专利名称：可互操作的语音数据无线网的制作方法
技术领域：
本发明涉及话音网络和数据网络，更具体地说，涉及可互操作的话音网络和数据网络。
背景技术：
公用交换电话网(PSTN)指本专业的普通技术人员周知的公用电话网。PSTN由交换机、T1/E1中继、中心局等构成。PSTN采用电路交换技术，其中，将必需的资源分配用于(专用于)电话呼叫持续期间。与此相反，IP网(如因特网)由计算机节点、服务器、路由器和通信链路等构成。IP网采用分组交换技术，这种技术将数据(如话音、网页、电子邮件消息等)分解成IP分组。然后通过IP网将每个分组传送到用IP地址标识的目的地并在该目的地将其重组。无需对点对点资源进行预分配就可完成IP传输。
近年来，具有语音和数据功能的移动手持多功能设备大量出现。某些移动设备能够建立多种网络类型的连接。但是，一旦建立了到给定网络的连接，则给定移动设备的无线电部件将不再确认其它网络通信。
发明概述本发明旨在提供一种无线系统，它包括话音网络、数据网络以及与所述话音网络和数据网络通信的归属位置寄存器(HLR)，并且其中，所述HLR可通过所述数据网络向移动设备发送话音会话正在等待通过所述话音网络传送给所述移动设备的消息。
在本发明的一个方面中，所述移动设备包括能够一次建立一个网络连接的手持多功能装置。
在本发明的一个方面中，所述HLR包括HLR/认证、授权、计费(AAA)数据库，此数据库能够登记话音网络和数据网络的用户信息的数据库。
在本发明的一个方面中，所述移动设备同时在所述话音网络和所述数据网络中登记。
在本发明的一个方面中，所述话音网络包括码分多址(CDMA)无线接入接口。
在本发明的一个方面中，所述数据网络包括802.11无线局域网(WLAN)。
在本发明的一个方面中，所述数据网络包括蓝牙无线接入接口。
附图简述
图1是用于说明与移动交换中心通信的移动设备的移动网的框图。
图2说明无线数据网络的一种体系结构。
图3A显示用于说明图2所示体系结构中对移动设备进行认证所涉及的消息流的图。
图3B显示用于说明移动设备在认证、授权和计费设备上登记时将会发生的消息传送。
图4说明实现无线话音网络和无线数据网络互操作的体系结构实施例。
图5显示用于说明支持无线话音网络和无线数据网络互操作的消息流的图。
具体实施例的详细说明本发明的实施例提供无线数据配置与无线话音如蜂窝网的配置之间的互操作。本专业的普通技术人员会理解，这些实施例可以用软件、应用模块和可在这里所示的系统和设备上运行的计算机可执行指令、或其它方式来实现。但是，本发明并不受任何特殊操作环境或采用特殊编程语言编写的软件的限制。适合于实现本发明的实施例的软件、应用模块和/或计算机可执行指令可以驻留在一个或多个设备或位置中、或若干甚至许多位置中。
除非明确指出，本说明书说明的方法实施例不局限于特定次序或顺序。此外，所述方法实施例中的一些可以在同一时刻进行或执行。
通过阅读本公开，本专业的普通技术人员会理解，无线基础结构可为漫游的移动设备或手持设备提供蜂窝/PCS业务如呼叫发起和呼叫传递。对于呼叫传递，受访网络跟踪漫游用户的位置，而来访位置寄存器(VLR)通过控制网络向归属网络的归属位置寄存器(HLR)报告该位置信息。控制网络可包括ANSI/IS-41和GSM MAP类型的网络。归属网络中的认证中心(AC)可用于进行用户登记和和认证，例如查对用户是否已交费等。当要将从公用交换电话网(PSTN)中继到归属移动交换中心(MSC)的呼叫传送给用户时，归属MSC就查询HLR以确定用户目前位于何处，例如当前的在服务/受访MSC，然后通过链路和PSTN将该呼叫导向当前正为该移动设备服务的受访MSC。
图1是说明移动设备102与移动交换中心(MSC)104通信的移动网的框图。移动网或控制网的一个实例包括IS-41/CDMA网络。码分多址(CDMA)蜂窝通信系统的系统配置和操作已为本专业的技术人员所熟知。因此，有关CDMA系统配置和操作的详细信息不予提供。但是，有关此主题的技术信息可以通过参考许多可用文献而获得。例如，有关多址通信系统中CDMA技术的说明可参考题为“使用卫星或地面转发器的扩频多址通信系统”的美国专利No.4901307。此外，有关产生用于CDMA通信系统中的信号波形的说明，可参考题为“产生CDMA蜂窝系统中信号波形的系统和方法”的美国专利No.5103459和题为“CDMA蜂窝通信系统中的无缝软切换”的美国专利No.5883888。以上参考的公开内容通过引用结合到本说明书中。
典型无线电信系统的核心是MSC，MSC与散布在系统所服务的地理区域中的多个基站相连。无线电信系统所服务的地理区域被划分成若干在空间上分开的、称为“小区”的区域。每个MSC除负责其它任务以外，还负责在移动设备之间和移动设备和通过本地和/或远程网络连接到所述系统的无线终端之间建立并维持呼叫。MSC是专用于支持无线和移动性的电话交换机。MSC执行各种功能，包括移动性管理、呼叫切换、呼叫接纳、呼叫控制、资源分配等等。呼叫然后由MSC中继到基站并通过无线通信转发至移动设备。
在图1中，每当移动设备102激活或漫游到新的MSC覆盖区域，即MSC负责的“小区”中时，新MSC就变成在服务MSC。移动设备将其保存的身份通过基站106发送给该新的在服务MSC。如图1所示，用户身份信息以与空中接口标准105如ANSI/IS-41兼容的格式通过无线信道108传送，并由基站106的天线110检测。
接着，基站106将该用户身份信息通过例如通信线路112发送到在服务MSC 104。基站106和MSC 104之间的通信规程和协议也已经标准化了。有关涉及这些通信的行业标准的说明，可参考TIA/EIA/IS634-A，“公用无线通信系统的MSC-BS接口”。
为了向新登记的移动设备102提供移动服务，在服务MSC 104通过信令链路如信令转接点(STP)114将基于移动应用部分(MAP)的信号如登记通知信号(IS-41消息)或位置更新信号(GSM消息)发送到归属位置寄存器(HLR)116。STP是七号信令系统(SS7)电话网中的一种节点，它对交换机之间以及交换机和保存用户和路由信息的数据库之间的消息进行路由。HLR就是蜂窝系统中的这种数据库，它包含供应商归属服务区域内的所有用户。HLR中的数据经请求通过SS7传送给新区域中的VLR。
在图1所示的实施例中，STP 114将基于MAP的信号路由到网关MSC 118。如图1所示，网关MSC 118可以充当网络交换机，用于连接到公用交换电话网(PSTN)120。SS7是在PSTN中用于建立呼叫并提供服务的协议。SS7网建立并拆除呼叫，处理所有路由决策并支持所有现代电话业务，如本地号码转移(LNP)。LNP允许电话用户在用户移到国内不同区域时转移其电话号码，即便本地区域码可能不同。通称为业务交换点(SSP)的话音交换机利用通称为信令转接点(STP)的分组交换机来查询业务控制点(SCP)数据库。
利用独立的信令网访问数据库使得所述系统能够更有效地获得静态信息如客户已签约的服务和动态信息如网络中不断变化的业务条件。此外，直到双方之间已实际建立了连接才占用话音电路。国际版本的SS7由ITU标准化，国家版本的SS7则由各国确定。例如，ANSI负责美国的SS7标准，而Telcordia(贝尔通信研究所)为其成员公司提供ANSI的扩展。
基于MAP的信号将与目前正为移动设备102服务的MSC 104相关联的地址通知给HLR 116，并请求必需的用户信息以便向正在漫游的移动设备102提供移动服务。HLR数据库116更新其数据库，以便保存表示在服务MSC 104的网络地址，并将所请求的用户信息拷贝到与在服务MSC 104相关联的VLR 122中。存储在HLR 116中的表示在服务MSC 104的网络地址以后由移动网络用来将任何旨在传送给移动设备102的呼入重新路由到在服务MSC 104。
因此，每当电信用户拨打移动设备102的电话号码时，移动网络就查询HLR 116，以确定移动设备102的当前位置。利用存储在HLR116中的、表示在服务MSC 104的网络地址，HLR 116响应接收到的查询信号，向在服务MSC 104请求漫游号码。然后，由电信网络将在服务MSC 104所提供的漫游号码用于对送往在服务MSC 104的输入信号进行路由。然后，在服务104寻呼移动设备102，相应地，如果移动设备102可达，就与移动设备102建立话音连接。
如果移动设备102漫游范围超出在服务MSC 124的覆盖区域，进入了另一个在服务MSC 104的覆盖区域移动设备102，MSC 104就会将通信切换到MSC 124和基站126。为了确保两个MSC能够兼容，用于对消息进行格式化和传送的规程和协议均已标准化。有关涉及这些通信的业界标准的说明，可参考ANSI/IS-41，“蜂窝无线电信系统间的操作”。″图2说明无线数据网络如无线局域网(WLAN)的体系结构。但是，图2所示的体系结构并不限于WLAN。802.11是IEEE WLAN标准协议簇。例如，IEEE 802.11a标准在5千兆赫频率范围中进行传输，可提供从6至54兆比特/秒的速率。IEEE 802.11b标准在2.4千兆赫频率范围中进行传输，可提供从1至11兆比特/秒的速率。图2说明移动设备和归属网络之间的802.11无线/空中接口201。在图2中，由于移动设备202漫游，它试图在其当前位置连接到可用射频频段。例如，当移动设备202漫游到802.11环境中时，该移动设备就会向核心网内的认证、授权、计费(AAA)功能进行认证和登记。
图2显示无线802.11空中接口201，该接口在移动设备202和接入点(AP)205之间提供信号链路207。AP 205起着类似于上述参照图1所述的基站的功能。AP 205链接到接入点控制器(APC)203。而APC203通过分组交换信号链路如因特网协议(IP)链路连接到AP 205。APC 203提供到因特网221的分组交换信号链路即IP链路，以便将分组交换信号连接到具有AAA功能的因特网服务提供者(ISP)209，ISP209位于移动设备202的核心网或归属网中。
图3A显示用于说明在图2所示体系结构中对移动设备进行认证所涉及到的消息流的图。如图3A所示，移动设备302向APC 303发送认证请求。APC 303向核心网ISP发送接入请求，核心网ISP可以访问AAA功能数据库309。将一个查询返回到APC 303。从APC 303将该查询发送给移动设备302。查询结果从移动设备回送到APC 303，而APC 303则将包含查询结果的访问请求发送给AAA 309。将访问结果回送给APC 303，然后将认证响应发送给移动设备302。
认证成功将允许移动设备302通过APC 303访问无线数据网络。由AAA 309服务返回到APC 303的访问结果将包含APC 303所需的配置文件信息，此信息用于确定允许移动设备302使用何种类型的网络接入。实际上，这将是由APC 303所提供的防火墙功能。然后，移动设备302将在AAA 309上登记它的位置。
图3B显示用于说明在移动设备302向AAA 309进行登记时将发生的消息的图。如图3B所示，移动设备302向AAA 309发送客户登记，而AAA 309则将登记响应返回给移动设备302。
客户登记消息将包含当移动设备302连接到无线数据网络时授权给移动设备302的IP地址。此地址将由AAA 309维护以供在后续的端接(连接)尝试中使用。登记响应将包含对移动设备302有用的配置文件信息。为了为此信息提供保密性，移动设备302和AAA 309可以在交换该信息时利用保密通信协议。可以利用移动设备302和AAA 309服务器之间共享的密匙对这些消息进行数字化签名。登记将确定移动设备302的位置并提供与移动设备302相关联的配置文件信息。
应注意，可以允许移动设备302在(专用或公用)无线数据网络上登记，同时无需在无线话音网络如图1所示的蜂窝网路中取消登记。换句话说，802.11登记不一定在CDMA话音域中引起登记取消。移动设备302将同时在两个域中登记。
图4说明实现无线话音网络和无线数据网络的互操作性、兼容性和/或共存的体系结构实施例。在一个实施例中，图4说明具备WLAN如802.11的无线数据网络和无线话音网络如ANSI或GSM网络的互操作性的体系结构。但是，本发明的范围并不受此限制。也就是说，图4所示的网络体系结构的各种实施例可以实现微局域数据网配置和宏无线话音网络的共存。
如图4所示，移动设备402激活或漫游到MSC的覆盖区域中，并通过基站406向新的在服务MSC 404发送其保存的用户身份信息。该用户身份信息以与基于蜂窝的网络(GSM或ANSI/IS-41)空中接口403兼容的格式通过无线信道408传送，并由基站406的天线410检测。基站406接着通过通信线路412将该用户身份信息发送给在服务MSC404。
为了向新登记的移动设备402提供移动服务，在服务MSC 404通过信令链路如STP 414将用户身份信息如登记通知信号或位置更新信号发送到HLR 416。请求HLR 416的数据并通过SS7传送给新区域中的VLR 422。网关MSC 418充当网络交换机，用于将公用交换电话网(PSTN)420连接到无线话音网络。如图4的网络结构所示，在各种实施例中，HLR 416包括一种具备组合话音网络HLR功能和AAA数据网络功能的HLR 416。也就是说，在各种实施例中，HLR 416既能登记数据网络连接如802.11连接，又能登记话音网络连接如ANSI或GSM网络连接。这样，在各种实施例中，实现了可以同时登记电路交换(CS)和分组交换(PS)网络或环境的用户信息的HLR/AAA 416。
在某些实施例中，分别提供了数据网络AAA和话音网络HLR，以及作为网络体系结构的一部分的部件如软件、固件、硬件和/或它们的组合，使得HLR能够通过无线数据网络向移动设备402发起消息，以指示有呼叫正在等待通过与上述相同的无线话音网络向移动设备402传送。
为了便于引用，对组合HLR/AAA 416实施例加以说明。但是，本专业的普通技术人员会理解，通过阅读本公开，本发明并不受此限制。但是，在图4所示体系结构实施例的话音网络侧中，MAP信号可以将与当前正在为移动设备402服务的MSC 404相关联的网络地址通知给HLR/AAA 416，并且还可以请求必需的用户信息以便向正在漫游的移动设备402提供移动服务。HLR/AAA 416更新其数据库以便存储表示在服务MSC 404的网络地址并且还将请求的用户信息拷贝到与在服务MSC 404相关联的VLR 422中。存储在HLR/AAA 416中的表示在服务MSC 404的网络地址以后由移动网络用来将任何旨在传送给移动设备402的呼入重新路由到在服务MSC 404。
每当电信用户拨打移动设备402的电话号码时，移动网络就查询HLR/AAA 416，以确定移动设备402的当前位置。利用存储在HLR/AAA 416中的、表示在服务MSC 404的网络地址，HLR/AAA 416响应接收到的查询信号，向在服务MSC 404请求漫游号码。在服务MSC 404所提供的漫游号码然后由电信或话音网络用于对送往在服务MSC 404的输入信号进行路由。在服务404然后寻呼移动设备402，相应地，如果移动设备402可达，就与移动设备402建立话音连接。图4所示的体系结构实施例还显示附加的MSC 424和基站426，它们表示如果移动设备402漫游范围超出MSC 404的覆盖区域而进入了利用覆盖区域，则MSC 404可以将通信交由MSC 424和基站426处理。
如本说明书中所述，图4所示体系结构实施例实现了广域网(WLN)或无线话音网络例如宏类型的ANSI或GSM网络环境与无线数据网络或无线局域网(WLAN)例如城域网(MAN)、802.11 LAN、和/或蓝牙个人区域网(PAN)等的互操作性、兼容性和/或共存。本专业的普通技术人员应理解，所述实施例的范围并不限于这里列举的网络类型。
作为示例而非限制，图4所示的体系结构实施例说明在移动设备402和该移动设备的核心网或归属网之间提供接口的802.11 WLAN数据网络侧。如前所述，当移动设备402漫游时，它尝试在其当前位置连接到可用射频频段上。当移动设备402漫游到无线数据网络环境如802.11环境中时，该移动设备将向核心网内的AAA功能进行认证并登记。在图4所示的实施例中，该移动设备将在(HLR/AAA 416上进行认证。
在图4所示的实施例中，无线802.11空中接口410提供信号链路407，以用作移动设备402和接入点(AP)405之间的连接。如上所述，AP 405可以链接到接入点控制器(APC)403。APC 403通过分组交换信号链路如IP链路连接到AP 405。APC 403提供到因特网421的分组交换链路即IP链路，以便将分组交换信号连接到移动设备402的核心网或归属网。如图4的体系结构实施例所示，分组交换信号可以通过防火墙411连接到与无线话音网络共享的HLR/AAA 416。
因此，在各种实施例中，对于电路交换(CS)和分组交换(PS)网络或环境，图4所示的体系结构利于移动设备402用户信息的兼容的或可互操作的登记。
在图4所示的实施例中，HLR/AAA 416同时提供HLR和AAA功能，以允许在无线数据网络和宏载波如ANSI或GSM网络环境中均可共同登记移动设备402。但是，如上所述，本发明的实施例允许分别提供数据网络AAA和话音网络HLR，并允许在所示体系结构中存在各种部件，如软件、固件、硬件以及和/或它们的组合，通过部件，HLR能够通过所述无线数据网络向移动设备402发起消息，以指示有呼叫正在等待经由无线话音网络传送到移动设备402。
根据各种实施例，提供了一种体系结构，其中，可以中止具有话音和数据功能的至移动设备的数据呼叫，以便完成话音呼叫。根据各种实施例，可以在话音呼叫完成时恢复数据会话。在各种实施例中，与数据呼叫相关的移动设备，如处于不适于接收话音呼叫的状态，能够中止数据呼叫以端接(连接)话音呼叫。在各种实施例中，HLR或HLR/AAA可通过因特网向移动设备发送消息，以命令该移动设备中止无线数据活动，如802.11数据活动，以便该移动设备重新进入无线话音网络。
图5是说明当移动设备登记/连接于无线数据网络中时，用于支持端接(连接)从宏蜂窝网络到移动设备的话音呼叫的消息流实施例的图。该无线数据网络不一定是载波网络。本发明的实施例适用于各种类型的话音和数据网络组合共存的情形。
如图5所示，当尝试将呼叫端接至与移动设备502相关联的电话号码时，事件流包括HLR/AAA 516接收来自网关MSC 518的位置请求消息。这成为给与移动设备502相关的在服务MSC 504的路由消息。在图5所示的实施例中，移动设备视为连接到802.11网络上，目的是为了说明不是作为限制。如果移动设备502正在通过802.11 WLAN进行数据会话，移动设备502将不能接收话音呼叫。换句话说，尽管，移动设备502能够支持多种类型的网络连接，但无线电或移动设备502将不能同时在两个网络上进行通信。
因此，如图5的实施例所示，HLR/AAA 516将通过因特网向移动设备502发送中止802.11消息，以告诉它中止802.11数据活动并重新进入话音网络。移动设备502将中止结果回送给HLR/AAA 516。如图5的实施例所示，在接收到来自移动设备502的响应时，HLR/AAA 516将向在服务MSC 504发送路由请求消息。在服务MSC 504将向HLR/AAA 516发送路由响应，同时预留资源以便端接话音呼叫。也就是说，在服务MSC 504将为移动设备502分配临时本地目录号码(TLDN)并返回路由请求。
如图5的实施例所示，HLR/AAA 516将位置响应返回给网关MSC518。网关MSC 518将把初始地址消息(IAM)返回给在服务MSC 504。然后，将把话音呼叫或话音对话连接到在服务MSC 504，并将通过话音网络中的话音连接信号寻呼移动设备502。当用户摘机时，将会进行话音端接(例如连接)。
在各种实施例中，并行发出中止请求和路由请求，以避免网关MSC的位置请求超时。在各种实施例中，移动设备502包括超时功能，以使得能够将决定返回到无线数据如802.11活动。而且，在各种实施例中，通过为过量的端接请求设置队列，对许多几乎同时的端接请求进行管理。
尽管这里已对各种具体的实施例作了图解和说明，但本专业的普通技术人员会理解，经设计可实现相同技术的任何一种结构可以取代所示的特定实施例。本公开旨在涵盖对本发明的各种实施例的任何修改或变化。应该明白，以上所作描述是说明性而非限制性的。在审阅以上说明之后，对本专业的技术人员而言，以上实施例的各种组合和其它未在本说明书中加以具体说明的实施例将是显然的。本发明的各种实施例的范围包括任何其它采用了上述结构和方法的应用。因此，本发明的各种实施例的范围应该参照所附权利要求书以及这些权利要求所涵盖的所有等效范围来加以确定。
要强调的是，提供了符合37 C.F.R.§1.72(b)的摘要，37C.F.R.§1.72(b)要求提供摘要以便读者可以迅速查明所公开技术内容的性质。应理解，所提供的摘要将不会用于限定所附权利要求书的范围。
在前面的详细说明中，在单个实施例中组合各种特征是为了简化本公开。这种公开方法不应理解成反映这样的意图，即本发明的实施例要求具有比各权利要求中明确记载的更多的特征。确切地说，如下权利要求书所反映的是，所发明的主题在于比单个公开实施例的所有特征少。因此，将如下权利要求书结合到本详细说明书中，其中，每条权利要求本身就代表一个独立的实施例。
权利要求
1.一种无线系统(400)，包括话音网络(440)；数据网络(450)；与所述话音网络(440)和所述数据网络(450)通信的归属位置寄存器(HLR)(416)；以及其中所述HLR(416)可通过所述数据网络(450)向移动设备(402)发送话音会话正在等待通过所述话音网络(440)传送给所述移动设备(402)的消息。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动设备(402)包括能够同时建立一个网络连接的手持多功能装置。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述HLR(416)包括HLR/认证、授权、计费(AAA)数据库，此数据库能够既登记话音网络的用户信息又登记数据网络的用户信息。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述移动设备(402)既在所述话音网络(440)中登记又在所述数据网络(450)中登记。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于所述话音网络(440)包括码分多址(CDMA)无线接入接口。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述数据网络(450)包括802.11无线局域网(WLAN)。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述数据网络(450)包括蓝牙无线接入接口。
全文摘要
本发明的实施例包括具有话音网络(440)、数据网络(450)和归属位置寄存器(HLR)(416)的无线体系结构(400)。HLR(416)在工作时连接到话音网络(440)和数据网络(450)。HLR(416)可通过数据网络(450)向移动设备(402)发送话音会话正在等待通过所述话音网络(440)传送给所述移动设备(402)的消息。
文档编号H04L12/56GK1538781SQ20031012394
公开日2004年10月20日 申请日期2003年12月17日 优先权日2003年4月17日
发明者J·A·拉姆布, R·皮佩尔, J A 拉姆布, 宥 申请人:惠普开发有限公司