把终端经接入网连到无线通信网络的核心的方法及其网关 本发明基于在先申请EP 02 360 165.1，其内容被包含于此以供参考。
【技术领域】
本发明涉及一种接入网，特别涉及一种用于把一个终端通过接入网连接到无线通信网络的核心部分的方法。
背景技术
在本领域中已知有一种终端，其同时支持GSM(全球数字移动电话系统)和DECT协议栈。在家中，该终端可以使用DECT标准，通过空中接口建立电话呼叫，该呼叫进一步在PSTN(公共开关电话网络)中路由。在移动中，该终端将使用GSM网络来建立一个通信。这种终端提供给固定/移动集中，因为该适当的通信网络自动地根据在DECT接口上的通信的可用性而进行选择。
这种解决方案表现出如下缺点，即该终端应当根据所用的无线接入网(GSM或者DECT空中接口)通过不同的电话号码而被寻址。另外，根据该网络向该终端提供不同的服务。另外，在不同的接入网中之间不能够进行越区切换，因为没有一个包含用户概况数据的中央实体可以由这两种接入网来访问以控制越区切换。同时，当改变接入网时，该终端必须完全对被激活地会话进行重新初始化。
本发明的一个具体目的是提供一种方法，用于对能够通过不同的接入网建立通信的一个终端提供统一的服务。
本发明的另一个目的是提供一种在接入网和无线通信网络的核心网之间的网关，以执行上述方法。
【发明内容】
通过用于在接入网上，在此称为远程接入网，把一个终端连接到无线通信网络的核心部分的一种方法而实现上述的这些目的以及其他目的，所述无线通信网络包括所述核心网以及与所述远程接入网不同的一个专用无线接入网，所述方法包括如下步骤：
-通过一个网关把所述无线接入网与所述核心网的一个实体相接，所述实体是在所述核心网和另一个无线网络之间的所述核心网的一个部件；
-在所述网关执行一个协议栈转换，用于把在所述与远程接入网中所用的协议映射到在所述核心网的所述实体中所用的协议；
-由所述核心网控制通过所述远程接入网的连接。
这些目的进一步通过在此称为远程接入网的一个接入网和无线通信网络的核心网的实体之间的网关来实现，所述无线通信网络包括所述核心网以及与所述远程接入网不同的一个专用无线接入网，所述实体是在所述核心网和另一个通信网络之间的接口处的所述核心网的一个部件，所述网关包括：
-用于执行在所述无线接入网中使用的通信协议栈和在所述核心网的所述实体中使用的所述通信协议之间的协议栈转换的装置；
-用于接收从所述核心网到可通过所述远程接入网连接到所述核心网的。终端的控制信息的装置。
这些目的进一步通过属于一个无线通信网络的核心网的实体来实现，所述实体是在所述无线通信网络的所述核心网与另一个通信网络之间的接口处的所述核心网的一个部件，所述实体包括用于与在此称为专用无线接入网的第一无线接入网进行通信的装置，以及通过网关与在此称为无线接入网的与所述专用无线接入网不同的第二接入网进行通信的装置。
这些目的进一步通过属于一个无线通信网络的核心网的一个实体来实现，所述实体是用于通过一个专用无线接入网与一个终端建立连接的要被联系的所述核心网的一个部件，所述实体包括：
-用于接收至少来自第二实体的信令数据的装置，所述第二实体是在所述核心网与另一个通信网络之间的接口处的所述核心网的一个部件，所述信令数据与由一个移动终端通过在此称为远程接入网的不同于所述专用无线接入网的第二接入网、网关以及通过所述第二实体所启动的连接相关。
根据本发明，一种唯一的核心网控制与一个终端的通信，而无论所使用的接入网如何。在该无线通信网络的核心网和另一个无线通信网络之间的接口处，在该接入网与核心网之间的协议转换通过位于该接入网与该核心网的一个部件之间的接口处的一个网关来保证。
根据本发明的方法具有通过该终端的所有可用接口提供统一的服务的优点。
本发明的另一个优点是使得能够从没有可以用于该专用无线接入网的无线覆盖区通过该远程接入网进行接入。例如，如果该终端位于仅仅有GSM/GPRS的区域，则它将能够通过固定的远程接入网以相同的速率接入UMTS(通用移动通信系统)服务。
本发明的另一个优点是使得能够从来自外部运营商的无线覆盖区通过该远程接入网接入该无线通信网络的核心网。在这种结构中，如果使用远程接入网则不需要漫游协议。在此，不需要使用外部运营商无线接入网。另外，用于通过无线接入网的接入该无线通信网络的成本比使用外部运营商的无线接入网所需的成本更小。
本发明的另一个优点是提供一种由核心接入网所控制的服务，使得所有可以与预定终端进行通信的可用接入网到其最佳功能。由于一个唯一的接入网将处理来自所有接入网的数据，可能的服务是根据存储在核心网中的接入网概况选择最适合的接入网、在不同接入网之间的切换程序、在不同可能的接入网上的宏分集。
本发明的进一步的特别将在从属权利要求中确定。
【附图说明】
在阅读下文非限制性的优选实施例以及附图，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚，其中：
图1示出支持根据本发明的方法的一种系统；
图2示出在远程接入网和核心网之间根据本发明的网关处的协议栈的一个例子。
【具体实施方式】
图1示出可以实现本发明的方法的一种系统。该系统包括核心网10、在此称为专用无线接入网11的第一接入网、在此称为远程接入网12的第二接入网、以及移动终端13。
核心网10和专用无线接入网11最好是例如GSM/GPRS或UMTS这样的已知蜂窝式无线通信网络的一部分。
远程接入网12在本发明的实施例中使用可以由终端13通过无线接口访问的PSTN作为传输网络。这样的接口可以是基于蓝牙、基于红外或者是与DECT标准相兼容的一种接口。
远程接入网12最好是用于电路交换数据的PSTN122或用于分组交换数据与互联网123互连的PSTN。终端13可以通过例如使用蓝牙技术的本地节点或局域网121连接到远程接入网12。
在本发明的构架中，可以想像出其他可能类型的接入网，例如给予以太网或者基于ADSL的无线LAN。远程接入网还可以是一个固定的接入网，例如基于以太网的固定LAN，终端13被实际连接到LAN或者可以通过短程无线接口连接到所述固定LAN的本地节点。
本领域的普通技术人员可以清楚地知道如何把本发明用于这种远程接入网。
核心网10包括至少一个MSC101，用于处理从专用无线接入网11接收的电路交换业务，以及至少一个服务GPRS支持节点SGSN102，用于处理从专用无线接入网11接收的分组交换业务。另外，核心网10包括至少一个用于处理电路交换业务的网关MSC(GMSC)103以及至少一个网关GPRS支持节点(GGSN)104。GMSC103和GGSN104连接在核心网10与例如固定的PSTN或者互联网这样的外部通信网络之间。
核心网10可以在本发明的一个限制性实施例中仅仅支持电路交换和仅仅支持分组交换业务。
如果考虑其它类型的核心网，MSC101、SGSN102、GMSC103和GGSN104最好与GSM/GPRS和UMTS核心网相关，它们可以被映射到等价的实体。
核心网10并且更加准确地说是MSC101和SGSN102被通过预定的接口的连接到专用无线接入网11。如果专用无线接入网11是UMTSR地面无线接入网(UTRAN)，到核心网的接口分别是标准化的Iu CS和Iu PS。
专用无线接入网11包括服务他们范围内的终端13的无线网络控制器RNC111和节点B112。
终端13可以根据本发明通过专用无线接入网11或远程接入网12连接到核心网10。
如果通过远程接入网12连接到核心网10，则终端13可以优选地例如使用蓝牙技术连接到通过本地节点121连接。本地节点121保证把在空中接口上使用的协议转换为在远程接入网12上使用的协议。在本发明的另一个实施例中，实体121还可以是一个专用局域网。本实施例使其可以增加能够连接到远程接入网12的终端类型的数目，即使他们不支持与远程接入网12相同的技术。在本发明的另一个实施例中，实体141、142还可以通过一个专用网连接到实体121。该实施例使其提供把专用的公司LAN或MAN网络与无线通信网络相链接的保证服务。
根据本发明，远程接入网12通过网关141、142连接核心网10。如果远程接入网支持电路交换业务，则用于分组交换业务的特定网关141将处理该连接。如果远程接入网支持分组交换业务，则用于分组交换业务的特定网关142将处理该连接。网关141、142保证用于远程接入网12中的通信协议和用于核心网10中的协议(即，在UMTS标准中所定义的协议)之间的协议栈转换。下面将更加详细地描述该协议栈转换。
各个网关141至142根据本发明在所述无线通信网络的核心网和另一种通信网络的核心网之间的接口处连接到各个GMSC103至GGSN104，即连接到核心网10的实体。
在本发明的一个优选实施例中，根据本发明至少在各个GMSC103至GGSN104接收的该呼叫的信令数据被从各个GMSC103至GGSN104转发到各个MSC101至SGSN102。这些实体101、102通常通过专用无线接入网11控制用于来自终端13的正常呼叫的呼叫建立。然后，把信令数据从各个GMSC103至GGSN104转发到各个MSC101至SGSN102表现出重新利用与用于在专用无线接入网11上的正常呼叫相同的呼叫建立程序的优点。在各个GMSC103至GGSN104和各个MSC101至SGSN102之间转发信令数据可以使用公知的隧道机制来实现。
通常，各个MSC101至SGSN102的几个例子在单个GMSC103至GGSN104的控制之下。根据本发明的一个优选实施例，根据来自终端13的地理信息，或者根据以前由终端13所使用的实例MSC101至SGSN102的GMSC 103至GGSN 104的观测而选择各个MSC101至SGSN102的适当例子。另外，本领域的普通技术人员可以清楚地看出各个MSC101至SGSN102可以与各个GSMC103至GGSN104相关。
最好，仅仅信令数据被从各个GMSC103至GGSN104转发到各个MSC1o1至SGSN102，在各个MSC101至SGSN102处理信令数据的过程中，用户数据保留在各个GMSC103至GGSN104。
但是，如果必须在各个MSC101至SGSN102执行宏分集，则信令数据以及用户信数据必须被从GMSC103至GGSN 104转发到MSC101至SGSN102。确实，宏分集将把通过专用无线接入网11接收的用户数据以及通过接入网12和GMSC103至GGSN104接收的用户数据相组合。
结果，无论是否在专用无线接入网11或在接入网12执行到/来自终端13的呼叫，该呼叫由相同的实体所控制，最好是在核心网10中的各个MSC101至SGSN102。相同的服务和功能可以用于该呼叫，而无论是否使用接入网11或12，因为相同的用户概况被用于提供这些服务。
网关141、142是到GMSC103或GGSN104的接口这一事实表示即使无线电覆盖范围不能够用于终端13以获得通过MSC 101或SGSN102的连接，仍然可以在远程接入网12至GMSC103或GGSN104上建立一个连接。然后，终端13可以被提供核心网10的服务，而无论专用无线接入网11的无线覆盖范围如何。
当终端13在外部时(即，不在由他通常的运营商的专用无线接入网所覆盖的区域内，而是可能由与该无线通信网络的运营商之间具有漫游协议的另一个运营商所覆盖的区域内)，通过远程接入网12接入到GSMC 103或GGSN 104也是有利的。不是使用昂贵的漫游功能，而是可以使终端13通过远程接入网12有利地连接到核心网GMSC103或GGSN104。
由于在核心网10中的单个中央实体，最好是如上文所述的各个MSC 101至SGSN 102，控制在接入网11和12上的呼叫，可以在所使用的接入网11、12上独立地把同一的服务提供给终端13。
这种服务的例子是：
最适当的接入网的选择。根据本发明的网络结构的可能特征是选择根据用户要求的所使用的接入网。
为此目的，在核心网10中的一个实体应当存储关于接入网11、12在QoS和吞吐量方面的能力的信息：关于最大数据吞吐量以及关于服务质量的信息可以由接入网11、12存储在核心网10，例如在MSC101或SGSN 102中。
根据来自终端13的关于所需的服务质量或所需的吞吐量的连接要求，核心网10或者最好是MSC 101或SGSN 102可以检测哪一个接入网11、12最适合于满足这些条件，并且把该消息发送到终端13，以使它通过最适合的接入网11、12获得连接。最好，MSC 101或SGSN 102可以管理几个与终端13之间通过不同的接入网同时进行的呼叫。
在本发明的一个可能的实施例中，该连接请求阶段可以使用远程接入网12，并且该数据交换阶段将使用在核心网中所认定的最适合的接入网。
该特征最好使用公共位置管理程序利用终端13和核心网10之间的标准系统间改变程序来实现。
两个接入网之间的切换。核心网可以被通知开始进行切换的可能性。结果，当前与接入网11、12进行通信的终端13将改变所使用的接入网11、12。该通知通过核心网信令而发出到终端13。
为此目的，MSC 101或SGSN 102应当可以区分从不同无线接入网11、12接收的信息。一种可能的解决方案可以用于管理不同的链路，一个是用于来自远程接入网12的数据，另一个用于来自专用无线接入网11的数据。
宏分集。这包括在把相同的数据同时通过接入网11、12发送/接收，并且在接收时组合它们。宏分集可以用于上行链路中(终端到网络的方向)，为此目的终端13应当支持通过几个通信栈进行的同时通信。宏分集也可以用于下行链路中(网络到终端的方向)，为此目的终端13应当包括用于组合通过远程接入网12和通过专用无线接入网11从核心网10接收的信息的装置。
在网络端，SGSN 102或者MSC 101应当具有用于重构在宏分集中接收的数据的装置。这种装置是本领域所公知的并且通常用于UMTS网络的无线网络控制器中。在GMSC 103或GGSN 104中应用这种装置可以由本领域的普通技术人员根据本发明的思想而实现并且没有任何问题。
但是还可能在本发明的另一个实施例中执行呼叫建立控制以及在各个GMSC 103至GGSN 104的宏分集。在这种情况中将不需要把信令和用户数据从各个GMSC 103至GGSN 104转发到各个MSC 101至SGSN 102。但是，在各个GMSC 103至GGSN 104可能的需要更改，以使得它们支持呼叫建立或宏分集。
图2示出根据本发明在用于分组交换业务的网关142处的协议栈的一个例子。另外，图2示出在终端13处、在ISP路由器122处的协议栈、在GGSN 104处的协议栈以及最后在与终端13进行通信的应用程序服务器处的协议栈。
本领域的普通技术人员应当清楚地知道在电路交换业务的情况中，该协议栈可以适用于远程接入网12和GMSC 103之间的网关141。
另外，图2描述用于用户平面，即用户数据，的协议转换。类似地，对终端13和网关142直到实体104之间的对信令平面执行协议封装。最好，该核心网信令进一步从核心网GGSN 104隧道传输到实体SGSN102(包括核心网信令)。用于信令平面的协议封装将不作进一步的描述，但是这可以从在UMTS网络中的标准化信令协议以及从上述对于用户平面的协议转换中毫无困难地推导出来。
在终端13的协议栈是接入网12的特征。在本实施例中，接入网12是一个连接到互联网的PSTN。在终端13的协议栈包括如下根据ISOOSI层模型的较低层20。
-层1/2：PPP(点到点协议)/L1
-层3：IP
-层4：TCP/UDP
在与接入网12相关的层面之上，层面21支持隧道协议。该隧道协议可以是GPRS隧道协议(GTP-U&C)或者任何等价的隧道协议，例如用于用户平面的移动IP隧道加上使用用于信令平面的GGSN IP地址与GGSN的连接。该隧道封装在层面22产生的IP数据包，该IP数据包包含在层面23产生的应用程序数据。应用程序数据可以是用户数据以及信令数据。另外，其他ISO OSI层面3协议数据单元可以代替该IP数据包。
ISP路由器122包括两个平行平面，在它们的上部叠加有一个中继层，用于执行在PSTN(PPP/L1、IP、TCP/UDP)中所用的较低层与在互联网(L1/L2、IP、TCP/UDP)中所用的层面之间的协议转换，ISP路由器还可以提供防火墙功能。
网关142包括两个平行的层面，在它们的上部叠加有一个中继层，用于执行ISP路由器方和GGSN方之间的协议转换。
-层面1：L1/L2
-层面2：IP
-层面3：TCP/UDP
-层面4/5：层面25，即对应于GPRS隧道协议(GTP U&C)的隧道协议。
层面1L1/L2和层面4/5可以在网关142和在GGSN 104处不同(确实网关142的通常位于ISP提供商处，并且GGSN 104由移动运营商所拥有)。
GGSN 104还包括两个平行的协议栈，在它们的上部叠加有一个中继层，用于执行在无线通信网络与一个应用程序服务器之间的协议转换。采用如下层面：
无线通信网络方(在图2中被称为Ge接口)
-层面1/层面2：互联网的L1/L2
-层面3：IP
应用程序服务器方(在图2被称为Gi接口)：
-层面1/层面2：互联网的L1/L2
-层面3：IP
在应用程序服务器处的协议栈将不被进一步详细描述，因为它不是本发明的一部分。
根据本发明，网关141、142各自的功能可以被包含在各个GMSC103至GGSN 104外部的一个独立模块，并且最好由互联网服务提供商所拥有。在另一个实施例中，该网关功能可以直接被包含在各个GMSC103至GGSN 104中，并且最好由无线通信运营商所拥有。在另一个实施例中，该网关功能包含在各个GMSC 103至GGSN 104中，并且通过专用WAN链接到远程接入网12，以具有保密接入(没有通过互联网的业务)。
在本发明的一个优选实施例中，其中至少由终端13所发出的呼叫的信令数据被从各个GMSC 103至GGSN 104转发到各个MSC 101至SGSN 102，各个MSC 101至SGSN 102以及各个GMSC 103至GGSN104必须根据本发明而更改，以包括用于与移动终端13之间隧道传输至少信令数据的装置，该信令数据与由移动终端13通过接入网12所启动的连接相关，不同于通过各个网关141至142以及最终通过各个GMSC 103至GGSN 104的专用无线接入网1不同。
各个MSC 101至SGSN 102最好进一步包括用于在远程接入网12和专用无线接入网11直接选择一个与终端13进行通信的装置，以及用于通过组合在远程接入网12上发送/接收的数据以及在专用无线接入网11上发送/接收的数据而执行宏分集的装置。
综上所述，本发明向一个终端提供统一的服务，而无论它如何获得到达无线通信网络的核心网10的连接(通过专用接入网11或者通过远程接入网12)。终端13可以使用这两种连接类型、相同的书签、相同的备忘录，相同的地址簿......。在网络方，通过接入网提供的服务在核心网10处集中处理。
本发明还提供使用仅仅用于实际移动情况的专用无线接入网的无线资源的优点。确实每次通过固定的远程接入网接入时可以执行一个切换。这还有助于优化户内通信质量并且降低终端的功耗。