实现蜂窝网-无线局域网异构融合的方法、系统和装置的制造方法
【专利说明】实现蜂窝网-无线局域网异构融合的方法、系统和装置
[0001 ] 本申请是分案申请，其母案是申请日为2011年9月7日，申请号为201110264346.9，发明名称为“实现蜂窝网-无线局域网异构融合的方法、系统和装置”的专利申请。
技术领域
[0002]本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种实现蜂窝网-无线局域网异构融合的方法、系统及装置。
【背景技术】
[0003]近年来，随着手机、笔记本电脑等便携式设备的广泛使用，人们对移动上网提出了越来越多的需求。3G(WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA)系统可以为用户提供一定的用于上网的通信流量，但难以满足手机用户对于上网的大数据流量的需求，也难以为用户提供高速的数据业务。如现行W⑶MA系统的一个小区只能提供2Mbps的数据速率，远远不能满足用户对于互联网业务的需求。通过采用高速下行链路分组接入技术(HSDPA，High Speed DownlinkPacket Access)，一个WCDMA基站可以为小区内的用户提供1Mbps的下行数据速率，但是距离满足用户互联网业务需求的通信流量仍然有很大差距。
[0004]解决3G系统通信流量不足的一个办法是采用蜂窝网与无线局域网异构网络融合技术，将两种网络融合起来使用。蜂窝网具有覆盖大、数据速率较低的特点，而无线局域网则具有数据速率高、覆盖较小的特点(如单天线40MHz带宽的802.1 In无线局域网可向用户提供150Mbps的数据速率)，将两者融合起来使用，可充分利用无线局域网的高数据速率来为手机用户分担通信流量。
[0005]3GPP组织已经提出了一种蜂窝网与无线局域网异构融合的实施方案，其具体做法是在蜂窝网的核心网与无线局域网的网络接入点之间设置一条有线连接，并且在蜂窝网的核心网中增加无线局域网接入网关(WAG，WLAN Access Gateway)、报文分组数据网关(PDG,Packet Data Gateway)等单元来支持无线局域网中的用户数据通过蜂窝网的核心网传送到互联网。该方案的具体内容可参考3GPP的文献:3GPP TS 23.2343GPP的方案需要通过对蜂窝网的核心网进行设备升级才能实现，将面临设备成本高、商用实现周期长等缺点。
[0006]核心网的设备必须要满足数据容量大、能够长期稳定工作等要求，其设备成本非常昂贵。在蜂窝网核心网中加入新设备，将大幅增加蜂窝网运营商的设备成本，还可能会造成整个蜂窝系统工作不稳定的问题，增加运营商的运营风险。并且，新增的核心网设备从预研、到开发、到试用、到正式商用要经过很长的一个时间周期，这个时间周期有可能要好几年，这也意味着改动核心网的方案在较短的时间周期内难以投入商用，难以满足当务之急的用户上网需求。
[0007]因此，在不改动蜂窝网核心网的前提下实现蜂窝网与无线局域网的异构融合是蜂窝网-无线局域网异构融合领域所要面临的一个具有极大的实用价值的技术问题。
[0008]图1是现有的蜂窝网与无线局域网的连接关系示意图，图1中，实线表示有线连接，虚线表示无线连接。无线局域网与蜂窝网处于分立应用的状态，无线局域网的网络接入点102接入到互联网103，但不与蜂窝网发生直接的连接。电信运营商可通过无线局域网网络接入点102对用户的流量进行统计，然后上报给运营商的计费中心来对用户进行计费。在这种连接方式中，蜂窝网-无线局域网双模终端101既可由蜂窝网来传输数据，也可由无线局域网来传输数据，但它在由蜂窝网进入到无线局域网时，将不能自动地转到无线局域网上传输当前的业务数据，在由无线局域网进入到蜂窝网时，也不能自动地转到蜂窝网上传输当前的业务数据。通过对蜂窝网和无线局域网进行一定的技术升级，也可以在图1所示的网络架构下实现一定程度的蜂窝网与无线局域网的异构融合。
[0009]图1架构下的异构融合方案将会存在两个方面的问题。一是:其异构切换的性能不能得到保证，如:当双模终端由无线局域网进入到蜂窝网时，由于无线局域网信号很可能会突然变弱或消失，将使得双模终端不能正常地实现异构切换，不能满足用户对于异构融合业务的需求;二是:这样的方案很可能也需要对蜂窝网的核心网进行一定的升级和改动，虽然这种技术升级不需要象3GPP的方案那样大规模地增加核心网设备，但同样也会使运营商面临运营风险。
[0010]另一方面，虽然现行蜂窝网通常通过蜂窝基站来实现对工作区域的全区域覆盖，但这种方式的全区域覆盖会大幅增加蜂窝网的布网成本，为了降低布网成本，可以采用蜂窝基站进行粗粒度的覆盖、再用小的基站来进行补盲进行细粒度覆盖的方式来实现蜂窝网的覆盖。作为一种方案，3GPP提出了用Home NodeB的方式来解决蜂窝网的室内覆盖问题(具体方案可参考:3GPP TS 25.467)。在该方案中，蜂窝基站主要用来实现室外覆盖，室内覆盖由室内基站(Home NodeB)来实现。这一方案的缺点是:较之无线局域网，布置Home NodeB的成本昂贵，不易推广;且室内和室外基站都使用蜂窝网的频段，会存在两种基站之间的干扰问题，影响系统的性能。而通过蜂窝网与无线局域网的异构融合，用无线局域网来进行室内覆盖，与蜂窝基站的室外覆盖相配合，则可以克服3GPP方案的上述缺点，实现蜂窝网-无线局域网异构融合系统对工作区域的覆盖。
【发明内容】
[0011]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种在对蜂窝网不作改动或作很少改动的同时、对无线局域网的网络接入点也只作较少或很少改动来实现蜂窝网-无线局域网异构融合的方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0012]本发明提供了一种实现蜂窝网-无线局域网异构融合的方法，包括:
[0013]将蜂窝网终端模块和无线局域网终端模块组合构成中间连接站点，并将所述中间连接站点放置在蜂窝基站和无线局域网的重合覆盖区域中；
[0014]所述中间连接站点的无线局域网终端模块与无线局域网的网络接入点之间通过无线局域网的连接进行通信，所述中间连接站点的蜂窝网终端模块与双模终端之间通过蜂窝网连接进行通信；
[0015]通过所述中间连接站点的上述两条连接，所述双模终端与所述无线局域网的网络接入点进行通信，交换与异构网络管理相关的信令，实现蜂窝网-无线局域网异构融合。
[0016]在一些可选的实施例中，所述网络接入点与所述双模终端通过中间连接站点交换与异构网络管理相关的信令的方法，具体为:
[0017]中间连接站点在接入无线局域网之初，将它是一个中间连接站点这一点和其在蜂窝网中的通信标识信息告诉无线局域网的网络接入点；
[0018]网络接入点在得到中间连接站点在蜂窝网中的通信标识信息后，在无线局域网中通过广播或单播的方式向其覆盖区域内的无线局域网站点发送该通信标识信息；
[0019]双模终端在发现无线局域网时得到中间连接站点在蜂窝网的通信标识信息；
[0020]双模终端通过该通信标识信息在蜂窝网中实现与中间连接站点的通信；
[0021]通过中间连接站点，双模终端与无线局域网的网络接入点进行通信，交换与异构网络管理相关的信令。
[0022]在一些可选的实施例中，所述通信标识信息，具体为:
[0023]所述蜂窝网终端模块在当前蜂窝网中的地址、标号、名称信息，该蜂窝网中的其它蜂窝网终端能够通过该通信标识信息找到该蜂窝网终端模块并与之进行通信。
[0024]在一些可选的实施例中，所述通信标识信息为所述蜂窝网终端模块的电话号码或国际移动用户识别码MSI或蜂窝网分配给所述蜂窝网终端模块的IP地址;或
[0025]在蜂窝系统为通用移动通信系统UMTS时，所述通信标识信息为所述蜂窝网终端模块的临时移动用户标识号TMSI或分组移动台临时识别号P-TMSI或UMTS地面无线接入网络UTRAN无线网络临时标识号U-RNTI或小区无线网络临时标识号C-RNTI。
[0026]在一些可选的实施例中，所述网络接入点通过无线局域网广播中间连接站点的通信标识信息，具体通过以下方式实现:
[0027]通过在MAC层或网络层发送广播帧来实现，或通过在MAC层发送MAC帧的广播信道来实现。
[0028]在一些可选的实施例中，802.11系统中，所述在MAC层发送广播帧，具体为:
[0029]在802.11系统的信标帧中加入新的表示中间连接站点的通信标识信息的数据项形成新的信标帧。
[0030]在一些可选的实施例中，所述网络接入点通过无线局域网单播中间连接站点的通信标识信息，具体通过以下方式实现:
[0031]通过在原有单播帧中加入表示中间连接站点的通信标识信息的数据项或数据域形成新的单播帧，或者，新定义包含所述通信标识信息的新的单播帧；
[0032]并在MAC层发送所述新的单播帧。
[0033]在一些可选的实施例中，双模终端与中间连接站点的蜂窝网终端模块之间传输与异构网络管理相关的信令，具体包括以下两种方式:
[0034]双模终端和中间连接站点的蜂窝网终端模块通过蜂窝网信令的方式直接向对方发送与异构网络管理相关的信令;和/或
[0035]将与异构网络管理相关的信令封装在数据分组中作为蜂窝网的数据负载来进行传输。
[0036]在一些可选的实施例中，无线局域网的网络接入点与中间连接站点的无线局域网终端模块之间传输与异构网络管理相关的信令，具体包括以下三种方式:
[0037]约定网络接入点与中间连接站点之间的MAC层的数据传输只用来传输与异构网络管理相关的信令，接收端在接收到MAC层数据时，直接提取这些数据作为与异构网络管理相关的信令;或
[0038]通过MAC帧中的约定标识来标示当前MAC帧的载荷是与异构网络管理相关的信令；或
[0039]通过网络层或传输层或应用层的数据帧中的约定标识来标示当前数据帧的载荷是与异构网络管理相关的信令。
[0040]在一些可选的实施例中，MAC帧中的约定标识的实现方法，具体为:
[0041]通过对无线局域网定义新类型的MAC帧或对已定义类型的MAC帧定义新的子类型来实现，这种新类型的MAC帧的帧类型标识或新的子类型的MAC帧的子类型标识即为所述MAC帧中的约定标识。
[0042]在一些可选的实施例中，网络层数据帧中的约定标识的实现方法，具体为:
[0043]通过在网络层定义一种新类型的数据帧或对已定义类型的数据帧定义新的子类型来实现，这种新类型的数据帧的帧类型标识或新的子类型的数据帧的子类型标识即为所述的网络层数据帧中的约定标识。
[0044]在一些可选的实施例中，双模终端由蜂窝网覆盖区域进入到无线局域网覆盖区域时接入无线局域网和进行异构切换的流程，具体包括:
[0045]双模终端进入无线局域网覆盖区域，发现无线局域网网络接入点，且此时双模终端发现其蜂窝网的信号仍然较强;双模终端从网络接入点的广播帧中提取出中间连接站点在蜂窝网中的通信标识信息；
[0046]双模终端通过所述通信标识信息由蜂窝网向该中间连接站点发起并建立连接，然后向其发送请求接入无线局域网的信令，在该信令中包含双模终端无线局域网网卡的MAC地址；中间连接站点再通过无线局域网的连接将该信令转发给无线局域网的网络接入点；
[0047]由网络接入点主动向上述MAC地址发送同意其接入的信令，或者由双模终端在无线局域网中向网络接入点发送接入请求、网络接入点核对MAC地址，实现双模终端的接入；
[0048]如果双模终端要对当前业务进行异构切换，则进一步按预定的支持异构切换的上层协议执行异构切换的流程。
[0049]在一些可选的实施例中，双模终端由蜂窝网覆盖区域进入到无线局域网覆盖区域时接入无线局域网和进行异构切换的流程，具体包括:
[0050]双模终端进入无线局域网覆盖区域，发现无线局域网网络接入点，且此时双模终端发现蜂窝网的信号变弱或者消失；
[0051]双模终端通过无线局域网直接向网络接入点发起接入当前无线局域网的请求，此后在蜂窝网核心网、网络接入点、双模终端之间交换认证与授权信令，实现双模终端接入无线局域网；
[0052]双模终端通过无线局域网网络接入点和中间连接站点将其在蜂窝网中的信号状况信息和其已经接入的无线局域网网络接入点的信息发送给蜂窝网；
[0053]蜂窝网根据双模终端提供的其在蜂窝网中的信号状况信息来确定它与双模终端的连接状态，并把该信息通过蜂窝网或者通过中间连接站点和无线局域网网络接入点发送给双模终端，接收到该信息后，双模终端设置它与蜂窝网的连接状态；
[0054]如果双模终端要对当前业务进行异构切换，则进一步按预定的支持异构切换的上层协议执行异构切换的流程。
[0055]在一些可选的实施例中，双模终端由无线局域网覆盖区域进入到蜂窝网覆盖区域时退出无线局域网和进行异构切换的流程，具体包括:
[0056]双模终端通过蜂窝网连接向中间连接站点发送退出无线局域网或进行异构切换的信令，中间连接站点再通过无线局域网连接将此信令转发给无线局域网的网络接入点；
[0057]如果双模终端要对当前业务进行异构切换，则按预定的支持异构切换的上层协议执行异构切换的流程，否则，不执行此操作；
[0058]网络接入点终止该双模终端对无线局域网的接入。
[0059]在一些可选的实施例中，双模终端由无线局域网覆盖区域进入到蜂窝网覆盖区域时进行异构切换的流程，具体包