运营商网络上过顶（ott）服务的优化的制作方法

运营商网络上过顶（ott）服务的优化的制作方法
【专利说明】运营商网络上过顶（on)服务的优化
[0001] 背景
[0002] I.伸用领域
[0003] 本申请涉及网络通信的领域。更为具体地，本申请涉及优化在运行商网络上运行 的过顶服务（Over-the-Top(0ΤΤ)服务）。
[0004] II.相关技术描述
[0005] 当今，存在许多VoIP服务用于PC和电话。一般来说，当两个用户正在使用固网 DSL/线缆基础设施（或经WiFi间接的）时，这些服务非常好地适用于语音、视频和数据共 享，这是因为IP地址不改变，带宽相对充足，无线电问题不存在，以及延迟低。
[0006] 过顶服务（0ΤΤ服务）指的是运行在某一网络上但并非由该网络的运营商提供的 服务。它通常被称为"过顶"（〇Ver-the-t〇p)是因为这些服务位于网络运营商已经提供的 服务"之上"且不要求与网络运营商的任何业务或技术隶属关系。0ΤΤ服务的一个示例是 SkypeiPV0IP通信服务，它允许用户拨打V0IP呼叫，通常是免费的。
[0007] 迄今为止，大多数过顶（0ΤΤ)VoIP服务仅仅已将它们的固定家庭/办公室解决方 案直接迀移到移动设备。然而，当传统最大努力（besteffort)基于WAN的数据连接在蜂 窝网络上变得拥塞时，用户体验可能变得非常差（呼叫掉线、高延迟、差音频质量）。这是由 不断变化的WiFi和运营商基础设施两者的无线电条件以及从运营商级服务（如运营商语 音）到最大努力数据解决方案的竞争造成的。
[0008] 在过去30年中，无线产业已创建了复杂的城域网络，允许根据特定条件在蜂窝信 号塔之间切换单个语音呼叫。经过一段时间，创建了数据覆盖（GPRS/EDGE)来允许数据（最 初是文本消息，如今是从互联网页面到电影）在同一网络上行进，但与具有更高服务质量 网络保证的语音业务相比通常具有较低的优先级。后来的标准增加了数据率和调制标准， 但是继续以语音为优先而数据作为最大努力模型。当今，行业支持用于GSM的三种并发网 络（2G-GSM/EDGE、3G-UMTS/HSPA+、以及 4G-LTE)以及用于CDMA的两种（CDMAlxRTT至 CDMAEV-D0RevB)。运营商网络在这些标准之间切换设备，即使是在单个呼叫中。除了当 前的蜂窝网络之外，新的蜂窝标准也在发展以允许数据与语音两者都具有与802. 11 (WiFi) 网络的互操作性。在该情况下，电话和其他移动设备能要么连接到标准因特网骨干网络用 于最大努力数据，要么连接到位于某一运营商场所的新服务器来支持通过WiFi的运营商 服务（如语音和文本）。
[0009] 允许诸如语音、文本、在场、视频聊天、文件共享等之类的信息被提供给具有PC、 移动手机、或带有互联网连接（WiFi或蜂窝）的游戏机的用户的过顶（0ΤΤ)服务已被开 发。通常无需花费（基于WiFi)，类似Skype的服务可用于认证自己以及找到活动用户来连 接。一旦在客户机之间交换了有效IP地址，用户可通常在服务的最小干涉（NAT穿越（NAT transversal))下完成会话（如语音呼叫）。迄今为止，大多数0ΤΤ服务已被用在充分利用 DSL或线缆回程服务的固定终端上。由于这些通常提供静态或会话IP，具有相当大的回程 带宽，以及不会遭受无线电问题，许多0ΤΤ会话以有限的质量问题至无质量问题而发生。
[0010] 将这种0ΤΤ能力迀移到移动客户机已证明是困难的，因为WiFi和蜂窝服务具有固 有变化的信号条件，尤其是在移动的场合下（从步行到在火车或汽车中移动）。在WiFi环 境中，带宽通常良好（除了许多用户共享一AP或在某些用户具有相当多的带宽需求一即视 频流传输或具有有限的回程带宽），但是信号条件可能在接入点信号范围的边缘处显著变 化。从而，当一个人远离接入点（50至100m)时，信号完全丢失或者显著的分组漏失可能发 生。注意，诸如带有单个WiFiAP的家中的墙壁或地板之类的障碍物也可能在用户到处移 动时造成信号质量方面的迅速改变。
[0011] 蜂窝网络中的该问题是无线电损耗和运营商网络资源控制的组合。对于前者，良 好的蜂窝网络设计将试图在除了建筑物/地下深处或低人口密度区域之外的每个地方提 供至少语音覆盖。多个信号塔与小的小区之间的运营商网络协调切换的复杂系统也在用户 在各种信号塔的覆盖半径之间移动时提供了用户的无缝切换。然而，网络资源控制使像语 音之类的运营商服务优先于最大努力服务（如传统的浏览器或流传输数据）。从而，在靠近 小区边缘的情形中，在高拥塞、高话务、或差信号塔回程的时间段，网络管理员可强制用户 的最大努力服务劣化或暂时挂起。
[0012] 总之，尝试在最大努力网络上提供0ΤΤ服务（尤其是像语音0ΤΤ服务（其中用户 期待相当可靠的连续语音流传输）之类的服务）在最好的情况下也可能是有挑战的。
[0013] 歷
[0014] 本文所述的实施例涉及用于维持执行基于客户机的过顶（0ΤΤ)服务的无线通信 设备与第二通信设备之间的通信的方法和装置。提供该概述以便以简化形式介绍概念的选 集，所述概念在以下详细描述中被进一步描述。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关 键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。
[0015] 在一个实施例中，描述了一种用于维持与第二通信设备的通信的无线通信设备， 所述无线通信设备执行基于客户机的过顶（0ΤΤ)通信应用，包括：用于发送和接收用户话 务的第一收发机，用于存储处理器可执行指令的存储器，以及耦合于所述收发机和所述存 储器的用于执行所述处理器可执行指令的处理器，所述处理器可执行指令使得所述无线通 信设备：建立第一控制平面连接，建立第二控制平面连接，建立用于传输所述用户话务的第 一数据平面，所述第一数据平面连接与所述第一控制平面连接有关，建立用于在至少一个 预定事件已发生的情况下传输所述用户话务的第二数据平面连接，所述第二数据平面连接 与所述第二控制平面连接有关，以及经所述第一收发机通过所述第二数据平面连接发送和 接收所述用户话务。
[0016] 在另一实施例中，描述了一种用于维持一无线通信设备和第二通信设备之间的通 信的服务器，每个设备运行基于客户机的过顶（0ΤΤ)通信应用，所述服务器包括：用于在 所述无线通信设备和所述通信设备之间发送和接收用户话务的网络接口，用于存储处理器 可执行指令的存储器，以及耦合于所述网络接口和所述存储器的用于执行所述处理器可执 行指令的处理器，所述处理器可执行指令使得所述服务器：经所述网络接口接收来自所述 无线通信设备的建立与所述服务器的第一控制平面连接的请求，建立与所述无线通信设备 的所述第一控制平面连接，经所述网络接口接收来自所述无线通信设备的在所述第一控制 平面连接已被建立之后建立与所述服务器的第二控制平面连接的请求，建立与所述无线通 信设备的所述第二控制平面连接，建立与所述无线通信设备的第一数据平面连接，所述第 一数据平面连接与所述第一控制平面连接有关并用于传输用户话务，以及在由所述无线通 信设备确定至少一个预定事件已经发生之际，经第二数据平面开始发送和接收所述用户话 务，所述第二数据平面连接与所述第二控制平面连接有关。
[0017] 在又一实施例中，描述了一种用于经基于客户机的过顶（0ΤΤ)应用建立和维持与 第二通信设备的通信的另一无线通信设备，所述基于客户机的过顶（0ΤΤ)应用运行在所述 无线通信设备和所述第二通信设备两者上，所述无线通信设备包括：用于发送和接收用户 话务的第一收发机，所述用户话务包括依赖于时间的信息，用于存储处理器可执行指令的 存储器，以及耦合于所述收发机和所述存储器的用于执行所述处理器可执行指令的处理 器，所述处理器可执行指令使得所述无线通信设备：建立与所述第二通信设备的第一控制 平面连接，建立与所述第二通信设备的第二控制平面连接，同时维持所述第一控制平面和 所述第二控制平面两者，建立与所述第二通信设备的第一数据平面用于传输用户话务，所 述第一数据平面是作为建立所述第一控制平面连接的结果而被建立的，经所述第一数据平 面连接发送和接收用户话务，确定要通过第二数据平面连接发送和接收所述用户话务，作 为确定要通过所述第二数据平面连接发送和接收所述用户话务的结果，如果至少一个预定 事件已经发生则建立所述第二数据平面连接，所述第二数据平面连接是作为建立所述第二 控制平面连接的结果而被建立的，以及通过所述第二数据平面连接发送和接收所述用户话 务。
[0018] 附图简沐
[0019] 当结合附图时，本发明的特征、优点和目的将从以下阐述的详细描述中变得更加 显而易见，附图中相同的参考字符自始自终相应地标识，其中：
[0020] 图1例示出用于过顶通信的通信系统的一个实施例；
[0021] 图2例示出图1的系统中所使用的无线通信设备的一个实施例的功能框图；
[0022] 图3是例示出用于在一无线通信设备和另一通信设备之间维持通信的方法的一 个实施例的流程图，所述无线通信设备使用该无线通信设备上执行的基于客户机的0ΤΤ应 用；
[0023] 图4是例示出用于在使用基于客户机的0ΤΤ服务的无线通信设备是被叫方（如移 动终端被呼呼叫）时为该无线通信设备维持呼叫质量的方法的一个实施例的流程图；
[0024] 图5是例示出用于在基于客户机的0ΤΤ通信会话中建立临时数据平面连接以充当 "锚"、同时尝试建立替代数据平面连接的方法的一个实施例的流程图；
[0025] 图6是例示出用于在通信已被无意地断开或"掉线"之后，在第一无线通信设备和 第二无线通信设备之间重新建立通信的方法的一个实施例的流程图，两个无线通信设备都 使用基于客户机的0ΤΤ服务；
[0026] 图7是例示出用于在使用基于客户机的0ΤΤ服务期间在从一个数据平面至另一数 据平面的转移期间合并接收到的数据流的方法的一个实施例的流程图；
[0027] 图8是例示出用于在与另一无线通信设备的多平面通信期间认证一无线通信设 备的方法的一个实施例的流程图；
[0028] 图9是例示出用于在一无线通信设备和另一通信设备之间维持通信的方法的一 个实施例的流程图，所述无线通信设备使用该无线通信设备上执行的基于客户机的0ΤΤ应 用；以及
[0029] 图10例示出诸如图1中所示的0ΤΤ服务器或与图1中所示的WAN网络或蜂窝网 络之一相关联的其他服务器之类的公共通信点的一个实施例的功能框图。
[0030]详细描沐
[0031] 图1例示出用于利用本文所述的概念来进行过顶通信的通信系统的一个实施例。 0ΤΤ服务指的是"过顶"（Over-the-Top)服务，它利用现有的通信网络（如基于分组的广 域网（WAN) 110和112、局域网（LAN) 114和116以及诸如因特网118或公共交换电话网络 (PSTN) 120之类的连接网络）来发送和接收信息，且一般包括运行在诸如个人计算机、膝上 型计算机、平板、可穿戴的计算设备、或移动电话之类的计算设备上的软件或一个或多个应 用（统称为"app"（应用））。0ΤΤ服务进一步的特征在于它们用仅负责传输IP分组的网 络运营商递送诸如音频和/或视频信息之类的依赖于时间的信息。例如，由华盛顿州雷蒙 德市的微软公司提供的众所周知的SkypeSVoIP服务部分地由可被下载到平板、膝上型计 算机、智能电话或台式计算机的"app"或应用来实现，并允许用户通过LAN114或分组交换 WAN110 (但迄今为止通常不通过电路交换蜂窝网络106)实时地彼此发送和接收语音和视 频信息。0ΤΤ服务的其他示例包括GoogleVoice(谷歌语音）和Netflix。
[0032] 当SkypeVoIP应用在运行时，表示语音和视频信息的VoIP数据分组通过可用的 通信网络中的一个或多个网络在两个计算通信设备（如无线通信设备102和104,以及固定 通信设备122)之间交换。
[0033] 无线通信设备（"WCD"）102和104各自包括无线设备，诸如智能电话、启用蜂窝 和/或网络的平板或计算机、能够发送视频和音频信号（如"用户话务"）以及能够通过一 个或多个可用通信网络进行通信的视频和音频设备、或安装在汽车、飞机以及其他交通工 具中的允许乘客或操作者发送和接收无线通信的电路。固定通信设备122包括"台式"计 算机、POTS(简易老式电话业务）电话、或依赖于诸如数据线缆之类的物理连接来经LAN硬 件（通常包括有线或无线路由器（图1中被示为无线路由器116,它通常包括有线能力）） 通过诸如因特网118之类的数据网络发送和接收信息的任何其他通信设备。
[0034] 当WCD102的用户希望通过现有网络与诸如WCD104或固定通信设备122之类的 第二通信设备通信时，WCD102上的0ΤΤ应用可由该用户启动。用户将与他或她希望联系 的人相关的联系人信息提供至该0ΤΤ应用，这要么通过从先前输入到WCD102中的联系人 列表中选择该人要么通过手动地输入该信息。在任何情况下，该0ΤΤ应用使用该联系人信 息以通过建立第一控制平面连接，然后在与该第一控制平面相关联的数据平面上发送话务 来发起呼叫。WCD102进一步经一不同的通信信道建立第二控制平面连接，这允许该呼叫被 快速地切换到与该第二控制平面相关联的第二数据平面。第一和第二通信信道可利用相同 的物理通信网络但使用不同的带宽、频率、服务质量、订户身份（例如SIM卡）、和/或数据 或网络协议，或者它们可使用不同的网络。第一和第二通信信道也可利用不同的物理通信 网络。
[0035] 在一个实施例中，S頂卡可存储与两个或更多个订户账户有关的信息。例如，一个 S頂卡可存储三个頂SI(国际移动订户识别码）号，每个頂SI代表用户可具有的关于一个 或多个运营商的账户。在该实施例中，当WCD102的用户使用WCD102上正被执行的0ΤΤ 应用发起通信时，可使用三个MSI中的第一个建立第一控制平面连接，而使用三个頂SI中 的第二个附加地建立第二控制平面连接。例如，第一控制平面可被建立在电路交换蜂窝网 络106上，而第二控制平面被建立在电路交换蜂窝网络108上。或者，第一控制平面和第二 控制平面都可被建立在电路交换蜂窝网络106上。在任一情况下，在建立了至少第一控制 平面连接之后，用户话务于是可通过与第一控制平面连接相关联的第一数据平面连接被发 送和/或接收。接着，如果通信的质量劣化超过一预定点和/或一个或多个其他准则被满 足，则用户话务可稍后被切换到与第二控制平面连接相关联的第二数据平面连接。
[0036] 在另一实施例中，通信中所涉及的每个通信设备可与一公共通信点建立它们自己 的控制和数据平面，该公共通信点诸如0ΤΤ服务器124或者WAN110或蜂窝网络106内的 一功能组件（诸如举例来说众所周知的移动交换中心（MSC)、LTE信令节点、分组数据网络 网关等）。在一相关的实施例中，通过这样的公共通信点可与一个或两个终端设备（如WCD 102、WCD104、通信设备122)建立至少一个控制平面连接。换言之，不是在两个终端设备之 间建立两个或更