(qū)更新請求。如果MS處于分組移動管理(PMM)空閑狀態(tài)，則在步驟102中，IWF-SGSN 44在Gn接口上對舊3G SSGN 46作出上下文(context)請求。如果處于空閑模式，則在步驟105中，SGSN 46向IWF-SGSN 44提供上下文響應(yīng)。如果MS 40處于PMM(分組移動管理)連接模式，則在步驟103中，向UTRAN 42作出SRNS(服務(wù)無線電網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng))上下文響應(yīng)，并且在步驟104中，將響應(yīng)發(fā)回到3G-SGSN 46。
在步驟106中，可在MS 40和IWF-SGSN 44之間處理安全功能。可在此處采用WLAN過程?？稍诓襟E107中提供附加安全過程，以驗(yàn)證新IWF-SGSN44。由于舊SGSN 46的驗(yàn)證可排除重新驗(yàn)證新IWF-SGSN 44的需要，所以這些安全措施是可選的。在步驟108中，將上下文肯定應(yīng)答從IWF-SGSN 44發(fā)送到SGSN 46。在步驟109中，IWF-SGSN 44將更新分組數(shù)據(jù)協(xié)議(PDP)上下文請求發(fā)送到GGSN 24，在步驟110中，GGSN 24更新其PDP上下文字段并以更新PDP上下文響應(yīng)來作出響應(yīng)。因此，在GGSN和IWF-SGSN 44之間建立了GTP(用戶和控制面)隧道，用于WLAN和UMTS網(wǎng)絡(luò)之間后續(xù)的數(shù)據(jù)/信令傳送。
在步驟111-120中，新SGSN(IWF 25)44通過將更新位置(SGSN編號、SGSN地址、以及國際移動用戶標(biāo)識(IMSI))發(fā)送到HLR 50，來向HLR 50通知SGSN的改變。執(zhí)行請求、響應(yīng)和應(yīng)答。根據(jù)MS 40的分組移動管理(PMM)狀態(tài)，一旦在步驟102-105中舊SGSN 46確認(rèn)MS 40有效，MS 40便將明確的信令連接釋放發(fā)送到UTRAN 42，此時，步驟111和114執(zhí)行Iu(RNC和SGSN之間的接口)釋放序列。執(zhí)行類似過程以在舊VLR/MSC 52和新VLR/MSC 48之間的訪問者位置寄存器VLR中更新位置。步驟102-125提供此更新序列。
新SGSN(IWF)44可以不實(shí)現(xiàn)與HLR 50間的Gr接口(HLR和SGSN之間的接口)，并且，在此情況中，從而(為減少IWF的復(fù)雜性)可跳過步驟111-126和129。在步驟126中，將位置更新接受從新VLR/MSC 48發(fā)送到IWF SGSN44。在步驟127中，更新、接受路由區(qū)改變，并在步驟128中完成路由區(qū)改變。在步驟129中，如果需要，則可執(zhí)行并完成PTMSI(分組暫時移動用戶識別)重分配。
通過參照圖4描述的方法示意性地描述了下面的情況。
移動性1.UMTS到WLAN入口如果UMTS SGSN覆蓋一個路由區(qū)(RA)，并且WLAN覆蓋區(qū)域?yàn)榱硪粋€RA，則WLAN IWF可廣播新路由區(qū)標(biāo)識符(RAI)(由UMTS網(wǎng)絡(luò)預(yù)分配)。通過將存儲在GPRS移動管理(GMM)上下文中用戶設(shè)備(UE)或移動站(MS)中的RAI與從IWF接收的RAI相比較，MS或UE檢測到需要執(zhí)行RA更新(SGSN間)。通過參照圖4來描述該過程。對于SGSN間RA更新，新SGSN(IWF)通過將更新位置(SGSN編號、SGSN地址、以及國際移動用戶標(biāo)識(IMSI))發(fā)送到HLR，來向HLR通知SGSN的改變。下面示意性地描述三種情況情況1IWF 25可采用與HLR 50間的Gr接口，該情況中可進(jìn)行圖4中的所有步驟。
情況2新SGSN(IWF)44不實(shí)現(xiàn)對HLR 50間的Gr接口，并從而跳過由IWF 25將位置更新發(fā)送到HLR 50的步驟111、連同步驟112、115-126和129。根據(jù)UE的PMM狀態(tài)，一旦在步驟102/105或步驟103/104中舊SGSN 46確認(rèn)MS/UE 40有效，MS/UE 40便將明確的信令連接釋放發(fā)送到UTRAN 42，此時步驟113和114中出現(xiàn)Iu釋放序列。由于通過更新PDP上下文請求/響應(yīng)，用新SGSN(IWF)44來更新GGSN 24，所以在步驟109/110內(nèi)更新UE的PDP上下文。現(xiàn)在可以在GGSN 24和IWF 44之間方便地發(fā)送所有上行鏈路和下行鏈路分組，并且，跳過HLR位置更新將不會引起任何問題。
情況3將來可在IWF 25和HLR 50之間實(shí)現(xiàn)從HSS(歸屬用戶服務(wù)器)的基于IP的直徑(diameter)驗(yàn)證，并且，可發(fā)生用于SGSN間重分配的標(biāo)準(zhǔn)過程。
2.WLAN到UMTS入口一旦重新進(jìn)入到UMTS網(wǎng)絡(luò)中，UE便再次執(zhí)行SGSM間路由區(qū)更新，并重復(fù)圖4的方法，除非此時新SGSN是UMTS SGSN，而舊SGSN是IWF。當(dāng)UE返回到UMTS網(wǎng)絡(luò)時，優(yōu)選地執(zhí)行3G安全過程，以重新確認(rèn)UE的有效性。由于進(jìn)入到WLAN，IWF可能未更新其上下文中標(biāo)記的HLR和UMTSSGSN，使得移動交換中心(MSC)/訪問者位置寄存器(VLR)關(guān)聯(lián)、GGSN中的信息和HLR為無效的，所以當(dāng)MS使路由區(qū)更新過程初始回到UMTS SGSN時，其將UMTS SGSN中的MSC/VLR、GGSN、以及HLR信息觸發(fā)為需要更新/確認(rèn)有效。
此外，采用上面提到的三種情況以說明不同情形情況1IWF可采用與HLR 50間的Gr接口，該情況中可進(jìn)行圖4中的所有步驟。
情況2由于當(dāng)進(jìn)入到WLAN時，IWF25可能未更新其上下文中標(biāo)記的HLR 50和UMTS SGSN 46，使得MSC/VLR 52關(guān)聯(lián)和GGSN中的信息和HLR50為無效的，所以當(dāng)MS 40使路由區(qū)更新過程初始回到UMTS SGSN 46時，其將UMTS SGSN 46中的MSC/VLR 52、GGSN 24、以及HLR 50信息觸發(fā)為需要更新/確認(rèn)有效。
情況3將來可在IWF和HLR之間實(shí)現(xiàn)從HSS的基于IP的直徑驗(yàn)證，并且，可發(fā)生用于SGSN間重分配的標(biāo)準(zhǔn)過程。
安全性假定MS在移動到WLAN覆蓋區(qū)域中之前已被UMTS網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證。IWF 25將執(zhí)行3G過程以驗(yàn)證UE。在圖4的步驟102/105中，如果MS 40處于PMM空閑狀態(tài)，則IWF(新SGSN)44將SGSN上下文請求消息(舊P-TMSI、舊RAI、舊P-TMSI簽名)發(fā)送到舊SGSN 46，以得到用于MS 40的移動管理(MM)和分組數(shù)據(jù)協(xié)議(PDP)上下文。舊SGSN 46確認(rèn)舊P-TMSI簽名的有效性，并且，如果該簽名與存儲在舊SGSN 46中的值不匹配，則用適當(dāng)?shù)腻e誤來應(yīng)答。IWF25可附接到3G PLMN內(nèi)主干，并且，如果舊SGSN 46確認(rèn)UE 40有效，則不需要一旦進(jìn)入WLAN 14便通過HLR 50重新驗(yàn)證UE 40。PMM鏈接狀態(tài)中的UE 40需要由舊SGSN 46將重分配命令消息發(fā)送到源SRNC，之后通過舊SGSN 46將前向SRNS上下文(RAB上下文)消息發(fā)送到新SGSN(IWF)44，該消息為由UMTS SGSN 46對UE 40再次確認(rèn)的有效性。
然而，應(yīng)當(dāng)執(zhí)行WLAN安全過程，以便MS 40將加密的P-TMSI、舊RAI、舊P-TMSI簽名和其它參數(shù)發(fā)送到IWF(新SGSN)44，IWF 44可隨后將其發(fā)送到舊3G SGSN 46。
IWF具有對WLAN和UMTS網(wǎng)絡(luò)的接口。其在WLAN接口上監(jiān)聽移動數(shù)據(jù)和信令(如果與接入點(diǎn)處于同一位置)，并在Gn接口上將相關(guān)信令(相關(guān)的SM/GMM)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到3G SGSN。然而，UMTS SGSN僅有的受限功能實(shí)際需要合并到IWF中。更具體地，IWF將僅需要對3G SGSN/GGSN的Gn接口。不需要在IWF中實(shí)現(xiàn)其它SGSN接口，如Gr等，同時使其簡化。Gn接口幫助IWF通過重新使用3G過程來進(jìn)行會話管理、移動管理和AAA功能。移動適應(yīng)層在WLAN接口上將SM/GMM信令發(fā)送到IWF適應(yīng)層，其隨后在Gn接口上將SM/GMM消息發(fā)出到3G SGSN/GGSN。
因此，本發(fā)明優(yōu)選地保持了3G網(wǎng)絡(luò)的移動性和AAA過程。服務(wù)提供商僅需要一個附接點(diǎn)來對3G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以及需要幫助該提供商維持對也在WLAN中的客戶庫(base)的緊密控制的連接的WLAN。可在IWF中對SGSN實(shí)現(xiàn)SGSN的簡單的基于IP的Gn接口，同時使本發(fā)明可以升級。如前所述，可忽略其它復(fù)雜的SGSN接口，如Gr(對HLR)等。PDP地址仍通過相同的GGSN來分配，同時終端(MS)位于WLAN中，使得MM更為容易。
在當(dāng)前UMTS網(wǎng)絡(luò)中，使用GTP-U從GGSN到SGSN打包數(shù)據(jù)，并隨后從SGSN到RNC再次進(jìn)行(數(shù)據(jù)打包)，這需要更多的處理時間。本發(fā)明還具有這種優(yōu)點(diǎn)，即由于如圖1所示，當(dāng)從GGSN直接將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到IWF并且反之亦然時，在WLAN覆蓋區(qū)域中僅完成GGSN-IWF打包部分，所以避免了和UMTS網(wǎng)絡(luò)(GGSN-SGSN并隨后SGSN-RNC)中一樣的雙GTP打包。有利地，不需要為本發(fā)明的交互工作架構(gòu)而修改現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。再一個優(yōu)點(diǎn)包括使用RA更新定時器，一旦MS進(jìn)入WLAN RA，便可將該定時器設(shè)為較大值，以便避免頻繁的RAU，同時保留了電池能量。另外，在WLAN覆蓋區(qū)域中，優(yōu)選使用WLAN無線電資源，同時將UE從其移動到WLAN中的RAT(3G)的無線電資源釋放。
本發(fā)明提供了采用適應(yīng)層(AL)的雙堆棧移動和IWF，該適應(yīng)層允許使用用于會話和移動管理的從移動到3G SGSN的現(xiàn)有SM/GMM過程的能力。這有利地提供了兩種網(wǎng)絡(luò)之間的無縫越區(qū)切換。當(dāng)用戶移動到WLAN覆蓋區(qū)域中時，UMTS系統(tǒng)中指定的移動管理、會話管理、驗(yàn)證方案的重新使用確保在用戶越區(qū)切換維持服務(wù)水平。
描述了作為邏輯服務(wù)GPRS(通用分組無線電業(yè)務(wù))支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)、用于WLAN/通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)交互工作的無線局域網(wǎng)(WLAN)的優(yōu)選實(shí)施例(試圖為說明性而不是限制性的)，注意，根據(jù)本發(fā)明的教義，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作出修改和變化。因此，應(yīng)當(dāng)理解，可在所附權(quán)利要求所描述的本發(fā)明的范圍和精髓內(nèi)對公開的本發(fā)明的特定實(shí)施例作出改變。從而，如專利法所規(guī)定的，詳細(xì)且具體地描述了本發(fā)明，所附權(quán)利要求書中闡述了所要求和期望由專利證書保護(hù)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于連接網(wǎng)絡(luò)的接口，包括在無線局域網(wǎng)(WLAN)和公眾陸地移動網(wǎng)(PLMN)之間提供的交互工作功能，用于提供PLMN和WLAN之間的通信交互作用；交互工作功能還包括雙協(xié)議堆棧，其與WLAN協(xié)議和PLMN協(xié)議對接，以提供WLAN和PLMN之間的無縫通信，使得為PLMN的用戶提供的可用服務(wù)帶寬中的增加被保持。
2.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，交互工作功能存在于WLAN內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，PLMN包括通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)或通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)系統(tǒng)中的一個。
4.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，交互工作功能通過Gn接口在WLAN和PLMN之間通信。
5.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，無縫通信包括WLAN和PLMN之間的協(xié)議兼容性。
6.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，交互工作功能起到邏輯服務(wù)通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)的作用。
7.如權(quán)利要求6所述的接口，其中，PLMN將交互工作功能視為其自身網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的邏輯SGSN。
8.如權(quán)利要求6所述的接口，其中，在從PLMN接收信息時，WLAN將交互工作功能視為WLAN內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，交互工作功能通過GTP(網(wǎng)關(guān)隧道協(xié)議)隧道耦接到網(wǎng)關(guān)通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)。
10.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，協(xié)議堆棧包括用戶面堆棧。
11.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，協(xié)議堆棧包括控制面堆棧。
12.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，PLMN包括SM/GMM(會話管理層(SM)/GPRS移動管理層(GMM))過程，由于在移動雙協(xié)議堆棧和到WLAN接口的IWF中使用適應(yīng)層，以模擬RRC(無線電資源控制)協(xié)議子層的功能，所以在WLAN中重新使用所述過程。
13.如權(quán)利要求1所述的接口，其中，WLAN與任意服務(wù)通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)或碼分多址(CDMA)系統(tǒng)共同工作。
14.一種用于對接兩種無線網(wǎng)絡(luò)的方法，包括以下步驟通過PLMN(公眾陸地移動網(wǎng))內(nèi)接口將無線局域網(wǎng)(WLAN)連接到通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)網(wǎng)絡(luò)；以及通過提供對使用交互工作功能的WLAN和UMTS的接口，使WLAN與UMTS網(wǎng)絡(luò)對接，使得從WLAN接收的通信呈現(xiàn)為來自不同服務(wù)通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)，并且發(fā)送到WLAN的通信呈現(xiàn)為來自WLAN之內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，交互工作功能通過Gn接口與UMTS網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)通信。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，交互工作功能通過確保WLAN和UMTS網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議兼容性，來創(chuàng)建UMTS網(wǎng)絡(luò)和WLAN之間的無縫交互作用。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，交互工作功能起到邏輯服務(wù)通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)的作用。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將交互工作功能視為來自同一PLMN的邏輯SGSN的步驟。
全文摘要
用于連接網(wǎng)絡(luò)的接口(28)包括在無線局域網(wǎng)(WLAN)(8、14)和公眾陸地移動網(wǎng)(PLMN)(13)之間提供的交互工作功能，以提供PLMN(13)和WLAN(8、14)之間的通信交互作用。交互工作功能包括雙協(xié)議堆棧，其與WLAN協(xié)議和PLMN協(xié)議對接，以提供WLAN(8、14)和PLMN(13)之間的無縫通信，使得為PLMN的用戶提供的可用服務(wù)帶寬中的增加被保持。
文檔編號H04L12/56GK1659814SQ03813042
公開日2005年8月24日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者謝利·弗馬, 查爾斯·C·王 申請人:湯姆森特許公司