CN1306763C - 用于控制网络的系统和方法、网络控制设备以及移动终端 - Google Patents

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Abstract

一种网络控制系统，用于对一移动终端与一个网络中所容纳的多个类型的无线系统之间的连接进行控制，该网络控制系统包括设置在网络上的一个规定节点。该节点包括：信号发送/接收装置，用于发送和接收由每个无线系统定义的控制信号；协议转换装置，用于把该控制信号转换为不依赖于每个无线系统的一个公共协议；以及实体通信控制装置，用于使用该公共协议来与在网络上所提供的多个功能实体进行通信，以实现网络控制。

Description

用于控制网络的系统和方法、网络控制设备以及移动终端
技术领域
本发明涉及一种用于为异构无线通信系统实现统一网络管理的网络控制系统。本发明还涉及一种网络控制设备和在这种网络控制系统中所用的移动终端。
背景技术
期望的是：未来的移动通信系统将被提供在异构接入环境下，而该异构接入环境容纳有使用不同类型的无线方案的各类无线系统，除了作为第三代移动通信系统的无线方案的WCDMA(宽带码分多址)以及无线局域网之外，所述无线方案还包括下一代无线方案。
日本专利申请2000-32032及其相应的欧洲专利申请No.98301053.9公开了一种用于管理多种类型无线系统的网络技术。在这些公报中，构建了与各个无线系统对应的网络，并且通过在网络之间进行漫游实现了系统间的越区切换(handover)。
可是，当把各类无线系统容纳在一个公共网络中时，这种技术就存在一些缺点。
一般来说，无线系统和互连网络接口是一一对应的。例如，用于被称作第二代移动通信系统的个人数字蜂窝(PDC)的交换技术主要针对语音会话业务，它利用同步传输模式(STM)来构建。因此，为PDC网络提供了PDC专用的STM接口。同样地，使用WCDMA的第三代移动通信系统的交换技术是利用异步传输模式(ATM)来构建的，异步传输模式(ATM)能够使用诸如语音和音频/视频数据的各种通信格式来进行高速数据交换和数据传输。因此，为WCDMA网络提供了WCDMA专用的ATM接口。
PDC网络和WCDMA网络被彼此独立地管理、操作和维护。因此，在异构无线通信系统之间的切换期间无法交接业务质量(QoS)。另外，当向WCDMA网络添加PDC无线系统时，必须向WCDMA网络重新添加PDC系统专用的STM接口，这将导致复杂的网络管理并且将增加成本。
发明内容
本发明试图克服上述问题，本发明的一个目的就在于提供一种网络控制系统和网络控制方法，用于在容纳多个异构无线通信系统的网络上实现统一的网络管理。
本发明的另一个目的是提供一种在这种网络控制系统中使用的网络控制设备和移动终端(或站)。
为了实现所述目的，在本发明的一个方面中，提供了一种网络控制系统，用于对移动终端向容纳多种类型无线系统的网络的连接进行控制。该网络控制系统包括一个设置在网络上的规定节点。该节点包括：信号发送/接收装置，用于发送和接收由每个无线系统定义的控制信号；协议转换装置，用于把该控制信号转换为一个不依赖于每个无线系统的公共协议；以及实体通信控制装置，用于使用该公共协议来与网络上所设置的多个功能实体进行通信，以便使用该公共协议来实现网络控制。
在本发明的另一方面中，提供了一种设置在网络上的网络控制设备，用于对穿过多种类型无线系统的移动终端的连接进行控制。该网络控制设备包括：信号发送/接收装置，用于发送和接收由每个无线系统定义的控制信号；协议转换装置，用于把该控制信号转换为一个不依赖于每个无线系统的公共协议；以及实体通信控制装置，用于使用该公共协议来与网络上所设置的多个功能实体进行通信，以便实现网络控制。
协议转换装置对所接收到的控制信号进行分析并且按照规定规则转换该控制信号的信号格式。
实体通信控制装置按照规定规则把经过协议转换后的控制信号指定并发送给所述多个功能实体中的一个。
实体通信控制装置从移动终端接收包含关于下行链路信号的无线质量的信息的控制信号，该下行链路信号被从每个无线系统的一无线接入点发送给所述移动终端。实体通信控制装置还基于信息来选择所述多个功能实体中用于实现路由选择管理的一个功能实体，并且使用所述公共协议来与选定的功能实体进行通信。
网络控制设备还包括：位置登记ID管理装置，用于管理一公共位置登记ID，该公共位置登记ID被共同分配给由多种类型无线系统的多个无线接入点所定义的多个业务区域；广播装置，用于使所述多个无线接入点广播该公共位置登记ID；和位置登记装置，用于：在从当前位于所述多个业务区域之一中的移动终端接收到一位置登记请求时，使用该公共位置登记ID来进行位置登记。
利用上述配置，所述网络控制设备将接收并分析所述控制信号，并且把该控制信号转换成一公共协议，该公共协议不依赖于公共网络中所容纳的多种类型无线系统。由于该网络控制设备使用公共协议来与功能实体进行通信以执行网络控制处理，所以就向功能实体隐藏了异构无线系统间的差别。因此，不用改变每个功能实体的规格(或为每个无线系统增加一接口)就可保证控制信号的相互连接。
附图说明
通过结合附图阅读下面的详细说明，本发明上述和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，图中：
图1是根据本发明实施例的网络控制系统的结构示例的示意图；
图2是图1所示的网络控制系统中所用的移动终端的框图；
图3是用于解释根据本发明实施例的网络控制系统的操作的示意图；
图4是网络控制系统中所执行的操作的序列图，所述操作用于在无线通信期间为移动终端设置最佳路由；
图5是用于说明当前接入路由器与一个新接入路由器之间的交叉接入的示意图；
图6是网络控制器的AP-AR管理表的示例；
图7是在网络控制系统中为更新路由选择高速缓存表而执行的操作的序列图；
图8是通信开始时在移动终端与一接入点之间执行的QoS协商的序列图；
图9是当移动终端在通信期间移动到一个不同的无线系统时在移动终端与一新接入点之间执行的QoS协商的序列图；
图10是根据本发明另一实施例的网络控制系统的系统结构示例的示意图，该网络控制系统还包括一位置登记管理器和一用户偏好管理数据库；
图11是用于说明当移动终端从现有的无线局域网系统移动到新的WCDMA系统时所执行的位置登记的示意图；
图12是当移动终端从现有的无线局域网系统移动到新的WCDMA系统时在网络控制系统中执行的操作的序列图；
图13是由位置登记管理器所管理的表的示例；
图14是由网络控制器所管理的表的示例；
图15是当移动终端从新的无线局域网系统移动到新的WCDMA系统时在网络控制系统中执行的操作的序列图；
图16是用于说明现有无线局域网系统中的寻呼过程的示意图；
图17是现有无线局域网系统中的寻呼过程的序列图；和
图18是用户偏好管理数据库中所管理的数据的示例表格。
具体实施方式
下面将结合附图来具体说明本发明。
图1示出了根据本发明实施例的网络控制系统的结构。该网络控制系统包括：移动终端10；各类无线通信系统20-50；和IP网络100，其被定位为无线系统之上的上层。移动终端10是能够处理多种无线方案的混合式无线通信终端，多种无线方案包括诸如作为IMT-2000标准的宽带码分多址(WCDMA)、作为WCDMA扩展版本的高速下行链路分组接入(HSDPA)、IEEE 802.11无线局域网标准、和IMT-2000下一代无线方案等。在IP网络100之上是应用层200。
在图1所示的示例中，WCDMA无线系统20包括：被从移动终端10接入的接入点(例如，无线基站)21和22，以及用于管理和控制无线电资源的无线电网络控制器(RNC)23。HSDPA无线系统30包括：被从移动终端10接入的接入点31和32，以及具有与WCDMA无线系统中所用的RNC23的相同功能的RNC33。无线局域网系统40包括被从移动终端10接入的接入点41-43。同样地，下一代无线系统50包括被从移动终端10接入的接入点51-53。
IP网络100包括：业务支持平台(SSPF)110，其包括一组业务控制/执行功能；网络控制平台(NCPF)120，其包括一组网络控制/执行功能，例如网络路由器控制或QoS控制；以及IP干线(IP-BB)130，其包括一组IP分组传输功能。IP干线130包括接入路由器131-138。在此示例中，接入路由器134连接到WCDMA无线系统20的接入点21和22。接入路由器135连接到HSDPA无线系统30的接入点31和32。接入路由器136连接到无线局域网40的接入点41-43，而接入路由器138连接到下一代无线系统50的接入点51-53。接入路由器137连接到不同无线系统40和50中的接入点43和53。按照这种方式，将异构无线系统20、30、40和50容纳在一个公共的IP干线130中。
网络控制平台(NCPF)120控制IP干线130。NCPF120包括：用于执行路由选择控制的路由选择管理器121，用于执行QoS控制的QoS管理器122，用于执行安全控制的安全管理器123，以及用于进行会话控制的会话管理器124。在NCPF120中，网络控制器125与管理器121-124中的每一个进行通信，并且控制这些管理器的操作。
管理器121-124被称作功能实体，它们分别是用于对路由选择、QoS、安全和会话进行管理的网络设备。可以根据业务的增加或修改而向NCPF 120添加另外的功能实体。业务支持平台(SSPF)110支持应用控制。
图2示出了图1所示的移动终端10的结构。为了简化说明，图2所示的移动终端10能够基于WCDMA和无线局域网进行通信。
移动终端10具有一个天线11，该天线11从WCDMA系统和无线局域网接收无线信号。多频带RF/IF转换器12根据所接收到的信号的无线方案来切换滤波器，并把无线电信号转换为IF信号。模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的组合13进行IF信号在模拟格式与数字格式之间的信号转换。信号处理器14把数字IF信号转换为基带信号，并且按照相关的无线方案进行合适的信号处理(例如解扩和调制/解调)。外部I/F 16例如把已处理的信号从信号处理器14输出到以太网(注册商标)端口。CPU 15控制系统的总体操作。CPU 15基于从多频带RF/IF转换器12提供的接收信号来确定移动终端10将移向的无线系统，并把确定结果报告给IP网络100。移动终端10配备有适用于WCDMA和无线局域网的网络接口卡(NIC)17和18。
CPU 15具有无线电资源管理功能，并且收集表示与多个接入点的无线通信的状况的无线电资源信息，该无线电资源信息经由多频带RF/IF转换器12来获取。然后，CPU 15基于收集到的信息来确定移动终端10将移向的无线系统的候选接入点，以便控制越区切换。无线电资源信息包括：接收功率电平、位差错率、信道信息和QoS信息，这些表示每个接入点的下行链路的信号接收质量。经由多频带RF/IF转换器12把关于由CPU 15确定的候选接入点的信息发送给移动终端10正在与之通信的当前接入点。然后，把该信息转发给IP网络100。
移动终端10可以是由软件限定的无线电设备。在这种情况下，通过把存储在网络接口卡(NIC)17或18中的特定无线通信方案的软件下载到多频带RF/IF转换器12、ADC/DAC 13和信号处理器14中，移动终端10就将充任按希望的无线通信方案操作的终端设备。可把不同类型的无线通信软件存储在单个NIC中，或者另选地，可以为每个网络接口卡指配单一类型的无线通信软件。在此实施例中，网络接口卡(NIC)17存储与无线局域网对应的无线通信软件，NIC 18存储与WCDMA对应的无线通信软件。
虽然在图2所示的示例中，天线11是与网络接口卡(NIC)相分立的组件，但是天线也可包含在NIC中。在这种情况下，NIC天线执行与分立天线11相同的功能。
接下来，参照图3来说明网络控制系统的基本操作。
在图3中，移动终端10目前在与属于异构无线系统的接入点(APa)61和接入点(APb)62进行通信。在与接入点61和62通信期间，移动终端10收集表示从每个接入点61和62发送的下行链路信号的信号接收质量的信息作为无线电资源信息。所述移动终端确定在新的位置处要接入的候选接入点。例如，接入点(APa)61和接入点(APb)62中接收信号功率电平较高的一个可被选作候选接入点。
在确定候选接入点之后，移动终端10将包含该确定结果(指示候选接入点)和无线电资源信息的一个控制信号发送给IP网络100的网络控制器125。网络控制器125从该控制信号中提取候选接入点和无线电资源信息，并且按照一规定规则对所提取的信息执行格式转换，以便把该信息转换为不依赖于每个无线系统的一种公共格式。包含在从所述控制信号中提取的经过格式转换后的信息中的值(例如，经过格式转换的无线电资源信息)被按照所述规定规则进一步转换成另一值。网络控制器125然后按照所述规定规则从NCPF 120上的管理器之中选择一个合适的管理器，并把所述转换后的控制信号发送给选定的管理器。在这个示例中，网络控制器125从包含在所述控制信号中的信息中检测出越区切换控制的必要性。因此，网络控制器125选择路由选择管理器121作为最佳管理器来为移动终端10建立新的路由(包括与新路由对应的路由选择地址的分配)。然后，路由选择管理器121把路由选择信息发送给合适的路由器以便在新的位置处为移动终端10建立最佳路由。
取决于包含在所述控制信号中的目标信息(例如接入点地址、接入路由器地址、与所需QoS级别相对应的无线QoS参数、无线系统类型、或表示无线质量状态的信息)，所述规定规则例如可以包括：
(1)确定为一个协议(非易失性的)；
(2)取决于本地条件，例如网络配置(物理配置)；或
(3)为要被控制的每个用户不同地并且按照时间受限的方式进行设置(易失性的)。
图4示出了当路由选择管理器被选择作为最佳管理器并且为与网络控制系统通信的移动终端10建立了最佳路由时在网络控制系统中执行的序列。
假定网络控制器125知道每个接入点以及相关的接入路由器。每个接入点与相关的接入路由器之间的关系被记录在AP-AR管理表中，这将在下面更详细地解释。在图4示出的序列图中，MS表示移动终端10，AP表示接入点，AR表示接入路由器。
移动终端(MS)10正在监控来自每一接入点的下行链路信号。当来自某一接入点的接收信号电平超过一个阈值时，所述移动终端选择适于该接入点的一无线系统作为新位置中的候选无线系统(S11)。然后，移动终端10激活与该候选无线系统相对应的网络接口卡(NIC)(S12)以获得从该候选接入点发送的广播信息(S13)。在这个示例中，与WCDMA对应的NIC1被激活。移动站10根据从所述接入点发送的广播信息来确定所述候选接入点的地址(S14)。然后，在移动终端10与所述候选接入点之间建立一无线链路(S15)。移动终端10向网络控制器125报告该候选接入点的地址(S16)。
网络控制器125查阅记录每个接入点与相关的接入路由器之间的关系的AP-AR管理表，并且确定在当前接入路由器与候选接入路由器之间是否存在交叉接入(S17)。如果发生交叉接入，则网络控制器125向路由选择管理器报告新位置的候选接入路由器的地址(S18)。
图5是用于说明在当前接入路由器与所述候选接入路由器之间的交叉接入的示意图。在图5中，移动终端在与当前接入点(APa)61通信期间移动到无线系统B的接入点(APc)63的业务区域中。移动终端MS 10监控从APa 61和APc 63发送的下行链路信号。当来自接入点APc 63的信号的接收功率电平超过规定阈值时，那么移动终端MS 10选择该接入点APc 63作为移动终端正在接近的新接入点的一个候选。移动终端MS 10从所接收到的信号中提取候选接入点APc 63的地址，并且通过当前正在通信的接入点APa 61和相关的接入路由器ARa 141把该地址报告给网络控制器125。在从移动终端MS 10接收到候选接入点APc 63的地址之后，网络控制器125查阅AP-AR管理表。
图6是AP-AR管理表的示例，该AP-AR管理表为每个用户记录当前接入点(AP地址)和相关的接入路由器(AR地址)，以及与所需QoS级别对应的无线QoS参数、无线系统类型和无线质量状态。
在这个示例中，移动终端MS 10的用户A当前正与APa 61通信，并且用户分组经由ARa 141被发送给上层节点。因此，APa 61的地址在AP-AR管理表中被登记为用户A的AP地址。同样地，ARa 63的地址在AP-AR管理表中被登记为用户A的AR地址。
当网络控制器125接收到来自移动终端MS 10的候选接入点APc 63的地址时，网络控制器125在AP-AR管理表中搜索与接入点APc 63的地址相对应的AR地址。在这个示例中，与接入点APa 63对应的AR地址是ARb 142。从AP-AR表可知，接入路由器ARb 142当前被用来发送来自用户X的用户分组。
在找到候选接入路由器的地址后，网络控制器125确定在新的接入路由器ARb 142与当前接入路由器ARa 141之间是否存在交叉接入。
有两种方法用于确定交叉接入的发生。
第一种方法是与在异构无线系统之间的越区切换的确定对应的一种方法，基于有关无线系统类型的信息来确定交叉接入的发生。在如图5所示的示例中，接入路由器ARa 141和ARb 142分别所属的无线系统的类型被彼此进行比较。如果这些无线系统的类型彼此不同，则确定交叉接入正在发生。
第二种方法是与在同类无线系统之间的越区切换的确定对应的一种方法，基于指配给各个接入路由器的前缀之间的比较来确定交叉接入的发生。
返回图4，在确定交叉接入发生之后，把该确定结果和候选接入点的地址报告给路由选择管理器121(S18)。路由选择管理器121基于新的接入路由器的地址信息来为移动终端建立最佳路由(S19)。例如，通过移动锚点(anchorpoint)以动态地寻找并更新最佳路由来执行最佳路由设置。一旦建立了最佳路由，就把最佳路由设置的完成确认(ACK)发送给网络控制器125(S20)。
按照这种方式，当网络控制器125检测到在当前接入路由器与新的接入路由器之间出现交叉接入时，把移动终端10正在接近的新的候选接入点的地址报告给路由选择管理器121。路由选择管理器121基于新接入点的地址信息来执行最佳路由设置。设置最佳路由的过程包括对新的接入路由器ARb 142的路由选择高速缓存表进行更新。
图7是用于更新所述路由选择高速缓存表的序列图。在接收到来自网络控制器125的新接入点的地址信息之后(S18)，路由选择管理器121把用于更新所述路由选择高速缓存表的一条指令发送给新的接入路由器ARb142(S31)。所述路由选择高速缓存表被高速缓存(或临时存储)在接入路由器ARb 142中，并且该路由选择高速缓存表的内容由ARb 142来更新(S32)。当该路由选择高速缓存表已被更新时，ARb 142把表更新的完成报告给路由选择管理器121(S33)。最后，从路由选择管理器121把该过程完成的确认发送给网络控制器125(S34)。
图8是当QoS管理器122被网络控制器125选作最佳管理器时执行的序列图。在这种情况下，在移动终端与接入点之间进行了QoS协商。在如图8所示的示例中，在通信开始的时候进行QoS协商。在图8中，符号MS表示移动终端10，AP表示接入点，AR表示接入路由器。
当移动终端MS 10开始无线通信时，为每个希望的应用确定一个业务级别。为了保证与选定业务级别对应的业务质量，在移动终端MS 10与接入点AP之间进行QoS协商(S41)。为了协商，把表示每一选定应用的业务级别的信息转换成QoS级别。因此，在QoS协商中使用了QoS级别信息。
当QoS协商完成时，移动终端MS 10把QoS级别报告给IP网络100的网络控制器125(S42)。
在接收到来自移动终端MS 10的QoS级别信息后，网络控制器125基于包含在该QoS级别信息中的优先级信息来确定是否需要QoS控制(S43)。当接收到一个较低优先级的QoS级别(例如尽力而为(Best-Effort)型QoS)时，网络控制器125确定不需要QoS控制(S43中选否)，并且没有QoS控制用指令被发送给QoS管理器122。另一方面，当接收到一个较高优先级的QoS级别(例如带宽确保(Bandwidth Guarantee))时，网络控制器125确定需要QoS控制(S43中选是)，并且把接收到的QoS级别报告给QoS管理器122(S44)。QoS管理器122把从网络控制器125接收到的QoS级别转换为一QoS参数，并且基于该QoS参数对接入路由器AR执行QoS控制(S45)。然后，QoS管理器122把QoS控制完成的确认(ACK)发送给网络控制器125(S46)。
不仅在通信开始的时候进行QoS协商，而且还在通信期间进行QoS协商。
图9是通信期间在移动终端10与接入点之间进行的QoS协商的序列图。在图9所示的示例中，假设网络控制器125从通信开始到结束都保持QoS级别，并且具有图6所示的AP-AR管理表。在图9中，符号MS表示移动终端10，APa到APc表示接入点，AR表示接入路由器。
当从某一接入点(AP)发送的信号的接收功率电平超过阈值时，移动终端MS 10选择该接入点作为候选接入点(S51)，并且向IP网络100上所设置的网络控制器125报告该候选接入点的地址(S52)。
网络控制器125查阅图6所示的AP-AR管理表(S53)，并且查找位于候选接入点或该候选接入点附近处的多个接入点。然后，网络控制器125查询这些附近的接入点(在这个示例中为接入点APa、APb和APc)是否有空闲的无线信道(S54)。
在从附近的接入点APa、APb和APc接收到有关空闲无线信道的信息之后(S55)，网络控制器125基于该所接收到的信道信息来选择一个适合于该QoS级别的接入点(S56)，并把选定接入点的地址报告给移动终端MS 10(S57)。
移动终端MS 10与指定接入点开始QoS协商(S58)，并且当QoS协商完成时向网络控制器125报告QoS协商的完成(S59)。然后，移动终端MS 10开始与这个接入点的通信(S60)。
按照如图8和9所示的实施例，网络控制器125选择一个适合于先前要求的QoS的接入点以便适当地控制QoS管理器。因此，业务质量(QoS)在系统间切换期间被正确地交接。
对于上述实施例，从移动终端10发送的控制信号被分析并转换成一种不依赖于无线系统的公共格式。在这个实施例中，所述控制信号包括诸如QoS信息或切换所需信息的无线电资源信息。使用基于该公共格式(其被称为“公共控制格式”)的一个协议来把所述控制信号指配给一个合适的功能实体(即，一个设置在NCPF上的合适的管理器)。换言之，网络控制器125包容通信协议、应用、数据格式、数据表达和属性方面的差别，并且充任用于集成多个异构系统的协调者或中介。因此，对NCPF 120上的多个功能实体隐藏了无线系统中的差别。
利用此配置，可将一个新的无线系统容纳在公共的IP网络中，而不改变每个功能实体的规格或者增加关于每个无线系统的接口。由于可以确保异构无线系统之中的控制信号的兼容性，所以可以实现合理的网络管理。
另外，即使在网络中容纳不同无线系统之后改进了网络控制性能或无线接入技术，也可以对其他功能实体和无线系统隐藏由于这种改进所导致的影响。
在这个实施例中，路由选择管理器121充任移动控制实体。然而，用于管理移动终端10的位置信息的位置管理器可以与路由选择管理器121相结合来实现该移动控制实体。位置管理是这样一种功能：掌握网络上不处于通信状态的移动终端的位置信息，基于该位置信息呼叫这个移动终端，并把该移动终端恢复到通信状态。
为了实现此，网络控制器125配有一表，该表用于当寻呼请求出现时把一寻呼请求转换为与每个无线系统对应的一寻呼地址。当网络控制器125接收到对当前正在访问无线系统A的移动终端的一个寻呼请求时，它查阅所述转换表并把这个寻呼请求转换为用于无线系统A的寻呼格式。然后，网络控制器125把这个寻呼格式发送给所述位置管理器。该位置管理器向移动终端当前所处的无线系统A的接入点发送一个寻呼信号。
通过为移动控制组合路由选择管理和位置管理，就以合理的方式执行了用户位置信息和路由最佳化的管理。
在上述实施例中，网络控制器125控制NCPF 120上的路由选择管理器121和QoS管理器122。然而，本发明还适用于对安全管理器123和会话管理器124的控制。另外，除了在图1中的NCPF 120上说明的那些管理器之外，本发明还适用于任意管理器的控制，所述任意管理器例如有：验证管理器、计费管理器、链路建立管理器、保持/监控管理器、业务控制管理器、网络控制管理器或位置登记管理器。此外，用户偏好管理数据库或上层应用也可以由所述网络控制器来进行控制。下面说明把本发明的网络控制应用到位置登记管理器和用户偏好管理数据库的示例。
图10示出了根据本发明第二实施例的网络控制系统的整体结构，在该网络控制系统中，并入了一个位置登记管理器和一个用户偏好管理数据库。与图1所示的组件相同的组件由相同的符号或标号来表示。网络控制系统包括现有的WCDMA系统201、现有的HSDPA系统301、新增加的WCDMA系统202和新增加的现有HSDPA系统302。位置登记管理器126和用户偏好管理数据库127被设置在IP网络100的NCPF 120上。
位置登记管理器126具有使用各个无线系统中的一个公共位置登记ID来集中管理用户(移动)终端10的位置登记的功能。位置登记管理器126还具有删除新增加的无线系统的位置登记管理功能的功能。这种新增加的系统包括正被新近建立或者将来要开发的无线系统。这种新系统的位置登记管理功能例如是WCDMA无线系统中所用的无线电网络控制器(RNC)的功能。
用户偏好管理数据库127存储并管理移动终端10的用户预订信息和约定的无线方案。
网络控制器125把包含在位置登记请求中的位置登记ID转换成一公共位置登记ID，并把具有该公共位置登记ID的位置登记请求指配给位置登记管理器126。
通过使用位置登记管理器126和用户偏好管理数据库127，网络控制器125为移动终端10实现了IP网络100上的位置登记管理。
图11是用于说明当移动终端从现有的无线局域网系统移动到新增加的WCDMA系统时所实现的位置登记过程的示意图。粗线表示位置登记请求的信号流。
向现有无线局域网系统的每个接入点AP 44-46的无线范围(或小区)给出一位置登记ID。在该图中，向AP 44-46中的每一个给出位置登记ID＝α。同样地，向由新增加的WCDMA系统的每个接入点(与无线基站对应)AP 27-29所限定的无线区域给出一位置登记ID。在这个示例中，向AP 27-29中的每一个给出位置ID＝1。无线局域网系统和WCDMA系统中的每个都包括一个无线电网络控制器(RNC)，该无线电网络控制器充任位置登记管理器和无线电资源管理器(RRM)。在此示例中无线电网络控制器(RNC)被称为控制站。
如图11所示，由现有无线局域网系统的接入点AP 46所形成的无线区域和由新的WCDMA系统的接入点AP 27所形成的无线区域彼此重叠。如果移动终端10位于该重叠区域中，则通过在无线通信方案间进行切换，移动终端10能够与无线局域网系统的接入点AP 26和WCDMA系统的接入点AP 27通信。无线通信方案由移动终端10的CPU 15来切换，移动终端10从无线局域网网络接口卡(NIC)17或WCDMA网络接口卡(NIC)18获得必要的无线参数，并为RF、调制方案和基带信号处理适当地设置参数。
图12是根据本发明第二实施例的位置登记过程的序列图，当移动终端10从现有的无线局域网系统移动到新的WCDMA系统时进行该过程。
当移动终端10开始与现有的无线局域网系统通信时，移动终端10的NIC 17产生一个位置登记请求并把这个请求提供给CPU 15(S101)。在接收到该位置登记请求之后，CPU 15把移动终端10相对于现有无线局域网系统的位置登记的状态记录在存储器中(S102)，并且经由现有无线局域网系统的控制站47把该位置登记请求发送给网络控制器125(S103)。网络控制器125从接收自现有无线局域网系统的控制站47的位置登记请求中提取该无线局域网系统所特有的位置登记ID，并把这个特有的位置登记ID转换为由位置登记管理器126所管理的一公共位置登记ID(S104)。
位置登记管理器126拥有并管理图13所示的管理表，在该管理表中，为每个无线通信系统记录了一个不依赖于无线通信方案的公共位置登记ID。网络控制器125拥有并管理图14所示的另一管理表，在该管理中，存储了与每个无线通信方案所特有的每个位置登记ID相关联的公共位置登记ID。
如果现有的无线局域网系统使用无线通信方案A，那么网络控制器125就把位置登记ID＝α转换为公共的位置登记ID＝1。在转换位置登记之后，网络控制器125选择位置登记管理器126(S104)，并把所述位置登记请求发送给位置登记管理器126(S105)。
基于从网络控制器125发送的位置登记请求，位置登记管理器126实现用于移动终端10的位置登记(S106)，并经由网络控制器125把确认(ACK)发送到移动终端10(S107，S108)。移动终端10接收该ACK。
当移动终端10从无线局域网系统的业务区域移动到WCDMA系统的业务区域时，CPU 15检测该进入(S109)，并且向WCDMA网络接口卡18提供一激活命令(S110)。响应于所述激活命令，WCDMA网络接口卡18产生一个用于启动采用WCDMA模式的通信的位置登记请求，并把该位置登记请求输出到CPU 15(S111)。在接收到该位置登记请求后，CPU 15查阅存储器中所记录的位置登记状态的信息以确认位置登记是否已经完成。在这个示例中，当移动终端开始与现有的无线局域网系统通信时所述位置登记就完成了。因此，CPU 15不把最近接收到的位置登记请求发送给IP网络，而是终止该位置登记请求(S112)。然后，CPU 15将一伪确认ACK返回给WCDMA网络接口卡18(S113)。
在第二实施例中，网络控制器125把一无线通信系统所特有的位置登记ID转换为容纳在一网络中的不同类型无线通信系统所共用的一公共位置登记ID。由于是在网络中管理公共位置登记ID与各个无线系统位置登记ID之间的对应，所以即使在异构无线通信环境下，每当切换无线方案时，移动终端也不必进行位置登记。因为移动终端不必为新的无线通信系统发送新的位置登记请求，所以在无线系统切换过程期间降低了移动终端的功耗。
图15是示出在异构无线通信环境下的位置登记的另一示例的序列图。在图15中，无线局域网系统的接入点AP1不断广播一公共位置登记ID(ID＝1)，然后移动终端10接收此广播信号(S201)。同样地，WCDMA系统的接入点AP不断广播公共位置登记ID(ID＝1)。换言之，公共位置登记ID(ID＝1)被共享地分配给无线局域网系统的接入点AP1的小区和WCDMA系统的接入点AP的小区。
在这种情形中，当前位于无线局域网系统的AP1小区中的移动终端10将发送一位置登记请求。网络控制器125接收该位置登记请求并把该位置登记请求提供给位置登记管理器126(S202)。位置登记管理器126为移动终端10执行位置登记(S203)。
当移动终端10从无线局域网系统的AP1的区域移动到WCDMA系统的AP的区域时，WCDMA网络接口卡18被移动终端10的CPU 15激活，并且WCDMA网络接口卡18开始监控从WCDMA系统的AP发送的广播信号，该广播信号包含公共位置登记ID(S204)。在每个无线通信系统广播不同的位置登记ID的传统系统中，每当移动终端接收到来自新的无线通信系统的新的位置登记ID时，该移动终端就必须发送一位置登记请求。相反，对于本实施例，把一个公共位置登记ID分配给不同无线通信系统的小区，因此，一旦完成了关于公共位置登记ID(ID＝1)的位置登记，则移动终端10就不必再发送位置登记请求。采用这种方式，把一个公共位置登记ID分配给不同类型无线系统的小区可以防止每当切换无线方案时重复位置登记处理。从而，降低了移动终端10的功耗。
另外，位置登记管理器126以一种集中方式为不同类型的无线系统控制并管理用户终端的位置登记。当一个新的无线通信系统被并入网络中时，该新增加的无线通信系统的控制站(或中继站)不必具有位置登记管理功能。这样，可以降低控制站的成本。
这个优点还可以应用于网络中已存在的无线系统。例如，当在图12的S106中完成位置登记时，网络控制器125可以向现有无线局域网系统的控制站(或中继站)发送一个用于删除位置登记管理功能的指令。所述控制站响应于来自网络控制器125的该指令而删除位置登记管理程序。另选地，当无线通信系统的控制站接收到确认时，它可以自己来删除位置登记管理功能。
接下来说明在第二实施例中执行的寻呼过程。图16是用于说明寻呼位于现有无线局域网系统中的移动终端的寻呼过程的示意图。在图16中，与图11所示组件相同的组件由相同的符号或标号来表示。粗线表示寻呼信号流。
图17是寻呼过程的序列图。当网络控制器125接收到来自位置登记管理器126的一个寻呼信号时(S120)，它查阅用户偏好管理数据库127(S121)以确定要被寻呼的移动终端10是否能够与现有的无线通信系统或新的无线通信系统进行通信(S121)。图18示出了用户偏好管理数据库127的一个示例。用户偏好管理数据库127存储无线方案、相关无线方案所特有的位置登记区域的存在或不存在、用于每种无线方案的用户预订信息、以及表示使用中的优先无线方案的用户偏好信息。
网络控制器125为了上述的确定而从用户偏好管理数据库127中接收用户优先级信息。如果确定要被寻呼的移动终端10能够与一现有无线通信系统进行通信，则网络控制器125把由位置登记管理器126管理的公共位置登记ID转换成对该现有无线通信系统来说唯一的位置登记ID。在图16所示的示例中，公共位置登记ID“1”被转换成现有无线局域网系统的位置登记ID“α”。网络控制器125结合所述公共位置登记ID来管理由一个现有无线系统的每个接入点控制的地理局部地区(例如与ID＝α对应的一个区域)。因此，网络控制器125可以容易地确定所述寻呼请求是被发给一个现有无线通信系统或是被发给一个新的无线通信系统。
在转换位置登记ID之后，网络控制器125把包含位置登记ID＝α的寻呼信号指配给现有无线局域网系统的控制站47(S123)，并把该寻呼信号发送给该控制站47(S124)。此后，从移动终端10所处的接入点AP向移动终端10发送一个寻呼信号(S125)。在接收到该寻呼信号后，移动终端10经由网络控制器125把确认ACK返回给位置登记管理器126(S126)。
如果移动终端10位于无线方案A与无线方案B之间的重叠区域中，则基于移动终端10的用户所设置的用户偏好来确定进行寻呼的无线方案。例如，如果用户把偏好设置为使用具有最高在用频率的无线方案来进行寻呼，则根据在用频率的顺序来进行寻呼。此配置将在下面更详细地加以说明。
如果一个移动终端当前位于无线方案A与无线方案B的无线区域彼此重叠的地区中，并且对该移动终端有一个呼叫，则网络控制器125查阅存储在用户偏好管理数据库127中的用户偏好信息。网络控制器125选择在用的具有最高优先级的一个无线方案，对其首先进行寻呼。在图18所示的示例中，为无线方案A设置比无线方案B更高的在用优先级，相应地，首先执行对无线方案A的寻呼。由于在所述表中定义了寻呼顺序，所以避免了对多个无线方案的同时寻呼，并且有效地使用了无线电资源。
按照这种方式，当对当前位于由多个异构无线方案所覆盖的区域中的移动终端10进行呼叫时，网络控制器125查阅用户偏好管理数据库127，并且向在用的具有最高优先级(或偏好)的无线方案发送所述寻呼信号，而不恶化移动终端10的操作方便性。
在上述实施例中，把一位置登记ID转换成了一公共位置登记ID，该公共位置登记ID对于由多个异构无线系统的多个接入点AP所控制的多个小区来说是共同的。然而，本发明不局限于这个示例。位置登记ID可以被转换成一公共位置登记ID，该公共位置登记ID对由多个小区组成的一单元登记区域来说是共同的。
在所述实施例中，移动终端10装备有多个网络接口卡(NIC)，每个网络接口卡存储一个通信协议和其中一个无线通信系统的其它信息，并且通过切换NIC来实现与不同类型的通信协议的通信。然而，本发明不局限于这个示例。例如，可以从一外部服务器下载网络接口软件。在这种情况下，描述适于该情形的一个合适协议的软件被自动下载到移动终端10，并且用户不必携带多个网络接口卡。因此，进一步改善了移动终端10的可操作性和操作方便性。
网络控制器125充任网络上的网络控制设备或节点。网络控制器125和多个功能实体的组合可以形成网络控制设备。
网络控制器125的协调(或中介)功能实现了信号发送/接收装置、协议转换装置、实体通信控制装置、实体选择装置、格式转换装置、信息值转换装置、信号指配装置、位置登记ID管理装置、位置登记ID转换装置、广播装置、位置登记装置和寻呼信号指配装置。
网络控制器125和位置登记管理器126的组合实现了位置登记功能。移动终端10具有一个无线电资源信息收集/报告功能。移动终端10的CPU 15充任位置登记状态管理装置。无线电网络控制器(RNC)充任控制站。
利用本发明，从移动终端发送的控制信号由规定网络节点(即，在所述实施例中的网络控制器)来分析，并且被转换成不依赖于异构无线系统的无线方案的一种公共格式。网络节点使用该公共格式与实现网络控制的各种功能实体通信。因此，隐藏了异构无线系统中的差别。在异构无线环境下确保了使用所述控制信号的相互连接性，而未对每个无线系统的功能实体增加专用接口。总之，采用合理的方式实现了网络管理。
通过利用一个公共位置登记ID来控制位置登记，即使在异构无线环境中，也降低了移动终端的功耗，并且按照统一的方式在网络上对位置登记进行了管理。
本专利申请基于以下专利申请：2003年2月25日申请的日本专利申请No.2003-47762，和2003年6月24日申请的日本专利申请No.2003-179814，并且要求二者的较早申请日期的权益，该两个申请的全部内容都并入于此以做参考。

Claims (13)

1.一种网络控制设备，其被设置在网络上，用来对通过多种类型无线系统的移动终端的连接进行控制，该网络控制设备包括：
信号发送/接收装置，用于发送和接收由每个无线系统定义的一控制信号；
协议转换装置，用于把该控制信号转换为不依赖于每个无线系统的一公共协议；
实体通信控制装置，用于利用该公共协议来与网络上所设置的多个功能实体通信，以实现网络控制。
2.根据权利要求1所述的网络控制设备，其中，所述多个功能实体是多个软件实体，该多个软件实体提供移动管理器、路由选择管理器、会话管理器、QoS管理器、安全管理器、验证管理器、链路控制管理器和位置登记管理器中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的网络控制设备，其中，所述协议转换装置分析所接收到的控制信号并且按照一规定规则来转换该控制信号的信号格式。
4.根据权利要求3所述的网络控制设备，其中，所述协议转换装置按照所述规定规则还把所接收到的控制信号中设置的一个值转换为一个预定值。
5.根据权利要求1所述的网络控制设备，其中，所述实体通信控制装置按照一规定规则把经过协议转换后的控制信号指配并发送给所述多个功能实体中的一个。
6.根据权利要求1所述的网络控制设备，其中，所述实体通信控制装置从移动终端接收包含关于下行链路信号的无线质量的信息的控制信号，所述下行链路信号被从每个无线系统的一无线接入点发送给所述移动终端；并且，其中，所述实体通信控制装置基于信息来选择所述多个功能实体中用于实现路由选择管理的一个功能实体，并且使用所述公共协议与所选定的功能实体进行通信。
7.根据权利要求1所述的网络控制设备，还包括：
位置登记ID管理装置，用于对共同分配给由所述多种类型无线系统的多个无线接入点所限定的多个业务区域的一公共位置登记ID进行管理；
广播装置，用于使所述多个无线接入点广播该公共位置登记ID；以及
位置登记装置，用于在从当前位于所述多个业务区域之一中的移动终端接收到一位置登记请求时使用该公共位置登记ID来执行位置登记。
8.根据权利要求1所述的网络控制设备，还包括：
位置登记ID转换装置，用于把包含在从移动终端发送的位置登记请求中的位置登记ID转换成公共位置登记ID，该公共位置登记ID对于由所述多种类型无线系统的多个无线接入点所限定的多个业务区域来说是共同的，其中，实体通信控制装置把该公共位置登记ID指配并发送给所述多个功能实体中具有位置登记管理功能的一个功能实体。
9.根据权利要求7所述的网络控制设备，还包括：
位置登记ID转换装置，用于把包含在位置登记请求中的位置登记ID转换成公共位置登记ID，其中，实体通信控制装置把该公共位置登记ID指配并发送给所述功能实体中具有位置登记管理功能的一个功能实体。
10.根据权利要求7所述的网络控制设备，还包括：
位置登记管理装置，用于结合具有公共位置登记ID的一位置登记区域来管理一现有无线系统的本地位置登记区域。
11.根据权利要求7所述的网络控制设备，还包括：
寻呼控制装置，用于：检测对移动终端的呼叫，确定该移动终端是否位于一新的无线系统中，并且当确定该移动终端位于新的无线系统中时直接寻呼该新的无线系统的无线接入点。
12.根据权利要求7所述的网络控制设备，还包括：
寻呼控制装置，用于：检测对移动终端的呼叫，查阅网络上所提供的用于存储有关所述多个无线系统的用户优先级信息的用户偏好数据库，并且基于该用户优先级信息来确定所述多个无线系统中要被寻呼的一个无线系统。
13.一种网络控制方法，用于对一移动终端与一个网络中所容纳的多种类型无线系统之间的连接进行控制，每个无线系统具有一无线接入点，该方法包括如下步骤：
在网络上的一规定节点处接收由每个无线系统所定义的控制信号；
在该规定节点处把所述控制信号转换成具有不依赖于所述无线系统的一种公共格式的公共协议；和
使用所述公共协议在该规定节点与网络上所提供的多个功能实体之间进行通信，以实现网络控制。
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