本专利申请要求于2016年1月4日提交的、序列号14/987,250的美国实用专利申请的优先权，申请序列号14/987,250的全部内容通过引用合并于此。
背景技术：
移动设备，如蜂窝电话和其他具有蜂窝数据连接的设备的使用正在激增。几乎每个人都有某种移动的、支持数据的设备，并且有些人有多个这样的设备。用户可以使用单一的移动设备访问不同的网络，并且可以从各种网络可访问的和互联网可访问的实体访问语音、文本和多媒体数据。进一步地，随着越来越先进和节能的处理器、显示界面和应用程序提供前所未有的用户体验，移动设备的复杂性也在不断增加。因此，人们更高频率地使用他们的移动设备，且对数据、电子邮件、语音等的带宽要求也更高。这种增加的使用给提供无线通信服务的蜂窝网络带来了巨大的压力。
除了蜂窝连接之外，移动设备通常提供用于无线连接的可替代方式。例如，移动设备可以提供无线局域网(wlan)连接，其中设备使用专用无线电收发器通过无线网络接入点(ap)连接到局域网和广域网(包括互联网)。wlan连接也可用于与蜂窝服务运营商的核心网络进行连接。特别地，wlan技术，如wi-fi，可以用于承载语音呼叫、视频呼叫和sms消息等的数据。然而，这通常要求移动设备保持与无线网络接入点的持续连接，并通过不受信的和/或公共网络(如互联网)积极地维护与蜂窝网络网关的安全数据连接。
附图说明
详细描述是参照附图来描述的。在图中，参考编号的最左边的数字表示该参考编号首次出现的附图。在不同的附图中相同的参考编号的使用表示相似或相同的元件或特征。
图1是例示了使用受信蜂窝网络和不受信数据通信网络二者用于对通信设备进行的呼叫和来自通信设备的呼叫的示例性系统的框图。
图2是例示了用于在通信设备和蜂窝通信服务的网关之间通信以传递呼叫数据的技术的框图。
图3是例示了动态地建立用于对通信设备进行呼叫的无线网络连接的示例性方法的流程图。
图4是例示了报告通信设备的连接状态的示例性方法的流程图。
图5是例示了通信设备的示例性元件的框图。
图6是例示了可以用于实现蜂窝通信系统的各种功能的计算设备的示例性元件的框图。
详细描述
所描述的实现方式提供了设备、系统和方法，其允许蜂窝通信设备使用除蜂窝连接之外的无线局域网(wlan)或其他不受信的无线连接，用于进行各种类型的实时通信，如语音呼叫、视频呼叫和实时文本消息。
当用户发起呼叫时，通信设备通过执行以下一种或更多种来建立至蜂窝网络网关的连接：(a)在设备上启用wlan无线电；(b)连接到无线网络接入点并向其进行验证，用于与通过不受信的数据通信网络(如互联网)可用的服务进行通信；(c)建立与蜂窝网络网关之间的安全通信隧道；以及(d)通过安全通信隧道与蜂窝网络传输实时数据，如语音数据、视频数据和/或文本数据。在呼叫完成后，通信设备可以破坏安全通信隧道。通信设备也可以断开与wi-fi接入点的连接，并禁用设备的wlan无线电。
当向通信设备发起呼叫时，蜂窝网络向设备发送连接请求，或者以其他方式通知设备正在向该设备发出呼叫。例如，使用设备的蜂窝通信能力，通过蜂窝服务提供商的受信的蜂窝网络，可以将连接请求传输到该设备。可选地，在设备的wlan能力已经启用并且设备已经连接到无线网络接入点的情况下，可以使用不受信的连接(例如可以是通过互联网进行的)将连接请求传递给设备。
连接请求导致设备通过互联网在通信设备和蜂窝网络网关之间建立安全通信隧道。更具体地说，依赖于设备的当前wlan连接状态，连接请求可以导致通信设备执行下列任何一个或更多个：(a)启用设备的wlan无线电；(b)连接到无线网络接入点并向其进行验证，用于与通过互联网可用的服务进行通信；以及(c)建立与蜂窝网络网关之间的安全通信隧道。接着使用wlan语音技术，如ip上语音(voip)、wifi上语音(vowifi)等，通过安全通信隧道完成呼叫。在呼叫完成后，通信设备可以破坏安全通信隧道。在某些情况下，设备还可以断开与无线网络接入点的连接，并禁用设备的wlan无线电。
通信设备可以被配置为周期性地向蜂窝网络报告其当前的wlan状态。例如，通信设备可以被配置为报告其当前是否连接到无线网络接入点。在设备当前通过无线网络接入点连接到互联网的情况下，通信设备可以周期性地向蜂窝网络报告其网络ip地址。当通过互联网向通信设备发送连接请求时，蜂窝网络可以将连接请求发送至设备最近报告的ip地址。
图1例示了可以在其中实现所述的技术的移动通信系统100。在某些情况下，系统100可以至少部分由无线蜂窝通信基础设施实现，例如根据系统架构演进(sae)通信标准实现并且由蜂窝通信服务提供商提供的通信基础设施。系统100还可以使用无线网络或wlan技术(如wi-fi)，以及公共通信基础设施(如互联网)。在某些实现方式中，系统100可以至少部分实现为长期演进(lte)蜂窝网络。系统100还可以提供支持wi-fi上语音(vowifi)服务、或更一般地支持无线局域网上语音(vowlan)服务的元件和功能。这些服务也可以称为wi-fi或wlan呼叫服务。
移动通信系统100可以包括多个移动通信设备102，其也称为移动通信终端或用户设备(ue)。为了说明的目的，图1中只示出了一个移动通信设备102。通信设备102可以包括电信设备，如无线电话手持设备或智能手机，其通过蜂窝服务提供商提供的一个或更多个蜂窝电信网络提供无线网络通信。通信设备102可以具有蜂窝收发器104和/或其他无线电，其通过基站和蜂窝电信网络的相关联的塔台和/或天线，在通信设备102和蜂窝电信网络之间提供无线通信。通信设备102也可以具有wlan收发器106，也称为无线局域网(wlan无线电)和/或其他无线电，其使得通信设备102能够接入到局域网或广域网(包括互联网)。wlan收发器106可以按照ieee802.11标准的一个或更多个变体实现无线通信。wlan收发器106使得通信设备102能够通过到基于数据包的和/或基于ip的网络(例如互联网)的接入点与无线网络接入点进行短距离无线通信，以及与互联网上的其他设备进行无线通信，并且经由互联网是可访问的。
在某些实施例中，通信设备102可以包括平板计算机、笔记本计算机、可穿戴设备、媒体播放器或任何其他类型的设备，其被配置为用于实时无线语音通信、实时无线视频通信、和/或例如sms(短消息服务)文本消息的其他无线实时通信。此外，本文描述的技术可以结合移动设备以外的设备来实现和/或使用，例如桌面计算机、支持网络的设备、家庭安全系统、家庭自动化系统、工业控制系统、汽车计算机和其他类型的设备和系统。
通信设备102可以具有连接管理器108，其实现到通信设备102的和来自通信设备102的语音呼叫和其他实时通信。连接管理器108可以被配置为使用通过蜂窝电信网络的蜂窝收发器104或通过不受信网络(如互联网)的wlan收发器106来建立和进行呼叫。可以由通信设备102的各种硬件和软件元件的服务支持连接管理器108，和/或连接管理器108可以使用通信设备102的各种硬件和软件元件的服务，其可以包括通信协议栈和其他操作系统元件(未示出)、蜂窝收发器104和wlan收发器106。连接管理器108可以是通信设备102的操作系统的一部分，或者可以部分地由安装在通信设备102上的一个或更多个应用程序实现。
在不同的时间，依赖于建立和条件，可以使用蜂窝服务提供商的受信蜂窝通信网络110或使用不受信通信网络(如互联网112)建立语音呼叫。当使用受信蜂窝通信网络110时，通信设备102可以使用其蜂窝收发器104与关联于蜂窝通信网络110的基站114进行无线通信，如节点b或enodeb基站收发站(bts)。移动服务提供商可以在不同的地理位置提供大量基站114。在lte环境中，通信设备102通过附近的基站114和通过专用蜂窝通信网络110进行通信，以与分组数据网络(pdn)网关116连接。pdn网关116在设备102和各种基于数据包的网络和服务(包括ims服务118和其他服务120)之间充当通信量的路由器。蜂窝通信网络110和分组数据网络(pdn)网关116通常被共同称为核心网络(未图示)或演进包核心(evolvedpacketcore，epc)，其进行设备的移动性管理以及辅助通信设备102和各种基于数据包的网络和服务(包括ims服务118和其他服务120)之间的ip连接。ims(互联网多媒体子系统)服务118负责控制和/或启用语音/视频呼叫和消息应用程序。pdn网关116允许通信设备102访问ims服务118。其他服务120包括蜂窝服务提供商的服务以及外部服务，包括基于互联网的服务。pdn网关116允许通信设备102访问其他服务120。
当使用不受信无线连接进行语音呼叫时，通信设备102可以使用其wlan收发器106与提供对不受信网络(如互联网112)的访问的无线网络接入点(ap)124进行无线通信。蜂窝通信提供商可以提供epdg(演进型分组数据网关)126，其通过互联网112可用于辅助设备102和pdn网关116之间的通信。epdg126充当核心网络和任何不受信通信网络之间的接口。
图2示出了在使用不受信通信网络(如互联网112)进行语音呼叫时，关于通信设备102和epdg126之间的通信的进一步细节。为了在设备102和epdg126之间提供安全通信，设备102在设备102和epdg126之间建立了安全通信隧道202。隧道202可以包括ipsec(互联网协议安全)隧道或一些其他形式的加密通信信道或通信协议。在通话期间，语音数据和其他数据通过安全隧道202在通信设备102和epdg126之间传输。epdg126反过来在通信设备102和pdn网关116之间路由通信。
在许多情况下，即使在不进行语音呼叫的期间，也可以保持安全通信隧道202，以便通信设备102可以通过安全隧道202接收呼入呼叫和其他通信的通知。然而，为了减少去往epdg126的功耗和负载，在不进行语音呼叫的期间，可以终止安全通信隧道202，并且在与通信设备102主动地进行语音呼叫的时间期间可以动态地建立和保持安全通信隧道202。在一些实现方式中，当没有进行与通信设备102的语音呼叫时，wlan收发器106可以被禁用或关闭。一旦从通信设备102发出呼叫或一旦对通信设备102发出呼叫时，可以激活wlan收发器106，可以建立到无线网络接入点124的无线连接，可以建立安全隧道202，并且可以通过该安全隧道202在通信设备102和核心网络之间通信音频、视频和/或其他数据。呼叫完成后，可以破坏安全隧道202，并且可以禁用wlan收发器106以节省电力。
图3示出了对通信设备102或其他蜂窝通信设备发起语音呼叫的示例性方法300。图3左侧的动作是由蜂窝通信网络的元件或元素执行的。图3右侧的动作是由通信设备102执行的。图3底部的动作跨越图3的左右两侧，是由蜂窝通信网络和通信设备102彼此协同执行的。
方法300例示为逻辑流程图中的块的集合，它表示可以在硬件、软件或其组合中实现的一系列操作。块的集合在可以执行块中描述的各种操作的各个实体下组织。在软件的上下文中，块表示计算机可执行指令，当其由一个或更多个处理器执行时，执行所述的操作。通常，计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、元件、数据结构等。描述操作的顺序不意图被解释为限制，任何数量的描述块都可以以任何顺序和/或并行方式结合来实现流程。除方法300外，贯穿本公开所述的其他方法也应被相应解释。
动作302包括接收对设备102的语音呼叫的呼叫建立消息。呼叫建立消息可以响应于来自另一电信设备的呼叫而指示或可以被执行，并可以由核心网络和/或蜂窝服务提供商的其他元件接收。
动作304，响应于接收呼叫建立消息而执行，包括向通信设备102发送连接请求。例如，连接请求可以包括预定义的和/或专有的指令或代码，通信设备102将其解释为与epdg126建立安全通信隧道的请求。
动作306，由设备102执行，包括接收连接请求。响应于接收连接请求，执行操作308来激活和/或启用wlan收发器106。此外，设备102执行与wi-fi网络接入点建立数据通信的动作310，从而启用设备102与互联网112以及与可通过互联网访问的其他实体和服务的通信。
进一步响应于接收到连接请求，动作312包括通过不受信通信网络(如互联网112)在设备102和蜂窝服务提供商的数据网关(如epdg126)之间建立安全通信隧道202。例如，安全通信隧道可以包括ipsec通信隧道，并且可以使用ipsec标准所指定的协议建立。在某些实施例中，其他类型的安全通信可用于替代ipsec协议。
在建立安全通信隧道202之后，根据ims(ip多媒体系统)和/或sip(会话发起协议)呼叫信令，设备102和核心网络彼此相互通信来执行呼叫建立314，通过安全隧道202进行核心网络和设备102之间的通信。在呼叫建立后，执行动作316，包括在设备102和核心网络之间传递音频语音数据和控制数据。对于视频呼叫，动作316还可以包括在设备102和核心网络之间传递视频数据。
连接请求可以使用任何当前可用的通信手段在设备102和蜂窝通信网络之间进行传递。例如，在设备102通过蜂窝基站114保持蜂窝通信期间，可以通过蜂窝通信，使用基站114和设备102的蜂窝收发器104来将连接请求传递到设备102。当设备102使用无线网络接入点124通过非蜂窝连接(如wi-fi)或其他wlan连接而连接到互联网112期间，可以通过互联网或ip通信，使用设备102当前的ip地址和指定用于从蜂窝服务提供商接收消息的预定义的通信端口，将连接请求传递到设备102。在某些情况下，连接请求可以被传递到通信设备102的最后已知的ip地址，其在与通信设备102每次通信时被记录。
图4例示了可以与上述技术一起使用的示例性方法400，以提供更新的可用性信息到蜂窝epdg126，以便使蜂窝通信网络可以在需要的时候通过不受信ip网络联系并与设备102通信以提供连接请求。当通过wlan接入点124或其他方式连接到互联网112时，方法400可以由设备102执行。
示例性方法400包括动作402，重复地和/或周期性地提供指示设备102的连接状态的可用性消息。动作402可以包括发送可用性消息到epdg126的网络可访问的api(应用程序编程接口)，指示设备102连接到互联网并指示设备的当前ip地址，epdg126可以发送消息(例如连接请求)到该网络可访问的api。在联系设备102时，epdg接收并存储当前ip地址，以备将来参考。
动作404包括确定自向epdg126报告设备102的连接状态以来是否已经经过了预定义的时间，和/或确定设备102的ip地址是否发生了更改。例如，当设备连接到不同的无线网络接入点时，设备102的ip地址可能会改变。如果预定义的时间已经过去，或者设备102有新的或不同的ip地址，那么重复动作402，连接状态(包括设备ip地址)将重新被报告给epdg126。否则，重复动作404，直到预定义的时间已经过去，或者直到设备102有新的或不同的ip地址为止。
虽然上面的示例是关于语音呼叫的，但是使用所描述的技术进行的呼叫也可以或者可选地包括视频和/或文本。例如，可以使用所描述的技术进行sms文本消息传送。此外，所描述的技术可用于lte系统以外的环境。
图5是根据各种实施例的说明性设备102的框图。如图所示，设备102可以包括存储器502，其可以存储应用程序、以及操作系统(os)和数据504。设备102进一步包括处理器506、接口508、显示器510、收发器512(包括wlan收发器106和蜂窝收发器104)、输出设备514、输入设备516和驱动单元518(包括机器可读介质520)。
在各种实施例中，存储器502包括易失性存储器和非易失性存储器(如ram、rom、eeprom、闪存、微型硬盘驱动器、存储卡、cd-rom、数字多功能光盘(dvd)或其他光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或任何其他介质)。此外，在一些实施例中，存储器502包括sim(用户身份模块)卡，这是用于将设备102的用户标识给服务提供商网络的可移除的存储卡。存储器502也可以被描述为非暂时性计算机存储介质，并且可以包括以用于存储信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质，所述信息例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。应用程序、os和数据504存储在存储器502中。
存储器502可以是以用于存储信息的技术实现的非暂时性计算机可读介质，所述信息例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。非暂时性计算机可读介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储技术、cd-rom、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或可用于存储期望的信息和可由设备102访问的任何其他有形的物理介质。任何这种非暂时性计算机可读介质都可以是设备102的一部分。
在一些实施例中，处理器506是中央处理单元(cpu)，图形处理单元(gpu)，或者是cpu和gpu二者，或者是本领域已知的其他处理单元或元件。
在各种实施例中，接口508是本领域已知的任何类型的接口。接口508可以包括以太网接口、无线局域网(wlan)接口、近场接口、dect芯片组或用于rj-11或rj-45端口的接口中的任何一个或更多个。无线lan接口可以包括wi-fi接口或wi-max接口，或者蓝牙接口，其使用例如ieee802.11、802.16和/或802.20标准来执行发送和接收无线通信的功能。近场接口可以包括
在各种实施例中，显示器510可以包括液晶显示器或在电信设备或其他便携式设备中常用的任何其他类型的显示器。例如，显示器510可以是触敏显示屏，其也可以作为输入设备或键盘，例如用于提供软键键盘、导航按钮等。
在一些实施例中，收发器512包括本领域已知的任何类型的收发器。例如，收发器512可以包括无线电收发器和接口，其经由天线执行发送和接收射频通信的功能。无线电接口辅助设备102与各种小区塔台、基站和/或接入点之间的无线连接。
在一些实施例中，输出设备514包括本领域已知的任何类型的输出设备，如显示器(已描述为显示器510)、扬声器、振动机构或触觉反馈机构。输出设备514还包括用于一个或更多个外围设备(如耳机、外围扬声器或外围显示器)的端口。
在各种实施例中，输入设备516包括在本领域已知的任何类型的输入设备。例如，输入设备516可以包括麦克风、键盘/小型键盘、或触敏显示器(如上文所述的触敏显示屏)。键盘/小型键盘可以是按钮数字拨号板(如典型的电信设备上的)、多键键盘(如传统的qwerty键盘)、或一种或更多种其他类型的键或按钮，也可以包括类似操纵杆的控制器和/或指定的导航按钮等。
机器可读介质520存储一组或更多组指令(例如，软件)，这些指令体现了用于实现和/或执行本文描述的方法或功能中的任何一个或更多个的操作逻辑。指令在由电信设备500执行期间，也可以完全或至少部分地驻留在存储器502内或在处理器506内。存储器502和处理器506也可以构成机器可读介质520。
图6是说明性计算设备600的框图，例如可用于实现epdg126和/或系统100的其他网关和元件。在各种实施例中，计算设备600可以包括至少一个处理单元602和系统存储器604。依赖于计算设备的确切的配置和类型，系统存储器604可以是易失性的(如ram)、非易失性的(如rom、闪存等)或两者的某种组合。系统存储器604可以包括操作系统606、一个或更多个程序模块608，也可以包括程序数据610。
计算设备600还可以包括额外的数据存储设备(可移除的和/或不可移除的)，例如磁盘、光盘或磁带。在图6中通过存储612例示了这种额外的存储。
非暂时性计算机存储介质可以包括以用于存储信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质，所述信息例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。系统存储器604和存储612都是计算机可读存储介质的示例。非暂时性计算机可读存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储技术、cd-rom、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或可用于存储期望的信息并可由计算设备600访问的任何其他介质。任何这种非暂时性计算机可读存储介质都可以是设备600的一部分。
在各种实施例中，系统存储器604和存储612中的任何或全部可以存储编程指令，这些指令在执行时实现上面描述的由蜂窝服务提供商和/或蜂窝服务提供商提供的元件实现的功能功能体中的部分或全部。
计算设备600也可以具有输入设备614，如键盘、鼠标、触敏显示器、语音输入设备等。还可以包括输出设备616，如显示器、扬声器、打印机等。计算设备600还可以包含允许设备与其他计算设备620进行通信的通信连接618。
虽然以上已对特征和/或方法动作进行了描述，但可以理解的是，所附的权利要求并不一定限于这些特征或动作。更确切地说，上述特征和动作是作为实现该权利要求的示例性形式而公开的。