多重无线数据网的移动解决方案 本发明涉及无线通信领域，尤其涉及多重无线数据网的移动通信领域。
目前，一无线通信设备用户受其无线通信设备所支持的单个无线数据网的限制。当用户活动范围超出该无线数据网的射频(RF)覆盖范围时，通常他就没有有效的备用无线通信设备了。在业务繁忙期间，当单个无线通信数据网不能再处理更多用户时也会出现类似问题。另外在目前，无线通信设备用户不能和不同网络的固定通信设备或其它使用不同无线数据网接口协议的无线通信设备通信。移动端用户只限于和使用该移动端用户正在使用的相同无线数据网接口协议的其它通信设备通信。因此移动端用户实际上从不同数据网的用户中孤立了出来。因此有必要使移动端用户能用多个无线数据网络协议进行通信。
本发明包括一种用于无线通信设备的方法和装置，用于从大量的网络选择中选择最佳的无线数据网；将出网数据包转换成所选无线数据网所用格式；将入网数据包转换成无线通信设备终端处理器所用格式。一协议转换器在该无线通信设备中进行入网数据报文和出网数据报文的网络协议转换。根据当前覆盖区域中大量无线数据网的射频(RF)测量，协议转换器指示无线通信设备在无线电信号强度指示(RSSI)最强的无线数据网上通信，或者在满足最小RSSI要求的用户优选无线数据网上通信。为向端用户终端或一固定通信设备进行传输，协议转换器对传给当前无线数据网的分组数据进行转换，然后通过RF将分组数据发送给无线网络基站。同样，对通过RF从固定通信设备或固定终端传来的分组数据，协议转换器进行必要的转换，将分组数据转换成无线通信设备的终端处理器所用的格式。
从以下结合附图地描述中能更好地理解本发明，附图中：
图1是说明端对端多重网络无线数据通信系统中系统总体结构的方框图。
图2是本发明的路由器内部结构方框图。
图3是本发明的协议转换器内部结构方框图。
图4是本发明的协议转换过程图。
目前，移动端用户不能在多个无线数据网间通信。例如，蜂窝数字分组数据(CDPD)用户被迫只能在CDPD无线数据网内通信，因此与其它不同网络的用户是相互隔离的。本发明允许移动端用户灵活地从大量不同的无线数据网中进行选择以实现无线通信，解决了这一限制问题。
本发明提供的多种功能方便地实现了大量不同无线数据网间的通信，包括：比较不同无线数据网的射频(RF)信号强度测量结果以决定要接入的最佳无线数据网；对从无线通信设备来的出网数据报文进行必要的协议转换，成为所选无线数据网的空中接口协议所用格式；对从所选的无线数据网来的、送到无线通信设备的入网数据报文，进行必要的协议转换，成为移动端设备的终端处理器所用格式；以及，进行数据报文的实际路由选择，如果是接收入网报文，则选路传输给终端处理器；如果是发送出网报文，则选路传输给网络RF调制解调器，由它无线发送给所选无线数据网。
跨越多个网络实现无线数据通信的总体系统结构如图1所示。在固定网络端，一固定通信设备(FTD)101线接到路由器104。该路由器与固定通信设备间存在大量的有线连接选择。图1中以公用交换电话网(PSTN)与综合业务数字网(1SDN)接口间的连接为例。PSTN 102和固定通信设备101之间的有线连接，以及路由器104和PSTN 102之间的有线连接构成了ISDN的基本速率接口线路(B通路)，本技术的熟练人员对其操作和结构十分了解，因此在此不必对操作和结构作详细描述。一固定通信设备组成的任何通信设备是非移动的。在无线网络端，一无线通信设备108能跨越多个无线通信设备108可用的网络A、B、C到X 107进行发送。网络107耦合到相应的网关A、B、C到X 106，网关将从设备108来的用无线发送的信息转换为局域网105(LAN)所使用的协议。LAN 105与包含有固定通信设备101的有线网络互连。
在图2中所示的路由器结构200包括两个子路由器：主路由器202和从路由器201'两者对跨越多重无线数据网的数据报文均执行转换与路由选择双重功能。子路由器201和202耦合到所示的PSTN 204固定通信网络，并耦合到与网关205及206互连的局域网210上。网关205、206将信息从固定网络所用的协议如PSTN，转换为无线网络203、207和208所用的协议，这些无线网络实现进出无线通信设备的无线传输。图示路由器通过一基本速率接口209与PSTN网络端相连。路由器对从无线通信设备传来的、跨越多重无线数据网的入网数据报文进行转换(如果需要)，从无线数据网协议转换成固定通信设备所用的无线数据网协议。经转换后，路由器将数据报文选路传送给固定通信设备的网络地址。
跨越多重无线数据网的、从固定通信设备来的出网数据报文将由路由器进行转换(如果需要)，从包含该固定通信设备的网络所用的网络协议转换成为信宿(destination)无线通信设备所用的无线数据网协议。经转换后，路由器通过网关205、206将数据报文选路传输给信宿无线通信设备的网络地址。另外路由器还包括一维护子系统212用以故障恢复、冗余、业务测量以及诊断。如果某一子路由器发生任何系统错误，业务会自动转到另一子路由器上。当从网络203、207和208接收到任何网络地址改变的报文时，当前路由选择表214会被维护并定期更新。
一旦判定了数据报文来自哪个网络203、207、208，路由选择表214被更新。任何送给该网络的新报文使用正确的报文格式，被选路传送给正确的地址，该地址通过检索路由选择表中的收信人位置而得到。每个有效无线通信设备通过为每个有效移动用户存储一份用户分布图来维护移动数据库216。路由器200收到的每个报文都(通过收到的用户数据)受到监视以判定报文类型是否正确，并且丢弃无效的报文类型。路由器收到的所有报文通过监视数据报文中的用户标识(ID)和信源网络地址进行鉴别。数据报文一旦被正确的信宿网络控制中心(图中没有画出)收到，它将通过信宿网络选路传输给正在为该无线通信设备提供无线接入的信宿基站，并/或被登记。根据本发明，在基站中，数据报文通过射频(RF)传输，发送给无线通信设备，并由无线通信设备的协议转换器接收。
与无线设备相连的协议转换器300的内部结构如图3所示。协议转换器300的功能块包括定时和控制(T&C)301、终端处理器接口(EPI)302、配置和控制(C&C)303以及互连网络控制(INC)304，该技术的熟练人员能够理解这些功能的实现。内部端口A、B和C 305提供到网络射频调制解调器(NRFM)A、B和C 306的接口连接。协议转换器包括用于X个NRFM 307的x个端口。EPI提供到无线通信设备的终端处理器(EP)308的接口连接。
在无线通信设备中，通过使用正在进行无线通信的大量不同的网络RF调制解调器306中的一个来接收数据报文。大量不同的网络RF调制解调器306连接到协议转换器上，该协议转换器实现网络端路由器类似的功能。由协议转换器来决定选择哪个无线数据网进行无线通信。
在无线通信设备的当前覆盖区域中，图3中的协议转换器300的判决根据从大量不同的无线数据网接收到的RF测量结果。协议转换器通过连接到该协议转换器上的大量不同网络RF调制解调器306接收这些RF测量。协议转换器能使用许多不同的方法来决定使用哪个无线数据网进行无线通信。一个无线通信设备是指任何能通过无线电传输通信来发送和/或接收数据的无线通信设备。
协议转换器优选的一种方法是：将接收到的RF测量与软件控制(预设)的、与该无线数据网可实现无线通信的最小RF强度(阈值)进行比较，并选择测得的RF测量结果与预设的RF阈值差值最大的无线数据网。经此判决后，协议转换器的配置和控制(C&C)303会通过它与无线通信设备的终端处理器308的有线连接，以及它从大量网络RF调制解调器306中所选那一个的有线连接，请求在所选无线数据网上进行无线通信。另外，协议转换器会通过RF通知位于网络端的路由器，协议转换器选择了哪一个无线数据网来进行无线通信。因此，后续的传给无线通信设备的入网数据报文会被选路，传输给正确的无线数据网。请求作出以后，协议转换器执行双重功能：转换入网和出网数据报文为所请求的无线数据网的协议；以及，选路传输转换后的数据报文。
从无线通信设备来的出网数据报文，由协议转换器300从无线通信设备终端处理器308所用的网络协议，转换成响应请求的用于无线通信的空中接口协议。然后转换后的出网报文由协议转换器选路传输给大量不同无线网络RF调制解调器306中的所请求的那一个，在那里，通过RF发送给所请求的无线数据网的网络基站。从大量不同无线网络RF调制解调器中所请求的那一个，接收到传给无线通信设备的入网数据报文，由协议转换器300转换，从所请求的无线网络的空中接口协议，转换为无线通信设备的终端处理器所用的网络协议。协议转换器然后将转换后的数据报文选路传输给无线通信设备的终端处理器。
协议转换器优选的另一种决定用哪个无线数据网来进行无线通信的方法是：协议转换器将接收到的预设的用户优选无线数据网的RF测量结果与保存在软件中的用户优选网络的RF阈值进行比较。除非从用户优选网络来的RF测量结果不高于用户优选网络的RF阈值，否则将向用户优选网络发出请求。当从用户优选网络来的RF测量不高于用户优选网络的RF阈值时，协议转换器300将选择RF测量与预设RF阈值相差最大的那个无线数据网来进行无线通信。经此判决，协议转换器的控制和配置303会通过它与无线通信设备的终端处理器的有线连接，以及它从大量网络RF调制解调器306中所选的那一个的有线连接，请求在所选无线数据网上进行无线通信。另外，协议转换器会通过RF通知位于网络端的路由器，协议转换器选择了哪一个无线数据网用于无线通信。因此，后续的传给无线通信设备的入网数据报文会被选路传输给正确的无线数据网。
请求作出以后，协议转换器执行双重功能：转换入网和出网数据报文为所请求的无线数据网的协议；以及，选路传输转换后的数据报文。从无线通信设备来的出网报文，由协议转换器从无线通信设备的终端处理器308所用的网络协议，转换为所请求的用于无线通信的网络的空中接口协议。协议转换器然后将转换后的出网报文选路传输给大量不同无线网络RF调制解调器306中所请求的那一个，在那通过RF，发送给所请求的无线数据网的网络基站。从大量不同无线网络RF调制解调器中所请求的那一个接收到的入网报文，由协议转换器从响应请求的无线网络的空中接口协议，转换为无线通信设备的终端处理器所用的网络协议。协议转换器然后将转换后的数据报文选路传输给无线通信设备的终端处理器308。
本发明的优选操作可用例子加以典型说明，例中包括一自动序列控制系统(ATCS)固定通信设备和一ATCS无线通信设备，后者的无线接入目前使用的是CDPD空中接口网络协议。该技术的熟练人员对CDPD单元和ATCS系统的操作与结构十分了解，在此不作详尽描述。
协议转换器控制器通过对目前覆盖区域里的每个无线数据网进行计算，从所得的大量差值中，选用其RF测量结果与预设的、实现可靠CDPD无线通信所需的RF阈值差值最大的那个CDPD网络。如果没有设置用户优选无线数据网，则取得最大差值的网络(CDPD)是一个选择。协议转换器通过RF来通知路由器它选择了哪一个无线数据网用于无线通信。因此，后续的传送给无线通信设备的入网数据报文会被选路传输给CDPD无线数据网。该技术的熟练人员对CDPD单元和ATCS系统的操作与结构十分了解，在此不作详尽描述。
再参看图2及移动端例子，固定通信设备通过ISDN(B通路)基本速率接口(BRI)接口208将一ATCS数据报文选路传输给路由器200。该数据报文包括多层开放系统综合(OSI)层，其中的层1是物理层，在此比特流跨越某些介质而传输。即一旦路由器200接收到报文，它将检查报文的用户数据和报头信息(也就是：信源与信宿地址；用户ID；时标；报文类型；等等)，以保证准确并经授权的传输。任何报文错误都将告知路由器维护子系统212。在改变ATCS数据报文为正确的信宿网络格式、以及向一有效移动用户的正确信宿地址选路传输数据报文时，将参考路由选择表214和移动数据库216。移动数据库216保存每个有效移动用户的用户分布图。路由选择表214通过网关，保存收到的数据报文的信源网络信息。从这些表中，可找到所有出网报文的正确报文格式和信宿地址，然后由路由器完成。
现在参看图4，它图示的是协议转换过程的方框图。对一开始数据传输的固定通信设备来说，用户数据406将从ATCS帧403中析取出来，并放入含有必需的CDPD网络信息401的CDPD帧404中，如图4所示。转换后的CDPD数据报文然后通过一CDPD网关，选路传输给该无线通信设备的本地CDPD网络控制中心。在本地移动数据中间系统(MD-IS)中，CDPD数据包被选路传输给信宿无线通信设备目前所登记的移动数据基站(MDBS)。在MDBS中一旦接收到CDPD数据报文，就将它通过RF发送给无线通信设备中的CDPD RF调制解调器；CDPD RF一旦接收到数据包，就将它再转换为终端处理器所用的ATCS数据包，并通过与终端处理器的有线连接方式进行选路传输。
对于移动端产生的反方向的无线数据传输的过程正好相反。此时，已设定一用户优选CDPD无线数据网。从CDPD网络获取的RF测量超过CDPD网络实现可靠无线通信所需的预设RF阈值后，用于无线通信的协议转换器选择该CDPD网络。协议转换器已经通过它所选的、用来实现无线通信的CDPD网络的RF通知了路由器。因此，后续的传输给无线通信设备的入网数据报文将被传输给该CDPD无线数据网。
对于移动端产生的无线数据传输，终端处理器寻路传输该ATCS数据报文给协议转换器。由于需要进行协议转换，协议转换器从该ATCS帧403中析取出用户数据406并放入CDPD帧404中，CDPD帧含有必要的CDPD网络信息401。该CDPD帧404然后由协议转换器寻路传输给CDPD RF调制解调器，在此被无线发送给无线通信设备当前正用实现无线接入的网络移动数据基站(MDBS)。然后选路传输数据包给网络移动数据中间系统(MD-IS)，再传给路由器。在路由器中，该数据包再次受到监视以确保经授权并正确的数据传输(也就是：信源和信宿地址；用户ID；报文类型；时标；等等)。任何的报文错误都会汇报给路由器维护子系统。一旦授权后，用户数据406由路由器从该CDPD帧404中析取出来，并连同必要的ATCS网络信息402放入一ATCS帧403中。
尽管本发明在此是用一ATCS-CDPD来描述的，显然它不仅仅局限于这两种无线数据网的范围，而能应用到大量无线数据网实现跨越大量无线数据网络协议的无线通信，而不考虑固定通信设备或无线通信设备的终端处理器使用的是什么协议。另外，尽管本发明在此描述时用的是固定端对移动端方式，显然它不仅仅局限于移动端用户和固定通信设备之间的无线通信范围，而同样能应用到两个或多个移动端用户之间的通信。
同样，尽管本发明在根据接收到的RF测量来判决进行无线通信的最佳无线数据网时，使用了两种不同的方法，显然不仅仅局限于这两种方法，而能用大量不同的方法来实现跨越大量不同无线数据网的无线数据通信。
对熟练的技术人员来说，根据前面的描述，显然会有许多本发明的改进与实施方式。因此，本描述只是作为例证，是为了教给技术熟练人员实现本发明最好的实现模式。结构的具体细节可能有相当大的变化，但不会脱离本发明的实质，并且，将保留所附权利要求范围中出现的所有改进的唯一使用权。