专利名称：使用在wlan接入点与服务提供网络之间的网关节点在wlan接入点上到cdma/umts服务的接入的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于为用户站提供到服务提供网络/服务提供商的接入的布置。本发明还涉及一种用于为用户站提供到服务提供网络的接入的方法。
现有技术在今天的社会中，用户能够以尽可能简单和容易的方式接入不同种类的服务正变得越来越重要。此类服务的示例有语音服务、数据通信服务、视频服务及一般而言任何媒体服务。使用通常不同的可用接入技术，如例如经PSTN或经移动通信网络的电话，例如在电缆和卫星上的电视信道，可在PSTN、宽带上经调制解调器连接或经以太网电缆连接而提供的因特网，可提供从家中或办公室接入日益增多的服务。对于无线用户站，关于3GPP(第三代合作伙伴项目)、UMTS(通用移动电话系统)、GPRS(GSM全球分组无线电业务)的引入，存在接入服务的不同可能性，移动用户得到就不同的替代选择例如实时服务而言的宽覆盖范围，但数据速率很慢。
所谓的WLAN(无线局域网)也许可以说是形成对例如UMTS的完美补充。WLAN提供极高的数据传送速率，但遗憾的是覆盖范围却限于公共热点区域，具体地(公共)室内热点。对用户而言最佳的会是具有通过这两项技术或者说两者的组合的接入机会。WLAN主要用于局域网中的高速数据传输。带有具有WLAN功能的装置即配有无线LAN卡的任何装置的任何人可接入因特网。WLAN最适用于数据服务，但不是诸如话音的实时服务。今天，为由同一个节点控制的相同接入链路上的不同媒体服务(话音、数据和视频)按需提供带宽并独立于传输层技术还是不可能的，这是一个缺陷。每个媒体类型通常要求其自己的网络和其自己的接入网络具有网络特定的交换机和特定的接入终端设备。
迄今为止，尚不可能使用WLAN接入例如UMTS网络，这是因为存在与其相关联的若干问题。如果WLAN用户对接入例如WLAN热点区域外的UMTS网络感兴趣，则这由于需要两个网络的运营商之间的互操作性而不可能实现。不可能实现的一个原因是由于以下事实UMTS网络与WLAN之间的集成只设计在鉴权层上，但这是基于UMTS网络与WLAN网络之间漫游的很松散的集成。迄今为止，关于为最终用户站提供以简单和直接的方式接入各种服务，即不同类型、不同带宽、不同比特率、不同QoS等的服务，尚未找到满意的解决方案。也没有解决方案提供在一条连接链路上的各种服务的动态接入承载处理/动态带宽分配。用户仍不得不依赖不同的接入技术/接入网络以接入不同的服务，这是最不利和复杂的。
发明概述因此，需要的是一种布置，通过它可为例如PC、膝上型计算机、电话等用户站提供以容易、直接的方式到如在一个或更多服务提供网络上提供的大量服务的接入。还需要一种布置，通过它可为用户站提供到服务的接入，同时仍具有高数据传送速率。具体地，需要一种布置，通过它可为用户站提供如无线LAN热点区域或LAN覆盖的区域上可用的高数据传送速率。具体地，需要一种布置，通过它可容易地为用户站提供不同类型、带宽、QoS等的多个同时接入承载连接。具体地，本发明的目的是提供一种布置，它能够利用如WLAN提供的可能性，并同时利用提供的广泛服务提供和例如3G网络的功能，即多媒体实时服务，具体地一般而言是任何种类的3G服务。
还需要一种方法，通过它可实现一个或更多上述目的。
因此，提供如最初所述并具有如权利要求1所述特性的布置。具体地，一种布置包括无线电接入网络控制节点(实际上可以说是基于3G系统的RNC(无线电网络控制器)节点的原理)。
因此，还提供如最初所述的一种方法，用于为支持WLAN的用户站即具有WLAN功能的用户站提供到一个或更多服务提供网络或服务提供商的服务的接入，它具有如权利要求20所述的特性。
所附从属权利要求给出有利的实施例。
附图简要说明下面将以非限制方式并参考附图进一步描述本发明，图中
图1以示意图方式示出根据本发明的无线电接入网络控制节点(RANCN)，通过它为用户站提供在WLAN上到3G/UMTS电路交换/分组交换核心网络的接入，图2示出如图1中所示为用户站提供到服务的WLAN接入和到接入承载上的服务映射的节点，图3是在WLAN上的RRC、RLC、MAC协议层的框图，图4是以示意图方式示出具有WLAN功能的用户站的功能实体的框图，图5以示意图方式示出功能框图形式的RANCN，图6是如图5所示RANCN的硬件示意图，图7A是连接控制(RRC)连接建立过程的简化信令图，图7B是接入承载建立过程的简化信令图，图8是具有WLAN功能的用户站与3G网络之间的更详细信令图，图9A是协议图，描述在WLAN用户站与分组交换核心网络之间的用户平面中使用的协议，图9B是协议图，描述在WLAN用户站与电路交换核心网络之间的用户平面中使用的协议，
图10A是如图9A所示用于分组交换核心网络的控制平面的协议图，图10B是类似于图9B但用于电路交换核心网络的控制平面的协议图，图11以示意图方式示出跨无线电接口向具有WLAN功能的用户站提供媒体服务，以及图12以示意图方式示出能够跨多个接口传送媒体服务到多个用户站的网络提供。
发明详细说明图1是框图，示出根据本发明的无线电接入网络控制节点RANCN3，在无线LAN(WLAN)接入点AP 2A、2B与UMTS核心网络之间提供它，UMTS核心网络具体地是电路交换核心网络CS CN 10和分组交换核心网络PS CN 20，用于到RANCN的接口是Iu接口。用户站此处是无线LAN电话1A和膝上型计算机1B(具体地是例如具有PCMCIA卡的BreezeNet)。
RANCN 3是可被视为修改的RNC(无线电网络控制器节点)的新节点。接入点2A、2B与RANCN 3之间的接口I/f-2是适合的接口，其中，协议RRC/RLC/MAC/UDP/IP/L1适合于使能在WLAN空中接口上的通信。I/f-1也是适合的接口，具有适合的协议RRC/RLC/MAC/UDP/IP/WLAN以用于在这种情况下为无线LAN电话1A和膝上型计算机1B的用户站与RANCN 3之间的通信。在图中可以看到，在WLAN上的接入点AP 2A、2B通过RANCN节点3连接到例如UMTS网络(分别为CS CN 10和PS CN 20)。AP的作用是通过在AP与RANCN之间使用的传输技术来中继RRC/RLC/MAC/UDP/IP。WLAN AP不由RANCN控制。它们对于宽带网络是透明的接入点。适合的3GPP协议L3 RL RRC和L2RLC/MAC可以说是在满足WLAN 802.11(b)规范的WLAN空中接口上被再使用，这表示用户站1A、1B可被允许接入到服务提供商网络。UMTS或3G运营商网络只是有关服务提供网络的示例，根据本发明概念的服务提供商(网络)原则上可以是能够提供建立可变带宽和/或QoS和/或类型或不同比特率的服务(承载)的能力的任何网络。
在用户站中，需要某一新的通信软件。此软件具体地包含如上所述并将在下面更详尽论述的协议栈，以便能够通过不同类型接入承载的建立而与UMTS网络(或任何其它服务提供网络)进行通信。
RANCN 3将在下面以及具体参照图5和图6更详尽地论述。
根据本发明，WIAN可以说是用作UMTS网络或如上所述的服务提供网络中任何服务提供网络的宽带接入网络。它使得在WIAN上接入所有可用3G服务和像话音和视频呼叫的实时服务成为可能。当然，根据本发明的解决方案适用于还是如上所述的任何服务。
简单地说，可以说是在具有WIAN功能的用户站与RANCN 3之间的WLAN无线电/空中接口(LLC、MAC、PHY)(逻辑链路控制协议、物理层)上使用简化的W-CDMA L3(第3层)RRC(无线电资源控制协议)和L2(第2层)RLC/MAC(无线电链路控制协议/媒体访问控制协议)。这些协议透明地通过隧道穿过连接到RANCN 3的WLAN接入点2A、2B。这些协议集将用于建立同时的多个接入承载并使用Iu接口接入在这种情况下为UMTS核心网络10、20。RANCN 3可以说是基于W-CDMA无线电网络控制器RNC，并且它通过再使用上述协议(RLC/MAC和RRC)来控制具有WLAN功能的用户站与(此处)UMTS核心网络之间的接入承载建立和释放。
RANCN 3可以被视为在WLAN接入点与到(此处)UMTS核心网络的Iu接口之间的网关节点。由同一申请人在2003年4月15日提交的美国专利申请60/462703公开了表示为ANCN的修改的节点，并且它用于提供电信和/或媒体服务到固定位置的装置或固定的设备单元。此文档的内容由此通过引用结合于本文中。引用的专利申请中描述的接入网络控制节点ANCN公开了到固定的设备单元的多个接入承载的建立，该固定的设备单元经基本上固定位置的物理链路连接到接入网络控制器节点，并且接入节点ANCN连接到一个或更多外部网络，例如服务提供商网络。
本申请中的RANCN改为在WLAN上提供通信，并为具有WLAN功能的用户站提供接入如上所述的服务或服务提供网络的可能性。简单地说，WLAN可以说是在无线电上的以太网。设计了无线LAN802.11，使得包括TCP/IP的任何LAN应用或协议将如同它们在以太网上运行一样容易地在802.11无线LAN上运行。IEEE 802.11b内的数据链路层由两个子层组成，即逻辑链路控制(LLC)和媒体访问控制(MAC)。IEEE 802.11使用与其它IEEE 802 LAN:s相同的IEEE 802.2以太网LLC和48位寻址，从而允许根据IEEE从无线到有线网络的很简单桥接，但媒体访问控制子层是WLAN所特有的。物理层和LLC与MAC构成802.11 WLAN。在其顶部是网络层TCP/IP、UDP/IP(传送控制协议/因特网协议、用户数据报协议/因特网协议)。
因此，根据本发明，RLC/MAC、RRC在IP上运行，但IP是在IEEE 802.11b而不是在以太网上运行。
在有利的实施中，这些协议允许在WLAN上的电路交换和分组交换的混合以及在WLAN上的具有不同比特率和QoS要求的不同类型接入承载的动态建立。RLC、MAC确保实时应用的QoS，因为它们处理不同类型的接入承载，并且RRC控制平面协议允许用户设备接入UMTS网络。
应明白的是，本发明概念适用于除RLC、RRC以外的但基本上具有相同结构或功能的其它协议。
图2以示意图方式示出具有新接入承载集的(媒体)接入网络示例。具体地，该图示出服务到接入承载上的映射。具有WLAN功能的用户站1在WLAN上通过接入点AP 4连接到RANCN 3。从用户站1到RANCN 3的连接经过WLAN、通过接入点4中继并随后通过宽带网络到RANCN 3。图8是信令图，描述用户站与接入点、接入点与RANCN及此情况下的3G网络之间的信令。
RANCN 3可连接到一个或更多外部网络，具体地为服务提供网络10、20、30、40、50。在所示实施例中，RANCN 3连接到支持Iu接口的核心网络，Iu CS和Iu PS分别用于电路交换型和分组交换型。RANCN 3在此处跨Iu CS接口连接到电路交换(面向连接)外部网络10、跨Iu PS接口连接到分组交换(无连接)外部网络20、连接到宽带远程接入服务器(BRAS)边缘路由器30、连接到视频点播服务网络40和连接到实况电视服务网络50。
核心网络一般情况下提供传统的电信核心功能，如订阅鉴权、计费、路由选择等。
应明白的是，RANCN 3可连接到所示网络中的一个或更多、连接到其它网络、原则上连接到服务提供网络的任何组合或连接到单个服务提供网络等。
在本申请中，接入承载用于表示通过由RANCN 3控制的(媒体)接入网络与用户站1的逻辑连接。一个接入承载例如可支持一个语音连接，而其它承载之一支持一个视频连接，以及第三接入承载支持一个或更多数据分组连接。每个接入承载与描述应如何处理数据流的服务质量(QoS)参数相关联。有关QoS参数的示例有数据速率、数据速率可变性、延迟量和延迟可变性、保证输送与尽力而为输送、差错率等。在(媒体)接入网络中，接入承载提供通过RANCN 3和在具有WLAN功能的用户站1与Iu接口之间处理和传送具有可变比特率和不同QoS要求的用户数据的能力。
媒体接入网络，具体地是在WLAN上通过RANCN 3提供接入，能够为用户站1提供到多个不同媒体服务的接入。因为例示的原因，图2中示出用户站1可在执行例如电话服务、视频服务、语音服务、数据服务和表示未具体指明的任何其它服务的x服务。
多种类型的服务或服务类型组合可及时随时操作。
通过本发明，使具有WLAN功能的用户站在WLAN上接入多个服务成为可能。两个或更多接入承载可基本上同时使用。通常，不同的接入承载具有不同的带宽和不同的QoS。因此，按需带宽可以说是要提供到用户站1。连接承载可运送同一类型的一个或更多多重(plural)服务。
为简明起见，图中只示出一个用户站。当然，若干用户站可连接到RANCN 3。如本申请前面所述并且如下面将更详尽描述的一样，RANCN使外部网络上的协议适合并再使用外部网络上的协议，具体地为RLC、MAC和RRC，并且这些协议在无线LAN接入点AP 4上基本上透明地中继。
图3以示意图方式示出涉及的协议层。图2b中所示的(媒体)接入网络具有包括物理层WLAN的物理层L1。在物理层LI之上的协议层是第L2层数据链路层和第L3层网络层。第L2层分为两个子层。在控制平面中，第L2层包含两个子层，具有媒体访问控制(MAC)协议的第一子层和具有连接控制(RLC)协议的第二子层。在物理层WLAN与RLC/MAC层之间是UDP/IP层。第3层具有例如属于控制平面的RRC(无线电资源控制协议)。第2层和第3层对应于UTRAN层，“用于第三代移动通信的UMTS无线电接入的WCDMA”(Holmaand Toskala，WCDMA For UMTS Radio Access For Third GenerationMobile Communications，John Wiley & Sons，Ltd.，2000)描述了UTRAN层，该文通过引用结合于本文中。
IP层经传输信道提供服务到MAC层，传输信道的特征在于如何并利用什么特征传送数据。MAC层又通过逻辑信道提供服务到RLC层(或更一般地说到链路控制层)。逻辑信道通过它们传送的数据类型来表征。RLC层经服务接入点提供服务到更高层，服务接入点描述链路控制(RLC)层如何处理数据分组。在控制平面上，RLC服务由RRC(连接控制层)层用于信令传输。在用户平面上，RLC服务(链路控制)由更高层用户平面功能(例如，语音编解码器)使用。RLC(链路控制)服务在控制平面中称为信令承载而在用户平面中称为接入承载。
对于接入网络(优选实施中的媒体接入网络)，连接控制(RRC)与所有更低层协议之间的控制接口由连接控制(RRC)层用于配置更低层协议的特征，例如，传输信道和逻辑信道。
在媒体访问控制MAC层中，逻辑信道被映射到传输信道。MAC层还负责根据相应逻辑信道的即时源速率为每个传输信道选择适当的传输格式。传输格式是相对于由许可控制为每个连接定义的传输格式组合集而选择的。
在(媒体)接入网络中，例如RRC和MAC配置参数适于物理层速度和传输协议(UDP/IP)。此类配置参数的示例有RLC PDU大小、MAC PDU大小、TTI(传输时间间隔)和TFS(传输格式集)。这些参数被视为配置数据并在RANCN 3中为每种类型的接入承载配置。
每个传输信道配置有传输格式集(TFS)，这表示该TFS是传输信道的允许传输格式集。传输格式描述数据如何在传输信道上传送。传输格式包含应在一定传输时间间隔在传输信道中发送的多个比特。不同的传输格式替代选择可在传输信道上发送，并且每个传输信道上可发送的数据量由列出所有可能传输格式组合的传输格式组合集限制。
因此，MAC被赋予有限的传输格式组合集，并且每个传输格式组合是在给定时间点的当前有效传输格式的组合，包含每个传输信道的一个传输格式。
对于每个传输时间间隔，MAC实体从列出的集合选择传输格式组合并向例如RLC缓冲器请求相关的PDU。MAC随后从RLC缓冲器输送PDU，添加MAC报头并标记UDP/IP地址。还可由于来自核心网络的业务强度的原因而选择新的传输格式组合。
(用于逻辑信道DTCH的)接入承载建立和释放功能和(用于逻辑信道DCCH的)RRC连接处理功能为MAC提供传输格式组合集，MAC随后通过从该集合中选择传输格式组合而使用该传输格式集来调度传输块或MAC帧。
在与一个传输信道相关的传输时间间隔期间允许发送的每个传输块集合被运送到一个IP分组传输承载上。每个传输信道的传输块数量可根据相关传输间隔期间链路上的负载来变化。一个用户站1的每个DCH传输信道将具有一个UDP/IP地址，但IP分组的大小是可变的，例如，包含任何数量的传输块。
如上所述，MAC层的数据传送服务在逻辑信道上提供。为由MAC提供的不同种类的数据传送服务定义逻辑信道类型集。每个逻辑信道类型由传送的信息类型定义。逻辑信道的一般分类是分成两个不同组，即用于传送控制平面信息的控制信道和用于用户平面信息传送的业务信道。
RANCN 3控制用户站1与外部网络10、20、30、40、50之间的接入承载建立和释放。具体地，接入承载的建立和释放是结合RLC/MAC和RRC协议，或更一般地是结合链路控制协议/MAC和连接控制协议。
通过RANCN 3，存在不同类型接入承载的动态建立，其中，不同的接入承载可不具有相同的比特率和相同的QoS要求，但在同一WLAN上运送。对于每种服务类型，可能有若干同时会话，并因此有多个同时接入承载。另外，RANCN 3考虑了电路交换接入承载和分组交换接入承载的混合。这独立于通过WLAN和第1层传输技术的物理层。
用户站(例如，参见图1、图4)在一个实施中包括多个功能实体，它们包括通信终端实体1C、终端适配器1C2和一组运行应用以及USIM卡IC1可被引入。
应明白的是，这只涉及一个特殊的实施。然而，在此例示实施例中，通信终端实体1C包括用于连接到接入网络和一个或更多核心网络的功能和通信协议。终端适配器1C2一般充当通信终端1C与应用(参见数据服务、语音服务、视频服务、x类型服务等)之间的适配。
在此实施例中的通信终端实体信道1C包括控制管理功能CM51、会话管理功能SM 52、移动性管理功能MM 53及协议栈50。在利用IP和DCH传输信道的一个实施中，协议栈50包括以下协议/实体连接控制协议RRC 54、链路控制协议RLC 55、MAC-d协议56、UDP IP(因特网协议)57、RLC 58、MAC 59、PHY(物理层)60，其中，LLC、MAC和PHY 58-60符合WLAN规范IEEE 802.11(b)。
终端适配器IC2在用于数据服务的应用程序接口API、用于语音的API、用于视频的API及随后用于服务类型x的API上提供与应用(数据服务、语音服务等)的通信。
当然，这些只是示例，并且视所需的服务而定，可能存在更多或更少的API。
RANCN 3提供公共接入接口以建立到每个用户站(图中未示出)的多接入承载信道。RANCN 3有利地动态利用不同类型的接入承载，例如，根据需要建立和/或分配适当配置的接入承载。具体地，RANCN例如响应在用户站1的媒体服务的发起而建立或分配接入承载。使用第L2层和第L3层协议来建立接入承载。还可建立接入承载以同时向电路交换接入承载和分组交换接入承载的混合提供不同的QoS等。RANCN 3使用用于接入承载用户平面的RRC协议和RLC/MAC协议或更一般地用于接入承载用户平面的接入网络的连接控制协议和链路控制/MAC协议来动态建立接入承载。
在图5所示实施例中，RANCN 3包括连接控制单元130和承载服务处理单元140。连接控制单元130建立用于提供服务到用户站的接入承载，并且在一个实施例中实施RRC协议。承载服务处理单元140将多个同时接入承载映射到物理层L1的物理链路传输协议的分组中，并在此处实施接入网络的RLC/MAC协议。在一个实施中，多个同时接入承载被映射到使用WLAN通过AP 4中继的传输协议的分组中。
RANCN包括用于物理层L1通信的端口150。端口150可以在RANCN外部，或者它可以在内部。此外，RANCN 3可包括朝向CS、PS核心网络、BRAS边缘路由器、到视频点播网络等的接口121-125。连接控制实体(RRC)135、链路控制实体(RLC)145、MAC协议实体146和L1协议实体151用于数据服务，参见图2。
端口150是到WLAN接入点AP 4的端口。每个用户站连接到RANCN 3中适当的MAC实体，一般情况下，MAC实体包括在承载服务处理单元140中。
在一个实施例中，RANCN包括具有交换机134的基于交换的节点(参见图6)。交换机134用于将RANCN的其它组元互连。例如，它可以是ATM交换机或分组交换机。
其它组元可包括一个或更多扩展终端1351-135X。扩展终端可包括将RANCN连接到由其服务的多个用户站的功能。扩展终端可在Iu-CS接口上将RANCN连接到电路交换核心网络、在Iu-PS上将RANCN连接到分组交换核心网络、连接到BRAS边缘路由器、连接到数据服务等(121A-124A)。
其它此类组元可包括分组控制单元PCU 140、编解码器141、计时单元142、数据服务应用单元124A和主处理器131。当然，并非所有这些组元是RANCN运行所必需的。例如，编解码器141对于CDMA 2000是有用的，但对于例如WCDMA不是必需的。
通常，本领域的技术人员可理解组元的功能和需要。
分组控制单元PCU 140例如在从用户站收到分组交换数据和电路交换数据时提供用于分组交换数据和电路交换数据的分离，并将来自电路交换核心网络和分组交换核心网络的不同数据流复用到公共流上。PCU备选地可位于RANCN的外部。
连接控制单元和承载服务处理单元的功能可由主处理器131实行或执行，或者还可由RANCN节点的另一处理器或由不同的处理器实行或执行。这些单元的功能可通过使用单独的硬件电路、使用以适当方式运行的软件、使用专用集成电路和一个或更多数字信号处理器等来以许多不同的方式实施。
根据本发明，RANCN可以说是UTRAN的适合的或修改的RNC节点。RANCN可以说是再使用修改的UTRAN RLC/MAC和RRC协议。
必须在RANCN中支持IP(因特网传输协议)作为用于接入承载信道的传输协议。
图7A描述连接控制(RRC)连接建立过程。在用户站1去除阻塞(deblock)后和应用集中的一个媒体应用实例发起时，作为用于建立连接控制(RRC)连接的第一动作101，用户站1将连接请求消息发送到RANCN 3。连接请求消息101在DCCH信道上从用户站1发送到RANCN 3。连接请求消息101包括传输信息元素或业务描述符。在IP传输情况下，业务信息元素例如可以为UDP/IP地址。传输信息包含将每种类型的接入承载映射到传输承载(IP分组)所必需的信息RLCPDU大小、MAC PDU大小、在TTI＝传输时间间隔期间在传输承载上发送的TB传输块大小、TTI等。对于IP，没有带宽预留。连接请求消息101中不使用或包括常规UTRAN测量信息元素。另外，不使用用户站(UE)系统特定的功能、RAT站间(UE)无线电接入功能IE。
RANCN 3随后在第L1层、笫L2层和第L3层中为在用户站1发起的应用建立或分配协议实体。
对于IP传输协议，不进行带宽预留，但在容量检查后可在连接控制(RRC)连接建立时限制特定连接上的同时接入承载(AB)的数量。也就是说，对于IP传输协议，RANCN可检查朝向用户站的接入上的业务负荷，并检查已经建立的接入承载的数量及其类型和其比特率，并决定是否接受新的接入承载建立。
在收到连接请求消息101并建立协议实体后，RANCN 3将RRC连接建立消息102发送到用户站1。连接建立消息102因此由(媒体)接入网络发送以表示用户站的连接控制连接的接受和建立。像消息101一样，连接建立消息102在DCCH上信道传送。
连接建立消息102包括控制链路信息的指配和传输信道信息。不同于UTRAN RRC连接建立消息，媒体接入网络的连接建立消息102不包含无线电资源信息。
在收到并处理连接建立消息102后，用户站1使用从连接建立消息102获得的信息来建立协议实体102A，这些实体对应于在RANCN 3在动作102建立的那些实体。随后，用户站1将RRC连接建立完成消息103发送到RANCN 3。此消息用作用户站1对连接控制(RRC)连接建立的确认。连接建立完成消息103也使用DCCH逻辑信道发送。
在收到消息103时，RANCN 3建立了信令信道，该信道类似于WCDMA中的信令无线电承载(SRB)。一旦信令接入承载(SAB)建立后，用户站1的第一动作(在被关闭(关闭状态)一段时间后初次建立连接后)便是执行位置更新信令过程。这是非接入层级别上的在用户站1与核心网络之间的信令序列。通过此动作，用户站1在服务提供商网络中登记为活动的。用户站1随后被视为活动的(类似于处于WCDMA RRC协议定义中的cell_DCH已连接状态)。这只描述了一个可能实施例，但存在有使用公共信道概念和PCH、FACH和RACH信道概念的不同或并行解决方案。在连接到WCDMA核心网络的情况下，用户站1因此已连接并准备就绪以接受终止呼叫和进行发起呼叫。在服务提供网络的其它示例中，这采取用户站1能够通过使用包含在连接控制(RRC)直接传送消息的有效负荷中的非接入层消息而传递、请求和接收、终止媒体和数据服务的形式。
将参照图7B描述接入承载建立过程。一旦用户站连接到RANCN3后便分配或建立接入承载(AB)。技术人员将理解在RANCN 3中涉及的确定指配哪个接入承载的各种考虑事项。例如，可利用诸如在UTRAN中采用的那些的考虑事项和/或标准。
在建立接入承载后，RANCN 3将接入承载建立消息201发送到用户站1以建立接入承载。接入承载建立消息201在DCCH逻辑信道上传送。接入承载的类型包括在接入承载建立消息201中，并且消息201包括传输信息元素(例如用于IP传输的UDP/IP地址)。接入承载建立消息201还包含接入承载的标识。
接入承载建立消息201可类似称为无线电承载建立消息的可比较地命名的UTRAN消息。在收到接入承载建立消息201时，用户站1知道了相关的接入承载信息。随后，用户站1通过发送接入承载建立完成消息202而确认接收。接入承载建立完成消息202因此由用户站1发送以确认无线电承载的建立。它在DCCH逻辑信道上发送。如在前面所述的连接控制消息中一样，PhyCH信息元素可用于表示传输信道(例如携带传输信道的UDP/IP地址)。
在要由应用服务利用的接入承载已以上面一般描述的方式建立后，属于应用的媒体服务的数据分组可在WLAN上从用户站1发送和发送到用户站1。协议的其它说明肯定数据分组的处理。
图8是信令图，示出用户站、WLAN接入点、RANCN及此情况下的3G网络之间的信令。
随后，在301，假设具有WLAN功能的用户站将WLAN连接请求发送到WLAN接入点。这意味着将建立WLAN连接。接入点AP随后在302将连接的确认返回到用户站。用户站随后在303将发起IP会话请求发送到RANCN，在RANCN建立UDP/IP并且在304将确认返回到用户站。随后，在305，用户站将RRC连接请求发送到RANCN，这还在图7A中以更详细的方式解释。当RANCN建立了RRC/RLC/MAC时，在306，该效应的消息被发送到用户站。消息随后还被发送到3G网络，并且建立RANAP/SCCP。在用户站与3G网络之间发送非接入层消息(NAS)，此处通过数字308表示。此类消息可包括位置更新、接入承载建立等，例如，参见图7B。在309，用户站随后发送(RANAP)位置登记请求309到3G网络，而在310，3G网络将(RANAP)位置更新接受返回到用户站。随后，在311，用户站使用RRC发送CM服务请求到RANCN。在312，RANCN在RANAP上将初始UE(用户设备)消息发送到3G网络(即CM服务请求)。
在313，3G网络随后将CM服务接受即RANAP直接传送发送到RANCN，而在314，RANCN使用RRC将CM服务接受发送到用户站。在315，用户站使用RRC发送上行链路直接传送(建立)请求到RANCN，并在316使用RANAP进一步发送到3G网络。
图9A、9B、10A、10B示出分别用于分组交换和电路交换情况的用户平面的协议栈(图9A、图9B)和分别用于分组交换和电路交换情况的控制平面协议的协议(图10A、图10B)。因此，图9A示出具有WLAN功能的用户站、接入点AP、RANCN和分组交换核心网络、PS CN及其间所示接口的协议栈。图中的APP涉及用于用户数据传输的应用。粒状阴影协议是WLAN协议，而上斜阴影协议是在RANCN上端接的协议。
可以看到，在PS CN与RANCN之间使用Iu-PS(分组交换)接口，而分别在具有WLAN功能的用户站与接入点及接入点与RANCN之间引入新接口。在此实施中，RRC、RLC/MAC如IEEE 802.x(11b)中指定的一样，通过WLAN协议在UDP/IP上运行。用户平面信息在RLC/MAC协议上分段/连接。RLC协议的作用是传递或连接和优先考虑来自更高层的信息，而MAC的作用是将RLC帧映射到封装在UDP/IP帧中的传输信道MAC帧。这还将在下面进一步论述。然而，根据IEEE 802.x，在用户站与WLAN接入点之间使用WLAN接口和协议。它由无线电物理层、LLC和MAC层组成，参见IEEE802.11b。根据本发明的RRC、RLC/MAC和UDP/IP在WLAN协议上运行。
图9B是类似于图9A的图形，不同之处在于核心网络是电路交换的。RANCN与CS CN之间的接口因而为Iu-CS接口。用户数据例如可以是话音和/或不受限数字信息(UDI)或流式数据。
在图10A中，示出用于在具有WLAN功能的用户站与分组交换网络之间的分组交换控制平面的协议。用户站需要通过RANCN与PSCN透明地通信，如同在UMTS中基本上无修改一样。使用呼叫控制(CC)、移动性管理(MM)、会话管理(SM)。这通过通信信道来进行。RRC的功能是在具有WLAN功能的用户站与RANCN之间建立通信信道，并且RLC的用途是分段或连接和优先处理来自更高层的信息。MAC的用途是将RLC帧映射到封装在UDP/IP帧等中的传输信道MAC帧。这些帧随后在用户站与接入点之间的WLAN上运行。接入点只中继这些帧，并随后将它们通过在接入点与RANCN之间的以太网/物理链路上。它不一定要是以太网，它可以是ATM或任何其它技术也无妨。如在图9B中一样，对于用户平面，概念是相同的，不同之处在于与用户控制平面相比，不使用RRC。用户平面信息在RLC/MAC协议等上分段/连接。
在下述内容中，将简要描述用户平面协议操作。在用户平面中，在根据本发明的(媒体)接入网络中，基本上以与UTRAN中相同的方式使用Iu UP、RLC和MAC(例如MAC-d)。对于为MAC监管建立的每个DCH，指配传输时间间隔(TTI)。在发射器中，对齐TTI超时，即，对于每个最大的TTI间隔，所有TTI超时一致。在运行了TFCS调度算法后，传输块装入IP分组中并发向接收器。没有为接收器定义TTI，即，立即向更高层传递IP分组中包含的块。
MAC大小(TB传输块)和TTI长度是接入承载和传输带宽特定的。它们可根据物理层速度配置。如果例如将有更高的带宽传输，则在相同时期期间存在发送更多比特的可能性时，某个接入承载的MAC大小(TB)可设得更大。对于IP传输协议，无需带宽预留，但可在RANCN中容量检查后在接入承载建立时限制特定连接上的同时接入承载的数量。
在下面，将简要论述通用链路控制实体的操作，例如RLC协议。RANCN包括具有通用链路控制实体的承载服务处理单元。RLC(链路控制)实体具有发射端和接收端。发射端除其它要素外还具有分段/连接单元、传输缓冲器和PDU形成单元。接收端除其它要素外还具有接收缓冲器和重装单元。考虑到相应单元，RLC层体系结构为用户及控制数据提供分段和重传服务。
在RANCN中的RLC实体发射端上，从更高层经SAP接收的数据分组(RLC SDU)由分段/连接单元分段和/或连接成固定长度的有效负荷单元。有效负荷单元长度是在接入承载建立过程中决定的半静态值，并只可以通过接入承载重新配置过程更改。为实现连接，携带有关长度和扩展信息的比特被插入包括来自SDU的数据的最后有效负荷单元的开始处。如果若干SDU适合一个有效负荷单元，则它们被连接，并且在有效负荷单元的开始处插入适当的长度指示符。有效负荷单元随后被置于传输缓冲器中，在此特殊实施例中，该缓冲器处理重传管理。在更高比特率速度的情况下，RLC可以在透明模式和/或未确认模式中工作。模式及PLC PDU大小是可配置的。在透明模式中，无协议开销添加到更高层数据。错误的LC PDU可以被丢弃或标记为错误的。具有有限分段重装(reassambly)功能的传输可得以实现。通过从传输缓冲器获得一个有效负荷单元，可构建RLCPDU。对于透明模式，RLC PDU报头包含RLC PDU SN序列号(12比特)和任选地包含用于连接用途的长度指示符。
在未确认模式中，不使用重传协议。根据配置来标记或丢弃接收的错误数据。在指定时期内未传送的RLC SDU只是从传输缓冲器中被删除。协议开销是三个八位字节，并且RLC PDU的大小可以更大。RLC PDU的大小可基于第L1层传输速度来调整。
下面将简要地论述MAC层协议。具有其MAC-d协议实体的MAC层执行一种功能，如物理层是WCDMA无线电接口时的情况一样。在MAC层中，来自RLC(链路控制)层的逻辑信道被映射到传输信道MAC帧(例如到MAC PDU)。在第1层协议中，传输信道MAC帧被封装到UDP/IP分组中。物理层为IP层时，在用于不同接入承载的不同层之间存在映射。RLC子层可包括多个接入承载。每个接入承载或MAC帧可具有两个UDP/IP地址，并且使用IP传输协议，即，一个UDP/IP地址用于用户站，以及一个UDP/IP地址用于RANCN。
MAC报头是比特串，其长度不一定是8比特的倍数。通过将MAC协议的四个报头减为一个报头，可简化MAC协议。在简化中不使用传统的四个报头中的TCTF报头、C/T报头和UE-Id类型报头，而只使用UE-Id报头，具体地最多具有16比特。
在传输网络中，即在最低层中，MAC帧如在WCDMA中一样被封装到适当的分组/帧中。具体地，MAC帧被封装到IP分组中。因此，MAC子层需要适于与UDP/IP层交互工作，但本领域的技术人员应该知道如何执行此类适配。
本申请的基本想法是在UDP/IP层上运行RRC、RLC/MAC层。实际上，可使用在接入点与RANCN之间的任何传输技术，例如，以太网或ATM。接入点的作用只是通过在接入点与RANCN之间使用的传输技术来中继RRC、RLC/MAC/UDP/IP。对于MAC PDU，只有UDP/IP地址是相关的。此类UDP/IP地址表示具有WLAN接口的用户站的地址。这在协议图即图9A、图9B、图10A、图10B中明确地示出。
图11示出用户站1′的一个示例，该用户站可交替或同时在具有如上所述的RANCN 3′的(媒体)接入网络(路径I)上和在具有RNC和基站的常规无线电接入网络(路径II)上获得媒体服务。此处使用常规无线电接入网络UTRAN。本领域的技术人员应熟知UTRAN的结构和操作。核心网络服务节点在图中在Iu接口上连接到UMTS地面无线电接入网络UTRAN。如所知的一样，UTRAN包括一个或更多RNC和一个或更多BS，但此处只示出一个RNC和一个BS。当然，通常每个RNC服务若干基站等。用户站1′在到核心网络的无线电接口上选择性地与一个或更多小区或一个或更多基站通信。具体地，用户站1′包括移动终端单元MT 11′，它参与通过无线电接入网络提供的媒体服务的任何无线电传输。
用户站1′可参与例如经UTRAN提供的某些媒体服务，并如本申请前面所述同时或在任何其它时候参与在WLAN上提供的媒体服务(路径I)。箭头路径I示出用户站1′经媒体接入网络，即，在WLAN上接收第一媒体服务(数据服务)，并且箭头路径II示出用户站1′在UTRAN上接收第二媒体服务，例如，语音服务。相应服务的承载由相应的网络建立。
无线电接入网络和WLAN可由同一运营商或由不同运营商操作。
图12示出一个示例，在该示例中，网络运营商在不同的接口上将媒体服务提供到用户站1′，例如，一方面在常规空中接口上，另一方面在WLAN上。此处，图中示出若干用户站1E、1F、1G。用户站1E、1F、1G分别通过相应的接入点AP 4E、4F、4G以及通过基站(只有用户站1E、1F)和RNC在UTRAN上连接到RANCN。图11、图12的实施只是出于例示的原因而示出；根据本发明概念，用户站当然可只在WLAN上连接。
除其它优点外，本发明的一个优点是WLAN可不仅提供尽力而为服务，而且提供像语音和视频一样的实时服务和对话服务。
另一优点是它将室内和公共WLAN热点与例如3G网络集成在一起。
另一优点是WLAN用户可例如在WLAN无线电接口上接入UMTS服务，例如，具有可预知和有保证QoS的话音、视频。
又一优点是例如UMTS(或任何其它服务提供网络)运营商通过再使用例如UMTS的基础设施，有机会在WLAN无线电接口上提供服务，例如，3G服务。
应明白，本发明当然不限于专门示出的实施例，而是可在所附权利要求书的范围内以多种方式进行改变。
权利要求
1.一种用于为用户站提供到服务提供网络的接入的布置，其特征在于它包括在WLAN接入点(AP)(2A，2B；4)与所述服务提供网络之间充当网关节点的无线电接入网络控制节点(RANCN)(3)，并且在于它包括用于使服务提供网络传输协议适合从而使得支持WLAN的用户站(1A，1B；1)可在WLAN无线电接口上接入所述服务提供网络服务的连接处理部件。
2.如权利要求1所述的布置，其特征在于所述无线电接入网络支持节点(3)再使用一组服务网络传输协议以实现WLAN通信。
3.如权利要求1或2所述的布置，其特征在于所述连接处理部件将服务网络接入承载转换/映射到WLAN传输协议分组中(上)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的布置，其特征在于所再使用的协议通过隧道穿过连接到所述无线电接入网络控制节点(RANCN)(3)的WLAN接入点(AP)(2A，2B；4)。
5.如权利要求1、2、3或4所述的布置，其特征在于在WLAN空中接口上透明地再使用所再使用的协议栈。
6.如权利要求1-5中任一项所述的布置，其特征在于它支持不同比特率、类型、带宽和/或QoS的多个接入承载连接。
7.如权利要求6所述的布置，其特征在于它能够同时建立一个或更多接入承载，其中所述接入承载配置用于不同类型的媒体服务。
8.如权利要求7所述的布置，其特征在于所述接入承载携带用于多个其相关联类型服务的连接。
9.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于在接入承载上提供的各种服务包括电路交换承载及分组交换承载。
10.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于所述服务提供网络是3G网络。
11.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于所述服务提供网络是UMTS或CDMA 2000。
12.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于所再使用的协议是W-CDMA L3RRC、L2RLC/MAC。
13.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于它为包括用户设备的用户站提供在WLAN上到UMTS/CDMA服务的接入，所述用户设备包括PC、膝上型计算机、电话等。
14.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于利用所适合的再使用的协议，同时建立多个接入承载。
15.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于它再使用被修改以提供经Iu接口到所述UMTS核心网络的接入的3GPP RRC和RLC/MAC协议。
16.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于在所述WLAN接入点与所述用户站之间的WLAN传输协议IEEE802.X上和在RANCN与所述WLAN接入点之间的任何传输协议上，通过再使用在UDP/IP上运行的RLC/MAC和RRC协议，它控制接入承载的建立和释放。
17.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于它在WLAN的接入点(AP:s)与UMTS的Iu接口之间充当网关节点，接入点(AP)(2A，2B；4)在所述接入点(2A，2B；4)与所述RANCN(3)之间使用的任何传输协议上中继RRC、RLC/MAC。
18.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于UDP/IP和WLAN(IEEE 802.11)分别用于服务网络与RANCN(3)之间及RANCN(3)与用户站(1A，1B)之间的RRC/RLC/MAC。
19.如以上任一权利要求所述的布置，其特征在于它动态建立到用户站(1A，1B)的多个接入承载，所述用户站连接到所述布置(RANCN)。
20.一种用于为支持WLAN的用户站提供到服务提供网络的服务的接入的方法，其特征在于它包括以下步骤-在所述用户站与WLAN接入点之间建立WLAN连接；-在所述用户站与无线电接入网络控制节点(RANCN)之间发起/建立IP会话；-使所述服务提供网络的(控制和用户平面)传输协议适合WLAN传输协议；-在所述WLAN无线电接口上使用所适合的服务网络传输协议。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述适合步骤包括-将服务网络接入承载转换/映射到WLAN传输分组。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述服务提供网络的适合的(再使用)的传输协议通过隧道穿过连接到所述无线电接入网络控制节点(RANCN)的WLAN接入点(AP)。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于它包括以下步骤-为所述用户站动态提供在可变带宽、类型和/或QoS的电路和/或分组交换承载上到各种服务的接入。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于它包括以下步骤-同时建立多个接入承载。
25.如权利要求20-24中任一项所述的方法，其特征在于服务提供网络是3GPP网络，例如UMTS、GPRS、W-CDMA 2000等。
26.如权利要求20-25中任一项所述的方法，其特征在于所适合的(再使用)的协议是3GPP L2 RLC/MAC和L3 RRC协议。
27.至少如权利要求20所述的方法，其特征在于所适合的/再使用的RRC、RLC/MAC协议用于经所述Iu接口提供到所述UMTS核心网络的接入。
28.如权利要求26-27中任一项所述的方法，其特征在于它包括以下步骤-通过使所述RRC、RLC/MAC和协议适合和再使用所述RRC、RLC/MAC和协议从而使得它们可通过所述用户站与所述WLAN接入点之间的WLAN IEEE 802.X在UDP/IP上运行，在所述RANCN中控制接入承载的建立和释放。
29.如权利要求20-28中任一项所述的方法，其特征在于它包括以下步骤-动态建立到所述用户站的多个接入承载，所述用户站连接到所述RANCN。
全文摘要
本发明涉及为用户站提供到服务提供网络的接入的布置和方法。它包括在WLAN接入点(AP)(2A，2B；4)与服务提供网络之间充当网关节点的无线电接入网络控制节点(RANCN)(3)，并且它包括用于使服务提供网络传输协议适合从而使得支持WLAN的用户站(1A，1B；1)可在WLAN无线电接口上接入服务提供网络服务的连接处理部件。
文档编号H04L12/28GK1860737SQ200380110555
公开日2006年11月8日 申请日期2003年10月16日 优先权日2003年10月16日
发明者D·扈利, A·夏普 申请人:艾利森电话股份有限公司