专利名称：用于多路接入的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种系统和方法，其允许移动的用户终端同时接入多个具有不同网络技术的接入网络。接入选择器根据ABC(总是最佳连接)概念来选择网络。
背景技术：
希望将来的移动系统能支持多种无线电接入技术和不同类型的用户设备(包括移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑)以及无线个人区域网络、移动网络和车载网络。
参照
图1，图1图示了将来的情景，其图示了车载网络1，例如装在公交车上的以太网，未示出的乘客具有个人本地网络(PAN)2，移动电话和数字照相机连接到所述本地网络2。另一个未示出的乘客也具有PAN3，音频设备和视频照相机连接到所述PAN3。PAN无线连接到车上的无线网关WG，所述无线网关WG提供到4G无线网络的接入路由器AR或者到无线局域网(WLAN)5的接入路由器的连通性，这进而提供到基于陆地的IP干线网6的接入路由器的连通性。3G网络7也连接到干线网。膝上型电脑无线连接到3G网络。车载移动为车载WG带来了切换负担，但是可以彻底保持对乘客隐藏。
在多路接入网络中，术语“总是最佳连接(ABC)”是指定义一组接入选择标准和机制的概念，所述机制允许用户不管终端类型以接近最优的方式连接到各种业务[1]。例如，在车载网络中，车上的WG在郊区通过2.5/3G蜂窝技术提供到4G无线网络4的蜂窝连通性，从而提供蜂窝连通性，而在中心公交车站时，它提供到无线局域网5的连通性。重要的是，应当指出在这样的情况下，既使他们可以使用来自它们各自的用户设备的以太网接口来连接到WG，为了“最佳”连接，乘客也会想选择接入。
因此，按照终端用户设备和基于IP干线网的接入路由器(AR)之间的层-2(L2)连接的数目，这些类型的车载或者移动网络情景可以被认为是“多跳”情景。在这样的环境下，关于QoS的信息如何能够被提供给知道QoS的接入选择算法就不是一个小问题，所述算法在用户终端的接入选择器中运行。
相关技术描述最近，接入选择已经成为了重点研究的课题；例如见[2]，其中建议了一种多路接入结构和基于QoS参数(服务质量)的相关联决策算法。图2示出了在[2]中建议的结构。多模式终端(MMT)8能够在三种接入网络(卫星接入网络9、UMTS接入网络和GPRS接入网络)中工作。MMT包括终端设备(TE)12(诸如膝上型电脑或者任何手持终端)、终端联网单元(T-IWU)13和三个接入专用移动终端14-16。T-IWU保持跟踪接入网络的可用性，T-IWU被牵涉到所有内部接入的移动性过程中，并与接入专用机制相配合来提供在多路接入网络上的服务质量(QoS)。使用某些参数(包括无线覆盖的条件和用户所感知的QoS)，MMT不断地执行为了选择最合适的接入网络的过程。对所述参数的任何修改都可能导致接入网络的改变。为了确保对接入系统的最小修改，在终端中设置了系统的大部分智能。
发明概述已知的MMT包括不同的接入技术。通过定义，MMT因此可以将与技术有关。这意味着，如果新颖的接入系统引入市场，那么必须在MMT内进行修改。
MMT中使用的接入选择算法直接在层2(L2)参数上运算，这使得算法本身与技术有关。这意味着如果新颖的接入系统引入市场，那么就必须重新设计算法。
如果使用在[2]中描述的接入选择算法，那么应用程序需要了解在接入网络中使用的接入技术。应用程序员通常忘记将必要的接入信息编程到应用程序中。然后，用户必须配置应用程序，这是许多用户不熟悉的任务。
本发明还提供了一种关于下列难题的解决方案在车载上行驶的乘客需要能够选择无线电接入网络，所述无线电接入网络提供从车载的无线网关到无线电接入网络的接入路由器的连通性，或者如果乘客的用户终端配备了无线接口，那么所述无线电接入网络提供直接从用户终端到无线电接入网络的接入路由器的连通性。假设乘客具有用户终端，所述用户终端没有关于来自车载无线网关的可用接入的信息。
本发明的主要目的是提供一种用于接入选择的系统和方法，所述接入选择与接入网络中所使用的技术无关。与接入技术无关的接入选择器完全不了解在层-2及以下层中使用的技术和QoS参数，这是本发明的主要优点。本发明所实现的其它优点是，如果在接入网络中引入新的接入技术时，则不需要修改接入选择器或者接入算法。使用与技术无关的接入选择器的应用程序不需要包括在其软件中的接入专用信息。这些优点通过在权利要求1和权利要求13中限定的发明而实现。
利用权利要求2所实现的优点是应用程序不需要了解接入技术，接入选择适配器也不需要了解接入技术；应用程序具有与跨接层(spanning layer)的接口就足够了。换言之，接入技术和接入选择适配器对应用程序透明。
附图简述图1是一个网络视图，所述网络视示了沿其路由连接到不同无线电接入网络的移动基于IP网络；图2是已知的多模式终端的框图；图3是图示了根据本发明的系统的第一实施例的框图；图4是图示了根据本发明的系统的第二实施例的框图；图5是图示了系统如何产生无线提示的示意图；图6是根据本发明的接入选择器和与通用接入技术有关的接入选择适配器的实现的功能图。
图7图示了接入选择器及其输入参数；图8公开了接入选择算法；图9是图示了在接入选择算法中使用的log函数的特性的曲线图；图10图示了UMTS移动网络；以及图11是图10的UMTS移动网络的承载业务的分层图。
实施例详述在图3中所示的本发明的系统包括车载网络17，多个用户终端(UT)可连接到所述车载网络17上。为了简明，在图3中只示出了一个用户终端18。车载网络能够连接到多个无线电接入网络19、20，所述每个无线电接入网络都具有单独的接入技术。所述接入网络被连接到干线网21。可以示出多于两个的接入网络。为了连接到接入网络，车载网络包括无线网关22、23，每个网关用于一种类型的接入网络技术。因此，经过一个空中接口24，无线网关22被适配用于接入到使用接入技术1的接入网络19的接入路由器AR。经过另一个空中接口25，无线网关23被适配用于接入到使用接入技术2的接入网络20的接入路由器AR。在下面，无线网关将被称为接入选择适配器，因为它们包含了新颖的硬件和软件实体，所述硬件和软件实体提供了由接入选择器26使用的与接入技术无关的信息，从而用于接入选择。
接入选择适配器22、23可以同时接入到它们各自的接入网络。车载网络将在这个方面表现类似多模式终端。
当车载网络移动时，它将把它的接入从一组网络移动到另一组网络。正如可以从干线网中看出的，移动的车载网络表现类似移动终端，在连续的切换过程中，将它的连接从一个接入路由器移动到另一接入路由器。
车上的用户终端利用几种车上接入技术，诸如本地以太网、蓝牙或者WLAN来接入各自的接入选择适配器。
在图3所示的实施例中，接入选择器是一个连接到每个接入网络和干线网的网络部件。
在图4所示的实施例中，接入选择器26是非网络实体，但是被安装在用户终端18中。用户终端还包括接入选择适配器23、23和它的翻译器和接入管理器。接入选择器连接到每个接入选择适配器。图4中所示的实体与图3中所示的实体是相同的，并且因此，它们以相同的参考标记来表示。应当指出的是，用户终端具有到接入网络的直接无线连接，并且它不连接到移动的车载网络。用户终端是移动的。一种应用程序在使用一个接入网络的同时，另外一种应用程序可以使用另一接入网络，并且该终端被称为多接入移动终端。
在已经描述了两种一般系统之后，现在将描述其细节。
应用程序用户终端包括多种应用程序27。当应用程序被安装在终端上时，一般会向用户询问配置的偏好，诸如当用户在家里时使用哪一个接入的默认偏好，用户具有什么预定类型的默认偏好，在这些情况下用户例如可以答复以ADSL作为优选的接入，并且以金(或者银)作为预定类型。用户给出的所有偏好都被保存在配置数据库28中。当后来应用程序执行时，应用程序的运行时间部分不需要关注所述配置信息，因为这个信息会自动地从数据库被传送到需要这个信息的实体。如果应用程序编程人员已经忘记了请求用户提供他的偏好，那么应用程序有可能使用在数据库中由相似的应用程序所保存的偏好。例如，用户可以给出他的偏好来使用150kbit/s的最小比特速率，用于一种视频应用程序。另一视频应用程序(其中编程人员忘记了询问用户偏好的比特速率)就可以使用150kbit/s的值。
应当指出的是，应用程序不关心所使用的接入技术，它可以是UMTS(通用移动电信系统)、UTRAN(UMTS陆地无线电接入网络)、或者是任何其它第三代或将来的第四代移动系统。然而，对于应用程序来说要关心的是延迟，并且这个相似的参数将结合所谓的无线提示被提及。
QOS控制器用户终端中的服务质量(QoS)控制器29的最重要的任务是产生应用程序对从源到目的地的所有路径上的传输质量的要求。例如，视频应用程序可以要求最小的带宽和最大的延迟来将电影从干线网中的远端内容数据库传输到用户终端。这些涉及QoS的要求是与接入技术无关的信息，被称为无线提示(wireless hint)，并包含一组涉及QoS的参数(所有参数都与所使用的接入技术无关)。单个应用程序的无线提示在下面被称为应用程序的QoS简档。QoS控制器29所产生的QoS简档被传送到接入选择器，并在那里用作第一组输入，其中接入选择器根据所述第一组输入来选择接入网络。
相似的QoS控制器30驻留在每个接入选择适配器中。这让人回想到单个接入选择适配器与特定接入网络相关联，并且QoS控制器30的主要任务是接收与接入技术有关的涉及QoS的信息(参数)作为输入，并将它们映射到与接入技术无关的状态信息。QoS控制器30所生成的状态信息被传送到接入选择器，并在其中用作第二组输入，其中接入选择器根据所述第二组输入来选择接入网络。
翻译器翻译器31是程序软件，它与接入技术有关。它理解从相关联的接入管理器32所接收的消息和其中的接入专用参数。它将从其相关联的接入网络所接收的消息和参数翻译成QoS参数，它将这些QoS参数发送到其相关联的QoS控制器30，在QoS控制器30中，这些QoS参数被映射为与接入技术无关的状态信息，从而传输到接入选择器。
作为例子，如果接入网络是PSTN，那么翻译器必须理解SS7(7号信令系统)协议，诸如四个通话阶段(摘机、呼叫建立、传输阶段和拆除)，以及与这些阶段相关联的信号(诸如号码取得、振铃信号、振铃音等等)，并且必须提供关于接入技术的QoS参数。
接入管理器接入管理器32处理连接建立、连接拆除、差错编码以及由其相关联的接入网络需要的每个过程。它还向其相关联的翻译器提供QoS描述。它还可以包括资源管理器。接入管理器建立面向它的各自接入网络的接入承载业务。为了能够建立承载业务，接入管理器需要在QoS控制器29处所提及的无线提示。接入管理器从它的相关联接入网络接收所谓的层2触发器信号(简称为L2触发器)。L2触发器表示接入网络中已经有了改变，例如，接入网络和相应的接入选择适配器之间的信号强度已经改变，例如，降到最小电平以下。L2触发器也可以表示接入网络什么时候变得可用于移动终端或者移动网络，之后发出“喂，我现在可用并且能够提供我的连接服务”的信号。L2触发器也向接入选择器发信号，并且可以使接入选择器来命令接入网络的改变。
网络承载业务描述指定的网络如何提供QoS。这由信令协议、用户平面输送和QoS管理功能来定义。
接入网络接入网络的例子是UMTS、UTRAN、无线LAN、CDMA-2000、PSTN。
干线网干线网的例子是因特网和运营商的网络。
接入选择器接入选择器根据应用程序的QoS简档和网络的状态信息来选择接入网络。接入选择器包括接入选择算法33，接入选择算法33根据第一和第二组输入来决定要用于单个应用程序所使用的接入网络。接入选择器与接入网络中使用的技术无关。它体现为程序软件和去复用器的形式。接入网络可以广播它的状态信息。接入选择适配器也可以探测其相关联的网络来获得状态信息。
通信接入选择适配器包括跨接接入网络和干线网以及接入选择器的协议，因此允许在应用程序和连接到干线网的终端之间进行互操作，并使得接入适配器对应用程序透明。优选地，使用“全IP”技术。用于传输QoS简档、状态信息、L2触发器和接入网络决定的协议是IPv4和IPv6协议组。
应当指出的是，用户终端可以具有到接入网络的接入路由器的直接无线接入，而越过(override)车载网络。
在图3和图4中，用于在用户终端中的QoS控制器29和接入专用的QoS控制器30之间通信的协议是由IETF的NSIS工作组建议的IP信令协议，该协议被简称为NSIS协议，其在参考[3]中描述。
接入选择程序步骤1在步骤1期间，响应在用户终端中一个应用程序的启动，接入选择器收集对其接入选择算法的输入。用户终端使用IP级QoS信令来将所启动的应用程序的QoS简档和其它偏好传送到接入选择器。这里假设用户终端知道接入选择器的IP地址。
此外，车载网络可利用的接入网络提供状态信息，并使用IP级QoS信令使这些信息为接入选择器使用。
在图3所示的实施例中，接入选择器直接连接到接入网络，并且因此这样的状态信息能够例如通过使用面向接入选择器的接入网络专用接口被直接传送到接入选择器。
在图4所示的实施例中，其中接入选择器被安装在用户终端中，接入选择器只使用IP级接口，并且例如作为选择器服务器实体被连接到干线网。接入网络也必须使用IP级信令来将状态信息传送到接入选择器。在后一种情况下，假设接入网络能够执行以下操作(1)将接入专用信息翻译成IP级信息元件，以及(2)使用面向接入选择器的IP级信令。
QoS简档和状态信息能够周期性地被更新或者基于“事件”被更新。例如，当接入技术提供L2触发器时，L2触发器信号能够将IP级信号传给接入选择器，所述L2触发器包括有关接入网络状况变化的信息，例如，网络连接已经降级或者改进。
步骤2在步骤2期间，接入选择器执行接入选择算法，所述接入选择算法试图根据在与应用程序相关联的QoS简档中给出的以及也可能由其它衡量标准给出的QoS参数来找出“最佳”接入。这个过程的输出是接入网络的标识，所述标识应该被应用程序使用。
步骤3在步骤3期间，接入选择器将接入决定传送到用户终端。为此目的，接入选择器使用IP级QoS信令。一旦用户终端获得这个信息，则它命令相关联的接入选择适配器来建立和配置接入技术专用无线电承载。在这个阶段，应用程序准备使用所选择的接入，从而用于用户数据传输。
一旦已经选择了接入网络，则根据用户设置的QoS简档和其它要求需要在其中配置无线电承载业务，正如下面进一步解释的。这个配置由与所选择的接入网络相关联的接入管理器来完成。作为例子，假定所选择的接入网络是UMTS，正确的UMTS附加(attach)程序和分组数据协议(PDP)上下文信令必须被执行。
在图3所示的系统实施例中，QoS简档和接入决定例如经过“旧”的接入(即先前由应用程序所使用的接入)被传送到接入选择器，或者在所选择的接入网络中被广播。
无线提示图5图示了由QoS控制器29如何生成无线提示。用户34控制在人工层的(一个应用程序的)QoS。QoS可以是由用户通过以下方式选择的高、中或者低，即单击或者按压终端显示器上出现的相应按钮35。
在人工层之下是应用层，应用程序在该应用层上执行。从数据库28对所述应用程序进行配置。所述应用程序发送信号到其它实体，例如到与干线网连接的Web服务器24，如图3所示，并且为此使用SIP协议(会话启动协议)。出现在SIP协议中的信息元件可以被用作无线提示。
在应用层之下是终端操作系统，以非常概括和不完整的术语所描述的所述操作系统包括内核36、QoS控制器29和包含由用户或者系统操作员所设置的QoS偏好的数据库37。这种偏好的例子是“图片应以高分辨率显示”和“优选的传输速率是64kbit/s”。
由用户选择的偏好，保存在数据库37中的偏好，在数据库28中的偏好以及所选择的SIP信息元件都被传送到QoS控制器29，所述QoS控制器组合它们并生成无线提示，所述无线提示使用诸如NSIS之类的IP QoS协议被用信号发送到接入选择器。这个无线提示信令由箭头38示出。
无线提示将提示QoS的接入选择器用于在空中传输用户数据。用作无线提示的QoS参数需要应用程序(以及应用程序员)直接设置，基本要求是这些参数在解释以及如何确定它们的值方面必须尽可能地简单。这个要求建议这些类型的“无线提示”应当是定性的而不是定量的。例如，我们建议“期望的延迟界限”参数提供了应用程序是否对延迟敏感的提示，而不需要设置精确的值。由于参数是定性的，所以它甚至能够由其它实体设置(例如，通过上述SIP信令实体)而不需要应用程序员或者个人用户来设置/配置它们。另一方面，所述参数应当帮助资源缺乏(典型的无线和蜂窝)链路资源管理器来配置无线资源和QoS。
合适的无线提示是基于由RFC2211所定义的受控负载(CL)综合业务参数。CL业务旨在支持广泛等级的应用程序，其包括自适应实时应用程序，并且它因此提供了用于定义信息元件的合理基础。然而，无线网络的特征和要求必须不同于典型的有线线路接口，并且需要附加的信息。因此，建议利用对无线网络有用的可选择参数信息来扩展CL业务，以使得能够实现用于无线承载特性的适当设置。应当指出的是，虽然建议该可选择信息用于CL服务，但是它也可以被运用到其它业务，例如保证的服务质量。
无线提示的例子是控制负载参数，媒体描述参数(其使用由IETF标准化的多用途网际邮件扩充(MIME))，分组格式信息，期望的延迟界限，分组丢失比率，比特差错率(BER)，分组处理优先级，分组丢失比率(PLR)。
QoS简档中的QoS参数可以在时间上快速改变，因此QoS简档具有动态特征。
此外对于无线提示，QoS简档可以包括信号强度、信号质量、延迟、业务优先级、可靠性、平均吞吐量和峰值吞吐量、成本和可用带宽以及其组合。
图6图示了用户终端18和通用的接入选择适配器22的实现。附图没有示出完整的终端结构，而是主要集中在用户终端和接入选择适配器之间的接口。
在接入选择器和接入适配器之间交换IP分组，并且这些分组包含接入信息、保留/释放路由器配置和接入系统资源。这个信息或者由接入网络报告(所述接入网络例如可以广播这个信息)，或者这个信息由接入选择器请求。
如箭头38所示，无线提示从QoS控制器29被报告给接入选择器。
用户终端包括接入管理器39、相关联的层2至层3翻译器40和接入选择器26。接入选择器包括一组用于接入过程的与链路无关的涉及QoS的软件过程，它们全部在41示出。
接入适配器包括相似的一组与链路无关的涉及QoS的软件过程(它们全部在42示出)、接入管理器43、相关联的层2至层3翻译器44、接入管理器45、相关联的层2至层3翻译器46和翻译器47，其中所述翻译器47将与接入有关的层2触发器翻译成与接入无关的信息。
在椭圆处以粗边界线示出的实体运行在层2上，而在椭圆处以细边界线示出的实体运行在层3上。
缩写“An”定义了在车载上的无线接入网络，也就是在用户终端和接入选择适配器之间展开的第一“跳”。An中的“n”表示那里可以有若干这样的无线接入网络在车载上，诸如蓝牙、WLAN。如果没有这样的车载无线网络，并且终端通过本地基于有线的网络连接到接入选择适配器22，那么不需要接入管理器39和40以及相应的翻译器。因此这些实体由虚线来表示。
缩写“Bn”是在接入适配器和基于陆地或空间接入网络(例如图1中的接入网络21)之间的接入的一般定义。Bn中的“n”表示那里可以有若干这样的接入网络。每个接入网络有一个接入适配器，并且因此每个接入网络只有一个B-接入管理器，虽然由于“n”，图6中的接入管理器暗示在同一个接入适配器中可能有若干接入管理器。每一个接入管理器45处理使用不同接入技术的相应接入，每种这样的技术需要相应的承载接入管理器。需要根据现有的接入网络来安装和配置接入管理器。
接入管理器，也被称为承载业务管理器，是一个层2(L2)实体，它建立并维持无线承载业务。接入管理器可以是复杂的单元并且包括多个不同的L2协议和资源处理器，但是它也可以是简单单元，例如媒体接入(MAC)层。
过程41和42描述了如下定义的协议状态RH资源处理。公共资源管理过程，其能够通过相应的接入选择配器请求和/或释放来自不同接入系统的资源。
L2-LSL2-链路状态。从接入选择适配器请求和/或接收L2触发器信息的过程。L2触发器的例子是信号强度和质量。
NSIS信令中的下一步。NSIS负责本地或者端-到-端地传送QoS信息。实现NSIS程序的实际协议可以是RSVP或者它的增强版本。
CARD候选接入路由器发现被用来从网络请求接入路由器容量。
FHO快速切换处理属于IETF的FHO规范的所有交互作用。
下表1列出所有消息，其中接入选择器利用所述消息来处理与接入选择器适配器的交互作用。
表1接入选择器消息
为了保留和/或释放与接入技术无关的接入系统资源，与接入无关的RH过程是必须的。和其它过程一样，在接入选择器和接入适配器中都需要RH过程。在接入选择器中的RH过程请求连上接入系统，或者从接入系统释放资源，并返回这个情况已经发生的确认。
在L2-LS过程之间的双箭头意味着接入选择器26有可能请求链路接入的状态。
图7公开了接入选择器，所述接入选择器包括接入选择器控制逻辑48、优选的接入选择结果49和有关当前接入的信息50。这里有三组到控制逻辑的输入，两组为运行时间输入和一组为配置输入。一组运行时间输入包括来自用户终端的QoS简档，这些输入在左边由IU1-IU11表示。QoS简档是指接入的期望特征。另一组运行时间输入是从接入适配器提供的接入状态信息，并且在右边由I11-I13、I21-I32和I31-I33示出。状态信息是指由各自的接入网络提供的特征。在接入选择器控制逻辑48的长方形顶端，示出了来自数据库28和37的配置输入W1-W3和N1-N3。接入选择器逻辑包括接入选择器算法33。
当在网络中分配资源时，对两种输入感兴趣要输送到网络中的业务特征以及业务应该具有的质量。参数IU1-IU8给出了要注入接入网络的业务的描述，而参数IU9-IU11指业务的QoS。
在下列描述的例子中，使用参数IU9-IU11描述了简单接入选择算法，所述参数IU9-IU 11作为针对比特差错率、期望的延迟界限和分组丢失比率的期望的QoS参数。这些参数与从各自可用的网络所报告的相应状态信息、比特差错率、期望的延迟界限(＝传输延迟)和分组丢失比率相匹配。状态信息IU1-IU8间接地被包括在状态信息中，因为所述状态信息涉及已经在各自接入网络中存在的业务。因此以下给出的算法的例子只注意到涉及QoS的参数IU9-IU11以及从网络所报告的其相应状态信息。
通过使接入简档给出的信息与状态信息相匹配，控制逻辑返回有关接入网络具有最好匹配的信息，或者返回一个指示，即没有一个可用的接入网络与期望的QoS简档相匹配。将这个结果指定为优选的接入选择。优选的接入选择与当前的接入相比较，如果两个接入一致，则不改变接入。如果两个接入不一致，则接入被改变到优选的接入，或者如果没有接入匹配QoS简档，那么保持当前的接入。
图7图示了与技术无关的接入选择算法的例子，所述算法包括三个匹配等式AC1、AC2和AC3(每个接入网络一个匹配等式)，以及包括接入选择函数fa(MAX(AC1，AC2，AC3))，其中i＝1，2，3…，i是可用接入网络的编号。每个可用接入网络有一个匹配函数。从接入逻辑的输出是接入选择函数fa(MAX(AC1，AC2，AC3))的结果。在接入选择中，函数fa(ACi)给出了要接入的接入系统的索引，例如fa(AC3)＝3，这是接入网络3。因此，选择接入网络3。
所述匹配函数是相似的，因此只描述AC1的计算。期望的IU9(比特差错率)减去可用的I11(比特差错率)。所述差值被归一化并被加权。对所述结果取对数。此外，期望的IU10(期望的延迟界限)减去可用的I12(期望的延迟界限)。所述差值被归一化并被加权。对所述结果取对数。此外，期望的IU11(分组丢失)减去可用的I13(分组丢失比率)。所述差值被归一化并被加权。对所述结果取对数。将三个对数相加得到AC1。对于匹配函数AC2和AC3重复同样的过程，并且将三个值AC1、AC2和AC3的最大值选作接入网络。
如果没有输出，那么在所请求的业务和可用QoS参数信息之间没有匹配。不进行接入而是推迟到在有匹配时的稍后时间。为了实现这一点，将QoS简档保存在用户终端中。接入选择器继续接收来自可用网络的状态信息或者从这些可用网络请求状态信息。以规律的时间间隔，或者不时地，接入选择器检索所保存的QoS简档，并将它与来自可用的接入网络的当前状态信息相比较。当存在匹配时，从算法中返回接入网络并指示终端接入所述接入网络。因此终端将如此行动，如同在环境允许时它具有对接入进行调度的调度机制。例如，如果用户在车载上，而该车载在可用接入网络只允许低比特率(例如64kbit/s)的区域中移动时，并且用户发送下载视频流的请求，所述下载根据其应用程序的QoS简档需要至少500kbit/s的带宽，那么接入控制逻辑将保存QoS简档并继续监视可用接入网络。当车载接近大城市时，具有需要特征的合适接入网络被检测到，并且接着接入选择器将自动接入这个网络并启动视频流会话。
AC1至AC3函数为log函数，在图9中图示。如果可用的参数信息和要求的参数信息之间的差值为正，那么获得正的log差值。如果正的差值增加，那么正的log差值只轻微地增加，并且对匹配函数的正的部分有较小的影响。作为例子，与可用的比特率只是稍微超过请求的比特率的情况相比，如果可用的比特率远远地超过了请求的比特率，那么这只会极小程度地影响所得到的ACi匹配函数。
另一方面，并且与此相反，如果可用的参数信息和请求的参数信息之间的差为负值，那么得到一个负的log差值。如果负的差值增加，那么log差值将极大地增加，并且从而将对匹配函数的负的部分产生极大的影响。
图10图示了在无线电接入网19中所使用的接入技术1的实现。UMTS(通用移动电信系统)被用作无线电接入网络。在该例子中使用的接入技术是WCDMA(码分多址)。UMTS支持具有被管理的QoS特征的高比特率承载业务。逻辑上将UMTS分成与开放接口Iu相连接的无线电接入网络UTRAN(UMTS陆地无线电接入网络)51和核心网络52。分组域核心网络功能性在两个网络节点上逻辑地实现，所述网络节点是服务GPRS支持节点SGSN53和网关GPRS支持节点GGSN54。GPRS是通用分组无线电系统的首字母简写词。UMTS网络具有面向用户终端18的接口Uu和面向基于IP的干线网21的标准接口Gi。
图11图示了在图10中所示的UMTS网络中的分层QoS承载业务结构。承载业务描述了网络如何提供QoS。这由信令协议、在用户平面的传输、和QoS管理函数来定义。用户终端18中的应用程序27端对端地发信号到与干线网21连接的Web服务器25。这种情况在图3中被图示，并且专用于UMTS网络。接入适配器或者无线网关22在这种情况中是用户已经将其插入到他的膝上型电脑(用户终端)中的PCMCIA卡(个人计算机模块卡国际协会)。在端到端承载业务55中，IP协议组在层3上使用。优选地，使用IPv4或者IPv6。因此，IP被用作跨接层，即跨接所有实体27、18、22、51、53、54和25的层。因此，应用程序有可能与接入选择器、Web服务器或者甚至与驻留在web服务器中的应用程序进行通信。如图中所示，蓝牙或者WLAN能够被用作用户终端和接入选择适配器之间的承载业务。在接入选择适配器22中的QoS控制器30、翻译器31和接入管理器32被表示成虚的椭圆。分层结构使得以下方面变得明显，即翻译器31翻译从层2到层3的消息和信息。虽然IP被描述成跨接层，但是将来其它技术也可以用作跨接层。Gábor Fodor，Anders Eriksson，Aimo Tuoriniemi“在总是最佳连接网络中提供业务质量(Providing Quality of Service in AlwaysBest Connected Networks)”，IEEE Communications Magazine，pp.154-193，July 2003.P.M.L.Chan，R.E.Sheriff，Y.F.Hu，P.Conforto and C.Tocci，“结合模糊逻辑用于不同IP环境的移动性管理(MobilityManagement Incorporating Fuzzy Logic for a Heterogeneous IPEnvironment)”，IEEE Communications Magazine，Vol 39，No.12，pp.42-51，December 2001.http//www.ietf.org/internet-drafts/draft-ieft-nsis-reg-09.-tst
权利要求
1.一种允许用户终端在网络中同时接入多个不同接入技术的基于无线电的接入网络(19，20)的系统，所述基于无线电的接入网络被适配用于连接到公共干线网(21)，其特征在于接入选择适配器(22，23)和接入选择器(26)，每个接入选择适配器(22，23)与各自的基于无线电的接入网络相关联，所述接入选择适配器(22，23)用于从其各自的接入网络接收与接入有关的信息，并用于将所述信息映射到与接入技术无关的状态信息，所述接入选择器(26)与驻留在用户终端(18)中的应用程序(27)相互作用并且与每个接入适配器相互作用，以选择无线电接入网络，所述选择是根据与各个应用程序相关联的单个QoS简档并根据与所述接入技术无关的状态信息。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于接入选择适配器(22，23)包括跨接所述接入网络(19，20)、所述干线网(21)和所述接入选择器(26)的协议(55)，从而允许在应用程序(27)和与干线网连接的终端(25)之间进行互操作，并使接入适配器对应用程序透明。
3.根据权利要求1或2的系统，其特征在于与无线电接入有关的信息由接入选择适配器(22，23)中的接入管理器(32)来提供，并且在接入选择适配器和在跨接层(55)上的其相应接入网络之间用信号通知所述信息。
4.根据权利要求3的系统，其特征在于与无线电接入有关的信息包括下列任意属性信号强度、信号质量、延迟、业务优先级、可靠性、平均吞吐量和峰值吞吐量、比特差错比率、控制负载参数、媒体描述参数、分组格式信息、期望的延迟界限、分组丢失比率、比率差错率(BER)、分组处理优先级、分组丢失比率(PLR)及其组合。
5.根据权利要求4的系统，其特征在于与无线电接入有关的信息还包括成本和/或可用带宽。
6.根据权利要求4的系统，其特征在于接入选择适配器包括QoS控制器(30)、接入管理器(32)、和翻译器(31)，所述QoS控制器(30)用于通过与相应的应用程序相互作用来生成状态信息，所述接入管理器(32)用于处理到其相关联的无线电接入网络的接入，并用于在那里启动并建立无线电承载，所述翻译器(31)用于接收与所述的无线电接入有关的信息接入作为输入，并将它们映射到与所述的接入技术无关的信息(无线提示)。
7.根据权利要求2的系统，其特征在于跨接干线网、接入网络、接入适配器、接入选择器和应用程序的协议是IPv4或者IPv6协议组。
8.根据权利要求1的系统，其特征在于数据库(28)被连接到用户终端并包含用于应用程序的配置数据。
9.根据权利要求1的系统，其特征在于接入选择器包括与链路无关的涉及QoS的软件过程(48)，用于接入程序。
10.根据权利要求9的系统，其特征在于所述涉及QoS的软件过程包括用于与无线电接入无关的QoS信令的NSIS(IP信令中的下一步骤)过程、用于与无线电接入无关的链路状态信息和获取的层-2链路状态(L2-LS)过程、以及用于与无线电接入无关的资源处理的资源处理(RH)过程。
11.根据权利要求10的系统，其特征在于所述涉及QoS的软件过程还包括下列与无线电接入无关的过程的至少一个或者两个用于移动性处理的与无线电接入无关的FHO(快速切换)过程；用于获取候选接入路由器的CARD(候选接入路由器)过程。
12.根据权利要求1的系统，其特征在于接入选择器(26)驻留在用户终端(18)中并被连接到接入适配器(22，23)。
13.根据权利要求1的系统，其特征在于接入选择器(26)驻留在干线网(21)中或者被连接到干线网(21)，并被连接到接入网络(19，20)。
14.一种同时提供从移动系统(17)到多个基于无线电的接入网络(19，20)的接入的方法，所述移动系统(17)包括具有多个不同应用程序(27)的用户终端(18)，其特征在于-在所述应用程序启动时，将应用程序需要的包括QoS参数值的QoS简档用信号通知到接入选择器，-从每个可用的无线电接入网络通过与所述可用接入网络相关联的单个接入适配器(22，23)，将与无线电接入网络有关的信息以及关于那个网络资源的状态信息用信号通知到接入选择器(26)，-执行接入选择算法(33；48)，所述算法根据QoS简档中用信号通知的QoS参数和状态识别应该用于应用程序的接入网络，-将接入选择传送到用户终端，以及-指示所选择的接入网络的接入适配器来在其相关联的无线电接入网络中建立无线电承载。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于在某些时间间隔并且当与接入网络相关联的任何QoS参数有变化时，将与无线电接入有关的信息和状态信息从接入适配器(22，23)用信号通知到接入选择器(26)。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于QoS参数的变化由层2触发器或者接入技术触发器用信号通知。
17.一种用于调度从移动用户终端(18)到接入网络(19，20)的接入的方法，其特征在于-业务请求和与之相关联的QoS简档从应用程序(27)被用信号通知到接入选择选择器(26)，-所述接入选择器(26)将包含在QoS简档中的QoS参数所给出的信息与从对于用户终端(18)可用的接入网络所接收的状态信息相比较，-如果所述比较揭示没有符合QoS要求的接入网络可用，那么业务请求被保存在用户终端中，-接入选择器监视从可用的无线电接入网络中接收的状态信息，并且-重复所述比较步骤，并且当所述比较揭示符合QoS简档的无线电接入网络可用时，指示所述应用程序执行。
全文摘要
本发明公开了允许用户终端(18)在网络中同时接入多个基于无线电的不同接入技术的接入网络(19，20)的一种系统和一种方法。本发明的特征是接入选择适配器(22，23)和与接入技术无关的接入选择器(26)，所述接入选择适配器(22，23)中的每一个与各自基于无线电的接入网络相关联。接入适配器具有用于从其各自的接入网络接收与接入技术有关的信息的装置(32)、和用于将所述信息翻译到与接入技术无关的状态信息的装置(31)。接入选择器包括接入选择算法(33)，所述接入选择算法(33)与驻留在用户终端中的应用程序(27)相互作用并且与每个接入适配器相互作用来选择无线电接入网络，所述选择是根据与各个应用程序相关联的单个QoS简档，并且是根据与所述接入技术无关的状态信息。本发明还涉及一种用于业务调度的方法。
文档编号H04L12/54GK1887018SQ200380110888
公开日2006年12月27日 申请日期2003年12月22日 优先权日2003年12月22日
发明者G·福多尔, A·图里尼米 申请人:艾利森电话股份有限公司