具有PDIF和SIP网关的固定移动融合(FMC)

摘要

本文描述了用于通过无线LAN来建立到无线用户网络的连接的装置和方法。在PDIF和移动站之间建立安全隧道。经由隧道来交换语音和数据呼叫两者。将语音呼叫转发至SIP GW，而将数据呼叫路由至互联网。

说明书

基于35U.S.C.§119要求优先权

本专利申请要求于2008年5月29日递交的、名称为“Fixed Mobile Convergence(FMC)Architectures”的临时申请No.61/057,123的优先权，该临时申请已经转让给本申请的受让人，故以引用方式将其明确地并入本文。

技术领域

一般而言，本发明涉及使用隧道来路由语音和数据业务。

背景技术

移动通信设备不再仅限于简单的发出和接收语音呼叫。这种设备的用户期望从任意位置访问音频、视频、文本和/或其它内容。存在双模设备，其使得移动设备能够使用多于一种类型的通信网络来运行。例如，可将设备配置为使用802.11WLAN和3G蜂窝网络。

3G网络提供基于定制的服务，并使用许可频谱向其用户提供无线覆盖。而802.11WLAN使用非许可频谱来运行。期望提供一种既能访问3G网络的服务同时又允许通过WLAN连接的技术。

发明内容

下面给出对一个或多个实施例的简要概述，以提供对这些实施例的基本理解。该概述不是对全部预期实施例的泛泛概括，也不旨在标识全部实施例的关键或重要元件或者描述任意或全部实施例的范围。其目的仅在于作为后文所提供更详细描述的序言，以简化形式提供一个或多个实施例的一些概念。

根据一些实施例，一种用于处理来自移动站的呼叫的方法，其中所述移动站通过无线局域网(WLAN)连接至3G网络，所述方法包括：在所述移动站以及与所述3G网络相关联的分组数据网间互连功能单元(PDIF)之间建立安全隧道；通过所建立的隧道从所述移动站接收呼叫；确定所述呼叫是语音呼叫还是数据呼叫；在确定所述呼叫是语音呼叫后，将所述呼叫路由至SIP GW；在确定所述呼叫是数据呼叫后，将所述呼叫路由至互联网。

根据一些实施例，一种装置包括：处理器，用于建立到移动站的安全隧道，所述移动站通过WLAN连接至无线用户网络；接收机，用于通过所建立的隧道从所述移动站接收呼叫；业务路由器，用于将语音呼叫路由至与所述3G网络相关联的SIP GW，将数据呼叫路由至互联网。

为了实现以上和相关目的，一个或多个实施例包括在以下权利要求中完全描述和特别指出的特征。以下说明书和附图详细阐述了一个或多个方面的某些示例性特征。但是，这些方面仅仅说明可采用各个实施例之基本原理的一些不同方法，所描述的实施例旨在包括所有这些方面及其等同物。

附图说明

下文结合附图描述所公开的实施例，附图是示例性的且并不限于所公开的实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是实现各个公开方面的示例性通信系统。

图2示出根据各个方面的示例性PDIF。

图3示出根据一些方面的示例性SIP GW。

图4示出根据一些方面的示例性移动站。

图5示出根据一些方面的协议栈。

图6是示出各个公开方面的流程图。

图7是根据一些方面有助于连接至3G网络的示例性方法的示图。

具体实施方式

现在参照附图描述各个实施例。在下面的描述中，为了便于解释，给出了大量具体细节，以便提供对一个或多个实施例的全面理解。然而，很明显，也可以不用这些具体细节来实现所述方面。

在本申请中所用的术语“部件”、“模块”、“系统”等旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于，硬件、固件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。例如，部件可以是但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。通过举例而言，在计算设备上运行的应用程序与计算设备都可以是部件。一个或多个部件可以位于执行中的一个进程和/或线程内，以及部件可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。另外，可以通过存储了多种数据结构的多种计算机可读介质执行这些部件。这些部件可以通过本地和/或远程进程(例如，根据具有一个或多个数据分组的信号)进行通信(如，来自一个部件的数据在本地系统中、分布式系统中和/或通过诸如互联网等的网络与其它系统的部件通过信号进行交互)。

此外，本文结合终端描述了各个实施例，终端可以是有线终端或无线终端。终端还可以称为系统、设备、用户单元、用户站、移动站、移动台、移动设备、远程站、远程终端、接入终端、用户终端、终端、通信设备、用户代理、用户装置或用户设备(UE)。无线终端可以是蜂窝电话、卫星电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备。此外，本文结合基站描述了各个实施例。基站可用于与(多个)无线终端通信，并且还可称为接入点、节点B或某些其它术语。

此外，术语“或者”意味着包括性的“或者”而不是排他性的“或者”。也就是说，除非另外指定，或者从上下文能清楚得知，否则“X使用A或者B”的意思是任何自然的包括性置换。也就是说，如果X使用A，X使用B，或者X使用A和B二者，则“X使用A或者B”满足上述任何一个例子。另外，除非另外指定或从上下文能清楚得知是单一形式，否则本申请和附加的权利要求书中使用的冠词“一”和“一个”通常表示“一个或多个”。

本发明描述的技术可以用于各种无线通信系统，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA和其它系统等。术语“系统”和“网络”通常交互使用。CDMA系统可以使用无线电技术，例如，通用陆地无线接入(UTRA)、cdma2000等。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)和CDMA的其它变形。此外，cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA系统可以使用无线电技术，例如，全球移动通信系统(GSM)。OFDMA系统可使用无线电技术，例如演进UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、Flash-OFDM等。UTRA和E-UTRA是通用移动通信系统(UMTS)的一部分。3GPP长期演进(LTE)是UMTS使用E-UTRA的版本，其在下行链路上采用OFDMA，在上行链路上采用SC-FDMA。在名称为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE和GSM。在名称为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的组织的文档中描述了cdma2000和UMB。此外，这种无线通信系统可附加地包括通常采用不成对的非许可频谱、802.xx无线LAN、BLUETOOTH和任意其它短范围或长范围、无线通信技术的端对端(例如移动装置对移动装置)自组织网络系统。

将根据包括多个设备、组件、模块等的系统来呈现各个方面或特征。可以理解和认识到，各个系统可包括附加设备、组件、模块等和/或可不包括结合附图所讨论的所有设备、组件、模块等。还可以使用这些方式的组合。

图1示出网间互连架构100，其在非信赖网络(例如无线局域网(WLAN))上提供对无线用户网络(例如3G网络110)的访问。3G网络110可以是例如cdma2000网络，并且可包括：移动交换中心(MSC)120、分组数据网间互连功能单元(PDIF)130、会话发起协议(SIP)网关(GW)140、家庭认证、授权和计费(H-AAA)服务器122、归属位置寄存器/认证中心(HLR/AC)124和数据库126。

移动站(MS)150可经由WLAN接入点(AP)160连接至3G网络110。WLAN AP 160也可提供到互联网101的连接。尽管将MS 150示出为移动电话，但也可以使用其它移动和非移动设备，例如膝上型计算机。WLAN AP160可提供IEEE 802.xx无线连接，其中“xx”表示版本号(例如“11”)。也可使用其它连接协议，例如WiMax、DSL和/或其它连接协议。

H-AAA 122对MS 150进行认证和授权，以访问网络服务。MSC 120对无线设备150处的业务发起或业务终止进行切换。MSC 120可在无线网络和其它公共交换网或其它MSC之间提供针对用户业务的接口。HLR/AC124存储与所有连接的移动站(例如MS 150)相关联的位置数据。SIP GW140处理并路由IP语音(VoIP)呼叫。

PDIF 130通过提供到3G网络110的IP连接来提供对分组数据服务的访问。PDIF 130可支持在其自身与MS 150之间的安全隧道管理过程，包括隧道的建立和释放、从3G网络110对MS分配IP地址、发往和来自MS 150的业务的封装和解封装。PDIF 130也可被配置为实施3G网络110的策略。此外，PDIF 130可被配置为收集和报告计费/账单信息。

MS 150可建立与PDIF 130的安全IP隧道135，其中通过H-AAA 122对所建立的隧道进行认证和授权。在建立隧道之后，MS 150可访问3G家庭网络110中的服务。可使用互联网密钥交换版本2(IKEv2)或其它安全协议来建立与PDIF的安全IP-Sec隧道。根据一些实施例，PDIF 130可位于MS的家庭网络中。在其它实施例中，其可位于被访问网络中。

如虚线标记的3G数据所示，可将数据呼叫从MS 150路由至PDIF 130，以及转发至互联网101。因此，使用3G后端认证过程对MS进行认证，同时仍旧允许在公共互联网上的连接。如虚线标记的SIP/RTP所示，通过隧道将IP语音(VoIP)路由至PDIF，然后转发至SIP GW 140和家庭网络的其它部件。可使用规则IP路由将SIP/RTP业务路由至SIP GW。

图2详细示出PDIF 130。PDIF 130可包括：接收机210，其从一个或多个移动设备204(例如MS 150)接收信号；以及发射机224，其向一个或多个移动设备204发送信号。接收机210可操作地与解调器212相关联，所述解调器212用于对所接收的信息进行解调。可通过处理器214来分析所解调的符号，所述处理器214耦合至存储器216，所述存储器216用于存储与会话建立和数据路由相关的信息以及其它适合的信息。

PDIF 130还可包括会话建立器218，以便促进从MS至3G蜂窝网络的连接。会话建立器218用于建立到MS的安全隧道，以及有助于在建立到网络的连接之前对MS进行认证。如本文所述，安全隧道可以是IPSec隧道。

PDIF 130还可以包括呼叫路由器220。呼叫路由器220从MS接收呼叫，并确定呼叫是语音呼叫还是数据呼叫。然后，呼叫路由器220相应地路由呼叫。具体地，可通过与3G网络相关的SIP GW来路由语音呼叫，而通过互联网来路由数据呼叫。

PDIF 130还可包括呼叫折扣器(discounter)222。如上所述，PDIF 130可用于收集和报告计费信息。例如，PDIF 130可针对所接收的呼叫保存一个列表。信息可包括例如呼叫源、目的地、持续时间、呼叫类型(例如数据或语音)和/或其它信息。然后，将呼叫信息转发至H-AAA用于计费。对于数据呼叫，由于呼叫没有被3G网络的其它部件进行处理，因此这不是问题。然而，VoIP呼叫进一步由SIP GW、MSC和HLR/AC进行处理。HLR/AC也将VoIP呼叫转发至H-AAA用于计费，这样将导致双倍计费。

根据示例性实施例，呼叫折扣器222可用于对语音数据进行打折。结合呼叫路由器220，呼叫折扣器222在将呼叫信息转发至H-AAA之前确定呼叫是否为语音呼叫。如果确定呼叫是语音呼叫，则呼叫折扣器222可用于从其计费记录中去除该呼叫。

图3中进一步详细描述SIP GW 140。SIP GW 140有助于进行会话建立和认证，以及在移动设备和3G网络(例如3G网络110)之间的VoIP呼叫的路由。SIP GW 140可包括：接收机310，其从PDIF(例如图1和2中所示的PDIF 130)接收信号VoIP呼叫。接收机310可操作地与解调器312关联，所述解调器312用于对所接收的信息进行解调。可通过处理器314来分析所解调的符号，所述处理器314耦合至存储器316，所述存储器316用于存储与会话建立和数据路由相关的信息以及其它适合的信息。处理器314可耦合至语音呼叫处理器318。语音呼叫处理器318在A2链路上将语音呼叫路由至MSC。

图4是实现各个公开方面的移动站150的实例。MS 150可经由WLAN或普通3G网络连接程序来实现到3G网络的数据连接。MS 150可包括：接收机402，其从例如接收天线(未示出)接收信号，对所接收的信号执行典型动作(例如过滤、放大、下变频等)，并对调节后的信号进行数字化，以获取采样。MS 150还可包括：解调器404，其可对所接收的符号进行解调，并将它们提供至处理器206。处理器406可以是专用于分析由接收机402接收的信息和/或生成由操作性耦合到调制器414的发射机416发送的信息的处理器，用于控制MS 150的一个或多个部件的处理器，和/或既用于分析由接收机402接收的信息、生成由发射机416发送的信息又用于控制MS 150的一个或多个部件的处理器。

MS 150还可包括：存储器408，其可操作地耦合至处理器406，并且可存储要发送的数据、接收的数据、与网络连接相关的信息和/或任意其它适合的信息。MS 150还可存储与网络连接或由MS 150执行的其它功能相关的协议和/或算法。可以理解的是，存储器408可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。通过举例而非限制性说明，非易失性存储器可包括：只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括：随机存取存储器(RAM)，其用作外部高速缓存。通过举例而非限制性说明，RAM可以具有许多形式，例如同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、Synchlink DRAM(SLDRAM)和直接内存总线RAM(DRRAM)。存储器408旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

处理器406还可操作地耦合至有助于与3G网络进行连接的会话启动器410。MS 150可以是多模式设备，其能够经由多于一个的连接过程连接至3G网络。例如，MS 150可被配置为经由WiFi(在WLAN 160上)连接至3G网络，或使用由3G网络提供的连接机制(例如cdma2000)。会话启动器410可被配置为选择适当的连接模式。根据一些实施例，会话启动器410可被配置为：如果检测到WiFi连接，则始终经由WiFi连接来进行连接。在其它实施例中，会话启动器410可被配置为选择最强连接，或是选择提供特定质量的服务等级的连接。在又一些其它实施例中，会话启动器410可被配置为使得MS 150的用户能够根据情况来选择优选的连接方法。

MS 150还可包括隧道部件412，其有助于生成到PDIF(如图1所示)的IPSec隧道。可通过所建立的隧道来路由语音和数据两种业务。与VoIP呼叫相关的SIP/RTP业务位于UDP封装的分组之上。UDP封装解决NAT穿越问题。隧道部件412可与PDIF交换IKEv2消息。IKE执行相互认证，并建立IKE安全关联(SA)，其包括如下共享秘密信息，所述共享秘密信息可用于有效建立用于封装安全有效载荷(ESP)的SA以及由SA使用的一组加密算法，以保护它们承载的业务。

根据一些实施例，可使用附加的子SA来执行用户间流程区分。可针对数据业务创建一个子SA，针对语音业务创建第二子SA。在一些实施例中，可由PDIF使用SA来区分语音和数据业务。可基于各个流来启用或禁用加密。

图5示出根据各个公开方面的协议栈配置。MS 150包括WiFi物理层501、WiFi媒体MAC层502、IP层503、UDP+ESP封装层504、IP(TIA)层505、UDP/TCP层506和SIP/RTP层507。在面向移动侧，WiFi AP 160包括WiFi物理层508和WiFi MAC层509。在面向PDIF侧，WiFi AP 160包括物理层510和逻辑链路(LL)层511。还包括IP层512。

在面向WiFi AP侧，PDIF包括物理层513、链路层514、IP层515和UDP+ESP层516。在面向SIP GW侧，包括物理层517、链路层518和IP(TIA)层519。SIP GW包括物理层520、链路层521、IP(TIA)层522、UDP/TCP层523和SIP/RTP层524。

在操作中，在IPSec隧道上承载来自移动站的语音和数据两种呼叫。如504所示，在IPSec隧道上对数据业务进行UDP封装。对于VoIP呼叫，也可以使用IKE安全方法对SIP/RTP业务进行UDP封装并通过隧道进行传送。对数据和语音两种业务进行封装并作为IP分组经由WiFi AP来发送。在PDIF，对经过UDP+ESP+TIA封装的数据业务进行解帧并将其路由至互联网。将语音呼叫作为IP分组路由至SIP GW，并在SIP GW对其进行解帧。

图6是示出各个公开方面的流程图。根据一些方面，可在PDIF执行所示的步骤。如图所示，在602，PDIF可接收呼叫。可对呼叫进行UDP封装，并通过IPSec隧道接收该呼叫。如图所示，在604，PDIF确定呼叫是语音呼叫还是数据呼叫。如图所示，在606，可将语音呼叫路由至SIP GW用于进一步处理。

如图所示，在608，可将数据业务路由至互联网。如本文所述，PDIF还可用于收集和报告计费信息。如图所示，在610，PDIF可仅向H-AAA发送与数据呼叫相关的数据用于计费。这防止如果PDIF还发送关于语音呼叫的记录时出现双倍计费。

当在软件、固件、中间件或微码、程序代码或代码段中实现这些方面时，它们可存储在诸如存储组件之类的机器可读介质中。代码段可表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件分组、类或指令、数据结构或程序语句的任意组合。代码段可通过传送和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容来耦合至另一代码段或硬件电路。可使用包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等任意适合的方式来传递、转发或发送信息、自变量、参数、数据等。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器单元中并通过处理器执行。存储器单元可以在处理器内部或在处理器外部实现，在后一种情况下存储器单元可经由本领域已知的各种方式通信地连接至处理器。

转到图7，示出这样的系统700，其从一个或多个移动设备接收请求以便通过非信赖网络来数据连接至无线用户网络。例如，系统700可以位于PDIF内。如图所示，系统700包括功能性方框，其表示由处理器、软件或其组合(例如固件)实现的功能。系统700包括联合操作的电子部件的逻辑组702。逻辑组702可包括用于在移动站以及与无线用户网络相关的分组数据网间互连功能单元(PDIF)之间建立安全隧道的模块704。此外，逻辑组702可包括用于通过所建立的隧道从移动站接收呼叫的模块706。逻辑组702还可包括用于确定呼叫是语音呼叫还是数据呼叫的模块708。逻辑组702还可包括用于将语音呼叫路由至SIP网关以及将数据呼叫路由至互联网的模块710。

逻辑组702还可包括用于针对所有接收到的呼叫保存一个呼叫细节列表的模块712，以及用于在向与无线用户网络相关的计费服务器转发呼叫细节列表之前从呼叫细节列表中去除所有语音呼叫的模块714。此外，系统700可包括存储器716，其保存用于执行与电子部件704-714相关的功能的指令。尽管示出为在存储器716的外部，但是可以理解，电子部件704-714可以存在于存储器716中。

可通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列信号(FPGA)或其它可编程逻辑设备、离散栅极或晶体管逻辑、离散硬件组件或被设计为执行本文所述功能的任意组合来实现或执行结合本发明所述的各个示例性逻辑、逻辑框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器可以是任意传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合(例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核的一个或多个微处理器或任意其它这样的配置)。此外，至少一个处理器包括可操作来执行上述一个或多个步骤和/或动作的一个或多个模块。

此外，结合本发明所述的方法或算法的步骤和/或动作可直接体现在硬件中、处理器可执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块可位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或本领域已知的任意形式的存储介质中。示例性存储介质可连接至处理器，从而处理器可以从存储介质读取信息以及向其写入信息。作为另一种选择，存储介质可以是处理器的一部分。此外，在一些实施例中，处理器和存储介质可位于ASIC中。此外，ASIC可位于用户终端中。作为另一种选择，处理器和存储介质可作为离散部件位于用户终端中。此外，在一些实施例中，方法或算法的步骤和/或动作可作为代码和/或指令的一个或任意组合或集位于机器可读介质和/或计算机可读介质上，其可集成到计算机程序产品中。

在一个或多个实施例中，所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或作为一个或多个指令或代码在计算机可读介质上进行发送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，所述通信介质包括有助于从一个位置向另一位置传送计算机程序的任意介质。存储介质可以是可由计算机存取的任意可用介质。通过举例而非限制性说明，这种计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备或可用于以指令或数据结构的形式承载或存储其它程序代码并且可通过计算机存取的任意其它介质。此外，任意连接可适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或例如红外、无线电和微波的无线技术将软件从网站、服务器或其它远程源进行发送，则同轴电缆、光缆、双绞线、DSL或例如红外、无线电和微波的无线技术包括在介质的定义中。本文使用的磁盘(disk)和光盘(disc)包括压缩光盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用盘(DVD)、软磁盘和蓝光盘，其中磁盘常常用磁的方式复制数据，而光盘(disc)通常以光的方式通过激光复制数据。上述组合也包括在计算机可读介质的范围内。

尽管以上实施例讨论了示例性方面和/或实施例，但是应注意，在不脱离由所附权利要求所限定的方面和/或实施例的范围的情况下，可进行各种改变和修改。此外，尽管以单数形式描述或主张所述方面和/或实施例的各元件，但是除非清楚地阐述了对单数形式的限制，否则复数形式也是预期的。此外，除非另外说明，否则任意方面和/或实施例的全部或部分可利用任意其它方面和/或实施例的全部或部分。