专利名称：电话的3g/gsm和无线局域网集成的制作方法
技术领域：
本发明涉及双模系统和节点。具体地说，本发明涉及语音业务的无线局域网(WLAN)-移动电话集成领域。
背景技术：
当前的GSM/3G和无线局域网技术构成两个单独的无线电网络技术。它们运行在不同频率下并利用单独指定的协议。目前在3GPP、3GPP2和IEEE论坛上正在进行无线局域网和GSM/3G的数据及其他业务集成的标准化工作。
在第三代合伙人项目3GPP上已经拟定出涉及不同集成度的六个方案。至今方案1、2和3已经定义。但是，方案6，亦即电话的WLANGSM/3G集成(电路交换语音业务)的工作尚未开始。
称为“总是最佳连接”希望的概念旨在保证任何时侯都能向用户提供最佳和最廉价的服务，并以该用户几乎察觉不到在底层接入技术的方式完成切换。
目前，集成不同类型的无线电接入技术，诸如WLAN和GSM/3G的双模移动电话，在用户借助于一个设备进行选择时提供在该市场上已经可以得到的现有技术的接入。但是，目前在网络侧，蜂窝系统和无线局域网系统还不能配合动作。若在GSM/3G上收到订户的一个电话呼叫，则不可能把该呼叫切换到无线局域网系统，即使该订户处在无线局域网的覆盖范围内，而且拥有双模式移动(电话)，反之亦然。一个问题是，没有无线局域网和GSM/3G网络节点的集成或相应的信令协议。
无线局域网和GSM/3G业务集成的另一个问题是WLAN无线电网络的微微小区特性。WLAN无线电网络由微微小区的扁平结构构成，不完全适用于典型的移动用户行为。当用户在蜂窝式网络中使用时以高速移动，在WLAN网络上电话呼叫将难以维持。
图1表示按照本发明的系统体系结构的第一优选实施例，包括互通转发节点(IWFN)；图2表示按照本发明的既具有GMS又具有WLAN能力和相应的网络接口卡的双模终端的概要描述；图3表示按照本发明的互通转发节点；图4和5表示源自移动电话系统的电话呼叫，经由双模终端的GSM网络接口卡应答，并随后切换到WLAN网络接口卡的信号交换示意图；而图6表示按照本发明的双模终端用的状态图。
发明内容
第一个目标是提出一种在WLAN和GSM/3G之间电话集成用的方法。
提供了GSM/3G中语音呼叫的到来和向WLAN切换用的信令方法。
另外，还提供了一个在GSM/3G或在WLAN中输出语音呼叫用的信令方法。
本发明第一个目标是提供一种能够工作在GSM/3G和WLAN的双模移动终端。
该目标已经通过权利要求1中定义的要点完成。
另一个目标是提供一种WLAN-GSM/3G互通节点，IWF。
该目标已经通过权利要求3定义的要点完成。
再一个目标是提供一种GSM/3G和WLAN双模式移动用的使能和禁止WLAN用的选择机制。
该目标已经通过权利要求8完成。
按照权利要求11已经提供把语音呼叫从WLAN切换回GSM/3G用的信令方法。
提供了一种GSM/3G和WLAN双模移动终端用的预占(camping)机制，使得该双模移动终端可以被寻呼用于到来的电话呼叫。
从以下对本发明的详细说明将会看到其他优点。
具体实施例方式
本发明提出WLAN和GSM/3G电话业务集成用的方法。
按照本发明的第一实施例的集成体系结构示于图1。示出一个GSM/3G网络，包括现有技术元件基站组，BSS、业务移动节点，亦称移动交换中心/访问位置寄存器，S_MSC/VLR、(还部分地称作业务GPRS支持节点)，G_MSC/VLR、网关节点移动交换中心/接入用户位置寄存器，S_MSC/VLR，(还部分地称作网关GPRS支持节点)、归属位置寄存器，HLR/AC、普通的老电话系统，POTS、双模移动终端、分组数据网关，PDG。另外，还设置标准无线局域网接入点，WLAN AP。
WLAN AP节点可以通过适当的网络、诸如以太网局域网或经由另一个网络、诸如ADSL调制调解器和适当的主干网络、BKBN，耦合到互通和转发节点IWFN。
在图2中，表示涉及按照本发明一个优选实施例的双模式WLAN-GSM/3G移动MT2的逻辑示意图。该双模终端包括两个无线电网络接口，一个GSM/3G发射/接收用，GSM_NIC，和一个WLAN发射/接收用，WLAN-NIC1，以此两个接口都可以同时运行。该双模移动终端还包括一个传统的声卡，SND_C，提供至扬声器/放大器和麦克风的连接。
该双模终端可以由一个标准处理平台，诸如膝上计算机或个人数字助理(PDA)构成，由一个通常的通用操作系统控制。该网络接口卡可以是现成的组件，而同时该呼叫选择处理器的功能性和不同的逻辑功能可以通过在该标准处理平台、诸如通用的膝上计算机或个人数字助理上运行的软件应用程序完成。
按照本发明一个优选实施例，该双模式平台包括软件应用程序，D_APP，它包括以下逻辑功能设备控制和呼叫选择，CTRL_CALL_SELCTION、SIP/H323逻辑和信号处理，SIP/H323_LOGIC、通过IP的语音编码/解码，VO_IP、GSM逻辑和信号处理，GSM_LOGIC和GSM语音编码/解码，GSM_CODEC。最后设置预占逻辑功能，CMP-LOGIC，用以控制该双模移动终端应该运行在GSM网络接口卡上，还是在WLAN网络接口卡上。下面，举例说明在该双模移动终端和外部(比较图4和5)之间利用SIP协议信令的信号交换用的优选实施例。作为一个替代方案，可以使用H323协议。
对于WLAN网络接口卡，信号流是通过用户平面，UP通信的，带有通过IP的语音分组和H323/SIP控制平面，CP。对于GSM网络接口卡，信号是通过GSM-codec、UP和GSM控制信令平面，CP传输的。以一种下面将要公开的方式，语音信号可以选择性地在该声卡，SND_C和WLAN网络接口卡，WLAN_NIC或GSM网络接口卡，GSM-NIC之间传输。
随后将参照图4和5说明从相应接口卡发出的控制平面信令。应该指出，本发明的原理还适用于3G/WLAN配备的双模终端，尽管该示例性实施例是针对GSM/WLAN表示的。还应指出，术语双模终端并不排除在该终端上设置两种以上的接入技术。
按照本发明，在WLAN AP和S_MSC/VLR之间设置了WLAN-GSM/3G互通节点IWFN。该IWF负责在GSM语音和IP电话之间“转化”语音呼叫，亦即将GSM音频编码解码格式转化为IP语音音频编码解码，并完成信令使该呼叫能经由标准节点进行。
在图3中，表示了IWFN的一个优选的实施例。它包括一个用以连接至移动交换中心MSC的A-GSM接口和用以耦合到WLAN接入点AP的以太网接口。它还包括GSM编码解码的编码和解码单元GSM_U以及IP语音编码和解码单元VO_IP，用以把GSM编码解码流转化为通过IP的语音流，反之亦然。另外，该单元包括SIP信令协议控制单元CTRL_SIP，用以向GSM接口卡发送信令。另外，它还包含H.323业务。以后还要更详细地谈论该IWFN的功能性。
如上所述，WLAN AP节点可以通过适当的网络、诸如以太网LAN或经由另一个网络、诸如ADSL调制调解器和适当的主干网络BKBN，耦合到互通和转发节点IWFN。
按照本发明，服务MSC被配置得使它可以从该基站向新的IWF节点切换语音呼叫。但是，对于该MSC，该IWF节点最好就像普通的基站系统BSS，而从MSC来看，正常的HO是在WLAN和GSM/3G之间完成的。
双模移动终端MT2最好可以通过在该双模移动终端MT2中预先配置的IP地址识别IWF节点。
按照本发明，可以设想一个示例性系统，其中许多AP配置在不同的位置上，以便提供所谓对预订用户的“热点”接入。按照本发明的系统还可以包括预定的设置在家庭和办公室环境“室内AP”。这些AP的共同点是，它们都耦合到互通节点IWF，按照本发明，作为另一方案，设置几个这些AP分别耦合到的互通节点。
现将参照图4和5说明本发明的一个优选实施例。
I.从GSM/3G系统到来的语音呼叫并切换到双模终端的WLAN无线电接口的信令方法图4和5表示按照本发明的信令序列，其中语音呼叫是在该蜂窝式网络中接收的并切换到该双模终端的WLAN网络接口卡。
在本实施例中，该双模终端是活动并且既连接到GSM网络，又连接到无线局域网。应该明白，该网络提供商对双重用户订户既支持GSM设施又支持WLAN设施。
1.检测出到来网关G-MSC(GSM移动交换中心)/VLR的语音呼叫2.该G-MSC发起HLR位置请求以便找出该寻址的终端所附的S-MSC，该HLR作出响应3.该G-MSC向该S-MSC发出呼叫到达消息的信号4.从该G-MSC向该S-MSC发送完成呼叫指令，把该语音呼叫转发至S-MSC5.从该S-MSC向基站(BSS)发送寻呼请求6.通过空中接口把该寻呼请求转发至该双模移动终端7.该双模移动终端完成是否可能从提供WLAN电话呼叫的AP接入WLAN的判断，而若是如此，则决定进一步通过该WLAN无线电接口(通过下面联系图6提出的机制)进行8.从MT2向WLAN AP发送寻呼响应(该IWF被寻址一个由该双模移动终端预先配置的IP地址)9.-它转发至该IWFN10.-并进一步至该S-MSC11.为了鉴定该MT进行安全功能12.设置；发起呼叫设置13.邀请(SIP)；发起呼叫设置(转化到SIP)14.提供响应(SIP)；确认发起(转化到SIP)15.呼叫会议(SIP)；确认发起16.分配；请求为呼叫预留资源17.预留(SIP)；请求为呼叫预留资源(转化到SIP)18.警告用户(SIP)；终端已为呼叫接收做好准备19.预留会议；确认预留资源(转化到SIP)20.分配完成；确认预留资源21.振铃(SIP)；在B方产生振铃音(转化到SIP)
22.告警；在B方产生振铃音23.200 OK(SIP)；应答指示，亦即，B方应答(转化到SIP)24.连接；应答指示，亦即，B方应答25.连接确认；当收到应答指示时向终端发送确认26.开始媒介(SIP)；当终端已经发送该应答指示(200 OK)时，它开始发送该媒介流，亦即VoIP的有效负载27.确认(SIP)；当收到应答指示时，向终端发送确认(转化到SIP)28.完成呼叫；服务MSC向网关MSC确认发回指出呼叫已经建立29.GSM/IP转化29；该IWF在VoIP有效负载和GSM编码有效负载之间进行任何必要的编码/解码或其它的转化30.呼叫在进行中与该SIP协议可比较的该SIP信号已经在上面的括号中指出。
可以看出，在现有技术GSM呼叫的方面，按照本发明的语音呼叫被路由到该IWF，而不是到服务MSC中的基站(BSS)。
II-从WLAN无线电接口向GSM/3G系统输出语音呼叫的信令方法还提出一个涉及该双模终端的用户发起一个电话呼叫的方法。该过程还应该参照图4和5说明，利用以下步骤-该双模终端MT2的用户想要进行一次去话呼叫7.该双模移动终端决定通过WLAN网络接口卡(通过下面联系图6说明而提出的机制)进行呼叫8-30.正如按照上面步骤8-30所说明的，经由WLAN AP-IWF-向S-MSC(该IWF是由MT预先配置的IP地址寻址的)发送一个语音呼叫设置信号。
该语音呼叫像在该GSM/3G网络通常的那样处理，并向该固定的最终用户设置。进行该呼叫，并当该双模移动终端完成时，回到GSM/3G信道上的预占上。
III.-把语音呼叫从该双模终端的WLAN无线电接口切换至GSM/3G接口用的信令方法若在WLAN无线电接入在语音呼叫过程中该双模移动终端从该WLAN AP的范围移出，则触发一个向GSM/3G的切换。在该双模移动终端中采取如下动作1.丢失与该WLAN AP的无线电联系2.进行扫描寻找GSM/3G单元3.连接到该GSM/3G单元4.向该MSC发送位置更新，以便指出应该发生一个内部RAT HO(切换)5.该MSC将把该语音呼叫转发至新的GSM/3G单元6.该呼叫将在该新的GSM/3G单元中继续显然，当进行切换时，该方法将使业务略微中断。可以设想一个更高级的方法采取类似于3G中的GSM搜索或压缩模式的方式，在该呼叫过程中，搜索替代的无线电接入覆盖。
IV.允许为来话呼叫寻呼双模移动终端的双模移动终端用的预占方法按照一个优选实施例，为简单起见，当空闲时，该双模终端最好在该GSM/3G无线电网络上预占。在这种情况下，便重新使用GSM/3G中的流动性管理和寻呼机制。只有当一个语音呼叫开始时，该双模移动终端才可以转入WLAN无线电接入。而当该呼叫结束时，该双模移动终端将回到GSM/3G并作出位置更新。这将保证该双模移动终端总是可以联系上的，甚至当高速移动时。
V.-在按照本发明的双模移动终端中使能和禁止无线局域网业务的选择机制。
鉴于该无线局域网的微微小区属性，定义一个最好力求只有当双模移动终端MT2静止或以一个非常低的速度移动时才完成的使能无线局域网接入用的选择机制。另一方面，该GSM接口卡最好任何时侯都接通。
该机制可以用该双模移动终端的状态MS1、MS2和MS3举例说明而相应的状态变化条件示于图6所示。另外，鉴于当前WLAN网络接口卡功率消耗相对较高，设置一个可选的节电模式MS4。该选择机制可以在图2所示的逻辑功能预占逻辑CMP_LOGIC中的应用程序D-APP中实现。
该移动终端最初采取禁止无线局域网接入的状态MS1，搜索WLAN AP，101。若WLAN AP识别为正在提供接入，则采取状态MS2。确定所找到的AP是否提供一个到IWF的连接的一个途径是，该终端试图与该IWF通信，发送一个WLAN呼叫消息(比较图4步骤8-WLAN呼叫(寻呼响应))并等待邀请(比较图4，步骤13，邀请)或某些其它消息，诸如对该IWF进行ping。
在状态MS2，定义一个定时器值T1，使得若该双模移动终端经过一段长于该定时器MS2给出时间才听到同一WLAN AP，“WLAN接入被禁止，等待T1”，则该双模移动终端设置到状态MS3，允许语音呼叫切换到WLAN，“允许WLAN接入”，因为该双模移动终端可能不移动。若该信号丢失，则该移动终端回到MS1，102。当在状态MS3下，该双模移动终端再也听不到WLAN AP 104时，WLAN丢失-该双模移动终端设置为“不允许WLAN接入”，MS1的状态。当发现一组预定的AP中的一个，诸如“家庭AP”，103时，WLAN接入也可以被允许。在其他情况下，当该AP丢失时，选择禁止WLAN接入的状态MS1。
在MS3状态下，该WLAN接口卡上电，若该WLAN卡用于传输或对WLAN AP的接入没有丢失，则保持此状态。但若在该AP存在的同时却不进行传输，则该双模移动终端可以进入节电模式，关断该WLAN网络接口卡，WLAN-NIC。
按照另一个实施例，该用户也可以通过向该双模移动终端发出一道命令，优选该无线局域网接入，主动地选择或支配WLAN接入。当处于范围内的例如WLAN AP的双模移动终端检测到可用无线电接入网络存在时，据此可以作出这个选择。
如上所述，当发现预定的特定AP(“家庭AP”)，103时，可以选定WLAN接入，MS3，而无须设定任何定时器。今天在许多家庭内都安装了无线局域网，而且一个给定的家庭AP可以设定为优选接入。作为另一方案，一个典型优选的AP可以是办公室中的WLAN，因而可以设置一个以上预定“家庭AP”。
无论在任何情况下，当该选择机制进入状态“允许WLAN接入”MS3时，该双模移动终端的运转性能可以使得该双模移动终端通过它本身总可以通过WLAN，或者作为另一方案，它可以向该用户表明已经进入该状态，使得该用户可以选择通过WLAN进行接入。当进入或离开该状态时，或当在WLAN系统和GSM/3G系统之间发生自动转变时，最好把该实际状态通知该用户。该通知可以是噪音信号、光信号、蜂鸣信号、一条消息或在该显示器上的一个图标或任何其它类型的信号。
上述机制保证，若该双模终端的用户在移动时和穿过一个其中WLAN接入可用的给定区域，则优先选择和保证响应、作出和保持GSM/3G电话呼叫的就绪状态，包括在GSM/3G切换过程中。另一方面，若该用户处于一个“家庭AP”的“静止”范围内，则允许通过WLAN接口进行呼叫。
若该用户仍旧处于预定的家庭AP的覆盖范围内，但是不积极利用该双模移动终端，则该双模终端可以进入节电模式，其中经过适当的不工作周期之后，该WLAN网络接口卡设定为休眠，106。若再一次遇到活动，包括试图使用WLAN网络接口或遇到GSM接口上活动，则唤醒请求107把该终端置回允许WLAN接入的状态，MS4。在这种情况下，该用户可能移出或可能未移出WLAN的覆盖范围，在前者的情况下，该双模移动终端进入状态MS1。
权利要求
1.双模移动终端(MT2)，包括无线局域网接口(WLAN_NIC)和蜂窝无线电接口(GSM_NIC)，当通过所述蜂窝无线电接口(GSM_NIC)收到寻呼请求(6)消息，指示通过所述蜂窝无线电接口有来话语音呼叫，或一旦从所述双模终端的用户收到指示就要完成去话语音呼叫时，完成判定(7)WLAN覆盖范围是否可能来自提供WLAN电话呼叫的AP，并且若是如此，则通过向WLAN AP发出WLAN呼叫消息(8)，经过至互通节点(IWFN)的WLAN接口作出响应。
2.按照权利要求1所述的双模移动终端，随后与互通节点(IWFN)一起参与呼叫发起过程(12-15)、指配业务信道过程(16-20)和呼叫确认及呼叫接受过程(21-27)，和通过WLAN接口(30)向另一方处理该语音呼叫。
3.互通节点(IWFN)，包括蜂窝控制单元(CTRL_SIP)、向移动服务移动节点(MSC/VLR)提供连通性的蜂窝单元(GSM_U)、通过IP的语音单元(VO_IP)、向WLAN接入点(AP)的提供连通性的接口，一旦从双模终端经由WLAN AP收到WLAN呼叫(9)时，则该互通节点完成以下步骤对服务移动节点(S_MSC/VLR)(10，10a，10b)建立连接；在所述双模终端(MT2)和所述服务交换移动节点(S_MSC/VLR)之间完成呼叫发起过程(12-15)、指配业务信道过程(16-20)和呼叫确认及呼叫接受过程(22-27)；发起双工GSM/IP转化(29)；和在所述AP和所述服务移动交换中心(S_MSC)之间进行所述蜂窝呼叫的路径选择。
4.按照权利要求3所述的互通节点(IWFN)，其中所述互通节点(IWF)表现得类似于设置到所述服务节点(S-MSC/VLR)的基站。
5.按照权利要求3所述的互通节点(IWFN)，其中所述呼叫发起过程包括一旦从移动服务节点()收到设置(12)时，则向所述双模终端发出邀请信号(12)，并，发出呼叫确认信号(15，在收到提供响应信号(14)时)。
6.按照权利要求3所述的互通节点(IWFN)，其中所述指配业务信道包括一旦从移动服务节点()收到分配信号(16)时，则向所述双模终端发出预留确认信号(17)，并在收到预留完成信号(20)时发出分配完成信号(19)。
7.按照权利要求3所述的互通节点(IWFN)，其中所述呼叫确认及呼叫接受过程包括一旦从所述双模终端收到振铃和200 OK(21，23)时，则向所述移动服务节点发出告警(22)和连接(24)信号(17)，一旦收到连接确认(25)，则向所述双模终端发出确认(27)。
8.一种双模终端(MT2)选择通过蜂窝接口或通过WLAN接口接收或进行语音呼叫的方法，完成以下步骤初始采取状态(MS1)，其中禁止通过WLAN接入进行语音呼叫，搜索向语音呼叫提供连接的WLAN接入点(AP)，当识别出向语音呼叫提供连接的预定WLAN接入点(AP)时，启动定时器(T1)(MS2)，一旦所述定时器(T1)期满，则允许通过所述预定WLAN接入点(AP)完成语音呼叫(MS3)。
9.按照权利要求8所述的方法，其中当进入WLAN接入允许状态，但是该用户在给定周期内没有利用该WLAN接入时，进入不允许WLAN接入的节电模式(MS4)。
10.按照权利要求9所述的方法，其中若在所述节电模式(MS4)下在该节电模式中获得寻呼请求信号(寻呼请求6)，或者若该用户主动寻求使用WLAN接口或想要进行电话呼叫而需要如此，则接入进入WLAN允许的状态(MS3)。
11.从双模终端的所述WLAN无线电接口向所述GSM/3G接口切换语音呼叫的信令方法若在WLAN无线电接入中的语音呼叫过程中，所述双模移动终端移出所述WLAN AP的范围，则触发向GSM/3G切换，包括以下步骤扫描GSM/3G小区，加入所述GSM/3G小区，向所述移动服务节点发送位置更新，以便指示应该发生内部RAT(无线电接入技术)HO(切换)(即，在两个WLAN接入点之间的切换)，所述移动服务节点向新的GSM/3G小区转发语音呼叫，而且该呼叫在该新的GSM/3G小区中继续。
全文摘要
描述了一种双模移动终端(MT2)，包括WLAN(无线局域网)接口(WLAN_NIC)和蜂窝无线电接口(GSM_NIC)，其中当通过该蜂窝无线电接口(GSM_NIC)收到一个寻呼请求(6)消息，指示通过该蜂窝无线电接口有一个来话语音呼叫时，或从该双模终端的用户收到一个完成去话语音呼叫的指示时，判断(7)WLAN是否来自提供WLAN电话呼叫的AP，若是，则通过WLAN接口向WLAN AP发出WLAN呼叫消息(8)到互通节点(IWFN)，进行应答。另外，还设置互通节点(IWFN)，包括蜂窝控制单元(CTRL_SIP)、蜂窝单元(GSM_U)、IP语音单元(VO_IP)和路由器(R)，它在从双模终端经由WLAN AP收到WLAN呼叫(9)时，对服务移动交换中心(S_MSC/VLR)(10，10a，10b)建立连接，在该双模终端(MT2)和该业务交换模式中心之间完成呼叫发起过程(12－15)、指配业务信道过程(16－20)和呼叫确认及呼叫接受过程(22－27)，并在该AP和服务移动交换中心(S_MSC)之间进行该蜂窝呼叫的路由选择。
文档编号H04W68/12GK101019451SQ200480043999
公开日2007年8月15日 申请日期2004年9月17日 优先权日2004年9月17日
发明者G·赖德尼尔, H·朗尼克, S·罗默, J·林德斯科格 申请人:艾利森电话股份有限公司